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KR100732983B1 - 액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조 방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조 방법 Download PDF

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KR100732983B1
KR100732983B1 KR1020000013275A KR20000013275A KR100732983B1 KR 100732983 B1 KR100732983 B1 KR 100732983B1 KR 1020000013275 A KR1020000013275 A KR 1020000013275A KR 20000013275 A KR20000013275 A KR 20000013275A KR 100732983 B1 KR100732983 B1 KR 100732983B1
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치를 구성하는 백라이트 어셈블리를 이루는 부품 중 램프의 빛을 유도하는 도광판의 하면에 배치되는 반사 시트를 제거하고, 스퍼터링과 같은 진공증착법에 의해 도광판이 램프 반사판과 접하지 않는 측면과 하면에 도광판과 일체형의 광 반사막을 형성한 액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 액정표시장치는 백라이트 어셈블리내의 램프에서 지속적으로 열이 발생하여도, 도광판에 진공 증착법에 의해 형성된 광 반사막이 열팽창 않아, 반사 시트의 움현상이 발생하지 않고 백라이트 어셈블리의 휘도가 향상되며, 균일한 면 광원을 제공한다.
그리고, 백라이트 어셈블리의 제작시 공수 및 원가를 절감할 수 있다.
백라이트 어셈블리, 램프 반사판, 증착

Description

액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조 방법{LCD and manufacturing method for light guiding plate used for LCD}
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도.
도 2은 본 발명에 따른 도광판의 부분 단면도.
도 3는 본 발명에 따른 다른 실시예의 도광판의 부분 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 도광판의 제조 방법을 나타내는 순서도.
본 발명은 액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치를 구성하는 백라이트 어셈블리에서 램프의 발산된 빛을 유도하여 수직방향으로 변환하는 도광판이 램프 반사판과 접하지 않는 측면들과 하면에 스퍼터링과 같은 증착법에 의한 광 반사막을 형성하여 열팽창에 의한 반사 시트의 움현상이 없어 휘도의 저하가 감소하며, 수명이 연장되는 액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 표시장치들중의 하나인 씨알티(CRT: cathode ray tube)는 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이 용되어 왔으나 CRT 자체의 큰 무게나 크기로 인하여 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없었다.
이러한 CRT를 대체하기 위해 소형, 경량화의 장점과 디지털 제어에 의해 디스플레이되는 액정표시장치(liquid crystal display: 이하, 'LCD'라 함)가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도를 넘어서 각종 분야에서 폭넓게 이용되고 있으며 그 수요가 점차 증가하고 있다.
이러한 LCD가 소형화될 수 있던 것은 CRT의 경우와는 달리 빛을 자체에서 발산하지 않기 때문이며, LCD의 화면 형성에 필요한 빛을 공급하기 위해 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)가 구성된다.
백라이트 어셈블리의 구성을 보면 빛을 발생하는 램프와, 램프를 수용하며 발생된 빛을 도광판측으로 반사하는 램프 반사판과, 램프에서 발생된 빛과 램프 반사판에서 반사된 빛을 내측으로 유도하여 수직방향으로 방향을 변환하는 도광판과, 도광판의 저면에 배치되어 도광판의 확산 도트에서 반사되지 않고 통과한 빛을 반사하는 반사 시트와, 도광판의 상부에 배치되어 빛을 정면 방향의 광으로 변화시키는 편광 시트와, 시야각이 넓어진 광을 시야각이 좁은 빛으로 변환하는 확산 시트 및 확산 시트와 액정 패널사이에서 보호 기능을 하는 보호 시트로 구성되는 시트류로 구성되어, 백라이트 어셈블리는 몰드 프레임에 고정되며, 백라이트 어셈블리의 상면에 배치되는 디스플레이 유니트는 탑샤시로 보호되고, 탑샤시와 몰드 프레임은 그 사이에 백라이트 어셈블리와 디스플레이 유니트를 수용한 채 결합된다.
상술한 바와 같은 구조를 가지는 백라이트 어셈블리는 도광판의 구조에 따라서 대표적으로 실크 타입과 V-CUT 타입의 두가지가 있다.
실크 타입은 아크릴 재질의 도광판의 하면에 복수 개의 확산 도트들이 매트릭스형으로 실크 인쇄되어 형성되는데, 아크릴의 도광작용과 빛의 확산작용을 적당히 조절하여 균일한 면광원을 형성하기 위해 형광 램프에서 가까운 곳은 확산 도트들 사이의 간격이 넓게, 형광 램프에서 먼 곳은 확산 도트들 사이의 간격이 좁게 형성된다.
이러한 실크 타입의 도광판은 도광판의 하부에 PET(Polyethylene terephthalate; 폴리에칠렌 테레프탈레이트, 이하, 'PET'라 함))재질로 된 반사 시트가 배치되며, 도광판의 측면부(입광면 제외)에도 PET재질의 반사 시트가 부착되어 확산 도트들을 통과한 빛을 다시 도광판내로 입사시키는 작용을 하는데, 백라이트 어셈블리에서 발생하는 열에 의해 PET재질의 반사 시트가 열팽창하게 되어, 몰드 프레임내의 한정된 공간에서 반사 시트의 팽창된 부분이 위치할 공간이 부족하여 울퉁불퉁하게 접히는 현상이 발생하며, 이러한 현상을 반사 시트의 움현상이라 한다.
또한, V-CUT타입의 도광판은 실크 타입과는 달리 도광판의 하면에 확산 도트들이 실크 인쇄되지 않는 대신 복수 개의 V자형의 홈이 형성되는데, V자형의 홈들이 실크 타입 도광판에서의 확산 도트들의 역할을 한다.
이러한 V-CUT타입의 도광판 역시 그 하면에는 반사 시트가 배치되나 실크 인쇄 타입과 마찬가지로 백라이트 어셈블리에서 발생하는 열에 위해 반사 시트의 열 팽창이 발생하여 반사 시트의 움현상이 발생한다.
이렇게 반사 시트가 열팽창을 하여 움현상이 발생되면 광의 불균일한 반사가 발생하여 휘도를 저하시키고, 액정 패널 표면상의 광얼룩이 발생하며, 빛의 균일도의 저하등이 발생하여 품질의 문제를 야기시키고, 부품의 추가로 인한 공수 추가 및 원가 상승의 원인이 된다.
본 발명의 목적은 액정표시장치의 백라이트 어셈블리를 구성하는 도광판과 도광판의 저면에 배치되는 반사 시트의 구조 및 제조 방법을 개선하여 램프에서 지속적으로 발산되는 빛과 열에 의해 반사 시트의 움현상을 차단하여 백라이트 어셈블리의 휘도 저하를 방지하고, 균일한 면광원을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적들은 후술될 구성과 작용에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 디스플레이 유니트와 백라이트 어셈블리와 몰드 프레임 및 탑샤시로 구성된다.
디스플레이 유니트는 컬러 필터 기판과 TFT(Thin film transistor, 이하"TFT"라 함)기판사이에 액정이 주입되어 형성되는 액정 패널과, 액정 패널의 소정 측면부에 이격되어 배치되는 인쇄회로 기판과, 액정 패널과 인쇄회로 기판사이에서 두 부재간에 연결되는 테이프 캐리어 패키지로 구성된다.
백라이트 어셈블리는 램프와, 램프를 길이 방향으로 감싸는 반원형상의 램프 반사판과, 램프 반사판의 측면에 배치되는 도광판과, 도광판의 상부에 배치되는 복수 개의 시트류로 구성되며, 몰드 프레임은 백라이트 어셈블리를 수납하는 수납공간이 형성되고, 탑샤시는 패널 어셈블리의 상부에 얹혀져서 백라이트 어셈블리를 수용한 몰드 프레임과 결합된다.
이때, 도광판은 하면에 도광판 내부의 빛을 상부로 반사하기 위하여 진공 증착에 의한 광 반사막이 형성됨을 특징으로 한다.
그리고, 도광판이 램프 반사판과 마주보지 않는 측면들에 광 반사막이 더 형성되어 도광판 내부의 빛이 측면으로 새어 나가는 것을 방지함을 특징으로 한다 .
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치에 채용되는 도광판의 제조 방법은 진공 증착법에 의해 도광판의 하면 또는 하면과 도광판이 램프 반사판과 마주보지 않는 측면들에 광 반사막이 형성되는 방법을 포함함을 그 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1과 도 2에 따르면 본 발명에 따른 액정표시장치(200)는 디스플레이 유니트(20)와, 디스플레이 유니트(20)의 하부에 배치되어 디스플레이 유니트(20)에 빛을 전달하는 백라이트 어셈블리(90)와, 백라이트 어셈블리(90)가 수납되는 수납공간이 형성되는 몰드 프레임(70) 및 디스플레이 유니트(20)의 상부에 얹혀져서 상기 몰드 프레임(70)과 결합되는 탑샤시(10)로 구성된다.
구체적으로 디스플레이 유니트(20)는 컬러 필터 기판과 TFT기판 사이에 액정이 주입되어 형성되는 액정 패널(21)과, 액정 패널(21)의 소정의 변부에 이격되어 배치되는 인쇄회로기판(23) 및 복수 개의 테이프 캐리어 패키지(25)로 구성된다.
액정 패널(21)의 TFT 기판상에는 액정 캐패시터(미도시)가 매트릭스 형태로 복수 개가 형성되고, 각각의 액정 캐패시터에는 그에 대응하는 TFT어레이가 형성되며, TFT소자의 게이트 및 소스 전극들은 하나의 행이나 열의 전원 라인을 공유하도록 구성된다.
이러한 TFT 어레이를 구동하기 위한 제어신호가 발생되는 인쇄회로 기판(23)을 액정 패널(21)과 연결하기 위해 복수 개의 테이프 캐리어 패키지(25)가 인쇄회로기판(23)과 액정 패널(21) 사이에서 물리적, 전기적으로 연결된다.
상술한 디스플레이 유니트(20)의 하부에 배치되어 빛을 제공하는 백라이트 어셈블리(90)는 램프(55)와, 램프 반사판(50)과, 램프 반사판(50)의 개방된 측면에 수평으로 배치되는 사각형상의 평판인 도광판(40)과, 도광판(40)의 상부에 배치되어 적층되는 시트류(37)로 구성된다.
램프 반사판(50)은 램프(55)를 길이 방향으로 감싸는 반원형상으로써, 램프(10)를 기준으로 도광판(40)과 반대되는 측은 램프(55)를 크게 둘러싸며, 램프 반사판(50)의 반원 상, 하 연장부는 램프(55)의 광을 도광판(40)으로 유도하기 위해 도광판(40)과 동일한 수평방향으로 소정길이 연장된다.
본 발명의 특징인 도광판(40)은 도 2의 부분 단면도에 나타난 바와 같이 평평한 사각의 평판으로서 상술한 램프 반사판(50)의 개방된 측면에 수평으로 배치되며, 일례로 실크 인쇄타입의 도광판(40)이 이용되고, 하면에 매트릭스 형상으로 실크 인쇄되는 확산 도트들(미도시)은 램프 반사판(50)에서 멀수록 각각의 도트 크기 가 크므로 도트들 사이의 거리가 좁게 형성되고, 램프 반사판(50)에서 가까울수룩 각각의 도트 크기가 작아서 도트들 사이의 거리가 멀게 형성된다.
그리고, 도광판(40)이 램프 반사판(50)과 인접한 입광면(45)은 빛을 도광판(40)내부로 유도하는 면이며, 도광판(40)의 상부에 적층되는 시트류(37)와 접하는 출광면(47)은 도광판(40)내부로 유도된 빛을 시트류(37)로 전달하는 면이다.
이때, 도광판(40)은 램프 반사판(50)에서 인가되는 빛이 도광판(40)을 통과하지 않고 출광면(47)으로 반사될 수 있도록 진공 증착에 의해 광 반사막(160)이 형성된다.
구체적으로 광 반사막(160)은 도광판에 있어서 입광면(45)과 출광면(47)을 제외한 모든 면에 형성이 가능하며, 입광면(45)외의 측면들에는 도광판(40)내로 유도된 빛이 도광판(40)의 외부로 새어나가려는 것을 도광판(40)의 내부로 반사시켜주기 위해 광 반사막(160)이 형성되며, 출광면(47)과 대향되는 하면에는 도광판(40)의 내부로 유도된 빛을 출광면(47)측으로 반사하기 위해 광 반사막(160)이 형성된다.
광 반사막(160)의 형성에는 일례로 알미늄이 이용되는데, 광 반사막(160)의 조건으로는 광 반사율과 증착에 의한 접착성이 뛰어나고, 열팽창이 적은 특성을 지닌 재료이어야 하며, 광 반사막(160)의 두께는 최소한 빛을 반사할 수 있을 정도로 형성되어야 하며, 증착 공정을 진행하는 진공 챔버(미도시)내에서 공정 진행되는 시간에 비례하여 더 두꺼워지거나 얇아진다.
또한, 광 반사막(160)의 광 반사율을 향상시키기 위해 저굴절율의 SiO2과 고굴절율의 TiO2의 다층 막질을 광 반사막(160)위에 형성하여 가시광선투과 적외선 반사막(미도시)을 형성하는 것도 가능하다.
시트류(37)는 도광판(40)의 상부에 확산 시트(31), 편광 시트(33), 보호 시트(35)가 순차적으로 적층되어 배치된다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치(200)는 다음과 같은 작용을 한다.
먼저 램프(55)에 인버터 회로(미도시)에서 교류전원이 인가되면 램프(55)는 플라즈마 방전에 의해 빛을 발산하고, 발산된 빛은 램프 반사판(50)의 내측 면에 의해 반사되어 도광판(40)으로 인가된다.
도광판(40)은 램프(55)와 램프 반사판(50)에서 인가되는 빛을 수직방향으로 방향을 변환시켜 면광원을 시트류(37)에 입사시키는데, 도광판(40)의 하부에 형성된 광 반사막(160)이 도광판(40)의 하부를 통과하려는 빛을 반사하여 수직방향의 빛으로 변환하며, 시트류(37)의 편광 시트(35)와 확산 시트(33)는 입사된 빛을 정면 방향의 빛으로 변화시켜 정면 휘도를 향상시키고, 시야각이 좁은 빛으로 변환하여 휘도를 더욱 향상시킨다.
이때, 백라이트 어셈블리(90)의 램프(55)에서 지속적으로 발생되는 열과 빛은 도광판(40)에 형성된 광 반사막(160)에도 인가되나, 증착에 의해 광 반사막(160)으로 이용되는 알미늄은 도광판(40)과의 접착이 우수하고, 증착에 의해 도광판과 일체의 구조를 가지므로 열팽창하는 정도가 작아 시트의 움현상이 발생하 지 않으며, 균일한 빛의 반사작용을 하여 도광판(40)의 상부에 배치되는 확산 시트(33)에 균일한 면광원을 제공한다.
그리고, 확산 시트(33)의 상부에는 보호 시트(31)가 확산 시트(33)와 액정 패널(20)사이에서 빛을 통과시킴과 동시에 물리적으로 상호간의 보호 역할을 한다.
액정 패널(20)에 형성된 각각의 액정 화소들(미도시)은 상술한 바와 같이 인가되는 빛을 통과와 차단하는 광 셔터기능을 하며, 액정 패널(20)의 측면부에 배치되는 인쇄회로기판(23)상에 구성되는 드라이브 아이시(미도시)가 타이밍 컨트롤러(미도시)에서 인가되는 신호를 게이트 컨트롤 신호와 소스 데이터 신호로 변환하여 각각의 액정 화소들(미도시)에 인가하므로써 빛의 통과와 차단의 결정을 하며, 전체 액정 화소들이 각각 빛을 차단하거나 통과시켜 전체 화면을 형성한다.
상술한 바와 같이 도광판의 입광면(45)과 출광면(47)외의 면들에 형성된 광 반사막(160)은 종래에 빛의 반사작용을 수행하기 위해 추가적으로 삽입되던 반사 시트를 제거하여 백라이트 어셈블리(90)의 구성을 더욱 간단하게 하여, 백라이트 어셈블리(90)에서 발생하는 열에도 움현상이 발생하지 않아 균일한 면광원을 액정표시장치(200)에 제공한다.
그리고, 시트의 움현상이 발생하지 않으므로 인해 백라이트 어셈블리(90)를 교체할 필요가 없어 백라이트 어셈블리(90)의 수명이 연장된다.
또한, 액정 패널(20)의 하부로 절곡되어 몰드 프레임(70)에 수용되는 인쇄회로기판(23)을 금속 재질의 광 반사막(160)에 접촉되도록 구성하면 따로 접지선을 형성할 필요가 없이 광 반사막(160)을 통한 접지경로가 형성된다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도광판의 타입이 V-CUT타입이다.
V-CUT타입의 도광판(150)은 도광판(150)의 저면에 V자형으로 복수 개의 홈(155)이 램프(55)와 수평방향으로 형성되며, 램프(55)에서 발생되는 빛은 V자형으로 형성된 홈(155)의 경사면에 부딛혀서 수직 방향으로 변환되는데, 도 2의 실크 타입 도광판(40)의 확산 도트(145)역할을 하는 것이 V자형으로 형성된 복수 개의 홈(155)이다.
이러한 V-CUT타입의 도광판(150)에 있어서도, 실크 타입 도광판(40)과 마찬가지로 V자형의 홈(155)에서 반사되지 않고 도광판(150)을 통과하는 빛들이 발생하고, 이러한 빛을 수직방향으로 반사하는 것이 도광판(150)의 하면에 진공증착에 의해 형성된 광 반사막(170)이다.
빛이 도광판(150)을 거쳐 수직방향으로 인가되고 나면, 그 이후의 작용 과정은 도 2의 실시예와 동일한 과정에 의해 이루어지며, V-CUT타입의 도광판(150)역시광 반사막(170)이 램프(55)에서 지속적으로 발산되는 열에 의해 열팽창하지 않아 움현상이 발생하지 않으며, 균일한 면광원을 디스플레이 유니트(20)에 제공한다.
상술한 바와 같은 광 반사막(170)을 형성하는 방법으로는, 일례로 도 7와 같이 스퍼터링에 의한 증착 공정이 이용된다.
먼저 도광판(40), (150)을 진공 챔버(미도시)내의 음극에 연결하여 로딩한다.(S10)
진공 챔버(미도시)내의 양극에는 광 반사막(160), (170)이 될 소정 금속 재질의 타켓을 연결하여 로딩한 다음 어스시킨다.(S30)
진공챔버(미도시)내의 공기를 소정 압력까지 배기시켜 진공 챔버내에 진공을 형성한다.(S50)
진공 챔버내에 소정 량의 방전 촉매용 가스를 주입한다.(S70)
진공의 소정압력은 10
Figure 112000005063817-pat00001
Figure 112000005063817-pat00002
~ 10
Figure 112000005063817-pat00003
Figure 112000005063817-pat00004
Pa가 바람직하며, 방전 촉매용 가스로는 바람직하게 Ar(아르곤)가스가 이용될 수 있다.
고전압을 진공 챔버(미도시)내의 음극에 인가하면 플라즈마 방전이 개시된다.(S90)
방전 촉매용 가스들의 양이온들이 전기적 에너지에 의해 가속되어 타켓을 가격하게 되고, 그 충격으로 떨어져 나온 원자들이 음극에 연결된 도광판(40), (150)위에 증착되어 광 반사막(160), (170)이 형성된다.(S110)
광 반사막(160), (170)이 표면에 형성된 도광판(40), (150)을 진공 챔버(미도시)에서 언로딩한다.(S130)
상술한 바와 같은 진공증착법을 이용하면 종래에 도광판의 저면에 부착되는 반사 시트가 다양한 각도로 굴곡될 수 없었던 재질적인 문제에 의해 실현될 수 없었던 다양한 형태의 도광판이 진공증착에 의한 광 반사막의 구현에 따라 실시가능해진다.
그리고, 도광판에 광 반사막을 형성하기 위해 사용되는 진공증착법에는 여러 종류의 방법이 이용될 수 있으며, 대표적으로는 스퍼터링에 의한 증착이 이용될 수 있으며, 진공증착에 의한 박막이 형성되는 도광판의 용융점을 고려하여 가급적 저온 가열되는 증착법이 바람직하게 이용될 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 램프에서 지속적으로 발산되는 빛과 열에도 광 반사막은 반사시트의 움 현상이 발생하지 않아 반사율의 저하를 방지할 수 있으며, 균일한 면광원을 제공하여 액정표시장치의 휘도를 균일하게 유지하여 백라이트 어셈블리의 수명이 연장되는 효과가 있다.
그리고, 반사 시트대신 도광판에 광 반사막을 형성하므로 그 제조공정이 단축됨과 아울러 제조 단가가 줄어드는 효과가 있다.
또한, 인쇄회로기판을 금속 재질의 광 반사막에 접촉되도록 구성하면 따로 접지선을 형성할 필요가 없이 광 반사막을 통한 접지경로가 형성되므로 구성이 간단해지며 누설전류에 대한 신뢰성을 보장하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 개방된 상태로 램프를 길이 방향으로 둥글게 감싸며, 상기 램프에서 발산되는 빛을 개방된 일측으로 반사하는 램프 반사판;
    상기 램프 반사판의 개방된 일측에 밀착 배치되며, 상기 개방된 일측에 인접하는 입광 측면을 통해 인가되는 빛을 전면으로 유도하는 도광판;
    상기 도광판의 전면에 적층되며, 상기 도광판의 전면에서 인가되는 빛을 편광, 확산시켜 전면으로 전달하는 시트류;
    상기 시트류의 전면에 배치되어 상기 시트류에서 전달되는 빛을 이용하여 화면을 형성하는 디스플레이 유니트를 포함하며,
    상기 도광판의 하면 및 상기 램프 반사판과 마주보지 않는 측면에는 진공증착에 의해 형성되는 금속 재질의 광 반사막 및 고굴절율의 TiO2와 저굴절율의 SiO2의 다층막으로 구성되는 가시광선 투과 적외선 반사막이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 광 반사막은 알미늄 재질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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