KR101350590B1 - 렌티큘러 렌즈 어레이 시트 및 그를 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 사용되는 프리즘 시트 및 확산 시트를 대체할 수 있는 렌티큘러 렌즈 어레이(renticular lens array) 시트를 제공하는 것이다.

렌티큘러 렌즈 어레이 시트는, 렌티큘러 렌즈 어레이; 및 상기 렌티큘러 렌즈 어레이 상에 평탄한 표면을 가지게 형성된 확산층을 구비한다.

렌티큘러, 렌즈, 확산, 집광, 광 손실.

Description

렌티큘러 렌즈 어레이 시트 및 그를 이용한 백라이트 유닛{Lenticular Lense Array Sheet and Back Light Unit using the same}

도 1은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 프리즘 시트의 단면도 및 사시도이다.

도 3a 및 도 3b는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 구비되는 본 발명의 실시 예에 따른 렌티큘러 렌즈 어레이 시트의 단면도 및 사시도이다.

도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 렌티큘러 렌즈 어레이 시트가 구비된 백라이트 유닛의 화이트 시야각 특성을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.

《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》

300 : 렌티큘러 렌즈 어레이 시트 310 : 기판

320 : 렌티큘러 렌즈 어레이 530 : 반사 슬릿

340 : 확산 필름

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 백라이트 유닛에 구비되는 프리즘 시트를 대체하는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트 및 그를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 LCD)는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 액정셀들과 이들 액정셀들 각각에 공급될 비디오 신호를 절환하기 위한 다수의 제어용 스위치들로 구성된 액정패널에 의해 백라이트 유닛(Back Light Unit)에서 공급되는 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 램프(10)와, 램프(10)를 감싸는 형태로 설치되는 램프 하우징(14)과, 램프(10)로부터 입사되는 광을 면광원으로 전환하는 도광판(12)과, 도광판(12)의 하부에 위치하여 도광판(12)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(16)과, 도광판(12)을 경유한 광을 확산시키는 확산시트(Diffuser Sheet ; 18)와, 확산시트(18)를 경유한 광의 진행방향을 조절하는 프리즘시트(20)와, 프리즘시트(20) 상에 형성되는 보호필름(24)을 구비한다.

상기 백라이트 유닛 상에 도시되지 않은 액정패널이 위치하며, 액정패널은 백라이트 유닛으로부터 출사된 광의 투과율을 제어하여 화상을 구현한다. 단, 이는 상기 램프(10)가 패널의 측면에 구비되는 에지방식의 백라이트 유닛을 나타내는 것으로, 램프가 패널의 하측에 구비되는 직하방식의 백라이트 유닛의 경우에는 상 기 도광판(12)이 제거될 수 있다.

상기 백라이트 유닛에서 사용되는 램프(10)로는 주로 냉음극 형광램프가 사용되며, 램프(10)에서 발생된 광은 도광판(12)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(12)에 입사된다. 또한, 램프 하우징(14)은 내면에 반사면이 있어 램프(10)로부터의 광을 도광판(12)의 입사면 쪽으로 반사시킨다.

상기 도광판(12)은 경사진 배면과 수평인 출사면을 가지며 도광판(12)의 입사면과 출사면이 직각을 이루도록 제작되며, 도광판(12)의 배면에는 반사판(16)이 대면되도록 설치된다. 또한, 상기 도광판(12)은 램프(10)로부터 입사된 광이 램프(10)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다. 여기서, 상기 도광판(12)은 일반적으로 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 PMMA(Polymethylmethacrylate)로 형성된다.

또한, 상기 반사판(16)은 도광판(12)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(12) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 램프(10)로부터의 광이 도광판(12)에 입사되면 경사면인 배면에서 소정 경사각으로 반사되어 출사면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(12)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판(16)에 반사되어 출사면쪽으로 진행하게 된다. 도광판(12)의 출사면을 경유하여 출사된 광은 확산시트(18)에 의해 전영역으로 확산된다.

한편, 액정 패널에 입사되는 광은 수직을 이룰 때 광효율이 커지게 되며, 이를 위해, 도광판(12)에서 출사된 광의 진행 각도를 액정패널과 수직을 이루도록 프리즘시트(20)가 형성된다. 상기 프리즘시트(20)는 산과 골을 가지는 다수의 프리 즘 막대 형태로 이루어지는 것으로 상기 확산시트(18)로부터 출사된 광을 화면에 수직방향으로 모아주는 역할을 한다. 또한, 상기 프리즘 시트(20) 상부에는 보호필름(24)이 상기 프리즘시트(20)의 표면을 보호하기 위해 사용되고 있으며, 광의 분포를 균일하게 하기 위해 광을 확산시키는 역할도 한다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 프리즘 시트의 단면도 및 사시도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래의 프리즘 시트(200)는 도광판 및 확산판에 의해 확산된 광이 최초 유입되는 기판(210)와, 상기 확산된 광의 경로를 일정하게 진행시키도록 하는 소정의 꼭지각(α)을 갖는 이등변 삼각 기둥 모양의 돌출부(220)로 구성되며, 상기 돌출부(220)는 상기 기판(210) 상에서 스트라이프 형태로 선형 배열되어 있다.

또한, 도시된 바와 같이 삼각 기둥 모양의 돌출부(220)가 정면을 향하여 설치된 경우 즉, 돌출부가 출광면이 되어 액정표시패널을 향하는 경우에는 상기 기판(210)를 통해 유입되는 확산된 광에 대해 이를 전방으로 굴절시켜 모아주게 되나, 상기 돌출부의 경사면에 입사하는 광은 내부 전반사로 인해 전방 휘도 향상에 기여하지 못하고 손실되는 문제점이 있다.

이를 극복하기 위해 상기 돌출부(220)가 입광면이 되어 도광판을 향하도록 프리즘 시트를 역으로 배치할 수도 있으나, 이 경우 전방 휘도를 향상시킬 수는 있는 반면, 시야각이 좁아져 가정용 TV와 같은 넓은 시야각이 요구되는 평판 디스플레이에 있어서는 적당치 않다는 문제점이 있다.

또한, 2장의 프리즘 시트를 상기 돌출부(220)의 배열 방향이 서로 교차하도 록 겹쳐서 사용할 수도 있으나, 이는 액정표시장치에 사용되는 부품수의 증가 및 비용의 증가를 야기시킨다는 문제가 있다.

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 사용되는 프리즘 시트 및 확산 시트를 대체할 수 있는 렌티큘러 렌즈 어레이(renticular lens array) 시트 및 그를 이용한 백라이트 유닛을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는, 렌티큘러 렌즈 어레이; 및 상기 렌티큘러 렌즈 어레이 상에 평탄한 표면을 가지게 형성된 확산층을 구비한다.

상기 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는 상기 렌티큘러 렌즈 어레이의 하면에 상기 렌티큘러 렌즈들간의 인접부와 대응되게 형성된 반사 슬롯들을 추가로 구비할 것이다.

본 발명의 다른 일면의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은, 광원; 상기 광원으로부터의 광을 평면 형태로 광으로 전환시키는 도광판; 및 상기 도광판으로부터의 광이 액정 패널 쪽으로 수직하게 진행시키는 제1항 기재의 렌티큘러 렌즈 어레이 시트를 구비한다.

이하, 본 발명의 실시 예가 첨부된 도면과 결부되어 상세하게 설명될 것이 다.

도 3a 및 도 3b는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 구비되는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트의 단면도 및 사시도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 렌티큘러 렌즈 어레이 시트(300)는 도광판으로부터의 광이 최초 유입되는 기판(310)과, 상기 광의 경로를 일정하게 진행시키도록 하는 렌티큘러 렌즈 어레이(320)와, 상기 렌티큘러 렌즈가 서로 맞닿는 영역 즉, 렌즈 어레이의 골 영역에 광이 입사되지 않도록 상기 기판의 하부 영역에 일정 패턴으로 형성되는 반사 슬롯(330)을 포함한다. 반사 슬롯(330)은 도광판으로부터의 광이 렌티귤러 렌즈들간의 인접부를 통과하면서 발생되는 빛의 측면 빛샘(side lobe)을 방지한다. 이에 더하여, 상기 렌티큘러 렌지 어레이 시트(300)는 렌티큘러 렌즈 어레이(320) 상에 평탄한 표면을 가지게 형성된 확산층(340)을 추가로 구비한다.

이와 같은 렌티큘러 렌즈 어레이 시트(300)에 의하면, 상기 렌티큘러 렌즈 어레이(320)는 입사광을 평행광으로 변환시켜, 기존의 프리즘 시트에서 발생되는 문제점을 해소한다. 즉, 프리즘의 경사면에 입사하는 광이 내부 전반사로 인해 전방 휘도 향상에 기여하지 못하고 손실되지 않게 한다. 반면, 렌티큘러 렌즈 어레이(320)는, 스트라이프 형태로 형성되기 때문에, 유입되는 광의 시야각 비대칭성을 야기할 수도 있다.

도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 렌티큘러 렌즈 어레이 시트와는 달리 확산층(340)이 없는 렌티큘러 렌즈 어래이 시트를 백라이트 유닛에 사용된 경우의 화 이트 시야각 특성을 나타내는 도면이다. 도 4a는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트를 투과하는 화이트 시야각의 분포를 전체적으로 나타내는 도표이며, 도 4b는 상기 렌티큘러 렌즈 어레이 시트를 투과하는 화이트 광의 상하 시야각 특성을 나태내는 그래프이고, 도 4c는 상기 렌티큘러 렌즈 어레이 시트를 투과하는 화이트 광의 좌우 시야각 특성을 나타내는 그래프이다.

상기 그래프를 통해 확인할 수 있듯이, 확산층이 없는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는 상하 시야각 특성이 좌우 시야각 특성에 비해 좁게 나타난다. 이와 같이 상기 렌티큘러 렌즈 어레이를 투과한 광이 상하좌우 비대칭 구조를 갖음으로써 시야각의 대칭성이 깨지게 되고, 이러한 백라이트 유닛의 시야각 비대칭성은 결과적으로 패널 시야각에 영향을 주어 패널 시야각이 좁아지게 된다.

상기와 같은 문제점들은, 렌티큘러 렌즈 어레이(renticular lens array) 렌즈들의 상부에 평탄한 표면을 가지게 형성된 확산층(340)에 의하여 제거된다. 이 확산층(340)의 하면에는, 렌티큘러 렌즈 어래이(320)와 대응되는 형태의 골들이 형성된다. 이들 렌티큘러 렌즈 어레이(320)에 의하여 좌우 방향에서 집속되는 광을 확산시킴으로서 광이 상하방향에서와 동일하게 좌우방향에서도 균일하게 분포하게 한다. 이에 따라, 도 3에서와 같이, 렌티큘러 렌즈 어레이(320) 상에 확산층이 형성된 렌티귤러 렌즈 어레이 시트는 백라이트 유닛의 시야각 비대칭성이 제거되게 한다. 이에 더하여, 확산층(340)은 광의 누설을 방지하여 빛샘 현상이 야기되지 않게 한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 의한 렌티큘러 렌즈 어레이 시트에 의하면 상 기 렌티큘러 렌즈 어레이(320) 및 확산층(340)에 의하여 입사광을 패널에 수직방향인 광으로 변환시켜 기존의 프리즘 시트에서와는 달리 광이 손실되지 않게 한다. 아울러, 본 발명의 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는 시야각 비대칭성을 야기되지 않게도 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다. 도 5는 앞서 도 3 및 도 4를 통해 설명한 렌티큘러 렌즈 어레이 시트가 구비되는 백라이트 유닛이며, 램프가 패널의 측면에 배열되는 에지방식의 백라이트 유닛의 예로서 설명될 것이다. 이는 단지 실시 예에 불과하며 본 발명의 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는 직하 방식의 백라이트 유닛에도 구비될 수 있다.

도 5을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛은, 도광판(82)의 측면에 설치된 램프(80) 및 이 램프(80)를 감싸도록 설치된 램프 하우징(84)을 구비한다. 램프(80)는 광을 도광판(82)의 측면에 조사한다. 램프 하우징(84)은 램프(80)로부터의 광을 도광판(82) 쪽으로 반사시켜 광 효율을 증대시킨다. 도광판(82)은 램프(80)로부터 입사되는 광을 평면 광의 형태로 전환시킨다.

또한, 도 5의 백라이트 유닛은 도광판(82)의 하부 및 상부에 위치하는 반사판(86) 및 랜티큘러 렌즈 어래이 시트(300)를 구비한다. 반사판(86)은 도광판(82)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면 쪽으로 반사시켜 광 효율이 증대되게 한다.

렌티큘러 렌즈 어레이 시트(300)는 렌티큘러 렌즈 어레이(320) 및 확산층(340)에 의하여 입사광을 패널에 수직 방향의 광으로 변환시켜 결과적으로 기존의 프리즘 시트에서 발생되는 문제점 즉, 프리즘의 경사면에 입사하는 광이 내부 전반사로 인해 전방 휘도 향상에 기여하지 못하고 손실되는 문제점 및 시야각 비대칭성의 문제점이 해소되게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는, 렌티큘러 렌즈 어레이 및 그 표면 상에 형성된 평탄한 표면의 확산층을 이용하여, 액정 패널 측으로 입사되는 광이 상,하,좌,우 방향에 균일하게 진행하게 한다. 이에 따라, 상하좌우 대칭적인 시야각 특성이 보장되면서도 광의 손실이 최소화 되게 한다. 이에 더하여, 본 발명에 따른 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는 기존의 프리즘 시트 및 확산 시트가 제거되게 하여 광학 시트류의 두께의 감소는 물론 라이트 유닛의 슬림화를 가능케 한다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 광원;

   상기 광원으로부터의 광을 평면 형태의 광으로 전환시키는 도광판;

   상기 도광판 상부에 배치되며 상기 도광판으로부터의 광을 액정 패널 쪽으로 수직하게 진행시키는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트; 및

   상기 도광판 하부에 배치되며 상기 렌티큘러 렌즈 어레이 시트와 대응되게 배치된 반사 시트를 구비하며,

   상기 렌티큘러 렌즈 어레이 시트는

   상기 도광판으로부터의 광이 최초로 유입되는 기판;

   상기 기판 상에 위치하며 다수의 반원통 형상의 렌즈가 평행하게 배열된 렌티큘러 렌즈 어레이;

   상기 렌티큘러 렌즈 어레이 상부면에 평탄한 표면을 갖도록 형성된 확산층; 및 상기 렌티큘러 렌즈 어레이 하부면에 상기 렌티큘러 렌즈들간의 인접부와 대응되게 형성된 반사 슬롯들을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. 삭제

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