KR20080075455A - 자기-지지 필름 어셈블리를 갖는 광학 장치 - Google Patents

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토마스 엠. 라니
에스더 엠. 베탄코트
피터 티. 에일워드
레오나드 에스. 게이츠
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롬 앤드 하스 덴마크 파이낸스 에이에스
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Abstract

다이렉트 백라이트 및 함께 자체-지지성 (self-supporting)인 완전하게 결합된 두 광 전달 기판 사이에 한정된 하나 이상의 광 필름 배열을 포함하는 광학 요소를 포함하는 광학 기기.
광 필름, 광학 기기

Description

자체-지지 필름 어셈블리를 갖는 광학 장치{OPTICAL DEVICE WITH SELF-SUPPORTING FILM ASSEMBLY}
본 발명은 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 한정된 하나 이상의 광 필름의 배열을 포함하는 광학 요소를 갖는 광학 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LCD 모니터 및 LCD 텔레비전에 사용될 수 있는 액정 디스플레이(LCD)에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 손에 들고 쓰는 계산기, 디지털 시계 및 텔레비전과 같은 장치에서 사용되는 광학 디스플레이이다. 일부 LCD는 디스플레이의 측면에 위치하는 광원과 광원으로부터 광을 LCD 패널의 뒷쪽으로 인도하는 도광(light guide)을 포함한다. 다른 LCD, 예를 들면 일부 LCD 모니터 및 LCD 텔레비전(LCD-TV)는 LCD 패널의 뒤에 위치하는 많은 광원을 사용하여 직접 조명한다. 이러한 배열은 디스플레이가 커지면서 점점 더 일반적이 되고 있는데, 이는 특정 수준의 디스플레이 휘도를 얻기 위해서 필요한 광 전력(light power)은 디스플레이 크기의 제곱으로 증가하는 반면에, 디스플레이의 측면을 따라 광원을 위치시키는데 사용가능한 면적은 단지 디스플레이 크기에 따라 선형적으로(linearly) 증가하기 때문이다. 게다가, LCD-TV 같은 일부 LCD 애플리케이션은 다른 애플리케이션에 비해 더 먼 거리에서 볼 수 있을 만큼 충분히 밝아야 하고, LCD-TV에서 필요한 시야각은 일반적으로 LCD 모니터 및 손에 들고 쓰는 장치의 것과는 다르다.
일부 LCD 모니터 및 대부분의 LCD-TV는 일반적으로 많은 냉음극 형광 램프(CCFL)에 의해서 뒤로부터 조명된다. 이들 광원은 선형적이고, 디스플레이의 전 두께를 건너 퍼지는 결과, 디스플레이의 뒷면에 더 어두운 부분에 의해 분리되는 일련의 밝은 줄무늬가 생기게 된다. 이러한 조명 프로파일은 바람직하지 않기에, LCD 장치의 뒷면의 조명 프로파일을 매끄럽게 하기 위하여 확산판이 사용된다.
일부 LCD 모니터 및 대부분의 LCD-TV는 일반적으로 램프로부터 반대편의 확산판에 인접한 광 매니지먼트 필름의 배열의 층을 갖는다. 이들 광 매니지먼트 필름은 일반적으로 시준 확산 필름, 프리즘 광 배향 필름 및 반사 폴라라이저 필름을 포함한다. LCD 디스플레이를 제작하기 위해 이들 각각의 광 매니지먼트 필름을 취급하는 것은 각각의 필름이 전형적으로 사용 전 먼저 벗겨내야 하는 보호 커버 시트를 가지고 공급이 되고, 이들 각각을 LCD의 백라이트 유니트 내에 위치시켜야 하기에 매우 노동집약적이다. 또한, 필름 각각에 대한 재고 관리 및 기록은 LCD 디스플레이 제작에 대한 총 비용을 증가시킬 수 있다. 게다가, 이들 광 매니지먼트 필름 각각이 취급되는 경우 조립 공정 동안 필름이 손상될 위험성이 커지게 된다.
최근에, LCD-TV 확산판은 유리, 폴리스티렌 비드 및 CaCO3 입자를 포함하는 다양한 분산상을 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 중합체 매트릭스를 전형적 으로 적용한다. 이들 판은 종종 증가한 습도 및 램프에 의한 고온에 노출된 후에 변형되거나 뒤틀린다. 게다가, 확산판은 확산 입자를 중합체 매트릭스 전체에 균일하게 분포시키기 위하여 맞춤형 압출 컴파운딩(compounding)을 필요로 하여서, 이것이 단가를 더 상승시킨다.
선행 문헌 미합중국 공개특허 제2006/0082699호에서는 확산판의 단가를 낮추기 위한 한가지 접근법으로 자체-지지 기판 및 광 확산 필름의 별개의 층을 라미네이팅하는 것을 기술하고 있다. 비록 이 방안은 신규하기는 하나, 이들 층을 함께 라미네이팅하기 위해 접착제를 사용하여야 하는 필요에 의한 광 흡수 물질의 첨가에 의해 시스템의 효율이 감소하게 된다. 또한 이들 층을 함께 라미네이팅하기 위한 추가적인 공정에 대한 비용이라는 자체적인 결함이 있다. 또한 이 선행 문헌은 부착되지 않은 확산 필름용 물질 및 구조를 교시하지 않고 있다. 부착되지 않은 확산 필름이 바람직한데, 이것은 치수 안정성을 가져야 할 뿐만 아니라 광 균일화의 높은 수준을 유지하면서 높은 광학 투과를 가져야 한다. 게다가, 이러한 확산판은 광원으로부터 확산판 위의 액정 층으로의 열 획득을 감소시키기 위하여 추가적인 열 단열 수치를 갖는 것이 바람직하다. 보이드(void)는 확산판의 광학 요건과 단열 요건을 모두 만족시킬 수 있는 잘 알려진 수단이다. 제작자들이 LCD 스크린의 프로파일을 얇게 하기 위한 수단을 계속해서 찾고 있기에 얇은 확산판 또한 바람직하다. 이러한 요구를 만족시키는 얇은 보이드를 갖는 필름을 생산하는 것은 얇은 보이드를 갖는 필름이 상승된 온도하에서 수축하는 경향이 매우 강하기 때문에 매우 어렵다.
본 발명은 다이렉트 백라이트를 포함하는 광학 요소 및 장치; 및 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 한정된 하나 이상의 광 필름의 배열을 포함하는 광학 요소를 포함하는 장치를 제공한다. 이 광학 요소는 현재 다이렉트 백라이트 LCD 디스플레이에서 전형적으로 사용되는 확산판의 광학 기능을 대체하는데 유용하다.
본 발명의 다른 구체예는 광 확산 필름 및 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치한 적어도 하나의 다른 광 매니지먼트 필름을 포함하는 광학 요소이다. 이 광학 요소는 현재 백라이트 LCD 디스플레이에서 전형적으로 사용되는 확산판 및 광 매니지먼트 필름의 광학 기능을 대체하는데 유용하다.
본 발명의 다른 구체예는 광원 및 상부 판, 하부 판 및 상부와 하부 판 사이에 배열된 액정 층을 포함하는 LCD 패널을 갖는 액정 디스플레이(LCD) 유니트에 관한 것이다. 하부 판은 광원을 향하고, 흡수 폴라라이저를 포함한다. 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치한 광 매니지먼트 필름의 배열을 포함하는 광학 요소는 광원 및 LCD 패널 사이에 배열되어서 광원은 광 매니지먼트 필름의 배열을 통하여 LCD 패널을 조명한다.
광 매니지먼트 필름의 배열은 제1 중합성 광 확산 필름을 포함할 수 있다. 광 매니지먼트 필름의 배열은 선택적으로 다른 광학 층을 포함한다. 다른 광학 층 은 비드 코팅된 시준 확산 필름, 광 배향 필름 및 반사 폴라라이저를 포함할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치한 광 확산 필름을 포함하는 광학 요소를 제공하는 것이다. 상기 광학 요소는 매우 낮은 단가로 종래의 확산판의 광을 고르게 하는 기능을 제공한다. 상기 광 확산 필름은 높은 수준의 광학 기능과 심지어 낮은 두께에서의 특수화된 열 시험하에서 치수 안정성 요구를 만족시킨다는 점에서 독특하다. 본 발명의 다른 구체예는 이 역시 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치되는 다른 광 매니지먼트 필름을 포함한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 광 전달 기판의 하나가 광 확산성이기 때문에 광 확산 필름이 없거나 덜 확산성인 광 확산 필름이 다른 광 필름과 함께 기판 사이에 위치될 수 있다.
본 발명은 향상된 질을 제공함과 동시에 종래의 공정보다 적은 물질, 적은 접착제 및 적은 단계를 사용하면서 바람직한 고른 광을 제공한다.
본 발명은 액정 디스플레이(LCD, 또는 LC 디스플레이)에 적용가능하고, 특히 뒤로부터 직접 조명되는 LCD, 예를 들면 LCD 모니터 및 LCD 텔레비전(LCD-TV),에 적용가능하다.
LCD-TV에서 현재 사용되는 확산판은 단단한 시트로 형성된 중합체 매트릭스, 예를 들면 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 시클로-올레핀,에 기초한다. 시트는 확산 입자, 예를 들면 유기 입자, 무기 입자 또는 보이드(버블),를 포함한다. 이런 판은 디스플레이를 조명하기 위해 사용되는 광원의 상승된 온도에 노출된 이후에 종종 변형되거나 뒤틀린다. 이들 판은 또한 제작되고, 최종 디스플레이 장치로 조립되는데 더 비싸다.
본 발명은 LCD 패널 자체와 광원 사이에 위치한 광 매니지먼트 층의 배열을 갖는 직광식 LCD 장치에 관한 것이다. 광 매니지먼트 층의 배열은 함께 자체-지지인 2 광학 투과 유기 또는 무기 기판 및 상기 기판 사이에 위치하나, 상기 기판에 부착되지 않는 특정 투과 및 헤이즈(haze) 수준을 갖는 적어도 하나의 중합성 광 확산 필름을 포함한다. 선택적으로 비드 코팅된 시준 확산 필름, 광 배향 필름, 및 반사 폴라라이저 필름 같은 다른 광 필름이 중합성 광 확산 필름과 함께 기판 사이에 위치될 수 있다. 각 구성성분의 투과 및 헤이즈 수준은 디스플레이 전체에 걸쳐 비교적 일정한 휘도를 갖는 직광식 액정 디스플레이 장치를 제공할 수 있도록 디자인된다.
본 발명의 광학 투과 유기 또는 무기 기판은 제작하기에 간편하고 상품으로 시판되고 있다. 본 발명의 바람직한 중합성 광 확산 필름은 제작하기에 간편하고 제작에 사용되는 물질 및 공정에 있어 높은 정도의 탄력성을 제공한다. 본 발명에서, 구조 및 광학 요건은 별개이다: 기판은 구조 성능을 제공하고, 부착되지 않은 확산 필름은 광학 성능을 제공한다. 이런 기능의 분리에 의해서, 일반적 투명 물질 및 일반적 확산 시트의 단가 장점을 이용하여 전체 단가를 줄일 수 있다. 기판과 확산 필름이 부착되지 않음에 의하여, 높은 수준의 광학 성능 및 낮은 제조 단가가 실현될 수 있다. 이것은 또한 낮은 단가에서, 예를 들면 유리 또는 폴리카보네이트 판 같은 뒤틀림에 저항성인 판의 도입을 허용한다. 게다가, 확산판이 기판보다는 필름 내에 포함되어 있을 때에 확산 특성을 더 정확하게 제어하기가 쉽다. 보이드(void)를 갖는 확산 필름을 사용함으로써 확산판의 어떠한 두께에서도 높은 수준의 단열이 제공될 수 있다. 그러나 부착되지 않기에, 확산판이 현재 시스템에서 사용되는 광 매니지먼트 필름 배열 내의 다른 광 필름의 열 수축 요건을 만족하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 2 기판의 지지 특성 때문에 기판 사이에 위치하는 확산 필름 또는 다른 광 필름이 표준 열 수축 요건을 만족시킬 필요는 없다.
직광식 액정 디스플레이 장치(100)의 예시적인 구체예의 개략적인 분해도가 도 1에 나타나있다. 이러한 디스플레이 장치(100)는 예를 들면, LCD 모니터 또는LCD-TV에서 사용될 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 패널판(134) 사이에 정렬된 액정 레이어(136)를 전형적으로 포함하는 액정 패널(140)을 포함하는 전면 패널 어셈블리(130)의 사용에 기초한다. 판(134)은 종종 유리로 형성되고, 이들의 내부 표면상에 액정 레이어(136) 내의 액정의 방향을 조정하기 위해서 전극 구조 및 배향 층을 포함할 수 있다. 전극구조는 일반적으로 액정 패널 픽셀, 액정의 방향이 인접 지역에 독립적으로 조정될 수 있는 액정 레이어의 지역을 한정할 수 있도록 배열된다. 컬러필터 또한 디스플레이되는 이미지상에 색을 부여하도록 하나 이상의 판(134)과 함께 포함될 수 있다.
상부 흡수 폴라라이저(138)는 액정 레이어(136)의 위에 위치하고 하부 흡수 폴라라이저(132)는 액정 레이어(136)의 밑에 위치한다. 흡수 폴라라이저(138)(132) 및 액정 패널(140)이 조합하여서 백라이트(110)로부터 디스플레이(100)를 통과하여 보는 사람에게까지의 광의 투과를 조정한다. 일부 액정 디스플레이에서, 흡수 폴라라이저(138)(132)는 이들의 투과 축이 수직이 되도록 배열될 수 있다. 액정 레이어(136)의 픽셀이 활성화되지 않으면, 그곳을 통과하는 광의 편광(polarization)이 변화하지 않는다. 따라서, 흡수 폴라라이저(138)(132)가 수직으로 배향된 때에는 하부 흡수 폴라라이저(132)를 투과한 광이 상부 흡수 폴라라이저(138)에 의해서 흡수된다. 한편, 픽셀이 활성화된 때에는 그곳을 통과하는 광의 편광이 회전되고, 그 결과 하부 흡수 폴라라이저(132)를 투과한 광의 적어도 일부가 상부 흡수 폴라라이저(138)도 투과한다. 액정 레이어(136)의 다른 픽셀의 선택적 활성화는, 예를 들면 컨트롤러(150)에 의한, 원하는 특정 위치에서만 광이 통과하게 하고, 따라서 보는 사람에게 보여질 수 있는 이미지가 형성된다. 컨트롤러는, 예를 들면 컴퓨터 또는 텔레비전 이미지를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 컨트롤러를 포함할 수 있다. 하나 이상의 선택적 레이어(139)가 상부 흡수 폴라라이저(138) 위에 제공될 수 있는데, 예를 들면 디스플레이 표면에 기계적 및/또는 환경적 보호를 제공하는 것이다. 하나의 예시적인 구체예에서, 상기 레이어(139)는 흡수 폴라라이저(138) 위에 하드코트를 포함할 수 있다.
일부 유형의 액정 디스플레이는 상기한 바와 다른 방식으로 작동될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 흡수 폴라라이저는 평행하게 정렬될 수 있고, 액정 패널은 비활성 상태로 있을 때 빛의 편광을 회전시킬 수 있다. 관계없이, 그러한 디스플레이의 기본 구조는 상기 개시된 것과 유사하다.
백라이트(110)는 액정 패널(140)을 비추는 빛을 생성하는 수많은 광원들(114)을 포함한다. LCD-TV 또는 LCD 모니터에서 이용되는 광원들(114)은 종종 디스플레이 장치(100)를 가로질러 퍼져있는 선형, 냉음극, 형광 튜브이다. 그러나 광원의 다른 타입, 이를 테면, 필라멘트 또는 아크 램프, 발광 다이오드(LED), 평판 형광 패널 또는 외부 형광 램프가 이용될 수 있다. 광원의 이러한 리스트는 한정하거나 배타적인 것이 아니라, 예시적인 것일 뿐이다.
백라이트(110)는 광원들(114)에서 하향으로 이동하는 빛을 반사시키기 위하여 액정 패널(140)으로부터 떨어진 방향으로 리플렉터(112)를 포함할 수도 있다. 리플렉터(112)는 하기에 설명된 바와 같이 디스플레이 장치(100) 내에서 빛을 순환시키는 데 유용할 수도 있다. 리플렉터(112)는 반사 리플렉터이거나 확산 리플렉터일 수 있다. 리플렉터(112)로서 사용될 수 있는 정반사 리플렉터의 일 예는 미네소타, 세인트폴의 3M 컴파니로부터 이용 가능한 Vikuiti Enhanced Specular Reflector(ESR) 필름이다. 적절한 확산 리플렉터들의 예들은 티타늄 디옥사이드, 바륨 설페이트(barium sulphate), 칼슘 카보네이트 등과 같은 확산 반사 입자들을 장착된, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등과 같은 중합체들을 포함한다.
광 매니지먼트 층들의 배열(120)은 백라이트(110)와 전면 패널 어셈블리(130) 사이에 위치된다. 광 매니지먼트 층들은 디스플레이 장치(100)의 구동을 향상시키기 위하여 백라이트(110)로부터 전파되는 광에 영향을 미친다. 예를 들어 광 매니지먼트 층들의 배열(120)은 확산판(122)을 포함할 수 있다. 확산판(122)은 광원들로부터 받은 광을 확산시키기 위하여 사용되고, 이는 LC 패널(140) 상에 입사하는 조사광의 균일성을 향상시킨다. 결과적으로 이것은 시청자에게 인식되는, 더 균일하게 밝은 이미지를 유발시킨다.
광 매니지먼트 층들의 배열(120)은 또한 반사 폴라라이저(128)를 포함할 수도 있다. 광원들(114)은 일반적으로 비편광된 광을 생성하지만, 하부 흡수 폴라라이저(132)만이 단일한 편광 상태를 전달하고, 이에 따라 광원들(114)에 의해 생성된 광의 약 1/2은 LC 레이어(136)까지 전달되지 않는다. 그러나 반사 폴라라이저(128)는, 그렇지 않았다면 하부 흡수 폴라라이저에서 흡수되었을 광을 반사시키기 위하여 사용될 수 있고, 이에 따라 광은 반사 폴라라이저(128)와 리플렉터(112) 사이에서의 반사에 의해 재활용될 수 있다. 반사 폴라라이저(128)에 의해 반사된 광의 적어도 일부분은 편광이 소멸될 수 있으며, 이어서 반사 폴라라이저(128) 및 하부 흡수 폴라라이저(132)를 통과하여 LC 레이어(136)까지 전달되는 편광 상태로 반사 폴라라이저(128)로 되돌아가질 수 있다. 이러한 방식으로 반사 폴라라이저(128)는 LC 레이어(136)에 도달하는 광원들(114)에 의해 발광된 광의 프랙션(fraction)을 증가시키기 위하여 사용될 수 있고, 이에 따라 디스플레이 장치(100)에 의해 생성된 이미지는 더 밝다.
어떠한 적절한 형태의 반사 폴라라이저, 예를 들어 멀티레이어 광 필름(MOF) 반사 폴라라이저들; 연속/분산 상 폴라라이저(continuous/disperse phase polirizer), 와이어 그리드 반사 폴라라이저 또는 콜레스테릭 반사 폴라라이저와 같은 확산 반사 폴라라이징 필름(DRPF)이 사용될 수 있다.
광 매니지먼트 층들의 배열(120)은 또한 광 편향 필름(126)을 포함할 수 도 있다. 광 변향 필름은, 디스플레이의 축에 더 가까운 방향으로 축외 광(off-axis light)을 재배향시키는 표면 구조물을 포함하는 것이다. 이것은 LC 레이어(136)를 통과하여 축상(on-axis)으로 전파되는 광의 양을 증가시키고, 이에 따라 시청자에 의해 보여지는 이미지의 휘도를 증가시킨다. 일 예는 프리즘 광 배향 필름이고, 이는 굴절 및 반사를 통해 조사광을 재배향시키는 많은 프리즘형 릿지(ridge)들을 가진다.
종래의 LCD-TV에서 사용되는 확산판들과는 달리, 본 발명은 광 매니지먼트 층들의 배열을 사용하고, 분리된 구조 및 확산 구성원을 가질 수 있다. 두개의 광 전달 기판은 함께 자체-지지이며, 비부착 보이딩 중합성 광 확산 필름은 이러한 기능들을 각각 수행할 수 있다. 택일적으로, 하나의 기판은 광 확산이며, 함께 자체-지지인 두개의 광 전달 기판도 이들 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 광학 요소의 일부 바람직한 구체예를 도 2에 개요적으로 도시하였다. 도면은 a 내지 e로 표지된 서로 두개의 광 전달 기판에 부착하기 위한 다섯개의 다른 수단을 갖는 동일한 광 매니지먼트 레이터를 나타낸다. 광 매니지먼트 층(200)의 배열은 제1 광 전달 기판(212)과 기판에 근접하나 부착되지 않은 중합성 광 확산 필름(214)를 포함한다. 제2 광 전달 기판(213)은 제1 광 전달 기판(212)과 반대 면의 중합성 광 확산 필름(214)에 근접한다. 다른 광 필름은 다음 도면들에 도시한 바와 같이 중합성 광 확산 필름(214)의 위와 기판 (214)의 아래에, 광 매니지먼트 층의 배열에 첨가될 수도 있다. 도 2a는 기판 (212) 및 (213)이 서로 부착되는 하나의 방식을 나타 낸다. 핀 (217)은 기판 (212) 및 (213)에 둘다 형성된 홀에 끼울 수 있다. 핀은 광학 요소의 주변에 위치할 수 있다. 핀은 기판의 홀에 끼우도록 압력을 가하거나 점착제를 이용하여 기판에 부착시키거나 둘 다를 이용할 수 있다. 또한 광 확산 필름 (214)에서 홀 또는 슬롯 (215)이 광 확산 필름을 통하여 통과하기 위한 핀을 위해 제공된다. 홀 또는 슬롯 (215)은 바람직하게 다양한 온도 및 습도 조건에서 기판에 따라 광 확산 필름이 다른 속도로 늘어나거나 수축하도록 하기 위하여 오버사이즈(oversize)이다. 도 2b는 기판 (212)와 (213)이 서로 부착되는 또다른 수단을 나타낸다. 이용되는 가장자리 고정 클립 (219)는 플라스틱 고정 클립을 지닌 플라스틱 공책의 그것과 유사하다. 이러한 클립은 점착제를 이용하여 기판에 부착시킬 수 있다. 광 전달 기판의 가장자리에 근접한 고정 클립의 내면은 기판에서 빛 파이핑(piping)을 통한 빛 손실을 예방하기 위하여 매우 반사적인 물질일 수 있다. 도 2c는 또한 가장자리 고정 클립 (219)의 이용을 나타내었다. 이러한 경우에, 상기 클립은 스페이서 (211)를 통해 떨어져 위치되는 기판들에 압착력을 행사한다. 기판 및 스페이서에서 클립의 압착력은 클립과 기판 사이의 마찰력을 통하여 기판과 스페이서를 완전하게 고정한다. 도 2d는 핀 (223)을 통해 두개의 각각의 광 전달 기판 (212) 및 (213)에 고정된 가장자리기판 (221)의 이용을 나타낸다. 이들 핀 (223)은 가장자리 기판 (221) 및 기판 (212) 및 (213)의 홀에 끼우도록 압력을 가하거나 점착제로 고정시키거나 둘다를 이용할 수 있다. 광 전달 기판의 가장자리에 근접한 가장자리 기판의 내면은 빛 파이핑을 통한 빛 손실을 예방하기 위하여 매우 반사적인 물질일 수 있다. 도 2e는 정전기력을 통해 함께 고정되는 광 확산 필름 (214)과 함께 기판 (212) 및 (213)을 나타낸다. 층을 함께 고정하는 레이어 사이의 정전기력으로 분리 클립 또는 기판이 필요하지 않다. 광 매니지먼트 층 배열의 일면에 고도의 양성 전압을 걸고, 반대 면에 고도의 음성 전압을 적용하여 이는 성취될 수 있다.
기판 (212) 및 (213)은 함께 자체-지지인 수층의 물질이며, 광 매니지먼트 배열에서 그들 사이 층에 지지체를 제공하는 데 이용된다. 이에 따라, 본원에서 이용된 바와 같은 " 자체-지지 "는 그의 중량 하에, 심지어 배열에서 다른 레이어의 부가적인 중량과 함께, 무의미하게 구부러지는 것(최대 크기의 1/80 미만)으로 정의된다. 광 전달 기판 중 하나 또는 둘다는 자체-지지일 수 있다. 기판 (212) 및 (213)은 디스플레이의 크기에 의존하여 결합된 두께로 예를 들어 최대 수 mm일 수 있다. 전형적으로 기판은 각각 0.25 내지 4mm 두께이다. 바람직하게, 그것들은 0.75 내지 1.25 mm 두께이다. 광 전달 기판 중 하나 또는 둘다는 자체-지지일 수 있다.
기판 (212) 및 (213)은 가시광선에 실질적으로 투명한 유리 및 중합체를 포함하는 임의의 물질, 예를 들어, 유기 또는 무기 물질로 구성될 수 있다. 적합한 유리는 플로트 유리, 예를 들어, 플로트 공정을 이용하여 제조된 유리 또는 이들의 특성, 이를 테면, 두께 및 순도가 플로트 유리보다 더 조절되는 LCD 유리로 언급되는 LCD급 유리를 포함한다. LCD 유리를 형성하기 위한 하나의 접근은 롤러 사이에서 유리를 형성하는 것이다.
기판 (212) 및 (213), 확산 필름 (214) 및 하나 이상의 다른 광 매니지먼트 층은 백라이트 및 LCD 패널 사이에 배치된 광 매니지먼트 배열에 포함될 수 있다. 기판 (212) 및 (213)은 단위 광학 요소에서 광 매니지먼트 배열을 지지하기 위한 적합한 구조를 제공한다. 특히 기판 (212) 및 (213)이 뒤틀림-저항성 물질, 이를 테면 유리로 형성된다면, 기판 (212) 및 (213)은 통상의 확산판 시스템보다 덜 뒤틀리는 경향이 있다.
기판 (212) 및 (213)을 제조하는 데 이용된 적합한 중합체 물질은 비경질 또는 반-결정체일 수 있으며, 호모중합체, 공중합체 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직한 중합체 물질은 제한없이 비경질 중합체 이를 테면 폴리(카보네이트)(PC); 폴리(스티렌)(PS); 아크릴레이트, 예를 들어, Cyro Industries, Rockaway, N.J.의 브랜드 ACRYLITE®로 공급되는 아크릴 시트; 아크릴 공중합체, 이를 테면 이소옥틸 아크릴레이트/아크릴산; 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA); PMMA 공중합체; 사이클로올레핀; 사이클로올레핀 공중합체; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS); 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(SAN); 에폭시즈; 폴리(비닐사이클로헥산); PMMA/폴리(비닐플루오라이드) 혼합물; 아탁틱 폴리(프로필렌); 폴리(페닐렌 옥사이드) 합금; 스티렌 블록 공중합체; 폴리이미드; 폴리설폰; 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(디메틸 실록산)(PDMS); 폴리우레탄; 폴리(카보네이트)/지방족 PET 혼합물; 및 반결정 중합체, 이를 테면, 폴리(에틸렌); 폴리(프로필렌); 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET); 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN); 폴리아미드; 아이오노머; 비닐 아세테이트/폴리에틸렌 공중합체; 셀룰로오스 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트; 플루오로중합체; 폴리(스티렌)-폴리(에틸렌) 공중합체; 및 PET 및 PEN 공중합체를 포함한다.
중합성 광 확산 필름 (214)의 바람직한 구체예는 보이드 및 보이드 개시 입자를 함유하는 반-결정 중합체 매트릭스를 포함한다. 반-결정 중합체 매트릭스는 가시광선에 실질적으로 투명일 수 있는 것이 바람직하며, 이미 스트레치 보이딩될(stretch voided) 수 있고, 최대 85℃로 상승된 온도에서 시험한 후에 1.0% 미만으로 수축되는 크기 안정성을 가질 수 있다. 모든 기준을 만족시키는 바람직한 중합체는 폴리에스테르 및 그의 공중합체이다. 가장 바람직한 것은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET); 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN)폴리에스테르 및 그의 임의의 공중합체이다. PET는 PEN보다 비용이 훨씬 낮아서 가장 적합하다. 도 7은 몇몇 상업적으로 입수할 수 있는 PET 레진의 광 전달을 나타낸다. 전달은 방법 ASTMD-1003으로 측정된다. 일부 등급은 90.5% 미만의 전달을 지닌다. 90.5% 초과의 광학 전달을 지닌 PET 등급이 확산 필름에 의한 빛 흡수량을 제한하는 데 이용되는 것이 바람직하다.
보이드 개시 입자들은 매트릭스 중합체와 반응되지 않는(incompatible) 어떠한 형태의 입자일 수 있다. 이들 입자들은 무기물 또는 유기물일 수 있다. 무기 입자들은 칼슘 카보네이트, 바륨 설페이트, 티타늄 디옥사이드, 또는 중합체 내로 멜트 블렌딩될(melt blended) 수 있는 다른 무기 화합물 중 어떠한 것을 포함할 수 있다. 일반적인 유기 보이드 개시 입자들은 매트릭스 중합체와 혼합되지 않는 중합체들이다. 이들 혼합되지 않는 중합체들의 레진 펠릿(resin pellet)들이 매트릭스 중합체의 레진 펠릿들과 단순히 드라이 블렌딩되고(dry blended) 캐스트 필름(cast film)을 형성하기 위하여 함께 압출될 수 있기 때문에 이들이 바람직하다. 무기 임자들은 프리-믹싱(pre-mixing) 또는 멜트 컴파운딩(melt compounding)을 요구하며, 이는 공정 비용을 증가시킨다. 바람직한 유기 보이드 개시 입자들은 폴리올레핀들이다. 폴리프로필렌이 가장 바람직하다. 보이드 개시입자들은 확산 필름로서 기능하기에 충분한 확산성을 생산하지만 LCD 디스플레이의 광학 루미넌스를 상당히 감소시키도록 불투명하지 않게 하기 위하여 추가되어야 한다. 보이드 개시 입자들의 바람직한 로딩(loading)은 전체 필름의 3 내지 25 중량퍼센트이다. 가장 바람직한 로딩은 10 내지 20 중량 퍼센트이다.
중합성 광 확산 필름(214)는 바람직하게는 매트릭스 중합체와 혼합되지 않는 중합체 첨가제(additive)을 드라이 블렌딩하는 공정에 의해 생성된다. 블렌딩은 미세하게 나뉘어진, 예를 들어 파우더화되거나 과립화된 매트릭스 중합체와 중합체 첨가제를 믹싱하고, 이들을 함께 완전히 믹싱, 예를 들어 이들을 텀블링(tumbling)함에 의해 달성될 수 있다. 결과적인 혼합물은 이어서 필름 형성 압출기로 이송된다. 블렌딩된 매트릭스 중합체 및 압출된, 예를 들어 과립화된 형태로 감소된 혼합되지 않는 중합체 첨가제는 보이딩된 중합성 광 확산 필름로 성공적으로 재압출될 수 있다. 따라서 예를 들어 엣지 트리밍과 같이, 공정을 통해 필름을 재-이송 스크랩하는 것이 가능하다. 대안적으로 블렌딩은 압출 바로 전에 매트릭스 중합체 및 혼합되지 않는 중합체 첨가제의 멜트 스트림(melt stream)을 결합함에 의해 효과를 얻을 수 있다. 만일 중합체 첨가제가 매트릭스 중합체가 생성되는 중합화 베셀(polimerization vessel)에 추가된다면, 보이딩 및 그로 인한 확산성은 스트레칭 동안 발달되지 않는 다는 것이 발견된다. 이것은 열공정동안 첨가제 및 매트릭스 중합체 사이에서 일어날 수 있는 화학적 또는 물리적 본딩(bonding)의 어떠한 형태때문이라고 생각된다.
보이딩된 중합성 광 확산 필름의 압출, 퀀칭(quenching) 및 스트레칭은 오리엔팅된(oriented) 필름을 위한 당업계에서 알려진 어떠한 공정에 의해서, 예를 들어 플랫 필름(flat film) 공정 또는 버블(bubble) 또는 튜블라(tubular) 공정에 의해 효과를 얻을 수 있다. 플랫 필름 공정은 본 발명에 따라 보이딩된 중합성 광 확산 필름을 만들기 위해 바람직하고, 슬릿 다이(slit die)를 통해 블렌드를 압출하고 압출된 웹을 냉각된 캐스팅 드럼으로 급속히 퀀칭하여 필름의 매트릭스 중합체 구성요소가 무정형(amorphous) 상태로 퀀칭되도록하는 것을 포함한다. 필름 베이스는 이어서 매트릭스 중합체의 유리-고무 천이 온도 위의 온도에서 상호 수직한 방향으로 스트레칭함에 의해 2축성으로 오리엔팅된다. 비록 스트레칭은 원한다면 두 방향들로 동시에 효과를 얻을 수 있지만, 일반적으로 필름은 일 방향으로 먼저 스트레칭되고 이어서 두번째 방향으로 스트레칭된다. 일반적인 공정에서 필름은 회전 롤러들의 일 세트 위에서 또는 2 쌍의 니프 롤러(nip roller) 사이에서 가장 먼저 압출 방향으로 스트레칭되고, 이어서 텐더 장치(tender apparatus)에 의해 횡단 방향으로 스트레칭된다. 필름은 스트레칭의 각 방향으로 그것의 원래 치수의 2.5 내지 5.0배까지 각 방향으로 스트레칭될 수 있다. 스트레칭을 하면, 보이드들이 보이드 개시 입자들 주변에서 개시된다. 보이드 개시 입자의 집중도가 높을 수록 생성되는 보이드 체적의 정도는 더 높아진다. 필름의 최종적으로 스트레칭된 두께는 바 람직하게는 1.0 내지 10.0 mil 두께 범위이다. 더 바람직한 두께 범위는 2.0 내지 6.0 mil이다. 이것은 광학적으로 전달하는 자체-지지 기판보다 상당히 더 얇은 것이고 이와 함께 이들의 전체 두께는 현재 사용되는 판 확산 필름들의 두께 범위 내에 유지될 수 있다.
필름이 스트레칭되고 보이딩된 중합성 광 확산 필름이 형성된 후에, 보이딩된 중합성 광 확산 필름을 스트레칭의 모든 방향으로의 굴절에 대하여 구속시키는 동안에 매트릭스 중합체를 결정화하기에 충분한 온도까지 가열함에 의해 설정되도록 가열된다. 이러한 공정은 필름이 85℃까지 가열된 온도에서 테스트될 때, 1.0%보다 작은 수축 요건을 만족시키도록 한다. 보이딩은 가열 세팅 온도가 증가됨에 따라 붕괴되는 경향이 있고, 붕괴 정도는 온도가 증가함에 따라 증가한다. 그러므로 정반사 광 전달은 가열 세팅 온도에서의 증가와 함께 증가한다. 약 230℃까지 상승된 가열 세팅 온도가 보이드들을 파괴하지 않고 사용될 수 있는 반면에, 150 내지 200℃ 사이의 온도는 일반적으로 열 테스트 후에 낮은 수축을 유발시킬 뿐만 아니라 더 큰 보이딩 정도 및 더 효과적인 확산성을 유발시킨다.
또한 광 확산 필름 214는 표백제를 포함할 수 있다. 전형적으로 표백제는 무익한 개시제보다도 훨씬 작은 수준으로 첨가됨으로써 헛되지 않고 순백을 개선하고 필름의 확산에 약간 기여한다. 표백제는 전형적으로 무기 화합물이고, 가장 바람직하게는 Ti02이다. 이들 형광 발광제는 레진 블랜딩 공정 공안 필름에 첨가될 수 있고 적절한 비율로 마스터 배치 플렛을 통하여 첨가될 수 있다. 적절한 비율은 매트릭스 레진으로 마스터 배치 플렛의 농도를 저하시키고 개시 레진을 무효하 게 만드는 바람직한 0.25 내지 0.5 wt% 농도를 위한 비율이다.
또한 광 확산 필름 214는 UV 빛을 가시광선으로 변환시키는 형광 발광제를 포함할 수 있다. 이러한 형광 발광제는 열적으로 안정적인 것들로부터 선택되어야만하고 틈이 있는 광 확산 필름을 제조하기 위하여 이용된 방출 온도를 견딜 수 있다. 바람직한 형광 발광제는 벤족사졸릴-스틸벤을 포함한다. 가장 바람직한 형광 발광제는 2,2'-(1,2-에테네다일디-4,1-페닐렌)비스벤족사졸이다. 이들 형광 발광제는 레진 블랜딩 공정 공안 필름에 첨가될 수 있고 적절한 비율로 마스터 배치 플렛을 통하여 첨가될 수 있다. 적절한 비율은 매트릭스 레진으로 마스터 배치 플렛의 농도를 저하시키고 개시 레진을 무효하게 만드는 바람직한 0.01 내지 0.1 wt% 농도를 위한 비율이다. 가장 바람직한 구체예에서 형광 발광제는 0.02 내지 0.05%wt의 농도를 수득하기 위하여 첨가될 것이다.
또한 광 확산 필름 214는 더러움을 방지하기 위하여 정전기 방지 코팅을 포함할 수 있다. 공지된 임의의 정전기 방지 코팅을 이용할 수 있다.
또한 광 확산 필름 214는 다중층 또는 공유 압출 성형 필름으로서 제조될 수 있다. 이는 광학 및 열적 안정성 또는 수축 조건을 여전히 충족하면서 매우 얇은 필름의 이용을 가능하게 하는 잇점이 있다. 얇은 필름은 보이드 개시제의 고 적재를 요구하므로 고 보이딩은 확산판의 광 확산을 달성한다. 이러한 보이딩 필름의 높은 수준은 상승되는 온도에서 입체적 안정성이 매우 작다. 보이딩 층의 하나 또는 두개의 측면에 인접한 비-보이딩 층을 갖는 필름을 제조함으로써 상승된 온도에서 입체적 안정성을 개선시킬 수 있다. 제2의 압출기를 제외하고 상술한 바와 같 이 제조된 다중층 필름은 순수한 매트릭스 중합체를 녹이고 펌핑하는데 이용된다. 이 순순한 중합체 방출 흐름은 앞서 상술한, 공유 압출 성형 다이 어셈블리로 보이딩 층 방출 흐름을 따라 전달된다. 이어서 다중층 캐스트 필름을 보이딩 층의 하나 또는 두개의 측면 상에서 순수한 중합체의 층으로 생산된다. 이어서 이 캐스트 필름은 퀀칭되고 앞서 상술한 바와 같이 스트래치된다.
광 전달 기판 212, 213 또는 광 확산 필름 214는 자외선(UV), 예를 들어, UV 흡수 물질 또는 UV 광선의 효과에 내성인 하나의 층의 물질의 보호로 생산될 수 있다. 적절한 UV 흡수 화합물은 상업적으로 이용가능하며, 예를 들어, Cyasorb® UV-ll64(Cytec Technology Corporation of Wilmington, Del.,에서 입수가능) 및 Tinuvin® 1577(Ciba Specialty Chemicals of Turytown, N.Y.에서 입수가능)이 있다.
광 전달 기판 212, 213 또는 광 확산 필름 214에 포함될 수 있는 다른 물질은 UV 광선의 역효과를 감소시킨다. 이러한 물질의 예는 할스(hindered amine light stabilizina composition; HALS)이다. 통상, 가장 유용한 할스는 테트라메틸 피페리딘으로부터 유래한 것들이고, 이들은 중합체성 4차 아민으로 고려될 수 있다. 적절한 할스 조성물은 상업적으로 이용가능하며, 예를 들어, "Tinuvin"으로 시판(Ciba Specialty Chemicals Coxporation of Tmytown, N.Y.)되는 것이다. 이러한 유용한 할스 조성물의 하나는 Tinuvin 622이다.
본 발명의 다른 예시적 구체예는 도 3에 도식적으로 기재한다. 광 매니지먼트 층 300은 광 전달 기판 212, 213을 포함하고, 이는 함께 자체-지지되고, 광 확 산 필름 314는 기판에 인접하게 두었으나 기판 312에는 접촉되지 않게 하였다. 시준 확신 필름 315로 코팅된 비드 또한 광 확산 필름 314에 인접한 광 전달 기판 312 및 313 사이에 두었다. 이 구체예에서 광 전달 기판 312 및 313을 가장자리 바인딩 클립 319로 통합적으로 결합하였다.
본 발명의 다른 예시적인 구체예를 도 4에 도식적으로 기재한다. 광 매니지먼트 층의 배열 400은 광 전달 기판 412 및 413을 포함하고, 이는 함께 자체-지지되고, 광 확산 필름 414는 기판에 인접하게 두었으나 기판 412에는 접촉되지 않게 하였다. 시준 확신 필름 415로 코팅된 비드 또한 광 확산 필름 415에 인접한 광 전달 기판 412 및 413 사이에 두었다. 이 구체예에서 광 전달 기판 412 및 413을 가장자리 바인딩 클립 419로 통합적으로 결합하였다.
본 발명의 다른 예시적인 구체예를 도 5에 도식적으로 기재한다. 광 매니지먼트 층의 배열 500은 광 전달 기판 512 및 513을 포함하고, 이는 함께 자체-지지되고, 광 확산 필름 514는 기판에 인접하게 두었으나 기판 512에는 접촉되지 않게 하였다. 시준 확신 필름 515로 코팅된 비드 또한 광 확산 필름 514에 인접한 광 전달 기판 512 및 513 사이에 두었다. 프리즘 광 배향 필름 516을 또한 시준 확신 필름 515로 코팅된 비드에 인접한 광 전달 기판 512 및 513 사이에 두었다. 반사 폴라라이저 필름 518을 또한 프리즘 광 배향 필름 516에 인접한 광 전달 기판 512 및 513 사이에 두었다. 이 구체예에서 광 전달 기판 512 및 513을 가장자리 바인딩 클립 519로 통합적으로 결합하였다.
본 발명의 다른 예시적인 구체예를 도 6에 도식적으로 기재한다. 광 매니지 먼트 층의 배열 600은 광 전달 기판 612 및 613을 포함하고, 이는 함께 자체-지지된다. LCD 디스플레이에서 광원에 인접하게 될 광 전달 기판 612는 통상의 광 매니지먼트 층 배열의 확산판과 유사하게 또한 빛을 확산시킨다. 이 구체예에서 광 전달 기판 612 및 613을 가장자리 바인딩 클립 619로 통합적으로 결합하였다. 시준 확신 필름 615로 코팅된 비드 또한 광 전달 기판 612에 인접한 광 전달 기판 612 및 613 사이에 두었다. 프리즘 광 배향 필름 616을 또한 시준 확신 필름 615로 코팅된 비드에 인접한 광 전달 기판 612 및 613 사이에 두었다. 반사 폴라라이저 필름 618을 또한 프리즘 광 배향 필름 616에 인접한 광 전달 기판 612 및 613 사이에 두었다.
하나 이상의 광 필름을 광 전달 기판 사이에 두었을 경우(도 3 내지 6에서와 같은)의 임의의 구체예에서 전형적으로 광 필름은 서로 부착되지 않았다. 제조 관점의 비용에서 각각에 부착되는 두개의 광 필름에 대하여 전형적으로 서로 부착되지 않는 하나 이상의 광 필름은 이로울 수 있다.
실시예
함께 자체-지지되는 두개의 구성 범위 광 전달 기판 사이에서 정제된 필름의 다양한 샘플을 제조하고 그들의 수행을 상업적으로 이용가능한 LCD-TV에서 비슷하게 이용되는 광 필름과 조합된 확산판과 비교하였다. 광학 전달 PMMA 기판 사이의 보이딩 중합성 광 확산 필름을 또한 밝음 및 광학적 동일성에 대하여 테스트하였다. 추가의 광 필름과 유사한 광학 요소를 또한 테스트하였다. 라미네이트된 광 학적 필름과 비교되는 샘플을 함께 테스트하였다. 본 발명의 샘플의 상대적 단단함을 종래의 확산판과 비교하였다.
샘플 EX-1
광매니지먼트 배열을 독특한 보딩 중합성 확산 필름을 시준 확산 필름으로 코팅된 비드, 광 배향 필름, 반사 폴라라이저, 함께 자체 지지하는 두개의 광 전달 기판 사이의 필름으로 대체함으로써 제조하였다.
PET(#7352, Eastman Chemicals)를제조하기 위하여 22 중량 %의 폴리프로펠렌("PP", Huntsman P4G2Z-159) 및 PET 1부 대 Ti02 1부의 비율인 농축물(PET 9603 EOO02, Eastman Chemicals) 1.7 중량%와 함께 건식 블렌딩하였다. 이 블렌드를 그 후 데시컨트 드라이어에서 6℃로 12 시간 동안 건조시켰다.
캐스트 시트를 2-1/2" 압출성형기를 사용하여 압출성형시켜 PET/PP/Ti02 블랜드를 압축성형하였다. 275℃ 멜트스트림을 275℃로 가열된 7 인치 필름 압출성형 다이내로 보급하였다. 압출성형된 시트가 다이로부터 빠져나오면서, 55℃에서 퀀칭 롤 세트 상으로 캐스트시켰다. PET 매트릭스에서 PP를 압출성형 하는 동안 10 내지 30 um 크기의 작은 방울로 분사시켰다. 지속되는 캐스트 시트의 최종 입체는 18 cm 넓이 및 305 um 두께이었다. 캐스트 시트를 110℃에서 X-방향으로 우선 3.2회 스트래치 한 다음, Y-방향으로 3.4회 스트래치하였다. 이어서 스트래치된 시트를 150℃로 가열하였다.
스트래칭하는 동안 보이드를 캐스트에서 분사된 PP 입자 주위에 도입시켰다. 이들 보이드를 스트래치하는 동안 성장시켰고 주요 보이드 용적을 유도하였다. 필름의 최종 두께는 52 um이었다.
시준 확산 필름으로 코팅된 이용된 비드는 Aquos 20" DBL TV(Sharp Electronics Corporation)에서 생상된 형태였다.
이용된 광 배향 필름은 상업적으로 이용가능한 필름, E225 광 배향 필름(Eastman Kodak Company)이었다.
반사 폴라이저 필름은 상업적으로 이용가능한 필름, DBEF-D 반사 폴라이저 필름(3M)이었다.
함께 자체 지지되는 두개의 광 전달 기판은 상업적으로 이용가능한 PMMA 시트 물질, 1/16" 두께의 Acrylitet® 아크릴 플라스틱 시트였다.
유닛 광 매니지먼트 배열을 우선 두개의 PMMA 시트를 Aquos 20" DBL TV(Sharp Electronics Corporation)의 배출 확산 판과 같은 크기가 되도독 잘라 제조하였다. 8개의 구멍을 평탄하게 위치한 시트의 주변에 천공하였다. 구멍은 약 직경 1/8"이었고 강철 핀에 맞는 압력을 가능하게 하였다. 강철 핀을 우선 시트의 한쪽 측면으로 PMMA 시트 플러쉬로 프레스하고 다른 측면으로부터 약 1/4" 튀어나오게 하였다. 이어서 앞서 상술한 중합체성 확산 필름의 시트를 PMMA 시트와 같은 크기로 잘랐다. 핀으로서 같은 패턴의 시트에서 너무 큰 구멍을 천공하고 제 1의 시트의 확장된 핀을 통하여 위치시켰다. 이어서 이 같은 공정을 시준 확산 필름으로 코팅된 비드로 수행하여 필름이 보이드 중합체성 확신 필름에 인접하도록 하였 다. 이 같은 공정을 반사 폴라라이저 필름으로 수행하여 필름이 광 배향 필름에 인접하게 놓이도록 하였다. 이어서 제 2의 PMMA 시트를 연장된 핀으로 프레스하여 PMMA 시트가 광 매니지먼트 필름의 스택 주위에 샌드위치를 형성하도록 하였다.
샘플 EX-2
다른 유닛 광 매니지먼트 배열을 PMMA 시트를 고정하기 위하여 프레스된 고정 핀을 이용한 대신으로 가장자기 바인딩 클립을 함께 사용한 것을 제외하고는 EX-1과 유사한 방식으로 제조하였다.
대조 샘플 C1
이 비교 샘플은 Aquos 20" DBL TV(Sharp Electronics Corporation)에서 생산된 광 매니지먼트 배열이었다. 이 광 매니지먼트 배열은 보이드 중합체성 확산 필름을 제외하고 EX-1에서 기재한 바와 같은 광 매니지먼트 필름으로 상업적인 TV에서 제공되는 본래의 2.03 mm 두께의 확산 판으로 구성되고, 같은 배열의 정렬로 확산판에 스택되었다.
대조 샘플 C2
단일 1/16" Acrylitet® 아크릴 플라스틱 시트에서 광 매니지먼트 배열된 비교 샘플을 광학 전달 자체 지지 기판로서 이용하였고 대부분의 광 필름을 이것으로 라미네이트하였다. 1/16" 플라스틱 시트를 우선 Aquos 20" DBL TV(Sharp Electronics Corporation)의 확산판 크기로 잘랐다. 이어서, 선명한 접촉성 이동 테이프를 이용하여, EX-1에서 기재한 바와 같은 보드 중합체성 확산 필름을 1/16" 시트로 라미네이트하였다. 이용된 테잎은 50 ㎛ 두께의 테잎 No. 8142(3MTM)였다. 이 테잎을 시트로 적용한 다음 확산 필름을 테잎으로 적용하였다. 이어서 보드 중합체성 확산 필름을 위하여 EX-1의 시준 확산 필름으로 코팅된 비드로 라미네이트하기 위하여 이 같은 절차를 이용하였다. 이어서 다시 시준 확산 필름으로 코팅된 비드를 위하여 EX-1의 광 배향 필름을 라미네이트하기 위하여 이 같은 절차를 이용하였다. 이어서 EX-1의 반사 폴라라이저 필름을 라미네이트화없이 광 배향 필름으로 스택하였다.
밝기 측정을 축상 발광 측정으로 비교하였다. 실시예 EX-1 및 EX-2 대조 샘플 C1 및 C2에 대한 이 측정은 특별히 설계된 LCD-TV 실험 테스트 베드에서 수행하였다. 도 7에 도식적으로 기재한 테스트 베드 기구 700을 상업적 백라이트 유닛 710을 샘플을 탑재하고 비추는데 이용하였다. 꼭대기 703에 스택된 광 필름을 갖는 확산판 702, 또는 상기 702 샘플에 의해 기재된 바와 같은 광 매니지먼트 배열을 백라이트에 두었다. 이어서 샘플을 측정기구 720을 이용하여 광학을 측정하였다. 백라이트 유닛 및 측정 기구의 설명은 하기와 같다:
백라이트 유닛:
Aquos 20" DBL TV(Sharp Electronics Corporation, 도 7의 710)
10 CCF's
확산판과 광 필름을 가짐(도 7에서 각각 702 및 703)
(샘플로서 기재한 바와 같은 다양한 광 매니지먼트 배열을 본 발명 또는 다른 배교 샘플 유리, 도 7의 702를 측정할 때 확산판 및 광 필름 대신으로 이용하였다.)
측정 기구:
1.) ELDlM 160R EZ Contrast conscope - 샘플로부터 1.2 mm 거리를 갖는 2 mm.(도 7의 720)
ELDlM 160R EZ Contrast conscope를 확산판 또는 광 매니지먼트 배열로부터의 축상 발광 배출을 측정하는데 이용하였다. 축상 발광은 확산판 또는 확산 필름 표면으로 배출되는 정상적인 빛의 강도이다. 데이터를 cd/㎡(candela per square meter)으로 나타내는 발광으로서 기록하였다.
강도의 측정은 각각의 상대적인 자체 지지 기능을 평가하기 위하여 각각의 비교 및 발명의 샘플 상에서 수행하였다. ASTM 0790, Flexural Properties of Plastics and Electrical Insulating Materials, Method I 3 Point Center Loading에 기재한 바와 같은 절차를 이용하였다.
테스트 속도.......분당 0.25 인치
후 분리......... 3.5 인치
치환 및 적용된 적재가 측정가능한 일시적인 속도 테스트 기구를 이용하여 적 재를 적용하였다. 각각의 패키지 배열(광 매니지먼트 시트의 레이어 순서)을 위하여 두개의, 치환 및 적재를 이용하여 강도(힘/치환: 그래프의 경사)를 측정하였다.
각각의 광 매지니먼트 배열이 포함된 개별적인 필름 또는 시트(어셈블리)의 수에 따른 축상 밝기 및 강도를 표 1에 나타낸다.
표 1
샘플 설명 축상 발광(cd/㎡) 강도(Ibs/in) 어셈블리의 수
EX-1 발명/핀 3450 211 1
EX-2 발명/바인더 클립 3450 214 1
C1 현행 필름 스택 3850 193 4
C2 라미네이트된 필름 스택 2500 101 2
표 1은 광 매니지먼트 배열을 평가하여 EX-1 및 EX-2가 이용된 TV에 현행 필름이 스택된 것과 유사한 축상 밝기 수준을 가짐을 나타낸다. 다소 낮은 발광 값은 다소 덜 확산(더 얇거나 덜 보이드된)되는 보이드 중합체성 확산 필름을 제조함으로써 증가될 수 있다. 발명의 샘플 둘 모두 라미네이트된 비교 샘플 C2보다 축상 발광이 훨씬 우수하고, 이는 시준 확신 필름으로 코팅된 비드와 광 배향 필름사이 공간의 공기의 부족뿐만 아니라 접촉성 레이어의 부가된 흡수에 기인하는 듯하다.
EX-1 및 EX-2의 강도는 둘 모두는 광 매니지먼트 배열 C1뿐만 아니라 라미네이트된 배열 C2의 방출보다 높았다.
비교 실시예에 대하여 유닛 어셈블리 대 다중 어셈블리를 갖는 본 발명의 중요한 잇점이 증명되었다. 따라서 본 발명은 상업적 LCD TV에 요구되는 축상 밝기 및 강도의 수준은 유지하면서 비용은 절약하는 제조를 쉽게 제공하는 광 매니지먼트 배열을 제공하는 것이 분명해졌다.
본 발명은 다양한 변경 및 택일적인 형태, 이의 특성이 도면의 설명에서 나타낼 수 있으며, 상세하게 설명될 것이다. 그러나 본 발명이 기재된 특정한 구체예로서 한정되지 않음은 이해될 것이다. 반면, 청구항으로서 정의된 본 발명의 개념 및 관점 이내의 모든 변형, 등가물 및 대안적 전도를 포함한다.
본 명세서에 언급된 특허 및 다른 문헌의 전체적인 내용은 참조로서 본원에 통합된다.
본 발명은 이상의 발명의 상세한 설명의 다양한 구체예와 함께 이하의 도면을 참조함으로써 더욱 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 확산판을 사용하는 전형적인 직광식 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치한 광 확산 필름을 포함하는 광학 요소를 개략적으로 나타낸 것이다. 이러한 광학 요소는 도 1의 확산판의 기능을 대체할 수 있다.
도 3은 본 발명의 원리에 따른 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치한 광 확산 필름 및 비드 코팅된 시준 확산 필름을 포함하는 광학 요소를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 원리에 따른 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치한 광 확산 필름, 비드 코팅된 시준 확산 필름, 및 광 배향 필름을 포함하는 광학 요소를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판 사이에 위치한 광 확산 필름, 비드 코팅된 시준 확산 필름, 광 배향 필름, 및 반사 폴라라이저 필름을 포함하는 광학 요소를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 함께 자체-지지인 일체 결합된 2 광 전달 기판, 여기에서 비드 코팅된 시준 확산 필름에 인접한 기판은 광 확산성, 사이에 위치한 광 확산 필름, 비드 코팅된 시준 확산 필름, 광 배향 필름, 및 반사 폴라라이 저 필름을 포함하는 광학 요소를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 실험 장치의 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 직광식 액정 디스플레이 장치
110 백라이트
112 리플렉터
114 광원
118 리플렉터
120 광 매니지먼트 층 (light management layer)
122 확산판 (diffuser plate)
124 시준 확산 필름 (collimating diffuser film)
126 광 배향 필름
128 반사 폴라라이저
130 전면 액정 패널 어셈블리
132 하부 흡수 폴라라이저 (lower absorbing polarizer)
134 패널 판
136 액정 레이어
138 상부 흡수 폴라라이저
139 선택 레이어
140 액정 패널
150 제어기
200 광 매니지먼트 층
211 스페이서 (spacer)
212 제1 광 전달 기판 (first optically transmissive substrate)
213 제2 광 전달 기판 (second optically transmissive substrate)
214 중합성 광 확산 필름
215 비드 코팅 광 시준 필름 (bead coated light collimation film)
217 핀
219 엣지 바인딩 클립
221 엣지 기판
223 핀
300 광 매니지먼트 층
312 제1 광 전달 기판
313 제2 광 전달 기판
314 중합성 광 확산 필름
315 시준 필름
319 엣지 바인딩 클립
400 광 매니지먼트 층
412 제1 광 전달 기판
413 제2 광 전달 기판
414 중합성 광 확산 필름
415 시준 확산 필름
416 프리즘형 광 배향 필름 (prismatic light directing film)
419 엣지 바인딩 클립
500 광 매니지먼트 층
512 제1 광 전달 기판
513 제2 광 전달 기판
514 중합성 광 확산 필름
515 시준 확산 필름
516 프리즘형 광 배향 필름
518 반사 폴라라이저 필름
519 엣지 바인딩 클립
600 광 매니지먼트 층
612 제1 광 전달 기판
613 제2 광 전달 기판
615 시준 확산 필름
616 프리즘형 광 배향 필름
618 반사 폴라라이저 필름
619 엣지 바인딩 클립
700 테스트 베드 장치
702 확산판 또는 필름
703 필름 스택 (film stack)
710 백라이트 단위
720 측정 기기

Claims (25)

  1. 다이렉트 백라이트 및 함께 자체-지지성 (self-supporting)인 완전하게 결합된 두 광 전달 기판 사이에 한정된 하나 이상의 광 필름 배열을 포함하는 광학 요소를 포함하는 광학 기기.
  2. 제 1항에 있어서, 다이렉트 백라이트에 인접한 광 전달 기판은 또한 광 확산성인 광학 기기.
  3. 제 1항에 있어서, 기판의 적어도 하나는 자체로 자체-지지성인 광학 기기.
  4. 제 1항에 있어서, 기판이 중합체를 포함하는 광학 기기.
  5. 제 1항에 있어서, 기판이 아크릴, 폴리카보네이트 또는 사이클로-올레핀 중합체 또는 공중합체를 포함하는 광학 기기.
  6. 제 1항에 있어서, 기판의 두께가 0.25 mm 내지 4.0 mm 사이인 광학 기기.
  7. 제 1항에 있어서, 기판의 두께가 0.75 mm 내지 1.25 mm 두께 사이인 광학 기기.
  8. 제 1항에 있어서, 하나 이상의 광 필름이 서로 접착되지 않는 광학 기기.
  9. 제 1항에 있어서, 광 필름의 어떤 것도 서로 접착되지 않는 광학 기기.
  10. 제 1항에 있어서, 두개의 기판이 기판과 광 필름을 통해 그들의 표면으로 튀어나오는 핀을 사용하여 완전하게 결합되고, 프레스 핏 (press fit)을 통해 고정되거나, 기판에 접착되지만, 광 필름에는 고정되지 않고, 광학 요소의 주변부에 위치하는 광학 기기.
  11. 제 1항에 있어서, 두개의 기판은 엣지 바인딩 클립 (edge binding clip)을 사용하여 완전하게 결합된 광학 기기.
  12. 제 11항에 있어서, 스페이서가 광 필름이 위치한 영역의 바깥쪽 기판의 외부 주변부에 위치한 두개의 기판 사이에 위치하는 광학 기기.
  13. 제 1항에 있어서, 두개의 기판이 엣지 기판의 사용으로 완전하게 결합되고, 그의 겉면 (face) 또는 표면은 광 전달 기판의 엣지에 대하여 위치하고, 핀, 접착제 또는 둘다에 의해 광 전달 기판에 고정된 광학 기기.
  14. 제 11항에 있어서, 엣지 클립의 내면은 고반사층을 포함하고, 광 전달 기판의 엣지에 광학적으로 결합되는 광학 기기.
  15. 제 13항에 있어서, 광 전달 기판의 엣지에 인접한 엣지 기판 면이 고반사층을 포함하고, 광 전달 기판의 엣지에 광학적으로 결합되는 광학 기기.
  16. 제 1항에 있어서, 중합체성 광 확산 필름은 광 전달성 기판 사이에 한정되는 광학 기기.
  17. 제 16항에 있어서, 중합체성 광 확산 필름이 보이드된 (voided) 광학 기기.
  18. 제 16항에 있어서, 중합체성 광 확산 필름은 광학적 증백제 (brightener)를 포함하는 광학 기기.
  19. 제 16항에 있어서, 비드 코팅 시준 확산 필름은 또한, 중합성 광 확산 필름에 인접한 광 전달 기판 사이에 한정되는 광학 기기.
  20. 제 19항에 있어서, 광 배향 필름은 또한, 중합성 광 확산 필름의 반대 측면상의 비드 코팅 확산 필름에 인접한 광 전달 기판 사이에 한정되는 광학 기기.
  21. 제 20항에 있어서, 반사 폴라라이저 필름은 또한, 비드 코팅 확산 필름의 반대 면상의 광 배향 필름에 인접한 광 전달 기판 사이에 한정되는 광학 기기.
  22. 함께 자체-지지성인 완전히 결합된 두 광 전달 기판 사이에 한정된 하나 이상의 광 필름 배열을 포함하는 광학 요소.
  23. 광을 제공하고, 제 1항의 광 매니지먼트 층에 광을 통과시키는 것을 포함하는 광학 기기용 광의 관리 방법.
  24. 제 1항의 기기를 포함하는 디스플레이.
  25. 액정 셀을 포함하는 제 24항의 디스플레이.
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