KR20120030911A - 광학용시트, 광학유닛 및 이를 적용한 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명장치에 이용되는 광학시트, 광학유닛에 관한 것으로, 특히 베이스기재 상에 형성되는 다수의 렌즈패턴을 구비하며, 상기 렌즈패턴의 SAG(높이(H):렌즈지름(R)) 가 0.01~0.3인 광학시트를 구현할 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 베이스기재상에 형성된 렌즈 패턴의 SAG를 조절하여 전반사를 최소화하는 광학시트를 구현하며, 이로 인해 고휘도의 조명장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

광학용시트, 광학유닛 및 이를 적용한 조명장치{OPTICAL SHEET, OPTICAL UNIT AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 조명장치용 광학용시트에 관한 것이다.

현재 다양한 조명장치를 필요로 하는 디바이스의 구조에서 가장 필수적인 요소는 저전력으로 에너지 효율을 높일 수 있는지, 슬림화의 구현이 가능한지, 친환경성이 있는지에 관한 것이다.

이러한 요소는 기본적으로 조명을 필요로 하는 건물, 차량, 가로등 등의 다양한 조명장비나, 디스플레이(LCD)에서 백라이트 광원으로 사용되는 조명장치에서도 중요하게 고려되고 있다.

특히, 액정표시장치에서 필요로 하는 백라이트 광원의 경우에는 최근 CCFL의 조명에서 LED의 조명으로 대체가 이루어지고 있으며, 생산원가의 절감을 구현하면서도 고휘도의 조명을 구현하기 위해서는 기본적으로 광원의 수를 줄이는 대신에 투과도나 광학시트를 이용한 보완연구가 계속되고 있다.

그러나 이러한 트렌드를 구현하기 위해 사용되는 광학시트의 경우에는 고휘도의 특성을 요구하며, 제조단가가 상승함과 동시에 다수의 광학시트의 사용으로 인해 신뢰성에 취약한 구조를 가지게 되는 문제를 초래한다.

특히, 현재까지 사용되는 다양한 광학시트의 경우, 광을 수용하는 과정에서 전반사로 인해 광의 손실이 일어나게 되며, 이는 광학시트의 수를 늘릴 수로 더욱 심화되게 된다.

도 1은 종래의 광학시트에 구현되는 광학패턴의 경우 전반사 현상을 설명한 개념도이다.

입사되는 광(L1)은 광학시트의 표면에 형성되는 렌즈패턴(L2)으로 진입하게 되며, 도시된 것과 같은 광경로를 통해 전반사가 일어나게 되며, 전반사된 빛은 외부로 유출(L3)되게 되어 광손실이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 베이스기재상에 형성된 렌즈 패턴의 SAG를 조절하여 전반사를 최소화하는 광학시트를 구현하며, 이로 인해 고휘도의 조명장치를 구현할 수 있는 광학시트 및 광학유닛을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 베이스기재 상에 형성되는 다수의 렌즈패턴을 구비하며, 상기 렌즈패턴의 Sag(높이(H):렌즈지름(R)) 가 0.01~0.3인 광학시트를 제공할 수 있도록 한다.

특히, 이 경우 상술한 상기 렌즈패턴은, 크기가 동일하거나 다른 다수의 렌즈가 균일 또는 불균일하게 분포되도록 구현할 수 있다.

아울러, 상기 렌즈의 구조는, 원형, 타원, 프리즘, 렌티큘러, R-프리즘 중 어느 하나의 형상을 구비하여 형성될 수 있다.

또한, 상술한 본 발명에 따른 광학시트에 구현되는 상기 렌즈의 사이즈는 지름이 1㎛~500㎛의 범위에서 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 구현례로서 베이스기재상에 형성되는 상기 렌즈패턴은, 인접하는 각각의 렌즈 사이의 공간에 음각의 곡률을 가진 굴곡부가 형성되도록 구현할 수도 있다.

이 경우, 상기 굴곡부는 인접한 렌즈의 외각에서 a(장축)와 b(단축)의 길이가 0.1㎛ ~ 1000㎛를 만족하는 구면 또는 비구면의 음각 곡률이 형성도록 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광학시트는 상기 렌즈패턴 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나와 상기 베이스기재 상부에 형성된 LCD 픽셀의 가로축과 이루는 각이 5.5°이상 9.5°이하로 형성할 수 있다.

이 경우 상기 복수의 렌즈패턴 간의 이격거리는, 상기 렌즈패턴의 직경의 5% 이상 15% 이하로 형성할 수 있다. 이 경우 상기 렌즈패턴은 직경이 5㎛ 이상 25㎛ 이하인 동일한 크기의 복수의 렌즈패턴을 포함하는 광학 시트로 구현할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 상기 복수의 렌즈패턴이 형성된 면적은 상기 베이스기재 면적의 70% 이상 95% 이하로 형성할 수 있다.

본 발명은 베이스기재 상에 형성되는 다수의 렌즈패턴의 Sag(높이:렌즈지름)가 0.01~0.3인 광학용시트를 적어도 1 이상 포함하여 구비되는 광학유닛으로 구현하는 것도 가능하다.

이러한 상기 광학유닛은, 다수의 광학시트의 배치구조에서 최상위에 배치되는 광학용시트의 렌즈의 지름이 1um~30um로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.

아울러, 상기 렌즈패턴은, 크기가 동일하거나 다른 다수의 렌즈가 균일 또는 불균일하게 분포되도록 구현할 수 있으며, 상기 렌즈의 구조는, 원형, 타원, 프리즘, 렌티큘러, R-프리즘 중 어느 하나의 형상을 구비할 수 있음은 상술한 바와 같다.

아울러, 본 발명에 따른 광학유닛을 구성하는 상기 각각의 광학시트의 렌즈패턴은, 인접하는 각각의 렌즈 사이의 공간에 음각의 곡률을 가진 굴곡부가 형성되는 광학용시트를 적어도 1매 이상 포함하도록 구현할 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 광학시트 또는 광학유닛은 광원에서 출사하는 광을 전방으로 유도하는 광전달층을 포함하는 조명장치에 적용될 수 있다.

이 경우 상기 광전달층을 통과하는 광학시트 또는 광학유닛은, 입사되는 광의 50% 이상이 렌즈패턴 내에서 입사각의 65~115도의 범위 안에 존재하도록 할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 조명장치에는 상기 광학시트 또는 광학유닛의 상부 또는 하부에는 적어도 1 이상의 강화필름을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 강화필름은 투명, 반투명, 굴절성, 회절성, 확산성, 휘도강화의 특징 중 적어도 하나 이상의 특성을 구비하는 것을 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 베이스기재상에 형성된 렌즈 패턴의 Sag를 조절하여 전반사를 최소화하는 광학시트를 구현하며, 이로 인해 고휘도의 조명장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 광학시트 또는 광학유닛은 전반사의 최소화와 동시에 고휘도를 구현하는 특성으로 조명의 수를 줄일 수 있으며, 신뢰성을 강화할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래의 광학시트에 구현되는 광학패턴의 경우 전반사 현상을 설명한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광학시트의 표면의 렌즈패턴을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광학시트의 렌즈의 Sag 별 휘도 변화의 실험결과를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 광학시트의 다른 구현례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 광학 시트의 일 구현예로서의 외형 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈패턴에 대한 다양한 계열의 LCD 픽셀에 따른 모아레 현상을 도시한 그래프이다.
도 7는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈패턴이 종래의 불규칙한 렌즈패턴에 비해 향상된 휘도를 나타내는 그래프이다.
도 8는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 LCD 픽셀에 대해 경사진 렌즈패턴의 주기를 도시하는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 렌즈패턴 간의 이격거리를 일정하게 유지된 광학시트의 평면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 광학시트를 적용한 조명장치의 일례를 도시한 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 다양한 조명장치에 사용되는 광학시트의 표면에 형성되는 렌즈패턴의 컨트롤을 통해 광원에서 입사되는 광의 전반사를 최소화하고 휘도를 향상시킬 수 있는 광학시트를 제공하는 것을 요지로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 광학시트의 표면의 렌즈패턴을 도시한 개념도이다.

(a)는 렌즈형상이 비구형인 렌즈의 단면을 도시한 것이며, (b)는 프리즘형 렌즈의 단면, (c)는 반구형인 렌즈의 단면을 도시한 것이다. 물론 렌즈의 형상이 여기에 한정되는 것은 아니다.

1. 제1실시예-광학시트 또는 광학유닛

본 발명에 따른 광학시트는 베이스기재(10) 상에 형성되는 다수의 렌즈패턴(20)을 구비하며, 상기 렌즈패턴의 SAG(높이(H):렌즈지름(R)) 가 0.01~0.3을 만족하도록 구현되는 것을 특징으로 한다.

여기에서 렌즈란 계면이 부분 구면 형상인 렌즈, 즉 반구상 볼록렌즈, 반구상 오목렌즈를 포함하며, 후술할 렌티큘러, 프리즘의 입체형상을 포함하는 개념이다. 또한 높이(H)란 볼록한 패턴으로 구현되는 경우의 렌즈의 저면에서 최상부의 높이까지의 수직거리를 의미하며, 오목한 패턴의 경우 렌즈의 개구면에서 최저부까지의 수직거리를 의미한다. 렌즈지름(R)이란 렌즈의 저면 또는 개구면의 수평직경을 의미한다.

상기 베이스기재(10)는 광투과성을 확보할 수 있는 재질을 이용할 수 있으며, 그 표면에는 다수의 렌즈패턴(20)을 구비하여 우수한 집광, 법선 방향 측에의 굴절, 확산 등의 기능을 수행할 수 있게 된다. 이를 위해 베이스 기재의 표면에 형성되는 렌즈패턴(20)은 베이스기재 자체를 가공하여 렌즈패턴을 형성하거나 별도의 렌즈패턴을 가공하여 베이스 기재상에 배치하는 방식으로 구현하는 것이 가능하다.

구체적으로는 상기 기재층(10)은 광선을 투과시킨 필요가 있기 때문에 투명,특별히 무색투명의 합성 수지로 형성될 수 있다. 이러한 베이스기재에 사용되는 합성수지로서는,특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate),폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate),아크릴 수지,폴리카보네이트(polycarbonate),폴리스티렌(polystyrene),폴리올레핀(polyolefin),셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 내후성 염화비닐,활성 에너지(Energy) 선 경화 형 수지 등을 들 수 있다. 특히 이 중에서 렌즈패턴의 성형성이 우수한 자외선 경화 형 수지, 전자선 경화 형 수지 등의 활성에너지(Energy)선 경화형 수지나,투명성 및 강도가 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate)를 사용할 수 있다. 아울러, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(Polyethylene terephthalate film),폴리에틸렌 나프탈레이트 필름(Polyethylene naphthalate film) 또는 폴리카보네이트 필름olycarbonate film)을 이용하고, 그 위에 자외선 경화성 수지 등으로 마이크로 렌즈(micro lens)를 형성할 수도 있다.

특히, 본 발명에 따른 상기 베이스기재(10)의 상면에 형성되는 렌즈패턴(20)은 그 개개의 패턴의 단면 형상이 특별이 여기에 한정되는 것은 아니나 바람직하게는 원형, 타원, 프리즘, 렌티큘러, R-프리즘 중 어느 하나의 형상으로 구현할 수 있다. 아울러 상기 베이스 기재(10)의 상면에 배치되는 렌즈패턴을 형성하는 렌즈 각각은 크기가 동일하거나 다른 다수의 렌즈가 균일 또는 불균일(Random)하게 분포될 수 있다. 즉, 렌즈의 크기를 동일하거나 또는 서로 상이하게 제작할 수 있으며, 나아가 상기 배이스기재의 표면에 배치되는 렌즈의 배치 패턴을 동일한 형상의 다각형 격자패턴으로 형성할 수 있다. 다각형 격자 패턴이란 마이크로 렌즈의 수평 단면의 모양이 삼각형, 사각형 등의 격자패턴을 구비하는 것을 의미한다. 각 패턴을 구성함에 서로 상이한 형상이거나, 동일한 형상과 상이한 형상의 조합으로 이루어지도록 구성할 수도 있다.

본 발명에서 특징적인 요소는 상술한 바와 같이, 이러한 렌즈의 규격을 상기 렌즈패턴의 SAG(높이(H):렌즈지름(R)) 가 0.01~0.3의 범위를 만족하도록 구현하여, 광학시트를 투과하는 광의 전반사를 최소화하는 데 있다. 특히, 상술한 렌즈(10)의 사이즈는 지름이 1㎛~500㎛의 범위에서 구현될 수 있다.

특히, 상술한 광학시트를 적어도 2매 이상 적층하거나, 또는 이격 배치하여 구성되는 광학유닛으로 구성하는 것도 가능하며, 이 경우 종래의 광학시트가 적층되어 광의 손실이 일어나는 문제를 최소화하기 위해서 최상부에 배치되는 광학시트의 경우에는 렌즈의 사이즈를 1㎛~30㎛의 범위에서 형성하여 모이레(moire) 현상을 최소화할 수 있다.

또한, 도 2의 (d) 에 도시된 것은 본 발명에 따른 렌즈(20)을 투과하는 광의 이미지를 개념화 한것으로, 전반사율을 최소화하면서, 베이스기재(10)에 입사한 광(L)이 입사하는 방향의 법선방향을 기준으로 ±25도의 경로변화범위, 즉 입사하는 광이 65~115도의 범위에 존재하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 본 발명에 따른 광학시트로 입사되는 광의 50% 이상이 렌즈패턴 내에서 입사각의 65~115도의 범위 안에 존재하도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 광학시트의 렌즈의 Sag 별 휘도 변화의 실험결과를 도시한 것이다.

도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광학시트 또는 광학 유닛에 광을 투과시키는 경우, 전반사를 최소화하여 높은 휘도 특성을 구현하는 Sag 구간(X)은 0.01~0.3의 범위를 충족하는 것을 알 수 있다. 즉 베이스기재상에 형성되는 렌즈패턴의 배열을 통해 전반사를 최소화하여 고휘도를 구현할 수 있는 효과를 구현할 수 있게 된다.

2. 제2실시예

도 4는 본 발명에 따른 광학시트의 다른 구현례를 도시한 것이다.

도시된 것과 같이, 베이스기재(10) 상에 렌즈패턴(20, 30)을 다수 구현하는 것은 도 2에서 상술한 실시예와 동일하나, 여기에서는 이웃하는 렌즈의 사이(렌즈간거리)에 오목한 패턴의 굴곡부를 형성하는 점에서 상이하다. 여기에서 렌즈간 거리란 다양한 볼록한 패턴의 배열에서 나란히 하는 한 쌍의 렌즈 간의 최단거리를 의미한다.

도시된 도면과 같이, 베이스 기재(10)상에 형성된 렌즈패턴(20, 30)을 고려할 경우 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 것과 같이, 렌즈 간 사이의 바닥면은 굴곡이 형성되지 않는 평평한 구조이며, 이러한 구조의 광학시트를 LCD등의 디바이스에 적용시 출사되는 광이 비교적 직진으로 상기 바닥면을 투과하게 되어 출사광이 불균일(휘선)하게 나타나게 된다. 이러한 출사광의 균일도를 향상시키기 위해 광학시트를 사용하며, 종래에는 2매 이상의 광학시트를 사용하여 광균일도를 확보하였으나, 본 발명에 따르면 광학시트는 렌즈의 sag를 조절하여 휘도를 확보하는 한편, 각 렌즈간의 사이 공간에 음각의 굴곡부를 구비한 광학시트를 활용하여 1장의 광학시트로도 종래의 다수의 광학시트를 사용하여 구현하는 광균일도를 확보할 수 있는 장점이 있게 된다.

구체적으로는 인접하는 렌즈(20,30) 사이의 공간을 가상의 수직방향의 장축 'a'와 가상의 수평방향의 단축 'b'를 가진 가상의 타원이 접하도록 형성될 경우, 각 렌즈에 접하는 렌즈 제1접점(T1)과 렌즈 제2접점(T2), 바닥부 접점(T3)에 접하도록 하고, 상기 렌즈(20)과 가상의 타원, 바닥부를 제외한 공간을 채움으로써, 렌즈 제1접점과 렌즈 제2접점, 바닥부 접점을 지나는 음각의 곡률을 지닌 굴곡부(40)를 형성할 수 있다.

또한, 상술한 가상의 타원은 장축'a'와 단축'b'의 길이를 조절함으로써 구면 형상이 될 수도 있으며, 이러한 장축과 단축의 길이는 0.1㎛ ~ 1000㎛의 범위에서 조절됨이 바람직하다. 이는 상술한 수치를 벗어날 경우에는 실질적으로 렌즈가 가져야 하는 휘도를 만족하기가 어렵고, 이에 따른 Haze도 만족시키기 어렵기 때문이다.

도 4의 (c)는 본 발명에 따른 광학시트의 요부단면도로 타원은 장축'a'와 단축'b'의 길이를 조절함으로써 구면 형상의 가상 구면을 형성하고, 렌즈 제1접점과 렌즈 제2접점, 바닥부 접점을 지나는 음각의 곡률을 지닌 굴곡부(40)를 형성하게 된다. 이렇게 인접하는 렌즈 간 형성된 음각의 곡률은 양각으로 형성된 렌즈의 집광하는 특성과는 반대로 광을 확산하는 효과가 있다. 따라서 광의 확산 분산, 광균일도의 증진의 효과가 있게 되는바, 기존의 다수의 필름으로 수행하던 역할을 1매의 광학시트로도 구현할 수 있게 된다.

물론, 음각의 곡률부를 형성하는 하나의 일례로서 위의 형성실시예를 도시하였으나, 이와는 달리, 이웃하는 렌즈사이의 공간을 돌출패턴을 가진 마스크를 이용하여 가압하는 방식으로 오목한 패턴을 구현하는 것도 가능하다.

3. 제3실시예

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 광학 시트의 외형 사시도이다.

본 제3실시예에서도 상술한 실시예와 같이 렌즈패턴의 Sag(높이(H):렌즈지름(R)) 가 0.01~0.3의 범위를 충족하는 범주내에서 렌즈패턴의 배열을 통해 모아레현상을 최소화할 수 있도록 구현할 수 있다.

본 제3실시예에서의 광학 시트 (200)는 베이스기재(210) 및 베이스기재상에 규칙적으로 형성된 동일한 크기의 복수의 렌즈패턴 (220)을 포함한다.

통상적으로 렌즈패턴을 규칙적으로 배열하는 경우, 광학시트 상부에 형성되는 LDC 픽셀 (미도시)과 규칙 패턴 형상의 주기성으로 인해 모아레 현상이 발생한다. 여기서 모아레 현상이란 광학시트를 통해 확산되는 빛이 광학시트상에 규칙적으로 형성된 패턴의 주기성 및 LCD 픽셀 사이즈에 따라 상쇄, 보강 간섭에 의해 밝고 어두움이 물결무늬 형상으로 나타나는 현상을 말한다.

그러나 본 발명에 따른 규칙적인 패턴 형상은 이러한 모아레 현상을 3가지 방법으로 제거할 수 있다.

제1실시예에서 기술한 것과 같이, 본 발명에 따른 0.01~0.3의 범위를 충족하는 범주내에서 렌즈패턴의 지름은 1~500㎛의 범위 내에서 형성됨이 바람직하며, 더욱 구체적으로는 아래와 같은 규격을 구비하여 모아레 회피 효과를 극대화할 수도 있다.

첫번째 방법은 도 2에 도시된 렌즈패턴 (220)의 크기를 조절하는 것이다. 더욱 상세하게는, 렌즈패턴 (220)의 직경을 25㎛ 이하로 하는 것이다. 또한, 더욱 바람직하게는, 렌즈패턴 (220)의 직경을 5㎛ 이상 25㎛ 이하로 한다. 이러한 렌즈패턴 (220)의 크기를 조절함으로써 개선되는 모아레 현상을 도 6을 통해 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈패턴에 대한 다양한 계열의 LCD 픽셀에 따른 모아레 현상을 도시한 그래프이다. 여기서 세로축은 광의 세기이며, 가로축은 렌즈패턴의 직경으로서 우측으로 갈수록 증가한다.

도 6을 참조하면, 렌즈패턴의 직경을 25㎛ 이하로 하는 경우, 광의 세기의 변동폭이 최대 1500.0 이하가 됨을 알 수 있다. 이는 다른 사이즈의 경우에 비해 모아레 현상이 현저히 개선됨을 나타낸다.

도 7는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈패턴이 종래의 불규칙한 렌즈패턴에 비해 향상된 휘도를 나타내는 그래프이다.

여기서, 라인 (20) 은 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈패턴의 휘도를 나타낸다. 또한, 라인 (10)은 종래의 불규칙한 렌즈패턴의 휘도를 나타낸다. 또한, 가로축은 시야각을 나타낸다. 도 7를 참조하면, 시야각이 0°경우, 즉, LCD 평면을 바로 위에서 바라보는 경우, 기존의 규칙적인 패턴을 갖는 광학시트에 비해 약 5% 이상 휘도가 향상됨을 알 수 있다.

모아레 현상을 제거하는 두번째 방법은, 렌즈패턴을 LCD 픽셀과 렌즈 주기가 비켜나도록 배열하는 것이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 LCD 픽셀에 대해 경사진 렌즈 형상 패턴의 주기를 도시한다.

본 발명에서는, 예를 들어 LCD 픽셀로서 IPS 유형의 LCD 픽셀 (510)을 도시하였지만 반드시 이에 한정되지는 않는다. 여기서 IPS 유형의 LCD 픽셀 (510)의 내부 각도 θ는 149°임이 바람직하다. 이 경우, 렌즈패턴 (530) 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나의 라인 (40; 이하 기준 라인이라 지칭)을 LCD 픽셀 (510)의 가로축 (30)과 7.5°±2°, 즉 5.5°이상 9.5°이하로 기울임으로써 모아레 형상을 제거할 수 있다.

여기서 기준라인 (40)은 도 9에 도시된 바와 같이, 규칙적으로 배열된 렌즈형상의 패턴이 기울여지지 않은 경우, 렌즈패턴 각각의 중심을 가로로 연결한 라인은 광학시트의 몸체부의 가로축과 평행이 된다. 이러한 몸체부의 가로축은 광학시트의 상부에 형성되는 LCD 픽셀의 가로축과 일반적으로 평행하다. 따라서, 렌즈패턴의 가로 라인을 몸체부의 가로축과 기울여 배열하면, 결국 몸체부의 가로축과 평행한 LCD 픽셀의 가로축과 경사각이 형성된다.

또한, 렌즈패턴 (530)의 충진율을 높이기 위해서는 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 렌즈를 중심으로 둘러싼 주변 렌즈의 중심을 연결한 라인이 정육각형이 되도록 배열하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 정육각형 구조에서는 렌즈패턴 (530)이 규칙적으로 배열되는 주기의 각도가 렌즈패턴의 기준라인 (40)을 중심으로 0°, 30°, 60°, 및 90°가 된다.

모아레 현상을 제거하는 세번째 방법은, 렌즈패턴들 각각의 이격거리를 일정하게 유지하는 것이다.

도 9는은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 렌즈패턴간의 이격거리를 일정하게 유지된 광학시트의 평면도이다.

도 6을 참조하면, 렌즈패턴간 이격거리 (610)은 렌즈패턴의 직경을 기준으로 5% 이상 15%이하인 것이 바람직하다. 이러한 경우, 모아레 현상의 가장 중요한 원인인 렌즈패턴의 주기성을 변경할 수 있다.

또한, 전술한 모아레 현상을 제거하기 위한 세가지 방법들 모두에서, 렌즈패턴의 충진율 및 Sag 를 조절함으로써, 종래의 불규칙한 패턴의 광학시트에서는 불가능하였던 휘도 및 확산성의 컨트롤이 가능하다.

예를 들어, 각각의 방법들에서 충진율을 70% 이상 95% 이하, 즉, 렌즈패턴이 형성된 면적이 몸체부 면적의 70% 이상 95% 이하가 되도록 하여 휘도를 향상시킬 수 있다. 또는 렌즈의 Sag 를 0.3 이상 0.6 이하, 더욱 바람직하게는 본 발명의 렌즈패턴의 Sagdml 범위인 0.01~0.3로 유지하여 휘도를 향상시킬 수도 있으며, 충진률 및 Sag 두 가지를 동시에 조절함으로써 휘도를 향상시킬 수도 있다.

4. 제4실시예

도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 광학시트를 적용한 조명장치의 일례를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 광학시트 또는 2매 이상의 배치구조를 가지는 광학유닛은 다양한 조명장치에 이용될 수 있음은 물론이다. 이를 테면, 차량, 건물, 공공장소에서의 다양한 조명장치, 액정표시장치에서 사용되는 백라이트 유닛 등에 적용이 가능하다.

도시된 것처럼, 조명장치는 광을 출사하는 광원(110)에서 출사하는 광을 전방으로 유도하는 광전달층(120)을 구비할 수 있으며, 이후 상기 광전달층 상부에 배치되는 본 발명에 따른 상술한 다양한 구조의 광학시트(130) 또는 광학시트의 다수의 배치구조인 광학유닛을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로는 상기 광원(110)은 LED, 형광 램프 또는 백열 램프, 전계 발광 광(electroluminescent light), 및 기타 유사한 광원, 나아가 이들로 제한되지는 않는 임의의 고체 발광(solid state lighting)원을 포함하는 것들을 포함하는 개념이다.

즉, 광원(110)에서 출사되는 광을 특정한 방향으로 전달하는 광전달층(120)을 구비하며, 광전달층에서 반사, 굴절, 분산, 회절 등이 현상을 거쳐서 도달하는 광을 수용하여 전방으로 광을 전달하도록 하는 본 발명에 따른 광학시트 또는 광학유닛을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 광학시트 또는 광학유닛의 상부 또는 하부에는 적어도 1 이상의 강화필름을 더 포함하여, 투명, 반투명, 굴절성, 회절성, 확산성, 휘도강화의 특징 중 적어도 하나 이상의 특성을 구비하도록 할 수 있다.

이를 테면, 도시된 도 5 및 도 6의 구조를 백라이트 유닛이라고 가정하면, 도 5는 인쇄회로기판(1) 상에 배치되는 다수의 LED 광원(110)을 통해 광을 출사하게 되며, 광전달층(120)은 도광판의 기능을 구현하는 구조물이며, 상기 광전달층(120)을 통과한 광은 본 발명에 따른 광학시트(130)을 통해 전반사의 최소화를 통한 휘도 향상의 효과를 구현할 수 있게 된다. 물론 여기에 다양한 프리즘시트, 휘도강화필름(DBEF, BEF, ESR)등의 강화필름(D1, D2)을 더 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.

또한, 도 10 및 도 11의 구조 외에 광원과 광전달층, 본 발명에 따른 광학시트를 포함하는 조명장치를 고려한다면, 상기 광전달층은 투명하거나 반투명하거나, 부분적으로 반사적이거나, 굴절성이거나, 발산성 이거나 또는 몇가지의 적층구조를 통해 광원에서 출사한 광의 일부를 전달하는 광전달접착제, 유리 또는 에폭시 등의 재료층으로 형성할 수 있다.

이를 테면, 건물의 상부의 돔조명, 글러브 박스조명, 바닥조명, 지도조명, 거울조명, 장식조명, 후방 창의 브레이크 조명, 차량의 조명장치 등 그 적용요소는 매우 광범위하다고 할 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 베이스기재
20: 렌즈패턴
30: 렌즈패턴
40: 음각의 굴곡부
110: 광원
120: 광전달층
130: 광학필름
D1, D2: 강화필름

Claims (20)

1. 베이스기재 상에 형성되는 다수의 렌즈패턴을 구비하며,
   상기 렌즈패턴의 Sag(높이(H):렌즈지름(R)) 가 0.01~0.3인 광학시트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 렌즈패턴은,
   크기가 동일하거나 다른 다수의 렌즈가 균일 또는 불균일하게 분포되는 광학시트.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 렌즈의 구조는,
   원형, 타원, 프리즘, 렌티큘러, R-프리즘 중 어느 하나의 형상을 구비하는 광학 시트.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 렌즈의 사이즈는 지름이 1㎛~500㎛인 광학시트.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 렌즈패턴은,
   인접하는 각각의 렌즈 사이의 공간에 음각의 곡률을 가진 굴곡부가 형성되는 광학시트.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 굴곡부는 인접한 렌즈의 외각에서 a(장축)와 b(단축)의 길이가 0.1㎛ ~ 1000㎛를 만족하는 구면 또는 비구면의 음각 곡률이 형성된 광학시트.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 광학시트는,
   상기 렌즈패턴의 배치 밀도가 전체 광학시트 면적 대비 50% 이상인 광학시트.
   
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 렌즈패턴 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나와 상기 베이스기재 상부에 형성된 LCD 픽셀의 가로축과 이루는 각이 5.5°이상 9.5°이하인 광학 시트.
   
9. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수의 렌즈패턴 간의 이격거리는, 상기 렌즈패턴의 직경의 5% 이상 15% 이하인 광학 시트.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 렌즈패턴은 직경이 5㎛ 이상 25㎛ 이하인 동일한 크기의 복수의 렌즈패턴을 포함하는 광학 시트.
    
11. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈패턴이 형성된 면적은 상기 베이스기재 면적의 70% 이상 95% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
    
12. 베이스기재 상에 형성되는 다수의 렌즈패턴의 Sag(높이:렌즈지름)가 0.01~0.3인 광학시트를 적어도 1 이상 포함하여 구비되는 광학유닛.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광학유닛은,
    최상위에 배치되는 광학시트의 렌즈의 지름이 1㎛~30㎛인 광학유닛.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 렌즈패턴은,
    크기가 동일하거나 다른 다수의 렌즈가 균일 또는 불균일하게 분포되는 광학유닛.
    
15. 청구항 13에 있어서,
    상기 렌즈의 구조는,
    원형, 타원, 프리즘, 렌티큘러, R-프리즘 중 어느 하나의 형상을 구비하는 광학유닛.
    
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 각각의 광학시트의 렌즈패턴은,
    인접하는 각각의 렌즈 사이의 공간에 음각의 곡률을 가진 굴곡부가 형성되는 광학시트를 적어도 1매 이상 포함하는 광학유닛.
    
17. 광원에서 출사하는 광을 전방으로 유도하는 광전달층;
    상기 광전달층 상부에 배치되는 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 광학시트 또는 광학유닛을 포함하는 조명장치.
    
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 광전달층을 통과하는 광학시트 또는 광학유닛은,
    입사되는 광의 50% 이상이 렌즈패턴 내에서 입사각의 65~115도의 범위 안에 존재하는 광학시트 또는 광학 유닛을 포함하는 조명장치.
    
19. 청구항 17에 있어서,
    상기 광학시트 또는 광학유닛의 상부 또는 하부에는 적어도 1 이상의 강화필름을 더 포함하여 구성되는 조명장치.
    
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 강화필름은,
    투명, 반투명, 굴절성, 회절성, 확산성, 휘도강화의 특징 중 적어도 하나 이상의 특성을 구비하는 조명장치.

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