KR101106502B1

KR101106502B1 - 도광판

Info

Publication number: KR101106502B1
Application number: KR1020100016725A
Authority: KR
Inventors: 강문식; 장병석
Original assignee: (주) 파루
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2012-01-20
Also published as: KR20110097085A

Abstract

본 발명은 광학패턴 또는 나노 입자에 의하여 구조가 간단하면서도 입사된 빛을 균일한 휘도와 넓은 면적으로 산란시켜 면광원으로 변환하고 손실 없이 고르게 출사되도록 하는 도광판에 관한 것으로 특히, 하면에 광학패턴으로 음각과 양각 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 성형하고 양측 끝단에 광원이 삽입되는 홈을 각각 하나 이상 구비하는 본체부와, 본체부의 하면에 부착되어 빛을 반사하는 반사부 및 본체부의 상면에 부착되어 빛을 산란하는 산란부를 포함하는 특징에 의하여 도광판의 본체를 사출 성형하므로 생산시간을 줄이고 제조공정을 간단하게 하여 양산을 용이하게 하며, 구성 부품수를 줄이어 계면에서의 휘도 감쇄를 없애고 출사되는 면광원의 밝기를 개선하여 표시장치의 품질을 높이며, 광학패턴에 의하여 빛을 구석구석 전달하고 산란하므로 면광원에서 부분적인 명암 차이가 발생하지 않아 표시되는 정보의 품질을 높이며, 빛이 균일하게 산란하며 넓은 면광원으로 변환되어 출사하므로 결과적으로 표시장치에서 정보를 표시하는 유효면적을 확대하는 효과가 있다.

Description

도광판{The backlight unit}

본 발명은 도광판에서 광원에 의하여 측면으로부터 입사된 빛이 구석구석 고르게 산란하므로 넓은 면광원으로 변환되어 출사하도록 하는 것으로 보다 상세하게는 광학패턴 또는 나노 입자에 의하여 구조가 간단하면서도 입사된 빛을 균일한 휘도와 넓은 면적으로 산란시켜 면광원으로 변환하고 손실 없이 고르게 출사되도록 하는 도광판에 관한 것이다.

시각적인 정보를 표시(dispaly)하는 장치에는 아날로그 방식으로 화면 전체를 일괄 제어하고 자체 발광하는 CRT(Cathod Ray Tube) 표시장치와 각 화소(pixel)를 디지털 방식으로 개별 제어하고 자체 발광하지 못하는 비발광성의 LCD(liquid crystal display) 표시장치 등이 있다.

일반적으로 표시장치는 표시면적이 넓고, 이동성을 높이기 위하여 무게가 가벼우며, 휴대성을 높이기 위하여 작은 크기를 요구하므로 두께를 얇게 한다.

LCD 표시장치는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비전력 등의 특징에 의하여 모든 CRT 표시장치를 대체하는 추세이며 특히, 노트북 컴퓨터, 휴대폰 등과 같이 이동성과 휴대성이 필요한 장치에서 채택되고 있다.

그러나 LCD 표시장치는 비발광성이므로 시각적인 정보를 자체적으로 표시하지 못하고 외부광원을 별도로 구비하여야 한다. 이러한 필요에 의하여 균일한 휘도의 면광원을 공급하는 백라이트 유닛(backlight unit) 장치가 개발되었다.

백라이트 유닛 장치는 광원, 도광판, 반사판 등을 포함하고, 광원을 배치하는 방식에 의하여 에지형(edge lighting)과 직하형(direct lighting)으로 구분한다.

에지형 백라이트 유닛 장치는 도광판의 측면에 광원을 배치하므로 비교적 두께가 얇은 구조적 특징이 있고, 휴대용 장비 등과 같이 소형, 경량 및 박형을 요구하는 장비에서 주로 사용한다.

직하형 백라이트 장치는 도광판의 밑면에 광원을 배치하므로 비교적 두께가 두꺼워지나 광효율이 우수하여 표시되는 정보의 품질을 높이므로 TV용 모니터 등과 같이 대형 화면을 요구하는 장비에서 주로 사용한다.

이하에서 에지형 백라이트 유닛 장치를 사용하는 도광판을 위주로 설명한다.
도 1 은 종래의 에지형 도광판의 기능 도시도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 에지형 도광판(10)은 본체(20), 본체의 일 측면에 형성된 홈에 삽입되어 본체의 측면에 백색의 빛을 발생하는 광원(30), 본체의 하면(bottom)에 다수 형성되고 빛을 난반사에 의하여 산란하는 도트(40), 본체의 하면에 부착되어 빛을 반사하는 반사판(50), 본체의 상면에 부착되어 빛이 확산되도록 산란시키는 확산판(60)을 포함하는 구성이다.
본체(20)는 일반적으로 투명성이 뛰어나고 내후성이 양호하며 경도가 높고 성형성과 표면 광택성이 우수한 폴리메틸메타크릴레이트 아크릴 수지(PMMA: Poly-Methyl-Methacrylate)를 사용한다.
이러한 PMMA는 물, 약산에 잘 견디나 알칼리성에 침해되고 유기용제에 용해되며 충격에 약한 동시에 섭씨 100 도에서 변형할 수 있는 등의 특성이 있다.
본체(20)의 양 끝단에 하나 이상 형성된 홀에 삽입된 광원(30)은 점광원 또는 선광원이고, 본체(20)의 측면(edge)으로 빛을 입사하며, 본체는 입사된 빛의 전반사와 굴절을 반복하면서 산란시킨다.
이때, 다수의 도트(40)는 불규칙한 면에 의하여 빛을 난반사 시키므로 산란이 촉진되고, 이러한 전반사와 난반사가 반복되어 면광원으로 변환되며 상면 및 하면으로 각각 출사한다.
여기서 도트(40)는 금형 또는 지그를 이용하여 긁는 방식으로 가공하므로 도면에서와 같이, 가공된 면이 울퉁불퉁하게 매우 불규칙하고, 비교적 가공시간이 많이 소요된다.
반사판(50)은 면광원이 하면으로 출사되지 못하도록 하므로 면광원은 본체(20)의 상면으로 출사한다.
확산판(60)은 본체(20)로부터 출사된 면광원의 빛을 더 넓은 범위로 산란시킨다.
이때, 확산판(60) 위에 산란된 빛이 일정한 방향으로 진행하도록 모으고 휘도를 높이기 위한 프리즘판을 구비할 수 있다. 프리즘판은 수직 프리즘판(70) 및 수평 프리즘판(80)으로 이루어진다.
프리즘판(70, 80) 위에는 외력으로부터 보호하는 보호시트(90)가 더 구비될 수 있다.
이러한 수직 및 수평의 프리즘판(70, 80)은 산란되어 방향성 없는 빛을 모아 방향성을 형성하므로 필요한 방향으로 진행하도록 하고, 보호시트(90)는 외부로부터 허용된 범위로 인가되는 소정의 물리적 및 화학적 충격을 흡수 및 견디므로 차단한다.
그러나 이러한 에지형 도광판은 본체의 하면에 다수의 도트(40)를 V 커팅 또는 금형 가공 등으로 형성하므로 그 제조 공정이 복잡하고, 생산시간이 많이 소요되었다.
또한, 본체(20)의 상면에 확산판(60), 수직 프리즘판(70), 수평 프리즘판(80), 보호시트(90) 등과 같이 다수의 매체가 구비되고, 각 매체는 빛을 통과시키면서 약 4 % 정도의 휘도를 감쇄시킨다.

종래 기술에 의한 도광판은 측면에 배치된 광원으로부터 입사한 점광원 또는 선광원의 빛을 도광판의 본체가 입사하고 내부에서 산란하여 면광원으로 변환 및 출사되는 면적의 넓이가 비교적 작다.

특히, 면광원으로 변환된 상태에서 휘도가 고르지 못하여 부분적으로 명암의 차이가 발생하고, 유효면적이 작으므로 정보가 표시되는 유효화면의 넓이를 크게 하기 어려운 동시에 무게를 많이 나가게 하고 제조비용도 많이 소요되었다.

도광판은 면광원으로 변환된 후에 부분적인 명암의 차이가 없고, 면광원의 유효면적을 넓게 하기 위하여서는 본체 내부에서 빛의 산란이 잘 이루어져야 하며, 산란이 잘 이루어지기 위하여서는 내부에서 전반사 및 난반사가 원활하게 이루어져야 하고 또한, 빛의 출사 경로에서 휘도가 불필요하게 감쇄하지 않아야 한다.

종래 기술에서는 도광판 본체의 재료로 폴리메틸메타크릴레이트 아크릴 수지(PMMA: Poly-Methyl-Methacrylate)를 사용하였고, 빛의 산란이 잘 이루어지도록 하기 위하여 본체의 하면에 V 자 커팅에 의한 홈을 형성하며 산란된 빛이 면광원으로 균일하게 출사되도록 하기 위하여 도광판 본체의 상면에 확산판, 수평 및 수직의 프리즘판 등을 부착한다.

그러나 이러한 종래 기술에서는 V 자 커팅을 위한 시간 및 비용이 많이 소요되고 불량 발생이 증가하는 문제가 있다.

한편, 도광판 본체의 상면에 확산판, 프리즘판 등의 부착을 위한 제조 공정이 복잡하고 생산시간이 길어져 원가가 높아지는 등의 문제가 있다.

또한, 도광판의 본체, 확산판, 프리즘판 등과 같이 물질을 구분하는 계면에서 빛의 휘도가 연속적으로 감쇄하고, 산란되어 확산된 면광원의 면적을 넓히기 어려운 문제가 있다.

따라서 에지형 도광판의 제조 공정을 간단하게 하고 생산시간을 줄이며 명암의 차이가 없어 표시되는 정보의 품질을 높이는 기술을 개발할 필요가 있다.

특히, 에지형 도광판의 전체 구성을 간단하게 하고 출사하는 과정에서 면광원의 휘도가 불필요하게 감쇄하지 않도록 하는 기술을 개발할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 및 필요성을 해소하기 위한 것으로 에지형 도광판의 제조 및 생산 시간을 줄이고 공정을 간단하게 하여 원가를 낮추는 도광판을 제공하는 것이 그 목적이다.

한편, 본 발명은 에지형 도광판에 입사된 빛이 광학패턴 또는 나노 입자에 의하여 구석구석 넓게 산란하도록 하는 도광판을 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 본 발명은 에지형 도광판의 전체 구조를 간단하게하고 적은 부품 수에 의하여 출사되는 면광원의 휘도가 계면에서 불필요하게 감쇄되지 않도록 하는 도광판을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 하면에 광학패턴으로 음각과 양각 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 성형하고 양측 끝단에 광원이 삽입되는 홈을 각각 하나 이상 구비하는 본체부와, 본체부의 하면에 부착되어 빛을 반사하는 반사부 및 본체부의 상면에 부착되어 빛을 산란하는 산란부를 포함하여 이루어지는 도광판을 제시한다.

바람직하게, 광학패턴은 프레넬 패턴과 방사선 패턴과 산란패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.

여기서 산란패턴은, 수직패턴, 수평패턴, 사선패턴, 물결패턴, 바둑판 패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.

한편, 광학패턴은 불연속의 도트 형상과 연속된 기둥 형상 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.

또한, 도트 형상은 통 형상이며 밑면이 원형을 포함하는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 모양을 하고 뿔 형상으로 이루어진다.

그리고 기둥 형상은, 절단면이 원형을 포함하는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 모양을 하고 막대 형상으로 이루어진다.

한편, 본체부는 광학패턴이 형성된 사출금형에 실리콘을 주입하여 사출 성형하는 구성으로 이루어진다.

또한, 반사부는 광학패턴을 형성한 것과 형성하지 않는 알루미늄 박판 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.

그리고 광학패턴을 형성하는 반사부는, 광학패턴이 형성된 압착금형으로 알루미늄 박판을 압착 성형하여 이루어진다.

한편, 광학패턴은 패턴의 위치에 따라 각 형상의 밑변 각도를 다르게 하는 구성으로 이루어진다.

또한, 광학패턴은 각 패턴에 양각 도트, 음각 도트, 양각 기둥, 음각 기둥의 형상 중에서 선택된 어느 하나 이상을 성형하여 이루어진다.

여기서 산란부는, 광원에 대응하여 백색을 발생하는 인광체를 내포하는 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 은, 알루미늄, 중공형 실리카 미립구 중에서 선택된 어느 하나 이상의 나노 입자를 내포하고 양쪽 끝단에 광원이 삽입되는 홈을 각각 하나 이상 구비하는 본체부 및 본체부의 하면에 부착되어 빛을 반사하는 반사부를 포함하여 이루어지는 도광판을 제시한다.

바람직하게 본체부는 선택된 나노 입자가 혼합된 실리콘을 금형에 주입하여 사출 성형하는 구성으로 이루어진다.

한편, 본체부는 하면에 광학패턴으로 음각과 양각 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 성형하는 구성으로 이루어진다.

그리고 반사부는, 광학패턴을 성형한 것과 성형하지 않은 알루미늄 박판 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 사출금형을 이용하여 에지형 도광판의 본체를 사출 성형하므로 생산시간을 줄이고 제조공정을 간단하게 하며 불량률을 줄여 양산을 용이하게 하는 산업적 이용효과가 있다.

그리고 상기와 같은 구성의 본 발명은 금형을 이용하므로 다양한 문양의 광학패턴을 정확하게 형성하는 사용상 편리한 효과가 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 측면으로 입사된 빛이 광학패턴에 의하여 구석구석 전달되고 산란하므로 면광원에서 부분적인 명암 차이가 발생하지 않아 표시되는 정보의 품질을 높이는 산업적 이용효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 에지형 도광판의 전체 구성 부품수를 줄이어 계면에서의 휘도 감쇄를 없애고 출사되는 면광원의 밝기를 개선하는 사용상 편리한 효과가 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 입사된 빛이 모든 방향으로 구석구석 균일하고 고르게 산란하며 넓은 면광원으로 변환 및 출사하여 결과적으로 표시장치에서 정보를 표시하는 유효면적을 확대하는 동시에 무게를 줄이는 산업적 이용효과가 있다.

도 1 은 종래의 에지형 도광판의 기능 도시도,
도 2 는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 에지형 도광판의 기능을 설명하기 위한 절단면 도시도,
도 3 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 본체부의 구성을 설명하기 위한 평면 도시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 산란패턴과 방사선 패턴과 프레넬 패턴을 포함하는 광학패턴의 문양을 설명하기 위한 도시도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 도 4 의 프레넬 패턴 A 부분이 양각 성형된 사출금형의 하면 일부를 확대한 설명 도시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예로 본체부를 사출 성형하는 사출금형의 밑면에 형성되는 광학패턴의 문양을 설명하기 위한 도시도,
그리고
도 7 은 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 에지형 도광판의 기능 설명을 위한 절단면 도시도 이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명과 도면 도시는 생략한다.

시각정보를 표시하는 장치에는 CRT와 같이 자체적으로 발광하는 발광성 표시장치와 LCD와 같이 자체적으로 발광하지 못하고 외부의 빛을 이용하는 비발광성 표시장치로 구분할 수 있다.

비발광성 표시장치는 외부에서 빛을 공급하는 백라이트 장치(backlight unit)가 필요하며, 백라이트 장치는 측면에서 빛을 공급하여 면광원으로 변환하는 에지형과 바닥면 전체에서 빛을 공급하여 면광원을 공급하는 직하형으로 구분할 수 있다.

유효면적(유효화면)은 백라이트 장치에서 정보를 표시하고 식별할 수 있는 유효한 휘도로 면광원이 발생하는 부분이다.

빛은 투명한 매질과 매질을 통과하는 경우, 그 매질의 경계면에서 반사, 입사, 굴절 및 출사 중에서 어느 하나 이상의 작용을 거친다. 이와 같이 매질과 매질의 경계면 또는 계면에서 빛의 휘도는 일반적으로 약 4 % 정도 감쇄하는 것으로 알려져 있다.

인광체(phosphor) 또는 형광체는 자외선의 에너지를 흡수하고 에너지의 레벨이 낮으며 파장이 약간 긴 가시광선 에너지로 변환하여 발생하는 형광물질이며 업계에서 ‘포스포’로 통용되고 있으나, 이하에서 ‘인광체’로 설명하기로 한다.

일반적으로 발광다이오드(LED)를 이용하여 백색광원을 구현하는 방식에는, 빛의 3 원색인 빨강(R), 초록(G), 파랑(B) 색상의 발광다이오드를 동시에 사용하는 방식과, 청색의 발광다이오드에 황색을 발광하는 형광물질을 도포하여 백색 광원을 구현하는 방식이 있다.

또한, 근자외선을 발생하는 발광다이오드에 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 색상을 발생하는 형광물질을 도포하여 백색 광원을 구현하는 방식이 있다.

패턴(pattern)은 규칙적 또는 불규칙하게 반복되는 문양 또는 스타일(style)의 의미로 사용한다.

프레넬(Fresnel)은 프랑스의 물리학자이며 일련의 렌즈(lens)를 다수의 동심원을 따라 일정하게 배치하는 경우, 개별 렌즈의 두께에 비하여 대형 렌즈와 동일한 기능을 할 수 있는 현상을 발견하였다.

즉, 렌즈의 면을 동심원의 고리 조각으로 분할하여 구성하는 경우, 대형 렌즈를 비교적 평평하며 얇은 두께로 제작할 수 있고 따라서 렌즈의 무게를 획기적으로 줄이게 된다.

이러한 렌즈를 프레넬 렌즈라 하고 볼록렌즈 및 오목렌즈를 매우 얇은 두께로 구성할 수 있다.

프레넬 패턴(fresnel pattern)은 프레넬 렌즈와 같이 평면에 반지름을 달리하는 다수의 동심원이 그려진 모양이며, 본 발명에서는 패턴의 문양을 따라 렌즈 또는 프리즘을 배치하므로 빛을 집광하거나 분산 또는 산란하는 패턴으로 설명한다.

방사선 패턴은 중심으로부터 다 방향으로 직선을 따라 퍼지는 모양이며, 본 발명에서는 패턴의 문양을 따라 렌즈 또는 프리즘을 배치하므로 빛을 분산 또는 산란하는 패턴으로 설명한다.

산란패턴(scattering pattern)은 수직, 수평, 사선, 바둑판, 물결 등을 포함하는 다양한 모양이 규칙 또는 불규칙하게 이루어진 패턴을 모두 포함하며, 본 발명에서는 각 패턴의 문양을 따라 렌즈 또는 프리즘을 배치하므로 빛을 굴절, 회절, 반사를 통하여 불규칙하게 산란시키는 패턴으로 설명한다.

광학패턴(optical pattern)은 설명된 프레넬 패턴과 방사선 패턴과 산란패턴을 포함하며 패턴의 문양을 따라 렌즈 또는 프리즘을 배치하여 빛의 진행 경로를 굴절, 회절, 반사 등으로 변경할 수 있는 패턴이다.

사출금형은 성형하고자 하는 물체의 외형을 음각 형상으로 만든 것으로, 가열되어 액체 상태인 재료를 주입(injection)하고 식힌 후에 꺼내므로 양각상태의 물체로 성형하는 장치이다.

본 발명에서는 사출금형을 이용하고 액상의 실리콘을 주입하여 미세한 패턴, 특히 광학패턴과 같이 정교하고 미세한 패턴을 성형한다.

삭제

도 2 는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 에지형 도광판의 기능을 설명하기 위한 절단면 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 제 1 실시 예에 의한 에지형 도광판(100)은 본체부(110), 광원(120), 반사부(130) 및 산란부(140)를 포함하는 구성이다.

본체부(110)는 양쪽 끝단에 하나 이상의 홈(112)을 형성하며, 각 홈(112)에는 광원(120)을 삽입 및 고정하고, 하면에는 광학적 문양(design)으로 설계된 광학패턴(114)을 형성하며, 광학패턴(114)은 광학적 설계에 의한 문양으로 음각 또는 양각 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 한다.

첨부된 도면에서는 본체부(110)의 하면에 광학패턴(114)이 음각 형상의 문양으로 성형된 것이 확인된다.

이러한 본체부(110)의 일 실시 예에 의한 평면을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 본체부의 구성을 설명하기 위한 평면 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 본체부(110)는 양쪽 측면에 홈(112)을 각각 하나씩 형성하고, 각 홈(112)에는 다수로 이루어지는 광원(120)이 구비된다. 첨부된 도면에서 양 측면에 홈(112)을 각각 하나씩 구비하고 있으나, 하나 이상 다수를 구비할 수 도 있다.

한편, 본체부(110)의 하면에 형성된 광학패턴(114)의 문양은 프레넬 패턴의 문양이 점선으로 도시되어 있으나 방사선 패턴 및 산란패턴을 포함하는 다양한 문양을 더 포함할 수 있다.

이러한 다양한 광학패턴(114)의 문양을 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 산란패턴과 방사선 패턴과 프레넬 패턴을 포함하는 광학패턴의 문양을 설명하기 위한 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 광학패턴의 문양을 상세히 설명하면, 왼쪽 상단은 직선의 수직패턴에 의한 문양이며, 광학패턴으로 사용될 경우 함께 도시된 화살표 방향과 같이 빛을 상하 방향으로 산란시키고 또한 수직에 의한 편광 특성을 발생할 수 있다.

패턴에 의한 각 문양의 폭과 간격 등을 조정할 수 있으며, 수평패턴과 사선패턴 문양의 경우에도 유사한 기능 및 작용을 하므로 수직 패턴 문양에 포함되는 것으로 하고, 도면으로의 도시 및 설명은 하지 않기로 한다.

이하에서 각 패턴에 도시된 화살표 방향, 폭 및 간격, 기능 및 작용 등은 동일하므로 필요한 경우 이외에는 중복 설명을 하지 않기로 한다.

오른쪽 상단은 수직 물결 패턴에 의한 문양이며, 빛을 수직 물결 방향으로 산란시키는 동시에 수직 물결 방향에 의한 편광 특성이 있을 수 있다. 기타 사항은 중복 설명을 하지 않기로 한다.

왼쪽 중간의 위는 직선의 수직 및 수평 패턴에 의한 문양이 혼합된 바둑판 패턴이며, 광학패턴으로 사용할 경우 함께 도시된 화살표 방향과 같이 빛을 상하 및 좌우 방향으로 동시에 산란하는 패턴이다. 또한, 사선이 혼합된 사선 바둑판 패턴의 경우에도 유사한 기능 및 작용을 하므로 도면으로 도시 및 중복 설명을 하지 않기로 한다.

오른쪽 중간은 수직 및 수평의 물결 패턴에 의한 문양이 혼합된 것으로 빛을 상하좌우 및 매우 여러 방향으로 구석구석 산란하는 패턴이다.

왼쪽 중간의 아래는 방사선 패턴에 의한 문양이며 중심으로부터 다 방향으로 직선 연결된 패턴과 함께 도시된 화살표와 같이 구석구석 다방향으로 산란하는 패턴 또는 문양이다.

오른쪽 아래는 프레넬 패턴에 의한 문양이며 반지름을 다르게 하는 동심원이 다수 구비된 패턴이고 함께 도시된 화살표 방향으로 빛을 산란하는 패턴이다.

왼쪽 아래는 무작위 패턴에 의한 문양으로 여러 가지 패턴이 혼합되어 빛이 다방향으로 고르게 구석구석 최대한 산란하도록 하는 패턴이다.

다시 첨부된 도 2 를 참조하여 설명하면, 광원(120)은 직류의 전기를 공급받아 발광하는 발광다이오드(LED)로 이루어지고 하나의 발광다이오드로 구성되는 경우에 점(point) 광원이 되며, 여러 개의 발광다이오드가 일렬로 배치되는 경우에는 선(line) 광원이 된다.

여기서 본체부(110)는 광원(120)으로부터 점광원 또는 선광원의 빛을 측면(edge)으로부터 인가받아 면(face) 광원으로 변환 및 출사한다.

그리고 본체부(110)는 실리콘(Si)으로 이루어지며 사출 금형을 이용하여 사출성형(injection molding) 한다.

사출금형의 하면에는 본체부(100)의 하면에 성형될 광학패턴이 형성된다. 이때, 사출금형과 본체부(100)의 광학패턴은 양각 및 음각에 의한 문양이 서로 반대 형상으로 광학설계 되어야 한다.

이러한 사출금형을 이용하므로 복잡한 패턴에 의한 문양도 정교하게 성형할 수 있으며, 본 발명에 의한 사출금형의 문양은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 도 4 의 프레넬 패턴 A 부분이 양각 성형된 사출금형의 하면 일부를 확대한 설명 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 본체부(110)를 사출 성형하기 위한 사출금형의 하면(300)이 도시되어 있다.

사출금형의 하면(300)에 프레넬 패턴에 의한 동심원의 원주 상에 연속된 기둥 광학패턴(114-1)과 불 연속된 도트 광학패턴(114-2)의 문양이 일 실시 예로 각각 양각 도시되어 있다.

여기에서 도면의 도시 및 설명의 간단을 위하여 기둥 광학패턴(114-1)의 문양은 삼각기둥 형상으로 도시하고, 도트 광학패턴(114-2)의 문양은 사각 뿔 형상으로 도시하고 있다.

기둥 광학패턴(114-1)의 절단면은 원형을 포함하는 다각형 문양 중에서 선택된 어느 하나의 모양을 할 수 있고, 동심원의 원주를 따라 연속적 또는 불연속적으로 이어지는 막대 형상을 한다.

도트 광학패턴(114-2)은 밑면이 원형을 포함하는 다각형 통 형상 중에서 선택된 어느 하나의 모양을 하는 뿔 형상이다.

여기서 기둥 광학패턴(114-1)과 도트 광학패턴(114-2)의 밑변이 형성하는 각도 즉, 내각 또는 외각은 위치에 따라 다르게 할 수 있다.

이와 같이 밑변의 각도를 다르게 하므로 빛의 산란 방향을 선택하거나 집광할 수 있다.

즉, 프레넬 패턴의 경우 전체적으로 볼록렌즈 또는 오목렌즈가 되도록 하는 동시에 해당 배율을 선택하기 위하여 밑변의 내각 또는 외각을 다르게 할 수 있다.

또한, 첨부된 도면에서는 기둥 광학패턴(114-1)과 도트 광학패턴(114-2)의 문양을 각각 형성하는 상태가 도시되어 있으나, 선택에 의하여 각각의 동심원에서 교번 상태로 혼용하거나 또는 동일한 동심원의 일정 부분에서 교번 상태로 혼용하는 등과 같이 다양하게 변형 할 수 있다.

첨부된 도면에서는 사출금형의 하면(300)에 양각으로 광학패턴(114)을 형성하고 있으므로 사출되는 본체부(110)의 하면에는 음각의 광학패턴(114)이 성형된다.

한편, 사출금형의 하면(300)에 음각으로 광학패턴(114)을 형성하는 경우, 사출 성형되는 본체부(110)의 하면에는 양각의 광학패턴(114)이 형성된다.

또한, 필요에 의하여 사출금형의 하면(300)에 양각과 음각을 혼합한 상태로 광학패턴(114)을 형성할 수 있다.

본 발명에서는 사출금형의 하면(300)에 형성되는 광학패턴(114)으로 프레넬 패턴과 방사선 패턴과 산란패턴 중에서 어느 하나의 패턴을 선택하거나 또는 어느 하나 이상의 패턴을 선택하여 혼합한 패턴을 성형하는 것이 바람직하다.

이하에서 사출금형의 하면에 형성되는 광학패턴을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 본체부를 사출 성형하는 사출금형의 밑면에 형성되는 광학패턴의 문양을 설명하기 위한 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 상단에 도시한 도면은 프레넬 패턴과 방사선 패턴의 문양을 혼합한 상태의 광학패턴이다. 즉, 빛을 미치지 않는 부분이 없도록 구석구석 그리고 고루고루 산란할 수 있다.

하단에 도시한 도면의 문양은 중심부에 산란패턴을 하고 외곽부에 프레넬 패턴과 방사선 패턴을 혼합한 상태의 광학패턴을 도시한 것이다.

하단의 광학패턴에 의한 문양은 중심부에서 빛을 무작위에 의한 다방향으로 구석구석 고르게 산란하고, 외곽부에서는 구석구석 고르게 산란하는 동시에 외부로 이탈되지 않도록 집광할 수 있다.

사출금형의 하면(300)에 양각 또는 음각으로 정교하게 설계된 광학패턴(114)을 형성하고 실리콘을 주입하여 본체부(110)를 사출 성형한다.

그러므로 반대 형상의 광학패턴(114)이 성형된 본체부(110)를 매우 신속하며 정확하게 반복 제조할 수 있다.

즉, 사출금형 및 실리콘을 이용하므로 복잡한 문양의 광학패턴(114)을 매우 정교하게 반복 성형할 수 있다.

다시, 도 2 를 참조하여 설명하면, 광원(120)은 발광다이오드(LED)로 이루어지고, 휘도가 높은 순백색의 빛을 발생하는 기능을 한다.

그러나 발광다이오드가 휘도는 높지만 순백색이 아닌 특정한 색상의 빛을 발생하는 것일 경우, 인광체(phosphor)를 합성한 산란부(140)에 의하여 순백색의 빛을 발생하도록 할 수 있다.

인광체(phosphor)는 자외선의 빛 에너지가 주입되면 낮은 에너지 레벨인 동시에 긴 파장의 가시광선 에너지를 발생하는 특성이 있으며 이때, 인광체 재질의 특성에 의하여 발생하는 빛의 색상이 다르게 된다.

이러한 인광체의 특성에 의하여 발생하고 출력하는 빛의 색상과 입사된 고휘도 빛의 색상이 합해지면서 고휘도의 백색이 발생하고 출력되도록 하는 것이 본 발명에서 이용하는 기술이다.

즉, 광원(120)이 휘도 높은 청색 발광다이오드이면 산란부(140)에 황색의 빛을 발광하는 형광체인 인광체를 혼합한다.

그러므로 광원(120)으로부터 발생된 높은 휘도의 청색 빛이 본체부(110)의 내부에서 산란하고 면광원으로 출사되면서 산란부(140)에 혼합된 황색 인광체에 의하여 높은 휘도의 백색 빛으로 출사하게 된다.

한편, 광원(120)이 근 적외선을 발생하는 발광다이오드이면 산란부(140)에 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 색상을 발광하는 포스포 또는 인광체(phosphor)를 혼합한다.

따라서 광원(120)으로부터 발생되고 본체부(110)의 내부에서 산란 및 확산된 빛이 산란부(140)에 혼합된 RGB 인광체에 의하여 백색의 빛으로 출사한다.

반사부(130)는 알루미늄(Al) 박판으로 이루어지고, 평평하거나 또는 광학패턴(134)이 형성된 것 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있고, 본체부의 하면에 밀착 상태로 부착한다.

반사부(130)에 광학패턴(134)을 성형하는 경우, 본체부(110)의 하면에 설계된 광학패턴(114)과 동일하거나 또는 다르게 성형할 수 있으며, 필요에 의하여 어느 하나를 선택한다.

반사부(130)에 광학패턴(134)을 성형하는 경우, 압착금형으로 알루미늄 박판을 압착하여 성형한다.

반사부(130)는 본체부(110)의 하면에 밀착상태로 부착하여 본체부(110)의 내부로부터 산란되고 하면으로 출사된 면광원이 반사되어 다시 입사하도록 하거나 또는 출사되지 못하도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 광학패턴(114)과 광학패턴(134)은 빛의 산란 및 반사를 보강한다.

산란부(140)는 실리콘으로 이루어지며, 본체부(110)로부터 면광원으로 출사된 빛의 휘도를 균일하게 하기 위하여 다시 산란시키는 기능을 한다.

한편, 산란부(140)는 사출금형에 실리콘을 주입하여 사출 성형한다.

또한, 산란부(140)는 광원(120)이 백색광을 발광하지 못하는 경우 최종적으로 백색광이 출사되도록 하기 위한 해당 인광체(phosphor)를 내포하여 사출 성형하는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 본 발명은 광원으로부터 본체부의 측면으로 입사된 빛이 광학패턴에 의하여 산란하므로 부분적으로 명암 차가 발생하지 않으며 구석구석 일정한 휘도를 발생하는 면광원으로 변환되고, 반사부에 의하여 본체부의 상면으로 출사한다.

또한, 산란부에 의하여 다시 한 번 균일한 휘도로 산란하고, 포함된 인광체에 의하여 백색을 발광하지 못하는 발광다이오드를 사용하는 경우에도 백색광을 출사하도록 하는 장점이 있다.

한편, 수직 및 수평 프리즘판을 사용하지 않으므로 제조 공정이 매우 간단하며 생산시간 및 불량률을 줄이고, 전체 구성이 간단하여 매질과 매질 사이의 계면에서 발생하는 휘도의 감쇄가 발생하지 않는 등의 장점이 있다.

그리고 도광판의 구성 부품 수를 줄이어 비발광성 표시장치의 전체적인 부피와 무게를 줄이는 장점이 있다.

도 7 은 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 에지형 도광판의 기능을 설명하기 위한 절단면 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 제 2 실시 예에 의한 에지형 도광판(200)은 본체부(210), 광원(220), 반사부(230)를 포함하는 구성이다.

본체부(210)는 실리콘(Si)으로 이루어지고 사출금형을 이용하여 사출 성형한 것으로, 양쪽 끝단에 하나 이상의 홈(212)을 형성하고 각 홈(212)에는 광원(220)을 삽입하여 고정한다.

이때, 실리콘에 은(Ag), 알루미늄(Al), 중공형 실리카(SiO2) 미립구의 나노(nano) 입자(214) 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 혼합하여 내포시킨다.

한편, 본체부(210)의 하면에 제 1 실시 예에 의한 광학패턴을 선택에 의하여 성형할 수 있다.

이러한 나노 입자(214)는 불규칙하게 분포되어 있고 각각 빛을 반사하므로 전체적으로 입사된 빛의 휘도를 최대한 유지하는 상태로 난반사 시켜 산란범위가 확장된 면광원으로의 변환을 촉진한다.

즉, 나노 입자(214)에 의하여 입사된 빛이 전반사, 굴절, 회절을 반복하고 넓은 범위의 면광원으로 산란하면서도 입사된 휘도를 최대한 유지하는 특성이 있다.

광원(220)은 제 1 실시 예의 설명에 의한 광원(120)과 동일하게 발광다이오드로 구성된다.

반사부(230)는 알루미늄(Al)의 박판으로 이루어지고 본체부(210)의 하면에 부착되어 면광원이 하면으로 출사되지 못하도록 반사한다.

여기서 반사부(230)는 선택에 의하여 제 1 실시 예의 설명에 의한 반사부(130)와 동일하게 광학패턴을 성형할 수 있다.

이러한 구성의 본 발명은 홈에 삽입 고정된 광원으로부터 본체부의 측면으로 입사한 빛은 나노 입자에 의하여 산란이 촉진되고 휘도를 유지한 상태의 면광원으로 변환되어 출사하는 장점이 있다.

또한 구성이 매우 간단하여 낮은 비용으로 생산 및 보관 유통이 쉽고, 표시장치 전체의 무게와 부피를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100, 300 : 에지형 도광판 110, 210 : 본체부
112, 212 : 홈 114, 134 : 광학패턴
120, 220 : 광원 130, 230 : 반사부
140 : 산란부 214 : 나노 입자
300 : 사출금형의 하면

Claims

하면에 광학패턴으로 음각과 양각 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 성형하고 양측 끝단에 광원이 삽입되는 홈을 각각 하나 이상 구비하는 본체부;
상기 본체부의 하면에 부착되어 빛을 반사하는 반사부; 및
상기 본체부의 상면에 부착되어 빛을 산란하는 산란부; 를 포함하되,
상기 반사부는 광학패턴이 하면에서 음각, 상면에서 양각형성되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 광학패턴은,
프레넬 패턴과 방사선 패턴과 산란패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
제 2 항에 있어서, 상기 산란패턴은,
수직패턴, 수평패턴, 사선패턴, 물결패턴, 바둑판 패턴 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
제 2 항에 있어서, 상기 광학패턴은,
불연속의 도트 형상과 연속된 기둥 형상 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
제 4 항에 있어서, 상기 도트 형상은,
통 형상이며 밑면이 원형을 포함하는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 모양을 하고 뿔 형상으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
제 4 항에 있어서, 상기 기둥 형상은,
절단면이 원형을 포함하는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 모양을 하고 막대 형상으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 본체부는,
상기 광학패턴이 형성된 사출금형에 실리콘을 주입하여 사출 성형하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 반사부는,
상기 광학패턴이 형성된 압착금형으로 알루미늄 박판을 압착 성형하여 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
삭제
제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학패턴은,
패턴의 위치에 따라 각 형상의 밑변 각도를 다르게 하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판.
제 2 항에 있어서, 상기 광학패턴은,
각 패턴에 양각 도트, 음각 도트, 양각 기둥, 음각 기둥의 형상 중에서 선택된 어느 하나 이상을 성형하여 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 산란부는,
상기 광원에 대응하여 백색을 발생하는 인광체를 내포하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판.
은, 알루미늄, 중공형 실리카 미립구 중에서 선택된 어느 하나 이상의 나노 입자를 내포하고 양쪽 끝단에 광원이 삽입되는 홈을 각각 하나 이상 구비하는 본체부; 및
상기 본체부의 하면에 부착되어 빛을 반사하는 반사부; 를 포함하고,
상기 본체부는 하면에 광학패턴으로 음각과 양각 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 성형하고,
상기 반사부는 상면에서 양각된 광학패턴과, 하면에서 음각형성된 광학패턴이 형성되는 도광판.
제 13 항에 있어서, 상기 본체부는,
상기 선택된 나노 입자가 혼합된 실리콘을 금형에 주입하여 사출 성형하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판.
삭제
제 13 항에 있어서, 상기 반사부는,
상기 광학패턴이 형성된 압착금형으로 알루미늄 박판을 압착 성형하여 이루어지는 구성을 특징으로 하는 도광판.
삭제