KR100869288B1 - 밝기 불균일을 감소시키기 위한 광학부재 - Google Patents

밝기 불균일을 감소시키기 위한 광학부재

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Abstract

밝기 불균일(뮤라 현상)을 감소시킬 수 있는 광학부재는 광입사면과 광출사면을 포함한다. 빛은 광입사면으로부터 광출사면으로 광학부재를 통과한다. 광학부재는 광입사면이나 광출사면의 일 표면에 위치하는 적어도 하나의 미세구조층을 포함한다. 적어도 하나의 미세구조층은 복수의 분리된 미세요소를 포함하는 다수의 제 1 패턴과 일체 요소를 포함하는 적어도 하나의 제2 패턴을 갖으며, 상기 일체 요소는 상기 분리된 미세요소 각각보다 크다. 상기 제 1 패턴은 상기 제 2 패턴과 함께 광학부재의 투과율을 변경하기 위한 소정 패턴을 형성하여 밝기 불균일을 감소시킬 수 있다. 미세구조층은 또한 빛의 일부를 재사용하기 위하여 원래 빛 경로로 다시 반사하여 광학부재의 전체 발광효율을 증가시킬 수 있다.

Description

밝기 불균일을 감소시키기 위한 광학부재{Optical Device Capable of Reducing Brightness Non-uniformity}
본 발명은 광 확산필름, 광 확산판 및 광 집중시트 등의 광학부재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛을 차폐, 반사 및 확산시킬 수 있는 미세구조를 포함하는 광학부재에 관한 것이다. 이러한 광학부재는 상기 광학부재에서 불균일하게 분포된 발광 표면의 밝기에 의해 야기된 명암 구역(bright-dark zone)의 문제를 극복하기 위해, LED가 광원으로 이용되는 백라이트 모듈 등의 광학장치에 특히 적합하다.
하기 명세서에서의, "뮤라 현상(mura phenomenon)"이라는 용어는 광학 표면에서 불균일하게 분포된 발광 표면의 밝기로 인해 야기된 명암 구역을 의미한다.
도 1에 도시된 종래기술에 있어서, 광 확산시트(1)는 투명한 기판(2)과 기판(2)의 일 표면에 배치된 확산층(2a) 및 기판(2)의 타 표면에 배치된 대전방지층(2b)을 갖는다. 빛은, 광입사면인 대전방지층(2b)에서 들어가 기판(2)을 통과하여 광출사면인 확산층(2a)으로 부터 출사한다. 광 확산시트(1)를 통과하는 빛은 확산층(2a)의 구조 때문에 균일하게 확산된다.
그러나, 실제로 광 확산시트(1)가 백라이트 모듈에 적용되는 경우, 백라이트 모듈에 있어서 실제 설계상이나 구조적 작동 등의 이유로 인하여, 빛의 간섭이 발생하고, 광 확산시트(1)의 광출사면으로부터 출사된 빛의 균일성이 전체적으로 일정치 않게 되어, 명암 구역이 형성된다. 이러한 문제는 소형 액정 디스플레이(LCD)에 사용되는 측광형 백라이트 모듈에서 가장 심각하다. 하지만, 현재로선 이러한 문제를 극복하기 위해 이용할 수 있는 관련기술이 없는 실정이다.
도 2에서, 광 확산시트(3)의 확산층(2a)(또는 대전방지층(2b))의 가장자리에서 효과가 없는 발광영역에 프린트된 스트립형 흑색 차폐층(2c)은 백라이트 모듈 가장자리에서 빛의 누출과 명암 구역을 차폐 또는 감소시키는데 사용된다. 그러나 이는 유효 발광 구역에서의 명암 구역을 줄일 수 없고, 단지 차폐 기능만을 갖는다. 전체 발광 효율을 높이기 위해 휘도 플럭스(flux)를 제어하거나 빛을 재사용을 위해 원래 빛의 경로로 다시 반사시킬 수 없다.
본 발명의 주요 목적은 밝기 불균일(예를 들어, 뮤라 현상)을 감소시킬 수 있는 광학부재를 제공하는 것이다. 구체적으로는, 광학부재에 있어서, 불균일하게 분포된 밝기를 나타내는 어느 영역(가시 영역과 비가시 영역)의 상부 또는 하부 표면에, 적어도 하나의 미세구조층(micro structural layer)이 형성되어, 상기 미세구조층을 통과하는 휘도 플럭스(luminous flux)를 줄이도록 하여, 불균일하게 분포된 밝기를 감소 및 소거하는 개선된 기능을 얻을 수 있다. 이와 같은 미세구조층은 광 확산필름, 광 확산판 및 광 집중시트 등의 광학부재에 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학부재 상에 형성된 미세구조층이 빛의 일부를 재사용하기 위하여 원래 빛의 경로로 다시 반사하여 광학장치의 전체 발광효율을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학부재에 형성된 미세구조층이 소정의 투과율(transmittance)을 가지므로, 빛이 미세구조층을 통과할 때 확산이 생겨 그 영역의 발광이 어느 각도로부터 보아도 균일하게 분포되는 것이다.
본 발명에 의한 광학부재는 명암 구역을 줄일 수 있으며, 광입사면과 광출사면을 포함한다. 빛은 상기 광입사면에서 상기 광출사면으로 광학부재를 통과한다. 상기 광학부재는, 광입사면 또는 광출사면에 위치한 적어도 하나의 미세구조층을 포함한다. 적어도 하나의 미세구조층은, 분리된 미세요소(micro element)로 이루어진 복수의 제1패턴과, 일체 요소(single integral element)로 이루어진 적어도 하나의 제 2 패턴을 갖는다. 상기 하나의 일체 요소는 분리된 각각의 미세요소보다 더 크다. 제 1 패턴은, 제 2 패턴과 함께 광학부재의 투과율을 변경시키기 위한 소정의 패턴을 형성하여 뮤라 현상을 감소시킨다.
도시된 실시태양의 상세한 설명
도 3에서, 본 발명의 제 1 실시태양의 광 확산시트(4)는 뮤라 현상을 감소시킬 수 있고, 기판(2), 기판(2)의 일 표면에 배치된 확산층(2a)과 기판(2)의 타 표면에 배치된 대전방지층(2b)을 포함한다. 미세구조층(2d)은, 대전방지층(2b)의 표면(광입사면) 또는 확산층(2a)의 표면(광출사면)에 형성된다.
미세구조층(2d)은, 실제 뮤라가 발생되는 영역에 따라 형성되고, 미세구조층(2d)은 분리된 미세요소로 이루어진 복수의 불투명 또는 반투명의 제 1 패턴(2e)과 하나의 일체 요소로 이루어진 불투명 또는 반투명의 제 2 패턴(2f)을 갖는다. 복수의 제 1 패턴(2e)은 세로단(column)으로 배열되는데 각각의 분리된 미세요소의 형태는 원형이고 크기는 동일하다. 각 세로단에서 인접한 제 1 패턴(2e)들 간의 거리와 제 1 패턴(2e)의 두 개의 인접 세로단들 간의 거리가 하단에서 상단으로 갈수록 점차적으로 변화한다. 제 2 패턴(2f)은 제 1 패턴(2e)의 두 개의 컬럼 사이에 위치하고, 하나의 일체 요소는 각각의 분리된 미세요소보다 더 크도록 디자인되며, 따라서 제 2 패턴(2f)과 복수의 제 1 패턴(2e)은 협력하여 함께 밀도가 달라지는 특정 패턴을 형성한다.
도 3은 복수의 제 1 패턴(2e)과 협력하는 제 2 패턴(2f)을 도시한다. 그러나 실제 필요에 따라 2개 이상의 제 2 패턴이 이용되고, 제 2 패턴의 형태나 크기 또는 제 2 패턴 각각의 인접한 제 1 패턴들 간의 거리는 밀도가 달라지는 다양한 특정 패턴을 형성하기 위해 변경될 수 있다.
그러므로 미세구조층(2d)에서 제 1 패턴(2e)과 제 2 패턴(2f)의 배열밀도를 변경함으로써 미세구조층(2d)은 휘도 플럭스를 변경하는 설정 투과율을 가져, 뮤라의 감소 및 소거를 개선하는 목적을 달성하기 위하여, 뮤라 영역의 밝기 분포를 제어하도록 투과율이 변경될 수 있다. 이 외에도 제 1 패턴(2e)과 제 2 패턴(2f)의 재료를 변경함으로써 투명도(transparency)를 변경하거나 또는 그들의 밀도와 투명도를 변경함으로써 또한 동일한 목적에 다다를 수 있다.
제 1 패턴(2e)과 제 2 패턴(2f)은, 불투명 또는 반투명 항자외선(anti-UV) 잉크를 사용하여 도트 프린트법으로 인쇄하거나, 폴리카보네이트(PC) 등의 반투명 재료를 코팅, 진공 증착, 또는 이온 스퍼터링법에 의해 성막함으로써 형성될 수 있다.
또한, 미세구조층(2d)이 완전히 흑색 차폐 물질이 아니기 때문에 빛이 통과할 때 그 일부가 반사하여 빛은 재사용을 위한 원래의 빛 경로로 되돌아가 광 확산시트(4)의 전체적인 발광 효율을 증가시킨다. 빛이 제 1 패턴(2e)과 제 2 패턴(2f)으로 형성된 미세구조층(2d)을 통과할 때 확산이 발생되어 발광이 어느 각도에서 보더라도 보다 균일하게 분포되게 할 수 있다.
도 4는 본 발명에서 제 2 실시태양의 뮤라 현상을 감소시킬 수 있는 광 확산시트(5)를 나타낸다. 도 3과 도 4의 주요 차이는 미세구조층(2g)이 왼쪽에서 오른쪽으로 세로단으로 배열된 분리된 미세요소를 포함하는 복수의 제1 패턴(2h)을 가지며, 각 세로단에서 인접한 제 1 패턴들의 크기가 왼쪽에서 오른쪽으로 점점 변하고, 각 세로단에서 인접한 제 1 패턴(2h)들 사이의 거리와 제 1 패턴들(2h)의 인접한 두 개의 세로단들 사이의 거리가 왼쪽에서 오른쪽으로 점점 변한다는 것이다. 제 2 패턴(2i)은 복수의 제 1 패턴(2h)의 우측면에 위치하고 일체 요소는 분리된 각각의 미세요소보다 더 크도록 설계된다. 제 2 패턴(2i)은 복수의 제 1 패턴(2h)과 협력하여 밀도가 변하는 특정 패턴을 형성하여, 투과율이 뮤라 영역의 빛 분포를 제어하도록 변화될 수 있어, 뮤라의 감소나 소거를 개선하려는 목적을 달성할 수 있다.
본 발명이 상술한 바람직한 실시태양의 상세한 설명으로 개시되었지만, 이는 본 발명을 제한하는데 이용되지 않는다. 본 발명은 그 정신과 범주를 유지한다는 전제하에서 변경 또는 개선될 수 있다. 따라서, 본 발명은 하기와 같은 청구범위로 규정된다.
본 발명은 광학부재 내에 적어도 하나의 미세구조층을 형성하여, 상기 미세구조층을 통과하는 휘도 플럭스를 줄이도록 함으로써, 불균일하게 분포된 밝기를 감소 및 소거하는 개선된 기능을 얻을 수 있기 때문에, 광 확산필름, 광 확산판 및 광 집중시트 등의 광학부재에 널리 활용할 수 있다.
도 1은 종래의 광 확산시트의 개략도이다.
도 2는 가장자리 차폐층을 갖는 종래의 광 확산시트의 개략도이다.
도 3은 제 1 실시태양의 뮤라 현상을 감소시킬 수 있는 광 확산시트의 개략도이다.
도 4는 제 2 실시태양의 뮤라 현상을 감소시킬 수 있는 광 확산시트의 개략도이다.

Claims (7)

  1. 광입사면과 광출사면을 갖고, 상기 광입사면으로부터 상기 광출사면으로 빛이 투과하는 광학부재에 있어서,
    상기 광입사면 또는 광출사면의 표면은 적어도 하나의 미세구조층을 포함하여 구성되고,
    상기 미세구조층은, 분리된 미세 요소로 이루어지는 복수의 제1패턴과, 상기 분리된 미세요소보다 큰 일체 요소로 이루어진 1개 또는 복수의 제2패턴을 가지며,
    상기 제1패턴 및 상기 제2패턴에 의해 광학부재의 투과율이 변화됨으로써 밝기 불균일을 감소시키는 것을 특징으로 하는 광학부재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밝기 불균일을 감소시키기 위한 상기 광학부재의 투과율은, 상기 제1패턴과 제2패턴의 밀도 조절에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 광학부재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 밀도는 상기 각 패턴의 형태나 크기 또는 인접 패턴들 사이의 거리를 변경함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 광학부재.
  4. 제 1항에 있어서,
    밝기 불균일을 감소시키기 위한 상기 광학부재의 투과율이 되도록, 상기 패턴의 재료에 변화를 줌으로써 상기 제1패턴과 제2패턴의 투명도를 설정하는 것을 특징으로 하는 투명부재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1패턴 및 상기 제2패턴은 항자외선 잉크로 형성된 도트로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 광학부재.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학부재는 광확산부재이며,
    기판과,
    상기 기판의 일 표면에 위치하고 광출사면으로 이용되는 확산층과,
    상기 기판의 타 표면에 위치하고 광입사면으로 이용되는 대전방지층
    을 포함하여 구성되고,
    상기 적어도 하나의 미세구조층은, 상기 확산층의 표면 또는 상기 대전방지층의 표면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광학부재.
  7. 삭제
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