KR20070022092A - Thermoplastic Optical Devices with High Vertex Sharpness - Google Patents
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Images
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Abstract
본 발명은 영상 생성 장치의 소자 및 소자 형성 장치에 관한 것으로서, 이 방법은 제 1 층 및 제 2 층을 제공하는 단계를 포함한다. 또한 상기 방법은, 상기제 1 층과 제 2 층을 압출하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 제 2 층이 상기 제 2층의 용융 유동보다 적어도 10% 큰 용융 유동을 가진다. 나아가, 상기 방법은, 상기 제 2 층의 표면 위에 복수 개의 광학 소자를 형성하는 단계를 포함한다.
The present invention relates to an element of an image generating apparatus and an element forming apparatus, the method comprising providing a first layer and a second layer. The method also includes extruding the first layer and the second layer, wherein the second layer has a melt flow at least 10% greater than the melt flow of the second layer. Furthermore, the method includes forming a plurality of optical elements on the surface of the second layer.
Description
본 발명은 일반적으로 영상 생성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 밸브 영상 생성 장치의 광 효율을 개선시키는 부품에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an image generating apparatus, and more particularly to a component for improving light efficiency of a light valve image generating apparatus.
광 밸브는 디스플레이 기술에서 폭넓게 사용되고 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널은, 단지 일부의 가전 제품만 언급한 것이지만, 다수의 가전 제품 예컨대 텔레비죤, 컴퓨터 모니터, 매장용(point of sale) 디스플레이, 개인 휴대용 정보 단말기 및 전자 시네마에서 인기를 모으고 있다. Light valves are widely used in display technology. For example, display panels refer to only a few home appliances, but are becoming popular in many home appliances such as televisions, computer monitors, point of sale displays, personal digital assistants and electronic cinemas.
많은 광 밸브는 액정(liquid crystal, LC) 기술을 토대로 한다. 일부의 LC 기술은, LC 장치(패널)를 통한 광 전파의 기반이 되는 반면, 다른 기술은 패널의 먼 표면에서 반사된 후, 광이 패널을 두번에 걸쳐 트래버싱(traversing)하는 것에 기반을 둔다. Many light valves are based on liquid crystal (LC) technology. Some LC technologies are the basis for light propagation through LC devices (panels), while others are based on two times the light traversing the panels after being reflected off the far surface of the panel. .
LC 재료는 액정 미립자(molecules)의 축을 선택적으로 회전시키도록 하는데 사용된다. 널리 공지된 바와 같이, LC 패널을 가로질러 전압을 적용함에 의해, LC 미립자의 방향이 조절될 수 있으며 반사된 광의 극성 상태가 선택적으로 변경될 수 있다. 이와 같이, 트랜지스터를 어레이에서 선택적으로 스위칭함에 의해, LC 매체는 광을 영상 정보로 변조하도록 사용될 수 있다. 이러한 변조는 소정의 영상 엘레멘트(화소,pixel)에서는 어두운 상태의 광 및 다른 것에서는 밝은 상태의 광을 제공하는데 사용될 수 있어서, 극성 상태는 광의 상태를 통제한다. 이에 따라, 영상은 스크린상에서 선택적 극성 변환에 의해 LC 패널 및 광학기에 의해 영상 또는 “그림”을 형성하도록 생성된다. LC materials are used to selectively rotate the axis of liquid crystal particles. As is well known, by applying a voltage across the LC panel, the direction of the LC fine particles can be controlled and the polarity state of the reflected light can be selectively changed. As such, by selectively switching transistors in the array, the LC medium can be used to modulate light into image information. This modulation can be used to provide light in the dark state in certain image elements (pixels) and light in the others, so that the polarity state controls the state of the light. Accordingly, the image is generated to form an image or “picture” by the LC panel and optics by selective polarity conversion on the screen.
다수의 LCD 장치에 있어서, 소스로부터의 광은 특정한 배향에서 LC 층상에서 경사지기 전에 특정한 배향으로 선택적으로 극성을 가진다. LC 층은 소정의 방법으로 재료의 입자를 배향하도록 선택적으로 인가된 전압을 가질 수 있다. 그리고 LC 층에서 경사진 광의 극성은 LC 층을 통과하여 트레버싱될 때 선택적으로 변경된다. 하나의 선형 극성 상태에서의 광이 밝은 상태의 광으로 편광기(때때로 분석기로 언급됨)에 의해 전파되는 한편, 직교 극성 상태의 광이 어두운 상태의 광으로서 분석기에 의해 반사되거나 또는 흡수된다.In many LCD devices, light from the source is selectively polarized in a particular orientation before being tilted on the LC layer in that particular orientation. The LC layer may have a voltage applied selectively to orient the particles of material in any manner. And the polarity of the inclined light in the LC layer is selectively changed when traversing through the LC layer. Light in one linear polarity is propagated by the polarizer (sometimes referred to as an analyzer) to light in the bright state, while light in the orthogonal polarity is reflected or absorbed by the analyzer as light in the dark state.
LCD 장치가 디스플레이 및 마이크로디스플레이 가전 제품 분야에서 보편적으로 사용되는 반면에, 공지된 장치, 이들의 부품 및 그 제조 방법과 관련된 특정 단점이 있다. 예를 들어, 공지된 구조물로는, 최종 영상 생성 표면에 대한 광 전파의 효율은 보다 열악하고, 영상의 품질을 열악하게 한다. While LCD devices are commonly used in the field of displays and microdisplay consumer electronics, there are certain disadvantages associated with known devices, their components, and methods of manufacturing the same. For example, with known structures, the efficiency of light propagation to the final image generating surface is worse and results in poor image quality.
이에 따라, 상술한 바와 같은 공지된 장치의 단점을 극복하기 위한 방법 및 장치의 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, there is a need for a method and apparatus for overcoming the disadvantages of the known apparatus as described above.
예시된 실시예에 따르면, 영상 생성 장치의 소자를 형성하는 방법은, 제 1 층 및 제 2 층을 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 제 1 층에 제 2 층으로 압출하고, 상기 제 2 층이, 상기 제 1 층의 용융보다 적어도 10%더 큰 용융 유동을 가진다. 나아가, 상기 방법은, 상기 제 1 및 제 2 층의 각 표면 위에 복수 개의 광학 소자를 형성하는 형성 단계를 포함한다. 그 밖에도, 제 1 및 제 2 층은 실질적으로 동일한 광학 특성을 가진다.According to the illustrated embodiment, a method of forming an element of an image generating apparatus includes providing a first layer and a second layer. The method also extrudes a first layer into a second layer, the second layer having a melt flow at least 10% greater than the melting of the first layer. Further, the method includes forming a plurality of optical elements on each surface of the first and second layers. In addition, the first and second layers have substantially the same optical properties.
예시된 실시예에 따라, 광학 부품은 제 1 층 및 제 2 층을 구비한다. 상기 제 1 층 및 제 2 층은 실질적으로 동일한 광학 특성을 가진다. 상기 소자는, 상기 제 1 층 및 제 2 층의 적어도 일부로 이루어진 복수 개의 광학 소자를 구비한다.According to the illustrated embodiment, the optical component has a first layer and a second layer. The first layer and the second layer have substantially the same optical properties. The element includes a plurality of optical elements composed of at least a portion of the first layer and the second layer.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 백라이트 장치를 포함하는 LCD를 예시한 단면도,1 is a cross-sectional view illustrating an LCD including a backlight device according to an embodiment of the present invention;
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 리다이렉팅 소자를 예시한 개략도,2A is a schematic diagram illustrating a redirecting element in accordance with one embodiment of the present invention;
도 2b는 선 2b-2b에 따라 리다이렉팅 소자를 예시한 단면도,2B is a cross-sectional view illustrating the redirecting element along line 2b-2b;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리다이렉팅 층을 예시한 도면,3 illustrates a redirecting layer according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조준 층을 형성하는 장치를 개략적으로 예시한 단면도,4 is a cross-sectional view schematically illustrating an apparatus for forming an aiming layer according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 다른 층을 포함하는 다른 리다이렉팅 소자를 예시한 단면도.5 is a cross-sectional view illustrating another redirecting element including at least one other layer in accordance with one embodiment of the present invention.
본원에 기술된 실시예의 통상적인 의미 및 내용 이외에도, 다음 용어를 규정한다. 강조하고자 하는 것은, 제공된 용어는 이들의 통상적인 의미를 단지 보충하고자 하는 것이며, 제한하려는 것이 아니다. In addition to the conventional meaning and content of the embodiments described herein, the following terms are defined. It is to be emphasized that the terminology provided is for the purpose of supplementing their ordinary meanings only, and are not intended to be limiting.
1. 본원에 사용되는 바와 같이, "투명한"은 재료내에서 상당한 확산 또는 흡수 없이 방사를 통과시키도록 하는 능력에 대한 의미를 가진다. 예시된 실시예에 따라, "투명한" 재료는 90%보다 큰 스팩트럼 투과를 갖는 재료로 규정된다.1. As used herein, "transparent" means the ability to allow radiation to pass through without significant diffusion or absorption in the material. According to the illustrated embodiment, a "transparent" material is defined as a material having a spectral transmission greater than 90%.
2. 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "광"은 가시 광을 의미한다.2. As used herein, the term "light" means visible light.
3. 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "폴리머 필름"은 폴리머를 포함하는 필름을 의미하며, 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "폴리머"는 호모폴리머, 코폴리머 및 폴리머 혼합물을 의미한다.3. As used herein, the term "polymer film" means a film comprising a polymer, and as used herein, the term "polymer" means a homopolymer, a copolymer and a polymer mixture.
4. 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "광학 이득(optical gain)", "축상 이득(on-axis gain)" 또는 "이득"은 특정 방향의 출력 광 강도의 비를 의미하고, 특정 방향은 종종 입력 광 강도에 의해 분할된 필름의 평면에 대해 법선이 될 수 있다. 즉, 광학 이득, 축상 이득 및 이득은 리다이렉팅(redirecting) 필름의 효율 측정으로 사용되고, 광 리다이렉팅 필름의 성능을 비교하는데 사용될 수 있다. 4. As used herein, the terms "optical gain", "on-axis gain" or "gain" refer to the ratio of output light intensity in a particular direction, and the particular direction is often It can be normal to the plane of the film divided by the input light intensity. That is, the optical gain, on-axis gain, and gain are used to measure the efficiency of the redirecting film and can be used to compare the performance of the optical redirecting film.
5. 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "만곡 표면"은 적어도 하나의 평면에 서 곡률을 가지는 필름에서 3차원 특징을 지시한다.5. As used herein, the term “curved surface” indicates a three-dimensional feature in a film having curvature in at least one plane.
6. 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "쐐기형 특징"은, 하나 또는 그 이상의 경사 표면을 포함하는 소자를 지시하며, 이들 표면은, 평면 및 만곡 표면의 조합으로 이루어질 수 있다.6. As used herein, the term “wedge shaped feature” refers to an element comprising one or more inclined surfaces, which surfaces may consist of a combination of planar and curved surfaces.
7. 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "광학 필름"은, 전파된 입사 광의 특징을 변경하는 상대적으로 얇은 폴리머 필름을 지시한다. 예를 들어, 이 실시예의 리다이렉팅 광학 필름은 1.0 이상의 광학 이득(출력/입력)을 제공한다.7. As used herein, the term “optical film” refers to a relatively thin polymer film that alters the characteristics of propagated incident light. For example, the redirecting optical film of this embodiment provides an optical gain (output / input) of 1.0 or greater.
다시 강조하고자 하는 것은, 참조된 술어는 각 용어의 통상적인 의미를 보충하려는 것이 임의의 실시예로 제한하려는 것이 아니며, 하나 이상의 참조 용어에 의해 기술된 특징을 갖는다.It is to be emphasized again that the referenced predicate is not intended to be limited to any embodiment in which it is intended to supplement the ordinary meaning of each term and has the features described by one or more reference terms.
다음의 상세한 설명에 있어서, 제한하려는 것이 아니며 설명을 목적으로, 특정한 상세한 설명을 기술한 실시예를, 본 발명의 전체적인 이해를 위해 설명한다. 그러나, 당해 기술 분야의 숙련자들은 다음 설명으로부터 본원에 기술된 특정의 상세한 설명에서 벗어난 다른 실시예를 실시하여 이익을 취할 수 있음이 명백하다. 그 밖에도, 널리 공지된 장치 및 방법의 설명은, 본 발명의 설명을 불명료하지 않도록 생략한다. 이러한 방법 및 장치는 이 실시예를 당업자가 수행하도록 명료하게 기술하였다. 가능하다면, 동일한 특징부에 대해 전체적으로 부호도 동일하게 기재하였다. In the following detailed description, for purposes of explanation, and not by way of limitation, embodiments that describe particular details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that the following description may benefit from other embodiments that depart from the specific details described herein. In addition, description of the well-known apparatus and method is abbreviate | omitted so that description of this invention may not be obscured. Such methods and apparatus have been described clearly for those skilled in the art to practice this embodiment. Wherever possible, the same reference numerals are used throughout the same features.
명료하게, 그리고 이 실시예와 관련하여 기술한 바와 같이, 광 리다이렉팅 층은 제 1 층 및 제 2 층을 가진다. 제 1 층은 매끄러운 하부 표면을 가지며, 이 에 따라, 광을 확산시킴에 의해 광 리다이렉팅 필름의 리사이클링이 실패에 이르지 않도록 한다. 또한 제 1 층은 복수 개의 광학 소자가 형성되는 상부 표면을 가진다. 이것의 상부 표면 위에, 제 2층이 배치된다. 상기 제 2 층은 제 1 층과 광학적으로 거의 동일한 재료로 이루어지며, 상기 제 1 층과는 다른 물리적 특성을 갖는다. 본 발명을 기술함에 따라 더욱 명료하게 되겠지만, 제 2 층은 다른 장점들 중에서도, 광학 소자가, 광 리다이렉팅 층의 표면을 균일하게 교차한 방법으로, 몰딩 패턴이 고도한 정도로 복사되면서, 또한 소정의 바람직한 광학 특성을 갖도록 제조될 수 있다는 것이다. For clarity and as described in connection with this embodiment, the light redirecting layer has a first layer and a second layer. The first layer has a smooth lower surface, thereby diffusing light so that recycling of the light redirecting film does not fail. The first layer also has an upper surface on which a plurality of optical elements are formed. On its upper surface, a second layer is arranged. The second layer is made of substantially the same optical material as the first layer and has different physical properties from the first layer. As will be clearer from the description of the invention, the second layer is, among other advantages, in such a way that the optical element uniformly crosses the surface of the light redirecting layer, with the molding pattern being copied to a high degree, It can be made to have desirable optical properties.
본 발명의 일 실시예에 따라, 광학 소자를 제조하는 제조 방법은, 제 1 층에 제 2 층으로 압출하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 층이 제 2 층의 용융 유동보다 적어도 10% 더 큰 용융 유동을 가진다. 예시된 방법은 상단 표면위에 더욱 균일한 방법으로 특징을 형성하고 바람직한 특징을 형성하도록 한다. 나아가, 제 1 층의 특성 때문에, 최종 리다이렉팅 층의 완전한 리플리케이션을 구현하는데 낮은 압력이 적용될 수 있다. 다른 장점 중에서, 이것은 최종 생성물에 대해 더욱 균일성을 제공하고 제 1 층의 하부 표면을 매끄럽게 한다. According to one embodiment of the invention, a manufacturing method for manufacturing an optical device comprises extruding a first layer to a second layer, wherein the first layer is at least 10% greater than the melt flow of the second layer. Has a melt flow. The illustrated method allows for the formation of features and the formation of desirable features in a more uniform manner on the top surface. Furthermore, due to the nature of the first layer, low pressure may be applied to implement complete replication of the final redirecting layer. Among other advantages, this provides more uniformity to the final product and smoothes the lower surface of the first layer.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라 압출된 복합 층 광 리다이렉팅 폴리머 층(105)을 구비한, 영상 생성 장치(100)를 예시한 것이다. 본 실시예에 있어서, 광 소스(101)는 광을 광 통로(102)에 연결시키고, 이것은 예시된 적어도 한 측면 위에 배치된 확산 반사 층(103)을 가진다. 광 소스(101)는 전형적으로, 냉음극(cold cathode) 형광 전구(CCFB), 초 고압(UHP) 가스 램프, 발광 다이어오 드(LED) 어레이, 또는 유기 LED 어레이를 들 수 있다. 주목하여야 할 것은 이것은 단지 예시를 위한 것이며, 디스플레이 장치에 광을 제공하기에 적절한 다른 소스가 사용될 수 있다는 것이다. 1 illustrates an
광 통로(102)으로부터 광이 선택적 확산기(104)에 전파되는데, 이것은 광을 확산하여, 바람직하게 디스플레이 표면(미도시)를 가로질러 조명을 더욱 균일하게 제공하도록 하며, 때때로 광 통로로 프린팅되거나 또는 엠보싱되는 소정의 특징을 은닉하고, 그리고 무아르(moire) 간섭을 감소시킨다. 본원에서 더욱 상세하게 기술되겠지만, 광이 광 확산 층(104)을 통해 통과된 다음, 광 리다이렉팅 필름(105)에 입사되고, 필름에 입사되는 광에 비교하여 더 좁은 원추형으로 모아진다. 광 리다이렉팅 층(105)은 예시된 바와 같이 배향되어서, 개별적 광학 소자가 LC 패널(106)에 근접한 측면 상에 있다. Light from the
광 리다이렉팅 층(105)과 LC 패널(106) 사이에, 다른 장치, 예컨대, 다른 확산기 또는 반사 편광기(미도시)가 배치될 수 있다. 또한 다른 편광기(때때로, 분석기로 언급)가 LC 디스플레이(100)의 구조물 내에 구비될 수 있다. 다수의 디스플레이(100)의 장치가 LC 플레이 기술 분야에서 숙련된자에게 널리 공지되어 있기 때문에, 다음 실시예의 설명을 불명료하게 하지 않도록 많은 설명을 생략한다.Another device, such as another diffuser or reflective polarizer (not shown), may be disposed between the light redirecting
도 2a는 일 실시예에 따른 광 리다이렉팅 층(예컨대, 층(105))의 상부 표면에 배치될 수 있는 광학 소자(201)를 예시한 개략도이다. 물론, 이것은 광 리다이렉팅 층(105)의 복수 개의 유사한 소자 중 단지 하나이다. 일 실시예에 있어서, 소자(201)는 만곡 표면(202) 및 평평한 표면(203)을 가진 만곡된 쐐기 형태로 이루 어진다. 만곡 표면(202)은 하나, 둘, 및 세개 축의 만곡부를 가질 수 있으며 광을 본원에서 더욱 상세하게 기술된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 방향으로 리다이렉트하도록 한다. 2개의 표면(202) 및 (203)이 융기부(204)에서 만나게 된다. 예시한 한 바와 같이, 융기부(204)는 소자(201)의 표면(202) 및 (203)이 만나는 곳에서 형성된 선형 정점(apex)이다. 2A is a schematic diagram illustrating an
주목하여야 할 것은 소자(201)의 형태는 실례를 든 것이고, 만곡된 쐐기 형태와는 다른 다양한 형태의 소자가 사용될 수 있다는 것이다. 바람직하게는, 도 2a에 예시된 것과는 다른 형태의 소자가 유용한 종류의 정점 및 측면(202) 및 (203)을 구비하여, 광을 리다이렉팅시키고 광을 리싸이클링 시킬 수 있어서, 또한 광이 소정의 예시된 실시예와 관련하여 기술한 바와 같이 손실될 수 있다. 물론, 랜드(land) 영역이 감소되고 실질적으로 균일한 구조물을 구현하기 위해서, 본원에 기술된 바와 같은 스킨 층을 제공하는 것이 바람직하다. It should be noted that the shape of the
도 2b는 도 2a의 소자(201)를 선 2b-2b에서 예시한 단면도이다. 본원에서 더욱 상세하게 기술되겠지만, 소자(201)는 제 1 층(205) 및 그 위에 배치된 제 2 층(206)으로 이루어진다. 제 1 층(205)은 이것이 배치되는 매질(예컨대, 공기)과 관련하여 비교적 고도한 굴절률을 갖는 재료로 이루어진다. 이와 같이 상대적으로 고도한 굴절률은, 광을 굴절시켜서 이것을 조준하거나 또는 이것을 리사이클링시키도록 하는데 바람직하다. 소자(201)는 측 표면(207) 및 융기부(204)를 구비한다. 물론, 상기 제 1 층 위에 배치되는 제 2 층(206)은, 실질적으로 동일한 표면을 갖는다. 예시된 실시예에 따라, 제 2 층(206)은 상기 제 1 층(205)의 재료에 대해 실질적으로 광학적으로 동일한 재료로 이루어진다. 그러나, 본원에서 더욱 상세하게 기술된 바와 같이, 제 2 층(206)의 소정의 물리적 특성은 제 1 층(205)과는 다르다. 예를 들어, 제 1 층(205) 및 제 2 층(206)은, 실질적으로 동일한 굴절률 nr을 가지는 재료로 이루어지고, 각각은 적어도 85%의 투과의 광 투과/유닛 두께를 가지며 유사한 배색을 가지며, 불투명한(haze) 특성을 가진다. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating the
궁극적으로, 이러한 특성들의 조합은, 하나의 층으로부터, 바람직하지 않은 반사가 실질적으로 없는 다른 층으로 광학적으로 천이되도록 하고, 리플리케이션의 균일성을 제공하고 광 특징을 개선시킨다.Ultimately, the combination of these properties allows optical transitions from one layer to another, substantially free of undesirable reflections, providing uniformity of replication and improving optical characteristics.
본원에서 더욱 상세하게 설명되겠지만, 제 1 층(205)은 폴리카보네이트이고, 다른 층은 제 1 층과 실질적으로 동일한 소정의 광학 특성을 갖는 폴리카보네이트 층이다. 이 실시예에 있어서, 제 2 층은, 두께가 대략적으로 2㎛에서 대략적으로 100 마이크로메터이고, 상기 제 1 층은 두께가 대략적으로 10에서 대략적으로 200 마이크로메터이다. 일부 실시예에 있어서, 상기 제 2 층은, 광 부재의 평균 높이의 대략 10%인 두께를 가진다. As will be described in more detail herein, the
이들 표면(202) 및 (203)은 바람직하게는, 주변 매질에 대해 45°의 인터페이스를 제공하며, 이것은 공기 또는 다른 필름(미도시)이 될 수 있다. 물론, 주목하여야 할 것은 이것이 필수적인 사항이 아니며, 인터페이스는 45°와 다를 수 있다는 것이다. 또한 바람직하게는 소자의 특징이 최고점(정점)의 특징에서 90°가 포함된 각도를 지시하는 단면을 가지는 것이다. 주목하여야 할 것은 적절한 경우 (포인트에 대조되는) 랜드가 (예컨대, 도 26에 예시된 바와 같은)최고점이라는 것이고, 이것이 포함된 각도가 측면부(207)의 교차점에서 측정된다는 것이다. These
실시예에서 예시한 바와 같이, 90°피크 각도가, 광 리다이렉팅 필름 상에서 가장 고도한 축 상(on-axis) 밝기를 생성하기 때문에 바람직하다. 주목하여야 할 것은 대략 88°내지 92°의 각도가 유사한 결과를 생성하고 축상 밝기에서 손실을 작게하도록 사용될 수 있다는 것이다. 나아가, 정점의 각도가 대략 85°이하 또는 95°이상일 때, 광 리다이렉팅 필름에 대한 축 상 밝기가 감소된다. As illustrated in the examples, a 90 ° peak angle is preferred because it produces the highest on-axis brightness on the light redirecting film. It should be noted that angles of approximately 88 ° to 92 ° can be used to produce similar results and to reduce losses in on-axis brightness. Furthermore, when the angle of the vertex is about 85 ° or less or 95 ° or more, the on-axis brightness for the light redirecting film is reduced.
상기에 언급한 바와 같이, 소자(201)의 구조적인 하나의 장점은 측면(202,203)과 관련하여 비교적 낮은 입사각을 가진 광을 실질적으로 조준할 수 있으며, 상대적으로 고도한 각도를 가진 광을 실질적으로 리다이렉팅시키는 능력이 있다는 것이다. 결국, 비교적 고도한 각도에서 표면(203)에 입사되는, 불규칙한 극성 광(208)은, 표면(203)을 향해 굴절되고, 더 큰 조준 상태에서 LC 패널(106)에 제공된다. 그러나, 상대적으로 낮은 입사 각도를 갖는 광(209)이 광(306)이 반사되고, 결국에 광 통로(103)를 향해 리턴된다. 궁극적으로, 이 광(209)의 일부는 다시 소자(101) 또는 이것의 확산 반사기(103)상에서 다시 입사될 수 있으며, 그리고 효율을 개선시키고 이에 따라 이미지 생성 장치(100)의 성능을 개선시키는 불규칙한 극성의 확산 광으로서 리싸이클링될 수 있어서, 광 리다이렉팅 필름에서 나오는 광이, 광 리다이렉팅 필름에 들어가는 광보다 더욱 좁은 콘에서 나가도록 한다. 용이하게 예측할 수 있겠지만, 소자(201)에 있어서, 광(209)은, 상대적으로 낮은 입사각으로 인해서, LC 디스플레이의 축 상 관측에서 바람직하지 않을 수 있다. 즉, 예시된 바와 같이 반사하지는 않겠지만, 광(209)은 LC 패널(106) 또는 이미지 생성 디스플레이의 다른 소자의 억셉턴스(acceptance) 외측에서 우수할 것이다. 광의 손실은 광 소스(101)로부터 영상 생성 표면(미도시)으로의 광 효율에 해로운 영향을 미칠 것이다. 결국, 이것은 특히 거의 축상에서 관측할 때, 이미지의 질에 역으로 영향을 미칠 것이다. As mentioned above, one structural advantage of the
소자(201)의 측면(202) 및 (203)의 기하학적으로 관련된 바람직한 특징 이외에, 또한 정점의 폭 또는 랜드(210)는 광 소스(101)로부터 LC 패널(106)로 전파된 광 효율에 영향을 미치고 이에따라 이미지 생성 장치에 의해 제공된 이미지의 질에 영향을 미칠 것이다. 결국에, 정점의 폭(210)은 이상적으로 2개의 측면(202) 및 (203)이 모여서 집중됨에 의해 형성된 포인트이다. 그러나, 공지된 방법에 의해, 때때로 트루 포인트를 방해하는 제조상 제한이 있다. 이와 달리, 평평하거나 또는 라운드형인 랜드(210)가 결과될 것이다. 이러한 랜드는 그 위에 입사되는 광에 실질적으로 광학적 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 광(211)은 랜드(210)에서의 광학 동력의 결함으로 인해서 손실된다. 이에 따라, 폭(304)을 가능한 한 많이 최소화하는 것이 바람직하다. 약간 달리 표현하면, 소자(201)의 표면 영역에 대한 정점(204)에 대한 기여를 최소화하는 것이 바람직하다. 정점로부터 표면 면적 부분을 더 크게 할수록, 소자(201)의 효율이 필름의 평면에 대한 법선으로의 리다이렉팅 광에서 더 작아진다. In addition to the geometrically relevant preferred features of the side surfaces 202 and 203 of the
나아가, 특정 편차 보다 더 작은 복수 개의 소자로 이루어진 층을 가로질러 폭(210)의 크기의 균일성을 유지하는 것이 유용하다. 이 균일성은, 대략적으로 75 ㎛ 보다 큰 차이를 탐색하도록 하는 육안의 예외적 능력 때문에 이미지의 품질에 바람직하다. 일 실시예에 따라, 폭 또는 랜드(210)는 대략적으로 0.25㎛ 내지 대략적으로 75㎛의 크기를 가지며, 복수 개의 소자로 이루어진 층을 가로질러 대략적으로 ±0.5㎛의 편차를 가진다. 주목하여야 할 것은 제공된 크기는 단지 예시를 위한 것이다. 예를 들어, 작지 않다면, 폭(210)은 대략적으로 0.20㎛이 될 수 있다. 나아가, 폭(210)은 0.75㎛보다 더 클 수 있지만, 그러나, 폭이 3.0㎛에 이르게 되면서 소자(201)의 축상 밝기의 광학 특성은 실질적으로 손상된다. 최종적으로, 주목하여야 할 것은 소자(201)의 구조는 보다 라운드된 융기부 및 도 2b에 예시된 것보다 작게 규정된 교차점을 가질 수 있다. 선택적으로, 구조는 가능한 한 폭(210)을 가진다. Furthermore, it is useful to maintain uniformity in the size of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리다이렉팅 층(300)의 일부를 예시한 개략도이다. 리다이렉팅 층(300)은 도 2a 및 도 2b의 실시예와 관련하여 기술된 복수 개의 소자(201)를 구비한다. 이 소자는 상술한 바와 같은 제 1 층(205) 및 제 2 층으로부터 형성된다. 즉, 리다이렉팅 층(300)은 기판 및 상기 제 1 층으로부터 형성된 복수 개의 소자(201), 및 제 2 층(206)으로부터 형성된 스킨 층을 가진다. 본원에서 상세하게 기술되겠지만, 스킨 층(206)은, 폭(210)이 균일하며, 상기 층(300) 위에 하나의 표면(302)위에 표면(202, 203)을 가진 복수 개의 소자(201)로 제조되고, 매끄럽고 층(302)의 반대측에 있는 다른 표면(301)을 제조하도록 한다. 3 is a schematic diagram illustrating a portion of a redirecting
도 2a 내지 도 3의 실시예에 있어서, 소자(201)는 만곡된 쐐기형 소자이며 불규칙하게 배치되며 서로 병렬로 배치된다. 이것은 융기부(204)가 일반적으로 동 일한 방향으로 정렬되도록 한다. 결국에, 층이 실질적으로 일방향(예컨대, 영상 플레인 축)으로 리다이렉트하여 예시된 실시예의 액정 백라이트 구조물에서 더 고도한 축상 이득을 생성하도록 일반적으로 정렬된 융기부를 갖는 것이 바람직하다. 선택적으로, 표면(202,203)은 소정의 만곡부를 가진다. 이 만곡부는 층(300)의 평면, 평면(300)에 수직한 평면에 있을 수 있거나 또는 양쪽으로 있을 수 있다. 이에 따라, 소자들이 하나 이상의 방향으로 광을 조준할 수 있도록 필름의 평면에 만곡부를 가진 소자(201)를 가지는 것이 유용할 수 있다. In the embodiment of Figures 2A-3,
용이하게 알 수 있겠지만, 융기부(204)의 만곡부는 궁형의 스무드 커브, 예컨대 원 또는 타원의 일부이다. 만곡부의 반경은 예시한 바와 같이 원의 분획이다. 만곡부의 반경은, 층(300)이 제공하는, 얼마나 많은 광이 각각의 방향으로 리다이렉트 되고 얼마나 많은 무아르 및 축상 밝기를 가지는지 결정한다. 또한, 광 리다이렉팅 부품(300) 상의 쐐기형 소자(201)는 픽셀 또는 다른 반복 소자의 크기, 피치 또는 각 배향에 비교하여 가변되는 피치 또는 각 배향을 가져서, 무아르 간섭 패턴이 LCD 패널을 통해 식별되지 않도록 한다.As will be appreciated, the curvature of the
예시된 실시예에 있어서, 광학 소자(201)는 서로 관련하여 불규칙하게 배향되어 액정 디스플레이에서 픽셀이 이격되어 소정의 간섭을 감소시키거나 또는 상당하게 제거하도록 한다. 이러한 "불규칙화(randomization)"로는 광학 소자의 크기, 형태, 위치, 깊이, 각도 또는 밀도를 들 수 있다. 이것은 확산기 층이 무아르 및 유사 효과를 손상시키도록 하는 필요성을 제거할 수 있다. 또한, 개개의 광학 소자의 적어도 일부는 필름의 표면을 가로질러 분류되어 정렬될 수 있으며, 각각의 분류화된 광학 소자의 적어도 일부는 다른 크기 또는 형태적 특징을 갖는데, 이것은 필름을 가로질러 변화하는 각각의 분류에 대한 평균 크기 또는 형태적 특성을 집합적으로 생성하여 소정의 단일 광학 소자에 대한 기계적 공차를 너머 평균적 특징적 값을 수득하도록 하고 픽셀이 액정 디스플레이에서 이격되어 무아르 및 간섭 작용을 없애도록 한다. 그 밖에도, 개개의 광학 소자의 적어도 일부가 서로에 대해 다른 각도에서 배향될 수 있어서 2개의 다른 축을 따라 리오리엔트(reorient)/리다이렉트되도록 필름의 능력을 커스토마이징(customizing)한다. In the illustrated embodiment, the
도 4는, 본 발명에 일 실시예에 따른 광 리다이렉팅 층을 형성하는데 사용되는 장치(400)를 개략적으로 예시한 단면도이다. 장치(400)는 제 1 재료(402) 및 제 2 재료(403)를 압출하는 닙(nip)(401)을 구비한다. 제 1 재료(402)는, 제 1 측면에 있고, 제 2 재료(403)는 닙(401)의 다른 측면에 있다. 그리고, 공유 압출된 층(402 및 403)은, 제 1 롤러(405)와 제 2 롤러(406)에 의해 압력을 받게 된다. 제 1 롤러(405)는, 제 1 층(402)과 접촉되고 그리고 상술한 바와 같은, 층(300)의 실질적인 스무드 표면(301)을 형성한다. 제 2 롤러(406)는, 일 실시예의 복수 개의 소자(201)의 패턴을 형성하는 패턴화된 표면(미도시)을 가진다. 롤러(405,406)를 통해 통과한 후, 층(407)이 형성된다. 이 층(407)은, 이 실시예의 층(300)의 특징을 가지며, 이것은 광 리다이렉팅 층으로서 사용될 수 있다.4 is a schematic cross-sectional view of an
제 1 층(402)은, 예시된 바와 같이, 제조의 관점 및 광학적 성능으로부터의 바람직한 다양한 특성을 가진 재료이다. 예를 들어, 제 1 층(402)은, 실질적으로 투명하고, UV 안정성을 제공하고, 디스플레이 가전 제품에 수용할 수 있는 경 도(hardness)를 가지며, 상대적으로 고도한 물리적 계수를 가지며, 압출된 모노머 또는 멀티층이 될 수 있다. 나아가, 제 1 층(402)은, 상술한 바와 같은 광학 특성을 가지며, 실질적으로 제 2 층(403)의 광학 특성과 동일한 광학 특성을 가진 재료로 이루어질 수 있다. The
예시된 실시예에 있어서, 상기 제 1 층(402)은 고도한 광학 전파(transmission) 값(예컨대, 투명)을 가지며 내구성이 있는 폴리카보네이트이다. 이러한 폴리카보네이트의 내구성은 예시된 실시예의 광 리다이렉팅 층이,보다 약하고 깨지기 쉬운 재료, 예컨대, UV 경화 폴리아크릴레이트로 제조된 공지된 광 리다이렉팅 필름보다는 상단 스크래칭을 낮추도록 할 수 있다. 폴리카보네이트는 다른 가전제품에 대한 등급별로 유용하며 일부는 고온 내성, 크기적 안정성을 뛰어나게 하고, 환경적 안정성을 증가시키고, 및 용융 점도를 낮추기 위해 제형된다. 궁극적 특징은 제 2 재료(403)에 유용한 특징이다. 바람직하게는, 본원에서 더욱 상세하게 기술된 바와 같이, 제 2 층(403)의 용융 유량은, 제조하는 동안 제 1 층(402)의 용융 유량보다 대략 적어도 10% 크다.In the illustrated embodiment, the
다른 실시예에 있어서, 제 1 층(402)은, 올레핀 반복 유닛을 포함한다. 폴리올레핀은 비용이 낮으며 우수한 강도 및 표면 특성을 갖는다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 기판은 셀룰로우스 이세테이트를 포함한다. 예시된 폴리머로는, 폴리에스테르(예컨대, PET 및 PEN) 및 성형된 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 아세테이트 및 비닐을 들 수 있다. In another embodiment, the
열가소성 물질은, 이들이 저가이며 제조가 용이하기 때문에 유용한다. UV 경화 재료는 종종 낮은 환경성 안정성을 겪게되며, 예비 성형된 기판상에 코팅될 필요성이 있다. 제조의 복잡성 이외에, UV 코팅은 컬링(curling) 및 다른 해로운 상황을 겪기 쉽다.Thermoplastics are useful because they are inexpensive and easy to manufacture. UV curable materials often suffer from low environmental stability and need to be coated on preformed substrates. In addition to the complexity of manufacturing, UV coatings are susceptible to curling and other detrimental situations.
제 2 재료(403)는 일 실시예에 따른 제 2 층(예컨대 제 2 층(206)) 또는 스킨 층을 형성한다. 제 2 재료는 이것의 바람직한 제조적인 면에서, 특히 압출점에서의 이것의 점도를 위해 선택된다. 이 때문에, 공지된 제조 방법 및 이들의 결과된 광학 필름에 유해한 곤란성은, 층에 대해 고도하게 리플리케이션하고, 패턴(예컨대, 광학 소자의 패턴)을 형성할 수 없게 한다. 많은 공지된 방법에 있어서, 상당한 양의 압력(예컨대, 13.8MPa 내지 20.7MPa)을 적용하여 패턴을 복사하도록 하는것이 필수적이다. 이러한 공지된 방법에서 사용되는 압력이 크면 패턴화된 측면을 가로질러 균일성이 없으며 뒷면의 거칠기를 야기한다. 모든 면에서, 유용한 층의 양은 의도한 것보다 낮다. 나아가, 고도한 압력은 장치(400)상에 수리를 증가시킨다. The
이와 대조적으로, 제 2 재료(403)를 사용하여 롤러(404,405)에 의해 압력을 적용하여, 뛰어난 패턴을 제공하는 한편, 공지된 기술의 기준 압력과 비교하여 일부 실시예에서는 25%까지 감소되도록 한다. 즉, 제 2 재료(403)는 압출 온도에서 이것의 가요성으로 인해서 용이하게 성형가능하다. 이것은 정점 또는 융기부와 같은 특징을 결과하며, 측 표면은 상술한 층을 가로질러 균일성 및 중요성(dimensions)를 갖는다. 나아가, 백사이드 또는 스무드 표면(예컨대, 301)은 상대적으로 낮은 거칠기를 가지며, 이것은 리사이클링 특성에 역으로 영향을 미친다. 일부 실시예에서의 스무드 표면의 거칠기는 50나노메터이하이다. In contrast, the pressure is applied by the
예시된 실시예에 있어서, 제 2 재료(402)는, 제 1 재료(403)와 실질적으로 동일한 광학 특성을 가진다. 예를 들어, 제 2 재료(402)의 굴절률은, 제 1 재료의 굴절률의 대략 ±0.1 내지 대략 ±0.3의 순서이다. 통상적으로, 제 1 및 제 2 재료의 굴절률은, 실질적으로 동일하다. 상술한 바와 같은, 굴절률 매칭은 반사를 감소시킴에 의해 LC 패널 또는 이미지 패널에 전파되는 광 효율을 개선시킨다.In the illustrated embodiment, the
제 2 층을 제 1 층의 굴절률에 매칭시키는 하나의 방법은, 30나노미터 이하의 평균 입자 크기를 갖는 TiO2를 갖도록 하는 것이다. 이 TiO2는 층(403)을 압출하기 전에 원위치에 중합되고 폴리머 소자의 굴절률을 증가시키도록 하는데 사용된다. One way to match the second layer to the refractive index of the first layer is to have TiO 2 with an average particle size of 30 nanometers or less. This TiO 2 is polymerized in situ prior to extruding
주목하여야 할 것은 벌크 폴리머에서 분산된 TiO2는 층의 벌크 폴리머와 비교하여, 전파율이 높으며, 색상이 낮고 고도한 굴절률이 증가되어 생성될 수 있다는 것이다. 바람직하게는, 나노 입자는 이들이 광학 소자의 확산 특성을 상당하게 변경시키지 않고서도 굴절률에 영향을 미칠 수 있기 때문에 굴절률을 상당하게 증가시킨다. 예시된 바와 같이, 광학 소자의 굴절률은 폴리카보네이트의 경우 베이스 폴리머로부터 적어도 대략 0.02 만큼 변경된다. 굴절률의 이러한 증가는 광학 소자의 성능을 증가시키고 굴절률이 0.02 증가하여 광학적 이익을 수득한다. 바람직하게는, 광학 소자의 굴절률은 베이스 폴리머로부터 적어도 0.1 만큼 변경된다. 제 2 층에 부가된 나노-TiO2는 실질적으로 제 1 층의 굴절률을 매칭하도록 제 2 층 의 굴절률에 맞추어서, 2개의 층 사이의 인터페이스에서 소정의 내측 반사를 최소화하도록 한다.It should be noted that TiO 2 dispersed in the bulk polymer has a higher propagation rate, lower color, and higher refractive index can be produced compared to the bulk polymer of the layer. Preferably, the nanoparticles significantly increase the refractive index because they can affect the refractive index without significantly altering the diffusive properties of the optical device. As illustrated, the refractive index of the optical element is varied by at least approximately 0.02 from the base polymer in the case of polycarbonate. This increase in refractive index increases the performance of the optical element and increases the refractive index by 0.02, yielding an optical benefit. Preferably, the refractive index of the optical element is varied by at least 0.1 from the base polymer. The nano-TiO 2 added to the second layer is adapted to minimize the predetermined internal reflection at the interface between the two layers, matching the refractive index of the second layer to substantially match the refractive index of the first layer.
주목하여야 할 것은 제 1 및 제 2 재료를 매칭시키는 굴절률이 광을 리다이렉팅시키고 광을 리사이클링시키는데 바람직하거나 또는 반사 및 전체 내측 반사가 최소화되는 가전제품에서 유용하다는 것이다. 그러나, 굴절률의 실질적인 매칭은 모든 실시예를 수행하는데 필수적인 것은 아니다. 즉, 2개의 층 사이에서 굴절률이 상당히 차이가 나는 것이 실시예의 관점에서 명확하다. 본질적으로, 이 실시예의 비교적 저압 압출 방법에서 형성된 특징의 질 및 고도한 정도의 균일성이, 또한 고도한 차이의 굴절률 층에 이익을 제공할 것이다.It should be noted that refractive indices that match the first and second materials are desirable for redirecting light and recycling light or are useful in home appliances where reflection and total internal reflection are minimized. However, substantial matching of the refractive indices is not necessary to carry out all embodiments. That is, it is clear from the viewpoint of the embodiment that the refractive index differs considerably between the two layers. In essence, the quality and high degree of uniformity of the features formed in the relatively low pressure extrusion process of this embodiment will also benefit the highly differing refractive index layers.
이 예시된 실시예에 있어서, 제 2 재료(403)는, 300℃에서 ASTM D1238 융용 유동 표면에 의해 측정된 제 1 재료(402)보다 대략 적어도 10% 더 큰 정도의 용융 유량을 갖는다. 또한, 제 2 재료(403)의 용융 유량은 동일 표준에서 측정된 제 1 재료의 유량보다 대략 200% 내지 300% 클 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제 2 재료(403)는 대략 60g/10min 내지 대략 90g/10min의 유동 용융 유량을 갖는 폴리카보네이트 층이다. 예시한 바와 같이, 제 1 층(402)은 대략 5g/10min 내지 대략 55g/10min의 용융 유량을 가진 폴리카보네이트이다.In this illustrated embodiment, the
예시된 실시예에 있어서, 제 1 재료(제 1 층(205))의 굴절률은, 대략 1.59 내지 대략 1.69이다. 알 수 있는 바와 같이, 소자(201)의 굴절률이 더 클수록 필름 표면에 대한 법선을 향해 광이 리다이렉션된다.In the illustrated embodiment, the refractive index of the first material (first layer 205) is approximately 1.59 to approximately 1.69. As can be seen, the larger the refractive index of the
도 5는 다른 실시예에 따른 광학 소자(501)를 예시한 단면도이다. 소 자(501)는, 이전에 기술된 소자(201)의 구조와 실질적으로 동일하고, 이 구조 및 제조에 대한 상세는 반복하지 않는다. 그러나, 주목하여야 할 것은 층(205,206)은, 이전에 기술된 것과는 형태와 기능이 다를 수 있다.5 is a cross-sectional view illustrating an
광학 소자(501)는, 제 1 층(205), 제 2 층(206), 및 제 3층(502)으로 이루어지며, 이것은 이전에 예시된 방법으로 압출된다. 층(502)은 바람직한 화학, 광학, 전기 또는 물리적 특성을 갖는 다른 광학 특성을 있을 수 있다. 예를 들어, 층(502)은 특히 필름 또는 장치의 표면을 따라 이들의 물리적 또는 화학 특성을 변경시키거나 또는 향상시킨다. 이러한 층 또는 코팅들로는, 예를 들어 슬립 제제, 낮은 백사이드 부착 재료, 전도층, 정전방지 코팅 또는 필름, 방벽층, 난연제, UV 안정화제, 내마모제, 광학 코팅 또는 필름 또는 장치의 물리적 보존 또는 강도를 개선시키도록 된 기판을 들 수 있다. 층(502)은 또한 패턴화된 롤로부터 해제를 개선시키도록하는데 사용될 수 있어서, 광 리다이렉팅 필름의 리플리케이션 및 질을 개선시키도록 한다. 그 밖에도, 층(502)은 대전 방지 코팅 또는 필름이 될 수 있다. 이러한 코팅 또는 필름으로는 예를 들어, V2O5, 및 술폰산 폴리머의 염, 탄소 또는 다른 전도 금속 층을 들 수 있다.The
그 밖에도, 층(502)은 층(205) 내지 (206)사이에 위치되어 층들 사이에 부착을 제공하거나 또는 다른 물리적 또는 광학 목적을 제공한다.In addition,
최종적으로, 주목하여야 할 것은, 많은 경우,광학 소자로 사용하도록 된 재료는 고가일 수 있다. 이 실시예의 바람직한 면은 의도한 구조를 형성하도록 고가의 재료로 된 단지 얇은 층을 제공하도록 하는 능력이다. 예를 들어, 층(206)은 층(205)과 비교하여 고가의 재료로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 단지 얇은 층을 필요로 함에 의해 상당한 비용 절감이 구현될 수 있다.Finally, it should be noted that, in many cases, the material intended to be used as the optical element can be expensive. A preferred aspect of this embodiment is the ability to provide only a thin layer of expensive material to form the intended structure. For example,
Claims (33)
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2005
- 2005-06-09 KR KR1020067026390A patent/KR20070022092A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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Patent event date: 20061214 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
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