JP6805458B2 - 導光板ユニット、これを備えたバックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本出願は、２０１６年４月１５日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第１０−２０１６−００４６４７０号、および２０１７年４月１２日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１７−００４７３１７号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本出願は、導光板ユニット、これを備えたバックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、消費電力が低く高解像度を実現することができ、小型化だけでなく、大型化が可能となる利点のため、その大きさに関係なく動画像表示装置として注目を集めている。
このような液晶表示装置は、自発光できないので、画像を表示する液晶パネルのほか、前記液晶パネルの下部に装着されるバックライトユニットを含む。
バックライトユニットは、液晶表示装置の後面に光を照らす装置であって、液晶表示装置に映像情報が作られるように光を供給する役割を果たす。バックライトユニットは、光を発生させるための光源と、光源から発生した光を液晶パネル側に案内する導光板とから構成される。導光板の下部には反射板がさらに設けられ、導光板の下部に供給される光を反射板を介して上部の液晶パネルに供給する。
一般的に、バックライトユニットを薄くするためには、反射板と導光板とを最大限に近く付着しなければならない。導光板と反射板とが完全に付着している場合、導光板内部の全反射が狂ってしまう問題点があるので、導光板の下面に導光板より屈折率の低い層が確保されなければならない。
本出願は、接着層にビーズを含むことで、反射板と導光板との間の厚さが一定である導光板ユニット、これを備えたバックライトユニットおよび液晶表示装置を提供する。
本出願の一実施態様は、反射板と、前記反射板の上部に備えられ、ビーズを含む接着層と、前記接着層の上部に備えられる導光板とを含み、前記ビーズは、大きさが５μｍ〜３０μｍである導光板ユニットを提供する。
本出願のもう一つの実施態様は、前記導光板ユニットを含むバックライトユニットを提供する。
本出願のもう一つの実施態様は、前記バックライトユニットを含む液晶表示装置を提供する。
本出願に記載の実施態様によれば、接着層が５μｍ〜３０μｍの大きさのビーズを含む。前記ビーズによって接着層の厚さおよび幅が調節されることにより、導光板と反射板との間の厚さおよび接着力が維持される効果がある。また、接着層の厚さだけ導光板の下面に空気層が確保され、導光板の全反射を可能にする効果がある。
１０：反射板
２０：ビーズ
３０：接着層
４０：導光板
５０：光源
６０：パターン
７０：液晶パネル
ａ：入光部
ｂ：反入光部
２０：ビーズ
３０：接着層
４０：導光板
５０：光源
６０：パターン
７０：液晶パネル
ａ：入光部
ｂ：反入光部
以下、本発明について詳細に説明する。
本明細書の一実施態様に係る導光板ユニットは、反射板と、前記反射板の上部に備えられ、ビーズを含む接着層と、前記接着層の上部に備えられる導光板とを含み、前記ビーズの大きさは、５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする。
図１には、本出願の一実施態様に係る導光板ユニットの構造を示した。
本明細書の一実施態様において、前記ビーズは、大きさが５μｍ〜３０μｍである。前記ビーズの大きさは、ビーズの最大直径値を意味し、前記ビーズの大きさは、電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いて測定した値である。
ビーズの大きさが前記範囲を満足する場合、接着層の厚さおよび幅を一定にすることで、導光板と反射板との間が一定の厚さに維持され、接着力が確保される効果がある。また、接着層の厚さだけ導光板の下面に空気層を確保することにより、導光板の全反射を可能にする効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記接着層は、パターン形態で備えられる。
本明細書の一実施態様において、前記パターンは、突出形状に存在することを意味し、前記パターンの突出した形状がドット状であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記接着層のパターンは、２つ以上のパターンが離隔配置されている。
本明細書の一実施態様において、前記パターンは、入光部側の少なくとも１つのパターンが反入光部側のパターンより大きさが小さくてよい。例えば、前記パターンは、入光部から反入光部側にいくほどパターンの大きさが大きくなる。図２には、本出願の一実施態様に係る接着層のパターン形態を例示した。
前記接着層において入光部側の少なくとも１つのパターンが反入光部側のパターンより大きさが小さい場合、輝度を均一にする効果がある。例えば、前記パターンが入光部から反入光部側にいくほど大きさが大きくなる場合、入光部側より反入光部側の接着剤の幅が大きくなるので、反入光部側の光源の量が少なくても、輝度が均一になる効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記パターンは、入光部側と反入光部側のパターンの大きさが同じであるが、その密度が異なっていてもよい。例えば、前記パターンは、入光部側から反入光部側にいくほどパターンの密度が高くなる。本出願において、前記パターンの密度が高くなるというのは、パターン間の間隔が減少することを意味する。
前記接着層において入光部側から反入光部側にいくほどパターンの密度が高くなる場合、輝度を均一にする効果がある。例えば、前記接着層のパターン間の間隔が入光部から反入光部側にいくほど小さくなる場合、反入光部側の光源の量が少なくても、輝度が均一になる効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記入光部は、導光板における光源の照射される側を意味し、前記反入光部は、導光板における光源の照射される側の反対側を意味する。例えば、図２で、ａは、導光板における光源の照射される側、すなわち、入光部を示し、ｂは、導光板における光源の照射される側の反対側、すなわち、反入光部を意味する。
本明細書の一実施態様において、前記ビーズの大きさが５μｍ〜３０μｍの場合、接着層のパターン間に重なることなく、パターン形状が維持される効果がある。これによって、前述の入光部と反入光部との間のパターンの大きさの差および／またはパターンの密度の差による効果を確保できる効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記接着層のパターンは、スクリーンプリンティング、グラビアプリンティング、またはインクジェットプリンティング方法により形成される。具体的には、前記接着層のパターンは、スクリーンプリンティング方法により形成される。
本明細書の一実施態様によれば、前記接着層は、マトリックス樹脂を含む。前記マトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂からなることが好ましい。具体的には、前記熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂としては、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリシロキサン樹脂、ラジカル重合性化合物などが使用できる。すなわち、前記マトリックス樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリシロキサン樹脂、およびラジカル重合性化合物のうちの少なくとも１つを含むことができる。前記ラジカル重合性化合物は、当技術分野で知られているものが使用できる。必要に応じて、接着層は、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂のほか、架橋剤および硬化剤をさらに含んでなってもよい。具体的には、前記架橋剤および硬化剤としては、イソシアネートおよびラジカル開始剤が使用可能であり、これにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様によれば、前記接着層は、光散乱粒子を追加的に含んでもよい。具体的には、前記光散乱粒子は、ＴｉＯ２またはＳｉＯ２であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記接着層を形成する組成物は、ビーズとマトリックス樹脂とを含み、無溶剤タイプであってもよい。具体的には、前記接着層に含まれるマトリックス樹脂が無溶剤タイプであってもよい。
本明細書の一実施態様において、無溶剤タイプとは、溶媒を含まないことを意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記マトリックス樹脂は、無溶剤タイプで溶媒を乾燥する工程が含まれないので、溶媒を含む工程に比べて工程費用が減少する効果がある。また、無溶剤タイプのマトリックス樹脂を用いることで、溶媒の蒸発によるドットの大きさの変化を防止し、スクリーンメッシュが詰まるのを防止し、印刷性を改善する効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記接着層の厚さは、５μｍ〜３０μｍである。前記接着層の厚さは、反射層の表面から接着層が最も高く形成された部分の間の厚さを測定した値を意味し、前記ビーズの大きさは、電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）を用いて測定することができる。
接着層の厚さが前記範囲を満足する場合、導光板と反射板との間の厚さを一定にする効果がある。すなわち、導光板と反射板との間の厚さを５μｍ〜３０μｍの範囲内に維持する効果がある。
本明細書の一実施態様において、前記ビーズは、有機ビーズである。具体的には、前記ビーズは、ポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、ＰＳ）、およびこれらの共重合体のうちの少なくとも１つを含む有機ビーズを含む。前記ビーズの含有量は、前記マトリックス樹脂対比０．５ｐｈｒ〜５ｐｈｒである。ビーズの含有量が０．５ｐｈｒ未満の場合、導光板と反射板との間の厚さを一定に維持するのに困難があり、ビーズの含有量が５ｐｈｒ超過の場合、接着層の接着力が低下する問題点がある。
本明細書の一実施態様において、前記パターンは、大きさが５０μｍ〜１０００μｍである。具体的には、前記パターンの大きさは、５０μｍ〜８００μｍである。より具体的には、前記パターンの大きさは、５０μｍ〜７００μｍである。前記パターンの大きさは、パターンの直径が最も長い部分を測定した値であり、パターンの大きさは、高配率レンズにより測定される。
パターンの大きさが前記範囲を満足する場合、面方向の輝度が均一である効果がある。前記パターンの大きさは、パターンの直径が最も長い部分を測定した値である。
本明細書の一実施態様において、前記パターン間の間隔は、１００μｍ〜３０００μｍである。具体的には、前記パターン間の間隔は、１００μｍ〜２５００μｍである。より具体的には、前記パターン間の間隔は、１００μｍ〜２０００μｍである。前記パターン間の間隔は、各パターンの中心部と中心部との間の距離を測定した値であり、パターンの間隔は、高配率レンズにより測定される。
パターン間の間隔が前記範囲を満足する場合、各パターン形態が光拡散フィルムおよびプリズムシートなどを通過した後に隠蔽されて柔らかく観察される効果がある。前記パターン間の間隔は、各パターンの中心部と中心部との間の距離を測定した値である。
本明細書の一実施態様において、前記反射板は、当技術分野で使用される物質が使用可能であり、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）や、酸化カルシウム（ＣａＯ）などの無機フィラーが含まれることもでき、基材の内部に形成された気孔によって反射特性が向上したポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）が使用できる。前記反射板の厚さは、５０μｍ〜５００μｍである。
本明細書の一実施態様において、前記導光板は、当技術分野で使用される物質が使用可能であり、例えば、ガラス導光板が使用できる。
本明細書の一実施態様によれば、前記のような導光板ユニットは、バックライトユニットに有用に適用可能である。
前記バックライトユニットは、前記導光板ユニットにおいて導光板の一面に光源が位置し得る。具体的には、前記光源は、側鎖型光源であってもよい。図３には、本出願の一実施態様に係るバックライトユニットの構造を例示した。
本明細書の一実施態様によれば、前述のバックライトユニットは、液晶表示装置に適用される。この液晶表示装置としては、前述のバックライトユニットを構成要素として含むものであれば特に限定されない。例えば、前記液晶表示装置は、液晶パネルと、バックライトユニットとを含むことができる。具体的には、前記液晶表示装置は、前述のバックライトユニットにおいて接着層が備えられていない導光板の一面に液晶パネルが備えられる。図４には、液晶表示装置の構造を例示した。しかし、これにのみ限定されたものではなく、液晶パネルとバックライトユニットとの間に、必要な場合、偏光板または追加のフィルム、例えば、位相差フィルム、集光シート、拡散フィルムなどがさらに追加的に備えられてもよい。
以下、本明細書を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本明細書の範囲が以下に詳述する実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。
実施例１
マトリックス樹脂としてＵＶ接着剤を、ビーズとしてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を、光散乱粒子としてＴｉＯ２を用いて接着層を形成するための組成物を用意し、前記組成物を導光板上にスクリーンプリンティングした。
マトリックス樹脂としてＵＶ接着剤を、ビーズとしてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を、光散乱粒子としてＴｉＯ２を用いて接着層を形成するための組成物を用意し、前記組成物を導光板上にスクリーンプリンティングした。
具体的には、ＵＶ接着剤対比１０μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子１ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
実施例２
ＵＶ接着剤対比５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子１ｐｈｒ、２００ｎｍ水準の光散乱粒子ＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子１ｐｈｒ、２００ｎｍ水準の光散乱粒子ＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
実施例３
ＵＶ接着剤対比５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子１ｐｈｒを、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子１ｐｈｒを、導光板上にスクリーンプリンティングした。
実施例４
ＵＶ接着剤対比５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
実施例５
ＵＶ接着剤対比７μｍの大きさのポリスチレン（ＰＳ）粒子３ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比７μｍの大きさのポリスチレン（ＰＳ）粒子３ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
実施例６
ＵＶ接着剤対比１５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子０．５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比１５μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子０．５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
実施例７
ＵＶ接着剤対比２８μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子０．５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比２８μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子０．５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
比較例１
ＵＶ接着剤がビーズを含まないことを除けば、実施例１と同様の方法で製造された。
ＵＶ接着剤がビーズを含まないことを除けば、実施例１と同様の方法で製造された。
比較例２
ＵＶ接着剤対比３μｍの大きさのポリスチレン（ＰＳ）粒子２ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比３μｍの大きさのポリスチレン（ＰＳ）粒子２ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
比較例３
ＵＶ接着剤対比４０μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子０．５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
ＵＶ接着剤対比４０μｍの大きさのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子０．５ｐｈｒ、２００ｎｍ水準のＴｉＯ２ １ｐｈｒを配合して、導光板上にスクリーンプリンティングした。
前記実施例１〜７および比較例１〜３のパターン形状および接着力の実験結果を、下記表１に示した。
接着層の接着力は、ＡＳＴＭ Ｄ３３３０で修正された方式で測定した。１８０゜剥離試験（ｐｅｅｌ ｔｅｓｔ）により測定し、剥離速度は５００ｍｍ／ｍｉｎに設定して測定した。下記表１では、接着力の実験結果、測定後に接着された部分の破裂した場合をＯ、そうでない場合をＸと表示した。
前記表１に示しているように、５μｍ〜３０μｍの大きさのビーズを含む実施例１〜７は、パターン形状も均一であり、接着力も示すのに対し、ビーズを含まなかったり、ビーズの大きさが５μｍ〜３０μｍを外れたりする比較例１〜３の場合、一部分でパターン同士が重なるなどパターンが均一でないことを確認することができる。
前記実施例１、実施例２および比較例１の接着層の形態を高配率レンズ（Ｍｉｃｒｏ−ＵＶ社、ＥＸＣＥＬ４２２０）で測定して、それぞれ図５、図６および図７に示した。
図５および図６の接着層は、ビーズが添加され、パターンがビーズの厚さ以上に押さえられず、一定の厚さを維持することを確認することができる。反面、図７の接着層は、接着剤が広く広がってパターンの大きさが大きくなり、一部分でパターン同士が重なることを確認することができる。実施例３〜７は、高配率レンズによる測定結果、実施例１および２と類似の形態を示した。
前記比較例３の接着層の形態を高配率レンズ（ＫＥＹＥＮＣＥ社、ＶＫ−Ｘ Ｓｅｒｉｅｓ）で測定して、図８に示した。図８で、点線は、接着剤印刷時のパターンを示したものであり、内部の円（実線）は、反射板と導光板との接着後に接着剤の残る領域を示したものである。図８から、パターンの大きさが反射板と導光板とを接着した後に縮小したことを確認することができる。これは、実施例とは異なり、比較例３の場合、大きさの大きいビーズを用いることで、接着層が押さえられずマトリックス樹脂が広がることができないために現れる現象である。その結果、パターンの大きさが縮小するに伴って接着面積が減少し、接着力が減少する。
図９は、本明細書の実施例１〜７および比較例３による接着層の形態変化を例示した。図９における（ａ）は、実施例１〜７による接着層の形態変化を例示したもので、導光板上に５μｍ〜３０μｍの大きさの有機ビーズが含まれた接着層をパターン形態で塗布し、反射板を積層した場合、パターンの大きさの変化なく接着層が維持されることを確認することができる。反面、図９における（ｂ）は、比較例３による接着層の形態変化を例示したもので、導光板上に大きさの大きい有機ビーズが含まれた接着層をパターン形態で塗布し、反射板を積層した場合、ビーズの大きさによって接着層が押さえられずマトリックス樹脂が広がることができないことにより、パターンの大きさおよび接着面積が減少することを確認することができる。
以上、本発明の実施態様に係る導光板ユニットおよびこれを含むバックライトユニットは、導光板ユニット内に５μｍ〜３０μｍの大きさの有機ビーズを含む接着層を含むことで、導光板と反射板との間の接着力が維持され、接着層の厚さが均一である効果がある。したがって、面方向の輝度が均一になる効果がある。
Claims (11)
- 反射板と、
前記反射板の上部に備えられ、ビーズとマトリックス樹脂と光散乱粒子とを含む接着層と、
前記接着層の上部に備えられる導光板とを含み、
前記ビーズは、大きさが５μｍ〜３０μｍであり、
前記ビーズの含有量は、前記マトリックス樹脂対比１ｐｈｒ〜５ｐｈｒであり、
前記光散乱粒子は、ＴｉＯ ２ またはＳｉＯ ２ である、導光板ユニット。 - 前記ビーズは、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、およびこれらの共重合体のうちの少なくとも１つを含む有機ビーズである、請求項１に記載の導光板ユニット。
- 前記接着層は、パターン形態で備えられるものである、請求項１または２に記載の導光板ユニット。
- 前記パターンは、ドット状である、請求項３に記載の導光板ユニット。
- 前記パターンは、大きさが５０μｍ〜１０００μｍである、請求項３または４に記載の導光板ユニット。
- 前記パターン間の間隔が１００μｍ〜３０００μｍである、請求項３から５のいずれか一項に記載の導光板ユニット。
- 前記接着層は、厚さが５μｍ〜３０μｍである、請求項１から６のいずれか一項に記載の導光板ユニット。
- 前記マトリックス樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリシロキサン樹脂、およびラジカル重合性化合物のうちの少なくとも１つを含むものである、請求項１に記載の導光板ユニット。
- 前記接着層を形成する組成物は、無溶剤タイプである、請求項１に記載の導光板ユニット。
- 請求項１から９のいずれか一項に記載の導光板ユニットを含むバックライトユニット。
- 請求項１０に記載のバックライトユニットを含む液晶表示装置。
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