KR101086366B1 - 취급성을 개선한 프리즘 시트 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

중앙휘도, 투과도의 변화는 거의 없으면서 백라이트 유닛에 적용시 백라이트 유닛 전체의 취급성을 향상시킬 수 있는 프리즘 시트가 개시된다.

본 발명은 평탄한 일면을 가지는 투명 재질의 베이스 필름과, 상기 평탄한 일면과 대향하는 상기 베이스 필름의 타면에 복수개의 프리즘 열이 형성되고, 각각의 프리즘 열은 불규칙한 길이를 가지는 개별 프리즘이 길이방향으로 간격을 두고 일렬로 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트를 제공한다.

종래의 복합시트와 일반 프리즘 시트의 장점을 모두 가지는 우수한 취급성과 광학특성을 갖는 프리즘 시트를 제공하는 효과를 가져온다.

프리즘 시트, 취급성, 간격

Description

취급성을 개선한 프리즘 시트 및 이를 이용한 액정표시장치{Prism sheet having high handling property and LCD back light unit thereby}

본 발명은 프리즘 시트 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단위프리즘을 복수개로 분리하여 취급성을 개선한 프리즘 시트 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(Liquid crystal display device)는 액체와 고체 중간상태의 물질인 액정이 전극으로 형성된 두장의 유리기판 사이에 주입되어 전계를 가하여 숫자나 영상을 표시하는 기기를 말한다.

이러한 액정표시장치는 자체발광소자가 아니므로 빛을 발생시키는 광원(light source)으로서 백라이트 유닛(back light unit)을 구비하여야 하며, 이러한 백라이트 유닛에서 발생한 빛을 액정이 일정하게 배열되어 있는 패널부에서 빛의 투과량을 조절하면서 영상 등을 표시하게 된다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 LCD 백라이트유닛은 광원(105), 도광판(110), 반사판(115), 확산시트(120), 프리즘 시트(125) 및 보호시트(130)를 포함하며, 이러한 구성요소들은 케이스(미도시)에 의해 일체형으로 조립되어 있다.

광원(105)은 액정표시장치에 있어서 최초로 빛을 발산하는 부분으로서 사용될 수 있는 광원(105)은 여러 종류가 있으나 일반적으로 액정표시장치에 사용되는 광원은 전력소모가 적고 매우 밝은 백색광을 발산시키는 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp; 냉음극 형광램프)를 사용한다.

도광판(Light guide plate; 110)은 LCD 패널(100) 하부 및 광원(105)의 일측면에 형성되며 광원(105)에서 발생한 점광(spot light)을 면광(plane light)으로 변환시켜 전면에 빛을 투사시켜주는 역할을 한다.

반사판(reflector plate; 115)은 도광판(110)의 후면에 형성되며 광원(105)으로부터 나오는 빛을 전면의 LCD 패널(100) 방향으로 반사시키는 역할을 한다.

확산시트(Diffuser sheet; 120)는 도광판(110)의 상면에 형성되며 도광판(110)을 통해 나온 빛을 균일(uniform)하게 해주는 역할을 한다.

프리즘 시트(prism sheet; 125)는 확산시트(120)를 지나면서 수평 및 수직 양방향으로 확산이 일어나 휘도(brightness)가 급격히 떨어지게 되는 빛을 굴절, 집광시켜 휘도를 높이기 위해서 사용하는 것으로, 한장 또는 서로 수직되는 방향으로 배열된 두장의 프리즘 시트가 사용된다.

보호시트(protector sheet; 130)는 프리즘 시트(125) 상면에 위치하며 프리즘 시트(125)의 흠집을 방지하고, 수직 및 수평 방향을 두 층으로 형성된 프리즘 시트(125) 사용시 발생하는 모아레 현상(Moire effect)을 방지하기 위하여 사용된다.

최근에는 보호시트와 상부 프리즘 시트를 하나로 합친 복합시트가 사용되고 있다. 그런데, 헤이즈 특성이 우수한 보호시트를 제거함으로 해서 프리즘 시트에 보호시트의 기능을 첨가한 복합시트의 경우 백라이트 유닛 조립시 시트의 취급성이 저하되어 불량율이 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 구성요소들 중 일면에 요철형상의 프리즘패턴을 구비하는 프리즘 시트(125)에 대하여 다른 기술적 사상을 부가함으로서 보호필름 제거에 따른 취급성 저하를 해결하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 우수한 취급성과 광학특성을 가지는 프리즘 시트를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기의 프리즘 시트를 이용한 액정표시장치 백라이트 유닛을 제공하는 데에 있다.

본 발명은 평탄한 일면을 가지는 투명 재질의 베이스 필름과, 상기 평탄한 일면과 대향하는 상기 베이스 필름의 타면에 복수개의 프리즘 열이 형성되고, 각각의 프리즘 열은 불규칙한 길이를 가지는 개별 프리즘이 길이방향으로 간격을 두고 일렬로 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트를 제공한다.

본 발명에 따른 프리즘 시트는 취급성은 기존에 출시된 복합시트와 동등 수준이며 중앙휘도 값은 일반적인 프리즘 시트와 유사한 수준의 프리즘 시트를 제공한다.

따라서 종래의 복합시트와 일반 프리즘 시트의 장점을 모두 가지는 우수한 취급성과 광학특성을 갖는 프리즘 시트를 제공하는 효과를 가져온다.

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.

또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수도 있고, 그 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 다른 프리즘 시트를 나타낸 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트는 평탄한(flat) 일면(10a)을 가지는 베이스 필름(10)을 바탕으로 하여, 평탄한 일면(10a)과 대향하는 타면(10b)에 복수개의 프리즘 열(20)이 형성되어 있다.

복수개의 프리즘 열(20)은 서로 평행하게 형성되며, 각각의 프리즘 열은 일렬로 배열되어 있는 복수개의 개별 프리즘(21,22,23,24)으로 구성된다.

즉, 복수개의 개별 프리즘(21,22,23,24)이 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 일렬로 배열되어 프리즘 열을 구성하게 되는 것이다.

각각의 개별 프리즘(21,22,23,24)의 사이에는 길이 방향으로 소정의 간격(G1,G2,G3)이 형성된다.

도시된 실시예의 경우 4열의 프리즘으로 구성되어 있다.

도2를 기준으로 도면의 좌측의 프리즘 열(20)은 총 4개의 개별 프리즘(21,22,23,24)로 구성되며, 3개의 간격(G1,G2,G3)을 가지고 있다.

각각의 개별 프리즘은 길이(L!,L2,L3,L4)가 소정 범위에서 불규칙하게 형성된다.

개별 프리즘의 길이는 1㎛~10mm 범위인 것이 바람직하다.

프리즘 길이가 1㎛ 이하가 되면 손상을 받기 쉬우며, 제조 공정상 문제점이 발생하고, 프리즘 길이가 10mm 이상이 되면 개별 프리즘의 길이가 길어져 취급성 향상의 효과가 저하된다.

또한, 개별 프리즘 사이의 간격은 0.1㎛~500㎛ 범위에서 불규칙하게 형성되어, 전체적인 프리즘 형상을 보았을 때 길이가 불규칙한 복수개의 프리즘이 불규칙하게 배열되어있는 형상을 지닌다.

하나의 열을 구성하는 프리즘은 길이방향으로는 일렬로 정렬되어 있으므로, 여기서 불규칙하게 배열된다는 의미는 인접한 열과 동일한 위치에 동일한 길이를 가지고 배열되지 않는다는 것을 의미한다.

개별 프리즘 사이의 간격이 0.1㎛ 이하가 되면, 제조가 어렵고 개별 프리즘 사이의 간격이 500㎛ 이상이 되면 전체 면적에 대한 프리즘의 비율(fill factor)가 감소되어 집광 효율이 저하된다.

또한, 개별 프리즘의 높이는 5 ~ 500㎛ 범위인 것이 바람직하다.

프리즘 높이가 5㎛ 이하가 되면 미세 간격의 가공이 어려워 지는 등 제조 공정상 문제점이 발생하고, 프리즘 높이가 500㎛ 이상이 되면 프리즘 패턴이 디스플레이 구동시 시인이 되어 사용하기 힘들게 된다.

개별 프리즘은 단면 형상이 삼각형 형상인 경우, 꼭지각은 30° 내지 120° 범위인 것이 바람직하다. 상기의 범위에서 집광효율이 우수하기 때문이다.

불규칙한 길이를 갖는 개별 프리즘이 불규칙적으로 배열되어야 하는 이유는 프리즘 시트 내부에서 새로운 패턴이 생김으로써 발생하는 원하지 않는 빛의 굴절을 억제하기 위함이다.

이와 같이 개별 프리즘의 길이와 간격이 불규칙 하도록 설계한 것은 본 발명의 프리즘 시트가 빛의 집광과 동시에 불규칙한 배열로 인해 빛의 산란을 유도하여 프리즘 시트 상면에 이물 및 스크레치 등의 불량 발생시 이들을 은폐하는 기능을 한다.

따라서, 본 발명의 프리즘 시트 사용시 높은 헤이즈를 가지는 보호필름의 제거에도 백라이트 유닛 조립시 우수한 취급성을 유지하여 불량율을 낮추는데 그 효 과가 있다.

베이스 필름(10)은 프리즘 시트의 베이스층으로서, 일반적으로 투명재질, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 등과 같은 투명 합성수지, 유리, 기타 금속 박막과 같은 재질로 되어 있다.

베이스 필름의 두께는 특별히 한정하지는 않으나, 마이크로미터(㎛) 단위의 것이 주로 사용된다.

도 2의 실시예에서는 개별 프리즘으로서 단면의 형상이 삼각형인 것으로 도시하고 있는데, 개별 프리즘의 단면 형상은 삼각형에 한정되지 않고, 반원모양(반실린더모양 또는 렌티큘러 형상이라고도 함), 사다리꼴형과 같이 빛을 굴절시킬 수 있는 광학적 평면을 적어도 2개 이상 가지는 투명한 물체로서 상기 광학적 평면 중 적어도 한 쌍의 면은 평행이 아닌 빛을 굴절시킬 수 있는 형상이라면 모두 본원발명에 적용이 가능하다.

다만, 본 발명의 프리즘 시트를 구체적으로 적용함에 있어 어떠한 단면 형상을 가지는 단위 프리즘을 배치할 것인가는 실제로 응용되는 디바이스의 특성, 필요로 하는 시야각(sight angle), 기타 화면크기 등에 따라 결정되는 사항이다.

개별 프리즘은 베이스필름과 일체형으로, 구체적으로 베이스필름으로 사용되는 필름을 압착성형하는 방식으로 베이스 필름의 일면에 형성될 수 있다.

본 발명의 프리즘 시트는 액정표시장치의 도광판에서 광원(light source)이 도광판의 측면에 배치되는 에지형(edge type), 광원이 도광판의 아랫부분에 배치되 는 직하형을 불문하고 모두 사용 가능하며, 광원의 종류도 CCFL, LED 등을 불문하고 모두 사용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 프리즘 시트를 사용하여 도광판을 제작할 경우 큰 휘도 감소 없이 헤이즈값(haze: 빛이 퍼지는 정도를 의미함), 투과도, 및 취급성이 우수하다는 것을 구체적인 실험예들을 들어 설명한다. 다만, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.

1. 실시예 및 비교예

<실시예>

베이스필름의 상층부에 형성된 복수개의 불규칙한 길이의 삼각프리즘이 불규칙한 간격으로 배열된 프리즘 시트를 제작하였다.

이때, 프리즘 시트에 있어서 개별 프리즘의 꼭지각은 90°이며, 피치(pitch, 도 2의 P)는 60㎛이고, 높이(도 2의 H)는 30㎛, 길이는 2~20㎛ 범위에서 불규칙하게 형성되었으며, 간격은 0.5~2㎛ 범위에서 불규칙하게 형성되었다.

또한, 개별 프리즘의 위치가 중복되지 않도록 배열하였다.

<비교예1>

꼭지각 90° , 피치(pitch)는 60㎛, 높이는 30㎛ 인 프리즘이 연속으로 형성되어 있는 일반적인 프리즘 시트를 제조하였다.

<비교예2>

비교예 1과 프리즘의 규격은 동일하며, 프리즘 시트와 보호시트의 기능이 결합되어 있는 제품인 미래나노텍 제품 UTE2.5를 비교예 2로 사용하였다.

2. 물성의 측정

(1) 표면휘도의 측정

TOPCON사의 BM-7을 이용하여 상기 실험예와 비교에에 의해 제조되는 프리즘 시트의 중심휘도를 비교하였다. 이때 사용된 백라이트 유닛은 모니터용으로 모델명은 170EU-L31이다.

(2) 헤이즈값및 투과도 측정

NHD 5000W를 이용하여 프리즘형상이 있는 면을 계측기 Detector 하단부위로 위치시키고, 프리즘의 길이방향과 Detector 를 일치시켜서 측정하였다.

(3) 취급성 측정

프리즘 시트 상면에 이물제거 테이프를 부착하고 그 위에 분동추를 무게별로 올려 놓아서 테이프의 전사 여부를 판독하였다.

3. 물성측정 결과 및 분석

표 1은 상기에서 측정한 물성측정 값에 대한 결과를 나타낸다.

먼저 중앙휘도를 살펴보면, 비교예 1이 가장 높은 것을 알 수 있다. 비교예 1의 경우 전체 면적에 프리즘이 형성되어 있으나, 실시예의 경우에는 간격부가 형성되어 있어서, 비교예 1보다는 휘도가 약 0.5% 정도 저하됨을 알 수 있다.

비교예 2는 보호시트의 기능을 가짐으로 인하여 휘도의 저하가 가장 큰 것을 알 수 있다. 실시예와 비교해 보면 실시예가 비교예 2에 비해서는 8% 휘도가 높은 것을 알 수 있다.

투과도와 헤이즈의 경우에도 비교예 1이 가장 우수하고, 실시예, 비교예 2의 순서를 나타냄을 알 수 있다.

이에 비하여, 본 발명의 실시예에 의한 프리즘 시트의 경우 취급성 평가에서 비교예1의 10g에 비해 50g에서 테이프 전사가 발생하며 이는 비교예2와 동등한 수준인 50g으로 나타났다.

결과적으로 살펴보면, 본 발명의 프리즘 시트가 중앙휘도는 기존의 복합시트에 비해 우수하며 일반적인 프리즘 시트와 유사한 중앙휘도 값을 가지나 취급성 면에서는 기존 복합시트와 동등 수준으로 우수한 특성을 가짐을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 취급성을 개선하면서 우수한 광학특성을 가지는 프리즘 시트를 제공한다.

이상 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 분리사시도,

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트를 나타내는 평면도임.

Claims (10)

1. 평탄한 일면을 가지는 투명 재질의 베이스 필름과,

   상기 평탄한 일면과 대향하는 상기 베이스 필름의 타면에 복수개의 프리즘 열이 형성되고, 각각의 프리즘 열은 불규칙한 길이를 가지는 개별 프리즘이 길이방향으로 간격을 두고 일렬로 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 개별 프리즘의 길이는 1㎛~10mm 범위에서 불규칙하게 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 개별 프리즘간 길이방향의 간격은 0.1㎛~500㎛ 범위에서 불규칙하게 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 간격은 인접한 프리즘 열의 간격과 중복되지 않도록 형성되는 것을 특 징으로 하는 프리즘 시트.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 필름이 재질은 유리, 투명 합성수지, 금속판 중 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 개별 프리즘의 단면 형상은 삼각형, 반원형, 사다리꼴 중 하나인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 개별 프리즘의 높이는 5 ~ 500㎛인 것을 가지는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 개별 프리즘은 단면 형상이 삼각형 형상이고, 꼭지각은 30° 내지 120 °인 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
9. 제 1 항의 프리즘 시트를 포함하는 액정표시장치 백라이트 유닛.
10. 액정패널과, 제 9 항의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치.

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