KR20160021963A - 광학시트와 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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손영은
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)는 지지시트(310); 및 상기 지지시트(310)에 형성되고 복수개의 프리즘패턴(330)을 포함한 프리즘시트(320);를 포함하고, 상기 복수개의 프리즘패턴(330) 중 기준 프리즘패턴(PN)의 피치(pitch)는 상기 기준 프리즘패턴(PN)과 인접한 프리즘패턴(PN-1, PN+1)의 피치와 기 설정 값의 차이를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예는 비균일한 피치를 가지는 프리즘 패턴을 가진 광학시트를 설계하여 무아레 발생을 방지한 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Description

광학시트와 이를 포함하는 액정표시장치{OPTICAL SHEET AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 광학시트와 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 매트릭스(Matrix) 형태로 배열된 액정 셀들의 광 투과율을 화상신호 정보에 따라 조절하여 원하는 화상을 표시하는 장치로서, 백라이트 유닛에 조사되는 빛을 이용하여 액정패널에 화상을 형성한다. 이러한 원리를 이용한 액정표시장치는 경량, 박형, 저 소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 그리고 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 광의 투과량이 조정되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
최근에는 액정표시장치가 컴퓨터용 모니터, 텔레비전뿐만 아니라 차량용 네비게이션 시스템의 표시장치와, 노트북, 핸드폰 등의 휴대용 표시장치 등에 광범위하게 적용되고 있다.
일반적인 액정표시장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2 색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각적으로 변환하는 것으로서, 액정셀에 의한 광의 변조를 이용하여 정보를 표시하는 수광형 디스플레이장치이다. 이와 같은 액정표시장치는 수광형 소자이기 때문에 영상을 표현하기 위해 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 백라이트 유닛은 광원의 배치에 따라 직하형(direct type) 및 에지형(edge type)으로 구분된다.
직하형 백라이트 유닛은 복수의 광원이 액정표시패널의 직하에 일정한 간격을 두고 배치되어 액정표시패널의 직하에서 직접 조사하는 방식이고, 에지형 백라이트 유닛은 광원으로부터 발광된 광을 면광으로 변환하는 도광판에 의해 액정표시패널로 광을 조사하는 방식이다. 액정표시장치의 백라이트 유닛은 광원에서 발광된 광의 광 특성, 예를 들어 휘도 균일성 및 정면 휘도 등을 향상시키기 위하여 확산판, 확산 시트 및 프리즘 시트 등으로 이루어지는 광학 시트들을 포함한다.
한편 종래의 프리즘 시트는 골과 산으로 이루어진 프리즘 패턴들을 포함하고, 상기 프리즘 패턴들 각각의 피치(pitch)가 서로 동일하게 설계(공정상 오차로 인하여 거의 동일하게 형성)되거나 프리즘 형상이 일률적인 형태를 가지도록 설계되어 왔다. 그런데 최근 고해상도 표시장치가 개발되면서 무아레(Moire)와 같은 화질 불량 문제가 발생하였고, 종래의 프리즘 시트만으로는 이러한 문제를 해결하지 못하는 문제가 있었다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 이를 구체적으로 설명하면, 도 1의 경우 제1 해상도를 가진 패널(1)과 프리즘 시트(2)를 엇갈리게 배치한 도면이고, 도 2의 경우 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 가진 패널(1)과 동일한 프리즘 시트(2)를 엇갈리게 배치한 도면이다.
도 1과 도 2를 비교하면, 도 2는 대각선 방향으로 무아레가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 동일한 프리즘 시트 하에서 해상도가 높은 표시패널을 사용하는 경우 무아레가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명에 따른 실시예는 비균일한 피치를 가지는 프리즘 패턴을 가진 광학시트를 설계하여 무아레 발생을 방지한 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)는 지지시트(310); 및 상기 지지시트(310)에 형성되고 복수개의 프리즘패턴(330)을 포함한 프리즘시트(320);를 포함하고, 상기 복수개의 프리즘패턴(330) 중 기준 프리즘패턴(PN)의 피치(pitch)는 상기 기준 프리즘패턴(PN)과 인접한 프리즘패턴(PN-1, PN+1)의 피치와 기 설정 값의 차이를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)에서, 상기 기 설정 값은 수학식 1을 충족하는 것을 특징으로 한다.
수학식 1
Figure pat00001
수학식 1에서 P기준은 기준 프리즘패턴(PN)의 피치이고 P인접은 기준 프리즘패턴(PN)과 인접한 프리즘패턴(PN-1, PN+1)의 피치이며, a는 양수이다.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)에서, 상기 a는 2 이상인 광학시트.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)에서, 상기 복수의 프리즘패턴(330)들 각각의 피치는 서로 상이한 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)는 지지시트(310); 및 상기 지지시트(310)에 형성되고 복수개의 프리즘패턴(330)을 포함한 프리즘시트(320);를 포함하고, 상기 복수개의 프리즘패턴들(330) 각각의 피치는 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트에서, 상기 복수개의 프리즘패턴들(330)의 피치는 수학식 2 내지 5 중 어느 하나의 수학식을 충족하고, 상기 복수개의 프리즘패턴들(330)의 피치가 하기 수학식 2 내지 5 중 동일한 수학식을 충족하는 경우, a 값은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
수학식 2
Figure pat00002
수학식 3
Figure pat00003
수학식 4
Figure pat00004
수학식 5
Figure pat00005
수학식 2 내지 5에서 P는 복수개의 프리즘패턴들 중 어느 하나의 프리즘패턴의 피치이고, PN은 인접한 프리즘패턴의 피치이며, a는 양수이다.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)에서, 상기 수학식 2 내지 수학식 6에서 a 값은 2 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)에서, 상기 복수개의 프리즘패턴의 골에 또 다른 프리즘패턴이 충진되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예는 비균일한 피치를 가지는 프리즘 패턴을 가진 광학시트를 설계하여 무아레 발생을 방지한 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 해상도 증가에 따른 무아레 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-B를 절단한 단면도이다.
도 6은 도 5의 C 영역을 확대한 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광학시트를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무아레 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 해상도와 프리즘패턴의 피치의 관계를 나타낸 도면이다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학시트의 사시도와 단면도를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트 또는 내제패턴시트의 제조장치의 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 광학시트와 이를 포함하는 액정표시장치의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
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. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(100)는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130), 바텀 커버(150), 탑커버(140)로 구성된다.
상기 액정패널(110)은 컬러필터 어레이 기판(112)과 TFT 어레이 기판 (114) 및 이들 사이에 개재된 액정층(미도시)으로 구성되며, 상기 컬러필터 어레이기판(112)과 TFT 어레이 기판(114)의 외측면에는 편광판(미도시)이 각각 부착된다
이러한 액정패널(110)은 화소 단위를 이루는 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 드라이버 구동회로에서 전달되는 화상 신호 정보에 따라 액정 셀들이 광 투과율을 조절함으로써 화상을 형성하게 된다.
구체적으로 상기 TFT 어레이 기판(114)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
또한 상기 컬러필터 어레이기판(112)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비 표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130) 측면 내지는 바텀커버(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다.
액정패널(110)의 일 측의 상기 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(117)으로부터 제공되는 상기 액정패널(110)의 구동 신호는 상기 액정패널(110)의 다수의 게이트 배선 및 다수의 데이터 배선에 공급되어 상기 액정패널(110)이 구동된다. 상기 액정패널(110)은 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 액정층은 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 화소 영역 별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 화상을 표시하게 된다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(110)의 컬러필터 어레이 기판(112)과 TFT 어레이 기판 (114)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 상기 컬러필터 어레이 기판(112)과 TFT 어레이 기판 (114)의 가장자리를 따라 씰 패턴(seal pattern)이 형성된다.
이러한 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(200)와, 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(300)를 포함한다.
상기 LED 어셈블리(200)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(200)는 다수개의 LED(210)와, 다수개의 LED(210)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(220)를 포함한다.　
상기 복수의 LED(210)로부터 출사되는 빛은 도광판(123)을 경유하여 액정패널(110)로 제공된다.
상기 도광판(123)의 재질로는 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 PMMA(Polymethy- methacrylate)가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 도광판(123)은 하부면이 경사지고 상부면이 평평한 쇄기형(wedge)이거나, 하부면과 상부면이 모두 평행한 판형(plate type)으로 마련될 수 있다. 또한 상기 도광판(123)은 입광부측의 두께가 상대적으로 더 크게 형성될 수 있다.
상기 도광판(123)은 상부면에 집광패턴(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 집광패턴의 밀도에 따라서 상기 도광판(123) 상부면으로 출사하는 광의 출사각을 조절할 수 있다.
상기 광학시트(300)는 하나의 광학시트로 구성되거나 다수의 광학시트로 구성될 수 있다. 또한 상기 광학시트(300)는 복수개의 광학시트가 일체형이 되도록 접합되어 형성될 수 있다. 상기 광학시트(300)는 확산시트와 프리즘시트 그리고 보호시트로 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 두 개의 확산시트와 두 개의 프리즘 시트로 구비될 수도 있다. 이때, 상기 확산시트는 베이스 판과 이 베이스 판에 형성된 구슬 모양의 코팅층으로 이루질 수 있다.
상기 확산시트는 도광판(123)으로부터의 빛을 확산시켜 액정패널(110)로 공급하는 역할을 한다. 상기 확산시트는 2장 또는 3장을 겹쳐서 사용할 수도 있다. 또한, 상기 프리즘 시트는 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성될 수 있다. 상기 프리즘 시트는 확산시트에서 확산된 빛을 상부의 액정패널(110)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 프리즘 시트는 2장이 사용될 수 있으며, 각 프리즘 시트에 형성된 마이크로 프리즘은 소정의 각도를 이루고 있다. 따라서, 상기 프리즘 시트를 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다. 가장 상부에 위치하는 보호시트는 스크래치에 약한 프리즘 시트를 보호한다.
반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110) 쪽으로 반사 시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 바텀커버(150)를 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 덮도록 구성한다.　
여기서, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이??형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.　
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 바텀커버(150)는 바닥부와 이의 가장자리가 수직 절곡된 측벽으로 이루어진다. 그리고, 이러한 바텀커버(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 일 가장자리가 개구된 사각의 테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140)와 바텀커버(150)와 결합된다.
이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 바텀커버(150)는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
<본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트>
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트의 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-B를 절단한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)는 지지시트(310)과 프리즘시트(320)를 포함할 수 있다.
상기 지지시트(310)는 광이 투과될 수 있는 투광성 재료로 이루어지는 투명 시트가 될 수 있다.
상기 지지시트(310)의 재질로는 폴리에틸렌 테레프 탈레이트(PET)로 이루어질 수 있고, 표면의 평활도가 균일하여 휘도의 편차가 없는 것이 바람직하다. 또한 상기 지지시트(310)의 두께는 제조공정의 취급성과 백라이트 유닛의 박형화를 고려하여 30 내지 300um가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 프리즘시트(320)는 상기 지지시트(310) 상부면에 형성될 수 있고, 일면은 평면으로 이루어지고 타면에는 연속적인 다수의 프리즘패턴(330)이 형성될 수 있다.
상기 프리즘시트(320)는 지지시트(310)를 통과한 후 일면으로 입사되는 광을 직접적으로 집광시킨 후 출사하는 역할을 하는 것으로서, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 등으로 이루어질 수 있다.
상기 프리즘패턴(330)는 골(331)과 산(332)으로 이루진 구조가 될 수 있다.
도 6은 도 5의 C 영역을 확대한 확대도이다.
도 6을 참조하여, 프리즘시트(320)의 프리즘패턴(330)의 형상을 구체적으로 살펴보면, 인접한 두 프리즘패턴(330)들의 산(331)들 각각의 지지시트(310) 상부 면으로부터의 높이(ha1, ha2)들 각각은 서로 상이할 수 있고, 상기 인접한 두 프리즘패턴(330)들의 골(311)들 각각의 지지시트(310) 상부 면으로부터의 높이(hb1, hㅠ2)들 각각은 서로 상이할 수 있다.
또한 인접한 두 프리즘패턴(330)의 좌 우폭, 즉 피치(pitch; P1, P2)들 각각은 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 인접한 프리즘패턴(330)들의 피치는 기 설정된 값의 차이를 가진다.
상기 기설정 값이란 하기의 수학식 1 또는 수학식 2를 충족할 수 있다.
수학식 1
Figure pat00006
수학식 2
Figure pat00007
위 수학식에 따르면 인접한 프리즘패턴(330) 간의 피치는 a% 차이가 날 수 있음을 의미한다.
또한 상기 a는 고정된 값은 아니고 2 이상의 값이 될 수 있다. 따라서 모든 프리즘패턴(330)들 각각의 피치는 모두 상이할 수 있고, 상기 프리즘패턴(330)들 각각의 피치를 모두 달리하여 무아레를 개선할 수 있는 효과를 가진다. 이에 대한 내용은 후술한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 단면도이다.
도 7을 참조하면, N 프리즘패턴의 피치와 상기 N 프리즘패턴과 인접한 프리즘패턴들의 피치의 관계를 살펴본다.
N 프리즘패턴을 기준으로 상기 N 프리즘패턴의 피치가 PN이라고 하면, 상기 N 프리즘패턴과 최 인접한 N-1 프리즘패턴과 N+1 프리즘패턴 각각의 피치는 하기 수학식3을 충족할 수 있다.
수학식3
Figure pat00008
구체적으로 N-1 프리즘패턴의 피치는 하기 수학식 4 내지 7 중 어느 하나를 충족할 수 있다.
수학식 4
Figure pat00009
수학식 5
Figure pat00010
수학식 6
Figure pat00011
수학식 7
Figure pat00012
또한 N+1 프리즘패턴의 피치는 상기 수학식 4 내지 7 중 어느 하나를 충족할 수 있다.
다만, N-1 프리즘패턴과 N+1 프리즘패턴 중 어느 하나의 프리즘패턴이 상기 수학식 4 내지 7 중 어느 하나를 충족하는 경우, 나머지 하나의 프리즘패턴은 다른 하나의 프리즘패턴이 충족하는 수학식을 제외한 나머지 3개의 수학식 중 어느 하나를 충족할 수 있다. 또한 N-1 프리즘패턴과 N+1 프리즘패턴의 피치가 상기 수학식 4 내지 7 중 어느 하나를 충족하는 동일하게 충족하는 경우 해당 수학식의 a값은 서로 다를 수 있다.
이와 같이 상기 N 프리즘 패턴의 피치와 상기 N 프리즘패턴과 최 인접한 N-1, N+1 프리즘패턴의 피치는 서로 다르다.
한편, 상기 a는 특정 수치로 고정된 값은 아니고 2 이상의 값이 될 수 있다.
또한 상기 N 프리즘패턴의 피치는 상기 N 프리즘패턴과 인접한 N-2 프리즘패턴의 피치와 N+2 프리즘패턴의 피치와 상이하다.
구체적으로, 상기 N-2 프리즘패턴의 피치는 상기 수학식 4 내지 수학식 7 중 어느 하나를 충족한다. 그리고 상기 N+2 프리즘패턴 또한 상기 수학식 4 내지 수학식 7 중 어느 하나를 충족하고, 상기 상기 N-2 프리즘패턴의 피치와 상기 N+2 프리즘패턴의 피치는 서로 상이하다.
이와 같이 상기 N 프리즘패턴을 기준으로 상기 N 프리즘패턴의 피치와 다른 모든 프리즘패턴의 피치는 상이하고, 서로 동일한 피치를 가지지 않는다.
한편 상기 수학식 4 내지 수학식 7에 따르면 프리즘패턴에 따라서 동일한 피치가 나올 수 있는 것으로 볼 수 있으나, 상기 수학식 4 내지 수학식 7에서 a값을 달라하면 프리즘시트(320) 상의 모든 프리즘패턴의 피치를 달리할 수 있다.
전술한 방식은 N-1 프리즘패턴에 대해서 적용하여도 동일하게 적용할 수 있다.
이를 구체적으로 설명하면, N-1 프리즘패턴의 피치를 PN-1이라고 할 때, 인접한 프리즘패턴의 피치는 하기 수학식 8 내지 수학식 11 중 어느 하나를 충족할 수 있다.
수학식 8
Figure pat00013
수학식 9
Figure pat00014
수학식 10
Figure pat00015
수학식 11
Figure pat00016
상기 N-1 프리즘패턴의 피치를 기준으로 다른 모든 프리즘패턴의 피치는 상기 수학식 8 내지 수학식 11 중 어느 하나를 충족하고, 피치가 동일한 프리즘패턴이 형성되지 않도록, 상기 a은 달라질 수 있고, 상기 a 값은 2 이상의 값을 가질 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광학시트를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 복수의 프리즘패턴에서 상기 N 프리즘패턴의 피치(P1)와 N-1 프리즘패턴의 피치(P2), N-2 프리즘패턴의 피치(P3), N-3 프리즘패턴의 피치(P4), N+1 프리즘패턴의 피치(P5), N+2 프리즘패턴의 피치(P6) 및 N+3 프리즘패턴의 피치(P7)는 서로 상이한 값을 가진다. 그리고 도 와 8과 같이 상기 N 프리즘패턴을 기준으로 좌측 프리즘패턴으로 갈수록 그리고 상기 N 프리즘패턴을 기준으로 우측 프리즘패턴으로 갈수록 피치는 점점 증가할 수 있다. 그리고 동시에 하기 수학식 12를 충족할 수 있다.
또한 도 9와 같이 상기 N 프리즘패턴을 기준으로 우측 프리즘패턴으로 갈수록 피치는 점점 감소할 수 있다. 그리고 동시에 하기 수학식 12를 충족할 수 있다.
수학식 12
Figure pat00017
수학식 12에서 P기준은 기준 프리즘패턴의 피치이고 P인접은 기준 프리즘패턴과 인접한 프리즘패턴의 피치이며, a는 양수이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무아레 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 균일한 프리즘패턴을 구비한 광학시트에 대한 화상이고, 도 11 및 도 12은 본 발명의 실시예에 따른 비균일한 프리즘패턴을 구비한 광학시트에 대한 화상이다.
특히 도 11은 수학식 12에서 a 값을 0.5 내지 1.5 범위로 설정한 경우로서, 복수의 프리즘패턴(330)들 각각은 수학식 12를 충족하되 a 값은 0.5 내지 1.5 범위가 될 수 있다. 그리고 도 12는 수학식 12에서 a 값을 2 이상으로 한 경우로서, 복수의 프리즘패턴(330)들 각각은 수학식 12를 충족하되 a 값은 2 이상이 될 수 있다.
도 10과 도 11을 비교 또는 도 10과 도 12를 비교하면, 광학시트(300)에 포함된 복수의 프리즘패턴(330)들 각각의 피치를 서로 모두 달리한 경우 무아레 수준이 완화된 화상을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한 도 11과 도 12를 서로 비교하면, a값을 2 이상의 값으로 설정한 경우 무아레 수준이 더 완화된 화상을 얻을 수 있다. 이와 같이 a 값이 2 미만이 되면, 무아레 수준이 완화될 수 있으나, 그 정도의 차이가 크지 않고 시각적으로 크게 구분되지 않기 때문에 a 값은 2 이상이 되는 것이 바람직하다. 즉, 인접한 프리즘패턴들의 피치는 2% 이상의 차이를 가지는 것이 바람직하다.
도 13은 해상도와 프리즘패턴의 피치의 관계를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 화상의 품질을 유지하면서 해상도를 증가시키기 위해서는 프리즘패턴들의 피치를 줄이는 것이 일반적이다.
이 경우, 피치를 줄이면 광학시트(300)에 포함되는 프리즘패턴(330)의 개수가 증가할 수 있다. 이 때 프리즘패턴(330)의 골(331)과 산(332)에서 광 손실이 발생하므로 상기 프리즘패턴(330) 수의 증가에 따른 상기 골(331)과 산(332)의 증가는 휘도 저하의 원인이 될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면 해상도가 증가하는 경우라도 피치를 증가시킬 수 있다(화살표 방향). 즉 해상도가 증가하는 경우라도 프리즘패턴(330)의 개수의 감소 없이 상기 프리즘패턴(330)들의 피치를 서로 달리함으로써, 화상의 품질을 유지할 수 있으므로 광 손실을 줄일 수 있는 효과가 있고, 광 손실 저감에 따라 소비전력 저감의 효과를 가진다.
한편 제1 실시예에 따른 광학시트(300)는 지지시트(310) 상부면에 프리즘시트(320)가 형성된 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 지지스트(310) 하부면에 프리즘시트(320)가 형성될 수도 있다.
<본 발명의 제2 실시예에 따른 광학시트>
도 14 내지 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학시트의 사시도와 단면도를 나타낸 도면이다.
도 14 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학시트(300)는 프리즘패턴을 내재한 광학시트(이하, 내재패턴시트)가 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 내재패턴시트(300)는 지지시트(310)와 제1 프리즘시트(340) 그리고 제2 프리즘시트(350)을 포함할 수 있다.
상기 지지시트(310)와 제1 프리즘시트(340) 그리고 제2 프리즘시트(350)는 PET(Polyethylene terephthalate) 재질 및 자와선 경화용 수지인 아크릴 레진(acryl resisn)이 될 수 있다.
상기 지지시트(310)는 상기 제1 및 제2 프리즘시트(340, 350)을 지지할 수 있는 시트일 수 있다.
상기 지지시트(310)와 상기 제1 프리즘시트(340)는 제1 굴절율(n1)을 가지고, 동일한 재질로서 일체로 형성될 수 있다. 그리고 상기 제2 프리즘시트(350)는 상기 제1 굴절율(n1)과 상이한 제2 굴절율(n2)을 가지고, 상기 제1 프리즘시트(340)가 형성된 상기 지지시트(310) 상에 상기 제2 프리즘시트(350)가 형성될 수 있다.
지지시트(310)의 두께는 100㎛, 125㎛, 188㎛, 및 250㎛ 중 어느 하나가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지지시트(310) 상에 패턴을 형성할 수 있는 자외선 경화수지를 도포하고, 금형을 이용하여, 산과 골이 교번되는 제 1 패턴으로 구성되는 제 1 프리즘시트(340)을 형성하여 자외선 경화시키고, 제 1 프리즘시트(340)의 골 영역에 자외선 경화 수지를 충진한 제 2 패턴의 제2 프리즘시트(350)을 자외선으로 경화하여, 제2 프리즘시트(350)를 형성할 수 있다.
상기 제1 프리즘시트(340)는 복수개의 프리즘패턴을 포함할 수 있고, N 프리즘패턴의 피치 P1과 N-1 프리즘패턴의 피치 P2, N-2 프리즘패턴의 피치 P3, N+1 프리즘패턴의 피치 P4, N+2 프리즘패턴의 피치 P5 그리고 N+3 프리즘패턴의 피치 P6는 서로 상이할 수 있고, 상기 제1 프리즘시트(340)를 구성하는 복수개의 프리즘패턴의 피치는 수학식 12를 충족할 수 있다.
또한 제2 프리즘시트(350)를 구성하는 복수개의 프리즘패턴들은 상기 제1 프리즘시트(350)를 구성하는 복수개의 프리즘패턴들의 형상에 대응하는 형상을 가지기 때문에 상기 제2 프리즘시트(350)를 구성하는 복수개의 프리즘패턴들 각각의 피치(Px)는 상기 제1 프리즘시트(350)를 구성하는 인접한 프리즘패턴의 산(342)과 산(342) 사이의 거리가 될 수 있다.
또한 도 16을 참조하면, 수학식 12를 충족하는 제1 프리즘시트(340)를 구성하는 복수개의 프리즘패턴들 각각의 높이가 상이할 수 있고, 그에 따라 제1 프리즘시트(340)를 구성하는 프리즘패턴의 산(342)과 제2 프리즘시트(350)의 바닥면(351)은 갭(G; Gap)을 형성할 수도 있다.
이러한 내재패턴시트(300)는 프리즘패턴이 내재되어 상부면과 하부면이 모두 평면 형상을 가지므로, 상기 내재패턴시트(300)이 도광판(123)과 접촉하여 상기 내재패턴시트(300)의 프리즘패턴의 산(342)이 마모하는 현상을 방지할 수 있다.
또한 도 17을 참조하면, 도광판(123)의 출사광이 1의 굴절율을 가진 공기층을 통과하여, 제2 굴절율을 가진 제2 프리즘 시트(350)에 일정한 각도
Figure pat00018
로 입사되고, 상기 제2 프리즘 시트(350)의 출사광은 제1 굴절율을 가진 제 1 프리즘시트(340)에 입사된다. 상기 제1 및 제2 프리즘 시트(340, 350)의 제1 및 제2 경사각(
Figure pat00019
)은 각도 (
Figure pat00020
)따라 변경되어 방사각(
Figure pat00021
)을 조절할 수 있다.
한편 점선으로 표시한 A영역에서는 광이 고굴절율을 가진 제1 프리즘시트(340)에서 저굴절율을 가진 제2 프리즘시트(350)로 투과 시 임계각 이상의 각도로 진행되어 상기 제2 프리즘시트(350)로 투과되지 못하고 전 반사될 수 있다. 그리하여 상기 내재패턴시트(300) 상부로 수직광이 출사될 수 있다.
이와 같이 내재패턴시트(300)는 수직광의 비율을 향상시켜 정면 휘도를 상승시킬 수 있고, 정면 휘도가 상승하여 적정 휘도 이상이 되는 경우, 소비전력을 낮출 수 있어 소비전력 절감효과를 거둘 수 있다. 특히 사용자가 디스플레이 기기를 주로 정면으로 응시하며 사용하는 노트북이나 테블릿 피씨 그리고 핸드폰과 같은 디스플레이 기기는 수직광의 비율이 높여 적절한 시야각을 유지하면서 휘도를 상승시켜 사용자의 화면 집중도를 높이는 것이 바람직하다. 그리고 수직광을 향상시키는 경우 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 수학식 12를 충족하는 프리즘패턴을 구비한 제1 및 제2 프리즘시트(340, 350)를 통해서 무아레 개선 효과가 있음은 제1 실시예에서 설명한 바와 같다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트 또는 내제패턴시트의 제조장치의 모식도이다.
도??18을?참조하면???광학시트 또는 내재패턴시트 제조장치(180)는 시트 도입부(182), 제1 수지 적하부(184), 패턴 형성부(186), 제1 경화부(188), 제2 수지 적하부(190), 및 제 2 경화부(192)를 포함하여 구성되며, 시트 도입부(182)에 제공되는 지지시트(310)는 다수의 롤러(194)의 구동에 의해 제 2 경화부(192)까지 이동한다.
지지시트(310)가 시트 도입부(182)에 제공되고, 상기 지지시트(310)가 제1 수지 적하부(184)로 이동되어, 제1 프리즘시트(340)을 형성하기 위한 제1 수지(196)를 적하하여, 지지시트(310) 상에 제1 수지층(198)을 형성한다.
패턴 형성부(186)에서 지지시트(310) 상의 제1 수지층(198)의 표면을 산과 골이 교번되는 패턴이 형성된 금형롤러(195)로 압착시켜 제1 프리즘시트(340)의 표면에 산과 골이 교번되는 제1 프리즘패턴(343)을 형성하고, 제1 프리즘패턴(343)이 형성된 제1 프리즘시트(340)를 제 1 경화부(188)에서 자외선을 조사하여 경화시킨다. ?그리고, 제 2 수지 적하부(190)에서, 제 2 수지(202)를 적하하여 제1 프리즘시트(340)의 골 영역에 제 2 수지(202)가 충진된 제2 프리즘패턴(352)을 가지는 제2 프리즘시트(350)을 형성하고, 제 2 경화부(192)에서, 제2 프리즘시트(350)을 경화시킨다.
상기 제조공정에서 제2 프리즘패턴(350)를 형성하는 공정을 제외하면 제1 실시예에 따른 광학시트(300)를 제조할 수 있다.
또한 상기 금형롤러(195)는 광학시트(300)를 구성하는 프리즘패턴의 피치가 수학식 12를 충족할 수 있도록 상기 금형롤러(195)의 산과 골의 패턴이 설계될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
110 액정패널
112 컬러필터 어레이 기판
114 TFT 어레이 기판
116 연결부재
117 인쇄회로기판
120 백라이트 유닛
123 도광판
125 반사판
126 입광부
127 반입광부
128 집광패턴
130 서포트메인
140 탑커버
150 바텀 커버
200 LED 어셈블리
210 광원
220 PCB
300 광학시트, 내재패턴시트
310 지지시트
320 프리즘시트
330 프리즘패턴
331 골
332 산
340 제1 프리즘시트
341 제1 프리즘시트의 골
342 제1 프리즘시트의 산
350 제2 프리즘시트
180 내재패턴시트 제조장치
182 시트 도입부
184 제1 수지 적하부
186 패턴 형성부
188 제1 경화부
190 제2 수지 적하부
192 제2 경화부
195 금형롤러
196 제1 수지
198 제1 수지층
202 제2 수지

Claims (8)

  1. 지지시트; 및
    상기 지지시트에 형성되고 복수개의 프리즘패턴을 포함한 프리즘시트;를 포함하고,
    상기 복수개의 프리즘패턴 중 기준 프리즘패턴의 피치(pitch)는 상기 기준 프리즘패턴과 인접한 프리즘패턴의 피치와 기 설정 값의 차이를 가지는 광학시트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기 설정 값은 수학식 1을 충족하는 광학시트.
    수학식 1
    Figure pat00022

    수학식 1에서 P기준은 기준 프리즘패턴의 피치이고 P인접은 기준 프리즘패턴과 인접한 프리즘패턴의 피치이며, a는 양수이다.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 a는 2 이상인 광학시트.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 프리즘패턴들 각각의 피치는 서로 상이한 값을 가지는 광학시트.
  5. 지지시트; 및
    상기 지지시트에 형성되고 복수개의 프리즘패턴을 포함한 프리즘시트;를 포함하고,
    상기 복수개의 프리즘패턴들 각각의 피치는 서로 상이한 광학시트.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수개의 프리즘패턴들의 피치는 수학식 2 내지 5 중 어느 하나의 수학식을 충족하고, 상기 복수개의 프리즘패턴들의 피치가 하기 수학식 2 내지 5 중 동일한 수학식을 충족하는 경우, a 값은 서로 다른 광학시트.
    수학식 2
    Figure pat00023

    수학식 3
    Figure pat00024

    수학식 4
    Figure pat00025

    수학식 5
    Figure pat00026

    수학식 2 내지 5에서 P는 복수개의 프리즘패턴들 중 어느 하나의 프리즘패턴의 피치이고, PN은 인접한 프리즘패턴의 피치이며, a는 양수이다.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 수학식 2 내지 수학식 6에서 a 값은 2 이상인 광학시트.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 복수개의 프리즘패턴의 골에 또 다른 프리즘패턴이 충진되는 광학시트.
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