KR20070102424A - 광학 시트, 백라이트 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

광학 시트, 백라이트 장치 및 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20070102424A
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미끼 스도오
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Abstract

본 발명은 광 투과성 기부와, 기부의 적어도 일 표면에 제공된 광학 기능성 층을 포함하는 광학 시트를 제공하며, 기부는 접착성 재료 층이 투과성 시트 사이에 배치되어 결합되는 투과성 시트의 적층체로서 구성된다.
광학 시트, 광 투과성 기부, 광학 기능성 층, 투과성 시트, 접착성 재료 층

Description

광학 시트, 백라이트 장치 및 액정 표시 장치 {OPTICAL SHEET, BACK-LIGHT DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 나타내는 개략 단면도.
도2a 및 도2b는 제1 발명에 따른 광학 시트로서의 빔 집광 시트의 예시적인 구조를 도시하는 사시도로서, 도2a는 빔 집광 층으로서 프리즘 구조에 기초한 불규칙 부분을 갖는 실시예를 도시하는 사시도이고, 도2b는 빔 집광 층으로서 원통형 렌즈 구조에 기초한 불규칙 부분을 갖는 실시예를 도시하는 사시도.
도3은 제1 실시예의 제1 예(1-1)에 따른 빔 집광 시트의 개략 단면도.
도4는 200㎛로 조정된 불규칙 부분의 피치 배열 하에서 시트의 두께와 강성 사이의 관계를 나타내는 실험 결과를 도시하는 도면.
도5는 제1 실시예의 제2 예(1-2)에 따른 빔 집광 시트의 개략 단면도.
도6은 제1 실시예의 제3 예(1-3)에 따른 빔 집광 시트의 개략 단면도.
도7은 제1 실시예의 제4 예(1-4)에 따른 빔 집광 시트의 개략 단면도.
도8은 관련 분야 백라이트 유닛에서 프리즘 시트의 작동을 설명하는 도면.
도9는 본 발명의 제2 실시예의 제1 예(2-1)에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구조를 도시하는 단면도.
도10은 제1 필름의 예시적인 구조를 도시하는 개략 사시도.
도11은 제1 필름을 성형하는 필름 성형 장치의 예시적인 구조를 도시하는 개략도.
도12는 제2 실시예의 제2 예(2-2)에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구조를 도시하는 개략도.
도13은 제2 실시예의 제3 예(2-3)에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구조를 도시하는 개략도.
도14은 렌즈 피치와 상대 전방 휘도 값 사이의 관계를 도시하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 백라이트 유닛
2: 액정 표시 패널
2a, 2b: 편광판
10: 액정 표시 장치
11: 반사판
12: 광원
13: 확산판
14: 빔 집광 시트
14B: 광 투과성 기부
14C: 불규칙 부분
17: 확산 시트
18: 반사형 편광기
20: 접착성 재료 층
21: 제1 시트 기부
22: 제2 시트 기부
본 발명은 액정 표시 장치용 기능성 필름으로서 통상적으로 사용되는 광 투과성 광학 시트와, 백라이트 장치와, 이들이 제공된 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD)는 음극선관(CRT)과 비교하여 절 전화, 소형화 및 박막 화에 있어 상당히 큰 잠재성을 지니고 있고, 이들 크기의 다양성은 휴대 전화 및 디지털 카메라와 같은 소형 제품으로부터 액정 표시 장치와 같은 대형 제품까지 널리 적용된다. 이런 상태 하에서, 액정 표시 장치는 휘도, 시야각, 반응 속도 및 해상도의 미세 도에 대해 추가 향상을 필요로 한다.
액정 표시 장치는 투과형과 반사형으로 분류된다. 구체적으로, 투과형 액정 표시 장치는 조명용 광원으로서의 백라이트 유닛과 한 쌍의 투명 기판 사이에 유지된 액정 층으로 구성되는 액정 표시 패널을 갖는다. 백라이트 유닛은 액정 표시 패널에 직접 접하여 배치되는 광원을 갖는 직접 백라이트형(direct backlight type)과 에지라이트형(edge light type)으로 분류된다.
액정 표시 장치용 백라이트 유닛에는, 프리즘 시트 또는 렌즈 시트를 포함하여 광원으로부터 전방으로 광의 방사 방향 정렬을 목적으로 하는 빔 집광 시트(beam condensing sheet)와, 광원으로부터 광의 휘도의 균일성 향상을 목적으로 하는 확산 시트와 같은 광학 시트 또는 필름이 있다. (일본 특허 출원 공개 공보 제2006-72249호 (문헌1) 참조).
도8은 일반적인 액정 표시 장치용 백라이트 유닛을 도시하고 있다. 도8에서, 도면부호 101은 광원을 나타내고, 102는 반사판을 나타내며, 103은 프리즘 시트를 나타내고, 104는 확산 시트를 나타낸다. 프리즘 시트(103)는 광 방사 측부에 배열된 삼각형 섹션을 갖는 다수개의 프리즘(103a)으로 구성된다. 프리즘 시트(103)는 빔이 프리즘의 프리즘 경사(103a)에서 굴절되어 투과되도록 함으로써 광원(101)으로부터 그 안으로 입사되는 빔과, 전방에서 반사판(102)에 반사되는 빔을 집광한다. 반면에, 확산 시트(104)는 프리즘 시트(103)에 의해 집광된 빔을 광범위한 각도 범위로 확산시켜, 휘도가 균일하도록 빔의 방사를 가능하게 한다.
관련 분야의 프리즘 시트는 합체 성형(integrated forming) 또는 전사 성형(transfer forming)에 의해 소정 두께의 기부의 표면에 프리즘 시트를 형성함으로써 제조된다. 합체 성형은 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트; polyethylene terephthalate) 또는 PC(폴리카보네이트; polycarbonate) 수지를 이용하는 고온 가압 공정과, 융합 압출 성형(fusion extrusion molding)을 포함한다. 전사 성형은 통상적으로 자외선 경화 수지로 이루어지는 프리즘 층이 경화되어 수지 시트에 접착되는 것을 가능하게 한다.
예를 들면, 일본 특허 출원 공개 공보 제06-102507호(문헌2)에는, 광원으로부터 방사된 빔이 액정 패널의 수직선 방향으로 정렬되도록 하나의 주 표면에는 다수개의 프리즘이 평행하게 배열되고 다른 주 표면에는 평탄면을 갖는 광 투과성 렌즈 필름을 광원과 액정 패널 사이에 배치함으로써, 전방에서 패널 휘도를 향상시키는 내용에 대해 설명되어 있다. 또한, 문헌2는 패널의 픽셀 피치의 간섭에 의해 야기되는 빗살 무늬 현상(moire fringe)을 방지하도록, 렌즈 필름의 프리즘 피치를 100㎛ 또는 그 이하로 조정하는 내용이 설명되어 있다.
전술된 렌즈 필름에 있어, 광원으로부터의 빔을 액정 패널의 수직선 방향으로 집광시키는 작용은 렌즈 필름에 형성된 프리즘의 경사에 나타나게 되고, 프리즘 피치와는 이론적으로 무관하다. 그러나, 제조 공정의 긴 시간 동안 완벽한 에지로서 나타나는 프리즘의 밑각(basic angle)과 정점을 안정적으로 형성하는 것은 실제로 어렵다. 따라서, 전술된 정점과 밑각은 어느 정도 만곡되고, 만곡된 부분은 전방 휘도의 향상에 기여하지 않는다. 결과적으로, 렌즈 필름의 프리즘 피치를 좁힘으로써 빗살 무늬 현상을 방지하기 위한 이런 노력은 만곡 부분의 증가를 초래하고, 소정 수준의 대 비율로 휘도의 향상을 달성하지 못한다. 또한, 만곡 부분을 정점에 의도적으로 형성되도록 하는 경우에도, 렌즈의 프리즘 피치를 좁힘으로써 빗살 무늬 현상을 방지하는 임의 노력은 소정 수준의 휘도 향상을 달성하지 못한다.
일본 특허 출원 공개 공보 제06-102506호(특허 문헌3)에는 액정 패널의 픽셀 피치와 이에 형성된 다수개의 프리즘 사이에서 간섭으로 야기되는 빗살 무늬 현상 을 방지하는 내용과, 다수개의 프리즘이 평행하게 배열된 주 표면과 평탄면인 다른 주 표면을 갖는 광 투과성 렌즈를 광원과 액정 패널 사이에 배치함으로써, 그리고 렌즈 필름과 액정 패널 사이에 확산 렌즈를 추가 배치함으로써 전방에서 패널의 휘도를 향상시키는 내용이 설명되어 있다.
그러나, 렌즈 필름과 액정 패널 사이에 확산 필름의 배치는 프리즘에 의해 집광된 빔이 효과적으로 사용될 수 없기 때문에, 확산 필름의 특성에 따라서는 소정 수준의 휘도 개선을 달성하는 것을 종종 어렵게 한다.
전술된 렌즈 필름을 제조하는 공지의 방법은 (1) 다이 캐스팅, (2) 고압 가압, (3) UV 공정, 및 (4) 열가소성 수지의 압출 성형을 포함하며, 이들 중 (3) UV 공정과, (4) 압출 성형에 기초한 방법은 생산성 측면에서 유리하고, 압출 성형 공정 또한 생산 속도의 관점에서 매우 유리하다. 저렴한 열가소성 수지를 필요로 하는 압출 성형 공정은 비용 측면에서 가장 유리한 제조 방법으로서 알려져 있다. 왜냐하면, UV 공정은 기부로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름과 같은 고가의 필름을 이용해야 하는 필연성과 함께 고가의 자외선 경화 수지(UV 수지)로 인해 바람직하지 않다.
최근 몇 년 사이, 액정 TV 분야에서는 스크린 크기가 확장되는 경향이 있고, 이는 결과적으로 프리즘 시트로 대표되는 광학 시트 크기의 확장을 요구하고 있다.
광학 시트는 200㎛ 내지 300㎛ 두께가 통상적으로 사용되며, 50인치(127cm) 이상의 스크린 크기를 갖는 이들은 불충분한 수준의 강성 및 강도를 갖는 문제가 있기 때문에, 이의 휘어짐을 발생시키고 적절한 취급을 어렵게 한다. 또한, 광학 시트 강성의 감소는 백라이트 또는 액정 표시 장치의 조립 작업성을 저하할 수 있고, 백라이트의 열로 인해 휘어짐을 발생시킬 가능성이 크다. 이는 빔 집광 특성의 교란을 발생시킬 수 있고, 결과적으로 화상 품질을 저하할 수 있다.
다른 가능한 기준은 프리즘 시트를 이루는 기부의 두께일 수 있는데, 기부의 과다한 두께는 프리즘 층의 통합 성형을 어렵게 한다.
본 발명은 전술된 문제들을 고려하여 제안되며, 본 발명은 시트 크기의 확장에 따른 시트의 편향을 방지할 수 있는 액정 표시 장치, 광학 시트 및 백라이트 장치가 제공된다.
반면에, 스크린 크기의 확장의 진행에 따른 전력 소비의 감소와, 빔을 효과적으로 이용할 수 있는 액정 표시 장치에 대한 요구의 증가와, 다른 특성들을 충족시킬 수도 있는 필요성이 요구된다.
그러나, 액정 표시 장치용 렌즈 필름의 프리즘 형상을 형성하는 공정에 있어, 정점은 다이의 제조 또는 프리즘 형상의 완벽한 전사의 어려움으로 인해 만곡되기 쉽고, 이에 따라 전술된 바와 같이 빔 집광 효과의 감소로 인해 소정 수준의 전방 휘도가 달성될 수 없다.
따라서, 본 발명은 소정 수준의 전방 휘도를 달성하면서 빗살 무늬 현상을 억제할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 시트는 광 투과성 기부와, 기부의 적어도 일 표면에 제공되는 광학 기능성 층을 가지며, 기부는 접착성 재료가 그 들 사이에 배 치되는 광 투과 시트의 적층체로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 시트의 기부는 접착성 재료가 그들 사이에 배치되는 광 투과 시트의 적층체로 이루어지기 때문에, 시트의 총 두께는 적층되는 시트의 두께에 따라 자유로이 조정될 수 있다. 그 결과, 시트 크기가 확장되더라도 적절한 강성 및 강도가 보장될 수 있고, 이에 따라 변형이 방지될 수 있다.
적층체는 광학 기능성 층을 지지하는 제1 시트 기부와, 제1 시트 기부에 대향하는 제2 시트 기부로 이루어질 수 있고, 이들 사이에는 접착성 재료 층이 배치된다. 제1 및 제2 시트 기부를 이루는 재료에는 특별한 제한이 없으며, 사용 가능한 예로는 폴리카보네이트, PET, 아크릴 수지 또는 이와 유사한 수지, 플라스틱판 및 유리판을 포함한다.
광학 기능성 층은 이의 표면에 연속하여 배열되는 다수의 불규칙 부분을 갖는 빔 집광 층으로 이루어질 수 있다. 전술된 빔 집광 층 외에, 광 확산 층 및 편광 분리 층이 있다. 이들 광학 기능성 층은 입사 빔의 집광, 확산, 편광의 분리 등과 같은 광의 소정 조건과 관련이 있다. 각각의 불규칙 부분은 삼각형 단면 형상을 갖는 프리즘을 갖거나, 또는 쌍곡면, 포물면 또는 고차의 비구면을 갖는 원통형 렌즈 구성요소로 이루어질 수 있다.
접착성 재료 층은 자외선 경화 접착제, 압력 감지 접착제, 가온 용융 접착제 등을 이용하여 구성될 수 있다. 접착성 재료 층의 굴절률은 제1 및 제2 시트 기부의 굴절률과 동등하거나 그 보다 작은 것이 바람직하다.
일반적으로, 수지 재료는 과다한 자외선 조사 하에서 옐로잉(yellowing)을 야기하기 쉽다. 그 결과, 광 투과는 시트의 이런 착색에 의해 영향을 받게 됨으로써 소정의 광 투과 특성을 더 이상 유지할 수 없게 된다. 보다 구체적으로, 투과된 광의 블루 파장 성분은 감소된다. 따라서, 제1 및 제2 시트 기부(보다 구체적으로, 광원에 보다 가까운 제2 기부)에 자외선 흡수기를 추가하는 것은 자외선 조사에 의해 유도되는 시트 기부의 옐로잉을 억제할 수 있다.
또한, 접착성 재료 층에 자외선 흡수기 대신 블루 염료(blue dye)를 추가하거나, 자외선 흡수기와 함께 블루 염료를 추가하는 것이 허용 가능하다. 따라서, 제1 시트 기부 또는 광학 기능성 층의 착색은 교정될 수 있어, 시트를 통해 투과된 광의 변화가 방지될 수 있다.
적층 후에 시트의 와프(wrap)를 억제하기 위해, 제1 및 제2 시트 기부의 분자 정렬이 고려되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 개별 시트 기부의 분자 정렬 방향 사이에 형성되는 각은 20°이하로 설정된다. 개별 시트 기부의 두께를 동등하게 하거나, 일 시트 기부가 시트의 총 두께의 대부분을 차지하는 구조를 채용하는 것 또한 시트의 와프를 억제하는 측면에서 효과적이다.
제1 시트 기부에 대면한 표면에 대향하는 제2 시트 기부의 표면을 거칠게 함으로써, 휘도의 감소를 억제하면서 백라이트 또는 액정 표시 장치의 조립 공정에서 발생될 수 있는 마찰 접촉에 의한 스크래칭 또는 다른 구성요소와의 들러붙음을 억제하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예는 광원과, 주 표면에 제공된 복수개의 렌즈를 갖는 제1 필름과, 적어도 확산 기능을 갖는 제2 필름과, 액정 패널을 이 순서대로 포함 하는 액정 표시 장치를 제공한다. 장치에서, 제1 필름의 렌즈 피치 (P; ㎛), 후방 산란(back scattering)의 측정에 의해 얻어진 제2 필름의 총 광 투과율(T; %) 및 흐림도(haze value; H; %), 그리고 액정 패널의 픽셀 피치(Pp; ㎛)는 H/T·Pp/P>1.6과 P≥110㎛의 관계를 충족시킨다.
장치는 제1 필름의 렌즈 피치(P; ㎛), 후방 산란(back scattering)의 측정에 의해 얻어진 제2 필름의 총 광 투과율(T; %) 및 흐림도(haze value; H; %), 그리고 액정 패널의 픽셀 피치(Pp; ㎛)는 H/T·Pp/P>1.9와 P≥110㎛의 관계를 충족시키도록 변경될 수 있는 것이 바람직하다.
장치는 제2 필름이 반사형 편광기 또는 확산 필름, 확산 기능성 층을 갖는 층, 또는 확산 기능을 갖는 점착성 재료인 것이 바람직하도록 변경될 수 있다.
실시예에서, 렌즈는 단면 형상으로서 프리즘, 쌍곡선, 또는 비구면 외형을 가지며, 칼럼 방향 또는 준 칼럼 방향으로 렌즈의 크기가 변화를 갖는 렌즈 어레이를 형성하는 것이 바람직하다.
실시예에서, 확산 기능을 갖는 제2 필름은, 액정 패널에 합체될 때 광원 측에 배치된 필름의 표면이 입사면으로 배향하면서 측정된 흐림도와, 액정 패널에 합체될 때 방사 측에 배치된 필름의 표면을 입사면으로 배향하면서 측정된 흐림도를 비교했을 때 서로 다른 흐림도 값의 확산 기능을 가지는 필름이 바람직하다.
실시예에서, 확산 기능을 갖는 제2 필름은, 액정 패널에 합체될 때에 광원 측에 배치된 필름의 표면을 입사면으로 배향하면서 측정된 흐림도 보다, 액정 패널에 합체될 때 방사 측에 배치된 필름의 표면을 입사면으로 배향하면서 측정된 흐림 도가 더 큰 확산 기능을 가지는 필름이 바람직하다.
이하의 명세서에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 속하는 개별 실시예들을 설명할 것이다.
(제1 실시예)
(예1-1)
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(10)의 예시적인 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 먼저, 액정 표시 장치(10)의 구조가 개략적으로 설명될 것이다.
도1에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치(10)는 백라이트 유닛(1)과 액정 표시 패널(2)을 갖는다. 본 예에서 다이렉트 백라이트(direct backlight)로서 표현되는 백라이트 유닛(1)은 에지라이트 방식(edge light type)일 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(1)은 액정 표시 패널(2)에 조정된 광을 공급하기 위한 것이고, 액정 표시 패널(2)의 배면에 직접 접하여 배치된다. 액정 표시 패널(2)은 시간 및 공간에 따른 방식으로 백라이트 유닛(1)으로부터 공급된 광을 변조함으로써 정보를 표시한다. 액정 표시 패널(2)은 이의 양 표면에 각각 제공되는 편광판(2a, 2b)을 갖는다. 편광판(2a) 및 편광판(2b)은 직교 편광 성분 중 하나의 입사광을 통과시키고, 다른 하나의 입사광을 흡수를 통해 간섭하는 것을 허용한다. 편광판(2a) 및 편광판(2b)은, 예를 들면 투과 축이 상호 직교하며 교차하도록 제공된다.
액정 표시 패널(2)은 패널의 폭 방향과 길이 방향으로 소정의 피치로 배열되는 복수개의 픽셀을 가지며, 백라이트 유닛(1)에 의해 조사된 광의 투과율을 픽셀 와이즈 제어(pixel-wise control)함으로써 액정 표시 패널의 전방 측에 소정의 화상 표시를 가능하게 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(1)은 반사판(11), 광원(12), 확산판(13), 빔 집광 시트(14), 확산 시트(17) 및 반사형 편광기(18)를 통상적으로 갖는다. 이들 구성요소 외에 임의의 다른 광학 요소가 제공될 수 있다. 확산판(13), 확산 시트(17), 및 반사형 편광기(18)는 경우에 따라서 제외되거나 이의 배열 순서가 변경될 수 있다.
광원(12)은 액정 표시 패널(2)에 광을 공급하기 위한 것으로, 설명되는 예에서는 복수개의 광원이 제공되고, 광원은 예를 들면 형광 램프(FL), 전자발광(EL) 소자, 발광 소자(LED) 등으로 구성된다.
반사판(11)은 광원(12)의 하부 측과 측방향 측을 커버링하도록 제공되며, 광원(12)으로부터 방사된 광을 하부 및 측 방향으로 반사시켜 광을 액정 표시 패널(2) 쪽으로 배향시키기 위한 것이다.
확산판(13)은 광원(12) 위에 제공되며, 휘도의 균일성을 달성하기 위해 광원(12)으로부터 방사된 광과 반사판(11)에 반사된 광을 확산시키기 위한 것이다. 본 실시예에 사용되는 확산판(13)은 광 투과성 재료에 분산된 광 확산 입자를 갖는 상대적으로 두꺼운 판이다.
빔 집광 시트(14)는 본 발명에 따른 광학 시트에 상응하고, 확산판(13) 위에 배치됨으로써 예를 들면 조사된 광의 방향성을 향상시킨다. 빔 집광 시트(14)의 구조가 이하 상세히 설명될 것이다.
확산판(17)은 빔 집광 시트(14) 위에 제공되고, 소정의 각도 범위 내에서 확산된 후에 빔 집광 시트(14)에 의해 방향성이 향상된 광이 이를 통과하여 방사되는 것을 허용한다. 본 실시예에 채용된 확산판(17)에는 광 투과성 시트 기부의 광 방사 표면 측에 광 확산 불규칙 구조 등을 갖는 확산 표면이 제공된다.
반사형 편광기(18)는 확산 시트(17) 위에 제공되며, 확산 시트(17)에 의해 확산된 광의 직교 편광 성분 중 하나는 이를 통해 통과시키고 다른 하나는 흡수하는 것을 가능하게 한다. 반사형 편광기(18)를 통해 투과하는 편광 성분은 액정 표시 패널(2)의 광 입사 측에 배치된 편광판(2a)의 투과 축과 평행하게 설정된다.
이하의 명세서에는 본 발명의 빔 집광 시트(광학 시트; 14)의 구조가 상세히 설명될 것이다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 실시예에 따른 빔 집광 시트(14)의 예시적인 형상을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 빔 집광 시트(14)는 직사각형에 가까운 형상을 가지며, 광 투과성 기부(14B)의 하나의 주 표면(광 방사 표면)에 일 방향(도면에서 X방향)으로 연속하여 배열된 빔 집광 기능을 구비한 다수개의 불규칙 부분(14C)을 갖는 렌즈 시트 또는 프리즘 시트로 구성된다. 불규칙 부분(14C)은 본 발명의 "광학 기능성 층"에 상응하고, 본 실시예는 광학 기능성 층이 불규칙 부분(14)으로 구성된 빔 집광 층인 경우를 참조하여 설명될 것이다.
도2a에 도시된 빔 집광 시트(14)는, 전술된 불규칙 부분으로서 형성되고 광 방사 측에 배열되는 삼각형 단면을 구비한 다수의 프리즘 구성 요소를 갖는 프리즘 시트(14)이다. 도2b에 도시된 빔 집광 시트(14)는, 불규칙 부분으로서 형성되고 광 방사 측의 표면에 배열되는 쌍곡면, 포물면 또는 고차 비구면을 구비한 다수의 원통형 렌즈 구성요소를 갖는 렌즈 시트(14)이다.
본 예에서 프리즘 구성요소(14P)의 단면 형상은 90°의 정점을 갖는 이등변 삼각형이지만, 정점이 90°로 제한되지는 않는다. 또한, 프리즘의 높이, 피치 등은 특정하게 제한되지 않으며, 각도 특성 등의 측면에서 목표 휘도 특성에 따라 적절히 결정될 수 있다. 배열 피치의 특정 예는 10㎛, 15㎛, 30㎛, 50㎛, 80㎛, 100㎛, 110㎛, 160㎛, 200㎛, 300㎛, 350㎛ 등을 포함한다. 배열 피치가 크면 클수록 휘도 특성도 커지게 된다.
반면에, Z축이 광학 시트의 수직 선의 방향과 평행하다고 가정하고, Y축이 원통형 렌즈 구성요소(14L)의 모선 방향이라고 가정하면, 조사 광의 방사 측에 유한 초점 길이를 주도록 원통형 렌즈 구성요소(14L)는 측방향 대칭 쌍곡형 또는 포물형의 단면 형상을 가지면서 형성되는데, 이는 이하의 수식(1)을 충족시킨다.
Z = X2/(R+√(R2-(1+K)X2)) (1)
여기서, R은 단부 정점의 곡률 반경[㎛]을 나타내고, K는 원추 상수를 나타낸다. 본 특허 명세서에 사용된 기호 "√"는 이하의 수학적 표현에 의해 결정되는 값의 제곱근을 의미한다.
또 다른 경우로, Z축, X축 및 Y축이 전술한 바와 같이 유사하다고 가정하면, 조사 광의 방사 측에 유한 초점 길이를 주도록 원통형 렌즈 구성요소(14L)는 단면 형상으로서 측방향 대칭 비구면 외형을 가지면서 형성되는데, 이는 이하의 수식(2)을 충족시킨다.
Z = X2/(R+√(R2-(1+K)X2)) + AX4 + BX5 + CX6 + (2)
여기서, R은 단부 정점의 곡률 반경[㎛]을 나타내고, K는 원추 상수를 나타내며, A, B 및 C 각각은 비구면 계수를 나타낸다.
원통형 렌즈 구성요소(14L)의 높이, 피치 등은 특정하게 제한되지 않으며, 각도 특성 등의 측면에서 목표 휘도 특성에 따라 적절히 결정될 수 있다. 원통형 렌즈 구성요소(14L)의 배열 피치의 특정 예는 10㎛, 15㎛, 30㎛, 50㎛, 80㎛, 100㎛, 110㎛, 160㎛, 200㎛, 300㎛, 350㎛ 등을 포함한다. 배열 피치가 크면 클수록 휘도 특성도 커지게 된다.
도3은 빔 집광 시트(14)의 개략 단면도이다. 본 실시예의 빔 집광 시트(14)는 광 투과성 기부(14B)와, 기부(14B)의 일 측에 있는 주 표면(광 방사 표면)에 형성된 불규칙 부분(14C)을 가지며, 기부(14B)는 접착성 재료 층(20)이 투과성 시트 사이에 배치되어 결합되는 투과성 시트의 적층체로서 이루어진다. 특히, 본 실시예에서, 기부(14B)는 불규칙 부분(14C)을 지지하는 제1 시트 기부(21)와, 제1 시트 기부(21)에 대향하고 제1 시트 기부와의 사이에 접착성 재료 층(20)이 배치되는 제2 시트 기부(22)로 구성된다. 이런 구조에 의해, 스크린 크기의 확장에 따라 빔 집광 시트(14)의 면적이 확대되어도, 필요 수준의 시트 강성이 보장되어 취급성을 향상시킨다.
제1 시트 기부(21)는 불규칙 부분(14C)의 기부 층으로서 구성되고, 불규칙 부분(14C)을 이루는 재료와 동일하거나 상이한 재료로 이루어진다. 보다 구체적으로, 불규칙 부분(14C)은 가압 공정에 의해 제1 시트 기부(21)의 하나의 주 표면에 일체형으로 형성되거나, 또는 불규칙 부분(14C) 및 제1 시트 기부(21)는 융합 압출 성형 공정에 의해 동시에 형성된다. 다른 예에서는, 불규칙 부분(14C)은 제1 시트 기부(21)에 경화된 다음 제1 시트 기부(21) 상에 전사되는 자외선 경화 수지로 이루어진다.
제1 및 제2 시트 기부(21, 22)를 이루는 재료는 광 투과성 재료이기만 하면 특별히 제한받지 않으며, 사용 가능한 예로서는 폴리카보네이트, PET, PEN 및 아크릴 수지를 포함한다. 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)는 동일한 수지 재료로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 재료로 이루어질 수도 있다. 제2 시트 기부(22)는 플라스틱판 또는 유리판과 같은 판으로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)가 수지 시트로 이루어지는 경우, 수지 시트는 지향 시트(oriented sheet) 또는 캐스트 시트(casted sheet)일 수 있다. 신장 시트(stretched sheet)는 단축 지향형(uniaxially oriented type) 또는 2축 지향형(biaxially oriented type)일 수 있다.
제1 및 제2 시트 기부(21, 22)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 개별 시트는 양 단부를 제외하고 시트의 목표 두께, 통상적으로 50㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께가 적층 후에 달성될 수 있도록 적절히 선택 가능하다. 적층 후에 기 부(14B)의 와프(warp)를 억제하는 측면에서, 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)의 두께는 상호 동등한 것이 바람직하고, 또는 일 시트 기부의 두께가 시트의 총 두께의 상당한 부분을 차지하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
제1 및 제2 시트 기부(21, 22) 양자가 동일한 재료로 이루어지는 예시적인 경우에는, 와프는 이들 시트 기부의 두께를 동일하게 함으로써 억제될 수 있다. 반면에, 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)가 상이한 재료로 이루어지는 경우에는, 두께가 동일하여도 와프가 발생할 수 있다. 이런 경우에는, 재료의 조성에 따라 두께의 균형을 잡는 것이 바람직하다. 제1 시트 기부(21)가 폴리카보네이트로 이루어지고 제2 시트 기부(22)가 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 예시적인 경우에는, 제1 시트 기부(21) 및 제2 시트 기부(22)의 두께 비율은 6:4 정도로 조정된다.
제1 시트 기부(21)는 불규칙 부분(14C)의 배열 피치에 따라 강성이 변할 수도 있다. 보다 구체적으로, 시트의 일정한 두께 하에서, 불규칙 부분(14C)의 배열 방향(X방향)에서의 강성은 렌즈 피치가 크면 클수록 감소하는 경향이 있다. 따라서, 불규칙 부분(14C)의 배열 피치에 따라 제1 시트 기부(21) 및 제2 시트 기부(22)의 두께를 최적화함으로써 적절한 수준에서 빔 집광 시트(14)의 강성을 유지하는 것이 가능하다.
빔 집광 시트(14)의 와프를 억제하기 위한 목적으로, 제1 및 제2 시트 기부의 분자 정렬을 고려하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 개별 시트 기부의 분자 정렬의 방향들 사이에 형성된 각도는 20°이하로 설정된다.
접착성 재료 층(20)은 종류에 있어 특별한 제한 없이 자외선 경화 접착제, 압력 감지 접착제, 가온 용융 접착제 등을 이용하여 이루어질 수 있다. 또한, 접착성 재료 층(20)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 양 단부를 제외하고 통상적으로 1㎛ 내지 100㎛로 조정된다.
접착성 재료 층(20)이 자외선 경화 수지를 이용하여 구성되는 경우에, 접착제는 제1 시트 기부(21)를 통해 또는 제2 시트 기부(22)를 통해 자외선을 조사함으로써 경화될 수 있다. 접착성 재료 층(20)이 가온 용융 접착제를 이용하여 구성되는 경우에, 접착 공정에서 시트의 열적 변형은 불규칙 부분(14C)과 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)의 유리 전이점(Tg)보다 낮은 온도에서 용융될 수 있는 접착제를 이용함으로써 억제될 수 있다. 에틸렌 초산비닐 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymers; EVA: Tg = 40℃)는 가온 용융 접착제의 공지된 예이다.
접착성 재료 층(20)을 빔 집광 시트(14)의 기부(14B)에 작용한 기계적 및 열적 스트레스에 대한 완화 층으로서 기능 하도록 함으로써, 빔 집광 시트(14)의 비틀림이 억제될 수 있고, 이는 안정적인 광학 특성의 유지를 가능하게 한다. 접착성 재료 층(20)이 스트레스 완화 층으로서 기능 하도록 하는 경우에, 접착성 재료 층(20)은 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)용 재료보다 연성인 재료를 이용하여 구성되는 것이 바람직하다.
반면에, 접착성 재료 층(20)의 굴절률도 특정하게 제한되지는 않으며, 굴절률은 빔 집광 특성의 향상 측면에서 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)의 굴절률과 동등하거나 또는 그 보다 낮은 굴절률이 바람직하다. 제1 및 제2 시트 기부(21, 22) 가 폴리카보네이트 수지(굴절률 1.58)로 이루어지는 예시적인 경우에, 접착성 재료 층(20)은 1.5 정도의 굴절률을 갖는 아크릴 자외선 경화 수지를 이용함으로써 구성될 수 있다.
이렇게 구성된 본 실시예의 빔 집광 시트(14)에서, 불규칙 부분(14C)을 지지하는 기부 층으로서의 기부(14B)는 접착성 재료 층(20)이 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)의 사이에 배치되어 접착되는 적층체로 이루어지고, 이에 따라 시트의 총 두께는 이들 시트 기부(21, 22)의 두께에 따라 자유로이 조정될 수 있다. 이런 구조에 의해, 시트의 크기가 확장되더라도 적절한 수준의 시트 강성 또는 강도가 보장될 수 있고, 휘어짐이 방지될 수 있다.
도4는 200㎛로 조정된 불규칙 부분의 배열 피치 하에서 시트의 두께 및 강성 사이의 관계를 나타내는 실험 결과를 도시하는 도면이다. 도면에서, 정사각형 플롯은 프리즘의 길이 방향(리지 방향)으로 측정된 굽힘 강도(bending stiffness)를 나타내고, 삼각형 플롯은 프리즘의 폭 방향(배열 방향)으로 측정된 굽힘 강도를 나타낸다. 강도는 폭 방향에서보다 길이 방향에서 크다는 것을 알 수 있다. 또한, 강성은 시트의 두께가 증가할수록, 길이 방향 및 폭 방향 모두에서 증가하는 것을 알 수 있다. 이 예로부터 명백한 바와 같이, 소정 수준의 강성은 빔 집광 시트(14)의 기부(14B)의 두께를 조정함으로써 용이하게 달성될 수 있다.
다른 장점은 불충분한 강성으로 인한 빔 집광 시트(14)의 휘어짐이 방지된다는 것인데, 이는 백라이트 유닛(1) 또는 액정 표시 장치(10)의 조립 공정의 작업성을 향상시킬 수 있고, 휘어짐, 흔들림 등의 부적절한 상태가 유지되면서 빔 집광 시트(14)와 백라이트 유닛(1)의 합체로 인한 빔 집광 성질이 저하되는 것을 방지한다.
(예1-2)
도5는 본 발명의 예(1-2)를 도시하고 있다. 전술된 제1 실시예의 구성요소에 대응하는 구성요소들은 중복 설명을 회피하기 위해 동일한 도면부호가 부여된다.
일반적으로, 폴리카보네이트와 같은 수지 재료는 과도한 자외선 조사 하에서 옐로잉(yellowing)을 야기하는 경향이 있다. 이런 경우, 시트가 이런 착색에 영향을 받게 됨에 따라 이를 통해 투과된 광은 기대되는 광 투과 성질을 더 이상 유지할 수 없게 된다. 보다 구체적으로, 시트의 옐로잉이 심하면 투과된 광의 블루 파장(blue wavelength) 성분이 감소하고, 이에 따라 액정 표시 패널(2)에 표시된 화상이 옐로잉된다.
따라서, 본 실시예에서, 자외선 흡수기는 전술된 빔 집광 시트(14)의 옐로잉을 억제하도록, 빔 집광 시트(14)의 기부(14B)를 이루는 제1 시트 기부(21) 및 제2 시트 기부(22) 중 적어도 하나에 또는 양자 모두에 추가된다. 도5에 도시된 구조는 자외선 흡수기가 제2 시트 기부(22)에 추가되는 예시적인 경우를 나타낸다.
접착성 재료 층(20)이 자외선 경화 수지로 이루어지는 경우에는, 접착제가 경화될 필요가 있기 때문에, 자외선 흡수기는 제1 및 제2 시트 기부(21, 22) 중 하나에 추가된다. 바람직하게는, 빔 집광 시트(14)의 옐로잉은 본 예에 도시된 바와 같이, 광원에 가까운 제2 시트 기부(22)에 자외선 흡수기를 추가함으로써 대체로 억제될 수 있다. 이와 반대로, 접착성 재료 층(20)이 자외선 경화 접착제로 이루어지지 않는 경우에는, 자외선 흡수기는 제1 및 제2 시트 기부(21, 22) 양자 모두에 추가될 수 있다.
자외선 흡수기의 예는 살리실산계(salicylic base), 벤조페논계 (benzophenone base), 벤조트리아졸계(benzotriazole base) 및 시아노아크릴레이트계(cyanoacrylate base)를 포함하고, 구체적으로 (아데카 코포레이션(ADEKA Corporation)으로부터 상용 가능한) ADK STAB LA-32, ADK STAB LA-31, (썬 케미컬 컴파니 리미티드(Sun Chemical Co., Ltd)로부터 상용 가능한) Cyasorb UV-5411, (시바 가이기 코포레이션(Ciba Geigy Corp.)으로부터 상용 가능한) Tinuvin P, Tinuvin 234, Tinuvin 320, Tinuvin 327, (스미또모 케미컬 컴파니 리미티드(Sumitomo Chemical Co., Ltd.)로부터 상용 가능한) Sumisorb 110, Sumisorb 140, (케미프로 가세이 가이샤, 리미티트(Chemipro Kasei Kaisha, Ltd,)로부터 상용 가능한) Kemisorb 110, Kemisorb 140, Kemisorb 12, Kemisorb 13, (바스프(BASF)로부터 사용 가능한) Uvinul X-19, Uvinul Ms-40, (요시또미야꾸힌 코포레이션(Yoshitomiyakuhin Corp.)으로부터 상용 가능한) Tomisorb 100, Tomisorb 600, 그리고 (교도 케미컬 컴파니 리미티드(Kyodo Chemical Corp.)으로부터 상용 가능한) Viosorb-80, Viosorb-90을 포함한다. 광 안정기(light stabilizer)의 예는 부자유 아민계(hindered amine base)를 포함하고, 구체적으로 (아데카 코포레이션으로부터 상용 가능한) ADK STAB LA-52, (산꾜 컴파니 리미티드(Sankyo Co., Ltd)로부터 상용 가능한) Sanol LS-770, Sanol LS-765, Sanol LS-774, 그리고 (스미또모 케미컬 컴파니 리미티드(Sumitomo Chemical Co., Ltd)로부터 상용 가능한) Sumisorb TM-061을 포함한다.
시트 기부에 추가된 자외선 흡수기의 크기는 0.02 중량% 이상 내지 0.4 중량% 이하의 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 0.02 중량% 이하의 크기는 색조 변화를 억제하지 못할 것이다. 반면에, 0.4 중량% 이상의 크기는 원치않는 시트 기부의 옐로잉을 진행시킬 것이다. 자외선 흡수기 외에, 광 안정기, 산화방지제, 정전기방지제 등과 같은 다른 첨가제의 추가가 허용 가능하다.
또한, 시트 기부(21, 22)에 자외선 흡수기가 추가된 구조와 함께 또는 이런 구조 대신에, 블루 염료를 접착성 재료 층에 추가하는 것도 가능하다. 따라서, 제1 시트 기부 또는 광학 기능성 층의 착색이 교정될 수 있고, 이에 따라 시트를 통해 투과된 광이 변조되는 것이 방지될 수 있다.
(예1-3)
도6은 본 발명의 예(1-3)를 도시하고 있다. 도면에서, 전술된 제1 실시예의 구성요소에 대응하는 구성요소들은 중복 설명을 회피하기 위해 동일한 도면부호가 부여된다.
본 실시예에서의 빔 집광 시트(14)는 빔 집광 시트(14)의 빔 입사면 측, 즉 제1 시트 기부(21)에 대면하는 표면과 대향하는 제2 시트 기부(22)의 표면에 거친 표면(14R)을 가진다. 빔 집광 시트(14)의 빔 입사면 측에 거친 표면(14R)을 제공함으로써, 광원 측으로부터 입사되는 광의 반사율이 감소될 수 있고, 이에 따라 휘도 특성이 향상될 수 있다. 빔 집광 시트(14)는 다른 구성요소와의 마찰 접촉으로 인한 긁힘(scratch)이 빔 입사면 측에서 발생되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 거친 표면(14R)은 접촉 영역이 감소됨에 따라 다른 구성요소와의 들러붙음(sticking) 방지에 기여한다.
거친 표면(14R)은 성형 공정에서 빔 집광 시트(14), 특히 제1 시트 기부(22)를 형성하고 제2 시트 기부(22)에 패턴을 전사하기 위해 사용되는 다이(die)의 전사 표면에 유사한 거친 표면을 제공하는 방법으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 시트 기부(22)의 배면을 블레스팅하거나 에칭함으로써 거친 표면을 얻는 것도 가능하다.
전술된 거친 표면은 시트 기부(22)의 배면에 형성된 미세한 불규칙 부분으로 구성될 수 있다. 돌출부의 높이는 구체적으로 제한되지 않지만, 0.2㎛ 이상의 평균 중심 높이(JIS B0601-1994)로 조정되는 것이 바람직하다. 0.2㎛ 이상의 평균 중심 높이를 갖는 돌출부의 밀도는 70/㎟ 이상 내지 400/㎟ 이하의 범위가 되는 것이 바람직하다. 돌출부의 밀도를 70/㎟ 이상으로 조정함으로써, 빔 집광 시트(14)의 배면 측에 배치된 확산판(13)의 평탄부와의 간섭으로 인한 외형의 블러링(blurring)이 향상될 수 있다. 돌출부의 밀도를 400/㎟ 이하로 조정함으로써, 빔 집광 시트(14)의 배면 측에 돌출부의 제공으로 야기되는 액정 표시 장치의 휘도의 저하가 억제될 수 있다.
0.2㎛ 이상의 평균 중심 높이를 갖는 인접한 돌출부들 사이의 평균 거리는 특별하게 제한되지 않지만, 예를 들면 50㎛ 이상 또는 120㎛ 이하로 조정되는 것이 바람직하다. 50㎛ 이상으로 돌출부의 평균 간격을 조정함으로써, 빔 집광 시 트(14)의 배면 측에 돌출부의 제공으로 야기되는 액정 표시 장치의 휘도 저하가 억제될 수 있다. 120㎛ 이하로 돌출부의 평균 간격을 조정함으로써, 확산판(13)의 표면은 빔 집광 시트(14)의 배면과의 접촉으로 인한 긁힘이 방지될 수 있고, 확산판(13)의 평탄부와의 간섭으로 인한 외형의 블러링이 향상될 수 있다.
빔 집광 시트(14)의 배면 상의 돌출부는, 불규칙 부분을 갖지 않은 상태에서 빔 집광 시트의 흐림도가 60%보다 크지 않게 조정되도록 제공되는 것이 바람직하고, 빔 집광 시트의 흐림도가 20%보다 크지 않게 제공되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 돌출부가 형성된 빔 집광 시트(14)의 배면의 평균 경사는 0.25 라디안(rad) 이하로 조정되는 것이 바람직하다.
(예1-4)
도7은 본 발명의 예(1-4)를 도시하고 있다. 전술된 제1 실시예의 구성요소에 대응하는 구성요소들은 중복 설명을 회피하기 위해 동일한 도면부호가 부여된다.
본 실시예에서의 빔 집광 시트(14)는 제1 시트 기부(21)와 제2 시트 기부(22) 사이에 접착성 재료 층(20)이 배치되어 결합하도록 구성되며, 제1 시트 기부(21)는 불규칙 부분(14C)의 리지 방향(도면에서는 X방향)과 배열 방향 (도면에서는 Y방향)에서 다른 굴절률을 갖는다.
본 실시예에서, 불규칙 부분(14C)의 리지 방향에서의 굴절률(ny)은 불규칙 부분(14C)의 배열 방향에서의 굴절률(nx)보다 크게 설정된다(nx>ny). 불규칙 부분(14C)을 갖는 제1 시트 기부(21)에 이런 평면 이방성 굴절률을 제공함으로써, 입 사 빔을 포함한, Y방향으로 진동하는 편광 성분과 X방향으로 진동하는 편광 성분이 굴절 투과 작용 시에 서로 다를 수 있다. 특히, nx>ny로 정의함으로써, 즉 Y방향으로 진동하는 성분의 굴절률보다 X방향으로 진동하는 성분의 굴절률을 크게 설정함으로써, Y방향으로 진동하는 성분의 투과율은 X방향으로 진동하는 성분의 투과율보다 크게 설정될 수 있다.
그 결과로서, 본 실시예의 빔 집광 시트(14)에 따라 백라이트 빔(입사 빔)에 대한 빔 집광 작용과, 일정 수준의 편광 분리 작용이 달성될 수 있다. 따라서, 휘도가 향상될 수 있다.
전술된 바와 같은 평면 이방성을 갖는 제1 시트 기 부(21)를 제조할 수 있는 일 방법에서, 소정 수준의 굴절률의 이방성은 불규칙 부분(14C)이 형성된 제1 시트 기부(21)를 배향시킴으로써 상승될 수 있다. 본 실시예의 경우에, 배향 방향에서 낮은 굴절률을 나타내는 재료가 사용되고, 제1 시트 기부(21)는 불규칙 부분(14C)의 리지 방향으로 배향된다. 굴절률의 평면 차이(△n=nx-ny)가 커질수록 휘도 개선의 효과가 현저히 크게 달성될 수 있다.
배향 방향으로 낮은 굴절률을 나타내는 재료의 예는 폴리메틸 메타크리레이트(polymethyl methacrylate), 폴리스티렌(polystyrene), 스티렌-아크릴로 니트릴 공중합체(styrene-acrylonitrile copolymer; AS 수지), 스티렌-메틸 메타크리레이트 공중합체(styrene-methyl methacrylate copolymer) 및 이들의 혼합물과 같은 메타크릴 수지(methacrylic resin)를 포함한다.
반면에, 불규칙 부분(14C)의 배열 방향보다 리지 방향으로 큰 굴절률을 나타 내는 빔 집광 시트(14)를 구성하도록 배향 방향으로 증가된 굴절률을 나타내는 재료를 사용하는 것도 허용 가능하다. 신장 방향으로 증가된 굴절률을 나타내는 재료의 예는 폴리카보네이트, 폴리비닐 알코올, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴 플루오르(polyvinylidene fluoride), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 냇탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 이들의 혼합물, 그리고 PET-PEN 공중합체와 같은 공중합체를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예의 예들이 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 기술적 사상을 기초로 다양하게 변형이 가능하다.
예를 들면, 전술된 실시예들에서는 광 방사 표면에 불규칙 부분(14C)을 갖는 빔 집광 층이 제공된 광학 시트(14)가 광학 기능성 층으로서 예시되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 편광 분리 층과 같은 다른 광학 기능성 층을 포함하는 임의의 광학 시트도 사용 가능하다.
제1 시트 기부(21)와 제2 시트 기부(22)가 결합되는 표면에 대해서는 실시예의 예들에서 구체적으로 언급되지는 않았지만, 이들은 평탄면에 제한되지 않으며 임의 종류의 구조적 표면을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 시트 기부(21)와 결합되는 표면상에 도5를 참조하여 설명된 거친 표면(14R)을 형성함으로써, 접착성 재료 층(20)과 제1 시트 기부(21) 사이의 계면에서 광 반사율이 감소될 수 있고, 이에 따라 휘도가 향상될 수 있다. 또한, 소정의 광학 기능을 나타내도록 제1 시트 기부(21)와 결합되는 표면상에 프리즘 구조를 형성하는 것도 허용 가능하다.
전술된 실시예에서 설명된 빔 집광 시트(14)의 기부(14B)는 제1 및 제2 시트 기부(21, 22)의 2개의 시트 적층체로서 구성되었지만, 적층체의 개수는 3개 이상일 수 있다.
다음, 본 발명의 제2 실시예의 예들이 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이하 실시예의 예와 관련한 모든 도면에서, 동일하거나 상응하는 구성요소들은 동일한 도면부호가 부여될 것이다.
(제2 실시예)
(예 2-1)
(2-1-1) 액정 표시 장치의 구조
도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구조를 도시하고 있다. 액정 표시 장치는 광원(101)과, 광원 위에 제공되는 제1 필름(102)과, 제1 필름(102) 상에 제공되는 제2 필름(103)과, 제2 필름(103) 상에 제공되는 액정 패널(104)을 가진다.
광원(101)은 액정 표시 패널(104)에 광을 공급하기 위한 것이고, 통상적으로 형광 램프(FL)와, 전기발광(EL) 소자와, 발광 다이오드(LED) 등으로 구성된다. 제1 필름(102)은 예를 들면 광원(101)으로부터 방사되는 빔의 방향성을 향상시키기 위한 렌즈 필름이다.
도10은 제1 필름(102)의 예시적인 구조를 도시하고 있다. 이하 설명에서는, 광원(101)으로부터의 빔 입사 측에 있는 필름의 하나의 주 표면이 배면으로서 언급될 것이며, 광원(101)으로부터의 빔의 방사 측에 있는 다른 주 표면이 전방면으로서 언급될 것이다. 본 명세서에서 언급된 필름은 박막 필름 또는 박막판 형태의 필름을 의미하고, 필름은 시트 및 기판을 포함한다.
평탄면은 제1 필름(102)의 배면 측에 제공되고, 렌즈 어레이는 이의 전방면 측에 제공된다. 렌즈 어레이는 이의 모선에 대해 법선 방향으로 연속하여 배열된 다수개의 칼럼 유닛 렌즈(columnar unit lens)로 구성되며, 각각의 칼럼 유닛은 예를 들면, 삼각 프리즘, 원통, 쌍곡 칼럼 또는 포물 칼럼, 또는 비구면 칼럼의 형상을 가진다. 즉, 칼럼 유닛 렌즈의 렌즈 표면은 삼각 프리즘면(prismatic surface), 원통면, 쌍곡면 또는 포물면, 그리고 비구면이다. 유닛 렌즈(111)는 측부에 초점(fa)을 가지며, 이를 통해 광원(101)으로부터 광이 방사된다.
제2 필름(103)은 적어도 확산 기능을 갖는 필름이고, 예를 들면 확산 필름 또는 반사형 편광기이다. 확산 필름은 제1 필름(102)을 통해 투과되는 빔을 확산시키기 위한 필름이다. 반사형 편광기는 제1 필름(102)을 통해 투과된 빔에 포함된 직교 편광 성분 중 하나만을 이를 통해 통과시키고 다른 하나를 반사시키기 위한 것이다.
제1 필름(102)의 렌즈 피치 P(㎛)와 제2 필름(103)의 흐림도 H(%) 및 총 빔 투과율 T(%)과, 액정 패널(104)의 픽셀 피치 Pp(㎛)는 바람직하게는 H/T·Pp/P>1.6, 보다 바람직하게는 H/T·Pp/P>1.9의 관계를 충족시킨다.
전술된 확산 기능이 제공된 제2 필름(103)은, 액정 패널(104)로 합체될 때 입사면으로서 광원 측에 배치되는 제2 필름의 일 표면을 설정하는 동안 측정된 흐림도 값이 액정 패널(104)로 합체될 때 입사면으로서 방사 측에 배치된 제2 필름의 다른 표면을 설정하는 동안 측정된 흐림도 값과 다른 확산 기능을 갖는다.
전술된 확산 기능이 제공된 제2 필름(103)은, 액정 패널(104)로 합체될 때 입사면으로서 방사 측에 배치된 제2 필름의 일 표면을 배향하는 동안 측정된 흐림도 값이 액정 패널(104)로 합체될 때 입사면으로서 광원 측에 배치된 제2 필름의 다른 표면을 설정하는 동안 측정된 흐림도 값보다 큰 확산 기능을 갖는다.
액정 패널(104)은 시간에 따른 방식과 공간에 따른 방식으로 광원(101)으로부터 공급된 광을 변조한 후의 정보를 표시하기 위한 것이다. 액정 패널(104)의 양 표면에는 (도시되지 않은) 편광판이 제공된다. 각각의 편광판은 입사 광의 직교 편광 성분 중 하나만을 통과시키고 다른 성분을 흡수함으로써 차단하는 것을 가능하게 한다. 액정 패널(104)의 양 표면에 있는 편광판은 예를 들면 투과 축이 서로 수직을 이루며 교차하도록 제공된다.
(2-1-2) 필름 성형 장치의 구조
도11은 전술된 제1 필름(102)을 성형하는 필름 성형 장치의 예시적인 구조를 도시하고 있다. 필름 성형 장치는 압출기(121), T-다이(122), 성형 롤(123), 그리고 탄성 롤(124)을 가진다.
투명 열가소성 수지의 적어도 하나의 종류가 제1 필름(102)의 형성을 위해 사용된다. 열가소성 수지는 빔의 방사 방향을 제어하는 기능을 고려할 시에 1.4 이상의 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 이런 수지의 예는 폴리카보네이트와, 폴리메틸 메타크리레이트로서 대표되는 아크릴 수지와, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 및 비결정 폴리에스테르 수지 공중합체로 대표되는 폴리에스테르 수지와, 폴리스티렌 수지와, 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride)를 포함한다. 압출 성형에 의한 렌즈 패턴의 전이성(transferability)을 고려하면, 성형 온도 전후에서 용융된 상태의 점성은 1000Pa 이상 내지 10000Pa 이하가 바람직하다.
열가소성 수지에는 적어도 하나의 성형 이형제가 추가되는 것이 여전히 바람직하다. 성형 이형제를 추가함으로써, 필름(125)이 성형 롤(123)로부터 분리될 시에 나타나는 성형 롤(123)과 필름(125) 사이의 접착성이 조정될 수 있고, 이에 따라 필름(125)이 분리선을 초래하는 것을 방지한다. 열가소성 수지에 성형 이형제를 추가하는 정도는 0.02 중량% 이상 내지 0.4 중량% 이하의 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 0.02 중량% 이하의 추가는 성형 이형 성질을 저하할 수 있고 필름(125)에 분리선을 생성할 수 있다. 반면에, 0.4 중량% 이상의 추가는 성형 이형 성질을 지나치게 향상시켜, 투명 열가소성 수지가 경화되기 전에 성형 롤(123)로부터의 이탈을 초래하게 되며, 이에 따라 유닛 렌즈(111) 형상의 원치않는 변형을 발생시킨다.
열가소성 수지는 적어도 하나의 자외선 흡수기 또는 광 안정기가 추가되는 것이 바람직하다. 자외선 흡수기 또는 광 안정기를 추가함으로써, 광원(101)으로부터의 광 노출로 인해 야기되는 색조 변화가 억제될 수 있다. 자외선 흡수기의 예는 살리실산계(salicylic base), 벤조페논계 (benzophenone base), 벤조트리아졸계(benzotriazole base) 및 시아노아크릴레이트계(cyanoacrylate base)를 포함하고, 구체적으로 (아데카 코포레이션(ADEKA Corporation)으로부터 상용 가능한) ADK STAB LA-32, ADK STAB LA-31, (썬 케미컬 컴파니 리미티드(Sun Chemical Co., Ltd) 로부터 상용 가능한) Cyasorb UV-5411, (시바 가이기 코포레이션(Ciba Geigy Corp.)으로부터 상용 가능한) Tinuvin P, Tinuvin 234, Tinuvin 320, Tinuvin 327, (스미또모 케미컬 컴파니 리미티드(Sumitomo Chemical Co., Ltd.)로부터 상용 가능한) Sumisorb 110, Sumisorb 140, (케미프로 가세이 가이샤, 리미티트(Chemipro Kasei Kaisha, Ltd,)로부터 상용 가능한) Kemisorb 110, Kemisorb 140, Kemisorb 12, Kemisorb 13, (바스프(BASF)로부터 사용 가능한) Uvinul X-19, Uvinul Ms-40, (요시또미야꾸힌 코포레이션(Yoshitomiyakuhin Corp.)으로부터 상용 가능한) Tomisorb 100, Tomisorb 600, 그리고 (교도 케미컬 컴파니 리미티드(Kyodo Chemical Corp.)으로부터 상용 가능한) Viosorb-80, Viosorb-90을 포함한다. 광 안정기(light stabilizer)의 예는 부자유 아민계(hindered amine base)를 포함하고, 구체적으로 (아데카 코포레이션으로부터 상용 가능한) ADK STAB LA-52, (산꾜 컴파니 리미티드(Sankyo Co., Ltd)로부터 상용 가능한) Sanol LS-770, Sanol LS-765, Sanol LS-774, 그리고 (스미또모 케미컬 컴파니 리미티드(Sumitomo Chemical Co., Ltd)로부터 상용 가능한) Sumisorb TM-061을 포함한다. 열가소성 수지에 대해 자외선 흡수기 또는 광 안정기의 추가 정도는 0.02 중량% 이상 내지 0.4 중량% 이하의 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 0.02 중량% 이하로 추가하는 경우는 색조 변화를 억제하지 못할 것이고, 0.4 중량% 이상으로 추가하는 경우는 필름(25)의 옐로잉을 야기할 것이다.
전술된 성형 이형제와 자외선 흡수기 외에, 항산화제, 정전기 방지제, 착색제, 가소제, 사용제(solubilizing agent), 화염 지연재와 같은 첨가제의 추가도 허 용 가능하다. 그러나, 대부분의 첨가제는 용융 압출 공정에서 T-다이(122)를 이용한 가열 단계로부터 가스의 발생을 야기하고, 이로 인해 필름 성형 특성이 저하하고 작업 환경이 저하한다. 따라서, 첨가제의 총 추가량이 적은 것이 바람직하고, 열가소성 수지의 2중량% 이하로 조정되는 것이 바람직하다.
압출기(121)는 도시되지 않은 호퍼(hopper)로부터 공급되는 수지 재료를 용융시키고 이를 T-다이(122)에 공급한다. T-다이(122)는 직선형의 개구를 가지며, 소정의 필름 폭만큼 폭 방향으로 수지 재료를 분사하면서 압출기(121)로부터 공급된 수지 재료를 이를 통해 압출한다.
성형 롤(123)은 원통 형상을 가지며, 회전 축으로 가정되는 이의 중심 축을 중심으로 자유로이 회전 가능하도록 구성된다. 성형 롤(123)의 원통면은 T-다이(122)로부터 배출되는 필름(125)에 미세 패턴을 전사하기 위해 사용되는 조각 패턴(engraved patten)이 이의 원통면에 조각된다. 조각 패턴은, 예를 들면 필름 상에 유닛 렌즈(111)를 전사하기 위해 사용되는 미세 불규칙 부분으로 구성되고, 원통형 성형 롤(123)의 원주 방향으로 또는 폭 방향(높이 방향)으로 배열되어 형성된다. 불규칙 부분은, 예를 들면 다이아몬드 바이트를 이용하여 정교하게 절단되어 형성된다. 성형 롤(123)은 냉각될 수 있도록 구성된다. 보다 구체적으로, 성형 롤(123)은 냉각제가 유동 가능한 하나 또는 둘 이상의 유체 통로를 가진다. 예를 들면, 오일 매체가 냉각제로서 사용될 수 있다.
탄성 롤(124)은 원통 형상을 가지며, 회전 축으로서 가정되는 중심 축을 중심으로 자유로이 회전 가능하도록 구성된다. 탄성 롤(124)의 표면은 탄성 변형에 민감하도록 구성되어, 필름(125)이 성형 롤(123)과 탄성 롤(124) 사이에서 물려있을 때 성형 롤(123)과 접촉되는 이의 표면이 압착되는 것을 가능하게 한다.
탄성 롤(124)은, 예를 들면 Ni 도금 층으로 이루어진 무결절 원통형으로 커버되고, 탄성 롤(124)의 표면이 탄성 변형 가능하도록 허용하는 탄성 구성요소를 가진다. 탄성 롤(124)은 구조 및 재료에 있어 소정 수준의 압력으로 성형 롤(123)과 접촉할 때에 이의 표면이 탄성 변형될 수만 있다면 특별하게 제한되지는 않는다. 사용 가능한 재료의 예는 고무, 금속 및 화합물 재료를 포함한다. 탄성 롤(124)은 냉각될 수 있도록 구성되기도 한다. 보다 구체적으로, 탄성 롤(124)은 냉각제가 유동 가능한 하나 이상의 유체 통로를 가진다. 예를 들면, 물이 냉각제로서 사용 가능하다.
(2-1-3) 제1 필름을 제조하는 방법
다음, 이렇게 구성된 필름 성형 장치를 이용하여 필름을 제조하는 예시적인 방법이 설명될 것이다. 먼저, 수지 재료는 압출기(121)에서 용융된 다음, T-다이(122)에 공급되고, 이어서 T-다이(122)로부터 연속하여 배출됨으로써 필름(125)을 형성한다. 다음, T-다이(122)로부터 배출된 필름(125)은 성형 롤(123)과 탄성 롤(124)에 의해 물리게 된다. 이런 공정에 의해, 성형 롤(123)의 조각 패턴이 필름(125)의 표면상에 전사된다. 그 다음, 필름(125)은 성형 롤(123)로부터 분리되고, 액정 패널(104)의 크기에 상응하여 절단된다. 이들 공정에 의해, 소정의 제1 필름(102)이 얻어질 수 있다.
전술된 바와 같이, 제2 실시예의 제1 예는 광원(101)과, 하나의 주 표면에 평행하게 제공되는 다수개의 렌즈 유닛을 갖는 제1 필름(102)과, 적어도 확산 기능을 갖는 제2 필름(103)과, 액정 패널(104)이 이 순서대로 적층되는 액정 표시 장치를 제공한다. 액정 표시 장치에서, 제1 필름(102)의 유닛 렌즈(111)의 피치를 P(㎛)로서 가정하고, 패널 피치를 Pp(㎛)로서 가정하고, 제2 필름(103)의 흐림도 값을 H(%)로서 가정하고, 총 빔 투과율을 T로서 가정할 경우, 바람직하게는 H/T·Pp/P>1.6, 보다 바람직하게는 H/T·Pp/P>1.9의 관계를 충족시킨다. 그 결과, 액정 표시 장치는 소정 수준의 패널의 전방 휘도를 달성함과 동시에 빗살 무늬 현상을 야기하지 않는다.
예(2-1)의 필름을 제조하는 방법에 따르면, 제1 필름(102)은 압출 성형에 의해 형성되어, 제1 필름(102)의 재료 비용의 감소 효과를 상승시키고, 제1 필름(103)의 생산성을 향상시키며, 제1 필름(102)의 와프를 억제한다.
(예2-2)
다음, 제2 실시예가 설명될 것이다. 이하 상세한 설명에서, 반복적 설명을 회피하기 위해, 예(2-1)의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호가 부여된다.
도12는 제2 실시예의 예(2-2)를 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구조를 도시하고 있다. 액정 표시 장치는 광원(101), 광원(101) 위에 제공되는 제1 필름(102), 그리고 액정 패널(104)을 가지며, 액정 패널(104)은 제1 필름 측에서 이와 합체되는 제2 필름(103)을 가진다.
(예2-3)
다음, 예(2-3)가 설명될 것이다. 반복적인 설명을 회피하기 위해서 예(2-1)에서의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호가 부여될 것이다.
도13은 제2 실시예의 예(2-3)에 따른 액정 표시 장치의 예시적인 구조를 도시하고 있다. 액정 표시 장치는 광원(101), 광원(101) 위에 제공되는 제1 필름(102), 그리고 액정 패널(104)을 가지며, 액정 패널(104)은 제1 필름(102)의 대향 측에서 이와 합체되는 제2 필름(103)을 가진다.
[특정 예들]
이하에서는 예들을 기초로 본 발명을 구체적으로 설명할 것이다. 본 발명은 이들 예들에 제한되지 않는다.
<샘플 1-1 내지 1-10, 1-14 및 1-15, 2-1 내지 2-10, 3-1 내지 3-10, 4-1 내지 4-10>
렌즈 필름은 도11에 도시된 필름 성형 장치를 이용하여, 이하에서 설명되는 바와 같이 형성되었다. 먼저, (미쯔비시 엔지니어링 플라스틱 코포레이션(Mitsubishi Engineering Plastics Corporation)으로부터 상용 가능한) 폴리카보네이트 E2000R이 T-다이(122)로부터 배출되고, 성형 롤(123)과 탄성 롤(124)에 의해 물리며, 성형 롤(123) 주위에 감기게 되고, 최종 필름(125)이 성형 롤(123)로부터 분리되었다. 다음, 이렇게 분리된 필름(125)은 액정 패널의 크기에 상응하도록 절단되었다. 이들 공정에 의해, 하나의 주 표면에 연속하여 제공되는 프리즘 유닛 렌즈를 갖는 렌즈 필름이 완성되었다. 렌즈 피치(렌즈 폭; P)는 표3 및 표4에 도시된 임의 값으로 조정되었다.
다음, 확산 필름이 제공된 각각의 액정 표시 장치는 다음과 같이 조립되었다. 먼저, 표1 및 표2에 도시된 흐림도(H), 총 빔 투과율(Tt), 확산광(Td), 선형 투과율(Tp)를 갖는 확산 필름이 완성되고, 320㎛의 픽셀 피치를 갖는 19인치(25.4센티미터) 액정 패널이 완성되었다. 19인치(25.4센티미터) 액정 표시 장치는 광원, 렌즈 필름, 확산 필름, 그리고 액정 패널을 이 순서대로 적층함으로써 완성되었다.
<샘플 1-11 내지 1-13, 2-11 내지 2-13, 3-11 내지 3-13, 4-11 내지 4-13>
먼저, 표3 및 표4에 도시된 렌즈 피치를 갖는 렌즈 필름은 샘플 1-1 내지 1-10, 1-14 내지 1-15, 2-1 내지 2-10, 3-1 내지 3-10, 4-1 내지 4-10과 유사하게 완성되었다.
다음, 점착성 확산층이 제공된 각각의 액정 표시 장치는 다음과 같이 조립되었다. 먼저, 편광판은 표1 및 표2에 도시된 흐림도(H), 총 빔 투과율(Tt), 확산광(Td) 및 선형 투광율(Tp)를 갖는 점착성 확산 층이 배치되면서, 320㎛의 픽셀 피치를 갖는 19인치(25.4센티미터) 액정 패널의 빔 입사면 측에 결합되고, 이에 따라 이에 제공된 점착성 확산층을 갖는 액정 패널이 완성되었다. 다음, 광원, 렌즈 필름 및 액정 패널을 이 순서대로 적층하여, 19인치(25.4센티미터) 액정 표시 장치가 완성되었다.
<샘플 1-16, 2-14, 3-14, 4-14>
먼저, 표3 및 표4에 도시된 렌즈 피치를 갖는 렌즈 필름은 샘플 1-1 내지 1-10, 1-14 내지 1-15, 2-1 내지 2-10, 3-1 내지 3-10, 4-1 내지 4-10과 유사하게 완 성되었다.
다음, 확산 필름이 제공되지 않은 각각의 액정 표시 장치는 다음과 같이 조립었다. 320㎛의 픽셀 피치를 갖는 액정 패널이 완성되었고, 19인치(25.4센티미터) 액정 표시 장치는 광원, 렌즈 필름 및 액정 패널을 이 순서대로 적층하여 완성되었다.
<샘플 25-1>
스미또모-3M 컴파니의 상품명인 "Thick BEF III", 320㎛의 픽셀 피치를 갖는 19인치 액정 패널과 확산 필름(102)이 완성되었고, 19인치 액정 표시 장치는 광원, "Thick BEF III", 확산 필름(102), 그리고 액정 패널을 이 순서대로 적층함으로써 완성되었다.
<샘플 26-1 내지 26-4>
먼저, 표17 및 표18에 도시된 렌즈 피치를 갖는 렌즈 필름은 샘플 1-1 내지 1-10, 1-14 내지 1-15, 2-1 내지 2-10, 3-1 내지 3-10, 및 4-1 내지 4-10과 유사하게 완성되었다.
다음, 반사형 편광기가 제공된 각각의 액정 표시 장치는 다음과 같이 제조되었다. 먼저, 표1 및 표2에 도시된 흐림도(H), 총 빔 투과율(Tt), 확산광(Td) 및 선형 투과율(Tp)을 갖는 (스미또모-3M 컴파니로부터 상용 가능한 상품명이 DBEFD인) 반사형 편광기가 완성되었고, 320㎛의 픽셀 피치를 갖는 19인치 액정 패널은 광원, 렌즈 필름, 반사형 편광기 및 액정 패널을 이 순서대로 적층함으로써 완성되었다.
다음, 전술된 바와 같이 완성된 각각의 액정 표시 장치는 빗살 무늬의 발생에 대해 평가되었고 전방 휘도 및 시야각에 대한 측정이 행해졌다. 그 결과가 표3 및 표4 그리고 표15 내지 표18에 도시되어 있다.
빗살 무늬의 평가: 암실에서, 개별 구성에 따라 완성된 액정 표시 장치에 영상 입력이 공급되고, 이를 백화 상태로 만들어, 빗살 무늬의 발생이 직선 전방으로부터 그리고 비스듬한 방향으로부터 시각적으로 관찰되었다. 표에서 평가된 빗살 무늬의 칼럼에, "o"는 빗살 무늬가 발생되지 않았음을 나타내고, "x"는 빗살 무늬의 발생을 나타낸다.
전방 휘도의 측정: 암실에서, 개별 구성에 따라 완성된 액정 표시 장치에 영상 입력이 공급되고, 이를 백화 상태로 만들어, 2시간 동안 조사를 유지하며, 휘도는 코니카 미놀타 홀딩사(konica Minolta Holding, Inc.)로부터 상용 가능한 분광휘도계(spectroradiometer) "CS-1000"을 이용하여 패널 표면으로부터 500mm 이격되도록 설정하여 평가되었다. 측정은 3번 반복하여 수행되었고 평균값이 채용되었다.
시야각의 측정: 암실에서, 개별 구성에 따라 완성된 액정 표시 장치에 영상 입력이 공급되고, 이를 백화 상태로 만들어, 2시간 동안 조사를 유지하며, 시야각은 ELDIM으로부터 상용 가능한 "EZ-Contrast"를 이용하여 패널 표면에 설정하여 평가되었다. 전방 휘도의 절반이 달성되는 패널의 길이 방향 에지 측에 대해 수평 방향 및 수직 방향으로의 시야각들이 시야각 값으로서 판독되었다.
<샘플 5-1 내지 8-14, 26-5 내지 26-8>
460㎛의 픽셀 피치를 갖는 40인치(101.6센티미터) 액정 표시 장치는 40인치 액정 패널(고해상도 텔레비전)이 사용된 것을 제외하고는 전술된 샘플 1-1 내지 4-14, 26-1 내지 26-4와 완벽히 유사하게 완성되었다. 다음, 빗살 무늬의 평가, 전방 휘도 및 시야각의 측정은 전술된 샘플 1-1 내지 4-14, 26-1 내지 26-4와 유사하게 실행되었다. 그 결과는 표5 및 표6과 표17 및 표18에 나타나 있다.
<샘플 9-1 내지 12-14, 26-9 내지 26-12>
510㎛의 픽셀 피치를 갖는 32인치(81.28센티미터) 액정 표시 장치는 32인치 액정 패널(고해상도 텔레비전)이 사용된 것을 제외하고는 전술된 샘플 1-1 내지 4-14, 26-1 내지 26-4와 완벽히 유사하게 완성되었다. 다음, 빗살 무늬의 평가와, 전방 휘도 및 시야각의 측정은 전술된 샘플 1-1 내지 4-14, 26-1 내지 26-4와 유사하게 실행되었다. 그 결과는 표7 및 표8과 표17 및 표18에 나타나 있다.
<샘플 13-1 내지 16-14, 26-13 내지 26-16>
19인치 표시 장치는, 표9 및 표17에 도시된 값들로 이의 렌즈 피치(P)를 조정하도록 쌍곡 원통형 유닛 렌즈를 갖는 렌즈 필름이 그의 하나의 주 표면에 연속하여 평행하게 배열되어 형성된 것을 제외하고는 전술된 샘플 1-1 내지 4-14, 26-1 내지 26-4와 완벽히 유사하게 완성되었다. 다음, 빗살 무늬의 평가와, 전방 휘도 및 시야각의 측정은 전술된 샘플 1-1 내지 4-14, 26-1 내지 26-4와 유사하게 실행되었다. 그 결과는 표9 및 표10과 표17 및 표18에 나타나 있다.
<샘플 17-1 내지 20-14, 26-17 내지 26-20>
40인치 표시 장치는, 표12 및 표17에 도시된 값들로 이의 렌즈 피치(P)를 조 정하도록 쌍곡 원통형 유닛 렌즈를 갖는 렌즈 필름이 그의 하나의 주 표면에 연속하여 평행하게 배열되어 형성된 것을 제외하고는 전술된 샘플 5-1 내지 8-14, 26-5 내지 26-8과 완벽히 유사하게 완성되었다. 다음, 빗살 무늬의 평가와, 전방 휘도 및 시야각의 측정은 전술된 샘플 5-1 내지 8-14, 26-5 내지 26-8과 유사하게 실행되었다. 그 결과는 표11 및 표12와 표17 및 표18에 나타나 있다.
<샘플 21-1 내지 24-14, 26-21 내지 26-24>
32인치 표시 장치는, 표13 및 표17에 도시된 값들로 이의 렌즈 피치(P)를 조정하도록 쌍곡 원통형 유닛 렌즈를 갖는 렌즈 필름이 그의 하나의 주 표면에 연속하여 평행하게 배열되어 형성된 것을 제외하고는 전술된 샘플 9-1 내지 12-14, 26-9 내지 26-12와 완벽히 유사하게 완성되었다. 다음, 빗살 무늬의 평가와, 전방 휘도 및 시야각의 측정은 전술된 샘플 9-1 내지 12-14, 26-9 내지 26-12와 유사하게 실행되었다. 그 결과는 표13 및 표14와 표17 및 표18에 나타나 있다.
샘플 1-1 내지 26-24에 사용된 확산 필름, 반사형 편광기(DBEFD) 및 점착성 확산 층의 특성은 표1 및 표2에 도시되어 있다. 표1 및 표2에 도시된 흐름도(H), 총 빔 투과율(Tt), 확산광(Td) 및 선형 투과율(Tp)은 이하에 설명된 바와 같이 측정되었다.
흐림도(H): 무라까미 칼라 리서치 래버러토리(Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd)로부터 상용 가능한 흐림도/투과율 미터 HM-150을 이용하여 측정되었다. 실험 편을 통해 투과된 광 중에, (빔 인출 측으로 배향된 확산면) 후방 산란에 의해 입사 빔으로부터 2.5°또는 그 이상 편향된 빔 성분이 백분율로 측 정되었다(샘플을 설정하는 방법을 제외하고는 JIS-K-7316과 동일).
총 빔 투과율(Tt): 무라까미 칼라 리서치 래버러토리사로부터 상용 가능한 흐림도/투과율 미터 HM-150을 이용하여 측정되었다. 실험 편을 통해 투과된 광 중에, 평행 입사 광의 플럭스에 대해 광의 총 투과 플럭스의 비율이 측정되었다 (JIS-K-7316과 동일하게 측정).
선형 투과율(Tp): 무라까미 칼라 리서치 래버러토리사로부터 상용 가능한 흐림도/투과율 미터 HM-150을 이용하여 측정되었다. 실험 편을 통해 투과된 광 중에, 평행 입사 광의 플럭스로부터 2.5°보다 작은 범위 내에 해당하는 빔 성분이 백분율로 측정되었다 (JIS-K-7316하에서 흐림도를 측정하는 방법과 동일).
확산광(Td): 무라까미 칼라 리서치 래버러토리사로부터 상용 가능한 흐림도/투과율 미터 HM-150을 이용하여 측정된 총 빔 투과율로부터 선형 성분의 선형 투과율을 감함으로써 얻어진 투과율로서 결정되었다.
[표1]
Figure 112007028339804-PAT00001
[표2]
Figure 112007028339804-PAT00002
샘플 1-1 내지 26-24에서 빗살 무늬 발생의 평가 결과는 표3, 표5, 표7, 표9, 표11, 표13, 표15 및 표17에 나타나 있다. 샘플 1-1 내지 26-24에서 전방 휘도 및 시야각의 측정 결과는 표4, 표6, 표8, 표10, 표12, 표14, 표16 및 표18에 나타나 있다.
[표3]
Figure 112007028339804-PAT00003
Figure 112007028339804-PAT00004
Figure 112007028339804-PAT00005
[표4]
Figure 112007028339804-PAT00006
Figure 112007028339804-PAT00007
Figure 112007028339804-PAT00008
Figure 112007028339804-PAT00009
[표5]
Figure 112007028339804-PAT00010
Figure 112007028339804-PAT00011
Figure 112007028339804-PAT00012
[표6]
Figure 112007028339804-PAT00013
Figure 112007028339804-PAT00014
Figure 112007028339804-PAT00015
[표7]
Figure 112007028339804-PAT00016
Figure 112007028339804-PAT00017
Figure 112007028339804-PAT00018
[표8]
Figure 112007028339804-PAT00019
Figure 112007028339804-PAT00020
Figure 112007028339804-PAT00021
[표9]
Figure 112007028339804-PAT00022
Figure 112007028339804-PAT00023
Figure 112007028339804-PAT00024
[표10]
Figure 112007028339804-PAT00025
Figure 112007028339804-PAT00026
Figure 112007028339804-PAT00027
[표11]
Figure 112007028339804-PAT00028
Figure 112007028339804-PAT00029
Figure 112007028339804-PAT00030
[표12]
Figure 112007028339804-PAT00031
Figure 112007028339804-PAT00032
Figure 112007028339804-PAT00033
[표13]
Figure 112007028339804-PAT00034
Figure 112007028339804-PAT00035
Figure 112007028339804-PAT00036
[표14]
Figure 112007028339804-PAT00037
Figure 112007028339804-PAT00038
Figure 112007028339804-PAT00039
[표15]
Figure 112007028339804-PAT00040
[표16]
Figure 112007028339804-PAT00041
[표17]
Figure 112007028339804-PAT00042
Figure 112007028339804-PAT00043
[표18]
Figure 112007028339804-PAT00044
Figure 112007028339804-PAT00045
도14는 표3(샘플 1-3, 1-15, 1-16, 2-3, 3-3, 4-3), 표9(샘플 13-3, 13-15, 13-16, 14-3, 15-3, 16-3) 및 표15(샘플 25-1)에 도시된 확산 시트(102)와 결합되는 경우, 프리즘 단면 형상 및 쌍곡 단면 형상을 갖는 렌즈 시트의 렌즈 피치 및 전방 휘도 사이의 관계를 나타낸다.
그래프에 주어진 값들은 50㎛ 피치 프리즘 렌즈 시트가 사용되는 경우에 관찰된 전방 휘도 100%로 가정하여 표현된 것이다. 그래프로부터 렌즈 피치가 좁아 지면 상대 전방 휘도가 감소하고, 반면에 렌즈 피치가 넓어지면 상대 전방 휘도가 증가한다는 것을 알 수 있다.
이와 유사하게, 3M 사로부터 상용 가능한 "Thick BEF III"(50㎛ 피치)이 사용되는 경우 100%의 전방 휘도 값이 관찰되었고, 이는 기존의 제품과 비교하여 전방 휘도를 개선하는 효과를 제공한다.
좁은 렌즈 피치는 유닛 영역 당 골부(valley) 및 리지(ridge) 개수의 증가를 의미하지만, 이런 부분은 확대도에서 평탄부를 포함한다. 따라서, 시트는 렌즈로서의 효과를 달성하기 쉽지 않으며, 결과적으로 전방향 외에 다른 방향에서 산란을 증가시켜, 경사의 사면에 의한 광의 절대 반사로 인해 재활용 특성을 저하시키며, 이에 따라 전방 휘도가 감소된다.
이와 반대로, 넓은 렌즈 피치는 유닛 영역 당 골부 및 리지의 개수를 감소시키고, 이들 영역에서 평탄부도 감소시킨다. 이런 이유로, 시트는 렌즈로서의 효과를 손상시키지 않으며, 전방향 외에 다른 방향에서의 산란을 감소시키고, 경사의 사면으로 인한 재활용 특성이 보다 효율적인 방식으로 나타나는 것을 허용하고, 전방 휘도를 추가 향상시킨다. 따라서, 전방 휘도는 렌즈 피치를 넓게 함으로써 향상될 수 있다.
그러나, 확산 시트가 조합에 사용되지 않은 경우에, 표3 내지 표14에 나타난 결과로부터 명백한 바와 같이, 빗살 무늬(대조적으로 비균등)는 렌즈 피치를 단지 넓게하기만 하면 액정 패널의 픽셀 피치와의 상호 작용으로 인해 필연적으로 발생한다. 좁은 피치형 시트의 사용은 관련 분야에서 빗살 무늬를 제거하는 일반적인 방법이지만, 전술된 바와 같이 낮은 휘도를 야기한다.
이와 반대로, 본 발명은 후방 산란에 의해 측정된 확산 기능성 층의 흐림도 값(He), 렌즈 피치(P) 및 패널 피치(Pp)와, 후방 산란의 측정과 동시에 얻어진 총 빔 투과율(Tt)을 이용하여, 1.6 이상으로 조정된 Pp/P·He/Tt의 값으로 표현되는 시스템을 채용하며, 이에 따라 넓은 피치를 갖는 렌즈에 의해 발생된 빗살 무늬가 성공적으로 제거되어 전방 휘도를 향상시킨다.
JIS 또는 ASTM과 관련하여 알게 된 흐림도 값은 입사 측에 대해 확산 기능성 표면을 배향시키는 전방 산란의 측정에 기초하여 일반적으로 표현되며, 표2에 열거된 흐림도 값은 이런 방식으로 얻어졌고, 반면에 빗살 무늬를 제거할 수 있는 관계를 얻어내기는 어렵다. 그러나, 후방 산란에 기초한 확산 기능성 표면의 측정된 흐림도 값을 이용함으로써, 전술된 관계를 충족시키는 것이 가능하다.
또한, 후방 산란에 기초하여 측정된 흐림도 값이 전방 산란에 기초하여 측정된 흐림도 값보다 큰 경우에, 보다 큰 휘도의 향상률이 달성된다 (표1의 도시된 확산 시트(6)를 이용한 샘플들의 결과, 샘플 2-6 내지 24-6). 따라서, 후방 산란 측정시에 보다 큰 흐림도 값을 나타내는 확산 기능성 층을 이용함으로써 전방 휘도를 추가 개선하는 것이 가능하다.
전술된 내용은 본 발명의 예들 및 실시예들의 모드를 구체적으로 설명하였고, 본 발명은 전술된 실시예 및 예들의 모드에 의해 제한되지 않으면서 본 발명의 기술적 사상에 기초하여 다양한 변형이 가능하다.
예를 들면, 전술된 실시예 및 예들의 모드들은 예시적인 목적을 위한 것이며 경우에 따라 임의의 다른 값들이 사용되는 것이 허용된다.
전술된 실시예들은 확산 필름이 제1 필름과 액정 패널 사이에 제공되는 경우에 대해 다루었다. 그러나, 확산 필름을 제공하는 위치는, 제1 필름과 액정 패널의 블랙 매트릭스 사이에 있기만 하면 전술된 실시예들의 위치에 제한되지 않는다. 예를 들면, 확산 필름의 확산 기능과 유사한 확산 기능을 가지기 때문에, 편광판을 액정 패널에 결합하기 위해 사용된 점착성 층을 구성하는 것도 가능하다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 적절한 수준의 강성을 보장함으로써 시트 크기의 확장에 기인하는 시트의 휘어짐을 방지할 수 있다. 이런 구성에 의해, 시트의 취급성을 향상시키고, 백라이트 장치 및 액정 표시 장치의 조립 공정 시에 작업성을 향상시키며, 빔 집광 특성의 휘어짐 유도 교란을 추가 억제하여, 화상 품질의 저하를 억제한다.
또한, 전술된 바와 같이, 본 발명은 제1 필름의 렌즈 피치(P)(㎛), 후방 산란의 측정에 의해 얻어진 제2 필름의 흐림도(H)(%) 및 총 빔 투과율(T)(%), 그리고 액정 패널의 픽셀 피치(Pp)(㎛)가 H/T·Pp/P>1.6 및 P≥110㎛를 충족시키기 때문에, 빗살 무늬를 억제하면서 소정 수준의 표면 휘도를 달성할 수 있다.
첨부된 특허청구범위 또는 이의 동등물의 범주 내에서 설계 요구조건 및 다른 인자들에 따라 다양한 변형, 조합 및 부조합 및 변경이 이루어질 수 있음을 본 기술 분야의 당업자는 이해할 것이다.
관련 출원에 대한 참고 문헌
본 명세서는 2006년 4월 14일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제 2006-112387호 및 제2006-112715호와 관련된 내용을 포함하고, 이의 전체 내용은 참고 문헌으로 인용된다.
본 발명에 따르면, 적절한 수준의 강성을 시트에 제공함으로써 스크린의 대형화에 따른 시트 크기의 확장에 기인한 휘어짐을 방지하여 시트의 취급성을 향상시키고, 백라이트 장치 및 액정 표시 장치의 조립 공정 시에 작업성을 향상시키며, 빔 집광 특성의 휘어짐 유도 교란을 추가 억제하여, 화상 품질의 저하를 억제한다. 또한, 본 발명에 따르면, 제1 필름의 렌즈 피치(P)(㎛), 후방 산란의 측정에 의해 얻어진 제2 필름의 흐림도(H)(%) 및 총 빔 투과율(T)(%), 그리고 액정 패널의 픽셀 피치(Pp)(㎛)가 H/T·Pp/P>1.6 및 P≥110㎛를 충족시키기 때문에, 빗살 무늬를 억제하면서 소정 수준의 표면 휘도를 달성할 수 있다.

Claims (20)

  1. 광 투과성 기부와,
    기부의 적어도 일 표면에 제공된 광학 기능성 층을 포함하며,
    기부는 접착성 재료 층이 투과성 시트 사이에 배치되어 결합되는 투과성 시트의 적층체로서 이루어지는 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서, 광학 기능성 층은 그 표면에 연속하여 배열된 다수개의 불규칙 부분을 갖는 빔 집광 층인 광학 시트.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 불규칙 부분은 삼각 단면 형상을 갖는 프리즘인 광학 시트.
  4. 제2항에 있어서, 불규칙 부분은 쌍곡면, 포물면, 또는 고차 비구면을 갖는 원통형 렌즈 구성요소인 광학 시트.
  5. 제1항에 있어서, 접착성 재료 층은 자외선 경화 접착제, 압력 감지 접착제 및 가온 용융 접착제 중 어느 하나로 이루어지는 광학 시트.
  6. 제1항에 있어서, 불규칙 부분은 리지의 방향과 배열의 방향에서 서로 다른 굴절률을 나타내는 광학 시트.
  7. 제1항에 있어서, 적층체는
    광학 기능성 층을 지지하는 제1 시트 기부와,
    제1 시트 기부에 대향하면서 제1 시트 기부와의 사이에 접착성 재료 층이 배치되는 제2 시트 기부를 포함하는 광학 시트.
  8. 제7항에 있어서, 제1 시트 기부와 제2 시트 기부 중 적어도 하나에는 자외선 흡수기가 추가되는 광학 시트.
  9. 제7항에 있어서, 접착성 재료 층의 굴절률은 제1 및 제2 시트 기부의 굴절률과 동등하거나 또는 그 보다 작은 광학 시트.
  10. 제7항에 있어서, 접착성 재료 층에는 블루 염료가 추가되는 광학 시트.
  11. 제2항에 있어서, 불규칙 부분의 배열 피치는 110㎛ 이상인 광학 시트.
  12. 제2항에 있어서, 상기 불규칙 부분의 배열 피치는 110㎛ 이상 내지 350㎛ 이하인 광학 시트.
  13. 액정 표시 패널과, 액정 표시 패널의 배면 측에 배열된 광원과, 액정 표시 패널과 광원 사이에 배열된 광학 시트를 갖는 액정 표시 장치이며,
    광학 시트는,
    광 투과성 기부와,
    상기 기부의 적어도 일 표면 측에 제공된 광학 기능성 층을 포함하고,
    기부는 접착성 재료 층이 투과성 시트 사이에 배치되어 결합되는 투과성 시트의 적층체로서 이루어지는 액정 표시 장치.
  14. 광원과, 하나의 주 표면에 제공된 복수개의 렌즈를 갖는 제1 필름과, 적어도 확산 기능을 갖는 제2 필름과, 액정 패널이 이 순서대로 적층된 액정 표시 장치이며,
    제1 필름의 렌즈 피치(P)(㎛)와, 후방 산란 측정에 의해 얻어진 제2 필름의 흐림도(H)(%) 및 총 빔 투과율(T)(%)과, 액정 패널의 픽셀 피치(Pp)(㎛)가 H/T·Pp/P>1.6이고 P≥110㎛인 관계를 충족시키는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 제1 필름의 렌즈 피치(P)(㎛)와, 후방 산란 측정에 의해 얻어진 제2 필름의 흐림도(H)(%) 및 총 빔 투과율(T)(%)과, 액정 패널의 픽셀 피치(Pp; ㎛)가 H/T·Pp/P>1.9이고 P≥110㎛인 관계를 충족시키는 액정 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서, 제2 필름은 반사 편광기 또는 확산 필름, 확산 기능 층을 갖는 층, 또는 확산 기능을 갖는 점착성 재료 층인 액정 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서, 렌즈는 프리즘, 쌍곡, 포물 또는 비구면의 단면 형상을 갖는 렌즈 어레이를 형성하고, 준-칼럼 방향 또는 칼럼 방향으로 렌즈의 크기가 다른 액정 표시 장치.
  18. 제14항에 있어서, 제1 필름은 접착성 재료 층이 투과성 시트 사이에 배치되어 결합되는 투과성 시트의 적층체로서 이루어지는 액정 표시 장치.
  19. 제14항에 있어서, 확산 기능을 갖는 제2 필름은 액정 패널로 합체될 때 입사면으로서 광원 측에 배치되는 제2 필름의 일 표면을 설정하는 동안 측정된 흐림도 값이 액정 패널로 합체될 때 입사면으로서 방사 측에 배치된 제2 필름의 일 표면을 설정하는 동안 측정된 흐림도 값과 다른 확산 기능을 갖는 액정 표시 장치.
  20. 제14항에 있어서, 확산 기능을 갖는 제2 필름은 액정 패널과 합체될 때 입사면으로서 방사 측에 배치된 제2 필름의 일 표면을 배향하는 동안 측정된 흐림도 값이 액정 패널과 합체될 때 입사면으로서 광원 측에 배치된 제2 필름의 다른 표면을 설정하는 동안 측정된 흐림도 값보다 큰 확산 기능을 갖는 액정 표시 장치.
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