KR20110049732A

KR20110049732A - 신규한 액정디스플레이용 터닝 필름

Info

Publication number: KR20110049732A
Application number: KR1020100109370A
Authority: KR
Inventors: 자이앙-동 미; 신유 쥬; 제후다 그리너
Original assignee: 에스케이씨하스디스플레이필름(유)
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2011-05-12
Also published as: TWI446030B; JP2011100131A; TW201124761A; EP2320255A2; EP2320255A3; CN102103226A

Abstract

본 발명은 목표각을 향해 광을 재배향하는 광 재배향 물품을 제공하고, 광 재배향 물품은, 복수 개의 광 재배향 구조체들을 포함하는 입사면을 포함한다. 각각의 광 재배향 구조체는 (ⅰ) 입사각의 범위에 걸쳐 입사 조사를 받아들이는, 제 1 경사 베이스각(β₁), 제 2 경사각(β₂) 및 제 1 반 정점각(α₂)에 의해 한정됨으로써 일 방향으로 수직으로부터 이격되도록 경사진, 2개의 경사들을 갖는 근접면; 및 (ⅱ)제 2 베이스각(γ₁) 및 제 2 반 정점각(α₁)에 의해 한정됨으로써, 입사면에 대하여 반대방향으로, 수직으로부터 이격되도록 경사진 원격면을 갖는다. 게다가, 광 재배향 구조체들은 입사면의 반대면에 있는 출사면을 갖고, 근접면 및 원격면은 각도(α₁ + α₂)로 상호 간에 마주보고, 베이스각(β₁)은 90도 이상이다.

Description

신규한 액정디스플레이용 터닝 필름{NOVEL TURNING FILM FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAYS}

본 발명은 일반적으로 표면으로부터 루미넌스(luminance)를 향상시키는 디스플레이 조사 물품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도광판으로부터 광을 재배향하는 다중 경사들을 갖는 터닝 필름에 관한 것이다.

액정디스플레이(LCD)는 다양한 컴퓨터, 기기 및 엔터테인먼트 어플리케이션을 위한 바람직한 디스플레이 형태로 되어가고 있으면서 지속적으로 가격 및 성능 면에서 향상된다. 종래의 랩톱 컴퓨터 디스플레이에 사용된 투과형 LCD는 바깥쪽으로 LCD를 향해 광을 배향하는 LCD 후면에 위치된 광 제공면을 갖는, 백라이트 디스플레이의 형태이다. 계속해서 컴팩트하고 낮은 가격인 동시에 현저하게 균일한 휘도를 갖는 적절한 백라이트 장치를 제공하는 시도가 2 개의 기초적인 접근법들 중 하나에 따라 언급되어 왔다. 첫번째 접근법에서, 광 제공면은 넓은 범위의 각도에 걸쳐 본질적으로 일정한 루미넌스를 갖는, 상당히 산란된, 본질적인 램버시안 광 분포를 제공하는 데 사용된다. 첫번째 접근법에 따라, 축-상(on-axis) 및 근접-축(near-axis) 루미넌스를 증가시키는 목표를 갖는, 다수의 휘도 향상 필름들은 더 콜리메이팅된(collimated) 조사를 제공하기 위하여 램버시안 분포를 갖는 이런 광의 일부를 재배향하는 데에 제안되어 왔다.

백라이트 조사를 제공하는 두번째 접근법은 측면에 위치된 램프 또는 다른 광원으로부터 입사광을 받아들이고 내부 전반사(TIR)를 사용하여 내부적으로 이런 광을 안내하는 도광판(LGP)을 채택하여 광이 좁은 범위의 각도에 걸쳐 LGP로부터 방사되도록 한다. LGP로부터의 출사광은 일반적으로 70도 이상과 같은, 수직에 대하여 상당히 가파른 각도로 존재한다. 이어서, 이런 두번째 접근법으로, 광 재배향 물품의 일 형태인, 터닝 필름은 LGP로부터 수직을 향해 방사된 광출사를 재배향하는 데에 사용된다. 뉴욕, 볼드윈, Clarex, Inc.로부터 이용가능한 HSOT(Highly Scattering Optical Transmission) 도광패널을 구비하는 것과 같은, 광 재배향 물품 또는 광 재배향 필름으로 광범위하게 명명된, 배향성 터닝 필름은, 제조에 있어 확산 필름 또는 도트 프린팅(dot printing)에 대한 필요없이, 이런 형태의 균일한 백라이트를 제공하는 향상된 해결책을 제공한다. HSOT 도광패널 및 배향성 터닝 필름의 다른 형태들은 광을 도광판으로부터 수직을 향하거나 일반적으로 2차원면에 대하여 거의 수직인 몇몇 다른 적절한 목표각을 향해 재배향하는, 다양한 조합으로, 프리즘 구조체들의 배열을 사용한다. 일 실시예로서, 미국특허 제6,746,130호(오카와)는 LGP 조사에 대하여 터닝 필름으로서 작용하는 광 제어 시트를 설명한다.

도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)에서 도광판(10)의 전체적인 기능이 도시된다. 광원(12)으로부터의 광은 입사면(18)에 입사되고 도광판(10)을 통과하며, 이는 도시된 바와 같이 일반적으로 웨지형이다. 내부 전반사(TIR) 상태가 방해되고 이어서 가능한 대로 반사면(142)으로부터 반사될 때까지 광은 도광판(10) 내에서 전달되고, 출사면(16)에서 도광판을 빠져나간다. 이어서 이런 광은 터닝 필름(20)을 지나고 LCD 또는 다른 형태의 공간 광 모듈레이터(modulator)와 같은 광 게이팅 장치(light-gating device) 또는 광을 변조하는 다른 2차원 백라이트 구성요소를 조사하여 배향된다. 대부분의 조건하에서 최적화된 관점에 대하여, 방사된 광은 거의 수직(V)인 상대적으로 좁은 각도 범위에 걸쳐 제공되어야 한다. 폴라라이저(124; polarizer)는 일반적으로 변조를 위한 적절하게 편광된 광을 갖는 액정 셀(liguid crystal cell)과 같은 광 게이팅 장치(120)를 제공하기 위하여 조사 경로 내에 위치된다. 반사 폴라라이저(125)는 흡수 폴라라이저(124)와 터닝 필름(20) 사이에 위치될 수 있다.

도 2를 참조하면, 중요한 각도와 기하학적인 관계를 도시하는, 도광판(10)과 함께 사용되는 종래의 터닝 필름(20a)의 개략적인 단면도가 도시된다. 터닝 필름(20a)은 아래쪽으로 도광판(10)을 향해 대면하는 다수의 프리즘 구조체들을 갖고, 각각의 구조체는 (도 1의 구체예에서 도시된 바와 같이, 광원(12)에 대하여 근접한) 근접면(24) 및 원격면(26)을 가지며, 양측은 수평(S)에 대하여, 정점각(α) 및 베이스각들(β1, β2)에 의해 결정됨으로써 필름 수직 방향(V)으로부터 비스듬하다. 도광판(10)으로부터의 광은 약 중앙 입사각(θ_in)인 작은 범위의 각도에 걸쳐 입사한다. LC 디스플레이 요소에 전달된 광의 출사각(θ_out)은 중앙 입사각(θ_in), 터닝 필름(20a)의 굴절률(n) 및 원격면(26)이 비스듬한 곳에서의 베이스각(β1)을 포함하는 다수의 인자들에 의해 결정된다. 방사된 광에 대한 출사각(θ_out)은 바람직하게는 터닝 필름(20a)에 대하여 수직이고, 그러나 출사각(θ_out)은 목표각으로 고려될 수 있고, 이는 몇몇 어플리케이션에 대한 수직에 대한 약간의 경사로 존재할 수 있다. 대부분 종래의 터닝 필름들에 대하여, 목표각은 거의 수직이다. 일반적인 배열에서, 베이스각들(β1, β2)은 약 56도이고, 정점각(α)은 68도이다. 약 70°인 입사각(θ_in)을 갖는 1차 광선(50a)은 거의 수직 방향으로 재배향된다. 그러나, 약 70°보다 작은 입사각(θ_in)을 갖는 2차 광선들(50c, 50c1)은 도 2에 도시된 바와 같은 경로들을 취할 수 있다. 2차 광선(50c1)은 수직 방향으로부터 상대적으로 큰 각도를 향하여 재배향된다. 또한, 2차 광선(50c)은 광 출사면(92)에 의해 전체적으로 다시 반사된다. 따라서, 이런 현존하는 터닝 필름의 광 활용은 만족스럽지 않다.

도 3을 참조하면, 다중의 경사들을 갖는 향상된 터닝 필름(90a)의 개략적인 단면도가 도시된다. 광 활용을 향상시키는 동시에, 터닝 필름(90a)은 일반적으로 90°보다 작은 베이스각(β1)을 갖는다. 더욱이, 터닝 필름(90a)의 제조 시에, 터닝 필름(90a)의 비대칭성으로 인해 정확하게 베이스각(β1)을 제어하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치 및 어플리케이션의 몇몇 형태에 적합한 터닝 필름에 대하여 제안된 해결책이 존재하는 반면에, 향상된 터닝 필름에 대한 필요가 남아있다.

본 발명은 목표각을 향해 광을 재배향하는 광 재배향 물품을 제공하고, 광 재배향 물품은 (a) 복수 개의 광 재배향 구조체들을 포함하는 입사면(각각의 광 재배향 구조체는 (ⅰ) 입사각의 범위에 걸쳐 입사 조사를 받아들이는, 제 1 경사 베이스각(β₁), 제 2 경사각(β₂) 및 제 1 반 정점각(α₂)에 의해 한정됨으로써 일 방향으로 수직으로부터 이격되도록 경사진, 2개의 경사들을 갖는 근접면; (ⅱ) 제 2 베이스각(γ₁) 및 제 2 반 정점각(α₁)에 의해 한정됨으로써, 입사면에 대하여 반대방향으로, 수직으로부터 이격되도록 경사진 원격면을 갖는다); 및 (b) 입사면의 반대면에 있는 출사면을 포함하되, 근접면 및 원격면은 각도(α₁ + α₂)로 상호 간에 마주보고, 베이스각(β₁)은 90도 이상이다.

또한 본 발명은 목표각을 향해 광을 재배향하는 광 재배향 물품을 제공하고, 광 재배향 물품은 (a) 복수 개의 광 재배향 구조체들을 포함하는 입사면(각각의 광 재배향 구조체는 (ⅰ) 입사각의 범위에 걸쳐 입사 조사를 받아들이는, 제 1 경사 베이스각(β₁), 제 2 경사각(β₂) 및 제 1 반 정점각(α₂)에 의해 한정됨으로써 일 방향으로 수직으로부터 이격되도록 경사진, 2개의 경사들을 갖는 근접면; (ⅱ) 제 2 베이스각(γ₁) 및 제 2 반 정점각(α₁)에 의해 한정됨으로써, 입사면에 대하여 반대방향으로, 수직으로부터 이격되도록 경사진 원격면을 갖는다); 및 (b) 입사면의 반대면에 있는 출사면을 포함하되, 근접면 및 원격면은 각도(α₁ + α₂)로 상호 간에 마주보고, 2 개의 인접한 광 재배향 구조체들은 갭(G) 및 피치(P)를 가지며, G/P는 약 0.08 내지 0.12의 범위에서 존재한다.

도 1은 종래의 디스플레이 장치의 구성요소를 도시하는 단면도이다.
도 2는 아래쪽으로 도광판을 향하여, 대면하는 프리즘 구조체를 갖는 터닝 필름을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 90°보다 작은 베이스각을 갖는 프리즘 구조체들의 근접면 상에 2개의 경사들을 갖는 종래의 터닝 필름의 단일 유닛을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 90°이상인 베이스각을 갖는 터닝 필름의 2개의 유닛들을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 갭(G)을 갖는 터닝 필름의 2개의 유닛들을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 LCD 디스플레이 시스템에서 본 발명의 터닝 필름을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 6a는 터닝 필름의 광 재배향 구조체의 그루브들에 대하여 45도로 배향된 한 쌍의 폴라라이저들을 갖는 LCD를 도시하는 개략적인 평면도이다.
도 6b는 터닝 필름의 광 재배향 구조체의 그루브들에 대하여 평행 또는 수직으로 배향된 한 쌍의 폴라라이저들을 갖는 LCD를 도시하는 개략적인 평면도이다.
도 6c는 아치형 그루브들을 갖는 터닝 필름을 도시하는 개략적인 평면도이다.

본 발명의 장치는 일반적으로 프리즘과 같이 형상으로 된 광 재배향 구조체들을 사용한다. 참 프리즘들은 적어도 2개의 평평한 면들을 갖는다. 그러나, 광 재배향 구조체들의 하나 이상의 표면이 모든 구체예들에서 평면일 필요가 없으나 만곡되거나 다중의 영역들을 가질 수 있기 때문에, 더 일반적인 용어인 "광 재배향 구조체"가 본 명세서에서 사용된다.

도 3은 광 입사면(94) 및 광 출사면(92)을 갖는 기판(96)을 포함하는, 터닝 필름(90a)의 하나의 유닛을 도시한다. 필름(90a)의 광 입사면(94)의 면 상에는 점들(P1, P2, P3, P4)에 의해 설명되고 근접면(24)과 원격면(26)에 의해 특징지어진 프리즘 구조체가 존재하고, 근접면은 적어도 제 1 플랫 세그먼트(flat segment)(24a) 및 제 2 플랫 세그먼트(24b)로 구성되며, 제 1 세그먼트(24a)와 수평방향(S) 사이의 각도(β₂)는 제 2 세그먼트(24b)와 수평방향(S) 사이의 각도(β₁)보다 작다. 프리즘 구조체는 2개의 반 정점각들(α₁, α₂), 피치(P) 및 높이(H), 및 3 개의 투영 치수들(L₁, L₂, L₃)에 의해 더 설명될 수 있다. 프리즘 구조체는 굴절률이 n인 재료로 제작되고, 기판은 n보다 크거나 같거나 작은 굴절률을 가질 수 있다. 도광판(10)으로부터의 1차 광선(50a), 1차 광선(50a)보다 큰 입사각을 갖는 2차 광선(50b), 및 1차 광선(50a)보다 작은 입사각을 갖는 2차 광선(50c)이 다음과 같이 특징지어지기 위하여 프리즘 구조체의 굴절률(n) 및 형상이 선택된다: 1차 광선(50a)은 근접면(24)의 제 1 세그먼트(24a)에 의해 굴절되고, 이어서 원격면(26)에서 내부 전반사에 의해 굴절되며, 결국 (일반적으로 필름의 수직으로부터 5도 내에서) 목표각을 향하여 빠져나간다; 2차 광선(50b)은 또한 근접면(24)의 제 1 세그먼트(24a)에 의해 굴절되고, 이어서 원격면(26)에서 내부 전반사에 의해 굴절되며, 결국 1차 광선(50a)보다 원래 방향으로부터 더 많이 휜 방향으로 빠져나간다; 2차 광선(50c)은 근접면(24)의 제 2 세그먼트(24b)에 의해 굴절되고, 이어서 원격면(26)에서 내부 전반사에 의해 굴절되며, 결국 제 2 세그먼트(24b)가 제 1 세그먼트(24a)와 같은 경사를 가진다면 빠져나갈 방향보다 목표각에 더 근접한 방향으로 빠져나간다.

도 4a는 광 입사면(94) 및 광 출사면(92)을 갖는 기판(96)을 포함하는, 본 발명에 따른 터닝 필름(90b)의 2 개의 인접한 유닛들을 도시한다. 필름(90b)의 광 입사면(94)의 면 상에는 하나의 유닛에 대한 점들(P1, P2, P3, P4) 및 다른 유닛에 대한 점들(P1', P2', P3', P4')에 의해 설명되고 근접면(24)과 원격면(26)에 의해 특징지어진 프리즘 구조체가 존재하고, 근접면은 적어도 제 1 플랫 세그먼트(24a) 및 제 2 플랫 세그먼트(24b)로 구성되며, 제 1 세그먼트(24a)와 수평방향(S) 사이의 각도(β₂)는 제 2 세그먼트(24b)와 수평방향(S) 사이의 각도(β₁)보다 작다. 프리즘 구조체는 2개의 반 정점각들(α₁, α₂), 피치(P) 및 높이(H), 및 3 개의 투영 치수들(L₁, L₂, L₃)에 의해 더 설명될 수 있다. 프리즘 구조체는 굴절률이 n인 재료로 제작되고, 기판은 n보다 크거나 같거나 작은 굴절률을 가질 수 있다. 도광판(10)으로부터의 1차 광선(50a), 1차 광선보다 큰 입사각을 갖는 2차 광선(50b) 및 1차 광선보다 작은 입사각을 갖는 2차 광선(50c)이 도 3에 도시된 터닝 필름(90a)과 유사한 특징을 갖기 위하여 프리즘 구조체의 굴절률(n) 및 형상이 선택된다.

본 발명의 일 양상에 따라, 향상된 터닝 필름(90b)은 β₁≥90°인 근접 베이스각(β₁)을 갖는다. 도 4a에서, 베이스각(β₁)이 날카로우나, 점들(P1', P1) 근처에서 곡률일 수 있다는 것을 의미하는, 둥글 수 있다는 것을 주목하라.

본 발명의 다른 양상에 따라, 향상된 터닝 필름(90b)은 2 개의 인접한 프리즘들의 베이스점들(P4', P1) 사이에서 갭(G)을 가질 수 있다. 따라서, L₁/P + L₂/P + L₃/P = 1이 유지되면서, 투영 치수(L₁)는 하나의 프리즘의 2 개의 인접한 점들의 수평 방향(S)으로 투영된 좌표들 사이에서의 차이기에 음수이다.

터닝 필름(90b)의 ("I"로 나타난) 발명예와 ("C"로 나타난) 비교예는 표 1과 표 2에서 도시된다. 이런 실시예들 모두에서, 굴절률(n)은 1.5로 고정된 상수이고, 비록 프리즘들의 피치(P)는 15 내지 150㎛의 범위에서 존재할 수 있고, 바람직하게는 20 내지 75㎛의 범위에서 존재할 수 있으며, 더 바람직하게는 25 내지 50㎛의 범위에서 존재할 수 있더라도, 약 50㎛이다. n 및 P가 고정된 상수일 때, 터닝 필름(90b)의 형상을 특정하는 4개의 독립적인 파라미터(parameter)들이 존재하고, 이는 L₁/P, L₂/P, β₁ 및 β₂ 이도록 선택된다. 높이(H) 및 각도들은

로서 계산될 수 있고, 여기서,

이다.

α₁ = α₂ 일 때,

또는

가 이어진다.

상기의 설명과 일치하면, β₁ = 90°일 때,

이고; β₁ ≥= 90°일 때,

이다.

표 1 과 표 2에서, 행들 L₁/P, L₂/P, β₁ 및 β₂는 독립 파라미터이다. L₂/P는

α₁ = α₂ = 90°- β₂ 및 및 α ≡ 2α₁를 보장하도록

이도록 선택된다. 4개의 오른쪽 대부분의 행들은 총 출력, 최대 강도비율, 최대 강도각 및 축상 강도비율에 대한 터닝 필름의 결과를 나타낸다. 본 발명의 터닝 필름은 85%이상의 출력, 1.1 이상의 최대 강도비율 및 -5°내지 5°의 최대 강도각을 갖는다.

표 1은 β₁ ≥ 90°일 때 G/P 및 β₁의 영향을 요약한다.

표 1에서, 실시예 C1.1 내지 C1.7, C1.8 내지 C1.11 및 I1.1 내지 I1.6은 α₁ = α₂ = α = 34°이고 β₂ = 56°인 경우, β₁, L₁/P, L₂/P 및 G/P의 영향을 도시한다. 발명예 I1.1 내지 I1.6의 터닝 필름들은 모두 β₁ ≥ 90°을 갖고, 높은 출력 (>0.88), 큰 최대 피크 강도비율 (≥1.10) 및 작은 수직으로부터의 최대 강도각 (≤±5°)인 기준을 충족한다. β₁ 이 90° 내지 98°의 바람직한 범위를 벗어나거나, G/P가 0.19과 0.07 사이의 바람직한 범위를 벗어날 때, 비교예 C1.1 내지 C1.7로부터의 출력은 열등한 성능을 나타내면서, 출력 (>0.85), 최대 강도비율 (≥1.10) 및 최대 강도각 (≤±5°)에 대한, 모든 기준을 충족하지 않는다.

0 또는 바람직한 범위를 벗어난 G/P를 갖는, 비교예 C1.8 내지 C1.11과 비교하면, 본 발명의 실시예 I1.1 내지 I1.6은 2개의 인접한 프리즘들의 베이스점들(P4, P4' 또는 P1, P1') 사이의 갭 및/또는 β₁ ≥ 90°인 베이스각(β₁)의 존재로 인해 제조를 더 용이하게 할 수 있다.

표 2는 β₁ ≥ 90°일 때 G/P의 영향을 요약한다.

표 2는 다른 파라미터들이 L₁/(P-G) = -0.10119, L₂/(P-G) = 0.20641, β₁ = 95.7°, β₂ = 56°, α₁ = α₂ = α = 34° 및 n = 1.5로 일정하게 유지될 때 G/P의 영향을 도시한다. 이런 파라미터들에 의해 특정된 프리즘들의 형상은 표 1에서의 실시예 I1.2와 동일하다.

발명예 I2.1 내지 I2.17의 터닝 필름들은 높은 출력 (>0.88), 큰 최대 피크 강도비율 (≥1.10) 및 작은 수직으로부터의 최대 강도각 (≤±5°)인 기준을 충족하는 반면에 비교예 C2.1 내지 C2.4는 충족하지 않는다. 우선 최대 강도비율은 G/P에 따라 감소되고, 이어서 G/P에 따라 증가한다는 것을 주목하라. G/P가 약 0.08 내지 0.12의 범위에 존재할 때 최대 강도비율은 약 1.15의 국부 최대값에 도달한다. G/P가 더 증가함에 따라, 최대 강도비율은 감소하다가 이어서 G/P가 약 0.21일 때 약 1.14의 두번째 국부 최대값으로 증가한다. G/P가 약 0.25보다 클 때, 최대 강도비율은 실시예 C2.1 내지 C2.4에 도시된 바와 같이, 1.10보다 작게 된다.

따라서, 표 2는 용이한 제조를 허용하는 동시에 최대 강도비율을 최대화하는 선택적인 G/P를 갖는 본 발명에 따른 터닝 필름을 도시한다.

약 0.08 내지 0.12의 바람직한 G/P 범위가 β₁ ≥ 90°인 베이스각(β₁)을 갖는 터닝 필름(90b)에 대하여 발견되더라도, 출원인은 이런 G/P 범위가 또한 β₁ < 90°인 베이스각(β₁)을 갖는 터닝 필름(90c)에 대하여 양호하게 작동한다는 것을 발견한다. 도 4b는 본 발명에 따른 갭(G) 및 β₁ < 90°인 베이스각(β₁) 및 프리즘 구조체들의 근접면 상에 2 개의 경사들을 갖는 터닝 필름(90c)의 2개의 인접한 유닛들을 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 3, 도 4a 및 도 4b에서 동일한 부품은 동일한 부품 번호에 의해 지정된다.

표 3은 β₁ < 90°일 때 G/P의 영향을 요약한다.

표 3은 다른 파라미터들이 L₁/(P-G) = 0.077, L₂/(P-G) = 0.16633, β₁ = 85°, β₂ = 56°, α₁ = α₂ = α = 34° 및 n = 1.5로 일정하게 유지될 때 G/P의 영향을 도시한다. 프리즘의 형상은 L₁/(P-G) = 0.077, L₂/(P-G) = 0.16633, β₁ = 85°, β₂ = 56°, α₁ = α₂ = α = 34° 및 n = 1.5에 의해 특정된다.

발명예 I3.1 내지 I3.36은 높은 출력 (>0.88), 큰 최대 피크 강도비율 (≥1.10) 및 작은 수직으로부터의 최대 강도각 (≤±5°)인 기준을 충족한다. 피치에 대한 갭의 비율(G/P)이 0 내지 0.3의 바람직한 범위를 벗어난 때, 비교예 C3.1 내지 C3.4로부터의 출력은 열등 성능을 나타내면서, 출력 (>0.85), 최대 강도비율 (≥1.10) 및 최대 강도각 (≤±5°)에 대한, 모든 기준을 충족하지 않는다.

표 3에서 실시예 I3.3 내지 I3.9는 또한 G/P에 대한 더 바람직한 범위는 0.08 내지 0.12인 것을 도시한다. 이런 범위에서, 본 발명의 터닝 필름은 가공하기에 용이하고, 또한 1.17보다 큰 최대 피크 강도비율에 의해 도시된 바와 같이 상당히 양호한 광학 성능을 갖는다.

디스플레이 장치 및 폴라라이저들의 배향

본 발명의 장치 및 방법은 LCD를 위한 광을 제공하는 구성요소들을 지지하는 다수의 가능한 구성들을 허용한다. 도 5는 본 발명에 따른 90b 또는 90c일 수 있는, 터닝 필름(90)을 사용하는 디스플레이 장치(60)를 도시하는 개략적인 단면도이다. LC 공간 광 모듈레이터(70)는 도광판(10) 및 터닝 필름(90)으로부터 받아들인 광을 변조한다. 후측 폴라라이저(72) 및 전측 폴라라이저(73)는 LC 공간 광 모듈레이터(70)를 위하여 제공된다.

도 6a는 도 6a의 관점에서 수직으로 연장된 터닝 필름(90)의 그루브(groove)들 및 광 재배향 구조체(75)들에 대하여 45도로 배향된 한 쌍의 폴라라이저들을 사용하는, LC 공간 광 모듈레이터(70)에 대한 편광된 광 투과축들(172, 173)을 도시하는 개략적인 평면도이다. 이런 경우에, LC 공간 광 모듈레이터(70)는 노트북 또는 모니터 디스플레이에 사용된 지배적인 모드인, 트위스팅된 네마틱(TN; twisted nematic) LCD일 수 있다.

도 6b는 터닝 필름(90)의 광 재배향 구조체(75)들 및 그루브들에 대하여 평행 또는 수직으로 배향되는 한 쌍의 폴라라이저들을 사용하는, LC 공간 광 모듈레이터(70)에 대한 편광된 투과축들(172, 173)을 도시하는 평면도이다. 이런 경우에. LC 공간 광 모듈레이터(70)는 수직으로 정렬된(VA; vertically aligned) LCD 또는 IPS LC 요소를 사용할 수 있다. 후측 폴라라이저 투과축(172)은 단면의 평면에 대하여 평행하다.

일 구체예에서, 디스플레이 장치는 한 쌍의 교차된 폴라라이저들을 포함하되, 광 재배향 구조체들은 연장 방향으로 연장되고 교차된 폴라라이저들의 각각은 광 재배향 물품의 연장 방향에 대하여 실질적으로 평행 또는 수직으로 배향된다. 다른 구체예에서, 디스플레이 장치는 한 쌍의 교차된 폴라라이저들을 포함하되, 광 재배향 구조체들은 연장 방향으로 연장되고 폴라라이저들은 광 재배향 물품의 연장 방향에 대하여 실질적으로 ±45도로 배향된다.

도 6c는 다른 구체예에서 아치형으로 연장된 광 재배향 구조체(75)들을 갖는 터닝 필름(90)을 도시하는 개략적인 평면도이다. 이런 배열은 더 콤팩트한 디자인을 갖기 위하여 도광판(10)의 하나 이상의 코너(corner)에서 발광다이오드(LED)와 같은 점광원을 채택하는 데에 유리하다. 후측 폴라라이저 투과축(172)은 단면의 평면에 대하여 거의 평행하다.

터닝 필름을 형성하는 재료

본 발명의 터닝 필름(90b, 90c)은 일반적으로 약 1.40 내지 약 1.66의 범위의 굴절률을 갖는 폴리머 재료를 사용하여 가공될 수 있다. 가능한 폴리머 조성물은 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(싸이클로 올레핀), 폴리카보네이트, 폴리설폰, 및 아크릴레이트, 지환식 아크릴레이트, 카보네이트, 스티렌, 설폰 및 원하는 광학 특성, 특히 낮은 수준의 헤이즈(haze) 및 가시범위에서의 높은 투과성을 부여하도록 공지된 다른 모이어티(moiety)의 다양한 조합을 포함하는 다양한 코폴리머를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기의 폴리머의 다양한 혼화성 블렌드는 또한 본 발명에 사용될 수 있는 가능한 재료 조합이다. 폴리머 조성물은 열가소성 또는 열경화성일 수 있다. 전자는 양호한 용융 공정가능성을 요구하는 적절한 용융 공정에 의해 제조가능한 반면에, 후자는 적절한 UV 캐스트 및 경화 공정 또는 열 경화공정에 의해 가공될 수 있다.

본 발명의 터닝 필름(90b, 90c)은 1.12 내지 1.40의 범위의 굴절률을 갖는 재료를 사용하여 가공될 수 있다. 예시적인 재료들은 무기질 재료, 예를 들어, MgF이다. 1.48 내지 1.59의 범위의 굴절률을 갖는 일반적인 폴리머 재료와 공기(n =1) 사이에 형성된 그레이팅(grating)을 갖는 물질일 수 있다. 또한, 약 1.40 내지 1.50의 굴절률을 갖는 재료와 낮은 굴절률 재료(n < 1.4)의 혼합이 사용될 수도 있다.

터닝 필름의 최대 강도비율(또는 광학 게인), 최대 강도각 (또는 피크각 ) 및 출력

일반적으로, 광 분포는 공간 및 각도 분포에 대하여 특정된다. 광의 공간 분포는 꽤 균일하게 이루어질 수 있고, 도광판의 상부측 및/또는 하부측 상에 미세 구조물들의 주의깊은 배치에 의해 달성될 수 있다. 광의 각도 분포는 극각(θ) 및 방위각의 함수로서 루미넌스 강도(I)에 대하여 특정된다. 광의 각도 분포는 (프랑스, 엘딤으로부터 이용가능한) EZ Contrast 160으로 측정된다. 극각(θ)은 도광판의 수직(V)과 광 방향 사이의 각도이다. 방위각은 도광판의 길이방향에 대하여 평행인 방향과 수직 방향(V)에 대하여 수직인 평면으로의 광의 투영 사이의 각도이다. 도광판의 길이 방향은 수직 방향(V)과 광원에 대하여 수직이다. 광의 각도 분포는 또한 극각(θ)과 방위각의 함수로서 루미넌스(L)에 대하여 특정될 수 있다. 루미넌스(L) 및 루미넌스 강도(I)는 L = I/cos(θ)에 의해 관련된다.

또한 광 분포의 피크각으로서 언급된, 최대 강도각은 최대 루미넌스 강도가 발생하는 극각으로서 한정된다. 이어서 각각의 루미넌스 강도 분포는 최대(또는 피크) 루미넌스 강도 및 최대 강도(또는 피크) 각도를 한정한다.

또한, 터닝 필름의, 정규형 피크 강도 또는 광학 게인으로서 언급된, 최대 강도 비율은 도광판으로부터 방사된 광의 최대 루미넌스 강도에 대하여 터닝 필름을 통과하여 투과된 광의 최대 루미넌스 강도의 비율로서 한정된다. 따라서, 터닝 필름의 최대 강도 비율은 광원의 절대 레벨에 의존하지 않고, 주로 터닝 필름 디자인 그 자체에 의존한다.

터닝 필름의 출력은 터닝 필름에 입사하는 광의 총량에 대하여 터닝 필름을 통과하는 광의 총량의 비율이다. 따라서, 다양한 터닝 필름 디자인은 터닝 필름을 통과하여 투과된 광의 최대 강도각 및 최대 강도 비율(또는 광학 게인)인 2 개의 임계량에 대하여 비교될 수 있다.

24: 근접면
26: 원격면
90a, 90b, 90c: 터닝 필름
92: 광 출사면
94: 광 입사면
96: 기판
α₁, α₂ :반정점각
P: 피치
H: 높이

Claims

목표각을 향해 광을 재배향하는 광 재배향 물품에 있어서,
(a) 복수 개의 광 재배향 구조체들을 포함하는 입사면
(각각의 광 재배향 구조체는,
(ⅰ) 입사각의 범위에 걸쳐 입사 조사를 받아들이는, 제 1 경사 베이스각(β₁), 제 2 경사각(β₂) 및 제 1 반 정점각(α₂)에 의해 한정됨으로써 일 방향으로 수직으로부터 이격되도록 경사진, 2개의 경사들을 갖는 근접면;
(ⅱ) 제 2 베이스각(γ₁) 및 제 2 반 정점각(α₁)에 의해 한정됨으로써, 상기 입사면에 대하여 반대방향으로, 수직으로부터 이격되도록 경사진 원격면을 갖는다); 및
(b) 상기 입사면의 반대면에 있는 출사면을 포함하되,
상기 근접면 및 상기 원격면은 각도(α₁ + α₂)로 상호 간에 마주보고, 상기 베이스각(β₁)은 90도 이상인 것을 특징으로 하는 광 재배향 물품.
제 1 항에 있어서,
상기 각도(α₁ + α₂)는 60 내지 70도의 범위에서 존재하는 것을 특징으로 하는 광 재배향 물품.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스각(β₁)은 90 내지 98도의 범위에서 존재하는 것을 특징으로 하는 광 재배향 물품.
제 1 항에 있어서,
2 개의 인접한 광 재배향 구조체들은 갭(G) 및 피치(P)를 갖고, G/P는 약 0.08 내지 0.12의 범위에서 존재하는 것을 특징으로 하는 광 재배향 필름.
목표각을 향해 광을 재배향하는 광 재배향 물품에 있어서,
(a) 복수 개의 광 재배향 구조체들을 포함하는 입사면
(각각의 광 재배향 구조체는,
(ⅰ) 입사각의 범위에 걸쳐 입사 조사를 받아들이는, 제 1 경사 베이스각(β₁), 제 2 경사각(β₂) 및 제 1 반 정점각(α₂)에 의해 한정됨으로써 일 방향으로 수직으로부터 이격되도록 경사진, 2개의 경사들을 갖는 근접면;
(ⅱ) 제 2 베이스각(γ₁) 및 제 2 반 정점각(α₁)에 의해 한정됨으로써, 상기 입사면에 대하여 반대방향으로, 수직으로부터 이격되도록 경사진 원격면을 갖는다); 및
(b) 상기 입사면의 반대면에 있는 출사면을 포함하되,
상기 근접면 및 상기 원격면은 각도(α₁ + α₂)로 상호 간에 마주보고, 2 개의 인접한 광 재배향 구조체들은 갭(G) 및 피치(P)를 가지며, G/P는 약 0.08 내지 0.12의 범위에서 존재하는 것을 특징으로 하는 광 재배향 필름.
제 5 항에 있어서,
상기 베이스각(β₁)은 90 내지 98도의 범위에서 존재하는 것을 특징으로 하는 광 재배향 물품.