(57)【要約】【課題】光効率の高い光学板を提供する。【解決手段】光学板は、本体板と、本体板の第１面に形成されており、それぞれ第１方向に延長されており、第１方向と交差する第２方向に並んで配置されている複数のレンズパターンとを含み、レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体板と、
前記本体板の第１面に形成されており、それぞれ第１方向に延長されており、前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置されている複数のレンズパターンと、
を含み、前記レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることを特徴とする光学板。
【請求項２】
前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点とを結ぶ二等辺三角形において、
前記二等辺三角形の底角は３８度〜４４度であることを特徴とする、請求項１に記載の光学板。
【請求項３】
前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点とを結ぶ二等辺三角形において、
前記二等辺三角形の高さは底辺長さの４０％〜４５％であることを特徴とする、請求項１に記載の光学板。
【請求項４】
前記本体板の第１面と対向する前記本体板の第２面にはエンボスパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学板。
【請求項５】
前記本体板の第１面と対向する前記本体板の第２面に形成されており、紫外線遮断剤を含む紫外線遮断層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学板。
【請求項６】
前記本体板は実質的に透明であることを特徴とする、請求項１に記載の光学板。
【請求項７】
互いに対向する第１ロールと第２ロールを設ける段階と、
前記第１ロールと前記第２ロールを反対方向に回転させながら、前記第１ロールと前記第２ロールの間に高分子物質を含む原料流体を加えて母光学板を製造する段階と、
を含み、前記第２ロールの表面には、それぞれ前記第２ロールの周りに沿って形成されており前記第２ロールの長手方向に並んで配置されている複数の陰刻レンズパターンが形成されており、
前記陰刻レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることを特徴とする光学板の製造方法。
【請求項８】
前記第２ロールには陰刻エンボシングパターンが形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の光学板の製造方法。
【請求項９】
前記第１ロールと前記第２ロールの間を通過する時、前記原料流体の温度は前記高分子材料のガラス転移温度以上であることを特徴とする、請求項７に記載の光学板の製造方法。
【請求項１０】
光源と、前記光源の前方に位置した光学板とを含み、
前記光学板は、本体板と、前記光源と反対方向に向かう前記本体板の第１面に形成されており、それぞれ第１方向に延長されており、前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置されている複数のレンズパターンとを含み、
前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点は二等辺三角形をなし、
前記二等辺三角形の高さは底辺長さの４０％〜４５％であることを特徴とするバックライトアセンブリー。
【請求項１１】
前記レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることを特徴とする、請求項１０に記載のバックライトアセンブリー。
【請求項１２】
前記光源と対向する前記本体板の第２面にはエンボスパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のバックライトアセンブリー。
【請求項１３】
前記光源は前記第２方向に並んで配置されており、それぞれ前記第１方向に長く延長されている複数のランプを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のバックライトアセンブリー。
【請求項１４】
液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に位置する光源と、前記液晶表示パネルと前記光源の間に位置する光学板とを含み、
前記光学板は、本体板と、前記液晶表示パネルに向かう前記本体板の第１面に形成されており、それぞれ第１方向に延長されており、前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置されている複数のレンズパターンとを含み、
前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点は二等辺三角形をなし、
前記二等辺三角形の底角は３８度〜４４度であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
前記レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることを特徴とする、請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記光源は前記第２方向に並んで配置されており、それぞれ前記第１方向に長く延長されている複数のランプを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記光源に向かう前記本体板の第２面にはエンボスパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学板、光学板の製造方法、バックライトアセンブリーおよび液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は液晶表示パネルと光源を含む。液晶表示パネルは薄膜トランジスタが形成されている第１基板、第１基板に対向する第２基板、および両基板の間に位置する液晶層を含む。液晶表示パネルは非発光素子であり、光源から光の供給を受ける。光源から照射された光は液晶の配列状態によって透過量が調整される。
光源としては主に冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）や外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）のようなランプが使用される。
【０００３】
光源で発生した光を液晶表示パネルに均一に供給するために光源と液晶表示パネルの間には拡散板が配置される。
従来の拡散板は内部に拡散剤を含んでいるが、拡散剤によって輝度が低下し光効率が低いという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は光効率の高い光学板を提供することにある。
本発明の他の目的は光効率の高い光学板の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は光効率の高い光学板を含むバックライトアセンブリーと液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記本発明の目的は、本体板と、前記本体板の第１面に形成されており、それぞれ第１方向に延長されており、前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置されている複数のレンズパターンとを含み、前記レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることを特徴とする光学板によって達成される。
前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点とを結ぶ二等辺三角形で、前記二等辺三角形の底角は３８度〜４４度であることが好ましい。
【０００６】
前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点とを結ぶ二等辺三角形で、前記二等辺三角形の高さは底辺長さの４０％〜４５％であることが好ましい。
前記本体板の第１面と対向する前記本体板の第２面にはエンボスパターンが形成されていることが好ましい。
前記本体板の第１面と対向する前記本体板の第２面に形成されており、紫外線遮断剤を含む紫外線遮断層をさらに含むことが好ましい。
【０００７】
前記本体板は実質的に透明であることが好ましい。
前記本発明の他の目的は、互いに対向する第１ロールと第２ロールを設ける段階と、前記第１ロールと前記第２ロールを反対方向に回転させながら、前記第１ロールと前記第２ロールの間に高分子物質を含む原料流体を加えて母光学板を製造する段階とを含み、前記第２ロールの表面には、それぞれ前記第２ロールの周りに沿って形成されており前記第２ロールの長手方向に並んで配置されている複数の陰刻レンズパターンが形成されており、前記陰刻レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることを特徴とする光学板の製造方法によって達成される。
【０００８】
前記第２ロールには陰刻エンボシングパターンが形成されていることが好ましい。
前記第１ロールと前記第２ロールの間を通過する時、前記原料流体の温度は前記高分子材料のガラス転移温度以上であることが好ましい。
前記本発明の他の目的は、光源と、前記光源の前方に位置した光学板とを含み、前記光学板は、本体板と、前記光源と反対方向に向かう前記本体板の第１面に形成されており、それぞれ第１方向に延長されており、前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置されている複数のレンズパターンとを含み、前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点は二等辺三角形をなし、前記二等辺三角形の高さは底辺長さの４０％〜４５％であることを特徴とするバックライトアセンブリーによって達成される。
【０００９】
前記レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることが好ましい。
前記光源と対向する前記本体板の第２面にはエンボスパターンが形成されていることが好ましい。
前記光源は前記第２方向に並んで配置されており、それぞれ前記第１方向に長く延長されている複数のランプを含むことが好ましい。
【００１０】
前記本発明の他の目的は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に位置する光源と、前記液晶表示パネルと前記光源の間に位置する光学板とを含み、前記光学板は、本体板と、前記液晶表示パネルに向かう前記本体板の第１面に形成されており、それぞれ第１方向に延長されており、前記第１方向と交差する第２方向に並んで配置されている複数のレンズパターンとを含み、前記横断面の底辺の両端と前記横断面の頂点は二等辺三角形をなし、前記二等辺三角形の底角は３８度〜４４度であることを特徴とする液晶表示装置によっても達成される。
【００１１】
前記レンズパターンの横断面は長半径／短半径が１．６５〜１．７５の楕円の一部であることが好ましい。
前記光源は前記第２方向に並んで配置されており、それぞれ前記第１方向に長く延長されている複数のランプを含むことが好ましい。
前記光源に向かう前記本体板の第２面にはエンボスパターンが形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば光効率の高い光学板を提供することができる。
また、光効率の高い光学板の製造方法と光効率の高い光学板を含むバックライトアセンブリーおよび液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
いろいろな実施形態において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付与し、同一の構成要素については第１実施形態で代表的に説明し他の実施形態では省略することとする。
本発明の第１実施形態による液晶表示装置を図１〜図３を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、液晶表示装置１は液晶表示パネル２０とバックライトユニット２を含む。液晶表示パネル２０とバックライトユニット２は、上部カバー１０と下部カバー７０の内部に収容されており、液晶表示パネル２０はパネル支持モールド８０に載置される。
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第１基板２１と、第１基板２１と対面している第２基板２２とを含む。図示していないが、両基板２１、２２の間には液晶層が位置する。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、非発光素子であり、背面に位置したバックライトユニット２から光の供給を受ける必要がある。
【００１５】
第１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は一側が第１基板２１に接続されているフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）２６、フレキシブル印刷回路基板２６に装着さ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を含む。図示された駆動部２５はＣＯＦ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｆｉｌｍ）方式を示したものであって、ＴＣＰ（ｔａｐｅ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＯＧ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｇｌａｓｓ）など公知の他の方式も可能である。また、配線形成過程において駆動部２５の一部を第１基板２１に形成することも可能である。
【００１６】
バックライトユニット２は液晶表示パネル２０の背面に位置した光学フィルム３０および光学板４０、光学板４０に光を提供するランプ５０を含む。
液晶表示パネル２０の背面に位置する光学フィルム３０はプリズムフィルム３１と保護フィルム３２を含む。
プリズムフィルム３１は、上部面に三角柱形状のプリズムが一定の配列構造で形成されている。プリズムフィルム３１は光学板４０で拡散された光を液晶表示パネル２０の平面に対して垂直方向に集光する役割を果たす。
【００１７】
プリズムフィルム３１は２枚使用することができ、この場合、各プリズムフィルム３１に形成されたマイクロプリズムは所定の角度をなす。プリズムフィルム３１を通過した光はほとんど大部分が垂直に進行して均一な輝度分布を提供する。
保護フィルム３２は、スクラッチに弱いプリズムフィルム３１を保護するものであって、ポリエチレンテレフタレートで形成することができる。
【００１８】
他の実施形態では、プリズムフィルム３１と光学板４０の間に拡散フィルムを設けることができ、反射偏光フィルムを使用することもできる。
光学板４０はランプ５０で発生した光の輝度を均一にしてプリズムフィルム３１に供給する。
図２に示すように、光学板４０は板状の本体板４１と、液晶表示パネル２０側に向けて突出するように本体板４１の表面に形成されているレンズパターン４２、ランプ５０側に向けて突出するように本体板４１の表面に形成されているエンボスパターン４３を含む。
【００１９】
他の実施形態として、レンズパターン４２を本体板４１と異なる物質で形成することができ、紫外線硬化樹脂のアクリル樹脂を含む構成とすることができる。この場合、本体板４１を別途形成し、その後形成された本体板４１の上にレンズパターン４２をさらに形成することができる。
本体板４１は、厚さｄ３が約１ｍｍ〜３ｍｍ、さらに具体的には約１ｍｍ〜１．６ｍｍの透明板である。つまり、本体板４１は拡散剤を含まず、実質的に透明である。レンズパターン４２は複数個であって、それぞれは第１方向に長く延長されている。レンズパターン４２は第２方向に沿って互いに接するように配置されている。第１方向と第２方向は互いに交差し、好ましくは互いに直交する。
【００２０】
図３に示すように、レンズパターン４２の横断面は楕円の一部になる。楕円は長半径ｂ／短半径ａが１．６５〜１．７５である。
横断面の両端４２ａ、４２ｂと頂点４２ｃとを結ぶと二等辺三角形になる。この二等辺三角形で底角θは３８度〜４４度である。二等辺三角形で高さｄ５は底辺長さｄ４の４０％〜４５％とすることができる。
【００２１】
レンズパターン４２の間のピッチは５０μｍ〜４００μｍである。実施形態ではレンズパターン４２が互いに接するように配置されているため、レンズパターン４２間の距離のピッチは各レンズパターン４２の底辺長さｄ４と同一である。
エンボスパターン４３は規則的に形成されている。
ランプ５０は複数個設けられており、それぞれは第１方向に長く延長されている。ランプ５０は第２方向に沿って互いに平行に配置されている。
【００２２】
ランプ５０はランプ本体５１とランプ本体５１の両端に位置する電極支持部５２を含む。図示していないが、電極支持部５２内にはランプ電極が位置する。
ランプ５０は冷陰極線蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）または外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）で構成することができる。
他の実施形態として、発光ダイオードや面光源を光源として使用することができる。
【００２３】
ランプ５０の両端、即ち、電極支持部５２はサイドモールド５５に収容されている。サイドモールド５５はプラスチック材質で構成され、反射特性を向上させるために表面を反射層でコーティングすることができる。
他の実施形態として、ランプ５０はサイドモールド５５内に位置するソケットに接続されて電源の印加を受けるように構成できる。
【００２４】
反射板６０はランプ５０の下部に位置し、下部に向かう光を再び反射させて光学板４０に供給する役割を果たす。反射板６０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形成することができる。
ランプ５０で発生した光は、光学板４０を経ることにより全面にわたって均一な輝度を有することとなる。本発明によれば、光学板４０は拡散剤を含んでいないため、光学板４０を通過する過程で損失される光が減少する。
【００２５】
図４に示すように、第１実施形態による液晶表示装置１での光の流れを説明する。
ランプ５０で発生した光は、ランプ５０の真上のＡ領域において比較的多くの光量が供給される。反面、ランプ５０の間のＢ領域に供給される光は比較的少なくなる。
ランプ５０から供給された光は光学板４０のエンボスパターン４３に入射して経路が多様に変更される。これによって発光部での光は光学板４０全体に比較的均一に供給される。
【００２６】
本体板４１に入射した光はレンズパターン４２に入射するが、本体板４１は実質的に透明に形成されており、光の損失は少なく抑えることができる。たとえば、従来の拡散剤を使用する場合に比べては輝度が約１０％程度向上する。
レンズパターン４２に入射した光は、レンズパターン４２から出射しながら集光され、隣接したレンズパターン４２から射出した光と混合して均一な輝度を有することとなる。
【００２７】
断面が円形のレンズパターンを用いると、各円形レンズパターンに対応する出力光の輝度分布はシャープな形態になり、断面が三角形のプリズムレンズパターンを用いると、各プリズムレンズパターンに対応する出力光の輝度分布は分離された形態になる。２つの場合とも、均一な輝度分布を得ることが容易でない。
反面、本発明のように断面が楕円のレンズパターン４２を用いることにより、各レンズパターン４２に対応する出力光の輝度分布が広い形態になる。これによって均一な輝度分布を得ることができる点で有利である。
【００２８】
レンズパターン４２を通過した光の輝度分布は、レンズパターン４２の形状、つまり、図２で説明した楕円の長半径ｂ／短半径ａの比、つまり、縦横比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）によって決定する。
表１は縦横比と底角θを変化させながら輝度分布の均一性をシミュレーションした結果を示したものである。輝度分布は光学板４０の上部正面、１６度側面および３２度側面の３方向で求めた。輝度分布の均一性は各方向別に測定された値のうちの最も低い輝度／最も高い輝度で示し、数値が高いほど輝度均一性が優れたものである。 
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すように、縦横比が１．７である場合、輝度均一性が最も高いことが分かる。したがって、縦横比は１．６５〜１．７５が好ましいことが分かる。
一般に、ランプ５０間の距離（図２のｄ１）を減らすほど、つまり、ランプ５０の個数を増加させるほど輝度は均一になる。また、ランプ５０と光学板４０との間の距離（図２のｄ２）を増加させるほど輝度は均一になる。
【００３１】
第１実施形態によれば、輝度均一化特性に優れた光学板４０の使用でランプ５０間の距離（図２のｄ１）を増やすことができる。したがって、ランプ５０の個数を減らすことができて製造費用を節減できる。
一方、輝度均一化特性に優れた光学板４０の使用でランプ５０間の距離（図２のｄ１）を増やすことができる。したがって、液晶表示装置１の厚さを減少させることができる。
【００３２】
図５および６を参照して光学板４０の製造方法について説明する。
光学板４０をなす高分子材料は溶融されて原料流体４１０状態である。
原料流体４１０はスリットコーター１１０を通じて第１ロール１２０と第２ロール１３０の間に供給される。
第１ロール１２０と第２ロール１３０は互いに対向して反対方向に回転している。
【００３３】
第１ロール１２０の表面には光学板４０のエンボスパターン４３に対応する陰刻エンボスパターン１２１が形成されている。
第２ロール１３０の表面には光学板４０のレンズパターン４２に対応する陰刻レンズパターン１３１（図６参照）が形成されている。陰刻レンズパターン１３１は第２ロール１３０の周りに沿って形成されており、第２ロール１３０の長手方向に沿って並んで配置されている。
【００３４】
原料流体４１０は第１ロール１２０と第２ロール１３０の間を通過しながら板形状の第１母光学板４２０になる。この過程で第１母光学板４２０の一面には陰刻エンボパターン１２１によってエンボスパターン４３が形成され、第１母光学板４２０の他面には陰刻レンズパターン１３１によってレンズパターン４２が形成される。
第１ロール１２０と第２ロール１３０を通過する過程で、原料流体４１０の温度は高分子材料のガラス転移温度（ｇｌａｓｓ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）より高い。原料流体４１０の温度が高分子材料のガラス転移温度より低く、強度が増加してレンズパターン４２とエンボスパターン４３の形成が難しくなる。
【００３５】
その後、第１母光学板４２０は第３ロール１４０と第４ロール１５０を経ながら冷却およびポリシング処理されて第２母光学板４３０を形成する。第３ロール１４０と第４ロール１５０の表面は鏡面であり得る。
第３ロール１４０と第４ロール１５０を通過する第１母光学板４２０の温度は高分子材料のガラス転移温度以下である。この過程で第１母光学板４２０の温度が高分子材料のガラス転移温度より高ければ、レンズパターン４２とエンボパターン４３が損傷するおそれがある。
【００３６】
その後、第２母光学板４３０を切断して光学板４０を形成する。
以上説明した方法では本体板４１、レンズパターン４２およびエンボパターン４３が同時に形成され、一体をなす。
他の実施形態として、光学板４０を射出方法で形成することができることはもちろんである。この場合にも本体板４１、レンズパターン４２およびエンボパターン４３は同時に形成することができる。
【００３７】
他の実施形態として、レンズパターン４２は紫外線硬化樹脂で構成することができる。この場合の製造方法は、紫外線硬化樹脂層を本体板４１の上に形成した後、紫外線硬化樹脂を陰刻レンズパターンの形成されているステープラーなどを利用してレンズ形状に形成する。その後、紫外線を加えて紫外線硬化樹脂層を硬化してレンズパターン４２を形成する。
【００３８】
図７を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
光学板４０のエンボスパターン４３’は不規則的に形成されている。第２実施形態でエンボスパターン４３’はサンドブラスティング法で形成することができる。
図８を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
光学板４０は紫外線遮断層４４を含む。紫外線遮断層４４はランプ５０と対向するとともにランプ５０から印加される紫外線を遮断する。紫外線遮断層４４は紫外線遮断剤を含む。
【００３９】
他の実施形態として、光学板４０はランプ５０を対向する帯電防止層をさらに含む構成とすることができる。
本発明のいくつかの実施形態を図示して説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から外れずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】図１のII-II線による断面図である。
【図３】図２のＡ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態による液晶表示装置での光の流れを示した図面である。
【図５】本発明の第１実施形態による液晶表示装置で光学板の製造方法を説明するための図面である。
【図６】図５のVI-VI線による断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による液晶表示装置の要部断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による液晶表示装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      上部カバー
２０      液晶表示パネル
３０      光学フィルム
４０      光学板
４１      本体板
４２      レンズパターン
４３      エンボスパターン
５０      ランプ
６０      反射板
７０      下部カバー
【図１】
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【図２】
2007304597.tif 000005
【図３】
2007304597.tif 000006
【図４】
2007304597.tif 000007
【図５】
2007304597.tif 000008
【図６】
2007304597.tif 000009
【図７】
2007304597.tif 000010
【図８】
2007304597.tif 000011