KR20130025638A - 광학 시트 - Google Patents

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KR20130025638A
KR20130025638A KR1020110089068A KR20110089068A KR20130025638A KR 20130025638 A KR20130025638 A KR 20130025638A KR 1020110089068 A KR1020110089068 A KR 1020110089068A KR 20110089068 A KR20110089068 A KR 20110089068A KR 20130025638 A KR20130025638 A KR 20130025638A
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Abstract

본 발명은 광학 시트를 제공한다. 상기 광학 시트는 베이스 필름: 및 상기 베이스 필름의 일 면 상에 하나의 구조물의 배열 축이 상기 베이스 필름의 일 측면의 방향으로 인접하는 구조물의 배열 축에 대해 상기 다른 구조물의 길이 또는 폭의 1 내지 50%의 범위 내에서 어긋나도록 비 규칙적으로 배열된 복수개의 구조물을 포함한다. 그에 따라, 프리즘형 시트의 보호 필름을 없애고, 공정 취/작업성을 높여서 단가를 낮출 수 있다. 또한 프리즘형 시트의 가장 취약점인 차폐력을 향상 시킬 수 있다.

Description

광학 시트{optical sheet}
본 발명은 광학 시트에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛으로 구성된다.
상기 백라이트 유닛은 광을 발생하는 광원, 상기 광원으로부터 입사된 광의 경로를 변경하여 상기 액정표시패널 방향으로 출사하는 도광판, 상기 도광판에서 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트 및 수납용기를 포함한다. 여기서, 상기 다수의 광학 시트는 광을 확산하는 확산 시트 및 광을 집광하는 프리즘 시트 등으로 이루어진다.
현재 디스플레이(Display)의 트랜드(Trend)는 첫째, 슬림화 구현이 가능한지, 둘째, 저 전력으로 에너지 효율이 높일 수 있는지, 셋째, 친환경적인지 이다.
이러한 고객의 요구를 만족 시키기 위해서 패널은 투과도를 개선하여, 휘도를 향상시키고 있다. 이와 더불어 백라이트 유닛에서의 LED 적용이 급속도로 확대되고 있다.
LED 백라이트 유닛에서의 시트구조는 휘도가 높은 시트를 적용하고 있으며, 이러한 구조에서 필수적인 광학시트가 프리즘 시트이다. 프리즘 시트는 구조적인 특성상 가장 효율적으로 빛을 상승시키는 시트이다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에서 볼 수 있듯이 종래의 백라이트 유닛은 선광원인 형광램프(1)와 형광램프(1)의 빛을 반사시키는 램프 반사판(2)이 형광램프(1)로부터의 빛을 면광원으로 바꿔주기 위한 도광판(3)의 한 측면에 배치되어 있고, 도광판(3)의 하부에는 빛의 누출을 막기 위한 반사시트(4)가 배치되어 있다. 도광판(3)의 상부에는 빛을 균일하게 확산시키기 위한 확산시트(5)가 있으며, 그 위에는 흩어진 빛을 집광시키기 위해 각각 삼각형 모양의 선형 프리즘(8,9)을 다수 개 가지는 프리즘시트(6,7)가 놓여 있다. 두 장의 프리즘시트(6,7)는 선형 프리즘(8,9)이 서로 수직이 되도록 배치되어 있어 각각 다른 방향의 빛을 집광하고, 상부의 프리즘시트(9) 위에는 프리즘 형상의 긁힘이나 이물에 의한 박힘 등의 불량을 방지하기 위한 보호시트(10)가 배치되어 있으며, 각 구성들은 서로 조립에 의해 백라이트 유닛이 만들어진다.
하지만, 종래의 프리즘시트는 낮은 차폐와 산의 규칙성으로 인해 스크라치(Scratch)의 높은 시인성으로 독립적으로 적용되지 못한다. 그래서, 확산시트나 복합 시트와 함께 적용을 하여야 한다. 이러한 문제를 해결하고자, 프리즘 금형 제작시 진동을 통해 산의 방향을 조절 하기도 한다. 또한 산의 강도를 높이기도 하며, 산을 보호하기 위해서 구조물을 임의적으로 삽입하기도 한다. 하지만, 이러한 여러가지 방법으로 제작을 하여도, 계속적으로 프리즘에서 가지고 있는 문제는 존재 한다.
즉, 실제 프리즘형 구조물은 높은 헤이즈(Haze) 특성을 가지지만, 동일한 방향으로 모두 굴절이 일어 남으로 인해, 상대적으로 차폐 특성이 저하되는 문제점을 가진다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 프리즘형 제품의 차폐 특성과, 내 스크라치성을 가지는 광학 시트를 제공하는 데 있다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 광학 시트는 베이스 필름: 및 상기 베이스 필름의 일 면 상에 하나의 구조물의 배열 축이 상기 베이스 필름의 일 측면의 방향으로 인접하는 구조물의 배열 축에 대해 상기 다른 구조물의 길이 또는 폭의 1~50%의 범위 내에서 어긋나도록 비 규칙적으로 배열된 복수개의 구조물을 포함한다.
상기 구조물은 프리즘, 렌티큘러, R-프리즘, 피라미드 및 렌즈 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.
상기 구조물은 5~400um의 범위 내에서 결정된 가로 및 세로를 가질 수 있다.
상기 구조물의 길이는 상기 구조물의 단면의 가로 또는 세로의 1배 이상일 수 있다.
상기 복수개의 구조물은 서로 다른 형상을 가질 수 있다.
상기 프리즘 및 R-프리즘중 어느 하나의 형상을 갖는 구조물은 50~130o 의 범위 내에서 결정된 상부 각도를 가질 수 있다.
상기 광학 시트는 상기 베이스 필름의 다른 면 상에 형성되며, 0.01 내지 0.3의 범위에서 결정된 새그를 갖는 복수개의 구조물을 더 포함할 수 있다.
상기 광학 시트는 상기 베이스 필름의 다른 면 상에 상기 베이스 필름의 전체 면적의 10% 이하의 면적 만큼 도포된 글래스 비드를 더 포함할 수 있다.
상기 구조물은 아크릴 계열의 경화성 수지로 형성될 수 있다.
상기 베이스 필름의 일 면 상에 배열되는 구조물이 차지하는 면적은 상기 베이스 필름의 전체 면적에 대하여 65% 이상일 수 있다.
상기 베이스 필름의 일 면 상에 배열되는 구조물이 차지하는 면적은 상기 베이스 필름의 전체 면적에 대하여 65% 이상일 수 있다.
상기 구조물은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
본 발명에 의해, 프리즘형 시트의 보호 필름을 없애고, 공정 취/작업성을 높여서 단가를 낮출 수 있다. 또한 프리즘형 시트의 가장 취약점인 차폐력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 시트의 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시형태들에 따른 광학 시트를 나타낸 사시도들이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 조명 부재에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 프리즘형 제품의 차폐 특성과, 내 스크라치성을 가지는 광학 시트를 제공한다. 구체적으로, 랜덤 배열된 복수개의 구조물을 갖는 광학 시트를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 시트를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 시트의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학 시트(100)는 베이스 필름(110) 및 베이스 필름(110) 상에 랜덤하게 배열된 복수개의 구조물(120)을 갖는다.
복수의 구조물(120) 각각은 본 실시예에서는 프리즘의 형상을 갖는다. 또한, 복수개의 구조물들(120)은 베이스 필름(110) 상에서 하나의 구조물의 배열 축이 베이스 필름(110)의 일 측면의 방향에서 인접하는 다른 구조물의 배열 축에 대해 미리 정해진 영역의 1~50%의 범위 내에서 어긋나도록, 비 규칙적으로 위치되어 있다. 여기에서, 배열 축은 구조물(120)이 배열된 베이스 필름(110)의 일 측면에 나란한, 구조물(120)의 중심 축을 의미한다. 또한, 미리 정해진 영역은 베이스 필름(110)의 일 측면의 방향에서의 각 구조물의 길이 또는 폭에 의해 결정된다. 그러므로, 베이스 필름(110) 상에서 하나의 구조물의 배열 축의 위치는 베이스 필름(110)의 일 측면의 방향에서 인접한 다른 구조물의 길이 또는 폭의 1~50%의 범위 내에서 결정된다.
다시 말해, 하나의 구조물의 배열 축이 상기 베이스 필름의 일 측면의 방향으로 인접하는 다른 구조물의 배열 축에 대해 상기 다른 구조물의 길이 또는 폭의 1~50%의 범위 내에서 어긋나도록 복수개의 구조물들이 베이스 필름(110) 상에 배열 또는 위치된다.따라서, 각 구조물(120)은 그 인접한 구조물과 일렬로 배열되지 않는다. 즉, 각 구조물들(120)은 그 인접한 구조물과 평행하지 않게 배열된다. 구체적으로, 각 구조물(120)의 배열 축은 그 인접한 구조물의 배열축과 일치하지 않는다.
그에 따라, 복수의 구조물(120)은 베이스 필름(110) 상에서 불규칙적으로 배치될 수 있다. 그에 따라 이러한 구조물(120)은 비 규칙성의 프리즘형 산을 가짐으로 인해서 내스크라치성을 높일 수 있다.
그리고, 도 2(b)를 참조하면, 프리즘 형상의 구조물(120)은 그 단면의 가로(m) 및 세로(l)에 대해 1배 이상의 길이(e)를 가지며, 상기 가로 및 세로는 5~400 ㎛ 의 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 각 구조물들의 높이 즉, 세로(l)은 상이할 수 있다. 다시 말해, 구조물들(120)은 서로 다른 높이(l)를 가질 수 있다.
또한, 도 2(c)를 참조하면, 프리즘 형상의 구조물은 상부 각도 즉, 꼭지점 각도 a는 50~130o 의 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성의 광학 시트(100)에서, 광은 서로 상이한 방향으로 굴절하며, 그에 따라 차폐 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 비규칙적인 프리즘형 산을 가짐으로써 내스크라치성을 높일 수 있다.
상기 제1 실시예에 따른 광학 시트는 프리즘형 구조물을 포함하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시형태들에 따른 광학 시트를 나타낸 사시도들이다.
도 3의 광학 시트(200)는 베이스 필름(210) 및 베이스 필름(210) 상에 랜덤하게 배열된 복수개의 구조물(220)을 갖는다. 여기에서, 각 구조물(220)은 R-프리즘 형상을 갖는다. 도 3(b)를 참조하면, 하나의 R-프리즘형 구조물이 도시되어 있다.
이러한 R-프리즘형 구조물도 전술한 본 발명의 제1 실시형태의 광학 시트의 구조물의 구조적 특징을 가질 수 있다. 예컨대, 도 3(c)를 참조하면, 렌티큘러형 구조물은 50~130o 의 범위 내에서 결정된 상부 각도 즉, 꼭지점 각도 a를 갖는다.
도 4에서는, 광학시트(300)는 베이스 필름(310)과 상기 베이스 필름(310) 상에 불규칙하게 배열된 복수개의 피라미드 형상의 구조물(320)을 포함한다. 도 4(b)를 참조하면, 하나의 피라미드형 구조물이 도시되어 있다.
도 5의 광학 시트(400)는 베이스 필름(410) 및 베이스 필름(410) 상에 랜덤하게 배열된 복수개의 구조물(420)을 갖는다. 여기에서, 각 구조물(420)은 렌티큘러의 형상을 갖는다. 도 5(b)를 참조하면, 하나의 렌티큘러형 구조물(420)이 도시되어 있다.
도 6에서, 광학 시트(500)는 베이스 필름(510) 및 베이스 필름(510) 상에 랜덤하게 배열된 복수개의 렌즈형 구조물(520)을 갖는다.
도 5의 렌티큘러형 구조물(420) 및 도 6의 렌즈형 구조물(520)은 모두 미리 결정된 새그(sag) 값을 가질 수 있다. 도 5(c) 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 새그(sag)는 렌즈의 직경(a)에 대한 렌즈의 높이(b)을 나타내며, 이를 다음 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00001
각 렌즈의 새그가 높을수록 빛은 천장에서 바닥면을 바라보는 방향으로 더 굴절된다. 각 구조물(420, 520)의 새그는 그 광학 시트(400,500)의 광학 특성을 결정할 수 있으므로, 광학 특성에 따라 결정될 수 있다.
상기 실시형태들에서의 베이스 필름(120,220,320,420,520)은 시트의 형태로 제작되며, 투과율이 좋고, 기계적 성질(특히 내충격성), 내열성 및 전기적 성질을 균형 있게 갖춘 열가소성 수지, 예를 들면, 제한됨이 없이 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC)와 같은 물질을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 베이스 필름 상에 배열되는 구조물이 차지하는 면적은 베이스 필름의 전체 면적에 대하여 65% 이상인 것이 바람직하다. 즉, 구조물의 충진율(Prism fill factor)은 65% 이상일 수 있다.
구조물은 아크릴 계열 경화성 수지로 형성될 수 있다.
선택적으로, 구조물들이 배열된 베이스 필름의 면의 반대면에 광 확산용 글래스 비드(Glass Beads)가 면적의 10% 이하로 코딩될 수 있다.
또한, 선택적으로, 구조물들이 배열된 베이스 필름의 면의 반대면에 새그가 0.01 내지 0.3인 구조물이 형성될 수 있다. 그에 따라, 광학 시트가 사용된 백라이트 유닛의 광학 특성이 향상될 수 있다.
상기한 실시형태의 광학 시트들은 각각 하나의 형상의 구조물들을 포함하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 실시형태에 따라, 광학 시트는 서로 다른 형상을 갖는 구조물들을 포함할 수 있다. 예컨대, 광학 시트는 프리즘형 구조물과 렌티큘러형 구조물을 모두 포함할 수 있다.
이러한 방식으로, 프리즘형 시트의 보호 필름을 없애고, 공정 취/작업성을 높여서 단가를 낮출 수 있다. 또한, 프리즘형 시트의 가장 취약점인 차폐력을 향상 시켜서, 기존 프리즘+프리즘+MLF(or 확산시트) 구조를 MLF+프리즘 구조로 대체할 수 있다.
구조물이 랜덤하게 베이스 필름 상에 배열되어, 휘도 저하 요인이 발생하지만, 표 1에서와 같이 광학 시뮬레이션으로 구조물의 충진율에 따른 휘도 감소율을 확인하였다. 결과 65% 이상이면 휘도의 하락대비 높은 차폐 및 단가 인하 요소를 가질 수 있다.
Prism Fill Factor (%) Nit 증가율
66.6 3951.6 92%
75 4038.4 94%
100 4308.2 100%
상기 표 1에서 fill factor은 전체 면적을 100으로 봤을때, 렌즈(프리즘 등 기타 렌즈)가 차지하는 비율을 의미한다. Nit는 광학 시뮬레이션을 했을 때의 휘도 단위이다. 단위 면적에서 나오는 빛의 밝기가 Nit 즉, 휘도이다.
또한, 증가율은 휘도의 증감율을 의미한다. Fill Factor 100에서의 휘도를 100이라고 한다면, 증가율은 Fill Fact가 변함으로 인한 휘도 변화 값을 나타낸다. 예를 들어, Fill Fact 100일 때, 휘도 증가율이 100%이고, Fill Fact 75일 때, 휘도 증가율이 94%이라면, Fill Fact 대비 휘도 감소율이 낮다는 것을 의미한다.
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 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 내지 500: 광학 시트 110 내지 510: 베이스 필름
120 내지 520: 구조물

Claims (12)

  1. 베이스 필름: 및
    상기 베이스 필름의 일 면 상에 하나의 구조물의 배열 축이 상기 베이스 필름의 일 측면의 방향으로 인접하는 구조물의 배열 축에 대해 상기 다른 구조물의 길이 또는 폭의 1 내지 50%의 범위 내에서 어긋나도록 비 규칙적으로 배열된 복수개의 구조물을 포함하는 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 프리즘, 렌티큘러, R-프리즘, 피라미드 및 렌즈 중 어느 하나의 형상을 갖는 광학 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 5~400um의 범위 내에서 결정된 가로 및 세로를 갖는 광학 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구조물의 길이는 상기 구조물의 단면의 가로 또는 세로의 1배 이상인 광학 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 구조물은 서로 다른 형상을 가진 광학 시트.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 프리즘 및 R-프리즘중 어느 하나의 형상을 갖는 구조물은 50~130o 의 범위 내에서 결정된 상부 각도를 갖는 광학 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 다른 면 상에 형성되며, 0.01 내지 0.3의 범위에서 결정된 새그를 갖는 복수개의 구조물을 더 포함하는 광학 시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 다른 면 상에 상기 베이스 필름의 전체 면적의 10% 이하의 면적 만큼 도포된 글래스 비드를 더 포함하는 광학 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 아크릴 계열의 경화성 수지로 형성되는 광학 시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 일 면 상에 배열되는 구조물이 차지하는 면적은 상기 베이스 필름의 전체 면적에 대하여 65% 이상인 광학 시트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 일 면 상에 배열되는 구조물이 차지하는 면적은 상기 베이스 필름의 전체 면적에 대하여 65% 이상인 광학 시트.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 서로 다른 높이를 갖는 광학 시트.
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