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
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Abstract
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図5は、図3に図示された第2領域(B)の拡大図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20120413 |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20120502 |