KR20070118176A

KR20070118176A - 광 유도 필름

Info

Publication number: KR20070118176A
Application number: KR1020077025463A
Authority: KR
Inventors: 패트릭 에이치. 매러신; 데이비드 엠. 포레시쓰; 토드 엠. 존슨; 마크 이. 가디너
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-12-13
Also published as: US20060226583A1; WO2006107621A1; CN101163999A; EP1866679A1; JP2008536176A; TW200641405A

Abstract

본 발명에서는 광 유도 필름과 이 광 유도 필름을 포함하는 광학 시스템이 개시된다. 광 유도 필름은 제1 주표면과 미세 구조식 제2 주표면을 갖는다. 미세 구조식 제2 주표면은 주기적인 미세 구조식 패턴을 갖는다. 복수의 연장된 미세 구조는 각각의 주기를 형성한다. 주기는 약 200마이크로미터 내지 약 400마이크로미터의 범위 내이다. 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 미세 구조의 약 15 내지 25퍼센트가 제1 그룹을 형성한다. 제2 주표면에 인접하여 위치된 평면 필름은 제1 그룹 내의 대체로 모든 연장된 미세 구조와 접촉하지만 제1 그룹 내에 있지 않는 대체로 모든 연장된 미세 구조와는 접촉하지 않는다.

광 유도 필름, 광학 시스템, 미세 구조식 패턴, 연장된 프리즘, 평면 필름

Description

광 유도 필름{LIGHT DIRECTING FILM}

본 발명은 대체로 광 유도 필름 및 이를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 각각의 주기에 대해 소정의 미세 구조의 피크가 소정의 다른 미세 구조의 피크보다 높은, 주기적인 미세 구조식 패턴을 갖는 광 유도 필름에 관한 것이다.

백릿(backlit) 평판 패널 디스플레이는 통상 사용자가 위치될 것으로 기대되는 소정의 방향을 따라, 디스플레이 휘도를 향상시키기 위한 하나 이상의 미세 구조식 필름을 종종 포함한다. 이러한 미세 구조식 필름은 통상 프리즘 단면 프로파일을 가지며 단면에 수직인 방향을 따라 선형으로 연장된다.

몇몇 적용예에서는 단일 프리즘 필름이 사용되는 반면, 다른 적용예에서는 두 개의 교차된 프리즘 필름이 채용되며, 이 경우에 두 개의 교차된 프리즘 필름은 종종 서로에 대해 수직으로 배향된다.

일반적으로, 본 발명은 광 유도 필름에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 광 유도 필름을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 광 유도 필름은 제1 주표면과 미세 구조식 제2 주표면을 포함한다. 미세 구조식 제2 주표면은 주기적인 미세 구조식 패턴을 갖는다. 복수의 연장된 프리즘은 주기적인 미세 구조식 패턴의 각각의 주기를 형성한다. 주기는 약 200마이크로미터 내지 약 400마이크로미터의 범위 내에 있다. 각각의 연장된 프리즘은 피크를 갖는다. 각각의 연장된 프리즘은 피크에서 공통의 기준 평면까지 측정된 피크 높이를 갖는다. 복수의 연장된 프리즘은 제1 그룹의 연장된 프리즘을 포함한다. 제1 그룹의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘의 피크는 제1 높이에 있다. 제1 높이는 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 복수의 연장된 프리즘 내의 임의의 연장된 프리즘의 피크 높이보다 크다.

본 발명의 다른 실시예에서, 광 유도 필름은 제1 주표면과, 미세 구조식 제2 주표면을 포함한다. 미세 구조식 제2 주표면은 주기적인 미세 구조식 패턴을 갖는다. 복수의 연장된 미세 구조는 주기적인 미세 구조식 패턴의 각각의 주기를 형성한다. 주기는 약 200마이크로미터 내지 약 400마이크로미터의 범위 내에 있다. 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 미세 구조의 약 15 내지 25퍼센트는 제1 그룹을 형성한다. 제2 주표면에 인접하여 위치된 평면 필름은 제1 그룹 내의 대체로 모든 연장된 미세 구조와 접촉한다. 평면 필름은 제1 그룹 내에 있지 않는 대체로 모든 연장된 미세 구조와는 접촉하지 않는다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련되는 이하의 본 발명의 다양한 실시예의 상세한 설명을 고려함에 의해 더욱 완전하게 이해되고 평가될 수 있을 것이다.

도1은 종래의 광 유도 필름의 3차원 도면이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 유도 필름의 개략적인 측면도이다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연장된 프리즘이다.

도4는 광학 커플링(웨트 아웃)의 개념을 도시한다.

도5A 내지 도5E는 본 발명의 프리즘의 예시적인 단면 프로파일이다.

도6은 도2에 도시된 광 유도 필름의 확대부이다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 유도 필름의 개략적인 측면도이다.

도8은 수 개의 광 유도 필름에 대한 단위 셀 너비의 함수로서 측정된 광학 커플링(웨트 아웃)의 플롯(plot)이다.

도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 안내 조립체의 개략적인 측면도이다.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 조립체의 개략적인 측면도이다.

본 발명은 제조, 처리 및 사용 동안에 그들의 의도된 단면 프로파일을 실질적으로 유지하는 프리즘 광 유도 필름에 일반적으로 적용된다. 본 발명은 적어도 하나의 프리즘 광 유도 필름을 채용하는 백릿(backlit) 액정 디스플레이에 추가적으로 적용가능하며, 여기서 프리즘 필름과 프리즘 필름에 매우 근접하게 위치될 수 있는 평면 광학 필름 사이의 광학 커플링을 최소화하는 것이 바람직하다. 명세서에서, 많은 도면에서 사용된 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 특성 및 함수를 갖는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다.

도1은 종래의 프리즘 광 유도 필름(300)의 3차원 도면이다. 필름(300)과 유사한 필름은 예컨대 미국특허 제4,906,070호 및 제5,056,892호에서 이미 개시되었 다. 필름(300)은 제1 주표면(310)과 미세 구조식 제2 주표면(320)을 갖는다. 필름(300)은 복수의 선형 프리즘(315)을 더 포함하며, 이들 각각은 표면들(312, 322)과 같은 두 개의 측면을 가지며, z축을 따라 선형으로 연장된다. 필름(300)은 xy평면에 프리즘 단면을 갖는다. 필름(300)은 복수의 피크(301)와 홈(302)을 더 갖는다. 피크(301)는 각각 제1 주표면(310)과 제2 주표면(320) 사이의 임의의 지점에 배치된 공통의 기준 평면(325)으로부터 측정될 때 동일한 높이를 갖는다. 균등한 높이의 프리즘 구조에 대해, 모든 선형 프리즘의 피크들이 동일한 평면에 놓여지는데 이것은 평면 필름(330)이 광 유도 필름(300)과 접촉하게 되며 필름(300)의 선형 프리즘의 모든 피크와 접촉한다는 것을 의미한다.

종래의 광 유도 필름(300)의 작동은 예컨대, 미국 특허 제5,056,892호에 이미 개시되었다. 요컨대, 임계각보다 더 큰 입사각에서 구조식 표면(321 또는 322)에 충돌하는 광선(331)과 같은 광선은 내부적으로 다시 전반사된다. 다른 한편, 표면(312 또는 322)에 임계각보다 작은 각도로 입사하는 광선(332)과 같은 광선은 (광선 332a와 같이) 부분적으로 투과되며, (광선 332b와 같이) 부분적으로 반사된다. 최종 결과는 액정 디스플레이와 같은 디스플레이에 채용될 때, 광 유도 필름(300)이 내부적으로 전반사되는 광을 재생함에 의해 디스플레이 휘도 향상을 가져올 수 있다는 것이다.

도2는 본 발명의 하나의 특정 실시예에 따른 광 유도 필름(100)의 개략적인 측면도(xy 평면에서의 단면)이다. 광 유도 필름(100)은 제1 주표면(110)과 미세 구조식 제2 주표면(120)을 갖는다. 주표면(120)은 주기적인 미세 구조식 패턴을 갖는다. 이러한 주기 중 하나는 두 개의 점선으로 표시된 경계선(130A와 130B) 사이에 한정된 영역(130)이다. 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 연장된 프리즘은 주기(130)와 같은, 각각의 주표면(120)의 주기를 형성하고, 프리즘은 예컨대 대체로 z축을 따라 연장되고, 도2에서의 z축은 도면에 수직이다. 도2는 주기(130)를 형성하는 10개의 연장된 프리즘을 도시하지만, 일반적으로 주기(130)를 형성하는 프리즘의 개수는 10개보다 작거나 클 수 있다. 몇몇 적용예에서, 주기(130)는 연장된 프리즘에 부가하여 다른 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 인접하는 연장된 프리즘들 사이에 갭 또는 분리부를 포함할 수도 있으며, 또는 광을 유도하거나 휘도를 향상시키는 것 외의 주된 목적을 제공하도록 설계될 수 있는 임의의 요소를 포함할 수 있다. 각각의 연장된 프리즘은 예컨대 선형 방향이 z축을 따를 수 있는 선형 프리즘일 수 있다.

도2에 도시된 것과 같은 광 유도 필름(100)의 임의의 단면에 대해, 주기(130) 내의 각각의 선형 프리즘은 정점을 갖는다. 예컨대, 프리즘(2)은 정점(2A)을 가지며, 프리즘(3)은 정점(3A)을 가지고, 프리즘(8)은 정점(8A)을 갖는다. 또한, 각각의 정점은 정점 높이를 가지며, 정점 높이는 각각 정점으로부터 제1 주표면(110)과 제2 주표면(120) 사이의 어느 지점에 위치된 공통의 기준 평면(140)까지 측정된다. 예컨대, 정점(2A)은 [정점(1A)의 높이와 동일한] 정점 높이(d2)를 가지며, 정점(3A)은 정점 높이(d3)를 가지고, 정점(8A)은 정점 높이(d8)를 갖는다.

각각의 선형 프리즘의 정점 높이는 선형 프리즘의 선형 연장부를 따라 동일 하거나 변경되는 상태로 존재할 수 있다. 예컨대, 도3은 프리즘 정점 높이(370)가 z축을 따라서 변화하는 연장된 프리즘(350)을 도시한다. 가장 큰 정점 높이를 갖는 각각의 프리즘 정점은 피크 높이라고 불리는 가장 큰 정점 높이를 갖는 프리즘 피크를 형성한다. 따라서, 각각의 연장된 프리즘은 프리즘의 연장된 방향을 따라 위치된 하나 이상의 프리즘 피크에 대응하는 하나의 피크 높이를 갖는다. 예컨대, 도3을 참조하면, 선형 프리즘(350)은 모두 동일한 높이 "k"를 갖는 세 개의 피크(391, 392, 393)를 포함한다.

단순화를 위해, 그리고 보편성을 잃지 않으면서, 도2의 각각의 선형 프리즘의 정점 높이는 프리즘의 선형 방향을 따라 일정하게 유지된다고 추정되며, 이 경우에 정점 높이는 피크 높이와 동일하다.

광 유도 필름의 각각의 선형 프리즘의 각각의 정점은 프리즘의 두 개의 측면에 의해 형성된 각인 꼭지각을 갖는다. 예컨대, 도2를 참조하면, 프리즘(6)은 프리즘(6)의 측면(6', 6'')에 의해 형성되는 꼭지각(α₆)을 갖는다. 마찬가지로, 프리즘(1)은 꼭지각(α₁)을 가지며, 프리즘(2)은 꼭지각(α₂)을 가지고, 그리고 프리즘(3)은 꼭지각(α₃)을 갖는다. 본 발명에서, 프리즘 피크의 꼭지각은 피크각이라고 언급된다. 몇몇 적용예에서 프리즘은 동일한 정점 높이 및/또는 각도를 가질 수 있지만, 일반적으로 주기(130) 내의 프리즘은 동일한 정점 높이 및/또는 각도를 가질 필요가 없다.

디스플레이에서 사용될 때, 상향 지향(예컨대, 도9에 도시된 바와 같이) 또 는 하향 지향하는 프리즘을 갖는 광 유도 필름(100)이 사용될 수 있다. 일반적으로, 피크각은 광을 유도하기에 적합한 임의의 각도일 수 있다. 본 발명에 따르면, 특히 도9에 도시된 배열체와 같은 상향 프리즘 구조에서, 피크각은 약 70도 내지 약120도의 범위 내에서 있는 것이 바람직하며, 약 80도 내지 약 110도 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하고, 약 85도 내지 약 105도 범위 내에 있는 것이 훨씬 더 바람직하다.

본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따라, 주기(130)는 제1 그룹의 선형 프리즘을 포함하며, 제1 그룹 내의 선형 프리즘은 주기(130) 내의 임의의 다른 선형 프리즘의 피크 높이보다 큰 대체로 동일한 피크 높이를 갖는다. 예컨대, 주기(130) 내의 프리즘(1, 2)은 동일한 피크 높이(d2)를 가지며 제1 그룹의 선형 프리즘을 형성한다. 또한, 피크 높이(d2)는 피크 높이(d3, d8)와 같은, 주기(130) 내의 임의의 다른 피크 높이보다 높다.

비균등 프리즘 높이의 장점은 평면 필름과 미세 구조식 표면(120)이 서로에 대해 밀접하게 위치될 때 이들 둘 사이에, 때로는 웨트 아웃(wet-out)이라 언급되는, 광학 커플링이 감소되는 것이다. 광학 커플링의 예시는 도4를 참조하여 설명되며, 도4에서 평면 필름(150)은 광 유도 필름(100)의 미세 구조식 제2 주표면(120)에 밀접하게 위치된다. 도4에서, 필름(100)과 필름(150) 사이의 광학 커플링은 두 개의 필름이 서로에게 충분히 근접하는 위치에서 일어날 수 있으며, 충분히 근접한 위치는 일반적으로 이러한 위치에서 두 개의 필름이 서로 직접적인 또는 거의 직접적인 접촉을 한다는 것을 의미한다. 예컨대, 평면 필름(150)은 [각각 선 형 프리즘(1,2)에 대응하는] 피크(1A 및 2A)에서 필름(100)에 충분히 근접하여 두 개의 피크에서 또는 두 개의 피크 부근에서 두 개의 필름들 사이에 광학 커플링 또는 웨트 아웃을 허용할 수 있다. 대체로, 광학 커플링은 접촉점들 또는 접촉점 주위의 지점들에서의 두 개의 필름 사이의 광 누설에 기인하여 발생하며, 광 누설은 이러한 지점들에서의 반사의 감소 또는 광의 내부 전반사의 저해 때문이다. 또한, 예컨대 두 개의 필름이 서로에게 충분히 근접한 영역에서의 필름들(150, 100) 사이의 감쇠되는 광의 광학 커플링에 기인하여, 웨트 아웃이 발생될 수 있다.

광학 커플링은 필름(100)과 필름(150) 사이에 비균등 또는 비균일 광 투과를 초래할 수 있으며 이것은 비균일한 외관을 초래한다. 예컨대, 광 유도 필름(100)은 주어진 방향으로 유도된 광의 휘도를 향상시키도록 액정 디스플레이(LCD)에서 사용될 수 있다. 필름(150)은 디스플레이에 사용된 다른 필름일 수 있다. 예컨대, 필름(150)은 광학 디퓨저, 편광기, 지연기, 또는 필름(100)과 유사하지만 상이하게 배향되는 광 유도 필름일 수 있다. 디스플레이 내의 필름들(150, 100) 사이의 광학 커플링은 관찰자가 볼 수 있는 바람직하지 않은 명점(bright spot) 또는 줄무늬를 초래하는 디스플레이 내의 비균일 광 투과를 초래할 수 있다. 예컨대, 필름(150)이 단순히 필름(100)의 상부에 위치되어서[필름(100)이 필름(150)을 지지한다는 것을 의미], 그에 의해 예컨대 필름(100)의 가장 높은 피크들에 또는 그 부근에서 두 개의 필름들 사이의 접촉의 영역이 발생하는 경우 광학 커플링이 발생할 수 있다. 다른 예시로서, 필름(150)이 절곡되거나 컬(curl)을 가지는 것이 광학 커플링을 허용하도록 필름(150)이 필름(100)에 충분히 근접되게 할 때 광학 커플링 이 발생할 수 있다.

일반적으로, 두 개의 필름 사이의 접촉 또는 거의 접촉하는 영역을 감소시킴에 의해 필름들(150, 100) 사이의 광학 커플링을 감소시키거나 제거하는 것이 바람직하다. 광학 커플링 또는 웨트 아웃을 감소시키기 위한 방법이 이전에 개시되었다. 예컨대, 미국특허 제5,771,328호는 광학 커플링을 감소시키기 위한 변동 높이 구조식 표면을 개시한다. 필름(100) 내의 프리즘은 주기(130)와 같은 주어진 주기에, 프리즘(1, 2)이 아닌 프리즘이 필름(150)으로부터 충분히 이격되어 웨트 아웃에 기여하지 않도록 충분하게 높이가 비균등한 것이 바람직하다. 예컨대, [선형 프리즘(6, 7, 8, 및 9)에 각각 대응하는] 피크(6A, 7A, 8A, 및 9A)는 필름(150)으로부터 충분히 이격되어 필름(150)과 필름(100) 사이의 웨트 아웃 또는 광학 커플링에 기여하지 않는다. 제1 그룹 내의 선형 프리즘과 주기(130) 내의 모든 다른 프리즘들 사이의 피크 높이의 차이는 적어도 0.25마이크로미터인 것이 바람직하며, 적어도 0.5마이크로미터인 것이 더욱 바람직하며, 적어도 0.75마이크로미터인 것이 훨씬 더 바람직하다.

비균등 프리즘 높이로 인해 발생할 수 있는 결과는 필름(100) 자체 내의 선들 또는 입상체(granularity)와 같은 아티팩트(artifact)의 시각적인 인식이다. 사실 이러한 아티팩트들은 광 유도 필름(100)이 LCD와 같은 디스플레이 내부에 매설되는 경우에도 관찰자가 알아차릴 수 있다. 이러한 바람직하지 못한 아티팩트는 고개구율(high aperture ratio)로 픽셀을 생산할 수 있는 LTPS(Low Temperature Poly-Silicon) 또는 CGS(Continuous Grain Silicon)와 같은 내부 구동 회로 기술을 채용하는 액정 디스플레이에서 특히 쉽게 인식될 수 있다. 프리즘 높이의 변화는 디스플레이에서 보일 수 있어서 장식적으로 수용하기 어려운 디스플레이 외관을 초래한다.

도2를 다시 참조하면, 필름(100)은 주기(130) 내의 홈(11) 관통부(20)와 같은 복수의 홈을 더 갖는다. 각각의 홈은 인접하는 선형 프리즘의 두 개의 측면 특히, 서로 대면하는 두 개의 측면에 의해 형성된다. 예컨대, 홈(16)은 인접하는 프리즘(6, 7)에 의해 형성되며, 특히 측면들(6''와 7')이 서로 대면하는 경우에 프리즘(6)의 측면(6'')과 프리즘(7)의 측면(7')에 의해 형성된다. 따라서, 각각의 선형 프리즘은 피크와, 피크의 각각의 측면에 하나씩, 두 개의 연계된 홈을 가질 수 있다. 예컨대, 프리즘(8)은 피크(8A)와 두 개의 연계된 홈(17, 18)을 갖는다.

본 발명에서, 인접하는 피크들 사이의 측방향 거리는 피치라고 언급된다. 예컨대, 프리즘(2, 3)의 피크들 사이에서 x축을 따라 측정된 거리(P2)(도2)가 피치이다. 다른 예시로서, 프리즘(4, 5)의 피크들 사이에서 x축을 따라 측정된 거리(P4)는 다른 피치이다. 마찬가지로, 프리즘(9, 10)의 피크들 사이에서 x축을 따라 측정된 거리(P9)가 피치이다. 일반적으로, 주기(130) 내의 필름(100)의 피치는 동일하지 않다. 예컨대, P2는 P4와 상이할 수 있으며, 순차적으로 P4는 P9과 상이할 수 있다. 본 발명에 몇몇 실시예에서, 필름(100)은 일정한 피치를 가지며, 이것은 예컨대 거리P1, P2, P3, 및 P9이 동일하다는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 피치는 필름(100)의 선형 치수를 따라 변경되지 않으며, 이것은 필름의 선형 방향에 수직인 필름(100)의 상이한 단면에 대해, 동일한 두 개의 인접한 선형 프리즘들 사이의 측방향 거리가 변화하지 않고 남아있다는 것을 의미한다. 예로써, 피치(P2)는 필름(100)의 선형 방향을 따라 변경되지 않고 남아있을 수 있다.

주기(130) 내의 각각의 선형 프리즘의 피치는 약 5마이크로미터 내지 500마이크로미터의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 약 10 내지 200마이크로미터의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하며, 약 10 내지 100마이크로미터의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다.

도2의 예시적인 광 유도 필름(100)은 각각 삼각형 프로파일을 갖는 선형 프리즘을 도시한다. 일반적으로, 광을 유도할 수 있는 임의의 연장된 미세 구조가 사용될 수 있다. 예컨대, 도2의 연장된 프리즘은 광을 유도하기에 적합할 수 있는 임의의 프로파일을 가질 수 있다. 상이한 프로파일을 갖는 연장된 프리즘의 예시가 도5A 내지 도5E에 도시된다. 도5A에서, 연장된 프리즘(800A)은 도2의 연장된 프리즘과 유사하게 직선 측면(810A), 예리한 정점(820A), 예리한 홈, 그리고 꼭지각(α_A)을 갖는다. 도5B의 연장된 프리즘(800B)은 직선 측면(810B), 둥근 정점(820B), 둥근 홈, 그리고 꼭지각(α_B)을 갖는다. 정점 또는 홈의 곡률 반경은 예컨대, 약 1 내지 약 100마이크로미터의 범위 내에 있을 수 있다. 도5C에서, 연장된 프리즘(800C)은 직선 측면(810C), 평평한 정점(820C), 예리한 홈, 그리고 꼭지각(α_C)을 갖는다. 추가적인 예시로서, 도5D의 연장된 프리즘(800D)은 만곡된 측면(810D), 예리한 정점(820D), 둥근 홈, 그리고 꼭지각(α_D)을 갖는다. 또다른 예 시로서, 도5E의 연장된 프리즘(800E)은 구간 단위 선형(piece-wise linear) 측면(810E), 예리한 정점(820E), 예리한 홈, 그리고 꼭지각(α_E)을 갖는다.

광 유도 필름(100)의 부가적인 특성이 필름(100)의 확대부를 도시하는 도6을 참조하여 설명된다. 특히, 도6은 프리즘(1) 내지 프리즘(5)의 일부를 도시한다. 필름(100) 내의 각각의 홈은 홈으로부터 공통의 기준 평면(140)까지 측정된 홈 높이를 갖는다. 예컨대, 홈(11)은 홈 높이(d11)를 가지며, 홈(12)은 홈 높이(d12)를 갖는다. 다른 예시로서, 각각의 홈(13, 14)은 제로와 동일한 홈 높이를 갖는데, 예시적인 공통의 기준 평면(140)이 필름(100) 내의 가장 낮은 홈과 일치하도록 임의로 선택되기 때문이다.

또한, 도2 및 도6을 참조하면, 주기(130) 내의 각각의 선형 프리즘은 프리즘과 연계된 두 개의 홈 중 적어도 하나를 포함하는 방향을 따라서, 프리즘의 두 개의 측면들 사이에서의 가장 작은 측방향 거리인 프리즘 너비를 갖는다. 예컨대, 프리즘(2)은 프리즘 너비(W2)를 가지며, 프리즘(3)은 [측면(3')과 측면(3'') 사이에] 프리즘 너비(W3)를 가지며, 프리즘(4)은 프리즘 너비(W4)를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선형 프리즘의 프리즘 너비는 필름(100)의 선형 방향을 따라 변경된다. 예컨대, 프리즘 너비(W2)는 필름(100)의 선형 방향을 따라 변경될 수 있다.

도2를 다시 참조하면, 주기(130) 내의 10개의 선형 프리즘 중 두 개는 제1 그룹의 선형 프리즘을 형성한다. 그래서, 주기(130) 내의 10개의 선형 프리즘 중 20퍼센트가 제1 그룹 내에 있다. 일반적으로, 선형 프리즘의 제1 그룹은 둘 이상 또는 그 미만의 프리즘을 가질 수 있다. T로 지칭되는, 제1 그룹에 속하는 주기(130) 내의 선형 프리즘의 백분율 숫자는 20보다 작거나 클 수 있다. 일반적으로, 제1 그룹의 선형 프리즘 내의 선형 프리즘의 개수는 주기(130) 내의 선형 프리즘의 전체 개수의 임의의 백분율일 수 있다. 선형 프리즘의 제1 그룹 내의 선형 프리즘의 개수는 주기(130) 내의 선형 프리즘의 전체 개수의 약 5 내지 50 퍼센트의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 범위는 약 5 내지 약 40퍼센트까지인 것이 더욱 바람직하며, 약 5 내지 약 30인 것이 더더욱 바람직하며, 약 5 내지 약 25 퍼센트인 것이 훨씬 더 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 그룹의 선형 프리즘 내의 선형 프리즘의 개수는 주기(130) 내의 선형 프리즘의 전체 개수의 약 10 내지 약 40 퍼센트의 범위 내인 것이 바람직하다. 이 범위는 약 15 내지 약 30 퍼센트인 것이 더욱 바람직하며, 약 15 내지 약 25 퍼센트인 것이 훨씬 더 바람직하다.

전술한 바와 같이, 디스플레이 내에 채용되는 광 유도 필름(100)에서의 비균등 높이의 프리즘은 디스플레이 내에서 바람직하지 못한 장식적 효과를 초래할 수 있다. 필름(100)의 프리즘에서의 높이 불균형이 감소됨에 따라, 바람직하지 못한 입상의 외관도 덜 인식되게 된다. 그러나, 동시에 프리즘 높이의 불균형의 감소는 증가된 광학 커플링으로 초래할 수 있다.

또한, 비균등 높이의 프리즘은 필름(100)이 웹 핸들링, 컨버팅(converting), 또는 사용으로부터 초래되는 압력과 같은 외부적으로 인가되는 압력으로부터의 피 크(정점) 변형에 더욱 영향받기 쉽게 할 수 있다. 일반적으로, 주기(130) 내의 더 높은 프리즘은 외부 물체와 더 쉽게 접촉할 수 있기 때문에 피크 변형에 더욱 영향을 받기 쉽다. 예컨대, 도4를 참조하면, 평면 필름(150)을 필름(100)에 대해 가압함에 의해 필름(100)에 외력이 적용되는 경우라면, 인가된 힘은 피크(3A)와 같은 짧은 피크보다 피크(1A, 2A)를 변형시킬 가능성이 더 클 것이며, 피크(8A)와 같은 더 짧은 피크보다는 피크(1A, 2A)를 변형시킬 가능성이 더욱 크다. 일반적으로, 필름(100)에 인가된 주어진 외력에 대해, 주기(130) 내의 가장 큰 피크의 개수가 증가함에 따라, 피크 변형이 감소한다. 이것은 가장 큰 프리즘의 개수가 증가함에 따라, 인가된 외력이 더 많은 피크 사이에 분배되며, 따라서 각각의 피크에 인가된 압력을 감소시키기 때문이다. 따라서, 일반적으로, 제조 또는 사용 동안의 피크 변형의 가능성을 감소시키기 위해서는, 광 유도 필름(100) 내의 선형 프리즘의 프리즘 높이의 불균형을 감소시키는 것이 바람직하다.

광 유도 필름(100)은 도2에 도시된 것과 같은 단일층 필름일 수 있다. 광 유도 필름(100)은 도7에 그 측면도가 개략적으로 도시되어 있는 광 유도 필름(700)과 같이 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 광 유도 필름(700)은 기판(705)에 배치된 미세 구조식 필름(760)을 포함한다. 광 유도 필름(700)은 제1 주표면(710)과 미세 구조식 제2 주표면(720)을 더 포함하며, 표면(720)은 도2의 미세 구조식 표면(120)과 유사할 수 있다. 미세 구조식 필름(760)은 예컨대, 기판(705)의 표면(740)에 코팅될 수 있다. 표면(740)은 도2의 공통의 기준 평면(140)과 유사한, 미세 구조식 필름(760)의 선형 프리즘의 높이가 그로부터 측정될 수 있는 공통의 기준 평면일 수 있다. 기판(705)은 강성 또는 가요성일 수 있다. 기판(705)은 단일 필름일 수 있고 또는 다중층을 포함할 수 있다. 기판(705)은 예컨대, 광의 흡수, 반사, 또는 분산에 의해 광 편광 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 기판(705)은 미국특허 제5,882,774호에 개시된 것과 같은 다중층 광학 필름일 수 있다. 기판(705), 미세 구조식 필름(760), 및 광 유도 필름(100)은 임의의 적합한 재료, 양호하게는 광 투과성 재료일 수 있다. 예시들은 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리설폰, 2,6-폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 또는 에틸렌 글리콜로부터 파생된 공중합체, 나프탈렌 디카르복시산 및 테레프탈레이트(co-PEN)와 같은 몇몇 다른 산 등을 포함한다.

미세 구조식 표면(120)의 관련된 특성의 함수로서의 광학 커플링을 검사하기 위해, 각각 필름(100)에 유사한 네 개의 상이한 샘플(AA, BB, CC, 및 DD로 표시됨)이 준비되었다. 각각의 샘플의 관련된 특성은 이하의 표I에서 주어진다.

표I

샘플	주기(마이크로미터)	피치(마이크로미터)	피크각(각도)	T
AA	50	50	90	100
BB	264	24	90	24
CC	475.2	24	90	11.1
DD	792	24	90	6.7

표I에서, 주기는 종종 단위 셀 너비로 언급되는 주기(130)를 지칭하며, 피치는 각각의 샘플에 대해 일정한 프리즘 피치를 언급하며, 피크각은 피크에서의 프리즘의 각도를 언급한다. T는 제1 그룹의 선형 프리즘을 형성하는 주기(30) 내의 선형 프리즘의 백분율 숫자이다. 각각의 샘플에 대해, 먼저 샘플의 구조식 표면이 상향[라이트 박스(light box)로부터 멀어지는 방향] 지향된 상태로 균일 점등식의 상업적으로 입수가능한 라이트 박스 상에 테스트 샘플을 위치시키는 것에 의해 웨트 아웃이 측정된다. 이어서, 테스트 샘플과 유사한 제2 미세 구조식 샘플은 제2 샘플의 구조식 표면이 상향 지향된 상태로 테스트 샘플 상에 위치되었다. 이어서, 테스트 샘플을 제2 샘플에 충분히 근접시키도록 500 그램의 광학적으로 투명한 중량체가 제2 샘플 상에 위치된다. 이어서, 디지털 카메라를 사용하여 테스트 및 제2 샘플 사이의 광학 커플링의 화상을 포획하고 기록하였다. 제2 미세 구조식 샘플은 광학 커플링 화상의 대비를 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 이 기대하지 않은 결과가 도8에 도시되며, 도8에서 수평축은 마이크로미터 단위의 샘플 주기 또는 단위 셀 너비이며, 수직축은 임의의 단위의 웨트 아웃의 양이다. 도8의 그래프로부터 볼 수 있는 바와 같이, 웨트 아웃은 미세 구조식 표면(120)의 주기 즉, 주기(130)가 증가됨에 따라 감소된다. 동시에, 표I에서 볼 수 있는 바와 같이, 더 작은 주기는 더 큰 T에 대응한다. 따라서, 전체적으로 바람직한 또는 최적의 조작점은 도8의 그래프에서 무릎부를 형성하는 샘플 BB를 나타내는 지점 부근에 위치된다.

환언하면, 샘플 BB는 한편으로, 광학 커플링을 감소시키기 위한 주기 내의 큰 프리즘의 개수를 증가시키는 것에 대한 요구와, 다른 한편으로 피크 변형 및 입상체를 감소시키기 위한 주기(130) 내의 프리즘 높이에서의 불균형을 감소시키기 위한 요구 사이에서 최적 또는 최적에 가까운 균형을 나타낸다.

본 발명에 따르면, 필름(100)의 주기(130)는 약 200 내지 약 400마이크로미터의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 약 200 내지 약 350마이크로미터의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 약 200 내지 약 300마이크로미터의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 약 200 내지 약 280마이크로미터의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, 약 220 내지 약 280마이크로미터의 범위 내에 있는 것이 훨씬 더 바람직하다.

도9는 본 발명의 하나의 특정한 실시예에 따른 광 안내 조립체(600)의 개략적인 측면도를 도시한다. 광 안내 조립체(600)는 정보를 디스플레이하기 위한 임의의 액정 장치에 사용될 수 있다. 광 안내 조립체(600)는 광원(610), 광 안내부(620), 및 광 유도 필름(100)을 포함한다. 도9의 필름(100)의 미세 구조식 표면(120)이 광 안내부(620)로부터 멀어지는 방향으로 향하는 것으로 도시되지만, 미세 구조식 표면(120)은 광 안내부(620)에 대면할 수 있다. 광 안내 조립체(600)는 필름(100)과 유사하지만 상이하게 배향되는 선택적인 필름(630)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 필름(100 및 630) 내의 연장된 프리즘의 방향은 서로에 대해 직교할 수 있다. 광 안내 조립체(600)는 반사기, 디퓨저판과 같은 디퓨저, 반사 편광기, 보호 필름, 장착 프레임, 또는 마스크와 같은 차광 프레임과 같은 도9에 명시적으로 도시되지 않은 부가적인 필름 또는 구성품을 더 포함할 수 있다.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 조립체(900)의 개략적인 측면도를 도시한다. 예컨대, 조명 조립체(900)는 LCD 텔레비전과 같이 정보를 디스플레이하기 위한 임의의 액정 장치에 사용될 수 있다. 조명 조립체(900)는 후방 반사기(905), 디퓨저 시트 또는 판(915), 및 후방 반사기(905)와 디퓨저(915) 사이에 위치된 복수의 광원(910)을 포함한다. 후방 반사기(905)는 디퓨저 반사기일 수 있다.

이상에서 인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 다른 출판물들은 전체적으로 재 현된 것처럼 본 자료에 참조로서 합체되었다. 본 발명의 특정한 예시가 본 발명의 다양한 관점의 설명을 용이하게 하도록 이상에서 상세히 설명되었지만, 이러한 의도는 본 발명을 본 예시의 세목에 제한하려는 것이 아니라는 것이 이해되어야만 한다. 오히려 본 발명은 모든 변경, 실시예, 및 첨부된 청구항에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 사상과 범주 내에 있는 대체예를 포함한다.

Claims

제1 주표면과,

주기적인 미세 구조식 패턴을 갖는 미세 구조식 제2 주표면을 포함하고,

복수의 연장된 프리즘이 주기적인 미세 구조식 패턴의 각각의 주기를 형성하며,

주기는 약 200마이크로미터 내지 약 400마이크로미터의 범위 내이며, 복수의 연장된 프리즘 내의 각각의 연장된 프리즘은 피크와, 피크로부터 제1 및 제2 주표면 사이에 배치된 공통의 기준 평면까지 측정된 피크 높이를 가지며, 복수의 연장된 프리즘은 제1 그룹의 연장된 프리즘을 포함하고, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘의 피크는 제1 높이에 있고, 제1 높이는 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 복수의 연장된 프리즘 내의 모든 연장된 프리즘의 피크 높이보다 높은 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 주기는 약 200마이크로미터 내지 약 350마이크로미터의 범위 내인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 주기는 약 200마이크로미터 내지 약 300마이크로미터의 범위 내인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 주기는 약 200마이크로미터 내지 약 280마이크로미터의 범위 내인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 주기는 약 220마이크로미터 내지 약 280마이크로미터의 범위 내인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘의 개수는 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘 전체 개수의 약 5 내지 약 50 퍼센트인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘의 개수는 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘 전체 개수의 약 10 내지 약 40 퍼센트인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘의 개수는 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘 전체 개수의 약 15 내지 약 30 퍼센트인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘의 개수는 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘 내의 연장된 프리즘 전체 개수의 약 15 내지 약 25 퍼센트인 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 복수의 연장된 프리즘 내의 각각의 연장된 프리즘은 피크각을 가지며, 피크각은 70 내지 120도의 범위 내에 있는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 복수의 연장된 프리즘 내의 각각의 연장된 프리즘은 피크각을 가지며, 피크각은 80 내지 110도의 범위 내에 있는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 복수의 연장된 프리즘 내의 각각의 연장된 프리즘은 피크각을 가지며, 피크각은 85 내지 105도의 범위 내에 있는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내의 적어도 하나의 연장된 프리즘은 다수의 피크를 가지며, 각각의 피크는 제1 높이에 있는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 복수의 연장된 프리즘 내의 적어도 하나의 연장된 프리즘은 다수의 피크를 가지며, 각각의 피크는 제1 높이와 상이한 제2 높이에 있는 광 유도 필름.
제14항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 복수의 연장된 프리즘 내의 적어도 하나의 연장된 프리즘은 제3 높이의 피크를 가지며, 제3 높이 는 제1 및 제2 높이와 상이한 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 적어도 두 개의 인접하는 연장된 프리즘은 동일한 피크 높이를 갖는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘의 약 5 내지 50퍼센트는 제1 그룹의 연장된 프리즘을 형성하는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘의 약 10 내지 40퍼센트는 제1 그룹의 연장된 프리즘을 형성하는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘의 약 15 내지 30퍼센트는 제1 그룹의 연장된 프리즘을 형성하는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘의 약 15 내지 25퍼센트는 제1 그룹의 연장된 프리즘을 형성하는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 높이는 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 복수의 연장된 프리즘 내의 임의의 연장된 프리즘의 피크 높이보다 적어도 0.25 마이크로미터 높은 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 높이는 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 복수의 연장된 프리즘 내의 임의의 연장된 프리즘의 피크 높이보다 적어도 0.5 마이크로미터 높은 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 제1 높이는 제1 그룹의 연장된 프리즘 내에 있지 않는 복수의 연장된 프리즘 내의 임의의 연장된 프리즘의 피크 높이보다 적어도 0.75 마이크로미터 높은 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘 내의 적어도 하나의 연장된 프리즘은 프리즘의 연장 방향을 따라 변화하는 광 유도 필름.
제1항에 있어서, 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 프리즘 내의 적어도 하나의 연장된 프리즘은 둥근 피크를 갖는 광 유도 필름.
적어도 하나의 제1항에 따른 필름을 포함하는, 액정 디스플레이에서 사용하기 위한 광 안내 조립체.
액정 디스플레이에서 사용하기 위한 광 안내 조립체이며, 광 안내 조립체는 두 개의 제1항에 따른 필름을 포함하고, 제1 필름의 연장된 프리즘은 제2 필름의 연장된 프리즘과 상이한 방향으로 배향되는 광 안내 조립체.
제1 주표면과,

주기적인 미세 구조식 패턴을 갖는 미세 구조식 제2 주표면을 포함하고,

복수의 연장된 미소 구조체가 주기적인 미세 구조식 패턴의 각각의 주기를 형성하며,

주기는 약 200마이크로미터 내지 약 400마이크로미터의 범위 내에 있으며, 각각의 주기를 형성하는 복수의 연장된 미세 구조체의 약 15 내지 25퍼센트는 제1 그룹을 형성하고, 제2 주표면에 인접하여 위치된 평면 필름은 제1 그룹 내의 대체로 모든 연장된 미세 구조체와 접촉하지만 제1 그룹 내에 있지 않는 어떠한 연장된 미세 구조체와도 접촉하지 않는 광 유도 필름.