KR102664505B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광효율 및 휘도를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 액정패널의 하부편광판의 외측으로 꼭지각이 66°(±2°)가 되는 역프리즘산이 배열된 집광부와, 반사편광부 그리고 광확산점착제를 포함하는 복합광학시트를 위치하도록 하고, 복합광학시트 하부로 하부면에 렌티큘러 렌즈의 양각패턴과, 양각패턴의 렌티큘러 렌즈의 정점에 가장자리를 따라 버(burr)가 형성되는 음각패턴이 위치하도록 하고, 이때 음각패턴의 폭 대비 깊이비는 12 ~ 15%를 만족하도록 하고, 음각패턴의 버(burr)의 높이는 음각패턴의 깊이 대비 75 ~ 85%로 형성하는 것이다.
이를 통해, 경량 및 박형의 백라이트 유닛을 제공할 수 있으며, 또한 조립공정의 단순화와 생산성 및 경쟁력 또한 향상시키게 된다.
또한, 광손실을 최소화할 수 있으며, 시인성을 향상시킬 수 있으면서도, 모아레 및 핫밴드가 발생하는 것 또한 방지할 수 있으며, 또한, 일반적인 액정표시장치에 비해 반치각이 줄어들지 않으면서도 보다 고휘도를 구현할 수 있다.

Description

액정표시장치{Display device}
본 발명은 광효율 및 휘도를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보기술과 이동통신기술 등의 발전과 함께 정보를 시각적으로 표시해줄 수 있는 디스플레이 장치의 발전이 이루어지고 있으며, 디스플레이 장치는 크게 발광특성을 갖는 자체 발광형 디스플레이와 다른 외부의 요인으로 화상을 디스플레이 할 수 있는 비발광형 디스플레이로 분류되고 있다.
자체 발광요소를 갖지 못하는 소자인 비발광형 디스플레이로는 LCD(Liquid Crystal Display)를 예로 들 수 있다.
따라서, 비발광형 디스플레이인 LCD는 별도의 광원을 요구하게 되는데, 배면에 광원을 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit)이 마련되어 LCD 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상이 구현된다.
한편, 백라이트 유닛은 광원과 각기 다른 기능을 갖는 다수의 광학시트들을 적층하게 되므로, 그 조립공정이 번거로움과 함께 작업시 세밀한 주의가 필요하게 된다. 따라서, 작업성 저하와 제품 수율 저하에 따른 생산성 및 경쟁력 저하의 문제점을 야기하게 된다.
또한, 다수의 시트로 인하여 백라이트 유닛의 전체 두께를 증가시키게 되고, 제조단가를 상승시키게 되며, 또한 광학시트들을 통한 광손실로 인해 휘도 또한 떨어트리게 된다. 또한, 광학시트들 간의 상호 간섭으로 인한 모아레 등의 품질 불량이 발생되는 문제점 또한 야기하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 필름의 일부를 통합하여 박형화한 통합형 광학시트를 제공함으로써, 경량 및 박형의 백라이트 유닛을 제공하는 것을 제 1 목적으로 하며, 또한 조립공정의 단순화와 생산성 및 경쟁력 또한 향상시키는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 광손실을 최소화하며, 모아레 등이 발생하는 것을 최소화하여 품질이 향상된 백라이트 유닛을 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과, 상기 액정패널의 양측으로 각각 위치하는 상, 하부편광판과, 상기 하부편광판에 부착되며, 집광부와, 반사편광부 그리고 확산점착제를 포함하는 복합광학시트와, 상기 복합광학시트 하부로 위치하며, 하부면에 입광면으로부터 반입광면을 가로지르는 제 1 방향을 따라 돌출되는 양각패턴과, 상기 양각패턴의 정점에서 길이방향을 따라 다수개가 일정간격 이격하여 위치하는 음각패턴을 포함하는 멀티패턴도광판과, 상기 입광면을 따라 배열되는 LED어셈블리와, 상기 멀티패턴도광판 하부로 위치하는 반사판를 포함하며, 상기 음각패턴의 가장자리를 따라서는 버(burr)가 돌출되는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 음각패턴은 폭 대비 깊이비가 12 ~ 15%를 만족하며, 상기 버(burr)의 높이는 상기 음각패턴의 깊이 대비 75 ~ 85%를 만족한다.
그리고, 상기 음각패턴은 상기 입광면으로부터 멀어질수록 단위면적 당 고밀도로 위치하며, 상기 양각패턴은 렌티큘러 렌즈가 열을 지어 각각 돌출 배열되며, 상기 음각패턴은 오목한 원형, 타원형 형상으로 이루어지며, 단면은 반구 형상이다.
이때, 상기 집광부는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 열을 지어 돌출 배열되는 렌즈층을 포함하며, 상기 렌즈층은 꼭지각이 (66-2)° ~ (66+2)°인 역프리즘으로 이루어지며, 상기 집광부는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 열을 지어 돌출 배열되는 렌즈층을 포함하며, 상기 렌즈층은 상기 LED어셈블리가 위치하는 일 방향에 위치하는 제 1 프리즘면과, 상기 제 1 프리즘면과 꼭지각을 이루는 제 2 프리즘면 그리고 상기 제 2 프리즘면으로부터 상기 제 1 프리즘면의 반대쪽으로 연장된 제 3 프리즘면을 포함한다.
그리고, 상기 집광부는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 열을 지어 돌출 배열되는 렌즈층을 포함하며, 상기 렌즈층은 상기 LED어셈블리가 위치하는 일 방향에 위치하는 제 1 프리즘면과, 상기 제 1 프리즘면으로부터 멀어지도록 볼록하게 곡면을 이루는 제 2 프리즘면을 포함하며, 상기 광확산점착제는 광확산비드를 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 액정패널의 하부편광판의 외측으로 꼭지각이 (66-2)° ~ (66+2)°가 되는 역프리즘산이 배열된 집광부와, 반사편광부 그리고 광확산점착제를 포함하는 복합광학시트를 위치하도록 하고, 복합광학시트 하부로 하부면에 렌티큘러 렌즈의 양각패턴과, 양각패턴의 렌티큘러 렌즈의 정점에 일정간격 이격하여 가장자리를 따라 버(burr)가 형성되는 다수개의 음각패턴이 위치하도록 하고, 이때 음각패턴의 폭 대비 깊이비는 12 ~ 15%를 만족하도록 하고, 음각패턴의 버(burr)의 높이는 음각패턴의 깊이 대비 75 ~ 85%로 형성함으로써, 경량 및 박형의 백라이트 유닛을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 또한 조립공정의 단순화와 생산성 및 경쟁력 또한 향상시키는 효과가 있다.
또한, 광손실을 최소화하는 효과가 있으며, 시인성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으면서도, 모아레 및 핫밴드가 발생하는 것 또한 방지할 수 있는 효과가 있으며, 또한, 일반적인 액정표시장치에 비해 반치각이 줄어들지 않으면서도 보다 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트가 광확산점착제를 통해 하부편광판의 외면에 부착된 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 3a ~ 3b는 복합광학시트의 렌즈층의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 멀티패턴도광판의 배면사시도.
도 4b는 음각패턴을 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트가 광확산점착제를 통해 하부편광판의 외면에 부착된 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
그리고 도 3a ~ 3b는 복합광학시트의 렌즈층의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 크게 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)으로 이루어진다.
이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
먼저, 액정패널(110)은 액정표시장치(100)의 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)과, 이의 사이에 개재되는 액정층(미도시)을 포함한다.
도면상에 나타나지는 않았지만 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일예로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등을 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다.
또한, 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터 및 블랙매트릭스를 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
그리고 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 액정층(미도시)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고, 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이로 충진되는 액정층(미도시)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern : 미도시)이 형성된다.
또한 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 광 만을 선택적으로 투과시키는 상부 및 하부편광판(115, 116)이 각각 부착된다.
이 같은 액정패널(110)의 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP)와 같은 연결부재(미도시)를 매개로 인쇄회로기판(미도시)이 연결된다.
따라서, 액정패널(110)은 게이트라인으로 주사 전달된 박막트랜지스터의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 해당 화소전극으로 데이터라인의 화상신호가 전달되고, 이로 인해 발생되는 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록, 액정패널(110)의 표시면이 전방을 향한다는 전제 하에 이의 배면에서 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)으로부터 구현되는 고휘도의 면광원은 액정패널(110)로 제공되어, 액정패널(110)은 화상을 표시하게 된다.
백라이트 유닛(120)은 일 가장자리를 따라 배열되는 LED어셈블리(129)와, 반사판(121)과, 이러한 반사판(121) 상에 안착되는 멀티패턴도광판(220), 그리고 멀티패턴도광판(220) 상부로 위치하는 복합광학시트(210)를 포함한다.
LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 다수개의 LED(129a)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함한다.
이때, 다수의 LED(129a)는 멀티패턴도광판(220)의 입광면(221a)을 향하는 전방으로 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 광을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(129a)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있다.
특히, 최근에는 발광효율 및 휘도 향상을 위하여, 발광효율 및 휘도가 우수한 청색 LED칩을 포함하는 청색 LED(129a)를 사용하고, 형광체로서 '세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG:Ce)', 즉 옐로우 형광체로 이루어진 청색 LED(129a)가 이용되고 있다.
이러한, LED(129a)로부터 방출된 청색광은 형광체를 투과하여 형광체에 의해 방출된 옐로우광과 혼합됨으로써, 백색광을 구현하게 된다.
그리고, LED 어셈블리(129) 이외에도 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다.
이러한 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 광이 입사되는 멀티패턴도광판(220)은 LED(129a)로부터 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 멀티패턴도광판(220) 내를 진행하면서 멀티패턴도광판(220)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)로 면광원을 제공한다.
이에, 멀티패턴도광판(220)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 평면형태(flat type)로 제작된다.
이러한 멀티패턴도광판(220)은 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도한다.
그리고, 멀티패턴도광판(220)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면(221d)에 특정 모양의 패턴(223, 225)을 포함할 수 있다. 여기서, 패턴(223, 225)은 멀티패턴도광판(220) 내부로 입사된 광을 보다 효율적으로 가이드하기 위하여, 양각패턴(223)과 음각패턴(225)이 서로 혼재되어 구성된다.
여기서, 멀티패턴도광판(220)의 입광면(221a)은 멀티패턴도광판(220)의 길이방향 즉, 도면상으로 정의한 X 축 방향으로 정의됨에 따라, 멀티패턴도광판(220)의 입광면(221a)을 향하는 전방으로 위치하는 LED어셈블리(129) 또한 도면상으로 정의한 X축 방향으로 배열되게 된다.
이때, 양각패턴(223)은 입광면(221a)으로부터 반입광면(221b)을 향해 직진성을 갖도록, 멀티패턴도광판(220)의 입광면(221a)으로부터 반입광면(221b)까지의 길이방향인 도면상으로 정의한 Y축 방향을 따라 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 렌티큘러 렌즈가 열을 지어 각각 돌출 배열된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
그리고, 멀티패턴도광판(220)의 하부로 위치하는 반사판(121)은 백색으로 이루어져, 멀티패턴도광판(220)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시키게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 멀티패턴도광판(220) 상부로 복합광학시트(210)가 위치하는데, 복합광학시트(210)는 집광부(216, 도 2 참조)와 반사편광부(215, 도 2 참조)를 포함하며, 광확산점착제(211, 도 2 참조)를 통해 액정패널(110)의 하부편광판(116)의 외면으로 부착된다.
이러한 복합광학시트(210)는 광확산점착제(211, 도 2 참조)와 하나의 집광부(216, 도 2 참조) 그리고 하나의 반사편광부(215, 도 2 참조)만을 포함함에도, 멀티패턴도광판(220)과 함께 고휘도 및 고품위의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있게 된다.
특히, 광확산점착제(211, 도 2 참조)를 통해 고휘도 및 시인성을 향상시키게 되며, 또한, 여러장의 광학시트가 구비됨에 따라 광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 액정표시장치(100)의 경량 및 박형을 구현할 수 있으며 이와 동시에 액정표시장치(100)를 모듈화하는 과정을 단순화하여, 조립시간 단축 및 재료비용을 절감하여 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 도시하지는 않았지만, 케이스탑과 가이드패널 그리고 커버버툼을 통해 일체로 모듈화된다.
여기서, 도 2를 참조하여 복합광학시트(210)의 구조에 대해 좀더 자세히 살펴보면,
도 2에 도시한 바와 같이, 복합광학시트(210)는 크게 집광부(216)와 반사편광부(215)로 이루어지는데, 집광부(216)는 지지층(217)과, 지지층(217)의 하부면에서 광을 집광시키기 위한 렌즈층(218)을 포함한다.
여기서 집광부(216)의 지지층(217)은 빛을 투과시킬 수 있는 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(polyester) 계열 등으로 이루어진다.
그리고, 지지층(217) 하부, 보다 정확하게는 멀티패턴도광판(220)을 향하는 하면에 형성되는 렌즈층(218)은 투명 아크릴(acryl) 계열 수지로 이루어지는데, 복합집광시트(210)의 길이방향을 따라 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 역프리즘산(219a, 219b)이 열을 지어 지지층(211a, 211b)으로부터 돌출 배열된다.
여기서, 복합집광시트(210)의 길이방향을 따라 열을 지어 돌출 배열되는 렌즈층(218)의 역프리즘산(219a, 219b)은 도면상으로 정의한 X축 방향으로 열을 지어 돌출 배열되도록 하여, 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에 형성되는 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)과 길이방향이 서로 직교하도록 하는 것이 바람직하다.
이를 통해, 복합집광시트(210)의 렌즈층(218)의 역프리즘산(219a, 219b)과 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에 형성된 양각패턴(223) 간 발생하는 피체 모아레(moire)가 발생하는 것을 방지하면서 휘도 또한 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 멀티패턴도광판(220)의 하면(221d)에 형성된 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)은 도면상으로 정의한 Y축 방향으로 열을 지어 돌출 배열되도록 하면, 복합집광시트(210)의 렌즈층(218)의 역프리즘산(219a, 219b)은 도면상으로 정의한 Y축 방향에 수직한 X 축 방향으로 열을 지어 돌출 배열되도록 하여, 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에 형성되는 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)과 길이방향이 서로 직교하도록 하는 것이다.
이러한 렌즈층(218)에 의해 복합집광시트(210)는 복합집광시트(210)의 상부에 위치하는 액정패널(110)로 광을 집광함으로써 이를 통해서 휘도상승 효과를 갖게 된다.
여기서, 렌즈층(218)의 역프리즘산(219a, 219b)은 꼭지각(α)을 형성하는 제 1 및 제 2 프리즘면(219a, 219b)으로 이루어질 수 있는데, 제 1 및 제 2 프리즘면(219a, 219b)은 지지층(217)에 수직인 방향을 기준으로 서로 대칭이고, 이때 꼭지각(α)의 크기는 (66-2)° ~ (66+2)°가 될 수 있다.
이때 역프리즘산(219a, 219b)의 단면은 이등변 삼각형이 된다. 상기 범위에서, 액정표시장치(100)의 정면 방향으로 광을 보다 집광시켜 정면 명암비를 높일 수 있다.
그리고, 렌즈층(218)은 역프리즘산(219a, 219b) 외에, 도 3a ~ 3b에 도시한 바와 같이 단면이 다격형인 역프리즘으로 이루어질 수도 있는데, 즉, 도 3a에 도시한 바와 같이 역프리즘은 꼭지각(α)을 형성하는 제 1 및 제 2 프리즘면(219a, 219b)과, 제 3 프리즘면(219c)을 더욱 포함하여 이중각을 갖도록 형성될 수 있다.
여기서, 제 1 프리즘면(219a)이 광원인 LED어셈블리(129)가 위치하는 일 방향에 위치하도록 형성되면, 제 3 프리즘면(219c)은 제 2 프리즘면(219b)으로부터 제 1 프리즘면(219a)의 반대쪽으로 연장된 형태를 갖는다.
또한, 도 3b에 도시한 바와 같이 제 2 프리즘면(219b)이 곡면으로 이루어지도록 할 수도 있는데, 즉, 제 2 프리즘면(219b)은 제 1 프리즘면(219a)으로부터 멀어지도록 볼록하게 곡면을 갖도록 형성되는 것이다. 이로써, 제 2 프리즘면(219b)에서 반사된 광은 액정패널(110)을 향해 거의 수직으로 제공되게 된다.
또한, 제 2 프리즘면(219b)은 곡면으로 형성되는 대신에, 이러한 곡면에 접하는 다수의 평면들의 조합으로 이루어져, 전체적으로 다각형 형상을 가질 수도 있다.
이때, 집광부(216)의 지지층(217)은 점착 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서, 집광부(216)와, 집광부(216) 상부로 위치하는 반사편광부(215)는 지지층(217)의 점착특성을 통해 서로 일체형으로 합착된 상태를 이루게 된다.
이와 같이 집광부(216)와 합착된 상태를 이루는 반사편광부(215)는 특정 편광은 투과시키고, 다른 특정 편광은 반사시키는 층으로, 그 투과율은 가시광 파장대인 380nm 내지 780nm 전체에 걸쳐서 40 ~ 60%일 수 있다. 반사편광부(215)는 액정표시장치(100)의 편광판(115, 116)을 통과하지 못하고 흡수될 편광의 광을 반사해 리사이클시킴으로써, 광 효율을 개선시키는 역할을 하게 된다.
반사편광부(215)는 고굴절층과 저굴절층이 연신되어 교대 적층되는 다층형으로 이루어지거나, 또는 제1 폴리머층 내에 상이한 굴절율의 복수개의 제2폴리머를 갖는 폴리머 분산형으로 이루어지거나, 제2 폴리머 대신에 섬유를 갖는 폴리머형으로 이루어지거나, 복수의 미세나노패턴을 구비하는 와이어 그리드형으로 이루어질 수도 있다.
이러한 반사편광부(215)가 다층형으로 이루어지는 경우를 일예로 하여 도시 및 설명하면, 반사편광부(215)는 교대 적층된 복수의 제1 굴절층과 제2 굴절층을 포함하며, 이때 제1 굴절층은 PEN층일 수 있고, 제2 굴절층은 COPEN층일 수 있다.
반사편광부(215)에서 제1 굴절층과 제2 굴절층의 적층 회수는 수십내지 수백층이거나, 그 이상일 수도 있다.
이때, 제1 굴절층과 제2 굴절층은 반사축 방향으로는 굴절률이 상이하고, 반사축에 수직한 편광축(투과축) 방향으로는 굴절률이 동일할 수 있으며, 제1 굴절층과 제2 굴절층의 편광축 방향 굴절률은 실질적으로 동일하므로, 편광축 방향으로 진동하는 선편광은 반사편광부를 투과하게 된다.
반면, 제1 굴절층과 제2 굴절층의 반사축 방향 굴절률은 서로 상이하기 때문에, 그 방향으로 진동하는 빛은 제1 굴절층과 제2 굴절층의 계면에서 반사될 수 있는 것이다.
여기서, 제1 굴절층과 제2 굴절층 계면에서의 반사 효율은 해당 파장 및 제1 굴절층과 제2 굴절층 두께와 상관 관계가 있는데, 파장이 길수록 최대반사 효율을 나타내는 각층 두께도 증가하게 된다. 따라서, 가시광 전체 파장 범위에서 우수한 반사 효율을 갖기 위하여 반사편광부(215)는 다양한 두께의 제1 굴절층과 제2 굴절층을 구비하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 반사편광부(215)는 청색 파장에 최대 반사 효율을 갖는 제1 두께의 제1 굴절층과 제2 굴절층들을 포함하거나, 녹색 파장에 최대 반사 효율을 갖는 제1 두께보다 큰 제2 두께의 제1 굴절층과 제2 굴절층들 및 적색 파장에 최대 반사 효율을 갖는 제2 두께보다 큰 제3 두께의 제1 굴절층과 제2 굴절층들을 포함할 수 있다.
이러한 반사편광부(215)를 통해, 광 효율이 보다 개선되게 된다.
그리고, 이러한 반사편광부(215) 상부로는 광확산점착제(211)가 위치하는데, 복합광학시트(210)는 광확산점착제(211)를 통해 액정패널(110)의 하부 편광판(116)의 외측으로 부착되어, 이를 통해 보다 경량 및 박형의 액정표시장치(100)를 구현할 수 있으며, 또한 모듈화공정을 보다 단순화할 수 있어 공정의 효율성 또한 보다 향상시키게 된다.
여기서, 광확산점착제(211)는 광확산비드(213)를 포함하게 되는데, 이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트(210)는 별도의 확산부를 구비하지 않더라도, 시인성을 향상시킬 수 있으면서도 보다 고휘도 또한 구현할 수 있게 된다.
즉, 광확산점착제(211)는 반사편광부(215) 상부로 위치하여, 복합광학시트(210)를 하부 편광판(116)의 외측으로 부착 및 고정시키게 된다.
이러한 광확산점착제(211)는 베이스 폴리머(211a) 내에 광확산비드(213)가 포함되어 이루어지는데, 베이스 폴리머(211a)는 (메트)아크릴계 폴리머(A)를 함유한다. (메트)아크릴계 폴리머(A)는, 모노머 단위로서, (메트)아크릴계 폴리머(A)의 주골격을 구성하는 알킬(메트)아크릴레이트 (a1)와, 방향 고리 함유 (메트)아크릴계 모노머(a2)를 함유한다.
방향 고리 함유 (메트)아크릴계 모노머(a2)로서, 예를 들어 벤질(메트)아크릴레이트가 사용될 수 있다. 방향 고리 함유 (메트)아크릴계 모노머는 정(正)의 고유 복굴절을 갖기 때문에, 부(負)의 고유 복굴절을 갖는 알킬(메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴레이트계 모노머와 조합하여 사용할 수 있다.
이때, 방향 고리 함유 (메트)아크릴계 모노머를 카르복실기 함유 모노머(a3) 및 하이드록실기 함유 모노머(a4)와 함께 소정량 사용하는 경우에는, 원하는 굴절률을 갖는 점착제를 얻을 수 있다.
이러한 베이스 폴리머(221)는 1.47 이상의 굴절률을 가지며, 보다 바람직하게는 1.49의 굴절률을 갖는다.
이러한 베이스 폴리머(211a) 내에 함유된 광확산비드(213)는 고분자 미립자로 이루어지는데, 고분자 미립자의 재질로는, 예를 들어 실리콘 수지, 메타아크릴계 수지, 폴리스티렌수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지를 들 수 있다.
이들 수지는 베이스 폴리머(211a)에 대한 우수한 분산성 및 베이스 폴리머(211a)와의 적절한 굴절률 차를 갖기 때문에, 확산 성능이 우수한 광확산점착제(211)를 구현할 수 있다.
즉, 광확산비드(213)는 베이스 폴리머(211a)의 굴절률 보다 낮은 것이 바람직한데, 광확산비드(213)의 굴절률은 1.30 ∼ 1.70 이고, 보다 바람직하게는 1.45를 갖는다.
여기서, 광확산비드(213)와 베이스 폴리머(211a)의 굴절률차의 절대값을 바람직하게는 0을 초과하고, 0.2 이하를 갖는 것이 바람직한데, 0을 초과하고 0.05이하의 굴절률차를 갖는 것이 가장 바람직하다.
광확산비드(213)는 입자직경이 4 ~ 7um이고, 평균적으로 6um의 평균 입자직경을 가지며, 베이스 폴리머(211a) 내에 2.6 ~ 3.5%의 함유량을 갖도록 하는 것이 바람직한데, 이를 통해서, 우수한 광확산 성능을 갖는 광확산점착제(211)를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트(210)는 크게 집광부(216)와, 반사편광부(215) 그리고 광확산점착제(211) 만으로 이루어지게 되는데, 이와 같이, 집광부(216)와 반사편광부(215) 그리고 광확산점착제(211)로만 이루어지더라도, 복합광확시트(210)의 하부로 위치하는 멀티패턴도광판(220)과 함께 고휘도 및 고품위의 면광원을 액정패널(110)로 제공하게 된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 광확산점착제(211)를 통해 시인성을 향상시키게 되며, 또한, 여러장의 광학시트가 구비됨에 따라 광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 액정표시장치(100)의 경량 및 박형을 구현할 수 있으며 이와 동시에 액정표시장치(100)를 모듈화하는 과정을 단순화하여, 조립시간 단축 및 재료비용을 절감하여 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 멀티패턴도광판의 배면사시도이며, 도 4b는 음각패턴을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 멀티패턴도광판(220)은 LED 어셈블리(도 1의 129)와 대응되는 입광면(221a)과 이에 대응되는 반대측의 반입광면(221b) 그리고 입광면(221a)과 반입광면(221b)을 연결하며 광이 출사되는 상부면(221c) 및 반사판(도 1의 121)과 대면되는 하부면(221d) 그리고 서로 마주보는 양 측면(221e, 221f)으로 이루어진다.
그리고, 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에는 광의 집광을 위한 양각패턴(223)이 구비되는데, 양각패턴(223)은 멀티패턴도광판(200)의 입광면(221a)으로부터 반입광면(221b)을 향해 직진성을 갖도록, 멀티패턴도광판(200)의 입광면(221a)으로부터 반입광면(221b)까지의 길이방향인 도면상으로 정의한 Y축 방향을 따라 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 렌티큘러 렌즈가 열을 지어 각각 돌출 배열된다.
이러한 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)은 양각패턴(223)의 길이방향(Y축 방향)에 수직한 방향, 도면상으로 정의한 Z축 방향으로 멀티패턴도광판(220)의 출광분포각을 세워주게 됨으로써, 휘도를 향상시키게 된다.
이때, 양각패턴(223)의 높이는 양각패턴(134)의 폭보다 낮은 값을 갖도록 하는 것이 바람직한데, 양각패턴(223)의 높이 대 양각패턴(223)의 폭의 비율은 20%이상으로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
이를 통해, 전반사조건이 깨져 광을 출광시키는 일반적인 도광판에 비해 멀티패턴도광판(220)의 입광면(221a)을 통해 멀티패턴도광판(220) 내부로 입사된 광이 멀티패턴도광판(220)의 반입광면(221b)을 통해 외부로 빠져 나가 손실되는 양을 감소시킬 수 있어, 멀티패턴도광판(220)의 상부면(221c)을 통해 출사되는 출사광량을 증가시킬 수 있다.
이에 반해, 양각패턴(223)의 높이가 폭보다 높은 값을 가지면 출사광량의 증가 효과는 미비하게 되어, 양각패턴(223)을 형성한 의미가 없어지게 된다.
여기서, 양각패턴(223)의 높이 대 폭의 비율이 10%인 경우에는 입광면(221a) 근처와 반입광면(221b) 근처에서의 광량의 차이가 심해, 출사광량이 감소하여 직진성이 낮음을 알 수 있다. 그리고, 양각패턴(223)의 높이 대 폭의 20 ~ 50%인 경우에는, 입광면(221a) 근처와 반입광면(221b) 근처에서의 광량 차이가 적어 직진성이 향상되었음을 알 수 있다.
즉, 양각패턴(223)의 높이 대 폭의 비율이 높을 수록 직진성 효과가 크며, 그 비율이 40% 이상이 되면, 직진성 효과의 변화가 거의 없이 유사함을 알 수 있다.
이러한 양각패턴(223)은 반사판(도 1의 121)을 향해, 즉 멀티패턴도광판(220)의 전면의 반대 방향을 향해 돌출되기 때문에 양각패턴(223)이 시인되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 양각패턴(223)의 형상과 액정패널(도 1의 110)의 화소 중첩으로 인한 모아레 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
반면에 양각패턴(223)이 액정패널(도 1의 110)을 향해 돌출되게 형성된다면 양각패턴(223)의 형상과 액정패널(도 1의 110)의 화소 중첩으로 인한 모아레 현상이 발생될 수 있으며, 또는 양각패턴(223)이 시인될 수 있다.
이와 같은 모아레 현상과 패턴의 시인성은 액정표시장치(도 1의 100)의 화질을 저하시키는 요인이 된다.
이러한 양각패턴(223)의 렌티큘러 렌즈의 정점에는, 양각패턴(223)의 길이방향을 따라 양각패턴(223)의 일부가 오목하게 형성되는 음각패턴(225)이 일정간격 이격하여 다수개 중첩되어 형성되는데, 오목한 원형, 타원형 형상으로 이루어지며, 단면은 반구 형상으로 이루어진다.
이러한 음각패턴(225)은 멀티패턴도광판(220)의 집광성능을 보다 향상시키는 역할을 하게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 1의 100)는 멀티패턴도광판(220)의 음각패턴(225)의 가장자리를 따라서 버(burr)(227)를 형성하는 것을 특징으로 하는데, 버(burr)(227)는 표면이 거칠게 형성되어, 광을 보다 확산시키는 역할을 하게 된다. 따라서, 멀티패턴도광판(220)은 음각패턴(225)에 구비된 버(burr)(227)에 의해, 광확산 성능을 갖게 되고, 시인성 또한 향상되게 된다.
한편, 도 4b에 도시한 바와 같이 양각패턴(223)과 중첩되어 형성되는 음각패턴(225)은 폭(D) 대비 깊이(H)비가 12 ~ 15%을 만족하도록 하는 것이 바람직하며, 음극패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H)비가 12% 미만, 또는 15% 초과로 형성되는 경우에는 휘도가 일반적인 액정표시장치에 비해 낮아지게 되거나, 또는 반치각이 좁게 구현될 수 있다.
아래 (표 1)는 음각패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H)비에 따른 휘도와 반치각을 측정한 실험결과이다.
Sample A
(폭(D)45um/깊이(H)7um)		 Sample B
(폭(D)45um/깊이(H)6um)		 Sample C
(폭(D)45um/깊이(H)5um)		 Sample D
(폭(D)45um/깊이(H)4um)		 Sample E
(폭(D)45um/깊이(H)3um)		 Sample F
(폭(D)45um/깊이(H)2um)
시야각
반치각 V 31.5˚
반치각 V 29˚
반치각 V 26.5˚
반치각 V 24.5˚
반치각 V 23˚
반치각 V 21.5˚
집광도(휘도) 99% 110% 121% 137% 154% 180%
위의 (표 1)에서 Sample A는 음각패턴(225)의 폭(D)이 45um 일 때 깊이(H)는 7um로 일 때의 시야각과 집광도(휘도)를 나타내며, Sample B는 음각패턴(225)의 폭(D)이 45um 일 때 깊이(H)는 6um로 일 때의 시야각과 집광도(휘도)를 나타내며, Sample C는 음각패턴(225)의 폭(D)이 45um 일 때 깊이(H)는 5um로 일 때의 시야각과 집광도(휘도)를 나타내며, Sample D는 음각패턴(225)의 폭(D)이 45um 일 때 깊이(H)는 4um로 일 때의 시야각과 집광도(휘도)를 나타내며, Sample E는 음각패턴(225)의 폭(D)이 45um 일 때 깊이(H)는 3um로 일 때의 시야각과 집광도(휘도)를 나타내며, Sample F는 음각패턴(225)의 폭(D)이 45um 일 때 깊이(H)는 2um로 일 때의 시야각과 집광도(휘도)를 나타낸다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 멀티패턴도광판(220)은 음각패턴(225)을 폭(D)이 45um를 갖도록 형성하고, 이때 깊이(H)를 7um를 갖도록 형성하는 경우 버(burr)(227)는 5.6um의 높이(h)를 갖도록 형성되며, 깊이(H)가 6um를 갖도록 형성하는 경우 버(burr)(227)는 4.8um의 높이(h)를 갖도록 형성된다.
그리고, 음각패턴(225)의 깊이(H)가 5um를 갖도록 형성하는 경우 버(burr)(227)는 4.0um의 높이(h)를 갖도록 형성되며, 깊이(H)를 4um를 갖도록 형성하는 경우 버(burr)(227)는 3.2um의 높이(h)를 갖도록 형성되며, 깊이(H)를 3um를 갖도록 형성하는 경우 버(burr)(227)는 2.4um의 높이(h)를 갖도록 형성되며, 깊이(H)를 2um를 갖도록 형성하는 경우 버(burr)(227)는 1.6um의 높이(h)를 갖도록 형성된다.
위의 (표 1)에서, 반치각(half-power angle)은 광의 세기의 최대값의 절반에 해당되는 세기의 광이 방출되는 방위각으로, 반치각이 좁을수록 시야각 특성차가 심하게 발생하여 좋지 않음을 의미한다.
이러한 (표 1)를 살펴보면, Sample A는 반치각이 일반적인 액정표시장치(반치각 V31˚)와 유사하게 구현되나, 휘도가 낮아지는 것을 확인할 수 있으나, 이에 반해, Sample B는 반치각도 유사하게 구현되면서 휘도는 더욱 상승된 것을 확인할 수 있다.
그리고 Sample C, Sample D, Sample E, Sample F는 모두 일반적인 액정표시장치에 비해 휘도는 상승하게 되나 반치각이 모두 작아지게 되는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 반치각과 휘도에 있어 모두 좋은 특성을 갖는 Sample B는 음각패턴(225)의 폭(D)이 45um로 이루어지며 깊이(H)는 6um로 이루어짐에 따라, 폭(D) 대비 깊이(H)비가 13.3%로, Sample A는 폭(D) 대비 깊이(H)비가 15.6%이며, Sample C는 폭(D) 대비 깊이(H)비가 11.1%로, 음각패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H)비는 12 ~ 15%를 만족하도록 하는 것이 휘도 상승 및 반치각에 있어 효율적임을 확인할 수 있다.
즉, 음극패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H)비가 12 ~ 15%을 만족하도록 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
한편, 지금까지의 설명에서 음각패턴(225)은 폭(D) 대비 깊이(H)비가 12 ~ 15%을 만족하도록 하는 것이 바람직함을 일예로 설명하였으나, 이는 반치각이 28 ~ 32˚를 만족하기 위한 최적의 설계요소로서, 반치각을 28˚이하로 설계하고자 하는 경우에는 음각패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H) 비는 8 ~ 12%를 갖도록 설계할 수 있다.
음각패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H) 비가 8% 이하일 경우에는 양각패턴(223)의 정점에 버(227)를 구비하는 음각패턴(225)을 형성하기 어렵기 때문이며, 12% 이상으로 설계되는 경우에는 반치각이 좁게 구현될 수 있다. 여기서, 음각패턴(225)은 광원인 LED어셈블리(도 1의 129)로부터 멀어질수록 단위면적당 밀도가 높아지도록 형성하는 것이 바람직한데, 즉, 음각패턴(225)은 멀티패턴도광판(220)의 입광면(221a)에서부터 반입광면(221b)을 향할수록 단위면적당 밀도가 높아지도록 형성하는 것이다. 이를 통해, 멀티패턴도광판(220)의 반입광면(221b)에 인접한 음각패턴(225)들 간의 간격은 멀티패턴도광판(220)의 입광면(221a)에 인접한 음각패턴(225)들 간의 간격 보다 좁아지게 된다.
이와 같이, 입광면(221a)으로부터 반입광면(221b)으로 갈수록 음각패턴(225)의 밀도를 단위면적당 고밀도로 형성함으로써, 양각패턴(223)의 길이 방향을 따라 진행하는 광이 멀티패턴도광판(220)의 상부면(221c) 이외의 다른 면(예를 들어, 반입광면(221b)이나, 측면(221e, 221f))으로 출사되는 것을 방지할 수 있어, 광 손실을 방지할 수 있다.
여기서, 버(burr)(227)의 높이(h)는 음각패턴(225)의 깊이 대비 75 ~ 85%를 갖도록 형성하는 것이 바람직한데, 이에 대해서는 아래 (표 2)을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
아래 (표 2)은 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트(210)와 음각패턴(225)을 포함하는 멀티패턴도광판(220)에 있어서, 음각패턴(225)의 버(burr)(227)의 유무 및 높이(h)에 따른 시야각과 휘도를 측정한 실험결과이다.
Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5
시야각

반치각 V31˚
반치각 V23˚
반치각 V24˚
반치각 V29˚
반치각 V38˚
집광도(휘도) 100% 130% 125% 110% 92%
설명에 앞서, Sample 1은 일반적인 액정표시장치의 구성으로, 복합광학시트가 2중의 집광부와, 확산부 그리고 광확산점착제를 포함하는 구성으로 이루어지며, Sample 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합광학시트와 음각패턴을 포함하는 멀티패턴도광판에 있어서, 음각패턴에 버(burr)가 구비되지 않은 경우를 나타낸다. 그리고, Sample 3은 음각패턴의 버(burr)의 높이가 음극패턴의 깊이 대비 20%인 경우를 나타내며, Sample 4는 음각패턴의 버(burr)의 높이가 음극패턴의 깊이 대비 80%인 경우를 나타내며, Sample 5는 음각패턴의 버(burr)의 높이가 음극패턴의 깊이 대비 160%인 경우를 나타낸다.
(표 2)을 살펴보면, 음극패턴(225)에 버(burr)(227)가 형성되지 않은 Sample 2의 경우는, 휘도는 일반적인 액정표시장치인 Sample 1에 비해 높게 나타나나, 반치각이 좁게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 음극패턴(225)의 버(burr)(227)가 음극패턴(25)의 깊이(H) 대비 20%의 높이(h)를 갖도록 형성되는 경우인 Sample3 역시, Sample 1에 비해 휘도는 높게 나타나나 반치각이 좁게 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 음극패턴(225)의 버(burr)(227)가 음극패턴(225)의 깊이(H) 대비 160%의 높이(h)를 갖도록 형성되는 경우인 Sample 5의 경우는, 반치각은 Sample 1과 유사하게 나타나게 되나 휘도가 낮아지게 되는 것을 확인할 수 있다.
이에 반해, 음극패턴(225)의 버(burr)(227)가 음극패턴(225)의 깊이(H) 대비 80%의 높이(h)를 갖도록 형성되는 경우인 Sample 4를 확인하면, 휘도는 Sample 1에 비해 상승하는 것을 확인할 수 있으며, 반치각은 유사하게 나타나게 되는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 버(burr)(227)는 멀티패턴도광판(220) 내부로 입사된 광을 멀티패턴도광판(220)의 상부면(221c)으로 출사시키는 과정에서 확산시키는 역할을 하게 되므로, 버(burr)(227)가 구비되지 않거나 음각패턴(225)의 깊이(H) 대비 75% 이하의 높이(h)를 갖도록 형성되는 경우에는 광확산성능이 낮아지게 되므로, 반치각이 좁아지게 되는 것이다.
그리고, 음각패턴(225)의 깊이(H) 대비 버(burr)(227)의 높이(h)가 너무 높게 형성되는 경우에는, 버(burr)(227)에 의한 광확산성능이 너무 커지게 되므로, 휘도가 낮아지게 된다.
따라서, 음극패턴(225)의 버(burr)(227)의 높이(h)를 음극패턴(225)의 깊이(H) 대비 75 ~ 85%로 형성하는 것이, 일반적인 액정표시장치와 유사한 반치각을 가질 수 있으면서도, 휘도는 보다 상승시킬 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 1의 100)는 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)과, 양각패턴(223)의 렌티큘러 렌즈의 정점에 가장자리를 따라 버(burr)(227)가 형성되는 음각패턴(225)이 위치하도록 하고, 이때 음각패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H)비는 12 ~ 15%를 만족하도록 하고, 음각패턴(225)의 버(burr)(227)의 높이(h)는 음각패턴(225)의 깊이(H) 대비 75 ~ 85%로 형성하고, 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)과, 양각패턴(223)의 렌티큘러 렌즈의 정점에 가장자리를 따라 버(burr)(227)가 형성되는 음각패턴(225)이 위치하도록 하고, 멀티패턴도광판(220) 상부로 꼭지각(도 2의 α)이 (66-2)° ~ (66+2)°가 되는 역프리즘산(도 2의 219a, 219b)이 멀티패턴도광판(220)의 양각패턴(223)과 길이방향이 직교하도록 배열된 집광부(도 2의 216)와, 반사편광부(도 2의 215) 그리고 광확산점착제(도 2의 211)를 포함하는 복합광학시트(도 2의 210)를 위치하도록 하는 것이다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 1의 100)는 시인성을 보다 향상시킬 수 있으면서도, 핫밴드가 발생하는 것 또한 방지할 수 있다. 또한, 일반적인 액정표시장치에 비해 반치각이 줄어들지 않으면서도 보다 고휘도를 구현할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 1의 100)는 멀티패턴도광판(220) 상부로 광확산점착제(도 2의 211)를 포함하는 복합광학시트(도 2의 210)만을 위치시킴으로써, 광확산점착제(도 2의 211)를 통해 고휘도 및 시인성을 향상시키게 되며, 또한, 여러장의 광학시트가 구비됨에 따라 광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 액정표시장치(도 1의 100)의 경량 및 박형을 구현할 수 있으며 이와 동시에 액정표시장치(도 1의 100)를 모듈화하는 과정을 단순화하여, 조립시간 단축 및 재료비용을 절감하여 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
아래 (표 3)은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 1의 100)의 복합패턴도광판(220)의 구성에 따른 최적 설계 결과를 종래 일반적인 액정표시장치와 비교하여 나타낸 실험결과이다.
Sample 1 Sample 4 Sample 6 Sample 7 Sample 8
집광도
(휘도)		 100% 110% 107% 94% 143%
시야각
반치각 V31˚
반치각 V29˚
반치각 V31˚
반치각 V29˚
반치각 V18˚
FOS 시인성 OK핫밴드 OK 시인성 OK
핫밴드 OK		 시인성 NG
핫밴드 OK		 시인성 OK
핫밴드 OK		 시인성 NG
핫밴드 NG
설명에 앞서, Sample 1은 일반적인 액정표시장치의 구성으로 복합광학시트가 2중의 집광부와, 확산부 그리고 광확산점착제를 포함하는 구성으로 이루어지며, Sample 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티패턴도광판과, 멀티패턴도광판 상부로 역프리즘산의 꼭지각이 (66-2)° ~ (66+2)°로 이루어지는 하나의 집광부와 광확산점착제 그리고 반사편광부가 구비된 복합광학시트가 위치하는 구성을 나타낸다. Sample 6은 하나의 집광부와 광확산점착제 그리고 반사편광부가 구비된 복합광학시트와 양각패턴과 음각패턴이 도광판의 상부면에 형성된 구성으로 이루어진다.
그리고 Sample 7은 하나의 집광부와 광확산점착제 그리고 반사편광부가 구비된 복합광학시트와 양각패턴과 음각패턴이 도광판의 하부면에 형성된 구성에서, 집광부의 역프리즘산의 꼭지각이 70˚로 형성되었을 때의 구성이며, Sample 8은 양각패턴과 음각패턴이 도광판의 하부면에 형성된 구성에서 도광판 상부로 위치하는 복합광학시트가 하나의 집광부와 반사편광부만으로 포함되는 구성을 나타낸다.
여기서, 시인성은 양각패턴(223)과 음각패턴(225)이 시인됨을 나타내는 것으로, 양각패턴(223)이 시인되는 경우에는 액정패널(도 1의 110)의 화소와의 중첩에 의해 모아레 현상을 야기할 수 있으며, 음각패턴(225)이 시인되는 경우에는 음각패턴(225)이 형성된 영역이 흑점으로 표시되므로, 시인성이 안좋다는 것은 액정표시장치(도 1의 100)의 화질이 안좋음을 의미한다.
그리고, 핫밴드는 액정표시장치(도 1의 100)의 가장자리에서 명암의 경계가 생기는 것으로, 백라이트 유닛(도 1의 120)으로부터 구현되는 면광원이 액정패널(도 1의 110)의 전면으로 고르게 입사되지 않아 발생되게 된다. 이러한 핫밴드가 안좋음 역시 액정표시장치(도 1의 100)의 화질이 안좋음을 의미한다.
위의 (표 3)을 살펴보면, Sample 6은 일반적인 액정표시장치인 Sample 1에 비해 유사한 반치각을 가지며 휘도도 더욱 상승하게 되나, 패턴에 의한 시인성이 안좋은 것을 확인할 수 있다.
그리고, Sample 7은 Sample 1과 유사한 반치각을 가지면서 패턴에 의한 시인성 또한 좋은 것을 확인할 수 있으나, 휘도가 낮은 것을 확인할 수 있다.
이에 반해, Sample 4는 패턴에 의한 시인성과 핫밴드에 있어 모두 좋으며, 휘도 또한 Sample1에 비해 더욱 상승하게 되며, 또한 반치각 또한 유사하게 형성되는 것을 확인할 수 있다.
그리고, Sample 8을 살펴보면, 도광판의 하부면(221d)에 양각패턴(223)과 음각패턴(225)이 모두 구비되어도, 도광판 상부로 위치하는 복합광학시트(도 2의 210)가 광확산점착제를 포함하지 않을 경우에는 일반적인 액정표시장치인 Sample 1에 비해 휘도는 상승하게 되나, 패턴에 의한 시인성과 핫밴드가 모두 안좋으면서도, 또한 반치각 또한 안좋게 나오는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 1의 100)는 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)과, 양각패턴(223)의 렌티큘러 렌즈의 정점에 가장자리를 따라 버(burr)(227)가 형성되는 음각패턴(225)이 위치하도록 하고, 멀티패턴도광판(220) 상부로 꼭지각(도 2의 α)이 (66-2)° ~ (66+2)°가 되는 역프리즘산(도 2의 219a, 219b)이 멀티패턴도광판(220)의 양각패턴(223)과 길이방향이 직교하도록 배열된 집광부(도 2의 216)와, 반사편광부(도 2의 215) 그리고 광확산점착제(도 2의 211)를 포함하는 복합광학시트(도 2의 210)를 위치하도록 함으로써, 시인성을 향상시킬 수 있으면서도, 모아레 및 핫밴드가 발생하는 것 또한 방지할 수 있으며, 또한, 일반적인 액정표시장치에 비해 반치각이 줄어들지 않으면서도 보다 고휘도를 구현할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 1의 100)는 액정패널(도 1의 110)의 하부편광판(도 2의 116)의 외측으로 꼭지각(도 2의 α)이 (66-2)° ~ (66+2)°가 되는 역프리즘산(도 2의 219a, 219b)이 배열된 집광부(도 2의 216)와, 반사편광부(도 2의 215) 그리고 광확산점착제(도 2의 211)를 포함하는 복합광학시트(도 2의 210)를 위치하도록 하고, 복합광학시트(도 2의 210) 하부로 하부면(221d)에 렌티큘러 렌즈의 양각패턴(223)과, 양각패턴(223)의 렌티큘러 렌즈의 정점에 가장자리를 따라 버(burr)(227)가 형성되는 음각패턴(225)이 위치하도록 하고, 이때 음각패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H)비는 12 ~ 15%를 만족하도록 하고, 음각패턴(225)의 버(burr)(227)의 높이(h)는 음각패턴(225)의 깊이(H) 대비 75 ~ 85%로 형성함으로써, 경량 및 박형의 백라이트 유닛을 제공할 수 있으며, 또한 조립공정의 단순화와 생산성 및 경쟁력 또한 향상되게 된다.
또한, 광손실을 최소화하며, 시인성을 향상시킬 수 있으면서도, 모아레 및 핫밴드가 발생하는 것 또한 방지할 수 있으며, 또한, 일반적인 액정표시장치에 비해 반치각이 줄어들지 않으면서도 보다 고휘도를 구현할 수 있다.
한편, 지금까지의 설명에서 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)에 형성되는 양각패턴(223)이 렌티큘러 렌즈로 이루어짐을 설명 및 도시하였으나, 양각패턴(223)은 렌티큘러 렌즈 외에, 단면이 프리즘, 다각형인 프리즘, 마이크로 렌즈 패턴, 엠보패턴 또는 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다.
그리고, 도면상으로는 각 양각패턴(223)의 높이가 모두 동일하도록 설명 및 도시하였으나, 각 양각패턴의 높이가 서로 다르게 구성할 수도 있다.
또한, 도면상으로는 각 양각패턴(223)이 일정간격 이격되어, 각 양각패턴(223) 사이로 멀티패턴도광판(220)의 하부면(221d)이 일부 노출되도록 도시하였으나, 각 양각패턴(223)은 서로 밀착되어 형성될 수도 있다.
그리고, 지금까지의 설명에서는 음각패턴(225)이 양각패턴(223)의 렌티큘러 렌즈의 정점에 위치함을 도시 및 설명하였으나, 음각패턴(225)의 폭(D) 대비 깊이(H) 비를 명확하게 구현할 수 있는 경우에는 양각패턴(223)의 렌티큘러 렌즈의 정점 외에도 위치할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
220 : 멀티패턴도광판
221a : 입광면, 221b : 반입광면, 221c : 상부면, 221d : 하부면, 221e, 221f : 측면
223 : 양각패턴
225 : 음각패턴
227 : 버(burr)

Claims (11)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널의 양측으로 각각 위치하는 상, 하부편광판과;
    상기 하부편광판에 부착되며, 집광부와, 반사편광부 그리고 광확산점착제를 포함하는 복합광학시트와;
    상기 복합광학시트 하부로 위치하며, 하부면에 입광면으로부터 반입광면을 가로지르는 제 1 방향을 따라 돌출되는 양각패턴과, 상기 양각패턴의 정점에서 길이방향을 따라 다수개가 일정간격 이격하여 위치하는 음각패턴을 포함하는 멀티패턴도광판과;
    상기 입광면을 따라 배열되는 LED어셈블리와;
    상기 멀티패턴도광판 하부로 위치하는 반사판
    를 포함하며,
    상기 음각패턴의 가장자리를 따라서는 버(burr)가 돌출되고,
    상기 버(burr)의 높이는 상기 음각패턴의 깊이 대비 75 ~ 85%를 만족하는
    액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음각패턴은 폭 대비 깊이비가 12 ~ 15%를 만족하는 액정표시장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 음각패턴은 상기 입광면으로부터 멀어질수록 단위면적 당 고밀도로 위치하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양각패턴은 렌티큘러 렌즈가 열을 지어 각각 돌출 배열되며,
    상기 음각패턴은 오목한 원형, 타원형 형상으로 이루어지며, 단면은 반구 형상인 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 열을 지어 돌출 배열되는 렌즈층을 포함하며,
    상기 렌즈층은 꼭지각이 (66-2)° ~ (66+2)°인 역프리즘으로 이루어지는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 열을 지어 돌출 배열되는 렌즈층을 포함하며,
    상기 렌즈층은 상기 LED어셈블리가 위치하는 일 방향에 위치하는 제 1 프리즘면과, 상기 제 1 프리즘면과 꼭지각을 이루는 제 2 프리즘면 그리고 상기 제 2 프리즘면으로부터 상기 제 1 프리즘면의 반대쪽으로 연장된 제 3 프리즘면을 포함하는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 열을 지어 돌출 배열되는 렌즈층을 포함하며,
    상기 렌즈층은 상기 LED어셈블리가 위치하는 일 방향에 위치하는 제 1 프리즘면과, 상기 제 1 프리즘면으로부터 멀어지도록 볼록하게 곡면을 이루는 제 2 프리즘면을 포함하는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산점착제는 광확산비드를 포함하는 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티패턴도광판의 하부면에는 서로 평행하게 연장된 다수의 상기 양각패턴이 형성되고,
    상기 다수의 양각패턴은 높이가 서로 다른
    액정표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티패턴도광판의 하부면에는 서로 평행하게 연장된 다수의 상기 양각패턴이 형성되고,
    서로 이웃한 상기 양각패턴은 이격되어 상기 하부면이 노출되는
    액정표시장치.
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