JP5117761B2 - 光調節組立体及びその製造方法、ならびに光調節組立体を含む液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光調節組立体及びその製造方法、ならびに光調節組立体を含む液晶表示装置に関し、より詳細には、輝度が向上し、自動工程への適用が容易な光調節組立体及びその製造方法、ならびに光調節組立体を含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は液晶表示パネルを含み、液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ基板、カラーフィルタ基板、及び両基板の間に介在している液晶層を含む。液晶表示パネルは非発光素子を用いているため、薄膜トランジスタ基板の後面には光を供給するためのバックライトユニットが配置される。

バックライトユニットは、液晶表示パネルに光を供給する光源と、光源と液晶表示パネルとの間に備えられ、光源から放出された光を拡散及び集光して液晶表示パネルに供給する光調節部材とを含む。光調節部材は、光を拡散させて光の均一性を向上させる拡散板、拡散板を通過した光がパネルの表面に対して垂直に進行するようにして輝度を向上させる集光シート、及び光を反射及び偏光させる反射偏光フィルムを含む。ここで、集光フィルム及び反射偏光フィルムなどは、厚さが小さすぎて自動工程で取扱うことが困難であるという問題点がある。そのため、各光調節部材の全面に接着剤を塗布した後に相互に付着させて一体化するという手動工程により取扱う。

しかし、各光調節部材の間に位置する接着剤によって、光調節部材を通過した光の輝度が低下するという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、輝度が向上し、自動工程への適用が容易な光調節組立体及びその製造方法、ならびに光調節組立体を含む液晶表示装置を提供することにある。

上記目的は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに光を供給する光源と、光源と液晶表示パネルとの間に位置する光調節組立体と、を含み、光調節組立体は、少なくとも１つの第１光調節部材と、第１光調節部材上に位置する少なくとも１つの第２光調節部材と、第１光調節部材と第２光調節部材との間の空間の周縁部に位置し、第１光調節部材と第２光調節部材を相互に接着する赤外線硬化剤と、を含むことを特徴とする表示装置によって達成される。

ここで、第１光調節部材と第２光調節部材との間の空間には、空気層が存在することが好ましい。

そして、第１光調節部材は、光透過性を有する第１ベース部と、前記第１ベース部の液晶表示パネルに対向する面上に備えられている第１集光部と、を含むことが好ましい。

また、第１集光部は、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されており、第１集光部の横断面は、凸レンズ形状または三角形状をなしていることが好ましい。

そして、第２光調節部材は、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

また、第２光調節部材は、光透過性を有する第２ベース部と、前記第２ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面に備えられている第２集光部と、を含み、第２集光部の横断面における底辺の長さは、第１集光部の横断面における底辺の長さとは異なることが好ましい。

そして、第１集光部及び第２集光部の横断面における底辺の長さは、それぞれ、５０μｍ〜３００μｍの範囲から選択されることが好ましい。

また、第１集光部及び第２集光部の横断面における底辺と、底辺の両端から集光部の横断面の頂点に向かって延長された一対の斜辺とは、それぞれ、二等辺三角形をなし、底辺と斜辺とがなす底角の大きさは、それぞれ、３８゜〜４４゜の範囲から選択され、第１集光部及び第２集光部の横断面は、それぞれ、楕円の一部を含む形状をなしており、楕円の短半径に対する長半径の比は１．４〜１．７の範囲から選択されることが好ましい。

ここで、第１ベース部は、コア層と、コア層と集光部との間に形成されている帯電防止層と、を含むことが好ましい。

そして、第１ベース部は、光源に対向するように、コア層の下部面に形成されている紫外線遮断層をさらに含むことが好ましい。

また、第１ベース部の光源に対向する面上には、複数の突起部がさらに形成されていることが好ましい。

ここで、第１ベース部は、非晶質高分子からなり、熱可塑性樹脂及び紫外線硬化樹脂の片方を含むことが好ましい。

そして、第１ベース部は、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、及びポリスチレンのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

また、第１ベース部と集光部は同一の材質からなることが好ましい。

そして、第１ベース部は、１ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲から選択される厚さを有することが好ましい。

ここで、赤外線硬化剤は、赤外線の照射によって４００℃以上に発熱した後に硬化することが好ましい。

そして、赤外線硬化剤は、第１光調節部材と第２光調節部材との間の空間の周縁部に沿って不連続に形成されていることが好ましい。

また、光源は、冷陰極蛍光ラムプ、外部電極蛍光ランプ、発光ダイオード、及び面光源のうちのいずれか１つを含み、第１光調節部材の背面全体に亘って配置されていることが好ましい。

そして、光源の少なくとも一部は、所定の延長方向に沿って延長されており、第１集光部及び第２集光部は、それぞれ、光源部の延長方向と平行に配置されることが好ましい。

本発明の目的は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに光を供給する光源と、光源と液晶表示パネルとの間の空間に位置する光調節組立体と、を含み、光調節組立体は、少なくとも１つの第１光調節部材と、第１光調節部材上に位置する少なくとも１つの第２光調節部材と、第１光調節部材と第２光調節部材との間の空間の周縁部に沿って位置し、第１光調節部材と第２光調節部材を相互に接着させる硬化剤と、第１光調節部材と第２光調節部材との間の空間に位置する空気層と、を含むことを特徴とする表示装置によって達成される。

ここで、硬化剤は赤外線によって硬化することが好ましい。

本発明の他の目的は、少なくとも１つの第１光調節部材と、第１光調節部材上に位置する少なくとも１つの第２光調節部材と、第１光調節部材と第２光調節部材との間の空間の周縁部に位置し、第１光調節部材と第２光調節部材を相互に接着させる赤外線硬化剤と、を含むことを特徴とする光調節組立体によって達成される。

ここで、第１光調節部材と第２光調節部材との間の空間には、空気層が存在することが好ましい。

そして、第１光調節部材は、光透過性を有する第１ベース部と、第１ベース部の液晶表示パネルに対向する面上に備えられている第１集光部を含むことができる。

また、第１集光部は、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されており、延長方向に対して垂直な断面は凸レンズ形状または三角形状をなしていることが好ましい。

ここで、第２光調節部材は、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

そして、第２光調節部材は、光透過性を有する第２ベース部と、第２ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面に備えられている第２集光部と、を含み、第２光集光部の横断面における底辺の長さは、第１集光部の横断面における底辺とは異なる長さを有することが好ましい。

また、第１集光部の横断面における底辺の長さは、５０μｍ〜３００μｍの範囲から選択されることが好ましい。

ここで、第１集光部及び第２集光部の横断面における底辺と、底辺の両端から第１集光部及び第２集光部の横断面における頂点に向かって延長された一対の斜辺とは、それぞれ、二等辺三角形をなし、底辺と斜辺とがなす底角の大きさは、３８゜〜４４゜の範囲から選択され、第１集光部及び第２集光部の横断面な、それぞれ、楕円の一部を含む形状をなしており、楕円の中心からの短半径に対する長半径の比は１．４〜１．７の範囲から選択されることが好ましい。

そして、第１ベース部は１ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲から選択される厚さを有することが好ましい。

また、赤外線硬化剤は、赤外線の照射によって４００℃以上に発熱した後に硬化することが好ましい。

本発明のまた他の目的は、少なくとも１つの第１光調節部材を準備するステップと、第１光調節部材の周縁部に沿って赤外線硬化剤を形成するステップと、第１光調節部材の赤外線硬化剤が形成された面上に、少なくとも１つの第２光調節部材を積層するステップと、赤外線硬化剤に赤外線を照射しながら第１光調節部材と第２光調節部材を相互に加圧するステップと、を含むことを特徴とする光調節組立体の製造方法によって達成される。

ここで、第１光調節部材は、光透過性を有する第１ベース部と、第１ベース部の一面上に備えられている第１集光部と、を含むことが好ましい。

そして、第２光調節部材は、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

また、第２光調節部材は、光透過性を有する第２ベース部と、第２ベース部の一面上に備えられている第２集光部と、を含み、第２集光部どうしの間の距離と第１集光部どうしの間の距離は、互いに異なることが好ましい。

ここで、第１ベース部は、圧出成形工程または射出成形工程によって製造されることが好ましい。

そして、第１集光部は、圧出成形工程または紫外線モールディング工程によって製造されることが好ましい。

また、第１ベース部及び前記第１集光部は、圧出成形工程によって一体型に形成されることが好ましい。

本発明によれば、輝度が向上し、自動化工程への適用が容易な光調節組立体とその製造方法、及びそれを含む液晶表示装置が提供される。

本発明の第１実施形態による液晶表示装置１０について、図１〜図３を参照して説明する。

液晶表示装置１０は、図１に示すように、液晶表示パネル１００と、駆動部２００と、モールドフレーム３００と、バックライトユニット４００と、下部カバー５００と、上部カバー６００とを含む。

液晶表示パネル１００は、薄膜トランジスタ基板１１０と、薄膜トランジスタ基板１１０に対向するように付着されたカラーフィルタ基板１２０と、薄膜トランジスタ基板１１０とカラーフィルタ基板１２０との間に注入された液晶（図示せず）とを含む。また、液晶表示パネル１００は、液晶パネル１００を透過する光を互いに交差する方向に偏光するためにカラーフィルタ基板１２０の前面及び薄膜トランジスタ基板１１０の背面にそれぞれ付着される前面及び背面偏光板（図示せず）をさらに含むことができる。このような液晶表示パネル１００は、画素単位をなす液晶セルがマトリックス状に配列されており、駆動部２００から伝達される画像信号情報に従って液晶セルの光透過率を調節することによって画像を形成する。

薄膜トランジスタ基板１１０には、複数のゲートラインと複数のデータラインがマトリックス状に形成されており、ゲートラインとデータラインとの交差点には薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）が形成されている。駆動部２０から伝達された信号電圧が、薄膜トランジスタによって、画素電極と後述するカラーフィルタ基板１２０の共通電極との間に印加されると、画素電極と共通電極との間の液晶が整列され、これにより光透過率を決まることになる。

カラーフィルタ基板１２０には、ブラックマトリックスを境界として赤色、緑色、及び青色、または青緑色、紫紅色、及び黄色が反復して形成されているカラーフィルタ、及び共通電極が含まれる。共通電極はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電性物質からなる。カラーフィルタ基板１２０は、薄膜トランジスタ基板１１０に比べて面積が小さい。

薄膜トランジスタ基板１１０の一側部には駆動信号を印加するための駆動部２００が備えられている。駆動部２００は、軟性印刷回路基板（ＦＰＣ）２１０と、軟性印刷回路基板２１０の一側部に実装されている駆動チップ２２０と、軟性印刷回路基板２１０の他の側部に接続されている駆動回路基板（ＰＣＢ）２３０とを含む。図示した駆動部２００は、ＣＯＦ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｉｌｍ）方式を示したものであるが、ＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）と、ＣＯＧ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）などの公知である他の方式も利用可能である。駆動部２００は、電気的接続のための端子を有し、駆動部２００の端子は、薄膜トランジスタ基板１１０上に実装され、表示領域から非表示領域に延長された薄膜トランジスタ基板１１０上のゲートライン及びデータラインの端部と接続される。

モールドフレーム３００は、液晶表示パネル１００の周縁部に沿って形成され、その外形は略四角柱形状をなす。モールドフレーム３００は、液晶パネル１００をバックライトユニット４００から離隔させた状態で支持する。

液晶表示パネル１００は非発光素子を利用しているため、モールドフレーム３００の後方には液晶表示パネル１００に光を供給するためのバックライトユニット４００が位置する。バックライトユニット４００は、液晶表示パネル１０の背面と平行して配置された光調節組立体４１０と、光調節組立体４１０を介して液晶表示パネル１００の背面に光を照射する光源４２０と、光源４２０と下部カバー５００との間に備えられ、光源４２０から照射される光が均一に広がって全て液晶表示パネル１００の背面に向かうようにする反射シート４３０とを含む。

本発明の第１実施形態による光調節組立体４１０は、図２及び図３に示すように、下部に位置する第１光調節部材４１１と、第１光調節部材４１１上に位置する第２光調節部材４１３と、第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３との間の空間の外縁部に沿って位置し、第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３を相互に接着させる赤外線硬化剤４１５とを含む。赤外線硬化剤４１５に囲まれる第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３との間の空間には空気層４１７が存在する。

第１光調節部材４１１は、光透過性のベース部４１１ａと、ベース部４１１ａの液晶表示パネル１００に対向する面上に備えられた集光部４１１ｂとを含む。

ベース部４１１ａは、１ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲から選択される厚さＤ１を有するプレート形状を有しており、非晶質高分子からなる。他の実施形態において、ベース部４１１ａは、熱可塑性樹脂または紫外線硬化樹脂を含んでなることができる。具体例として、熱可塑性樹脂は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート（ＰＣ、ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、及びポリスチレン（ＰＳ、ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。ベース部４１１ａは、９０％以上の光透過率が確保されるように拡散剤（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ）を含まないことが好ましい。しかし、光の均一度を改善するために少量の拡散剤を含むことも可能である。

集光部４１１ｂは、ベース部４１１ａの液晶表示パネル１００に対向する面上に、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長された形状を有している。本実施形態による集光部４１１ｂは、互いの間隔が狭く、密集した状態で配置されているが、他の実施形態において、複数の集光部４１１ｂは、互いに所定の間隔だけ離隔した状態で配置されることができる。

集光部４１１ｂの横断面は凸レンズ形状をなす。他の実施形態として、集光部４１１ｂは、頂角近傍が円形化された三角形状をなす横断面を有するプリズム（ｐｒｉｓｍ）であっても良い。そして、図３に示すように、集光部４１１ｂの横断面において、横断面の底辺ａと、前記底辺ａの両端から集光部４１１ｂの横断面の頂角部分に延長された一対の斜辺ｂとは、二等辺三角形をなしている。底辺ａと斜辺ｂとがなす底角の大きさθは３８゜〜４４゜である。底辺ａの長さは約５０μｍ〜３００μｍである。そして、集光部４１１ｂの横断面は、楕円の一部をなしている。このような集光部４１１ｂの横断面がなす楕円は、その中心からの短半径Ｌ１に対する長半径Ｌ２の比が１．４〜１．７となる。

集光部４１１ｂの材質はベース部４１１ａと同一のものとされ、これによってベース部４１１ａと集光部４１１ｂの屈折率は同一になる。集光部４１１ｂとベース部４１１ａは、圧出工程によって一体型に製造される。一方、本発明の実施形態においては、集光部４１１ｂを有する第１光調節部材４１１だけを例示しているが、集光部４１１ｂがない通常の第１光調節部材４１１も適用可能である。

このような構造を有する第１光調節部材４１１は、従来の拡散板や光学プレートに比べて光透過率と輝度に優れる。具体的には、集光部４１１ｂを有していない従来の光学プレートは、一般的に、内部に多量の拡散剤を含んでいる。光は光学プレートを通過する過程で拡散剤によって全ての方向に体積散乱（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）し、これによって光の均一度は向上する。しかしながら、このような構造によると、光の一部が拡散剤に吸収され、液晶表示パネル１００に提供される光の輝度が低下するという問題点があった。このような輝度の低下を防止するために、光学プレート上に反射偏光フィルム、集光フィルム、拡散フィルムなどを積層して使用している。しかし、本発明によれば、楕円形の一部を断面として有する集光部４１１ｂにより、図３に示すように、光の出射角が入射角よりも小さくなり、その結果、輝度が向上する。具体的には、光源４２０から放出された光は、ベース部４１１ａを通過した後に集光部４１１ｂに入射する。集光部４１１ｂの横断面は凸レンズと同一の形状をなしている。このような構成によって、光は集光部４１１ｂの表面で鏡面散乱（ｓｐｅｃｕｌａｒ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）し、入射角よりも小さい出射角で出射して、液晶表示パネル１００に提供される。これによって液晶表示パネル１００上の輝度が向上する。このような構造により、使用される反射偏光フィルム、集光フィルム、及び拡散フィルムなどの光学フィルムの個数を節減することができる。また、ベース部４１１ａは拡散剤を全く含まないか、または極めて少量だけ含んでいるため透明度が高いので、拡散剤によって光が吸収されて輝度が低下するという問題が防止され、光透過率が向上する。

第２光調節部材４１３は拡散フィルムである。第１光調節部材４１１を通過する光透過率及び輝度向上のため、第１光調節部材４１１には拡散剤を含まれていないので、第１光調節部材４１１を通過する光の均一性は低下し得る。これを解決するために、第１光調節部材４１１上に拡散フィルムの第２光調節部材４１３を積層して光の均一性を向上させる。図２及び図３は、１つの第２光調節部材４１３が使用された場合について例示しているが、これとは異なり、複数個の第２光調節部材４１３が使用され得る。つまり、２個以上の拡散フィルムが第１光調節部材４１１上に積層されても良い。

第２光調節部材４１３は、反射偏光フィルム及び集光フィルムの少なくとも１つを用いて形成うる。第２光調節部材４１３の構成には、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムをそれぞれ単独で使用することも、これらを組み合わせて使用することも可能である。下記の表１は、第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３を組み合わせの場合について例示する表である。しかし、本発明は必ずしもこれらの組み合わせに限定されず、多様に変形して実施することが可能である。例えば、組み合せ１は、集光部４１３を備えていない通常の光調節部材上に３個の拡散フィルムが順に積層され、一体型に形成された場合を表している。それぞれの光調節部材と拡散フィルムは、赤外線硬化剤４１５によって互いに付着される。

本発明による、第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３は、図３に示すように一体型に形成されている。より具体的には、第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３との間の空間の外縁部に沿って位置する赤外線硬化剤４１５によって一体化される。

赤外線硬化剤４１５は、樹脂に、赤外線に反応する添加剤を混合した混合物である。添加剤は、赤外線照射を受けると活性化し、瞬間的に赤外線硬化剤４１５を４００℃以上の温度に加熱する。このように赤外線硬化剤４１５が加熱されると、その高温によって赤外線硬化剤４１５に接する第１及び第２光調節部材４１１、４１３の表面が局所的に溶解する。この状態で第１及び第２光調節部材４１１、４１３に圧力が加えられると、赤外線硬化剤４１５が硬化して、第１及び第２光調節部材４１１、４１３が相互に付着されることになる。

このように瞬間的な高温を利用して第１及び第２光調節部材４１１、４１３を相互に接着させる赤外線硬化剤４１５は接着力が優れているので、外縁部に塗布しただけでも十分な接着力を得ることができる。しかし、実施形態とは異なり、中央部にも局所的に赤外線硬化剤４１５を形成することができる。一方、他の実施形態において、第２光調節部材４１３が、複数の拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムなどの光学フィルムを含む場合には、複数の第２光調節部材４１３もまた光学フィルムの外縁部に沿って備えられた赤外線硬化剤４１５によって付着されることができる。また、他の実施形態においては、赤外線硬化剤４１５を光学フィルムの外縁部に沿って不連続に形成することもできる。つまり、第１及び第２光調節部材４１１、４１３は、互いに不連続な線接触または点接触をなすように形成されることができる。

これによって、光調節組立体４１０は、所定の厚さを有する１つのユニット（ｕｎｉｔ）として形成される。そのため、拡散フィルム、集光フィルム、及び反射偏光フィルムなどは、厚さが小さすぎて自動工程で取扱うことが困難であるという問題点が解決される。また、光調節組立体４１０の構成要素は互いに接着されているので、モジュール組立工程において１つの部品として管理することができ、それにより同工程の所要時間が短縮される。

赤外線硬化剤４１５に囲まれる第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３の間の空間には空気層４１７が形成されている。従来は、第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３との全面に接着剤を塗布して、これらを相互に付着させることにより光調節組立体４１０を一体型に形成していた。しかし、光源４２０から発生した光が光調節組立体４１０を通過するときに、接着剤によって光透過率及び輝度が低下するという問題点があった。これは、通常、光が屈折率１以上の物質を通過すると図４に示すように輝度が低下するところ、通常、接着剤は屈折率が１以上であるためである。

本発明による光調節組立体４１０は、第１光調節部材４１０と第２光調節部材４２０との間の空間の外縁部に沿って位置している赤外線硬化剤４１５を備えている。つまり、画像が形成されるアクティブ領域（Ａｃｔｉｖｅ ａｒｅａ）以外の領域に赤外線硬化剤４１５が位置している。そして、アクティブ領域における第１光調節部材４１０と第２光調節部材４２０の間の空間には空気層４１７のみが存在する。空気層４１７は屈折率が１であるので、空気層４１７を通過した光の輝度は低下しない。

光源４２０は、光を放出する光源本体４２１と、光源本体４２１の端部に形成された光源電極４２３とを含み、インバータ（図示せず）から電源の供給を受ける。複数の光源４２０は、液晶表示パネル１００の背面の全体に亘って、互いに平行に配列されている。光源４２０としては、高輝度、低コスト及び低消費電力という特性を有する冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、ＣＣＦＬ）を用いることが可能であり、また、１つのインバータ（図示せず）で複数の光源４２０を駆動できる外部電極蛍光光源（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、ＥＥＦＬ）を用いることも可能である。このように、光源４２０の少なくとも一部が所定の延長方向に沿って延長された形状を有する場合、このような光源４２０は上述した集光部４１３の延長方向と平行に配置されることができる。

また、他の実施形態において、平板形状の蛍光ランプであって、表面が均一に発光する面光源（Ｆｌａｔ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、ＦＦＬ）を用いることも可能である。面光源は従来の他の光源と比べて、輝度及び輝度均一度性が高く、消費電力が低いながらも寿命は長いという優れた長所を有する。そして、輝度が高く且つ色の再現性が優れた発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源４２０として用いることも可能である。

反射シート４３０は、光源４２０と下部カバー５００との間に位置し、光源４２０の光を反射させて光調節組立体４１０方向に供給する役割を果たす。反射シート４３０の材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）であり得る。反射シート４３０は下部カバー５００の底面に付着される。

下部カバー５００は、液晶表示パネル１００と平行な底面５１０と、底面５１０の周縁部に底面５１０に対して垂直上向きに形成され、バックライトユニット４００を収容するための収容空間（図示せず）を底面５１０とともに形成する容器側壁５２０とを含む。

上部カバー６００は、液晶表示パネル１００の有効画素を外部に露出させるための表示窓が形成された前面部６１０と、前面部６１０の外縁部に前面部６１０に対して垂直下向きに形成された蓋側面部６２０とを有しており、液晶表示パネル１００、モールドフレーム３００、及び下部カバー５００の容器側壁５２０を覆いながら下部カバー５００と結合される。

以下、図面を参照しながら本発明の第２〜第４実施形態について説明する。第２〜第４実施形態の説明においては、第１実施形態とは区別されるべき特徴的な部分のみ抜粋して説明することとし、説明が省略または要約されている部分は第１実施形態または公知の技術に準ずるものとする。そして、説明の便宜上、同一の構成要素に対しては同一の符号を付するものとする。

以下、図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態による光調節組立体４１０の横断面図である。第２実施形態による光調節組立体４１０は、第１光調節部材４１１と、前記第１光調節部材４１１上に積層され、第１光調節部材４１１と同一の構造を有する第２光調節部材１４３とを含む。つまり、第１光調節部材４１１が第１ベース部４１１ａと第１集光部４１１ｂとを含むのと同様に、第２光調節部材４１３は第２ベース部４１３ａと第２集光部４１３ｂとを含んでなる。

第１集光部４１１ｂの横断面における底辺の長さａは、第２集光部４１３ｂの横断面における底辺の長さｃとは互いに異なっている。つまり、図５に示すように、第１集光部４１１ｂの横断面における底辺の長さａは、第２集光部４１３ｂの横断面における底辺の長さｃよりも大きい。このように、長さａ、ｃを互いに異なる大きさにする理由は、第１集光部４１１ｂと第２集光部４１３ｂが同一の大きさに形成されると、モアレ（ｍｏｉｒｅ）現象が発生して光特性が低下するためである。本実施形態において、第１及び第２集光部のいずれか一方の横断面における底辺の長さは、もう一方の横断面における底辺の長さの倍数とされることができる。例えば、第１集光部４１１ｂの横断面における底辺の長さａが５０μｍであれば、第２集光部４１３ｂにおける横断面の底辺の長さｃは１００μｍまたは２００μｍとされることができる。

図６ａは、集光部が備えられていない通常の光調節部材による光分布（ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｆｉｌｅ）を表すグラフであり、図６ｂは、本発明の第２実施形態の第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３とが一体型に形成された光調節組立体４１０による光分布を表すグラフである。図６ａ及び図６ｂは、色が濃ければ濃いほど輝度が高いことを意味し、白い枠状の領域に囲まれた部分の面積が大きければ大きいほど光分布が広範に亘ることを意味している。図６ａ及び図６ｂに示すように、図６ａに比べて図６ｂの方が、光分布が広範に亘っており、さらに、色がより濃いことから、輝度が向上したことが分かる。

一方、図示していないが、他の実施形態において、第２実施形態による光調節組立体４１０上に、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうち少なくとも１つを付着して使用することができる。ここで、拡散フィルムは、図７に示すように、マイクロアレイレンズ形状をなす拡散フィルム（Ｍｉｃｒｏ ａｒｒａｙ Ｌｅｎｓ ｓｈａｐｅ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｆｉｌｍ）４１９であり得る。マイクロアレイレンズ形状をなす拡散フィルム４１９において、第２光調節部材４１３に対向する面の反対側の面には、輝度を向上させるための多数のマイクロアレイレンズが配列されている。

下記の表２は、集光部が備えられていない通常の光調節部材に、少なくとも１つの拡散フィルムが積層された場合、本発明の第２実施形態による光調節組立体４１０がそのまま用いられた場合、第２実施形態による光調節組立体４１０に少なくとも１つの拡散フィルムが積層された場合、及び図７による光調節組立体４１０がそのまま用いられた場合、それぞれの輝度の計算結果を示している。

表２についての説明は次の通りである。基準例、実験例１、及び実験例２は、第１光調節部材４１１として集光部４１１ｂをそなえていない通常のプレートを使用した場合である。そして、実験例２〜６は、本発明による第１光調節部材４１１を使用した場合である。そして、基準例、実験例１、及び実験例２は、第１光調節部材４１１上に少なくとも１つの拡散フィルムを積層し、第１光調節部材４１１と拡散フィルムの接触面、及び複数の拡散フィルムどうしの接触面の全面に亘って接着剤を塗布して光調節組立体４１０を製作した場合である。これに対し、実験例３〜６は、第２光調節部材４１３として本発明の第２実施形態による光学プレートを使用し、第１光調節部材４１１及び第２光調節部材４１３を赤外線硬化剤４１５によって相互に付着した場合である。実験例３は、拡散フィルムを使用しない場合であり、実験例２は、１つの拡散フィルムを使用した場合であり、実験例５は、２つの拡散フィルムを使用した場合である。第２光調節部材４１３と拡散フィルムの接触面、及び複数の拡散フィルムどうしの接触面には赤外線硬化剤４１５を介在させた。そして、実験例６は、マイクロアレイレンズ形状の拡散フィルム４１９を第２光調節部材４１３上に付着した場合である。

表２は、各々の例における輝度の計算結果を示しており、さらに、基準例に対する相対輝度の計算結果を示している。

上記表２に示すように、第３〜第６実施形態の場合には輝度が改善したことが分かる。第３〜第６実施形態は、本願発明の第２実施形態による光調節組立体４１０が使用された場合である。より具体的には、本願発明の実験例３〜５のように光調節組立体４１０に少なくとも１つの拡散フィルムを付着した場合には、輝度が５％〜７％程度向上し、実験例６のようにマイクロアレイレンズ形状の拡散フィルム４１９が付着された場合には、輝度が１０％程度向上したことが分かる。

以下、図８を参照して本発明の第３実施形態について説明する。図８はベース部４１１ａの構造を具体的に示したものであって、ベース部４１１ａは、コア層４１２ａと、コア層４１２ａと集光部４１１ｂとの間に形成されている帯電防止層４１２ｂとを含む。そして、ベース部４１１ａは、コア層４１２ａの下面に形成されている紫外線遮断層４１２ｃをさらに含むことができ、紫外線遮断層４１２ｃの下面には複数の突起部４１２ｄがさらに形成され得る。突起部４１２ｄは半球形状をなし得る。このような構成によれば、突起部４１２ｄが光源４２０（図１参照）から放出された光を一定の方向に散乱させることにより、輝度が向上する。また、突出部４１２ｄは、光調節組立体４１０及び光源４２０（図１参照）の相互摩擦による損傷を防止する。

以下、図９〜図１２を参照して、本発明の第１実施形態による光調節組立体の製造方法について説明する。

まず、図９に示すように、本発明の第１実施形態による第１光調節部材４１１を準備する。第１光調節部材４１１は、光透過性を有するベース部４１１ａと、ベース部４１１ａの一面上に備えられた集光部４１１ｂとを含む。

ベース部４１１ａは、圧出成形または射出成形によって１ｍｍ〜１．６ｍｍの厚さＤ１を有するプレート状に形成することができる。そして、ベース部４１１ａは非晶質高分子からなる。他の実施形態において、ベース部４１１ａは、熱可塑性樹脂または紫外線硬化樹脂を含んでなることができる。具体例として、熱可塑性樹脂は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート（ＰＣ、ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、及びポリスチレン（ＰＳ、ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。

集光部４１１ｂは、圧出成形または紫外線モールディング工程によって製造することができる。ここで、紫外線モールディング工程においては、まず、集光部４１１ｂのパターンを形成するための陰刻が形成された金型に、紫外線硬化樹脂からなる集光部材料を塗布する。次いで、プレート状のベース部４１１ａを前述の集光部物質に圧着した後、ベース部４１１ａ側から金型に向けて紫外線を照射する。この紫外線照射によって集光部材料を硬化することで、金型のパターンに応じた集光部４１１ｂが形成され、同時に集光部４１１ｂがベース部４１１ａに接合される。

一方、ベース部４１１ａと集光部４１１ｂは、圧出工程によって一体型に製造されることも可能である。

次に、図１０に示すように、第１光調節部材４１１の外縁部に赤外線硬化剤４１５を塗布する。赤外線硬化剤４１５は、図１０に示すように、第１光調節部材４１１の外縁部に沿った連続的なライン（ｌｉｎｅ）状に形成されることができる。他の実施形態において、赤外線硬化剤４１５は、外縁部に沿って不連続に形成されることも可能である。つまり、赤外線硬化剤４１５は、第１光調節部材４１１と、後述する第２光調節部材４１３（図１１参照）とが、線接触または点接触するように形成されることができる。

次に、図１１に示すように、赤外線硬化剤４１５が形成された第１光調節部材４１１の一面上に、第２光調節部材４１３を積層する。ここで、第２光調節部材４１３は、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうちの少なくとも１つを含むことができる。そして、第２光調節部材４１３は、複数の拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムを含むことができる。

一方、第２光調節部材４１３は、上述した第２実施形態と同様に、第１光調節部材４１１と同一の構造を有することができる。つまり、図５に示すように、第１光調節部材４１１が第１ベース部４１１ａと第１集光部４１１ｂとを含むのと同様に、第２光調節部材４１３は第２ベース部４１３ａと第２集光部４１３ｂとを含むことができる。この場合、モアレ現象による光特性の低下を最小化するために、第１集光部４１１ｂの横断面における底辺の長さａは、第２集光部４１３ｂにおける横断面の底辺の長さｃとは異なる大きさにされることが好ましい。

次に、図１２に示すように、赤外線硬化剤４１５に赤外線を照射しながら、第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３とを相互に加圧する。

以下、図１３ａ〜図１３ｄを参照して、赤外線硬化剤４１５によって第１光調節部材４１１と第２光調節部材４１３とが相互に付着されるメカニズムについて説明する。

赤外線硬化剤４１５は、樹脂に、赤外線に反応する添加剤を混合した混合物である。図１３ａに示すように、添加剤に赤外線が照射されれば、添加剤が活性化されて瞬間的に赤外線硬化剤４１５が４００℃以上に加熱される。つまり、赤外線硬化剤４１５は、図１３ｂに示すように、赤外線を吸収して熱を発生する。そして、図１３ｃに示すように、赤外線硬化剤４１５の高温によって、赤外線硬化剤４１５に接する第１及び第２光調節部材４１１、４１３の表面が局所的に溶解する。この状態で、図１３ｄに示すように、第１及び第２光調節部材４１１、４１３の相互に圧力が加えられれば、第１及び第２光調節部材４１１、４１３は相互に密着するようになる。その後、発熱を終えた赤外線硬化剤４１５が硬化すると、第１及び第２光調節部材４１１、４１３は相互に付着されるようになる。

これによって、光調節組立体４１０は、所定の厚さを有する１つのユニットとして形成され、拡散フィルム、集光フィルム、及び反射偏光フィルムなどの厚さが小さすぎて自動工程で取扱うことが困難であるという問題点が解決されることになる。また、光調節組立体４１０の構成要素は互いに接着されているので、モジュールの組立工程において１つの部品として管理でき、それにより同工程の所要時間が短縮される。

本発明の第１実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による光調節組立体の分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った光調節組立体の断面図である。 本発明の第１実施形態の光調節組立体による輝度上昇原理について説明するためのグラフである。 本発明の第２実施形態の光調節組立体の構造について説明するための図である。 従来の光調節組立体と本発明の第２実施形態の光調節組立体による光分布を示すグラフである。 従来の光調節組立体と本発明の第２実施形態の光調節組立体による光分布を示すグラフである。 本発明の第２実施形態の光調節組立体の変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態の光調節組立体の他の変形例を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の光調節組立体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態の光調節組立体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態の光調節組立体の製造方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態の光調節組立体の製造方法について説明するための図である。 赤外線硬化剤が硬化する過程について説明するための図である。 赤外線硬化剤が硬化する過程について説明するための図である。 赤外線硬化剤が硬化する過程について説明するための図である。 赤外線硬化剤が硬化する過程について説明するための図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置、
１００ 液晶表示パネル、
２００ 駆動部、
３００ モールドフレーム、
４００ バックライトユニット、
４１０ 光調節組立体、
４２０ 光源、
４３０ 反射シート、
５００ 下部カバー、
６００ 上部カバー。

Claims (28)

1. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルに光を供給する光源と、
   前記光源と前記液晶表示パネルとの間に位置する光調節組立体と、を含み、
   前記光調節組立体は、少なくとも１つの第１光調節部材と、前記第１光調節部材上に位置する少なくとも１つの第２光調節部材と、前記第１光調節部材と前記第２光調節部材との間の空間の周縁部に位置し、前記第１光調節部材と前記第２光調節部材を相互に接着する、樹脂に赤外線照射を受けると活性化する添加剤を混合した混合物である赤外線硬化剤と、を含み、
   前記第１光調節部材は、光透過性を有する第１ベース部と、前記第１ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面上に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第１集光部と、を含み、
   前記第２光調節部材は、光透過性を有する第２ベース部と、前記第２ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第２集光部と、を含み、
   前記第１集光部及び前記第２集光部のいずれか一方の横断面における底辺の長さは、もう一方の横断面における底辺の長さの倍数とされ、
   前記第１ベース部は、コア層と、前記コア層と前記第１集光部との間に形成されている帯電防止層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１光調節部材と前記第２光調節部材との間の空間には、空気層が存在することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１集光部の横断面は、凸レンズ形状または三角形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２光調節部材は、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１集光部及び前記第２集光部の横断面における底辺の長さは、それぞれ、５０μｍ〜３００μｍの範囲から選択されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１集光部及び前記第２集光部の横断面における前記底辺と、前記底辺の両端から前記第１集光部及び前記第２集光部の横断面における頂点に向かって延長された一対の斜辺とは、それぞれ二等辺三角形をなし、
   前記底辺と前記斜辺とがなす底角の大きさは、それぞれ、３８゜〜４４゜の範囲から選択され、
   前記第１集光部及び前記第２集光部の横断面は、それぞれ、楕円の一部を含む形状をなしており、
   前記楕円の短半径に対する長半径の比は、それぞれ、１．４〜１．７の範囲から選択されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１ベース部は、前記光源に対向するように前記コア層の下部面に形成されている紫外線遮断層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１ベース部の前記光源に対向する面上には、複数の突起部がさらに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１ベース部は、非晶質高分子からなり、熱可塑性樹脂及び紫外線硬化樹脂の片方を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１ベース部は、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、及びポリスチレンのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１ベース部と前記集光部は、同一の材質からなることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記第１ベース部は、１ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲から選択される厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
13. 前記赤外線硬化剤は、前記第１光調節部材と前記第２光調節部材との間の空間の周縁部に沿って不連続に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 前記光源は、冷陰極蛍光ラムプ、外部電極蛍光ランプ、発光ダイオード、及び面光源のうちのいずれか１つを含み、前記第１光調節部材の背面全体に亘って配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記光源の少なくとも一部は、所定の延長方向に沿って延長されており、
    前記第１集光部及び前記第２集光部は、それぞれ、前記光源部の前記延長方向と平行に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルに光を供給する光源と、
    前記光源と前記液晶表示パネルとの間に位置する光調節組立体と、を含み、
    前記光調節組立体は、少なくとも１つの第１光調節部材と、前記第１光調節部材上に位置する少なくとも１つの第２光調節部材と、前記第１光調節部材と前記第２光調節部材の間の空間の周縁部に沿って位置し、前記第１光調節部材と前記第２光調節部材を相互に接着させる、樹脂に赤外線照射を受けると活性化する添加剤を混合した混合物である赤外線硬化剤と、前記第１光調節部材と前記第２光調節部材の間の空間に位置する空気層と、を含み、
    前記第１光調節部材は、光透過性を有する第１ベース部と、前記第１ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面上に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第１集光部と、を含み、
    前記第２光調節部材は、光透過性を有する第２ベース部と、前記第２ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第２集光部と、を含み、
    前記第１集光部及び前記第２集光部のいずれか一方の横断面における底辺の長さは、もう一方の横断面における底辺の長さの倍数とされ、
    前記第１ベース部は、コア層と、前記コア層と前記第１集光部との間に形成されている帯電防止層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
17. 少なくとも一つの第１光調節部材と、
    前記第１光調節部材上に位置する少なくとも１つの第２光調節部材と、
    前記第１光調節部材と前記第２光調節部材の間の空間の周縁部に位置し、前記第１光調節部材と前記第２光調節部材を相互に接着させる、樹脂に赤外線照射を受けると活性化する添加剤を混合した混合物である赤外線硬化剤と、を含み、
    前記第１光調節部材は、光透過性を有する第１ベース部と、前記第１ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面上に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第１集光部と、を含み、
    前記第２光調節部材は、光透過性を有する第２ベース部と、前記第２ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第２集光部と、を含み、
    前記第１集光部及び前記第２集光部のいずれか一方の横断面における底辺の長さは、もう一方の横断面における底辺の長さの倍数とされ、
    前記第１ベース部は、コア層と、前記コア層と前記第１集光部との間に形成されている帯電防止層と、を含むことを特徴とする光調節組立体。
18. 前記第１光調節部材と前記第２光調節部材の間の空間には、空気層が存在することを特徴とする請求項１７に記載の光調節組立体。
19. 前記第１集光部は、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されており、前記延長方向に対して垂直な断面は凸レンズ形状または三角形状をなしていることを特徴とする請求項１７に記載の光調節組立体。
20. 前記第２光調節部材は、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の光調節組立体。
21. 前記第１集光部の横断面における底辺の長さは、５０μｍ〜３００μｍの範囲から選択されることを特徴とする請求項１７に記載の光調節組立体。
22. 前記第１集光部及び前記第２集光部の横断面における前記底辺と、前記底辺の両端から前記第１集光部及び前記第２集光部の横断面における頂点に向かって延長された一対の斜辺とは、それぞれ、二等辺三角形をなし、
    前記底辺と前記斜辺とがなす底角の大きさは、それぞれ、３８゜〜４４゜の範囲から選択され、
    前記第１集光部及び前記第２集光部の横断面は、それぞれ、楕円の一部を含む形状をなしており、
    前記楕円の短半径に対する長半径の長さの比は、それぞれ、１．４〜１．７の範囲から選択されることを特徴とする請求項１７に記載の光調節組立体。
23. 前記第１ベース部は、１ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲から選択される厚さを有することを特徴とする請求項１７に記載の光調節組立体。
24. 少なくとも１つの第１光調節部材を準備するステップと、
    記第１光調節部材の周縁部に沿って、樹脂に赤外線照射を受けると活性化する添加剤を混合した混合物である赤外線硬化剤を形成するステップと、
    前記第１光調節部材の前記赤外線硬化剤が形成された面上に、少なくとも１つの第２光調節部材を積層するステップと、
    前記赤外線硬化剤に赤外線を照射しながら前記第１光調節部材と前記第２光調節部材を相互に加圧するステップと、を含み、
    前記第１光調節部材は、光透過性を有する第１ベース部と、前記第１ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面上に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第１集光部と、を含み、
    前記第２光調節部材は、光透過性を有する第２ベース部と、前記第２ベース部の前記液晶表示パネルに対向する面に備えられており、互いに平行をなすように所定の延長方向に沿って延長されている複数の第２集光部と、を含み、
    前記第１集光部及び前記第２集光部のいずれか一方の横断面における底辺の長さは、もう一方の横断面における底辺の長さの倍数とされ、
    前記第１ベース部は、コア層と、前記コア層と前記第１集光部との間に形成されている帯電防止層と、を含むことを特徴とする光調節組立体の製造方法。
25. 前記第２光調節部材は、拡散フィルム、反射偏光フィルム、及び集光フィルムのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の光調節組立体の製造方法。
26. 前記第１ベース部は、圧出成形工程または射出成形工程によって製造されることを特徴とする請求項２４または２５に記載の光調節組立体の製造方法。
27. 前記第１集光部は、圧出成形工程または紫外線モールディング工程によって製造されることを特徴とする請求項２６に記載の光調節組立体の製造方法。
28. 前記第１ベース部及び前記第１集光部は、圧出成形工程によって一体型に形成されることを特徴とする請求項２７に記載の光調節組立体の製造方法。