KR101501932B1

KR101501932B1 - 광학판, 이의 제조 방법 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101501932B1
Application number: KR1020070141691A
Authority: KR
Inventors: 하주화; 백정욱; 이명운
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-12-31
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2015-03-12
Also published as: CN101477223B; US20090167985A1; KR20090073677A; CN101477223A; US8310622B2

Abstract

본 발명은 광 산란능을 개선시킨 광학판, 이의 제조 방법 및 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 기재층과 기재층의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈가 형성된 렌즈부를 포함하고, 각 단위 렌즈에는 확산부가 형성되는 것을 특징으로 하여, 확산제의 사용량 및 비용을 크게 저감시킬 수 있고, 광투과율 저하를 개선시킬 수 있으며, 휘선이 발생되지 않고 균일도를 향상시킬 수 있으며, 시인되는 광 강도를 확보하여 휘도를 향상시킬 수 있다.

광학판, 확산제, 백라이트 어셈블리, 액정 표시 장치

Description

광학판, 이의 제조 방법 및 액정 표시 장치{Optical plate, the method manufacturing it and liquid crystal display}

본 발명은 광학판, 이의 제조 방법 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 광 산란능을 개선시킨 광학판, 이의 제조 방법 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근에 평판 표시장치로서 널리 사용되는 액정 표시 장치(LCD; Liquid Crysal Display)는 자체적으로 발광하지 못하는 수동 광소자이므로, 액정 패널의 후면에 백라이트 어셈블리(backlight assembly)를 광원으로서 부착하여 화상을 구현시킨다. 따라서, 백라이트 어셈블리 구조에 따라 전체적인 액정 표시 장치의 특성이 영향을 받게 된다.

이러한 백라이트 어셈블리는 표시면에 대한 광원의 위치에 따라 램프가 측면에 위치하여 램프의 선광을 면광으로 바꾸어 주는 도광판이 필요한 에지형(edge type)과, 램프가 표시면 아래 위치하여 도광판이 필요없는 직하형(直下形)으로 구분된다. 이 중에서 직하형 백라이트 어셈블리는 광 이용 효율이 높고 구성이 간단하며, 표시면의 크기에 제한이 없기 때문에 통상 대형 액정표시장치에 널리 사용되고 있다.

직하형 백라이트 어셈블리는 표시면의 하부에 배설된 다수의 램프와, 램프에서 방사된 빛을 표시면으로 반사시켜 빛의 손실을 방지하는 반사판과, 램프의 상부에서 빛을 확산시켜 균일한 빛을 발산하는 확산판 및 확산 시트로 이루어진다.

한편, 직하형 백라이트 어셈블리는 평면에 램프를 배치하므로 램프의 형상, 소위 휘선이 액정 패널에 나타나게 되어 램프와 액정 패널 사이의 간격을 상당히 유지해야하므로 박형화에 한계가 있으며, 패널 전체 휘도의 불균형성을 초래하는 문제점이 있다. 즉, 직하형 백라이트 어셈블리에서는 램프가 표시면 아래에 다수 위치하므로 램프에 수직하게 위치하는 확산판 배면과 램프와 램프 사이에 위치하는 확산판 배면에서의 광밀도가 달라지게 되어 필연적으로 휘도의 불균일성을 초래하게 된다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광 확산능을 향상시켜 휘선 발생을 억제하고 휘도 및 균일도를 향상시키며, 램프와 액정 패널 사이의 간격을 짧게하여 박형화에 기여할 수 있는 광학판, 이의 제조 방법 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 기재층과 기재층의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈가 형성된 렌즈부를 포함하고, 각 단위 렌즈에는 확산 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판을 제공한다.

여기서, 확산 영역은 단위 렌즈 높이의 0.2 분율 이하이거나, 또는 확산 영역의 최대 두께는 상기 단위 렌즈 높이의 0.2 이하이거나, 또는 확산 영역이 단위 렌즈 중심을 기준으로 중심선에서 ±15˚ 벗어난 연장선이 단위 렌즈 표면과 만나는 교점들을 연결하는 가상의 선 상부에 형성될 수 있다.

또한, 확산 영역은 단위 렌즈 표면하 또는 표면 상에 초현 형상으로 형성될 수 있으며, 확산 영역과 단위 렌즈의 계면은 타원형상의 일 단부 형상일 수 있다.

이때, 단위 렌즈는 타원형상의 일 단부형상이고, 타원의 장반경은 단반경의 1.4 내지 1.85 배일 수 있으며, 확산 영역 또는 기재층은 실리콘계 가교 미립자, 아크릴계 가교 미립자, 스티렌계 가교 미립자, 메타크릴산 메틸ㆍ스티렌 공중합물계 가교 미립자, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 산화티탄, 활석 및 유리 비 드로 구성되는 일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 광 확산제를 포함할 수 있다.

이때, 광 확산제는 확산 영역 중량의 4% 이하의 중량을 가지거나 확산 영역 체적의 2% 이하의 체적을 가질 수 있다.

또한, 단위 렌즈는 높이가 50 내지 140 ㎛이거나, 피치가 150~250 ㎛일 수 있으며, 광학판의 두께는 0.8 내지 1.6 ㎜일 수 있다.

여기서, 확산 영역은, 단면상으로 단위 렌즈 최고점인 제1점에서 그 외경의 제2점에 이르는 연장선과 제3점에 이르는 연장선이 이루는 각이 90˚ 내지 108˚이고, 제2점과 상기 제3점을 연결한 연장선 상부에 형성될 수 있으며, 이때 제1,2,3점을 연결하는 연장선은 이등변 삼각형을 이룬다.

또한, 이등변 삼각형의 제1점 하부에 제4점이 위치하고, 제4점에서 제2,3점에 이르는 연장선은 곡면을 가지며, 확산영역은 제1점과 제4점과 제3점을 연결하는 연장선 상부에 형성될 수 있다.

이때, 기재층 상에 적어도 하나의 피막층을 더 포함할 수 있고, 피막층은 기재층의 타 면에 마련되며, 피막층 상에는 무작위 융기부가 형성되고, 무작위 융기부의 평균 조도는 2 내지 3.5일 수 있다.

또한, 단위 렌즈 외경의 한 점에서 단위 렌즈 최고점까지의 거리는 확산 영역의 최저점까지의 거리보다 클 수 있다.

또한, 본 발명은, 기재층의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈가 형성된 렌즈부를 포함하는 광학판을 마련하는 단계 및 광학판 상에 확산 영역을 형 성하는 단계를 포함하는 광학판의 제조 방법을 제공한다.

여기서, 광학판을 캐스팅법, 사출법, 압출법 및 공압출법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있고, 광학판 상에 광 확산제를 실크 스크린법으로 도포하여 확산 영역을 형성할 수 있으며, 기재층에 적어도 하나의 피막층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명은, 광원 상에 배치되고, 기재층과 기재층의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈가 형성된 렌즈부를 포함하고, 각 단위 렌즈에는 확산 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판이 포함된 백라이트 어셈블리 및 백라이트 어셈블리의 출사측에 배치되어 화상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다.

본 발명은 기재층에 확산제가 포함되지 않고 렌즈부에서만 확산제를 분포시키므로, 확산제의 사용량 및 비용을 크게 저감시킬 수 있고, 광투과율 저하를 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 광원의 개수를 저감시키고, 사용되는 광학 시트의 매수를 줄이며, 광원과 광학판과의 거리를 감소시켜서, 최종 완성 제품의 전체 두께를 박형화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 휘선이 발생되지 않고 균일도를 향상시킬 수 있으며, 시인되는 광 강도를 확보하여 휘도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 대형화되는 표시 장치에 부합하여 광학판 또한 대형화될 시 에, 대형 광학판의 자중에 의한 처짐에 효율적으로 대처할 수 있다.

본 발명은, 특히 선상의 광원에 대하여 효율적인 광 확산이 이루어지도록 함으로써 표시 화면 전체에 걸쳐 균일한 휘도를 달성시킬 수 있으며, 출사되는 광효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 여러 실시예에 따른 광학판의 단면도이다.

도 1a를 포함해서 이하에 나타내는 각 도면은 모식적으로 나타낸 도면으로서, 각 부의 크기, 형상은 이해를 쉽게 하기 위해 적절히 과장해서 나타내고 있다.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 광학판(100)은, 기재층(100)과 기재층(100)의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈(121)가 형성된 렌즈부(120)를 포함하고, 각 단위 렌즈(121)에는 확산부가 형성된다. 광학판(100)은 0.8 내지 1.6 ㎜의 두께를 가질 수 있다.

기재층(110)은 광 투과성 수지 또한 바람직하게는 열가소성 수지로 제작될 수 있으며, 불투명 수지 계열로 제작될 수 있다. 기재층(110) 내에는 광학판의 기계적 물성 및 광학적 안정성을 유지하기 위한 기타 첨가제가 더 첨가될 수도 있다. 예를 들자면, 자외선 흡수제, 적외선 흡수제, 산화 방지제, 열 안정제, 선택 파장 흡수제, 난연제, 가소제, 안정제, 윤활제, 착색제, 형광상 백제 및 대전 방지제로 구성되는 일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다. 기재층(110)은 광학판(100) 전체 두께의 80 내지 99.9% 두께로 제작되는 것이 바람직하다. 기재층(110)을 구성하는 광 투과성 열가소성 수지는 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 메타크릴산 메틸·스티렌 공중합 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 올레핀계 수지로 구성되는 일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있으며, 더 상세하게는 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리스틸렌(PS; polystyrene resin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethyleneterephthalate), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate), 폴리술폰수지(PSU; polysulfone resin), 폴리에케르술폰수지(PES; polyehtersulfone resin), 폴리프로필렌(PP; polypropylene), 폴리아미드수지(PA; polyamide), 폴리페닐렌설파이트(PPS; poly phenylene sulfide), 폴리이미드 수지(PI; poly imide resin), 폴리에텔에텔케톤(PEEK; poly ether-ether-ketone), 폴리우레탄수지(PUR; polyurethane resin), 염화비닐수지(PVC; polybinyl chloride), 메틸펜탄폴리머(PMP; metylpentene polymer), 폴리메틸메타크릴(PMMA; polymethacrylic), 실리콘 수지(SI; Silicon resin), 아크릴계 수지 및 불소수지 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

기재층(110)의 z-방향 상부로는 렌즈부(120)가 형성되고, 렌즈부(120)는 다수의 단위 렌즈(121)가 기재층(110) 상부면 상에 밀집되며 각각의 단위 렌즈(121)가 렌티큘러(lenticular)형, 즉 볼록형상으로 형성된다. 또한, 각각의 단위 렌 즈(121)의 상부에는 확산부가 구비된다. 확산부 내에는 확산제(123)가 분포될 수 있다. 렌즈부(120)는 확산부를 포함하며, 확산부와 확산제(123)가 분포되지 않은 영역으로 구성된다. 각각의 단위 렌즈(121)는 y-방향으로 연장된 선 형상 배열을 할 수 있으며, 불연속적인 규칙 점상 배열 또는 불규칙 점상 배열 또한 가능하다.

광 확산제(123)는 확산부 내에 분포되어 기재층(110)의 렌즈부(120), 그 중에서도 확산부를 경유하는 광 경로를 산란시키기 위한 것으로서, 실리콘계 가교 미립자, 아크릴계 가교 미립자, 스티렌계 가교 미립자, 메타크릴산 메틸ㆍ스티렌 공중합물(MS)계 가교 미립자, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 산화티탄, 활석 및 유리 비드로 구성되는 일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다. 고투과 및 고확산성 부여를 위해 바람직한 것은 실리콘계 가교 미립자, 아크릴계 가교 미립자, 스티렌계 가교 미립자, 메타크릴산 메틸ㆍ스티렌 공중합물(MS)계 가교 미립자, 탄산칼슘, 활석이다. 광 확산제(123)의 굴절률은 1.40 내지 2.40이 바람직하며, 상기 열거된 물질을 단독 혹은 복수 종을 병용하여 사용할 수도 있다. 광 확산제(123)의 평균 입경은 1 내지 50 ㎛일 수 있다.

도 1b를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 광학판(100)은, 광 확산제(111)가 분포된 기재층(110)과 기재층(110)의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈(121)가 형성된 렌즈부(120)를 포함하고, 각 단위 렌즈(121) 상부에 확산부가 구비된다.

본 발명의 제2실시예에서는 기재층(110) 상에 광 확산제(111)가 분포된 구조를 가지며, 기재층(110)에 분포된 광 확산제(111)는 기재층(110)을 경유하는 광 경 로를 산란시키기 위한 것으로서, 실리콘계 가교 미립자, 아크릴계 가교 미립자, 스티렌계 가교 미립자, 메타크릴산 메틸ㆍ스티렌 공중합물계 가교 미립자, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 산화티탄, 활석 및 유리 비드로 구성되는 일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다. 또한, 광 확산제(111)는 확산부에 분포된 광 확산제(123)와 동일할 수도 있다. 물론, 광 확산제(111)는 광 확산제(123)와 상이할 수도 있다. 예를 들면, 기재층(110)에는 광 산란성을 높이는 것을 목적으로 한 광 확산제(111)를 선택하고, 확산부에는 광택도 등을 제어하기 위해 기재층(110)과는 다른 별도의 광 확산제(123)를 선택할 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 광학판(100)은 상술된 광 투과성 열가소성 수지를 포함하는 단층판일 수도 있지만, 고 기능화를 위해 다층판, 즉 기재층(110) 중 적어도 한쪽면에 후술될 피막층 수지가 적층된 다층판으로 구성될 수 있다.

도 1c를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 광학판(100)은, 기재층(110)의 일 면에 구비되는 제1피막층(130)을 포함하며, 제1피막층(130)에는 기재층(110)과 연접된 면의 타 면 방향으로 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈(121)가 형성된 렌즈부(120)를 포함하고, 각 단위 렌즈(121) 상부에 확산부가 구비된다.

제1피막층(130)은 기재층(110)의 어느 한 면에 마련되며, 기재층(110)과 동일한 광 투과성 수지로 제작되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 제1피막층(130)은 기재층(110)과 다른 물질의 광 투과성 수지로 제작될 수도 있다. 예를 들면, 기재층(110)에는 내열 온도가 높은 수지를 선택하고, 제1피막층(130)에는 내열 온도는 낮으나 피막 성형성이 양호한 수지를 선택하거나, 또는 제1피막층(130)에 고흡수성의 수지를 사용하고, 기재층(110)에 저흡수성의 수지를 사용하거나, 고강도의 수지를 사용하는 등 여러 가지 수지를 조합할 수 있다. 본 발명의 제3실시예의 제1피막층(130)에는, 기재층(110)에서와 마찬가지로, 자외선 흡수제, 적외선 흡수제, 산화 방지제, 전자파 차단제, 열 안정제, 선택 파장 흡수제, 난연제, 가소제, 안정제, 윤활제, 착색제, 형광상 백제 및 대전 방지제 중 적어도 어느 하나의 물질이 첨가될 수 있다. 제1피막층(130)의 두께는 광학판(100) 전체 두께의 0.01 내지 10% 두께로 제작되는 것이 바람직하다. 물론, 제1피막층(130)은 1층일 수도 있고, 기능별로 복수층으로 할 수도 있으며, 기재층(110)의 한쪽면에 피막할 수도 있고, 차후 서술되는 바와 같이 양면에 피막할 수도 있으며, 면에 따라 층 수가 상이할 수도 있다.

또한, 제1피막층(130)의 z-방향 상부, 더 정확하게는 기재층(110)과 접하는 측에 대한 타 측 방향으로는 렌즈부(120)가 형성되고, 렌즈부(120)는 다수의 단위 렌즈(121)가 제1피막층(130) 상부면 상에 밀집되며 각각의 단위 렌즈(121)가 렌티귤러(lenticular)형, 즉 볼록형상으로 형성된다. 또한, 각각의 단위 렌즈(121)의 상부에는 광 확산부가 구비된다. 확산부 내에는 광 확산제(123)가 분포될 수 있다. 각각의 단위 렌즈(121)는 y-방향으로 연장된 선 형상 배열을 할 수 있으며, 불연속적인 규칙 점상 배열 또는 불규칙 점상 배열 또한 가능하다.

도 1d를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 광학판(100)은, 광 확산제(111)가 분포된 기재층(110)의 일 면에 구비되는 제1피막층(130)을 포함하며, 제 1피막층(130)에는 기재층(110)과 연접된 면의 타 면 방향으로 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈(121)가 형성된 렌즈부(120)를 포함하고, 각 단위 렌즈(121) 상부에 확산부가 구비된다.

도 1e를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 광학판(100)은, 기재층(110)의 일 면에 구비되는 제1피막층(130)을 포함하며, 제1피막층(130)에는 기재층(110)과 연접된 면의 타 면 방향으로 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈(121)가 형성된 렌즈부(120)를 포함하고, 각 단위 렌즈(121) 상부에 확산부가 구비된다. 이때, 기재층(110)의 타 면에는 제2피막층(140)이 마련될 수 있다.

제2피막층(140)은 기재층(110)의 타 면에 마련될 수 있으며, 그 성분이나 물성 등이 제1피막층(130)과 동일 또는 유사할 수 있다. 제2피막층(140)도 제1피막층(130)과 같이 광 확산제를 포함할 수 있으며, 이때 광 확산제는 광 확산제(111, 123)와 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제2피막층(140)에는 기재층(110)과 접하는 면에 대한 타 면 상에 무작위 융기부(141; random emboss)가 마련될 수 있다.

무작위 융기부(141)는 제2피막층(140) 표면상에 불균일하게 분포되며, 광학판(100)이 서포터(미도시) 등으로 지지될 시에 이에 대한 물리적 접촉 저항, 즉 서포터와의 접촉에 의한 광학판(100)의 손상을 저감시키기 위한 것이다. 제2피막층(140) 상의 무작위 융기부(141)의 평균 조도는 2 내지 3.5인 것이 바람직하다. 만약, 무작위 융기부(141)의 평균 조도가 3.5를 초과하면 과다한 조도 조건으로 인하여 입사되는 광이 다량 산란되어 광효율이 저하되는 수가 있으며, 2 미만일 경우에는 서포터와의 접촉시 광학판(100)의 손상 저감 효과가 저하된다. 무작위 융기 부(141)는 제2피막층(140)과 일체형으로 형성될 수 있고, 부착형으로 형성될 수 있으나 광학판(100)의 광학특성 등을 고려하면 일체형으로 형성되는 것이 바람직할 것이다. 무작위 융기부(141)를 제2피막층(140)과 일체형으로 형성하기 위하여 압형(stamping)법 또는 압출법이 사용될 수 있다.

도 1a 및 도 1c에서와 같은 구조는, 종래의 구조와 대비하자면, 기재층(100)에 확산제(123)가 포함되지 않고 렌즈부(120)에서만 확산제(123)를 분포시키므로, 확산제(123)의 사용량을 크게 저감시킬 수 있다. 기재층(100)에 확산제(123)를 분포시키는 종래의 구조에서, 확산제(123)는 통상 광학판(100) 전체 비용의 10~15%를 차지한다. 그러나, 도 1a에서와 같은 구조를 적용할 시에 이러한 확산제(123)의 비용을 크게 저감시킬 수 있다. 또한, 통상 기재층(100)의 광투과율인 85~92%에 대하여, 확산제(123)가 분포된 기재층(100)의 광투과율은 50~60%로 저하되나, 기재층(100)에 확산제(123)가 분포되지 않고 렌즈부(120)의 일부에서만이 확산제(123)가 분포되는 구조로 인하여 이러한 광투과율 저하를 개선할 수 있다.

도 1b, 도 1d 및 도 1e에서와 같은 구조는, 기재층(100)과 렌즈부(120)에 확산제(123)가 분포되어 확산능을 획기적으로 개선시킬 수 있으며, 이러한 확산능의 개선은, 후술되는 바와 같이, 광원의 개수를 저감시키고, 사용되는 광학 시트의 매수를 줄이며, 광원과 광학판(100)과의 거리를 감소시키는데 기여할 수 있을 것이다.

본 발명의 여러 실시예에 따른 광학판(100)을 제조하는 방법으로서는 캐스팅법, 사출법, 압출법, 공압출법 등 통상 열가소성 수지를 제조하는 방법을 그대로 이용하여 제조할 수 있다.

캐스팅법은 한 쌍의 금형 내, 통상은 유리판이나 스테인레스판 사이에서, 열가소성 수지를 중합 고화하여 판상으로 성형하는 방법이다. 압출법은 압출기 내에서 열가소성 수지를 가열 용융하고, 시트상의 슬리브를 갖는 금형, 이른바 다이로부터 압출하고, 연마 롤 사이에 끼워 판상으로 성형하는 방법이다. 공압출법은 다층판을 제조하는 가장 간편한 방법으로, 복수 개의 압출기를 이용하여, 복수의 용융 수지 스트림를 중첩하는 적층 다이, 예를 들면 피드 블럭 다이나 멀티 매니폴드 다이 등으로부터 적층 압출하고, 연마 롤 사이에 끼움으로써 판상으로 성형하는 방법이다. 물론, 이들 방법에 의해 제조된 수지판에 필름을 적층하거나, 코팅이나 도장(painting)을 행할 수도 있다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 광학판의 단위 렌즈를 도시한 도면이다. 도 2a 내지 도 2d는 사실상 도 1에서의 렌즈부(120)에서의 단위 렌즈(121)를 도식화하여 나타낸 것으로서 설명을 위하여 임의의 가상선을 부가하였다.

먼저, 도 2a를 참조하면, 렌즈부(120)에서 단위 렌즈(121)는 타원형으로 형성되고 상부에는 광 확산제(123)가 분포되어 확산부를 형성한다. 이때, 타원형의 단위 렌즈(121)의 장반경은 단반경의 1.4 내지 1.85 배인 것이 바람직하다. 단반경에 대한 1.4 배 미만의 장반경은 거의 원형 형상에 가깝게 되어 요구되는 만큼의 광확산이 발생되지 않을 수 있고, 장반경이 단반경의 1.85 배를 넘어서게 되면 단위 렌즈(121)에서의 광경로가 길어지게 되어 광효율이 저하될 수 있으며, 광손실 또한 발생될 수 있다. 그러므로, 단위 렌즈(121)의 장반경은 단반경의 1.4 내지 1.85 배인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 여타의 광 수속 부재들 간의 조합을 통하여 상기 비율은 변경가능할 수 있다. 일 예로서, 단위 렌즈(121)의 높이(h)는 50 내지 140 ㎛일 수 있다. 단위 렌즈(121) 높이(h)가 50 ㎛ 미만일 경우 단위 렌즈(121)를 통과하는 광이 광확산하기에 충분한 광경로를 가지지 못하며, 140 ㎛를 넘을 경우 광경로가 길어지게 되어 광효율이 저하될 수 있으며, 광손실 또한 발생될 수 있다. 단위 렌즈(121)의 피치(p)는 150 내지 250 ㎛일 수 있다. 단위 렌즈(121)의 피치(p)는 150 ㎛ 미만일 때에는 과다하게 작은 크기로 인하여 단위 렌즈(121)의 원하는 부위에 광 확산제(123)를 형성하기가 어려우며, 250 ㎛를 초과할 때에는 과다한 피치(p)로 인하여 광효율이 저하될 수 있다.

광 확산제(123)가 분포된 확산부의 하부에는 광 확산제(123)가 분포되지 않은 비분포 영역(122)으로서 기재층(110; 도 1a 및 도 1b) 또는 제1피막층(130; 도 1c 내지 도 1e)과 일체형이며 기재층(110; 도 1a 및 도 1b) 또는 제1피막층(130; 도 1c 내지 도 1e)과 동일한 물성을 가지는, 사실상 기재층(110; 도 1a 및 도 1b) 또는 제1피막층(130; 도 1c 내지 도 1e)의 연장된 영역이 존재한다. 여기서, 광은 단위 렌즈(121)에 대하여 z-방향으로 입사 및 출사된다.

이때, 확산부에서 광 확산제(123)는 확산부 중량의 4% 이하의 중량을 가지는 것이 바람직하다. 또는, 광 확산제(123)는 확산부 체적의 2% 이하의 체적을 가지는 것이 바람직하다. 만약, 광 확산제(123)가 확산부 중량의 4%를 초과하거나 2%의 체적을 초과할 시에는, 과다한 광 확산제(123) 분포로 인하여 광 출사효율이 저하될 수 있다.

도 2b를 참조하면, 광 확산제(123)가 분포된 확산부는 단위 렌즈(121) 중심(O)을 기준으로 중심선(OC)이 ±15˚ 편이되어 단위 렌즈(121) 표면과 만나는 교점(A, B)들을 연결하는 가상의 선(AB) 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 중심선(OC)을 기준으로 ±15˚를 초과하는 영역에서는, 단위 렌즈(121) 내표면 방향으로 광이 입사되는 각도에 의하여 확산이 이루어지므로 별도의 확산은 요구되지 않는다. 오히려, 이 영역에 광 확산제(123)를 구비할 경우 출사되는 광효율이 저하될 수가 있다.

도 2c를 참조하면, 광 확산제(123)가 분포된 확산부는 z-방향으로, 단위 렌즈(121)의 높이(a)에 대하여 높이(b)를 가진다. 이때, 높이(b)는 높이(a)에 대하여 0.2 분율 이하일 수 있다. 즉, b/a ≤ 0.2이다. 수치상으로 예를 들자면, 단위 렌즈(121)의 볼록형상 높이(a)가 100 ㎛일 때, 높이(b)는 15 ㎛가 될 수 있고, 높이(a)가 83 ㎛일 때, 높이(b)는 10 ㎛가 될 수도 있다.

도 2d를 참조하면, 광 확산제(123)가 분포된 확산부는 단위 렌즈(121) 중심(O)을 기준으로 중심선(OC)이 ±15˚ 편이되어 단위 렌즈(121) 표면과 만나는 교점(A, B)들간의 호, 즉 단위 렌즈(121) 표면에서 호AB의 외부 표면 상에 형성될 수 있다. 이와 같이 형성되는 확산부는 광 확산제(123)를 별도의 매질 내에 분포시킨 뒤 도포시켜 형성될 수 있다. 이때, 확산부를 단위 렌즈(121) 표면 상에 y-방향으로 연속 또는 불연속으로 형성시킬 수 있으며, 확산부는 패턴이 형성된 마스크를 이용하는 실크 스크린법 또는 부분 침지법 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 부분 침지법은 일정 높이 이상 볼록형상으로 돌출된 단위 렌즈(121) 상부의 일부만을 액상에 침지시켜 볼록형상 정점에서 일정 부분, 즉 호AB의 표면 상에만 침지가 되도록 하는 방법을 말한다. 이와 같은 방법은 도 2a 내지 도 2c와 같이 확산부를 형성시키는 방법에 비하여 비용면에서, 그리고 수율면에서 효과적일 수도 있다.

이때에도 역시 중심선(OC)을 기준으로 ±15˚를 초과하는 영역에서는, 단위 렌즈(121) 내표면 방향으로 광이 입사되는 각도에 의하여 확산이 이루어지므로 별도의 확산이 요구되지 않기 때문에 호AB 상에 확산부가 형성되는 것이 바람직하다. 호AB를 넘는 영역에 광 확산제(123)가 구비될 경우 출사되는 광효율이 저하될 수가 있다.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 광학판의 단위 렌즈의 변형예를 도시한 도면이다.

먼저, 도 3a를 참조하면, 본 발명의 변형예에서는 확산부가 단위 렌즈(121)의 표면하에 형성된다. 즉, 광 확산제(123)가 단위 렌즈(121) 표면하에 분포된다. 도 3a 내지 도 3d에서의 단위 렌즈(121)는 사실상 도 2a 내지 도 2d에서의 단위 렌즈(121)와 동일한 형상을 가지며, 광 확산제(123)의 분포 양상이 상이한 것으로서 도 3a 내지 도 3d에서의 확산부는 도 2a 내지 도 2d에서의 확산부와 다른 형태를 가진다.

광 확산제(123)는 단위 렌즈(121)의 표면을 따라 그 내표면에 분포되며, 광출사방향의 중심부에서는 두껍게 분포되고, 주변부에서는 얇게 분포될 수 있다. 이는 단위 렌즈(121) 주변부에서는 광 확산제(123)가 없이도 요구되는 물성대로 광이 확산되고, 광 확산제(123)는 중심부에 상대적으로 밀집되어 요구되는 광 확산을 발생시키도록 하기 위함이다. 즉, 확산부는 단위 렌즈(121) 표면하에 초현(初弦) 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 더욱 바람직하게는 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 설명한 바와 같이, 중심점(O)에서 중심선(OF)을 기준으로 ±15˚ 편차를 초과하는 영역에서는 확산부의 두께가 거의 없는 것이 바람직할 것이다.

도 3b를 참조하면, 단위 렌즈(121)의 x-방향으로 중심(O)을 지나는 기준선(OD)과, 기준선(OD)과 단위 렌즈(121) 표면의 교점(D)에서부터 단위 렌즈(121)의 z-방향으로 중심(O)을 지나는 중심선(OF)과 단위 렌즈(121) 표면의 교점(F)까지의 선(DF)의 사이각(θ)은, 기준선(OD)과 확산부와 단위 렌즈(121)와의 계면의 교점(D)에서부터 중심선(OF)과 계면의 교점(E)까지의 선의 사이각(θ') 보다 클 수 있다. 즉, θ>θ'이며, 이 경우 선(DF)는 선(DE)보다 크게 된다. 또한, 점(D)에서 단위 렌즈(121) 최고점, 즉 점(F)까지의 거리는 확산 영역의 최저점, 즉 점(E)까지의 거리보다 크다. 여기서, 확산 영역의 최저점은 항상 점(E)인 것은 아니나, 확산 영역에서 임의의 최저점을 설정하더라도 이와 같은 관계가 성립할 수 있다. 이 경우에도 역시, 상술된 바와 같이, 중심선(OF)에서의 단위 렌즈(121) 표면하의 확산부 두께가 가장 두꺼우며, ±x-방향으로 갈수록 확산부 두께는 얇아지게 되는 초현 형상을 이룰 수 있다.

단위 렌즈(121)에서의 확산부는 단위 렌즈(121) 높이(a; OF)의 0.2 이하의 두께를 가질 수 있다. 즉, 도 3c에 도시된 바와 같이, 단위 렌즈(121)의 높이(a; OF)에 대하여 중심선(OF)에서 가장 두꺼운 확산부의 두께(b; EF)는 단위 렌즈(121) 의 높이(a; OF)의 0.2 이하의 분율일 수 있다. 도 3c와 같은 경우에도 역시, ±x-방향으로 갈수록 확산부의 두께가 얇아지는 초현 형상을 이루는 것이 바람직하다.

상술된 초현 형상의 일 예로서 타원형상을 들 수 있다. 즉, 도 3d 또는 도 3e와 같이, 확산부와 단위 렌즈(121)의 계면이 타원의 방정식을 만족하는 형상을 가질 수 있다. 도 3d에서는 단위 렌즈(121) 및 비분포 영역(122)의 장반경(a2)이 z-방향으로, 단반경(a1)이 x-방향으로 배열되어 있고, 도 3e에서는 단위 렌즈(121) 및 비확산 영역(122)의 장반경이 x-방향으로, 단반경이 z-방향으로 배열되어 있으며, 어느 경우에나 중심선(OF)에서의 확산부 두께가 가장 두꺼운 형상을 가진다. 도 3d에서 타원형의 단위 렌즈(121)의 장반경(a1)은 단반경(a2)의 1.4 내지 1.85 배인 것이 바람직하다. 단반경(a2)에 대한 1.4 배 미만의 장반경(a1)은 거의 원형 형상에 가깝게 되어 요구되는 만큼의 광확산이 발생되지 않을 수 있고, 장반경(a1)이 단반경(a2)의 1.85 배를 넘어서게 되면 단위 렌즈(121)에서의 광경로가 길어지게 되어 광효율이 저하될 수 있으며, 광손실 또한 발생될 수 있다. 광 확산제(123)는 이와 같은 단위 렌즈(121)에서 그 외경의 적어도 36˚ 내지 45˚의 상부에 형성될 수도 있다. 즉, 광 확산제(123)는 도 3d에서 기준선(OD)의 점 D에서 α의 각을 이루는 연장선이 중심선(OF)과 만나는 교점(E) 이상에 형성될 수 있다. 여기서, α는 36˚ 내지 45˚일 수 있다. α가 36˚ 미만일 경우 광 확산제(123)가 단위 렌즈(121)에 과다하게 분포되어 광산란을 유발하고 광손실이 높아질 수 있으며, 45˚를 초과하면 광확산능이 오히려 적어질 수 있다. 도 3d 또는 도 3e의 어느 구조를 가지는 경우에도 확산부와 단위 렌즈(121)의 계면은 타원 형상을 가지나, 상술된 바와 같이, 중심선(OF)에서의 단위 렌즈(121) 표면하의 확산부 두께가 가장 두꺼우며, ±x-방향으로 갈수록 확산부 두께는 얇아지게 되는 것이 바람직하다.

도 3f를 참조하면, 장반경(a1)이 단반경(a2)의 1.4 내지 1.85 배인 타원형의 단위 렌즈(121)에서, 광 확산제(123)는 기준선(OD)과 평행한 밑변(t1t2)의 상부에 형성될 수 있다. 이때 밑변(t1-t2)은 점 t1에서 γ의 각을 이루는 연장선이 중심선(OF; 도 3d)과 만나는 교점(t3), 즉 단위 렌즈(121)의 최고점과 함께 삼각형을 이루며, 이때의 삼각형은 이등변 삼각형이다. 즉, t1-t3선과 t2-t3선은 길이가 동일하다. 여기서 γ는 36˚ 내지 45˚일 수 있으며, 각(t1-t3-O)는 45˚ 내지 54˚일 수 있고, 각(t1-t3-t2)는 90˚ 내지 108˚일 수 있다. γ가 36˚보다 작으면 밑변(t1-t2)이 +z-방향으로 올라가는 것으로서 광 확산제(123)가 분포되는 영역이 작아지며 충분한 광확산능을 확보할 수 없게 된다. γ가 45˚보다 커지면 밑변(t1-t2)이 -z-방향으로 내려가는 것으로서 광 확산제(123)가 과다하게 분포되어 광산란이 야기되며 광손실이 커지게 된다.

도 3g는 도 3f에서의 이등변 삼각형(t1-t2-t3)에서 점(t3)가 굴곡화된 것으로서 굴곡화된 점(R)은 점(t3)보다 -z-방향에 위치한다. 이때, 광 확산제(123)는 단위 렌즈(121)의 호(t1-t3-t2)와 선(t1-R-t2)이 이루는 영역 내에 형성될 수 있다. 도 3g와 같이 광 확산제(123)가 분포된 확산부는 상술된 초현 형상의 변형예가 될 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학판을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 광학판(100)은 기재층(110) 상에 렌즈부(120)를 가지고, 렌즈부(120)에는 광 확산제(123)가 도포되어 있다. 이때 광 확산제(123)는 렌즈부(120) 표면 상에 ±y-방향으로 간헐 도포되어 있다. 도 4에서의 단위 렌즈(121) 단면은 사실상 상술된 도 2d의 형태를 가지게 된다. 도 4와 같이 확산부를 형성하기 위하여, 렌즈부(120)가 형성된 기재층(110)을 마련하는 단계와 렌즈부(120) 상에 광 확산제(123)를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 렌즈부(120)가 형성된 기재층(110)은 압출 또는 사출 성형으로 제조될 수 있다.

렌즈부(120) 상에 도포되는 광 확산제(123)는 ±y-방향으로 간헐적으로 도포될 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며 ±y-방향으로 연속적으로 도포될 수도 있다. 이때, 광 확산제(123)는 실크 스크린법으로 형성될 수 있다. 실크 스크린법으로 형성할 시에 광학판(100) x-y평면으로의 전면적에 걸쳐 한번에 광 확산제(123)를 도포할 수도 있고, ±y-방향으로 단위 렌즈(121)의 피치에 따라 단위 렌즈(121)를 개별적으로 순차로 도포할 수도 있다. 실크 스크린법으로 도포하는 경우에는 광 확산제(123)의 간헐적 또는 연속적인 도포가 용이할 수 있다. 또한, 광 확산제(123)는 실크 스크린법 이외에도 부분 침지법으로 도포될 수 있다. 부분 침지법으로 광 확산제(123)를 간헐적으로 도포하는 경우에는 별도의 마스크가 필요할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학판과 종래예에서의 광경로를 비교한 도면이다.

도 5를 참조하면, 종래예에 있어서, 광원(31)에서 z-방향으로 출사되는 광은 광학판(10)의 단위 렌즈(12)를 경유할 시에 일부 확산되나 단위 렌즈(12)의 중심을 지나는 광은 확산되지 않은 채로 단위 렌즈(12) 표면을 투과하였다. 즉, 단위 렌즈(12)에 대하여 수직으로 입사되는 광은 굴절 또는 확산되지 않고 입사된 방향 그대로 단위 렌즈(12)에서 z-방향으로 출사된다. 이러한 경우 출사되는 광을 x-방향으로 더 확산시키기 위하여 별도의 확산 시트(15)가 구비되어야 하며, 종래에는 통상적으로 3 매의 확산 시트(15)를 배치하였다.

본 발명의 실시예에서는 단위 렌즈(120) 계면에 대하여 z-방향으로 수직 입사되는 광이 확산제(123)에 의하여 확산되므로, 종래예에 비하여 확산능을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 종래예에서 보다 확산 시트(150)의 구성을 절감 또는 생략할 수 있다. 도 5에서는 종래예와의 비교를 위하여 2 매의 확산 시트(150)의 구성을 도시하였으나, 확산 시트(150)는 1 매만이 구성될 수도 있고, 상술된 바와 같이 생략가능할 수도 있다. 이와 같은 확산 시트(150)의 구성을 절감 또는 생략하게 되면, 최종 완성 제품의 전체 두께 또한 박형화시킬 수 있음은 당연할 것이다.

또한, 종래예에서는 광원(31)간의 거리(d')를 소정 간격으로 배치하고 일정 간격 이상의 광원(31)과 광학판(10)의 거리(l')를 확보하여야 한다. 즉, 광원(31)과 광학판(10)의 거리(l')가 너무 가깝게 되면, 광원(31)에서의 z-방향의 광 강도는 강하고 광원(31)에서 x-방향으로 멀어질수록 z-방향의 광 강도가 약하게 되어 광원(31)의 배치 형상, 소위 휘선이 시인되며, 이를 해소하기 위하여 일정 거리(l') 이상으로 광원(31)과 광학판(10)을 이격시켜 휘선 발생 문제를 해소하여야 한다. 이러한 휘선 발생은 시인되는 광의 균일도를 저하시키는 요인이 되기도 한다. 또한, 광원(31)과 광학판(10)의 거리(l')가 멀어짐에 따라 광원(31)간의 거 리(d')를 가깝게 하여 휘선 발생을 해소시키면서 광원(31) 수를 증가시켜 이격된 거리(l')에 의한 광 강도 저하를 보상시켜야 한다.

그러나, 본 발명의 실시예에서는 광원(310)에서 출사되는 광을 종래예에서 보다 더 확산시킬 수 있으므로, 상기와 같은 문제를 해소할 수 있다. 즉, 광원(310)과 광학판(100)의 거리(l)를 종래의 거리(l') 보다 가깝게 하여도 광학판(100)의 확산능으로 인해 휘선이 발생되지 않고 균일도를 향상시킬 수 있으며, 종래의 거리(l') 보다 가까운 거리(l)로 인하여 시인되는 광 강도를 확보하므로 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 광원(310)과 광학판(100)의 거리(l)를 짧게 하므로 광원(310) 간의 거리(d)를 길어지게 할 수 있다. 즉, 짧은 이격 거리(l)로 인해 휘도가 향상될 수 있으므로, 광원(310) 간의 거리(d)를 종래예에서의 광원(31) 간의 거리(d') 보다 길게하여도 종래예에 비하여 저하되지 않는 휘도를 얻을 수 있다. 더욱이, 광원(310) 간의 거리(d)가 길어짐에 따라 전체 완성품에서 광원(310)의 개수를 종래예에 비하여 절감시킬 수 있다.

하기에서는 상술한 실시예들에 따른 표시 장치용 광학판을 갖는 백라이트 어셈블리에 관해 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 7은 도 6의 변형예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 광원 유닛(300)과, 광원 유닛(300) 상에 마련된 광학판(100)과, 광원 유닛(300)과 광학 판(100)을 수납하는 수납 부재(400)를 포함한다.

광원 유닛(300)은 복수의 램프(310)와, 램프(310)의 양 끝단에 마련되어 램프(310)를 지지 고정하는 램프 홀더(320)를 구비한다. 복수의 램프(310)로 냉 음극 형광 램프를 사용하는 것이 바람직하다. 물론 당해 실시예에서는 이에 한정되지 않고, 램프로서 가시광선(즉, 백색 광)은 물론 적외선 파장 대역의 광을 방출하는 모든 형태의 램프를 사용할 수 있다. 냉 음극 형광 램프는 도시되지는 않았지만, 수은(Hg), 네온(Ne) 및 아르곤(Ag)이 혼합된 혼합 가스가 마련된 초자관과, 초자관의 양 끝에 마련된 양전극 및 음전극과, 초자관의 내측면에 도포된 형광체막을 포함한다.

냉 음극 형광 램프는 양전극과 음전극 사이에 인가된 전계를 통해 방출된 전자가 수은의 상태 전이를 일으켜 소정 파장 대역의 광을 발광하고, 이 파장 대역의 광을 형광체가 가시광으로 변환시켜 방출한다. 이때, 광은 기재층(110)에서 렌즈부(120) 방향으로, 즉 z-방향으로 출사된다.

광학판(100)은 기재층(110)과, 기재층(1100 상에 형성되는 렌즈부(120)를 포함한다. 광학판(100)은 기재층(110)상의 렌즈부(120)의 확산부에 마련된 광 확산제에 의해 광원 유닛(300)으로부터의 방출된 가시광선(즉, 백색 광)을 균일하게 확산시킨다. 이때, 광학판(100)은 상술한 구조에 한정되지 않고, 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 설명된 여러 실시예에 따른 광학판(100)의 구조가 적용될 수 있다.

바람직하게는, 도 6에서 광학판(100)을 지지하는 서포터(미도시)가 마련되고, 광학판(100)에는 상술된 무작위 융기부(141)가 형성된 제2피막층(140)이 구비 되어, 서포터와의 물리적 접촉에 의한 광학판(100)의 손상 등을 방지할 수 있다. 만약, 대형화되는 표시 장치에 부합하여 광학판(100) 또한 대형화될 시에, 대형 광학판(100)의 자중에 의한 처짐에 효율적으로 대처할 수 있다.

광학판(100)의 렌즈부(120)는, 도 6에서 도시된 바와 같이 램프(310)의 길이방향, 즉 y-방향에 대하여 선상으로 형성되는 것이 개별 램프(310)에 대응하여 효율적인 광확산을 시키기에 바람직할 것이다. 그러나, 렌즈부(120)는 이에 한정되지 않고 x-방향의 선상으로 배치될 수도 있다. 광학판(100)은 이러한 선상의 광원(310)에 대하여 효율적인 광 확산이 이루어지도록 함으로써 표시 화면 전체에 걸쳐 균일한 휘도를 달성시킬 수 있으며, 출사되는 광효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 광원 유닛(300)으로 도 7에 도시된 바와 같이 도광판(330)과, 도광판(330)의 일측면에 마련된 램프(340)와, 램프(340)의 광을 도광판(330)으로 유도하는 커버부(350)를 포함할 수도 있다. 도광판(330)은 선광원 형태의 광학 분포를 갖는 램프(340)의 광을 면광원 형태의 광학분포를 갖는 광으로 변경시키는 부재이다.

하기에서는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 구비하는 액정 표시 장치에 관해 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 A-A선에 대해 자른 단면 개념도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부에 배치된 디스플레이 어셈블리(1000)와, 하부에 배치된 백라이트 어셈블리(2000) 를 포함한다.

디스플레이 어셈블리(1000)는 액정 표시 패널(700)과, 구동 회로부(800; 800a, 800b)와, 상부 수납 부재(900)를 포함한다.

액정 표시 패널(700)은 컬러 필터 기판(720)과 박막 트랜지스터(thin firm transistor; TFT) 기판(710)을 포함한다. 구동 회로부(800)는 게이트측 연성 인쇄 회로 기판(820a)을 통해 박막 트랜지스터 기판(710)의 게이트 라인과 접속된 게이트측 인쇄 회로 기판(810a)과, 데이터측 연성 인쇄 회로 기판(820b)을 통해 박막 트랜지스터 기판(710)의 데이터 라인에 접속된 데이터측 인쇄 회로 기판(810b)을 구비한다. 필요에 따라 상기 게이트측 인쇄 회로 기판(810a)은 생략가능 하다.

상부 수납 부재(900)는 디스플레이 어셈블리(1000)의 구성요소가 이탈되지 않도록 함과 동시에 외부에서 가해진 충격에 의해 깨지기 쉬운 액정표시패널(700) 또는 백라이트 어셈블리(2000)를 보호하기 위해 직각으로 절곡된 평면부와 측벽부를 갖는 사각틀 형태로 제작된다. 이때, 상부 수납 부재(900)의 평면부는 그 하부에서 액정 표시 패널(100)의 가장자리 일부를 지지하고, 측벽부는 하부 수납 부재(400)의 측벽들과 대향하여 결합된다. 상부 수납 부재(900) 및 하부 수납 부재(400)는 강도가 우수하고, 가벼우며, 변형이 적은 금속을 사용하여 제작하는 것이 바람직하다.

다음으로, 백라이트 어셈블리(2000)는 광을 발생시키는 광원 유닛(300)과, 광원 유닛(300)을 지지 고정하는 고정 수단(500)과, 고정 수단(500) 상에 배치된 광학판(100)과, 광학판(100) 상에 배치된 광학 시트(150)와, 광학판(100)과 광학 시트(150)를 지지하는 지지수단(600)과, 광원 유닛(300), 고정수단(500), 광학판(100), 광학 시트(150)를 수납하는 하부 수납 부재(400)를 포함한다.

광원 유닛(300)은 등간격으로 배치된 복수의 램프(310)와, 램프(310)의 양 단에 마련된 램프 홀더(320)를 구비한다. 당해 실시예에서는 램프(310)의 길이 방향, 즉 x-방향이 하부 수납 부재(400)의 장축 방향, 즉 y-방향과 수직하도록 램프(310)를 배치하였다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 램프(310)의 길이방향과 하부 수납 부재(400)의 장축 방향이 평행하도록, 즉 y-방향으로 램프(310)를 배치할 수도 있다.

고정 수단(500)은 하부가 개방된 프레임 형상으로 제작하고, 고정 수단(500)의 일측에는 광원 유닛(300)의 램프 홀더(320)를 지지 고정하는 복수의 오목부(510)가 마련된다. 이를 통해 고정 수단(500)은 광원 유닛(300)의 복수의 램프(310)를 지지 고정하여 램프(310)의 흔들림을 방지하고, 외부의 충격으로부터 램프(310)를 보호할 수 있다. 물론 고정 수단(500)은 상술한 구조에 한정되지 않고, 광원 유닛(300)의 복수의 램프(310)를 지지 고정할 수 있는 다양한 형상으로 가변이 가능하다.

고정 수단(500) 상에 마련되는 광학판(100)은 기재층(110)과, 기재층(110)의 표면에 볼록형상으로 마련된 렌즈부(120)를 포함한다.

기재층(110)은 광원 유닛(300)으로부터 입사된 광을 액정 표시 패널(700)의 정면으로 향하게 하고, 넓은 범위에서 균일한 분포를 가지도록 광을 확산시켜 액정 표시 패널(700)에 조사한다. 이때, 광은 기재층(110)에서 렌즈부(120) 방향으로, 즉 z-방향으로 출사된다. 여기서, 광학판(100)은 상술한 구조에 한정되지 않고, 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 설명된 여러 실시예에 따른 광학판(100)의 구조가 적용될 수 있다.

광학 시트(150)는 적어도 하나 이상의 편광 시트, 적어도 하나 이상의 휘도 향상 시트 및 적어도 하나 이상의 확산 시트를 포함할 수 있다. 편광 시트는 자신으로 입사되는 광들 중에서 경사지게 입사되는 광을 수직하게 출사되도록 변화시키는 역할을 한다. 휘도 향상 시트는 자신의 투과축과 나란한 광은 투과시키고 투과축에 수직한 광은 반사시킨다. 확산 시트는 입사된 광이 면상으로 확산되어 출사되도록 하는 역할을 한다. 이를 통해 액정 표시 패널(700)에 수직한 방향으로 광이 입사되도록 하여 광 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 광학 시트(150)는 광학판(100) 상에 구비될 수 있으며, 광 출사 방향, 즉 z-방향으로 광학판(100)과 부착되어 구성될 수도 있다. 이 경우, 백라이트 어셈블리(2000) 및 액정 표시 장치의 두께는 줄어들 수 있다.

상술한 광학판(100)은 상술한 설명에 한정되지 않고, 적외선 흡수 등의 기능을 가지는 코팅층이 더 마련될 수도 있다. 또한, 광학판(100) 상에 광학 시트(150)를 부착시킬 수도 있다.

지지수단(600)은 사각 프레임 형상으로 제작되고, 광학판(100)과 광학 시트(150)를 지지하고, 상측의 액정 표시 패널(700)도 지지한다.

하부 수납 부재(400)는 상부면이 개방된 직육면체의 박스 형태로 형성되어 내부에는 소정 깊이의 수납공간이 형성된다. 하부 수납 부재(400)내에는 다수의 램 프 고정 수단(410)이 마련되어 광원 유닛(300)의 램프를 지지하여 램프(310)의 처침과 외부 충격으로 인한 손상을 방지할 수 있다. 상기에서 고정 수단(410)은 단일 램프(310) 당 복수개가 지지하도록 할 수도 있다. 그리고, 하부 수납 부재(400)의 바닥면에는 반사판(미도시)이 마련될 수도 있다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 명세서 전반에 걸쳐서 '확산부'라 함은 단위 렌즈 상에 광 확산제가 분포된 영역을 통칭하며, 광 확산제가 분포되지 않은 영역과의 구분을 위하여 광 확산제 비분포 영역(122)에 별도의 도면 부호를 부가하였다. 따라서, 실제 사용에 있어서 본 명세서의 첨부된 도면과는 다른, 요구되지 않는 영역에까지 광 확산제가 분포될지라도 본 발명의 기술적 사상에서 탈피되지 않는 것임을 이해해야 한다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 여러 실시예에 따른 광학판의 단면도,

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 광학판의 단위 렌즈를 도시한 도면,

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 광학판의 단위 렌즈의 변형예를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학판과 종래예에서의 광경로를 비교한 도면,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도,

도 7은 도 6의 변형예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도,

도 9는 도 8의 액정 표시 장치를 A-A선에 대해 자른 단면 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...광학판, 110...기재층,

120...렌즈부, 121...단위 렌즈,

122...비분포 영역, 123...광 확산제,

130...제1피막층, 140...제2피막층,

150...광학시트, 310...램프.

Claims

기재층과 상기 기재층의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈가 형성된 렌즈부를 포함하고, 상기 각 단위 렌즈의 일부에는 확산 영역이 형성되되,

상기 각 단위 렌즈는 상기 단위 렌즈 중심을 기준으로 중심선에서 ±15˚ 벗어난 연장선이 상기 단위 렌즈 표면과 만나는 교점들을 연결하는 가상의 선 상부로 정의되는 중심부 및 상기 중심부와 인접하는 주변부를 포함하고,

상기 확산 영역은 상기 각 단위 렌즈의 상기 중심부에 형성되고, 상기 각 단위 렌즈의 상기 주변부에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 확산 영역은 상기 단위 렌즈 높이의 0.2 분율 이하이거나, 또는 상기 확산 영역의 최대 두께는 상기 단위 렌즈 높이의 0.2 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 확산 영역은 상기 단위 렌즈 표면 아래 또는 표면 상에 초현 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 확산 영역과 상기 단위 렌즈의 계면은 타원형상의 일 단부 형상인 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 4에 있어서, 상기 단위 렌즈는 타원형상의 일 단부형상이고, 상기 타원의 장반경은 단반경의 1.4 내지 1.85 배인 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 확산 영역 또는 상기 기재층은 실리콘계 가교 미립자, 아크릴계 가교 미립자, 스티렌계 가교 미립자, 메타크릴산 메틸ㆍ스티렌 공중합물계 가교 미립자, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 산화티탄, 활석 및 유리 비드로 구성되는 일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 광 확산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 6에 있어서, 상기 광 확산제는 상기 확산 영역 중량의 4% 이하의 중량을 가지는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 6에 있어서, 상기 광 확산제는 상기 확산 영역 체적의 2% 이하의 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 단위 렌즈는 높이가 50 내지 140 ㎛인 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 단위 렌즈는 피치가 150~250 ㎛인 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 광학판의 두께는 0.8 내지 1.6 ㎜인 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 확산 영역은, 단면상으로 상기 단위 렌즈 최고점인 제1점에서 그 외경의 제2점에 이르는 연장선과 제3점에 이르는 연장선이 이루는 각이 90˚ 내지 108˚이고, 상기 제2점과 상기 제3점을 연결한 연장선 상부에 형성되며, 상기 제1,2,3점을 연결하는 연장선은 이등변 삼각형을 이루는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 12에 있어서, 상기 이등변 삼각형의 상기 제1점 하부에 제4점이 위치하고, 상기 제4점에서 상기 제2,3점에 이르는 연장선은 곡면을 가지며, 상기 확산영역은 상기 제1점과 상기 제4점과 상기 제3점을 연결하는 연장선 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 기재층 상에 적어도 하나의 피막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 14에 있어서, 상기 피막층은 상기 기재층의 타 면에 마련되며, 상기 피막층 상에는 무작위 융기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 15에 있어서, 상기 무작위 융기부의 평균 조도는 2 내지 3.5인 것을 특징으로 하는 광학판.
청구항 1에 있어서, 상기 단위 렌즈 외경의 한 점에서 상기 단위 렌즈 최고점까지의 거리는 상기 확산 영역의 최저점까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 광학판.
기재층의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈가 형성된 렌즈부를 포함하는 광학판을 마련하는 단계;

상기 광학판의 일부 상에 확산 영역을 형성하는 단계;

를 포함하되,

상기 각 단위 렌즈는 상기 단위 렌즈 중심을 기준으로 중심선에서 ±15˚ 벗어난 연장선이 상기 단위 렌즈 표면과 만나는 교점들을 연결하는 가상의 선 상부로 정의되는 중심부 및 상기 중심부와 인접하는 주변부를 포함하고,

상기 확산 영역은 상기 각 단위 렌즈의 상기 중심부에 형성되고, 상기 각 단위 렌즈의 상기 주변부에는 형성되지 않는 광학판의 제조 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 광학판을 캐스팅법, 사출법, 압출법 및 공압출법 중 어느 하나의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광학판의 제조 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 광학판 상에 광 확산제를 실크 스크린법으로 도포하여 상기 확산 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학판의 제조 방법.
청구항 20에 있어서, 상기 광 확산제를 실크 스크린법으로 간헐적으로 도포하는 것을 특징으로 하는 광학판의 제조 방법.
광원 상에 배치되고, 기재층과 상기 기재층의 일 면에 볼록형상을 가지는 다수의 단위 렌즈가 형성된 렌즈부를 포함하고, 상기 각 단위 렌즈의 일부에는 확산 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학판이 포함된 백라이트 어셈블리; 및

상기 백라이트 어셈블리의 출사측에 배치되어 화상을 표시하는 액정 표시 패널;

을 포함하되,

상기 각 단위 렌즈는 상기 단위 렌즈 중심을 기준으로 중심선에서 ±15˚ 벗어난 연장선이 상기 단위 렌즈 표면과 만나는 교점들을 연결하는 가상의 선 상부로 정의되는 중심부 및 상기 중심부와 인접하는 주변부를 포함하고,

상기 확산 영역은 상기 각 단위 렌즈의 상기 중심부에 형성되고, 상기 각 단위 렌즈의 상기 주변부에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.