KR101409992B1 - 휘도강화 확산필름 - Google Patents

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Abstract

휘도강화 확산필름(Brightness Enhancing Diffusion Film)이 기판(2), 복수의 마이크로렌즈들(Microlens; 31) 및 복수의 그루브들(Groove; 32)을 포함한다. 마이크로렌즈들(31)은 상기 기판(2)의 광 투과면(light-exiting side; 21) 상에 실질적으로 동일한 높이(H)로 형성된다. 마이크로렌즈들(31)은 정육각형(Regular Hexagon) 형상이고 서로 인접하도록 형성된다. 마이크로렌즈들(31) 각각은 실질적으로 그 기하학적 중심(Geometric center)에서 피크(Peak; 312)를 갖는다. 그루브들(32) 각각은 하나의 마이크로렌즈(31) 일측과 다른 하나의 마이크로렌즈(31) 일측 사이에 배치되며, 곡률반경(r)으로 곡선화된 그루브 하부(curved groove bottom)를 구비한다. 마이크로렌즈들(31) 각각의 양측 상에 서로 평행한 두 개의 그루브들(32)은 피치(Pitch: P)를 정의하며, 피치(P)에 대한 곡률반경(r)의 비(r/P)는 1/50 내지 8/50의 범위로 정해진다.

Description

휘도강화 확산필름 {Brightness enhancing diffusion film}
본 출원은 2009년 6월 30일자로 특허 출원된 대만 특허출원번호 098122015호를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 광학 필름(Optical Film)에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 디스플레이 장치 또는 조명 장치에서 사용하는데 적합하고 휘도강화(Brightness Enhancement) 기능 및 광확산(Light Diffusion) 기능을 갖는 휘도강화 확산필름(Brightness Enhancing Diffusion Film: BEDF)에 관한 것이다.
통상적으로, 디스플레이 장치에 사용되는 기존의 광학 필름들은 광원으로부터 방출되는 광을 균일하게 확산시킬 수 있는 확산필름들(Diffusion Film) 및 상이한 방향들로 발산되는 광을 모을 수 있는 휘도강화 필름들(Brightness Enhancing Film)로 구분된다. 확산필름들 및 휘도강화 필름들이 다중 층이 되도록 적층함으로써, 광은 디스플레이 장치의 디스플레이 패널을 향해 보다 균일하고 밝은 방향으로 안내될 수 있다. 최근, 휘도강화 기능 및 광확산 기능을 갖는 다양한 휘도강화 확산필름들이 제안되었는데, 이들 중 하나의 확산필름을 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기존의 휘도강화 확산필름(1)은 광을 통과시키는 기판(11), 상기 기판(11)의 광 입사면(111)과 접합되는 내마모성(anti-abrasive) 확산층(12), 및 상기 기판(11)의 광 투과면(112)과 접합되는 휘도강화 확산층(13)을 포함한다. 상기 내마모성 확산층(12)은 기지부(matrix portion; 121) 및 상기 기지부(121) 내에서 분산되는 복수의 확산 입자들(122)을 포함한다. 상기 내마모성 확산층(12)은 손상을 보호하고 다른 필름들과의 상기 휘도강화 확산필름(1)의 접착을 향상시키기 위해서 상기 기판(11)으로부터 평탄하지 않은 표면을 가질 수 있다. 상기 휘도강화 확산층(13)은 임의로 배치되고 서로 높이가 상이한 복수의 반구형 마이크로렌즈(semispheric microlens; 131)로 형성된다. 광을 모을 수 있는 상기 반구형 마이크로렌즈(131) 및 광을 확산시킬 수 있는 확산 입자들(122)을 사용함으로써, 상기 휘도강화 확산필름(1)은 휘도강화 기능 및 광확산 기능을 모두 구비할 수 있다.
하지만, 상기 휘도강화 확산필름(1)의 휘도강화 확산층(13)은 미세 전기도금성형(Micro-Electroforming) 기술을 통해서 오목부(concavity)를 갖도록 형성된 마스터 몰드(Master Mold) 방식에 의해 제조되어야 한다. 이것은 휘도강화 확산필름(1)을 제조하는 생산비 및 생산 과정의 복잡도를 증가시킨다. 또한, 상기 마이크로렌즈들(131)은 임의로 배치되고 서로 높이가 상이하기 때문에, 상기 마이크로렌즈들(131) 사이에 형성된 복수의 갭들(Gap; 132)은 상이한 깊이 및 폭을 갖는다. 따라서 상기 휘도강화 확산필름(1)은, 상기 기판(11)의 광 투과면(112)으로부터 방출되는 광이 상기 갭들(132) 및 마이크로렌즈들(131)을 통과할 때, 상기 갭들(132) 및 마이크로렌즈들(131) 사이에 불균일한 휘도 및 확산 효과를 갖는다. 한편, 본원 발명의 발명자들은 상기 휘도강화 확산필름(1)이 비교적 열악한 탁도값(Haze Value)을 갖는다는 것과, 상기 휘도강화 확산필름(1) 내에서 광을 모으기 위한 유효 마이크로렌즈들(131)의 밀도가 비교적 낮다는 것을 발견하였다. 그러므로 기존의 휘도강화 확산필름(1)의 휘도강화 기능 및 광확산 기능은 만족하기 어렵다.
또한, 휘도강화 필름들이 미국 등록특허번호 제7,286,280B2호, 미국 공개특허번호 제2006/0146562A1호, 미국 등록특허번호 제7,092,166B1호 등에 개시되어 있다. 예를 들면, 미국 등록특허번호 제7,286,280B2호에 개시되어 있는 휘도강화 필름은 백릿(Backlit) 영상 디스플레이에 사용되며, 복수의 비교적 큰 크기의 마이크로렌즈들 및 복수의 비교적 작은 크기의 마이크로렌즈들을 포함한다. 비교적 작은 크기의 마이크로렌즈들 각각은 상기 비교적 큰 크기의 마이크로렌즈들 중에서 서로 인접하는 두 개의 마이크로렌즈들 사이의 갭(Gap) 내에 형성된다. 이러한 미국 등록특허에서, 비교적 작은 크기의 마이크로렌즈들을 형성함으로써 상기 갭 영역들을 줄이고자 했지만, 상기 마이크로렌즈들 사이에서 불가피하게 투과되는 갭들이 존재하기 때문에 휘도의 균일도 및 탁도값의 개선이 제한된다.
또한, 촛점막 마스터(focusing screen master)가 미국 공개특허번호 제2006/0146562A1호에 개시되어 있다. 촛점막 마스터는 카메라 등에 사용되며, 복수의 벌집형(Honeycomb) 마이크로렌즈들을 포함한다. 상기 마이크로렌즈들은 밀집되게 배치된다. 서로 높이가 상이하고, 그 기하학적 중심들로부터 천이된 피크 위치들을 갖는 마이크로렌즈들에 의해, 초점 효과가 이루어질 수 있다. 그러나 상기 마이크로렌즈들의 두 개의 이웃하는 마이크로렌즈들 사이의 결합 면을 변경함이 없이, 촛점막 마스터는 광원으로부터 광을 효율적으로 확산시킬 수 없는데, 즉, 촛점막 마스터 비교적 낮은 탁도값을 갖는다. 따라서 촛점막 마스터는 애플리케이션을 디스플레이 장치의 백라이트 모듈로 안내하는데 적합하지 않다.
따라서 본 발명의 목적은 비교적 높은 탁도값(Haze Value)을 제공할 수 있고, 그 구조를 조절함으로써 특정 제품에 대해 원하는 휘도강화 비(luminance enhancement ratio)를 제공할 수 있는 휘도강화 확산필름을 제공하기 위한 것이다.
이에 따라 본 발명에 따른 휘도강화 확산필름은, 광 투과면(light-exiting side)을 갖는 기판; 상기 광 투과면 상에 실질적으로 동일한 높이(H)로 형성되는 복수의 마이크로렌즈들(Microlens)―여기서, 마이크로렌즈들은 정육각형(Regular Hexagon) 형상이고 서로 인접하며, 마이크로렌즈들 각각은 실질적으로 그 기하학적 중심(Geometric center)에서 피크(Peak)를 가짐―; 및 하나의 마이크로렌즈 일측과 다른 하나의 마이크로렌즈 일측 사이에 각각 배치되며, 곡률반경(r)으로 곡선화된 그루브 하부(curved groove bottom)를 구비하는 복수의 그루브들(Groove)을 포함하며, 상기 마이크로렌즈들 각각의 양측 상에 서로 평행한 두 개의 그루브들은 피치(Pitch: P)를 정의하며, 상기 피치(P)에 대한 곡률반경(r)의 비(r/P)는 1/50 내지 8/50의 범위로 정해지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휘도강화 확산필름은 확산층 또는 확산 입자들이 휘도강화 확산필름 내에 사용되지 않더라도 기존의 휘도강화 확산필름에 비해 보다 효율적으로 광을 확산시킬 수 있다.
본 발명에 따른 휘도강화 확산필름은 디스플레이 장치 또는 조명 장치에서 사용하는데 적합하도록 그 구조 내의 r/P 및 H/P를 조절함으로써 원하는 휘도강화 비를 제공할 수 있다.
본 발명의 기타 특징들 및 장점들이 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 이하의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1은 기존의 휘도강화 확산필름의 부분 단면도(Fragmentary cross-sectional view)이다.
도 2는 기존의 휘도강화 확산필름의 부분 평면도이다.
도 3은 본 발명 바람직한 실시예에 따른 휘도강화 확산필름의 부분 평면도이다
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절개된 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휘도강화 확산필름은 기판(2), 복수의 마이크로렌즈들(31) 및 복수의 그루브들(32)을 포함한다.
기판(2)은 광 투과면(light-exiting side; 21) 및 광 입사면(light-incident side; 22)을 갖는다.
마이크로렌즈들(31)은 서로 인접하며, 광 투과면(21)으로부터 실질적으로 동일한 높이(H)로 돌출된다. 각각의 마이크로렌즈들(31)은 정육각형 형상으로 형성되고, 실질적으로 그 기하학적 중심에서 피크(312)를 갖는다. 각각의 마이크로렌즈들(31)의 높이(H)는 상기 마이크로렌즈들(31) 중에서 해당 마이크로렌즈의 피크(312) 및 상기 기판(2)의 광 투과면(21) 사이의 거리에 의해 정해진다.
각각의 그루브들(32)은 하나의 마이크로렌즈(31)의 일측 및 다른 하나의 마이크로렌즈(31)의 일측 사이에 배치되며, 곡률반경(r)으로 곡선화된 그루브 하부를 구비한다. 상기 각각의 마이크로렌즈들(31)의 두 측면 상에 서로 평행한 두 개의 그루브들(32)이 피치(P)를 정의한다.(이 경우, 상기 피치(P)는 서로 평행한 두 개의 그루브들(32)의 두 개의 중심선들(321) 사이의 거리를 의미한다) 또한, 상기 피치(P)에 대한 곡률반경(r)의 비(r/P)는 1/50 내지 8/50의 범위로 정해진다.
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로렌즈들(31)은 세 쌍의 그루브들(32)에 의해 둘러싸여 있다. 세 쌍의 그루브들(32) 각각은 서로 평행하고 해당 마이크로렌즈들(31)의 피치(P)를 정의하는 두 개의 그루브들(32)을 포함한다. 상기 세 쌍의 그루브들(32)에 의해 정해지는 피치(P)의 값은 서로 동일하다. 또한, 서로에게 인접한 두 개의 그루브들(32)은 120°각도를 형성한다.
바람직하게는, 각각의 마이크로렌즈(31)의 피치(P)는 30㎛ 내지 60㎛의 범위로 정해지고, 상기 피치(P)에 대한 각각의 마이크로렌즈들(31)의 높이(H)의 비(H/P)는 11% 내지 60%의 범위로 정해진다.
상기 두 층의 휘도강화 확산필름들이 함께 사용될 때, 각각의 그로브들(32)의 곡률반경(r)은 1.5㎛ 내지 7.0㎛의 범위로 정해지며, 상기 피치(P)에 대한 높이(H)의 비(H/P)는 24% 내지 48%의 범위로 정해지는 것이 바람직하다.
[실험예(Examples)]
이하, 본 발명은 다음과 같은 예들(Example) 및 비교예(Comparative example)를 통해 보다 구체적으로 설명될 것이다.
본 발명에 따른 예들 및 비교예 각각의 휘도강화 확산필름의 특성들이 표 1 및 표 2에 도시된다. 비교예는 도 1 및 도 2에 도시된 구조로 형성된 것이다.
본 발명에 따른 예들 및 비교예 각각의 휘도강화 확산필름의 특성들로서, 소정의 필름 크기, 단일층의 필름이 사용될 때의 제1 휘도강화 비(Luminance Enhancement Ratio)(제1 LER), 상기 필름의 단일층의 탁도값(HV), 및 두 층의 필름들이 함께 사용될 때의 제2 휘도강화 비(제2 LER)가 포함된다.
Figure 112010041464510-pat00001
상기 제1 및 제2 휘도강화 비(제1 LER 및 제2 LER)는 탑콘 테크노하우스사(TOPCONE TECHNOHOUSE Corporation)로부터 구입할 수 있는 SR-3A 모델명의 분광휘도계(Spectroradiometer)를 사용하여 TCO(Tjanstemannens Central Organisation) '03 인증을 위한 시험 방법에 따라 측정되었다. 상기 탁도값(HV)은 일본 덴쇼쿠 인더스트리사로부터 구입할 수 있는 NDH-5000 모델명의 헤이즈미터(Haze meter)를 사용하여 JIS K 7105에 따라 측정되었다. 상기 피치(P), 곡률반경(r) 및 높이(H)는 케이엔스사(KEYENCE Corporation)로부터 구입할 수 있는 VK-9500 모델명의 3D 프로파일 측정 현미경(Microscope)을 사용하여 측정되었다.
표 1로부터, 제1 내지 제9 예들의 휘도강화 확산필름의 모든 탁도값(HV)이 비교예의 탁도값보다 높다는 것을 알 수 있다. 이것은 조명 장치 또는 디스플레이 장치가 눈부신(Dazzling)광을 방출하는 것을 방지하도록 본 발명에 따른 휘도강화 확산필름이 보다 효율적으로 광을 확산시킬 수 있다는 것을 나타낸다.
더욱이, r/P가 일정할 때, 예를 들면, 3.5/50(제1 내지 제5 예들 및 제9 예 참조) 값을 가질 때, 피치에 대한 높이의 비(H/P)가 증가함에 따라 제1 휘도강화 비(제1 LER)가 증가하게 된다. 따라서 단일층의 휘도강화 확산필름이 조명 장치에서 사용될 때, H/P가 비교적 높은 값을 갖는 것이 바람직하다.
한편, r/P가 일정할 때(제1 내지 제5 예들 및 제9 예 참조), 피치에 대한 높이의 비(H/P)가 48% 보다 크지 않다면 제2 휘도강화 비(제2 LER)는 서로 크게 다르지 않다. 따라서 두 층의 휘도강화 확산필름들이 디스플레이의 백라이트 모듈 내에 함께 사용될 때, 피치에 대한 높이의 비(H/P)가 48%보다 낮은 것이 바람직하다.
더욱이, 피치에 대한 높이의 비(H/P)가 비교적 작은 범위(36.1%~38.5%)(제2, 제6 및 제7 예 참조)로 정해진 경우, 제1 휘도강화 비(제1 LER)가 r/P 비가 증가함에 따라 감소하게 된다. 따라서 r/P 비는 8/50보다 낮은 것이 바람직하다.
Figure 112010041464510-pat00002
표 2는, 이들 필름들이 랩탑(Laptop) 컴퓨터에서 사용되는 기존의 백라이트 모듈의 확산필름을 대체하기 위해서 사용될 때, 제10 내지 제14 예들의 휘도강화 확산필름들의 특성을 나타낸다. 여기서, 휘도강화는 기존의 확산필름을 갖는 백라이트 모듈의 휘도와 비교되는 각각의 휘도강화 확산필름의 휘도강화 백분율(%)을 의미한다. 또한, 본 발명에 따른 휘도강화 확산필름의 H/P 비는 애플리케이션 분야에 따라 달라질 수 있다. 이 경우, H/P 비는 12% 내지 30%의 범위로 정해지는 것이 바람직하다.
표 2로부터, 기존의 백라이트 모듈의 확산필름을 본 발명의 휘도강화 확산필름으로 대체함으로써, 백라이트 모듈이 향상된 휘도를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 비교적 낮은 제1 LER 및 제2 LER을 갖는 제10 내지 제12 예들의 휘도강화 확산필름들은 비교적 높은 제1 LER 및 제2 LER을 갖는 제13 및 제14 예들의 필름들에 비해서 비교적 높은 전체 투과율(Transmittance) 및 휘도강화 백분율을 보여준다.
결국, 본 발명에 따른 휘도강화 확산필름은 확산층 또는 확산 입자들이 휘도강화 확산필름 내에 사용되지 않더라도 기존의 휘도강화 확산필름에 비해 보다 효율적으로 광을 확산시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 휘도강화 확산필름은 디스플레이 장치 또는 조명 장치에서 사용하는데 적합하도록 그 구조 내의 r/P 및 H/P를 조절함으로써 원하는 휘도강화 비를 제공할 수 있다.
본 발명이 가장 실질적이고 바람직한 실시예와 연관하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 국한되는 것이 아니라 가장 넓게 해석되는 것 및 균등한 장치들의 정신 및 범위 내에 포함되는 다양한 장치들을 망라하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (5)

  1. 광 투과면(light-exiting side; 21)을 갖는 기판(2);
    상기 광 투과면(21) 상에 실질적으로 동일한 높이(H)로 형성되는 복수의 마이크로렌즈들(Microlens; 31)―여기서, 마이크로렌즈들은 정육각형(Regular Hexagon) 형상이고 서로 인접하며, 마이크로렌즈들 각각은 실질적으로 그 기하학적 중심(Geometric center)에서 피크(Peak; 312)를 가짐―; 및
    하나의 마이크로렌즈(31) 일측과 다른 하나의 마이크로렌즈(31) 일측 사이에 각각 배치되며, 곡률반경(r)으로 곡선화된 그루브 하부(curved groove bottom)를 구비하는 복수의 그루브들(Groove; 32)를 포함하며,
    상기 마이크로렌즈들(31) 각각의 양측 상에 서로 평행한 두 개의 그루브들(32)은 피치(Pitch: P)를 정의하며, 상기 피치(P)에 대한 곡률반경(r)의 비(r/P)는 1/50 내지 8/50의 범위로 정해지고,
    상기 피치(P)에 대한 각각의 마이크로렌즈들(31)의 높이(H)의 비(H/P)는 11% 내지 60%의 범위로 정해지는 것을 특징으로 하는 휘도강화 확산필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그루브들(32) 각각의 곡률반경(r)은 1.5㎛ 내지 7.0㎛의 범위로 정해지는 것을 특징으로 하는 휘도강화 확산필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피치(P)에 대한 높이(H)의 비(H/P)는 24% 내지 48%의 범위로 정해지는 것을 특징으로 하는 휘도강화 확산필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈들(31) 각각의 피치(P)는 30㎛ 내지 60㎛의 범위로 정해지는 것을 특징으로 하는 휘도강화 확산필름.
KR1020100061185A 2009-06-30 2010-06-28 휘도강화 확산필름 KR101409992B1 (ko)

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