KR20090047484A - 디스플레이 장치에 적합한 백라이트 - Google Patents

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KR20090047484A
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Abstract

디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 백라이트는 적어도 하나의 광원을 갖는 조명 장치, 및 실질적으로 균일한 굴절률을 가지며 매트릭스 어레이로 배치된 복수의 광 지향 돌출부를 갖는 투과 층 및 반사 층을 포함하는 후면 반사기 적층체를 포함한다. 투과 층은 복수의 광 지향 돌출부가 반사 층으로부터 멀어지는 방향으로 향한 상태로 반사 층과 조명 장치 사이에 배치된다. 복수의 광 지향 돌출부는 조명 장치의 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치된다.
디스플레이 장치, 백라이트, 광원, 투과 층, 반사 층, 반사기

Description

디스플레이 장치에 적합한 백라이트{BACKLIGHT SUITABLE FOR DISPLAY DEVICES}
본 발명은 액정 디스플레이(liquid crystal display) 장치와 같은 디스플레이 장치에 적합한 백라이트에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD) 장치와 같은 디스플레이 장치는, 예를 들어 텔레비전, 핸드-헬드(hand-held) 장치, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라, 및 컴퓨터 모니터를 포함하는 다양한 응용에 사용된다. 종래의 음극선관(cathode ray tube, CRT)과 달리, LCD 패널은 자체-조명형(self-illuminating)이 아니며, 따라서 때때로 조명 조립체 또는 "백라이트"를 필요로 한다. 백라이트는 전형적으로 하나 이상의 광원(예를 들어, 냉음극 형광관(cold cathode fluorescent tube, CCFT) 또는 발광 다이오드(LED))으로부터의 광을 LCD 패널에 결합시킨다.
2가지의 통상의 유형의 백라이트로는 직하형(direct-lit) 백라이트 및 에지형(edge-lit) 백라이트가 있다. 이들 2가지 유형의 백라이트는 디스플레이 장치의 가시 영역을 한정하는 백라이트의 출력 면에 대한 광원(들)의 배치에 있어서 상이하다. 에지형 백라이트에서, 광원 또는 광원들은 백라이트의 출력 면에 대응하는 영역 또는 구역 외측의 백라이트 구조의 외부 가장자리를 따라 배치된다. 광원 (들)은 전형적으로 도광체로 광을 방출하며, 이 도광체로부터 광은 백라이트의 출력 면을 조명하도록 추출된다. 직하형 백라이트에서는, 하나 이상의 광원들이 백라이트의 출력 면 바로 뒤에 배치된다.
LCD의 성능은 종종 그의 휘도에 의해 판단된다. 그러나, 휘도의 크기가 그의 가시 영역에 걸쳐 변한다면, 디스플레이의 뷰잉 능력(viewing experience)은 손상될 수 있다. 이는 분리된 광원들이 백라이트에 사용되는 경우 광원(들)으로부터의 거리가 증가함에 따라 휘도가 감소하기 때문에 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 구성이 제안되어 왔다. 예를 들어, 직하형 디스플레이에서, 개별 광원들로부터의 광을 혼합하기 위해 두꺼운 확산기 플레이트가 사용되었다. 에지형 디스플레이에서는, 광원(들)으로부터의 거리가 증가함에 따라 광의 추출을 증가시키기 위해 추출 도트(extraction dot)들이 함께 더 가깝게 배치되었다. 그러나, 이들 해결책은 산란과 흡수로 인한 광의 손실을 초래한다.
발명의 개요
일 구현예에서, 본 발명은 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 백라이트에 관한 것이다. 백라이트는 적어도 하나의 광원을 갖는 조명 장치, 및 실질적으로 균일한 굴절률을 가지며 매트릭스 어레이(matrix array)로 배치된 복수의 광 지향 돌출부(light-directing protrusion)를 갖는 투과 층 및 반사 층을 포함하는 후면 반사기 적층체를 포함한다. 투과 층은 복수의 광 지향 돌출부가 반사 층으로부터 멀어지는 방향으로 향한 상태로 반사 층과 조명 장치 사이에 배치된다. 복수의 광 지향 돌출부는 조명 장치의 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치된 다.
다른 구현예에서, 본 발명은 적어도 하나의 광원을 갖는 조명 장치, 및 결합제 내에 배치된 복수의 비드(bead)를 갖는 투과 층 및 반사 층을 포함하는 후면 반사기 적층체를 포함하는, 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 백라이트에 관한 것이다. 비드는 복수의 광 지향 돌출부를 형성하며, 결합제는 비드의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는다. 투과 층은 복수의 광 지향 돌출부가 반사 층으로부터 멀어지는 방향으로 향한 상태로 반사 층과 조명 장치 사이에 배치된다. 복수의 광 지향 돌출부는 조명 장치의 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치된다.
또 다른 구현예에서, 본 발명은 적어도 하나의 광원을 갖는 조명 장치, 및 실질적으로 균일한 굴절률을 가지며 매트릭스 어레이로 배치된 복수의 렌즈 형태(lenticular)의 광 지향 돌출부를 갖는 투과 층 및 반사 층을 포함하는 후면 반사기 적층체를 포함하는, 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 백라이트에 관한 것이다. 투과 층은 복수의 광 지향 돌출부가 반사 층으로부터 멀어지는 방향으로 향한 상태로 반사 층과 조명 장치 사이에 배치된다. 복수의 광 지향 돌출부는 조명 장치의 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치된다.
본 발명의 광학 장치의 이들 및 다른 태양들은 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 보다 용이하게 명백하게 될 것이다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명을 제조 및 사용하는 방법을 보다 용이하게 이해하도록, 본 발명의 예시적인 실시 형태들을 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 후면 반사기 적층체의 일 실시 형태의 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 후면 반사기 적층체의 다른 실시 형태의 개략 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트형 디스플레이의 예시적인 일 실시 형태의 개략 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트형 디스플레이의 예시적인 다른 실시 형태의 개략 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 반사 층의 예시적인 또 다른 실시 형태의 평면도.
도 6 및 도 7A 내지 도 7C는 이용가능한 반사기와 비교할 때의 본 발명의 실시 형태들로 인한 휘도 균일성 개선을 도시하는 도면.
도 8은 상이한 유형의 후면 반사기들을 구비한 디스플레이에 걸친 광도 분포를 도시하는 그래프.
도 9는 벌브(bulb)가 보이지 않을 때의 상태에 대응하는 다양한 공동 구성들의 S/D 비를 도시하는 선도.
도 10은 벌브가 보이지 않을 때의 상태에 대응하는 다양한 공동 구성들의 공동 깊이를 도시하는 선도.
하기의 설명은 도면을 참조하여 파악되어야 하며, 이들 도면에서 여러 도면의 유사한 요소들은 유사한 방식으로 번호가 매겨져 있다. 반드시 축척대로 도시된 것은 아닌 도면은 선택된 예시적인 실시 형태를 도시하며 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 구성, 치수 및 재료의 예들이 다양한 요소들에 대하여 예시되어 있지만, 당업자는 제공된 많은 예들이 이용될 수 있는 적합한 대안을 갖는다는 것을 인식할 것이다.
달리 지시되지 않는다면, 본 명세서 및 청구의 범위에 사용되는 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는다면, 상기 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 기술된 수치적 파라미터들은 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하는 당업자들이 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다.
종점(endpoint)들에 의한 수치 범위의 설명은 그 범위 내에 포함되는 모든 숫자를 포함하며(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함), 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 사용될 때, 단수형은 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않으면 복수의 지시 대상을 갖는 실시 형태를 포함한다. 예를 들어, "하나의 필름"이라는 언급은 1개, 2개 또는 그 이상의 필름을 갖는 실시 형태를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 사용될 때, "또는"이라는 용어는 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 일반적으로 이용된다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 백라이트에 사용될 수 있는 예시적인 후면 반사기 적층체(back reflector stack)(100)를 개략적으로 도시한다. 후면 반사기 적층체(100)는 반사 층(102)과 투과 층(104)을 포함한다. 투과 층(104)은 반사 층(102)으로부터 멀어지는 방향으로 향하는 투과 층의 표면 상에 매트릭스 어레이(matrix array)로 배치된 광 지향 돌출부(106)를 포함한다. 광 지향 돌출부(106)가 단면으로 도시되어 있지만, 본 발명의 목적을 위해 이들은 매트릭스 어레이로 배치된다. 이러한 매트릭스 어레이에서, 개별 광 지향 돌출부들은 행 및/또는 열을 갖는 직사각형 구성, 개별 요소들이 행 및/또는 열을 갖는 것으로 명확하게 특징지워질 수 없는 패턴을 형성하도록 서로에 대하여 각을 이루고/이루거나 측방향으로 오프셋된 구성, 또는 무작위 분포와 같이 개별 요소들의 분포가 임의의 식별가능한 패턴을 따르지 않는 구성으로 배치될 수 있다. 투과 층(104)은 실질적으로 균일한 굴절률을 갖는다. 바람직하게는, 투과 층의 굴절률은 하나의 위치에서 다른 위치로, 0.05, 0.03, 더 바람직하게 0.02, 그리고 더욱 더 바람직하게 0.01 초과로 변하지 않는다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 후면 반사기 적층체(100)는 추가 층(108)을 추가로 포함한다. 추가 층(108)은 선택적으로 확산기를 포함할 수 있다. 반사 층(102), 하나 이상의 추가 층 및 투과 층(104) 중 임의의 2개 이상의 층은, 예를 들어 에어 갭(air gap)에 의해 분리되거나, 다른 층 위에 하나의 층이 적층되거나, 또는 서로 부착될 수 있다.
임의의 2개 이상의 층은 당업자에게 공지된 임의의 적합한 수단 또는 방법에 의해 서로 부착될 수 있다. 예를 들어, 투과 층은 적합한 접착제에 의해 반사 층에 부착될 수 있거나, 투과 층은 반사 층 상에 코팅되고 이어서 건조 및/또는 경화될 수 있거나, 또는 투과 층은 예를 들어 공압출(co-extrusion)에 의해 반사 층이 함께 형성되는 상태로 함께 형성될 수 있다. 층들 중 하나 이상의 층, 예를 들어 중합체성 층은 접착력을 개선하기 위해 프라이밍될(primed) 수도 있다. 예시적인 프라이밍 기술은 화학적 프라이밍, 코로나 표면 처리, 화염 표면 처리, 섬광등(flashlamp) 처리 등을 포함한다.
하나의 예시적인 실시 형태에서, 확산기 필름은 감압 접착제(PSA)를 사용하여 반사 층에 라미네이팅될 수 있다. 확산기 필름은 두께가 0.13 ㎜ (5 밀(mil)) 내지 0.25 ㎜ (10 밀)일 수 있으며, 지지 기재로도 작용한다. 반사 필름의 UV로 인한 황변(yellowing)을 방지하도록 UV 흡수제가 PSA 또는 확산기 필름 내로 혼합될 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, UV 경화성 접착제가 사용될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시 형태에서, 중합체성 반사기가 확산성 스킨(diffusive skin)과 공압출되어 확산기 효과를 달성할 수 있으며, UV 흡수제가 스킨 내로 혼합될 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 확산성 코팅이 반사 층 상에 코팅될 수 있고, 이어서 반사 층은 PET 또는 PC와 같은 기재에 라미네이팅될 수 있다.
투과 층
반사 층에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치되며 그 표면 중 적어도 하나의 표면 상에 광 지향 돌출부를 갖는 투과 층의 추가가 일부 유리한 광학 특성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 투과 층은 백라이트의 출력 면에 걸쳐 휘도 균일성을 개선하는 것을 도울 수 있으며, 그 결과 전체 휘도의 희생 없이 그러한 백라이트를 사용하는 디스플레이의 외양이 개선된다.
광 지향 돌출부들은 조밀하게 채워질 수 있다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서 광 지향 돌출부들은 나란하고 서로 근접하게 배치될 수 있으며, 몇몇 예시적인 실시 형태에서는 실질적으로 서로 접촉하거나 바로 인접하게 배치될 수 있다. 광 지향 돌출부에 의해 점유되는 표면적의 양을 증가시키는 것은 본 발명에 따른 반사기 적층체를 포함하는 백라이트 또는 광학 디스플레이의 휘도 균일성에 있어서의 추가 이점을 제공한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 광 지향 돌출부들이 바람직하게는 비드화 층의 노출된 유용한 표면적 중 적어도 절반 이상(즉, 50% 이상), 더 바람직하게는 약 60% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 90% 이상을 점유한다면, 광 지향 돌출부들은 서로로부터 이격될 수 있다.
투과 층의 하나의 예시적인 실시 형태는 렌즈 형태의 광 지향 돌출부를 포함한다. 바람직하게는, 렌즈 형태의 광 지향 돌출부는 실질적으로 반구형이다. 이러한 예시적인 실시 형태의 전형적인 구현예는 그 구조물 반경의 약 60% 이내의 높이를 갖는 광 지향 돌출부를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 이러한 실시 형태는 그 구조물 반경의 약 40% 이내의 높이 또는 깊이를 갖는 돌출부 또는 함몰부를 포함하며, 가장 바람직하게는 본 발명의 이러한 실시 형태는 그 구조물 반경의 약 20% 이내의 높이 또는 깊이를 갖는 돌출부 또는 함몰부를 포함한다. 적어도 그 돌출부 반경의 약 60% 이내인 높이 또는 깊이를 갖는 광 지향 돌출부는 "실질적으로 반구형인" 것으로 지칭될 것이다.
실질적으로 반구형인 돌출부의 적합한 예시적인 반경은 약 2, 5, 8, 10, 12.5, 15, 17.5, 20, 25, 37.5, 45, 50, 60, 70 및 80 마이크로미터, 및 이들 예시적인 값들 중 임의의 값들 사이의 임의의 범위 내에 포함되는 반경을 포함한다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 실질적으로 반구형인 돌출부는 더 작을 수 있지만, 회절 효과를 야기할 정도로 작지 않으며, 또는 이들은 예를 들어 약 100 또는 150 ㎛ 또는 그 이상의 반경을 갖도록 더 클 수 있다. 전형적으로, 실질적으로 반구형인 돌출부의 크기는 광학 필름을 포함하는 디스플레이 장치의 관찰자가 용이하게 식별할 수 없도록 충분히 작아야 한다. 예를 들어, 돌출부는 예컨대 5 내지 50 ㎛ 범위의 평균 직경을 가질 수 있다. 전형적으로, 돌출부는 12 내지 30 ㎛ 범위, 또는 몇몇 실시 형태에서 12 내지 25 ㎛ 범위의 평균 직경을 갖는다. 적어도 몇몇 경우에, 더 작은 돌출부가 바람직한데, 그 이유는 단위 면적당 더 많은 돌출부의 추가를 가능하게 하여, 흔히 더 거칠거나 더 균일하게 거친 표면 또는 더 우수한 광 방향전환 효과를 제공하기 때문이다.
후면 반사기 적층체의 원하는 특성에 따라, 투과 층의 광 지향 돌출부들은 실질적으로 동일한 형상 및/또는 크기일 수 있고, 또는 이들은 적어도 2가지 이상의 실질적으로 상이한 형상 및 크기의 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라 구성된 투과 층은 더 큰 크기의 실질적으로 반구형인 구조물들 및 더 큰 크기의 구조물들 사이에 배치된 더 작은 크기의 실질적으로 반구형인 구조물들을 포함하여 투과 층의 주 표면의 대부분을 덮을 수 있다. 이러한 예시적인 실시 형태에서, 더 작은 돌출부의 반경은 이웃하는 더 큰 돌출부의 반경의 약 40%일 수 있으며, 또는 이는 더 큰 구조물을 갖는 2차원 어레이 내에 더 작은 구조물들이 조밀하게 채워지기에 충분히 작은 다른 적합한 반경일 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 실질적으로 반구형인 돌출부들은 적어도 3가지의 실질적으로 상이한 반경의 것일 수 있으며, 또는 이들은 다양한 상이한 반경들을 가질 수 있다.
몇몇 예시적인 실시 형태에서, 투과 층은 저 굴절률 또는 고 굴절률 중합체성 재료와 같은 투명하고 경화성인 중합체성 재료로부터 제조될 수 있다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 투과 층의 재료는 1.48 내지 1.65의 굴절률을 갖는다. 고 굴절률 재료의 경우 시야각이 더 좁아지는 대신에 더 높은 광학 이득을 달성할 수 있는 반면에, 저 굴절률 재료의 경우에는 광학 이득이 더 낮아지는 대신에 더 넓은 시야각을 달성할 수 있다. 예시적인 적합한 고 굴절률 수지는 미국 특허 제5,254,390호 및 제4,576,850호에 개시된 것들과 같은 이온화 방사선 경화성 수지를 포함하며, 상기 특허들의 개시 내용은 본 개시 내용과 모순되지 않는 범위 내에서 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명에 따른 투과 층의 광 지향 돌출부는 또한 비드에 의해 형성될 수 있다. 도 2는 결합제(214) 내에 분산된 비드들(212)을 포함하는 투과 층(204)의 이러한 예시적인 구성을 개략적으로 도시한다. 비드들(212) 중 적어도 일부는 돌출부(206)를 형성한다. 투과 층(204) 외에, 후면 반사기 적층체(200)는 반사 층(202), 및 선택적으로 추가 층(208)을 포함한다.
전형적으로, 비드화 층 내에 포함되는 비드는 실질적으로 투명하며 바람직하게는 투명한 고형 물품이다. 비드는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 투명한 재료, 예를 들어 유기(예를 들어, 중합체성) 또는 무기 재료로 만들어질 수 있다. 몇몇 예시적인 재료에는 제한됨이 없이 무기 재료, 예를 들어 실리카(예를 들어, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)의 지오스피어스(Zeeospheres™)), 알루미노규산나트륨, 알루미나, 유리, 활석, 알루미나와 실리카의 합금, 및 중합체성 재료, 예를 들어 액정 중합체(예를 들어, 미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트만 케미칼 프로덕츠, 인크.(Eastman Chemical Products, Inc.)로부터의 벡트람(Vectram™) 액정 중합체), 비결정성 폴리스티렌, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 가교결합된 폴리스티렌 입자 또는 폴리스티렌 공중합체, 폴리다이메틸 실록산, 가교결합된 폴리다이메틸 실록산, 폴리메틸실세스퀴옥산 및 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 바람직하게는 가교결합된 PMMA, 또는 이들 재료의 임의의 적합한 조합이 포함된다. 다른 적합한 재료는 실질적으로 불혼화성으로서, 입자 함유 층의 처리 동안 층의 재료 내에서 해로운 반응(분해)을 야기하지 않으며, 처리 온도에서 열분해되지 않고, 목적 파장 또는 파장 범위에서 광을 실질적으로 흡수하지 않는 무기 산화물 및 중합체를 포함한다.
비드는 일반적으로, 예를 들어 5 내지 50 ㎛ 범위의 평균 직경을 갖지만, 렌즈 형태의 광 지향 돌출부의 예시적인 크기와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 다른 비드 크기가 사용될 수 있다. 응용에 따라, 더 작은 비드, 더 큰 비드 또는 상이한 크기의 비드가 바람직하다. 임의의 형상을 갖는 비드가 사용될 수 있지만, 일반적으로는 몇몇 경우에 구형 비드가 바람직하다. 몇몇 실시 형태에서 비드 크기 분포는 +/- 50%일 수 있으며, 다른 실시 형태에서 이는 +/- 40%일 수도 있다. 다른 실시 형태는 단분산 분포를 포함하는, 40% 미만의 비드 크기 분포를 포함할 수도 있다.
전형적으로, 비드가 분산되는 결합제가 또한 실질적으로 투명하고 바람직하게는 투명하다. 대부분의 예시적인 실시 형태에서, 결합제 재료는 중합체성이다. 의도되는 용도에 따라, 결합제는 이온화 방사선 경화성(예를 들어, UV 경화성) 중합체성 재료, 열가소성 중합체성 재료 또는 접착성 재료일 수 있다. 한 가지 예시적인 UV 경화성 결합제는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 예를 들어 코그니스 컴퍼니(Cognis Company)로부터 입수가능한 포토머(Photomer™) 6010을 포함할 수도 있다.
이온화 방사선 경화성 결합제에 포함되는 광중합성 예비 중합체는 이온화 방사선에 의해서 라디칼 중합되는 또는 양이온 중합되는 작용기에 의해 그 구조 내에 혼입된다. 라디칼 중합되는 예비 중합체가 바람직한데, 그 이유는 그의 경화 속도가 빠르고 수지를 자유롭게 디자인할 수 있기 때문이다. 사용가능한 광중합성 예비 중합체에는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트 등과 같은 아크릴로일기를 갖는 아크릴 예비 중합체가 포함된다.
사용가능한 광중합성 단량체에는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 부톡시프로필 아크릴레이트 등과 같은 단일 작용성 아크릴 단량체, 1,6-헥산다이올 아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 다이아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 다이아크릴레이트, 하이드록시피발레이트 네오펜틸글리콜 아크릴레이트 등과 같은 2작용성 아크릴 단량체, 및 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 트라이메틸프로판 트라이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트 등과 같은 다작용성 아크릴 단량체가 포함된다. 이들은 개별적으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
광중합 개시제로서, 결합 절단(cleavage)을 유도하는 라디칼 중합 개시제, 수소를 빼내는 라디칼 중합 개시제, 또는 이온을 생성하는 양이온 중합 개시제를 사용할 수 있다. 개시제는 상기한 것들 중에서 예비 중합체 및 단량체에 대해 적절한 것으로서 선택된다. 사용가능한 라디칼 광중합 개시제에는 벤조인 에테르 시스템, 케탈 시스템, 아세토페논 시스템, 티옥산톤 시스템 등이 포함된다. 사용가능한 양이온형 광중합 개시제에는 다이아조늄 염, 다이아릴 아이오도늄 염, 트라이아릴 설포늄 염, 트라이아릴 피릴륨 염, 벤진 피리디늄 티오시아네이트, 다이알킬 페난실 설포늄 염, 다이알킬 하이드록시 페닐포스포늄 염 등이 포함된다. 이러한 라디칼형 광중합 개시제 및 양이온형 광중합 개시제는 단독으로 또는 이들의 혼합물로서 사용될 수 있다. 광중합 개시제는 자외선(UV) 방사선 경화성 수지에 필요하지만 고에너지 전자빔 방사선 경화성 수지에서는 생략될 수 있다.
이온화 방사선 경화성 재료는 광중합성 예비 중합체, 광중합성 단량체 및 광중합 개시제 이외에 필요에 따라 강화제(intensifier), 안료, 충전제, 비-반응성 수지, 표면 조정제(leveling agent) 등을 포함할 수 있다.
이온화 방사선 경화성 재료는 바람직하게는 비드화 층의 결합제 수지의 25 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 50 중량% 이상, 그리고 가장 바람직하게는 75 중량% 이상의 양으로 포함된다.
결합제는 또한 아크릴 폴리올 및 아이소시아네이트 예비 중합체로 이루어진 열경화성 우레탄 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등과 같은 열경화성 수지와, 폴리카르보네이트, 열가소성 아크릴 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 수지 등과 같은 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
투과 층 내의 비드의 양은 전형적으로, 예를 들어 광학 필름의 원하는 특성, 결합제 층에 사용되는 중합체의 유형 및 조성, 비드의 유형 및 조성, 및 비드와 결합제 사이의 굴절률 차이와 같은 요인에 좌우된다. 비드는 예를 들어 결합제의 100 중량부에 대해 적어도 100 내지 210 중량부의 양으로 제공될 수 있다. 본 발명의 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 비드는 예를 들어 결합제의 100 중량부에 대해 적어도 120 중량부, 결합제의 100 중량부에 대해 적어도 155 중량부, 결합제의 100 중량부에 대해 적어도 170 중량부, 또는 결합제의 100 중량부에 대해 적어도 180 중량부의 양으로 제공될 수 있다. 보다 적은 양은 필름 특성에 중대한 영향을 미치지 않을 수 있다.
비드는 코팅의 45 부피% 내지 70 부피%의 부피량으로 제공될 수 있다. 본 발명의 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 비드는 예를 들어 52 부피% 내지 70 부피%, 58 부피% 내지 70 부피%, 60 부피% 내지 70 부피%, 또는 62 부피% 내지 70 부피%의 부피량으로 비드화 층 내에 제공될 수 있다. 응용에 따라, 투과 층 내의 비드의 부피량은 코팅이 건조 및 경화되기 전에 측정되거나, 또는 코팅이 건조 및 경화된 후에 측정될 수 있다.
몇몇 예시적인 실시 형태에서, 비드와 결합제 사이의 굴절률 차이는 예를 들어 0 내지 0.05의 범위이다. 예를 들어, 비드와 결합제 사이의 굴절률 차이는 0.03 이하, 약 0.02 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 약 0.01 이하일 수 있다.
결합제 내에 분산된 비드를 포함하는 투과 층은 또한 평균 결합제 두께가 비드의 중간값 반경과 어떻게 관련되는가의 면에서 특징지워질 수 있다. 건조 및 경화된 결합제 두께가 비드의 중간값 반경으로부터 너무 멀리 떨어져 있지 않을 때, 투과 층은 개선된 광 지향 특징을 가질 것으로 여겨진다. 예를 들어, (광학 필름과 같은) 광학 물품의 주 표면 상의 직선 1인치에 걸친 평균 결합제 두께가 비드의 중간값 반경의 60%, 40% 또는 20% 이내일 경우 유리한 성능이 달성될 수 있는 것으로 여겨진다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 직선 2인치에 걸친 평균 결합제 두께는 비드의 중간값 반경의 60%, 40% 또는 20% 이내이다.
건조 결합제 두께는 예시적인 광학 물품의 단면을 만들고, 임의의 적합한 현미경 기술 및 장비를 사용하여 샘플의 1인치(또는 2인치)에 걸쳐 적어도 10개의 측정치를 취하며, 얻어진 측정치를 평균하여 건조 평균 결합제 두께 값을 산출함으로써 측정될 수 있다. 대안적으로, 건조 결합제 두께는 임의의 적합한 두께 계측기를 사용하여 전체 필름의 두께를 측정하고 코팅되지 않은 필름의 두께를 뺌으로써 측정될 수 있다.
결합제 내에 분산된 비드를 포함하는 투과 층은 또한 코팅 중량의 면에서 특징지워질 수 있다. 건조 및 경화된 코팅 중량이 원하는 범위 내에 있을 때, 투과 층은 유리한 광 지향 광학 특징을 가질 것으로 여겨진다. 상기 또는 다른 유리한 목적은 비드화 층 혼합물이 5 내지 50 g/㎡의 건조 중량을 갖도록 비드 대 결합제 비를 조정하고/하거나 기재 상에 비드/결합제 혼합물을 배치함으로써 달성될 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 기재 상에 배치된 비드화 층 혼합물은 10 내지 35 g/㎡, 15 내지 30 g/㎡, 또는 20 내지 25 g/㎡의 건조 중량을 가질 수 있다.
결합제 내의 비드의 단층 분포가 또한 투과 층의 유리한 광 지향 특징을 생성할 수 있다.
반사기
임의의 유형의 반사 층이 본 발명의 후면 반사기 적층체에 사용될 수 있다. 반사 층은 경면 반사성 성분, 확산 반사성 성분 또는 둘 모두를 포함하는 반사성을 가질 수 있다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 반사 층은 경면 반사기이다. 적합한 반사 층의 예에는, 비제한적으로 금속성 반사 층, 예컨대 은 코팅된 또는 알루미늄 코팅된 미러 또는 미러 필름, 중합체성 반사 층, 예컨대 다층 중합체성 반사 필름, 다층 유기 필름, 확산 코팅으로 코팅된 경면 반사기, 입자 로딩된 중합체성 필름, 입자 로딩된 보이드형(voided) 중합체성 필름 및 후면 산란 반사기가 포함된다. 예시적인 반사 편광 요소의 이러한 목록은 적합한 반사 편광 요소를 망라한 목록인 것을 의미하지 않는다. 예를 들어 입사 광의 적어도 40%, 적어도 50%, 바람직하게 적어도 70%, 그리고 더욱 바람직하게는 적어도 80%를 반사하는 임의의 반사 층이 사용될 수 있다.
다층 반사 층은 그에 입사된 광을 경면 반사시키기 위해 적어도 2가지의 상이한 재료들(바람직하게는 중합체들) 사이의 굴절률 차이에 의존한다. 예시적인 다층 반사기는, 예를 들어 모두 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,882,774호, 제6,080,467호, 제6,368,699호에 설명되어 있다. 다층 반사기의 구매가능한 한 형태는 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 강화 경면 반사기(Enhanced Specular Reflector, ESR)로서 시판되고 있다.
적합한 다층 중합체성 반사기는, 예를 들어 2축 배향된 복굴절성의 제1 중합체성 광학 층을 제2 중합체성 광학 층과 교번시킴(예를 들어, 개재시킴)으로써 제조될 수 있다. "복굴절성"이라는 용어는 직교하는 x, y 및 z 방향으로의 굴절률이 모두 동일하지 않은 것을 의미한다. 필름 또는 필름 내의 층의 경우에, x, y 및 z축의 편리한 선택은 필름 또는 층의 길이와 폭에 대응하는 x 및 y축과, 층 또는 필름의 두께에 대응하는 z축을 포함한다.
몇몇 실시 형태에서, 제2 광학 층은 배향된 층의 평면내(in-plane) 굴절률들과 상이한 등방성 굴절률을 갖는다. 대안적으로, 두 광학 층 모두가 굴절률에 따라 배향된 복굴절성 중합체로부터 형성될 수 있다. 제2 광학 층이 등방성이든 복굴절성이든, 제1 광학 층과 제2 광학 층 사이의 계면은 광 반사 평면을 형성한다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 제1 및 제2 광학 층의 굴절률은 z 방향을 따라 정합된다. 이러한 다층 반사기의 반사율은 층의 개수를 증가시킴으로써 또는 제1 층과 제2 층 사이의 굴절률 차이를 증가시킴으로써 증가될 수 있다.
백라이트 및 디스플레이
본 발명에 따른 후면 반사기 적층체는 디스플레이 시스템에 적합한 백라이트를 포함하는 다양한 응용에 사용될 수 있다. 특정 이론에 구애됨이 없이, 본 명세서에 설명된 신규한 직하형 백라이트 이면의 광학적 원리는 광원의 후방측으로부터 방출된 광의 비교적 적은 양만이 관찰자를 향한 광원 위의 영역으로 지향되는 것으로 여겨진다. 그 결과, 광원 위의 영역에서의 휘도의 수준이 경면 반사기에 의한 것보다는 높지만 확산 반사기에 의한 것보다는 낮아져서, 백라이트 출력의 전체 균일성이 개선된다.
도 3은 조명 장치(340) 및 후면 반사기 적층체(320)를 포함하는 백라이트 및 디스플레이 패널(360)을 포함하는 본 발명에 따른 하나의 예시적인 백라이트형 디스플레이 시스템(300)의 개략 단면도를 도시한다. 상기 설명된 바와 같이, 후면 반사기 적층체(320)는 반사 층 및 반사 층(322)과 조명 장치(340) 사이에 배치된 투과 층(324)을 포함한다. 관찰자는 백라이트로부터 반대편인 디스플레이 패널(360)의 면 상에 위치될 것이다.
이러한 예시적인 실시 형태에서, 조명 장치(340)는 도광체(342)의 에지(342a)에 광학적으로 결합된(또는 그로부터의 광이 에지로 들어가게 되는) 광원(344)을 포함한다. 예를 들어, 중실형 도광체의 경우 내부 전반사를 통해 그리고 중공형 도광체의 경우 단순히 반사를 통해 도광체(342) 내에서 전파된 후, 광은 디스플레이를 향한 도광체 표면(342c) 및 후면 반사기 적층체를 향한 도광체 표면(324b)을 통해 외부로 결합된다(즉, 빠져나가게 됨). 도광체 표면(342b)을 통해 빠져나가서 후면 반사기 적층체(320)에 도달하는 광은 이어서 반사 층(322)에 의해 반사되고, 투과 층(324)의 광 지향 돌출부에 의해 방향전환되며, 후면 반사기 적층체(320)에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치된 도광체(342)를 통하여 전달된다. 도 3에 도시된 도광체(342)는 일반적으로 직사각형 단면을 갖지만, 백라이트는 임의의 적합한 형상을 갖는 도광체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 도광체는 웨지형(wedge-shaped)일 수 있다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 광원은 도광체의 2개 이상의 에지에 배치될 수 있다.
도 4는 조명 장치(440) 및 후면 반사기 적층체(420)를 포함하는 백라이트 및 디스플레이 패널(460)을 포함하는 본 발명에 따른 다른 예시적인 백라이트형 디스플레이 시스템(400)의 개략 단면도를 도시한다. 상기 설명된 바와 같이, 반사기 적층체(420)는 반사 층(422) 및 반사 층(422)과 조명 장치(440) 사이에 배치된 투과 층(424)을 포함한다. 관찰자는 백라이트로부터 반대편인 디스플레이 패널(460)의 면 상에 위치될 것이다.
이러한 예시적인 실시 형태에서, 조명 장치(440)는 단면으로 도시되어 있는 긴 광원(444)과 같은 광원들의 어레이(예를 들어, 2개 이상)를 포함한다. 광원(444)에 의해 방출되어 후면 반사기 적층체(420)에 도달하는 광은 이어서 반사 층(422)에 의해 반사되고 투과 층(424)의 광 지향 돌출부에 의해 방향전환된다. 그러한 광의 적어도 대부분은 후면 반사기 적층체(420)에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치된 광원(444)을 향하여 다시 돌아가며, 결국 그 출력 면을 통하여 백라이트를 빠져나가고 디스플레이 패널(460)을 조명하도록 사용될 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 조명 장치는 LED의 매트릭스 어레이와 같은 광원들의 매트릭스 어레이를 포함할 수 있다.
일반적으로, 도 4에 도시된 바와 같은 직하형 유형의 백라이트는 후면 반사기 적층체에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치된 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 광원을 포함할 수 있다. 예시적인 광원으로는 CCFT, LED 또는 LED 어레이를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 반사 층 위에 배치된 복수의 확산 영역(540)을 포함하여 확산 영역(540)이 산재되어 있는 복수의 반사 영역(520)을 형성하는 다른 후면 반사기 적층체(500)를 도시한다. 확산 영역 및 반사 영역은 줄무늬 형상일 수 있다. 각각의 확산 영역(540)은 광 지향 돌출부의 매트릭스 어레이를 포함하는 본 발명의 투과 층으로서 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 구성된 후면 반사기 적층체는 광원들의 선형 또는 매트릭스 어레이를 갖는 조명 장치를 포함하는 백라이트에 유용할 수 있다. 이러한 예시적인 백라이트에서, 반사 층 상의 광원의 돌출부는 확산 영역과 정렬되어야 하고, 한편 광원들 사이의 개방부의 돌출부는 반사 영역과 정렬되어야 한다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 반사 층 상의 광원의 돌출부의 중심은 확산 영역의 중심과 정렬되어야 한다. 확산 영역의 폭은 반사 층 상의 광원의 대응하는 돌출부의 폭의 약 2 내지 3배일 수 있다. 후면 반사기 적층체의 이러한 예시적인 구성에서, 확산 영역(540)의 광 지향 돌출부는 백라이트의 광원에 정합된다.
그러나, 본 발명에 따른 전형적인 예시적인 백라이트에서, 투과 층의 광 지향 돌출부는 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치된다. 즉, 본 발명의 백라이트는 광 지향 돌출부의 형상 및/또는 크기와 광원(들)의 위치, 형상 및/또는 크기 사이에 어떠한 상관관계도 갖지 않는다. 이러한 특징은 투과 층 및 이러한 투과 층을 포함하는 백라이트를 제조하는 속도 및 단순성을 증진시키는 데 기여하며, 이는 이어서 상당한 비용 절감으로 이어질 수 있다.
일반적으로, 상기 설명된 구성요소 외에, 백라이트는 임의의 다른 적합한 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 확산기, 반사 편광기, 다층 반사 편광기, 예컨대 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 비퀴티(Vikuiti™) 이중 휘도 향상 필름(Dual Brightness Enhancement Film, DBEF), 흡수 편광기, 및 구조화된 표면 필름, 예컨대 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 비퀴티™ 휘도 향상 필름(BEF)이 포함될 수 있다. 다른 적합한 추가 필름은 투명 기재 및 그 상에 배치된 확산기 층을 포함하는 비드화 확산기 필름을 포함하며, 이 확산기 층은 결합제 내에 배치된 비드 또는 입자를 포함한다. 적합한 비드화 확산기가, 예를 들어 본 개시 내용과 모순되지 않는 범위 내에서 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,903,391호, 제6,602,596호, 제6,771,335호, 제5,607,764호 및 제5,706,134호에 설명되어 있다. 백라이트 디스플레이 시스템의 하나의 예시적인 실시 형태는 백라이트, 본 발명에 따른 광학 물품, 디스플레이 매체, 및 광학 물품과 디스플레이 매체 사이에 배치된 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 비드화 확산기 필름을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 구성된 예시적인 반사기 적층체의 다른 이점은 대부분의 백라이트에서 이들이 축상 휘도의 증가에 기여한다는 것이다. 특정 이론에 구애됨이 없이, 이러한 축상 휘도의 증가는 투과 층의 광 지향 돌출부의 굴절 특성으로부터 기인하는 것으로 여겨진다. 특히, 큰 각도로 투과 층에 입사되는 광은 투과 층 재료와 공기의 계면에서 다중 굴절 및/또는 내부 전반사(들)를 겪을 가능성이 크다. 이러한 굴절 및/또는 반사는 큰 각도의 입사 광을 디스플레이 패널에 직교하는 축에 보다 가깝게 방향전환시킬 것으로 예상된다.
이러한 효과는 웨지형 도광체를 포함하는 몇몇 백라이트에서 특히 유용할 수 있다. 반사기 적층체를 향한 웨지형 도광체의 출력 면을 빠져나가는 광은 보통 큰 입사 각도로 반사기 적층체에 입사한다. 몇몇 예시적인 실시 형태에서, 대부분의 광은 약 70도로 웨지형 도광체를 빠져나갈 것이지만, 정확한 각도는 응용에 따라 달라질 것이다. 전형적인 디스플레이는 디스플레이 패널에 직교하는 방향에서 보는 것으로 의도되기 때문에, 상기 언급한 큰 각도의 입사 광의 방향전환은 보다 우수한 뷰잉 능력으로 이어질 수 있다.
본 발명에 따라 구성된 후면 반사기 적층체 및 백라이트의 특성을 나타내는 하기의 실시예를 참조하여 본 발명이 추가로 설명될 것이다.
실시예 1
도 6 및 도 7A 내지 도 7C는 이용가능한 백색 확산 후면 반사기와 이용가능한 경면 후면 반사기에 대하여 신규한 후면 반사기 적층체의 벌브 숨김(bulb hiding) 능력을 비교하기 위해 사용될 수 있다. 이들 도면은 10개 벌브 샤프(Sharp) 76.2 ㎝ (30") LCD TV, 모델 번호 LC-30HV4V를 사용하여 얻었다. 원래의 TV는 12개 CCFL 벌브 및 백색 후면 반사기를 구비한다. 이들 실시예의 목적을 위해 후면 반사기에 대한 변형을 수행하였다. 도 6은 디지털 카메라(포토메트릭 컬러(Photometric Color) CCD 광 측정 시스템(Light Measurement System), 레이디 언트 이미징 컴퍼니(Radiant Imaging Co), 미국 워싱턴주 듀발)로 찍은 디지털 이미지이다. 수직선은 도 7A 내지 도 7C를 생성하도록 3개의 상이한 후면 반사기 영역에 대해 휘도 프로파일을 취한 위치를 나타낸다.
CCFL 벌브 이미지를 원래의 TV 세트를 구비한 스크린 상에서 볼 수 있으며, 이는 도 6의 가장 우측 부분과 도 6에 도시된 수직선 7A를 따른 휘도 선도인 도 7A에 도시되어 있듯이 불충분한 휘도 균일성을 나타낸다. 그 다음, 백색 후면 반사기의 중앙 부분을 ESR 필름 부분으로 대체하였으며 TV 백라이트의 잔여부는 변경하지 않았다. 스크린 상에서 벌브 이미지를 여전히 명확하게 볼 수 있었는데, 이는 도 6의 중앙 부분으로부터 명백하고 도 7B에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 그 다음, 세 번째로 백색 후면 반사기의 가장 좌측 부분을 본 발명에 따른 후면 반사기 적층체 부분으로 대체하였으며, 이는 도 6의 가장 좌측 부분에 도시되어 있다.
여기서, 비드와 결합제를 포함하는 투과 층은 일본 오사카 소재의 케이와 컴퍼니 리미티드(Keiwa Co. Ltd)로부터 입수한 비드화 확산기 타입 BS-04였다. 이러한 비드화 확산기의 투과율 및 헤이즈(haze)는 미국 메릴랜드주 실버 스프링 소재의 비와이케이 가드너(BYK Gardner)의 헤이즈-가드 플러스(Haze-gard Plus)에 의해 측정할 때 98% 및 89.1%로 측정되었다. 비드화 확산기의 이득은 이득 시험기(Gain Tester)에 의해 26%로 측정되었다. 이득 시험기는 광대역 광원(포스텍(Fostec) DCR II 광원(Light Source), 스콧 포스텍(Schott Fostec), 미국 뉴욕주 어번), 테플론 박스(Teflon box), 및 PR650 분광 광도계(Spectrophotometer)(포토 리서치 인크.(Photo Research Inc.), 미국 캘리포니아주 채스워스)로 이루어진다. 테플론 라이트 박스(Teflon light box)는 램버시안 확산 표면(Lambertian diffuse surface)을 생성한다. 샘플로부터 측정된 축상 휘도는 시험되는 광학 필름의 이득으로서 계산되는 라이트 박스의 축상 휘도에 대하여 비율로 나타낸다. ESR 필름은 반사 층으로 사용하였다. 스크린 상의 휘도 균일성은 도 6 및 도 7C에 도시된 바와 같이 상당히 개선되었다.
이들 데이터로부터, 본 발명의 예시적인 실시 형태는 확산 백색 후면 반사기 및 경면 후면 반사기보다 우수한 벌브 숨김 능력을 갖는 것으로 결론지을 수 있다.
실시예 2
이 실시예는 본 발명에 따른 예시적인 반사기 적층체가 종래의 확산 반사기보다 훨씬 더 효율적으로 휘도 균일성을 개선할 수 있음을 보여준다. 이 실시예에서의 백라이트는 종래의 12개 벌브 기반의 81.3 ㎝ (32") LCDTV와 유사한 35 ㎜ 벌브 간격 및 17 ㎜ 공동 깊이를 갖는 시험 베드였다. 상부 필름은 2 ㎜ 확산기 플레이트 및 BEF 프리즘이 그 상에 코팅된 DBEF(DTV)를 포함하였다.
본 발명에 따른 예시적인 반사기 적층체(실시예 1의 것과 동일함) 외에, 다양한 헤이즈 수준을 갖는 통상의 확산기 필름을 포함하는 확산 반사기 필름을 출력 휘도 균일성 개선의 정도에 대하여 시험 베드에서 시험하였다. 35%, 45%, 및 60%의 헤이즈 수준(헤이즈-가드 플러스(비와이케이 가드너, 미국 메릴랜드주 실버 스프링)에 의해 측정함)을 갖는 확산 필름을 ESR에 라미네이팅하여 시험에서 후면 반사기로서 사용하였다. 도 8은 디지털 카메라(포토메트릭 컬러 CCD 광 측정 시스템, 레이디언트 이미징 컴퍼니, 미국 워싱턴주 듀발)로 찍은, 각각의 유형의 후면 반사기 적층체에 대한 디스플레이의 수직 방향의 광도 단면을 도시한다. 도 8에서의 개별 피크들은 개별 CCFL 벌브들에 대응한다. 이 도면으로부터, 본 발명에 따른 반사기 적층체가 가장 우수한 출력 휘도 균일성 개선을 제공한다는 것을 용이하게 알 수 있다.
실시예 3
이 실시예의 경우, 투과 층은 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 비드화 확산기였다(케이와로부터의 비드화 확산기, "오파루스(OPALUS) BS-04", 100 ㎛ PET 기재 상의 140 ㎛ 두께, 헤이즈-가드 플러스(비와이케이 가드너, 미국 메릴랜드주 실버 스프링)에 의해 측정할 때 헤이즈 수준은 89.5%임). 이러한 투과 층은 옵트(Opt)1 감압 접착제(PSA)를 사용하여 ESR 필름에 라미네이팅하였다.
각각 25 ㎜, 30 ㎜, 및 35 ㎜의 벌브 간격으로, 3개의 시험 베드를 사용하였다. LCD TV용으로 구매가능한 비드화 확산기(GD), DBEF(D400), BEF, 및 BEF를 구비한 DBEF를 포함하는 다양한 조합의 전면 필름들을 사용하였다. 표준 백색 반사기와 본 발명에 따른 후면 반사기 적층체를 후면 반사기로서 사용하였다. 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 후면 반사기 적층체("변형된 ESR")의 성능을 종래의 확산 백색 후면 반사기("표준 백색")와 비교한 시험 결과를 도시한다. 데이터는 시각적 검사에 기초하였으며, 벌브가 필름 상에서 보이지 않을 때의 조건을 나타낸다. 벌브 위에 2 ㎜ 확산기 플레이트를 사용하였다.
도 9는 벌브가 육안으로 보이지 않을 때(양호한 벌브 숨김)의 다양한 공동 구성들의 S/D 비를 도시한다. S는 벌브 간격이고 D는 후면 반사기와 확산기 플레 이트의 하부 사이의 거리로서 정의된 공동 깊이이다. 도 9로부터, 본 발명의 후면 반사기 적층체는 표준 백색 반사기(1.4 내지 1.85)와 비교할 때 1.8 내지 2.1까지 S/D 비가 증가하는 것을 알 수 있다. 전형적인 81.3 ㎝ (32") LCDTV의 경우, 2.1의 S/D 비는 10개 벌브가 표준 16개 벌브 대신에 사용될 수 있음을 의미하고, 1.95의 S/D 비는 12개 벌브가 16개 벌브 대신에 사용될 수 있음을 의미한다.
이어서, 도 10은 벌브가 육안으로 보이지 않을 때(양호한 벌브 숨김)의 다양한 공동 구성들의 공동 깊이들(D)을 도시한다. 도 10에서 증명되는 바와 같이, 본 발명의 후면 반사기 적층체는 하기의 2가지 이점을 제공한다:
(i) 소정의 벌브 간격(예를 들어, 25 ㎜)으로, 더 얇은 백라이트 설계가 가능할 수 있다. 공동 깊이는 필름 조합에 따라 15 내지 18 ㎜ 깊이로부터 12 내지 14 ㎜까지 감소될 수 있다.
(ii) 표준 백색 후면 반사기를 구비한 25 ㎜ 벌브 간격의 경우 공동 깊이는 확산 ESR 후면 반사기 및 35 ㎜의 벌브 간격의 것과 매우 유사하거나 동일하다. 이는 확산 ESR 후면 반사기가 공동 깊이를 변경하지 않고서 벌브의 수를 줄이는 데 도움이 될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 광학 물품 및 장치가 구체적인 예시적인 실시 형태들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이들에 대한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 용이하게 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 장치; 및
    실질적으로 균일한 굴절률을 가지며 매트릭스 어레이(matrix array)로 배치된 복수의 광 지향 돌출부(light-directing protrusion)를 포함하는 투과 층 및 반사 층을 포함하는 후면 반사기 적층체 - 상기 투과 층은 복수의 광 지향 돌출부가 반사 층으로부터 멀어지는 방향으로 향한 상태로 반사 층과 조명 장치 사이에 배치됨 - 를 포함하며,
    복수의 광 지향 돌출부는 조명 장치의 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치되는, 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 백라이트.
  2. 제1항에 있어서, 조명 장치는 후면 반사기 적층체에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치된 도광체 및 도광체의 에지에 광학적으로 결합된 적어도 하나의 광원을 포함하는 백라이트.
  3. 제2항에 있어서, 도광체는 웨지형(wedge-shaped)인 백라이트.
  4. 제1항에 있어서, 조명 장치는 후면 반사기 적층체에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치된 적어도 하나의 광원을 포함하는 백라이트.
  5. 제1항에 있어서, 반사 층은 경면 반사 성분을 갖는 백라이트.
  6. 제1항에 있어서, 반사 층은 적어도 2개의 상이한 중합체성 재료의 복수의 개재된 층을 포함하는 백라이트.
  7. 제1항에 있어서, 반사 층은 확산 반사 성분을 갖는 백라이트.
  8. 제1항에 있어서, 반사 층은 70% 이상의 반사율을 갖는 백라이트.
  9. 제1항에 있어서, 후면 반사기 적층체는 투과 층과 반사 층 사이에 배치된 확산기를 추가로 포함하는 백라이트.
  10. 제1항에 있어서, 투과 층은 반사 층에 부착되는 백라이트.
  11. 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 장치; 및
    결합제 내에 배치된 복수의 비드(bead)를 포함하는 투과 층 및 반사 층을 포함하는 후면 반사기 적층체 - 상기 비드는 복수의 광 지향 돌출부를 형성하며, 상기 결합제는 비드의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖고, 상기 투과 층은 복수의 광 지향 돌출부가 반사 층으로부터 멀어지는 방향으로 향한 상태로 반사 층과 조명 장치 사이에 배치됨 - 를 포함하며,
    복수의 광 지향 돌출부는 조명 장치의 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치되는, 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 백라이트.
  12. 제11항에 있어서, 결합제의 굴절률은 비드의 굴절률의 0.1 이내인 백라이트.
  13. 제11항에 있어서, 결합제는 이온화 방사선 경화성 재료를 포함하는 백라이트.
  14. 제11항에 있어서, 조명 장치는 후면 반사기 적층체에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치된 도광체 및 도광체의 에지에 광학적으로 결합된 적어도 하나의 광원을 포함하는 백라이트.
  15. 제14항에 있어서, 도광체는 웨지형인 백라이트.
  16. 제11항에 있어서, 조명 장치는 후면 반사기 적층체에 의해 반사된 광의 광학 경로 내에 배치된 적어도 하나의 광원을 포함하는 백라이트.
  17. 제11항에 있어서, 비드에 의해 형성된 광 지향 돌출부는 투과 층의 주 표면의 단위 면적당 약 50% 이상을 덮는 광학 물품.
  18. 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 장치; 및
    실질적으로 균일한 굴절률을 가지며 매트릭스 어레이로 배치된 복수의 렌즈 형태(lenticular)의 광 지향 돌출부를 포함하는 투과 층 및 반사 층을 포함하는 후면 반사기 적층체 - 상기 투과 층은 복수의 광 지향 돌출부가 반사 층으로부터 멀어지는 방향으로 향한 상태로 반사 층과 조명 장치 사이에 배치됨 - 를 포함하며,
    복수의 광 지향 돌출부는 조명 장치의 임의의 광원에 정합되지 않는 구성으로 구성 및 배치되는, 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 백라이트.
  19. 제18항에 있어서, 렌즈 형태의 광 지향 돌출부는 실질적으로 반구형인 디스플레이.
  20. 제18항에 있어서, 렌즈 형태의 광 지향 돌출부는 투과 층의 주 표면의 단위 면적당 약 50% 이상을 덮는 광학 물품.
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