KR101168416B1 - Optical Sheet and Back Light Unit using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광효율을 높이도록 한 광학시트에 관한 것이다. The present invention relates to an optical sheet to increase the light efficiency.
이 광학시트는 투명한 베이스필름과; 상기 베이스필름 상에 형성되고 상부에 통공 또는 홈을 가지는 볼록렌즈 형태의 다수의 마이크로 렌즈, 또는 상기 베이스필름 상에 형성되고 상부에 홈이 형성된 볼록렌즈 형태의 다수의 렌티큘러 렌즈를 구비한다. The optical sheet includes a transparent base film; A plurality of micro-lenses in the form of convex lenses formed on the base film and having a hole or a groove thereon, or a plurality of lenticular lenses in the form of convex lenses formed on the base film and the groove is formed on the base film.
Description
도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device.
도 2는 도 1에 도시된 광학시트들의 구성을 보여 주는 단면도. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical sheets shown in FIG.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트유닛을 보여 주는 단면도. 3 is a cross-sectional view showing a backlight unit according to the present invention.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 광학시트의 제1 실시예를 나타내는 평면도 및 단면도. 4 and 5 are a plan view and a cross-sectional view showing a first embodiment of the optical sheet shown in FIG.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 도넛형 마이크로 렌즈를 빛이 통과할 때 그 빛의 확산효과를 보여 주는 도면.FIG. 6 is a view showing a light diffusion effect when light passes through the donut-shaped microlens shown in FIGS. 4 and 5.
도 7은 도넛형 마이크로 렌즈에 형성된 통공 또는 홈의 여러 형상을 보여 주는 도면.7 is a view showing various shapes of a through hole or a groove formed in the donut-shaped micro lens.
도 8 및 도 9는 도넛형 마이크로 렌즈의 배치를 나타내는 도면.8 and 9 are views showing the arrangement of a donut type micro lens.
도 10 및 도 11은 도 3에 도시된 광학시트의 제2 실시예를 나타내는 평면도 및 단면도. 10 and 11 are plan and cross-sectional views showing a second embodiment of the optical sheet shown in FIG.
도 12는 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 광학시트의 집광 및 확산 효과를 보여 주는 시뮬레이션 결과 도면들. 12 is a simulation result diagram showing the light collecting and diffusing effects of the optical sheet according to the second and third embodiments of the present invention.
도 13은 홈이나 통공이 형성되지 않은 볼록렌즈의 집광효과를 보여 주는 시뮬레이션 결과 도면. FIG. 13 is a simulation result view showing a light condensing effect of a convex lens in which grooves or holes are not formed. FIG.
도 14 및 도 15는 도 3에 도시된 광학시트의 제3 실시예를 나타내는 사시도들. 14 and 15 are perspective views showing a third embodiment of the optical sheet shown in FIG.
도 16은 홈 단면의 여러 유형을 나타내는 도면. 16 shows several types of groove cross sections.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉Description of the Related Art
11 : 액정표시패널 12, 32 : 보텀커버11
13 : 확산판 14, 33 : 광학시트13: diffuser 14, 33: optical sheet
41, 51, 101 : 통공, 홈 42, 52, 102 : 마이크로 렌즈41, 51, 101: through hole,
43, 53, 103 : 베이스필름43, 53, 103: base film
본 발명은 광효율을 높이도록 한 광학시트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 광학시트를 이용하여 백라이트유닛에 필요한 광학 부품 수를 줄이도록 한 백라이트유닛에 관한 것이다.The present invention relates to an optical sheet to increase the light efficiency. In addition, the present invention relates to a backlight unit to reduce the number of optical components required for the backlight unit by using the optical sheet.
일반적으로, 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표 시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 이 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 백라이트유닛(Back light)으로부터 조사되는 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.In general, the liquid crystal display device has a trend that the application range is gradually widened due to the characteristics such as light weight, thin, low power consumption. According to this trend, the liquid crystal table market value is used for office automation equipment, audio / video equipment and the like. The liquid crystal display device displays a desired image on a screen by adjusting a transmission amount of light emitted from a backlight unit according to a signal applied to a plurality of control switches arranged in a matrix form.
이와 같은 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트유닛과 같은 별도의 광원이 필요하다. Since the liquid crystal display device is not a self-luminous display device, a separate light source such as a backlight unit is required.
백라이트유닛은 광원의 위치에 따라 직하형 방식과 에지형 방식 등이 있다. 에지형 백라이트유닛은 액정표시장치의 일측 가장자리에 광원을 설치하고, 그 광원으로부터 입사되는 빛을 도광판과 다수의 광학시트를 통해 액정표시패널에 조사한다. 직하형 백라이트는 액정표시장치의 바로 아래에 다수의 광원을 배치하고, 그 광원들로부터 입사되는 빛을 확산판과 다수의 광학시트를 통해 액정표시패널에 조사한다. The backlight unit includes a direct type and an edge type according to the position of the light source. The edge type backlight unit installs a light source at one edge of the liquid crystal display device, and irradiates the liquid crystal display panel with light incident from the light source through the light guide plate and the plurality of optical sheets. In the direct type backlight, a plurality of light sources are disposed directly below the liquid crystal display, and light incident from the light sources is irradiated onto the liquid crystal display panel through the diffusion plate and the plurality of optical sheets.
최근에는 에지형 방식에 비하여 휘도, 광균일도, 색순도가 높은 직하형 방식의 백라이트가 LCD TV를 중심으로 더 많이 이용되고 있다. Recently, the direct type backlight having higher luminance, light uniformity and color purity than the edge type has been used more mainly in LCD TVs.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치는 화상을 표시하기 위한 액정표시패널(11)과, 액정표시패널(11)에 광을 조사하기 위한 백라이트유닛(10)을 구비한다.Referring to FIG. 1, a conventional liquid crystal display device includes a liquid
액정표시패널(11)은 다수의 데이터라인들과 다수의 스캔라인들이 교차되게 배열되고 상부 및 하부기판의 사이에 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix)형태로 배열된다. 또한, 액정표시패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 형성된다. 다수의 데이터라인들과 다수의 스캔라인들의 교차부에는 스캔신호에 응답하여 화소전극에 인가될 데이터전압을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터들(Thin Film Transister : TFT)이 형성된다. 이러한 액정표시패널에는 테이프 케리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP)를 통해 게이트 드라이브 집적회로들과 데이터 드라이브 집적회로들이 전기적으로 접속된다. In the liquid
백라이트유닛(10)은 다수의 램프들(15), 보텀커버(12), 확산판(13), 및 다수의 광학시트들(14)을 포함한다. The
램프들(15)은 도시하지 않은 인버터로부터의 교류 고전압에 의해 발광되어 확산판(13) 쪽으로 광을 발생한다. The
보텀커버(12)는 다수의 램프들(15)이 안쪽 공간에 수납되는 용기 구조로 제작되고, 그 안쪽 공간의 저면 및 측면에는 반사판이 형성된다. The
확산판(13)은 보텀 커버(13)와 함께 조립된다. 이 확산판(13)은 다수의 비드들(beads)을 포함하고 그 비드들을 이용하여 램프들(15)을 경유하여 입사되는 광을 산란시켜 액정표시패널(11)의 표시면에서 램프들(15)의 위치와 램프들(15) 사이의 위치에서 휘도 차이가 나지 않게 한다. 이러한 확산판(13)은 동일한 굴절률을 가지는 매질 속에 비드들이 산포된 구조로 제작되기 때문에 광을 집광할 수는 없다. The
광학시트들(14)은 도 2와 같은 1 매 이상의 확산시트(14a)와 1 매 이상의 프리즘 시트(14b)를 포함하여 확산판(13)으로부터 입사되는 광을 액정표시패널(11) 전체에 균일하게 조사하고 표시면에 대하여 수직인 방향으로 광의 진행경로를 꺾어 표시면 전면으로 광을 집광하는 역할을 한다. The optical sheets 14 may include at least one
그런데 이와 같은 백라이트유닛(10)은 광균일도와 집광효과를 위하여 확산판(12), 다수의 광학시트들(14) 등과 같이 많은 수의 광학부품이 필요하여 조립 누적 공차 등에 의해 제작 공정 상에서의 불량 원인이 많고 제조 원가가 높은 문제점이 있다. 또한, 종래의 백라이트유닛(10)은 광효율이 낮은 문제점이 있다. However, such a
따라서, 본 발명의 목적은 광효율을 높여 휘도향상 효과가 있고 확산효과가 있는 광학시트를 제공하는데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical sheet having a brightness enhancement effect and a diffusion effect by increasing light efficiency.
본 발명의 다른 목적은 상기 광학시트를 이용하여 백라이트유닛에 필요한 광학 부품 수를 줄이도록 한 백라이트유닛에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to a backlight unit to reduce the number of optical components required for the backlight unit by using the optical sheet.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 광학시트는 투명한 베이스필름과; 상기 베이스필름 상에 형성되고 상부에 통공 또는 홈을 가지는 볼록렌즈 형태의 다수의 마이크로 렌즈를 구비한다. In order to achieve the above object, the optical sheet according to an embodiment of the present invention is a transparent base film; It is provided with a plurality of micro lenses of the convex lens shape formed on the base film and having a hole or a groove on the top.
상기 마이크로 렌즈는 상기 베이스필름 상에서 매트릭스 형태, 벌집 형태 또는 델타형으로 배치된다. The micro lens is disposed in the matrix form, honeycomb form or delta form on the base film.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학시트는 투명한 베이스필름과; 상기 베이스필름 상에 형성되고 상부에 홈이 형성된 볼록렌즈 형태의 다수의 렌티큘러 렌즈를 구비한다. Optical sheet according to another embodiment of the present invention is a transparent base film; A plurality of lenticular lenses of the convex lens shape is formed on the base film and the groove is formed on the base film.
상기 렌티큘러 렌즈는 상기 베이스필름 상에서 메쉬 또는 스트라이프 형태로 배치된다. The lenticular lens is disposed in the form of a mesh or stripe on the base film.
본 발명에 따른 백라이트유닛은 광원과; 상기 광학시트를 구비한다. 상기 광학시트는 상기 광원으로부터 입사되는 광의 효율과 휘도를 높이게 된다. The backlight unit according to the present invention includes a light source; The optical sheet is provided. The optical sheet increases the efficiency and brightness of light incident from the light source.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 3 내지 도 16을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 16.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광원들(31)이 수납된 보텀커버(32)와, 광원들(31)로부터의 광을 직진시키기 위한 렌즈들 각각에 통공(또는 투공) 또는 홈이 형성된 광학시트(33)와, 광학시트(33) 상에 적층된 한 매 이상의 광학시트 예를 들어, 반사형 편광필름(34)을 구비할 수 있다. Referring to FIG. 3, the backlight unit according to the exemplary embodiment of the present invention has a
광원들(31)은 다수의 램프나 다수의 발광다이오드들 또는 면발광체를 포함하여 광을 발생한다. The
보텀커버(32)는 바닥면과 측면을 포함하고 그 내부에 반사판이 부착된다. The
광학시트(33)는 원형 또는 타원형의 마이크로-렌즈들이 매트릭스(matrix) 또는 벌집(Honeycomb) 형태로 배치되는 마이크로-렌즈 어레이(Micro-lens Array, MLA), 또는 홈을 가지는 렌티큘러 렌즈들이 스트라이프(Stripe) 또는 메쉬(mesh) 형태로 배치되는 렌티큘러 렌즈 어레이(Lenticular lens Array)를 포함하여 각각의 렌즈들에서 입사광을 집광 및 확산시켜 광학시트(33)를 투과하는 광의 효율을 높임과 동시에 광을 확산시켜 광의 균일도를 높인다. 이러한 광학시트(33)에 대한 상세한 설명은 후술된다. The
반사형 편광필름(34)은 복합 렌즈시트(33)로부터의 광에서 특정 편광 성분의 광만을 선택적으로 출사하고 그와 다른 편광 성분의 광을 반사시켜 액정표시패널로 입사되는 광의 편광 효율을 높이는 역할을 한다. 이 반사형 편광필름(34)은 시판되고 있는 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)로 선택될 수 있고, 그 이외에도 공지된 편광선택 필름이면 어느 것으로도 구현 가능하다. The reflective polarizing
한편, 광학시트(33)와 반사형 편광필름(34)은 별도로 제작되어 독립적으로 액정표시모듈에 조립될 수도 있고, 한 매로 일체화되어 액정표시모듈에 조립될 수도 있다. 또한, 광학시트(33)는 두 매 이상으로 구성될 수도 있다. On the other hand, the
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트(33)를 나타내는 도면들이다.4 to 9 are diagrams showing the
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트(33)는 각각 통공(41)을 가지는 다수의 도넛형 마이크로 렌즈들(42)을 구비한다. 4 and 5, the
다수의 도넛형 마이크로 렌즈(42) 각각은 베이스필름(43) 상에 형성되고, 렌즈들(42) 각각에는 통공(41)이 형성된다. 따라서, 도넛형 마이크로 렌즈(42)의 통공(41)을 통해 베이스필름(43)의 표면이 노출된다. Each of the plurality of donut-shaped
도넛형 마이크로 렌즈들(42)이 형성되는 베이스필름(43)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylen terephthalate : 이하, "PET"라 함)이고, 마이크로 렌즈각각은 굴절률이 1.4~1.7 정도의 자외선경화수지(또는 UV수지)이다. 이러한 광학시트(33)의 제조방법은 베이스필름(43) 상에 UV수지를 도포하는 공정, UV 수지 도포공정에 이어서 롤 코팅(Roll Coating) 방법으로 통공을 가지는 렌즈 각각에 대응하 는 음각패턴들이 형성된 금형(Mold)으로 압출성형하여 베이스필름(43) 상에 각각 통공이 형성된 마이크로 렌즈들을 성형하는 렌즈 성형공정, 렌즈 성형공정에 이어서 성형된 마이크로 렌즈들에 자외선(UV)을 조사하여 마이크로 렌즈들을 경화시키는 경화공정 및, 경화공정에 이어서 금형을 경화된 마이크로 렌즈들로부터 분리하는 공정을 포함한다. 여기서, 금형은 원하는 렌즈 형태의 드릴 팁을 이용하여 금속재질의 판을 가공하여 다수의 원하는 렌즈형상을 가공하여 제작된다. 이렇게 제작된 금형의 렌즈면을 단시간 표면 에칭하여 매끄럽게 한다. 금형을 만드는 또 다른 방법으로 레이저를 이용한 가공이 있다. The
이러한 도넛형 마이크로 렌즈들(42)은 도 6과 같이 통공(41) 주위의 볼록한 면을 통해 입사광을 집광시켜 광학시트(33)를 투과한 광의 휘도를 높임과 동시에, 통공(41)을 통해 입사광을 확산시켜 광의 확산도와 균일도를 높인다. 이웃한 도넛형 마이크로 렌즈들(42)은 도 6과 같이 간격없이 배치된다. The donut-
마이크로 렌즈들(42)은 위에서 볼 때 도 4와 같은 원형 또는 도 5, 7과 같은 타원형으로 성형되고, 통공(41)의 형상은 도 4와 같은 원형 또는 도 5, 7과 같은 타원형이다. The
이러한 도넛형 마이크로 렌즈들(42)은 베이스필름(43) 상에서 도 8과 같은 매트릭스 형태로 배열되거나, 도 9와 같은 벌집(Honeycomb) 또는 델타형으로 배치된다. These donut
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학시트(33)를 나타내는 도면들이다.10 to 12 show an
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학시트(33)는 각각 홈(51)을 가지는 다수의 도넛형 마이크로 렌즈들(52)을 구비한다. 10 to 12, the
다수의 도넛형 마이크로 렌즈(52) 각각은 베이스필름(53) 상에 형성되고, 렌즈들(52) 각각에는 오목하게 홈(51)이 형성된다. 홈(51)은 볼록렌즈 사이에 오목렌즈면을 형성한다. 이 홈(51)은 볼록한 렌즈(52)의 일부 깊이까지만 형성되므로 홈(41)을 통해 베이스필름(53)의 표면이 노출되지는 않는다. Each of the plurality of donut-shaped
이러한 도넛형 마이크로 렌즈들(52)의 재료와 제조방법은 제1 실시예와 동일한 재료로 제조되고, 그 제조방법은 금형의 음각패턴만이 다를 뿐 제1 실시예와 실질적으로 동일하다. The material and manufacturing method of such donut
이러한 도넛형 마이크로 렌즈들(52)은 도 11 내지 도 12와 같이 홈(51) 주위의 볼록한 면을 통해 입사광을 집광시켜 광학시트(33)를 투과한 광의 휘도를 높임과 동시에, 오목렌즈를 형성하는 홈(51)을 통해 입사광을 확산시켜 광의 확산도와 균일도를 높인다. 한편, 홈이나 통공이 형성되지 않은 볼록렌즈는 도 13과 같이 집광효과만 있고 확산효과는 거의 없다. The donut type
이웃한 도넛형 마이크로 렌즈들(42)은 간격없이 배치되고, 또한 베이스필름(53) 상에서 도 8과 같은 매트릭스 형태로 배열되거나, 도 9와 같은 벌집(Honeycomb) 또는 델타형으로 배치된다. The adjacent donut
또한, 마이크로 렌즈들(52)은 위에서 볼 때 원형 또는 타원형으로 성형되고, 홈(51)의 형상 역시 원형 또는 타원형으로 성형된다. In addition, the
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학시트(33)는 홈(101)이 형성된 렌티큘러 렌즈들(102)을 구비한다. 14 to 16, the
다수의 렌티큘러 렌즈들(102)은 도 14와 같은 스트라이프(stripe) 형상으로 베이스필름 상에 배치되거나, 혹은 도 15와 같은 메쉬(mesh) 형상으로 베이스필름 상에 배치되는 볼록렌즈로 형성되고, 상단에 오목하게 파여진 홈(101)이 형성된다. The plurality of
메쉬 형태로 렌티큘러 렌즈들(102)이 배치되는 경우에, 이웃한 렌티큘러 렌즈들(102) 사이의 간격은 하나의 렌즈 폭 이내로 배치하여야 한다. 이는 이웃한 렌티큘러 렌즈들(102) 사이의 간격이 너무 크면 하부 광원으로부터의 렌즈들(12)을 거치지 않고 베이스필름만을 직접투과하는 광이 너무 많아 광학시트(33)의 전면에서 휘선이 보일 수 있기 때문이다. In the case where the
이러한 광학시트(33)의 제조방법은 전술한 마이크로 렌즈가 형성된 광학시트(33)의 제조방법과 실질적으로 동일하다. 다만, 금형 제작 시, 마이크로 렌즈에서는 렌즈 각각을 드릴 팁으로 가공하였으나, 렌티큘러 렌즈들(102)은 드릴 팁으로 긁어내어 하나의 렌티큘러 렌즈를 가공하는 방법으로 여러 개의 렌즈를 만들수 있는 금형을 제작하는 것에서 차이가 있다. The manufacturing method of the
이러한 렌티큘러 렌즈(102)는 제2 실시예의 마이크로 렌즈와 동일한 단면 형상을 가지며 도 12로 설명될 수 있다. This
렌티큘러 렌즈(102)는 램프(31)로부터의 광을 확산시키고, 홈(101)은 오목렌즈 효과로 광을 확산시키는 역할을 한다. 다시 말하여, 렌티큘러 렌즈(102)의 홈은 오목렌즈 효과로 광의 확산 효율을 높이고, 볼록렌즈는 입사되는 광을 집광시킨다.The
도 16은 렌티큘러 렌즈(102)에 형성된 홈(101)의 단면을 보여 주는 도면으로써, 홈(101)은 그 단면 형상이 반구형, 타원형, 다각형 형태로 렌즈(102)의 상단에서 여러 형태로 오목하게 형성될 수 있다. 16 is a cross-sectional view of the
따라서, 본 발명에 따른 광학시트는 도넛형 마이크로 렌즈, 또는 홈이 형성된 렌티큘러 렌즈를 이용하여 광의 효율과 휘도를 높일 수 있다. 본 발명에 따른 백라이트유닛은 상기 광학시트를 이용하여 확산판과 종래 기술에 비하여 필요한 광학시트들의 매수를 줄임으로써 조립공차와 불량을 최소화할 수 있으므로 제조원가를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 액정표시패널에 조사되는 광의 효율과 휘도를 높일 수 있다. Accordingly, the optical sheet according to the present invention may increase light efficiency and brightness by using a donut-type micro lens or a lenticular lens having grooves formed therein. The backlight unit according to the present invention can minimize the manufacturing tolerances and defects by reducing the number of diffuser plates and the number of optical sheets required compared to the prior art by using the optical sheet can not only reduce the manufacturing cost, but also irradiate the liquid crystal display panel The efficiency and brightness of the light can be increased.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
Claims (6)
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KR1020050128048A KR101168416B1 (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Optical Sheet and Back Light Unit using the same |
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-
2005
- 2005-12-22 KR KR1020050128048A patent/KR101168416B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58145933A (en) | 1982-02-25 | 1983-08-31 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Back projection screen |
Also Published As
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