KR101549741B1 - 반사투과형 액정표시장치용 광학필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명기재; 및 상기 투명기재의 일면에 배열된 배열된 복수 개의 마이크로렌즈;를 포함하고, 상기 마이크로렌즈는 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈를 포함하며, 상기 코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적이 코팅 및 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 총 면적의 30% 내지 70%인 반사투과형 액정표시장치용 광학필름으로서 휘도의 저하 없이 광 반사효율이 우수하며, 소비전력이 최소화되어 경제성이 우수하다.

Description

반사투과형 액정표시장치용 광학필름{OPTICAL FILM FOR TRANSFLECTIVE TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치용 광학필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로 반사투과형 액정표시장치에 사용되는 광학필름에 관한 것이다.
　
일반적으로, 반사투과형 액정표시장치는 투과형 액정표시장치와 반사형 액정표시장치의 기능을 동시에 지닌 것으로, 백라이트(back light)의 빛과 외부의 자연광원 또는 인조광원을 모두 이용할 수 있으므로 주변환경에 제약을 받지 않고, 전력소비(power consumption)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
반사투과형 액정표시장치는 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층이 구비되고, 상기 액정표시장치 외측에는 제 1 및 제 2 편광판이 구비되며, 제 1 기판의 하부에는 다수의 광학시트와 다수의 램프 및 반사판을 구비한 백라이트가 구비될 수 있다. 하지만, 이러한 구조를 갖는 반사투과형 액정표시장치는 하나의 화소영역(P)을 투과부(TA)와 반사부(RA)로 나눔으로써 반사형 또는 투과형으로 구동 시 실질적으로 각각 화소영역(P)의 50% 정도만을 이용하게 된다.
따라서, 반사투과형 액정표시장치는 반사형 액정표시장치와 투과형 액정표시장치의 동작을 하도록 구성되었기 때문에 광의 이용효율이 낮은 편이다.
특히, 반사모드로 사용할 경우에는 외부광을 사용하기 때문에 광의 이용효율이 현저히 낮은 편이다. 따라서, 투과모드와 반사모드를 비교하였을 경우 현저한 휘도차가 발생할 수 있다.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 반사부(RA)에 요철패턴을 형성하여 외부로부터 입사한 빛이 정반사(正反射)되는 것을 최소화함과 동시에 난반사(亂反射)되도록 하여 전체적인 휘도 개선을 시도한 바 있으나, 반사 모드시 여전히 광 반사효과를 충분히 확보할 수 없다는 한계가 있다.
　
본 발명의 목적은 광 반사효율이 우수한 반사투과형 액정표시장치용 광학필름을 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 휘도가 우수한 반사투과형 액정표시장치용 광학필름을 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소비전력이 최소화된 반사투과형 액정표시장치용 광학필름을 제공하기 위함이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
　
본 발명의 하나의 관점은 투명기재; 및 상기 투명기재의 일면에 배열된　복수 개의 마이크로렌즈;를 포함하고, 상기 마이크로렌즈는 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈를 포함하며, 상기 코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적이 코팅 및 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 총 면적의 30　내지 70%인 반사투과형 액정표시장치용　광학필름에 관한 것이다.
상기 마이크로렌즈는 볼록렌즈와 오목렌즈 중 하나 이상일 수 있다.
상기 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈는 교대로 배열된 주기를 가질 수 있다.
상기 마이크로렌즈는 비코팅된 렌즈가 n개 배열된 후 상기 코팅된 렌즈가 n+1번째로 배열되는 주기를 가지고, 상기 n은 2 내지 5의 정수이며, 상기 코팅된 렌즈가 투명 기재를 점유하는 면적이 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적의 0.8n 내지 1.2n배일 수 있다.
상기 마이크로렌즈는 100㎛ 이하의 이격거리를 갖도록 각각 배열될 수 있다.
상기 볼록렌즈는 높이가 5　내지 150㎛, 직경이 5　내지 150㎛이고,상기 오목렌즈는 깊이가 5　내지 150㎛, 직경이 5　내지 150㎛일 수 있다.
상기 코팅된 렌즈는 볼록렌즈이며, 비코팅된 렌즈는 오목렌즈인 광학필름일 수 있다.
상기 코팅된 렌즈는 오목렌즈이며, 비코팅된 렌즈는 볼록렌즈인 광학필름일 수 있다.
상기 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈는 볼록렌즈인 광학필름일 수 있다.
상기 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈는 오목렌즈인 광학필름일 수 있다.
상기 마이크로렌즈는 상기 투명 기재와 일체로 형성된 것일 수 있다.
상기 코팅은 반사성 코팅일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 광학필름이 구비된 액정표시장치에 관한 것이다.
　
본 발명의 액정표시장치용 광학필름은 휘도의 저하없이 광 반사효율이 우수하며, 소비전력이 최소화되어 경제성이 우수한 효과를 갖는다.
　
도 1은 본 발명의 제1 구체예에 따른 광학필름의 평면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 구체예에 따른 광학필름의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 구체예에 따른 광학필름의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 구체예에 따른 광학필름의 단면도(a), 사시도(b), 및 이격거리가 L=0인 광학필름의 사시도(c)를 나타낸 것이다.
도 5는 제2 구체예의 광학필름에서의 광 흐름을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제3 구체예에 따른 광학필름의 단면도(a) 및 사시도(b)를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제4 구체예에 따른 광학필름의 단면도(a) 및 사시도(b)를 나타낸 것이다.
도 8은 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈의 배열 주기를 설명하기 위하여 나타낸 광학필름의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 투명기재; 및 상기 투명기재의 일면에 일정한 주기로 배열된 배열된 복수 개의 마이크로렌즈;를 포함하고, 상기 마이크로렌즈는 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈를 포함하며, 상기 코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적이 코팅 및 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 총 면적의 30 내지 70%인 반사투과형 액정표시장치용 광학필름에 관한 것이다.
상기 코팅된 또는 비코팅된 렌즈는 볼록렌즈 또는 오목렌즈일 수 있다. 상기 마이크로렌즈의 투명기재 점유면적은 볼록렌즈의 경우 볼록렌즈와 투명기재가 접하는 면의 면적을 의미하며, 오목렌즈의 경우 오목렌즈의 형성에 의하여 투명기재의 표면 중 제외된 면적을 의미한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 구체예에 따른 광학필름의 평면도, 사시도, 단면도를 각각 나타낸 것이다. 도 1 내지 도 3을 참고하면 제1 구체예에 따른 광학필름(100)은 투명기재(30)상에 복수 개의 마이크로렌즈가 배열되어 있으며, 상기 마이크로렌즈는 볼록렌즈이며, 상기 볼록렌즈는 코팅된 렌즈(20) 및 비코팅된 렌즈(10)로 구성된 것을 알 수 있다. 상기 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈는 1 : 1의 개수 비로 형성되어 있으며, 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈의 크기가 동일한 경우, 코팅된 렌즈(20)의 투명기재상 점유면적은 50%일 수 있다.
코팅된 렌즈는 투명기재상에 형성된 마이크로렌즈의 외부 표면에 코팅층을 형성한 것으로 미러(mirror)면이 형성되어 반사효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적이 코팅 및 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 총 면적의 30 내지 70%인 것이 바람직하다. 상기 범위에서 휘도의 저하없이 반사효율을 최대화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 구체예에 따른 광학필름의 단면도(a) 및 사시도(b)를 나타낸 것이다. 도 4를 참고하면, 광학필름(100)은 투명기재(30)상에 코팅된 렌즈(20) 및 비코팅된 렌즈(10)가 배열되고, 코팅된 렌즈(20)는 높이(H)와 직경(D)을 갖는 볼록렌즈이며, 비코팅된 렌즈(10)는 깊이(H)와 직경(D)을 갖는 오목렌즈이다.
코팅된 렌즈(20)와 비코팅된 렌즈(10)는 일정한 주기를 가지고 배열될 수 있으며, 일정한 이격거리(L)를 가지고 배열될 수 있다. 상기 이격거리(L)는 0 내지 100㎛일 수 있다. 일 예로서, 도 4 (b)와 같이 코팅된 렌즈(20)와 비코팅된 렌즈(10)는 이격 거리(L)를 두고 교대로 배열된 예이며, 도 4 (c)는 코팅된 렌즈(20)와 비코팅된 렌즈(10)의 이격거리(L)가 0인 예를 도시한 것이다.
본 발명의 일 구체예로서, 투명기재 상에 형성된 마이크로렌즈가 볼록렌즈인 경우, 볼록렌즈의 높이(H)는 5 내지 100㎛, 직경은 5 내지 150㎛일 수 있으며, 오목렌즈인 경우, 오목렌즈의 깊이(H)는 5 내지 100㎛, 직경은 5 내지 150㎛일 수 있다.
도 5는 상기 제2 구체예에 따른 광학필름에 의한 광반사 효과를 설명하기 위하여 나타낸 광학필름의 단면도이다.
반사투과형 액정표시장치는 외부광이 광원으로서 이용될 수 있으며, 휘도의 저하없이 반사효율을 극대화시키는 것이 중요하다. 외부에서 광학필름(100)의 비코팅된 오목렌즈(10)로 입사된 광은 필름을 경유하여 광학필름과 대향된 반사판(40)에 의하여 반사되고 비코팅된 오목렌즈로 투과되어 액정표시장치 광원으로 이용될 수 있다. 또한, 외부에서 코팅된 볼록렌즈(20)로 입사된 광은 코팅에 의하여 형성된 미러(mirror)면에 의하여 직접 반사되어 반사효율을 증대시킬 수 있다.
도 6은 본 발명이 제3 구체예에 따른 광학필름의 단면도(a) 및 사시도(b)를 나타낸 것으로, 투명기재(30)상에 코팅된 렌즈(20) 및 비코팅된 렌즈(10)가 배열되고, 상기 코팅된 렌즈는 오목렌즈이며 비코팅된 렌즈는 볼록렌즈인 광학필름을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제4 구체예에 따른 광학필름의 단면도(a) 및 사시도(b)를 나타낸 것으로, 투명기재(30)상에 코팅된 렌즈(20) 및 비코팅된 렌즈(10)가 배열되고, 상기 코팅 및 비코팅된 렌즈는 오목렌즈인 광학필름을 나타낸 것이다.
본 발명에서, 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈는 교대로 배열될 수 있으며, 비코팅된 렌즈가 n개 배열된 후 n+1번째로 코팅된 렌즈가 배열되는 주기를 가질 수 있다(상기 n은 2 내지 5의 정수임). 다만, 휘도의 저하없이 반사효율을 충분히 확보하기 위해서는 코팅된 렌즈가 투명 기재를 점유하는 면적이 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적의 0.8n 내지 1.2n배가 되도록 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈의 단위 점유면적을 조절하는 것이 바람직하다.
도 8은 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈의 배열 주기를 설명하기 위하여 나타낸 광학필름의 사시도로서, n=2인 경우, 즉, 비코팅된 렌즈가 2개 배열된 후 코팅된 렌즈가 배열되는 것으로 코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적이 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적의 1.6 내지 2.4배 범위 내에 속하는 것을 시각적으로 확인할 수 있다.
본 발명에서, 상기 투명기재는 투명성을 갖는 소재로서, 예를 들면, 방향족 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴 수지 중 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로렌즈의 표면상에 형성된 코팅층은 알루미늄, 은, 니켈, 크롬 등을 포함할 수 있으며, 1 내지 50㎛의 두께로 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 투명기재와 볼록렌즈 또는 오목렌즈는 일체로 형성될 수 있으며, 본 발명의 광학필름을 2매 이상 적층하여 다중층으로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1
도 1과 같이 투명기재 상에 복수 개의 마이크로 렌즈가 배열되고, 상기 마이크로 렌즈는 볼록렌즈로만 구성되며, 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈가 교대로 배열되며, 코팅된 렌즈가 투명 기재를 점유하는 면적이 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈가 투명 기재를 점유하는 총 면적의 50%인 광학필름을 제조한 후, 반사모드 및 투과모드시의 광량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
상기 투명기재의 두께는 볼록렌즈의 높이는 100㎛, 직경은 70㎛이며, 렌즈 간의 이격거리는 10㎛이다. 상기 투명기재는 굴절률 1.57인 PET를 사용하였다.
실시예 2
도 4와 같이 투명기재상에 배열된 마이크로렌즈가 오목렌즈 및 볼록렌즈이며, 코팅된 렌즈가 볼록렌즈인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 광학필름을 제조한 후 반사모드 및 투과모드시의 광량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 상기 오목렌즈의 깊이는 70㎛, 직경은 100㎛이었다.
실시예 3
도 6과 같이 투명기재 상에 배열된 마이크로렌즈가 오목렌즈 및 볼록렌즈로구성되고, 코팅된 렌즈가 오목렌즈인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 광학필름을 제조한 후 반사모드 및 투과모드시의 광량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 4
도 7과 같이 투명기재 상에 배열된 마이크로렌즈가 깊이 70㎛, 직경 100㎛인 오목렌즈만으로 구성된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 광학필름을 제조한 후, 반사모드 및 투과모드시의 광량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112013056398818-pat00001
상기 표 1의 결과 값에서 보듯이 실시예 1 내지 4의 광학필름은 반사모드시 광량이 극대화되어 반사효율이 우수하며, 투과모드의 경우에도 우수한 광량이 확보된 것을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 투명기재; 및 상기 투명기재의 일면에 배열된 복수 개의 마이크로렌즈;를 포함하고,
    상기 마이크로렌즈는 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈를 포함하며,
    상기 코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적이 코팅 및 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 총 면적의 30 내지 70%인 반사투과형 액정표시장치용 광학필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 볼록렌즈와 오목렌즈 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅된 렌즈와 비코팅된 렌즈는 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 광학필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 비코팅된 렌즈가 n개 배열된 후 상기 코팅된 렌즈가 n+1번째로 배열되는 주기를 가지고, 상기 n은 2 내지 5의 정수이며, 상기 코팅된 렌즈가 투명 기재를 점유하는 면적이 비코팅된 렌즈가 투명기재를 점유하는 면적의 0.8n 내지 1.2n배인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 100㎛ 이하의 이격거리를 갖도록 각각 배열되는 것을 특징으로 하는 광학필름.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 볼록렌즈는 높이가 5 내지 150㎛, 직경이 5 내지 150㎛이고,
    상기 오목렌즈는 깊이가 5 내지 150㎛, 직경이 5 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 코팅된 렌즈는 볼록렌즈이며, 비코팅된 렌즈는 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 코팅된 렌즈는 오목렌즈이며, 비코팅된 렌즈는 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈는 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 코팅된 렌즈 및 비코팅된 렌즈는 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 상기 투명 기재와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 광학필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 코팅은 반사성 코팅인 것을 특징으로 하는 광학필름.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 광학필름이 구비된 액정표시장치.
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