KR20060063669A - 확산집광부재 및 이를 포함하는 면광원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확산집광부재 그리고 이 확산집광부재를 포함하는 면광원장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 확산집광부재는 광원측으로부터 차례로, 확산기능을 구비한 확산층, 저굴절율층 및 집광기능을 구비한 집광층으로 일체로 구성되어 있으며, 상기 저굴절율층이 확산층 및 집광층보다 낮은 굴절율 재료로 이루어지고, 선택적으로 상기 확산집광부재가 광원측에서부터 차례로, 확산기능을 구비한 확산층 및 이 확산층에 대하여 리브층에 의해 소정 간격으로 떨어져 설치된 집광기능을 구비한 집광층으로 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하여 부품 비용 및 조립 비용이 저감되는 동시에, 광원과 조합하여 면광원장치를 구성하는 경우, 확산기능 및 집광기능을 보유하면서 부품 비용 및 조립 비용이 저감되고, 또한 경량화가 가능하기 때문에 특히 대형 표시장치를 위한 백 조명장치로서 최적의 면광원장치를 제공한다.

확산집광부재, 면광원장치, 저굴절율층, 리브층

Description

확산집광부재 및 이를 포함하는 면광원장치{diffusion ray collection material and surface light source device comprising the same}

도 1은 본 발명에 따른 면광원장치의 일 실시예의 구성을 나타내는 개략단면도이다.

도 2는 도 1의 면광원장치의 외관을 나타내는 개략사시도이다.

도 3은 도 1의 면광원장치에서 사용되는 확산집광부재의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 면광원장치의 또 다른 일실시예의 구성을 나타내는 개략단면도이다.

도 5는 도 4의 면광원장치의 외관을 나타내는 개략사시도이다.

도 6은 도 4의 면광원장치에서 사용되는 확산집광부재의 단면도이다.

도 7은 종래의 면광원장치의 일례의 구성을 나타내는 개략단면도이다.

**주요 도면부호의 부호설명**

10: 면광원장치 11: 선형 광원

12: 반사면 13: 확산집광부재

14: 확산층 15: 리브층

16: 집광층 17: 공기층

18: 저굴절율층(중공부)

본 발명은 액정 패널 등의 투과성 표시장치를 백 조명하기 위한 면광원장치및 이 면광원장치에 사용하는 확산집광부재에 관한 것이다.

종래, 액정패널 등의 투과성 표시장치는 보다 밝은 화면표시를 얻기 위하여, 배면에서부터 면광원장치를 이용하여 백 조명하도록 되어 있다. 특히, PC나 액정모니터에 사용되는 컬러액정패널의 경우에는, 구동회로에 의한 개구율이 제약을 받는 동시에, 컬러필터에 의해 광투과율이 떨어지기 때문에 면광원장치에 의한 백 조명이 필수이다.

일반적으로 이와 같은 백 조명을 위한 면광원장치는, 광원의 배치에 따라 소위 사이드 엣지형과 직하형으로 분류된다. 그리고, 특히 예를 들어, 20인치 이상의 대형 텔레비젼과 같은 대형 표시장치를 백 조명하기 위한 면광원장치로는, 도광판이 필요없고 중공으로 구성함으로써 경량화하기 용이한 직하형이 많이 사용되고 있다.

이와 같은 직하형 면광원장치는 예를 들어, 도 7에 나타내는 바와 같이 구성되고 있다. 도 7에서 면광원장치(1)는 적어도 하나, 도시한 경우에는 4개의 선형광원(2)과, 각 선형광원(2)의 아랫쪽에 배치된 반사면(3)과, 선형광원(2) 및 반사면(3)의 윗쪽에 차례로 배치된 확산판(4), 확산시트(5), 프리즘시트(6)로 구성되어 있다. 상기 선형광원(2)은 예를 들어, 냉음극관 등으로 구성되어 있으며, 윗쪽의 발광면(A) 전체에 광을 조사하도록 등간격으로 서로 평행하게 나란히 배치되어 있다. 상기 반사면(3)은 예를 들어, 백색도장 또는 발포수지 시트 등에 의한 확산반사면으로서 구성되어 있으며, 각 선형광원(2)의 아랫쪽에 배치되어 있어, 대응하는 선형광원(2)으로부터 아랫쪽 또는 옆으로 출사되는 광을 거의 출사방향인 윗쪽으로 반사시키도록 되어 있다. 상기 확산판(4)은 예를 들어, 표면에 광확산을 위한 패턴이 형성된 투광성 판부재로 구성되어 있다. 상기 확산시트(5)는 기재가 되는 수지 안에 광확산제를 첨가혼합하여 작성되며, 예를 들어, 폴리카보네이트 수지에 탄산칼슘 및 산화티탄 등의 광확산제나, 부분적으로 가교한 폴리머 미립자 혹은 불융성 아크릴계 중합소자, 산화티탄 및 규소화합물을 첨가혼합함으로써 형성되어 있다. 또한, 상기 프리즘시트(6)는 예를 들어, 표면에 아주 작은 프리즘을 구비하도록, 적어도 가시광 영역에서 투명한 수지(예를 들어, 아크릴, 폴리카보네이트 등)로부터 사출성형, 2P법 혹은 압축성형 등에 의해 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 면광원장치(1)에 따르면, 각 선형광원(2)이 점등하면 각 선형광원(2)으로부터 출사한 광이 직접, 또는 반사면(3)에서 반사되고, 윗쪽의 확산판(4)에서 확산되며, 다시 확산시트(5)에서 확산되는 동시에, 프리즘시트(6)에서 집광되어 윗쪽을 향하여 출사된다. 이에 의해 광원면(A)의 윗쪽에 배치되는 액정 패널 등의 각종 표시장치(도시하지 않음)가 백 조명을 받게 된다. 이 때, 각 선형광원(2)으로부터 출사한 광이 확산판(4), 확산시트(5) 및 프리즘시트(6)를 투과할 때, 각각 확산 또는 집광됨으로써 전체적으로 균일한 휘도의 백 조명을 얻게 된다.

그런데, 일본특허공개 평11-002813호 공보에는, 서로 평행하게 나란히 배치된 복수의 선형광원과, 각 선형광원의 아랫쪽에 배치된 반원통 형상의 반사기와, 그 윗쪽에 배치된 확산판 및 광확산 또는 집광기능을 가지는 광학필름으로 이루어지는 백 조명장치를 구비한 액정표시장치가 개시되어 있다. 이 구성에 따르면, 각 선형광원 및 대응하는 반사기가 일체로 구성되고, 길이방향으로 슬라이딩 운동함으로써 탈부착이 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 선형광원의 교환이 쉽게 이루어질 수 있게 되어 있다.

또한, 일본특허공개 평11-223812호 공보에는, 서로 평행하게 나란히 설치된 복수의 선형광원과, 그 아랫쪽에 배치된 반사판과, 그 윗쪽에 배치된 확산판과, 또한 그 위에 배치된 확산시트 및/또는 프리즘시트로 이루어지는 조명장치가 개시되어 있다. 이 구성에 따르면, 상기 확산판의 윗쪽에 틈을 마련하거나, 혹은 상기 확산판의 윗면에 확산시트 및/또는 프리즘시트를 밀착하는 동시에 상기 확산판의 아랫면에 광투과성 시트를 밀착시키도록 되어 있다. 이에 의해, 상기 확산판의 상하양면이 외부 공기에 직접 접하거나 혹은 밀폐됨으로써, 상하양면의 온도·습도의 차이가 발생하지 않기 때문에, 상기 확산판이 윗쪽에 대하여 오목한 모양 또는 볼록한 모양으로 변형되지 않는다. 따라서, 확산판의 변형에 의한 백 조명의 휘도 번짐 발생이 억제되도록 되어 있다.

하지만, 예를 들어 도 7에 나타낸 종래의 면광원장치(1)에서는, 선형광원(2)으로부터의 광을 확산하고 균일한 휘도를 얻기 위해서는, 확산판(4), 확산시트(5)가 필요한 동시에, 휘도 향상을 위해서는 프리즘시트(6)가 필요하다. 이 때문에, 선형광원(2)의 윗쪽에 이들 확산판(4), 확산시트(5) 및 프리즘시트(6)를 차례로 배치하게 되어 부품 갯수가 늘어나는 동시에, 조립공정이 복잡해지고 비용이 올라가게 된다.

또한, 부품 갯수가 많아지기 때문에, 특히 대형 표시장치를 위한 백 조명으로서 사용하는 경우에는, 중량이 증대되어 표시장치 자체의 경량화에 대한 요청에 반하게 된다.

이에 대하여, 상술한 일본특허공개 평11-002813호 공보에서의 액정표시장치를 위한 백 조명장치에서는 확산판의 윗쪽에 광학시트를 배치하고 있으며, 이 광학시트는 단순히 확산판의 윗쪽에 적층되어 있을 뿐이기 때문에, 마찬가지로 부품 갯수가 많아진다.

또한, 상술한 일본특허공개 평11-223812호 공보의 조명장치에서는, 확산판의 윗쪽에 확산시트 및/또는 프리즘시트를 배치하고 있으며, 이들 확산시트 및/또는 프리즘시트는 확산판의 윗쪽에 틈을 두고 배치되거나, 혹은 외부공기에 접하지 않도록 밀착되어 있는데, 특별히 확산판과 일체화되어 있지는 않다.

따라서, 이들의 종래기술에서의 조명장치에서도, 마찬가지로 부품 갯수가 많아지고 조립공정이 복잡해짐으로써 비용이 올라가는 동시에, 중량이 증대되게 된다.

한편, 확산판의 윗쪽에 간격을 두고 확산시트 및/또는 프리즘시트를 배치하는 목적은, 확산판의 윗면 및 아랫면에 대한 환경조건을 동일하게 하기 위한 것이며, 온도차나 습도차에 의한 상기 확산판의 볼록한 모양 또는 오목한 모양의 변형 을 방지하기 위한 것이다.

또한, 이들 광학필름 혹은 확산시트 및/또는 프리즘시트를 확산판에 대하여 부착하거나, 거의 동일한 굴절율의 재료를 사용하여 확산층 및 프리즘층으로 이루어지는 2층구조의 광학시트를 일체 성형하더라도, 프리즘에 의한 집광기능이 억제되게 되어, 결과적으로 프리즘 형상을 부여한 의미가 없어진다.

이에 대하여, 확산층에 포함되는 확산제의 농도를 낮추면, 비교적 집광기능이 향상되지만, 이에 따라 확산기능이 떨어지게 된다.

이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 간단한 구성에 의해 쉽고 경량으로 구성할 수 있도록 한 확산집광부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 확산집광부재를 포함하는 면광원장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 확산집광부재는, 편평하게 배치된 광원의 윗쪽에 배치되어 면광원장치를 구성하는 거의 평탄한 확산집광부재로서, 상기 확산집광부재가 광원측에서부터 차례로, 확산기능을 구비한 확산층 및 이 확산층에 대하여 리브층에 의해 소정 간격으로 떨어져 설치된 집광기능을 구비한 집광층으로 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 확산집광부재에서는 아랫쪽으로부터 확산층으로 입사되는 광을 이 확산층에서 확실하게 확산할 수 있는 동시에 확산층 위에 리브층에 의해 구획되는 공기층이 배치되기에 상기 확산층의 윗면으로부터 공기층으로 입사되는 광은 공기층이 확산층보다 낮은 굴절율을 가지므로 굴절율의 차에 의해 입사각보다 출사각이 보다 크게 확산하는 방향으로 굴절되게 되어 확산층의 확산기능이 충분히 발휘되게 된다. 또한 공기층을 투과하여 집광층으로 입사되는 광은 마찬가지로 비교적 큰 입사각으로 입사되므로 그 집광기능이 충분히 발휘되게 된다. 그리하여 종래의 확산층 및 별개의 집광층에 의한 확산기능 및 집광기능을 보유하면서 이들 확산층 및 집광층이 리브층을 통하여 떨어져서 일체로 구성됨으로써 하나의 부품이 되기 때문에 부품의 갯수를 줄일 수 있고 조립이 단순하기 때문에 부품 비용 및 조립 비용이 저감된다. 또한 확산집광부재가 리브층에 의해 구획되는 공기층을 포함하고 있기 때문에 중공구조를 가지게 되어 전체적으로 동일한 두께를 가지는 종래의 확산판과 비교하여 대폭 경량화됨으로써 면광원장치 전체를 경량으로 구성할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 또 다른 확산집광부재는 편평하게 배치된 광원의 윗쪽에 배치되어 면광원장치를 구성하는 거의 평탄한 확산집광부재로서, 상기 확산집광부재가 광원측에서부터 차례로, 확산기능을 구비한 확산층, 저굴절율층 및 집광기능을 구비한 집광층으로 일체로 구성되어 있으며, 상기 저굴절율층이 확산층 및 집광층보다 낮은 굴절율 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이러한 확산집광부재에서는 아랫쪽에서부터 확산층으로 입사되는 광을 이 확산층에서 확실하게 확산할 수 있는 동시에, 확산층 위에 저굴절율층이 배치되어 있기 때문에, 상기 확산층의 윗면으로부터 저굴절율층으로 입사되는 광은 굴절율 차이에 의해 입사각보다 출 사각이 보다 크게 확산하는 방향으로 굴절되게 되어, 확산층의 확산기능이 충분히 발휘되게 된다. 또한, 저굴절율층을 투과하여 집광층으로 입사되는 광은, 마찬가지로 비교적 큰 입사각으로 입사되므로, 그 집광기능이 충분히 발휘되게 된다. 따라서, 종래의 확산층 및 별개의 집광층에 의한 확산기능 및 집광기능을 보유하면서, 이들 확산층 및 집광층이 저굴절율층을 사이에 두고 일체로 구성됨으로써 하나의 부품이 되기 때문에 부품 갯수를 줄일 수 있고, 조립이 단순하기 때문에 부품 비용 및 조립 비용이 저감된다. 이에 의해, 이 확산집광부재를 광원 위에 배치하는 간단한 구성만으로 면광원장치를 구성할 수 있는 동시에, 면광원장치를 구성하는 부품갯수를 줄일 수 있어 조립공정이 간단해지고, 부품 비용 및 조립 비용이 저감된다. 또한, 면광원장치 전체를 경량으로 구성할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 확산집광부재는, 상기 확산층이 기재 안에 확산제 또는 색소를 첨가혼합한 수지재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 기재 안에 확산제 또는 색소를 첨가혼합함으로써, 확산제 또는 색소의 입자에 입사되는 입사광을 확산시키는 확산기능을 구비하도록 되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 확산집광부재는, 상기 집광층이 적어도 가시광영역에서 투명한 수지재료 또는 낮은 농도로 확산제 또는 색소를 첨가혼합한 수지재료로 구성되어 있으며, 그 윗면 및/또는 아랫면에 집광기능을 구비하기 위한 광학적 가공형상을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 확산집광부재는, 상기 광학적 가공형상이 삼각형, 사다리꼴 혹은 포물선, 타원호 등의 2차곡선, 또는 이들의 조합의 단면형상을 단면과는 직각방향으로 소인(掃引;sweep)한 프리즘 형상인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 확산집광부재는, 상기 광학적 가공형상이 아주 작은 다각뿔, 비구면형상의 렌즈어레이(lens array)인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 확산집광부재는, 상기 광학적 가공형상이 수지 또는 글라스 등의 투명재료로 이루어지는 거의 구형상의 미립자를 도포함으로써 부여되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에서는 확산집광부재에서, 투명재료의 윗면 및/또는 아랫면에, 바람직하게는 삼각형, 사다리꼴 또는 포물선, 타원호 등의 2차곡선 또는 이들의 조합의 단면형상을 단면과는 직각방향으로 소인한 프리즘형상, 또는 아주 작은 다각뿔, 비구면형상의 렌즈어레이, 혹은 수지 또는 글라스 등의 투명재료로 이루어지는 거의 구형상의 미립자를 도포함으로써 부여되어 있는 광학적 가공형상을 구비함으로써, 집광기능을 구비하도록 되어 있다.

또한 본 발명에 따른 확산집광부재는, 상기 리브층이 상기 확산층 및 집광층과 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명에서는 리브층 및 확산층이 일체로 구성되고 이에 대하여 별개의 집광층이 부착되어 있기 때문에 쉽게 서로 소정 간격 떨어진 확산층 및 집광층을 일체로 구성할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 확산집광부재는 상기 리브층이 상기 확산층 및 매우 낮은 농도로 확산제 또는 색소를 첨가혼합한 클리어층과 일체로 구성되어 있고 이 클리어층에 대하여 별개의 집광층이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 경우에는 리브층 및 확산층이 일체로 구성되며 이에 대하여 별개의 집광층이 부착됨으로써 쉽 게 서로 소정 간격 떨어져 배치된 확산층 및 집광층을 일체로 구성할 수 있는 동시에 집광층이 클리어층의 표면에 대하여 확실하게 고정 보유될 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 확산집광부재에서 상기 리브층이 상기 확산층 및/또는 집광층과 일체화된 판형상, 뿔형상 또는 기둥형상의 수지재료로 이루어지는 복수개의 리브로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 경우에는 리브층이 확산층 및/또는 집광층에 일체로 구성됨으로써 부품 갯수를 줄일 수 있는 동시에 리브층의 복수개의 리브에 의해 확산층 및 집광층이 서로 소정 간격으로 확실하게 고정 보유될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 확산집광부재에서 상기 저굴절율층은 상기 확산층 및 집광층을 구성하는 기재보다 저굴절율의 적어도 가시광영역에서 투명한 매질로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 그리하여 확산층 및 집광층의 사이에 저굴절율의 투명한 매질 예를 들어, 수지, 글라스, 공기로 이루어지는 저굴절율층을 형성함으로써, 쉽게 3층구조의 확산집광부재를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 확산집광부재는, 상기 저굴절율층이 상기 확산층 및 집광층의 사이에 구획되는 밀폐된 중공부인 것을 특징으로 한다. 그리하여 확산층과 집광층의 사이에 구획된 중공부에 의해 저굴절율층을 구성함으로써, 보다 적은 재료, 보다 저렴한 가격으로 3층 구조의 확산집광부재를 구성할 수 있다.

상기한 또 다른 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 면광원장치는 편평하게 배치된 광원과, 상기 광원의 윗쪽에 배치된 상기한 구성의 확산집광부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명에 따른 면광원장치는 상 술한 각 확산집광부재를 사용하여 광원과 조합함으로써 구성되기에, 부품 갯수를 줄일 수 있고 조립이 용이하게 이루어져 부품 비용 및 조립 비용이 저감될 수 있는 동시에, 전체적으로 경량화됨으로써 대형 표시장치의 백 조명에 적합한 면광원장치를 실현할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 면광원장치가 상기 광원의 아랫쪽에 광원으로부터의 광을 윗쪽을 향하여 안내하도록 반사시키는 반사면을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 경우, 광원으로부터 옆쪽 또는 아랫쪽을 향하여 진행하는 광이 반사면에 의해 반사됨으로써 윗쪽으로 안내되기 때문에 광원으로부터의 광의 이용효율이 향상되며 보다 높은 휘도를 얻을 수 있게 된다.

(실시예)

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 6을 참조하면서 상세히 설명한다. 한편, 아래에서 설명하는 실시예는 본 발명의 바람직한 구체예이므로, 기술적으로 바람직하게 여러가지로 한정되어 있지만, 본 발명의 범위는 아래의 설명에서 특별히 본 발명을 한정하는 취지의 기재를 하지 않는 한, 이 실시예들에 의해 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 면광원장치의 일 실시예의 구성을 나타내는 개략단면도이고, 도 2는 도 1의 면광원장치의 외관을 나타내는 개략사시도이다.

도 1 및 도 2에 있어서, 면광원장치(10)는 적어도 하나, 도시한 경우에는 4개의 선형광원(11)과, 각 선형광원(11)의 아랫쪽에 배치된 반사면(12)과, 선형광원(11) 및 반사면(12)의 윗쪽에 배치된 확산집광부재(13)로 구성되어 있다.

상기 선형광원(11)은 예를 들어, 냉음극관 등으로 구성되어 있으며, 윗쪽의 발광면(A) 전체에 광을 조사하도록, 등간격으로 서로 평행하게 나란히 편평하게 배치되어 있다.

상기 반사면(12)은 예를 들어, 백색도장 또는 발포수지 시트 등에 의한 확산반사면으로서 구성되어 있고, 각 선형광원(11)의 아랫쪽에 배치되어 있어, 대응하는 선형광원(11)으로부터 아랫쪽 또는 옆으로 출사되는 광을 거의 출사방향인 윗쪽으로 반사시키도록 되어 있다.

상기 확산집광부재(13)는 도 3에 상세히 나타내는 바와 같이 3층구조로서, 아랫쪽에서부터 차례로 확산층(14), 리브층(15) 및 집광층(16)으로 구성되어 있다.

상기 확산층(14)은 확산기능을 구비하고 있으며, 일반적으로 기재 안에 확산제를 첨가혼합한 수지재료로 구성되어 있다. 구체적으로는 상기 확산층(14)은 예를 들어, 폴리카보네이트 수지 등의 투명수지를 기재로 하여, 가교폴리메타크릴산 메틸 등의 미립자를 첨가혼합한 수지재료로 형성된다.

상기 집광층(16)은 적어도 가시광영역에서 투명한 수지재료, 예를 들어, 폴리카보네이트 수지 등으로 구성되어 있으며, 그 윗면 및/또는 아랫면, 도시한 경우에는 윗면에 광학적 가공형상(16a)을 가지고 있다. 이 광학적 가공형상(16a)은 삼각형, 사다리꼴 혹은 포물선, 타원호 등의 2차곡선, 또는 이들의 조합의 단면형상을 단면과는 직각방향으로 소인한 프리즘 형상, 또는 아주 작은 다각뿔, 비구면형상의 렌즈어레이, 혹은 수지나 글라스 등의 투명재료로 이루어지는 구형상의 미립자를 도포함으로써 형성되어 있다.

이에 대하여, 상기 리브층(15)은 상기 확산층(14) 및 집광층(16)을 서로 소정 간격으로 떨어뜨려 배치하고, 그 사이에 공기층(17)을 구획하도록 적절히 분산배치된 복수개의 리브(15a)로 구성되어 있다. 여기서, 각 리브(15a)는 각각 상기 확산층(14) 및/또는 집광층(16)과 일체화된 판형상, 뿔형상 또는 기둥형상의 수지재료로 구성되어 있다.

그리고, 이와 같은 3층 구조의 확산집광부재(13)는 예를 들어, 일반적으로는 압출성형 등의 성형방법에 의해 리브층(15)이 확산층(14) 및 집광층(16)과 일체 성형된다.

이에 대하여, 리브층(15)이 압출성형 등에 의해 확산층(14)하고만 일체 성형된 후, 별도로 자외선 경화법 등에 의해 성형된 집광층(16)과 부착되어도 좋다.

또한, 리브층(15)이 압출성형 등에 의해 확산층(14)과 매우 낮은 농도로 확산제 또는 색소를 첨가혼합한 클리어층(도시하지 않음)과의 사이에 일체 성형된 후, 별도로 자외선 경화법 등에 의해 성형된 집광층(16)과 상기 클리어층을 부착하여도 좋다. 이 경우, 집광층(16)이 클리어층에 대하여 확실하게 고정되어 부착강도가 향상되게 된다.

본 발명 실시예에 따른 면광원장치(10)는 이상과 같이 구성되어 있어, 외부로부터 각 선형광원(11)으로 전기공급이 이루어지면 각 선형광원(11)이 점등하고, 각 선형광원(11)으로부터 출사된 광이 직접, 또는 반사면(12)에서 반사되어, 윗쪽의 확산집광부재(13)로 입사된다.

그리고, 확산집광부재(13)에 입사한 광은 먼저 확산층(14)에서 확산된 후, 확산층(14)으로부터 출사되어, 리브층(15)의 각 리브(15a)에 의해 구획된 공기층(17)으로 진입한다.

이 때, 확산층(14)으로부터 보다 굴절율이 낮은 매질로 이루어진 공기층(17)으로 입사됨으로써, 확산층(14)과 공기층(17)의 계면에서 입사각보다 출사각이 커지기 때문에, 확산층(14)에 의한 확산효과가 증대되게 된다.

또한, 상기 공기층(17)으로부터 집광층(16)으로 입사된 광은, 이 집광층(16)의 광학적 가공형상(16a)에 따라 집광된 후, 집광층(16)의 윗면으로부터 윗쪽으로 출사되게 된다.

이에 의해, 발광면(A)의 윗쪽에 배치된 액정패널 등의 각종 표시장치(도시하지 않음)가 백 조명된다.

이 때, 각 선형광원(11)으로부터 출사된 광이 확산집광부재(13)에서 충분히 확산되고 집광됨으로써, 전체적으로 균일하고 높은 휘도의 백 조명을 얻을 수 있게 된다.

이 경우, 선형광원(11)으로부터 출사한 광의 확산 및 집광을 위해서 일체화된 하나의 부품인 확산집광부재(13)가 사용되기 때문에, 면광원장치(10)를 구성하는 부품 갯수를 줄일 수 있어 부품 비용 및 조립 비용이 저감되는 동시에, 확산집광부재(13) 그리고 면광원장치(10)가 경량화되기 때문에, 예를 들어, 대형 액정패널 등의 백 조명 등의 경량화에 대한 요청에 충분히 대응할 수 있다.

상술한 실시예에서는 확산집광부재(13)의 집광층(16)이 그 윗면에만 광학적 가공형상(16a)을 구비하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 아랫면에만, 또는 윗면과 아랫면에 광학적 가공형상(16a)을 구비하여도 좋다.

또한 도 4는 본 발명에 따른 면광원장치의 또 다른 일 실시예의 구성을 나타내는 개략단면도이고 도 5는 도 4의 면광원장치의 외관을 나타내는 개략사시도이다.

도 4 및 도 5에 있어서, 면광원장치(10)는 적어도 하나, 도시한 경우에는 4개의 선형광원(11)과, 각 선형광원(11)의 아랫쪽에 배치된 반사면(12)과, 선형광원(11) 및 반사면(12)의 윗쪽에 배치된 확산집광부재(13)로 구성되어 있다.

상기 선형광원(11)은 예를 들어, 냉음극관 등으로 구성되어 있으며, 윗쪽의 발광면(A) 전체에 광을 조사하도록, 등간격으로 서로 평행하게 나란히 편평하게 배치되어 있다.

상기 반사면(12)은 예를 들어, 백색도장 또는 발포수지 시트 등에 의한 확산반사면으로서 구성되어 있고, 각 선형광원(11)의 아랫쪽에 배치되어 있어, 대응하는 선형광원(11)으로부터 아랫쪽 또는 옆으로 출사되는 광을 거의 출사방향인 윗쪽으로 반사시키도록 되어 있다.

상기 확산집광부재(13)는 도 6에 상세히 나타내는 바와 같이 3층구조로서, 아랫쪽에서부터 차례로 확산층(14), 저굴절율층(18) 및 집광층(16)으로 구성되어 있다.

상기 확산층(14)은 확산기능을 구비하고 있으며, 일반적으로 기재 안에 확산제를 첨가혼합한 수지재료로 구성되어 있다. 구체적으로는 상기 확산층(14)은 예를 들어, 폴리카보네이트 수지 등의 투명수지를 기재로 하여, 가교폴리메타크릴산 메 틸 등의 미립자를 첨가혼합한 수지재료로 형성된다.

상기 집광층(16)은 적어도 가시광영역에서 투명한 수지재료, 예를 들어, 폴리카보네이트 수지 등으로 구성되어 있으며, 그 윗면 및/또는 아랫면, 도시한 경우에는 윗면에 광학적 가공형상(16a)을 가지고 있다. 이 광학적 가공형상(16a)은 삼각형, 사다리꼴 혹은 포물선, 타원호 등의 2차곡선, 또는 이들의 조합의 단면형상을 단면과는 직각방향으로 소인한 프리즘 형상, 또는 아주 작은 다각뿔, 비구면형상의 렌즈어레이, 혹은 수지나 글라스 등의 투명재료로 이루어지는 구형상의 미립자를 도포함으로써 형성되어 있다.

이에 대하여, 상기 저굴절율층(18)은 상기 확산층(14) 및 집광층(16)보다 낮은 굴절율을 가지는 적어도 가시광영역에서 투명한 매질, 가장 바람직하게는 밀폐된 공기층으로 구성되어 있으며, 상기 확산층(14) 및 집광층(16)의 사이에서 밀폐된 중공부로서 구성되어 있다.

그리고, 이와 같은 3층구조의 확산집광부재(13)는 예를 들어, 가스인젝션 성형, 2색성형 또는 다이슬라이드 성형 등의 성형방법에 의해, 확산층(14) 및 집광층(16)에 의해 밀폐된 중공부로서의 저굴절율층(18)을 구획함으로써 쉽게 일체 성형할 수 있다.

본 발명 실시예에 따른 면광원장치(10)는 이상과 같이 구성되어 있어, 외부로부터 각 선형광원(11)으로 전기공급이 이루어지면 각 선형광원(11)이 점등하고, 각 선형광원(11)으로부터 출사된 광이 직접, 또는 반사면(12)에서 반사되어, 윗쪽의 확산집광부재(13)로 입사된다.

그리고, 확산집광부재(13)에 입사한 광은 먼저 확산층(14)에서 확산된 후, 확산층(14)으로부터 출사되어 저굴절율층(18)으로 입사된다. 이 때, 확산층(14)으로부터 보다 굴절율이 낮은 매질로 이루어진 저굴절율층(18)으로 입사됨으로써, 확산층(14)과 저굴절율층(18)의 계면에서 입사각보다 출사각이 커지기 때문에, 확산층(14)에 의한 확산효과가 증대되게 된다.

또한, 저굴절율층(18)으로부터 집광층(16)으로 입사된 광은, 이 집광층(16)의 광학적 가공형상(16a)에 따라 집광된 후, 집광층(16)의 윗면으로부터 윗쪽으로 출사되게 된다.

이에 의해, 발광면(A)의 윗쪽에 배치된 액정패널 등의 각종 표시장치(도시하지 않음)가 백 조명을 받게 된다.

이 때, 각 선형광원(11)으로부터 출사된 광이 확산집광부재(13)에서 충분히 확산되고 집광됨으로써, 전체적으로 균일하고 높은 휘도의 백 조명을 얻을 수 있게 된다.

이 경우, 선형광원(11)으로부터 출사한 광의 확산 및 집광을 위해서 일체화된 하나의 부품인 확산집광부재(13)가 사용되기 때문에, 면광원장치(10)를 구성하는 부품 갯수를 줄일 수 있어 부품 비용 및 조립 비용이 저감되는 동시에, 확산집광부재(13) 그리고 면광원장치(10)가 경량화되기 때문에, 예를 들어, 대형 액정패널 등의 백 조명 등의 경량화에 대한 요청에 충분히 대응할 수 있다.

상술한 실시예에서는 확산집광부재(13)의 집광층(16)이 그 윗면에만 광학적 가공형상(16a)을 구비하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 아랫면에만, 또는 윗면과 아랫면에 광학적 가공형상(16a)을 구비하여도 좋다.

또한, 상술한 실시예에서는 저굴절율층(18)이 중공부로서 공기에 의해 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 마찬가지의 기체, 액체, 고체를 포함하는 적절한 매질에 의해 구성되어 있어도 물론 상관없다.

이와 같이 하여 본 발명에 따르면, 간단한 구성에 의해 쉽게 경량으로 구성할 수 있게 한 확산집광부재 그리고 면광원장치를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 면광원장치는 액정패널 백라이트, 투명필름 등에 인쇄된 투광성 간판 등의 백 조명, 혹은 탁상 스폿 조명등 조명장치로서 이용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 종래의 확산판, 확산기능 및 집광기능을 구비한 광학부재가 서로 일체화되어 하나의 부품으로 구성되기 때문에, 부품 비용 및 조립 비용이 저감되는 동시에, 광원, 선택적으로 반사면과 조합하여 면광원장치를 구성하는 경우, 확산기능 및 집광기능을 보유하면서 부품 비용 및 조립 비용이 저감되고, 또한 경량화가 가능하기 때문에 특히 대형 표시장치를 위한 백 조명장치로서 최적의 면광원장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (19)

1. 편평하게 배치된 광원의 윗쪽에 배치되어 면광원장치를 구성하는 평탄한 확산집광부재로서,

   상기 확산집광부재가 광원측에서부터 차례로, 확산기능을 구비한 확산층 및 이 확산층에 대하여 리브층에 의해 소정 간격으로 떨어져 설치된 집광기능을 구비한 집광층으로 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 확산집광부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 확산층이 기재 안에 확산제 또는 색소를 첨가혼합한 수지재료로 구성되어 있는 확산집광부재.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 집광층이 적어도 가시광영역에서 투명한 수지재료 혹은 매우 낮은 농도로 확산제 또는 색소를 첨가혼합한 수지재료로 구성되어 있으며, 그 윗면 또는 아랫면 또는 양쪽면에 집광기능을 구비하기 위한 광학적 가공형상을 가지고 있는 확산집광부재.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 광학적 가공형상이 삼각형, 사다리꼴, 포물선, 혹은 타원호의 2차곡선, 또는 이들의 조합의 단면형상을 단면과는 직각방향으로 소인한 프리즘 형상인 확산집광부재.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 광학적 가공형상이 아주 작은 다각뿔 또는 비구면형상의 렌즈어레이인 확산집광부재.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 광학적 가공형상이 수지 또는 글라스의 투명재료로 이루어지는 구형상의 미립자를 도포함으로써 부여되어 있는 확산집광부재.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 리브층이 상기 확산층 및 집광층과 일체로 구성되어 있는 확산집광부재.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 리브층이 상기 확산층과 일체로 구성되어 있고, 이에 대하여 별개의 집광층이 부착되어 있는 확산집광부재.
9. 편평하게 배치된 광원과, 상기 광원의 윗쪽에 배치된 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 확산집광부재를 포함하는 면광원장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 면광원장치가, 상기 광원의 아랫쪽에 광원으로부터의 광을 윗쪽을 향하여 안내하도록 반사시키는 반사면을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
11. 편평하게 배치된 광원의 윗쪽에 배치되어 면광원장치를 구성하는 평탄한 확산집광부재로서,

    상기 확산집광부재가 광원측에서부터 차례로, 확산기능을 구비한 확산층, 저굴절율층 및 집광기능을 구비한 집광층으로 일체로 구성되어 있으며,

    상기 저굴절율층이 확산층 및 집광층보다 낮은 굴절율 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확산집광부재.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 확산층이 기재 안에 확산제를 첨가혼합한 수지재료로 구성되어 있는 확산집광부재.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 집광층이 적어도 가시광영역에서 투명한 수지재료로 구성되어 있으며, 그 윗면 또는 아랫면 또는 양쪽면에 집광기능을 구비하기 위한 광학적 가공형상을 가지고 있는 확산집광부재.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 광학적 가공형상이 삼각형, 사다리꼴, 포물선, 혹은 타원호의 2차곡선, 또는 이들의 조합의 단면형상을 단면과는 직각방향으로 소인한 프리즘 형상인 확산집광부재.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 광학적 가공형상이 아주 작은 다각뿔 또는 비구면형상의 렌즈어레이인 확산집광부재.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 광학적 가공형상이 수지 또는 글라스의 투명재료로 이루어지는 구형상의 미립자를 도포함으로써 부여되어 있는 확산집광부재.
17. 제 11 항에 있어서,

    상기 저굴절율층이 상기 확산층 및 집광층을 구성하는 기재보다 저굴절율의 적어도 가시광영역에서 투명한 매질로 구성되어 있는 확산집광부재.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 저굴절율층이 상기 확산층 및 집광층의 사이에 구획되는 밀폐된 중공부인 확산집광부재.
19. 편평하게 배치된 광원과, 상기 광원의 윗쪽에 배치된 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 확산집광부재를 포함하는 면광원장치.

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