KR20080108862A - 액정표시장치 백라이트 유닛용 확산필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 백라이트 유닛용 확산필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야각 특성을 향상시키기 위한 액정표시장치 백라이트 유닛용 확산필름에 관한 것이다.
본 발명은 디스플레이 장치용 확산필름에 있어서, 상기 확산필름의 일면에 기울기가 서로 다른 제1면과 제2면이 만나서 형성되는 다수의 프리즘이 형성되어 있고, 상기 프리즘의 높이가 중심에서 가장자리로 갈수록 증가하는 확산필름을 제공한다.
확산필름, 프리즘, 시야각

Description

액정표시장치 백라이트 유닛용 확산필름{DIFFUSER FILM FOR BACK LIGHT UNIT OF TFT-LCD}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 확산필름을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산필름을 포함하는 액정표시장치 백라이트 유닛의 효과를 향상시키기 위한 도광판 구조를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산필름을 구비하는 액정표시장치 백라이트 유닛을 나타낸 사시도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 확산필름의 단면도,
도 4b 및 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산필름의 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확산필름의 시야각 특성을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 렌티큘러렌즈의 곡률반경의 변화를 나타낸 도면,
도 7은 렌티큘러렌즈의 곡률반경의 변화에 따른 수평시야각과 휘도비를 나타낸 그래프.
도 8a는 일반적인 화면표시장치의 특성 평가를 위해 TCO'03규격에서 정의한 측정 위치를 나타낸 도면,
도 8b 및 도 8c는 휘도균일도-시야각의존성에 대한 TCO'03규격을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30 : 도광판
310 : 렌티큘러렌즈부
312 : 렌티큘러렌즈
320 : 스트라이프 패턴
322 : 스트라이프 프리즘
40 : 확산필름
403 : 확산층
404 : 프리즘부
410 : 프리즘
본 발명은 액정표시장치 백라이트 유닛용 확산필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야각 특성을 향상시키기 위한 액정표시장치 백라이트 유닛용 확산필름에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid crystal display device)는 액체와 고체 중간상태의 물질인 액정이 전극으로 형성된 두 장의 유리기판 사이에 주입되어 전계를 가하여 숫자나 영상을 표시하는 기기를 말한다.
이러한 액정표시장치는 자체발광소자가 아니므로 빛을 발생시키는 광원(light source)으로서 백라이트 유닛(back light unit)을 구비하여야 하며, 이러한 백라이트 유닛에서 발생한 빛을 액정이 일정하게 배열되어 있는 패널부에서 빛의 투과량을 조절하면서 영상 등을 표시하게 된다.
액정표시장치는 액정의 배열 형태에 따라 TN(twisted nematic)과 IPS(in plane switching), VA(vertical align) 등의 타입으로 나눌 수 있는데, 이중 전자는 시야각이 후자에 비해 좋지 않은 반면 빛의 투과도는 우수하여 주로 정면 시인성을 필요로 하는 곳에 적합하며, 후자는 시야각은 전자에 비해 우수하나 빛의 투과도가 낮아 전체적으로 휘도가 떨어진다는 문제가 존재한다.
이와 같이 작업자가 필요로 하는 환경, 액정의 배열 방법에 따른 패널의 종류, 기타 다른 외적인 요인에 따라 액정표시장치는 특정 각도에서 보는 휘도를 좋게 해주거나 또는 특정 위치의 휘도를 보강해 줄 필요가 있는 경우가 있다.
종래에는 일반적으로 휘도 내지는 시야각의 향상을 위해 BEF (brightness enhancement film)과 DBEF (dual brightness enhancement film) 또는 DRPF (diffusive reflective polarization film)를 사용하여 휘도를 보강해주거나 시야각을 개선해 주었는데, 이러한 필름의 사용은 백라이트 유닛의 전체 두께를 증가시키고, 제조단가를 상승시켜 제품경쟁력을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다.
따라서, 이러한 필름부재를 사용하지 않고 액정표시장치에 있어서 휘도나 시야각을 보강해주기 위한 기술의 개발이 필요하다.
최근에 요구되고 있는 TCO'03 규격의 휘도균일도-시야각의존성 항목은 일반적인 화면표시장치의 수평 및 수직 시야에 대한 균일도를 특정 범위 이내로 관리하도록 규정하고 있다.
도 8a는 일반적인 화면표시장치의 특성 평가를 위해 TCO'03규격에서 정의한 측정 위치를 나타내고, 도 8b 및 8c는 휘도균일도-시야각의존성에 대한 TCO'03규격을 나타낸다.
TCO'03 규격에서는 수평 및 수직 시야에 대한 휘도균일도를 각각 LH 및 LV로 정의하고 그 값이 1.7이하로 유지되도록 규정하고 있다. 상대적으로 디스플레이의 시야각에 제약이 큰 TN모드 액정표시장치 개발에 있어서 TCO'03규격은 커다란 걸림돌로 작용하고 있으며 액정표시장치용 백라이트 유닛에서 특정위치 및 각도의 시야각을 조절할 수 있는 부품이나 기술에 대한 개발이 필요한 실정이었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 도광판 자체에서 빛을 집광하여 BEF(brightness enhancement film)을 사용하지 않고도 높은 휘도를 제공하는 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판과, 투과도는 우수하나 시야각이 좁은 TN panel에서 TCO'03 규정의 시야각 특성을 만족하기 위해 빛의 경로를 조절하는 패턴을 가진 액정표시장치 백라이트 유닛용 확산필름을 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 디스플레이 장치용 확산필름에 있어서, 상기 확산필름의 일면에 기울기가 서로 다른 제1면과 제2면이 만나서 형성되는 다수의 프리즘이 형성되어 있고, 상기 프리즘의 높이가 중심에서 가장자리로 갈수록 증가하는 확산필름을 제공한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 확산필름을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 확산필름(40)은 빛이 입사되는 배면(背面)과 빛을 출사시키는 전면(前面)을 포함하는 몸체부(400)와, 상기 몸체부(400)의 전면에 형성되는 확산층(403)과, 상기 몸체부(400)의 배면에 형성되며, 확산필름의 중심(CL)을 향하는 제1면(411)과, 확산필름의 가장자리를 향하는 제2면(412)을 구비하는 프리즘(410)이 확산필름의 중심에서 가장자리로 갈수록 크기가 증가하도록 형성되고, 전체적으로 프리즘이 확산필름의 중심에 대하여 대칭을 이루도록 배치되어 이루어지는 프리즘부(405)를 포함한다.
상기 프리즘(410)은 중앙에서 가장자리로 갈수록 크기가 증가하는 것으로 도시되어 있으나, 반대로 프리즘(410)이 중앙에서 가장자리로 갈수록 크기가 감소하도록 형성할 수도있다. 상기 프리즘의 높이 증가율 또는 감소율은 0.001% 내지 1.0% 범위인 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산필름을 포함하는 액정표시장치 백라이트 유닛의 효과를 향상시키기 위한 도광판 구조를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(30)은 전면에 복수개의 렌티큘러렌즈(312)로 형성되는 렌티큘러렌즈부(310)를 구비하며, 배면에 복수개의 스트라이프 프리즘(322)이 스트라이프 패턴(320)을 형성하도록 배치되어 있다.
상기 도광판(30)의 전면에 형성되는 렌티큘러렌즈(312)와 상기 도광판(30)의 배면에 형성되는 스트라이프 프리즘(322)은 서로 수직하도록 배치된다.
상기 스트라이프 패턴(320)을 이루는 스트라이프 프리즘(322)은 도광판(30)의 측면을 통해 입사된 빛을 도광판(30) 전면으로 출사시키며, 전면에 휘도 균일도를 확보하는 역할을 수행한다.
상기 렌티큘러렌즈부(310)는 빛의 진행방향을 광원의 빛이 입사되는 도광판(30) 측면에 수직방향으로 모아주는 동시에, 도광판(30) 배면의 스트라이프 프리 즘(322)에 의해 도광판(30) 전면으로 출사되는 빛을 모아주어 휘도를 상향시키는 역할을 한다. 그리고, 상기 렌티큘러렌즈부(310)는 배면의 스트라이프 패턴(320)이 액정표시장치 백라이트 유닛 전면에서 보이지 않도록 패턴을 은폐하는 기능도 수행한다.
상기 도광판(30)의 전면에 형성는 렌티큘러렌즈(312)의 곡률반경은 상기 렌티큘러렌즈 피치의 0.5배~2배 범위인 것이 바람직하고, 상기 배면에 형성된 스트라이프 프리즘(322)은 단면이 삼각형 형상이고, 꼭지각이 75~100도 범위인 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산필름을 구비하는 액정표시장치 백라이트 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 확산필름의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛은 도광판(30)의 측면에 광원(306)이 배치되고, 상기 도광판(30)의 위에 확산필름(40)이 적층된다. 광원(306)에서 발산된 빛이 도광판(30)과 확산필름(40)을 통과하며 균일한 면광으로 전환된다.
상기 도광판(30)은 전면에 복수개의 렌티큘러렌즈(312)로 형성되는 렌티큘러렌즈부(310)를 구비하고, 배면에 복수개의 스트라이프 프리즘(322)으로 형성되는 스트라이프 패턴(320)을 구비한다. 상기 스트라이프 패턴(320)은 광원에서 멀어질 수록 그 폭이 증가하는 형태를 가진다.
상기 확산필름(40)은 전면에는 빛의 균일도를 향상시키기 위한 확산층을 구 비하며, 배면에는 좌우시야각 향상을 위한 프리즘부(405)를 구비한다.
상기 프리즘부(405)는 확산필름(40)의 중심선(CL)에 대하여 좌우 대칭형상으로 배치된다. 여기서 중심선(CL)은 도시된 바와 같이 광원의 중심을 연결하며 빛의 진행방향과 평행인 선을 의미한다.
상기 확산층(403)은 요철면으로 확산필름(40)의 전면에 형성되어 외관상 백색의 밝은 빛이 액정표시장치 백라이트 유닛 전면에 고르게 분포시키는 역할을 수행한다.
상기 프리즘부(405)는 빛을 굴절시켜 좌우 시야각을 향상시키는 역할을 수행한다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 확산필름(40)의 배면(401)에 구비되는 프리즘(410)은 시야각을 조절하는 역할을 수행하게 된다.
상기 프리즘(410)은 액정표시장치 백라이트 유닛의 광시야각 특성이 TCO'03 규격에 만족하도록 빛의 진행방향을 굴절시키는 역할을 수행한다. 보다 상세하게 설명하면, 도면의 좌측의 프리즘부(405-L)의 빛이 우측방향으로 향하도록 굴절시키고, 도면의 우측의 프리즘부(405-R)의 빛이 좌측방향으로 향하도록 굴절시킴으로써 빛이 전체적으로 확산필름(40)의 중심을 향하도록 굴절시키는 것이다.
프리즘(410)의 제1면(411)은 확산필름(40)의 배면(401)과 45~90도 범위의 각도(θ1)를 가지고, 프리즘(410)의 제2면(412)은 확산필름(40)의 배면(401)과 5~45도 범위의 각도(θ2)를 가진다.
이러한 각도의 차이로 인하여 프리즘(410)은 제1면(411)이 제2면(412) 보다 넓은 면적을 가지는 비대칭 형상을 가진다.
상기 프리즘(410)은 확산필름(40)의 중심에서 가장자리로 갈 수록 큰 크기를 가지도록 배치되며, 확산필름(40)의 중심선(CL)에 대하여 좌우 대칭되는 형태가 되도록 배치된다. 그리고, 상기 프리즘(410)의 길이방향은 광원의 길이방향과 수직방향(빛의 진행방향과 평행)으로 배치된다.
상기 프리즘(410)은 동일한 피치(P1)를 가지고 배치되는 데, 각각의 프리즘의 크기가 모두 다르므로 여기서 피치(P1)는 도시된 바와 같이 프리즘(410)의 능선과 능선사이의 간격을 의미한다. 상기 프리즘(410)의 피치(P1)는 10~200㎛ 범위인 것이 바람직하다. 피치(P1)가 너무 작은 경우 가공이 어렵고, 피치(P1)가 너무 큰 경우 모아레 현상이 발생할 우려가 있다.
도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 확산필름의 다른 실시예들을 나타낸 것이다.
도 4a의 실시예의 경우에는 균일한 피치를 가지고 배치되는 것을 특징으로 하고 있는 반면에, 도 4b의 실시예는 프리즘들이 서로 연속되도록 배치되는 것을 특징으로 하며, 도 4c의 실시예는 프리즘들이 균일한 간격(d)으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
도 4b나 도 4c와 같이 프리즘이 배치되는 경우에도, 전체적으로 좌우 대칭형상을 이루도록 배치되는 점이나, 가장자리로 갈수록 프리즘의 크기가 커지는 점, 그리고 제1면과, 제2면의 각도의 범위는 동일하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확산필름의 시야각 특성을 나타낸 그래프이 다.
도시된 시야각 특성은 도 4a의 확산필름으로 실험한 결과를 나타내는 것으로, 좌측의 확산필름(405-L)은 좌측 10도 부근에서 최대의 휘도비가 나타나고, 우측의 확산필름(405-R)은 우측 10도 부근에서 최대의 휘도비가 나타난다.
이는 사용자가 액정표시장치의 정면에 위치하고 있을 때, 사용자의 시야 중심을 향해서 최대의 휘도가 나타나는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도광판에서 렌티큘러렌즈의 곡률반경의 변화를 나타낸 도면이고, 도 7은 렌티큘러렌즈의 곡률반경의 변화에 따른 수평시야각과 휘도비를 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 렌티큘러렌즈의 피치(P2)를 고정하고, 곡률반경을 0.5*P2, 0.6*P2, 1*P2, 2*P2로 변화시키면서 휘도 및 시야각 특성을 살펴보았다.
도 7에 도시된 바와 같이, 곡률반경이 증가함에 따라서 시야각이 좁아지고 중앙휘도가 상승하다가 곡률반경이 1*P2인 경우를 정점으로 다시 시야각이 넓어지고 중앙휘도가 감소하는 것을 볼 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판 및 확산필름에 의하면 TN panel을 사용하는 액정표시장치에 있어서 도광판 및 도광판 상부에 확산필름 1매 구조만으로 높은 휘도와 균일도 및 TCO'03의 규격에 맞는 광 시야각 특성을 만족시킬 수 있는 효과를 가져온다.

Claims (17)

  1. 디스플레이 장치용 확산필름에 있어서,
    상기 확산필름의 일면에 기울기가 서로 다른 제1면과 제2면이 만나서 형성되는 다수의 프리즘이 형성되어 있고, 상기 프리즘의 높이가 중심에서 가장자리로 갈수록 증가하는 확산필름.
  2. 디스플레이 장치용 확산필름에 있어서,
    상기 확산필름의 일면에 기울기가 서로 다른 제1면과 제2면이 만나서 형성되는 다수의 프리즘이 형성되어 있고, 상기 프리즘의 높이가 중심에서 가장자리로 갈수록 감소하는 확산필름.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 프리즘의 높이 증가율 또는 감소율은 0.001% 내지 1.0% 범위인 것을 특징으로 하는 확산필름.
  4. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 프리즘의 제1면은 상기 확산필름의 수평면과 45 내지 90도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 확산필름.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리즘의 제2면은 상기 확산필름의 수평면과 5 내지 45도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 확산필름.
  6. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 프리즘의 높이:피치 비율은 1:0.5 내지 1:12인 것을 특징으로 하는 확산필름.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리즘은 이격공간 없이 서로 연속되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 확산필름.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리즘은 일정한 이격공간을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 확산필름.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리즘의 길이방향과 광원에서 나온 빛이 진행하는 방향이 이루는 각도가 30도 이내인 것을 특징으로 하는 확산필름.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프리즘의 길이방향은 광원에서 나온 빛이 진행하는 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 확산필름.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 확산필름의 표면에 미세 요철면이 형성된 것을 특징으로 하는 확산필름.
  12. 제 1항 또는 제 2 항의 확산필름과,
    전면에 복수개의 렌티큘러렌즈로 형성되는 렌티큘러렌즈부를 구비하고, 배면에 빛이 입사되는 측면으로부터 멀어질수록 폭이 넓어지는 스트라이프 패턴을 형성하는 스트라이프 프리즘을 구비하는 도광판을 포함하는 액정표시장치 백라이트 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 도광판의 전면에 형성는 렌티큘러렌즈의 곡률반경은 상기 렌티큘러렌즈 피치의 0.5배~2배 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 백라이트 유닛.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 도광판의 배면에 형성된 스트라이프 프리즘은 단면이 삼각형 형상이고, 꼭지각이 75~100도 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 백라이트 유닛.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 도광판의 전면에 형성되는 렌티큘러렌즈의 길이방향과 상기 도광판의 배면에 형성되는 스트라이프 패턴 내의 스트라이프 프리즘의 길이방향이 서로 수직하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 백라이트 유닛.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 스트라이프 패턴 내의 스트라이프 프리즘의 길이방향이 광원에서 나온 빛의 진행방향과 수직인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 백라이트 유닛.
  17. 제 12 항의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시 장치
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