KR20050083468A - 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한액정 표시 장치 및 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법 - Google Patents

마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한액정 표시 장치 및 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법 Download PDF

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KR20050083468A
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이영주
박기원
성동묵
이근우
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치 및 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법에 관한 것으로, 광을 발생시키는 램프와, 상기 램프로부터 출사된 광이 투과되면서 종방향과 횡방향으로 굴절되도록 단면 형상이 구면 내지 비구면으로 형성된 마이크로렌즈 어레이 시트와, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트로부터 굴절된 광이 집속되도록 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 전면에 배치된 액정 패널을 포함하여 구성되어, 액정 패널을 투과하는 동안 복굴절(birefringence)에 의한 위상차로 인하여 야기되는 색상 열화가 저감되며, 시야각에 따라 색깔이 다르게 보이는 휘도 반전 각도(brightness inversion angle)가 증가되므로 시야각이 실질적으로 확대되는 효과를 얻을 수 있는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치를 제공한다.

Description

마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치 및 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY WITH BACKLIGHT DEVICE USING MICROLENS ARRAY SHEET AND A MANUFACTURING METHOD OF MICROLENS ARRAY SHEET}
본 발명은 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치 및 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단순화된 구조를 가짐으로써 저렴하게 제조할 수 있고, 휘도를 향상시킴과 함께 시야각에 따른 색수차를 제거함으로써 보다 넓은 범위의 시야각에서 색의 왜곡이 없는 화상 품질을 제공할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치 및 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT)을 이용한 화면 표시 장치는 대형화를 위해서는 두께 방향으로의 길이가 길어져야 하므로, 구조상 대형화에 한계를 갖고 있었다. 최근, 대화면과 고선명 화면을 제공하는 평판 표시 장치(Flat Panel Display; FPD)의 수요가 점증함에 따라, 음극선관에 비하여 두께를 대폭으로 줄일 수 있으면서 선명한 화면을 제공할 수 있는 박막형 액정 표시 장치(TFT LCD)가 큰 인기를 얻고 있다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 원리상 광원에서 방출되는 빛을 액정의 편광에 의하여 단속하는 것으로, 자체 발광 방식을 채용한 디스플레이 장치에 비하여 휘도와 시야각 측면에서 불리한 단점을 갖는다. 그러나, 액정 표시 장치의 휘도는 성능 지수들 가운데 중요한 요소 중 하나이므로, 액정 표시 장치의 휘도를 높이기 위한 액정 표시 장치의 조명 기구에 관한 다양한 연구가 진행되고 있다.
액정 표시 장치의 휘도를 향상시키기 위한 방법으로서, 광원 자체의 발광량을 증가시키는 방법이 있다. 그러나, 광원 자체의 발광량을 증가시키면, 광원 발열량이 상승하게 되는 문제점이 발생하게 되며, 액정 표시 장치가 주로 휴대용 기기에 사용되는 점을 고려하면 광원의 소모 전력을 커지므로 배터리 용량과 관련하여 바람직하지 않다.
또한, 액정 표시 장치의 휘도를 향상시키기 위하여, 도1에 도시된 바와 같이, 프리즘 시트 2매를 횡방향으로 교차하도록 배치한 종래의 액정 표시 장치의 조명 기구(1)가 사용되고 있다. 종래의 액정 표시 장치의 조명 기구(1)는 제1프리즘 시트(10)와, 제1프리즘 시트(10)와 직교하도록 제1프리즘 시트(10)의 전면에 배치된 제2프리즘 시트(20)와, 제2프리즘 시트(20)의 전면에 형성된 액정 패널(30)과, 제1프리즘 시트(10)의 저면에 형성된 광확산층(40)과, 제1프리즘 시트(10)의 저면에 광이 통과하도록 형성된 도광판(50)과, 도광판의 저면에 광을 반사하도록 형성된 반사판(60)으로 구성된다.
상기 프리즘 시트(10,20)는 광경로를 굴절시키도록 미세하게 다수로 배열 형성된 프리즘 렌즈(11)와, 프리즘 렌즈(11)가 안착되도록 유리 등의 재질로 형성된 투명 기판(12)을 구비한다.
상기 액정 패널(30)은 투명 기판에 격자 모양으로 화소를 구획하도록 형성된 블랙 매트릭스(31)와, 블랙 매트릭스(31) 사이에 형성된 단위 화소(32)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 액정 표시 장치의 조명 기구(1)는 광확산층(30)을 통과한 광이 제1,2프리즘 렌즈(11,21)를 통과하면서 각각 직교되는 방향으로 2번 굴절됨으로써 도광판(50)으로부터 출사된 광을 액정 패널(30)의 방향(99)으로 진행하도록 광로(199)를 모아주게 되어 액정 표시 장치의 휘도를 개선하게 된다. 한편, 도6(a)에 도시된 바와 같이, 프리즘 렌즈 시트(10)를 하나만 형성한 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치도 사용되며, 이 경우에는 한 방향으로 광이 굴절되므로 도2에 도시된 조명 기구에 비하여 휘도는 열악해진다.
프리즘 렌즈 시트로 구성된 종래의 액정 표시 장치의 조명 기구(1)는 직교하는 방향 모두에 대하여 광을 굴절시킬 수 있으므로 액정 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있는 장점을 갖지만, 고가의 프리즘 렌즈 시트(10,20)를 2매 장착해야 하므로 제작 비용이 많이 소요되며, 프리즘의 돌출부(21a)는 긁힘에 민감하므로 조립시 세심한 주의를 기울이지 않으면 프리즘 렌즈(11,21)가 긁히게 되어 광학 성능이 열악해지고, 각각의 프리즘 렌즈(11,21)를 투과한 조명광이 액정 패널(30)에 입사될 경우, 조명광의 발산각에 따라 위상차가 현저하게 발생되므로, 큰 위상차에 의한 색수차로 인하여 시야각이 열화되는 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 단순화된 구조를 가짐으로써 저렴하게 제조할 수 있고, 휘도를 향상시킴과 함께 시야각에 따른 색수차를 제거함으로써 보다 넓은 범위의 시야각에서 색의 왜곡이 없는 화상 품질을 제공할 수 있는 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 종방향과 횡방향으로 투사되는 광을 굴절시키도록 종래에 2매로 구성된 프리즘 렌즈 시트를 1매의 렌즈 시트로 대체하여, 보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있고, 취급이 용이하며, 소정의 집광 성능을 유지하면서 액정 표시 장치의 휘도의 불균일성과 광손실을 최소화하여 제품의 수율(yield)을 높일 수 있는 한 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명은 도금틀을 이용하여 상기 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조할 수 있는 금형을 제작함으로써, 상기 금형에 의하여 동일한 마이크로렌즈 어레이 시트를 반복하여 다량으로 복제하여 용이하게 제조할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법을 또한 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 램프와; 상기 램프로부터 출사된 광이 투과되면서 종방향과 횡방향으로 굴절되도록 단면 형상이 구면 내지 비구면으로 형성된 마이크로렌즈 어레이 시트와; 상기 마이크로렌즈 어레이 시트로부터 굴절된 광이 집속되도록 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 전면에 배치된 액정 패널을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치를 제공한다.
이는, 액정 패널을 투과하는 동안 복굴절(birefringence)에 의한 위상차로 인하여 야기되는 색상 열화가 저감되며, 시야각에 따라 색깔이 다르게 보이는 휘도 반전 각도(brightness inversion angle)가 증가되므로 시야각이 실질적으로 확대되는 효과를 얻기 위함이다.
여기서, 상기 액정 패널은 복수개의 단위 화소가 형성되도록 구획하는 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 단위 화소의 영역 내에는 다수개의 마이크로렌즈가 포함되도록 구성된 것이 효과적이다. 이는, 상기 액정 패널의 단위 화소와 상기 단위 마이크로렌즈를 하나하나 정렬하지 않아도 조립이 가능하게 되므로, 조립 공정이 현저히 용이해지므로 제조 비용을 절감할 수 있으며, 각각의 마이크로렌즈를 액정 패널의 단위 화소에 정렬하지 않고도 소정의 집광 성능을 유지하면서 액정 표시 장치의 휘도의 불균일성과 광손실을 최소화할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 상기 램프는 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 후면에 소정의 거리 이격되어 설치되어, 직하형 조명 기구로 작용하는 것이 대화면용 엘씨디 티브이 등에 적합하다. 그리고, 액정 표시 장치의 두께를 줄이기 위하여, 상기 램프는 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 후면 일측부에 설치되고, 상기 램프로부터 출사되는 광을 상기 마이크로렌즈 어레이 시트로 향하도록 형성된 반사판을; 더 포함하여 측광식 조명 기구로 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트는, 불필요한 광량의 손실을 줄여 조명광을 액정 패널에 집속할 수 있고 액정 표시 장치의 휘도를 크게 향상시킬 수 있도록 완전 채움율을 갖도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 저면에는 소정의 두께를 갖도록 일체로 형성된 광확산층을 더 포함하여 구성된 것이 휘도 향상 측면에서 효과적이다. 아울러, 상기 액정 패널의 전면에 상기 액정 패널을 투과하여 출사되는 시야각을 확대하도록 형성된 광확산판을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 마이크로렌즈의 평면 배열 형태는 벌집 형상이나 타원 형상으로 형성된 것이 효과적이다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은 상기 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조하는 방법으로서, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트와 동일한 형상을 갖는 도금틀을 제조하는 단계와; 상기 도금틀을 이용하여 상기 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조할 수 있는 금형을 제조하는 단계와; 상기 금형으로 상기 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조하는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법을 제공한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도2 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 도2는 분해 사시도, 도3은 도2의 평면도, 도4는 도2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 측단면도, 도5는 도2의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 측단면도, 도6은 도1과 도2의 작동 원리를 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치(100)는, 광을 종방향과 횡방향으로 굴절시는 마이크로렌즈 어레이 시트(110)와, 마이크로렌즈 어레이 시트(110)의 전면에 화상을 표시하도록 형성된 액정 패널(30)과, 마이크로렌즈 어레이 시트(110)의 저면에 마이크로렌즈 어레이 시트(110)와 일체로 소정의 두께를 갖고 집적 형성된 광확산층(40)과, 마이크로렌즈 어레이 시트(110)의 저면에 광을 통과시키도록 형성된 도광판(Light guide plate,50)과, 도광판의 저면에 광을 반사하도록 형성된 반사판(60)과, 조명광을 도광판(50)으로 출사시키는 램프부(70)을 포함하여 구성된다.
상기 마이크로렌즈 어레이 시트(110)는, 도광판(50)으로부터 출사된 조명광을 액정 패널(30)을 향하는 방향으로 굴절시키도록 구면 또는 비구면 형상으로 형성되고 직경과 돌출 높이(sag height)가 수마이크로미터 내지 수십마이크로미터의 범위로 자외선 경화 수지, 열경화 수지, 유리 등의 투명 재질로 형성된 초소형 마이크로렌즈(111)와, 마이크로렌즈(111)를 안착시키고 지지하도록 피엠엠에이(PMMA), 피이티(PET), 피씨(Polycarbonate) 등의 수지 또는 유리 재질로 형성된 투명 기판(112)으로 구성된다.
상기 액정 패널(30)은 투명 기판에 격자 모양으로 화소를 구획하도록 형성된 블랙 매트릭스(31)와, 블랙 매트릭스(31) 사이에 형성된 단위 화소(Unit Pixel,32)를 포함한다.
여기서, 액정 패널(30)이 마이크로렌즈 어레이 시트(110)의 전면을 덮은 상태에서는, 도3에 도시된 바와 같이, 단위 화소(32)에는 대응하는 면적 내에 벌집 형상의 초소형 마이크로렌즈(111)가 다수의 배열 형태로 형성된다. 따라서, 액정 패널(30)의 단위 화소(32)와 마이크로렌즈(111)를 하나하나 정렬하지 않아도 조립이 가능하므로, 조립 공정이 현저히 용이해지므로 제조 비용을 절감할 수 있으며, 각각의 마이크로렌즈(111)를 액정 패널(30)의 단위 화소(32)에 정렬하지 않고도 소정의 집광 성능을 유지하면서 액정 표시 장치의 휘도의 불균일성과 광손실을 최소화할 수 있게 된다.
상기 램프부(70)는 조명 광원인 냉음극선관 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)로 형성된 램프(71)와, 램프(71)에서 방사되는 조명광을 도광판(50)으로 반사되도록 구비된 램프 프레임(72)를 구비한다.
한편, 각각의 단위 마이크로렌즈(111)들의 사이는 빈 공간이 없도록 촘촘하게 배치되어 채움율(fill factor)이 100%인 완전 채움율 배열로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 완전 채움율 배열에 대하여 본 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2003-0041264호에 기재된 향상된 채움율(Fill Factor)을 갖는 마이크로렌즈 어레이 및 그 제조 방법을 창작하였으며, 그 구성을 도7을 참고하여 간략히 살펴보면 다음과 같다. 즉, 향상된 채움율을 갖는 마이크로렌즈 어레이(120)는 마이크로렌즈를 설치하는 기판(122)과, 그 위에 입사광을 굴절시키도록 촘촘히 배열되도록 형성된 마이크로렌즈(121)와, 단위 마이크로렌즈(121) 사이의 간격을 덮도록 형성된 간격 채움막(123)을 포함하여 구성된다. 즉, 종래의 마이크로렌즈 어레이에서 각각의 마이크로렌즈 사이의 간격은 상기 간격 채움막(123)에 의하여 채워져 없어지게 된다. 따라서, 마이크로렌즈 어레이에 완전 채움율을 갖는 마이크로렌즈는 벌집 형상뿐만 아니라, 직교 형상 등의 비구면 계수를 갖는 마이크로렌즈 어레이에 대하여도 동일하게 적용 가능하다. 즉, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 수평 방향 및 수직 방향으로 렌즈의 직경이 동일하거나 상이한 모든 경우에 대하여 곡률 반경과 비구면 계수가 상이하지만 완전 채움률을 갖는 어레이로 형성될 수 있는 것이다.
상기와 같이 수평 방향과 수직 방향의 곡률 반경을 완전 채움율로 형성함으로써 불필요한 광량의 손실을 줄일 수 있게 되어, 광원에서 출사된 조명광을 액정 패널(30)에 집속할 수 있게 되므로, 액정 표시 장치의 휘도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예로서 단위 마이크로렌즈(111)의 형상은 벌집 형상의 마이크로렌즈 어레이 시트(110)가 적용된 액정 표시 장치의 조명 기구(100)를 예를 들어 상술하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 원형, 타원형, 사각형, 육각형 등의 형상을 갖는 마이크로렌즈(111)가 안착된 마이크로렌즈 어레이 시트(110)가 적용된 액정 표시 장치의 조명 기구를 포함하는 것이다.
그리고, 마이크로렌즈(111)의 평면 배열 형태는 벌집형 육각 또는 사각 어레이 등의 다면체로 구성되지만, 단위 마이크로렌즈(111)의 단면 형상은 소정의 돌출 높이(sag height)를 갖는 구면 또는 비구면 형태로 형성된다.
이하, 본 발명의 일 실시예의 작동 원리를 상술한다.
램프부(70)의 램프(71)로부터의 직접 또는 램프 프레임(72)에 반사되어 도광판(50)으로 조명광이 전달되면, 도광판(50)으로 전달된 조명광은 도광판(50)의 저면에 장착된 반사판(60)에 의하여 마이크로렌즈 어레이 시트(110)를 향하도록 진행 경로(199)가 변경되고, 도6(b)에 도시된 바와 같이, 도광판(50)으로부터의 조명광은 마이크로렌즈 어레이 시트(110)를 통과하면서 위상차가 거의 발생되지 않으면서 액정 패널(30)에 종방향 및 횡방향으로 동시에 집속되어, 액정 패널(30)의 구획된 단위 화소(32)에 집광되어 조사된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 조명 기구(100)는 종래의 프리즘 렌즈 시트(10,20)에서 출사된 조명광에 비하여 발산각 분포가 적어, 액정 패널(30)을 투과하는 동안 복굴절(birefringence)에 의한 위상차로 인하여 야기되는 색상 열화가 저감되며, 시야각에 따라 색깔이 다르게 보이는 휘도 반전 각도(brightness inversion angle)가 증가되므로 시야각이 실질적으로 확대되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 종래에 비하여 하나의 마이크로렌즈 어레이 시트(110)로 2매의 프리즘 렌즈 시트(10,20)를 대체할 수 있게 되므로, 보다 저렴한 비용으로 조명 기구(100)를 제작할 수 있게되며, 표면이 완만한 곡면을 이루게 되므로 마이크로렌즈(111)의 손상 가능성을 최소화하게 되어 조립시 취급이 용이해진다.
이하, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트(110)의 제조 공정을 상술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치(100)의 마이크로렌즈 어레이 시트(110)는, 마이크로렌즈 어레이 시트(110)와 동일한 형상을 갖는 도금틀(210)을 제조하는 단계와, 도금틀(210)을 이용하여 마이크로렌즈 어레이 시트(110)를 제조할 수 있는 금형(310)을 제조하는 단계와; 금형(310)으로 마이크로렌즈 어레이 시트(110)를 제조하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 도금틀(210)을 제조하는 단계는, 도8(a)에 도시된 바와 같이, 평평한 판 형태의 기판(212)의 전면에 감광제 또는 광감응성 다중체를 도포(coating), 증착(deposition), 접합(lamination) 등의 방법으로 소정의 두께로 형성하고, 개별 마이크로렌즈(111)가 형성될 위치에 원형 또는 타원형 패턴을 사진 묘화 공정(photolithography)으로 성형하고, 초기 패턴이 성형된 기판을 상기 감광제 또는 다중체가 점성을 띄는 소정의 온도에서 일정 시간 열처리를 한 후, 구면 형상으로 리플로우(reflow)하고, 상기 구면 형상에 등각(conformal) 증착 기술을 이용하여 개별 마이크로렌즈(111) 사이의 공극을 메워 완전 채움율(full fill factor)을 갖도록 마이크로렌즈 형상(211)을 성형함으로써 이루어진다.
상기 금형(310)을 제조하는 단계는, 도8(b)에 도시된 바와 같이, 도금틀(210)의 렌즈 형상(211)의 표면에 니켈 등의 금속을 전해 또는 무전해 방법으로 소정의 두께만큼 도금한 후, 도8(c)에 도시된 바와 같이, 도금틀을 전주(plate metal,210)로부터 분리하면, 마이크로렌즈(111)의 역상(逆象)이 전사된 마이크로렌즈 어레이 시트(110) 제작용 금형(310)이 제조된다.
금형(310)을 이용하여 마이크로렌즈 어레이 시트(110)를 제조하는 공정은, 도9에 도시된 바와 같이, 역상이 전사된 금형(310)으로 몰딩 방법에 의하여 마이크로렌즈 어레이 시트(110)를 대량으로 복제할 수 있게 되며, 구체적인 성형 방법으로는, 자외선 경화 수지를 이용한 방법, 열 경화 수지를 이용한 방법, 고온 압축 성형(Hot Press Embossing), 사출 성형(Injection molding) 등이 적용 가능하다.
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치의 분리 사시도로서, 직하형 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치(101)는 대화면이 요구되는 액정 표시 화면 티브이(LCD TV) 등에 적합하다. 그리고, 액정 표시 장치(101)는 직하형 액정 표시 장치는 액정 패널(30)을 투과하여 출사되는 화상의 시야각을 확대하도록 형성된 광확산판(diffuser sheet,80)과, 액정 표시 모듈의 손상을 방지하기 위하여 액정 표시 장치의 전면에 부착된 보호판(90)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 광을 발생시키는 램프와, 상기 램프로부터 출사된 광이 투과되면서 종방향과 횡방향으로 굴절되도록 단면 형상이 구면 내지 비구면으로 형성된 마이크로렌즈 어레이 시트와, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트로부터 굴절된 광이 집속되도록 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 전면에 배치된 액정 패널을 포함하여 구성되어, 액정 패널을 투과하는 동안 복굴절(birefringence)에 의한 위상차로 인하여 야기되는 색상 열화가 저감되며, 시야각에 따라 색깔이 다르게 보이는 휘도 반전 각도(brightness inversion angle)가 증가되므로 시야각이 실질적으로 확대되는 효과를 얻을 수 있는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 종방향과 횡방향으로 투사되는 광을 굴절시키는 1개의 마이크로렌즈 어레이 시트로 종래의 2매의 프리즘 렌즈 시트를 대체할 수 있게 되므로, 보다 저렴한 비용으로 액정 표시 장치를 제작할 수 있게 되며, 표면이 완만한 곡면을 이루게 되므로 마이크로렌즈의 손상 가능성을 최소화하게 되어 조립시 취급이 용이하여 제작 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 액정 패널은 복수개의 단위 화소가 형성되도록 구획하는 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 단위 화소의 영역 내에는 다수개의 마이크로렌즈가 포함되도록 구성함으로써, 상기 액정 패널의 단위 화소와 상기 단위 마이크로렌즈를 하나하나 정렬하지 않아도 조립이 가능하게 되므로, 조립 공정이 현저히 용이해지므로 제조 비용을 절감할 수 있으며, 각각의 마이크로렌즈를 액정 패널의 단위 화소에 정렬하지 않고도 소정의 집광 성능을 유지하면서 액정 표시 장치의 휘도의 불균일성과 광손실을 최소화하여 제품의 수율(yield)을 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 도금틀을 이용하여 상기 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조할 수 있는 금형을 제작함으로써, 상기 금형에 의하여 동일한 마이크로렌즈 어레이 시트를 반복하여 다량으로 복제하여 용이하게 제조할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법을 제공한다.
도1은 종래의 액정 표시 장치의 조명 기구를 도시한 분해 사시도
도2 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로,
도2는 분해 사시도
도3은 도2의 평면도
도4는 도2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 측단면도
도5는 도2의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 측단면도
도6은 도1과 도2의 작동 원리를 도시한 도면
도7은 본 출원인에 의하여 출원된 향상된 채움율을 갖는 마이크로렌즈 어레이가 장착된 시트를 도시한 사시도
도8 및 도9는 도2의 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법에 관한 것으로,
도8은 도2의 마이크로렌즈 어레이 시트 제작용 금형을 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면
도9는 도8의 금형으로 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조하는 방법을 도시한 사시도
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치의 분리 사시도
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
30: 액정 패널 31: 블랙 매트릭스
32: 단위 화소 40: 광확산층
50: 도광판 60: 반사판
70: 램프부 71: 램프
72: 램프 프레임 80: 광확산판
90: 보호판 110: 마이크로렌즈 어레이 시트
111: 마이크로렌즈 112: 투명 기판
160: 광 진행 경로 210: 도금틀
310: 금형

Claims (12)

  1. 광을 발생시키는 램프와;
    상기 램프로부터 출사된 광이 투과되면서 종방향과 횡방향으로 굴절되도록 단면 형상이 구면으로 형성된 마이크로렌즈 어레이 시트와;
    상기 마이크로렌즈 어레이 시트로부터 굴절된 광이 집속되도록 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 전면에 배치된 액정 패널을;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  2. 광을 발생시키는 램프와;
    상기 램프로부터 출사된 광이 투과되면서 종방향과 횡방향으로 굴절되도록 단면 형상이 비구면으로 형성된 마이크로렌즈 어레이 시트와;
    상기 마이크로렌즈 어레이 시트로부터 굴절된 광이 집속되도록 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 전면에 배치된 액정 패널을;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 액정 패널은 복수개의 단위 화소가 형성되도록 구획하는 블랙 매트릭스를 포함하고,
    상기 단위 화소의 영역 내에는 다수개의 마이크로렌즈가 포함되도록 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 램프는 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 후면에 소정의 거리 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 램프는 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 후면 일측부에 설치되고,
    상기 램프로부터 출사되는 광을 상기 마이크로렌즈 어레이 시트로 향하도록 형성된 반사판을;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 어레이 시트는 완전 채움율을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 저면에는 소정의 두께를 갖도록 일체로 형성된 광확산층을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 수마이크로미터 내지 수십마이크로미터의 직경과 돌출 높이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 액정 패널의 전면에 상기 액정 패널을 투과하여 출사되는 시야각을 확대하도록 형성된 광확산판을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈의 평면 배열 형상은 벌집 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈의 평면 배열 형상은 타원형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트가 적용된 조명 기구를 구비한 액정 표시 장치.
  12. 제 1항의 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조하는 방법으로서,
    상기 마이크로렌즈 어레이 시트와 동일한 형상을 갖는 도금틀을 제조하는 단계와;
    상기 도금틀을 이용하여 상기 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조할 수 있는 금형을 제조하는 단계와;
    상기 금형으로 상기 마이크로렌즈 어레이 시트를 제조하는 단계를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 마이크로렌즈 어레이 시트의 제조 방법.
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