KR20130027337A - 액정표시장치용 집광시트와 이의 제조방법 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치용 집광시트와 이의 제조방법 및 이를 구비한 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하는 광원과; 상기 광원과 일측면이 대응되도록 위치하는 도광판과; 상기 도광판 상부에 안착되며 지지층과 상기 지지층의 상기 액정패널을 바라보는 일면에 다수의 프리즘산을 포함하는 집광층이 형성되며 상기 각 프리즘산 표면에 요철형태를 갖는 산란패턴이 구비된 것이 특징인 집광시트를 포함하는 액정표시장치 및 이에 구비되는 집광시트 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

액정표시장치용 집광시트와 이의 제조방법 및 이를 구비한 액정표시장치{Condensing sheet for liquid crystal display device and method of fabricating the same and liquid crystal display device including the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 광효율을 향상시킨 집광시트와 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비 전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 플라즈마 표시장치(plasma display panel device : PDP), 전기발광표시장치(electroluminescence display device : ELD), 전계방출표시장치(field emission display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.
이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 명암비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 상기 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드 라이트(side light)방식과 직하형(direct type) 방식으로 구분되는데, 사이드 라이트 방식은 하나 또는 한 쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두 개 또는 두 쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형 방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.
여기서, 사이드 라이트 방식은 직하형 방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형 방식에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.
도 1은 종래의 사이드 라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이며, 도 2는 종래의 백라이트 유닛에 구비되는 집광시트의 일부에 대한 단면도이며, 도 3은 도 1에 개시된 종래의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 문제점을 나타낸 사진이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛(20)은 광원인 램프(21)와, 상기 램프(21)와 동일평면에 위치하여 적어도 일 측면이 상기 램프(21)와 대면되는 도광판(25) 그리고 상기 도광판(25) 상부에 안착되는 광학시트(30)로 이루어진다.
그리고, 상기 도광판(25)의 하부에는 상기 도광판(25)의 하부면으로 빠져 나가는 광을 반사시키기 위한 반사판(40)이 더욱 구성되며, 상기 램프(21)를 가이드 하는 램프가이드(23)가 더욱 구비된다.
한편, 상기 광학시트(30)는 확산시트(33)와 집광시트(35) 및 보조시트(40)로 이루어지는데, 상기 집광시트(35)는 1장을 구성하여 사용할 수 있으나, 고휘도를 구현하기 위해서는 다수 개를 겹쳐서 사용할 수 있다.
상기 집광시트(35)는 상기 확산시트(33)를 통해 입사되는 광을 굴절시켜 액정패널(미도시)의 평면에 집광시키는 역할을 수행한다. 이러한 집광시트(35)는 판 형태의 지지층(36)과 이의 상부로 상기 지지층(36)의 길이방향을 따라 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 프리즘산(38)이 돌출 배열된 집광층(37)을 포함하여 구성되고 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 상기 집광시트(35)의 프리즘산(38)을 보호하거나 집광된 빛을 확산시키기 위한 방안으로서, 보조시트(40)가 상기 집광시트(35)의 상부에 배치되고 있다.
한편, 상기 집광시트(35)는 전술한 바와같이 상기 지지층(36) 상부에 매끈한 표면을 갖는 다수의 프리즘산(38)이 구비됨으로써 이를 통과한 광은 사용자가 표시영역을 바라보는 각도에 따른 휘도 분포가 급격하게 변화되는 부분이 발생되고 있다.
즉, 굴절율의 차이로 인해 특정 각도를 가지고 상기 집광시트로 입사되는 빛중 일부는 도 2에 도시한 빛 경도와 같이 액정패널이 위치한 부분으로 입사하지 않고 집광시트의 측면을 향해 입사되고 있으며, 이와 같은 광 특성으로 인해, 상기 집광시트(35)는 휘도 분포가 급격하게 변화하는 시야각에서 광이 분산되는 이른바 도 3에 도시한 바와 같이 스펙트럼 무라(spectrum mura)가 발생되며, 또한 집광 영역(일례로 빛의 주 출사각이 35도 내지 50도인 영역) 이외의 측면 영역으로 손실되는 광이 발생하여 광 효율이 저하되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 집광시트를 통과한 빛이 측면 영역으로 빠져나가 발생되는 광 효율 저하를 방지하고, 나아가 스펙트럼 무라 발생을 억제하여 액정표시장치의 표시화면을 균일 휘도의 고품위로 구현하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하는 광원과; 상기 광원과 일측면이 대응되도록 위치하는 도광판과; 상기 도광판 상부에 안착되며 지지층과 상기 지지층의 상기 액정패널을 바라보는 일면에 다수의 프리즘산을 포함하는 집광층이 형성되며 상기 각 프리즘산 표면에 요철형태를 갖는 산란패턴이 구비된 것이 특징인 집광시트를 포함한다.
이때, 상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 제 1 및 제 2 경사면을 갖는 상기 각 프리즘산에 있어 상기 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 형성되거나 또는 제 1 및 제 2 경사면 모두에 형성되는 것이 특징이다.
상기 다수의 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 산란패턴이 형성되는 경우, 상기 산란패턴이 형성되는 경사면은 상기 광원과 마주하는 경사면인 것이 특징이다.
상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 무정형 또는 랜덤한 형태인 것이 특징이다.
또한, 상기 집광층은 상기 지지층보다 더 큰 굴절율을 갖는 것이 특징이며, 상기 지지층은 PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어지며, 상기 집광층은 아크릴, 우레탄, 폴리에스테르 중 어느 하나로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 광원은 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 중 선택된 하나가 되며, 또한, 상기 도광판 하부에 반사판이 구비되며, 상기 광원은 상기 도광판의 일측 또는 양측에 배열되는 것을 특징이다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 집광시트는, 지지층과; 상기 지지층의 일면에 형성되며, 다수의 프리즘산이 상기 지지층 상에 서로 인접 배열되도록 돌출 형성되는 집광층을 포함하며, 상기 집광층에 구비되는 다수의 각 프리즘산 표면에는 요철형태를 갖는 산란패턴이 구비된 것이 특징이다.
이때, 상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 제 1 및 제 2 경사면을 갖는 상기 각 프리즘산에 있어 상기 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 형성되거나 또는 제 1 및 제 2 경사면 모두에 형성되는 것이 특징이며, 상기 다수의 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 산란패턴이 형성되는 경우, 상기 산란패턴이 형성되는 경사면은 상기 광원과 마주하는 경사면인 것이 특징이다.
또한, 상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 무정형 또는 랜덤한 형태인 것이 특징이다.
그리고, 상기 집광층은 상기 지지층보다 더 큰 굴절율을 가지며, 이때, 상기 지지층은 PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어지며, 상기 집광층은 아크릴, 우레탄, 폴리에스테르 중 어느 하나로 이루어진 것이 특징이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 집광시트 제조방법은, 평탄한 표면을 갖는 판 형태의 지지층의 일면에 평탄한 표면을 갖는 레진층을 형성하는 단계와; 상기 레진층을 롤러로 압착시켜 산과 골이 교번되는 다수의 프리즘산을 형성하는 단계와; 상기 다수의 각 프리즘산 표면에 요철형태를 갖는 산란패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 산란패턴을 형성하는 단계는, 상기 지지층에 수직하게 불규칙적으로 레이저 빔을 조사하거나, 또는 샌드 블라스터(sand blaster)를 이용하여 상기 지지층에 대해 수직하게 입사되는 샌드 에어에 상기 레진층 표면을 노출시킴으로써 상기 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2)에 모두 상기 산란패턴을 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 산란패턴을 형성하는 단계는, 상기 지지층 표면에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 10도 내지 50도의 각도를 갖는 레이저 빔을 상기 레진층에 조사하거나, 또는 샌드 블라스터(sand blaster)를 이용하여 상기 지지층 표면에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 10도 내지 50도의 각도를 가지며 입사되는 샌드 에어에 상기 레진층 표면을 노출시킴으로써 상기 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 중 어느 하나의 경사면(f1, f2)에 대해서 상기 산란패턴을 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 산란패턴을 형성하기 이전에 상기 프리즘산이 구비된 레진층을 경화시키는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 집광시트는 프리즘산의 표면이 매끄럽지 않고 부정형 또는 랜덤한 형태로 올록볼록한 요철 형태의 산란패턴을 갖는 구성을 이룸으로써 상기 산란패턴에 의해 부분적으로 빛이 측면으로 새는 현상을 방지함으로서 광 효율을 향상시키고, 나아가 스펙트럼 무라 현상을 완화하며, 동시에 액정표시장치의 표시화면을 균일 휘도의 고품위로 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 2는 종래의 백라이트 유닛에 구비되는 집광시트 일부에 대한 단면도.
3은 도 1에 개시된 종래의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 문제점을 나타낸 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 집광시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 집광시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 7의 도 4의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 집광시트 제조방법의 모식도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 집광시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 집광시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하기 위한 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
이들 각각에 대해 자세히 살펴보면, 우선 상기 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)을 포함한다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만, 통상 하부기판 또는 어레이 기판이라 불리는 상기 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 교차하여 다수의 화소영역(미도시)이 정의되고 있으며, 각 화소영역(미도시) 내부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 교차하는 부분에 이들 배선(미도시)들과 연결되며 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)(미도시)가 구비되어 각 화소영역(미도시)에 형성된 화소전극(미도시)과 일대일 대응하며 연결되어 있다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터 기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소영역(미도시)에 대응되는 일례로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시)을 포함하는 컬러필터(color filter) 및 이들 컬러필터 패턴(미도시) 각각을 두르며 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시) 그리고 박막트랜지스터(미도시) 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)(미도시)가 구비되고 있으며, 또한, 상기 컬러필터(미도시)와 블랙매트릭스(미도시)와 중첩하며 이들을 덮는 투명 공통전극(미도시)이 마련되어 있다.
한편, 상기 액정패널(110)은 화소전극(미도시)이 제 1 기판(112)에 구비되고 투명한 공통전극(미도시)은 상기 제 2 기판(114)에 구비되어 수직전계에 의해 구동하는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 액정패널(110)은 화소전극(미도시)과 공통전극(미도시)이 모두 제 1 기판(112)에 구비되어 횡전계에 의해 구동되는 구성을 이룰 수도 있으며, 나아가 상기 제 2 기판(114)에 구비되는 컬러필터(미도시)까지도 상기 제 1 기판(112)에 구비되어 COT(color filter on TFT) 구조를 이루는 구성을 가질 수도 있다.
또한, 이 같은 구성을 갖는 상기 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판과 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 젖혀 밀착되고 있다.
이에 상술한 구조의 액정패널(110)은 박막트랜지스터(미도시)의 온(on)/오프(off)를 위한 신호가 상기 게이트 배선(미도시)으로 순차적으로 스캔 인가되고, 상기 데이터 배선(미도시)의 화상신호가 선택된 화소영역(미도시)의 화소전극(미도시)으로 화상신호가 전달되면 이들 화소전극(미도시)과 공통전극(미도시) 사이에 발생되는 전계에 의해 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이에 개재된 액정층(미도시) 내의 액정 분자가 구동되고, 이에 따른 광의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
이때, 상기 액정패널(110)의 양 외측면에는 특정 방향으로 편광된 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 구비되고 있다.
그리고 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만, 상기 액정패널(110)의 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 액정층(미도시)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고, 그 사이로 충진되는 상기 액정층(미도시)의 누설을 방지하기 위해 상기 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)(미도시)이 형성되고 있다.
아울러 본 발명에 따른 액정표시장치(100)에는 상기 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
상기 백라이트 유닛(120)은 램프(129a)와, 반사판(125)과, 상기 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 위치하는 광학시트(121)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 램프(129a)는 상기 도광판(123)의 입광부와 대면하도록 상기 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 램프(129a)는 램프가이드(129b)에 의해 외측이 가이드 된다.
한편, 상기 도광판(123)은 상기 램프(129a)로부터 입사된 광을 여러 번의 전반사에 의해 그 내부를 진행하도록 하면서 상기 도광판(123) 면내로 고르게 퍼지도록 하여 상기 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
이때, 이러한 도광판(123)은 상기 액정패널(110)로의 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴(미도시)을 포함할 수 있다.
여기서, 특정 모양의 패턴(미도시)은 상기 도광판(123) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성된다.
또한, 상기 반사판(125)은 상기 도광판(123)의 배면에 위치하여, 상기 도광판(123)의 배면을 통과한 광을 상기 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.
그리고 상기 도광판(123) 상부에 구비된 상기 광학시트(121)는 확산시트(127)와 적어도 하나의 집광시트(200)를 포함하며, 본 발명에 따른 상기 집광시트(200)는 판 형태의 지지층(210)과 이의 상부로 다수의 프리즘산(230)이 구비된 집광층(220)의 구성을 이루며, 상기 다수의 각 프리즘산(230) 표면에는 부정형 또는 랜덤한 형태의 요철 구조를 갖는 산란패턴(233)이 구비되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이때, 상기 집광시트(200)는 상기 프리즘산(230) 표면에 구비되는 산란패턴(233)에 의해 상기 집광시트(200)로 입사되는 빛을 산란시켜 매크로적으로는 빛을 집광시키며 상기 프리즘산(230) 부근에서는 부분적으로 빛을 확산시킴으로서 측면으로 빠져나가는 빛을 최소화하여 광 효율을 향상시키며 동시에 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 하고 있는 것이 특징이다.
이렇게 프리즘산(230) 표면에 구비되는 산란패턴(233)은 도 5에 도시한 바와같이 상기 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 모두에 형성될 수도 있고, 또는 도 6에 도시한 바와같이, 상기 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 중 어느 하나의 경사면에만 형성될 수도 있다.
상기 산란패턴(233)이 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 중 어느 하나의 경사면에만 구비되는 경우, 도 6에 도시한 바와같이, 광원(129a)이 위치하는 부분과 마주하는 경사면 도면에서는 제 1 경사면(f1)에 상기 산란패턴(233)이 구비되며 제 2 경사면(f2)은 평탄한 표면을 이루도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 광원(129a)이 도광판(123)의 서로 마주하는 양측면에 위치하는 경우, 도 5에 도시한 바와같이 상기 산란패턴(233)은 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 모두에 형성되는 것이 특징이다.
이러한 구성에 의해 상기 집광시트(200)는 상기 프리즘산(230) 표면에 구비된 상기 산란패턴(233)에 의해 이를 통과하는 빛을 확산시킴으로써 종래에서와 같이 특정 각도를 가지고 빛이 상기 집광시트(200)로 입사된다 하더라도 각 프리즘산(230)의 표면에서 확산됨으로써 집광시트(200)의 측면으로 진행하는 빛을 최소화할 수 있으며 이에 의해 스펙트럼 무라가 발생되는 것을 방지하는 것이 특징이다.
따라서, 상기 램프(129a)로부터 발산된 광은 상기 도광판(123)의 입광부를 통해 상기 도광판(123) 내로 입사되고, 입사된 광은 여러 번의 전반사에 의해 상기 도광판(123) 내부를 진행하면서 상기 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 상기 광학시트(121)를 통과하는 동안 스펙트럼 무라가 발생하지 않는 균일한 고품위의 광으로 가공된 후 상기 액정패널(110)로 입사되고, 이를 이용하여 상기 액정패널(110)은 비로소 고휘도의 화상을 표시할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 스펙트럼 무라를 방지하기 위하여, 상기 집광시트(200) 상부에 부가적으로 하나 이상의 보조시트를 개재할 필요가 없으므로, 이를 통해서 본 발명에 따른 백라이트 유닛(120)은 그 두께를 기존에 비해 줄일 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 경량 및 박형을 구현할 수 있으며, 백라이트 유닛(120)의 구성요소가 많아 액정표시장치(100)의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간이 증가되어 공정의 효율성이 저하되었던 기존에 비해 작업 공정시간을 줄일 수 있어 공정의 효율성을 향상시키게 되므로 기존에 비해 보다 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 백라이트 유닛(120)과 이의 상부에 위치하는 상기 액정패널(110)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 상기 탑커버(140)는 상기 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이"ㄱ"형태로 절곡된 사각테 형상으로, 상기 탑커버(140)의 전면을 개구하여 상기 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
또한, 상기 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치(100) 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 사각모양으로 이의 일측 가장자리가 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.
이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 상기 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 서포트메인(130)이 상기 탑커버(140) 및 커버버툼(150)과 결합된다.
이때, 상기 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 상기 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 상기 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
도 7은 도 4의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이다.
도 7과 더불어 도 5 및 6을 참조하면, 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(120)은 커버버툼(도 4의 150) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원인 램프(129a)와, 상기 램프(129a)와 동일평면에 위치하며 상기 반사판(125) 상에 안착되어 적어도 일 측면이 상기 램프(129a)와 대면되는 도광판(123) 그리고, 상기 도광판(123) 상부에 안착되는 확산시트(127)와 집광시트(200)로 이루어진다.
또한, 상기 백라이트 유닛(120)에는 상기 램프(129a)를 가이드 하는 램프가이드(129b)가 더욱 구비되는데, 상기 램프가이드(129b)는 상기 도광판(123)을 향하는 내측이 개구된 상태로 상기 램프(129a)의 상하 그리고 외측을 둘러, 상기 램프(129a)의 보호와 더불어 광을 상기 도광판(123) 방향으로 집중시키게 된다.
이때, 상기 램프(129a)는 광원으로서, 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광 램프가 이용될 수 있으며, 또는 이러한 형광 램프 이외에 발광다이오드 램프(light-emitting diode lamp)가 상기 램프(129a)로 이용될 수도 있다.
한편, 광원으로서 상기 발광다이오드 램프를 사용할 경우 상기 램프가이드(129b)는 삭제될 수 있다.
그리고 상기 도광판(123)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명 수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)와 같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 평면형태(flat type)로 제작된다.
또한, 상기 반사판(125)은 상기 도광판(123)의 하부에 위치하여, 상기 도광판(123)의 하면을 통과한 광을 상기 액정패널(도 4의 110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시키게 된다.
그리고 상기 도광판(123) 상부에 위치하는 상기 확산시트(127)는 상기 도광판(123)을 통과한 광을 확산시킴으로써, 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하게 된다. 이러한 확산시트(127)는 또한 이의 상부에 위치하는 상기 집광시트(200) 쪽으로 광이 진행하도록 광의 방향을 조절해주는 역할을 한다.
한편, 상기 확산시트(127) 상부에 위치하는 상기 집광시트(200)는 다수의 프리즘산(230)이 형성되어 상기 확산시트(127)를 통과한 광을 집광하여 상기 액정패널(도 4의 110)로 보다 균일한 면광원을 입사시키도록 하는 역할을 한다.
이때, 본 발명의 가장 특징적인 것으로, 상기 집광시트(200)는 판 형태로 PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 PET(polyethylene terephthalate) 재질로 이루어는 지지층(210)과 상기 지지층(210) 상부로 상기 지지층(210)을 이루는 재질보다 더 큰 굴절율을 갖는 레진으로 이루어진 다수의 프리즘산(230)이 구비된 집광층(220)으로 구성되고 있으며, 이때, 상기 각 프리즘산(230)은 표면 처리되어 그 표면에 부정형 또는 랜덤한 형태의 요철구조를 갖는 산란패턴(233)이 구비되고 있는 것이 특징이다.
이로 인하여, 상기 집광시트(200)의 지지층(210)을 지나 상기 집광층(220)을 이루는 상기 다수의 각 프리즘산(230)을 통과하는 빛은 상기 각 프리즘산(230) 표면에서 부정형 또는 랜던함 형태의 상기 산란패턴(233)에 의해 부분적으로 산란되며 전체적으로는 상기 프리즘산(230)의 역할에 의해 액정패널(도 4의 110)의 표시영역으로 빛을 집광시킨다.
따라서, 상기 프리즘산(230)으로 특정 각도를 가지며 입사되는 빛이 전반사되어 상기 집광시트(200)의 측면으로 출사되어 사라지게 되는 광을 억제시킴으로써 광손실을 최소화하는 동시에 파장대가 다른 빛이 굴절율 차이로 인해 그 진행방향이 바뀜으로써 발생되는 스펙트럼 무라 발생을 완화할 수 있는 것이 특징이다.
그러므로, 상기 집광시트(200) 상부에 이러한 스펙트럼 무라 발생을 완화시키기 위한 별도의 보조시트를 더욱 적층 구성할 필요가 없으므로 액정표시장치(도 4의 100)의 모듈화 공정 단순화 및 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 집광시트(200)의 구성에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 집광시트(200)는 빛을 투과시킬 수 있는 투명한PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 PET(polyethylene terephthalate) 등으로 이루어진 판 형태의 지지층(210)과, 상기 지지층(210) 상부면에 광을 집광시키기 위한 다수의 프리즘산(230)을 포함하는 집광층(220)으로 구성되고 있다.
판 형태의 상기 지지층(210)의 상면에 형성되는 상기 집광층(220)은 광을 집광시키기 위하여 형성하는데, 상기 집광층(220)은 지지층(210)의 길이방향을 따라 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 프리즘산(230)이 열을 지어 돌출 배열된 구성을 갖는다.
이때, 상기 다수의 각 프리즘산(230)은 꼭지점으로부터 소정의 각도로 경사진 제 1 및 제 2 경사면을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 경사면에는 부정형 또는 랜텀한 형태로 요철형태를 갖는 산란패턴(233)이 구비된 구성을 갖는다.
이러한 형태를 갖는 다수의 프리즘산(230)으로 인하여, 상기 집광시트(200)는 액정패널(도 4의 110)로 광의 집광효율을 향상시키게 되며, 이를 통해서 휘도 상승 효과를 갖는다.
이때, 다수의 각 프리즘산(230)의 정점(頂点)을 이루는 모서리의 각은 80 ~ 90ㅀ인 것이 특징이다. 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2)은 각각 상기 지지층(210)으로부터 약 45 ~ 50ㅀ 경사지도록 형성하여, 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2)이 이루는 모서리가 80 ~ 90ㅀ를 이루도록 하는 것이다.
여기서, 상기 집광층(220)은 상기 지지층(210)과 다른 재질로 이루어지는데, 상기 집광층(220)은 상기 지지층(210)보다 큰 굴절율을 갖는 레진으로서 일례로 아크릴, 우레탄, 폴리에스테르 중 어느 하나가 될 수 있으며, 나아가 입사된 광의 집광성을 높일 수 있는 재료면 어느 것이든 가능하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 집광시트(200)를 포함하는 백라이트 유닛(120)은 그 두께를 기존에 비해 줄일 수 있어, 경량 및 박형의 액정표시장치(도 4의 100)를 구현할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시키게 된다.
한편, 상기 램프(129a)로부터 발한 광은 램프가이드(129b)에 의해 상기 도광판(123)으로 가이드되어 입사된 후, 상기 액정패널(도 4의 110) 방향으로 굴절되고, 상기 확산시트와 집광시트(200)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 상기 액정패널(도 4의 110)에 입사되어, 이로써 상기 액정패널(도 4의 110)은 외부로 화상을 표시하게 된다.
이때, 본 발명의 집광시트(200)는 상기 확산시트를 통과한 광을 부분적으로 확산하는 동시에 전체적으로는 집광하여 상기 액정패널(도 4의 110)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 한다.
따라서, 광효율이 증가하는 동시에 스펙트럼 무라 발생이 억제될 수 있으므로 상기 집광시트(200)의 상부에 스펙트럼 무라 발생을 억제시키기 위한 별도의 보조시트를 더욱 적층할 필요가 없으므로 보다 저렴한 비용으로 백라이트 유닛(120)을 제작할 수 있게 되며 액정표시장치(도 4의 100)의 모듈화 공정에서 있어서 작업 공정시간을 줄일 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
이후에는 전술한 바와같이, 본 발명의 특징적인 구성을 갖는 집광시트의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 집광시트 제조방법의 모식도이다.
도시한 바와 같이, 집광시트(도 5의 200)의 제조 공정은 필름 도입부(403), 레진 도포부(405), 패턴 형성부(407) 및 표면 처리부(409)를 포함하여 구성되며, 이때, 필름 도입부(403) 단계에서 제공되는 지지층(210)은 다수의 롤러(420)의 구동에 의해 표면 처리부(409)까지 이동한다.
우선, 필름 도입부(403)에서 지지층(210)이 형성된다. 이때, 상기 지지층(210)은 PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 PET(polyethylene terephthalate) 등으로 이루어진다.
다음, 상기 필름 도입부(403)에서 형성된 지지층(210)은 레진 도포부(405)로 이동되며, 상기 레진 도포부에서 상기 지지층(210) 상부로 레진(213a)이 도포됨으로써 평탄한 표면을 가지며 일정한 두께를 갖는 레진층(213b)이 형성된다.
이때, 상기 레진층(213a)은 투명한 특성을 가지며 상기 지지층(210)을 이루는 재질인 PMMA 또는 PET 보다 더 큰 굴절율을 갖는 아크릴, 우레탄, 폴리에스테르 중 어느 하나로 이루어지는 것이 특징이다.
다음, 상기 레진층(213b)이 구비된 지지층(210)은 상기 패턴 형성부(407)로 이동되며, 상기 패턴 형성부(407)를 통과하며 상기 지지층(210) 상의 상기 레진층(213b)의 표면을 산과 골이 교번되는 패턴이 형성되는 금형롤러(440)로 압착시켜 상기 레진층(213b)의 표면에 산과 골이 교번되는 프리즘산(230)을 형성한다.
이때, 상기 패턴 형성부(407)에서는 상기 지지층(210)과 금형롤러(440) 간의 간격을 0 ~ 1㎛ 정도가 되도록 한 상태에서 프리즘산(230)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이로 인하여, 상기 지지층(210) 표면으로부터 바로 산과 골이 교번되는 프리즘산(230)을 형성할 수 있다.
다음, 다수의 프리즘산(230)을 구비한 레진층(213b)이 형성된 상기 지지층(210)은 도면에 나타내지 않았지만 경화부를 통과하게 되며, 이러한 경화부(미도시)에서 상기 프리즘산(230)이 구비된 레진층(213b)에 자외선을 조사하거나 열을 가하여 상기 다수의 프리즘산(230)이 구비된 레진층(213b)을 경화시킨다. 이때, 상기 다수의 프리즘산(230)이 구비된 레진층(213b)은 경화됨으로써 집광층(220)을 이룬다.
이후, 상기 경화부(미도시)를 지나며 경화된 다수의 프리즘산(230)을 포함하는 집광층(220)이 구비된 상기 지지층(210)은 표면 처리부(409)로 이동되며, 상기 표면 처리부(409)에서 레이저 빔(미도시)을 상기 지지층 표면에 수직한 각도를 갖도록 랜덤하게 조사하거나 또는 샌드 블라스터(450)를 이용하여 상기 집광층(220)에 구비된 다수의 각 프리즘산(230) 표면이 일정한 속도를 갖고 상기 지지층 표면에 수직하게 입사되는 샌드(sand)가 섞인 에어에 노출되도록 함으로써 상기 다수의 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2)에 무정형 또는 랜덤한 형태로 요철구조를 갖는 산란패턴(233)이 형성되도록 함으로서 본 발명의 실시예에 따른 집광시트(200)를 완성할 수 있다.
이때, 상기 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 중 어느 하나의 경사면(f1, f2)에 대해서만 산란패턴(233)이 구비되도록 하는 경우, 상기 레이저 빔을 상기 지지층 표면에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 10도 내지 50도 정도의 각도를 갖도록 조사하거나, 또는 샌드 에어가 상기 지지층(210) 표면에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 10도 내지 50도 정도의 각도를 갖도록 집광층(220) 표면에 입사되도록 함으로써 도 6에 도시한 바와같이, 각 프리즘산(230)의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 산란패턴(233)이 구비된 집광시트(200)를 완성할 수도 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
120 : 백라이트 유닛
123 :도광판
125 : 반사판
127 : 확산시트
129a : 램프
129b : 램프가이드
200 : 집광시트
210 : 지지층
220 : 집광층
230 : 프리즘산
233 : 산란패턴
f1, f2 : 제 1 및 제 2 경사면

Claims (18)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널의 하부에 위치하는 광원과;
    상기 광원과 일측면이 대응되도록 위치하는 도광판과;
    상기 도광판 상부에 안착되며 지지층과 상기 지지층의 상기 액정패널을 바라보는 일면에 다수의 프리즘산을 포함하는 집광층이 형성되며 상기 각 프리즘산 표면에 요철형태를 갖는 산란패턴이 구비된 것이 특징인 집광시트
    를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 제 1 및 제 2 경사면을 갖는 상기 각 프리즘산에 있어 상기 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 형성되거나 또는 제 1 및 제 2 경사면 모두에 형성되는 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 산란패턴이 형성되는 경우, 상기 산란패턴이 형성되는 경사면은 상기 광원과 마주하는 경사면인 것이 특징인 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 무정형 또는 랜덤한 형태인 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광층은 상기 지지층보다 더 큰 굴절율을 갖는 것이 특징인 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지층은 PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어지며,
    상기 집광층은 아크릴, 우레탄, 폴리에스테르 중 어느 하나로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 중 선택된 하나인 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도광판 하부에 반사판이 구비되며, 상기 광원은 상기 도광판의 일측 또는 양측에 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 지지층과;
    상기 지지층의 일면에 형성되며, 다수의 프리즘산이 상기 지지층 상에 서로 인접 배열되도록 돌출 형성되는 집광층
    을 포함하며, 상기 집광층에 구비되는 다수의 각 프리즘산 표면에는 요철형태를 갖는 산란패턴이 구비된 것이 특징인 액정표시장치용 집광시트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 제 1 및 제 2 경사면을 갖는 상기 각 프리즘산에 있어 상기 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 형성되거나 또는 제 1 및 제 2 경사면 모두에 형성되는 것이 특징인 액정표시장치용 집광시트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면 중 어느 하나의 경사면에 대해서만 산란패턴이 형성되는 경우, 상기 산란패턴이 형성되는 경사면은 상기 광원과 마주하는 경사면인 것이 특징인 액정표시장치용 집광시트.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 요철형태를 갖는 산란패턴은 무정형 또는 랜덤한 형태인 것이 특징인 액정표시장치용 집광시트.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 집광층은 상기 지지층보다 더 큰 굴절율을 갖는 것이 특징인 액정표시장치용 집광시트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지층은 PMMA(polymethylmethacrylate) 또는 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어지며,
    상기 집광층은 아크릴, 우레탄, 폴리에스테르 중 어느 하나로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치용 집광시트.
  15. 평탄한 표면을 갖는 판 형태의 지지층의 일면에 평탄한 표면을 갖는 레진층을 형성하는 단계와;
    상기 레진층을 롤러로 압착시켜 산과 골이 교번되는 다수의 프리즘산을 형성하는 단계와;
    상기 다수의 각 프리즘산 표면에 요철형태를 갖는 산란패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 집광시트 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 산란패턴을 형성하는 단계는,
    상기 지지층에 수직하게 불규칙적으로 레이저 빔을 조사하거나, 또는 샌드 블라스터(sand blaster)를 이용하여 상기 지지층에 대해 수직하게 입사되는 샌드 에어에 상기 레진층 표면을 노출시킴으로써 상기 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2)에 모두 상기 산란패턴을 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 집광시트 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 산란패턴을 형성하는 단계는,
    상기 지지층 표면에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 10도 내지 50도의 각도를 갖는 레이저 빔을 상기 레진층에 조사하거나, 또는 샌드 블라스터(sand blaster)를 이용하여 상기 지지층 표면에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 10도 내지 50도의 각도를 가지며 입사되는 샌드 에어에 상기 레진층 표면을 노출시킴으로써 상기 각 프리즘산의 제 1 및 제 2 경사면(f1, f2) 중 어느 하나의 경사면(f1, f2)에 대해서 상기 산란패턴을 형성하는 것이 특징인 액정표시장치의 집광시트 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 산란패턴을 형성하기 이전에 상기 프리즘산이 구비된 레진층을 경화시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치의 집광시트 제조방법.
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