KR101923501B1 - 마이크로렌즈 시트 및 마이크로렌즈 시트를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

마이크로렌즈 시트 및 마이크로렌즈 시트를 포함하는 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트는 일부의 렌즈만이 프리즘시트와 접합하도록 하여 마이크로렌즈 시트의 신뢰성을 보존하고 집광효율을 높이는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트의 구성은 베이스층; 상기 베이스층의 상부에서 제 1 높이로 형성되는 복수의 제 1 렌즈; 및 상기 베이스층의 상부에서 상기 제 1 높이보다 높은 제 2 높이로 형성되는 복수의 제 2 렌즈;를 포함하며, 상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 육각 밀집 배열되며, 이웃하는 2개의 상기 제 2 렌즈 사이의 간격이 모두 동일하게 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로렌즈 시트 및 마이크로렌즈 시트를 포함하는 백라이트 유닛{Microlens sheet and Backlight Unit having the same}
본 발명의 실시예들은 마이크로렌즈 시트 및 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도와 광학시트의 신뢰성을 향상시키기 위한 마이크로렌즈 시트 및 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는 액정의 전기적, 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하는 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 일종으로, 다른 디스플레이들에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력과 구동전압으로 인하여 산업 전반에 걸쳐 다양하게 응용되어 이용되고 있다.
한편, 상기 액정표시장치는 외부 요인에 의해 발광하는 비발광성 소자이므로 별도의 광원을 필요로 하게 된다.
이에 따라, 액정표시패널의 배면에 광원을 구비한 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 마련되어 상기 액정표시장치 전면을 향해 광을 조사하고 이러한 광은 다수개의 광학시트(Optical Sheet)를 지나면서 확산되고 액정표시패널로 집광되어 비로소 식별 가능한 화상으로 구현된다.
이러한 액정표시장치는 광을 소모하는 전력에 대비하여 얼마나 효율적으로 발산하며 전체 디스플레이 화면에 얼마나 균일하게 광을 발산하는지에 따라 액정표시장치의 성능이 좌우된다. 따라서 상기 광학시트에서 균일하고 순도 높게 광을 확산하고 집광해야 액정표시장치의 뛰어난 품질을 보장할 수 있다.
이하, 종래 기술에 따른 광학시트의 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래기술에 따르는 광학시트의 단면도를 나타낸 것이다.
상기 광학시트는 일반적으로 확산시트(45), 프리즘시트(60), 보호시트(75)로 구성될 수 있다.
확산시트(45)는 베이스층(45b)과, 베이스층(45b) 전면에 형성된 확산코팅층(45a)을 포함하여 이루어져 있으며, 광원으로부터의 광을 확산시켜 상부로 출사하는 역할을 한다.
그리고 상기 확산시트(45)의 상부에는 프리즘시트(60)가 배치된다. 상기 프리즘시트(60)는 베이스층의 상면에 삼각기둥 모양의 프리즘패턴(61)이 일정한 배열을 가지며 형성되어 있고, 확산시트(45)를 통과한 광이 프리즘시트(60)면에 대해 수직 진행하게 하여 휘도를 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 프리즘시트(60)의 상면에는 보호시트(75)가 배치될수 있다. 상기 보호시트(75)는 상기 프리즘시트(60) 및 확산시트(45)가 외부의 이물질이나 스크래치 등으로 결함이 가지 않게 보호하는 역할을 한다.
이때, 상기 확산시트(45) 대신에 마이크로렌즈 시트를 대신사용 할 수 있는데, 마이크로렌즈 시트는 통신, 의료기기, 멀티미디어기기, 전자기기 분야 등의 부품에 다양하게 응용되고 있는 것으로서, 평판 디스플레이인 액정디스플레이(liquid crystal display)에서는 점이나 선형태의 백라이트 광원을 면광원으로 고르게 빛을 전달하여 성능을 향상시키기 위하여 사용된다.
이하, 상기 마이크로렌즈 시트가 사용된 광학시트에 대하여 설명해본다.
도 2는 종래기술에 따르는 마이크로렌즈 시트와 프리즘시트의 단면도를 나타낸 것이다.
도면의 광학시트는 마이크로렌즈 시트(50)와 프리즘시트(60)만을 도시하였으며 상기 광학시트와 마이크로렌즈 시트(50)는 점착레진(R)에 의해 접착되어 있다.
상기 마이크로렌즈 시트(50)는 베이스층(55)과 렌즈패턴(51)을 포함한다.
상기 렌즈패턴(51)은 상기 베이스층(55)의 상부에 형성되며 복수의 반구형 마이크로렌즈가 규칙적인 배열로 분포될 수 있다.
상기 마이크로렌즈는 밑면이 둥근 모양, 다각형 모양 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 렌즈패턴(51)은 모두 동일한 두께를 가지며 형성될 수 있다.
한편, 상기 렌즈패턴(51)은 라미네이팅 공정에 의하여 상기 프리즘패턴과 접착될 수 있다. 상기 라미네이팅 공정은 상기 프리즘시트(60)의 하면에 점착레진(R)이 도포되고, 상기 프리즘시트(60)가 상기 마이크로렌즈 시트(50)의 상부에 안착하면서 상기 두 시트(50, 60)가 접합하는 방식으로 이루어진다.
그런데 상기 공정에 있어서 마이크로렌즈 시트(50)의 상면에 형성된 렌즈패턴(51)이 접합시 발생되는 압력에 눌려지면서 점착레진(R)에 함침되는 현상이 발생할 수 있다.
이 경우 집광역할을 하는 렌즈패턴(51)의 일부가 점착레진(R)에 함침이 됨으로써 집광효율이 저하될 수 있다.
그리하여, 이러한 집광효율 저하를 개선하기 위하여 접합시 압력을 최소화하는 방안이 강구되었다. 그러나 이 경우 점착레진(R)의 점착력이 약화되어 접합면에서 박리 현상이 일어나 광학시트의 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
따라서 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예들은 렌즈패턴을 구성하는 렌즈의 높이를 달리하여 일부의 렌즈만이 상기 점착레진과 접합하도록 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명을 실시하기 위한 구체적 내용 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트는 베이스층; 상기 베이스층의 상부에서 제 1 높이로 형성되는 복수의 제 1 렌즈; 및 상기 베이스층의 상부에서 상기 제 1 높이보다 높은 제 2 높이로 형성되는 복수의 제 2 렌즈;를 포함하며, 상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 육각 밀집 배열되며, 이웃하는 2개의 상기 제 2 렌즈 사이의 간격이 모두 동일하게 배열되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 제 2 렌즈는 서로 이웃하는 3개의 상기 제 2 렌즈가 정삼각형의 꼭지점이 되도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정삼각형의 한 변은 상기 꼭지점을 구성하는 2개의 상기 제 2 렌즈와 상기 꼭지점 사이에 배열되는 9개의 상기 제 1 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 높이는 상기 제 1 높이보다 1.1배 이상 1.3배 이하 높은 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르는 백라이트 유닛은 광을 출사하는 광원; 상기 광원과 일측면이 마주하도록 배치되는 도광판; 상기 도광판의 하부에 배치되는 반사시트; 상기 도광판의 상부에 배치되며, 제 1 높이로 형성된 복수의 제 1 렌즈와 상기 제 1 높이보다 높은 제 2 높이로 형성된 복수의 제 2 렌즈를 상면에 포함하는 마이크로렌즈 시트; 및 상기 마이크로렌즈 시트의 상부에 배치되는 프리즘시트;를 포함하며, 상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 육각 밀집 배열되며, 이웃하는 2개의 상기 제 2 렌즈 사이의 간격이 모두 동일하게 배열되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 프리즘시트의 하면에 점착레진이 도포되어 상기 프리즘시트와 상기 마이크로렌즈 시트를 접합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 제 2 렌즈는 상기 프리즘시트를 지지함으로써 상기 프리즘시트와 상기 복수의 제 1 렌즈 사이에 공기층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 제 2 렌즈는 서로 이웃하는 3개의 상기 제 2 렌즈가 정삼각형의 꼭지점이 되도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정삼각형의 한 변은 상기 꼭지점을 구성하는 2개의 상기 제 2 렌즈와 상기 꼭지점사이에 배열되는 9개의 상기 제 1 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 높이는 상기 제 1 높이보다 1.1배 이상 1.3배 이하 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프리즘시트는 상부에 제 1 프리즘산과 상기 제 1 프리즘산보다 높은 제 2 프리즘산이 배열된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프리즘시트의 상부에 상기 프리즘시트의 상기 프리즘산 배열과 수직하는 프리즘패턴을 포함하는 또 다른 프리즘시트가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 마이크로렌즈 시트 및 백라이트 유닛은,
일부 렌즈만 점착레진과 접합하게하여 나머지 렌즈의 형상을 유지함으로써 집광성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 프리즘시트와 렌즈패턴 사이에 공기층을 형성함으로써 집광성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 광학시트의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따르는 백라이트 유닛의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 종래기술에 따르는 마이크로렌즈 시트와 프리즘시트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 백라이트 유닛의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트의 평면도이다.
도 5는 도 4의 I~Ⅱ를 절단한 마이크로렌즈 시트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트와 제 1 프리즘시트의 단면도이다.
도 7은 제 2 렌즈의 배치간격에 따른 휘도 및 박리력을 나타낸 표이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트 및 백라이트 유닛에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일 ㅇ 유사한 구성에 대해서는 동일 ㅇ 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 백라이트 유닛의 분해사시도이다.
백라이트 유닛은 광을 방출하는 광원(110), 상기 광원(110)과 일측면을 마주하는 도광판(120), 도광판(120)의 배면에 마련되어 있는 반사시트(130), 도광판(120)의 상면에 마련되어 광을 확산 및 집광하는 광학시트(140)를 포함한다.
상기 광원(110)은 상기 도광판(120)의 일측면에 형성될 수 있다. 상기 도광판(120)의 일측면은 입광면에 해당하는 부분으로서, 상기 광원(110)은 입광면을 향하여 광을 출사한다.
상기 광원(110)은 LED(112)와 PCB(114)(Printed Circuit Board)을 포함한다.
상기 LED(112)는 복수 개가 PCB(114) 상에 일정간격 이격하여 장착되며, PCB(114)로부터 구동전력을 인가받는다. 이때, 목적에 따라 PCB(114)상에 LED(112)를 다수 개 복층으로 배열 할 수도 있다.
또한, 복수의 LED(112)는 도광판(120)의 일측면을 향하는 전방으로 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(112)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있다.
그리고 상기 PCB(114)는 수지 또는 세라믹과 같은 절연층 상에 배선패턴(미도시)을 인쇄하여 각종 전자 소자의 탑재와 전기적 연결을 가능케 하는 전자회로기판으로, PCB(114)는 에폭시 계열의 FR4 PCB나 FPCB (Flexible Printed Circuit Board), MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)로 형성 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 광원(110)으로 LED(112)만을 언급하였으나 그 외에 상기 광원(110)이 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp ; CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp ; EEFL)인 경우도 포함한다.
그리고 도면에 도시되지는 않았으나 이러한 광원(110)은 LED 하우징의 내부에 실장될 수 있다. 상기 LED 하우징은 광원(110) 보호와 더불어 LED로부터 출사된 광을 도광판(120) 방향으로 집중시켜 광손실을 방지하며 광원(110)에서 발생하는 열을 확산시키는 역할을 할 수 있다.
여기서 상기 도광판(120)은 광원(110)과 일측면을 마주하며 배치될 수 있다. 상기 도광판(120)은 일측면의 광원(110)에서 유입되는 광을 면광원(110)으로 변환하여 상방 및 하방으로 출사시킬 수 있다.
이때, 상기 도광판(120)은 투과율이 좋고 내부에서 굴절, 전반사되는 광에 대해 열적안정성을 가지는 PMMA(polymethyl metacrylate), PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), PEN(polyethylene naphthalate) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
그리고 상기 도광판(120)의 하부에는 반사시트(130)가 배치될 수 있다. 상기 반사시트(130)는 LED(112)로부터 출사된 광 중에서 도광판(120)의 하부로 누설되는 광을 다시 도광판(120)으로 반사시켜 광의 손실을 줄이는 역할을 한다.
이때, 상기 반사시트(130)는 PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate) 등으로 만들어 질 수 있다.
한편, 반사시트(130)에서 반사된 광과 도광판(120)의 상부로 출사하는 광은 광학시트(140)로 향하게 되며, 상기 광학시트(140)는 순차적으로 적층된 마이크로렌즈 시트(150), 제 1 프리즘시트(160), 제 2 프리즘시트(170)를 포함할 수 있다.
상기 마이크로렌즈 시트(150)는 하부의 도광판(120)에서 출사된 빛을 집광 및 확산하는 역할을 할 수 있다.
그리고 상기 마이크로렌즈 시트(150)는 베이스층(155)과 렌즈패턴(151)을 포함한다.
상기 베이스층(155)은 렌즈패턴(151)을 안착시키고 지지하도록 PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), PET(polyethylene terephthlate) 등의 수지 또는 유리 재질로 구성된다.
상기 렌즈패턴(151)은 도광판으로부터 출사된 광을 상부로 굴절시키도록 구면 또는 비구면으로 형성된 복수의 마이크로렌즈로 구성될 수 있다. 다만 본 발명의 일 실시예에서는 상기 마이크로렌즈의 형상은 반구형상(half sphere)과 같은 곡면으로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 렌즈패턴(151)의 배열방식은 각 렌즈의 밑면이 어떠한 형상으로제작되는 가에 따라 달라지는데, 직교 배열, 마름모 배열, 육각 배열등이 가능하다.
본 발명의 일 실시예는 육각 밀집 배열(hexagonal closely packed)로 형성하는 것이 바람직하며 이 경우 육각형의 밑면을 가지는 반구형 마이크로 렌즈 구조들을 렌즈 간 간극 없이 형성할 수 있게 된다.
이를 완전 채움률(full fill factor)을 가진다고 칭하는데, 이 경우 불필요한 광량의 손실을 줄일 수 있게 된다. 따라서 광원에서 출사된 광을 상부로 집속할 수 있게 되므로, 액정표시장치 및 백라이트 유닛의 휘도를 크게 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 렌즈패턴(151)은 제 1 높이를 가지는 제 1 렌즈(151a)와 제 2 높이를 가지는 제 2 렌즈(151b)로 구성될 수 있으며, 상기 제 2 높이는 상기 제 1 높이보다 높다.
그리고 상기 제 1 렌즈(151a)는 상기 베이스층(155)의 상면에 전반적으로 밀집하여 배치될 수 있으나, 상기 제 2 렌즈(151b)는 상기 제 1 렌즈(151a)의 사이의 소정의 영역마다 하나씩 배치될 수 있다.
따라서, 상기 마이크로렌즈 시트(150)가 상기 제 1 프리즘시트(160)와 접합하게 될 경우 상기 제 2 렌즈(151b)만이 상기 제 1 프리즘시트(160)와 점착하므로, 제 1 렌즈(151a)의 형상을 보존할 수 있다. 그리고 렌즈패턴(151)과 상기 제 1 프리즘시트(160) 사이에 공기층(미도시)을 형성함으로써 집광기능도 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 렌즈패턴(151)의 제조는 렌즈패턴(151)의 역상(逆象)이 전사된 마이크로렌즈 시트(150) 제작용 금형으로 몰딩 방법에 의하여 이루어질 수 있다. 구체적인 성형 방법으로는, 자외선 경화 수지를 이용한 방법, 열 경화 수지를 이용한 방법, 고온 압축 성형(Hot Press Embossing), 사출 성형(Injection molding), 임프린팅(imprinting) 방법 등이 적용 가능하다.
이러한 렌즈패턴(151)은 자외선 경화 수지, 열경화 수지, 유리 등의 투명 재질로 형성될 수 있으며, 1.5이상 1.6이하의 굴절률을 가지는 것으로 형성될 수 있다.
여기서 상기 마이크로렌즈 시트(150)의 상부에는 제 1 프리즘시트(160) 가 안착될 수 있다.
제 1 프리즘시트(160)는 베이스필름(165)의 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘패턴(161)이 일정한 배열로 형성되어 있다. 상기 프리즘패턴(161)은 제 1 프리즘산(161a)과 제 2 프리즘산(161b)으로 구성될 수 있으며, 제 2 프리즘산(161b)이 제 1 프리즘산(161a) 보다 더 높게 형성될 수 있다. 상기 제 1 프리즘산(161a)의 배치밀도가 제 2 프리즘산(161b)보다 높으며, 상기 제 2 프리즘산(161b)은 규칙적이거나 불규칙적인 간격으로 배치될 수 있다.
상기 제 1 프리즘시트(160)의 굴절률은 1.5~1.6이 될 수 있다.
한편, 상기 마이크로렌즈 시트(150)와 제 1 프리즘시트(160)는 라미네이팅(laminating)에 의해 하나의 시트로 형성될 수 있다. 따라서 상기 제 1 프리즘시트(160)의 하면에 라미네이팅을 위한 점착레진(resin)(R)이 도포될 수 있다. 여기서 점착레진(R)의 굴절률은 1.55가 될 수 있다.
상기 점착레진(R)은 상기 제 1 프리즘시트(160)와 상기 마이크로렌즈 시트(150)의 제 2 렌즈(151b)의 상면과 점착되어 상기 제 1 프리즘시트(160)와 상기 마이크로렌즈 시트(150)를 접합시킬 수 있다.
이때, 앞서 말한 바와 같이 상기 제 1 프리즘시트(160)와 마이크로렌즈 시트(150) 사이에 공기층이 형성될 수 있다.
그리고 상기 제 1 프리즘시트(160)의 상면에 제 2 프리즘시트(170)가 배치될 수 있다. 상기 제 2 프리즘시트(170)는 제 1 프리즘시트(160)의 프리즘패턴(161)과 수직인 프리즘패턴(미도시)을 가질 수 있다.
여기서 상기 두개의 프리즘시트의 프리즘 패턴이 각각 수직 배열됨으로써 집광기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성에 대하여 설명하였다. 이하, 상기 마이크로렌즈 시트(150)의 렌즈패턴의 형상에 대하여 다른 도면을 통하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트의 평면도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈 시트(150)는 베이스층(155)의 상면에 육각형의 밑면을 가진 렌즈패턴(151)을 포함한다.
여기서 상기 육각형은 정육각형일 수 있다. 그리고 상기 육각형의 마주보는 두 변사이의 간격(d)은 80μm가 될 수 있다.
또한, 상기 렌즈패턴(151)은 밀집 배열되는 구조이며, 제 2 렌즈(151b)가 제 1 렌즈(151a)의 사이마다 지정된 위치에 분포해 있다.
이때, 상기 제 2 렌즈(151b)가 배치된 지점을 모두 선분으로 연결하면 제 2 렌즈(151b)간의 배치관계를 알 수 있다. 즉, 임의의 제 2 렌즈(151b)에 대하여 상기 임의의 제 2 렌즈(151b)와 가장 가까이에 있는 또 다른 하나의 제 2 렌즈(151b)를 선택하였을 때, 상기 두개의 제 2 렌즈(151b)를 잇는 선분(200)은 상기 두개의 제 2 렌즈(151b)와 그 사이에 9개의 제 1 렌즈(151a)를 포함할 수 있다. 이러한 관계는 상기 마이크로렌즈 시트(150) 상에서 서로 이웃하는 2개의 렌즈를 임의로 선택하였을 때 모두 성립한다. 그러므로 이웃하는 2개의 제 2 렌즈(151b) 사이의 거리는 모두 동일하다.
한편, 상기 제 2 렌즈(151b)를 이은 선분을 종합해보면, 서로 이웃하는 3개의 제 2 렌즈(151b)는 하나의 정삼각형을 형성한다는 것을 알 수 있다. 이때의 제 2 렌즈(151b) 각각은 상기 정삼각형의 꼭지점을 구성한다.
따라서, 상기 정삼각형은 복수개가 인접할 경우, 마름모, 평행사변형, 정육각형 등의 다각형을 형성할 수 있으므로, 상기 제 2 렌즈(151b)는 정삼각형을 기반으로한 다각형을 형성할 수 있다고도 볼 수 있다.
여기서 I~Ⅱ를 절단하여 정삼각형의 한 변에 해당하는 상기 마이크로렌즈 시트(150)의 단면을 살펴본다. 도 5는 도 4의 I~Ⅱ를 절단한 마이크로렌즈 시트(150)의 단면도이다.
상기 단면은 도 4의 정삼각형의 한 변의 단면을 나타낸 것이다. 따라서, 수직방향으로는 상기 제 1 렌즈(151a)와 제 2 렌즈(151b)를 포함하는 렌즈패턴(151)이 모두 베이스층(155)의 상면에 형성되며, 수평방향으로는 양쪽 가장자리의 제 2 렌즈(151b)들과 그 사이에 배치된 9개의 제 1 렌즈(151a)가 포함된 것을 확인할 수 있다.
그리고 상기 제 1 렌즈(151a)는 제 1 높이(h1)를 형성하며, 상기 제 2 렌즈(151b)는 상기 제 1 렌즈(151a)보다 높은 제 2 높이(h2)를 형성한다.
그러나, 상기 제 2 높이(h2)가 너무 높을 경우 상부의 제 1 프리즘시트가 제 1 렌즈(151a) 영역에서 하부로 쳐지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 높이(h2)는 상기 제 1 높이(h1)의 1.1배 이상 1.3배 이하가 되는 것이 바람직하다.
그렇다면 여기서 상기 제 1 프리즘시트가 상기 마이크로렌즈 시트의 상면에 접착된 경우를 살펴본다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로렌즈 시트와 제 1 프리즘시트의 단면도이다.
마이크로렌즈 시트(150)는 도 5에서 살펴본바와 같은 구성을 가지며, 상기 제 1 프리즘시트(160)는 앞에서 살펴본 바와 같이 베이스필름(165) 상에 높이가 서로 다른 프리즘패턴(161)을 가진다. 그리고 상기 제 1 프리즘시트(160)의 하면에는 점착레진(R)이 전체적으로 도포될 수 있다.
상기 제 2 렌즈(151b)의 상부면은 상기 제 1 프리즘시트(160) 하면의 점착레진(R)과 점착해 있다.
따라서 상기 제 2 렌즈(151b)는 점착과 지지역할을 하므로 상부면의 형상이 원형, 타원형, 사각형 등의 다양한 형상이 될 수 있으나, 제 1 렌즈(151a)와 같은 볼록한 형상이 되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 제 2 렌즈(151b)를 통해서 굴절되어 상부로 향하는 광들도 있기 때문이다.
이때, 상기 제 1 프리즘시트(160)와 상기 마이크로렌즈 시트(150)의 제 1 렌즈(151a) 사이에는 공기층이 형성될 수 있다. 상기 공기층은 마이크로렌즈 시트(150)의 굴절률보다 작은 굴절율을 가지므로 저굴절층 역할을 한다.
저굴절층이 상기 위치에 형성되는 경우 마이크로렌즈 시트(150)의 베이스층과 제 1 렌즈(151a)를 거쳐 상부로 입사하는 광의 집광기능을 향상시킬 수 있다.
그리고 집광기능의 향상에 따라 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 제 2 렌즈(151b)의 배치간격에 따라 휘도 및 박리력의 차이가 있을 수 있으므로, 상기 제 2 렌즈(151b)의 배치간격에 따른 휘도 및 박리력을 도 7을 통하여 살펴본다.
도 7은 제 2 렌즈의 배치간격에 따른 휘도 및 박리력을 나타낸 표이다.
상기 제 2 렌즈의 배치간격은 제 2 렌즈가 형성하는 정삼각형의 한변의 길이를 표준으로 하여 수치화할 수 있다. 여기서 상기 정삼각형의 한변은 정삼각형의 두개의 꼭지점을 잇는 선분이므로, 상기 한변의 양 끝에는 제 2 렌즈가 배치된다. 그리고 상기 양끝의 제 2 렌즈들 사이로 제 1 렌즈가 얼마나 많이 배치되느냐에 따라 상기 정삼각형의 한변의 길이가 정해진다. 즉, 상기 제 2 렌즈의 배치간격은 상기 정삼각형의 한변에서 제 1 렌즈가 배치되는 개수에 따라 결정된다.
먼저 제 2 렌즈의 배치간격에 따른 휘도의 결과를 살펴본다.
도 7을 참조하면, 종래기술이 가장 낮은 휘도를 가지며 한 변에 배치되는 제 1 렌즈의 개수가 많아 질수록 휘도가 상승하는 것을 알 수 있다. 도면에서는 한변에 2개의 제 2 렌즈 및 9개의 제 1 렌즈가 배치되는 경우가 95.2%로 가장 높은 휘도를 가지는 것으로 나타났다.
즉, 마이크로렌즈 시트에 제 2 렌즈가 형성되는 밀도가 작을수록 점착레진과 접촉하는 렌즈의 면적이 줄어들고, 마이크로렌즈 시트와 제 1 프리즘시트 사이의 공기층도 넓어지게 되므로 집광효율이 상승하게 되어 휘도가 증가하는 것이다.
그렇다면, 제 2 렌즈의 배치간격에 따른 박리력의 결과를 살펴본다.
여기서 박리력(peeling force)이란 마이크로렌즈 시트와 제 1 프리즘시트가 서로 벗겨지려고하는 힘을 말하는 것으로서, 스프링 등을 이용하여 필름을 벗겨내면서 이때 측정되는 힘을 기준으로 박리력을 측정할 수 있다.
따라서 박리력이 큰 경우 두개의 시트가 떨어지려는 힘이 강함을 뜻하며, 접착력이 약하다는 것을 뜻한다.
도 7을 참조하면, 박리력은 정삼각형의 한 변에 배치되는 제 1 렌즈의 개수가 많을수록 박리력이 크게 나타는 것을 알 수 있다. 즉, 제 2 렌즈의 배치간격이 멀어질수록 접착력이 떨어진다.
이러한 결과를 조합해봤을 때, 상기 제 2 렌즈의 배치간격이 멀어질수록 휘도는 증가하나 접착력이 떨어질 수 있다. 또한, 상기 배치간격이 멀어질수록 상부의 제 1 프리즘시트가 하부로 쳐지는 현상이 발생할 수 있다. 그러므로 제 2 렌즈의 배치간격은 휘도 상승과 박리 현상 감소를 이룰 수 있는 적정한 길이이어야 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예는 박리력이 25g이상이 되는 것을 바람직한 것으로하며, 정삼각형의 한변에 2개의 제 2 렌즈와 9개의 제 1 렌즈가 배치되는 배열을 가지는 것이 바람직하다.
그러나 본 발명의 일 실시예는 위의 경우에만 한정되지 않으며, 정삼각형의 한변이 1개 내지 8개의 제 1 렌즈를 포함하는 경우도 가능하다.
이상으로 살펴본 본 발명의 일 실시예는 제 2 렌즈의 배치를 삼각형의 안정적이고 효율적인 구조로 배치하여, 제 1 렌즈의 함침을 방지하고 제 1 프리즘시트를 안정적으로 지지하여 공기층을 형성함으로써 보다 나은 집광기능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 이러한 상기 제 2 렌즈의 구조 및 배치에 의해 광학시트의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예의 제 2 렌즈 배치구조가 삼각형의 형태를 가지나 집광효율을 높이고 공기층을 형성하기 위한 구성으로서 다른 다각형 및 곡면 도형의 모양을 가지는 경우도 본 발명의 일 실시예로서 포함한다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110 : 광원 120 : 도광판
130 : 반사시트 140 : 광학시트
150 : 마이크로렌즈 시트 151 : 렌즈패턴
151a : 제 1 렌즈 151b : 제 2 렌즈
160 : 제 1 프리즘시트 161 : 프리즘패턴
161a : 제 1 프리즘산 161b : 제 2 프리즘산
170 : 제 2 프리즘시트 R : 점착레진

Claims (14)

  1. 베이스층;
    상기 베이스층의 상부에서 제 1 높이로 형성되는 복수의 제 1 렌즈; 및
    상기 베이스층의 상부에서 상기 제 1 높이보다 높은 제 2 높이로 형성되는 복수의 제 2 렌즈;를 포함하며,
    상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 육각 밀집 배열되며, 이웃하는 2개의 상기 제 2 렌즈 사이의 간격이 모두 동일하게 배열되고,
    상기 제 2 높이는 상기 제 1 높이보다 1.1배 이상 1.3배 이하 높고,
    상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 밀집 배열되는 동일한 크기의 육각형의 밑면을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 렌즈는 서로 이웃하는 3개의 상기 제 2 렌즈가 정삼각형의 꼭지점이 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 시트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정삼각형의 한 변은 상기 꼭지점을 구성하는 2개의 상기 제 2 렌즈와 상기 꼭지점 사이에 배열되는 9개의 상기 제 1 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 시트.
  4. 삭제
  5. 광을 출사하는 광원;
    상기 광원과 일측면이 마주하도록 배치되는 도광판;
    상기 도광판의 하부에 배치되는 반사시트;
    상기 도광판의 상부에 배치되며, 제 1 높이로 형성된 복수의 제 1 렌즈와 상기 제 1 높이보다 높은 제 2 높이로 형성된 복수의 제 2 렌즈를 상면에 포함하는 마이크로렌즈 시트; 및
    상기 마이크로렌즈 시트의 상부에 배치되는 프리즘시트;를 포함하며,
    상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 육각 밀집 배열되며, 이웃하는 2개의 상기 제 2 렌즈 사이의 간격이 모두 동일하게 배열되고,
    상기 제 2 높이는 상기 제 1 높이보다 1.1배 이상 1.3배 이하 높고,
    상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 밀집 배열되는 동일한 크기의 육각형의 밑면을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프리즘시트의 하면에 점착레진이 도포되어 상기 프리즘시트와 상기 마이크로렌즈 시트가 접합된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 렌즈는 상기 프리즘시트를 지지함으로써 상기 프리즘시트와 상기 복수의 제 1 렌즈 사이에 공기층을 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 렌즈는 서로 이웃하는 3개의 상기 제 2 렌즈가 정삼각형의 꼭지점이 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정삼각형의 한 변은 상기 꼭지점을 구성하는 2개의 상기 제 2 렌즈와 상기 꼭지점사이에 배열되는 9개의 상기 제 1 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 삭제
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 프리즘시트는 상부에 제 1 프리즘산과 상기 제 1 프리즘산보다 높은 제 2 프리즘산이 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프리즘시트의 상부에 상기 프리즘시트의 상기 프리즘산들의 배열과 수직하는 프리즘패턴을 포함하는 또 다른 프리즘시트가 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 정육각형의 마주보는 두 변 사이의 간격은 80μm인 마이크로렌즈 시트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈는 1.5 이상 1.6 이하의 굴절률을 갖는 마이크로렌즈 시트.
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