KR20050027676A - 프리즘 시트 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전체적인 프리즘 시트의 두께를 줄이도록 한 프리즘 시트 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 램프로부터 출사되는 광의 진행 경로를 변환시키고 광의 휘도를 증가시키기 위한 프리즘 시트에 있어서, 지지필름의 상면에 상기 램프와 수직 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖고 형성되는 제 1 프리즘 시트와, 상기 지지필름의 배면에 상기 램프와 수평 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖고 형성되는 제 2 프리즘 시트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 프리즘 시트(prism sheet)의 두께 및 무게를 줄임으로써 전체적인 비용을 줄이는데 적당한 프리즘 시트 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛(backlight unit)에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)는 동일 스크린 사이즈를 갖는 CRT 방식 디스플레이 장치에 비하여 상대적으로 두께가 얇고, 무게가 가벼운 장점을 갖는 표시장치의 하나이다.
이와 같은 액정표시장치의 큰 장점은 액정(Liquid Crystal)에 의하여 구현된다. 구체적으로, 액정표시장치에 사용되는 액정은 단축에 비하여 장축이 긴 막대 형상을 갖는다.
이와 같은 형상을 갖는 액정에 전계(electric field)가 가해지면 액정은 전계의 방향과 평행하게 되려는 특성을 갖는다. 이처럼 액정의 방향이 전계에 따라서 재배열됨에 따라 액정의 광투과도가 변경된다.
이와 같은 전기-광학적 특성을 갖는 액정의 개발 및 매우 미세한 면적 단위로 전계를 형성할 수 있는 기술의 개발 등이 유기적으로 결합되어 액정표시장치에 의한 정보의 디스플레이가 가능하게 되었다.
한편, 이처럼 액정표시장치에서 디스플레이를 가능하도록 하기 위해서는 광이 충분히 고려되어야 한다. 이는 액정은 스스로 광을 발생하지 않고, 단지 외부에서 생성된 후 공급된 광의 투과도를 조절하는 역할만을 수행하는 수광 소자이기 때문이다.
이때, 액정에 공급되는 광에 따라서 액정표시장치의 디스플레이 특성이 변경된다. 즉, 휘도가 매우 균일한 광이 액정표시장치에 공급될 경우, 디스플레이 특성은 매우 양호해지는 반면, 휘도가 균일하지 않은 광이 액정표시장치에 공급될 경우, 디스플레이 특성은 매우 불량해진다. 이와 같은 이유로 액정표시장치에서는 휘도가 매우 균일한 광이 사용되어야만 한다.
그러나, 일반적으로 일정한 면적 내에 휘도가 균일한 광(이하, '면광원'이라 칭한다)을 구현하기는 매우 어렵다.
도 1은 일반적인 백라이트 어셈블리의 구성을 나타낸 개략적인 구성도이다.
일반적인 액정표시장치에서는 도 1에 도시된 바와 같이 구현이 용이하며, 수명이 길고, 백색광을 발생시키는 등 다양한 장점을 갖는 선광원 분포를 갖는 램프(10) 또는 점광원 분포를 갖는 LED 등이 주로 사용된다.
이때, 램프(10) 또는 LED는 구현이 용이한 반면 광원과의 거리에 따라 휘도 편차가 매우 큰 단점을 갖는다. 즉, 이는 램프(10)만으로는 균일한 휘도를 갖는 광을 형성하기 어려움을 의미한다. 이와 같은 이유로 액정표시장치(100)에서는 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(20)이라 불리는 광 분포 변경 장치가 사용된다.
구체적으로, 도광판(20)은 램프(10)에서 발생되어 입사된 선광원 분포를 갖는 광 또는 점광원 분포를 갖는 광을 인가 받아 면광원 분포로 변경하는 역할을 한다.
이때, 도광판(20)에서 선광원 분포가 면광원 분포로 변경된 후, 출사된 광은 굴절의 법칙에 따라 도광판(20)의 광 출사면의 수직 방향 즉, 도광판(20)의 표면을 기준으로 도 1에 도시된 바와 같이 수직에 대하여 75°∼ 83°의 각도로 크게 기울어진 상태로 출사된다. 이와 같은 현상은 도광판(20)의 굴절률이 일례로 1.49이고 공기의 굴절률은 1 이기 때문에 발생한다.
이와 같이 도광판(20)에서 출사된 광이 도광판(20)의 표면에 수직인 방향에 대하여 크게 기울어진 상태로 출사되기 때문에 정면 시야각에서의 휘도가 크게 떨어진다. 즉, 정면 시야각에서는 디스플레이 되는 영상의 휘도가 매우 낮음을 의미한다. 이는 결국, 디스플레이를 정상적으로 수행할 수 없게 됨을 의미한다.
이를 극복하기 위해서 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(20)의 상면에 순서대로 확산 시트(30), 제 1 프리즘 시트(43), 제 2 프리즘 시트(46)로 구성된 프리즘 시트(40) 등이 함께 사용된다. 이때, 확산 시트(30), 제 1 프리즘 시트(43), 제 2 프리즘 시트(46)는 모두 도광판(20)의 정면에 대하여 75°∼ 83°기울어진 광을 도광판(20)의 정면 방향으로 변경시킨다.
여기서, 미설명한 도면부호 15는 반사판, 50은 보호 시트이고, 도면부호 60은 액정을 제어하여 디스플레이를 수행하는 액정표시패널이다.
이를 첨부된 도 2의 그래프들을 참조하여 보다 종합적으로 설명하기로 한다. 이때, 도 2의 그래프에서 X 축에서 0°는 정면 시야각으로 정의되며, X 축 방향으로 갈수록 정면 시야각이 저하되는 것이 도시되어 있다.
먼저, 도면부호 a로 도시된 그래프는 도광판(20)을 출사한 광의 시야각별 휘도이다. 도면부호 b로 도시된 그래프는 도광판(20)을 경유하여 확산 시트(30)까지 통과한 광의 시야각별 휘도이다.
마지막으로, 도면부호 c로 도시된 그래프는 도광판(20), 확산시트(30) 및 제 1, 제 2 프리즘 시트(50,60)를 통과한 광의 시야각별 휘도이다.
이때, a 그래프를 참조하면, 도광판(20)을 통과한 광의 경우, 정면 시야각에서의 휘도는 크게 저하되고, 시야각이 70°∼ 80°인 부분에서의 휘도가 가장 높았다.
이와 같이 도광판(20)을 통과하면서 정면 시야각에서의 휘도가 취약한 광은 확산 시트(30)를 통과하면서, 그래프 b에 도시된 바와 같이 어느 한쪽으로 쏠렸던 휘도 분포가 전체적으로 균일하게 변경된다. 이어서, 제 1, 제 2 프리즘 시트(43,46)를 통과한 광은 그래프 c에 도시된 바와 같이 정면 시야각의 휘도가 가장 높게 나타난다.
이처럼, 확산 시트(30) 및 제 1, 제 2 프리즘 시트(43,46)를 통과하면서 방향이 보정된 광은 도 1에 도시된 바와 같이 액정표시패널 어셈블리(60)에 의하여 원하는 영상의 디스플레이를 수행하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 프리즘 시트를 설명하면 다음과 같다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 프리즘 시트를 나타낸 평면도이고, 도 4a 및 도 4b는 제 1, 제 2 프리즘 시트의 프리즘 방향을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 프리즘 시트를 두 장으로 구성 즉, 충분한 위도 특성을 위해 제 1 프리즘 시트(43)와 제 2 프리즘 시트(46)가 차례로 적층되어 구성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 프리즘 시트(43)는 램프와 수직한 방향으로 삼각형 형태의 프리즘 산을 가지고, 상기 제 2 프리즘 시트(46)는 램프와 평행한 방향으로 삼각형 형태의 프리즘 산을 갖는다.
한편, 상기 제 1, 제 2 프리즘 시트(43,46)는 동일한 재질로 이루어지고, 프리즘 산의 방향 및 위치에 따라 구분된다.
보다 구체적으로 설명을 하면, 상기 제 1 프리즘 시트(43)는 도 3a에서와 같이, 제 1 폴리에스터 필름(101)위에 램프(105)와 수직한 방향(도 4a)으로 프리즘 산을 갖고 제 1 아크릴 수지(102)로 이루어지고, 상기 제 2 프리즘 시트(46)는 제 2 폴리에스터 필름(103)위에 램프(105)와 평행한 방향(도 4b)으로 프리즘 산을 갖고 제 2 아크릴 수지(104)로 이루어진다.
따라서 램프(105)와 수직한 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖는 제 1 프리즘 시트(43)와 램프(105)와 평행한 방향으로 갖는 복수개의 프리즘 산을 제 2 프리즘 시트(46)를 차례로 적층하고 있다.
상기와 같이 구성된 제 1, 제 2 프리즘 시트(43,46)는 확산판을 통해 여러 각도에 입사되는 광을 프리즘 형상의 피치(P)와 각도(A)로 일정한 방향으로 바꾸어 정면 휘도를 높여 주는 역할을 한다.
일반적으로 상기 제 1, 제 2 폴리에스터 필름(10,103)은 각각 약 127㎛의 두께를 갖고, 상기 제 1, 제 2 아크릴 수지(102,104)는 각각 약 28㎛의 두께를 갖는다.
따라서 상기 제 1 프리즘 시트(43)의 전체적인 두께는 약 155㎛이고, 제 2 프리즘 시트(46)의 전체적인 두께도 약 155㎛을 갖기 때문에 종래 도광판의 결함을 극복하기 위하여 사용될 수밖에 없는 프리즘 시트는 두께 및 무게를 증가시키는 원인으로 작용한다.
또한, 차례로 적층되는 제 1 프리즘 시트(43) 및 제 2 프리즘 시트(46)는 두 번째로 액정표시장치의 부품 수를 크게 증가시키며, 조립 공정 수 등을 크게 증가시키는 문제점을 갖는다.
또한, 제 1 프리즘 시트(43) 및 제 2 프리즘 시트(46)는 모두 정밀한 제작 공정 및 가공 공정을 거쳐 제작됨에 따라 제작이 어렵고, 제작 코스트가 매우 비싼 단점도 함께 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 전체적인 프리즘 시트의 두께를 줄이도록 한 프리즘 시트 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 프리즘 시트는 램프로부터 출사되는 광의 진행 경로를 변환시키고 광의 휘도를 증가시키기 위한 프리즘 시트에 있어서, 지지필름의 상면에 상기 램프와 수직 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖고 형성되는 제 1 프리즘 시트와, 상기 지지필름의 배면에 상기 램프와 수평 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖고 형성되는 제 2 프리즘 시트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지지필름은 폴리에스터 필름이다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 프리즘 시트의 제조방법은 지지필름의 양면에 제 1, 제 2 아크릴 수지를 형성하는 단계, 상기 제 1, 제 2 아크릴 수지가 형성된 지지필름을 프리즘 산 방향이 90도인 제 1, 제 2 롤러 사이를 통과시키어 서로 수직한 프리즘 산을 갖는 양면 프리즘 시트를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 프리즘 시트의 제조방법은 지지필름의 일면에 복수개의 프리즘 산이 형성된 제 1 프리즘 시트를 형성하는 단계, 상기 지지필름의 배면에 상기 제 1 프리즘 산과 수직한 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖는 제 2 프리즘 시트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 백라이트 유닛은 액정표시패널의 배면에 구성되어 균일한 광을 조사하는 도광판과, 상기 도광판의 하단부에 구성되어 액정표시패널의 반대쪽으로 새어나오는 광을 반사시켜 주는 반사판과, 상기 도광판의 일측에 구성되어 광을 발광하는 광원과, 상기 도광판의 상측에 구성되어 도광판 표면으로부터 일정한 방향으로 빠져 나오는 광을 산란시키어 골고루 퍼지게 하는 확산판과, 상기 확산판의 상측에 구성되어 상기 확산판에서 출사되는 광을 굴절, 집광시켜 백라이트 표면에서 휘도를 상승시키기 위한 양면 프리즘 시트와, 상기 양면 프리즘 시트의 상부에 구성되어 프리즘 시트를 보호하고 광을 확산시켜 시야각을 넓혀 주는 보호시트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광원을 고정시키면서 한쪽 방향으로 광을 집광시키는 램프 하우징을 더 포함하여 이루어져 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 프리즘 시트 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 프리즘 시트를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 프리즘 시트를 램프 상측에 구성한 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 폴리에스터 필름(200)의 양면에 각각 램프와 수직한 방향 및 평행한 방향으로 삼각형 형태의 프리즘 산을 갖는 제 1, 제 2 프리즘 시트(300,400)가 형성되어 양면 프리즘 시트(600)를 이루고 있다.
즉, 본 발명의 양면 프리즘 시트(600)는 제 1 프리즘 시트(43)와 제 2 프리즘 시트(46)로 차례로 적층된 종래의 프리즘 시트(40)와는 다르게 도 5에 도시한 바와 같이, 폴리에스터 필름(200)의 양면에 구성된 서로 수직한 방향의 프리즘 산을 갖는 제 1, 제 2 프리즘 시트(300,400)로 이루어진 양면 프리즘 시트(600)를 램프(500)의 상측면에 구성하고 있다.
따라서 본 발명의 양면 프리즘 시트(600)는 아랫면은 램프(500)와 수직한 방향의 프리즘 산이 형성되고, 윗면은 램프(500)와 수평한 방향의 프리즘 산이 형성되어 프리즘 시트 2매를 사용한 것과 동일한 효과를 얻는다.
그리고 상기 폴리에스터 필름(200)의 양면에 서로 수직한 방향의 프리즘 산이 형성되어 프리즘 시트를 2매 사용할 때보다 약 127㎛ 정도의 두께가 감소되며, 부품 수 감소가 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 양면 프리즘 시트(600)는 확산판을 통해 여러 각도에 입사되는 광을 프리즘 형상의 피치(P)와 각도(A)로 일정한 방향으로 바꾸어 정면 휘도를 높여 주는 역할을 한다.
도 7은 본 발명의 양면 프리즘 시트를 제작하기 위한 롤러를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 프리즘 산 방향이 90도인 두 개의 롤러(roller)를 이용하여 양면 프리즘 시트(600)를 제작하거나, 각각의 프리즘 시트를 보다 얇은 폴리에스터 필름으로 만들어 합지하는 방법으로 양면 프리즘 시트(600)를 제작한다.
즉, 폴리에스터 필름(200) 양면에 각각 아크릴 수지를 형성하고, 상기 양면에 아크릴 수지가 형성된 폴리에스터 필름(200)을 프리즘 산 방향이 90도인 제 1, 제 2 롤러(700,800)사이로 삽입시키면 양면 프리즘 시트를 얻을 수 있다.
아울러, 별도의 공정을 통해 아크릴 수지에 각각 복수개의 프리즘 산을 형성하고, 상기 프리즘 산이 형성된 아크릴 수지를 상기 폴리에스터 필름(200)의 양면에 부착하여 양면 프리즘 시트(600)를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 프리즘 시트를 이용한 백라이트 유닛을 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 화상을 표시하는 액정표시패널(51)의 배면에 구성되어 균일한 광을 조사하는 도광판(52)과, 상기 도광판(52)의 하단부에 구성되어 액정표시패널(51)의 반대쪽으로 새어나오는 광을 반사시켜 주는 반사판(53)과, 상기 도광판(52)의 일측에 구성되어 광을 발광하는 광원(54)과, 상기 광원(54)을 고정시키면서 한쪽 방향으로 광을 집광시키는 램프 하우징(55)과, 상기 도광판(52)의 상측에 구성되어 도광판(52) 표면으로부터 일정한 방향으로 빠져 나오는 광을 산란시키어 골고루 퍼지게 하는 확산판(56)과, 상기 확산판(56)의 상측에 구성되어 상기 확산판(56)에서 나오는 광을 굴절, 집광시켜 백라이트 표면에서 휘도를 상승시키기 위한 양면 프리즘 시트(57)와, 상기 양면 프리즘 시트(57)의 상부에 구성되어 프리즘 시트를 보호하고 광을 확산시켜 시야각을 넓혀 주는 보호시트(58)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 양면 프리즘 시트(57)는 폴리에스터 필름의 양면에 서로 수직한 방향의 프리즘 산을 갖는 제 1, 제 2 프리즘 시트로 이루어져 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 프리즘 시트 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 양면 프리즘 시트를 구성함으로써 전체적인 프리즘 시트의 두께를 줄일 수 있기 때문에 액정표시장치의 부피 및 무게를 줄일 수 있고, 생산 코스트를 줄일 수 있다.
도 1은 일반적인 백라이트 어셈블리의 구성을 나타낸 개략적인 구성도
도 2의 도 1의 백라이트 어셈블리의 동작을 설명하기 위한 그래프
도 3a 및 도 3b는 종래의 프리즘 시트를 나타낸 평면도
도 4a 및 도 4b는 제 1, 제 2 프리즘 시트의 프리즘 방향을 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 의한 프리즘 시트를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명의 프리즘 시트를 램프 상측에 구성한 상태를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 양면 프리즘 시트를 제작하기 위한 롤러를 나타낸 개략적인 구성도
도 8은 본 발명의 프리즘 시트를 이용한 백라이트 유닛을 나타낸 개략적인 구성도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : 폴리에스테 필름 300 : 제 1 프리즘 시트
400 : 제 2 프리즘 시트 500 : 램프
600 : 양면 프리즘 시트 700 : 제 1 롤러
800 : 제 2 롤러
Claims (6)
- 램프로부터 출사되는 광의 진행 경로를 변환시키고 광의 휘도를 증가시키기 위한 프리즘 시트에 있어서,지지필름의 상면에 상기 램프와 수직 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖고 형성되는 제 1 프리즘 시트와,상기 지지필름의 배면에 상기 램프와 수평 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖고 형성되는 제 2 프리즘 시트를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 프리즘 시트.
- 제 1 항에 있어서, 상기 지지필름은 폴리에스터 필름인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
- 지지필름의 양면에 제 1, 제 2 아크릴 수지를 형성하는 단계;상기 제 1, 제 2 아크릴 수지가 형성된 지지필름을 프리즘 산 방향이 90도인 제 1, 제 2 롤러 사이를 통과시키어 서로 수직한 프리즘 산을 갖는 양면 프리즘 시트를 형성하는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트의 제조방법.
- 지지필름의 일면에 복수개의 프리즘 산이 형성된 제 1 프리즘 시트를 형성하는 단계;상기 지지필름의 배면에 상기 제 1 프리즘 산과 수직한 방향으로 복수개의 프리즘 산을 갖는 제 2 프리즘 시트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 프리즘 시트의 제조방법.
- 액정표시패널의 배면에 구성되어 균일한 광을 조사하는 도광판과,상기 도광판의 하단부에 구성되어 액정표시패널의 반대쪽으로 새어나오는 광을 반사시켜 주는 반사판과,상기 도광판의 일측에 구성되어 광을 발광하는 광원과,상기 도광판의 상측에 구성되어 도광판 표면으로부터 일정한 방향으로 빠져 나오는 광을 산란시키어 골고루 퍼지게 하는 확산판과,상기 확산판의 상측에 구성되어 상기 확산판에서 출사되는 광을 굴절, 집광시켜 백라이트 표면에서 휘도를 상승시키기 위한 양면 프리즘 시트와,상기 양면 프리즘 시트의 상부에 구성되어 프리즘 시트를 보호하고 광을 확산시켜 시야각을 넓혀 주는 보호시트를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
- 제 5 항에 있어서, 상기 광원을 고정시키면서 한쪽 방향으로 광을 집광시키는 램프 하우징을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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2003
- 2003-09-16 KR KR1020030064035A patent/KR100971387B1/ko active IP Right Grant
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