KR20080083412A - 광학패턴층을 포함하는 액정표시장치와 패널 내 광학패턴층형성방법 - Google Patents

광학패턴층을 포함하는 액정표시장치와 패널 내 광학패턴층형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 광학구조에 관한 것으로, 특히 액정패널 내에 광학패턴이 형성된 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 광 효율을 위해 사용된 종래의 광학시트를 생략하고, 상기 광학시트 역할을 하는 제 1 확산패턴층, 프리즘패턴층, 제 2 확산패턴층으로 구성된 광학패턴을 액정패널 내에 형성함으로써, 광 효율을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명을 통해 액정표시장치를 슬림화 할 수 있고, 제조 원가를 절감하는 효과가 있다.

Description

광학패턴층을 포함하는 액정표시장치와 패널 내 광학패턴층 형성방법{LCD including Optical Pattern Layers and Forming Method of Optical Pattern Layers in Panel}
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 액정패널 내에 광학패턴층을 형성하는 제조 공정도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 어레이 기판 111 : 제 1 확산패턴층
113 : 프리즘패턴층 115 : 제 2 확산패턴층
117 : 절연막 119 : 박막트랜지스터
120 : 컬러필터 기판 121 : 보호막
123 : 화소전극 125 : 배향막
127 : 공통전극 129 : 컬러필터
131 : 블랙매트릭스 133 : 스크린
본 발명은 액정표시장치의 광학구조에 관한 것으로, 특히 액정패널 내에 광학패턴층이 형성된 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD)는 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는 액정(Liquid Crystal)의 전기적, 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하는 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 일종으로, 다른 디스플레이들에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력과 구동전압으로 인하여 산업 전반에 걸쳐 다양하게 응용되어 이용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 스스로 발광하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에 배면에 형광램프를 구비한 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)가 마련되어 상기 액정표시장치 전면을 향해 광을 조사하고, 이러한 상기 광은 다수개의 광학시트(Optical Sheet)를 지나면서 확산되고 액정패널(Liquid Crystal Panel)로 집광되어 비로소 식별 가능한 화상이 구현된다.
여기서, 상기 광학시트는 주로 수지(Resin)를 이용하여 만들어지며, 액정표시장치의 광 특성을 결정짓는 주요 부품으로 모든 백라이트 어셈블리에 사용되고 있다.
일반적으로, 이러한 상기 광학시트는 하부의 광확산 시트(Diffuser Down)와 프리즘 시트(Prism Sheet) 그리고 상부의 광확산 시트(Diffuser Up)가 차례로 적층된 구조를 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 따른 액정표시장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(60)는 상하로 포개어지는 액정패널(10) 그리고 백라이트 어셈블리(20)와, 이들의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 가이드 패널(30)과, 상기 백라이트 어셈블리(20)의 배면을 덮으면서 가이드 패널(30)과 결합되는 버틈 커버(40) 그리고 상기 액정패널(10)의 전면 가장자리를 두르는 가이드 패널(30)과 결합되는 사각테 형상의 탑 케이스(50)를 포함한다.
이때, 상기 액정패널(10) 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판을 매개로 게이트 인쇄회로기판(3)과 소스 인쇄회로기판(5)이 연결되어 모듈화 과정에서 버틈 커버(40)의 측면 또는 배면으로 접혀 밀착되며, 이들은 각각 다수의 게이트라인(미도시)으로 박막트랜지스터(미도시)의 온/오프 신호를 스캔 전달하는 게이트 인쇄회로기판(3) 그리고 다수의 데이터라인(미도시)으로 프레임별 화상신호를 전달하는 소스 인쇄회로기판(5)으로 구분되어 액정패널(10)의 서로 인접한 두 가장자리로 각각 구비된다.
이러한 액정패널(10) 배면으로는 백라이트 어셈블리(20)가 구비되어 빛을 공급하는데, 버틈 커버(40) 내면에 광을 발생하는 가늘고 긴 원통형상의 램프(11)가 다수개 구성되어 일렬로 배열되어 있으며, 상기 다수개의 램프(11)의 양 끝단은 서포트 사이드(13)에 의해 고정되어 램프 어셈블리(15)를 구성하게 된다.
상기와 같이 구성되는 램프 어셈블리(15) 상부에는 광을 확산하는 확산판(17)과 상기 확산판(17) 상부에는 확산된 광의 휘도 및 시야각을 향상시키는 역할을 하는 다수개의 광학 시트(19)가 차례로 적층되어 구성되며, 상기 램프 어셈블리(15) 하부에는 누설된 광을 반사시키는 역할을 하는 백색 또는 은색 시트의 반사판(21)이 구성된다.
여기서, 상기와 같은 액정표시장치(60)의 광학구조 즉, 액정패널(10)과 백라이트 어셈블리(20) 사이에 다수개의 광학시트(19)를 구성하여 백라이트(Backlight)로부터 입사되는 광을 상기 액정패널(10)로 집광하는 광학구조는, 입사되는 광이 상기 다수개의 광학시트(19)를 차례로 통과하면서 많이 소멸하게 되는 구조적인 문제점을 갖는다.
이때, 백라이트에서 발광된 빛의 세기를 100% 라고 한다면 상기 광학시트(19)를 통과한 빛의 세기는 50% 이하로 떨어지게 된다.
즉, 1㎜ ~ 1.5㎜ 정도의 두께를 가진 불투명한 광학시트(19)를 상기 백라이트 어셈블리(20) 상부에 적층하면 할수록 상기 액정패널(10)로 집광되는 빛의 세기는 더욱 약해지게 되는 구조이다.
게다가, 상기와 같은 광학구조에서 상기 광학시트(19)를 통과한 빛이 상기 액정패널(10)을 통과하게 되면 빛의 세기는 상기 백라이트 대비 대략 4 ~ 6% 정도로 더욱 감소하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정패널 내에 다수개의 광학층으로 이루어진 광학패턴층을 형성함으로써, 백라이트로부터 출광된 광원의 광 효율성을 극대화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래의 수㎜ 두께의 광학시트를 수㎛ 두께의 광학패턴층으로 대체함으로써, 액정표시장치를 더욱 슬림(Slim)화 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 고가의 광학시트를 사용하지 않음으로써, 제조원가를 절감하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 절연기판과; 상기 절연기판 상에 형성되는 제 1 확산패턴층과, 이의 상부에 형성되고 집광을 위해 전면이 연속적인 피라미드 형상으로 패터닝된 프리즘패턴층과, 이의 상부에 형성되는 제 2 확산패턴을 포함하는 광학패턴층과; 상기 광학패턴 상부에 형성되어 굴곡진 상기 광학패턴을 평탄화하는 역할을 하는 절연막과; 상기 절연막 상부에 형성되는 박막트랜지스터와, 게이트 배선, 데이터 배선을 포함하는 어레이 기판과;
상기 어레이 기판에 대향되어 형성되는 컬러필터 기판과; 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정패널을 제공한다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 2 확산패턴층은 광 집광 및 산란의 효과를 가지 는 미립자 수지를 코팅(Coating)하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 프리즘패턴층은 아크릴 수지(Acrylic Resin)를 도포하고, 소정의 패턴이 형성되도록 가압한 후 열 또는 광을 이용하여 경화시켜 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 광학패턴층의 두께는 수㎛ 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 절연막은 포토 아크릴(Photo-acrylic)을 증착한 후 노광하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 구성되는 액정패널과; 상기 액정패널 배면에 형성되어 광을 발생하는 램프를 구비한 백라이트 어셈블리와; 상기 액정패널과 백라이트 어셈블리를 구동하기 위한 구동회로를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 액정패널 내에 광학패턴층을 형성하는 제조 공정도를 나타낸 것이다.
먼저 도 2a에 도시한 바와 같이, 절연기판(110) 상에 광 집광 및 산란의 효과를 가지는 미립자 수지를 코팅하여 제 1 확산패턴층(Diffuser Pattern Layer)(111)을 형성한다.
상기 제 1 확산패턴층(111)은 종래의 하부 확산시트(Diffuser Sheet)(미도시)의 역할을 위한 것으로 그 두께는 수㎛ 범위로 형성한다.
다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 확산패턴층(111) 상에 아크릴 수지(Acrylic Resin)(113a)를 도포하고, 백라이트로부터 입사되는 광을 효율적 으로 집광하기 위한 굴곡면을 형성하기 위하여, 상기 아크릴 수지(113a) 상면을 소정의 형상이 인쇄된 스크린(Screen)(133)으로 압력을 가한 후, 광이나 열을 이용하여 경화시킨다.
다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 도 2b와 같은 방법으로 형성한 프리즘패턴층(Prism Pattern Layer)(113) 상에 미립자 수지를 코팅하여 제 2 확산패턴층(115)을 형성한다.
여기서, 상기 프리즘패턴층(113)은 모든 각도로 산란하는 광을, 프리즘 역할을 하는 상기 굴곡면을 통해 집광하는 역할을 한다.
한편, 상기 제 2 확산패턴층(115)은 종래의 상부 확산시트(미도시)의 역할을 하는 것으로, 상기 프리즘패턴층(113)을 통해 집광된 광을 고르게 확산하는 역할을 한다.
마지막으로, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 확산패턴층(115) 상부에 포토 아크릴(Photo-acrylic) 물질을 도포하고 이를 노광(Exposure)함으로써, 상기 프리즘패턴층(113)의 굴곡면에 의해 굴곡진 상기 제 2 확산패턴층(115) 상부를 평탄화하는 절연막(117)을 형성함으로써, 액정패널(미도시) 내에 광학패턴층(140)을 삽입하는 일련의 제조공정이 완료된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 액정패널(130)은 크게 어레이 기판(110)과 이에 대향되는 컬러필터 기판(120) 그리고 이들 사이에 개재된 액정층(150)으로 구성되어 있다.
상기 어레이 기판(110)에는 상기 도 2a 내지 도 2d에 상술한 바와 같은 공정 에 의해 제 1 확산패턴층(111)과, 프리즘패턴층(113)과, 제 2 확산패턴층(115)으로 이루어진 광학패턴층(140)이 형성되어 있으며, 상기 광학패턴층(140) 상부에는 어레이 구성을 위한 평탄화 면을 제공하는 절연막(117)이 구성되어 있다.
상기 절연막(117) 상부에는 다수개의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 서로 수직으로 교차하여 형성되어 있고, 상기 다수개의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 서로 교차하여 형성된 사각형 모양의 각각의 화소 영역에는 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터(119)가 형성되어 있다.
상기 박막트랜지스터(119)가 형성된 상기 어레이 기판(110) 상부 전면에는 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiO2) 등과 같은 무기 절연물질 그룹 중에서 선택된 하나로 보호막(121)이 형성되어 있으며, 상기 보호막(121) 상부에는 상기 박막트랜지스터(119)의 드레인 전극(미도시)과 일부 접촉하는 화소 전극(123)이 화소 영역 내에 형성되어 있다.
또한, 상기 화소 전극(123) 상부에는 액정 배향을 위해 일정한 패턴을 갖는 폴리이미드(polyimide) 물질인 배향막(125)이 형성되어 있다.
한편, 상기 어레이 기판(110)에 대향되어 구비되어 있는 컬러필터 기판(120)에는 상기 각 화소 영역에 대응되며 순차 반복적으로 구비된 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(129)과, 상기 컬러필터 패턴(129)들 사이사이에는 상기 어레이 기판(110)의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)에 대응하여 블랙 매트릭스(131)가 구성되어 있다.
또한, 공통전극(127)이 상기 컬러필터 패턴(129)의 전체를 덮으며 형성되어 있으며, 배향막(125)이 상기 공통전극(127) 상에 형성되어 있고, 상기 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(120) 사이에는 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는 액정으로 구성된 액정층(150)이 개재되어 있다.
상기와 같이 종래의 광학시트(도 1의 19) 역할을 하는 광학패턴층(140)이 액정패널(130) 내에 형성되면, 백라이트로부터 출사된 광이 그대로 상기 액정패널(130)로 입사하게 됨으로 인해 광 효율성이 종래보다 더욱 향상되어 진다.
즉, 상기 액정패널(130)을 통과한 빛의 세기가 종래 4 ~ 6%에서 본 발명에 따라 상기 액정패널(130) 내에 광학패턴층(140)이 형성되면 그 세기가 20 ~ 30% 정도로 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(200)는 상기 도 3에 상술한 바와 같이 광학패턴층(도 3의 140)이 내부에 형성되어 있는 액정패널(130) 그리고 백라이트 어셈블리(190)와, 이들의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 가이드 패널(170)과, 상기 백라이트 어셈블리(190)의 배면을 덮으면서 가이드 패널(170)과 결합되는 버틈 커버(188) 그리고 상기 액정패널(130)의 전면 가장자리를 두르는 가이드 패널(170)과 결합되는 사각테 형상의 탑 케이스(160)를 포함한다.
이때, 상기 액정패널(130) 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판을 매개로 게이트 인쇄회로기판(135)과 소스 인쇄회로기판(137)이 연결되어 모듈화 과정에서 버틈 커버(188)의 측면 또는 배면으로 접혀 밀착되며, 이들은 각각 다수의 게이트라 인(미도시)으로 박막트랜지스터(미도시)의 온/오프 신호를 스캔 전달하는 게이트 인쇄회로기판(135) 그리고 다수의 데이터라인(미도시)으로 프레임별 화상신호를 전달하는 소스 인쇄회로기판(137)으로 구분되어 액정패널(130)의 서로 인접한 두 가장자리로 각각 구비된다.
이러한 액정패널(130) 배면으로는 백라이트 어셈블리(190)가 구비되어 빛을 공급하는데, 버틈 커버(188) 내면에 광을 발생하는 가늘고 긴 원통형상의 램프(182)가 다수개 구성되어 일렬로 배열되어 있으며, 상기 다수개의 램프(182)의 양 끝단은 서포트 사이드(184)에 의해 고정되어 램프 어셈블리(180)를 구성하고, 상기 램프 어셈블리(180) 하부에는 누설된 광을 반사시키는 역할을 하는 백색 또는 은색 시트의 반사판(186)이 구성된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(200)는 종래의 수㎜의 두께를 갖는 광학시트(도 1의 19)를 생략하고, 상기 액정패널(130) 내에 수㎛ 두께로 광학패턴층(도 3의 140)을 형성함으로써, 전체적인 액정표시장치(200)를 더욱 슬림화 할 수 있다.
또한, 고가의 상기 광학시트(도 1의 19)를 사용하지 않음으로써, 액정표시장치(200)의 제조 원가를 낮출 수 있게 된다.
위에 상술한 바와 같이 본 발명은 액정패널 내에 다수개의 광학층으로 이루어진 광학패턴층을 형성함으로써, 백라이트로부터 출광된 광원의 광 효율성을 극대 화하는 효과가 있다.
또한, 종래의 수㎜ 두께의 광학시트를 생략하고, 수㎛ 두께의 광학패턴층으로 대체함으로써, 액정표시장치를 더욱 슬림(Slim)화 하는 효과가 있다.
또한, 고가의 광학시트를 사용하지 않음으로써, 제조원가를 절감하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 절연기판과;
    상기 절연기판 상에 형성되는 제 1 확산패턴층과, 이의 상부에 형성되는 프리즘패턴층과, 이의 상부에 형성되는 제 2 확산패턴층을 포함하는 광학패턴층과;
    상기 광학패턴층 상부에 형성되어, 상기 광학패턴층의 굴곡진 표면을 평탄화하는 역할을 하는 절연막과;
    상기 절연막 상부에 형성되는 박막트랜지스터와, 게이트 배선과, 데이터 배선을 포함하는 어레이 기판과;
    상기 어레이 기판에 대향되어 형성되는 컬러필터 기판과;
    상기 두 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하는 액정패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘패턴층은 집광을 위해 전면이 연속적인 피라미드 형상인 것을 특징으로 하는 액정패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 2 확산패턴층은 광 집광 및 산란의 효과를 가지는 미립자 수지를 코팅하여 형성된 것을 특징으로 하는 액정패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘패턴층은 아크릴 수지를 도포하고, 소정의 패턴이 형성된 스크린으로 가압한 후 열 또는 광을 이용하여 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 액정패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막은 포토 아크릴을 증착한 후 노광하여 형성된 것을 특징으로 하는 액정패널.
  6. 청구항 제 1 항에 따른 액정패널과;
    상기 액정패널 배면에 형성되어 광을 발생하는 램프를 구비한 백라이트 어셈블리와;
    상기 액정패널과 백라이트 어셈블리를 구동하기 위한 구동회로
    를 포함하는 액정표시장치.
  7. 기판을 준비하는 단계와;
    상기 기판 상에 미립자 수지를 코팅하여 제 1 확산패턴층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 확산패턴층 상에 아크릴 수지를 도포하고, 이를 패터닝하여 프리즘패턴층을 형성하는 단계와;
    상기 프리즘패턴층 상에 미립자 수지를 코팅하여 제 2 확산패턴층을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 확산패턴층 상에 후속 공정을 위한 평탄화 면을 제공하는 절연막을 형성하는 단계
    를 포함하는 광학패턴층 형성방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프리즘 패턴층을 형성하는 단계는 소정의 패턴이 형성된 스크린으로 가압한 후 열 또는 광을 이용하여 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학패턴층 형성방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학패턴층의 두께는 수㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 광학패턴층 형성방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연막은 상기 제 2 확산패턴 상에 포토 아크릴을 도포하고, 이를 노광하여 형성하는 것을 특징으로 하는 광학패턴층 형성방법.
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