KR20080019803A - 프리즘 시트, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정표시 장치 - Google Patents

프리즘 시트, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정표시 장치 Download PDF

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Abstract

프리즘 시트, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치가 제공된다. 프리즘 시트는 투명 기재, 및 투명 기재 상에 다수개의 입체 구조가 반복적으로 형성된 프리즘 어레이를 포함하되, 프리즘 어레이의 정부는 소정의 표면조도를 갖는다.
액정 표시 장치, 광학 부재, 프리즘 시트, 표면조도

Description

프리즘 시트, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치{Prism sheet and backlight assembly and liquid crystal display comprising the same}
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트의 사시도이다.
도 1b는 도 1의 B영역의 확대도이다.
도 1c는 도 1a의 C- C'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 투명 기재 20: 프리즘 어레이
100, 110: 프리즘 시트 200: 액정 표시 장치
210: 백라이트 어셈블리
본 발명은 광학 부재, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리즘 시트, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 액체와 고체의 중간적인 특성을 갖는 액정의 전기, 광학성 특성을 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치의 하나이다. 액정 표시 장치는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동 전압 및 낮은 소비 전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 영상을 표시하기 위한 액정 표시 패널이 자체적으로 발광하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에 별도의 광을 공급해주는 백라이트 어셈블리를 필요로 한다.
일반적으로 백라이트 어셈블리는 광원, 광원으로부터 출사되는 광을 가이드하는 도광판, 도광판에 상부에 배치되어 도광판으로부터 출사하는 광을 확산시키는 확산 시트 및 확산 시트로부터 출사되는 광을 집광하는 프리즘 시트 등을 포함한다. 이러한 백라이트 어셈블리는 확산 시트가 프리즘 시트와 별도로 구비됨으로서, 부품수가 증가하여 그로 인하여 백라이트 유닛의 경박 단소화가 어려울 뿐만 아니라, 조립 공정수도 증가하고 그에 따른 불량율도 증가하여 생산 비용이 전체적으로 증가하게 된다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복합 기능을 갖는 프리즘 시트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복합 기능을 갖는 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 복합 기능을 갖는 프리즘 시트를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트는 투명 기재, 및 상기 투명 기재 상에 다수개의 입체 구조가 반복적으로 형성된 프리즘 어레이를 포함하되, 상기 프리즘 어레이의 정부는 소정의 표면조도를 갖는다.
이때, 상기 표면조도는 0.05 내지 0.5㎛일 수 있으며, 상기 프리즘 어레이의 정부의 폭은 1 내지 5㎛일 수 있다.
또한, 상기 프리즘 어레이는 사각뿔대 프리즘 구조, 삼각뿔대 프리즘 구조, 원뿔대 프리즘 구조 및 타원뿔대 프리즘 구조 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.
또한, 투명 기재 또는 상기 프리즘 어레이는 확산제를 더 포함할 수 있으며, 상기 확산제는 유기 입자 또는 무기 입자일 수 있다.
상기 유기 입자는 예를 들어 아크릴계, 올레핀계 및 아크릴계와 올레핀계의 공중합체, 다층 다성분계 입자 중에서 적어도 하나 선택될 수 있으며, 상기 무기 입자는 산화 규소, 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 지르코늄 및 불화 마그네슘 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 아래(below, beneath, lower), 위(above, upper) 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관 관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성 요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 아래(below, beneath)로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 위(above, upper)에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 아래는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트를 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한다. 도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트의 사시도이고, 도 1b는 도 1의 B영역의 확대도이며, 도 1c는 도 1a의 C- C'선을 따라 절단한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트(100)는 광을 굴절, 집광 시켜 휘도 를 높이는 본래의 기능 외에 광을 확산하는 확산 기능을 구비한다.
도 1a 내지 도 1c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트(100)는 투명 기재(10) 및 다수개의 프리즘 어레이(20)를 포함한다. 투명 기재(10)와 다수개의 프리즘 어레이(20)는 도시한 바와 같이 별개로 이루어질 수도 있지만, 일체로 이루어질 수도 있다. 이하에서는 투명 기재(10)와 다수개의 프리즘 어레이(20)가 별개로 이루어진 경우를 예시하여 설명한다.
우선, 투명 기재(10)는 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진 판상의 것으로, 예를 들어 폴리카보네이트(poly carbonate) 계열, 폴리술폰(poly sulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 계열, 폴리스티렌(poly styrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride) 계열, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(poly norbornene) 계열, 폴리에스테르(poly ester) 계열로 이루어질 수 있다. 투명 기재(10)는 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylene terephtalate) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(poly ethylene naphthalate) 등으로 이루어질 수 있다.
투명 기재(10)의 두께는 예를 들어 10 내지 1000㎛일 수 있으며, 바람직하게는 25 내지 600㎛일 수 있다. 투명 기재(10)는 상술한 바와 같은 두께 범위에서 기계적 강도와 열안정성이 우수하며, 적절한 유연성을 구비할 수 있고, 투과광의 손실이 적다.
투명 기재(10) 위에는 광을 굴절하고, 집광할 뿐만 아니라 광 확산 기능을 구비하는 다수개의 입체 형상의 프리즘 어레이(20)가 예를 들어 투명 기재(10)의 일변과 평행하게 배치되어 있다.
프리즘 어레이(20)를 구성하는 물질로는 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 포함하는 고분자 수지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 프리즘 어레이(20)는 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 불포화 이염기산과 그 유도체, 메타크릴로나이트릴과 같은 비닐시아나이드 화합물 등이 사용될 수 있다.
프리즘 어레이(20)는 투명 기재(10)보다 굴절률이 높은 물질로 이루어질 수 있는데, 이는 투명 기개(10)의 굴절률이 더 높은 경우 투명 기재(20)의 후면으로 입사된 광의 일부가 프리즘 어레이(20)의 표면에서 전반사 되어 프리즘 구조로 입사되지 못할 수 있기 때문이다.
프리즘 어레이(20)는 도 1a 내지 도 1c에 도시한 바와 같이 위로 갈수록 폭이 좁아지며 정부(25)가 예를 들어 그라인드(grind) 처리되어 울퉁 불퉁한 요철(26)이 형성되어 있는 돌출 형상을 갖는다. 즉, 프리즘 어레이(20)는 요철(26)이 형성되어 있는 평평한 정부(25)를 포함하는 사각뿔대 형상의 프리즘 구조를 가질 수 있다.
이러한 프리즘 어레이(20)는 연속적으로 서로 평행하게 배열될 수 있다. 여기서 W는 프리즘 어레이의 폭(Width)이고, 예를 들어 40 내지 60㎛일 수 있다. H는 프리즘 어레이의 높이(Height)이고, 예를 들어 20 내지 30㎛일 수 있다. 또한, T는 프리즘 어레이(20)의 정부의 폭이고, 예를 들어 1 내지 5㎛일 수 있다. 프리즘 어레이(20)는 도시하지는 않았지만 예를 들어 삼각뿔대 프리즘 구조, 원뿔대 프리즘 구조 및 타원뿔대 프리즘 구조에서도 선택될 수 있다.
프리즘 어레이(20)의 정부(25)는 예를 들어 그라인드 처리 등에 의해 형성되는 요철(26)에 의해 소정의 표면조도(表面粗度)를 갖는다. 즉, 프리즘 어레이(20)의 정부(25)는 예를 들어 0.05 내지 0.5㎛의 표면조도를 갖는다.
프리즘 어레이(20)는 상술한 바와 같은 범위의 표면조도를 갖는 정부(25)를 구비함으로써, 투명 기재(10)의 후면을 통해 들어온 광이 프리즘 어레이(20)를 통해 외부로 방출되는 과정에서 프리즘 어레이(20)의 정부(25)에 형성되어 있는 미세한 요철(26)에 의해 골고루 확산되어 광 확산 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 프리즘 어레이(20)의 정부(25)가 평면을 이루어, 액정 표시 패널(도 2의 220) 및 프리즘 시트(100)의 손상 및 변형을 방지하기 위해 액정 표시 패널(도 2의 220)과 프리즘 시트(100) 사이에 개재되었던 보호 시트를 생략할 수 있어, 단품수가 감소될 뿐만 아니라 생산 비용 단가를 줄일 수 있다.
또한, 프리즘 시트(100)는 광 확산 효율을 증대 시킬 수 있는 확산제를 추가로 더 포함할 수 있다. 즉, 프리즘 시트의 투명 기재(10) 내에 확산제를 포함할 수도 있고, 프리즘 어레이(20) 내에 확산제를 포함할 수 있으며, 투명 기재(10)와 프리즘 어레이(20)에 모두 확산제를 포함할 수 있다. 또한, 프리즘 시트(100)의 표면에 확산제를 코팅할 수도 있다.
확산제는 구형, 비구형, 삼각뿔, 정육면체, 다각형 모양의 입자를 사용할 수 있으며, 예를 들어 유기 또는 무기 입자일 수 있다.
유기 입자로는 예를 들어 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타트릴산, 히드 록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 단독 중합체 또는 공중합체의 아크릴계 입자와 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 입자와 아크릴과 올레핀계의 공중합체 입자 및 단일 중합체의 입자를 형성한 후 그위에 다른 종류의 단량체를 덮어씌워 만든 다층 다성분계 입자를 사용할 수 있다.
또한, 무기 입자로는 예를 들어 산화 규소, 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 지르코늄 및 불화 마그네슘 등을 사용할 수 있다.
이러한 유기 입자 또는 무기 입자는 예시적인 것에 불과하며, 이러한 유기 입자 또는 무기 입자에 한정되지 않고 본 발명의 주된 목적을 달성할 수 있는 한 다른 공지의 재료로 얼마든지 대체할 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(200)는 백라이트 어셈블리(210), 액정 표시 패널(220), 상하부 수납 용기(230, 240), 중간 몰드 프레임(250), 하부 몰드 프레임(260), 전후면 커버(280, 290)를 포함한다.
우선, 백라이트 어셈블리(210)에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 백라이트 어셈블리(210)는 도광판(211), 광 원(212), 반사판(213) 및 프리즘 시트(100)를 포함한다.
도광판(211)은 광원(212)으로 공급되는 광을 액정 표시 패널(220) 측으로 안내하는 역할을 한다. 도광판(211)은 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 물질로 이루어지며, 도광판(211)의 하부면에는 도광판(211)의 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 표시 패널(220) 측으로 전환시키기 위한 각종 패턴이 인쇄되어 형성된다. 여기에서는 도광판(211)이 평판 형상인 경우를 예시하여 설명하지만, 도광판은 일단으로 갈수록 그 두께가 점점 줄어드는 쐐기 형상을 가질 수도 있다.
광원(212)은 예를 들어 도광판(211)의 양 측면에 위치할 수 있으며, 가늘고 긴 원통 형상의 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)로 이루어질 수 있다. 이외에도 도시하지 않았지만, 광원(212)은 예를 들어 평판 형광 램프 등으로 이루어질 수 있는데, 이 경우에는 도광판(211)이 생략될 수도 있다. 또한, 도시하지 않았지만 도광판이 쐐기 형상일 경우, 광원(212)은 도광판의 일 측면에만 위치할 수도 있다.
반사판(213)은 도광판(211)의 배면에 배치되어 도광판(211)의 배면으로 출사되는 광을 도광판(211) 상부면 측으로 반사한다. 이러한 반사판(213)은 액정 표시 패널(220)에 입사되는 광의 손실을 줄임과 동시에 도광판(211)의 상부면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시킨다.
도광판(211)의 상부에 위치하는 프리즘 시트(100)는 투명 기재(10) 상부에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 돌출 형상을 갖고, 그 정부(25)가 예를 들어 그라인드 처리되어 소정의 표면 조도가 형성된 다수개의 프리즘 어레이(20)가 배열되어 있 다.
이러한 프리즘 시트(100)는 통상 2장의 시트로 구성되어 각각의 프리즘 어레이(20)가 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어, 도광판(211)을 통해 출사되는 광을 액정 표시 패널(220)에 수직한 방향으로 굴절하고, 집광하는 역할 및 광을 확산하는 역할을 수행한다. 즉, 본래의 프리즘 시트(100)의 기능 외에 프리즘 어레이(20)의 정부(25)에 소정의 표면조도를 갖는 표면에 의해 광을 확산시켜, 광의 휘도 균일성을 향상시키고, 시야각을 넓히며, 도광판(211)의 패턴을 숨기는 역할을 한다. 이러한 프리즘 시트(100)는 상술한 바와 같으므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
도시하지는 않았지만, 경우에 따라서는 도광판(211)과 프리즘 시트(100) 사이에 확산 시트가 추가로 배치될 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 경우에 따라서는 프리즘 시트(100) 상부에 보호 시트가 추가로 배치될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상술한 바와 같은 구성을 포함하는 백라이트 어셈블리(210)의 상부에는 영상이 표시되는 액정 표시 패널(220)이 위치한다. 액정 표시 패널(220)은 백라이트 어셈블리(210)로부터 제공되는 광이 블랙 매트릭스로 둘러싸여 있는 적색, 녹색, 청색의 화소에 의해 소정의 색으로 발현되게 하는 컬러 필터를 포함하는 제 1 표시판(221), 매트릭스 배열의 박막 트랜지스터를 포함하는 제 2 표시판(222) 및 제 1 표시판(221)과 제 2 표시판(222) 사이에 형성되어 있는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다.
액정 표시 패널(220)은 제 1 표시판(221) 및 제 2 표시판(222) 이외에도 데 이터 및 게이트 인쇄 회로 기판(225, 226)을 구비하고 있다. 데이터 및 게이트 인쇄 회로 기판(225, 226)은 연성 회로 기판의 일종인 데이터 및 게이트 테이프 캐리어 패키지(223, 224)에 의해 액정 표시 패널(220)과 연결되며, 데이터 및 게이트 인쇄 회로 기판(225, 226)은 액정층을 구성하는 액정의 배열각 및 액정이 배열되는 시기를 제어하기 위하여 박막 트랜지스터의 게이트선과 데이터선에 구동 신호 및 타이밍 신호를 인가한다.
상부 수납 용기(230)는 하부 수납 용기(240)의 상측에 구비된 중간 몰드 프레임(250)과 스크류 등의 결합 수단에 의해 결합함으로써 액정 표시 패널(220)을 고정하고, 측벽에 다수 개의 결합창(도시하지 않음)을 갖는다.
하부 수납 용기(240)는 백라이트 어셈블리(210)를 수납하는 용기로서, 백라이트 어셈블리(210)가 안착 될 수 있는 형태, 예를 들어 사각 형상을 가질 수 있고, 이러한 하부 수납 용기(240)의 배면에 스크류홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
하부 몰드 프레임(260)은 하부 수납 용기(240)를 수납하고, 하부 몰드 프레임(260)의 측벽에는 상부 수납 용기(230)에 형성된 결합창(도시하지 않음)과 후크(hook) 결합하는 결합 돌기(도시하지 않음)가 다수 구비된다.
인쇄 회로 기판 커버(270)는 스크류 등의 결합 수단에 의해 하부 수납 용기(240)에 접지되어 데이터 인쇄 회로(225) 기판에 발생하는 쇼트와 전자파를 차단한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라 이트 어셈블리와 액정 표시 장치는 프리즘 어레이의 정부에 소정의 표면조도를 갖도록 하여, 확산 시트를 사용하지 않는 경우에도 우수한 광 확산 효율을 가질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 프리즘 시트, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치에 따르면, 프리즘 시트는 소정의 표면조도를 갖는 정부를 구비하는 프리즘 어레이를 포함함으로써, 광 굴절, 집광 및 광 확산의 복합 기능을 가지게 되어, 백라이트 어셈블리의 성능 저하 없이 액정 표시 장치의 경박 단소화를 이룰 수 있다.

Claims (10)

  1. 투명 기재; 및
    상기 투명 기재 상에 다수개의 입체 구조가 반복적으로 형성된 프리즘 어레이를 포함하되,
    상기 프리즘 어레이의 정부는 소정의 표면조도를 갖는 평면인 프리즘 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면조도는 0.05 내지 0.5㎛인 프리즘 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이의 정부의 폭은 1 내지 5㎛인 프리즘 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이는 사각뿔대 프리즘 구조, 삼각뿔대 프리즘 구조, 원뿔대 프리즘 구조 및 타원뿔대 프리즘 구조 중에서 적어도 하나 선택되는 프리즘 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기재 또는 상기 프리즘 어레이는 확산제를 더 포함하는 프리즘 시트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 확산제는 유기 입자 또는 무기 입자인 프리즘 시트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기 입자는 아크릴계, 올레핀계 및 아크릴계와 올레핀계의 공중합체, 다층 다성분계 입자 중에서 적어도 하나 선택되는 프리즘 시트.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기 입자는 산화 규소, 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 지르코늄 및 불화 마그네슘 중에서 적어도 하나 선택되는 프리즘 시트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 프리즘 시트를 포함하는 액정 표시 장치.
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