WO2013047945A1 - 비정형 패턴을 갖는 광학필름, 그 제조방법 및 상기 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리 - Google Patents

비정형 패턴을 갖는 광학필름, 그 제조방법 및 상기 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리 Download PDF

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pattern
optical film
optical
film
amorphous
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PCT/KR2011/008031
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박진성
황규환
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주식회사 세코닉스
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Definitions

  • the present invention relates to an optical film having an amorphous pattern, a method of manufacturing the same, and a backlight assembly to which the optical film is applied, and more particularly, to suppress hot spots and bright lines generated from a light source and a light incident part, and to suppress luminance and
  • CCFLs Cold Cathode Fluorescent Lamps
  • LEDs are point sources or linear sources as the light source of the backlight assembly, and LEDs are suitable for stable life and low power consumption. From the point of view, it is difficult to change the shape of the point light source into a surface light source that should show the uniform light as a whole.
  • a diffuser plate and a pattern light guide plate are applied to change the LED into a surface light source capable of displaying uniform brightness on the front of the display.
  • patterns of hemispherical lenses, beads, and prisms having a size of several ⁇ m to several hundred ⁇ m are periodically arranged on the surface in order to perform a diffusion and condensing function.
  • the former method has a problem that it cannot be used when an optical sheet, a display panel, or the like used together is changed.
  • the latter method may be useful for the prism sheet, but in the case of the hemispherical diffuser film having a curved surface, the curved portion of the lens exposed to light may be greatly changed when the pitch is arbitrarily changed, thereby greatly reducing the luminance. There is a problem. In addition, since the pitch must be arbitrarily changed, there is a problem that the manufacturing difficulty is high.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the first object of the present invention is to prevent the moire phenomenon between the panel and the optical film caused by the optical pattern shape, to form an amorphous pattern by utilizing a photolithography process It is to provide an optical film that can improve the brightness by improving the density between patterns compared to the lens-type or bead-type diffusion sheet.
  • a third object of the present invention is to provide a backlight assembly to which an optical film having an irregular pattern capable of minimizing loss of luminance value and improving shielding power in a backlight assembly for supplying a light source to a display device.
  • a substrate layer that transmits light incident from the outside, and formed on one or both surfaces of the substrate layer, the polygonal optical pattern irregular in size or arrangement is continuously formed and structured
  • An optical film having an amorphous pattern is provided that includes a pattern layer having a surface.
  • the optical pattern may be formed to have an embossed or intaglio on the base layer.
  • the optical pattern is formed to have a hemispherical surface of the embossed or intaglio on the base layer, the hemispherical surface is formed at various heights can be diffused and condensed by refracting the light through the hemisphere.
  • the shape of the bottom surface of the optical pattern may be made of any one or more combinations of polygons including a pentagon, hexagon, heptagon, and octagon.
  • the optical pattern of the present invention may have a form of a Voronoi diagram, and only a part of a pattern of a repeating part or a repeating part of a predetermined part of each optical pattern cell may have an irregular shape.
  • a prism, hemispherical, bead-shaped pattern may be further formed on the other surface of the base layer.
  • the present invention comprises the steps of coating a photosensitive resin layer on the surface of the base film, positioning a photomask having a predetermined pattern formed on the upper or lower portion of the photosensitive resin layer, the photomask Irradiating ultraviolet rays to transmit the first photocurable resin layer, curing the photosensitive resin layer, washing and drying the photosensitive resin layer, and irradiating ultraviolet rays from the upper part of the photosensitive resin layer.
  • a method of manufacturing an optical film having an amorphous pattern is provided, including forming a master film on which a master pattern is formed by differential curing, and manufacturing an optical film on which an amorphous optical pattern is formed using the master film.
  • the master pattern formed on the photosensitive resin layer may be formed in an embossed or intaglio pattern.
  • the step of manufacturing an optical film having an amorphous optical pattern is formed using the master film, it is possible to manufacture by applying a conventional imprinting process.
  • manufacturing a soft mold method of manufacturing a product through an imprinting process by applying a master pattern imprinted with an atypical pattern into a mold may greatly contribute to simplifying the manufacturing process, improving production speed, and reducing defect rate in manufacturing a product. have.
  • the base film may be any film or plate that may be used for optics such as polyethylene terephthalate (PET) film, polycarbonate (PC) film, polystyrene (PS) film, acrylic (AC) film and the like.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • AC acrylic
  • the ultraviolet curable resin composition is not particularly limited as long as it is cured by active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and specific examples thereof include polyesters, epoxy resins, polyester (meth) acrylates, epoxy (meth) acrylates, and urethanes.
  • (Meth) acrylate type resins, such as (meth) acrylate, etc. are mentioned. Of these, (meth) acrylate resins are particularly preferred from the viewpoint of optical properties and the like.
  • the photocurable resin preferably has a refractive index in the range of 1.24 to 1.60 in consideration of condensing.
  • the photocurable resin composition for producing such a photocurable resin is ethoxylated bisphenol A diacrylate, trimethylolptopane triacrylate, divalent from a viewpoint of handling property and curability. It is prepared by selecting and mixing at least two or more of materials such as lrgacure and Irganox.
  • the total weight of the mixture is 40 to 80% by weight of diacrylate, 0.5 to 10% by weight of triacrylate, 0.5 to 12% by weight of igacure, 0.5 to 12% by weight of iganox. % Is preferred.
  • the diacrylate is a UV polymerization monomer (monomer)
  • the triacrylate is a monomer for adjusting the viscosity of the diacrylate
  • the igcure is a UV polymerization initiator
  • any one selected from titanium dioxide, aluminum, aluminum oxide, barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium carbonate, zinc oxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, talc, or a combination thereof Material may be mixed.
  • a light source for emitting light a light guide plate for guiding light emitted from the light source, a reflecting plate positioned below the light guide plate, and an optical member disposed on the light guide plate
  • a backlight assembly comprising the optical film described above.
  • the shielding effect is improved and as a result is used in the backlight assembly It can also reduce the number of expensive optical film and contribute to the improvement of the luminance value.
  • the irregular optical pattern of the present invention that is, the optical film formed with the atypical optical pattern can avoid the moiré phenomenon that can occur between the liquid crystal panel and the other image, the lower optical film.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a separation of a resin layer having a prismatic pattern and a base film printed with a micro pattern in the related art.
  • FIG. 2 is a photograph showing an optical film on which an atypical optical pattern is formed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing an optical film formed with an atypical optical pattern according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a process chart showing a manufacturing method of an optical film having an amorphous pattern of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing an embodiment of the atypical pattern mask of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating various embodiments of an optical film having an amorphous optical pattern of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing an optical film formed with an atypical optical pattern according to an embodiment of the present invention.
  • the optical film 600 includes a base layer 610 that transmits light incident from the outside, and a pattern layer 620 formed on one or both surfaces of the base layer 610.
  • the pattern layer 620 is formed only on the top surface of the base layer 610, but this is only an example, and the pattern layer 620 is formed on one surface of the base layer 610. That is, it may be formed on the upper or lower surface in the drawing, it may be formed on both sides of the base layer 610.
  • the pattern layer 620 has a structured surface in which polygonal optical patterns 622 having irregular sizes or arrangements are continuously formed.
  • the bottom surface of the optical pattern 622 may be formed of any one or more combinations of polygons including a pentagon, a hexagon, a octagon, and an octagon.
  • Such an optical pattern 622 has an advantage of maximizing the pattern density of the optical film 620.
  • the void space is formed between the patterns, so that the uniform light distribution is not achieved and the luminance value is large.
  • the empty space is not formed, that is, the pentagon or hexagon polygon shape is made continuously, there is an advantage that can maximize the pattern density.
  • the optical pattern 622 is formed in an irregular shape having an irregular size or arrangement, there is an effect that the shielding force is improved by effectively scattering and distributing a strong bright point through the atypical pattern.
  • the optical pattern 622 of the present invention is not a regular polygonal shape is formed regularly, it has a configuration that can improve the density of the pattern by scattering distribution of the bright point by having an irregular size or arrangement.
  • the optical pattern 622 of the present invention may have the form of a Voronoi diagram, so that only a part of the pattern of a repeating part or a repeating part of the pattern is repeated for each cell of the optical pattern 622. can do.
  • the optical pattern 622 may have a size of several ⁇ m to several hundred ⁇ m.
  • the size of the optical pattern 622 is for diffusion and condensing functions, and the present invention is not limited thereto.
  • Such an optical pattern 622 of the present invention is formed on the base layer 610 in an embossed or intaglio.
  • the optical pattern 622 is embossed or engraved according to the photosensitive material included in the photosensitive resin layer, which will be described later, and is determined depending on whether the photosensitive material of the photoresist is negative or positive.
  • the optical pattern 622 is formed to have a hemisphere on the base layer 610.
  • the hemispherical surface may be formed at various heights.
  • the effects of diffusion and condensation may be improved when refracting the light through the hemispherical surfaces.
  • FIG. 4 is a process chart showing a manufacturing method of an optical film having an amorphous pattern of the present invention.
  • the photosensitive resin layer 102 is coated on the surface of the base film 101.
  • the photosensitive resin layer 102 may be composed of a large area according to the shape of the photomask using a UV lithography photosensitive resin capable of radiation polymerization having a variety of refractive index.
  • the photosensitive resin may be any number as long as it is a resin that can be used in the optical lithography method, for example, a radiation curable epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, and a substituent that adjusts the refractive index may be used.
  • SU-6 and SU-8 can be used.
  • the method for forming the photosensitive resin layer 102 on the film 101 serving as the substrate using the photosensitive resin is not particularly limited, and a known method can be used.
  • the photomask 200 having a predetermined pattern formed on or above the photosensitive resin layer 102 is positioned.
  • the photomask 200 according to the present invention may have a form in which an amorphous pattern is formed, and may be, for example, in the form of a mask shown in FIG. 5.
  • the photosensitive resin layer 102 is first cured by irradiating ultraviolet rays 300 to transmit the photomask 200.
  • the photosensitive resin layer 102 is developed.
  • the master film 400 having the master pattern 400 is formed by irradiating UV on the photosensitive resin layer 102 and performing secondary curing.
  • the master pattern 400 may be formed in an embossed or intaglio pattern.
  • the embossed or engraved pattern is formed according to the photosensitive material included in the photoresist. If the photosensitive material of the photoresist is negative, the lighted part is formed as a pattern. It is formed into a pattern.
  • PMMA Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate
  • GBL Gamma-Butyrolactone
  • MIBK Methyl Iso-Butyl Ketone
  • an irregular master pattern 400 having irregular sizes and arrangements is formed on the base film 101.
  • a diffusion pattern having an irregular pattern on the surface may be formed.
  • an optical film in which a diffusion pattern is formed using the master pattern 400 directly as a master mold is proposed.
  • an optical film having an amorphous optical pattern is formed using the master film, by applying an ultraviolet curable resin on the master film on which the master pattern 400 is formed laminating on the base film 500 Proceed with the process.
  • the laminating process is performed on the base film 500 using the pressing rollers 502 and 504 on the master film on which the master pattern 400 is formed.
  • the ultraviolet curable resin is selected from titanium dioxide, aluminum, aluminum oxide, barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium carbonate, zinc oxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, talc to improve the diffusion effect and cloudiness
  • titanium dioxide aluminum, aluminum oxide, barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium carbonate, zinc oxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, talc to improve the diffusion effect and cloudiness
  • either one or a combination of materials may be mixed.
  • Ultraviolet rays are irradiated on the base film 500 to cure the ultraviolet curable resin.
  • the ultraviolet curable resin cured optical film 600 is separated from the master film.
  • the present invention produces a pattern by applying a photolithography process, it is possible to adjust the height of the pattern by adjusting the UV irradiation amount or the developing concentration, the number of times in the developing step in the exposure process. Therefore, an amorphous pattern having the same height may be formed on the entire surface of the base film, and the height of each pattern may be differently formed as necessary.
  • the optical film of the present invention is excellent in the diffusion and condensing function by maximizing the density between patterns while having an irregular surface structure that does not generate moiré.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating various embodiments of an optical film having an amorphous optical pattern of the present invention.
  • the optical pattern is embossed on one surface of the base layer, but as described above, the atypical pattern of the present invention may be formed on both sides of the base layer, and may also be embossed and engraved. Can be formed.
  • FIG. 6 shows an atypical pattern formed in an intaglio on both sides, and (e) shows an atypical pattern in which an embossed and an intaglio are mixed.
  • the intaglio is not represented in the drawings, according to the present invention, as shown in FIGS. 6A to 6E, various types of products can be manufactured.
  • the other surface of the substrate layer may further form a prism, hemispherical, bead-shaped pattern.
  • At least one optical film of the plurality of optical films It can be made of the amorphous optical film of the present invention.
  • the optical film of the present invention constitutes a backlight assembly.
  • the backlight assembly consists of a light source for emitting light and an optical film of the present invention.
  • the backlight assembly may further include a light guide plate for guiding light emitted from the light source, and a reflection plate positioned below the light guide plate.
  • the backlight assembly provided with the optical film of the present invention has a irregular pattern having no regularity.
  • the CCFL lamp or LED light source of the pattern and direct backlight assembly is seen as a hot spot to reduce the shielding effect.
  • Table 1 below is experimental data comparing optical characteristics of the optical pattern according to the present invention and the conventional optical pattern.
  • the optical film of the present invention can be seen that the brightness is greatly improved compared to the conventional bead-type pattern or hemispherical lens-type pattern by maximizing the density between patterns.
  • the optical film of the present invention When the optical film of the present invention is applied to the backlight assembly, since the number of expensive optical films can be reduced, it can greatly contribute to cost reduction.

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Abstract

본 발명은 비정형 패턴을 갖는 광학필름, 그 제조방법 및 상기 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명의 광학필름은 외부로부터 입사되는 광을 투과시키는 기재층과, 상기 기재층의 일면 또는 양면에 형성되며, 크기 또는 배열이 불규칙한 다각형 광학패턴이 연속적으로 형성되어 구조화된 표면을 갖는 패턴층을 포함함으로써, 광원과 입광부에서 발생하는 핫스팟(Hot-spot) 및 휘선을 억제하고, 광학필름의 패턴 밀집도를 최대화하여 휘도를 향상시킬 뿐 아니라, 비정형 패턴을 통해 강한 휘점을 효과적으로 산란 분포시켜 차폐력이 향상되는 효과가 나타나게 되어 결과적으로 백라이트 어셈블리에 사용되는 고가의 광학필름의 개수를 줄이고 휘도값 향상에도 기여할 수 있다.

Description

비정형 패턴을 갖는 광학필름, 그 제조방법 및 상기 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리
본 발명은 비정형 패턴을 갖는 광학필름, 그 제조방법 및 상기 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원과 입광부에서 발생하는 핫스팟(Hot-spot) 및 휘선을 억제하고, 휘도 및 휘도 균일성을 향상시킬 수 있는 불규칙한 패턴 형태를 갖는 비정형 패턴을 갖는 광학필름, 그 제조방법 및 상기 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리에 관한 것이다.
최근의 면광원의 개발 추이를 살펴보면, 슬림화 및 저전력화를 기본으로 엘이디(LED) 램프를 적용한 직하 및 엣지형 백라이트 어셈블리의 개발이 활발하다.
백라이트 어셈블리의 광원으로 기존의 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 엘이디(LED)는 점광원 또는 선광원으로써, 엘이디의 경우 안정적인 수명과 저전력화에는 적합하지만, TV나 모니터 등 기타 면광원소재에서 보면 점광원의 형태를 나타내어, 이를 다시 전체적으로 고른 빛을 나타내야 하는 면광원으로 바꾸는데 어려운 점이 있다.
통상, 엘이디를 디스플레이 전면에 균일한 밝기를 나타낼 수 있는 면광원으로 바꾸어 주기 위해 확산판 및 패턴 도광판을 적용하고 있는 실정이다.
그러나, 상기의 층을 거치면서도 완전히 균일한 광분포가 이루어지지 않고, 본래의 광원이 갖는 휘도값의 손실이 많아, 이를 보완하기 위해 고가의 프리즘 필름 및 확산필름을 여러 장 사용해야 한다.
이에 백라이트 어셈블리 제조업체에서는 원가절감 및 휘도 향상을 위해, 차폐효과가 우수하고, 광학성능 또한 우수한 광학필름의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
일반적으로 광학필름에는 확산, 집광 기능을 수행하기 위해 표면에 수 ㎛ ~ 수백 ㎛ 크기의 반구형 렌즈나 비드(Bead), 프리즘 형태의 패턴들이 주기적으로 배열되어 있다.
그런데, 이와 같이 주기적 배열을 가진 광학 시트가 다른 주기적 배열 또는 패턴을 가진 광학 시트나 일정한 주기의 픽셀들로 이루어진 패널들과 겹쳐지면 기하학적 간섭에 의해 모아레(moire) 현상이 발생하게 된다.
모아레 현상이 발생하면 디스플레이에 구현되는 영상에 불필요한 패턴이 생성되어 화질이 떨어지게 된다.
종래의 모아레 현상 개선방법으로, 다른 주기적 배열 또는 패턴을 갖는 광학시트나 패널 등과의 관계에서 모아레를 최소화할 수 있는 피치로 반구형 렌즈 사이즈를 조절하거나, 렌즈의 높이 또는 피치를 변화시켜 주기성을 없애는 방법이 사용되어 왔다.
그러나, 전자의 방법의 경우는 함께 사용되는 광학 시트나 디스플레이 패널 등이 바뀌는 경우에는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 후자의 방법의 경우는 프리즘 시트에는 유용하게 사용될 수 있으나, 표면이 곡면 형상인 반구형 확산필름의 경우, 피치를 임의로 변경할 경우 빛에 노출되는 렌즈의 곡면부분이 크게 달라져 휘도가 크게 감소할 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 피치를 임의로 변경하여야 하기 때문에 제작 난이도가 높다는 문제점도 있다.
종래의 모아레 현상을 방지하기 위한 선행기술로서, 등록특허 10-0785379호에는 도 1에서 보는 바와 같이, 모아레 현상을 방지하기 위하여 광학필름의 베이스필름(30)에 미세 무늬(35)를 인쇄한 후 몰드 가공에 따른 미세한 프리즘 패턴(25)을 형성하는 광학필름이 개시되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술은 모아레 현상을 방지하기 위해 베이스 필름(30)에 미세무늬를 인쇄하는 공정이 추가되어야 할 뿐 아니라, 프리즘 시트에 한정되어 적용된다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 광학패턴 형상에 의해 발생되는 패널, 광학 필름 간의 모아레 현상을 방지하고, 포토리소그라피 공정을 활용하여 비정형 패턴을 형성시켜 렌즈형 또는 비드형 확산시트에 비해 패턴간 밀도를 향상시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 광학필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 하부광원에서 올라오는 빛을 효과적으로 산란, 확산시켜 차폐력을 향상시킬 수 있는 비정형 패턴을 갖는 광학필름의 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제3 목적은 디스플레이 장치에 광원을 공급하는 백라이트 어셈블리에서, 휘도값 손실을 최소화하며 차폐력을 향상시킬 수 있는 비정형 패턴을 갖는 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 외부로부터 입사되는 광을 투과시키는 기재층과, 상기 기재층의 일면 또는 양면에 형성되며, 크기 또는 배열이 불규칙한 다각형 광학패턴이 연속적으로 형성되어 구조화된 표면을 갖는 패턴층을 포함하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 광학패턴은 상기 기재층 상에 양각 또는 음각을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 광학패턴은 상기 기재층 상에 양각 또는 음각의 반구면을 가지도록 형성되며, 상기 반구면은 다양한 높이로 형성되어 상기 반구면을 통해 상기 광을 굴절시켜 확산 및 집광시킬 수 있다.
또한, 상기 광학패턴의 밑면의 형상은 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형을 포함하는 다각형 중 어느 하나 이상의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 광학패턴은 보로노이 다이어그램의 형태를 가지며, 광학패턴 셀마다 일정부분의 반복 혹은 연속적으로 반복되는 패턴의 형태 중 일부만 비정형을 갖도록 할 수 있다.
상기 광학패턴이 상기 기재층의 일면에 형성된 경우, 상기 기재층의 타면에 프리즘, 반구형, 비드 형태의 패턴을 추가로 형성시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 기재필름 표면에 감광성 수지층을 코팅하는 단계와, 상기 감광성 수지층 상부 또는 하부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크를 위치시키는 단계와, 상기 포토마스크를 투과하도록 자외선을 조사하여 상기 감광성 수지층을 1차 경화하는 단계와, 상기 감광성 수지층을 현상하는 단계와, 상기 감광성 수지층을 세척 및 건조한 후, 상기 감광성 수지층 상부에서 자외선을 조사하여 2차 경화하여 마스터 패턴이 형성된 마스터 필름을 형성하는 단계와, 상기 마스터 필름을 사용하여 비정형 광학패턴이 형성되는 광학필름을 제조하는 단계를 포함하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 감광성 수지층에 형성된 마스터 패턴은 양각 또는 음각 패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 마스터 필름을 사용하여 비정형 광학패턴이 형성되는 광학필름을 제조하는 단계는, 통상의 임프린팅 공정을 적용하여 제조 가능하다.
마스터 필름을 활용, 전주도금 공정을 통하여 얇은 박막의 판형 금형을 만들어 원통형 드럼에 감아서 롤금형으로 활용하는 하드 몰드 방법과, 마스터 필름 자체를 몰드로 활용하는 소프트 몰드 공정으로도 제조가 가능하다.
바람직하게는, 비정형 패턴이 각인된 마스터 패턴을 몰드로 적용하여 임프린팅 공정을 통해 제품을 제조하는 소프트 몰드 방식으로 제조하는 것이 제조공정의 단순화, 생산속도 향상 및 제품 제조시 불량률을 줄이는데 크게 기여할 수 있다.
일정한 패턴이 필름상에 각인되어 그 패턴이 각인된 필름을 활용하여 제품을 제조할 수 있는 방법은 다수의 특허 또는 시장에서 소프트 몰드공법이라 칭하는 바, 이를 활용하여 제품을 제조하는 장치는 이미 범용화되어 임프린팅 제조장비를 판매하는 업체도 많으므로, 마스터 패턴을 활용하여 제품을 제조하는데 크게 어려움은 없다.
상기 제조공정의 상세한 설명으로는, 마스터 패턴이 형성된 마스터 필름과 제품제조에 사용되는 베이스 필름 사이에 임프린팅 공정용 자외선 경화성 수지를 주입한 후, 압착롤러를 사용하여 베이스 필름을 접착시키는 라미네이팅 단계와, 상기 베이스 필름 상부에서 자외선을 조사하여 상기 베이스 필름을 경화하는 단계와, 경화된 상기 베이스 필름을 상기 마스터 필름에서 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 베이스 필름은 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET)필름, 폴리카보네이트(PC)필름, 폴리스타이렌(PS) 필름, 아크릴(AC)필름 등등의 광학용으로 사용될수 있는 모든 필름 또는 플레이트(Plate)가 가능하다.
자외선 경화수지 조성물로는 자외선, 전자선 등의 활성 에너지선으로 경화시키는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로는 폴리에스테르류, 에폭시계 수지, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트계 수지 등을 들 수 있다. 이중에서도 (메타)아크릴레이트계 수지가 광학 특성 등의 관점에서 특히 바람직하다. 상기 광경화성 수지는 집광을 고려하여 굴절율이 1.24 내지 1.60 범위인 것이 바람직하다.
이러한 광경화성 수지를 제조하기 위한 광경화성 수지 조성물은, 취급성 및 경화성 등의 관점에서 에톡시레이티드 비스페놀 에이 디아크릴레이트(Etyoxylated bisphenol A diacrylate), 트리메틸롤프토판 트리아크릴레이트(Trimethylolptopane triacrylate), 이가큐어(lrgacure), 이가녹스(Irganox) 등의 물질들 중 적어도 2개이상을 선택하여 혼합하여 제조된다.
바람직하게는, 위의 4가지 물질들을 모두 혼합하여 구성하는 것이 좋다.
위의 물질들의 혼합비로는 혼합된 전체중량을 100중량%로 했을 때 디아크릴레이트 40~80중량%, 트리아크릴레이트 0.5~10중량%, 이가큐어 0.5~12중량%, 이가녹스 0.5~12중량%가 바람직하다. 여기서, 디아크릴레이트는 유브이(UV)중합 모노머(monomer)이고, 트리아크릴레이트는 디아크릴레이트의 점도조정을 위한 모노머(monomer)이고, 이가큐어는 유브이(UV)중합 개시제이고, 이가녹스는 산화물생성 방지제로서 기능한다.
상기 자외선 경화형 수지에 흐림도 향상을 위해, 이산화티타늄, 알루미늄, 산화알루미늄, 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산마그네슘, 탄산바륨, 산화아연, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 탈크 중 선택된 어느 하나 또는 이들이 조합된 물질이 혼합될 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 광을 출사하는 광원과, 상기 광원으로부터 발광된 광을 유도하기 위한 도광판과, 상기 도광판의 하부에 위치하는 반사판과, 상기 도광판 상에 배치되는 광학필름으로서, 상술한 광학필름을 포함하는 백라이트 어셈블리가 제공된다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 광학필름의 패턴 밀집도를 최대화하여 휘도를 향상시킬 뿐 아니라, 비정형 패턴을 통해 강한 휘점을 효과적으로 산란 분포시켜 차폐력이 향상되는 효과가 나타나게 되어 결과적으로 백라이트 어셈블리에 사용되는 고가의 광학필름의 개수를 줄이고 휘도값 향상에도 기여할 수 있다.
이는 점광원의 성격이 강한 엘이디를 적용하는 백라이트 어셈블리 모델에서 중요한 차폐력 향상에 효과적으로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 불규칙한 광학패턴, 즉, 비정형의 광학패턴이 형성된 광학필름은 액정패널 및 타 상, 하위 광학필름 간에 발생할 수 있는 모아레 현상을 회피할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에서 미세무늬가 인쇄된 베이스 필름과 프리즘 패턴이 형성된 수지층을 분리 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 광학패턴이 형성된 광학필름을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 광학패턴이 형성된 광학필름을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 비정형 패턴을 갖는 광학필름의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 비정형패턴 마스크의 일실시예를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 비정형 광학패턴이 형성된 광학필름의 다양한 실시예를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 광학패턴이 형성된 광학필름을 나타내는 사진이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 광학패턴이 형성된 광학필름을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 광학필름(600)은 외부로부터 입사되는 광을 투과시키는 기재층(610)과, 상기 기재층(610)의 일면 또는 양면에 형성되는 패턴층(620)으로 이루어진다.
도 3에 도시한 일실시예에서는 상기 패턴층(620)이 상기 기재층(610)의 상면에만 형성되어 있지만, 이는 일실시예일 뿐이며, 상기 패턴층(620)은 기재층(610)의 일면, 즉, 도면상 상면이나 하면에 형성될 수 있고, 기재층(610)의 양면에도 형성될 수 있다.
상기 패턴층(620)은 도 2에서 보는 바와 같이, 크기 또는 배열이 불규칙한 다각형 광학패턴(622)이 연속적으로 형성되어 구조화된 표면을 갖는다.
상기 광학패턴(622)의 밑면의 형상은 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형을 포함하는 다각형 중 어느 하나 이상의 조합으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 광학패턴(622)은 광학필름(620)의 패턴 밀집도를 최대화할 수 있는 장점이 있다.
즉, 종래의 프리즘, 반구형, 비드 형태의 패턴을 갖는 광학필름의 경우, 패턴간 빈 공간이 형성되어 균일한 광분포가 이루어지지 않고 휘도값의 손실이 많았으나, 본 발명의 광학패턴은 패턴간 빈 공간이 형성되지 않는 형태, 즉, 오각형이나 육각형의 다각형 형태가 연속적으로 이루어짐으로써, 패턴 밀집도를 최대화할 수 있는 장점이 있는 것이다.
아울러, 본 발명에서는 상기 광학패턴(622)이 크기 또는 배열이 불규칙한 비정형의 형상으로 이루어짐으로써, 비정형 패턴을 통해 강한 휘점을 효과적으로 산란 분포시켜 차폐력이 향상되는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 광학패턴(622)은 정형화된 다각형 형상이 규칙적으로 형성된 것이 아니라, 불규칙한 크기 또는 배열을 가짐으로써 패턴의 밀집도를 향상시킴과 동시에 휘점을 산란분포시킬 수 있는 구성을 갖는다.
또한, 본 발명의 상기 광학패턴(622)은 보로노이 다이어그램(Voronoi Diagram)의 형태를 가질 수 있으며, 광학패턴(622) 셀마다 일정부분의 반복 혹은 연속적으로 반복되는 패턴의 형태 중 일부만 비정형을 갖도록 할 수 있다.
상기 광학패턴(622)은 그 크기가 수㎛ 내지 수백㎛ 일 수 있다. 이와 같은 광학패턴(622)의 크기는 확산 및 집광 기능을 위한 것이며, 본 발명에서는 이를 한정하지 않는다.
이와 같은 본 발명의 광학패턴(622)은 상기 기재층(610) 상에 양각 또는 음각으로 형성된다.
이는 후술할 감광성 수지층에 포함된 감광성 물질에 따라 상기 광학패턴(622)이 양각 또는 음각으로 형성되는 것으로, 포토레지스트의 감광성 물질이 네가티브형인지 포지티브형인지에 따라 결정된다.
또한, 상기 광학패턴(622)은 상기 기재층(610) 상에 반구면을 가지도록 형성된다.
이때, 상기 반구면은 다양한 높이로 형성될 수 있다. 이와 같이 상기 광학패턴(622)이 다양한 높이의 반구면으로 형성되는 경우, 상기 반구면을 통해 상기 광을 굴절시킬 때 확산 및 집광의 효과를 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광학필름의 제조방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 비정형 패턴을 갖는 광학필름의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 기재필름(101) 표면에 감광성 수지층(102)을 코팅한다.
여기서, 상기 감광성 수지층(102)은 다양한 굴절률을 갖는 방사선 중합을 할 수 있는 UV리소그라피 감광성 수지를 사용하여, 포토마스크의 형태에 따라 다양한 패턴을 대면적으로 구성할 수 있다.
상기 감광성 수지는 광학 리소그라피법에 사용할 수 있는 수지라면 어떤 수지라도 사용할 수 있으며, 예를 들어, 방사선 경화형 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 굴절율을 조절한 치환체 등을 사용할 수 있고, SU-6, SU-8을 사용할 수 있다.
감광성 수지를 이용하여 기재가 되는 필름(101) 상에 감광성 수지층(102)을 형성하는 방법은 특별한 제한이 없으며, 공지된 방법을 사용할 수 있다.
상기 감광성 수지층(102) 상부 또는 하부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크(200)를 위치시킨다.
본 발명에서의 포토마스크(200)는 비정형 패턴이 형성된 형태를 가지며, 예를 들어, 도 5에 도시한 마스크 형태일 수 있다.
상기 포토마스크(200)를 투과하도록 자외선(300)을 조사하여 상기 감광성 수지층(102)을 1차 경화시킨다.
이후, 상기 감광성 수지층(102)을 현상한다.
상기 감광성 수지층(102)을 세척 및 건조한 후, 상기 감광성 수지층(102) 상부에서 자외선을 조사하여 2차 경화하여 마스터 패턴(400)이 형성된 마스터 필름을 형성한다.
본 발명에 있어서, 상기 마스터 패턴(400)은 양각 또는 음각 패턴으로 형성될 수 있다.
양각 또는 음각 패턴은 포토레지스트에 포함된 감광성 물질에 따라 구성되는데, 포토레지스트의 감광성 물질이 네가티브형이면 빛을 받은 부분이 패턴으로 형성되며, 감광성 물질이 포지티브형인 경우는 반대로 빛을 받지 못한 부분이 패턴으로 형성된다.
예를 들어, 도광판 하부 표면 또는 PET 필름 상에 SU-8 감광성 수지를 도포하고 그 위에 UV광을 조사한 후 PGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate), GBL(Gamma-Butyrolactone), MIBK(Methyl Iso-Butyl Ketone) 등과 같은 유기용매로 현상함으로써 패턴을 얻을 수 있다.
상기와 같은 과정을 거치면, 기재필름(101) 위에 크기 및 배열이 불규칙한 비정형 마스터 패턴(400)이 형성되게 된다.
따라서, 상기 방법에 의해 형성된 마스터 패턴(400)을 금형에 전사하거나 직접 몰드(mold)로 사용하여, 확산 패턴을 제조할 경우, 표면에 불규칙한 패턴을 갖는 확산 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 마스터 패턴(400)을 직접 마스터 몰드로 사용하여 확산 패턴을 형성한 광학필름이 제안된다.
즉, 본 발명에서 상기 마스터 필름을 사용하여 비정형 광학패턴이 형성되는 광학필름을 제조하는 단계로서, 상기 마스터 패턴(400)이 형성된 마스터 필름 상에 자외선 경화수지를 도포하여 베이스 필름(500)에 라미네이팅 공정을 진행한다.
이때, 상기 마스터 패턴(400)이 형성된 마스터 필름 상에 압착롤러(502)(504)를 사용하여 베이스 필름(500)에 라미네이팅 공정을 진행한다.
여기서, 상기 자외선 경화수지에는 확산 효과 및 흐림도를 향상시키기 위해 이산화티타늄, 알루미늄, 산화알루미늄, 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산마그네슘, 탄산바륨, 산화아연, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 탈크 중 선택된 어느 하나 또는 이들이 조합된 물질이 혼합될 수 있다.
상기 베이스 필름(500) 상부에서 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화수지를 경화시킨다.
상기 자외선 경화수지가 경화된 광학필름(600)을 상기 마스터 필름에서 분리시킨다.
이와 같은 본 발명은 포토리소그라피 공정을 적용하여 패턴을 제작하기 때문에 노광 공정에서 UV조사량이나 현상단계에서 현상농도, 횟수 조절 등을 통해 패턴의 높이 조절이 가능하다. 따라서, 기재필름 전면에 동일한 높이를 갖는 비정형 패턴을 형성할 수도 있고, 필요에 따라서는 각각의 패턴의 높이를 다르게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학필름의 경우, 모아레를 발생시키지 않는 불규칙한 표면 구조를 가지면서도 패턴 간 밀도를 최대화하여 확산 및 집광기능이 우수하다.
도 6은 본 발명의 비정형 광학패턴이 형성된 광학필름의 다양한 실시예를 나타내는 단면도이다.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 상기 광학패턴이 상기 기재층의 일면에 양각으로 형성되었지만, 상술한 바와 같이, 본 발명의 비정형 패턴은 기재층의 양면에 형성될 수 있으며, 양각 및 음각으로도 형성될 수 있다.
도 6의 (b)는 일면에 음각으로 비정형 패턴이 형성된 것을 나타내며, (c)는 양면에 양각의 비정형 패턴이 형성된 것을 나타낸다.
도 6의 (d)는 양면에 음각으로 비정형 패턴이 형성된 것이고, (e)는 양각과 음각이 혼용된 비정형 패턴을 나타낸다. 도면에서는 음각이 표현되지 않았으나, 본 발명에 의하면, 도 6의 (a) 내지 (e)에 도시한 바와 같이, 다양한 형태의 제품을 제조할 수 있는 것이다.
또한, 상기 기재층의 일면에 양각으로 비정형 패턴이 형성된 경우, 기재층의 타면에는 프리즘, 반구형, 비드 형태의 패턴을 추가로 형성할 수 있다.
이뿐 아니라, 본 발명의 비정형 광학패턴이 형성된 광학필름을 이용하여 복수 장의 광학필름이 다층의 적층구조를 가지는 복합형 광학필름을 제조하는 경우, 상기 복수 장의 상기 광학필름 중 적어도 어느 하나의 광학필름이 본 발명의 비정형 광학필름으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 광학필름은 백라이트 어셈블리를 구성한다.
백라이트 어셈블리는 광을 출사하는 광원과, 본 발명의 광학필름으로 이루어진다.
여기서, 백라이트 어셈블리는 상기 광원으로부터 발광된 광을 유도하기 위한 도광판과, 상기 도광판의 하부에 위치하는 반사판이 더 구비될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 광학필름이 구비된 백라이트 어셈블리는, 규칙성이 전혀 없는 비정형 패턴으로 인해, 하부 광원에서 올라오는 선, 점 광원을 다양한 높이의 패턴이 효과적으로 빛을 산란시켜 엣지형 도광판 하부의 도트패턴 및 직하형 백라이트 어셈블리의 CCFL 램프나 LED 광원이 핫스팟으로 보이는 현상을 줄여 차폐력을 향상시키는 효과를 갖는다.
하기의 [표 1]은 본 발명에 의한 광학패턴과 종래의 광학패턴의 광특성을 비교한 실험데이터이다.
표 1
제품타입 전면→후면 후면→전면 휘도
투과도 흐림도 투과도 흐림도
비드형 패턴 98.0 78.8 81.2 78.1 100%
반구 렌즈형 패턴 101.9 65.9 60.7 55.2 103%
비정형 패턴 97.9 78.8 74.0 77.7 108%
상기의 [표 1]에서 보는 바와 같이, 본 발명의 광학필름은 패턴 간 밀집도를 최대화함으로써, 종래의 비드형 패턴이나 반구 렌즈형 패턴에 비해 휘도가 크게 향상되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 광학필름을 백라이트 어셈블리에 적용하는 경우, 고가의 광학필름의 개수를 줄일 수 있으므로, 원가절감에 크게 기여할 수 있다.
또한, 점광원의 성격이 강한 엘이디를 적용하는 백라이트 어셈블리 모델에서 중요한 차폐력 향상에 효과적으로 적용될 수 있고 휘도값 향상에도 기여할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 높은 발명이라 할 수 있다.

Claims (13)

  1. 외부로부터 입사되는 광을 투과시키는 기재층; 및
    상기 기재층의 일면 또는 양면에 형성되며, 크기 또는 배열이 불규칙한 다각형 광학패턴이 연속적으로 형성되어 구조화된 표면을 갖는 패턴층을 포함하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학패턴은 상기 기재층 상에 양각 또는 음각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학패턴은 상기 기재층 상에 양각 또는 음각의 반구면을 가지도록 형성되며, 상기 반구면은 다양한 높이로 형성되어 상기 반구면을 통해 상기 광을 굴절시켜 확산 및 집광시키는 것을 특징으로 하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학패턴의 밑면의 형상은 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형을 포함하는 다각형 중 어느 하나 이상의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학패턴은 보로노이 다이어그램의 형태를 가지며, 광학패턴 셀마다 일정부분의 반복 혹은 연속적으로 반복되는 패턴의 형태 중 일부만 비정형을 갖는 것을 특징으로 하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학패턴이 상기 기재층의 일면에 형성된 경우,
    상기 기재층의 타면에 프리즘, 반구형, 비드 형태의 패턴을 추가로 형성시킨 것을 특징으로 하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름.
  7. 복수 장의 광학필름이 다층의 적층구조를 가지는 복합형 광학필름으로서,
    상기 광학필름 중 적어도 어느 하나의 광학필름은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 광학필름으로 이루어지는 복합형 광학필름.
  8. 기재필름 표면에 감광성 수지층을 코팅하는 단계;
    상기 감광성 수지층 상부 또는 하부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크를 위치시키는 단계;
    상기 포토마스크를 투과하도록 자외선을 조사하여 상기 감광성 수지층을 1차 경화하는 단계;
    상기 감광성 수지층을 현상하는 단계;
    상기 감광성 수지층을 세척 및 건조한 후, 상기 감광성 수지층 상부에서 자외선을 조사하여 2차 경화하여 마스터 패턴이 형성된 마스터 필름을 형성하는 단계; 및
    상기 마스터 필름을 사용하여 비정형 광학패턴이 형성되는 광학필름을 제조하는 단계;
    를 포함하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 감광성 수지층에 형성된 마스터 패턴은 양각 또는 음각 패턴인 것을 특징으로 하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 포토마스크 패턴의 선폭의 두께를 늘이거나 줄여 단위 면적당 비정형 패턴의 밀도를 조절하여, 적용하는 백라이트 유닛의 특성이나 시트구조에 따라 집광 및 산란 특성을 조절한 광학필름의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학필름을 제조하기 위한 자외선 경화수지에 제품의 흐림도 향상을 위해 이산화티타늄, 알루미늄, 산화알루미늄, 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산마그네슘, 탄산바륨, 산화아연, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 탈크 중 선택된 어느 하나 또는 이들이 조합된 물질이 혼합되는 것을 특징으로 하는 비정형 패턴을 갖는 광학필름의 제조방법.
  12. 광을 출사하는 광원; 및
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 광학필름;
    을 포함하는 백라이트 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 발광된 광을 유도하기 위한 도광판; 및
    상기 도광판의 하부에 위치하는 반사판;을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
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