KR100755966B1 - 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 면 형상 조명 장치, 및전기 광학 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 광학적 기능의 편차를 저감시킨 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 면 형상 조명 장치, 및 전기 광학 장치를 제공하는 것이다.

확산 미립자(27)를 함유시킨 시트 기판(25)에 대해서, 렌즈 형성 재료(F)의 액적(D)을 토출하기 전에 시트 기판(25)의 접착면(25b)을 도광판(22)의 출사면(22a)에 접착하도록 했다. 그리고, 시트 기판(25)의 토출면(25a)에 액적(D)을 발액하는 발액층(25c)을 형성한 후, 렌즈 형성 재료(F)의 액적(D)을 토출해서 토출면(25a)에 착탄한 액적(D)을 경화시켜서 마이크로 렌즈를 형성하도록 했다.

액정 표시 장치, 백라이트, 도광판, 확산 시트, 시트 기판, 마이크로 렌즈, 확산 미립자

Description

광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 면 형상 조명 장치, 및 전기 광학 장치{METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL SHEET, OPTICAL SHEET, PLANAR LIGHTING APPARATUS, AND ELECTRO OPTICAL APPARATUS}

도 1은 본 실시예의 액정 표시 장치의 개략 사시도.

도 2는 본 실시예의 액정 표시 장치의 개략 단면도.

도 3은 본 실시예의 액정 표시 장치의 마이크로 렌즈를 설명하는 평면도.

도 4는 본 실시예의 액정 표시 장치의 확산 시트의 제조 공정을 설명하는 설명도.

도 5는 본 실시예의 액정 표시 장치의 확산 시트의 제조 공정을 설명하는 설명도.

도 6은 본 실시예의 액정 표시 장치의 확산 시트의 제조 공정을 설명하는 설명도.

도 7은 본 실시예의 액정 표시 장치의 확산 시트의 제조 공정을 설명하는 설명도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1…전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치

3…면 형상 조명 장치로서의 백라이트

21…광원 22…지지 기판으로서의 도광판

24…광학 시트로서의 확산 시트 25…시트 기판

25a…토출면 25b…접착면

25c…발액층 26…볼록부로서의 마이크로 렌즈

27…확산 미립자 D…액적

본 발명은 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 면 형상 조명 장치 및 전기 광학 장치에 관한 것이다.

종래, 액정 표시 장치에는 액정 패널의 이면(裏面)측에 평면 형상의 광을 조명하는 면 형상 조명 장치로서의 백라이트가 구비되어 있다. 백라이트에는 조명하는 광의 휘도 편차를 해소하기 위해, 일반적으로 LED 등의 광원으로부터의 광을 상기 액정 패널의 이면 전체에 확산시켜서 조명시키는 광학 시트로서의 확산 시트가 구비되어 있다.

그 확산 시트의 제조 방법에는, 시트 기판의 일 측면에 확산 미립자(예를 들면, 금속 미립자나 수지 비즈(beads) 등)를 함유한 수지를 도포하고, 도포한 수지막을 경화시키는 도포 방법이 알려져 있다. 그러나, 상기 도포 방법에서는 도포한 수지 내의 확산 미립자가 응집하기 쉽기 때문에 확산 미립자의 농도 분포를 제어하는, 즉, 확산 시트의 광학적 기능(예를 들면, 확산된 광의 강도 분포나 확산 효율) 을 제어하는 것이 곤란했다.

그래서, 상기 확산 시트의 제조 방법에서는, 종래보다 그 광학적 기능의 제어성을 향상시키는 제안이 되어져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 특허문헌 1에서는 잉크젯법에 의해 상기 시트 기판의 일 측면에 수지의 액적을 토출하고, 토출한 액적을 건조 경화함으로써 광 확산성을 갖는 볼록부로서의 도트를 형성하도록 하고 있다. 그리고, 도트의 형성 위치나 사이즈, 밀도 분포 등을 액적의 용량이나 토출하는 위치에 따라 제어하고, 시트 기판의 일 측면에 원하는 광학적 기능을 부여할 수 있도록 하고 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허 2004-157430호 공보

그러나, 상기한 확산 시트는 액정 표시 장치(백라이트)의 휘도의 저하를 억제하기 위해서 그 시트 기판의 두께를 수십㎛ 내지 수백㎛로 하고 있다. 그리고, 상기 잉크젯법에서는 이러한 두께가 얇은 시트 기판을 상기 액적을 토출하는 토출 위치로 순서대로 이동 반송시키고 있다.

그 때문에, 상기 잉크젯법에서는 시트 기판의 이동 반송 등에 의해 그 시트 부재에 외부로부터의 응력이나 진동 등이 가해지면 시트 기판의 위치 어긋남이나 기계적 변형(휨이나 왜곡 등)을 발생시켜서 액적의 착탄 위치의 위치 정밀도를 저하시킨다. 나아가서는, 상기 도트의 형성 위치의 위치 어긋남이나 형상의 편차 등을 발생시켜서 각 확산 시트의 광학적 기능에 편차를 초래하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 행해진 것으로서, 그 목적은 광학적 기능의 편차를 저감시킨 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 면 형상 조명 장치 및 전기 광학 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 광학 시트의 제조 방법은 시트 기판의 일 측면에 토출한 액적을 경화함으로써 상기 일 측면으로부터의 광을 굴절해서 출사하는 볼록부를 상기 일 측면에 형성하도록 한 광학 시트의 제조 방법에 있어서, 상기 액적을 토출하기 전에 상기 시트 기판의 타 측면에 상기 시트 기판을 지지하는 지지 기판을 접착하도록 했다.

본 발명의 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 지지 기판을 접착한 만큼 액적을 토출할 때의 시트 기판의 중량을 증가시킬 수 있어, 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 시트 기판의 위치 어긋남이나 기계적 변형(왜곡이나 휨 등)을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 일 측면의 원하는 위치에 액적을 토출할 수 있어, 시트 기판에 형성하는 볼록부의 위치 어긋남이나 형상의 편차를 저감시킬 수 있다. 따라서, 광학 시트의 제조 공정에서 광학적 기능(예를 들면, 볼록부에 의한 확산이나 집광 등)의 편차를 저감시킬 수 있다.

이 광학 시트의 제조 방법에서, 상기 시트 기판의 상기 타 측면은 상기 일 측면과 맞대향하는 측면이어도 좋다.

이 광학 시트의 제조 방법에서, 일 측면과 맞대향하는 타 측면에 지지 기판을 접착하기 때문에 일 측면의 위치 어긋남이나 기계적 변형을 더욱 확실히 저감시킬 수 있다.

이 광학 시트의 제조 방법에서, 상기 지지 기판은 광원으로부터 도입되는 광을 상기 일 측면과 맞대향하는 상기 시트 기판의 타 측면을 향해서 상기 지지 기판의 출사면으로부터 도출 가능하게 하는 도광판이며, 상기 액적을 토출하기 전에 상기 시트 기판의 상기 타 측면에 상기 도광판의 상기 출사면을 접착하도록 해도 좋다.

이 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 시트 기판을 지지 기판으로부터 박리하지 않고, 도광판을 갖는 광학 시트를 제작할 수 있다. 그 결과, 광학 시트와 도광판의 위치 정합성을 향상할 수 있어, 광학 시트의 광학적 기능의 편차를 더 저감시킬 수 있다.

이 광학 시트의 제조 방법에서, 상기 액적을 토출하기 전에 상기 일 측면에 상기 액적을 발액하는 발액(撥液)성을 부여하도록 해도 좋다.

이 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 일 측면에 발액성을 부여하는 만큼 일 측면에 착탄한 액적의 형상의 제어성을 향상할 수 있어, 광학적 기능의 편차를 더 저감시킬 수 있다.

이 광학 시트의 제조 방법에서, 상기 볼록부는 상기 시트 기판의 굴절률과 다른 굴절률을 가져도 좋다.

이 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 볼록부의 형상에 관계없이 일 측면으로부터의 광을 그 일 측면측에서 굴절할 수 있고, 그 볼록부의 위치 어긋남을 저감시킬 수 있다.

이 광학 시트의 제조 방법에서, 상기 볼록부는 상기 일 측면으로부터의 광을 굴절해서 확산하는 마이크로 렌즈여도 좋다.

이 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 일 측면으로부터의 광을 확산시키는 마이크로 렌즈의 형성 위치의 위치 어긋남이나 형상의 편차를 저감시킬 수 있고, 그 마이크로 렌즈를 구비한 광학 시트의 광학적 기능의 편차를 저감시킬 수 있다.

이 광학 시트의 제조 방법에서, 상기 시트 기판은 상기 시트 기판의 상기 타 측면측으로부터 입사한 광을 상기 일 측면측으로 확산 가능하게 하는 확산 미립자를 함유하도록 해도 좋다.

이 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 광학 시트의 타 측면으로부터의 광을 확산 미립자에 의해 확산할 수 있고, 그 광학 시트의 광학적 기능의 편차를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 광학 시트는 상기한 광학 시트의 제조 방법에 의해 제조했다.

본 발명의 광학 시트에 의하면, 그 광학적 기능의 편차를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 광학 시트는 시트 기판의 일 측면에 토출한 액적을 경화함으로써 형성되고, 상기 일 측면으로부터의 광을 굴절해서 출사하는 볼록부와, 상기 시트 기판의 타 측면에 접착되어서 상기 시트 기판을 지지하는 지지 기판을 구비한다.

본 발명의 광학 시트에 의하면, 지지 기판을 접착한 만큼 시트 기판의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 시트 기판의 기계적 변형(왜곡이나 휨 등)을 저감시킬 수 있고, 시트 기판의 기계적 변형에 의한 볼록부의 파손을 회피할 수 있다. 나아가서는, 광학 시트의 광학적 기능의 편차를 저감시킬 수 있다.

이 광학 시트에서, 상기 지지 기판은 광원으로부터 도입된 광을 상기 시트 기판에 도출 가능하게 하는 도광판이어도 좋다.

이 광학 시트에 의하면, 도광판을 갖는 광학 시트를 제공할 수 있고, 그 광학적 기능의 편차를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 면 형상 조명 장치는 광원과 상기 광원으로부터 도입된 광을 굴절해서 출사하는 광학 시트를 구비한 면 형상 조명 장치에서 상기한 광학 시트를 구비한다.

본 발명의 면 형상 조명 장치에 의하면, 면 형상 조명 장치의 광학적 기능의 편차를 저감시킬 수 있고, 면 형상 조명 장치가 조명하는 광의 휘도나 그 균일성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 전기 광학 장치는 면 형상 조명 장치로부터의 광을 변조해서 출사하는 전기 광학 장치에서, 상기 면 형상 조명 장치는 상기한 면 형상 조명 장치이다.

본 발명의 전기 광학 장치에 의하면, 면 형상 조명 장치가 조명하는 광의 휘도나 그 균일성을 향상시킨 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시예를 도 1 내지 도 7에 따라 설명한다. 우선, 본 발명의 전기 광학 장치로서의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 액정 표시 장치의 개략 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 1에서 액정 표시 장치(1)는 액정 패널(2)과 면 형상 조명 장치로서의 백라이트(3)를 구비하고 있다.

액정 패널(2)은 상기 백라이트(3)측에 구비된 사각판 형상의 글라스 기판(대 향 기판(4))과 상기 대향 기판(4)과 맞대향하는 글라스 기판(소자 기판(5))이, 밀봉 부재(6)(도 2 참조)를 통해서 접함됨으로써 형성되고, 이들 대향 기판(4)과 소자 기판(5) 사이의 간극에 액정(7)(도 2 참조)이 봉입되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 대향 기판(4)의 소자 기판(5)측(상측)의 측면에는 투명 도전막으로 이루어지는 대향 전극(8)이 적층되고, 전원 회로(도시 생략)로부터의 소정의 공통 전위가 공급되도록 되어 있다. 대향 전극(8)의 상측에는 대향 처리가 실시된 배향막(9a)이 적층되고, 상기 대향 전극(8) 근방에서 상기 액정(7)의 배향을 소정의 배향으로 설정하도록 되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 소자 기판(5)의 대향 기판(4)측(하측)의 측면에는 한 방향(X 화살표 방향)으로 연장되는 복수의 주사선(11)이 형성되고, 주사선 구동 회로(도시 생략)로부터의 주사 신호가 소정의 타이밍에 출력되도록 되어 있다. 주사선(11)과 직교하는 방향(Y 화살표 방향)에는 복수의 데이터선(12)이 형성되고, 데이터선 구동 회로(도시 생략)로부터의 표시 데이터에 의거하는 데이터 신호가 소정의 타이밍에 입력되도록 되어 있다.

이들 주사선(11)과 데이터선(12)이 교차하는 위치에는, 대응하는 주사선(11) 및 데이터선(12)에 접속되고 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 화소 영역(13)이 형성되고, 각 화소 영역(13) 내에는 각각 TFT 등의 제어 소자(도시 생략)와, 투명 도전막으로 이루어지는 화소 전극(14)이 형성되어 있다. 이들 데이터선(12)(주사선(11)) 및 화소 전극(14)의 하측에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 배향 처리가 실시된 배향막(9b)이 적층되고, 상기 화소 전극 근방에서 액정(7)의 배향을 소정의 배향으로 설정하도록 되어 있다.

또한, 본 실시예에서는 대향 기판(4)의 상측으로서, 그 수직 방향을 Z 화살표 방향이라고 한다.

그리고, 주사선(11)이 선 순서대로 주사에 의거해서 1개씩 순차적으로 선택되면, 화소 영역(13)의 제어 소자가 순서대로 선택 기간 중에만 온 상태가 되고, 대응하는 데이터선(12) 및 제어 소자를 통해서 대응하는 상기 화소 전극(14)에 데이터 신호가 출력된다. 그러면, 화소 전극(14)과 대향 전극(8)의 전위차에 따라 액정(7)의 배향 상태가 후술하는 백라이트(3)로부터의 조명광(L)을 변조하도록 유지되고, 변조된 조명광(L)이 편광판(도시 생략)을 통과하는지의 여부에 의해 액정 패널(2)에 원하는 화상이 표시된다.

또한, 본 실시예의 액정 표시 장치(1)는 화소 영역(13)에 TFT 등을 구비한, 소위 액티브 매트릭스 방식의 액정 표시 장치이지만, 예를 들면 패시브 방식의 액정 표시 장치여도 좋다. 또한, 본 실시예의 액정 표시 장치(1)는 백라이트(3)측에 대향 기판(4)을 배열 설치하는 구성으로 했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 백라이트(3)측에 소자 기판(5)을 배열 설치하는 구성이어도 좋다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 백라이트(3)에는 그 X 화살표 반대 방향측에 LED 등의 광원(21)이 구비되고, 광원(21)으로부터 출사된 광이 리플렉터(reflector)(도시 생략) 등을 통해서 그 X 화살표 방향측으로 배열 설치되는 지지 기판으로서의 도광판(22)을 향해서 출사되도록 되어 있다. 즉, 백라이트(3)는 에지(edge) 라이트형 백라이트이다.

도광판(22)은 Z 화살표 방향으로부터 보아서 거의 사각 형상으로 형성된 광 투과성의 판 부재이며, 예를 들면 아크릴계 수지나 폴리카보네이트, 폴리에스테르 등의 투명 수지 재료, 또는 글라스나 석영 등의 무기 투명 재료에 의해 형성되어 있다. 도광판(22)의 Z 화살표 방향의 두께는 상기 광원(21)으로부터 멀어지는 방향(X 화살표 방향)으로 점점 얇아지도록 형성되어 있다. 상세히 설명하면, 도광판(22)은 그 상면(출사면(22a))이 Z 화살표 방향에 대해서 수직으로 형성되고, 하면(반사면(22b))이 상기 광원(21)으로부터 멀어지는 방향(X 화살표 방향)을 향해서 Z 화살표 방향으로 경사지도록 형성되어 있다.

본 실시예의 도광판(22)의 평균 두께(Z 화살표 방향의 폭의 평균치)는 상기 광학적 기능을 얻기 위해서 약 1㎜로 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

그 도광판(22)의 반사면(22b)에는 출사면(22a)으로부터 출사하는 광의 휘도 분포를 균일화하기 위한 다수의 반사 도트(dot)(도시 생략)나 반사 홈 등이 형성되고, 그 하측에는 광 반사성을 갖는 알루미늄 등으로 이루어지는 반사 시트(23)가 배열 설치되어 있다.

그리고, 광원(21)으로부터의 광이 도광판(22)에 출사되면, 광원(21)으로부터의 광은 출사면(22a)과 반사면(22b)에 반사 굴절돼서 도광판(22)의 내부를 전파하고, 반사면(22b)로부터 누설되는 누설광이 반사 시트(23)에 의해 출사면(22a)측에 반사되며, 출사면(22a)에 대한 임계각을 넘는 성분의 광이 순서대로 출사면(22a)으로부터 출사된다.

그 때문에, 광원(21)으로부터의 광 중에서, 그 진행 방향이 Z 화살표 방향(Z 화살표 반대 방향)에 가까워지는 광은 출사면(22a)의 광원(21)측(X 화살표 반대 방향측)으로부터 출사되도록 되어 있다. 한편, 광원(21)으로부터의 광 중에서, 그 진행 방향이 X 화살표 방향에 가까워지는 광은 반사면(22b)의 반사에 의해 출사면(22a)의 X 화살표 방향측으로부터 출사되도록 되어 있다. 즉, 광원(21)으로부터의 광은 출사면(22a)의 거의 전면(全面)으로부터 출사되도록 되어 있다.

도광판(22)의 출사면(22a)에는 광학 시트로서의 확산 시트(24)가 접착되어 있다. 확산 시트(24)는 도광판(22)과 거의 같은 사이즈의 사각 형상으로 형성된 시트 기판(25)과, 그 시트 기판(25)의 상면(토출면)(25a)에 형성된 다수의 볼록부로서의 마이크로 렌즈(26)를 갖고 있다.

시트 기판(25)은 그 하면(접착면(25b))이 상기 도광판(22)의 출사면(22a)에 접착된 광 투과성 시트 부재이다. 시트 기판(25)은, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리카보네이트 수지, 스틸렌 수지, 노볼락(novolac) 수지 등의 광 투과성 수지에 의해 형성되고, 상기 도광판(22)의 굴절률 및 대기의 굴절률과 다른 굴절률을 갖고 있다.

본 실시예의 시트 기판(25)의 두께(Z 화살표 방향의 폭)는 광원(21)으로부터의 광에 의한 열 변형(휨이나 컬(curl) 등)을 회피하고, 액정 표시 장치(1)의 휘도의 저하를 억제하기 위해서 약 100㎛로 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

그 시트 기판(25)의 내부에는 전체에 걸쳐서 균일하게 분포하는 확산 미립 자(27)가 함유되어 있다. 확산 미립자(27)는 상기 광 투과성 수지의 굴절률과 다른 굴절률을 갖고, 그 입자 직경이 예를 들면 200~500nm로 형성되는 미립자이다. 확산 미립자(27)는, 예를 들면 실리카, 알루미나, 티타니아, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 아크릴 수지, 유기 실리콘 수지, 폴리스틸렌, 요소 수지, 포름알데히드 축합물 등의 미립자이며, 이들 혼합물이어도 좋다.

그 시트 기판(25)의 토출면(25a)에는 후술하는 발액 처리에 의해, 후술하는 렌즈 형성 재료(F)의 액적(D)(도 6 참조)을 발액하는 발액성(발액기)가 부여된 발액층(25c)(도 7 참조)이 형성되어 있다.

그리고, 도광판(22)(출사면(22a))으로부터의 광이 시트 기판(25)에 출사되면, 도광판(22)으로부터의 광은 접착면(25b)으로 굴절되고, 시트 기판(25) 내로 확산된다. 시트 기판(25) 내에 확산된 광은 확산 미립자(27)에 의해 더 확산되고, 시트 기판(25)의 토출면(25a)측으로 인도된다.

마이크로 렌즈(26)는 토출면(25a)의 전체에 걸쳐 균일하게 형성된 반구면 형상의 볼록 렌즈로서, 상기 토출면(25a)으로부터의 광을 굴절해서 확산하도록 되어 있다. 상세히 설명하면, 마이크로 렌즈(26)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 그 외부 직경(렌즈 직경(Wa))이 약 50㎛로 형성되고, 이웃하는 마이크로 렌즈(26)와의 사이의 거리(이간 거리(Wb))가 약 3.5㎛가 되도록, 토출면(25a) 전체에 걸쳐 정삼각형의 격자 패턴 형상으로 가장 조밀하게 형성되어 있다. 각 마이크로 렌즈(26)는 시트 기판(25)과 다른 굴절률을 갖고, 확산된 광의 최대 강도의 방향을 후술하는 프리즘 시트(28)에 대해서 최적의 방향으로 인도하는 렌즈 계수를 갖고 있다.

본 실시예에서는 상기한 각 마이크로 렌즈(26)의 중심 위치를 목표 토출 위치(Pa)라고 한다.

이 마이크로 렌즈(26)는 후술하는 액적 토출 공법 및 렌즈 형성 공법에서, 상기 시트 기판(25)의 토출면(25a)에 후술하는 렌즈 형성 재료(F)의 액적(D)(도 6 참조)을 토출하고, 토출한 액적(D)을 경화시킴으로써 형성되어 있다.

그리고, 토출면(25a)으로부터의 광이 각 마이크로 렌즈(26)에 출사되면 각 마이크로 렌즈(26)에 입사한 광은 마이크로 렌즈(26)에 의한 굴절에 의해 더 확산(균일화)되고, 반사면(22b)의 반사 등에 의해 형성된 휘점이나 휘선, 얼룩 등을 확산시킨다. 그리고, 균일화된 광은 그 최대 강도의 방향이 후술하는 프리즘 시트(28)에 대해서 최적의 방향으로 인도된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 확산 시트(24)의 상측에는 프리즘 시트(28)가 배열 설치되어 있다. 프리즘 시트(28)는 X화살표 방향을 따라서 어레이 형상으로 배열된 미소(微小)한 리니어 프리즘을 갖는 제 1 프리즘 시트(28a)와, Y 화살표 방향을 따라서 어레이 형상으로 배열된 미소한 리니어 프리즘을 갖는 제 2 프리즘 시트(28b)를 중첩한 시트이다. 이 프리즘 시트(28)는 제 1 프리즘 시트(28a) 및 제 2 프리즘 시트(28b)에 의한 굴절에 의해 확산 시트(24)로부터의 광의 최대 강도의 방향을 Z화살표 방향으로 인도하도록 되어 있다.

그리고, 확산 시트(24)로부터의 광이 프리즘 시트(28)로 출사되면, 프리즘 시트(28)에 입사한 광은 프리즘 시트(28)에 의한 굴절에 의해 그 최대 강도의 방향을 Z 화살표 방향으로 해서 액정 패널(2)을 조명한다.

이때, 액정 패널(2)을 조명하는 조명광(L)은 균일한 형상의 마이크로 렌즈(26)를 토출면(25a) 위에 가장 조밀하게 형성한 만큼, 그 휘도의 균일성을 향상시키고 있다. 또한, 액정 패널(2)을 조명하는 조명광(L)은 확산 시트(24)(마이크로 렌즈(26))로부터의 광을 프리즘 시트(28)에 대해서 최적의 방향으로 인도하고 있는 만큼, 그 휘도를 향상시키게 된다. 이에 의해, 액정 표시 장치(1)는 백라이트(3)로부터의 조명광(L)의 휘도와 그 균일성의 향상에 의해 그 표시 화질을 향상시키고 있다.

또한, 프리즘 시트(28)는 확산 시트(24)로부터의 광을 액정 패널(2)측으로 굴절해서 액정 패널(2)을 조명하는 광의 휘도를 향상시키고 있지만, 확산 시트(24)에 의해 충분한 휘도가 얻어지는 경우에는 이 프리즘 시트(28)를 생략하는 구성이어도 좋다.

다음으로, 상기한 확산 시트(24)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 4 내지 도 7은 확산 시트(24)의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.

우선, 도광판(22)에 시트 기판(25)을 부착하는 접착 공정을 행한다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 도광판(22)의 출사면(22a)에 소정의 접착제를 도포하고, 시트 기판(25)의 접착면(25b)을 도광판(22)의 출사면(22a)에 부착한다. 이에 의해, 시트 기판(25)의 토출면(25a)이 도광판(22)의 출사면(22a)을 따라 위치 결정 고정되어, 그 기계적 강도가 보강된다.

도광판(22)에 시트 기판(25)을 접착하면, 시트 기판(25)(도광판(22))에 발액성을 부여하는 발액 처리를 행한다.

즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도광판(22)에 접착된 상태의 시트 기판(25)을 공지(公知)의 플라스마 장치 내로 반송하고, 시트 기판(25)의 토출면(25a)의 전면(全面)을 불소계의 플라스마(P)(예를 들면, 퍼플루오로카본/탄소계 플라스마(perfluorocarbon/chlorine plasma))에 노출한다. 이에 의해, 토출면(25a)의 전면에 플루오로기(基)나 플루오로카본기를 갖는 발액층(25c)을 형성한다.

토출면(25a)에 발액층(25c)을 형성면, 부착된 상태의 시트 기판(25)과 도광판(22)을 액적 토출 장치(30)로 반송해서 토출면(25a)에 액적(D)을 토출하는 액적 토출 공정을 행한다. 우선, 액적(D)을 토출하기 위한 액적 토출 장치(30)의 구성에 대해서 설명한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 액적 토출 장치(30)에는 기판 스테이지(31)가 구비되어 있다. 기판 스테이지(31)는 그 상면(탑재면(31a))의 소정의 위치에 상기 토출면(25a)을 상측으로 해서 도광판(22)에 접착된 상태의 시트 기판(25)을 탑재 고정하도록 되어 있다. 이 기판 스테이지(31)에는 스테이지 구동 기구(32)가 연결되어 있다.

스테이지 구동 기구(32)는, 예를 들면 X축 방향으로 연장되는 나사축과, 그 나사축과 나사 결합하는 볼 너트를 구비한 나사식 직동 기구로서, 제어 장치(33)에 구동 제어되고, 기판 스테이지(31)(시트 기판(25))를 X화살표 방향 및 X 화살표 반대 방향으로 반송하도록 되어 있다.

그리고, 스테이지 구동 기구(32)가 제어 장치(33)로부터의 구동 신호를 받으면, 기판 스테이지(31)는 상기 목표 토출 위치(Pa)에 상대하는 탑재면(31a) 위의 위치를 각각 후술하는 토출 노즐(N)의 바로 아래로 배치 이동하도록 되어 있다.

토출면(25a)의 상측에는 액적 토출 헤드(이하 단지, 토출 헤드라고 함)(34)가 배치된다. 토출 헤드(34)에는 그 하측에 노즐 플레이트(35)가 구비되고, 노즐 플레이트(35)의 하면(노즐 형성면(35a))에는 Z 화살표 방향으로 관통 형성된 다수의 토출 노즐(이하 단지, 노즐이라고 함)(N)이 Y 화살표 방향(도 6에서 지면에 수직 방향)을 따라서 배열되어 있다.

본 실시예에서는 토출면(25a) 위에서 각 노즐(N)과 상대하는 위치를 착탄 위치(Pn)라고 한다.

각 노즐(N)의 Z 화살표 방향에는 각각 액상체 탱크(도시 생략)에 연통되는 캐비티(36)가 형성되고, 액상체 탱크가 도출하는 렌즈 형성 재료(F)가 도입되도록 되어 있다. 그리고, 캐비티(36)는 도입된 렌즈 형성 재료(F)를 각각 대응하는 노즐(N)에 공급하도록 되어 있다.

캐비티(36)의 Z 화살표 방향에는, Z 화살표 방향 및 Z 화살표 반대 방향으로 진동 가능하게 부착된 진동판(37)이 구비되어, 캐비티(36) 내의 용적을 확대·축소 가능하게 하고 있다. 진동판(37)의 Z 화살표 방향에는 각 노즐(N)에 대응하는 압전 소자(PZ)가 배열 설치되어 있다. 압전 소자(PZ)는 제어 장치(33)로부터의 구동 신호를 받아서 수축·신장(伸張)하고, 상기 진동판(37)을 Z 화살표 방향 및 Z 화살표 반대 방향으로 진동시켜서 캐비티(36) 내를 가압·감압하도록 되어 있다.

본 실시예의 렌즈 형성 재료(F)는 유기 용제를 포함하지 않는 무용매 재료로서, 예를 들면 자외선 경화성 아크릴계 수지나 자외선 경화성 에폭시 수지 등의 자 외선 경화성 수지이다. 상세히 서술하면, 자외선 경화성 수지는 프리폴리머, 올리고머 및 모노머 중에서 적어도 1종류와 광중합 개시제를 포함한 것이다.

그 프리폴리머 또는 올리고머에는, 예를 들면 에폭시 아크릴레이트류, 우레탄 아크릴레이트류, 폴리에스테르 아크릴레이트류, 폴리에테르 아크릴레이트류, 스피로아세탈(spiroacetal)계 아크릴레이트류 등의 아크릴레이트류나, 에폭시 메타크릴레이트류, 우레탄 메타크릴레이트류, 폴리에스테르 메타크릴레이트류, 폴리에테르 메타크릴레이트류 등의 메타크릴레이트류를 이용할 수 있다.

또한, 모노머에는, 예를 들면 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메카크릴레이트, N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone), 카르비톨(carbitol) 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(tetrahydrofurfuryl) 아크릴레이트, 이소보닐(isobonyl) 아크릴레이트, 디시클로펜테닐(dicyclopentenyl) 아크릴레이트, 1,3-부탄디올(1,3-butanediol) 아크릴레이트 등의 단관능기 모노머나, 1,6-헥산디올(hexanediol) 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 메타크릴레이트, 네오펜틸(neopentyl) 글리콜 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨(pentaerythritol) 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨(dipentaerythritol) 헥사아크릴레이트 등의 다관능성 모노머를 이용할 수 있다.

또한, 광중합 개시제에는, 예를 들면 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone) 등의 아세토페논류, α-히드록시이소부틸페논(α-hydroxyisobutylphenone), p-이소프로필-α-히드록시이소부틸페논(p-isopropyl-α -hydroxyisobutylphenone) 등의 부틸페논류, p-tert-부틸디클로로아세토페논(p-tert-butyldichloroacetophenone), p-tert-부틸트리클로로아세토페논(p-tert-butyltrichloroacetophenone), α,α-디클로로-4-페녹시아세토페논(α,α-dichloro-4-phenoxyacetophenone) 등의 할로겐화 아세토페논류, 벤조페논, N,N-테트라에틸-4,4-디아미노벤조페논(N,N-tetraethyl-4,4-diaminobenzophenone) 등의 벤조페논류, 벤질, 벤질디메틸케탈(benzyldimethylketal) 등의 벤질류, 벤조인, 벤조인 알킬 에테르(benzoin alkyl ether) 등의 벤조인류, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심(1-phenyl-1,2-propandione-2-(o-ethoxycarbonyl)oxime) 등의 옥심류, 2-메틸티옥산톤(2-methylthioxanthone), 2-클로로티옥산톤(2-chlorothioxanthone) 등의 크산톤류, 미힐러 케톤(Michler's ketone) 류의 라디칼 발생 화합물 등을 이용할 수 있다.

그리고, 토출 헤드(34)가 제어 장치(33)로부터의 구동 신호를 받으면, 대응하는 캐비티(36)가 감압·가압되어, 대응하는 노즐(N) 내의 렌즈 형성 재료(F)의 계면(메니스커스(meniscus)(M))이 Z 화살표 방향으로 진동한다. 그리고, 렌즈 형성 재료(F)의 메니스커스(M)가 진동함으로써 압전 소자(PZ)의 신장폭에 상대하는 소정 용량의 렌즈 형성 재료(F)가 대응하는 노즐(N)로부터 액적(D)으로서 토출된다. 그리고, 토출된 액적(D)은 대응하는 노즐(N)의 Z 화살표 반대 방향을 따라서 비행해서, 상기 착탄 위치(Pn)에 착탄한다.

이때, 기판 스테이지(31)에 탑재되는 시트 기판(25)(토출면(25a))은 도광판(22)의 접착에 의해 그 중량이 증가되어, 기계적 강도가 보강되어 있다. 그 때 문에, 시트 기판(25)(토출면(25a))은 상기 액적 토출 공정에서 그 위치 어긋남이나기계적 변형(왜곡이나 휨 등)을 초래하지 않고 기판 스테이지(31)에 대한 상대 위치를 유지한다.

따라서, 시트 기판(25)의 토출면(25a)은 설정된 각 목표 토출 위치(Pa)를, 기판 스테이지(31)의 반송 이동에 의해 위치 어긋남 등을 초래하지 않고 순서대로 상기 착탄 위치(Pn)에 배치시킨다. 그리고, 착탄 위치(Pn)에 배치되는 각 목표 토출 위치(Pa)에는 각각 토출 헤드(34)로부터 토출된 소정 용량의 렌즈 형성 재료(F)가 액적(D)으로서 착탄한다. 각 목표 토출 위치(Pa)에 착탄한 액적(D)은 상기 발액층(25c)에 의해 발액되어 소정의 형상(본 실시예에서는 반구면 형상)을 나타낸다.

이어서, 상기 액적 토출 공정을 종료하고, 각 목표 토출 위치(Pa)의 액적(D)을 경화해서 마이크로 렌즈(26)를 형성하는 렌즈 형성 공정을 행한다.

즉, 도 7에 나타낸 바와 같이, 각 목표 토출 위치(Pa)의 액적(D)에 자외선(Lu)을 조사하여 액적(D)을 경화해서 토출면(25a)에 고착시킨다. 이에 의해, 토출면(25a)의 각 목표 토출 위치(Pa)에 외부 직경이 상기 렌즈 직경(Wa)이며 이웃하는 마이크로 렌즈(26)와의 사이의 거리가 이간 거리(Wb)가 되는 반구면 형상의 마이크로 렌즈(26)가 형성된다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성한 본 실시예의 효과를 이하에 기재한다.

(1) 상기 실시예에 의하면, 렌즈 형성 재료(F)의 액적(D)을 시트 기판(25)에 토출하기 전에, 그 시트 기판(25)을 도광판(22)에 접착하도록 했다.

그 결과, 시트 기판(25)의 위치 어긋남이나 기계적 변형을 해소할 수 있어, 소정의 형상의 마이크로 렌즈(26)를 미리 정해진 목표 토출 위치(Pa)에 형성할 수 있다. 따라서, 균일한 형상의 마이크로 렌즈(26)를 토출면(25a)의 전체에 가장 조밀하게 형성할 수 있어, 백라이트(3)로부터 출사되는 조명광(L)의 휘도와 그 균일성을 향상시킬 수 있다. 즉, 확산 시트(24)의 광학적 기능의 편차를 저감시킬 수 있다.

(2) 게다가, 도광판(22)의 출사면(22a)에 시트 기판(25)(접착면(22b))을 접착하도록 했다. 따라서, 확산 시트(24)의 제조 공정에서 마이크로 렌즈(26)를 형성한 시트 기판(25)을 지지 기판(도광판(22))으로부터 박리하지 않고, 도광판(22)을 갖는 확산 시트(24)를 제조할 수 있다. 그 결과, 확산 시트(24)와 도광판(22)의 위치 정합성을 향상시킬 수 있어, 확산 시트(24)의 광학적 기능의 편차를 더 저감시킨다.

(3) 상기 실시예에 의하면, 액적(D)을 토출하기 전에 발액 처리 공정을 행하고, 시트 기판(25)의 토출면(25a)에 발액층(25c)을 형성하도록 했다. 따라서, 토출한 액적(D)의 습윤 확장을 제어할 수 있어, 소정의 형태의 마이크로 렌즈(26)를 확실히 형성할 수 있다.

(4) 상기 실시예에 의하면, 마이크로 렌즈(26)를 시트 기판(25)과 다른 굴절을 갖는 재료로 형성하도록 했다. 따라서, 확산 시트(24)의 확산 효율을 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 실시예에 의하면, 시트 기판(25)에 확산 미립자(27)를 함유시키도 록 했다. 따라서, 도광판(22)으로부터 출사된 광을 더 확산시킬 수 있어, 백라이트(3)로부터 출사되는 조명광(L)의 휘도의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 사기 실시예는 이하와 같이 변경해도 좋다.

○ 상기 실시예에서는 지지 기판을 도광판(22)으로서 구현화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 지지 기판은 도광판(22)의 반사면(22b)에 반사 시트(23)를 접착한 것이어도 좋다. 또는, 시트 기판(25)의 위치 어긋남이나 기계적 변형을 해소하고 시트 기판(25)을 지지 가능한 기판을 별도 지지 기판으로서 사용하는 구성으로 해도 좋다. 이때, 지지 기판에 접착한 시트 기판(25)의 토출면(25a)에 마이크로 렌즈(26)를 형성하고, 그 후, 지지 기판으로부터 시트 기판(25)을 박리하며, 박리한 시트 기판(25)을 별도 도광판(22)의 출사면(22a) 위에 배열 설치하는 구성이 바람직하다.

○ 상기 실시예에서는 시트 기판(25)을 도광판(22)의 출사면(22a)에 접착해서 지지하는 구성으로 했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 시트 기판(25)의 바깥 가장자리에 테두리 형상으로 형성된 지지 기판을 접착하도록 해도 좋고, 시트 기판(25)의 위치 어긋남이나 기계적 변형을 회피 가능하게 접착하는 구성이면 좋다.

○ 상기 실시예에서는 시트 기판(25)의 토출면(25a)에 발액층(25c)을 형성하는 구성으로 했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 액적(D)을 발액하는 발액성 재료에 의해 시트 기판(25)을 구성해도 좋다. 또는, 토출면(25a)에 착탄한 액적(D)의 형상 제어성이 충분히 얻어질 경우에는 토출면(25a)에 발액성을 부여하지 않는 구성으로 해도 좋다.

○ 상기 실시예에서는 볼록부를 반구면 형상의 마이크로 렌즈(26)로서 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 볼록부를 오목 렌즈나 렌티쿨라(lenticular) 렌즈로서 구현화해도 좋고, 또는 사각 형상의 볼록부로서 구체화해도 좋다. 즉, 볼록부는 시트 기판(25)으로부터의 광을 굴절해서 광학 기판의 광학적 기능을 제어하는 볼록부이면 된다.

○ 상기 실시예에서는 토출면(25a)의 전체에 균일한 형상의 마이크로 렌즈(26)를 가장 조밀하게 형성하도록 구성했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 도광판(22)으로부터 출사되는 광의 휘도가 높은 영역에 마이크로 렌즈(26)를 가장 조밀하게 형성하고, 휘도가 낮은 영역에 소수의 마이크로 렌즈(26)를 형성하도록 해도 좋다. 즉, 마이크로 렌즈(26)는 확산 시트(24)의 광학적 기능에 상대시켜서 그 수량 분포나 형상 등을 변경하는 것이 바람직하다.

○ 상기 실시예에서는 시트 기판(25)에 확산 미립자를 함유시키는 구성으로 했지만, 이에 한정되지 않고, 시트 기판(25)의 토출면(25a)에 확산 미립자를 함유한 경화성 수지를 도포하는 구성으로 해도 좋다. 또는, 마이크로 렌즈(26)에 의해 충분한 광학적 기능을 얻을 수 있는 경우에는 확산 미립자를 함유시키지 않는 구성이어도 좋다.

○ 상기 실시예에서는 렌즈 형성 재료(F)를 자외선 경화성 수지에 의해 구성했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아믹산의 장쇄(長鎖) 알킬에스테르 등의 폴리이미드 전구체여도 좋다. 또한, 이때, 토출 면(25a)에 토출한 액적(D)은 가열 큐어(cure) 처리에 의한 이미드화(imidization) 반응에 의해 폴리이미드 수지로서 경화시키는 것이 바람직하다.

○ 상기 실시예에서는 압전 소자(PZ)의 신축 운동에 의해서 액적(D)을 토출하는 구성으로 했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 캐비티(36) 내에 저항 가열 소자를 설치하고, 그 가열에 의한 기포 생성에 의해 액적(D)을 토출하는 구성이어도 좋다.

○ 상기 실시예에서는 지지 기판을 에지 라이트형 백라이트의 도광판으로서 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 지지 기판을 직하형 백라이트의 확산판용의 기판(예를 들면, 두께가 5㎜ 정도의 글라스 기판이나 폴리카보네이트 기판 등)으로서 구체화하고, 확산 시트(24)를 상기 확산판의 확산층으로서 구체화해도 좋다.

○ 상기 실시예에서는 광학 시트를 에지 라이트형 백라이트의 확산 시트(24)로서 구체화했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면 광학 시트를 프로젝션용의 스크린에 구비된 확산 시트나 윈도 글라스 등의 건재(建材)에 구비되는 광학 시트로 구체화해도 좋다.

본 발명에 따르면, 광학적 기능의 편차를 저감시킨 광학 시트의 제조 방법, 광학 시트, 면 형상 조명 장치 및 전기 광학 장치를 제공할 수 있다.

Claims (12)

1. 시트 기판의 일 측면에 토출한 액적을 경화(硬化)함으로써, 상기 일 측면으로부터의 광을 굴절해서 출사하는 볼록부를 상기 일 측면에 형성하도록 한 광학 시트의 제조 방법에 있어서,

   상기 액적을 토출하기 전에, 상기 시트 기판의 타 측면에 상기 시트 기판을 지지하는 지지 기판을 접착하도록 한 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 시트 기판의 상기 타 측면은 상기 일 측면과 맞대향하는 측면인 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 지지 기판은 광원으로부터 도입되는 광을, 상기 일 측면과 맞대향하는 상기 시트 기판의 타 측면을 향해서 상기 지지 기판의 출사면으로부터 도출 가능하게 하는 도광판으로서,

   상기 액적을 토출하기 전에 상기 시트 기판의 상기 타 측면에 상기 도광판의 상기 출사면을 접착하도록 한 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 액적을 토출하기 전에, 상기 일 측면에 상기 액적을 발액(撥液)하는 발액성을 부여하도록 한 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼록부는 상기 시트 기판의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼록부는 상기 일 측면으로부터의 광을 굴절해서 확산하는 마이크로 렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 시트 기판은 상기 시트 기판의 상기 타 측면측으로부터 입사한 광을 상기 일 측면측으로 확산 가능하게 하는 확산 미립자를 함유한 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조 방법.
8. 제 1 항에 기재된 광학 시트의 제조 방법에 의해 제조한 광학 시트.
9. 시트 기판의 일 측면에 토출한 액적을 경화함으로써 형성되고, 상기 일 측면으로부터의 광을 굴절해서 출사하는 볼록부와,

   상기 시트 기판의 타 측면에 접착되어 상기 시트 기판을 지지하는 지지 기판

   을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 시트.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 지지 기판은 광원으로부터 도입된 광을 상기 시트 기판에 도출 가능하게 하는 도광판인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
11. 광원과, 상기 광원으로부터 도입된 광을 굴절해서 출사하는 광학 시트를 구비한 면 형상 조명 장치에 있어서,

    상기 광학 시트는 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 시트인 것을 특징으로 하는 면 형상 조명 장치.
12. 면 형상 조명 장치로부터의 광을 변조해서 출사하는 전기 광학 장치에 있어서,

    상기 면 형상 조명 장치는 제 11 항에 기재된 면 형상 조명 장치인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.

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