KR102163583B1 - 액정표시장치와 도광판 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 광효율이 향상된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치와 도광판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 도광판의 하부면에 도트프리즘패턴이나 링도트프리즘패턴의 도트패턴을 형성함으로써, 이를 통해, 광효율을 향상시키는 효과가 있으며, 반사편광필름을 통해 도광판 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하도록 할 수 있다.
또한, 도광판의 전방 출광율을 향상시킬 수 있어, 보다 고휘도의 면광원을 액정패널로 제공할 수 있다.
또한, 도광판의 하부면의 도트패턴을 형성하기 위한 임프린팅공정을 진행하기 위한 마스터기판을 형성하는 과정에서, 마스터기판의 하부 또는 미세패턴의 상부로 차광필름을 위치시킴으로써 정밀한 감광성물질패턴을 형성할 수 있어, 이를 통해 도광판의 하부면에 정밀한 도트패턴을 형성할 수 있다.

Description

액정표시장치와 도광판 제조방법{Liquid crystal display device and method for manufacturing the light guide plate}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 광효율이 향상된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치와 도광판 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로써, 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device : PDP), 전기발광표시장치(electroluminescence display device : ELD), 전계방출표시장치(field emission display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.
이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 액정패널의 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트(side light)방식과 직하형(direct type)방식으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.
여기서, 사이드라이트방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.
도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 가이드패널(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다. 이러한 액정패널(10)의 서로 인접한 두 가장자리를 따라서는 연결부재(미도시)를 매개로 인쇄회로기판(미도시)이 각각 연결된다.
이때, 액정패널(10)의 제 1 제 2 기판(12, 14)의 각각 외면으로는 특정 광만을 선택적으로 투과시키는 편광판(19a, 19b)이 부착된다.
그리고, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 가이드패널(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(21)를 포함한다.
여기서, LED 어셈블리(29)는 다수의 LED(29a)와 다수의 LED(29a)가 실장되는 PCB(29b)로 이루어진다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 가이드패널(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 가이드패널(30)을 매개로 일체화된다.
이에 따라 LED어셈블리(29)로부터 발한 광은 도광판(23)으로 입사된 후 액정패널(10) 방향으로 굴절되고, 광학시트(21)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 액정패널(10)에 입사되어, 이로써 액정패널(10)은 외부로 화상을 표시하게 된다.
한편, 이러한 액정표시장치는 백라이트 유닛(20)으로부터 출사된 광 중 일부 광이 제 1 편광판(19a)에 의해 흡수 및 반사되어 손실되는데, 이는 백라이트 유닛(20)으로부터 출사된 광의 50%에 해당한다.
또한, 제 1 및 제 2 기판(12, 14)을 비롯한 액정층(미도시)을 통과하는 과정 중에 흡수 및 반사되어 또 다시 일부가 손실되므로, 휘도 면에서 매우 취약한 단점을 나타내게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광손실을 최소화하여 액정표시장치의 광효율을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 하며, 이로 인하여, 고휘도의 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 도광판 내부로 입사된 편광 특성을 유지하도록 하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
또한, 도광판의 하부면에 정밀한 패턴을 형성하고자 하는 것을 제 4 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상부에 안착되며, 하부면에 도트패턴 내에 프리즘패턴이 혼재된 도트프리즘패턴이 형성된 도광판과; 상기 도광판의 입광면을 따라 배열되는 LED 어셈블리와; 상기 입광면과 상기 LED 어셈블리 사이에 위치하는 반사편광필름과; 상기 도광판 상에 안착되는 광학시트와; 상기 광학시트 상에 안착되는 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 프리즘패턴은 상기 LED 어셈블리의 길이방향을 따라 산과 골이 반복되는 띠 형상으로 이루어지며, 상기 LED 어셈블리가 위치하는 일 방향을 향하는 장변의 제 1 경사면과 상기 일 방향의 반대측인 타 방향을 향하는 단변의 제 2 경사면으로 이루어지며, 상기 제 1 경사면은 상기 도광판의 하부면과 이루는 각이 40 ~ 50도이며, 상기 제 2 경사면은 상기 도광판의 하부면과 이루는 각이 70 ~ 90도이다.
그리고, 상기 도트프리즘패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 단위 면적당 고밀도로 형성되며, 상기 도트프리즘패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 사이즈가 커진다.
또한, 상기 도트패턴은 링(ring) 형태의 링도트패턴으로 이루어지며, 상기 프리즘패턴은 상기 링도트패턴 내에 혼재되며, 상기 링도트패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 상기 링(ring)의 폭이 넓어진다.
그리고, 상기 입광면 부근에 상기 링도트패턴과 상기 프리즘패턴이 혼재되어 위치하며, 반입광면 부근에 상기 도트프리즘패턴이 위치하며, 상기 반사편광필름은, 굴절률이 다른 유전체 박막의 적층구조 내에 편광자를 내재시킨 다층박막구조로 이루어지거나, 일 방향으로 나란히 배열된 미세금속패턴을 포함하는 와이어그리드 반사편광필름 중 선택된 하나이다.
또한 본 발명은 상부면에 미세패턴이 형성되는 마스터기판에 상기 마스터기판의 하부면 또는 상기 미세패턴 상부로 차광필름을 위치하는 단계와; 상기 마스터기판의 상기 상부면에 감광성물질을 도포하는 단계와; 상기 감광성물질 상부로 마스크를 위치시키고, 상기 감광성물질을 패터닝하여 감광성물질패턴을 형성하는 단계와; 상기 감광성물질패턴 상부로 금속물질 또는 레진을 이용하여 물질층을 형성한 후, 상기 물질층을 상기 마스터기판으로부터 분리하여 스탬퍼를 형성하는 단계와; 상기 스탬퍼를 도광판의 하부면과 밀착시켜, 상기 도광판의 하부면에 도트패턴 내에 프리즘패턴이 혼재된 도트프리즘패턴을 형성하는 단계를 포함하는 도광판 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 차광필름은 시트형태로 이루어지거나, 상기 하부면 또는 상기 미세패턴의 상부면에 인쇄되며, 상기 미세패턴은 상기 프리즘패턴에 대응된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 반사편광필름을 통해 도광판 내부로 특정선형편광을 입사시키고 도광판의 하부면에 도트프리즘패턴이나 링도트프리즘패턴의 도트패턴을 형성함으로써 도광판 내부로 입사된 선형편광의 편광 특성을 유지하여 광효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 도광판의 전방 출광율을 향상시킬 수 있어, 보다 고휘도의 면광원을 액정패널로 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도광판의 하부면의 도트패턴을 형성하기 위한 임프린팅공정을 진행하기 위한 마스터기판을 형성하는 과정에서, 마스터기판의 하부에 차광필름을 위치하거나, 마스터기판의 상면에 차광필름을 위치시킴으로써 노광 공정의 정밀도를 향상시켜 도광판의 하부면에 보다 정밀한 도트패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해사시도.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3b는 도 3a를 확대 도시한 확대도.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 도트프리즘패턴이 형성된 도광판의 편광투과율과 상면 출광속을 측정한 시뮬레이션 결과.
도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 도트프리즘패턴이 형성된 도광판의 출광분포(집광도)를 측정한 시뮬레이션 결과.
도 5는 모듈화된 도 2의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 6a ~ 6b 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 평면도.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 7b는 도 7a를 확대 도시한 확대도.
도 8a ~ 8b 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 평면도.
도 9a ~ 9i는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 하부면에 도트패턴을 형성하는 제조 단계별 공정 단면도.
도 10a ~ 10b는 본 발명의 실시예에 따른 차광필름 유/무에 따른 마스터기판 상에 형성된 감광성물질패턴 부분에서의 누설광을 측정한 시뮬레이션 결과.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 분해사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 가이드패널(130), 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
먼저 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)을 포함한다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 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.
이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(130) 측면 내지는 커버버툼(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(110)의 두 기판(112, 114)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 각각 제 1 및 제 2 편광판(119a, 119b, 도 5 참조)이 부착된다.
이러한 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은 가이드패널(130)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(129)와 반사편광필름(210), 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(220) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(121)를 포함한다.
앞서 말한 LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(220)의 입광면(220a, 도 3a 참조)과 대면하도록 도광판(220)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함한다.
이러한 LED 어셈블리(129)의 LED(129a)의 전방으로 바(bar) 형상의 반사편광필름(210)이 위치하는데, 반사편광필름(210)은 LED(129a)로부터 발광된 광 중 특정선형편광 만을 통과시키고, 나머지 광은 반사시켜 재생시킴으로써, 본 발명의 액정표시장치의 광효율을 보다 향상시키게 된다.
이때, 반사편광필름(210)은 액정패널(110)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)의 편광축과 동일한 편광축을 갖도록 형성되는데, 이를 통해, 반사편광필름(210)을 투과하여 도광판(220) 내부로 입사된 광이 도광판(220) 외부로 출사되어 액정패널(110)로 제공되는 과정에서, 광손실이 없이 모두 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)을 투과하여 액정패널(110)로 제공된다.
즉, 백라이트 유닛(120)으로부터 출사되는 광은 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)에 의해 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)의 편광축과 동일한 편광축을 갖는 광만이 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)을 투과되도록 하고, 나머지 광들은 흡수 및 반사되어 광손실이 발생하게 되는데, 본 발명의 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)의 LED(129a)의 전방으로 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)과 동일한 편광축을 갖는 반사편광필름(210)을 위치시킴으로써, 백라이트 유닛(120)으로부터 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)의 편광축과 동일한 편광축을 갖는 광만이 출사되도록 한다.
이를 통해, 제 1 편광판(119a, 도 5 참조)의 투과율을 향상시키게 됨으로써, 액정패널(110)로 공급되는 광량을 증가시키게 되고, 이를 통해, 고휘도를 구현할 수 있다.
그리고, 반사편광필름(210)을 투과한 특정선형편광이 입사되는 도광판(220)은 여러번의 전반사에 의해 도광판(220) 내를 진행하면서 도광판(220)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
이러한 도광판(220)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면에 특정 모양의 도트패턴(230)을 포함할 수 있다.
도트패턴(230)은 도광판(220)의 하부면(220d, 도 3a 참조)에 다수개가 일정간격 이격되어 분포 배치되는데, 이때, 본 발명의 도광판(220)에 포함된 도트패턴(230)은 도트패턴(230) 내에 프리즘패턴(241)이 혼재된 도트프리즘패턴(240)이거나, 도트패턴(230)이 링(ring) 형태로 이루어지는 링도트프리즘패턴(250)으로 이루어질 수 있으며, 도트프리즘패턴(240)과 링도트프리즘패턴(250)이 서로 혼합되어 이루어질 수도 있다.
이를 통해, 본 발명의 액정표시장치는 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 일정하게 유지하도록 할 수 있으며, 고휘도의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
반사판(125)은 도광판(220)의 배면에 위치하여, 도광판(220)의 하부면(220d, 도 3a 참조)을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.
도광판(220) 상부의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(220)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 가이드패널(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 덮도록 구성한다.
여기서, 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 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 수평면(151)과 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부(153)로 이루어진다.
그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각의 테 형상의 가이드패널(130)이 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.
이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 가이드패널(130)은 서포트메인 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
이때 상술한 구조의 액정표시장치는 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하기 위하여, 탑커버(140)와 커버버툼(150)을 삭제할 수 있다. 탑커버(140)와 커버버툼(150) 삭제를 통해 액정표시장치의 경량 및 박형이 가능하며, 공정을 단순화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 금속재질로 구성되는 탑커버(140)와 커버버툼(150)의 삭제로 인하여, 공정비용을 절감할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 도광판(220)의 하부면(220d도 3a 참조)에 도트프리즘패턴(240)과 링도트프리즘패턴(250)을 포함하는 도트패턴(230)을 형성함으로써, 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하도록 할 수 있으며, 도광판(220) 패턴에 의한 자체 집광효과를 통해 광학시트(121) 수를 최소화하면서 고휘도의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3b는 도 3a를 확대 도시한 확대도이다.
도시한 바와 같이, LED 어셈블리(129)는 도광판(220)의 입광면(220a)과 대면하도록 도광판(220)의 일측에 위치하며, LED 어셈블리(129)의 LED(129a)와 도광판(220)의 입광면(220a) 사이에는 반사편광필름(210)이 개재된다.
다수의 LED(129a)로부터 출사되는 광이 입사되는 도광판(220)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.
이러한 도광판(220)은 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도한다.
이러한 도광판(220)은 LED 어셈블리(129)와 대응되는 입광면(220a)과 이에 대응되는 반대측의 반입광면(220b) 그리고 입광면(220a)과 반입광면(220b)을 연결하며 광이 출사되는 상부면(220c) 및 반사판(125)과 대면된 하부면(220d) 그리고 서로 마주보는 양 측면(미도시)으로 이루어진다.
그리고, 도광판(220)의 하부면(220d)에는 균일한 면광원을 구현하는 동시에 고휘도의 광을 액정패널(도 2의 110)로 공급하기 위하여 임프린팅(imprinting), 사출 및 핫프레스 공정을 통해 다수의 도트프리즘패턴(240)을 포함하는데, 다수의 도트프리즘패턴(240)은 도트패턴(230)의 내부에 프리즘패턴(241)이 형성되어 있다.
여기서, 광원인 LED어셈블리(129)로부터 발생한 광을 전반사시키기 위해서는 LED어셈블리(129)의 배치 방향과 프리즘패턴(241)의 산과 골의 축 방향이 평행하게 배치되어야 한다.
즉, 도트프리즘패턴(240)은 20 ~ 200㎛의 지름 즉, 길이를 가지며, 도트패턴(230) 내에 도광판(220)의 입광면(220a)의 길이방향을 따라 양 측면(미도시)을 향하도록 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 음각 또는 양각형상의 프리즘패턴(241)이 열을 지어 배열된다.
이때, 도트패턴(230) 내에 위치하는 프리즘패턴(241)은 적어도 2개 이상이 인접 배열되며, 도트패턴(230)이 음각 타입인 경우에는, 장변의 제 1 경사면(241a)이 도광판(220)의 입광면(220a)을 향하도록 형성되며, 단변의 제 2 경사면(241b)은 도광판(220)의 반입광면(220b)을 향하도록 형성된다.
그리고 도시하지는 않았지만 양각 타입인 경우에는, 단변의 제 1 경사면(241a)이 도광판(220)의 입광면(220a)을 향하도록 형성되며, 장변의 제 2 경사면(241b)은 도광판(220)의 반입광면(220b)을 향하도록 형성된다.
이러한 도트패턴(230) 내에 배열된 프리즘패턴(241)은 제 1 경사면(241a)을 통과한 광이 이웃하는 프리즘패턴(241)의 제 1 경사면(241a)에 의해 전반사되어 도광판(220)의 상부면(220c)을 향해 출사되도록 한다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, LED 어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 출사되어 도광판(220)의 입광면(220a)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 광 중 일부 광은 도트프리즘패턴(240)의 프리즘패턴(241)의 제 1 경사면(241a)을 통해 굴절되게 되는데, 제 1 경사면(241a)에 의해 굴절된 광은 이웃하는 프리즘패턴(241)의 제 1 경사면(241a)에 의해 전반사되어 도광판(220)의 전방으로 출사하게 되는 것이다.
이와 같이, 도광판(220)의 전방으로 출사되는 광은 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하게 된다.
즉, LED어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 발광된 광은 LED 어셈블리(129)의 전방에 위치하는 반사편광필름(210)에 의해 특정선형편광만이 도광판(220) 내부로 입사되게 되는데, 이때 많은 양의 광은 도광판(220) 내부와 광학시트(도 2의 121) 그리고 도광판(220)의 하부에 위치하는 반사판(125)에 의해 특정선형편광의 편광 특성이 변화하게 된다.
그러나, 본 발명의 도광판(220)은 도광판(220)의 하부면(220d)에 도트패턴(230) 내에 프리즘패턴(241)이 형성된 도트프리즘패턴(240)을 형성함으로써, 도광판(220) 내부에서 특정선형편광의 편광 특성이 변화되지 않고 유지되도록 할 수 있고, 도광판(220)의 도트패턴(230)에 의한 집광이 가능하여 광학 시트(도 1의 121)를 최소화하고, 상면 출광속을 향상시켜 반사판(125)으로 향하는 광을 최소화함으로써 편광 특성이 유지되도록 할 수 있다.
첨부한 도 4a의 그래프는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 도트프리즘패턴(240)이 형성된 도광판(220)의 편광투과율을 측정한 시뮬레이션 결과이며, 아래 표(1)은 종래 도광판과 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도트프리즘패턴(240)이 형성된 도광판(220)의 편광도를 비교한 결과이다.
구분 편광도
종래 도광판 20 ~ 36%
본 발명의 제 1 실시예에 따른 도트프리즘패턴을 포함하는 도광판 90%↑
여기서, 편광도(DOP)란 도광판으로부터 출사되는 광의 편광 특성의 유지율을 표현할 수 있는 편광판 투과율의 비를 측정한 결과로, DOP = (TE-TM)/(TE+TM)*100 [%]를 의미한다. (여기서, TE는 transverse electric wave를 나타내며, TM은 transverse magnetic wave를 나타낸다.)
표(1)을 참조하면 종래 도광판의 경우 도광판의 내부로 특정선형편광이 입사되더라도, 도광판을 출사하는 광의 20 ~ 36% 만이 특정선형편광을 유지하는 것을 알 수 있다.
이에 반해, 도 4a와 표(1)을 참조하면 본 발명의 제 1 실시예와 같이, 도트프리즘패턴(240)이 형성된 도광판(220)은 편광도(= 편광유지율)가 90% 이상을 유지하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 도광판(220)은 도광판(220)의 하부면(220d)에 도트프리즘패턴(240)을 형성함으로써, 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성이 변화되지 않고 유지되도록 할 수 있다.
이를 통해, 균일한 편광 특성을 갖는 광이 도광판(220)으로부터 출사되도록 함으로써, 광손실 없이 백라이트 유닛(도 2의 120)으로부터 출사되는 광을 모두 액정패널(도 2의 110)로 제공할 수 있어, 고휘도를 구현할 수 있다.
여기서, 본 발명의 도트프리즘패턴(240)의 프리즘패턴(241)의 장변의 제 1 경사면(241a)은 도광판(220)의 하부면(220d)과 40 ~ 50도의 제 1 각(α)을 갖도록 형성하는 것이 바람직하며, 단변의 제 2 경사면(241b)은 도광판(220)의 하부면(220d)과 70 ~ 90도의 제 2 각(β)을 이루도록 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 프리즘패턴(241)의 제 1 각(α)을 40 ~ 50도로 형성하고, 프리즘패턴(241)의 제 2 각(β)을 70 ~ 90도로 형성할 때, 본 발명의 액정표시장치는 도광판(220)의 전방으로 많은 양의 빛이 출사되도록 할 수 있으면서도 도광판(220)의 하부면(220d)에 도트프리즘패턴(240)을 형성하는 과정에 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 것이다.
이는 도 4b의 그래프와 아래 표(2)를 통해 확인할 수 있는데, 아래 표(2)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도트프리즘패턴(240)이 형성된 도광판(220)의 상부면(220c) 출광속과 이의 비교데이터이다.
구분 상면 출광속
종래 도광판 50 ~ 52%
본 발명의 제 1 실시예에 따른 도트프리즘패턴을 포함하는 도광판 80 ~ 86%
도 4a와 위의 표(2)를 참조하면, 종래의 도광판은 LED어셈블리로부터 100%의 광이 도광판 내부로 입사되더라도, 도광판의 전방으로 출사되는 광은 50 ~ 52% 정도 밖에 되지 않는다.
그러나, 본 발명의 제 1 실시예와 같이 도트프리즘패턴(240)의 프리즘패턴(241)의 제 1 각(α)을 40 ~ 50도로 형성하고, 프리즘패턴(241)의 제 2 각(β)을 70 ~ 90도로 형성할 경우, 도광판(220)의 전방으로 출사되는 광이 80 ~ 86%로 종래의 도광판에 비해 약 30% 이상 향상되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 도트프리즘패턴(240)은 40 ~ 50도의 제 1 각(α)과 70 ~ 90도의 제 2 각(β)을 갖는 프리즘패턴(241)을 도트패턴(230) 내에 형성함으로써, 도광판(220) 내부로 입사되어 전반사되는 광에 대해 전방 출광율이 극대화시키게 된다.
따라서, 액정패널(도 2의 110)로 고휘도의 면광원을 제공하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판(220)은 도트프리즘패턴(240)을 포함함으로써, 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지할 수 있는 동시에 도광판(220)의 출광효율 또한 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 구현할 수 있다.
도 5는 모듈화된 도 2의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(220)과, LED(129a)와 LED(129a)가 실장되는 PCB(129b)로 이루어지는 LED 어셈블리(129)와 도광판(220) 상부에 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(도 2의 120)을 이루게 된다.
그리고 이러한 백라이트 유닛(도 2의 120)과 이의 상부에 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 이의 사이에 액정층(미도시)이 개재되는 액정패널(110)이 위치하며, 제 1 제 2 기판(112, 114)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(119a, 119b)이 부착된다.
이러한 백라이트 유닛(도 2의 120)과 액정패널(110)은 가이드패널(130)에 의해 가장자리가 둘러지며, 이의 배면으로 수평면(151)과 측면(153)으로 이루어지는 커버버툼(150)이 결합되며 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 두르는 탑커버(140)가 가이드패널(130) 및 커버버툼(150)에 결합되어 있다.
이때, 본 발명의 백라이트 유닛(도 2의 120)은 LED(129a)와 도광판(220) 입광면(220a) 사이에 반사편광필름(210)을 개재함으로써, LED(129a)로부터 발산되는 광은 광효율이 향상되게 된다.
여기서, 반사편광필름(210)은 서로 다른 굴절률을 나타내는 유전체 박막의 적층구조 내에 일정 편광축을 가진 편광자가 내재되어 형성되거나 또는 베이스필름 상에 반사효율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 등의 미세 선형 금속패턴을 일 방향으로 나란히 배열시킨 와이어그리드편광자 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 구성을 갖는 반사편광필름(210)을 통해 광효율을 향상시키게 되는데, 반사편광필름(210)은 입사된 광 중 일부는 투과시키며 나머지 광은 반사시키게 되는데, 반사된 광은 산란광으로 재생되며, 이렇게 재생된 산란광 중 일부 광은 다시 반사편광필름(210)을 투과하고 나머지 광은 또 다시 반사된다.
따라서, 광의 재생이 끊임없이 반복되므로, 그 결과 광효율을 향상시키게 된다.
즉, LED(129a)로부터 발광된 광 중 제 1 편광은 반사편광필름(210)을 투과하여 도광판(220)의 입광면(220a)을 통해 도광판(220) 내부로 입사되나, 제 1 편광에 수직한 제 2 편광은 반사편광필름(210)에 의해 반사된 후 산란광으로 재생되게 된다.
산란광으로 재생된 광 중 제 1 편광은 다시 반사편광필름(210)을 투과하게 되고, 제 2 편광은 다시 산란광으로 재생되어, 광효율이 향상되게 되는 것이다.
이때, 반사편광필름(210)은 액정패널(110)의 하부에 부착된 제 1 편광판(119a)과 동일한 편광축을 가짐으로써, 반사편광필름(210)을 투과한 제 1 편광(119a)은 도광판(220) 내부로 입사되어 도광판(220) 내부에서 여러 번의 전반사에 의해 면광원으로 액정패널(110)을 향해 출사되게 되는데, 이때 도광판(220)으로부터 출사되는 면광원은 모두 제 1 편광으로 이루어져, 액정패널(110)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(119a)을 그대로 투과하게 된다.
따라서, 도광판(220)으로부터 출사되는 면광원 중 제 1 편광판(119a)에 의해 손실되는 광이 없어, 고휘도를 구현할 수 있다.
특히, 본 발명의 백라이트 유닛(도 2의 120)은 도광판(220)의 하부면(220d)에 도트프리즘패턴(240)을 형성함으로써, 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하도록 할 수 있다.
이를 통해, 균일한 편광 특성을 갖는 광이 도광판(220)으로부터 출사되도록 함으로써, 광손실 없이 백라이트 유닛(도 2의 120)으로부터 출사되는 광을 모두 액정패널(110)로 제공할 수 있어, 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 도트프리즘패턴(240)의 프리즘패턴(241)의 제 1 각(α)을 40 ~ 50도로 형성하고 제 2 각(β)을 70 ~ 90도로 형성함으로써, 도광판(220)의 전방 출광율을 향상시킬 수 있어, 보다 고휘도의 면광원을 액정패널로 제공할 수 있다.
도 6a ~ 6b 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 도광판(220)의 하부면(220d)에는 다수의 도트프리즘패턴(240)이 형성되는데, 이때, 도트프리즘패턴(240)은 LED 어셈블리(129)가 위치하며 반사편광필름(210)이 부착된 입광면(220a)으로부터 반입광면(220b)으로 갈수록 밀도가 단위 면적당 고밀도로 형성하거나, 도트프리즘패턴(240)의 사이즈를 크게 형성한다.
즉, LED 어셈블리(129)가 위치하는 도광판(220)의 입광면(220a)으로부터 도광판(220)의 반입광면(220b)을 향할수록 도트프리즘패턴(240)의 밀집도를 조밀하게 형성하거나, 도트프리즘패턴(240)의 사이즈가 점차 커지도록 형성하는 것이다.
이는, 광원인 LED 어셈블리(129)가 도광판(220)의 입광면(220a) 측에만 위치할 경우, 광이 입사되는 도광판(220)의 입광면(220a) 측에서 액정패널(도 5의 110)을 향해 출사되는 광의 양이 도광판(220)의 반입광면(220b) 측에서 액정패널(도 5의 110)을 향해 출사되는 광의 양에 비해 많아, 액정패널(도 5의 110)로 균일한 면광원을 제공하기 어렵게 된다.
이때, 도광판(220)의 하부면(220d)에 형성되는 도트프리즘패턴(240)은 조밀하거나, 사이즈가 커질수록 도광판(220) 내부로 입사된 광을 보다 많이 액정패널(도 5의 110)을 향하도록 할 수 있다.
따라서, 도광판(220)의 하부면(220d)에 형성되는 도트프리즘패턴(240)을 입광면(220a)으로부터 반입광면(220b)을 향할수록 단위 면적당 고밀도로 형성하거나, 사이즈가 커지도록 형성함으로써, 도광판(220)의 입광면(220a) 측에서 액정패널(도 5의 110)을 향해 출사되는 광의 양과 도광판(220)의 반입광면(220b) 측에서 액정패널(도 5의 110)을 향해 출사되는 광의 양이 동일하도록 형성할 수 있는 것이다.
이를 통해, 도광판(220)으로부터 균일한 휘도의 광이 출사되도록 할 수 있어, 액정패널(도 5의 110)로 균일한 면광원이 입사되도록 할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 7b는 도 7a를 확대 도시한 확대도이다.
그리고, 도 8a ~ 8b 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판과 LED의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, LED 어셈블리(129)는 도광판(220)의 입광면(220a)과 대면하도록 도광판(220)의 일측에 위치하며, LED 어셈블리(129)의 LED(129a)와 도광판(220)의 입광면(220a) 사이에는 반사편광필름(210)이 개재된다.
이때, 도광판(220)의 하부면(220d)에는 균일한 면광원을 구현하는 동시에 고휘도의 광을 액정패널(도 5의 110)로 공급하기 위하여 다수의 링도트프리즘패턴(250)을 포함하는데, 다수의 링도트프리즘패턴(250)은 도트패턴이 링 형태로 이루지며, 링도트패턴(260) 내부에 프리즘패턴(241)이 형성되어 있다.
여기서, 링도트프리즘패턴(250)은 20 ~ 200㎛의 지름 즉, 길이를 가지며, 링도트패턴(260) 내에 도광판(220)의 입광면(220a)의 길이방향을 따라 양 측면(미도시)을 향하도록 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 음각 또는 양각형상의 프리즘패턴(241)이 열을 지어 배열된다.
여기서, 본 발명의 링도트프리즘패턴(250)의 프리즘패턴(241)의 장변의 제 1 경사면(241a)은 도광판(220)의 하부면(220d)과 40 ~ 50도의 제 1 각(α)을 갖도록 형성하는 것이 바람직하며, 단변의 제 2 경사면(241b)은 도광판(220)의 하부면(220d)과 70 ~ 90도의 제 2 각(β)을 이루도록 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 링도트패턴(260) 내에 위치하는 프리즘패턴(241)은 적어도 2개 이상이 인접 배열되며, 링도트패턴(260)이 음각 타입의 경우에는 장변의 제 1 경사면(241a)이 도광판(220)의 입광면(220a)을 향하도록 형성되며, 단변의 제 2 경사면(241b)은 도광판(220)의 반입광면(220b)을 향하도록 형성된다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 양각 타입인 경우에는, 단변의 제 1 경사면(241a)이 도광판(220)의 입광면(220a)을 향하도록 형성되며, 장변의 제 2 경사면(241b)은 도광판(220)의 반입광면(220b)을 향하도록 형성된다.
이러한 링도트패턴(260) 내에 배열된 프리즘패턴(241)은 제 1 경사면(241a)을 통과한 광이 이웃하는 프리즘패턴(241)의 제 1 경사면(241a)에 의해 전반사되어 도광판(220)의 상부면(220c)을 향해 출사되도록 한다.
이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 링도트프리즘패턴(250) 또한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도트프리즘패턴(도 6b의 240)과 같이 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성이 변화되지 않고 유지되도록 할 수 있다.
이를 통해, 균일한 편광 특성을 갖는 광이 도광판(220)으로부터 출사되도록 함으로써, 광손실 없이 백라이트 유닛(도 2의 120)으로부터 출사되는 광을 모두 액정패널(도 5의 110)로 제공할 수 있어, 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 도광판(220)의 전방 출광율을 향상시킬 수 있어, 고휘도의 면광원을 액정패널(도 5의 110)로 제공할 수 있다.
이러한 링도트프리즘패턴(250) 또한 LED 어셈블리(129)가 위치하며 반사편광필름(210)이 부착된 입광면(220a)으로부터 반입광면(220b)으로 갈수록 밀도가 단위 면적당 고밀도로 형성하거나, 링도트프리즘패턴(250)의 사이즈를 크게 형성하여, 도광판(220)으로부터 균일한 휘도의 광이 출사되도록 할 수 있어, 액정패널(도 5의 110)로 균일한 면광원이 입사되도록 할 수 있다.
또한, 도 8a에 도시한 바와 같이 링도트프리즘패턴(250)을 LED 어셈블리(129)가 위치하며 반사편광필름(210)이 부착된 입광면(220a)으로부터 반입광면(220b)으로 갈수록 링도트패턴(260)의 링의 폭을 넓게 형성하여, 도광판(220)으로부터 균일한 휘도의 광이 출사되도록 할 수 있다.
또한, 도 8b에 도시한 바와 같이 도광판(220)의 입광면(220a)부근에는 링도트프리즘패턴(250)을 형성하고, 반입광면(220b)부근에는 도트프리즘패턴(240)을 형성하여, 링도트프리즘패턴(250)과 도트프리즘패턴(240)이 혼재되도록 형성하여, 도광판(220)으로부터 균일한 휘도의 광이 출사되도록 할 수 있다.
한편, 지금까지의 설명 및 도면에서는 도트프리즘패턴(240)이나 링도트프리즘패턴(250)의 도트패턴(230) 또는 링도트패턴(260)이 원형태를 이루도록 도시하였으나, 도트패턴(230)은 평면적으로 반원형, 삼각형, 사각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 특별한 제한이 없다.
한편, 본 발명의 도광판(220)의 하부면(220d)에 형성되는 도트프리즘패턴(240)이나 링도트프리즘패턴(250)의 도트패턴(230)은 임프린팅(imprinting)공정을 통해 형성하는데, 여기서, 도 9a ~ 9i를 참조하여 임프린팅공정에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 9a ~ 9i는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 하부면에 도트패턴을 형성하는 제조 단계별 공정 단면도이다.
먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이 마스터기판(300) 상에 소정두께로 감광성물질(310)을 도포한다.
여기서, 마스터기판(300)은 아크릴계 수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)와 같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 이루어지거나, 유리재질로 이루어질 수 있다.
마스터기판(300) 상에는 도광판(도 8b의 220)에 형성하고자 하는 도트패턴(도 2의 230) 내의 프리즘패턴(도 2의 241)에 대응하는 미세패턴(301)이 형성되어 있다.
이때, 마스터기판(300)의 하부면 또는 미세패턴(301) 상부에는 차광필름(320)이 위치하는데, 차광필름(320)은 블랙레진과 같이 광을 흡수할 수 있는 물질로 이루어진다.
이러한 차광필름(320)은 감광성물질을 패터닝하는 과정에서 광이 원하지 않는 영역으로 침범하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
차광필름(320)은 얇은 시트형상으로 이루어져 마스터기판(300)의 하부면에 위치하거나 미세패턴(301)의 상부에 위치할 수 있으며, 또는 마스터기판(300)의 하부면 또는 미세패턴(301)의 상부면에 인쇄되어 형성될 수도 있다.
여기서, 차광필름(320)이 마스터기판(300)의 미세패턴(301) 상부면에 형성된 모습을 일예로 설명하도록 하겠다.
그리고, 감광성물질(310)을 마스터기판(300) 상에 도포한 후에, 감광성물질(310)이 도포된 마스터기판(300)을 소프트 베이킹(Soft baking)을 할 수도 있다.
이러한 감광성물질(310)은 종류에 따라 포지티브형(positive type)과 네거티브형(negative type)으로 구분될 수 있는데, 노광과정에 의해서 포지티브형인 경우에 광을 받지 않은 부분이 경화되고, 네거티브형인 경우에는 광에 노출된 부분만 경화된다.
그 결과 후속의 현상 공정에서 감광성물질(310)의 경화되지 않은 부분만을 제거하여 감광성물질패턴(340, 도 9d 참조)을 구현할 수 있다.
본 발명은 포지티브형 감광성물질(310)을 사용하는 것을 일 예로 한다.
다음으로, 도 9b에 도시한 바와 같이 감광성물질(310) 상부에 투과홀(H)을 갖는 마스크(M)를 위치시킨다.
그리고 마스크(M)의 투과홀(H)은 도광판(도 8b의 220)에 형성하고자 하는 도트패턴(도 2의 230)의 평면 형상으로 형성되며, 도트패턴(도 8b의 220)의 패턴 정밀도에 따라 필름형 마스크나 크롬(Cr) 마스크 등을 선택하여 사용할 수 있다.
크롬 마스크의 경우 도트패턴(도 8b의 220)의 크기를 1㎛ 정도의 정밀도로 제작이 가능하기 때문에 크롬 마스크를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 도 9c에 도시한 바와 같이 마스크(M)의 상측에서 광을 조사한다.
광은 마스크(M)의 투과홀(H)을 통과하여 감광성물질(310)에 도달하게 되고, 이에, 감광성물질(310)은 포지티브형이므로 마스크(M)에 의해 광이 조사되지 않은 영역만 경화되어 도 9d에 도시한 바와 같이 도트패턴(도 8b의 230)에 대응되는 감광성물질패턴(340)을 형성하게 된다.
여기서, 감광성물질패턴(340)이 형성됨에 따라, 감광성물질패턴(340) 사이의 영역에서 마스터기판(300)의 미세패턴(301)이 노출되는데, 이와 같이 감광성물질패턴(340)의 사이영역에 형성되는 음각 형태의 패턴(341)은 도광판(도 8b의 220)의 하부면(도 8b의 220d)에 형성하고자 하는 프리즘패턴(도 7b의 241)이 혼재된 도트패턴(도 8b의 230)에 대응되는 형태를 갖게 된다.
이때, 마스크(M)의 투과홀(H)을 통과한 광은 마스터기판(300)의 표면에서 반사되거나, 또는 마스터기판(300) 내부로 입사된 후 원하지 않는 영역으로 전반사될 수 있는데, 이와 같은 문제점이 발생할 경우 정밀한 감광성물질패턴(340)을 형성할 수 없을 뿐만 아니라, 원하는 형상의 감광성물질패턴(340)을 형성할 수 없다.
그러나, 본 발명은 마스터기판(300)의 미세패턴(201) 상면에 차광필름(320)을 형성함으로써, 위와 같이 마스터기판(300) 표면에서 광이 반사되거나 광이 마스터기판(300) 내부에서 원하지 않는 영역으로 전반사되는 것을 방지할 수 있어, 정밀한 음각의 감광성물질패턴(340)을 형성할 수 있다.
다음으로 도 9e에 도시한 바와 같이 감광성물질패턴(340)이 형성된 상부로 금속막을 증착시켜 전도성을 부여한 후, 전기주조 도금 방식을 이용하여 일정 높이의 금속물질이나 자외선레진(UV Resin)을 채워 물질층(350)을 형성하여, 임프린팅(Imprinting)방식으로 완전 복제를 하는 방식을 통해 마스터기판(300)의 감광성물질패턴(340) 사이의 음각형태의 패턴(341)을 물질층(350)에 전사시킨다.
이후, 도 9f에 도시한 바와 같이 마스터기판(300)으로부터 레진층 또는 물질층(350)을 상호 분리하면, 마스터기판(300) 상에 형성된 감광성물질패턴(340) 사이의 음각형태의 패턴(341)과 대응되는 양각의 도트패턴(370)이 형성된 스탬프(360)의 제작이 완성된다.
스탬프(360)에 형성된 양각의 도트패턴(370)은 도광판(도 8b의 220)의 하부면(도 8b의 220d)에 음각의 도트패턴(도 2의 230)을 전사하는 역할을 한다. 이러한 양각의 도트패턴(370)의 높이는 도광판(도 8b의 220)의 하부면(도 8b의 220d)에 형성하고자 하는 음각의 도트패턴(도 2의 230)의 높이보다 크거나 동일하게 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 9g에 도시한 바와 같이 도광판(220)의 하부면(220d)에 대응하여 양각의 도트패턴(370)이 형성된 스탬프(360)를 위치시킨 후, 도 9h에 도시한 바와 같이 도광판(220)의 하부면(220d)과 스탬프(360)가 완전히 밀착되도록 가압한 후, 스탬프(360)를 도광판(220)의 하부면(220d)으로부터 제거함으로써, 도 9i에 도시한 바와 같이 음각의 도트패턴(230)이 형성된 도광판(220)을 완성하게 된다.
이때, 도광판(220)의 하부면(220d)에 형성되는 도트패턴(230)은 도트패턴(230) 내부에 프리즘패턴(도 5의 241)이 형성되거나, 링 형태의 도트패턴(260) 내부에 프리즘패턴(도 7b의 241)이 형성된다.
여기서, 도광판(220)의 하부면(220d)과 스탬프(360)를 가압하는 단계에서 압력뿐만 아니라 열도 함께 가할 수 있다. 즉 도광판(220)의 하부면(220d)과 스탬프(360)를 가압하는 단계는 핫프레스(Hot Pressing) 공정에 의해 이루어질 수 있다.
여기서, 본 발명의 도광판(220) 하부면(220d)에 도트패턴(230) 형성공정은 마스터기판(도 9f의 300)의 미세패턴(도 9f의 301) 상부로 차광필름(도 9f의 320)을 위치시킴으로써, 정밀한 감광성물질패턴(도 9f의 340)을 갖는 마스터기판(도 9f의 300)을 형성할 수 있어, 이를 통해 도광판(220)의 하부면(220d)에 정밀한 도트패턴(230)을 형성할 수 있다.
첨부한 도 10a ~ 10b는 마스터기판 상에 형성된 감광성물질패턴을 측정한 시뮬레이션 결과로, 도 10a는 마스터기판 하부로 별도의 차광필름을 구비하지 않았을 경우의 감광성물질패턴을 나타낸 시뮬레이션결과이며, 도 10b는 본 발명의 실시예와 같이 마스터기판의 하부로 차광필름을 구비한후 감광성물질을 패터닝하여 형성한 감광성물질패턴을 나타낸 시뮬레이션결과이다.
도 10a와 도 10b를 참조하면, 마스터기판 하부로 차광필름이 구비되지 않을 경우 마스터기판 상부로 형성되는 감광성물질패턴이 정밀하게 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다.
특히, 감광성물질패턴 자체가 원하는 패턴의 형상을 갖지 않는 것을 확인할 수 있다.
이에 반해, 마스터기판(도 9d의 300)의 하부로 차광필름(도 9d의 320)을 구비할 경우 감광성물질(도 9c의 310)을 패터닝하는 과정에서 광이 마스터기판(도 9d의 300)의 표면에서 반사되거나 또는 마스터기판(도 9d의 300)의 내부로 입사된 후 원하지 않는 영역으로 전반사되는 것을 차단하게 됨으로써, 원하는 형상의 감광성물질패턴(도 9d의 340)을 형성할 수 있으며, 정밀한 감광성물질패턴(도 9d의 340)을 형성할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(220)의 하부면(220d)에 도트프리즘패턴(도 8b의 240)이나 링도트프리즘패턴(도 8b의 250)의 도트패턴(230)을 형성함으로써, 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성이 변화되지 않고 유지되도록 할 수 있어, 균일한 편광 특성을 갖는 광이 도광판(220)으로부터 출사되도록 함으로써, 광손실 없이 백라이트 유닛(도 2의 120)으로부터 출사되는 광을 모두 액정패널(도 5의 110)로 제공할 수 있어, 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 도광판(220)의 전방 출광율을 향상시킬 수 있어, 보다 고휘도의 면광원을 액정패널(도 5의 110)로 제공할 수 있다.
또한, 도광판(220)의 하부면(220d)의 도트패턴(230)을 형성하기 위한 임프린팅공정을 진행하기 위한 마스터기판(도 9d의 300)을 형성하는 과정에서, 마스터기판(도 9d의 300)의 하부로 차광필름(도 9d의 320)을 위치시킴으로써 정밀한 감광성물질패턴(도 9d의 340)을 형성할 수 있어, 이를 통해 도광판(220)의 하부면(220d)에 정밀한 도트패턴(230)을 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
110 : 액정패널(112, 114 : 제 1 및 제 2 기판)
119a, 119b : 제 1 및 제 2 편광판
121 : 광학시트
125 : 반사판
129 : LED 어셈블리(129a, LED, 129b : PCB)
130 : 가이드패널
140 : 탑커버
150 : 커버버툼(151 : 수평면, 153 : 측면)
210 : 반사편광필름
220 : 도광판(230 : 도트패턴)

Claims (12)

  1. 반사판과;
    상기 반사판 상부에 안착되며, 하부면에 도트패턴 내에 프리즘패턴이 혼재된 도트프리즘패턴이 형성된 도광판과;
    상기 도광판의 입광면을 따라 배열되는 LED 어셈블리와;
    상기 입광면과 상기 LED 어셈블리 사이에 위치하는 반사편광필름과;
    상기 도광판 상에 안착되는 광학시트와;
    상기 광학시트 상에 안착되는 액정패널
    을 포함하며,
    상기 도트패턴은 링(ring) 형태의 링도트패턴으로 이루어지며, 상기 프리즘패턴은 상기 링도트패턴 내에 혼재되며,
    상기 입광면 부근에 상기 링도트패턴과 상기 프리즘패턴이 혼재되어 위치하며, 반입광면 부근에 상기 도트프리즘패턴이 위치하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘패턴은 상기 LED 어셈블리의 길이방향을 따라 산과 골이 반복되는 띠 형상으로 이루어지며, 상기 LED 어셈블리가 위치하는 일 방향을 향하는 장변의 제 1 경사면과 상기 일 방향의 반대측인 타 방향을 향하는 단변의 제 2 경사면으로 이루어지는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 경사면은 상기 도광판의 하부면과 이루는 각이 40 ~ 50도이며, 상기 제 2 경사면은 상기 도광판의 하부면과 이루는 각이 70 ~ 90도인 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도트프리즘패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 단위 면적당 고밀도로 형성되는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도트프리즘패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 사이즈가 커지는 액정표시장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 링도트패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 상기 링(ring)의 폭이 넓어지는 액정표시장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사편광필름은, 굴절률이 다른 유전체 박막의 적층구조 내에 편광자를 내재시킨 다층박막구조로 이루어지거나, 일 방향으로 나란히 배열된 미세금속패턴을 포함하는 와이어그리드 반사편광필름 중 선택된 하나인 액정표시장치.
  10. 상부면에 미세패턴이 형성되는 마스터기판에 상기 마스터기판의 하부면 또는 상기 미세패턴 상부로 차광필름을 위치하는 단계와;
    상기 마스터기판의 상기 상부면에 감광성물질을 도포하는 단계와;
    상기 감광성물질 상부로 마스크를 위치시키고, 상기 감광성물질을 패터닝하여 감광성물질패턴을 형성하는 단계와;
    상기 감광성물질패턴 상부로 금속물질 또는 레진을 이용하여 물질층을 형성한 후, 상기 물질층을 상기 마스터기판으로부터 분리하여 스탬퍼를 형성하는 단계와;
    상기 스탬퍼를 도광판의 하부면과 밀착시켜, 상기 도광판의 하부면에 도트패턴 내에 프리즘패턴이 혼재된 도트프리즘패턴을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 도트패턴은 링(ring) 형태의 링도트패턴으로 이루어지며, 상기 프리즘패턴은 상기 링도트패턴 내에 혼재되며,
    광이 입사되는 입광면 부근에 상기 링도트패턴과 상기 프리즘패턴이 혼재되어 위치하며, 상기 입광면의 반대측에 위치하는 반입광면 부근에 상기 도트프리즘패턴이 위치하는 도광판 제조방법.

  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 차광필름은 시트형태로 이루어지거나, 상기 하부면 또는 상기 미세패턴의 상부면에 인쇄되는 도광판 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 미세패턴은 상기 프리즘패턴에 대응되는 도광판 제조방법.
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