KR20070010005A - 광학 부재, 그의 제조방법 및 디스플레이 장치 - Google Patents

광학 부재, 그의 제조방법 및 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20070010005A
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도시아키 스즈키
게이스케 쓰카다
아키요시 시부야
사토시 다자키
가즈유키 오부치
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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

양호한 광확산 성능과 광선 투과율이 양립하고, 환경으로부터의 영향이 적은 광학 부재, 그의 제조방법 및 상기 광학 부재를 사용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 지환식 구조를 함유하는 수지를 포함하는 성형체로 이루어진 광학 부재로서, 미세한 홀로그램 표면 확산 패턴이 우수한 정밀도로 형성된 광학 부재를 제공한다. 한편, 상기 광학 부재는 광확산판 또는 광확산 시트인 것이 바람직하다. 또한, 상기 광학 부재는 성형체가 사출 성형되어 이루어지는 것임이 바람직하다.

Description

광학 부재, 그의 제조방법 및 디스플레이 장치{OPTICAL MEMBER, ITS MANUFACTURING METHOD, AND DISPLAY}
본 발명은 광학 부재, 그의 제조방법 및 그것을 이용한 평면 디스플레이 장치 등의 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 미세한 홀로그램 표면 확산 패턴이 양호한 정밀도로 형성되고 환경으로부터의 영향이 적은 광학 부재, 그의 제조방법 및 그것을 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
종래, 액정, EL 등을 사용한 디스플레이 장치에는 광의 출사각도를 조정하는 수단으로서, 투명 부재의 표면에 다양한 형상을 부여한 광학 부재가 사용되어 왔다. EL 디스플레이 장치는 휴대전화 등의 기기에의 탑재가 시작되어, 금후 더욱 적용범위가 넓어질 것으로 기대되고 있다. 또한, 액정 디스플레이 장치는 휴대 정보 단말, 차량 탑재용 패널, 퍼스널 컴퓨터, TV 등의 기기에 널리 사용되고 있고, 대형화, 고성능화가 진행됨으로써 CRT 디스플레이 장치를 대체할 것으로 기대되고 있다.
액정 디스플레이 장치의 경우, 액정 자체는 발광하지 않기 때문에 외부의 광 원을 필요로 한다. 광원을 설치하는 방식으로서는, 액정 디스플레이 장치의 측면 테두리에 광원이 배치되는 사이드라이트(sidelight) 방식과, 액정 디스플레이 장치의 배면부에 광원이 배치되는 직하(直下) 방식이 실용화되어 있다. 사이드라이트 방식은 장치 유닛을 얇게 할 수 있지만 휘도가 낮기 때문에, 휘도가 요구되는 대형의 액정 디스플레이 장치에는 직하 방식이 적합하다.
직하 방식의 액정 디스플레이 장치에서는, 장치 하우징의 배면부에 복수개의 형광관 등의 광원을 배치하고, 광확산판에 의해 입사된 광을 확산시켜 휘도가 균일한 면상(面狀)의 광으로 변환한다. 필요에 따라, 형광관의 배후에 반사판을 설치하고, 광확산판의 출사면측에 계조(gradation) 인쇄를 실시하고, 표면에는 확산 기능을 강화하기 위한 미세 형상을 부여하고, 광확산판의 출사면측에 집광 시트, 광확산 시트 등을 설치한다. 광확산판에는 광선 투과율과 광확산성의 균형이 양호하고 휨이 없이 충분한 강도를 가질 것이 요구된다. 또한, 표면에 미세 형상을 부여하는 경우에는 상기 형상의 정밀도가 양호할 것, 환경 등의 영향으로 형상이 변화되지 않을 것이 요구된다.
보통, 광확산성을 향상시키고자 하면 광선 투과율은 저하되어, 확산성능과 투과율이 양립하지 않는 트레이드 오프(trade off)의 관계에 있지만, 광선 투과율을 높게 유지한 채로 광확산성을 향상시킬 수 있다면, 고비용의 프리즘 시트 등의 집광 시트나 광확산 시트를 사용하지 않고 끝나기 때문에 액정 디스플레이 장치를 경제적으로 얻을 수 있다.
이를 위한 하나의 수법으로서, 도광판이나 광확산판 표면에 특수한 형상을 부여함으로써 집광 시트, 광확산 시트의 기능을 취입하는 기술이 알려져 있다. 특허문헌 1(일본 특허공개 제2004-4417호 공보)에는 폴리스타이렌 비드를 함유하는 자외선 경화 수지를 트라이아세틸셀룰로스상에 도포하고, 중심선 평균 표면 조도(Ra: μm)가 0.1≤Ra≤0.4, 또한 Ra와 평균 산곡(山谷) 간격(Sm: μm)의 비 Ra/Sm이 0.005 이하인 광확산 시트가 예시되어 있다. 그러나, 이 광확산 시트에서는 광확산성이 불충분했다. 또한, 특히 예컨대 광선 투과율을 높게 유지한 채 광확산성을 향상시킬 수 있는 기술로서, 홀로그램 표면 확산 패턴이라 칭하는 형상을 사용하는 것이 알려져 있다. 이 홀로그램 표면 확산 패턴이라 칭하는 형상은 미세한 요철을 갖는 형상이고, 특허문헌 2(일본 특허공개 제1984-131902호 공보)에 기재된 바와 같이, 광확산 부재에 레이저 등의 위상이 정렬된 광을 입사했을 때에 광원과 반대측에 생기는 작은 반점상의 랜덤한 광 강도의 흔들림인 작은 반점 패턴을 감광 재료에 고정함으로써 형성된 것이다. 이러한 홀로그램 표면 확산 패턴은 광의 방향이 제어되고 또한 광을 균질화하는 표면 산란 패턴이다.
또한, 특허문헌 3(일본 특허공개 제2000-100621호 공보)에 기재된 바와 같이, 감광 재료로 제작된 형상을 에폭시 등의 수지 또는 전기주조에 의한 금속으로 틀(型)을 만들고, 다른 투명 재료에 전사시키는 방법도 알려져 있다. 감광 재료에는 중크로뮴산젤라틴, 아크릴계 모노머 배합물, 포토레지스트 등이 사용된다. 투명 재료는 예컨대 아크릴 수지 등의 열 가소성 수지이다.
이 때, 감광 재료는 그의 대부분이 흡수성이 높은 수지이기 때문에 감광 재료 그 자체를 홀로그램 표면 확산 패턴으로서 광학 부재에 사용할 때는 환경으로부 터의 영향을 받아 미세한 형상을 유지할 수 없게 되는 문제가 있었다. 또한, 다른 투명 재료로 전사시키는 경우는 투명 재료의 수지가 고점도이기 때문에 미세한 형상이 잘 전사할 수 없다고 하는 문제와, 아크릴 수지 등도 흡수율이 높기 때문에 환경으로부터의 영향을 받아 미세한 형상을 유지할 수 없게 되는 문제가 있었다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 제2004-4417호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 제1984-131902호 공보
특허문헌 3: 일본 특허 제3413519호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 양호한 광확산 성능과 광선 투과율을 겸비하고 환경으로부터의 영향이 적은 광학 부재, 그의 제조방법 및 상기 광학 부재를 사용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 지환식 구조를 갖는 수지를 이용하여 미세한 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 광학 부재를 구성함으로써, 상기 패턴이 우수한 정밀도로 형성되고 환경으로부터의 영향이 적은 광학 부재를 얻을 수 있으며, 디스플레이 장치에 적합하게 이용할 수 있다는 것을 발견하고, 이 지견에 따라서 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은
(1) 지환식 구조를 함유하는 수지를 포함하는 성형체로 이루어진 광학 부재로서, 그의 적어도 한 면에 형성된 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 광학 부재;
(2) 홀로그램 표면 확산 패턴이 미세한 요철로 이루어지고; 상기 요철의 산술 평균 조도 Ra가 0.5 내지 10μm이고; 또한 산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm이 0.01 내지 0.9인 상기 (1)에 기재된 광학 부재; (3) 광학 부재가 일층 구조인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 광학 부재;
(4) 광확산판 또는 광확산 시트인 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 광학 부재;
(5) 상기 면이 직사각형의 평면 형상을 갖고, 그의 대각선의 길이가 200mm 이상인 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 광학 부재;
(6) 사출 성형에 의해 얻어진 것인 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 광학 부재;
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 광학 부재를 구비하는 디스플레이 장치; 및
(8) 미세한 요철을 표면에 형성한 스탬퍼를 제조하는 공정으로서, 상기 요철의 산술 평균 조도 Ra가 0.5 내지 10μm이고, 산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm이 0.01 내지 0.9인 공정; 상기 스탬퍼를 장착한 틀을 설치하는 공정; 및 상기 틀을 이용하여 지환식 구조를 갖는 수지를 사출 성형함으로써 상기 스탬퍼 표면의 상기 미세한 요철이 표면에 전사된 성형체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 광학 부재의 제조방법을 제 공하는 것이다.
발명의 효과
본 발명의 광학 부재는 우수한 정밀도로 형성된 미세한 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖고, 양호한 광확산 성능과 광선 투과율을 겸비하며 환경으로부터의 영향이 적고, 간편하게 형성할 수 있고, 또한 대형화하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 디스플레이 장치는 상기 본 발명의 광학 부재를 구비함으로써 휘도가 높고, 저비용으로 간편하게 제조할 수 있고, 내구성이 높고, 또한 대형화하는 것이 가능하다. 본 발명의 광학 부재의 제조방법은 상기 본 발명의 광학 부재를 간편하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광학 부재와 프리즘 시트의 조합을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내어진 광학 부재와 프리즘 시트의 조합에서의, 광학 부재로부터의 최적 확산 광선의 출사각도의 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 반사판과 조합한 경우의 반사판 형상의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 디스플레이 장치의 1 태양을 나타내는 단면도이다.
도 5는 홀로그램 표면 확산 패턴을 작성하는 방법의 일례를 나타내는 사시도이다.
부호의 설명
1: 광학 부재
2: 프리즘 시트
3: 냉음극관
4: 반사판
5: 홀로그램 표면 확산 패턴
6: 광학 시트
7: 액정 패널
8: 패턴 작성용 광확산판
9: 감광 재료
10: 차폐면
11: 간섭성 광
본 발명의 광학 부재는 지환식 구조를 함유하는 수지를 포함하는 성형체로 이루어진다. 본 발명의 광학 부재는 우수한 정밀도로 형성된 미세한 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖고, 또한 환경으로부터의 영향을 받지 않는다고 하는 특징을 갖는다. 지환식 구조를 함유하는 수지 이외의 수지, 예컨대아크릴 수지를 이용하여 사출 성형에 의해 제조한 광학 부재는 홀로그램 표면 확산 패턴이 충분히 전사되지 않기 때문에 광선 투과율은 우수하더라도 광확산성이 악화되어 버린다.
본 발명의 광학 부재는 환경, 특히 습도의 영향을 받지 않고, 크기 및 표면의 형상이 변화되지 않는다. 성형시의 전사성이 양호한 점으로부터, 광학 부재의 크기가 큰 쪽이 그 특징이 보다 더 발휘된다. 본 발명의 광학 부재의 크기는 직사각형의 평면 형상을 갖는 경우, 그 대각선의 길이가 바람직하게는 200mm 이상, 보다 바람직하게는 300mm 이상, 특히 바람직하게는 400mm 이상이다. 대각선의 길이의 상한은 한정되지 않지만, 보통 5m 이하, 바람직하게는 4m 이하로 할 수 있다.
본 발명의 광학 부재에 있어서, 직사각형의 평면 형상이라고 하는 경우는, 완전히 직사각형이 아니더라도 각 변에 절결을 넣은 형상도 포함한다.
본 발명의 광학 부재는 디스플레이 장치에 사용되고, 특히 액정 디스플레이 장치에 적합하게 사용할 수 있다. 예컨대, 액정 디스플레이 장치의 도광판이나 광확산판, 광확산 시트로 할 수 있다. 본 발명의 광학 부재가 광확산판 또는 광확산 시트인 경우의 바람직한 태양으로서는, 후술하는 각종의 것을 들 수 있다. 이들은 특히, 직하형 백라이트에 사용되는 광확산판 또는 광확산 시트로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 지환식 구조를 갖는 수지는 주쇄 및/또는 측쇄에 지환식 구조를 갖는 것이고, 기계적 강도, 내열성 등의 관점에서, 주쇄에 지환식 구조를 함유하는 것이 바람직하다.
지환식 구조로서는 포화 환상 탄화수소(사이클로알케인) 구조, 불포화 환상 탄화수소(사이클로알켄, 사이클로알킨) 구조 등을 들 수 있지만, 기계적 강도, 내열성 등의 관점에서, 사이클로알케인 구조나 사이클로알켄 구조가 바람직하고, 그 중에서도 사이클로알케인 구조가 가장 바람직하다. 지환식 구조를 구성하는 탄소 원자수는 특별한 제한은 없지만, 보통 4 내지 30개, 바람직하게는 5 내지 20개, 보다 바람직하게는 5 내지 15개의 범위일 때에 기계적 강도, 내열성 및 광확산판의 성형성의 특성이 고도로 균형을 이루어 적합하다.
지환식 구조를 갖는 수지 중의 지환식 구조를 갖는 반복 단위의 비율은 사용 목적에 따라 적절히 선택하면 바람직하지만, 보통 50질량% 이상, 바람직하게는 70질량% 이상, 보다 바람직하게는 90질량% 이상이다. 지환식 구조를 갖는 반복 단위의 비율이 과도하게 적으면, 내열성이 저하하여 바람직하지 못하다. 한편, 지환식 구조를 갖는 수지 중에 있어서 지환식 구조를 갖는 반복 단위이외의 반복 단위는 사용 목적에 따라 적절히 선택된다.
지환식 구조를 갖는 수지의 구체예로서는 (1) 노보넨계 모노머의 개환 중합체 및 노보넨계 모노머와 이와 개환 공중합가능한 기타 모노머의 개환 공중합체, 및 이들의 수소첨가물, 노보넨계 모노머의 부가 중합체 및 노보넨계 모노머와 이와 공중합가능한 기타 모노머의 부가 공중합체 등의 노보넨계 중합체; (2) 단환의 환상 올레핀계 중합체 및 그의 수소첨가물; (3) 환상 공액 다이엔계 중합체 및 그의 수소첨가물; (4) 바이닐 지환식 탄화수소계 단량체의 중합체 및 그의 수소첨가물, 바이닐 방향족계 단량체의 중합체의 방향환 부분의 수소첨가물 등의 바이닐 지환식 탄화수소계 중합체 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 내열성, 기계적 강도 등의 관점에서, 노보넨계 중합체 및 바이닐 지환식 탄화수소계 중합체가 바람직하고, 노보넨계 모노머의 개환 (공)중합체 수소첨가물이나 바이닐 방향족계 단량체의 중합체의 방향환 부분의 수소첨가물이 보다 바람직하다.
본 발명의 광학 부재를 구성하는 성형체는 상술한 지환식 구조를 갖는 수지 외에, 필요에 따라 기타 폴리머, 각종 배합제, 충전제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 기타 폴리머로서는 폴리뷰타다이엔, 폴리아크릴레이트 등의 고무 또는 수지를 들 수 있다.
배합제로서는 산화방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 근적외선 흡수제, 염료나 안료 등의 착색제, 윤활제, 가소제, 대전방지제, 형광 증백제를 들 수 있다.
본 발명의 광학 부재를 구성하는 성형체에는 또한, 광확산 효과를 증강시키기 위해서 광확산제를 배합할 수도 있다. 광확산제로서는 가교 폴리메타크릴산메틸, 가교 폴리스타이렌, 가교 메타크릴산메틸-스타이렌 공중합체, 가교 실리콘, 불소 수지 등의 유기 미립자; 실리카, 실리카-알루미나, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탈크, 유리 플레이크, 유리 비드, 규산나트륨, 탄산칼슘, 탄산바륨, 산화타이타늄 등의 무기 미립자를 들 수 있다.
본 발명의 광학 부재는, 예컨대 광확산판에 널리 사용되고 있는 장방형과 같은 직사각형에 절결 등이 붙은 복잡한 형상을 간편하게 작성할 수 있는 점, 및 후술하는 틀내에 스탬퍼를 설치함으로써 표면에 미세한 형상을 간편하게 전사할 수 있는 점으로부터, 사출 성형에 의해 수득된 것이 바람직하다.
본 발명의 광학 부재는, 그의 적어도 한 면에 형성된 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는다. 상기 홀로그램 표면 확산 패턴을 형성하는 방법에 특별히 제한은 없고, 예컨대 (1-1) 지환식 구조를 갖는 수지를 포함하는 평활한 기판의 표면을 연마재를 이용하여 샌드 블라스트함으로써 미세한 요철을 형성하는 방법; (1-2) 지환식 구조를 갖는 수지를 포함하는 평활한 기판의 표면에 미세한 입자를 포함하는 도료를 도장함으로써 미세한 요철을 형성하는 방법; (1-3) 지환식 구조를 갖는 수지를 포함하는 평활한 기판의 표면에 미세한 입자를 포함하는 경화성 수지를 도포하고, 자외선, 전자선 등을 조사하여 이것을 경화시킴으로써 미세한 요철을 형성하는 방법; (1-4) 표면에 미세한 요철을 형성한 스탬퍼를 제작하고, 상기 스탬퍼를 조립한 틀을 제조하고, 이 틀을 이용하여 지환식 구조를 갖는 수지를 사출 성형함으로써 스탬퍼의 미세한 요철이 표면에 전사된 성형체를 얻는 방법을 들 수 있다.
상기 방법 (1-1) 내지 (1-4) 중에서는 방법 (1-4)가 특히 바람직하다. 방법 (1-4)는 보다 바람직하게는, 미세한 요철을 표면에 형성한 스탬퍼를 제조하는 공정으로서, 상기 요철의 산술 평균 조도 Ra가 0.5 내지 10μm이고, 산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm이 0.01 내지 0.9인 공정; 상기 스탬퍼를 장착한 틀을 설치하는 공정; 및 상기 틀을 이용하여 지환식 구조를 갖는 수지를 사출 성형함으로써 상기 스탬퍼 표면의 미세한 요철이 표면에 전사된 성형체를 얻는 공정을 포함하는 방법으로 할 수 있다.
상기 방법 (1-4)는 1장의 광학 부재를 제조하는 데 요하는 시간이 사출 성형의 1성형 사이클이어서, 생산성이 매우 높기 때문에, 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 방법 (1-2) 및 (1-3)에서는, 얻어지는 광학 부재는 기판과 코팅층의 2층 또는 3층 구조로 이루어지는 데 대하여, 사출 성형품은 전체가 균질한 일층 구조로 할 수 있다. 본 발명의 광학 부재가 2층 이상의 구조를 가지면, 온도, 습도 등의 변화에 의해 휨을 발생시킬 우려가 있지만, 광학 부재가 일층 구조이면, 다층 구조에 기인하는 휨을 발생시킬 우려가 없기 때문에 보다 바람직하다.
상기 스탬퍼의 재질은 보통 금속이다. 금속판 등의 판의 표면에 미세한 요철을 형성시켜 스탬퍼를 제작하는 방법으로서는, (2-1) 판의 표면을 연마재를 이용하여 샌드 블라스트하여 스탬퍼를 제작하는 방법; (2-2) 다이아몬드 바이트로 가공함으로써 미세한 요철을 형성하여 스탬퍼를 제작하는 방법; (2-3) 평활한 기판에 경화성 수지를 도포하고, 불투명 글래스 등의 광확산 부재에 레이저 등의 위상이 정렬된 광을 입사함으로써 얻어지는 작은 반점 패턴을 경화성 수지에 고정하고, 경화성 수지에 고정된 패턴 표면에 금속을 전기주조하여 미세한 요철을 갖는 스탬퍼를 제작하는 방법을 들 수 있다. 그 중에서도, 방법 (2-3)이 바람직하다.
상기 방법 (2-3)은, 예컨대 도 5에 나타내는 시스템을 이용하여 이하와 같은 순서로 수행할 수 있다.
패턴 작성용 광확산판(8)(광확산판)에 개구를 갖는 차폐면(10)을 통해 레이저 등의 간섭성인 광을 입사하고, 그것에 의해 생긴 작은 반점을 감광 재료(9)에 기록시킨다. 패턴 작성용 광확산판(8)에는 불투명 유리나 투명 기재 중에 광확산제를 함유하는 종래의 광확산판이나, 작은 반점을 감광 재료의 굴절률 분포로서 기록한 이른바 체적 홀로그램 광확산판을 이용할 수 있다.
그리고, 감광 재료(9)의 감광층을 재료에 합친 방법으로 현상하여, 표면 요철 형상을 얻는다. 감광 재료(9)의 감광층은 중크로뮴산 젤라틴, 아크릴계 모노머 배합물, 포토레지스트 등이고, 포토레지스트의 경우, 알칼리성 수용액이 현상액으로서 사용된다. 감광 재료(9)의 감광층의 요철면으로부터 그 요철면을 전사한 전기주조틀을 제작함으로써 사출 성형의 스탬퍼를 얻을 수 있다. 광을 확산시킬 수 있는 요철 형상 면이 형성된 주형의 제작 방법의 일례는 문헌 「속·알기쉬운 광자기 디스크(옵토로닉스사, 1990년 발행)」에 나타나 있다. 즉, 유리 기판상에 목적하는 확산체의 요철 패턴을 제작하고, 패턴 형성 면에 진공 증착법이나 스퍼터링법 등에 의해 은 또는 니켈막을 형성(도전화 처리)하고, 니켈을 전기주조에 의해 적층하여 유리판으로부터 박리하는 공정에 의해 마스터 전기주조틀을 제작할 수 있다. 이 마스터 전기주조틀을 스탬퍼로서 사용하여 다수의 미세한 요철을 갖는 광학 부재를 형성할 수 있다.
도 5의 시스템에서는 패턴 작성용 광확산판(8)을 통과한 레이저 광에 의해 생긴 작은 반점을 감광 재료(9)에 기록하여 홀로그램 표면 확산 패턴을 얻는다. 작은 반점의 치수, 형상 및 방향이 조절되어, 얻어지는 홀로그램 표면 확산 패턴 광학 부재로부터 재생되는 산란광의 확장 각도가 제어된다. 일반적으로 산란광의 확장 각도, 즉 산란광의 각도 분포는 작은 반점의 평균 크기 및 형상에 의존한다. 작은 반점이 작으면 각도 분포는 넓다. 작은 반점이 가로방향의 타원 모양이면 각도 분포의 모양은 세로방향의 타원 모양이 된다. 따라서, 감광 재료(9)내에 기록되는 작은 반점의 크기와 형상은 정확한 출력 또는 확장 각도가 얻어지도록 제어하는 것이 바람직하다.
작은 반점의 크기는 차폐면(10)의 개구의 크기에 반비례한다. 만약에, 구멍의 크기가 커지면 작은 반점의 크기는 감소하여, 기록된 감광 재료(9)로부터의 산란광의 확장 각도가 증가한다. 이와는 반대로, 차폐면(10)의 개구의 크기가 감소하면 감광 재료(9)내에 기록한 작은 반점의 크기가 증가하여, 기록된 감광성 매체로부터의 산란광의 확장 각도가 감소한다.
패턴 작성용 광확산판(8)과 감광 재료(9) 사이의 거리 h가 작은 반점의 크기에 영향을 준다. 거리 h가 감소하면 감광 재료(9)내에 기록된 작은 반점의 크기도 또한 감소한다. 이와는 반대로, 거리 h가 증가하면 기록된 작은 반점의 크기가 증가한다. 따라서, 감광 재료(9)내에 바람직한 크기의 작은 반점을 얻기 위해 이들 거리 h와 차폐면(10)의 구멍의 크기를 경험에 기초하여 전부 조절한다.
본 발명의 광학 부재에 있어서는, 상기 홀로그램 표면 확산 패턴이 미세한 요철로 이루어지고, 상기 요철의 산술 평균 조도 Ra가 0.5 내지 10μm이고, 또한 산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm이 0.01 내지 0.9인 것이 바람직하다.
상기 요철의 산술 평균 조도 Ra가 상기 범위인 것에 의해, 광학 부재의 휘도 불균일을 작게 할 수 있고 외관 불량도 생기지 않게 할 수 있다.
상기 요철의 산술 평균 조도 Ra는 보다 바람직하게는 1 내지 5μm이다.
상기 요철의 산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm이 상기 범위인 것에 의해, 휘도 불균일을 작게 하고 외관 불량도 생기지 않게 할 수 있다.
상기 요철의 산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm은 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.8이다.
요철의 산술 평균 조도 Ra 및 요철의 평균 간격 Sm은 JIS B 0601 6.에 따라서 구할 수 있다. 여기서, 요철의 평균 간격은, 요철의 조도 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이만큼 발취하고, 하나의 산 및 그에 인접하는 하나의 골짜기에 대응하는 평균선의 길이의 합을 구하여 평균치를 구한 것으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 초심도 형상 측정 현미경((주)기엔스, VK-9500)을 사용하여 평가 길이 100μm로 하여 측정한 것으로 한다. 또한, 산술 평균 조도 Ra 및 요철의 평균 간격 Sm의 값은 어느 것이나 산술 평균 조도 Ra가 최대로 되는 방향에서 측정한 값으로 한다.
본 발명의 광학 부재는, 홀로그램 표면 확산 패턴을 그의 한 면에만 가지고 있어도 좋고, 양면에 가지고 있어도 좋다.
본 발명의 디스플레이 장치는 상기 본 발명의 광학 부재를 구비한다. 본 발명의 디스플레이 장치는 바람직하게는 평면 디스플레이 장치로 할 수 있다.
본 발명의 디스플레이 장치의 일례를 도 4에 나타내지만, 본 발명은 이 태양에 한정되는 것은 아니다. 도 4에서는 복수의 냉음극관(3), 반사판(4), 홀로그램 표면 확산 패턴(5)이 형성된 광학 부재(1), 광학 시트(6)와 액정 패널(7)을 갖는다. 광원인 냉음극관(3)으로부터 발생한 광의 일부는 광학 부재(1)에 직접 입광한다. 나머지 광은 반사판(4)에 반사된 후에 광학 부재(1)에 입광한다. 광학 부재(1)는 홀로그램 표면 확산 패턴(5)을 갖기 때문에 입광한 광은 높은 투과율로 또한 균일하게 확산되어 광학 시트(6)로 향해 출광한다. 광학 시트(6)는 광학 부재(1)에 가까운 측으로부터, 확산 시트, 프리즘 시트, 및 일본특허 제3448626호에 제안되어 있는 바와 같은 복굴절을 이용한 반사 편광자이고, 광의 출사 방향의 조정 및 휘도 향상의 기능을 갖는다. 이 광학 시트(6)를 통과한 광이 액정 패널에 입광함으로써 액정 패널에 형성된 패턴을 명확히 시인할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 부재가 광확산판 또는 광확산 시트인 경우의 바람직한 태양 및 본 발명의 디스플레이 장치의 바람직한 태양으로서 다음의 것을 들 수 있다.
(1) 홀로그램 표면 확산 패턴에 의해 확산되는 광 강도의 반값폭(도)의 최대치가 100도 이하로 되는 홀로그램 표면 확산 패턴이 적합하게 사용된다.
이것에 의해 정면 방향의 출사광 강도가 높아져 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 광 강도의 반값폭(도)에 대하여 설명하면, 일반적으로 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 광확산판 또는 광확산 시트상의 한 점으로부터의 출사광은 그 출사 방향에 따라 광의 강도가 다르다. 최대 광 강도로 되는 출사 방향을 포함하는 평면상에서 상기 최대 광 강도로 되는 출사 방향을 사이에 끼워 2개인 상기 최대 광 강도의 절반의 강도로 되는 광 출사 방향이 서로 이루는 각도를 광 강도의 반값폭(도)이라고 한다. 상기 최대 광 강도로 되는 출사 방향을 포함하는 평면은 상기 최대 광 강도 방향을 중심으로 하여 회전하는 방향에 다수 존재한다. 그들의 다수의 평면 각각에 있는 광 강도의 반값폭(도) 중의 최대의 것을 광 강도의 반값폭(도)의 최대치라고 한다.
광 강도의 반값폭(도)의 최대치는 보다 바람직하게는 20 내지 100도, 보다 바람직하게는 30 내지 80도이다. 광 강도의 반값폭의 최대치가 지나치게 크면, 광확산판 또는 광확산 시트를 디스플레이 장치에 이용한 경우에 주변부가 지나치게 밝아지고, 광 강도의 반값폭의 최대치가 지나치게 작으면, 밝게 표시되는 범위가 지나치게 좁아지는 경향이 있다. 또한, 상기 최대 광 강도로 되는 출사 방향이 홀로그램 표면 확산 패턴이 형성된 면의 법선 방향인 것이 바람직하다.
(2) 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 광확산판 또는 광확산 시트상에 상향 프리즘 시트(2)를 조합시켜 사용하는 경우에, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 홀로그램 표면 확산 패턴으로부터의 출사광의 최대 광 강도 방향이 프리즘의 능선에 수직인 평면상에 있어서, 홀로그램 표면 확산 패턴이 형성된 면의 법선 방향에 대하여 하기 식에 의해 표시되는 각도 θ의 2방향 중의 적어도 1방향과 개략 같게 되는 홀로그램 표면 확산 패턴을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, θ는 하기 수학식에 의한 계산으로 구하는 각도이고, 프리즘 시트의 재질 및 프리즘의 형상에만 의존한다.
Figure 112006066921767-PCT00001
Figure 112006066921767-PCT00002
Figure 112006066921767-PCT00003
Figure 112006066921767-PCT00004
도 2 중, Φ는 프리즘 시트(2)의 프리즘 꼭지각이다. 이것은 프리즘 시트의 프리즘 형상에 의해서 결정되는 정수이다. 또한, n1은 프리즘 시트의 프리즘 반대면의 굴절률이고, n2는 프리즘 시트의 프리즘면의 굴절률이고, 이들은 프리즘 시트의 재질에 의해 결정되는 정수이다. 또한, α, β 및 γ는 도 2에 나타낸 부분의 각도이고, 하기하는 바와 같이 Φ와 n으로부터 구할 수 있다.
수학식 4에 따라 프리즘 꼭지각 Φ로부터 γ를 구한다. 수학식 2에 따라 프리즘의 굴절률 n 및 γ로부터 β를 구한다. 수학식 3으로부터 α를 구하고, 최후에 수학식 1로부터 Φ를 구한다.
본 발명의 가장 바람직한 태양에 있어서는, 홀로그램 표면 확산 패턴5에 의해서 출사되는 광의 강도 분포가 도 2의 θ의 2방향 중의 적어도 1방향에서 최대로 되어 있다. 한편, 각도 θ와 개략 같게 되는 것은, 홀로그램 표면 확산 패턴(5)에 의해 출사되는 최대치의 방향이 도 2의 θ로부터 30도 이내인 것을 말하고, 이 각도는 바람직하게는 20도 이내, 보다 바람직하게는 10도 이내이다.
홀로그램 표면 확산 패턴으로부터의 출사광의 최대치를 출사면의 법선 방향으로부터 θ만큼 기울이기 위해서는, 도 5에 나타내는 감광 재료(9)를 레이저광의 광원으로 향하는 방향에 대하여 수직으로부터 비스듬한 방향으로 배치하여 노광시키는 방법을 취할 수 있다. 또한, 홀로그램 표면 확산 패턴을 설치한 면측 또는 반대측에 상기 θ 방향으로 광을 회절시키는 회절 격자를 설치할 수도 있다.
홀로그램 표면 확산 패턴으로부터의 출사광을, 그 최대치가 면의 법선으로부터 θ 만큼 기울어지게 출사시키고 프리즘 시트에 상기 시트의 법선으로부터 θ 만큼 기울어지게 입사시킴으로써, 광을 효율적으로 사용할 수 있어 디스플레이 장치 의 휘도를 향상시킬 수 있다.
(3) 광확산판 또는 광확산 시트로 입사하는 광의 입사각이 입사면의 법선에 대하여 45° 이내로 될 때에, 출사하는 광의 최대 강도 방향이 출사면의 대략 법선 방향과 같은 홀로그램 표면 확산 패턴을 사용하는 것이 바람직하다. 복수의 광원과 조합하여 사용할 때에, 광확산판 또는 광확산 시트의 특정 위치 바로 아래의 광원의 양 인접하는 광원으로부터의 광을 정면 방향으로 출사할 수 있기 때문에, 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 출사면의 대략 법선 방향이란 출사면의 법선에 대하여 30도 이내의 방향을 말하고, 이 각도는 바람직하게는 20도 이내, 보다 바람직하게는 10도 이내이다.
광확산판 또는 광확산 시트에 입사하는 광의 입사각이 입사면의 법선에 대하여 45° 이내일 때에, 출사하는 광의 최대 강도 방향이 출사면의 대략 법선 방향과 같은 홀로그램 표면 확산 패턴은 도 5와 같이 홀로그램 표면 확산 패턴을 작성할 때에, 패턴 작성용 광확산판(8)과 감광 재료(9)의 거리 h, 차폐면(10)의 개구부의 크기 W 및 L을 적절히 설정함으로써 얻을 수 있다.
(4) 광확산판 또는 광확산 시트상에 패널을 배치하고, 광확산판 또는 광확산 시트의 아래에 복수의 냉음극관을 배치하고, 상기 냉음극관의 아래에 반사판을 배치하는 경우에, 반사판에 산형 형상을 형성한 디스플레이 장치가 바람직하다. 산형 형상의 위치는 인접하는 냉음극관의 중간 부분과 냉음극관 바로 아래 중 하나 이상의 장소에 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 3에 있어서는, 냉음극관의 중간 부분에 있는 큰 산형 형상에 의해 냉음극관의 기울어진 아래쪽으로부터 벗어난 광 을 위쪽으로 반사하여, 냉음극관의 중간 부분이 어둡게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉음극관 바로 아래의 작은 산형 형상에 의해 냉음극관의 바로 아래로 출사된 광이 인접한 냉음극관 방향으로 반사되어, 냉음극관 자체가 출광이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
(5) 광확산판 또는 광확산 시트상에 패널을 배치하고, 광확산판 또는 광확산 시트의 아래에 복수의 냉음극관을 배치하고, 상기 냉음극관의 아래에 반사판을 배치하는 경우에, 홀로그램 표면 확산 패턴이 냉음극관 바로 위 부근에서 광 강도의 반값폭(도)이 크고, 냉음극관의 중간에서 광 강도의 반값폭(도)이 작은 홀로그램 표면 확산 패턴을 사용하는 것이 바람직하다. 램프상의 광을 크게 확산시킴으로써 디스플레이 장치의 휘도를 균일하게 할 수 있다. 상기 홀로그램 표면 확산 패턴은 노광시에 일부를 차폐하여 적당한 광 강도의 반값폭(도)을 형성한 후, 노광한 부분을 차폐하고, 다른 반값폭(도)을 형성하면 바람직하다.
(6) 광확산판 또는 광확산 시트의 홀로그램 표면 확산 패턴의 반대면이 조질화되어 있거나, 또는 광확산판 또는 광확산 시트에 지환식 구조를 갖는 수지 외에 광확산제를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 홀로그램 표면 확산 패턴이 미세한 형상이기 때문에, 손상된 경우에는 성능이 감소되지만, 그것을 보충할 수 있다. 광확산제의 바람직한 것으로는 폴리스타이렌계 중합체, 폴리실록산계 중합체 또는 이들의 가교물로 이루어진 미립자, 탄산칼슘, 실리카 및 탈크로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
(7) 광확산판 또는 광확산 시트를 사출 성형할 때에 핀 게이트를 사용하여 전면에 양호하게 형상을 전사하는 것이 바람직하다. 특히 일본 특허공개 제2004-117544호 공보에 있어서 제안되는 방법을 이용하면 효과가 현저하다.
(8) 광확산판 또는 광확산 시트의 두께는 바람직하게는 0.01mm 이상, 보다 바람직하게는 0.1mm 이상, 특히 바람직하게는 1mm 이상이다. 두께를 증가시킴으로써 강도를 갖게 할 수 있고, 더욱이 사용 중의 변형을 억제할 수 있다. 두께의 상한은 10mm이다.
(9) 광확산판 또는 광확산 시트의 크기가 대각선 길이 400mm 이상인 대략 장방형인 것이 바람직하다. 지환식 구조를 갖는 수지의 사용에 의해 큰 크기에서도 균일한 성능을 얻을 수 있다.
(10) 380nm로부터 780nm까지의 영역에서 전광선 투과율이 65% 이상인 광확산판 또는 광확산 시트를 사용하는 것이 디스플레이 장치의 휘도를 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
(11) 광원이 LED 또는 냉음극관인 평면 디스플레이 장치가 바람직하다. 광원이 LED 또는 냉음극관인 것에 의해 점광원 또는 선광원을 평면으로 변환할 수 있기 때문에, 평면 디스플레이 장치의 휘도가 높고 또한 균일하게 할 수 있기 때문이다.
(12) 광확산판 또는 광확산 시트에 형성된 홀로그램 표면 확산 패턴이 패널측에 설치된 디스플레이 장치가 바람직하다. 이와 같이, 광확산판 또는 광확산 시트를 배치함으로써 입사광과 출사광의 균형이 좋고, 디스플레이 장치의 휘도가 높고 또한 균일하게 할 수 있기 때문이다.
(13) 광확산판 또는 광확산 시트의 홀로그램 표면 확산 패턴이 형성된 반대측의 면에 프리즘, 마이크로렌즈, 저반사 처리, 회절 격자가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 광확산판 또는 광확산 시트는 광확산판 또는 광확산 시트의 성능을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 (5)와 같이 이들 성능을 광원 바로 위 부근과 광원의 중간 바로 위에서 변화시키더라도 좋다.
이하에 실시예 및 비교예를 나타내고 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 특별히 규정되지 않는 한, 「부」는 질량부를 나타낸다.
제조예 1(노보넨계 중합체의 제조)
실온에서 충분히 건조하고, 질소 치환한 스테인레스제 내압 용기에 탈수한 사이클로헥세인 500부, 1-헥센 0.82부, 다이뷰틸에터 0.15부 및 트라이아이소뷰틸알루미늄 0.30부를 넣어 혼합한 후, 45℃로 유지하면서 트라이사이클로[4.3.0.12,5]데카-3,7-다이엔(별명: 다이사이클로펜타다이엔, 이하 「DCP」라고 약기한다) 170부와 8-에틸리덴-테트라사이클로[4.4.0.12,5.17,10]-도데카-3-엔(별명: 에틸리덴테트라사이클로도데센, 이하 「ETD」라고 약기한다) 30부와 6염화텅스텐(0.7% 톨루엔 용액) 30부를 2시간에 걸쳐 연속적으로 첨가하여 중합했다. 중합 용액에 뷰틸글리시딜에터 1.06부와 아이소프로필알코올 0.52부를 가하여 중합반응을 정지시켜 DCP/ETD 개환 공중합체를 포함하는 용액을 수득했다.
이어서, 수득된 개환 공중합체를 함유하는 용액 100부에 대하여 사이클로헥세인 270부를 가하고, 추가로 수소첨이 촉매로서 니켈-알루미나 촉매(니쯔키화학사 제품) 5부를 가하고, 수소에 의해 5MPa로 가압하여 교반하면서 온도 200℃까지 가열한 후, 4시간 반응시켜 DCP/ETD 개환 공중합체 수소첨가물을 20% 함유하는 용액을 수득했다. 여과에 의해 수소첨이 촉매를 제거한 후, 상기 수소첨가물 100부당 0.1부의 페놀계 산화방지제로서 펜타에리스리틸-테트라키스[3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]를 수득된 용액에 첨가하여 용해시켰다. 이어서, 원통형 농축 건조기(히타치제작소제)를 사용하여 온도 270℃, 압력 1kPa 이하로, 용액으로부터 용매인 사이클로헥세인 및 기타 휘발성분을 제거하면서 수소첨가물을 용융상태로 압출기로부터 스트랜드 형상으로 압출하고, 냉각 후 펠렛화하여 펠렛을 회수했다. 이 개환 공중합체 수소첨가물의 질량평균분자량(Mw)은 35,000, 수소첨가율은 99.9%, Tg는 143℃였다.
제조예 2(홀로그램 표면 확산 패턴의 제조)
포토레지스트(니혼제온(주)제: ZPP-1800)를 유리기판에 도포하여 감광 재료(9)로 했다. 여기에, 도 5의 광학계에서, 간섭성 광(11)에 파장 488 nm의 아르곤 레이저를 패턴 작성용 광확산판에 불투명 유리를 이용하여, 패턴 작성용 광확산판(8)과 감광 재료(9)의 거리 h, 차단면의 개구부의 크기 W와 L을 적절히 설정하고, 50mJ/cm2로 노광을 하고, 전용 현상액으로 현상하여 홀로그램 표면 확산 패턴을 수득했다. 이 패턴에 스퍼터링으로 니켈의 박막을 부착시키고, 추가로 설파민산니켈 용액을 이용하여 500μm 두께의 전기주조를 실행함으로써 홀로그램 표면 확산 패턴의 스탬퍼를 수득했다. 이 스탬퍼의 Ra는 2.1μm, Sm은 4.8μm, Ra/Sm은 0.44였다.
실시예 1
세로 320.0mm, 가로 426.0mm, 깊이 2.0mm의 캐비티를 갖는 금형에 제조예 2에서 수득된 스탬퍼를 부착하고, 이것을 또한 사출 성형기(체결력 3,430kN)에 부착했다. 그리고, 제조예 1에서 수득된 DCP/ETD 개환 공중합체 수소첨가물을 실린더 온도 290℃, 금형 온도 85℃, 사출 속도 100mm/s, 냉각 시간 50초의 조건으로 사출 성형하고, 한 면에 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 20인치 광확산판(1)을 성형했다. 수득된 광확산판(1)을 정반(定盤)상에 설치하고, 측면의 부상량을 캘리퍼로 측정한 바, 0.1mm로 작은 수치였다. 수득된 광확산판(1)의 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 면의 Ra와 Sm을 측정한 바, Ra가 2μm, Sm이 4.8μm, Ra/Sm은 0.41이었다. 또한, 수득된 광확산판(1)의 광 강도의 반값폭의 최대치는 60°였다.
다음으로, 시판의 액정 텔레비젼을 분해하여 얻은 직하형 백라이트로부터 광확산판만을 제거하고, 상기에서 얻은 광확산판(1)을 홀로그램 표면 확산 패턴이 광원측에 오도록 배치하고, 직하형 백라이트로 하여 상기 액정 텔레비전으로 되돌리고, 이것을 액정 텔레비젼(1)으로 했다. 한편, 광확산판(1)상에 배치되는 프리즘 시트 등의 광학 시트, 액정 패널은 시판의 액정텔레비젼의 것을 그대로 사용했다. 그리고, 액정 패널에 백신호만 표시하 도록 하여 액정 패널상의 휘도를 등간격으로 가로방향 9열 세로방향 9열의 계 81점에 대하여 색채 휘도계를 이용하여 측정하고, 그 평균 휘도와 휘도 불균일을 산출했다. 한편, 휘도 불균일은 하기 식에 의해 산출하고, 이 수치가 클수록 휘도 불균일이 적은 것을 의미한다.
휘도 불균일=(최소 휘도/최대 휘도)×100(%)
휘도를 측정한 결과, 평균 휘도는 469cd/m2, 휘도 불균일은 78%였다.
또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 광확산판에 냉음극관은 거의 관찰되지 않았다. 더욱이 상기 액정 텔레비젼(1)을 60℃, 90% RH(상대 습도)의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 휘도를 측정한 바, 평균 휘도는 468cd/m2, 휘도 불균일은 78%로 거의 변화가 없었다.
성형한 광확산판의 표면과 스탬퍼의 표면을 각각 SEM(전자 주사 현미경)에 의해 관찰한 바, 양자간에 큰 차이는 관찰되지 않고, 패턴이 정확히 전사되어 있는 것이 확인되었다.
실시예 2
실시예 1의 광확산판(1)을, 홀로그램 표면 확산 패턴이 액정 패널측(광원과 반대측)으로 되도록 배치하는 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 액정 텔레비젼(2)을 제작하고, 휘도를 측정한 바 평균 휘도는 470cd/m2, 휘도 불균일은 80%였다. 또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 광확산판에 냉음극관은 거의 관찰되지 않았다.
추가로, 액정 텔레비젼(2)을 실시예 1과 같이, 60℃, 90% RH(상대 습도)의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 휘도를 측정한 바, 평균 휘도는 469cd/m2, 휘도 불균일은 80%였다.
실시예 3
제조예 1에서 수득된 DCP/ETD 개환 중합체 수소첨가물 99.7부와 폴리실록산계 중합체의 가교물로 이루어진 미립자(GE 도시바실리콘(주), 토스펄 120) 0.3부를 혼합하고, 2축 압출기를 이용하여 스트랜드 형상으로 압출하고, 펠렛 타이저로 절단함으로써 광확산판용 펠렛을 제조했다. 그리고, 이 펠렛을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 사출 성형을 함으로써 광확산판(2)을 수득했다. 수득된 광확산판(2)의 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 면의 Ra와 Sm을 측정한 바, Ra가 2μm, Sm이 4.8μm, Ra/Sm은 0.41이었다. 또한, 수득된 광확산판(2)의 광 강도의 반값폭의 최대치는 70°였다.
홀로그램 표면 확산 패턴이 액정 패널측(광원과 반대측)으로 되도록 광확산판(2)을 배치하는 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 액정 텔레비젼(3)을 제작했다. 그리고, 액정 텔레비젼(3)에 대하여, 실시예 1과 같은 평가를 한 바, 평균 휘도는 468cd/m2, 휘도 불균일은 83%였다. 또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 광확산판에 냉음극관은 거의 관찰되지 않았다.
추가로, 액정 텔레비젼(3)을 실시예 1과 같이, 60℃, 90% RH(상대 습도)의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 휘도를 측정한 바, 평균 휘도는 470cd/m2, 휘도 불균일은 78%였다.
실시예 4
실시예 1에 이용한 시판의 액정 텔레비젼에 사용되고 있는 프리즘 시트를 측정하면 굴절률 n=1.49, 프리즘 꼭지각 90°였다. 이 수치를 바탕으로 상기 수학식 1 내지 4에 의해 최적 출사각도 θ를 계산하면 25°였다. 거기서, 파장 550mm에서 25o 방향으로 1차 회절각을 가지고, 1차 회절 효율이 100%가 되는 회절 격자를 문헌(옵토로닉스사 발행 「회절 광학 소자 입문」, p.64 내지 65)에 따라서 설계하고, 그 회절 격자 패턴을 실시예 1의 광확산판(1)의 홀로그램 표면 확산 패턴의 반대측의 면에 초정밀 성형 평면 연삭반((주)나가세인테크렉스제)에 의한 절삭에 의해 형성하여 광확산판(3)을 수득했다. 홀로그램 표면 확산 패턴이 액정 패널측(광원과 반대측)으로 되도록 광확산판(3)을 배치하여 액정 텔레비젼(4)을 제작했다. 그리고, 액정 텔레비전(4)에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 한 바, 평균 휘도 474cd/m2, 휘도 불균일 82%였다. 또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 냉음극관은 거의 관찰되지 않았다.
추가로, 액정 텔레비젼(4)을 60℃, 90% RH(상대 습도)의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 같은 방식으로 측정한 바, 평균 휘도는 473cd/m2, 휘도 불균일은 82%였다.
실시예 5
실시예 1에서 수득된 광확산판(1)의 홀로그램 표면 확산 패턴이 형성되어 있는 반대측의 면에 실시예 4와 같은 형상의 회절 격자를 직하형 백라이트의 냉음극 관의 바로 위에 10mm 폭으로 형성하여 광확산판(4)을 수득했다. 홀로그램 표면 확산 패턴이 액정 패널측(광원과 반대측)으로 되도록 광확산판(4)을 배치하여 액정 텔레비젼(5)을 제작했다. 그리고, 액정 텔레비젼(5)에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 한 바, 평균 휘도는 476cd/m2, 휘도 불균일은 83%였다. 또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 광확산판(4)에 냉음극관은 거의 관찰되지 않았다.
추가로, 액정 텔레비젼(5)을 60℃, 90% RH(상대 습도)의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 같은 방식으로 측정한 바, 평균 휘도는 475cd/m2, 휘도 불균일은 83%였다.
실시예 6
단면의 형상이 저변이 18mm이고 높이가 9mm인 직각 이등변 삼각형의 유백색의 플라스틱제 3각 기둥을 준비했다. 그리고, 이 3각 기둥에 백색 반사 시트(미쓰이화학(주)제 화이트랩스타 WS-180)를 부착하고, 이것을 실시예 1에 이용한 시판의 액정 텔레비젼에 배치되어 있는 반사판의 한 면에 부착함으로써 돌기부를 설치한 반사판을 수득했다. 한편, 상기 3각 기둥은 반사판에 부착했을 때의 꼭지각이 90°가 되도록, 또한 인접하는 냉음극관의 중간 위치에 배치되도록 부착했다.
반사판으로서, 상기 돌기부를 설치한 반사판을 이용한 것 이외에는 실시예 2와 같이 광확산판(1)을 배치하여 액정 텔레비젼(6)을 제작했다. 그리고, 이 액정 텔레비전(6)에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 한 바, 평균 휘도는 472cd/m2, 휘도 불균일은 82%였다. 또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 광확산 판(1)에 냉음극관은 거의 관찰되지 않았다.
추가로, 액정 텔레비젼(6)을 60℃, 90% RH(상대 습도)의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 같은 방식으로 측정한 바, 평균 휘도는 471cd/m2, 휘도 불균일은 82%였다.
비교예 1
시판의 아크릴계 수지제 광확산판(스미토모화학공업(주)제, RM-401,이후 「광확산판(5)」이라고 하는 경우가 있다)을 광확산판으로 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같이 액정 텔레비젼을 제작하고, 실시예 1과 같은 평가를 한 바, 평균 휘도는 450cd/m2, 휘도 불균일은 80%였다. 또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 광확산판(5)에 냉음극관은 거의 관찰되지 않았다.
추가로, 액정 텔레비젼을 60℃, 90% RH의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 같은 방식으로 측정한 바, 평균 휘도 445cd/m2, 휘도 불균일 73%였다.
비교예 2
제조예 1에서 수득된 수지 대신에 시판의 아크릴 수지(아사히화성케미칼(주)제, 델펫 80NH)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방식으로 사출 성형을 실행하여, 한 면에 홀로그램 표면 확산 패턴이 형성된 광확산판(6)을 수득했다. 수득된 광확산판(6)을 정반상에 설치하고, 측면의 부상량을 캘리퍼로 측정한 바, 1.0mm로 큰 수치였다. 또한, 수득된 광확산판(6)의 홀로그램 표면 확산 패턴이 형성된 면의 표면의 Ra와 Sm을 측정한 바, Ra가 1.1μm, Sm이 4.9μm, Ra/Sm은 0.22였다.
이 광확산판(6)의 표면과 스탬퍼의 표면을 각각 SEM에 의해 관찰한 바, 광확산판 표면에의 형상 전사가 좋지 않은 것이 관찰되었다.
이 광확산판(6)을 이용하는 것 이외에는 실시예 2와 같이 광확산판(6)을 배치하여 액정 텔레비젼을 제작했다. 이 액정 텔레비젼에 대하여, 실시예 1과 같은 평가를 한 바, 평균 휘도는 410cd/m2, 휘도 불균일은 60%였다. 또한, 액정 패널과 광학 시트를 제거하여 관찰한 바, 광확산판(6)에 냉음극관이 관찰되었다. 추가로, 액정 텔레비젼을 60℃, 90% RH(상대 습도)의 항온항습조 중에 200시간 방치한 후, 같은 방식으로 측정한 바, 평균 휘도는 403cd/m2, 휘도 불균일은 58%였다.
이들 결과로부터, 지환식 구조를 함유하는 수지로 이루어진 실시예 1 내지 6의 광확산판은 양호한 광확산 성능과 광선 투과율을 겸비하고, 환경으로부터의 영향이 적은 광확산판으로 되는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 1에 나타낸 바와 같이, 아크릴 수지로 이루어진 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖지 않는 광확산판은 평균 휘도가 낮고, 휘도 불균일도 크다. 또한, 비교예 2에 나타낸 바와 같이, 아크릴 수지로 이루어진 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 광확산판에서는 홀로그램 표면 확산 패턴이 정확히 전사되지 않기 때문에 평균 휘도가 저하되고, 휘도 불균일도 증가했다. 또한, 60℃, 90% RH(상대 습도) 항온항습조 중에 200시간 방치한 경우, 실시예 1 내지 6의 광확산판은 성능에 거의 변화가 없는 데 반하여, 비교예 1 내지 2의 광확산판은 휘도 불균일의 악화가 현저했다.
본 발명의 광학 부재와 그것을 사용한 디스플레이 장치에 의하면, 미세한 홀로그램 표면 확산 패턴이 우수한 정밀도로 형성됨으로써 양호한 광확산 성능과 광선 투과율이 양립하고, 환경으로부터의 영향이 적은 광학 부재와 그것을 사용한 디스플레이 장치를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 지환식 구조를 함유하는 수지를 포함하는 성형체로 이루어진 광학 부재로서, 그의 적어도 한 면에 형성된 홀로그램 표면 확산 패턴을 갖는 광학 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    홀로그램 표면 확산 패턴이 미세한 요철로 이루어지고;
    상기 요철의 산술 평균 조도 Ra가 0.5 내지 10μm이고; 또한
    산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm이 0.01 내지 0.9인 광학 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    광학 부재가 일층 구조인 광학 부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광확산판 또는 광확산 시트인 광학 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 면이 직사각형의 평면 형상을 갖고, 그의 대각선의 길이가 200mm 이상인 광학 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사출 성형에 의해 얻어진 것인 광학 부재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 부재를 구비하는 디스플레이 장치.
  8. 미세한 요철을 표면에 형성한 스탬퍼를 제조하는 공정으로서, 상기 요철의 산술 평균 조도 Ra가 0.5 내지 10μm이고, 산술 평균 조도 Ra와 요철의 평균 간격 Sm의 비 Ra/Sm이 0.01 내지 0.9인 공정;
    상기 스탬퍼를 장착한 틀(型)을 설치하는 공정; 및
    상기 틀을 이용하여 지환식 구조를 갖는 수지를 사출 성형함으로써 상기 스탬퍼 표면의 상기 미세한 요철이 표면에 전사된 성형체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 부재의 제조방법.
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