KR20060127609A - 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트 - Google Patents

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KR20060127609A
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Abstract

본 발명은 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트에 관한 것이다. 본 발명의 프리즘시트는 프리즘시트 지지부, 기저부 및 프리즘 형상부가 순차적으로 형성된 프리즘시트에 있어서, 상기 프리즘시트 지지부의 하부에는, 입사하는 빛을 확산시켜 상기 프리즘 형상부로 출사하는 다수의 오목렌즈부가 형성된 제1확산부를 포함한다. 상기 프리즘시트는 프리즘시트의 내부에 도광판에서 입사되는 빛을 확산하기 위한 확산부를 마련하여 빛의 휘도를 향상시킬 수 있다.
백라이트 장치, 프리즘시트, 오목렌즈

Description

백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트{A PRISM SHEET EMPLOYED IN BACKLIGHT UNIT}
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 프리즘시트의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트의 구성을 도시한 단면도들이다.
본 발명은 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 확산판의 역할을 수행할 수 있는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display device, 이하 "LCD 소자"라 함)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
상기 LCD 소자는 이와 같이 각종 정보의 표시 소자이면서도 자체 발광원이 없기 때문에, 그 후면에 광원을 두어 상기 LCD 소자의 화면 전체를 균일하게 밝혀주는 별도의 장치가 필요한데, 이 때 빛을 제공해 주는 장치가 백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함)이다.
BLU는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp,이하 "CCFL"이라 함)의 설치 방법에 따라 램프가 액정패널의 아래에 위치하는 직하방식과 램프가 도광판의 측면에 위치하는 에지-라이트 방식(edge-light method)이 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 프리즘시트의 구성을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, BLU(100)는 에지-라이트 방식(edge-light method)으로 구동되며, 광원부(110), 도광판(120), 반사 시트(130) 및 광학필름(140)을 포함한다.
광원부(110)는 하나 이상의 CCFL(112) 및 광원 반사판(114)을 포함한다.
CCFL(112)은 소정 파장을 가지는 빛을 발생시킨다.
광원 반사판(114)은 CCFL(112)로부터 발생된 광을 도광판(120) 측으로 반사시켜 도광판(120)으로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.
CCFL(112)에 의해 발생된 빛은 광원 반사판(114) 및 반사 시트(130)에 의해 반사되며, 그런 후 반사된 빛은 도광판(120) 전체에 걸쳐서 균일하게 확산된다.
광학필름(140)은 확산판(142), 프리즘시트(144) 및 보호 시트(146)를 포함한다.
도광판(120) 내에 균일하게 확산된 빛은 확산판(142)을 통과한다. 확산판(142)은 도광판(120)을 통과한 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다.
확산판(142)을 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 프리즘시트(144)가 사용된다.
도 2를 참조하면, 프리즘시트(144)는 프리즘시트 지지부(150) 위에 기저부(152)와 프리즘 형상부(154)가 순차적으로 형성된다. 프리즘시트(144)는 확산판(142)에서 출사되어 프리즘시트 지지부(150)로 입사된 빛을 프리즘 형상부(154)를 거치면서 굴절시킨다. 이에 따라 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중되어 유효 시야각 범위에서 휘도가 높아진다.
보호 시트(146)는 프리즘시트(144) 위에 위치하여 프리즘시트(144)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘시트(144)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
그러나, 확산판(142)을 통과하면서 휘도가 급격하게 떨어진 빛을 프리즘시트(144)에서 휘도를 높이는데 한계가 있다.
또한, BLU(100)에 여러 장의 광학필름(140)을 사용하게 되어, BLU(100)의 두께가 두꺼워졌다.
본 발명의 목적은 프리즘시트의 내부에 도광판에서 입사되는 빛을 확산하기 위한 확산부를 마련하여 빛의 휘도를 향상시키기 위한 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 프리즘시트의 내부에 확산판의 역할을 수행할 수 있는 확산부를 형성하여 확산판을 제거함으로서 백라이트 장치의 두께가 얇아질 수 있는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트는 프리즘시트 지지부, 기저부 및 프리즘 형상부가 순차적으로 형성된 프리즘시트에 있어서, 상기 프리즘시트 지지부의 하부에는, 입사하는 빛을 확산시켜 상기 프리즘 형상부로 출사하는 다수의 오목렌즈가 형성된 제1확산부를 포함한다.
또한 프리즘시트 지지부, 기저부 및 프리즘 형상부가 순차적으로 형성된 프리즘시트에 있어서, 상기 프리즘시트 지지부의 하부에는, 입사하는 빛을 확산시켜 상기 프리즘 형상부로 출사하는 다수의 볼록렌즈가 형성된 제2확산부를 포함한다.
상기 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트는 프리즘시트의 내부에 도광판에서 입사되는 빛을 확산하기 위한 확산부를 마련하여 빛의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display Device, 이하 "LCD 소자"라 함)는 액정 표시 패널(LCD 패널, 200) 및 백라이트 장치(202)를 포함한다.
LCD 패널(200)은 하부 편광필름(204), 상부 편광필름(206), 하부 유리기판(208), 상부 유리기판(210), 칼라필터(212), 블랙매트릭스(214), 화소전극(216), 공통전극(218), 액정층(220) 및 TFT 어레이(222)를 포함한다.
칼라필터(212)는 레드, 그린 및 블루에 해당하는 칼라필터들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루에 해당하는 이미지를 발생시킨다.
TFT 어레이(222)는 스위칭 소자로서 화소전극(216)을 스위칭한다.
공통전극(218) 및 화소전극(216)은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층(220)의 분자들을 배열한다.
액정층(220)은 소정 분자들로 이루어져 있고, 상기 분자들이 화소전극(216)과 공통전극(218) 사이의 전압차에 상응하여 배열된다.
그 결과, 이하의 백라이트 장치(202)로부터 제공되는 빛이 액정층(220)의 분자 배열에 상응하여 칼라필터(212)에 입사된다.
백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함, 202)는 LCD 패널(200)의 하부에 위치하며, LCD 패널(200)에 빛, 예를 들어 백색광을 제공한다.
도 3을 참조하면, BLU(202)는 광원부(300), 도광판(310), 반사 시트(320) 및 광학필름(Optical film, 330)을 포함한다.
광원부(300)는 BLU(202)의 측면에 위치하며, 하나 이상의 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 "CCFL"이라 함, 302) 및 광원 반사판(304)를 포함한다.
CCFL(302)은 매우 밝은 백색광을 제공하며 열을 발산하지 않는 램프이다.
광원 반사판(304)은 CCFL(302)을 감싸며, CCFL(302)에서 나온 빛이 도광판(310)의 측면으로 입사되도록 하여 광 효율을 향상시키기 위한 것이다. 이를 위해 광원 반사판(304)은 반사성이 높은 물질로 구성되며, 그 표면에 은(Ag)을 코팅하기도 한다.
반사 시트(320)는 도광판(310)의 하부에 위치하여 CCFL(302)로부터 오는 빛을 도광판(310)의 전면으로 반사시키는 역할을 한다. 반사율을 높이기 위해 알루미늄 등으로 구성된 기본 재질 위에 은(Ag)을 코팅하고, 열 발생시 변형되는 것을 방지하기 위해 티타늄 코팅을 하기도 한다.
도광판(310)은 측면으로 빛이 입사된 후 임계각 이상에서 연속적인 전반사가 일어나도록 설계된다. CCFL(302)은 BLU(202)의 측면에 위치하기 때문에, CCFL(302)에서 발생된 빛이 BLU(202) 전면에 걸쳐 균일하게 투과되지 않고 가장자리에 집중된다. 따라서, 빛을 전면으로 균일하게 투과시키기 위해 도광판(310)이 필요하다. 도광판(310)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Meta Acrylate, 이하 "PMMA"라 함)와 같은 투명 아크릴 수지로 구성된다. 상기 PMMA는 강도가 높아 깨지거나 변형이 적으며, 가볍고, 가시광선 투과율이 높은 것이 특징이다.
또한 도광판(310)은 빛을 LCD 패널(200) 방향으로 진행시킨다.
광학필름(330)은 프리즘시트(332) 및 보호 시트(334)를 포함한다.
프리즘시트(332)는 도광판(310)으로부터 진행되는 빛을 확산시킨 후, 확산된 빛 중 일부를 보호 시트(334) 방향으로 집광시키고, 나머지 빛을 반사 액정들을 이용하여 도광판(310) 방향으로 반사시킨다. 이에 따라, 프리즘 시트(332)를 통과하는 빛은 대부분 LCD 패널(200)의 평면에 대하여 수직으로 진행되어 균일한 휘도 분포를 갖는다. 프리즘시트(332)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
보호 시트(334)는 프리즘시트(332) 위에 위치하여 프리즘시트(332)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘시트(332)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
이하, 프리즘시트(332)의 구성에 대하여 상술한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트의 구성을 도시한 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프리즘 시트(332a)는 프리즘시트 지지부(400), 기저부(410), 제1확산부(420), 돌출부들(430) 및 프리즘 형상부(440)를 포함한다.
기저부(410)는 프리즘시트 지지부(400)와 프리즘 형상부(440)를 연결하며, 프리즘시트(332a)의 내열 특성 및 휨 특성을 향상시킨다.
또한, 프리즘시트(332a)에 기저부(410)가 존재함으로 인하여 프리즘 형상부(440)가 용이하게 형성될 수 있다.
제1확산부(420)는 프리즘시트 지지부(400)의 하부에 형성되어, 도광판(310)으로부터 진행되는 빛을 확산시킨다.
상세하게는, 제1확산부(420)는 도광판(310)으로부터 진행되는 빛과 도광판(310)의 법선이 이루는 각에 따라 도광판(310)으로부터 진행되는 빛이 프리즘시트 지지부(400)를 거쳐 입사하면, 이를 확산시켜 프리즘 형상부(440)로 출사한다.
제1확산부(420)는 다수의 오목렌즈부로 구성된다. 각 오목렌즈부는 프리즘 형상부(440)의 각 프리즘과 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 오목렌즈부는 상기 프리즘과 동일한 간격으로 형성된다.
상기 오목렌즈부의 높이는 프리즘시트 지지부(400)의 높이의 10% 내지 30% 범위에 해당되도록 형성된다.
또한 제1확산부(420)의 상부에는 다수의 돌출부들(430)이 형성된다. 돌출부들(430)은 제1확산부(420)에 입사한 빛의 확산이 좀 더 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 담당한다.
제1확산부(420)와 돌출부들(430)을 거치면서 확산된 빛은 프리즘 형상부(440)에 입사하고, 프리즘 형상부(440)를 통과한 빛은 보호 시트(334) 방향으로 집광된다.
한편 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프리즘 시트(332b)는 프리즘시트 지지부(500), 기저부(510), 제2확산부(520), 돌출부들(530) 및 프리즘 형상부(540)를 포함한다.
기저부(510)는 프리즘시트 지지부(500)와 프리즘 형상부(540)를 연결하며, 프리즘시트(332b)의 내열 특성 및 휨 특성을 향상시킨다.
또한, 프리즘시트(332b)에 기저부(510)가 존재함으로 인하여 프리즘 형상부(540)가 용이하게 형성될 수 있다.
제2확산부(520)는 프리즘시트 지지부의 하부에 형성되어, 도광판(310)으로부터 진행되는 빛을 확산시킨다.
제2확산부(520)는 다수의 볼록렌즈부로 구성된다. 각 볼록렌즈부는 프리즘 형상부(540)의 각 프리즘과 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 볼록렌즈부는 상기 프리즘과 동일한 간격으로 형성된다.
상기 볼록렌즈부의 높이는 프리즘시트 지지부(500)의 높이의 10% 내지 30% 범위에 해당되도록 형성된다.
또한 제2확산부(520)의 하부에는 다수의 돌출부들(530)이 형성된다. 돌출부들(530)은 제2확산부(520)에 입사하는 빛의 확산이 좀 더 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 담당한다.
상세하게는, 제2확산부(520)는 도광판(310)으로부터 진행되는 빛과 도광판(310)의 법선이 이루는 각에 따라 도광판(310)으로부터 진행되는 빛이 입사하면, 이를 확산시켜 프리즘 형상부(540)로 출사한다.
돌출부들(530)과 제2확산부(520)를 거치면서 확산된 빛은 프리즘 형상부(540)에 입사하고, 프리즘 형상부(540)를 통과한 빛은 보호 시트(334) 방향으로 집광된다.
이하, LCD 소자의 발광 동작을 상술하겠다.
도 3을 다시 참조하면, BLU(202)는 백색광인 평면광을 LCD 패널(200)에 제공한다.
이어서, TFT 어레이(222)가 화소전극(216)을 스위칭한다.
계속하여, 화소전극(216)과 공통전극(218) 사이에 소정 전압차가 인가되고, 그 결과 액정층(220)이 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터에 각기 상응하여 배열된다.
이 경우, BLU(202)로부터 제공된 평면광은 액정층(220)을 통과하면서 광량이 조절되고, 광량이 조절된 평면광이 칼라필터(212)에 제공된다.
그 결과, 칼라필터(212)는 소정 계조를 가지고 이미지를 구현한다.
상세하게는, 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터가 한 개의 픽셀을 형성하며, 상기 픽셀은 상기 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터를 통과한 빛의 조합에 의해 소정 이미지를 구현한다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트는 프리즘시트의 내부에 도광판에서 입사되는 빛을 확산하기 위한 확산부를 마련하여 빛의 휘도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트는 프리즘시트의 내부에 확산판의 역할을 수행할 수 있는 확산부를 형성하여 확산판을 제거함으로서 백라이트 장치의 두께가 얇아질 수 있다는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 프리즘시트 지지부, 기저부 및 프리즘 형상부가 순차적으로 형성된 프리즘시트에 있어서,
    상기 프리즘시트 지지부의 하부에는, 입사하는 빛을 확산시켜 상기 프리즘 형상부로 출사하는 다수의 오목렌즈부가 형성된 제1확산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목렌즈부는, 상기 프리즘 형상부에 형성된 프리즘들과 같은 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목렌즈부의 높이는, 상기 프리즘시트 지지부 높이의 10% 내지 30% 범위에 해당하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1확산부의 상부에는 다수의 돌출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
  5. 프리즘시트 지지부, 기저부 및 프리즘 형상부가 순차적으로 형성된 프리즘시트에 있어서,
    상기 프리즘시트 지지부의 하부에는, 입사하는 빛을 확산시켜 상기 프리즘 형상부로 출사하는 다수의 볼록렌즈부가 형성된 제2확산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 볼록렌즈부는, 상기 프리즘 형상부에 형성된 프리즘들과 같은 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 볼록렌즈부의 높이는, 상기 프리즘시트 지지부 높이의 10% 내지 30% 범위에 해당하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2확산부의 상부에는 다수의 돌출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 프리즘시트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100837402B1 (ko) * 2006-08-24 2008-06-12 삼성전자주식회사 광각 확산기 및 이를 적용한 액정표시장치
KR20090039556A (ko) * 2007-10-18 2009-04-22 (주)디노스 백라이트 유닛에 사용되는 프리즘시트 및 이를 제조하는방법
WO2013151261A1 (ko) * 2012-04-06 2013-10-10 주식회사 앤앤드에프 일체형 광학 필름,확산층 제조방법 및 확산층 제조방법을 이용한 일체형 광학 필름 제조방법
CN106681052A (zh) * 2016-11-16 2017-05-17 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组和显示装置

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