KR101246701B1 - Lenticular lens sheet having a improved moire and method for designing the same - Google Patents
Lenticular lens sheet having a improved moire and method for designing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101246701B1 KR101246701B1 KR1020090002988A KR20090002988A KR101246701B1 KR 101246701 B1 KR101246701 B1 KR 101246701B1 KR 1020090002988 A KR1020090002988 A KR 1020090002988A KR 20090002988 A KR20090002988 A KR 20090002988A KR 101246701 B1 KR101246701 B1 KR 101246701B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- lenticular lens
- lens sheet
- lenticular
- lens
- range
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
- G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0012—Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/60—Systems using moiré fringes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
Abstract
본 발명은 백라이트 유닛 등의 광학 장치에 사용되는 렌티큘러 렌즈 시트 및 그 설계 방법에 관한 것으로, 식 f(x)=A×exp{-x2/B}으로 표시되는 단면 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트를 제공한다. 이때 상기 식에서, A는 상기 렌티큘러 렌즈의 높이를 결정하는 상수이고, B는 상기 가우시안 함수의 중심 폭을 결정하는 상수이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lenticular lens sheet used in an optical device such as a backlight unit, and a design method thereof. The present invention relates to a lenticular lens sheet having a cross-sectional shape represented by the formula f (x) = A × exp {-x 2 / B}. to provide. In this formula, A is a constant for determining the height of the lenticular lens, B is a constant for determining the center width of the Gaussian function.
또한, 본 발명은 렌티큘러 렌즈 시트의 설계를 위한 기본 환경 및 광학 성능 목표치를 설정하는 제1단계; 렌즈식을 f(x)=A×exp{-x2/B}으로 설정하는 제2단계; 상기 렌즈식의 A 및 B 값을 변화시키면서 대입하여 얻어진 각각의 렌즈식으로 표시되는 단면 형상을 갖는 렌즈들이 연속적으로 배열된 렌티큘러 렌즈 시트의 광학 성능을 측정하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 측정된 광학 성능이 기설정된 목표치에 가장 근접한 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈식을 설계식으로 결정하는 제4단계를 포함하는 렌티큘러 렌즈 시트의 설계 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the first step of setting a basic environmental and optical performance target for the design of the lenticular lens sheet; A second step of setting the lens equation to f (x) = A × exp {−x 2 / B}; A third step of measuring the optical performance of the lenticular lens sheet in which lenses having a cross-sectional shape represented by the respective lens formulas obtained by substituting while changing the A and B values of the lens formulas are successively arranged; And a fourth step of determining, as a design formula, the lens formula of the lenticular lens sheet in which the optical performance measured in the third step is closest to a predetermined target value.
본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트를 적용하면 급격한 휘도 감소 없이 모아레를 효과적으로 개선할 수 있다. Applying the lenticular lens sheet of the present invention can effectively improve the moire without a sudden decrease in luminance.
렌티큘러, lenticular, 모아레, moire Lenticular, lenticular, moire, moire
Description
본 발명은 렌티큘러 렌즈 시트 및 그 설계 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급격한 휘도 감소 없이 모아레를 개선할 수 있도록 가우시안 분포 함수의 형태의 단면 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트 및 그 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lenticular lens sheet and a design method thereof, and more particularly, to a lenticular lens sheet having a cross-sectional shape in the form of a Gaussian distribution function so as to improve moiré without a sudden decrease in luminance.
렌티큘러 렌즈 시트는 일정한 방향으로 빛을 집광시키는 기능을 수행하는 집광용 광학 필름으로, 최근 프리즘 시트와 더불어 LCD 백라이트 유닛 등에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 렌티큘러 렌즈 시트는 표면에 일방향으로 연장된 수 마이크로미터에서 수백 마이크로미터의 피치를 갖는 작은 실린더형 렌즈 구조물이 주기적으로 배열되어 있다. The lenticular lens sheet is a light collecting optical film that performs a function of focusing light in a predetermined direction. Recently, the lenticular lens sheet is widely used in an LCD backlight unit and the like along with a prism sheet. In general, lenticular lens sheets are periodically arranged with small cylindrical lens structures having a pitch of several micrometers to several hundred micrometers extending in one direction on the surface.
도 2에는 종래의 렌티큘러 렌즈 시트가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 렌티큘러 렌즈 시트는 그 일면에 원추형 단면을 갖는 렌즈 구조물이 연속적으로 배열되어 있다. 이러한 종래의 렌티큘러 렌즈 시트는 일반적으로 식 1과 같은 곡률반경(r)과 원추 상수(k)에 의해 표시되는 원추형 렌즈식을 이용하여 설계된다. 2 shows a conventional lenticular lens sheet. As shown in FIG. 2, in the conventional lenticular lens sheet, lens structures having a conical cross section on one surface thereof are continuously arranged. Such a conventional lenticular lens sheet is generally designed using a conical lens equation represented by the radius of curvature r and the conical constant k as in Equation 1.
여기서, x와 y는 단일 렌즈 형상 내의 좌표로, x는 렌즈 중앙으로부터의 거리, y는 렌즈 마루로부터의 거리로 정의된다. Where x and y are coordinates within a single lens shape, x is the distance from the lens center, and y is the distance from the lens ridge.
종래의 렌티큘러 렌즈 시트는 상기와 같은 원추형 렌즈식의 곡률반경 r값과 원추 상수 k값을 변화시키면서 시뮬레이션을 통해 최적 광학 성능을 나타내는 r값과 k값을 찾은 다음, 그 렌즈식(식 1)에 의해 렌즈 구조물의 단면 형상을 설계하는 방법으로 제조된다.The conventional lenticular lens sheet finds the r value and the k value representing the optimal optical performance through simulation while varying the curvature radius r value and the conical constant k value of the conical lens type as described above. By the method of designing the cross-sectional shape of the lens structure.
그런데 이와 같은 렌티큘러 렌즈 시트는 주기적인 배열을 갖기 때문에, 다른 주기적인 배열을 갖는 광학 시트나 일정한 주기의 화소 패턴을 갖는 LCD 패널과 겹쳐지면 기하학적인 간섭에 의해 모아레 현상이 나타날 수 있다. However, since the lenticular lens sheet has a periodic arrangement, the moiré phenomenon may appear due to geometric interference when overlapped with an optical sheet having a different periodic arrangement or an LCD panel having a pixel pattern having a certain periodicity.
모아레(Moire)는 두 개 이상의 주기적인 패턴이 겹쳐졌을 때 발생하는 간섭 패턴을 일컫는 것으로, 도 1에 모아레 현상을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 비슷한 주기의 명암 패턴을 갖는 두 개의 필름 마스 크가 겹쳐지게 되면, 오른쪽과 같이 새로운 명암 패턴이 생성되며, 이러한 명암 패턴을 모아레라고 한다. 이와 같은 모아레 현상이 발생하게 되면, 디스플레이되는 영상에 불필요한 패턴이 생성되기 때문에 화질이 떨어지게 된다.Moire refers to an interference pattern that occurs when two or more periodic patterns overlap, and FIG. 1 illustrates a diagram for explaining the moiré phenomenon. As shown in FIG. 1, when two film masks having similar light and dark patterns overlap, a new light and dark pattern is generated as shown on the right. This light and dark pattern is called a moire. When such a moiré phenomenon occurs, the image quality is degraded because unnecessary patterns are generated in the displayed image.
특히, 종래의 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈 구조물은 도 2에 도시된 바와 같이, 골 부분의 곡률 변화가 정점(peak) 부분의 곡률변화에 비해 상대적으로 크기 때문에, 렌즈 구조물들의 경계면(골 부분)에 첨점이 발생하게 된다. 이와 같이 렌즈 구조물들이 만나는 골 부분에 첨점이 형성되면, 골 부분으로 입사된 빛은 투과되기 보다는 반사되기 쉽다. 또한, 빛이 렌즈의 골 부분을 투과할 경우에도 투과된 빛이 인접한 렌즈로 재입사되어 리사이클될 가능성이 높다. 이에 비해 렌즈의 정점 부근으로 입사된 빛은 상대적으로 높은 비율로 투과되게 된다(도 4 참조). 따라서, 렌즈의 정점 부근과 골 부근에서 빛의 투과량에 차이가 발생하게 되며, 이러한 투과량 차이에 의해 주기적인 명암 패턴이 발생하게 된다. 이러한 명암 패턴은 모아레를 발생시키는 원인이 된다. In particular, the lens structure of the conventional lenticular lens sheet is attached to the interface (bone portion) of the lens structures, as shown in Figure 2, because the change in curvature of the bone portion is relatively large compared to the change in curvature of the peak portion A dot will occur. In this way, if a cue is formed in the valley portion where the lens structures meet, light incident on the valley portion is easily reflected rather than transmitted. In addition, even when light passes through the valleys of the lens, the transmitted light is likely to be reincident to the adjacent lens and recycled. In contrast, light incident near the apex of the lens is transmitted at a relatively high rate (see FIG. 4). Therefore, a difference occurs in the amount of light transmitted near the apex and the valley of the lens, and a periodic contrast pattern is generated by the difference in the amount of transmitted light. Such light and dark patterns cause moiré.
따라서, 이러한 모아레의 발생을 최소화할 수 있는 렌티큘러 렌즈 시트를 개발하기 위한 노력들이 시도되고 있다. 종래에는 모아레를 회피하기 위해 함께 사용되는 다른 광학 시트나 패널 패턴의 주기를 고려하여 렌즈 구조물의 피치를 모아레를 최소화할 수 있게 조절하는 방법이나, 또는 렌즈 구조물의 주기 또는 높이를 단위 렌즈 별로 다르게 설정하거나, 변조하여 주기성을 없애는 방법 등이 사용되어 왔다.Therefore, efforts have been made to develop a lenticular lens sheet capable of minimizing the occurrence of such moiré. Conventionally, the pitch of the lens structure is adjusted to minimize the moiré in consideration of the period of other optical sheets or panel patterns used together to avoid moiré, or the period or height of the lens structure is set differently for each unit lens. Or modulating to eliminate periodicity.
그러나, 전자의 방법은 함께 사용되는 광학 시트나 패널이 달라지면 사용할 수 없다는 문제가 있으며, 후자의 경우는 제작 공정의 난이도가 높고, 렌즈 표면이 곡면으로 형성되는 렌티큘러 렌즈의 경우, 피치나 높이를 임의로 변조할 경우 빛에 노출되는 렌즈의 곡면 형상이 변하면서 급격한 휘도 감소가 나타날 수 있다는 문제점이 있었다. However, the former method has a problem that it cannot be used if the optical sheets or panels used together are different. In the latter case, the difficulty of the manufacturing process is high, and in the case of a lenticular lens having a curved surface, the pitch or height may be arbitrarily selected. When modulating, the curved shape of the lens exposed to light may change, causing a sharp decrease in luminance.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 렌티큘러 렌즈의 단면 형상을 모아레 발생에 취약한 원추형 곡면 구조 대신 가우시안 함수 분포 형태로 형성함으로써, 급격한 휘도 변화 없이 모아레를 획기적으로 개선할 수 있는 렌티큘러 렌즈 시트 및 그 설계 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, by forming a cross-sectional shape of the lenticular lens in the form of a Gaussian function distribution instead of a conical curved structure vulnerable to moiré generation, a lenticular lens sheet that can significantly improve the moire without a sudden brightness change And its design method.
이를 위해 본 발명은 식 f(x)=A×exp{-x2/B}으로 표시되는 단면 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈들을 포함하여 이루어지는 렌티큘러 렌즈 시트를 제공한다. 이때 상기 식에서, A는 상기 렌티큘러 렌즈의 높이를 결정하는 상수이고, B는 상기 가우시안 함수의 중심 폭을 결정하는 상수이다.To this end, the present invention provides a lenticular lens sheet including lenticular lenses having a cross-sectional shape represented by the formula f (x) = A × exp {−x 2 / B}. In this formula, A is a constant for determining the height of the lenticular lens, B is a constant for determining the center width of the Gaussian function.
한편, 상기 A는 5㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하며, 상기 B는 1㎛2 내지 60000㎛2인 것이 바람직하다.On the other hand, A is preferably a 5㎛ to 500㎛, the B is preferably 2 to 1㎛ 60000㎛ 2.
또한, 본 발명은 렌티큘러 렌즈 시트의 설계를 위한 기본 환경 및 광학 성능 목표치를 설정하는 제1단계; 렌즈식을 f(x)=A×exp{-x2/B}으로 설정하는 제2단계; 상기 렌즈식의 A 및 B 값을 변화시키면서 대입하여 얻어진 각각의 렌즈식으로 표시되는 단면 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈들이 연속적으로 배열된 렌티큘러 렌즈 시트의 광학 성능을 측정하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 측정된 광학 성능이 기설정된 목표치에 가장 근접한 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈식을 설계식으로 결정하는 제4단계를 포함하는 렌티큘러 렌즈 시트의 설계 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the first step of setting a basic environmental and optical performance target for the design of the lenticular lens sheet; A second step of setting the lens equation to f (x) = A × exp {−x 2 / B}; A third step of measuring the optical performance of the lenticular lens sheet in which the lenticular lenses having the cross-sectional shape represented by the respective lens equations obtained by substituting while changing the A and B values of the lens equations are continuously arranged; And a fourth step of determining, as a design formula, the lens formula of the lenticular lens sheet in which the optical performance measured in the third step is closest to a predetermined target value.
이때 상기 렌티큘러 렌즈 시트의 설계를 위한 기본 환경은, 적용되는 액정 표시 장치, 광원의 타입, 광원의 개수, 광학 필름의 매수, 렌즈 형성 재료 및 이들의 조합 등의 조건으로 이루어질 수 있으며, 상기 광학 성능 목표치에는 목적하는 중심 휘도값의 범위, 시야각의 범위, 사이드 로브의 범위, 전체 휘도값의 범위, 투과율의 범위, 반사율의 범위 및 이들의 조합 등이 포함된다.At this time, the basic environment for the design of the lenticular lens sheet, the liquid crystal display device, the type of light source, the number of the light source, the number of the optical film, the lens forming material and combinations thereof, etc. may be made of the optical performance. The target value includes a desired range of central luminance values, a range of viewing angles, a range of side lobes, a range of total luminance values, a range of transmittances, a range of reflectances, a combination thereof, and the like.
한편, 상기 제3단계에서 상기 A는 5㎛ 내지 500㎛ 의 범위 내에서 변화되는 것이 바람직하며, 상기 B는 1㎛2 내지 60000㎛2 의 범위 내에서 변화되는 것이 바람직하다. On the other hand, in the third step it is preferable that A is to be changed in the range of 5㎛ to 500㎛, the B is preferably changed within the range of 2 to 1㎛ 60000㎛ 2.
본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트는 렌즈 구조물의 형상을 가우시안 함수 형태로 설계하여 렌즈의 주기 및 형태가 일정하게 유지되기 때문에, 집광 성능이 크게 훼손되지 않으며, 렌즈의 골과 정점 사이의 휘도 차이가 적어 모아레가 개선되는 효과를 가진다. Since the lenticular lens sheet of the present invention is designed with a Gaussian function shape of the lens structure, the period and shape of the lens are kept constant, condensing performance is not significantly impaired, and the brightness difference between the valleys and vertices of the lens is less moiré. Has the effect of improving.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
렌즈 표면이 곡면으로 이루어진 렌티큘러 렌즈 시트의 경우, 상기한 바와 같이, 모아레를 개선하기 위해 주기 또는 높이를 변화시키거나, 주기 또는 높이 등을 변조할 경우 집광 효율 및 휘도가 급격하게 감소될 수 있다. 이에 본 발명자들은 휘도의 급격한 저하 없이 모아레를 개선하기 위한 방안에 대한 연구를 거듭한 결과, 종래에 사용되던 원추형 렌즈식 대신 f(x)=Aexp{-x2/B}으로 표시되는 가우시안 함수의 렌즈식을 사용하여 렌티큘러 렌즈 구조물을 형성하면 집광 성능을 유지하면서도 모아레를 효과적으로 개선할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.In the case of a lenticular lens sheet having a curved surface of the lens, as described above, when the period or height is changed to modulate the moiré or the period or height is modulated, the light collection efficiency and luminance may be drastically reduced. The present inventors of a Gaussian function represented by a result, instead of a conical lens type conventionally used f (x) = Aexp {-x 2 / B} continued research on ways to improve the moire without sudden reduction in the brightness Forming a lenticular lens structure using a lens formula was found to be able to effectively improve the moiré while maintaining the light collection performance, and completed the present invention.
본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트는 렌즈 구조물의 단면이 하기 (식 2)과 같은 가우시안 함수에 의해 표시되는 것을 그 특징으로 한다. The lenticular lens sheet of the present invention is characterized in that the cross section of the lens structure is represented by a Gaussian function as shown in Equation 2 below.
f(x)=A×exp{-x2/B} (식 2)f (x) = A × exp {-x 2 / B} (Equation 2)
이때 상기 식에서, A는 상기 렌티큘러 렌즈의 높이를 결정하는 상수이고, B는 상기 가우시안 분포 함수의 중심 폭을 결정하는 상수이다. In this formula, A is a constant for determining the height of the lenticular lens, B is a constant for determining the center width of the Gaussian distribution function.
한편, 렌티큘러 렌즈의 높이는 렌즈의 골에서 렌즈의 정점(peak)까지의 거리를 말하며, 가우시안 분포 함수의 중심 폭은 렌즈의 정점에서 렌즈의 높이의 37%만큼 낮아진 위치에서의 렌즈 폭을 말한다. Meanwhile, the height of the lenticular lens is the distance from the valley of the lens to the peak of the lens, and the center width of the Gaussian distribution function is The lens width at the point where the lens is lowered by 37% of the height of the lens.
상기 A와 B 값은 즉 적용되는 장치의 종류, 광원의 종류, 함께 사용되는 다른 광학 필름들의 구성 등과 같은 렌티큘러 렌즈 시트가 사용되는 환경 및 원하는 시야각 범위, 휘도 범위와 같은 목적하는 광학 성능치 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있으며, 백라이트 유닛의 집광 필름으로 사용될 경우에는 일반적으로 상기 A는 5㎛ 내지 500㎛ 정도, 상기 B는 1㎛2 내지 60000㎛2 정도인 것이 바람직하다. The A and B values may be used to describe the environment in which the lenticular lens sheet is used, such as the type of device to be applied, the type of light source, and the configuration of other optical films used together, and the desired optical performance values such as the desired viewing angle range and luminance range. may be properly selected in consideration of, when used as a condenser film of the backlight unit is typically a is the degree of
도 3에는 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트는 가우시안 함수 형태의 단면을 갖는 렌즈 구조물로 이루어져 있기 때문에, 렌즈 면에서의 곡률 변화가 완만하게 발생하며, 렌즈 구조물들 간의 경계면에 첨점이 형성되지 않는다.3 shows a lenticular lens sheet of the present invention. As shown in FIG. 3, since the lenticular lens sheet of the present invention is formed of a lens structure having a cross section of a Gaussian function, a change in curvature of the lens surface occurs smoothly, and sharpness is formed on the interface between the lens structures. It doesn't work.
도 5에는 이와 같은 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트에서의 광 거동이 도시되 어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트는 렌즈의 골 부근의 곡률 변화가 완만하기 때문에, 골 부분의 빛의 반사 및 리사이클 현상이 감소되고 투과량이 증가하게 된다. 그 결과 렌즈의 정점과 골 부근의 휘도 차이가 감소하여 명암 패턴이 약하게 나타나게 되기 때문에 모아레가 개선된다. 또한, 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트의 경우, 렌즈의 주기성이 그대로 유지되기 때문에 급격한 휘도 감소가 발생하지 않는다.Figure 5 shows the optical behavior of such a lenticular lens sheet of the present invention. As shown in FIG. 5, since the change in curvature near the valley of the lens of the lenticular lens sheet of the present invention is gentle, the reflection and recycling of light in the valley is reduced and the amount of transmission is increased. As a result, the moiré is improved because the difference in luminance between the vertex of the lens and the vicinity of the valley is reduced, resulting in a weak contrast pattern. In addition, in the case of the lenticular lens sheet of the present invention, since the periodicity of the lens is maintained as it is, a sudden decrease in luminance does not occur.
다음으로 본 발명의 렌티큘러 렌즈의 설계 방법을 설명한다. Next, a design method of the lenticular lens of the present invention will be described.
본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈 구조물 설계 방법은 기본 환경 및 광학 성능 목표치를 설정하는 제1단계, 렌즈식을 f(x)=A×exp{-x2/B}으로 설정하는 제2단계, 상기 렌즈식의 A 및 B 값을 변화시키면서 대입하고, 이에 의해 도출되는 렌즈식에 의해 설계되는 렌티큘러 렌즈 시트의 광학 성능을 측정하는 제3단계 및 상기 제3단계에서 측정된 광학 성능과 기설정된 목표치를 비교하여 목표치에 가장 근접한 광학성능을 갖는 A 및 B 값을 갖는 렌즈식을 설계식으로 결정하는 제4단계를 포함하여 이루어진다. In the lens structure design method of the lenticular lens sheet of the present invention, a first step of setting a basic environment and an optical performance target value, a second step of setting a lens equation as f (x) = A × exp {-x 2 / B}, The third step of measuring the optical performance of the lenticular lens sheet designed by the lens formula derived by substituting while changing the A and B values of the lens formula, and the optical performance measured in the third step and the predetermined target value Comparing to the fourth step of determining the lens formula having the A and B values having the optical performance closest to the target value in the design formula.
상기 제1단계는 렌티큘러 렌즈 설계에 요구되는 기본 정보를 입력하는 단계로, 상기 기본 환경 설정은 렌티큘러 렌즈 시트가 사용될 액정표시장치의 종류, 광 원의 타입, 광원의 개수, 함께 사용되는 다른 광학 필름의 구성 및 렌티큘러 렌즈 시트의 재질 등에 관한 정보를 설정하는 것을 말한다.The first step is a step of inputting basic information required for lenticular lens design, the basic configuration is the type of liquid crystal display device to be used for the lenticular lens sheet, the type of light source, the number of light sources, other optical film used together It is to set the information on the configuration and the material of the lenticular lens sheet.
또한, 상기 광학 성능 목표치는 설계자가 목적하는 광학 성능치를 의미하는 것으로, 목적하는 중심 휘도값의 범위, 시야각의 범위, 사이드 로브의 범위, 전체 휘도값의 범위, 투과율의 범위, 반사율의 범위 등으로 이루어질 수 있다.In addition, the optical performance target value refers to the optical performance value desired by the designer, and includes the target central luminance value range, viewing angle range, side lobe range, total luminance value range, transmittance range, reflectance range, and the like. Can be done.
다음으로, 렌티큘러 렌즈의 단면 형상을 나타내는 렌즈식으로 f(x)=A×exp{-x2/B}을 설정한다(제2단계). 이때 상기 식에서 A 및 B는 상기에 기재된 것과 동일하다. 즉, A는 렌티큘러 렌즈 구조물의 높이를 결정하는 상수이고, B는 상기 렌티큘러 렌즈 구조물의 중심 폭을 결정하는 상수이다. Next, f (x) = A × exp {−x 2 / B} is set in the lens formula representing the cross-sectional shape of the lenticular lens (second step). Where A and B are the same as described above. That is, A is a constant that determines the height of the lenticular lens structure, B is a constant that determines the center width of the lenticular lens structure.
본 발명의 렌티큘러 렌즈 설계 방법은, 이와 같이 종래의 원추형 렌즈식 대신, 곡률 변화가 완만한 가우시안 함수인 f(x)=A×exp{-x2/B}을 렌즈식으로 사용하기 때문에, 렌즈 골 부근과 정점 부근의 휘도 차이가 줄어들며, 그 결과 본 발명의 설계 방법을 이용해 렌티큘러 렌즈 시트를 제조할 경우, 모아레를 획기적으로 개선할 수 있다. Since the lenticular lens design method of the present invention uses f (x) = A × exp {-x 2 / B}, which is a Gaussian function with a smooth curvature change, instead of the conventional conical lens method, the lens The difference in luminance between the vicinity of the valley and the vicinity of the apex is reduced, and as a result, when manufacturing the lenticular lens sheet using the design method of the present invention, the moire can be significantly improved.
다음으로, 상기 A 및 B의 값을 변화시키면서 대입하여 형성되는 각각의 렌즈식으로 표시되는 단면 형상을 갖는 렌즈 구조물들로 이루어진 렌티큘러 렌즈 시트의 광학 성능을 측정한다(제3단계). Next, the optical performance of the lenticular lens sheet composed of lens structures having a cross-sectional shape represented by each lens type formed by substituting while changing the values of A and B is measured (third step).
본 단계는 최적화된 상수값을 찾기 위한 것으로, 이때 상기 광학 성능 측정은 시뮬레이션을 통해 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 레이-트레이싱 프로그램(Ray-tracing program) 등을 이용한 시뮬레이션을 통해 이루어질 수 있다. This step is to find an optimized constant value, wherein the optical performance measurement can be made through a simulation, for example, it can be made through a simulation using a ray-tracing program.
한편, 이때 상기 A값은 5㎛ 내지 500㎛ 의 범위 내에서 변화되는 것이 바람직하며, 상기 B값은 1㎛2 내지 60000㎛2 의 범위 내에서 변화되는 것이 바람직하다. A값 및 B값의 범위가 너무 넓으면 trial 개수가 지나치게 많아지기 때문이다. On the other hand, at this time, the A value is preferably changed within the range of 5㎛ to 500㎛, the B value is preferably changed within the range of 1㎛ 2 to 60000㎛ 2 . This is because if the range of A and B values is too wide, the number of trials becomes too large.
그런 다음, 상기 제3단계에서 측정된 광학 성능이 기설정된 목표치에 가장 근접한 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈식을 설계식으로 결정한다(제4단계).Then, the lens formula of the lenticular lens sheet in which the optical performance measured in the third step is closest to the predetermined target value is determined by the design formula (step 4).
상기와 같은 과정을 거쳐 설계식이 확정되면, 레이저 가공, 바이트 가공 등을 이용하여, 상기 설계식으로 표시되는 단면 형상을 갖고, 일방향으로 연장된 렌즈 구조물을 금형에 연속적으로 음각한다. 그런 다음 상기 금형에 필름 기재로 사용되는 고분자 수지 등을 주입하고 경화시키는 방법 등으로 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트를 제조할 수 있다. 금형을 이용한 렌티큘러 렌즈 시트의 제조 방법은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략한다. When the design formula is determined through the above process, the lens structure having a cross-sectional shape represented by the design formula and extending in one direction is continuously engraved into the mold using laser processing, bite processing, or the like. Then, the lenticular lens sheet of the present invention may be manufactured by a method of injecting and curing a polymer resin or the like used as a film substrate in the mold. Since the manufacturing method of the lenticular lens sheet using a metal mold | die is well known in the art, detailed description is abbreviate | omitted.
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
[비교예] [Comparative Example]
곡률 반경(r)이 약 93㎛이고, 원뿔형 상수(k) 값이 약 -0.4이며, 렌즈 피치가 200㎛인 타원형의 단면을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트의 수평 시야각 휘도 및 수직 시야각 휘도를 레이 트레이싱 프로그램(Ray-tracing program)을 이용한 시뮬레이션을 통해 측정하였다. 측정 결과는 도 6 에 도시하였다. The horizontal viewing angle luminance and the vertical viewing angle luminance of the lenticular lens sheet having an elliptical cross section having a curvature radius r of about 93 μm, a conical constant k of about −0.4, and a lens pitch of 200 μm, and a ray tracing program ( It was measured through a simulation using a ray-tracing program. The measurement result is shown in FIG.
또한, 레이-트레이싱 프로그램을 통해 상기 렌티큘러 렌즈 시트의 명암 패턴을 측정하였다. 측정 결과는 도 8에 도시하였으며, 이때 명암 패턴의 최대 휘도차는 4.6×105으로 나타났다. In addition, the contrast pattern of the lenticular lens sheet was measured through a ray-tracing program. The measurement results are shown in FIG. 8, wherein the maximum luminance difference of the light and dark patterns was found to be 4.6 × 10 5 .
이때, 시뮬레이션 조건은 다음과 같다.At this time, the simulation conditions are as follows.
1. 광원으로 약 28mm의 간격으로 배열된 16개의 CCFL 램프로 이루어진 TV용 직하형 백라이트 유닛을 사용.1. As a light source, use a direct backlight unit for TVs consisting of 16 CCFL lamps arranged at intervals of about 28 mm.
2. 상기 백라이트 유닛 상부에 두께 2 mm이고 헤이즈(Haze)가 80%인 폴리스타이렌 재질의 확산판 및 확산필름이 적층되고, 그 위에 렌티큘러 렌즈 시트이 적층됨. 이때 상기 렌티큘러 렌즈의 연장 방향이 CCFL 광원의 연장 방향과 평행함.2. A diffusion plate and a diffusion film made of polystyrene having a thickness of 2 mm and a haze of 80% are stacked on the backlight unit, and a lenticular lens sheet is stacked thereon. The extension direction of the lenticular lens is parallel to the extension direction of the CCFL light source.
[실시예][Example]
단면 형상이 f(x)=66×exp{-x2/4962}으로 표시되고, 피치가 200㎛인 렌티큘러 렌즈들로 이루어진 렌티큘러 렌즈 시트의 수평 시야각 휘도 및 수직 시야각 휘 도를 비교예와 동일한 시뮬레이션 조건에서 측정하였다. 측정 결과는 도 7에 도시하였다.The sectional shape f (x) = 66 × exp {-x 2/4962} is displayed, the pitch is the same 200㎛ simulate a horizontal viewing angle and vertical viewing angle, luminance brightness of the lenticular lens sheet is also comprised of a lenticular lens and a comparative example Measured under conditions. The measurement result is shown in FIG.
또한, 레이-트레이싱 프로그램을 통해 상기 렌티큘러 렌즈 시트의 명암 패턴을 측정하였다. 측정 결과는 도 9에 도시하였으며, 이때 최대 휘도차는 1.5×105으로 나타났다. In addition, the contrast pattern of the lenticular lens sheet was measured through a ray-tracing program. The measurement results are shown in FIG. 9, where the maximum luminance difference was 1.5 × 10 5 .
도 6 및 7에 의해, 비교예의 렌티큘러 렌즈 시트와 실시예의 렌티큘러 렌즈 시트의 휘도차가 거의 없음을 알 수 있다. 그러나 실시예의 경우 명암 패턴의 최대 휘도차가 비교예에 비해 작으며, 도 8 및 도9에 도시된 바와 같이, 실시예의 경우 모아레로 인한 줄무늬가 비교예에 비해 훨씬 개선된 것을 알 수 있다. 6 and 7 show that there is almost no difference in luminance between the lenticular lens sheet of the comparative example and the lenticular lens sheet of the example. However, in the case of the embodiment, the maximum luminance difference of the contrast pattern is smaller than that of the comparative example, and as shown in FIGS. 8 and 9, it can be seen that the stripes due to moiré are much improved in comparison with the comparative example.
도 1은 모아레 현상을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the moiré phenomenon.
도 2는 종래의 렌티큘러 렌즈 시트를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a conventional lenticular lens sheet.
도 3은 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the lenticular lens sheet of the present invention.
도 4는 종래의 렌티큘러 렌즈 시트에서의 광 거동을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the light behavior in the conventional lenticular lens sheet.
도 5는 본 발명의 렌티큘러 렌즈 시트에서의 광 거동을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining the light behavior in the lenticular lens sheet of the present invention.
도 6은 비교예의 렌티큘러 렌즈 시트에서의 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.6 is a graph showing luminance distribution in the lenticular lens sheet of the comparative example.
도 7은 실시예의 렌티큘러 렌즈 시트에서의 휘도 분포를 보여주는 그래프이다.7 is a graph showing luminance distribution in the lenticular lens sheet of the embodiment.
도 8은 비교예의 렌티큘러 렌즈 시트에서의 명암 패턴의 세기 변화를 보여주는 도면이다.8 is a view showing a change in intensity of the contrast pattern in the lenticular lens sheet of the comparative example.
도 9는 실시예의 렌티큘러 렌즈 시트에서의 명암 패턴의 세기 변화를 보여주는 도면이다. 9 is a view showing a change in intensity of the contrast pattern in the lenticular lens sheet of the embodiment.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090002988A KR101246701B1 (en) | 2009-01-14 | 2009-01-14 | Lenticular lens sheet having a improved moire and method for designing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090002988A KR101246701B1 (en) | 2009-01-14 | 2009-01-14 | Lenticular lens sheet having a improved moire and method for designing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100083546A KR20100083546A (en) | 2010-07-22 |
| KR101246701B1 true KR101246701B1 (en) | 2013-03-25 |
Family
ID=42643279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090002988A KR101246701B1 (en) | 2009-01-14 | 2009-01-14 | Lenticular lens sheet having a improved moire and method for designing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101246701B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06301035A (en) * | 1993-04-16 | 1994-10-28 | Dainippon Printing Co Ltd | Plane light source, display device using the same and lens sheet used for the same |
| JPH10283818A (en) | 1997-04-02 | 1998-10-23 | Taiho Ind Co Ltd | Planar illuminant and method of uniforming its luminance |
| KR20070061477A (en) * | 2004-09-30 | 2007-06-13 | 소니 가부시키가이샤 | Optical sheet, backlight, and liquid crystal display device |
-
2009
- 2009-01-14 KR KR1020090002988A patent/KR101246701B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06301035A (en) * | 1993-04-16 | 1994-10-28 | Dainippon Printing Co Ltd | Plane light source, display device using the same and lens sheet used for the same |
| JPH10283818A (en) | 1997-04-02 | 1998-10-23 | Taiho Ind Co Ltd | Planar illuminant and method of uniforming its luminance |
| KR20070061477A (en) * | 2004-09-30 | 2007-06-13 | 소니 가부시키가이샤 | Optical sheet, backlight, and liquid crystal display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100083546A (en) | 2010-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101210985B1 (en) | Lenticular optical film with reduced moire and backlight unit comprising the same | |
| KR100988463B1 (en) | optical film and manufacturing process thereof | |
| US7106517B2 (en) | Display optical films | |
| US7453639B2 (en) | Diffusion sheet, rear projection screen provided with diffusion sheet, method of manufacturing mold for diffusion sheet, and method of manufacturing diffusion sheet | |
| TWI484260B (en) | Micro-lens array sheet and backlight unit comprising the same | |
| US20110019128A1 (en) | Optical member, lighting device, display device, television receiver and manufacturing method of optical member | |
| KR101178722B1 (en) | Light guide panel and lcd back light unit using the same | |
| KR20070085643A (en) | Long curved wedges in an optical film | |
| JP2009058658A (en) | Optical sheet | |
| CN101995595A (en) | Optical sheet for controlling the direction of ray of light | |
| JP2005300907A (en) | Screen and image projection system using the same | |
| KR100879948B1 (en) | Edge type backlight unit of using micro rectangular lens pattern | |
| JP4815930B2 (en) | Light transmissive film, backlight device, and liquid crystal display device | |
| KR20110084856A (en) | Method for manufacturing anti-glare film | |
| KR101246701B1 (en) | Lenticular lens sheet having a improved moire and method for designing the same | |
| JP2008299071A (en) | Optical sheet, back light unit using the same and display device | |
| JP2006017957A (en) | Lens film | |
| KR20090083056A (en) | Lense type condensing film and direct type backlight unit having the same | |
| KR101231713B1 (en) | Lenticular optical film and backlight unit having the same | |
| JP2009192610A (en) | Liquid crystal display | |
| JP5646728B2 (en) | Condensing film excellent in adhesion preventing performance and moire preventing effect, backlight unit including the same, display device, and manufacturing method of condensing film | |
| KR20120134495A (en) | Microlens array sheet | |
| KR20080018279A (en) | Lenticular lens sheet | |
| JP2005099705A (en) | Reflective substrate and liquid crystal display panel using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160216 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170216 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180116 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190116 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200116 Year of fee payment: 8 |