KR20240043195A - 내부 미세 반사체를 구비하는 백라이트 장치용 도광판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 미세 반사체를 구비하여 휘도와 함께 균일도를 향상시키는 도광판과 그 제조방법에 관한 것으로, 본 실시예는 일 측부에 광원이 배치되어 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 면광원으로 전환하여 상면으로 출사하는 도광판에 있어서, 굴절율이 동일한 소재로서 하부의 제 1 광학 소자와 상부의 제 2 광학 소자가 광 투명 접착제에 의하여 접합되어 이루어지되, 상기 제 1 광학 소자와 상기 제 2 광학 소자가 접합되는 접합면에는 입광부에서 반입광부로 진행하는 빛을 상면으로 반사시키는 다수의 미세 반사체가 분포되는 것을 특징으로 한다.

Description

내부 미세 반사체를 구비하는 백라이트 장치용 도광판 및 그 제조방법{Light guide plate for backlight unit including internal micro-reflector and manufacturing method thereof}
본 발명은 디스플레이 모듈의 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 미세 반사체를 구비하여 휘도와 함께 균일도를 향상시키는 도광판과 그 제조방법에 관한 것이다.
평면 디스플레이 장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, 이하, 'LCD'라 함)는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 외부 광원으로 백라이트 장치를 더 포함하며, 백라이트 장치가 액정패널로 고휘도의 면광원을 균일하게 공급함으로써 고품질의 화상을 구현하게 된다.
이와 같이 백라이트 장치는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 조명장치를 말하며, 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 직하형 백라이트 장치는 하부의 광원에서 확산판과 광학시트를 통하여 액정패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 측부의 광원에서 도광판과 광학시트를 통하여 액정패널에 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다. 이러한 백라이트 장치의 광원으로는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 백라이트 장치의 주요 구성과 광 특성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 백라이트 장치는 도광판(11), 도광판(11)의 적어도 일 측부에 배치되는 광원(12), 도광판(11)의 하부에 배치되는 반사시트(13) 및 도광판(11)의 상부에 적층되는 광학시트(14)를 포함한다.
상기와 같은 구성의 백라이트 장치는, 광원(12)으로부터 도광판(11) 내부로 입사된 빛이 도광판(11) 상면과 하면에서 전반사되어 진행되고, 이러한 전반사를 반복하는 과정에서 면광원으로 전환되어 상면의 출광면으로 출사된다. 이때, 도광판(11)은 전반사되는 빛을 상면으로 출사시키기 위해 하면에 확산 특성을 갖는 반사패턴(11')이 인쇄될 수 있다.
한편, 도광판(11) 내부로 입사되는 빛은 직진성으로 인하여 수평 방향에 대하여 대략 ±5°의 지향각 범위 내에서 최대 광속(Max Intensity)으로 분포되어 진행한다. 도광판(11)의 중심 영역에서 수평에 가까운 좁은 지향각으로 진행하는 빛(즉, 직광(直光), L)은 상면과 하면에서 전반사되지 못하고 반입광면으로 그대로 진행하고, 결국 반입광면을 통하여 외부로 누설된다.
따라서, 측면형 백라이트 장치는 광 효율을 향상시키기 위하여 도광판의 반입광부로 누설되는 빛을 차단할 필요가 있으며, 그 방안으로 한국공개특허 10-2004-0061959호(선행특허 1)에는 패턴이 내장된 구조의 도광판을 소개하고 있다.
상기 선행특허 1의 도광판은 이중 사출을 통해 굴곡을 갖는 곡면의 경계부에 패턴을 형성하여 LGP에 내장된 패턴을 형성한 구조로, 반입광부로 누설되는 손실광을 감소시켜 휘도를 개선하는 구조이다. 그러나 선행특허 1은 이중 사출로 형성한 내부 패턴부와 기본 도광판부의 굴절율 차이를 활용한 굴절 패턴으로, 굴절을 적용하여 광경로를 변경하는 특성상 LGP 광출사에 대한 집광 및 광학시트 감소에 한계를 갖는 단점이 있다.
또한, 미국등록특허 US 11,221,486호(선행특허 2)는 핀홀 미러 어레이를 갖는 AR 헤더셋을 소개하고 있다.
상기 선행특허 2는 컴바이너(LGP)의 두 면 사이에 복수의 기울어진 핀 미러(반사체)를 가변 간격으로 형성한 구조로서, 영상소자(광원)에서 입사된 광(영상)을 각 위치에 형성된 핀 미러를 통하여 아이박스(가상 스크린)로 유도 반사시켜 피사계심도(DOF : Depth of Field, 흐린 영상이 발생되지 않는 피사체의 범위) 및 영상의 밝기를 개선한 증강현실용 컴바이너 구조이다.
따라서 선행특허 2는 순차적 광선추적 원리를 이용하는 증강현실용 컴바이너의 특성상 각 핀 미러에 반사되는 영상은 시각적 요소를 고려해 위치별로 다른 영상이 아이박스로 포커싱(집광)되며, 핀 미러의 외적인 부분은 전방의 영상(주변광)이 투과되는 원리로 균일한 영상 구현에 한계가 있고, 효율을 개선하거나 선명한 영상을 위해서 별도의 집광 렌즈를 필요로 하는 단점이 있다.
한국공개특허 10-2004-0061959호 미국등록특허 US 11,221,486호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 도광판 내부로 좁은 지향각으로 입사되는 빛의 진행 방향을 변경시켜 입사되는 빛의 누설을 방지하고, 면광원으로의 광 전환 효율을 향상시킬 수 있는 도광판과 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 도광판 내부로 입사되는 빛을 정반사 또는 산란반사시켜 상면의 수직 방향으로 출사되도록 유도함으로써, 휘도를 향상시킬 수 있는 도광판과 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 도광판의 입광부 영역에서부터 반입광부 영역까지 균일한 빛이 출사되도록 하여 휘도의 균일도를 향상시킬 수 있는 도광판과 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 실시예는 일 측부에 광원이 배치되어 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 면광원으로 전환하여 상면으로 출사하는 도광판에 있어서, 굴절율이 동일한 소재로서 하부의 제 1 광학 소자와 상부의 제 2 광학 소자가 광 투명 접착제에 의하여 접합되어 이루어지되, 상기 제 1 광학 소자와 상기 제 2 광학 소자가 접합되는 접합면에는 입광부에서 반입광부로 진행하는 빛을 상면으로 반사시키는 다수의 미세 반사체가 분포되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미세 반사체는, 정반사 또는 산란반사 특성을 갖는다.
또한, 상기 미세 반사체는, Ag, Al, Cr, Ni, TiO2, ZnO, Si, SiO2 또는 Al2O3 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 소재로 구성될 수 있다.
또한, 상기 미세 반사체는, 입광부에서 반입광부로 갈수록 높은 밀도로 형성될 수 있다.
또한, 상기 미세 반사체는, 수평면에 대하여 30° 내지 45°의 경사각(θ)을 갖도록 배치될 수 있다(30°≤θ≤45°).
또한, 다수의 상기 미세 반사체는, 입광부에서 반입광부를 향하여 전체적으로 상향 경사를 이루는 선상에 배치될 수 있다.
또한, 다수의 상기 미세 반사체는, 상기 도광판의 상하 방향으로 랜덤한 위치에 배치되되, 상기 도광판의 두께(T)에 대하여 상측 방향으로 0.3T 내지 0.8T 범위(B)의 위치에 배치될 수 있다(0.3T≤B≤0.8T).
또한, 상기 미세 반사체는, 원 형상, 타원 형상 또는 사각 형상을 이룰 수 있다.
또한, 원 형상의 상기 미세 반사체는 20㎛ 내지 200㎛ 길이의 직경(D)을 갖고(20㎛≤D≤200㎛), 타원 형상의 상기 미세 반사체는 50㎛ 내지 250㎛ 길이의 좌우 방향 장축(EH)과 20㎛ 내지 150㎛ 길이의 상하 방향 단축(EV)을 가지며(50㎛≤EH≤250㎛, 20㎛≤EV≤150㎛), 사각 형상의 상기 미세 반사체는 50㎛ 내지 250㎛ 길이의 좌우 방향 장변(RH)과 20㎛ 내지 150㎛ 길이의 상하 방향 단변(RV)을 가질 수 있다(50㎛≤RH≤250㎛, 20㎛≤RV≤150㎛).
또한, 상기 도광판은, 상면으로 출사되는 빛을 집광하는 집광 패턴이 상면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 집광 패턴은, 빛이 진행하는 방향과 나란한 방향의 길이를 갖는 프리즘 형상 또는 렌티큘러 형상의 패턴으로 구성될 수 있다.
그리고 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 실시예는, 내부에 미세 반사체를 구비하는 도광판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 제 1 광학 소자 상면에 일 측 경사면과 이에 마주하는 타 측 경사면을 갖는 다수의 기울기 패턴을 형성하는 단계, (b) 상기 기울기 패턴의 일 측 경사면에 미세 반사체를 형성하는 단계, 및, (c) 광 투명 접착제를 이용하여 상기 미세 반사체가 내부에 분포하도록 상기 제 1 광학 소자 상면에 제 2 광학 소자를 접합하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (a) 단계는, 수평 방향에 대하여 일 측 경사면이 30° 내지 45°의 경사각(θ)을 갖고, 타 측 경사면이 80° 내지 90°의 경사각(α)을 갖도록 상기 기울기 패턴을 형성할 수 있다(30°≤θ≤45°, 80°≤α≤90°).
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 미세 반사체에 미러 가공을 적용하거나 비드 가공을 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 광학 소자, 상기 제 2 광학 소자 및 상기 광 투명 접착제는 동일한 굴절율을 갖는 소재를 이용할 수 있다.
본 발명은 입광면에 수직한 방향으로 입사되는 직광 성분의 빛을 상측으로 반사시킴으로써, 수직광의 손실을 방지하고 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 미세 반사체를 입광부에서 반입광부를 향하여 밀도를 다르게 배치함으로써, 상면으로 출광되는 빛의 휘도를 향상시킴과 동시에 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 미세 반사체가 개별적으로 일정 기울기를 갖도록 배치하여, 광 출사각을 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명은 미세 반사체를 이용한 빛의 집광으로 프리즘 시트를 제거하여 광학시트 수를 줄이는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 백라이트 장치의 주요 구성과 광 특성을 나타낸 도면,
도 2는 본 실시예 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 실시예 따른 도광판을 나타낸 사시도,
도 4는 도 3의 도광판을 나타낸 단면도,
도 5는 본 실시예에 따른 미세 반사체의 예를 나타낸 도면,
도 6은 본 실시예 따른 도광판의 미세 반사체의 배치 구조를 나타낸 도면,
도 7은 본 실시예에 따른 도광판의 변형 예를 나타낸 도면,
도 8은 본 실시예에 따른 도광판의 제조 과정을 나타낸 공정도.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
후술되는, 본 실시예의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상, 하, 좌, 우, 전면, 배면 등과 같은 표현은 서로 상대적인 위치나 방향 등을 나타내는 것으로 그 기술적 의의가 사전적 의미에 구속되지는 않는다.
도 2는 본 실시예 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 백라이트 장치는, 도광판(100), 도광판(100)의 적어도 일 측부에 배치되는 광원(200), 도광판(100)의 하부에 배치되는 반사부재(300) 및 도광판(100)의 상부에 적층되는 광학시트(400)를 포함한다. 상기 구성들은 커버버텀(미도시)에 안착되고, 커버버텀에 체결되는 가이드 패널(미도시)에 고정되면서 백라이트 장치를 구성한다. 또한, 가이드 패널 상부에는 표시패널(미도시)이 결합되어 백라이트 장치로부터 제공되는 면광원에 의하여 고화질의 영상을 제공하는 디스플레이 장치를 구현한다.
도광판(100)은, 광원(200)으로부터 입사되는 점광원의 빛을 면광원으로 전환하여 표시패널로 진행하도록 가이드 한다. 도광판(100)의 측면에서 입사되는 다수의 점광원의 빛은 도광판(100) 내부를 진행하면서 상하면에서 전반사를 반복하고, 이 과정에서 도광판(100) 전체 영역에 분포되면서 면광원의 빛이 상면으로 출사된다. 도광판(100)은 소정의 두께를 갖는 플레이트로 구성될 수 있다.
또한, 도광판(100)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly styrene), MS(Meta styrene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지로 구성될 수 있다. 도광판(100)을 구성하는 수지 내부에는 미세 반사체(110)가 분포된다.
미세 반사체(110)는 도광판(100) 내부로 입사되는 빛을 상면의 수직 방향으로 정반사 또는 산란반사시켜 휘도를 향상시킨다. 또한, 미세 반사체(110)는 입광면에 수직하는 방향으로 입사되는 직광 성분의 빛을 상측으로 반사하여 수직광의 누설을 차단함으로써, 광 효율과 휘도를 향상시킨다. 미세 반사체(110)는 Ag, Al, Cr, Ni, TiO2, ZnO, Si, SiO2 또는 Al2O3 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 소재로 구성될 수 있다. 미세 반사체(110)를 포함하는 도광판(100)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
광원(200)은 도광판(100) 내부로 빛을 입사시키는 구성으로, 일반적으로 백색 발광의 LED 칩으로 구성되며, 필요에 따라 청색 발광 칩 등 다양한 종류의 LED로 구성될 수 있다. 광원(200)은 기판 상에 다수의 LED 칩이 실장되는 LED 모듈로 구성될 수 있으며, 도광판의(100) 입광면을 따라 LED 칩들이 배치된다.
반사부재(300)는 도광판(100) 하부에 배치되어, 도광판(100) 배면으로 누설되는 빛을 다시 도광판(100)으로 반사시켜 백라이트 장치의 휘도 저하를 방지한다. 반사부재(300)는 광 반사율이 우수한 시트 또는 필름으로 구성되거나, 커버버텀의 바닥면에 광 반사 물질이 코팅되어 형성될 수 있다.
광학시트(400)는 도광판(100)에서 출사되는 빛의 휘도와 균일도를 제어하는 구성으로, 확산시트와 같은 기능성 시트를 포함한다. 또한, 광학시트(400)는 광원(200)이 청색 발광 칩으로 구성되는 경우 청색 광을 백색 광으로 변환하는 파장변환시트를 더 포함할 수 있고, 필요에 따라 빛의 출사각을 제어하는 프리즘 시트를 더 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 실시예 따른 도광판을 나타낸 사시도와 단면도이고, 도 5는 본 실시예에 따른 미세 반사체의 예를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 실시예 따른 도광판의 미세 반사체의 배치 구조를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 실시예에 따른 도광판의 변형 예를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 도광판(100)은 투명 수지 내부에 임의의 각도로 기울어진 미세 반사체(110)가 빛의 진행 방향을 따라 배치된다. 미세 반사체(110)는 Ag, Al, Cr, Ni, TiO2, ZnO, Si, SiO2 또는 Al2O3 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 구성된다. 이때, 미세 반사체(110)는 정반사 특성을 갖는 반사체로 구성되거나, 산란반사 특성을 갖는 반사체로 구성될 수 있으며, 정반사 특성을 갖는 반사체와 산란반사 특성을 갖는 반사체가 혼합되어 구성될 수도 있다. 따라서 미세 반사체(110)는 입광부에서 반입광부로 진행하는 빛을 도광판 내부에서 정반사시키거나 산란반사시킨다. 여기서, 입광부는 광원이 배치되는 도광판(100)의 일 측을 말하고, 반입광부는 그 반대 측을 말한다.
미세 반사체(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 직광 성분의 빛을 반사하기 위하여 입사되는 빛의 진행방향 중심축을 따르는 동일 선 상에서 나란하게 배치될 수 있다.
미세 반사체(110)는 도 5에 도시된 바와 같이, 원 형상을 이루거나, 일 측이 장축을 갖는 타원 형상을 이루거나, 사각 형상을 이룰 수 있다. (a)와 같이 원 형상의 미세 반사체(110)는 20㎛ 내지 200㎛ 의 직경(D)을 가질 수 있다(20㎛≤D≤200㎛). 또한, (b)와 같이 타원 형상의 미세 반사체(110)는 도광판(100)의 좌우 방향이 장축(EH)을 형성하고 상하 방향이 단축(EV)을 형성하며, 장축(EH)은 50㎛ 내지 250㎛의 길이를 갖고(50㎛≤EH≤250㎛), 단축(EV)은 20㎛ 내지 150㎛의 길이를 가질 수 있다(20㎛≤EV≤150㎛). 또한, (c)와 같이 사각 형상의 미세 반사체(110)는 도광판(100)의 좌우 방향이 장변(RH)을 형성하고 상하 방향이 단변(RV)을 형성하며, 장변(RH)은 50㎛ 내지 250㎛의 길이를 갖고(50㎛≤RH≤250㎛), 단변(RV)은 20㎛ 내지 150㎛의 길이를 가질 수 있다(20㎛≤RV≤150㎛). 미세 반사체(110)의 크기(직경, 장단축 또는 장단변의 길이)가 상기 범위를 벗어나는 경우 반사율이 줄어들어 휘도를 향상시키고 균일화시키는 효과가 저하되거나, 반사율이 지나치게 높아져 빛이 반입광부 영역으로 진행하는 것을 방해할 수 있다.
이러한 미세 반사체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 도광판(100)의 전체 영역에 대하여 서로 다른 밀도(또는 크기)로 형성된다. 일 예로, 입광부 영역에는 상대적으로 낮은 밀도(또는 크기)로 형성되고, 반입광부 영역으로 갈수록 높은 밀도(또는 크기)로 형성된다. 따라서, 이러한 미세 반사체(110)에 분포에 의하여 도광판(100)은 전체 영역에서 균일한 휘도의 빛으로 출사된다.
또한, 미세 반사체(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 빛이 상면으로 반사될 수 있도록 빛이 진행하는 방향으로 소정의 경사각(θ)을 갖도록 배치되며, 일 예로, 수평면에 대하여 30° 내지 45°의 경사각을 갖도록 배치된다(30°≤θ≤45°). 미세 반사체(110)가 상기 범위의 경사각으로 배치될 때, 정반사 또는 산란반사 되는 빛이 수직 상측으로 집중될 수 있다.
또한, 다수의 미세 반사체(110)는 도광판(100)의 상하 방향에 대하여 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.
일 예로, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 다수의 미세 반사체(110)는 빛이 진행하는 방향에 대하여 전체적으로 상향 경사를 이루는 선상(A)에 위치하도록 배치될 수 있다. 즉, 입광부에서 반입광부를 향하여 위치가 순차적으로 높아지도록 배치될 수 있다.
다른 예로, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 다수의 미세 반사체(110)는 상하 방향으로 랜덤한 위치에 배치될 수 있다. 이때, 미세 반사체(110)가 위치하는 도광판(100)의 상하 방향 폭은 일정한 범위(B)로 제한된다. 이는 빛의 분포도를 고려하여 반사율을 향상시키고 결국 휘도를 향상시킬 수 있도록 한다. 따라서 미세 반사체(110)의 중심을 기준으로 하는 다수의 미세 반사체(110)의 배치범위(B)는 도광판(100)의 두께(T)의 상측 방향에 대하여 0.3T 내지 0.8T 범위의 위치에 배치된다(0.3T≤B≤0.8T).
한편, 본 실시예의 도광판(100)은 상면에 출사되는 광을 집광시키는 집광 패턴(101)이 더 형성된다. 도 7을 참조하면, 집광 패턴(101)은 빛이 진행하는 방향과 나란한 방향의 길이를 갖도록 형성되며, (a)와 같이 프리즘 패턴으로 구성되거나 (b)와 같이 렌티큘러 패턴으로 구성될 수 있다. 프리즘 패턴 또는 렌티큘러 패턴은 입광면의 좌우측 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 집광 패턴(101)은 빛이 진행하는 방향과 수직하는 방향으로 출사되는 빛을 집광하여 휘도를 추가로 상승시킨다.
도 8은 본 실시예에 따른 도광판의 제조 과정을 나타낸 공정도이다.
본 실시예의 미세 반사체를 포함하는 도광판(100)은 하측의 제 1 광학 소자(120)에 미세 반사체(110)를 형성하고, 상측의 제 2 광학 소자(130)를 제 1 광학 소자(120)에 접합하는 과정으로 이루어진다.
구체적으로 살펴보면, 먼저, (a)와 같이 표면에 기울기 패턴(121)이 형성된 제 1 광학 소자(120)를 준비한다. 기울기 패턴(121)은 미세 반사체(110)의 분포되는 위치를 고려하여 그 형상이나 구조가 미리 설계된다.
기울기 패턴(121)은 제 1 광학 소자(120) 원판에 식각 등의 공정을 이용하여 형성할 수 있으며, 사출 공정으로 제 1 광학 소자(120)를 제조하는 과정에서 동시에 형성할 수 있다. 또한, 기울기 패턴(121)은 필름 형태의 제 1 광학 소자(120) 상면에 투명 수지를 인쇄하여 형성할 수 있다. 이때, 제 1 광학 소자(120)를 구성하는 필름과 투명 수지는 경계면에서 빛이 굴절되지 않도록 동일한 굴절율을 갖는 소재로 구성되어야 한다.
또한, 기울기 패턴(121)은 미세 반사체(110)가 형성되는 일 측 경사면(121-1)의 경사각(θ)은 30° 내지 45°의 기울기를 갖고(30°≤θ≤45°), 그 반대면인 타 측 경사면(121-2)의 경사각(α)은 수평 방향에 대하여 80° 내지 90°의 기울기를 갖도록 형성한다(80°≤α≤90°). 기울기 패턴(121)의 타 측 경사면(121-2)의 경사각(α)이 80°미만의 기울기를 갖는 경우 미세 반사체(110)를 코팅하는 과정에서 타 측 경사면(121-2)에도 미세 반사체(110)가 코팅될 우려가 있고, 90°를 초과하는 기울기를 갖는 경우 역 경사에 의하여 미세 반사체(110)가 코팅되어야 할 이웃하는 기울기 패턴(121)의 일 측 경사면(121-1)의 하부 영역에는 미세 반사체(110)가 코팅되지 않을 우려가 있다.
기울기 패턴(121)을 갖는 제 1 광학 소자(120)를 준비한 후, (b)와 같이 마스크(140)를 이용하여 기울기 패턴(121)의 특정 위치에 미세 반사체(110)를 형성한다. 미세 반사체(110)는 스퍼터링, 스프레이 또는 인쇄 등의 공정을 이용하여 형성할 수 있고, 소재로는 Ag, Al, Cr, Ni, TiO2, ZnO, Si, SiO2 또는 Al2O3 중 어느 하나 이상의 물질을 포함한다. 이때, 미세 반사체(110)는 정반사 특성을 나타내기 위하여 미러(mirror) 처리가 적용되거나, 산란반사 특성을 나타내기 위하여 비드(bead) 처리가 적용될 수 있다.
그리고, (c)와 같이 미세 반사체(110)가 형성된 제 1 광학 소자(120) 표면에 제 2 광학 소자(130)를 접합한다. 이를 위하여 제 2 광학 소자(130)를 미리 준비하며, 제 2 광학 소자(130)에는 제 1 광학 소자(120)의 기울기 패턴(121)에 형합하는 오목한 형상의 대응 패턴(131)이 형성된다.
또한, 제 1 광학 소자(120)와 제 2 광학 소자(130)의 접합면에서 빛이 굴절되지 않아야 하므로 제 1 광학 소자(120)와 제 2 광학 소자(130)는 동일할 굴절율을 갖는 소재 또는 동일한 소재로 구성된다.
또한, 제 1 광학 소자(120)와 제 2 광학 소자(130)는 광 투명 접착제(OCA : Optically Clear Adhesive, 150)를 매개로 서로 접착되며, 광 투명 접착제(150)에 의해서도 빛이 굴절되지 않아야 하므로, 광 투명 접착제(150)도 제 1 광학 소자(120) 및 제 2 광학 소자(130)와 동일할 굴절율을 갖는 소재로 구성된다.
제 1 광학 소자(120)와 제 2 광학 소자(130)를 접착하는 과정을 통하여 (d)와 같이 내부에 미세 반사체(110)를 포함하는 도광판(100)이 완성된다.
[실험예]
본 실험은 실시예에 따라 미세 반사체를 포함하는 도광판에 대한 광 특성을 실험하였으며, 비교예는 종래의 기술에 따라 하면에 반사패턴이 형성되고 상면에 렌티큘러 패턴이 형성된 도광판을 기준으로 하였고, 실시예들은 내부에 정반사 또는 산란반사 특성을 갖는 미세 반사체를 구비하는 도광판들을 대상으로 하였다. 또한, 비교예는 광학시트로 한 장의 확산시트와 두 장의 프리즘 시트를 구비하였고, 실시예들에서는 광학시트로 한 장의 확산시트만 구비하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 비교예 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6


LGP
배광분포

반사체종류
-		 타원
(정반사)		 타원
(정반사)		 타원
(정반사)		 타원
(산란
반사)		 타원
(산란
반사)		 타원
(산란
반사)
반사체각도 - 33° 35° 39° 38° 41° 44°
Peak위치 -37° 10° 14° 22° -9° -4° 0°


광학시트
배광분포

시트구성		 Prism(4°)
Prism(94°)
Diffuser
Diffuser
Diffuser
Diffuser
Diffuser
Diffuser
Diffuser
균일도 82.0% 81.5% 82.5% 82.6% 83.5% 82.1% 82.0%
상대휘도 100% 107.1% 111.4% 108.2% 104.8% 105.9% 103.8%
FWHM
(Hor/Ver)		 47.9°
/45.3°		 93.3°
/79.4°		 100.5°
/80.7°		 99.8°
/89.1°		 97.9°
/91.9°		 98.7°
/90.4°		 99.9°
/88.2°
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 내부에 미세 반사체가 구비되는 경우 도광판에서 출사되는 빛의 피크 위치가 중앙으로 집중됨을 확인할 수 있으며, 광학시트를 통과한 빛은 상대적으로 우수한 균일도를 나타내면서 동시에 높은 휘도를 나타내고 있음을 알 수 있다. 특히, 본 실시예의 도광판은 프리즘 시트를 구비하지 않은 상태에서도 프리즘 시트를 구비한 종래의 도광판 보다 더 높은 휘도를 나타내고 있는 바, 본 실시예의 백라이트 장치는 프리즘 시트를 제거할 수 있는 효과도 있다.
상기와 같은 광 특성을 볼 때, 미세 반사체는 빛을 집광하는 효과를 나타냄과 동시에 도광판의 전체 영역에서 균일하게 빛이 출사되도록 하는 효과를 나타내고 있는 것이다. 이는 미세 반사체가 도광판 내부로 입사된 빛을 정반사 또는 산란반사시켜 상면의 수직 방향으로 출사되도록 유도하기 때문이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
100 : 도광판 110 : 미세 반사체
120 : 제 1 광학 소자 121 : 기울기 패턴
130 : 제 2 광학 소자 131 : 대응 패턴
140 : 마스트 150 : 광 투명 접착제
200 : 광원
300 : 반사부재
400 : 광학시트

Claims (15)

  1. 일 측부에 광원이 배치되어 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 면광원으로 전환하여 상면으로 출사하는 도광판에 있어서,
    굴절율이 동일한 소재로서, 하부의 제 1 광학 소자와 상부의 제 2 광학 소자가 광 투명 접착제에 의하여 접합되어 이루어지되,
    상기 제 1 광학 소자와 상기 제 2 광학 소자가 접합되는 접합면에는 입광부에서 반입광부로 진행하는 빛을 상면으로 반사시키는 다수의 미세 반사체가 분포되는, 백라이트 장치용 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 반사체는,
    정반사 또는 산란반사 특성을 갖는, 백라이트 장치용 도광판.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 반사체는,
    Ag, Al, Cr, Ni, TiO2, ZnO, Si, SiO2 또는 Al2O3 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 소재로 구성되는, 백라이트 장치용 도광판.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 반사체는,
    입광부에서 반입광부로 갈수록 높은 밀도로 형성되는, 백라이트 장치용 도광판.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 반사체는,
    수평면에 대하여 30° 내지 45°의 경사각(θ)을 갖도록 배치되는(30°≤θ≤45°), 백라이트 장치용 도광판.
  6. 제 1 항에 있어서, 다수의 상기 미세 반사체는,
    입광부에서 반입광부를 향하여 전체적으로 상향 경사를 이루는 선상에 배치되는, 백라이트 장치용 도광판.
  7. 제 1 항에 있어서, 다수의 상기 미세 반사체는,
    상기 도광판의 상하 방향으로 랜덤한 위치에 배치되되, 상기 도광판의 두께(T)에 대하여 상측 방향으로 0.3T 내지 0.8T 범위(B)의 위치에 배치되는(0.3T≤B≤0.8T), 백라이트 장치용 도광판.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 반사체는,
    원 형상, 타원 형상 또는 사각 형상을 이루는, 백라이트 장치용 도광판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    원 형상의 상기 미세 반사체는 20㎛ 내지 200㎛ 길이의 직경(D)을 갖고(20㎛≤D≤200㎛),
    타원 형상의 상기 미세 반사체는 50㎛ 내지 250㎛ 길이의 좌우 방향 장축(EH)과 20㎛ 내지 150㎛ 길이의 상하 방향 단축(EV)을 가지며(50㎛≤EH≤250㎛, 20㎛≤EV≤150㎛),
    사각 형상의 상기 미세 반사체는 50㎛ 내지 250㎛ 길이의 좌우 방향 장변(RH)과 20㎛ 내지 150㎛ 길이의 상하 방향 단변(RV)을 갖는(50㎛≤RH≤250㎛, 20㎛≤RV≤150㎛), 백라이트 장치용 도광판.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판은,
    상면으로 출사되는 빛을 집광하는 집광 패턴이 상면에 형성되는, 백라이트 장치용 도광판.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 집광 패턴은,
    빛이 진행하는 방향과 나란한 방향의 길이를 갖는 프리즘 형상 또는 렌티큘러 형상의 패턴으로 구성되는, 백라이트 장치용 도광판.
  12. 내부에 미세 반사체를 구비하는 도광판을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 제 1 광학 소자 상면에 일 측 경사면과 이에 마주하는 타 측 경사면을 갖는 다수의 기울기 패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 기울기 패턴의 일 측 경사면에 미세 반사체를 형성하는 단계; 및,
    (c) 광 투명 접착제를 이용하여 상기 미세 반사체가 내부에 분포하도록 상기 제 1 광학 소자 상면에 제 2 광학 소자를 접합하는 단계;를 포함하는, 내부 미세 반사체를 구비하는 백라이트 장치용 도광판 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    수평 방향에 대하여 일 측 경사면이 30° 내지 45°의 경사각(θ)을 갖고, 타 측 경사면이 80° 내지 90°의 경사각(α)을 갖도록 상기 기울기 패턴을 형성하는(30°≤θ≤45°, 80°≤α≤90°), 내부 미세 반사체를 구비하는 백라이트 장치용 도광판 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 미세 반사체에 미러 가공을 적용하거나 비드 가공을 적용하는, 내부 미세 반사체를 구비하는 백라이트 장치용 도광판 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 소자, 상기 제 2 광학 소자 및 상기 광 투명 접착제는 동일한 굴절율을 갖는 소재를 이용하는, 내부 미세 반사체를 구비하는 백라이트 장치용 도광판 제조방법.
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