KR100867919B1 - 광학소자, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치 - Google Patents

광학소자, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에서 광 확산 효과를 향상시키면서 충격 등에 의한 다른 부재의 손상을 최소화할 수 있는 광학소자와, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 광학소자는 광 투과성을 갖는 베이스 소재와, 베이스 소재의 하면에 형성되고 그 하방 표면에 광확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹) 형태의 홈이 형성된 긁힘방지용 수지층을 포함하고, 이러한 홈의 개수 및 간격은 탁도(haze)가 5~40% 범위가 되도록 결정한다. 나아가, 이러한 광학소자는 베이스 소재의 상면에 형성되고 베이스 소재로부터 출사되는 광을 집광하여 확산시키는 광학미세구조층을 더 포함할 수도 있다.
액정표시장치, 광학소자, 음각, 수지층, 베이스 소재, 미세구조

Description

광학소자, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치{OPTICAL ELEMENT AND BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치(LCD:liquid crystal display)에 사용되는 광학소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치에서 광 확산 효과를 향상시키면서 충격 등에 의한 다른 부재의 손상을 최소화할 수 있는 광학소자와, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(LCD)에서 널리 사용되는 광학소자로는 도광판, 확산판, 프리즘시트, 액정패널 등이 있다. 이러한 광학소자들은 액정표시장치의 광확산, 휘도개선 등을 위하여 통상적으로 사용되고 있다. 예를 들어, 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛에서는 광원으로부터 입사된 광선이 도광판을 통해 면광원으로 전환된 후 확산판에 의해 확산되어 프리즘시트의 하방에 입사된다. 이때 프리즘시트는 입사된 광을 광출사면에서 집광함으로써 액정표시장치의 휘도가 향상될 수 있다. 이러한 광학소자는 투명한 베이스 소재의 적어도 일면에 다수의 비 드(beads)가 분산 함유된 수지층을 도포함으로써 광 확산 효과를 향상시키도록 한다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(10)는 크게 백라이트 유닛(A)과 패널 유닛(B)으로 구성된다. 백라이트 유닛(A)은 광원(11)으로부터 입사된 광선을 확산 출사시키는 도광판(12)과 확산판(13), 확산판(13)으로부터 입사되는 광을 집광시켜 출사시키는 하나 이상의 프리즘시트(14), 프리즘시트(14)로부터 입사되는 광을 선택 반사시키는 반사편광막(15) 및 반사편광막(15)을 투과한 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연층(16)을 포함하여 구성된다. 패널 유닛(B)은 백라이트 유닛(A)으로부터 출사되는 광 중에서 선편광은 투과시키며 원편광은 50%를 투과시키고 나머지는 흡수하는 흡수형 편광막(17) 및 시각적으로 화면을 표시하는 액정패널(18)을 포함하여 구성된다.
도 2는 종래의 액정표시장치에 사용되는 광학소자의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 광학소자(20)는 광 투과성을 갖는 베이스 소재(21)의 일면 또는 양면에 다수의 비드(beads)(22)가 형성되어 이루어진다. 바람직하게는 다수의 비드(22)가 분산 함유된 수지층(23)이 도포된다. 이러한 비드(22)는 베이스 소재(21)로 입사되는 광을 확산하는 역할을 한다. 이와 같이, 종래의 광학소자(20)에서는 광 확산을 위하여 베이스 소재(21)에 비드(22)를 형성하는 별도의 공 정이 필요하고, 나아가 비드(22)의 구입을 위한 비용이 지불되어야 하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 광학소자(20)에서는 베이스 소재(21)에 형성된 비드(22)의 하부가 수지층(23)의 이면으로부터 돌출된 양각(凸)구조를 갖게 된다. 이러한 광학소자는 액정표시장치에서 다른 광학소자와 함께 적층하여 조립된다. 이 경우 양각구조의 돌출부(24)가 충격, 취급 부주의 등으로 인하여 다른 광학소자에 긁힘이나 스크래치와 같은 손상을 주는 경우가 발생한다.
예를 들어, 도 3의 일례에서와 같이, 액정표시장치에서 사용되는 광학소자로서 프리즘시트(30,30')가 상하로 배치되어 백라이트 유닛으로 조립되는 경우, 상부 프리즘시트(30)의 하면에 다수의 비드(33)로 인한 양각(凸)형상의 돌출부(35)가 하부 프리즘시트(30')의 상면에 형성된 프리즘 패턴(36)과 접촉하게 된다. 이때, 백라이트 유닛의 진동 테스트나 운반, 취급상의 부주의 등으로 인해 하부 프리즘시트(30')의 프리즘 패턴(36)의 산부(37)에 긁힘, 스크래치, 갈림 등의 손상이 발생하는 문제점이 있다.
다른 예로서, 도 4에서와 같이, 액정표시장치에서 사용되는 광학소자로서 확산판(40)의 상면에 다수의 비드(33)가 형성되고 그 확산판(40)의 상부에 형성된 역프리즘시트(30")가 배치되어 백라이트 유닛으로 조립되는 경우, 하부 확산판(40)의 상면에 형성된 다수의 비드(33)로 인한 양각(凸)형상의 돌출부(35)가 상부 역프리즘시트(30")의 하면에 형성된 프리즘 패턴(36)과 접촉하게 된다. 이때에도, 백라이트 유닛의 진동 테스트나 운반, 취급상의 부주의 등으로 인해 역프리즘시트(30")의 프리즘 패턴(36)의 산부(37)에 긁힘, 스크래치, 갈림 등의 손상이 발생하는 문제점이 있다.
이에 따라, 해당 기술분야에서는 액정표시장치에서 비드 없이 광 확산 효율이 우수하면서도 충격 등에 의해 다른 부재의 손상(예:긁힘)을 최소화할 수 있는 광학소자의 개발이 요구되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 광 확산 효과를 향상시키면서 다른 부재와 조립되는 경우 충격 등에 의해 다른 부재에 긁힘 등의 손상을 최소화할 수 있는 광학소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이러한 광학소자를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소자는,
광 투과성을 갖는 베이스 소재; 및 상기 베이스 소재의 하면에 형성되고 그 하방 표면에 광확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹)형태의 홈이 형성된 긁힘방지용 수지층; 을 포함하고, 상기 홈의 개수 및 간격은 탁도(haze)가 5~40% 범위가 되도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학소자는,
광 투과성을 갖는 제1 베이스 소재; 상기 제1 베이스 소재의 하면에 형성되고, 그 하방 표면에 광확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹)형태의 홈이 형성된 긁힘방지용 수지층; 및 상기 제1 베이스 소재의 상면에 형성되고 입사되는 광을 집광하는 제1 광학미세구조층; 을 포함하고, 상기 홈의 개수 및 간격은 탁도(haze)가 5~40% 범위가 되도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명은 상기 광학소자 중 하나를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학소자를 이용하여 액정표시장치를 구현하는 경우 광확산 효과를 향상시키면서도 다른 부재에 긁힘이나 스크래치, 갈림 등의 손상을 최소화할 수 있어 표시 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 종래와 같이 광확산 효과를 위한 비드(beads)가 필요하지 않아, 광학소자, 백라이트 유닛 및 액정표시장치 등의 제조공정이 간편해지고 생산원가를 절감할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면 광학소자의 표면에 형성된 음각형상의 홈의 크기 및 밀도를 조정함으로써 원하는 휘도 및 탁도(Haze)를 조정할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 본 발명에 따른 광학소자는 액정표시장치에 통상적으로 사용되는 어떠한 구조에도 본 발명의 사상이 광범위하게 적용될 수 있다. 따라서 이하에서 기술되는 광학소자는 액정표시장치에 사용되는 소자의 기본적인 구조로서 본 발명을 설명하기 위한 예시로서 제공된다.
나아가, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자의 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 광 투과성을 갖는 베이스 소재(110) 및 그 베이스 소재(110)의 일면에 형성되며 입사되는 광의 확산 및 다른 부재와의 결합시 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹)형태의 홈(130)이 그 표면에 형성된 제1 긁힘방지용 수지층(120)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 베이스 소재(120)는 입사되는 광을 투과시키는 재료로서, 예를 들어, 유리(glass), PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중에서 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 제1 긁힘방지용 수지층(120)은 입사되는 광을 확산시키고 다른 부재와의 결합시 긁힘을 방지할 수 있도록 그 표면에 다수의 음각(凹)형태의 홈(130)이 형성된다. 여기서, 다수의 홈(130)은 입사되는 광을 확산시키는 역할을 한다. 이는 종래의 비드(beads)(22,33)의 광 확산 역할과 실질적으로 동일하며, 본 발명의 광학소자(100)는 비드(22,33) 없이도 홈(130)에 의해 광을 확산시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 광학소자가 다른 부재와의 결합시 그 다른 부재의 긁힘을 방지할 수 있도록 한다. 다시 말하면, 그 표면에 음각(凹)형상의 홈이 다수개 형성됨으로써 다른 부재와 결합될 때 종래의 비드 돌출과는 달리 충격, 마찰에 의한 다른 부재의 긁힘이나 스크래치 등의 손상을 방지할 수 있게 된다. 이러한 제1 긁힘방지용 수지층(120)은 광 투과성 베이스 소재(110)의 일면에 수지층(resin)을 도포하여 다수의 홈을 형성한 것으로서, 이때, 수지층은 아크릴수지(Acrylic resin), 우레탄수지(Urethane resin), 폴리에틸렌수지(Polyethylene resin), 폴리프로필렌수지(Polypropylene resin), 폴리스티렌수지(Polystyrene resin), 폴리아미드(나일론)수지(Polyamide(nylon) resin) 등에서 선택된 하나를 이용한다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 상기한 베이스 소재(110)의 일면의 반대 면에 형성되고, 그 표면에 광확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹) 형태의 홈이 형성된 제2 긁힘방지용 수지층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 광학소자(100)는 광 투과성을 갖는 베이스 소재(110)의 양면에 광 확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹) 형태의 홈이 그 표면에 각각 형성된 제1 및 제2 긁힘방지용 수지층이 형성될 수 있다. 이 경우, 하부에서 입사되는 광이 제1 긁힘방지용 수지층(120)에 형성된 홈에 의해 확산된 후, 베이스 소재(110)로 입사되고, 베이스 소재(110)를 투과한 광은 다시 제2 긁힘방지용 수지층(미도시)에 형성된 홈에 의해 확산된 후 출사된다. 제2 긁힘방지용 수지층도 다른 부재와의 결합시 긁힘 등을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 도 5에서와 같이, 제1 긁힘방지용 수지층(120)은 베이스 소재(110)의 하면에 형성되고, 다수의 음각(凹) 형태의 홈(130)이 그 하향 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 긁힘방지용 수지층(120)의 하부에 다른 광학부재가 결합될 때, 그 광학부재와의 접촉, 마찰 등에 따른 긁힘, 스크래치, 갈림 등의 손상을 방지할 수 있도록 하고, 나아가, 베이스 소재(110)로 입사되는 광은 제1 긁힘방지용 수지층(120)에 형성된 다수의 홈(130)에 의해 확산된 후 베이스 소재(110)로 입사된다.
그러나, 본 발명은 이러한 구조에 한정되지 않으며, 본 발명의 제1 광학산수지층(120)이 베이스 소재(110)의 상면에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 긁힘방지용 수지층(120)은 베이스 소재(110)의 상면에 형성되고, 다수의 음각(凹) 형태의 홈(130)이 그 상방 표면에 형성될 수도 있다. 이 경우, 베이스 소재(110)를 투과하여 출사되는 광은 제1 긁힘방지용 수지층(120)에 형성된 다수의 홈(130)에 의해 확산된 후 출사된다.
이와 같이, 도 5에 도시된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 적용되는 경우, 도면에 도시된 구조의 형태뿐만 아니라, 상하 대칭 구조의 형태로도 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 액정표시장치에서 확산판 또는 액정패널로 이용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 광학소자(100)가 액정표시장치의 액정패널로 사용되는 경우 베이스 소재(110)는 유리(glass)를 이용할 수 있고, 백라이트 유닛의 확산판로 사용되는 경우 PET 필름을 이용할 수 있다. 이와 같이 광학소자(100)가 액정표시장치에 이용될 경우 입사되는 광이 홈(130)에 의해 확산되어 광 확산 효율을 향상시킬 수 있다.
상기한 제1 및 제2 수지층에 형성된 다수의 홈(130)은 규칙적으로 배열될 수 있고, 불규칙적(random)으로 배열될 수도 있다. 또는 일부는 규칙적으로 다른 일부는 불규칙적으로 배열될 수도 있다.
또한, 홈(130)의 폭(d)과 깊이(h)는 사용되는 액정표시장치에 따라 조정될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 폭(d)은 1~30㎛이고, 깊이(h)는 1~30㎛인 것이 바람직하다. 홈(130)의 폭(d)이 30㎛ 이상이면 광 확산 기능이 현저하게 감소될 뿐만 아니라 육안상 식별이 가능하여 백점 형태의 불량으로 관찰될 수 있다. 홈(130)의 깊이(h)가 30㎛ 이상이면 전체적으로 두께가 증가하므로 실질적으로 사용이 불가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 홈(130) 간의 간격(거리)은 1~100㎛인 것이 바람직하고, 탁도(Haze)는 5~40%인 것이 바람직하다. 이러한 홈 간의 간격과 홈의 개수는 탁도(Haze)에 따라 다르게 설정할 수 있다.
또한, 홈(130)의 단면은 반원, 삼각형, 사각형, 사다리꼴 중 선택된 하나의 형상으로 구현될 수 있다. 따라서 홈(130)은 반구형, 다각뿔, 다면체, 다각기둥 등으로 형성될 수 있다. 종래의 비드(22,33) 코팅시에는 PMMA 비드만 사용할 수 있어서 반구 형태로만 제작이 가능하였으나 본 발명에서는 다양한 형태로 제작할 수 있어 다양한 방식으로 광 확산 및 긁힘 방지의 효과를 높일 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 발명자들은 홈의 크기 및 간격에 따른 탁도(Haze)의 범위를 설정하기 위한 시뮬레이션을 실시하였으며, 그 결과는 하기의 표1과 같다. 본 시뮬레이션은 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 베이스 소재(520)의 상부에 광학미세구조층(프리즘형상)(540)을 형성하고 하부에는 그 하방으로 음각형태의 홈(530)을 갖는 수지층(510)을 형성하여 휘도를 측정하되, 홈(530)의 크기 및 간격을 변경하면서 휘도를 측정하였다. 도 6(b)와 도 6(c)는 탁도(Haze)가 각각 20%, 40%일 때의 홈의 개수 및 홈 간의 간격을 나타낸 도면이다.
탁도(Haze) 최고휘도(nit) 비율 평균휘도 비율
0% 541.94 100% 403.88 100%
5% 534.65 98.65% 389.73 96.49%
20% 506.71 93.49% 372.30 92.18%
40% 407.28 75.15% 297.07 73.55%
60% 342.25 63.15% 248.46 61.51%
위의 표1을 참조하면, 탁도(Haze)가 5% 이하일 경우는 탁도의 효과가 없으므로 산란기능이 없으며, 탁도가 40% 이상일 경우는 산란기능이 강하여 휘도가 75% 이하로 떨어져서 집광기능이 현저히 감소한다. 그러나 휘도가 떨어지는 것을 감수하더라도 탁도를 90%로 높일 수도 있다. 홈의 형상에 따라 휘도는 피라미드(코너큐브), 원뿔, 반구 순으로 감소한다. 홈의 개수 및 홈 간의 간격은 탁도에 의하여 좌우되며, 본 발명에서는 탁도의 범위가 5~90% 범위가 되도록 홈의 개수 및 간격을 조절한다. 보다 바람직하게는 휘도를 고려하여 5~40% 범위가 되도록 홈의 개수 및 간격을 조절한다. 이때의 홈 간의 간격은 1~100㎛ 범위인 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자의 개략적인 예시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)는 광 투과성을 갖는 제1 베이스 소재(210), 그 제1 베이스 소재(210)의 일면에 형성되고 광 확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹) 형태의 홈(230)이 그 표면에 형성된 긁힘방지용 수지층(220) 및 제1 베이스 소재(210)의 일면의 반대 면에 형성되고 광을 집광하여 출사시키는 제1 광학미세구조층(240)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 제1 베이스 소재(210)는 입사되는 광을 투과시키는 재료로서 PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중 선택된 하나를 포함한다. 본 발명의 일례에서 광학소자(200)가 액정표시장치의 백라이트 유닛에 사용되는 프리즘시트인 경우 제1 베이스 소재(210)는 PET 필름이 될 수 있다.
본 발명에 따른 긁힘방지용 수지층(220)은 입사되는 광을 확산시키고 다른 광학부재와의 결합시 그 광학부재의 긁힘을 방지할 수 있도록 그 표면에 다수의 음각(凹)형태의 홈(230)이 형성된다. 여기서, 이러한 다수의 홈(230)은 종래기술에서의 비드(22,33)와 같이 입사되는 광을 확산시키는 역할을 하며, 본 발명의 광학소자(200)는 종래의 비드(22,23)가 필요 없게 되어 광확산 및 긁힘방지의 효과를 도모할 수 있다. 본 발명의 긁힘방지용 수지층(220)은 아크릴수지(Acrylic resin), 우레탄수지(Urethane resin), 폴리에틸렌수지(Polyethylene resin), 폴리프로필렌수지(Polypropylene resin), 폴리스티렌수지(Polystyrene resin), 폴리아미드(나일론)수지(Polyamide(nylon) resin) 등에서 선택된 하나를 이용한다.
본 발명에 따른 제1 광학미세구조층(240)은 베이스 소재(210)를 기준으로 긁힘방지용 수지층(220)이 형성된 일면의 반대 면에 형성된다. 제1 광미세구조층(240)은 베이스 소재(210)의 어느 일 방향을 따라 다수의 마이크로 구조체가 서로 인접하게 배열된 미세구조 패턴으로 이루어진다. 이러한 제1 광학미세구조층(240)은 광을 집광시켜 상부의 액정패널(미도시)의 가시면 전체에 걸쳐 휘도를 향상시키는 기능을 한다. 이러한 제1 광학미세구조층(240)을 이루는 개개의 미세구조 패턴은 그 단면 투영시 삼각형상, 원호형상, 다각형상 중 어느 하나의 단면을 갖는다.
바람직하게는, 도 7에서와 같이, 광학산수지층(220)은 제1 베이스 소재(210)의 하면에 형성되고, 다수의 음각(凹) 형태의 홈(230)이 그 하향 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 하부에서 제1 베이스 소재(210)로 입사되는 광은 긁힘방지용 수지층(220)에 형성된 다수의 홈(230)에 의해 확산된 후 제1 베이스 소재(210)로 입사된다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 광학산수지층(220)이 제1 베이스 소재(210)의 상면에 형성될 수도 있다. 다시 말하면, 긁힘방지용 수지층(220)은 제1 베이스 소재(210)의 상면에 형성되고, 다수의 음각(凹) 형태의 홈(230)이 그 상방 표면에 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1 베이스 소재(210)를 투과하여 출사되는 광은 긁힘방지용 수지층(220)에 형성된 다수의 홈(230)에 의해 확산된 후 출사된다.
이와 같이, 도 7에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 적용되는 경우, 도면에 도시된 구조의 형태뿐만 아니라, 상하 대칭 구조의 형태로도 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)는 긁힘방지용 수지층(220)의 하면에 형성되고 입사되는 광을 집광하여 긁힘방지용 수지층(220)으로 확산시키는 제2 광학미세구조층(250)과, 그 제2 광학미세구조층(250)의 하면에 형성되고, 입사되는 광을 제2 광학미세구조층(250)으로 투과시키는 제2 광투과성 베이스 소재(260)를 추가로 포함할 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 광투과성 베이스 소재(260) 상에 제2 광학미세구조층(250)이 형성되고, 그 위에 순차적으로 긁힘방지용 수지층(220), 제1 광투과성 베이스 소재(210) 및 제1 광학미세구조층(240)이 형성된다. 이때, 바람직하게는 제1 광학미세구조층(220)을 이루는 개개의 미세구조 패턴과 제2 광학미세구조층(250)을 이루는 미세구조 패턴은 서로 수직이 되도록 한다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)는 액정표시장치에서 백라이트 유닛의 프리즘시트로 이용될 수 있다. 이때, 베이스 소재(210)는 PET 필름을 이용할 수 있다. 이러한 광학소자(200)가 액정표시장치에서 백라이트 유닛으로 이용될 경우, 다수의 음각형태의 홈(230)에 의해 베이스 소재(210)로 입사되는 광이 확산되어 광 확산 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 베이스 소재(210)로부터 출사되는 광을 제1 광학미세구조층(240)에 의해 산란시켜 상부에 배치된 액정패널(미도시)의 전체에 걸쳐 휘도를 균일하게 한다. 나아가, 이러한 프리즘시트 2매를 교차하여 적층하는 경우 하부에 있는 제2 광학미세구조층(250)의 미세구조 상부가 상부에 있는 긁힘방지용 수지층(220)과의 충돌시에도 종래기술에서와 같이 비드(22,33)로 인해 발생될 수 있는 스크래치나 갈림 현상을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)에 형성된 홈(230)의 특성은 제1 실시 예에서 설명한 바와 동일하므로 중복 설명은 생략하기로 한다. 다만, 확산수지층(230)의 폭(d)은 제2 확산미세구조층(250)을 이루는 각각의 미세구조의 피치(pitch)(P)보다 작은 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자(300)는 광 투과성을 갖는 베이스 소재(310)를 포함하되, 그 베이스 소재(310)의 적어도 일면에, 광을 확산시키고 긁힘을 방지할 수 있도록 다수의 음각(凹) 형태의 홈(320)이 형성된 것을 특징으로 한다. 이러한 광학소자(300)는 앞서 언급한 제1 및 제2 실시 예와는 달리 광 투과성 베이스 소재(310) 자체에 음각(凹) 형태의 홈(320)이 형성되도록 함으로써 베이스 소재(310)로 입사되는 광 또는 베이스 소재(310)를 투과하여 출사되는 광을 확산시키고, 다른 광학부재와의 결합시 그 광학부재의 긁힘을 방지하도록 한다. 이러한 홈(320)은 이때, 다수의 홈(430)은 종래기술에서의 비드(22,33)와 같이 입사되는 광을 확산시키는 역할을 한다. 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자(300)에 형성된 홈(320)의 특성은 제1 및 제2 실시 예에서 설명한 바와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자(400)는 입사되는 광을 확산시키고 긁힘을 방지할 수 있도록 그 하방 표면에 다수의 음각(凹)형태의 홈(430)이 형성되어 있는 긁힘방지용 수지층(410)을 포함한다. 다시 말하면, 다수의 홈(430)은 종래기술에서의 비드(22,33)와 같이 입사되는 광을 확산시키는 역할을 하면서, 동시에 다른 부재와의 결합시 마찰, 충돌 등으로 인한 그 부재의 긁힘을 방지하도록 한다.
또한, 본 발명의 광학소자(400)는 상술한 긁힘방지용 수지층(410) 상에 형성된 액정패널(420)을 포함한다. 액정패널(420)은 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입하여 형성된 것으로서, 액정표시장치에서 시각적으로 화면을 표시하는 부분이다. 이러한 액정패널(420)은 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자(400)에 형성된 홈(430)의 특성은 제1, 제2 및 제3 실시 예에서 설명한 바와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자(400)는 액정표시장치에서 액정패널로 이용될 수 있다. 이와 같이 광학소자(400)가 액정표시장치에서 액정패널로 이용될 경우 입사되는 광이 홈(430)에 의해 확산되어 광 확산 효율을 향상시킬 수 있고, 나아가 그 액정패널이 다른 광학소자와 함께 접촉하여 결합되는 경우 그 다른 광학소자의 접촉부 긁힘을 예방할 수 있다.
도 11(a-c)은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 광학소자들로 이루어진 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11(a)을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치(600)는 광원(610)으로부터 입사된 광선을 확산 출사시키는 도광판(620)과 확산판(630), 확산판(630)으로부터 입사된 광을 집광시키는 하나 이상의 프리즘시트(640), 프리즘시트(640)로부터 입사된 광을 선택 반사시키는 반사편광막(650), 반사편광막(650)을 투과한 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연층(660), 위상지연층(660)을 통과한 광 중에서 선편광은 투과시키며, 원편광은 50%를 투과시키고 나머지는 흡수하는 흡수형 편광막(670) 및 시각적으로 화면을 표시하는 액정패널(680)을 포함하여 구성된다.
이때, 확산판(630), 프리즘시트(640) 및 액정패널(680) 중 적어도 어느 하나는 그 하부면에, 입사되는 광을 확산시키는 음각(凹)형태의 홈(631,443,481)이 다수 개 형성되어 있는 수지층(632,444,482)을 포함한다. 특히, 프리즘시트(640)의 경우 하부 프리즘시트(641) 상에 상부 프리즘시트(642)가 적층된 구조에서 하부 프리즘시트(641)의 프리즘이 상부 프리즘시트(642)의 하부면과 접촉하여도, 종래와 같이 상부 프리즘시트(642)의 하면으로 돌출된 비드(22,33)에 의해 진동시나 취급 부주의로 인한 하부 프리즘시트(641)의 프리즘의 긁힘, 스크래치, 갈림 등의 현상이 발생하지 않게 된다.
도 11(b) 및 도 11(c)에는 본 발명의 광학소자(630,440)가 백라이트 유닛에 적용된 일례가 도시되어 있다.
도 11(b)에서, 본 발명의 광학소자(630)은 광투과성 베이스 소재(632)의 상면에 긁힘방지용 수지층(631)이 형성되고, 그 긁힘방지용 수지층(631)의 상부에 광학미세구조층(640)이 형성된 구조를 갖는다. 또한, 도 11(c)에서, 본 발명의 광학소자(640)은 광투과성 소재(642)의 상면에는 광확산수지층(641), 하면에는 광학미세구조층(643)이 형성되고 광학미세구조층(643)의 하부에는 다른 긁힘방지용 수지층(633)이 형성된 구조를 갖는다.
이와 같이 본 발명에서는 광학소자가 백라이트 유닛에서 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 특히 광학미세구조층(640)과 접촉되는 광학소자(630)가 그 접촉되는 표면에 홈(631)이 형성되어 있어, 종래의 비드(22,33)로 인한 미세구조 산부의 긁힘, 스크래치, 갈림 발생을 방지할 수 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시형태가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
최근 들어 액정표시장치(LCD)는 휴대폰, TV, 각종 모니터와 같은 디스플레이 장치에서 그 사용폭이 점점 넓어지고 있으며 향후에도 이러한 추세는 계속될 것으로 예상된다. 액정표시장치에서 휘도는 매우 중요한 요소이므로 액정표시장치에 사 용되는 각종 광학소자들에도 휘도 개선이나 내구성을 위한 기술개발이 진행되고 있다.
이러한 측면에서 볼 때, 본 발명에 따른 액정표시장치에 사용되는 광학소자는 광확산 효율을 향상시키면서 제품의 충격이나 취급 부주의로 인해 다른 부재와의 접촉시 긁힘 등의 손상을 최소화할 수 있기 때문에 최종적으로 제품의 품질향상에 기여할 수 있다. 이러한 이유에서 본 발명의 광학소자는 향후 디스플레이 장치에서 널리 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 액정표시장치에 사용되는 광학소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 종래의 액정표시장치에서 사용되는 프리즘시트의 예시도이다.
도 4는 종래의 액정표시장치에서 사용되는 확산판의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정표시장치에 사용되는 광학소자의 개략적인 단면도이다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 홈의 개수 및 간격과 탁도에 대한 시뮬레이션을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치에 사용되는 광학소자의 개략적인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자의 사용 예이다.
도 9은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시장치에 사용되는 광학소자의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 액정표시장치에 사용되는 광학소자의 개략적인 단면도이다.
도 11(a)~(c)는 본 발명의 실시형태에 따른 광학소자의 표면에 형성된 음각구조의 예시도이다.

Claims (27)

  1. 광 투과성을 갖는 베이스 소재; 및
    상기 베이스 소재의 하면에 형성되고, 그 하방 표면에 광확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹) 형태의 홈이 형성된 긁힘방지용 수지층; 을 포함하고,
    상기 홈의 개수 및 간격은 탁도(haze)가 5~40% 범위가 되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 소재의 상면에 형성되고, 그 상방 표면에 광확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹) 형태의 홈이 형성된 또 다른 긁힘방지용 수지층; 을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 소재는 유리(glass), PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
  6. 광 투과성을 갖는 제1 베이스 소재;
    상기 제1 베이스 소재의 하면에 형성되고, 그 하방 표면에 광확산 및 긁힘방지를 위한 다수의 음각(凹) 형태의 홈이 형성된 긁힘방지용 수지층; 및
    상기 제1 베이스 소재의 상면에 형성되고 입사되는 광을 집광하는 제1 광학미세구조층; 을 포함하고,
    상기 홈의 개수 및 간격은 탁도(haze)가 5~40% 범위가 되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 긁힘방지용 수지층의 하부에 형성되며, 입사되는 광을 집광하여 출사시키는 제2 광학미세구조층; 및
    상기 제2 광학미세구조층의 하부에 형성되며, 입사되는 광을 상기 제2 광학미세구조층으로 투과하여 출사시키는 제2 베이스 소재; 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 홈의 폭은 상기 제2 광학미세구조층을 이루는 개개의 미세구조의 피치보다 작은 것을 특징으로 하는 광학소자.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광학미세구조층을 이루는 각각의 미세구조는 그 단면 투영시 삼각형상, 원호형상, 다각형상 중 어느 하나의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 광학소자.
  14. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 베이스 소재는 PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 광학소자.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈은 적어도 일부가 규칙적으로 배열된 것을 특징으로 하는 광학소자.
  18. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈은 적어도 일부가 불규칙적(random)으로 배열된 것을 특징으로 하는 광학소자.
  19. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈의 폭은 1~30㎛인 것을 특징으로 하는 광학소자.
  20. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈의 깊이는 1~30㎛인 것을 특징으로 하는 광학소자.
  21. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈 간의 거리는 1~100㎛인 것을 특징으로 하는 광학소자.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈의 단면은 반구형, 삼각형, 사각형, 사다리꼴형 중 선택된 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학소자.
  26. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 기재된 광학소자를 포함하는 백라이트 유닛.
  27. 제26항에 기재된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치.
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