KR20190031352A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20190031352A
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light
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guide plate
prism
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KR1020170118274A
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이지원
박승범
안재설
윤주영
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 적어도 일부의 실시예는 경량, 박형, 및 고휘도를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르는 액정 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널에 광을 제공하는 광원; 및 상기 표시 패널과 마주하는 상면, 상기 상면과 대향된 하면, 상기 광원과 마주하는 입광면, 상기 입광면과 대향된 대광면, 및 상기 하면에 배치된 프리즘 영역과 비프리즘 영역을 포함하는 도광판;을 포함하며, 상기 도광판은, 상기 프리즘 영역에 상기 입광면과 수직인 제1 방향을 따라 배치된 복수의 프리즘, 상기 비프리즘 영역에 상기 복수의 프리즘에서 연장된 선형부, 상기 선형부 상에 배치되는 제1 레진층, 및 상기 제1 레진층 상에 배치되는 제2 레진층을 더 포함하며, 상기 제1 레진층은 상기 제2 레진층보다 작은 두께를 가질 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명의 적어도 일부의 실시예는 경량, 박형, 및 고휘도를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display: FPD) 중 하나이다. 액정 표시 장치는 전극이 배치되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층을 포함하며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
수동 발광 장치인 액정 표시 장치는 화면을 표시하는 표시 패널 및 표시 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)을 포함한다. 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하형(direct type) 백라이트 유닛, 에지형(edge type) 백라이트 유닛, 및 코너형(coner type) 백라이트 유닛으로 분류된다.
에지형 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛에 비해 제작이 용이하며, 무게가 가볍고, 소비 전력이 낮은 이점으로 인해 많이 사용되고 있다. 에지형 백라이트 유닛의 경우, 광원으로부터 제공된 광을 확산, 및 집광하기 위한 복수의 광학 시트들이 도광판과 표시 패널 사이에 배치될 수 있다.
최근 액정 표시 장치를 보다 슬림하게 형성하고자 하는 디자인적 요구에 따라 도광판과 표시 패널 사이의 복수의 광학 시트들을 생략하고자 하는 시도가 증가하고 있다.
KR 1234852 B1
본 발명의 일실시예는 광학 시트를 생략하여 슬림한 액정 표시 장치를 구현함과 동시에 표시 품질이 저하되지 않는 액정 표시 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따르는 액정 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널에 광을 제공하는 광원; 및 상기 표시 패널과 마주하는 상면, 상기 상면과 대향된 하면, 상기 광원과 마주하는 입광면, 상기 입광면과 대향된 대광면, 및 상기 하면에 배치된 프리즘 영역과 비프리즘 영역을 포함하는 도광판;을 포함하며, 상기 도광판은, 상기 프리즘 영역에 상기 입광면과 수직인 제1 방향을 따라 배치된 복수의 프리즘, 상기 비프리즘 영역에 상기 복수의 프리즘에서 연장된 선형부, 상기 선형부 상에 배치되는 제1 레진층, 및 상기 제1 레진층 상에 배치되는 제2 레진층을 더 포함하며, 상기 제1 레진층은 상기 제2 레진층보다 작은 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 레진층과 상기 제2 레진층의 두께의 총 합은 5㎛ 이하일 수 있다.
상기 제2 레진층은 0.005㎛ 내지 0.01㎛ 깊이의 홈을 가질 수 있다.
상기 복수의 프리즘, 상기 선형부, 상기 제1 레진층, 및 상기 제2 레진층은 서로 동일한 물질로 구성될 수 있다.
상기 프리즘 각각은 상기 입광면과 평행한 제2 방향으로 연장된 길이를 갖고, 상기 프리즘 각각은 상기 입광면에서 상기 대광면으로 갈수록 더 큰 길이를 가질 수 있다.
상기 프리즘 각각의 제1 빗면이 상기 하면과 이루는 각은, 상기 프리즘 각각의 제2 빗면이 상기 하면과 이루는 각보다 작을 수 있다.
상기 프리즘 각각의 제1 빗면은 상기 하면과 45도 내지 55도의 각을 이루고, 상기 프리즘 각각의 제2 빗면은 상기 하면과 70도 내지 80도의 각을 이룰 수 있다.
상기 프리즘 각각의 꼭지부는 0.5㎛ 이하의 곡률반경(radius of curvature)을 가질 수 있다.
상기 프리즘 각각은, 제1 프리즘부, 및 상기 제1 프리즘부에 인접하며 평행하게 배치된 제2 프리즘부를 포함할 수 있다.
상기 프리즘 각각은 음각 형태로 형성될 수 있다.
상기 도광판은 상기 상면에 배치된 복수의 렌즈패턴을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르는 액정 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널에 광을 제공하는 광원; 및 상기 표시 패널과 마주하는 상면, 상기 상면과 대향된 하면, 상기 광원과 마주하는 입광면, 및 상기 입광면과 대향된 대광면을 포함하는 도광판;을 포함하며, 상기 도광판은, 상기 하면에 상기 입광면과 수직인 제1 방향을 따라 서로 이격되어 배치된 복수의 선형패턴, 상기 복수의 선형패턴 중 일부 상에 배치되는 제1 레진층, 및 상기 제1 레진층 상에 배치되는 제2 레진층을 더 포함하며, 상기 제1 레진층은 상기 제2 레진층보다 작은 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 레진층과 상기 제2 레진층의 두께의 총 합은 5㎛ 이하일 수 있다.
상기 제2 레진층은 0.005㎛ 내지 0.01㎛ 깊이의 홈을 가질 수 있다.
상기 복수의 선형패턴, 상기 제1 레진층, 및 상기 제2 레진층은 서로 동일한 물질로 구성될 수 있다.
상기 도광판은 상기 상면에 배치된 복수의 렌즈패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 선형패턴 각각은 음각 프리즘 형태로 형성될 수 있다.
상기 선형패턴 각각은, 두 개 이상의 프리즘이 인접하며 평행하게 배치되는 형태로 형성될 수 있다.
상기 선형패턴 각각의 제1 빗면이 상기 하면과 이루는 각은, 상기 선형패턴 각각의 제2 빗면이 상기 하면과 이루는 각보다 작을 수 있다.
상기 선형패턴 각각의 꼭지부는 0.5㎛ 이하의 곡률반경을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 광학 시트를 생략하여 보다 슬림한 액정 표시 장치를 구현할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 도광판 상면에 렌즈 패턴을 배치하여 광원으로부터 제공되는 광을 집광하고, 도광판이 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 도광판 하면에 프리즘 패턴을 배치하여 도광판에서 출광되는 광이 표시 패널에 균일하게 제공될 수 있게 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 프리즘 패턴의 형성을 위한 레진층 도포 및 UV 경화 과정을 두 번 반복함으로써 UV 경화 시 레진 수축으로 인해 형성되는 홈의 깊이를 최소화하여 대광면 방향 빛 쏠림 현상을 개선할 수 있다. 이와 같이 대광면 방향 빛 쏠림 현상이 개선되면, 집광도가 상승하여 중앙 휘도가 상승될 수 있고, 집광도 상승으로 인해 광학 시트의 생략이 가능하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 프리즘 패턴의 배치를 위해 도포되는 레진층의 총 두께를 최소화하여 UV 경화시 옐로이시 현상을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 및 광원부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A" 영역을 확대한 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 및 광원부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 "B" 영역을 확대한 부분 확대도이다.
도 6은 도 5의 "C" 영역을 확대한 부분 확대도이다.
도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 하면에 배치되는 복수의 선형패턴을 도시한 예시도이다.
도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 선형패턴 중 레진층이 도포되는 선형부와 레진층이 도포되지 않는 프리즘을 도시한 예시도이다.
도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 레진층의 도포로 인해 구분되는 프리즘 영역과 비프리즘 영역을 도시한 예시도이다.
도 9는 도 6의 K-K'을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 상에 형성되는 홈을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 상에 형성되는 홈으로 인해 비프리즘 영역에서 시인되는 불량 패턴을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 상에 형성되는 홈으로 인한 대광면 방향 빛 쏠림 현상을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 도포 과정을 한번 수행할 경우 형성되는 홈의 깊이를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 도포 과정을 두번 수행할 경우 형성되는 홈의 깊이를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 비프리즘 영역에서 시인되는 정상 패턴을 도시한 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문에는 이를 중심으로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
본 명세서에서 표시 장치는 액정 표시 장치인 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 백라이트 유닛으로부터 빛을 받아 영상을 표시하는 표시 장치는 본 발명의 권리 범위에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 상부 프레임(110), 표시 패널(120), 중간 프레임(130), 광원부(140), 도광판(150), 반사 시트(160), 및 하부 프레임(170)을 포함한다.
이하에서, 중간 프레임(130), 광원부(140), 도광판(150), 반사 시트(160), 및 하부 프레임(170) 등을 통칭하여 백라이트 유닛이라 한다.
상부 프레임(110)은 표시 패널(120)의 표시 영역(Active area)이 외부로 노출될 수 있도록 개방창을 가지며, 표시 패널(120)의 전면 가장자리 및 측면을 덮도록(cover) 배치된다. 상부 프레임(110)은 스테인리스 스틸과 같은 강성을 가지는 금속 재질 또는 알루미늄 혹은 알루미늄 합금과 같이 방열 특성이 좋은 재질로 이루어질 수 있다.
표시 패널(120)은 외부로부터 전기적 신호를 인가 받아 영상을 표시하는 사각의 판상으로 마련될 수 있다. 표시 패널(120)은 제1 기판(121), 제1 기판(121)에 대향되는 제2 기판(123), 및 제1 기판(121)과 제2 기판(123) 사이에 배치된 액정층(미도시) 등을 포함할 수 있다.
제1 기판(121)은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 화소 전극, 화소 전극 각각에 구동 전압을 인가하는 박막 트랜지스터, 및 화소 전극과 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 각종 신호선을 포함한다.
제2 기판(123)은 제 1 기판(121)과 대향되게 배치되며, 투명 전도성 물질로 형성된 공통 전극, 및 컬러 필터를 포함한다. 컬러 필터는 예를 들어 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
액정층(미도시)은 제1 기판(121) 및 제2 기판(123) 사이에 개재되며, 화소 전극 및 공통 전극 사이에 형성된 전기장에 의하여 재배열된다. 이와 같이, 재배열된 액정층은 백라이트 유닛으로부터 출사된 광의 투과율을 조절하고, 이렇게 조절된 광이 컬러 필터를 통과함으로써 영상을 외부로 표시한다.
또한, 제1 기판(121)의 배면에 하부 편광판(미도시), 및 제2 기판(123)의 상면에 상부 편광판(미도시)이 각각 더 배치될 수 있다. 상부 편광판 및 하부 편광판은 표시 패널(120)에 대응되는 면적을 가질 수 있다.
상부 편광판은 외부에서 도달하는 광 중 특정 편광만 통과시키며, 나머지 광을 흡수 또는 차단할 수 있다. 하부 편광판은 백라이트 유닛에서 출력되는 광 중 특정 편광만 통과시키며, 나머지 광을 흡수 또는 차단할 수 있다.
표시 패널(120)의 적어도 일변에 구동 회로 기판(125)이 배치될 수 있다. 구동 회로 기판(125)은 표시 패널(120)을 구동하기 위한 각종 제어 신호 및 전원 신호를 제공할 수 있다.
표시 패널(120) 및 구동 회로 기판(125)은 적어도 하나의 연성 회로 기판(127)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 연성 회로 기판(127)은 COF(Chip On Film) 또는 TCP(Tape Carrier Package)일 수 있으며, 연성 회로 기판(127)의 개수는 표시 패널(120)의 크기 및 구동 방식 등에 따라 다양한 값을 가질 수 있다.
연성 회로 기판(127) 상에 구동 칩(129)이 실장될 수 있다. 구동 칩(129)은 표시 패널(120)을 구동하기 위한 각종 구동 신호를 발생할 수 있다. 구동 칩(129)은 타이밍 컨트롤러 및 데이터 구동 회로가 하나의 칩으로 집적된 것으로, 드라이버 집적 회로(Integrated Circuit, IC) 또는 소스 집적 회로(IC) 등으로 표현될 수도 있다.
중간 프레임(130)은 표시 패널(120)의 배면 가장자리를 지지하고, 광원부(140), 도광판(150), 및 반사 시트(160) 등을 수용할 수 있다.
중간 프레임(130)은 내부에 빈 공간이 배치된 다각 틀 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 중간 프레임(130)은 내부에 빈 공간이 배치된 사각 틀 형태를 가질 수 있다. 중간 프레임(130)은 단일 형태로 이루어지거나 필요에 따라 복수 개로 형성된 후 조립될 수도 있다. 중간 프레임(130)은 플라스틱과 같이 유연한 재질로 형성될 수 있으며, 사출 성형 공정 등으로 형성될 수 있다.
광원부(140)는 광원(141) 및 광원(141)이 배치된 광원기판(143)을 포함한다.
광원(141)은 도광판(150)의 모서리 또는 일측면에 배치될 수 있다. 즉, 광원(141)은 도광판(150)의 모서리 또는 일측면으로 광을 출사할 수 있다. 광원(141)은 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode) 칩(미도시)과 LED 칩을 수용하는 패키지(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, LED 칩(미도시)은 청색광을 방출하는 질화갈륨(GaN)계 LED 칩일 수 있다.
광원(141)의 개수는 표시 패널(120)의 크기, 및 휘도 균일성 등을 고려하여 다양한 값을 가질 수 있다. 광원기판(143)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 또는 금속 인쇄 회로 기판(metal PCB)일 수 있다.
광원부(140)는 표시 패널(120)의 크기, 및 휘도 균일성 등을 고려하여 도광판(150)의 일측면, 양측면 또는 네측면 모두에 배치될 수 있다. 즉, 광원부(140)는 도광판(150)의 모서리부 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 이하, 명세서에서는 광원부(140)는 도광판(150)의 일측면에 배치된 것을 전제로 설명한다.
도 1에 도시되지 않았지만, 광원부(140)와 도광판(150) 사이에 파장 변환부(미도시)가 배치될 수 있다. 파장 변환부(미도시)는 광의 파장을 변환하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환부는 청색 LED 광원에서 나오는 청색광의 파장을 변환하여 백색광으로 변환할 수 있다.
도광판(150)은 광원(141)으로부터 광을 공급 받아 표시 패널(120)에 제공한다. 도광판(150)은 설명의 편의상 판상 즉, 플레이트(plate)로 기술하였으나, 표시 장치의 슬림화를 위해 시트 또는 필름 형태로 형성될 수 있다. 즉, 도광판(150)은 광을 가이드하기 위한 플레이트 및 필름을 모두 포함할 수 있다.
이하에서, 설명의 편의상 표시 패널(120)과 마주하는 도광판(150)의 일면을 상면(150a)이라 하고, 상면(150a)과 대향된 타면을 하면(150b)이라 하고, 광원부(140)와 마주하는 도광판(150)의 일면을 입광면(150c)이라 하고, 입광면(150c)과 대향된 타면을 대광면(150d)이라 한다.
또한, 설명의 편의상 입광면(150c)과 수직인 방향을 제1 방향(D1)이라 하고, 입광면(150c)이 연장되는 길이 방향을 제2 방향(D2)이라 한다. 또한, 도광판(150)의 두께 방향을 제3 방향(D3)이라 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 도광판(150)은 몸체부(151) 및 몸체부(151) 상에 배치된 복수의 렌즈 패턴(152)을 포함할 수 있다.
몸체부(151)는 광을 효율적으로 가이드할 수 있도록 투광성을 가지는 재료, 예를 들어, PMMA(PolyMethyl MethAcrylate)와 같은 아크릴 수지, 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 강화 유리 등과 같은 재료를 포함하여 형성될 수 있다.
몸체부(151) 상에 배치된 복수의 렌즈 패턴(152)은 하드 코팅 전용 레진을 포함할 수 있으며, 레진은 UV(Ultraviolet Ray) 경화되어 폴리카보네이트와 유사한 물성을 가질 수 있다. 레진은 올리고머(oligomer), 모노머(monomer), 광개시제, 및 실리콘 등을 포함할 수 있으며, 실리콘과 모노머의 함량에 따라 소프트 레진과 하드 레진으로 구분될 수 있다.
몸체부(151) 상에 배치된 복수의 렌즈 패턴(152)의 형태에 관한 보다 자세한 내용은 후술한다.
반사 시트(160)는 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET)로 이루어져 반사성을 가질 수 있으며, 그 한쪽 표면은 예를 들어, 티타늄 디옥사이드(Titanium Dioxide)를 함유하는 확산층으로 코팅될 수 있다. 또한, 반사 시트(160)는 은(Ag)과 같은 금속을 포함하는 재질로 형성될 수도 있다.
하부 프레임(170)은 강성 및 방열 특성이 좋은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 프레임(170)은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리, 구리 합금, 및 전기 아연 도금 강판으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 및 광원부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 "A" 영역을 확대한 부분 확대도이다. 구체적으로, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도광판(150)의 상면(150a)과 입광면(150c)을 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 도광판(150)은 상면(150a)에 배치된 렌즈 패턴(152)을 포함할 수 있다. 렌즈 패턴(152)은 제1 방향(D1)으로 길게 연장되며, 제2 방향(D2)을 따라 배치된 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 다른 일실시예에 따라 렌즈 패턴(152)은 제2 방향(D2)으로 길게 연장되며, 제1 방향(D1)을 따라 배치된 복수의 렌즈를 포함할 수도 있다.
각 렌즈는 반원 또는 반타원형의 단면을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 각 렌즈는 원 또는 삼각 형태의 단면을 가질 수도 있고, 복수의 렌즈의 단면적이 서로 다를 수도 있다.
도 2 및 도 3은 제2 방향(D2)으로 인접하게 배치된 렌즈들이 연속적으로 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 렌즈들은 제2 방향(D2)으로 미리 정해진 간격만큼 이격되어 배치될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도광판(150)은 상면(150a)에 렌즈 패턴(152)을 가짐으로써 도광판(150)을 통해 방출되는 빛을 집광할 수 있으며, 도광판(150)이 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 및 광원부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 "B" 영역을 확대한 부분 확대도이며, 도 6은 도 5의 "C" 영역을 확대한 부분 확대도이고, 도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단한 단면도이다. 도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 하면에 배치되는 복수의 선형패턴을 도시한 예시도이고, 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 선형패턴 중 레진층이 도포되는 선형부와 레진층이 도포되지 않는 프리즘을 도시한 예시도이며, 도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 레진층의 도포로 인해 구분되는 프리즘 영역과 비프리즘 영역을 도시한 예시도이다. 도 9는 도 6의 K-K'을 따라 절단한 단면도이다. 구체적으로, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판(150)의 하면(150b)과 입광면(150c)을 나타낸 사시도이다.
도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 도광판(150)은 하면(150b)에 배치된 프리즘 영역(500)과 비프리즘 영역(510)을 포함한다. 또한, 도광판(150)은 프리즘 영역(500)에 배치된 프리즘 패턴(153)을 포함한다. 프리즘 패턴(153)은 입광면(150c)과 수직인 제1 방향(D1) 및 입광면(150c)과 평행한 제2 방향(D2)을 따라 배치된 복수의 프리즘(153a, 153b)을 포함하며, 각 프리즘(153a, 153b)은 입광면(150c)과 평행한 제2 방향(D2)으로 연장된 길이를 가질 수 있다.
제1 방향(D1)을 따라 배치된 복수의 프리즘(153a, 153b)은 입광면(150c)에서 대광면(150d)으로 갈수록 더 큰 길이를 가질 수 있다. 즉, 입광면(150c)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153a)의 길이(l1)가 가장 짧고, 대광면(150d)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153b)의 길이(l2)가 가장 길 수 있다. 이와 같이, 도광판(150)의 하면(150b)에 입광면(150c)에서 대광면(150d)으로 갈수록 더 큰 길이를 가지는 복수의 프리즘(153a, 153b)을 배치함으로써, 도광판(150)을 통해 방출되는 빛이 표시 패널(120)에 균일하게 제공될 수 있다.
구체적으로, 광원부(140)로부터 공급되는 광은 입광면(150c)에서 대광면(150d)으로 갈수록 약해진다. 따라서, 표시 패널(120)에 균일한 광을 공급하기 위해서는 입광면(150c)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153a)을 통해 반사되는 광량을 적게 하고, 대광면(150d)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153b)을 통해 반사되는 광량을 크게 하여야 한다. 본 발명은 입광면(150c)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153a)의 길이를 가장 작게 하고, 대광면(150d)으로 갈수록 프리즘의 길이를 더 크게 함으로써 표시 패널(120)에 균일한 광을 공급할 수 있다.
각 프리즘(153a, 153b)은 15㎛ 내지 140㎛의 길이를 가질 수 있다. 또한, 입광면(150c)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153a)의 길이(l1)와 대광면(150d)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153b)의 길이(l2)는 미리 정해진 비율을 가질 수 있다. 예를 들어, 입광면(150c)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153a)의 길이(l1)와 대광면(150d)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153b)의 길이(l2)는 약 1:3.55의 비율을 가질 수 있다. 또한, 각 프리즘(153a, 153b)의 길이(l1, l2)는 도광판(또는 표시 패널)의 크기와 반비례 관계를 가질 수 있다. 예를 들어, 도광판(150)의 크기가 18.2인치인 경우, 입광면(150c)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153a)의 길이(l1)는 38㎛이고, 대광면(150d)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153b)의 길이(l2)는 135㎛일 수 있으며, 도광판(150)의 크기가 27인치인 경우, 입광면(150c)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153a)의 길이(l1)는 27㎛이고, 대광면(150d)에 가장 가까이 배치된 프리즘(153b)의 길이(l2)는 96㎛일 수 있다.
입광면(150c)과 평행한 제2 방향(D2)을 따라 배치된 프리즘들(153a, 153b)은 미리 정해진 간격(P1)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 방향(D2)을 따라 배치된 프리즘들(153a, 153b)의 중심과 중심 사이의 간격(P1)은 130㎛ 내지 170㎛일 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 프리즘 영역(500)에 배치된 각 프리즘(153c)은 음각의 형태로 형성되며, 하나의 프리즘부 또는 2개 이상의 프리즘부로 구성될 수 있다. 이하, 명세서에서는 각 프리즘(153c)이 제1 프리즘부와, 상기 제1 프리즘부에 인접하며 평행하게 배치된 제2 프리즘부로 구성되는 것을 전제로 설명한다. 각 프리즘(153c) 내 각 프리즘부는 제1 방향(D1)으로 미리 정해진 폭(W)을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 프리즘부는 제1 방향(D1)으로 3㎛ 내지 10㎛의 폭(W)을 가질 수 있다.
입광면(150c)과 수직인 제1 방향(D1)을 따라 배치된 프리즘들(153c)은 미리 정해진 간격(P2)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(D1)을 따라 배치된 프리즘들(153c)의 중심과 중심 사이의 간격(P2)은 150㎛ 내지 190㎛일 수 있다. 제1 방향(D1)으로 이격되어 배치된 프리즘들(153c) 사이의 간격(P2)은 서로 동일하거나, 입광면(150c)에서 대광면(150d)으로 갈수록 감소할 수 있다.
각 프리즘(153c)의 제1 빗면(153c')은 서로 평행하게 형성되며, 각 프리즘(153c)의 제1 빗면(153c')이 도광판(150)의 하면(150b)과 이루는 각(θ1)은 45도 내지 55도일 수 있다. 또한, 각 프리즘(153c)의 제1 빗면(153c')은 서로 평행하지 않게 형성될 수도 있다. 즉, 각 프리즘들(153c)은 불규칙한 형태의 제1 빗면(153c')을 가질 수 있다.
각 프리즘(153c)의 제2 빗면(153c")은 서로 평행하게 형성되며, 각 프리즘(153c)의 제2 빗면(153c")이 도광판(150)의 하면(150b)과 이루는 각(θ2)은 70도 내지 80도일 수 있다. 또한, 각 프리즘(153c)의 제2 빗면(153c")은 서로 평행하지 않게 형성될 수도 있다. 즉, 각 프리즘들(153c)은 불규칙한 형태의 제2 빗면(153c")을 가질 수 있다.
각 프리즘(153c)의 제1 빗면(153c')과 제2 빗면(153c")이 만나는 꼭지부는 0.5㎛ 이하의 곡률반경(radius of curvature)을 가질 수 있다. 또한, 각 프리즘(153c)은 3㎛ 내지 10㎛의 높이를 가질 수 있다.
이와 같은 복수의 프리즘(153c)은 프리즘 영역(500)과 비프리즘 영역(510)에 입광면(150c)과 수직인 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격되어 배치된 복수의 선형패턴 중 프리즘 영역(500)에 배치되는 일부에 해당한다.
복수의 선형패턴 중 비프리즘 영역(510)에 배치되는 나머지 일부를 본 명세서에서 선형부라 명명하기로 한다. 선형부 상에는 제1 레진층 및 제2 레진층이 배치되며, 제1 레진층 및 제2 레진층의 배치로 인해 도광판(150) 하면(150b)의 비프리즘 영역(510)에서 선형부가 시인되지 않게 된다.
도 6, 도 8a, 도 8b, 도 8c, 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 도광판(150)은 하면(150b)에 입광면(150c)과 수직인 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격되어 배치된 복수의 선형패턴(800), 복수의 선형패턴 중 일부(즉, 선형부(154)) 상에 배치되는 제1 레진층(155), 및 제1 레진층(155) 상에 배치되는 제2 레진층(156)을 포함한다.
복수의 선형패턴(800)은 프리즘 영역(500)과 비프리즘 영역(510)에 입광면(150c)과 수직인 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격되어 배치된다.
선형패턴(800) 각각은 음각의 프리즘 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반원, 반타원형, 원, 삼각 형태의 단면을 가질 수도 있고, 양각 또는 음각의 형태를 가질 수도 있다. 선형패턴(800) 각각은 두 개 이상의 프리즘이 인접하며 평행하게 배치되는 형태를 가질 수 있다.
복수의 선형패턴(800)은 프리즘 영역(500)에 입광면(150c)과 수직인 제1 방향(D1)을 따라 배치되어 프리즘 패턴(153)을 구성하는 복수의 프리즘(153c)과, 복수의 프리즘(153c)에서 연장되어 비프리즘 영역(510)에 배치된 선형부(154)를 포함한다.
제1 레진층(155)은 비프리즘 영역(510)에서 복수의 선형패턴 중 일부, 즉 선형부(154) 상에 배치된다.
제2 레진층(156)은 비프리즘 영역(510)에서 제1 레진층(155) 상에 배치된다.
이와 같은 제1 레진층(155) 및 제2 레진층(156)의 배치로 인해 도광판(150) 하면(150b)의 비프리즘 영역(510)에서 선형부(154)가 시인되지 않게 된다.
제1 레진층(155)은 제2 레진층(156)보다 작은 두께를 갖는다. 예를 들어, 제1 레진층(155)은 2㎛ 이하의 두께를 가지며, 제2 레진층(156)은 3㎛ 이하의 두께를 갖는다.
제2 레진층(156)은 0.005㎛ 내지 0.01㎛ 깊이의 홈을 갖는다.
복수의 선형패턴(800)(즉, 복수의 프리즘(153a, 153b, 153c) 및 선형부(154)), 제1 레진층(155), 및 제2 레진층(156)은 서로 동일하거나 거의 유사한 물질로 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 8a와 같이, 도광판(150)의 하면(150b)에 입광면(150c)과 수직인 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격되어 배치된 복수의 선형패턴(800)를 형성한다.
다음, 도 8b 및 도 9와 같이, 상기 형성된 복수의 선형패턴(800) 중 일부(즉, 선형부(154)) 상에 제1 레진층(155)을 도포하고 UV 경화한 후, 제1 레진층(155) 상에 제2 레진층(156)을 도포하고 UV 경화한다.
이에 따라, 도 8c와 같이, 최종적으로 도광판(150)의 하면(150b)에 프리즘 영역(500)과 비프리즘 영역(510)이 구분되어 형성된다.
제1 레진층(155)은 제2 레진층(156)보다 작은 두께를 갖는다. 예를 들어, 제1 레진층(155)은 2㎛ 이하의 두께를 가지며, 제2 레진층(156)은 3㎛ 이하의 두께를 갖는다.
제2 레진층(156)은 0.005㎛ 내지 0.01㎛ 깊이의 홈을 갖는다.
복수의 선형패턴(800), 제1 레진층(155), 및 제2 레진층(156)은 서로 동일하거나 거의 유사한 물질로 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 상에 형성되는 홈을 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 상에 형성되는 홈으로 인해 비프리즘 영역에서 시인되는 불량 패턴을 도시한 도면이며, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 상에 형성되는 홈으로 인한 대광면 방향 빛 쏠림 현상을 도시한 도면이다. 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 도포 과정을 한번 수행할 경우 형성되는 홈의 깊이를 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 레진층 도포 과정을 두번 수행할 경우 형성되는 홈의 깊이를 도시한 도면이다. 도 13 및 도 14는 비교 및 설명의 편의상 레진층이 도포되지 않는 프리즘과 레진층이 도포되는 선형부의 단면을 함께 표현하도록 한다. 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조 시 비프리즘 영역에서 시인되는 정상 패턴을 도시한 도면이다.
복수의 선형패턴 중 일부 상에 레진층을 도포하고, UV 경화하게 되면, 도 10과 같이, UV 경화에 따른 레진 수축으로 인해 해당 레진층에서 대응하는 선형패턴 방향으로 해당 레진층에 홈이 형성될 수 있다. 현미경으로 프리즘 패턴 형상 분석 시, 이와 같은 홈은 도 11과 같이 불량 패턴으로 시인될 수 있다. 이와 같이 형성된 홈으로 인해 도 12와 같이 대광면 방향 75도~85도 빛 쏠림 현상이 발생될 수 있다.
레진층 도포 및 UV 경화 과정을 한 번 수행할 경우, 균일한 면조도를 위해 3~5㎛ 이상의 레진층 도포가 요구되고, 홈의 깊이를 최소화하기 위해서는 7㎛ 이상의 레진층 도포가 요구된다. 이에 따라, 도 13과 같이, 7㎛ 두께의 레진층을 한번에 도포하여 UV 경화할 경우, 레진층에 0.2㎛ 깊이의 홈이 형성될 수 있다. 또한, 이와 같이 도포 레진층의 두께가 증가할 경우 UV 경화시 옐로이시(Yellowish) 현상으로 휘도가 감소하고 색좌표의 불량이 발생할 가능성이 높아진다.
본 발명의 일실시예에서는 홈의 깊이를 최소화하기 위하여, 레진층 도포 및 UV 경화 과정을 두 번 반복하는 방안을 제안한다. 예를 들어, 1차 도포되는 레진층의 두께를 2㎛로 최소화하고 2차 도포되는 레진층의 두께를 면조도 확보를 위해 3㎛로 적용할 수 있다. 이와 같이 레진층 도포 및 UV 경화 과정을 두 번 반복할 경우, 레진층에 최종 형성되는 홈의 깊이가 대폭 감소될 수 있으며, 이에 따라 대광면 방향 빛쏠림 현상이 개선될 수 있다. 예를 들어, 도 14와 같이, 먼저 2㎛ 두께의 제1 레진층을 도포하여 UV 경화함에 따라 0.2㎛ 깊이의 홈이 형성되더라도, 그 위에 3㎛ 두께의 제2 레진층을 다시 도포하여 UV 경화할 경우, 제2 레진층에 최종 형성되는 홈의 깊이는 0.005㎛ 내지 0.01㎛로 대폭 감소될 수 있다. 즉, 레진층 도포 및 UV 경화 과정을 두번 반복할 경우, 제2 레진층 상에 홈이 형성되지 않거나 형성되더라도 그 깊이가 대폭 감소되어, 현미경으로 프리즘 패턴 형상 분석 시, 도 15와 같이 불량 패턴이 시인되지 않게 된다. 또한, 이와 같이 레진층 도포 및 UV 경화 과정을 두 번 반복할 경우, 도포 레진층의 총 두께가 5㎛로 감소하며, 이에 따라 UV 경화시 옐로이시 현상의 발생이 감소될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 각 프리즘의 사이즈(폭(W), 높이 등)가 더 커지거나, 하나의 프리즘을 구성하는 프리즘부들의 개수가 더 많아질 경우, 홈의 깊이가 더 깊어질 수 있으므로, 이 경우 도광판 제조 시 레진층 도포 및 UV 경화 과정을 세 번 이상 반복할 수도 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 광학 시트를 생략하여 보다 슬림한 액정 표시 장치를 구현할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 도광판 상면에 렌즈 패턴을 배치하여 광원으로부터 제공되는 광을 집광하고, 도광판이 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 도광판 하면에 프리즘 패턴을 배치하여 도광판에서 출광되는 광이 표시 패널에 균일하게 제공될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 프리즘 패턴의 형성을 위한 레진층 도포 및 UV 경화 과정을 두 번 반복함으로써 UV 경화 시 레진 수축으로 인해 형성되는 홈의 깊이를 최소화하여 대광면 방향 빛 쏠림 현상을 개선할 수 있다. 이와 같이 대광면 방향 빛 쏠림 현상이 개선되면, 집광도가 상승하여 중앙 휘도가 상승될 수 있고, 집광도 상승으로 인해 광학 시트의 생략이 가능하게 된다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 프리즘 패턴의 배치를 위해 도포되는 레진층의 총 두께를 최소화하여 UV 경화시 옐로이시 현상을 개선할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 상부 프레임 120: 표시 패널
130: 중간 프레임 140: 광원부
150: 도광판 160: 반사 시트
170: 하부 프레임

Claims (20)

  1. 표시 패널;
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 광원; 및
    상기 표시 패널과 마주하는 상면, 상기 상면과 대향된 하면, 상기 광원과 마주하는 입광면, 상기 입광면과 대향된 대광면, 및 상기 하면에 배치된 프리즘 영역과 비프리즘 영역을 포함하는 도광판;을 포함하며,
    상기 도광판은, 상기 프리즘 영역에 상기 입광면과 수직인 제1 방향을 따라 배치된 복수의 프리즘, 상기 비프리즘 영역에 상기 복수의 프리즘에서 연장된 선형부, 상기 선형부 상에 배치되는 제1 레진층, 및 상기 제1 레진층 상에 배치되는 제2 레진층을 더 포함하며,
    상기 제1 레진층은 상기 제2 레진층보다 작은 두께를 갖는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 레진층과 상기 제2 레진층의 두께의 총 합은 5㎛ 이하인 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 레진층은 0.005㎛ 내지 0.01㎛ 깊이의 홈을 가지는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 프리즘, 상기 선형부, 상기 제1 레진층, 및 상기 제2 레진층은 서로 동일한 물질로 구성되는 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 각각은 상기 입광면과 평행한 제2 방향으로 연장된 길이를 갖고,
    상기 프리즘 각각은 상기 입광면에서 상기 대광면으로 갈수록 더 큰 길이를 갖는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 각각의 제1 빗면이 상기 하면과 이루는 각은, 상기 프리즘 각각의 제2 빗면이 상기 하면과 이루는 각보다 작은 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프리즘 각각의 제1 빗면은 상기 하면과 45도 내지 55도의 각을 이루고, 상기 프리즘 각각의 제2 빗면은 상기 하면과 70도 내지 80도의 각을 이루는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 각각의 꼭지부는 0.5㎛ 이하의 곡률반경(radius of curvature)을 가지는 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 각각은,
    제1 프리즘부, 및
    상기 제1 프리즘부에 인접하며 평행하게 배치된 제2 프리즘부를 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 각각은 음각 형태로 형성되는 액정 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 상면에 배치된 복수의 렌즈패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 표시 패널;
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 광원; 및
    상기 표시 패널과 마주하는 상면, 상기 상면과 대향된 하면, 상기 광원과 마주하는 입광면, 및 상기 입광면과 대향된 대광면을 포함하는 도광판;을 포함하며,
    상기 도광판은, 상기 하면에 상기 입광면과 수직인 제1 방향을 따라 서로 이격되어 배치된 복수의 선형패턴, 상기 복수의 선형패턴 중 일부 상에 배치되는 제1 레진층, 및 상기 제1 레진층 상에 배치되는 제2 레진층을 더 포함하며,
    상기 제1 레진층은 상기 제2 레진층보다 작은 두께를 갖는 액정 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 레진층과 상기 제2 레진층의 두께의 총 합은 5㎛ 이하인 액정 표시 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 레진층은 0.005㎛ 내지 0.01㎛ 깊이의 홈을 가지는 액정 표시 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 선형패턴, 상기 제1 레진층, 및 상기 제2 레진층은 서로 동일한 물질로 구성되는 액정 표시 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 상면에 배치된 복수의 렌즈패턴을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 선형패턴 각각은 음각 프리즘 형태로 형성되는 액정 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 선형패턴 각각은,
    두 개 이상의 프리즘이 인접하며 평행하게 배치되는 형태로 형성되는 액정 표시 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 선형패턴 각각의 제1 빗면이 상기 하면과 이루는 각은, 상기 선형패턴 각각의 제2 빗면이 상기 하면과 이루는 각보다 작은 액정 표시 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 선형패턴 각각의 꼭지부는 0.5㎛ 이하의 곡률반경을 가지는 액정 표시 장치.
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