KR100862554B1 - 복수의 구조체를 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는백라이트 유닛 및 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 구조체를 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 프리즘 형상 구조체를 포함하되, 상기 구조체는 복수의 눈사람 형상의 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 광학 필름에 의하면, 확산기능과 투과기능을 갖춘 비드를 이용하여 입사하는 빛의 집광 및 확산 기능을 모두 수행할 뿐만 아니라 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
광학 필름, 구조체, 비드

Description

복수의 구조체를 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자{OPTICAL FILM HAVING A PLURALITY OF STRUCTURES, BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 유닛를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에지-라이트 방식의 백라이트 유닛을 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 액정 표시 패널을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직하 방식의 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광학 필름의 구조를 개략적으로 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 눈사람 형상의 비드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5c의 비드의 확산부와 투과부의 직경에 따른 구조를 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광학 필름의 구조를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광학 필름의 구조를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
본 발명은 복수의 구조체를 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display device, 이하 "LCD 소자"라 함)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
상기 LCD 소자는 이와 같이 각종 정보의 표시 소자이면서도 자체 발광원이 없기 때문에, 그 후면에 광원을 두어 상기 LCD 소자의 화면 전체를 균일하게 밝혀주는 별도의 장치가 필요한데, 이때 빛을 제공해 주는 장치가 백라이트 유닛(Back Light Unit)이다.
백라이트 유닛은 광원, 예를 들어, 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 "CCFL"이라 함)의 설치 방법에 따라 램프가 액정패널의 아래에 위치하는 직하 방식과 램프가 도광판의 측면에 위치하는 에지-라이트 방식(edge-light method)이 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 유닛를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 에지-라이트 방식(edge-light method)으로 구동되며, 광원부(110), 도광판(120), 반사 시트(130) 및 광학 필름(140)을 포함한다.
광원부(110)는 하나 이상의 광원(112) 및 광원 반사판(114)을 포함한다.
광원(112)은 소정 파장을 가지는 빛을 발생시킨다.
광원(112)에 의해 발생된 빛은 광원 반사판(114) 및 반사 시트(130)에 의해 반사되며, 그런 후 반사된 빛은 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(120) 전체에 걸쳐서 균일하게 확산된다.
광학 필름(140)은 확산 시트(142), 프리즘 시트(144) 및 보호 시트(146)를 포함한다.
도광판(120) 내에 균일하게 확산된 빛은 확산 시트(142)를 통과한다. 확산 시트(142)는 도광판(120)을 통과한 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다.
확산 시트(142)를 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 프리즘 시트(144)가 사용된다. 프리즘 시트(144)는 확산 시트(142)에서 출사된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중되어 유효 시야각 범위에서 휘도가 높아진다.
보호 시트(146)는 프리즘 시트(144) 위에 위치하여 프리즘 시트(144)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘 시트(144)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
한편, 광학필름(140)이 확산 시트(142), 프리즘 시트(144) 및 보호 시 트(146) 와 같이 여러 장으로 구성되므로 백라이트 유닛(100)의 두께가 두꺼웠다.
본 발명의 목적은 확산기능과 투과기능을 갖춘 비드를 이용하여 입사하는 빛의 집광 및 확산 기능을 모두 수행할 뿐만 아니라 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있는 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 확산기능 및 투과기능을 갖춘 눈사람 형상의 비드로 광학필름을 구성하여 휘도를 감소시키지 않으면서 투과율을 향상시킬 수 있는 광학필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필름은 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되, 상기 구조체는 복수의 눈사람 형상의 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름은 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되, 상기 구조체는, 상기 구조체의 길이 방향을 따라 형성된 연속적인 굴곡면을 갖되, 복수의 눈사람 형상의 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 빛을 방출하는 광원; 및 상기 광원에서 방출된 빛이 입사하는 광학 필름을 포함하되, 상기 광학 필름은, 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되, 상기 구조체는 제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으로 형성된 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 빛을 방출하는 광원; 및 상기 광원에서 방출된 빛이 입사하는 광학 필름을 포함하되, 상기 광학 필름은, 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되, 상기 구조체는, 상기 구조체의 길이 방향을 따라 형성된 연속적인 굴곡면을 갖되, 제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으로 형성된 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 소자는 액정 패널; 광원; 및 상기 액정 패널과 상기 광원 사이에 위치하는 광학 필름을 포함하되, 상기 광학필름은, 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되, 상기 구조체는 제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으로 형성된 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자는 확산기능과 투과기능을 갖춘 비드를 이용하여 입사하는 빛의 집광 및 확산 기능을 모두 수행할 뿐만 아니라 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 복수의 구조체를 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에지-라이트 방식의 백라이트 유닛을 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 액정 표시 패널을 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display Device, 이하 "LCD 소자"라 함, 200)는 외부에서 인가되는 구동 신호와 데이터 신호에 따라 화상을 디스플레이하는 액정 패널(210) 및 액정 패널(210)을 조명하기 위해 액정 패널(210)의 후면에 배치된 백라이트 유닛(220)을 포함한다.
발명을 이해하고 이를 실시함에 있어서, 액정 패널(210)의 정확한 구조적 특성은 중요하지 않으며, LCD 소자에 통상적으로 사용되는 어떠한 구조의 액정 패널에도 본 발명의 사상이 광범위하게 적용될 수 있다. 따라서 이하에서 기술되는 액정 패널(210)의 구조는 단지 본 발명의 이해를 위한 예시로서 제공되는 것이다.
액정 패널(210)은 상부 기판(211b) 및 하부 기판(211a), 컬러 필터(212), 블랙 매트릭스(217), 화소 전극(214), 공통 전극(215), 액정층(216) 및 TFT 어레이(213)를 포함하며, 액정 패널(210)의 양면에는 한 쌍의 편광 필름(218a, 218b)이 배치된다.
컬러 필터(212)는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브 픽셀로 이루어진 복수의 픽셀들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킨다.
한편, 상기 픽셀들은 레드, 그린 및 블루 서브 픽셀로 구성되는 것이 일반적이나, 레드, 그린, 블루 및 화이트(W) 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는 등 반 드시 이에 한정되는 것이 아니며, 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
TFT 어레이(213)는 스위칭 소자로서 화소 전극(214)을 스위칭한다.
공통 전극(215) 및 화소 전극(214)은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층(216)의 분자들의 배열을 변환시킨다.
액정층(216)은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 화소 전극(214)과 공통 전극(215) 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시키고, 이에 의해, 백라이트 유닛(220)으로부터 제공되는 빛은 액정층(216)의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터(212)에 입사된다.
백라이트 유닛(220)은 액정 패널(210)의 후면에 위치하며, 액정 패널(210)에 빛, 예를 들어 백색광을 제공한다.
백라이트 유닛(220)은 광원, 예를 들어, 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp,이하 "CCFL"이라 함)의 설치 방법에 따라 램프가 액정패널의 아래에 위치하는 직하 방식과 램프가 도광판의 측면에 위치하는 에지-라이트 방식(edge-light method)이 있다.
도 2를 다시 참조하면, 백라이트 유닛(220)은 에지-라이트 방식(edge-light method)으로 구동되며, 광원부(222), 도광판(224), 반사 시트(226) 및 광학필름(Optical film, 228)을 포함한다.
광원부(222)는 백라이트 유닛(220)의 측면에 위치하며, 광원(222a) 및 광원 반사판(222b)을 포함한다.
광원(222a)은 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)가 사 용된다. 상기 CCFL은 매우 밝은 백색광을 제공하는 램프이다.
한편, 광원(222a)은 상기 CCFL 외에, 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 또는 외부전극형광램프(External Electrode Flourscent Lamp : EEFL)가 사용될 수 있다.
상기 LED는 적색, 녹색 및 청색으로 구성되거나 백색광의 단일색으로 구성될 수 있다. 상기 LED를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛(220)의 경우, 백라이트 유닛(220)의 소형화 및 빛의 효율성을 향상시킬 수 있으면서 빛의 균일성을 유지할 수 있다.
상기 EEFL은 상기 CCFL에 비해 휘도가 뛰어나며, 전극이 외부에 있어 병렬로 작동하기에 유리하다. 특히, 상기 EEFL은 기존 광원에서 필요했던 인버터의 수를 줄일 수 있어 부품에 따른 원가절감 및 LCD 모듈의 무게를 줄일 수 있다.
광원 반사판(222b)은 광원(222a)을 실장하며, 광원(222a)에서 나온 빛이 도광판(224)의 측면으로 입사되도록 하여 광 효율을 향상시키기 위한 것이다. 이를 위해 광원 반사판(222b)은 반사성이 높은 물질로 구성되며, 그 표면에 은(Ag)을 코팅하기도 한다.
반사 시트(226)는 도광판(224)의 하부에 위치하여 광원(222a)으로부터 오는 빛을 도광판(224)의 전면으로 반사시키는 역할을 한다.
도광판(224)은 측면으로 빛이 입사된 후 임계각 이하에서 연속적인 전반사가 일어나도록 설계된다. 광원(222a)은 백라이트 유닛(220)의 측면에 위치하기 때문에, 광원(222a)에서 발생된 빛이 백라이트 유닛(220) 전면에 걸쳐 균일하게 투과되 지 않고 가장자리에 집중된다. 따라서, 빛을 전면으로 균일하게 투과시키기 위해 도광판(224)이 필요하다. 도광판(224)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Meta Acrylate, 이하 "PMMA"라 함)와 같은 투명 아크릴 수지로 구성된다. 상기 PMMA는 강도가 높아 깨지거나 변형이 적으며, 가볍고, 가시광선 투과율이 높은 것이 특징이다.
또한 도광판(224)은 빛을 액정 패널(210) 방향으로 진행시킨다.
광학필름(228)은 예를 들어, 확산시트(228a) 및 프리즘 시트(228b)로 구성될 수 있다.
도광판(224)으로부터 액정 패널(210) 쪽으로 출사되는 빛은 확산시트(228a)를 통과하게 되는데, 확산시트(228a)는 도광판(224)으로부터 입사된 빛을 분산시켜 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하고 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다.
확산 시트(228a)를 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 프리즘 시트(228b)가 사용된다. 프리즘 시트(228b)는 확산 시트(228a)에 의해 확산 또는 집광된 빛 중 일부를 액정 패널 방향으로 집광 및 확산시키고, 나머지 빛을 확산 시트(228a) 방향으로 반사시킨다. 프리즘 시트(228b)의 상세한 구성에 대해서는 이하 후술하겠다.
한편, 본 실시예에서는 광학필름(228)이 확산 시트(228a) 및 프리즘 시트(228b)로 이루어진 것으로 상술하였으나, 보호 시트(미도시)를 더 포함할 수 있고, 확산 시트(228a) 대신 상기 보호 시트를 포함하여 구성할 수 있음에 제한이 없 다.
상기 보호 시트는 프리즘 시트(228b) 위에 위치하여 프리즘 시트(228b)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘 시트(228b)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
한편, 상술한 에지-라이트 방식의 백라이트 유닛(220) 외에 직하 방식의 백라이트 유닛을 사용하여 액정 패널(210)에 빛을 제공할 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직하 방식의 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 백라이트 유닛(320)은 직하 방식(direct light method)으로 구동되며, 광원(322), 확산판(324), 반사 시트(326) 및 광학필름(Optical film, 328)을 포함한다.
광원(322)은 복수의 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)가 집합체를 이루어 형성된다. 상기 CCFL은 매우 밝은 백색광을 제공하는 램프이다.
한편, 광원(322)은 상기 CCFL 외에, 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 또는 외부전극형광램프(External Electrode Flourscent Lamp : EEFL)가 사용될 수 있다.
반사 시트(326)는 확산판(324)의 하부에 위치하여 광원(322)으로부터 오는 빛을 확산판(324)의 전면으로 반사시키는 역할을 한다.
한편, 반사 시트(326) 대신 광원(322)의 하부에 광원 반사판(미도시)을 위치 시켜 광원(322)을 실장하고, 광원(322)에서 나온 빛을 확산 시트(328a)로 입사시켜 광 효율을 향상시키도록 구성할 수도 있다. 상기 광원 반사판은 반사성이 높은 물질로 구성되며, 그 표면에 은(Ag)을 코팅하기도 한다.
확산판(324)은 광원(322)에서 입사하는 빛을 통과시킨다. 확산판(324)은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 사용하는 것이 바람직하다.
광학필름(328)은 예를 들어, 확산시트(328a) 및 프리즘 시트(328b)로 구성될 수 있다.
확산판(324)으로부터 액정 패널(210) 쪽으로 출사되는 빛은 확산시트(328a)를 통과하게 되는데, 확산시트(328a)는 확산판(324)으로부터 입사된 빛을 분산시켜 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하고 휘도를 균일하게 한다.
확산 시트(328a)를 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 프리즘 시트(328b)가 사용된다. 프리즘 시트(328b)는 확산 시트(328a)에 의해 확산 또는 집광된 빛 중 일부를 액정 패널(210) 방향으로 집광시키고, 나머지 빛을 확산 시트(328a) 방향으로 반사시킨다. 프리즘 시트(328b)의 상세한 구성에 대해서는 이하 후술하겠다.
이하, LCD 소자(200)의 발광 동작을 상술하겠다.
도 3을 다시 참조하면, 백라이트 유닛(220 및 320)은 백색광인 평면광을 액정 패널(210)에 제공한다.
이어서, TFT 어레이(213)가 화소전극(214)을 스위칭한다.
계속하여, 화소전극(214)과 공통전극(215) 사이에 소정 전압차가 인가되고, 그 결과 액정층(216)이 상기 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀 및 블루 서브 픽셀에 각기 상응하여 배열된다.
이 경우, 백라이트 유닛(220 및 320)으로부터 제공된 광은 액정층(216)을 통과하면서 광량이 조절되고, 광량이 조절된 광이 칼라필터(212)에 제공된다.
그 결과, 칼라필터(212)는 소정 계조를 가지고 이미지를 구현한다.
상세하게는, 상기 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀 및 블루 서브 픽셀로 구성된 픽셀이 상기 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀 및 블루 서브 픽셀을 통과한 빛의 조합에 의해 소정 이미지를 구현한다.
이하, 본 발명의 광학 필름(228 및 328), 특히 프리즘 시트(228b 및 328b)의 구조에 대해 상술하겠다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광학 필름의 구조를 개략적으로 도시한 사시도 및 단면도이고, 도 5c는 도 5a 및 도 5b의 눈사람 형상의 비드의 구조를 도시한 단면도이다. 또한, 도 6은 도 5c의 비드의 확산부와 투과부의 직경에 따른 구조를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 광학 필름(400), 예를 들어 프리즘 시트(228b 및 328b)는 베이스 필름(410) 및 베이스 필름(410) 상의 전면에 형성된 복수의 구조체(420)를 포함하며, 구조체(420)는 일렬로 형성되어 하나의 구조를 이룰 수 있다. 본 실시예에서는 구조체가 일렬로 형성되는 것으로 서술하고 있으나,본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 배열 방법으로 복수의 구조체가 배열될 수 있다.
이와 같이, 광학 필름(400)의 일면은 복수의 구조체(420)로 구조화되어 있으며, 그에 대항하는 면은 베이스 필름(410)이 될 수 있다.
베이스 필름(410)은, 바람직하게는 투명하고 유연성이 있으며 가공성이 우수한 열가소성 폴리머 필름으로 이루어진다. 예를 들어, PET, 폴리에스테르, PMMA, PC 등으로 베이스 필름(410)을 형성할 수 있다.
복수의 구조체(420)는 베이스 필름(410)의 전면에 나란히 배치되며, 단면이 프리즘 형상이다. 상기 프리즘 형상은 정삼각형, 이등변 삼각형, 부등변 삼각형 등으로 구성되며, 상기 프리즘의 꼭지각은 90°의 각도를 이루는 것이 일반적이지만 선택에 따라 달리 구성할 수도 있다.
이와 같이 복수의 구조체(420)가 연속하여 형성되어 골과 피크가 교대로 형성된다. 이렇게 구성된 구조체(420)는 베이스 필름(410)을 통해 입사하는 빛을 굴절시킨다. 이에 따라 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중되어 유효 시야각 범위에서 휘도가 높아진다.
또한, 구조체들(420)은 복수의 비드(424)를 포함하는 레진(422)을 이용하여 형성된다. 더욱 상세하게는, 구조체들(420)은 100 중량부의 레진(422)에 0.1 내지 10 중량부의 비드(424)를 포함한다. 바람직하게는, 100 중량부의 레진(422)에 0.1 내지 5 중량부의 비드(424)를 포함한다.
레진(422)은 예를 들어 UV 경화 수지를 사용할 수 있다.
복수의 비드(424)는, 도 5c를 참조하면, 빛을 확산시키는 물질로 구성된 확산부(432)와 빛을 투과시키는 물질로 구성된 투과부(434)를 포함하며 눈사람 형상 을 이룬다.
또한, 비드(424)의 표면에는 확산부(432)와 투과부(434)를 모두 덮도록 코팅막(436)이 형성되어 있다. 코팅막(436)에 의해 레진(422)이 비드(424) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 확산부(432) 및 투과부(434)의 성질이 변하는 것을 방지할 수 있다.
비드(424)는 도 5c에 도시된 바와 같이, 확산부(432)가 제1직경(R1)을 갖고, 투과부(434)과 제2직경(R2)을 가지며, 확산부(432)와 투과부(434)는 일체형으로 형성된다.
확산부(432)의 제1직경(R1)은 0.03μm 내지 3μm 범위로 형성되며, 비드(424)의 전체 길이는 0.06μm 내지 5μm 범위를 갖는다.
이와 같이 형성된 비드(242)는 확산부(432)에 의해 광학 필름(400)에 입사한 빛을 확산시키는 기능을 하는 동시에 투과부(434)에 의해 빛을 투과시키는 기능을 동시에 수행한다.
더욱 상세하게는, 광학 필름(400)의 구조체(420)에 입사한 빛의 일부는 집광되고, 일부는 도 5b에 도시된 바와 같이, 구조체(420) 내의 비드(424)를 통과하게 된다. 비드(424)를 통과하는 빛 중 확산부(432)에 입사되는 빛은 산란되어 광학 필름(400)의 전면으로 빛을 확산시켜 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하고 휘도를 균일하게 하며, 시야각을 향상시킨다. 또한, 비드(424)를 통과하는 빛 중 투과부(434)에 입사되는 빛은 그대로 비드(424)를 통과하여 구조체(420)의 일면에 부딪히며 집광된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광학 필름(400)은 프리즘 형상의 구조체(420)에 의해 빛을 집광시키는 동시에 구조체(420) 내의 비드(424)에 의해 빛을 확산시키는 기능을 동시에 수행한다. 또한, 비드(424)가 확산기능뿐만 아니라 투과기능을 수행할 수 있는 눈사람 형상의 구조로 이루어져 확산 기능을 수행하면서도 휘도나 전체 투과율(Total Transmittance)이 저하되지 않을 수 있는 효과가 있다.
한편, 비드(424)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 확산부(432)의 제1직경(R1) 대 투과부(434)의 제2직경(R2)의 비가 1~10 : 1의 범위를 갖는다.
확산부(432)의 제1직경(R1)과 투과부(434)의 제2직경(R2)의 비가 같을 때(1:1)는 광학 필름(400)에 입사하는 빛이 비드(424)에 입사하면서 투과될 확률이 높아지므로, 휘도 및 전체 투과율이 상대적으로 증가할 것이다.
반면, 확산부(432)의 제1직경(R1)이 투과부(434)의 제2직경(R2)에 비해 커질 때(최대 10:1)는 광학 필름(400)에 입사하는 빛이 비드(424)에 입사하면서 확산될 확률이 높아지므로, 헤이즈(Haze)가 증가되는 효과가 있다.
바람직하게는, 확산부(432)의 제1직경(R1) 대 투과부(434)의 제2직경(R2)이 1 : 1 내지 3 : 1의 비율을 갖도록 비드(424)를 형성한다.
이와 같은 비율로 비드(424)를 형성할 경우, 광학 필름(400)을 통과하는 빛의 휘도 및 전체 투과율을 감소시키지 않으면서 빛을 확산시키는 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광학 필름은 상술한 바와 같이, 구조체(420)를 레진(422)과 비드(424)를 포함하는 조성물로 형성하여, 구조체(420) 내부에 비 드(424)가 위치하도록 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 구조체는 레진만으로 형성하고, 구조체의 외부에 비드를 분산시켜, 비드가 구조체의 외면에만 위치하도록 형성할 수 있음에 제한이 없다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필름에 대해 상술한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광학 필름의 구조를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 광학 필름(500: 500a 및 500b), 예를 들어 프리즘 시트(228b 및 328b)는 베이스 필름(510) 및 베이스 필름(510) 상의 전면에 형성된 복수의 구조체(520: 520a 및 520b)를 포함한다.
이와 같이, 광학 필름(500)의 일면은 복수의 구조체(520)로 구조화되어 있으며, 그에 대항하는 면은 베이스 필름(510)이 될 수 있다.
베이스 필름(510)은, 바람직하게는 투명하고 유연성이 있으며 가공성이 우수한 열가소성 폴리머 필름으로 이루어진다. 예를 들어, PET, 폴리에스테르, PMMA 또는 PC 등으로 베이스 필름(510)을 형성할 수 있다.
복수의 구조체(520)는 베이스 필름(510)의 전면에 나란히 배치되며, 상기 구조체(520)의 산(528) 및/또는 골(526)은 연속적인 굴곡을 형성할 수 있다. 복수의 구조체(520)의 산(528) 및/또는 골(526)에 형성된 연속적인 굴곡은 랜덤(random)하게 또는 규칙적인 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 각 구조체(520)의 산(528) 및/또는 골(526) 뿐만 아니라, 각 구조체(520)의 측면부 또한 굴곡되어게 형성할 수 있다.
구조체(520)의 일 단면은 프리즘 형상일 수 있다. 바람직하게는, 꼭지각이 90도인 직각 이등변 삼각형의 형상을 갖는다. 한편, 구조체(520)의 일 단면은 밑면을 제외한 양면이 곡면으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 구조체들(520)은 복수의 비드(524)를 포함하는 레진(522)을 이용하여 형성된다. 더욱 상세하게는, 구조체들(520)은 100 중량부의 레진(522)에 0.1 내지 10 중량부의 비드(524)를 포함한다. 바람직하게는, 100 중량부의 레진(522)에 0.1 내지 5 중량부의 비드(524)를 포함한다.
이하, 구조체(520)를 형성하는 복수의 비드(524)와 레진(522)의 구성 및 특성은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 구조체(420)와 동일하므로 이하 설명을 생략한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 광학 필름의 구조를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름(600a)은 베이스 필름(410), 베이스 필름(410) 상의 전면에 형성된 복수의 구조체(420) 및 보호층(430)을 포함한다.
보호층(430)은 베이스 필름(410)의 하면에 형성되어, 광학 필름(600a)의 내열 특성을 향상시키고, 광학 필름(600a)에 입사하는 빛을 확산시킨다.
상세하게는, 보호층(430)은 레진(resin, 432)에 복수의 비드(434)를 혼합하여 형성한다.
레진(432)은 내열성이 좋고 스크래치에 강한 아크릴 레진을 사용할 수 있다.
이와 같이 구성된 보호층(430)은 광원(222a 및 322)에서 발생되는 열에 의해 광학 필름(600a)이 변형되는 것을 방지한다. 즉, 내열성이 강한 레진(432)에 의해 광학 필름(600a)에 주름이 생기지 않으며, 고온에서 광학 필름(600a)이 변형되더라도 상온 상태에서 다시 원상태의 광학 필름(600a) 형상으로 돌아오는 복원력이 좋다.
또한, 외부의 충격이나 기타 물리적인 힘에 의해 광학 필름(600a)에 흠집이 생기는 것을 보호층(430)에서 막아주는 역할을 한다.
그 외 광학 필름(600a)의 구성은 상술한 광학 필름(400)의 구성과 동일하므로 이하 설명을 생략한다.
도 8b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름(600b)은 베이스 필름(510), 베이스 필름(510) 상의 전면에 형성된 복수의 구조체(520) 및 보호층(530)을 포함한다.
보호층(530)은 베이스 필름(510)의 하면에 형성되어, 광학 필름(600b)의 내열 특성을 향상시키고, 광학 필름(600b)에 입사하는 빛을 확산시킨다.
상세하게는, 보호층(530)은 레진(resin, 532)에 복수의 비드(534)를 혼합하여 형성한다.
레진(532)은 내열성이 좋고 스크래치에 강한 아크릴 레진을 사용할 수 있다.
이와 같이 구성된 보호층(530)은 광원(222a 및 322)에서 발생되는 열에 의해 광학 필름(600b)이 변형되는 것을 방지한다. 즉, 내열성이 강한 레진(532)에 의해 광학 필름(600b)에 주름이 생기지 않으며, 고온에서 광학 필름(600b)이 변형되더라 도 상온 상태에서 다시 원상태의 광학 필름(600b) 형상으로 돌아오는 복원력이 좋다.
또한, 외부의 충격이나 기타 물리적인 힘에 의해 광학 필름(600b)에 흠집이 생기는 것을 보호층(530)에서 막아주는 역할을 한다.
그 외 광학 필름(600b)의 구성은 상술한 광학 필름(500)의 구성과 동일하므로 이하 설명을 생략한다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명에 따른 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자는 확산기능과 투과기능을 갖춘 비드를 이용하여 입사하는 빛의 집광 및 확산 기능을 모두 수행할 뿐만 아니라 휘도 및 시야각을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 광학 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 소자는 확산기능 및 투과기능을 갖춘 눈사람 형상의 비드로 광학필름을 구성하여 휘도를 감소시키지 않으면서 투과율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (26)

  1. 베이스 필름; 및
    상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되,
    상기 구조체는 복수의 눈사람 형상의 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 제1직경 대 제2직경의 비율이 1 : 1 내지 10 : 1 범위인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 제1직경 대 제2직경의 비율이 1 : 1 내지 3 : 1인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 확산부 및 투과부의 표면을 덮는 코팅막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 확산부의 제1직경이 0.03μm 내지 3μm이고, 상기 비드의 전체 길이가 0.06μm 내지 5μm인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 구조체는,
    상기 구조체의 단면은 삼각형 형상이고, 상기 구조체가 상기 베이스 필름상에 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 하부에 위치하며, 복수의 비드를 포함하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  9. 베이스 필름; 및
    상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되,
    상기 구조체는, 상기 구조체의 길이 방향을 따라 형성된 연속적인 굴곡면을 갖되, 복수의 눈사람 형상의 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구조체의 길이 방향의 높이는 랜덤(random) 또는 규칙적인 간격으로 변하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 제1직경 대 제2직경의 비율이 1 : 1 내지 10 : 1 범위인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 제1직경 대 제2직경의 비율이 1 : 1 내지 3 : 1인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 확산부 및 투과부의 표면을 덮는 코팅막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 눈사람 형상의 비드는,
    상기 확산부의 제1직경이 0.03μm 내지 3μm이고, 상기 비드의 전체 길이가 0.06μm 내지 5μm인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 구조체의 단면은 삼각형 형상이고, 상기 구조체가 상기 베이스 필름상에 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 하부에 위치하며, 복수의 비드를 포함하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  18. 빛을 방출하는 광원; 및
    상기 광원에서 방출된 빛이 입사하는 광학 필름을 포함하되, 상기 광학 필름은,
    베이스 필름; 및
    상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되,
    상기 구조체는 제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으로 형성된 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 비드는,
    상기 제1직경 대 제2직경의 비율이 1:1 내지 10:1 범위인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 비드는,
    상기 확산부 및 투과부의 표면을 덮는 코팅막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 광학 필름은,
    상기 베이스 필름의 하부에 위치하며, 복수의 비드를 포함하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  22. 빛을 방출하는 광원; 및
    상기 광원에서 방출된 빛이 입사하는 광학 필름을 포함하되, 상기 광학 필름은,
    베이스 필름; 및
    상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되,
    상기 구조체는, 상기 구조체의 길이 방향을 따라 형성된 연속적인 굴곡면을 갖되, 제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으로 형성된 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 비드는,
    상기 제1직경 대 제2직경의 비율이 1:1 내지 10:1 범위인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 비드는,
    상기 확산부 및 투과부의 표면을 덮는 코팅막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 광학 필름은,
    상기 베이스 필름의 하부에 위치하며, 복수의 비드를 포함하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  26. 액정 패널;
    광원; 및
    상기 액정 패널과 상기 광원 사이에 위치하는 광학 필름을 포함하되,
    상기 광학필름은,
    베이스 필름; 및
    상기 베이스 필름상에 배열된 복수의 구조체를 포함하되,
    상기 구조체는 제1직경을 갖는 확산부 및 제2직경을 갖는 투과부가 일체형으 로 형성된 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
KR1020070045123A 2007-05-09 2007-05-09 복수의 구조체를 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는백라이트 유닛 및 액정 표시 소자 KR100862554B1 (ko)

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