KR20070021454A - 도트프리즘 필름이 부착된 액정표시장치용 도광판 및 그제조 방법 - Google Patents

도트프리즘 필름이 부착된 액정표시장치용 도광판 및 그제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 도광판 및 그 제조 방법, 이를 이용한 액정표시장치의 백라이트유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패턴화된 요철부가 표면에 형성되어 있는 필름이 부착된 액정표시장치용 도광판 및 그 제조 방법과 이러한 도광판을 포함하는 액정표시장치의 백라이트유닛에 관한 것으로, 필름에 전사되는 요철부의 패턴의 형태는 도광판의 균일도 및 시야각, 휘도 상승 여부에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
액정표시장치, 도광판, 필름, 패턴화된 요철부, 필름 부착형 도광판

Description

도트프리즘 필름이 부착된 액정표시장치용 도광판 및 그 제조 방법{Dot prism film attached light guide panel of LCD and method of fabricating the same}
도 1은 종래의 LCD 백라이트 유닛을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2 는 기존의 도트 프리즘 도광판을 나타낸 확대 단면도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 도광판을 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 의한 실시예에 의한 필름 부착형 도광판의 제조 방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필름 부착형 도광판의 확대 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
400 : 도광판 410: 점착층
420: 투명필름 430: 경화수지층
500: 도광판 마스터/스탬프
본 발명은 액정표시장치용 도광판 및 그 제조 방법, 이를 이용한 액정표시장치의 백라이트유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패턴화된 요철부가 표면에 형성되어 있는 필름이 부착된 액정표시장치용 도광판 및 그 제조 방법과 이러한 도광판을 포함하는 액정표시장치의 백라이트유닛에 관한 것이다.
LCD는 액체와 고체 중간상태의 물질인 액정이 전극으로 형성된 두장의 유리기판 사이에 주입되어 전계를 가하여 숫자나 영상을 표시하는 기기를 말한다.
LCD는 자체 발광소자가 아니므로 빛을 발생시키는 광원(Light source)으로서 백라이트유닛(Back light unit)을 구비하여야 하며, 이러한 백라이트유닛에서 발생한 빛을 액정이 일정하게 배열되어 있는 패널부에서 빛의 투과량을 조절하면서 영상 등을 표시하게 된다.
도 1은 종래의 LCD 백라이트 유닛을 나타내는 분해 사시도이다.
다만, LCD의 백라이트유닛(10)은 빛을 발산시키는 광원의 위치에 따라 직하형과 에지형(edge type)으로 구분할 수 있는데, 도 1은 에지형을 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 LCD 백라이트 유닛은 램프(105), 도광판(110), 반사판(115) 및 광학필름으로 구성되어 있으며, 광학필름은 확산시트(120), 프리즘 시트(125) 및 보호시트(130)를 포함한다.
램프(105)는 액정표시장치에 있어서 최초로 빛을 발산하는 부분으로서 사용될 수 있는 램프(105)는 여러 종류가 있으나 일반적으로 액정표시장치에 사용되는 램프는 전력소모가 적고 매우 밝은 백색광을 발산시키는 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp; 냉음극 형광램프)를 사용한다.
도광판(Light guide plate; 110)은 램프(105)에서 발생한 점광(spot light)을 면광(plane light)으로 변환시켜 전면에 빛을 투사시켜주는 역할을 한다.
상기한 바와 같이, 도광판 윗면으로 출사된 빛의 휘도 및 균일도 향상을 위하여, 일반적으로 도광판 상부에 광학특성이 좋은 필름을 조합시켜 배치하고 있다. 휘도 상승을 위한 가장 쉬운 방법은 휘도 향상용 필름이나 확산 시트를 사용하는 것이지만, 해당 생산업체들은 제조원가를 절감하기 위해 고가의 필름 사용은 차츰 지양하고 있는 추세이다.
도광판을 통해 나온 빛의 휘도 및 균일도 향상을 위한 방법으로 도광판 상하부에 일정한 패턴을 부여하는 방법이 사용되는데, 도광판(1)의 후면에 난반사를 일으켜 도광판 전체가 빛을 균일하게 발산하도록 하기 위해 램프로부터의 거리 등을 고려해서 설계한 소정의 형상 또는 패턴을 가진 요철면을 형성하는 방법이 사용된다(도 2).
종래의 도광판 패턴 부여 방식은 빛의 균일도 향상을 위하여 도광판 하부에 인쇄 방식에 의한 도트 인쇄(인쇄 도광판) 또는 엠보싱 무늬를 가공(무인쇄 도광판)하는 공정 등이 있다. 또한, 도광판 상부에 배치하는 각종 필름의 제거를 위해 도광판 상부 표면에 직접 프리즘 패턴 또는 엠보싱 패턴을 부여함으로서 휘도 상승 의 효과가 있는 유발하는 방법들도 개발되고 있다. 그러나, 이러한 일련의 방법들은 휘도 상승 효과가 있기는 하지만,그 값이 10 % 이내 여서 광특성 필름을 제거한 후 동일한 휘도를 유지하는 것이 쉽지 않았다.
대한민국특허 제421289호의 '도트프리즘 도광판 마스터 제작방법'과 대한민국특허 제295505호 '광경화 수지를 이용한 스탬핑 방식의 요철을 갖는 도광판'은 패턴이 부여된 도광판으로서 개선된 광출사 효과를 나타냈으나 최근 디스플레이 패널의 대형화 및 대량화의 추세에 비추어 볼 때, 상기 특허들에 개시된 도광판은 그 제작시 대형화 및 대량화에 한계가 있으므로 이에 대한 새로운 해결방법이 필요로 하게 되었다.
따라서, 본 발명자는 휘도 향상을 위하여 도광판 표면에 요철부를 직접 가공하지 않으면서도 간단한 공정을 통해 패턴화된 요철부를 포함하는 액정표시장치용 도광판 및 그 제조방법을 개발하고자 하였다.
본 발명의 목적은 대형화 및 대량생산에 용이하면서도 휘도가 개선된 도광판 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
나아가 본 발명은, 본 발명에 의한 액정표시장치용 도광판을 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 패턴화된 요철부가 표면에 형성된 필름이 도광판 상하부의 일면 또는 양면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판을 제공한다.
필름에 전사되는 요철부의 패턴의 형태는 도광판의 균일도 및 시야각, 휘도 상승 여부에 따라 다양하게 변화될 수 있으며, 바람직하게는, 상기 패턴화된 요철부는 도트 형상의 제 1 패턴부 내에 일정 형상의 요철부로 이루어진 제 2 패턴부를 포함할 수 있다.
상기 제 1패턴부인 도트는 원, 타원, 사각형 또는 다각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있으며, 상기 제 2패턴부의 요철 단면은 삼각형, 사각형 등의 다각형 또는 원형의 여러가지 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 패턴부인 도트의 크기는 수백㎛ 에서 수 mm 이내의 범위를 가지며, 제 2 패턴부의 요철의 높이는 1~100㎛, 요철 간격은 1~100㎛인 것이 바람직하다.
또한, 요철의 높이는 10 내지 30㎛, 요철 간격은 30 내지 80㎛인 것이 더욱 바람직하다.
이 때, 상기 제 1패턴부 및 제 2패턴부는 도광판의 종횡방향으로 균일한 패턴 또는 가변적으로 변화되는 패턴일 수도 있으며, 도광판의 균일도 및 중앙휘도의 상승여부에 따라 다양한 패턴 주기를 가질 수 있다.
상기 필름은 패턴화된 요철부를 포함하는 점착층에 의해 도광판에 부착된다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 액정표시장치용 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다. 바람직하게는 제 1패턴부는 원 또는 타원 형상을 가지며, 제 2 패턴부는 요철의 단면 형상이 삼각형, 사각형 또는 원형의 프리즘 패턴을 가진다. 이 때, 필름은 점착층에 의해 정방향 또는 역방향으로 도광판에 부착될 수 있다.
또한, 본 발명은 요철부를 포함하는 필름이 부착된 필름 부착형 도광판의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, (a)소정의 형상을 가진 패턴화된 요철이 형성되어 있는 도광판 마스터 또는 스탬퍼를 제작하는 단계, (b)투명필름의 일면에 경화수지를 도포하는 단계, (c)상기 마스터 또는 스탬퍼의 요철을 상기 투명 필름 상의 경화수지에 전사시키는 단계, (d)상기 경화수지에 자외선 또는 열을 조사하여 상기 경화수지를 경화시키는 단계, (e)요철부를 포함하는 상기 필름을 점착제를 이용하여 도광판에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부되는 도면 및 후술 되는 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하고자 하나, 본 발명의 범위는 이에 국한되는 것은 아니며, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형되어 질 수 있다.
1. 필름 부착형 도광판 마스터의 제조 공정
패턴화된 요철부를 포함하는 필름 부착형 도광판을 제조하기 위한 마스터의 제조 공정은 요철부를 도광판의 하부 또는 상부에 형성하기 위한 도광판 마스터를 제작하는 기존의 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 본 발명에 의한 도광판 마스터는 금속판재 또는 비금속 판재 어느 것으로도 제작 가능하다.
먼저, 금속판재 도광판 마스터를 기계절삭 가공설비를 이용해서 삼각형 프리즘 요철부가 광원에 수직인 방향으로 배열되도록 가공하였다. 요철면의 높이는 20㎛, 프리즘 형상의 피치간격은 50㎛가 되도록 도광판 마스터의 한면을 절삭 가공하였다.
상기 프리즘 요철면(제 2 패턴)은 필요에 따라서 삼각형 이외에도 사각형, 오각형 등 다면체 구조나 반원 형태의 엠보싱(embossing) 형태이어도 무방하다.
다음 공정으로서 PET 필름에 경화수지를 수십 ㎛두께로 도포한 후 건조하여 경화수지가 부착된 면을 프리즘이 가공된 도광판 마스터 표면에 압착시키고, PET 필름 상부에 미리 준비한 포토 마스크를 씌운 후 자외선을 조사하여 경화수지를 경화시킴으로써, 도트 부분 프리즘 패턴을 갖는 도광판 마스터를 제작하였다.
이렇게 제작된 도트프리즘 패턴을 갖는 도광판 마스터 표면에 니켈을 도금한 후, 이를 이용하여 도트프리즘 패턴이 형성된 스탬퍼(500)를 제작하였다.
2. 도트프리즘 필름의 제조 및 도트프리즘 필름 부착형 도광판의 제조
상기와 같은 방법으로 제작된 스탬퍼(500)를 준비하고, 도 4b에 도시된 바와 같이 투명 필름(420)의 일면에 경화수지층(430)을 도포하였다. 투명필름(420)은 베 이스층(base layer)의 기능을 하며 투과성, 투명성이 우수한 소재를 사용하는 것이 바림직한데 본 발명에서는 PET(Poly-ethyleneterephthalate)를 사용하였다.
경화수지층(430)은 일반적인 열경화성 수지 또는 UV경화수지를 사용하면 되는데 본 발명에서는 우레탄 아크릴레이트계 수지를 사용하였다.
그 후, 도 4c에 도시된 바와 같이 경화수지층(430)이 도포된 PET 필름의 경화수지층을 스탬퍼(500)의 요철부에 압착시켜 도광판 스탬퍼의 요철부의 패턴이 투명 필름 상의 경화수지에 전사시킨 후 열을 가하여 경화시켜 도트프리즘 패턴이 형성된 필름을 얻었다(도 4d 및 4e).
상기 도트 프리즘 필름의 이면에 점착제를 전체적으로 도포하여 점착층(410)을 형성시키고, 도광판(400)의 일면에 접착시킴으로써 도트프리즘 패턴 필름층을 포함하는 도광판을 제조하였다(도 4f).
본 발명에 의한 또 다른 실시예로서, 도 5 에서 보는 바와 같이 도트프리즘 패턴이 형성된 필름을 위에서 실시한 것과 반대 방향으로 접착하여 도광판을 제작할 수도 있다.
일정 패턴의 요철부를 포함하는 필름은 상기한 바와 같이 정방향 또는 역방향으로 도광판의 상부 또는 하부 중 일면에 부착되어 질 수도 있으며, 실시예에 따라 도광판의 상하부 양면에 부착되어 질 수도 있다.
상기와 같은 필름 부착형 도광판을 제조함에 있어서, 필름에 형성되는 도트 프리즘의 요철부의 패턴을 도광판의 균일도 및 휘도 등에 따라 적절히 도트 프리즘의 크기 및 배치를 조절함으로써 광특성 필름이 필요없는 백라이트 유닛을 제작할 수 있었다.
또한, 본 발명에 따른 필름 부착형 도트프리즘 도광판을 이용하여 액정표시장치를 제조하는 것은 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
도광판 상부 또는 하부 표면에 직접 도트 프리즘 패턴 또는 엠보싱 패턴을 부여한 기존의 도광판은 우수한 집광 효율을 보이기는 하지만 대형 액정화면에 사용되는 도광판의 생산에 있어서는 생산비용 및 생산성이 떨어져 생산 공정상 많은 제약이 있다. 그러나, 본 발명에 의한 필름 부착형 도광판은 휘도 및 균일성 등이 우수한 액정표시장치용 대형 도광판을 생산하는데 있어서 직접적으로 도트프리즘 패턴을 도광판에 형성시켜 제조하는 경우보다 대형화 및 대량생산에 따른 추가 공정이 비용을 훨씬 절감할 수 있으므로 경제적, 공정상의 장점이 있다.

Claims (14)

  1. 도광판 상하부의 일면 또는 양면에, 패턴화된 요철부가 표면에 형성되어 있는 필름이 부착된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴화된 요철부는, 도트 형상의 제 1패턴부 내에 일정 형상의 요철부로 이루어진 제 2패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1패턴부인 도트는 원, 타원, 사각형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정장치용 도광판.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2패턴부의 요철부 단면은 삼각형, 사각형, 다각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 도광판 상하부의 일면 또는 양면에, 도트형상의 제 1패턴부 내에 일정 형상의 요철부로 이루어진 제 2패턴부를 포함하는 도트프리즘 형상의 요철부가 표면에 형성되어 있는 필름이 부착된 액정장치용 도광판.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 필름은 점착층에 의해 정방향 또는 역방향으로 도광판에 부착되는 것을 특징으로 하는 액정장치용 도광판.
  7. 제 2 항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 2패턴부의 요철의 높이는 1~100㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판.
  8. 제 2 항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 2패턴부의 요철 간격은 1~100㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판.
  9. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1패턴부 및 제 2패턴부는 도광판의 종횡방향으로 균일한 패턴 또는 가변적으로 패턴인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판.
  10. 제 1항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 액정표시용 도광판의 일면 또는 양면에 부착하기 위한 것으로, 도트형상의 제 1패턴부 내에 일정 형상의 요철부로 이루어진 제 2패턴부를 포함하는 도트프리즘 형상의 요철부가 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판 부착용 투명필름.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1패턴부는 원, 타원, 사각형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 도광판 부착용 투명필름.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2패턴부의 요철부 단면은 삼각형, 사각형, 다각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 도광판 부착용 투명필름.
  14. (a) 소정의 형상을 가진 패턴화된 요철이 표면에 형성되어 있는 도광판 마스터를 제작하는 단계;
    (b) 투명필름의 일면에 경화수지층을 도포하는 단계;
    (c) 상기 마스터의 패턴화된 요철을 상기 투명필름 상의 경화수지층에 전사시키는 단계;
    (d) 상기 투명필름의 경화수지층에 자외선 또는 열을 조사하여 상기 경화수지를 경화시키는 단계;
    (e) 패턴화된 요철이 표면에 형성된 상기 투명필름을 점착제를 이용하여 도광판의 일면 또는 양면에 부착하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 도광판의 제조 방법.
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