KR20080090636A - A back-coated optical sheet formed with various size of micro lens - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 평면 디스플레이 장치(액정표시장치)의 단면 구조도.1 is a cross-sectional structure diagram of a flat panel display device (liquid crystal display device).
도 2는 종래 광 확산시트의 단면도.2 is a cross-sectional view of a conventional light diffusion sheet.
도 3은 본 발명 실시 전단계의 광학시트(렌즈성형) 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of the optical sheet (lens molding) in the previous step of the present invention.
도 4는 도 3의 광학시트의 외형 사시도.4 is an external perspective view of the optical sheet of FIG.
도 5는 도 3의 광학시트의 평면 촬영사진.5 is a plane photograph of the optical sheet of FIG.
도 6은 본 발명 광학시트의 렌즈 배열 평면도.Figure 6 is a plan view of the lens array of the optical sheet of the present invention.
도 7은 본 발명 광학시트의 변형된 렌즈 배열 평면도.7 is a plan view of a modified lens array of the optical sheet of the present invention.
도 8은 본 발명 광학시트의 (성형렌즈타입) 단면도.8 is a cross-sectional view (molding lens type) of the optical sheet of the present invention.
도 9은 본 발명 광학시트의 (비드삽입타입) 단면도.9 is a (bead insertion type) cross-sectional view of the optical sheet of the present invention.
도 10은 도 3의 광학시트의 광 산란, 투과도 및 광량 분포도FIG. 10 is a diagram showing light scattering, transmittance, and light amount distribution of the optical sheet of FIG. 3.
도 11은 본 발명 광학시트의 광 산란, 투과도 및 광량 분포도11 is a light scattering, transmittance and amount distribution of the optical sheet of the present invention
도 12는 본 발명 광학시트 기저층과 도광판의 접촉모습.12 is a contact view of the optical sheet base layer of the present invention and the light guide plate.
도 13은 본 발명 광학시트끼리의 적층모습.Figure 13 is a laminated view of the optical sheet of the present invention.
도 14는 본 발명 광학시트 기저층과 프리즘 시트 돌출부의 접촉모습.14 is a contact view of the optical sheet base layer and the prism sheet protrusion of the present invention.
도 15는 본 발명 광학시트의 백 코팅부 사진.Figure 15 is a photograph of the back coating portion of the optical sheet of the present invention.
도 16은 본 발명 광학시트의 백 코팅부 사진(돌기부 치수 포함).Figure 16 is a photograph of the back coating portion (including protrusion dimensions) of the optical sheet of the present invention.
[도면주요부분에 대한 도면부호의 설명][Description of reference numerals for the main parts of the drawings]
10, 723: 도광판 12: 광원10, 723: light guide plate 12: light source
16,18,128,500,703: 확산시트 17,18,733: 프리즘시트16,18,128,500,703: Diffusion sheet 17,18,733: Prism sheet
19: 액정패널 22: 반사판19: liquid crystal panel 22: reflector
23: 편광판23: polarizer
524, 701: 메인 마이크로 렌즈 702: 서브 마이크로 렌즈524, 701: main micro lens 702: sub micro lens
704: 빈 공간(평탄면)704: empty space (flat surface)
703: 성형부 713: 기저층703: molding portion 713: base layer
705: 중복 배열된 서브 마이크로 렌즈705: overlapped sub-micro lens
706: 3개의 메인렌즈로 둘러싸인 서브 마이크로 렌즈706: sub micro lens surrounded by three main lenses
711: 백코팅 돌기(비드)711: back coating bumps (beads)
본 발명은 광학 시트에 관한 것으로서, 상세하게는 광학 시트의 메인 및 서브 마이크로 렌즈 배열구조와 백-코팅면 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an optical sheet, and in particular, to the main and sub-micro lens array structure and the back-coated surface structure of the optical sheet.
일반적인 액정디스플레이장치의 백라이트 어셈블리는 최초 발광시에 기본적으로 하나 내지 다수의 점광원으로 광을 출사하게 되므로, 점광원을 면광원으로 확산시키고, 아울러 액정 배열 면에 최대한 수직인 방향으로 집광시키는 광학부재가 필요하다.Since the backlight assembly of a general liquid crystal display device basically emits light to one or more point light sources at the time of first light emission, the optical member diffuses the point light source to the surface light source and condenses in the direction as perpendicular to the liquid crystal array plane as possible. Is needed.
상기 광학부재는 광의 집광, 확산, 편광 등의 기능을 수행하게 되며, 필름형태(광학필름), 시트형태(광학시트) 등 대체로 얇은 판 형태로 형성된다.The optical member performs functions such as light condensing, diffusion, and polarization, and is generally formed in a thin plate shape such as a film form (optical film) and a sheet form (optical sheet).
상기 광학부재들 중, 일정한 두께와 강도를 갖는 판 형태의 광학시트를 살펴보면, 프리즘모양이 연속적으로 배열되어 주로 광의 집광기능을 수행하는 집광시트, 비드 또는 마이크로렌즈가 다수 배열되어 주로 광의 확산기능을 수행하는 확산시트 등이 있는데, 이들은 편광시트, 보호시트와 결합 되어 하나 이상 다수 개로 적층되어 사용된다.Among the optical members, when looking at a plate-shaped optical sheet having a constant thickness and intensity, a plurality of light collecting sheets, beads, or microlenses are arranged in order of a prism shape to perform light collecting functions. There is a diffusion sheet, etc. to be performed, these are used in combination with a polarizing sheet, a protective sheet is laminated in one or more.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 백라이트 어셈블리 구성을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight assembly of a general liquid crystal display device.
도 1에 도시된 백라이트 어셈블리를 살펴보면, 최초 발광부가 되는 광원(12)과, 광원(12)으로부터 발광된 광을 반대편 끝까지 유도시키는 도광판(10)이 있으며 이때 상기 발광광은 하부에 위치한 반사판(22), 반사구조면(13) 등에 의하여 반사 및 재반사되어 상부면에 위치한 광학부재로 입사된다.Referring to the backlight assembly illustrated in FIG. 1, there is a
발광부를 통해 광학부재에 입사되는 광은 아직 액정패널에 입사되기에는 불규칙하고 밝기도 고르지 못하므로 이를 확산시트(16,18)와 집광시트(17) 등으로 이루어진 광학시트부를 통해 광의 직광성과 균일성을 향상시킨다.Since the light incident on the optical member through the light emitting unit is not yet uniform and the brightness is not even to enter the liquid crystal panel, the directivity and uniformity of the light through the optical sheet unit including the diffusion sheets 16 and 18 and the light collecting sheet 17 and the like. To improve.
즉, 상기 도광판(10)의 상부에는 도광판에 의해 유도된 광의 효율을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트가 구비되는데, 먼저 점광원에서 출발하여 도광판 내에서의 다중반사를 통해 입사되는 광선들, 다시 말해서 밀도가 낮고 거친 광선들을 고르게 산란시켜 주는 확산시트가 배치될 수 있고 그 다음으로 돌출부 단면이 프리즘 형상을 띠고 있는 집광시트 - 그리고 재차 확산시트(또는 보호시트)가 배치될 수 있다. 여기서 확산 시트(16), (18)는 입사되는 광을 산란하여 광의 휘도 분포를 고르게 하고 집광시트는 광의 분포를 개선하고자 여러 각도로 쪼개진 광의 각도를 최대한 시트면에 직교하는 방향(수직방향)으로 다시 모아주어 단위면적당 광 휘도를 상승시키게 된다.That is, the upper part of the light guide plate 10 is provided with a plurality of optical sheets for improving the efficiency of the light guided by the light guide plate, the light rays incident from the point light source through the multi-reflection in the light guide plate, that is, A diffuser sheet may be arranged, which may evenly scatter low-density and coarse light rays, followed by a condenser sheet having a prism shape of the protrusion cross section—and again a diffuser sheet (or protective sheet). Here, the diffusion sheets 16 and 18 scatter the incident light so as to evenly distribute the brightness of the light, and the light condensing sheet in the direction perpendicular to the sheet surface as perpendicular to the sheet plane as possible to improve the light distribution. The light is collected again to increase the brightness of light per unit area.
그런데 위와 같은 과정에서 원하는 만큼 광을 밝고 고르게 변환시키기 위해서는 최소한의 광학시트로 최대한의 확산효과 및 집광효과를 추구해야 할 것이다. 즉 단순히 확산효과만을 위해서는 여러 장의 확산시트를 겹쳐서 배치하면 되지만, 이렇게 되면 제품원가가 상승하게 되고, 또한 증가한 시트두께와 시트 사이 공간들 로 인해 광의 투과량이 저하되어 화면 전체의 휘도가 떨어지게 된다.However, in order to convert light as brightly and evenly as desired in the above process, it is necessary to pursue the maximum diffusion effect and the light collection effect with the minimum optical sheet. In other words, it is only necessary to arrange several diffusion sheets for the diffusion effect, but this increases the cost of the product and also decreases the transmittance of light due to the increased sheet thickness and the spaces between the sheets, thereby decreasing the brightness of the entire screen.
반대로 집광효과만을 고려하여 확산시트의 전체 두께를 줄이게 되면 휘도는 증가하나 광의 균일한 분포는 달성하기 힘들어서 화면 전체의 헤이즈가 떨어지게 된다.On the contrary, if the overall thickness of the diffusion sheet is reduced by considering only the light condensing effect, the luminance increases, but the uniform distribution of light is difficult to achieve, resulting in a haze of the entire screen.
또한 상기 광학시트들의 광학적 성질을 개선하기 위해서 시트들을 적층하다보면 시트 상하면의 마찰이 커지고 이에 따른 표면손상, 스크래치 등이 발생하여 집광/확산시키고자 하는 입사광의 품질마저도 떨어지게 된다.In addition, when the sheets are laminated in order to improve the optical properties of the optical sheets, friction of the upper and lower surfaces of the sheets increases, resulting in surface damage, scratches, and the like, and the quality of incident light to be collected / diffused is also reduced.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 광학시트는 레진 등의 단일 매질로 광 산란부를 형성하여 프리즘 시트 수준의 투과성을 확보하되, 보다 구체적으로는 광의 확산역할을 담당하는 마이크로 렌즈부의 형상과 배열을 개선하여 단일 시트 내에서 최대한의 광 확산효율을 추구하며, 아울러 전체 광학적 성질이 최소한으로 저하되는 범위에서 상기 광학시트 뒷면에 백코팅부를 추가하여 적층면 간 접착성이나 마찰도를 줄이고 백라이트 어셈블리의 조립 과정에서 시트들을 적층할 때나, 조립생산을 앞둔 시트를 보관 또는 운반할 때, 매끄럽고 민감한 시트 표면이 상하지 않도록 시트 뒷면의 표면성질을 개선하고자 한다.In order to solve the above problems, the optical sheet according to the present invention forms a light scattering part with a single medium such as a resin to ensure transmittance at the prism sheet level, more specifically, the shape of the micro lens part responsible for the light diffusion role and Improved alignment to achieve maximum light diffusing efficiency within a single sheet, and back-coating on the back of the optical sheet in the range where the overall optical properties are reduced to a minimum, reducing adhesiveness and friction between laminated surfaces and back light assembly When assembling the sheets in the assembly process, or when storing or transporting the sheets in front of the assembly production, to improve the surface properties of the back of the sheet so as not to damage the smooth and sensitive sheet surface.
상술한 바와 같은 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같 은 주요 기술적 특징을 갖는다.The present invention for achieving the technical problem of the invention as described above has the following main technical features.
먼저 본 발명 광학시트는 마이크로 렌즈의 크기를 다양하게 조절하여 마이크로 렌즈가 조밀하게 배열되되, 렌즈면에 비하여 광의 굴절 및 산란(그리고 일부의 전반사)정도가 떨어지는 메인 마이크로 렌즈 사이의 평탄면을 최대한 없애고 전체 광학계면을 증가시킬 수 있도록 메인 마이크로 렌즈 보다 크기가 작은 서브 마이크로 렌즈를 추가 배열하는 것을 특징으로 한다.First of all, the optical sheet of the present invention is arranged by densely adjusting the size of the microlenses, the microlenses are arranged densely, eliminating the flat surface between the main microlenses that the light refraction and scattering (and a part of total reflection) is less than the lens surface as possible The submicrolenses are smaller in size than the main microlenses so as to increase the overall optical interface.
다음으로 상기 마이크로 렌즈 구조는 베이스필름 레진에 렌즈형상을 그대로 성형하는 단일 재질구조(Mono-layer)이거나 혹은, 렌즈 부에 비드(bead)가 삽입되어 복합 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.Next, the micro lens structure may be a mono-layer that forms a lens shape on a base film resin as it is, or a bead is inserted into the lens part to form a complex structure.
마지막으로 상기 광학시트의 기저층(residual layer) 하면, 즉 렌즈 형성면의 반대면에 미소돌기 또는 미소 비드가 랜덤하게 삽입되는 백 코팅(Back-coating) 부를 더 보유하는 것을 특징으로 한다.Finally, the backing layer may further include a back-coating portion in which microprotrusions or microbeads are randomly inserted into the bottom surface of the optical sheet, that is, on the opposite surface of the lens forming surface.
이하 도면에 기재된 본 발명의 배경기술 및 일 실시예를 바탕으로 상기 본 발명의 주요 기술적 특징을 더욱 상세하게 설명하겠으나, 하기 도면에 도시된 실시예 및 그에 따른 상세 구조로써 본 발명의 기술적 사상이 제한되지는 않음을 미리 밝힌다.Although the main technical features of the present invention will be described in more detail based on the background of the present invention and one embodiment described in the drawings, the technical spirit of the present invention is limited by the embodiments and detailed structures thereof shown in the following drawings. Notify in advance.
도 2는 본 발명의 광학시트가 발휘하는 광학적 성질 중, 광 확산기능을 중점 적으로 수행하는 종래의 확산시트이다. 도 2의 확산시트를 살펴보면, 기재시트(222) 상하측 양쪽으로 광 확산부(220,224)가 배치되며 광 확산부는 내부에 내재된 비드(beads : 구슬 모양의 투명알갱이이며 유리성분으로 제조될 수 있고 통상적으로 주위를 감싸는 투명 플라스틱 수지제의 매질보다 밀도가 높아 투과광의 굴절률을 더 상승시킨다 - 이하 '비드' 라 한다) 를 통해 입사되는 광을 산란시키게 된다. 상기 확산시트의 경우, 비드가 이중 배치되어 전체 광학계면이 매우 커서 만족할 만한 광 확산효과를 발휘하나 반면 큰 광학계면으로 인해 직광능력이 떨어지는 까닭에, 실제 백라이트 유닛에 적용하고자 할 때에는 전체 휘도가 지나치게 저하되지 않도록 집광시트(예컨대 프리즘 시트)를 추가 적층하여 사용할 필요가 있다. 물론 이 경우 광학시트를 적층하면 할수록 확산과 집광 여부를 막론하고 구조의 복잡 대형화에 따른 제조원가의 상승뿐만 아니라 전체 투과율도 점차 저하될 것이다.Figure 2 is a conventional diffusion sheet of the optical properties of the optical sheet of the present invention, performing the light diffusion function mainly. Referring to the diffusion sheet of FIG. 2, the
도 3은 도 2의 낮은 직광성을 향상시키고자 풍부한 산란성을 지닌 내재형 굴절소자(비드) 대신에 광학시트의 상부 성형층에 직접 구형 렌즈부(마이크로 렌즈부)를 형성한 것으로 본 발명의 실시 전 단계에 해당한다.3 is a view of forming a spherical lens portion (micro lens portion) directly on the upper forming layer of the optical sheet instead of an inherent refractive element (bead) having abundant scattering property to improve the low linearity of FIG. It corresponds to the previous step.
도 3의 광학 시트는 렌즈의 성형재질인 베이스필름(예를 들면 레진 등)의 자체 보유 굴절율 측면에서만 본다면 단위 렌즈 소자의 굴절율이나 산란도가 단위 비드 소자의 굴절율이나 산란도보다 떨어질 수 있으며, 더구나 도 2에서와 같이 다중 배열된 구형의 산란소자가 아닌 단일 배열된 반구형의 산란소자인 이유로 입사광 전체의 확산능력은 상당히 떨어지나, 대신 광의 직광성 또는 투과성이 크게 앞서므 로 경우에 따라 집광시트를 덜 사용할 수 있다.3, the refractive index or scattering degree of the unit lens element may be lower than the refractive index or scattering degree of the unit bead element if the optical sheet of FIG. 3 is viewed only in terms of the self-retained refractive index of the base film (for example, resin, etc.), which is a molding material of the lens. As shown in FIG. 2, the diffusivity of the entire incident light is considerably reduced because of being a single arranged hemispherical scattering device, rather than a multi-arranged spherical scattering device. Can be used.
도 4와 도 5는 상기 도 3에 도시된 광학시트를 보다 구체적으로 도시한 그림(및 사진)이며 각각 외형사시도와 상면촬영사진임을 나타낸다.4 and 5 are drawings (and photographs) illustrating the optical sheet shown in FIG. 3 in more detail, respectively, and represent an external perspective view and a top image.
도 4와 도 5를 참조하면, 마이크로 렌즈부(524) 사이사이에 평탄한 빈 공간, 즉 반구형 렌즈 배열상 기하학적인 한계로 인해 광학시트(500)의 평탄부가 그대로 노출되는 공간이 있는데 이러한 부분에서 입사광은 전반사 또는 산란되지 못하고 단순 굴절만 일으키게 된다. (도 10참조)4 and 5, there is a flat empty space between the
도 10은 상기 도 3~5의 광학시트에서 입사광의 투과 메커니즘을 간단히 도시하고 있는데, 도 10의 상부 곡선은 광량의 분포와 강도를 나타낸 것으로써 마이크로 렌즈부가 아닌 평탄부에서는 광 확산에 그다지 도움이 되지 못하는 단방향 굴절(refraction)만 일으키게 된다.FIG. 10 briefly illustrates a transmission mechanism of incident light in the optical sheet of FIGS. 3 to 5. The upper curve of FIG. 10 shows the distribution and intensity of light, which is very helpful for light diffusion in the flat part, not the micro lens part. Only one-way refraction will fail.
이 경우, 마이크로 렌즈부에서 발생하는 다중방향 굴절 및 전반사(total refeltion)등의 바람직한 현상이 상기 평탄면에서는 전혀 일어나지 않게 되므로 휘도도 약간 떨어지거니와, 무엇보다 광의 균일도(예컨대 광의 옅음과 짙음이 분포하는 정도- haze: 이하 '헤이즈'라 한다.)가 떨어지게 된다. 따라서 광학시트로서의 균형잡힌 바람직한 요구성능을 발휘하는 것은 아니다.In this case, since the desirable phenomenon such as multi-directional refraction and total refeltion occurring in the micro lens unit does not occur at all on the flat surface, the luminance is slightly lowered, and above all, the uniformity of light (e.g., light and dark of light is distributed). Degree- haze: This is called 'haze'. Therefore, it does not exhibit the desired balanced performance as an optical sheet.
상기 도 3~5, 10에서와 같은 단일 크기의 마이크로 렌즈를 배열한 광학시트 에서 부분적인 평탄면으로 인한 요구성능 한계를 극복하고자 구현될 수 있는 렌즈 배열이 본 발명의 실시예에 해당하는 도 6, 도 7 의 렌즈 배열이다.3 to 5 and 10, the lens arrangement that can be implemented to overcome the limitation of the required performance due to the partial flat surface in the optical sheet arrayed with a single size of the micro lens as in Figure 6 corresponding to the embodiment of the present invention 7 is a lens array.
도 6의 광학시트에서, 상부 성형시트부(703)에는 메인 마이크로 렌즈(701)가 정방형으로 배열되고, 네 개의 메인 마이크로 렌즈의 중심이 이루는 정사각형의 대략 중심위치에 메인 마이크로 렌즈보다 작은 크기인 서브 마이크로 렌즈(702)가 배열된다.In the optical sheet of FIG. 6, the upper
그런데 상기 마이크로 렌즈들의 크기는 수㎛ ~ 수십㎛ 에 불과한 극히 작은 소자형태를 띠고 있어 실제 성형과정에서 도 6과 같이 이상적으로 배열될 수도 있지만, 도 7 과 같이 배열상의 다소의 오차들, 즉 공극(704)이나 중복배열(705), 삼각형 또는 육각형의 중심상에 위치(706)등의 배열형태가 구현될 수도 있다. 그러나, 이는 도 5의 단일 크기 마이크로 렌즈 배열에서도 마찬가지로 발생하는 현상들이므로, 배열상의 오차를 총합적으로 고려한다면 서브 마이크로 렌즈 배열을 추가 적용하는 도 6,7의 구성은 도 3~5의 구성과는 그 헤이즈(haze) 정도에서 명확한 차이를 나타내게 된다.By the way, the microlenses have an extremely small element shape of only a few micrometers to several tens of micrometers, so they may be ideally arranged as shown in FIG. 6 in the actual molding process, but as shown in FIG. 704 or an
도 7 에서, 상기 메인 마이크로 렌즈(또는 메인렌즈)와 서브 마이크로 렌즈(서브렌즈)의 배열상태를 기하학적으로 정의 한다면, 4개(드물게는 3개)의 메인 렌즈 각각의 중심점이 꼭지점이 되어 그려지는 폐다각형의 대략 중심위치에 서브 렌즈가 위치하게 되며, 서브렌즈의 직경(d2)과 메인렌즈의 직경(d1)을 더한 길이는 상기 폐다각형의 1변의 길이보다 크고, 상기 폐다각형의 대각선 길이 또는 높이보 다 작게 된다.In FIG. 7, if the arrangement state of the main micro lens (or main lens) and the sub micro lens (sub lens) is geometrically defined, the center points of each of the four (rarely three) main lenses are drawn as vertices. The sub-lens is positioned at an approximately center position of the closed polygon, and the length of the sum of the diameter of the sub-lens (d2) and the diameter of the main lens (d1) is greater than the length of one side of the closed polygon, and the diagonal length of the closed polygon or It becomes smaller than the height.
여기서 상기 대각선길이 또는 높이에서 메인렌즈의 지름을 뺀 값(L1 or L2)이 서브렌즈가 형성될 수 있는 이론상 최대 직경이고 상기 1변의 길이에서 메인렌즈의 직경을 뺀 값(L3)이 메인렌즈 간 빈 공간을 채우는 역할을 가진 서브렌즈의 실질적인 최소 직경(이론상 최소 직경은 0)이 된다.In this case, the diagonal length or height minus the diameter of the main lens (L1 or L2) is the theoretical maximum diameter at which the sub-lens can be formed, and the value of the length of one side minus the diameter of the main lens (L3) is between the main lenses. It becomes the actual minimum diameter (the theoretical minimum diameter is 0) of the sublenses, which serves to fill the empty space.
상기 기하학적 배열 구조를 1차원에서 3차원적으로 확장되는 개념으로 설명한다면 상기 마이크로 렌즈들은 1차원상의 점인 광학소자(예를 들면 반구형의 제1광학소자(메인 마이크로 렌즈) 및 제2광학소자(서브 마이크로 렌즈)에 대응시킬 수 있고, 그 다음 상기 제1광학소자와 제2광학소자는 서로 번갈아가며 연속적으로 배열되어 하나의 광학선을 이루고(1차원의 선), 다음으로 상기 광학선을 연속적으로 배열하여 하나의 광학면을 이루되 어느 한 광학선의 제1광학소자가 위치한 지점 옆에, 다른 광학선의 제2광학소자가 위치하도록 배열되는 광학면을 이룰 수 있으며(2차원의 면) 마지막으로 상기 광학면을 상면으로 하는 광학 시트(3차원의 입체)로 표현할 수 있다.If the geometric arrangement is described in terms of extending from one dimension to three dimensions, the micro lenses are optical elements (for example, a hemispherical first optical element (main micro lens) and a second optical element (sub) which are points in one dimension. Microlenses), and then the first optical element and the second optical element are alternately arranged alternately to form one optical line (one-dimensional line), and then the optical line is continuously Arranged to form one optical surface, and next to the point where the first optical element of one optical line is located, an optical surface arranged to position the second optical element of another optical line (two-dimensional surface). It can be represented by the optical sheet (three-dimensional solid) which makes an optical surface an upper surface.
여기서 상기 제2광학소자의 크기는, 상기 제1광학소자의 크기보다 작고 상기 광학면상 제1광학소자들 간의 최소 인접거리보다 큰 범위 내에서 선정될 수 있다.The size of the second optical element may be selected within a range smaller than the size of the first optical element and larger than a minimum adjacent distance between the first optical elements on the optical surface.
도 11은 도 6 또는 도 7의 메인-서브 렌즈 배열이 구현하는 입사광의 투과(및 확산) 메커니즘을 도시한 것이다.FIG. 11 illustrates a transmission (and diffusion) mechanism of incident light implemented by the main-sub lens array of FIG. 6 or 7.
도 11을 참조하면, 광량의 분포와 강도(휘도)의 두가지 측면에서 볼 때, 도 10과 달리 상부 성형시트의 렌즈 사이사이에 존재하는 평탄면을 추가적인 렌즈면으로 바꾸어 줌으로써 전체 굴절량 및 산란이 크게 증가하게 되고 추가로 미소한 전반사의 증가도 이루어지므로 결과적으로 종래의 광학시트 대비, 휘도가 약간 상승하고 특히 헤이즈가 뚜렷이 증가하게 된다.Referring to FIG. 11, in view of two aspects of the distribution of light quantity and intensity (luminance), unlike FIG. 10, the total amount of refraction and scattering is changed by changing a flat surface existing between lenses of the upper molding sheet to an additional lens surface. As a result of the large increase and a slight increase in total total reflection, as a result, the luminance is slightly increased, and in particular, the haze is significantly increased as compared with the conventional optical sheet.
이에 따라 도 6(또는 도 7)에서의 서브 마이크로 렌즈를 추가 배치한 본 발명의 구조는 결과적으로, 도 10 보다 뛰어난 확산성능 및 휘도유지 성능을 발휘하게 된다.As a result, the structure of the present invention, in which the sub-microlenses in FIG. 6 (or FIG. 7) are additionally arranged, consequently exhibits excellent diffusion performance and luminance maintaining performance than FIG. 10.
도 8은 본 발명 광학시트의 메인 마이크로 렌즈와 서브 마이크로 렌즈의 단면이 동시에 노출되는 면(즉 도 7을 대각선으로 자른 단면)을 나타낸 것으로써 여기서 메인 마이크로 렌즈(701)는 최대 평균높이 h1과 평균 반지름 r1을 가진 대체로 반구형(워낙 미소하므로 기하학적으로 정확한 반구형은 아니다)의 형상으로 정의될 수 있으며, 실제 제품에 적용되는 크기 또는 바람직한 설계치수로는 2*h1 ≒ 2*r1 ≒ 20~70㎛ (큰 구의 평균지름) 정도로 적용될 수 있다.FIG. 8 illustrates a surface in which the cross sections of the main microlens and the submicrolens of the optical sheet of the present invention are simultaneously exposed (that is, a cross section of FIG. 7 diagonally), where the
또한 도 8에서 서브 마이크로 렌즈(702)의 최대 평균높이 h2와 평균 반지름 r2는 메인 렌즈의 배치공간 사이에서 보조적 역할을 하는 것이므로 확산보다는 투과억제에 보다 비중을 두는 치수로 설계할 필요가 있으며, 실제 제품에 적용되는 크기 또는 바람직한 설계치수로는 2*h2 ≒ 2*r2 ≒ 1~20㎛ (작은 구의 평균지름) 정도로 적용될 수 있다.In addition, in FIG. 8, since the maximum average height h2 and the average radius r2 of the
도 9는 상기 도 8의 베이스 필름 단일 재질로 된 렌즈 성형구조 대신 비드를 삽입하여 렌즈부를 구성한 메인-서브 마이크로 렌즈부의 단면구조를 나타내며 이 때 비드(bead)의 크기는 상기 도 8의 각 렌즈 치수와 비교하여 아주 약간의 차이가 있을 것이나, 공학적으로는 무시할 만한 크기 차이이며 따라서 메인비드는 대략 20~70㎛ 서브비드는 대략 1~20㎛ 정도로 선정될 수 있다.FIG. 9 illustrates a cross-sectional structure of a main-sub micro lens unit including a lens unit by inserting a bead instead of the lens molding structure of the base film unitary material of FIG. 8, wherein the size of the beads is the dimension of each lens of FIG. 8. There will be a slight difference compared to, but it is a negligible size difference in engineering, so the main bead can be chosen to be about 20 to 70 μm and about 1 to 20 μm.
또한 각 비드를 둘러싸고 있는 레진코팅면은 도면에 도시된 바와 같이 완전히 균일한 두께로 코팅되지 않고 약간의 오차가 있을 수 있음은 물론이다.In addition, the resin coating surface surrounding each bead may not be coated to a completely uniform thickness as shown in the drawings and may have some errors.
상기와 같이 비드를 내재한 광 확산부 구조의 굴절율은 레진코팅부의 두께가 극히 얇아 무시할 수 있다고 가정할 때 실질적으로 비드 자체의 굴절율이 되며 이때 대략 1.5 ~ 2.5 정도이다.As described above, the refractive index of the light diffusing portion structure incorporating the beads is substantially the refractive index of the beads itself, assuming that the thickness of the resin coating portion is negligible and is about 1.5 to 2.5.
그리고 단일 재질의 렌즈, 즉 확산부 성형재질인 베이스필름(레진 등)의 그 자체의 굴절율은 대략 1.3 ~ 1.8 정도여서 만약 비드를 삽입하지 않고 단일 성형으로 동일한 산란도를 취하기 위해서는 단일 베이스 필름 재질로 성형되는 렌즈의 평균반지름은 비드형 렌즈의 평균반지름보다 더욱 작을 필요가 있으며, 이러한 세부 수치는 설계의도에 따라 추가 실험을 반복하여 조절될 수 있다.And the refractive index of the lens of a single material, that is, the base film (resin, etc.), which is a molded part of the diffusion part, is about 1.3 to 1.8, so that if a single molding is performed without inserting the beads, a single base film material is used. The average radius of the lens to be shaped needs to be smaller than the average radius of the bead-type lens, and these detailed values can be adjusted by repeating additional experiments according to the design intention.
도 8,9 및 도 12~14에 도시된 본 발명 광학시트의 구조 중, 렌즈성형시트 (703) 하부에 배치된 것이 기저층(713) 인데, 상기 기저층 (713)은, 예를 들어 PET필름 등으로 이루어질 수 있으며 성형부(703)와 유사한 광 투과성 재질을 가지고 상기 성형부(703)의 재질이 될 수 있는 레진의 표면에너지와 비슷한 양의 표면에너지를 가지는 코팅부로 인해 서로 접착되며 성형몰드를 통과할 때, 성형틀 또는 운반체 역할을 함과 동시에 광학시트의 전체 강도를 유지하는 데에 도움을 준다.Among the structures of the optical sheet of the present invention shown in FIGS. 8, 9 and 12 to 14, the
상기 기저층(713)의 하면으로는 다양한 부재가 적층방식으로 접촉 될 수 있는데 예를 들면 도 12 에서와 같이 단순 평탄 부재인 도광판(723)과 접촉되거나, 도 13 에서와 같이 확산시트의 렌즈부 위에 적층되거나(예를 들면 시트가 롤에 감겨 있다면 도 13 처럼 될 것이다.), 아니면 도 14 에서와 같이 집광기능을 하는 프리즘 시트(733)의 프리즘 형 돌출부 위에 적층될 수도 있다.Various members may be stacked in contact with the bottom surface of the
상기 기저층의 하면을 통한 모든 접촉(또는 적층)의 경우에 기저층(713)의 하부 평탄면이 그대로 닿을 경우, 여러가지 문제가 발생될 수 있다.In the case of all the contact (or lamination) through the bottom of the base layer, when the lower flat surface of the
구체적으로는 도광판 등의 경우에서와 같이 평면 대 평면으로 접촉 시 그대로 들어붙어 마찰이 대단히 커진다거나 떼기 어려워지는 등의 문제가 발생되며, 프리즘시트나 확산시트의 돌출부와 같이 평면 대 점으로 접촉 시 기재시트의 하부 평면에 스크래치가 생겨 시트의 투명도와 평탄도가 저하되는 문제가 발생될 수 있다.In particular, as in the case of a light guide plate, problems such as sticking as it is in contact with the plane-to-plane as it is very large or difficult to peel off occurs, and when contacting in the plane-to-point like the projection of the prism sheet or diffusion sheet Scratch occurs in the lower plane of the sheet, which may cause a problem that the transparency and flatness of the sheet are reduced.
위와 같은 현상을 방지하기 위해 도 8,9,11~14에 도시된 바와 같이 기재시트 하면에 미소돌기(711)(기재시트 자체재질로 성형되거나 비드가 삽입될 수 있다)이 추가 형성될 수 있는데 상기 미소돌기 또는 백코팅돌기를 형성하는 작업을 백 코팅(back-coating)이라 하고 상기 돌기(711)가 배열된 면을 백 코팅면이라 한다.In order to prevent the above phenomenon, as shown in FIGS. 8, 9, 11 and 14, a small protrusion 711 (which may be formed of the base sheet itself or bead inserted therein) may be additionally formed on the bottom surface of the base sheet. The operation of forming the micro-projections or the back-coating projections is called back-coating and the surface on which the
상기 백코팅돌기(711)는 도면상에서는 비드를 내재한 볼록한 렌즈형상으로 도시되었으나 필요에 따라 오목한 렌즈형상으로 성형 가능하며 단일 재질 또는 비드의 사용 모두 가능한 것이다.Although the
상기 백코팅면(도면부호 (713)의 하면)의 백코팅돌기(711)는 대체로 1~20㎛의 크기, 즉 본 발명 서브 마이크로 렌즈부의 크기와 전체적으로는 같은 범위이되, 그 배열 밀도는 매우 낮게 설정되며, 그에 따라 배치간격의 편차 또한 매우 다양하게 설정된다. 왜냐하면 백 코팅면은 광학시트의 적층 도는 도광판과의 접촉시에 달라붙지 않게 하거나, 접촉면적을 줄여 접촉면끼리 잘 미끄러지게 하고 기재시트의 표면에 발생하는 스크래치를 막기 위한 최소한의 숫자만 요구되며 그 외에는 의도하지 않은 시트 하면에서 반대쪽으로의 (반사를 포함한)산란을 최소한으로 억제할 필요가 있기 때문이다.The
따라서 도 8,9,11~14에 도시된 것처럼 돌기의 간격, 크기, 형상은 무작위로 나타나고, 이를 구체적으로 촬영한 사진이 도 15, 도 16 이다.Therefore, as shown in FIGS. 8, 9, 11 and 14, the intervals, sizes, and shapes of the projections appear randomly, and the photographs photographed in detail are FIGS. 15 and 16.
도 15, 16에서는 매우 무질서하게 배열된 백 코팅면 돌기부를 보여주며 그 중 도 16의 실제 형상 치수를 참조하면 3개의 돌기부 평균지름 측정치는 대략 14.075, 6.154, 19.26 ㎛ 등으로 나타나게 되고 이는 서브 마이크로 렌즈의 평균 지름크기인 1~20㎛에 대체로 포함된다.15 and 16 show very irregularly arranged back coated surface projections, of which, referring to the actual shape dimensions of FIG. 16, the average diameter measurements of the three projections are approximately 14.075, 6.154, 19.26 µm, etc. It is generally included in the average diameter of 1 ~ 20㎛.
이상 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 제시된 실시예에만 국한된다고는 할 수 없을 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the technical spirit of the present invention will not be limited to the above-described embodiments.
즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명이 내포하고 있는 기술적 사상, 즉 메인 마이크로 렌즈 배열공간 사이에 서브 마이크로 렌즈를 추가 배열하여 보다 증가된 산란, 굴절 및 전반사를 통해 광학시트의 균일한 확산성능을 도모하고 그 반대편 시트 하부에는 백코팅면을 두어 시트의 광학적 성질을 제외한 부가적 성질을 추가 개선하는 기술적 사상을 활용하여 본 발명의 명세서 및 도면에 포함되지 않은 다양한 변경된 추가 실시예를 제시할 수 있다.That is, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains further increases the scattering, refraction, and total reflection by arranging sub-micro lenses between the main idea and the main micro lens array space. Through the technical idea of achieving a uniform diffusion performance of the optical sheet and the back sheet surface on the opposite side of the sheet to further improve the additional properties except for the optical properties of the sheet through a variety of not included in the specification and drawings of the present invention Additional modified embodiments can be presented.
또한 경우에 따라 본 발명의 기술분야와 연관된 다른 기술분야에서도 상기 실시예들을 적용시킨 적용예를 제시할 수 있으나, 이 경우에도 상기의 모든 추가 실시예 및 적용예들은 여전히 본 발명이 고유하게 보유하는 기술적 사상의 범위에 당연히 포함된다.In addition, in some cases, other technical fields related to the technical field of the present invention may provide an application example to which the above embodiments are applied, but in this case, all the additional embodiments and applications described above are still uniquely possessed by the present invention. It is, of course, included in the scope of the technical idea.
상술한 바와 같은 본 발명의 광학시트는 다음과 같은 효과를 가진다.The optical sheet of the present invention as described above has the following effects.
첫째, 주 산란렌즈부 사이의 평탄한 빈 공간을 크게 줄여 단순 투과 또는 단순 굴절을 최대한 억제함으로써 광의 균질도, 즉 헤이즈(haze)를 크케 향상시킬 수 있으며 이에 따라 다중 비드를 가진 확산시트와 집광시트를 다수 적층하지 않고도 만족할 만한 휘도와 헤이즈를 달성할 수 있다.First, by greatly reducing the flat void space between the main scattering lens unit to suppress the simple transmission or simple refraction as much as possible, it is possible to greatly improve the homogeneity of the light, that is, the haze (haze), and thus the diffusion sheet and the light collecting sheet having multiple beads Satisfactory brightness and haze can be achieved without stacking a large number.
둘째, 주 산란렌즈보다 작은 크기의 마이크로 렌즈를 통한 광학계면의 증가로 시트의 적층 수를 최소화하고도 뛰어난 광 확산효과를 발휘한다.Second, due to the increase in the optical interface through a micro lens of a smaller size than the main scattering lens, it exhibits an excellent light diffusion effect while minimizing the number of sheets stacked.
셋째, 시트의 전체 광학 성질을 크게 떨어뜨리지 않는 범위 내에서 시트의 하면에 미소돌기를 형성하여 시트의 기계적 성질 및 제조, 운반, 보관 과정에서의 취급성을 크게 향상시킬 수 있다.Third, micro projections may be formed on the lower surface of the sheet within a range that does not significantly degrade the overall optical properties of the sheet, thereby greatly improving the mechanical properties of the sheet and handling in manufacturing, transport, and storage.
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