KR101253557B1

KR101253557B1 - 복합 광학 시트, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101253557B1
Application number: KR1020120127595A
Authority: KR
Inventors: 심만식; 우진태; 이재순; 유재민; 임종윤
Original assignee: 신화인터텍 주식회사
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-04-11

Abstract

복수의 광변조 특성을 나타낼 수 있는 복합 광학 시트, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정 표시 장치가 제공된다. 복합 광학 시트는 제1 기재, 제1 기재의 상면에 형성되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 포함하는 프리즘층, 제1 기재의 상부에 제1 기재와 이격되어 배치된 제2 기재, 제2 기재의 하면에 형성되고, 프리즘의 산부가 결합된 결합층, 제2 기재의 상면에 형성되고 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 렌티큘러를 포함하는 렌티큘러층, 및 렌티큘러 정상부에 배치된 복수의 마이크로 렌즈를 포함한다.

Description

복합 광학 시트, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정 표시 장치{Complex optical film for a display, and light source assembly and liquid crystal display including the same}

본 발명은 복합 광학 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이에 적용되는 복합 광학 시트, 이를 포함하는 광원 어셈블리 및 액정 표시 장치 에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판 전극에 전원을 인가하여 각 화소에 액정 분자배열이 변화함으로써 영상을 표시하는 장치이다. 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube; CRT), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP) 등과는 달리 액정 표시 장치에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보 표시면에 균일하게 조사되는 광원 어셈블리를 장착한다.

액정 표시 장치에 사용되는 광원 어셈블리는 크게 2종류로 구분된다. 첫째는 액정 표시 장치의 측면에서 빛을 제공하는 에지형 광원 어셈블리고 둘째는 액정 표시 장치의 후면에서 빛을 직접 제공하는 직하형 광원 어셈블리다. 이중 에지형 광원 어셈블리의 경우, 광원으로부터 출사된 빛이 상측으로 조사되도록 하기 위해 도광판을 구비하며, 도광판을 통과한 빛의 광학적 특성을 조절하기 위해 도광판 위쪽에 적어도 하나의 광학 시트를 구비한다.

액정 표시 장치의 표시 품질을 결정하는 변수 중 하나는 광 특성이다. 보다 정밀한 광 특성 제어를 위해서는 복수의 광학 시트가 필요한데, 광학 시트의 수가 증가하면 액정 표시 장치의 두께가 두꺼워질 뿐만 아니라, 제조 공정이 복잡해져서 제조 단가가 상승한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 광변조 특성이 효과적으로 구현됨과 동시에 휘도가 향상된 복합 광학 시트를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 복수의 광변조 특성이 효과적으로 구현됨과 동시에 휘도가 향상된 복합 광학 시트를 포함하는 광원 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수의 광변조 특성이 효과적으로 구현됨과 동시에 휘도가 향상된 복합 광학 시트를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 광학 시트는 제1 기재, 상기 제1 기재의 상면에 형성되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 포함하는 프리즘층, 상기 제1 기재의 상부에 상기 제1 기재와 이격되어 배치된 제2 기재, 상기 제2 기재의 하면에 형성되고, 상기 프리즘의 산부가 결합된 결합층, 상기 제2 기재의 상면에 형성되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 렌티큘러를 포함하는 렌티큘러층, 및 상기 렌티큘러 정상부에 배치된 복수의 마이크로 렌즈를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 광학 시트는 제1 기재, 상기 제1 기재의 상면에 형성되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 포함하는 프리즘층, 상기 제1 기재의 상부에 상기 제1 기재와 이격되어 배치된 제2 기재, 상기 제2 기재의 하면에 형성되고, 상기 프리즘의 산부가 결합된 결합층, 상기 제2 기재의 상면에 형성되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 렌티큘러를 포함하는 렌티큘러층, 상기 렌티큘러 정상부에 배치되고, 상기 프리즘의 산부를 기준으로 일측 방향으로 소정 간격 쉬프트된 복수의 제1 마이크로 렌즈, 및 상기 렌티큘러 정상부에 배치되고, 상기 프리즘의 산부를 기준으로 상기 일측에 반대인 타측 방향으로 소정 간격 쉬프트된 복수의 제2 마이크로 렌즈를 포함한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 어셈블리는 상기한 바와 같은 광학 시트를 포함한다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기한 바와 같은 광학 시트를 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 시트에 의하면, 상대적으로 적은 수의 기재를 사용하더라도, 복수의 광변조 특성을 효과적으로 나타낼 수 있고, 휘도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 광학 시트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II'선을 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 광학 시트의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 광학 시트에서의 광 경로를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 광 경로의 일부를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 광학 시트의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

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.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어인 "~필름"은 "~시트", "~판"의 의미로 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 광학 시트의 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II'선을 자른 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 광학 시트의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 복합 광학 시트(11)는 제1 기재(100), 제1 기재(100)의 상면에 형성된 프리즘층(111), 제1 기재(100)와 이격되어 배치된 제2 기재(200), 제2 기재(200)의 하면에 형성되고, 프리즘층(111)이 적어도 부분적으로 결합되어 있는 결합층(250), 제2 기재(200)의 상면에 형성된 렌티큘러층(230) 및 렌티큘러층(230)의 표면에 형성된 복수의 마이크로 렌즈(240)를 포함한다.

제1 기재(100)는 프리즘층(111)을 지지하는 역할을 한다. 제1 기재(100)는 광을 투과시킬 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 기재(100)는 폴리카보네이트(poly carbonate) 계열, 폴리술폰(poly sulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 계열, 폴리스티렌(poly styrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride) 계열, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(poly norbornene) 계열, 폴리에스테르(poly ester) 계열의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제1 기재(100)는 내부에 입사된 광이 직진하여 출사되도록 가이드할 수 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 제1 기재(100)는 그 자체로 편광, 확산, 반사 등의 광변조 특성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제1 기재(100)는 편광 필름, 확산 필름, 반사 필름, 반사 편광 필름, 보호 필름, 위상차 필름, 또는 휘도 향상 필름일 수 있다.

제1 기재(100) 상에는 프리즘층(111)이 형성되어 있다. 프리즘층(111)은 복수의 프리즘(111a)을 포함한다. 프리즘(111a)은 제1 기재(100)의 전체면에 형성될 수 있다. 제1 기재(100)가 평면도 상 직사각형으로 이루어진 경우, 프리즘(111a)의 연장 방향인 제1 방향(X1)은 제1 기재(100)의 장변 또는 단변에 평행할 수 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 제1 방향(X1)은 각각 제1 기재(100)의 장변 및/또는 단변과의 교차각이 예각일 수 있다. 예를 들어, 상기 교차각은 ±1 내지 ±45°의 범위에 있을 수 있다.

프리즘(111a)의 꼭지각은 45° 내지 135°의 범위, 60° 내지 130°의 범위, 85° 내지 105°의 범위, 또는 약 90°일 수 있다. 프리즘(111a)의 전체 폭은 약 20 내지 100㎛ 또는 약 70㎛일 수 있다. 프리즘(111a)의 높이는 약 10 내지 60㎛일 수 있다.

프리즘(111a)은 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 포함하는 고분자 수지로 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 불포화 이염기산과 그 유도체, 메타크릴로나이트릴과 같은 비닐시아나이드 화합물 등을 들 수 있다.

제1 기재(100)의 상에는 제2 기재(200)가 배치된다. 제2 기재(200)는 폴리카보네이트(poly carbonate) 계열, 폴리술폰(poly sulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 계열, 폴리스티렌(poly styrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride) 계열, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(poly norbornene) 계열, 폴리에스테르(poly ester) 계열의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 제2 기재(200)는 제1 기재(100)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

제2 기재(200)의 하면에는 결합층(250)이 형성된다. 결합층(250)은 접착층, 점착층, 또는 수지층으로 이루어질 수 있다. 상기 접착층을 구성하는 물질의 예로는 실리콘계, 우레탄계, 실리콘-우레탄 하이브리드 구조의 SU폴리머, 아크릴계, 이소시아네이트계, 폴리비닐알코올계, 젤라틴계, 비닐계, 라텍스계, 폴리에스테르계, 수계 폴리에스테르계 등으로 분류되는 고분자 물질을 함유하는 고투명 접착제를 들 수 있다.

예시적인 실시예에서, 결합층(251)은 올리고머 및 모노머를 약 1:1의 중량 비율로 함유하는 UV 경화성 접착 조성물로 형성될 수 있다. 상기 올리고머로는 우레탄, 에폭시아크릴레이트, 및 폴리에스터 계열로부터 선택된 하나 이상의 올리고머가 적용될 수 있다. 상기 모노머로는 페녹시에틸아크릴레이트(PEA), 이소보닐메타아크릴레이트(IBOA), 2-Hydroxyethyl Methacrylate(2-HEMA), 및 2-hydroxyethyl acrylate (2-HEA)에서 선택된 하나 이상의 모노머가 적용될 수 있다. 특정 실시예는 상기 모노머로서 PEA(50%), IBOA(10%), 2-HEMA와 2-HEA (각 5%), 및 기타 모노머(30%)를 포함한다.

프리즘층(111)은 적어도 부분적으로 결합층(250)과 결합한다. 결합층(250)의 두께는 약 1 내지 15㎛의 범위이거나, 약 3㎛일 수 있다. 프리즘(111a)의 산부는 결합층(250)을 완전히 침투하여 제2 기재(200)의 하면과 직접 접할 수도 있지만, 부분적으로 침투하여 제2 기재(200)의 하면에 이격될 수도 있다.

결합층(250)의 표면으로 절단한 프리즘층(111)의 폭(w1)은 약 1 내지 10㎛이거나 약 3㎛일 수 있다.

제2 기재(200) 상에는 렌티큘러층(230)이 형성될 수 있다. 렌티큘러층(230)은 복수의 렌티큘러(230a)를 포함할 수 있다. 각 렌티큘러(230a)의 연장방향인 제2 방향(X2)은 프리즘(111a)의 연장방향인 제1 방향(X1)과 약 90°의 교차각으로 교차할 수 있다.

각 렌티큘러(230a)는 표면이 곡면으로 형성될 수 있다. 제2 방향에 수직인 방향으로 자른 렌티큘러(230a)의 단면은 원이나 타원을 직선으로 절단한 형상일 수 있다. 예시적인 실시예에서 렌티큘러(230a)의 단면은 반원 또는 반타원이거나 그보다 높이가 낮은 도형일 수 있다.

렌티큘러(230a)의 크기, 다시 말해 렌티큘러(230a) 밑면의 폭은 약 20 내지 100㎛ 또는 약 50㎛일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 렌티큘러(230a)의 크기는 하부의 프리즘(111a) 크기와 실질적으로 동일할 수 있지만, 이에 제한되지 않음은 물론이다. 렌티큘러(230a)의 높이는 약 5 내지 50㎛, 또는 약 10㎛, 또는 약 23㎛일 수 있다.

렌티큘러(230a)는 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 포함하는 고분자 수지로 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 불포화 이염기산과 그 유도체, 메타크릴로나이트릴과 같은 비닐시아나이드 화합물 등을 들 수 있다.

각 렌티큘러(230a)의 정상부에는 복수의 마이크로 렌즈(240)가 배치될 수 있다. 각 마이크로 렌즈(240)는 상호 이격될 수 있다. 마이크로 렌즈(240)의 평면 형상은 원, 타원 또는 그에 유사한 폐곡선일 수 있다. 마이크로 렌즈(240)의 단면은 원이나 타원을 직선으로 절단한 형상일 수 있다. 예시적인 실시예에서 마이크로 렌즈(240)의 단면은 반원 또는 반타원이거나 그보다 높이가 낮은 도형일 수 있다.

각 렌티큘러(230a) 정상부에서 각 마이크로 렌즈(240)는 균일한 간격으로 배열될 수 있다. 마이크로 렌즈(240)의 피치는 하부의 프리즘(111a) 피치와 실질적으로 동일할 수 있다. 각 마이크로 렌즈(240)의 중심은 프리즘(111a)의 산부와 완전히 오버랩되지 않고, 일측 방향으로 소정 간격 쉬프트되어 있을 수 있다.

마이크로 렌즈(240)의 크기, 다시 말해 마이크로 렌즈(240) 밑면의 폭은 렌티큘러(230a)의 폭보다 작을 수 있다. 예를 들어 마이크로 렌즈(240)의 크기는 렌트큘러(230a)의 폭의 1/3 내지 2/3일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 마이크로 렌즈(240)의 크기는 약 1 내지 70㎛ 또는 약 25㎛일 수 있다. 마이크로 렌즈(240)의 높이는 약 1 내지 35㎛ 또는 약 2.5 내지 25㎛일 수 있다. 각 마이크로 렌즈(240)의 크기는 균일할 수도 있지만, 그 크기가 서로 상이할 수도 있다.

마이크로 렌즈(240)는 자외선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 포함하는 고분자 수지로 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 불포화 이염기산과 그 유도체, 메타크릴로나이트릴과 같은 비닐시아나이드 화합물 등을 들 수 있다.

상술한 프리즘(111a), 렌티큘러(230a), 및 마이크로 렌즈(240)에서 선택된 2 또는 모두는 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

프리즘(111a), 결합층(250), 렌티큘러(230a), 및 마이크로 렌즈(240)는 모두 굴절율이 실질적으로 동일할 수 있다. 본 실시예에서는 프리즘(111a), 결합층(250), 렌티큘러(230a), 및 마이크로 렌즈(240)가 모두 굴절율이 약 1.52인 것으로 가정된다. 따라서, 본 실시예에서 빛은 상기 층들의 계면에서 굴절되지 않고 직진하게 된다.

제1 기재(100)의 하면에는 매트층(140)이 더 형성될 수 있다. 매트층(140)은 복수의 비드를 포함하는 수지층을 경화시켜 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 매트층(140)은 소정의 표면 거칠기를 갖는 엠보 패턴으로 형성될 수도 있다. 매트층(140)에 대한 더욱 상세한 내용은 대한민국 특허출원 제10-2008-0052646호 및 대한민국 특허출원 제10-2008-0103147호에서 엠보 패턴, 밀착 방지층, 복수의 비드 등으로 언급되어 설명되고 있으며, 상기 명세서의 개시 내용은 본 명세서에 충분히 개시된 것처럼 원용되어 통합된다.

도시되지는 않았지만, 제1 기재(100)의 하면에는 매트층(140) 대신 다른 광변조층이 형성될 수도 있다. 상기 다른 광변조층의 예로는 프리즘층, 교차 프리즘층, 마이크로 렌즈층, 렌티큘러층, 확산층 등이 예시될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 광학 시트에서의 광 경로를 도시한 단면도이다.

복합 광학 시트(11)가 에지형 백라이트 장치에 사용되는 경우, 도광판을 통해 가이드되어 입사되는 빛의 입사각은 약 25 내지 60°이고, 그 중심각은 약 42°이다. 여기서 제1 기재(100)의 굴절율을 1.64로 가정하면, 상기 빛은 스넬의 법칙에 의해 공기층과 제1 기재(100)의 계면에서 굴절되며, 굴절각은 약 14.7 내지 31.5°이고 그 중심각은 약 23.8°{sin^-1(sin42°/1.64)}가 된다. 빛은 다시 제1 기재(100)와 프리즘(111a)의 계면에서 굴절되고, 스넬의 법칙에 의해 굴절각의 중심각은 약 26°{sin-¹(1.64*sin23.8°/1.52)}가 된다. 즉, 프리즘(111a)의 상면 측으로 입사되는 빛의 입사각은 그 중심각이 약 26°이다.

프리즘(111a)의 경사면으로 출사되는 빛은 정상적인 프리즘(111a)에 의한 집광 및 휘도 상승 효과가 있다. 그런데, 결합층(250) 내에 침투된 프리즘(111a)의 산부로 출사되는 빛은 매질의 굴절율이 동일하거나 유사하므로, 심하게 굴절되지 않고, 입사각과 유사한 각도로 진행하게 된다. 렌티큘러(230a)의 표면이 공기층과 접할 경우, 도 4의 점선으로 도시한 바와 같이 외측 방향으로 상당한 각도로 굴절하게 되어 집광 효율이 떨어지고, 휘도가 저하될 수 있다.

그런데, 상기 광이 출사하는 렌티큘러(230a)의 표면에 마이크로 렌즈(240)가 설치되면, 굴절율이 동일한 계면에서 광은 직진하게 되고, 마이크로 렌즈(240)와 공기층의 계면에서 굴절한다. 마이크로 렌즈(240)와 공기층의 계면은 곡면이고 그 단면은 곡선이다. 도면에서 빛이 우측 상방으로 입사한다고 가정할 때, 제2 기재(200)의 표면의 단면으로 정의되는 직선에 대해 빛이 다다르는 지점에서의 접선이 이루는 각은 대부분 90°보다 큰 둔각이 될 것이다. 따라서, 기재(200)의 표면에서 소한 매질인 공기층으로 직접 출사할 때보다 마이크로 렌즈(240)를 통과하는 것이 상대적으로 더 상측 방향으로 굴절하게 된다. 따라서, 도 4에서 점선으로 도시한 경우에 비해 전체적으로 상측 방향으로 더 많은 빛이 집광될 수 있어 휘도가 개선될 수 있다.

도 5는 도 4의 광 경로의 일부를 도시한 개략도이다. 도 5를 참조하면, 결합층(250)의 표면으로 절단한 프리즘층(111)의 폭(w1)의 중심을 P1이라 할 때, P1을 거쳐 렌티큘러(230a)의 표면으로 출사되는 위치인 P2 부근에 마이크로 렌즈(240)의 중심이 배치되는 것이 빛의 집광 및 휘도 상승에 유리할 것임은 도 4에서 설명한 바와 같다.

P1을 기준으로 P2의 수평 이격 거리(HD)는 다음과 같이 계산될 수 있다.

HD = a1+a2+a3 … 식 (1)

상기 식(1)에서 a1, a2, a3는 각각 다음과 같이 구해질 수 있다.

a1=d1*tanθ1 (단 d1은 결합층(250)의 표면으로부터 제2 기재(200)까지의 거리) … 식 (2)

a2=d2*tanθ2 (단 d2는 제2 기재(200)의 두께) … 식 (3)

a3=d3*tanθ3 (단 d3는 렌티큘러(230a)의 높이) … 식 (4)

한편, 렌티큘러(230a)의 굴절율은 결합층(250), 프리즘(111a)의 굴절율과 동일하므로, 스넬의 법칙을 적용하면, θ3는 θ1과 동일하다.

따라서, P1을 기준으로 P2의 수평 이격 거리(HD)는 다음과 같이 계산될 수 있다.

HD = (d1+d3)*tanθ1 + d2*tanθ2 … 식 (5)

그런데, 도 5에서 a2의 값은 a1이나 a3에 비해 상대적으로 작을 수 있다. 예시적인 실시예에서, a2는 a1+a3의 0.05배 내지 0.2배일 수 있다. 이 경우 다음의 식(6)이 성립될 수 있다.

1.05*(d1+d3)*tanθ1≤HD≤1.2*(d1+d3)*tanθ1 … 식 (6)

θ1이 약 26°라고 가정하면, 상기 식(6)으로부터 근사적으로 다음의 식이 도출될 수 있다.

0.51*(d1+d3)≤HD≤0.59*(d1+d3) … 식 (7)

한편, 마이크로 렌즈(240)의 중심이 반드시 P2에 위치하여야 하는 것은 아니며, 그 근처에 위치하면 유사한 효과를 기대할 수 있다. 예를 들어, HD는 (d1+d3)의 0.1 내지 2배일 수 있다.

또, 도 4에서, 마이크로 렌즈(240)의 크기는 결합층(250)의 표면으로 절단한 프리즘층(111)의 폭(w1) 전체를 걸쳐 투과된 빛을 모두 커버하는 것이 바람직하다. 따라서, 마이크로 렌즈(240)의 크기는 결합층(250)의 표면으로 절단한 프리즘층(111)의 폭(w1)보다 크거나 같은 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 광학 시트의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 광학 시트(12)는 렌티큘러(230a)의 정상부에서 프리즘(111a)의 산부로부터 일측 방향으로 소정 간격 쉬프트되도록 배열된 복수의 제1 마이크로 렌즈(241) 및 프리즘(111a)의 산부로부터 상기 일측에 반대인 타측 방향으로 소정 간격 쉬프트되도록 배열된 복수의 제2 마이크로 렌즈(242)을 포함하는 점이 도 2의 실시예와 상이한 점이다. 예시적인 실시예에서, 프리즘(111a)의 산부를 기준으로 제1 마이크로 렌즈(241)의 수평 이격 거리는 프리즘(111a)의 산부를 기준으로 제2 마이크로 렌즈(242)의 수평 이격 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제1 마이크로 렌즈(241)와 제2 마이크로 렌즈(242)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있다.

본 실시예의 경우, 에지형 백라이트로부터 제1 입사각의 빛 뿐만 아니라, 제1 입사각과 부호가 반대(마이너스)인 제2 입사각의 빛이 입사되는 경우에 효과적으로 적용가능하다. 적용예로 광원이 도광판의 일측 뿐만 아니라 타측에도 배치된 경우가 예시될 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 다양하게 조합 가능하다. 또, 이상에서는 2개의 기재가 적층된 경우를 예시하였지만, 3개 이상의 복수의 기재가 적층되는 경우에도 동일한 적용이 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 복합 광학 시트들은 광원 어셈블리나 이를 포함하는 액정 표시 장치 등에 채용되어, 광 효율을 증진시키는데 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 7을 참조하면 액정 표시 장치(700)는 백라이트 어셈블리(400), 및 액정 패널 어셈블리(500)를 포함한다.

백라이트 어셈블리(400)는 광원(410), 광원(410)으로부터 출사된 빛을 가이드하는 도광판(420), 도광판(420)의 하측에 배치된 반사 필름(315), 및 도광판(420)의 상측에 배치되어, 출사된 빛의 광학적 특성을 변조하는 복합 광학 시트(11)를 포함한다.

광원(410)은 도광판(420)의 양 사이드에 배치된다. 광원(410)은 예를 들어 LED(Light Eimitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 광원(410)은 도광판(420)의 일측에만 배치될 수도 있다.

도광판(420)은 광원(410)으로부터 출사된 빛을 내부 전반사를 통해 이동시키다가 도광판(420) 하면에 형성된 산란패턴 등을 통해 상측으로 출사시킨다. 도광판(420)의 아래에는 반사 필름(415)이 배치되어, 도광판(420)으로부터 아래로 출사된 빛을 상부로 반사한다.

도광판(420)의 상부에는 복합 광학 시트(11)가 배치된다. 복합 광학 시트(11)에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 도 2의 복합 광학 시트(11) 대신 도 6의 복합 광학 시트(12)가 적용될 수도 있음은 물론이다. 복합 광학 시트(11)의 위 또는 아래에는 다른 광학 시트들이 더 배치될 수도 있다. 예를 들어, 입사된 빛을 확산시키는 확산 필름, 입사된 빛을 집광하는 프리즘 시트, 입사된 원편광을 일부 반사하는 액정 필름, 원편광 빛을 선형 편광으로 변환시키는 위상차 필름, 반사편광필름, 및/또는 보호 필름을 더 설치할 수 있다.

광원(410), 도광판(420), 반사 필름(415), 및 복합 광학 시트(11)는 바텀 샤시(440)에 의해 수납될 수 있다.

액정 패널 어셈블리(500)는 제1 표시판(511), 제2 표시판(212) 및 그 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하며, 제1 표시판(411) 및 제2 표시판(412)의 표면에 각각 부착된 편광판(미도시)을 더 포함할 수 있다.

액정 표시 장치(700)는 액정 패널 어셈블리(500)의 테두리를 덮으며, 액정 패널 어셈블리(500) 및 백라이트 어셈블리(300)의 측면을 감싸는 탑 샤시(500)를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 백라이트 어셈블리는 본 발명의 일 실시예들에 따른 복합 광학 시트가 적용됨으로써, 복수의 광변조 특성을 효과적으로 나타낼 수 있고 휘도가 개선될 수 있다. 따라서, 광원 어셈블리의 두께를 줄일 수 있고, 조립 공정을 단순화시킬 수 있다. 그에 따라, 이러한 광원 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치의 화질이 개선될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 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.

100: 제1 기재 111: 프리즘층
140: 매트층 200: 제2 기재
230: 렌티큘러층 240: 마이크로 렌즈
250: 결합층

Claims

제1 기재;
상기 제1 기재의 상면에 형성되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 포함하는 프리즘층;
상기 제1 기재의 상부에 상기 제1 기재와 이격되어 배치된 제2 기재;
상기 제2 기재의 하면에 형성되고, 상기 프리즘의 산부가 결합된 결합층;
상기 제2 기재의 상면에 형성되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 렌티큘러를 포함하는 렌티큘러층; 및
상기 렌티큘러 정상부에 배치된 복수의 마이크로 렌즈를 포함하되,
상기 각 마이크로 렌즈는 상기 각 렌티큘러의 정상부에서 일정한 간격으로 이격되어 배열되고,
상기 마이크로 렌즈의 피치는 상기 프리즘의 피치와 실질적으로 동일한 복합 광학 시트.
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제1 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈의 중심은 상기 프리즘의 산부를 기준으로 일측 방향으로 소정 간격 쉬프트되어 있는 복합 광학 시트.
제4 항에 있어서,
상기 프리즘 산부로부터 상기 마이크로 렌즈의 중심간 수평 이격 거리는 상기 결합층의 두께와 상기 렌티큘러의 높이의 합의 0.1 내지 2배인 복합 광학 시트.
제4 항에 있어서,
상기 프리즘 산부로부터 상기 마이크로 렌즈의 중심간 수평 이격 거리는 상기 결합층의 두께와 상기 렌티큘러의 높이의 합의 0.51 내지 0.59배인 복합 광학 시트.
제1 기재;
상기 제1 기재의 상면에 형성되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 포함하는 프리즘층;
상기 제1 기재의 상부에 상기 제1 기재와 이격되어 배치된 제2 기재;
상기 제2 기재의 하면에 형성되고, 상기 프리즘의 산부가 결합된 결합층;
상기 제2 기재의 상면에 형성되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 렌티큘러를 포함하는 렌티큘러층; 및
상기 렌티큘러 정상부에 배치된 복수의 마이크로 렌즈를 포함하되,
상기 마이크로 렌즈의 크기는 상기 결합층의 표면으로 절단한 상기 프리즘의 폭보다 크거나 같은 복합 광학 시트.
제1 기재;
상기 제1 기재의 상면에 형성되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 포함하는 프리즘층;
상기 제1 기재의 상부에 상기 제1 기재와 이격되어 배치된 제2 기재;
상기 제2 기재의 하면에 형성되고, 상기 프리즘의 산부가 결합된 결합층;
상기 제2 기재의 상면에 형성되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 렌티큘러를 포함하는 렌티큘러층; 및
상기 렌티큘러 정상부에 배치된 복수의 마이크로 렌즈를 포함하되,
상기 프리즘, 상기 결합층, 상기 렌티큘러, 및 상기 마이크로 렌즈는 굴절율이 실질적으로 동일한 복합 광학 시트.
제1 기재;
상기 제1 기재의 상면에 형성되며, 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 포함하는 프리즘층;
상기 제1 기재의 상부에 상기 제1 기재와 이격되어 배치된 제2 기재;
상기 제2 기재의 하면에 형성되고, 상기 프리즘의 산부가 결합된 결합층;
상기 제2 기재의 상면에 형성되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 렌티큘러를 포함하는 렌티큘러층;
상기 렌티큘러 정상부에 배치되고, 상기 프리즘의 산부를 기준으로 일측 방향으로 소정 간격 쉬프트된 복수의 제1 마이크로 렌즈; 및
상기 렌티큘러 정상부에 배치되고, 상기 프리즘의 산부를 기준으로 상기 일측에 반대인 타측 방향으로 소정 간격 쉬프트된 복수의 제2 마이크로 렌즈를 포함하는 복합 광학 시트.
제9 항에 있어서,
상기 프리즘의 산부를 기준으로 상기 제1 마이크로 렌즈의 수평 이격 거리는 상기 프리즘의 산부를 기준으로 상기 제2 마이크로 렌즈의 수평 이격 거리는 실질적으로 동일한 복합 광학 시트.
제10 항에 있어서,
상기 프리즘 산부로부터 상기 제1 및 제2 마이크로 렌즈의 중심간 수평 이격 거리는 상기 결합층의 두께와 상기 렌티큘러의 높이의 합의 0.1 내지 2배인 복합 광학 시트.
제10 항에 있어서,
상기 프리즘 산부로부터 상기 제1 및 제2 마이크로 렌즈의 중심간 수평 이격 거리는 상기 결합층의 두께와 상기 렌티큘러의 높이의 합의 0.51 내지 0.59배인 복합 광학 시트.
제9 항에 있어서,
상기 제1 마이크로 렌즈와 상기 제2 마이크로 렌즈의 크기는 실질적으로 동일한 복합 광학 시트.
제9 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마이크로 렌즈의 크기는 상기 결합층의 표면으로 절단한 상기 프리즘의 폭보다 크거나 같은 복합 광학 시트.
제1 항 및 제4 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 복합 광학 시트를 포함하는 광원 어셈블리.
제1 항 및 제4 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 복합 광학 시트를 포함하는 액정 표시 장치.