WO2018174646A1 - 임프린팅 방법을 통하여 미세 굴절 홈이 형성된 투명 디스플레이용 도광판 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

임프린팅 방법을 통하여 미세 굴절 홈이 형성된 투명 디스플레이용 도광판 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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WO2018174646A1
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light guide
transparent display
groove
master
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박두진
이하영
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(주)아이에스엘
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Definitions

  • the present invention relates to a light guide plate for a transparent display having a fine refractive groove formed by an imprinting method, a transparent display device including the same, and a method of manufacturing the same.
  • the light guide plate is a component for improving the brightness of the liquid crystal display, and when the light source is used because the liquid crystal display cannot emit light by itself, light is distributed through the light guide plate to the entire area of the liquid crystal display. By using this, it can be transformed into a surface light source of more uniform brightness. The efficiency of the light emitted from the initial light source may gradually decrease.
  • the light of the light guide plate may change side light into front light and focus the emitted light to increase luminance.
  • Such a light guide plate may be used for a backlight of an LCD or a surface light source of a billboard.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2005-0007828 discloses a light guide plate that receives light emitted from a light source from a side by using a pattern of an intaglio polygonal pyramid and directs it to an upper surface thereof.
  • the metering can be changed to front light, there is a problem in that sparkling phenomenon occurs, in which the light is diffusely reflected due to rough edges and surfaces to partially glitter in the final panel.
  • Korean Patent Publication No. 10-1211726 (2012.12.06.) Discloses a reflective plate integrated pattern light guide plate coated with a white ink on an intaglio pattern, which overlaps two vertically parallel intensity distributions due to a periodic pattern.
  • a moire phenomenon or moire phenomenon
  • a moire phenomenon occurs in which thick stripes (moire fringes) generated by spatial frequency differences occur.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2016-0013357 (2016.02.04.) Discloses a light guide plate including a periodic linear nanopattern, which also has a problem that a moiré phenomenon occurs due to the periodic pattern.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-1227557 (2013.01.23.) Has a light guide plate that has a pattern consisting of a conical groove, to evenly scatter the light of the introduced light source to form a uniform illuminance, which is a groove
  • a pattern consisting of a conical groove, to evenly scatter the light of the introduced light source to form a uniform illuminance, which is a groove
  • the surface of the coarse sparkling phenomenon occurs due to the diffuse reflection, the size of each groove is different, there is a problem in that the pattern line is visually recognized.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0007828 (January 21, 2005)
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Publication No. 10-1211726 (2012.12.06.)
  • Patent Document 3 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0013357 (2016.02.04.)
  • Patent Document 4 Republic of Korea Patent Publication No. 10-1227557 (2013.01.23.)
  • the technical problem of the present invention is to provide a light guide plate for transparent display, which improves light efficiency and light uniformity and improves front and back brightness ratio.
  • Another technical problem of the present invention is to improve the sparking phenomenon, which is a part of the final panel shiny by controlling the roughness of edges and surface fine irregularities generated when imprinting a conventional refractive groove into a pattern mold formed by exposure. It is to provide a light guide plate.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a light guide plate that improves the moiré phenomenon caused by the interference caused by the periodic pattern.
  • the present invention provides a light guide plate for a transparent display having a first refractive groove having a plurality of truncated cones or square truncated cones formed on an upper surface of a resin provided on an upper surface of a transparent substrate.
  • the present invention provides a light guide plate for a transparent display having a second refractive groove having a plurality of trumpet-shaped truncated cones or trumpet-shaped square truncated pyramids formed on the upper surface of the transparent substrate.
  • the present invention it is possible to provide a transparent display with improved front and back brightness ratio, and the sparkling problem of partially shiny shapes in the final panel of the transparent display is improved, thereby reducing the glare of the user.
  • the moiré phenomenon due to the light interference phenomenon of the pattern is improved, there is an effect to reduce the eyestrain of the user, and the brightness of the screen can be improved uniformly.
  • the light efficiency is increased, the front and rear brightness ratio can be improved 2 to 4 times as compared to the light guide plate for the transparent display, and the maximum front and rear brightness ratio can be achieved.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a light guide plate and a light source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a side view illustrating the light guide plate and the light source according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a first refractive groove according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a step diagram illustrating a step of forming a first refractive groove of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a first truncated groove in the shape of a truncated cone of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a first refractive groove having a square pyramid shape according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view and enlarged view showing fine unevenness of the first refractive groove of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a second refractive groove of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a step diagram showing the step of forming a second refractive groove of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a second refractive groove having a trumpet-shaped truncated cone shape according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating a second refractive groove having a trumpet-shaped square pyramid shape according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a rounding part of the second refractive groove according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view illustrating a cross section of a light guide plate and a light source according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of second refractive grooves are formed on the upper surface of the resin provided on the upper surface of the transparent substrate, the second refractive groove provides a light guide plate for a transparent display, characterized in that the shape of a trumpet cone or trumpet square pyramid.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a light guide plate and a light source according to the present invention together.
  • the light guide plate 30 refracts / reflects light emitted from at least one light source 500 located at a side thereof to the display panel.
  • the light guide plate 30 is composed of a transparent substrate 32 and a UV curable resin 31 applied on the transparent substrate.
  • a plurality of refractive grooves 310 and 310 ′, which will be described later, are formed on the upper surface of the UV curable resin 31.
  • the transparent substrate 32 and the UV-curable resin 31 of the light guide plate according to the present invention are transparent materials, and may be used in various transparent display devices such as showcases of streets or stores, home appliances such as refrigerators, glass windows, and desks.
  • the light source 500 may be disposed on the side surface of the light guide plate 30 to emit light.
  • the light source 500 may be spaced apart from the light guide plate 30 by a predetermined distance, and the light source 500 may include at least one of a linear light source and a point light source as necessary.
  • 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 interior lighting.
  • the point light source may include an LED.
  • the light source 500 may be arranged perpendicular to the LED bar for RGB mixing.
  • the light source 500 of FIG. 1 illustrates a point light source.
  • the light guide plate 30 may have a rectangular shape as shown in FIG. 1, and the light source 500 may be disposed on one side of the light guide plate as shown in FIG. 1, but may be disposed on both sides or all sides.
  • the transparent substrate 32 may be made of a transparent material such as glass and acrylic, and disposed to face a panel (eg, a transparent LCD panel, not shown in FIG. 1) of the transparent display device.
  • a panel eg, a transparent LCD panel, not shown in FIG. 1
  • the UV curable resin 31 refracts / reflects the light emitted from the side light source 500 in the front direction through refractive grooves 310 and 310 ′, which will be described later.
  • the refraction grooves 310 and 310 ′ have a function of refracting / reflecting the light emitted from the side light source 500 in the front direction. At this time, some light is refracted / reflected to divide the light going to the front direction and the light going to the back direction, and the luminance ratio of the light going to the back to the brightness of the light going to the front is called front and rear brightness ratio.
  • the refractive grooves 310 and 310 ′ according to the present invention are intended to implement a pattern having a good front and back luminance ratio, that is, a greater amount of light going to the front direction.
  • the refractive grooves 310 and 310 ' according to the present invention have two pattern shapes of the first refractive groove 310 and the second refractive groove 310' as different embodiments.
  • the groove 310 ′ is a shape derived from the first refractive groove 310, and after describing the embodiment of the first refractive groove 310 according to the manufacturing order, the groove 310 ′ may be sequentially formed. An embodiment will be described.
  • first refractive groove 310 which is a first preferred embodiment according to the present invention, will be described with reference to FIGS. 2 to 7.
  • the first refractive groove 310 is coated with the UV curable resin 31 on the transparent substrate 32, the first pattern mold 20, which will be described later, is imprinted on the upper surface of the UV curable resin 31. It can be formed by.
  • the first refractive groove 310 may be formed in a truncated cone or square pyramid shape, and when viewed in cross section, a trapezoidal groove may be formed as shown in FIG. 2.
  • FIG 3 and 4 illustrate a process in which the first refractive groove 310 is formed.
  • the first refractive groove 310 is formed by imprinting the first pattern mold 20 on the upper surface of the UV curable resin 31 which is thinly coated on the transparent substrate 32.
  • the steps of manufacturing the first pattern mold 20 will be described.
  • the first refractive groove 310 is formed through three steps, a first master forming step S100, a soft molding step S300, and an imprinting step S400. Each step will be described in detail with reference to FIG. 3.
  • Process ⁇ a> illustrated in FIG. 3 is a diagram illustrating the first master forming step S100.
  • the exposure mask m After applying the thermoplastic resin 11 to the upper surface of the substrate substrate 12, the exposure mask m is disposed on the upper portion of the thermoplastic resin 11 cured by heat treatment at regular intervals, and the light s is irradiated. (Exposure), the first master 10 having the first master groove 110 having a truncated cone or square truncated cone shape while breaking the molecular bond of the thermoplastic resin 11 by the light s passing through the mask m. ) Is generated.
  • the shape of the truncated cone or square truncated pyramid is determined by the shape of the exposure mask, and when the exposure mask is circular, the truncated truncated cone 110a and the quadrangular truncated truncated pyramid 110b come out.
  • the first master groove 110 is formed by cutting the thermoplastic resin 11 thinly coated on the substrate substrate 12 by light s.
  • the height of the first master groove 110 and the angle of the side surface may be changed depending on the wavelength of the light s, the distance between the mask m and the thermoplastic resin, the time to irradiate the light s, or the intensity thereof during exposure. have.
  • the first master groove 110 may continue to be exposed to the portion contacting the substrate substrate 12 so as to form a master groove in the shape of a truncated cone 110a or a square pyramid 110b. .
  • the first master groove 110 has a mask m disposed on the thermoplastic resin 11, and the thermoplastic resin is shaved so as to be penetrated inward as the light s is exposed on the mask m.
  • the square pyramid 110b may be formed in an inverted shape.
  • the first pattern mold 20 is formed in the first master 10 formed through the first master forming step S100 through the soft molding step S300 as in steps ⁇ b> and ⁇ c> of FIG. 3. Is formed. Briefly describing this process (S300), after applying the UV curable resin on the upper surface of the first master 10, it is cured by applying UV. When the cured resin is removed, the first pattern mold 20 having the protrusion corresponding to the shape of the first master groove 110 is formed.
  • the light guide plate 30 on which the final first refractive groove 310 is formed is finally completed through the imprinting step S400.
  • the imprinting step S400 will be described with reference to processes ⁇ d> to ⁇ g> of FIG. 3.
  • the UV curable resin 31 is coated on the upper surface of the transparent substrate 32, which is a component of the final light guide plate 30. Thereafter, after imprinting the first pattern mold 20 formed through the soft molding step S300 on the UV-curable resin 31, UV is cured by applying UV. After the UV curable resin 31 is completely cured, the first pattern mold 20 is removed to complete the light guide plate 30 on which the first refractive groove 310 is formed.
  • the UV curable resin 31 is preferably applied to a thickness thicker than the thermoplastic resin 11 in the exposure / development step (S100).
  • FIG. 5 is a view showing a truncated truncated cone-shaped 310a first refractive groove
  • FIG. 6 is a quadrangular truncated trellis 310b first refractive groove.
  • the portion of the groove that is in contact with the upper portion of the UV curable resin 31 is called the upper surface 314, and the inner bottom surface of the groove opposite to the upper surface is called the lower surface 315.
  • the diameter or the horizontal length of the upper surface 314 is called the upper length (D)
  • the diameter or the horizontal length of the lower surface 315 is called the lower length (d)
  • the upper length (D) is the lower length ( longer than d)
  • the height (H) of the first refractive groove 310 may be 5 ⁇ m-15 ⁇ m, the upper length (D) may be 20 ⁇ m-50 ⁇ m, the lower length (d) May be 10 ⁇ m-25 ⁇ m.
  • An angle of inclination (hereinafter, referred to as side slope) of the side surface with respect to the top surface of the first refractive groove 310 may be 30 ° to 80 °.
  • Table 1 to Table 2 show one preferred embodiment of the first refractive groove 310.
  • Table 1 shows simulation results of front and rear brightness ratios according to the angle of the truncated conical groove 310a according to the present invention.
  • the side slope of the conical groove 310a is inclined. It can be seen that the front and rear brightness ratio is high when the angle is 56 ° to 69 °, and the maximum when the angle is 64 °.
  • Table 2 below shows simulation results of front and rear luminance ratios according to angles of the square pyramidal groove 310b according to the present invention.
  • the angle of inclination of the side surface of the square pyramidal groove 310b is high at 55 ° to 62 °, and maximum at 58 °.
  • Tables 1 and 2 mentioned above are simulation results of experiments of angles at which the front and rear luminance ratio is maximum when the first refractive groove 310 before the heat treatment has a height of 14 ⁇ m.
  • FIG. 7 is an enlarged view illustrating fine irregularities w formed on edges and side surfaces of the first refractive groove 310.
  • the surface is roughened by the minute unevenness (w) and the light coming from the side is diffused reflection in the uneven minute unevenness (w), thereby causing a sparkling phenomenon that is a phenomenon that is partially sparkling in the final panel Can be. This sparkling phenomenon is more likely to occur when the number of refractive grooves 310 is increased in order to improve the overall brightness, thereby causing visibility problems.
  • the present invention performs an additional heat treatment on the thermoplastic resin 11 of the first master 10 to form the first refractive groove 310 as follows.
  • the heat treatment is a process for removing the fine unevenness w on the first master 10 after the first master 10 is completed.
  • the second refractive groove 310 ′ is formed by forming a second master through a heat treatment step after the first master forming step S100. It is formed through the step (S200).
  • the heat treatment step (S210) will be described in detail with reference to FIG.
  • the process ⁇ a> illustrated in FIG. 8 is the same as the process of manufacturing the first master 10 through the first master forming step S100.
  • the heat treatment step (S200) The heat treatment is heated for 30 seconds to 180 seconds to the first master 10, the first master groove 110 is formed in the heat of 100 °C to 140 °C through a display heat treatment oven, etc. It is desirable to.
  • the master formed through the second master forming step S200 through heat treatment is referred to as a second master 10 ′.
  • the second master 10 ′ is formed by uniformly applying heat to the entire first master 10 in which the first master groove 110 is formed. More specifically, the fine concavo-convex w of the first master groove 110 is formed by melting and having a smooth curved surface by heat treatment. As such, the shape in which the fine concavo-convex is melted through heat treatment has a shape of a trumpet truncated cone 110'a or a trumpet square truncated pyramid 110'b.
  • the trumpet-shaped truncated cone type 110'a second master groove is formed by melting the truncated truncated cone-shaped 110a first master groove through heat treatment.
  • Square pyramidal shape (110b) The first master groove is formed by melting through heat treatment.
  • the light guide plate 30 'on which the 310' is formed is completed.
  • the UV curable resin cured by applying UV is referred to as a second pattern mold 20'. do.
  • the refractive groove 310 formed by imprinting the second pattern mold 20 ′ is removed. 2 refractive grooves 310 '.
  • the second refractive groove 310 ′ may have rounded shapes 311 ′, 312 ′, and 313 ′ of curved surfaces curved inwardly of the groove. More specifically, the second refractive groove 310 ′ is formed through the soft molding step S300 based on the second master 10 ′ melted by the heat treatment of the second master forming step S200. It is formed through the imprinting step (S400) of 20 ′, and fine unevenness (w) is removed from the surface of the side of the first refractive groove 310 and rounded to a smooth curved shape. Referring to FIG.
  • the rounding shapes 311 ′, 312 ′, and 313 ′ may be divided into an upper edge 311 ′, a side surface 312 ′, and a lower edge 313 ′.
  • the upper edge 311 ′ and the side surface 312 ′ may have a curved surface in which the slope increases from the upper surface 314 ′ to the lower surface 315 ′, and the lower edge 313 ′ is the lower surface.
  • a closer to 315 ' may have a curved surface in which the inclination decreases.
  • the shape is referred to as a trumpet truncated cone 310'a or a trumpet square truncated pyramid 310'b. .
  • the height of the second refractive groove 310 ′ may be equal to the height of the first refractive groove 310, and more preferably, 6 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • the lower length d of the second refractive groove 310 ′ may be 20 ⁇ m to 50 ⁇ m, and the upper length D may be 10 ⁇ m to 25 ⁇ m, and more preferably, the lower length d is 22 ⁇ m. 33 ⁇ m and the upper length D may be 15 ⁇ m to 22 ⁇ m.
  • the height h1 of the upper edge rounding portion 311 ′ and the height h2 of the lower edge rounding portion 313 ′ may be 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m. More preferably, the upper edge rounding edge 311 ′ may be 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the height h1 of the portion 311 ' is longer than the height h2 of the lower edge rounding portion 313'.
  • the inclination to be described in the following embodiments refers to the inclination of the rounding part 312 'of the side surface, and when the line segments parallel to the top and bottom surfaces are referred to as the reference line c, the angle of the inclination is one tangent of the rounding part of the side surface. And an angle between the reference line and the tangent line.
  • the height of the second refractive groove 310' is fixed to 6 ⁇ m, and then the upper length ( D) is 27 ⁇ m, the lower length (d) is 20 ⁇ m, the maximum angle of inclination is 65 °, the minimum angle of inclination is 55 °, and the front and back luminance is 18: 1 when the total number of patterns is 20,813,906.
  • the upper length ( D) is 27 ⁇ m
  • the lower length (d) is 20 ⁇ m
  • the maximum angle of inclination is 65 °
  • the minimum angle of inclination is 55 °
  • the front and back luminance is 18: 1 when the total number of patterns is 20,813,906.
  • the height of the second refractive groove 310' is fixed to 7 ⁇ m, and then the upper length ( D) is 33 ⁇ m, the lower length (d) is 22 ⁇ m, the maximum angle of the inclination is 68 °, the minimum angle of the inclination is 40 °, when the total number of patterns is 6,631,926, as in the above embodiment A front to back luminance ratio of 18: 1 could be obtained, but the transparency could be further increased.
  • the upper length as a result of the simulation (D) is 22 ⁇ m
  • the lower length (d) is 15 ⁇ m
  • the maximum angle of inclination is 65 °
  • the minimum angle of inclination is 55 °
  • the total number of patterns is 2,083,1906, 18: 1
  • the front and rear luminance ratio of was obtained.
  • the angle of the inclination of the side surface is 55 ° to 65 °
  • the most ideal front and rear luminance ratio could be obtained.
  • the angle of the 55 ° to 65 ° in which the inclination of the side surface of the second refractive groove 310 ′ is maintained is maintained, the ideal front and rear luminance ratio could be obtained.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the arrangement shape of the refractive groove 310 of the light guide plate 30.
  • the light guide plate 30 has an intaglio refractive groove 310 formed in the UV curable resin 31, and the refractive groove 310 totally reflects the light from the light source incident from the side surface of the transparent substrate. It can pass through 32, and can be exported to a liquid crystal display panel direction.
  • the plurality of refractive grooves 310 may be formed on the UV curable resin 31 having a tilt in consideration of the pitch of the liquid crystal panel.
  • the moiré phenomenon (or moiré phenomenon) in which the thick streaks (moire fringes) caused by the difference in spatial frequency are generated is prevented.
  • the moiré phenomenon has a problem of causing a pattern visibility problem.
  • the plurality of refractive grooves 310 may be tilted at a predetermined angle in the UV curable resin 31 with respect to the side surface of the light guide plate 30.
  • optical overlap between the grooves may be excluded or reduced to reduce or prevent the moiré phenomenon.
  • the predetermined angle is preferably an angle of 5 ° to 20 °, and may form a tilt only in one of the x-axis and the y-axis according to the direction of the light source 500, and for both directions. If a tilt is formed, a greater effect can be obtained.
  • the refractive groove 310 may be formed at random. In this case, the effect of reducing or preventing the moiré phenomenon may be maximized.
  • the plurality of refractive grooves 310 may be formed in the UV curable resin 31 to have a predetermined dithering in consideration of the liquid crystal pixel size.
  • the plurality of refractive grooves 310 may be formed such that the number of the refractive grooves 310 decreases as the distance from the light source 500 decreases, and the number of the refractive grooves 310 increases as the distance increases. As a result, as the distance from the light source 500 increases, the reflectance of the light may be increased to ensure uniform brightness and a bright appearance throughout the observation range.
  • the present invention it is possible to provide a transparent display with improved front and back brightness ratio, and the sparkling problem of partially shiny shapes in the final panel of the transparent display is improved, thereby reducing the glare of the user.
  • the moiré phenomenon due to the light interference phenomenon of the pattern is improved, there is an effect to reduce the eyestrain of the user, and the brightness of the screen can be improved uniformly.
  • the light efficiency is increased, the front and rear brightness ratio can be improved 2 to 4 times as compared to the light guide plate for the transparent display, and the maximum front and rear brightness ratio can be achieved.

Abstract

본 발명은 임프린팅 방법을 통하여 미세 굴절 홈이 형성된 투명 디스플레이용 도광판, 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치, 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 기술적 과제는 광 효율과 광 균일도를 높여, 표리 휘도비를 개선시킨 투명디스플레이용 도광판을 제공하는 것으로서, 또 다른 기술적 과제는 종래의 굴절 홈을 노광으로 형성된 패턴 주형으로 임프린팅할 때 발생되는 모서리 및 표면 미세 요철의 거칠기를 제어하여 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 스파클링(Sparkling) 현상을 개선할 수 있는 도광판을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 투명 기판의 상면에 구비되는 수지의 상면에 형성되는 복수의 원뿔대 또는 사각뿔대 형상을 가지는 제1 굴절 홈을 구비하는 투명 디스플레이용 도광판을 제공한다. 또한, 또 다른 과제의 해결 수단으로서 본 발명은, 투명 기판의 상면에 형성되는 복수의 나팔형 원뿔대 또는 나팔형 사각뿔대 형상을 가지는 제2 굴절 홈을 구비하는 투명 디스플레이용 도광판을 제공한다. 본 발명에 따르면, 종래 투명 디스플레이용 도광판에 비하여 2~4배 개선될 수 있으며, 최대 24:1로 표리 휘도비가 개선된 투명 디스플레이를 제공할 수 있으며, 투명 디스플레이의 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 형상인 스파클링 문제가 개선되어, 사용자의 눈부심 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

임프린팅 방법을 통하여 미세 굴절 홈이 형성된 투명 디스플레이용 도광판 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치 및 이를 제조하는 방법
본 발명은 임프린팅 방법을 통하여 미세 굴절 홈이 형성된 투명 디스플레이용 도광판, 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치, 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도광판(light guide plate: LGP)은 액정표시장치의 휘도를 향상시키기 위한 구성요소이며, 액정표시장치가 스스로 빛을 낼 수 없어 광원을 사용하는 경우, 광을 도광판을 통해 액정표시장치 전체 면적으로 분포시키고, 이를 이용하여 보다 균일한 밝기의 면광원으로 변형시킬 수 있다. 초기 광원으로부터 출사된 광의 효율은 점점 떨어질 수 있는데, 도광판의 패턴을 통해 측광(side light)을 정면광으로 바꾸고 방사되는 광을 집광시켜 휘도를 높인다. 이러한 도광판은 LCD의 백라이트 또는 광고판의 면광원 용도로 사용될 수 있다.
측광을 정면광으로 바꾸기 위해, 이하 선행문헌을 비롯한 도광판에 패턴 홈을 설계하는 선행기술이 개발되고 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2005-0007828호(2005.01.21.)는 음각 다각뿔형상의 패턴을 이용하여, 광원으로부터 발광한 빛을 측면으로부터 입사 받아 상부면으로 향하게 하는 도광판이 개시되어 있는데, 상기 발명은 측광을 정면광으로 바꿀 수 있으나, 모서리 및 표면이 거칠어 빛이 난반사되어 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 스파클링(Sparkling) 현상이 발생한다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1211726호(2012.12.06.)는 음각의 패턴에 화이트 잉크가 코팅된 반사판 일체형 패턴 도광판이 개시되어 있는데, 이는 주기적인 패턴으로 인하여, 2개의 수직으로 평행한 강도 분포를 겹쳤을 때, 공간 주파수 차에 의해 생기는 굵은 줄무늬(모아레 무늬)가 발생하는 모아레 현상(또는 무아레 현상)이 발생한다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2016-0013357호(2016.02.04.)는 주기적인 선형 나노패턴을 포함하는 도광판이 개시되어 있는데, 이 또한 주기적인 패턴으로 인하여 생기는 모아레 현상이 발생한다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1227557호(2013.01.23.)는 원뿔형태의 홈으로 이루어진 패턴을 가짐으로써, 유입된 광원의 빛을 고르게 산란시켜 균일한 조도를 형성하도록 하는 도광판이 개시되어 있는데, 이는 홈의 표면이 거칠어 난반사로 인한 스파클링 현상이 발생한다는 문제점이 있으며, 홈의 크기가 각각 달라, 외관상 패턴라인이 시인된다는 문제점이 있다.
상기한 선행문헌 및 기타 선행문헌에서는 본 발명이 해결하고자 하는 스파클링 현상 및 모아레 현상의 문제점을 해결하여 휘도를 향상시키고, 이로 인해 표리휘도비가 개선된 투명디스플레이용 도광판에 관한 기술은 없었다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 10-2005-0007828호 (2005.01.21.)
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 10-1211726호 (2012.12.06.)
(특허문헌 3) 대한민국 공개특허공보 10-2016-0013357호 (2016.02.04.)
(특허문헌 4) 대한민국 등록특허공보 10-1227557호 (2013.01.23.)
본 발명의 기술적 과제는 광 효율과 광 균일도를 높여, 표리 휘도비를 개선시킨 투명디스플레이용 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 종래의 굴절 홈을 노광으로 형성된 패턴 주형으로 임프린팅할 때 발생되는 모서리 및 표면 미세 요철의 거칠기를 제어하여 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 스파클링(Sparkling) 현상을 개선할 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 주기적인 패턴으로 인한 간섭현상으로 발생하는 모아레 현상을 개선한 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 예시적 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 투명 기판의 상면에 구비되는 수지의 상면에 형성되는 복수의 원뿔대 또는 사각뿔대 형상을 가지는 제1 굴절 홈을 구비하는 투명 디스플레이용 도광판을 제공한다.
또한, 또 다른 과제의 해결 수단으로서 본 발명은, 투명 기판의 상면에 형성되는 복수의 나팔형 원뿔대 또는 나팔형 사각뿔대 형상을 가지는 제2 굴절 홈을 구비하는 투명 디스플레이용 도광판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 표리휘도비가 개선된 투명 디스플레이를 제공할 수 있으며, 투명 디스플레이의 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 형상인 스파클링 문제가 개선되어, 사용자의 눈부심 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 패턴의 광 간섭현상으로 인한 모아레 현상이 개선되어, 사용자의 눈의 피로를 줄일 수 있는 효과가 있으며, 화면의 휘도가 균일하게 개선될 수 있는 효과가 있다.
또한, 비드를 첨가하지 않아도 휘도 감소가 없어, 도광판 및 이를 포함한 투명 디스플레이의 생산 비용이 절감되며, 공정 과정에서의 번거로움을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이로 인해, 광효율이 증가하고, 표리 휘도비가 종래 투명 디스플레이용 도광판에 비하여 2~4배 개선될 수 있으며, 최대 24:1의 표리 휘도비 구현이 가능한 효과가 있다.
최종적으로, 본 발명의 도광판에 대한 구매도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 도광판과 광원을 함께 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 도광판과 광원을 함께 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 제1 굴절 홈을 형성하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 제1 굴절 홈을 형성하는 단계를 나타낸 단계도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 원뿔대 형상의 제1 굴절 홈을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 사각뿔대 형상의 제1 굴절 홈을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 제1 굴절 홈의 미세 요철을 나타낸 단면도 및 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 제2 굴절 홈을 형성하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 제2 굴절 홈을 형성하는 단계를 나타낸 단계도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 나팔형 원뿔대 형상의 제2 굴절 홈을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 나팔형 사각뿔대 형상의 제2 굴절 홈을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 제2 굴절 홈의 라운딩부를 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 도광판과 광원의 단면을 함께 나타낸 평면도이다.
투명 기판의 상면에 구비되는 수지의 상면에 형성되는 복수의 제2 굴절 홈으로서, 상기 제2 굴절 홈은 나팔형 원뿔대 또는 나팔형 사각뿔대 형상인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 도광판과 광원을 함께 나타낸 사시도이다.
도 1에 의하면, 도광판(30)은 측면에 위치한 적어도 하나의 광원(500)으로부터 출사되는 빛을 디스플레이 패널 측으로 굴절/반사한다. 도광판(30)은 투명 기판(32), 및 상기 투명 기판의 상부에 도포되는 UV경화성 수지(31)로 구성된다. 상기 UV경화성 수지(31)의 상면에는 후술하게 될 복수의 굴절 홈(310; 310')이 형성된다.
본 발명에 따른 도광판의 투명 기판(32) 및 UV경화성 수지(31)는 투명한 재질로서, 거리 또는 매장의 쇼 케이스, 냉장고 등의 가전제품, 유리창, 책상 등의 다양한 투명 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
광원(500)은 도광판(30)의 측면에 배치되어 광을 발광할 수 있다. 광원(500)은 도광판(30)과 소정의 거리가 이격될 수 있으며, 필요에 따라서 광원(500)은 선광원 또는 점광원 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 선광원은 CCFL 램프, 라이트 가이드 바(Light guide bar), 레이저, LED와 렌즈의 조합, LED와 라이트 가이드 바의 조합, 실내등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 점광원은 LED를 포함할 수 있다. 광원(500)은 RGB 혼색을 위해서 LED 바(bar)에 수직으로 배열될 수 있다. 도 1의 광원(500)은 점광원인 경우를 나타낸 것이다.
도광판(30)은 도 1에서와 같이 직사각형 형태로 이루어질 수 있으며, 광원(500)은 도 1에서와 같이 도광판의 일 측면에 배치될 수 있지만, 양 측면 또는 모든 측면에 배치될 수도 있다.
투명 기판(32)은 유리, 아크릴 등의 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 투명 디스플레이 장치의 패널(예: 투명 LCD 패널, 도 1에서 도시되지 않음)과 대향하도록 배치된다.
UV경화성 수지(31)는 측면 광원(500)으로부터 출사된 빛을 후술하게 될 굴절 홈(310; 310')을 통해 정면 방향으로 굴절/반사한다.
이하, 도 2 내지 도 11을 참조하여 굴절 홈 및 이를 제조하는 방법을 상세히 설명한다.
굴절 홈(310; 310')은 상술한 바와 같이 측면 광원(500)으로부터 출사된 빛을 정면 방향으로 굴절/반사하는 기능을 가진다. 이 때, 일부 빛이 굴절/반사 되어 정면방향으로 가는 빛과 배면방향으로 가는 빛이 나뉘게 되고, 정면으로 가는 빛의 휘도대 배면으로 가는 빛의 휘도 비율을 표리휘도비라 한다. 본 발명에 따른 굴절 홈(310; 310')은 이러한 표리 휘도비가 우수한, 즉 정면 방향으로 가는 빛의 양이 더 큰 패턴을 구현하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 굴절 홈(310; 310')은 제1 굴절 홈(310)과 제2 굴절 홈(310')의 2개의 패턴 형상을 서로 다른 실시예로서 가지지만, 이하 후술되듯이 제2 굴절 홈(310')은 제1 굴절 홈(310)으로부터 파생되는 형상인 바, 제조 순서에 따라 제1 굴절 홈(310)의 실시예를 설명하고 난 후 순차적으로 제2 굴절 홈(310')의 실시예를 설명하도록 한다.
제1 실시예 (제1 굴절 홈(310))
이하 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 제1 실시예인 제1 굴절 홈(310)을 설명한다.
제1 굴절 홈(310)은 투명 기판(32)위에 UV경화성 수지(31)를 도포한 후, 이하에서 후술하게 될 제1 패턴 주형(20)을 상기 UV경화성 수지(31)의 상면에 임프린팅함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 굴절 홈(310)은 원뿔대형 또는 사각뿔대형으로 형성될 수 있으며, 단면에서 보았을 때 도 2에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형상의 홈이 형성될 수 있다.
도 3과 도 4는 제1 굴절 홈(310)이 형성되는 과정을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이, 제1 굴절 홈(310)은 투명 기판(32)위에 얇게 도포된 UV경화성 수지(31)의 상면에 제1 패턴 주형(20)을 임프린팅함으로써 형성된다. 이하 상기 제1 패턴 주형(20)을 제작하는 단계부터 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 굴절 홈(310)은 제1 마스터 형성 단계(S100), 소프트몰딩 단계(S300), 임프린팅 단계(S400)로 3단계를 거쳐 형성된다. 상기 각 단계는 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3에서 도시된 <a>과정은 상기 제1 마스터 형성 단계(S100)를 나타낸 도면이다.
기재 기판(12)의 상면에 열가소성 수지(11)를 도포한 후, 열처리를 통해 경화된 상기 열가소성 수지(11)의 상부에 일정한 간격으로 노광용 마스크(m)를 배치하고, 빛(s)을 조사(노광)하면, 마스크(m)를 통과한 빛(s)에 의해 열가소성 수지(11)의 분자결합이 끊어지면서 원뿔대형 또는 사각뿔대형 형상의 제1 마스터 홈(110)을 가지는 제1 마스터(10)가 생성된다. 원뿔대형 또는 사각뿔대형의 형상은 상기 노광용 마스크의 형상으로 결정되며, 노광용 마스크가 원형인 경우 원뿔대형(110a), 사각형일 경우 사각뿔대형(110b)의 제1 마스터 홈(110)이 나오게 된다.
상술한 바와 같이, 제1 마스터 홈(110)은 기재 기판(12)위에 얇게 도포된 열가소성 수지(11)가 빛(s)에 의해 깎여져서 형성된다. 노광시 빛(s)의 파장, 마스크(m)와 열가소성 수지 사이의 거리, 빛(s)을 조사하는 시간 또는 그 강도에 따라서 제1 마스터 홈(110)의 높이와 옆면의 각도를 변화시킬 수 있다. 본 발명의 실시예로서, 상기 제1 마스터 홈(110)은 노광을 지속하여 기재 기판(12)에 닿는 부분까지 깎아 들어가 원뿔대(110a) 또는 사각뿔대(110b)형상의 마스터 홈이 형성될 수 있다.
제1 마스터 홈(110)은 열가소성 수지(11)위에 마스크(m)를 배치하고, 마스크(m) 위에 빛(s)을 노광할 수록 안쪽으로 오무려지도록 열가소성 수지가 깎이게 되므로 원뿔대(110a) 또는 사각뿔대(110b)가 뒤집어진 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 마스터 형성 단계(S100)를 통해 형성된 제1 마스터(10)에 도 3의 과정<b> 및 <c>와 같이 소프트몰딩 단계(S300)를 거쳐, 상기 제1 패턴 주형(20)이 형성된다. 이 과정(S300)을 간략히 설명하면, 상기 제1 마스터(10)의 상면에 UV경화성수지를 도포한 후, UV를 가하여 경화시킨다. 경화된 수지를 떼어내면, 상기 제1 마스터 홈(110)의 형상에 대응하는 돌출부가 형성된 상기 제1 패턴 주형(20)이 형성된다.
상기 소프트몰딩 단계(S300)를 거친 후, 마지막으로 임프린팅 단계(S400)를 통해 최종 제1 굴절 홈(310)이 형성된 도광판(30)이 완성된다.
상기 임프린팅 단계(S400)는 도3의 과정<d> 내지 <g>를 참조하여 설명하도록 한다.
도 3의 <d>와 같이 최종 도광판(30)의 구성요소인 투명 기판(32)의 상면에 UV경화성 수지(31)를 도포한다. 이후, 상기 소프트몰딩 단계(S300)를 통해 형성된 제1 패턴 주형(20)을 상기 UV경화성 수지(31)상에 임프린팅한 후, UV를 가하여 상기 UV경화성 수지(31)를 경화시킨다. 상기 UV경화성 수지(31)가 완전히 경화된 후, 상기 제1 패턴 주형(20)을 떼어내면, 제1 굴절 홈(310)이 형성된 도광판(30)이 완성된다. 상기 UV경화성 수지(31)는 상기 노광/디벨롭 단계(S100)에서의 열가소성 수지(11)보다 두꺼운 두께로 도포하는 것이 바람직하다.
이하, 도 5와 도 6을 참조하여, 제1 굴절 홈(310)의 형상에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 원뿔대형(310a) 제1 굴절 홈, 도 6은 사각뿔대형(310b) 제1 굴절 홈을 나타낸 도면이다.
이하 본 명세서에서 UV경화성 수지(31)의 상부에 닿아 있는 홈의 부위를 윗면(314)이라 하고, 상기 윗면과 대향하는 홈의 안쪽 바닥면을 아랫면(315)이라 한다. 또한 상기 윗면(314)의 지름 또는 가로길이를 윗길이(D)라 하고, 상기 아랫면(315)의 지름 또는 가로길이를 아랫길이(d)라 하며, 상기 윗길이(D)는 상기 아랫길이(d)보다 길다.
바람직한 실시예에 있어서, 제1 굴절 홈(310)의 높이(H)는 5㎛ - 15㎛가 될 수 있고, 윗길이(D)는 20㎛ - 50㎛가 될 수 있으며, 아랫길이(d)는 10㎛ - 25㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 빛을 굴절/반사 시켰을 때 광효율을 높일 수 있고, 패턴 홈 라인이 시인되지 않도록 하며, 투명 기판(32)방향인 정면으로 보다 많은 빛을 출사시킬 수 있다. 상기 제1 굴절 홈(310)의 윗면에 대한 옆면의 내측 기울기(이하, 옆면 기울기라 함) 각도는 30° 내지 80°일 수 있다.
이하, 표 1 내지 표 2에서는 제1 굴절 홈(310)의 바람직한 일 실시예를 나타낸다.
다음 표 1은 본 발명에 따른 원뿔대형 홈(310a)의 각도에 따른 표리 휘도비의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
소직경(㎛) 높이(㎛) 각도(°) 대직경(㎛) 표리휘도비
23.83 14 50 47.32 11.3
23.83 14 52 45.71 12.6
23.83 14 54 44.17 13.1
23.83 14 56 42.72 17.2
23.83 14 58 41.33 22.9
23.83 14 60 40.00 23.0
23.83 14 62 38.72 22.2
23.83 14 64 37.49 24.1
23.83 14 66 36.30 23.6
23.83 14 68 35.14 22.3
23.83 14 69 34.58 20.7
23.83 14 70 34.02 10.8
23.83 14 71 33.47 0.6
23.83 14 72 32.93 0.2
표 1을 참조하면, 제1 굴절 홈(310)의 높이(H)가 14㎛이고, 아랫면(315)의 지름인 아랫길이(d)가 23.83㎛일 때, 원뿔대형 홈(310a)의 옆면 기울기 각도는 56° 내지 69°일 때 표리 휘도비가 높으며, 64°일 때 최대임을 알 수 있다.
다음 표 2는 본 발명에 따른 사각뿔대형 홈(310b)의 각도에 따른 표리 휘도비의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
소직경(㎛) 높이(㎛) 각도(°) 대직경(㎛) 표리휘도비
23.8 14 50 47.3 11.7
23.8 14 52 45.7 14.6
23.8 14 54 44.1 16.5
23.8 14 56 42.7 22.5
23.8 14 58 41.3 23.3
23.8 14 60 40.0 21.9
23.8 14 62 38.7 18.0
23.8 14 64 37.5 18.4
표 2를 참조하면, 제1 굴절 홈의 높이(H)가 14㎛이고, 아랫면(315)의 가로길이인 아랫길이(d)가 23.83㎛일 때, 사각뿔대형 홈(310b)의 옆면 기울기 각도는 55° 내지 62°일 때 표리 휘도비가 높으며, 58°일 때 최대임을 알 수 있다.
상기에서 언급한 표 1 내지 2는 열처리 전의 제1 굴절 홈(310)이 높이가 14㎛일 때, 표리 휘도비가 최대가 되는 각도를 실험한 시뮬레이션 결과이다.
하지만, 제1 굴절 홈(310)의 형상은 제1 마스터(10)형성시, 노광을 통해 열가소성수지(11)의 분자결합이 끊어지면서 수지의 일부분을 깎아 내리기 때문에, 이 과정에서 제1 마스터 홈(110)에 미세 요철(w)이 생기게 된다. 따라서 상기 제1 마스터(10)를 이용하여 제작된 제1 굴절 홈(310) 옆면의 표면에도 미세 요철(w)이 형성된다. 도 7은 제1 굴절 홈(310)의 가장자리 및 옆면에 형성된 미세 요철(w)과 이를 확대한 도면이다. 이러한 상기 미세 요철(w)에 의해 표면이 거칠게 되어 측면에서 들어오는 빛이 상기 울퉁불퉁한 미세 요철(w)에서 난반사가 일어나, 이로 인해 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 스파클링(Sparkling)현상이 발생될 수 있다. 이러한 스파클링 현상은 전체 휘도를 향상시키기 위하여 굴절 홈(310)의 수를 증가시킬 경우 보다 많이 발생하게 되기 때문에, 이로 인한 시인성 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 스파클링 현상을 해결하기 위하여 다음과 같이 제1 굴절 홈(310)을 형성하기 위해 제작하는 상기 제1 마스터(10)의 열가소성 수지(11)에 추가적인 열처리를 수행함으로써, 상기 미세 요철(w)에서 발생하는 스파클링 형상의 해결 방법을 제안한다.
*열처리란, 제1 마스터(10)가 완성이 되고 난 이후에 상기 제1 마스터(10)상의 미세 요철(w)을 제거하기 위한 과정이다.
제2 실시예 (제2 굴절 홈(310'))
이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 제2 굴절 홈(310')을 설명한다.
도 8과 도 9는 제2 굴절 홈(310')을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2 굴절 홈(310')은 상기 제1 굴절 홈(310)을 제작하는 단계에서, 상기 제1 마스터 형성 단계(S100) 이후에 열처리 단계를 통한제2 마스터 형성 단계(S200)를 거쳐 형성된다. 상기 열처리 단계(S210)는 이하 도 8을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 8에서 도시된 <a>과정은 상기 제1 마스터 형성 단계(S100)를 통해 상기 제1 마스터(10)를 제작하는 과정과 동일하다. 상기에서 전술한 바와 같이, 상기 제1 마스터 형성 단계(S100)를 통해 제작된 상기 제1 마스터(10) 상의 미세 요철(w)을 제거하기 위해 도 8의 <b> 및 <c>과정과 같이 열처리 단계(S200)를 거친다.상기 열처리는 디스플레이 열처리용 오븐 등을 통해서 100℃ 내지 140℃의 열을 상기 제1 마스터 홈(110)이 형성된 제1 마스터(10)에 30초 내지 180초 동안 가열하는 것이 바람직하다.
도 8의 <c>와 같이 열처리를 통한 제2 마스터 형성 단계(S200)를 거쳐 형성되는 마스터를 제2 마스터(10')라고 한다. 상기 제2 마스터(10')는 상기 제1 마스터 홈(110)이 형성된 상기 제1 마스터(10) 전체에 균일하게 열을 가하여 형성된다. 보다 상세하게는 제1 마스터 홈(110)의 미세 요철(w)이 열처리에 의해 부드러운 곡면을 가지면서 용융되어 형성된다. 이와 같이 열처리를 통해 미세 요철이 용융된 형상은 나팔형 원뿔대(110'a) 또는 나팔형 사각뿔대(110'b)형상을 가지게 된다. 상기 나팔형 원뿔대형(110'a) 제2 마스터 홈은 상기 원뿔대형(110a) 제1 마스터 홈이 열처리를 통해 용융되어 형성되고, 상기 나팔형 사각뿔대형(110'b) 제2 마스터 홈은 상기 사각뿔대형(110b) 제1 마스터 홈이 열처리를 통해 용융되어 형성된다.
제2 마스터 형성 단계(S200)이후, 상기 제1 굴절 홈(310)이 형성된 도광판(30)을 제작하는 과정과 동일하게 소프트몰딩 단계(S300) 및 임프린팅 단계(S400)를 거쳐 제2 굴절 홈(310')이 형성된 도광판(30')이 완성된다.
도 8의 <d> 및 <e>와 같이 상기 제2 마스터(10')의 상면에 UV경화성 수지를 도포한 후, UV를 가하여 경화된 상기 UV경화성 수지를 제2 패턴 주형(20')이라 한다. 도 8의 <f> 내지 <i>와 같이 상기 투명 기판(32)의 상면에 UV경화성 수지를 도포한 후, 상기 제2 패턴 주형(20')을 임프린팅하여 형성된 굴절 홈(310)을 제2 굴절 홈(310')이라한다.
상기 제2 굴절 홈(310')은 가장자리 및 옆면의 표면이 제1 굴절 홈(310)에 비하여 매끄러워지기 때문에, 제1 굴절 홈(310)의 미세 요철(w)에 의하여 측면으로부터 입사된 빛이 난반사를 일으켜 스파클링 현상을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
도 8에서 31'는 제1 굴절 홈이 구비된 수지(31)와의 차이를 명시하기 위하여, 도면부호 31 뒤에 '표시를 하여 제2 굴절 홈이 구비된 수지(31')를 나타낸다.
이하 도 10 내지 도 12를 통해 제2 굴절 홈(310')의 형상에 대해 상세히 설명하도록 한다.
제2 굴절 홈(310')은 홈의 내측방향으로 휘어진 곡면의 라운딩 형상(311', 312', 313')일 수 있다. 보다 상세하게 상기 제2 굴절 홈(310')은 제2 마스터 형성 단계(S200)의 열처리에 의해 용융된 제2 마스터(10')를 기반으로 소프트몰딩 단계(S300)를 거쳐 형성된 제2 패턴 주형(20')의 임프린팅 단계(S400)를 통해 형성되며, 제1 굴절 홈(310) 옆면의 표면에 미세 요철(w)이 제거되고 부드러운 곡면 형상으로 라운딩 처리될 수 있다. 도 12를 참조하면, 상기 라운딩 형상(311', 312', 313')은 윗면의 가장자리(311'), 옆면(312'), 아랫면의 가장자리(313')로 나눌 수 있다. 상기 윗면의 가장자리 (311') 및 옆면(312')은 윗면(314')에서 아랫면(315')으로 갈수록 기울기가 증가하는 형태의 곡면을 가질 수 있고, 상기 아랫면의 가장자리(313')는 아랫면(315')과 가까울수록 기울기가 감소하는 형태의 곡면을 가질 수 있으며, 본 명세서에서 이 형상을 상술한 바와 같이 나팔형 원뿔대(310'a) 또는 나팔형 사각뿔대(310'b)형상이라고 한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면, 제2 굴절 홈(310')의 높이는 상기 제1 굴절 홈(310)의 높이와 같을 수 있으며, 보다 바람직하게는 6㎛ - 8㎛가 될 수 있다. 상기 제2 굴절 홈(310')의 아랫길이(d)는 20㎛ - 50㎛, 윗길이(D)는 10㎛ - 25㎛가 될 수 있으며, 보다 바람직하게는 아랫길이(d)는 22㎛ - 33㎛, 윗길이(D)는 15㎛ - 22㎛가 될 수 있다. 더불어 상기 윗면의 가장자리 라운딩부(311')의 높이(h1) 및 상기 아랫면의 가장자리 라운딩부(313')의 높이(h2)는 0.1㎛ - 1㎛가 될 수 있는데 보다 바람직하게 상기 윗면의 가장자리 라운딩부(311')의 높이(h1)는 상기 아랫면의 가장자리 라운딩부(313')의 높이(h2)보다 더 길다.
이하 실시예에서 설명하게 될 기울기는 옆면의 라운딩부(312')의 기울기를 의미하며, 상기 윗면 및 아랫면에 평행하는 선분을 기준선(c)이라고 할 때, 기울기의 각도는 옆면의 라운딩부의 일 접선과 상기 접선과 교차하는 기준선 사이의 각도를 의미한다.
상기 제2 굴절 홈(310')의 일 실시예에 따르면, 17인치의 도광판에 있어서, 상기 제2 굴절 홈(310')의 높이를 6㎛로 고정시킨 후, 시뮬레이션을 한 결과 상기 윗길이(D)는 27㎛, 상기 아랫길이(d)는 20㎛이며, 기울기의 최대 각도는 65°, 기울기의 최소 각도는 55°이며, 총 패턴의 개수가 20,813,906개 일 때, 18:1의 표리 휘도비를 얻을 수 있었다.
상기 제2 굴절 홈(310')의 다른 실시예에 따르면, 17인치의 도광판에 있어서, 상기 제2 굴절 홈(310')의 높이를 7㎛로 고정시킨 후, 시뮬레이션을 한 결과 상기 윗길이(D)는 33㎛, 상기 아랫길이(d)는 22㎛이며, 기울기의 최대 각도는 68°, 기울기의 최소 각도는 40°이며, 총 패턴의 개수가 6,631,926개 일 때, 상기 일 실시예와 같이 18:1의 표리 휘도비를 얻을 수 있었으나, 투명도가 보다 상승할 수 있다.
상기 제2 굴절 홈(310')의 또 다른 실시예에 따르면, 20인치의 도광판에 있어서, 상기 제2 굴절 홈(310')의 높이를 6㎛로 고정시킨 후, 시뮬레이션을 한 결과 상기 윗길이(D)는 22㎛, 상기 아랫길이(d)는 15㎛이며, 기울기의 최대 각도는 65°, 기울기의 최소 각도는 55°이며, 총 패턴의 개수가 2,083,1906개 일 때, 18:1의 표리 휘도비를 얻을 수 있었다.
상기 실시예들 보다 바람직하게는 옆면의 기울기의 각도가 55° 내지 65°일 때, 가장 이상적인 표리 휘도비를 얻을 수 있었다. 또한, 제2 굴절 홈(310')의 옆면의 기울기가 가능한 상기 55° 내지 65°의 각도를 많이 유지할수록 이상적인 표리 휘도비를 얻을 수 있었다.
도 13은 도광판(30) 단면의 굴절 홈(310) 배치 형상을 나타낸 단면도이다.
도 13을 참조하면, 도광판(30)은 UV경화성 수지(31)에 음각 형상의 굴절 홈(310)이 형성되며, 상기 굴절 홈(310)은 측면에서 입사된 광원으로부터의 빛을 전반사 시켜 투명 기판(32)을 통과하여 액정표시패널 방향으로 내보낼 수 있다.
복수의 상기 굴절 홈(310)은 액정 패널의 피치를 고려하여 기울기(tilt)를 가지고 상기 UV경화성 수지(31)상에 형성될 수 있다.
2개의 수직으로 평행한 강도 분포를 겹쳤을 때, 공간 주파수의 차에 의해 생기는 굵은 줄무늬(모아레 무늬)가 발생하는 모아레 현상(또는 무아레 현상)이 방지된다. 모아레 현상은 패턴 시인성 문제를 발생시킨다는 문제점이 있다.
복수의 굴절 홈(310)은 도광판(30)의 측면에 대하여, UV경화성 수지(31)에 소정의 각도를 가지고 기울기(tilt)가 형성될 수 있다. 복수의 굴절 홈(310)이 기울기(tilt)를 갖도록 배치하면, 홈간의 광학적 중첩이 배제되거나 감소되어 모아레 현상이 감소하거나 방지되는 효과를 얻을 수 있다.
상기 소정의 각도는 5° 내지 20°의 각도가 바람직하며, 광원(500)의 방향에 따라 x축 또는 y축 중 어느 한 방향에 대해서만 기울기(tilt)를 형성 할 수 있으며, 두 방향에 대해 모두 기울기(tilt)를 형성할 경우 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 굴절 홈(310)이 랜덤하게 형성될 수도 있는데, 이 경우 모아레 현상이 감소하거나 방지되는 효과가 극대화 될 수 있다.
복수의 굴절 홈(310)은 UV경화성 수지(31)에 액정 화소 크기를 고려하여 소정의 주기성(dithering)을 갖도록 형성될 수 있다.
복수의 굴절 홈(310)이 광원(500)으로부터 거리가 가까울수록 굴절 홈(310)의 개수가 감소하고, 거리가 멀어질수록 굴절 홈(310)의 개수가 증가하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 광원(500)으로부터 멀어질수록 빛의 반사율을 높여 관측 범위 전체적으로 휘도가 균일하고 밝은 외관을 확보할 수 있다
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허 청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 표리휘도비가 개선된 투명 디스플레이를 제공할 수 있으며, 투명 디스플레이의 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 형상인 스파클링 문제가 개선되어, 사용자의 눈부심 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 패턴의 광 간섭현상으로 인한 모아레 현상이 개선되어, 사용자의 눈의 피로를 줄일 수 있는 효과가 있으며, 화면의 휘도가 균일하게 개선될 수 있는 효과가 있다.
또한, 비드를 첨가하지 않아도 휘도 감소가 없어, 도광판 및 이를 포함한 투명 디스플레이의 생산 비용이 절감되며, 공정 과정에서의 번거로움을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이로 인해, 광효율이 증가하고, 표리 휘도비가 종래 투명 디스플레이용 도광판에 비하여 2~4배 개선될 수 있으며, 최대 24:1의 표리 휘도비 구현이 가능한 효과가 있다.
최종적으로, 본 발명의 도광판에 대한 구매도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 투명 기판의 상면에 구비되는 수지의 상면에 형성되는 복수의 제2 굴절 홈으로서,
    상기 제2 굴절 홈은 나팔형 원뿔대 또는 나팔형 사각뿔대 형상인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 굴절 홈의 옆면은 곡면을 가지는 라운딩 형상인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 굴절 홈은 밑면으로 갈수록 옆면의 기울기가 증가하는 형태의 곡면인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 굴절 홈의 옆면의 기울기는 55°내지 65°인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 굴절 홈은,
    나팔형 원뿔대 또는 나팔형 사각뿔대 형상의 볼록부가 구비된 제2 패턴 주형을 상기 수지의 상면에 임프린팅함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 패턴 주형은 제2 마스터 홈을 가지는 제2 마스터를 소프트 몰딩 처리하여 형성되고,
    상기 제2 마스터 홈은,
    옆면에 미세 요철이 형성된 원뿔대 또는 사각뿔대 형상의 제1 마스터 홈을 열처리하여 상기 미세 요철이 용융됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열처리는 100℃ 내지 140℃의 열을 상기 제1 마스터에 가하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은 직사각형의 형상이고,
    상기 도광판의 측면에 위치하며, 상기 제2 굴절 홈의 옆면로 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 광원을 포함하는 투명 디스플레이용 도광판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 굴절 홈은 상기 광원이 설치된 상기 도광판의 측면에 대하여 5° 내지 20°의 각도를 가지고 평행하게 나열되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 굴절 홈은 상기 광원이 설치된 측면에서 멀어질수록 개수가 증가 하되, 상기 도광판 상에서 랜덤하게 배열되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 투명 디스플레이용 도광판을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  12. 제1 마스터 홈을 구비하는 제1 마스터를 형성하는 단계;
    제2 마스터 홈을 구비하는 제2 마스터를 형성하는 단계;
    상기 제2 마스터를 소프트 몰딩하여 제2 패턴 주형을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 패턴 주형을 임프린팅하는 단계;를 포함하는 투명 디스플레이용 도광판 제조 방법으로서,
    제2 마스터를 형성하는 단계는,
    열처리를 통하여 원뿔대 또는 사각뿔대 형상의 제1 마스터 홈을 나팔형 원뿔대 또는 나팔형 사각뿔대 형상으로 변형함으로써 제2 마스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 열처리 단계는 100℃ 내지 140℃의 열을 상기 제1 마스터에 가하여, 상기 제1 마스터 홈의 옆면의 미세 요철을 제거하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이용 도광판 제조 방법.
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