KR101070686B1 - 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기층 형성부를 포함하는 확산판 및 상기 확산판의 상부에 적층되는 프리즘 시트부를 포함하는 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공한다. 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛은 광원으로부터 입사된 빛이 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 출사되고, 광손실 없이 전체적인 휘도를 상승시킬 수 있으며, 백라이트 유닛의 제조 공정시간 및 공정에서의 불량률을 현저히 낮춰 생산원가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

확산판, 공기층 형성부, 복합시트, 백라이트 유닛

Description

액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛{Composite Sheet for LCD, and Backlight Unit Using The Same}

본 발명은 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 확산판 상부에 공기층 형성부를 형성하여 광원으로부터 입사된 빛이 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 출사되고, 휘도가 향상된 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전기소자로, 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 필요로 하지만 소비전력이 적고 휴대용으로 편리해 널리 사용되는 평판 디스플레이이다.

액정디스플레이를 구현하기 위해서 백라이트 유닛(BLU)의 휘도와 균일한 조명을 위한 도광판(LGP: Light Guiding Panel), 광원에서 나오는 빛을 면을 따라 확산시켜 화면 전체적으로 색상 및 밝기를 균일하게 하기 위한 확산판(LDP: Light Diffusion Plate) 및 LCD 휘도를 향상시키기 위한 프리즘 시트(Prism Sheet)를 각각의 공정으로 제조하여 이를 순차적으로 적층하는 것에 의해서 백라이트 유닛 및 액정디스플레이 장치를 구성한다.

도 1은 종래의 확산판 및 프리즘시트의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 확산판 및 프리즘시트의 적층 구조는 확산판(1) 위에 프리즘시트(2)가 적층된 구조로 이루어진다. 그러나, 종래의 백라이트 유닛은 광원에서 출사된 광선이 확산판(1)을 통해 외부로 확산되는 람베르시안 광(Lambertian Light)으로 변환되어 균일도를 향상시키나, 광 강도(Light Intensity)는 낮아지게 된다. 이를 해결하기 위하여 집광 기능을 가지는 프리즘시트를 별도로 구성한다. 하지만, 이 때 확산판과 프리즘시트를 별도로 제조하여 사용하기 때문에 대형 백라이트 유닛에 종래의 확산판 및 프리즘시트의 적층 구조를 적용할 경우 각 필름의 배치 이동에 따른 불량률이 증가하고, 각 부품의 개별 생산에 따른 제조비용이 높고, 제조기간이 오래 걸린다는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 현상을 방지하기 위하여 확산판의 상부면에 프리즘패턴을 형성하는 것을 고려할 수 있으나, 확산판에 프리즘패턴을 생성시키기 어렵고, 판상의 확산판의 상부에 프리즘패턴의 인쇄 자체가 어렵다는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 최근 백라이트 유닛용 광학 재료를 일체화하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구의 결과로 제안된 기술로는 형상화된 프리즘 시트의 밸리(Valley)부에 확산 구조체를 형성하는 기술, 확산판을 도광판의 상하에 코팅한 후 최상부에 프리즘 형상을 형성시키는 기술, 프리즘시트층과 확산층을 혼합한 구조로 형성하는 기술 또는 확산판 내부에 반사층을 포함시켜 접착제에 의해 층 을 부착시키는 기술 등이 있다. 그러나, 상기 기술들은 제조원가가 상승하거나 공정이 복잡하고, 특히 디스플레이에 휘도가 낮아지거나 원하지 않는 지향각을 가진다는 문제점이 있었다.

본 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위해 확산판 상부에 공기층 형성부를 형성하여 광원으로부터 입사된 빛이 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 출사되고, 전체적인 휘도를 상승시킬 수 있으며, 공정 시간 및 불량률을 현저히 낮춰 생산원가를 절감할 수 있는 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 확산판 상부에 공기층 형성부를 형성하여 광원으로부터 입사된 빛이 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 출사되는 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 출사 광선의 손실을 최소화하여 전체적인 휘도를 상승시킬 수 있는 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정 시간 및 불량률을 현저히 낮춰 생산원가를 절감할 수 있는 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트는 공기층 형성부를 포함하는 확산판 및 상기 확산판의 상부에 적층되는 프리즘 시트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 확산판의 공기층 형성부는 반구형, 반타원 구형, 사다리형 또는 스트라이프(Stripe)형의 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트를 이용한 백라이트 유닛은 광원, 상기 광원으로부터 입사된 빛을 면광원으로 출사하는 도광판, 상기 도광판의 상부에 적층되고, 공기층 형성부를 포함하는 확산판 및 상기 확산판의 상부에 적층되는 프리즘 시트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 확산판의 공기층 형성부는 반구형, 반타원 구형, 사다리형 또는 스트라이프(Stripe)형의 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 백라이트 유닛은 도광판의 광출사방향의 반대면에 복수개의 반사렌즈들이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 백라이트 유닛은 복수개의 반사렌즈의 저부에 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 확산판 상부에 공기층 형성부를 형성하여 광원으로부터 입사된 빛이 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 출사되고, 광손실 없이 전체적인 휘도를 상승시킬 수 있으며, 공정 시간 및 불량률을 현저히 낮춰 생산원가를 절감할 수 있는 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는 발명의 효과를 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 상세히 설명하지만, 본 발명이 후술하는 내용에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있 을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 확산판(410)은 그 상부에 공기층 형성부(411)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 확산판(410)은 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: Poly Methyl MethAcrylate), 메타크릴레이트 스티렌(MS: Methacrylate Styrene), 폴리스티렌(PS: Polystyrene) 또는 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate)를 사용한다. 더욱 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: Poly Methyl MethAcrylate) 또는 내열 폴리스티렌(PS)를 사용한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공기층을 가지는 확산판(410)은 렌즈 형태의 공기층을 가지고 있기 때문에 광선이 도 1에 도시된 종래의 확산판과 달리 목적하는 방향으로 광선을 출사시킬 수 있다. 따라서, 집광이 주목적인 프리즘시트부(420)를 통해 시야각 방향으로 출사되어 광손실이 적어지고 이를 통해서 보다 높은 휘도를 나타낸다. 또한, 복합시트를 형성하는 경우 프리즘층과 확산층과의 중간에 공기층을 형성하여 보다 균일한 휘도를 가지도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 확산판(410)의 상부에 형성된 공기층 형성부(411)는 확산판(410)이 적층되는 경우 공기층을 형성하기 위한 것으로, 그 형상에 대한 제한이 없다. 상기 공기층 형성부(411)의 형상은 반구형, 반타원 구형 또는 사다리형이 확산판(410)의 평면과 수평하게 연장된 스트라이프(Stripe)형으로 구성하는 것이 바람직하다. 그러나, 공기층 형성부(411)의 형상은 하나의 예시일 뿐 본 발명의 사상 및 효과를 발현할 수 있는 확산판(410)의 형상 중 당업자가 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 형상은 모두 본 발명의 기술범위에 포함된다고 볼 것이다.

본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트(400)는 확산판(410), 공기층 형성부(411) 및 프리즘시트부(420)를 포함한다. 액정디스플레이용 복합시트(400)는 롤투롤(Roll to Roll)법 또는 패턴시트 부착법에 의하여 연속적인 단일 공정으로 생산되기 때문에 불량률이 적고, 제조원가를 낮출 수 있다는 이점이 있다. 또한, 확산판(410)으로 입사된 빛은 상술한 바와 같이 공기층 형성부(411)을 통하여 전체 디스플레이 면에 대한 균일한 조사를 가능하게 하므로, 확산판(410) 및 공기층 형성부(411)을 통하여 방출된 빛은 프리즘시트부(420)를 통하여 균일하게 출사된다.

도 3은 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트를 이용한 엣지(Edge)형 백라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트를 이용한 엣지(Edge)형 백라이트 유닛은 반사렌즈(210), 도광판(300), 복합시트(400) 및 광원(600)을 포함하고, 여기에 반사판(100)을 더 포함할 수 있다.

광원(600)에서 방출된 빛은 도광판(300)의 일측면을 통해 도광판(300)의 내측으로 입사된다. 도광판(300)의 일측면을 통해 입사된 빛의 일부는 도광판(300)의 출사면 방향으로 진행하여 도광판(300) 및 확산판(410) 사이의 에어갭(Airgap)을 거쳐 확산판(410)의 내부로 입사된다. 이 때 입사된 광선은 렌즈 형상 공기층의 효과에 의해 광선이 집광되는 방향으로 광선의 진행방향을 변경시켜 광손실을 최소화하여 높은 휘도를 나타낼 수 있게 한다.

입사각이 임계각보다 큰 빛은 확산판(410)과 공기층 형성부(411)의 경계면에서 전반사되어 광원(600)과 멀리 떨어진 방향으로 진행하게 되고, 입사각이 임계각보다 작은 빛은 확산판(410)에 의해 광출사 방향으로 확산된다.

또한, 광원(600)에서 방출된 빛의 일부와 확산판(410)과 공기층 형성부(411)의 경계면에서 반사된 빛의 일부는 도광판(300)의 하부의 적층된 반사렌즈(210) 및/또는 반사판(100)에 의하여 굴절되면서 광출사 방향으로 출사된다.

상기 수직방향의 빛 및 확산판(410)에 의해 확산된 빛은 프리즘시트부(420)에 의해 정면광으로 굴절되어 면광원으로 출사된다. 따라서, 상기 프리즘패턴 상에 LCD 패널을 적층하게 되면 액정디스플레이의 전체적인 휘도가 상승되고, 전체 디스플레이 면에 대하여 균일한 휘도를 가지게 되는 것이다.

도 4는 종래기술에 따른 액정디스플레이와 본 발명에 따른 액정디스플레이의 이미지를 비교한 사진이다.

도 4에 도시된 바와 같이 첫 번째(①) 사진은 종래의 확산제를 도포한 확산판을 사용하였을 때의 사진으로, 광원에서 가까운 부분에서 휘도가 높아지는 현상(핫-스팟 현상)이 발생하는 문제점이 있고, 두 번째(②) 사진은 프리즘 형상을 도광판에 직접 형성하였을 때의 사진으로, 휘선이 강하고, 대광부에 황변 현상이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 세 번째(③) 사진은 프리즘 시트의 패턴을 보정하였을 때의 사진으로, 입광부의 핫-스팟 현상이 발생한다는 문제점이 있고, 네 번째(④) 사진은 전체 필름에 대한 굴절률을 보정하였을 때의 사진으로, 균일도는 개선되었지만, 굴절율의 차이에 따른 황변현상이 심해진다는 문제점이 있다.

마지막 사진은 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트를 이용하여 백라이트 유닛을 제조한 후 액정디스플레이 장치에 적용하였을 때의 사진으로 휘선 및 핫-스팟의 발생이 없고, 황변 현상이 거의 없으며, 균일도가 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.

도 5는 종래기술에 따른 액정디스플레이와 본 발명에 따른 액정디스플레이의 휘도 상승률을 비교한 단면도이다.

종래의 확산판만을 사용하였을 때의 휘도를 100%로 정의하였을 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 5 (A)는 종래의 확산판의 상부에 프리즘 시트를 형성한 것으로, 118%의 향상된 휘도를 나타냄을 알 수 있다. 또한, 도 5 (B)는 종래의 확산판에 격자형의 공기층 형성부를 적층한 후 그 상부에 프리즘 시트를 형성한 것으로, 도 5 (A)와 동일한 118%의 향상된 휘도를 나타냄을 알 수 있다. 그 이유는 도 5 (B)의 경우에 격자형 공기층 형성부를 형성하였음에도 불구하고, 격자 내부에서의 광선의 전반사로 인하여 전체적인 디스플레이의 휘도 향상효과는 발생하지 않았음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 공기층 형성부를 포함하는 확산판의 상부에 프리즘 시트를 형성하여 복합시트를 제조한 경우인 도 5 (C)는 129%의 향상된 휘도를 나타냄을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛은 전체적인 휘도가 향상되고, 전체 디스플레이면에 대한 휘도의 균일성이 유지되며, 직하형 백라이트 유닛뿐만 아니라 엣지형 백라이트 유닛에서도 휘선 및 핫-스팟이 없는 고품위의 LCD 제품을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 단일 연속 공정 으로 생산된 복합시트로 제조되어 불량률이 낮고, 생산시간 및 생산비용에서 이점이 있는 액정디스플레이 제품을 생산할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래의 확산판 및 프리즘시트의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 단면도

도 2는 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트를 개략적으로 나타낸 단면도

도 3은 본 발명에 따른 액정디스플레이용 복합시트를 이용한 엣지(Edge)형 백라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도

도 4는 종래기술에 따른 액정디스플레이와 본 발명에 따른 액정디스플레이의 이미지를 비교한 사진

도 5는 종래기술에 따른 액정디스플레이와 본 발명에 따른 액정디스플레이의 휘도 상승률을 비교한 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 반사판 210: 반사렌즈

300: 도광판 400: 복합시트

410: 확산판 411: 공기층 형성부

420: 프리즘시트부 600: 광원

Claims (6)

1. 공기층 형성부를 포함하는 확산판; 및

   상기 확산판의 상부에 적층되는 프리즘 시트부;

   를 포함하고, 상기 확산판의 공기층 형성부는 반구형, 반타원 구형, 사다리형 또는 스트라이프(Stripe)형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이용 복합시트.
2. 삭제
3. 광원;

   상기 광원으로부터 입사된 빛을 면광원으로 출사하는 도광판;

   상기 도광판의 상부에 적층되고, 공기층 형성부를 포함하는 확산판; 및

   상기 확산판의 상부에 적층되는 프리즘 시트부;

   를 포함하고, 상기 확산판의 공기층 형성부는 반구형, 반타원 구형, 사다리형 또는 스트라이프(Stripe)형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이용 복합시트를 이용한 백라이트 유닛.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은 도광판의 광출사방향의 반대면에 복수개의 반사렌즈들이 형성된 것을 특징으로 하는 액정디스플레이용 복합시트를 이용한 백라이트 유닛.
6. 제5항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은 복수개의 반사렌즈의 저부에 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이용 복합시트를 이용한 백라이트 유닛.

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