KR100889222B1 - 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판은, 상면에는 프리즘 패턴이 형성된 하면에는 확산패턴이 형성된 하판 도광판과; 상기 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴과 수직되게 상면에 프리즘 패턴이 형성된 상판 도광판을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판의 제조방법은, 하판 도광판의 상면에는 프리즘 패턴을 형성하고, 하면에는 확산패턴을 형성하는 단계와; 상판 도광판의 상면에 프리즘 패턴을 형성하는 단계와; 상기 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴과 상기 상판의 도광판에 형성된 프리즘 패턴이 서로 수직되게 합착하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법은 도광판을 상판과 하판으로 나누어 상판과 하판에 각각 프리즘 패턴을 형성하여 서로 수직되게 겹쳐 놓음으로서 전체적인 광효율을 증가시킬 수 있다.

도광판, 프리즘 패턴, 확산 패턴

Description

액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법{LIGHT GUIDE PLATE OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND THE FABRICATION METHOD}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 사시도.

도 2는 일반적인 액정표시장치의 구성 중 배광장치의 구성을 도시한 평면도.

도 3은 일반적인 백라이트장치 상부에 위치하는 구성셀의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.

도 4는 종래에 따른 도광판에 형성된 프리즘 패턴을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 배광장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판의 구조를 도시한 도면.

도 7a는 본 발명에 따른 하판 도광판의 상부에 형성된 프리즘 패턴을 도시한 도면.

도 7b는 본 발명에 따른 하판 도광판의 하부에 형성된 확산 패턴을 도시한 도면.

도 7c는 본 발명에 따른 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴의 형상을 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 상판 도광판에 형성된 패턴을 도시한 도면.

도 9는 본 발명에 따른 상판 도광판에 형성된 프리즘 패턴의 형상을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

503a --- 하판 도광판 503b --- 상판 도광판

601 --- 하판 프리즘 패턴 602 --- 확산 패턴

603 --- 상판 프리즘 패턴

본 발명은 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 도광판을 상판과 하판으로 나누어 상판과 하판에 각각 프리즘 패턴을 형성하여 서로 수직되게 겹쳐 놓음으로서 전체적인 광효율을 증가시킬 수 있는 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 음극선관(CRT;Cathode Ray Tube)은 텔레비전을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, 음극선관의 자체 무게와 크기로 인하여 전자 제품의 소형화, 경량화의요구에 적극 대응할 수 없었다.

이러한 음극선관을 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등과 같은 장점을 가지고 있으며, 액정패널의 내부에 주입된 액정의 전기, 광학적 성질을 이용하여 정보를 표시하는 액정표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 수행하고 있다.

이와 같은 액정표시장치는 음극선관과는 달리 TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에 주입된 액정이 광을 발생시킬 수 있는 발광물질이 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화면에 표시하는 수광성 물질이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백라이트 어셈블리를 필요로 한다.

도 1은 종래에 따른 액정표시장치의 개략적인 사시도이다. 이에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(101)는 액정(102)을 사이에 둔 두개의 투명기판(103)(104)으로 구성되며, 이러한 액정패널(101)의 제 1 기판(103)에는 컬러필터(106)와 공통전극(common electrode)(105)이 적층되고, 상기 제 1 기판(103)과 소정의 갭을 두고 합착되는 제 2 기판(104)은 복수개의 화소(Piexl)(P)와 각 화소에 대응하여 구성되는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성된다.

또한, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트전극(미도시)과 소스전극(미도시)에 각각 연결되는 게이트배선(110)과 데이타배선(111)이 서로 교차하여 형성된다.

또한, 상기 제 1 기판(103)과 제 2 기판(104)의 각 바깥면에는 상부 편광판(polarizer)(107)과 하부 편광판(108)이 구성된다.

일반적으로, 액정패널은 자체발광하지 못하기 때문에, 상기 하부 편광판(108)의 하부에 형광램프(112)를 포함하는 배광장치(back light unit)(109)를 구성하여, 이를 광원으로 사용한다.

또한, 상기 배광장치(109)는 상기 램프의 위치에 따라 직하형(direct type)과 도광판형으로 불리우는 측면 조명형(sidetype)으로 분류 할 수 있으며, 일반적 으로 액정표시장치는 상기 도광판형 배광장치를 사용한다.

도시하지는 않았지만, 상기 배광장치(109)와 하부 편광판(108) 사이에는 확산판(diffuser)과, 제 1, 제 2 프리즘시트(prism sheet)와, 프로텍터(protector)가 위치한다.

한편, 배광장치(백라이트:Backlight)에 요구되는 성능은 표시면 전체의 휘도가 균일해야 하며 액정 패널(Panel)의 투과율이 10%미만인 것을 고려하여 충분한 휘도가 유지되어야한다.

도 2는 종래에 따른 액정표시장치의 구성 중 배광장치의 구성을 도시한 평면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 배광장치(109)는 형광램프(CCFL)(112a,112b)와, 상기 형광램프(112a,112b)를 보호하고 불필요한 방향으로 빛이 누설되는 것을 막기 위한 램프가이드(113a,113b)와, 상기 형광램프(112a,112b)로부터 출사한 선형광원을 균일한 면광원으로 바꾸는 도광판(201)과, 상기 도광판(201)의 상부에 구성되고 광을 산란시키는 광 확산시트(202)과, 상기 도광판(201)의 하부에 구성되어 빛을 반사시키는 반사판(reflector)(203)을 포함한다.

또한, 상기 도광판(201)(Light Guide Plate)은 상면에 프리즘 패턴(204)이 형성되어 있고, 하면에는 확산 패턴(205)이 형성되어 있다.

일반적으로 도광판은 PMMA(polymethylmethacrylate)같은 플라스틱(plastic)이나 수지(resin)를 이용하여 평면형태(flat type)나 쐐기형태(wedge type)로 제작하게 된다. 여기서는 프리즘 패턴이 형성된 평면형으로 제작된 도광판을 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 도광판(201)(Light Guide Plate)은 아크릴판의 측면으로부터 빛을 도입하여 이 빛이 아크릴판 속으로 진행하면서 반사판에 의해 패널(Panel)의 전면으로 빛이 나오게 만든다.

상기 반사판(203)은 도트(Dot) 형태를 한 그레이데이션 패턴(Gradation Pattern)으로 램프(Lamp)에서 가까운 부분은 작게, 먼 부분은 크게 도포하여 반사량을 조절하여 백라이트(Backlight) 면 전체가 균일한 휘도 분포를 갖게 만든다.

도 3은 종래에 따른 백라이트장치 상부에 위치하는 구성셀의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 배광장치(109)의 상부에는 백라이트에서 출사한 광의 불균일성을 완화시키는 확산판(diffuser)(301)과, 상/하/좌/우 방향으로 빛을 모아 휘도를 높여주는 제 1, 제 2 프리즘시트(prism sheet)(302)(304)와, 상기 프리즘시트를 보호하고 시야각을 증가시키는 역할을 하는 프로텍터(protector)(306)가 위치한다.

전술한 구성에서, 상기 도광판(201)의 측면에 위치하는 형광램프(112a,112b)에서 조사된 선형광(303)은 상기 도광판(201)의 측면을 통해 상기 도광판(201)의 내부로 진행하게 된다.

상기 선형광원(303)은 상기 도광판(201)의 내부에서 도광판의 내벽에 굴절되어 진행하면서, 상기 도광판(201)의 상부면에 형성된 프리즘 패턴(204)에 의해 수직 산란되어 상기 도광판(201)을 출사하여 상기 확산시트(301)으로 진행하게 된다.

또한, 상기 도광판(201)의 내부를 진행하는 빛 중 일부는 상기 도광판의 하부면에 형성된 확산패턴(205)을 투과하게 되고, 상기 도광판(201)의 하부에 구성된 반사판(203)에 의해 반사되어 다시 상기 도광판(201)의 내부로 진행하게 된다.

여기서, 상기 도광판(201)의 하측면에 원형, 사각형 또는 육각형 등의 일정한 모양이 형성된 상기 확산 패턴(205)은 상기 도광판(201) 내부에서 전반사되는 빛을 난반사시켜 빛을 외부로 투과시키기 위한 것이다.

상기 확산 패턴(205)은 일반적으로 스크린 인쇄(screen print)로서 광산란 잉크 패턴을 형성시키는 방법이 가장 널리 사용되며, 상기 도광판(201)을 구성하기 위한 플라스틱 또는 수지 사출시 전사필름을 사용하거나 금형에 직접 요철면을 가공하여 사출하는 방법, 사출된 아크릴 판에 광산란 패턴을 직접 가공하는 방법 등이 있다.

한편, 상기 도광판(201)을 수직으로 출사한 빛은 확산판(301)과 제 1, 제 2 프리즘시트(302)(304)와 프로텍터(306)를 거치면서 안정된 상태로 상기 액정패널 (305)에 입사하게 된다.

설명한 바와 같이, 상기 도광판(201)은 상기 형광램프(112a,112b)에서 출사한 선형광을 균일한 면광원으로 만들어 주는 핵심부품이고, 상기 도광판(201)에 따라 빛의 산란상태가 변하게 된다.

도 4는 종래에 따른 도광판에 형성된 프리즘 패턴을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 종래와 같이 단일 프리즘 형태의 도광판 구조는 y축 방향으로 진행하는 빛에 대해서는 프리즘 역할을 하지만 상기 x축 방향으로 진행하는 빛에 대해서는 아무런 효과도 얻지 못하게 된다.

따라서, 이를 해결하기 위해 도광판 상부에 별도의 프리즘 시트를 형성하여 상기 x축 방향으로 진행하는 빛에 대해서 집광하게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 단일 프리즘 형태의 도광판은 광 효율이 낮을 뿐만 아니라, 별도의 프리즘 시트를 구성하므로서 배광장치의 두께가 두꺼워지는 문제점이 발생된다.

본 발명은, 도광판을 상판과 하판으로 나누어 상판과 하판에 각각 프리즘 패턴을 형성하여 서로 수직되게 겹쳐 놓음으로서 전체적인 광 효율을 증가시킬 수 있는 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판은,

상면에는 프리즘 패턴이 형성되고, 하면에는 확산패턴이 형성된 하판 도광판과;

상기 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴과 수직되도록 상면에 프리즘 패턴이 형성된 상판 도광판을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 하판의 도광판의 상면에 형성된 프리즘 패턴의 형상은 패턴을 이루는 양측면의 길이를 같게 하여 패턴을 형성하고, 상기 상판 도광판의 상면에 형성된 프리즘 패턴의 형상은 패턴을 이루는 양측면의 길이를 서로 다르게 하여 패턴을 형성하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 하판 도광판의 상면에 형성된 프리즘 패턴은 90°으로 형성되고, 상기 상판 도광판의 프리즘 패턴은 길이가 긴 변은 65°를 갖는 상시야각, 짧은 변은 25°를 갖는 하시야각으로 형성되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 하판 도광판과 상판 도광판에 형성된 프리즘 패턴에서 프리즘 패턴간에 60 ㎛의 피치를 유지하여 형성되는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판의 제조방법은,

하판 도광판의 상면에는 프리즘 패턴을 형성하고, 하면에는 확산패턴을 형성하는 단계와;

상판 도광판의 상면에 프리즘 패턴을 형성하는 단계와;

상기 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴과 상기 상판의 도광판에 형성된 프리즘 패턴이 서로 수직되게 합착하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 하판 도광판의 상면에는 프리즘 패턴을 형성하고, 하면에는 확산패턴을 형성하는 단계에서 상기 프리즘 패턴과 상기 확산패턴은 양면 스템프를 이용하는 사출방식에 의해 형성하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 상판 도광판의 상면에 프리즘 패턴을 형성하는 단계에서 상기 프리즘 패턴은 길이가 긴 변은 65°를 갖는 상시야각, 짧은 변은 25°를 갖는 하시야각으로 형성하는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 도광판을 상판과 하판으로 나누어 상판과 하판에 각각 프리즘 패턴을 형성하여 서로 수직되게 겹쳐 놓음으로서 전체적인 광 효율을 증가시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 배광장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 형광램프(CCFL)(501a,501b)와, 상기 형광램프(501a,501b)를 보호하고 불필요한 방향으로 빛이 누설되는 것을 막기 위한 램프가이드(502a,502b)와, 상기 형광램프(501a,501b)로부터 출사한 선형광원을 균일한 면광원으로 바꾸는 도광판(503)과, 상기 도광판(503)의 상부에 구성되고 광을 산란시키는 광 확산시트(504)와, 상기 확산시트(504)를 통과한 광의 시야각을 증가시키는 프로텍터(protector)(505), 상기 도광판(503)의 하부에 구성되어 빛을 반사시키는 반사판 (reflector)(506)을 포함하여 구성된다.

또한, 도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판의 구조를 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(503)은 상면에는 프리즘 패턴(601)이 형성되고, 하면에는 확산패턴(602)이 형성된 하판 도광판(503a)과; 상기 하판 도광판(503a)에 형성된 프리즘 패턴(601)과 수직되게 상면에 프리즘 패턴(603)이 형성된 상판 도광판(503b)을 포함하여 구성된다.

여기서, 특히 상기 상판 도광판의 상면에 형성된 프리즘 패턴의 형상은 소정의 각도를 갖는 점에 그 특징이 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 도광판에 의한 빛의 진행을 설명하기로 한다. 상기 도광판(503)의 측면에 위치하는 형광램프(501a,501b)에서 조사된 선형광은 상기 도광판(503)의 측면을 통해 상기 도광판(503)의 내부로 진행하게 된다.

상기 선형광원은 상기 도광판(503)의 내부에서 도광판의 내벽에 굴절되어 진행하면서, 상기 하판 도광판(503a)에 형성된 프리즘 패턴(603)에 의해 x축 방향의 빛에 대해 수직 산란시키고, 상기 하판 도광판(503a)을 통과한 빛은 상기 상판 도광판(503b)에 형성된 프리즘 패턴(601)에 의해 y축 방향의 빛에 대해 수직 산란시킨다.

그리고, 상기 상판 도광판(503b)을 출사하여 상기 확산시트(504)으로 진행하게 된다.

또한, 상기 도광판(503)의 내부를 진행하는 빛 중 일부는 상기 이격된 확산패턴(602) 사이로 누설되어, 상기 하판 도광판(503b)의 하부에 구성한 반사판(506)에 의해 반사되고, 반사된 빛은 상기 하판 도광판(503b)의 확산 패턴(602)에 의해 확산되면서 다시 도광판(503)의 내부로 진행하게 된다.

상기와 같은 구조의 액정표시장치의 도광판의 제조방법은, 먼저 하판 도광판의 상면에는 프리즘 패턴을 형성하고, 하면에는 확산패턴을 형성하는 단계가 수행된다.

도 7a는 본 발명에 따른 하판 도광판의 상부에 형성된 패턴을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 하판 도광판(503a)은 스템프를 이용한 사출 방식을 통해 윗면에는 프리즘 패턴(601)이 형성되어 있다.

그리고, 도 7b는 본 발명에 따른 하판 도광판의 하부에 형성된 패턴을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 하판 도광판을 뒤집어 놓은 배면을 보여준 것으로 일반 도광판과 같은 확산 패턴(602)이 형성하게 된다.

상기 확산 패턴(602)은 일반적으로 스크린 인쇄(screen print)로서 광산란 잉크 패턴을 형성시키는 방법이 가장 널리 사용되며, 상기 도광판을 구성하기 위한 플라스틱 또는 수지 사출시 전사필름을 사용하거나 금형에 직접 요철면을 가공하여 사출하는 방법, 사출된 아크릴 판에 광산란 패턴을 직접 가공하는 방법 등이 있다.

도 7c는 본 발명에 따른 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴의 형상을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 하판 도광판(503a)의 상면(윗면)의 하판 프리즘 패턴(601)은 90°인 이등변 삼각형의 구조로 양변의 길이가 같은 패턴의 형상이 고르게 형성되어 있다.

그리고, 상판 도광판(503b)의 상면에 프리즘 패턴(603)을 형성하는 단계가 수행된다.

또한, 도 8은 본 발명에 따른 상판 도광판에 형성된 패턴을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상판 도광판(503b)은 스템프를 이용한 사출 방식을 통해 윗면에 상판 프리즘 패턴(603)만을 형성한다.

도 9는 본 발명에 따른 상판 도광판에 형성된 프리즘 패턴의 형상을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상판 도광판(503b)의 상면(윗면)의 상판 프리즘 패턴(603)은 직각 삼각형의 구조로 한 변의 길이가 다른 한 변의 길이보다 긴 패턴의 형상이 반복적으로 형성되어 있다.

여기서, 상기 길이가 긴 변은 65°를 갖는 상시야각, 짧은 변은 25°를 갖는 하시야각으로 광 효율을 위한 설계이다.

또한, 프리즘 패턴간에는 60 ㎛의 피치를 유지한다. 이러한 프리즘 패터닝의 형상과 간격은 두 번 집광하여 최고의 광 효율을 내기 위한 최선의 설계이자 시야각을 고려한 최적의 설계이다.

여기서, 상기 하판 도광판(503a)의 두께와 상기 상판 도광판(503b)의 두께는 각각 종래의 도광판 두께의 1/2의 정도로 형성된다.

그리고, 상기 하판 도광판(503a)에 형성된 하판 프리즘 패턴(601)과 상기 상판의 도광판(503b)에 형성된 상판 프리즘 패턴(603)이 서로 수직되게 합착하는 단계가 수행된다.

그러면, 하판 도광판(503a)에 빛이 입사되면 빛의 x방향 성분이 프리즘 패턴(601)에 의해 수직으로 굴절되고, 아래면의 확산 패턴(602)으로 인해 휘도가 향상된다.

이어 상판 도광판(503b)에서 빛의 y방향 성분에 대해서도 수직으로 굴절되어 종래의 프리즘 도광판에 비해 광 효율이 2배 이상 상승되고, 종래의 백 라이트 유닛(back light unit)에 삽입되어 오던 프리즘 시트를 삭제할 수 있는 구조이므로 기구적인 외곽 치수가 줄어들고, 원가가 절감되는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치의 도광판 및 그 제조방법은 도광판을 상판과 하판으로 나누어 상판과 하판에 각각 프리즘 패턴을 형성 하여 서로 수직되게 겹쳐 놓음으로서 전체적인 광 효율을 증가시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 상면에는 양측면의 길이가 동일한 프리즘 패턴이 형성되고, 하면에는 확산패턴이 형성된 하판 도광판과;

   상기 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴과 수직되도록 상면에 양측면의 길이가 서로 상이한 프리즘 패턴이 형성된 상판 도광판을 포함하고,

   상기 하판 도광판의 상면에 형성된 프리즘 패턴은 90°으로 형성되고, 상기 상부 도광판의 상면에 형성된 프리즘 패턴은 길이가 긴 변은 65°를 갖는 상시야각, 짧은 변은 25°를 갖는 하시야각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 도광판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 하판 도광판과 상판 도광판에 형성된 프리즘 패턴에서 프리즘 패턴간에 60 ㎛의 피치를 유지하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 도광판.
5. 하판 도광판의 상면에는 프리즘 패턴을 형성하고, 하면에는 확산패턴을 형성하는 단계와;

   상판 도광판의 상면에 프리즘 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 하판 도광판에 형성된 프리즘 패턴과 상기 상판의 도광판에 형성된 프리즘 패턴이 서로 수직되게 합착하는 단계를 포함하고,

   상기 상판 도광판의 상면에 프리즘 패턴을 형성하는 단계에서 상기 프리즘 패턴은 길이가 긴 변은 65°를 갖는 상시야각, 짧은 변은 25°를 갖는 하시야각으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 도광판 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 하판 도광판의 상면에는 프리즘 패턴을 형성하고, 하면에는 확산패턴을 형성하는 단계에서 상기 프리즘 패턴과 상기 확산패턴은 양면 스템프를 이용하는 사출방식에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 도광판 제조방법.
7. 삭제

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