JP5686965B2 - フレキシブルな導光フィルムを利用するバックライトアセンブリおよびこれを含む液晶表示モジュール - Google Patents

Description

本発明は、バックライトアセンブリとこれを含む液晶表示モジュールに関するものである。より詳細には入光面が拡大された導光フィルムを含むバックライトアセンブリに関するものである。

ディスプレイが日常生活に使われるにつれ液晶表示装置が徐々に人気を得ている。液晶表示装置は、外部のケースと連結される液晶表示モジュールを含む。液晶表示モジュールは、液晶層を介在する２枚の基板からなる薄膜トランジスタパネルを含む。液晶層は、自ら光を出すことができないため、液晶表示モジュールには、薄膜トランジスタパネルの後方に位置し、液晶層に光を供給するバックライトアセンブリが存在する。バックライトアセンブリから光を提供することにより、薄膜トランジスタパネルの各ピクセルの液晶分子配列が変化して光透過率が調整されて画像が表示される。

バックライトアセンブリは、光源の位置により直下型方式とエッジライト方式の２つの種類に分けることができる。エッジライト方式では光源と薄膜トランジスタパネルとの間に導光板が介在する。ここで、光源としては、線形蛍光管が主に使われてきたが、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を採用してからは小さくて軽い液晶表示モジュールの製作ができるようになった。

特に、半導体パッケージであるＬＥＤは、ガラス管である蛍光管より薄くすることもでき、液晶表示モジュールを薄く、小さく、軽くさせることができる。さらに液晶表示モジュールのサイズは、薄膜トランジスタパネルや導光板のような液晶表示モジュールの他の部品についても薄くなり、また小さくなる傾向にある。特に、導光板は、剛性（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）を減らして可撓性（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）を有するほど薄くすることができ、可撓性を有するものは導光フィルムと呼ばれる。

一方、ＬＥＤは小さいとはいえ内部に発光チップを有し、発光チップを囲む外部フレームを含んでいるため、導光フィルム程度に薄く製作することができないこともある。したがって、構造的な観点から、バックライトの端部に位置するＬＥＤとＬＥＤに隣接する導光フィルムの入光面とに厚さの差が見られることもある。このような厚さの差によってＬＥＤの光が充分に導光フィルムに伝達できないためバックライトアセンブリの輝度が減少することがある。

さらに、導光フィルムの薄い入光面に隣接して配置される複数のＬＥＤは互いに離隔して配置されてもよく、光が集中する強いホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が生じ、バックライトアセンブリの輝度の不均一が発生し得る。

韓国特許公開第１０−２００８−００５０７９１号公報

本発明の技術的課題は、このような従来の問題点を解決するためのものであって、本発明は、薄い導光フィルムをバックライトアセンブリに適用した場合にもバックライトアセンブリが高い輝度と均一度を有するようにすることにある。

前記した課題を解決するために本発明の実施形態による液晶表示モジュールは、薄膜トランジスタパネル、バックライトアセンブリ、及びフレームを含む。薄膜トランジスタパネルは、一対の透明なガラス基板とガラス基板との間に配置された液晶層および各ガラス基板に付着された偏光板を含み、ピクセルに印加された電圧に応じて光を選択的に通過させる。

バックライトアセンブリは、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とＬＥＤに隣接する導光フィルムを含む。また、バックライトアセンブリには少なくとも１つの光学シートが導光フィルムの上に配置され、薄膜トランジスタ基板に均一な光を照射してもよい。フレームは、上部フレームと下部コンテナとを含み、薄膜トランジスタパネルとバックライトアセンブリを囲み、一つに一体化させて液晶表示モジュールを完成させる。

バックライトアセンブリのＬＥＤの厚さは、導光フィルムの入光部の入光面の厚さと同じ程度であるか若干小さくＬＥＤの光を充分に効率的に導光フィルムに入射させることができる。導光フィルムは、入光部の他に光伝播部を含み、光伝播部は、入光部から延長して形成されて入光部の光を受けて内部で光を伝播させ、薄膜トランジスタパネルに光を出射する。さらに、導光フィルムは、バックライトアセンブリを軽くて小さいものとするために、光伝播部はＬＥＤや入光面の厚さよりも薄く形成される。

本発明の他の実施形態によると、導光フィルムは、ベースフィルムとベースフィルムに配置された光調節部との結合により形成される。ベースフィルムは、薄くフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）なプラスチックフィルムであってもよく、内部がＬＥＤから出射された光の伝播通路として利用される。ベースフィルムはまた、薄膜トランジスタパネルに光を提供する出光面を含む。光調節部はベースフィルムに付着する小さな部材であり、導光フィルムの入光部に入光面を形成する。光調節部は、ベースフィルムに付着しているため、ベースフィルムと共にベースフィルムより厚い光入射面を形成し、ＬＥＤから出射された光を効果的に受けることができる。

本発明のまた他の実施形態によると、光調節部には光入射面からベースフィルムの出光面側に傾いた傾斜面（ｓｌｏｐｅ）を形成してもよい。また、光調節部には光伝播部と平行である平坦部が形成されてもよく、平坦部は、出光面に延長された傾斜部が連結されて形成されてもよい。

本発明の他の実施形態によると、光調節部は、ベースフィルムの上面または下面に付着されてもよい。また他の例として、光調節部は、入光面がＬＥＤの光を効率的に受けることができるのであれば、ベースフィルムの上面と下面の全てに付着されてもよい。

本発明のまた他の実施形態によると、複数の微細パターンを、光調節部が付着されたベースフィルムの面に形成してもよい。すなわち、微細パターンは、ベースフィルムの上面または下面に形成してもよい。上面は、出光面であり、下面は出光面に対向する反射面である。

本発明の他の実施形態によると、ベースフィルムは、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）のようなプラスチック物質で作られ、リールに巻きつけられるほどの可撓性を有する。これに対し、光調節部は、紫外線により硬化される物質で作られてベースフィルムに塗布された後、紫外線によって硬化する。

前記した本発明の実施形態によるバックライトアセンブリによると、薄い導光フィルムの入光面がベースフィルムより厚いため、ＬＥＤから出射された光の利用効率が高いうえに、バックライトアセンブリとこれを有する液晶表示モジュールを小さく、且つ薄く製作することができる。

本発明の一実施形態による互いに対面するＬＥＤと導光フィルムとを示すバックライトアセンブリの断面図である。 図１に示すバックライトアセンブリのＬＥＤと導光フィルムの厚さとを比較するためのバックライトアセンブリの断面図である。 本発明の一実施形態による入光部に平坦部と傾斜部が形成された導光フィルムを示す断面図である。 本発明の一実施形態による導光フィルムの入光部の入光面の厚さ、平坦部の長さ、傾斜部の長さ、およびベースフィルムの厚さが変化する様々な条件を示す表である。 図３Ｂで設定された各々の導光フィルムの光伝播部の厚さと入光面の厚さの変化による光効率の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態による出光面に複数の微細パターンが形成された導光フィルムの斜視図である。 本発明の一実施形態による光調節部と微細パターンである光学部材が導光フィルムの反射面に形成されたバックライトアセンブリの断面図である。 本発明の一実施形態による光調節部と微細パターンである光学部材が導光フィルムの出光面と反射面に形成されたバックライトアセンブリの断面図である。 本発明の一実施形態による多様なベースフィルム物質と光学部材物質との接着力を測定した実験結果を示す表である。 本発明の一実施形態による光学部材がベースフィルムに付着する導光フィルムの製造過程を単純化して示す略図である。 本発明の一実施形態によるベースフィルムに光学部材が適用された導光フィルムを使用した液晶表示モジュールの断面図である。

以下、添付する図を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、下記の実施形態に限定されず、他の形態で実現することができる。ここで、紹介する実施形態は、開示された内容がより完全になるように、また、当業者に本発明の思想と特徴が充分に伝達できるようにするために提供される。図面において、各装置および部材の長さおよび厚さは、本発明の明確性のため、誇張または過小して図示されており、また各装置は、本明細書で説明されていない多様な付加的な部材をさらに具備することができる。各図面で類似する部材は同じ図面符号を使用して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による互いに対向するＬＥＤと導光フィルム（ＬＧＦ）を示すバックライトアセンブリの断面図である。図１によると、バックライトアセンブリ１０００は、光源１００と導光フィルム２００を含む。以下、光源１００は、ＬＥＤまたはＬＥＤパッケージであってもよい。バックライトアセンブリ１０００は、拡散部材（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）あるいは集光部材のような光学部材（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｍｂｅｒ）のうち、少なくとも一つ以上を具備してもよい。

光源１００は、ＬＥＤ１００、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）、および面状の有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）のような多様な形態を含み得る。光源１００は点光源ＬＥＤのような多数の個別光源を含み得る。多数の個別光源は全体的に光源１００を形成する。

一実施形態において、多数の個別光源を含む光源１００は、ＬＥＤパッケージまたはＬＥＤであり、ＬＥＤ１００は、白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤまたはこれらの組合せを含むことができ、個別の光源の指示に対応して光を出射する（例えば、白、赤、緑、青）。

バックライトアセンブリ１０００は、白色光を出射するために、ＬＥＤは白色ＬＥＤであってもよく、赤、緑、青色のＬＥＤを全て用いて白色光を出射させてもよい。一方、ＬＥＤ１００は、点光源であるため、一連のＬＥＤが互いに離隔され導光フィルム２００に対面して配置されてもよい。導光フィルム２００の前面は、導光フィルム２００の入光面であってもよい。

構造と部品に関しては、ＬＥＤ１００は光を提供する発光チップ１２０、光チップ１２０を囲んで保護する保護部材１１０、光チップ１２０と保護部材１１０を収容するシェル（ｓｈｅｌｌ）１３０を具備する。シェル１３０は、物質領域（ａｒｅａ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ）または空の空間を含んでもよい。

特に、保護部材１１０は、物質領域または空の空間を含む充填部１１０であってもよい。充填部１１０は、ＬＥＤ１００の出光面１０２内に位置するエッジ（ｅｄｇｅ）１５１を含む出光窓１５０を形成する。図１に点線で表示するように、出光窓１５０は、出光面１０２の領域にある。出光窓１５０のエッジ１５１は、ＬＥＤ１００のシェル１３０と充填部１１０との境界からなる。

ＬＥＤ１００は、出光面１０２、発光チップ１２０に対して出光面１０２と対向する下面、および下面と出光面１０２とを互いに連結すると共に出光面１０２と下面の両側に隣接して配置された多数の側面を含み得る。一実施形態において、ＬＥＤ１００は、４個の側面、下面および出光面１０２が発光チップ１２０を完全に囲むように下面と出光面１０２に連結された４個の側面を含んでもよい。

出光面１０２は、導光フィルム２００の入光面２３０と対向するＬＥＤ１００の一部分である。また、出光面１０２は保護部材１１０の出光窓１５０より広く、実質的に同じ面に置かれる。出光面１０２は、導光フィルム２００の入光面２３０と実質的に平行である第１方向（例えば、第１垂直方向）に充填部１１０の出光窓１５０より広い。図１に示すように、出光面１０２は出光窓１５０よりさらに延長されている。

構造と部品に関して、導光フィルム２００はＬＥＤ１００の出光面１０２と対向する第１エッジ（ｅｄｇｅ）２１２を有するベースフィルム２１０とベースフィルム２１０の第１エッジ２１２付近に配置される光調節部２２０を具備する。ここで、ベースフィルム２１０は実質的に平らな部材であってもよい。ベースフィルム２１０の第１エッジ２１２は、光調節部２２０のエッジ２２２とともに実質的に一つの入光面２３０を形成するように配列される。

ＬＥＤ１００から出射された光は入光部２５０の入光面２３０に入射される。ここで、入光部２５０は光調節部２２０と光調節部２２０の下部に位置するベースフィルム２１０の一部分が結合された構造である。ここで、使われた「下部」は、図１において導光フィルム２００内の矢印で示すように、右側に延長された発光または進行方向に向かって、光調節部２２０よりさらに遠いことを示す。光調節部２２０は、入光面２３０からベースフィルム２１０側に傾いた傾斜部２２４を具備する。本実施形態において、傾斜部２２４は、入光面２３０からベースフィルム２１０の上面まで実質的に線状に一定に延長されるが、これに限定されるものではない。入光面２３０とベースフィルム２１０の上面で光調節部２２０の厚さが異なるように傾斜部２２４は段差を形成するか屈曲させて形成してもよい。

光調節部２２０の厚さは、第１方向に測ることができ、入光面２３０から最も遠い末端部の方がより薄くなる。入光面２３０から第１方向に対して実質的に垂直の第２方向に沿って末端までの光調節部２２０の長さは、ベースフィルム２１０に沿って所定の長さで設定されてもよい。前述の長さは、導光フィルム２００に沿って発光または進行方向によっても変わり得る。

ＬＥＤ１００から発光された光は、導光フィルム２００に入射するように、光調節部２２０およびベースフィルム２１０に入射する。傾斜部２２４は、入射された光が導光フィルム２００の光伝播部２６０に進むように光調節部２２０からベースフィルム２１０まで光を誘導する。

入光部２５０および光伝播部２６０は、導光フィルム２００のうち、単一の連続的で不可分なベースフィルム２１０を形成する。入光部２５０は、光調節部２２０を含み得る。光伝播部２６０は、内部２６２、上面２６４、下面２６６および第２エッジ２６８を含む。第２エッジ２６８は、出光部１５０および光伝播部２６０に対して第１エッジ２１２と対向するように配置される。下面２６６および上面２６４は、互いに実質的に平行であるように配置され、第１エッジ２１２と第２エッジ２６８とを互いに連結する。また、導光フィルム２００は、下面２６６、上面２６８、第１エッジ２１２および第２エッジ２６８を互いに連結して隣接するように配置された側面を含む。

光分布（ｌｉｇｈｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に関しては、光が入光部２５０を通過すると、光は光伝播部２６０の内部２６２を進行し、上面２６４、下面２６６、および第２エッジ２６８で反射あるいは通過して光伝播部２６０の全体にかけて均一に分布する。

導光フィルム２００の各部分のサイズに関しては、入光部２５０は、光調節部２２０がベースフィルム２１０の上に配置されているため、光伝播部２６０より大きい厚さを有する。前記厚さは、光伝播部２６０の上面２６４および下面２６６と実質的に垂直であり第１方向に形成される。

図２は、図１に示すバックライトアセンブリのＬＥＤと導光フィルムの厚さを比較したバックライトアセンブリの断面図である。図２に示すＬＥＤ１００と導光フィルム２００は、厚さの表現の部分を除けば、図１に示すものと同様の部品および部材を具備する。前記厚さは図２に示す垂直の上下矢印で図示された第１方向に決定される。

図２によると、ＬＥＤ１００は、保護部材１１０の出光窓１５０とシェル１３０の縁（ｒｉｍ）１３２を具備する出光面１０２を含む。縁１３２は、出光窓１５０と同一の平面に配置される。出光窓１５０は、出光面１０２の真ん中に配置され発光チップ１２０から出射された光が直接導光フィルム２００の入光面２３０に容易に入射されるように経路の役割をする。出光窓１５０を通過したＬＥＤ１００から出射された光は導光フィルム２００の入光面２３０に直接的に入射される。

さらに、縁１３２が出光窓１５０を囲んでおり、縁１３２は導光フィルム２００の入光面２３０に入射されない光を入光面２３０側に反射させることによって入光効率を向上させることができる。縁１３２から反射された光は導光フィルム２００の入光面２３０に向かわせることができる。縁１３２は、出光窓１５０を囲むようにエッジ１５１とＬＥＤ１００の各側面の間に配置されてもよい。発光チップ１２０の発光効率を上昇させるために出光窓１５０は、図２においては第１厚さ（ｔ（ＬＥＤ、２））で形成される。しかし、出光窓１５０の第１厚さ（ｔ（ＬＥＤ、２））は出光窓が縁１３２に囲まれているため出光面１０２の厚さを超えることはできない。一方、図２の縁１３２は、導光フィルム２００の入光面２３０と対向しているため、入光面２３０に光学的に伝達し、より多くの光が入光面２３０に入射するようにする。したがって、ＬＥＤ１００の出光面１０２は、出光窓１５０と縁１３２の厚さの合計による第２厚さ（ｔ（ＬＥＤ、１））を有する。ＬＥＤ１００の出光面１０２は、出光面１０２の端部と入光面２３０が実質的に互いに同一の空間を占めるか同一の平面にあるように導光フィルム２００の入光面２３０の前面と重なってもよい。図２に示すように、バックライトアセンブリのＬＥＤと導光フィルムの厚さに関しては、ベースフィルム２１０は、入光面２３０から一定の厚さで延長して形成されており、光調節部２２０はベースフィルム２１０の入光部２５０に付着されており、導光フィルム２００の入光部２５０は光伝播部２６０より厚い。ここで、ベースフィルム２１０は、光調節部２２０の位置に関わらず導光フィルム２００のどの部分からでも一定の厚さを有する。

厚さについて、ベースフィルム２１０は、１００マイクロメートル（μｍ、ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒｓ）〜４００マイクロメートル（μｍ）で形成されてもよく、射出方式（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）よりは押出方式（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）によって製造される。ここで、厚さおよび形状が多様な導光板（ＬＧＰ、Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｉｎｇ Ｐｌａｔｅ）を製造する方法である射出方式とは異なり、押出方式は、一定の厚さを形成する製造方法であるため、１００〜４００マイクロメートル程度の薄い厚さのベースフィルムを製造することができる。

詳しくは、押出方式で製造されたベースフィルム２１０の厚さは２５０マイクロメートルであってもよく、最小の厚さは、１００マイクロメートルであり、２．２インチ（ｉｎｃｈ）や１０インチの液晶表示モジュール全てに使用され得る。一方、射出方式で形成された固い導光板の厚さは２５０マイクロメートル〜８００マイクロメートルの範囲まで分布してもよく、一般的に６００マイクロメートルで形成される。例えば、２．２インチ液晶表示モジュールに使用される導光板の厚さは２５０マイクロメートルであり、１０インチ液晶表示モジュールに使用される導光板の厚さは６００マイクロメートルであり、２．２インチ液晶表示モジュールに使用される導光板の厚さと異なる。導光フィルムの厚さが減少することによってＬＣＤ装置は薄くてコンパクトにすることができる。

前述したように、特定の厚さの導光フィルム２００は、液晶表示モジュールのサイズに関わらず用いられ、例えば２．２インチと１０インチの液晶表示モジュールに共通に使用され得る。これに対し、導光板は、液晶表示モジュールの大きさによって変化する。さらに、導光フィルム２００の典型的あるいは最小の厚さは、導光板の厚さより小さく形成されるため、バックライトアセンブリと液晶表示モジュールを小さくて薄くさせることに有利である。

バックライトアセンブリにおいて、ベースフィルム２１０の厚さが薄くなっても、光源のＬＥＤ１００の厚さはベースフィルム２１０ほど薄くならない。したがって、導光フィルム２００の入光部２５０に追加的な光学部材が必要である。本発明の一実施形態によると、入光部２５０の追加的な光学部材は光調節部２２０であってもよい。

図２によると、入光部２５０のベースフィルム２１０に沿って光調節部２２０が位置し、入光面２３０の厚さがＬＥＤ１００の出光面１０２と同じ程度となるように第３厚さ（ｔ（ＬＧＦ、２））に形成される。ここで、光調節部２２０は、導光フィルム２００の光伝播部２６０へ向かいつつ、下へ傾くように形成されるため、入光部２５０の厚さは徐々に小さくなり、結局、導光フィルム２００はベースフィルム２１０の厚さと同じになり、一定の厚さの第４厚さ（ｔ（ＬＧＦ、１））を維持する。

さらに詳しくは、図２によると、ＬＥＤ１００の出光窓１５０は、出光窓１５０の厚さｔ（ＬＥＤ ２）が第１エッジ２１２の厚さより大きいため、ベースフィルム２１０の第１エッジ２１２の全面と重なる。出光窓１５０のエッジ１５１は、光調節部２２０の一部と重なる。発光チップ１２０から出光された光について、より多くの光を提供するために出光窓１５０の厚さは、入光部２５０におけるベースフィルム２１０の第１エッジ２１２より広い。ここで、出光窓１５０はベースフィルム２１０の上部エッジ２１４を超えるほど広く形成されているため、光調節部２２０は、さらに多くの光を受けて傾斜部２２４を通じてベースフィルム２１０に伝達することができる。他の側面においては、出光窓１５０がベースフィルム２１０より広いため、発光チップ１２０から出た光は直接的にベースフィルム２１０に容易に入射され、したがって、最終的に薄膜トランジスタパネル（図示せず）に入射する光が効率的にベースフィルム２１０の全体に均一に分布させることができる。

図２によると、光調節部２２０の最上部２２６は、出光窓１５０の最上点１５３より上部に位置して出光窓１５０から出た光を効率的に受けることができる。ここで、「最上」は図２の垂直方向における「最上」を意味する。さらに、光調節部２２０の上部と対向しているＬＥＤ１００のシェル１３０の縁１３２は、まだ入光面２３０に入射されない光を入光面２３０に再反射させることによって他の形態の出光部材として機能することができ、光学効率（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）をさらに上昇させることができる。

光学的側面と構造的側面の相互関係によると、光調節部２２０の最上部２２６が高くなるほどバックライトアセンブリ１０００の光効率を上昇させることができる。しかし、光調節部２２０の最上部２２６が高くなるほどバックライトアセンブリ１０００と液晶表示モジュールが厚くなるため、光調節部２００の最上部２２６は一定の領域に形成される。

薄いバックライトアセンブリと液晶表示モジュールを形成するために、入光部２５０の最上部２２６は出光面１０２の最上部１０３より若干低く形成してもよい。光伝播部２６０の上面２６４で充分な光が出射される限り、導光フィルム２００の入光面２３０の全面はＬＥＤ１００の出光面１０２の一部と重なってもよい。入光部２５０の光調節部２２０の最上部２２６が出光面１０２の最上部１０３より低く形成される場合でも、大部分の光が縁１３２よりは出光面１０２から出射されるため、入光部２５０の光調節部２２０の最上部２２６は出光窓１５０の最上点１５３より高く形成されている。ここで、最上部２２６は最上部のエッジ１０３、１５３の間に配置させてもよい。つまり、ＬＥＤ１００の出光面１０２の厚さは、導光フィルム２００の入光面２３０の厚さと同じであるか、若干小さいか、若干大きく形成することが可能である。

図３Ａは、入光部に平坦部と傾斜部が形成された導光フィルムを示す断面図である。図３Ｂは、導光フィルムの入光部の入光面の厚さ、平坦部の長さ、傾斜部の長さ、及びベースフィルムの厚さが変化する様々な条件を示す表である。図３Ｃは、図３Ｂで設定された各々の導光フィルムの光伝播部の厚さと入光面の厚さの変化による光効率（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）の関係を示すグラフである。

図３Ａによると、導光フィルム２００は主部品であるベースフィルム２１０と光調節部２２０が固く結合して一つの光学部材として役割を果たす単一部品として表示されている。図１および図２と同様に、入光部２５０は、ベースフィルム２１０の断面と光調節部２２０の断面が互いにずれて形成される複数の入光面を成すよりは、断面が互いに一致し同一平面上に単一の入光面を形成することによって、入光効率（ｌｉｇｈｔ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上させることができる。すなわち、互いにマッチングしない面や界面が多くなるほど、面や界面が、より多くの量の光をＬＥＤ（図示せず）に反射させる可能性が高まることによって光損失が多くなる。一方、単一化された一つの入光面２３０はＬＥＤ（図示せず）から出射された光を効率的に導光フィルム２００で受けることができ有利である。

光調節部２２０とベースフィルム２１０との間の仮想境界面（ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２５２は、図３Ａにおいて水平に引かれた点線で図示する。ベースフィルム２１０と光調節部２２０との間の仮想境界面２５２での光損失を最小化して、より多くの光を導光フィルム２００の入光部２５０に受けるため、ベースフィルム２１０と光調節部２２０は同程度の屈折率を有する材質で形成される。例えば、ベースフィルム２１０は、概ね１．５の屈折率を有する物質で形成されてもよく、例えば１．４９〜１．５４の屈折率を有するポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）あるいは、１．５４〜１．５９の屈折率を有するポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）または１．４９〜１．５９の屈折率を有するポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）で形成されてもよい。

光調節部２２０の物質としては１．４３〜１．６０の屈折率を有する高分子ウレタンアクリレート（Ｕｒｅｔｈａｎｅ Ａｃｒｙｌａｔｅ）が用いられ、前記のベースフィルム２１０の物質に適合させてもよい。ベースフィルム２１０の屈折率と光調節部２２０の屈折率を同程度とすることによって、入光部２５０の仮想境界面２５２での光屈折と再反射特性が抑制されて導光フィルム２００の光利用効率を上昇させることができる。

図３Ａの入光部２５０は、図１や図２と異なり、ベースフィルム２１０の上面に向かって平坦部２５４の第２端部から傾斜して延長された傾斜部２５６と、平坦部２５４の第１端部で入光面２３０のエッジから延長された平坦部２５４を含む。平坦部２５４と傾斜部２５６は、導光フィルム２００の厚さが維持されるのかまたは変化するのかにより区別することができる。すなわち、入光部２５０で導光フィルム２００の全体の厚さが維持されるならば、当該領域の光調節部２２０は平坦部２５４に形成され、入光部２５０で導光フィルム２００全体の厚さが薄くなっていると、当該領域の光調節部２００は傾斜部２５６に形成されてもよい。入光部２５０は、導光フィルム２００に沿って第２方向に入光面２３０から傾斜部２５６の端部まで延長される導光フィルム２００の領域からなる。

平坦部２５４は、ベースフィルム２１０と平行な方向に入光面２３０から延長されて形成される一方、傾斜部２５６は、入光部２５４から光伝播部２６０方向に傾斜して形成され、ベースフィルム２１０と接している点で異なる。ここで、平坦部２５４は、ベースフィルム２１０と平行に延長して形成された直線部だけでなく、ベースフィルム２１０と接しない様々な他の形の直線的な形態を有することも可能であり、ベースフィルム２１０と接する傾斜部２５６とは区別される構造的特徴を有する。

平坦部２５４は、ＬＥＤ（図示せず）から出射された光を受け、傾斜部２５６で反射させたり傾斜部２５６を通過させたりすることによって、ベースフィルム２１０と光伝播部２６０に再び入射されない光を最小化することによって、ＬＥＤで出射された光の利用効率を上昇させるための構造を有する。すなわち、ＬＥＤで出射された光は入光部２５０の平坦部２５４によって、より効率的に光伝播部２６０に入射させることができ、導光フィルム２００の光学効率は、平坦部２５４と傾斜部２５６の長さを最適化することにより高めることができる。

一方、図３Ａにおいて、入光部２５０は下（反射）面２６６から測られた入光面２３０の厚さ、平坦部２５４の長さ、傾斜部２５６の長さと高さ、及びベースフィルム２１０の厚さが、各々Ｈ、Ａ、Ｌ、Ｄ、及びＴと表示されている。図３Ｂは、図３Ａで示された変化の要素を様々に変更した組合せを示す表である。図３Ｂには図３Ａに示す長さ以外に、下部反射面から測られたＬＥＤの出光面１０２の厚さがＬＳで表示されており、その厚さは０．４ミリメートル（ｍｍ）と０．６ミリメートル（ｍｍ）に区分されており、多様な入光面の厚さとペアになっている。

図３Ｃは、図３Ａと図３Ｂに示す入光部２５０の全体の長さと厚さとの関係による光効率の差異を示すグラフである。

図３Ｃにおいて、横軸は入光面２３０からのベースフィルム２１０の長さ（Ｋ）であり、単位はミリメートル（ｍｍ）である。縦軸は図３Ａに示す光伝播部２６０の上面２６４から出射された光効率を示すものである。図示された光効率は、光源から放射され、導光板の中間領域内のあるポイント（ｐｏｉｎｔ）、または光源からの光の進行方向に沿って光調節部２２０よりさらに遠く位置するベースフィルム２１０の一領域である導光板のあるポイントで測定された相対輝度（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）に基づく。

また、図３Ｃの右側上部にはＬＥＤの出光面の厚さ（ＬＳ）と導光フィルムの入光面の厚さ（Ｈ）の組合せが一連のアルファベットで表示されている。先ず、最初にａで示す０．４ミリメートル（ｍｍ）のＬＥＤ出光面（ＬＳ）と０．２ミリメートル（ｍｍ）の入光部入光面（Ｈ）の組合せによる光効率が左側下部に図示されている。すなわち、ａの組合せの光効率はＬＥＤから出射された光の６０パーセントほどの光効率を示す。ａの組合せは光調節部を適用しておらず、入光面の厚さとベースフィルムの厚さが同一である。

一方、光調節部２２０を適用した大部分の場合は、入光面の厚さ（Ｈ）および出光面の厚さ（ＬＳ）の組合せの内容に関わらず、ａの組合せより高い位置に光効率のグラフが示されており、光効率が向上したことを示している。しかし、導光フィルムは可能な限り薄く製作されるため、単純に光調節部２２０のみを適用することで充分な光効率を有するものと考えることは難しい。

図３Ｃには、９０パーセント以上の光効率を有する様々な組合せを示している。例えば、ｅとｊの組合せはＬＥＤの出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さが同じであり、各々９５パーセント以上の光効率を示している。ここで、ＬＥＤの出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さとの比率は１．０である。

光効率が９０パーセント以上の他の例は、０．６ミリメートル（ｍｍ）のＬＥＤの出光面と０．５５ミリメートル（ｍｍ）の導光フィルムの入光面から成るｉの組合せである。ここで、ＬＥＤ出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さの比率は０．９２である。他の９０パーセント以上の光効率組合せは、０．４ミリメートル（ｍｍ）のＬＥＤの出光面と０．３５ミリメートル（ｍｍ）の導光フィルムの入光面を有するｄの組合せであるが、ｄの組合せのＬＥＤ出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さの比率は、ｉの組合せの比率より若干低い０．８７５である。

図３Ｃで分かるように、光効率が９０パーセント以上である他の例として、ＬＥＤの出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さの比率が０．８３であるｈの組合せである。ｈの組合せに比べてｃの組合せは少し低い光効率を示しており、９０パーセント以下の光効率は高効率のバックライトアセンブリや液晶表示モジュールとしては適さないことがある。ｃの組合せのＬＥＤの出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さの比率が０．７５であり、ｈの番組合せのＬＥＤの出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さの比率である０．８３より小さく示しているため、ＬＥＤの出光面の厚さと導光フィルムの入光面の厚さの最小比率は０．８０で設定することができ、さらに平坦部の長さと傾斜部の長さなどが最適化されると、より高い光効率を得ることができる。

すなわち、導光フィルムの入光面の厚さは、ＬＥＤの出光面の厚さの少なくとも８０パーセントを満たす場合に、高い光効率を有し、且つ薄いベースフィルムとバックライトアセンブリを得ることができる。

一方、光調節部と同時に形成される微細パターンを用いて光均一度（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）もまた向上させることができる。

図４Ａは、出光面に複数の微細パターン（ｍｉｎｕｔｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ）が光調節部と共に形成された導光フィルムの斜視図である。図４Ａによると、光調節部２２０は、導光フィルム２００の入光部２５０に配置され、光調節部２２０のエッジ２２２とベースフィルム２１０の第１エッジ２１２とは互いに一致してＬＥＤ１００から放出された光をより多く受けることができる。

図４Ａによると、光調節部２２０が形成された面と同じ面に複数の微細パターン２７０が形成される。以下、光調節部２２０と微細パターン２７０とを合わせて光学部材２８０という。

光学部材２８０の光調節部２２０と微細パターン２７０とは、同じ面に配置されるが、光調節部２２０は入光部２５０に配置されてより多くの光をＬＥＤから受ける一方、微細パターン２７０は、光伝播部２６０に配置されて入光部２５０から伝達された光を光伝播部２６０全体に均一に分配する点において、互いに異なる。

光伝播部２６０に光を均一に分布させるために、微細パターン２７０は光調節部２２０より厚さや高さを小さく形成してもよい。例えば、本発明の一実施形態による微細パターン２７０は、光調節部２２０の高さや厚さの２０％ほどの高さや厚さを有するように形成してもよい。しかし、微細パターン２７０の高さや厚さは光が均一に分布する範囲では光調節部２２０に比例したいかなる比率の高さや厚さも可能である。

一方、図４Ａに図示するように、微細パターン２７０は、レンズ形状で製作されてもよいが、出射された光が多様な方向に向かうことができるなら、いかなる形状に製作されてもよい。また、入光部から光が遠く伝播されるほど光の散乱や反射がさらに多く生じるため、微細パターン２７０は導光フィルム２１０の入光部２５０から遠いほど、さらに高い密度で形成される。また、光均一度を高めるために微細パターン２７０の各々は光伝播部２６０の位置により高さや厚さが異なるように形成されてもよい。この点において、明細書全般にかけて微細パターン２７０の高さや厚さは、微細パターン２７０が配置されているベースフィルム２１０の表面から最も遠い微細パターン２７０の一部分までを測ることにより決定される。例えば、図４Ａで特定の微細パターン２７０の高さや厚さは、ベースフィルムの上面２６４から特定の微細パターンである最も高い部分までの距離として定義することができる。

図４Ａで光学部材２８０の光調節部２２０と複数の微細パターン２７０とは、ベースフィルム２１０の上面である光出射面２６４に同時に形成されることにより、製造時間と費用を節約することができる。また、光学部材２８０は、図４Ｂに示すように、ベースフィルム２１０の下面である反射面２６６に形成してもよい。そうでなければ、光学部材２８０は図４Ｃに示すように、ベースフィルム２１０の上面と下面の両方に形成してもよい。

図４Ｂは、光調節部と微細パターンである光学部材２８０が導光フィルムの反射面２６６に形成されたバックライトアセンブリの断面図である。図４Ａとは異なり、光学部材２８０は、導光フィルム２００のベースフィルム２１０の下面２６６に形成されて光をベースフィルム２１０に反射させる。同様に、反射面である下面は、導光フィルム２００の下部に配置される反射シート（図示せず）と共に光を導光フィルムの光伝播部の上面２６４に反射させる。

図示していないが、図４Ａとの差異として図４Ｂの他の特徴は、微細パターン２７０のサイズが入光部２５０から遠ざかるほど大きくなり、光分配を図ることである。なお、図４Ｂは、図４Ａと同様に、微細パターン２７０が光調節部２２０と同じ面に形成された構造を開示している。

光学部材２８０に関する他の例は図４Ｃに開示されている。図４Ｃは、光調節部２２０と微細パターンである光学部材が導光フィルムの出光面と反射面に形成されたバックライトアセンブリの断面図である。図４Ｃによると、図４Ａと図４Ｂと同様に、微細パターン２７０が光調節部２２０の形成された面に形成される。さらに、図４Ａと図４Ｂで図示された他の様々な要素は、図４Ｃに同様に適用してもよい。

ところで、バックライトアセンブリとして作用するためのベースフィルム２１０は透明であり、一定の厚さで簡単に押出して形成され、光学部材２８０との接着が良くなければならないなどの条件を満させなければならない。このような条件を満たすために、ベースフィルム２１０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）またはポリスチレン（ＰＳ、Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）で製造されてもよい。

逆に、光学部材２８０もベースフィルム２１０との接着良くなければならず、光学部材２８０とベースフィルム２１０とが相互付着した光学フィルムは、厳しい条件でも接着力を維持しなければならない。例えば、光学フィルムが高温と高湿な状態に置かれても、光学部材２８０はベースフィルム２１０に固く付着していなければならない。また、光学部材２８０は位置に応じて特定された形とサイズで形成されてもよく、光学部材２８０の物質は、紫外線硬化のような工程を進行する前まではある程度の粘着力がありながらも、ソフトな状態を維持しなければならない。このような条件を満す物質としては、ウレタンアクリレート（Ｕｒｅｔｈａｎ Ａｃｒｙｌａｔｅ）を用いてもよい。

図５は、多様なベースフィルム物質と光学部材物質との接着力を測定した実験結果を示す表である。図５によると、ベースフィルムは、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートあるいはポリスチレンのうち一つであり、各物質はプライマー（Ｐｒｉｍｅｒ）で処理された場合と処理されない場合とに分けられる。ここで、プライマーは、ベースフィルムの接着力を高めるための物質であり、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）やポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）が利用され得る。前述したように、光学部材は、ウレタンアクリレートであり、紫外線硬化工程により、ベースフィルムに接着される。

実験は、複数のサンプル光学部材がベースフィルムに接着されたサンプル光学フィルムの準備から始まる。次に、光学フィルムを、サンプル光学部材がベースフィルムから取れるほどの厳しい環境に露出する。なお、厳しい環境に露出された光学フィルムは、接着テープを用いて光学部材が取れる程度を確認し、確認はベースフィルムから分離された光学部材の数を数えて行う。

詳細には、サンプル光学フィルムは、各ベースフィルムに縦横１０行ずつウレタンアクリレート光学部材を配置して紫外線硬化を行い準備する。この後、サンプル光学フィルムを、摂氏６０度、９０パーセントの相対湿度に１００時間露出した後、接着テープを用いてベースフィルムから分離される光学パターンの数を数えて３グループに分ける。３グループのうち、最初のグループは、分離される光学パターンがない場合であり、次のグループは、分離される光学パターンが１〜９個までの場合であり、最後のグループは、分離される光学パターンが10個以上である場合である。

図５において、接着力は、最初のグループについては「強」で、次のグループについては「中」で、最後のグループについては「弱」で表現されている。図５に示されるように、ウレタンアクリレート光学部材がポーリカーボネートベースフィルムに粘着するときが、プライマーなしでも強い接着力が見られ、導光フィルムとして適し得る。しかし、液晶表示モジュールの細部条件によって、ポリスチレンベースフィルムとウレタンアクリレート光学部材の中間的な接着力を有する導光フィルムも使用してもよい。また、ベースフィルムにプライマー処理されている場合は、全て強い接着力が見られるため、プライマー処理されたベースフィルムにウレタンアクリレートの光学部材の組合せもやはり導光フィルムとして使用されてもよい。

図６は、光学部材がベースフィルムに付着する導光フィルムの製造過程を単純化して示す略図である。図６によると、原板であるベースフィルム（ｍｏｔｈｅｒ ｂａｓｅ ｆｉｌｍ）１２１０がベースフィルムリール１２１１に巻かれており、このベースフィルムは射出方法ではなく押出方法で形成されており、数百マイクロメートルの均一な厚さを有している。ベースフィルム１２１０は、ベースフィルムリール１２１１で延ばされ、液状のウレタンアクリレートのような光学部材物質２８２がベースフィルムに塗布される。

ここで、塗布された光学部材物質は、光調節部と光調節部より低い高さを有する微細パターンを含むプリカーサ（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）２８４となる。また、ベースフィルムはまだ光学フィルム単位で切断されない状態であるため、一セットの光学部材が反復的にベースフィルムに継続して塗布される。

この後、光学部材のプリカーサ２８４は、紫外線（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙ）により硬化してベースフィルム２１０に固く固定される。紫外線硬化後のベースフィルム２１０と光学部材２８０とは同じ程度の屈折率を有しており、紫外線硬化後の導光フィルムにおいてベースフィルムと光学部材とを区別することは簡単ではない。すなわち、導光フィルムの各部分は、導光フィルム内における光学的境界がない状態で各々異なる厚さを有し、バックライトアセンブリにおいて充分な光を受けることができる。

また、紫外線硬化後にはベースフィルム２１０と光学部材２８０とを外部からのスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）などから保護するために保護フィルム１２９０がベースフィルム２１０と光学部材２８０の上に塗布される。保護フィルム１２９０が塗布された後、ベースフィルムは導光フィルムのリール１２９５に再び巻かれて、最後に、表面全体に均一な荒さを有した状態で、導光フィルム単位に切断される。

図７は、ベースフィルムに光学部材が適用された導光フィルムを使用した液晶表示モジュールの断面図である。図７によると、導光フィルム２００は、光源の一例であるＬＥＤ１００、光反射部材５００、および少なくとも１枚の光学シート６００と共にバックライトアセンブリ１０００を構成する。前述したように、導光フィルム２００は光源１００から充分な量の光を受けるために、ベースフィルム２１０より厚い入光面２３０を有する。導光フィルム２００はＬＥＤ１００の全面と重なるように配置されたＬＥＤ駆動フィルム（ＬＥＤ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｉｌｍ）１６０と入光部２５０をさらに含んでもよい。

図７の光調節部２２０は、例示的にベースフィルム２１０の上面２６４に配置されているが、バックライトアセンブリ１０００と液晶表示モジュール２０００を薄く、且つ軽く形成するならば、光調節部２２０は、ベースフィルム２１０の下面２６６あるいは上面２６４と下面２６６の全てに配置されてもよい。一方、光反射部材５００や光学シート６００のようなバックライトアセンブリ１０００の他の部材は、バックライトアセンブリ１０００が均一で明るい光を出射できるようにする。

第１（垂直）方向にとられた間隔（ｇａｐ）は、光調節部２２０の最上部と光伝播部２６０との最上部の高さの差異によって形成される。光反射部材５００や光学シート６００は、光調節部２２０とベースフィルム２１０との間に形成された空間（ｇａｐ）に配置されてバックライトアセンブリと液晶表示モジュールを薄くさせることができるようにする。図７に示すように、ＬＥＤを搭載するＬＥＤ回路基板であるＬＥＤ駆動フィルム１６０に沿って光学シート６００を配置して、空間を増加させてもよい。ＬＥＤ回路基板１６０は、導光フィルムの入光部２５０を覆うほどＬＥＤ１００から延長して形成され、延長された部分に反射膜が導光フィルム２００と対向するように形成されて、光を反射させ導光フィルム２００に戻すこともできる。

バックライトアセンブリ１０００は、画像が表示される薄膜トランジスタパネル７００に光を照射し、バックライトアセンブリ１０００と薄膜トランジスタパネル７００とは共に下部コンテナ８００と上部フレーム９００に収納される。

本願発明によれば、薄いベースフィルム２１０と本願発明の導光フィルム２００を利用することにより、バックライトアセンブリ１０００および液晶表示モジュール２０００を、軽く小さく製作することができ、バックライトアセンブリ１０００および液晶表示モジュール２０００全体の厚さを減少させることができる。

本発明の実施形態によるバックライトアセンブリおよび液晶表示モジュールは、携帯用ディスプレイやモニター、テレビなどに利用され得る。

１００ ＬＥＤ
１５０ 出光窓
２００ 導光フィルム
２１０ ベースフィルム
２２０ 光調節部
２３０ 入光面
２５０ 入光部
２６０ 光伝播部
２７０ 微細パターン
２８０ 光学部材
１０００ バックライトアセンブリ
２０００ 液晶表示モジュール

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源の出光面と対向して配置される第１エッジを含み、前記第１エッジから第１方向に均一な厚さで延長されるベースフィルム、前記ベースフィルムの下面に配置され、前記ベースフィルムの前記第１エッジと同一の平面上に配置されて単一の入光面を形成する第２エッジと前記第２エッジから前記下面に向かって傾斜した第１領域とを含む光調節部、及び前記ベースフィルムの前記下面に前記光調節部から離隔して配置された複数の微細パターンを備える導光フィルムと、を含み、
   前記光源の前記出光面の前記第１方向に垂直な第２方向の厚さに対して、前記導光フィルムの前記入光面の前記第２方向の厚さの比率が０．８３以上１．０以下であり、
   前記ベースフィルムは、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、ポリスチレンポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）またはプライマー処理されたポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）、のうち一つからなり、屈折率が１．４９ないし１．５４であり、
   前記光調節部はウレタンアクリレート（Ｕｒｅｔｈａｎｅ Ａｃｒｙｌａｔｅ）からなり、屈折率が１．４3ないし１．６０である
   ことを特徴とし、前記複数の微細パターンは前記入光面から遠くなるほどさらに高い密度で形成されるバックライトアセンブリ。
2. 前記ベースフィルムは、可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
3. 前記ベースフィルムは、押出法を用いて形成されることを特徴とする請求項２に記載のバックライトアセンブリ。
4. 前記光調節部は、紫外線硬化によって形成されることを特徴とする請求項２に記載のバックライトアセンブリ。
5. 前記ベースフィルムの厚さは、１００〜４００μｍで形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
6. 前記光調節部は、前記第１領域と前記光調節部の前記第１エッジとの間に位置する第２領域をさらに含み、前記第１領域は、前記第２領域から前記ベースフィルムの前記下面に傾いて形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
7. 前記複数の微細パターンのそれぞれの厚さは、前記光調節部の厚さより小さく、
   前記微細パターンの厚さは、前記光調節部の厚さの２０パーセントより小さいことを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。