KR101336039B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판과 그 도광판의 상측에 구비된 역프리즘 시트간 갈림 현상을 방지하기 위하여 저굴절률을 갖는 제1프리즘산과, 그 제1프리즘산의 사이사이에 형성되어 제1프리즘산의 굴절률보다 큰 고굴절률을 갖는 제2프리즘산을 형성한 복굴절 광학시트가 구비된 액정표시장치에 관련된 것으로서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 화상이 구현되는 패널과, 상기 패널의 하측에 구비되어 빛을 제공하는 백라이트장치와, 상기 패널과 백라이트장치의 사이에 구비되고, 패턴이 상측을 향하도록 형성된 제1프리즘 패턴과 상기 제1프리즘 패턴의 사이사이에서 패턴이 하측을 향하도록 형성된 제2프리즘패턴을 갖는 복굴절 광학시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

복굴절 광학시트, 제1프리즘 패턴, 제2프리즘 패턴, 프리즘 도광판

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 도광판과 그 도광판의 상측에 구비된 역프리즘 시트간 갈림 현상을 방지하기 위하여 저굴절률을 갖는 제1프리즘산과, 그 제1프리즘산의 사이사이에 형성되어 제1프리즘산의 굴절률보다 큰 고굴절률을 갖는 제2프리즘산을 형성한 복굴절 광학시트가 구비된 액정표시장치에 관련된다.

일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 영상신호에 대응하도록 광의 투과량을 조절하여 화상을 표시하는 대표적인 평판표시장치(Flat Display Device)이다. 그런데, 액정표시장치는 스스로 빛을 낼 수 있는 자발광 소자가 아닌 이유로 인해 화상을 시각적으로 표현하기 위하여는 액정화면의 배면에서 빛을 제공하는 별도의 광원을 필요로 하고 있다.

이와 같이 액정 모듈(Liquid Crystal Module; LCM)의 후면으로부터 전면(前面)의 액정패널로 빛을 조사시키기 위하여 광원 자체, 즉 램프를 포함하여 광원의 구동을 위한 전원 회로 및 균일한 평면 광을 이루도록 해주는 일체의 부속물 복합체를 통칭하여 백라이트장치(Back-light Unit)라 한다. 이는 빛의 조사 방식에 따 라 직하형(Direct Type) 및 에지형(Edge Type) 백라이트장치의 두 가지 형태로 분류되고 있는데, 최근 들어서는 LED 등과 같은 면 광원을 채용하는 직하형 및 에지형 평판 백라이트도 다양하게 연구되고 있다.

여기에서, 먼저 에지형 백라이트장치는 광원의 위치가 LCD 모듈의 측면에 위치하고 있으며, 광원으로부터 나오는 빛이 도광판을 통하여 평면 광을 형성하는 형태이다. 이러한 형태의 백라이트는 전반적인 휘도의 저하 현상을 피하기가 어렵다. 따라서, 균일하게 분포되는 휘도를 얻기 위해서는 보다 효율적인 빛의 유도 시스템, 즉 광원으로부터 비교적 먼 거리까지의 빛의 유도 시스템이 요구되며, 광원으로부터 비교적 먼 거리까지의 빛의 전달과정에서 손실을 최소화하기 위한 고도의 광학기술이 요구되어 왔다.

도 1은 종래기술에 따른 백라이트장치의 사시도이고, 도 2a는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 분포를 나타내는 플롯 차트(plot chart)이고, 도 2b는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 콘투어(contour) 차트를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일측에 냉음극 형광램프(25)와 램프하우징(26)이 장착되고, 프리즘 도광판(20)은 그 일측면이 냉음극 형광램프(25)와 인접하게 장착된다. 프리즘 도광판(20)의 하부에는 반사판(21)이 적재되고, 상부에는 역프리즘 시트(22)와 보호시트(23)가 차례로 적재된다.

상기 프리즘 도광판(20) 및 각종 시트의 기능을 살펴보면 다음과 같다.

상기 프리즘 도광판(20)의 일측면은 냉음극 형광램프(25)와 인접하게 제공되며, 상기 냉음극 형광램프(25)로부터 입사되는 빛을 그 상면으로 방출시킨다. 상기 프리즘 도광판(20)은 냉음극 형광램프(25)가 위치한 측면에서 입사된 빛이 상면으로 균일하게 방출되도록 하기 위하여, 냉음극 형광램프(25)로부터 멀어질수록 그 두께가 줄어들게 형성된다.

또한, 상기 프리즘 도광판(20)의 하부에는 반사판(21)이 적재되어 빛이 하면으로 새어나가는 것을 방지함과 동시에 빛을 상면으로 반사시킨다.

이를 통해, 프리즘 도광판(20)을 투과한 단계에서의 대부분의 빛은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 바닥면에 대하여 대략 76도 정도로 경사진 주출사 피크 강도를 가지며, 그 부위에서 빛이 집광되는 것을 확인할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 액정표시장치는 충격 시험 등과 같이 외부로부터의 충격이 가해지게 되는 경우, 프리즘 도광판의 하측면에 형성된 프리즘 패턴과 반사판간 마찰, 더 정확하게는 반사판이 부착된 하부커버와의 충격이 발생하여 프리즘 도광판의 프리즘 패턴이 갈리거나 그 패턴이 무너지게 되고, 혹은 강성 재질을 이루는 프리즘 도광판과 그 상측에 형성된 연성 재질의 역프리즘 시트의 프리즘 패턴간 서로 마찰이 발행하여 그 결과 역프리즘 시트의 프리즘 패턴이 갈리거나, 그 패턴이 무너지게 된다.

그 결과, 이와 같은 종래의 액정표시장치는 일부 영역에서 주변 대비 밝게 보이거나 혹은 어둡게 보이는 화이트 스팟(White spot) 현상이 문제점으로 발생하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은 프리즘 도광판은 그 하측에 구비되는 반사판과의 마찰을 없애기 위하여 액정패널이 구비되는 상측으로 프리즘 패턴이 위치하도록 배치하고, 이때 그 프리즘 도광판의 상측에는 기판 혹은 베이스 필름상에 형성되어 패턴이 상측을 향하고 저굴절률을 갖는 제1프리즘산과, 그 제1프리즘산과 제1프리즘산의 사이사이에서 패턴이 하측을 향하고 상기 제1프리즘산보다 굴절률이 큰 고굴절률을 갖는 제2프리즘산이 형성된 복굴절 광학시트가 구비된 액정표시장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시장치는 화상이 구현되는 패널; 상기 패널의 하측에 구비되어 빛을 제공하는 램프와 상기 램프를 적어도 일측에 구비하고 상측 방향으로 빛의 집광패턴을 형성한 프리즘 도광판을 갖는 백라이트장치; 및 상기 패널과 상기 프리즘 도광판의 사이에 구비되며, 폴리에틸렌(PET) 혹은 폴리카보네이트(PC) 중 적어도 하나의 물질로 이루어진 제1베이스필름 및 제2베이스필름과, 상기 제1베이스필름 위에 제1굴절률을 갖는 패턴이 상측을 향하도록 형성된 제1프리즘 패턴과, 상기 제2베이스필름 위에 상기 제1프리즘 패턴의 사이에서 상기 제1굴절률보다 큰 제2굴절률을 갖는 패턴이 하측을 향하도록 형성된 제2프리즘패턴으로 이루어진 복굴절 광학시트로 구성되며, 상기 도광판에서 출사된 제1광은 확산없이 제 1 입사각(θ1)으로 제1베이스필름을 통해 제1프리즘패턴으로 입사되어 상기 제 1 입사각(θ1)보다 작은 제 1 굴절각(θ2)을 가지는 제 2 광으로 굴절되고, 상기 제2광은 상기 제 1 및 제 2 프리즘패턴의 경계면으로 제 2 입사각(θ3)으로 입사되어 상기 제 2 프리즘패턴에서 상기 제 2 입사각(θ3)보다 작은 제 2 굴절각(θ4)을 가지는 제 3 광으로 굴절되고, 상기 제3광은 제 3 입사각(θ5)으로 상기 제 1 및 제 2 프리즘패턴의 경계면으로 입사되어 반사각(θ3)을 갖는 제4광으로 반사되어 제2베이스필름을 통해 확산없이 액정패널의 밑면과 수직방향으로 공급되는 것을 특징으로 한다

상기의 구성 결과, 본 발명은 외부로부터 진동 혹은 충격시 프리즘 도광판 혹은 프리즘 시트가 그 상부 혹은 하부의 기구물과 마찰로 인해 발생하던 프리즘 패턴의 갈림 및 무너짐으로 인해 초래되던 화이트 스팟 현상을 줄임으로써 균일한 휘도의 빛을 액정패널에 제공하게 되고, 그 결과 화질이 개선될 것이다.

이하, 도면을 참조하여 상기 구성과 관련해 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.

도 3a는 본 발명에 따른 플레이트형 액정표시장치의 단면도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 외부로부터의 신호에 따라 화상이 구현되는 액정패널(131)과, 상기 액정패널(131)의 하측에 구비되어 빛을 제공하는 백라이트장치(121-126), 및 액정패널(131)과 백라이트장치(121-126)의 사이에 구비되고 프리즘 도광판(122)의 상측에 구비되되 상측을 향하여 산이 형성된 제1프리즘산(123b)과 상기 제1프리즘산(123b)의 사이사이, 즉 제1프리즘산(123b)의 골을 따라 형성되고 상기 제1프리즘산(123b)보다 큰 굴절률의 제2프리즘산(123c)을 갖는 복굴절 광학시트(123)를 포함하고 있다.

먼저, 철 혹은 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Iron: EGI) 등을 재질로 하는 하부커버(100)상에는 반사판(121)이 부착되어 있다. 이와 같은 반사판(121)은 백색 폴리에스테르 필름이나 금속(Ag, Al) 등이 코팅된 필름이 사용될 수 있는데, 반사판(121)에서의 가시광의 광 반사율은 90∼97%정도이며 코팅된 필름이 두꺼울수록 반사율이 높게 된다.

또한, 상기 반사판(121)이 부착된 하부커버(100)의 양측에는 각각 램프장치(125, 126)가 구비되어 있다. 이때, 램프장치(125, 126)는 외부로부터 전압을 공급받아 빛을 제공하는 램프(125)와, 상기 램프(125)를 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 램프하우징(126)으로 구성될 수 있다. 이때 물론 램프(125)는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescence Lamp) 중 어느 하나에 해당된다.

그리고, 상기 램프장치(125, 126)를 일측에 구비하여 반사판(121)이 구비된 하부커버(100)상에는 프리즘 도광판(122)이 적재되어 있다. 이때, 프리즘 도광판(122)은 균일한 두께를 가지고 형성된 플레이트(plate type) 도광판으로서, 도 2에 실질적으로 자세히 나타나 보이지는 않지만 그 상측 면에는 장축방향의 램프(125)에 대해 수직한 방향으로 프리즘 산(122a)이 형성되어 빛을 집광시키는 역할을 하고 있다.

이때, 프리즘 도광판(122)의 프리즘 산(122a)은 빛의 진행방향을 따라 산들이 모여 능선을 이루는 형태의 프리즘 산(122a)이 프리즘 도광판(122)의 상측 면에 형성되는 것이 바람직하지만, 더 나아가서는 렌티큘러 형상, 혹은 피라미드 형상들이 일정한 배열을 이루어 형성되거나 혹은 무작위(random)로 형성될 수도 있다. 그리고 이러한 패턴들은 양각 또는 음각의 형태를 이룰 수 있고, 장축방향의 램프(125)와 수평한 방향을 이루어 형성될 수 있으므로 상기의 내용들에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

상기에서의 프리즘 도광판(122)은 PMMA(Polymethymethacrylate)를 재질로 하여 측면에 위치하는 램프(125)로부터의 빛을 통과시켜 액정패널(111)에 입사시키기 위하여, 먼저 램프(125)로부터의 빛이 프리즘 도광판(122)을 통해 유도된 후 프리즘 도광판(122) 하측에 위치하는 반사판(121)에 반사되고, 이때 프리즘 도광판(122)의 상측면에 대하여 주출사 피크 강도(peak intensity)가 대략 76도 정도를 이루는 방향으로 출사된다.

또한, 프리즘 도광판(122)은 가시광선영역에서 광에 대한 흡수성이 고분자 재료 중 가장 적어 투명성 및 광택이 매우 크다. 또한, 기계적 강도가 높아 깨지거나 변형되지 않으며, 가볍고 내화학성이 강하다. 뿐만 아니라, 가시광선의 투과율이 90∼91% 정도로 높고 내부 손실이 대단히 적으며 인장 강도, 휨강도, 신장 강도 등의 기계적 성질과 화학성 내성 등에도 상당히 강한 특성을 지니고 있다.

이러한 플레이트형의 프리즘 도광판(122)상에는 그 프리즘 도광판(122)에 형성되어 있는 프리즘 산(122a)의 방향과 직교하여 상측을 향하는 제1프리즘산(123b)과, 그 제1프리즘산(123b)의 사이사이에 형성된 골을 따라 프리즘 산의 방향이 하측을 향하도록 형성된 제2프리즘산(123c)을 갖는 광학 시트, 더 정확히 말해 본 발명에서 명명한 복굴절 광학시트(123)가 구비되어 있다.

이와 같은 복굴절 광학시트(123)는 프리즘 도광판(122)을 통해 그 상측면에 대하여 76도를 이루어 출사된 광을 바닥면에 대하여 수직한 방향을 이루도록 하여 액정패널(131)에 보내주게 된다.

예컨대 본 발명에서의 복굴절 광학 시트(123)는 도 2에 도시된 바와 같이 베이스(base)를 이루는 폴리에틸렌(PET) 혹은 폴리카보네이트(PC) 재질의 베이스필름(123a)상에 정방향, 즉 프리즘 도광판(122)의 프리즘 산(122a)의 방향과 직교하는 방향으로 형성되어 저굴절률을 갖는 제1프리즘산(123b)과, 그 제1프리즘산(123b)의 골마다 고굴절률의 UV 경화수지 등을 충진시켜 제2프리즘산(123c)을 형성하며, 그 제2프리즘산(123c) 위에 또 하나의 상측 베이스필름(123d)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이를 통해 그 상측 및 하측 면이 서로 평평한(flat) 면을 이루고 있다.

여기에서, 복굴절 광학시트(123)는 이와 같이 저굴절률을 갖는 제1프리즘산(123b)과, 그 제1프리즘산(123b)이 갖는 굴절률보다 큰 고굴절률을 가지게 되는 제2프리즘산(123c)으로 이루어짐으로써 명명된 것이며, 가령 그 저굴절률과 고굴절률의 차이 기준을 1.51로 하였다면 1.51 이상은 고굴절률에 해당할 수 있고, 반면 1.51 미만은 저굴절률에 해당할 수 있으므로 그 굴절률의 차이 기준을 얼마로 설계하느냐에 따라 그 광학적 특성은 조금씩 달라질 수 있다. 이때, 두 굴절률의 차이는 적어도 0.1 이상을 이루는 것이 바람직하다.

여기서, 저굴절률을 이루는 제1프리즘산(123b)과 제2프리즘산(123c)의 경계면에서 굴절되는 빛의 특성을 간략하게 살펴보면 그 경계면에서 일부는 반사되고 또 나머지는 굴절되겠지만, 이때 스넬의 법칙을 이용하게 되면 n1·sinθ1=n2·sinθ2 라는 조건이 성립되어야 한다. 이때, n1은 저굴절률이고, n2는 고굴절률이므로 등식이 성립하기 위하여는 θ2가 θ1에 비하여 작아야 한다. 결국 이와 방식을 통해 액정패널(131)에 대하여 수직한 빛들을 제공하게 된다.

물론 그 광학적 특성은 저굴절률 및 고굴절률을 이루는 물질 자체의 고유 특성에 해당되는 것으로서, 어떠한 물질로 형성되고, 또 어떠한 물질을 혼합하여 형성하느냐에 달라질 수 있으므로 본 발명에서는 아크릴계의 UV 경화 수지를 대표적으로 예시한 것이다. 이는 어디까지나 그러한 프리즘 산을 형성하는 산의 내각이 종래에서와 같이 예컨대 54도 및 58도 등을 이룬다는 것을 전제한 것이지만, 본 발 명에서는 그러한 저굴절률 및 고굴절률을 갖는 물질을 넘어 제1프리즘산(123b)의 내각을 어떻게 설계하느냐에 따라 그 광학적 특성이 조금씩 변경될 수 있다.

더 나아가서, 본 발명의 복굴절 광학시트(123)는 프리즘 도광판(122)과 마찬가지로 빛의 진행방향과 수직한 방향을 따라 산들이 모여 능선을 이루는 형태의 프리즘 산이 형성되는 것이 바람직하지만, 더 나아가서는 렌티큘러 형상, 피라미드 형상, 다각형 중 어느 하나의 형태로 일정한 배열을 이루어 형성되거나 혹은 무작위(random)로 형성될 수도 있다. 그리고 이러한 패턴들은 양각 또는 음각의 형태를 이룰 수 있고, 또 장축방향의 램프(125)와 수평한 방향을 이루어 형성될 수 있으므로 상기의 내용들에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

또한, 상기 복굴절 광학시트(123)상에는 그 복굴절 광학시트(123)를 투과하여 나온 빛의 광학적 특성을 보완하기 위한 보조 광학시트(124)가 적재되어 있다. 이때, 그 보조 광학시트(124)는 예를 들어 빛의 불균일성을 완화시키기 위한 확산패턴이 형성된 확산시트일 수 있고, 그 시트를 외부의 충격 및 스크래치로부터 보호하기 위한 보호시트일 수 있다.

또한, 상기 보조 광학시트(124)의 상측에서는 합성수지 또는 서스 스틸의 몰드물로 이루어진 사각 틀 형상의 메인 서포트(미표기)가 체결되어 있다.

그리고, 상기 메인 서포트상에는 액정패널(131)이 적재되어 있다. 상기 액정패널(131)은 서로 대향하여 균일한 셀-갭이 유지되도록 합착된 박막트랜지스터 어레이기판과 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터가 형성된 컬러필터기판, 그리고 그 두 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있다. 또한, 그 액정패널(131)의 상, 하 측에는 상측 편광판(131a) 및 하측 편광판(131b)이 각각 구비되어 있다.

상기 상부커버(140)는 액정패널(131)의 4면 가장자리영역을 덮는 동시에 메인 서포트 혹은 하부커버(100)에 조립·체결된다.

도 3b는 도 3a의 복굴절 광학시트의 집광원리를 나타내는 도면이다.

도 3b에서 볼 때, 본 발명의 복굴절 광학시트가 1.5의 굴절률(n3)을 가지는 제1프리즘산(123b)와, 1.51의 굴절률(n4)을 가지는 제2프리즘산(123c)과, 제1프리즘산(123b)의 내각이 각각 54도 및 58도를 이룬다고 가정하자.

이때, 프리즘 도광판(122)의 상면에 형성되어 있는 프리즘 산(122a)을 기준으로 출사된 빛은 1의 굴절률(n1)을 가진 공기층을 지나, 복굴절 광학시트(123)의 베이스 필름(123a)으로 입사하는 일정한 입사각(θ1)을 가진다. 그리고, 그 베이스 필름(123a)에 입사각(θ1)에 따라 광 경로가 변경된 출사각(θ2)을 가지는데, 이때 베이스 필름(123a)의 굴절률(n2)은 공기의 굴절률(n1)보다 크므로, 위의 스넬의 법칙을 만족하기 위하여는 출사각(θ2)이 입사각(θ1)에 비하여 작게 된다.

그리고, 베이스 필름(123a)을 투과한 빛은 그 베이스 필름(123a)상에 형성된 제1프리즘산(123b)과 동일한 재질로 이루어질 경우, 각각의 굴절률(n2, n3)은 서로 동일하게 되므로 그 입사각과 출사각 또한 동일하게 된다.

또한, 저굴절률(n3)을 가지는 제1프리즘산(123b)과, 그 제1프리즘산(123b)보다 큰 고굴절률(n4)을 가지는 제2프리즘산(123c)의 경계면에서 다시 빛이 굴절되는데, 이때 가령 제1프리즘산(123b)의 굴절률(n3)이 1.5이고, 제2프리즘산(123c)의 굴절률(n4)가 1.51일 때, 그 경계면에 대하여 출사각(θ4)은 스넬에 법칙을 만족해 야 하므로, 가령 입사각(θ3)이 27도이면 출사각(θ4)은 그보다 작게 된다.

이와 같이, 굴절된 빛은 다시 제2프리즘산(123c)과 제1프리즘산(123b)의 경계면에 일정한 입사각(θ5)을 이루어 입사된 후, 그 경계면에 입사된 입사각(θ5)과 동일한 크기의 반사각(θ6)을 이루어 반사되어 액정패널에 수직한 방향으로 집광된다.

이때, 제2프리즘산(123c)의 굴절률(n4)과 그 제2프리즘산(123c)의 상측에 형성된 베이스 필름(123d)이 동일한 재질을 이룰 경우, 그 베이스 필름(123d)의 굴절률(n5)은 제2프리즘산(123c)의 굴절률(n4)과 같게 되므로, 입사각과 출사각은 서로 동일하게 되고, 따라서 제1프리즘산(123b)과 제2프리즘산(123c)의 경계면에 반사되어 일정한 크기의 반사각(θ6)을 갖는 빛이 액정패널에 수직한 방향으로 집광된다.

도 4는 본 발명에 따른 에지형 액정표시장치의 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에지형 액정표시장치는 외부로부터의 신호에 따라 화상이 구현되는 액정패널(231)과, 상기 액정패널(231)의 하측에 구비되어 빛을 제공하는 백라이트장치(221-223, 225), 및 액정패널(231)과 백라이트장치(221-223, 225)의 사이에 구비되고 에지형 프리즘 도광판(222)의 상측에 구비되되 패턴의 방향이 상측을 향하는 제1프리즘산(223b)과 상기 제1프리즘산(223b)의 사이사이, 즉 제1프리즘산(223b)의 골을 따라 형성되고 상기 제1프리즘산(223b)보다 큰 굴절률의 제2프리즘산(223c)을 갖는 복굴절 광학시트(223)를 포함하고 있다.

여기서, 도 4에 나타낸 에지형 액정표시장치는 도 3의 플레이트 액정표시장 치와 대비하여 액정패널(231)의 하측에서 그 일측에만 램프장치, 즉 램프(225)를 포함하는 램프하우징(미도시)을 구비하고 있다. 물론 이때 램프하우징은 반사판(221)이 연장되어 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 에지형 프리즘 도광판(222)은 장축방향을 이루는 램프(225)와 대면하는 일측면과 그 타측면의 두께가 서로 다르게 형성되어 있는 것이 특징이다.

여기서, 에지형 프리즘 도광판(222)은 앞서서의 플레이트형 프리즘 도광판(122)과 마찬가지로 그 상측 면에 프리즘 산(222a)을 형성하고 있는데, 이때 그 프리즘 산(222a)은 장축방향을 이루는 램프(225)와 수직한 방향, 즉 빛의 진행방향을 따라 형성되어 있다.

그 결과, 프리즘 도광판(222)의 일측에 구비되어 제공된 빛은 프리즘 도광판(222)의 내부로 유도되고, 그 유도된 빛은 반사판(221)에 의해 반사가 이루어지며, 그 반사된 빛들은 다시 프리즘 도광판(222)의 상측면에 형성된 프리즘 산(222a)을 통해 프리즘 도광판(222)의 상측면에 대하여 대략 76도 정도의 방향을 이루어 출사된다. 이때, 프리즘 도광판(222)을 통해 76도를 이루는 빛은 프리즘 도광판(222)의 상측면을 기준으로 종래 대비 동일한 방향을 이루고 있다.

그리고, 그 에지형 프리즘 도광판(222)의 상측에 구비되어 있는 복굴절 광학시트(223)는 서로 동일하다. 다시 언급해 보면, 베이스를 이루는 베이스 필름(223a)상에 정방향, 즉 프리즘 도광판(222)의 프리즘 산의 방향과 직교하는 방향으로 형성되어 저굴절률을 갖는 제1프리즘산(223b)과, 그 제1프리즘산(223b)의 골마다 고굴절률의 UV 경화수지 등을 충진시켜 형성된 제2프리즘산(223c)과, 그 제2 프리즘산(223c) 위에 다시 형성된 베이스 필름(223d)으로 구성되어 있다. 이를 통해 그 상측 및 하측 면이 서로 평평한 면을 이루고 있다.

상기의 프리즘 도광판(222)을 통해 그 상측면에 대하여 대략 76도 정도를 이루어 출사된 빛은 다시 그 상측에 구비되어 있는 복굴절 광학시트(223)를 투과하면서, 다시 말해 하측의 베이스 필름(223a), 제1프리즘산(223b), 제2프리즘산(223c), 상측 베이스 필름(223d)을 차례대로 투과하면서 굴절되고 그 결과 바닥면에 대하여 수직한 방향을 이루는 빛을 출사하게 된다.

그리고, 복굴절 광학시트(223)를 통해 바닥면에 대하여 수직한 방향을 이루어 출사된 빛은 그 복굴절 광학시트(223)의 상측에 구비되어 있는 확산시트(미도시) 등의 보조 광학시트를 지나면서 균일하게 확산되어 액정패널(231)에 제공된다.

이러한 구조를 갖는 액정표시장치는 외부로부터 액정표시장치에 충격이 가해진다 하더라도, 강성의 재질로 형성된 프리즘 도광판(222)의 프리즘 산(222a)과 그 프리즘 산(222a)의 상측에 구비된 연성재질을 갖는 복굴절 광학시트(223)의 평평한 하측 면에 서로 마찰이 발생하더라도 프리즘 도광판(222)의 프리즘 산(222a)이 갈리거나 무너지는 일은 발생하지 않게 된다.

이와 같은 부분을 제외한 반사판(221), 도광판(222)의 특성 및 액정패널(231) 등과 관련한 기타 자세한 내용들은 앞서서의 내용들로 대신하고자 한다.

도 5a는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 분포를 나타내는 플롯 차트이고, 도 5b는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 콘투어 차트를 나타내는 도면이며, 도 5c는 복굴절 광학시트를 투과한 빛의 출사광 콘투어 차트를 나타내는 도면 이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플레이형 및 에지형 액정표시장치는 프리즘 산을 상측으로 향한 프리즘 도광판(REVERSE LGP)을 투과한 단계에서의 대부분의 빛들이 상측면에 대하여 대략 76도 정도로 경사진 주출사 피크 강도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 이는 다시 말해 종래기술에서와 같이 프리즘 산을 하측으로 향한 프리즘 도광판(LGP) 대비 동일한 방향을 이루어 대부분의 빛들이 출사되는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 프리즘 도광판(122, 222)을 투과한 단계에서 대략 76도를 이루어 출사된 빛들은 그 프리즘 도광판(122, 222)의 상측에 구비된 복굴절 광학시트(123, 223)를 거치면서 도 5c에 도시된 바와 같이, 그 바닥면에 대하여 수직한 방향을 이루어 액정패널(131, 231)에 제공된다.

이와 같이, 복굴절 광학시트(123, 223)를 투과한 빛은 그 상측에 구비되어 있는 확산시트 등에 의해 빛이 확산되어 액정패널(131, 231)에 균일하게 제공된다.

도 6a 내지 도 6b은 본 발명에 따른 복굴절 광학시트의 다양한 변형 예를 나타내는 도면이다. 이들은 앞서 살펴본 본 발명에서의 실시예 대비 비용 감소 측면에서 볼 때 많은 이점이 있을 수 있다.

도 6a은 프리즘 도광판의 프리즘 산에 대면하는 PET 혹은 PC 재질의 베이스 필름(323a)상에 저굴절률을 갖는 제1프리즘산(323b)을 형성하고, 그 제1프리즘산(323b)의 사이사이에 제1프리즘산(323b) 대비 고굴절률을 갖는 제2프리즘산(323c)을 형성하고 있다. 이때, 외부로 노출되는 제2프리즘산(323c)의 상측면은 평평하게 형성되어 있다.

반면, 도 6b은 베이스 필름(423a)상에 고굴절률을 갖는 제2프리즘산(423b)이 먼저 형성되어 있고, 그 제2프리즘산(423b)의 사이사이에 제2프리즘(423b) 대비 저굴절률을 갖는 제1프리즘산(423c)이 형성되어 있다. 이때, 외부로 노출되어 있는 저굴절률의 제1프리즘산(423c)은 평평한 면을 이루어 형성되어 있고, 그 평평한 면이 프리즘 도광판의 프리즘 산에 대면하도록 구비될 수 있다.

이와 같이, 제1프리즘산(423c)의 평평한 면이 프리즘 도광판의 프리즘 산에 대면하도록 구비된다 하더라도, 프리즘 도광판의 프리즘 산이 연성재질을 이루는 제1프리즘산(423c)보다 강성을 띠는 재질로 형성되어 있으므로 외부로부터의 충격이 있다 하더라도 두 기구물, 즉 프리즘 도광판과 복굴절 광학시트간 마찰에 의해 프리즘산의 패턴이 갈리거나 무너지는 일은 발생하지 않게 된다.

또, 도 7a 및 도 7b은 도 6a 및 도 6b 대비 액정표시장치의 전체 구조로 볼 때 더욱더 비용을 줄일 수 있는 구조일 수 있다.

다시 말해, 도 7a은 도 6a에서와 마찬가지로 프리즘 도광판의 프리즘 산에 대면하는 PET 혹은 PC 재질의 베이스 필름(523a)상에 저굴절률을 갖는 제1프리즘산(523b)을 형성하고, 그 제1프리즘산(523b)의 사이사이에 제1프리즘산(523b) 대비 고굴절률을 갖는 제2프리즘산(523c)을 형성하며, 그 제2프리즘산(523c)상에 다시 베이스 필름을 구비하되, 그 베이스 필름은 내부 혹은 외부에 확산패턴 혹은 확산입자가 포함되어 있는 확산형 베이스 필름(523d)을 형성하고 있다. 여기서, 확산패턴 혹은 확산입자는 PMMA, 실리카, PC 중 적어도 하나의 물질로 이루어져 있다.

이와 같이 형성되는 경우, 복굴절 광학시트(523)의 상측에 구비되던 종래의 확산시트를 제거하는 일이 얼마든지 가능할 수 있다.

더 나아가서, 도 7b은 프리즘 도광판의 프리즘 산에 대면하는 제1확산형 베이스필름(623a)상에 저굴절률을 갖는 제1프리즘산(623b)을 형성하고, 그 제1프리즘산(623b)의 사이사이에 제1프리즘산(623b) 대비 고굴절률을 갖는 제2프리즘산(623c)을 형성하며, 그 제2프리즘산(623c)상에 다시 제2확산형 베이스필름(623d)을 형성하고 있다.

여기서, 베이스 필름의 내부 혹은 외부에 확산패턴 혹은 확산입자가 포함되어 형성된 제1 및 제2의 확산형 베이스 필름(623a, 623d)에서 그 확산패턴 혹은 확산입자는 위에서와 마찬가지로 PMMA, 실리카, PC 중 적어도 하나의 물질로 이루어져 있다.

도 1은 종래기술에 따른 백라이트장치의 사시도

도 2a는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 분포를 나타내는 플롯 차트(plot chart)

도 2b는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 콘투어 차트(contour chart)

도 3a은 본 발명에 따른 플레이트형(plate type) 액정표시장치의 단면도

도 3b는 도 3a의 복굴절 광학시트의 집광원리를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 에지형(edge type) 액정표시장치의 단면도

도 5a는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 분포를 나타내는 플롯 차트(plot chart)

도 5b는 프리즘 도광판을 투과한 빛의 출사광 콘투어 차트(contour chart)

도 5c는 복굴절 광학시트를 투과한 빛의 출사광 콘투어 차트

도 6a 내지 도 6b은 본 발명에 따른 복굴절 광학시트의 다양한 변형 예를 나타내는 도면

도 7a 및 도 7b은 본 발명에 따른 복굴절 광학시트의 또 다른 변경 형태를 나타내는 도면

Claims (8)

1. 화상이 구현되는 패널;

   상기 패널의 하측에 구비되어 빛을 제공하는 램프와 상기 램프를 적어도 일측에 구비하고 상측 방향으로 빛의 집광패턴을 형성한 프리즘 도광판을 갖는 백라이트장치; 및

   상기 패널과 상기 프리즘 도광판의 사이에 구비되며, 폴리에틸렌(PET) 혹은 폴리카보네이트(PC) 중 적어도 하나의 물질로 이루어진 제1베이스필름 및 제2베이스필름과, 상기 제1베이스필름 위에 제1굴절률을 갖는 패턴이 상측을 향하도록 형성된 제1프리즘 패턴과, 상기 제2베이스필름 위에 상기 제1프리즘 패턴의 사이에서 상기 제1굴절률보다 큰 제2굴절률을 갖는 패턴이 하측을 향하도록 형성된 제2프리즘패턴으로 이루어진 복굴절 광학시트로 구성되며,

   상기 도광판에서 출사된 제1광은 확산없이 제 1 입사각(θ1)으로 제1베이스필름을 통해 제1프리즘패턴으로 입사되어 상기 제 1 입사각(θ1)보다 작은 제 1 굴절각(θ2)을 가지는 제 2 광으로 굴절되고, 상기 제2광은 상기 제 1 및 제 2 프리즘패턴의 경계면으로 제 2 입사각(θ3)으로 입사되어 상기 제 2 프리즘패턴에서 상기 제 2 입사각(θ3)보다 작은 제 2 굴절각(θ4)을 가지는 제 3 광으로 굴절되고, 상기 제3광은 제 3 입사각(θ5)으로 상기 제 1 및 제 2 프리즘패턴의 경계면으로 입사되어 반사각(θ3)을 갖는 제4광으로 반사되어 제2베이스필름을 통해 확산없이 액정패널의 밑면과 수직방향으로 공급되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 프리즘 도광판의 집광패턴은 프리즘 산, 렌티큘러(lenticular) 형상, 피라미드 형상 중 적어도 하나의 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항에 이어서, 상기 프리즘 도광판의 집광패턴은 음각 혹은 양각 중 적어도 하나의 형태를 이루어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 복굴절 광학시트의 제1프리즘 패턴은 프리즘 산, 렌티큘러 형상, 피라미드 형상, 다각형 형상 중 적어도 하나의 형상을 이루는 것을 특 징으로 하는 액정표시장치.
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