KR101556610B1 - 광학시트 및 이를 갖는 표시장치 - Google Patents

Abstract

광학시트 및 이를 갖는 표시장치에서, 광학시트의 베이스층의 제1 면에는 복수의 광 반사부들이 형성된다. 베이스층의 제2 면에는 복수의 집광부들을 포함하는 집광층이 형성된다. 집광부들은 제1 방향을 따라 제1 피치로 형성되며 스트라이프 패턴 또는 볼록 렌즈 형상을 가질 수 있다. 광 반사부들은 집광부들이 서로 만나서 형성되는 골에 대응하여 형성된다. 광 반사부들은 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 제1면의 가장자리로 이동할수록 각 집광부의 중심으로부터 가장자리를 향하여 각 광 반사부의 에지까지의 이격거리가 증가하도록 형성된다. 광 반사부들은 일정한 선폭으로 제1 피치보다 큰 제2 피치로 형성되거나, 가장자리로 이동할수록 선폭이 감소되게 형성될 수 있다. 따라서 광학시트는 휘도, 대비비 및 측면 시인성 등 화질조건을 만족시키며 다수의 종래의 광학시트들을 대체할 수 있다.

광학시트, 측면 시인성, 집광, 광 반사, 피치

Description

광학시트 및 이를 갖는 표시장치{OPTICAL SHEET AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 광학시트 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 광을 확산 및 집광시키는 광학시트 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치에서 액정표시패널은 스스로 광을 발생시키지 못한다. 따라서 액정표시장치는 영상표시의 기초가 되는 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

백라이트 어셈블리는 광원이 배치되는 방식에 따라 에지형 백라이트 어셈블리 및 직하형 백라이트 어셈블리로 구분된다. 에지형 백라이트 어셈블리에서는 광 가이드 플레이트의 측면에 냉음극 형광램프와 같은 광원이 배치된다. 직하형 백라이트 어셈블리에서는 표시패널의 배면에 복수의 광원이 직접 배치된다.

백라이트 어셈블리는 광원으로부터 출사된 광의 광학적 특성을 향상시키는 광학시트들을 포함한다. 광학시트로는 광을 확산시키는 확산시트, 확산된 광을 정면 방향으로 집광하는 프리즘 시트 및 프리즘 시트를 보호하는 보호시트 등이 있다.

상기한 바와 같이, 표시장치에 사용되는 광학시트의 매수가 많고 고가여서 광학시트의 매수를 감소시키는 것이 주요 기술적 이슈가 되고 있다. 광학시트의 개수를 감소시키기 위해, 예를 들어, 확산시트 및 프리즘 시트를 1 매의 광학시트로 대체하는 경우, 상기 1매의 광학시트는 확산시트 및 프리즘 시트의 기능을 모두 가지며 그 성능이 다수의 광학시트를 사용할 때에 못지 않아야 할 것이다.

또한 상기 1매의 광학시트는 다수의 광학시트를 사용한 경우에 얻을 수 있는 표시패널 상의 화질을 저하시키지 않아야 할 것이다. 특히 표시화면의 휘도 및 대비비 특성이나 TCO' 03 조건과 같은 시인성 조건을 충족시키는 것이 바람직하다. TCO' 03조건이란 특정한 시야각에서 표시패널의 가장자리 영역의 휘도를 관측할 때 양측 가장자리에서 휘도의 비가 1.7이하인 것이 바람직하다는 요구 조건을 의미한다.

전술한 바와 같이, 1매의 광학시트가 복합적인 기능을 가질 수 있도록 하는 기술의 개시는 다수 존재한다. 예를 들어, 투명필름의 상면에 프리즘 패턴 또는 복수의 렌즈들을 형성하고 광원과 대향하는 투명필름의 하면에 확산비드들 형성하거나, 또는 굴절률이 서로 다른 다수의 층들을 형성하거나, 공기 버블을 포함하는 광확산층을 형성하는 기술 등이 제시되었다.

그러나, 상기한 종래의 기술들에 따라 개발된 다기능 광학시트는 종래의 다수의 광학시트들에 의해 달성될 수 있는 휘도, 대비비 및 TCO' 03 조건 등과 같은 화질조건을 충분히 충족시키지 못하는 것이 현실이다. 특히, 종래의 다기능 광학시트는 TCO' 03 조건과 같은 표시패널의 시인성 조건을 충족시키기 위한 구조를 전혀 포함하지 못하고 있다.

따라서 표시화면 상에 요구되는 휘도, 대비비 및 TCO'03 조건과 같은 화질조건을 만족시켜서, 표시장치에 사용되는 다수의 광학시트들을 대체할 수 있는 복합기능을 갖는 광학시트의 개발이 요구된다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 1매의 광학시트로 표시장치에서 요구되는 광학특성을 만족시키는 광학시트를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 광학시트를 포함하는 표시장치를 제공한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 광학시트는 베이스층, 집광층 및 복수의 광 반사부들을 포함한다. 베이스층은 제1 면 및 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함한다. 집광층은 제2 면에 제1 방향을 따라 제1 피치로 형성된 복수의 집광부들을 포함한다. 광 반사부들은 집광부들이 서로 만나서 형성되는 골들에 대응하여 제1 방향을 따라 제1 면에 형성된다. 광 반사부들은 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 제1 면의 가장자리로 이동할수록 각 집광부의 중심으로부터 가장자리를 향하여 각 광 반사부의 에지까지의 이격거리가 증가되도록 형성된다.

실시예들에서 제1 면의 가운데에서는 골과 대응하는 광 반사부의 중심이 실 질적으로 일치하며, 광 반사부들은 일정한 제1 선폭을 갖고 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 제1 피치보다 큰 제2 피치로 형성된다. 일 실시예에서 집광부들은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 신장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성하며, 제1 방향으로 절단한 집광부의 종단면은 제2 면의 법선 방향으로 볼록하게 형성된다. 광 반사부들은 제2 방향과 나란하게 형성된 골들을 따라 신장되어 반사부 스트라이프 패턴을 형성할 수 있다. 이와 다르게 광 반사부는 격자패턴을 형성하는 제1 격벽부 및 제2 격벽부를 포함할 수 있다. 제1 격벽부는 제1 선폭을 갖고, 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 제2 피치로 형성된다. 제2 격벽부는 일정한 제2 선폭을 갖고 가운데로부터 제2 방향을 따라 제3 피치로 형성된다. 이와 또 다르게 각 집광부는 제2 면으로부터 돌출된 볼록 렌즈 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 광 반사부들은 집광부들이 서로 만나서 형성하는 골들에 대응하여 격자 패턴을 형성할 수 있다.

다른 실시예들에서, 집광부들은 제1 방향과 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 신장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성하며, 광 반사부들은 제2 방향과 나란하게 형성된 골들에 각 광 반사부의 중심이 실질적으로 일치하게 배치되어 반사부 스트라이프 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 가장자리로 이동할수록 광 반사부의 선폭이 감소되도록 형성된다. 제1 피치는 서로 이웃한 골들 사이의 거리로 정의되며, 입광영역은 서로 이웃한 광 반사부들 사이에 제1 면을 노출시키는 개구부로 정의된다. 개구율은 제1 피치에 대한 입광영역의 폭의 비로 정의된다. 개구율이 [수학식] 0.5×( 제1 방향을 따른 광학시트의 길이에 대하여 제1 면의 가운데로부터 해당 입광영역의 중심까지의 거리의 비) + 0.3 < 개구율 < 0.5×( 제1 방향을 따른 광학시트의 길이에 대하여 제1 면의 가운데로부터 해당 입광영역의 중심까지의 거리의 비) + 0.70을 만족하도록 광 반사부들이 형성된다.

또 다른 실시예들에서 집광부들은 제1 방향과 양의 예각을 이루는 제2 방향을 따라 연장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성하며, 광 반사부들은 제1 방향과 음의 예각을 이루는 제3 방향을 따라 연장되어 반사부 스트라이프 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우, 각 광 반사부의 중심은 제2 방향 단부에서 집광부들이 만나서 형성되는 각 골에 실질적으로 일치하게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, 광학시트는 요철 패턴층을 더 포함할 수 있다. 요철 패턴층은 제1 면과 광 반사부들의 사이에 배치되며 광 반사부들에 대응하는 돌출부 패턴을 포함할 수 있다. 돌출부 패턴 위에는 광 반사부들이 형성된다. 집광층 및 요철 패턴층 중 적어도 어느 하나는 광 확산제를 더 포함할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 광 가이드 플레이트, 광원, 광학시트 및 표시패널을 포함한다. 광 가이드 플레이트는 서로 대향하는 출광면 및 반사면과 출광면 및 반사면을 연결하는 측면들을 포함한다. 광원은 적어도 하나의 측면에 배치되어 측면에 광을 입사시킨다. 광학시트는 베이스층, 집광층 및 복수의 광 반사부들을 포함한다. 베이스층은 출광면과 마주보는 제1 면 및 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함한다. 집광층은 제2 면에 형성된 복수의 집광부들을 포함한다. 집광부들은 광원이 배치된 측면과 실질적으로 직교하는 제1 방향을 따라 제1 피치로 형성된다. 광 반사부들은 집광부들이 서로 만나서 형성되는 골들에 대응하여 제1 면에 형성된다. 광 반사부들은 제1 방향을 따라 서로 이격되게 형성된다. 광 반사부들은 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 광원이 배치된 측면 또는 측면과 대향하는 다른 측면을 향하여 이동할수록 각 집광부의 중심으로부터 측면 또는 다른 측면을 향하여 각 광 반사부의 에지까지의 이격거리가 증가하도록 형성된다. 표시패널은 광학시트의 상부에 배치되어 집광층으로부터 출사된 광을 기초로 영상을 표시한다.

일 실시예에서, 제1면의 가운데에서는 골과 대응하는 광 반사부의 중심이 실질적으로 일치하며, 광 반사부들은 일정한 제1 선폭을 갖고 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 제1 피치보다 큰 제2 피치로 형성된다.

다른 실시예에서, 각 골과 대응하는 각 광 반사부의 중심이 실질적으로 일치하며, 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 광원이 배치된 측면 또는 측면과 대향하는 다른 측면을 향하여 이동할수록 광 반사부의 선폭이 감소된다.

또 다른 실시예에서, 집광부들 및 광 반사부들은 제1 방향과 양의 예각 및 음의 예각을 이루는 방향들을 따라 각기 신장되어 집광부 스트라이프 패턴 및 광 반사부 스트라이프 패턴을 각각 형성한다. 집광부 스트라이프 패턴 및 광 반사부 스트라이프 패턴에 대하여 표시패널의 화소들의 배열 패턴이 엇갈리게 배치되어 표시패널 상에 무아레(moire) 현상의 발생이 방지된다.

본 발명의 실시예들에서, 표시장치는 출광면으로부터 출사된 광의 휘도 균일성 및 정면 휘도를 향상시키는 시트 형상의 부재로는 광 가이드 플레이트와 표시패 널의 사이에 광학시트 1매만을 포함한다. 이 경우, 광 가이드 플레이트의 반사면에는 측면을 통해 입사된 광의 일부를 출광면을 향하여 반사 및 확산시키는 광확 패턴이 형성될 수 있다.

상기한 광학시트 및 이를 갖는 표시장치에 의하면, 표시장치는 본 발명에 따른 1매의 광학시트를 포함하여 확산시트 및 집광시트와 같은 다수의 시트들을 생략할 수 있고, 광학시트는 광 가이드 플레이트 상에 배치되어 광 가이드 플레이트로부터 출사된 광의 광학특성을 향상시킨다. 광학시트는 표시장치에 충분한 정면휘도 특성, 대비비 특성 및 TCO L/H 및 TCO L/V와 같은 시야각 특성을 만족시킬 수 있다. 따라서 표시품질을 저해하지 않으면서 표시장치에서 사용되는 광학시트의 매수를 크게 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였 다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

광학시트

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 광학시트를 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 광학시트(100)는 베이스층(10), 집광층(30) 및 복수의 광 반사부(70)들을 포함한다.

베이스층(10)은 제1 면(11) 및 제1 면(11)과 대향하는 제2 면(13)을 포함한다. 베이스층(10)은 대략 수백 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 베이스층(10)은 광 투과성, 내열성, 내화학성 및 기계적 강도 등이 우수한 광산란 도광체로 이루어질 수 있다. 상기 광산란 도광체의 예로는 폴리에틸렌(Polyethylene) 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리프로필렌(polypropylene) 및 폴리우레탄(polyurethane) 등을 들 수 있다.

집광층(30)은 베이스층(10)의 제2 면(13)에 형성된다. 집광층(30)은 복수의 집광부(31)들을 포함한다. 집광부(31)들은 제1 면(11)으로 입사하여 제2 면(13)으로 출사되는 광을 집광시킨다. 여기서, 집광이라는 용어는 제2 면(13)의 법선 방향에 근접하게 광의 진행 경로를 변경시킨다는 의미로 사용된다.

집광부(31)들은 상기 광산란 도광체로 이루어질 수 있다. 광이 굴절되는 경계면을 제공하기 위해 집광층(30)은 베이스층(10)과 다른 물질로 이루어질 수 있다. 집광층(30)의 굴절률은 베이스층(10)의 굴절률보다 클 수 있다. 이 경우, 제1면으로부터 제2 면(13)에 입사하는 광의 굴절각은 입사각보다 작다. 따라서, 광이 집광부(31)들에 의해 더욱 효과적으로 집광될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 집광부(31)들은 제2 면(13) 상에서 제1 방향(101)을 따라 제1 피치(P1)로 형성될 수 있다. 제1 피치(P1)는 대략 수백 마이크로미터(㎛)의 크기를 가질 수 있다. 집광부(31)들은 제1 방향(101)과 직교하는 제2 방향(105)을 따라 신장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성한다. 집광부(31)들이 서로 만나서 제2 방향(105)으로 길게 신장된 복수의 골들이 형성된다.

집광부(31)의 표면은 집광부(31)가 집광 렌즈 기능을 할 수 있는 프로파일을 갖는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 방향과 평행한 방향으로 절단된 집광부의 단면을 관찰하면, 상기 단면 중 집광부(31)의 표면에 해당하는 부분은 제2 면의 법선 방향으로 볼록하게 형성될 수 있다.

집광층(30)은 확산 비드와 같은 광 확산제를 더 포함할 수 있다. 광 확산제는 육안으로는 식별할 수 없는 사이즈를 가질 수 있고, 집광부(31)에 매립될 수 있다.

광학시트(100)는 요철 패턴층(50)을 더 포함할 수 있다.

요철 패턴층(50)은 베이스층(10)의 제1 면(11)에 형성된다. 요철 패턴층(50)은 상기 광산란 도광체로 이루어질 수 있다. 요철 패턴층(50)은 베이스층(10) 및 집광층(30)과 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 따라서 요철 패턴층(50)의 광굴절률은 베이스층(10) 및 집광층(30)과 서로 다를 수 있다. 요철 패턴층(50)의 굴절률은 베이스층(10)보다 작은 것이 바람직하다.

요철 패턴층(50)은 돌출부 패턴(51)을 포함할 수 있다.

돌출부 패턴(51)은 집광부(31)들이 형성하는 골들에 대응하여 제1 면(11)으 로부터 돌출된다. 돌출부 패턴(51)은 후술될 광 반사부(70)들이 형성되는 영역을 제공한다.

요철 패턴층(50)은 확산 비드와 같은 광 확산제를 더 포함할 수 있다.

광 반사부(70)들은 돌출부 패턴(51) 상에 형성된다. 따라서 광 반사부(70)들은 반사부 스트라이프 패턴을 형성하며 골들에 대응한다. 광 반사부(70)들은 입광영역(LA)들을 정의한다. 상기 입광영역(LA)은 광 반사부(70)들 사이에 제1 면(11)을 노출시키는 개구부에 대응하는 영역으로 정의된다.

제1 면(11)을 향하여 입사하는 광은 상기 입광영역(LA)에 대응하는 요철 패턴층(50)을 통해 베이스층(10)에 입사된다. 광 반사부(70)에 입사한 광은 거의 90% 이상 반사될 수 있다.

광학시트(100)가 표시장치에 채용될 때, 광학시트(100)의 하부에는 반사부재가 배치될 수 있다. 광 반사부(70)에서 반사된 광은 다시 상기 반사부재에서 반사되어 광학시트(100)에 다시 입사된다. 이런 과정이 반복되면 원래 광학시트(100)에 입사했던 광의 대부분은 상기 입광영역(LA)에 입사될 수 있다.

광 반사부들은 제1 면의 가운데로부터 제1 방향을 따라 제1 면(11)의 가장자리로 이동할수록 각 집광부(31)의 중심으로부터 상기 가장자리를 향하여 각 광 반사부의 에지까지의 이격거리가 증가하도록 형성된다. 즉, 입광영역(LA) 중 각 집광부(31)의 중심으로부터 상기 가장자리를 향하는 부분의 폭은 상기 가장자리로 이동할수록 증가하게 형성된다.

예를 들어, 제1 면(11)의 가운데에서는 골과 대응하는 광 반사부(70)의 중심 이 실질적으로 일치하며, 광 반사부(70)들은 일정한 제1 선폭을 갖고, 제1 면(11)의 가운데로부터 제1 방향(101)을 따라 제1 피치(P1)보다 큰 제2 피치(P2)로 형성될 수 있다. 제2 피치(P2)와 제1 피치(P1)의 차이는 극히 작게 설계된다. 예를 들어, 제1 피치(P1)가 약 200 마이크로미터(㎛)인 경우, 제2 피치(P2)는 대략 201 마이크로미터(㎛) 정도일 수 있다.

따라서 제1 면(11)의 가운데에서 제1 방향(101)을 따라 제1 면(11)의 가장자리로 이동할수록 골과 대응하는 광 반사부(70)의 중심 사이의 이격거리가 증가한다. 골과 대응하는 광 반사부(70)의 중심 사이의 이격거리를 미스얼라인(miss align) 폭으로 정의한다. 상기 미스얼라인 폭은 이웃한 골들 사이에서 제2 피치(P2)와 제1 피치(P1)의 차이(P2-P1)만큼 증가한다.

제1 면(11)의 가운데로부터 제1 방향(101)을 따라 n개의 집광부(31)들 만큼 이동하면, 상기 가운데로부터 거리는 nP1이 된다. 제1면의 가운데로부터 제1 방향(101)을 따라 n개의 광 반사부(70)들 만큼 이동하면, 상기 가운데로부터 거리는 nP2가 된다. 따라서 n번째 집광부(31)와 (n+1)번째 집광부(31)가 형성하는 골과 n번째 광 반사부(70)의 중심 사이의 미스얼라인 폭은 n(P2-P1)이 된다.

도 3은 도 2에서 광학시트의 가운데 부분을 확대한 확대도이다. 도 4는 도 2에서 광학시트의 가장자리 부분을 확대한 확대도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 골과 대응하는 광 반사부(70)의 중심 사이에 상기 미스얼라인이 발생하는 것과 마찬가지로, 집광부(31)의 중심과 입광영역(LA)의 중심 사이에도 미스얼라인이 발생한다.

입광영역(LA)의 중심은 제1 면(11)의 가운데에서 집광부(31)의 중심에 일치한다. 제1 방향(101)을 따라 제1 면(11)의 가장자리로 n번째 집광부(31)만큼 이동하면 집광부(31)의 중심과 상기 입광영역(LA)의 중심 사이의 미스얼라인 폭은 n(P2-P1)이 된다.

제1 면(11)의 가운데에서는 입광영역(LA)과 집광부(31)와의 미스얼라인이 없다. 따라서 제1 면(11)에 균일하게 광이 입사한다면, 광은, 도 3에 도시된 바와 같이, 집광부(31)의 중심에 대해 제1 방향(101)으로 대략 균일한 분포를 갖는다. 따라서, 집광부(31)로부터 출사되는 광은 제1 방향(101)에 대하여 대략 균일하게 집광될 수 있다.

제1 방향(101)으로 제1 면(11)의 가장자리에서는 입광영역(LA)과 집광부(31) 간에 상기 n(P2-P1)만큼 미스얼라인이 존재한다. 따라서 광은, 도 4에 도시된 바와 같이, 집광부(31)의 중심에 대해 제1 방향(101)으로 제1 면(11)의 가장자리를 향하는 집광부(31)의 반쪽 부분에 치우치게 분포된다. 따라서 집광부(31)로부터 출사되어 집광되는 광 중 제2 면(13)의 가운데를 향하여 경로가 변경되는 광량이 제2 면(13)의 가장자리를 향하여 경로가 변경되는 광량보다 클 것임을 예상할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 평면도이다. 도 6은 제2 면의 가운데 영역의 휘도를 관측한 그래프이다.

도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 면(13)의 가운데 영역(41)에서 출사광은 제1 방향(101)(46에서 48 또는 48에서 46을 향하는 방향)에 대해 매우 크게 집광되고, 제2 방향(101)(42에서 44 또는 44에서 42를 향하는 방향)으로 넓게 퍼져 대략 균일하게 출사되는 것을 알 수 있다.

또한, 전 방향에 대해 동일한 시야각에서 출사광의 휘도가 대략 비슷함을 알 수 있다. 따라서, 출사광은 제1 방향(101)에 대해 균일하게 집광된 것을 알 수 있다.

제2 면(13) 중 제2 방향(105) 가장자리 영역들(42, 44)에 대한 출사광의 휘도 분포도 도 6에 도시된 것과 대략 동일할 수 있다.

도 7은 제2 면의 제1 방향을 따른 상측 가장자리 영역에 대한 출사광의 휘도 분포를 도시한 그래프이다. 도 8은 제2 면의 제1 방향을 따른 하측 가장자리 영역에 대한 출사광의 휘도 분포를 도시한 그래프이다.

도 4, 도 5, 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 방향(101)을 따른 제2 면(13)의 상측 및 하측 가장자리 영역들(46, 48)에서 출사광은 제1 방향(101)에 대해 매우 크게 집광되고, 제2 방향(105)으로 넓게 퍼져 대략 균일하게 출사되는 것을 알 수 있다.

또한, 동일한 시야각에 대해 방향에 따라 출사광의 휘도가 불균일함을 알 수 있다. 상측 가장자리 영역(46)에서는 상측 가장자리를 향하는 방향(90도 방향) 보다 제 2면(13)의 가운데 영역(41)을 향하는 방향(270도 방향)의 출사광의 휘도가 더 크다. 하측 가장자리 영역(48)에서는 하측 가장자리를 향하는 방향(270도 방향)보다 제2 면(13)의 가운데 영역(41)을 향하는 방향(90도 방향)의 출사광의 휘도가 더 크다.

따라서 제2 면(13)의 상측 및 하측 가장자리 영역들(46, 48)에서는 제2 면(13)의 가운데 영역(41)을 향하여 보다 크게 집광된 것을 알 수 있다.

도 9는 제2 방향을 따라 광학시트의 가장자리 영역들의 휘도를 관측하는 것을 도시한 단면도이다. 도 10은 제1 방향을 따라 광학시트의 가장자리 영역들의 휘도를 관측하는 것을 도시한 단면도이다.

표시장치에 사용되는 광학시트(100)는 표시장치가 요구하는 광학적 특성을 만족시켜야 한다. 상기 광학적 특성에는 출사광의 정면 휘도가 요구되는 값보다 커야 하며, 측면 시야각 요건을 만족해야 한다. 상기 측면 시야각에 대한 요건에는 국제적으로 통용되는 TCO'03 조건이 있다.

상기 TCO'03 조건이란, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 특정한 시야각에서 광학시트(100)의 가장자리 영역의 휘도를 관측할 때, 서로 대향하는 양측 가장자리들에서 휘도의 비가 1.7이하인 것이 사용자의 시인성 측면에서 바람직하다는 요구조건으로 정의된다.

수평 TCO'03 값(TCO L/H)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 관측기(20)를 광학시트(100)의 법선에 대해 30도(degree)를 이루는 방향에서 광학시트(100)의 중심을 향하게 할 때, 제2 방향(105)의 양측 가장자리의 휘도의 비로 정의되며, 1.7 이하인 것이 바람직하다.

수직 TCO'03 값(TCO L/V)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 관측기(20)를 광학시트(100)의 법선에 대해 15도를 이루는 방향에서 광학시트(100)의 중심을 향하게 할 때, 제1 방향(101)의 양측 가장자리의 휘도의 비로 정의되며, 1.7 이하인 것이 바람직하다.

상기 수평 TCO'03 값(TCO L/H) 및 수직 TCO'03 값(TCO L/V)이 1.7이상인 경우 사용자가 표시패널을 수평 방향 또는 수직 방향 측면에서 관측할 때 시인성이 불량할 수 있다.

본 실시예와 달리, 일정한 제1 선폭을 갖는 광 반사부(70)들의 피치를 집광부(31)들의 피치와 실질적으로 동일하게 하면, 집광부(31)들이 형성하는 골들과 광 반사부(70)의 중심은 항상 일치한다. 따라서, 광학시트(100)의 가운데 및 가장자리에서 출사되는 광의 프로파일은 거의 동일하다. 이 경우 광학시트의 가장자리에서 출사광은 도 7 및 도 8에 도시된 것과 달리 도 6의 출광 프로파일에 근접한다. 이러한 광학시트에 대해 시뮬레이션 하면 상기 수평 TCO'03 값(TCO L/H) 및 수직 TCO'03 값(TCO L/V)이 1.7이상이 됨을 확인할 수 있고, 1.7 이하가 되게 설계하기가 용이하지 않음을 알 수 있다.

본 실시예에 따른 광학시트(100)의 제1 방향(101) 길이를 약 25cm로 하고 가장자리에서 집광부(31)와 광 반사부(70)의 미스얼라인 폭을 약 15μm 이상의 값을 갖는 광학시트(100)를 채용하여 표시패널에 대해 시뮬레이션을 하면 다음 [표1]과 같은 광학적 특성들에 관한 결과를 얻을 수 있다.

상기 [표1]을 참조하면, 종래의 광학시트 3매의 경우는 확산시트, 제1 프리즘 시트 및 제1 프리즘 시트와 집광방향이 90도 교차하게 배치된 제2 프리즘 시트를 적층하여 시뮬레이션한 경우를 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 광학시트(100)를 채용하면 종래의 광학시트 3매의 경우보다 정면 휘도는 대략 11 % 내지 12 % 감소되며, 대비비는 약 6% 감소된다. 그러나 여전히 TCO L/V 및 TCO L/H 값은 1.7 이하로서 만족된다. 따라서 표시장치에서 종래의 광학시트 3매를 본 실시예에 따른 광학시트(100) 1매로 대체할 수 있다.

또한, 표시패널의 광 투과율이 향상되는 추세임을 고려하면, 상기 휘도 및 대비비의 감소분은 충분히 상쇄될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.

도 11을 참조하면, 광학시트(300)는 베이스층(310), 집광층(330), 요철 패턴층(350) 및 광 반사부(370)들을 포함한다. 광학시트(300)는 요철 패턴층(350) 및 광 반사부(370)들을 제외하고는 도 1에 도시된 광학시트(100)와 실질적으로 동일하다.

집광층(330)은 복수의 집광부(331)들을 포함한다. 집광부(331)들은 베이스층(310)의 제2 면(313) 상에서 제1 방향(301)을 따라 제1 피치(P1)로 형성된다. 집광부(331)들은 제1 방향(301)과 실질적으로 직교하는 제2 방향(305)으로 연장되며 집광부 스트라이프 패턴으로 형성된다.

요철 패턴층(350)은 베이스층(310)의 제1 면(311)에 형성된다. 요철 패턴층(350)은 격자 패턴을 형성하는 돌출부 패턴(351)을 포함한다. 상기 돌출부 패턴(351)은 광 반사부(370)들이 형성하는 패턴에 대응하는 패턴으로 형성되며, 광 반사부(370)들은 돌출부 패턴(351) 상에 형성된다.

각 광 반사부(370)는 제1 격벽부(371) 및 제2 격벽부(375)를 포함한다.

제1 격벽부(371)는 제1 방향(301)을 따라 골들에 각각 대응하며, 제1 피치(P1)보다 큰 제2 피치(P2)로 형성된다. 제1 면(311)의 가운데에서 제1 격벽부(371)의 중심은 골과 일치한다. 제2 격벽부(375)는 제2 방향(305)을 따라 제3 피치로 형성된다. 제3 피치는 제1 피치(P1)보다 클 수 있다.

도 1에 도시된 광학시트의 설명에서 전술한 바와 같이, 제1 방향(301)을 따라 제1 면(311)의 가장자리로 이동할수록 골과 제1 격벽부(371)의 중심 사이의 미스얼라인 폭은 증가한다. 따라서, 제1 방향(301)의 가장자리로 이동할수록 제2 면(313)의 중심을 향하여 비스듬하게 출사되는 광량이 증가한다. 따라서 제1 방향(301)으로 수직 TCO L/V 값이 1.7 이하가 되게 설계할 수 있다.

제2 방향(305)으로는 집광부(331)들이 길게 연장된다. 따라서 제1 면(311)으로 입사한 광은 제2 방향(305)으로 대략 균일하게 퍼질 수 있다. 따라서 제2 방향(305)으로 TCO L/H 값이 1.7 이하가 되게 설계하기가 용이하다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다. 도 13은 도 12에 도시된 광학시트의 배면 사시도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 광학시트(500)는 베이스층(510), 집광층(530), 요철 패턴층(550) 및 광 반사부(570)들을 포함한다.

베이스층(510)은 도 1에 도시된 베이스층(10)과 실질적으로 동일하다.

집광층(530)은 집광부(531)들의 형상을 제외하고는 도 1에 도시된 집광층(30)과 실질적으로 동일하다.

본 실시예에서 집광부(531)는 제2 면(513)으로부터 돌출된 볼록 렌즈 형상을 갖는다. 집광부(531)들은 제1 방향(501)을 따라 제1 피치로 배열된다. 집광부(531)들이 서로 만나서 형성하는 골들에 각각 대응하여 다른 제1 집광부(531)들이 배열된다. 그 결과, 집광부(531)들은 제2 방향(505)을 따라 서로 제1 피치로 배열된다. 또한, 집광부(531)들이 서로 만나서 형성하는 골은 원형 격자들이 밀집된 그물 형상의 격자 패턴을 형성한다.

요철 패턴층(550)은 제1 면(511)에 배치되며, 그물 형상의 격자 패턴으로 형성된 골들에 대응하는 돌출부 패턴(551)을 포함한다.

광 반사부(570)들은 돌출부 패턴(551) 상에 형성되어 상기 그물 형상의 격자 패턴에 대응하는 패턴을 형성한다. 하나의 광 반사부(570)는 서로 이웃한 4 개의 집광부(531)들이 형성하는 골들에 대응하는 것으로 정의될 수 있다. 광 반사부들(570)이 형성하는 그물 형상의 격자 패턴에 의해 다수의 입광영역들이 형성된다. 입광영역은 광 반사부(570)들이 형성하는 그물 형상의 격자 패턴에 의해 둘러싸이며 베이스층(510)의 제1 면(511)을 노출시키는 개구부로 정의된다. 입광영역들은 볼록 렌즈 형상의 집광부의 가운데와 대략 대응하게 배열된다. 입광영역은 대략 동그란 형상을 갖고, 제1 방향(501)을 따른 입광영역의 폭 및 제2 방향(505)을 따른 입광영역의 폭은 서로 다를 수 있다.

본 실시예에서, 제1 면(511)의 가운데에서는 입광영역의 중심과 서로 이웃한 4개의 집광부(531)들이 만나는 골의 교차점이 실질적으로 일치하게 형성된다. 또한, 입광영역들은 제1 면(511)의 가운데로부터 제1 방향(501)을 따라 제1 피치보다 큰 제2 피치로 형성된다. 또한, 입광영역들은 제1 면(511)의 가운데로부터 제2 방향(505)을 따라 제1 피치보다 큰 제3 피치로 형성될 수 있다. 제2 피치와 제3 피치는 실질적으로 동일할 수 있다. 입광영역의 피치는 이웃한 입광영역들의 중심 사이의 이격간격으로 정의된다.

따라서 제1 방향(501) 및 제2 방향(505)을 따라 제1 면(511)의 가장자리로 이동할수록 집광부(531)의 중심으로부터 입광영역의 중심까지의 미스얼라인 폭이 증가한다. 다시 말하여 집광부(531)의 중심으로부터 제1 방향(501) 및 제2 방향(505)을 따라 가장자리를 향하여 광 반사부(570)의 에지까지의 이격거리가 증가한다.

따라서, 광이 제1 면에 균일하게 입사하는 경우, 제1 방향(501) 및 제2 방향(505)의 가장자리로 이동할수록 집광부(570)들에 의해 집광되어 제2 면(513)의 중심을 향하여 비스듬하게 출사되는 광량이 증가할 수 있다. 따라서 제1 방향(501) 및 제2 방향(505)으로 TCO L/H 값 및 TCO L/V 값이 1.7 이하가 되게 용이하게 설계할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다. 도 15는 도 14에 도시된 광학시트를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 광학시트(800)는 광 반사부(870)들이 형성되는 패턴을 제외하고는 도 1 및 도 2에서 설명된 광학시트(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서 광학시트(800)는 베이스층(810), 집광층(830), 요철 패턴층(850) 및 광 반사부(870)들을 포함한다.

본 실시예에서 광 반사부(870)들은 제1 면(811)에 형성된 돌출부 패턴(851) 상에서 반사부 스트라이프 패턴을 형성하며 집광부(831)들이 형성하는 골들에 대응한다. 입광영역(LA)은 광 반사부(870)들 사이에 제1 면(811)을 노출시키는 개구부로 정의된다.

집광부(831)들이 형성되는 제1 피치(P1)는 일정하며, 각 광 반사부(870)의 중심은 집광부(831)들이 서로 만나 형성하는 각 골에 실질적으로 일치하게 형성된다. 본 실시예에서 상기 제1 면(811)의 가운데에서 제1 방향(801)을 따라 상기 가장자리로 이동할수록 광 반사부(870)들의 선폭은 감소한다. 따라서 제1 면(811)의 가운데에서 제1 방향(801)을 따라 제1 면(811)의 가장자리로 이동할수록 입광영역(LA)의 폭은 증가한다. 따라서 제1 면(811)에 광이 균일하게 입사되는 경우, 제1 방향(801)을 따라 제1 면(811)의 가장자리로 이동할수록 집광부(831)들에 의해 제2 면(813)의 가운데를 향하여 집광되는 광량은 증가된다.

구체적으로, 광 반사부(870)들의 선폭을 가운데에 위치한 광 반사부(870)로부터 제1 방향(801)을 따라 각각 R1, R2, R3, ···, Rn, R(n+1), ···와 같이 표시하며, R1 > R2 > R3 > ··· > Rn > R(n+1)> ···의 관계가 성립된다. 각 입광영역(LA)의 폭은 Wn = P1-0.5 {R(n+1)+Rn}, n=1, 2, 3, ···와 같이 표시될 수 있다. 제1 방향(801)을 따라 상기 가장자리로 이동할수록 {R(n+1)+Rn}의 값이 감소되므로, 입광영역(LA)의 선폭은 증가함을 알 수 있다.

상기 관계식 Wn = P1-0.5 {R(n+1)+Rn}을 다른 방식으로 해석하면, n번째 집광부(831)의 폭은 제1 피치(P1) 와 같고, n번째 광 반사부(870)에 의해 0.5Rn 만큼 가려지고, (n+1)번째 광 반사부(870)에 의해 0.5R(n+1) 만큼 가려짐을 알 수 있다. 본 실시예와 다르게 0.5Rn 와 0.5R(n+1)의 값이 같은 경우, 즉 광 반사부(870)들의 선폭이 서로 동일한 경우, 각 입광영역(LA)의 중심은 각 집광부(831)의 중심과 일치된다. 이와 다르게 본 실시예에서는 0.5Rn > 0.5R(n+1)의 관계가 성립된다. 따라서 입광영역(LA)의 중심은 집광부(831)의 중심으로부터 상기 제1 방향(801)을 따라 상기 가장자리를 향하여 0.5[0.5{Rn-R(n+1)}] 만큼 이격됨을 알 수 있다.

{Rn-R(n+1)}의 값이 상수인 경우, 즉 광 반사부(870)들의 선폭의 감소량이 일정한 경우, 집광부(831)의 중심으로부터 입광영역(LA)의 중심 사이의 이격간격은 일정하며, 제1 방향(801)을 따라 상기 가장자리로 이동할수록 입광영역(LA)의 폭만 증가함을 알 수 있다.

이와 다르게, 예를 들어, {Rn-R(n+1)}의 값이 n의 함수, 즉 {Rn-R(n+1)} = f(n)와 같은 관계가 성립하여 n이 증가함에 따라 {Rn-R(n+1)}의 값이 증가하는 경우, 제1 방향(801)을 따라 상기 가장자리로 이동할수록 집광부(831)의 중심으로부터 입광영역(LA)의 중심 사이의 이격간격 및 입광영역(LA)의 폭이 모두 증가함을 알 수 있다.

도 16은 도 15에서 광학시트(800)의 가운데 부분을 확대한 확대도이다. 도 17은 도 15에서 광학시트(800)의 가장자리 부분을 확대한 확대도이다.

도 16을 참조하면, 제1 면(811)의 가운데에서는 입광영역(LA)의 중심과 집광부(831)의 중심이 실질적으로 일치하며, 입광영역(LA)의 폭이 집광부(831)의 폭에 비해 매우 좁다. 이로 인해 입광영역(LA)에 입사된 광은 집광부(831)에 의해 대부분 제2 면의 법선 방향(이하 정면 방향으로 칭함)을 향하여 집광되며, 일부의 광은 양측의 이웃한 집광부(831)들을 통해 비스듬히 출사된다.

도 17을 참조하면, 입광영역(LA)의 폭은 제1 면(811)의 가운데에서 보다 제1면의 가장자리에서 보다 크게 형성되어 있다. 따라서 입광영역(LA)에 입사되는 광량 또한 상기 가운데에서 보다 상기 가장자리에서 더 큼을 알 수 있다. 그러나 정면 방향으로 집광되는 광량은 상기 가운데와 상기 가장자리에서 비슷하다. 따라서 양측의 이웃한 집광부(831)들을 통해 비스듬하게 출사되는 광량은 동일한 시야각에서 관찰하는 경우 상기 가운데보다 상기 가장자리에서 훨씬 큰 것을 알 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트(800)를 채용한 액정표시장치(890)의 평면도이다.

도 18을 참조하면, 액정표시장치(890)에서 TCO03 시야각 특성은 9개의 측정 지점 중 2번, 4번, 6번 및 8번 지점에서 측정되고 휘도는 중앙의 5번 지점에서 측정된다.

전술된 것과 비슷하게 본 실시예에서 제2 방향(805)을 기준으로 관측기를 액정표시장치(890)의 표시화면의 법선에 대해 30도(degree)를 이루는 방향에서 표시화면의 중심을 향하게 할 때, 제2 방향(805)의 양측 가장자리 영역들(4, 6)의 휘도의 비, 즉 수평 TCO'03 값(TCO L/H)이 1.7 이하가 된다.

또한 관측기를 제1 방향(801)을 기준으로 상기 표시화면의 법선에 대해 15도를 이루는 방향에서 표시화면의 중심을 향하게 할 때, 제1 방향(801)의 양측 가장자리 영역들(2, 8)의 휘도의 비, 즉 수직 TCO'03 값(TCO L/V)이 1.7 이하가 된다.

집광부(831)의 폭, 즉 이웃한 골들 사이의 거리로 정의되는 제1 피치(P1)에 대한 입광영역(LA)의 폭의 비를 개구율로 정의한다. 본 실시예에서 집광부(831)들이 형성되는 제1 피치(P1)는 일정하며, 전술한 바와 같이 입광영역(LA)의 폭은 제1 방향(801)을 따라 제1 면(811)의 가장자리로 이동할수록 증가한다. 따라서 개구율은 제1 면(811)의 가운데로부터 제1 방향(801)을 따라 제1 면(811)의 가장자리로 이동할수록 증가한다.

시뮬레이션 결과에 의하면, 수직 TCO'03 값(TCO L/V)이 1.7 이하가 되기 위해서는 개구율이 하기된 [수학식]을 만족하여야 함을 알 수 있다.

[수학식]

[0.5×(상기 제1 방향(801)을 따른 상기 광학시트(800)의 길이에 대하여 상기 가운데로부터 해당 입광영역(LA)의 중심까지의 거리의 비) + 0.3 < 개구율 < 0.5×(상기 제1 방향(801)을 따른 상기 광학시트(800)의 길이에 대하여 상기 가운데로부터 해당 입광영역(LA)의 중심까지의 거리의 비) + 0.70]

상기 [수학식]을 만족시키는 개구율 분포의 일 예로, 하기된 [표2]와 같이 제2 방향(805)과 나란한 광학시트(800)의 중심축으로부터의 제1 방향(801)으로의 거리에 따른 개구율의 하한값 및 상한값을 결정할 수 있다. 상기 개구율의 상한값과 하한값의 차이는 광학시트(800)의 제조에서 광 반사부(870)들을 형성하는 공정의 공정 마진으로 볼 수도 있다.

도 19는 종래의 다기능 광학시트를 채용한 액정표시장치의 표시화면에서 제1 방향(801) 하측 가장자리 영역에 대한 휘도를 관측한 그래프이다. 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트(800)를 채용한 액정표시장치(890)의 표시화면에서 제1 방향(801) 하측 가장자리 영역에 대한 휘도를 관측한 그래프이다.

종래의 다기능 광학시트에서 광 반사부들의 선폭이 일정하며, 각 광 반사부의 중심과 각 골이 실질적으로 일치한다. 따라서 제1 방향(801)을 따라 가장자리로 이동하여도 입광영역(LA)의 폭이 일정하다. 따라서 종래의 다기능 광학시트에서는 제1 방향(801)을 따라 개구율이 일정하다.

하기된 [표3]은 종래의 다기능 광학시트와 본 실시예에 따른 광학시트(800)에 대한 광학적 특성을 측정한 결과를 나타낸다.

[표3]의 결과는 에지 타입(Edge Type) 백라이트 유닛을 채용한 액정표시장치(890)에서 22인치 와이드 모니터 모델에 대하여 측정한 결과이다. 시야각 측정은 EZ Contrast 장비, 휘도 측정은 BM-7 장비를 이용하였다.

[표3]에서 중앙 휘도 및 25 포인트 측정지점에서 평균 휘도는 종래 다기능 광학시트와 본 실시예의 광학시트(800)에서 거의 차이가 없는 것을 알 수 있다. 즉 정면 방향으로의 집광의 정도, 즉 정면 휘도는 광학시트의 가운데와 광학시트의 가장자리, 예를 들어, 도 18에 도시된 것과 같은 2, 4, 6, 8 측정지점에서 종래의 광학시트와 본 실시예에 따른 광학시트(800)가 거의 비슷하다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 수평방향, 즉 0도에서 180도 방향 또는 제2 방향(805))으로 붉은 색 영역의 길이가 종래의 다기능 광학시트보다 본 실시예의 광학시트(800)의 경우가 더 긴 것을 알 수 있다. 따라서, 수평방향으로의 시야각은 종래의 다기능 광학시트보다 본 실시예의 광학시트(800)의 경우가 보다 큰 것을 알 수 있다.

그 결과, [표3]에서 제시한 바와 같이, 종래 다기능 광학시트에서 TCO'03 (L/H) 값이 2.17로 1.7보다 크지만, 본 실시예의 광학시트(800)에서 TCO'03 (L/H) 값이 1.47로 1.7보다 작은 것을 알 수 있다. 즉 측면 시인성에서는 본 실시예의 광학시트(800)가 종래의 다기능 광학시트에 비하여 보다 향상된 것을 알 수 있다.

종래의 다기능 광학시트는 수직방향(90도에서 270도 방향)으로는, 도 19에 도시된 바와 같이, 매우 좁은 범위의 시야각에서만 의미 있는 광량이 관측된다. 따라서 수직 TCO'03 값(TCO L/V)은 1.93으로서 1.7보다 매우 크다. 따라서 수직 방향 측면 시인성이 매우 열악함을 알 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 광학시트(800)는 수직 방향(제1 방향(801))을 따라 광학시트(800)의 가장자리로 이동할수록 제2 면(813)의 중심 방향을 향하여 비스듬하게 출사되는 광량이 크게 증가한다. 따라서 도 20에 도시된 바와 같이 수직방향으로 출사광의 시야각이 크게 증가한 것을 알 수 있고, 수직 TCO'03 값(TCO L/V)이 1.42로서 1.7보다 작다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다. 도 22는 도 21에 도시된 광학시트의 배면 사시도이다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 광학시트(900)는 집광부(931)들과 광 반사부(970)들이 배치되는 패턴을 제외하고는 도 1 및 도 2에서 설명된 광학시트(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서 광학시트(900)는 베이스층(910), 집광층(930), 요철 패턴층(950) 및 광 반사부(970)들을 포함한다.

본 실시예에서 집광부(931)들은 베이스층(910)의 제2 면(913)에서 제1 방향(901)을 따라 제1 피치(P1)로 형성된다. 집광부(931)들은 제1 방향(901)과 양의 예각을 이루는 제2 방향(905)을 따라 연장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성한다.

광 반사부(970)들은 베이스층(910)의 제1 면(911)에 형성된다. 광 반사부(970)들은 제2 방향(905)과 음의 예각을 이루는 제3 방향(907)을 따라 연장되어 반사부 스트라이프 패턴을 형성한다. 따라서 집광부(931)들과 광 반사부(970)들은 소정의 각도를 이루며 교차하는 방향으로 배치된다.

집광부(931)들의 제2 방향(905) 단부와 광 반사부(970)들의 제3 방향(907) 단부는 서로 만난다. 상기 단부에서 각 광 반사부(970)의 중심은 집광부(931)들이 형성하는 골에 실질적으로 일치하게 형성된다. 제1 면(911)의 가운데로부터 제1 방향(901)을 따라 제1 면(911)의 가장자리로 이동할수록 광 반사부(970)의 선폭이 감소된다. 따라서 하나의 집광부(931)는 제2 방향(905)으로 연장되며 가장자리로 이동할수록 폭이 증가하는 입광영역(LA)과 교차한다.

본 실시예에서 집광부(931)들은, 예를 들어, 도 18에 도시된 표시화면에서 대각선 방향인 1-9 방향으로 연장될 수 있다. 광 반사부(970)들은, 예를 들어, 도 18에 도시된 표시화면에서 다른 대각선 방향인 3-7 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우 광학시트(900)는 수평 TCO'03 값(TCO L/H) 및 수직 TCO'03 값(TCO L/V)이 모두 1.7 이하가 되며, 상기 1-9 방향 및 3-7 방향으로도 큰 시야각을 갖는다.

표시장치

도 23은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.

도 23을 참조하면, 표시장치는 광 가이드 플레이트(610), 광원(620), 광학시트(700) 및 표시패널(640)을 포함한다.

광 가이드 플레이트(610)는 서로 대향하는 출광면(615) 및 반사면(613)과, 출광면(615) 및 반사면(613)을 연결하는 측면(611)들을 포함한다.

광 가이드 플레이트(610)는 상기 광 산란 도광체로 이루어질 수 있다.

광원(620)은 냉음극 형광램프와 같은 선광원(620)을 포함할 수 있다. 이와 다른 실시예에서, 광원(620)은 발광다이오드와 같은 점광원을 포함할 수 있다. 선광원(620)은 적어도 하나의 측면(611)에 배치된다. 선광원(620)은 서로 대향하는 측면(611)들에 각각 배치될 수 있다.

표시장치는 램프 리플렉터(625)를 더 포함할 수 있다. 램프 리플렉터(625)는 선광원(620)을 감싸며 선광원(620)이 출사한 광을 반사하여 상기 측면(611)에 입사시킨다. 입사된 광은 광 가이드 플레이트(610)의 측면(611)들 및 반사면(613)에서 반사를 반복하다가 출사조건이 만족되면 출광면(615)으로 출사된다.

반사면(613)에는 광을 반사 및 확산시키는 광학패턴, 예를 들어, 도트 패턴이 형성될 수 있다. 이에 따라 선광원(620)으로부터 출사된 광은 면광의 형태로 변환된다.

표시장치는 반사면(613)에 배치되어 누설광을 반사면(613)에 다시 입사시키는 반사시트(630)를 더 포함할 수 있다.

광학시트(700)는 출광면(615) 상에 배치된다. 본 실시예에서 광학시트(700)는 도 1 내지 도 10에서 설명된 광학시트(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 다른 실시예에서, 광학시트(700)는 도 11, 도 12, 도 14 및 도 21에서 설명된 광학시트들(300, 500, 800, 900)로 대체될 수 있다. 따라서 광학시트(700)는 베이스층(710), 집광층(730), 요철 패턴층(750) 및 복수의 광 반사부(770)들을 포함한다.

베이스층(710)의 제1 면(711)은 출광면(615)에 대향한다. 집광부(731)들은 제2 면(713) 상에서 선광원(620)의 길이 방향(제2 방향)으로 연장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성한다. 집광부(731)들은 제2 방향에 직교하는 제1 방향으로 제1 피치(P1)로 형성되어 있다.

광 반사부(770)들은 집광부(731)들이 형성하는 골들에 대응하여 제1 면(711)에 형성되어 있다. 제1 면(711)의 가운데에서는 광 반사부(770)의 폭의 중심이 골과 일치한다. 광 반사부(770)들은 제1 방향을 따라 제1 피치(P1)보다 큰 제2 피치(P2)로 형성된다. 따라서, 선광원(620)이 배치된 측면(611) 또는 이와 대향하는 다른 측면을 향하여 제1 면(711)의 가장자리로 이동할수록 골과 광 반사부(770)의 중심 사이의 미스얼라인 폭이 증가한다.

표시패널(640)은 광학시트(700)의 상부에 배치되어 집광층(730)으로부터 출사된 광을 기초로 영상을 표시한다. 표시패널(640)은 하부기판(650), 상부기판(670) 및 액정층을 포함한다.

하부기판(650)은 매트릭스 형태로 배열된 화소들을 포함한다. 상부기판(670)은 하부기판(650)과 대향하며 화소들과 대향하는 공통전극을 포함한다. 액정층은 하부기판(650)과 상부기판(670)의 사이에 개재된다.

광학시트(700)의 광 반사부(770)들 사이의 입광영역(LA)은 선광원(620)이 배치된 측면(611) 또는 이와 대향하는 다른 측면에 가까워질수록 집광부(731)의 중심에 대하여 선광원(620)이 배치된 측면(611) 또는 이와 대향하는 다른 측면으로 편중되어 있다. 그 결과, 제1 방향을 따라 광학시트(700)의 가장자리로 이동할수록 제2 면의 법선에 대하여 비스듬하게 출사되어 광학시트(700)의 중심을 향하는 광 성분이 증가한다.

따라서, 표시패널(640)에 대하여 수직방향(제1 방향)으로 시야각을 증가시키며 관찰하는 경우, 광학시트(700)의 가장자리로부터 광학시트(700)의 중심을 향하는 광량이 상기 가장자리로 이동할수록 증가한다. 따라서, 표시패널(640)에 대하여 제1 방향을 따라 시야각을 15도로 하여 관찰하는 경우 TCO L/V가 1.7이하가 된다.

제2 방향으로는 광이 집광부(731)의 길이 방향으로 확산된다. 따라서 표시패널(640)에 대하여 제2 방향을 따라 시야각을 30도로 하여 관찰하는 경우 TCO L/H가 보다 용이하게 1.7이하가 된다.

대체로 화소들의 배열방향과 선광원(620)의 배열 방향은 서로 나란할 수 있다. 다른 실시예에서, 집광부(731)들 및 광 반사부(770)들은 표시패널(640)의 화소들의 배열 패턴과 엇갈리게 형성될 수 있다.

예를 들어, 표시장치가 도 21에 도시된 광학시트(700)를 채용하는 경우, 집광부(731)들이 형성하는 집광부 스트라이프 패턴은 제1 방향과 양의 예각을 이루는 방향으로 연장되며, 광 반사부(770)들이 형성하는 반사부 스트라이프 패턴은 제1 방향과 음의 예각을 이루는 방향으로 연장된다. 한편, 화소들은 수평방향(제2 방향) 및 수직방향(제1 방향)으로 매트릭스 형태의 패턴으로 배치될 수 있다.

따라서 집광부 스트라이프 패턴 및 반사부 스트라이프 패턴은 화소들의 배열 패턴과 각각 예각을 이루게 배치될 수 있다. 그 결과, 표시패널(640) 상에 광 가이드 플레이트(610)의 상기 도트 패턴 등이 시인되는 무아레(moire) 현상의 발생이 방지된다.

본 실시예에서, 광 가이드 플레이트(610)와 표시패널(640)의 사이에는 출광면(615)으로부터 출사된 광의 광학특성을 향상시키는 시트 형상의 광학부재로는 광학시트(700) 1매만 배치된다. 광학시트(700)는 출광면(615)으로부터 출사된 광의 휘도 균일성, 정면 휘도, 대비비 및 측면 시야각 등의 광학특성을 향상시켜 표시패널에 제공한다. 다른 실시예에서 표시장치는 집광부(731)들을 보호하는 보호시트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 광학시트 및 이를 갖는 표시장치에 의하면, 표시장치는 본 발명에 따른 1매의 광학시트를 포함하여 확산시트 및 집광시트와 같은 다수의 시트들을 생략할 수 있고, 광학시트는 광 가이드 플레이트 상에 배치되어 광 가이드 플레이트로부터 출사된 광의 광학특성을 향상시킨다. 광학시트는 표시장치에 충분한 정면휘도 특성, 대비비 특성 및 TCO L/H 및 TCO L/V와 같은 시야각 특성을 만족시킬 수 있다. 따라서 표시품질을 저해하지 않으면서 표시장치에서 사용되는 광학시트의 매수를 크게 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광학시트 및 이를 갖는 표시장치는 표시장치에서 광학시트류의 개수를 감소시키고 표시장치의 화질을 개선하는 분야에 적용될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 광학시트를 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 도 2에서 광학시트의 가운데 부분을 확대한 확대도이다.

도 4는 도 2에서 광학시트의 가장자리 부분을 확대한 확대도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 평면도이다.

도 6은 제2 면의 가운데 영역의 휘도를 관측한 그래프이다.

도 7은 제2 면의 제1 방향을 따른 상측 가장자리 영역에 대한 출사광의 휘도 분포를 도시한 그래프이다.

도 8은 제2 면의 제1 방향을 따른 하측 가장자리 영역에 대한 출사광의 휘도 분포를 도시한 그래프이다.

도 9는 제2 방향을 따라 광학시트의 가장자리 영역들의 휘도를 관측하는 것을 도시한 단면도이다.

도 10은 제1 방향을 따라 광학시트의 가장자리 영역들의 휘도를 관측하는 것을 도시한 단면도이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.

도 13은 도 12에 도시된 광학시트의 배면 사시도이다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.

도 15는 도 14에 도시된 광학시트를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 16은 도 15에서 광학시트의 가운데 부분을 확대한 확대도이다.

도 17은 도 15에서 광학시트의 가장자리 부분을 확대한 확대도이다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트를 채용한 액정표시장치의 평면도이다.

도 19는 종래의 광학시트를 채용한 액정표시장치의 표시화면에서 제1 방향 하측 가장자리 영역에 대한 휘도를 관측한 그래프이다.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트를 채용한 액정표시장치의 표시화면에서 제1 방향 하측 가장자리 영역에 대한 휘도를 관측한 그래프이다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 광학시트의 사시도이다.

도 22는 도 21에 도시된 광학시트의 배면 사시도이다.

도 23은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 베이스층 11 : 제1 면

13 : 제2 면 30 : 집광층

31 : 집광부 50 : 요철 패턴부

51 : 돌출부 패턴 70 : 광 반사부

100 : 광학시트 101 : 제1 방향

105 : 제2 방향 P1 : 제1 피치

P2 : 제2 피치 610 : 광 가이드 플레이트

620 : 선광원 640 : 표시패널

Claims (20)

1. 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함하는 베이스층;

   상기 제2 면에 제1 방향을 따라 제1 피치로 형성된 복수의 집광부들을 포함하는 집광층; 및

   상기 집광부들이 서로 만나서 형성되는 골들에 대응하여 상기 제1 방향을 따라 서로 이격되게 상기 제1 면에 형성된 복수의 광 반사부들을 포함하며, 상기 제1 면의 가운데로부터 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 면의 가장자리로 이동할수록 각 상기 집광부의 중심으로부터 상기 가장자리를 향하여 각 상기 광 반사부의 에지까지의 이격거리가 증가하고,

   상기 집광부들은 상기 제1 방향과 양의 예각을 이루는 제2 방향을 따라 연장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성하며, 상기 광 반사부들은 상기 제1 방향과 음의 예각을 이루는 제3 방향을 따라 연장되어 반사부 스트라이프 패턴을 형성하며, 각 상기 광 반사부의 중심은 상기 제2 방향 단부에서 상기 집광부들이 만나서 형성되는 각 상기 골에 일치하고,

   서로 이웃한 상기 광 반사부들 사이에 상기 제1 면을 노출시키는 개구부는 입광영역으로 정의되고,

   상기 가운데로부터 상기 제1 방향을 따라 상기 가장자리로 이동할수록 상기 광 반사부의 선폭이 감소하여, 하나의 상기 집광부는 상기 제2 방향으로 연장되며 상기 가장자리로 이동할수록 폭이 증가하는 상기 입광영역과 교차되는 것을 특징으로 하는 광학시트.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 방향으로 절단한 상기 집광부의 종단면은 상기 제2 면의 법선 방향으로 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 광학시트.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 각 상기 집광부는 상기 제2 면으로부터 돌출된 볼록 렌즈 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학시트.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 서로 이웃한 상기 골들 사이의 거리로 정의되는 상기 제1 피치에 대한 상기 입광영역의 폭의 비로 정의되는 개구율은 [수학식]

   [0.5×(상기 제1 방향을 따른 상기 광학시트의 길이에 대하여 상기 가운데로부터 해당 입광영역의 중심까지의 거리의 비) + 0.3 < 개구율 < 0.5×(상기 제1 방향을 따른 상기 광학시트의 길이에 대하여 상기 가운데로부터 해당 입광영역의 중심까지의 거리의 비) + 0.70]을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학시트.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서, 상기 제1 면과 상기 광 반사부들의 사이에 배치되며 상기 광 반사부들이 그 위에 형성되는 돌출부 패턴을 포함하는 요철 패턴층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학시트.
12. 제11항에 있어서, 상기 집광층 및 상기 요철 패턴층 중 적어도 어느 하나는 광 확산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학시트.
13. 삭제
14. 삭제
15. 서로 대향하는 출광면 및 반사면과, 상기 출광면 및 반사면을 연결하는 측면들을 포함하는 광 가이드 플레이트;

    적어도 하나의 상기 측면에 배치되어 상기 측면에 광을 입사시키는 광원;

    상기 출광면과 마주보는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 포함하는 베이스층과, 상기 제2 면에 상기 광원이 배치된 측면과 직교하는 제1 방향을 따라 제1 피치로 형성된 복수의 집광부들을 포함하는 집광층과, 상기 집광부들이 서로 만나서 형성되는 골들에 각기 대응하여 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 면에 형성된 복수의 광 반사부들을 포함하며, 상기 제1 면의 가운데로부터 상기 광원이 배치된 측면 또는 상기 측면과 대향하는 다른 측면을 향하여 이동할수록 각 상기 집광부의 중심으로부터 상기 측면 또는 상기 다른 측면을 향하여 각 상기 광 반사부의 에지까지의 이격거리가 증가하는 광학시트; 및

    상기 광학시트의 상부에 배치되어 상기 집광층으로부터 출사된 광을 기초로 영상을 표시하는 표시패널을 포함하고,

    상기 집광부들은 상기 제1 방향과 양의 예각을 이루는 제2 방향을 따라 연장되어 집광부 스트라이프 패턴을 형성하며, 상기 광 반사부들은 상기 제1 방향과 음의 예각을 이루는 제3 방향을 따라 연장되어 반사부 스트라이프 패턴을 형성하며, 각 상기 광 반사부의 중심은 상기 제2 방향 단부에서 상기 집광부들이 만나서 형성되는 각 상기 골에 일치하고,

    서로 이웃한 상기 광 반사부들 사이에 상기 제1 면을 노출시키는 개구부는 입광영역으로 정의되고,

    상기 가운데로부터 상기 제1 방향을 따라 가장자리로 이동할수록 상기 광 반사부의 선폭이 감소하여, 하나의 상기 집광부는 상기 제2 방향으로 연장되며 가장자리로 이동할수록 폭이 증가하는 상기 입광영역과 교차되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
16. 삭제
17. 삭제
18. 제15항에 있어서, 상기 집광부 스트라이프 패턴 및 광 반사부 스트라이프 패턴에 대하여 상기 표시패널의 화소들의 배열 패턴이 엇갈리게 배치되어 상기 표시패널 상에 무아레(moire) 현상의 발생을 방지한 것을 특징으로 하는 표시장치.
19. 제15항에 있어서, 상기 표시장치는 상기 출광면으로부터 출사된 광의 휘도 균일성 및 정면 휘도를 향상시키는 시트 형상의 부재로는 상기 광 가이드 플레이트와 상기 표시패널의 사이에 상기 광학시트 1매만을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 반사면에는 상기 측면을 통해 입사된 광의 일부를 상기 출광면을 향하여 반사 및 확산시키는 광확 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.

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