KR102074677B1 - 프리즘 시트와 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 넓은 시야각을 확보함과 아울러, 사이드 로브(side lobe)를 감소시켜 휘도 및 광 효율을 향상시킨 프리즘 시트와 백라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트는 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 하부에 음각 패턴으로 형성된 공기층; 상기 베이스 필름의 하부와 상기 공기층의 하부에 접착된 접착층; 상기 접착층의 하부에 역 삼각형의 형상을 가지도록 형성된 복수의 프리즘 패턴; 및 상기 복수의 프리즘 패턴을 덮도록 형성된 레진층;을 포함하고, 상기 공기층은 렌즈 형상 또는 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기 또는 모따기 된 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

프리즘 시트와 이를 포함하는 백라이트 유닛{PRISM SHEET AND BACK LIGHT UNIT FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 넓은 시야각을 확보함과 아울러, 사이드 로브(side lobe)를 감소시켜 휘도 및 광 효율을 향상시킨 프리즘 시트와 백라이트 유닛에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기 및 대화면 TV의 발전에 따라서 이에 적용할 수 있는 평판 디스플레이 장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.
평판 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이 장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel), 전계 방출 디스플레이 장치(FED: Field Emission Display Device), 유기 발광 다이오드 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.
평판 디스플레이 장치들 중에서 액정 디스플레이 장치(LCD)는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 고화질, 저전력 소비 및 대화면 구현의 장점으로 인해 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 게임기 등과 같은 모니터; 휴대전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등과 같은 휴대용 단말기; 및 냉장고, 전자 레인지, 세탁기 등과 같은 가전제품 등으로 적용 분야가 확대되고 있다.
액정 디스플레이 장치는 매트릭스 형태로 배열된 픽셀에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하고, 각 픽셀에 인가되는 영상 신호에 따라 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
이러한, 액정 디스플레이 장치는 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정층이 형성된 액정 패널과, 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛 및 구동 회로부를 포함하여 구성된다.
액정 패널은 자체적으로 광을 발생시키기 못하므로 광을 공급하기 위한 광원이 필요하며, 액정 패널의 측면 또는 배면에 배치된 백라이트 유닛을 통해 광을 공급받게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정 디스플레이 장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하는 액정패널(40)과, 상기 액정패널(40)에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(Back Light Unit)과, 상기 액정패널(40)과 백라이트 유닛을 실장하는 커버보텀(60, Cover Bottom)과, 탑 케이스(50)와, 상기 액정패널(40) 및 백라이트 유닛의 광원을 구동시키기 위한 구동 회로부(미도시)를 포함하여 이루어진다.
액정패널(40)은 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착된 상부 기판과 하부 기판을 포함하며, 화상을 표시하기 위한 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 화소들(pixels)이 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 액정패널(40)은 가이드 패널(46)에 안착되어 커버보텀(60) 내에 실장된다.
액정패널(40)은 자체적으로 광을 발생시키지 못하므로 광을 공급하기 위한 광원이 필요하며, 액정패널(40)의 측면 또는 배면에 배치된 광원을 포함하는 백라이트 유닛을 통해 광을 공급받게 된다. 도 1에서는 광원으로 LED(10, Light Emitting Diode)를 적용한 엣지형(edge type)의 백라이트 유닛을 도시하고 있다.
백라이트 유닛은 복수의 LED(10)와, 상기 복수의 LED(10)를 실장하는 하우징(12)과, 상기 복수의 LED(10)로부터 입사된 광을 액정패널(40) 방향으로 안내하는 즉, 측면 방향에서 입사된 광을 정면 방향으로 출사시키는 도광판(20, LGP: Light Guide Panel)과, 상기 도광판(20)에서 출사된 광을 효율을 향상시키기 위한 적어도 하나의 광학 시트(30)를 포함한다.
액정패널(40)에서 표시되는 화상의 품질을 높이기 위해서는 고려하여야 할 점이 많이 있으나, 액정패널(40)에 조사되는 광의 휘도 및 균일도가 중요한 요인으로 작용한다. 즉, 액정패널(40)에 높은 휘도 및 균일도가 높은 광이 공급되어야 높은 품질의 화상을 표현할 수 있으며, 이를 위해 백라이트 유닛은 적어도 하나의 광학 시트(30)를 포함한다.
도 2는 2매의 프리즘 시트를 포함하는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 2매의 프리즘 시트(31, 32)를 포함할 수 있으며, 제1 프리즘 시트(31)와 제2 프리즘 시트(32)는 베이스 필름의 하면에 역 삼각형(▽) 형상을 가지는 복수의 프리즘 패턴(31a, 32a)이 형성되어 있다.
도 3은 1매의 프리즘 시트를 포함하는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 2매의 프리즘 시트(31, 32)의 적용에 따른 비용 및 백라이트 유닛의 두께를 줄이기 위해서, 1매의 프리즘 시트(33)를 적용할 수 있다.
도광판(20)에서 입사되는 광을 수직 방향으로 출사시키고, 집광 효율을 높이기 위해서 고굴절율의 레진으로 프리즘 패턴(31a)을 형성하고, 저굴절율의 레진으로 레진층(32a)을 형성하였다. 이때, 프리즘 패턴(31a)의 꼭지점 각도(tip angle)을 40°내지 60°로 형성하였다.
프리즘 패턴(33a)과 레진층(33b)의 굴절율 차이에 의해 전반사를 일으켜 집광 효율을 높이며, 프리즘 패턴(33a)을 레진층(33b)으로 감싸 프리즘 패턴(33a)의 마모 및 다른 구성과의 갈림에 따른 불량을 개선하였다.
도 4는 종래 기술에 따른 프리즘 시트에서 사이드 로브(side lobe)가 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 프리즘 패턴(33a) 사이에 상이한 굴절율의 레진을 충진하여 집광 효율을 높였지만, 적용 가능한 레진 물질에 제약이 있어 전 영역에서 전반사를 발생시킬 수 있는 수준의 굴절율 차이를 발생시키기 어렵고, 금형 제작의 한계로 프리즘 패턴(33a)의 꼭지점 각도를 정밀하게 형성하는 것에 어려움이 있다.
이로 인해, 도광판에서 입사된 광이 모두 액정 패널의 정면으로 집광되지 않고 프리즘 시트(33)의 사이드 방향으로 출사되는 사이드 로브(side lobe) 불량이 발생되는 문제점이 있다.
사이드 로브 불량이 발생하면 시야각이 좁아지고, 집광 효율이 낮아져 액정 패널에 공급되는 광의 휘도가 저하된다. 또한, 액정 패널의 전면에서 바라보았을 때 핫-밴드(hot band)가 발생되고 전면에서 광 휘도의 균일도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 패널에서 표시되는 영상의 시야각을 넓힐 수 있는 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 디스플레이 장치의 휘도 균일도를 향상시킬 수 있는 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정패널에 고 휘도의 광을 공급할 수 있는 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 디스플레이 장치의 표시품질을 향상시킬 수 있는 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 디스플레이 장치의 제조비용을 절감시킬 수 있는 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트는 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 하부에 음각 패턴으로 형성된 공기층; 상기 베이스 필름의 하부와 상기 공기층의 하부에 접착된 접착층; 상기 접착층의 하부에 역 삼각형의 형상을 가지도록 형성된 복수의 프리즘 패턴; 및 상기 복수의 프리즘 패턴을 덮도록 형성된 레진층;을 포함하고, 상기 공기층은 렌즈 형상 또는 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기 또는 모따기 된 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원; 상기 광원에서 입사된 광을 액정 패널의 정면 방향으로 출시키는 도광판; 및 상기 도광판 상에 배치된 프리즘 시트를 포함하고, 상기 프리즘 시트는, 베이스 필름과, 상기 베이스 필름의 하부에 음각 패턴으로 형성된 공기층과, 상기 베이스 필름의 하부와 상기 공기층의 하부에 접착된 접착층과, 상기 접착층의 하부에 역 삼각형의 형상을 가지도록 형성된 복수의 프리즘 패턴 및 상기 복수의 프리즘 패턴을 덮도록 형성된 레진층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 시야각을 넓힐 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치의 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 액정패널에 공급되는 광의 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 액정패널에 공급되는 광의 휘도 및 균일도를 높여 액정 디스플레이 장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 2매의 프리즘 시트를 포함하는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3은 1매의 프리즘 시트를 포함하는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 프리즘 시트에서 사이드 로브(side lobe)가 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 도 6에 도시된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 프리즘 시트의 공기층을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트를 적용하여 휘도 및 광 효율을 향상된 효과를 나타내는 도면이다.
도 14 내지 도 17은 도 11에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 19는 제4 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 2매의 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 "상부에 또는 상에" 및 "하부에 또는 아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트와 이를 포함하는 백라이트 유닛에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트와 이를 포함하는 백라이트 유닛이 적용된 액정 디스플레이 장치(100)는 복수의 화소들(pixels)이 매트릭스 형태로 배열되는 액정패널(140)과, 상기 액정패널(140)에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(Back Light Unit)과, 상기 액정패널(140)과 백라이트 유닛을 실장하는 커버보텀(160, Cover Bottom)과, 상기 커버보텀(160)의 측면과 액정 패널의 상부 가장자리를 감싸도록 형성된 탑 케이스(150)와, 상기 액정패널(140) 및 백라이트 유닛의 광원을 구동시키기 위한 구동 회로부(미도시)를 포함하여 이루어진다.
상기 액정패널(140)은 박막 트랜지스터(TFT)들이 형성되는 하부 기판과, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러필터가 형성되는 상부 기판 및 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 채워진 액정층을 포함한다.
액정패널(140)의 상부에는 상부 편광 필름(141)이 배치되고, 하부에는 하부 편광 필름(142)이 배치된다. 액정패널(140)은 패널 가이드(146)에 안착되어 커버보텀(160) 내부에 실장된다.
액정패널(140)의 화소는 게이트 라인과 데이터 라인의 교차에 의해서 정의되며, 각 화소마다 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.
게이트 라인에 인가되는 구동신호에 의해 각 화소의 박막 트랜지스터가 턴-온(turn-on)되고, 이때 데이터 라인에 인가된 데이터 전압이 박막 트랜지스터의 채널층을 경유하여 화소 전극으로 인가된다.
공통 전극에 인가된 공통전압(Vcom)과 상기 화소 전극에 인가된 데이터 전압에 의해 액정이 배열되고, 액정 배열에 따라 백라이트 유닛으로부터의 광 투과량이 조절되어 화상이 표시된다.
액정패널(140)은 자체적으로 광을 발생시키지 못하므로 광을 공급하기 위한 광원이 필요하며, 액정패널(140)의 측면 또는 배면에 배치된 광원을 포함하는 백라이트 유닛을 통해 광을 공급받게 된다.
상기 광원은 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode)가 적용될 수 있으며, 도 5에서는 광원으로 복수의 LED(110)를 적용한 엣지형 백라이트 유닛을 도시하고 있다. 복수의 LED(110)는 하우징(112) 내에 실장된다.
본 발명의 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 복수의 LED(110)와, 상기 복수의 LED(110)에서 발생되어 측면을 통해 입사된 광을 상기 액정패널(140)의 정면 방향으로 안내하는 도광판(120)과, 상기 액정패널(140)에 공급되는 광의 휘도와 균일도 및 표시되는 화상을 품질을 높이기 위한 적어도 하나의 광학 시트(200)를 포함한다.
본 발명에서는 1매 또는 2매의 프리즘 시트가 광학 시트로 적용됨으로 이하, 설명에서는 프리즘 시트의 도면부호로 "200"을 적용한다.
도광판(120)은 복수의 LED(110)의 측면에 배치되며, 측면에서 입사된 광의 경로를 변경시켜 액정 패널의 정면 방향으로 광을 출사시킨다. 도광판(120) 상에 프리즘 시트(200)가 배치된다. 이때, 1매 또는 2매의 프리즘 시트(200)가 도광판(120) 상에 배치될 수 있다. 프리즘 시트(200)는 광의 확산 기능뿐만 아니라, 집광 및 휘도 향상 기능을 가진다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트(200)는 베이스 필름(210), 공기층(220, air layer), 접착층(230), 프리즘 패턴(240) 및 레진층(250)을 포함하여 구성된다.
베이스 필름(210)은 편평(flat)하게 형성되어 있으며, 액정 패널(140)의 하부 편광 필름(142)의 광 투과축과 동일 각도를 가지도록 배향될 수 있다.
베이스 필름(210)에 입사되는 광을 굴절시켜 광을 수직 방향으로 집광시키기 위해서 베이스 필름(210)에 공기층(220)이 형성되어 있다.
공기층(220)의 하부에는 접착층(230)이 형성되어 있고, 접착층(230)의 하부에 역 삼각형(▽)의 형상을 가지는 복수의 프리즘 패턴(240)이 형성되어 있다. 접착층(230)은 1um 이하의 두께를 가지도록 형성되며, 접착층(230)에 의해서 공기층(220)의 하부에 복수의 프리즘 패턴(240)이 접착된다.
모아레 개선 또는 방지와 휘도 향상 및 산란 효과를 높이기 위해서 공기층(220)은 렌즈 형상뿐만 아니라, 단면이 다각형인 입방체의 형상으로 형성될 수도 있다.
베이스 필름(210)의 하부에 렌즈 형상의 음각 패턴이 형성되고, 접착층(230)이 베이스 필름(210)의 하부에 접착되어 공기층(220)이 형성된다.
복수의 프리즘 패턴(240)의 사이 및 꼭지점을 덮도록 레진층(250)이 형성되어 있다. 역 삼각형(▽) 형상의 복수의 프리즘 패턴(240)에 의해 시야각이 넓어지게 된다.
프리즘 시트(200)의 베이스 필름(210)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다. 또한, 베이스 필름(210)의 재료와 함께 탄성 첨가제가 포함될 수 있다.
접착층(230)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다. 베이스 필름(210)과 접착층(230)은 동일 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
복수의 프리즘 패턴(240)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다.
레진층(250)은 아크릴 레진(Acryl Resin)으로 형성될 수 있다. 프리즘 시트(200)에 입사된 광의 굴절시켜 고 집광이 이루어지도록 하기 위해서, 복수의 프리즘 패턴(240)과 레진층(250)은 서로 다른 굴절율을 가진다.
예로서, 레진층(250)은 복수의 프리즘 패턴(240) 보다 낮은 굴절율을 가지도록 형성된다. 복수의 프리즘 패턴(240)은 1.55 내지 1.65의 굴절률을 가지고, 레진층(250)은 1.38 내지 1.46의 굴절율을 가지도록 형성될 수 있다.
복수의 프리즘 패턴(240)의 꼭지각은 35°내지 50°의 범위를 가지도록 형성된다.
복수의 프리즘 패턴(240) 간의 피치(pitch)는 18um 내지 30um의 범위를 가진다.
최상위 프리즘의 피치와 R의 비율을 10:1, 20:1,30:1 비율을 가질 수 있으며, 피치는 20um 내지 60um의 범위를 가진다.
도 6b를 참조하면, 레진층(250)에 입사된 광의 산란 효과를 높이기 위해서 레진층(250) 내에 복수의 비즈(255, bead)가 형성될 수 있다.
도 6a에서는 레진층(250)이 편평(flat)하게 형성된 것으로 도시하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고 도 6b에 도시된 바와 같이, 레진층(250)의 하면이 굴곡을 가지도록 형성될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 도 6에 도시된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트(200)는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식 또는 몰드물을 이용한 핫 프레스(hot press) 방식 또는 사출 방식으로 형성될 수 있다. 하나의 제조 방식뿐만 아니라, 여러 제조 방식을 결합하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프리즘 시트(200)를 제조할 수 있다.
도 7을 참조하면, Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC) 물질로 프리즘 시트(200)의 베이스 필름(210)을 형성하고, 베이스 필름(210)의 배면(하면)에 음각의 렌즈 패턴(220a)을 형성한다. 이때, 하드 몰드물로 가압하여 베이스 필름(210)의 배면(하면)에 음각의 렌즈 패턴(220a)을 형성하고, 자외선(UV)를 조사하여 음각의 렌즈 패턴(220a)을 경화시킨다.
이어서, 도 8을 참조하면, 음각의 렌즈 패턴(220a)이 형성된 베이스 필름(210)의 하면에 1um 이하의 두께를 가지는 접착층(230)을 접착시킨다. 베이스 필름(210)의 배면에 접착층(230)이 접착되어 음각의 렌즈 패턴(220a)과 동일한 형태로 공기층(220)이 형성된다.
접착층(230)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다. 베이스 필름(210)과 접착층(230)은 동일 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
이어서, 도 9를 참조하면, 접착층(230)의 배면에 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC) 물질로 역 삼각형(▽)의 형상을 가지는 복수의 프리즘 패턴(230)을 형성한다. 이때, 소프트 몰드물로 가압하여 역 삼각형(▽)의 형상을 가지는 복수의 프리즘 패턴(230)을 형성하고, 자외선(UV)을 조사하여 복수의 프리즘 패턴(230)을 경화시킨다.
복수의 프리즘 패턴(240)의 꼭지각은 35°내지 50°의 범위를 가지도록 형성된다. 복수의 프리즘 패턴(240) 간의 피치(pitch)는 18um 내지 30um의 범위를 가지도록 형성된다.
이어서, 도 10을 참조하면, 복수의 프리즘 패턴(240)의 사이 및 복수의 프리즘 패턴(240)을 덮도록 레진층(250)을 형성한다. 이때, 레진 물질을 롤러로 가압하여 복수의 프리즘 패턴(240) 사이에 레진 물질을 충진시킨 후, 복수의 프리즘 패턴(240) 상에 레진 물질을 덮도록 형성하고 자외선(UV)를 조사하여 레진 물질을 경화시켜 레진층(250)을 형성한다.
레진층(250)은 아크릴 레진(Acryl Resin)으로 형성될 수 있다. 프리즘 시트(200)에 입사된 광의 굴절시켜 고 집광이 이루어지도록 하기 위해서, 복수의 프리즘 패턴(240)과 레진층(250)은 서로 다른 굴절율을 가진다.
예로서, 레진층(250)은 복수의 프리즘 패턴(240) 보다 낮은 굴절율을 가지도록 형성된다. 복수의 프리즘 패턴(240)은 1.55 내지 1.65의 굴절률을 가지고, 레진층(250)은 1.38 내지 1.46의 굴절율을 가지도록 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 프리즘 시트의 공기층을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트(200)는 베이스 필름(210), 공기층(260, air layer), 접착층(230), 프리즘 패턴(240) 및 레진층(250)을 포함하여 구성된다.
베이스 필름(210)은 편평(flat)하게 형성되어 있으며, 액정 패널(140)의 하부 편광 필름(142)의 광 투과축과 동일 각도를 가지도록 배향될 수 있다.
베이스 필름(210)에 입사되는 광을 굴절시켜 광을 수직 방향으로 집광시키기 위해서 베이스 필름(210)에 공기층(260)이 형성되어 있다. 공기층(260)은 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00001
)을 가지도록 형성되어 있다.
공기층(220)의 하부에는 접착층(230)이 형성되어 있고, 접착층(230)의 하부에 역 삼각형(▽)의 형상을 가지는 복수의 프리즘 패턴(240)이 형성되어 있다. 접착층(230)은 1um 이하의 두께를 가지도록 형성되며, 접착층(230)에 의해서 공기층(220)의 하부에 복수의 프리즘 패턴(240)이 접착된다.
모아레 개선 또는 방지와 휘도 향상 및 산란 효과를 높이기 위해서 공기층(220)은 렌즈 형상뿐만 아니라, 단면이 다각형인 입방체의 형상으로 형성될 수도 있다.
베이스 필름(210)의 하부에 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00002
)의 음각 패턴이 형성된다. 접착층(230)이 베이스 필름(210)의 하부에 접착되어, 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00003
)을 가지는 공기층(260)이 형성된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 공기층(260)은 공기에 의해 입사된 광을 굴절시키는 굴절층(262) 및 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet)되어 일정 각도로 경사지게 형성된 전반사면(264, 경사면)을 포함한다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트를 적용하여 휘도 및 광 효율을 향상된 효과를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 공기층(260)의 굴절층(262)에 입사된 광은 굴절율 차이에 의해 수직 방향으로 굴절된다. 그리고, 프리즘 시트(200) 내에서 사이드로 투과되는 광은 공기층(260)의 전반사면(264)에서 반사되어 수직 방향으로 출사된다.
다시 도 11을 참조하면, 복수의 프리즘 패턴(240)의 사이 및 꼭지점을 덮도록 레진층(250)이 형성되어 있다. 역 삼각형(▽) 형상의 복수의 프리즘 패턴(240)에 의해 시야각이 넓어지게 된다.
프리즘 시트(200)의 베이스 필름(210)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다. 또한, 베이스 필름(210)의 재료와 함께 탄성 첨가제가 포함될 수 있다.
접착층(230)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다. 베이스 필름(210)과 접착층(230)은 동일 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
복수의 프리즘 패턴(240)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다.
레진층(250)은 아크릴 레진(Acryl Resin)으로 형성될 수 있다. 프리즘 시트(200)에 입사된 광의 굴절시켜 고 집광이 이루어지도록 하기 위해서, 복수의 프리즘 패턴(240)과 레진층(250)은 서로 다른 굴절율을 가진다.
예로서, 레진층(250)은 복수의 프리즘 패턴(240) 보다 낮은 굴절율을 가지도록 형성된다. 복수의 프리즘 패턴(240)은 1.55 내지 1.65의 굴절률을 가지고, 레진층(250)은 1.38 내지 1.46의 굴절율을 가지도록 형성될 수 있다.
복수의 프리즘 패턴(240)의 꼭지각은 35°내지 50°의 범위를 가지도록 형성된다.
복수의 프리즘 패턴(240) 간의 피치(pitch)는 18um 내지 30um의 범위를 가진다.
최상위 프리즘의 피치와 R의 비율을 10:1, 20:1,30:1 비율을 가질 수 있으며, 피치는 20um 내지 60um의 범위를 가진다.
도면에 도시하지 않았지만, 레진층(250)에 입사된 광의 산란 효과를 높이기 위해서 레진층(250) 내에 복수의 비즈가 형성될 수 있다. 그리고, 레진층(250)의 하면이 굴곡을 가지도록 형성될 수 있다.
도 14 내지 도 17은 도 11 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트(200)는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식 또는 몰드물을 이용한 핫 프레스(hot press) 방식 또는 사출 방식으로 형성될 수 있다. 하나의 제조 방식뿐만 아니라, 여러 제조 방식을 결합하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프리즘 시트(200)를 제조할 수 있다.
도 14를 참조하면, Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC) 물질로 프리즘 시트(200)의 베이스 필름(210)을 형성하고, 베이스 필름(210)의 배면(하면)에 음각의 렌즈 패턴(220a)을 형성한다. 이때, 하드 몰드물로 가압하여 베이스 필름(210)의 배면(하면)에 음각 패턴(260a)을 형성하고, 자외선(UV)를 조사하여 음각 패턴(260a)을 경화시킨다.
여기서, 음각 패턴(260a)는 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00004
)을 가진다.
이어서, 도 15를 참조하면, 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00005
)을 가지는 음각 패턴(206a)이 형성된 베이스 필름(210)의 하면에 1um 이하의 두께를 가지는 접착층(230)을 접착시킨다. 베이스 필름(210)의 배면에 접착층(230)이 접착되어 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00006
)을 가지는 공기층(260)이 형성된다.
접착층(230)은 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC)로 형성될 수 있다. 베이스 필름(210)과 접착층(230)은 동일 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
이어서, 도 16을 참조하면, 접착층(230)의 배면에 Polyethylene(PET), methlystylene(MS) 수지, polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA), Polystyrene(PS) 또는 polycarbonate(PC) 물질로 역 삼각형(▽)의 형상을 가지는 복수의 프리즘 패턴(230)을 형성한다. 이때, 소프트 몰드물로 가압하여 역 삼각형(▽)의 형상을 가지는 복수의 프리즘 패턴(230)을 형성하고, 자외선(UV)을 조사하여 복수의 프리즘 패턴(230)을 경화시킨다.
복수의 프리즘 패턴(240)의 꼭지각은 35°내지 50°의 범위를 가지도록 형성된다. 복수의 프리즘 패턴(240) 간의 피치(pitch)는 18um 내지 30um의 범위를 가지도록 형성된다.
이어서, 도 17을 참조하면, 복수의 프리즘 패턴(240)의 사이 및 복수의 프리즘 패턴(240)을 덮도록 레진층(250)을 형성한다. 이때, 레진 물질을 롤러로 가압하여 복수의 프리즘 패턴(240) 사이에 레진 물질을 충진시킨 후, 복수의 프리즘 패턴(240) 상에 레진 물질을 덮도록 형성하고 자외선(UV)를 조사하여 레진 물질을 경화시켜 레진층(250)을 형성한다.
레진층(250)은 아크릴 레진(Acryl Resin)으로 형성될 수 있다. 프리즘 시트(200)에 입사된 광의 굴절시켜 고 집광이 이루어지도록 하기 위해서, 복수의 프리즘 패턴(240)과 레진층(250)은 서로 다른 굴절율을 가진다.
예로서, 레진층(250)은 복수의 프리즘 패턴(240) 보다 낮은 굴절율을 가지도록 형성된다. 복수의 프리즘 패턴(240)은 1.55 내지 1.65의 굴절률을 가지고, 레진층(250)은 1.38 내지 1.46의 굴절율을 가지도록 형성될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 베이스 필름(210) 내에 렌즈 형상의 공기층(220) 및 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00007
)을 가지는 공기층(260)이 서로 다른 레이어(layer)에 형성될 수 있다.
사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00008
)을 가지는 공기층(260)의 하부에 렌즈 형상의 공기층(220)이 형성되고, 공기층(220)의 하부에 접착층(230)이 형성될 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 본 발명의 다른 실시 예로서 렌즈 형상의 공기층(220) 하부에 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00009
)을 가지는 공기층(260)이 형성되고, 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00010
)을 가지는 공기층(260)의 하부에 접착층(230)이 형성될 수 있다.
도 19는 제4 실시 예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 19를 참조하면, 베이스 필름(210) 내에 렌즈 형상의 공기층(220) 및 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00011
)을 가지는 공기층(260)이 동일 레이어(layer)에 형성될 수 있다.
렌즈 형상의 공기층(220)과 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00012
)을 가지는 공기층(260)이 교번적으로 형성되고, 하부에 접착층(230)이 형성될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 2매의 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 20을 참조하면, 렌즈 형상의 공기층(220)이 형성된 1매의 프리즘 시트와, 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기(chamfer) 또는 모따기(fillet) 된 형상(
Figure 112013105284390-pat00013
)을 가지는 공기층(260)이 형성된 1매의 프리즘 시트가 적층되어 총 2매의 프리즘 시트가 백라이트 유닛에 적용될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 액정 디스플레이 장치 110: LED
112: 하우징 120: 도광판
140: 액정패널 146: 패널 가이드
150: 탑 케이스 200: 프리즘 시트
210: 베이스 필름 220: 에어 패턴
230: 접착층240: 240: 프리즘 패턴
250: 레진층 260: 공기층
262: 굴절층 264: 전반사 면

Claims (10)

  1. 제1 굴절률을 갖는 베이스 필름;
    상기 베이스 필름의 하부에 형성된 음각 패턴;
    상기 베이스 필름의 하면과 상기 음각 패턴을 덮으며 제2 굴절률을 갖는 접착층;
    상기 접착층과 상기 음각 패턴 사이에 형성된 공기층;
    상기 접착층의 하부에 역 삼각형의 형상을 가지도록 형성되며 제3 굴절률을 갖는 복수의 프리즘 패턴; 및
    상기 복수의 프리즘 패턴을 덮도록 상기 복수의 프리즘 패턴의 하부에 형성되며 제4 굴절률을 갖는 레진층을 포함하고,
    상기 음각 패턴은 렌즈 형상 또는 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기 또는 모따기 된 형상으로 형성되고,
    상기 제4 굴절률은 상기 제3 굴절률보다 작은 프리즘 시트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 프리즘 패턴 각각의 폭은 상기 렌즈 형상의 음각 패턴의 폭과 동일한 프리즘 시트.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 굴절률은 1.55 내지 1.65이고,
    상기 제4 굴절률은 1.38 내지 1.46인 프리즘 시트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 프리즘 패턴의 꼭지각은 35°내지 50°의 범위를 가지도록 형성된 프리즘 시트.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 프리즘 패턴의 피치(pitch)는 18um 내지 30um인 프리즘 시트.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 레진층의 내부에 광을 산란시키는 복수의 비즈가 더 포함된 프리즘 시트.
  7. 베이스 필름;
    상기 베이스 필름의 하부에 형성된 음각 패턴;
    상기 베이스 필름의 하면과 상기 음각 패턴을 덮는 접착층;
    상기 접착층과 상기 음각 패턴 사이에 형성된 공기층;
    상기 접착층의 하부에 역 삼각형의 형상을 가지도록 형성된 복수의 프리즘 패턴; 및
    상기 복수의 프리즘 패턴을 덮도록 상기 복수의 프리즘 패턴의 하부에 형성된 레진층을 포함하고,
    상기 레진층, 상기 복수의 프리즘 패턴, 상기 접착층, 상기 공기층, 및 상기 베이스 필름은 순차적으로 배치되며,
    상기 음각 패턴은 상기 접착층에 대해 수직하게 배치되며 서로 다른 길이로 이격되어 나란하게 배치된 한 쌍의 수직면, 상기 접착층과 나란하게 배치되며 상기 한 쌍의 수직면 중 긴 길이를 갖는 제1 수직면에 연결된 평탄면, 및 상기 평탄면과 상기 제1 수직면보다 짧은 길이를 갖는 제2 수직면에 연결된 경사면을 포함하고,
    상기 평탄면과 상기 경사면은 상기 접착층보다 상측에 배치된 프리즘 시트.
  8. 광을 생성하는 광원;
    상기 광원의 측면에 배치되며 측면에서 입사된 상기 광원의 광을 액정 패널의 정면 방향으로 출시키는 도광판; 및
    상기 도광판 상에 배치된 프리즘 시트를 포함하고,
    상기 프리즘 시트는,
    제1 굴절률을 갖는 베이스 필름;
    상기 베이스 필름의 하부에 형성된 음각 패턴;
    상기 베이스 필름의 하면과 상기 음각 패턴을 덮으며 제2 굴절률을 갖는 접착층;
    상기 접착층과 상기 음각 패턴 사이에 형성된 공기층;
    상기 접착층의 하부에 역 삼각형의 형상을 가지도록 형성되며 제3 굴절률을 갖는 복수의 프리즘 패턴; 및
    상기 복수의 프리즘 패턴을 덮도록 상기 복수의 프리즘 패턴의 하부에 형성되며 제4 굴절률을 갖는 레진층을 포함하고,
    상기 음각 패턴은 렌즈 형상 또는 사각형의 네 모서리 중에서 하나의 모서리 부분이 모깍기 또는 모따기 된 형상으로 형성되고,
    상기 제4 굴절률은 상기 제3 굴절률보다 작은 백라이트 유닛.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 음각 패턴에서 모깍기 또는 모따기 된 부분은 모깍기 또는 모따기되지 않은 모서리 부분들보다 상기 광원과 상기 액정 패널에 더 가깝게 배치된 백라이트 유닛.
  10. 광을 생성하는 광원;
    상기 광원에서 입사된 광을 액정 패널의 정면 방향으로 출시키는 도광판; 및
    청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 프리즘 시트를 포함하며,
    상기 프리즘 시트는 상기 도광판 상에 배치된 백라이트 유닛.
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