KR20080078515A - 광학 시트, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치 - Google Patents

광학 시트, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치 Download PDF

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KR20080078515A
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Abstract

비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 광효율을 향상시킬 수 있는 광학 시트가 개시된다.
공기층보다 큰 굴절률로 이루어지는 제 1 레이어와, 제 1 레이어와 상이한 굴절률을 가질 뿐만 아니라 제 1 레이어 보다 큰 굴절률을 가지는 제 2 레이어와, 제 1 레이어 및 제 2 레이어의 경계면에 위치하여 광의 경로를 변경시키는 굴절 패턴을 구비하고, 적어도 3회 이상 굴절되어 출사면으로부터 수직한 방향으로 광을 집광시키는 것을 특징으로 한다.
프리즘, 집광, 굴절률, 비용, 일체

Description

광학 시트, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치{OPTICAL SHEET, BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 시트를 구비한 액정표시장치를 도시한 분해 사시도.
도 2는 도 1의 집광 시트를 상세히 도시한 상세도.
도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 집광 시트에 입사하는 광의 입사각에 따른 광의 진행을 도시한 도면.
도 5는 도 1의 집광 시트를 투과한 광의 분포도.
도 6은 도 4의 집광 시트를 도시한 단면도.
도 7은 도 4의 집광 시트의 제1 및 제2 레이어의 굴절률 차이와 패턴의 경사각에 따른 광의 진행을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 집광 시트를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 집광 시트를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 집광 시트를 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광학 시트를 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
161, 261, 361, 461 : 집광 시트 162, 262, 362, 462, 562 : 제 1 층
163, 263, 363, 463, 563 : 제 2층 164, 165 : 제 1 및 제 2 프리즘 패턴
266, 366, 466, 566 : 굴절 패턴 266a, 366a, 466a, 566a : 일측면
266b, 366b, 466b, 566b : 타측면 564 : 제 3 층
565 : 확산층 565a : 비드
본 발명은 광학 시트에 관한 것으로, 특히 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 광효율을 향상시킬 수 있는 광학 시트, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.
이러한 문제에 대한 해결책으로서, 액정표시장치는 상기 CRT에 비해 경박단소형화 및 저소비전력을 실현할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 박막 트랜지스터를 이용한 액정표시장치는 CRT에 필적할만한 표시화면의 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하였기 때문에 최근에는 노트북 PC 및 모니터 시장은 물론 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다.
일반적인 액정표시장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각적으로 변환하는 것으로서, 액정셀에 의한 광의 변조를 이용하여 정보를 표시하는 수광형 디스플레이장치이다.
상기 액정표시장치는 수광형 소자이기 때문에 영상을 표현하기 위해 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다.
상기 백라이트 유닛은 광원의 배치에 따라 직하형(direct type) 및 에지형(edge type)으로 구분된다. 상기 직하형 백라이트 유닛은 복수의 광원이 액정표시패널의 직하에 일정한 간격을 두고 배치되어 액정표시패널의 직하에서 직접 조사하는 방식이고, 상기 에지형 백라이트 유닛은 광원으로부터 발광된 광을 면광으로 변환하는 도광판에 의해 액정표시패널로 광을 조사하는 방식이다.
상기 백라이트 유닛은 광원으로부터 발광된 광의 광 특성, 예를 들어 휘도 균일성 및 정면 휘도 등을 향상시키기 위하여 확산판, 확산 시트 및 프리즘 시트등으로 이루어지는 광학 시트들을 포함한다.
종래의 액정표시장치는 상기 광학 시트들을 구비함에도 불구하고 광 손실에 의한 광효율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 상기 광학 시트들 중 프리즘 시트는 산과 골을 갖는 구조로써, 이와 대응되는 도광판 또는 다른 시트들과의 마찰에 의해 산 영역에서 갈림 등이 발생하여 불균일한 휘도를 야기하는 문제가 있었다.
최근에는 광 손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 불균일한 휘도를 개선하기 위한 광학 시트에 대한 요구가 증가하고 있다.
본 발명은 균일한 휘도를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 광 손실을 최소화할 수 있는 광학 시트, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학 시트는,
공기층보다 큰 굴절률로 이루어지는 제 1 레이어;
상기 제 1 레이어와 상이한 굴절률을 가질 뿐만 아니라 상기 제 1 레이어 보다 큰 굴절률을 가지는 제 2 레이어; 및
상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어의 경계면에 위치하여 광의 경로를 변경시키는 굴절 패턴을 구비하고,
적어도 3회 이상 굴절되어 출사면으로부터 수직한 방향으로 광을 집광시키는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은
광을 발광하는 광원; 및
상기 광원으로부터 조사된 광을 집광 및 확산시키는 광학 시트;를 포함하고,
상기 광학 시트는 공기층보다 큰 굴절률을 가진 제 1 레이어와 상기 제 1 레이어와 상이한 굴절률을 가질 뿐만 아니라 상기 제 1 레이어 보다 큰 굴절률을 가 지는 제 2 레이어와 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어의 경계면에 위치하여 광의 경로를 변경시키는 굴절 패턴을 구비하고, 적어도 3회 이상 굴절되어 출사면으로부터 수직한 방향으로 광을 집광시키는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는
광을 발광하는 광원;
상기 광원으로부터 입사된 광을 적어도 3회 이상 굴절시켜 집광시키는 광학 시트; 및
상기 광학 시트로부터 입사된 광을 이용하여 소정의 영상을 디스플레이하는 액정표시패널을 포함하고,
상기 광학 시트는 공기층보다 큰 굴절률을 가진 제 1 레이어와 상기 제 1 레이어와 상이한 굴절률을 가질 뿐만 아니라 상기 제 1 레이어 보다 큰 굴절률을 가지는 제 2 레이어와 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어의 경계면에 위치하여 광의 경로를 변경시키는 굴절 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 시트를 구비한 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 집광 시트를 상세히 도시한 상세도이고, 도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 영상이 디스플레이되는 액정표시패널(110)과, 상기 액정표시패널(110)의 배면에 배치되어 광을 제공하는 백라이트 유닛(120)을 포함한다.
상기 액정표시패널(110)은 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착된 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(112)을 포함한다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 어레이 기판(111) 및 컬러필터 기판(112)을 보다 상세히 설명하면, 상기 어레이 기판(111)은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 픽셀을 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT : thin flim transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다.
상기 컬러필터 기판(112)은 각 픽셀에 대응되는 일예로 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스와, 이들 모두를 덮는 공통전극을 포함한다.
액정표시패널(110)의 일측에는 상기 액정표시패널(110)에 구동신호를 공급하는 구동회로가 실장된 액정표시패널 구동부(미도시)가 TCP(tape carrier package)로 이루어진 텝(미도시)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
액정표시패널 구동부는 액정표시패널(110)과 전기적으로 접속되어 상기 액정표시패널(110)에 형성된 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인에 제어신호 및 데이터 신호를 공급함으로써, 상기 액정표시패널(110)의 화소들을 구동시킨다.
이와 같은 액정표시패널(110)은 상기 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 상기 액정은 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 화소별로 빛 을 투과시키거나 차단시켜 화상을 표시하게 된다.
액정표시패널(110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(120)은 일측에 배치되어 광을 발광하는 광원(130)과, 상기 광원(130)과 일면을 이루도록 배치되어 광원(130)으로부터 입사된 광을 면광으로 변환하는 도광판(140)과, 상기 광원(130)을 감싸도록 구비되어 광을 도광판(140)으로 가이드 하는 광원 하우징(131)과, 상기 도광판(140) 상에 배치되어 광을 집광 및 확산시키는 광학 시트들(160)과, 상기 도광판(140)의 배면에 배치되어 도광판(154)의 배면 방향으로 출사되는 광을 액정표시패널(110)로 반사시키는 반사 시트(150)를 포함한다.
백라이트 유닛(120)은 상기 광원(130), 광원 하우징(131), 도광판(140), 광학 시트들(160) 및 반사 시트(150)를 하나의 모듈화시키는 사각 테 형상의 서포트메인(170)을 더 포함한다.
광원(130)은 광을 발광한다. 도 1에서는 광원(130)으로서 램프를 도시하였지만, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 램프뿐만 아니라 다른 종류의 광원을 사용할 수도 있다.
광원(130)은 인버터(미도시)와 전기적으로 연결되어 구동 전압을 인가받는다. 인버터는 외부 전압을 일정 레벨로 변환하여 광원(130)에 공급함으로써 광원(130)을 구동시킨다.
광원 하우징(131)은 상기 광원(130)을 보호한다. 상기 광원 하우징(131)의 내부에는 광반사 물질이 도포되어 광원(130)으로부터 출사된 광의 손실을 최소화할 수 있다.
광원(130)으로부터 출사된 광은 도광판(140)으로 입사된다. 상기 도광판(140)은 일반적으로 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA : polymethyl methacrylate) 소재로 이루어진다. 이외에 다른 소재를 사용할 수도 있다. 도광판(140)으로 입사된 광은 균일하게 확산되어 광학 시트들(160) 방향으로 출사된다. 도광판(140)으로 입사된 광 중에 일부는 도광판(140) 하부의 반사 시트(150) 방향으로 출사된다. 상기 반사 시트(150)는 도광판(140)으로부터 출사한 광을 반사시켜 광 손실을 최소화하는 역할을 한다.
도광판(140) 상에 배치된 광학 시트들(160)은 도광판(140)으로부터 출사된 광을 집광시키는 집광 시트(161)와, 집광된 광을 확산시키는 확산 시트(169)를 포함하여 구성된다.
집광 시트(161)는 굴절률이 서로 다른 제 1 및 제 2 층(162, 163)으로 이루어진다. 즉, 굴절률이 다른 매질이 일체로 이루어짐을 알 수 있다.
제 1 및 제 2 층(162, 163)은 1.3 내지 2.0의 굴절률을 가진다. 여기서, 상기 제 1 층(162)은 1.3 내지 1.9의 굴절률을 가지고, 제 2 층(163)은 1.4 내지 2.0의 굴절률을 가질 수 있다.
제 1 층(162)은 제 2 층(163) 보다 굴절률이 작아야 한다. 보다 상세히 설명하면, 광의 입사면을 기준으로 입사면과 인접한 제 1 층(162)의 굴절률이 상기 입사면과 대응되는 제 2 층(163)보다 낮은 굴절률을 가진다.
제 1 층(162) 상에는 산과 골을 갖는 다수의 제 1 프리즘 패턴(164)이 위치한다.
제 2 층(163)에는 상기 제 1 프리즘 패턴(164)과 대응되는 면 상에 제 1 프리즘 패턴(164)과 대면되도록 다수의 제 2 프리즘 패턴(165)이 위치한다.
이와 같은 구조의 액정표시장치는 도광판(140)으로부터 출사된 광이 공기층에서 제 1 층(162)으로 입사되고, 제 1 층(162)에서 제 2 층(163)으로 입사된다.
공기층은 1의 굴절률을 가지므로, 상기 광은 공기층으로부터 제 1 및 제 2 층(162, 163)으로 점점 높은 굴절률을 갖는 층으로 진행함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 집광 시트(161)는 광의 진행 방향을 따라 굴절률이 커지는 제 1 및 제 2 층(162, 163)으로 이루어져 광을 집광시킬 수 있다. 또한, 굴절률이 다른 제 1 및 제 2 층(162, 163) 사이에 산과 골을 갖는 제 1 및 제 2 프리즘 패턴(164, 165)이 위치하여 광의 경로를 변경함으로써, 집광을 극대화할 수 있다.
본 발명의 집광 시트(161)는 종래의 프리즘 시트 또는 역프리즘 시트와 대비하여 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 집광 시트(161)는 종래의 프리즘 시트 또는 역프리즘 시트와 대비하여 광 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 프리즘 산의 갈림에 의한 불량을 근본적으로 개선할 수 있다.
도 4는 도 3의 집광 시트에 입사하는 광의 입사각에 따른 광의 진행을 도시한 도면이고, 도 5는 도 1의 집광 시트를 투과한 광의 분포도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 집광 시트(161)는 서로 다른 굴절률을 갖는 제 1 및 제 2 층(162, 163)으로 이루어진 다.
예를 들어 상세히 설명하면, 상기 제 1 층(162)은 1.5의 굴절률을 가지는 아크릴 레진(acryl resin)으로 이루어진다.
제 2 층(163)은 1.63의 굴절률을 가지는 아크릴 레진으로 이루어진다.
도광판(140)으로부터 출사된 광은 1의 굴절률을 가진 공기층을 지나서 1.5의 굴절률을 갖는 제 1 층(162)으로 입사되고, 제 1 층(162)으로부터 1.63의 굴절률을 가진 제 2 층(163)으로 입사된다. 즉, 광은 진행방향을 따라 점차 큰 굴절률을 가진 매질을 지나게 됨을 알 수 있다.
제 2 층(163)과 대응되는 제 1 층(162)의 전면에는 다수의 산과 골을 갖는 제 1 프리즘 패턴(164)이 위치하고, 상기 제 1 프리즘 팬턴(164)과 대응되는 제 2 층(163)의 배면에는 상기 제 1 프리즘 패턴(164)과 대면되도록 제 2 프리즘 패턴(165)이 위치함을 알 수 있다.
도광판(140)으로부터 출사된 광은 공기층으로부터 제 1 층(162)으로 입사하는 일정한 입사각(θ)을 가진다.
제 1 및 제 2 프리즘 패턴(164, 165)의 제 1 및 제 2 경사각(α, β)은 상기 입사각(θ)에 따라 변경되어 방사각(τ)을 조절할 수 있다.
따라서, 제 1 및 제 2 프리즘 패턴(164, 165)의 제 1 및 제 2 경사각(α, β)은 입사각(θ)에 따라 얼마든지 변경될 수 있다.
이하, 집광 시트(161)의 동작을 예를 들어 상술하겠다.
이와 같은 구조의 집광 시트(161)는 아래 수학식에 나타낸 스넬의 법칙에 의 해 경사지게 입사된 광을 집광시킬 수 있다.
Figure 112007068043024-PAT00001
위의 수학식에서 n1은 제 1 층(162)의 굴절률이고, n2는 제 2 층(163)의 굴절률이다.
스넬에 법칙에 의하여 광은 굴절률이 작은 매질에서 큰 매질로 진행할 때 분산이 작아져 집광함을 알 수 있다.
도 5를 참조하여 본 발명의 집광 시트(161)로부터 출사된 광의 분포는 피크수치가 6000nit로써, 종래의 프리픔 시트 또는 역프리즘 시트의 피크수치 5000nit 보다 약 1000nit 정도 향상됨을 알 수 있다.
도 6은 도 4의 집광 시트를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 4의 집광 시트의 제1 및 제2 레이어의 굴절률 차이와 패턴의 경사각에 따른 광의 진행을 나타낸 도면이다.
도 6 및 표1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 집광 시트를 상세히 설명하도록 한다. 여기서, 표1은 본 발명의 제 1 및 제 2 층(162, 163)간의 굴절률 차이(△n)와, 제 1 층(162)의 하면을 기준으로 제 1 및 제 2 층(162, 163)의 경계면이 이루는 제 1 및 제 2 경사각(α, β)에 따른 최적의 광학 설계를 나타낸 것이다.
제1층(굴절률) 제2층(굴절률) △n α β 수직휘도
1.48 1.61 0.13 69도 67도 4693nit
1.47 1.61 0.14 69도 65도 5380nit
1.46 1.61 0.15 69도 69도 5567nit
1.46 1.61 0.16 68도 68도 6110nit
1.44 1.61 0.17 68도 68도 6499nit
표1의 제 1 및 제 2 층(162, 163)의 굴절률 차이와, 제 1 및 제 2 경사각(α, β)은 도광판으로부터 출사되는 광이 72도의 경우를 기준으로 설계된다. 여기서, 상기 72도의 각은 도광판으로부터 출사되는 대부분의 광 출사각이 도광판의 상면을 기준으로 72도의 각을 가지는 것을 의미한다.
본 발명의 집광 시트는 도광판과 인접한 제 1 층(162)의 굴절률보다 제 1 층(162) 상에 위치한 제 2 층(163)의 굴절률이 더 크고, 광을 적어도 3회 이상 굴절시켜 액정표시패널 방향으로 집광시킨다. 보다 상세히 설명하면, 도광판으로부터 출사되는 광은 제 1 층(162)으로 입사될 때 1회 굴절되고, 제 1 층(162)에 입사된 광이 제 2 층(163) 진행하면서 제 1 및 제 2 층(162, 163)의 경계면에서 1회 굴절되고, 제 2 층(163)에 입사된 광이 제 1 층(162)과의 경계면에서 1회 굴절되어 제 2 층(163)의 상면 방향으로 진행한다.
표1에 나타낸 제 1 및 제 2 층(162, 163)의 굴절률과, 제 1 및 제 2 경사각(α, β)은 집광 시트의 집광 효율을 최적화시키는 실시예로써, 제 1 및 제 2 층(162, 163)의 굴절률이 변경될 수 있고, 이에 따라, 제 1 및 제 2 경사각(α, β)도 변경될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 집광 시트는 1.48의 굴절률을 가지는 제 1 층(162)과, 1.61의 굴절률을 가지는 제 2 층(162)과, 69도의 제 1 경사각 및 67도의 제 2 경사각을 가지는 경우에 관해 상세히 설명하도록 한다.
도광판(140)의 상면을 기준으로 72도의 피크를 가지는 광(화살표)은 제 1 층(162)에 입사된다. 스넬(snell) 법칙에 의해 제 1 층(162)에 입사되는 광(화살표)은 제 1 층(162)의 하면으로부터 수직한 점선을 기준으로 40도 경사지게 굴절된다.
상기 제 1 층(162)에 입사된 광(화살표)은 제 2 층(163)으로 진행한다. 제 2 층(163)에 입사되는 광(화살표)은 제 1 층(162)과 제 2 층(163)의 경계면 즉, 67도의 경사진 면으로부터 수직한 점선을 기준으로 24도 경사지게 굴절된다.
상기 제 2 층(163)에 입사된 광(화살표)은 제 1 층(162)과의 경계면 즉, 69도의 경사진 면으로부터 굴절되어 제 2 층(163)의 상부방향으로 진행한다. 따라서, 본 발명의 집광 시트는 제 2 층(163)의 상면을 기준으로 수직한 방향으로 광을 집광시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 집광 시트를 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 집광 시트(261)는 서로 다른 굴절률을 가진 제 1 및 제 2 층(262, 263)으로 이루어진다.
집광 시트(261)는 광을 집광시키기 위해 제 1 층(262)보다 제 2 층(263)의 굴절률이 더 커야 한다.
제 1 및 제 2 층(262, 263)의 서로 대면되는 면에는 굴절 패턴(266)이 위치한다.
굴절 패턴(266)은 산과 골을 가진 구조로서 제 1 및 제 2 층(262, 263)의 경계면의 전체에 걸쳐 연장되고, 일정한 간격을 두고 연속하여 배치된다.
굴절 패턴(266)은 꼭지부(산)를 기준으로 경사진 형상의 일측면(266a)과, 라운드 형상의 타측면(266b)으로 이루어진다.
제 1 층(262)으로부터 입사된 광은 굴절 패턴(266) 및 제 2 층(263)을 진행하면서 경로가 변경되어 집광될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 집광 시트를 도시한 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 집광 시트(361)는 서로 다른 굴절률을 가진 제 1 및 제 2 층(362, 363)으로 이루어진다.
집광 시트(361)는 광을 집광시키기 위해 제 1 층(362) 보다 제 2 층(363)의 굴절률이 더 커야 한다.
제 1 및 제 2 층(362, 363)의 서로 대면되는 면에는 굴절 패턴(366)이 위치한다.
굴절 패턴(366)은 산과 골을 가진 구조로서 제 1 및 제 2 층(362, 363)의 경계면의 전체에 걸쳐 연장되고, 일정한 간격을 두고 연속하여 배치된다.
굴절 패턴(366)은 꼭지부를 기준으로 적어도 두개 이상의 경사진 면으로 이루어진 일측면(366a)과, 라운드 형상으로 이루어지는 타측면(366b)을 포함한다.
굴절 패턴(366)은 제 2 층(363) 상으로 출사하는 광의 집광효율을 극대화하는 역할을 한다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 집광 시트를 도시한 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 집광 시트(461)는 서로 다른 굴절률을 가진 제 1 및 제 2 층(462, 463)으로 이루어진다.
집광 시트(461)는 광을 집광시키기 위해 제 1 층(462)보다 제 2 층(463)의 굴절률이 더 커야 한다.
제 1 및 제 2 층(462, 463)의 서로 대면되는 면에는 굴절 패턴(466)이 위치한다.
굴절 패턴(466)은 산과 골을 가진 구조로서 제 1 및 제 2 층(462, 463)의 경계면의 전체에 걸쳐 연장되고, 일정한 간격을 두고 연속하여 배치된다.
굴절 패턴(466)은 꼭지부를 기준으로 적어도 두개 이상의 경사진 면으로 이루어진 일측면(466a)과, 적어도 두개 이상의 경사진 면으로 이루어진 타측면(466b)을 포함한다.
상기 일측면(466a) 및 타측면(466b)은 서로 다른 경사진 각을 갖는 면들로 이루어짐을 알 수 있다.
도면에서 굴절 패턴(466)은 일측면(466a) 및 타측면(466b)이 서로 비대칭 구조로 이루져 있지만, 이에 한정하지 않고, 서로 대칭되는 구조로 이루어질 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광학 시트를 도시한 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광학 시트(561)는 서로 다른 굴절률을 가진 제 1, 제 2 및 제 3 층(562, 563, 564)과, 확산을 위한 확산층(565)을 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 내지 제 3 층(562, 563, 564)은 광을 집광시키기 위해 점차 큰 굴절률을 가진 매질로 이루어져야 한다.
제 2 및 제 3 층(563, 564)의 서로 대면되는 면에는 굴절 패턴(566)이 위치한다.
본 발명의 제 5 실시예에서는 제 2 및 제 3 층(563, 564)의 경계면에 굴절 패턴(566)이 위치하는 것으로 한정하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 제 1 및 제 2 층(562, 563)의 경계면에 굴절 패턴(566)이 위치할 수도 있다.
제 3 층(564) 상에 위치한 확산층(565)은 일예로 내부에 비드들(beeds, 565a)이 형성될 수 있다.
비드들(565a)은 제 3 층(564)으로부터 입사된 광을 확산 및 집광시키는 역할을 한다.
본 발명의 5 실시예에 따른 광학 시트(561)는 광을 집광시키는 제 1 내지 제 3 층(562, 563, 564)과, 광을 확산시키는 확산층(565)이 일체로 이루어진 구조로써, 일반적인 백라이트 유닛의 구성요소로서 구비되는 복수의 광학 시트들을 하나의 시트로 대체하여 조립성을 향상시킴과 동시에 광 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 5개의 실시예를 이용하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 액정표시장치의 사이즈 및 백라이트 유닛의 타입(edge type, direct type)이 변경되더라도 광학 시트를 사용하는 어떠한 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 적용될 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래의 프리즘 시트 및 역프리즘 시트와 대비하여 광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래의 프리즘 시트 또는 역프리즘 시트에서 발생할 수 있는 프리즘 산의 갈림에 의한 불량을 근본적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 굴절률이 서로 상이한 두개 이상의 레이어와, 확산을 위한 확산층이 일체로 이루어지는 구조로써, 일반적인 백라이트 유닛의 구성요소로 구비되는 복수의 광학 시트들을 하나의 시트로 대체하여 조립성을 향상시킴과 동시에 광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (23)

  1. 공기층보다 큰 굴절률로 이루어지는 제 1 레이어;
    상기 제 1 레이어와 상이한 굴절률을 가질 뿐만 아니라 상기 제 1 레이어 보다 큰 굴절률을 가지는 제 2 레이어; 및
    상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어의 경계면에 위치하여 광의 경로를 변경시키는 굴절 패턴을 구비하고,
    적어도 3회 이상 굴절되어 출사면으로부터 수직한 방향으로 광을 집광시키는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 레이어에 입사된 광은 상기 제 2 및 제 1 레이어의 경계면에서 상기 출사면으로부터 수직한 방향으로 집광되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어는 1.3 내지 2.0의 굴절률의 매질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 산과 골을 갖는 다수의 프리즘 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 서로 대칭되도록 경사진 양측면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 경사진 형상의 일측면과, 라운드 형상의 타측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 적어도 두개 이상의 경사면으로 이루어진 일측면과, 라운드 형상의 타측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 적어도 두개 이상의 경사면으로 이루어진 일측면과, 적어도 두개 이상의 경사면으로 이루어진 타측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레이어 상에는 굴절률이 상이한 제 3 레이어 및 확산을 위한 확산층 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 광학 시트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 레이어 하부면에는 굴절률이 상이한 제 3 레이어 및 확산을 위한 확산층 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  11. 제 9 항 및 제 10 항에 있어서,
    상기 확산층은 다수의 비드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  12. 광을 발광하는 광원; 및
    상기 광원으로부터 조사된 광을 집광 및 확산시키는 광학 시트;를 포함하고,
    상기 광학 시트는 공기층보다 큰 굴절률을 가진 제 1 레이어와 상기 제 1 레이어와 상이한 굴절률을 가질 뿐만 아니라 상기 제 1 레이어 보다 큰 굴절률을 가지는 제 2 레이어와 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어의 경계면에 위치하여 광의 경로를 변경시키는 굴절 패턴을 구비하고, 적어도 3회 이상 굴절되어 출사면으로부터 수직한 방향으로 광을 집광시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 레이어에 입사된 광은 상기 제 2 및 제 1 레이어의 경계면에서 상기 출사면으로부터 수직한 방향으로 집광되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어는 1.3 내지 2.0의 굴절률의 매질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 산과 골을 갖는 다수의 프리즘 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 서로 대칭되도록 경사진 양측면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 경사진 형상의 일측면과, 라운드 형상의 타측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 적어도 두개 이상의 경사면으로 이루어진 일측면과, 라운드 형상의 타측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 굴절 패턴은 상기 산의 정점을 기준으로 적어도 두개 이상의 경사면으로 이루어진 일측면과, 적어도 두개 이상의 경사면으로 이루어진 타측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 레이어 상에는 굴절률이 상이한 제 3 레이어 및 확산을 위한 확산층 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 백라이트 유닛.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 레이어 하부면에는 굴절률이 상이한 제 3 레이어 및 확산을 위한 확산층 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  22. 제 20 항 및 제 21 항에 있어서,
    상기 확산층은 다수의 비드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  23. 광을 발광하는 광원;
    상기 광원으로부터 입사된 광을 적어도 3회 이상 굴절시켜 집광시키는 광학 시트; 및
    상기 광학 시트로부터 입사된 광을 이용하여 소정의 영상을 디스플레이하는 액정표시패널을 포함하고,
    상기 광학 시트는 공기층보다 큰 굴절률을 가진 제 1 레이어와 상기 제 1 레이어와 상이한 굴절률을 가질 뿐만 아니라 상기 제 1 레이어 보다 큰 굴절률을 가지는 제 2 레이어와 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어의 경계면에 위치하여 광의 경로를 변경시키는 굴절 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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