(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラス転移温度を有し、少なくとも一面にパターンが形成されている光学フィルムと、前記第１のガラス転移温度より低い第２のガラス転移温度を有する光学プレートとを準備するステップと、
前記パターンが前記光学プレートと向き合うように、前記光学フィルムと前記光学プレートとを対向配置するステップと、
前記光学フィルム及び前記光学プレートを保護材により取り囲んで内部を真空状態にした状態で液体につけるステップと、
前記液体を加熱することにより、前記保護材により取り囲まれた前記光学フィルム及び前記光学プレートを前記第２のガラス転移温度以上であり、かつ、前記第１のガラス温度よりも低い温度で加熱しながら、前記光学フィルム及び前記光学プレートを加熱する間、前記光学フィルムと前記光学プレートとを相互に加圧するステップと、を含み、
前記パターンは、前記光学フィルムと一体で形成され、前記光学フィルムに含まれ、
前記加圧及び加熱は、前記液体を加圧及び加熱して行われ、前記液体の加熱及び加圧によって、前記第２のガラス転移温度以上となることで前記光学プレートが柔らかくなり、前記第１のガラス転移温度以下であることで前記光学フィルムは前記光学プレートよりも強い強度を有しており、前記光学フィルムの前記パターンが、前記光学フィルムよりも強度が弱い前記光学プレートの表面内に浸透することを特徴とする光学部材の製造方法。
【請求項２】
前記光学プレートは、前記第２のガラス転移温度＋３０℃以内で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の光学部材の製造方法。
【請求項３】
前記第１のガラス転移温度は、前記光学プレートの加熱温度より高いことを特徴とする請求項１に記載の光学部材の製造方法。
【請求項４】
前記液体は水を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学部材の製造方法。
【請求項５】
前記液体に加えられる圧力は、８０気圧〜１２００気圧であることを特徴とする請求項１に記載の光学部材の製造方法。
【請求項６】
前記加圧過程において、前記パターンと前記透明プレートとの間には、前記液体が位置しないことを特徴とする請求項１に記載の光学部材の製造方法。
【請求項７】
前記透明プレートを加熱する前に、前記透明プレート及び前記光学部材を外部と遮られるように保護材で取り囲むステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の光学部材の製造方法。
【請求項８】
前記透明プレート及び前記光学部材を取り囲む前記保護材の内部を真空状態にするステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の光学部材の製造方法。
【請求項９】
前記保護材は樹脂からなり、
前記保護材のガラス転移温度は、前記光学プレートの加熱温度より高いことを特徴とする請求項８に記載の光学部材の製造方法。
【請求項１０】
前記光学プレートの材質は線形高分子を含み、
前記パターンの材質は架橋された高分子を含むことを特徴とする請求項４に記載の光学部材の製造方法。
【請求項１１】
前記パターンは集光パターンを含むことを特徴とする請求項４に記載の光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に用いられる光学部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、従来のＣＲＴの代わりに、液晶表示装置(ＬＣＤ)、ＰＤＰ(plasma display panel)及びＯＬＥＤ(organic light emitting diode)などの平板表示装置が開発されている。このうち、液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに光を供給するためのバックライトユニットとを含む。
バックラストユニットは、光源の位置に応じてエッジ型と直下型とに分けられる。エッジ型は導光板の側面に光源が設けられる構造であって、主にラップトップ型及びデスクトップ型のコンピュータのように、相対的にサイズの小さい液晶表示装置に適用される。このようなエッジ型のバックライトユニットは、光の均一性がよい一方、耐久寿命も長く、液晶表示装置の薄型化にも有利である。
【０００３】
エッジ型のバックライトユニットにおいて、導光板は、側面から入射した光を導光して液晶表示パネルの方へ出射する。導光板から出射される光の輝度を増加させるために、導光板に光学フィルムの概念を追加した改良された導光板が用いられる。この改良された導光板は、導光板の出射面に集光パターンなどを形成して、出射される光の輝度を増加させる。
【０００４】
しかしながら、改良された導光板は射出方法で形成するか、集光パターンを紫外線硬化樹脂を用いて別途に形成するため、高コストを引き起こす問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、パターンが形成されている光学部材の製造費用が低減できる光学部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的は、第１のガラス転移温度を有し、少なくとも一面にパターンが形成されている光学フィルムと、前記第１のガラス転移温度より低い第２のガラス転移温度を有する光学プレートとを準備するステップと、前記パターンが前記光学プレートと向き合うように、前記光学フィルムと前記光学プレートとを対向配置するステップと、前記光学プレートを前記第２のガラス転移温度以上で加熱しながら、前記光学フィルムと前記光学プレートとを相互に加圧するステップとを含む光学部材の製造方法によって達成される。
【０００７】
前記光学プレートは、前記第２のガラス転移温度+３０℃以内で加熱されることが好ましい。
また、前記第１のガラス転移温度は、前記光学プレートの加熱温度より高いことが好ましい。
前記加圧は、前記光学フィルム及び前記光学プレートを液体につけた状態において、前記液体を加圧して行われることが好ましい。
【０００８】
前記液体は水を含み、前記液体に加えられる圧力は、８００気圧〜１２００気圧であることが好ましい。
前記加圧過程において、前記パターンと前記透明プレートとの間には、前記液体が位置しないことが好ましい。
また、前記透明プレートを加熱する前に、前記透明プレート及び前記光学部材を外部と遮られるように保護材で取り囲むステップをさらに含むことが好ましい。
【０００９】
さらに、前記透明プレート及び前記光学部材を取り囲む前記保護材の内部を真空状態にするステップをさらに含むことが好ましい。
前記保護材は樹脂からなり、前記保護材のガラス転移温度は、前記光学プレートの加熱温度より高いことが好ましい。
前記光学プレートの材質は線形高分子を含み、前記パターンの材質は架橋された高分子を含むことが好ましい。
【００１０】
ここで、前記パターンは、集光パターンを含むことが好ましい。
また、前記本発明の目的は、光学プレートと、少なくとも一面にパターンが形成されている光学フィルムとを準備するステップと、前記パターンが前記光学プレートと向き合うように、前記光学フィルムと前記光学プレートとを真空状態の保護材内に対向配置するステップと、前記保護材を液体につけるステップと、前記液体を加熱及び加圧するステップと、加圧された前記光学プレートと前記光学フィルムとを分離するステップとを含む光学部材の製造方法によっても達成される。
【００１１】
前記加圧過程において、前記光学プレートはガラス転移された状態であることが好ましい。
前記加熱温度は、前記光学プレートのガラス転移温度〜前記ガラス転移温度＋３０℃であることが好ましい。
ここで、前記パターンは、プリズム形状であることが好ましい。
【００１２】
また、前記パターンは架橋された高分子からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、本発明によれば、パターンが形成されている光学部材の製造費用を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明についてより詳しく説明する。
図１及び図２を参照して、本発明により製造された光学部材を含む液晶表示装置について説明する。
液晶表示装置１は、液晶表示パネル２０と、液晶表示パネル２０の背面に位置した光学部材３０と、光学部材３０の向き合う両側面に沿って配置されている一対の光源部４０と、光源部４０を取り囲む光源カバー５１と、光学部材３０の下部に位置する反射板５２とを含む。これらは上部カバー部材１０と下部カバー部材６０との間に収容されている。また、液晶表示パネル２０は、型(mold)７０に設けられている。
【００１５】
液晶表示パネル２０は、薄膜トランジスタが形成されている薄膜トランジスタ基板２１と、薄膜トランジスタ基板２１と対面しているカラーフィルタ基板２２とを含む。その基板２１、２２の間には、液晶層(図示せず)が位置している。液晶表示パネル２０は液晶層の配列を調整して画面を形成するが、非発光素子であるため、背面に位置した光源部５０から光を供給する必要がある。薄膜トランジスタ基板２１の一側には、駆動信号印加のための駆動部２５が設けられている。駆動部２５は、フレキシブル印刷回路基板(flexible printed circuits;ＦＰＣ)２６と、フレキシブル印刷回路基板２６に設けられている駆動チップ２７、フレキシブル印刷回路基板２６の他側に接続されている回路基板(ＰＣＢ)２８とを含む。駆動部２５はＣＯＦ(chip on film)方式を示したものであるが、ＴＣＰ(tape carrier package)、ＣＯＧ(chip on glass)などの公知の他の方式も可能である。また、駆動部２５を薄膜トランジスタ基板２１に実装することもできる。
【００１６】
液晶表示パネル２０の背面に位置する光学部材３０は、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを含む。光学フィルム３２０は、フィルム本体３２１とプリズムパターン３２２とを含み、プリズムパターン３２２の端部は光学プレート３１０に接触している。光学部材３０は、光学フィルム３２０が液晶表示パネル２０側に位置するように配置されている。
【００１７】
光学部材３０は、光学プレート３１０の入射面３１０ａから入射した光を光学フィルム３２０を通じて出射させて液晶表示パネル２０側に供給する。
光学プレート３１０は線光源を面光源に転換する役割を果たし、ポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ）のようなアクリル系列の樹脂で構成される。図示してはいないが、反射板５２と向き合う光学プレート３１０の表面には、入射する光を液晶表示パネル２０側に反射するための様々なパターンを形成することができる。このようなパターンとしては、ドットパターン、Ｖ字カット溝及びプリズムパターンなどが可能である。
【００１８】
光学フィルム３２０は、液晶表示パネル２０と対向するように配置される。光学フィルム３２０は、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などで形成することができ、透明であることが好ましい。プリズムパターン３２２は、光学プレート３１０の出射面３１０ｂに接触している。プリズムパターン３２２は光源部４０と平行な方向に延長されており、一定の間隔で配置されている。
【００１９】
上述したように、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを結合して光学部材３０を製造し、その詳細な製造方法については後述する。
光学部材３０における光の流れについては、図２を参照して説明する。
プリズムパターン３２２に接続されない光学プレート３１０の出射面３１０ｂに入射した光（ａ）は、全反射されて再び光学プレート３１０の内部に進む。ここで、全反射は、出射面３１０ｂへの入射角が全反射のための臨界角度より小さくなければ発生せず、入射角度が臨界角度より大きい場合には、光は出射面３１０ｂを通じて出射する。 
【００２０】
プリズムパターン３２２に接続されている出射面３１０ｂに入射した光（ｂ）は、プリズムパターン３２２の内部へ進む。プリズムパターン３２２の内部へ進んだ光（ｂ）は、プリズムパターン３２２の側面部で反射して進む。この反射によって、液晶表示パネル２０の板面に対して垂直方向へ進行方向が変わり、全面の輝度が増加する。
このように光学部材３０は導光と集合を同時に行う。
【００２１】
他の実施形態では、光学フィルム３２０において、フィルム本体３２１とプリズムパターン３２２は異なる層で、別の物質で形成することができる。
光源部４０は一対として設けられており、光学プレート３１０の両方の入射面３１０ａにそれぞれ位置する。光源部４０の延長方向は、プリズムパターン３３１の延長方向に対して平行である。光源部４０は、ランプ本体４１と、ランプ本体４１の両端に位置するランプホルダー４２とを含む。ランプホルダー４２はほぼ直方体形状であって、ランプ本体４１の両端に位置する電極部(図示せず)を取り囲み、プラスチック材質からなる。光源部４０は、冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)または外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を含むことができる。実施形態とは異なり、光源部４０は発光ダイオード(ＬＥＤ)を含むこともできる。
【００２２】
光源カバー５１は、光源部４０からの光が光学部材３１０の入射面３１０ａに反射されるように光源部４０を取り囲んでいる。光源カバー５１は、アルミニウムまたは亜鉛メッキ鋼板で製造することができる。
反射板５２は光学部材３１０の下部に位置し、下方に進行する光を再び反射して光学部材３０に供給する役割を果たす。反射板５２は、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)やポリカーボネート(ＰＣ)のようなプラスチック材質で構成することができる。
【００２３】
他の実施形態においては、光学部材３０と液晶表示パネル２０との間に、プリズムフィルム、拡散フィルム、反射偏光フィルムまたは保護フィルムが位置する。
上述したように、光学部材３０は、導光と集光の役割を同時に果たす。図３ａ〜図３ｄを参照して、本発明の第１の実施形態による光学部材の製造方法についして説明する。
まず、図３ａのように光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを備え、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とが向き合うように配置する。光学フィルム３２０の一面には、集光パターンのプリズムパターン３２２が形成されており、プリズムパターン３２２が光学プレート３１０と向き合うように配置する。
【００２４】
実施形態において、光学プレート３１０は、ガラス転移温度(Ｔｇ)がほぼ１０５℃であるポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ)からなる。光学フィルム３２０は、ポリメチルメタクリレートよりガラス転移温度が高い樹脂からなる。たとえば、光学フィルム３２０は、ガラス転移温度(Ｔｇ)がほぼ１５５℃であるポリカーボネートからなることができる。
次に、図３ｂのように、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを保護材１１０で取り囲む。保護材１１０は、樹脂フィルムで形成することができる。光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを取り囲んだ状態で、保護材１１０の内部を真空状態にする。保護材１１０は、その後の加圧過程において、光学プレート３１０と光学フィルム３２０との間に水や空気が介在する問題点を防ぐ。
【００２５】
その後、図３ｃに示したように、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを取り囲んでいる保護材１１０を圧力容器１２０に入れて加熱及び加圧する。圧力容器１２０には、加圧媒体及び加熱媒体の水が充填されており、保護材１１０は水の中に位置する。水は毒性がなく、圧力による押出し率も小さくて、加熱媒体及び加圧媒体として適当する。他の実施形態においては、加圧媒体として、オイルなどを用いることもできる。
【００２６】
加熱は、光学プレート３１０が加圧状態からガラス転移状態となるように行われる。この際、光学プレート３１０に対する加熱によって光学フィルム３２０も加熱されるが、光学フィルム３２０がガラス転移状態とならないようにする。光学プレート３１０のガラス転移温度がほぼ１０５℃であり、光学フィルム３２０のガラス転移温度がほぼ１５５℃であるとき、光学プレート３１０はほぼ１０５℃〜１３５℃程度で加熱することができる。一方、保護材１１０は、この温度でガラス転移されない樹脂で構成されるため、加熱によってはガラス転移されない。光学プレート３１０と光学フィルム１２０とが収容されている保護材１１０は水の中に位置するため、光学プレート３１０の加熱は水を加熱して行われる。
【００２７】
加圧は、圧力容器１２０に窒素(または空気)を加えて行われる。窒素によって水が加圧され、これにより、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とは対向して加圧される。このときの圧力は、ほぼ８０気圧〜１２０気圧とすることができる。水は１００℃以上で加熱しても、高い圧力のため液体状態を保持する。
加熱、加圧により光学プレート３１０と光学フィルム３２０とが相互に結合するが、これについては図３ｄを参照して説明する。
【００２８】
ガラス転移状態になると、光学プレート３１０の表面は、ゴムのような性質を呈し、柔らかくなる。しかしながら、ガラス転移状態でないプリズムパターン３２２は、光学プレート３１０に比べ、強い強度を有する。このようなガラス転移状態における強度差を与えるために、プリズムパターン３２２は、架橋された高分子(cross-linked polymer)で形成し、光学プレート３１０は線形高分子(linear polymer)で形成することができる。
【００２９】
この状態において、光学プレート３１０とプリズムパターン３２２とが相互に加圧されると、比較的強い強度のプリズムパターン３２２の端部が、比較的弱い強度の光学プレート３１０の表面内に浸透する。光学プレート３１０内に浸透したプリズムパターン３２２は、光学プレート３１０と結合する。
このとき、保護材１１０により水の浸透が遮られて、プリズムパターン３２２と光学プレート３１０との間には水が存在しない。プリズムパターン３２２と光学プレート３１０との間に水が存在すれば、加圧が効率的に行われない。
【００３０】
一方、加圧は、流体の水を通じてなされるため、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とは全体的に均一な圧力をうける。したがって、プリズムパターン３２２と光学プレート３１０との結合は均一に行われる。
光学プレート３１０とプリズムパターン３２２との結合が完了すれば、加圧を解除し、保護材１１０を圧力容器１２０の外部に取り出し、保護材１１０を取り除く。
【００３１】
なお、図４を参照して第２の実施形態による製造方法について説明する。
保護材１１０の内には、多数対の光学プレート３１０と光学フィルム３２０とが位置している。結合しない光学プレート３１０と光学フィルム３２０との間には、結合防止材１１５が位置する。結合防止材１１５は、保護材１１０と同じ材質として設けることができる。
【００３２】
第２の実施形態において、光学部材３０の製造方法は第１の実施形態と類似するため、その説明を省略する。第２の実施形態によれば、同時に複数の光学部材３０を製造することができるため、製造費用を低減できる。必要によっては、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを支持するフレームを用いることもできる。
図５に示すように、第３の実施形態による製造方法について説明する。
【００３３】
圧力容器１１０の内には、複数の保護材１１０が位置し、各保護材１１０の内には、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とが位置している。
第３の実施形態において、光学部材３０の製造方法は第１の実施形態と類似するため、その説明を省略する。第３の実施形態によれば、同時に複数の光学部材３０を製造することができるため、製造費用を低減できる。
【００３４】
上述した実施形態とは異なり、光学プレート３１０の両面にそれぞれ光学フィルム３２０を設けて加熱及び加圧する方法も可能である。この場合、光学プレート３１０は、両面に光学フィルム３２０を接続する。
図６及び図７に示すように、本発明により製造された他の光学部材３１について説明する。
【００３５】
光学フィルム３２０は、フィルム本体３２１、集光パターンのレンズパターン３２２及びフィルム本体３２１内に拡散状態で存在する拡散剤３２３を含む。レンズパターン３２２は長く伸びており、互いに平行に配置されている。
レンズパターン３２２を通過して集光された光は、拡散剤３２３で拡散された後、液晶表示パネル２０に供給される。
【００３６】
光学部材３１は拡散機能も備えており、拡散フィルムを省略することもできる。
図８に示すように、本発明により製造されたまた他の光学部材３２について説明する。
光学フィルム３２０の集光パターン３２２は長く延長されたものではなく、ドット形状で配置されている。図示したような実施形態とは異なり、光学フィルム３２０としては、様々なパターンで形成することができる。
【００３７】
図９に示すように、本発明の第４の実施形態による光学部材の製造方法について説明する。
第４の実施形態においては、図３ｄに示した光学プレート３１０と光学フィルム３２０との加圧後、光学プレート３１０と光学フィルム３２０とを互いに分離する。加圧及び加熱によって光学プレート３１０にプリズムパターン３２２が転写されて陰刻プリズムパターン３１１が形成される。光学プレート３１０に転写されるパターンは、光学フィルム３２０に応じて様々に変更できる。
【００３８】
転写に用いられた光学フィルム３２０は、別の光学プレート３１０のパターン転写に再び用いることができる。
図１０に示すように、本発明の第５の実施形態による光学部材の製造方法について説明する。
第５の実施形態においては、光学フィルム３２０のプリズムパターン３２２が、光学プレート３１０に完全に転写されている。これにより、光学プレート３１０の陰刻プリズムパターン３１１は、光学フィルム３２０のプリズムパターン３２２と大きさ及び形状が同一である。
【００３９】
図１１に示すように、本発明の第６の実施形態による光学部材の製造方法について説明する。
第６の実施形態においては、光学プレート３１０の両側に光学フィルム３２０ａ，３２０ｂが位置している。したがって、光学プレート３１０の両面にそれぞれ陰刻プリズムパターン３１１a，３１１ｂが形成される。
【００４０】
他の実施形態として、陰刻プリズムパターン３１１ａ，３１１ｂの延長方向が直角をなすように形成することもできる。また、光学プレート３１０の両面には、相異なっているパターンを形成することもできる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の属する技術分野の通常の知識を持つ者なら、本発明の要旨を逸脱しない限り、本実施形態を変形できるのは明らかである。本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲とその均等物によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明により製造された光学部材を含む液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】図１のII-II線による光学部材の断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図３Ｄ】本発明の第１の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明により製造された他の光学部材の斜視図である。
【図７】図６のVII-VII線による断面図である。
【図８】本発明により製造されたまた他の光学部材の斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態による光学部材の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  上部カバー部材
２０  液晶表示パネル
３０  光学部材
３１０  光学プレート
３２０  光学フィルム
３２２  プリズムパターン
４０  光源部
５１  光源カバー
５２  反射板
６０  下部カバー部材
７０  型
【図１】
0005552207.tif 000002
【図２】
0005552207.tif 000003
【図３Ａ】
0005552207.tif 000004
【図３Ｂ】
0005552207.tif 000005
【図３Ｃ】
0005552207.tif 000006
【図３Ｄ】
0005552207.tif 000007
【図４】
0005552207.tif 000008
【図５】
0005552207.tif 000009
【図６】
0005552207.tif 000010
【図７】
0005552207.tif 000011
【図８】
0005552207.tif 000012
【図９】
0005552207.tif 000013
【図１０】
0005552207.tif 000014
【図１１】
0005552207.tif 000015