KR100636839B1 - 백라이트유닛 - Google Patents

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KR100636839B1
KR100636839B1 KR1020040069026A KR20040069026A KR100636839B1 KR 100636839 B1 KR100636839 B1 KR 100636839B1 KR 1020040069026 A KR1020040069026 A KR 1020040069026A KR 20040069026 A KR20040069026 A KR 20040069026A KR 100636839 B1 KR100636839 B1 KR 100636839B1
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심용식
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주식회사 엘지에스
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Abstract

본 발명은, 도광판과, 상기 도광판의 상부에 배치되며 상기 도광판을 향하는 역굴절패턴부를 갖는 광학필름과, 상기 광학필름 상부에 배치되어 화상을 표시하는 패널을 구비한 백라이트유닛에 있어서, 상기 광학필름의 역굴절패턴부는 상기 도광판으로부터 입사된 빛을 수직방향으로 집광 굴절하여 상기 패널로 전달하는 다수의 제1광학패턴을 갖는 제1굴절부와; 상기 제1광학패턴과 중복층으로 형성되며, 상기 제1굴절부로부터 전달되는 빛을 집광하여 상기 패널을 향해 사방으로 전달하는 다수의 제2광학패턴을 갖는 제2굴절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 생산성 향상 및 제조비용이 절감되고, 침윤현상을 방지할 수 있으며, 넓은 시야각과 고휘도를 발휘할 수 있는 백라이트유닛이 제공된다.
백라이트유닛, 역굴절패턴, 광학필름, 침윤현상, 고휘도, 확산

Description

백라이트유닛 {Back-light unit}
도 1은 본 발명에 따른 백라이트유닛의 단면도,
도 2 내지 도 1의 역굴절패턴부을 갖는 광학필름의 반전사시도,
도 3 내지 도 11은 본 발명에 따른 백라이트유닛에 사용될 수 있는 다른 형태의 역굴절패턴부를 갖는 광학필름의 반전사시도,
도 12 내지 도 14는 광확산입자가 함유된 광학필름이 설치된 본 발명의 다른 형태의 백라이트유닛 단면도,
도 15는 종래 백라이트유닛의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 백라이트유닛 5 : 도광판
8 : 역굴절패턴부 9 : 광학필름
10 : 제2굴절부 11 : 제2광학패턴
20 : 제1굴절부 21 : 제1광학패턴
30 : 광확산입자
본 발명은, 백라이트유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 침윤현상을 방지할 수 있고, 넓은 시야각과 고휘도를 발휘할 수 있는 백라이트유닛에 관한 것이다.
일반적인 디스플레이장치의 백라이트유닛(101)은 도 15에 도시된 바와 같이, 지지프레임(105)의 내측 하부에 램프(125)와 도광판(120) 및 반사필름(150)이 마련되어 있고, 도광판(120)의 상측에 확산필름(110)과 한 쌍의 프리즘필름(115) 및 보호필름(130)이 차례로 배치되는 구조를 가지고 있다.
이러한 디스플레이장치의 백라이트유닛(101)은 램프(125)에서 발광된 빛이 도광판(120)의 판면을 따라 진행하면서 반사 및 산란되어 도광판(120) 상부의 확산필름(110)으로 이동된 다음, 확산필름(110)에 형성되어 있는 광확산입자에 의해 빛이 산란 확산된 후, 프리즘필름(115)의 판면에 형성되어 있는 굴절패턴에서 필름의 판면에 대해 직교하는 방향으로 빛이 집광 굴절된다. 그리고, 프리즘필름(115)에서 집광 굴절된 빛은 보호필름(130)을 거쳐 패널(140)로 입사되어 패널(140)에 화상을 표시한다.
그런데, 이러한 종래 백라이트유닛에 있어서는, 휘도향상을 위해 확산필름과 2장의 프리즘필름을 이용하기 때문에, 백라이트유닛의 두께가 커지고 생산성이 저하되며, 제조비용이 상승하는 문제점을 가지고 있다.
또한, 확산필름과 프리즘필름 사이에서 일부의 빛이 손실되어 휘도를 저하시키고, 확산필름과 프리즘필름의 결합구조에 의해 침윤(Wet-Out)현상이 발생하여 패널에 표시되는 화상에서 모아레 무늬가 발생하는 심각한 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 한국 공개특허 제2004-0019140호 및 한국 등록실용 제20-0334438호 등에는 역프리즘 구성을 갖는 백라이트유닛이 개시된 바 있다.
그러나, 이러한 종래의 역프리즘 구성을 갖는 백라이트유닛에 있어서는, 역프리즘과 도광판의 인접하는 배치 구조에 의해서 여전히 침윤(Wet-Out)현상이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 역프리즘의 배치 구조상 빛의 굴절 방향이 한정적일 수밖에 없기 때문에, 현격한 휘도향상을 기대할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 생산성 향상 및 제조비용 절감을 도모함과 동시에, 침윤현상을 방지할 수 있고, 넓은 시야각과 고휘도를 발휘할 수 있는 백라이트유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 도광판과, 상기 도광판의 상부에 배치되며 상기 도광판을 향하는 역굴절패턴부를 갖는 광학필름과, 상기 광학필름 상부에 배치되어 화상을 표시하는 패널을 구비한 백라이트유닛에 있어서, 상기 광학필름의 역굴절패턴부는 상기 도광판으로부터 입사된 빛을 수직방향으로 집광 굴절하여 상기 패널로 전달하는 다수의 제1광학패턴을 갖는 제1굴절부와; 상기 제1광학패턴과 중복층으로 형성되며, 상기 제1굴절부로부터 전달되는 빛을 집광하여 상기 패널을 향해 사방으로 전달하는 다수의 제2광학패턴을 갖는 제2굴절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1광학패턴은 상호 간격을 두고 상기 제2광학패턴의 패턴면을 따라 선형 배열되어 있으며, 상기 제2광학패턴은 상호 간격을 두고 엠보싱 형태로 분포되어 있거나, 상호 간격을 두고 선형 배열되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2광학패턴은 평면 투영시 원형 또는 타원 형상 또는 다각형상 중 어느 하나의 형상을 가지며, 단면 투영시 부분 원호상으로 상향 돌출된 볼록 형상이거나, 부분 원호상으로 하향 함몰된 오목형상을 갖도록 성형할 수 있다.
또한, 상기 제1광학패턴은 단면 투영시 다각 형상의 단면 또는 부분 원호 형상의 단면이거나, 상기 다각 형상 단면과 부분 원호 형상 단면이 복합된 형상의 단면을 갖도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제1광학패턴과 제2광학패턴의 광학적 단면은 단면 투영시 상향 돌출된 볼록 형상으로 형성되거나 하향 함몰된 오목 형상으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 제1광학패턴 및 제2광학패턴은 상호 등간격으로 형성되거나 불규칙적인 간격으로 형성될 수 있다.
이러한, 상기 광학필름은 폴리카보네이트, PVC, PP, PE, PET, 아크릴계 폴리머 중 어느 하나의 재료로 형성되거나, 상기 제1굴절부와 상기 제2굴절부가 상기 재료 중 상이한 재료를 이용하여 각각 별개로 성형된 후 상호 접하도록 결합될 수 있다.
한편, 상기 제1광학패턴 내측 영역과 제2광학패턴 내측영역과 상기 광학필름 의 내측영역 중 적어도 어느 한 영역에는 광확산입자가 분포되어 있는 것이 효과적이다.
이때, 상기 광확산입자는 투명입자로서 아크릴입자, 스티렌입자, 실리콘입자, 합성실리카, 그래스비드, 다이아몬드 중 어느 하나가 사용되거나, 백색입자로서 산화티타늄, 산화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 클레이 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 백라이트유닛의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트유닛(1)은 지지프레임(3)의 내측 하부에 램프(5a)와 도광판(5) 및 반사필름(7)이 마련되어 있고, 도광판(5)의 상측에 중복된 역굴절패턴부(8)를 갖는 광학필름(9)과, 보호필름(6) 및 패널(4)이 차례로 설치되어 있는 구성을 갖는다.
도광판(5)은 상면이 평면으로 형성된 일반적인 백라이트유닛(1)의 도광판(5)을 사용할 수도 있으며, 도 에 도시된 바와 같이, 상면과 하부면 적어도 어느 일측에 빛의 집광 굴절을 위한 도트패턴(5b)이 형성된 도광판(5)을 사용할 수도 있다.
한편, 도광판(5)을 향하는 광학필름(9)의 하부면에는 도광판(5)으로부터 입사된 빛을 집광하여 수직방향으로 패널(4)에 전달하는 다수의 제1광학패턴(21)을 갖는 제1굴절부(20)와, 제1굴절부(20)를 통과한 빛을 집광하여 사방으로 패널(4)에 향해 전달하는 다수의 제2광학패턴(11)을 갖는 제2굴절부(10)가 역굴절패턴부(8)로 중복 형성되어 있다.
제1굴절부(20)의 제1광학패턴(21)들은 단면 투영시 삼각형상의 광학적 단면을 가지고 상호 소정의 간격을 두고 선형 배열되어 있다. 이때, 제1광학패턴(21)들은 제2굴절부(10)의 표면에 접하는 상태에서 제2광학패턴(11)의 패턴면을 따라 형성된다.
이에 따라, 제2광학패턴(11)들의 패턴면에 위치하는 제1광학패턴(21)은 제2광학패턴(11)의 패턴면에 대응하여 비교적 높은 피크와 비교적 낮은 피크를 갖는 굴곡진 형태를 갖게 된다. 이러한 제1광학패턴(21)들의 높낮이는 인간의 육안으로 관찰되는 인접하는 타 필름과의 광학적 결합을 최소한으로 줄여 침윤(Wet-Out)현상을 최소화하면서 도광판(5)으로부터 전달되는 빛을 거의 수직방향으로 집광 굴절시켜서 패널(4)로 전달하게 된다.
이때, 제1광학패턴(21)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 광학적 단면이 제2광학패턴(11)의 패턴면 상에 배치되도록 하는 것이 제2광학패턴(11)에서 사방으로 발산되는 빛의 영역을 확대하여 시야각을 넓힐 수 있다.
제2굴절부(10)의 제2광학패턴(11)들은 도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 단면 투영시에는 부분 원호 형상으로 하향 돌출(도면상으로는 상향돌출)된 볼록렌즈 형태의 광학적 단면을 가지고 있으며, 평면 투영시 원 형상을 가지고 상호 소정의 간격을 두고 엠보싱 형태로 분포되어 있다.
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여기서, 광학필름(9)은 가시광역에서 빛을 원활하게 투과할 수 있는 광투과성 재료로서 폴리카보네이트, PVC, PP, PE, PET, 아크릴계 폴리머 중 어느 하나를 이용하여 제1굴절부(10)와 제2굴절부(20)가 상호 일체로 형성되도록 성형하는 것이 바람직하다. 물론, 여건에 따라서 제1굴절부(10)와 제2굴절부(20)를 전술한 재료 중 동일한 재료 또는 상이한 재료를 이용하여 각각 성형한 후 상호 접하도록 결합되는 다층구조로 제작할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트유닛(1)의 광학필름(9)은 제1광학패턴(21)이 삼각형상의 광학적 단면 외에 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 부분 원호 형상의 광학적 단면을 갖도록 형성될 수도 있으며, 부분 원호 형상의 광학적 단면과, 삼각 형상의 광학적 단면이 복합된 형상으로 형성될 수도 있다.
그리고, 제2광학패턴(11)이 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 평면투영시 타원, 또는 다각형상의 하향 돌출(도면상으로 상향 돌출)된 볼록렌즈 형상을 가지고 상호 이격된 엠보싱 형태로 형성될 수도 있으며, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 평면투영시 원, 타원, 다각형상을 가지고 상향 함몰(도면상으로는 하향 함몰)된 오목렌즈 형상의 엠보싱 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 제2굴절부(10)의 제2광학패턴(11)은 도 8및 도 9에 각각 도시된 바와 같이, 평면 투영시 상호 소정의 간격을 두고 다수의 패턴이 선형 배열되어 있으며, 각각의 단면 투영시에는 부분 원호 형상으로 상향 돌출 또는 하향 함몰된 형상의 광학적 단면을 갖도록 할 수도 있다.
또한, 이들 제1광학패턴(21)과 제2광학패턴(11)은 제2광학패턴(11)이 상호 불규칙적인 간격으로 형성되고, 제1광학패턴(21)이 상호 규칙적인 간격으로 형성될 수도 있다. 물론, 제1광학패턴(21)과 제2광학패턴(11) 중 적어도 어느 하나 또는 모두가 상호 불규칙적으로 형성될 수도 있다.
이러한 구성에 의해서, 본 발명에 따른 백라이트유닛(1)은 도광판(5)으로부터 전달되는 빛이 광학필름(9)의 제1굴절부(20)에서 수직에 가까운 방향으로 굴절되어 패널(4)을 향하고, 이 빛이 제2굴절부(10)의 제2광학패턴(11) 구조에서 집광되어 패널(4)을 향해 사방으로 조사됨으로써, 패널(4)의 전 영역에서 휘도를 증가시키게 된다. 따라서, 넓은 시야각에서도 고휘도를 발휘할 수 있다.
그리고, 제1광학패턴(21)이 제2광학패턴(11)의 패턴면을 따라 형성되어 비교적 높은 피크와 비교적 낮은 피크를 갖는 구조를 이루고 있기 때문에, 인간의 육안으로 관찰되는 인접한 필름과의 광학적 결합을 최소한으로 줄일 수 있다. 이에 의해, 침윤(Wet-Out)현상이 최소화되어 모아레 무늬가 발생하지 않는다.
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한편, 광학필름(9)에는 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 그 내부에 빛을 산란시키는 광확산입자(30)를 포함할 수 있다. 이 광확산입자(30)는 투명입자로서 아크릴입자, 스티렌입자, 실리콘입자, 합성실리카, 그래스비드, 다이아몬드 중 어느 하나가 사용되거나, 백색입자로서 산화티타늄, 산화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 클레이 중 어느 하나가 사용되는 것이 바람직하다.
이 광확산입자(30)는 광학필름(9)을 성형할 때 도 12 및 도 13과 같이, 제1굴절부(10) 및/또는 제2굴절부 내에 골고루 분포되도록 할 수도 있으며, 도 14와 같이, 광학필름(9) 내부 전 영역에 분포되도록 할 수도 있다.
이렇게 광학필름(9)에 광확산입자(30)를 포함하면, 도광판(5)으로부터 전달되는 빛이 손실되지 않고 확산됨으로써, 고휘도를 실현할 수 있다.
이와 같이, 도광판으로부터 입사된 빛을 집광하여 수직방향으로 상기 패널로 전달하는 다수의 제1광학패턴을 갖는 제1굴절부와, 제1굴절부로부터 입사된 빛을 집광하여 사방을 향해 상기 패널로 전달하는 다수의 제2광학패턴을 갖는 제2굴절부로 이루어진 역굴절패턴부를 갖는 광학필름을 백라이트에 설치함으로써, 백라이트유닛의 구성부품을 줄여 생산성이 향상되고 제조비용을 절감할 수 있다.
그리고, 인간의 육안으로 관찰되는 인접한 필름과의 광학적 결합을 최소한으로 줄일 수 있다. 이에 의해, 침윤(Wet-Out)현상이 최소화되어 패널에 모아레 무늬가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 빛의 확산과 집광효율이 극대화되어 시야각이 넓어지고 휘도가 향상된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 생산성 향상 및 제조비용 절감을 도모함과 동시에, 침윤현상을 방지할 수 있고, 넓은 시야각과 고휘도를 발휘할 수 있는 백라이트유닛이 제공된다.









Claims (9)

  1. 도광판과, 상기 도광판의 상부에 배치되며 상기 도광판을 향하는 역굴절패턴부를 갖는 광학필름과, 상기 광학필름 상부에 배치되어 화상을 표시하는 패널을 구비한 백라이트유닛에 있어서,
    상기 광학필름의 역굴절패턴부는
    상기 도광판으로부터 입사된 빛을 수직방향으로 집광 굴절하여 상기 패널로 전달하는 다수의 제1광학패턴을 갖는 제1굴절부와;
    상기 제1광학패턴과 중복층으로 형성되며, 상기 제1굴절부로부터 전달되는 빛을 집광하여 상기 패널을 향해 사방으로 전달하는 다수의 제2광학패턴을 갖는 제2굴절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학패턴은 상호 간격을 두고 상기 제2광학패턴의 패턴면을 따라 선형 배열되어 있으며,
    상기 제2광학패턴은 상호 간격을 두고 엠보싱 형태로 분포되어 있거나, 상호 간격을 두고 선형 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2광학패턴은
    평면 투영시 원형 또는 타원 형상 또는 다각형상 중 어느 하나의 형상을 가지며,
    단면 투영시 부분 원호상으로 상향 돌출된 볼록 형상이거나, 부분 원호상으로 하향 함몰된 오목형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1광학패턴은
    단면 투영시 다각 형상의 단면 또는 부분 원호 형상의 단면이거나, 상기 다각 형상 단면과 부분 원호 형상 단면이 복합된 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1광학패턴과 제2광학패턴의 광학적 단면은 단면 투영시 상향 돌출된 볼록 형상으로 형성되거나 하향 함몰된 오목 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1광학패턴 및 제2광학패턴은 상호 등간격으로 형성되거나 불규칙적인 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학필름은 폴리카보네이트, PVC, PP, PE, PET, 아크릴계 폴리머 중 어느 하나의 재료로 형성되거나,
    상기 제1굴절부와 상기 제2굴절부가 상기 재료 중 상이한 재료를 이용하여 각각 별개로 성형된 후 상호 접하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학패턴 내측 영역과 제2광학패턴 내측영역과 상기 광학필름의 내측영역 중 어느 한 영역에는 광확산입자가 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광확산입자는 투명입자로서 아크릴입자, 스티렌입자, 실리콘입자, 합성실리카, 그래스비드, 다이아몬드 중 어느 하나가 사용되거나, 백색입자로서 산화티타늄, 산화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 클레이 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
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