KR101278941B1 - Optical films and liquid crystal display device having thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정패널과 상기 액정패널에 광을 공급하는 광원 및 상기 광원에서 나온 광을 액정패널 방향으로 모아주는 집광필름을 포함한 액정표시소자에 대한 것으로, 상기 집광필름은 광원의 좌우 방향을 x축으로 하며 광원으로부터 대향되는 방향을 y축으로 하며 도광판 평면에 직교하는 방향을 z축으로 할 때, y-z 평면 상의 단면의 형상의 적어도 한 변이 z축과 이루는 각도 θ가 0°<θ≤45°를 이루는 다각형 패턴을 포함한다.The present invention relates to a liquid crystal display device including a liquid crystal panel, a light source for supplying light to the liquid crystal panel, and a light condensing film for collecting light from the light source in the direction of the liquid crystal panel, wherein the light converging film has an x axis in the left and right directions of the light source. When the direction opposite to the light source is the y axis and the direction orthogonal to the light guide plate plane is the z axis, the angle θ at which at least one side of the cross-sectional shape on the yz plane forms the z axis is 0 ° <θ≤45 °. It comprises polygonal patterns that make up.
집광필름, 도광판, 백라이트 유닛, 역프리즘 Condensing Film, Light Guide Plate, Backlight Unit, Reverse Prism
Description
도 1은 기존의 액정 표시 장치를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a conventional liquid crystal display.
도 2는 광원에서 나온 빛이 도광판을 거칠 때 상기 도광판에서 나온 빛의 출사각에 따른 세기를 측정한 그래프.Figure 2 is a graph measuring the intensity according to the exit angle of the light emitted from the light guide plate when the light from the light source passes through the light guide plate.
도 3은 역프리즘필름을 이용한 경우의 백라이트 유닛에서의 빛의 진행 과정을 개략적으로 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view schematically showing the progress of light in the backlight unit when the reverse prism film is used.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 도광판과 집광필름 및 빛의 진행 경로를 나타낸 개략적인 단면도.4 is a schematic cross-sectional view showing a light guide plate, a light collecting film, and a light propagation path according to a first embodiment of the present invention;
도 5는 도 4의 제1실시예에 의한 집광필름을 나타낸 사시도.5 is a perspective view showing a light collecting film according to the first embodiment of FIG.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 집광필름을 나타낸 단면도.6 is a cross-sectional view showing a light collecting film according to a second embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 집광필름을 나타낸 단면도.7 is a cross-sectional view showing a light collecting film according to a third embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 의한 집광필름을 나타낸 단면도.8 is a cross-sectional view showing a light collecting film according to a fourth embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 의한 집광필름을 나타낸 사시도.9 is a perspective view showing a light collecting film according to a fifth embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 의한 집광필름을 나타낸 사시도.10 is a perspective view showing a light collecting film according to a sixth embodiment of the present invention.
본 발명은 도광판에서 나온 특정 각도의 빛을 각도를 변화시키고 집광하여 액정패널로 공급하기 위한 집광필름을 포함하는 액정표시소자에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device including a light collecting film for varying the angle of the light emitted from the light guide plate and condensing the light to be supplied to the liquid crystal panel.
근래 정보 통신 분야의 급속한 발전으로 각종 정보를 표시해 주는 디스플레이 장치의 중요도가 갈수록 높아지고 있는 가운데, 기존의 표시 장치 중의 하나인 음극선관(Cathode Ray Tube)은 일정한 한계가 있어 최신의 추세인 경량화, 박형화에 부응할 수 없었다. 이에, 평판 디스플레이로서 액정표시소자(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(PDP : Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescence Display) 등이 개발되어 기대에 부응하고 있으며 이에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.In recent years, due to the rapid development of the information and communication field, the importance of the display device for displaying various kinds of information is increasing, and the cathode ray tube, which is one of the existing display devices, has certain limitations. I could not meet. As a flat panel display, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and an electroluminescence display (ELD) have been developed to meet expectations, and research and development are actively conducted. It is becoming.
이러한 표시 장치 중 액정표시소자는 경량화, 박형화, 저전력 등의 장점을 가진 표시 장치이다. 이러한 장점으로 인해 액정표시소자는 노트북 컴퓨터 등의 디스플레이 장치뿐만 아니라 데스크탑 컴퓨터 및 대형 TV 등에 적용되어 광범위하게 사용되고 있으며 이에 대한 수요는 계속하여 증가하고 있다.Among such display devices, the liquid crystal display device is a display device having advantages such as light weight, thinness, and low power. Due to these advantages, the liquid crystal display device is widely used not only for display devices such as notebook computers, but also for desktop computers and large TVs, and the demand for this is continuously increasing.
일반적으로 액정표시소자(Liquid Crystal Display)는 액정 패널(Liquid Crystal Display Panel)과, 상기 액정 패널을 구동시키는 구동부 및 상기 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 포함하여 구성된다. 이는 액정표시소자는 자체 발광이 되지 않아 액정 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 장치인 백라이트 유닛이 필요하기 때문이다.In general, a liquid crystal display includes a liquid crystal panel, a driving unit for driving the liquid crystal panel, and a backlight unit for supplying light to the liquid crystal panel. This is because the liquid crystal display does not emit light and thus requires a backlight unit, which is a separate device for irradiating light to the liquid crystal panel.
도 1은 기존의 액정 표시 장치를 도시한 사시도이다. 도시한 바와 같이 액정 표시 장치는 액정 패널(10)과 백라이트 유닛(20)을 포함하여 구성된다.1 is a perspective view illustrating a conventional liquid crystal display. As illustrated, the liquid crystal display includes a
액정 패널(10)은 서로 마주보는 두 기판(10a, 10b)과 두 기판 사이의 액정층(미도시)을 포함하여 구성된다. 두 기판(10a, 10b) 중 하부 기판(10b)에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 위치하여 박막 트랜지스터의 온/오프 구동에 따라 화상을 표시하게 된다. 한편, 액정 패널(10)은 화상 신호와 주사 신호를 액정 패널에 출력하는 게이트 및 소스 인쇄 회로 기판(15a, 15b)과 연결된다.The
이러한 액정표시소자의 광원으로 사용되는 백라이트 유닛(20)은 광원을 배치하는 방식에 따라 직하형과 에지형으로 구분되는데, 상기 도시한 액정표시소자에 사용된 백라이트 유닛은 에지형에 해당된다. 직하형 백라이트 유닛은 비교적 크기가 큰 액정표시소자에 적용되는 데 비해, 에지형은 비교적 크기가 작은 액정표시소자에 적용된다.The
도시한 액정표시소자는 에지형의 백라이트 유닛을 가진 형태이므로 액정패널(10)의 적어도 일측면에 광을 공급하는 광원(21)가 배치되고 광원(21)와 대향하여 광원(21)에서 나온 빛을 액정패널(10)로 안내하는 도광판(24)이 구비된다. 즉, 상기 도광판(24)의 측면에 길이 방향으로 광원(21)가 위치하고 광원에서 나온 빛이 도광판(24)의 일측으로 입사하여 도광판(24) 내에서 굴절과 반사를 거친 후 액정패널(10) 방향으로 입사하는 형태이다. 이처럼 빛의 진행방향을 측면에서 액정패널(10)의 전면으로 굴절시키는 기능을 수행하는 부품을 도광판이라 하는데, 도광판의 하부에는 반사판이 있어서 도광판 내부에 진행하는 빛이 반사판에 의해 방향이 굴절된 다음 도광판의 전면으로 향하면서 도광판의 상부로 빛이 나오게 된다. 따라 서 도광판의 하부는 통상적으로 빛의 진행방향이 꺾이어 상부로 균일하게 반사될 수 있는 구조로 되어 있다.Since the illustrated liquid crystal display has an edge type backlight unit, a
상기 도광판(24)의 상부에는 광원(21)로부터 입사되는 광을 확산시켜 액정패널(10)에 조사시키기 위한 확산판 등의 광학필름(23)이 적층된다. 상기 광학필름(23)은 도광판(24)과 액정패널(10) 사이의 광학필름(23)은 도광판(24)에서 나온 빛을 효율적으로 확산, 집광시켜 주는 역할을 한다. 광학필름(23)은 도광판(24)에서 나온 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산필름와, 상기 확산필름의 상부에 위치하여 상기 확산부에서 확산시킨 빛을 집광시켜 액정 패널로 전달하는 적어도 1개 이상의 프리즘필름와, 상기 프리즘필름 상부에서 프리즘필름을 보호하는 보호필름 등으로 구성된다. 필요에 따라 광학필름은 추가하여 적층이 가능하다.An
상기한 바와 같이 광원에서 나온 빛은 도광판 및 광학필름을 거쳐 액정패널에 공급되게 되는데, 액정패널에 입사되는 빛의 각도가 직각일 때 빛의 효율이 가장 좋다. 그런데, 도광판이나 광학필름은 밀도가 달라 각각의 굴절율이 다르게 되며 빛이 통과하는 도중 각 부품들의 굴절률의 차이에 따라 광의 각도가 바뀌게 되므로, 액정패널에 입사하는 빛의 각도가 달라지게 된다. 따라서 액정패널에 공급되는 빛의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. As described above, the light emitted from the light source is supplied to the liquid crystal panel through the light guide plate and the optical film, and the light efficiency is best when the angle of the light incident on the liquid crystal panel is perpendicular. However, since the light guide plate or the optical film has a different density, each refractive index is different, and the light angle is changed according to the difference in refractive index of each component during light passing, and thus the angle of light incident on the liquid crystal panel is changed. Therefore, there is a problem that the efficiency of the light supplied to the liquid crystal panel falls.
특히, 도광판에 입사된 빛은 도광판 내에서 굴절과 반사를 거듭하게 되는데, 임계각 이상의 각은 전반사되어 도광판 하부로 출사되고 다시 반사판에 반사되어 도광판으로 재입사한 후 굴절되어 도광판 밖으로 빠져나가게 된다. 이때 도광판 밖으로 출사되는 빛의 각도는 일정한 값을 가지게 되며, 도광판 상에 광학필름을 적 층하여 출사되는 빛의 각도를 조절한다고 할지라도 그 값에 한계가 있어 광의 효율이 떨어지게 된다.In particular, the light incident on the light guide plate is repeatedly refracted and reflected in the light guide plate, and the angle greater than or equal to the critical angle is totally reflected and exits to the lower side of the light guide plate, is reflected back to the reflector plate, reenters the light guide plate, and is refracted to exit the light guide plate. At this time, the angle of light emitted out of the light guide plate has a constant value, and even if the angle of light emitted by adjusting the optical film is laminated on the light guide plate, the value of the light is limited so that the efficiency of light decreases.
이를 보상하기 위해 프리즘형상이 도광판쪽에 형성된 역프리즘필름 사용하여 액정패널에 입사되는 각이 수직이 되게 하였다. 그러나 역프리즘필름을 사용하게 되면 집광효율을 높일 수는 있으나 매우 고가이며 제작이 어려워지며, 광학필름 자체가 가지는 투과도가 다르기 때문에 광효율을 높이기 힘든 문제가 있었다.In order to compensate for this, the incidence angle of the liquid crystal panel was perpendicular to each other by using an inverted prism film formed on the light guide plate. However, when the inverse prism film is used, the light collecting efficiency can be increased, but it is very expensive and difficult to manufacture, and there is a problem that it is difficult to increase the light efficiency because the transmittance of the optical film itself is different.
상기한 문제점을 해결하기 위해 도광판에서 출사되는 특정 각도 이상의 빛을 직접적으로 액정패널에 입사하도록 집광하는 것을 목적으로 하며, 역프리즘필름과 확산필름 대신 집광필름을 사용하여 집광필름에 형성된 패턴을 통해 광의 효율을 높여 저비용의 고품질의 액정표시소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, it aims to focus the light emitted from the light guide plate more than a certain angle to be incident directly on the liquid crystal panel, and through the pattern formed on the light collecting film using a light collecting film instead of a reverse prism film and a diffusion film. The purpose of the present invention is to provide a high-quality liquid crystal display device at low cost by increasing efficiency.
본 발명은 액정패널과 상기 액정패널에 광을 공급하는 광원 및 상기 광원에서 나온 광을 액정패널 방향으로 모아주는 집광필름을 포함하여 구성된다. 상기 집광필름은 광원의 좌우 방향을 x축으로 하며 광원으로부터 대향되는 방향을 y축으로 하며 도광판 평면에 직교하는 방향을 z축으로 할 때, y-z 평면 상의 단면의 형상의 적어도 한 변이 z축과 소정의 각도 θ를 이루는 다각형 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention includes a liquid crystal panel, a light source for supplying light to the liquid crystal panel, and a light collecting film for collecting light from the light source toward the liquid crystal panel. The light converging film has the x axis as the left and right directions of the light source, the y axis as the direction opposite to the light source, and the z axis as the direction orthogonal to the light guide plate plane. It characterized in that it comprises a polygonal pattern forming an angle θ of.
상기 소정 각도 θ는 y-z 평면의 위치가 바뀌더라도 동일한 각도를 유지하며 0°<θ≤45°인 것을 특징이다. The predetermined angle θ is 0 ° <θ ≦ 45 ° while maintaining the same angle even if the position of the y-z plane is changed.
상기 다각형 패턴을 여러 가지 형상이 가능하나 적어도 한 변이 곡률을 가진 곡선의 형태로 형성이 가능하며 단면이 다각형의 형상을 가지거나 그 중 삼각형의 형상을 가지는 것을 포함한다. 이때 집광필름의 빛효율을 높이기 위해 상기 다각형 패턴의 하부에 반사부를 구비할 수 있다.The polygonal pattern may have various shapes, but may be formed in a curved shape having at least one side curvature, and includes a polygonal cross section or a triangular shape among them. At this time, in order to increase the light efficiency of the light collecting film may be provided with a reflecting portion below the polygonal pattern.
본 발명은 도광판에서 나온 특정 각도의 빛을 각도를 변화시키고 집광하여 액정패널로 공급하기 위한 집광필름에 대한 것으로, 이하 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.The present invention relates to a light collecting film for supplying a light of a specific angle from the light guide plate by varying the angle and condensing the light to the liquid crystal panel. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
일반적으로 도광판에 입사된 빛은 도광판 내에서 굴절과 반사를 거듭한 후 도광판 밖으로 출사하게 되는데, 임계각 이상의 각은 전반사되어 도광판 내부로 다시 진행하게 된다. 상기한 빛은 도광판 내에서 도광판 하부로 출사되고 다시 반사판에 반사되어 도광판으로 재입사한 후 굴절되는 등 굴절과 반사의 과정을 거친 후, 임계각 이하의 각으로 도광판의 상면에 도달하게 되면 도광판 상면의 액정패널 쪽으로 출사하게 된다. In general, the light incident on the light guide plate is emitted out of the light guide plate after repeated refraction and reflection in the light guide plate, and the angle greater than or equal to the critical angle is totally reflected and proceeds back into the light guide plate. The above light is emitted through the light guide plate to the bottom of the light guide plate, is reflected back to the reflecting plate, reenters into the light guide plate, and is then refracted and reflected. After reaching the top surface of the light guide plate at an angle less than the critical angle, It will exit to the liquid crystal panel.
도 2는 광원에서 나온 빛이 도광판을 거칠 때 상기 도광판에서 나온 빛의 출사각에 따른 세기를 측정한 그래프이다. 도시한 그래프에서 수직(vertical) 방향은 도광판의 측면 방향으로 출사하는 광을 나타내며, 수평(horizontal) 방향은 도광판의 전면, 즉 액정패널과 대향하는 방향으로 출사하는 광을 나타낸다. 본 발명에서는 액정패널로 입사하는 빛의 효율을 높이기 위한 것이므로 수평 방향 빛의 출사각이 중요한 의미를 갖는다. FIG. 2 is a graph measuring the intensity of light emitted from the light guide plate when the light emitted from the light source passes through the light guide plate. In the illustrated graph, the vertical direction represents light exiting in the lateral direction of the light guide plate, and the horizontal direction represents light exiting in front of the light guide plate, that is, in a direction opposite to the liquid crystal panel. In the present invention, the emission angle of the horizontal light has an important meaning because it is to increase the efficiency of the light incident on the liquid crystal panel.
그런데, 도시한 바와 같이 도광판에서 나오는 광의 세기가 가장 큰 출사각은 160° 이상의 값을 가진다. 160° 이하의 값을 가진 광도 출사하지만 다른 각도의 출사하는 광의 비율이 낮으므로 대부분 160° 이상으로 출사하고 있음을 관찰할 수 있다. 상기한 값은 출사하는 도광판 면에 수직인 법선을 기준으로 약 72° 이상이 되는 것을 뜻한다. 따라서 도광판 면을 기준으로 보면 약 20° 이하의 값으로 출사하게 된다. However, as shown, the emission angle with the largest intensity of light emitted from the light guide plate has a value of 160 ° or more. Although light having a value of 160 ° or less is emitted, the ratio of light emitted at different angles is low, and thus it can be observed that most of the light is emitted at 160 ° or more. The above value means that it is about 72 ° or more based on a normal perpendicular to the surface of the light guide plate to be emitted. Therefore, when the light guide plate is viewed as a reference, the emission value is about 20 ° or less.
이는 에지형 백라이트 유닛의 경우 광원이 도광판의 측면에 위치하기 때문에 생기는 문제이기도 하다. 측면에서 도광판으로 입사된 광은 도광판의 전면과 수평에 가깝게 진행하게 되므로 임계각보다 작은 각을 갖는 경우가 많으므로, 광원에서 도광판으로 입사된 대부분의 광은 도광판 내에서 대부분 전반사되어 진행하게 된다. 이에 따라 여러 번에 걸친 전반사와 굴절을 통해 액정패널로 출사하기 때문에 출사각이 20° 이하인 경우가 대부분을 차지하게 되는 것이다. 결국 액정패널에 공급되는 빛의 출사각이 90° 일 때 가장 빛의 효율이 좋으나 상기한 바와 같이 도광판을 거쳐 온 빛의 각도가 20°보다 작은 비율이 높아 빛의 효율이 떨어지게 된다.This is also a problem caused by the light source is located on the side of the light guide plate in the case of the edge type backlight unit. Since the light incident on the light guide plate from the side surface is closer to the front surface of the light guide plate, the light is often smaller than the critical angle. Therefore, most of the light incident from the light source to the light guide plate is totally reflected in the light guide plate. As a result, the emission angle is less than 20 ° because most of the light is emitted to the liquid crystal panel through a plurality of total reflections and refractions. As a result, the light efficiency is best when the emission angle of the light supplied to the liquid crystal panel is 90 °, but as described above, the light efficiency through the light guide plate is less than 20 ° high ratio of the light efficiency.
상기한 바와 같이 도광판에서 출사한 빛의 효율이 떨어지는 점을 개선하기 위해 확산판과 역프리즘필름을 장착하는 경우가 많다. 도 3은 역프리즘필름(26)을 이용한 경우의 빛의 진행 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 도시한 바와 같이 도광판(24)에서 출사한 광은 대부분 법선을 기준으로 한 각도(θ1)가 약 72° 이상의 값을 가지고 출사하게 되므로 출사광의 각도를 낮추기 위해 도광판(24)의 상면에 확산필름(25)을 위치시킨 후 다시 역프리즘필름(26)을 구비한다. 도광판(24)에서 나온 빛은 확산필름(25)을 통과하게 되면 약간의 집광 효과를 가지게 되며 확산필름(25)의 굴절율에 따라 광이 굴절되게 된다. 이후 확산필름을 통과한 빛은 굴절된 각도(θ2)를 가지며 θ1보다 약 40° 정도의 값을 가지게 된다. 이렇게 확산필름(25)을 통과한 빛은 역프리즘필름(26)으로 입사하여 반사와 굴절을 통해 액정패널로 진행하게 되는데, 역프리즘필름에는 프리즘패턴이 형성되어 있어 프리즘패턴에서 전반사가 일어나 광이 액정필름쪽으로 수직으로 출광되게 한다.As described above, in order to improve the efficiency of light emitted from the light guide plate, a diffuser plate and an inverse prism film are often mounted. FIG. 3 schematically illustrates a light process in the case of using the
상기한 바와 같이 역프리즘필름을 사용하는 경우 액정패널로 입사하는 빛의 각도를 조절함으로써 광효율, 즉 집광효율을 높일 수 있다. 그러나 확산필름과 역프리즘필름을 사용하는 경우 각 필름마다 투과도가 다르기 때문에 필름을 중첩할수록 투과도가 떨어지는 단점이 있고 역프리즘필름은 고가의 필름으로 액정표시소자의 제조가 어려워지는 문제점이 있다.As described above, when the inverse prism film is used, the light efficiency, that is, the light collecting efficiency, may be increased by adjusting the angle of light incident on the liquid crystal panel. However, in the case of using a diffusion film and an inverted prism film, since the transmittance is different for each film, there is a disadvantage in that the transmittance is lowered when the films are overlapped, and the inverted prism film is an expensive film, which makes it difficult to manufacture a liquid crystal display device.
따라서 기존의 광원을 그대로 유지하면서 역프리즘이 없이 휘도를 증가시키기 위한 방법으로 집광효율이 높은 집광필름을 사용할 수 있는데, 이하 설명한다.본 발명은 집광효율을 높이기 위한 다각형 패턴을 가진 집광필름을 구비한 액정표시소자에 관한 것이다. 상기 집광필름은 백라이트 유닛의 도광판과 액정패널 사이에 위치하며, 도광판의 일측에는 광원이 구비된다. 이때 광원에서 출사되는 광원의 좌우 방향을 x축, 광원으로부터 대향되는 방향을 y축, 도광판 평면에 직교하는 방 향을 z축이라고 하면, x-y 평면 상에 y축 방향으로 일정 두께를 판 형태의 집광필름의 본체의 표면에 형성된 패턴이 형성되어 있다. 상기 패턴은 y-z 평면 상의 단면의 형상의 적어도 한 변이 z축과 소정의 각도 θ를 이루는 것이 특징이다. 이때 상기 각도는 0°<θ≤45°인 것을 특징으로 한다. Accordingly, a light collecting film having a high light collecting efficiency may be used as a method for increasing the luminance without a reverse prism while maintaining an existing light source. Hereinafter, the present invention includes a light collecting film having a polygonal pattern for improving the light collecting efficiency. It relates to a liquid crystal display device. The light collecting film is positioned between the light guide plate and the liquid crystal panel of the backlight unit, and a light source is provided at one side of the light guide plate. At this time, if the left and right directions of the light source emitted from the light source are the x-axis, the y-axis is the direction opposite to the light source, and the z-axis is the direction perpendicular to the light guide plate plane. The pattern formed in the surface of the main body of the film is formed. The pattern is characterized in that at least one side of the shape of the cross section on the y-z plane forms a predetermined angle θ with the z axis. At this time, the angle is characterized in that 0 ° <θ≤45 °.
본 발명에 의한 집광필름은 집광필름에 입사된 빛이 집광필름 내부에서 전반사되는 부분이 존재하도록 소정의 각도를 가진 면을 가지는 것을 특징으로 한다. 즉, 빛의 효율을 높이기 위해 특정 각도 이상의 빛은 전반사시키며 그렇지 않은 빛은 굴절시켜 최대한 액정패널의 입사면과 수직인 광으로 출사시키는 것이 특징이다. 이를 위해 집광필름 내의 빛이 전반사될 수 있도록 소정의 각도를 갖는 면을 구비해야 하며, 빛이 굴절되어 액정패널로 나갈 수 있도록 상기한 소정 각도와 다른 각도를 가지는 면을 형성하거나 곡률을 가지는 곡면을 형성할 수 있다.The light collecting film according to the present invention is characterized in that it has a surface having a predetermined angle so that the light incident on the light collecting film is totally reflected inside the light collecting film. In other words, in order to increase the efficiency of light, light over a certain angle is totally reflected, and other light is refracted to emit light as perpendicular to the incident surface of the liquid crystal panel as possible. To this end, a surface having a predetermined angle must be provided to allow total reflection of light in the light collecting film, and a surface having a curvature having a different angle from the predetermined angle or a curvature having a curvature can be formed so that the light can be refracted to the liquid crystal panel. Can be formed.
이하 도면과 실시예를 참조하여 설명하기로 한다.It will be described below with reference to the drawings and embodiments.
도 4는 본 발명에 의한 제1실시예에 따른 집광필름을 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 제1실시예에 의한 도광판(124)과 집광필름(126) 및 빛의 진행 경로를 나타낸 개략적인 단면도이다. 집광필름의 표면에는 패턴이 형성되어 있는데, 도면은 y-z 평면으로 잘랐을 때 나타나는 단면을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 집광필름(126)의 패턴은 z축 방향으로 위쪽으로 곡선으로 형성된 높은 부분이 형성되어 있으며 경사를 가진 직선의 형태로 아래쪽이 넓어지는 형상을 하고 있다. y-z 평면에 의한 단면을 보면 일부의 변(126b)이 곡률을 가진 곡선이며 일부는 z축 방향으로 소정 각도(θ)를 가진 직선(126a)으로 구비된다.4 is a perspective view illustrating a light collecting film according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic view showing a
상기한 바와 같이 집광필름(126)을 형성한 경우의 광의 경로를 보면 도광판(124)에서 출사된 빛의 각도(p)는 약 72° 정도 이상의 값을 가지는데 집광필름(126)에 그 빛이 입사되면 집광필름(126)의 표면에서 굴절된다. 이때의 각도(q)는 약 36° 이상이 된다. 이때 집광필름(126)에서 공기 중으로 진행하게 되는 경우 굴절율에 의해 임계각 이상은 전반사가 일어나고 임계각 이하는 굴절이 일어나게 되는데, 집광필름의 직선인 변이 이루는 각도(θ)가 0°<θ≤45° 정도의 값을 가지게 되면 약 36° 이상으로 입사한 빛은 굴절이 일어나는 경우가 대부분이 되며, 그 이하의 빛은 전반사하여 곡면쪽으로 진행하게 된다. 약 36° 이상의 빛이 굴절이 일어나는 경우 집광필름의 굴절율이 공기보다 높으므로 액정패널에 좀더 수직하게 빛이 굴절된다. 전반사하여 곡면쪽으로 진행하는 빛은 곡면에서 다시 굴절되어 액정패널쪽으로 진행하게 되는데, 곡면에서 굴절이 일어나는 경우도 굴절율의 차이에 의해 액정패널쪽으로 꺾어져 집광의 효과가 증대되게 된다.As described above, when the
따라서 집광필름의 단면이 가지는 곡면이 아닌 부분의 소정의 각도 θ도 상기한 바와 같이 0°<θ≤45°의 값을 갖는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the predetermined angle θ of the non-curved portion of the cross section of the light collecting film also has a value of 0 ° <θ ≦ 45 ° as described above.
상기한 실시예에서는 다각형의 한 변이 z축과 소정의 각도를 이루며, 다른 변은 곡률을 가진 곡선의 형태로, 단면이 부채꼴인 패턴을 나타내었으나 곡선 부분이 아닌 직선 부분을 여러 각도를 가지는 다각형의 형태로 형성이 가능하다. 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 반복되는 패턴을 일 단위만 나타낸 단면도이다. 실시예에서는 도시한 패턴이 반복되는 형태이나 간단하게 설명하기 위해 일부만 나타내었다. 도시한 바와 같이 본 실시예는 단면의 형태가 곡선으로 이루어진 변(226b)과 여러 개의 직선으로 이루어진 변(226a)으로 형성된 패턴을 나타낸 제2실시예이다. 상기 제1실시예에서는 단면이 직선으로 된 부분은 입체로 형성시 하나의 면을 형성하였으나 본 실시예에서는 여러 개의 면으로 형성된 점이 다르다. 그러나 본 실시예에서도 단면이 직선인 부분(226a)은 집광필름의 z축과의 각도 가 0°<θ≤45° 의 각을 가지는 한도 내에서 여러 개의 변을 형성함이 특징이다. 본 실시예 역시 집광필름 내에서 진행되는 여러 각도의 빛을 액정패널로 진행시키는 역할을 하므로 액정패널쪽으로 굴절이 되게 하기 위해서이다.In the above-described embodiment, one side of the polygon forms a predetermined angle with the z-axis, and the other side has a curvature-shaped curve, and the cross section is a fan-shaped pattern, but the polygonal part having a plurality of angles in a straight portion rather than a curved portion. It can be formed in the form. 6 is a cross-sectional view showing only one unit of a repeating pattern according to an embodiment of the present invention. In the embodiment, the illustrated pattern is repeated, but only a part of it is shown for simplicity. As shown, the present embodiment is a second embodiment showing a pattern formed by a
도 7은 본 발명에 의한 제3실시예이다. 본 실시예에서는 단면이 곡선인 부분, 즉 입체상으로 보면 곡면인 부분을 없애는 대신, 직선이 여러 개 연결된 다각형 구조로 형성하였다. 본 실시예에서도 일부 변(326a)의 각도 θ는 z축을 기준으로 하여 0°<θ≤45° 이내의 값을 가지는 것이 바람직하다.7 is a third embodiment according to the present invention. In this embodiment, instead of removing the curved portion, that is, the curved portion when viewed in three-dimensional form, a polygonal structure in which several straight lines are connected is formed. Also in this embodiment, it is preferable that the angle θ of the
도 8은 본 발명에 의한 제4실시예를 나타낸 사시도로, 쉽게 나타내기 위해 반복되는 패턴 중 하나의 패턴만 형상화하였다. 본 실시예에서는 패턴의 형상을 반구면 형태로 만들되 일부를 커팅하는 형식으로 잘라내어 소정 각도를 가지는 면을 형성한 집광필름을 나타낸 것이다. 본 실시예에서 커팅된 면은 z축과 소정의 각도를 가지며 0°<θ≤45°의 값을 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예는 y-z 평면으로 제1실시예와 비슷한 단면을 가지며, 소정 각도를 가지는 변이 구비된다. 다만 본 실시예에서는 y-z 평면을 다르게 하면 패턴의 크기가 달라지는 점이 다르다.8 is a perspective view showing a fourth embodiment according to the present invention, in which only one of the repeating patterns is shaped. In this embodiment, the light collecting film is formed in the shape of a hemispherical surface, but cut in a form of cutting a portion to form a surface having a predetermined angle. In the present embodiment, the cut surface has a predetermined angle with the z-axis and preferably has a value of 0 ° <θ ≦ 45 °. This embodiment has a cross section similar to the first embodiment in the y-z plane, and is provided with sides having a predetermined angle. However, in the present embodiment, if the y-z plane is different, the size of the pattern is different.
도 9는 본 발명에 의한 제5실시예를 나타낸 사시도로, 집광필름 상에 사각뿔 형태의 프리즘산을 형성시킨 것이다. 본 실시예에서도 프리즘산의 적어도 어느 한 면이 z축과 소정의 각도를 구비하는 것을 특징으로 한다.9 is a perspective view showing a fifth embodiment according to the present invention, in which a prism acid in the form of a square pyramid is formed on a light collecting film. Also in this embodiment, at least one surface of the prism mountain has a z-axis and a predetermined angle.
상기한 실시예에 따라 집광필름을 형성하여 액정표시소자를 제조하는 경우 백라이트 유닛의 광효율이 좋아져 액정패널에 도달하는 빛이 많아진다. 그러나 이에 더하여 균일성과 휘도를 높이기 위해 상기 패턴의 하부에 반사부를 추가로 형성할 수 있다. 도 10은 실시예의 하나의 하부에 반사부(230)를 추가로 형성한 것을 나타낸 제6실시예를 나타낸 사시도이다. 패턴의 하부에 형성된 반사부는 광을 반사하여 광의 경로를 다양하게 바꾸어 줄 수 있어 액정패널에 들어가는 빛의 휘도나 균일성을 높여 줄 수 있다. 상기 반사부는 필요에 따라 다른 패턴에도 적용될 수 있다.In the case of manufacturing the liquid crystal display device by forming the light collecting film according to the above embodiment, the light efficiency of the backlight unit is improved, so that the light reaching the liquid crystal panel increases. However, in addition to this, in order to increase uniformity and brightness, a reflector may be further formed below the pattern. FIG. 10 is a perspective view illustrating a sixth embodiment in which a
상기한 실시예에 의해 집광필름을 형성하여 백라이트 유닛에 장착하는 경우 기존에 사용하던 프리즘필름이나 확산필름을 대신하여 집광할 수 있다. 따라서 여러 개의 필름을 장착하는 대신 상기한 집광필름으로 대신하여 적은 수의 필름만으로 동일한 효과를 얻을 수 있다. When the light collecting film is formed and mounted on the backlight unit according to the above embodiment, the light collecting film may be collected instead of the prism film or the diffusion film. Therefore, the same effect can be obtained with only a small number of films instead of the above condensing film instead of mounting a plurality of films.
특히, 본 발명에 의한 집광필름은 휘도를 높이는 데 중요한 역할을 하게 된다. 본 발명에 의하면 상기 집광필름으로 백라이트 유닛의 광원에서 발생하는 여러 방향의 빛을 액정패널의 방향으로 출사되게 정렬시킬 수 있다. 종래의 발명에서는 광확산필름, 집광용 프리즘필름, 반사필름이 사용되며 확산필름은 광을 시야축선에 관계없이 고르게 분산시키는 작용을 하기 때문에 액정패널 쪽으로 진입하는 빛의 양을 감소시킨다.In particular, the light collecting film according to the present invention plays an important role in increasing the brightness. According to the present invention, the light collecting film may align light emitted in various directions from the light source of the backlight unit in the direction of the liquid crystal panel. In the conventional invention, a light diffusing film, a light collecting prism film, and a reflecting film are used, and since the diffusing film functions to disperse light evenly regardless of the viewing axis, the amount of light entering the liquid crystal panel is reduced.
본 발명에서는 상기 집광필름은 액정패널에 입사하는 축을 벗어난 빛을 시야 축 범위 내의 방향으로 전환시키는 역할을 하여 휘도를 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 또한, 상기한 바와 같이 집광필름 상에 패턴을 형성함으로써 액정패널 방향으로 광을 집중시키며, 패턴에 의해 다양한 광이 출사되어 나오므로, 도광판에서 일정 각도만, 일정부분에만 광이 출사되어 생기는 휘도나 균일성 문제 또한 감소시킬 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라 고가의 역프리즘 대신 저렴한 집광필름을 사용함으로써 제조 단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.In the present invention, the light collecting film plays an important role in improving luminance by converting light that is off the axis incident on the liquid crystal panel into a direction within the range of the viewing axis. In addition, by forming a pattern on the light collecting film as described above, the light is concentrated in the direction of the liquid crystal panel, and various light is emitted by the pattern. Uniformity problems also have the advantage of being reduced. In addition, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced by using an inexpensive light collecting film instead of the expensive reverse prism.
다만, 본 발명에서는 필요할 경우 광효율의 증대를 위해 다른 광학필름을 추가로 적층하는 것도 포함한다. However, the present invention also includes laminating another optical film if necessary to increase the light efficiency.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당연하다. 상기한 패턴의 단면의 경우 소정 각도를 만족하는 경우 여러 가지 형태의 다각형을 형성하는 것이 가능하다. 또한 상기 실시예에서는 곡면을 구형에 가깝게 형성한 것을 나타내었으나 곡률을 다르게 하여 형성하는 것도 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예는 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 권리 범위는 상세한 설명에 기재된 내용이 아니라 청구 범위에 기재된 범위에 의해 정해져야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the spirit of the present invention. In the case of the cross section of the pattern, it is possible to form various types of polygons when a predetermined angle is satisfied. In addition, in the above embodiment, although the curved surface is formed to be close to the spherical shape, it may be formed by changing the curvature. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and the scope of the present invention should be defined by the scope of the claims rather than the contents of the detailed description.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 집광필름을 이용한 액정표시소자는 측면광을 직접적으로 액정패널로 입사하도록 유도 및 집광시킬 수 있어서 종래에 사용되던 역프리즘필름 방식보다 방향성 및 집광성이 향상된 구조이므로, 백라 이트 유닛의 발광 효율을 크게 증대시킬 수 있으며 비용또한 절감할 수 있다. 따라서 보다 고품질의 액정표시소자를 제공할 수 있다.As described above, the liquid crystal display device using the light converging film according to the present invention can direct and condense the side light to be incident on the liquid crystal panel, so that the orientation and light condensation are improved compared to the conventional inverted prism film method. Therefore, the luminous efficiency of the backlight unit can be greatly increased, and the cost can be reduced. Therefore, a higher quality liquid crystal display device can be provided.
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