WO2014069730A1 - 도광판 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2014069730A1
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light
guide plate
light guide
prism bar
optical pattern
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PCT/KR2013/003715
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박영우
주영현
이은곤
최승만
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제일모직 주식회사
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    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources

Definitions

  • the transparent display device is a device that is driven so that all the situation before and after the display can be seen while viewing the display information or the screen.
  • the display device may be used in a showcase of a street or a store, a front door of a home appliance, a glass window, a desk, or the like.
  • the side surface may include a first side surface on which the light source is located, and a second side surface facing the first side surface.
  • the separation distance between the optical patterns may decrease.
  • the prism bar may be formed such that a direction in which light is incident from a light source and a length direction of the prism bar form an angle of about 0 ° to about 180 °.
  • the corner angle of the cone may be about 45 ° to about 60 ° and the corner angle of the prism bar may be about 70 ° to about 90 °.
  • the prism bar may have a length of about 10 ⁇ m to about 35 ⁇ m, and the prism bar may have a width of about 10 ⁇ m to about 35 ⁇ m.
  • the density of the light diffusing agent may increase.
  • the light diffusing agent may be localized in a range of about 0% to about 3% from the rear surface of the entire thickness of the light guide plate.
  • the front surface may be further coated with a light diffusing agent.
  • the transparent display device may include the light guide plate.
  • the present invention can solve the problem of low light efficiency in the light guide plate for transparent display including only beads, solve the problem that the optical pattern line is visually visible even when turned on and off, while increasing the light efficiency and light uniformity, and increase the brightness
  • the invention has the effect of providing a light guide plate which can be manufactured in a simple manner using existing bare light guide plate materials.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a combination of a light guide plate and a light source according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of a conical optical pattern.
  • FIG 3 is a perspective view of one embodiment of a prism bar optical pattern.
  • FIG. 4 is a side view of the light guide plate of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of a combination of a light guide plate and a light source of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a combination of a light guide plate and a light source of another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a combination of a light guide plate and a light source of another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a prism bar optical pattern.
  • the light guide plate includes a front surface, a rear surface facing the front surface, and a side surface connecting the front surface and the rear surface, and the rear surface is formed with an optical pattern including at least one of a cone and a prism bar.
  • the light diffusing agent may be ubiquitous on the back side.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a combination of a light guide plate and a light source of the present invention.
  • the light guide plate 100 includes a front surface 20 that emits light from the side light source 10 toward a panel (not shown), a rear surface 30 that faces the front surface 20, and the front surface.
  • the side surface 40a, 40b, 40c, 40d which connects the 20 and the back surface 30 is comprised.
  • the light source 10 may be disposed on the side of the light guide plate to emit light.
  • the light source may comprise one or more of linear or point light sources.
  • the line light source may include one or more of a CCFL lamp, a light guide bar, a laser, a combination of LEDs and lenses, a combination of LEDs and light guide bars, and an interior lamp.
  • the point light source may comprise an LED.
  • FIG. 1 illustrates a case of a point light source as a light source.
  • the side surface connects the front surface 20 and the rear surface 30.
  • the side surface connects the first side surface 40a on which the side light source is located, the second side surface 40b facing the first side surface 40a, and the first side surface 40a and the second side surface 40b.
  • the third side surface 40c and the fourth side surface 40d may be included.
  • the height H1 may be about 4 ⁇ m to about 30 ⁇ m, preferably about 6 ⁇ m to about 30 ⁇ m, and the diameter D1 of the bottom surface 50a of the cone may be about 10 ⁇ m to about 35 ⁇ m.
  • the vertex angle ⁇ of the conical optical pattern may be about 45 ° to about 60 °. Within this range, it may be possible to emit light to the front.
  • the vertex angle ⁇ may mean an angle facing the width of the prism bar pattern among the sides of the triangle of the prism bar pattern.
  • the size and height of the optical pattern may be the same or different.
  • the size of the optical pattern is the same so that the pattern line is not visually visible.
  • the diameter of the light diffusing agent may be about 1 ⁇ m to about 8 ⁇ m. In the above range, the transparency of the light guide plate may be good without being visually recognized when included in the back surface of the light guide plate.
  • the light diffusing agent is not limited as long as it is a material capable of diffusing light, and may include, for example, one or more of acrylic, silicone, styrene, methacryl, polycarbonate, olefin, polyester, and aluminum. .
  • the prism bar optical pattern is randomly disposed from about 0 ° to about 180 °.
  • the angle of rotation can be in units of 1 °.
  • ⁇ when ⁇ is an angle formed between a direction in which light is incident from the light source and a length direction of the prism bar, ⁇ may be established:
  • ⁇ 1 to ⁇ n can all be different.
  • At least one or more of ⁇ 1 to ⁇ n may be the same.
  • a method of manufacturing a light guide plate may include applying a polymer solution including a light diffusing agent to a base layer, and imprinting one or more optical pattern forming parts on the applied polymer solution layer.
  • the transparent display device may include the light guide plate.
  • the device may further include a panel, a light source, and the like.

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Abstract

본 발명은 도광판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 전면, 상기 전면과 대향하는 배면, 및 상기 전면과 상기 배면을 연결하는 측면을 포함하고, 상기 배면에는 원뿔, 프리즘 바 중 하나 이상을 포함하는 광학패턴이 형성되어 있고, 상기 배면 쪽에 광확산제가 편재되어 있는 도광판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

도광판 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치
본 발명은 도광판 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 광 효율과 광 균일도를 높이고, 외관상 광학패턴 라인이 시인되는 문제점이 없고, 외관과 시야각을 좋게 하고, 휘도를 높일 수 있는 투명 디스플레이용 도광판 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
투명 디스플레이 장치는 디스플레이 정보 또는 화면을 보면서 디스플레이 앞뒤의 모든 상황을 그대로 볼 수 있도록 구동되는 장치이다. 상기 디스플레이 장치는 거리 또는 매장의 showcase, 가전제품 front door, 유리창, 책상 등에 사용될 수 있다.
투명 디스플레이 장치는 후면에 광이 있거나 주간일 경우에는 디스플레이에 발광이 없어도 정보 또는 화면을 표시할 수 있는데, 이를 위해서는 투명해야 한다. 별개로, 후면에 광이 없거나 야간일 경우에는 디스플레이 화면 또는 정보만을 표시하도록 하는 것이 중요하다.
기존의 투명 디스플레이 장치에서 사용되는 도광판은 도광판 전체에 소량의 실리콘 구형 비드가 함유되어 있다. 이러한 비드는 LED 광원으로부터 입사된 빛을 반사시켜 패널 앞뒤로 빛의 경로를 바꿀 수 있다. 비드는 사이즈가 작고, 눈에 시인되지 않고, 투명도가 좋다는 이점이 있다. 그러나, 비드는 구형상으로 패널 앞뒤로 약 1:1로 빛을 반사시켜 광효율을 향상시키는데 한계가 있으며, 소량 생산되어 가격이 높다는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2008-0097880호는 도광판에 비드 및 공기 방울을 포함시켜 빛의 산란, 굴절, 확산 수단을 갖는 도광판에 수직 또는 수평 프리즘을 결합시켜, 광손실을 줄인 도광판을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 광 효율과 광 균일도를 높이고 외관상 광학패턴 라인이 시인되는 문제점을 해결할 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외관과 시야각이 좋고, 휘도를 높일 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 도광판을 포함하는 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 도광판은 전면, 상기 전면과 대향하는 배면, 및 상기 전면과 상기 배면을 연결하는 측면을 포함하고, 상기 배면에는 원뿔, 프리즘 바 중 하나 이상을 포함하는 광학패턴이 형성되어 있고, 상기 배면 쪽에 광확산제가 편재되어 있을 수 있다.
상기 광학패턴은 랜덤하게 형성될 수 있다.
상기 측면은 광원이 위치하는 제1측면과, 상기 제1측면과 대향하는 제2측면을 포함할 수 있다.
상기 제1측면으로부터 멀어질수록 상기 광학패턴 간의 이격거리는 감소할 수 있다.
상기 제1측면으로부터 멀어질수록 상기 광학패턴의 개수는 증가할 수 있다.
상기 프리즘 바는 광원으로부터 광이 입사되는 방향과 상기 프리즘 바의 길이 방향이 -90° 또는 +90°의 각을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 프리즘 바는 광원으로부터 광이 입사되는 방향과 상기 프리즘 바의 길이 방향이 약 0° 내지 약 180°의 각을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 광원으로부터 광이 입사되는 방향과 상기 프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각을 γ라고 할 때, 하기 식 1의 관계를 가질 수 있다:
[식 1]
γ1 ≠γ2
γ2 ≠γ3
...
γn-1≠γn
(상기에서, γ1은 광이 입사되는 방향에 대해 제1프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, γ2는 광이 입사되는 방향에 대해 제2프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, γn-1은 광이 입사되는 방향에 대해 제 n-1프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, γn은 광이 입사되는 방향에 대해 제n프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, n은 2 내지 180의 정수이고, γ1 내지 γn은 0° 내지 180°이다).
상기 γ1 내지 γn 중 하나 이상은 동일할 수 있다.
상기 광학패턴은 음각 또는 양각일 수 있다.
상기 원뿔의 꼭지각은 약 45° 내지 약 60°이고, 상기 프리즘 바의 꼭지각은 약 70° 내지 약 90°일 수 있다.
상기 광학패턴의 높이는 약 6㎛ 내지 약 30㎛일 수 있다.
상기 프리즘 바의 길이는 약 10㎛ 내지 약 35㎛ 이고, 상기 프리즘 바의 폭은 약 10㎛ 내지 약 35㎛ 일 수 있다.
상기 제1측면으로부터 멀어질수록 상기 광확산제의 밀도는 증가할 수 있다.
상기 광확산제는 상기 도광판의 전체 두께 중 상기 배면으로부터 약 0% 내지 약 3% 범위에 편재할 수 있다.
상기 광확산제는 상기 도광판 중 약 1,000ppm 내지 약 5,000ppm의 농도로 포함될 수 있다.
상기 광확산제는 비드를 포함할 수 있다.
상기 비드의 직경은 약 1㎛ 내지 약 8㎛ 일 수 있다.
상기 전면에는 광확산제가 더 코팅될 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 투명 디스플레이 장치는 상기 도광판을 포함할 수 있다.
본 발명은 비드만을 포함하는 투명 디스플레이용 도광판에서 광효율이 떨어지는 문제점을 해소할 수 있고, 광효율과 광균일도를 높이면서도 점등과 소등시에도 외관상 광학 패턴 라인이 시인되는 문제점을 해결할 수 있으며, 휘도를 높일 수 있고, 기존의 bare 도광판 재료를 사용하여 간단한 방법으로 제조 가능한 도광판을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예의 도광판과 광원의 조합 사시도이다.
도 2는 원뿔형 광학패턴의 일 구체예의 사시도이다.
도 3은 프리즘바 광학패턴의 일 구체예의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예의 도광판의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예의 도광판과 광원의 조합의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 구체예의 도광판과 광원의 조합의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 구체예의 도광판과 광원의 조합의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 구체예의 도광판과 광원의 조합의 평면도이다.
도 9는 프리즘 바 광학패턴의 개념도이다.
본 발명의 일 관점인 도광판은 전면, 상기 전면과 대향하는 배면, 및 상기 전면과 상기 배면을 연결하는 측면을 포함하고, 상기 배면에는 원뿔, 프리즘 바 중 하나 이상을 포함하는 광학패턴이 형성되어 있고, 상기 배면 쪽에 광확산제가 편재되어 있을 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 도광판과 광원의 조합을 나타낸 사시도이다.
도 1에 의하면, 도광판(100)은 측면 광원(10)으로부터의 빛을 패널(도시되지 않음) 방향으로 출사하는 전면(20), 상기 전면(20)과 대향하는 배면(30), 및 상기 전면(20)과 배면(30)을 연결하는 측면(40a, 40b, 40c, 40d)으로 구성되어 있다.
광원(10)은 도광판의 측면 쪽에 배치되어 광을 발광할 수 있다.
광원은 선광원 또는 점광원 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
선광원은 CCFL 램프, Light guide bar, 레이저, LED와 렌즈의 조합, LED와 Light guide bar의 조합, 실내등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 점광원은 LED를 포함할 수 있다.
도 1은 광원으로 점광원인 경우를 나타낸 것이다.
광원은 도 1에서와 같이 도광판의 일 측면 쪽(40a 방향)에 배치될 수 있지만, 양 측면 쪽(40a, 40b 방향)에 배치될 수 있다.
전면(20)은 투명 디스플레이 장치의 패널(예:투명 LCD 패널, 도 1에서 도시되지 않음)과 대향할 수 있다. 전면(20)은 측면 광원(10)으로부터의 빛을 패널 쪽으로 출사하여 디스플레이가 표시되도록 할 수 있다.
배면(30)은 상기 전면(20)과 대향하고, 측면 광원(10)으로부터의 빛 중 일부를 상기 전면(20)으로 다시 반사시켜 광효율을 높일 수 있다.
측면은 상기 전면(20)과 배면(30)을 연결한다. 측면은 상기 측면 광원이 위치하는 제1측면(40a), 상기 제1측면(40a)과 대향하는 제2측면(40b), 및 상기 제1측면(40a)과 제2측면(40b)을 연결하는 제3측면(40c)과 제4측면(40d)을 포함할 수 있다.
배면(30)에는 광학패턴(50)이 형성되어 있을 수 있다. 광학패턴(50)은 광원의 빛이 광학패턴(50)을 맞고 전반사되어 전면(20)을 통해 패널 쪽으로 출사되도록 함으로써, 도광판의 광 효율을 높일 수 있다.
상기 광학패턴(50)은 도트 형태로 형성되어 있다. 본 명세서에서 도트는 광학 패턴이 이웃하는 다른 광학 패턴과 서로 이격되어 있는 형태를 의미한다. 예를 들면, ‘도트’는 패턴이 형성되지 않은 비패턴형성 영역에 의해 둘러싸여 섬(island) 구조를 가질 수 있다. 상기 비패턴형성 영역은 평면일 수 있다.
광학패턴은 측면 광원으로부터 빛을 반사시킬 수 있다면, 음각, 양각 또는 이들의 혼합 형상에 제한되지 않는다.
배면(30)에는 광확산제(도시되지는 않음)가 포함될 수 있다.
광학패턴은 원뿔, 프리즘바 광학패턴 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 2와 도 3은 각각 원뿔, 프리즘바 광학패턴을 나타낸 것이다.
도 2의 원뿔 광학패턴에서 높이 H1은 약 4㎛ 내지 약 30㎛, 바람직하게는 약 6㎛ 내지 약 30㎛ 가 될 수 있고, 원뿔 밑면(50a)의 직경 D1은 약 10㎛ 내지 약 35㎛ 가 될 수 있다. 상기 범위에서, 빛을 반사하여 광효율을 높일 수 있고 패턴 라인이 시인되지 않도록 하며, 정면으로 빛을 출사시킬 수 있다. 원뿔 광학패턴의 꼭지각 α은 약 45° 내지 약 60°가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 정면으로 빛을 출사시킬 수가 있을 수 있다.
꼭지각 α은 원뿔 밑면에 수직이고 최고 높이를 갖는 원뿔의 삼각형 단면에 있어서, 원뿔 밑면(50a)의 직경(D1)과 대향하는 각을 의미할 수 있다.
도 3의 프리즘바 패턴에서 높이 H2는 약 6㎛ 내지 약 30㎛ 가 될 수 있고, 밑면(50b) 중 길이 L2는 약 10㎛ 내지 약 35㎛가 될 수 있고, 폭 P2는 약 10㎛ 내지 약 35㎛가 될 수 있고, 꼭지각 β은 약 70° 내지 약 90°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 빛을 반사하여 광효율을 높일 수 있고 패턴 라인이 시인되지 않도록 하며, 정면으로 빛을 출사시킬 수 있다. 또한, 소등시 패턴이 시인되지 않고, 배면의 사물이 보일 수 있으며, 점등시에도 역시 패턴이 시인되지 않을 수 있다.
꼭지각 β는 프리즘 바 패턴의 삼각형 옆면 중 프리즘 바 패턴의 폭과 대향하는 각을 의미할 수 있다.
광학패턴은 배면 중 랜덤하게 형성될 수 있다. 본 명세서에서 랜덤하게 형성되었다는 의미는, 방향성, 간격 또는 크기가 불규칙하게 형성된다는 것을 의미한다.
광학패턴은 광원으로부터 멀어질수록 패턴 개수는 증가할 수 있다. 이는 광원으로부터 빛이 감소하므로, 패턴 개수를 늘려 전반사량을 증가시키기 위함이다.
광학패턴은 상기 제1측면으로부터 멀어질수록 광학패턴 간의 이격 거리가 감소할 수 있다. 그 결과, 광원으로부터 멀어질수록 빛의 반사율을 높여 View area 전체가 고르게 밝은 외관을 확보 할 수 있다.
광학패턴 간의 이격 거리는 제한되지 않지만, 약 10㎛ 내지 약 200㎛가 될 수 있다.
광학패턴은 상기 제1측면으로부터 멀어질수록 광학패턴의 개수 또는 밀집도는 증가할 수 있다. 그 결과, 광원으로부터 멀어질수록 빛의 반사율을 높여 View area 전체가 고르게 밝은 외관을 확보 할 수 있다.
광학패턴의 크기, 높이는 동일하거나 다를 수 있다. 바람직하게는, 광학 패턴의 크기를 동일하게 하여 외관상 패턴 라인이 시인되지 않게 하는 것이 좋다.
배면은 광확산제를 포함할 수 있다. 광확산제는 측면 광원으로부터의 빛을 확산시킴으로써 외관을 좋게 할 수 있다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 광확산제(60)는 도광판 중 배면(30) 쪽에 편재되어 있을 수 있다. 종래 도광판에서는 도광판 전체에 소량의 광확산제(예:비드)만이 함유되어 있고 비드가 광원으로부터 입사된 빛을 반사하여 패널 앞뒤로 빛의 경로를 바꾸는 구조이다. 이는 비드에 의해 광이 배면과 전면으로 각각 1:1로 분산되어 광효율이 낮았다.
반면에, 본 발명의 도광판에서는 배면에 형성된 광학패턴으로 빛을 반사시키고, 배면 쪽에 광확산제가 편재되어 있다. 그 결과, 광확산제가 광학 패턴으로부터 반사된 빛을 보다 확산시킬 수 있어 광효율을 보다 높일 수 있다.
광확산제(60)는 도광판의 배면(30) 쪽에 편재되어 있다.
도광판의 전면(20)은 액정표시패널(90)과 대향할 수 있다.
광확산제(60)는 도광판의 두께(T) 중 상기 배면으로부터 약 0% 내지 약 3% 거리 이내에 편재될 수 있다. 상기 범위에서, 광학 패턴으로 인해 반사된 빛의 광효율을 높일 수 있다.
도광판은 광확산제가 포함된 제1영역과 광확산제가 포함되지 않은 제2영역으로 구성된다.
상기 제1영역은 배면을 포함하고, 도광판의 두께 중 배면으로부터 약 0% 내지 약 3% 범위의 영역을 의미할 수 있다. 상기 제2영역은 전면을 포함하고, 도광판의 두께 중 전면으로부터 약 0% 내지 약 97% 범위의 영역을 의미할 수 있다.
광확산제는 도광판의 배면에 포함될 수 있지만, 도광판 전면에도 포함될 수 있다.
광확산제는 도광판 배면에 약 1,000ppm 내지 약 5,000ppm 농도로 만들어진 UV 수지로 코팅되어 가공될 수 있다. 상기 범위에서, 외관을 좋게 하고, 도광판의 헤이즈가 약 20% 이내로서 탁도를 나쁘게 하지 않는 수준이 될 수 있다.
광확산제의 형태는 제한되지 않는데, 광효율, 시인성, 외관 등을 고려하여 비드 형태를 포함할 수 있다.
광확산제의 직경은 약 1㎛ 내지 약 8㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 도광판 배면에 포함시 눈에 시인되지 않고 도광판의 투명도가 좋을 수 있다.
광확산제는 빛을 확산시킬 수 있는 물질이라면 제한이 없는데, 예를 들면 아크릴계, 실리콘계, 스티렌계, 메타크릴계, 폴리카보네이트계, 올레핀계, 폴리에스테르계, 알루미늄 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명 일 구체예의 도광판과 광원의 조합의 평면도이다. 광원은 선광원이다.
도 5에 의하면, 광원(10)이 선광원일 경우 배면(30)에는 프리즘 바 광학패턴(50)이 형성되고, 도광판은 광확산제(60)를 포함할 수 있다. 프리즘 바 광학패턴은 랜덤으로 형성될 수 있고, 광원(10)으로부터 광이 입사되는 방향과 프리즘 바의 길이 방향은 -90° 또는 +90°를 이룰 수 있다.
도 6에 의하면, 광원(10)이 선광원일 경우 배면(30)에는 원뿔형 광학패턴(50)이 형성되고, 광확산제(60)가 포함될 수 있다. 원뿔형 광학패턴은 랜덤으로 형성될 수 있다.
광원이 선광원일 경우에는 광 라인이 발생하지 않으므로, 광 효율이 좋은 프리즘 바 또는 원뿔 패턴이 배면에 형성될 수 있다.
도 7과 도 8은 본 발명 다른 구체예의 도광판과 광원의 조합의 평면도이다. 광원은 점광원이다.
도 7과 도 8에 의하면, 광원(10)이 점광원일 경우 배면에는 프리즘 바 광학패턴(50)이 형성되고, 도광판은 광확산제(60)를 포함할 수 있다. 프리즘 바 광학패턴은 랜덤하게 배치될 수 있다.
점광원인 경우, 프리즘 바의 길이 방향과 광원으로부터 광이 입사되는 방향이 나란할 경우 빛을 전면으로 전반사시켜 광 라인이 시인될 수 있다. 이를 막기 위해, 광원이 점광원일 경우, 프리즘 바 광학패턴을 약 0°에서 약 180°까지 Random으로 회전을 시켜 배치한다. 그 결과, 점광원으로 인해 생기는 광라인을 회전시킴으로써 광 라인을 상쇄시킬 수 있다. 회전 각도는 1° 단위가 될 수 있다.
도 7과 도 8에서와 같이, 광원으로부터 광이 입사되는 방향을 기준으로 광학패턴의 길이 방향이 Random으로 회전된 형태를 갖는 복수 개의 광학패턴(50)이 상기 배면(30)에 전체적으로 편재될 수 있다. 이를 통해 회전된 프리즘바 광학패턴의 전반사로 인하여 광 라인 외관을 개선할 수 있다. 임의대로 회전된 프리즘바에 전반사된 빛이 꺾여 서로 서로 섞이는 효과를 낼 수 있다. 이 때 상기 광확산제는 상기 배면 중 전체적으로 형성되어 있을 수 있다.
도 9는 광원이 점광원일 경우 배면에 배치되는 프리즘 바 광학패턴의 회전의 개념도이다.
도 9에 의하면, 광원으로부터 광이 입사되는 방향(화살표 방향)에 대해 광학패턴(50)의 밑면(50b)의 길이(L2) 방향은 약 0°내지 약 180°의 각도 γ 범위에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 도 9 에서와 같이, 상기 광원으로부터 광이 입사되는 방향과 상기 프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각을 γ라고 할 때, 하기 식 1의 관계가 성립할 수 있다:
[식 1]
γ1≠γ2
γ2≠γ3
...
γn-1≠γn
(상기에서, γ1은 광이 입사되는 방향에 대해 제1프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, γ2는 광이 입사되는 방향에 대해 제2프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, γn-1은 광이 입사되는 방향에 대해 제n-1프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, γn은 광이 입사되는 방향에 대해 제n프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각, n은 2 내지 180의 정수이다).
γ1 내지 γn은 0°내지 180°가 될 수 있다.
일 실시예에서, γ1 내지 γn은 모두 다를 수 있다.
다른 실시예에서, γ1 내지 γn 중 적어도 하나 이상은 동일할 수 있다.
γn-1과 γn은 약 1° 내지 약 10°의 차이가 있을 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 도광판의 제조 방법은 광확산제를 포함하는 고분자 용액을 기재층에 도포하고, 그리고 도포된 고분자 용액 층 위에 하나 이상의 광학패턴 형성부를 임프린팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 굴절률이 약 1.43 내지 약 1.45으로서, 도광판 제조에 사용되는 광학적 투명 수지가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 광학적 투명 수지는 (메타)아크릴계, 폴리카보네이트계, 스티렌계, 올레핀계, 폴리메틸메타아크릴레이트 등을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 하나 이상 포함될 수 있다.
상기 광확산제는 상술한 소재로 되어 빛을 확산시킬 수 있는 물질로서, 최종 도광판 중 약 1,000ppm 내지 약 5,000ppm 으로 포함될 수 있다.
상기 기재층은 상술한 고분자와 동일하거나 이종의 수지를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 도광판의 투명성을 높이기 위해 상술한 고분자와 동일 수지로 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 기재층은 폴리메틸메타아크릴레이트로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제조한 광확산제를 포함하는 고분자 용액을 기재층에 도포한 후, 소정의 광학패턴 형성부를 도포층 위에 임프린팅하여 도광판을 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점인 투명 디스플레이 장치는 상기 도광판을 포함할 수 있다. 장치는 도광판 이외에, 패널, 광원 등을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
폴리메틸메타아크릴레이트 수지에 실리콘계 수지로 된 비드를 혼합하고, 폴리메틸메타아크릴레이트 기재층에 도포한 후, 원뿔형 광학 패턴이 양각으로 형성된 광학패턴 형성부를 도포층 위에 임프린팅하여 도 6에서 도시된 배면을 갖는 도광판을 제조하였다.
실시예 2
폴리메틸메타아크릴레이트 수지에 실리콘계 수지로 된 비드를 혼합하고, 폴리메틸메타아크릴레이트 기재층에 도포한 후, 프리즘바 광학 패턴이 양각으로 형성된 광학패턴 형성부를 도포층 위에 임프린팅하여 도 5에서 도시된 배면을 갖는 도광판을 제조하였다.
실시예 3
폴리메틸메타아크릴레이트 수지에 실리콘계 수지로 된 비드를 혼합하고, 폴리메틸메타아크릴레이트 기재층에 도포한 후, 프리즘바 광학 패턴이 양각으로 형성된 광학패턴 형성부를 도포층 위에 임프린팅하여 도 7에서 도시된 배면을 갖는 도광판을 제조하였다.
비교예 1
도광판 전체에 실리콘계 수지로 된 비드가 포함되어 있고 광학 패턴이 형성되지 않은 도광판을 사용하였다.
상기 제조한 도광판에 대해 하기의 물성을 평가한다.
후면에 이미지를 위치시키고 이미지 앞에 지그를 사용하여 LED 광원과 도광판을 서로 결합하여 세운 다음 도광판 앞에 패널을 위치시킨다. LED 광원을 점등, 또는 점멸시 패널 상의 이미지와 외관을 평가한다.
그 결과, LED 광원 점멸시 실시예와 비교예의 도광판 사용에 따른 이미지는 차이가 없었다. 그러나, 광원 점등시, 비교예의 도광판을 사용할 경우 후면 이미지를 볼 수 있었으나, 실시예의 도광판을 사용할 경우 후면 이미지는 잘 볼 수 없는데, 이는 야간 또는 후면 광원이 없을 경우 디스플레이 후면 상황을 볼 필요가 없어 이점이 될 수 있다.
또한, 실시예와 비교예에서 도광판의 길이를 480mm, 도광판의 두께를 300mm로 준비한다. 측면 LED 광원으로부터의 거리가 90mm, 240mm, 및 390mm 되는 도광판 중 임의의 3개 지점을 정한다. EZ-Contrast 방법으로 각 지점에서 평균 휘도를 측정하고, 이로부터 광효율을 계산한다. 광효율은 비교예 1의 휘도를 100 이라고 할 때, 실시예에서 측정된 휘도의 비율값이다. 또한, 3개 지점의 균일도는 3점의 휘도 중 최소/최대값의 백분율이다. 패턴 시인 여부는 제조한 도광판에 대해 각각 도 5 내지 도 7에 해당되는 광원을 사용하여 배치한 후 광원으로부터 출사되는 라인의 시인 여부를 평가하였다. 비교예 1은 점 광원을 사용하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
평균 휘도(cd/m2) 216 176 211 82
광효율(%) 263 214 257 100
균일도(%) 37 42 47 25
패턴 시인 여부 무 무 무 무
상기 표 1에서 나온 바와 같이, 본 발명의 도광판은 평균 휘도를 높여 광 효율을 2배 이상 향상시켰을 뿐만 아니라, 광의 균일도도 높였다. 반면에, 광학 패턴 없이 도광판 전체에 비드만 포함된 비교예의 도광판은 본 발명 대비 휘도와 균일도가 낮았고, 광 효율도 낮았다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있고, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 전면, 상기 전면과 대향하는 배면, 및 상기 전면과 상기 배면을 연결하는 측면을 포함하고,
    상기 배면에는 원뿔, 프리즘 바 중 하나 이상을 포함하는 광학패턴이 형성되어 있고,
    상기 배면 쪽에 광확산제가 편재되어 있는 도광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴은 랜덤하게 형성되어 있는 도광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측면은 광원이 위치하는 제1측면과 상기 제1측면과 대향하는 제2측면을 포함하는 도광판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1측면으로부터 멀어질수록 상기 광학패턴 간의 이격 거리는 감소하는 도광판.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1측면으로부터 멀어질수록 상기 광학패턴의 개수는 증가하는 도광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프리즘 바는 광원으로부터 광이 입사되는 방향과 상기 프리즘 바의 길이 방향이 -90° 또는 +90°의 각을 이루도록 형성된 도광판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프리즘 바는 광원으로부터 광이 입사되는 방향과 상기 프리즘 바의 길이 방향이 약 0° 내지 약 180°의 각을 이루도록 형성된 도광판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광원으로부터 광이 입사되는 방향과 상기 프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각을 γ라고 할 때, 하기 식 1의 관계를 갖는 도광판:
    [식 1]
    γ1≠γ2
    γ2≠γ3
    ...
    γn-1≠γn
    (상기에서, γ1은 광이 입사되는 방향에 대해 제1프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각,
    γ2는 광이 입사되는 방향에 대해 제2프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각,
    γn-1은 광이 입사되는 방향에 대해 제n-1프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각,
    γn은 광이 입사되는 방향에 대해 제n프리즘 바의 길이 방향이 이루는 각,
    n은 2 내지 180의 정수이고,
    γ1 내지 γn은 0° 내지 180°이다).
  9. 제8항에 있어서, 상기 γ1 내지 γn중 하나 이상은 동일한 도광판.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴은 음각 또는 양각인 도광판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 원뿔의 꼭지각은 약 45° 내지 약 60°이고, 상기 프리즘 바의 꼭지각은 약 70° 내지 약 90°인 도광판.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광학패턴의 높이는 약 6㎛ 내지 약 30㎛인 도광판.
  13. 제1항에 있어서, 상기 프리즘 바의 길이는 약 10㎛ 내지 약 35㎛이고, 상기 프리즘 바의 폭은 약 10㎛ 내지 약 35㎛인 도광판.
  14. 제3항에 있어서, 상기 제1측면으로부터 멀어질수록 상기 광확산제의 밀도는 증가하는 도광판.
  15. 제1항에 있어서, 상기 광확산제는 상기 도광판의 전체 두께 중 상기 배면으로부터 약 0% 내지 약 3% 범위에 편재하는 도광판.
  16. 제1항에 있어서, 상기 광확산제는 상기 도광판 중 약 1,000ppm 내지 약 5,000ppm의 농도로 포함되는 도광판.
  17. 제1항에 있어서, 상기 광확산제는 비드를 포함하는 도광판.
  18. 제17항에 있어서, 상기 비드의 직경은 약 1㎛ 내지 약 8㎛인 도광판.
  19. 제1항에 있어서, 상기 전면에는 광확산제가 더 코팅된 도광판.
  20. 제1 내지 제19항 중 어느 한 항의 도광판을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
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