KR101522242B1 - 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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KR101522242B1
KR101522242B1 KR1020130140022A KR20130140022A KR101522242B1 KR 101522242 B1 KR101522242 B1 KR 101522242B1 KR 1020130140022 A KR1020130140022 A KR 1020130140022A KR 20130140022 A KR20130140022 A KR 20130140022A KR 101522242 B1 KR101522242 B1 KR 101522242B1
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Abstract

광 분포특성을 증가시켜 액정표시장치의 시야각을 넓힐 수 있는 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치가 제공된다. 광학시트는 제1굴절률을 갖는 제1프리즘패턴이 형성된 제1집광필름 및 제2굴절률을 갖는 제2프리즘패턴이 상기 제1프리즘패턴과 대응되어 중첩되도록 형성되고, 상기 제2프리즘패턴은 대응되는 꼭지점의 각도가 서로 다르게 형성된 적어도 2개의 프리즘이 그룹으로 구성되어 반복 형성된 제2집광필름을 포함한다.

Description

광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치{Optical sheet and liquid crystal display including the same}
본 발명은 광학시트에 관한 것으로, 특히 광학시트의 내부 패턴 구조를 변경하여 액정표시장치의 시야각을 넓힐 수 있는 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
평판표시장치 중에서 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 현재 널리 사용되고 있다. 특히, 박막 트랜지스터를 이용한 액정표시장치는 표시화면의 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현할 수 있어, 최근에는 노트북 PC 및 모니터는 물론 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다.
일반적인 액정표시장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절 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.
또한, 액정표시장치의 백라이트 유닛은 광원에서 발광된 광의 광 특성, 예를 들어 휘도 균일성 및 정면 휘도 등을 향상시키기 위하여 프리즘 시트 등으로 이루어지는 광학시트를 포함한다.
도 1은 종래의 액정표시장치에 대한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1을 Ⅱ~Ⅱ'의 선으로 절단한 단면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도면을 참조하면, 액정표시장치(1)는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)을 포함하여 구성된다.
액정패널(10)은 외부에서 인가되는 동작 신호와 제어 신호에 따라 화상을 표시한다. 액정패널(10)은 어레이기판(11) 및 이에 대향하는 컬러필터기판(13)과 두 기판 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하며, 이들은 공지된 구성과 동일하다.
백라이트 유닛(20)은 액정패널(10)의 배면에 배치되며, 액정패널(10)의 배면에 광을 조사한다. 백라이트 유닛(20)은 광학시트(21), 광원(25), 도광판(23) 및 반사시트(27)를 포함한다.
광원(25)은 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등과 같은 점광원이 사용된다. 광원(25)은 도광판(23)의 하나 이상의 측면에 다수개 배열될 수 있다. 또한, 광원(25)으로 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프가 사용될 수도 있다.
도광판(23)은 광원(25)에서 출사된 광을 가이드하여 액정패널(10)의 배면을 향해 출사한다. 도광판(23)은 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly methyl Methacrylate; PMMA) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate)와 같은 투명 수지로 제조될 수 있다.
도광판(23)의 상면에는 도광판(23)의 길이방향, 예컨대 광원(25)의 배열 방향과 수직한 방향으로 다수개의 패턴이 형성된다. 이러한 패턴은 도광판(23)의 측부, 즉 입광면으로 입사된 광이 도광판(23)의 상면, 즉 출광면으로 확산되어 출사되도록 한다. 또한, 도광판(23)의 상면에 다수의 패턴이 형성됨으로써, 후술될 광학시트(21)와 조합되어 사용될 수 있다.
반사시트(27)는 도광판(23)의 배면에 대향되어 배치되고, 도광판(23)의 배면으로 누설되는 광을 반사시켜 도광판(23)에 다시 입사시킨다. 반사시트(27)는 SUS, BRASS, Aluminum, PET 등의 모재(base materials) 위에 은(Ag)을 코팅하거나, 흡열로 인한 손상을 막기 위하여 티타늄(Ti)을 코팅하여 제작될 수도 있다.
광학시트(21)는 도광판(23)과 액정패널(10) 사이에 배치되어 도광판(23)의 출광면으로부터 출사된 광을 집광하여 액정패널(10)에 출사시킨다.
광학시트(21)는 서로 상이한 굴절률을 가지는 재질로 구성된 이중 구조의 집광패턴(31, 33)과 상기 집광패턴(31, 33) 상부에 배치된 지지층(35)을 포함하여 구성된다.
집광패턴(31, 33)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1프리즘패턴(31)과 제2프리즘패턴(33)으로 구성되고, 제1프리즘패턴(31)과 제2프리즘패턴(33)은 동일한 방향으로 나란하게 형성된 복수의 선형 프리즘을 각각 포함한다. 이러한 선형 프리즘에 의해 도광판(23)으로부터 출사된 광(a)은 제1프리즘패턴(31)과 제2프리즘패턴(33)의 선형 프리즘을 통과하면서 적어도 두 번 굴절된 후 전반사되어 출사된다.
여기서, 광학시트(21)로부터 출사되는 광(a)의 출사각, 즉 집광패턴(31, 33)에 의한 전반사각도(θ2)는 도광판(23)으로부터 광(a)의 출광각도(θ1), 제1프리즘패턴(31)과 제2프리즘패턴(33)의 굴절률(n1, n2) 및 제2프리즘패턴(33)을 구성하는 선형 프리즘의 각 꼭지점 각도(α, β, γ)에 의해 아래의 수학식과 같이 정의될 수 있다.
[수학식]
Figure 112013104801035-pat00001
그러나, 종래의 광학시트(21)에서는 광(a)의 전반사각도(θ2)가 광학시트(21)의 수직방향 법선(Y)과 거의 동일하기 때문에 도광판(23)으로부터 광학시트(21)를 통해 출사된 광(a)은 액정패널(10)의 배면에 거의 수직하게 입사되게 된다.
이에 따라, 종래의 액정표시장치(1)에서는 광학시트(21)로부터 제공된 수직방향의 광(a)에 의해 시야각이 좁아지게 되며, 이는 사용자가 액정표시장치(1)를 수직한 방향 외의 다른 방향에서 바라볼 때 화면에 색반전 또는 명암차이가 시인되게 되어 사용자의 불편을 야기한다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 광학시트의 프리즘패턴 형상을 변경하여 전반사 각도를 조정함으로써 액정표시장치의 시야각을 넓힐 수 있는 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트는, 제1굴절률을 갖는 제1프리즘패턴이 형성된 제1집광필름 및 제2굴절률을 갖는 제2프리즘패턴이 상기 제1프리즘패턴과 대응되어 중첩되도록 형성되고, 상기 제2프리즘패턴은 대응되는 꼭지점의 각도가 서로 다르게 형성된 적어도 2개의 프리즘이 그룹으로 구성되어 반복 형성된 제2집광필름을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널, 도광판의 적어도 일측부를 따라 배치되어 상기 도광판의 입광면에 광을 출사하는 광원 및 상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 상기 도광판을 통해 출사된 광을 집광하여 상기 액정패널의 배면으로 제공하는 광학시트를 포함한다.
본 발명의 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치에 따르면, 집광필름의 프리즘패턴을 서로 대응되는 꼭지점의 각도가 다르게 형성된 적어도 2개 이상의 프리즘을 그룹으로 하여 반복 구성함으로써, 광학시트로부터 출사되는 광의 분포특성을 증가시킬 수 있다. 이러한 광의 분포특성 증가에 따라 액정표시장치의 시야각이 넓어질 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1을 Ⅱ~Ⅱ'의 선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.
도 5는 도 4의 광학시트를 Ⅴ~Ⅴ'의 선으로 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.
도 7은 도 6의 광학시트를 Ⅶ~Ⅶ'의 선으로 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 광학시트에 따른 액정표시장치의 광 분포특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 광학시트의 제조공정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 광학시트를 제외한 액정표시장치의 나머지 구성요소들은 앞서 도 1을 참조하여 설명된 구성요소들과 실질적으로 동일하므로 도 1을 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 광학시트(100)는 서로 다른 굴절률을 갖는 제1집광필름(110)과 제2집광필름(120) 및 상기 제2집광필름(120)의 상부에 위치된 지지필름(130)을 포함할 수 있다.
이러한 광학시트(100)는 도광판(23)과 액정패널(10) 사이에 배치되어 광원(25)으로부터 도광판(23)을 통해 제공된 광을 액정패널(10)의 배면으로 집광하여 출사할 수 있다.
제1집광필름(110)과 제2집광필름(120)에는 각각 다수의 프리즘으로 구성된 프리즘패턴이 형성될 수 있다. 제1집광필름(110)과 제2집광필름(120)에 각각 형성된 프리즘패턴은 서로 대응되어 중첩될 수 있다. 여기서, 각 집광필름의 프리즘패턴을 구성하는 다수의 프리즘은 그 수직 단면이 삼각형 형태일 수 있다.
제1집광필름(110)에 형성된 프리즘패턴과 제2집광필름(120)에 형성된 프리즘패턴은 서로 동일한 방향으로 나란하게 형성될 수 있다. 예컨대, 제1집광필름(110)과 제2집광필름(120) 각각에 형성된 프리즘패턴은 도광판(23)의 일측부에 배치된 광원(25)의 배치 방향과 나란한 방향으로 형성될 수 있다.
한편, 도광판(23)의 상면에도 패턴이 형성될 수 있으며, 도광판(23) 상면의 패턴은 제1집광필름(110)과 제2집광필름(120)에 형성된 프리즘패턴과 교차되는 방향으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 도광판(23)의 상면에 형성된 패턴은 광원(25)이 배치된 방향과 수직인 방향으로 형성될 수 있다.
제1집광필름(110)의 프리즘패턴과 제2집광필름(120)의 프리즘패턴은 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 예컨대, 제1집광필름(110)의 프리즘패턴의 굴절률은 제2집광필름(120)의 프리즘패턴의 굴절률보다 낮을 수 있다.
제1집광필름(110)의 프리즘패턴은 대략 1.3~1.9의 굴절률을 가질 수 있고, 제2집광필름(120)의 프리즘패턴은 대략 1.5~2.0의 굴절률을 가질 수 있으며, 두 프리즘패턴의 굴절률 차이는 대략 0.1~0.2일 수 있다.
한편, 제2집광필름(120)은 적어도 2개 이상의 프리즘이 묶여 하나의 그룹을 형성하고, 그 그룹이 반복되어 프리즘패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2집광필름(120)은 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123)으로 형성된 그룹이 반복되어 프리즘패턴을 형성될 수 있다.
제2집광필름(120)의 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123) 각각은 단면이 3개의 꼭지점을 가지는 삼각형 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123) 각각의 3개의 꼭지점은 서로 대응되는 꼭지점의 크기, 즉 대응되는 꼭지점의 각도(α1, α2, β1, β2, γ1, γ2)가 서로 다르게 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 제1프리즘(121)의 제1꼭지점은 대략 45~50°의 각도(α1)로 형성되고, 이에 대응되는 제2프리즘(123)의 제1꼭지점은 대략 60~65°의 각도(α2)로 형성될 수 있다.
여기서, 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123) 각각의 제1꼭지점 각도(α1, α2)는 각 프리즘과 이에 인접되는 제1집광필름(110)의 프리즘 및 지지필름(130)의 배면과 이루는 각도일 수 있다.
또한, 제1프리즘(121)의 제2꼭지점은 대략 60~65°의 각도(β1)로 형성되고, 이에 대응되는 제2프리즘(123)의 제2꼭지점은 대략 45~50°의 각도(β2)로 형성될 수 있다.
여기서, 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123) 각각의 제2꼭지점 각도(β1, β2)는 각 프리즘과 이에 인접되는 제1집광필름(110)의 프리즘 및 지지필름(130)의 배면과 이루는 각도일 수 있다.
또한, 서로 대응되는 제1프리즘(121)의 제3꼭지점과 제2프리즘(123)의 제3꼭지점은 대략 65~70°의 각도(γ1, γ2)를 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123)의 제3꼭지점 각도(γ1, γ2)는 각 프리즘과 이에 인접되는 제1집광필름(110)의 두 개의 프리즘이 이루는 각도일 수 있다.
이렇게, 본 실시예에 따른 광학시트(100)의 제2집광필름(120)에서는 그룹을 이루는 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123)의 서로 대응되는 적어도 2개의 꼭지점의 각도를 다르게 형성할 수 있으며, 이에 따라 도광판(23)으로부터 제공된 광은 제2집광필름(120)의 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123)에 의해 광학시트(100)의 수직방향으로부터 소정의 각도로 경사지게 출사될 수 있다. 이는 추후 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
지지필름(130)은 제2집광필름(120) 상면에 위치되어 제1집광필름(110)과 제2집광필름(120)을 지지할 수 있다. 지지필름(130)은 소정의 두께를 가지는 투명한 소재로 형성될 수 있는데, 그 두께는 100um, 125um, 188um 및 259um 중 하나일 수 있다.
상술한 제1집광필름(110), 제2집광필름(120) 및 지지필름(130)으로 구성된 광학시트(100)는 도광판(23)과 액정패널(10) 사이에 위치할 수 있으며, 도광판(23)의 상면에 형성된 패턴과 함께 광원(25)으로부터 출사된 광의 경로를 액정패널(10) 방향으로 변경하여 출사할 수 있다.
또한, 광학시트(100)의 제1집광필름(110)과 제2집광필름(120)에 형성된 프리즘패턴의 굴절률이 서로 다르기 때문에 도광판(23)으로부터 출사된 광은 광학시트(100)의 프리즘패턴들을 통과하면서 적어도 2번 굴절되어 집광될 수 있다.
다시 말하면, 광원(25)으로부터 도광판(23)의 상면으로 출사된 광은 공기층보다 높은 굴절률을 갖는 제1집광필름(110)의 프리즘패턴에 입사되면서 굴절되어 집광될 수 있다. 이어, 광은 제1집광필름(110)의 프리즘패턴보다 높은 굴절률을 갖는 제2집광필름(120)의 프리즘패턴에 입사되면서 굴절되어 집광될 수 있다. 그리고, 제2집광필름(120)의 프리즘패턴에 의해 굴절된 광은 프리즘패턴의 경사면에서 전반사되어 액정패널(10)의 배면으로 입사될 수 있다.
도 5는 도 4의 광학시트를 Ⅴ~Ⅴ'의 선으로 절단한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제2집광필름(120)은 앞서 설명한 바와 같이 적어도 2개의 프리즘이 그룹으로 묶여 반복적으로 형성된 다수의 프리즘으로 구성된 프리즘패턴을 포함할 수 있다.
다시 말하면, 제2집광필름(120)은 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123)이 하나의 그룹을 형성하고, 그 그룹이 반복적으로 형성되어 프리즘패턴을 형성할 수 있다. 도면에서는 하나의 제1프리즘(121)과 하나의 제2프리즘(123)이 하나의 그룹으로 형성되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 제한되지는 않는다. 예컨대, 다수개의 제1프리즘(121)과 다수개의 제2프리즘(123)이 하나의 그룹으로 형성되어 반복될 수도 있으며, 그룹 내에서의 프리즘 반복순서는 제한되지 않는다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123) 각각의 대응되는 꼭지점은 그 각도(α1, α2, β1, β2, γ1, γ2)가 서로 다르게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1프리즘(121)의 대향면에서 광(a)이 전반사되는 각도(θ1')와 제2프리즘(123)의 대향면에서 광(b)이 전반사되는 각도(θ2')는 달라질 수 있다.
여기서, 제1프리즘(121)의 대향면은 제1프리즘(121)의 제2꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 선으로 형성된 경사면이고, 제2프리즘(123)의 대향면은 제2프리즘(123)의 제2꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 선으로 형성된 경사면일 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 도광판(23)으로부터 출사된 제1광(a)은 도광판(23)과 광학시트(100) 사이의 공기층을 통과하여 광학시트(100)의 제1집광필름(110)의 입사면, 즉 제1집광필름(110)에 형성된 프리즘패턴의 하부를 통해 소정의 각도, 즉 제1입사각도(θ1)로 입사될 수 있다.
제1집광필름(110)으로 입사된 제1광(a)은 제1집광필름(110)의 입사면에서 한번 굴절된 후, 제1집광필름(110)의 프리즘패턴 내부로 진행될 수 있다.
제1집광필름(110)의 프리즘패턴 내부로 진행된 제1광(a)은 제2집광필름(120)의 제1프리즘(121)의 입사면에서 한번 더 굴절되어 제1프리즘(121)의 내부로 진행될 수 있다. 여기서, 제1프리즘(121)의 입사면은 제1프리즘(121)의 제1꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 선으로 형성된 경사면일 수 있다.
그리고, 제1프리즘(121)의 내부로 진행된 제1광(a)은 제1프리즘(121)의 대향면에서 소정의 각도, 즉 제1전반사각도(θ1')로 전반사될 수 있다. 전반사된 제1광(a)은 지지필름(130)을 통하여 광학시트(100)의 외부로 출사될 수 있다. 여기서, 제1광(a)은 제1전반사각도(θ1')에 따라 광학시트(100)의 수직방향 법선(Y)으로부터 경사지게 출력될 수 있다.
다시 말하면, 제1광(a)은 제1프리즘(121)의 대향면에서 전반사되되, 광학시트(100)의 수직방향 법선(Y)으로부터 제1전반사각도(θ1')만큼의 각도로 이격된 방향으로 전반사되어 경사지게 출사될 수 있다.
또한, 도광판(23)으로부터 출사된 제2광(b)은 도광판(23)과 광학시트(100) 사이의 공기층을 통과하여 광학시트(100)의 제1집광필름(110)의 입사면에 제2입사각도(θ2)로 입사될 수 있다.
제1집광필름(110)으로 입사된 제2광(b)은 제1집광필름(110)의 입사면에서 한번 굴절된 후, 제1집광필름(110)의 프리즘패턴 내부로 진행될 수 있다.
제1집광필름(110)의 프리즘패턴 내부로 진행된 제2광(b)은 제2집광필름(120)의 제2프리즘(123)의 입사면에서 한번 더 굴절되어 제2프리즘(123)의 내부로 진행될 수 있다. 여기서, 제2프리즘(123)의 입사면은 제2프리즘(123)의 제1꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 선으로 형성된 경사면일 수 있다.
그리고, 제2프리즘(123)의 내부로 진행된 제2광(b)은 제2프리즘(123)의 대향면에서 제2전반사각도(θ2')로 전반사될 수 있다. 전반사된 제2광(b)은 지지필름(130)을 통하여 광학시트(100)의 외부로 출사될 수 있다. 여기서, 제2광(b)은 제2전반사각도(θ2')에 따라 광학시트(100)의 수직방향 법선(Y)으로부터 경사지게 출사될 수 있는데, 예컨대 제2광(b)은 광학시트(100)의 수직방향 법선(Y)으로부터 제2전반사각도(θ2')만큼의 각도로 이격된 방향으로 전반사되어 경사지게 출사될 수 있다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 광학시트(100)에서는 제2집광필름(120)에서 서로 인접하는 적어도 2개의 프리즘을 하나의 그룹으로 하여 그 그룹이 반복되도록 프리즘패턴을 형성할 수 있다. 이때, 그룹을 이루는 프리즘의 서로 대응되는 꼭지점의 각도를 다르게 하여 형성함으로써, 광학시트(100)로 제공되는 광이 제2집광필름(120)의 대향면에서 서로 다른 전반사 각도로 반사되도록 하여 광학시트(100)의 광 분포특성을 증가시킬 수 있다. 이렇게, 광학시트(100)의 광 분포특성이 증가되면, 액정표시장치의 시야각을 넓힐 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학시트의 사시도이고, 도 7은 도 6의 광학시트를 Ⅶ~Ⅶ'의 선으로 절단한 단면도이다.
본 실시예에서는 제2집광필름(220)이 적어도 3개의 프리즘이 하나의 그룹으로 구성되어 반복적으로 형성된 프리즘패턴을 포함하는 것을 제외하고 앞서 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 광학시트(100)의 구성과 동일하다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학시트(200)는 서로 다른 굴절률을 갖는 제1집광필름(210)과 제2집광필름(220) 및 제2집광필름(220) 상부에 위치하여 이들을 지지하는 지지필름(230)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1집광필름(210)의 굴절률은 제2집광필름(220)의 굴절률보다 낮을 수 있으며, 두 굴절률의 차이는 대략 0.1~0.2일 수 있다.
제1집광필름(210)과 제2집광필름(220)은 서로 대응되는 면에 다수의 프리즘으로 구성된 프리즘패턴이 각각 형성되고, 두 필름의 프리즘패턴들은 서로 대응되어 중첩될 수 있다. 제1집광필름(210)이 프리즘패턴과 제2집광필름(220)의 프리즘패턴은 서로 동일한 방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
제2집광필름(220)의 프리즘패턴은 서로 인접하는 적어도 3개의 프리즘, 예컨대 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225)이 하나의 그룹을 이루고, 그 그룹이 반복되어 형성될 수 있다. 도면에서는 하나의 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225)이 그룹으로 형성되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 제한되지는 않는다. 예컨대, 다수개의 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225)이 그룹으로 형성되어 반복될 수도 있으며, 그룹 내에서의 프리즘 반복순서는 제한되지 않는다.
제2집광필름(220)의 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225) 각각은 단면이 3개의 꼭지점을 가지는 삼각형 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225) 각각의 3개의 꼭지점은 서로 대응되는 꼭지점의 각도(α1~α3, β1~β3, γ1~γ3)가 서로 다르게 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 제1프리즘(221)의 제1꼭지점은 대략 45~50°의 각도(α1)로 형성되고, 이에 대응되는 제2프리즘(223)의 제1꼭지점은 대략 50~55°의 각도(α2)로 형성되며, 이들에 대응되는 제3프리즘(225)의 제1꼭지점은 대략 60~65°의 각도(α3)로 형성될 수 있다.
여기서, 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225)의 제1꼭지점 각도(α1~ α3)는 각 프리즘과 이에 인접되는 제1집광필름(210)의 프리즘 및 지지필름(230)의 배면과 이루는 각도일 수 있다.
또한, 제1프리즘(221)의 제2꼭지점은 대략 60~65°의 각도(β1)로 형성되고, 이에 대응되는 제2프리즘(223)의 제2꼭지점은 대략 55~60°의 각도(β2)로 형성되며, 이들에 대응되는 제3프리즘(225)의 제2꼭지점은 대략 45~50°의 각도(β3)로 형성될 수 있다.
여기서, 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225)의 제2꼭지점 각도(β1~β3)는 각 프리즘과 이에 인접되는 제1집광필름(210)의 프리즘 및 지지필름(230)의 배면과 이루는 각도일 수 있다.
또한, 서로 대응되는 제1프리즘(221)의 제3꼭지점, 제2프리즘(223)의 3꼭지점 및 제3프리즘(225)의 제3꼭지점은 대략 65~70°의 각도(γ1~γ3)를 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 제1프리즘(221), 제2프리즘(223) 및 제3프리즘(225)의 제3꼭지점 각도(γ1~γ3)는 각 프리즘과 이에 인접되는 제1집광필름(210)의 두 개의 프리즘이 이루는 각도일 수 있다.
이렇게, 본 실시예에 따른 광학시트(20)의 제2집광필름(220)에서는 그룹을 이루는 제1프리즘(221) 내지 제3프리즘(225)의 서로 대응되는 적어도 2개의 꼭지점의 각도를 다르게 형성할 수 있으며, 이에 따라 도광판(23)으로부터 제공된 광은 광학시트(200)의 수직방향 법선(Y)으로부터 소정의 각도로 경사지게 출사될 수 있다. 이때, 도광판(23)으로부터 제공된 광은 광학시트(200)의 내부, 즉 제1집광필름(210)과 제2집광필름(220)의 프리즘패턴에서 적어도 2번 굴절되어 집광된 후, 제2집광필름(220)의 프리즘패턴의 경사면을 통해 외부로 출사될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면, 도광판(23)으로부터 출사된 제1광(a)은 도광판(23)과 광학시트(200) 사이의 공기층을 통과하여 광학시트(200)의 제1집광필름(210)의 입사면, 즉 제1집광필름(210)에 형성된 프리즘패턴의 하부를 통해 제1입사각도(θ1)로 입사될 수 있다.
제1집광필름(210)으로 입사된 제1광(a)은 제1집광필름(210)의 입사면에서 한번 굴절된 후, 제1집광필름(210)의 프리즘패턴 내부로 진행될 수 있다.
제1집광필름(210)의 프리즘패턴 내부로 진행된 제1광(a)은 제2집광필름(220)의 제1프리즘(221)의 입사면에서 한번 더 굴절되어 제1프리즘(221) 내부로 진행될 수 있다. 여기서, 제1프리즘(221)의 입사면은 제1프리즘(221)의 제1꼭지점과 제3꼭지점은 연결하는 선으로 형성된 경사면일 수 있다.
그리고, 제1프리즘(221)의 내부로 진행된 제1광(a)은 제1프리즘(221)의 대향면에서 제1전반사각도(θ1')로 전반사될 수 있다. 전반사된 제1광(a)은 지지필름(230)을 통하여 광학시트(200)의 외부로 출사될 수 있다. 여기서, 제1프리즘(221)의 대향면은 제1프리즘(221)의 제2꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 선으로 형성된 경사면일 수 있다.
한편, 제1광(a)은 제1전반사각도(θ1')에 따라 광학시트(200)의 수직방향 법선(Y)으로부터 경사지게 출력될 수 있는데, 예컨대 제1광(a)은 수직방향 법선(Y)으로부터 제1전반사각도(θ1')만큼의 각도로 이격된 방향으로 전반사되어 경사지게 출사될 수 있다.
또한, 도광판(23)으로부터 출사된 제2광(b)과 제3광(c)은 각각 도광판(23)과 광학시트(200) 사이의 공기층을 통하여 광학시트(200)의 제1집광필름(210)의 입사면에 제2입사각도(θ2)와 제3입사각도(θ3)로 입사될 수 있다.
제1집광필름(210)으로 입사된 제2광(b)과 제3광(c)은 제1집광필름(210)의 입사면에서 각각 한번 굴절된 후, 제1집광필름(210)의 프리즘패턴 내부로 진행될 수 있다.
제1집광필름(210)의 프리즘패턴 내부로 진행된 제2광(b)은 제2집광필름(220)의 프리즘패턴의 제2프리즘(223)의 입사면에서 한번 더 굴절되어 제2프리즘(223)의 내부로 진행될 수 있다. 또한, 제1집광필름(210)의 프리즘패턴 내부로 진행된 제3광(c)은 제2집광필름(220)의 프리즘패턴의 제3프리즘(225)의 입사면에서 한번 더 굴절되어 제3프리즘(225)의 내부로 진행될 수 있다.
제2프리즘(223)과 제3프리즘(225) 각각의 입사면은 제2프리즘(223)의 제1꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 경사면과 제3프리즘(225)의 제1꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 경사면일 수 있다.
제2프리즘(223)의 내부로 진행된 제2광(b)은 제2프리즘(223)의 대향면에서 제2전반사각도(θ2')로 전반사되어 지지필름(230)을 통해 광학시트(200)의 외부로 출사될 수 있다. 또한, 제3프리즘(225)의 내부로 진행된 제3광(c)은 제3프리즘(225)의 대향면에서 제3전반사각도(θ3')로 전반사되어 지지필름(230)을 통해 광학시트(200)의 외부로 출사될 수 있다. 여기서, 제2프리즘(223)과 제3프리즘(225) 각각의 대향면은 제2프리즘(223)의 제2꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 경사면과 제3프리즘(225)의 제2꼭지점과 제3꼭지점을 연결하는 경사면일 수 있다.
한편, 제2광(b)은 광학시트(200)의 수직방향 법선(Y)으로부터 제2전반사각도(θ2')만큼의 각도로 이격된 방향으로 전반사되어 경사지게 출사될 수 있다. 또한, 제3광(c)은 광학시트(200)의 수직방향 법선(Y)으로부터 제3전반사각도(θ3')만큼의 각도로 이격된 방향으로 전반사되어 경사지게 출사될 수 있다.
여기서, 제2광(b)의 제2전반사각도(θ2')는 광학시트(200)의 수직방향 법선(Y)과 거의 동일한 각도일 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 광학시트(200)는 제2집광필름(220)의 제2프리즘(223)에 의해 광학시트(200)의 수직 방향에서 광 특성을 높일 수 있다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 광학시트(200)에서는 제2집광필름(220)에서 서로 인접하여 형성되는 적어도 3개의 프리즘을 하나의 그룹으로 하여 그 그룹이 반복되도록 프리즘패턴을 형성할 수 있다. 이때, 그룹을 이루는 3개의 프리즘의 서로 대응되는 꼭지점의 각도를 다르게 하여 형성함으로써, 광학시트(200)로 제공되는 광이 제2집광필름(220)의 대향면에서 서로 다른 전반사 각도로 반사되도록 하여 광학시트(200)의 광 분포특성을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 액정표시장치의 시야각을 넓힐 수 있다.
또한, 제2집광필름(220)의 3개의 프리즘 중에서 적어도 하나는 광학시트(200)의 수직방향으로 광을 전반사함으로써, 수직방향에서의 광 특성이 증가될 수 있다.
도 8은 본 발명의 광학시트에 따른 액정표시장치의 광 분포특성을 나타내는 그래프이다. 상기 그래프에서 x축은 시야각을 의미하고, y축은 휘도값을 의미한다.
도 8을 보면, 앞서 도 4 내지 도 7에 도시된 본 발명에 따른 광학시트(100, 200)가 적용된 액정표시장치는 종래의 액정표시장치에 비하여 광의 분포특성이 증가되는 것을 볼 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 광학시트(100, 200)가 적용된 액정표시장치는 종래의 액정표시장치에 비하여 넓은 시야각을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 광학시트의 제조공정을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광학시트의 제조방법을 설명하되, 설명의 편의를 위하여 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 광학시트(100)를 제조하기 위한 장치는 수지적하부, 패턴형성부 및 경화부를 포함할 수 있다.
수지적하부는 제1수지적하부(220)와 제2수지적하부(270)를 포함할 수 있다. 패턴형성부는 제1패턴형성부(230)와 제2패턴형성부(250)를 포함할 수 있다. 경화부는 제1경화부(240), 제2경화부(260) 및 제3경화부(280)를 포함할 수 있다.
먼저, 광학시트(100)의 지지필름(130)이 롤러(210)를 통해 제1수지적하부(220)로 제공될 수 있다. 제1수지적하부(220)는 지지필름(130) 상에 소정 두께로 제1수지(221)를 적하하여 수지층을 형성할 수 있다.
수지층이 형성된 지지필름(130)은 롤러(210)에 의해 제1패턴형성부(230)로 이동될 수 있다. 제1패턴형성부(230)는 금형롤러를 이용하여 수지층을 압착시켜 제2집광필름(120)의 제1프리즘(121)을 형성할 수 있다. 여기서, 제1패턴형성부(230)는 지지필름(130) 상에 제1프리즘(121)이 형성되는 영역을 제외한 나머지 영역에는 수지층을 잔존시킬 수 있다.
제1프리즘(121)이 형성된 지지필름(130)은 제1경화부(240)로 이동되고, 제1경화부(240)에서 조사된 자외선에 의해 제1프리즘(121)은 1차 경화될 수 있다. 이때, 제1경화부(240)는 수지층의 제1프리즘(121) 만이 경화되도록 소정의 마스크(미도시)가 이용되거나 또는 수지층 전체를 약하게 경화시킬 수 있다.
제1프리즘(121)이 경화된 후, 지지필름(130)은 롤러(210)에 의해 제2패턴형성부(250)로 이동되고, 제2패턴형성부(250)는 금형롤러를 이용하여 잔존하는 수지층, 즉 제1프리즘(121)을 제외한 나머지 영역에 제2프리즘(123)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 지지필름(130) 상에 제2집광필름(120)이 형성될 수 있다.
여기서, 제2집광필름(120)은 앞서 설명한 바와 같이, 대응되는 꼭지점의 각도가 다른 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123)을 그룹으로 하여 그 그룹이 반복되도록 형성한 프리즘패턴을 포함할 수 있다.
프리즘패턴을 구비하는 제2집광필름(120)이 형성된 지지필름(130)은 제2경화부(260)로 이동되고, 제2경화부(260)에서 조사된 자외선에 의해 제2집광필름(120)의 프리즘패턴이 경화될 수 있다.
제2집광필름(120)의 프리즘패턴이 경화되면, 제2집광필름(120)이 형성된 지지필름(130)은 롤러(210)에 의해 제2수지적하부(270)로 이동될 수 있다. 그리고, 제2수지적하부(270)는 제2집광필름(120)의 프리즘패턴의 골 영역, 예컨대 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123) 사이의 영역에 제2수지(271)를 적하하여 다수의 프리즘을 갖는 제1집광필름(110)을 형성할 수 있다.
이어, 제3경화부(280)에서 조사된 자외선에 의해 제1집광필름(110)의 다수의 프리즘이 경화됨에 따라 제1집광필름(110), 제2집광필름(120) 및 지지필름(130)을 갖는 광학시트(100)가 완성될 수 있다.
그리고, 광학시트(100)의 제2집광필름(120)에 형성된 제1프리즘(121)과 제2프리즘(123)에 의해 광학시트(100)를 통해 출사되는 광의 분포특성이 증가될 수 있으며, 이에 따라 광학시트(100)가 사용된 액정표시장치의 시야각은 넓어질 수 있다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100, 200: 광학시트 110, 210: 제1집광필름
120, 220: 제2집광필름 121, 221: 제1프리즘
123, 223: 제2프리즘 225: 제3프리즘
130, 230: 지지필름

Claims (16)

  1. 제1굴절률을 갖는 제1프리즘패턴이 구비된 제1집광필름; 및
    상기 제1굴절률보다 높은 제2굴절률을 갖는 제2프리즘패턴이 상기 제1프리즘패턴과 대응되어 중첩되고, 상기 제2프리즘패턴은 적어도 2개의 프리즘이 그룹으로 구성되어 반복되고, 상기 프리즘 각각의 꼭지점은 서로 대응되는 꼭지점의 각도가 다른 것인 제2집광필름을 포함하고,
    상기 제2집광필름은 상기 제1집광필름의 광 입사면의 반대쪽에 위치하는 광학시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2프리즘패턴은 제1프리즘과 제2프리즘이 그룹으로 구성되어 반복되고,
    상기 제1프리즘과 상기 제2프리즘은 서로 대응되는 적어도 2개의 꼭지점의 각도가 다른 것인 광학시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1프리즘의 제1꼭지점의 각도는 45~50도 이고, 상기 제1프리즘의 제1꼭지점에 대응되는 상기 제2프리즘의 제1꼭지점의 각도는 60~65도인 광학시트.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1프리즘의 제2꼭지점의 각도는 60~65도이고, 상기 제1프리즘의 제2꼭지점에 대응되는 상기 제2프리즘의 제2꼭지점의 각도는 45~50도인 광학시트.
  5. 제2항에 있어서,
    외부로부터 제공된 광은 상기 제1프리즘의 대향면에서 수직방향 법선으로부터 제1전반사각도만큼 이격된 방향으로 전반사되고, 상기 제2프리즘의 대향면에서 상기 수직방향 법선으로부터 제2전반사각도만큼 이격된 방향으로 전반사되는 광학시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2프리즘패턴은 제1프리즘, 제2프리즘 및 제3프리즘이 그룹으로 구성되어 반복되고,
    상기 제1프리즘, 제2프리즘 및 제3프리즘은 서로 대응되는 적어도 2개의 꼭지점의 각도가 다른 것인 광학시트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1프리즘의 제1꼭지점의 각도는 45~50도이고, 상기 제1프리즘의 제1꼭지점에 대응되는 상기 제2프리즘의 제1꼭지점의 각도는 50~55도이며, 상기 제1프리즘의 제1꼭지점 및 상기 제2프리즘의 제1꼭지점에 대응되는 상기 제3프리즘의 제1꼭지점의 각도는 60~65도인 광학시트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1프리즘의 제2꼭지점의 각도는 각도는 60~65도이고, 상기 제1프리즘의 제2꼭지점에 대응되는 상기 제2프리즘의 제2꼭지점의 각도는 55~60도이며, 상기 제1프리즘의 제2꼭지점 및 상기 제2프리즘의 제2꼭지점에 대응되는 상기 제3프리즘의 제2꼭지점의 각도는 45~50도인 광학시트.
  9. 제6항에 있어서,
    외부로부터 제공된 광은 상기 제1프리즘의 대향면에서 수직방향 법선으로부터 제1전반사각도만큼 이격된 방향으로 전반사되고, 상기 제2프리즘의 대향면에서 상기 수직방향 법선으로부터 제2전반사각도만큼 이격된 방향으로 전반사되며, 상기 제3프리즘의 대향면에서 상기 수직방향 법선으로부터 제3전반사각도만큼 이격된 방향으로 전반사되는 광학시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1프리즘패턴과 상기 제2프리즘패턴의 높이가 같은 광학시트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2집광필름 상에 위치하여 상기 제1집광필름과 상기 제2집광필름을 지지하는 지지필름을 더 포함하는 광학시트.
  12. 액정패널;
    도광판의 적어도 일측부를 따라 배치되어 상기 도광판의 입광면에 광을 출사하는 광원; 및
    상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 상기 도광판을 통해 출사된 광을 집광하여 상기 액정패널의 배면으로 제공하는 광학시트를 포함하고,
    상기 광학시트는,
    제1굴절률을 갖는 제1프리즘패턴이 구비된 제1집광필름; 및
    상기 제1굴절률보다 높은 제2굴절률을 갖는 제2프리즘패턴이 상기 제1프리즘패턴과 대응되어 중첩되고, 상기 제2프리즘패턴은 적어도 2개의 프리즘이 그룹으로 구성되어 반복되고, 상기 프리즘 각각의 꼭지점은 서로 대응되는 꼭지점의 각도가 다른 것인 제2집광필름을 가지고,
    상기 제2집광필름은 상기 제1집광필름의 광 입사면의 반대쪽에 위치하는 액정표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 도광판은 상면에 패턴을 포함하고,
    상기 도광판의 패턴과 상기 광학시트의 상기 제1프리즘패턴 및 상기 제2프리즘패턴은 서로 다른 방향인 액정표시장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 광학시트의 상기 제2프리즘패턴은 제1프리즘과 제2프리즘이 그룹으로 구성되어 반복되고,
    상기 제1프리즘과 상기 제2프리즘은 서로 대응되는 적어도 2개의 꼭지점의 각도가 다른 액정표시장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 광학시트의 상기 제2프리즘패턴은 제1프리즘, 제2프리즘 및 제3프리즘이 그룹으로 구성되어 반복되고,
    상기 제1프리즘, 제2프리즘 및 제3프리즘은 서로 대응되는 적어도 2개의 꼭지점의 각도가 다른 액정표시장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1프리즘패턴과 상기 제2프리즘패턴의 높이가 같은 액정표시장치.
KR1020130140022A 2013-11-18 2013-11-18 광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치 KR101522242B1 (ko)

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