KR20150127509A - 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 것으로 더욱 상세하게는 광원으로부터의 거리에 따라 프리즘의 양변의 길이를 달리하여 종래 프리즘의 양변의 길이가 동일하기 때문에 발생하는 모아레 현상을 없애고, 픽셀에서 나오는 광량의 차이를 없앰으로써 외관을 균일하고 깨끗하게 확보할 수 있으며, 종래에 비해 휘도를 높게 형성할 수 있는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 것이다.
본 발명의 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트는 백라이트 유닛에 포함되는 광학시트에 있어서, 백라이트 유닛에 포함된 광원에서 조사된 빛이 입사되는 기저부와, 기저부의 상부에 위치하고, 단면이 삼각형인 2이상의 프리즘으로 이루어진 광경로 변환부를 포함하되, 광경로 변환부에 포함된 프리즘은 밑변을 제외한 양변의 길이가 다른 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 따르면 LCD 패널 개구부와 프리즘 광학시트 사이의 상호작용을 억제하여 모아레 현상을 없앨 수 있고, 픽셀에서 나오는 광량의 차이를 없앰으로써 외관을 균일하고 깨끗하게 확보하여 보다 균일한 면광원을 제공할 수 있으며, 종래의 프리즘 광학시트에 비해 LCD 패널로 공급하는 빛을 늘릴 수 있으므로 휘도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{Prism Optical Sheet of Back Light Unit and Back Light Unit including that}

본 발명은 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 것으로, LCD 패널에 균일한 면광원을 제공하는 백라이트 유닛은 광원과 도광판과 프리즘 광학시트 및 확산시트로 이루어지며 이중 도광판에서 나온 빛의 광경로를 변환시켜 LCD 패널에 수평방향으로 조사된 빛을 수직방향으로 변환시키는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 것이다.

LCD패널은 FPD(Flat Panel Display)에 사용되는 대표적인 디스플레이 기기로서 유리 기판 사이에 액정을 주입하고 TFT 등의 구동소자를 이용하여 유리 기판 사이의 액정에 가하는 전압을 on/off함으로써 액정의 결정방향을 바꿔 화면을 표시하는 구성이다. LCD는 자체적으로 빛을 내는 물질이 아니므로 자체적으로 빛을 내는 OLED와는 달리 영상을 표시하기 위해서는 빛을 공급하는 광원과 칼라영상을 표시하기 위한 칼라필터가 필요하다.

LCD패널에 빛을 공급하는 장치를 BLU(Back Light Unit)이라고 하는데 BLU유닛에는 직하방식과 엣지방식이 있으며 두 방식 모두 균일한 면광원의 생성을 위해 다양한 종류의 광학시트를 포함하고 있으며 스마트폰 등의 모바일기기에서는 두께를 얇게하여야 하고 소비전력에 한계가 있기 때문에 100% 엣지방식의 BLU를 사용하고 있으며 TV에서도 얇은 두께의 TV를 선호함에 따라 엣지방식의 BLU를 채용하는 비율이 점점 늘어가고 있다.

엣지방식의 BLU에는 BLU의 일측면 또는 양측면에 위치하는 LED 광원과 측면에서 조사된 빛을 균일하게 LCD 패널쪽으로 꺽어주는 도광판과 도광판에서 나온 빛을 다시 한번 LCD 패널쪽으로 꺽어주는 프리즘 광학시트와 프리즘 광학시트에서 나온 빛을 확산시켜 전체적으로 균일한 면광원을 형성하는 확산시트로 이루어져 있다. 물론 이와 더불어 도광판 아래에 위치하여 도광판에서 아래쪽으로 빠져나온 빛을 다시 도광판 내부로 넣어주는 반사시트도 포함하며 BLU 최외곽에 도광판 상부의 프리즘 광학시트 등을 보호하기 위한 보호시트를 더 포함할 수도 있다.

LCD 패널은 화면을 표시하기 위해서는 유리 기판 사이에 주입된 액정에 인가되는 전압을 on/off하여야 하므로 Passive Matrix방식도 마찬가지이겠지만 Active Matrix방식의 LCD 패널의 경우 각 픽셀마다 on/off를 위한 회로가 위치하게 되어 개구율이 떨어지고 규칙적인 프리즘이 배열된 프리즘 광학시트와의 상호작용으로 주기적인 명부/암부를 형성하여 모아레가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 측면에 위치한 광원에서 조사된 빛은 도광판을 전반사로 이동하다 도광판에 가공된 패턴을 만나 도광판 상부로 나오게 되는데 이때 나온 빛은 특정각도 범위를 형성하고 이 빛이 도 4에 도시한 것과 같이 프리즘 광학시트에 형성된 프리즘을 통해 정면으로 꺽이게 되지만 종래의 프리즘은 규칙적인 삼각형의 형상으로 이루어지고 각 면에 따라 광경로에 차이가 있어 광원에 가까운 쪽 면과 먼 쪽 면으로 나오는 빛의 양에 차이가 발생하는 문제가 있다. 즉, 도 5에서 도시한 바와 같이 LCD 패널에 형성된 픽셀 중 개구부들을 통해 나오는 광량에 차이가 있고 주기성을 띄기 때문에 외관에 울긋불긋한 형태가 나타나고 외관이 불량해지는 문제가 있다. 특히 최근 엣지방식의 BLU에서 원가절감 및 LED에서 나오는 광량이 증가되어 LED로 이루어진 광원이 한쪽 측면에만 배치됨에 따라 프리즘을 통해 나오는 광량의 차이가 더욱 심해지고 그에 따라 모아레 현상이 심해지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광원으로부터의 거리에 따라 프리즘의 양변의 길이를 달리하여 종래 프리즘의 양변의 길이가 동일하기 때문에 발생하는 모아레 현상을 없애고, 픽셀에서 나오는 광량의 차이를 없앰으로써 외관을 균일하고 깨끗하게 확보할 수 있으며, 종래에 비해 휘도를 높게 형성할 수 있는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트는 백라이트 유닛에 포함되는 광학시트에 있어서, 백라이트 유닛에 포함된 광원에서 조사된 빛이 입사되는 기저부와, 기저부의 상부에 위치하고, 단면이 삼각형인 2이상의 프리즘으로 이루어진 광경로 변환부를 포함하되, 광경로 변환부에 포함된 프리즘은 밑변을 제외한 양변의 길이가 다른 것을 특징으로 한다.

또한, 기저부와 광경로 변환부는 동일한 재질의 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 광경로 변환부의 프리즘은 백라이트 유닛에 포함된 광원이 설치된 위치를 기준으로 횡렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 광경로 변환부의 프리즘은 광원에 가까운 쪽 변의 길이가 먼 쪽 변의 길이보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 백라이트 유닛의 상부에 위치한 LCD 패널의 픽셀 크기와 프리즘의 밑변의 길이를 동일하게 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 각 프리즘 중 길이가 긴 변이 상기 픽셀 중 개구부에 위치하도록 프리즘의 변의 길이를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 백라이트 유닛은 위 프리즘 광학시트 중 어느 하나를 포함하여 이루어진다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 LCD 패널 개구부와 프리즘 광학시트 사이의 상호작용을 억제하여 모아레 현상을 없앨 수 있는 효과가 있다.

또한, 픽셀에서 나오는 광량의 차이를 없앰으로써 외관을 균일하고 깨끗하게 확보하여 보다 균일한 면광원을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 프리즘 광학시트에 비해 LCD 패널로 공급하는 빛을 늘릴 수 있으므로 휘도를 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프리즘 광학시트 및 프리즘 광학시트가 설치된 백라이트 유닛을 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 백라이트 유닛에서 광경로를 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에서 LCD 패널의 픽셀 크기에 프리즘의 밑변을 맞추었을 때의 광량을 나타내는 도면이고,
도 4는 종래 백라이트 유닛에 설치된 프리즘 광학시트와 광경로를 나타내는 도면이고,
도 5는 종래 백라이트 유닛에서 광량의 편차를 나타내는 도면이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프리즘 광학시트(400) 및 프리즘 광학시트(400)가 설치된 백라이트 유닛을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 백라이트 유닛에서 광경로를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에서 LCD 패널의 픽셀 크기에 프리즘의 밑변을 맞추었을 때의 광량을 나타내는 도면이다.

본 발명의 프리즘 광학시트(400)는 FPD로 각광받고 있는 LCD 패널(500)에 균일한 면광원을 공급하는 백라이트 유닛에 포함되어 광경로를 변환하는 역할을 수행하는 구성으로서 백라이트 유닛의 도광판(200)에서 나온 빛이 입사되는 기저부(410)와 기저부(410)의 상부에 위치하며 단면이 삼각형인 삼각기둥 형상의 프리즘(425)이 2 이상 나란히 배치된 광경로 변환부(420)를 포함하여 이루어진다.

도 1을 참조하여 본 발명의 프리즘 광학시트(400)가 포함된 백라이트 유닛의 구성과 기능을 상세히 설명한다.

백라이트 유닛에 포함된 광원(100)은 균일한 면광원의 형성을 위한 빛을 조사한다. 앞서 설명한 바와 같이 백라이트 유닛에는 직하방식과 엣지방식이 있으며 도 1에 도시된 방식은 엣지방식이고 이 엣지방식에 프리즘 광학시트가 주로 사용된다. 광원(100)은 CCFL(Cold Cathode Flurescent Lamp, 냉음극관) 또는 LED Bar가 사용되는데 최근에는 슬림화 경향에 따라서 광원(100)에는 주로 LED Bar가 사용되며 LED의 성능이 향상되고, 원가절감을 위해 백라이트 유닛의 양쪽 변이 아닌 한쪽 변에만 LED Bar가 배치되고 있다.

CCFL로 이루어진 광원(100)의 주위에는 반사갓(110)을 씌워 광원의 후면으로 나오는 빛을 반사시켜 도광판(200)쪽으로 보내며 이를 통해 광원의 효율성을 향상시킨다.

광원에서 나오는 빛은 가운데로 향하는 양이 가장 많고 가운데를 기준으로 위아래로 벌어지는 양이 점점 줄어드는 A와 같은 분포를 보이는데 이렇게 LCD 패널(500)에 나란히 조사되는 빛은 도광판(200), 프리즘 광학시트(400)을 거치면서 LCD 패널(500)에 수직으로 방향이 변하게 되고 이 빛이 LCD 패널(500)을 통과하면서 화상을 표시하게 된다.

도광판(200)은 MMA 또는 PMMA 등을 원재료로 만들어지는 판체로서 그 하면에 음각 또는 양각으로 광학패턴을 형성하여 광원(100)에서 나온 빛을 균일하게 분산하여 도광판(200)의 상부로 내보내는 구성이다. 즉, 광원(100)에서 나온 빛은 도광판(200)의 내부를 전반사로 이동하다가 광학패턴이 형성된 부분과 만나게 되면 빛이 굴절되어 도광판(200)의 상부로 나가거나 하면에 위치한 반사판(300)에서 반사된 후 도광판(200)의 상부로 나가게 된다.

반사판(300)은 위에서 설명한 것과 같이 도광판(200)의 내부를 전반사로 이동하던 빛이 광학패턴과 만나 굴절되면서 도광판(200)의 하부로 나온 빛을 반사시켜 도광판(200) 내부로 다시 넣어주는 역할을 수행하고 반사판(300)에서 반사되어 도광판(200)으로 입사된 빛은 도광판(200) 내부를 통과하여 도광판(200)의 상부로 나오게 되는데 이를 통해 열에너지로 소멸되는 빛의 양을 줄이고 광효율성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

프리즘 광학시트(400)는 도광판(200)에서 나온 빛의 광경로를 거의 수직에 가깝도록 꺾어주는 역할과 도광판(200)에서 나온 빛을 적절하게 섞어주는 기능을 수행하는데 이를 통해 균일한 면광원을 형성함과 동시에 보다 깨끗한 외관을 형성하고 수직으로 나오는 빛의 양을 많게 하여 휘도를 높이는 효과와 시야각을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

이에 대해 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 통상적으로 도광판(200)에서 나오는 빛은 20도 근방을 중심으로 주변으로 갈수록 그 양이 작아지는 분포를 보이고 있는데 이 빛은 프리즘 광학시트를 통과하면서 수직으로 꺾이게 된다. 이러한 광경로 변환을 거치게 되면 수직으로 분포하는 빛의 양이 가장 많게 되므로 LCD 패널(500)로 입사되는 빛의 양이 많아지게 되므로 프리즘 광학시트가 없는 경우보다 휘도가 향상되는 결과가 된다. 또한 도광판(200)에서 나온 빛이 불규칙적인 분포를 갖더라도 프리즘 광학시트를 통과하면서 광경로가 변환된 빛이 섞여지는 효과를 보이기 때문에 면광원의 균일도가 향상되어 외관이 깨끗하게 보이게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 프리즘 광학시트(400)에서 프리즘(425)의 단면은 삼각형으로서 광원(100)을 기준으로 가까운 쪽에 위치한 면(430)과 먼 쪽에 위치한 면(440) 및 밑변(450)으로 이루어져 있으며 프리즘 광학시트(400)로 입사된 빛은 도광판(200) 표면을 기준으로 대략 20도로 기울어져 있으므로 프리즘(425) 중 광원(100)으로부터 먼 쪽에 위치한 면(440)으로 입사된 빛과 가까운 쪽에 위치한 면(430)으로 입사한 빛의 광경로가 다르게 형성된다.

이를 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면 광원(100)을 기준으로 먼 쪽에 위치한 면(440)은 광원(100)에서 나온 빛이 이동하는 경로에 마주하는 쪽에 위치해 있어 면(440)으로 입사된 거의 모든 빛은 D1과 같이 수직방향으로 광경로가 변환되어 나가는 반면 광원(100)을 기준으로 가까운 쪽에 위치한 면(430)으로 입사된 빛은 D2 및 D3와 같이 가까운 쪽 면(430)을 통해 나가지 못하고 먼 쪽 면(440)을 통해 나가게 되거나 확률은 낮지만 반사되어 프리즘 광학시트 내부를 이동하다가 소멸되게 된다. 즉, 광원(100)에서 가까운 쪽 면(430)을 통해서는 빛이 나가지 못하고 반사되어 먼 쪽 면(440)을 통해 나가거나 먼 쪽 면(440)을 통해 나가더라도 LCD 패널(500)에 수직방향이 아닌 수평방향으로 나가기 때문에 화상을 표시하는데 사용되는 것이 아니라 열에너지로 소멸하는 결과를 낳는다. 종래의 프리즘 광학시트의 경우 프리즘의 단면 삼각형에서 양변의 길이가 같기 때문에 즉, 가까운 쪽 면이 프리즘에서 차지하는 비율이 본 발명의 프리즘 광학시트(400)에 비해 크기 때문에 LCD 패널에 수직으로 입사하지 못하고 소멸하는 빛의 양이 많아 광효율성이 떨어질 뿐만 아니라 프리즘 광학시트를 통과한 후 LCD 패널(500)로 입사되는 빛의 양이 주기성을 띄기 때문에 모아레가 발생하고 외관이 불량한 문제가 있어왔다. 이러한 문제는 최근 LED bar로 이루어진 광원(100)을 도광판(200)의 한쪽 면에만 배치하는 방식으로 변환됨에 따라 모아레 현상 및 외관불량이 더욱 심해지고 있다.

본 발명의 프리즘 광학시트(400)는 주로 빛이 나오는 먼 쪽 면(440)의 길이를 길게 하여(b>a가 되도록 하여) 최대한 많은 빛이 LCD 패널을 통해 나오도록 함과 동시에 면광원 중 빛이 나오지 않아 암부로 형성되는 가까운 쪽 면(430)의 비율을 줄여 모아레의 발생을 최대한 억제하여 종래 프리즘 광학시트에서 발생하는 문제를 해결한 것이다. 즉, 종래에는 도 5을 참조하면 상대적인 광량이 4, 2, 2, 4, 0의 주기성을 띄기 때문에 모아레가 발생하지만 본 발명의 프리즘 광학시트(400)는 먼 쪽 면(440)의 길이가 길기 때문에 LCD 패널(500) 중 개구부(520)를 통해 나오는 빛의 양이 많고 주기성이 약해져 모아레 현상이 시인되지 않고 외관이 깨끗해지는 효과가 있다.

본 발명의 프리즘 광학시트(400)는 2이상의 프리즘(425)으로 이루어진 광경로 변환부(420)와 기저부(410)로 이루어지는데 광경로 변환부(420)의 프리즘(425)는 프리즘 형상의 롤러로 열을 가하면서 눌러서 제조하거나 마스터 판을 제작한 후 전사하는 임프린팅 방식으로 제조할 수 있으며 상기 언급한 방법 외에 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 이런 경우 광경로 변환부(420)와 기저부(410)는 다른 재질로 구성할 수 있는데 이는 롤러로 가공할 때 열이 가해지고 기저부(410)를 내열성이 좋은 물질로, 광경로 변환부(420)를 열변형성이 좋은 채택하여 프리즘 광학시트(400)의 열변형을 최대한 억제하면서 프리즘(425)의 성형성을 좋게 하기 위함이다. 물론 기저부와(410)와 광경로 변환부(420)를 동일 재질의 일체형으로 구성하여도 무방하다.

LCD 패널(500)은 주입된 액정을 통해 빛이 나오는 개구부(520)과 개구부(520)을 on/off하기 위한 회로부(510) 및 RGB(Red, Green, Blue)로 이루어진 칼라필터(530)을 포함하여 이루어진다. LCD 패널(500)에서 백라이트 유닛으로부터 나온 면광원이 통과하는 부분은 액정이 주입된 개구부(520) 뿐이며 이 개구부(520)와 프리즘(425) 중 광원(100)에 먼 쪽 면(440)과 개구부(520)가 정확히 일치할 경우에 모아레 현상은 전혀 발생하지 않는다. 본 발명의 프리즘 광학시트(400)의 일실시예에서는 도 3과 같이 LCD 패널(500)의 픽셀 사이즈(p)에 따라 프리즘(425)의 밑변의 길이(c)를 동일하게 조절함으로써 픽셀의 개구부(520)에 프리즘(425)의 먼 쪽 면(440)만이 위치하도록 하거나 개구부(520)와 먼 쪽 면(440)이 겹치는 비율을 일정하게 조절함으로써 모아레 현상을 완전히 제거할 수 있고, 개구부(520)를 통과하는 빛의 양을 극대화하여 휘도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 프리즘 광학시트(400)는 도 3에서 각 픽셀에서 나오는 광량인 L1, L2, L3을 동일하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 외관을 종래의 프리즘 광학시트를 설치했을 때보다 더욱 깨끗하게 할 수 있고, 개구부(520)에 빛이 주로 나오는 프리즘(425)의 먼 쪽 면(440)만이 위치하게 되므로 나오는 빛의 양을 최대로 할 수 있어 휘도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

광원 : 100 도광판 : 200
반사판 : 300 프리즘 광학시트 : 400
LCD 패널 : 500

Claims (7)

1. 백라이트 유닛에 포함되는 광학시트에 있어서,
   상기 백라이트 유닛에 포함된 광원에서 조사된 빛이 입사되는 기저부와,
   상기 기저부의 상부에 위치하고, 단면이 삼각형인 2이상의 프리즘으로 이루어진 광경로 변환부를 포함하되,
   상기 광경로 변환부에 포함된 프리즘은 밑변을 제외한 양변의 길이가 다른 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트.
   
2. 청구항 1에서,
   상기 기저부와 광경로 변환부는 동일한 재질의 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트.
   
3. 청구항 1에서,
   상기 광경로 변환부의 프리즘은 상기 백라이트 유닛에 포함된 광원이 설치된 위치를 기준으로 횡렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트.
   
4. 청구항 3에서,
   상기 광경로 변환부의 프리즘은 상기 광원에 가까운 쪽 변의 길이가 먼 쪽 변의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트.
   
5. 청구항 4에서,
   상기 백라이트 유닛의 상부에 위치한 LCD 패널의 픽셀 크기와 상기 프리즘의 밑변의 길이를 동일하게 조절하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트.
   
6. 청구항 5에서,
   상기 각 프리즘 중 길이가 긴 변이 상기 픽셀 중 개구부에 위치하도록 상기 프리즘의 변의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 프리즘 광학시트.
   
7. LCD 패널에 면광원을 공급하는 백라이트 유닛에 있어서,
   청구항 1에서 청구항 6 중 어느 하나의 프리즘 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛.
   
   

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