KR101015996B1 - 확산비드가 구비된 광학소자, 이를 갖는 백라이트 유닛 및 액정표시장치 - Google Patents

확산비드가 구비된 광학소자, 이를 갖는 백라이트 유닛 및 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 사용되는 광학소자에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 광학소자는, 광투과성을 갖는 베이스필름; 상기 베이스필름으로 입사된 광을 실질적으로 투과 및 확산시키도록 굴절률이 상이한 내부물질 및 이 내부물질을 감싸는 외부물질로 이루어진 복수개의 확산비드와 수지가 혼합된 광학층;으로 구성된다.
따라서, 본 발명은 적절한 지름으로 이루어진 확산비드와 수지의 굴절률에 의해, 반사는 낮추면서 광의 고투과·고확산·고휘도 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
광학소자, 확산비드, 기체층, 광학층, 베이스필름.

Description

확산비드가 구비된 광학소자, 이를 갖는 백라이트 유닛 및 액정표시장치{OPTICAL ELEMENT BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL INCLUDING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 사용되는 광학소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광의 고투과·고확산·고휘도 기능의 향상을 통해 시야각을 확대할 수 있는 확산비드가 구비된 광학소자, 이를 갖는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 액정표시장치는 노트북, 퍼스널 컴퓨터 또는 TV 등의 정보용 디스플레이로서 널리 사용되는 것으로서, 이러한 액정표시장치는 수요자의 다양한 요구에 부합되도록 그 특성 또한 해가 다르게 개선되고 있다.
상기 액정표시장치는 스스로 빛을 낼 수 없기 때문에 백라이트 유닛에 의해 조광되며, 상기 백라이트 유닛은 다양한 광학계로 구성된다.
첨부된 도 1은 위에서 언급한 종래의 액정표시장치의 구성를 도시한 예시도로서, 액정표시장치는 백라이트 유닛(10)과 액정패널(20)로 구성된다. 그리고 백라이트 유닛(10)은 광원(11), 도광판(12), 반사판(13), 확산시트(14), 두 장의 프리즘시트(15)로 구성된다. 따라서, 광원(11)에서 조사된 광은, 도광판(12)을 통해 전 체 면적으로 분포된 후, 확산시트(14)를 통해 보다 균일한 밝기의 면광원으로 변형되고 프리즘시트(15)를 거치면서 집광되어 휘도가 향상된다.
이와 같은 액정표시장치에서 사용되는 광학소자는 휘도 및 확산 기능의 향상을 통해 시야각을 확대하기 위한 기술개발이 집중적으로 이루어지고 있다. 특히, 최근에는 LCD TV의 대형화와 함께 가격 인하로 인한 대중화로 인해, 여러 시청자가 동시에 시청할 수 있도록 넓은 시야각이 요구되고 있다. 예컨대, 차량에 구비된 네비게이션은 운전석과 조수석에서 동시에 볼 수 있도록 넓은 시야각을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 상기와 같이 휘도를 향상시키고 확산 기능의 향상을 통한 시야각을 확대하기 위해, 종래에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate)재로 이루어진 베이스기재 위에, 열경화성 또는 광경화성의 접착도료를 도포하고, 이 도료에 메타크릴 수지(PMMA, Polymethyl Methacrylate) 등을 포함하는 폴리머(Polymer)재로 이루어진 비드(bead)를 붙이는 방법과, 베이스기재의 재질 자체에 가스를 주입하여 기포를 형성시키는 방법이 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 폴리머재로 이루어진 비드는 베이스기재와의 굴절율에 대한 한계로 인해 고투과와 고확산 및 고휘도를 구현하는데 현실적인 문제점이 있었으며, 상기 기포를 형성시키는 방법은 기포의 형성에 대한 컨트롤이 난해할 뿐만 아니라 기포를 고르게 분포시킬 수 없어서 균일도의 저하 및 제조의 어려움으로 이어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 베이스기재와의 굴절율에 의한 광의 고투과·고확산·고휘도 기능의 향상을 통한 광의 효율 증대 및 시야각의 확대와 함께, 용이하게 제조할 수 있는 광학소자를 제공하는 데 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적은 상술한 광학소자를 갖는 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학소자는, 광투과성을 갖는 베이스필름; 상기 베이스필름으로 입사된 광을 실질적으로 투과 및 확산시키도록 굴절률이 상이한 내부물질 및 이 내부물질을 감싸는 외부물질로 이루어진 복수개의 확산비드와 수지가 혼합된 광학층;을 포함하여 구성하는 것이다.
여기서, 상기 확산비드의 내부물질과 외부물질은 0.05 내지 0.7의 굴절률 차이를 갖도록 상이한 재질로 이루어는데, 이때 상기 확산비드의 내부물질은 기체층으로 이루어지고, 상기 확산비드의 외부물질은 유리재로 이루어지는 것이 바람직하다.
선택적으로, 상기 내부물질 및 외부물질은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지되, 굴절률이 상이한 재질로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 확산비드는 입사광의 투과율이 45~90%를 이루면서 투과하는 광의 주 출사각이 30~70°로 이루어지도록 적절한 지름으로 형성되는데, 이때 상기 확산비드는 3~30㎛의 지름으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내부물질의 지름은 외부물질의 지름에 대해 0.2 내지 0.95의 비율로 이루어질 수 있다.
이러한 본 발명의 광학소자는, 상기 광학층의 노출면을 보호하도록 부착된 보호필름을 더 포함하거나, 상기 광학층의 노출면으로부터 돌출되게 수지와 혼합된 확산비드를 포함할 수 있다.
한편, 상기 수지 또는 베이스필름은 입사광을 1.4 내지 1.65의 굴절률로 굴절시키도록 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는데, 이때 베이스필름과 수지는 굴절률 차이를 갖는 서로 다른 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
다른 한편, 상기 목적을 달성하기 위한 백라이트유닛은, 상술한 확산비드가 구비된 광학소자를 갖는다.
또 다른 한편, 상기 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는, 상술한 백라이트 유닛을 구비한다.
상술한 수단에 의해 구현된 본 발명에 따르면, 적절한 지름으로 이루어진 확산비드와 수지의 굴절률에 의해, 반사는 낮추면서 광의 고투과·고확산·고휘도 기능을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따라 광의 효율 증대와 시야각을 확대할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보호필름에 의해 광학층의 노출면이 보호되며, 광학층의 노출면으로부터 노출되게 혼합된 확산비드에 의해 적층되는 광학시트와의 마찰로 인한 웨트 아웃을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 베이스필름과 수지의 서로 다른 굴절률에 의해 광의 고투과·고확산·고휘도 기능의 향상을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명인 광학소자(100)의 제1 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 광투과성을 갖는 베이스필름(110), 이 베이스필름(110)으로 입사된 광을 실질적으로 투과 및 확산시키도록 굴절률이 상이한 내부물질(122a) 및 외부물질(122b)로 이루어진 복수개의 확산비드(122)와 수지(124)가 혼합된 광학층(120)으로 구성된다.
베이스필름(110)은 두께가 엷은 막으로 형성되어 광원에서 조사된 광을 투과시키는 것으로서, 이러한 베이스필름(110)은 광 투과성이 우수한 폴리에틸렌(PE, Polyethylene), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 메타크릴 수지(PMMA, Polymethyl Methacrylate), 폴리카보네이트(PC, Poly Carbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate)를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 상술한 재료로 이루어진 베이스필름(110)은 1.40 내지 1.65의 굴절률을 갖게 된다.
확산비드(122)와 수지(Resin, 124)가 혼합된 광학층(120)은 베이스필름(110)의 상면에 구비되는데, 여기서 수지(124)는 입사된 광을 1.4 내지 1.65의 굴절률로 굴절시키도록 폴리카보네이트 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 선택적으로, 상기 수지(124)는 1.40 내지 1.65의 굴절률을 갖는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이때, 수지(124)는 베이스필름(110)과의 굴절률 차이에 의해 입사광을 확산 및 산란시키도록 서로 다른 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
확산비드(Glass Bead, 122)는 구(球) 형상으로 형성되어 광학층(120)으로 투과된 광을 확산시키는 것으로서, 이러한 확산비드(122)는 굴절률이 상이한 내부물질(122a)과 이 내부물질(122a)을 감싸는 외부물질(122b)로 이루어진다.
내부물질(122a)은 도 3a에 도시된 바와 같이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지거나, 도 3b에 도시된 바와 같이 기체층으로 이루어진다.
그리고 외부물질(122b)은 유리재 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
이러한 내부물질(122a)과 외부물질(122b)은 굴절률 차이에 의해 입사광을 투과 및 확산시키도록 서로 다른 재질로 이루어지는데, 이때 내부물질(122a)과 외부물질(122b)은 0.05 내지 0.7의 굴절률 차이를 갖도록 상이한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 3b에서와 같이 내부물질(122a)이 기체층(진공 상태의 굴절률 대략 1.0)인 경우, 외부물질(122b)은 유리재(굴절률 대략 1.52) 또는 합성수지재(굴절률 대략 1.4 내지 1.65)로 이루어지며, 도 3a에서와 같이 내부물질(122a)이 플라스틱재인 경우 외부물질(122b)은 유리재 또는 내부물질(122a)과 굴절률이 상이한 플라스틱재로 이루어지는 것이다.
여기서 언급한 상기 기체층은 진공 상태 또는 대기압 상태를 포함하는 개념임을 분명히 밝혀둔다.
첨부된 도 4a 및 4b는 기체층의 내부물질(122a)과 유리재의 외부물질(122b)로 이루어진 확산비드(122)와 수지(124)가 혼합된 광학층(120)으로 광을 조사하여 광의 투과 및 확산방향을 나타낸 것으로서, 광학층(120)으로 투과되면서 굴절된 광은, 외부물질(122b)의 하부와 내부물질(122a) 사이의 계면을 지나면서 확산된 후, 다시 외부물질(122b)의 상부와 내부물질(122a) 사이의 계면을 지나면서 한번 더 확산된다. 즉, 진공을 이루는 상기 기체층의 굴절률은 대략 1.00이고 유리재로 이루어진 외부물질(122b)의 굴절률은 대략 1.52로 이루어짐에 따라 굴절률에 대해 큰 차이를 형성하게 되며, 이같은 굴절률의 차이로 인해 광이 투과되는 각각의 계면에 서 굴절각이 커지므로, 보다 효율적인 산란 및 확산 기능을 갖게 되는 것이다.
여기서, 내부물질(122a)의 지름(d1)은 외부물질(122b)의 지름(d2)의 길이에 대해 0.2 내지 0.95의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 외부물질(122b)의 지름(d2)이 10㎛로 형성될 경우, 내부물질(122a)의 지름(d1)은 0.2㎛ 내지 9.5㎛의 범위 내에서 형성되는데, 내부물질(122a)의 지름(d1)이 0.2㎛를 이루게 되면 외부물질(122b)의 표면 두께(t)는 9.8㎛로 형성되고, 내부물질(122a)의 지름(d1)이 9.5㎛를 이루게 되면 외부물질(122a)의 표면 두께(t)는 0.5㎛로 형성되는 것이다. 이때, 내부물질(122a)의 지름(d1)이 2㎛미만으로 형성하게 되면 내부물질(122a), 특히 기체층의 부피가 작아짐에 따라 광의 확산 효과를 기대하기 어려우며, 내부물질(122a)의 지름(d1)이 9.5㎛를 초과하게 형성하면 외부물질(122b)의 표면 두께(t)가 얇아지게 되어 경도가 약해질 뿐만 아니라 제작의 어려움으로 작용하게 된다.
첨부된 도 4a 및 도 4b는 10㎛의 지름(d2)으로 형성된 확산비드(122)와 폴리카보네이트로 이루어진 수지(124)가 혼합된 광학층(120)의 하부에서 광을 조사하여, 광의 투과 및 확산 방향을 나타내도록 시뮬레이션을 실행한 결과를 나타낸 것이다. 이같은 결과에 따르면, 광학층(120)의 하부에서 조사된 광은, 베이스필름(110)의 상면에 맞닿는 광학층(120)의 하면에서 굴절된 후, 외부물질(122b)과 기체층(122a) 및 광학층(120)의 상면으로 투과되면서 확산됨을 알 수 있다.
이에 반하여, 도 5a 및 도 5b는 상술한 본 발명인 확산비드(122)의 실시예에 대한 비교예를 나타내기 위해, 10㎛의 지름(d2)으로 형성된 확산비드(122)와 폴리카보네이트로 이루어진 수지(124)가 혼합된 광학층(120)의 하부에서 광을 조사하여, 광의 투과 및 확산 방향을 나타내도록 시뮬레이션을 실행한 결과를 나타낸 것이다. 이때, 확산비드(122)의 내부에는 기체층(122a)이 없이 채워진 상태이다.
이같은 결과에 따르면, 기체층(122a)이 없는 확산비드의 굴절률은 대략 1.52이고, 폴리카보네이트로 이루어진 수지(124)는 대략 1.58의 굴절률을 가짐에 따라 굴절률에 대해 큰 차이가 없었으며, 이러한 도 5a 및 도 5b의 비교예는 광의 산란 및 확산 기능이 상술한 본 발명의 실시예에 비해 현저히 떨어짐을 알 수 있다.
확산비드(122)는 광의 투과율이 45% 내지 90%을 이루도록 적절한 지름으로 이루어지는데, 이를 위한 확산비드(122)의 지름(d2)은 3㎛ 내지 30㎛로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 확산비드의 지름은 6㎛ 내지 20㎛로 이루어지는 것이다.
첨부된 도 6 내지 도 8은 본 출원인이 확산비드(122)의 지름(d2)을 달리하면서 광의 투과 및 반사를 나타내도록 시뮬레이션을 실행한 결과이며, 도 9는 도 6 내지 도 8에 의한 시뮬레이션 결과를 수집하여 광의 투과율을 그래프로 나타낸 것이다.
여기서, 도 6은 지름(d2)이 1㎛인 확산비드(122)와 수지(메타크릴 수지, 124)가 혼합된 광학층(120)의 우측 상부에서 광원을 조사시킨 것이며, 이때 확산비드(122)는 1㎣당 151,187,900개의 밀도를 차지하게 된다. 따라서, 지름이 1㎛인 확산비드(122)를 투과하는 광 투과율은 22%이고, 반사율은 73%이며, 나머지는 흡수 또는 손실된다.
그리고 도 7은 지름(d2)이 3㎛인 확산비드(122)와 수지(메타크릴 수지, 124)가 혼합된 광학층(120)의 우측 상부에서 광원을 조사시킨 것이며, 이때 확산비드(122)는 1㎣당 5,600,000개의 밀도를 차지한다. 따라서, 지름이 3㎛인 확산비드(122)를 투과하는 광 투과율은 45%이고, 반사율은 50%이며, 나머지는 흡수 또는 손실된다.
또한, 도 8은 지름(d2)이 6㎛인 확산비드(122)와 수지(메타크릴 수지, 124)가 혼합된 광학층(120)의 우측 상부에서 광원을 조사시킨 것이며, 이때 확산비드(122)는 1㎣당 700,000개의 밀도를 차지한다. 따라서, 지름이 6㎛인 확산비드(122)를 투과하는 광 투과율은 80%이고, 반사율은 15%이며, 나머지는 흡수 또는 손실된다.
반면에, 도 10 및 도 11은 상술한 광학소자의 실시예에 대한 비교예를 나타내기 위해, 본 출원인이 시뮬레이션을 실시하여 광의 투과 및 반사를 나타낸 것이다.
여기서, 도 10은 지름(d2)이 600㎚인 확산비드(122)와 수지(메타크릴 수지, 124)가 혼합된 광학층(120)의 우측 상부에서 광원을 조사시킨 것이며, 이때 확산비드(122)는 1㎣당 7억개의 밀도를 차지하게 된다. 따라서, 광원에서 조사된 광은 지름이 600㎚인 확산비드(122)를 거의 투과하지 못하고 거의 대부분이 반사되는 것을 알 수 있다.
그리고 도 11은 지름(d2)이 800㎚인 확산비드(122)와 수지(메타크릴 수지, 124)가 혼합된 광학층(120)의 우측 상부에서 광원을 조사시킨 것이며, 이때 확산비드(122)는 1㎣당 295,358,650개의 밀도를 차지하게 된다. 따라서, 광원에서 조사된 광은 지름이 800㎚인 확산비드(122)를 거의 투과하지 못하고 대부분이 반사되는 것을 알 수 있다.
첨부된 도 12a 내지 도 12c는 본 출원인이 일반적인 광학시트에 따른 광의 출사각 및 휘도를 광 계측기로 측정된 결과를 나타낸 것이고, 도 13a 내지 도 13h는 본 발명에 의한 광학소자(100)의 광 출사각 및 휘도를 광 계측기로 측정된 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 12a 내지 도 13h에서 붉은색 영역은 고휘도를 나타낸 것이고, 파란색 영역으로 갈수록 휘도는 낮게 나타난다.
도 12a의 광학시트는 도광판으로 구현되는데, 이같은 광학시트를 투과한 광의 주 출사각은 10°를 이루게 된다. 그리고 도 12c의 광학시트는 도광판과 확산판으로 구성되는데, 이같은 광학시트를 투과한 광의 주 출사각은 50°를 이루게 된다. 또한, 도 12c의 광학시트는 도광판과 확산판 및 두 장의 프리즘시트로 구성되는데, 이같은 광학시트를 투과한 광의 출사각은 90°를 이루며, 이때의 휘도를 100%로 설정하여 도 13a 내지 도 13h를 설명한다.
도 13a는 지름(d2)이 2㎛인 확산비드(122)의 측정된 광 출사각 및 휘도를 나타낸 것으로서, 이때 광의 주 출사각은 85°를 이루면서 휘도는 80%의 값을 갖게 된다. 그리고 도 13b 내지 도 13d는 각각의 지름(d2)이 3㎛, 4㎛, 6㎛인 확산비드(122)를 측정한 것으로서, 이때의 주 출사각은 각각 70°, 60°, 60°를 이루면서 휘도는 각각 90%, 95%, 100%의 값을 갖게 된다. 또한, 도 13d 내지 도 13h는 각 각의 지름(d2)이 10㎛, 20㎛, 25㎛, 30㎛인 확산비드(122)를 측정한 것으로서, 이때의 광 출사각은 각각 55°, 50°, 40°, 30°를 이루면서 휘도는 각각 110%, 100%, 95%, 90%의 값을 갖게 된다.
아래의 표 1은 도 13a 내지 도 13h에 의한 측정 결과를 수집하여 광의 반사율, 투과율, 주 출사각, 휘도를 나타낸 것이다.
Figure 112008063833454-pat00001
이를 통해 살펴보면, 확산비드(122)의 지름(d2)이 3㎛ 내지 30㎛로 이루어질 때, 반사율은 50~5%, 투과율은 45~90%의 값을 나타내었으며, 대략 5%의 나머지는 흡수되거나 손실됨을 알 수 있다. 아울러, 확산비드(122)를 투과하는 광의 주 출사각은 70~30°를 나타내었으며, 이때의 휘도는 확산비드(122)의 지름(d2)에 따라 90%에서 115%까지 상승됨을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 특징은 3㎛ 내지 30㎛의 지름(d2)으로 이루어진 확산비드(122)를 통해, 광의 투과율을 높이면서 반사를 낮추고 휘도를 향상시키는 것이다.
즉, 확산비드(122)의 지름이 3㎛ 내지 30㎛로 이루어질 때, 기체층(122a)과의 굴절률 차이에 의한 광의 고투과·고확산·고휘도 기능을 나타내며, 이에 따라 광의 효율을 증대시키고 시야각을 확대하는 것이다. 특히, 확산비드(122)의 지름(d2)이 6㎛ 내지 20㎛로 이루어질 때, 광 투과율(71~88%)을 높이면서 적절한 주 출사각(60~50°)의 유지와 함께 휘도(100~115%)를 향상시키는 작용 및 효과가 극대화됨을 알 수 있다.
여기서, 확산비드(122)의 지름(d2)이 2㎛ 이하로 이루어지게 되면, 광 투과율이 낮아지면서 반사율이 상승되어 적절한 출사각 및 휘도를 유지할 수 없게 됨을 알 수 있다. 또한, 확산비드(122)의 지름(d2)이 30㎛를 초과하게 되면, 반사율은 낮아지면서 광 투과율은 향상되는 반면에, 적절한 출사각 및 휘도를 유지할 수 없게 된다.
한편, 첨부된 도 14는 본 발명인 광학소자(100)의 제2 실시예를 도시한 단면도로서, 본 발명의 광학소자(100)는, 광투과성을 갖는 베이스필름(110), 이 베이스필름(110)으로부터 입사된 광을 투과 및 확산시키도록 굴절률이 상이한 내부물질(122a) 및 외부물질(122b)로 이루어진 복수개의 확산비드(122)와 수지(124)가 혼합된 광학층(120), 이 광학층(120)의 노출면을 보호하도록 구비된 보호필름(130)으로 구성된다.
여기서, 보호필름(130)은 두께가 엷은 막으로 형성되어 광학층(120)의 노출된 상면에 부착되는 것으로서, 이러한 보호필름(130)은 광학층(120)을 투과하면서 굴절된 광을 그대로 투과시키도록 광 투과성을 갖는다. 따라서, 보호필름은 광 투과성이 우수한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
다른 한편, 첨부된 도 15은 본 발명인 광학소자(100)의 제3 실시예를 도시한 단면도로서, 본 발명의 광학소자(100)는, 광투과성을 갖는 베이스필름(110), 이 베이스필름(110)으로부터 입사된 광을 투과 및 확산시키도록 굴절률이 상이한 내부물질(122a) 및 외부물질(122b)로 이루어진 복수개의 확산비드(122)와 수지(124)가 혼합된 광학층(120)을 포함하되, 상기 확산비드(122)는 광학층(120)의 노출면으로부터 돌출되게 배치되는 것이다.
이같이 광학층(120)의 노출면으로 돌출된 확산비드(122)는 상부에 적층되는 광학시트와의 접촉면적을 줄이게 되므로, 광학시트와의 마찰로 인한 웨트 아웃(wet-out) 현상의 감소를 기대할 수 있게 된다.
이같이 언급한 수지(124)와 확산비드(122)의 지름에 따른 작용 및 효과는 상술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또 다른 한편, 첨부된 도 16은 상기와 같이 구성된 광학소자(100)를 갖는 액정표시장치를 도시한 예시도로서, 본 발명의 광학소자(100)를 갖는 액정표시장치는 백라이트 유닛(200)과 액정패널(300)로 구성된다.
먼저, 백라이트 유닛(200)의 기술적인 구성을 살펴보면, 광을 조사시키는 광원(210)과, 이 광원(210)에서 조사된 광을 전체 면적으로 분포시키는 도광판(220)과, 이 도광판(220)으로부터 입사된 광을 균일한 밝기의 면광원으로 변형시키는 확산시트(240)와, 이 확산시트(240)로부터 입사된 광을 집광시키는 프리즘시트(250)로 구성된다.
여기서, 본 발명의 광학소자(100)는 도 16에 도시된 바와 같이, 확산시트(240)로 구현되었으나, 필요에 따라 프리즘시트(250)로 구현될 수 있음을 분명히 밝혀둔다.
이상의 설명은 본 발명의 바람직한 몇 가지의 실시예를 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고 첨부된 청구범위 내에서 다양하게 변형할 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 광학소자의 제1 실시예를 도시한 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 확산비드를 확대 도시한 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 광학소자의 제1 실시예를 통해 광의 투과 및 확산 방향을 나타내도록 시뮬레이션을 실행한 결과를 도시한 예시도.
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b에 대한 비교예를 나타내기 위해 시뮬레이션을 실행한 결과를 도시한 예시도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 의한 확산비드의 지름을 달리하면서 광의 투과 및 반사를 나타내도록 시뮬레이션을 실행한 결과를 도시한 예시도.
도 9는 도 6 내지 도 8의 시뮬레이션 결과를 수집하여 확산비드의 지름에 따른 광의 투과율을 나타낸 그래프.
도 10 및 도 11은 도 6 내지 도 8에 대한 비교예를 나타내기 위해 시뮬레이션을 실행한 결과를 도시한 예시도.
도 12a 내지 도 12c는 일반적인 광학시트에 따른 광의 출사각 및 휘도를 광 계측기로 측정된 결과를 나타낸 예시도.
도 13a 내지 도 13h는 본 발명에 의한 광학소자의 광 출사각 및 휘도를 광 계측기로 측정된 결과를 나타낸 예시도.
도 14는 본 발명에 의한 광학소자의 제2 실시예를 도시한 단면도.
도 15는 본 발명에 의한 광학소자의 제3 실시예를 도시한 단면도.
도 16은 본 발명에 의한 액정표시장치를 도시한 예시도.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
100 : 광학소자 110 : 베이스필름
120 : 광학층 122 : 확산비드
124 : 수지 130 : 보호필름

Claims (18)

  1. 광투과성을 갖는 베이스필름;
    상기 베이스필름으로 입사된 광을 투과 및 확산시키도록 굴절률이 상이한 내부물질 및 이 내부물질을 감싸는 외부물질로 이루어진 복수개의 확산비드와 수지가 혼합된 광학층;을 포함하고,
    상기 확산비드는 입사광의 투과율이 71~88%를 이루고 투과하는 광의 주 출사각이 60~50°로 이루어지도록 6~20㎛의 지름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산비드의 내부물질과 외부물질은 0.05 내지 0.7의 굴절률 차이를 갖도록 상이한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산비드의 내부물질은 기체층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 확산비드의 외부물질은 유리재로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부물질은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 외부물질은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 내부물질과 외부물질은 굴절률 차이에 의해 입사광을 확산시키도록 서로 다른 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 4 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 내부물질의 지름은 외부물질의 지름에 대해 0.2 내지 0.95의 비율로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학층의 노출면을 보호하도록 부착된 보호필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산비드는 광학층의 노출면으로부터 돌출되게 수지와 혼합되는 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  14. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지는 입사광을 1.4 내지 1.65의 굴절률로 굴절시키도록 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 베이스필름은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 플라스틱 재료 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 베이스필름과 수지는 굴절률 차이에 의해 입사광을 확산 및 산란시키도록 서로 다른 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산비드가 구비된 광학소자.
  17. 청구항 1의 확산비드가 구비된 광학소자를 갖는 백라이트 유닛.
  18. 청구항 17의 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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