KR20120036293A - 백라이트 도광판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본원은, 빛의 세기의 분포를 균질화 시키는 광학시트, 상기 광학시트 및 도광판을 일체화함으로써 추가의 광 확산판을 구비하지 않아도 되는 백라이트 도광판, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

백라이트 도광판 및 그의 제조 방법 {BACK LIGHT GUIDE PLATE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본원은, 백라이트 도광판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 빛의 세기의 분포를 균질화 시키는 광학시트, 상기 광학시트 및 도광판을 일체화함으로써 추가의 광 확산판을 구비하지 않아도 되는 백라이트 도광판, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 휴대폰, 컴퓨터, MP3 플레이어와 같은 정보처리장치에서 처리된 데이터를 영상으로 표시하는 표시장치의 기술 개발이 급속히 이루어지고 있다. 대부분 중소형 정보처리장치에는 상대적으로 작은 부피 및 무게를 갖는 평판형 표시장치가 적용되고 있다.

대표적인 평판 표시장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 두 장의 전극 사이에 개재된 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 표시한다. 그러나, 이와 같은 액정표시장치의 표시소자를 구성하는 액정은 스스로 발광하지 못하고, 인가되는 전기신호에 따라 단순히 빛을 투과시키거나 차단하는 기능을 수행할 뿐이다. 따라서, 액정패널에 정보를 표시하기 위해서는 액정패널을 후방에서 조명하기 위한 면발광장치 소위 백라이트 유닛(Back Light Unit, 이하 'BLU'라 약칭한다)이 액정표시장치 내에 별도로 마련되어야 한다. 이와 같은 BLU는 빛의 휘도를 높이고 고른 면광원을 형성하여 액정패널을 균일하게 조사하여야 하며, 이는 제품의 품질면에서 매우 중요하다고 할 수 있다.

BLU는 대개 광원 램프, 도광판(Light Guiding Plate; Light Wave Guide), 반사시트(Reflection Sheet), 확산시트(Diffusion Sheet), 프리즘시트(Prism Sheet), 보호시트(Protect Sheet) 등 여러 부품이 모여서 하나의 BLU를 구성하게 되는데, 여기서, 도광판은 광원으로부터의 빛을 사방으로 고르게 유도하는 역할을 하며, 반사시트는 도광판 아랫면으로 빠져 나오는 빛을 다시 반사시켜 도광판 내로 돌려 보내는 역할을 하고, 확산시트는 빛을 산란시켜 광휘도를 균일화하는 역할을 하며, 프리즘시트는 상하좌우로 빛을 굴절시켜 집광하여 휘도를 향상시킨다. 보호시트는 프리즘 시트의 산과 산 사이의 홈에 먼지 등 이물질이 묻지 않도록 보호하고 스크래치가 생기는 것을 방지하게 된다.

그러나, 종래의 BLU는 광휘도를 균일화하고 광효율을 높이기 위해 상기 확산시트와 함께 상기 프리즘시트와 연계하여 사용되었으며, 이와 같이 확산시트가 프리즘 시트와 별도로 구비됨으로써, 부품수가 증가하여 그로 인하여 BLU의 경박 단소화가 어려울 뿐만 아니라, 조립 공정수도 증가하고 그에 따른 불량률도 증가하여 생산 비용이 전체적으로 증가하게 되는 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같은 빛의 고휘도 및 높은 광효율을 갖는 BLU 개발에 있어서, 프리즘 시트를 도광판에 일체화시킨 일체형 도광판이 사용되고 있다. 대한민국 공개특허 제2010-0052275호에 의하면 “측면이 곡면형태로 된 출광부를 가지는 일체형 도광판, 이의 제조방법 및 이를 채용한 디스플레이 장치”가 개시되어 있다.

그러나 상기 일체형 도광판의 제조에 있어서, 별개의 공정을 통한 특수 몰드의 제작의 필요성, 및 상기 특수 몰드에서 일체형 도광판을 사출하는 경우에서 오는 일체형 도광판의 파손문제는 여전하다.

또한, 상기 파손문제를 해결하기 위해서는 신축성 있는 재질로 제작된 특수 몰드의 제작이 필요하며, 상기 특수 몰드 사용의 필요성에서 오는 생산비용의 상승 및 강제적인 몰드 탈리작업에 의해 발생하는 몰드의 수명저하 문제와 일체형 도광판의 수율의 저하의 문제점은 여전히 남아있는 실정이다.

본원이 해결하고자 하는 제 1 과제는 고휘도의 높은 광효율을 갖는 광학 시트를 제공하는 것이다.

본원이 해결하고자 하는 제 2 과제는 상기 고휘도의 높은 광효율을 갖는 광학 시트의 제조방법을 제공하는 것이다.

본원이 해결하고자 하는 제 3 과제는 상기 고휘도의 높은 광효율을 갖는 광학시트를 채용한 백라이트 도광판을 제공하는 것이다.

본원이 해결하고자 하는 제 4 과제는 상기 백라이트 도광판을 채용한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본원이 해결하고자 하는 제 5 과제는 상기 백라이트 유닛을 채용한 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본원의 제 1 측면은, 투명 기재(substrate); 및 상기 투명 기재의 일측면에 형성된 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈:를 포함하는 광학 시트를 제공할 수 있다.

예시적 구현예에 있어서, 상기 뿔대는 원뿔대, 다각뿔대 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예시적 구현예에 있어서, 상기 광학 시트는 상기 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈를 포함하는 투명 기재의 반대측면에 다수의 돌기를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

그리고 본원의 제 2 측면은, 상기 광학 시트: 및 도광판:을 포함하며, 상기 도광판의 일측면과 상기 광학 시트의 뿔대의 면이 투명 접착제에 의해 결합되는, 백라이트 도광판을 제공할 수 있다.

예시적 구현예에 있어서, 상기 투명 접착제는 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 UV 테이프 기재 또는 아크릴계 UV 조사 경화형 접착제인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 3 측면은 상기 백라이트 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.

본원의 제 4 측면은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

본원의 제 5 측면은 투명기재의 일측면에 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈를 형성하여 광학필름을 제조하는 단계; 및 상기 광학 필름의 반복적 양각 패턴의 뿔대의 면을 도광판에 접착하는 단계:를 포함하는, 백라이트 도광판의 제조 방법을 제공한다.

예시적 구현예에 있어서, 상기 뿔대는 원뿔대, 다각뿔대 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형상인 것일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

예시적 구현예에 있어서, 상기 백라이트 도광판의 제조방법은 상기 광학 시트는 상기 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈를 포함하는 상기 투명 기재의 반대측면에 다수의 돌기를 형성하는 단계를 추가 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

예시적 구현예에 있어서, 상기 광학 필름의 반복적 양각 패턴의 뿔대의 면을 도광판에 접착하는 단계는, 상기 광학 필름의 뿔대의 면에 투명 접착제를 도포하는 단계 및 투명 접착제가 도포된 광학 필름을 도광판에 접착하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

예시적 구현예에 있어서, 상기 백라이트 도광판의 제조방법은 상기 투명 접착제가 도포된 광학 필름을 도광판에 접착한 후, 열경화 또는 UV경화 단계를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원에 의하여, 마이크로 렌즈를 포함하는 광학 필름을 제조하는 과정에서 플렉서블(flexible)한 부위를 가지는 특수한 몰드의 제작이 불필요하고, 종래의 공정에 사용되는 몰드 제조장치에 약간의 변화를 가하여 필요한 몰드를 제조할 수 있어, 이에 따른 특수 몰드 제작을 위한 경비 절감, 단가의 절감을 가져올 수 있다.

한편, 본원에 의해 광효율이 높은 광학 필름을 제공할 수 있고, 이로 인해 백라이트 유닛의 소형화 및 디스 플레이 장치의 박막화를 이룰 수가 있다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 광학 시트의 단면도이다.
도 2a는 본원의 일 구현예에 따른 광학 시트를 접합한 도광판의 단면도이다.
도 2b는 본원의 일 구현예에 따른 도광판의 평면도 및 단면도이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 백라이트 도광판의 마이크로 피라미드 설계구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 마이크로 피라미드 구조를 포함하는 백라이트 도광판의 시야각 휘도 프로파일(angular luminance profile)을 도시하는 그래프이다.
도 6은 도 4의 마이크로 피라미드 구조를 포함하는 백라이트 도광판의 시야각의 모든 극각 및 방위각에 따른 휘도분포를 나타내는 차트이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본원의 제 1 측면은, 투명 기재(substrate); 및 상기 투명 기재의 일측면에 형성된 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈:를 포함하는 광학 시트를 제공할 수 있다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 광학 시트의 단면도이다.

본원의 일 구현예에 따른 광학 시트(100)는 광을 굴절, 집광 시켜 휘도를 높이는 본래의 기능 외에 광을 확산시키는 기능을 구비한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본원의 일 구현예에 따른 광학 시트(100)는 투명 기재(10) 및 상기 투명 기재(10)의 일측면에 형성된 반복적 양각패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)를 포함한다.

우선, 투명 기재(10)는 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진 판상의 것으로서, 예를 들어, 폴리카보네이트(polycarbonate) 계열, 폴리술폰(polysulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 계열, 폴리스티렌(polystyrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride) 계열, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(polynorbornene) 계열, 폴리에스테르(polyester) 계열 등을 포함할 수 있다. 투명 기재(10)는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate)을 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 투명 기재(10)의 두께는 백라이트 유닛의 광학 필름에 사용되는 일반적인 투명 기재를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 1000 ㎛일 수 있으며, 또는 약 25 ㎛ 내지 약 600 ㎛일 수 있다. 투명 기재(10)는 상술한 바와 같은 두께 범위에서 기계적 강도와 열안정성이 우수하며, 적절한 유연성을 구비할 수 있고, 투과광의 손실이 적다. 즉, 약 10 ㎛ 미만에서는 기계적 강도가 약한 문제점이 있으며, 약 1000 ㎛ 초과에서는 디스플레이의 박막의 실현에 관점에서 문제점이 있을 수 있다.

투명 기재(10)에는 광을 굴절하고, 집광할 뿐만 아니라 광 확산 기능을 구비하는 다수개의 입체 형상의 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)가, 예를 들어, 투명 기재(10)의 일측면과 평행하게 배치되어 있다.

양각 패턴의 뿔대(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투명 기재의 일측면과 수직한 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 구비한다. 상기 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)는 연속적으로 서로 평행하게 배열될 수 있다.

여기서 A는 뿔대 형상의 마이크로 렌즈와 인접한 뿔대 형상의 마이크로 렌즈 사이의 간격으로서, 상기 간격은 의 중심과 인접한 양각 패턴 뿔대의 중심과의 거리를 나타낸 것으로서, A는 약 5 ㎛ 내지 약 500 ㎛일 수 있으며, 예를 들어, 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 또는 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. A의 값이 약 5 ㎛ 미만인 경우에는 전반사의 어려움이 있으며, 약 500 ㎛ 초과하는 경우에는 광집중에 어려움이 있을 수 있다. W는 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)의 폭(Width)이고, 그 값은 약 5 ㎛ 내지 약 500 ㎛일 수 있으며, 예를 들어, 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 또는 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. H는 양각패턴의 높이(Height)이고, 그 값은 약 5 ㎛ 내지 약 500 ㎛일 수 있으며, 예를 들어, 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 또는 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기, 광학 시트의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈는 그 간격의 설정에 있어서, 상기 수치범위 내에서 뿐만 아니라, 광학 시트의 가장자리에서부터 중심부로 서서히 그 간격이 좁아지는 형태를 함께 구비할 수 있으며, 그 좁아지는 형태는 상기 광학 시트의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈의 분포가 중심부로 갈수록 높아지는 형태를 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예로서, 상기 광학 시트는 상기 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈를 포함하는 투명 기재의 반대측면에 다수의 돌기를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 돌기는 상기 광학시트의 마이크로렌즈가 형성되는 반대편의 투명기재 위에 형성되는 것으로서, 빛의 확산 기능을 보조하는 역할을 하며, 규칙적 또는 랜덤하게 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 돌기는 상기 광학 필름의 기재의 성분을 포함하는 것일 수 있으며, 그 크기는 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛일 수 있으며, 예를 들어, 약 20 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 또는 약 30 내지 약 60 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 제 2 측면은, 상기 광학 시트; 및 도광판:을 포함하며, 상기 도광판의 일측면과 상기 광학 시트의 뿔대의 면이 투명 접착제에 의해 결합되는, 백라이트 도광판을 제공한다.

본원의 일 구현예로서, 도 1 및 도 2a를 참조하여 설명한다.

상기 광학 필름(100)은 도광판(30)에 투명접착제에 의해 접착될 수 있다. 이때, 투명 기재(10)의 일측면에 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)의 정부(25)면과 도광판이 투명 접작체에 의해 결합 된다.

이때, 상기 도광판은 백라이트 유닛에 사용되는 일체의 도광판일 수 있으며, 평판형(Plate)이거나 일면이 평판형이면서 타면과 일정한 각도로 경사를 가지고 있는 도광판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따른 투명 접착제는 광학적 투명 접착제인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 투명 접착제는 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 UV 테이프 기재 또는 아크릴계 UV 조사 경화형 접착제일 수 있다.

도 2b는 본원의 일 구현예에 따른 도광판의 평면도 및 단면도이며, 이를 참조하여 설명하면, 도 2b 에 도시한 바와 같이, 측면에서 들어온 빛은 내부 전반사를 통해 광 손실 없이 전파된다. 그 광선 가운데 일부는 양각패턴의 계면을 입사하게 되고, 이 빛들은 고스란히 도광판을 수직으로 벗어나 출사하게 된다. 따라서, 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)와 그 밀도에 따라서 도광판 일정 부위의 빛의 세기가 결정된다. 이러한 양각 패턴의 뿔대(20)의 크기와 밀도를 설계함으로써 휘도 등이 균질하고 광효율이 높은 도광판을 제작 가능하다. 일단 한번 양각패턴에 입사한 빛은 전부 도광판을 출사하는 광이 되므로, 도광판 내부를 진행하는 빛은 무질서한 난반사를 최소화하게 되어, 광의 손실이 최소화된다.

본원의 제 3 측면에서는, 상기 백라이트 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본원의 일 구현예로서, 상기 백라이트 유닛은 상기 백라이트 도광판을 포함하여 광원 장치, 확산필름, 반사필름 등을 추가로 포함한 것일 수 있다. 다만, 상기 확산필름의 경우에는 본원의 백라이트 도광판의 광효율이 우수하다는 점에서 생략될 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.

본원의 일 구현예에 따른 백라이트 유닛을 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본원의 일 구현예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본원의 일 구현예에 따른 백라이트 유닛(200)은 광학 시트(100)의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)를 형성한 광학시트(100)와 도광판(30)을 포함하는 백라이트 도광판, 광원(40) 및 반사판(50)을 포함한다.

도광판(30)은 광원(40)으로 공급되는 광을 액정 표시 패널 측으로 안내하는 역할을 한다. 도광판(30)은 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 물질로 이루어지며, 도광판(30)의 하부면에는 도광판(30)의 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 표시 패널 측으로 전환시키기 위한 각종 패턴이 인쇄되어 형성된다. 여기에서는 도광판(30)이 평판 형상인 경우를 예시하여 설명하지만, 도광판은 일단으로 갈수록 그 두께가 점점 줄어드는 쐐기 형상을 가질 수도 있다.

광원(40)은 도광판(30)의 일측 또는 양측에 위치할 수 있으며, 광원(40)으로는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원 또는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)와 같은 선광원이 사용될 수 있다. 또한, 복수의 점광원을 사용하거나, 점광원과 함께 점광원을 선형광으로 변환하는 수단을 함께 사용할 수도 있다. 또한, 도시하지 않았지만 도광판(30)이 쐐기 형상일 경우, 광원(40)은 도광판의 일 측면에만 위치할 수도 있다. 반사판(50)은 도광판(30)의 배면에 배치되어 도광판(30)의 배면으로 출사되는 광을 도광판(30) 상부면 측으로 반사한다. 이러한 반사판(50)은 디스 플레이 장치의 표시 패널에 입사되는 광의 손실을 줄임과 동시에 도광판(30)의 상부면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시킨다. 도광판(30)의 상부에 위치하는 광학 시트(100)는 투명 기재(10) 상부에 위로 갈수록 폭이 좁아지는 돌출 형상을 갖고, 그 정부(25)가, 예를 들어, 그라인드(grind) 처리되어 소정의 표면 조도가 형성된 다수개의 양각 패턴의 뿔대(20)이 배열되어 있다. 이러한 광학 시트(100)는 일반적으로 2 장의 시트로 구성되어 각각의 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)가 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어, 도광판(30)을 통해 출사되는 광을 액정 표시 패널에 수직한 방향으로 굴절하고, 집광하는 역할 및 광을 확산하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 본래의 광학 시트(100)의 기능 외에 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)의 정부(25)에 소정의 표면 조도를 갖는 표면에 의해 광을 확산시켜, 광의 휘도 균일성을 향상시키고, 시야각을 넓히며, 도광판(30)의 패턴을 숨기는 역할을 한다. 이러한 광학 시트(100)는 상술한 바와 같으므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 도시하지는 않았지만, 경우에 따라서는 광학 시트(100) 상부에 보호 시트가 추가로 배치될 수 있다.

본원의 제 4 측면에서는, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 디스 플레이 장치를 제공한다. 상기 디스 플레이 장치는 LCD 디스 플레이 장치, LED 디스플레이 장치, 또는 전자 페이퍼 등을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 디스 플레이 장치는, 상기 백라이트 유닛을 포함하여 일반적인 디스플레이 공정에서 채택되는 방법에 의해 제조가 가능함은 당업자 수준에서 자명한 것이라 할 것이다.

본원의 제 5 측면에서는, 투명기재의 일측면에 반복적 양각 패턴의 뿔대의 마이크로 렌즈를 형성하여 광학필름을 제조하는 단계; 및 상기 광학 필름의 반복적 양각 패턴의 뿔대의 면을 도광판에 접착하는 단계:를 포함하는, 백라이트 도광판의 제조 방법을 제공한다.

본원의 일 구현예에 따른 백라이트 도광판을 제조하는 방법으로 도 1 및 도 2a를 참조하여 설명하면, 투명 기재(10)의 일측면에 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈(20)를 형성하여 광학 시트(100)를 제조한다. 반복적 양각 패턴의 뿔대(20)는 투명 기재(10) 일측면을 임프린트 공정을 이용하여 형성하거나, 정밀 선반 가공으로 제작한 뿔대를 투명 기재(10)의 일측면에 접착하여 형성할 수 있다.

일 구현예에 있어서, 투명 기재(10)의 일측면을 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography) 방법을 이용하여 양각 패턴의 뿔대(20)를 형성한 광학 시트(100)를 제조하는 것은, 원하는 패턴이 정밀 선반 가공에 의해 형성된 실리콘(Si) 등의 단단한(hard) 재질의 임프린트용 몰드를 준비하여 투명 기재(10)를 대향시킨 후 프레스 판 사이에 넣어 고온, 고압으로 처리한 후 몰드와 기판을 분리하는 방식으로 투명 기재(10)에 몰드의 패턴을 전사시킨다. 이러한 나노임프린트 리소그래피 방법의 장점은 Si 등의 단단한 몰드를 사용하기 때문에 초미세 패턴을 쉽게 구현할 수 있다는 것이다.

상기 정부(25)의 형성에 있어서, 예를 들어, 그라인드 처리되어 울퉁 불퉁한 요철이 형성되어 있는 돌출 형상을 갖게 할 수 있다. 즉, 양각 패턴의 뿔대(20)는 요철이 형성되어 있는 평평한 정부(25)를 포함하는 사각뿔대 형상의 프리즘 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한하지 않고, 삼각뿔대, 사각뿔대, 오각뿔대 및 그 이상의 다각뿔대도 가능할 수 있다. 또한, 예를 들어, 반구 및 렌티큘러 중 어느 하나, 또는 이들 둘 이상의 형상으로 이루어질 수 있다.

양각 패턴의 뿔대(20)의 정부(25)는, 예를 들어, 그라인드 처리 등에 의해 형성되는 돌기에 의해 소정의 표면조도(表面粗度)를 가질 수 있다. 양각 패턴의 뿔대(20)는 상술한 바와 같은 범위의 표면조도를 갖는 정부(25)를 구비함으로써, 투명 기재(10)의 후면을 통해 들어온 광이 양각 패턴의 뿔대(20)를 통해 외부로 방출되는 과정에서 양각 패턴의 뿔대(20)의 정부(25)에 형성되어 있는 미세한 돌기에 의해 골고루 확산되어 광 확산 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 양각 패턴의 뿔대(20)의 정부(25)가 평면을 이루어, 액정 표시 장치의 액정 표시 패널(미도시) 및 광학 시트(100)의 손상 및 변형을 방지하기 위해 액정 표시 패널과 광학 시트(100) 사이에 개재되었던 보호 시트를 생략할 수 있어, 단품수가 감소될 뿐만 아니라 생산 비용 단가를 줄일 수 있다.

상기 도광판(30)은 광원으로 공급되는 광을 균일한 평면광으로 변환시켜주는 구성요소로서, BLU에서 가장 핵심이 되는 부품으로 광원을 액정 표시 패널 측으로 안내하는 역할을 한다. 도광판(30)은, 예를 들어, 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 계열의 재질을 포함할 수 있으며, 경량화를 위해 비중이 1.0 인 올레핀계 투명수지가 사용될 수도 있다. PMMA계 재료는 기계적인 강도가 높아 쉽게 깨지거나 변형되지 않으며, 가볍고 내화학성이 강하고 가시광선 영역에서 빛에 대한 흡수성이 고분자 중 가장 낮아 투명성과 광택이 좋은 장점이 있다.

도광판(30)을 제조하는 방법으로는, 광학 시트(100)를 제조할 때와 같이, 나노임프린트 리소그래피 방법을 이용할 수 있으며, 이는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 이용하여 몰드를 제조하고, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)를 형성하는 기재의 양측면에 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA)를 도포하여 형성할 수 있다.

광학 시트(100)는 투명 기재(10)의 타측면에 다수의 돌기(미도시)를 포함할 수 있다. 이는 광원으로부터 발생된 광이 다수의 돌기들을 통과하면서 고르게 빛을 분산시켜 전방으로 출광시킨다. 따라서 돌기들을 통과한 광은 광학 시트(100)의 전 영역에 걸쳐 균일하게 분포된다. 따라서, 다수의 돌기는 광의 정면 휘도를 상승시키는 효과가 있게 된다.

본원의 일 구현예로서, 상기 투명기재의 타측면에 다수의 돌기를 형성하는 단계를 추가 포함하는, 백라이트 도광판의 제조 방법을 제공할 수 있다.

본원의 일 구현예로서, 상기 광학 필름의 반복적 양각 패턴의 뿔대의 면을 도광판에 접착하는 단계는, 상기 광학 필름의 뿔대의 면에 투명 접착제를 도포하는 단계 및 투명 접착제가 도포된 광학 필름을 도광판에 접착하는 것인, 백라이트 도광판의 제조방법을 제공할 수 있다.

즉, 도 1b에 도시한 바와 같이, 광학 시트(100)에 형성된 반복적 양각 패턴의 뿔대(20)의 면을 도광판(30)에 접착한다. 광학 시트(100) 및 도광판(30)은 열경화 또는 UV 경화에 의해 부착될 수 있다.

본원의 일구현예에 있어서, 상기 투명 접착제가 도포된 광학 필름을 도광판에 접착한 후, 열경화 또는 UV 경화 단계를 추가 포함하는, 백라이트 도광판의 제조 방법을 제공할 수 있으며, 광학 시트(100) 및 도광판(30)을 UV 경화에 의해 부착되는 경우에는, 먼저, 도광판(30) 및 양각 패턴이 형성된 광학 시트(100)를 준비 한다. 상기 준비된 도광판 상면에 인쇄 마스크를 이용한 스크린 인쇄기법을 이용하여 UV 레진을 도포한다. UV 레진은, 예를 들어, 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에스테르(Polyester), 폴리아크릴(Polyacryl) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 또한, UV 레진은, 예를 들어, 약 1 내지 약 4000 cP(25℃) 범위의 낮은 점도를 갖는 UV 레진을 이용할 수 있다. 이때, 일반적인 도포방법인 라미네이팅, 스핀코팅, 롤 코팅, 스퍼터링 방법 등을 이용하면 도광판 전면에 UV 레진이 균일하게 도포되지 않고 오버플로우(Over-flow)의 문제가 발생하여, 균일한 박막의 UV 레진 도포가 불가능하게 되는 문제가 발생할 수 있으나, 인쇄 마스크를 이용한 스크린 인쇄기법을 이용하면 이 문제를 해결할 수 있다.

상기 도광판(30)의 준비 단계와 UV 레진의 도포단계 사이에 프라이머(primer) 도포 공정이 부과될 수 있으나, 이 공정은 필요에 따라 생략해도 무방하다. 프라이머 도포 이유는 도광판(30)과 광학 시트(100) 사이에 접착력, 밀착력을 증대시키기 위한 것이다. 이러한 프라이머는 아크릴 프라이머가 이용될 수 있으며, 이것은 그라비아 인쇄기로 인쇄되어 도포될 수 있고 IR 건조기에 의해 건조될 수 있다.

이어서, UV 레진이 도포된 도광판(30) 상부에 양각 패턴이 형성된 광학 시트(100)를 일측면만 접하도록 세팅한 후, 광학 시트(100)가 접하고 있는 일측면부터 광학 시트(100)가 접하고 있지 않은 타측면 방향으로 순차적으로 광학 시트가 도광판(30)에 접해지면서 가압이 진행되도록 롤 프레싱(roll-pressing)한다. 롤 프레싱이 종료되고 광학 시트(100)가 도광판(30)에 도포된 UV 레진과 접해진 상태에서 UV 램프를 이용하여 자외선 광을 조사하여 UV 레진을 경화시켜 도광판(30) 및 광학 시트(100)를 합착할 수 있게 된다. 이렇게 제작된 도광판(30)은 사이징 및 측면 클리닝 작업을 거쳐서 완성된다.

본원의 일 구현예에 따른 액정 표시 장치는 본원의 백라이트 유닛(200)을 포함하며, 그 밖의 액정 표시 패널, 상하부 수납 용기, 중간 몰드 프레임, 하부 몰드 프레임, 전후면 커버를 포함할 수 있으며, 이들 구성은 당업계에 공지된 구성들 중 당업자가 적의 선택하여 제조할 수 있다.

이하, 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 백라이트 도광판의 마이크로 피라미드 구조를 나타낸 도면이다. 상기 백라이트 도광판의 미세 양각 패턴은 사각뿔대 형상이며, 밑변 100 ㎛, 높이 60 ㎛, 측면 기울기 약 51°, 측면 코너각 약 58°를 가지는 조건으로 시뮬레이션을 수행하였다.

도 5는 도 4의 마이크로 피라미드 구조를 포함하는 백라이트 도광판의 시야각 휘도 프로파일(angular luminance profile)을 도시하는 그래프이다. 도 5는 두가지 방향의 시야각에 따른 휘도 변화를 보여주는데, 상하 시야각 각도에 따른 휘도 및　좌우 시야각에 다른 휘도의 분포를 나타낸다. 상하 방향으로는 적당히 좁은 시야각 범위에서 휘도가 향상되었으며(빨간 선), 좌우로는 넓은 시야각에 대해 휘도가 향상되었다는 것을 알 수 있다(파란 선).

도 6은 도 4의 마이크로 피라미드 구조를 포함하는 백라이트 도광판의 시야각의 모든 극각 및 방위각에 따른 휘도분포를 나타내는 차트이다. 도 5는 상하 좌우 두가지 방향에 대해 나타나는데, 도 6은 전방위에 대해 나타내고 있다. 도 6을 참조하면, 본원의 백라이트 도광판이 별도의 시트의 추가 없이도,　충분한 휘도 방사 분포를 가지고 있는 것으로 확인되었다.

상기와 같이 시뮬레이션을 수행한 결과, 도광판 수직방향을 중심으로 시야각에 따른 휘도는 이상적인　균일도를 얻을 수 있었다. 마이크로 피라미드 구조가 동일한 크기를 가지면서 단위면적당의 밀도를 적당하게 조절한 분포를 설계하면, 모든 위치에서 균일한 휘도의 도광판을 제조할 수 있다.

상술한 바와 같은 본원의 일 실시예에 따라 제조된 도광판, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치는 도광판 자체가 산란 기능과 프리즘 기능을 갖추고 있어, 백라이트 발광면의 휘도가 향상시켜 광원 램프의 조도를 낮추므로 LCD 모듈의 소비전력 감소도 가능하고, 추가의 확산시트가 불필요하며, 게다가 다수 필요했던 광학 시트도 1 매로 가능하기 때문에 박형화와 경량화를 실현하여 비용절감도 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 설명하였지만, 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본원이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 투명 기재 20: 양각 패턴의 뿔대
25: 정부 30: 도광판
40: 광원 50: 반사판
100: 광학 시트 200: 백라이트 유닛

Claims (12)

1. 투명 기재(substrate); 및
   상기 투명 기재의 일측면에 형성된 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈:
   를 포함하는, 광학 시트.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 뿔대는 원뿔대, 다각뿔대 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형상인 것인, 광학 시트.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 광학 시트는 상기 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈를 포함하는 투명 기재의 반대측면에 다수의 돌기를 추가 포함하는 것인, 광학 시트.
   
4. 제 1 항에 따른 광학 시트 및, 도광판을 포함하며,
   상기 도광판의 일측면과 상기 광학 시트의 뿔대의 면이 투명 접착제에 의해 결합되는 것인, 백라이트 도광판.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 투명 접착제는 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 UV 테이프 기재 또는 아크릴계 UV 조사 경화형 접착제인 것인, 백라이트 도광판.
   
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 따른 백라이트 도광판을 포함하는 백라이트 유닛.
   
7. 제 6 항에 따른 백라이트 유닛을 포함하는, 디스플레이 장치.
   
8. 투명기재의 일측면에 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈를 형성하여 광학필름을 제조하는 단계; 및
   상기 광학 필름의 반복적 양각 패턴의 뿔대의 면을 도광판에 접착하는 단계:
   를 포함하는, 백라이트 도광판의 제조 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 뿔대는 원뿔대, 다각뿔대 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 형상인 것인, 백라이트 도광판의 제조 방법.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 반복적 양각 패턴의 뿔대 형상의 마이크로 렌즈가 형성된 투명기재의 반대측면에 다수의 돌기를 형성하는 단계를 추가 포함하는, 백라이트 도광판의 제조 방법.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학 필름의 반복적 양각 패턴의 뿔대의 면을 도광판에 접착하는 단계는, 상기 광학 필름의 뿔대의 면에 투명 접착제를 도포하는 단계 및 투명 접착제가 도포된 광학 필름을 도광판에 접착하는 단계를 포함하는 것인, 백라이트 도광판의 제조 방법.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 투명 접착제가 도포된 광학 필름을 도광판에 접착한 후, 열경화 또는 UV경화 단계를 추가 포함하는, 백라이트 도광판의 제조 방법.

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