JP5529367B2 - Integral light guide plate, backlight device including the same, and method of manufacturing integrated light guide plate - Google Patents
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Description
本発明は、バックライト装置及びその製造方法に係り、さらに詳細には、一体型導光板を備えるバックライト装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a backlight device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a backlight device including an integrated light guide plate and a manufacturing method thereof.
一般的に、バックライト装置は、液晶表示装置のような平面表示装置を照明するものであって、光源の位置によって直下方式と導光板方式とに区分される。導光板方式は、平板方式とウェッジ(くさび)方式とに分けられる。
直下方式は、出光面の直下に光源を置いて面発光を可能にする方式であって、導光板方式に比べて複数個の光源を配置して輝度を向上させ、発光面を広くできるという長所があるが、消費電力が多くなり、薄型化する場合には、ランプ形状が投影されて均一度が非常に低くなるため、薄型化が難しいという短所がある。
Generally, a backlight device illuminates a flat display device such as a liquid crystal display device, and is classified into a direct type and a light guide plate type according to the position of a light source. The light guide plate method is divided into a flat plate method and a wedge method.
The direct method is a method that enables surface light emission by placing a light source directly under the light exit surface, and has the advantage that a plurality of light sources can be arranged to improve brightness and widen the light emitting surface compared to the light guide plate method. However, when the power consumption is increased and the thickness is reduced, the lamp shape is projected and the uniformity is very low, so that it is difficult to reduce the thickness.
導光板方式は、光線を出光面方向に案内するための導光板を使用し、光源は、導光板の側面に配置した方式であって、光源の個数は、導光板の側面の長さに限定されるが、薄型化が可能であるという長所があるが、発光面全体に輝度を均一に分布させるための過程が直下方式に比べて複雑であるという短所がある。
平板方式は、モニターや高輝度が必要な場合に使われるものであって、導光板の両側または4つの側面に光源を固定し、導光板を通過した光を液晶表示板側に投射するように構成される。このように、複数個の光源を導光板の側面に置いて輝度を向上させるためには、導光板の側面の厚さが均一である必要がある。
The light guide plate method uses a light guide plate for guiding light rays in the direction of the light exit surface, and the light source is arranged on the side surface of the light guide plate, and the number of light sources is limited to the length of the side surface of the light guide plate. However, there is an advantage that the thickness can be reduced, but there is a disadvantage that the process for uniformly distributing the luminance over the entire light emitting surface is more complicated than the direct method.
The flat plate method is used when a monitor or high brightness is required. A light source is fixed to both sides or four side surfaces of the light guide plate, and light passing through the light guide plate is projected to the liquid crystal display plate side. Composed. As described above, in order to improve the luminance by placing a plurality of light sources on the side surface of the light guide plate, the thickness of the side surface of the light guide plate needs to be uniform.
ウェッジ方式は、ノート型PCのように電力消耗が制限される場合に複数個の光源を使用し難い装置に使われるものであって、光源入射部である一側面の幅のみを広くし、他面は狭くすることによって、バックライトユニットの重量を軽減することができる。
導光板方式に使われる光源として線光源と点光源とを使用しうる。線光源は、両端部の電極が管内に設置される冷陰極蛍光ランプ(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)があり、点光源としては、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)がある。CCFLは、強い白色光を放出でき、高輝度と高均一度とが得られ、大面積化の設計が可能であるという長所があるが、高周波交流信号によって作動し、作動温度範囲が狭いという短所がある。LEDは、輝度及び均一度の側面でCCFLに比べて性能が劣るが、直流信号によって作動し、寿命が長く、かつ作動温度範囲が広い。また、薄型化が可能であるという長所を有する。
The wedge method is used for an apparatus that cannot easily use a plurality of light sources when power consumption is limited, such as a notebook PC, and only the width of one side that is a light source incident part is widened. By reducing the surface, the weight of the backlight unit can be reduced.
A linear light source and a point light source can be used as the light source used in the light guide plate method. As the line light source, there is a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) in which electrodes at both ends are installed in the tube, and as the point light source, there is a light-emitting diode (LED: Light Emitting Diode). CCFLs can emit strong white light, have high brightness and high uniformity, and can be designed to have a large area, but they operate by high-frequency AC signals and have a narrow operating temperature range. There is. LEDs are inferior in performance to CCFLs in terms of brightness and uniformity, but operate with a DC signal, have a long life span, and a wide operating temperature range. In addition, it has the advantage that it can be made thinner.
図1は、従来の側面発光型バックライト装置を概略的に示す側面図である。
図1に示すように、導光板20の両側面21,22には、線光源10がそれぞれ設けられている。導光板20の下面23には、線光源10から入射した光を出光面24に放出するための光路変換手段23が形成されている。
導光板20の上側には、出光面24から出射した光を導光板20の上側に拡散させるための複数個のプリズム形状構造体30が設けられている。プリズム形状構造体30は、接着層31によって導光板20の上側に固定されている。
FIG. 1 is a side view schematically illustrating a conventional side-emitting backlight device.
As shown in FIG. 1,
A plurality of prism-
線光源10から導光板20に入射した光は、光路変換手段23によって導光板20の出光面24に放出され、接着層31を通過してプリズム形状構造体30によって導光板20の上側に拡散する。
しかし、プリズム形状構造体30が接着層31によって導光板20の上側に固定されているため、プリズム形状構造体30に入射する光は、必ず接着層31を通過することとなる。接着層31は、光を干渉するため、光に影響を及ぼす。特に、接着層31の接着程度によって性能が左右されるので、性能の側面で、接着層31はない方が望ましい。
The light incident on the
However, since the prism-
本発明は、前記問題点に鑑みたものであって、プリズム形状構造体と導光板とを一体に形成することによって性能を向上させた一体型導光板を備える一体型導光板及びそれを備えるバックライト装置と一体型導光板とを製造する方法を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an integrated light guide plate including an integrated light guide plate whose performance is improved by integrally forming a prism-shaped structure and a light guide plate, and a back including the integrated light guide plate It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a light device and an integrated light guide plate.
前述したような目的を達成するために、本発明の一体型導光板は、光源から入射した光を全反射して出光させる複数のプリズム形状構造体が一体に設けられている。
本発明の他の特徴による一体型導光板を備えるバックライト装置は、光源と、前記光源から入射した光を全反射して出光させる複数のプリズム形状構造体が一体に設けられている一体型導光板とを備える。
In order to achieve the above-described object, the integrated light guide plate of the present invention is integrally provided with a plurality of prism-shaped structures that totally reflect light incident from a light source and emit light.
According to another aspect of the present invention, there is provided a backlight device including an integrated light guide plate, in which an integrated light guide and a plurality of prism-shaped structures that totally reflect and emit light incident from the light source are integrally provided. A light plate.
本発明の他の特徴によれば、光を全反射するプリズム形状構造体が一体に形成された一体型導光板の製造方法において、(a)基板の上側に犠牲層を形成する工程と、(b)前記犠牲層をエッチングして所望のプリズム形状構造体の形状に成形する工程と、(c)前記プリズム形状構造体の形状が成形された前記犠牲層上に材料を塗布して一体型導光板を成形する工程と、(d)前記一体型導光板を前記犠牲層から分離する工程とを含む。 According to another aspect of the present invention, in the method of manufacturing an integrated light guide plate in which a prism-shaped structure that totally reflects light is integrally formed, (a) a step of forming a sacrificial layer on the upper side of the substrate; b) etching the sacrificial layer to form a desired prism-shaped structure; and (c) applying a material onto the sacrificial layer formed with the prism-shaped structure so as to be integrated. Forming a light plate; and (d) separating the integrated light guide plate from the sacrificial layer.
本発明による一体型導光板を備えるバックライト装置は、第一に、プリズム形状構造体を導光板に一体型に形成することによって量産が可能であり、第二に、プリズム形状構造体と導光板とが一体型に形成されており、境界面がないので、光特性が向上し、第三に、犠牲層の厚さを調節することによってプリズム形状構造体を所望の形状に成形でき、第四に、プリズムの出射面にディフューザを形成することによって光特性を調節できるという効果がある。 The backlight device including the integrated light guide plate according to the present invention can be mass-produced by first forming the prism-shaped structure integrally with the light guide plate, and secondly, the prism-shaped structure and the light guide plate. Are formed in one piece and there is no boundary surface, so that the optical characteristics are improved. Third, the prism-shaped structure can be formed into a desired shape by adjusting the thickness of the sacrificial layer. In addition, the light characteristic can be adjusted by forming a diffuser on the exit surface of the prism.
以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図2は、本発明の一実施形態による一体型導光板を備えるバックライト装置を示す正面図であり、図3は、本発明の他の実施形態による一体型導光板を備えるバックライト装置を示す正面図であり、図4A〜図4Fは、本発明の一実施形態による一体型導光板を製作する方法を示す図面であり、図5は、本発明の他の実施形態によるプリズムを形成するように紫外線を照射する方法を説明する断面図であり、図6は、プリズムの厚さを調節する他の方法を示す断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 is a front view illustrating a backlight device including an integrated light guide plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 illustrates a backlight device including an integrated light guide plate according to another embodiment of the present invention. 4A to 4F are views illustrating a method of manufacturing an integrated light guide plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating a prism according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating another method for adjusting the thickness of the prism.
図2に示すように、本発明の一実施形態によるバックライト装置100は、光を出射する光源110及び一体型導光板120を備える。
光源110は、一体型導光板120の一側面122に設けられているが、必ずしもこれに限定されず、他側面や一体型導光板120の4面に設けることもできる。
一体型導光板120は、導光板121の下側面に光路変換手段123が設けられており、その上側面には、光を全反射して上部に出光させる複数のプリズム形状構造体124が一体に形成されている。複数のプリズム形状構造体124は、その縦断面の形状が楕円形に形成されている。複数のプリズム形状構造体124それぞれの上面1242には、プリズム形状構造体124から出射した光を拡散させうる複数のディフューザ125が一体に形成されている。したがって、光源110から出射した光は、導光板121内に入射した後、光路変換手段123によってプリズム形状構造体124側に向かい、プリズム124を通過した光は、再び複数のディフューザ125を通過しつつさらに細密に広がる。
As shown in FIG. 2, the
The
The integrated
複数のプリズム形状構造体124は、導光板121から光が入射する下面1241の幅W1は、出射面1242の幅W2より狭く形成されていることが望ましい。プリズム形状構造体124の下面1241の幅W1と上面1242の幅W2とを形成する方法については後述する。
光源110は、導光板121の一側面122に設けられている。光源110から出射した光は、導光板121の一側面122を通じて導光板121内に入射する。
In the plurality of prism-
The
図3に示すように、本発明の他の実施形態によるバックライト装置200は、光を出射する光源210及び一体型導光板220を備える。
光源210は、一体型導光板220の一側面222に設けられているが、必ずしもこれに限定されず、他側面や一体型導光板220の4面に設けることもできる。
一体型導光板220は、導光板221の下側面に光路変換手段123が設けられており、その上側面には、光を全反射して出光させる複数のプリズム形状構造体124が一体に形成されている。複数のプリズム形状構造体224は、図2に示したプリズム形状構造体124とは異なり、その縦断面の形状が台形に形成されている。複数のプリズム形状構造体224それぞれの上面2242には、プリズム形状構造体224から出射した光を拡散させる複数のディフューザ225が一体に形成されている。したがって、光源210から出射した光は、導光板221内に入射した後、光路変換手段223によってプリズム形状構造体224側に向かい、プリズム形状構造体224を通過した光は、再びディフューザ225を通過しつつ、さらに細密に拡散する。
As shown in FIG. 3, the
The
The integrated
複数のプリズム形状構造体224は、導光板221から光が入射する下面2241の幅W3は、その上面2242の幅W4より狭く形成されていることが望ましい。
図2に示したように、本発明の一実施形態による一体型導光板120を製造する方法について、図4A〜図4Fを参照して説明する。
図4Aに示すように、基板310上に複数のディフューザ320を形成する。基板310は、一般的に多く使われる酸化シリコン(SIO2)を使用することが望ましく、基板310上に複数のディフューザ320を形成する方法は、フォトリソグラフィを利用してフォトマスクを利用して紫外線を照射して露光し、露光された部分を現像液で現像して形成する。
The plurality of prism-
As shown in FIG. 2, a method of manufacturing the integrated
As shown in FIG. 4A, a plurality of
図4Bに示すように、複数のディフューザ320が形成された基板310上にフォトレジストを所定厚さに塗布して犠牲層330を形成する。このとき、犠牲層330の厚さtは、プリズム形状構造体124の厚さと密接な相関関係があるので、犠牲層330の厚さtを調節してプリズム形状構造体124の厚さを調節することができる。例えば、犠牲層330の厚さを厚くすることによりプリズム形状構造体124の厚さを厚くすることができ、犠牲層330の厚さを薄くすることでプリズム形状構造体124の厚さを薄くすることができる。
As shown in FIG. 4B, a
図4Cに示すように、犠牲層330上に一定のパターンで複数の貫通ホール411が形成されたフォトマスク410を積層した後、紫外線(UV)をフォトマスク410上に照射する。これにより、紫外線(UV)は、複数の貫通ホール411のみを通過して犠牲層330に照射され、貫通ホール411が形成されていない位置に相当する犠牲層330には、紫外線が照射されない。このとき、マスク410の上側に拡散板420を設置して紫外線(UV)を拡散させることによって、複数の貫通ホール411を通過した紫外線が図4Cに示したように、縦断面が楕円形状に露光されて、複数の露光部分331を形成する。拡散板420を使用しない場合には、紫外線は貫通ホール411を垂直方向に通過するが、拡散板420を使用することにより、紫外線は、貫通ホール411を通過した後拡散して縦断面が楕円形状の照射領域が形成される。
As illustrated in FIG. 4C, after a
このように、露光された部分331の縦断面を楕円形に形成し、犠牲層330の厚さtを調整することにより、図2に示したように、プリズム形状構造体124の下面1241の幅W1を上面1242の幅W2より狭く形成することができる。
犠牲層330の厚さtを厚くし、紫外線を拡散させて照射すれば、図6に示したように、楕円形状または図示されていない円形に形成しうるが、この場合には、プリズム形状構造体124の下面1241及び上面1242それぞれの幅W1,W2を所望の寸法にできない。したがって、プリズム形状構造体124の下面1241の幅W1が上面1242の幅W2より狭くなることを限度に犠牲層330を塗布して、その厚さtを調節することが望ましい。
In this way, the vertical cross section of the exposed
If the thickness t of the
図4Dに示すように、複数の露光部分331を現像液でエッチングして除去することにより、露光部分331のフォトレジストが除去されて、複数のディフューザ320が露出することとなる。
図4Eに示すように、複数のディフューザ320が露出された犠牲層330上に弾性力のある材料340を塗布して乾燥させる。それにより、弾性力のある材料340は、犠牲層330に形成された形状通りに成形される。このとき、弾性力のある材料340は、ポリジメチルシロキサン(PDMS:Polydimethylsiloxane)であることが望ましい。
As shown in FIG. 4D, by removing the plurality of exposed
As shown in FIG. 4E, an
図4Fに示すように、図4Eの工程で成形された一体型導光板120を犠牲層330から分離する。このとき、一体型導光板120をなす材料は、それ自体に弾性力があるため、犠牲層330から分離することが容易である。分離した一体型導光板120は、導光板121に複数のプリズム形状構造体124が一体に形成されており、プリズム形状構造体124の上面1242には、複数のディフューザ125が一体に形成されている。
As shown in FIG. 4F, the integrated
一体型導光板120をなす材料は、それ自体が弾性力がある材料であるため、犠牲層330から分離されるまで弾性力を有すればよく、分離された後には、弾性力を有していなくてもよい。
また、犠牲層330も弾性力のある材料で形成され、一体型導光板120をなす材料も、弾性力のある材料で形成しうる。このように犠牲層330と一体型導光板120とをなす材料も弾性力のある材料で形成すれば、一体型導光板120を犠牲層330から分離することがはるかに容易である。
Since the material forming the integrated
In addition, the
さらに、犠牲層330を弾性力のある材料で形成し、一体型導光板120を構成する材料は、弾性力のない材料(紫外線の照射により硬化する紫外線硬化性材料、または熱により硬化する熱硬化性材料)を利用することができる。一体型導光板120を構成する材料が硬化しても、犠牲層330を構成する材料に弾性力があるため、一体型導光板120を犠牲層330から分離することが可能である。
Furthermore, the
基板310と複数個の露光部分331が形成された犠牲層330とは、成形枠として利用して、図4Eの工程と図4Fの工程とを反復することによって、一体型導光板120を量産しうる。
図5は、図3に示した本発明の他の実施形態による一体型導光板220を形成するための紫外線(UV)の照射方法を説明するものである。フォトマスク410の複数の貫通ホール411に対して、縦断面においてそれぞれ左右に傾いて対称となるように紫外線(UV)を照射する。それにより、紫外線(UV)は、傾きをもって貫通ホール411を通過する。図示されていないが、図面の前面側及び背面側でも、貫通ホール411に対して縦断面において対称となるように紫外線(UV)を照射する。それにより、露光された部分332の縦断面は、貫通ホール411の中心と通過し主面に垂直な中心線に関して対称形状である台形状となり、図3に示したように、プリズム形状構造体224の上面2242の幅W4は、下面2241の幅W3より広く形成されることとなる。
The
FIG. 5 illustrates an ultraviolet (UV) irradiation method for forming the integrated
図3に示した本発明の他の実施形態による一体型導光板220は、紫外線(UV)を貫通ホール411に対して傾きをもって照射するので、プリズム形状構造体224の上面2242の幅W4が下面2241の幅W3より常に広い。したがって、図2に示した本発明の一実施形態による一体型導光板220のように、犠牲層330の厚さを調節せずとも所望の形状に成形しうる。
Since the integrated
図6に示すように、図2に示した本発明の一実施形態による一体型導光板120を形成するために、図4Bの工程で犠牲層330の厚さを調節して、プリズム形状構造体124の下面1241の幅W1及び上面1242の幅W2を調節する代わりに、露光部分331を完全な楕円形にした後に露光部分331に補充材335を充填して露光部分331の形状を所望の形状に成形する。
As shown in FIG. 6, in order to form the integrated
このとき、補充材335の厚さt1は、プリズム形状構造体124の上面1242の幅W2を下面1241の幅W1より広く調節して形成する。
本発明の一実施形態による一体型導光板120を形成するために、その他の工程は同一に適用しうる。
本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明しているが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
At this time, the thickness t1 of the
In order to form the integrated
Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary and various modifications and equivalent other embodiments can be made by those skilled in the art. You will understand that. Therefore, the true technical protection scope of the present invention must be determined by the technical idea of the claims.
本発明は、バックライト装置関連の技術分野に適用可能である。 The present invention is applicable to technical fields related to backlight devices.
100 バックライト装置
110 光源
120 一体型導光板
121 導光板
122 導光板の一側面
123 光路変換手段
124 プリズム形状構造体
125 ディフューザ
1241 入射面(下面)
1242 出射面(上面)
DESCRIPTION OF
1242 Output surface (upper surface)
Claims (4)
(a)基板の上側に犠牲層を形成する工程と、
(b)前記犠牲層上に複数の開口ホールがパターン化されたフォトマスクを形成し、前記フォトマスク上に設置された拡散板及び前記フォトマスクを介して前記犠牲層に光を照射することで、前記開口ホールから下方に向けて光を垂直方向及び垂直方向以外の斜め方向に拡散させて前記犠牲層を露光し、その後、現像液により前記犠牲層の露光部分をエッチングで除去することにより、前記除去された部分の縦断面が楕円形状となるように前記犠牲層を所望のプリズム形状構造体の形状に成形する工程と、
(c)前記プリズム形状構造体の形状が成形された前記犠牲層上に材料を塗布して一体型導光板を成形する工程と、
(d)前記一体型導光板を前記犠牲層から分離する工程と、
を含み、
前記(a)工程で、
前記プリズム形状構造体の上面の幅がその下面の幅より広くなるように前記犠牲層の厚さを調節し、
前記(a)工程前に、前記基板上に複数のディフューザを形成する工程をさらに含むことを特徴とする一体型導光板の製造方法。 In the manufacturing method of the integrated light guide plate in which the prism-shaped structure that totally reflects light is integrally formed,
(A) forming a sacrificial layer on the upper side of the substrate;
(B) Forming a photomask having a plurality of opening holes patterned on the sacrificial layer, and irradiating the sacrificial layer with light through the diffusion plate and the photomask installed on the photomask. The sacrificial layer is exposed by diffusing light downward from the opening hole in a vertical direction and an oblique direction other than the vertical direction , and then the exposed portion of the sacrificial layer is removed by etching with a developer . Forming the sacrificial layer into a desired prism-shaped structure so that the vertical section of the removed portion is elliptical;
(C) applying a material on the sacrificial layer in which the shape of the prism-shaped structure is formed to form an integrated light guide plate;
(D) separating the integrated light guide plate from the sacrificial layer;
Including
In the step (a),
The width of the upper surface of the prism-shaped structure by adjusting the thickness of the sacrificial layer to be wider than the width of the lower surface thereof,
The method of manufacturing an integrated light guide plate, further comprising a step of forming a plurality of diffusers on the substrate before the step (a).
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