KR20050094191A - 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하면에 혼합 5각형 구조의 양각 또는 음각 프리즘 패턴이 형성되어 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있도록 한 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판에 관한 것이다.

본 발명의 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판은 소정의 두께를 가지며 일면이 평평한 판상재로 이루어지고, 상기 판상재의 타면에 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴 다수가 서로 이격된 채로 형성되어 이루어지되, 상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴의 각각은 지지면의 일측에 오목면이 형성되고 타측에는 볼록면이 형성되어 이루어진다.

Description

혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판{light guide with prism pattern of composite pentagonal structure}

본 발명은 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판에 관한 것으로, 특히 하면에 혼합 5각형 구조의 양각 또는 음각 프리즘 패턴이 형성되어 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있도록 한 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판에 관한 것이다.

액정 표시 소자(Liquid Crystal Display; 이하 간단히 'LCD'라 한다)란 화상 표시 기구의 하나로써, 다른 화상 표시 기구인 CRT(Cathode Ray Tube)에 비해 두께가 얇고 소형이며 저소비 전력을 실현할 수 있다는 장점이 있기 때문에 빠른 속도로 CRT를 대체하고 있다. 그런데, CRT와는 달리 LCD는 스스로 빛을 내는 소자가 아니기 때문에 액정 화면 이외에 면광원 장치를 필요로 하게 된다.

도 1a는 종래의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 구조를 개략적으로 보인 사시도이고, 도 1b는 종래의 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 보인 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시한 도광판에서 프리즘 패턴을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저 도 1a에 도시한 바와 같이, 종래의 면광원 장치에서 참조부호 20은 직사각형상으로 이루어진 도광판을 나타내고, 10은 도광판(20)의 일측 또는 양측 단면을 따라 연장 배치된 선광원을 나타내며, 12는 선광원(10)에 첨부된 리플렉터를 나타낸다. 참조부호 40은 도광판(20)의 하부에 배치되어 도광판(20)으로부터 입사된 광을 반사시켜 도광판(20)으로 재출사하는 반사판을 나타낸다.

전술한 구성에서 도광판(20)의 하면(저면)에는 다수의 정치된 채로 음각된 3각 프리즘 패턴(30)이 형성되어 있는 바, 이러한 3각 프리즘 패턴(30)은 도 2에 도시한 바와 같이 그 정점의 각도가 70-100°이고 깊이는 10-150[㎛]로 될 수 있다. 나아가 3각 프리즘 패턴(30)의 깊이는 도광판(20)의 전체 두께에 따라 달라질 수 있으며, 선광원(10)이 도광판(20)의 일측에만 형성된 경우에는 선광원(10)으로부터 멀어질수록 3각 프리즘 패턴(30)의 배치 간격이 좁아지도록 구성하고, 선광원(10)이 도광판(20)의 양측에 형성되어 있는 경우에는 3각 프리즘 패턴(30)이 각각의 선광원(10)으로부터 중심을 향하여 멀어질수록 그 배치 간격이 좁아지도록 구성하고 있다.

도 2에서 미설명 부호 50은 도광판(20)에서 출사된 광을 분산시키기 위한 확산필름을 나타내고, 32는 경면가공면을 나타내는바, 더 자세한 내용은 실용신안등록번호 제291827호(등록일자: 2002. 9. 30)에 개시되어 있으므로 설명을 생략한다.

전술한 구성을 갖는 종래의 면광원 장치에 있어서, 선광원(10)에서 발생된 광이 도광판(20)에 입사된 후에 일부는 도광판(20)의 상부로 직접 출사되고 일부는 반사판(40)에 의해 반사되어 도광판(20)으로 재입사된 후에 상부로 출사되는데, 이 과정에서 3각 프리즘 패턴(30)에 의해 출사광이 상향 굴절되어 휘도를 향상시키게 된다.

그러나 전술한 바와 같은 종래의 면광원 장치에 따르면, 도광판에 형성된 프리즘 패턴이 단순 3각형 구조여서 굴절에 기여하는 면이 2면밖에 되지 않고 출사광의 각도도 제한된 범위로 한정되기 때문에 휘도 및 시야각 상승 효과가 제한적일 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하면에 혼합 5각형 구조의 양각 또는 음각 프리즘 패턴이 형성되어 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있도록 한 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판은 소정의 두께를 가지며 일면이 평평한 판상재로 이루어지고, 상기 판상재의 타면에 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴 다수가 서로 이격된 채로 형성되어 이루어지되, 상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴의 각각은 지지면의 일측에 오목면이 형성되고 타측에는 볼록면이 형성되어 이루어진다.

이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하는데, 설명에 앞서서 빛의 원리에 대해 간단하게 설명한다.

빛이 한 물질 속을 직진하다가 다른 물질과의 경계면에서 그 진로가 꺾이는 현상을 굴절이라 하는데, 이러한 굴절 현상을 이용한 것으로 현미경, 망원경 및 면광원 장치 등이 있다. 한편, 프리즘에는 광학적 굴절 이론인 스넬(Snell)의 법칙이 적용되는데, 이는 빛이 굴절률 n₁인 매질 1에서 굴절률 n₂인 매질 2로 진행할 때 굴절각(Θ₂)과 입사각(Θ₁)의 사인값의 비는 항상 일정하다는 법칙을 말하며 이를 수식으로 표현하면 아래의 수학식 1과 같다.

n ₁ * sin Θ₁ = n ₂ * sinΘ₂

한편, 빛이 굴절률이 큰 매질(밀한 매질; n₂)에서 굴절률이 작은 매질(소한 매질; n₁)로 진행함에 있어서 그 입사각이 임계각(i_c)보다 큰 경우에 전반사가 일어나게 되는데, 이를 수식으로 표현하면 아래의 수학식 2와 같이 된다.

sini _c = 1/ n _1,2 = n ₁ / n ₂

전술한 수학식 2에서 n _1,2 는 소한 매질에 대한 밀한 매질의 굴절률이다.

도 3은 선광원을 일측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도이다. 도 3에서 참조부호 60은 직사각형상으로 이루어진 도광판을 나타내고, 10은 도광판(20)의 일측 단면을 따라 연장 배치된 선광원을 나타내며, 12는 선광원(10)에 첨부된 리플렉터를 나타낸다. 참조부호 40은 도광판(60)의 하부에 배치되어 도광판(60)으로부터 입사된 광을 반사시켜 도광판(60)으로 재출사하는 반사판을 나타내고, 참조부호 50은 도광판(20)에서 출사된 광을 분산시키기 위한 확산필름을 나타내는바, 이러한 확산필름(50)은 없거나 또는 2장 이내인 것이 바람직하며 더욱이 확산필름(50) 위에 1장 이상의 프리즘 시트(미도시)를 더 구비시킬 수도 있다.

한편, 도광판(60)의 하면(저면)에는 다수의 도치된, 즉 밑면이 위로 놓인 채로 양각된 혼합 5각형 프리즘 패턴(64)이 미리 정해진 간격으로 형성되어 있다. 이하 이 면을 '지지면'이라 한다. 도 4는 도 3에서 하나의 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴을 확대 도시한 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴은 도치된 3각형의 일측 빗면이 소정 각도만큼 내향 절곡되도록 변형(이하 이러한 면을 오목면'이라 한다)되고 이와 반대로 다른 일측 빗면은 소정 각도만큼 외향 절곡되도록 변형(이하 이러한 면을 '볼록면'이라 한다)된 5각형(이하 이를 '혼합 5각형'으로 정의한다) 구조로 이루어져 있는데, 이에 따라 내각의 합은 그 형태에 관계없이 항상 540°가 된다.

전술한 구성에서, 지지면과 오목면이 만나서 이루는 각도(Θ₁)는 5°≤Θ₁≤85°, 바람직하게는 30°≤Θ₁≤60°가 될 수 있고, ; 지지면과 볼록면이 만나서 이루는 각도(Θ₂)는 5°≤Θ₂≤90°, 바람직하게는 35°≤Θ₂≤65°가 될 수 있고, 오목면의 절곡점의 내각(Θ₃)는 Θ₃ >180°, 바람직하게는 181°≤Θ₃ ≤200°가 될 수 있고, 볼록면의 절곡점의 내각(Θ₄)은 Θ₄<180°, 바람직하게는 160°≤Θ₄≤179°가 될 수 있고 오목면과 볼록면이 만나서 이루는 내각(Θ₅)는 30°≤Θ₅≤120°, 바람직하게는 40°≤Θ₅≤100°이 될 수 있다. 나아가 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴에서 지지면의 길이와 깊이는 도광판(60)의 전체 두께에 따라 달리 구성하되, 그 길이(w)는 15㎛≤w≤100㎛, 바람직하게는 40㎛≤w≤60㎛ 가 될 수 있다. 도 4의 실시예에서는 Θ₁=45°, Θ₂=67°, Θ₃=182°, Θ₄ =160°, Θ₅=86°이고, 지지면(w)의 길이 50[㎛]이고, 높이(h)가 26[㎛]인 혼합 5각형 프리즘을 보이고 있다. 그리고 도 3에 도시한 바와 같이 선광원(10)이 도광판(60)의 일측에만 형성된 경우에는 선광원(10)으로부터 멀어질수록 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴(64)의 배치 간격이 좁아지도록 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 도광판(60)은 예를 들어 활성에너지선경화형 수지 재료, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, PMMA(Poly(methyl methacrylate)), 폴리카보네이트계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리메타크릴이미드계 수지 등의 재료를 이용하여 구성할 수가 있다. 나아가, 투명 합성 수지판을 소망의 표현 구조를 갖는 금형 부재를 이용하여 열 압착하는 것으로 형성해도 무방하고, 압출 성형이나 사출 성형 등에 의해서 제조할 때에 동시에 형상을 부여해도 무방하다. 이외에도 다이아몬드 팁과 같은 가공 툴을 사용하여 절삭 가공하는 것도 가능하다.

도 5a는 선광원을 양측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도인 바, 도 3에 도시한 구성과 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 도 5에 도시한 바와 같이 선광원(10)을 도광판(70)의 양측에 채택한 경우에는 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴(74)이 각각의 선광원(10)으로부터 중심을 향하여 멀어질수록 그 배치 간격이 좁아지도록 구성하되 중심을 기준으로 대칭이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

도 5b는 선광원을 일측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 음각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도인 바, 도 3에 도시한 구성과 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 도 5b에 도시한 바와 같이 선광원(10)이 도광판(80)의 일측에만 형성된 경우에는 선광원(10)으로부터 멀어질수록 혼합 5각형 구조의 음각 프리즘 패턴(84)의 배치 간격이 좁아지도록 구성할 수 있다.

도 5c는 선광원을 양측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 음각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도인 바, 도 3에 도시한 구성과 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 도 5c와 같이 선광원(10)을 도광판(90)의 양측에 채택한 경우에는 혼합 5각형 구조의 음각 프리즘 패턴(94)이 각각의 선광원(10)으로부터 중심을 향하여 멀어질수록 그 배치 간격이 좁아지도록 구성하되 중심을 기준으로 대칭이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

전술한 구조를 갖는 본 발명의 도광판에 따르면, 선광원(10)에서 발생된 광이 도광판(60;70;80;90)에 입사된 후에 일부는 도광판(60;70;80;90)의 상부로 직접 출사되고 일부는 반사판(40)에 의해 반사되어 도광판(60;70;80;90)으로 재입사된 후에 상부로 출사되는데, 이 과정에서 반사 또는 굴절에 기여하는 면이 모두 4면이나 되기 때문에 출사광을 상향 굴절시켜 휘도를 향상시킬 수가 있고 나아가 반사에 의해 출사광의 각도를 다양화시킬 수가 있어서 시야각을 향상시키게 된다.

본 발명의 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 5a 내지 도 5c와는 달리 선광원(10)과 리플렉터(12)를 지면을 기준으로 할 때 정면과 배면에 배치할 수도 있을 것이다.

그리고 특허청구범위에서 '지지면'이라 함은 양각 프리즘 패턴에서는 프리즘 패턴과 도광판 하면의 접면을 말하고, 음각 프리즘 패턴에서는 도광판 하면을 연결하여 이루어진 가상의 면을 말한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판에 따르면, 면광원 장치에 적용되어 상부에 위치하는 휘도강화필름으로 소정의 원하는 각도로 광선을 출사시켜서 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 종래의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 구조를 개략적으로 보인 사시도,

도 1b는 종래의 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 보인 단면도,

도 2는 도 1에 도시한 도광판에서 프리즘 패턴을 설명하기 위한 단면도,

도 3은 선광원을 일측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도,

도 4는 도 3에서 하나의 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴을 확대 도시한 단면도,

도 5a는 선광원을 양측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 양각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도,

도 5b는 선광원을 일측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 음각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도,

도 5c는 선광원을 양측에 채택한 경우에 사용될 수 있는 본 발명의 혼합 5각형 구조의 음각 프리즘 패턴을 갖는 도광판을 포함하여 이루어진 면광원 장치를 보인 단면도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 선광원, 12: 리플렉터,

20, 60, 70, 80, 90: 도광판,

30, 64, 74, 84, 94: 프리즘 패턴부,

40: 반사판, 50: 확산필름

Claims (6)

1. 소정의 두께를 가지며 일면이 평평한 판상재로 이루어지고, 상기 판상재의 타면에 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴 다수가 서로 이격된 채로 형성되어 이루어지되, 상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴의 각각은 지지면의 일측에 오목면이 형성되고 타측에는 볼록면이 형성되어 이루어진 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴은 양각 패턴으로 이루어지고, 도광판의 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 배치 간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴은 양각 패턴으로 이루어지고, 도광판의 양측 단부에서 중심으로 갈수록 배치 간격이 좁아지며, 도광판의 중심을 기준으로 대칭으로 이루어진 것을 특징으로 하는 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴은 음각 패턴으로 이루어지고, 도광판의 일측 단부에서 타측 단부로 갈수록 배치 간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴은 음각 패턴으로 이루어지고, 도광판의 양측 단부에서 중심으로 갈수록 배치 간격이 좁아지며, 도광판의 중심을 기준으로 대칭으로 이루어진 것을 특징으로 하는 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴의 상기 지지면과 상기 오목면이 만나서 이루는 각도(Θ₁)는 5°≤Θ₁≤85°;

   상기 지지면과 볼록면이 만나서 이루는 각도(Θ₂)는 5°≤Θ₂≤90°;

   상기 오목면의 절곡점의 내각(Θ₃)은 Θ₃ >180°;

   상기 볼록면의 절곡점의 내각(Θ₄)은 Θ₄<180°;

   상기 오목면과 볼록면이 만나서 이루는 내각(Θ₅)는 30°≤Θ₅≤120°이고,

   상기 지지면의 길이(w)는 15㎛≤w≤100㎛인 것을 특징으로 하는 혼합 5각형 구조의 프리즘 패턴을 갖는 도광판.