KR100703953B1 - 광학필름 및 이를 갖는 조명장치 - Google Patents

광학필름 및 이를 갖는 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 적어도 일면에 피크를 갖는 미세구조 형상의 광학패턴이 형성되어 있는 광학필름에 관한 것으로서, 상기 광학패턴에는 상기 피크 영역을 비첨예화하는 결함보정구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 스크래치를 포함한 각종 결함들이 잘 보이지 않게 함으로써, 제품 불량을 최소화하여 작업의 편의성과 함께 제품 수율을 상승시킬 수 있으며, 생산성 및 제품 경쟁력이 향상되는 광학필름 및 이를 갖는 조명장치가 제공된다.
광학필름, 광학패턴, 꼭지각, 스크래치, 조명장치

Description

광학필름 및 이를 갖는 조명장치{optical film and lighting device having the same}
도 1a 및 도 1b는 종래 광학필름을 갖는 조명장치의 간략한 구성도,
도 3 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 광학필름의 부분단면도 및 부분 사시도,
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학필름의 광학패턴 영역 현미경 관찰 사진,
도 12 내지 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 광학필름의 광학패턴 영역 현미경 관찰 사진,
도 14a는 종래 광학필름의 현미경 확대사진,
도 14b는 도 14a의 광학필름의 시야각에 따른 휘도성능 결과를 나타낸 도면,
도 15a, 도 16a, 도 17a은 본 발명에 따른 제1 내지 제3광학필름들의 현미경 확대사진,
도 15b, 도 16b, 도 17b는 각각 도 15a와 도 16a 및 도 17a의 제1 내지 제3광학필름들의 시야각에 따른 휘도성능 결과를 나타낸 도면,
도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 광학필름 및 이들의 시야각에 대한 휘도성능 결과를 나타낸 도면,
도 21 내지 도 23은 본 발명에 따른 광학필름을 갖는 조명장치의 간략한 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 광학필름 3 : 광학패턴
10 : 변칙적형상부 10' : 불규칙적 미세구조형상부
50 : 면관원장치
본 발명은, 광학필름 및 이를 갖는 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학필름의 스크래치 및 결점을 보완할 수 있도록 광학적 구조가 개선된 광학필름 및 이를 갖는 조명장치에 관한 것이다.
LCD모니터 및 모바일폰(Mobile Phone)용 LCD나 LCD TV 등의 디스플레이장치에 마련되는 엣지라이트방식의 조명장치(100) 및 LCD TV용 직하형 조명장치(100')에는 각각 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 광원(102,102')으로부터 입사되는 빛을 집광 굴절시켜서 액정패널(105,105')로 출사함으로써 액정패널(105,105')에 화상이 표시되도록 하는 광학필름(103,103')을 포함하고 있다.
일반적인 디스플레이용 조명장치(100,100')의 집광 굴절용 광학필름(101,101')은 도시된 바와 같이, 삼각단면으로 형성된 다수의 광학패턴(103,103')이 피크(peak)(103a)와 벨리(valley)(103b)를 갖도록 선형 배열되어 있는 구조를 가지고 있다.
그런데, 이러한 종래의 광학필름에 있어서는 광학패턴이 피크 영역에서 날카로운 꼭지각을 갖는 삼각단면 형상을 가지고 있기 때문에, 광학필름의 제조공정과보관 관리과정 및 조명장치 구성을 위한 타 광학부품과의 결합 공정 등에서 작업자의 부주의나 타 광학부품과의 접촉에 의해서 광학패턴의 피크영역에 스크레치 등의 결함이 발생하는 문제점이 있었다.
이에 의해, 광학필름의 제조공정 및 작업시 세밀한 주의가 필요하므로 작업성 저하와 제품 수율 저하에 따른 생산성 및 경쟁력 저하의 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 제조의 편의성과 함께 제품 수율을 상승시킬 수 있고, 생산성 및 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있으며, 스크레치 등의 결함에 의한 제품불량을 최소화할 수 있는 광학필름 및 이를 갖는 조명장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 일면에 피크를 갖는 미세구조 형상의 광학패턴이 형성되어 있는 광학필름에 있어서, 상기 광학패턴의 상기 피크의 꼭지점으로부터 40% 이하의 높이 영역에는 요철형상 또는 요홈형상 중 어느 하나의 형상이 규칙적 또는 불규칙적으로 형성되는 변칙적형상부들에 의해 상기 피크영역을 비첨예화하는 결함보정구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학필름에 의해 달성된다.
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이때, 상기 광학패턴은 삼각단면을 가지고 평면투영시 상기 적어도 일면에 선형배열된 것이 보다 바람직하다.
또는, 상기 광학패턴은 삼각뿔 또는 다각형뿔 또는 원뿔 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 상기 적어도 일면에 분포될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 형태에 따라서, 적어도 일면에 광학패턴이 형성되어 있는 광학필름에 있어서, 상기 광학패턴의 피크의 꼭지점으로부터 30% 이하의 높이 영역에는 인위적인 가공에 의한 스크래치 또는 버(Burr)로 형성되는 불규칙적 미세구조형상부들에 의해 결함보정구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학필름에 의해서도 달성된다.
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삭제
이때, 상기 불규칙적 미세구조형상부는 샌드 블라스팅 또는 마이크로 블라스팅 가공에 의해 미세요철 또는 미세스크래치의 인위적 결함 구조에 의해 마련되는 것이 효과적이다.
여기서, 상기 광학패턴은 삼각단면을 가지고 평면투영시 상기 적어도 일면에 선형배열된 것이 바람직하다.
또는, 상기 광학패턴은 삼각뿔 또는 다각형뿔 또는 원뿔 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 상기 적어도 일면에 분포될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 분야에 따라서, 면광원과, 상기 면광원의 상부영역에 마련되는 패널과, 상기 면광원과 상기 패널 사이에 배치되어 상기 면광원으로부터 전달되는 빛을 상기 패널로 집광 굴절 시키는 광학필름을 갖는 조명장치에 있어서, 상기 광학필름은 상기 결함보정구조를 갖는 광학필름인 것을 특징으로 하는 조명장치에 의해서도 달성된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 광학필름의 부분단면도 및 부분 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광학필름(1)은 입사되는 빛을 집광굴절하여 출사시키는 광학패턴(3)과, 광학패턴(3)에 발생할 수 있는 스크래치 등의 광학적 결함을 보정하는 결함보정구조를 포함한다.
광학패턴(3)은 다수의 삼각단면 형상이 피크(3a)와 벨리(3b)를 형성하면서 평면적으로 볼 때 선형 배열되어 있는 구조를 가지고 있다. 이 광학패턴(3)은 필름의 적어도 일면에 일체로 형성될 수도 있으며, 별도의 광투과성 수지재료를 이용하여 필름의 적어도 일면에 성형될 수도 있다. 물론, 광학패턴(3)은 도시하지 않았지만, 피크를 갖는 삼각뿔이나 다각형뿔 또는 원뿔 등의 다양한 형상을 가지고 광학필름(1)의 적어도 일면에 분포되어 있는 구조를 가질수도 있다.
결함보정구조는 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각 영역들을 날카롭지 않도록 비첨예화시키는 변칙적형상부(10)로 형성되어 있다. 이 변칙적형상부(10)는 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 광학패턴(3) 피크(3a)의 꼭지각 영역에 다양한 요철형상이나 홈 등을 형성하는 것으로도 가능하다. 물론, 변칙적형상부(10)는 전술한 형상외에도 피크(3a)의 꼭지각 영역을 비첨예화하는 조건하에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 변칙적형상부(10)는 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각들 전 영역에 걸쳐 분포될 수도 있으며, 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각들 전 영역에 대해 규칙적인 간격이나 불규칙한 간격을 두고 분포될 수도 있다. 그리고, 변칙적형상부(10)의 형성 영역은 광학패턴(3)의 피크(3a)높이에 대해 피크(3a) 꼭지점으로부터 40% 이하의 높이 영역에 형성되는 것이 바람직한데, 특히, 변칙적형상부(10)의 형성 영역이 광학패턴(3)의 피크(3a)높이에 대해 피크(3a) 꼭지점으로부터 30%이하의 높이 영역에 형성되는 것이 보다 바람직하다.
이러한 변칙적형상부(10)의 분포 영역과 광학패턴(3)의 피크(3a) 높이에 대한 변칙적형상부(10)의 형성 영역 비는 광학필름(1)의 휘도 특성을 최대화하기 위한 조건으로서, 이에 대한 실험 결과는 후술한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 광학필름(1)은 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각 영역들이 날카롭지 않게 형성되기 때문에, 광학필름(1)의 제조공정과 보관 관리과정 및 조명장치 구성을 위한 타 광학부품과의 결합 공정 등에서 타 광학부품과의 접촉이 발생하더라도 스크레치 등의 결함이 발생하지 않게 된다.
한편, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학필름의 광학패턴 영역 현미경 관찰 사진들이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광학필름(1)은 결함보정구조를 제외한 나머지 구조가 전술한 제1실시예와 동일하다. 따라서, 이하에서는 본 실시예에 따른 광학필름(1)의 결함보정구조에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 따른 광학필름(1)의 결함보정구조는 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각 영역들에 불규칙적 미세구조형상부(10')로 형성되어 있다. 이 불규칙적 미세구조형상부(10')는 광학패턴(3) 피크(3a)의 꼭지각 영역에 인위적으로 스크래치 또는 버(Burr) 등의 다양한 결함 구조를 형성하는 것으로서, 이 불규칙적 미세구조형상부(10')는 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각들 전 영역에 걸쳐 분포될 수도 있으며, 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각들 전 영역에 대해 규칙적인 간격이나 불규칙한 간격을 두고 분포될 수도 있다. 이때, 광학패턴(3)은 도시하지 않았지만, 피크를 갖는 삼각뿔이나 다각형뿔 또는 원뿔 등의 형상을 가지고 광학필름(1)의 적어도 일면에 분포되어 있는 구조를 가질수도 있다.
그리고, 불규칙적 미세구조형상부(10')는 광학패턴(3)의 피크(3a)높이에 대해 피크(3a) 꼭지점으로부터 30% 이하의 높이 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 불규칙적 미세구조형상부(10')의 분포 영역과 광학패턴(3)의 피크(3a) 높이에 대한 변칙적형상부(10)의 형성 영역 비는 전술한 제1실시예와 마찬가지로 광학필름(1)의 휘도 특성을 최대화하기 위한 조건으로서, 이에 대한 실험 결과는 후술한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 광학필름(1)은 광학패턴(3)들의 피크(3a) 꼭지각 영역에 인위적으로 미리 결함 구조를 형성함으로써, 광학필름(1)의 제조공정과 보관 관리과정 및 조명장치 구성을 위한 타 광학부품과의 결합 공정 등에서 스크레치 등의 결함이 발생하더라고 그 결함이 미리 형성되어 있는 불규칙적 미세구조형상부(10')에 포함되어 광학필름(1)을 전체적으로 볼 때는 결함이 보이지 않는다.
한편, 도 12 내지 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 광학필름의 광학패턴 영역 현미경 관찰 사진들이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광학필름(1)은 결함보정구조를 제외한 나머지 구조가 전술한 실시예들과 동일하다. 따라서, 이하에서는 본 실시예에 따른 광학필름(1) 역시 결함보정구조에 대해서만 설명한다.
본 실시예에 따른 광학필름(1)의 결함보정구조는 광학패턴(3)들의 표면에 불규칙적 미세구조형상부(10')로 형성되어 있다. 이 불규칙적 미세구조형상부(10') 는 광학패턴(3)의 표면에 샌드 블라스팅(sand blasting) 또는 마이크로 블라스팅(micro blasting) 가공을 통해 미세요철이나 미세스크래치 등의 인위적 결함 구조로 형성된다.
이 불규칙적 미세구조형상부(10')는 광학패턴(3)들의 표면 전 영역에 걸쳐 분포될 수도 있으며, 광학패턴(3)들의 표면 전 영역에 대해 규칙적인 간격이나 불규칙한 간격을 두고 분포될 수도 있다. 이러한 불규칙적 미세구조형상부(10')의 분포 영역은 광학필름(1)의 휘도 특성을 최대화하기 위한 조건으로서, 이에 대한 실험 결과는 후술한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 광학필름(1)은 광학패턴(3)들의 표면에 인위적으로 미리 결함 구조를 형성함으로써, 광학필름(1)의 제조공정과 보관 관리과정 및 조명장치 구성을 위한 타 광학부품과의 결합 공정 등에서 스크레치 등의 결함이 발생하더라고 그 결함이 미리 형성되어 있는 불규칙적 미세구조형상부(10')에 포함되어 광학필름(1)을 전체적으로 볼 때는 결함이 보이지 않는다.
한편, 이하에서는 본 발명에 따른 광학필름(1)의 휘도성능을 종래 광학필름(101,101')의 휘도성능과 비교한다.
도 14a는 종래 광학필름의 현미경 확대사진이고, 도 14b는 도 14a의 광학필름의 시야각에 따른 휘도성능 결과시트이며, 도 15a와 도 16a 및 도 17a은 본 발명에 따른 제1 내지 제3광학필름들의 현미경 확대사진이고, 도 15b와 도 16b 및 도 17b는 각각 도 15a와 도 16a 및 도 17a의 제1 내지 제3광학필름들의 시야각에 따른 휘도성능 결과시트이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 종래 광학필름(101,101')과 본 발명에 따른 광학필름(1)의 휘도성능을 시험한 결과 아래 표-1과 같은 휘도성능 결과가 나타났다.
최대휘도 최대휘도비율 평균휘도 평균휘도비율
종래광학필름구조 7233.12 100% 922.13 100%
본발명제1광학필름 7275.91 100.6% 976.43 105.9%
본발명제2광학필름 6924.08 95.7% 1032.03 111.9%
본발명제3광학필름 6751.88 93.3% 1040.12 112.8%
표-1(휘도 단위:Nit)
도면과 표-1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 광학필름(1)들은 광학패턴(3)에 형성된 결합보정구조의 깊이 및 피치가 커짐에 따라 최대휘도가 저하되는 결과를 나타냈다.
그러나, 본 발명에 따른 광학필름(1)들은 종래 광학필름(101,101')에 비해 평균휘도가 상승되는 결과를 나타냈다. 이는 본 발명에 따른 광학필름(1)의 광학패턴(3)에 형성된 결함보정구조(변칙적형상부 10)에 의해 빛의 산란작용이 발생하여 광학필름(1)의 전체적인 평면영역에서 관찰할 때 휘도가 상승되는 것을 의미한다.
한편, 이하에서는 본 발명에 따른 광학필름(1)의 결함보정구조(변칙적형상부 10) 크기에 따른 휘도성능 변화 시험 결과에 대해 설명한다. 이는 전술한 광학패턴(3)의 피크(3a) 높이에 대한 결함보정구조(변칙적형상부 10)의 형성 영역 비에 대한 광학필름(1)의 휘도 특성을 최대화하기 위한 조건을 도출하기 위한 것이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 광학필름 및 이들의 시야각에 대한 휘도성능 결과를 나타낸 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 시험에 대상인 광학필름(1)들에 형성된 결함보정구조는 동일한 형상에서 결함보정구조의 크기(광학패턴(3) 높이에 대한 결함보정구조 크기)를 변화시켜가면서 휘도 성능을 시험하였다. 이때, 결함보정구조의 크기 변화는 종래 광학패턴(103)의 높이를 100%로 했을 때, 본 발명에 따른 광학필름(1)의 결함보정구조가 종래 광학패턴(103) 피크로부터 20% 내지 40% 영역의 높이(깊이)로 변화시켜가면서 휘도특성을 시험하였으며, 그 결과 아래 표-2와 같은 휘도성능 결과가 나타났다.
최대휘도 최대휘도비율 평균휘도 평균휘도비율
종래 광학필름(높이100%) 7233.12 100% 922.13 100%
본발명 광학필름A(20%) 6954.57 96.15% 1095.51 118.8%
본발명 광학필름B(30%) 6635.14 91.73% 1162.13 126.0%
본발명 광학필름C(40%) 6298.66 87.08% 1093.02 118.5%
표-2(휘도 단위:Nit)
도면과 표-2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 광학필름(1)들은 광학패턴(3)에 형성된 결합보정구조는 동일한 형상에서 크기(깊이)가 커짐에 따라 최대휘도가 저하되고, 결함보정구조의 크기(깊이)가 커질수록 평균휘도는 상승되다가 어느 시점에서 저하되는 결과가 나타났다.
그리고, 이러한 결과에 의해서, 본 발명에 따른 광학필름(1)은 결함보정구조의 크기(깊이)가 광학패턴(3)의 피크 꼭지점으로부터 20% 내지 40% 사이의 크기(깊이)로 형성될 때, 바람직한 휘도 성능을 발휘할 수 있는 것으로 나타났다. 특히, 본 발명에 따른 광학필름(1)은 결함보정구조가 광학패턴(3)의 피크 꼭지점으로부터 20% 내지 30% 사이에서 형성될 때, 휘도 성능이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.
이러한 실험결과에 의해서, 본 발명에 따른 광학필름(1)은 종래 광학필름(101,101')에 비해 휘도성능이 향상됨과 동시에, 조명장치를 구성할 때, 별도의 산란시트를 구비하지 않아도 디스플레이장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 21 내지 도 23은 전술한 본 발명에 따른 광학필름을 갖는 조명장치의 구성도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학필름(1)은 엣지라이트방식의 조명장치(50) 및 LCD TV용 직하형 조명장치(50')에서 면광원(51)과 패널(53) 사이에 결합되어 면광원으로부터 입사되는 빛을 집광 굴절 및 산란시켜서 패널을 향해 출사시킨다.
이렇게 광학필름(1)이 타 광학부품과 결합되는 과정에서 인접 부품과의 접촉이나 작업자의 부주의에 의해 광학필름(1)의 광학패턴(3)에 스크래치 등의 결함이 발생할 수 있지만, 본 발명에 따른 광학필름(1)은 전술한 바와 같이, 결함보정구조를 포함하고 있기 때문에, 스크레치 등의 결함이 발생하더라고 그 결함이 미리 형성되어 있는 결함보정구조에 의해서 결함을 광학적으로 보완할 수 있다.
또한, 결함보정구조의 분포비율 및 구조 등은 별도의 산란시트를 구비하지 안고도 광학필름(1)의 휘도성능을 향상시킨다. 이에 의해, 조명장치(100,100')의 제작공정 및 제작비를 절감할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광학필름은 제조공정과 보관 관리과정 및 조명장치의 구성을 위한 타 광학부품과의 결합 공정 등에서 작업자가 보다 편리하게 작업 을 수행할 수 있으며, 광학패턴에 스크레치 등의 결함이 발생하더라도 품질을 저하시키지 않을 수 있다.
또한, 별도의 사란시트를 마련하지 않더라도 휘도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 제조 및 작업의 편의성과 함께 제품 수율 상승에 따른 생산성 향상과 제품 경쟁력 향상이 이루어지고, 제품불량을 최소화할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스크래치를 포함한 각종 결함들이 잘 보이지 않게 함으로써, 제품 불량을 최소화하여 작업의 편의성과 함께 제품 수율을 상승시킬 수 있으며, 생산성 및 제품 경쟁력이 향상되는 광학필름 및 이를 갖는 조명장치가 제공된다.

Claims (13)

  1. 적어도 일면에 피크를 갖는 미세구조 형상의 광학패턴이 형성되어 있는 광학필름에 있어서,
    상기 광학패턴의 상기 피크의 꼭지점으로부터 40% 이하의 높이 영역에는 요철형상 또는 요홈형상 중 어느 하나의 형상이 규칙적 또는 불규칙적으로 형성되는 변칙적형상부들에 의해 상기 피크영역을 비첨예화하는 결함보정구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학패턴은 삼각단면을 가지고 평면투영시 상기 적어도 일면에 선형배열된 것을 특징으로 하는 광학필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학패턴은 삼각뿔 또는 다각형뿔 또는 원뿔 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 상기 적어도 일면에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 광학필름.
  6. 적어도 일면에 광학패턴이 형성되어 있는 광학필름에 있어서,
    상기 광학패턴의 피크의 꼭지점으로부터 30% 이하의 높이 영역에는 인위적인 가공에 의한 스크래치 또는 버(Burr)로 형성되는 불규칙적 미세구조형상부들에 의해 결함보정구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학필름.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 불규칙적 미세구조형상부는 샌드 블라스팅 또는 마이크로 블라스팅 가공에 의해 미세요철 또는 미세스크래치의 인위적 결함 구조에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 광학필름.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 광학패턴은 삼각단면을 가지고 평면투영시 상기 적어도 일면에 선형배열된 것을 특징으로 하는 광학필름.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 광학패턴은 삼각뿔 또는 다각형뿔 또는 원뿔 형상 중 어느 하나의 형상을 가지고 상기 적어도 일면에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 광학필름.
  13. 면광원과, 상기 면광원의 상부영역에 마련되는 패널과, 상기 면광원과 상기 패널 사이에 배치되어 상기 면광원으로부터 전달되는 빛을 상기 패널로 집광 굴절 시키는 광학필름을 갖는 조명장치에 있어서,
    상기 광학필름은 상기 제1항, 제4항, 제5항, 제6항, 제10항, 제11항, 제12항 중 어느 한 항의 광학필름인 것을 특징으로 하는 조명장치.
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