KR20050015467A - 입사광을 균일광으로 변환하는 장치및 그 제조방법 - Google Patents

입사광을 균일광으로 변환하는 장치및 그 제조방법

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KR20050015467A
KR20050015467A KR1020030054291A KR20030054291A KR20050015467A KR 20050015467 A KR20050015467 A KR 20050015467A KR 1020030054291 A KR1020030054291 A KR 1020030054291A KR 20030054291 A KR20030054291 A KR 20030054291A KR 20050015467 A KR20050015467 A KR 20050015467A
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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 사용되는 조광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백라이트 유닛의 사용없이 균일한 광으로 변환시킬 수 있는 광원 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광원 장치의 제조 방법은 (a) 일면에 미리 설정된 형상의 그루브가 반복적으로 형성되도록, 광원 장치의 일면을 가공하는 단계, (b) 패턴에 소정의 온도를 가열하여, 표면 장력에 의하여 원형의 그루브를 형성하는 단계 및 (c) 패턴을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

입사광을 균일광으로 변환하는 장치 및 그 제조 방법{Device for transforming incident light into uniform light and method for producing the same}
본 발명은 디스플레이 장치에 사용되는 조광 장치 중 광원 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백라이트 유닛의 사용없이 균일한 광을 생성시킬 수 있는 광원 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 디스플레이 장치는 문자 및 화상정보의 전달에 있어서 필수적인 구성요소로 자리 잡고 있다. 이러한 디스플레이 장치로서 과거에는 주로 CRT 장치가 대부분을 차지하고 있었으나 오늘날에는 경박단소화 및 이동편의성의 측면에서 평판 디스플레이장치로 대체되고 있는 추세에 있다. 평판디스플레이 장치 중에서도 저소비전력, 고정세화 및 기술의 안정화 등으로 LCD 장치가 널리 사용되고 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, LCD 패널(130) 및 백라이트 유닛(120) 등을 포함하는 백라이트 유닛의 동작 구조가 도시되어 있다. LCD 패널(130)은 액정(Liquid Crystal)의 원리에 의해 전압이나 외부의 힘에 의해 구동되는 표시 장치를 지칭한다. 여기서, 액정은 광학적으로는 결정체와 같은 이방성을 나타내는 특이 성질을 가지며, 일정 온도범위에서 액정이 되는 서모트로픽 액정(Thermotropic Liquid Crystal)이라 불리는 유기화합물을 주로 사용한다.
액정(Liquid Crystal)은 자체로는 빛을 내지 못하는 수동 소자이므로, 외부로부터의 광원(Light Source)을 필요로 한다. 따라서 LCD 패널(130)은 화면 전체를 균일한 밝기로 유지할 수 있는 백라이트 유닛(130)이 필수적으로 요구되며, 이러한 백라이트 유닛(120)은 도광체, 반사판, 프리즘판, 확산판, 구동부 등으로 구성된다.
광원 장치로부터 입사되는 입사광(105-1, 105-2)은 백라이트 유닛(120)을 거쳐 평면광(110)으로 변환된 후, 균일하게 LCD 패널(130)로 입사된다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 종류에 따른 구조를 나타낸 도면이다. 백라이트 유닛은 램프의 위치에 따라 램프가 LCD 뒤편에서 바로 전면을 향하여 빛을 발하는 직하형(Direct Type)(도 2a), 램프가 도광판(Light Guide Plate : LGP)의 옆에 위치해서 빛이 도광판을 거치면서 전면을 향하도록 하는 사이드형(Side Type)(도 2b), 그리고 사이드형의 일부이지만 도광판이 경사가 진 쐐기형(Wedge Type)(도 2c)으로 분류할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 램프가 도광판(120)의 뒤편에서 바로 전면을 향하여 빛을 방사하며, 도광판(120)을 통과한 빛은 균일한 평면광으로 변환되어 LCD에 입사된다. 도 2b를 참조하면, 사이드형(Side Type)은 램프가 도광판(Light Guide Plate : LGP)의 옆에 위치해서 빛이 도광판(120)을 거치면서 전면을 향하도록 구성된다. 그리고 도 2c를 참조하면, 쐐기형(Wedge Type)은 사이드형의 일부로서, 도광판(120)이 경사가 지도록 구성된다. 주로 직하형과 사이드형은 대형의 모니터용으로 사용되고 있으며 쐐기형은 노트북용으로 사용되고 있다.
도 3은 종래 기술에 따른 백라이트유닛의 구조를 나타낸 도면이다. 현재 LCD 기술은 백라이트유닛의 성능 개선에 초점이 맞추어져 있는 실정이다.
종래 기술에 따른 LCD용 백라이트는 구조가 도시되어 있는 도 3을 참조하면, 백라이트 유닛은 반사판(Reflector Sheet)(121), 도광판(Light Guiding Plate; light wave guide)(122), 확산판(Diffuser Sheet)(123), 프리즘판(Prism Sheet)(124) 및 보호판(125)으로 구성된다.
램프는 백라이트유닛을 통해 LCD 패널에 빛을 입사시켜주는 광원으로, 주로 사용되는 램프의 종류는 LED(Light Emitting Diodes), 유기 EL (ElectroLuminescent), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등이 있다.
반사판(121)은 램프로부터 입사한 빛을 백라이트의 출광면 방향으로 반사시켜 광이용 효율을 높여 주며, 입사광 전체의 반사량을 조절하여 백라이트의 출광면 전체가 균일한 휘도분포를 가지도록 한다. 도광판(122)은 램프로부터 입사된 빛을 균일한 평면광으로 변환시켜주는 구성요소이며, 주로 아크릴 수지인 PMMA(polymethymethacrylate)를 사용한다.
그리고 확산판(123)은 도광판(122) 상의 액정 패널 쪽에 위치하며, 도광판(122)을 통해 입사되는 빛을 확산, 산란시켜 백라이트 출광면 정면방향의 휘도를 증대시키고 균일하게 한다. 확산판(123)의 재질은 양호한 광확산 능력과 고휘도화가 가능한 폴리에스테르(PET) 수지를 주로 사용하며, PET 필름 상에 광확산 능력을 증대시키기 위해 표면 확산층이 도포되어 있다. 프리즘판(124)은 확산판(123)으로부터 나오는 빛을 출광면 정면 이외의 방향으로 나가는 것을 막고 광지향성을 향상시켜 시야각을 좁혀서 백라이트 출광면 정면방향으로의 휘도를 증대시켜 준다.
상술한 복잡한 구조의 백라이트 유닛을 이용하여 평면광을 변환시키는 기존 시스템은 액정 디스플레이 장치의 제조 비용 증대, 절차의 번잡 등을 야기시키는 원인이다. 종래 기술에 의할 때, 백라이트 성능 개선에만 초점이 집중되어 있으며, 백라이트 유닛의 사용없이 광원의 성능 개선을 통하여 광원으로부터 생성된 입사광을 LCD 패널에서 평면광으로 변환시킬 수 있는 장치는 존재하지 아니하였다.
따라서 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 백라이트 유닛의 사용없이 균일한 평면광을 생성시킬 수 있는 광원 장치 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 표면 장력을 이용하여 나노 장비의 사용없이 정밀한 구조를 지닌 광원 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 광원 장치를 LCD 패널의 입사부분에 구비함으로써, 기존 액정 디스플레이 장치에 비하여 박형의 크기를 지닌 액정 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 광원으로부터 발생된 불균일한 광을 균일한 광으로 변환하기 위한 광원 장치의 제조 방법이 제공될 수 있다.
이러한 광원 장치의 제조 방법은 (a) 일면에 미리 설정된 형상의 그루브가 반복적으로 형성되도록, 상기 광원 장치의 일면을 가공하는 단계, (b) 상기 패턴에 소정의 온도를 가열하여, 표면 장력에 의하여 원형의 그루브를 형성하는 단계 및 (c) 상기 패턴을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 (a) 단계는 식각 공정을 통하여 수행되거나, 프레스 공정을 통하여 수행될 수 있다.
그리고 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 광원으로부터 발생된 불균일한 광을 균일한 광으로 변환하기 위한 광원 장치가 제공될 수 있다.
상기 광원 장치는, 상기 광원 장치의 일면에 미리 설정된 원시 패턴의 그루브를 반복적으로 형성하기 위한 원시 패턴 형성 공정 및 상기 원시 패턴을 표면 장력을 이용하여 원형의 그루브 형상으로 변환하기 위한 가열 및 냉각 공정을 거쳐서 형성된 출사면을 구비하며, 상기 출사면은 복수개의 그루브가 반복적으로 형성되며, 광원으로부터 발생된 광은 상기 출사면을 통하여 균일한 광으로 변형되어 디스플레이 장치에 조광될 수 있다.
여기서, 상기 광원 장치의 타면에는 상기 광원을 구동하기 위한 전기 회로가 형성된 기판부를 포함하며, 상기 원시 패턴은 식각 공정 및 프레스 공정 중 적어도 하나의 공정을 통하여 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광원 장치 및 그 제조 방법의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광원 장치의 동작 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광원 장치(400) 및 이러한 광원 장치(400)가 구비된 디스플레이 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
광원 장치(400)에서 발생되는 입사광은 본 발명에 따른 그루브가 형성된 출사면(405)을 통하여 별도의 백라이트 유닛없이 균일한 광으로 변환되어 LCD 패널(490)에 직접 입사될 수 있다. 본 발명에 의하면, 복수개의 균일한 그루브 형상이 반복적으로 형성된 출사면(405)을 가진 광원 장치(400)는 불균일한 입사광(410)을 균일한 입사광(420)으로 변환하여 LCD 패널(490)에 조광하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 그루브 형상은 원형, 타원 등 다양한 모양을 포함하며, 상기와 같은 그루브 형상을 지는 입사면을 통과한 빛은 균일한 평면광으로 변환된다. 그리고 상기 광원 장치의 타면에는 상기 광원을 구동하기 위한 전기 회로가 형성된 기판부(415)를 포함하고 있다.
이와 같은 광원 장치(400)는 LCD 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 조광 장치의 기능도 구비하도록 구성되므로, LCD 패널에서는 별도의 백라이트유닛의 구비없이 투과되는 빛의 양만을 조절하여 화상을 표시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 형상이 형성된 출사면(405)에 그루브 형상의 홈을 형성함으로써, 도광판이 제거되더라도 균일광이 입사되도록 구성된다. 즉, 상기 출사면(405)의 표면에 복수개의 그루브 형상을 반복적으로 형성하므로, 기존의 백라이트 유닛을 대체할 수 있을 뿐 아니라, 자연색에 훨씬 가까운 화면을 디스플레이할 수 있다.
상기 출사면(405)은 광원으로부터 발생된 광(410)을 어느 한곳으로 집중되지 않고, 넓은 범위로 균일하게 입사시켜 LCD 패널(490)에 조광함으로써, 전체적인 시야각 특성이 현저히 향상될 뿐 아니라, 백라이트 유닛을 통한 광원의 왜곡이 광량의 감소가 없어 훨씬 자연색에 가까운 색구현 기능을 발휘할 수 있다.
이러한 균일한 입사광(420)은 기판부(450-1, 450-2), 액정부(460), 입사부(470-1) 및 출사부(470-2)를 포함하는 LCD 패널(490)로 입사된다. LCD 패널(490)은 표면에 투명전극을 형성한 2장의 기판부(450-1, 450-2) 사이에 액정을 주입하여 액정부(160)를 구성하고, 외부로부터 전계를 가해 액정을 회전시켜 빛을 통과하게 하거나 통하지 않게 하는 이른바 셔터 기능을 이용하여 화면을 표시할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광원 장치의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명에 따른 광원 장치는 원시 패턴 형성 공정, 가열 공정, 냉각 공정을 통하여 도 4와 같은 그루브 형상이 일면에 형성된 광원 장치를 제조할 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 제조 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S510에서, 본 발명에 따른 원시 패턴의 그루브를 광원 장치(400)의 일면, 즉 출사면에 형성한다. 본 발명에 따른 원시 패턴은 식각 공정(6a) 또는 프레스 공정(6b)을 통하여 형성할 수 있다.
단계 S520에서 상기 원시 패턴이 형성된 출사면을 가열한다. 상기 원시 패턴이 형성된 광원 장치의 일면에 표면 장력이 작용하여 균일한 형상으로 변형될 수 있는 소정의 온도에서 소정의 시간만큼 가열하면, 비록 정밀한 식각 또는 나노 공정을 거치지 않더라도 정밀하고 균일한 면을 지닌 그루브 형상으로 변형할 수 있다. 여기에서, 표면 장력이란 액체분자들이 표면에서 서로 끌어당겨 최소 면적을 유지하려고 하는 힘을 말하며, 상기 표면 장력을 이용하여 정밀하고 균일한 그루브를 형성시킬 수 있다.
단계 S530에서, 상기 생성된 그루브 형상이 변형되지 않도록, 출사면을 냉각시키면 도 6c와 같은 출사면(405)이 형성된 광원 장치가 생성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광원 장치의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 5에서 상술한 바와 같이, 도 6a 또는 도 6b와 같은 원시 패턴의 그루브를 광원 장치의 일면에 형성한 후, 표면 장력을 이용하여 도 6c와 같은 정밀한 구조의 그루브를 형성시킬 수 있다. 이하, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 도면 순서에 의해 상세히 설명하기로 한다.
도 6a를 참조하면, 식각 공정을 통하여 형성된 원시 패턴의 그루브가 출사면(610)의 일면에 형성되어 있다. 상기 식각 공정에 의한 원시 패턴의 그루브 형성 공정은 다음과 같다.
먼저, 상기 모양에 상응하여 설계된 회로 패턴을 유리판위에 그려 마스크를 제조한다. 이 후, 고온에서 산소나 수증기를 실리콘 웨이퍼표면과 화학 반응시켜 얇고 균일한 실리콘산화막(SiO2)을 형상시키는 산화 공정을 거친 후, 광원 장치의 일면, 즉 출사면에 감광액(PR:Photo Resist)도포한다.
노광(Exposure) 공정을 통하여 상기 마스크를 광원 장치에 위치시킨 후, 자외선을 비추면 유리위에 그려진 회로가 웨이퍼에도 형성된다. 현상 공정을 거친 후, 상기 광원 장치의 일면에 그루브 형상을 형성하기 위해, 상기 회로 패턴에 상응하는 선택적 식각을 통하여 원시 패턴의 그루브를 형성할 수 있다.
그리고 도 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 프레스 공정에 따른 식각 공정을 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 평면광을 생성시키기 위해서는 고도의 나노 기술이 필요하나, 현재 기술로 이러한 수준의 그루브를 형성할 수 없다. 따라서 나노 기술에 프레스 공정을 거치면, 도 6b와 같이 복수의 직선으로 형성된 원시 패턴의 그루브 형상이 형성된 출사면(620)을 제조할 수 있다.
이와 같이 식각 공정을 통하여 원시 패턴의 그루브 형상을 형성된 출사면(610) 또는 프레스 공정을 통하여 원시 패턴의 그루브 형상을 형성된 출사면(620)을 표면 장력이 작용할 수 있는 온도까지 가열한다. 즉, 식각 또는 금형을 통하여 패턴을 형성한 후, 가열하면 열적으로 활성화되어 물질의 이동이 용이해지고 표면장력에 의하여 요철부위가 구모양으로 변형된다. 상기 변형 과정은 표면 장력에 의하여 수행되므로, 평면광 변형 장치의 표면에 균일한 표면을 지닌 복수개의 그루브가 정밀하게 형성된다. 이 후, 냉각 공정에서 소정의 온도로 냉각하여 본 발명에 따른 출사면(405)이 형성된 광원 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 백라이트 유닛의 사용없이 균일광을 생성시킬 수 있는 광원 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 표면 장력을 이용하여 값비싼 나노 장비의 사용없이 정밀한 구조를 지닌 광원 장치를 제공할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명은 이러한 광원 장치를 LCD 패널의 입사부분에 구비함으로써, 기존 액정 디스플레이 장치에 비하여 박형의 크기를 지닌 액정 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작 구조를 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 종류에 따른 구조를 나타낸 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 백라이트유닛의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광원 장치의 동작 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광원 장치의 제조 방법을 나타낸 순서도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광원 장치의 제조 방법을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
400 : 광원 장치
405 : 출사면
410 : 불균일한 입사광
420 : 균일한 입사광
450-1, 450-2 : 기판부
460 : 액정부
490 : LCD 패널

Claims (6)

  1. 광원 장치의 제조 방법에 있어서,
    (a) 일면에 미리 설정된 형상의 그루브가 반복적으로 형성되도록, 상기 광원 장치의 일면을 가공하는 단계;
    (b) 상기 패턴에 소정의 온도를 가열하여, 표면 장력에 의하여 원형의 그루브를 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 패턴을 냉각하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 광원 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    식각 공정을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    프레스 공정을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  4. 광원 장치에 있어서,
    상기 광원 장치의 일면에 미리 설정된 원시 패턴의 그루브를 반복적으로 형성하기 위한 원시 패턴 형성 공정 및 상기 원시 패턴을 표면 장력을 이용하여 원형의 그루브 형상으로 변환하기 위한 가열 및 냉각 공정을 거쳐서 형성된 출사면을 구비하며, 상기 출사면은 복수개의 그루브가 반복적으로 형성되며, 광원으로부터 발생된 광은 상기 출사면을 통하여 균일한 광으로 변형되어 디스플레이 장치에 조광되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  5. 제4항에 있어서.
    상기 광원 장치의 타면에는 상기 광원을 구동하기 위한 전기 회로가 형성된 기판부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 원시 패턴은
    식각 공정 및 프레스 공정 중 적어도 하나의 공정을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100742564B1 (ko) * 2006-04-20 2007-07-25 제일모직주식회사 측면 변형을 방지하는 도광판 제조 방법 및 장치

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