KR102301713B1 - 백라이트 유닛을 위한 광학 시트 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 백라이트 유닛을 위한 광학 시트 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 광학 시트는 기재; 상기 기재의 상부에 일정한 간격으로 배치되도록 형성되는 광학 패턴; 및 상기 광학 패턴들 사이마다 형성되되, 상기 광학 패턴들 사이의 골이 이루는 영역 중 일부 영역을 채워서 그 위쪽 면이 오목한 라운드 형태로 형성되는 보조 패턴을 포함한다.

Description

백라이트 유닛을 위한 광학 시트 및 그 제조 방법{OPTICAL SHEET FOR BACK LIGHT UNIT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 광학 시트에 관한 것으로서, 특히, 백라이트 유닛을 위한 광학 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 LCD 패널에 광을 넣어주기 위한 백라이트 유닛(Back Light Unit)이 사용된다. 그 결과 LCD의 디스플레이 화질이나 시야각 등을 향상시키기 위하여 LCD의 전체 성능은 패널 그 자체의 성능뿐만 아니라 백라이트 유닛의 성능의 개선에도 많이 의존한다.
백라이트 유닛에는 광을 출사하는 광원뿐 아니라 백라이트 유닛의 광학적 특성, 예를 들어, 휘도를 향상시키기 위한 프리즘 또는 렌티큘러 형상의 기능성 광학 시트가 사용된다.
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 따른 광학 시트의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 1a는 프리즘 패턴(120)이 형성된 광학 시트이고, 도 1b는 렌티큘러 패턴(121)이 형성된 광학 시트이다.
이와 같이 기재(100) 상에 형성된 프리즘 패턴(120)과 렌티큘러 패턴(121)은 집광 능력이 우수하기 때문에 휘도를 향상시키는데 많이 사용되고 있다.
그런데, 이러한 프리즘 패턴(120)과 렌티큘러 패턴(121)은 특정 입사광(A, B)에 대해, 상부로 출광시키지 못하고 측면으로 출광시키는 문제점이 있다. 이는 프리즘 패턴(120)과 렌티큘러 패턴(121)의 구조적 문제로서, 주로 프리즘 패턴(120)은 기재(110)의 면을 기준으로 수직에 가까운 입사광(A)에 대해, 렌티큘러 패턴(121)은 수평에 가까운 입사광(B)에 대해 위와 같은 문제점이 발생한다. 이와 같이 패턴의 측면으로 출광하는 현상을 사이드 로브(side lobe)라고 하는데, 이는 광의 휘도를 증가시키는데 방해가 되는 요인으로 작용한다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반사편광판 상부에 프리즘 형상 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴을 형성하되, 광학 패턴의 골을 이루는 부분을 라운드 형태로 형성하도록 하는 백라이트 유닛을 위한 광학 시트 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 광학 시트는 기재; 상기 기재의 상부에 일정한 간격으로 배치되도록 형성되는 광학 패턴; 및 상기 광학 패턴들 사이마다 형성되되, 상기 광학 패턴들 사이의 골이 이루는 영역 중 일부 영역을 채워서 그 위쪽 면이 오목한 라운드 형태로 형성되는 보조 패턴을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 기재는, 반사 편광자를 사용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조 패턴은 상기 광학 패턴들 사이에 광경화 레진을 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광경화 레진은 기 설정된 습식 코딩 방식을 이용하여 코팅되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광학 패턴의 피치는 35~40㎛ 범위 이내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광학 패턴의 높이는 13~17㎛ 범위 이내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광학 패턴 사이의 갭은 10~15㎛ 범위 이내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광학 패턴의 피치, 상기 광학 패턴의 높이, 및 상기 광학 패턴 사이의 갭은 상기 보조 패턴의 높이에 따라 변경되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조 패턴은 상기 광학 패턴들 사이에 크기가 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광학 패턴들 사이에 크기가 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광학 패턴은 프리즘 형태이거나 렌티큘러 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 광학 시트의 제조 방법은 기재의 상부에 일정한 간격으로 배치하도록 광학 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 광학 패턴들 사이마다 형성하되, 상기 광학 패턴들 사이의 골이 이루는 영역 중 일부 영역을 채워서 그 위쪽 면이 오목한 라운드 형태로 보조 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 반사편광판 상부에 프리즘 형상 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴을 형성하되, 광학 패턴의 골을 이루는 부분을 라운드 형태로 형성하도록 함으로써, 시야각에 따라 광학 패턴의 골 부분으로 인한 색반전 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이러한 간단한 공정을 통해 색반전 현상을 방지하는 것이 가능하기 때문에 다양한 패턴 구현 및 패턴 특성을 쉽게 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 광학 패턴의 골을 이루는 부분을 라운드 형태로 형성하여 집광 기능뿐 아니라 확산 기능도 부여하기 때문에 휘도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술에 따른 광학 시트의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2b 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 패턴의 형상을 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 패턴의 형상을 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 패턴의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 제조 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 위한 광학 시트 및 그 제조 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
특히, 본 발명에서는 기재 상부에 프리즘 형상 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴을 형성하되, 광학 패턴 사이의 골을 이루는 부분을 라운드 형태로 형성하도록 하는 구조를 제안한다. 이러한 라운드 형태로 형성된 골은 색반전 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라 확산 기능으로 인해 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 광학 패턴이 일정하게 배열되는 광학 패턴층에서 각 광학 패턴의 가장 높은 부분을 산이라고 일컫고, 광학 패턴 사이에 형성된 부분을 골이라고 일컫는다.
이렇게 광학 패턴 사이에 형성된 골에서 광이 방출되는 경우 사이드 로브가 발생하여 상대적 휘도 차이가 발생하기 때문에 라운드 형태로 형성하고자 한다. 이러한 라운드 형태의 골은 다양한 형태의 패턴에 적용될 수 있는데, 본 발명에서는 렌티큘러 형상의 광학 패턴과 프리즘 형상의 광학 패턴을 일 예로서 설명한다.
도 2a 내지 도 2b 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 시트는 기재(210)와 상기 기재 상부에 규칙적으로 형성된 프리즘 형상의 광학 패턴(220)으로 구성되되, 광학 패턴(220) 사이의 골을 이루는 부분이 라운드 형태로 형성될 수 있다. 즉, 광학 패턴들(220) 사이의 골의 일부를 채울 수 있도록 역삼각형 형태로 형성되되, 외부에 노출되는 윗면이 오목한 형태의 보조 패턴(220a)이 추가적으로 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 시트는 기재(210)와 상기 기재 상부에 규칙적으로 형성된 렌티큘러 형상의 광학 패턴(221)으로 구성되되, 광학 패턴(221) 사이의 골을 이루는 부분이 라운드 형태로 형성될 수 있다. 즉, 광학 패턴들(221) 사이의 골의 일부를 채울 수 있도록 역삼각형 형태로 형성되되, 외부에 노출되는 윗면이 오목한 형태의 보조 패턴(221a)이 추가적으로 형성될 수 있다.
이때, 보조 패턴(220a, 221a)은 프리즘 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴(220, 221)의 제조와 차별되는 과정을 통해 결합된 형태이거나, 프리즘 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴(220, 221)과 동시에 일체형으로 제조될 수도 있다.
예컨대, 이러한 보조 패턴(220a, 221a)은 광경화 레진을 이용하여 라운드 형태로 형성될 수 있다. 특히, 프리즘 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴을 이용하여 광학 패턴 사이의 골을 라운드 형태로 형성하게 되면, 전체적으로 파동 형상으로 형성할 수 있다.
이때, 기재는 필름, 플렉서블플레이트, 비닐 등의 투명 또는 불투명 기재가 될 수 있다. 이러한 기재로는 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리이미드(Polyimide; PI), 아크릴(Acryl), 폴리에칠렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN), 트리아세테이트 셀룰로즈(TAC), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone; PES) 등으로 제조될 수 있다. 또한, 기재는 입사 광의 휘도를 향상시키기 위한 반사편광판일 수도 있다. 특히 이러한 형상의 광학 패턴을 반사 편광자에 적용할 경우 더욱 우수한 성능을 보인다. 여기서, 반사 편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 자연광 중 한쪽 방향으로 진동하는 빛만 투과시키고 다른 방향으로 진동하는 빛은 반사하는 광학필름으로, LCD의 낮은 광효율을 개선하고 휘도를 높이는데 사용되는 부품이다.
즉, 광학 패턴은 반사 편광자의 상부에 규칙적인 형태를 가질 수 있도록 동일한 크기의 프리즘 또는 렌티큘러 형상의 패턴이 일정한 간격으로 배열될 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 패턴의 형상을 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 3a를 참조하면, 렌티큘러 형상의 광학 패턴 사이의 골이 라운드 형태로 형성되는데, 광학 패턴 사이의 골을 라운드 형태로 형성하기 위해 광학 패턴 이상의 골이 일부 영역에 광경화 레진을 코팅하여 역삼각형 형상의 보조 패턴을 추가할 수 있다.
이때, 광학 패턴 사이에 형성되는 라운드 형태의 골 즉, 보조 패턴의 위쪽 면은 아래로 오목한 형상으로 형성되어, 라운드 형태의 골을 통과하는 광을 확산시키는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 렌티큘러 형상의 광학 패턴 사이에 형성되는 라운드 형태의 골은 그 높이를 조절하는 것이 가능한데, 라운드 형태의 골의 높이는 광학 패턴의 형상 및 특성에 따라 달라질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 프리즘 형상의 광학 패턴 사이의 골이 라운드 형태로 형성되는데, 광학 패턴 사이의 골을 라운드 형태로 형성하기 위해 광학 패턴 사이의 골의 일부 영역에 광경화 레진을 코팅하여 역삼각형 형상의 보조 패턴을 추가할 수 있다.
이때, 광학 패턴 사이에 형성되는 라운드 형태의 골 즉, 보조 패턴의 위쪽 면은 아래로 오목한 형상으로 형성되어, 라운드 형태의 골을 통과하는 광을 확산시키는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 프리즘 형상의 광학 패턴 사이에 형성되는 라운드 형태의 골은 그 높이를 조절하는 것이 가능한데, 라운드 형태의 골의 높이는 광학 패턴의 형상 및 특성에 따라 달라질 수 있다.
이때, 본 발명에서는 광학 패턴들 사이에 동일한 크기의 보조 패턴을 형성하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 필요에 따라 적어도 한 쌍의 광학 패턴들 사이에 보조 패턴의 크기를 다르게 형성 예컨대, 더 크거나 작게 형성할 수 있다.
예컨대, 서로 다른 크기의 보조 패턴이 반복적으로 교대로 배열되도록 형성되거나 다른 크기의 보조 패턴이 일정한 간격으로 배열되도록 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 패턴의 형상을 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 광학 패턴의 피치(pitch)는 35~40㎛ 범위 이내로 형성되고, 광학 패턴의 높이(height)는 13~17㎛ 범위 이내로 형성되며, 광학 패턴 사이의 갭(gap) 또는 광학 패턴 사이에 형성되는 라운드 형태의 골의 폭는 10~15㎛ 범위 이내로 형성될 수 있다.
이때, 광학 패턴 사이에 형성된 라운드 형태의 골의 높이는 조절이 가능하기 때문에 이러한 골의 높이에 따라 광학 패턴의 크기 또한 달라질 수 있다.
예컨대, 골의 높이가 높아질수록 광학 패턴의 피치, 높이는 작아지고 갭의 크기는 커진다. 반대로, 골의 높이가 낮아질수록 광학 패턴의 피치, 높이는 커지고, 갭의 크기는 작아진다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 패턴의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 기존의 프리즘 형상의 광학 패턴을 적용하는 경우, 광학 패턴을 통과하는 광의 일부가 광학 패턴의 측면을 통과함에 따라 광학 패턴의 측면에서 사이드 로브가 발생하는 특성을 보이게 된다.
이로 인해, 프리즘 형상의 광학 패턴을 적용한 광학 시트의 시야각이 불량해 진다.
도 5b를 참조하면, 기존의 렌티큘러 형상의 광학 패턴을 적용하는 경우, 광학 패턴을 통과하는 광의 일부가 광학 패턴의 측면을 통과함에 따라 사이드 로브가 발생하는 특성을 보이게 된다.
이러한 렌티큘러 형상의 광학 패턴의 도 5a에서 설명한 프리즘 형상의 광학 패턴과 비교하면 광학 패턴의 측면에서 사이드 로브가 적게 발생되는 것을 알 수 있다.
도 5c를 참조하면, 본 발명의 라운드 형태의 골이 형성된 광학 패턴을 적용하는 경우, 광학 패턴을 통과하는 광의 일부가 광학 패턴의 측면을 통과하는 비율이 감쇠되는 것을 볼 수 있다.
이렇게 라운드 형태의 골이 형성된 광학 패턴은 5a의 프리즘 형상의 광학 패턴과 5b의 렌티큘러 형상의 광학 패턴에 비해 사이드 로브가 발생할 수 있는 광학 패턴 측면의 영역이 적고 그 경사도 또한 완만하다.
또한 볼록하게 형성된 프리즘 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴의 산에서는 빛을 상부로 집광하는 역할을 하고 오목하게 형성된 프리즘 또는 렌티큘러 형상의 광학 패턴 사이의 라운드 형태의 골에서는 빛을 상부로 확산하는 역할을 한다.
따라서 본 발명의 라운드 형태의 골이 형성된 광학 패턴은 5a의 프리즘 형상의 광학 패턴과 5b의 렌티큘러 형상의 광학 패턴에 비해 사이드 로브가 적게 발생될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 제조 과정을 나타내는 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 시트의 제조 과정은 기재의 상부에 렌티큘러 형상 또는 프리즘 형상의 광학 패턴을 일정한 간격으로 배치되도록 형성할 수 있다(S610).
그리고나서, 렌티큘러 형상 또는 프리즘 형상의 광학 패턴 사이의 골을 이루는 부분에 기 설정된 광경화 레진을 코팅하여 라운드 형태의 골을 형성하도록 보조 패턴을 추가할 수 있다(S620).
여기서, 광경화 레진은 패턴 고유의 특성을 유지하기 위한 고투명성, 고접착성 소재를 사용할 수 있는데, 아크릴레이트(acrylate) 및 우레탄(urethane) 구조의 이중 결합을 갖는 모노머(monomer) 및 올리고머(oligomer) 형태의 혼합물일 수 있다.
또한 광경화 레진은 코팅 두께의 균일성 및 공정성 확보가 가능한 저점도 타입일 수 있는데, 예컨대, organic solvent base 형태의 UV 경화 레진일 수 있다.
이러한 광경화 레진은 코마 코팅(comma coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 마이크로 그라비아 코팅(micro-gravure coating), 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 립 다이 코팅(lip die coating), 리버스 키스 코팅(reverse kiss coating) 등의 다양한 습식 코팅(wet coating) 방식을 이용하여 코팅될 수 있다.
또 다른 제조 방법으로서, 기재 상부에 상기 광학패턴과 상기 보조패턴을 동시에 형성할 수 있다. 즉, 상기 광학패턴 및 상기 보조 패턴의 역상패턴이 형성된 패턴 몰드를 이용하여 상기 기재에 도포된 광경화성 레진에 상기 패턴 몰드를 밀착하고 레진 경화 후, 몰드 분리시킴으로써 기제 상부에 상기 광학패턴 및 보조패턴이 동시에 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 좌측의 기존의 광학 패턴을 적용하는 경우 하측 광원의 빛이 패턴 윗 부분에 집광하여 시야각에 따라 패턴 사이의 골 부분으로 인한 색반전 현상이 나타나게 된다.
반면 우측의 제안한 광학 패턴 즉, 골을 이루는 부분을 라운드 형태로 형성한 광학 패턴을 적용하는 경우 동일 시야갹에서 색반전 현상이 발생하지 않았다.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
210: 기재
220, 221: 광학 패턴
220a, 221a: 보조 패턴

Claims (10)

  1. 기재;
    상기 기재의 상부에 일정한 간격으로 배치되도록 형성되는 광학 패턴; 및
    상기 광학 패턴들 사이마다 형성되되, 상기 광학 패턴들 사이의 골이 이루는 영역 중 일부 영역을 채워서 외부에 노출되는 위쪽 면이 오목한 라운드 형태로 형성되는 보조 패턴;을 포함하되,
    상기 보조 패턴에 의해 상기 광학 패턴들 사이의 상기 오목한 라운드 형태의 골의 높이에 따라 상기 광학 패턴의 높이는 13~17㎛ 범위 이내에서 조절되고, 상기 광학 패턴의 피치는 35~40㎛ 범위 이내에서 조절되며, 상기 광학 패턴 사이의 갭(gap)의 크기는 10~15㎛ 범위 이내에서 조절되는 광학 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 보조 패턴은,
    상기 광학 패턴들 사이에 크기가 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 패턴은 프리즘 형태이거나 렌티큘러 형태인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 기재는 반사편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학시트.
  9. 삭제
  10. 삭제
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