KR101231713B1 - 렌티큘러 광학 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛용 렌티큘러 광학 필름에 관한 것으로, 렌즈부에는 일 방향으로 연장된 일정한 주기의 1차 렌즈들이 형성되어 있고, 비렌즈부에는 상기 1차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 제 1 개구부를 갖는 반사층이 형성된 렌티큘러 광학 필름에 있어서, 상기 1차 렌즈들의 경계부에 형성되고 상기 1차 렌즈의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장된 상기 1차 렌즈보다 작은 크기의 2차 렌즈들을 추가로 포함하며, 상기 비렌즈면의 반사층은 상기 2차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 제 2 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 광학 필름, 및 상기 렌티큘러 광학필름을 적어도 하나 이상 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

집광 필름, 렌티귤러 광학 필름, 반사층, 렌즈, 확산판, 백라이트 유닛

Description

렌티큘러 광학 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛{LENTICULAR OPTICAL FILM AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}

본 발명은 액정 디스플레이 장치에 사용되는 렌티큘러 광학 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트 유닛에 적용시, 모아레에 유리하여 균일한 밝기의 화면을 구현할 수 있도록 고안된 렌티큘러 광학 필름에 관한 것이다.

액정 표시 장치의 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로 액정 표시 패널 하부에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하여야 하며, 백라이트 유닛은 광원, 확산판 및 반사 필름, 집광 필름, 확산 필름 등의 각종 광학 필름들로 이루어져 있다. 이러한 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 엣지형 백라이트 유닛과 직하형 백라이트 유닛으로 구분된다.

렌티큘러(Lenticular) 광학 시트는 프리즘(Prism) 시트와 더불어 집광용 광학필름으로서 일정한 방향으로 빛을 집광시키는 기능을 수행하며, 최근 LCD의 백라 이트 유닛(Backlight Unit, BLU)에서 널리 사용되고 있다. 일반적으로 렌티큘라 광학 시트는 집광기능의 수행을 위해 한 쪽 표면에 수십 ㎛ 에서 수백 ㎛ 크기의 작은 실린더형 렌즈 형상을 주기적으로 배열한다. 그러나, 일면에만 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 광학 시트는 프리즘 시트에 비해서 기하학적 구조의 관점에서 집광 효율이 떨어지는 단점이 있다.

도 1에 종래의 직하형 백라이트 유닛이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 직하형 백라이트 유닛은 일정한 간격으로 배열된 다수의 선 광원(1)과, 선 광원으로부터 방출된 빛을 면 광원으로 변환시키고 광학 필름들의 지지대 역할을 하는 확산판 또는 확산 시트(2), 상기 확산판으로부터 방출된 빛을 시청자의 시청 범위로 집광하는 집광 필름(3)을 포함하며, 도 1에 도시되지는 않았으나 확산판과 집광 필름 사이에 확산판으로부터 방출된 빛을 확산시키는 제 1확산필름과 집광필름 상면에 시야각에 따른 휘도 분포를 부드럽게 해주는 제 2확산 필름을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 집광 필름(3)은 렌즈부에 형성된 렌즈층(5) 및 비렌즈부에 형성된 반사층(4)이 구비되어 있으며, 상기 반사층은 렌즈의 골 부분으로 입사되어 산란되는 빛을 반사시켜 최소화하여 렌즈면에 의한 집광 특성을 높임으로써, 렌티큘러 광학 시트의 휘도 특성을 향상시키기 위한 것이다.

하지만, 반사층을 갖는 렌티큘러 광학 필름이 주기적인 배열을 가짐으로 인해서 다른 주기적 배열 또는 패턴을 갖는 광학시트나 일정한 주기의 픽셀(Pixel)들 로 이루어진 LCD 패널과 겹쳐지는 경우 기하학적인 간섭에 의해 모아레(Moire) 현상을 발생시키게 된다. 모아레(Moire)는 두 개 이상의 주기적인 패턴이 겹쳐졌을 때 발생하는 간섭 패턴을 일컫는 말로써, 비슷한 주기의 명암 패턴을 갖는 두 개의 필름 마스크가 겹쳐지게 되면 그 결과 새로운 명암 패턴이 생성되는데 이것이 바로 모아레 현상이다.

모아레는 LCD에서 구현되는 영상에 불필요한 패턴을 형성하는 것으로 이를 회피 또는 제거할 수 있는 방안들이 요구된다. 모아레를 회피하는 방법으로는 겹쳐진 각 패턴의 주기성을 없애거나 명암의 패턴의 강도를 약화시키는 방법이 있을 수 있다.

LCD에서 모아레 현상은 반사층을 갖는 렌티큘러 광학 시트뿐 아니라 일반 렌티큘러 광학시트나 프리즘 또는 다른 기타 형상을 갖는 집광용 광학 시트의 개발 시에도 역시 고려해야 될 항목으로 모아레 개선을 위한 다양한 노력들이 진행되어 왔다. 모아레를 회피하는 일반적인 방법으로 크게 두 가지 정도가 제안되었다. 하나는 집광용 광학시트의 피치를 선정할 때 다른 주기적 배열 또는 패턴을 갖는 광학 시트나 패널 등과의 관계에서 모아레를 최소화할 수 있는 피치를 고려하여 선정하는 방법이고, 다른 하나는 렌즈의 높이 또는 피치에 변화를 주어 주기성을 제거하는 가변 주기 방법 또는 랜덤 변조 방법에 의해 모아레를 제거하는 방법이다.

그러나 전자 방법의 경우는 함께 사용되는 광학 시트나 디스플레이 패널 등이 바뀌는 경우에는 사용할 수 없다는 문제가 있으며, 후자의 방법에서는 프리즘 시트의 경우 상기의 가변 주기 방법 또는 랜덤 변조 방법을 이용하여 휘도의 큰 손실없이 모아레 개선을 기대할 수 있으나, 반사층을 갖는 렌티큘러 시트의 경우는 상기 방법의 적용이 다음과 같은 관점에서 적합하지 않다. 첫째, 렌즈의 주기 변화에 따라 반사층의 주기도 같이 변해야 하며, 반사층의 주기가 렌즈의 주기와 일치하지 않는다면 집광 효율이 크게 떨어진다. 둘째, 프리즘의 경우는 가변주기나 랜덤 변조를 통해 제작되더라도 프리즘 형상이 크게 변화되지 않기 때문에 프리즘 구조의 광학적 특성을 크게 훼손되지 않으나, 일정한 곡률을 갖는 렌티큘러 시트의 경우 렌즈의 곡률에 따라 가변주기나 랜덤 변조에 따라서 형성된 렌즈 모양이 집광 효율이 낮은 구조를 갖게 되는 경우가 생기기 때문에 휘도의 급격한 감소를 가져올 수 있다. 따라서, 렌티큘러 시트의 경우는 가변 주기의 범위나 랜덤 변조 폭에 제약이 따르고 렌즈 형상에 따라 변화 폭에 대한 다양한 고려가 필요하게 된다.

본 발명의 일 측면은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 렌즈의 피치 주기를 유지하면서, 반사층이 부여된 렌티큘러 광학시트에서의 모아레를 개선하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 렌즈의 피치 주기를 유지하면서 렌즈와 렌즈 사이의 골 부분에 작은 2차 렌즈를 추가하고 반사층에도 추가된 렌즈 부분에 대응하는 제 2 개구부를 형성하여 모아레가 개선된 렌티큘러 광학 필름이 제공된다.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기의 렌티큘러 광학 필름을 포함하는 백라이트 유닛이 제공된다.

본 발명은 반사층을 갖는 렌티큘러 광학시트의 렌즈부에 형성된 렌즈의 골 사이에 작은 렌즈를 추가하고 비렌즈면의 반사층에 이에 대응하는 개구부를 추가로 형성시킴으로써 휘도 감소를 최소화하면서 모아레 특성을 개선하여 균일한 화면을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

반사층과 함께 일정한 곡률의 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 광학 필름에서 모아레가 발생하는 근본 원인은 렌즈 형상의 정점 부근과 골 부근 사이의 휘도 차이(명암 차이)가 발생하여 일정한 명암 패턴을 발생시키기 때문이다. 일반적으로 주어진 피치에 대해 휘도 및 시야각을 최적화하여 설계된 단위 렌즈 형상에서 양 끝단(렌즈의 골) 부근은 빛의 집광 기여도가 떨어진다. 이는 렌즈면의 형상 관점에서 양 끝단의 곡률의 변화가 상대적으로 커서 빛이 투과 보다는 반사될 확률이 높고 투과된 빛도 렌즈의 정점 부근의 빛보다는 옆의 렌즈로 다시 들어가 재활용될 가능성이 높은 점과 더불어 양 끝단에 들어오는 빛의 양이 아래쪽 반사층이 막혀 있음으로 인해서 상대적으로 개방된 렌즈의 중앙 부분보다 작아지기 때문이다.

도 2에 종래의 렌티큘러 렌즈와 본 발명의 렌티큘러 렌즈의 일례를 비교하여 도시하였으며, 도 2(b)에 도시한 바와 같이 본 발명에서는 빛이 투과도가 떨어지는 렌즈의 골 부근의 휘도를 향상시키기 위해 렌즈 골 사이에 주어진 피치보다 작은 폭의 렌즈를 형성시키는 것과 더불어 이에 대응하는 아래쪽 반사층의 개방을 통해서 반사층을 갖는 렌티큘러 광학 필름의 명암 패턴의 강도를 완화시키는 방법을 제안하고자 한다.

본 발명에 의하면, 렌즈부에는 일 방향으로 연장된 일정한 주기의 1차 렌즈들이 형성되어 있고, 비렌즈부에는 상기 1차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 제 1 개구부를 갖는 반사층이 형성된 렌티큘러 광학 필름에 있어서, 상기 1차 렌즈들의 경계부에 형성되고 상기 1차 렌즈의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장된 상기 1차 렌즈보다 작은 크기의 2차 렌즈들을 추가로 포함하며, 상기 비렌즈면의 반사층은 상기 2차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 제 2 개구부를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 광학 필름이 제공된다.

본 발명에 의한 렌티큘러 광학 필름의 상면인 렌즈부에는 일정한 방향으로 연장된 1차 렌즈들이 형성되어 있으며, 상기 1차 렌즈들의 경계부에 형성되고 상기 1차 렌즈의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장된 상기 1차 렌즈보다 작은 크기의 2차 렌즈들을 추가로 포함한다.

상기 2차 렌즈의 높이는 1차 렌즈의 높이의 1% 내지 65 %인 것이 바람직하며, 1% 미만인 경우는 모아레 개선 효과가 거의 없고, 65%를 초과하는 경우는 휘도 손실이 크게 발생하는 문제가 있다. 상기 2차 렌즈의 폭은 1차 렌즈의 피치의 5% 내지 65%인 것이 바람직하며, 5% 미만인 경우는 모아레 개선 효과가 거의 없고, 65%를 초과하는 경우는 휘도 손실이 크게 발생하는 문제가 있다.

이 때, 1차 렌즈의 피치(Pitch)는 1차 렌즈의 마루와 마루 사이의 거리(P)를 말하며, 1차 렌즈의 높이는 1차 렌즈의 설계 기준선(L₀)에서 1차 렌즈의 마루까지를 말하며, 도 2 (b)에서 H₁에 해당한다. 1차 렌즈의 설계 기준선 또는 1차 렌즈의 높이는 다음 계산 과정을 통해서 정의될 수 있다. 1차 렌즈의 임의의 두 점을 렌즈 형상을 정의할 수 있는 하기 식 1의 원뿔형 곡선(conic curvature) 방정식에 대입하여 곡률반경(R)과 원뿔형 상수(k)를 찾은 후, 이들 값과 렌즈의 피치(P)를 이용하여 식 2와 같은 1차 렌즈의 높이(H₁)을 정의할 수 있다.

(식 1)

여기서, x와 y는 단일 렌즈 형상 내의 좌표로 각각 렌즈 중앙으로부터의 거리와 렌즈 마루로부터의 거리로 정의된다.

(식 2)

또한, 2차 렌즈의 높이란, 1차 렌즈의 설계 기준선(L₀)에서 2차 렌즈의 마루까지의 거리(H₂)를 말하며, 2차 렌즈의 폭이란, 2차 렌즈의 설계 시 적용되는 단위 렌즈의 폭으로 도 2(b)에서와 같이 1차 렌즈 설계 기준선(L_O)에서의 2차 렌즈의 단 위 렌즈의 폭(W)이다. 이는 2차 렌즈의 단면 형상의 임의의 두 점과 2차 렌즈의 높이(H₂) 그리고 식 1을 이용하여 구할 수 있다.

상기 2차 렌즈의 형태는 1차 렌즈의 경계부에 1차 렌즈와 평행하게 직선으로(straight stripe) 형성되거나 또는 곡선 형태로 변조될 수 있으며, 특히 싸인 곡선(sine wave)을 갖도록 형성될 수 있다. 2차 렌즈가 싸인 곡선 형태인 경우 2차 렌즈의 폭과 높이가 싸인 함수 형태로 동시에 변하며 2차 렌즈 각각이 서로 다른 초기 위상을 갖는 싸인 함수로 변조되는 것이 바람직하다. 변조 정도는 변조의 진폭과 주기에 의해 정해지는데, 변조의 진폭은 변조된 2차 렌즈의 최대 높이와 최소 높이의 차로 정의할 수 있고 변조의 주기는 변조된 2차 렌즈의 최대 높이들 사이의 최소 거리로 정의할 수 있다. 상기 변조된 2차 렌즈의 경우, 변조의 진폭은 2차 렌즈의 최대 높이의 20% 내지 100% 정도이면서, 2차 렌즈의 최대 높이는 1차 렌즈의 높이의 65%를 넘지 않는 것이 바람직하고 변조의 주기는 50㎛ 내지 1000㎛인 것이 바람직하다. 변조의 진폭이 2차 렌즈의 최대 높이의 20% 미만이면 모아레 개선 효과가 미미하고 2차 렌즈의 최대 높이가 1차 렌즈의 높이의 65%를 초과하는 경우는 휘도 감소가 커지는 문제가 있다. 또한, 변조의 주기가 50㎛미만이면 휘도가 감소하는 문제가 있고 1000㎛를 초과하면 모아레 개선 효과가 미미하게 된다.

2차 렌즈 형성에 의해 빛의 투과도가 떨어지는 렌즈의 골 부분의 휘도를 향 상시킬 수 있으며, 따라서 정점 부근과 골 부근 사이의 명암 패턴의 강도를 약화시킬 수 있다. 상기 2차 렌즈는 1차 렌즈의 재질과 다른 재질이거나 동일한 재질일 수 있다.

도 3(a)에는 본 발명의 렌티큘러 광학 필름의 일례로서 1차 렌즈(10), 2차 렌즈(20), 제 1개구부(30), 및 제 2 개구부(40)를 가지며, 2차 렌즈가 직선 형태인 본 발명의 렌티큘러 광학 필름이 도시되어 있다

도 3(b)에는 본 발명의 렌티큘러 광학 필름의 다른 예로서 1차 렌즈(10), 2차 렌즈(20), 제 1개구부(30), 및 제 2 개구부(40)를 가지며, 2차 렌즈가 곡선 형태인 렌티큘러 광학 필름이 도시되어 있다.

렌티큘러 광학 필름의 제조 방법은 당해 기술 분야에 잘 알려진 어떠한 제조방법도 이용할 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 상기 렌티귤러 렌즈층은 기재 상부에 렌티귤러 렌즈 형상이 음각된 금형을 두고 경화성 수지 용액를 흘려 넣은 후 이를 경화시키는 방법으로 형성할 수 있다. 이때, 본 발명에서 사용이 가능한 경화성 수지로는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트 또는 라디칼 발생형 모노머 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 다양한 형태가 음각된 금형을 이용하여, 다양한 형상, 높이 및 피치를 갖는 렌즈를 형성할 수 있다. 이외에도 다양한 렌티큘러 렌즈 시트의 제조 방법이 당 해 분야에 알려져 있으며, 본 발명의 렌티귤러 렌즈는 상기한 방법 이외에 다른 종래의 제조 방법으로도 제조될 수 있다.

본 발명에 의한 렌티큘러 광학 필름의 하면인 비렌즈부에는 반사층이 형성되어 있으며, 상기 반사층에는 1차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 형성된 제 1 개구부에 추가로 상기 2차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 제 2 개구부가 형성되어 있다. 상기 반사층은 시청 범위 내로 집광되지 않는 빛들을 확산판으로 반사시켜 재활용함으로써 광 이용 효율을 높이기 위한 것으로, 빛을 투과시키는 개구부와 반사시키는 반사면으로 이루어져 있다. 나아가, 본 발명에 의하면 도 2에 도시된 바와 같이 제 2 개구부의 형성에 의해 집광 기여도가 떨어지는 렌즈의 골 부분의 빛 투과도가 더욱 향상되어 렌즈의 정점 부분과 골 부근 사이의 명암 패턴의 강도를 약화시켜 모아레의 형성을 개선할 수 있다.

1차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 형성된 상기 제 1 개구부는 기본적으로 적용 제품에서 요구하는 휘도와 시야각 분포에 따라서 다양하게 적용할 수 있으나 일반적으로 1차 렌즈 피치의 20% 내지 80% 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하며, 2차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분의 제 2 개구부는 제 1개구부의 1% 내지 50% 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 개구부와 제 2 개구부에 의한 총 개구부는 1차 렌즈 피치의 20% 내지 90% 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 렌티큘러 광학 필름은 그 하면에 개구부를 갖는 반사층이 형성되어 있다. 상기 반사층은 요철(凹凸) 형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우 금형을 이용하여 반사층을 손쉽게 제조할 수 있고, 돌출된 면에 반사성 잉크를 도포하는 방법으로 반사면도 쉽게 형성할 수 있다.

한편, 상기 반사층은 렌티귤러 렌즈층과 마찬가지로, 금형을 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 기재와 원하는 형상이 음각된 금형 사이에 상기 경화성 수지를 흘려 넣고 경화시키는 방법으로 형성할 수 있다.

이때 상기 경화성 수지로는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트 또는 라디칼 발생형 모노머 등이 사용될 수 있으며, 이들은 각각 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 경화성 수지의 경화가 완료되면, 이산화티탄 등 반사율이 우수한 물질로 이루어진 백색 잉크를 인쇄하여 반사면을 형성한다. 반사면은 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법, 이를 테면 옵셋인쇄, 그라비아 인쇄, 전사방식 등의 방법으로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 의하면 상기 렌티큘러 광학필름을 적어도 하나이상 포함하 는 백라이트 유닛이 제공된다.

상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 렌티큘러 광학 필름을 백라이트 유닛에 이용할 경우 렌티큘러 시트에서 렌즈들의 마루 부분과 골 부분에서의 휘도 차이(명암)가 줄어들게 되어 모아레 현상이 개선될 수 있다. 본 발명이 적용될 수 있는 백라이트 유닛은 대표적으로 직하형 백라이트 유닛 및 엣지형(Edge) 백라이트 유닛을 포함한다.

이때 상기 백라이트 유닛은 본 발명에 의한 상기 제 1집광 필름 상부 또는 하부에 확산 필름을 더 포함하거나, 프리즘 필름 또는 반사층이 없는 렌티귤러 렌즈 필름 중에서 선택된 제 2집광 필름 및 확산 필름을 더 포함하거나, 또는 확산 효과가 부여된 렌티귤러 렌즈를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 상기 제 2 집광 필름 또는 확산 효과가 부여된 렌티귤러 렌즈의 연장 방향은 제1 집광 필름의 렌티귤러 렌즈의 연장 방향에 대하여 수직인 것이 바람직하다.

도 4 내지 도 7에는 본 발명의 렌티큘러 광학 필름을 포함하는 백라이트 유닛이 도시되어 있다. 도 4(a) 내지 도 7(a)은 각각 본 발명의 렌티큘러 광학필름을 포함하는 직하형 백라이트 유닛의 예시를 나타내며, 도 4(b) 내지 도 7(b)는 본 발 명의 광학필름을 포함하는 엣지형 백라이트 유닛의 예시를 나타낸다.

본 발명의 백라이트 유닛은 도 4(a)에 기재된 바와 같이 일정한 간격으로 배열된 광원(1)과, 확산판(2), 및 휘도 보정 기능과 집광 기능을 함께 수행하는 본 발명에 의한 제1 집광 필름(3)을 포함한 직하형 백라이트 유닛이거나, 도 4(b)에 기재된 바와 같이 엣지형 광원(1'), 도광판(9), 및 본 발명에 의한 제 1집광필름(3)을 포함하는 엣지형 백라이트 유닛일 수 있다.

또한, 상기 직하형 백라이트 유닛 및 엣지형 백라이트 유닛은 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이 휘도 향상과 시야각에 따른 휘도 분포 개선을 위해 확산 필름(8)을 추가로 포함할 수 있다.

한편, 도 6에서와 같이 확산필름과 제 1집광필름 위에 제2 집광 필름으로서 추가의 렌티귤러 렌즈(7)가 사용된 직하형 백라이트 유닛(6(a)) 또는 엣지형 백라이트 유닛(6(b))일 수 있으며, 제2 집광 필름으로 확산 효과가 부여된 렌티귤러 렌즈(7)가 사용되는 경우에는 도 7(a) 및 (b)와 같이 확산 필름(8)을 포함하지 않을 수도 있다.

제 1집광필름 위에 놓인 상기 제 2집광 필름의 렌즈층의 연장 방향은 제 1집광 필름의 렌즈 층의 연장 방향과 평행하거나 임의의 각도를 이루고 있어도 무관하 나, 서로 직교하는 경우에 집광 효과가 높아진다.

이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 살펴보기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 의한 예시에 불과하며, 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

비교예

두께가 188um인 PET 필름 기재 양면에 롤형 금형을 대고 굴절률이 1.53인 아크릴계 UV 경화성 수지를 상기 필름 기재와 금형 사이에 흘려 넣은 후, UV를 조사하여 경화시키는 방법으로 렌티큘러 렌즈층과 반사층을 동시에 형성시키는 방법으로 반사층이 형성된 렌티큘러 광학 필름 제조하였다. 렌티큘러 광학 필름 상의 1차 렌즈는 피치(pitch)가 200um, 코닉(conic) 정수(k)가 -0.4, 선단 정점의 곡률반경(R)이 ~93um인 것을 사용하였으며, 비렌즈부의 반사층의 제 1 개구부의 개구율은 42%로 하였다.

일반적인 확산 광원(CCFL 광원)을 수직 방향으로 약 28mm의 간격을 갖도록 수평 방향으로 배치하였다. 램프 상부에 두께 2 mm이고 Haze가 80%인 폴리스타이렌 재질의 확산판을 설치하고, 그 위에 집광 필름으로서 상기와 같은 렌티큘러 광학 필름을 적층하여 광선 추적 프로그램(Ray-tracing Program)인 람다리서치사(Lambda Research Co.)의 TracePro을 이용하여 상기와 같은 일반적인 렌티큘러 광학 필름에 의해 보여지는 명암 패턴의 세기를 관찰하였으며, 그 결과를 도 8(a) 및 도 9(a)에 나타내었다.

상기와 같이 2차 렌즈 및 제 2 개구부를 갖지 않는 일반적인 렌티큘러 광학 필름은 도 8(a) 및 도 9(a)에 도시한 바와 같이 6.3x10⁵의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타내었다.

실시예 1: 직선 형태의 2차 렌즈 및 개구부가 추가된 렌티큘러 광학 시트의 명암 패턴

상기 렌티큘러 광학 필름에 대하여 직선(Straight stripe) 형태의 2차 렌즈 및 2차 렌즈 중앙부에 대응하는 제 2 개구부의 유무에 따른 렌티큘러 광학 필름의 명암 패턴 세기 변화를 측정하기 위해 비교예와 동일한 조건으로 일반적인 확산 광원(CCFL 광원)을 수직 방향으로 약 28mm의 간격을 갖도록 수평 방향으로 배치하였다. 램프 상부에 두께 2 mm이고 Haze가 80%인 폴리스타이렌 재질의 확산판을 설치하고, 다만 그 위에 집광 필름으로서 하기와 같이 본 발명에 따른 렌티큘러 광학 필름을 적층하여 광선 추적 프로그램(Ray-tracing Program)인 람다리서치사(Lambda Research Co.)의 TracePro을 이용하여 상기 반사층을 갖는 렌티률러 광학 필름에 의해 보여지는 명암 패턴의 세기를 관찰하였으며, 그 결과를 도 8(b), 8(c) 및 8(d)에 나타내었다.

이 때, 최대 휘도 차이는 광선 추적 프로그램으로 얻은 휘도 분포 결과에서 렌즈의 일 방향에 대한 평균 휘도 값들을 얻은 후 이들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 구하는 과정을 통해 얻었다.

1) 폭이 60um 인 직선 형태(Straight stripe)의 2차 렌즈를 1차 렌즈의 골 부분에 추가하고 중앙 영역 개구율 37%, 골 영역 개구율 5%을 갖도록 반사층에 개구부를 형성한 렌티큘러 광학 필름은 4.0x10⁵의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타냈으며, 그 결과를 도 8(b)에 도시하였다.

2) 폭이 60um 인 직선 형태(Straight stripe)의 2차 렌즈를 1차 렌즈의 골 부분에 추가하고 중앙 영역 개구율 32%, 골 영역 개구율 10%을 갖도록 반사층에 개구부를 형성한 렌티큘러 광학 필름은 3.4x10⁵의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타냈으며, 그 결과를 도 8(c)에 도시하였다.

3) 폭이 100um 인 직선 형태(Straight stripe)의 2차 렌즈를 1차 렌즈의 골 부분에 추가하고 중앙 영역 개구율 37%, 골 영역 개구율 5%를 갖도록 2 반사층에 개구부를 형성한 렌티큘러 광학 필름은 2.7x10⁵의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타냈으며, 그 결과를 도 8(d)에 도시하였다.

도 8(a), (b), (c) 및 (d)에서 확인할 수 있는 바와 같이 2차 렌즈 및 제 2개구부를 갖는 본 발명의 렌티큘러 광학 필름은 이를 포함하지 않는 기존의 렌티큘러 광학 필름에 비해 휘도 차이를 감소시켜 모아레를 개선하는 것을 확인할 수 있다.

실시예 2: 싸인 웨이브(sine wave) 형태의 2차 렌즈 및 개구부가 추가된 렌티큘러 광학 시트의 명암 패턴

싸인 곡선 형태(Sine wave)의 2차 렌즈를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 동일한 방법으로 렌티큘러 광학 필름 및 이를 적층한 직하형 백라이트 유닛을 제조하고 관찰하였으며, 그 결과를 도 9(b) 및 도9(c)에 나타내었다. 싸인 곡선 형태에서의 변조는 금형용 1차 렌즈 형상을 갖는 바이트를 그대로 사용하여 1차 렌즈 형상에서 골 부분에 해당하는 영역을 바이트로 가공 깊이 방향으로 싸인 형태로 적정한 진폭과 주기로 흔들어 주고 매 2차 렌즈 형성 영역의 시작 지점을 임의로 설정하면 도 3(b)와 같이 2차 렌즈의 높이와 폭이 동시에 싸인 형태의 변조를 보이며 2차 렌즈 마다 싸인 형태 변조의 위상이 서로 다르게 발생된다. 이 때, 싸인 곡선의 변조의 정도는 2차 렌즈 높이의 진폭과 변조 주기에 의해 표현된다.

이 때, 최대 휘도 차이는 광선 추적 프로그램으로 얻은 휘도 분포 결과에서 렌즈의 일 방향에 대한 평균 휘도 값들을 얻은 후 이들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 구하는 과정을 통해 얻었다.

1) 평균 폭이 60um 이고 변조 진폭(modulation amplitude)과 주기가 각각 1.1um(2차 렌즈 최대 높이의 20%에 해당함.)과 0.5mm인 싸인 곡선 형태(Sine wave)의 2차 렌즈를 1차 렌즈의 골 부분에 추가하고 중앙 영역 개구율 37%, 골 영역 개구율 5%을 갖도록 반사층에 개구부를 형성한 렌티큘러 광학 필름은 4.1x10⁵의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타냈으며, 그 결과를 도 9(b)에 도시하였다.

2) 평균 폭이 60um 이고 변조 진폭(modulation amplitude)과 주기가 각각 3.8um(2차 렌즈 최대 높이의 60%에 해당함.)과 0.5mm인 싸인 곡선 형태(Sine wave)의 2차 렌즈를 1차 렌즈의 골 부분에 추가하고 중앙 영역 개구율 37%, 골 영역 개구율 5%을 갖도록 반사층에 개구부를 형성한 렌티큘러 광학 필름은 3.7x10⁵의 최대 휘도 차이(Max. luminance difference)를 나타냈으며, 그 결과를 도 9(c)에 도시하 였다.

도 9(a), (b) 및 (c)에서 확인할 수 있는 바와 같이 2차 렌즈 및 제 2개구부를 갖는 본 발명의 렌티큘러 광학 필름은 이를 포함하지 않는 기존의 렌티큘러 광학 필름에 비해 휘도 차이를 감소시켜 모아레를 개선하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 8 (b), 도 9 (b) 및 (c)에서 확인할 수 있는 바와 같이 싸인 웨이브 형태의 2차 렌즈를 갖는 구조가 추가적으로 모아레를 개선함을 확인할 수 있다.

도 1은 종래의 직하형 백라이트 유닛을 도시한 것이다.

도 2는 기존의 렌티큘러 광학 필름에 의한 광 경로(a) 및 본 발명에 따른 렌티큘러 광학 필름에 의한 광 경로(b)를 각각 도시한 것이다.

도 3(a)은 2차 렌즈가 직선 형태인 본 발명의 렌티큘러 광학 필름을 도시한 것이고, 도 3(b)는 2차 렌즈가 곡선 형태인 본 발명의 렌티큘러 광학 필름을 도시한 것이다.

도 4(a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예의 백라이트 유닛을 도시한 것이다.

도 5(a) 및 (b)는 본 발명의 다른 실시예의 백라이트 유닛을 도시한 것이다.

도 6(a) 및 (b)는 본 발명의 또 다른 실시예의 백라이트 유닛을 도시한 것이다.

도 7(a) 및 (b)는 본 발명의 또 다른 실시예의 백라이트 유닛을 도시한 것이다.

도 8은 기존의 렌티큘러 광학 필름과 직선 형태의 2차 렌즈 및 개구부가 추가된 렌티큘러 광학 시트의 명암 패턴을 나타낸 것이다.

도 9는 기존의 렌티큘러 광학 필름과 곡선 형태의 2차 렌즈 및 개구부가 추가된 렌티큘러 광학 시트의 명암 패턴을 나타낸 것이다.

Claims (6)

1. 렌즈부에는 일 방향으로 연장된 일정한 주기의 1차 렌즈들이 형성되어 있고, 비렌즈부에는 상기 1차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 제 1개구부를 갖는 반사층이 형성된 렌티큘러 광학 필름에 있어서,

   상기 1차 렌즈들의 경계부에 형성되고 상기 1차 렌즈의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장된 상기 1차 렌즈보다 작은 크기의 2차 렌즈들을 추가로 포함하며, 상기 비렌즈부의 반사층은 상기 2차 렌즈의 중앙부에 대응하는 부분에 제 2 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 광학 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 2차 렌즈의 높이는 1차 렌즈의 높이의 1% 내지 65%이며, 폭은 1차 렌즈 피치의 5% 내지 65%인 것을 특징으로 하는 렌티큘러 광학 필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 2차 렌즈의 높이, 피치 또는 이들 모두가 연장 방향을 따라 곡선 형태로 변조되는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 광학 필름.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 개구부는 제 1개구부의 1% 내지 50%의 범위이며, 제 1 개구부 및 제 2 개구부를 포함하는 총 개구부는 상기 1차 렌즈 피치의 20% 내지 90% 범위인 것을 특징으로 하는 렌티큘러 광학 필름.
5. 제 3항에 있어서, 상기 2차 렌즈의 최대 높이는 1차 렌즈의 높이의 65%를 넘지 않으며, 변조의 진폭은 2차 렌즈의 최대 높이의 20% 내지 100% 이고, 변조의 주기는 50㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 렌티큘러 광학 필름.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 광학필름을 적어도 하나이상 포함하는 백라이트 유닛.

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