KR20090051339A - 프리즘 시트 - Google Patents

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Abstract

프리즘 시트가 개시된다. 프리즘 시트는 베이스 몸체 및 프리즘 패턴을 포함한다. 베이스 몸체는 광이 ADL입사하는 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 갖는다. 프리즘 패턴은 광입사면을 따라 연장되고, 광입사면으로부터 제1 높이만큼 돌출되며, 그 정상부에는 상기 제1 높이보다 작은 제1 깊이만큼 파여진 다수의 프리즘 분할 홈이 형성된다. 이러한 프리즘 시트에 따르면, 액정표시패널에 제공되는 광의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다.

Description

프리즘 시트{PRISM SHEET}
본 발명은 프리즘 시트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있는 프리즘 시트에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대폰, 컴퓨터, MP3 플레이어와 같은 정보처리장치에서 처리된 데이터를 영상으로 표시하는 표시장치의 기술 개발이 급속히 이루어지고 있다. 대부분 중소형 정보처리장치에는 상대적으로 작은 부피 및 무게를 갖는 평판형 표시장치가 적용되고 있다.
대표적인 평판 표시장치인 액정표시장치(liquid crystal display device, LCD)는 두개의 전극 사이에 개재된 액정(liquid crystal)을 포함하는 액정표시패널을 이용하여 영상을 표시한다. 액정은 두개의 전극 사이에 인가된 전계에 의하여 그 분자 배열이 변경되고, 또한, 변경된 액정 분자의 배열에 대응하여 광투과율(light transmitance index)이 변경되는 특성을 갖는다. 액정을 갖는 액정표시패널은 자발적으로 광을 발생시키지 못하는 수동 소자이다. 따라서, 액정표시패널은 영상이 표시하기 위하여 외부로부터 광을 제공받는다.
액정표시패널에 제공되는 광은 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL) 등과 같은 광원(light source)으로부터 발생된다. 그러나, 발광 다이오드 또는 냉음극 형광 램프와 같은 광원으로부터 발생되는 광은 불균일한 휘도 특성을 갖는다. 따라서, 발광 다이오드 또는 냉음극 형광 램프와 같은 광원으로부터 발생된 광을 직접 액정표시패널(liquid crystal display panel)에 제공할 경우, 액정표시패널에 표시되는 영상의 표시 품질이 크게 저하된다.
이를 극복하기 위해, 대부분의 액정표시장치는 광원에서 발생된 광의 휘도 균일성을 개선하기 위한 도광판(light guide panel)을 갖는다. 그러나, 도광판으로부터 출사된 광은 주로 액정표시패널에 대하여 기울어진 상태로 출사되는 문제점을 갖는다. 액정표시패널에 대하여 기울어진 광은 액정표시패널에 의하여 충분히 이용되지 못하고, 이로 인해 액정표시패널로부터 발생된 영상의 휘도가 크게 감소된다.
따라서, 액정표시패널에 표시되는 영상의 휘도를 향상시키기 위해 액정표시장치는 일반적으로 프리즘 시트(prism sheet), 확산 시트(diffusing sheet), 듀얼 휘도 강화 시트(Duel Brightness Enhancing Film, DBEF) 등 다양한 광학 시트(optical sheet)들을 구비한다. 예를 들어, 액정표시장치는 적어도 1 장의 확산 시트, 적어도 2 장의 프리즘 시트 및 적어도 1 장의 DBEF 등을 포함한다.
그러나, 이와 같은 다양한 광학 시트를 액정표시장치에 적용할 경우, 영상의 휘도 및 휘도 균일성을 향상시키는 반면 액정표시장치의 부피 및 무게를 크게 증가시키고, 액정표시장치를 제조하는데 소요되는 비용을 크게 증가시키는 문제점이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명은 표시패널에 제공되는 광의 정면 휘도를 향상시키고, 광학 시트의 개수를 감소시킬 수 있는 프리즘 시트를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 프리즘 시트는 베이스 몸체 및 다수의 프리즘 패턴들을 포함한다. 상기 베이스 몸체는 광이 입사하는 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 갖는다. 상기 프리즘 패턴들은 상기 광입사면으로부터 제1 높이만큼 돌출되고, 상기 광입사면을 따라 제1 방향으로 연장된다. 상기 프리즘 패턴들의 정상부에는 상기 제1 높이보다 작은 제1 깊이만큼 파여진 다수의 프리즘 분할 홈이 형성된다.
상기 프리즘 패턴들은 상기 광입사면에 대하여 기울어져 상기 제1 방향에 평행한 제1 라인을 따라 선접촉하는 제1 굴절면 및 제2 굴절면을 포함한다. 상기 제1 굴절면과 제2 굴절면 사이의 면각도는 약 55도 내지 약 75도인 것이 바람직하다.
인접하는 프리즘 패턴들의 상기 제1 라인들은 서로 평행한 것이 바람직하고, 인접하는 제1 라인들은 서로 제1 피치만큼 이격되어 있다. 상기 다수의 공간 분할 홈은 서로 상기 제1 피치보다 크거나 같은 제2 피치만큼 이격되어 있는 것이 바람직하다. 상기 제2 피치는 상기 제1 피치의 3배보다 작거나 같은 것이 바람직하다.
상기 공간 분할 홈은 제1 서브굴절면 및 제2 서브 굴절면에 의하여 형성된 다. 상기 제1 서브굴절면과 제2 서브굴절면은 제2 라인에서 선접촉하고, 상기 제1 굴절면의 일부와 제2 굴절면의 일부를 연결한다. 상기 제2 라인은 상기 제1 라인과 상기 제1 깊이만큼 이격되어 교차하고, 상기 제1 굴절면으로부터 상기 제2 굴절면까지 연장된다. 상기 제1 라인과 제2 라인은 약 70도 내지 약 90도의 각도로 교차하는 것이 바람직하다. 상기 제1 서브굴절면과 상기 제2 서브굴절면 사이의 각은 20도 내지 60도 인 것이 바람직하다.
이러한 프리즘 시트에 따르면, 적은 수의 프리즘 시트를 이용하여 표시패널에 제공되는 광의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 프리즘 시트에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막), 패턴 또는 영역들 또는 구조물들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이기판, 각 층(막), 영역 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이, 예를 들어, "제1 ", "제2 "," 제3 " 및/또는 "제4 "로 언급될 경우, 이러한 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들을 구분하기 위한 것이다. 따라서, "제1 ", "제2 ", "제3 " 및/또는 "제4 "는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수도 있다.
도 1은 광원에 의하여 발생한 광이 도광판 및 본 발명에 의한 프리즘 시트를 통과하는 경로를 보여주기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치에 적용되는 도광판(20)은 광이 투과될 수 있는 재질로 형성된다. 예를 들면, 도광판(20)은 폴리메타아크릴아크릴레이트(poly-methyl-meta-acrylate, PMMA) 재질로 형성될 수 있다.
도광판(20)은 두께가 일정한 직육면체 플레이트 형상, 광원(10)으로부터의 거리가 멀어질수록 두께가 얇아지는 쐐기 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 1에는 직육면체 플레이트 형상을 가지는 도광판(20)이 도시되어 있다. 직육면체 플레이트 형상 및 쐐기 형상을 갖는 도광판(20)은 입사면(21), 출사면(25) 및 반사면(23)을 포함한다.
입사면(21)은 광원(10)과 인접하게 배치되고, 광원(10)으로부터 발생된 광은 입사면(21)을 통하여 도광판(20)의 내부로 입사하게 된다. 반사면(23)은 입사면(21)의 제1 단부로부터 연장되어 형성되고, 도광판(20)의 내부로 입사된 광이 반사면(23)을 통하여 외부로 방출되는 것을 방지한다. 즉, 도광판(20)의 내부를 진행 하던 광이 반사면(23)에 입사하게 되면 반사되어 다시 도광판(20)의 내부를 진행하게 된다. 반사면(23)에는 광반사율을 높이기 위하여 반사 도트(reflection dot), 반사 그루브(reflection groove) 또는 반사 돌기(reflection protrusion)와 같은 반사 패턴(refection pattern)이 형성될 수 있다. 출사면(25)은 상기 제1 단부에 대향하는 입사면(21)의 제2 단부로부터 연장되어 형성되고, 반사면(23)에 대향한다. 도광판(20)의 내부를 진행하던 광은 출사면(25)을 통하여 도광판(20)의 외부로 방출되게 된다.
도광판(20)의 외부로 방출된 광은 프리즘 시트(100)에 제공된다. 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(20)의 내부를 진행하던 광은 출사면(25)에 대하여 경사지게 출사하게 된다. 이와 같이 경사지게 출사된 광을 영상을 표시하는 표시패널에 직접 제공할 경우, 표시패널에 표시되는 영상의 휘도가 낮아지는 등의 문제를 야기할 수 있다. 프리즘 시트(100)는 출사면(25)에 대하여 경사지게 출사된 광의 진로를 변경한다. 즉, 프리즘 시트(100)를 통과한 광은 출사면(25)에 대하여 수직하게 진행하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 프리즘 시트의 평면도이다. 도 4는 도 3의 라인 I-I'을 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 도 3의 라인 II-II'을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 프리즘 시트(100)는 베이스 몸체(110) 및 프리즘 패턴(120)을 포함한다.
베이스 몸체(110)는 광이 투과될 수 있는 투명한 재질로 형성되는 것이 바람 직하다. 예를 들면, 베이스 몸체(110)는 폴리탄산에스테르(polycarbonate, PC) 등과 같은 투명한 합성 수지로 형성될 수 있다. 베이스 몸체(110)는 얇은 두께를 갖는 직육면체 시트 형상을 가질 수 있다. 직육면체 시트 형상을 갖는 베이스 몸체(110)는 도광판(20)과 마주보는 광입사면(110a) 및 광입사면(110a)과 대향하는 광출사면(110b)을 포함한다. 따라서, 도광판(20)으로부터 방출된 광은 광입사면(110a) 및 광출사면(110b)을 순차적으로 통과하게 된다.
프리즘 패턴(120)은 베이스 몸체(110)의 광입사면(110a) 상에 형성되고, 도광판(20)으로부터 출사된 광은 프리즘 패턴(120)에 직접 입사하게 된다. 프리즘 패턴(120)은 광입사면(110a)을 따라 연장되고, 광입사면(110a)으로부터 제1 높이(H)만큼 돌출되어 형성된다. 예를 들면, 베이스 몸체(110)의 광입사면(110a)에 형성되는 프리즘 패턴(120)은 일면이 광입사면(110a)과 접하는 삼각기둥 형상을 가질 수 있다.
도광판(20)으로부터 출사된 광의 대부분은 도광판(20)의 출사면(25)에 대하여 특정 방향으로 경사지게 진행하게 된다. 따라서, 프리즘 시트(100)를 통과한 광의 정면 휘도를 향상시키기 위하여는, 프리즘 패턴(120)을 형성하는 다수의 면들 중 상기 특정 방향으로 경사지게 진행하는 광이 입사되는 면의 면적을 증가시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 본 발명에 실시예들에 따른 프리즘 패턴(120)은 일방향으로 길게 연장된 형상을 가지고, 광입사면(110a)에 대한 프리즘 패턴(120)의 정상부에 상기 제1 높이(H)보다 작은 제1 깊이(D)만큼 파여진 프리즘 분할 홈(130)을 형성한다. 프리즘 분할 홈(130)은 상기 특정 방향과 다른 방향으로 진행하는 적은 양 의 광이 입사되는 면을 형성한다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 프리즘 시트(100)에 따르면, 프리즘 시트(100)를 통과한 광의 정면 휘도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 광의 휘도 균일도도 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 프리즘 패턴(120)은 제1 굴절면(121) 및 제2 굴절면(123)을 포함할 수 있다. 제1 굴절면(121)과 제2 굴절면(123)은 광입사면(110a)에 대하여 서로 반대 방향으로 기울어져 제1 라인(125)을 따라 선접촉한다. 상기 제1 라인(125)은 광입사면(110a)으로부터 상기 제1 높이(H)만큼 이격되어 있고, 프리즘 패턴(120)의 연장방향과 평행하다. 도광판(20)으로부터 출사된 대부분의 광이 도광판(20)의 출사면(25)과 이루는 각을 고려하여 프리즘 시트(100)를 통과한 광의 휘도 특성을 향상시키기 위해서는, 상기 제1 굴절면(121)과 제2 굴절면(123) 사이의 각(θ2)은 약 55도 내지 약 75도인 것이 바람직하다.
프리즘 분할 홈(130)은 상기 제1 라인(125)과 다른 방향으로 형성된다. 예를 들면, 상기 프리즘 분할 홈(130)은 상기 제1 라인(125)과 수직하게 또는, 수직에서 20내 내외로 기울어지게 형성될 수 있다.
구체적으로, 프리즘 분할 홈(130)은 제1 서브굴절면(131) 및 제2 서브굴절면(133)에 의하여 형성될 수 있다. 제1 서브굴절면(131) 및 제2 서브굴절면(133)은 광입사면(110a)에 대한 제1 굴절면(121)의 상부 일부와 제2 굴절면(123)의 상부 일부를 연결한다. 상기 제1 서브굴절면(131)과 제2 서브굴절면(133)은 제2 라인(135)에서 선접촉한다. 상기 제2 라인(135)은 상기 제1 라인(125)과 상기 제1 깊이(D)만큼 이격되어 교차하고, 제1 굴절면(121)으로부터 제2 굴절면(123)까지 연장되어 있 다. 상기 제1 라인(125)과 제2 라인(135)는 약 70도 내지 약 90도의 각도로 교차하는 것이 바람직하다. 제1 서브굴절면(131)과 제2 서브굴절면(133) 사이에는 일정한 각(θ1)이 형성되며, 도광판(20)으로부터 출사되어 제1 서브굴절면(131) 및 제2 서브굴절면(133)에 입사하는 광이 도광판(20)의 출사면(25)과 이루는 각을 고려하여 프리즘 시트(100)를 통과한 광의 휘도 특성을 향상시키고 위해서는, 상기 제1 서브굴절면(131)과 제2 서브굴절면(133) 사이의 각(θ1)은 약 20도 내지 약 60도 인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들에 따른 프리즘 시트(100)는 동일한 형상을 가지고 서로 평행하게 배치된 다수의 프리즘 패턴(120)들을 포함할 수 있다. 각 프리즘 패턴(120)들은 연장방향에 따른 길이와 상기 연장방향과 수직한 방향에 따른 폭을 가진다. 상기 프리즘 패턴(120)들의 폭과 길이는 다양하게 변경될 수 있다. 각 프리즘 패턴(120)은 폭보다 큰 길이를 가지므로, 그 정상부에는 다수의 프리즘 분할 홈(130)들이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예들에 따른 프리즘 시트(100)에 있어서는, 상기 프리즘 패턴(120)의 폭은 일정하지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 프리즘 패턴(120)의 폭은 상기 프리즘 패턴(120)의 제1 단부에서 상기 제1 단부에 대향하는 프리즘 패턴(120)의 제2 단부쪽을 갈수록 그 폭이 작아질 수 있다. 이 경우, 하나의 프리즘 패턴(120)에 형성된 프리즘 분할 홈(30)들의 크기는 그 형성된 위치에 따라 다른 크기를 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 프리즘 패턴(120)들은 서로 인접하게 배치될 수 있고, 프리즘 분할 홈(130)들은 일정한 간격(P2)으로 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 프리즘 패턴(120)들은 서로 이격되도록 배치될 수 있으며, 프리즘 분할 홈(130)들은 서로 다른 간격으로 이격될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 프리즘 시트(100)가 일정한 간격으로 이격된 다수의 프리즘 분할 홈(130)들이 형성된 다수의 프리즘 패턴(120)들을 포함하고, 상기 다수의 프리즘 패턴(120)들이 규칙적으로 배치된 경우, 인접하는 프리즘 패턴(120)들의 중심 사이의 간격을 제1 피치(P1)라고 정의하고, 인접하는 프리즘 분할 홈(130)들 사이의 간격을 제2 피치(P2)라고 정의한다. 도광판(20)으로부터 출사된 광이 도광판(20)의 출사면(25)에 대하여 기울어진 방향 및 그 방향에 따른 광양을 고려하여 프리즘 시트(100)를 통과한 광의 정면 휘도 특성을 향상시키기 위해서는, 제2 피치는 제1 피치보다 크거나 같고, 그리고, 제1 피치의 세배보다 작거나 같은 것이 바람직하다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명에 의한 프리즘 시트는 도광판으로부터 경사지게 출사된 광의 경로를 도광판에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 변경시켜 프리즘 시트를 통과한 광의 휘도를 높일 뿐만 아니라, 휘도 균일도도 향상시킨다.
또한, 본 발명에 의한 프리즘 시트는 광입사면에 형성된 프리즘 패턴에 의하여 한 장의 프리즘 시트로 두 장의 프리즘 시트를 사용하는 것과 동일한 효과를 발생한다. 따라서, 별도의 듀얼 휘도 향상 시트(DBEF)등을 필요로 하지 않아, 액정표 시장치의 제조 원가를 크게 감소시키는 효과를 갖는다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 광원에 의하여 발생한 광이 도광판 및 본 발명에 의한 프리즘 시트를 통과하는 경로를 보여주기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 시트의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 프리즘 시트의 평면도이다.
도 4는 도 3의 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 3의 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 광원 20 : 도광판
110a : 광입사면 110b : 광출사면
120 : 프리즘 패턴 121 : 제1 굴절면
123 : 제2 굴절면 125 : 제1 라인
130 : 프리즘 분할 홈 131 : 제1서브굴절면
133 : 제2 서브굴절면 135 : 제2라인

Claims (8)

  1. 광이 입사하는 광입사면 및 상기 광입사면과 대향하는 광출사면을 갖는 베이스 몸체; 및
    상기 광입사면을 따라 연장되고, 상기 광입사면으로부터 제1 높이만큼 돌출된 다수의 프리즘 패턴들을 포함하고,
    상기 프리즘 패턴들 각각의 정상부에는 상기 제1 높이보다 작은 제1 깊이만큼 파여진 다수의 프리즘 분할 홈이 형성된 프리즘 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프리즘 패턴들 각각은 상기 광입사면에 대하여 기울어져 상기 프리즘 패턴의 연장방향과 평행한 제1 라인을 따라 선접촉하는 제1 굴절면 및 제2 굴절면을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 굴절면과 상기 제2 굴절면 사이의 각은 55도 내지 75도인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  4. 제2항에 있어서, 인접하는 프리즘 패턴들의 상기 제1 라인들은 평행한 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 라인들은 서로 제1 피치만큼 이격되어 있고, 상기 다수의 공간 분할 홈은 서로 상기 제1 피치보다 크거나 같은 제2 피치만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 피치는 상기 제1 피치의 3배보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  7. 제2항에 있어서, 상기 프리즘 분할 홈은 상기 제1 굴절면의 일부와 제2 굴절면의 일부를 연결하는 제1 서브굴절면 및 제2 서브굴절면에 의하여 형성되고, 상기 제1 서브굴절면과 상기 제2 서브굴절면은 상기 제1 라인과 상기 제1 깊이만큼 이격되어 70도 내지 90도의 각도로 교차하고, 상기 제1 굴절면으로부터 상기 제2 굴절면까지 연장된 제2 라인에서 선접촉하는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1서브굴절면과 상기 제2 서브굴절면 사이의 각은 20도 내지 60도인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
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