KR101746675B1 - 복합광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 광효율과 시야각특성이 향상된 복합광학시트에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 프리즘 산이 형성되며 헤이즈(haze) 성분을 갖는 복합광학시트를 백라이트 유닛에 구비하는 것이다.
이를 통해, 고휘도를 구현할 수 있으며, 사이드로브와 스펙트럼 무라 그리고 핫 밴드가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 광효율을 향상시키게 되며 시야각 특성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 복합광학시트가 다수의 광학시트의 역할을 대체할 수 있어, 액정표시장치의 모듈화 공정에서 있어서 공정의 효율성을 향상시키게 되며, 보다 저렴한 비용으로 백라이트 유닛을 제작할 수 있게 되며, 액정표시장치는 경량 및 박형을 구현할 수 있다.

Description

복합광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치{Multi-light guide sheet and liquid crystal display device including the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 광효율과 시야각특성이 향상된 복합광학시트에 관한 것이다.

최근 정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device : PDP), 전기발광표시장치(electroluminescence display device : ELD), 전계방출표시장치(field emission display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.

이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 상기 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.

이에 따라, 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.

한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트(side light)방식과 직하형(direct type)방식으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.

여기서, 사이드라이트방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.

도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이며, 도 2a ~ 2b는 종래 문제점을 나타낸 사진이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛(20)은 광원인 램프(29a)와, 램프(29a)와 동일평면에 위치하여 적어도 일 측면이 램프(29a)와 대면되는 도광판(23) 그리고 도광판(23) 상부에 안착되는 확산판(27)과 다수의 광학시트(21)로 이루어진다.

그리고, 도광판(23)의 하부에는 도광판(23)의 하부면으로 빠져 나가는 광을 반사시키기 위한 반사판(25)이 더욱 구성되며, 램프(29a)를 가이드 하는 램프가이드(29b)가 더욱 구비된다.

여기서, 다수의 광학시트(21)는 제 1 확산시트(21a) 그리고 고휘도를 구현하기 위하여 집광시트(21b) 그리고 제 2 확산시트(21c)가 순차적으로 위치한다.

이때, 집광시트(21b)는 1장을 구성하여 사용할 수 있으나, 고휘도를 구현하기 위해서는 여러장의 집광시트(21b)를 겹쳐서 사용할 수 있다.

그러나, 이러한 집광시트(21b)는 사이드로브(side lobe)에 의한 광손실이 수반되며, 이로 인해 광효율의 감소와 시야각특성의 저하를 가져오게 된다.

즉, 집광시트(21b)에 의해 불필요한 방향으로 광이 굴절되어 백라이트 유닛(20)의 상부에 위치하는 전방의 액정패널(미도시)로 입사되지 못한 채 손실되어 이 영역에서 빛샘현상이 나타나는 것이다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 집광시트(21b)의 상부에 광의 리사이클(recycle) 효과를 갖는 반사형 편광시트(미도시) 또는 확산시트(미도시)을 더욱 구성해야 한다.

특히, 집광시트(21b)를 통과한 광은 시청각도에 따른 휘도 분포가 급격하게 변화되는 부분이 발생되는데, 이와 같은 광 특성으로 인해, 집광시트(21b)는 휘도 분포가 급격하게 변화하는 시야각에서 명암의 경계가 생기는 이른바 스펙트럼 무라(spectrum mura) 또는 핫 밴드(hot band)가 나타나게 된다.

도 2a는 스펙트럼 무라가 나타난 사진이며, 도 2b는 핫 밴드가 나타난 사진이다.

스펙트럼 무라는 집광시트(21b)를 통과하는 광이 확산됨에 따라 발생하며, 이러한 스펙트럼 무라의 발생을 방지하기 위하여 집광시트(21b)에 의한 확산이 적게 일어나게 할 경우 핫 밴드가 발생하게 된다.

이와 같은 스펙트럼 무라와 핫 밴드는 액정표시장치의 화질을 저하시키는 요인이 된다. 이를 해결하기 위해 집광시트(21b)의 상부에는 여러장의 광학시트(21)를 더욱 적층시킴으로써, 휘도 변화를 완화하는 방법을 사용하였다.

그러나 이와 같이 적층되는 광학시트(21)의 수가 많아지면, 화질은 개선되지만 백라이트 유닛(20)의 생산 비용이 높아지고, 액정표시장치의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간이 증가되어 공정의 효율성이 저하되며, 제작 원가를 높이게 되는 문제점을 야기하게 된다.

특히, 최근 액정표시장치를 경량 및 박형으로 제작하고자 하는 노력에도 불구하고, 액정표시장치의 전체적인 두께에 가장 큰 영향을 미치는 백라이트 유닛(20)의 구성요소가 너무 많아짐에 따라 액정표시장치의 박형 및 경량을 저해하고 있다.

따라서 많은 광학시트를 사용하지 않고도, 우수한 화질을 구현할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛(20)을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 백라이트 유닛의 광효율을 향상시키고, 이를 이용한 액정표시장치의 표시화면을 균일 휘도의 고품위로 구현하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 액정표시장치의 경량 및 박형을 구현하는 동시에 액정표시장치의 모듈화과정에서 조립시간 단축 및 재료비용을 절감하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하는 광원과; 상기 광원 상부에 안착되며, 상기 액정패널을 바라보는 일면에 프리즘 산이 형성된 집광층이 형성되며, 상기 프리즘 산이 형성된 일면의 반대측인 타면에 헤이즈 성분을 갖는 확산층이 형성된 복합광학시트와; 상기 복합광학시트 하부에 위치하는 반사판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 복합광학시트는 PMMA(polymethylmethacrylate), 열가소성수지인 PET(polyethylene terephthalate) 등으로 이루어진 지지층을 포함하며, 상기 프리즘 산은 상기 지지층으로부터 돌출 배열되며, 상기 집광층은 1.57 ~ 1.58의 굴절률을 갖는다.

그리고, 상기 프리즘 산의 정점(頂点)을 이루는 모서리는 80 ~ 90도의 각도를 가지며, 상기 프리즘 산의 간격은 48 ~ 50㎛이다.

여기서, 상기 프리즘 산은 규칙적으로 그 크기가 다르게 형성되며, 상기 확산층의 헤이즈 성분은 15 ~ 30%이다.

이때, 상기 확산층은 비드(bead)를 포함하거나, 또는 하부면에 미세패턴이 형성되며, 상기 복합광학시트의 하부에는 확산판이 구성된다.

또한, 상기 광원은 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 중 선택된 하나이며, 상기 반사판 상부에 도광판을 구성하며, 상기 광원은 상기 도광판의 일측 또는 양측에 배열된다.

또한, 본 발명은 지지층과; 상기 지지층의 일면에 형성되며, 다수의 프리즘 산이 상기 지지층 상에 서로 인접 배열되도록 돌출 형성되는 집광층과; 상기 지지층의 타면에 형성되며, 15 ~ 30%의 헤이즈 성분을 갖는 확산층을 포함하는 복합광학시트를 제공한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 프리즘 산이 형성되며 헤이즈(haze) 성분을 갖는 복합광학시트를 구비함으로써, 고휘도를 구현할 수 있으며, 사이드로브와 스펙트럼 무라 그리고 핫 밴드가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이를 통해 광효율을 향상시키게 되며 시야각 특성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 액정표시장치는 경량 및 박형을 구현할 수 있으며, 보다 저렴한 비용으로 백라이트 유닛(120)을 제작할 수 있게 되며 액정표시장치의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간을 줄일 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 2a ~ 2b는 종래 문제점을 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
도 4은 도 2의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 5는 복합광학시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 사이드로브가 발생된 모습와 본 발명의 복합광학시트를 이용한 백라이트 유닛의 시야각에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트를 이용한 액정표시장치의 구동시 사진.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하기 위한 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.

이들 각각에 대해 자세히 살펴보면, 먼저 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)을 포함한다.

이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이 기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.

그리고 상부기판 또는 컬러필터 기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 R, G, B 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트 라인과 데이터 라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.

또한 이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판과 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 젖혀 밀착된다.

이에 상술한 구조의 액정패널(110)은 박막트랜지스터의 온(on)/오프(off)를 위한 신호가 게이트라인으로 순차적으로 스캔 인가되어, 데이터라인의 화상신호가 선택된 화소의 화소전극으로 화상신호가 전달되면 이들 사이의 전계에 의해 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이의 액정 분자가 구동되고, 이에 따른 광의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.

이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 편광만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 부착된다.

그리고 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(110)의 두 기판(112, 114)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.

아울러 본 발명에 따른 액정표시장치에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.

백라이트 유닛(120)은 램프(129a)와, 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 확산판(121)과 복합광학시트(200)를 포함한다.

앞서 말한 램프(129a)는 도광판(123)의 입광부와 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 램프(129a)는 램프가이드(129b)에 의해 외측이 가이드된다.

이때, 도광판(123)은 램프(129a)로부터 입사된 광을 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내부를 진행하도록 하면서 도광판(123) 면내로 고르게 퍼지도록 하여 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.

또한, 반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.

그리고 도광판(123) 상부의 확산판(121)과 복합광학시트(200)는 도광판(123)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

따라서, 램프(129a)로부터 발산된 광은 도광판(123)의 입광부를 통해 도광판(123) 내로 입사되고, 입사된 광은 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 확산판(121)과 복합광학시트(200)를 통과하는 동안 균일한 고품위의 광으로 가공된 후 액정패널(110)로 입사되고, 이를 이용하여 액정패널(110)은 비로소 고휘도의 화상을 표시할 수 있다.

이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”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 커버버툼(150)은 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 일측 가장자리가 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.

이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140) 및 커버버툼(150)과 결합된다.

이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.

이러한 본 발명의 액정표시장치는 기존의 액정표시장치에 비해 전체 두께가 줄어들게 되는데, 이는, 액정표시장치의 두께에 가장 큰 영향을 미치는 백라이트 유닛(120)의 두께가 기존에 비해 줄어들었기 때문이다.

즉, 기존의 백라이트 유닛(도 1의 20)은 도광판(도 1의 23) 상부에 확산판(도 1의 27)과, 제 1 및 제 2 확산시트(도 1의 21a, 21c) 그리고 집광시트(도 1의 21b) 등 다수의 광학시트(도 1의 21)를 구비하였으며, 보다 고휘도를 구현하기 위하여 집광시트(도 1의 21b)를 여러장 겹쳐서 사용하거나, 사이드로브와 스펙트럼 무라 또는 핫 밴드에 의한 휘도 변화를 완화하기 위하여 집광시트(도 1의 21b)의 상부에는 여러장의 광학시트를 더욱 적층시켰으나, 본 발명은 도광판(123) 상부에 확산판(121)과 복합광학시트(200) 단2장의 광학시트 만이 위치하기 때문에, 백라이트 유닛(120)의 두께가 기존에 비해 줄어들게 된다.

이로 인하여, 본 발명의 액정표시장치는 경량 및 박형을 구현할 수 있으며, 백라이트 유닛(120)의 구성요소가 많아 액정표시장치의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간이 증가되어 공정의 효율성이 저하되었던 기존에 비해 작업 공정시간을 줄일 수 있어 공정의 효율성을 향상시키게 된다.

또한, 기존에 비해 보다 저렴한 비용으로 백라이트 유닛(120)을 제작할 수 있게 되며, 특히, 본 발명은 복합광학시트(200)를 통해 고휘도를 구현할 수 있으며, 사이드로브와 스펙트럼 무라 그리고 핫 밴드가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명은 효율적이면서도 성능이 우수한 백라이트 유닛(120)을 제공할 수 있다.

도 4는 도 3의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이며, 도 5는 복합광학시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(120)은 커버버툼(도 3의 150) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원인 램프(129a)와, 램프(129a)와 동일평면에 위치하며 반사판(125) 상에 안착되어 적어도 일 측면이 램프(129a)와 대면되는 도광판(123) 그리고, 도광판(123) 상부에 안착되는 확산판(121)과 복합광학시트(200)로 이루어진다.

또한, 램프(129a)를 가이드 하는 램프가이드(129b)가 더욱 구비되는데, 램프가이드(129b)는 도광판(123)을 향하는 내측이 개구된 상태로 램프(129a)의 상하 그리고 외측을 둘러, 램프(129a)의 보호와 더불어 광을 도광판(123) 방향으로 집중시키게 된다.

이때, 램프(129a)는 광원으로서, 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다. 또는, 이러한 형광램프 이외에 발광다이오드 램프(light-emitting diode lamp)가 램프(129a)로 이용될 수도 있으며, 발광다이오드 램프를 사용할 경우 램프가이드(129b)는 삭제될 수 있다.

그리고 도광판(123)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 평면형태(flat type)로 제작된다. 여기서 PMMA는 아크릴수지로써 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도한다.

그리고 반사판(125)은 도광판(123)의 하부에 위치하여, 도광판(123)의 하부면을 통과한 광을 액정패널(도 3의 110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시키게 된다.

그리고 도광판(123) 상부의 확산판(121)은 도광판(123)을 통과한 광을 확산시킴으로써, 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하게 된다. 이러한 확산판(121)은 확산판(121) 상부에 위치하는 복합광학시트(200) 쪽으로 광이 진행하도록 광의 방향을 조절해주는 역할을 한다.

확산판(121) 상부의 복합광학시트(200)는 확산판(121)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(도 3의 110)로 보다 균일한 면광원을 입사시키게 되는데, 복합광학시트(200)는 헤이즈(haze) 성분을 가짐으로써, 확산판(121)을 통해 입사된 광을 더욱 분산시키면서 광의 방향을 조절해주게 되고, 또한 집광층(도 5의 213)이 형성되어, 광을 액정패널(도 3의 110) 방향으로 집광하게 된다.

이로 인하여, 복합광학시트(200)는 기존의 제 1및 제 2 확산시트(도 1의 21a, 21c)와 집광시트(도 1의 21b)를 포함하는 다수의 광학시트(도 1의 21)를 대체할 수 있다.

특히, 사이드로브와 스펙트럼 무라 그리고 핫 밴드에 의한 휘도 변화를 완화할 수 있어, 복합광학시트(200) 상부에 별도의 광학시트들을 더욱 적층할 필요가 없다.

여기서 도 5를 참조하여 본 발명의 복합광학시트(200)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트(200)는 확산판(121)을 통과한 광을 액정패널(도 3의 110) 쪽으로 확산 및 집광시킴으로써, 제 1및 제 2 확산시트(도 1의 21a, 21c) 그리고 집광시트(도 1의 21b)를 구비하였던 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 복합광학시트(200)는 빛을 투과시킬 수 있는 투명한PMMA(polymethylmethacrylate), 열가소성수지인 PET(polyethylene terephthalate) 등으로 이루어진 지지층(211)과, 지지층(211) 상부면에는 광을 집광시키기 위한 집광층(213) 그리고 지지층(211)의 하부면에는 광의 확산을 위한 확산층(215)으로 구성한다.

지지층(211)의 상부면에 형성되는 집광층(213)은 광을 집광시키기 위하여 형성하는데, 집광층(213)은 지지층(211)의 길이방향을 따라 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 프리즘 산(213a)이 열을 지어 지지층(211)으로부터 돌출 배열된다.

이러한 프리즘 산(213a)은 꼭지점으로부터 소정의 각도로 경사진 제 1 및 제 2 경사면을 갖는다.

이러한 프리즘 산(213a)으로 인하여, 복합광학시트(200)는 액정패널(도 3의 110)로 광의 집광효율을 향상시키게 된다. 이를 통해서 휘도상승 효과를 갖는다.

이때, 프리즘 산(213a)의 정점(頂点)을 이루는 모서리의 각은 80 ~ 90도이다.

즉, 이때, 프리즘 산(213a)의 제 1 및 제 2 경사면은 각각 지지층(211)으로부터 약 45 ~ 50도 경사지도록 형성하여, 제 1및 제 2 경사면이 이루는 모서리가 80 ~ 90도를 이루도록 하는 것이다.

여기서, 복합광학시트(200)의 집광층(213)의 굴절률은 1.57 ~ 1.58인 것이 바람직하다.

이는, 복합광학시트(200)가 확산층(215)에 의해 휘도가 저하되기 때문에, 집광층(213)의 굴절률을 1.57 ~ 1.58을 갖도록 함으로써 복합집광시트(200)를 투과하는 광을 보다 집광하게 되는데, 이는 확산층(215)에 의해 저하된 휘도를 보상 및 추가적으로 휘도가 상승되도록 하기 위함이다.

여기서, 집광층(213)은 지지층(211)과 일체로 이루어지거나, 서로 다른 재질로 이루어질 수 있는데, 서로 다른 재질로 이루어질 경우, 집광층(213)은 아크릴, 우레탄, 폴리에스테르 등의 입사된 광의 집광성을 높일 수 있는 재료면 어느 것이든 가능하다.

그리고, 집광층(213)이 형성된 지지층(211)의 반대측 즉, 하부면에 형성되는 확산층(215)은 15 ~ 30%의 헤이즈(haze) 특성을 갖도록 구성하는데, 여기서 헤이즈 특성이란 광이 투명한 재료를 통과할 때 재료의 종류에 따라서는 반사나 흡수 외에 그 재료의 고유 성질에 따라 광이 확산되어 불투명한 흐림 외관이 나타나는 현상으로 이러한 헤이즈 특성 값은 아래 식(1)에 따라 측정할 수 있다.

헤이즈(%) = (광의 총투과량-직진광량/광의총투과량)X 100.........식(1)

특히, 본 발명의 복합광학시트(200)의 확산층(215)은 헤이즈 특성이 27%인 것이 바람직하다.

이렇게, 확산층(215)이 헤이즈 특성을 갖도록 하기 위하여, 확산층(215)은 비드(bead : 215a) 등의 광 확산성분을 포함하여 구성하거나, 비드(215a)를 포함하지 않고 하부면에 미세패턴(미도시)을 형성하여 구성할 수 있다.

이때, 비드(215a)는 아크릴 수지물에 포함하여 구성하는데, 비드(미도시)는 지지층(211)으로 입사되는 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다.

또한, 비드(215a)를 포함하지 않은 확산층(215)은 미세패턴(미도시)의 형태에 따라 광 산란각을 조절할 수 있는 특징이 있는데, 미세패턴(미도시)은 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 홀로그램 패턴(hologram pattern)을 사용하여 간섭패턴에 의해 입사된 광을 이와 비대칭적인 방향으로 굴절시킴으로써 집광된 광이 좀더 경사진 각도로 확산되도록 할 수 있다.

이로써, 확산층(215)을 통해 광을 분산시켜 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하게 된다.

특히, 본 발명의 복합광학시트(200)는 확산층(215)을 통해 사이드로브에 의한 빛샘을 최소화할 수 있다. 이를 통해 광효율을 향상시키게 되며 시야각 특성을 향상시키게 된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 복합광학시트(200)로 입사되는 광은 집광층(213)의 프리즘 산(213a)의 손실영역으로 광이 입사되는 경우, 복합광학시트(200)의 하부면으로 굴절되어 전방의 액정패널(도 3의 110)로 입사되지 못한 채 손실되어 이 영역에서 빛샘현상이 발생하게 된다.

이로 인하여, 광효율의 감소와 시야각특성의 저하를 가져오게 된다.

그러나, 본 발명의 복합광학시트(200)는 복합광학시트(200)의 하부면에 확산층(215)을 형성함으로써, 프리즘 산(213a)의 손실영역으로 광이 입사되어 복합광학시트(200)의 하부면으로 굴절되는 광을 분산시키게 됨으로서, 사이드로브에 의한 빛샘이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 사이드로브가 발생된 모습과 본 발명의 복합광학시트를 이용한 백라이트 유닛의 시야각에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프이다.

그래프를 참조하면, A는 중앙부를 기준으로 양측면에 밝은 영역이 나타나는 것을 확인할 수 있는데, 이 영역이 사이드로브영역(C)이다.

이에 반해, B는 본 발명의 복합광학시트를 이용한 백라이트 유닛의 시야각에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프로써, A 에 비해 사이드로브영역(C)이 상쇄된 것을 확인할 수 있다.

또한, 위의 그래프를 핫 밴드의 발생이 완화된 것을 확인할 수 있다.

즉, 도 6의 그래프를 참조하면, A의 경우 약 ±20도 부근의 시야각에서 휘도가 급격히 감소하는 반면, 실시예의 복합광학시트인 B는 완만한 휘도 변화를 보임을 알 수 있다.

앞서 전술한 바와 같이, 핫 밴드(hotband)는 급격한 휘도 변화에 의해 발생하므로, B와 같이 완만한 휘도 변화를 보이는 복합광학시트를 사용하면 핫 밴드(hotband) 발생이 완화되어 보다 우수한 품질의 화질을 구현할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트를 이용한 액정표시장치의 구동시의 사진으로, 화면상에 빛샘이나 스펙트럼 무라, 그리고 핫 밴드가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다.

이에 따라 램프(129a)로부터 발한 광은 램프가이드(129b)에 의해 도광판(123)으로 가이드되어 입사된 후 액정패널(도 3의 110) 방향으로 굴절되고, 확산판(121)과 복합광학시트(200)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 액정패널(도 3의 110)에 입사되어, 이로써 액정패널(도 3의 110)은 외부로 화상을 표시하게 된다.

즉, 본 발명의 복합광학시트(200)는 확산판(121)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(도 3의 110)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 한다. 따라서, 복합광학시트(200)는 기존의 제 1및 제 2 확산시트(도 1의 21a, 21c)와 집광시트(도 1의 21b)를 포함하는 다수의 광학시트(도 1의 21)를 대체할 수 있다.

이로 인하여, 보다 저렴한 비용으로 백라이트 유닛(120)을 제작할 수 있게 되며 액정표시장치의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간을 줄일 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 복합광학시트(200)는 도 8에 도시한 바와 같이, 집광층(213)의 프리즘 산(213a)의 간격 즉, 제 1및 제 2 경사면 사이의 간격(P)을 규칙적으로 다르게 형성할 수도 있다.

이는 복합광학시트(200)를 확산판(121) 상부에 개재하는 과정에서, 프리즘 산(213a)의 보호를 위해 점착성분을 갖는 더미시트(미도시)가 부착된 후 제거됨에 따라, 더미시트(미도시)의 점착성분이 프리즘 산(213a)의 상부에 이물로 남는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 프리즘 산(213a)의 크기를 규칙적으로 다르게 형성할 경우, 복합광학시트(200)에 부착되는 더미시트(미도시)와 프리즘 산(213a)의 접촉되는 영역을 최소화할 수 있기 때문이다.

이때, 프리즘 산(213a)의 간격은 48 ~ 50㎛를 벗어나지 않는 범위 내에서 프리즘 산(213a)의 제 1및 제 2 경사면이 이루는 모서리의 각도가 90도를 이루도록 규칙적으로 다르게 형성하는 것이 바람직하다.

이상의 설명에서 편의상 본 발명에 따른 복합광학시트(200)가 활용될 수 있는 액정표시장치로써 사이드라이트방식을 예로 들었지만, 이는 직하형방식에도 적용될 수 있으며, 이 같은 경우 도광판(123)을 삭제한 상태에서 램프(129a)를 반사판(125) 상에 나란하게 다수개 배열하고 이의 상부로 확산판(121)과 본 발명에 실시예에 따른 복합광학시트(200)를 개재할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 프리즘 산(213a)이 형성되며 헤이즈(haze) 성분을 갖는 복합광학시트(200)를 구비함으로써, 백라이트 유닛(120)의 구성요소가 많아 액정표시장치의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간이 증가되어 공정의 효율성이 저하되었던 기존에 비해 작업 공정시간을 줄일 수 있어 공정의 효율성을 향상시키게 된다.

또한, 보다 저렴한 비용으로 백라이트 유닛(120)을 제작할 수 있게 되며, 액정표시장치는 경량 및 박형을 구현할 수 있다.

특히, 본 발명은 복합광학시트(200)를 통해 고휘도를 구현할 수 있으며, 사이드로브와 스펙트럼 무라 그리고 핫 밴드가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해 광효율을 향상시키게 되며 시야각 특성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

200 : 복합광학시트, 211 : 지지층, 213 :집광층, 213a : 프리즘 산
215 : 확산층, 215a : 비드

Claims (12)

1. 액정패널과;
   상기 액정패널의 하부에 위치하는 광원과;
   상기 광원 상부에 안착되며, 상기 액정패널을 바라보는 일면에 프리즘 산이 형성된 집광층이 형성되며, 상기 프리즘 산이 형성된 일면의 반대측인 타면에 헤이즈 성분을 갖는 확산층이 형성된 복합광학시트와;
   상기 복합광학시트 하부에 위치하는 반사판
   을 포함하고,
   상기 집광층은 1.57 ~ 1.58의 굴절률을 갖고,
   상기 확산층은 15 ~ 30%의 헤이즈 성분을 갖는 액정표시장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복합광학시트는 PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 열가소성수지인 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어진 지지층을 포함하며, 상기 프리즘 산은 상기 지지층으로부터 돌출 배열되는 액정표시장치.
   
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 프리즘 산의 정점(頂点)을 이루는 모서리는 80 ~ 90도의 각도를 갖는 액정표시장치.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 프리즘 산의 간격은 48 ~ 50㎛인 액정표시장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 프리즘 산은 규칙적으로 그 크기가 다르게 형성되는 액정표시장치.
   
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산층은 비드(bead)를 포함하거나, 또는 하부면에 미세패턴이 형성된 액정표시장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 복합광학시트의 하부에는 확산판이 구성되는 액정표시장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 중 선택된 하나인 액정표시장치.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판 상부에 도광판을 구성하며, 상기 광원은 상기 도광판의 일측 또는 양측에 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
    
12. 지지층과;
    상기 지지층의 일면에 형성되며, 다수의 프리즘 산이 상기 지지층 상에 서로 인접 배열되도록 돌출 형성되고, 1.57 ~ 1.58의 굴절률을 갖는 집광층과;
    상기 지지층의 타면에 형성되며, 15 ~ 30%의 헤이즈 성분을 갖는 확산층
    을 포함하는 복합광학시트.

Images