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1. WO2020162678 - FILM OPTIQUE POUR UNITÉ DE RÉTROÉCLAIRAGE PAR MINI-DEL OU MICRO-DEL

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

6   7  

과제 해결 수단

8  

발명의 효과

9   10  

도면의 간단한 설명

11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19  

명세서

발명의 명칭 : 미니 LED 또는 마이크로 LED 백라이트 유닛용 광학 필름

기술분야

[1]
본 발명은 미니 LED 또는 마이크로 LED 백라이트 유닛용 광학 필름에 대한 것으로, 보다 상세하게는 미니 LED 광 또는 마이크로 LED 광을 투과하고, 투과된 광을 반사하여 휘도 손실을 최소화하는 광학 필름에 대한 것이다.

배경기술

[2]
LED(light emitting diode, 발광 다이오드)에 대한 연구의 진전으로 LED의 빛 에너지 전환 효율이 높아지면서 LED는 기존의 발광 소자를 빠르게 대체하고 있다.
[3]
현재 개발되는 LED는 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 이점을 가지고 있다. 이에 따라, 다양한 화상 표시 장치의 광원으로 LED가 적극 활용되고 있다.
[4]
LED 칩 크기는 점차 소형화되는 추세에 있다. 초소형 LED 칩의 예로 미니 LED 및 마이크로 LED가 있다. 일반적으로 미니 LED의 칩 사이즈는 100 μm 내지 200 μm, 마이크로 LED의 칩 사이즈는 5 μm 내지 100 μm로 정의될 수 있다. 미니 LED 또는 마이크로 LED는 LED 칩 하나하나가 개별적으로 화소나 광원이 되므로, 디스플레이 크기 및 형태에 대한 제약이 해소되고, 기존의 광원을 이용하는 경우보다 더 선명한 화질이 구현될 수 있다.
[5]
LED 칩 크기의 소형화와 함께 LED 광 특성을 보완하기 위한 광학 필름에 대한 연구도 활발하다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[6]
본 발명은 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광을 반사함으로써 휘도 손실을 최소화하는 광학 필름을 제공한다.
[7]
본 발명은 미니 LED 또는 마이크로 LED의 로컬 디밍(local dimming)을 통한 광분포 조정이 가능한 광학 필름을 제공한다.

과제 해결 수단

[8]
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광을 투과하는 광학 필름은, 제1 베이스 필름 및 상기 제1 베이스 필름의 일 측에 배치되는 반사패턴층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 반사패턴층은 상기 미니 LED 또는 상기 마이크로 LED에서 방사되는 상기 광을 투과하도록, 상기 미니 LED의 위치 또는 상기 마이크로 LED의 위치에 대응되도록 배치되는 복수의 홀을 포함할 수 있다.

발명의 효과

[9]
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 광학 필름은 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광을 반사함으로써 휘도 손실을 최소화할 수 있다.
[10]
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 광학 필름은 미니 LED 또는 마이크로 LED의 로컬 디밍(local dimming)을 통한 광분포 조정이 가능하도록 할 수 있다.

도면의 간단한 설명

[11]
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치의 분해도이다.
[12]
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직하형 LED 광원을 도시한다.
[13]
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[14]
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사패턴층을 도시한다.
[15]
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사패턴층의 복수의 홀의 배치를 도시한다.
[16]
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사패턴층의 복수의 홀의 배치를 도시한다.
[17]
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[18]
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[19]
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 국제조명위원회 색 공간을 도시한다.
[20]
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분광 스펙트럼 측정 결과를 도시한다.
[21]
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[22]
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 사시도이다.
[23]
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[24]
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[25]
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 필름에 대한 해상도 측정 결과를 도시한다.
[26]
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.
[27]
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.
[28]
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.
[29]
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[30]
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 또한, 발명에 대한 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 하기에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 사용된 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용 및 이에 상응한 기능을 토대로 해석되어야 할 것이다.
[31]
백라이트 유닛(backlight unit)은 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)의 광원이다. 액정표시장치는 자체적으로 발광하지 못하는 소자이다. 이에 따라, 광원을 구비한 백라이트 유닛이 액정표시장치의 배면에서 액정 패널을 향해 빛을 조사한다. 이를 통해, 식별 가능한 화상이 구현될 수 있다.
[32]
백라이트 유닛은 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL), 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp) 및 발광다이오드(light emitting diode: LED, 이하 LED라 함)등을 광원으로 사용한다.
[33]
백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 구분되는데, 직하형은 에지형에 비해 분할구동이 가능하여 에지형 보다 더욱 섬세하게 영상을 구현할 수 있다.
[34]
이하에서는, 직하형 LED 백라이트 유닛에 포함되는 광학 필름(optical film)에 대하여 상세히 설명한다.
[35]
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치의 분해도이다.
[36]
도 1을 참조하면, 액정표시장치(또는 LCD(liquid crystal display) 장치)(1)는 백라이트 유닛(10) 및 액정패널(20)을 포함한다. 일반적으로 백라이트 유닛(10)은 액정패널(20)에 빛을 조사하도록 액정패널(20)의 후방에 구비될 수 있다. 백라이트 유닛(10)은 광원(11), 반사시트(12), 컬러변환시트(13), 확산렌즈시트(14), 확산시트(15, 18), 프리즘시트(16, 17) 및 반사편광시트(19)를 포함할 수 있다. 여기서, 백라이트 유닛(10)은 백라이트 유닛(10)에 포함된 구성들(11 내지 19) 중 적어도 하나가 포함되지 않거나, 구성들(11 내지 19) 외 다른 구성이 추가되어 형성될 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(10)에 포함된 구성들(11 내지 19) 중 적어도 하나를 포함하는 다양한 조합으로 백라이트 유닛(10)이 형성될 수 있다.
[37]
광원(11)은 광을 제공한다. 예를 들어, 광원(11)은 광을 발산하는 복수의 LED 칩을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 2를 참조하면, LED 칩(11'-1)은 바둑판식으로 배열되어 직하형(11')으로 형성될 수 있다.
[38]
LED는 LED 칩의 크기에 따라, 대형(large) LED(칩의 크기: 1,000 ㎛ 이상), 중형(middle) LED(칩의 크기: 300 - 500 ㎛), 소형(small) LED(칩의 크기: 200 - 300 ㎛), 미니(mini) LED(칩의 크기 100 - 200 ㎛), 마이크로(micro) LED(칩의 크기: 100 ㎛ 이하)로 분류될 수 있다. 여기서, LED는 InGaN, GaN 등의 재질을 포함할 수 있다.
[39]
백라이트 유닛의 LED의 칩 크기가 작아질수록, LED의 개수를 용이하게 조정할 수 있기 때문에, 액정표시장치(1)의 휘도 특성 및 색 균일도를 향상시키고 슬림화할 수 있다. 또한, LED의 칩 크기가 작아질수록, 소비전력을 줄일 수 있어 휴대 장치의 배터리 소모를 줄이고, 배터리의 수명을 연장할 수 있다.
[40]
기존 직하형 LED에 대비하여 미니 LED 또는 마이크로 LED를 사용할 경우 LED의 크기가 작아지므로 로컬 디밍(local dimming)이 가능하다. 로컬 디밍을 통해 화질을 개선하고 전력을 효율화할 수 있다. 여기서, 로컬 디밍이란, 백라이트로 이용되는 LED의 밝기를 화면의 구성 또는 특성에 기초하여 제어하는 기술로서, 콘트라스트 비율(contrast ratio)을 획기적으로 개선하고 소비 전력을 줄일 수 있는 기술이다. 로컬 디밍의 일 예로, 어두운 화면에 대응되는 미니 LED 또는 마이크로 LED의 밝기를 상대적으로 어둡게 조정하여 어두운 색을 표현하고, 밝은 화면에 대응되는 미니 LED 또는 마이크로 LED의 밝기를 상대적으로 밝게하여 선명한 색을 표현할 수 있다.
[41]
반사시트(12)는 광을 반사한다. 반사시트(12)는 광원(11)에서 발산된 광의 발산 방향으로 광을 투과하고, 상부에서 계면반사 등에 따른 반사된 광을 상기 광의 발산 방향으로 반사한다. 이를 통해, 광의 손실이 최소화 될 수 있다. 반사시트(12)는 광 재활용(light recycling)을 수행할 수 있다.
[42]
컬러변환시트(13)는 광원(11)에서 발산되는 광의 색을 변환한다. 일 예로, 미니 LED 또는 마이크로 LED의 광은 청색 광(450nm)이다. 이 경우, 청색 광은 백색 광으로 변환이 필요하다. 컬러변환시트(13)는 청색 광을 투과하면서 동시에 청색 광을 백색 광으로 변환할 수 있다.
[43]
확산렌즈시트(14)는 광을 확산한다. 확산렌즈시트(14)는 광 확산 렌즈를 일 면에 복수 개 배치한다. 일 예로, 광 확산렌즈는 피라미드 형태로 형성되어 광 확산을 촉진시킬 수 있다.
[44]
확산시트(15, 18)는 입사된 광을 균일하게 분산시킬 수 있다. 확산시트(15, 18)는 광 확산제 비드(beeds)가 첨가되어 있는 경화성 수지(예를 들어, 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트 및 라디칼 발생형 모노머 중 적어도 하나 이상을 택하여 단독 또는 혼합된 것임) 용액을 도포하여 광학산제 비드에 의해 광확산을 유발할 수 있다. 또한, 확산시트(15, 18)는 균일 또는 불균일한 크기의 형상(예를 들어, 구형)의 돌기 패턴(또는 돌출부)이 배치되어 광의 확산을 촉진할 수 있다.
[45]
프리즘 시트(16, 17)는 표면에 형성된 광학패턴을 이용해서 입사된 빛을 집광하여 액정 패널(20)로 출사시킬 수 있다. 프리즘 시트(16, 17)는 투광성 베이스 필름 상부에 정면 방향의 휘도 향상을 위하여 통상 45°의 경사면을 가지고 있는 삼각 어레이(array) 형태의 광학패턴이 형성되어 있는 광학 패턴층으로 형성될 수 있다.
[46]
반사편광시트(19)는 프리즘 시트(16, 17) 상부에 구비되어 프리즘 시트(16, 17)로부터 집광된 광에 대해 일 편광은 투과시키고 다른 편광은 하부로 반사시켜 광을 재순환 시키는 역할을 한다.
[47]
액정 패널(20)은 광원(11)에서 조사된 광을 전기 신호에 따라 소정의 패턴으로 변조시킨다. 변조된 광은 액정 패널(20)의 전면에 배치된 컬러 필터와 편광 필터를 통과하여 화면을 구성한다.
[48]
본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치(1)의 구성에 대하여 상술하였다. 이하에서, 본원의 다양한 실시 예는 백라이트 유닛의 광원(11)으로 미니 LED 또는 마이크로 LED를 사용하는 경우를 가정할 것이나, 균일하거나 다양한 크기의 LED들이 직하형으로 배치된 광원(11)을 포함하는 백라이트 유닛에 대하여는 본원의 다양한 실시 예들이 제한 없이 적용될 수 있을 것이다.
[49]
이하에서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 광학 필름을 상세히 설명한다.
[50]
이하에서, 광학 필름은 도 1의 확산렌즈시트(14)로 정의되거나, 도 1의 확산렌즈시트(14)와 반사시트(12), 컬러변환시트(13), 확산렌즈시트(14), 확산시트(15, 18), 프리즘 시트(16, 17) 및 반사편광시트(19) 중 적어도 하나를 조합한 것으로 정의될 수 있다.
[51]
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[52]
도 3을 참조하면, 광학 필름(30)은 제1 베이스 필름(31) 및 반사패턴층(32)을 포함할 수 있다. 광학 필름(30)은 미니 LED (light emitting diode) 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광을 투과할 수 있다.
[53]
제1 베이스 필름(31)은 반사패턴층(32)을 지지할 수 있다. 일 예로, 제1 베이스 필름(31)은 PET, PC, PP 등의 재질일 수 있다.
[54]
반사패턴층(32)은 광원에서 발산된 광의 발산 방향으로 광을 투과하고, 상부에서 계면반사 등에 따른 반사된 광을 상기 광의 발산 방향으로 반사할 수 있다. 이를 통해, 광의 손실을 최소화하고, 휘도 감소를 최소화할 수 있다. 반사패턴층(32)은 광 재활용(light recycling)을 수행할 수 있다.
[55]
반사패턴층(32)은 복수의 홀(hole, 또는 미니 홀)(32-1, 32-2, 32-3)을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 4는 반사패턴층(32)을 A 방향에서 바라본 경우를 도시한다. 도 4의 반사패턴층(32)은 복수의 홀(32-1, 32-2, 32-3)을 포함하는 복수의 홀이 규칙적으로 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 홀은 원형뿐만 아니라, 사각형 등의 다양한 다각형 형상일 수도 있다.
[56]
여기서, 복수의 홀(32-1, 32-2, 32-3)은 미니 LED의 위치 또는 마이크로 LED의 위치에 대응되도록 배치(또는 형성)될 수 있다. 복수의 홀(32-1, 32-2, 32-3)의 위치와, 미니 LED의 위치 및 마이크로 LED의 위치 간 배치에 대한 실시 예를 이하 도 5 및 6에 기초하여 상세히 설명한다.
[57]
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사패턴층의 복수의 홀의 배치를 도시한다.
[58]
도 5를 참조하면, 광원(53), 광학 필름(50) 및 광학시트(54)가 평행하게 배치된다.
[59]
광원(53)은 복수의 미니 LED 또는 복수의 마이크로 LED(53-1 포함)가 배치될 수 있다.
[60]
광학 필름(50)은 제1 베이스 필름(51) 및 반사패턴층(52)을 포함할 수 있다.
[61]
예를 들어, 제1 베이스 필름(51)에 배치된 제1 홀(52-1)과 미니 LED 또는 마이크로 LED(53-1)는 축 B를 기준으로 서로 정렬되도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 미니 LED 또는 마이크로 LED(53-1)에서 방사되는 광의 적어도 일부가 제1 베이스 필름(51)에 배치된 제1 홀(52-1)을 통해 광학 필름(50)을 투과할 수 있다. 또한, 광학 필름(50)을 투과하는 광의 나머지 중 적어도 일부는 반사패턴층(52)의 반사패턴에 반사될 수 있다.
[62]
광학시트(54)는 도 1에 포함되는 다양한 시트 중 적어도 하나일 수 있다. 광학시트(54)는 광학 필름(50)에서 투과된 광을 재차 투과하거나 반사할 수 있다(55).
[63]
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사패턴층의 복수의 홀의 배치를 도시한다.
[64]
도 6을 참조하면, 광원(63), 광학 필름(60) 및 광학시트(64)가 평행하게 배치된다.
[65]
광원(63)은 복수의 미니 LED 또는 복수의 마이크로 LED(63-1 포함)가 배치될 수 있다.
[66]
광학 필름(60)은 제1 베이스 필름(61) 및 반사패턴층(62)을 포함할 수 있다.
[67]
반사패턴층(62)에 형성된 복수의 홀은 미니 LED 또는 마이크로 LED가 삽입되도록 형성될 수 있다.
[68]
예를 들어, 제1 베이스 필름(61)에 배치된 제1 홀(62-1)과 미니 LED 또는 마이크로 LED(63-1)는 축 C를 기준으로 서로 정렬되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 베이스 필름(61)에 배치된 제1 홀(62-1)은 축 C을 따라 미니 LED 또는 마이크로 LED(63-1)가 삽입되도록 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 홀(62-1)의 직경은 미니 LED 또는 마이크로 LED(63-1)가 삽입되도록 미니 LED 또는 마이크로 LED(53-1)의 직경보다 기정의된 길이만큼 크도록 형성될 수 있다.
[69]
상술한 예에 따르면, 미니 LED 또는 마이크로 LED(63-1)에서 방사되는 광의 적어도 일부가 제1 베이스 필름(61)에 배치된 제1 홀(62-1)을 통해 광학 필름(60)을 투과할 수 있다. 또한, 광학 필름(60)을 투과하는 광의 나머지 중 적어도 일부는 반사패턴층(62)의 반사패턴에 반사될 수 있다.
[70]
도 5 및 도 6에서 미니 LED 또는 마이크로 LED(53-1, 63-1)에서 방사되는 광의 양이 동일한 경우, 상술한 도 6의 실시 예의 미니 LED 또는 마이크로 LED(63-1)는 제1 홀(62-1)에 삽입되었기 때문에, 상술한 도 5의 실시 예에서 광학 필름(50)에 대한 광 투과율은 상술한 도 6의 실시 예에서 광학 필름(60)에 대한 광 투과율보다 클 수 있다.
[71]
광학시트(64)는 도 1에 포함되는 다양한 시트 중 적어도 하나일 수 있다. 광학시트(64)는 광학 필름(50)을 투과한 광을 투과하거나 반사할 수 있다(65).
[72]
이하에서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 광학 필름을 상세히 설명한다. 이하에서, 상술한 광학 필름과 중복되는 구성에 대하여는 설명의 편의를 위해 생략한다.
[73]
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[74]
도 7을 참조하면, 광학 필름(70)은 제1 베이스 필름(71), 제1 반사패턴층(72) 및 제2 반사패턴층(73)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 베이스 필름(71), 제1 반사패턴층(72) 및 제2 반사패턴층(73)은 서로 평행하도록 배치될 수 있다.
[75]
예를 들어, 제1 반사패턴층(72)에 포함된 복수의 홀 및 제2 반사패턴층(73)에 포함된 복수의 홀은 서로 대응되도록 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 반사패턴층(72)의 제1 홀(72-1)의 중심 및 제2 반사패턴층(73)의 제1 홀(73-1)의 중심은 축 D를 기준으로 정렬되어 배치될 수 있다.
[76]
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[77]
도 8을 참조하면, 광학 필름(80)은 제1 베이스 필름(81), 제2 베이스 필름(82), 반사패턴층(83) 및 컬러변환층(84)을 포함할 수 있다.
[78]
제1 베이스 필름(81) 및 제2 베이스 필름(82)은 평행하게 배치되어 컬러변환층(84)을 보호할 수 있다.
[79]
컬려변환층(84)은 컬러를 변환한다. 컬러변환층(84)은 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 발산되는 청색 광을 백색 광으로 변환할 수 있다.
[80]
컬러변환층(84)은 제1 베이스 필름(81) 및 제2 베이스 필름(82) 사이에 배치될 수 있다.
[81]
컬러변환층(84)은 레드(red) 형광체, 그린(green) 형광체 및 무기입자를 포함할 수 있다. 여기서, 레드 형광체 또는 그린 형광체는 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광을 흡수하여 레드 광 또는 그린 광을 형성하는 물질이다. 예를 들어, 레드 형광체는 KSF(K 2SiF 6:Mn4+) 형광체, 그린 형광체는 β-sialon 형광체가 있다. 또한, 무기입자는 광의 균일한 산란을 유도하기 위한 것이다. 무기입자의 예로는 직경이 수백 나노미터인 TiO2, SiO2가 있다.
[82]
예를 들어, 컬러변환층(84)은 레드 형광체, 그린 형광체 및 무기입자는 수지(silicone, acrylic 등)에 교반되어 형성될 수 있다. 이 경우, 컬러변환층(84)은 제1 베이스 필름(81) 및 제2 베이스 필름(82)에 부착될 수 있다.
[83]
예를 들어, 컬려변환층(84)은 레드 형광체, 그린 형광체 및 무기입자를 기정의된 중량 비율에 따라 포함할 수 있다. 여기서, 기정의된 중량 비율은 백색광에 대한 색 좌표 값에 기초하여 결정되는 레드 형광체의 중량, 그린 형광체의 중량 및 무기입자 간의 중량 비율이다.
[84]
도 9를 참조하면, 상술한 백색광에 대한 색 좌표 값은 국제조명위원회(Commission internationale de l'Eclairage: CIE) 색 공간(90)에 기초하여 정의될 수 있다. 이 경우, 백색광에 대한 색 좌표 값은 색 공간(90)에서 정의되는 X 좌표 값, Y 좌표 값 및 Z 좌표 값으로 정의될 수 있다.
[85]
일 예로, 상기 X 좌표 값 및 Y 좌표 값은 0.27 내지 0.33에서 정의되고, Z 좌표 값은 정의된 X 좌표 및 Y 좌표에 기초한 종속 변수로 정의될 수 있다.
[86]
일 예로, 레드 형광체의 중량 비는 10% 내지 80% 내에서 정의되고, 그린 형광체의 중량 비는 10% 내지 80% 내에서 정의되고, 무기입자의 중량 비는 1% 내지 10%에서 정의될 수 있다. 이 경우, 레드 형광체의 중량 비, 그린 형광체의 중량비 및 무기입자의 중량 비의 총 합은 100% 이하로 정의될 수 있음은 물론이다. 또한, 중량 비가 % 단위로 정의되지 않는 경우 중량 비의 총 합은 100 이하는 물론 100 초과로 정의될 수 있음은 물론이다.
[87]
여기서, 레드 형광체의 중량 비는 그린 형광체의 중량 비보다 크고, 그린 형광체의 중량 비는 무기입자의 중량 비보다 크도록 설정된 경우의 예를 이하 도 10을 참조하여 설명한다.
[88]
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분광 스펙트럼 측정 결과를 도시한다.
[89]
도 10의 실시 예는, 컬러변환층에 포함된 레드 형광체 중량, 그린 형광체 중량 및 무기입자의 중량의 비율이 66:44:5로 설정된 경우이다. 여기서, 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 발산되는 청색 광은 컬러변환층(또는 광학 필름)을 투과하면서 백색 광으로 변환된다. 이와 함께, 광이 균일하게 산란하여 얼룩(Mura)이 없는 외관 특성이 제공될 수 있다(101).
[90]
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[91]
도 11을 참조하면, 광학 필름(110)은 제1 베이스 필름(111), 제2 베이스 필름(112), 컬러변환층(113), 반사패턴층(114) 및 확산렌즈층(115)을 포함할 수 있다.
[92]
확산렌즈층(115)은 복수의 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1 내지 115-5)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 렌즈(115-1 내지 115-5)는 피라미드(pyramid) 형상으로 지칭될 수도 있다.
[93]
일 예로, 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1 내지 115-5)는 규칙적으로 배열될 수 있다(도 12 참조). 여기서, 복수의 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1 내지 115-5)는 동일한 크기 및 동일한 형태이거나, 크기가 다르지만 닮은 꼴일 수 있다. 또한, 확산렌즈층(115)은 제1 베이스 필름(111)을 포함하는 것으로 정의될 수도 있다.
[94]
일 예로, 삼각뿔 형상은 정점각(θ)(115-1-1)에 기초하여 정의될 수 있다. 여기서, 정점각(θ)(115-1-1)은 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1)에 배치되는 네 개의 면 중 두 개의 마주보는 면 사이의 각도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 정점각은 40° 내지 150° 내에서 정의될 수 있다.
[95]
일 예로, 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1)의 밑면의 높이(115-1-3) 및 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1)의 높이(115-1-2)는 정점각 θ에 기초한 비율에 따라 정의될 수 있다. 예를 들어, 정점각 θ가 90°인 경우, 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1)의 밑면의 높이(115-1-3)와 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1)의 높이(115-1-2)의 비율은 2:1로 정의될 수 있다. 이 경우, 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1)의 밑면의 높이(115-1-3)는 20μm, 삼각뿔 형상의 렌즈(115-1)의 높이(115-1-2)는 10μm로 정의될 수 있다.
[96]
상술한 본 발명의 다양한 실시 예에서, 광학 필름(110)의 삼각뿔 형상의 렌즈에 배치되는 네 개의 면(또는 렌즈)은 동일(합동)하게 형성될 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 광학 필름의 삼각뿔 형상의 렌즈에 배치되는 네 개의 면 중 마주보는 면들은 서로 합동이고, 연접하는 면들은 서로 상이한 모양으로 형성될 수 있다.
[97]
상술한 예에서, 확산렌즈층(115)의 작용으로 미니 LED 또는 마이크로 LED의 광이 광 분리(또는 광 확산)되기 때문에 광의 집중에 의한 핫스팟(hot spot)이 감소될 수 있다.
[98]
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[99]
도 13을 참조하면, 광학 필름(130)은 제1 베이스 필름(131), 제2 베이스 필름(132), 컬러변환층(133), 반사패턴층(134), 확산렌즈층(135) 및 무기입자층(136)을 포함할 수 있다.
[100]
여기서, 무기입자층(136)은 무기입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무기입자층(136)는 무기입자와 수지를 교반하여 형성될 수 있다. 이 경우, 무기입자층(136)은 제1 베이스 필름(131)의 일 면에 부착될 수 있다.
[101]
상술한 예에서, 무기입자층(136)는 상술한 레드 형광체 및 그린 형광체를 더 포함할 수 있다. 또한, 무기입자층(136)의 위치는 컬러변환층(133)의 위치와 교환되어 배치될 수도 있다. 또한, 무기입자층(136)은 제2 베이스 필름(132)의 일 면에 부착될 수도 있다.
[102]
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
[103]
도 14를 참조하면, 광학 필름(140)은 제1 베이스 필름(141), 반사패턴층(142) 및 충전 부재(143)를 포함할 수 있다.
[104]
이하에서, 상술한 컬러변환층에 대한 내용은 충전 부재(143)에 동일하게 적용 가능할 것이다. 이에 따라, 상술한 컬러변환층에 대한 내용 중 충전 부재(143)에 동일하게 적용 가능한 내용은 설명의 편의를 위해 이하 생략한다.
[105]
충전 부재(143)는 컬러변환을 수행할 수 있다. 구체적으로, 충전 부재(143)는 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광의 컬러변환을 수행할 수 있다. 일 예로, 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 방사되는 청색 광은 충전 부재(143)를 투과함으로써 백색 광으로 변환될 수 있다.
[106]
충전 부재(143)는 상술한 본원 발명의 다양한 실시 예에 따른 복수의 홀에 수납될 수 있다. 일 예로, 충전 부재(143)는 잉크 젯(ink jet)을 통해 충전될 수 있다. 이 경우, 제1 베이스 필름(141)은 잉크젯 용 시트일 수 있다. 일 예로, 충전 부재는 상술한 컬러변환층과 동일한 속성을 가지거나, 적어도 하나의 형광체 또는 퀀텀닷(QD)으로 패터닝될 수도 있을 것이다.
[107]
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 필름에 대한 해상도 측정 결과를 도시한다.
[108]
도 15를 참조하면, 일반적인 휴대폰(MP, mobile phone)의 경우 40 μm 내지 80 μm의 픽셀 사이즈로 구현되어 300 PPI/DPI(pixel/dot per inch) 내지 600 PPI/DPI를 발휘하는데 반해, 상술한 도 14의 광학 필름(140)의 경우 20 μm 픽셀 사이즈가 구현 가능하여 1200 PPI/DPI 내지 1300 PPI/DPI를 발휘할 수 있으므로 더 높은 해상도를 구현할 수 있다.
[109]
또한, 도 14의 광학 필름(140)의 경우, 광 반사기능을 갖는 반사패턴과 컬러변환기능을 갖는 충전 부재가 하나의 레이어(layer)로 패터닝 되므로, 더 얇고 경량화된 광학 필름(140)이 구현될 수 있다.
[110]
이하, 도 16 내지 도 19를 참조하여 상술한 본원 발명의 다양한 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치에 대하여 상세히 설명한다.
[111]
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.
[112]
도 16을 참조하면, 광원(163), 광학 필름(161, 162) 및 광학시트(164)가 평행하게 배치될 수 있다.
[113]
예를 들면, 광원(163)의 제1 LED(163-1)에서 발산되는 청색 광의 일부는 충전 부재(162-1)를 투과하고 나머지는 반사패턴층(162)에 반사될 수 있다. 여기서, 제1 LED(163-1)에서 발산되는 청색 광의 일부는 충전 부재(162-1)를 투과함으로써 백색 광으로 컬러변환 될 수 있다. 컬러변환된 광은 제1 베이스 필름(161) 및 광학시트(164)를 투과하여 소정의 광 분포(165)를 구현할 수 있다.
[114]
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.
[115]
도 17을 참조하면, 광원(174), 광학 필름(171, 172, 173) 및 광학시트(175)가 평행하게 배치될 수 있다.
[116]
예를 들면, 광원(174)의 제1 LED(174-1)에서 발산되는 청색 광의 일부는 충전 부재(172-1)를 투과하고 나머지는 반사패턴층(172)에 반사될 수 있다. 여기서, 제1 LED(174-1)에서 발산되는 청색 광의 일부는 충전 부재(172-1)를 투과함으로써 백색 광으로 컬러변환 될 수 있다. 컬러변환된 광은 제1 베이스 필름(171), 제1 확산렌즈층(173) 및 광학시트(175)를 투과하여 소정의 밝기(176)를 구현할 수 있다. 여기서, 상기 컬러변환된 광은 제1 확산렌즈층(173)에 의해 분광되어 도 16의 소정의 광 분포(163)보다 상대적으로 더 확산될 수 있다.
[117]
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.
[118]
도 18을 참조하면, 광원(183), 광학 필름(181, 182), 컬러변환시트(184, 185, 186) 및 광학시트(187)가 평행하게 배치될 수 있다.
[119]
예를 들면, 광원(183)의 제1 LED(183-1)에서 발산되는 청색 광의 일부는 제1 홀(182-1)을 투과하고 나머지는 반사패턴층(182)에 반사될 수 있다. 여기서, 제1 LED(183-1)에서 발산되는 청색 광의 일부는 컬러변환시트(184, 185, 186)의 컬러변환층(185)을 투과함으로써 백색 광으로 컬러변환 될 수 있다. 컬러변환된 광은 광학시트(187)를 투과하여 소정의 광 분포(188)를 구현할 수 있다.
[120]
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광학 필름과 미니 LED 또는 마이크로 LED의 배치를 도시한다.
[121]
도 19를 참조하면, 광원(196), 컬러변환시트(193, 194, 195), 광학 필름(191, 192) 및 광학시트(197)가 평행하게 배치될 수 있다.
[122]
여기서, 광원(196)의 복수의 LED(196-1, 196-2, 196-3)는 로컬 디밍을 수행할 수 있다.
[123]
예를 들면, 광원(196)의 복수의 LED(196-1, 196-2, 196-3)에서 발산되는 청색 광은 컬러변환시트(193, 194, 195)를 투과하면서 백색 광으로 변환된다. 변환된 백색 광의 일부는 복수의 홀(192-1, 192-2, 192-3)을 투과하고, 나머지는 반사패턴층(192)에 반사될 수 있다. 이 경우, 백색 광으로 컬러변환된 광은 광학시트(197)를 투과하여 소정의 광 분포(198-1, 198-2, 198-3)를 구현할 수 있다. 여기서, 복수의 LED(196-1, 196-2, 196-3)의 로컬 디밍이 수행됨에 따라 복수의 LED(196-1, 196-2, 196-3)에서 발산되는 청색 광의 세기가 상이하게 제어되어 소정의 광 분포(198-1, 198-2, 198-3)의 크기가 상이할 수 있다.
[124]
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 로컬 디밍 수행시 완전한 블랙색상 구현을 위하여 특정 미니 LED 또는 마이크로 LED가 오프(off)되도록 제어될 수도 있다. 이 경우, 상기 소등된 미니 LED 또는 마이크로 LED와 인접하게 배치된 미니 LED 또는 마이크로 LED 중 온(on)된 적어도 하나의 미니 LED 또는 마이크로 LED에 의해 블랙색상을 구현하는 영역에 빛의 간섭이 발생할 수 있는데, 상술한 반사패턴층(192)은 이러한 간섭을 차단할 수 있다.
[125]
상술한 본원 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 광학 필름은 미니 LED 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광을 반사함으로써 휘도 손실을 최소화하고, 미니 LED 또는 마이크로 LED의 로컬 디밍을 통한 광분포 조정이 가능하도록 할 수 있다.
[126]
이상으로, 본 발명의 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 당업자는 첨부된 청구항들 및 그에 동등한 것들에 의해 정의되는 바와 같은 본 실시 예의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항들에 있어 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

청구범위

[청구항 1]
미니 LED (light emitting diode) 또는 마이크로 LED에서 방사되는 광을 투과하는 광학 필름에 있어서, 제1 베이스 필름; 및 상기 제1 베이스 필름의 일 측에 배치되는 반사패턴층;을 포함하고, 상기 반사패턴층은, 상기 미니 LED 또는 상기 마이크로 LED에서 방사되는 상기 광을 투과하도록, 상기 미니 LED의 위치 또는 상기 마이크로 LED의 위치에 대응되도록 배치되는 복수의 홀;을 포함하는, 광학 필름.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 복수의 홀은, 상기 미니 LED 또는 상기 마이크로 LED가 삽입되도록 형성된, 광학 필름.
[청구항 3]
제1항에 있어서, 상기 복수의 홀의 중심과, 상기 미니 LED 또는 상기 마이크로 LED의 중심은 하나의 축에 의해 정렬되도록 배치되는, 광학 필름.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 복수의 홀은, 상기 미니 LED 또는 상기 마이크로 LED에서 방사되는 상기 광의 컬러 변환(color conversion)을 위한 충전 부재(filling member)가 수납되는, 광학 필름.
[청구항 5]
제4항에 있어서, 상기 제1 베이스 필름은, 잉크 젯(ink jet) 용 시트이고, 상기 충전 부재는, 상기 잉크 젯을 통해 충전되는, 광학 필름.
[청구항 6]
제4항에 있어서, 상기 충전 부재는, 레드(red) 형광체, 그린(green) 형광체 및 상기 광의 균일한 산란을 유도하는 무기입자를 기정의된 중량 비율에 따라 포함하는, 광학 필름.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 상기 기정의된 중량 비율은, 백색 광에 대한 색 좌표 값에 기초하여 결정되는 상기 레드 형광체의 중량, 상기 그린 형광체의 중량 및 상기 무기입자 중량 간의 비율인, 광학 필름.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 백색 광에 대한 상기 색 좌표 값은, 국제조명위원회(Commission internationale de l'Eclairage: CIE) 색 공간에서 정의되는 X 좌표 값, Y 좌표 값 및 Z 좌표 값인, 광학 필름.
[청구항 9]
제7항에 있어서, 상기 레드 형광체의 중량 비는 상기 그린 형광체의 중량 비보다 크고, 상기 그린 형광체의 중량 비는 상기 무기입자의 중량 비보다 큰, 광학 필름.
[청구항 10]
제7항에 있어서, 상기 레드 형광체의 중량 비는 10% 내지 80% 내에서 정의되고, 상기 그린 형광체의 중량 비는 10% 내지 80% 내에서 정의되고, 상기 무기입자의 중량 비는 1% 내지 10%에서 정의되는, 광학 필름.
[청구항 11]
제1항에 있어서, 상기 제1 베이스 필름과 평행하게 배치된 제2 베이스 필름; 및 상기 제1 베이스 필름의 타 측 및 상기 제2 베이스 필름의 일 측 사이에 배치되는 컬러 변환(color conversion) 층;을 더 포함하고, 여기서, 상기 컬러 변환 층은, 레드(red) 형광체, 그린(green) 형광체 및 상기 광의 균일한 산란을 유도하는 무기입자를 기정의된 중량 비율에 따라 포함하는, 광학 필름,
[청구항 12]
제11항에 있어서, 상기 제2 베이스 필름의 타 측에 배치되고, 복수의 삼각뿔 형상의 렌즈를 포함하는 확산렌즈층;을 더 포함하는, 광학 필름.
[청구항 13]
제11항에 있어서, 상기 무기입자를 포함하는 무기입자층;을 더 포함하는, 광학 필름.
[청구항 14]
제11항에 있어서, 상기 제1 베이스 필름의 타 측에 배치되는 반사패턴층;을 더 포함하는, 광학 필름.
[청구항 15]
제1항에 있어서, 상기 미니 LED 또는 상기 마이크로 LED는, 개별적으로 광의 세기 및 온-오프(on-off) 제어되는, 광학 필름.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]

[도11]

[도12]

[도13]

[도14]

[도15]

[도16]

[도17]

[도18]

[도19]