KR980010515A - 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치 - Google Patents

백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치에 관한 것으로, 액정디스플레이(30)와, 프리즘렌즈(10)가 구비된 백라이트시스템(20)으로 구성되며, 다수개의 평행 단위렌즈들(12)이 구비된 기판과 일체로 형성되는 렌즈판과, 80°에서 87°의 정각(∝)을 갖는 이등변삼각형의 단면형상이며 1.57 내지 1.59의 범위의 굴절율(R)을 갖는 전이방사선경화수지로 제조되는 상기 각 단위렌즈들(12)과, 상기 65°또는 그 이하의 1/2밝기 시야각을 가지며, 1/2밝기시야각과 밝기곡선반전각의 차가 20°또는 그 이상인 프리즘렌즈시트(10)에 의해 측면에 위치한 관찰자로부터 액정디스플레이의 스크린상에 뜬 정보를 보호하도록 된 것이다.

Description

백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치
본 발명은 스크린의 휘도 및 시야각을 광학적으로 제어하는 프리즘렌즈시트와, 이 프리즘렌즈시트를 구비한 액정디스플레이용 백라이트시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 계속적으로 발전되어 온 경량의 고해상도 액정디스플레이는 개인용 컴퓨터를 포함한 사무자동화기구들에 널리 이용되는 바, 그 자체로는 빛을 방출하지 못하는 액정디스플레이는 백라이트시스템이 장비되어 스크린의 적정한 휘도(Luminance) 및 밝기를 보장하도록 된다.
최근들어 노트북 형태의 개인용컴퓨터가 널리 이용되고 있으며, 개방된 공간에서 상기 액정디스플레이가 구비된 개인용컴퓨터를 수시로 이용하게 되므로, 액정디스플레이의 스크린상에 뜨는 정보의 보호를 위해 시야각이 상대적으로 작은 액정디스플레이가 요구되고 있다.
따라서, 상기 액정디스플레이용 스크린의 시야각 및 밝기를 향상된 백라이트시스템에 의해 제어하는 것이 바람직스럽다.
상기와 같은 요구조건은 백라이트시스템으로부터 방출되어 이용자를 향하는 빛의 방향성을 증가시키는 백라이트시스템의 밝기를 확장시킴으로 달성될 수 있으나, 백라이트시스템의 밝기를 증가시키는 것은 전력소비의 증가와 열의 발생 및 비용의 증가를 수반하게 된다.
이에 본 발명의 목적은 백라이트시스템의 구조적인 보완없이 액정디스플리용 스크린의 시야각과 밝기의 광학적 제어가 가능하도록 된 프리즘렌즈시트와, 이프리즘렌즈시트를 이용하는 백라이트시스템 및, 프리즘렌즈시트를 이용하는 액정디스플레이를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명에 따라 프리즘렌즈시트가 구비된 백라이트시스템의 측면도.
도2는 도1에 도시된 백라이트시스템이 구비된 액정디스플레이의 측면도.
도3(A), 3(B), 3(C) 및 4(D)는 도1에 도시된 백라이트시스템의 굴절율(R)이 1.47일 때 시야각의 변화에 따른 측정된 밝기의 변화들을 나타내는 그래프.
도4(A), 4(B), 4(C) 및 4(D)는 도1에 도시된 백라이트시스템의 굴절율(R)이 1.57일 때 시야각의 변화에 따른 측정된 밝기의 변화들을 나타내는 그래프.
도5(A), 5(B), 5(C) 및 5(D)는 도1에 도시된 백라이트시스템의 굴절율(R)이 1.59일 때 시야각의 변화에 따른 측정된 밝기의 변화들을 나타내는 그래프.
도6(A)와 6(B)는 비교예들에서 시야각에 따른 백라이트시스템의 측정된 밝기의 변화들을 나타내는 그래프.
도7은 도3(A)에서 3(D)와 도4(A)에서 도4(D) 및 도5(A)에서 5(D)에 도시된 그래프에 의한 정각에 따른 1/2밝기에서의 시야각의 변화들을 도시한 그래프.
도8은 도3(A)에서 3(D)와 도4(A)에서 4(D) 및 도5(A)에서 5(D)에 도시된 그래프에 의한 정각에 따른 1/2밝기에서의 시야각과 반전각 사이의 차이점들의 변화를 나타내는 그래프.
도9는 도3(A)에서 3(D)와 도4(A)에서 4(D) 및 도5(A)에서 5(D)에 도시된 그래프에 의한 정각에 따른 밝기증가율의 변화들을 나타내는 그래프.
도10은 도1에 도시된 프리즘렌즈시트가 구비된 백라이트시스템의 밝기와 시계평가의 결과들을 나타내는 표다.
＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10：프리즘렌즈시트 11：기판
12：단위렌즈 20：백라이트시스템
21：도광판 22：광원
23：리플렉터 24：반사판
25：확산플레이트 30：액정디스플레이
31：액정 32, 33：전도성필림
34：칼라필터 35, 36：글래스플레이트
37：위상필림 38, 39：편광필림
상기 첫째 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프리즘렌즈시트는 투명한 기판과, 삼각프리즘 형상으로 장출을 따라 배열되며 상기 기판과 일체로 형성되는 다수 개의 평행한 단위렌즈들을 구비하는 렌즈판으로 구성된다.
여기서 상기 각 단위렌즈들은 각각 80°에서 87°범위의 정각을 갖는 이등변삼각형의 단면 형상을 가지고, 1.57에서 1.59 범위의 굴절율을 갖는 물질로 제조된다.
또한, 시야각은 프리즘렌즈의 1/2밝기에서 65° 또는 그 이하이며, 1/2밝기에서의 시야각과 프리즘판의 밝기곡선 반전각 사이의 차는 20° 또는 그 이상이다.
상기 둘째목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투명한 도광판과, 이 도광판의 적어도 한 선단면이 인접하게 배치되는 선형광선의 발생을 위한 광원, 도광판의 후면에 놓여지는 반사판 및, 전술한 프리즘렌즈시트로 백라이트시스템이 구성된다.
상기 세번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투과액정디스플레이장치로 이루어진 액정디스플레이와, 상기 투과액정디스플레이장치의 후면에 구비되는 상기 백라이트시스템으로 액정디스플레이가 구성된다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따라 프리즘렌즈시트가 구비된 백라이트시스템의 측면도로, 투명한 기판(11)과, 삼각프리즘 형상으로 장축으로 배열되며 상기 기판(11)과 일체로 형성되는 다수개의 평행한 단위렌즈(12)들로 프리즘렌즈시트(10)가 구성된다.
여기서 상기 투명한 기판(11)은, 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르의 폴리머나, 폴리에틸 메타클래이트 또는 폴리메틸 아크래이크와 같은 아크릴산 에스테르와 메타크릴산 에스테르의 코폴리머, 폴리에틸렌 테레프탈래이트 또는 폴리뷰틸렌 테레프탈래이트와 같은 폴리머에스테르수지, 폴리카보네이트수지 또는 폴리스트렌수지와 같은 투명수지, 또는 투명유리나 투명세라믹 물질과 같은 투명물질의, 두께가 20내지 1000 마이크로미터 범위의 두께를 갖는 평평한 판 또는 필림이다.
한편, 상기 단위렌즈(12)들은 80° 내지 87°범위의 정각을 갖는 이등변삼각형의 단면형상으로, 피치가 10 내지 500마이크로미터의 범위를 가지며 배열된다.
여기서, 상기 각 단위렌즈(12)들은 자외선셋팅 수지층을 프리즘렌즈시트(10)의 중공을 보충하는 중공을 갖는 몰딩다이의 내부표면에 충액 형성시키고, 투명한 기판(11)을 자외선셋팅 수지층의 위로 위치시키며, 자외선셋팅 수지의 층을 경화시키기 위해 자외선을 이 층에 조사하므로, 투명한 기판(11)에 형성된다.
또한, 상기 단위렌즈(12)들의 엠보싱롤러로 자외선셋팅 열화플라스틱을 엠보싱하며, 이에 따라 양각진 자외선셋팅 열화플라스틱수지에 자외선을 조사하는 공지된 방법(JP-A NO. 61-156273)에 의해서도 제조될 수 있다.
여기서, 자외선셋팅 수지는 1.57에서 1.59의 범위의 굴절율(R)을 갖는 것이 적정하며, 단위렌즈(12)는 자외선셋팅 수지 이외의 전자빔셋팅 수지와 같은 이온화방전셋팅 수지로도 제조될 수 있다.
상기 백라이트시스템(20)은 인접된 끝단에서 최대 두께를 가지며 최외각 끝단에서 최소 두께를 갖도록 테이핑처리된 도광판(21)과, 냉음극형광튜브와 같은 광원(22), 이 광원에서 도광판(21)으로 조사되는 빛을 반사하기 위해 상기 광원을 덮고 있는 리플렉터(23), 도광판의 하부면에 위치되어 이곳에 조사되는 빛을 반사시키는 반사판(24), 도광판(21)의 상부에 위치되어 라이트가이트플레이트(21)로부터 유출되는 빛을 확산시키는 확산플레이트(25) 및, 프리즘렌즈시트(10)로 구성된다.
여기서, 도2는 도1에 도시된 백라이트시스템이 구비된 액정디스플레이의 측면도로, 액정디스플레이(30)는 도1에 도시된 백라이트시스템(20)과, 셀들의 행렬을 갖는 액정(31), 액정(31)의 양면에 유치되는 투명한 전도성필림(32,33), 셀들에 전압을 인가하는 와이어라인들, 빨강과 파랑 초록의 패턴을 갖는 칼라필터(34), 상기 액정(31)의 집합체를 밀봉하는 밀봉유리판(35,36)으로 구성되는 한편, 투명한 전도성필림(32,33)과, 이것들 사이의 칼라필터(34), 글래스플레이트(36)의 외부면에 부착되는 위상필림(37), 액정(31)의 조합체의 빛흡수면과 빛방출면에 위치되는 편광필림(38,39), 투명한 전도성필림(32,33), 칼라필터(34), 글래스플레이트(35,36) 및, 위상필림(37)으로 구성된다.
예1에서 12와 비교예 1과 2들의 조건을 갖춘 본 발명에 따른 실시예들이 조립되었으며, 상기 예들의 특성이 실험을 통해 조사되었다.
여기서, 예1에서 12와 비교예1과 2의 백라이트 시스템은 2.5㎜ 두께의 베이스 끝단과 1.0㎜ 두께의 최외각 끝단을 갖는 11.3인치의 아크릴플레이트가 도광판(21)로 적용되고, 직경이 1.8㎜이고 출력이 7.92Watt인 냉음극형광튜브가 광원으로 이용되며, 오가닉비드(아크릴비드)의 확산층을 갖는 125마이크로미터 두께의 PET필림을 확산플레이트(25) (NO7900SC FROM DAI NIPPON PRINTING CO., LTD. JAPAN)로 이용한다.
또한, 예1에서 12와 비교예1과 2에서의 프리즘렌즈시트(10)은 굴절률(R)이 각각 1.49, 1.57, 1.59를 갖는 자외선셋팅 수지를, 정각이 80°, 83°, 85°, 90°을 가지며 렌즈를 형성하는 이등변삼각형의 단면형상을 갖는 단위렌즈를 구비한 프리즘렌즈시트(10)를 보충하는 형상의 중공을 갖는, 몰딩다이에 주입시키며, 상기 렌즈판들과 투명한 기판을 각각 결합시키고, 중합을 위해 자외선 광원에서 방출된 자외선이 상기 기판을 통해 렌즈판에 조사되며, 프리즘렌즈시트를 몰딩다이에서 제거시키므로 형성된다.
여기서, 상기 각 프리즘렌즈시트는 확산플레이트(25)와 결합되어 광원(20)이 구비된 도광판(21)의 상부에 놓여져 백라이트시스템을 형성하고, 각 프리즘렌즈시트들의 밝기는 프리즘렌즈시트의 전면으로부터 500㎜의 거리에 위치된 측정기(BM-7, PUPIL ANGLE;0.2°, TOPCON CORPORATION, JAPAN)에 의해 측정된다.
도3(A)에서 3(D), 4(A)에서 4(D), 5(A)에서 5(D)에 도시된 측정결과들은 시야각과 밝기와의 관계를 보여준다.
도6(A)는 프리즘판이 제거되었을 때 비교예에서의 백라이트시스템의 측정된 밝기를 나타내는 그래프로, 도6(B)는 굴절율(R)이 1.57인 자외선셋팅 수지제로 정각( )이 90°인 이등변삼각형 형상의 단위렌즈들로 이루어진 프리즘렌즈시트가 구비된 비교예2에서의 백라이트시스템의 측정된 밝기를 나타내는 그래프이다.
본 발명에 따른 액정디스플레이는 10인치 크기의 스크린이 구비된 랩답 개인용컴퓨터의 용도로 고안된 것으로, 작업자가 스크린 표면 중앙으로부터 400㎜의 거리에서 스크린을 관찰하는 동안은 작업자의 관찰위치로부터 측면으로 250㎜ 떨어진 위치인 측면위치에서의 스크린의 관찰은 일반적으로 어렵게 된다.
이와 같은 사실에서 작업자의 측면에 위치된 사람의 측면시야각이 32° 이상 일때는 스크린의 관찰이 어렵다고 말할 수 있다.
도7에서 도9는 정각에 따른 1/2밝기에서의 시야각의 변화들과, 정각에서의 반전각과 1/2밝기에서의 시야각 사이의 차이의 변화들, 도3(A)에서 3(D), 4(A)에서 4(D) 그리고 5(A)에서 5(D)에 도시된 그래프를 기초로 결정된 정각에서의 밝기증가율을 나타낸다.
여기서, 1/2밝기에서의 시야각은 시야각이 0°에서 최대밝기의 반인 밝기에서 프리즘렌즈시트의 표면과 관계인 것으로, 이 각은 "1/2밝기 시양각"으로 이하 언급될 것이다.
상기 스크린은 1/2밝기 시야각보다 작은 각의 방향에서 바라볼 때 만족스럽게 주시되고, 1/2밝기 시야각을 초과한 시야각의 방향에서 바라볼 때 불만족스럽게 관측될 것이며, 65°이하일 때 적정한 1/2밝기 시야각이 주어진 정각(∝)과 굴절율(R)의 조합들인 도7에서 이해될 것이다.
여기서, 65°의 1/2밝기 시야각의 의미는 측면시각이 대략적으로 32°란 것이다.
한편, 도3(A)에서 5(D)에 도시된 바와 같이, 반전각은 시야각의 증가에 따라 감소에서 증가로 변환되는 밝기분표곡선에서의 각이며, 예를 들어 도4(A)의 그래프에서 반전각은 대략 40°가 된다.
여기서, 상기 반전각을 초과하는 시야각의 방향에서 스크린이 주시되면, 스크린이 어두워보이며 스크린상의 그림들을 볼 수 없게 된다.
따라서, 1/2밝기 시야각과 반전각 사이의 차이가 커질수록, 스크린을 볼 수 없는 방향의 범위는 넓어질 것이다.
이에, 기밀성의 보장을 위해 1/2밝기 시야각과 반전각의 적정한 차이가 요구된다.
한편, 밝기증가율은 프리즘렌즈시트이 백라이트시스템 또는 액정디스플레이에 구비되는 전/후의 백라이트시스템의 전방에서의 밝기에 있어서의 증가율로, 프리즘렌즈시트(10)가 구비된 백라이트시스템(20) 또는 액정디스플레이(30)의 전방밝기와 프리즘렌즈시트(10)가 제거된 백라이트시스템(20)의 전방밝기의 차이의 율이며, 만족스러운 콘트레스트(CONTRAST)나 선명도(VISIBILITY)라는 측면에서 보다 큰 밝기의 증가율이 요구되어 진다.
따라서, 도9에서 보듯이 정각(∝)을 90°로 증가시킴에 따라 밝기는 증가되고, 증가된 굴절율(R)은 증가된 밝기의 증가율을 제공한다.
도10은 예1에서 12와 비교예1과 2에서 시계의 시계평가와 백라이트시스템의 밝기의 결과들을 보여주는 표로, 1.49의 굴절율(R)을 갖는(α) 물질의 프리즘렌즈시트(10)가 제공된 백라이트시스템이 보다 어두워지므로, 정각 90°를 갖는 단위렌즈들을 갖는 프리즘렌즈시트가 제공된 백라이트시스템이 구비되는 액정디스플레이의 스크린들 상에 뜨는 그림들이 경사진 방향에서의 주시가 보다 쉽게 되며, 정각이 80° 또는 그 이하일 때 1.57 내지 1.59의 굴절율(R)을 갖는 물질로 제조된 프리즘렌즈시트(10)가 제공되더라도 밝기의 증가율은 매우 작다.
작업자 이외의 사람들의 관찰위치의 고려에 있어서, 1/2밝기 시야각과, 1/2 밝기 시야각과 반전각 사이의 차이 및, 적정한 정각(∝)은 80°에서 87°의 범위 이하이며, 적정한 굴절율(R)은 1.57에서 1.59의 범위내여야 된다.
이상에서 언급된 본 발명은 청구범위 내에서 청구되는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 동상의 지식을 가진자라면 누구나 변경 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 개방된 공간에서 정보의 보호를 위해 시야각이 상대적으로 작은 액정디스플레이가 구비된 개인용컴퓨터를 수시로 이용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 투명한 기판(11)과, 80°에서 87° 범위의 정각을 갖는 이등변삼각형의 단면형상을 갖는 다수개의 평행한 단위렌즈들이 상기 기판의 표면에 집합적으로 구비되는 렌즈판(10)으로 이루어진 프리즘렌즈시트가 구비된 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단위렌즈(12)들은 1.57에서 1.59 범위의 굴절률(R)을 갖는 물질로 제조된 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단위렌즈(12)들은 전이방사성경화수지로 제조된 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치.
  4. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 단위렌즈(12)들은 65°의 1/2밝기의 시야각을 갖도록 된 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치.
  5. 상기 제1항 내지 3항에 있어서, 1/2밝기에서의 시야각과 단위렌즈(12)들의 밝기곡선반전각은 20° 또는 그 이상을 갖도록 된 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치.
  6. 평탄한 투명판인 도광판(21)와, 상기 도광판(21)의 적어도 한 선단에 인접되어 위치되는 선형 광원(22), 상기 도광판(21)의 후면에 위치되는 반사판(24) 및, 이 반사판(24)으로부터 이격된 면위의 도광판을 따라 구비되는 프리즘렌즈시트가 구성된 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치.
  7. 투명한 액정디스플레이장치(30)와 액정디스플레이의 후면에 위치되는 백라이트시스템으로 구성된 액정디스플레이가 구비되는 백라이트시스템과 프리즘렌즈시트 및 액정디스플레이장치.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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