KR20090022171A - Brightness-enhanced optical sheet which has a diffusion fuction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치(LCD)용 백라이트유닛(BLU)에 사용되는 광학필름에 관한 것으로, 특히 휘도 향상 기능 및 확산 기능을 동시에 지닌 복합광학필름(복합시트)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
LCD는 자체적으로 발광할 수 없는 수동형 장치이므로 배면 혹은 뒤쪽에 위치하여 빛을 발산하는 광원으로서 LCD 패널로 백색광을 공급해 주는 기능을 담당하는 장치인 BLU를 필요로 한다. LCD 구동에서 요구되는 발광장치인 전통적인 BLU는 광원, 도광판, 확산시트 또는 확산판, 프리즘시트, 보호시트 등 여러 부품들로 구성된다. 광원의 위치는 BLU의 후면에 배치되는 직하형과 도광판 측면에 위치하는 측광형이 있으며 어느 방식을 사용하는가에 따라 BLU를 구성하는 필름의 종류와 성능, 개수 등이 달라진다. LCD is a passive device that cannot emit light on its own, so it needs a BLU, a device that functions to supply white light to the LCD panel as a light source that emits light located on the back or the back. The traditional BLU, a light emitting device required for driving an LCD, is composed of various components such as a light source, a light guide plate, a diffusion sheet or a diffusion plate, a prism sheet, and a protective sheet. The location of the light source is a direct type disposed on the rear of the BLU and a photometric type located on the side of the light guide plate. The type, performance, and number of films constituting the BLU vary depending on which method is used.
광원에서 조사된 광은 도광판을 따라 퍼지는데 도광판 표면으로부터 빠져나온 광은 표면을 따라 휘도가 불균일하다. 이 불균일한 빛은 확산시트를 지나며 확산되어 균일하게 되고 시야각을 넓히며 도광판의 패턴이 숨겨지고, 확산시트를 지 나면서 떨어진 광 휘도는 프리즘시트를 지나며 다시 집광되어 전면 휘도가 올라간다. 한편 보호시트는 프리즘시트의 미세패턴을 보호하고 약간의 확산 기능으로 프리즘시트에서 발생하는 가능한 빛의 간섭무늬를 없애준다. Light irradiated from the light source is spread along the light guide plate, and light exiting from the light guide plate surface has uneven brightness along the surface. This uneven light diffuses through the diffusion sheet, becomes uniform, widens the viewing angle, hides the pattern of the light guide plate, and the luminance of light falling through the diffusion sheet is concentrated again through the prism sheet, thereby increasing the front luminance. On the other hand, the protective sheet protects the fine pattern of the prism sheet and removes possible interference patterns of light generated in the prism sheet with a slight diffusion function.
이 같은 BLU의 구조는 실제 면 전체에 걸쳐 자체적으로 발광하는 면발광 소재를 사용하는 경우 아주 달라질 것이다. 그러나 진정한 의미의 면발광 BLU 제품들은 현재까지 일부 개발제품들이 발표된 적은 있으나, 광도나 수명 등 성능에서 현재까지 LCD용으로 사용하기에는 기술적, 비용 측면에서 실용성이 없다. 따라서 현재 실제 사용되고 있는 BLU에서와 같이, LED와 같은 점광원 또는 CCFL과 같은 선광원에서 발생하는 빛을 BLU 전체 면을 따라 균일하게 펼치기 위해 도광판과 확산시트 및 광을 전면 방향으로 집광시키기 위한 프리즘시트가 불가피하게 사용된다. The structure of such a BLU will be very different when using a surface emitting material that emits itself throughout the actual plane. However, the real surface emitting BLU products have been announced to some development products until now, but it is not practical in terms of technology and cost to use for LCD so far in terms of performance such as brightness and lifetime. Therefore, as in the current BLU, the prism sheet for condensing the light guide plate, the diffusion sheet and the light in the front direction to uniformly spread the light generated from the point light source such as the LED or the line light source such as the CCFL along the entire BLU surface. Is inevitably used.
그러나 최근 들어 LCD 분야에서 국가와 업체간 경쟁이 치열해짐에 따라 보다 성능에서는 더욱 얇고 가벼우며 높은 색재현율과 광효율을 갖고 가격에서는 좀 더 저렴한 LCD가 지속적으로 요구되고 있어, 그에 따라 BLU 구조 또한 보다 단순화, 고기능화 되고 있다. 보다 얇고 저가이면서도 기능이 우수한 BLU를 구현하기 위해서 여러 가지 기술적 진보가 이루어지고 있는데 그 중 한 예가 복합시트의 개발이며 다른 한 예가 한 쪽 또는 양쪽 면에 특정한 광학패턴이 형성된 도광판의 개발이다. 복합시트는 확산 기능과 휘도 향상 기능을 동시에 지닌 필름으로 프리즘시트와 확산시트 두 장을 복합시트 한 장으로 줄일 수 있는 필름을 말한다. 또, 표면에 프리즘과 같은 미세 광학패턴을 지닌 도광판 또한 광학필름의 사용 매수를 줄여줄 수 있는 방법으로, 필름 형태로 적층하는 프리즘시트나 확산시트의 기능을 도광 판 표면에 형성된 광학패턴이 지니고 있으므로 다시 사용할 필요가 없어 광학필름의 사용 매수를 줄일 수 있다. 이와 같이 패턴이 형성된 도광판은 이미 소형 LCD 제품에는 상당부분 적용되고 있다. However, in recent years, as the competition between countries and companies in the LCD field is fierce, there is a continuous demand for thinner and lighter LCDs, higher color reproduction and light efficiency, and cheaper prices at lower prices, thus simplifying the BLU structure. It is becoming more functional. Various technical advances have been made to realize thinner, cheaper and more functional BLUs, one of which is the development of a composite sheet, and the other is the development of a light guide plate with a specific optical pattern formed on one or both sides. A composite sheet is a film that has both a diffusion function and a brightness enhancement function, and is a film that can reduce a prism sheet and two diffusion sheets into one composite sheet. In addition, a light guide plate having a fine optical pattern such as a prism on the surface can also reduce the number of uses of the optical film, and the optical pattern formed on the surface of the light guide plate has the function of a prism sheet or a diffusion sheet laminated in the form of a film. There is no need to use it again, which reduces the number of optical films used. Such a light guide plate having a pattern is already applied to a large number of small LCD products.
복합시트와 관련하여, 대한민국 등록특허 제0697613호에서는 프리즘시트 표면에 원형의 오목 또는 볼록한 미세구조패턴으로 인해 확산효과가 있는 프리즘시트를 개시하고 있으며, 공개특허 제10-2007-0025346호에서는 프리즘시트 표면에 다수의 구면부가 형성된 복합시트를 개시하고 있고, 등록특허 제0487105호에서는 엠보싱 형태의 확산시트 상부 표면에 프리즘패턴을 갖는 복합시트를 개시하고 있으며, 등록특허 제0487105호에서는 엠보싱 형태의 확산시트 상부 표면에 프리즘패턴을 갖는 복합시트를 개시하고 있다. 또, 반구 형태가 표면에 무작위로 배열된 광학필름 제품들은 시장에도 선보이고 있다. 그러나, 이러한 종래의 복합시트들은 확산 기능이 주된 기능으로 휘도 향상기능이 떨어져 프리즘시트와 확산시트 두 장을 대체하거나 또는 프리즘시트 한 장을 완전히 대체할 수 없는 성능상의 한계가 있다. 또 두 장의 프리즘시트를 직교 형태로 겹쳐 사용하는 대신 한 장의 시트 표면에 프리즘을 교대로 배열하여 사용하려는 시도도 있으나 이 또한 휘도 향상 효과가 그리 우수하지 않고 또 필름 가공 상 여러 문제가 있어 실제 제품에 적용되기에는 어려움이 있다. 지금까지 여러 형태의 복합광학필름이 시도되고 있으나, 확산기능 및 휘도 향상 기능을 갖춘 광학필름 중에서 실제 휘도 향상 기능이 기존 프리즘시트와 비슷하면서 동시에 확산기능을 지닌 만족스러운 복합광학필름의 개발은 아직까지 보고되지 않고 있다. In relation to the composite sheet, Korean Patent No. 0697613 discloses a prism sheet having a diffusion effect due to a circular concave or convex microstructure pattern on a prism sheet surface, and in Korean Patent Publication No. 10-2007-0025346 A composite sheet having a plurality of spherical portions formed on its surface is disclosed, and Patent No. 0487105 discloses a composite sheet having a prism pattern on an upper surface of an embossed diffusion sheet. In Patent No. 0487105, an embossed diffusion sheet is disclosed. A composite sheet having a prism pattern on an upper surface thereof is disclosed. In addition, optical film products with randomly arranged hemispherical shapes on the surface are available on the market. However, these conventional composite sheets are limited in performance due to their lack of brightness enhancement as a main function of diffusion, which can not replace two prism sheets and two diffusion sheets or completely replace one prism sheet. Also, instead of overlapping two prism sheets in an orthogonal form, there are attempts to arrange the prism alternately on the surface of one sheet, but this is not very good at improving the brightness, and there are various problems in film processing. It is difficult to apply. Various types of composite optical films have been tried until now, but the development of satisfactory composite optical films with diffusion function while the actual brightness enhancement function is similar to the existing prism sheet among the optical films with diffusion function and brightness enhancement function has been developed. It is not reported.
본 발명에서는 고가의 프리즘시트의 사용을 줄이고 필요한 시트의 수를 줄임으로써, 보다 얇고 저렴하며 광효율이 높은 BLU를 가능하게 하는 일체형 복합광학필름(이하 “복합시트”)을 제공하고자 한다. 특히, 본 발명에서는 기존 프리즘시트와 비슷한 정도의 휘도 향상 기능을 지니면서 동시에 확산 기능을 갖는 우수한 시야각의 새로운 복합시트를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide an integrated composite optical film (hereinafter referred to as a "composite sheet") that enables a thinner, cheaper and more efficient BLU by reducing the use of expensive prism sheets and reducing the number of sheets required. In particular, the present invention is to provide a new composite sheet of excellent viewing angle having a brightness enhancement function similar to the existing prism sheet and at the same time having a diffusion function.
본 발명에서 제공하는 복합시트는 기재필름의 양면 중 최소한 한 면에 변형된 프리즘 구조가 배열된 미세패턴층이 존재하며, 상기 변형된 프리즘 구조는 상부는 위로 볼록하게 라운딩 처리된 실린더 렌즈 모양이고 하부는 프리즘 각도를 갖는 광학적 평면으로 구성된 일반적인 프리즘 구조이다. 또 각각의 변형된 프리즘 구조(패턴) 사이에는 일정한 간격이 존재한다. 따라서 변형된 프리즘 구조의 하부 측면으로 입사된 광은 전면으로 굴절되어 휘도 향상 효과를 나타내고 상부의 곡면부로 입사된 광은 산란, 확산하여 시야각 확대 효과를 나타내게 된다. The composite sheet provided in the present invention has a micropattern layer in which a deformed prism structure is arranged on at least one side of both sides of the base film, and the deformed prism structure has a cylindrical lens shape with a convex rounded upward and a lower part. Is a general prism structure composed of an optical plane with a prism angle. In addition, there is a constant gap between each deformed prism structure (pattern). Therefore, the light incident to the lower side of the deformed prism structure is refracted to the front surface to improve the brightness, and the light incident to the upper curved portion is scattered and diffused to exhibit the viewing angle enlargement effect.
본 발명에서 제공하는 복합시트는 BLU 구성품 중 확산시트 또는 프리즘시트를 대체할 수 있고, 경우에 따라서는 복합시트 한 장으로 확산시트와 프리즘시트 두 장을 대체함으로써 비용절감 효과를 얻을 수 있으며, 특히 프리즘시트를 대체할 경우 보다 나은 휘도와 개선된 시야각을 구현할 수 있다. The composite sheet provided in the present invention can replace the diffusion sheet or prism sheet among the BLU components, and in some cases, the cost reduction effect can be obtained by replacing the diffusion sheet and two prism sheets with one composite sheet. Replacing the prism sheet provides better brightness and improved viewing angles.
본 발명에서 제공하는 복합시트는 고가의 프리즘시트의 사용을 줄이고 전체적으로 필요한 시트의 수를 줄임으로써, 보다 얇고 저렴하며 광효율이 높은 BLU를 가능하게 하며, 확산과 휘도 향상 기능을 갖춘 광학필름 중에서 실제 휘도 향상 기능이 프리즘시트 못지 않으면서 동시에 확산기능을 갖고 있으므로 보다 얇고 광효율이 우수한 LCD의 제조를 가능하게 한다.The composite sheet provided by the present invention reduces the use of expensive prism sheets and reduces the total number of required sheets, thereby enabling a thinner, cheaper and more efficient BLU, and real luminance among optical films with diffusion and brightness enhancement functions. Since the enhancement function has a diffusion function at the same time as the prism sheet, it is possible to manufacture a thinner and excellent light efficiency LCD.
본 발명에서 제공하는 복합시트는 투명한 기재필름의 양면 중 적어도 한쪽 면에 변형된 프리즘 구조가 배열된 미세패턴층이 존재한다. 변형된 프리즘 구조는 일반적인 프리즘 형태와 실린더렌즈의 형태를 복합시킨 것으로, 상부는 위로 볼록하게 라운딩 처리된 실린더 렌즈 모양이고 하부는 프리즘 각도를 갖는 광학적 평면으로 구성된 일반적인 프리즘 구조이다. 또, 각각의 변형된 프리즘 구조 사이에는 일정한 간격이 존재한다. The composite sheet provided in the present invention has a micropattern layer in which a deformed prism structure is arranged on at least one side of both surfaces of the transparent base film. The deformed prism structure is a combination of a general prism shape and a cylindrical lens shape. The upper prism structure is a cylindrical prism shape with a convex rounded upward, and a lower prism structure with an optical plane having a prism angle. In addition, there is a constant gap between each deformed prism structure.
본 발명에 따른 일체형 복합시트는 집광과 확산의 기능을 가지는 서로 다른 형태가 복합되어 있기 때문에 이에 따른 설계상의 여러 변수가 존재한다. 본 발명 복합시트의 바람직한 실시예를 도 1에 나타내었다. 도 1에서 일체형 복합시트에 영향을 주는 변수는 복합시트의 구조물에 영향을 끼치는 패턴(변형된 프리즘 구조)의 피치(pitch)(40)와 간격(50), 프리즘 각도(60), 실린더렌즈의 곡률반경(70), 패턴 높이(90)와 기재필름(10)의 두께이다. Since the integrated composite sheet according to the present invention has a composite of different shapes having the functions of condensing and diffusing, there are various variables in the design accordingly. A preferred embodiment of the composite sheet of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, the variables affecting the integrated composite sheet may include a pattern (deformed prism structure) affecting the structure of the composite sheet.
도 1에서 패턴의 피치(40)는 15∼300㎛ 범위이고, 패턴 사이의 간격(50)은 1∼50㎛ 범위이며, 프리즘 각도(60)는 30∼60° 범위이다. 또한, 실린더 렌즈(20) 의 곡률반경(70)은 바람직하게는 호의 밑변(80)의 1/2 보다 크며, 패턴의 높이(90)는 피치(40)의 1/2을 넘지 않는다.Of the pattern in Figure 1
또한, 복합시트의 미세패턴층은 바람직하게는 굴절률 1.50∼1.62의 고분자 수지로 형성된다. Further, the fine pattern layer of the composite sheet is preferably formed of a polymer resin having a refractive index of 1.50 to 1.62.
또, 복합시트의 기재 필름(10)은 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 또는 이들의 혼합물질로 이루어진다. 기재필름(10)의 두께는 바람직하게는 25∼500㎛이다. In addition, the
상기와 같은 형태의 미세패턴이 나타내는 효과는, 하부의 프리즘 부분(30))에서는 굴절과 집광이, 상부 실린더 렌즈 형태의 곡면부(20)에서는 확산이 각각 나타나게 된다. 이를 일반적인 프리즘과 비교하여 도 2에 나타내었다. 조명 광학 설계 프로그램으로 형상화한 뒤 광 경로를 비교하였는데, 도 2a는 종래 프리즘 시트의 광 경로이고, 도 2b는 본 발명에 의한 일체형 복합시트의 광 경로이다. 광 경로를 비교한 결과, 종래 프리즘 시트는 수직으로 입사하는 경우 100% 전반사 되어 하단으로 되돌아와 다시 리사이클하게 되며, 좌측에서 입사한 광은 매우 큰 각도를 가지고 출사하게 되어 사이드 로브(side lobe)를 발생시키는 원인이 되었다. 그러나 본 발명에 의한 일체형 복합시트의 경우는 수직으로 입사한 광들은 프리즘 형태의 부분에서는 100% 전반사하여 되돌아가지만 실린더렌즈 부분에서는 100% 전반사 되지 않고 출사되므로 프리즘 시트에 의해서 생기는 손실과 효율을 줄일 수 있으며, 좌측으로 들어오는 입사광의 경우에는 큰 각도로 출사하는 광이 없으므로 사이드 로브(side lobe)가 나타나지 않으면서 높은 휘도를 얻을 수 있었다. The effect of the fine pattern as described above is that the refraction and condensation in the
실시예Example 1 One
두께 188㎛인 광학용 PET를 베이스필름으로 하고 굴절률 1.545인 UV경화형 수지를 사용하여 피치 141.3㎛, 패턴 간 간격 5㎛, 프리즘 각도 46°, 패턴 높이 35㎛인 복합시트를 제조하였다. 이 복합시트의 휘도 및 시야각 특성을 시판되고 있는 프리즘 시트(3M, 모니터용, “비교예 1”) 및 확산시트(신화인터텍, 모니터용, “비교예 2”)와 비교하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 실험에서 정면휘도 및 색좌표는 일반 도광판을 기준으로, 그 위에 프리즘시트 또는 확산시트 또는 복합시트를 겹쳐 놓아 측정하였다.A composite sheet having an optical PET having a thickness of 188 μm as a base film and a UV curable resin having a refractive index of 1.545 was used for a pitch of 141.3 μm, an interval of 5 μm between patterns, a prism angle of 46 °, and a pattern height of 35 μm. The brightness and viewing angle characteristics of the composite sheet were compared with those of commercially available prism sheets (3M, monitor, "Comparative Example 1") and diffusion sheets (Shinhwa Intertek, monitor, "Comparative Example 2"). Shown in In the experiment, the front luminance and color coordinates were measured based on a general light guide plate, with a prism sheet or a diffusion sheet or a composite sheet superimposed thereon.
본 발명에 따른 복합시트는 LCD BLU에서 요구하는 필름 기능의 통합과 대면적 LCD에서 특히 요구되는 넓은 시야각에서의 균일하고 우수한 휘도 구현에 유용하게 적용될 수 있다.The composite sheet according to the present invention can be usefully applied for integrating the film function required in the LCD BLU and for realizing uniform and excellent luminance at a wide viewing angle especially required for a large area LCD.
도 1은 본 발명에 의한 복합시트의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a composite sheet according to the present invention.
도 2a는 종래 프리즘 시트의 광경로이고, 도 2b는 본 발명에 의한 복합시트의 광경로이다.Figure 2a is a light path of the conventional prism sheet, Figure 2b is a light path of the composite sheet according to the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10 : 기재필름10: base film
20 : 변형된 프리즘 구조의 상부 (실린더 렌즈 모양)20: upper part of the deformed prism structure (cylindrical lens shape)
30 : 변형된 프리즘 구조의 하부30: lower part of the deformed prism structure
40 : 피치(pitch)40: pitch
50 : 패턴 사이의 간격50: spacing between patterns
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KR1020070087291A KR20090022171A (en) | 2007-08-29 | 2007-08-29 | Brightness-enhanced optical sheet which has a diffusion fuction |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101234975B1 (en) * | 2009-09-11 | 2013-02-20 | 아사히 가세이 이-매터리얼즈 가부시키가이샤 | Light diffusing plate used for point light sources, and direct-lighting point-light-source backlight device |
US8550667B2 (en) | 2010-01-19 | 2013-10-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Optical film and organic light emitting display apparatus including the same |
WO2014209032A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Optical member and backlight unit comprising same |
-
2007
- 2007-08-29 KR KR1020070087291A patent/KR20090022171A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101234975B1 (en) * | 2009-09-11 | 2013-02-20 | 아사히 가세이 이-매터리얼즈 가부시키가이샤 | Light diffusing plate used for point light sources, and direct-lighting point-light-source backlight device |
US8550667B2 (en) | 2010-01-19 | 2013-10-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Optical film and organic light emitting display apparatus including the same |
WO2014209032A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Optical member and backlight unit comprising same |
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