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KR101116140B1 - 규칙 패턴 광학 시트 - Google Patents

규칙 패턴 광학 시트 Download PDF

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KR101116140B1
KR101116140B1 KR1020100066243A KR20100066243A KR101116140B1 KR 101116140 B1 KR101116140 B1 KR 101116140B1 KR 1020100066243 A KR1020100066243 A KR 1020100066243A KR 20100066243 A KR20100066243 A KR 20100066243A KR 101116140 B1 KR101116140 B1 KR 101116140B1
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less
diameter
shaped
optical sheet
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장우영
황웅
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은, 투명한 평판 형상의 몸체부; 및 상기 몸체부의 일면에 규칙적으로 형성되며, 직경이 5㎛ 이상 25㎛ 이하인 동일한 크기의 복수의 렌즈형상 패턴을 포함하되, 상기 복수의 렌즈형상 패턴 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나와 상기 몸체부의 상부에 형성된 LCD 픽셀의 가로축과 이루는 각이 5.5°이상 9.5°이하이며, 상기 복수의 렌즈형상 패턴간의 이격거리는, 상기 렌즈형상 패턴의 직경의 5% 이상 15% 이하인 것을 특징으로 하는 규칙 패턴 광학 시트에 관한 것이다. 이에 의해 종래의 불규칙한 렌즈의 배열에 비해 높은 휘도 특성을 달성하여, 저전력, 친환경을 달성할 수 있다. 또한, 광 컨트롤이 가능한 규칙 패턴 적용으로 인해 특성 조절이 가능함으로써, 모아레 현상 없이 사용자의 다양한 요구 특성에 부합하도록 적용될 수 있다.

Description

규칙 패턴 광학 시트{REGULAR PATTERN OPTICAL SHEET}
본 발명은 광학 시트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 종래의 불규칙한 렌즈의 배열에 비해 높은 휘도 특성을 달성하여, 저전력, 친환경을 달성할 수 있으며, 광 컨트롤이 가능한 규칙 패턴 적용으로 인해 특성 조절이 가능함으로써, 사용자의 요구 특성에 부합하도록 다양한 형태로 적용될 수 있는 규칙 패턴 광학 시트에 관한 것이다.
최근 들어 음극선관(cathode ray tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시장치들로는 액정표시장치 (LCD: Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치 (FED: Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP: Plasma Display Panel) 및 OELD (Organic Luminescence Display) 등이 있으며, 이와 같은 평판표시장치에 대하여 표시 품질을 향상시키는 연구들이 활발히 진행되고 있다.
특히, 상기 액정표시장치 (LCD) 는 그의 단점으로 지적되어 오던 고전력 및 시야각이 활발한 연구의 성과로 점차 개선되어 가고 있다.
액정 표시장치는 다른 디스플레이 소자와는 달리 TFT 기판과 컬러필터 사이에 주입된 액정물질이 자체 발광하는 발광성 물질이 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 하면에 표시하는 수광성 물질이기 때문에 액정표시패널에 광을 조사하기 위한 별도의 장치, 즉 백라이트 어셈블리가 필요하다.
백라이트 어셈블리는 수납 공간이 형성된 몰드 프레임과, 수납 공간의 기저면에 설치되어 액정표시패널쪽으로 빛을 반사하는 반사시트, 반사시트의 상부면에 설치되어 빛을 안내하는 도광판, 상기 도광판과 수납 공간의 측벽 사이에 설치되어 빛을 발산하는 램프 유닛, 도광판의 상부면에 적층되어 빛을 확산 및 집광하는 광학시트들, 몰드 프레임의 상부에 설치되어 액정표시패널 가장자리의 소정 위치에서 몰드 프레임의 측면에 이르는 영역을 덮는 탑샤시로 구성된다.
여기서, 광학시트들은 빛을 확산시키는 확산시트와, 상기 확산시트의 상부면에 적층되어, 확산된 빛을 집광시켜 액정표시패널로 전달하는 프리즘 시트 및 상기 확산 시트와 프리즘 시트를 보호하기 위한 보호시트로 구성된다.
특히, 현재의 LCD TV 의 트랜드인 휘도 향상, 저전력, 슬림 (slim) 을 구현하기 위해 광학시트의 구성이 중요시 되고 있다. 이를 위해, 램프수의 감소와 LED 백라이트 유닛이 도래하였고, 백라이트 유닛에서의 광학 시트에 대해 확산 기능과 휘도 향상 효과가 급격히 요구되어 지고 있다.
현재까지는 휘도 및 확산 기능을 동시에 만족시키는 기술로서, 광학 시트상에 렌즈형상의 패턴들을 불규칙하게 분포시키는 방법을 이용하고 있다.
도 1은 종래의 불규칙한 패턴이 형성된 광학 시트를 도시하는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 렌즈 형태의 패턴이 UV 수지에 불규칙하게 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 불규칙한 패턴 배열은 계속적인 휘도 향상 및 확산 기능의 개발에도 불구하고, LCD 의 저전력, 고휘도, 고확산의 특성을 만족시키기에는 부족함이 있다.
그 이유는, 패턴의 크기에 따라서 그 배열이 불규칙하여 광 특성을 조절하기가 매우 어렵기 때문이다. 더욱 상세하게는, 휘도 및 확산 특성의 가장 중요한 요소인 렌즈의 충진율과 렌즈의 Sag (렌즈높이/렌즈직경) 를 조절할 수 없기 때문이다.
따라서, 휘도 및 확산 특성을 개선하기 위해 규칙적인 패턴의 배열이 필요하다. 그러나, 규칙 패턴을 사용하는 경우, LCD 패널과의 반복적인 주기성으로 인해 모아레 (Moire) 현상이 발생한다. 이러한 모아레 현상은 LCD 패널의 휘도 감소와 화면의 불균형을 야기하여, 규칙 패턴의 적용에 한계로 작용한다.
그 결과, 모아레 현상을 발생시키지 않는 동시에, 렌즈의 충진율과 렌즈의 Sag를 조절할 수 있도록 규칙적인 패턴을 가지는 광학 시트가 절실히 요구된다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 규칙적인 패턴 적용을 통해 광 컨트롤이 가능하게 하여 모아레 현상없이 LCD 에서 저전력, 친환경, 슬림의 기능을 증가시키는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 규칙 패턴 광학 시트는, 투명한 평판 형상의 몸체부; 및 상기 몸체부의 일면에 규칙적으로 형성되며, 직경이 5㎛ 이상 25㎛ 이하인 동일한 크기의 복수의 렌즈형상 패턴을 포함하여, 렌즈의 크기를 조절함으로써 모아레 현상없이 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 규칙 패턴 광학 시트는, 투명한 평판 형상의 몸체부; 및 상기 몸체부의 일면에 규칙적으로 형성된 동일한 크기의 복수의 렌즈형상 패턴을 포함하되, 상기 복수의 렌즈형상 패턴 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나와 상기 몸체부의 상부에 형성된 LCD 픽셀의 가로축과 이루는 각이 5.5°이상 9.5°이하가 됨으로써, 렌즈 패턴의 배열을 조절하여 모아레 현상없이 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 규칙 패턴 광학 시트는, 투명한 평판 형상의 몸체부; 및 상기 몸체부의 일면에 규칙적으로 형성된 동일한 크기의 복수의 렌즈형상 패턴을 포함하되, 상기 복수의 렌즈형상 패턴간의 이격거리는, 상기 렌즈형상 패턴의 직경의 5% 이상 15% 이하가 되도록 하여, 렌즈 패턴간의 이격거리를 조절함으로써 모아레 현상없이 휘도를 향상시킬 수 있다.
특히, 전술한 실시형태들의 규칙 패턴 광학 시트들 중 하나 이상에서, 상기 렌즈형상의 직경 대 높이의 비 (렌즈높이/렌즈직경) 는 0.3 이상 0.6 이하로 하거나, 상기 복수의 렌즈형상 패턴이 형성된 면적은 상기 몸체부 면적의 70% 이상 95% 이하가 되도록 하여, 렌즈 충진율 및/또는 Sag 를 조절하여 휘도 및 확산성을 컨트롤 할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 규칙 패턴 광학 시트는, 투명한 평판 형상의 몸체부; 및 상기 몸체부의 일면에 규칙적으로 형성되며, 직경이 5㎛ 이상 25㎛ 이하인 동일한 크기의 복수의 렌즈형상 패턴을 포함하되, 상기 복수의 렌즈형상 패턴 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나와 상기 몸체부의 상부에 형성된 LCD 픽셀의 가로축과 이루는 각이 5.5°이상 9.5°이하이며, 상기 복수의 렌즈형상 패턴간의 이격거리는, 상기 렌즈형상 패턴의 직경의 5% 이상 15% 이하가 되도록 하여, 렌즈의 크기, 렌즈 패턴의 배열, 및 렌즈 패턴간의 이격거리를 조절함으로써 모아레 현상없이 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 렌즈형상의 직경 대 높이의 비 (렌즈높이/렌즈직경) 는 0.3 이상 0.6 이하이며, 상기 복수의 렌즈형상 패턴이 형성된 면적은 상기 몸체부 면적의 70% 이상 95% 이하가 되도록 하여, 렌트 충진율 및 Sag 를 조절하여 휘도 및 확산성을 컨트롤 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래의 불규칙한 렌즈의 배열에 비해 높은 휘도 특성을 달성하여, 저전력, 친환경을 달성할 수 있다. 또한, 광 컨트롤이 가능한 규칙 패턴 적용으로 인해 특성 조절이 가능함으로써, 모아레 현상 없이 사용자의 다양한 요구 특성에 부합하도록 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 종래의 불규칙한 패턴이 형성된 광학 시트를 도시하는 평면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 규칙 패턴 광학 시트의 외형 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈형상 패턴에 대한 다양한 계열의 LCD 픽셀에 따른 모아레 현상을 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈형상 패턴이 종래의 불규칙한 렌즈형상 패턴에 비해 향상된 휘도를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 LCD 픽셀에 대해 경사진 렌즈 형상 패턴의 주기를 도시하는 평면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 렌즈형상 패턴간의 이격거리를 일정하게 유지된 광학시트의 평면도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 규칙 패턴 광학 시트에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
실시형태의 설명에 있어서, "상 (on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 규칙 패턴 광학 시트의 외형 사시도이다.
규칙 패턴 광학 시트 (200)는 투명한 평판 형상의 몸체부 (210) 및 몸체부상에 규칙적으로 형성된 동일한 크기의 복수의 렌즈현상 패턴 (220)을 포함한다.
통상적으로 렌즈형상 패턴을 규칙적으로 배열하는 경우, 광학시트 상부에 형성되는 LDC 픽셀 (미도시)과 규칙 패턴 형상의 주기성으로 인해 모아레 현상이 발생한다. 여기서 모아레 현상이란 광학시트를 통해 확산되는 빛이 광학시트상에 규칙적으로 형성된 패턴의 주기성 및 LCD 픽셀 사이즈에 따라 상쇄, 보강 간섭에 의해 밝고 어두움이 물결무늬 형상으로 나타나는 현상을 말한다.
그러나 본 발명에 따른 규칙적인 패턴 형상은 이러한 모아레 현상을 3가지 방법으로 제거할 수 있다.
첫번째 방법은 도 2에 도시된 렌즈형상 패턴 (220)의 크기를 조절하는 것이다. 더욱 상세하게는, 렌즈형상 패턴 (220)의 직경을 25㎛ 이하로 하는 것이다. 또한, 더욱 바람직하게는, 렌즈형상 패턴 (220)의 직경을 5㎛ 이상 25㎛ 이하로 한다. 이러한 렌즈형상 패턴 (220)의 크기를 조절함으로써 개선되는 모아레 현상을 도 3을 통해 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈형상 패턴에 대한 다양한 계열의 LCD 픽셀에 따른 모아레 현상을 도시한 그래프이다. 여기서 세로축은 광의 세기이며, 가로축은 렌즈형상 패턴의 직경으로서 우측으로 갈수록 증가한다.
도 3을 참조하면, 렌즈형상 패턴의 직경을 25㎛ 이하로 하는 경우, 광의 세기의 변동폭이 최대 1500.0 이하가 됨을 알 수 있다. 이는 다른 사이즈의 경우에 비해 모아레 현상이 현저히 개선됨을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈형상 패턴이 종래의 불규칙한 렌즈형상 패턴에 비해 향상된 휘도를 나타내는 그래프이다.
여기서, 라인 (20) 은 25㎛ 이하의 직경을 갖는 규칙적인 렌즈형상 패턴의 휘도를 나타낸다. 또한, 라인 (10)은 종래의 불규칙한 렌즈형상 패턴의 휘도를 나타낸다. 또한, 가로축은 시야각을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 시야각이 0°경우, 즉, LCD 평면을 바로 위에서 바라보는 경우, 기존의 규칙적인 패턴을 갖는 광학시트에 비해 약 5% 이상 휘도가 향상됨을 알 수 있다.
모아레 현상을 제거하는 두번째 방법은, 렌즈형상 패턴을 LCD 픽셀과 렌즈 주기가 비켜나도록 배열하는 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 LCD 픽셀에 대해 경사진 렌즈 형상 패턴의 주기를 도시한다.
본 발명에서는, 예를 들어 LCD 픽셀로서 IPS 유형의 LCD 픽셀 (510)을 도시하였지만 반드시 이에 한정되지는 않는다. 여기서 IPS 유형의 LCD 픽셀 (510)의 내부 각도 θ는 149°임이 바람직하다. 이 경우, 렌즈형상 패턴 (530) 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나의 라인 (40; 이하 기준 라인이라 지칭)을 LCD 픽셀 (510)의 가로축 (30)과 7.5°±2°, 즉 5.5°이상 9.5°이하로 기울임으로써 모아레 형상을 제거할 수 있다.
여기서 기준라인 (40)은 도 6에 도시된 바와 같이, 규칙적으로 배열된 렌즈형상의 패턴이 기울여지지 않은 경우, 렌즈형상 패턴 각각의 중심을 가로로 연결한 라인은 광학시트의 몸체부의 가로축과 평행이 된다. 이러한 몸체부의 가로축은 광학시트의 상부에 형성되는 LCD 픽셀의 가로축과 일반적으로 평행하다. 따라서, 렌즈형상 패턴의 가로 라인을 몸체부의 가로축과 기울여 배열하면, 결국 몸체부의 가로축과 평행한 LCD 픽셀의 가로축과 경사각이 형성된다.
또한, 렌즈형상 패턴 (530)의 충진율을 높이기 위해서는 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 렌즈를 중심으로 둘러싼 주변 렌즈의 중심을 연결한 라인이 정육각형이 되도록 배열하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 정육각형 구조에서는 렌즈형상 패턴 (530)이 규칙적으로 배열되는 주기의 각도가 렌즈형상 패턴의 기준라인 (40)을 중심으로 0°, 30°, 60°, 및 90°가 된다.
모아레 현상을 제거하는 세번째 방법은, 렌즈형상 패턴들 각각의 이격거리를 일정하게 유지하는 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 렌즈형상 패턴간의 이격거리를 일정하게 유지된 광학시트의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 렌즈형상 패턴간 이격거리 (610)은 렌즈형상 패턴의 직경을 기준으로 5% 이상 15%이하인 것이 바람직하다. 이러한 경우, 모아레 현상의 가장 중요한 원인인 렌즈형상 패턴의 주기성을 변경할 수 있다.
또한, 전술한 모아레 현상을 제거하기 위한 세가지 방법들 모두에서, 렌즈형상 패턴의 충진율 및 Sag 를 조절함으로써, 종래의 불규칙한 패턴의 광학시트에서는 불가능하였던 휘도 및 확산성의 컨트롤이 가능하다.
예를 들어, 각각의 방법들에서 충진율을 70% 이상 95% 이하, 즉, 렌즈형상 패턴이 형성된 면적이 몸체부 면적의 70% 이상 95% 이하가 되도록 하여 휘도를 향상시킬 수 있다. 또는 렌즈의 Sag 를 0.3 이상 0.6 이하로 유지하여 휘도를 향상시킬 수도 있으며, 충진률 및 Sag 두 가지를 동시에 조절함으로써 휘도를 향상시킬 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 불규칙적인 렌즈형상 패턴의 휘도 라인
20: 규칙적인 렌즈형상 패턴의 휘도 라인 30: LCD 픽셀의 가로축
40: 렌즈형상 패턴의 기준라인 200: 규칙패턴 광학 시트
210: 몸체부 220, 530: 렌즈현상 패턴
510: LCD 픽셀 610: 렌즈형상 패턴간 이격거리

Claims (8)

  1. 투명한 평판 형상의 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일면에 규칙적으로 형성되며, 직경이 5㎛ 이상 25㎛ 이하인 동일한 크기의 복수의 렌즈형상 패턴을 포함하되,
    상기 복수개의 렌즈형상 패턴 중에서 어느 하나의 렌즈를 중심으로 주변 렌즈의 중심을 연결한 라인이 정육각형이 되도록 상기 렌즈형상 패턴을 형성하고, 상기 복수개의 렌즈형상 패턴간의 이격거리는 상기 렌즈형상 패턴의 직경의 5% 이상 15% 이하인 것을 특징으로 하는 규칙 패턴 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈형상 패턴 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나와 상기 몸체부의 상부에 형성된 LCD 픽셀의 가로축과 이루는 각이 5.5°이상 9.5°이하인 규칙 패턴 광학 시트.
  3. 삭제
  4. 제 1항 및 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈형상의 직경 대 높이의 비 (렌즈높이/렌즈직경) 는 0.3 이상 0.6 이하인 규칙 패턴 광학 시트.
  5. 제 1항 및 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈형상 패턴이 형성된 면적은 상기 몸체부 면적의 70% 이상 95% 이하인 것을 특징으로 하는 규칙 패턴 광학 시트.
  6. 제 1항 및 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈형상의 직경 대 높이의 비 (렌즈높이/렌즈직경) 는 0.3 이상 0.6 이하이며,
    상기 복수의 렌즈형상 패턴이 형성된 면적은 상기 몸체부 면적의 70% 이상 95% 이하인 규칙 패턴 광학 시트.
  7. 투명한 평판 형상의 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일면에 규칙적으로 형성되며, 직경이 5㎛ 이상 25㎛ 이하인 동일한 크기의 복수의 렌즈형상 패턴을 포함하되,
    상기 복수의 렌즈형상 패턴 각각의 중심을 일직선으로 연결한 라인 중 적어도 하나와 상기 몸체부의 상부에 형성된 LCD 픽셀의 가로축과 이루는 각이 5.5°이상 9.5°이하이며,
    상기 복수의 렌즈형상 패턴간의 이격거리는, 상기 렌즈형상 패턴의 직경의 5% 이상 15% 이하인 것을 특징으로 하는 규칙 패턴 광학 시트.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 렌즈형상의 직경 대 높이의 비 (렌즈높이/렌즈직경) 는 0.3 이상 0.6 이하이며,
    상기 복수의 렌즈형상 패턴이 형성된 면적은 상기 몸체부 면적의 70% 이상 95% 이하인 것을 특징으로 하는 규칙 패턴 광학 시트.
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