JP2013540281A - 光学用シート、光学ユニット及びこれを適用した照明装置 - Google Patents

光学用シート、光学ユニット及びこれを適用した照明装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013540281A
JP2013540281A JP2013530083A JP2013530083A JP2013540281A JP 2013540281 A JP2013540281 A JP 2013540281A JP 2013530083 A JP2013530083 A JP 2013530083A JP 2013530083 A JP2013530083 A JP 2013530083A JP 2013540281 A JP2013540281 A JP 2013540281A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
optical sheet
optical
pattern
optical unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013530083A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6023057B2 (ja
Inventor
ヒョン チョ、ス
ヒュン リー、ドン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
Publication of JP2013540281A publication Critical patent/JP2013540281A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6023057B2 publication Critical patent/JP6023057B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/04Prisms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/04Prisms
    • G02B5/045Prism arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133606Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093Simple or compound lenses characterised by the shape
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133603Direct backlight with LEDs
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133606Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

【課題】高輝度の照明装置を具現することができる光学シート及び光学ユニットを提供する。
【解決手段】本発明は、照明装置に利用される光学シート、光学ユニット関し、特に、ベース基材上に形成される多数のレンズパターンを具備し、前記レンズパターンのSAG(高さH:レンズ直径R)が0.01〜0.3である光学シートを具現することができるようにする。本発明によると、ベース基材上に形成されたレンズパターンのSAGを調節して全反射を最小化する光学シートを具現し、これにより高輝度の照明装置を具現することができるという効果がある。
【選択図】図2

Description

本発明は、照明装置用の光学用シートに関する。
現在の多様な照明装置を必要とするデバイスの構造においてもっとも必須的な要素は低電力でエネルギー効率を高めることができるのか、スリム化の具現が可能であるのか、環境にやさしいのかなどに関する。
このような要素は、基本的に照明を必要とする建物、車両、街灯などの多様な照明装備や、ディスプレー(LCD)においてバックライト光源として使用される照明装置でも主に考慮されている。
特に、液晶表示装置において必要とするバックライト光源の場合には最近CCFLの照明からLEDの照明への代替が行っており、生産コストの低減を具現しつつ高輝度の照明を具現するためには基本的に光源の数を減らす代わりに透過度や光学シートを用いた補完の工夫が続けられている。
しかし、このような傾向を具現するために使用される光学シートの場合には高輝度の特性を要求し、製造コストが上昇すると同時に多数の光学シードの使用することによって信頼性に弱いという構造を持つ問題をもたらす。
特に、今まで使用されてきた多様な光学シートの場合、光を収容する過程において、全反射によって光の損失が起こり、これは光学シートの数を増やすほど更に激しくなる。
図1は、従来の光学シートに具現される光学パターンの場合の全反射現象を説明する概念図である。
入射される光L1は光学シートの表面に形成されるレンズパターンL2に進入されることになり、図示されるような光経路を通じて全反射が起こることになり、全反射された光は外部へ流出L3されることになって光損失が発生する。
本発明は、上述した課題を解決するために案出されたものであって、本発明の目的はベース基材上に形成されたレンズパターンのSAGを調節して全反射を最小化する光学シートを具現し、これにより高輝度の照明装置を具現することができる光学シート及び光学ユニットを提供することにある。
上述の課題を解決するための手段として本発明は、ベース基材上に形成される多数のレンズパターンを具備し、前記レンズパターンのSag(高さH:レンズ直径R)が0.01〜0.3の光学シートを提供することができるようにする。
特に、この場合上述した前記レンズパターンは、サイズが同じであるか又は多数のレンズが均一又は不均一に分布されるように具現することができる。
なお、前記レンズの構造は、円形、楕円、プリズム、レンチキュラー(lenticular)、R−プリズムのうち何れか一つの形状を具備して形成することができる。
また、上述した本発明による光学シートに具現される前記レンズのサイズは、直径が1μm〜500μmの範囲に具現することができる。
また、本発明の他の具現例として、ベース基材上に形成される前記レンズパターンは、隣接する各々のレンズ間の空間に陰刻の曲率を有する屈曲部が形成されるように具現することができる。
この場合、前記屈曲部は隣接のレンズの外角からa(長軸)とb(短軸)の長さが0.1μm〜1000μmを満たす球面又は非球面の陰刻曲率が形成されるように具現することもできる。
また、本発明による光学シートは、前記レンズパターンの各々の中心を一直線に連結したラインのうち少なくとも一つと前記ベース基材上部に形成されたLCDピクセルの横軸となす角が5.5°以上9.5°以下に形成することができる。
この場合、前記複数のレンズパターン間の離隔距離は、前記レンズパターンの直径の5%以上15%以下に形成することができる。この場合、前記レンズパターンは直径が5μm以上25μm以下の同じサイズの複数のレンズパターンを含む光学シートで具現することができる。
なお、本発明による前記複数のレンズパターンが形成された面積は、前記ベース基材面積の70%以上95%以下に形成することができる。
本発明は、ベース基材上に形成される多数のレンズパターンのSag(高さ:レンズ直径)が0.01〜0.3の光学用シートを少なくとも1以上含めて具備される光学ユニットに具現することも可能である。
このような前記光学ユニットは、多数の光学シートの配置構造において最上位に配置される光学用シートのレンズ直径が1μm〜30μmに形成することがより好ましい。
なお、前記レンズパターンは、サイズが同じであるか、又は他の多数のレンズが均一又は不均一に分布されるように具現することができ、前記レンズの構造は、円形、楕円、プリズム、レンチキュラー、R−プリズムのうち何れか一つの形状を具備することができることは上述したとおりである。
なお、本発明による光学ユニットを構成する前記の各々の光学シートのレンズパターンは、隣接の各々のレンズ間の空間に陰刻の曲率を有する屈曲部が形成される光学用シートを少なくとも1枚以上含めるように具現することができる。
上述した本発明による光学シートまたは光学ユニットは、光源から出射する光を前方に誘導する光伝達層を含む照明装置に適用されることができる。
この場合、前記光伝達層を通過する光学シート又は光学ユニットは、入射される光の50%以上がレンズパターン内で入射角の65〜115°の範囲内に存在するようにすることができる。
さらに、本発明による照明装置には、前記光学シート又は光学ユニットの上部又は下部には、少なくとも1以上の強化フィルムを更に含めて構成されてもよく、前記強化フィルムは透明、半透明、屈折性、回折性、拡散性、輝度強化の特徴のうち少なくとも一つ以上の特性を具備することを用いることができる。
本発明によると、ベース基材上に形成されたレンズパターンのSagを調節して全反射を最小化する光学シートを具現し、これにより高輝度の照明装置を具現することができるという効果がある。
特に、本発明による光学シート又は光学ユニットは、全反射の最小化と同時に高輝度を具現する特性で照明の数を減らすことができ、信頼性を強化することができるという効果もある。
従来の光学シートに具現される光学パターンの場合、全反射現象を説明する概念図である。 本発明による光学シートの表面のレンズパターンを示す概念図である。 本発明による光学シートのレンズのSag別の輝度変化の実験結果を示す図である。 本発明による光学シートの他の具現例を示す図である。 本発明の好ましい一実施例による光学シートの一具現例としての外観斜視図である。 本発明の好ましい一実施形態によって25μm以下の直径を有する規則的なレンズパターンに対する多様な系列のLCDピクセルによるモアレ現象を示すグラフである。 本発明の好ましい一実施形態によって25μm以下の直径を有する規則的なレンズパターンが従来の不規則なレンズパターンに対して向上された輝度を示すグラフである。 本発明の好ましい一実施形態によってLCDピクセルに対して傾斜を有するレンズパターンの周期を示す平面図である。 本発明の好ましい一実施形態によってレンズパターン間の離隔距離を一定に維持された光学シートの平面図である。 本発明による光学シートを適用した照明装置の一例を示す図である。 本発明による光学シートを適用した照明装置の一例を示す図である。
本発明は、多様な照明装置に使用される光学シートの表面に形成されるレンズパターンの制御を介して光源から入射される光の全反射を最小化して輝度を向上させることができる光学シートを提供することを要旨とする。
そのため、本発明は、ベース基材上に形成される多数のレンズパターンを具備し、前記レンズパターンのSag(高さH:レンズ直径R)が0.01〜0.3の光学シートを提供することができるようにする。
以下では、添付の図面を参照して本発明による構成及び作用を具体的に説明する。添付の図面を参照して説明することにおいて、符号にかかわらず同じ構成要素は同じ符号をつけ、これに対する重複説明は略する。第1、第2などの用語は、多用な構成要素を説明することに使用され得るが、前記の構成要素は前記用語により限定されてはならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にだけ使用される。
図2は、本発明による光学シートの表面のレンズパターンを示す概念図である。
(a)はレンズ形状が非球形のレンズの断面を示す図であり、(b)はプリズム形レンズの断面、(c)は半球形のレンズの断面を示す図である。勿論、レンズの形状がここで限定されることではない。
1.第1実施例‐光学シート又は光学ユニット
本発明による光学シートは、ベース基材10上に形成される多数のレンズパターン20を具備し、前記レンズパターンのSAG(高さH:レンズ直径R)が0.01〜0.3を満たすように具現されることを特徴とする。
ここで、レンズとは、界面が部分球面形状のレンズ、つまり、半球状の凸レンズ、半球状の凹レンズを含め、後述するレンチキュラー、プリズムの立体形状を含む概念である。また、高さHとは、膨らんだパターンで具現される場合のレンズの底面から最上部の高さまでの垂直距離を意味し、窪んだパターンの場合のレンズの開口面から最低部までの垂直距離を意味する。レンズ直径Rとは、レンズの底面又は開口面の水平直径を意味する。
前記ベース基材10は、光透過性を確保できる材質を用いることができ、その表面には多数のレンズパターン20を具備して優れは集光、法線方向からの屈折、拡散などの機能を行うことができるようになる。そのため、ベース基材の表面に形成されるレンズパターン20はベース基材そのものを加工してレンズパターンを形成するか、又は別のレンズパターンを加工してベース基材上に配置する方式で具現することが可能である。
具体的には、前記基材層10は光線を透過させる必要があるから、特別に、無色透明の合成樹脂で形成されることができる。このようなベース基材に使用される合成樹脂としては、特に限定されることはないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate)、アクリル樹脂、ポリカーボネート(polycarbonate)、ポリスチレン(polystyrene)、ポリオレフィン(polyolefin)、セルロースアセテート(cellulose acetate)、耐候性塩化ビニル、活性エネルギー(Energy)線硬化型樹脂などが挙げられる。特に、この中からレンズパターンの成形性に優れた紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂などの活性エネルギー(Energy)線硬化型樹脂や、透明性及び強度が優れたポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate)を使用することができる。なお、ポリエチレンテレフタレートフィルム(polyethylene terephthalate film)、ポリエチレンナフタレートフィルム(polyethylene naphthalate film)又はポリカーボネートフィルム(polycarbonate film)を用い、その上に紫外線硬化性樹脂などでマイクロレンズ(micro lens)を形成することもある。
特に、本発明による前記ベース基材10の上面に形成されるレンズパターン20は、その各々のパターンの断面状が特にここで限定されることではないが、好ましくは円形、楕円、プリズム、レンチキュラー、R−プリズムのうち何れか一つの形状に具現することができる。更に、前記ベース基材10の上面に配置されるレンズパターンを形成するレンズ各々はサイズが同じであるか、又は異なる多数のレンズが均一又は不均一(Random)に分布されることができる。即ち、レンズのサイズを同じであるか、又は相互違うように製作することができ、さらに、前記ベース基材の表面に配置されるレンズの配置パターンを同じ形状の多角形の格子パターンに形成することができる。多角形の格子パターンとは、マイクロレンズの水平断面の模様が三角形、四角形などの格子パターンを具備することを意味する。各のパターンを構成することにおいてお互い違った形状であってもよく、又は同じ形状と異なる形状の組み合わせからなるように構成してもよい。
本発明において、特徴的な要素は上述したように、このレンズの規格を前記レンズパターンのSAG(高さH:レンズ直径R)が0.01〜0.3の範囲を満たすように具現して、光学シートを透過する光の全反射を最小化することにある。特に、上述したレンズ10のサイズは直径が1μm〜500μmの範囲で具現されることができる。
特に、上述の光学シートを少なくとも2枚以上に積層してもよく、又は、離隔配置して構成される光学ユニットで構成してもよく、この場合、従来の光学シートが積層されて光の損失をもたらす問題を最小化するために最上部に配置される光学シートの場合にはレンズのサイズを1μm〜30μmの範囲で形成することでモアレ(moire)現象を最小化することができる。
また、図2の(d)の図示は、本発明によるレンズ20を透過する光の画像を概念化したものであって、全反射率を最小化しつつ、ベース基材10に入射した光Lが入射する方向の法線方向に基づいて±25°の経路変化範囲、つまり、入射する光が65〜115°の範囲に存在することが好ましい。より好ましくは、本発明による光学シートに入射される光の50%以上がレンズパターン内で入射角の65〜115°の範囲内に存在するように形成されることが好ましい。
図3は、本発明による光学シートのレンズのSag別の輝度変化の実験結果を示す図である。
図示を参照すると、本発明による光学シート又は光学ユニットに光を透過させる場合、全反射を最小化して高い輝度特性を具現するSag区間Xは、0.01〜0.3の範囲を満たすことがわかる。即ち、ベース基材上に形成されるレンズパターンの配列を介して全反射を最小化して高輝度を具現できる効果を具現することができるようになる。
2.第2実施例
図4は、本発明による光学シートの他の具現例を示す図である。
図示のように、ベース基材10上にレンズパターン20、30を多数具現することは、図2で上述した実施例と同じであるが、ここでは隣のレンズの間(レンズ間の距離)に窪んだパターンの屈曲部を形成する点から相違である。ここで、レンズ間の距離とは、多様な膨らんだパターンの配列から並んでいる一対のレンズ間の最短距離を意味する。
図示のように、ベース基材10上に形成されたレンズパターン20、30を考慮する場合、図4の(a)及び(b)に示すように、レンズ間の底面は、屈曲が形成されない平らな構造であり、この構造の光学シートをLCDなどのデバイスに適用する際に出射される光が比較的直線に前記底面を通過することになって出射光が不均一(輝線)に示すことになる。このような出射光の均一度を向上させるために、光学シートを使用し、従来には2枚以上の光学シートを使用して光均一度を確保したが、本発明によると光学シートはレンズのSagを調節して輝度を確保する一方、各レンズ間の空間に陰刻の屈曲部を具備した光学シートを活用して1枚の光学シートであっても従来の多数の光学シートを使用して具現する光均一度を確保できるという長所を持つようになる。
具体的には、連接のレンズ20、30間の空間を仮想の垂直方向の長軸「a」と仮想の水平方向の短軸「b」を有する仮想の楕円が接するように形成される場合、各レンズに接するレンズの第1接点T1とレンズの第2接点T2、底部接点T3に接するようにし、前記レンズ20と仮想の楕円、底部を除いた空間を充たすことで、レンズの第1接点とレンズの第2接点、底部接点を通過する陰刻の曲率を有する屈曲部40を形成することができる。
また、上述した仮想の楕円は、長軸「a」と短軸「b」の長さを調節することによって球面形状になり得るし、この長軸と短軸の長さは0.1μm〜1000μmの範囲で調節されることが好ましい。これは上述した数値を外す場合には実際的にレンズが有すべきの輝度を満足しづらく、これによるHazeも満足させにくいためである。
図4の(c)は、本発明による光学シートの要部断面図であって、楕円は長軸「a」と短軸「b」の長さを調節することで球面形状の仮想球面を形成し、レンズの第1接点とレンズの第2接点、底部接点を通過する陰刻の曲率を有する屈曲部40を形成することになる。このように隣接するレンズ間の形成された陰刻の曲率は陽刻に形成されたレンズの集光する特性とは逆に光を拡散する効果がある。よって、光の拡散分散、光均一度の増進の効果があるところ、既存の多数のフィルムで果たした役割を1枚の光学シートでも具現することができるようになる。
勿論、陰刻の屈曲部を形成する一つの一例として、上の形成実施例を示したが、これと違って、隣のレンズ間の空間を突出パターンを有するマスクを利用して加圧する方式で窪んだパターンを具現することも可能である。
3.第3実施例
図5は、本発明の好ましい一実施形態による光学シートの外観斜視図である。
本第3実施例においても、上述の実施例と同様にレンズパターンのSag(高さH:レンズ直径R)が0.01〜0.3の範囲を満たす範囲内でレンズパターンの配列を介してモアレ現象を最小化できるように具現することができる。
本第3実施例における光学シート200はベース基材210及びベース基材上に規則的に形成された同じサイズの複数のレンズパターン220を含む。
通常的に、レンズパターンを規則的に配列する場合、光学シート上部に形成されるLDCピクセル(図示せず)と規則パターン形状の周期性のせいでモアレ現象が起こる。ここで、モアレ現象とは、光学シートを通じて拡散される光が光学シート上に規則的に形成されたパターンの周期性及びLCDピクセルサイズに合わせて相殺、補強干渉により明暗が波模様にあらわす現象のことをいう。
しかし、本発明による規則的なパターン形状は、このようなモアレ現象を3つの方法で除去することができる。
第1実施例において記述したように、本発明による0.01〜0.3の範囲を満たす範囲内でレンズパターンの直径は1〜500μmの範囲内で形成されることが好ましく、より好ましくは以下のような規格を具備してモアレ回避効果を極大化することもできる。
第1方法は、図2に示したレンズパターン220のサイズを調節することである。より詳しくは、レンズパターン220の直径を25μm以下にする。また、より好ましくは、レンズパターン220の直径を5μm以上25μm以下にする。このレンズパターン220のサイズを調節することで改善されるモアレ現象を図6を介して確認できる。
図6は、本発明の好ましい一実施形態によって25μm以下の直径を有する規則的なレンズパターンに対する多様な系列のLCDピクセルによるモアレ現象を示したグラフである。ここで、縦軸は光の強度であり、横軸はレンズパターンの直径であって右側に行くほど増加する。
図6を参照すると、レンズパターンの直径25μm以下にする場合、光の強度の変動幅が最大1500.0以下になることがわかる。これは他のサイズの場合に対してモアレ現象が著しく改善されることをあらわす。
図7は、本発明の好ましい一実施形態によって25μm以下の直径を有する規則的なレンズパターンが従来の不規則なレンズパターンに比べて向上した輝度を示すグラフである。
ここで、ライン20は25μm以下の直径を有する規則的なレンズパターンの輝度をあらわす。また、ライン10は従来の不規則なレンズパターンの輝度をあらわす。また、横軸は視野角を示す。図7を参照すると、視野角が0°である場合、つまり、LCD平面をすぐ上から見る場合、既存の規則的なパターンを有する光学シートに比べて約5%以上の輝度が向上されることがわかる。
モアレ現象を除去する第2の方法は、レンズパターンをLCDピクセルとレンズの周期が外せるように配列することである。
図8は、本発明の好ましい一実施例によってLCDピクセルに対して傾斜を有するレンズ形状のパターンの周期を示す。
本発明において、例えば、LCDピクセルとしてIPS類型のLCDピクセル510を示したが、必ずしもこれに限定されることはない。ここで、IPS類型のLCDピクセル510の内部角度θは149°であることが好ましい。この場合、レンズパターン530各々の中心を一直線に連結したラインのうち少なくとも一つのライン40(以下の基準ラインと称する)をLCDピクセル510の横軸30と7.5°±2°、つまり5.5°以上、9.5°以下に傾斜を与えることでモアレ形状を除去することができる。
ここで、基準ライン40は図9に図示するように、規則的に配列されたレンズ形状のパターンが斜めならない場合、レンズパターンそれぞれの中心を横に連結したラインは光学シートの本体部の横軸と平行になる。この本大部の横軸は、光学シートの上部に形成されるLCDピクセルの横軸と一般的に並行する。よって、レンズパターンの横ラインを本体部の横軸と傾斜を与えて配列すると、結果的に、本体部の横軸と平行したLCDピクセル横軸と傾斜角が形成される。
また、レンズパターン530の充填率を高めるためには、図5に示すように、各々のレンズを中心に囲まれた周辺レンズの中心を連結したラインが正六角形になるように配列することがもっとも好ましい。この正六角形構造では、レンズパターン530が規則的に配列される周期の角度がレンズパターンの基準ライン40を中心に0°、30°、60°、及び90°になる。
モアレ現象を除去する第3の方法は、レンズパターンを各々の離隔距離を一定に維持することである。
図9は、本発明の好ましい一実施形態によってレンズパターン間の離隔距離を一定に維持された光学シートの平面図である。
図6を参照すると、レンズパターン間の離隔距離610はレンズパターンの直径を基に5%以上15%以下であることが好ましい。この場合、モアレ現象の最も重要な原因であるレンズパターンの周期性を変更してもよい。
また、上述のモアレ現象を除去するための3つの方法から、レンズパターンの充填率及びSagを調節することで、従来の不規則的なパターンの光学シートにおいては不可能であった輝度及び拡散性の制御が可能である。
例えば、各々の方法によって充填率70%以上95%以下、つまり、レンズパターンが形成された面積が本体部面積の70%以上95%以下になるようにして輝度を向上させることができる。またレンズのSagを0.3以上0.6以下、より好ましくは本発明のレンズパターンのSagの範囲である0.01〜0.3に維持して輝度を向上させてもよく、充填率及びSag両方を同時に調節することで輝度を向上させてもよい。
4.第4実施例
図10及び図11は、本発明による光学シートを適用した照明装置の一例を示す図である。
本発明による光学シート又は2枚以上の配置構造を有する光学ユニットは、多様な照明装置に利用されえることは勿論のことである。例えば、車両、建物、公共での多様な照明装置、液晶表示装置において使用されるバックライトユニットなどに適用が可能である。
図示のように、照明装置は光を出射する光源110から出射する光を前方に誘導する光伝達層120を具備してもよく、以後前記光伝達層上部に配置される本発明による上述した多用な構造の光学シート130又は光学シートの多数の配置構造である光学ユニットを含めて構成されてもよい。
具体的に、前記光源110は、LED蛍光ランプ又は白熱ランプ、電界発光(electroluminescent light)、及びその他の類似な光源、さらにこれに制限されない何れの固体発光(solid state lighting)源を含めるものを含む概念である。
即ち、光源110から出射される光を特定な方向に伝達する光伝達層120を具備し、光伝達層から反射、屈折、分散、回折などの現象を経て到達する光を受容して前方に光を伝達するように行う本発明による光学シート又は光学ユニットを含めて形成され得るし、前記光学シート又は光学ユニットの上部又は下部には少なくとも1以上の強化フィルムを更に含めて、透明、半透明、屈折性、回折性、拡散性、輝度強化の特徴のうちいずれか一つ以上の特性を具備するようにすることができる。
例えば、図示された図5及び図6の構造をバックライトユニットとすると、図5は印刷回路基板1上に配置される多数のLED光源110を通じて光を出射し、光伝達層120は導光板の機能を具現する構造物であって、前記光伝達層120を通過した光は、本発明による光学シート130を介して全反射の最小化を介した輝度向上の効果を具現することができるようになる。勿論、ここに多様なプリズムシート、輝度強化フィルム(DBEF,BEF,ESR)などの強化フィルムD1、D2を更に含めて構成されてもよいことは勿論である。
また、図10及び図11の構造の他に光源と光伝達層、本発明による光学シートを含める照明装置を考慮する場合、前記光伝達層は透明であるか、半透明であるか、部分的に反射的であるか、屈折性であるか、発散性であるか、又は幾つの積層構造を介して光源から出射した光の一部を伝達する光伝達接着剤、ガラス又はエポキシなどの材料層から形成することができる。
例えば、建物の上部のドーム照明、グローブボックス照明、低部照明、地図照明、鏡照明、装飾照明、後方窓のブレーキ照明、車両の照明装置などその適用要素は非常に広範囲であるといえる。
上述したような本発明の詳しい説明においては、具体的な実施例に関して説明した。しかし、本発明の範囲から外さない限度内で多様な変形が可能である。本発明の技術的思想は本発明の記述の実施例に制限されて定めてはならなく、特許請求範囲のみならず、個の特許請求範囲と均等なことによって定めなければならない。
10 ベース基材
20 レンズパターン
30 レンズパターン
40 陰刻の屈曲部
110 光源
120 光伝達層
130 光学フィルム
D1 強化フィルム
D2 強化フィルム

Claims (20)

  1. ベース基材上に形成される多数のレンズパターンを具備し、
    前記レンズパターンのSag(高さH:レンズ直径R)が0.01〜0.3である光学シート。
  2. 前記レンズパターンは、
    サイズが同じであるか、又は異なる多数のレンズが均一または不均一に分布される請求項1に記載の光学シート。
  3. 前記レンズの構造は、
    円形、楕円、プリズム、レンチキュラー、R−プリズムのうちいずれか一つの形状を具備する請求項2に記載の光学シート。
  4. 前記レンズのサイズは、直径が1μm〜500μmである請求項2に記載の光学シート。
  5. 前記レンズパターンは、
    隣接した各々のレンズ間の空間に陰刻の曲率を有する屈曲部が形成される請求項2に記載の光学シート。
  6. 前記屈曲部は、隣接したレンズの外角においてa(長軸)とb(短軸)の長さが0.1μm〜1000μmを満たす球面又は非球面の陰刻曲率が形成された請求項5に記載の光学シート。
  7. 前記光学シートは、
    前記レンズパターンの配置密度が全光学シート面積対比50%以上である請求項2に記載の光学シート。
  8. 前記レンズパターン各々の中心を一直線に連結したラインのうち少なくとも一つと前記ベース基材上部に形成されたLCDピクセルの横軸となす角が5.5°以上9.5°以下である請求項2に記載の光学シート。
  9. 前記複数のレンズパターン間の離隔距離は、前記レンズパターンの直径の5%以上15%以下である請求項2に記載の光学シート。
  10. 前記レンズパターンは、直径が5μm以上25μm以下である同じサイズの複数のレンズパターンを含む請求項1に記載の光学シート。
  11. 前記複数のレンズパターンが形成された面積は、前記ベース基材面積の70%以上95%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちいずれか一項に記載の光学シート。
  12. ベース基材上に形成される多数のレンズパターンのSag(高さ;レンズ直径)が0.01〜0.3である光学シートを少なくとも1以上含めて具備される光学ユニット。
  13. 前記光学ユニットは、
    最上位に配置される光学シートのレンズの直径は1μm〜30μmである請求項12に記載の光学ユニット。
  14. 前記レンズパターンは、
    サイズが同じであるか又は異なる多数のレンズが均一又は不均一に分布される請求項13に記載の光学ユニット。
  15. 前記レンズの構造は、
    円形、楕円、プリズム、レンチキュラー、R−プリズムのうちいずれか一つの形状を具備する請求項13に記載の光学ユニット。
  16. 前記各々の光学シートのレンズパターンは、
    隣接した各々のレンズ間の空間に陰刻の曲率を有する屈曲部が形成される光学シートを少なくとも1枚以上含む請求項14に記載の光学ユニット。
  17. 光源から出射する光を前方に誘導する光伝達層と、
    前記光伝達層上部に配置される請求項1乃至請求項10のうち何れか一項の光学シート又は光学ユニットを含む照明装置。
  18. 前記光伝達層を通過する光学シート又は光学ユニットは、
    入射される光の50%以上のレンズパターン内で入射角の65〜115°の範囲内に存在する光学シート又は光学ユニットを含む請求項17に記載の照明装置。
  19. 前記光学シート又は光学ユニットの上部又は下部には、少なくとも1以上の強化フィルムを更に含めて構成される請求項17に記載の照明装置。
  20. 前記強化フィルムは、
    透明、半透明、屈折性、回折正、拡散性、輝度強化の特徴のうち少なくとも一つ以上の特性を具備する請求項19に記載の照明装置。
JP2013530083A 2010-09-20 2011-03-04 光学用シート、光学ユニット及びこれを適用した照明装置 Active JP6023057B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2010-0092299 2010-09-20
KR20100092299 2010-09-20
KR10-2010-0126494 2010-12-10
KR1020100126494A KR101211723B1 (ko) 2010-09-20 2010-12-10 광학용시트, 광학유닛 및 이를 적용한 조명장치
PCT/KR2011/001503 WO2012039532A1 (en) 2010-09-20 2011-03-04 Optical sheet, optical unit and lighting device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013540281A true JP2013540281A (ja) 2013-10-31
JP6023057B2 JP6023057B2 (ja) 2016-11-09

Family

ID=46134723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013530083A Active JP6023057B2 (ja) 2010-09-20 2011-03-04 光学用シート、光学ユニット及びこれを適用した照明装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130188364A1 (ja)
EP (1) EP2619612B1 (ja)
JP (1) JP6023057B2 (ja)
KR (1) KR101211723B1 (ja)
CN (1) CN103221848B (ja)
TW (1) TWI510814B (ja)
WO (1) WO2012039532A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101369491B1 (ko) * 2012-04-16 2014-03-03 엘지이노텍 주식회사 높이가 상이한 미세 렌즈를 배열한 광학시트
KR102396325B1 (ko) * 2015-10-12 2022-05-13 삼성전자주식회사 엘이디 디스플레이 장치의 광학 부재 및 엘이디 디스플레이 장치
CN109557714A (zh) * 2017-09-27 2019-04-02 群创光电股份有限公司 光源装置及显示装置
CN109188769B (zh) * 2018-09-30 2021-08-17 合肥京东方显示光源有限公司 一种背光源、显示面板和显示装置
CN211857087U (zh) * 2020-02-24 2020-11-03 宁波激智科技股份有限公司 一种减干涉准直膜

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949925A (ja) * 1995-08-08 1997-02-18 Sekisui Chem Co Ltd 視野拡大フィルムおよびそれを用いた液晶ディスプレー
JP2001221906A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Keiwa Inc 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット
JP2002189212A (ja) * 2000-12-19 2002-07-05 Sharp Corp 表示装置、および表示装置の製造方法
JP2003140150A (ja) * 2001-11-08 2003-05-14 Hitachi Ltd 背面照明装置およびこれを用いた液晶表示装置並びに液晶表示装置の照明方法
JP2003262706A (ja) * 2002-03-12 2003-09-19 Ricoh Co Ltd マイクロレンズアレイ、及びその製造方法、貼り合せマイクロレンズアレイ、及びそれを使用した画像表示装置、及び画像投射装置
JP2003275165A (ja) * 2002-03-26 2003-09-30 Pentax Corp 内視鏡配光レンズ及びその成形金型の製造方法
WO2007049515A1 (ja) * 2005-10-26 2007-05-03 Asahi Kasei Chemicals Corporation 光透過性樹脂板
JP2008000936A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Nikon Corp マイクロレンズの製造方法
JP2008299072A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Nippon Zeon Co Ltd 光拡散フィルム
WO2009028226A1 (ja) * 2007-08-28 2009-03-05 Sharp Kabushiki Kaisha 光学部材の製造方法、光学部材製造用母材、転写型、表示装置用照明装置、表示装置、テレビ受信装置
JP2009069347A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Toray Ind Inc 光学シートおよびそれを用いたバックライトユニット
JP2010145640A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Toppan Printing Co Ltd レンズシートおよびディスプレイ装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000016157A1 (fr) * 1998-09-16 2000-03-23 Fujitsu Limited Dispositif optique et dispositif d'affichage utilisant ce dispositif
JP4317378B2 (ja) * 2003-04-07 2009-08-19 恵和株式会社 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット
KR100717851B1 (ko) * 2004-12-14 2007-05-14 엘지전자 주식회사 미세가공 기술을 이용한 마이크로렌즈 배열 시트 및 그제조방법
TWM275427U (en) * 2005-02-05 2005-09-11 Pong & Huang Internat Co Ltd Composite structure of a light guide for light diffision
TWI320505B (en) * 2005-08-25 2010-02-11 Ind Tech Res Inst Brightness enhancement module and the light source apparatus utilizing the same
TWI265318B (en) * 2005-09-26 2006-11-01 Ind Tech Res Inst Optical diffuser
US20090284954A1 (en) * 2005-10-28 2009-11-19 Yukinori Yamada Backlight device, display device, and optical member
US7924368B2 (en) * 2005-12-08 2011-04-12 3M Innovative Properties Company Diffuse multilayer optical assembly
JP2007304219A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Keiwa Inc 光学シート用基材フィルム、光学シート及び液晶表示モジュール
KR100951723B1 (ko) * 2006-12-28 2010-04-07 제일모직주식회사 백라이트 유닛의 광학시트
KR101440498B1 (ko) * 2007-11-12 2014-09-18 삼성디스플레이 주식회사 도광판 및 이를 갖는 표시장치

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949925A (ja) * 1995-08-08 1997-02-18 Sekisui Chem Co Ltd 視野拡大フィルムおよびそれを用いた液晶ディスプレー
JP2001221906A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Keiwa Inc 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット
JP2002189212A (ja) * 2000-12-19 2002-07-05 Sharp Corp 表示装置、および表示装置の製造方法
JP2003140150A (ja) * 2001-11-08 2003-05-14 Hitachi Ltd 背面照明装置およびこれを用いた液晶表示装置並びに液晶表示装置の照明方法
JP2003262706A (ja) * 2002-03-12 2003-09-19 Ricoh Co Ltd マイクロレンズアレイ、及びその製造方法、貼り合せマイクロレンズアレイ、及びそれを使用した画像表示装置、及び画像投射装置
JP2003275165A (ja) * 2002-03-26 2003-09-30 Pentax Corp 内視鏡配光レンズ及びその成形金型の製造方法
WO2007049515A1 (ja) * 2005-10-26 2007-05-03 Asahi Kasei Chemicals Corporation 光透過性樹脂板
JP2008000936A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Nikon Corp マイクロレンズの製造方法
JP2008299072A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Nippon Zeon Co Ltd 光拡散フィルム
WO2009028226A1 (ja) * 2007-08-28 2009-03-05 Sharp Kabushiki Kaisha 光学部材の製造方法、光学部材製造用母材、転写型、表示装置用照明装置、表示装置、テレビ受信装置
JP2009069347A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Toray Ind Inc 光学シートおよびそれを用いたバックライトユニット
JP2010145640A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Toppan Printing Co Ltd レンズシートおよびディスプレイ装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012039532A1 (en) 2012-03-29
US20130188364A1 (en) 2013-07-25
EP2619612B1 (en) 2019-05-01
JP6023057B2 (ja) 2016-11-09
CN103221848A (zh) 2013-07-24
TWI510814B (zh) 2015-12-01
EP2619612A4 (en) 2014-05-21
KR20120030911A (ko) 2012-03-29
TW201213876A (en) 2012-04-01
CN103221848B (zh) 2017-09-01
KR101211723B1 (ko) 2012-12-12
EP2619612A1 (en) 2013-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10125948B2 (en) Optical member and lighting device using the same
CN107883219B (zh) 照明装置
US8184235B2 (en) Optical prism sheet, backlight unit, and liquid crystal display
CN102884365A (zh) 背光装置以及液晶显示装置
CN105572967B (zh) 透镜、包含该透镜的发光装置及包含该发光装置的背光单元
US9952376B2 (en) Lighting device using line shaped beam
JP6023057B2 (ja) 光学用シート、光学ユニット及びこれを適用した照明装置
CN103168194A (zh) 背光装置和液晶显示装置以及透镜
KR20150092653A (ko) 광학 부재 및 이를 이용하는 조명 장치
CN102893075A (zh) 背光装置以及液晶显示装置
EP2889530A1 (en) Lighting device using line shaped beam
TWI512340B (zh) 光學膜片
EP3032310B1 (en) Light emitting module and light emitting apparatus
KR20150048354A (ko) 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프
JP2010287546A (ja) バックライトユニット
CN103154604A (zh) 背光装置以及液晶显示装置
CN102859264A (zh) 背光装置以及液晶显示装置
KR102028386B1 (ko) 조명 장치
KR102177715B1 (ko) 조명 장치
TWI382242B (zh) 導光結構、導光板及背光模組
KR102060970B1 (ko) 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프
CN101425557B (zh) 背光模块及其发光二极管
JP7048599B2 (ja) 照明装置
KR101500490B1 (ko) 시야각을 개선하는 백라이트 장치
KR20100026632A (ko) 직하형 백라이트 모듈 및 확산시트

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140304

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140603

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140610

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140704

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20141209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150409

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20150416

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20150612

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160705

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161006

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6023057

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250