KR20070076795A - 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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백정욱
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 화상이 형성되는 액정패널과; 상기 액정패널의 후방에 마련되어 있으며 렌티큘러 형상의 복수의 집광부를 가지는 제 1면과, 표면으로부터 함몰되어 있으며 꼭지점이 라운드 처리된 프리즘 형상의 확산부를 가지며 상기 제 1면과 대향하는 제 2면을 가지는 도광판과; 상기 도광판의 적어도 일 측 가장자리를 따라 배치되어 있는 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해 휘도가 향상된 액정표시장치가 제공된다.

Description

액정표시장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 면을 따른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 액정표시장치의 휘도를 설명하기 위한 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 액정패널 150 : 상부 덮개
160 : 하부 덮개 200 : 구동부
300 : 백라이트 유닛 310 : 광원부
320 : 도광판 321 : 입사면
322 : 집광부 323 : 출사면
324 : 확산부 325 : 반사면
326 : 반사층 330 : 광학시트류
340 : 반사시트
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도가 향상된 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 이루어진 액정층을 포함한다. 액정표시장치는 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다. 이러한 액정패널과 백라이트 유닛은 하부 덮개에 수납되고 하부 덮개는 상부 덮개와 결합된다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형은 빛을 액정패널로 유도하는 도광판의 적어도 일 측면에 광원이 설치되는 구조이며, 직하형은 액정패널의 하부면에 하나 이상의 광원을 배치시켜 액정패널에 전면적으로 빛을 공급하는 구조이다.
도광판 상에는 광원으로부터 제공된 빛을 확산시켜 액정패널로 공급하는 확산시트 및 확산시트를 통과한 빛을 수직으로 진행시키는 프리즘 시트를 포함하는 광학시트류가 적층되어 있다.
이러한 구성에 의해 광원으로부터 방출된 빛은 액정패널에 도달하여 화상을 형성하는데, 빛이 도광판 및 광학시트류를 거치는 과정에서 손실되어 액정표시장치의 휘도가 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 휘도가 향상된 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 휘도가 향상된 액정표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 화상이 형성되는 액정패널과; 상기 액정패널의 후방에 마련되어 있으며, 렌티큘러 형상의 복수의 집광부를 가지며 상기 액정패널을 향하는 제 1면과, 표면으로부터 함몰되어 있으며 꼭지점이 라운드 처리된 프리즘 형상의 확산부를 가지며 상기 제 1면과 대향하는 제 2면을 가지는 도광판과; 상기 도광판의 적어도 일 측 가장자리를 따라 배치되어 있는 광원을 포함하는 액정표시장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 확산부의 꼭지점의 직경은 20μm 내지 90μm 이며, 상기 제 2면과 상기 확산부의 경사면이 이루는 내각은 30도 내지 60도 이며, 상기 확산부의 폭은 50μm 내지 300μm인 것이 바람직하다.
상기 도광판과 상기 액정패널의 사이에 빛을 액정패널에 수직인 방향으로 집광하는 프리즘 시트가 마련되어 있으며, 상기 제 2면과 상기 확산부의 경사면이 이루는 내각은 40 내지 50도인 것이 바람직하다.
상기 도광판과 상기 액정패널의 사이에 빛을 고르게 확산시켜 액정패널로 공급하는 확산시트가 마련되어 있으며 상기 제 2면과 상기 확산부의 경사면이 이루는 내각은 50 내지 60도인 것이 바람직하다.
상기 제 2면에 코팅되어 있는 반사층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반사층의 재질은 알루미늄을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 반사층은 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.
상기 확산부는 레이저 조사에 의해 형성될 수 있다.
상기 확산부는 상기 광원의 연장 방향과 나란하게 연장되어 있는 것이 바람직하다.
상기 집광부는 상기 광원의 연장방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있을 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 목적은 판형의 도광판 재료를 마련하는 단계와;
도광판 재료의 액정패널을 향하는 제 1면에 집광부를 형성하는 단계와; 상기 제 1면과 대향하는 제 2면에 확산부를 형성하는 단계와; 상기 제 2면 상에 반사층을 코팅하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법에 의해 달성된다.
상기 확산부는 레이저 조사에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 반사층은 스퍼터링에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(1)를 도1 및 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
액정표시장치(1)는 액정패널(100)과 백라이트유닛(300)으로 구성된다.
액정패널(100)은 박막트랜지스터 기판(101), 박막트랜지스터 기판(101)에 대향 되도록 부착된 컬러필터 기판(102) 및 박막트랜지스터 기판(101)과 컬러필터 기판(102) 사이에 주입된 액정(미도시)을 포함한다.
박막트랜지스터 기판(101)의 일측에는 액정패널(100)에 구동신호를 인가하는 구동부(200)가 마련되어 있다. 구동부(200)에서 전달되는 화상 신호 정보에 따라 액정 셀들의 광 투과율이 조절되어 화상을 형성하게 된다.
구동부(200)는 연성회로기판(201), 연성회로기판(201)에 장착되어 있는 구동칩(202) 그리고 연성회로기판(201)의 타측에 연결되어 하부 덮개(160)의 배면으로 연장되어 있는 회로기판(203)을 포함한다. 도시된 구동부(200)는 COF(chip on film) 방식을 나타낸 것이며, TCP(tape carrier package), COG(chip on glass) 등 공지의 다른 방식도 가능하다. 또한 구동부 (200)가 배선형성과정에서 박막트랜지스터 기판(101)에 형성되는 것도 가능하다.
액정패널(100)은 액정층의 배열을 조정하여 화면을 형성하지만 비발광소자이기 때문에 배면에 위치한 백라이트 유닛(300)으로부터 빛을 공급 받는다.
액정패널(100)의 배면에 위치하는 백라이트 유닛(300)은 액정패널(100)에 빛을 제공하는 광원부(310), 광원부(310)를 일 측 가장자리에 배치시키며 빛을 면광원으로 변환하여 액정패널(100)로 보내는 도광판(320), 액정패널(100)과 도광판(320)사이에 마련되어 빛을 확산 및 집광하는 광학시트류(330), 도광판(320)의 배면에 위치하는 반사시트(340)를 포함한다.
광원부(310)는 광원(311)과 리플렉터(312)를 포함한다. 리플렉터(312)는 광원(311)에서 발생된 빛을 도광판(320) 방향으로 반사시키는 역할을 한다. 리플렉터(312)는 반사율이 좋은 알루미늄 판 등으로 제조될 수 있으며, 광원(311)를 향하는 면에는 은 코팅이 되어 있을 수 있다. 본 발명의 광원(311)은 도광판(320)의 일 측 가장자리를 따라 배치되어 있으나 양 측 가장자리에 위치할 수도 있다. 광원(311)으로 냉음극 형광램프(CCFL; Cold Cathode Flourscent Lamp)가 사용된다. 하지만 다른 실시예에 따른 광원으로는 외부전극 형광램프(EEFL; External Electrode Flourscent Lamp) 또는 발광다이오드(LED; Light Emitting Diod)가 사용될 수도 있다.
도광판(320)은 광원(311)으로부터 직접 빛을 받는 입사면(321)과, 액정패널(100)과 마주하며 렌티큘러 형상의 집광부(322)가 복수 개 형성되어 있는 출사면(323)과, 표면으로부터 함몰되어 있으며 꼭지점이 라운드 처리된 프리즘 형상의 확산부(324)가 복수 개 형성되어 있는 반사면(325)을 포함한다. 반사면(325)상에는 알루미늄 재질의 반사층(326)이 코팅되어 있다. 도광판(320)의 재질로는 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 폴리메칠메타아클레이드가 사용될 수 있다.
집광부(322)는 광원(311)의 연장 방향에 대해 직각 방향으로 연장된 렌티큘러 형상을 가지며 출사면(323)전체에 걸쳐 복수 개 마련되어 있다. 집광부(322)의 연장 방향에 수직으로 자른 단면의 형상은 반원이며, 반원의 직경에 해당하는 집광부(322)의 폭(미도시)은 100μm 내지 250μm이다. 각각의 집광부(322)는 서로 이격 되는 간격 없이 촘촘하게 배치되어 있다.
확산부(324)는 반사면(325)의 표면으로부터 액정패널(100)을 향하는 방향으로 함몰된 프리즘 형상으로 복수 개 마련되어 있다. 액정패널(100)을 향하는 확산부(324)의 꼭지점은 20μm 내지 90μm 의 직경을 가지도록 라운드 처리되어 있으며, 확산부(324)의 폭(d)은 50μm 내지 300μm이다. 확산부(324)의 각각의 경사면과 반사면(325)이 이루는 내각(θ)의 범위는 30도 내지 60도이며 서로 동일하다. 확산부(324)는 반사면(325) 전체에 걸쳐 광원(311)의 연장 방향과 나란하게 형성되어 있으며, 도광판(320)의 중앙영역으로 갈수록 확산부(324) 사이의 간격은 좁아진다.
반사층(326)은 알루미늄을 포함하여 반사율이 높은 금속 재질로 이루어지며 스퍼터링 방식에 의해 형성되었다. 반사층(326)은 반사면(325)을 통해 액정패널(100)의 반대방향으로 진행하는 빛을 반사시킴으로써 빛의 손실을 줄인다.
본 실시예에 따른 집광부(322)의 단면 형상은 반원이지만 이에 한정되지 않으며 타원형으로 마련될 수 도 있다.
그리고 본 실시예에 따른 도광판(320)은 입사면(331)과 반사면(325)이 나란하게 마련된 판형(plate type)으로 마련되나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 빛이 입사되는 입사면인 일 측 가장자리로부터 멀어질수록 두께가 감소하는 쐐기형(wedge type)으로 마련될 수 있다.
광학시트류(330)는 액정패널(100)과 도광판(320)의 사이에 위치하는 확산시트(331), 프리즘 시트(332) 및 보호시트(333)를 포함한다. 확산시트(331)은 베이스 판과 베이스판에 형성된 구슬 모양의 코팅층으로 이루어져 있으며, 광원(311)로부터의 빛을 확산시켜 액정패널(100)로 공급하는 역할을 한다.
확산시트(331)의 상부에는 프리즘 시트(332) 및 보호 시트(333)가 마련되어 있다. 프리즘 시트(332)는 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 가지고 도광판(320)의 집광부(322)의 연장 방향과 직교하도록 마련되어 집광 효율을 향상시킨다. 하지만 본 발명의 다른 실시예에 의하면 도광판(320)의 집광부(322)와 동일한 집광기능을 하는 프리즘 시트(332)는 생략될 수 있다.
보호시트(333)는 먼지나 긁힘에 민감한 확산시트(331) 및 프리즘 시트(332)를 보호하고 외부의 충격이나 이물질의 유입을 방지한다.
반사시트(340)는 도광판(320)을 통해 액정패널(100)의 반대방향으로 투과되는 빛을 다시 도광판(320)으로 반사시킴으로써, 빛의 손실을 줄이고 도광판(320)에서 액정패널(100) 방향으로 투과되는 빛의 균일도를 향상시키는데 기여하게 된다. 반사시트(340)의 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리카보네이트(PC)일 수 있다.
액정패널(100)의 연부는 몰드프레임(미도시)에 의하여 지지되며 동시에 백라이트 유닛(300)에 대해 이격된다. 이러한 몰드프레임과 백라이트 유닛(300)을 수용하는 하부 덮개(160)는 액정패널(100)의 전면을 커버하는 상부 덮개(150)와 결합된다.
도 2를 참조하여 도광판(320)에서의 빛의 경로를 설명하면 다음과 같다.
입사면(321)을 통하여 도광판(320) 내부로 들어온 빛은 랜덤한 경로로 진행 하는데, 이 중 일부의 빛은 도광판(320) 내부에서 반사를 반복하며 머무르게 되어 액정패널(100)로 방출되지 못한다. 하지만 확산부(324)에 도달한 빛은 경로가 변환되어 출사면(323)을 통해 액정패널(100)로 공급되므로 액정패널(100) 상의 광출사량이 증가한다. 반사와 투과를 반복하며 도광판(320) 내부에서 진행하는 빛은 광원(311)으로부터 멀어질수록 출사량이 감소할 수 있다. 하지만 빛의 출사량을 증가시키는 확산부(324)가 광원(311)으로부터 멀어질수록 촘촘하게 마련되어 있으므로 액정패널(100)전체에 걸쳐 빛이 고르게 제공된다.
반사면(325)과 확산부(324)의 경사면이 이루는 내각(θ)을 30도 내지 60도 의 범위 내에서 조절함으로써 확산부(324)를 투과하는 빛의 방위각을 조절하여 최적의 휘도 향상 결과를 얻을 수 있다.
본 실시예에 의하면 도광판(320) 상에 프리즘 시트(332)와 확산 시트(331)가 모두 적층되어 있다. 하지만 다른 실시예에 의하면 프리즘 시트(332) 및 확산 시트(331) 중 어느 하나를 단독으로 적층하여 각도 프로파일을 조절함으로써 휘도를 향상 시킬 수 있다. 즉 예를 들어 프리즘 시트(332)만을 단독으로 적층하는 경우 반사면(325)과 확산부(324)의 경사면이 이루는 내각(θ)은45도로 마련되는 것이 바람직하며, 확산 시트(331)만을 적층하는 경우에는 반사면(325)과 확산부(324)의 경사면이 이루는 내각(θ)은 60도에서 최적의 휘도 값을 얻을 수 있다.
도광판(320) 내부에서의 반사 및 투과를 통해 출사면(323)을 통해 모든 방향으로 출사되는 빛은 렌티큘러 형상의 집광부(322)에 의해 액정패널(100)에 수직으로 진행하도록 집광된다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 실시예 및 비교예에 따른 도광판(320) 상에서의 휘도에 대해 설명하겠다. 가로축은 광원(311)으로부터의 거리를 나타내며, 세로축은 상대적인 휘도를 나타낸다.
본 실시예에 따른 도광판(320)은 렌티큘러 형상의 집광부(322)를 가지는 출사면(323)과 프리즘 형상의 확산부(324)를 가지는 반사면(325)을 포함하여 이루어진다. 비교예에 따른 도광판(320)은 평탄하게 마련되어 있는 출사면과 프리즘 형상의 확산부(324)를 가지는 반사면을 포함하여 이루어진다. 비교예에 따른 휘도값(A)은 약 0.8 에 가까운 값을 나타내며, 본 실시예에 따른 휘도값(B)은 약 1에 가까운 값을 나타낸다. 즉 본 실시예에 따른 도광판(320)은 집광부(322)의 집광 효율에 의해 10% 내지 15% 만큼 휘도가 상승되었다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 도광판(320)의 제조 방법에 대해 설명하겠다.
출사면(323)의 집광부(322)를 형성하는 방법은 용융 압출법 및 압연 가공 법에 의해 수행된다.
우선 용융된 도광판 재료(327)가 소정의 온도로 가열된 압출기(미도시)에 주입된 후 T-다이(미도시)를 거쳐 판형으로 토출된다(S100). 도광판 재료(327)는 광투과성이 우수한PMMA(폴리 메칠 메타 아크릴레이트)와 같은 아크릴계 수지 또는 PC(폴리 카보네이트)를 포함한다.
이러한 판형의 도광판 재료(327)는 도 4a에서와 같이 상시 저온 상태를 유지하는 제 1롤(328)과, 탄성 재질로 이루어지며 제 1롤(328)에 대응하는 제 2롤(329) 의 사이를 통과한다. 제 1롤(328) 및 제 2롤(329) 중 어느 하나에는 렌티큘러 형상의 집광부(322) 패턴이 음각으로 마련되어 있다. 따라서 도광판 재료(327)가 두 롤(328, 329) 사이를 통과하는 과정에서 제 1롤(328) 및 제 2롤(329)에 의해 가압되어 집광부(322) 패턴이 도광판 재료(327)의 출사면(323) 상에 전사됨과 동시에 냉각된다. 이와 같이 집광부(322)가 형성된다(S200).
그런 후 도 4b에서와 같이 도광판 재료(327)의 반사면(325) 상에 레이저 빔을 조사하여 프리즘 형상의 확산부(324)를 가공한다. 레이저 빔 가공은 종래의 V형 커터에 의한 절삭 가공에 비해 미세한 패턴을 형성하는 데에 적합하다. 레이저 빔의 파워, 듀티 사이클, 초점 거리 등을 조절하여 확산부(324)의 경사면과 반사면(325)이 이루는 내각(θ)은 30도 내지 60도의 범위에서 마련되고, 이에 따라 두 경사면 사이의 꼭지점의 직경은 20μm 내지 90μm 이며, 폭(d)은 50μm 내지 300μm 인 프리즘 형태의 확산부(324)가 형성된다(S300).
이 후 도 4c에서와 같이 확산부(324) 상에는 스퍼터링 방식에 의하여 반사층(326)이 형성된다. 반사층(326)의 재질은 알루미늄을 포함하여 반사율이 높은 금속으로 이루어질 수 있다(S400).
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 휘도가 향상된 액정표시장치 및 그 제조 방법이 제공된다.

Claims (14)

  1. 액정표시장치에 있어서,
    화상이 형성되는 액정패널과;
    상기 액정패널의 후방에 마련되어 있으며, 렌티큘러 형상의 복수의 집광부를 가지며 상기 액정패널을 향하는 제 1면과, 표면으로부터 함몰되어 있으며 꼭지점이 라운드 처리된 프리즘 형상의 확산부를 가지며 상기 제 1면과 대향하는 제 2면을 가지는 도광판과;
    상기 도광판의 적어도 일 측 가장자리를 따라 배치되어 있는 광원을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 꼭지점의 직경은 20μm 내지 90μm 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 2면과 상기 확산부의 경사면이 이루는 내각은 30도 내지 60도 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 액정패널의 사이에는 빛을 액정패널에 수직인 방향으로 집광하는 프리즘 시트가 마련되어 있으며, 상기 제 2면과 상기 확산부의 경사면이 이루는 내각은 40 내지 50도인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 액정패널의 사이에는 빛을 고르게 확산시켜 액정패널로 공급하는 확산시트가 마련되어 있으며, 상기 제 2면과 상기 확산부의 경사면이 이루는 내각은 50내지 60도인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 확산부의 폭은 50μm 내지 300μm인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2면에 코팅되어 있는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사층의 재질은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 확산부는 상기 광원의 연장 방향과 나란하게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 광원의 연장방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 확산부의 연장 방향과 나란하게 배치되어 있는 광원을 포함하는 액정표시장치.
  12. 판형의 도광판 재료를 마련하는 단계와;
    도광판 재료의 액정패널을 향하는 제 1면에 집광부를 형성하는 단계와;
    상기 제 1면과 대향하는 제 2면에 확산부를 형성하는 단계와;
    상기 제 2면 상에 반사층을 코팅하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 확산부는 레이저 조사에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장 치의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 반사층은 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
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