(57)【要約】【課題】モアレ干渉現象が発生せずに透明な液晶表示装置に使用可能な点光源又は線光源を面光源に変換する導光板及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の導光板は、出射面と、出射面に対向して複数の反射パターンを有する反射面と、を有し、反射パターンの一つのピッチが１０μｍ以下であるか、又は反射パターンの一つの正断面の面積が１００μｍ２以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射面と、
前記出射面に対向して複数の反射パターンを有する反射面と、を有し、
前記反射パターンの一つのピッチは、１０μｍ以下であることを特徴とする導光板。
【請求項２】
出射面と、
前記出射面に対向して複数の反射パターンを有する反射面と、を有し、
前記反射パターンの一つの正断面の面積が１００μｍ２以下であることを特徴とする導光板。
【請求項３】
前記反射パターンの間の間隔は、９０〜１１０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
【請求項４】
前記反射パターンは、前記導光板の反射面に溝の形態で形成されるプリズムパターンであることを特徴とする請求項３に記載の導光板。
【請求項５】
前記導光板のベース材に分散した複数の散乱粒子を更に含むことを特徴とする請求項１又は４に記載の導光板。
【請求項６】
前記散乱粒子は、ビーズ状であり、直径が２〜４μｍであることを特徴とする請求項５に記載の導光板。
【請求項７】
散乱粒子が分散したベース板材を準備する段階と、
１０μｍ以下のピッチを有する複数の突出部を有するハードスタンプを準備する段階と、
前記ベース板材の上にインプリンティング対象膜を形成する段階と、
前記インプリンティング対象膜に前記ハードスタンプをプレスしてインプリンティング形状を作り、前記インプリンティング対象膜を硬化してインプリンティングマスクを形成する段階と、
前記インプリンティングマスクを利用し、前記ベース板材をエッチングしてプリズムパターンを形成する段階と、を有することを特徴とする導光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点光源又は線光源を面光源に変換する導光板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
別途の光源が出す光を制御してイメージを表示する受光型表示装置である液晶表示装置には、点光源又は線光源を面光源に変換する導光板が使用される場合が多い。
【０００３】
液晶表示装置は、現在、最も幅広く使用されている平板表示装置の一つであって、画素電極と共通電極などの電界生成電極（ｆｉｅｌｄ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層とを含み、これら液晶層を挟持した表示板に光を提供するバックライトモジュールを含む。液晶表示装置は、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の方向を決定し、バックライトモジュールが提供する光の出射量を制御することによって映像を表示する。バックライトモジュールは、光を出す光源と、光源が出した光を分散して面光源に変換する導光板、及び各種補償フィルムと拡散フィルムなどを含む。
【０００４】
現在、普段は透明なガラスのように示され、必要な場合に映像を表示する透明液晶表示装置に対する要求が大きく増加している。透明液晶表示装置は、太陽光や照明のような外部光源がある場合に外部光源を利用して映像を表示するが、外部光源がない場合にも映像を表示するために透明な導光板と光源を含むバックライトユニットが必要である。しかし、一般的な導光板を使用する場合、透明な液晶表示装置を実現できない場合があり、また映像にモアレ干渉（ｍｏｉｒｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）現象が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、透明な液晶表示装置に使用可能な導光板及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、モアレ干渉現象が発生しないバックライトユニットを有する透明な液晶表示装置に使用可能な導光板及びそ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】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による導光板は、出射面と、前記出射面に対向して複数の反射パターンを有する反射面と、を有し、前記反射パターンの一つのピッチは１０μｍ以下である。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による導光板は、出射面と、前記出射面に対向して複数の反射パターンを有する反射面と、を有し、前記反射パターンの一つの正断面の面積が１００μｍ２以下である。
【０００８】
前記反射パターンの間の間隔は、９０〜１１０μｍであり得る。
前記反射パターンは、前記導光板の反射面に溝の形態で形成されるプリズムパターンであり得る。
前記導光板は、前記導光板のベース材に分散した複数の散乱粒子を更に含むことができる。
前記散乱粒子は、ビーズ状であり、直径が２〜４μｍであり得る。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による導光板製造方法は、散乱粒子が分散したベース板材を準備する段階と、１０μｍ以下のピッチを有する複数の突出部を有するハードスタンプを準備する段階と、前記ベース板材の上にインプリンティング対象膜を形成する段階と、前記インプリンティング対象膜に前記ハードスタンプをプレスしてインプリンティング形状を作り、前記インプリンティング対象膜を硬化してインプリンティングマスクを形成する段階と、前記インプリンティングマスクを利用し、前記ベース板材をエッチングしてプリズムパターンを形成する段階と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プリズムパターンの大きさ及び間隔、散乱粒子の大きさなどを調節することによって、透明な液晶表示装置に適した導光板を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による透明液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による導光板を製造する方法を示す工程図である。
【図３】一般的な散乱粒子型導光板を使用する液晶表示装置と、一般的なプリズム型導光板を使用する液晶表示装置の映像表示画面である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置の映像表示画面である。
【図５】本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による導光板の部分的な平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態による導光板の部分的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の異なる形態に具現でき、ここで説明する実施形態に限られない。
【００１３】
図面において、種々の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書の全体に亘って類似する部分に対しては同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという場合、これは他の部分の「すぐ上」にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の「すぐ上」にあるという場合には、中間に他の部分がないことを意味する。
【００１４】
先ず、図１を参照して、本発明の一実施形態による液晶表示装置について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による透明液晶表示装置の断面図である。
【００１６】
本実施形態による液晶表示装置は、互いに対向する二つの表示板１００、２００と、これらの間に挿入されている液晶層３００とを含む表示パネル１、及び表示パネル１に光を提供するバックライトモジュールを含む。
【００１７】
バックライトモジュールは、光源部２０と導光板１０とを含む。光源部２０は、光源２２と、光源を実装する印刷回路基板２１とを含み、光源２２としては、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）のような点光源を使用するか、又はＣＣＦＬ（ｃｏｌｄ  ｃａｔｈｏｄｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ）のような線状光源を使用する。導光板１０は、板状のベース材１４と、ベース材１４に分散している散乱粒子１３とを含む。ベース材１４の底面にはプリズムパターン１１が形成されている。ベース材１４としては、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：Ｐｏｌｙ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などの全ての可視光線の波長範囲を吸収しない無色透明な物質を使用する。散乱粒子１３としては、シリコンビーズ（ｂｅａｄ）などを使用する。散乱粒子１３の大きさは、直径が２〜４μｍである場合に、導光板１０の透明度を維持しながら光源からの光を散乱して均等に分散するのに適当である。散乱粒子１３の直径が２μｍ未満である場合には、光を散乱する機能が不十分であり、４μｍを超える場合には、導光板１０の透明度を低下させるようになる。プリズムパターン１１は、ピッチＷが１０μｍ以下である場合に、液晶表示装置でモアレ干渉現象が現れず、滑らかな映像が表示される。プリズムパターン１１の側断面（ｙｚ面と平行な断面）の形状は三角形であってもよく、正断面（ｘｙ面と平行な断面）の形状は四角形、円などの多様な形状を有してもよい。図６は、プリズムパターン１１の正断面が円形を有する場合を例示し、図７は、プリズムパターン１１の正断面が四角形を有する場合を例示している。プリズムパターン１１のピッチＷは、プリズムパターン１１の正断面形状が四角形である場合には、四角形の一辺の長さであり、円の場合には直径である。従って、プリズムパターン１１の大きさを正断面の面積で表現すると、１００μｍ２以下である場合に、液晶表示装置でモアレ干渉現象が現れず、滑らかな映像が表示される。プリズムパターン１１間の間隔Ｐは、９０〜１１０μｍである場合に、導光板１０の透明度維持と光効率面で適当である。間隔Ｐが９０μｍ未満である場合には、透明度が悪くなって人の目にぼやけているように見え、１１０μｍを超える場合には、光源からの光のうち、導光板の出射面方向に反射して送られる光量が不足するようになるため、導光板１０の光効率が低くなり、液晶表示装置の明るさが低下する。
【００１８】
ピッチＷが１０μｍ以下（正断面の面積が１００μｍ２以下）のプリズムパターン１１は、インプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）方法を使用して形成することができる。その方法について、図２を参照して説明する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態による導光板を製造する方法を示す工程図である。
【００２０】
先ず、ハードスタンプ用基板上に感光膜を塗布し、電子線リソグラフィなどを用いて感光膜をパターニングした後、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）などのエッチング方法を用いてハードスタンプ４１を製作する（（ａ）段階）。ハードスタンプ４１には、ピッチが１０μｍ以下であり、相互の間隔が９０〜１１０μｍである複数の突出部が陽刻されている。
【００２１】
次に、散乱粒子が分散している導光板用ベース板材６０の上に熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布してインプリンティング対象膜５０を形成し、ハードスタンプ４１を整列する（（ｂ）段階）。
【００２２】
次に、ハードスタンプ４１をインプリンティング対象膜５０にプレスしてインプリンティング形状を作った後、熱を加えるか又は紫外線を照射してインプリンティング形状を硬化して、インプリンティングマスク５１を形成する（（ｃ）段階）。
【００２３】
次に、インプリンティングマスク５１をエッチングマスクとして用いて、導光板用ベース板材６０をエッチングしてプリズムパターンを形成し、インプリンティングマスク５１を除去して導光板１０を製造する（（ｄ）段階）。
【００２４】
図３は、一般的な散乱粒子型導光板を使用する液晶表示装置と、一般的なプリズム型導光板を使用する液晶表示装置の映像表示画面であり、図４は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の映像表示画面である。
【００２５】
図３において、左側画面は、散乱粒子のみを有する導光板を使用する液晶表示装置で映像を表示したものであり、右側画面は、ピッチが５０μｍ以上であるプリズムパターンを有する一般的な導光板を使用する液晶表示装置で映像を表示したものである。右側画面の場合、導光板のプリズムパターンと液晶表示パネルの画素の大きさの相関関係によってモアレ干渉現象が発生しており、左側画面の場合には、モアレ干渉現象はないが、導光板の光効率が低くて液晶表示装置の明るさが不足する。
【００２６】
図４において、左側画面は、散乱粒子を含んでプリズムパターンのピッチを１８μｍに形成した導光板を使用する液晶表示装置で映像を表示したものであり、右側画面は、散乱粒子を含んでプリズムパターンのピッチを６μｍに形成した導光板を使用する液晶表示装置で映像を表示したものである。左側画面の場合、モアレ干渉現象は殆どないが、映像の鮮明な程度が右側画面に比べて劣る。
【００２７】
光抽出率を見ると、散乱粒子のみを有する導光板は、３８．４％程度の光抽出率を示し、ピッチが６μｍでパターン間の距離が１００μｍであるプリズムパターンだけを有する導光板は、６５．３％の光抽出率を示し、散乱粒子と共にピッチが６μｍでパターン間の距離が１００μｍであるプリズムパターンを有する導光板は、７０．１％の光抽出率を示した。散乱粒子と共にピッチが１０μｍ以下であるプリズムパターンを有する導光板は、６０％以上の光抽出率を確保することができる。これは、プリズムパターンが散乱粒子によって散乱して液晶表示パネル方向以外の方向に分散する光を反射し、液晶表示パネル方向に送り返すことによって光損失を減少させるためである。このように、導光板の光効率が高ければ、光源の数を減らすことができるので、原価を節減できる。
【００２８】
図５は、本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。
【００２９】
図５は、ウエッジ（ｗｅｄｇｅ）型導光板に本発明を適用した場合である。図１の実施形態に比べて、導光板１０の厚さが光源２２から遠くなるほど薄くなり、プリズムパターン１１の間隔は光源２２から遠くなるほど狭くなる。このようなプリズムパターン１１の間隔の変化は、９０〜１１０μｍの間で行われてもよい。また、プリズムパターン１１は、ピッチＷが１０μｍ以下（プリズムパターン１１の正断面の面積が１００μｍ２以下）であり、散乱粒子１３の大きさは、直径が２〜４μｍである。
【００３０】
以上、プリズムパターンと共に散乱粒子も含む導光板を例示したが、散乱粒子を含まずに、１０μｍ以下のピッチと、９０〜１１０μｍのパターン間距離を有するプリズムパターンのみを有する導光板を使用してもよい。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変形実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１    表示パネル
１０    導光板
１１    プリズムパターン
１３    散乱粒子
１４    ベース材
２０    光源部
２１    印刷回路基板
２２    光源
４１    ハードスタンプ
５０    インプリンティング対象膜
５１    インプリンティングマスク
６０    導光板用ベース板材
１００、２００    表示板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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