KR101525535B1 - 광학시트 조립체 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1베이스필름과 상기 제1베이스필름 상에 형성된 제1광학패턴을 포함하며, 상기 제1베이스필름에 광이 입사되는 제1광학시트;
제2베이스필름과 상기 제2베이스필름 상에 형성된 제2광학패턴을 포함하며, 상기 제1광학시트에서 출사된 광이 입사되는 제2광학시트; 및
제3베이스필름과 상기 제3베이스필름 상에 형성된 제3광학패턴을 포함하며, 상기 제2광학시트에서 출사된 광이 입사되는 제3광학시트;를 포함하되,
상기 제1 내지 제3광학패턴은 집광 또는 확산 기능을 수행하며,
상기 제1광학시트는 상기 제2광학시트와 접합되고 상기 제2광학시트는 상기 제3광학시트와 접합되는 광학시트 조립체를 개시한다.

Description

광학시트 조립체 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{OPTICAL SHEET ASSEMBLY AND BACK LIGHT UNIT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 복수의 광학시트가 일체로 제작된 광학시트 조립체에 관한 것이다.
액정표시장치는 노트북(notebook), 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 스마트폰(smart phone) 또는 TV 등에 사용되는 디스플레이 장치로서 액정표시장치의 수요 확대에 따라 그 특성도 해마다 개선되고 있다.
비발광소자인 액정표시장치의 액정패널은 그 구조상 백라이트 유닛(back light unit)을 필요로 한다. 백라이트 유닛은 광원과 복수의 광학시트를 포함한다. 이러한 광학시트는 입사되는 광을 집광하거나 확산시켜 액정패널에 균일한 광을 공급한다.
그러나, 일반적인 백라이트 유닛에서 사용되는 프리즘 시트와 확산시트는 각각 별도로 제작되어 백라이트 조립과정에서 접합 배치되므로 백라이트 유닛의 제작이 복잡해지며 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.
[특허문헌] 한국 공개특허공보 제10-2012-0014460호(2012.02.17 공개)
본 발명은 복수의 광학시트가 일체로 제작되어 박형화가 가능한 광학시트 조립체를 제공한다.
또한, 본 발명은 복수의 광학시트의 두께를 조절하여 평탄도가 향상된 광학시트 조립체를 제공한다.
또한, 본 발명은 광학특성이 우수한 광학시트 조립체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트 조립체는, 제1베이스필름과 상기 제1베이스필름 상에 형성된 제1광학패턴을 포함하며, 상기 제1베이스필름에 광이 입사되는 제1광학시트; 제2베이스필름과 상기 제2베이스필름 상에 형성된 제2광학패턴을 포함하며, 상기 제1광학시트에서 출사된 광이 입사되는 제2광학시트; 및 제3베이스필름과 상기 제3베이스필름 상에 형성된 제3광학패턴을 포함하며, 상기 제2광학시트에서 출사된 광이 입사되는 제3광학시트;를 포함하되, 상기 제1 내지 제3광학패턴은 집광 또는 확산 기능을 수행하며, 상기 제1광학시트는 상기 제2광학시트와 접합되고 상기 제2광학시트는 상기 제3광학시트와 접합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1광학시트는 확산기능을 수행하고, 상기 제2광학시트와 제3광학시트는 집광기능을 수행한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2베이스필름과 제3베이스필름 중 적어도 하나는 그 배면에 복수 개의 볼록한 분할영역이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분할영역은 상호 인접되고 베이스필름의 배면 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분할영역은 라인 형태의 골(groove)에 의해 구획될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1베이스필름, 제2베이스필름, 및 제3베이스필름의 두께는 하기 관계식 1을 만족한다.
[관계식 1]
D2>D3>D1
이때, D1, D2 및 D3는 각각 제1베이스필름, 제2베이스필름 및 제3베이스필름의 두께를 의미한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1광학시트는 상기 제1베이스필름의 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면에 확산패턴이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1광학시트의 일면 및 타면에는 확산패턴이 형성되며, 상기 확산패턴은 음각 또는 양각 패턴으로 이루어진다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2광학시트와 상기 제1광학시트 사이에는 에어갭이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2광학시트의 광학패턴의 일부가 상기 제3베이스필름의 배면에 형성된 볼록한 분할영역에 접합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1광학패턴은 확산패턴으로 이루어지고, 상기 제2 및 제3광학패턴은 집광 패턴으로 이루어지되, 상기 제1광학패턴은 상기 제2광학시트에 접합되며, 상기 제2광학패턴은 상기 제3광학시트에 접합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1광학패턴은 상기 제2베이스필름에 접합된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치는 상기 조립체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 광학시트가 일체로 제작되어 박형화가 가능하다.
또한, 일체로 제작된 광학시트의 평탄도가 향상되어 광학특성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트 조립체의 개념도이고,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산시트의 개념도이고,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광시트의 개념도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2광학시트와 제3광학시트의 접합 상태를 보여주는 개념도이고,
도 6 및 도 7은 도 5의 변형예이고,
도 8은 집광시트가 접합된 상태를 보여주는 개념도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학시트 조립체의 개념도이고,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트에 반사편광필름이 적층된 상태를 보여주는 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 백라이트 유닛(10)과, 디스플레이 패널(20)을 포함한다. 디스플레이 패널(20)은 백라이트 유닛(10)에서 제공되는 광의 투과량을 조절하여 화상을 구현한다. 이러한 디스플레이 패널(20)은 액정패널일 수 있다. 구체적으로 디스플레이 패널(20)은 TFT 기판(22)과, 컬러필터(24), 및 TFT 기판(22)과 컬러필터(24) 사이에 충진되는 액정(23)을 포함한다.
도시되지는 않았으나 디스플레이 패널(20)의 상, 하면에는 편광판이 더 포함될 수 있다. 따라서, 액정(23)에 인가되는 전압을 조절하여 액정의 배열 방향을 변형시킴으로써 편광판을 통해 방출되는 광량을 조절할 수 있다.
백라이트 유닛(10)는 도광판(11)과 복수의 광학시트(12, 13, 14)을 포함하며, 광원(미도시)에서 출사된 광을 디스플레이 패널(20)에 공급한다. 백라이트 유닛(10)은 광원이 배치되는 위치에 따라 측면형과 직하형 백라이트 유닛이 선택될 수 있다.
백라이트 유닛(10)은 복수의 광학시트(12, 13, 14)를 포함한다. 이러한 광학시트는 입사되는 광을 집광하거나 확산시켜 액정 패널에 균일한 광을 공급한다. 본 발명에서는 복수의 광학시트(12, 13, 14)가 접합되어 하나의 조립체를 구성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트 조립체의 개념도이다.
도 2를 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 광학시트 조립체(100)는, 광(L)이 입사되는 일면을 갖는 제1광학시트(110)와, 제1광학시트(110)에서 출사된 광이 입사되는 제2광학시트(120), 및 제2광학시트(120)에서 출사된 광이 입사되는 제3광학시트(130)를 포함한다.
각 광학시트(110, 120, 130)에서는 베이스 필름(111, 121, 131) 상에 집광 또는 확산 기능을 수행하는 광학패턴이 형성된다. 일 예로 제1광학시트(110)는 제1베이스필름(111) 상에 확산 패턴(112)이 형성될 수 있고, 제2광학시트(120)는 제2베이스필름(121) 상에 집광 패턴(122)이 형성될 수 있고, 제3광학시트(130)는 제3베이스필름(131) 상에 집광패턴(132)이 형성될 수 있다.
그러나, 이는 예시적인 것으로서, 필요에 따라 제1 내지 제3광학시트(110, 120, 130)에 형성되는 패턴은 다양하게 변형될 수 있다. 일 예로 제1 내지 제3 광학시트(110, 120, 130)에 모두 확산 패턴이 형성될 수도 있고, 반대로 모두 집광 패턴이 형성될 수도 있다.
여기서, 확산패턴은 도광판(11)으로부터 입사되는 광을 균일하게 확산시키는 패턴으로서, 오목 패턴 또는 볼록 패턴과 같이 입사된 광을 확산시키는 패턴을 모두 포함하는 개념이고, 집광패턴은 삼각형의 단면 형상을 갖는 프리즘 패턴과 같이 입사된 광을 집광시키는 패턴을 모두 포함하는 개념이다.
이하에서는 제1광학시트(110)는 확산패턴이 형성된 확산시트이고, 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)는 집광패턴이 형성된 집광시트인 것으로 설명한다.
본 실시예에 따른 광학시트 조립체(100)는 제1 내지 제3광학시트(110, 120, 130)가 적층되어 일체로 형성된 것을 특징으로 한다. 일예로, 1장의 확산시트(110)와 2장의 집광시트(120, 130)이 적층되면서 일체로 접합이 된다.
제1 내지 제3광학시트(110, 120, 130)에 포함되는 베이스필름(111, 121, 131)으로는 투명성 재료로 형성되고, 상기 투명성 재료의 예로서는, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA) 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 수지, 폴리이미드(polyimide, PI) 수지, 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 수지, 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 수지, 메타크릴(Methacrylic) 수지, 폴리우레탄(polyurethane) 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 제1광학시트(110)에는 확산패턴(112)이 형성될 수 있다. 도 2에서는 확산패턴(112)이 제1베이스필름(111)의 하면 상에만 형성된 경우를 도시하였으나, 상기 확산패턴(112)은 제1베이스필름(111)의 상면 상에만 형성될 수도 있고, 제1베이스필름(111)의 상면 및 하면 상에 모두 형성될 수 있다.
상기 확산패턴(112)은 비평탄 표면을 가짐으로써 두께가 랜덤한 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 확산패턴(112)의 평균 두께는 약 1 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확산시트의 개념도이다.
일 예로, 상기 확산패턴(112)은 평면 투영 형상이 도 3a에 도시된 바와 같은 복수의 미세 돌기 형태의 광확산 패턴일 수 있다. 상기 미세 돌기의 돌출 높이는 약 1 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있다. 상기 미세 돌기의 돌출 높이는 상기 미세 돌기가 형성되지 않은 영역과 상기 미세 돌기의 정점 사이의 높이차로 정의될 수 있다. 또한, 상기 미세 돌기의 크기는 약 1 ㎛ 내지 40 ㎛일 수 있다. 상기 미세 돌기의 크기는 상기 미세 돌기의 평면 투영 형상에 있어서, 테두리 상의 두 지점간의 거리 중 최대값으로 정의될 수 있다.
다른 예로, 상기 확산패턴(112)은 평면 투영 형상이 도 3b에 도시된 바와 같은 복수의 미세 홈 형태의 광확산 패턴일 수 있다. 상기 미세 홈의 깊이는 약 1 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있다. 상기 미세 홈의 깊이는 상기 미세 홈이 형성되지 않은 영역과 상기 미세 홈의 최저점 사이의 높이차로 정의될 수 있다. 또한, 상기 미세 홈의 크기는 약 1 ㎛ 내지 40 ㎛일 수 있다. 상기 미세 홈의 크기는 상기 미세 홈의 평면 투영 형상에 있어서, 테두리 상의 두 지점간의 거리 중 최대값으로 정의될 수 있다.
상기 미세 돌기와 상기 미세 홈은 평면 투영 형상은 원형, 타원형, 다각형, 부정형 등의 다양한 형상을 가질 수 있으며, 상기 미세 돌기들 각각 또는 상기 미세 홈들 각각은 각각 서로 다른 형상 및 크기를 가질 수 있다. 상기 미세 돌기들 및 상기 미세 홈들 간의 간격은 불규칙할 수 있고, 일부 미세 돌기나 홈들은 서로 이어지도록 형성될 수도 있다.
또 다른 예로, 상기 확산패턴(112)은 상기 미세 돌기 및 상기 미세 홈을 모두 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 확산패턴(112)은 주기적이고 연속적인 웨이브 형상을 갖도록 형성되거나 도 3c에 도시된 바와 같이 복수의 볼록한 분할영역을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 확산패턴(112)을 웨이브 형상으로 형성할 경우, 상기 웨이브 형상의 피치(pitch)는 약 10 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이브 형상의 진폭은 약 1 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있다. 표면을 볼록한 분할영역을 갖도록 상기 확산패턴(112)을 형성할 경우, 상기 분할영역의 폭은 약 10 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있고, 그 높이는 약 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛일 수 있다. 상기 분할영역들 각각은 외부를 향해 돌출되어 볼록 형상을 가지며, 상기 볼록 형상에 의해서 상기 분할영역들 사이의 경계는 상대적으로 오목 형상을 가진다.
상기 웨이브 형상의 피치는 규칙적으로 반복되는 웨이브 형상에서 볼록한 부분의 정점간의 거리 또는 오목한 부분의 골간의 거리로 정의될 수 있고, 상기 웨이브 형상의 진폭은 상기 웨이브 형상이 형성된 표면에서의 최고점과 최저점간의 높이차로 정의될 수 있다. 상기 분할영역의 폭은 평면 투영시 각 분할영역의 테두리상의 두 지점간의 거리들 중 최대값으로 정의될 수 있으며, 높이는 상기 분할영역이 형성된 표면에서의 최고점과 최저점간의 높이차로 정의될 수 있다.
상기 분할영역은 도 3d 및 도 3e에 도시된 바와 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 각 분할영역의 평면 투영 형상은 원형, 타원형, 마름모, 다각형, 부정형 등의 다양한 형상을 가질 수 있고, 분할영역들 각각의 평면 투영 형상 및 높이와 크기는 서로 다를 수 있으며, 분할영역의 경계는 직선 또는 곡선일 수 있다. 또한 이러한 분할영역은 그 크기나 형상이 제한되지 않는다.
상기 확산패턴(112)을 이루는 미세 돌기의 높이, 미세 홈의 깊이, 웨이브 형상의 진폭과 피치, 분할영역의 폭과 높이 또는 깊이, 미세 돌기와 홈의 밀도 등은 요구되는 광 확산의 정도에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어, 미세 돌기의 높이, 미세 홈의 깊이, 웨이브 형상의 진폭과 피치, 분할영역의 폭과 높이 또는 깊이, 미세 돌기와 홈의 밀도 등은 제1광학시트(110)의 탁도(Haze)에 따라 다르게 설정할 수 있다. 제1광학시트(110)의 탁도(Haze)는 5~40%인 것이 바람직하다.
종래에는 PMMA 재질의 비드가 포함된 확산층을 형성하여 광확산 기능을 부여하였는데 그 경우에는 비드에 의해 비드와 접촉하게 되는 도광판(11)의 표면이 손상되는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에서는 비드를 사용하지 않고 확산패턴(112)을 사용하게 되므로 비드의 사용으로 인해 도광판(11)이 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
상기 제2광학시트(120) 및 제3광학시트(130)에는 집광패턴(122, 132)이 형성될 수 있다. 각각의 집광패턴(122, 132)은 단면이 삼각형 형상인 프리즘 형상을 가진다. 제2광학시트(120) 및 제3광학시트(130)는 집광패턴(122, 132)의 연장 방향이 서로 교차되도록 배치되어 상기 제1광학시트(110)에서 출사된 광을 집광한다.
집광패턴(122, 132)은 높이가 동일하게 형성될 수도 있으나, 도 4a에 도시된 바와 같이 높이(L1, L2)가 서로 다를 수 있다. 또한, 집광패턴의 피치(P1, P2) 역시 랜덤하게 형성될 수 있다. 이 경우 높은 집광패턴들과 낮은 집광패턴들의 꼭지각은 서로 상이할 수 있다. 이때, 꼭지각이란 집광패턴의 단면에서 양 경사면이 이루는 각을 의미한다. 이와 같이 집광패턴(122, 132)의 높이를 다르게 형성하면 제1광학필름(110)과 제2광학필름(120)의 마찰 또는 제2광학필름(120)과 제2광학필름(120) 상부에 배치되는 다른 광학부품과의 마찰에 따른 제반 결함을 억제할 수 있다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명에서 집광패턴(122, 132)은 연장 방향을 따라 높이가 변화될 수 있다. 이 경우 높이가 변화되는 주기(P)는 일정할 수 있으나, 높이가 불규칙하게 변화될 수 있다.
또 다른 일례로 제2광학시트(120)의 집광패턴(122)과 제3광학시트(130)의 집광패턴(132)은 형상이 동일할 수도 있지만 상이할 수도 있다. 예를 들어 제2광학시트(120)의 집광패턴(122)은 도 4a에 도시된 바와 같이 높이가 서로 상이하되 연장방향으로 높이가 일정할 수 있고, 제3광학시트(130)의 집광패턴(132)은 도 4b에 도시된 바와 같이 연장방향으로 높이가 불규칙적으로 변화될 수 있다. 이와 같이 제2광학시트(120)의 집광패턴(122)의 높이를 달리하면 제3광학시트(130)와 접촉되는 집광패턴의 수가 감소되어 ?-아웃(Wet-out)과 같은 광학적 결함을 방지할 수 있고, 제3광학시트(130)의 높이가 연장방향으로 변화되는 결과로 발생되는 광의 굴절 방향의 변화에 의해 출사광의 출사각 조절이 가능하게 된다.
여기서, ?-아웃(Wet-Out)이란 인접한 광학시트에서 서로 접촉되는 부분과 접촉되지 않는 부분에서의 광투과율의 차이로 인해 상기 접촉되는 부분이 상기 접촉되지 않는 부분보다 상대적으로 밝게 보이는 현상으로서 표시장치에서 표시되는 이미지의 불균일성을 초래하게 된다. 그러나, 상기와 같이 제2광학시트(120)의 집광패턴(122)의 높이를 달리하면 제3광학시트(130)와 접촉되는 집광패턴의 수가 감소되어 접촉되는 부분이 감소되어 밝게 보이는 영역의 크기가 줄어들게 되어 사용자가 시인을 할 수 없는 정도가 된다.
상기 확산패턴(112) 및 집광패턴(122, 132) 각각은 자외선이나 열에 의해 경화되는 경화성 레진 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 확산패턴(112) 및 집광패턴(122, 132)은 베이스필름(111, 121, 131) 상에 상기 경화성 레진을 도포한 후 자외선 또는 열을 이용하여 경화성 레진을 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 확산패턴(112)은 상기 확산패턴의 형상과 대응되는 형상이 형성된 스탬프로 가압한 상태에서 자외선 또는 열을 이용하여 경화성 레진을 경화시켜 형성될 수 있고, 상기 집광패턴(122,132)은 상기 집광패턴(122,132)의 형상과 대응되는 형상이 형성된 스탬프로 가압한 상태에서 자외선 또는 열을 이용하여 상기 경화성 레진을 경화시켜 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 제1 내지 제3 광학시트(110, 120, 130)를 접합시켜 조립체를 형성하는 과정을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)의 접합 상태를 보여주는 개념도이고, 도 6 내지 도 7은 도 5의 변형예이다.
도 5를 참조하면, 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)는 제3광학시트(130) 하부에 구비된 접착층(A2)에 의해 접합될 수 있다. 구체적으로, 제2집광패턴(122)의 상부방향 끝단부가 접착층(A2) 내부로 삽입되면서 접합이 된다. 이와 같이 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)를 접합시키게 되면 제2광학시트(120) 또는 제3광학시트(130)에 주름이 발생되는 것을 방지시키게 되며, 단순히 2장의 광학시트를 적층하는 경우에 비해 두께를 감소시킬 수 있다.
이때, 접착층(A2)은 광 투과도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 접착층(A2)의 두께(α)는 약 0.1μm ~ 50 μm 일 수 있으며 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
도 5에서는 제2집광패턴(122)의 끝단부가 삼각형 형상을 유지한 상태에서 접착층(A2) 내부로 삽입되는 경우를 도시하였으나, 제2집광패턴(122)의 끝단부의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
도 6의 (a)는 제2집광패턴(122)의 상측에 접합면(122a)이 형성된 경우를 도시한 것이다. 구체적으로, 제2집광패턴(122)의 상측이 상부 방향으로 연장되면서 형성된 한 쌍의 연장면을 가지며 연장면의 상측 끝단부가 서로 연결되면서 접합면(122a)이 구비된다.
제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)를 접합시키는 경우, 상기 접합면(122a)이 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 제3광학시트(130)의 제3베이스필름(131)과 접촉하게 되면 제2광학패턴(122)이 제3광학시트(130)를 지지할 수 있게 되어 조립체의 내구성이 증가되며, 제2광학시트(120) 또는 제3광학시트(130)에 주름이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 다만, 요구되는 조립체의 두께 및 접착력에 따라 접합면(122a)과 제3베이스필름(131) 사이에 소정 간격이 존재하도록 하면서 접합시킬 수도 있다.
한편, 도 6의 (a)의 변형된 형태로서, 도 6의 (b)와 같이 제2집광패턴(122)에 형성되는 한 쌍의 연장면이 최상부에서 서로 만나도록 형성될 수도 있다. 이와 같이, 제2집광패턴(122)에 형성되는 한 쌍의 연장면이 최상부에서 서로 만나도록 형성하면 제2집광패턴(122)에서 접착층(A2) 내부로 삽입되는 부분의 면적이 증가되어 보다 견고하게 접합이 될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)는 별도의 접착층을 사용하지 않으면서 접착될 수도 있다. 즉, 제2광학시트(120)의 집광패턴(122)을 접착성 재질로 형성하여 제2광학시트(120)의 집광패턴(122)이 직접 제3광학시트(130)의 제3베이스필름(132)에 직접 접합시킬 수도 있다.
제2광학시트(120)의 집광패턴(122)을 직접 제3광학시트(130)의 제3베이스필름(132)에 접합시키는 경우에는, 가경화 상태로 삼각형의 단면 형상을 갖는 제2광학시트(120)의 집광패턴(122)을 형성한 다음 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)를 적층한 상태에서 가압을 하여 접합을 시킨 후 완전 경화를 시키게 된다. 그 결과 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)가 접합된 조립체에는 도 7에 도시된 바와 같은 접합면(122a)이 형성된다.
도 6의 (a) 및 (b)에서는, 접착층(A2)의 하면이 평탄면인 경우에 대해 설명을 하였으나, 접착층(A2)의 하면은 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이 비평탄면일 수 있다. 이와 같이 접착층(A2)의 하면을 비평탄면으로 형성을 하게 되면 제2집광패턴(122)의 일부만이 접착층(A2)에 접촉하게 되어 ?-아웃과 같은 광학적 결함을 감소시킬 수 있게 된다. 상기 비평탄면의 형상은 도 3과 관련하여 설명한 확산패턴의 형상과 실질적으로 동일하므로 반복되는 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는 확산패턴(112)이 형성된 제1광학시트(110)와 집광패턴(122)이 형성된 제2광학시트(120)의 접합과정을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 제1광학시트(110)와 제2광학시트(120)는 접착제(A1)에 의해 접합될 수 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 확산패턴(112)이 제1광학시트(110)의 하면에만 형성된 경우에는 제1베이스필름(111)과 제2베이스필름(121) 사이에 개재되는 접착제(A1)에 의해 제1광학시트(110)와 제2광학시트(120)가 접합된다.
접착제(A1)는 제1광학시트(110)와 제2광학시트(120) 사이에 전체적으로 충진될 수 있다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 접착제(A1)가 제1광학시트(110)와 제2광학시트(120) 사이에 부분적으로 충진됨으로써 제1광학시트(110)와 제2광학시트(120) 사이에 에어갭(AG)이 형성될 수도 있다. 이와 같이 에어갭(AG)을 형성할 경우, 접착제를 전체적으로 충진한 경우에 비해 접착제에서 흡수되는 광의 양이 감소하게 되므로 접합을 위해 사용되는 접착제로 인한 손실을 감소시킬 수 있게 되어 조립체의 휘도 저하를 최소화할 수 있다.
접착제(A1)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1광학시트(110) 상면의 일부 영역에만 도포될 수 있다. 접착제는 소정 폭을 갖는 라인 형태로 도포될 수도 있고. 점(dot) 형태로 도포될 수도 있다. 이 경우 접착제(A1)간의 간격을 일정할 수도 있고 불규칙적일 수도 있다.
한편, 도 2에서는 제1광학시트(110)와 제2광학시트(120)가 별도의 접착제(A1)에 의해 접합되는 경우를 도시하였으나, 별도의 접착제(A1)을 사용하지 않고 제1 광학시트(100)의 상면에 접착성이 있는 재료를 이용하여 확산패턴을 형성하고, 상기 확산패턴(133)에 의해 접합될 수도 있다. 이 경우의 확산패턴의 형상은 도 3과 관련하여 설명한 확산패턴의 형상과 실질적으로 동일하며, 접착성 재료로 확산패턴을 형성한 다음 접합을 하는 방법은 도 7과 관련하여 설명한 제2광학시트(120)와 제3광학시트(130)의 접합 방법과 실질적으로 동일하므로 반복되는 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 조립체를 구성하는 광학시트(110, 120, 130)에서는 베이스 필름(111, 121, 131) 상에 집광 또는 확산 기능을 수행하는 광학패턴이 형성된다.
이 경우, 광학시트(110, 120, 130)의 베이스 필름(111, 121, 131)은 수축이 거의 되지 않는 반면, 광학패턴을 형성하는 레진은 경화 과정에서 5 내지 7%의 수축율을 갖게 되어 광학시트 조립체의 평탄도가 저하되는 문제가 있다.
구체적으로, 접합 후 경화시 베이스 필름(111, 121, 131)과 광학패턴을 형성하는 레진의 수축율의 차이에 의해 제3광학시트(130)는 패턴이 있는 상부 방향(front)으로 휘어지고, 제1광학시트(110)는 하부 방향(back)으로 휘어지게 된다. 이때, 제1 내지 제3광학시트(110, 120, 130)의 접합을 위해 가압을 하게 되면 휘어짐의 정도는 더 커지게 된다. 그 결과, 광학시트 조립체의 광학 특성이 저하된다.
따라서, 본 발명에서는 제2광학시트(120)의 제2베이스필름(121) 두께를 제1광학시트(110)의 제1베이스필름(111), 및 제3광학시트(130)의 제3베이스필름(131)의 두께보다 두껍게 형성하여 휘어짐을 방지한다.
제2광학시트(120)의 베이스 필름을 가장 두껍게 구성하면 제3광학시트(130)의 휨 현상과 제1광학시트(110)의 휨 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 전체적으로 3매 접합 시트의 휨 현상(CURL)을 최소화 할 수 있다.
이때, 제2베이스필름(121)대 제1베이스필름(111), 및 제3베이스필름(131)의 두께 비는 1:5 내지 5:1의 비를 가질 수 있다.
한편, 제1광학시트(110)에서 제1베이스필름(111)는 도 9에 도시된 바와 같이 양면에 확산패턴(112, 113)이 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해 제1베이스필름(111)의 일면에 형성된 확산패턴(112)의 수축응력과 타면에 형성된 확산패턴(113)의 수축응력이 서로 상쇄되어 제1베이스필름(111)이 일방향으로 휘어지는 문제가 해소될 수 있다. 따라서, 제1베이스필름(111)의 두께를 제2 및 제3 베이스필름(121, 131)보다 작게 형성하여도 휘어짐을 방지할 수 있다.
따라서, 제1베이스필름의 두께 (D1), 제2베이스필름의 두께(D2), 및 제3베이스필름의 (D3) 두께는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
D2>D3>D1
도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광학시트 모듈에서 별도의 반사편광필름이 더 포함된 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 10을 참고하면, 반사편광필름(140)은 제3광학시트(130)의 상부에 적층되어 제3광학시트(130) 및 제2광학시트(120)에 의해서 집광된 광을 편광 상태에 따라 선택적으로 투과시킨다.
반사편광필름(Reflective Polarizer)이란 광의 편광 방향에 따라 특정 편광의 광(P1)은 투과시키고, 상기 특정 편광의 광과 편광 방향이 다른 광(P2)은 도광판쪽으로 반사시키는 역할을 한다. 반사편광필름(140)으로는 종래의 반사편광필름이 제한없이 사용될 수 있다.
반사편광필름(140)을 통과하지 못하고 반사된 광은 하부에서 재반사되어 다시 상부로 향한다. 반사편광필름(140)은 이 가운데 편광 반향이 맞는 광만을 통과시킨 후 나머지 광을 반사하는 역할을 계속하여 반복한다.
이와 같은 과정의 반복을 통해서 원하는 편광 방향의 광만을 상부로 방출하기 때문에 표시장치의 휘도가 상승한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 10에 도시된 바와 같이 반사편광필름(140)은 제3광학시트(130)의 상부에 적층되어 배치된 형태로써 제2광학시트(120) 및 제3광학시트(130)를 통과하며 집광된 광이 반사편광필름(140)으로 향하게 된다.
여기서, 반사편광필름(140)으로 향하는 광은 서로 다른 편광 방향의 빛이 혼합된 상태(P1+P2)로써 반사편광필름(140)이 투과시키는 편광 방향을 가진 P1의 광과 반사편광필름(140)이 투과시키지 않는 편광 방향을 가진 P2의 광으로 구성된다.
도시된 바와 같이, 제3광학시트(130) 및 제2광학시트(120)를 통과한 광은 P1 및 P2의 혼합상태이지만 반사편광필름(140)은 P1 광만 투과시키고 P2의 광은 다시 하부방향으로 반사시킨다.
그래서 P1의 광은 외부로 방출되지만 P2의 광은 반사되어 하부로 되돌아가고 광학시트 조립체의 하부에서 재반사되어 다시 상부로 이동한다. 이 과정을 통해서 P2의 광은 편광 상태가 변하게 되고 이와 같은 반복을 통해 반사편광필름(140)이 투과시키기에 알맞은 상태로 변환된다.
이와 같이 반사편광필름(140)을 구비함으로써 광의 소실을 줄임과 동시에 원하는 굴절각도 및 파장을 가지는 빛을 상부로 방출하여 디스플레이모듈의 휘도를 증가시킬 수 있다.
한편, 반사편광필름(140)은 제3광학시트(130)의 상부에 적층되어 배치될 수 있을 뿐만 아니라 제3광학시트(130)와 제2광학시트(120)의 사이에 적층되어 배치될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
110: 제1광학시트
111: 제1베이스필름
112: 확산패턴
120: 제2광학시트
121: 제2베이스필름
122: 집광패턴
130: 제3광학시트
131: 제2베이스필름
132: 집광패턴

Claims (14)

  1. 제1베이스필름과 상기 제1베이스필름 상에 형성된 제1광학패턴을 포함하며, 상기 제1베이스필름에 광이 입사되는 제1광학시트;
    제2베이스필름과 상기 제2베이스필름 상에 형성된 제2광학패턴을 포함하며, 상기 제1광학시트에서 출사된 광이 입사되는 제2광학시트; 및
    제3베이스필름과 상기 제3베이스필름 상에 형성된 제3광학패턴을 포함하며, 상기 제2광학시트에서 출사된 광이 입사되는 제3광학시트;를 포함하되,
    상기 제1 내지 제3광학패턴은 집광 또는 확산 기능을 수행하며,
    상기 제1광학시트는 상기 제2광학시트와 접합되고 상기 제2광학시트는 상기 제3광학시트와 접합되며,
    상기 제2베이스필름과 제3베이스필름 중 적어도 하나는 배면에 복수 개의 볼록한 분할영역이 형성되고,
    상기 제2광학시트의 광학패턴의 일부가 상기 제3베이스필름의 배면에 형성된 볼록한 분할영역에 접합되는 광학시트 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학시트는 확산기능을 수행하고, 상기 제2광학시트와 제3광학시트는 집광기능을 수행하는 광학시트 조립체.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분할영역은 상호 인접되고 베이스필름의 배면 전체에 걸쳐 형성되는 광학시트 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분할영역은 라인 형태의 골(groove)에 의해 구획된 광학시트 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1베이스필름, 제2베이스필름, 및 제3베이스필름의 두께는 하기 관계식 1을 만족하는 광학시트 조립체.
    [관계식 1]
    D2>D3>D1
    이때, D1, D2 및 D3는 각각 제1베이스필름, 제2베이스필름 및 제3베이스필름의 두께를 의미한다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1광학시트는 상기 제1베이스필름의 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면에 확산패턴이 형성되는 광학시트 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1광학시트의 일면 및 타면에는 확산패턴이 형성되며, 상기 확산패턴은 음각 또는 양각 패턴으로 이루어지는 광학시트 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2광학시트와 상기 제1광학시트 사이에는 에어갭이 형성된 광학시트 조립체.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학패턴은 확산패턴으로 이루어지고, 상기 제2 및 제3광학패턴은 집광 패턴으로 이루어지되,
    상기 제1광학패턴은 상기 제2광학시트에 접합되며, 상기 제2광학패턴은 상기 제3광학시트에 접합된 광학시트 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1광학패턴은 상기 제2베이스필름에 접합된 것을 특징으로 하는 광학시트 조립체.
  13. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제9항, 제11항, 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 광학 시트 조립체를 포함하는 백라이트 유닛.
  14. 제13항에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치.
KR1020140003298A 2014-01-10 2014-01-10 광학시트 조립체 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 KR101525535B1 (ko)

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