KR20100057313A - 확산판을 포함하는 표시 장치 및 확산판 제조 방법 - Google Patents

Abstract

표시장치는 표시 패널과, 표시 패널의 하부에 규칙적으로 구비되어 광을 출사하는 복수의 발광 다이오드 광원 및 표시 패널과 광원 사이에 구비되 광을 확산시키는 확산판을 포함하며, 확산판은 일 방향으로 돌출되어 서로 다른 두께를 갖는 복수의 영역으로 이루어진 베이스 및 각 영역의 베이스 상에 형성된 볼록 패턴을 포함한다.

확산판, 프리즘, 압출, 포토리소그래피

Description

확산판을 포함하는 표시 장치 및 확산판 제조 방법{DISPLAY DEVICE COMPRISING DIFFUSER PLATE AND METHOD FOR MAKING THE DIFFUSER PLATE}

본 발명은 확산판을 포함하는 표시 장치와 상기 확산판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 두께를 가지는 복수의 영역으로 이루어진 확산판을 포함하는 표시 장치와 상기 확산판의 제조방법에 관한 것이다.

　디지털 시대의 도래에 발 맞추어 표시 장치 들도 종래의 아날로그 구동방식에서 탈피하여, 디지털화가 되어 가고 있다. 이러한 변화는 고객들의 경량화된 표시 장치 및 고화질, 고선명 영상의 욕구에 따른 자연스러운 추세이다.

특히 이러한 변화 속에서 액정 표시 장치는 고해상도를 가지는 박형 표시 장치 로서, 영상 장치들의 디지털화를 주도적으로 이끌고 있다. 하지만 이러한 액정 표시 장치에 대해서도 시장을 더욱 확대하기 위해 수많은 개발자들의 저 소비전력, 저원가 제품을 개발하기위한 노력이 계속되고 있다.

상기 액정표시장치는 수광 소자인 액정이 배열되어 있는 액정 패널부와 상기 액정 패널에 광을 공급해 주는 광원 장치인 백라이트유닛(Back Light Unit)으로 나뉠 수 있다. 특히 백라이트 유닛은 선이나 점광원 형태인 광원과, 상기 광원에서 나오는 광이 통과하는 광학시트를 포함하며, 상기 광학시트는 상기 선광원이나 점광원을 완전한 면광원 형태의 광원으로 변환시켜 주며 광의 휘도를 높이는 역할을 한다.

현재, 상기 표시장치의 추세는 박형화에 있으며, 이와 더불어 저소비전력과 원가 절감이 요구되고 있다. 이에 따라 발광 다이오드가 광원으로서 개발되었으나, 발광다이오드는 점광원이기 때문에 표시 패널에 제공되는 광 밀도가 균일하지 않은 문제점이 있었다. 따라서 표시품질이 좋으면서도 박형화와 저소비전력 및 원가절감을 이루기 위해서 광원으로부터 출사된 광 밀도의 균일성을 향상시킨 확산판이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 출사광의 균일성이 향상된 확산판을 포함하는 표시 장치 및 상기 확산판을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 표시 장치는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 하부에 규칙적으로 구비되어 광을 출사하는 복수의 발광 다이오드 광원 및 상기 표시 패널과 상기 광원 사이에 구비되 상기 광을 확산시키는 확산판을 포함한다.

상기 확산판은 상기 표시 패널 방향으로 돌출되어 서로 다른 두께를 갖는 복수의 영역으로 이루어진 베이스 및 상기 각 영역의 베이스 상에 형성된 볼록 패턴을 포함한다. 상기 복수의 영역은 각각 다각형 모양을 가지며 주기적으로 배치될 수 있다.

상기 복수의 영역은 제1 두께를 가지는 제1 영역과 제2 두께를 가지는 제2 영역으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 영역은 제1 높이를 가지는 복수의 제1 패턴을 포함하고, 상기 제2 영역은 제2 높이를 가지는 복수의 제2 패턴을 포함한다. 이때, 상기 제2 두께와 제1 두께와의 차는 상기 제1 높이 값보다 크거나 같다.

상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 각각 피라미드 패턴, 렌티큘러 패턴 및 반타원구 패턴 중 어느 하나이며 상기 제1 패턴과 제2 패턴은 각각의 모양이 다르거나 모양이 같더라도 방향이 다르게 형성되어 서로 다른 패턴에 해당한다.

상기 제1 패턴은 제1 방향으로 연장된 프리즘산이며, 상기 제2 패턴은 제2 방향으로 연장된 프리즘산일 수 있으며, 상기 각 영역에는 각각 3개 이상의 프리즘 산이 형성된다. 일 실시예에서는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 폭은 0㎛ 초과 300㎛ 이하로 형성될 수 있으며, 이때, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴의 피치는 0㎛ 초과 100㎛ 이하이다. 이때, 상기 제1 패턴의 피치는 상기 제2 패턴의 피치보다 같거나 클 수 있다.

상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 직각으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 확산판은 장변과 단변으로 이루어진 직사각 형태로 구비되며, 상기 제1 패턴의 제1 방향 및 상기 제2 패턴의 제2 방향은 각각 상기 장변 및 단변, 또는 상기 단변 및 장변의 연장 방향에 평행하거나, 각각 상기 장변 또는 단변 중 어느 한 변의 연장 방향과 45°또는 135°의 각도를 이룰 수 있다.

상기 확산판의 영역 및 패턴은 광원과 대응되게 형성될 수 있는 바, 상기 복수의 광원 사이의 거리는 제3 방향 또는 제4 방향 중 적어도 한 방향을 따라 주기적으로 반복되며, 상기 제1 영역과 제2 영역은 상기 광원 사이의 반복 주기에 대응하여 제3 방향 또는 제4 방향 중 적어도 한 방향으로 주기적으로 반복될 수 있다. 이 경우, 상기 제3 방향에 따른 광원 사이의 거리가 상기 제4 방향에 따른 광원 사이의 거리보다 작은 경우 상기 패턴이 제4 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적이 제3 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적보다 크고, 상기 제3 방향에 따른 광원 사이의 거리가 상기 제4 방향에 따른 광원 사이의 거리보다 큰 경우 상기 패턴이 제3 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적이 제4 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적보다 작다.

본 발명은 상기한 확산판을 제조하는 방법을 포함하며, 본 발명에 따른 확산판 제조 방법은 확산판 베이스의 전면에 제1 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 패턴 상에 감광성 수지를 도포하는 단계와, 상기 감광성 수지의 표면에 제2 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 감광성 수지의 일부를 제거하여 제1 패턴의 제1 영역과 제2 패턴의 제2 영역으로 이루어진 확산판을 제조하는 단계를 포함한다.

상기 제1 패턴은 압출법으로 형성할 수 있으며, 상기 제2 패턴은 소프트몰딩법으로 형성할 수 있다.

상기 감광성 수지의 일부는 제1 영역과 제2 영역으로 이루어진 마스크를 이용하여 포토리소그래피법으로 제거할 수 있다.

본 발명에 따른 확산판은 LED와 같은 점광원의 경우에도 균일하게 확산된 광 을 제공하는 확산판 제조 방법을 제공한다. 또한 상기 방법으로 제조한 확산판을 사용함으로써 광효율이 향상된 고품질의 표시장치를 제공한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 표시 장치 중 액정 표시 장치를 일 실시예로서 설명한다. 상기 액정 표시 장치에서는 일 실시예로서 광원으로 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 사용되었다. 그러나, 광원의 종류는 이에 한정되지 않으며 다른 종류의 다양한 점광원이 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 본 명세서의 실시예들에 대해 참조된 도면은 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 그와는 달리, 청구항에 의해 정의된 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물, 및 대안들을 포함하도록 의도된 것이다. 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 또한, 설명의 편의를 위해 표시 패널을 기준으로 영상이 표시되는 방향을 '상부' 또는 '전방', 그 반대 방향을 '하부' 또는 '후방'으로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는 전방에 영상을 나타내는 표시 패널(120)을 포함하여 이루어진다.

상기 표시 패널(120)의 가장자리에는 상기 표시 패널(120)을 지지하는 몰드 프레임(130)이 구비된다. 상기 몰드 프레임(130)의 하부, 즉 상기 표시 패널(120)의 후방에는 광학 시트(141, 143, 150)가 구비된다. 상기 광학 시트(141, 143, 150)의 하부, 즉 상기 광학 시트(141, 143, 150)의 후방이나 측면에는 상기 광학 시트(141, 143, 150)를 통해 상기 표시 패널(120)에 광을 공급하는 광원(160)이 배치된다.

상기한 바와 같이 표시 패널(120)에 광을 공급하는 구성 요소를 백라이트 유닛(backlight unit) 이라고 하며, 상기 광원(160)과 상기 광학시트(141, 143, 150)는 백라이트유닛(backlight unit)에 포함된다.

본 실시예에서는 상기 광원(160)이 상기 광학 시트(141, 143, 150)의 후방에 위치한 직하형 백라이트유닛을 나타내었으며, 광원(160)으로 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 사용하였다. 상기 LED 광원은 PCB와 같은 기판 상에 실장되어 제공될 수 있다.

광원(160)의 하부에는 상기 표시 패널(120) 방향이 아닌 방향으로 진행하는 광을 반사시켜 상기 표시 패널(120) 방향으로 광의 경로를 변경시키기 위한 반사 시트(170)가 구비되어 있다.

상기 반사 시트(170)의 하부에는 상기 표시 패널(120), 상기 광학 시트(141, 143, 150), 상기 광원(160)과, 상기 반사 시트(170) 등에 상호 결합되어 이들을 내부에 수용하는 하부커버(180)와, 상기 하부커버(180)과 결합하는 상부커버(100)가 구비되어 있다. 상기 상부커버(110)는 표시 패널(120)의 전면 가장자리를 지지하는 구조물이다. 상부커버(110)에는 표시 패널(120)의 표시 영역을 노출시키는 표시창 이 형성되어 있다. 그리고, 상부커버(110)의 측면에는 후술할 하부커버(170)와 결합하기 위한 나사공(미도시) 등의 결합수단이 마련되어 있다.

도시하지는 않았지만 상기 표시 패널(120)의 일측에는 상기 표시 패널(120)의 박막트랜지스터와 연결된 인쇄회로기판이 구비될 수 있는데, 상기 인쇄회로기판에서 나온 신호는 배선을 통해 박막트랜지스터에 전달되고, 상기 박막트랜지스터는 상기 신호에 따라 화소에 전압을 인가하여 액정을 구동하게 된다.

상기 표시 패널의 구성요소를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 표시 패널은 영상을 표시할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 액정표시 패널(liquid crystal display panel)이나 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel) 등의 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 액정표시 패널을 예를 들어 설명하기로 한다.

표시 패널(120)은 장변과 단변을 가지는 직사각형의 판상으로 마련된다. 상기 표시 패널(120)은 제1 기판(121)과, 상기 제1 기판(121)에 대향되는 제2 기판(122) 및 상기 두 기판 사이에 형성된 액정(미도시)을 포함한다. 상기 표시 패널(120)은 상기 액정을 구동하여 전방으로 영상을 표시하는 역할을 한다. 상기 액정을 구동하기 위해서 상기 제1 기판(121)에는 박막트랜지스터가, 상기 제2 기판(122)에는 컬러필터가 형성될 수 있으며, 이 경우 각각 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판으로 지칭되기도 한다.

그리고, 상기 제1 기판(121)과 제2 기판(122)의 각각의 배면에는 편광판(120a, 120b)이 각각 구비되어 액정의 배향에 따른 광 투과를 조절한다.

액정 자체는 비발광이기 때문에 화상을 구현하기 위해서는 광원(160)이 필요하다. 상기 광원(160)에서 나온 투과광은 원하지 않는 진동 벡터도 포함하고 있다. 이러한 투과광의 진동 벡터를 조절하기 위해 표시 패널(120)의 양면에 투과축이 90°로 교차되도록 편광판(미도시)이 부착된다. 상기 편광판은 액정을 통과한 투과광을 특정 진동 벡터를 가진 빛으로 편광되게 된다. 따라서 상기 표시 패널(120)을 통과하는 동안 편광축의 회전 정도에 따라 투과광의 세기가 조절되어 블랙부터 화이트까지의 표현이 가능하게 된다.

상기 몰드 프레임(130)은 표시 패널(120)의 가장자리를 따라 구비된다. 상기 몰드 프레임은 대략적으로 사각의 고리형상으로 형성된다. 몰드 프레임(130)은 표시 패널(120)과 광학 시트(141, 143, 150)를 지지한다. 몰드 프레임(130)에는 후술할 하부커버(180)와 결합하여 내부에 광학 시트(141, 143, 150), 광원(160) 및 반사 시트(170)를 수용한다. 상기 몰드 프레임(130)은 도면에서와 같이 단일 개수로 형성될 수 있으나 필요에 따라 복수 개로 형성되어 조립될 수 있다.

상기 광학 시트(141, 143, 150)는 상기 광원(160)으로부터 나온 광을 제어하는 역할을 한다. 상기 광학 시트(141, 143, 150)는 표시 패널(120)의 배면에 위치하는 확산판(150, diffusion plate)을 포함한다. 상기 확산시트 이외에도 보호 시트(141), 프리즘 시트(143)를 또는 도시하지는 않았지만 확산시트(diffusion sheet)를 더 포함할 수 있다.

상기 광학 시트(141, 143, 150)는 필요에 따라 복수 매 사용할 수 있으며, 2매 또는 3매를 겹쳐서 사용할 수 있다. 또한, 상기 보호 시트(141)나 프리즘 시 트(143)은 필요에 따라 생략될 수 있다.

상기 프리즘 시트(143)는 확산판(150)에서 확산된 빛을 상부의 표시 패널(120)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 프리즘 시트(143)를 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다.

가장 상부에 위치하는 상기 보호 시트(141)는 스크래치에 약한 프리즘 시트(143)를 보호한다.

상기 광학 시트(141, 143, 150)의 하부에는 상기 광학 시트(141, 143, 150)을 통해 상기 표시 패널(120)에 광을 공급하는 복수의 광원(160)이 구비된다. 상기 복수의 광원으로는 점광원인 LED가 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광원(160)의 하부에는 반사 시트(170)가 배치되어 있다. 상기 반사 시트(170)는 상기 복수의 광원(160)로부터 출사된 빛 중 광원(160)의 하부 방향으로 입사되는 빛을 반대 방향으로 반사시켜 상부를 향하도록 한다.

상기한 바와 같이, 표시 패널이 액정 표시 패널과 같이 자체적으로 발광하지 않는 경우에는 별도로 광을 공급하는 광원(160)을 사용하게 된다. 이때 상기 광원(160)으로 상기한 바와 같이 LED과 같은 점광원 사용하거나 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescence Lamp, CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL), 열음극형광램프(Hot Cathode Fluorescence Lamp, HCFL) 와 같이 선광원 형태의 램프를 사용하여 빛을 제공할 수 있다.

상기 광원은 보통 점광원이거나 선광원이기 때문에 광원에서 출사된 광을 그대로 표시 패널에 사용할 경우 출사된 광의 밀도에 따라 암부와 명부가 나누어지며 이에 따라 화질이 감소한다. 이에 따라, 상기 광원에서 출사된 광의 경로를 변경하고 광의 효율을 높일 필요가 있다. 특히 확산판은 광원, 특히 점광원에서 출사되어 특정 방향성을 가지는 빛을 다양한 방위로 출사되는 광으로 확산시킨다.

상기 표시 장치에 있어서, LED는 점광원에 해당되는 광원으로 작은 공간 내에도 실장할 수 있으며 휘도가 높아 매우 효율적인 광원에 해당한다. 그러나 표시 패널에는 면광원의 형태로 제공되어야 하나 LED가 점광원인 이상 광의 균일화가 필요하다. 또한 상기 광원이 선광원인 경우에도 선광원의 발광 방향과 수직한 방향으로 광의 균일화가 필요하다. 여기서 광이 균일하다 함은 광원의 이미지가 표시 패널 상에서 시인이 되지 않을 정도를 의미한다.

이에 따라, 본 발명에서는 확산판 내에서 빛의 굴절을 이용해서 광량이 부족한 영역에서는 빛을 최대한 출사 시키고, 광량이 많은 영역에서는 빛을 출사 시키지 않도록 하는 확산판을 제공한다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 확산판을 도시한 평면도이며, 도 2b는 도 1의 II 부분을 확대한 사시도이다. 도 3은 도 2의 III-III' 및 III''-III''' 선에 따른 단면도이다.

본 발명에 따른 확산판(150)은 장변과 단변으로 이루어진 직사각 형상의 판상으로 이루어진 베이스(151, 152)와, 상기 베이스(151, 152) 상에 형성된 볼록 패턴(154, 155)으로 이루어진다.

상기 베이스(151, 152)는 서로 대향하는 상면과 하면으로 이루어지며, 하면으로부터 표시 패널 방향으로 돌출되어 서로 다른 높이를 가지기 때문에 서로 다른 두께(t, T)를 갖는다. 상기 복수의 영역은 주기적으로 반복되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 주기적으로 배열된 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 이루어질 수 있다. 상기 반복 방향은 일차원적인 방향, 즉, 가로 방향 또는 세로 방향 중 어느 하나의 방향에 해당한다. 이에 따라, 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2 영역(R2)은 어느 한 방향으로 연장되어 길게 교대로 배치된다. 이때, 다른 실시예에서는 3개 이상의 영역으로도 형성 가능하다.

상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2) 상에는 볼록 패턴(154, 155)이 구비된다. 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 두께를 각각 제1 두께(t)와 제2 두께(T)라고 하고, 상기 제1 영역(R1)에 형성된 볼록 패턴을 제1 패턴(154), 상기 제2 영역(R2)에 형성된 볼록 패턴을 제2 패턴(155), 상기 제1 패턴(154)의 높이를 h, 상기 제2 패턴의 높이를 H라고 하면, 상기 제2 두께(T)와 제1 두께(t)와의 차는 상기 제1 높이(h) 값보다 크거나 같다. 즉, 제2 영역(R2)은 베이스의 일면으로부터의 두께(T)가 제1 영역의 두께(t)보다 두껍게 형성되며, 그 차이는 제1 영역(R1) 상에 형성된 패턴의 높이(h)와 같거나 크다. 이러한 두께 차이는 제1 패턴(154)을 커버한 후 제2 패턴(155)을 형성하는 것에 기인한다.

상기 볼록 패턴(154, 155)은 복수 개의 프리즘 산이 소정 방향으로 연장된 형태로 구비될 수 있다. 상기 프리즘 산이 소정 방향으로 연장된 경우 상기 연장 방향과 수직한 방향으로부터의 프리즘 산의 단면은 삼각형이 된다.

그러나, 상기 볼록 패턴(154, 155)의 모양은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서는 상기 제1 패턴 및 제2 패턴이 각각 피라미드 패턴, 렌티큘러 패 턴 및 반타원구 패턴 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이때, 상기 제1 패턴과 제2 패턴은 서로 다른 패턴으로 형성된다. 제1 패턴과 제2 패턴이 서로 다른 패턴으로 형성되는 이유는 광원의 배치에 따라 광밀도가 달라지기 때문에 서로 다른 패턴을 이용하여 확산 정도를 조절하기 위해서이다.

도면을 참조하면, 상기 볼록 패턴이 프리즘산일 때 제1 패턴(154)은 제1 방향(d1)으로 연장되고, 제2 패턴(155)은 제2 방향(d2)으로 연장되며, 상기 제1 방향(d1)과 제2 방향(d2)이 이루는 각도는 확산판 베이스로 입사하는 광원의 입사 광량이나 입사 광밀도에 방향에 따라 그 각도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 광원(160)이 일정 간격을 이루며 격자 형태로 배열된 경우에는 제1 방향과 제2 방향이 서로 수직으로 형성된다.

이때, 상기 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 단위 영역에는 다양한 갯수의 프리즘산이 형성될 수 있으며, 필요에 따라 각각 3개 이상의 프리즘산이 형성될 수 있다. 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 반복되는 주기의 단위 영역이 광확산 기능을 명확하게 나타내기 위해서는 프리즘의 산과 골이 적어도 하나 이상 구비되어야 한다. 따라서, 실질적으로 하나 이상의 프리즘 산을 보장하기 위해 제조 과정에서 발생할 수 있는 가능성을 고려하여 상기 제1 내지 제2 패턴(154, 155)이 각 3개 이상씩 형성되도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 피치는 0㎛ 초과 300㎛ 이하의 값을 갖는다. 여기서 피치는 주기적인 영역이나 패턴에 있어서 각각의 단위 영역이나 패턴 사이의 거리를 의미하며, 상기 피치값은 주기적으로 반복되는 영역이 만들어 낼 수 있는 모아레를 최소화하기 위한 피치값에 해당한다. 실질적으로 표시 패널에 사용되고 있는 각 화소의 피치는 300㎛ 내지 600㎛, 프리즘시트의 피치는 50㎛~250㎛이므로, 각 영역의 피치값이 300㎛ 이하의 값을 갖도록 한다.

또한, 상기 각 영역의 반복 단위에는 3개 이상의 프리즘 산이 위치하므로 프리즘산의 피치는 0㎛~100㎛의 값을 가질 수 있다.

이때, 상기 제1 패턴(154)의 프리즘산은 상기 제2 패턴(155)의 프리즘산의 크기와 같게 형성되거나 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 패턴(154)의 피치는 상기 제2 패턴(155)의 피치보다 같거나 크게, 상기 제1 패턴(154)의 높이(h)는 상기 제2 패턴(154)의 높이(H)보다 같거나 크게 형성될 수 있다. 만약 상대적으로 높이가 낮은 곳에 위치한 제1 패턴(154)이 제2 패턴(155)의 피치와 높이보다 작은 피치와 높이를 갖게 되는 경우에는, 상기 제1 패턴(154)과 제2 패턴(155) 사이의 단차가 존재하기 때문에 상기 제1 영역(R1)과 상기 제2 영역(R2)의 경계면 측벽 방향에서 출사된 광을 제1 패턴이 커버하지 못하게 될 수 있다. 이에 따라 상기 경계면 측벽으로부터 광이 누설될 확률이 높아지며 제어되지 못한 광이 이후 표시 패널 방향으로 진행하게 되며 광 균일도에 나쁜 영향을 미친다. 따라서, 두 패턴(154, 155)의 크기는 동일하거나 상부에 위치한 제2 패턴(155)의 크기가 더 작게 형성된다.

상기 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)의 폭이나 면적은 광원(160)의 배치에 따라 달라질 수 있다. LED 광원의 경우에는 점광원이기 때문에 소정 거리를 두고 격자모양으로 규칙적으로 배치되는 것이 일반적이다. 만약 광원(160)이 격자 모양 으로 배치될 때 광원(160)과 광원(160) 사이의 거리가 모두 동일한 경우에는 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 모양, 크기 및 폭이 동일하게 형성된다. 만약, 광원(160)이 일정 간격을 두고 주기적으로 배치되기는 하나 광원(160)과 광원(160) 사이의 거리가 일정하지 않을 경우에는 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R1)의 크기나 폭 또는 상기 영역에 형성되는 패턴의 형태가 달라질 수 있다. 이 경우 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)은 상기 광원(160) 사이의 반복 주기에 대응하여 상기 제1 방향(d1) 또는 제2 방향(d2) 중 적어도 한 방향으로 주기적으로 반복될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 확산판의 장변 방향을 x축 방향, 단변 방향을 y축 방향으로 할 때 점 광원의 배열 형태를 나타낸 것으로, 광원(163)은 회로 기판과 같은 기판(161) 상에 실장되어 제공된다.

도 4a는 x축 방향 광원 사이의 거리가 y축 방향 광원 사이의 거리보다 작은 경우를 나타낸 것이고, 도 4b는 x축 방향 광원 사이의 거리가 y축 방향 광원 사이의 거리보다 큰 경우를 나타낸 것이다.

도 4a의 경우, x축 방향의 광 분포와 y축 방향의 광 분포를 비교해 보면 x축 방향으로 광원과 광원 사이의 거리(Wx)가 가깝기 때문에 광원 사이의 암부가 작게 형성되며 광밀도가 상대적으로 밀(密)하나, y축 방향으로 광원과 광원 사이의 거리(Wy)가 멀기 때문에 광원 사이의 암부가 크게 형성되며 광밀도가 상대적으로 소(疏)하다. 따라서 x축 방향으로 광을 더 확산시킬 필요가 있다. 따라서, 상기 확산판의 제1 영역이 x축 방향으로 연장된 프리즘산이 형성된 제1 패턴을 가지며 제2 영역이 y축 방향으로 연장된 프리즘산이 형성된 제2 패턴을 가지는 경우에는, x축 방향으로 광을 상대적으로 많이 확산시킬 수 있도록 제1 패턴의 폭을 넓게 형성한다.

이와 반대로, 도 4b의 경우에는 x축 방향의 광 분포와 y축 방향의 광 분포를 비교해 보면 x축 방향으로 광원과 광원 사이의 거리(Wx)가 멀기 때문에 광원 사이의 암부가 크게 형성되며 광밀도가 상대적으로 소(疏)하나, y축 방향으로 광원과 광원 사이의 거리(Wy)가 가깝기 때문에 광원 사이의 암부가 작게 형성되며 광밀도가 상대적으로 밀(密) 하다. 따라서 y축 방향으로 광을 더 확산시킬 필요가 있다. 따라서, y축 방향으로 광을 상대적으로 많이 확산시킬 수 있도록 제2 패턴의 폭을 넓게 형성한다.

결론적으로, 상기 복수의 광원이 배열된 방향을 x축과 y축이라고 할 때, 상기 x축 방향에 따른 광원 사이의 거리가 상기 y축 방향에 따른 광원 사이의 거리보다 작은 경우, 상기 x축 방향으로 연장된 패턴이 형성된 영역의 폭 또는 면적이 y축 방향으로 연장된 패턴이 형성된 영역의 폭 또는 면적보다 크다. 반면에, 상기 x축 방향에 따른 광원 사이의 거리가 상기 y축 방향에 따른 광원 사이의 거리보다 큰 경우 상기 x축 방향으로 연장된 패턴이 형성된 영역의 폭 또는 면적이 y축 방향으로 연장된 패턴이 형성된 영역의 폭보다 작다. 이 때, 상기 광원과 패턴은 그 위치가 서로 대응되도록, 즉 광원의 상방에 각 패턴의 중심이 위치하도록 배치될 수 있다.

상기 영역의 폭이나 면적의 적용은 점 광원에만 해당되는 것은 아니며, 선 광원일 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다. 선광원의 경우에는 x축이나 y축 일 방향으로의 광 밀도 차이가 크므로 이에 따라 복수 개의 영역의 폭을 조절할 수 있다.

상기 실시예는 상기 패턴의 연장 방향인 제1 방향과 제2 방향이 x축과 y축인 경우를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제1 방향과 제2 방향의 각도가 x축 또는 y축의 연장 방향과 45°(또는 135°)를 이룰 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 모양은 제1 실시예에 한정되지 않으며 다른 모양으로 형성될 수 있다. 만약 광원(163)이 격자 모양으로 배치될 때 광원(163)과 광원(163) 사이의 거리가 모두 동일한 경우에는 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 모양, 크기 및 폭이 동일하게 형성될 수 있다. 그러나, 광원(163)과 광원(163) 사이의 거리가 동일하지 않을 경우에는 기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 모양, 크기 및 폭이 다양하게 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6은 다양한 모양과 크기로 형성된 복수의 영역을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 제2 실시예에 및 제3 실시예에 있어서의 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 배치를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이, 도 5의 실시예에서는 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)이 2차원적인 방향, 즉 가로 방향과 세로 방향 모두 주기적으로 반복되며, 전체적으로 격자 형상 또는 바둑판 형상이 된다. 이때, 각 영역의 모양은 정사각형이나 직사각형에 해당한다.

도 6의 실시예에서는 2차원적인 방향으로 주기적으로 반복되나, 각 영역의 모양이 육각형에 해당한다. 이러한 실시예들과 같이 각 영역의 일부 모양은 도시한 띠, 직사각형(또는 정사각형), 육각형으로 구비되었으나 이에 한정되는 것은 아니며 삼각형, 오각형과 육각형 혼합 등 다양한 형태로 구비될 수 있다.

도 4를 참조하면 상기 제2 실시예나 제3 실시예에 있어서도 광원(163)의 배치에 간격에 따라 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 폭이나 면적이 달라질 수 있다.

상기한 구조를 가지는 확산판은 점광원이나 선광원의 불균일한 광량을 균일하게 확산시켜 면광원에 가깝게 만들어 표시 패널에 제공한다. 특히 점광원이 서로 다른 간격을 두고 배열될 경우에 상기 간격에 대응하여 확산판의 패턴을 형성함으로써 광을 균일하게 확산하는 역할을 한다.

도 7a 내지 도 7d는 기존의 확산판과 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 사용한 경우의 광 균일도에 관한 도면이다. 이때, 사용된 광원은 LED 광원으로 일 광원에서 x축 방향으로의 다른 광원 사이의 거리는 약 30mm, 일 광원에서 y축 방향으로의 다른 광원 사이의 거리는 약 40mm이며, 광원의 열은 각각 엇갈리게 배치되었다.

도 7a는 프리즘산이 형성된 확산판을 구비하지 않은 경우 표시 패널을 통해 출사하는 광량을 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이 점광원의 위치를 명확히 알 수 있을 정도로 광 균일도가 낮다.

도 7b는 기존의 프리즘이 형성된 확산판을 사용한 경우 표시 패널을 통해 출사하는 광량을 나타낸 도면이다. 이때, 기존의 프리즘산의 피치는 20㎛이며, 프 리즘산의 연장 방향은 도면에 있어서 x축 방향이다. 도면을 살펴 보면 x축 방향의 광 균일도는 개선되었으나 y축 방향으로는 광량의 개선 효과가 미미하다. 오히러 y축 방향으로는 광량의 편차가 커지게 되는 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있다.

도 7c는 상기 제1 실시예의 확산판을 사용한 경우 표시 패널을 통해 출사하는 광량을 나타낸 도면이다. 이때, 제1 영역과 제2 영역의 폭은 각각 100㎛, 프리즘산의 피치는 제1 영역과 제2 영역 모두 20㎛이며, 단면이 정삼각형인 프리즘산이 사용되었다. 제1 패턴과 제2 패턴의 방향은 x축을 기준으로 각각 0°, 90°이었다. 도면을 살펴보면 x축과 y축 방향 모두 균일도가 개선된 것을 확인할 수 있다.

도 7d는 상기 제2 실시예의 확산판을 사용한 경우 표시 패널에서 출사하는 광량을 나타낸 도면이다. 이때, 제1 영역 100㎛×100㎛, 제2 영역 100㎛×100㎛의 면적으로 준비되었으며, 프리즘산의 피치는 제1 영역과 제2 영역 모두 20㎛이었다. 제1 패턴과 제2 패턴의 방향은 x축을 기준으로 각각 0°, 90°이었다. 프리즘산의 모양은 단면이 정삼각형인 프리즘산이 사용되었다. 도면을 살펴보면 x축과 y축 방향 모두 균일도가 개선된 것을 확연하게 확인할 수 있다.

상기한 구조를 가지는 확산판을 제조하는 방법을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 8a 내지 8e는 본 발명의 실시예에 따른 확산판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 도면으로, 설명의 편의상 확산판의 단면이 도 3의 III-III' 및 III''-III'''선에 따른 단면에 해당하도록 가정하게 도시한 것이다. 제조 방법에 대한 설명은 본 발명의 제1 실시예를 일예로서 설명하기로 하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저 확산판(150)의 베이스(151) 전면에 제1 패턴(154)을 형성한다. 상기 제1 패턴(154)은 압출법으로 형성할 수 있다(도 8a).

상기 압출법을 이용하여 제1 패턴(154)을 형성하는 경우에는 먼저 상기 제1 패턴을 전사할 수 있는 마스터롤(157)을 준비한다. 상기 마스터롤(157)의 표면에는 제1 패턴(154)에 대응하는 역패턴이 형성되어 있으며, 상기 마스터롤(157)의 표면을 회전시켜가며 확산판 재료에 가압한다. 상기 과정을 통해 상기 역패턴이 확산판 재료의 표면에 전사됨으로써 확산판 표면에 제1 패턴(154)을 형성할 수 있다.

도면에서는 편평하게 배치된 베이스(151)를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 베이스(151)는 복수 개의 롤러 사이에 배치되거나 상기 마스터롤(157) 둘레를 따라 일부 영역이 감기도록 배치될 수도 있다.

여기서, 상기 마스터롤(157)은 원통 롤러의 형태로 구비되는 바, 다이아몬드 바이트(bite)를 이용하여 축 방향으로 원통 롤러의 표면을 긁어냄으로써 프리즘산 패턴을 원통 롤러의 표면에 형성할 수 있다. 상기 마스터롤(157)에는 일 방향으로 연장된 형태의 패턴이 형성될 수 있으며, 이 경우 마스터롤(157) 상에 역패턴을 형성하기가 용이하다.

다음으로, 상기 제1 패턴(154)이 형성된 확산판 상에 제2 패턴(155)을 형성한다. 상기 제2 패턴(155)은 소프트몰드법을 이용하여 형성한다. 상기 제2 패턴(155)을 형성하기 위해서는 먼저 상기 제1 패턴(154)이 형성된 확산판의 전면에 감광성 수지(152, 152')를 도포한다(도 8b).

상기 도포된 감광성 수지(152, 152') 상에는 마스터몰드(155)를 가압 접촉 시켜 제2 패턴(155)을 형성한다. 상기 마스터몰드(155)에는 표면에 제2 패턴(155)의 역패턴이 형성되어 있기 때문에 가압 접촉시 상기 감광성 수지의 표면에 마스터몰드(155)에 형성된 패턴이 상기 수지의 표면상에 전사되도록 한다(도 8c).

표면에 제2 패턴(155)이 형성된 상기 감광성 수지(152, 152')의 표면은 포토리소그래피를 이용하여 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 패터닝된다. 여기서, 상기 감광성 수지(152, 152')는 자외선과 같은 광에 반응하는 고분자 물질로 구성되며, 표면에 상기 제2 패턴(155)이 형성된 도포된 감광성 수지(152, 152')는 이후 노광한다(도 8D). 상기 노광된 감광성 수지(152, 152')는 이후 현상된 후 스트립된다. 이때, 노광시 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 이루어진 마스크(159)를 이용하여 노광한다. 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2) 중 어느 하나는 광이 투과되는 영역, 다른 하나는 광이 차단되는 영역으로 구성되며, 상기 광 투과나 차단이냐의 여부는 감광성 수지(152, 152')가 양성이냐 음성이냐에 따라 달리 형성된다. 이에 따라 감광성 수지(152, 152')가 상기 영역에 따라 노광되거나 노광되지 않으며, 이에 따라 이후 감광성 수지(152, 152')의 스트립 여부가 달라진다. 상기 방식으로 제1 영역(R1)에 해당하는 부분의 감광성 수지(152')를 제거한다(도 8e). 남은 감광성 수지(152)는 베이스의 일부가 된다.

이때, 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)에 형성되는 패턴은 프리즘산 패턴일 수 있으며, 이때, 상기 제1 영역(R1)과 제2 영역(R1)에 형성되는 프리즘산 패턴은 다양한 갯수로 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 일 실시예에서는 상기 각 반복 패턴에 있어서 프리즘산이 3개 이상 배치되도록 형성할 수 있다. 이 는 포토리소그래피를 이용하여 패터닝을 하는 경우 설계와 실제 결과물의 마진을 고려한 것이다. 즉, 프리즘산이 실질적으로 광 확산 효과를 발휘하기 위해서는 최소한 1개 이상의 산과 골이 구비되어야 한다. 그러나, 마스크의 얼라인이 필요한 노광 과정이나 이후 스트립 과정에서 설계한 대로 형성되지 않을 수 있기 때문에, 프리즘산이 2개나 1개를 상정하고 포토리소그래피를 이용하여 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 패터닝하는 경우에는 제2 영역(R2)이 제1 영역(R1)의 일부를 커버함으로써 프리즘 산과 골이 나타나지 않을 수 있다.

상술한 바와 같이 제조된 확산판은, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시 패널과 광원 사이에 배치되어 상기 광원에서 출사된 광의 효율을 높여 상기 표시 패널에 제공하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 확산판은 광 분산 효과가 증가되어 광원에서 나온 광을 효율적으로 균일하게 만든다. 이에 따라 본 발명에 따른 확산판을 포함하는 표시 장치의 광 균일도가 향상된다.

또한, 확산판을 제조할 때 복수 개의 패턴을 형성하기가 매우 어려웠으나 본 발명에 따르면 단순 공정으로 복수 개의 패턴을 형성할 수 있어 소요 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 즉, 상기 마스터롤에 두 가지 패턴을 동시에 형성하는 것은 매우 어려우며 소요 시간과 비용이 증가하나, 본 발명에서는 일 패턴만 형성하여도 되는 장점이 있다. 복수 개의 패턴이 필요한 경우 다른 패턴은 소프트몰딩과 포토리소그래피를 이용하여 형성할 수 있기 때문이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명에서는 일 실시예로서 두 가지 패턴이 형성된 확산판을 개시하였으나 세 가지 또는 그 이상의 패턴이 각각 높이차를 두고 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 확산판을 포함한 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 확산판을 도시한 평면도이며, 도 2b는 도 1의 II 부분을 확대한 사시도이다.

도 3은 2의 III-III' 및 III''-III''' 선에 따른 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 확산판의 장변 방향을 x축 방향, 단변 방향을 y축 방향으로 할 때 점 광원의 배열 형태를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예에 있어서의 제1 영역과 제2 영역의 배치를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 및 제3 실시예에 있어서의 제1 영역과 제2 영역의 배치를 나타낸 것이다.

도 7a 내지 도 7d는 기존의 확산판과 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 사용한 경우의 광 균일도를 나타낸 사진이다.

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 확산판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100 : 표시 패널 160, 163 : 광원

150 : 확산판 151, 152 : 베이스

154 : 제1 패턴 155 : 제2 패턴

157 : 마스터롤 R1 : 제1 영역

R2 : 제2 영역

Claims (19)

1. 표시 패널;

   상기 표시 패널의 하부에 규칙적으로 구비되어 광을 출사하는 복수의 광원; 및

   상기 표시 패널과 상기 광원 사이에 구비되 상기 광을 확산시키는 확산판을 포함하며,

   상기 확산판은 상기 표시 패널 방향으로 돌출되어 서로 다른 두께를 갖는 복수의 영역으로 이루어진 베이스 및 상기 각 영역의 베이스 상에 형성된 볼록 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 확산판은 제1 두께를 가지는 제1 영역과 제2 두께를 가지는 제2 영역으로 이루어지며, 상기 제1 영역은 제1 높이를 가지는 복수의 제1 패턴을 포함하고, 상기 제2 영역은 제2 높이를 가지는 복수의 제2 패턴을 포함하며,

   상기 제2 두께와 제1 두께와의 차이는 상기 제1 높이 값보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 각각 피라미드 패턴, 렌티큘러 패턴 및 반타 원구 패턴 중 어느 하나이며 상기 제1 패턴과 제2 패턴은 서로 다른 패턴인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제1 패턴은 제1 방향으로 연장된 프리즘산이며, 상기 제2 패턴은 제2 방향으로 연장된 프리즘산인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 직각인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 확산판은 장변과 단변으로 이루어진 직사각 형태로 구비되며, 상기 제1 패턴의 제1 방향 및 상기 제2 패턴의 제2 방향은 각각 상기 장변 및 단변, 또는 상기 단변 및 장변의 연장 방향에 평행한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 확산판은 장변과 단변으로 이루어진 직사각 형태로 구비되며, 상기 제1 패턴의 제1 방향 및 상기 제2 패턴의 제2 방향은 각각 상기 장변 또는 단변 중 어느 한 변의 연장 방향과 45°또는 135°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 표 시 장치.
8. 제4항에 있어서,

   상기 제1 영역 및 제2 영역에는 각각 3개 이상의 프리즘 산이 형성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 폭은 0㎛ 초과 300㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴의 피치는 0㎛ 초과 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
11. 제4항에 있어서,

    상기 제1 패턴의 피치는 상기 제2 패턴의 피치보다 같거나 큰 것을 특징으로 하는 표시 장치.
12. 제4항에 있어서,

    상기 복수의 광원 사이의 거리는 제3 방향 또는 제4 방향 중 적어도 한 방 향을 따라 주기적으로 반복되며, 상기 제1 영역과 제2 영역은 상기 광원 사이의 반복 주기에 대응하여 제3 방향 또는 제4 방향 중 적어도 한 방향으로 주기적으로 반복되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 제3 방향에 따른 광원 사이의 거리가 상기 제4 방향에 따른 광원 사이의 거리보다 작은 경우 상기 패턴이 제3 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적이 제4 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적보다 작고, 상기 제3 방향에 따른 광원 사이의 거리가 상기 제4 방향에 따른 광원 사이의 거리보다 큰 경우 상기 패턴이 제3 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적이 제4 방향으로 연장된 영역의 폭 또는 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 패턴의 중심은 상기 광원의 중심의 상방에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
15. 제2항에 있어서,

    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 각각 다각형 모양을 가지며 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
16. 확산판 베이스의 전면에 제1 패턴을 형성하는 단계;

    상기 제1 패턴 상에 감광성 수지를 도포하는 단계;

    상기 감광성 수지의 표면에 제2 패턴을 형성하는 단계; 및

    상기 감광성 수지의 일부를 제거하여 제1 패턴의 제1 영역과 제2 패턴의 제2 영역으로 이루어진 확산판을 제조하는 단계를 포함하는 확산판 제조 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 제1 패턴은 압출법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 확산판 제조 방법.
18. 제16항에 있어서,

    상기 제2 패턴은 소프트몰딩법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 확산판 제조 방법.
19. 제16항에 있어서,

    상기 감광성 수지의 일부는 제1 영역과 제2 영역으로 이루어진 마스크를 이용하여 포토리소그래피법으로 제거하는 것을 특징으로 하는 확산판 제조 방법.

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