KR20090031055A - 마이크로 렌즈 배열시트 및 이를 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 렌즈가 배열된 광학시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 휘선 제거를 위하여 65% 이상의 haze를 갖는 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트를 제공하여, 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않음으로써, 백라이트 유닛의 제조단가의 절감과 슬림화를 구현할 수 있는 마이크로렌즈 배열 시트에 관한 것이다.

특히 이를 위하여 본 발명은 마이크로 렌즈는 haze 가 65~95%를 갖도록 함이 바람직하며, 특히 다수의 마이크로 렌즈 각각은, 렌즈의 높이(H)와 곡률반경(R)의 높이의 비(H/R)가 0.6~1.0, 마이크로 렌즈 각각의 렌즈간의 간격(D)이 1~5㎛으로 형성됨이 바람직하다.

마이크로렌즈, 광학시트, Haze

Description

마이크로 렌즈 배열시트 및 이를 구비한 백라이트 유닛{OPTICAL SHEET AND BACK LIGHT UNIT USING OPTICAL SHEET WITH MICROLENS ARRAY}

본 발명은 마이크로 렌즈가 배열된 광학시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 휘선 제거를 위하여 65% 이상의 haze를 갖는 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트를 제공하여, 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않음으로써, 백라이트 유닛의 제조단가의 절감과 슬림화를 구현할 수 있는 마이크로렌즈 배열 시트에 관한 것이다.

액정표시장치인 LCD는 비발광형 전자 디스플레이 소자로서 동화상의 선명하고 자연스러운 천연색상을 양질로 구현해 내기 위해 별도의 광원, 즉 백라이트(Backlight)를 구비하여야 한다. 액정 모듈의 후면에서 빛을 조사하는 일체의 복합체를 Backlight Unit(BLU)라고 하며, 이는 조사방식에 따라 직하형(Direct Type) BLU와 에지형(Edge Type) BLU의 두 가지 형태로 분류되며, 중소형 LCD 백라이트 유니트에서는 측광형 램프를 사용한 에지형(edge type)이 적용되고 있다.

종래의 LCD 백라이트유닛은 광원과 광원에서 출사된 빛을 유도하는 도광판, 그리고 다수의 확산판, BEF(Brightness enhancement film)을 포함하여 구성된다. 이외에도 반사판과 몰드프레임, 보호시트 등이 더 구비된다. 이러한 다수의 광학시트는 에지(edge)방식 또는 직하(direct)방식에 의해 발생된 광의 특성이 화상의 품질을 좌우하는 점을 고려하여, 출사된 광이 균일하고 고휘도의 특성을 가지도록 하는 부품이다. 이를 위해 확산필름(마이크로 렌즈 에레이 필름), BEF 등의 광학 시트가 조합되게 되나, 값이 비싸다는 단점이 있어 일반적으로는 상기 확산판 2매를 이용한다.

그러나 종래의 LCD에 사용되는 광학시트의 경우, 광학시트를 구성하는 마이크로 렌즈의 배열을 구현함에 있어서, 구면이 형성된 수평방향에 대해서만 평행광을 집속시킬 수 있었으며, 따라서 수평방향의 개구 수에 해당하는 시야각만을 갖게 되어 수직방향의 시야각의 확보는 빛의 산란현상에 의한 광확산층에 의존하게 되는바, 수직방향의 시야각 확보가 어려우며, 또한 광확산층의 사용으로 인해 낮은 광효율을 갖게 되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 마이크로 렌즈배열의 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 특허출원 제10-2003-0043354호에서는 마이크로렌즈를 타원형상의 렌즈로 구현하였으나, 이러한 타원형상의 마이크로 렌즈인 경우에는 수평방향과 수직방향의 시야각 비율이 동일하여 필요 이상의 시야각에 의한 광량이 수직으로 방출되므로, 필요 이상의 광량만큼 수평방향의 광량이 소모되어 수평방향의 휘도가 열화되는 문제가 발생하였다.

물론 이러한 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 특허출원 제10-2003-0095707호에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 수십 내지 수백 마이크로미터 정도의 직경과 돌출 높이(sag height)를 갖는 마이크로렌즈 배열에 있어서 마이크로렌즈 배열이 장착된 시트의 수평 및 수직 방향에 대하여 곡률 반경과 비구면 계수(conic Coefficient)를 개별적으로 상이하게 조절하여 해당 축 방향의 집속 성능을 임의로 조절하여 소정의 수평 및 수직 방향 시야각(angular field of view)을 갖는 마이크로 렌즈 배열 시트가 제조되었다.

구체적으로 살펴보면, 도 1에 의하면 비구면 계수를 갖는 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트(100)는 단위 마이크로렌즈(110)들을 결합하고 지지하도록 형성된 기판과 상기 기판(120)의 상면에 배열되어 광축 방향에 직교하는 수평방항(Ⅷ-Ⅷ) 및 수직방향(Ⅸ-Ⅸ)에 대해 임의의 곡률을 갖고 수평방향과 수직방향에 대하여 각각 상이한 비구면 계수를 갖도록 결합된 다수의 마이크로 렌즈로 구성되어 있다.

그러나, 이러한 마이크로 렌즈의 구성을 함에도 수평과 수직의 직경이 같거나 다른 마이크로렌즈 배열이 장착된 시트의 경우에는 램프 어셈블리에서 나오는 빛들의 균일도가 달라 나타나는 휘선을 제거하기 힘들기 때문에 휘선 제거를 위한 확산시트를 사용하여야 한다. 따라서 이러한 확산시트의 사용으로 백라이트 유닛의 슬림화가 어려운 문제가 발생하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 휘선 제거를 위하여 65% 이상의 haze를 갖는 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트를 제공하여, 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않음으로써, 백라이트 유닛의 제조단가의 절감과 슬림화를 구현할 수 있는 마이크로 렌즈 배열시트를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈배열시트에 있어서,상기 마이크로 렌즈는 haze 가 65~95% 인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈배열시트를 제공하며, 더욱 바람직하게는 상기 다수의 마이크로 렌즈 각각의 렌즈간의 간격(D)이 1~5㎛ 인 마이크로 렌즈 배열 시트를 제공한다.

본 발명에 따르면, 휘선 제거를 위하여 65% 이상의 haze를 갖는 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트를 제공하여, 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않음으로써, 백라이트 유닛의 제조단가의 절감과 슬림화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈배열시트에 있어 서, 상기 마이크로 렌즈는 haze 가 65~95% 인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈배열시트를 제공하여 휘선제거의 효율성을 도모한다.

또한, 본 발명은 상기 마이크로 렌즈의 크기는 10~80㎛인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트를 제공하여 휘선제거 기능을 극대화해, 광균일도를 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않게 함으로써 백라이트의 슬림화를 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 다수의 마이크로 렌즈 각각은, 렌즈의 높이(H)와 곡률반경(R)의 높이의 비(H/R)가 0.6~1.0 인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 다수의 마이크로 렌즈 각각의 렌즈간의 간격(D)이 1~5㎛ 인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 마이크로 렌즈 각각의 대각선 방향(R_D)의 곡률반경과 가로방향(R_S)의 곡률반경의 차이 값의 백분율이 20% 이하 이도록 제작됨이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 마이크로 렌즈 배열시트를 구성하는 마이크로 렌즈의 크기가 동일하거나 또는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트를 제공하여 제조방식의 다양성을 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 마이크로 렌즈 배열시트를 구성하는 마이크로 렌즈의 설치 패턴은 동일한 형상의 다각형 격자패턴인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 의 배열시트를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 마이크로 렌즈의 설치 패턴은 서로 상이한 형상이거나, 동일한 형상과 상이한 형상의 조합으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 램프에서 발산된 빛을 유도하는 도광판을 포함하는 LCD 패널용 백라이트 유닛에 있어서, 청구항 1 내지 5 중 어느 하나에서 기술한 마이크로 렌즈 배열시트를 이용하여 제작되는 백라이트 유닛을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 백라이트 유닛에 사용되는 상기 마이크로렌즈 배열시트는 상기 도광판의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 마이크로 렌즈 배열시트는 상기 도광판의 상부에 형성되는 확산시트의 상면에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용을 구체적으로 설명한다.

도 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 배열시트는 베어(bare)시트(10) 상면에 형성되는 다수의 마이크로렌즈(20)가 배열된 형태로 구성된다.

상기의 마이크로 렌즈(20)의 배열과 직경(T), 렌즈 높이(H)와 반경(R)의 비율(H/R), 렌즈의 간격(D), 렌즈의 표면 요철 등에 의하여 haze가 다르게 나타나며, 특히 렌즈의 크기가 작아짐에 따라 haze는 증가하는 경향을 보이고 있다. 이런 특 성을 이용하여 haze를 조절함으로써 램프에 의하여 나타나는 휘선을 제거할 수 있다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에서는 이를 위하여 각각의 마이크로 렌즈(20)은 일정한 직경(T)를 갖도록 형성되며, 바람직하게는 10~80㎛으로 할 수 있다. 또한, 상기 다수의 마이크로 렌즈 각각의 렌즈간 간격(D)은 1~5㎛ 인 것이 바람직하다. 특히 렌즈가 가지는 높이(H)와 각 렌즈의 곡률반경(R)의 비(H/R)는 0.6~1.0인 것이 바람직하다. 이러한 조절을 통하여 본 발명에 따른 마이크로 렌즈의 haze 는 65~95% 인 것이 더욱 바람직하다. 이를 통하여 본 발명에서는 65% 이상의 haze를 갖는 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트를 제공하여, 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않음으로써, 백라이트 유닛의 제조단가의 절감과 슬림화를 구현할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기의 마이크로렌즈의 배열과 직경(T), 렌즈 높이(H)와 반경(R)의 비율(H/R), 렌즈의 간격(D)에 더하여, 상기 마이크로 렌즈 각각의 대각선 방향의 곡률반경과 가로방향의 곡률반경의 차이값의 백분율이 20% 이하로 제작되도록 조절할 수 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 일정 간격으로 이격된 각각의 마이크로렌즈를 위에서 바라본 평면을 고려할 경우에, 하나의 마이크로렌즈(20a)의 중심(O)을 지나는 대각선방향의 선(21)을 중심으로 하여 단면을 형성한 경우의 곡률반경을 R_D라 하고, 수평방향 즉 가로방향으로 마이크로렌즈의 중 심(O)을 지나는 선(22)을 중심으로 단면을 형성한 경우의 곡률반경을 R_S라고 할 때,

{식 1}

상기의 {식 1}의 값이 20 이하가 되도록 제작됨이 바람직하다.

특히 마이크로 렌즈의 설치패턴에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 배열시트를 구성하는 마이크로 렌즈의 크기를 동일하거나 또는 서로 상이하게 제작할 수 있으며, 나아가 상기 마이크로 렌즈 배열시트를 구성하는 마이크로 렌즈의 설치 패턴을 동일한 형상의 다각형 격자패턴으로 형성할 수 있다. 다각형 격자 패턴이란 마이크로 렌즈의 수평 단면의 모양이 삼각형, 사각형 등의 격자패턴을 구비하는 것을 의미한다.

아울러 이러한 마이크로 렌즈의 설치 패턴에 있어서, 각 패턴을 구성함에 서로 상이한 형상이거나, 동일한 형상과 상이한 형상의 조합으로 이루어지도록 구성할 수 있다.

본 발명은 이러한 마이크로 렌즈의 설치패턴을 조절하여 본 발명에서는 구현하고자 하는 65% 이상의 haze를 갖는 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트를 제공하여, 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않음으로써, 백라이트 유닛의 제조단가의 절감과 슬림화를 실현하게 할 수 있다.

이하에서는 이러한 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 배열 시트를 활용하여 백 라이트 유닛에 적용된 일실시예를 도시하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 마이크로렌즈가 배열된 광학시트가 장착된 사이드 엣지형 백라이트 유닛을 도시한 것이다.

상기 백라이트 유닛의 경우에는 하부에 반사판(30)과 상기 반사판의 상부에 램프(50)에서 발산되는 광을 유도하는 도광판(60), 상기 램프를 고정하는 램프홀더(40)이 순차로 적층되며, 상기 도광판의 상부에 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 배열 시트(70)가 형성되는 방식으로 적용될 수 있다. 그 상층에는 LCD 패널(80)이 형성된다. 이를 통해 휘선 제거 효과를 별도의 추가적인 확산시트의 사용없이 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 배열 시트만으로 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 마이크로렌즈가 배열된 광학시트가 장착된 사이드 엣지형 백라이트 유닛의 다른 실시예로, 반사판(30), 램프홀더(40), 램프(50), 도광판(60)의 구성은 동일하나, 1장의 확산시트(90) 상부에 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 배열 시트 (70)을 형성하는 점이 다르다. 그러나 이 경우에도 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 배열이 장착된 시트를 제공하여, 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄여, 제조단가와 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 마이크로렌즈가 배열된 광학시트가 장착된 사이드 직하형 백라이트 유닛을 도시한 것이다.

구체적으로는 반사판(210)과 램프(220), 확산판(230)이 적층된 백라이트 유 닛의 구성에 상기 확산판(230)의 상부에 마이크로렌즈가 배열된 광학시트(240)을 두는 형태로 적용할 수 있다.

또한, 도 6은 동일한 직하형 백라이트 유닛의 구성에서, 확산판(230)의 상부에 확산시트(260)를 1매 형성하고, 상기 확산시트의 상부면에 본 발명에 따른 마이크로렌즈가 배열된 광학시트(240)를 배열하는 형식으로 적용할 수도 있다.

도 5 및 도 6에서 도면부호 250은 LCD 패널에 해당한다.

이를 통하여 직하형 백라이트 유닛에서도 광 균일도을 위해 사용되는 확산시트의 수를 줄이거나 사용하지 않음으로써, 백라이트 유닛의 제조단가의 절감과 슬림화를 실현하게 할 수 있는 장점이 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 마이크로 렌즈가 부착된 광학시트의 개념도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 일 실시예를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 배열시트를 포함한 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.

Claims (11)

1. 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈배열시트에 있어서,

   상기 마이크로 렌즈는 haze 가 65~95% 인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈배열시트.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 마이크로 렌즈의 크기(T)는 10~80㎛인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 다수의 마이크로 렌즈 각각은, 렌즈의 높이(H)와 곡률반경(R)의 높이의 비(H/R)가 0.6~1.0인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 다수의 마이크로 렌즈 각각의 렌즈 간의 간격(D)이 1~5㎛ 인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 마이크로 렌즈 각각의 대각선 방향(R_D)의 곡률반경과 가로방향(R_S)의 곡률반경의 차이 값의 백분율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 마이크로 렌즈 배열시트를 구성하는 마이크로 렌즈의 크기가 동일하거나 또는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 마이크로 렌즈 배열시트를 구성하는 마이크로 렌즈의 설치 패턴은 동일한 형상의 다각형 격자패턴인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈의 배열시트.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 마이크로 렌즈의 설치 패턴은 서로 상이한 형상이거나, 동일한 형상과 상이한 형상의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 배열시트.
9. 램프에서 발산된 빛을 유도하는 도광판을 포함하는 LCD 패널용 백라이트 유닛에 있어서, 청구항 1 내지 5 중 어느 하나에서 기술한 마이크로 렌즈 배열시트를 이용하여 제작되는 백라이트 유닛.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 마이크로렌즈 배열시트는 상기 도광판의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
11. 청구항 9에 있어서,

    상기 마이크로 렌즈 배열시트는 상기 도광판의 상부에 형성되는 확산시트의 상면에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

Images