JP5238237B2 - 光学シート及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学シート及びその製造方法に係り、特に、拡散及び集光機能を有してモアレ現象を防止することのできる光学シート及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力駆動などの特徴によりその応用範囲が漸次広くなりつつある。このような液晶表示装置は、２つの透明基板の間に液晶セルがマトリクッス形状で配列された液晶表示パネル、液晶表示パネルを駆動するための駆動回路部、及び液晶表示パネルに光を照射するバックライトユニットを含む。

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ランプ、ランプを取り囲むランプハウジング、ランプから照射される光を液晶表示パネルの方にガイドする導光板、導光板の下部に配置される反射シート、及び導光板上部に積層される複数の光学シートを具備する。

光学シートは、拡散シート、プリズムシート、保護シートの順で導光板上部に積層されるが、拡散シート及びプリズムシートは製品の特性により２枚以上で構成されてもよい。このような拡散シート、及びプリズムシートを複数積層して形成する場合、製品の厚さが厚くなるという短所がある。また、プリズムシートは、山（ｍｏｕｎｔａｉｎ）とラビーン（ｒａｖｉｎｅ）とが順々に形成される形状のプリズムパターンが形成されるが、ここで、プリズム山のピッチと液晶表示パネルの画素ピッチとが重畳（オーバーラップ）すると干渉縞のような波であるモアレ現象が発生する。

従って、本発明の技術的課題は、光学シートに拡散パターンを形成して光学シートで拡散及び集光が可能であり、モアレ現象を防止する光学シート及びその製造方法を提供することにある。

前記技術的課題を達成するために、本発明の光学シートは、複数の山とラビーンとで形成されたプリズムパターンと、プリズムパターン上に不規則に形成された複数の拡散パターンと、を含み、導光板上部に位置し光源から照射された光を集光及び拡散する。

拡散パターンは、凸凹形状で形成されてもよい。

拡散パターンは、曲面または多面（ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ）を有してもよい。

複数の拡散パターンは、互いに隣接した拡散パターンの断面積がそれぞれ異なるように形成されてもよい。

プリズムパターンの山のピッチは、２０μｍ〜２００μｍの範囲内に形成されてもよい。

プリズムパターンの複数の山は、直線及び曲線のうちいずれか一つの形状で互いに並んで形成されてもよい。

プリズムパターンの複数の山は、不規則な間隔を有して形成されてもよい。

山のピークは、丸みを帯びた形状であってもよい。

プリズムパターンの山の断面は、一辺が他辺と長さの互いに異なる不等辺三角形形状であってもよい。

前記技術的課題を達成するために、本発明の光学シートの製造方法は、複数の山とラビーンとが順々に形成されたプリズムパターン、及び山を成す面に不規則な拡散パターンが形成されたサブマスタを作成し、サブマスタの山、ラビーン及び不規則な拡散パターンに対応するような山、ラビーン及び不規則な拡散パターンを有するメインマスタを作成し、メインマスタにフィルムを加圧して光学シートを形成すること、を含む。

サブマスタの作成は、基板上にビーズを散布し、ビーズを加圧し、ビーズを基板から除去して不規則な拡散パターンを形成し、不規則な拡散パターン上にプリズムパターンを形成すること、を含んでもよい。

サブマスタの作成は、基板上にプリズムパターンを形成し、プリズムパターン上にビーズを散布し、ビーズを加圧し、ビーズを基板から除去してプリズムパターン上に不規則な拡散パターンを形成すること、を含んでもよい。

拡散パターンの形成、凸凹を有する曲面及び多面の形状のうち少なくともいずれか一つの形状を不規則に散布し拡散パターンを形成することを含んでもよい。

プリズムパターンの形成は、プリズムパターンの山のピッチが２０μｍ〜２００μｍの範囲内に形成することを含んでもよい。

プリズムパターンの形成は、互いに並んだ直線及び曲線のうちいずれか一つの形状で前記複数の山を形成することを含んでもよい。

プリズムパターンの形成は、互いに不規則な間隔を有するように複数の山を形成することを含んでもよい。

プリズムパターンの形成は、プリズムパターンの山のピークが丸みを帯びた形状で形成することを含んでもよい。

プリズムパターンの形成は、プリズムパターンの山の断面が不等辺三角形であるように形成することを含んでもよい。

本発明による光学シート及びその製造方法は、光学シートにプリズムパターン及び拡散パターンを同時に形成して、拡散シートを別途で具備せずに一枚の光学シートで拡散及び集光機能を有し、モアレ現象を防止することができる。

前記目的の外に本発明の他の目的及び特徴は、図面を参照した実施形態についての説明を通じて明白に示す。

以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態を図面を参照してより詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるプリズムシートを含む液晶表示装置を示す斜視図である。図１を参照すると、本発明による液晶表示装置は液晶表示パネル１００、パネル駆動部１１０、１２０、及びバックライトユニット１３０を含む。

液晶表示パネル１００は、光透過量を調節する液晶を間に置いて互いに対向して合着された薄膜トランジスタ基板１０４及びカラーフィルタ基板１０２を具備する。カラーフィルタ基板１０２は、光漏れ防止のためのブラックマトリクッス、カラー実現のためのカラーフィルタ、画素電極とともに垂直電界を形成する共通電極、及びそれらの上に液晶配向のために塗布された上部配向膜を含む。薄膜トランジスタ基板１０４は、互いに交差するように形成されたゲートライン及びデータライン、それらの交差部に形成された薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタに接続された画素電極、及びそれらの上に液晶配向のために塗布された下部配向膜を含む。

パネル駆動部１１０、１２０は、液晶表示パネル１００のゲートラインを駆動するためのゲート駆動部１１０とデータラインを駆動するためのデータ駆動部１２０とを含む。

ゲート駆動部１１０は、ゲート印刷回路基板１１４と、ゲート印刷回路基板１１４と薄膜トランジスタ基板１０４との間に配置されたゲートテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）上に実装されたゲート集積回路１１２を具備する。ゲート集積回路１１２は、高ゲート電圧のスキャン信号をゲートラインに順次供給する。また、ゲート集積回路１１２は、高ゲート電圧が供給される期間を除いた残りの期間に低ゲート電圧をゲートラインに供給する。ゲート印刷回路基板１１４は、データ印刷回路基板１１８に実装されたタイミング制御部及び電源部などからの制御信号、電源信号をゲート集積回路１１２に供給する。

データ駆動部１２０は、データ印刷回路基板１１８と、データ印刷回路基板１１８と薄膜トランジスタ基板１０４との間に配置されたデータテープキャリアパッケージ上に実装されたデータ集積回路１１６とを具備する。データ集積回路１１６は、画素データをアナログ画素信号に変換し、アナログ画素信号をデータラインに供給する。データ回路印刷基板１１８は、タイミング制御部及び電源部などからの制御信号、電源信号、及び画素データをデータ集積回路１１６に供給する。

バックライトユニット１３０は、液晶表示パネル１００の下側に形成され液晶表示パネル１００に光を供給する。このため、バックライトユニット１３０は、光源１３２、導光板１３４、プリズムシート１４０、保護シート１３８及び反射シート１３６を含む。

光源１３２は、導光板１３４の一側に形成され、光を供給するランプまたは発光ダイオードなどが使用されてもよい。

導光板１３４は、光源１３２から照射される光を液晶表示パネル１００にガイドする。このため、導光板１３４は、光をより容易に屈折及び散乱させて液晶表示パネル１００方向に照射できるように表面が凸凹またはドット形状になるように処理される。このような導光板１３４は、一般的に強度が高くて容易に壊れたり変形したりせず、透過率のよいポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）で形成されてもよい。

反射シート１３６は、導光板１３４の下に位置し、光源１３２から導光板１３４の背面に透過される光を反射させ液晶表示パネル１００方向に光を反射させる。このような反射シート１３６は、母材に反射率の高い反射部材がコーティングされてもよい。例えば、母材としては、ステンレススチール、黄銅、アルミニウム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などが使用されてもよく、反射部材としては主に銀、チタンなどが使用されてもよい。

プリズムシート１４０は、導光板１３４の上に位置し、導光板１３４から入射した光を屈折及び集光して輝度を上昇させる。プリズムシート１４０は、導光板１３４から入射する光のうち傾斜して入射する光を垂直に入射するように変換する。これは、液晶表示パネル１００に入射する光が液晶表示パネル１００と垂直を成すときに光効率が大きくなるからである。

本実施形態の液晶表示装置は、プリズムシート１４０の上に保護シート１３８をさらに具備してもよい。これは、プリズムシート１４０のプリズムパターン１４２のプリズム山が鋭い頂点形状に形成された場合、液晶表示パネル１００と直接接触してスクラッチなどが発生することを防止するためである。従って、図７に示すように、プリズムパターン１４２のプリズム山が丸みを帯びるように形成された場合にはプリズムシート１４０の上に保護シート１３８を別途に具備する必要がない。

このようなプリズムシート１４０には、プリズムパターン及び不規則な複数の拡散パターンが形成される。プリズムパターンのプリズム山のピッチは、２０μｍ〜２００μｍの範囲内に形成されてもよい。プリズム山のピッチが２０μｍ未満の場合、光の輝度特性が減少する。また、プリズム山のピッチが２００μｍ以上の場合、集光特性が減少する。従って、プリズム山のピッチは２０μｍ〜２００μｍの範囲内で形成することが望ましい。プリズムパターンは、プリズム山の高さが１０μｍ〜１００ｕμｍの範囲内で形成されてもよい。これはプリズム山のピッチによって異なって形成されてもよくこの高さに限定されない。拡散パターンは、プリズムシート１４０上に不規則に散布されて形成される。

図２乃至図５は、本発明の第１実施形態によるプリズムシートを示す斜視図及び断面図である。図２乃至図５を参照すると、本発明の第１実施形態によるプリズムシート１４０は、一直線に並んで形成されたプリズムパターン１４２、及びプリズムパターン１４２上に不規則に形成された複数の拡散パターン１４４を含む。

図２及び図３において、プリズムシート１４０は、プリズム山のピッチが５０μｍで形成され、プリズム山の高さが２５μｍで形成された場合を示す。図４は、プリズム山のピッチが１００μｍで形成され、プリズム山の高さが５０μｍで形成された場合を示し、図５は、プリズム山のピッチが１００μｍであり、プリズム山の高さが２５μｍで形成された場合を示す。

プリズムシート１４０の集光機能を向上させるためには、プリズムパターン１４２のプリズム山のピッチを小さく形成して密度を高くすることが望ましい。反対に、拡散機能を向上させるためには、プリズムパターン１４２のプリズム山ピッチを大きくしてプリズム山の密度を小さくし、拡散パターン１４４の密度を高くすることが望ましい。従って、集光特性の高い場合は図２及び図３の場合であり、拡散特性の高い場合は図５の場合である。

図６は、本発明の第２実施形態によるプリズムシートを示した斜視図である。図６を参照すると、本発明の第２実施形態によるプリズムシート１４０は、プリズムパターン１４２が一定の間隔を有しながら曲線形状で並んで形成され、プリズムパターン１４２上に不規則な拡散パターン１４４が形成される。プリズムパターン１４２のプリズム山のピッチ及びプリズム山の高さの変更は、前述した第１実施形態の場合と同一であるので詳細な説明は省略する。

図７は、本発明の第３実施形態によるプリズムシートを示す斜視図である。図７を参照すると、本発明の第３実施形態によるプリズムシート１４０は、プリズムパターン１４２が不規則な間隔を有しながら曲線形状で形成され、プリズムパターン１４２上に不規則な拡散パターン１４４が形成される。例えば、図７のプリズムパターン１４２のプリズム山のピッチは、２０μｍ〜７０μｍの範囲で不規則に曲線形状で形成されてもよい。

プリズム山のピッチを曲線で形成すると、液晶表示パネル１００の画素ピッチとプリズムシート１４０のプリズム山のピッチとの干渉により発生するモアレ現象を防止することができる。

図８は、本発明の第４実施形態によるプリズムシートを示す断面図である。図８を参照すると、本発明の第４実施形態によるプリズムシート１４０は、プリズムパターン１４２のプリズム山の断面を見ると、一側辺が残りの一方の辺より長いか又は短く形成される。プリズム山の角度θは８８°〜９３°範囲内に形成されることが望ましい。

図９は、本発明の第５実施形態によるプリズムシートを示す断面図である。図９を参照すると、本発明の第５実施形態によるプリズムシート１４０は、プリズムパターン１４２のプリズム山の頂点が丸みを帯びるように形成される。

図９を参照すると、プリズム山の頂点は、丸みを帯びるように形成される。このようにプリズム山の頂点が丸みを帯びた形状で形成されると、視野角が大きくなりモアレ現象を防止することができる。また、プリズム山と液晶表示パネル１００との摩擦を防止することができる。従って、このプリズムシート１４０一枚で光を集光及び拡散させることができ、モアレ現象を防止することができる。

上述したように本発明によるプリズムシート１４０は、第１乃至第５実施形態で形成されてもよく、それぞれ一つの実施形態でも、一つ以上の実施形態の組み合わせでも形成されてもよい。

プリズムシート１４０を製造するための製造方法を以下に詳述する。図１０乃至図１５は、本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を順次に示した断面図であり、図１６乃至図２１は本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を順次に示した断面図である。

本発明によるプリズムシート１４０の第１及び第２製造方法は、山とラビーンとが順々に形成されるプリズムパターンと、山を成す面に不規則な拡散パターンが形成されたサブマスタとを作成し、サブマスタの山とラビーンと不規則な拡散パターンとに対応するような山とラビーンと拡散パターンとを有するメインマスタを作成し、メインマスタにフィルムを加圧しプリズムシートを形成することを含む。

まず、図１０乃至図１５を参照して本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を説明する。図１０を参照すると、まず、基板１５２上にビーズ１５０を不規則に散布する。具体的には、基板１５２には軟性材料を使用してもよく、ビーズ１５０にはアクリル樹脂、尿素樹脂、ポリウレタンなどが使用されてもよい。ビーズ１５０の形状は球、楕円体、多面体などの形状のうち少なくともいずれか一つの形状で形成されてもよい。また、ビーズ１５０のサイズは１０μｍ〜１２μｍ以内に形成されることが望ましい。この際、ビーズ１５０は、基板１５２上に不規則に形成される。図１１を参照すると、ビーズ１５０を加圧して、ビーズ１５０が基板１５２に一部分挿入されるようにする。ビーズ１５０を除去すると、図１２に示されるように、不規則な拡散パターンが基板１５２上に形成される。

次に、図１３を参照すると、ダイヤモンドバイトを用いて拡散パターンが形成された基板１５２にプリズムパターンを形成し、サブマスタ１５４を作成する。その後、図１４に示すように、サブマスタ１５４を用いてサブマスタ１５４の山、ラビーン及び不規則な拡散パターンに対応するような山、ラビーン及び不規則な拡散パターンを有するメインマスタ１５６を作成する。さらに、図１５に示すように、メインマスタ１５６にフィルムを加圧してプリズムシート１４０を形成する。

上述した製造方法により、本発明の第１乃至第５実施形態によるプリズムシートを形成することができる。

次に、図１６乃至図２１を参照して本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を説明する。図１６を参照すると、まず、基板１５２上にプリズムパターンを形成する。その後、図１７に示すように、ビーズ１５０をプリズムパターンが形成された基板１５２上に不規則に散布する。具体的には、ビーズ１５０はアクリル樹脂、尿素樹脂、ポリウレタンなどが使用されてもよい。ビーズ１５０の形状は、球、楕円体、多面体などの形状のうち少なくともいずれか一つの形状で形成されてもよい。また、ビーズ１５０のサイズは、１０μｍ〜１２μｍ以内に形成されることが望ましい。このビーズ１５０は、基板１５２上に不規則に配置される。その後、図１８に示すように、ビーズ１５０を加圧し、ビーズ１５０が基板１５２上に一部分挿入されるようにする。さらに、ビーズ１５０を除去し、図１９に示すように、プリズムパターンが形成された基板上に不規則拡散パターンを形成してサブマスタ１５４を作成する。その後、図２０に示すように、サブマスタ１５４を使用してサブマスタ１５４の山、ラビーン及び不規則な拡散パターンに対応するような山、ラビーン及び不規則な拡散パターンを備えるメインマスタ１５６を作成する。それから、図２１に示すように、メインマスタ１５６にフィルムを加圧して、最終的にプリズムシート１４０を形成する。

上述した製造方法により、本発明の第１乃至第５実施形態によるプリズムシートを形成することができる。

図２２及び図２３は、従来のプリズムシートと、本発明の一実施形態によるプリズムシートとを使用した液晶表示装置の半値幅を光学装備を用いて測定した結果を比較するための図面で、図２２は従来のプリズムシートを使用した場合の半値幅を測定した結果であり、図２３は本発明の一実施形態によるプリズムシートを使用した場合の半値幅を測定した結果を示す。

図２２及び図２３を参照すると、本発明の一実施形態によるプリズムシートを使用した場合、半値幅測定結果は１５°以上であり、従来のプリズムシートを使用した場合は、半値幅測定結果は約１２°である。ここで、半値幅は、輝度が１/２に減少される角度を測定したもので、半値幅が大きいほど輝度が高い。従って、本発明の一実施形態によるプリズムシートを使用した場合、従来のプリズムシートを使用した場合より輝度が向上されることがわかる。

前述したように、本発明によるプリズムシート及びその製造方法は、プリズムシートにプリズムパターン及び拡散パターンを形成することにより、拡散シートを別途に具備せず、プリズムシート一枚で拡散及び集光機能を有して、モアレ現象を防止することができる。

また、拡散シートを別途に具備する必要がないため、バックライトユニットの軽量化、薄型化、及び小型化が可能であり、製造工程が短縮され、原価が節減される効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、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者であれば、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。

本発明の一実施形態によるプリズムシートを含む液晶表示装置示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるプリズムシートを示す斜視図である。 図２のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。 図２のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。 図２のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２実施形態によるプリズムシートを示す斜視図である。 本発明の第３実施形態によるプリズムシートを示す斜視図である。 本発明の第４実施形態によるプリズムシートを示す断面図である。 本発明の第５実施形態によるプリズムシートを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第１製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を順次に示す断面図である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートの第２製造方法を順次に示す断面図である。 従来のプリズムシートを使用した場合の半値幅を測定した結果である。 本発明の一実施形態によるプリズムシートを使用した場合の半値幅を測定した結果である。

符号の説明

１００ 液晶表示パネル
１１０ ゲート駆動部
１２０ データ駆動部
１３０ バックライトユニット
１３２ 光源
１３４ 導光板
１３６ 反射シート
１３８ 保護シート
１４０ プリズムシート
１４２ プリズムパターン
１４４ 拡散パターン
１５０ ビーズ
１５２ 基板
１５４ サブマスタ
１５６ メインマスタ

Claims (9)

1. 複数の山と前記山と山との間の境界部とを含み、光源から照射された光を集光するプリズムパターンと、
   前記プリズムパターンの山を成す面及び前記境界部上に凸凹形状で不規則に形成され、前記光を拡散する複数の拡散パターンと、
   を含み、
   前記プリズムパターンの前記山のピーク全体が、丸みを帯びた形状であることを特徴とする光学シート。
2. 前記境界部は、平坦面を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
3. 前記拡散パターンは、曲面または多面で形成されることを特徴とする請求項１記載の光学シート。
4. 前記複数の拡散パターンは、互いに隣接した拡散パターンの断面積がそれぞれ異なるように形成されることを特徴とする請求項３記載の光学シート。
5. 前記プリズムパターンの前記山のピッチは、２０μｍ〜２００μｍの範囲内に形成されることを特徴とする請求項４記載の光学シート。
6. 前記プリズムパターンの前記複数の山は、直線及び曲線のうちいずれか一つの形状で互いに並んで形成されることを特徴とする請求項５記載の光学シート。
7. 前記プリズムパターンの前記複数の山は、不規則な間隔を有して形成されることを特徴とする請求項６記載の光学シート。
8. ピーク全体が丸みを帯びた形状を有する複数の山と前記山と山との間の境界部とが順々に形成されたプリズムパターンと前記山を成す面及び前記境界部に不規則な拡散パターンとが形成されたサブマスタを作成し、
   前記サブマスタの山、境界部及び不規則な拡散パターンに対応する山、境界部及び不規則な拡散パターンを有するメインマスタを作成し、
   前記メインマスタにフィルムを加圧して光学シートを形成することと、
   を含むことを特徴とする光学シートの製造方法。
9. 前記境界部は、平坦面を含むことを特徴とする請求項８に記載の光学シートの製造方法。