KR100741772B1

KR100741772B1 - 액정표시장치용 반투과 반사 시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100741772B1
Application number: KR1020040007631A
Authority: KR
Inventors: 이영주; 박기원; 성동묵; 이근우
Original assignee: 엘지전자 주식회사; 엘지마이크론 주식회사
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2007-07-24
Also published as: JP2005222061A; US20050174516A1; EP1562069A1; CN1651993A; KR20050079384A

Abstract

본 발명의 액정표시장치용 반투과 반사 시트는 투명한 재질의 투명 기판과 상기 투명 기판의 어느 일 측면에 형성되며, 상기 투명 기판을 투과하는 후면 조명 광 및 반사되는 외부광을 액정 패널의 각 픽셀로 집속시키기 위하여 형성되는 다수개의 초소형 렌즈와 상기 초소형 렌즈들의 표면에 형성되며, 후면 조명 광은 투과시키게 되는 반면 외부광은 반사시키게 되는 반투과 반사막을 포함하도록 구성되어 휴대정보기기의 액정표시장치에 적용시 실내와 같이 어두운 장소에서 사용하는 경우에는 후면 조명 광원에서 출사된 조명 광이 액정 패널의 화소에 집속되게 하고, 실외와 같이 밝은 장소에서 사용하는 경우에는 후면 조명 광원에서 출사된 조명 광이 액정 패널의 화소에 집속되게 함과 동시에 외부에서 유입된 광이 반투과 반사 시트에 의해 반사되어 상기 후면 조명 광과 함께 액정 패널의 화소에 집속되게 하여 외부 광에 의한 액정화면 밝기의 열화를 보완할 수 있게 되고, 또한 집광효율, 명시 대비 성능 및 액정 패널의 유효 화소 내 조명 균일도 등을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

액정표시장치용 반투과 반사 시트 및 그 제조방법{TRANSMIT-REFLECTING SHEET FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND FABRICATION METHOD FOR THE SAME}

도 1은 본 발명의 반투과 반사 시트가 설치된 액정표시장치의 개략적인 구조를 보인 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 반투과 반사 시트의 사시도.

도 3은 도 2의 A-A'를 절취한 단면도.

도 4는 도 2의 B-B'를 절취한 단면도.

도 5는 액정패널의 화소에 대응하여 장착된 반투과 반사 시트가 설치된 상태의 개략도.

도 6은 도 5의 C-C'를 절취한 단면도.

도 7은 본 발명에서 후면 조명광 조사시의 집속기능을 설명하기 위한 개략도.

도 8은 본 발명에서 외부광 반사에 의한 휘도향상 기능을 설명하기 위한 개략도.

도 9의 a 내지 e는 본 발명에 따른 반투과 반사 시트의 제조순서를 보인 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 초소형 렌즈 2 : 반투과 반사막

3 : 투명 기판 10 : 반투과 반사 시트
20 : 액정 패널 21 : 블랙 매트릭스

100 : 시트 성형 금형 101 : 오목부

200 : 도금틀 201 : 볼록부

202 : 기판

본 발명은 평판표시장치(FPD:flat panel display)인 액정표시장치(liquid crystal display)의 조명광학계를 구성하는 반투과 반사 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 패널의 픽셀에 대응되는 반투과 반사 시트에 반투과 반사막이 형성되는 다수개의 초소형의 렌즈(microlens)가 배열(array)되도록 하여 외부 광(external light)에 의한 액정 화면 밝기의 열화를 보완하여 휘도를 향상시키고, 액정표시장치의 실내 사용시 광원(backlight)에서 출사된 조명 광이 액정 패널의 화소에 집속되도록 하여 대조비(contrast)성능의 향상에 의한 화질이 향상되어질 수 있도록 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 평판 화상 표시 장치의 주요한 적용 영역으로 휴대 정보 기기의 화상 표시 장치가 각광 받고 있으며, 특히 소형의 박막 액정 표시장치의 탑재가 주류를 이루고 있다.

그러나, 액정표시장치는 그 원리상 광원에서 방출되는 빛을 액정의 편광에 의해 단속하는 것으로서 자체 발광 방식을 채용한 디스플레이에 비교하여 휘도 및 시야각 측면에서 단점을 가지고 있다.

현재, 액정표시장치로는 액정패널에 고온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(high temperature polysilicon thin film transistor)를 형성하는 방식과, 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(low temperature polysilicon thin film transistor)를 형성하는 방식 등이 사용되고, 광학계로 전면 투사형 또는 후면 투사형 등으로 다양화되고 있는 것은 주지의 사실이다. 이들 액정 표시 장치의 여러 가지 성능 지수들 중에서 휘도가 가장 중요한 요소의 하나이다. 따라서 광원인 램프(lamp), 액정 패널 등의 기본 구성 부품을 전제로 하여 각 부품의 광효율을 향상시키고자 하는 각종 접근 방식이 광학계의 설계 단계에서부터 연구되고 있는 실정이다.

그러나, 이러한 광효율을 향상시키고자 하는 노력에도 불구하고, 액정표시장치가 탑재된 휴대기기를 실외에서 사용할때에는 액정표시장치에서 표시되는 화상의 휘도에 비해 밝은 외부 광원에 의해 액정에 표시되는 화상 정보를 제대로 판독하는 것이 곤란한 단점이 있다. 최근 이러한 단점을 보완하기 위하여 액정 패널과 후방 조명 광원 사이에 하프 미러(half mirror) 기능을 제공하는 광학시트를 삽입하여 외부광원이 과도한 경우 액정 패널을 투과한 외부 광을 반사하여 액정화면의 휘도를 향상시키고, 외부광원이 경미한 경우에는 액정 표시 장치의 조명장치로부터 출사된 조명 광이 액정에 조사되도록 하여 화상을 표현하는 반투과 광학 시트의 적용사례가 보고되고 있다.

그러나, 상기의 반투과 광학 시트는 평판 형태로서 외부 광이 과도한 경우 단순히 외부 광의 일부를 반사하고, 외부 광이 경미한 경우에는 조명 광이 투과되어 액정에 조사되도록 하는 형태로서, 이 역시 액정 표시장치의 휘도 및 대비성능을 현격히 향상시키는 데는 한계를 가지고 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 후면 조명 광원에서 출사된 조명 광을 액정 패널에 집속할 수 있도록 하는 한편 집속 기능과 함께 높은 휘도의 외부 광이 액정 패널을 통하여 입사될 경우 외부 광의 일부를 반사시킴과 아울러 반사된 광을 후면 조명광원에서 출사된 조명 광과 함께 집속되게 하므로 강한 외부 광에 의한 휘도 열화를 보상할 수 있도록 한 액정표시장치용 반투과 반사 시트 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

삭제

상기와 같은 문제점을 해결하고 본 발명에 따른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예로는 투명한 재질의 투명 기판과; 상기 투명 기판의 어느 일 측면에 형성되며, 상기 투명 기판을 투과하는 후면 조사광 및 반사되는 외부광을 액정 패널의 각 픽셀로 집속시키기 위하여 형성되는 다수개의 초소형 렌즈와; 상기 초소형 렌즈들의 표면에 형성되며, 후면 조사광은 투과시키게 되는 반면 외부광은 반사시키게 되는 반투과 반사막을 포함하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트에 관한 것이다.

삭제

상기와 같은 문제점을 해결하고 본 발명에 따른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예로는 일 측에 볼록부를 갖는 도금틀로 제작된 일 측면이 내측으로 요입되는 다수개의 오목부가 형성된 시트 성형 금형으로 일 측면에 다수개의 초소형 렌즈가 형성되는 투명기판 제작 단계와; 상기 투명기판의 초소형 렌즈들의 표면에 후면 조사광은 투과시키게 되는 반면 외부광은 반사시키게 되는 반투과 반사막을 형성시키는 단계를 포함하여 상기 반투과 반사 시트를 제조하게 되는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법에 관한 것이다.

여기서, 상기 반투과 반사 시트의 반투과 반사막은 금속 재질의 박막으로 형성될 수도 있다. 그리고, 초소형 렌즈들은 매트릭스 형태로 배열되고, 구면 또는 비구면 계수를 갖는 구면 또는 비구면 렌즈로 구성될 수도 있다. 또한, 초소형 렌즈들은 벌집 형태의 육각형, 사각형 또는 다각형 형상으로 기밀하게 배열될 수도 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 반투과 반사 시트는 투명기판 측이 액정패널의 블랙 메트릭스에 접하도록 배치되어 적용될 수 있다. 또한, 초소형 렌즈의 배열은 단위 화소와 동일한 피치로 배열될 수도 있다. 그리고, 반투과 반사막은 스퍼터링, 승화법 또는 화학기상증착 방식 중 어느 일 방식에 의해 형성될 수 있으며, 투명기판은 열경화 수지에 의해 제작될 수도 있다.
상기 제조 방법에 있어서, 도금틀의 볼록부는 평평한 형태의 기판 전면에 감광제 또는 광 감응성 다중체를 도포, 증착 또는 접합시킨 후 포토리소그라피 공정을 통해 원형 또는 타원형의 패턴으로 성형하고, 다시 상기 감광제 또는 다중체를 소성시켜 구면형상으로 리플로우 하며, 여기에 다시 등각 증착을 하여 완전 채움율을 갖도록 형성될 수도 있다.
그리고, 시트 성형용 금형의 제작은 상기 초소형 렌즈들이 구면 또는 비구면 계수를 갖는 구면 또는 비구면 렌즈로 성형되도록 오목부가 구면 또는 비구면 형상을 갖는 오목부로 제작될 수 있으며, 시트 성형 금형은 상기 초소형 렌즈들이 매트릭스 형태의 배열로 성형되도록 오목부가 매트릭스 형태로 제작될 수 있다.
또한, 시트 성형용 금형의 제작은 상기 초소형 렌즈들이 벌집 형태의 육각형 기밀 배열 또는 사각형 기밀배열 또는 다각형 기밀배열 구조로 성형되도록 벌집 형태의 육각형 기밀 배열 또는 사각형 기밀배열 또는 다각형 기밀배열 구조로 제작될 수 있다.

삭제

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 액정표시장치용 반투과 반사 시트 및 그 제조방법을 당업자가 충분하게 이해할 수 있도록 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 반투과 반사 시트가 설치된 액정표시장치의 개략적인 구조를 보인 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 격자(grid) 형태의 블랙 매트릭스(black matrix)(21)가 형성된 액정 패널(LCD panel)(20)과 후면 조사광이 조사되는 후면 조명 장치(backlight unit)의 사이에 본 발명에 따른 반투과 반사 시트(10)가 배치된다.

우선, 본 발명의 반투과 반사 시트(10)의 작용을 개략적으로 설명을 하면, 상기 후면 조명 장치에서 조명 광(backlight)이 입사될 경우에 일반적인 액정표시장치와 같이 일정 비율의 조명 광이 상기 반투과 반사 시트(10)를 투과하여 액정 블랙 매트릭스(21)에 의해 구획된 패널(20)의 각 픽셀에 조사되어 액정 패널(20)의 액정(미도시)의 배열과 각 화소(미도시)의 색상에 의해 제어장치(미도시)에 의해 의도되는 화상을 표시하게 된다.

만일, 외부 광(external light)이 상기 액정 패널(20)을 통해 후면 조명장치 방향으로 유입되는 경우, 다시 말해서 외부 광이 조명 광에 비해 밝은 경우에는 액정 패널(20)을 통하여 유입되는 외부 광은 상기 반투과 반사 시트(10)에서 반사되어 다시 액정 패널(20)로 조사되므로 상기 조명과 함께 조명 광 역할을 수행하게 됨으로실외와 같이 밝은 환경에서 휴대 정보 기기를 사용하는 경우에도 밝은 외부 광에 의한 명시 휘도 열화를 보상해 주게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반투과 반사 시트(10)의 구조는 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다. 도 2는 상기 반투과 반사 시트의 구조를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A'를 절취한 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B'를 절취한 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 반투과 반사 시트(10)는 투명한 기판(3) 상에 다수개의 초소형 렌즈(1)들이 형성된다.
상기 초소형 렌즈(1)들은 후면 조사광을 집속시키는 기능을 수행하는 한편, 외부에서 유입된 광이 이하 설명되는 반투과 반사막(2)에 의해 반사된 광 또한 집속시키는 기능을 수행하게 된다.
상기 초소형 렌즈(1)는 각각 구면 또는 비구면 계수를 갖는 구면 또는 비구면 형상으로 구성될 수도 있는데, 전체가 구면 형상으로 구성될 수도 있고, 또는 전체가 비구면 형상으로 구성될 수도 있으며, 또는 구면과 비구면 형상이 혼합되어 형성될 수도 있다.
상기 초소형 렌즈(1)들의 단위 픽셀당 다수개가 배열될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하기 때문에 각 초소형 렌즈(1)의 직경은 수 마이크로 미터(micrometer)에서 수백 마이크로 미터 정도의 크기로 2차원적인 매트릭스 형태로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초소형 렌즈(1)들은 집속율과 이하 설명되는 반투과 반사막(2)에 의한 반사율을 높게 하기 위하여 그 배열형태를 매우 조밀하게 할 수도 있다. 이와 같이 배열 형태를 매우 조밀하게 하기 위한 실시예로는 벌집(honeycomb) 형태의 육각형 기밀 배열(hexagonal closely packed)을 예로 들 수가 있다. 잘 알려진 바와 같이 벌집 형태의 구조는 배열되는 열과 행에 따라 중심부가 서로 엇갈리게 위치되기 때문에 매우 조밀하다. 상기 배열 형태의 다른 실시예로는 사각형 기밀배열 또는 다각형 기밀배열로 이루어지게 구성할 수도 있다. 즉, 이와 같은 배열 구조는 집속율과 반투과 반사막(2)에 의한 반사율을 높게 하기 위한 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 반투과 반사 시트가 높은 집속율과 반사율을 필요로 하지 않는 표시장치에 적용되는 경우, 다시 말해서, 상기 반투과 반사 시트가 낮은 집속율과 반사율로도 사용될 수 있는 표시장치에 적용되는 경우에는 반드시 기밀한 배열 구조를 갖도록 할 필요는 없다. 즉, 상기 반투과 반사 시트의 집속기능과 반사기능에 의해 충분히 어느 정도의 밝은 환경에서 휴대 정보 기기를 사용하는 경우에도 밝은 외부 광에 의한 명시 휘도 열화를 보상하는 기능을 수행할 수 있게 된다.

삭제

상기와 같이 기밀한 배열 구조를 갖게 되는 초소형 렌즈(1)의 외부면에는 반투과 반사막(2)이 형성된다.

상기 반투과 반사막(2)은 외부에서 유입된 광을 반사시키는 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 반투과 반사막(2)은 일 측면에서 조사되는 빛을 반사시킴과 동시에 다른 일 측면에서 조사되는 빛은 투과시킬 수 있는 물질로 형성되는데, 바람직하게는 반사도가 높은 금속 재질인 은(silver; Ag), 알루미늄(aluminum; Al), 크롬(chromium; Cr) 등과 같은 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 위에서 본 발명의 기술적인 사상을 당업자가 충분히 이해할 수 있도록 하기 위하여 일 실시예를 통해 설명한다고 언급한 바와 같이 이와 같은 구성은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 것으로 상기 물질로 한정된다고 볼 수는 없다.
즉, 본 발명에 따른 목적을 달성하기 위하여 상기 반투과 반사막(2)은 빛을 반사시키는 것과 함께 후면 조사광을 투과시킬 수 있는 기능을 수행하면 된다. 다시 말하면, 일 측면에서 조사되는 빛은 반사시킬 수 있어야 하는 반면에 다른 일 측면에서 조사되는 빛은 투과시킬 수 있어야 한다. 따라서, 반드시 상기 반투과 반사막(2)으로 적용되는 물질은 반사와 투과의 기능을 동시에 수행하는 이른바 반투과 기능을 수행할 수 있는 물질로 적용되어야만 한다.
이와 같은 기능을 하게 되는 상기 반투과 반사막(2)은 초소형 렌즈(1)의 표면에 매우 얇은 두께로 형성되는데, 이때, 상기 반투과 반사막(2)의 두께는 요구되는 제품의 사양에 따라 1 내지 10 나노미터 범위 내의 두께로 적용될 수 있다. 다시 말해서 표시장치 제품의 종류에 따라 요구되는 빛의 특성(예를 들어 조도 등)을 감안하여 적절한 빛에 대한 투과율을 가질 수 있도록 반투과 반사막(2)의 두께가 결정될 수 있다.
상기와 같이 초소형 렌즈(1)의 표면에 형성되는 반투과 반사막(2)은 스퍼터링, 승화법 또는 화학기상증착 등의 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 반투과 반사막(2)은 수 나노미터의 두께로 형성되어야 하기 때문에 상기와 같은 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 일 측면에 형성되는 투명기판(3)의 다른 일 측면에 다수개의 초소형 렌즈(1)가 형성되고, 상기 초소형 렌즈(1)의 표면에 반투과 반사막(2)이 형성되어 반투과 반사 시트(10)가 완성되게 된다.

상기와 같이 구성되는 반투과 반사 시트(10)은 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이 액정표시장치에 적용될 수 있다. 상기 도 5는 본 발명에 따른 반투과 반사 시트(10)가 액정 패널(20)의 단위 화소에 대응하도록 적용된 상태를 나타내는 개략도이고, 도 6은 도 5의 선 C-C'를 절취한 단면도이다. 상기 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반투과 반사 시트(10)가 적용되는 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 반투과 반사 시트(10)는 격자 형상으로 구성되는 블랙 매트릭스(21)에 의해서 단위 화소로 구획되는 액정 패널(20)의 일 측면에 배치된다. 바람직하게는 상기 반투과 반사 시트(10)가 상기 블랙 매트릭스(21)에 인접하도록 배치되는 것이 설계상 절절하다 할 수 있다. 그러나, 상기 반투과 반사 시트(10)가 반드시 블랙 매트릭스(21)에 인접하도록 배치되어야 하는 것은 아니다. 즉, 액정표시장치의 종류에 따른 설계의 사양에 따라 상기 반투과 반사 시트(10)가 투과, 반사 및 집속 기능을 수행 할 수 있는 적절한 위치에 배치될 수도 있다.
상기 실시예에 대한 설명을 계속하면, 상기 반투과 반사 시트(10)가 블랙 매트릭스(21)에 의해 단위 화소로 구획된 액정 패널(20)에 배치될 때, 상기 액정 패널(20)에 형성된 각 단위 화소에는 상기 반투과 반사 시트(10)에 형성된 다수개의 초소형 렌즈(1)들이 기밀한 배열을 이루도록 배치될 수 있다. 그러나 반드시 기밀한 배열을 이루어야 본 발명에 따른 기능(투과, 반사 및 집속기능)을 수행 할 수 있게 되는 것은 아니고, 단지 기밀한 배열을 이루게 되면 그 기능의 효과가 더 커지게 되는 것을 의미한다.
이와 같이 배열된 상기 반투과 반사 시트(10)는 후면 조명 장치에서 조사되는 광을 투과시킴과 동시에 액정패널(20)의 각 단위 화소로 집속되게 하는 한편 외부에서 유입되는 광을 반사시킴과 동시에 액정패널(20)의 각 단위 화소로 집속되게 한다.

이와 같은 작용을 좀더 구체적으로 설명을 하면, 외부 광에 의한 영향이 없는 경우 내부에서 조사되는 후면 조사광은 상기 반투과 반사막(2)을 투과하고, 초소형 렌즈(2)에 의해 집속되게 된다. 따라서 이와 같이 집속된 빛은 액정 패널(20)의 각 단위 화소로 집중되어 조도를 향상시킬 수 있게 된다.
반면, 외부 광에 의한 영향이 있는 경우 액정 패널(20)을 통하여 외부에서 인입되는 광은 상기 반투과 반사막(2)에서 반사되고, 상기 초소형 렌즈(2)에 의해 집속된다. 따라서, 이와 같이 집속된 빛이 액정 패널(20)의 각 단위화소로 집중되어 후면 조사광과 함께 조명과의 역할을 수행할 수 있게 된다. 이와 같은 반투과 반사막(2)의 역할로 인해 액정표시장치는 우수한 대비 성능을 가지게 되며, 화소간 흐려짐(blurring) 등이 개선되므로 보다 선명한 화상을 구현할 수 있게 된다.

상기와 같은 반투과 반사 시트(10)의 기능에 대한 효율을 보다 더 높이기 위해서는 상기 반투과 반사 시트(10)가 블랙 매트릭스(21)에 의해 격자 형태로 구획된 액정 패널(20)의 단위 화소 영역 내에 다수개의 초소형 렌즈(1)들이 매트릭스 형태로 분포되게 구성할 필요가 있는데, 바람직하게는 상기 매트릭스 형태의 배열이 단위 면적당 각 초소형 렌즈들(1)의 밀도를 최대화할 수 있는 벌집 형태의 육각형 기밀배열로 구성되는 것이 유리하며, 필요에 따라서는 초소형 렌즈(1)들의 배열을 사각형 기밀배열 또는 다각형 기밀배열로도 구성할 수 있다.
다시 말해서, 인접한 초소형 렌즈(1) 사이에 공극률을 최소화 할 수 있도록 반투과 반사 시트(10)의 전체 면적이 개별 초소형 렌즈(1)들의 곡면으로 완전히 채워질 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 초소형 렌즈(1)들의 평면 배열 형태는 육각배열 또는 사각배열 등의 다면체로 구성되는 한편, 각 초소형 렌즈(1)들의 단면형상은 소정의 돌출높이(sag height)를 갖는 구면 또는 비구면 계수(conic coefficient)를 가지는 구면 또는 비구면 형태로 이루어질 수 있다.
다른 한편, 상기와 같은 구성을 갖는 단위 화소당 여러 개의 초소형 렌즈(1) 배열을 액정 패널(20)의 단위 화소와 반투과 반사 시트(10)의 초소형 렌즈(1)가 동일한 피치로 구성되게 할 수 있는데, 이와 같은 경우에는 요구되는 액정 패널(20)의 단위 화소와 반투과 반사 시트(10)간의 정밀한 정렬이 불필요하게 되어 반투과 반사 시트(10)와 액정 패널(20)간의 조립이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기와 같은 구성에 의해 다수 개의 초소형 렌즈(1)들이 각 단위 화소 당 배열을 이루도록 하므로 각각의 초소형 렌즈(1)에 의한 집속기능과 함께 화소내에 다수 개의 조명 점광원이 분포한 양상과 유사한 형태가 되므로, 화소내에서의 대비성능을 향상시키고 조명 광 분포의 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.

상기 설명한 반투과 반사 시트(10)가 액정패널(20)에 적용된 상태에서 내부의 후면 조명광이 조사될 때, 빛의 투과 및 집속 작용을 설명하겠다.
도 7은 본 발명에 따른 반투과 반사 시트(10)가 액정패널(20)에 적용된 상태에서 후면 조명광이 조사되는 상태를 나타내는 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 후면 조명 장치를 이용하여 액정 패널(20)이 디스플레이되는 경우에, 조명 광이 화살표로 표시된 것과 같이 반투과 반사 시트(10)에 입사되어 일정 비율의 광이 투과된 후, 개별 초소형 렌즈(1)들에 의해 집속되어 액정 패널(20)의 유효 화소 영역으로 조사되어진다.

상기 설명한 반투과 반사 시트(10)가 액정패널(20)에 적용된 상태에서 외부의 광이 조사될 때, 빛의 반사 및 집속 작용을 설명하겠다.
도 8은 본 발명에 따른 반투과 반사 시트(10)가 액정패널(20)에 적용된 상태에서 외부의 광이 유입되는 상태를 나타내는 개략도이다. 외부 광원으로부터 입사되는 외부 광이 화살표로 표시된 것 같이 액정 패널(20)을 거쳐 반투과 반사 시트(10)의 기판(3) 및 초소형 렌즈(1)들을 투과된 후 구면경(球面鏡) 형태의 반투과 반사막(2)에 의해 반사되고, 다시 상기 초소형 렌즈(1)들에 의해 집속되어 다시 액정 패널(20)의 유효 화소로 조사되므로 조명 광의 역할을 수행하게 된다.
상기 설명된 것과 같이 외부 광원이 없는 경우에는 도 7을 통해 설명된 작용만이 수행되게 되는 반면, 외부 광이 유입되는 있는 경우에는 도 7에 도시된 작용뿐만 아니라 도 8을 통해 설명된 작용이 함께 수행되게 된다. 즉, 외부에서 광이 유입되는 경우에도 외부의 유입광에 의한 광의 열화 등을 보상하게 되는데, 외부의 광의 조도가 높으면 높을 수록 반사율이 그만큼 커지게 되므로 보상율은 그만큼 더 커지게 되는 것을 알 수 있다.

상기 설명된 반투과 반사 시트의 제조방법을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 9의 a 내지 e는 본 발명에 따른 반투과 반사 시트(10)의 제조순서를 보인 개략도로서, 성형용 금형(100)을 제작하는 단계(a 내지 c)와, 그 성형용 금형(100)을 이용하여 다수개의 초소형 렌즈(1)들이 형성되는 투명 기판(3)을 복제하는 단계(d) 및 그 투명 기판(3)에 형성된 초소형 렌즈(1)들의 외부면에 반투과 반사막(2)을 증착시키는 단계(e)를 통해 본 발명에 따른 반투과 반사 시트(10)가 제조된다.
각 각 단계를 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

처음 단계에서는 도 9의 a)에 도시된 것과 같이 도금틀(200)이 제작되는데, 상기 도금틀(200)은 평평한 형태의 기판(202) 전면에 볼록부(201)로 형성되는 감광제(photoresist) 또는 광 감응성 다중체(photosensitive) 등을 도포(coating), 증착(deposition), 접합(lamination) 등과 같은 방법을 통해 소정의 두께로 형성시킨다.
이와 같이 형성된 물질을 개별 초소형 렌즈가 형성될 위치에 대응하여 원형 또는 타원형의 패턴으로 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 성형한 후, 이 초기 패턴이 형성된 기판(202)을 상기 감광제 또는 다중체가 점성을 띄게 되는 소정의 온도에서 일정시간 열처리를 수행하여 구면형상으로 리플로우 한다.
그 후, 상기 구면 형상에 등각 증착기술을 적용하여 개별 렌즈 간의 공극을 메워 완전 채움율(full fill factor)을 갖도록 렌즈형상과 같은 볼록부(201)로 성형하여 도금틀(200)을 제작하게 된다. 상기 도금틀(200)은 이하 도금공정에서 사용하는 도금틀(plating mold)(200)로 사용하게 된다.

그 다음 단계에서는 도 9의 b) 및 도 9의 c)에 도시된 것과 같이 상기 제작된 도금틀(200)을 이용하여 금형(100)을 제작하게 된다. 즉, 상기와 같이 제작된 도금틀(200)의 볼록부(201)가 형성된 면에 니켈 등의 금속을 전해 또는 무전해 방법으로 소정의 두께 만큼 도금을 한다.

그런 후, 상기 도금틀(200)을 전주로부터 분리하면 도 9의 c)에 도시된 것과 같은 완전 채움율을 갖도록 배열된 초소형 렌즈의 역상인 오목부(101)가 전사된 초소형 렌즈 어레이 시트 성형용 금형(100)이 제작된다. 상기와 같은 금형(100)의 제작에 있어서, 반드시 도금방식으로 금형(100)을 제작해야 하는 것은 아니다. 단지 상기 도금방식은 당업자가 본 발명에 따른 방법을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 하나의 방식을 제안한 것일 뿐 다른 종래의 금형제작방법을 통해서도 상기 금형(100)은 제작될 수 있다.

그 다음 단계에서는 도 9의 d)에 도시된 것과 같이 상기 제작된 금형(100)을 이용하여 다수개의 초소형 렌즈(1)가 형성되는 투명 기판(3)이 복제된다. 구체적인 성형방법은 자외선 경화수지를 이용하는 방법, 열 경화 수지를 이용하는 방법, 고온 압축 성형(hot press embossing) 방법, 사출 성형(injection molding) 방법 등을 통해 투명한 재질의 물질로 투명 기판(3)을 복제할 수 있다.

마지막 단계에서는 도 9의 e)에 도시된 것과 같이 상기 복제된 투명 기판(3)의 초소형 렌즈(1)의 외부면에 반투과 반사막(2)을 형성시키게 된다.
상기 반투과 반사막(2)은 상기 설명된 바와 같이 일 측면에 조사되는 빛을 반사시키고, 다른 일 측면에서 조사되는 빛을 투과시키게 되는 작용을 하게 되는데, 스퍼터링 또는 승화법 또는 화학기상증착 등과 같은 방법에 의해 형성시킬 수 있다. 상기 방법에 의해 형성되는 반투과 반사막(2)은 위에서 언급한 바와 같이 그 제품의 사양에 따라 적절한 두께로 형성될 수 있는데, 바람직하게는 1 내지 10 나노미터 범위 내의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 반투과 반사막(2)으로 형성되는 물질은 은, 알루미늄, 크롬 등과 같이 반사도가 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치용 반투과 반사 시트 및 그 제조방법은 초소형 구면 또는 비구면 계수를 가지는 구면 또는 비구면 형태의 초소형 렌즈들이 투명 기판의 일 측에 배열하고, 그 초소형 렌즈들의 표면에 수나노 미터 두께로 반투과 금속 박막이 형성되는 반투과 반사 시트를 제공하여, 집광효율, 명시 대비 성능, 액정 패널의 유효 화소 내 조명 균일도 등을 향상시킨다.

또한, 본 발명의 반투과 반사 시트는 성형 기법을 적용하여 상기 초소형 렌즈 어레이 시트를 대량 복제한 후 반투과 금속 박막을 증착기술로 증착하여 대량생산이 가능하고, 정밀제작된 금형을 이용하여 동일하게 복제하므로 반투과 반사 시트 간의 균일도가 유지되며, 제품의 수율도 향상되어 진다. 또한 성형용 금형의 가공에 마이크로머시닝 및 반도체 소자 제조 공정을 활용함으로써 금형 자체의 정밀도를 제고할 수 있고, 그에 따라 복제되는 초소형 렌즈들의 소형화 및 정밀화를 꾀할 수 있으므로, 액정표시장치의 고휘도화, 화면 조도의 균일성 향상 및 실외 사용시의 명시 열화 휘도 개선 등에 유리한 효과가 있다.

Claims

투명한 재질의 투명 기판과;

상기 투명 기판의 어느 일 측면에 형성되며, 상기 투명 기판을 투과하는 후면 조사광 및 반사되는 외부광을 액정 패널의 각 픽셀로 집속시키기 위하여 형성되는 다수개의 초소형 렌즈와;

상기 초소형 렌즈들의 표면에 형성되며, 후면 조사광은 투과시키게 되는 반면 외부광은 반사시키게 되는 반투과 반사막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트.
제 1 항에 있어서, 상기 반투과 반사막은 반사도가 높은 금속 재질의 박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트.
제 1 항에 있어서, 상기 초소형 렌즈들은 매트릭스 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 초소형 렌즈는 구면 또는 비구면 계수를 갖는 구면 또는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 초소형 렌즈들은 벌집 형태의 육각형 기밀 배열 또는 사각형 기밀배열 또는 다각형 기밀배열로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 초소형 렌즈의 배열은 단위 화소와 동일한 피치로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트.
제 1 항에 있어서, 상기 반투과 반사 시트는 투명기판 측이 액정패널의 블랙 메트릭스에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트.
일 측에 볼록부를 갖는 도금틀로 제작된 일 측면이 내측으로 요입되는 다수개의 오목부가 형성된 시트 성형 금형으로 일 측면에 다수개의 초소형 렌즈가 형성되는 투명기판 제작 단계와;

상기 투명기판의 초소형 렌즈들의 표면에 후면 조사광은 투과시키게 되는 반면 외부광은 반사시키게 되는 반투과 반사막을 형성시키는 단계를 포함하여 상기 제 1 항의 반투과 반사 시트를 제조하게 되는 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 반투과 반사막은 반사도가 높은 금속 재질의 박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 반투과 반사막은 스퍼터링, 승화법 또는 화학기상증착 방식 중 어느 일 방식에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 도금틀의 볼록부는 평평한 형태의 기판 전면에 감광제 또는 광 감응성 다중체를 도포, 증착 또는 접합시킨 후 포토리소그라피 공정을 통해 원형 또는 타원형의 패턴으로 성형하고, 다시 상기 감광제 또는 다중체를 소성시켜 구면형상으로 리플로우 하며, 여기에 다시 등각 증착을 하여 완전 채움율을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 투명기판은 열경화 수지에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 시트 성형 금형은 상기 초소형 렌즈들이 매트릭스 형태의 배열로 성형되도록 오목부가 매트릭스 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.
제 8 항 또는 제 13 항에 에 있어서, 상기 시트 성형용 금형의 제작은 상기 초소형 렌즈들이 구면 또는 비구면 계수를 갖는 구면 또는 비구면 렌즈로 성형되도록 오목부가 구면 또는 비구면 형상을 갖는 오목부로 제작되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.
제 8 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 시트 성형용 금형의 제작은 상기 초소형 렌즈들이 벌집 형태의 육각형 기밀 배열 또는 사각형 기밀배열 또는 다각형 기밀배열 구조로 성형되도록 벌집 형태의 육각형 기밀 배열 또는 사각형 기밀배열 또는 다각형 기밀배열 구조로 제작되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 반투과 반사 시트의 제조방법.