KR101720959B1 - 액정표시장치용 도광판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 도광판에 관한 것으로, 특히, 광효율이 향상된 도광판에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 미세집광패턴을 별도로 형성한 후, 부착 등의 방법을 통해 이를 도광판과 일체화시킴으로써, 보다 손쉽게 집광부가 구비된 도광판을 형성하는 것이다.
이를 통해, 액정표시장치의 표시화면을 균일 휘도의 고품위로 구현할 수 있으며, 다수의 광확시트를 삭제할 수 있어, 액정표시장치 전체적인 경량 및 박형의 효과를 가져오게 된다.
또한, 공정의 단순화 및 재조립이 쉬운 효과를 가져오게 되며, 또한, 액정표시장치의 공정비용 또한 절감할 수 있다.

Description

액정표시장치용 도광판의 제조방법{Method of fabricating light guide plate for liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치용 도광판에 관한 것으로, 특히, 광효율이 향상된 도광판에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight)가 배치된다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트방식(side light type)과 직하방식(direct type)으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두 개 또는 두 쌍의 광원이 도광판의 양측 부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.
여기서, 사이드라이트방식은 직하방식에 비해 제작이 용이하며, 직하방식에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.
도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛(20)은 광원인 램프(29a)와, 램프(29a)와 동일평면에 위치하여 적어도 일 측면이 램프(29a)와 대면되는 도광판(23) 그리고 도광판(23) 상부에 안착되는 다수의 광학시트(21)로 이루어진다.
그리고, 도광판(23)의 하부에는 도광판(23)의 하부면으로 빠져 나가는 광을 반사시키기 위한 반사판(25)이 더욱 구성되며, 램프(29a)를 가이드 하는 램프가이드(29b)가 더욱 구비된다.
여기서, 다수의 광학시트(21)는 고휘도를 구현하기 위하여 집광시트(21a)와 확산시트(21b)로 이루어진다.
이때, 집광시트(21a)는 1장을 구성하여 사용할 수 있으나, 고휘도를 구현하기 위해서는 여러장의 집광시트(21a)를 겹쳐서 사용할 수 있다.
그러나 이와 같이 적층되는 광학시트(21)의 수가 많아지면, 화질은 개선되지만 백라이트 유닛(20)의 생산 비용이 높아지고, 액정표시장치의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간이 증가되어 공정의 효율성이 저하되며, 제작 원가를 높이게 되는 문제점을 야기하게 된다.
특히, 다수의 광확시트(21) 중 집광시트(21a)는 가격이 고가이어서, 액정표시장치의 원가를 상승시키는 주요인이 되고 있다.
그리고, 최근 액정표시장치를 경량 및 박형으로 제작하고자 하는 노력에도 불구하고, 액정표시장치의 전체적인 두께에 가장 큰 영향을 미치는 백라이트 유닛(20)의 구성요소가 너무 많아짐에 따라 액정표시장치의 박형 및 경량을 저해하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 백라이트 유닛의 광효율을 향상시키고, 경량 및 박형의 액정표시장치 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 액정표시장치의 표시화면을 균일 휘도의 고품위로 구현하는 것을 제 2 목적으로 하며, 액정표시장치의 모듈화 과정에서 조립시간 단축 및 공정비용을 절감하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 서브기판 상에 미세집광패턴을 형성하는 단계와; 광투과성재료 상에 경화성 수지를 도포하는 단계와; 상기 서브기판 상에 형성된 미세집광패턴과 상기 광투과성재료 상에 도포된 상기 경화성 수지를 서로 마주보도록 위치하는 단계와; 상기 미세집광패턴과 상기 경화성 수지를 서로 접착시키는 단계와; 상기 서브기판을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 미세집광패턴은 상기 경화성 수지를 향할수록 지름이 좁아지는 원기둥 형상인 액정표시장치용 도광판 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 미세집광패턴을 형성하는 단계는, 상기 서브기판 상에 감광성물질을 도포하는 단계와; 상기 감광성물질 상부에 확산판을 위치시키는 단계와; 상기 확산판의 상부에 상기 미세집광패턴의 평면형상이 패터닝된 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 마스크 및 상기 확산판에 광을 조사하여 상기 감광성물질을 노광시키는 단계와; 노광된 상기 감광성물질을 현상하여, 상기 서브기판을 향할수록 지름이 넓어지는 원기둥 형상인 미세집광패턴을 형성하며, 상기 미세집광패턴은 상기 확산판의 광 확산각에 따라 그 기울기가 변화된다.
그리고, 상기 경화성 수지는 가열 또는 UV광 조사에 의해 경화되며, 상기 광투과성재료와 상기 감광성물질은 동일한 굴절율을 갖는다.
이때, 상기 광투과성재료와 상기 감광성물질은 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 서브기판은 필름 형태로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate : PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefine), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride) 중 선택된 하나로 이루어진다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 전술한 바와 같이, 미세집광패턴을 별도로 형성한 후, 부착 등의 방법을 통해 이를 도광판과 일체화시킴으로써, 보다 손쉽게 집광부가 구비된 도광판을 형성함으로써, 액정표시장치의 표시화면을 균일 휘도의 고품위로 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다수의 광확시트를 삭제할 수 있어, 액정표시장치 전체적인 경량 및 박형의 효과가 있다.
이를 통해, 공정의 단순화 및 재조립이 쉬운 효과를 가져오게 되며, 또한, 액정표시장치의 공정비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 4a ~ 4b는 도광판의 상면에 형성된 미세집광패턴의 형상을 개략적으로 도시한 사시도 및 단면도.
도 5a ~ 5i는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 제조 단계별 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120) 그리고 이들을 모듈화하기 위한 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
이들 각각에 대해 자세히 살펴보도록 하겠다. 먼저 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)으로 이루어진다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 나타나지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
그리고 제 1, 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착된다.
또한 이 같은 액정패널(110) 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 이나 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP) 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착된다.
이에 상술한 구조의 액정패널(110)은 스캔 전달되는 게이트구동회로의 온/오프 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.
아울러 액정패널(110)의 배면에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
여기서, 백라이트 유닛(120)은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트방식(side light type)과 직하방식(direct type)으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판(200)의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판(200)의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하방식은 수개의 광원이 액정패널(110)의 하부에 배치된 구조를 갖는다.
이에, 최근 소비자의 요구에 의하여 경량박형의 액정표시장치의 연구가 활발히 진행되고 있는 상태에서, 사이드라이트방식이 직하방식에 비해 경량박형 액정표시장치에 더욱 적합하다.
이에, 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 램프(129a)와 반사판(125) 그리고 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(200)으로 이루어진다.
앞서 말한 램프(129a)는 도광판(200)의 입광부와 대면하도록 도광판(200)의 일측에 위치하며, 이러한 램프(129a)는 램프가이드(129b)에 의해 외측이 가이드된다.
램프가이드(129b)는 도광판(200)을 향하는 내측이 개구된 상태로 램프(129a)의 상하 그리고 외측을 둘러, 램프(129a)의 보호와 더불어 광을 도광판(200) 방향으로 집중시키게 된다.
이때, 램프(129a)는 광원으로서, 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다. 또는, 이러한 형광램프 이외에 발광다이오드 램프(light-emitting diode lamp)가 램프(129a)로 이용될 수도 있으며, 발광다이오드 램프를 사용할 경우 램프가이드(129b)는 삭제될 수 있다.
이때, 도광판(200)은 램프(129a)로부터 입사된 광을 내부로 반사시키는 도광부재(210)와 도광부재(210)의 일면에 다수 돌출되게 형성되어 도광부재(210)로부터 입사된 광이 외부로 출사되는 과정에서 집광시키는 집광부(220)로 이루어진다.
따라서, 램프(129a)로부터 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 도광부재(210) 내를 진행하면서 도광부재(210)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져, 도광판(200)을 통해 출사되는 광은 면광원을 구현하게 된다. 즉, 도광판(200)에 의해 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
특히, 본 발명의 도광판(200)은 광이 출사되는 상면에 광을 집광시키는 집광부(220)가 형성됨에 따라, 본 발명의 도광판(200)은 도광판(200)의 고유 역할 외에도 기존의 도광판(200) 상부에 개재되는 집광시트(도 1의 21a)의 역할까지 대신하게 된다.
이에, 액정표시장치 전체적인 경량 및 박형의 효과를 가져오며, 공정의 단순화 및 재조립이 쉬운 효과를 가져오게 되며, 또한, 액정표시장치의 공정비용 또한 절감할 수 있다.
이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
그리고 반사판(125)은 도광판(200)의 배면에 위치하여, 도광판(200)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치모듈 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 네 가장자리를 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.
그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 일 가장자리가 개구된 사각의 테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.
이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
도 3은 도 2의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이며, 도 4a ~ 4b는 도광판의 상면에 형성된 미세집광패턴의 형상을 개략적으로 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(120)은 커버버툼(도 2의 150) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원인 램프(129a)와, 램프(129a)를 가이드하는 램프가이드(129b) 그리고 램프(129a)와 동일평면에 위치하며 반사판(125) 상에 안착되어 일 측면이 램프(129a)와 대면되는 도광판(200)으로 이루어진다.
여기서, 램프(129a)로부터 입사된 광을 내부로 전반사시키는 도광부재(210)와 도광부재(210)의 일면에 다수 돌출되게 형성되어 도광부재(210)로부터 입사된 광이 외부로 출사되는 과정에서 집광시키는 집광부(220)로 이루어지는 도광판(200)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 평면형태(flat type)로 제작된다. 여기서 PMMA는 아크릴수지로써 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도한다.
이러한 도광판(200)의 도광부재(210)에는 반사판(125)과 마주보는 배면에 특정 모양의 패턴(미도시)을 포함할 수 있다.
여기서, 패턴(미도시)은 도광부재(210) 내부로 입사된 광을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴(미도시)은 도광부재(210)의 배면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.
그리고, 액정패널(도 2의 110)을 향해 광이 출사되는 출사면에 형성된 집광부(220)는 도광부재(210) 내부로 입사된 광이 출사면을 통해 도광판(200)의 상부에 위치하는 액정패널(도 2의 110)을 향해 출사되는 과정에서 집광되도록 한다.
이러한 집광부(220)는 도 4a에 도시한 바와 같이, 도광부재(210)로부터 액정패널(도 2의 110)을 향할수록 지름이 넓어지는 원기둥 형상의 다수개의 미세집광패턴(230)으로 이루어진다.
이러한 미세집광패턴(230)은 도광판(200)의 길이방향을 따른 종단면이 역사다리꼴 형상으로 이루어져, 역사다리꼴 형상을 360ㅀ회전시킨 기둥형상으로 이루어진다.
즉, 미세집광패턴(230)은 상면의 폭(w1)이 하면의 폭(w2)보다 더 넓게 형성된다.
이러한 미세집광패턴(230)은 도광부재(210)의 상면에 다수의 행과 다수의 열로 배열된다.
한편, 미세집광패턴(230)은 도광부재(210)의 출사면을 통해 출사되는 광의 휘도가 균일하도록 램프(129a)가 위치한 도광판(200)의 일측으로부터 이의 반대측인 타측으로 갈수록 미세집광패턴(230)의 밀집도가 조밀해지는 분포를 갖도록 할 수 있다.
이러한 도광판(200)의 도광부재(210) 내부로 입사된 광은 도 4b에 도시한 바와 같이, 도광부재(210)의 배면에 형성된 패턴(미도시)에 의해 도광판(200) 면내로 고르게 퍼져 액정패널(도 2의 110)을 향해 면광원을 제공하게 되는데, 이때, 광이 도광부재(210)의 출사면을 통과하여 액정패널(도 2의 110)을 향해 출사되는 과정에서 미세집광패턴(230)에 의해 집광된다.
즉, 광이 도광부재(210) 내부를 고르게 퍼지다가, 액정패널(도 2의 110)을 향해 출사되는 과정에서 도광부재(210)로부터 돌출된 미세집광패턴(230)의 측면에 의해 부딪혀 굴절이 이루어지게 되는데, 이때, 미세집광패턴(230)의 측면에 의해 굴절되는 광은 수직방향으로 굴절되므로, 광의 정면 휘도를 상승시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 도광판(200)은 램프(129a)로부터 입사된 광을 여러번의 전반사에 의해 도광부재(210) 내부를 진행하도록 하면서 도광부재(210) 면내로 고르게 퍼지도록 하는 동시에 미세집광패턴(230)을 통해 광을 집광함으로써, 액정패널(도 2의 110)로 보다 균일하며 고휘도의 면광원이 입사되도록 한다.
이는 본 발명의 도광판(200)은 도광판(200)의 고유 역할 외에도 기존의 도광판(200) 상부에 개재되는 집광시트(도 1의 21a)의 역할까지 대신하는 것을 의미한다.
이를 통해, 액정표시장치의 표시화면을 균일 휘도의 고품위로 구현하는 동시에 집광시트(도 1의 21a)와 집광시트(도 1의 21a) 상부에 위치하는 확산시트(도 1의 21b)를 삭제할 수 있다.
이에, 액정표시장치 전체적인 경량 및 박형의 효과를 가져오며, 공정의 단순화 및 재조립이 쉬운 효과를 가져오게 되며, 또한, 액정표시장치의 공정비용 또한 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 도광판(200)은 집광부(220)를 필름의 일부로 제작한 후, 도광판(200)에 부착함으로써, 보다 손쉽게 집광부(220)를 포함하는 도광판(200)을 제작할 수 있다.
즉, 일반적으로 도광판(200)은 도광판(200)의 형상이 성형되어 있는 몰드(mold : 미도시)를 제작하고, 몰드(미도시)에 재료를 채워 넣은 후 분리함으로써 제작하는 것이 일반적이다.
그러나, 전술한 바와 같이 상면의 폭(w1)이 하면의 폭(w2)보다 더 넓게 형성되는 미세집광패턴(230)을 갖는 본 발명의 도광판(200)은 위와 같이 몰드(미도시)를 제작하여 형성할 경우, 미세집광패턴(230)의 상면의 모서리 부분이 뭉개지는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 도광판(200)의 형상이 성형되어 있는 몰드(미도시)를 형성하는 과정에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 몰드(미도시)에 도광판(200)의 형상을 성형하기 위해서는 기판(미도시) 상에 투과홀(미도시)을 갖는 마스크(미도시)를 위치시킨 후, 마스크(미도시) 상부에 포토레지스트(미도시)를 도포하고, 포토레지스트(미도시)에 광을 조사하여 투과홀(미도시)에 대응되지 않는 노광부 만이 경화되어 도광판(200)의 집광부(220)의 형상에 대응하는 포토레지스트패턴(미도시)을 형성한다.
이후, 투과홀(미도시)에 대응되는 포토레지스트(미도시)를 식각하여 제거함으로써, 도광판(200)의 형상이 성형되어 있는 몰드(미도시)를 형성하게 된다.
즉, 도광판(200)의 형상이 성형되어 있는 몰드(미도시)를 형성하기 위하여, 마스크(미도시)의 필요성 및 식각 공정 등으로 인하여 공정의 효율성이 매우 낮아지게 된다.
이에 반해, 본 발명은 미세집광패턴(230)을 별도로 형성한 후, 부착 등의 방법을 통해 이를 도광판(200)과 일체화시킴으로써, 보다 손쉽게 집광부(220)가 구비된 도광판(200)을 제작할 수 있다.
도 5a ~ 5i는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 제조 단계별 공정 단면도이다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이 광투과성재료(201) 위에 경화성 수지(310)를 도포한다.
이때, 광투과성재료(201)가 본 발명의 실시예에 따른 도광판(도 4b의 200)의 도광부재(도 4b의210)를 이루게 된다. 이에 광투과성재료(201)는 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 이루어진다.
이때, 광투과성재료(201)의 배면에는 광을 가이드하기 위한 특정 모양의 패턴(미도시)이 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성되어 있을 수 있다.
그리고, 경화성 수지(310)는 에폭시수지와 경화촉진제 등이 혼합된 고분자 혼합물로서, 가열 내지는 UV광 조사에 의해 경화되어 접착제 역할을 하게 된다.
다음으로, 도 5b에 도시한 바와 같이 서브기판(301) 상에 소정두께로 감광성물질(320)을 도포한 후, 감광성물질(320) 상부에 투과홀(TH)을 갖는 마스크(M)를 위치시킨다.
이때, 서브기판(301)은 얇은 필름 형태로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate : PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefine), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride) 중 선택된 하나로 이루어진다.
그리고, 감광성물질(320)이 본 발명의 실시예에 따른 미세집광패턴(도 4b의 230)을 이루게 됨으로써, 감광성물질(320)과 광투과성재료(201)는 동일한 굴절율을 갖는 동일한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 감광성물질(320)은 광반응성 물질로 감광성물질(320)의 두께를 달리함으로써 미세집광패턴(도 4b의 230)의 두께를 조절할 수 있다.
그리고 마스크(M)의 투과홀(TH)은 도광판(도 4b의 200)에 형성하고자 하는 미세집광패턴(도 4b의 230)의 평면 형상인 원형을 형성되며, 미세집광패턴(도 4b의 230)의 패턴 정밀도에 따라 필름형 마스크나 크롬(Cr) 마스크 등을 선택하여 사용할 수 있다.
크롬 마스크의 경우 미세집광패턴(도 4b의 230)의 크기를 1㎛ 정도의 정밀도로 제작이 가능하기 때문에 크롬 마스크를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 감광성물질(320)을 서브기판(301) 상에 도포한 후에, 감광성물질(320)이 도포된 서브기판(301)을 소프트 베이킹(Soft baking)을 할 수도 있다.
이러한 감광성물질(320)은 종류에 따라 포지티브형(positive type)과 네거티브형(negative type)으로 구분될 수 있는데, 노광과정에 의해서 포지티브형인 경우에 광에 노출된 부분만이 경화되고 네거티브형인 경우에는 광을 받지 않은 부분이 경화된다.
그 결과 후속의 현상 공정에서 감광성물질(320)의 경화된 부분만을 제거하여 감광성물질패턴을 구현할 수 있다.
본 발명은 포지티브형 감광성물질(320)을 사용하는 것을 일 예로 한다.
그리고, 서브기판(301)과 마스크(M)의 사이에는 확산판(330)을 위치시킨 후, 마스크(M)의 상측에서 광을 조사한다.
확산판(330)은 마스크(M)를 통과한 광을 평행광에서 소정의 각도(θ)로 확산되는 확산광으로 전환시키는 역할을 한다. 따라서, 광은 마스크(M)의 투과홀(TH)을 통해 확산판(330)에 도달되고, 확산판(330)을 통과하면서 확산되어 감광성물질(320)에 도달된다.
이에, 감광성물질(320)은 포지티브형이므로 광이 조사된 영역만 경화되어 도 5c에 도시한 바와 같이 감광성물질패턴(340)을 형성하게 되는데, 광은 투과홀(도 5b의 TH)을 통과하면서 확산판(도 5b의 330)에 의해 퍼지게 되어 감광성물질패턴(340)은 서브기판(301)으로부터 상측 즉, 마스크(M)를 향할수록 지름이 넓어지는 원기둥 형상으로 경화된다.
이러한 감광성물질패턴(340)은 도광판(도 4b의 200)의 크기 또는 백라이트 유닛(도 2의 120)의 램프(도 4b의 129a)의 밝기에 따라 그 위치, 분포밀도 및 개수가 가변적으로 변화될 수 있다.
이러한 감광성물질패턴(340)은 확산판(도 5b의 330)에 의해 확산되는 광에 의해 상부에서 하부로 진행될수록 확장되는 형상으로 외주면에 경사면이 형성된다. 즉, 감광성물질패턴(340)은 서브기판(301)에 부착된 제 1 면의 폭(w1)이 이의 반대쪽인 제 2 면의 폭(w2)에 비해 넓게 형성된다.
이러한 경사면은 확산판(도 5b의 330)에 의해 확산되는 광의 확산 각도와 동일하게 형성된다. 따라서 감광성물질패턴(340)의 경사면은 확산 각도가 다른 확산판(도 5b의 330)으로 교체함으로써 변화시킬 수 있다.
다음으로 도 5d에 도시한 바와 같이, 광에 의해 경화된 감광성물질패턴(340)을 제외하고, 경화되지 않은 감광성물질(320)을 현상하여 제거한다.
그러면 서브기판(301) 상에 감광성물질패턴(340) 만이 존재하게 된다.
다음으로, 도 5e에 도시한 바와 같이 광투과성재료(201)의 상부에 도포된 경화성 수지(310)와 감광성물질패턴(340)이 마주하도록 위치시키고 얼라인을 실시한 후, 도 5f에 도시한 바와 같이 광투과성재료(201) 상에 도포된 경화성 수지(310)와 감광성물질패턴(340)이 완전히 밀착되도록 가압하여 부착한다.
이때, 감광성물질패턴(340)의 제 1 면에 비해 좁게 형성되는 제 2 면이 경화성 수지(310)와 맞닿도록 부착된다.
다음으로, 도 5g에 도시한 바와 같이 광투과성재료(201)의 하부 즉, 감광성물질패턴(340)이 부착된 반대측으로 자외선 또는 열을 가하여 경화성 수지(310)를 경화시켜 광투과성재료(201)와 감광성물질패턴(340)을 완전히 부착시킨 후, 도 5h에 도시한 바와 같이 감광성물질패턴(340)의 상부에 형성된 서브기판(301)을 제거한다.
이로써, 도 5i에 도시한 바와 같이 도광부재(210) 상부에 다수의 미세집광패턴(230)이 형성된 집광부(220)가 형성된 본 발명의 실시예에 따른 도광판(200)을 완성하게 된다.
한편, 경화성 수지(310)는 상기한 접착의 기능과 동시에 입사된 광의 광효율을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 경우에 경화성 수지(310)는 광투과성재료(201)의 상부에 1~10㎛의 균일한 두께로 박막 코팅되도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 경화성 수지(310)는 경화성 수지(310) 자체의 굴절률에 의해 입사된 광을 확산 및 집광시키는 광효율을 향상시키게 된다.
따라서, 광투과성재료(201)로 입사된 광이 미세집광패턴(230) 의해 집광되는 과정에서 경화성 수지(310)가 광의 굴절률을 제어하여 더욱 용이하게 광경로를 조절할 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 광의 집광을 보다 향상시키게 된다.
이러한 경화성 수지(310)는 광학접착제로 형성되는 것이 바람직한데, 광학접착제는 굴절률에 따라 다양하게 선택될 수 있어 사용되는 광학접착제가 특별히 한정되어 있는 것은 아니지만, 광의 투과성을 고려하여 투명도가 높은 것을 사용하는 것이 좋다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 도광판(200)은 별도의 몰드(미도시)를 형성하지 않고도, 미세집광패턴(230)을 별도로 형성한 후, 부착 등의 방법을 통해 이를 도광판(200)과 일체화시킴으로써, 보다 손쉽게 집광부(220)가 구비된 도광판(200)을 제작할 수 있다.
이를 통해, 액정패널(도 2의 110)로 보다 균일하며 고휘도의 면광원이 입사되도록 하며, 집광시트(도 1의 21a)와 집광시트(도 1의 21a) 상부에 위치하는 확산시트(도 1의 21b)를 삭제할 수 있어, 액정표시장치 전체적인 경량 및 박형의 효과를 가져오게 된다.
또한, 공정의 단순화 및 재조립이 쉬운 효과를 가져오게 되며, 또한, 액정표시장치의 공정비용 또한 절감할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
201 : 광투과성재료, 310 : 경화성 수지
301 : 서브기판, 340 : 감광성물질패턴

Claims (7)

  1. 서브기판 상에 미세집광패턴을 형성하는 단계와;
    광투과성재료 상에 경화성 수지를 도포하는 단계와;
    상기 서브기판 상에 형성된 미세집광패턴과 상기 광투과성재료 상에 도포된 상기 경화성 수지를 서로 마주보도록 위치하는 단계와;
    상기 미세집광패턴과 상기 경화성 수지를 서로 접착시키는 단계와;
    상기 서브기판을 제거하는 단계
    를 포함하며, 상기 미세집광패턴은 상기 경화성 수지를 향할수록 지름이 좁아지는 원기둥 형상이고, 상기 미세집광패턴은 상기 광투과성재료의 일측으로부터 이의 반대측인 타측으로 갈수록 조밀해지는 액정표시장치용 도광판 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세집광패턴을 형성하는 단계는,
    상기 서브기판 상에 감광성물질을 도포하는 단계와;
    상기 감광성물질 상부에 확산판을 위치시키는 단계와;
    상기 확산판의 상부에 상기 미세집광패턴의 평면형상이 패터닝된 마스크를 위치시키는 단계와;
    상기 마스크 및 상기 확산판에 광을 조사하여 상기 감광성물질을 노광시키는 단계와;
    노광된 상기 감광성물질을 현상하여, 상기 서브기판을 향할수록 지름이 넓어지는 원기둥 형상인 미세집광패턴을 형성하는 액정표시장치용 도광판 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미세집광패턴은 상기 확산판의 광 확산각에 따라 그 기울기가 변화되는 액정표시장치용 도광판 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화성 수지는 가열 또는 UV광 조사에 의해 경화되는 액정표시장치용 도광판 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광투과성재료와 상기 감광성물질은 동일한 굴절율을 갖는 액정표시장치용 도광판 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광투과성재료와 상기 감광성물질은 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 이루어지는 액정표시장치용 도광판 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브기판은 필름 형태로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate : PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefine), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride) 중 선택된 하나로 이루어지는 액정표시장치용 도광판 제조방법.
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