KR102598767B1 - 슬림형 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면 광의 투과축이 일정하게 정렬된 다수의 베이스 필름을 기본으로, 복굴절 특성을 갖는 굴절 필름층 및 확산 효과를 최대화할 수 있는 확산 패턴층을 포함하는 일체형 광학 시트를 제공함으로써 슬림화와 함께 휘도 상승 효과를 동시에 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따른 일체형 광학 시트는 휘도 상승 효과에 기여하는 다수의 층들이 일체형으로 형성되기 때문에, 광학 시트가 주름지거나(wrinkle) 말리는(curl) 현상이 발생하는 것을 최소화하여 부품의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 발명에 따르면 작업자가 다수의 광학 시트를 조립하는 과정에서 발생될 수 있는 환경성 이물질의 유입을 근본적으로 차단할 수 있고, 도광판의 제1 패턴으로 도광판과 반사 시트와의 거리를 충분히 이격시켜 도광판에 이물질이 접촉되는 것을 최소화함으로써 결점의 인식을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 일체형 광학 시트는 휘도 상승 효과에 기여하는 다수의 층들이 일체형으로 형성되기 때문에, 광학 시트가 주름지거나(wrinkle) 말리는(curl) 현상이 발생하는 것을 최소화하여 부품의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 발명에 따르면 작업자가 다수의 광학 시트를 조립하는 과정에서 발생될 수 있는 환경성 이물질의 유입을 근본적으로 차단할 수 있고, 도광판의 제1 패턴으로 도광판과 반사 시트와의 거리를 충분히 이격시켜 도광판에 이물질이 접촉되는 것을 최소화함으로써 결점의 인식을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 휘도 성능이 향상된 슬림형 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
현대 사회가 점점 정보화 사회로 발전해가면서 가전기기, 각종 휴대용 전자기기 등에 대한 요구가 증대됨에 따라, 경량 박형의 다양한 평판형 표시 장치에 대한 요구도 증대되고 있다.
이러한 평판형 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device, LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode, OLED), 마이크로 LED 표시 장치(Micro Light Emitting Diode, Micro LED) 등 다양한 형태로 구현되고 있다.
이 중에서 액정 표시 장치는 자체 발광이 가능하지 않아 별도의 광원이 요구되며, 이를 위하여 액정 표시 패널의 배면에는 광원을 포함하는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다.
백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL)와 같은 형광램프가 사용될 수 있으나, 최근 액정 표시 장치에 대한 슬림화, 경량화 요구 추세에 따라 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 가지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 많이 사용되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치의 슬림화 요구에 맞추어 슬림형 백라이트 유닛에 대한 구조가 많이 연구되고 있으며, 슬림형이 되더라도 휘도 성능이 감소되지 않는 슬림형의 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 대한 요구가 증대되고 있다.
본 발명의 목적은 휘도 성능이 향상된 슬림형의 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 광학 시트가 주름지거나 말리는 현상을 최소화할 수 있는 슬림형의 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 이물질 접촉에 의한 결점 인식을 최소화할 수 있는 슬림형의 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치는 일체형 광학 시트와, 균일한 간격을 갖고 높이가 2㎛ 이상인 양각 패턴의 제1 패턴과, 하부 패턴으로 비 균일한 간격을 갖는 음각 패턴의 제2 패턴을 포함하는 도광판 및 도광판의 일 측면에 있는 광원 유닛을 포함할 수 있다.
이 경우 도광판에 있는 제1 패턴과 제2 패턴의 분포 비율은 7:3 ∼ 6:4이고, 제2 패턴들의 밀도는 광원 유닛으로부터 멀어질수록 더 높아지도록 형성하여, 도광판의 일 측에 광원이 위치하는 백라이트 구조를 갖는 액정 표시 장치에 있어서 광의 균일도를 더욱 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 일체형 광학 시트는 제1 베이스 필름과, 제1 베이스 필름 하부에 있는 하부 확산 패턴층과, 제1 베이스 필름 상에 있는 제2 베이스 필름과, 제2 베이스 필름 상에 있는 프리즘층과, 프리즘층 상에 있는 복수의 굴절 필름층과, 복수의 굴절 필름층 상에 있는 제3 베이스 필름 및 제3 베이스 필름 상에 있는 상부 확산 패턴층을 포함할 수 있다.
제1 베이스 필름, 제2 베이스 필름 및 제3 베이스 필름들은 1축으로 연신되고, 광축의 배향각은 0˚ ∼ 2˚이 되도록 하여 광의 손실을 최소화할 수 있어 광의 투과 효율을 극대화할 수 있다.
하부 확산 패턴층은 상부 확산 패턴층보다 더 낮은 헤이즈(Haze) 값을 갖도록 하여 광을 효과적으로 확산시키고 휘도 균일도를 향상시켜 액정 표시 장치의 외관 품의를 상승시킬 수 있다.
굴절 필름층은 복굴절이 발생하는 이방성 물질로 이루어진 복수의 층으로 적층됨으로써, 광의 손실을 최소화할 수 있어 광의 투과 효율을 극대화하여 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 광의 투과축이 일정하게 정렬된 다수의 베이스 필름을 기본으로, 복굴절 특성을 갖는 굴절 필름층 및 확산 효과를 최대화할 수 있는 확산 패턴층을 포함하는 일체형 광학 시트를 제공함으로써 슬림화와 함께 휘도 상승 효과를 동시에 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따른 일체형 광학 시트는 휘도 상승 효과에 기여하는 다수의 층들이 일체형으로 형성되기 때문에, 광학 시트가 주름지거나(wrinkle) 말리는(curl) 현상이 발생하는 것을 최소화하여 부품의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 발명에 따르면 작업자가 다수의 광학 시트를 조립하는 과정에서 발생될 수 있는 환경성 이물질의 유입을 근본적으로 차단할 수 있고, 도광판의 제1 패턴으로 도광판과 반사 시트와의 거리를 충분히 이격시켜 도광판에 이물질이 접촉되는 것을 최소화함으로써 결점의 인식을 최소화할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도광판에 대한 하부 평면도이다.
도 4a와 도 4b는 각각 도광판의 이물질이 접촉되는 경우에 대한 비교예와 접촉되지 않는 경우에 대한 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도광판에 대한 하부 평면도이다.
도 4a와 도 4b는 각각 도광판의 이물질이 접촉되는 경우에 대한 비교예와 접촉되지 않는 경우에 대한 실시예를 도시한 것이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 백라이트 유닛(400) 및 액정 표시 장치(10)를 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치(10)는 액정 표시 패널(200)과 액정 표시 패널(200)의 하부에 있는 백라이트 유닛(400)을 포함할 수 있다.
액정 표시 패널(200)은 백라이트 유닛(400)으로부터 광을 받아 영상을 구현하는 역할을 하는 것으로, 제1 기판과 제1 기판에 대향하는 제2 기판 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함할 수 있다.
이 경우 제1 기판은 박막 트랜지스터 어레이 기판이고, 제2 기판은 컬러 필터 어레이 기판일 수 있다.
박막 트랜지스터 어레이 기판의 적어도 하나의 가장자리를 따라서 연성 회로 기판이나 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package, TCP)와 같은 연결부재를 통해 구동 회로기판이 전기적으로 연결될 수 있다.
액정 표시 패널(200)의 상부와 하부에는 각각 특정 광을 선택적으로 투과시킬 수 있는 상부 편광판과 하부 편광판이 있을 수 있다.
하부 편광판은 백라이트 유닛(400)으로부터 입사된 광을 편광시키며, 상부 편광판은 액정 표시 패널(200)을 통과한 광을 편광시킬 수 있다.
액정 표시 패널(200)의 하부에는 액정 표시 패널(200)의 하면 가장 자리 영역을 지지하는 가이드 패널(300)이 있을 수 있다. 가이드 패널(300)은 액정 표시 패널(200)의 가장자리를 지지할 수 있도록 단면이 “ㄱ” 형태로 절곡된 단턱부를 갖는 사각테 형상일 수 있다.
액정 표시 패널(200)의 상부에는 액정 표시 패널(200)의 상면 및 측면 가장자리를 덮는 케이스 탑(100)이 있을 수 있다.
케이스 탑(100)은 액정 표시 패널(200)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이 “ㄱ” 형태로 절곡된 사각테 형상을 가질 수 있으며, 케이스 탑(100)의 전면은 개구부를 갖도록 형성되어 액정 표시 패널(200)에서 구현되는 화상을 표시할 수 있도록 할 수 있다.
케이스 탑(100)은 가이드 패널(300)과 서로 결합되도록 체결될 수 있다.
가이드 패널(300)의 하부에는 커버 버텀(500)에 의해서 지지되고 수납될 수 있는 백라이트 유닛(400)이 있을 수 있다.
백라이트 유닛(400)은 일체형 광학 시트(410), 일체형 광학 시트(410)의 하부에 배치되는 도광판(420), 도광판(420)의 하부에 배치되는 반사 시트(440) 및 도광판(420)의 적어도 일 측면에 배치되어 광을 공급하는 광원(434)과 광원 기판(432)을 포함하는 광원 유닛(430)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일체형 광학 시트(410)는 광원(434)으로부터 출사된 광을 확산 및 집광하여 액정 표시 패널(200)에 보다 균일한 면광원(434)이 입사되도록 할 수 있다.
본 발명의 경우 별매로 이루어진 다층의 광학 시트들이 적층된 것이 아니라, 1매의 일체형 광학 시트(410)를 사용하는 것이기 때문에 백라이트 유닛(400)의 슬림화가 가능할 수 있다.
일체형 광학 시트(410)의 하부 즉 배면에는, 광원 유닛(430)으로부터 입사된 점광원(434)을 내부에서 전반사, 난반사, 확산 등의 작용을 통해 면광원(434)으로 변환하여 액정 표시 패널(200)로 출사하는 도광판(420)이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 도광판(420)은 일체형 광학 시트(410) 하부에 있고, 균일한 간격을 갖고 높이가 2㎛ 이상인 양각 패턴의 제1 패턴(422)과, 하부 패턴으로 비 균일한 간격을 갖는 음각 패턴의 제2 패턴(424)을 포함할 수 있다.
도광판(420)의 적어도 일 측면에는 광원(434)이 배치된 광원 기판(432)을 포함하는 광원(434) 광원 유닛(430)이 있어, 도광판(420)에 광을 공급할 수 있다.
본 발명에서는 일 실시예로 발광 다이오드(LED)를 광원(434)으로 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 발광 다이오드는 복수개가 일정한 간격으로 이격되어 어레이 형태로 도광판(420)과 마주하는 광원 기판(432)의 일면에 배치될 수 있다.
광원 기판(432)은 발광 다이오드에 전기적 신호를 공급하는 인쇄회로기판으로, 광원(434)을 구동시키기 위한 커넥터 등이 형성될 수 있다.
도광판(420)의 하부에는 도광판(420)에서 액정 표시 패널(200)의 방향이 아닌 하부로 출사된 광을 다시 상부로 반사시켜, 광손실을 감소시키는 반사 시트(440)가 있을 수 있다.
반사 시트(440)의 하부에는 반사 시트(440)의 배면을 지지하는 커버 버텀(500)이 있을 수 있다. 커버 버텀(500)은 백라이트 유닛(400)을 지지하고 수납할 수 있으며, 단면이 “ㄴ” 형태로 절곡된 형상을 가질 수 있다.
커버 버텀(500)의 하부에는 커버 실드(600)가 장착되어, 액정 표시 패널(200)과 연결된 구동 회로기판을 덮을 수 있다.
액정 표시 패널(200)과 연결된 구동 회로기판은 가이드 패널(300)의 측면 또는 커버 버텀(500)의 배면으로 젖혀질 수 있는 바, 구동 회로 기판은 커버 버텀(500)과 커버 실드(600) 사이에 삽입될 수 있다.
따라서 커버 실드(600)는 커버 버텀(500)의 배면에 장착되어 구동 회로 기판을 보호하는 역할을 할 수 있다.
이와 같이 액정 표시 패널(200)과 백라이트 유닛(400)은 가이드 패널(300), 커버 버텀(500) 및 커버 실드(600) 등과 같은 결합 부재에 의해서 액정 표시 모듈로 모듈화될 수 있다.
커버 버텀(500)상에 안착되어 액정 표시 패널(200)을 지지하는 가이드 패널(300)은 케이스 탑(100) 및 커버 버텀(500)과 결합될 수 있다.
이렇게 모듈화된 액정 표시 모듈은 액정 표시 모듈의 배면을 커버하여 액정 표시 모듈을 보호하는 케이스와 결합되어 액정 표시 장치(10)를 구성할 수 있다.
케이스는 액정 표시 모듈의 배면뿐만 아니라 측면도 포함하여 커버할 수 있으며, 액정 표시 모듈을 외부 충격이나 이물질로부터 보호해줄 수 있다.
이하에서는 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 일체형 광학 시트(410)와 도광판(420)을 포함하는 백라이트 유닛(400)에 대해서 자세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 일체형 광학 시트(410)는 제1 베이스 필름(414a)과, 제1 베이스 필름(414a) 하부에 있는 하부 확산 패턴층(412a)과, 제1 베이스 필름(414a) 상에 있는 제2 베이스 필름(414b)과, 제2 베이스 필름(414b) 상에 있는 프리즘층(416)과, 프리즘층(416) 상에 있는 복수의 굴절 필름층(418)과, 복수의 굴절 필름층(418) 상에 있는 제3 베이스 필름(414c) 및 제3 베이스 필름(414c) 상에 있는 상부 확산 패턴층(412b)을 포함할 수 있다.
상부 확산 패턴층(412b)과 하부 확산 패턴층(412a)은 광원(434)으로부터 입사된 광을 효과적으로 확산시켜주는 기능을 할 수 있다.
상부 확산 패턴층(412b)과 하부 확산 패턴층(412a)은 표면의 거칠기를 이용한 헤이즈(haze)가 부여됨으로써 광의 투과도를 상승시키는 표면 구조를 가질 수 있다.
상부 확산 패턴층(412b)과 하부 확산 패턴층(412a)은 각각 베이스 필름의 일 표면에 레진을 코팅하여 형성할 수 있다.
구체적으로 상부 확산 패턴층(412b)은 제3 베이스 필름(414c)의 일면에 고 굴절 레진(Resin)을 도포하고, 설계하고자 하는 헤이즈 값의 표면 단차가 형성되어 있는 금형으로 스탬핑(Stamping)을 하고, 고 굴절 레진을 UV로 경화함으로써 확산 패턴을 형성할 수 있다.
하부 확산 패턴층(412a)도 상부 확산 패턴층(412b)과 동일한 방법으로 제1 베이스 필름(414a)의 일면에 형성할 수 있다.
본 발명의 헤이즈 부여 방법과는 달리 다수의 비즈(beads)를 이용하여 헤이즈를 부여하는 경우에는, 비즈가 광의 진행에 대한 장애물이 되기 때문에 원치 않는 광 손실이 많이 발생할 수 있다.
이에 반해 본 발명에 따른 상부 확산 패턴층(412b)과 하부 확산 패턴층(412a)은 고 굴절 레진에 헤이즈를 부여하기 때문에 헤이즈가 부여되지 않은 공극, 즉 패턴이 형성되지 않은 영역이 많이 있어, 광의 산란(scattering)과 같은 원치 않는 광 손실의 발생을 감소시켜 광의 투과 성능을 상승시킬 수 있다.
하부 확산 패턴층(412a)은 상부 확산 패턴층(412b)보다 더 낮은 헤이즈 값을 갖도록 형성될 수 있다.
구체적으로 상부 확산 패턴층(412b)의 패턴들은 높이가 3㎛ ∼ 8㎛일 수 있으며, 전체 상부 확산 패턴층(412b)의 면적 대비 패턴이 형성되어 있는 면적은 60% ∼ 80%인 것이 바람직하다.
그리고 하부 확산 패턴층(412a)의 패턴들은 높이가 3㎛ ∼ 8㎛일 수 있으며, 전체 하부 확산 패턴층(412a)의 면적 대비 패턴이 형성되어 있는 면적은 5% ∼ 15%인 것이 바람직하다.
이와 같이 하부 확산 패턴층(412a)에서 패턴이 형성되어 있는 면적의 비율이 상부 확산 패턴층(412b)에서 패턴이 형성되어 있는 면적의 비율보다 더 낮게 형성함으로써, 하부 확산 패턴층(412a)이 상부 확산 패턴층(412b)보다 더 낮은 헤이즈 값을 갖도록 형성할 수 있다.
하부 확산 패턴층(412a)의 경우 광원(434)으로부터 출광된 광이 도광판(420)을 지나서 1차적으로 만나는 영역이기 때문에, 상부 방향으로 광을 최대한 보내줄 수 있도록 상부 확산 패턴층(412b) 대비 낮은 헤이즈 값을 갖도록 하여 광의 투과 손실을 최소화할 수 있다.
상부 확산 패턴층(412b)의 경우 상부에 액정 표시 패널(200)이 있기 때문에, 하부 확산 패턴층(412a) 대비 더 높은 헤이즈 값을 갖도록 하여 광을 더욱 효과적으로 상부 방향으로 확산시킬 수 있다.
이와 같이 상부 방향으로 광이 효과적으로 확산되는 경우 휘도 균일도가 향상되어 액정 표시 장치(10)의 외관 품의를 상승시킬 수 있다.
제1 베이스 필름(414a), 제2 베이스 필름(414b) 및 제3 베이스 필름(414c)은 광축(Optic Axis)이 다축이 아닌 1축으로 연신되도록 형성되어 광의 투과 효율을 상승시킬 수 있다.
여기에서 다축이라 함은 베이스 필름 원단의 광축의 배향각이 2˚ 초과, 40˚ 이하의 범위 내에 분포하는 것을 의미할 수 있다.
이와 비교하여 1축이라 함은 베이스 필름 원단의 광축의 배향각이 0˚ 이상, 2˚ 이하의 범위 내에 분포하는 것을 의미할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 제1 베이스 필름(414a), 제2 베이스 필름(414b) 및 제3 베이스 필름(414c)들의 광축에 대한 배향각이 0˚ ∼ 2˚의 범위를 가지게 됨으로써, 광축이 최대한 하나의 방향성을 갖도록 할 수 있다.
제1 베이스 필름(414a), 제2 베이스 필름(414b) 및 제3 베이스 필름(414c)은 Polyethylene Terephthalate(PET), polycarbonate(PC), polymethyl methacrylate(PMMA), Polybutyl methacrylate(PBMA) 계열의 물질로 형성될 수 있으며, 제조 과정에서 연신 방향을 조절하여 원하는 광축을 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 제1 베이스 필름(414a), 제2 베이스 필름(414b) 및 제3 베이스 필름(414c)들은 광의 투과축이 최대한 동일한 방향으로 정렬되도록 연신하여 형성함으로써, 광의 손실을 최소화할 수 있어 광의 투과 효율을 극대화할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 베이스 필름들의 1축 연신 특성은 액정 표시 패널(200)의 휘도를 향상시키는데 기여할 수 있다.
제2 베이스 필름(414b) 상에는 프리즘층(416)이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 프리즘층(416)은 삼각 기둥 형상의 복수의 프리즘 패턴들이 배열되도록 형성될 수 있으나 프리즘 패턴의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
프리즘층(416)은 복수의 프리즘 패턴들이 배열되어, 광을 집광 및 반사하고, 상부 방향으로 굴절시킴으로써 광이 최대한 수직하게 진행하도록 하여 휘도를 향상시키는데 기여할 수 있다.
프리즘층(416)의 각 프리즘 패턴은 프리즘 팁(416a)을 가지며, 프리즘 팁(416a)은 상부의 굴절 필름층(418)에 침투되어 고정됨으로써, 휘도 손실을 최소화할 수 있다.
이 경우 프리즘 팁(416a)은 복수의 굴절 필름층(418) 중에서 하나의 굴절 필름층(418)에만 침투될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 복수의 굴절 필름층(418)에 침투되어 고정될 수 있는 것으로 적어도 하나의 굴절 필름층(418)에 침투되어 고정될 수 있다.
프리즘 팁(416a)은 접착성을 갖는 레진으로 형성되어 굴절 필름층(418)에 고정되거나, 별도의 접착층을 이용하여 고정시킬 수도 있다.
프리즘층(416) 상에는 복수의 굴절 필름층(418)이 있을 수 있다.
굴절 필름층(418)은 이방성 물질로 이루어져, 굴절 필름층(418)을 통과하는 광은 복굴절(Bi-Refringence)이 일어나도록 할 수 있다.
복굴절은 굴절률이 다른 결정체에 광이 입사된 경우 입사광의 축에 따라 입사광이 서로 다른 두 개의 굴절광으로 굴절되는 현상을 말한다.
따라서 본 발명의 경우 굴절 필름층(418)이 복굴절 특성을 갖기 때문에 수직으로 진행하는 광이 증가하며, 복굴절 특성을 갖는 굴절 필름층(418)이 복수로 적층되어 있기 때문에 수직으로 진행하는 광이 더욱 증가할 수 있다.
특히 굴절 필름층(418)은 상부 방향으로 진행되는 광이 상부 방향으로 계속 진행되지 못하고 하부 방향으로 반사되어 되돌아 오는 경우, 복굴절 특성을 이용하여 상부 방향으로 복수의 굴절광을 다시 보낼 수 있기 때문에 광의 리싸이클링(Recycling) 효과를 극대화할 수 있다.
이에 따라 복수의 굴절 필름층(418)으로 이루어진 굴절 필름층(418)은 광의 리싸이클링 효과를 이용하여 휘도 성능을 향상시키는데 기여할 수 있다.
리싸이클링 효과를 극대화하기 위해서 굴절 필름층(418)은 수백층의 굴절 필름층(418)이 적층될 수 있다.
이 경우 적층된 수백층의 굴절 필름층(418)에서 최상부로부터 50층까지의 굴절률은 1.40 이하를 갖도록 하고, 최하부로부터 50층까지의 굴절률은 1.60 이하를 갖도록 함으로써 리싸이클링 효과를 더욱 상승시킬 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 일체형 광학 시트(410)의 각 층들은 접착제를 이용하여 일체형으로 합지될 수 있다.
즉 본 발명에 따른 일체형 광학 시트(410)는 각각의 층들이 낱장으로 구분되어 있는 것이 아니라, 하나의 일체형으로 합지된 하나의 광학 시트로 제공될 수 있기 때문에 백라이트 유닛(400)의 슬림화를 위한 박형 구조를 제공할 수 있다.
한편 백라이트 유닛(400)의 두께 감소, 구체적으로는 광학 시트층들의 두께 감소는 일반적으로 액정 표시 장치(10)의 휘도 성능과 트레이드 오프(Trade-off) 관계에 있다.
즉 백라이트 유닛(400)의 슬림화를 위해 광학 시트층의 일부 시트층을 제거함으로써 두께를 감소시키는 경우 휘도가 감소될 수 있으며, 광학 시트들을 별도의 낱장 시트로 구성하는 경우에는 백라이트 유닛(400)의 두께 감소가 어려워진다.
이와 비교하여 본 발명은 백라이트 유닛(400)의 슬림화와 함께 휘도 상승 효과를 같이 얻을 수 있다.
따라서 본 발명은 일체형의 광학 시트를 제공함으로써 백라이트 유닛(400)의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한 광의 투과 성능을 극대화시킬 수 있는 구조로 광의 투과축이 일정하게 정렬된 다수의 베이스 필름을 기본으로, 복굴절 특성을 갖는 굴절 필름층(418) 및 빛의 산란 효과를 최소화하고 확산 효과를 최대화할 수 있는 확산 패턴층을 포함한 일체형의 광학 시트를 제공함으로써 슬림화와 함께 휘도 상승 효과를 동시에 얻을 수 있는 것이다.
한편 본 발명은 앞서 설명한 일체형 광학 시트(410)뿐만 아니라 휘도 상승에 기여할 수 있는 다음과 같은 도광판(420)을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 도광판(420)을 도 2와 도 3을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 도광판(420)은 일체형 광학 시트(410) 하부에 있고, 균일한 간격을 갖는 양각 패턴이고 높이가 2㎛ 이상인 제1 패턴(422)과, 하부 패턴으로 비 균일한 간격을 갖는 음각 패턴인 제2 패턴(424)을 포함할 수 있다.
제2 패턴(424)은 집광 패턴으로 광원(434)에서 출광된 광을 반사 및 굴절시켜 도광판(420) 내로 전반사 시켜주는 광학적 패턴이다.
이에 반해 제1 패턴(422)은 제2 패턴(424)과는 달리 광의 집광을 목적으로 하는 것이 아니라 도광판(420) 하부의 구조물, 예를 들어 반사 시트(440)와의 일정 거리 간격을 유지시켜주기 위한 것으로 신뢰성 강화를 위한 비 광학적 패턴이다.
제1 패턴(422)은 도광판(420)의 외측 방향으로 돌출되는 양각 패턴인 것으로, 본 발명에서는 반원구형의 형상을 일 실시예로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도광판(420)의 하측면에 점착성 이물질이 있어 도광판(420)에 접촉하는 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이 이물질이 접촉되는 곳에서 이물질에 의한 광 경로 변화가 생겨 외부의 사용자가 이물질을 육안으로 시인할 수도 있다.
이에 반해 도 4b에 도시된 바와 같이 제1 패턴(422)이 2㎛ 이상의 높이를 갖는 경우, 반사 시트(440)에 이물질이 있다고 하더라도 이물질이 도광판(420)에 접촉하지 않을 정도로 제1 패턴(422)에 의해서 도광판(420)과 반사 시트(440)가 충분히 이격될 수 있다.
따라서 본 발명과 같이 도광판(420)의 양각 패턴이 2㎛ 이상의 높이를 갖는 경우 도광판(420)의 하부에서 이물질에 의한 광 경로 변화 발생이 최소화될 수 있어 사용자가 이물질을 육안으로 시인하기가 어려울 수 있다.
즉 본 발명과 같이 2㎛ 이상의 높이를 갖는 양각의 제1 패턴(422)은 도광판(420) 하측면의 이물질에 의한 결점 시인을 최소화하도록 할 수 있다.
또한 제1 패턴(422)은 도광판(420)을 압출하는 과정에서 제1 패턴(422)의 패터닝을 위하여 스탬핑과 같은 물리적 타공 방법으로 형성할 수 있기 때문에, 제1 패턴(422)의 주위에는 버(Burr)가 형성되지 않을 수 있다.
이와 같이 제1 패턴(422)의 주위에 버가 형성되지 않기 때문에 버에 의한 광의 산란이 최소화될 수 있다.
복수로 형성된 제1 패턴(422)들은 도광판(420) 전면에 걸쳐서 서로 균일한 간격을 갖도록 형성되어, 도광판(420)과 반사 시트(440)와의 이격 공간을 지지하기 위한 안정적인 지지력을 제공할 수 있다.
제2 패턴(424)은 도광판(420)의 내측 방향으로 형성된 음각 패턴으로, 도광판(420)의 일 측면에 있는 광원 유닛(430)을 향하는 제1 경사면(424a)과 제1 경사면(424a)에 대향하는 제2 경사면(424b)을 가질 수 있다.
제1 경사면(424a)은 광원 유닛(430)을 향하는 방향으로 형성되어 있기 때문에, 광원(434)으로부터 출광된 광은 1차적으로 제1 경사면(424a)에서 반사되어 도광판(420)의 상부 방향으로 진행될 수 있다.
그리고 제1 경사면(424a)에서 바로 반사되지 않고 도광판(420)의 하부 방향으로 굴절된 광은 하부의 반사 시트(440)에서 상부 방향으로 반사되고, 반사 시트(440)에서 반사된 광은 제2 경사면(424b)에서 굴절이 발생되어 도광판(420)의 상부 방향으로 진행될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 제2 패턴(424)은 제1 경사면(424a)과 제2 경사면(424b)을 통해서 상부 방향으로 광을 최대한 보내줄 수 있도록 할 수 있다.
또한 광이 1차적으로 반사되는 제1 경사면(424a)의 경사각이 클수록 상부 방향으로 반사되는 광이 더 많아지기 때문에, 제1 경사면(424a)이 도광판(420)의 하면과 이루는 경사각은 제2 경사면(424b)이 도광판(420)의 하면과 이루는 경사각보다 크도록 형성할 수 있다.
각각의 제2 패턴(424)은 단변과 단변과 대향하는 장변을 가질 수 있으며, 이 경우 제2 패턴(424)의 단변은 광원 유닛(430)을 향하는 방향으로 배치될 수 있다.
이와 같이 단변이 광원 유닛(430)과 가까운 곳에 배치함으로써 광의 반사가 더욱 집중적이고 효율적으로 이루어질 수 있다.
이에 따라 제2 패턴(424)은 단변과 장변을 갖는 역사다리꼴 모양의 평면 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 타원, 반타원 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
예를 들어 제2 패턴(424)이 반타원의 모양인 경우 곡률이 지는 면이 광원 유닛(430)이 배치된 방향에 가깝게 배치될 수 있다.
복수의 제2 패턴(424)들 간의 간격은 서로 비 균일한 간격을 갖도록 형성되어, 상부 방향으로의 광의 반사 효과와 광의 균일도를 높일 수 있다.
본 발명의 경우 광원(434)이 도광판(420)의 일 측면에 형성되기 때문에, 제2 패턴(424)들이 균일한 간격을 갖는 균일한 패턴으로 형성되는 것보다 광원(434)과의 위치에 따라 다르게 비 균일하게 형성함으로써 광의 균일도를 더욱 높일 수 있다.
이에 따라 제2 패턴(424)들은 광원 유닛(430)이 가까운 곳에서의 제2 패턴(424)들의 밀도는 광원 유닛(430)이 먼 곳에서의 제2 패턴(424)들의 밀도 대비 더 낮도록 형성할 수 있다.
이와 같이 제2 패턴(424)들의 밀도가 광원 유닛(430)으로부터 멀어질수록 더 높아지도록 형성됨으로써, 도광판(420)의 일 측에 광원(434)이 위치하는 백라이트 구조를 갖는 액정 표시 장치(10)에 있어서 광의 균일도를 더욱 높일 수 있다.
도광판(420)에 있는 제1 패턴(422)과 제2 패턴(424)의 분포 비율은 7:3 ∼ 6:4이 되도록 형성될 수 있으며, 제1 패턴(422)의 분포 비율이 제2 패턴(424)의 분포 비율보다 더 높게 형성하는 것이 바람직하다.
제1 패턴(422)은 균일한 간격을 갖도록 형성하는 반면에, 제2 패턴(424)은 비 균일한 간격을 갖도록 형성하기 때문에, 일부 영역에서는 제1 패턴(422)과 제2 패턴(424)이 서로 중복되도록 형성될 수 있다.
이와 같이 제1 패턴(422)과 제2 패턴(424)이 중복되는 패턴을 형성되는 경우, 중복되는 패턴은 제2 패턴(424)과 같이 광학적 패턴으로 기능하기가 어려울 수 있으며, 제1 패턴(422)은 도광판(420)에 대한 지지력이 감소될 수 있다.
즉 균일한 간격을 갖는 제1 패턴(422)과 달리 비 균일한 간격을 갖는 제2 패턴(424)으로 인하여 발생되는 패턴들의 중복을 최소화하기 위하여, 제1 패턴(422)과 제2 패턴(424)의 분포 비율은 7:3 ∼ 6:4이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
제1 패턴(422)의 사이즈는 50∼70㎛이고, 높이는 2㎛ 이상이며, 제1 패턴(422)들 간의 간격은 200㎛일 수 있다.
제2 패턴(424)의 길이는 30∼50㎛이고, 깊이는 6∼8㎛일 수 있다. 이 경우 제2 패턴(424)의 길이는 제1 경사면(424a)과 제2 경사면(424b)이 만나는 변의 길이를 의미한다.
한편 도광판(420)의 상측에는 V자 모양으로 커팅된 상부 패턴(426)이 형성되어 광의 상부 방향으로의 진행을 더욱 용이하게 할 수 있다.
또한 광원 유닛(430)이 배치되는 도광판(420)의 일측면의 경우 특수 열처리 세정을 진행하여 표면에 있는 버(Burr)와 같은 이물질을 제거하여 이물질에 의한 광의 산란이나 이동 경로 변경을 최소화할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 일반적으로 백라이트 유닛(400) 부품의 슬림화와 부품의 휘도 성능은 서로 트레이드 오프(Trade-off) 관계에 있기 때문에, 슬림화가 가능하면서도 휘도 성능을 향상시키기는 매우 어렵다.
하지만 본 발명에 따른 백라이트 유닛(400)은 일체형 광학 시트(410)와 제1 패턴(422)과 제2 패턴(424)의 하부 패턴을 포함하는 도광판(420)으로 이루어지기 때문에, 백라이트 유닛(400)의 박형화와 함께 휘도 효율 상승 효과를 얻을 수 있어, 슬림형의 저 전력 액정 표시 장치(10)를 구동할 수 있도록 할 수 있다.
또한 부품의 박형화를 위하여 광학 시트와 같은 부품을 단순히 박형화하는 경우 광학 시트가 주름지거나(wrinkle) 말리는(curl) 현상이 발생하여 부품의 신뢰성 문제가 생길 수 있다.
하지만 본 발명에 따른 일체형 광학 시트(410)는 휘도 상승 효과에 기여하는 다수의 층들이 일체형으로 형성되기 때문에, 광학 시트가 주름지거나(wrinkle) 말리는(curl) 현상이 발생하는 것을 최소화하여 부품의 신뢰성을 높일 수 있다.
그리고 다수의 적층되는 광학 시트 구조를 갖는 경우 백라이트 유닛(400)을 조립하는 과정에서 작업자가 직접 보호 필름을 제거하게 되는데, 이 때 광학 시트들 간의 사이에 환경성 이물질들이 유입될 가능성이 커 사용자가 이물질을 결점으로 확인할 가능성이 있다.
하지만 본 발명에 따른 일체형 광학 시트(410)는 1매의 시트로 이루어져 있기 때문에 작업자가 다수의 광학 시트를 조립하는 과정에서 발생될 수 있는 환경성 이물질의 유입을 근본적으로 차단할 수 있다.
또한 도광판(420)의 제1 패턴(422)은 도광판(420)과 반사 시트(440)와의 거리를 충분히 이격시킬 수 있기 때문에 도광판(420)에 이물질이 접촉되는 것을 최소화하여 결점의 발생을 최소화할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 액정 표시 장치 100: 케이스 탑
200: 액정 표시 패널 300: 가이드 패널
400: 백라이트 유닛 410: 일체형 광학 시트
412a: 하부 확산 패턴층 412b: 상부 확산 패턴층
414a: 제1 베이스 필름 414b: 제2 베이스 필름
414c: 제3 베이스 필름 416: 프리즘층
416a: 프리즘 팁
418: 굴절 필름층 420: 도광판
422: 제1 패턴 424: 제2 패턴
424a: 제1 경사면 424b: 제2 경사면
426: 상부 패턴 430: 광원 유닛
432: 광원 기판 434: 광원
440: 반사 시트 500: 커버 버텀
600: 커버 실드
200: 액정 표시 패널 300: 가이드 패널
400: 백라이트 유닛 410: 일체형 광학 시트
412a: 하부 확산 패턴층 412b: 상부 확산 패턴층
414a: 제1 베이스 필름 414b: 제2 베이스 필름
414c: 제3 베이스 필름 416: 프리즘층
416a: 프리즘 팁
418: 굴절 필름층 420: 도광판
422: 제1 패턴 424: 제2 패턴
424a: 제1 경사면 424b: 제2 경사면
426: 상부 패턴 430: 광원 유닛
432: 광원 기판 434: 광원
440: 반사 시트 500: 커버 버텀
600: 커버 실드
Claims (12)
- 제1 베이스 필름;
상기 제1 베이스 필름 하부에 있는 하부 확산 패턴층;
상기 제1 베이스 필름 상에 있는 제2 베이스 필름;
상기 제2 베이스 필름 상에 있는 프리즘층;
상기 프리즘층 상에 있는 복수의 굴절 필름층;
상기 복수의 굴절 필름층 상에 있는 제3 베이스 필름; 및
상기 제3 베이스 필름 상에 있는 상부 확산 패턴층을 포함하는 일체형 광학시트;
상기 일체형 광학시트 하부에 있고, 제1 패턴과 제2 패턴을 포함하는 하부 패턴을 갖는 도광판;
상기 도광판의 일 측면에 있는 광원 유닛; 및
상기 광원 유닛으로부터 발광된 광이 입사되는 액정 표시 패널; 을 포함하고,
상기 제1 패턴은 균일한 간격을 갖고 높이가 2㎛ 이상인 양각 패턴이고,
상기 제2 패턴은 비 균일한 간격을 갖는 음각 패턴이며,
상기 상부 확산 패턴층은 상기 일체형 광학 시트의 최상부층에 위치하여 상기 액정 표시 패널의 하면과 대면하고,
상기 하부 확산 패턴층은 상기 일체형 광학 시트의 최하부층에 위치하여 상기 도광판의 상면과 대면하며,
상기 하부 확산 패턴층은 상기 상부 확산 패턴층보다 더 낮은 헤이즈(Haze) 값을 갖는 액정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도광판에 있는 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴의 분포 비율은 7:3 ∼ 6:4인 액정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 패턴은 상기 광원 유닛을 향하는 제1 경사면과 상기 제1 경사면에 대향하는 제2 경사면을 갖는 액정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 패턴들의 밀도는 상기 광원 유닛으로부터 멀어질수록 더 높아지는 액정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도광판의 평면도를 기준으로 상기 제2 패턴은 단변과 상기 단변에 대향하는 장변을 갖고, 상기 단변은 상기 광원 유닛을 향하도록 배치된 액정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 베이스 필름, 상기 제2 베이스 필름 및 상기 제3 베이스 필름들은 1축으로 연신된 액정 표시 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제1 베이스 필름, 상기 제2 베이스 필름 및 상기 제3 베이스 필름들의 광축의 배향각은 0˚ ∼ 2˚인 액정 표시 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 프리즘층은 프리즘 팁을 갖는 복수의 프리즘 패턴을 포함하고, 상기 프리즘 팁은 상기 적어도 하나의 굴절 필름층에 침투되어 고정된 액정 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 굴절 필름층은 복굴절이 발생하는 액정 표시 장치. - 제10항에 있어서,
상기 굴절 필름층은 이방성 물질로 이루어진 액정 표시 장치. - 삭제
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020180168455A KR102598767B1 (ko) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | 슬림형 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 |
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Family Applications (1)
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| KR1020180168455A KR102598767B1 (ko) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | 슬림형 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 |
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2018
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Patent Citations (3)
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