KR101269190B1 - 광학시트유닛 - Google Patents

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김희정
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Abstract

본 발명은 광학시트유닛에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입사된 빛이 균일하게 출사되도록 확산시키는 확산시트, 상기 확산시트와 마주보는 위치에 배치되며, 상기 확산시트로부터 입사된 빛을 집광시키는 프리즘 시트부 및 상기 프리즘 시트부와 확산시트 사이에 형성되며, 상기 프리즘 시트부와 확산시트의 상호 마주보는 면의 전체를 접착시키는 접착층을 포함하여 이루어지는 광학시트유닛이 개시된다.

Description

광학시트유닛{Unit for Optical Sheet}
본 발명은 광학시트유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 광학시트가 일체화되어 조립이 간편하며, 총 두께가 보다 얇아질 수 있는 광학시트유닛에 관한 것이다.
근래에 들어 평판 디스플레이 패널의 사용이 확대되고 있으며, 그 중 대표적으로 액정표시장치가 있다.
일반적으로, 상기 액정표시장치(LCD)는 종래의 브라운관 방식(CRT)과는 달리 화면 전체에 균일한 빛을 제공하는 백라이트 모듈이 필요하다.
도 1은 종래의 백라이트 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 백라이트 모듈은 선광원인 램프(1)와 상기 램프(1)의 빛을 반사시키는 램프 반사판이 램프(1)로부터의 빛을 면광원으로 바꿔주기 위한 도광판(2)의 한 측면에 배치되어 있고, 도광판(2)의 하부에는 빛의 누출을 막기 위한 반사시트(3)가 배치되어 있다.
그리고, 도광판(3)의 상부에는 빛을 균일하게 확산시키기 위한 확산시트(4)가 있으며, 그 위에는 흩어진 빛을 집광시키기 위해 각각 상측으로 돌출된 삼각형 모양의 선형 프리즘을 다수 개 가지는 프리즘시트부(5)가 놓여 있다. 상기 프리즘시트부(5)는 선형 프리즘이 복수개 배열되어 빛을 집광하고, 프리즘시트부(5)의 위에는 프리즘 형상의 긁힘이나 이물에 의한 박힘 등의 불량을 방지하기 위한 보호시트(6)가 배치된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 프리즘시트부(5)는 제1프리즘시트(51)과 제2프리즘시트(52)로 두 장으로 구성될 수 있다. 상기 제1프리즘시트(51)의 일면에는 복수개의 프리즘(53)이 평행하게 배열되며 제2프리즘시트(52)의 일면에는 복수개의 프리즘(54)이 상기 제1프리즘시트(51)의 프리즘(53)과는 직교하는 방향으로 배열되어 서로 다른 방향의 빛을 집광하여 집광효율을 높인다.
그런데, 상기와 같은 종래의 백라이트 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 두 장의 프리즘 시트(51, 52)와 확산시트(4) 등이 각각 별개품으로 구비되므로 조립시 별도의 프레임이나 하우징에 각각을 조립해야 한다.
따라서, 작업공수가 늘어나며, 작업공수가 늘어남에 따라 조립불량의 발생 가능성도 높아질 수 있다. 또한, 상기 두 장의 프리즘 시트와 확산시트간에 간격이 발생함에 따라 전체적인 두께가 두꺼워질 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 각각의 광학시트를 일체화 함으로써, 작업공수를 줄여 조립이 간편하며 보다 두께가 얇아질 수 있으며 불량발생의 가능성이 최소화되는 광학시트유닛을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입사된 빛이 균일하게 출사되도록 확산시키는 확산시트, 상기 확산시트와 마주보는 위치에 배치되며, 상기 확산시트로부터 입사된 빛을 집광시키는 프리즘 시트부 및 상기 프리즘 시트부와 확산시트 사이에 형성되며, 상기 프리즘 시트부와 확산시트의 상호 마주보는 면의 전체를 접착시키는 접착층을 포함하여 이루어지는 광학시트유닛이 개시된다.
상기 프리즘 시트부는, 일면에 프리즘이 복수개가 배열된 제1프리즘 시트, 상기 제1프리즘 시트의 일면 또는 타면에 접착되며, 상기 제1프리즘 시트의 프리즘이 형성된 방향과는 교차하는 방향으로 복수개의 프리즘이 배열된 제2프리즘 시트를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 접착층은, 상기 프리즘 시트부와 상기 확산시트 사이의 공간 전체에 충진될 수 있다.
상기 접착층은, 상기 확산시트의 굴절률과는 차이가 나는 굴절률을 가질 수 있다.
상기 접착층과 확산시트의 굴절률 차이는 0.05이상일 수 있다.
상기 접착층의 내부에는 상기 확산시트로부터 출사되는 빛을 산란 및 확산시키는 비드가 포함될 수 있다.
상기 비드는 1.4~2.0의 굴절률을 가질 수 있다.
또한, 상기 비드의 직경은 100nm~10nm 사이일 수 있다.
그리고, 상기 접착층의 비드 함유량은 접착층 중량의 50%이하일 수 있다.
한편, 상기 확산시트의 프리즘 시트부를 향하는 면에, 출사하는 빛을 확산시키도록 볼록한 돌기가 복수개 형성될 수 있다.
상기 돌기의 직경은 50㎛ 이하일 수 있다.
상기 돌기의 굴절률은 1.5~1.7 사이일 수 있다.
상기 확산시트의 산란도는 50%이상일 수 있다.
상기 접착층의 두께는 100㎛이하일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광학시트유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 각각의 광학시트를 일체화 함으로써, 작업공수를 줄여 조립이 간편해짐으로써 불량발생의 가능성이 최소화되며 생산성이 향상될 수 있다.
둘째, 종래의 각각의 광학시트를 프레임 또는 하우징에 각각 고정하는 방식과 비교하여 두께가 얇아질 수 있다.
셋째, 접착층 내부에 빛을 확산 시키는 비드가 포함될 수 있어 빛의 확산효율이 보다 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 백라이트 모듈을 도시한 분해사시도;
도 2는 도 1의 프리즘 시트부와 확산시트를 확대하여 도시한 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트부와 확산시트를 확대하여 도시한 사시도;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리즘 시트부와 확산시트를 확대하여 도시한 사시도; 그리고,
도 5는 도 4의 접착층과 확산시트를 확대하여 도시한 단면도 이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서, 본 실시예에 따른 광학시트유닛은 엘씨디 또는 엘이디 등의 디스플레이장치의 백라이트 모듈에 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 광학시트유닛이 독립적으로 사용될 수도 있으며, 여타 다른 장치에 적용되는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 광학시트유닛은 도 3에 도시된 바와 같이, 프리즘시트부(150)와 확산시트(180) 및 접착층(170)을 포함하여 이루어진다.
이하의 설명에서, 도 3을 기준으로, 상기 확산시트(180)가 상기 프리즘시트부(150)를 바라보는 방향을 일측이라 칭하고, 그 반대방향을 타측이라 칭하기로 한다. 따라서, 상기 프리즘시트부(150)의 확산시트(180)와 마주보는 면은 타면이며, 그 반대면은 일면이 될 수 있다. 또한, 상기 확산시트(180)도 상기 프리즘시트부(150)와 마주보는 면은 일면이 되며, 그 반대면은 타면이 될 수 있다.
그리고, 비록 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 확산시트(180)의 타측에는 도광판(미도시) 및 광원(미도시)이 위치될 수 있다.
상기 프리즘 시트부(150)는 빛을 집광시키는 구성요소로서, 제1프리즘 시트(151)와 제2프리즘 시트(152)로 이루어질 수 있다.
상기 제1프리즘 시트(151)는 그 일면에 미세한 프리즘(153)이 어느 한 방향으로 평행하게 복수개가 배열될 수 있다.
그리고, 상기 제1프리즘 시트(151)의 타측에 제2프리즘 시트(152)가 구비될 수 있다. 상기 제2프리즘 시트(152)는 그 일면에 상기 제1프리즘 시트(151)의 프리즘(153)이 형성된 방향과는 교차하는 방향으로 복수개의 프리즘(154)이 배열될 수 있다.
한편, 상기 제1프리즘 시트(151)와 제2프리즘 시트(152)는 상호 접착될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 별도의 접착제(160)를 사용하여 상기 제1프리즘 시트(151)와 제2프리즘 시트(152)가 접착될 수 있다. 도 3에는 상기 제1프리즘 시트(151)와 제2프리즘 시트(152)가 접착제(160)에 의해 상호 일부분이 접착된 예를 도시하였다. 또한, 상기 제1프리즘 시트(151)와 제2프리즘 시트(152)의 상호 마주보는 면의 전체가 접합될 수도 있다. 혹은, 별도의 접착제 없이 상기 제1프리즘 시트(151)와 제2프리즘 시트(152) 자체가 접착성을 띄는 물질로 이루어져 상호 접합될 수도 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서는 상기 프리즘 시트부(150)가 제1프리즘 시트(151)와 제2프리즘 시트(152)로 두 장 구성되는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 상기 프리즘 시트의 매수에 한정되지 않으며, 상기 프리즘 시트부(150)가 단수의 프리즘 시트로 구성될 수도 있으며, 3장 이상의 복수매로 구성되는 것도 가능할 것이다.
상기 확산시트(180)는 도시하지 않은 광원(미도시) 및 도광판(미도시)으로부터 입사된 빛을 면에 걸쳐 균일하게 출사하도록 확산시키는 구성요소이다. 상기와 같은 확산시트(180)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프리즘 시트부(150)와 마주하는 일면에는 복수개의 돌기(182)가 형성될 수 있다. 상기 돌기(182)는 확산시트(180)로부터 출사되는 빛을 굴절시키거나 산란시켜 결과적으로 확산효과를 보다 강화할 수 있다.
상기 돌기(182)는 구형의 형태가 일반적이며 상기 확산시트(180)의 표면에 형성될 수 있다. 상기 돌기(182)는 마스터를 이용해서 복제하는 방법으로 형성될 수도 있고, 비드와 같은 확산입자가 고분자 수지에 분산된 결과일 수도 있다. 또한, 확산입자의 일부분은 고분자 수지내에 매립되고, 나머지 부분만 노출된 형태로 형성될 수도 있다.
상기와 같은 돌기(182)의 크기(직경: d1)는 50㎛이하일 수 있으며, 1.5에서 1.7의 굴절률을 가질 수 있다.
한편, 상기와 같은 돌기(182)는 상기 확산시트(180)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 또는 아크릴의 일종인 PMMA(Poly Methyl Methacrylate), 투명한 우레탄 등의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 확산시트(180)의 산란도(Haze)는 50%이상일 수 있다.
상기 접착층(170)은, 상기 프리즘 시트부(150)와 상기 확산시트(180) 사이에 형성되며, 상기 프리즘 시트부(150)와 확산시트(180)의 상호 마주보는 면의 전체를 상호 접합시킬 수 있다.
즉, 상기 접착층(170)에 의해 상기 프리즘 시트부(150)와 확산시트(180)는 서로 접합되어 일체화되는 것이다.
본 실시예에서 상기 확산시트(180)는 상기 제2프리즘 시트(152)의 타측에 위치되므로, 상기 접착층(170)은 상기 제2프리즘 시트(152)와 확산시트(180) 사이에 형성될 수 있다.
상기 접착층(170)은 프리즘 시트부(150)와 확산시트(180) 사이의 공간 전체에 충진될 수 있다.
여기서, 프리즘 시트부(150)와 확산시트(180) 사이의 공간 전체에 충진된다는 의미는 상기 프리즘 시트부(150)와 확산시트(180) 사이 공간에 어떠한 공간(void)없이 완전히 충진된다는 의미이다.
확산시트(180)의 돌기(182)는 그 크기 및 높이가 불규칙할 수 있다. 따라서 접착층(170) 없이 확산시트(180) 상에 프리즘 시트를 배치시키면, 프리즘 시트에 굴곡이 발생하고, 그 결과 균일한 집광효과를 거두기 어려운 문제가 있다. 그러나 본 발명에서와 같이 접착층을 사용하게 되면, 확산시트의 불규칙한 높이에 의해 발생할 수 있는 프리즘 시트의 굴곡을 방지할 수 있게 된다.
상기 접착층(170)은 아크릴의 일종인 PMMA(Poly Methyl Methacrylate), 투명한 우레탄 등의 재질로 형성될 수 있으며, 상기 확산시트(180)의 굴절률과는 차이가 나는 굴절률을 가질 수 있다.
즉, 상기 확산시트(180)는 1.5에서 1.75사이의 고굴절률을 가지는 재질을 사용하며, 상기 접착층(170)은 1.4에서 1.5의 상대적으로 상기 확산시트(180)보다 저굴절률을 보이는 재질을 사용할 수 있다.
물론, 상기 접착층(170)이 상기 확산시트(180)의 굴절률보다 상대적으로 높은 굴절률을 가지는 재질이 적용되는 것도 가능하며, 상기 접착층(170)의 굴절률이 상기 확산시트(180)의 굴절률보다 작거나 큰 재질이 적용될 수 있고, 이 때 상기 접착층(170)의 굴절률과 확산시트(180)의 굴절률은 0.05이상일 수 있다.
이 때, 상기 접착층(170)의 접착강도는 10gf/mm인 것이 바람직하다. 본 출원인의 실험에 의하면 이보다 낮은 접착강도에서는 광학시트의 제조과정 중 절단작업시 층간박리현상이 발생되었다. 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 보다 강한 접착강도 또는 이보다 낮은 접착강도 적용 가능하다.
여기서, 접착강도란, 상기 프리즘 시트부(150)와 확산시트(180)를 서로 평행하게 반대방향으로 잡아당겨서 벗기는데 필요한 힘을 나타낸다.
따라서, 상기와 같은 최소의 접착강도를 유지하면서 전체적인 두께를 줄이기 위하여, 상기 접착층(170)의 두께(h1)는 100㎛이하로 유지될 수 있다. 물론, 상기 접착층(170)의 두께가 두꺼워질수록 접착력은 강화되므로, 당업자가 전체적인 두께를 고려하여 적절한 두께를 결정할 수 있을 것이다.
그러므로, 상기 확산시트(180)로부터 출사된 빛은 상기 확산시트(180)와 굴절률의 차이가 있는 접착층(170)을 통과하면서 굴절되어 확산 및 굴절될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 광학시트유닛의 다른 실시예를 설명하기로 한다.
본 실시예의 설명에 있어서, 전술한 실시예와 동일한 부분은 전술한 실시예의 설명으로 대신하기로 한다.
본 실시예에 따른 광학시트유닛은 도 4에 도시된 바와 같이, 프리즘시트부(150)와 접착층(170) 및 확산시트(180)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 프리즘 시트부(150)와 확산시트(180)는 실질적으로 전술한 실시예와 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 하며, 이하의 설명에서는 전술한 실시예와 차이나는 부분인 접착층(170)에 대해서 주로 설명하기로 한다.
상기 접착층(170)의 재질이나 두께 및 굴절률등의 물성치 등은 전술한 실시예와 동일하며, 본 실시예의 접착층(170)은 전술한 실시예의 접착층과 비교하여 그 내부에 비드(172)를 더 포함할 수 있다.
상기 접착층(170)의 내부에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 비드(172)가 구비될 수 있다. 상기와 같이, 접착층(170) 내에 비드(172)가 구비되는 경우, 상기 확산시트(180)로부터 접착층(170)으로 입사된 빛이 상기 접착층(170)에 의해 1차로 굴절 된 후, 상기 비드(172)에 의해 반사되거나 굴절 및 산란되어 확산효과가 한층 더 강화되어 휘도가 향상될 수 있다.
상기와 같은 비드(172)는 아크릴 계열이나 알루마니(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화티타늄(TiO2)등의 재질로 이뤄질 수 있으며, 100nm~10nm정도의 직경(d2)을 가질 수 있다. 이는, 입자가 너무 굵으면 상기 프리즘 시트부로부터 출사되는 빛에 상기 비드(172)의 입자 무늬가 보이게 되어 전체적인 균일도가 하락하게 될 수 있기 때문이다.
또한, 굴절률은 1.4~2.0사이의 굴절률을 가질 수 있다.
또 한편, 상기 접착층의 비드(172) 함유량은 전체 중량 50%이하인 것이 바람직하다. 상기 비드(172)가 50%이상 함유될 경우 오히려 휘도가 하락되는 것이 목격되었다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
150: 프리즘 시트부 151: 제1프리즘 시트
152: 제2프리즘 시트 153, 154: 프리즘
160: 접착제 170: 접착층
172: 비드 180: 확산시트
182: 돌기

Claims (14)

  1. 입사된 빛이 균일하게 출사되도록 확산시키는 확산시트;
    상기 확산시트와 마주보는 위치에 배치되며, 상기 확산시트로부터 입사된 빛을 집광시키는 프리즘 시트부; 및
    상기 프리즘 시트부와 확산시트 사이에 형성되며, 상기 프리즘 시트부와 확산시트의 상호 마주보는 면의 전체를 접착시키는 접착층;
    을 포함하여 이루어지며,
    상기 확산시트의 프리즘 시트부를 향하는 면에, 출사하는 빛을 확산시키도록 볼록한 돌기가 복수개 형성되고
    상기 접착층은 상기 확산시트의 굴절률과는 차이가 나는 굴절률을 가져 상기 확산시트와 광학적 경계면을 형성하며, 상기 프리즘 시트부와 상기 확산시트 및 상기 확산시트에 형성된 돌기 사이의 공간 전체에 충진되고, 상기 프리즘 시트부에 굴곡이 발생하지 않도록 상기 프리즘 시트부와 접하는 면이 평평하게 형성되는 광학시트유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 시트부는,
    일면에 프리즘이 복수개가 배열된 제1프리즘 시트;
    상기 제1프리즘 시트의 일면 또는 타면에 접착되며, 상기 제1프리즘 시트의 프리즘이 형성된 방향과는 교차하는 방향으로 복수개의 프리즘이 배열된 제2프리즘 시트;
    를 포함하여 이루어지는 광학시트유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층과 확산시트의 굴절률 차이는 0.05이상인 광학시트유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 내부에는 상기 확산시트로부터 출사되는 빛을 산란 및 확산시키는 비드가 포함되는 광학시트유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비드는 1.4~2.0의 굴절률을 가지는 광학시트유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 비드의 직경은 100nm~10nm 사이인 광학시트 유닛.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 접착층의 비드 함유량은 접착층 중량의 50%이하인 광학시트유닛.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 직경은 50㎛ 이하인 광학시트유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 굴절률은 1.5~1.7 사이인 광학시트유닛.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 확산시트의 산란도는 50%이상인 광학시트유닛.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 두께는 100㎛이하인 광학시트 유닛.
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