説明

導光板及びその製造方法

【課題】表示品質を向上できる導光板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る導光板は、光源からの入射光を受け取る入光面、入射光の分布が変更された出射光を出射する出光部、出光部に対向する反射部、出光部の上部に入光面に垂直な第1方向に延長形成され、前記出射光を前記出光部の垂直方向に最大の輝度で分布させる複数の第1パターン及び反射部に形成され、入射光を散乱させる複数の第2パターンを含む。隣り合う第2パターン間の間隔のうち、第1方向に形成された第1間隔が第1方向と交差する第2方向に形成された第2間隔より小さい。表示装置は導光板に加えて表示パネルと光源及び拡散板を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は導光板及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、表示品質を向上できる導光板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は画像を表示する表示パネルを含み、表示パネルは自ら発光しないので別の光源を必要とする。従って、液晶表示装置は表示パネルとともにバックライトユニットが具備される。
【0003】
バックライトユニットは光源の位置によってエッジ型バックライトユニットと直下型バックライトユニットに分けられる。直下型バックライトユニットは光源が表示パネルの背面に具備され、エッジ型バックライトユニットは光源が表示パネルの端部一側に具備される。
【0004】
光源は一般に線光源または点光源であり、光源から照射される光を表示パネルに効率良く供給するためにバックライトユニットは光源の光を前記表示パネルに導く導光板を具備する。導光板は光の経路を変更させて表示パネルに光を均一に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】韓国公開特許2008−051014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は表示品質を向上できる導光板を提供することである。
【0007】
本発明の他の目的は表示品質を向上できる導光板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の目的を達成するための導光板は、光源からの入射光を受け取る入光面と、前記入射光の分布が変更された出射光を出射する出光部と、前記出光部に対向する反射部と、前記出光部の上部に、第1方向に延長形成され、前記出射光を前記出光部の垂直方向に最大の輝度で分布させる複数の第1パターンと、前記反射部に形成され、前記入射光を散乱させる複数の第2パターンを含む。
【0009】
前記第2パターンは第1単位パターン、前記第1単位パターンに対して前記第1方向に隣り合うと共に第1間隔を形成する第2単位パターン、前記第1、第2単位パターンに隣り合うと共に前記第1間隔と交差する第2間隔を形成する第3及び第4単位パターンを含む。ここで、前記第1間隔は前記第2間隔より小さい。
【0010】
好ましくは、前記第1パターンは前記出光面の外部に突出された凸パターンであり、前記出光面及び前記第1方向に垂直な断面が半円、円の弓形、半楕円、楕円の弓形、多角形の中で何れか1つである。
【0011】
好ましくは、前記第1パターンは前記出光部及び前記第1方向に垂直な断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と前記出光面が成す角度はθ、前記出光面と前記反射部の間の厚さはt、前記第1パターンの屈折率はn第1パターンである場合、前記第1間隔はx−α、前記第2間隔はx+α(x>α、0<α≦2・t・tanθ、θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン))である。
【0012】
好ましくは、前記三角形は二等辺三角形又は不等辺三角形であり、突出された頂点が丸く形成される。
【0013】
好ましくは、前記三角形は前記出光部から突出された弧形の頂部を有する。
【0014】
好ましくは、前記第1パターンは前記出光部及び前記第1方向に垂直な断面が楕円の弓形であり、前記楕円の最上位点と前記楕円の弦の一端を連結した直線と前記出光面が成す角度はθ、前記出光面と前記反射部の間の厚さはt、前記第1パターンの屈折率がn第1パターンである場合、前記第1間隔はx−α、前記第2間隔はx+α(x>α、0<α≦2・t・tanθ、θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン))である。
【0015】
好ましくは、前記第2単位パターンは前記第1方向から−5°〜+5°の範囲内で前記第1単位パターンに対して傾くように形成される。
【0016】
好ましくは、前記第2パターンは前記反射部上に形成された印刷パターンであり、前記印刷パターンは平面上で円、楕円、多角形の中で何れか1つの形状を有する。
前記第2パターンは前記入光面から距離が遠いほど面積が広くなる。
前記第2パターンは前記入光面から距離が遠いほど第1間隔又は第2間隔が拡大または縮小される。
【0017】
好ましくは、前記第2パターンは印刷パターンであり、前記印刷パターンは平面上で円、楕円、多角形の中で何れか1つの形状を有する。
【0018】
好ましくは、前記複数の第2パターンのうち、前記入光面に隣接した第1種の第2パターンは、前記入光面から位置に形成された第2種の第2パターンより小さい面積を有する。
【0019】
本発明の目的を達成するための導光板の製造方法は、光が入射される入光面と、前記入射された光が出射される出光面及び前記出光面に対向する反射部を有する導光板を製造する方法において、前記出光面に前記入光面に垂直な第1方向に延長された複数の第1パターンを形成する段階と、前記反射部に前記第1方向に第1間隔を有し、前記第1方向と交差する第2方向に前記第1間隔より大きい第2間隔を有する複数の第2パターンを印刷する段階を含むことを特徴とする。
【0020】
前記導光板は前記出光部に前記入光面に垂直な第1方向に延長された複数の第1パターンを形成し、前記反射部に前記第1方向に第1間隔を有し、前記第1方向と交互する第2方向に前記第1間隔より大きい第2間隔を有する複数の第2パターンを印刷して形成する。
【0021】
前記第1パターンは圧延又は射出方法で形成される。
【0022】
前記第2パターンはインクジェット印刷、ロール印刷、ホットスタンピング印刷の中で何れか1つにより形成される。
【0023】
導光板に第1パターンを形成する段階と第2パターンを印刷する段階は単一工程で行なわれる。
【発明の効果】
【0024】
上述したように、本発明の実施形態による導光板は、光の進行経路を効率良く変更させて出光部へ出射される光の均一度を向上させる。
【0025】
前記導光板を適用した表示装置においても、光の進行経路が効率良く変更されて光の均一度が向上されるので表示装置の表示品質が改善される。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第1実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態による導光板を示す斜視図である。
【図3】図2のI−I’線による断面図である。
【図4】本発明の第1実施形態による導光板の反射部を示す平面図である。
【図5】(a)、(b)は、導光板の断面を概略的に示す図面である。
【図6】(a)、(b)は、視認される導光板の第2パターン等を示す図面である。
【図7】導光板の第1パターンの断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と前記出光面が成す角度がθ1、基台の厚さがtであるとき、パターンの大きさの増加量を示すグラフである。
【図8】本発明の第2実施形態による導光板を示す断面図である。
【図9】本発明の第3実施形態による導光板を示す断面図である。
【図10】本発明の第4実施形態による導光板の第2パターンを示す平面図である。
【図11】(a)〜(f)は、従来の導光板と本発明の導光板のドット視認状態を示す写真である。
【図12】(a)〜(f)は、導光板の第2パターンにおいて、第1間隔と第2間隔が同じである場合と、第1間隔が第2間隔より小さい場合の導光板のドット視認状態を示す写真である。
【図13】導光板の製造過程を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態による表示装置及び導光板を説明する。
【0028】
本発明は、本明細書の実施形態において図面で示した形態に限定されず、請求項により定義された本発明の原理及び範囲内にある全ての変形、等価物等を含む。
図面において、複数の層及び領域を明確に表示するために一部の構成要素を誇張したり縮小して示した。なお、説明の便宜のために表示パネルを基準として映像が表示される方向を‘上方’、ある構成要素のうちの‘上方’の部分を‘上部’、その反対方向を‘下方’、ある構成要素のうちの‘下方’の部分を‘下部’と称する。また、‘上方’乃至‘下方’に直交する方向を‘側方’、ある構成要素のうちの‘側方’の部分を‘側部’と称する。
【0029】
図1は本発明の第1実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。
【0030】
図1を参照すると、本発明の第1実施形態による表示装置100は表示パネル120、モールドフレーム130、バックライトユニット、反射シート170、下部カバー180及び上部カバー110を含む。前記バックライトユニットは光学部材140、光源160を含む。本実施形態では、光源160が光学部材140の側方に位置する、エッジ型バックライトユニット(edge type backlight unit)を利用した。
【0031】
表示パネル120はその上部表面に映像を表示する。モールドフレーム130は表示パネル120の縁に固定され、表示パネル120を支持する。光学部材140はモールドフレーム130の下方、即ち、表示パネル120の背後に具備される。光源160は光学部材140の側方に配置されて光学部材140を通じて表示パネル120に光を供給する。
【0032】
反射シート170は光学部材140の下方に具備され、表示パネル120に向かわない方向に進行する光を反射して表示パネル120に向かう方向に光の経路を変更する。
【0033】
下部カバー180は反射シート170の下方に具備されて表示パネル120、光学部材140、光源160、反射シート170等を収容する。上部カバー110は表示パネル120の上方に具備され、下部カバー180と結合される。上部カバー110は表示パネル120の上部縁面を支持する構造物である。上部カバー110には表示パネル120の表示領域を露出する表示窓が形成されている。そして、上部カバー110の側部には下部カバー180と締結するためのネジ孔(図示せず)等の結合手段が具備される。
【0034】
図示していないが、表示パネル120の一側方には表示パネル120の薄膜トランジスタと電気的に接続される印刷回路基板が具備され、前記印刷回路基板からの信号は配線を通じて薄膜トランジスタに伝送される。前記薄膜トランジスタは前記伝送信号により画素に電圧を印加して液晶を駆動する。
【0035】
前記表示装置の構成は次のようである。
【0036】
表示パネルは液晶表示パネル(liquid crystal display panel)、電気泳動表示パネル(electro phoretic display panel)等の様々な表示パネルが使用される。本実施形態では、液晶表示パネルを例にして説明する。
【0037】
表示パネル120は長辺と短辺を有する矩形の板状からなる。表示パネル120は第1基板121と、第1基板121に対向する第2基板122及び前記2つの基板の間に形成された液晶層(図示せず)を含む。表示パネル120は前記液晶層を駆動して映像を表示する。前記液晶層を駆動するために第1基板121には薄膜トランジスタ、第2基板122にはカラーフィルタが形成される。この場合、夫々の基板は薄膜トランジスタ基板又はカラーフィルタ基板と呼ばれる。
【0038】
前記液晶層は自ら発光しないので画像を表示するためには光源160が必要である。光源160から出た光には不要な偏光成分が含まれている。従って、この偏光成分を調節するために表示パネル120の両面に透過軸が90°交差する偏光板(図示せず)が付着される。前記偏光板は液晶層を通過した光を特定の偏光軸を有する光に偏光させる。光は表示パネル120を通過する間に偏光軸の回転程度により光出力が調節されてブラックからホワイトまで表現可能になる。
【0039】
モールドフレーム130は概ね長方形の環状である。モールドフレーム130は表示パネル120と光学部材140を支持する。モールドフレーム130は下部カバー180と結合されて内部に光学部材140、光源160及び反射シート170を収容する。図1ではモールドフレーム130は単一部品で構成したが、必要によって複数個で構成しても良い。
【0040】
光学部材140は光源160から出た光の方向と密度等を制御する。光学部材140は保護シート141、プリズムシート143、拡散シート145、導光板147を含む。
【0041】
拡散シート145は光を拡散させる。プリズムシート143は拡散シート145から拡散された光を上方の表示パネル120の平面に垂直な方向に集光する。プリズムシート143を通過した光はほとんど垂直に進行して均一な輝度分布を形成する。一番上方に位置する保護シート141はスクラッチ(ひっかき)に弱いプリズムシート143を保護する。導光板147は光源160から出射した光の経路を変更して表示パネル120の方に導く。
本発明の主旨は導光板147の具体的構成にあり、これについては後述する。
【0042】
保護シート141、プリズムシート143、拡散シート145は必要によって複数枚を重畳しても良い。
【0043】
光学部材140の側方には光学部材140を通じて表示パネル120に光を供給する光源160が具備される。光源160は複数にしても良い。前記光源としては、発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)、冷陰極蛍光ランプ(Cold Cathode Fluorescence Lamp、CCFL)、外部電極蛍光ランプ(External Electrode Fluorescent Lamp、EEFL)又は熱陰極蛍光ランプ(Hot Cathode Fluorescence Lamp、HCFL)等が使用される。
【0044】
光源160の下方には反射シート170が配置されている。反射シート170は光源160から出射した光の中で光源160の下方に進行する光を反対方向に反射して上方の表示パネルの方に向かうようにする。
【0045】
前記のように、表示パネル120には光を供給する光源160が構成される。光源160は表示パネル120の下方の一側方に具備されるので出射した光の進行方向を表示パネル120の方に導く必要があり、このために導光板147が使用される。
【0046】
導光板147は光源160から出射した光の方向を表示パネル120の方に変更し、点光源または線光源の形態に出射した光を散乱して光密度を均一にする。
【0047】
図2は本発明の第1実施形態による導光板147を示す斜視図であり、図1に示した導光板147だけを示した。図3は図2のI−I’線による断面図であり、図4は導光板147の反射部を示す平面図である。
【0048】
図2乃至図4を参照すると、本発明の第1実施形態による導光板147は板状からなる基台147aと基台147aに形成された第1パターン147bと第2パターン147cを含む。
【0049】
基台147aは互いに対向する出光部147f及び反射部147rと、出光部147fと反射部147rを連結する側面からなる。導光板147の側面の中で光源160に隣接した面は入光面147iになり、入光面147iを通じて入射した光が出射する部分は出光部147fになり、出光部147fに対向する部分が反射部147rになる。出光部147fと反射部147rの間の距離は導光板147の厚さtになる。
【0050】
図1乃至図4のように光源160は導光板147の側面に設置されるので光源160から出射した光は入光面147iを通じて入射する。入光面147iは出光部147fと反射部147rの一端に出光部147fと反射部147rに対して概ね直角に連結される。本発明の第1実施形態では、入光面147iが出光部147fと反射部147rに対して成す角度が90°であるが、異なる角度で形成しても良い。
【0051】
前記構造を有する導光板147において、光源160から出射した光は入光面147iに入射した後、基台147a内部で反射、屈折する。入光面147iに入射した光は、最初は出光部147f又は反射部147rとほぼ平行な方向に進行する。前記光は基台147aの入光面147iを含む各側面と出光部147f及び反射部147rに繰り返して反射した後、出光部147fを通じて上方に出射する。また、反射部147rを通じて導光板147の下方に出射した光は、反射シート170によって反射されて反射部147rに再び入射した後、出光部147iを通じて上方に出射する。
【0052】
出光部147f上には光が出光部147fに垂直な方向に均一に出射させるために複数の第1パターン147bが形成される。
【0053】
複数の第1パターン147bの夫々は入光面147iに交差する方向(以下、第1方向D1)に延長して形成される。
【0054】
第1パターン147bは出光部147fの外部に突出した凸形状であり、基台147aと一体に形成される。
【0055】
第1実施形態において、第1パターン147bは前記光が出光部147fの垂直方向に最大の輝度が得られるように出射する分布を有するよう形成される。このために、出光部147f及び第1方向D1に垂直な断面が、例えば、複数の三角形から構成される。前記三角形は外部に突出した頂点を中心として両斜辺の長さが同じである二等辺三角形又は斜辺の長さが異なる不等辺三角形である。
【0056】
反射部147r上には入光面147iを通じて入射した光を様々な角度で反射及び散乱させるために複数の第2パターン147cが形成される。
【0057】
複数の第2パターン147cの夫々は所定間隔で配列される。複数の第2パターン147cは印刷パターンである。各第2パターン147cは反射部147rの平面上に形成され、その形状は円、楕円、多角形等からなる。本発明の第1実施形態では図4に、個々の第2パターン147cの形状が円の場合を示した。
【0058】
複数の第2パターン147cにおいて、1つの第2パターン147cの中心と隣接した異なる第2パターン147cの中心の間隔は、第1パターン147bが延長される方向と関連する値を有する。即ち、第1パターン147bの延長方向である第1方向D1と交差する方向を第2方向D2とすると、複数の第2パターン147cは、何れか1つ任意の第2パターン(第1単位パターンと定義する)に対して、前記第1単位パターンの第1方向D1に隣り合うと共に第1間隔P1離隔する第2の第2パターン(第2単位パターンと定義する)と、前記第1、第2単位パターンに隣り合うと共に第1間隔P1と中点同士交差する第2間隔P2を形成して第2方向に離隔する第3及び第4の第2パターン(第3、第4単位パターンと定義する)とを含み、第1間隔P1は第2間隔P2より小さい値を有する。
換言すると、複数の第2パターン147cのうちの任意の隣接する4個の第2パターンについて、その中心は、対角線が第1、第2方向D1、D2に沿った菱形の頂点をなし、第1方向の対角線長P1は第2方向の対角線長P2より短い。
【0059】
図面には示していないが前記第2単位パターンは前記第1方向から−5°〜+5°の範囲内で前記第1単位パターンに対して傾くように形成される。
【0060】
第2パターン147cの第1方向D1と第2方向D2の間隔P1、P2を互いに異なるように形成する理由は、導光板147を透過した光のドット視認現象を抑制するためである。前記ドット視認現象は導光板147の反射部147rにあるパターンが形成される場合、反射部147rで反射されて出光部147fから出射する光によって反射部147rに形成されたパターンが視認される現象である。前記ドット視認現象は第2パターン147cの大きさと互いに隣接した第2パターン147c間の距離に関連がある。例えば、第2パターン147cが同じ大きさである場合、互いに隣接した2つの第2パターン147cの間の距離が大きくなるほど視認し易くなる。
【0061】
図5(a)及び図5(b)はドット視認現象を説明するために導光板147の断面の一部を概略的に示す図面であり、図6(a)及び図6(b)は光が図5(a)及び図5(b)の導光板147の出光部147fに垂直に出射する際、第2パターン147cが視認される様子を示す図面である。
【0062】
図5(a)は導光板147の出光部147fにパターンが構成されていない状態で反射部147r上に円形状を有する第2パターン147cが印刷されている図面である。図5(b)は出光部147fに入射面147iと第1方向D1に垂直な断面が三角形である第1パターン147bが形成され、反射部147r上に平面が円形状である第2パターン147cが印刷されている図面である。ここで第2パターン147cの直径はwである。
【0063】
なお、第1方向D1に互いに隣接した第2パターン147cと第2パターン147cの距離をd1、第2方向D2に互いに隣接した第2パターン147cと第2パターン147cの間の距離はd2であり、d1とd2は同じであると仮定する。前記距離は1つのパターンの境界部から隣接した異なるパターンの境界部までの距離であり、1つのパターンの中心から隣接した異なるパターンの中心までの距離を意味する間隔P1、P2とは違う。
【0064】
図5(a)と図6(a)において、出光部147f上には形成されたパターンがないので反射部147rに垂直に進行する光はそのまま出光部147fを通過して出射する。従って、第2パターン147cは元の直径とパターンの間の距離d1及びd2を有するパターン形態がそのままユーザーの目に視認される。
【0065】
図5(b)と図6(b)においては、光源160から入射して導光板147内に進行する光は出光部147f上に形成された第1パターン147bを通過してユーザーの目に至る。この際、前記光は第2パターン147cによって反射された後、第1パターン147bの境界を通過して屈折して外部に出射する。しかし、第1パターン147bの断面が三角形の形態であり、第1方向D1に延長されているので、反射部147rから第1パターン147bの方に進行する光は屈折する。前記光の屈折により第2パターン147cは、反射面147rにおける元の第2パターン147cより第2方向D2で拡大して視認される。
【0066】
これによって、第2パターン147cの実際の大きさがwであってもユーザーの目に視認される第2パターン147cの第2方向D2の大きさはWになる。視認される第2パターン147cの大きさWは元の大きさwに第1パターン147bにより屈折して視認されるパターンの大きさの増加量2w’を加えた値である。
【0067】
この場合、第1パターン147bの前記断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と出光部147fが成す角度がθ1、出光部147fと反射部147rの間の厚さがtであり、空気の屈折率がn空気(=1)、第1パターン147bの屈折率がn第1パターンとすると、パターンの大きさ増加量は2w’であり、約2・t・tanθ値を有する。ここで、パターン出射角θはスネルの法則(Snell’s law)により次のように求められる。

第1パターン・sin(θ1−θ)=n空気・sinθ1
sin(θ−θ)=sinθ/n第1パターン
θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン

【0068】
図7は第1パターン147bの断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と出光部147fが成す角度がθ、基台147aの厚さ(即ち、出光部147fと反射部147rの間の厚さ)がtであるとき、実際に視認されるパターンの大きさの増加量を示すグラフである。表1は前記グラフを数値で示したものである。表1において、θ1をプリズム角として表示した。また、使用された導光板はPMMA(polymethylmethacrylate)からなり、屈折率n第1パターンは1.49、厚さtは夫々0.7mmと0.9mmである。
【表1】

【0069】
前記のように、出光部147fの上方に形成された各第1パターン147bの延長方向(第1方向D1)に垂直な方向(第2方向D2)に視認される第2パターン147cの大きさが、プリズム角θが増加すると共に増加する。即ち、視認されるパターンにおいて、第1方向D1での第2パターン147c間の距離は元の第2パターン147c間の距離と同じであるが、第2方向D2での第2パターン147c間の距離は元の第2パターン147c間の距離より小さくなる。
【0070】
その結果、第1パターン147bを第1方向D1に延伸すると第2方向D2のドット視認現象は改善される。しかし第1方向D1での第2パターン147c間の距離は元の距離と同じく視認されるので、ドット視認現象は少ししか改善されない。
【0071】
この点で、本発明の第1実施形態では、第2パターン147cの間隔を調節し、互いに隣接した第2パターン147c間の第1方向D1での距離を低減して、第1方向D1でのドット視認現象も抑制できる。即ち、第1間隔P1を減らし、第2間隔P2を増やす方式で視認される形状を補正する。これによって、全体的にドット視認現象は減少する。
【0072】
ここで、第1間隔P1を減らし、第2間隔P2を増やす方式で視認される形状を補正する場合、第1間隔P1はパターンの大きさの増加量の限度内で減少させ、第2間隔P2はパターンの大きさの増加量の限度内で増加させる。従って、本発明の第1実施形態では、パターンの大きさの増加量がαである際、第1間隔P1をx−α、第2間隔P2はx+α(x>α、0<α≦2・t・tanθ、θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン)の値を有する。ここで、xはαより大きい値を有する。
【0073】
これによって、前記第1パターンが延伸される方向の前記第2パターン間の間隔は前記延伸方向と垂直な方向の間隔より小さく形成されるように補正され、前記2つの方向の間隔の差はパターンの大きさの増加量の二倍(2α)になる。
【0074】
図8は本発明の第2実施形態による導光板247を示す断面図であり、第1パターン247bの断面が準三角形(弧形の頂部(丸まった頂点)を有する三角形)であるものを示した断面図であり、図9は本発明の第3実施形態による導光板347を示した断面図であり、第1パターン347bの断面が楕円の一部(即ち、弓形)であるものを示した断面図である。
前記第1パターンの断面は以上の三角形、準三角形、楕円の一部の他の多様な形状に構成しても良い。例えば、前記第1パターンの断面は多角形、一部の辺が曲線である多角形、半円等の形状に構成しても良い。
【0075】
図8及び図9は図2のI−I’線による図3の断面図に対応して示した図面であり、前記第1実施形態と異なる部分だけを示した。
本実施形態では、前記第1実施形態と異なる点を主として説明する。
【0076】
図8及び図9に示したように、本発明の第2、第3の実施形態による導光板247、347は板状の基台247a、347aと、基台247a、347aに形成された第1パターン247b、347b、第2パターン247c、347cを含む。導光板247、347は入光面247i、347iと、出光部247f、347f及び反射部247r、347rを含み、出光部247f、347fと反射部247r、347rの間の距離は導光板247、347の厚さtである。
【0077】
出光部247f、347f上には入光面247i、347iを通じて入射した光を出光部247f、347fに垂直な方向に出射させるための複数の第1パターン247b、347bが形成される。第1パターン247b、347bは入光面247i、347iに垂直な方向(第1方向D1)に延長して形成される。第1パターン247b、347bは出光部247f、347fの外部に突出した凸パターンであり、基台247a、347aと一体に形成される。
【0078】
図8を参照すると、第1パターン247bは出光部247f及び第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する準三角形からなる。前記準三角形は前記第1実施形態の三角形と比べて出光部247fから突出した頂点部分を弧形の曲線に構成した点が異なる。即ち、前記頂点と出光部247fを結ぶ斜辺は前記曲線部分を除いて直線にする。
【0079】
図9を参照すると、第1パターン347bは出光部347f及び第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する楕円の一部からなる。楕円の一部(segment of an ellipse)は、楕円の弧(an arc an ellipse)と前記弧の両端を繋ぐ弦からなる図形である。第1パターン247b、347bが準三角形又は楕円の一部である場合、導光板247、347の出光部247f、347fに進行する光は、第1パターン247b、347bによって相対的に容易に反射されるので直ちに上方に出射する比率が減少する。さらに、出光部247f、347fに僅かに傾いて上方に進行する光は反射と屈折を経て導光板247、347の上方に垂直出射する比率が高くなる。これによって、導光板247、347から出射した光密度の均一性が良くなる。
【0080】
しかし、前記第2実施形態と第3実施形態においても、第1パターン247b、347bが前記第1実施形態のように前記第1方向に延長されるので第1実施形態と同じドット視認現象が現れる。従って、反射部247r、347r上に複数の第2パターン247c、347cを形成するとき、各第2パターン247c、347cの第1方向D1の第1間隔P1と第2方向D2の第2間隔P2を第1実施形態の方式で形成する。
【0081】
図8を参照すると、第2実施形態では、第1パターン247bの準三角形の斜辺と出光部247fが成す角度はθ、導光板247の基台247aの厚さはt、第1パターン247bの屈折率がn第1パターンと仮定すると、第1間隔P1をx−α、第2間隔P2はx+α(x>α、0<α≦2・t・tanθ、θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン)の値を有する。
【0082】
図9を参照すると、第3実施形態では、前記弓形において楕円の最上位点と楕円の弦の一端を連結した直線と出光部347fが成す角度はθ、出光部347fと反射部347rの間の厚さはt、第1パターン347bの屈折率がn第1パターンと仮定すると、第1間隔P1はx−α、第2間隔P2はx+α(x>α、0<α≦2・t・tanθ、θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン))によって求められる。
【0083】
図10は本発明の第4実施形態による導光板の反射部の第2パターンを示す平面図であり、第2パターンが入光面からの距離によってパターンの大きさ及び密度が異なることを図示した。
【0084】
図10を参照すると、第4実施形態において、反射部447r上の平面に形成された第2パターン447cは反射部447rの一端に形成された入光面447iから遠いほど大きい面積を有する。第2パターン447cが円形である場合は、円の直径が入光面447iから遠いほど徐徐に大きくなる。即ち、反射部447rにおいて、入光面447iに近い領域を入光部、入光面447iから一番遠い領域を対抗部、前記入光部と前記対抗部の間の領域を中央部と定義すると、前記入光部から前記対抗部に行くほど第2パターン447cの面積が大きくなる。これによって、反射部447rの所定単位領域内に第2パターン147cが占める密度が高くなる。
【0085】
反射部447rの第2パターン447cの大きさの変化は導光板147の基台147a内で光量が入光面447iから遠いほど低くなることを補償するためである。第4実施形態では、入光面447iから距離が遠いほど第2パターン147cが占める面積密度が高くなるので反射部447r内から反射される光の反射比率を徐徐に高くすることができる。なお、図示していないが、第2パターン447cは面積の変化と共に、入光面447iから距離が遠いほど第1間隔D1、第2間隔D2が拡大または縮小する。これによって、導光板147の全領域で上方に進行する光の均一性が改善される。
【0086】
図11は、従来の導光板147と本発明の第1実施形態による導光板147を使用した場合を比較して、上方からのドット視認状態を示した写真である。図11の(a)乃至図11の(f)の導光板147はPMMA材質から製造され、導光板147の基台147aの厚さtは0.7mmである。
【0087】
図11の(a)は従来技術に係り、反射部147rに直径180μmの円形状の第2パターン147cが形成されたものであり、第1間隔P1と第2間隔P2は680μmにし、出光部147fは平面に形成した。
【0088】
図11の(b)は出光部147fと第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する三角形である第1パターン147bが形成されたものであり、前記三角形の高さは12μm、出光部147fと接する前記三角形の底辺の長さは80μmにして製造した。反射部147rには直径180μmの円形状の第2パターン147cを形成し、第1間隔P1と第2間隔P2は夫々680μmにして製造した。
【0089】
図11の(c)は出光部147fと第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する楕円の一部である第1パターン147bが形成されたものであり、前記楕円の一部の高さは24μm、出光部147fと接する前記楕円の弦は80μmにして製造した。反射部147rには直径180μmの円形状の第2パターン147cを形成し、第1間隔P1と第2間隔P2は夫々680μmにして製造した。
【0090】
図11の(d)は出光部147fと第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第1パターン147bが形成されたものであり、前記準三角形の出光部147fから頂点までの高さは12μm、出光部147fと接する前記楕円の弦は50μmにして製造した。反射部147rには直径180μmの円形状の第2パターン147cを形成し、第1間隔P1と第2間隔P2は夫々680μmにして製造した。
【0091】
図11の(e)は出光部147fと第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第1パターン147bが形成されたものであり、前記準三角形の出光部147fから頂点までの高さは12μm、出光部147fと接する前記楕円の弦は50μmにして製造した。反射部147rには直径220μmの円形状の第2パターン147cを形成し、第1間隔P1と第2間隔P2は夫々680μmにして製造した。
【0092】
図11の(f)は出光部147fと第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第1パターン147bが形成されたものであり、前記準三角形の出光部147fから頂点までの高さは12μm、出光部147fと接する前記楕円の弦は50μmにして製造した。反射部147rには直径220μmの円形状の第2パターン147cが形成され、第1間隔P1は550μm、第2間隔P2は850μmにして製造した。
【0093】
図11の写真を見ると、第1パターン147bが形成されていない図11の(a)のドット視認現象が一番ひどく、第1パターン147bが形成されていても第2パターン147cの第1間隔P1と第2間隔P2が同じである図11の(b)乃至(d)の場合は、第2方向D2にパターンの大きさが増加して第2方向のドット視認現象が図11の(a)より低減されているが、依然として第2パターン147cのドット形状が視認される。これに比べて、第1間隔P1を第2間隔P2より小さく形成した図11の(e)と(f)の場合は、図11の(a)乃至(d)よりドット視認現象が著しく改善されたことが分かる。
【0094】
図12は第2パターン147cにおいて、第1間隔P1と第2間隔P2が同じである場合と、第1間隔P1が第2間隔P2より小さく形成された場合を比較して、導光板147の上部の方からのドット視認状態を示した写真である。
【0095】
以下において便宜上、符番「147・」「247・」「347・」は全て第1の実施形態の場合の「147・」で代表する。

【0096】
図12の(a)乃至(f)の写真に適用された導光板147はPMMA材質からなり、導光板147の基台147aの厚さtは全て0.7mmにした。導光板147の反射部147rにおいて、入光部、中央部、対抗部の第2パターン147cの直径は夫々約180μm、270μm、360μmにした。
【0097】
図12の(a)乃至(c)は出光部147fと第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第1パターン147bが形成され、前記準三角形の出光部147fから頂点までの高さは12μm、出光部147fと接する前記楕円の弦は50μmにして製造した。なお、θは約36°になるよう形成した。反射部147rには180μm(図12(a))、270μm(図12(b))、360μm(図12(c))である円形状の第2パターン147cが形成され、第1間隔P1と第2間隔P2は夫々680μmにして製造した。
【0098】
図12の(d)乃至(f)は出光部147fと第1方向D1に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第1パターン147bが形成され、前記準三角形の出光部147fから頂点までの高さは12μm、出光部147fと接する前記楕円の弦は50μmにして製造した。なお、θは約36°になるよう形成した。反射部147rには180μm(図12(a))、270μm(図12(b))、360μm(図12(c))である円形状の第2パターン147cが形成され、第1間隔P1は550μm、第2間隔P2は850μmにして製造した。
【0099】
図12の(a)乃至(c)と、図12の(d)乃至(f)を比べて見ると、同じ外部条件で第2パターン147cの第1間隔P1と第2間隔P2に差がある導光板(図12の(d)乃至(f))に比べて、第1間隔P1と第2間隔P2が同じである導光板(図12の(a)乃至(c))の方のドット視認現象がひどい。
【0100】
上述したように、本発明の実施形態による導光板は出光部のパターンにより反射部の互いに異なる2つの方向からの第2パターン147cの間隔が異なるよう構成することによってドット視認現象を減少させる。これによって導光板の上方に光を均一に供給できる。なお、本発明の実施形態による導光板を含む表示装置の場合、表示パネルに供給される光の均一性が改善されるので表示品質が向上する。
【0101】
本発明は前記構造の導光板を製造する方法を含む。本発明の1つの実施形態によると、前記導光板を製造するため、先に、前記出光部に前記入光面に垂直な第1方向に延長される複数の第1パターンを形成する。前記複数の第1パターンは圧出又は射出方法で導光板の基台に一体に形成する。
【0102】
図13は圧出成型機を利用して前記導光板を製造する様子を模式的に示す斜視図である。
【0103】
図13を参照すると、前記圧出成型機は溶融状態の高分子樹脂500を供給する供給器510とローラR1、R2、R3を含む。ローラR1、R2、R3は第1ローラR1、第2ローラR2及び第3ローラR3からなる。第1ローラR1と第2ローラR2は互いに噛み合って溶融状態の高分子樹脂500を圧延して板状に形成する。第3ローラR3は第2ローラR2と互いに噛み合って圧延された高分子樹脂を排出する。
【0104】
第1ローラR1は、第1ローラR1が回転する際、第1ローラR1と接する溶融した高分子樹脂500の表面に凹凸パターンを形成するように所定パターン(図示せず)を備えている。
【0105】
第2ローラR2は、第2ローラR2が第1ローラR1と噛み合って回転する際、第2ローラR2と接する高分子樹脂500の表面に複数の凸形状の第1パターンが形成されるように、該表面に凹部547Rを備えている。凹部547R等は第1パターンの逆状になっている。これによって、凹部547Rが高分子樹脂500と接触すると、凹部547Rの形状が高分子樹脂500の前面に転写されて高分子樹脂500の表面に複数の第1パターンが形成される。以上、高分子樹脂500が第1乃至第3ローラR1、R2、R3を通過すると、表面に第1パターンが形成された導光板147が製造される。
【0106】
第1パターンが形成された導光板147の裏面には、反射部に第1方向に第1間隔を有し、前記第1方向と交差する第2方向に前記第1間隔より大きい第2間隔を有する複数の第2パターンを印刷する。前記第2パターンはインクジェット印刷、ロール印刷又はホットスタンピング等の方法から形成できる。
【0107】
なお、前記第1パターンと前記第2パターンは単一工程で同時に形成しても良い。即ち、高分子樹脂500が第1乃至第3ローラR1、R2、R3に圧延されて形成された導光板の反射部に印刷機を利用して第2パターンを同時に形成する。
【0108】
前記第2パターンは印刷方法で簡単に形成できるのでコスト及び工程を短縮できる。
【0109】
以上説明したように、本発明の実施形態による導光板147は、光源からの光の進行経路を効果的に変更して出光部147fからの出光の均一性を改善でき、この導光板を使って表示装置100の品質を向上できる。
【0110】
以上、本発明の好ましい実施形態等を説明したが、該当技術分野の当業者又は該当技術分野から通常の知識を有する者ならば、本発明の特許請求範囲に記載される本発明の思想及び技術領域から外れない範囲内で本発明を様々に修正又は変形できるであろう。
【0111】
従って、本発明の技術範囲は本願の特許請求範囲によって決められるべきである。
【符号の説明】
【0112】
100 表示装置
110 上部カバー
120 表示パネル
121 第1基板
122 第2基板
130 モールドフレーム
140 光学部材
141 保護シート
143 プリズムシート
145 拡散シート
147、247、347 導光板
147a、247a、347a 基台
147b、247b、347b 第1パターン
147c、247c、347c 第2パターン
147f、247f、347f 出光部
147i、247i、347i 入光面
147r、247r、347r 反射部
160 光源
170 反射シート
180 下部カバー
500 高分子樹脂
510 供給器
547R 凹部


【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源からの入射光を受け取る入光面と、
前記入射光の分布が変更された出射光を出射する出光部と、
前記出光部に対向する反射部と、
前記出光部の上部に、第1方向に延長形成され、前記出射光を前記出光部の垂直方向に最大の輝度で分布させる複数の第1パターンと、
前記反射部に形成され、前記入射光を散乱させる複数の第2パターンを含み、
前記第2パターンは第1単位パターン、前記第1単位パターンに対して前記第1方向に隣り合うと共に第1間隔を形成する第2単位パターン、前記第1、第2単位パターンに隣り合うと共に前記第1間隔と交差する第2間隔を形成する第3及び第4単位パターンを含み、
前記第1間隔は前記第2間隔より小さいことを特徴とする導光板。
【請求項2】
前記第1パターンが前記出光部及び前記第1方向に垂直な断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と前記出光部が成す角度はθ、前記出光部と前記反射部の間の厚さはt、前記第1パターンの屈折率がn第1パターンであるとき、前記第1間隔はx−α、前記第2間隔はx+α(x>α、0<α≦2・t・tanθ、θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン))であることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
【請求項3】
前記三角形は二等辺三角形又は不等辺三角形であることを特徴とする請求項2に記載の導光板。
【請求項4】
前記三角形は前記出光部から突出された弧形の頂部を有することを特徴とする請求項3に記載の導光板。
【請求項5】
前記第1パターンは前記出光部及び前記第1方向に垂直な断面が楕円の一部であり、前記楕円の一部の弧の最上位点と前記楕円の一部の弦の一端を連結した直線と前記出光部が成す角度はθ、前記出光部と前記反射部の間の厚さはt、第1パターンの屈折率がn第1パターンであるとき、前記第1間隔はx−α、前記第2間隔はx+α(x>α、0<α≦2・t・tanθ、θ=θ−sin−1(sinθ/n第1パターン))であることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
【請求項6】
前記第2単位パターンは前記第1方向から−5°〜+5°の範囲内で前記第1単位パターンに対して傾いていることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
【請求項7】
前記第2パターンは印刷パターンであり、前記印刷パターンは平面上で円、楕円、多角形の中で何れか1つの形状を有することを特徴とする請求項1に記載の導光板。
【請求項8】
前記入光面は前記出光部の一端に垂直に形成されることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
【請求項9】
前記複数の第2パターンのうち、前記入光面に隣接した第1種の第2パターンは、前記入光面から位置に形成された第2種の第2パターンより小さい面積を有することを特徴とする請求項8に記載の導光板。
【請求項10】
光が入射される入光面と、前記入射された光が出射される出光面及び前記出光面に対向する反射部を有する導光板を製造する方法において、
前記出光面の上部に、前記入光面に垂直な第1方向に延長された複数の第1パターンを形成する段階と、
前記反射部に前記第1方向に第1間隔を有し、前記第1方向と交差する第2方向に前記第1間隔より大きい第2間隔を有する複数の第2パターンを印刷する段階を含むことを特徴とする導光板製造方法。


【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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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2011−138763(P2011−138763A)
【公開日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−271778(P2010−271778)
【出願日】平成22年12月6日(2010.12.6)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do,Republic of Korea