DO YOUNG-SOO (KR)
KIM DO-YUN (KR)
AN JUNG-AE (KR)
PARK JEONG-HO (KR)
DO YOUNG-SOO (KR)
KIM DO-YUN (KR)
AN JUNG-AE (KR)
| KR20000057807A | 2000-09-25 | |||
| KR20080046312A | 2008-05-27 | |||
| KR20060104254A | 2006-10-09 |
| 광 투과성을 갖는 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 적어도 일면에 형성되어 입사광을 확산시키는 다수의 철부; 및 상기 각각의 철부 상에 형성되어 입사광을 집광하여 출사시키는 제1 미세광학패턴; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항에 있어서, 상기 제1 미세광학패턴은 철부 상의 적어도 일부에 산과 골이 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항에 있어서, 상기 베이스 필름의 다른 일면에 형성되어 입사광을 집광 또는/및 확산시키는 제2 미세광학패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제3항에 있어서, 상기 제2 미세광학패턴은 산과 골이 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제4항에 있어서, 상기 제1 미세광학패턴 및 제2 미세광학패턴은 각각의 산과 골이 서로 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제4항에 있어서, 상기 제1 미세광학패턴 및 제2 미세광학패턴은 각각의 산과 골이 소정의 경사각을 이루면서 배열된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 철부의 지름은 50~100㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 철부는 장축과 단축을 갖는 도형으로 형성되며, 장축의 길이는 50~100㎛로 이루어지고 단축의 길이는 1~100㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 철부의 높이는 10~40㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 철부 간의 거리는 50~150㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 다수의 철부 중 적어도 일부는 그 높이가 상이한 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 미세광학패턴의 산의 높이는 5~30㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 미세광학패턴의 산의 폭은 10~30㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 미세광학패턴은 산의 높이가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 미세광학패턴은 상기 각 철부의 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 철부 중 상기 제1 미세광학패턴이 형성되지 않은 나머지 부분은, 일정한 곡률로 만곡된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 광학소자를 포함하는 백라이트 유닛. |
| 제17항에 기재된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치. |
| 광 투과성을 갖는 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름의 적어도 일면에 형성되어 입사광을 집광 및 확산시키는 다수의 제3 미세광학패턴; 을 포함하되, 상기 각 제3 미세광학패턴은 상기 베이스 필름의 표면과 접하는 부분이 장축과 단축을 갖는 도형으로 형성되고, 상기 제3 미세광학패턴에 구비된 산의 높이는 상기 도형의 장축 방향을 따라 그 중심부에서 양단부로 갈수록 낮아지는 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항에 있어서, 상기 베이스 필름의 일면에는 다수의 제3 미세광학패턴이 형성되고, 상기 베이스 필름의 다른 일면에는 입사광을 집광 또는/및 확산시키도록 제4 미세광학패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제20항에 있어서, 상기 제4 미세광학패턴은 산과 골이 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제21항에 있어서, 상기 제3 미세광학패턴 및 제4 미세광학패턴은 각각의 산이 소정의 경사각을 이루면서 배열된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제3 미세광학패턴의 산은 상기 타원형상의 장축을 따라 일정한 곡률반경으로 만곡되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제3 미세광학패턴의 산의 중심부 높이는 0.2~200㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항 또는 제20항에 있어서. 상기 제3 미세광학패턴을 형성하는 도형의 장축 및 단축의 길이는 각각 1~5000㎛ 및 1~100㎛으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제3 미세광학패턴 사이의 거리는 1~5000㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제3 미세광학패턴은 매트릭스 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제3 미세광학패턴은 서로 교차로 배열된 것을 특징으로 하는 광학소자. |
| 제19항 내지 제28항 중 어느 한 항의 광학소자를 포함하는 백라이트 유닛. |
| 제29항에 기재된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치. |
본 발명은 액정표시장치(LCD)에 사용되는 광학소자에 관한 것으로서, 특히 액정표시장치에서 고휘도 특성을 최대한 유지하면서 집광 효과를 높이고 넓은 시야각을 갖도록 하는 광학소자와, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)에서 널리 사용되는 광학소자로는 도광판, 확산판, 프리즘시트, 액정패널 등이 있다. 이러한 광학소자들은 액정표시장치의 광확산, 집광, 휘도개선 등을 위하여 통상적으로 사용되고 있다. 예를 들어, 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛에서는 광원으로부터 입사된 광선이 도광판을 통해 면광원으로 전환된 후 확산판에 의해 확산되어 프리즘시트의 하방에 입사된다. 이때 프리즘시트는 입사된 광을 광출사면에서 집광함으로써 액정표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(10)는 크게 백라이트 유닛(A)과 패널 유닛(B)으로 구성된다. 백라이트 유닛(A)은 광원(10)으로부터 입사된 광선을 확산 출사시키는 도광판(12)과 확산판(13), 확산판(13)으로부터 입사되는 광을 집광시켜 출사시키는 하나 이상의 프리즘시트(14), 프리즘시트(14)로부터 입사되는 광을 선택 반사시키는 반사편광막(15) 및 반사편광막(15)을 투과한 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연층(16)을 포함하여 구성된다. 패널 유닛(B)은 백라이트 유닛(A)으로부터 출사되는 광 중에서 선편광은 투과시키며 원편광은 50%를 투과시키고 나머지는 흡수하는 흡수형 편광막(17) 및 시각적으로 화면을 표시하는 액정패널(18)을 포함하여 구성된다. 미설명된 도면부호 11은 반사판이다.
이러한 액정표시장치에 사용되는 각종 광학소자의 경우 고휘도를 위한 집광기능의 향상에 대한 기술개발이 중점적으로 이루어졌다. 이는 LCD 장치가 모바일, 노트북 컴퓨터 등 개인용 전자기기에 주로 사용되기 때문이다. 따라서 이러한 개인용 전자기기의 경우 시야각은 큰 문제로 대두되지 않았다. 그런데, 최근 들어 LCD TV가 대형화되고 가격 인하로 대중화되면서 여러 시청자가 동시에 시청할 수 있고, 특히 차량의 네비게이션 장치는 운전석과 보조석에서 동시에 확인할 수 있도록 넓은 시야각이 요구되고 있다.
이에 따라, 종래에는 광시야각을 갖는 광학소자로서 확산시트를 여러 장 적층하여 사용하는 방법과 반사 편광 필름을 사용하는 방법이 있다. 전자의 확산시트를 여러 장 사용하는 방법은 휘도 상승에 한계가 있으며 여러 장 적층함으로써 제품두께가 두꺼워지는 단점이 있으며, 후자의 반사 편광 필름을 사용하는 방법은 반사 편광 필름이 아직까지 시장 독점적 상품이라 그 가격이 비싸 제품의 경쟁력을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
따라서, 해당 기술분야에서는 액정표시장치에서 넓은 시야각을 갖도록 하는 광학소자에 대한 기술개발이 계속 요구되어 오고 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 액정표시장치에서 고휘도 특성을 최대한 유지하면서 슬림하면서도 저렴한 비용으로 집광 효과를 높이고 넓은 시야각을 갖도록 하는 광학소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이러한 광학소자를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소자는,
광 투과성을 갖는 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 적어도 일면에 형성되어 입사광을 확산시키는 다수의 철부; 및 상기 철부 상에 형성되어 입사광을 집광하여 출사시키는 제1 미세광학패턴;을 포함하는 것이다.
여기서, 상기 제1 미세광학패턴은 철부 상의 일부에 산과 골이 연속적으로 형성된다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 베이스 필름의 다른 일면에 형성되어 입사광을 집광 또는/및 확산시키는 제2 미세광학패턴을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 미세광학패턴은 산과 골이 연속적으로 형성된다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 미세광학패턴 및 제2 미세광학패턴은 각각의 산과 골이 서로 평행하게 배열될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 미세광학패턴 및 제2 미세광학패턴은 각각의 산과 골이 소정의 경사각을 이루면서 배열될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 철부의 지름은 50~100㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 철부는 장축과 단축을 갖는 도형으로 형성되며, 장축의 길이는 50~100㎛로 이루어지고 단축의 길이는 1~100㎛로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 철부의 높이는 10~40㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 철부 간의 거리는 50~150㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 다수의 철부 중 적어도 일부는 그 높이가 상이할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 미세광학패턴의 산의 높이는 5~30㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 미세광학패턴의 산의 폭은 10~30㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 미세광학패턴은 산의 높이가 서로 다르게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 미세광학패턴은 상기 각 철부의 중앙부에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 철부 중 상기 제1 미세광학패턴이 형성되지 않은 나머지 부분은, 일정한 곡률로 만곡된 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학소자는,
광 투과성을 갖는 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름의 적어도 일면에 형성되어 입사광을 집광 및 확산시키는 다수의 제3 미세광학패턴; 을 포함하되, 상기 각 제3 미세광학패턴은 상기 베이스 필름의 표면과 접하는 부분이 장축과 단축을 갖는 도형으로 형성되고, 상기 제3 미세광학패턴에 구비된 산의 높이는 상기 도형의 장축 방향을 따라 그 중심부에서 양단부로 갈수록 낮아지게 형성하는 것이다.
여기서, 상기 베이스 필름의 일면에는 다수의 제3 미세광학패턴이 형성되고, 상기 베이스 필름의 다른 일면에는 입사광을 집광 또는/및 확산시키도록 제4 미세광학패턴이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제4 미세광학패턴은 산과 골이 연속적으로 형성된다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 미세광학패턴 및 제4 미세광학패턴은 각각의 산이 소정의 경사각을 이루면서 배열될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 미세광학패턴의 산은 상기 타원형상의 장축을 따라 일정한 곡률반경으로 만곡되어 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 미세광학패턴의 산의 중심부 높이는 0.2~200㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 미세광학패턴을 형성하는 도형의 장축 및 단축의 길이는 각각 1~5000㎛ 및 1~100㎛으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 미세광학패턴 사이의 거리는 1~5000㎛로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 미세광학패턴은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제3 미세광학패턴은 서로 교차로 배열될 수 있다.
다른 한편, 본 발명은 상기한 실시 예들에 기재된 광학소자를 포함하여 구성된 백라이트 유닛 및 이러한 백라이트 유닛을 포함하여 구성된 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 액정표시장치에서 저렴한 비용으로 집광 효과를 높이고 넓은 시야각을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 정면에서의 휘도뿐만 아니라 측면에서의 휘도를 향상시켜 액정표시장치의 화면 전체에 걸쳐 고른 휘도를 유지할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 도 3의 요부를 확대 도시한 확대도.
도 5는 도 2의 B-B선 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 제1 미세광학패턴의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자의 변형 예를 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자의 사시도.
도 9는 도 8의 C-C를 나타낸 사시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소자를 포함한 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자의 개략적인 사시도이다.
도 15은 도 2의 A-A를 나타낸 단면도 및 사시도이다.
도 16는 도 2의 B-B를 나타낸 단면도이다.
도 17는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자의 개략적인 사시도이다.
도 18은 도 17의 C-C를 나타낸 사시도이다.
도 19 및 도 20은 종래의 광학소자와 본 발명의 광학소자에서의 광의 경로를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.
도 21는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소자를 포함한 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 본 발명에 따른 광학소자는 액정표시장치에 통상적으로 사용되는 어떠한 구조에도 본 발명의 기술적 사상이 광범위하게 적용될 수 있다. 따라서 이하에서 기술되는 광학소자는 액정표시장치에 사용되는 소자의 기본적인 구조로서 본 발명을 설명하기 위한 예시로서 제공된다.
나아가, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자를 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 광 투과성을 갖는 베이스 필름(110), 그 베이스 필름(110)의 적어도 일면에 형성된 다수의 철부(120) 및 그 철부(120) 상의 일부에 복수의 산(131)과 골(132)이 연속적으로 형성된 제1 미세광학패턴(130)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 베이스 필름(110)은 입사되는 광을 투과시키는 재료로서, 예컨대, PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중에서 선택된 하나를 포함한다.
이러한 베이스 필름(110)의 적어도 일면에는 다수의 철부(120)가 형성되어 있다. 철부(120)는 베이스 필름(110)의 일면 전체에 걸쳐서 또는 일부 구간에 규칙적으로 형성되거나, 전체에 걸쳐서 또는 일부 구간에 불규칙적으로 형성되어 뉴톤링(newton rings) 및 웨트아웃(wet-out)의 발생을 방지하게 된다. 그리고 철부는 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 필름(110)의 평면에서 투영 시, 원형, 타원형, 사각형, 삼각형, 마름모 등 다양한 형상의 단면을 가질 수도 있다. 이러한 각각의 철부(120)는 베이스 필름(110)으로 입사된 광을 확산시켜서 광시야각을 유도하게 된다.
각각의 철부(120) 상의 일부에는 복수의 산(131)과 골(132)이 연속으로 이루어진 제1 미세광학패턴(130)이 형성되어 있다. 특히, 제1 미세광학패턴(130)은 철부(120) 상에서 중앙부에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 각각의 제1 미세광학패턴(130)은 베이스 필름(110)으로 입사된 광이 상부의 액정패널(미도시)에 실질적으로 수직이 되도록 집광하여 출사시키는 기능을 한다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도, 도 4는 도 3의 요부를 확대 도시한 확대도, 도 5는 도 2의 B-B선 단면도, 도 6은 본 발명에 의한 제1 미세광학패턴의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)의 철부(120)는 소정의 곡률을 갖는 돌출된 형상으로서, 예컨대 반구형으로 형성되어 베이스 필름(110) 상에 돌출되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 철부(120)는 베이스 필름(110)의 측면에서 투영 시(도 3 참조) 반원 또는 반타원 형상을 갖는 것이 바람직하다. 제1 미세광학패턴(130)은 복수의 산(131)과 골(132)이 연속으로 이루어져 철부(120) 상의 일부에 형성되며, 바람직하게는 철부(120)의 중앙부에 형성된다. 따라서, 제1 미세광학패턴(130)이 형성되지 않은 철부(120)의 나머지 부분, 즉 도 3a에 도시된 측면부(121)는 일정한 곡률로 만곡된 형상을 그대로 유지하게 된다. 이로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부로부터 입사된 입사광은 제1 미세광학패턴(120)에 의해 집광되어 상부로 수직으로 출사되며(N방향), 철부(120)의 측면부(121)에 의해 확산되어 출사됨으로써(R방향), 액정표시장치의 측면 휘도를 향상시키게 된다. 이에 따라 시야각을 충분히 확보할 뿐만 아니라, 더 나아가서는 백라이트 유닛에서 확산필름의 기능을 병행하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 철부(120) 사이의 거리(A)는 50~150㎛로 형성된 것이 바람직하고, 철부(120)의 지름(B)은 50~100㎛로 형성된 것이 바람직하다. 여기서, 철부(120)는 베이스 필름(110)의 평면 투영 시, 장축과 단축을 갖는 도형으로 형성될 수 있으며, 이때 장축의 길이는 50~100㎛로 이루어지고 단축의 길이는 1~100㎛로 이루어지는 것이 바람직하다. 아울러, 각각의 철부(120)가 타원형상, 사각형상, 마름모형상인 경우에도 장축과 단축 또는 각 대각선의 길이가 50~100㎛로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 각 철부(120)의 높이(C)는 10~40㎛인 것이 바람직하다. 이러한 다수의 철부(120) 중 적어도 일부는 그 크기가 다를 수도 있다. 여기서, 상기 철부(120)의 크기, 높이, 간격 등의 형태는 전체적인 밀도, 휘도, 제작의 용이성 등을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 예컨대, 철부(120)의 지름 및 높이의 경우 50㎛ 미만이면 그 상부에 제1 미세광학패턴(130)을 형성하기가 어렵고, 100㎛ 초과하면 오히려 전체적인 휘도가 저하된다. 또한 철부(120) 간의 간격은 50㎛ 미만이면 측면 휘도의 특성이 향상되지 않고 150㎛ 초과하면 밀도가 낮아져 휘도 특성이 나쁘게 된다. 그러나 이와 같이 철부(120) 및 제1 미세광학패턴(130)은 바람직한 실시 예이며, 구현되는 제품의 휘도 및 제작특성에 따라 그 수치를 다르게 변경하여 설계할 수 있음은 물론이다.
나아가, 제1 미세광학패턴(130)의 산(131)의 폭(D)은 10~30㎛인 것이 바람직하고, 그 산(131)의 높이(E)는 5~30㎛인 것이 바람직하다. 여기서, 제1 미세광학패턴(130)의 산(131)의 높이는 철부(120)의 높이보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 각 제1 미세광학패턴(130)은 서로 다른 개수의 산과 골을 포함할 수도 있다.
아울러, 각각의 산에는 또 다른 미세광학패턴(도시생략)이 형성될 수 있다. 즉, 앞서 언급한 제1 미세광학패턴(130)처럼 산과 골이 연속적 반복되게 형성되어 베이스필름(110)으로 입사되는 입사광에 대한 집광효율을 극대화시키는 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자는, 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 각 철부(120) 상의 일부에 형성된 제1 미세광학패턴(130)의 산(131)은 원호를 형성하도록 일정한 곡률로 만곡될 수 있다. 즉, 제1 미세광학패턴(130)의 산(131)은 그 중심부에서 양단부로 갈수록 높이가 낮아지도록 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 구조에 한정되지 않으며, 다른 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이,제1 미세광학패턴(130)의 산(131)은 동일한 높이를 유지할 수도 있다. 다시 말하면, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실질적으로 삼각형이 어느 일 방향으로 연속적으로 배열된 형상으로 형성될 수 있으며, 이때 제1 미세광학패턴(130)의 산(131)은 도 5에서와 같이 원호의 테두리를 벗어나지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 사용될 수 있다. 이 경우 다수의 철부(120)는 베이스 필름(110)의 상면에 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 하부의 광원(미도시)에서 발생된 광이 베이스 필름(110)을 투과하여 다수의 철부(120) 및 제1 미세광학패턴(130)으로 입사되면, 철부(120)는 그 입사광을 확산시켜 액정표시장치의 전 화면에 걸쳐 휘도를 고르게 하고, 제1 미세광학패턴(130)은 그 입사광을 집광하여 거의 수직으로 출사시켜서 화면의 휘도 및 시야각을 증가시키도록 한다. 이로써 본 발명의 경우 액정표시장치에서 휘도를 최대한 유지하면서 화면에서의 넓은 시야각을 구현할 수 있다. 이때, 액정표시장치에서 정면 및 측면에서의 휘도 특성을 고려하여 제1 미세광학패턴(120)의 크기, 밀도, 산의 곡률반경 등을 적절하게 조정할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예는 상기 구조에 한정되지 않고 베이스 필름(110)의 상면 및 하면에 동시에 다수의 철부(120) 및 제1 미세광학패턴(130)이 형성될 수도 있다. 이 경우에, 하면의 제1 미세광학패턴(130)에 의해 집광 및 확산된 광이 베이스 필름(110)을 투과한 후 상면의 철부(120) 및 제1 미세광학패턴(130)에 의해 다시 집광 및 확산된다. 이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 적용되는 경우, 도면에 도시된 구조뿐만 아니라 상하 대칭구조로도 적용될 수 있다.
이러한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자(100)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에서 확산판으로 이용될 수 있다. 예컨대, 이러한 광학소자(100)가 확산판으로 이용되는 경우 베이스 필름(110)은 PET 필름을 이용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자의 변형 예이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학소자에서 철부(120) 상의 일부 또는 전부에 형성된 제1 미세광학패턴(130)의 산(131)은 서로 다른 높이를 갖는 제1 산(131a) 및 제2 산(131b)으로 구성될 수 있다. 이와 같이, 제1 산(131a) 및 제2 산(131b)의 높이를 서로 다르게 형성함으로써 서로 동일한 높이의 산(131)을 갖는제1 미세광학패턴(130)의 경우보다 집광 효율을 높일 수 있고, 이에 따라 액정표시장치에 광을 효율적으로 공급할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자의 개략적인 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)는 광 투과성을 갖는 베이스 필름(210), 그 베이스 필름(210)의 일면에 형성된 다수의 철부(220), 철부(220) 상의 일부에 복수의 산(231)과 골(232)이 연속으로 형성된 제1 미세광학패턴(230) 및 그 베이스 필름(210)의 다른 일면에 복수의 산(241)과 골(242)이 연속으로 형성된 제2 미세광학패턴(240)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 베이스 필름(210)은 입사되는 광을 투과시키는 재료로서, 예컨대, PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중에서 선택된 하나를 포함한다.
이러한 베이스 필름(210)의 일면에 다수의 철부(220)가 형성된다. 상부에서 단면투영시 철부(220)는 타원형상, 원형상, 사각형상, 삼각형상, 마름모형상 등 다양한 형상의 단면을 가질 수도 있다. 각각의 철부(220) 상의 일부에는 제1 미세광학패턴(230)이 형성되어 있으며, 그 제1 미세광학패턴(230)은 복수의 산(231)과 골(232)이 연속으로 이루어진다. 이때, 제1 미세광학패턴(230)은 철부(220) 상에서 중앙부에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 철부(220)는 베이스 필름(210)으로 입사된 광이 상부의 액정패널(미도시)로 확산되어 출사되도록 하고, 제1 미세광학패턴(230)은 베이스 필름(210)으로 입사된 광이 상부의 액정패널에 실질적으로 수직이 되도록 집광하여 출사되도록 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 베이스 필름(210), 철부(220) 및 제1 미세광학패턴(230)은 도 2 내지 도 4에서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 베이스 필름(110), 철부(120) 및제1 미세광학패턴(130)과 구성 및 작용이 동일하므로 그에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 제2 미세광학패턴(240)은 베이스 필름(210)에서 철부(220)가 형성된 다른 일면에 형성된다. 본 발명의 일례로서 제2 미세광학패턴(240)은 복수의 산(241)과 골(242)이 연속으로 형성된 프리즘 패턴인 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어 제2 미세광학패턴(240)은 베이스 필름(210)의 길이방향을 따라서 실질적으로 삼각형상이 연속적으로 배열되어 복수의 산(241)과 골(242)이 서로 이웃하도록 연속 배열된 프리즘 패턴으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 이러한 제2 미세광학패턴(240)은 하부에서 입사된 광을 집광 또는/및 확산시켜서 상부로 출사하는 기능을 수행한다. 이로써 상부에 있는 액정패널(미도시)의 가시면 전체에 걸쳐 휘도를 향상시키는 기능을 한다. 이러한 제2 미세광학패턴(240)을 이루는 개개의 프리즘은 그 단면투영시 삼각형상, 원호형상, 다각형상 중 어느 하나의 단면을 갖는다.
도 9는 도 8의 C-C선 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제1 미세광학패턴(230) 및 제2 미세광학패턴(240)은 그 단면투영시 바람직하게는 삼각형상의 단면을 갖는다. 그러나, 본 발명의 다른 일례에서는 원호형상, 사다리꼴 형상의 단면을 가질 수도 있다. 제1 미세광학패턴(230)이 철부(220) 상의 일부에 형성되므로, 제1 미세광학패턴(230)이 형성되지 않은 철부(220)의 나머지 부분(221)은 바람직하게는 일정한 곡률로 만곡되게 형성-원호를 그리도록-되며, 이 부분(221)에 의해 입사된 광이 주변으로 확산된다.
도면에서는 예시적으로 제1 미세광학패턴(230) 및 제2 미세광학패턴(240)의 각 산(231,241)이 서로 평행하게 형성된 것으로 도시되어 있으나, 다른 예로서 이러한 각 산(231,241)은 소정의 경사각을 이루면서 서로 교차되게 배열되어 무아레방지를 기대할 수 있다. 여기서 소정의 경사각은 각각의 산(231,241)이 직교되게 배열되는 개념을 포함하며, 소정의 경사각은 45°~90°로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 액정표시장치에서 측면부(좌우)에서의 휘도를 높여 넓은 시야각을 확보하기 위해서는 제1 미세광학패턴(220)의 산(231)이 액정표시장치에서 상하로 배열되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 적용될 수 있다. 이 경우, 철부(220) 및 제1 미세광학패턴(230)은 베이스 필름(210)의 하면에, 제2 미세광학패턴(240)은 상면에 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 하부의 광원(미도시)에서 발생되어 입사된 입사광이 하면의 철부(220) 및 제1 미세광학패턴(230)으로 입사되면 그 입사광을 집광 및 확산시켜 베이스 필름(210)으로 출사하고, 이후 베이스 필름(210)을 투과하여 제2 미세광학패턴(240)으로 입사되면 그 입사광을 집광하여 상부로 출사시킨다. 이로써 휘도 특성을 유지하면서 넓은 시야각을 구현할 수 있다. 액정표시장치에서 정면 및 측면의 휘도 특성을 고려하여 제1 미세광학패턴(220)의 크기, 밀도, 산의 곡률반경 등을 적절하게 조정할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예는 상기 구조에 한정되지 않고 베이스 필름(210)을 기준으로 상면에는 다수의 철부(220) 및 제1 미세광학패턴(230)이 형성되고 하면에는 제2 미세광학패턴(240)이 형성될 수도 있다. 이 경우, 하부로부터 입사되는 입사광은 제2 미세광학패턴(240)에 의해 집광되어 베이스 필름(210)으로 출사되고, 베이스 필름(210)을 통과하여 출사된 광은 다시 철부(220) 및 제1 미세광학패턴(230)에 의해 확산 및 집광되어 출사된다. 이러한 광의 확산을 통하여 측면에서의 넓은 시야각을 확보할 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학소자(200)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에서 통상의 프리즘시트(prism sheet)로 이용될 수 있다. 이 경우에 베이스 필름(210)은 PET 필름을 이용할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소자를 포함한 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(800)는 백라이트 유닛(A)과 패널 유닛(B)으로 구성된다. 이러한 액정표시장치(800)에서는 광원(810)에서 입사된 광과 반사판(811)에서 반사된 광을 확산 및 출사시키는 도광판(820)과 확산판(830), 확산판(830)으로부터 입사되는 입사광을 집광시키는 하나 이상의 프리즘시트(840), 프리즘시트(840)로부터 입사된 광을 선택반사시키는 반사편광막(850), 반사편광막(850)을 투과한 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연층(860), 위상지연층(860)을 통과한 광 중 선편광은 투과시키며, 원편광은 50%를 투과시키고 나머지는 흡수하는 흡수형 편광막(870) 및 화면을 표시하는 액정패널(880)을 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명의 실시 예들에 따른 광학소자를 이용하여 확산판(830) 또는 프리즘시트(840)를 구현하는 경우, 확산판(830) 및 프리즘시트(840) 중 적어도 하나의 일면(예:하부면)에 각각 미세광학패턴이 형성된 다수의 철부(831,843a,843b)가 형성됨으로써 광을 집광 및 확산시키도록 한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서 프리즘시트(840)의 경우 하부 프리즘시트(841) 상부에 상부 프리즘시트(842)가 적층된 구조를 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 광학소자가 백라이트 유닛에서 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 특히 미세광학패턴에서 입사광을 집광 및 확산시킴으로써 휘도 특성을 최대한 유지하면서 측면에서의 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
도 11 및 도 12에는 본 발명의 실시 예에 따른 광학소자(830,840)가 액정표시장치에 적용된 다른 일례가 도시되어 있다.
도 11에서, 본 발명의 광학소자(830)는 광투과성 베이스 필름(831)의 상면에 미세광학패턴이 형성된 다수의 철부(832)가 형성되어, 예컨대 확산판으로 사용될 수 있다. 또한, 도 11에서, 본 발명의 광학소자(830)는 광투과성 베이스 필름(831)의 양면, 즉 상면 및 하면에는 미세광학패턴이 형성된 다수의 철부(832)가 형성되어 확산판으로 사용될 수 있다. 이때 베이스필름(831)의 상하면에 형성된 철부는 소정의 경사각을 이루면서 배열될 수도 있다. 도 12에서 다른 광학소자(840)는 베이스 필름(841)의 상면에는 제1 미세광학패턴이 형성된 다수의 철부(842)가 형성됨과 동시에, 하면에는 산과 골이 연속으로 이루어진 제2 미세광학패턴(843)이 형성되어 프리즘 시트로 사용될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 광학소자가 백라이트 유닛에서 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자의 사시도이다.
도 13 및 14를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자(300)는 광 투과성을 갖는 베이스 필름(310) 및 그 베이스 필름(310)의 적어도 일면에 형성된 다수의 제3 미세광학패턴(320)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 베이스 필름(310)은 입사되는 광을 투과시키는 재료로서, 예컨대, PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중에서 선택된 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 다수의 제3 미세광학패턴(320)은 소정 높이의 산(321)을 갖도록 베이스 필름(310)의 적어도 일면에 형성되고 그 베이스 필름(310)으로 입사된 광을 집광 및 확산시킨다. 이러한 제3 미세광학패턴(320)은 베이스 필름(310)의 적어도 일면에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 다수의 제3 미세광학패턴(320)은 상부에서의 평면 투영시, 장축과 단축을 갖는 도형, 즉 타원형상(322) 또는 나뭇잎형상으로 형성된다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 각 제3 미세광학패턴(320)은 베이스 필름(310)의 적어도 일면과 접하는 부분이 타원형상(322)이다. 이때 바람직하게는 제3 미세광학패턴(320)의 산(321)은 이러한 타원형상(322)의 장축을 따라서 그 중심부에서 양단부로 갈수록 높이가 낮아진다. 보다 바람직하게는 제3 미세광학패턴의 산(321)은 타원형상(322)의 장축을 따라 일정한 곡률반경으로 만곡되어 이루어진다.
본 발명의 실시 예에서, 이러한 타원형상에서 장축(21)의 길이는 1~5000㎛인 것이 바람직하고, 단축(22)의 길이는 1~100㎛인 것이 바람직하다. 이때, 이러한 타원형상의 단축과 장축의 길이 비율은 1:1을 초과하고 1:50000 이하인 것이 바람직하다. 보다 더 바람직하게는 1:1000 이하인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 제3 미세광학패턴 간의 거리는 1~5000㎛인 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서, 이러한 장축 대 단축의 길이 비, 제3 미세광학패턴 간의 거리, 각 산의 높이, 패턴의 반복 및 분포 등은 입사광의 집광 및 확산 효율에 따라 결정될 수 있으며, 나아가 액정표시장치의 측면부에서의 휘도에 의해 결정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 다수의 제3 미세광학패턴은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있다. 본 발명의 일례로서, 도 13와 같이 다수의 제3 미세광학패턴은 종횡으로 나열된 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 다른 예로서, 도 14와 같이 다수의 제3 미세광학패턴은 서로 교차하도록 배열될 수도 있다.
도 15은 도 2의 F-F를 나타낸 단면도 및 사시도이고, 도 16는 도 13의 G-G를 나타낸 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 제3 미세광학패턴은 그 단축의 단면투영시 실질적으로 베이스 필름(310)의 상면으로 돌출된 삼각형상의 단면을 갖는다. 이러한 삼각형상의 중심부(321a)는 제3 미세광학패턴에서 산(321)의 일부가 된다. 이때 상기 중심부(321a)에서 타원형상(322)의 단축(22)을 따라 베이스 필름(310)의 표면(322a)까지 이르는 측면부의 라인(A,B)은 곡선인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이러한 측면부 라인(A,B)이 곡선인 경우에는 입사광이 집광될 뿐만 아니라 측면으로도 확산되기 때문이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 직선의 형태로 구현이 가능하다. 이 경우 입사광의 확산보다는 집광이 더 강하게 일어난다. 이로써 제3 미세광학패턴은 입사광의 집광뿐만 아니라 측면으로의 확산기능도 함께 구현할 수 있다. 또한, 제3 미세광학패턴은 그 산(321)이 타원형상(322)의 장축(21)을 따라서 소정의 높이를 갖는다. 이때, 이러한 산(321)의 높이는 바람직하게는 타원형상(322)의 장축(21)을 따라 변한다. 이는 도 16에서 구체적으로 설명된다. 도면에는 제3 미세광학패턴의 단면이 삼각형상으로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 정삼각형, 이등변삼각형, 원호형, 사다리형, 사각형 등 다양한 형상으로 구현이 가능하다. 또한 액정표시장치에서 측면부에서의 휘도를 높여 넓은 시야각의 확보를 위하여 제3 미세광학패턴의 산(321)이 상하로 배열되는 것이 바람직하다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 각 제3 미세광학패턴은 베이스 필름(310)의 적어도 일면과 접하는 부분인 타원형상(322)의 장축(21)을 따라서 제3 미세광학패턴의 산(321)이 그 중심부(321a)에서 양단부(321b)로 갈수록 높이가 낮아진다. 다시 말하면, 제3 미세광학패턴은 그 중심부(321a)에서 산(321)의 높이가 가장 높고 양 끝단부(321b)로 갈수록 높이는 낮아진다. 특히, 바람직하게는 제3 미세광학패턴의 산(321)은 이러한 타원형상(322)의 장축(21)을 따라서 일정한 곡률반경으로 만곡되어 있다. 이때 중심부(321a)에서 산(321)의 높이는 0.2~200㎛인 것이 바람직하다. 이러한 산(321)의 높이가 위 범위보다 작거나 커지게 되면 가공이 난해해지고 집광효율이 저하되어 유의한 값을 가질 수 없게 된다.
도 16에는 본 발명의 바람직한 실시 예로서 제3 미세광학패턴의 측단면에서 볼 때, 산(321)이 일정한 곡률반경으로 만곡된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이러한 구조에 한정되지 않는다. 다른 예로서, 중심부(321a)에서 양단부(321a)까지 서로 다른 곡률반경으로 만곡될 수 있고 직선으로 구현될 수도 있다. 그러나 액정표시장치에 적용될 경우 가시면 전체에 고른 휘도를 제공하기 위해 중심부(321a)에서 장축(21)을 따라 양단부(321b)로 이어지는 산(321)의 형상은 서로 대칭되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 일정한 곡률반경으로 만곡된 것이 양호하다.
한편, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자(300)는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 사용될 수 있다. 이 경우 제3 미세광학패턴은 베이스 필름(310)의 상면에 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 하부의 광원(미도시)에서 발생된 광이 베이스 필름(310)을 투과하여 제3 미세광학패턴으로 입사되면 그 입사광을 집광함과 동시에 측면으로 확산시킨다. 이로써 휘도 특성을 유지하면서 넓은 시야각을 구현할 수 있다. 이때, 액정표시장치에서 정면 및 측면에서의 휘도 특성을 고려하여 제3 미세광학패턴의 크기, 밀도, 산의 곡률반경, 반복 패턴 및 밀도 등을 적절하게 조절할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예는 상기 구조에 한정되지 않고 베이스 필름(310)의 상면 및 하면에 동시에 제3 미세광학패턴이 형성될 수도 있다. 이 경우에, 하면의 제3 미세광학패턴에 의해 집광 및 확산된 광이 베이스 필름(310)을 투과한 후 상면의 제3 미세광학패턴에 의해 다시 집광 및 확산된다 이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자(300)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 적용되는 경우, 도면에 도시된 구조뿐만 아니라, 상하 대칭구조로도 적용될 수 있다.
이러한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학소자(100)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에서 확산판으로 이용될 수 있다. 예컨대, 이러한 광학소자(300)가 확산판으로 이용되는 경우 베이스 필름(310)은 PET 필름을 이용할 수 있다.
도 17는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자의 개략적인 사시도이다.
도 17를 참조하면, 본 발명에 따른 제4 실시 예에 따른 광학소자(400)는 광 투과성을 갖는 베이스 필름(410), 그 베이스 필름(410)의 일면에 형성된 제3 미세광학패턴(420) 및 그 베이스 필름(422)의 타면에 형성된 제4 미세광학패턴(430)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 베이스 필름(410)은 입사되는 광을 투과시키는 재료로서, 예컨대, PC(Polycarbonate), PET(Polyester), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PMMA(Polymethly Methacrylate) 중에서 선택된 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 다수의 제3 미세광학패턴(420)은 소정 높이의 산(421)을 갖도록 베이스 필름(410)의 일면에 형성되고 그 베이스 필름(410)으로 입사된 광을 집광 및 확산시킨다. 이러한 제3 미세광학패턴(420)은 베이스 필름(410)의 일면에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 실시 예에 따른 베이스 필름(410) 및 제3 미세광학패턴(420)은 도 2 내지 도 16에서 설명한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 베이스 필름(310) 및 제3 미세광학패턴과 구성 및 작용이 동일하므로 그에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 제4 미세광학패턴(430)은 베이스 필름(410)에서 제3 미세광학패턴(420)이 형성된 일면의 반대면에 형성된다. 본 발명의 일례로서 제4 미세광학패턴(430)은 복수의 산(431)과 밸리(432)가 연속으로 형성된 프리즘 패턴인 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어 제4 미세광학패턴(430)은 베이스 필름(410)의 길이방향을 따라서 실질적으로 삼각형상이 연속적으로 배열되어 복수의 산(431)과 밸리(432)가 서로 이웃하도록 연속 배열된 프리즘 패턴으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 이러한 제4 미세광학패턴(430)은 하부에서 입사된 광을 집광시켜 상부로 출사하는 기능을 수행한다. 이로써 상부에 있는 액정패널(미도시)의 가시면 전체에 걸쳐 휘도를 향상시키는 기능을 한다. 이러한 제4 미세광학패턴(430)을 이루는 개개의 프리즘은 그 단면투영시 삼각형상, 원호형상, 다각형상 중 어느 하나의 단면을 갖는다.
도 18은 도 17의 H-H를 나타낸 사시도이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 제3 미세광학패턴(420) 및 제4 미세광학패턴(430)은 그 단면투영시 실질적으로 삼각형상의 단면을 갖는다. 이때, 이러한 삼각형상의 단면에서 제3 미세광학패턴(420)의 경우 산(411)에서 타원형상(422)까지 이르는 라인(A,B)은 곡선인 것이 바람직하고, 제4 미세광학패턴(430)의 경우 산(431)에서 밸리(432)에 이르는 라인은 직선인 것이 바람직하다. 도면에서는 일례로서 제3 미세광학패턴(420) 및 제4 미세광학패턴(430)의 각 산(421,431)이 평행하게 형성되어 있으나, 다른 예로서 상기 각 산(421,431)은 서로 교차되도록 형성될 수도 있다. 여기서 액정표시장치에서 측면부(좌우)에서의 휘도를 높여 넓은 시야각을 확보하기 위해서는 제3 미세광학패턴(420)의 산(421)이 액정표시장치에서 상하로 배열되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자(400)는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 적용될 수 있다. 이 경우, 제3 미세광학패턴(420)은 베이스 필름(410)의 하면에, 제4 미세광학패턴(430)은 상면에 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 하부의 광원(미도시)에서 발생된 광이 하면의 제3 미세광학패턴(420)으로 입사되면 그 입사광을 집광 및 확산시켜 베이스 필름(410)으로 출사하고, 이후 베이스 필름(410)을 투과하여 제4 미세광학패턴(430)으로 입사되면 그 입사광을 집광하여 상부로 출사시킨다. 이로써 휘도 특성을 유지하면서 넓은 시야각을 구현할 수 있다. 액정표시장치에서 정면 및 측면의 휘도 특성을 고려하여 제3 미세광학패턴(420)의 크기, 밀도, 산의 곡률반경 등을 적절하게 조정할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예는 상기 구조에 한정되지 않고 베이스 필름(410)을 기준으로 상면에 제3 미세광학패턴(420)이, 하면에 제4 미세광학패턴(430)이 형성될 수도 있다. 이 경우 하부로부터 입사되는 입사광은 제4 미세광학패턴(430)에 의해 집광되어 베이스 필름(410)으로 출사되고, 베이스 필름(410)을 통과하여 출사된 광은 다시 제3 미세광학패턴(420)에 의해 집광 및 확산이 일어나게 된다. 이러한 광의 확산을 통하여 측면에서의 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
이러한 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학소자(400)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에서 통상의 프리즘시트(prism sheet)로 이용될 수 있다. 이 경우에 베이스 필름(410)은 PET 필름을 이용할 수 있다.
도 19 및 도 20은 종래의 광학소자와 본 발명에 따른 광학소자에서 출사되는 광의 경로를 비교하기 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 19(a)는 종래의 광학소자의 측면에서 광의 경로를 나타낸 시뮬레이션 결과이고, 도 19(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 광학소자의 측면에서 광의 경로를 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 도면에 나타난 바와 같이, 종래의 광학소자는 측단면이 직선으로 형성되어 광의 확산이나 집광력이 거의 없고, 본 발명의 광학소자는 측단면이 렌즈형태, 즉 일정한 곡률을 만곡되도록 형성되어 광의 확산 및 집광력이 발생함을 알 수 있다.
또한, 도 20(a)는 종래의 광학소자의 사시도에서 광의 경로를 나타낸 시뮬레이션 결과이고, 도 20(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 광학소자의 사시도에서 광의 경로를 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 도면에 나타난 바와 같이 종래의 광학소자의 경우 삼각형 프리즘에서는 집광력만 발생함을 알 수 있고, 본 발명의 광학소자의 경우 집광력뿐만 아니라 측면으로의 확산력도 함께 발생함을 알 수 있다.
이러한 시뮬레이션 결과를 통하여 본 발명의 광학소자는 상방으로의 집광 및 측면으로의 확산도 함께 구현됨을 알 수 있고, 이로써 액정표시장치에서 시야각을 넓게 확보할 수 있게 된다.
도 21는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소자를 포함한 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(700)는 백라이트 유닛(A)과 패널 유닛(B)로 구성된다. 이러한 액정표시장치(700)에서는 광원(710)에서 입사된 광과 반사판(711)에서 반사된 광을 확산 및 출사시키는 도광판(720)과 확산판(730), 확산판(730)으로부터 입사되는 입사광을 집광시키는 하나 이상의 프리즘시트 (740), 프리즘시트(740)로부터 입사된 광을 선택반사시키는 반사편광막(750), 반사편광막(750)을 투과한 원편광을 선편광으로 전환시키는 위상지연층(760), 위상지연층(760)을 통과한 광 중 선편광은 투과시키며, 원편광은 50%를 투과시키고 나머지는 흡수하는 흡수형 편광막(770) 및 화면을 표시하는 액정패널(780)을 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명의 실시 예들에 따른 광학소자를 이용하여 확산판(730) 또는 프리즘시트(740)를 구현하는 경우, 확산판(730) 및 프리즘시트(740) 중 적어도 하나의 일면(예:하부면)에 각각 다수의 미세광학패턴(731,743a,743b)이 형성됨으로써 광을 집광 및 확산시키도록 한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서 프리즘시트(740)의 경우 하부 프리즘시트(741) 상부에 상부 프리즘시트(742)가 적층된 구조를 가질 수 있다.
도 21에서는 액정표시장치의 일례를 도시한 것으로서, 본 발명의 다른 실시 예에서 확산판(730) 및 프리즘시트(740)는 다양하게 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 21에서 확산판(730) 및 프리즘시트(740)는 베이스 필름의 상면 또는 양면에 각각 다수의 미세광학패턴(731,743a,743b)이 형성됨으로써 광을 집광 및 확산시키도록 할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서는 광학소자가 백라이트 유닛에서 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 특히 미세광학패턴에서 입사광을 집광 및 확산시킴으로써 휘도 특성을 최대한 유지하면서 측면에서의 넓은 시야각을 확보할 수 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시형태가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
최근 들어 액정표시장치(LCD)는 휴대폰, TV, 네비게이션, 각종 모니터와 같은 디스플레이 장치에서 그 사용폭이 점점 확대되고 있으며 향후에도 이러한 추세는 계속될 것으로 예상된다. 특히 디스플레이 장치가 대형화되면서 정면의 휘도뿐만 아니라 측면에서의 휘도가 중요한 요소가 되고 있다. 따라서 액정표시장치에 사용되는 각종 광학소자에서 넓은 시야각을 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 측면에서 볼 때, 본 발명에 따른 액정표시장치에 사용되는 광학소자는 고휘도 특성을 유지하면서 저렴한 비용으로 집광 기능을 높이고 넓은 시야각을 구현할 수 있기 때문에 최종적으로 제품의 품질향상에 기여할 수 있다. 이러한 이유에서 본 발명의 광학소자는 향후 디스플레이 장치에서 널리 이용될 수 있을 것으로 판단된다.