KR101257335B1

KR101257335B1 - 광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치

Info

Publication number: KR101257335B1
Application number: KR1020120070113A
Authority: KR
Inventors: 이정민; 조성식; 이태준; 이우종; 김희정; 김영일; 민지홍
Original assignee: 주식회사 엘엠에스
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2013-04-23

Abstract

본 발명은 광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치에 관한 것으로서, 제1베이스 필름; 상기 제1베이스 필름 상에 구비되는 제1광학패턴층; 상기 제1광학패턴층 상에 부분적으로 접착되는 제2베이스 필름; 및 상기 제2베이스 필름 상에 구비되는 제2광학패턴층을 포함하며, 적어도 상기 제1광학패턴층 상부에 구비되며, 적어도 일부에 확산패턴이 형성된 확산층이 구비되는 것을 특징으로 하며, 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트의 접착부위에서 발생하는 이상 빔에 의한 휘도 저하를 억제할 수 있다.

Description

광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치{Optical device, and light source having the same and display}

본 발명은 광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휘도를 향상시킬 수 있는 광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display)는 자체적으로 빛을 내지 못하고, 외부 광원에서 입사되는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식의 표시장치이다. 액정표시장치는 액정패널의 일측에 백라이트 유닛(BLU: Back Light Unit)을 구비하고, 백라이트 유닛으로부터 방출되는 빛의 투광율을 조절하여 화상을 나타낸다. 백라이트 유닛은 통상 형광램프, LED(Light Emitting Device) 등의 광원과, 도광판, 확산시트, 프리즘 시트 등의 광학시트들을 포함한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해 사시도이고, 도 2는 프리즘 시트의 구조를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 액정표시장치는 백라이트 유닛(10)과 액정패널(20)을 포함한다. 일반적으로 백라이트 유닛(10)은 액정패널(20)에 빛을 조사하도록 액정패널(20)의 후방에 구비되며, 광원(11), 반사판(12), 도광판(13), 확산시트(14), 프리즘 시트(15, 16) 및 보호시트(17)를 포함한다.

광원(11)에서 방출된 빛은 도광판(13)에의 의해 면광원의 형태로 변환되며, 반사판(12)은 도광판(13) 후방에 배치되어 도광판(13) 후방으로 출사된 빛을 도광판(13)으로 반사시켜 입사시킴으로써 빛의 손실을 최소화한다. 확산시트(14)는 도광판(13)으로부터 입사된 빛을 균일하게 분산시키는 역할을 하고, 프리즘 시트(15, 16)는 그 표면에 형성된 광학패턴을 이용해서 입사된 빛을 집광하여 액정패널(20)로 출사시키며, 보호시트(17)는 프리즘 시트(15, 16) 상부에 구비되어 프리즘 시트(15, 16)를 보호하는 역할을 한다.

프리즘 시트(15, 16)는 투광성 베이스 필름 상부에 정면 방향의 휘도 향상을 위하여 통상 45°의 경사면을 가지고 있는 삼각 어레이(array) 형태의 광학패턴이 형성되어 있는 광학패턴층으로 형성된다. 이와 같은 광학패턴은 산 모양으로 형성되어 있어 작은 외부의 긁힘에 의해서 산의 상부가 쉽게 부서지거나 일그러져 손상되기 쉽다. 특히 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 복수의 프리즘 시트(15, 16)를 접착하여 사용하는 경우, 도 2의 (b)와 같이 접착 과정에서 하부에 구비되는 프리즘 시트의 광학패턴이 변형되거나 손상되는 현상이 발생하게 된다. 광원에서 발생된 빛은 프리즘 시트의 표면과 거의 직교하는 방향으로 출사되는 것이 이상적이나, 광학패턴이 손상된 경우에는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 프리즘 시트의 광학패턴이 변형 또는 손상된 부분을 출사하면서 광의 경로가 변경되는 이상빔이 발생하게 된다. 따라서 복수의 프리즘 시트를 접착하는 과정에서 프리즘 시트의 광학패턴이 변형 또는 손상된 부위에서 출사한 광과, 정상부위에서 출사한 광의 경로차이가 존재하게 되어 휘도가 저하되고, 액정표시장치의 화상에 불량이 발생하게 된다. 이러한 불량이 프리즘 시트의 일부 영역에서라도 발생하면 해당 프리즘 전체는 사용하지 못하게 되므로 생산성 저하를 불러오고, 이는 곧 원가 상승의 부담으로 작용하게 된다.

KR

2007-0074642

A1

KR

2010-0038073

A1

본 발명은 이상 빔의 발생을 억제할 수 있는 광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치를 제공한다.

본 발명은 휘도를 균일하게 구현할 수 있는 광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치를 제공한다.

본 발명은 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 광학부재, 이를 구비하는 광원장치 및 표시장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 광학부재는, 제1베이스 필름; 상기 제1베이스 필름 상에 구비되는 제1광학패턴층; 상기 제1광학패턴층 상에 부분적으로 접착되는 제2베이스 필름; 및 상기 제2베이스 필름 상에 구비되는 제2광학패턴층을 포함하며, 적어도 상기 제1광학패턴층 상부에 구비되며, 적어도 일부에 확산패턴이 형성된 확산층이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1광학패턴층은 10 내지 80㎛를 주기로 광학패턴이 형성될 수도 있다. 그리고 상기 제1광학패턴층과 상기 제2베이스 필름 사이에 형성되는 접착 면적은 상기 상기 제1베이스 필름 또는 제2베이스 필름의 면적에 대해서 0.5% 내지 15%일 수도 있다.

상기 확산층은 상기 제1광학패턴층과 상기 제2베이스 필름이 접착되는 부위에 대응하는 부분에 확산패턴이 형성될 수도 있다.

상기 확산패턴은 표면 거칠기를 갖도록 형성될 수도 있다. 이때, 상기 표면 거칠기는 1 내지 20㎛일 수도 있다.

상기 확산패턴은 산란입자를 이용하여 형성될 수도 있다. 이때, 상기 산란입자는 지르코니아(Zr), 알루미나(Al), 타이타니아(Ti), 실리카(Si), 글래스(glass) 및 PMMA(poly methy methacrylate) 중 적어도 어느 하나일 수도 있다.

상기 확산층은 상기 제2베이스 필름 내에 형성될 수도 있다.

상기 확산층은 상기 제2광학패턴층 상부에 구비될 수도 있다.

상기 광학부재는 40% 이하의 휘도 변화율을 갖고, 4° 내지 11°의 반치각과, 15.2% 내지 54%의 헤이즈(HZ)를 가질 수도 있다.

또한, 상기 광학부재는 50 내지 85%의 투과율을 가질 수도 있다.

전술한 특성을 갖는 광학부재를 이용하여 광원장치를 구성할 수도 있고, 이렇게 구성된 광원장치를 이용하여 표시장치를 구성할 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 광학부재는 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트의 접착부위에서 발생하는 이상 빔에 의한 휘도 저하를 억제할 수 있다. 즉, 하부 프리즘 시트 상부에 확산층을 개재함으로써 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트가 접착되면서 발생하는 광학패턴의 손상으로 인해 발생하는 이상 빔의 발생을 억제한다. 따라서 광학부재가 적용되는 광원장치 및 표시장치 등의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해 사시도.
도 2는 프리즘 시트의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광학부재의 구조 및 이를 투과한 광의 분포를 보여주는 도면.
도 4 및 도 5는 광학부재의 변형 예를 보여주는 도면.
도 6은 프리즘 시트의 접착 방법에 따른 확산패턴의 다양한 형상을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 광학부재의 구조를 보여주는 도면.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 광학부재를 이용한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광학부재의 구조 및 이를 통해 투과되는 광의 분포를 보여주는 도면이고, 도 4 및 도 5는 광학부재의 변형 예를 보여주는 도면이며, 도 6은 프리즘 시트의 접착 방법에 따른 확산패턴의 다양한 형상을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 변형 예를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 광학부재는 하부 프리즘 시트(120)와, 하부 프리즘 시트(120) 상부에 접착 구비되는 상부 프리즘 시트(130) 및 확산층(140)을 포함한다. 이때, 확산층(140)은 적어도 하부 프리즘 시트(120) 상부에 구비될 수 있다.

하부 프리즘 시트(120)는 제1베이스 필름(122)과, 제1베이스 필름(122) 상에 형성되는 제1광학패턴층(124)을 포함한다.

상부 프리즘 시트(130)는 제1광학패턴층(124)에 접착되는 제2베이스 필름(132)과, 제2베이스 필름(132) 상부에 형성되는 제2광학패턴층(134)을 포함한다. 제1광학패턴층(124)은 접착성을 갖는 물질을 이용하여 형성될 수도 있으며, 제1광학패턴층(124)과 상부 프리즘 시트(130) 사이에 별도의 접착부재가 구비될 수도 있다. 상부 프리즘 시트(130)를 하부 프리즘 시트(120) 상부에 접착할 때 제1광학패턴층(124)과 제2광학패턴층(134)은 광학패턴의 배열 방향이 소정 각도를 가지며 교차하도록 배치되어야 한다. 이와 같은 교차 각도는 광학패턴의 형상에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 광학패턴이 삼각형의 단면형상을 가지면서 일방향으로 연속해서 배열되는 경우에는 광학패턴의 배열방향이 서로 직교하도록 상부 프리즘 시트(130)를 배치하는 것이 바람직하다.

제1베이스 필름(122)과 제2베이스 필름(132)은 가시광 영역의 빛에 대해 투과성이 좋은 폴리카보네이트(PC : Ploycarbonate), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET : polyethylene Terephthalate), 폴리프로필렌(PP : PloyPropylene), 폴리에틸렌(PE : Polyethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA : PolyMethyl MethAcrylate) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 이들 재료들은 후방에서 입사된 광을 투과시키는 재료이며, 비교적 높은 굴절률을 갖는다.

제1광학패턴층(124) 및 제2광학패턴층(134)은 후방에서 입사되는 빛을 집광하여 전방, 즉 액정패널 측으로 출사시키기 위한 광학패턴을 포함한다. 광학패턴은 소정의 단면을 가지며 제1베이스 필름(122) 및 제2베이스 필름(132)의 어느 일 방향을 따라 연속적으로 배열되어 형성될 수 있다. 예컨대 광학패턴은 도 3에 도시된 바와 같이 일정한 크기의 삼각형 단면형상으로 형성될 수도 있고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 일정한 크기의 삼각형 단면형상과 상기 삼각형 단면형상보다 높은 단차를 갖는 돌출구조물(B)이 부분적으로 형성된 이중 구조로 형성될 수도 있다. 도 6의 (c)에서는 돌출구조물(B)이 거의 볼록 렌즈형태로 형성된 것으로 나타나 있지만, 그 형태는 이에 한정되지 않는다. 여기에서 일정한 크기의 광학패턴이 일정한 주기를 가지며 형성되는 경우, 광학패턴은 10 내지 80㎛ 정도의 주기, 바람직하게는 20 내지 60㎛ 정도의 주기를 가지며 형성되는 것이 좋다. 광학패턴의 주기가 제시된 범위보다 작은 경우 광학패턴을 형성하는데 어려움이 있으며, 제시된 범위보다 큰 경우에는 무아레(moire)나 뉴튼링(Newton ring) 같은 광 결함 현상이 발생하여 휘도 등 광 특성을 일정하게 제어하는데 어려움이 있다.

특히, 제1광학패턴층(124)은 도 6의 (c)에 도시된 바와 같은 이중 구조로 형성하는 경우, 단차가 높은 돌출구조물(127)이 제2베이스 필름(132)(125)과 접착되기 때문에 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130) 간의 접착 면적을 감소시킬 수 있다. 여기에서 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130)를 서로 접착시키는 경우, 상부 프리즘 시트(130)에 접착되는 제1광학패턴층(124)에 형성된 광학패턴의 형상이 일부 변형된다. 그 결과 접착 부위에서의 광 특성이 변화하여 휘도가 저하되는 현상이 발생하게 된다. 따라서 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130), 즉 제1광학패턴층(124)과 제2베이스 필름(132) 간의 접착 면적을 감소시키는 것이 좋다. 예컨대 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130) 간에 형성되는 접착 면적은 상하부 프리즘 시트(120, 130) 면적의 0.5 내지 15%, 바람직하게는 2.5 내지 10% 정도가 좋다. 접착 면적이 제시된 범위보다 작은 경우에는 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130) 간의 접착력이 낮아 서로 분리되는 등 불량이 발생하기 쉽고, 제시된 범위보다 큰 경우에는 프리즘 시트를 통해 출사되는 광의 굴절률이 변경되어 휘도 등과 같은 광 특성이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 본 발명에서는 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130)를 접착하는 과정에서 발생하는 제1광학패턴층(124)의 변형에 의해 광 특성이 변화하여 휘도가 저하되는 현상을 억제하기 위해, 적어도 하부 프리즘 시트(120) 상부에 광 특성, 예컨대 광 경로를 보정해주기 위한 확산패턴(142)이 형성된 확산층(140)을 구비할 수 있다. 이때, 확산패턴(142)은 확산층(140)의 내부 또는 표면 전체에 걸쳐 형성될 수도 있고, 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130)가 접착되는 영역에 대응하는 부분에 형성될 수도 있다. 이와 같은 확산층(140)은 헤이즈(Haze)를 형성하여 광을 고르게 확산시키는 역할을 한다. 헤이즈의 정도는 후술하는 확산패턴(142)을 형성하는 산란입자의 크기와 밀도, 표면 거칠기 정도에 따라 제어될 수 있다.

도 3(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 확산층(140)은 필름 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우, 확산층(140)은 다양한 광학부재, 예컨대 기존에 존재하는 반사형 편광판, 편광판, 보호시트 등 일 수도 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 프리즘 시트(130)가 확산층(140)의 역할도 수행할 수도 있다.

확산층(140)은 내부 또는 표면에 산란입자(X)를 포함하여 형성될 수도 있다. 예컨대 확산층(140)은 도 4에 도시된 바와 같이 상부 프리즘 시트(130)를 제조하는 과정에서 제2 베이스 필름 내에, 또는 제2광학패턴층(134) 내에 산란입자(X)를 분산시켜 확산패턴(142)을 형성함으로써 형성될 수도 있다. 또한, 도시되어 있지는 않지만 전술한 반사형 편광판, 편광판 또는 보호시트를 제조할 때 그 내부 또는 표면에 산란입자(X)를 분산시켜 확산패턴(142)을 형성하여 확산층(140)으로 사용할 수도 있다. 이때, 각 필름 표면에 확산패턴(142)을 형성하는 경우, 산란입자(X)가 분산되어 있는 물질을 각 필름 표면에 코팅하거나 부착할 수도 있다.

산란입자(X)는 비드(bead) 형상일 수도 있으며, 지르코니아(Zr), 알루미나(Al), 타이타니아(Ti), 실리카(Si) 등의 무기물이나, PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 등의 유기물이 사용될 수 있다. 그 크기는 100 ㎚ 내지 10 ㎛ 정도의 크기로 형성될 수 있으며, 그 크기와 분산 밀도는 원하는 굴절률, 휘도 등과 같은 광특성에 따라 조절될 수도 있다. 산란입자의 크기 및 분산 밀도 등을 조절하여 헤이즈 크기를 제어할 수 있는데, 예컨대 산란입자의 크기와 분산 밀도를 증가시켜 헤이즈의 크기를 증가시킬 수도 있다.

또한, 확산층(140)은 그 표면에 거칠기(Y)를 형성하여 확산패턴(142)을 형성할 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 광학부재 표면에 거칠기(Y)를 형성하여 구현될 수도 있다.

다시 말해서, 확산층(140)은 표면에 거칠기(Y)가 형성된 별도의 필름일 수도 있고, 표면에 거칠기(Y)가 형성된 반사형 편광판, 편광판, 보호시트 등의 광학부재일 수도 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 액정패널(20)의 하부에 구비되는 편광판(30)의 하부면에 거칠기(Y)를 형성하여, 편광판을 확산층(140)으로 사용할 수도 있다. 여기에서는 액정패널(20) 하부에 구비되는 편광판의 하부면에 거칠기(Y)를 형성한 것으로 설명하고 있으나, 거칠기(Y)를 그 상부면에 형성하거나 양면에 형성할 수도 있다. 그리고 액정패널(20) 상부에 구비되는 편광판의 하부면 및 상부면에도 거칠기(Y)를 형성하여 확산판으로 사용할 수도 있음은 물론이다. 표면 거칠기(Y)는 1 내지 20㎛ 정도로 형성될 수 있으며, 표면 거칠기(Y) 정도에 따라 헤이즈 크기도 제어할 수 있다. 여기에서 표면 거칠기(Y)는 거칠어진 표면의 평균 높이를 나타낸 것이다.

그리고 확산층(140)은 단일 필름 형태로 형성될 수도 있고, 복합 필름 형태로 형성될 수도 있으며, 하부 프리즘 시트(120) 상부에 적어도 두 군데 이상 적용되어 사용될 수도 있다.

이와 같이 형성되는 확산층(140)은 적어도 하부 프리즘 시트(120) 상부에 구비되어 하부 프리즘 시트(120)로 투과한 광의 경로를 변화시켜 광이 일정한 각도를 가지며 외부로 방출되도록 한다. 즉, 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130)의 접착 부위에서 광학패턴의 변형으로 경로가 변경된 광의 경로를 다시 조절하여 광이 일정한 방향을 가지며 외부로 방출되도록 한다. 따라서 상부 프리즘 시트(130)나 이와 같은 프리즘 시트가 적용된 광원 유닛 또는 표시장치에서 휘도(intensity)가 부분적으로 저하되는 현상을 억제할 수 있다.

확산패턴(142)은 확산층(140) 전체에 걸쳐 형성될 수도 있지만, 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130)의 접착되는 부분에 대응하는 영역에 형성될 수도 있다. 따라서 확산패턴(142)은 하부 프리즘 시트(120)에 형성되는 광학패턴의 형상과, 그에 따라 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130)가 접착되면서 형성되는 접착면 형태에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 확산패턴(142)이 접착되는 부분에 대응하는 영역에 형성된다는 것은 확산패턴(142)과 접착부분의 면적이 동일하다는 것으로 제한되는 것은 아니며, 접착부분을 통과한 빛의 경로에 영향을 줄 수 있는 면적으로 형성됨을 의미한다.

도 6의 (a)를 참조하면, 제1광학패턴층(124)에는 일 방향을 따라 연속적으로 형성된 광학패턴이 일정한 간격을 가지며 배열되어 있고, 광학패턴들은 교대로 번갈아가면서 제2베이스 필름(132)에 접착되어 있다(A : 접착, B : 미접착). 이 경우, 확산패턴(142)은 일정한 간격을 가지며 확산층(140) 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 어느 일 방향을 따라 연속적으로 배열되어 형성될 수 있다

도 6의 (b)를 참조하면, 제1광학패턴층(124)에는 일 방향을 따라 연속적으로 형성된 광학패턴이 일정한 간격을 가지며 배열되어 있고, 외력에 의해 손상되기 쉬운 가장자리부분과 중심부분에 형성된 몇몇의 광학패턴들이 제2베이스 필름(132)에 접착되어 있다. 이에 확산패턴(142)은 확산층(140)의 양쪽 가장자리부분과 중심부분 일부에 형성될 수 있다.

도 6의 (c)를 참조하면, 제1광학패턴층(124)에는 서로 다른 단차를 갖는 이중 구조의 광학패턴이 형성되어 있고, 단차가 높은 광학패턴(B)이 제2베이스 필름(132)에 접착되어 있다. 이 경우에는 확산패턴(142)이 단차가 높은 영역에 대응되도록 형성될 수 있다. 이때, 단차가 높은 부분을 볼록렌즈 형태로 형성할 수도 있는데, 이 경우의 확산패턴(142)은 상호 이격된 점(point) 형상으로 형성될 수 있다.

이와 같이 형성된 광학부재는 백라이트 유닛 등과 같은 광원장치나, 액정표시장치 등의 표시장치에 적용되어 프리즘 시트 등과 같은 다른 광학부재의 접착으로 인해 발생하는 광 특성, 예컨대 휘도 저하를 억제할 수 있다. 여기에서는 확산층(140)이 상부 프리즘 시트(130) 상부에 형성된 것으로 설명하였지만, 도 7에 도시된 것처럼 확산층(140)은 하부 프리즘 시트(120)과 상부 프리즘 시트(130) 사이에 형성될 수도 있다. 이 경우 하부 프리즘 시트(120)은 확산층(140)과 직접 접착되어 제1광학패턴층(124)이 변형된다. 확산층(140)에 형성되는 확산패턴층(142)은 하부 프리즘 시트(120)와의 접착 면적에 대응하여 형성된다. 이와 같이 확산층(140)을 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130) 사이에 형성하는 경우, 확산층(140)을 상부 프리즘 시트(130) 상부에 형성할 때보다 접착부위에서 광 특성이 저하되는 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 확산층(140)의 형성 위치가 접착부위로부터 멀리 떨어질수록 접착부위를 통해 출사되는 광이 확산될 확률이 높아지기 때문에 광 경로를 보정해주는 효과가 낮아질 수도 있다. 따라서 확산층(140)을 하부 프리즘 시트(120)와 상부 프리즘 시트(130) 사이에 구비하여 접착 부위에서의 광 특성 저하를 효과적으로 억제할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 광학부재의 성능을 평가하기 위한 시뮬레이션 결과에 대해서 설명한다.

도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 광학부재를 이용한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.

먼저, 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트 간의 접착 면적에 따른 확산 정도를 측정하기 위한 시뮬레이션을 수행하였다.

시뮬레이션에 사용된 프리즘 시트는 50㎛의 주기를 갖는 광학패턴이 형성된 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트가 사용되었으며, 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트 접착 시 하부 프리즘 시트에 형성된 광학패턴 상부의 0.25㎛, 1㎛, 5㎛, 7.5㎛ 및 10㎛가 상부 프리즘 시트 하부에 접착되도록 하였다. 이에 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트 간의 접착 면적이 프리즘 시트 전체 면적의 0.5%, 2%, 10%, 15% 및 20%로 변화되도록 하였다. 그리고 21개의 광원을 50 주기마다 설치하였으며, 총 광량(TT)은 0.99lumen이고, 3백만 광선(ray)이 사용되었다. 시뮬레이션을 통해 확산 각도(광원에서 방출되어 프리즘 시트의 표면에 직교하여 출사되는 직진광(0°)을 기준으로 퍼진 광의 각도)에 대해, 반치각(최대 휘도를 기준으로, 휘도가 최대 휘도의 1/2이 되는 관측각)과 휘도(intensity)의 변화율을 측정하였으며, 그 결과는 하기의 표1 내지 5와 같으며, 도 8 내지 도 12에 도식화하였다.

확산각도(°)	반치각(°)	최대 휘도	최소 휘도	휘도 변화율(%)
0.5	1	614224.1	7.48894	99.9988
1	2	396311.2	17888.54	95.4862
1.25	3	280712.1	86004.01	69.3622
1.75	4	220661.5	141882.1	35.7015
2.5	6	194364.1	168380.2	13.3687
5	11	182213.1	178956.3	1.7874

확산각도(°)	반치각(°)	최대 휘도	최소 휘도	휘도 변화율(%)
0.5	1	613548.99	7.55	99.9988
1	2	396297.99	17959.26	95.4682
1.25	3	280628.46	86097.93	69.3196
1.75	4	22960.94	141913.56	35.9161
2.5	6	194462.88	168494.61	13.3538
5	11	182301.56	179477.7	1.5490

확산각도(°)	반치각(°)	최대 휘도	최소 휘도	휘도 변화율(%)
0.5	1	597553.14	20.08	99.9967
1	2	391492.04	19409.93	95.0421
1.25	3	278815.69	87841.52	68.4948
1.75	4	219927.81	142909.17	35.02
2.5	6	195145.11	168705.41	13.5487
5	11	182522.99	179270.88	1.7818

확산각도(°)	반치각(°)	최대 휘도	최소 휘도	휘도 변화율(%)
0.5	1	577836.73	45.130804	99.9922
1	2	384960.65	21329.74	94.4592
1.25	3	276895.35	89667.06	67.6170
1.75	4	219283.82	143763.56	34.4395
2.5	6	193880.25	168801.11	12.9354
5	11	182517.91	179252.76	1.7889

확산각도(°)	반치각(°)	최대 휘도	최소 휘도	휘도 변화율(%)
0.5	1	552047.21	108.30	99.9804
1	2	377181.0	24273.30	93.5645
1.25	3	274128.51	91996.36	66.4404
1.75	4	218212.9	144831.95	33.6281
2.5	6	193607.22	196165.71	12.6243
5	11	182608.41	179480.17	1.7131

상기 표1 내지 5는 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트의 접착 면적을 0.5%, 2%, 10%, 15% 및 20%로 변화시키면서 반치각과 휘도 변화율을 측정한 결과로서, 하부 프리즘 시트와 상부 프리즘 시트 간의 접착 면적이 넓을수록 전체 광량이 감소하고, 휘도 변화율이 감소하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다.

여기에서 휘도 변화율은 최대 휘도와 최소 휘도를 더한 값에 대한 최대 휘도의 비를 의미한다. 상기 표들에 나타난 시뮬레이션 결과를 살펴보면, 반치각이 4°, 6° 및 11°인 경우, 휘도 변화율이 40% 이내의 값을 갖고, 반치각이 1°, 2° 및 3°인 경우에는 휘도 변화율이 지나치게 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 이때, 휘도 변화율이 지나치게 큰 경우에는 광이 부분적으로 지나치게 밝거나 또는 지나치게 어두운 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이와 같이 반치각이 구해지면, 이를 이용하여 광학부재의 헤이즈(haze, HZ)를 구할 수 있다. 헤이즈는 투과성 재료의 투광성을 측정하는 값으로 하기의 수학식 1으로 구할 수 있다.

헤이즈 측정 장치 및 측정방법은 이미 국제표준화기구(ISO)에 규정되어 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 IS 13468-1에 의한 헤이즈 측정 장치를 이용하여 헤이즈를 측정하였다.

헤이즈 측정 장치에 대해서 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

헤이즈 측정 장치는 광(光)을 발생시키는 광원과, 광원으로부터 발생된 광을 입사하는 시료(본 발명의 실시 예에 의해 제조된 광학부재)와, 시료를 투과한 광을 검출하여 헤이즈를 측정하는 적분구(integrated sphere)를 구비한다. 적분구에는 시료를 투과한 광(TT)이 입사하는 제 1 개구부와, 제 1 개구부와 대향되는 위치에 형성된 제 2 개구부와, 제 1 및 제 2 개구부와의 수직 방향에 형성된 제 3 개구부를 구비한다. 또한, 제 2 개구부에는 시료를 투과한 광(光) 중에서 평행광(PT)의 광량(휘도)을 측정하는 제 1 센서를 구비하고, 제 3 개구부에는 시료를 투과한 광(光) 중에서 확산광(DT)의 광량(휘도)을 측정하는 제 2 센서를 구비한다. 여기에서 확산광의 광량(DT)은 시료를 투과한 광(TT)에서 평행광(PT)을 뺀 값(TT-PT)과 동일한 것으로 본다.

광원에서 발생된 광(光)은 시료를 통해 평행광(PT)과 확산광(DT) 성분으로 분리되어 적분구 내부로 입사된다. 이때, 적분구에서는 시료를 통해 입사되는 평행광(PT)과 확산광(DT)을 검출하여 헤이즈를 측정하게 된다. 헤이즈(haze)를 구하는 식은 상기 수학식 1과 같이 시료를 투과한 광(TT)에 대한 확산광(DT)의 비율로 나타낼 수 있다.

따라서, 상기 수학식 1로부터 평행광(PT)의 광량과 확산광(DT)의 광량의 비율을 알 수 있으면 헤이즈를 측정할 수 있다.

이와 같은 헤이즈 측정장치를 이용하여 헤이즈의 측정 결과는 아래의 표4에 나타난 바와 같다.

확산각도(°)	TT(lumen)	PT(lumen)	DT(lumen)	HZ(%)
0	1	1	0	0
0.5		0.9720	0.028	2.8
1		0.9360	0.064	6.4
1.25		0.9080	0.092	9.2
1.5		0.8640	0.136	13.6
1.75		0.8480	0.152	15.2
2		0.8240	0.176	17.6
2.25		0.7880	0.212	21.2
2.5		0.7320	0.268	26.8
5		0.4600	0.540	54
10		0.1520	0.848	84.8
15		0.0760	0.924	92.4
20		0.0480	0.952	95.2
25		0.0320	0.968	96.8

상기 시뮬레이션 결과에 의하면 광학부재의 휘도 변화율이 40%인 경우 4° 이상의 반치각을 갖는다. 헤이즈 측정장치를 이용하여 측정한 결과, 반치각이 4° 이상인 경우, 확산각도는 1.75° 이상이므로, 광학부재는 15.2% 이상의 헤이즈(HZ)를 갖는다. 이때, 광학부재는 85% 이하의 투과율을 갖는다. 그러나 헤이즈(HZ)가 클수록 광을 균일하게 확산시킬 수 있으나, 휘도가 저하될 수 있으므로 광학부재는 적어도 50% 이상의 투과율을 유지하는 것이 좋다. 따라서 광학부재는 4°내지 11°의 반치각을 갖고, 15.2% 내지 54% 의 헤이즈(HZ)를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 헤이즈(HZ)가 클수록 광을 균일하게 확산시킬 수는 있으나, 휘도가 저하될 수 있으므로 광학부재의 사용 목적이나 용도에 따라 헤이즈(HZ)의 크기를 적절하게 조절할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

20 : 액정패널 30 : 편광판
120 : 하부 프리즘 시트 122 : 제1베이스 필름
124 : 제1광학패턴층 130 : 상부 프리즘 시트
132 : 제2베이스 필름 134 : 제2광학패턴층
140 : 확산층 142 : 확산패턴
X : 산란입자 Y : 거칠기

Claims

제1베이스 필름;
상기 제1베이스 필름 상에 구비되며 접착성을 갖는 제1광학패턴층;
상기 제1광학패턴층 상에 부분적으로 접착되는 제2베이스 필름; 및
상기 제2베이스 필름 상에 구비되는 제2광학패턴층을 포함하며,
상기 제1광학패턴층은 10 내지 80㎛를 주기로 광학패턴이 형성되고,
상기 제1광학패턴층과 상기 제2베이스 필름 사이에 형성되는 접착 면적은 상기 제1베이스 필름 또는 제2베이스 필름의 면적에 대해서 0.5% 내지 15%이고,
상기 제2광학패턴층 상부에 구비되고, 적어도 일부에 확산패턴이 형성된 확산층을 포함하며,
40% 이하의 휘도 변화율을 갖고, 4° 내지 11°의 반치각과, 15.2% 내지 54%의 헤이즈(HZ)를 갖는 광학부재.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 확산층은 상기 제1광학패턴층과 상기 제2베이스 필름이 접착되는 부위에 대응하는 부분에 확산패턴이 형성되는 필름인 광학부재.
청구항 4에 있어서,
상기 확산패턴은 표면 거칠기를 갖도록 형성된 광학부재.
청구항 5에 있어서,
상기 표면 거칠기는 1 내지 20㎛인 광학부재.
청구항 4에 있어서,
상기 확산패턴은 산란입자를 이용하여 형성된 광학부재.
청구항 7에 있어서,
상기 산란입자는 지르코니아(Zr), 알루미나(Al), 타이타니아(Ti), 실리카(Si), 글래스(glass) 및 PMMA(poly methy methacrylate) 중 적어도 어느 하나인 광학부재.
삭제
삭제
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청구항 1에 있어서,
상기 광학부재는 50 내지 85%의 투과율을 갖는 광학부재.
청구항 1, 4 내지 8 및 12 중 어느 한 항에 기재된 광학부재를 포함하는 광원장치.
청구항 13에 기재된 광원장치를 포함하는 표시장치.