KR100634681B1 - 편광판, 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의제조방법 - Google Patents

편광판, 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광판, 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 백라이트 장치에 사용되는 편광판의 제조방법은 기판 위에 패턴을 형성하는 제 1 단계; 및 상기 패턴이 형성된 기판 위에 금속 물질을 도포하여 미리 설정된 간격을 가지는 복수의 라인들을 형성하는 제 2 단계를 포함한다. 상기 백라이트 장치에 사용되는 편광판의 제조방법은 UV 레진과 금속 물질을 이용하여 DBEF층의 역할을 수행할 수 있는 편광판을 제조할 수 있다.
백라이트 장치, DBEF층, 편광판

Description

편광판, 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의 제조방법{A polarizer, the backlight unit and manufacturing method of polarizer sheet employed in the same}
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 백라이트 장치에 사용되는 DBEF층을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 백라이트 장치에 사용되는 편광판을 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 5e 및 도 5f는 도 5a 내지 도 5d의 제조과정에 따라 제조된 편광판을 도시한 단면도 및 사시도이다.
본 발명은 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의 제조방법에 관한 것으 로, 더욱 상세하게는 DBEF층의 역할을 수행할 수 있는 편광판을 포함하는 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display device, 이하 "LCD 소자"라 함)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
상기 LCD 소자는 이와 같이 각종 정보의 표시 소자이면서도 자체 발광원이 없기 때문에, 그 후면에 광원을 두어 상기 LCD 소자의 화면 전체를 균일하게 밝혀주는 별도의 장치가 필요한데, 이 때 빛을 제공해 주는 장치가 백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함)이다.
BLU는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp,이하 "CCFL"이라 함)의 설치 방법에 따라 램프가 액정패널의 아래에 위치하는 직하방식과 램프가 도광판의 측면에 위치하는 에지-라이트 방식(edge-light method)이 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, BLU(100)는 에지-라이트 방식(edge-light method)으로 구동되며, 광원부(110), 도광판(120), 반사 시트(130) 및 광학필름(140)를 포함한다.
광원부(110)는 하나 이상의 CCFL(112) 및 실장부(114)를 포함한다.
CCFL(112)은 소정 파장을 가지는 빛을 발생시킨다.
CCFL(112)에 의해 발생된 빛은 반사체로 구성된 실장부(114) 및 반사 시트(130)에 의해 반사되며, 그런 후 반사된 빛은 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(120) 전체에 걸쳐서 균일하게 확산된다.
광학필름(140)는 확산판(142), 프리즘 시트(144), 보호 시트(146) 및 디비이에프층(Dual Brightness Enhancement Film Layer, 이하 "DBEF층"이라 함, 148)을 포함한다.
도광판(120) 내에 균일하게 확산된 빛은 확산판(142)을 통과한다. 확산판(142)은 도광판(120)을 통과한 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다.
확산판(142)을 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 프리즘 시트(144)가 사용된다. 프리즘 시트(144)는 확산판(142)에서 출사된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중되어 유효 시야각 범위에서 휘도가 높아진다.
보호 시트(146)는 프리즘 시트(144) 위에 위치하여 프리즘 시트(144)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘 시트(144)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
한편, 광학필름(140) 위에 위치하는 LCD 소자(미도시)는 광학필름(140)에서 발산된 빛 중 일부만 투과시키는 성질을 갖는다. 예를 들면, 종파(P파)는 투과시키고, 횡파(S파)는 흡수하는 성질을 갖는다. 따라서, 흡수되는 횡파를 활용하기 위하여 DBEF층(148)이 사용된다.
DBEF층(148)은 보호 시트(146)에 의해 확산된 빛 중 횡파(S파)를 도광판(120) 방향으로 반사시키고, 종파(P파)는 LCD 소자(미도시)에 제공한다.
반사된 횡파는 도광판(120) 또는 반사 시트(130)에 의해 재반사된다.
이 경우, 상기 반사된 횡파는 재반사됨에 의해 종파와 횡파를 포함하는 빛으로 변화된다.
상기 변화된 빛은 확산판(142), 프리즘 시트(144) 및 보호 시트(146)를 투과하여 DBEF층(148)에 재입사된다.
BLU(100)는 위와 같은 방법을 이용하여 빛의 효율을 향상시킨다.
도 2는 도 1의 백라이트 장치에 사용되는 DBEF층을 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 DBEF층(148)은 유리기판 위에 미리 설정된 간격을 가지는 라인들을 식각하여 형성하였다.
그러나, 상기 간격은 미세한 단위로 형성되어야 하므로, 상기 유리기판 위에 이를 정확하게 식각하는 것이 어려웠다.
또한 상기 유리기판을 식각하는 공정이 어려워 하나의 DBEF층(148)을 제조하기 위해 소요되는 시간이 길어져 대량생산이 어려웠다.
그러므로, 간편한 방법으로 DBEF층을 제조하는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 UV 레진과 금속 물질을 이용하여 DBEF층의 역할을 수행할 수 있는 편광판을 제조할 수 있는, 백라이트 장치에 사용되는 편광판 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 대량생산이 가능하고, 제조시간을 단축시킬 수 있는 백라이트 장치에 사용되는 편광판 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의 제조방법은 백라이트 장치에 사용되는 편광판에 있어서, 기판 위에 금속 물질을 미리 설정된 간격을 가지는 복수의 라인들로 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 소정 파장의 빛을 방출하는 광원; 상기 광원에서 발생된 빛을 균일하게 투과시키는 도광판; 상기 도광판을 통해 나온 빛을 확산시키는 확산판; 및 상기 확산판으로부터 진행된 빛 중 일부를 상기 도광판 방향으로 반사시키는 편광판을 포함하되, 상기 편광판은 기판 위에 금속 물질을 미리 설정된 간격을 가지는 복수의 라인들로 패터닝하여 형성된다.
또한 기판 위에 알루미늄을 미리 설정된 간격을 가지는 복수의 라인들로 패터닝하여, 광원에서 방출하는 빛 중 일부를 반사시키는 편광판을 포함한다.
또한 기판 위에 패턴을 형성하는 제 1 단계; 및 상기 패턴이 형성된 기판 위에 금속 물질을 도포하여 미리 설정된 간격을 가지는 복수의 라인들을 형성하는 제 2 단계를 포함한다.
상기 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의 제조방법은 UV 레진과 금속 물질을 이용하여 DBEF층의 역할을 수행할 수 있는 편광판을 제조할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 장치에 사용되는 편광판의 제조방법의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display Device, 이하 "LCD 소자"라 함)는 액정 표시 패널(LCD 패널, 200) 및 백라이트 장치(202)를 포함한다.
LCD 패널(200)은 하부 편광필름(204), 상부 편광필름(206), 하부 유리기판(208), 상부 유리기판(210), 칼라필터(212), 블랙매트릭스(214), 화소전극(216), 공통전극(218), 액정층(220) 및 TFT 어레이(222)를 포함한다.
칼라필터(212)는 레드, 그린 및 블루에 해당하는 칼라필터들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루에 해당하는 이미지를 발생시킨다.
TFT 어레이(222)는 스위칭 소자로서 화소전극(216)을 스위칭한다.
공통전극(218) 및 화소전극(216)은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층(220)의 분자들을 배열한다.
액정층(220)은 소정 분자들로 이루어져 있고, 상기 분자들이 화소전극(216)과 공통전극(218) 사이의 전압차에 상응하여 배열된다.
그 결과, 이하의 백라이트 장치(202)로부터 제공되는 빛이 액정층(220)의 분자 배열에 상응하여 칼라필터(212)에 입사된다.
백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함, 202)는 LCD 패널(200)의 하부에 위치하며, LCD 패널(200)에 빛, 예를 들어 백색광을 제공한다.
도 4를 참조하면, BLU(202)는 광원부(300), 도광판(310), 반사 시트(320) 및 광학필름(Optical film, 330)를 포함한다.
광원부(300)는 BLU(202)의 측면에 위치하며, 하나 이상의 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 "CCFL"이라 함, 302) 및 실장부(304)를 포함한다.
CCFL(302)은 매우 밝은 백색광을 제공하며 열을 발산하지 않는 램프이다.
실장부(304)는 CCFL(302)을 실장하며, CCFL(302)에서 나온 빛이 도광판(310)의 측면으로 입사되도록 하여 광 효율을 향상시키기 위한 것이다. 이를 위해 실장부(304)는 반사성이 높은 물질로 구성되며, 그 표면에 은(Ag)을 코팅하기도 한다.
반사 시트(320)는 도광판(310)의 하부에 위치하여 CCFL(302)로부터 오는 빛을 도광판(310)의 전면으로 반사시키는 역할을 한다. 반사율을 높이기 위해 알루미늄 등으로 구성된 기본 재질 위에 은(Ag)을 코팅하고, 열 발생시 변형되는 것을 방지하기 위해 티타늄 코팅을 하기도 한다.
도광판(310)은 측면으로 빛이 입사된 후 임계각 이하에서 연속적인 전반사가 일어나도록 설계된다. CCFL(302)은 BLU(202)의 측면에 위치하기 때문에, CCFL(302)에서 발생된 빛이 BLU(202) 전면에 걸쳐 균일하게 투과되지 않고 가장자리에 집중된다. 따라서, 빛을 전면으로 균일하게 투과시키기 위해 도광판(310)이 필요하다. 도광판(310)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Meta Acrylate, 이하 "PMMA"라 함)와 같은 투명 아크릴 수지로 구성된다. 상기 PMMA는 강도가 높아 깨지거나 변형이 적으며, 가볍고, 가시광선 투과율이 높은 것이 특징이다.
또한 도광판(310)은 빛을 LCD 패널(200) 방향으로 진행시킨다.
광학필름(330)는 확산판(332), 프리즘 시트(334), 보호 시트(336) 및 편광판(338)을 포함한다.
확산판(332)은 도광판(310)으로부터 진행되는 빛을 확산 또는 집광시킨다.
상세하게는, 확산판(332)은 도광판(310)으로부터 진행되는 빛과 도광판(310)의 법선이 이루는 각에 따라 도광판(310)으로부터 진행되는 빛을 확산 또는 집광시킨다.
프리즘 시트(334)는 확산판(332)에 의해 확산 또는 집광된 빛 중 일부를 보호 시트(336) 방향으로 집광시키고, 나머지 빛을 반사 액정들을 이용하여 도광판(310) 방향으로 반사시킨다.
보호 시트(336)는 프리즘 시트(334) 위에 위치하여 프리즘 시트(334)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘 시트(334)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
편광판(338)은 보호 시트(336)에 의해 확산된 빛 중 일부를 도광판(310) 방향으로 반사시키고, 나머지 빛은 LCD 패널(200)에 제공한다.
예를 들어, 편광판(338)은 보호 시트(336)에 의해 확산된 빛 중 종파(P파)를 투과시키고, 횡파(S파)는 도광판 방향으로 반사시킨다.
편광판(338)에서 반사된 횡파는 도광판(310) 또는 반사 시트(320)에서 재반사된다.
이 경우, 빛의 물리적 특성상, 상기 재반사된 빛은 종파 및 횡파를 포함한다.
즉, 편광판(338)에 의해 반사된 횡파는 도광판(310) 또는 반사 시트(320)에 의해 재반사됨에 의해 횡파와 종파를 포함하는 빛으로 변화된다.
이어서, 상기 변화된 빛은 확산판(332), 프리즘 시트(334) 및 보호 시트(336)를 통과하여 편광판(338)으로 다시 입사된다.
그 결과, 상기 변화된 빛 중 종파는 편광판(338)을 투과하고, 횡파는 도광판(310) 방향으로 반사된다.
계속하여, 상기 반사된 빛은 다시 도광판(310) 또는 반사 시트(320)에 의해 반사되어 종파와 횡파를 포함하는 빛으로 변화된다.
BLU(202)는 이러한 과정을 반복하여 빛의 효율을 향상시킨다.
이하, LCD 소자의 발광 동작을 상술하겠다.
도 3을 다시 참조하면, BLU(202)는 백색광인 평면광을 LCD 패널(200)에 제공한다.
이어서, TFT 어레이(222)가 화소전극(216)을 스위칭한다.
계속하여, 화소전극(216)과 공통전극(218) 사이에 소정 전압차가 인가되고, 그 결과 액정층(220)이 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터에 각기 상응하여 배열된다.
이 경우, BLU(202)로부터 제공된 평면광은 액정층(220)을 통과하면서 광량이 조절되고, 광량이 조절된 평면광이 칼라필터(212)에 제공된다.
그 결과, 칼라필터(212)는 소정 계조를 가지고 이미지를 구현한다.
상세하게는, 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터가 한 개의 픽 셀을 형성하며, 상기 픽셀은 상기 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터를 통과한 빛의 조합에 의해 소정 이미지를 구현한다.
이하, BLU(202)에 사용되는 편광판(338)의 제조 과정을 상술한다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 백라이트 장치에 사용되는 편광판을 제조하는 과정을 도시한 단면도들이고, 도 5e 및 도 5f는 도 5a 내지 도 5d의 제조과정에 따라 제조된 편광판을 도시한 단면도 및 사시도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(400) 위에 UV 레진(UV Resin, 410)이 도포된다. 기판(400)은 PET(PolyethyleneTerephthalate) 필름이다. UV 레진(410)은 UV(자외선)에 감응하는 특수한 성분들을 포함하는 고분자 블랜드(Bland)이다.
이어서, UV 레진(410) 위에 일정한 패턴이 형성된 필름(420)을 부착한다. 필름(420)은 도 5b에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 가지는 복수의 라인들(424)이 패턴으로 형성되어 있다. 라인들(424)은 UV가 투과하지 않는 물질로 패턴이 형성된다. 즉, 필름(420)은 UV 마스크(MASK)와 같은 역할을 한다.
계속하여, 도 5c에 도시된 바와 같이, 필름(420) 위에 UV 램프를 일정시간 조사한다.
이 경우, 상기 UV 램프를 조사하면, UV 레진(410)은 UV에 감응하여 경화된다. 이 때, UV 레진(410) 위에 부착된 필름(420)에 의해 일정 부분만 경화된다. 즉, 상기 라인들(424)의 하부에 위치한 UV 레진(414)은 UV가 투과하지 못하여 경화되지 않고, 상기 라인들이 없는 부분(422)의 하부에 위치한 UV 레진(412)은 UV가 조사되어 경화되는 것이다.
이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, UV 레진(410) 위에 부착되었던 필름(420)을 제거한다. 그리고, 금속 물질(430)을 UV 레진(410) 위에 도포한다.
이 때, 금속 물질(430)은 알루미늄(Al)이다. 도 5d에는 금속 물질(430)이 박막의 형태로 도포되는 경우를 예시하였으나, 분말의 형태로 도포되어도 무방함은 물론이다.
그 결과, 도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이, UV 레진이 경화된 부분(412)에는 금속 물질(430)이 부착되지 않고, UV 레진이 경화되지 않았던 부분(414)에만 금속 물질(430)이 부착된다.
즉, 금속 물질(430)이 일정한 간격을 가지는 복수의 라인들로 패터닝 된다. 이 때, 금속 물질(430) 사이의 간격은 약 200nm 내지 350nm이다. 바람직하게는, 약 200nm이다. 이는 가시광선의 파장이 약 400nm 내지 700nm이기 때문이다. 기판(400) 위에 가시광선 파장의 1/2에 해당하는 간격의 라인이 형성될 경우, 기판(400)은 반사형 편광판(338)의 역할을 수행한다. 즉, 편광 방향이 같은 파는 투과시키고, 편광 방향이 다른 파는 반사시킨다. 다시 말해, 종래의 DBEF층이 수행하던 역할과 동일한 역할을 수행하는 반사형 편광판(338)이 형성되는 것이다.
금속 물질(430) 사이의 간격은 필름(420)에 패터닝 되는 상기 라인들(424)의 간격을 조정하여 제어할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양 한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의 제조방법은 UV 레진과 금속 물질을 이용하여 DBEF층의 역할을 수행할 수 있는 편광판을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 백라이트 장치 및 이에 사용되는 편광판의 제조방법은 대량생산이 가능하고, 제조시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 백라이트 장치에 사용되는 반사형 편광판에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 일면에 형성된 UV 레진층; 및
    상기 UV 레진층의 일면에 미리 설정된 간격으로 형성된 금속 물질로 이루어진 복수의 라인들을 포함하는 반사형 편광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인들 사이의 간격은 200nm 내지 350nm인 것을 특징으로 하는 반사형 편광판.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 물질은, 알루미늄인 것을 특징으로 하는 반사형 편광판.
  5. 소정 파장의 빛을 방출하는 광원;
    상기 광원에서 발생된 빛을 균일하게 투과시키는 도광판;
    상기 도광판을 통해 나온 빛을 확산시키는 확산판; 및
    상기 확산판으로부터 진행된 빛 중 일부를 상기 도광판 방향으로 반사시키는 반사형 편광판을 포함하되,
    상기 반사형 편광판은 기판; 상기 기판의 일면에 형성된 UV 레진층; 및 상기 UV 레진층의 일면에 미리 설정된 간격으로 형성된 금속 물질로 이루어진 복수의 라인들을 포함하는 백라이트 장치.
  6. 빛을 발생하는 광원; 및
    상기 광원에서 발생한 빛 중에서 특정 편광 성분의 빛은 투과시키고, 나머지 빛은 반사시키는 반사형 편광판을 포함하되,
    상기 반사형 편광판은 기판; 상기 기판의 일면에 형성된 UV 레진층; 및 상기 UV 레진층의 일면에 미리 설정된 간격으로 형성된 금속 물질로 이루어진 복수의 라인들을 포함하는 백라이트 장치.
  7. (a) 기판 위에 UV 레진을 도포하는 단계;
    (b) 상기 UV 레진에 자외선을 조사하여 상기 UV 레진을 부분적으로 경화시켜 패턴을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 패턴이 형성된 기판 위에 금속 물질을 도포하여 미리 설정된 간격을 갖는 금속 물질로 이루어진 복수의 라인들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 편광판의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는
    (b-1) UV 레진 위에 상기 라인들에 대응되는 위치에 패턴이 형성된 필름을 부착하는 단계;
    (b-2) 상기 필름 위에 자외선을 일정 시간 조사하는 단계; 및
    (b-3) 상기 필름을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 편광판의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 물질은 UV 레진의 경화되지 않은 부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 반사형 편광판의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 라인들 사이의 간격은, 200nm 내지 350nm인 것을 특징으로 하는 반사형 편광판의 제조방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속 물질은, 알루미늄인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 편광판의 제조방법.
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