KR100963676B1 - 정면휘도 및 시야각이 개선된 프리즘 시트, 이를 채용한백라이트 유니트, 및 상기 백라이트 유니트를 구비한액정표시장치 - Google Patents

정면휘도 및 시야각이 개선된 프리즘 시트, 이를 채용한백라이트 유니트, 및 상기 백라이트 유니트를 구비한액정표시장치 Download PDF

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Abstract

정면휘도 및 시야각이 개선된 프리즘 시트, 이를 채용한 백라이트 유니트, 및 상기 백라이트 유니트를 구비한 액정표시장치가 개시된다. 개시된 프리즘 시트는, 투명기판 및 상기 투명기판 상에 배치된 프리즘 산을 구비하고, 상기 프리즘 산의 굴절률(n)과 밑각(θ)은 1 ≤ n/sinθ ≤ 4의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 개시된 프리즘 시트는 정면휘도 및 시야각이 개선될 수 있다. 또한, 상기 프리즘 시트를 채용한 백라이트 유니트와 액정표시장치가 제공될 수 있다.

Description

정면휘도 및 시야각이 개선된 프리즘 시트, 이를 채용한 백라이트 유니트, 및 상기 백라이트 유니트를 구비한 액정표시장치{Prism sheet with improved front brightness and viewing angle, back light unit having the prism sheet, and liquid crystal display device having the back light unit}
본 발명은 프리즘 시트, 상기 프리즘 시트를 채용한 백라이트 유니트, 및 상기 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리즘 산의 굴절율과 밑각의 상대적인 크기를 조절함으로써 정면휘도와 시야각이 개선된 프리즘 시트, 상기 프리즘 시트를 채용한 백라이트 유니트, 및 상기 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근, 박형화, 소형화 및 저소비전력화 등이 요망되는 노트북 컴퓨터, 텔레비전 또는 휴대전화 등에 사용되는 평판 표시장치(Flat panel display device)로서, 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP), 전계방출 디스플레이 장치(field emission display device: FED), 박막 트랜지스터 액정표시장치(thin film transistor liquid crystal display device: TFT-LCD) 등이 개발되었고, 이들 중 색 재현성이 우수하고 박형인 액정표시장치가 가장 활발히 연구되고 있다.
상기 평판 표시장치 중 PDP 및 FED는 자체적으로 발광할 수 있으나, 액정표시장치는 그 자체로는 발광체가 아니기 때문에, 보조광원인 백라이트 유니트를 이용하여 광을 조사함으로써 화상 표시가 가능하도록 되어 있다. 상기 백라이트 유니트는 광을 조사하되, 화면 전체를 균일하게 조사해야 한다는 요구에 부응하도록, 엣지형 또는 직하형이라고 불리는 면광원의 구조를 가진다.
상기 백라이트 유니트는 광의 출사각을 조절하는 방식으로 액정표시패널의 평면에 광을 집광시키는 프리즘 시트를 구비한다. 이러한 프리즘 시트는 높은 집광 효율, 넓은 시야각, 모아레 현상 방지, 다른 필름과의 광학적 결합(wet out) 방지 등 다양한 설계 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있는데, 각각의 설계 목적에 따라 프리즘 산의 형태 및 산 경사면의 각도 등 다양한 설계치의 변형 및 조합들이 가능하다. 종래의 프리즘 시트는 프리즘 산의 높이나 각도를 변화시키는 방법에 의해 프리즘 시트의 기본 성능을 향상시킨 것이 대부분이다.
본 발명은 프리즘 산의 굴절율과 밑각의 상대적인 크기를 조절함으로써 정면휘도와 시야각이 개선된 프리즘 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 소정의 반복주기를 갖는 길이방향 웨이브 패턴의 프리즘 산을 추가로 구비함으로써 생산수율이 향상된 프리즘 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 프리즘 시트를 채용한 백라이트 유니트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 백라이트 유니트를 구비함으로써 정면휘도 및 시야각이 개선되고 침윤 현상과 모아레 현상이 방지된 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
투명기판; 및
상기 투명기판 상에 배치된 프리즘 산을 구비하고,
상기 프리즘 산의 굴절률(n)과 밑각(θ)은 하기 조건을 만족하는 프리즘 시트를 제공한다.
1 ≤ n/sinθ ≤ 4
본 발명의 한 구현예에 따르면, 상기 굴절률(n)은 1.5 내지 1.7이고, 상기 밑각(θ)은 30 내지 60°이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 프리즘 산은 삼각형 형상의 단면을 갖는다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 프리즘 산은 꼭지각이 60 내지 115°이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 프리즘 산은 밑변의 길이가 10㎛ 내지 1mm이고, 높이가 5 내지 600㎛이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 프리즘 산은 길이방향 웨이브 패턴을 가지며, 상기 길이방향 웨이브 패턴은 상기 프리즘 산의 높이가 길이에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 변화하도록 형상화된다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 길이방향 웨이브 패턴은 상기 프리즘 산의 폭이 길이에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 변화하도록 형상화된다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 길이방향 웨이브 패턴의 반복주기는 상기 프리즘 산의 평균 높이의 50 내지 100배이다.
또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
상기 구현예들 중 어느 한 구현예에 따른 프리즘 시트를 구비하는 백라이트 유니트를 제공한다.
또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
상기 구현예에 따른 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 프리즘 산의 굴절율과 밑각의 상대적인 크기를 조절함으로써 정면휘도와 시야각이 개선된 프리즘 시트가 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 소정의 반복주기를 갖는 길이방향 웨이브 패턴의 프리즘 산을 추가로 구비함으로써 생산수율이 향상된 프리즘 시트가 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 상기 프리즘 시트를 채용한 백라이트 유니트가 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 상기 백라이트 유니트를 구비함으로써 정면휘도 및 시야각이 개선되고 침윤 현상과 모아레 현상이 방지된 액정표시장치가 제공될 수 있다.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 프리즘 시트에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 프리즘 시트를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 프리즘 산의 일부를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 3은 프리즘 산의 폭방향 단면을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 한 구현예에 따른 프리즘 시트(10)는 투명기판(11) 및 프리즘 산(12)을 구비한다.
투명기판(11)은 폴리에스테르 수지 등의 재질로 형성되어 이에 입사되는 광을 투과시키는 역할을 수행한다.
프리즘 산(12)은 투명기판(11)상에 배치되어 투명기판(11)을 통해 입사되는 광을 액정표시패널(미도시)의 평면으로 집광시키는 역할을 수행한다. 프리즘 산(12)은 투명기판(11)과 같은 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 프리즘 시트(10)에서, 상기 프리즘 산(12)의 굴절률(n)과 밑각(θ)은 하기 조건을 만족한다.
1 ≤ n/sinθ ≤ 4
여기서, 굴절률(n)은 1.5 내지 1.7이고, 밑각(θ)은 30 내지 60°인 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 n/sinθ 값이 상기 범위를 만족하는 조건하에서 다양한 굴절률(n) 및 시야각(θ)의 조합을 갖는 프리즘 시트를 제조할 수 있다. 상기 n/sinθ 값이 1 미만인 프리즘 시트(10)는 실제로 제조하기가 어렵고, 상기 n/sinθ 값이 4를 초과하게 되면 충분한 정면휘도 및 시야각을 얻기가 어려우므로 바람직하지 않다. 이에 관해서는 실시예들을 참조하여 뒤에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
상기 식에서 밑각(θ)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 프리즘 산(12)의 폭방향 단면에 있어서의 밑변, 즉 투명기판(11)의 평면과 접하는 프리즘 산(12)의 한 변의 양 끝각을 의미한다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 두 개의 밑각(θ)의 크기가 서로 같다.
또한, 상기 프리즘 산(12)은 삼각형 형상의 단면을 가지는 것이 바람직하며, 그 밑변의 길이가 25㎛ 내지 1mm이고, 높이가 5 내지 600㎛이며, 꼭지각이 60 내지 115°인 것이 바람직하다. 여기서, 꼭지각이란 프리즘 산(12)의 폭방향 단면에 있어서 밑변과 마주보는 프리즘 산(12)의 각을 의미한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 프리즘 산(12)은 사각형, 오각형, 아치 형상 등 다른 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다.
또한 프리즘 산(12)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 길이방향 웨이브 패턴(lengthwise wave pattern)을 갖도록 형상화되는 것이 바람직하다. 본 구현예에서, 상기 길이방향 웨이브 패턴은 프리즘 산(12)의 높이가 길이에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 변화하도록 형상화된다. 이와 같이 프리즘 산(12)을 형상화함으로써, 프리즘 시트(10)상에 적층되는 다른 광학필름(미도시)과 프리즘 산(12)과의 접촉 표면적을 줄여 이물질의 혼입, 접촉에 의한 스크래치(scratch), 및 사용자의 불량 시인성을 줄여 제품의 불량률을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 침윤(wet out) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 프리즘 산(12)이 길이방향 웨이브 패턴으로 형상화됨으로써 액정표시패널(미도시)의 RGB 패턴과의 광학적 중첩이 감소하거나 배제되어 모아레 현상이 감소하거나 방지되는 효과도 얻을 수 있다.
이러한 프리즘 산(12)은, 그 웨이브 패턴이 프리즘 산(12)의 평균 높이(havg)의 50 내지 100배인 반복주기(RP)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 구현예에서, 상기 길이방향 웨이브 패턴은 프리즘 산(12)의 높이뿐만 아니라 그 폭도 길이에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 변화하도록 형상화된다. 도 2에서 ℓmax, ℓmin은 각각 프리즘 산(12)의 밑변의 최대 길이 및 최소 길이를 나 타낸다. 상기 프리즘 산(12)의 폭은, 구체적으로 프리즘 산(12)의 높이 방향과 수직한 방향의 폭을 가리킨다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~9
도 1과 유사한 구성을 갖는 프리즘 시트에 대하여 하기와 같이 시뮬레이션 테스트를 수행함으로써 프리즘 산의 굴절률(n)과 밑각(θ)의 상대적인 크기에 따른 상대 정면휘도 및 시야각의 변화를 조사하여, 그 결과를 표 1 및 도 4a~4c에 각각 나타내었다.
(사용한 시뮬레이션 소프트웨어)
컴퓨터 시뮬레이션을 위한 소프트웨어로서 Optical Research Association 사의 LightTools 6.0을 사용하였다.
(시뮬레이션 파라미터)
● Number of Ray: 3,000,000 Rays
● Ray Power Threshold: 0.001
● Source Total Power: 1 lumen
● Angular distribution of Source: Lambertian
(대상 프리즘 시트)
● 가로 x 세로: 12.7cm x 8.89cm
● 프리즘 산의 높이: 24.5~26.5㎛
● 프리즘 산의 밑변의 길이: 48~52㎛
● 길이방향 웨이브 패턴의 반복주기: 1,500㎛
● 투명기판의 굴절율: 1.59
● 프리즘 산의 굴절율(n): 1.48, 1.54, 1.60, 1.455, 1.625
● 프리즘 산의 밑각(θ): 37.93, 40, 45, 50, 52.07°
● Reference: 3M사의 Vikuiti BEF II 90/50
비교예 1
프리즘 산의 굴절율(n)과 프리즘 산의 밑각(θ)을 각각 1.54 및 20°로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1~9와 동일한 방법으로 시뮬레이션 테스트를 수행하였으며, 그 결과를 표 1 및 도 4a~4c에 각각 나타내었다.
실시예 또는 비교예 프리즘 산의 굴절률(n) 프리즘 산의 밑각(θ), [°] n/sinθ 상대 정면휘도 시야각, [°]
실시예 1 1.54 37.9289 2.501 0.913 80.812
실시예 2 1.48 40 2.302 0.891 82.22
실시예 3 1.6 40 2.489 0.9813 76.029
실시예 4 1.45515 45 2.058 0.8677 80.18
실시예 5 1.54 45 2.178 0.9618 73.359
실시예 6 1.62485 45 2.298 1.071 62.84
실시예 7 1.48 50 1.932 0.8388 76.36
실시예 8 1.6 50 3.216 0.9079 60.856
실시예 9 1.54 52.0711 1.954 0.8621 63.949
비교예 1 1.54 20 4.5 0.707 105.90
Reference - - - 1.000 67.72
상기 표 1에서 상대 정면휘도란 실시예 1~9의 각 프리즘 시트를 장착한 경우의 정면휘도를 Reference 프리즘 시트(즉, BEF II)를 장착한 경우의 정면휘도로 나누어 줌으로써 얻은 값을 의미한다.
표 1 및 도 4a~4c를 참조하면, n/sinθ 값이 1~4의 범위를 벗어나게 되면 상대 정면휘도 및 시야각 중 적어도 하나가 지나치게 저하된다는 사실을 확인할 수 있다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 프리즘 시트를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 프리즘 산의 일부를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 3은 프리즘 산의 폭방향 단면을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 프리즘 산의 굴절률과 밑각의 상대적인 크기 변화에 따른 상대 정면휘도 및 시야각의 변화를 그래프로 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 프리즘 시트 11: 투명기판
12: 프리즘 산 n: 프리즘 산의 굴절률
θ: 프리즘 산의 밑각 RP: 프리즘 산 웨이브 패턴의 반복주기

Claims (10)

  1. 투명기판; 및
    상기 투명기판 상에 배치된 프리즘 산을 구비하고,
    상기 프리즘 산은 길이방향 웨이브 패턴을 가지며, 상기 길이방향 웨이브 패턴은 상기 프리즘 산의 폭이 길이에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 변화하도록 형상화되고,
    상기 프리즘 산의 굴절률(n)과 밑각(θ)은 하기 조건을 만족하는 프리즘 시트.
    1 ≤ n/sinθ ≤ 4
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴절률(n)은 1.5 내지 1.7이고, 상기 밑각(θ)은 30 내지 60°인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프리즘 산은 삼각형 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리즘 산은 꼭지각이 60 내지 115°인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프리즘 산은 밑변의 길이가 10㎛ 내지 1mm이고, 높이가 5 내지 600㎛인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 길이방향 웨이브 패턴은 상기 프리즘 산의 높이가 길이에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 변화하도록 형상화된 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 길이방향 웨이브 패턴의 반복주기는 상기 프리즘 산의 평균 높이의 50 내지 100배인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  9. 제1항 내지 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 프리즘 시트를 구비하는 백라이트 유니트.
  10. 제9항에 따른 백라이트 유니트를 구비하는 액정표시장치.
KR1020080071907A 2008-07-23 2008-07-23 정면휘도 및 시야각이 개선된 프리즘 시트, 이를 채용한백라이트 유니트, 및 상기 백라이트 유니트를 구비한액정표시장치 KR100963676B1 (ko)

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