JP2007034287A - 光学ユニット、その製造方法、これを有するバックライトアセンブリ及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数枚の光学シートが行う光特性向上性能と同じ光特性向上能力を具備する光学ユニット、その製造方法、これを有するバックライトアセンブリ、及び表示装置を提供すること。
【解決手段】光学ユニット１００は、透光性本体１１０、拡散部１３０、及び輝度上昇部１５０を含む。拡散部１３０は、本体の内部に形成された気泡を有し、本体に入射する光を拡散させる。輝度上昇部１５０は、本体の表面にエンボシングパターン１５５を有するように形成され、拡散部１３０によって拡散された光の出光効率を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学ユニット、その製造方法、これを有するバックライトアセンブリ、及び表示装置に関する。より詳細には、本発明は、光拡散及び集光機能を行う光学ユニット、その製造方法、これを有するバックライトアセンブリ及び表示装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、広く使用される平板表示装置の一つである。例えば、液晶表示装置は、平板テレビ、ラップトップコンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等に使用される。
一般に、液晶（ＬＣ）は、電場の強度によって光の透過率を変更させる電気的特性及び光学的特性を共に有する。液晶表示装置（ＬＣＤ）は、前記液晶の電気−光学的特性を利用して画像を表示する。前記液晶は自ら光を生成しない受動素子なので、暗い所で画像を表示するために、前記液晶表示装置はバックライトアセンブリを含む。

表示装置に採用されるバックライトアセンブリは、光源の配置によって直下型バックライトアセンブリ及びエッジ型バックライトアセンブリに区分される。前記直下型バックライトアセンブリを採用する表示装置の場合、複数個の光源が表示パネルの下部に配置される。前記エッジ型バックライトアセンブリを採用する表示装置の場合、光源は導光板の側面に配置され表示パネルに光を提供する。

一方、前記バックライトアセンブリは、前記光源から提供される光の光特性、例えば、輝度均一性及び正面輝度等を向上させるために複数個の光学部材、例えば、拡散板、拡散シート、プリズムシート及び輝度上昇シート等を含む。このように前記バックライトアセンブリが多数の光学部材を含むことにより、前記バックライトアセンブリの厚み及び嵩が増加するという問題点がある。

また、前記光学部材のうち、特に、前記輝度上昇シートはデューアルブライトネスエンハンスメントフィルム（以下、ＤＢＥＦ）とも呼ばれ、非常に高価なので、前記バックライトアセンブリの製造原価を大幅に上昇させるという問題点がある。これによって、最近では、光拡散及び集光等の複合的な機能を行う光学部材に対する要求が増加している。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためのものであり、複数個の光学シートでそれぞれ行う光拡散、集光及び輝度上昇機能を、１つのユニットで実現し得る多機能性光学ユニットを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、前記光学ユニットの製造方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、前記光学ユニットを含み、厚みが減少され原価が節減されたバックライトアセンブリを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、前記光学ユニットを含む表示装置を提供することである。

前記した本発明の目的を実現するために、一実施例による光学ユニットは、透光性本体、拡散部、及び輝度上昇部を含む。前記拡散部は、前記本体に形成され前記本体に入射する光を拡散させる。前記輝度上昇部は、前記本体の表面にエンボシングパターンを有するように形成され、前記拡散部によって拡散された光の出光効率を向上させる。
選択的に、前記拡散部は、前記本体の内部に形成された気泡又は前記本体の内部に配置された拡散ビーズを有する。好ましくは、前記拡散部は、前記輝度上昇部の近傍に偏在するように形成される。前記拡散部は、気泡又はビーズを含む。前記拡散部は、任意の方向に対して数〜数十μｍの長さを有する。

選択的に、前記輝度上昇部は頂上部がラウンドされたピラミッド形状又は多角形錐形状を有するエンボシング部を含む。選択的に、前記エンボシング部の内部には気泡が形成される。好ましくは、前記輝度上昇部は硬化された紫外線硬化性樹脂を含み、前記輝度上昇部は前記本体の表面に接着される。
選択的に、前記輝度向上部は、紫外線硬化性樹脂を含むことができる。前記光学ユニットは、紫外線吸収層を更に含む。前記紫外線吸収層は、前記輝度上昇部と対向して前記本体に形成され、紫外線によって前記本体が黄色に変化する現象を防止する。前記紫外線吸収層は、前記拡散部に離隔する。

前記した本発明の他の目的を実現するために、一実施例による光学ユニットの製造方法は、透光性高分子樹脂板に光を拡散させる拡散部を形成する工程、及びエンボシングパターンが陽刻又は陰刻された輝度上昇部を前記高分子樹脂板の表面に形成する工程を含む。
好ましくは、前記拡散部を形成する工程は、前記透光性高分子樹脂板の周辺雰囲気を加圧状態にして該透光性高分子樹脂板に前記気体を吸収させる工程、及び前記気体を膨張させて前記高分子樹脂板の内部に気泡を形成する工程を含む。前記高分子樹脂板に気体を吸収させる工程は、前記高分子樹脂板の表面に気体を噴射し、前記高分子樹脂板を構成する高分子鎖の間に前記気体を浸透させる工程を含む。前記気泡を形成する工程は、前記気体が吸収された前記高分子樹脂板の表面を加熱して、前記高分子樹脂板を構成する高分子鎖の間で膨張された気体を排出させる工程を含む。選択的に、前記気体は、二酸化炭素及び窒素のうち、少なくともいずれか一つを含む。

前記拡散部は、拡散ビーズを前記拡散板の内部又は前記拡散板上に配列して形成されることができる。
好ましくは、前記輝度上昇部を形成する工程は、前記拡散部が形成された前記高分子樹脂板の表面に光安定剤を含む紫外線硬化性樹脂を塗布する工程、エンボシング部の形状が陰刻又は陽刻された金型で加圧して前記高分子樹脂板に塗布された紫外線硬化性樹脂にエンボシング部を陽刻又は陰刻する工程、及び前記エンボシング部が陽刻又は陰刻された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射して硬化させる工程を含む。

前記紫外線硬化性樹脂は、アクリル系樹脂、アセトフェノン系樹脂、ベンゾフェノン系樹脂、及びチオキサントン系樹脂から選択された一つ以上の物質を含む。前記エンボシングパターンを有する光硬化性樹脂層内に複数の気泡が形成されることもできる。
選択的に、前記光学ユニットの製造方法は、前記輝度上昇部と対向して前記高分子樹脂板に紫外線吸収層を形成させる工程を更に含む。

前記した本発明の更に他の目的を実現するために、一実施例によるバックライトアセンブリは、光源及び光学ユニットを含む。前記光学ユニットは、透光性本体、拡散部、及び輝度上昇部を含む。前記拡散部は、前記本体の屈折率と異なる屈折率を有して前記本体に配置され前記光源から提供された光を拡散させる。前記輝度上昇部は、前記本体の表面にエンボシングパターンを有するように形成され、前記拡散部によって拡散された光の出光効率を向上させる。

好ましくは、前記輝度上昇部は、前記本体から出射される光の経路を前記光学ユニットの正面方向により近接するように変更させる集光パターンである。
選択的に、前記光源は、前記輝度上昇部に対向して前記本体の背面に配置され、前記バックライトアセンブリは、前記輝度上昇部の上に配置され前記光学ユニットから提供された光を拡散させる拡散シートを更に含む。

選択的に、前記バックライトアセンブリは、光ガイドユニットを更に含む。前記光ガイドユニットは、光源から光の提供を受ける入光部及び前記光学ユニットの背面と向かい合う出光部を含む。
前記した本発明の更に他の目的を実現するために、一実施例による表示装置は、表示パネル及びバックライトアセンブリを含む。前記表示パネルは、前記バックライトアセンブリから提供される光に基づいて画像を表示する。前記バックライトアセンブリは、光源及び光学ユニットを含む。前記光学ユニットは、拡散部及び輝度上昇部を含む。前記拡散部は、前記光源から提供された光を拡散させるために多孔性構造を有する。前記輝度上昇部は、前記拡散部の表面にエンボシングパターンを有するように形成され、前記拡散部によって拡散された光の出光効率を向上させて前記表示パネルに光を提供する。

このような光学ユニット、その製造方法、これを有するバックライトアセンブリ、及び表示装置によると、前記光学ユニットは、光を拡散及び集光させて複数枚の光学シートを代替して、前記バックライトアセンブリ及び表示装置の厚みを減少させ及び生産原価を節減させる。

本発明によれば、光学ユニットは拡散部及び輝度上昇部を含むため、従来の拡散板、拡散シートがそれぞれ行っていた複数の光拡散能力を、一体的に実現することができる。
その結果、バックライトアセンブリ及び表示装置において、光学ユニットは、拡散板、拡散シート、複数枚のプリズムシート及び輝度上昇シート等の複数の部材に代えて、一体的に、光拡散、集光及び輝度上昇機能の全ての役割を果たすことができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
光学ユニット
図１は、本発明の第１実施例による光学ユニットの斜視図である。
図１を参照すると、光学ユニット１００は、本体１１０、拡散部１３０、及び輝度上昇部１５０を含む。

前記本体１１０は、透明なプレート形状を有する。前記本体１１０は、前記本体１１０の表面を平坦にするためにスキン層１１１を含む。前記本体１１０は、光透過率、耐熱性、耐化学性、機械的強度等に優れた高分子樹脂を含む。高分子樹脂の例としては、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロフィレン及びポリウレタン等が挙げられる。前記本体１１０を構成するポリマー鎖は、分子スケールで網形状に形成されている。この際、網形状をなすポリマー鎖の間には、気体分子が染みる程度の所定の空間が存在する。

図２は、図１に図示された光学ユニットをＩ−Ｉ’に沿って切断した部分断面図である。
図２を参照すると、前記拡散部１３０は、前記本体１１０のうちの上部に形成される。これによって、前記拡散部１３０は、後述される前記輝度上昇部１５０の近傍に偏在するように形成される。他の実施例において、前記拡散部１３０は、前記本体１１０の内部に全体的に形成することができる。

前記拡散部１３０は、前記本体１１０に入射された光を拡散させて出射する。これによって、前記本体１１０を通過した光の輝度均一性が向上する。前記光学ユニット１００から出射される光の輝度均一性は、前記拡散部１３０の光屈折率及び前記本体１１０の光屈折率の偏差と比例する。例えば、前記拡散部１３０の光屈折率及び前記本体１１０の光屈折率の偏差が大きいほど、光学ユニット１００から出射された光の輝度均一性は向上する。

図３は、図２に図示された拡散部が形成された本体の第１領域（Ａ）を撮影した写真である。
図２及び図３を参照すると、前記本体１１０と前記拡散部１３０の屈折率偏差を大きくするために、前記拡散部１３０は、前記スキン層１１１の内部に形成された気泡（以下、前記気泡は前記拡散部と同じ図面符号を付与する）を有する。前記気泡１３０は、例えば、前記スキン層１１１を構成するポリマー鎖の間に染みた気体を膨張させて形成される。前記拡散部１３０が前記気泡１３０を有することにより、前記拡散部１３０は空気を含む。前記光学ユニット１００から出射される光の輝度均一性をより向上させるために、前記気泡１３０は、前記本体１１０の内部に均一に分布されることが好ましい。

前記気泡１３０のサイズは、前記スキン層１１１の内部に気泡を形成する気泡形成工程において、工程変数、例えば、前記スキン層１１１に前記気体を吸収させる程度、前記スキン層１１１を加熱する温度、圧力、及び時間等によって調整することができる。前記スキン層１１１の嵩に対して、前記気泡１３０の容量パーセントが一定である場合、前記気泡１３０のサイズが小さいほど、前記気泡と本体１１０との間の境界面が多く形成され、前記本体１１０に入射する光は前記気泡１３０と本体１１０との間の境界面が多く形成されるほど容易に拡散される。

一方、高分子樹脂板の内部に気泡１３０を形成させて、前記高分子樹脂板を多孔性構造を有するように製作する場合、前記高分子樹脂板の機械的強度が向上すると知られている。特に、前記気泡１３０のサイズが小さい場合、前記高分子樹脂板の機械的強度がより向上すると知られている。従って、本実施例において、前記気泡１３０のサイズは任意の方向に対して数〜数十μｍの長さを有することが好ましい。

図４は、図１に図示された光学ユニットの平面図である。
図１、図２、及び図４を参照すると、前記輝度上昇部１５０は、前記本体１１０の表面にエンボシングパターンを有するように形成される。これによって、前記輝度上昇部１５０は、複数個のエンボシング部１５５を含む。前記エンボシング部１５５は、マトリックス形状に形成される。

前記エンボシング部１５５は、頂上部１５５ａがラウンドされたピラミッド形状を有する。従って、前記エンボシング部１５５は、前記エンボシング部１５５の頂上部１５５ａに向かう４個の角を含む。光の集光側面で、前記エンボシング部１５５の頂上部１５５ａが頂点を形成する場合に対して、前記エンボシング部１５５の頂上部１５５ａがラウンド形状を有する場合がより有利である。他の実施例において、前記４個の角をラウンド形状に形成させることができる。

好ましくは、前記輝度上昇部１５０は硬化された紫外線硬化性樹脂を含み、前記輝度上昇部１５０は、前記紫外線硬化性樹脂の硬化によって前記本体１１０の表面に接着される。前記紫外線硬化性樹脂の例としては、アクリル系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、及びチオキサントン系紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。
図５は、図３に図示された第２領域（Ｂ）の拡大図である。

図５を参照すると、前記光学ユニット１００は、前記拡散部１３０を通じて出射光の輝度均一性を向上させ、前記輝度上昇部１５０を通じて出光効率を向上させて光出射量を増加させる。
具体的に、前記本体１１０の背面を通じて前記本体１１０に入射した光は、前記スキン層１１１を通過しながら、前記気泡１３０が含む空気層と前記本体１１０の境界面で反復して反射及び屈折され、多数の経路に沿って拡散される。その結果、前記スキン層１１１を通過した拡散光は、前記本体１１０の背面に入射する光より輝度均一性が向上する。

また、前記スキン層１１１を通過した拡散光は、前記エンボシングパターンと前記光学ユニット１００の外部の空気層の境界面で屈折及び反射される。この際、前記光学ユニット１００の表面がエンボシングパターンを有することにより、前記スキン層１１１を通過した拡散光が出射される面積が増加し、前記拡散光の前記エンボシングパターンの表面に対する入射角が減少され、前記拡散光のうち、出射される光量を増加させる。

一方、前記エンボシングパターンは、出射光の経路を前記光学ユニット１００の正面方向により近接するように変更する。即ち、前記エンボシングパターンは、前記拡散部１３０によって拡散された光を集光する。この際、前記エンボシングパターンを構成する前記エンボシング部１５５が前記ピラミッド形状を有することにより、前記エンボシングパターンは前記光学ユニット１００の正面で観察する場合、多様な方向、例えば、ほぼ放射型に広がる前記拡散光を集光する。

前記光学ユニット１００は、液晶表示装置等の表示装置で光特性向上部材として採用され、主に、前記液晶表示装置は、複数個の光特性向上部材、例えば、拡散板、拡散シート、ブライトネスエンハンスメントフィルム（ＢＥＦ、プリズムシート）、及びデューアルブライトネスエンハンスメントフィルム（ＤＢＥＦ、輝度上昇シート）等を含む。
以下、表１を参照して、前記光学ユニット１００と前記複数個の光特性向上部材の性能を比較した実験例を説明する。

前記表１は、液晶ＴＶに採用される３２インチ（１インチ＝約２．５３９９ｃｍ）サイズのバックライトアセンブリにおいて、インバータからランプに提供される電源電流が６．０ｍＡである場合、３０分間前記バックライトアセンブリの正面で測定した輝度を示す。

比較例では、ＰＭＭＡ拡散板上に１枚の拡散シート、プリズムシート（ＢＥＦ）、及び輝度上昇シート（ＤＢＥＦ）が順次に配置される。前記比較例では、バックライトアセンブリの有効光出射領域で２５ポイント、１３ポイント、及び５ポイントの輝度平均値はそれぞれ７４４１．８［ｎｉｔ］、７４４７．０［ｎｉｔ］、及び７５８４．０［ｎｉｔ］で、総輝度値、ホワイト色座標のｘ軸座標、ホワイト色座標のｙ軸座標のそれぞれは、７６５６［ｎｉｔ］、０．２８８９、０．２８５７と観測された。

反面、本発明による前記光学ユニット１００を使用した場合、２５ポイント、１３ポイント、及び５ポイントの輝度平均値は、それぞれ７３４１．８［ｎｉｔ］、７３７７．０［ｎｉｔ］、及び７４８４．０［ｎｉｔ］で、総輝度値、ホワイト色座標のｘ軸座標、ホワイト色座標のｙ軸座標のそれぞれは７５２１．０［ｎｉｔ］、０．２８８８、０．２８６７と観測された。
一方、本発明による前記光学ユニット１００及び１枚の拡散シートを使用した場合、２５ポイント、１３ポイント、及び５ポイントの輝度平均値は、それぞれ７５９０．７［ｎｉｔ］、７５９９．０［ｎｉｔ］、及び７６９９．０［ｎｉｔ］で、総輝度値、ホワイト色座標のｘ軸座標、ホワイト色座標のｙ軸座標のそれぞれは７７９９［ｎｉｔ］、０．２８８８、０．２８６７と観測された。

また、比較例で２５ポイント及び１３ポイントで輝度均一性は、それぞれ７８．２％及び８０．０％で、前記光学ユニット１００を使用した場合、２５ポイント及び１３ポイントで輝度均一性は、それぞれ７６．２％及び８０．０％で、前記光学ユニット１００と１枚の拡散シートを使用した場合、２５ポイント及び１３ポイントで輝度均一性はそれぞれ７８．０％及び８０．０％と観測された。

その結果、前記比較例を基準として輝度相対値を比較すると、本発明の前記光学ユニット１００は、約９９％の輝度を有する光を出射し、前記光学ユニット１００と１枚の拡散シートを共に使用した場合、約１０２％の輝度を有する光を出射する。従って、比較例の輝度と前記光学ユニット１００又は前記光学ユニット１００と１枚の拡散シートを共に使用した場合の輝度が殆ど等しいことがわかる。

また、前記比較例を基準としてホワイト色座標のｘ軸座標、ホワイト色座標のｙ軸座標を比較すると、前記光学ユニット１００又は前記光学ユニット１００と１枚の拡散シートを使用した場合、ホワイト色座標の変化が殆どないことがわかる。
前記比較例を基準として輝度均一性を比較すると、前記光学ユニット１００又は前記光学ユニット１００と１枚の拡散シートを使用した場合、前記比較例と輝度均一性が殆ど等しいことがわかる。

従って、前記光学ユニット１００は、拡散板、拡散シート、プリズムシート、及び輝度上昇シートを共に使用した場合と同じ光拡散、集光、及び輝度上昇性能を有することがわかる。
図６は、本発明の第２実施例による光学ユニットの部分断面図である。
図６を参照すると、光学ユニット２００は、紫外線吸収層２７０を更に含むことを除いては、図１〜図５に図示された前記光学ユニット１００と実質的に同様であり、重複した説明は省略する。

前記光学ユニット２００が表示装置に採用される場合、前記光学ユニット２００の背面には光源、例えば、ランプが配置される。前記ランプから出射される光は、可視光線のみならず紫外線を含む。前記紫外線が前記光学ユニット２００に長時間入射される場合、前記光学ユニット２００の色が黄色に変化する現象が発生し、これによって前記光学ユニット２００の光透過率が低下する。

前記紫外線吸収層２７０は、前記輝度上昇部２５０と対向して前記本体２１０の背面に配置される。前記紫外線吸収層２７０は、前記光源から提供される紫外線を吸収して、前記光学ユニット２００の色が黄色に変化する現象を防止する。
図７は、本発明の第３実施例による光学ユニットの部分断面図である。図８は、図７に図示された拡散部が形成された本体の第３領域（Ｃ）の拡大図である。

図７を参照すると、光学ユニット３００は、本体３１０、拡散部３３０、輝度上昇部３５０、及び紫外線吸収層３７０を含む。
前記本体３１０は、前記高分子樹脂からなるプレートと後述される前記拡散部３３０を前記プレートに固定するバインダー層３１１を含む。
前記拡散部３３０は、前記バインダー層３１１及び前記バインダー層３１１に接する前記プレートの上部に形成される。前記拡散部３３０は、第１拡散部３３１及び第２拡散部３３５を含む。

前記第１拡散部３３１は、図８に示すように、前記プレート及び前記バインダー層３１１の内部に形成された気泡３３１を有し、前記第２拡散部３３５は、前記バインダー層３１１の内部に配置された拡散ビーズ３３５を有する。これによって、前記第２拡散部３３５は拡散ビーズを含む。前記バインダー層３１１は、前記拡散ビーズを前記プレート上に固定させる。前記拡散ビーズは、前記バインダー層３１１によって埋め込まれてもよいし前記拡散ビーズの一部が前記バインダー層３１１から露出していてもよい。

前記拡散ビーズは機械的強度が高く、耐化学性に優れて透明で可視光線に対する透過率が高い合成樹脂、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系の物質で形成することができる。この際、前記拡散ビーズは、前記バインダー層３１１の光屈折率と異なる屈折率を有する物質で形成される。前記拡散部３３０が気泡３３０及び拡散ビーズ３３５を全部有することにより、前記光学ユニット３００の光拡散能力を大幅に向上させることができる。

前記輝度上昇部３５０は、前記バインダー層３１１の表面にエンボシングパターンを有するように形成される。これによって、前記輝度上昇部３５０は、複数個のエンボシング部３５５を含む。前記エンボシング部３５５は４角錐形状を有する。他の実施例において、前記エンボシング部３５５は、３角錐等の多角錐形状を有するか、円錐形状を有することができる。前記エンボシング部３５５は、その形状を除いては、図１〜図５に図示された前記エンボシング部１５５と実質的に同様であり、重複説明は省略する。

前記光学ユニット３００は、前記拡散部３３０を通じて出射光の輝度均一性を向上させ、前記輝度上昇部３５０を通じて出光効率を向上させて光出射量を増加させる。
具体的に、前記本体３１０の背面を通じて前記本体３１０に入射した光は、前記バインダー層３１１を通過しながら、前記気泡３３０が含む空気層及び前記拡散ビーズと前記プレートの境界面で反復して反射及び屈折され、多数の経路に沿って拡散される。その結果、前記バインダ層３１１を通過した拡散光は、前記本体３１０の背面に入射する光より輝度均一性が向上する。

また、前記バインダー層３１１を通過した拡散光は、前記エンボシングパターンと前記光学ユニット３００の外部の空気層の境界面で屈折及び反射される。この際、前記光学ユニット３００の表面がエンボシングパターンを有することにより、前記バインダー層３１１を通過した拡散光が出射される面積が増加し、前記拡散光の前記エンボシングパターンの表面に対する入射角が減少され、前記拡散光のうち、出射される光量を増加させる。

前記紫外線吸収層３７０は、前記輝度上昇部３５０と対向して前記本体３１０の背面に配置される。
図９は、本発明の第４実施例による光学ユニットの部分断面図である。
図９を参照すると、光学ユニット４００は、本体４１０、拡散部４３０、及び輝度上昇部４５０を含む。前記光学ユニット４００は、前記拡散部４３０が前記輝度上昇部４５０の内部にも形成される点及び紫外線吸収層４７０を除いては、図１〜図５に図示された前記光学ユニット１００と実質的に同様であり、重複説明は省略する。

前記拡散部４３０は、第１拡散部４３１及び第２拡散部４３５を含む。
前記第１拡散部４３１は、前記本体４１０の前記スキン層４１１の内部に形成された気泡４３０を有する。前記第２拡散部４３５は、前記輝度上昇部４５０の内部に形成される。具体的に、前記輝度上昇部４５０は、前記スキン層４１１上にエンボシングパターンが陽刻又は陰刻された形状を有するように形成され、頂上部がラウンドされたピラミッド形状のエンボシング部４５５を含む。前記第２拡散部４３５は、前記エンボシング部４５５の内部に形成された気泡４３５を有する。

前記紫外線吸収層４７０は、前記輝度上昇部４５０と対向して前記本体４１０の背面に配置される。
図１０は、本発明の第５実施例による光学ユニットの部分断面図である。
図１０を参照すると、光学ユニット５００は、本体５１０、拡散部５３０、輝度上昇部５５０、及び紫外線吸収層５７０を含む。前記光学ユニット５００は、前記輝度上昇部５５０、拡散部５３０、及び紫外線吸収層５７０を除いては、図１〜図５に図示された前記光学ユニット１００と実質的に同様であり、重複説明は省略する。

前記輝度上昇部５５０は、前記本体５１０の表面にエンボシングパターンを有するように形成される。図１０において、前記エンボシングパターンは、前記本体５１０の表面を加工して、前記本体５１０と一体に形成される。前記エンボシングパターンはエンボシング部５５５を含み、前記エンボシング部５５５は半球形状を有する。
前記拡散部５３０は、前記本体５１０及び前記エンボシング部５５５の内部に形成された気泡５３０を有する。前記拡散部５３０は、前記本体５１０のうち、前記エンボシング部５５５に隣接した上部に形成される。

前記紫外線吸収層５７０は、前記輝度上昇部５５０と対向して前記本体５１０の背面に配置される。
光学ユニットの製造方法
図１１は、本発明の実施例６による光学ユニットの製造方法を示す断面図である。
光学ユニットの製造のために、まず、透光性高分子樹脂板６０１に光を拡散させる拡散部を形成する（工程１）。前記拡散部を形成する工程は、透光性高分子樹脂板の周辺雰囲気を加圧状態にして、前記透光性高分子樹脂板６０１に前記気体を吸収させる工程及び前記気体を膨張させて前記高分子樹脂板６０１の内部に気泡を形成する工程を含む。

前記高分子樹脂板６０１は、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロフィレン、及びポリウレタン等で形成される。前記高分子樹脂板６０１は圧出機で圧出され、所定の厚みを有するように成形される。前記高分子樹脂板６０１は表面処理のためのスキン層を含み、前記高分子樹脂板６０１の前記スキン層は、完全に硬化されない状態で前記圧出機から吐出される。

前記スキン層に気体を吸収させるために、前記高分子樹脂板６０１は、高圧の二酸化炭素気体が提供される圧力容器の内部に配置されることが好ましい。また、透光性高分子樹脂板６０１に前記二酸化炭素６１１を噴射してもよい。この場合、圧力気体提供ユニット６１０を利用して大気圧（約１気圧）より高い圧力で気体、例えば、二酸化炭素６１１を加圧して前記透光性高分子樹脂板６０１に前記二酸化炭素６１１をシャワーさせることが適している。他の実施例において、前記気体として窒素を使用することもできる。前記高分子樹脂板６０１のスキン層を構成するポリマー鎖は、分子スケールで網形状に形成されている。網形状を構成する前記ポリマー鎖の間には、前記二酸化炭素６１１分子が染みる程度の所定の空間が存在し、前記二酸化炭素６１１は前記高分子鎖の間に浸透する。

その後、ホットエアー提供ユニット６２０によって、前記高分子樹脂板６０１の表面にホットエアーを提供し、前記高分子樹脂板６０１の表面を加熱する。これによって、前記高分子樹脂板６０１を構成する高分子鎖の間に染みた二酸化炭素が膨張され、前記スキン層の内部に気泡６０３を形成させ、膨張された二酸化炭素は前記スキン層から自然的に離脱する。

その後、前記気泡６０３が形成された前記スキン層上にエンボシングパターン６０７が陽刻又は陰刻された輝度上昇部を形成する（工程２）。
このために、まず、第１ローラー６３０を利用して、前記気泡６０３が形成された前記高分子樹脂板６０１の表面に光安定剤を含む紫外線硬化性樹脂６０５を塗布する。前記紫外線硬化性樹脂６０５は、アクリル系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系及びチオキサントン系紫外線硬化性樹脂のうち、少なくともいずれか一つを含む。

その後、エンボシング部の形状６４５が陰刻又は陽刻された金型６４０で塗布された前記紫外線硬化性樹脂６０５を加圧して、前記紫外線硬化性樹脂６０５にエンボシングパターン６０７を陽刻又は陰刻する。継続して、紫外線提供ユニット６５０を通じて前記エンボシングパターン６０７が陽刻又は陰刻された紫外線硬化性樹脂に紫外線６５５を照射して、前記エンボシングパターン６０７を硬化させて輝度上昇部６０８を形成する。

前記光学ユニット６０１の製造方法は、前記輝度上昇部６０８と対向して前記高分子樹脂板６０１の背面に第２ローラー６７０を利用して紫外線吸収層６０９を形成させる工程をさらに含む。
他の実施例において、前記光学ユニット６０１の製造方法は、前記エンボシングパターン６０７を陽刻又は陰刻する工程と、前記紫外線６５５を照射して前記エンボシングパターン６０７を硬化させる工程との間に、前記エンボシングパターン６０７を構成するエンボシング部の内部に気泡を形成させる工程をさらに含むことができる。

バックライトアセンブリ
図１２は、本発明の第７実施例によるバックライトアセンブリの部分斜視図である。
図１２を参照すると、バックライトアセンブリ７００は、光源７１０、収納容器７２０、光学ユニット２００及び拡散シート７３０を含む。
図１２において、前記光源７１０はランプである。前記ランプは、放電ガスが封入されたランプチューブ、前記ランプチューブの内壁に塗布された蛍光層及び前記ランプチューブの両端部に配置された電極部を含む。前記電極部に駆動電圧が印加されると、前記放電ガスは非可視光線、例えば、紫外線を放出して、前記紫外線は、前記蛍光層を通過して可視光線に変換される。前記紫外線は完全に可視光線に変換されず、一部の紫外線はそのまま前記蛍光層を通過する。

前記収納容器７２０は前記ランプを収納する。前記ランプは、前記収納容器７２０の底板に複数個が互いに平行に配置される。
前記光学ユニット２００は、前記収納容器７２０の側壁に形成された段差部に配置される。前記光学ユニット２００は、図６に図示された前記光学ユニット２００と実質的に同じなので、重複説明は省略する。

前記本体２１０の背面に配置された紫外線吸収層２７０は、前記ランプから出射された光のうち、紫外線を吸収して、紫外線によって前記本体２１０の色が黄色に変わる現象を防止する。前記紫外線吸収層２７０を通過した可視光線は、前記スキン層２１１に形成された気泡によって反射及び屈折される。その結果、前記可視光線は、前記光学ユニット２００の全体面積に比較的均一に拡散される。

前記拡散された光は、エンボシングパターン形状を有する輝度上昇部２５０を通過し、前記光学ユニット２００の正面に向かう方向により近接するように光経路が変更される。即ち、前記輝度上昇部２５０は集光パターンである。この際、前記エンボシングパターンを形成するエンボシング部２５５は、前記拡散光の出射面積を増加させ、前記拡散光の前記エンボシングパターンに対する入射角を減少させて、前記エンボシングパターンから出射される光量を増加させる。

前記拡散シート７３０は、前記光学ユニット２００の上に配置され前記光学ユニット２００から出射される光をもう一度拡散させて、輝度均一性がより向上された光を出射する。他の実施例において、前記拡散シート７３０は省略することができる。また、他の実施例において、前記バックライトアセンブリ７００は、前記光学ユニット２００に代えて、図７に示すように、拡散部３３０が気泡を有する第１拡散部３３１及び拡散ビーズ３３５を有する第２拡散部３３５を全部含む前記光学ユニット３００を含むことができる。

図１３は、本発明の第８実施例によるバックライトアセンブリの斜視図である。
図１３を参照すると、前記バックライトアセンブリ８００は、光源８１０、光ガイドユニット８３０、光学ユニット２００及び拡散シート８５０を含む。前記光源８１０、光学ユニット２００及び拡散シート８５０は、図１２に図示された前記光源７１０、光学ユニット２００及び拡散シート７３０と同じなので、重複説明は省略する。

前記光ガイドユニット８３０はプレート形状を有し、入光部及び出光部を含む。
前記入光部は前記光ガイドユニットの一側面を構成し、前記出光部は前記光学ユニット２００の背面と向かい合うように配置される。前記光ガイドユニット８３０は、前記入光部に配置された前記光源８１０から提供された光をガイドし、前記出光部を通じて前記光学ユニット２００に向かって光を出射する。

表示装置
図１４は、本発明の第９実施例による表示装置の断面図である。
図１４を参照すると、表示装置９００は、バックライトアセンブリ９０５及び表示パネル９５０を含む。前記バックライトアセンブリ９０５は、図１２に図示された前記バックライトアセンブリ７００と実質的に同じなので、重複説明は省略する。

前記表示パネル９５０は、前記バックライトアセンブリ９０５から提供された光に基づいて画像を表示する。前記表示パネル９５０は、第１基板９５１、第２基板９５５、及び液晶層（図示せず）を含む。
前記第１基板９５１は、下部基板及び前記ガラス基板上に透明な導電性材質からなり、マトリックス形態に形成された画素電極を含む。前記第１基板９５１は、前記画素電極に画素電圧を印加するスイッチング素子をさらに含む。

前記第２基板９５５は、前記第１基板９５１と向かい合うように配置される。前記第２基板９５５は、上部基板及び前記上部基板に前記画素電極に対応するように配置された色画素を含む。前記色画素はＲＧＢ画素を含み、所定の波長を有する光のみを通過させて画像のカラーを表示する。前記第２基板９５５は、前記第２基板９５５の全面積に形成され、前記画素電極に対応して透明な導電性材質からなる共通電極をさらに含む。

前記画素電極と共通電極との間に電界が形成されると、前記画素電極と共通電極との間に介在された前記液晶層の配列が変更され、前記液晶層の配列変化によって前記バックライトアセンブリ９０５から提供される光の透過度を調節され、前記表示装置９００は所望する階調の画像を表示する。
以上で詳細に説明したように、本発明によると、光学ユニットは気泡を有する拡散部及びエンボシングパターン形状を有する輝度上昇部を含む。前記気泡は、拡散ビーズより前記光学ユニットの本体との屈折率差異が大きく、前記気泡はマイクロサイズを有するので、マイクロサイズより大きいサイズを有する拡散ビーズより前記本体との境界面をより多く形成させる。これによって、前記光学ユニットは、従来の拡散板、拡散シートがそれぞれ行っていた複数の光拡散能力を、一体的に実現することができる。

また、前記輝度上昇部は、前記拡散部によって拡散された光の出光面積を増加させ、エンボシングパターンの表面に対する前記拡散光の入射角を傾向的に減少させる。これによって、前記輝度上昇部は前記拡散光の出射率を増加させ、結果的に前記光学ユニットの表面が平坦な場合に対して出射される光量を増加させることができる。
一方、前記エンボシングパターンが頂上部がラウンドされたピラミッド形状を有することにより、前記拡散部によって多様な方向、例えば、放射型に拡散される光を前記光学ユニットの正面方向により近接するように集光させる。これによって、前記光学ユニットは、集光方向が互いに交差する複数枚のプリズムシート及び輝度上昇シート（ＤＢＥＦ）がそれぞれ行っていた複数の集光及び輝度上昇性能を、一体的に実現することができる。

その結果、バックライトアセンブリ及び表示装置において、前記光学ユニットは、拡散板、拡散シート、複数枚のプリズムシート及び輝度上昇シート等の複数の部材に代えて、一体的に、光拡散、集光及び輝度上昇機能の全ての役割を果たすことができる。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明はバックライトアセンブリを必要とする表示装置、特に液晶表示装置を備える種々の装置（例えば、平板テレビ、ラップトップコンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等）において広く利用することができる。

本発明の第１実施例による光学ユニットの斜視図である。 図１に図示された光学ユニットをＩ−Ｉ’に沿って切断した部分断面図である。 図２に図示された拡散部が形成された本体の第１領域（Ａ）を撮影した写真である。 図１に図示された光学ユニットの平面図である。 図２に図示された第２領域（Ｂ）の拡大図である。 本発明の第２実施例による光学ユニットの部分断面図である。 本発明の第３実施例による光学ユニットの部分断面図である。 図７に図示された拡散部が形成された本体の第３領域（Ｃ）の拡大図である。 本発明の第４実施例による光学ユニットの部分断面図である。 本発明の第５実施例による光学ユニットの部分断面図である。 本発明の第６実施例による光学ユニットの製造方法を示す断面図である。 本発明の第７実施例によるバックライトアセンブリの部分斜視図である。 本発明の第８実施例によるバックライトアセンブリの部分斜視図である。 本発明の第９実施例による表示装置の断面図である。

符号の説明

１００ 光学ユニット
１１０ 本体
１１１ スキン層
１３０ 拡散部
１５０ 輝度上昇部
２７０ 紫外線吸収層
３３５ 拡散ビーズ
６０１ 高分子樹脂板
６０３ 気泡
６０５ 紫外線硬化性樹脂
６０７ エンボシングパターン
６１０ 高圧ガス提供ユニット
６２０ ホットエアー提供ユニット
６３０ 第１ローラー
６４０ 金型
６５０ 紫外線提供ユニット
６７０ 第２ローラー
７００ バックライトアセンブリ
７３０、８５０ 拡散シート
９５０ 表示パネル

Claims (26)

1. 透光性本体と、
   前記本体に形成され前記本体に入射する光を拡散させる拡散部と、
   前記本体の表面にエンボシングパターンを有するように形成され、前記拡散部によって拡散された光の出光効率を向上させる輝度上昇部と、を含むことを特徴とする光学ユニット。
2. 前記拡散部は、複数個の拡散成分を含むことを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
3. 前記拡散成分は、前記本体の内部に形成された気泡である請求項２記載の光学ユニット。
4. 前記拡散成分のサイズは、１μｍ〜１００μｍである請求項２又は３記載の光学ユニット。
5. 前記拡散成分は、前記本体の内部に配置されたビーズである請求項２〜４のいずれか１つに記載の光学ユニット。
6. 前記拡散部は、前記輝度上昇部の近傍に偏在するように形成される請求項１〜５のいずれか１つに記載の光学ユニット。
7. 前記輝度上昇部は、頂上部がラウンドされたピラミッド形状を有するエンボシング部を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の光学ユニット。
8. 前記輝度上昇部は、多角形錐形状を有するエンボシング部を含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の光学ユニット。
9. 前記輝度上昇部は、前記本体の表面から突出されたエンボシング部を含み、
   前記エンボシング部の内部には気泡が形成される請求項１〜８のいずれか１つに記載の光学ユニット。
10. 前記輝度上昇部は、硬化された紫外線硬化性樹脂を含む請求項１〜９のいずれか１つに記載の光学ユニット。
11. 前記輝度上昇部と対向し、かつ前記拡散部と離隔して前記本体に形成された紫外線吸収層をさらに含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載の光学ユニット。
12. 透光性高分子樹脂板に光を拡散させる拡散部を形成する工程と、
    エンボシングパターンが陽刻又は陰刻された輝度上昇部を前記高分子樹脂板の表面に形成する工程と、を含むことを特徴とする光学ユニットの製造方法。
13. 前記拡散部を形成する工程は、
    前記透光性高分子樹脂板の周辺雰囲気を加圧状態にして該透光性高分子樹脂板に前記気体を吸収させる工程と、
    前記気体を膨張させて前記高分子樹脂板の内部に気泡を形成する工程と、を含む請求項１２記載の光学ユニットの製造方法。
14. 前記高分子樹脂板に気体を吸収させる工程は、
    前記高分子樹脂板の表面に気体を噴射し、前記高分子樹脂板を構成する高分子鎖の間に前記気体を浸透させる工程を含む請求項１３記載の光学ユニットの製造方法。
15. 前記気泡を形成する工程は、
    前記気体が吸収された前記高分子樹脂板の表面を加熱して、前記高分子樹脂板を構成する高分子鎖の間で膨張された気体を排出させる工程を含む請求項１３又は１４に記載の光学ユニットの製造方法。
16. 前記気体は、二酸化炭素及び窒素のうち、少なくともいずれか一つを含む請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の光学ユニットの製造方法。
17. 前記拡散部を形成する工程は、
    前記高分子樹脂板の表面又は内部に拡散ビーズを配置する工程を含む請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の光学ユニットの製造方法。
18. 前記輝度上昇部を形成する工程は、
    前記拡散部が形成された前記高分子樹脂板の表面に光安定剤を含む紫外線硬化性樹脂を塗布する工程と、
    エンボシング部の形状が陰刻又は陽刻された金型で加圧して前記高分子樹脂板に塗布された紫外線硬化性樹脂にエンボシングパターンを陽刻又は陰刻する工程と、
    前記エンボシングパターンが陽刻又は陰刻された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射して、前記エンボシングパターンを硬化させる工程と、を含む請求項１２〜１７のいずれか１つに記載の光学ユニットの製造方法。
19. 前記紫外線硬化性樹脂は、アクリル系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、及びチオキサントン系紫外線硬化性樹脂のうち、少なくともいずれか一つを含む請求項１８記載の光学ユニットの製造方法。
20. 前記エンボシング部を陽刻又は陰刻する工程と前記紫外線を照射して硬化させる工程との間に前記エンボシング部の内部に気泡を形成させる工程を更に含む請求項１８又は１９に記載の光学ユニットの製造方法。
21. 前記輝度上昇部と対向して前記高分子樹脂板に紫外線吸収層を形成させる工程を更に含む請求項１２〜２０のいずれか１つに記載の光学ユニットの製造方法。
22. 光源と、
    透光性本体、前記本体の屈折率と異なる屈折率を有して前記本体に配置され前記光源から提供された光を拡散させる拡散部、及び前記本体の表面にエンボシングパターンを有するように形成され前記拡散部によって拡散された光の出光効率を向上させる輝度上昇部を有する光学ユニットと、を含むことを特徴とするバックライトアセンブリ。
23. 前記輝度上昇部は、前記本体から出射される光の経路を前記光学ユニットの正面方向により近接するように変更させる集光パターンである請求項２２記載のバックライトアセンブリ。
24. 前記光源は、前記輝度上昇部に対向して前記本体の背面に配置され、
    前記輝度上昇部の上に配置され前記光学ユニットから提供された光を拡散させる拡散シートを更に含む請求項２２又は２３に記載のバックライトアセンブリ。
25. 前記光源から光の提供を受ける入光部と、
    前記輝度上昇部と対向する前記光学ユニットの背面と向かい合う出光部と、を含む光ガイドユニットを更に含む請求項２２〜２４のいずれか１つに記載のバックライトアセンブリ。
26. 光に基づいて画像を表示する表示パネルと、
    光源、前記光源から提供された光を拡散させるために多孔性構造を有する拡散部、及び前記拡散部の表面にエンボシングパターンを有するように形成された輝度上昇部を有する光学ユニットを含み、前記光学ユニットを経由した光を前記表示パネルに提供するバックライトアセンブリと、を含むことを特徴とする表示装置。

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