KR20100070610A - 백라이트 장치의 복합 광학 시트 - Google Patents

백라이트 장치의 복합 광학 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 렌티큘러 형상의 광 패턴 상면에 프리즘 형상의 광 패턴이 복합적으로 각인되어 하나의 시트로서 확산 기능과 집광 기능을 동시에 수행할 수 있는 복합 광학 시트에 관한 것이다.
본 발명의 복합 광학 시트는 베이스 필름의 상면에 다수개의 렌티큘러 패턴(Lenticular Pattern)이 평행하게 형성되고, 상기 렌티큘러 패턴의 상면에 프리즘 패턴(Prism Pattern)이 각인되어, 빛의 확산 및 집광을 동시에 수행할 수 있도록 구성된다.
상기와 같은 구성에 의하여 하나의 시트에 의하여 광의 확산 기능과 집광 기능을 동시에 수행할 수 있고, 렌티큘러 패턴의 상면에 형성된 프리즘 패턴에 의한 빛의 확산으로 Color Mixing 효과를 유발시킬 수 있으며, 이로 인하여 RGB LED에서 발생하는 Color Moire를 개선시켜 백라이트 장치의 두께를 더욱 슬림화할 수 있다.
LCD, 백라이트, 확산 판, 확산 시트, 프리즘 시트,

Description

백라이트 장치의 복합 광학 시트{Complex Light Guide Sheet for Backlight unit}
본 발명은 백라이트 장치의 광학 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 렌티큘러 형상의 광 패턴 상면에 프리즘 형상이 각인되어 하나의 시트로서 확산 기능과 집광 기능을 동시에 수행할 수 있는 복합 광학 시트에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되고 있으며, 이 중 LCD는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 이동형 평판 표시 장치로 많이 사용되고 있다.
그러나 LCD는 그 자체에서 빛을 발하지 못하여 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 이러한 LCD의 구조는 액정표시패널 외에 상기 액정표시패널의 광원으로 백라이트 장치를 더 포함하여 구성되어, 백라이트 장치가 액정표시패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 고품질의 화상을 구현하게 된다.
이러한 백라이트는 광원의 방출 방향에 따라 광원이 배치되는 방식에 따라 측면형(Edge-lighting)과 직하형(Direct-lighting) 백라이트 장치로 구분되고, 이 중 측면형 백라이트 장치는 비교적 얇은 두께로 인하여 휴대용 통신 기기 등의 박형화를 목적으로 하는 LCD에 주로 사용되며, 직하형 백라이트 장치는 높은 광효율에 의해 노트북이나 TV 모니터 등의 대화면을 목적으로 하는 LCD에 주로 이용된다.
직하형 백라이트 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 커버버텀(1) 내부에 반사판(2)과 광원(3)이 배치되고, 그 상측에 확산 판(4), 확산 시트(5), 프리즘 시트(6)가 순차적으로 적층되는 구조를 이룬다. 상기와 같은 구조에 의하여 광원(3)에서 출사된 점광원 또는 선광원의 빛이 확산 판(4)과 확산 시트(5), 프리즘 시트(6)를 통과하면서 면광원으로 전환되고, 면광원의 빛이 상측으로 출사되어 백라이트로서 기능을 하게 된다.
여기서 광원(3)은 일반적으로 LED나 형광램프 등으로 구성될 수 있으며, 커버버텀(1) 내부에 다수개가 배치된다.
광원(3)에서 출사된 빛과 커버버텀 내부의 반사판(2)에 의해 반사된 빛은 상측의 확산 판(4)에 입사되어 면광원으로 전환되는데, 상기 확산 판(4)은 광원으로부터 출사된 빛을 확산시켜 백라이트 장치의 상측으로 광원의 휘선이 나타나지 않도록 한다.
확산 판(40)을 통과한 빛은 상측으로 거의 균일한 휘도를 가지게 되며, 이렇게 1차적으로 확산된 빛은 다시 확산 시트(5)를 통과하면서 분산되어 빛의 균일도가 향상되고, 프리즘 시트(6)에 의해 집광되어 휘도가 향상되도록 구성된다.
한편 도시되지는 않았지만, 프리즘 시트의 상측에는 휘도 향상 필름(Bright Enhancement Film)과 보호 시트 등이 더 구비될 수 있다.
상기와 같이 종래의 기술에 따른 백라이트 장치에서는 빛의 효율적인 확산과 집광을 위하여 확산 판, 확산 시트, 프리즘 시트 등이 각각 구비되어야 하는 구조를 이루어 전체적인 백라이트 장치의 두께가 증가되는 문제점이 발생한다.
또한, 광원으로 RGB LED가 적용되는 경우 빛의 간섭에 의하여 모아레(Color Moire) 현상이 발생하게 되고, 이를 방지하기 위한 추가적인 시트의 요구와 함께 색 혼합(Color Mixing) 구간의 확보로 인하여 전체적인 백라이트 장치의 슬림화에 한계가 발생하게 된다.
종래의 기술에 따른 백라이트 장치의 경우 확산 시트와 프리즘 시트가 각각 구비되어 전체적인 백라이트 장치의 슬림화에 한계가 발생하고, 조립 과정이 복잡해지며, 제조 비용도 상승하게 되는 문제점들이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 렌티큘러 패턴의 상면에 프리즘 패턴이 복합적으로 형성되어, 광의 확산 기능과 집광 기능을 동시에 수행할 수 있는 복합 광학 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 확산 시트와 프리즘 시트를 하나의 시트로 대체하여 백라이트 장치의 전체적인 두께를 얇게 할 수 있는 복합 광학 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 실린더 렌즈 패턴의 상면에 형성된 프리즘 패턴에 의한 빛의 확산으로 Color Mixing 효과를 유발시킬 수 있으며, 이로 인하여 RGB LED에서 발생하는 Color Moire를 개선시켜 백라이트 장치의 두께를 얇게 할 수 있는 복합 광학 시트를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합 광학 시트는 베이스 필름의 상면에 다수개의 렌티큘러 패턴(Lenticular Pattern)이 평행하게 형성되고, 상기 렌티큘러 패턴의 상면에 프리즘 패턴(Prism Pattern)이 각인되어, 빛의 확산 및 집광을 동시에 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 렌티큘러 패턴은 폭(W1)이 20㎛ ≤ W1 ≤ 80㎛ 이고, 높이(H1)가 상기 폭(W1)에 대하여 W1/4 ≤ H1 ≤ W1/2 이며, 간격(P)이 상기 렌티큘러 패턴의 폭(W1)에 대하여 W1 ≤ P ≤ 1.5W1 로 형성되고, 상기 프리즘 패턴은 골의 내각(θ)이 70°≤ θ ≤ 120°이고, 깊이(D1)가 상기 렌티큘러 패턴의 높이에 대하여 H1/4 ≤ D1 ≤ H1/2 로 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 렌티큘러 패턴은 간격(P)이 1.2W1 < P ≤ 1.5W1 인 경우에는, 상기 렌티큘러 패턴 사이에 폭(W2)이 W2 = P - W1 이고, 높이(H2)가 상기 프리즘 패턴의 깊이(D1)에 대하여 D1 ≤ H2 ≤ D1/2 인 실린더 패턴(Cylinder Pattern)이 상기 렌티큘러 패턴과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 베이스 필름의 하면에 곡률반경(R)이 15㎛ ≤ R ≤ 45㎛ 이고, 높이(H3)가 5㎛ ≤ H3 ≤ 20㎛ 인 마이크로렌즈 패턴(Micro Lens Pattern)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 베이스 필름의 하면에 폭(W3)이 10㎛ ≤ W3 ≤ 50㎛ 이고, 높이(H4)가 상기 폭(W3)에 대하여 W3/4 ≤ H4 ≤ W3/2 인 실린더 패턴이 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 베이스 필름의 하측에 Wet out 현상을 방지하기 위한 매트(Matt) 층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 베이스 기판의 상측에 렌티큘러 패턴과 그 상면에 프리즘 패턴이 복합적으로 형성되어, 광의 확산 기능과 집광 기능을 동시에 수행할 수 있으며, 확산 시트와 프리즘 시트를 하나의 시트로 대체하여 백라이트 장치의 전체적인 두께를 얇게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 실린더 렌즈 패턴의 상면에 형성된 프리즘 패턴에 의한 빛의 확산으로 Color Mixing 효과를 유발시킬 수 있으며, 이로 인하여 RGB LED에서 발생하는 Color Moire를 개선시켜 백라이트 장치의 두께를 더욱 슬림화할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해 질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 장치를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 백라이트 장치는 커버버텀(10) 내부에 반사판(20)과 다수개의 LED(30)가 배치되고, 그 상측에 확산 판(40), 복합 광학 시트(50)가 순차적으로 적층되는 구조를 이룬다. 상기와 같은 구조에 의하여 LED(30)에서 출사된 점광원의 빛이 확산 판(40)과 복합 광학 시트(50)를 통과하면서 면광원으로 전환되고, 면광원의 빛이 상측으로 출사되어 상측에 구비되는 액정표시장치의 백라이트로서 기능을 한다.
전술한 커버버텀(10)은 가이드 패널(미도시)과 함께 백라이트 장치의 외부 하우징을 구성하는 것으로, 도시된 바와 같이 그 내부에 반사판(20)과 다수개의 광원(30), 확산 판(40), 복합 광학 시트(50) 등이 구비된다.
전술한 LED(30)는 백라이트 장치의 광원으로, 도 2의 실시예에서는 LED 광원으로 구성되었으나, 형광램프와 같은 다양한 종류의 광원이 적용될 수 있다.
전술한 확산 판(40)은 하측의 LED(30)와 반사판(20)에 의해 반사된 빛을 흡수하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시킨다.
커버버텀(10)과 반사판(20), LED(30), 확산 판(40)에 대한 구성은 백라이트 장치의 일반적인 구성으로 다양하게 변형되어 적용될 수 있으며, 이하에서는 복합 광학 시트(50)의 구체적인 구성에 대하여 다양한 실시예에 따라 살펴본다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 사시도이다.
도면을 참조하면, 백라이트 장치의 복합 광학 시트(50)는 상면이 렌티큘러 패턴(Lenticular Pattern)으로 형성되고, 상기 렌티큘러 패턴의 상면에는 다시 프리즘 패턴(Prism Pattern)이 각인되어 구성된다.
전술한 렌티큘러 패턴(52)은 확산 판(40)을 통해 1차적으로 확산되어 출사된 빛을 다시 2차적으로 확산시키기 위하여 형성된 광 패턴으로, 복합 광학 시트(50)의 상면을 따라 일측으로 평행하게 다수개가 형성된다. 상기 렌티큘러 패턴(52)에 의해 복합 광학 시트(50)를 통과하여 상측으로 출사되는 빛은 시트의 전체면에 대하여 균일도가 향상될 수 있다.
전술한 프리즘 패턴(53)은 복합 광학 시트를 통과하는 빛을 집광시키기 위하여 형성된 광 패턴으로, 상기 렌티큘러 패턴(52)의 상면을 따라 평행하게 형성된다. 상기 프리즘 패턴에 의해 복합 광학 시트를 통과하여 상측으로 출사되는 빛은 휘도가 향상될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 복합 광학 시트는 하나의 시트 상면에 렌티큘러 패턴이 형성되고 다시 렌티큘러 패턴의 상면에 프리즘 패턴이 복합적으로 형성되어, 빛의 확산과 집광 기능을 동시에 나타낼 수 있도록 구성된다.
이러한 복합 광학 시트(50)는 PET 필름이나 PEN 필름, PC 필름, PMMA 필름 등을 베이스 필름(51)으로 하여 상측에 렌티큘러 패턴(52)을 형성하고, 다시 렌티큘러 패턴(52)의 상면을 프리즘 형상으로 각인하는 공정으로 제조될 수 있다.
한편, 규칙적인 렌티큘러 패턴(52) 및 프리즘 패턴(53)들에 의하여 발생할 수 있는 모아레 현상(Moire Phenomenon)을 방지하기 위하여 소정의 형상으로 형성된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 복합 광학 시트에 있어서, 상기 렌티큘러 패턴(52)은 폭(W1)이 20㎛ ≤ W1 ≤ 80㎛ 이고, 높이(H1)가 상기 폭(W1)에 대하여 W1/4 ≤ H1 ≤ W1/2 로 형성되며, 상기 프리즘 패턴(53)은 골의 내각(θ)이 70°≤ θ ≤ 120°이고, 깊이(D1)가 상기 렌티큘러 패턴(52)의 높이(H1)에 대하여 H1/4 ≤ D1 ≤ H1/2 로 형성되는 것이 바람직하다(도 5 참조).
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 복합 광학 시트는 도 3의 제1실시예와 같이 다수개의 복합 패턴이 연속적으로 평행하게 형성되거나 소정의 간격으로 형성될 수 있으며, 다양한 형상의 광 패턴들이 더 형성될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 사시도와 상세 단면도이다.
도면을 참조하면, 제2실시예에 따른 복합 광학 시트(50)는 상면에 형성되는 렌티큘러 패턴(52)이 소정의 간격을 두고 형성된다. 이때, 상기 렌티큘러 패턴(52) 사이의 간격(P)은 렌티큘러 패턴(52)의 폭(W1)에 대하여 W1 ≤ P ≤ 1.5W1 로 형성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 복합 광학 시트(50)의 상면은 각 렌티큘러 패턴(52) 사이에 평면 구간이 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 사시도와 상세 단면도이다.
도면을 참조하면, 제3실시예에 따른 복합 광학 시트(50)는 상기 렌티큘러 패턴(52)의 간격(P)이 렌티큘러 패턴(52)의 폭(W1)에 대하여 1.2W1 < P ≤ 1.5W1 로 형성된다.
이때, 상기 렌티큘러 패턴(52)의 간격(P)이 너무 넓은 경우 모아레 현상이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 도시된 바와 같이 렌티큘러 패턴(52) 사이에는 별도의 광 패턴으로 실린더 패턴(Cylinder Pattern)이 렌티큘러 패턴(52)과 평행하게 형성된다.
즉, 상기 렌티큘러 패턴(52)의 간격(P)이 1.2W1 < P ≤ 1.5W1 로 형성되는 경우 렌티큘러 패턴(52) 사이에는 폭(W2)이 렌티큘러 패턴(52)의 폭(W1)과 간격(P) 에 대하여 W2 = P - W1 이고, 높이(H2)가 프리즘 패턴(53)의 깊이(D1)에 대하여 D1 ≤ H2 ≤ D1/2 인 실린더 패턴(54)이 렌티큘러 패턴(52)과 평행하게 더 형성된다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 저면 사시도이다.
도면을 참조하면, 제4실시예에 따른 복합 광학 시트는 시트의 하면에 마이크로 렌즈 형상의 광 패턴(Microlens Pattern)이 더 형성된다. 이러한 마이크로 렌즈 패턴(55)은 복합 광학 시트로 입사되는 빛이 시트 내부에서 확산이 더 잘 이루어지도록 하는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 곡률 반경(R)이 15㎛ ≤ R ≤ 45㎛ 이고, 높이(H3)가 5㎛ ≤ H3 ≤ 20㎛ 가 되도록 형성된다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 저면 사시도이다.
도면을 참조하면, 제4실시예에 따른 복합 광학 시트는 시트의 하면에 실린더 형상의 광 패턴(Cylinder Pattern)이 더 형성된다. 이러한 실린더 패턴(56)도 마이크로 렌즈 패턴(55)과 마찬가지로 복합 광학 시트(50)로 입사되는 빛이 시트 내부에서 확산이 더 잘 이루어지도록 하며, 본 발명의 실시예에서는 폭(W3)이 10㎛ ≤ W3 ≤ 50㎛ 이고, 높이(H4)가 상기 폭(W3)에 대하여 W3/4 ≤ H4 ≤ W3/2 가 되도록 형성된다.
한편, 상기와 같은 구성의 복합 광학 시트는 도 2에 도시된 바와 같이 확산 판(40)의 상측에 적층되거나 다른 기능의 광학 판, 광학 시트 등과 결합되어 사용될 수 있다. 이 경우 접촉 면에서는 시트들의 상호 간섭에 의해 특정 부분이 밝아지는 Wet Out 현상이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 복합 광학 시트의 하면에는 비드(bead)를 이용한 매트층(Matt)을 형성할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 대한 바람직한 실시예에 대해서 설명하고 있으나, 본 발명의 권리는 상기 설명된 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1은 종래의 기술에 따른 백라이트 장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 사시도,
도 5는 도 4의 실시예에 따른 복합 광학 시트의 상세 구조를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 사시도,
도 7은 도 6의 실시예에 따른 복합 광학 시트의 상세 구조를 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 저면 사시도,
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 광학 시트를 나타낸 저면 사시도,
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 커버버텀 20 : 반사판
30 : LED 광원 40 : 확산 판
50 : 복합 광학 시트

Claims (6)

  1. 백라이트 장치용 광학 시트에 있어서,
    베이스 필름의 상면에 다수개의 렌티큘러 패턴(Lenticular Pattern)이 평행하게 형성되고,
    상기 렌티큘러 패턴의 상면에 프리즘 패턴(Prism Pattern)이 각인되어,
    빛의 확산 및 집광을 동시에 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌티큘러 패턴은 폭(W1)이 20㎛ ≤ W1 ≤ 80㎛ 이고, 높이(H1)가 상기 폭(W1)에 대하여 W1/4 ≤ H1 ≤ W1/2 이며, 간격(P)이 상기 렌티큘러 패턴의 폭(W1)에 대하여 W1 ≤ P ≤ 1.5W1 로 형성되고,
    상기 프리즘 패턴은 골의 내각(θ)이 70°≤ θ ≤ 120°이고, 깊이(D1)가 상기 렌티큘러 패턴의 높이에 대하여 H1/4 ≤ D1 ≤ H1/2 로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 렌티큘러 패턴은 간격(P)이 1.2W1 < P ≤ 1.5W1 인 경우에는, 상기 렌티큘러 패턴 사이에 폭(W2)이 W2 = P - W1 이고, 높이(H2)가 상기 프리즘 패턴의 깊이(D1)에 대하여 D1 ≤ H2 ≤ D1/2 인 실린더 패턴(Cylinder Pattern)이 상기 렌티큘러 패턴과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 하면에 곡률반경(R)이 15㎛ ≤ R ≤ 45㎛ 이고, 높이(H3)가 5㎛ ≤ H3 ≤ 20㎛ 인 다수개의 마이크로렌즈 패턴(Micro Lens Pattern)이 랜덤(Random)하게 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시트.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 하면에 폭(W3)이 10㎛ ≤ W3 ≤ 50㎛ 이고, 높이(H4)가 상기 폭(W3)에 대하여 W3/4 ≤ H4 ≤ W3/2 인 실린더 패턴이 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시트.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 하측에 Wet out 현상을 방지하기 위한 매트(Matt) 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시트.
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