KR100873777B1

KR100873777B1 - 광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치

Info

Publication number: KR100873777B1
Application number: KR1020080024994A
Authority: KR
Inventors: 김경모; 박광승; 한상철
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2008-12-15
Also published as: KR20080028403A

Abstract

본 발명은, 광입사부 및 광출사부를 각각 갖는 복수의 프리즘으로서, 프리즘과 프리즘 사이에 역V자 단면형상의 홈부가 형성되도록 배치되는 복수의 프리즘; 상기 복수의 프리즘의 일측에 접하는 투과층으로서, 투과층의 일측면이 상기 역V자 단면형상의 홈부를 폐쇄하는 것인 투과층; 상기 역V자 단면형상의 홈부가 상기 투과층의 일측면에 의해 폐쇄됨에 따라 상기 프리즘과 프리즘 사이에 형성되는 삼각형 단면형상의 공기층; 및 상기 투과층의 일측면에 대향하는 상기 투과층의 타측면에 구비되며, 상기 공기층에 대응하는 위치에 각각 배치되는 차광체를 포함하며, 상기 복수의 프리즘의 각 광입사부는 상기 프리즘의 내측을 향해 함몰형성된 것을 특징으로 하는 광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

액정표시장치, 광학필름

Description

광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치{OPTICAL FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은, 광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조가 용이하여 생산성이 향상되고, 집광효율을 향상시켜 높은 휘도를 제공할 수 있는 광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

최근에는 기존 CRT(Cathode Ray Tube)를 대신하여 액정표시장치(LCD), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Emitting Diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.

이 중 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 상기 두 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다.

액정은 자체 발광을 하는 발광물질이 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화면에 표시하는 수광성 물질이기 때문에, 일반적으로 액정표시장치에는 액정표시패널에 광을 조사하기 위한 백라이트유닛이 마련되어 있다.

백라이트유닛은 광을 발생시키는 광원부와, 액정표시패널 후방에 배치되며 광원부에서 발산된 빛의 특성을 변화시키는 확산시트 및 광학필름을 포함하며, 이 러한 백라이트 유닛은 광원부의 위치에 따라 도광판의 측면에 광원부가 설치된 엣지형과 액정표시패널의 후방에 광원부가 배치된 직하형으로 구분된다.

여기서, 확산시트는 광원부로부터의 빛을 확산시켜 액정표시패널에 공급하는 역할을 하며, 광학필름은 확산시트에 의해 확산된 광을 액정표시패널의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 한다.

이러한 광학필름의 한 예로 미국특허공보 US 6,788,470에는 역사다리꼴을 갖는 복수의 프리즘과, 복수의 프리즘 사이 사이에 배치되는 삼각형 단면 형상의 쇄기홈에 형성되는 공기층과, 공기층에 대응하여 공기층의 하측에 마련된 반사체를 포함하는 광학시트가 개시되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 광학시트의 경우, 쇄기홈이 매우 좁게 형성됨에 따라, 이를 위한 금형의 제조가 용이하지 않고 이에 따른 제조비용이 상승될 뿐만 아니라, 제조공정상에서도 금형에서 시트를 이형시키는 것이 용이하지 않아 불량발생율이 향상되고, 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 제조가 용이하여 생산성이 향상되고, 집광효율을 향상시켜 높은 휘도를 제공할 수 있는 광학필름 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 광입사부 및 광출사부를 각각 갖는 복수의 프리즘으로서, 프리즘과 프리즘 사이에 역V자 단면형상의 홈부가 형성되도록 배치되는 복수의 프리즘; 상기 복수의 프리즘의 일측에 접하는 투과층으로서, 투과층의 일측면이 상기 역V자 단면형상의 홈부를 폐쇄하는 것인 투과층; 상기 역V자 단면형상의 홈부가 상기 투과층의 일측면에 의해 폐쇄됨에 따라 상기 프리즘과 프리즘 사이에 형성되는 삼각형 단면형상의 공기층; 및 상기 투과층의 일측면에 대향하는 상기 투과층의 타측면에 구비되며, 상기 공기층에 대응하는 위치에 각각 배치되는 차광체를 포함하며, 상기 복수의 프리즘의 각 광입사부는 상기 프리즘의 내측을 향해 함몰형성된 것을 특징으로 하는 광학필름을 제공한다.

본 발명에 따른 광학필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제조가 용이하여 생산성이 향상되고, 집광효율이 증대되어 액정표시패널에 대한 수직 입사성이 향상되므로 높고 균일한 휘도를 제공할 수 있게 된다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 광입사부와 광출사부를 각각 가지고 상호 이 격배치되는 복수의 프리즘과; 상기 복수의 프리즘 중 어느 한 프리즘과 다른 한 프리즘 사이에 연속적으로 개재되는 반사체를 포함하며, 상기 프리즘의 광입사부는 내측을 향해 함몰형성된 것을 특징으로 하는 광학필름에 의해 달성된다.

여기서, 상기 반사체는 각각 삼각형 단면형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사체는 무기물입자, 금속 입자 또는 상기 무기물입자와 상기 금속 입자의 혼합물과, 수지를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 수지는 경화성수지와 열가소성수지 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 무기물입자로는 1.6이상의 굴절율을 갖는 재료이면 다양하게 적용 가능하며, 굴절률이 1.6이상인 TiO₂ , BaSO₄ _,Al(OH)₃, Al₂O₃, CaCO₃, ZnO 및 ZnS로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 광입사부 및 광출사부를 각각 갖는 복수의 프리즘으로서, 프리즘과 프리즘 사이에 역V자 단면형상의 홈부가 형성되도록 배치되는 복수의 프리즘; 상기 복수의 프리즘의 일측에 접하는 투과층으로서, 투과층의 일측면이 상기 역V자 단면형상의 홈부를 폐쇄하는 것인 투과층; 상기 역V자 단면형상의 홈부가 상기 투과층의 일측면에 의해 폐쇄됨에 따라 상기 프리즘과 프리즘 사이에 형성되는 삼각형 단면형상의 공기층; 및 상기 투과층의 일측면에 대향하는 상기 투과층의 타측면에 구비되며, 상기 공기층에 대응하는 위치에 각각 배치되는 차광체를 포함하며, 상기 복수의 프리즘의 각 광입사부는 상기 프리즘의 내측을 향해 함몰형성된 것을 특징으로 하는 광학필름에 의해서도 달성된다.

삭제

또한, 상기 광입사부는 삼각형 단면 형상의 홈, 삼각파 단면 형상의 홈, 다각형 단면 형상의 홈 또는 반원 단면 형상의 홈으로 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광출사부 측에 배치되도록 상기 복수의 프리즘 위에 마련되는 베이스시트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 복수의 프리즘은 각각 상기 광입사부의 폭보다 상기 광출사부의 폭이 큰 단면형상을 가질 수 있으며, 역사다리꼴 단면형상을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 상기 광학필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의해서도 달성된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판(미도시), 컬러필터 기판 그리고 상기 두 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널(10)과, 액정표시패널(10)의 후방에 배치되어 액정표시패널(10)에 광을 조사하는 백라이트유닛(20)을 포함한다.

백라이트유닛(20)은 액정이 자체 발광을 하는 발광물질이 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화면에 표시하는 수광성 물질이기 때문에 이를 위해 액정표시패널(10)에 광을 공급하는 역할을 한다.

백라이트 유닛(20)은 빛을 발산하는 광원부(30,40)와, 액정표시패널(10)과 광원부(30,40) 사이에 배치되는 확산필름(50) 및 광학필름(60)을 포함한다. 여기 서, 직하형 백라이트 유닛(20)에 본 발명을 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 엣지형 백라이트 유닛에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.

광원부(30,40)는 소정의 이격간격을 두고 배치된 복수의 반사부(31)를 갖는 반사프레임(30)과, 복수의 반사부(31)에 각각 대응하여 배치된 복수의 램프(40)를 포함한다.

각 반사부(31)는 반원단면형상을 가지고, 램프(40)에서 발산되는 빛이 확산필름(50)을 향하도록 반사시킨다.

확산필름(50)은 반사프레임(30)의 전방에 배치되어 입사되는 광을 산란하여 광의 휘도 분포를 고르게 한다.

광학필름(60)은 확산필름(50)과 액정표시패널(10) 사이에 배치되어 확산필름(50)에 의해 확산된 광을 액정표시패널(10)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 광학필름(60)은 도 2에 도시된 바와 같이, 액정표시패널(10)과 마주보게 배치되는 평평한 플레이트형상의 베이스시트(61)와; 베이스시트(61) 상에 마련되며, 광입사부(63)의 폭(62a)보다 광출사부(62b)의 폭이 큰 역사다리꼴 단면형상을 각각 갖는 복수의 프리즘(62)과; 복수의 프리즘(62) 사이 사이에 개재되며, 각각 삼각형 단면형상을 갖는 복수의 반사체(64)를 포함한다.

베이스시트(61)는 투명한 수지로 마련되며, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에스테르설폰, 폴리부타디엔 및 폴리에테르케톤 단독 또는 2종 이상 혼합된 수지 등을 예 로 들 수 있다. 여기서, 베이스시트(61)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 마련되는 것이 바람직하다.

프리즘(62)은 광입사부(63)의 폭(62a)보다 광출사부(62b)의 폭이 큰 단면형상을 갖는 형태면 다양한 형태로 변경할 수 있으며, 역사다리꼴 단면형상을 갖는 것이 바람직하다.

프리즘(62)은 투명한 수지로 마련되며, 전술한 베이스시트(61)의 재질과 동일한 재질로 마련될 수도 있고, 다른 재질일 수도 있다. 프리즘(62)은 라디칼을 이용하여 경화하는 형태의 경화성 수지로 자외선 경화수지를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 프리즘(62)의 광입사부(63)는 내측으로 함몰된 삼각형 단면 형상의 홈으로 마련된다. 광입사부(63)의 형태는 이로 한정되는 것이 아니라, 삼각형을 포함한 다양한 다각형 단면 형상의 홈으로 마련될 수 있고, 반원 단면 형상의 홈으로 마련될 수도 있다.

광입사부(63)가 내측으로 함몰된 다양한 홈 형태로 마련됨에 따라, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, θ₃의 큰 입사각으로 입사된 빛은 홈 형태의 광입사부(63)에 의해 굴절되면서, 최종 출사될 때 θ₃보다 작은 출사각(θ₄)으로 출사됨을 확인할 수 있다. 이처럼 홈 형태의 광입사부(63)에 의해 큰 입사각으로 입사된 빛이 출사시에는 그 각도가 줄어들어 액정표시패널(10)에 대해 수직인 방향을 향하도록 할 수 있음에 따라, 집광효율이 향상되는 것이다.

반사체(64)는, 수지와; 굴절률이 1.6 이상인 무기물입자, 실버를 포함한 각종 금속입자 또는 이들의 혼합물을 포함하여 마련된다.

수지로서, 라디칼을 이용, 경화하는 형태의 경화성 수지나, 용제에 의해 용해 가능한 열가소성 수지를 사용할 수 있으며, 여기서 용제와 열가소성 수지를 사용하는 경우 무기물 입자 또는 금속입자를 고 함량으로 섞을 수 있으므로 우수한 반사율을 제공할 수 있다.

무기물입자로는 굴절율이 1.6이상인 재료이면 다양하게 적용 가능하며, 굴절률이 1.6이상인 TiO₂ , BaSO₄ _,Al(OH)₃, Al₂O₃, CaCO₃, ZnO 및 ZnS로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 무기물입자 대신에 은 등의 금속입자를 사용할 수도 있으며, 은 나노 파우더를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 무기물입자 대신에 금속입자를 사용하는 경우 금속 자체가 높은 반사율을 가질 뿐 아니라, 입사된 빛을 정반사시킨다.

만약 반사체(64)가 정반사를 하는 구조체라면 금속 입자를 수십 nm~수백nm 크기 정도(즉, 금속입자의 크기와 반사율 간에는 큰 상관관계가 없으므로 가능한 크기임)의 작은 크기로 분산시키면 얻을 수 있고, 반사체(64)가 확산 반사를 하는 구조체라면 굴절률이 1.6이상인 무기물 입자를 나노급에서 마이크로급 크기로 사용하면 되는데 입자의 함유량은 전체(수지+입자) 대비 중량기준 50%이상으로 한다.

그리고, 이와 같이 제조된 반사체(64)의 반사율(total reflectance)은 80%이상으로 한다. 제조된 반사체(64)의 반사율을 측정할 때에는 일반적으로(제품의 성 격, 크기에 따라 측정방법이 다름), 제조된 반사체(64)를 100㎛의 두께를 가진 슬라이스 시료(plate sample)로 제작하고 광원의 입사각도는 슬라이스의 정면이 아니라 45도의 각도로 하고서 반사율 측정을 한다. 이러한 반사율 측정에 의할 경우 본 발명에서의 반사체(64)의 반사율은 50-90%가 된다.

이하에서는 제2 내지 제6실시예를 설명하기로 한다. 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 하는 한편, 동일한 구성에 대해서 동일한 도면 참조번호를 사용하기로 한다.

전술한 제1실시예에서는 하나의 삼각형 단면 형상의 홈으로 광입사부(63)를 마련하였으나, 제2실시예를 도시한 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 삼각형 단면 형상의 홈을 복수 개 연결한 형태의 삼각파 단면 형상의 홈으로 프리즘(162)의 광입사부(163)를 마련할 수 있다.

또한, 제3실시예를 도시한 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 반원 단면 형상의 홈으로 프리즘(262)의 광입사부(263)를 마련할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 제3실시예에 따른 광학필름(260)의 제조방법을 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

금속 몰드(미도시)에 라디칼 경화형 수지를 이용하여, 도 5a에 도시된 바와 같이, 베이스시트(61) 상에 복수의 프리즘(262)을 마련한 다음, 도 5b에 도시된 바와 같이 열전사필름(thermal transferring film)(70)을 복수의 프리즘(262) 위에 위치시킨 후 열과 압력을 가하게 되면, 압력을 받은 각 프리즘(262)의 단부에만 이형층(71b)이 선택적으로 형성됨에 따라, 전사필름(70)에는 잔여 패턴(71a)이 남게 된다.

이러한 상태에서 복수의 프리즘(262) 사이 사이에 반사물질이 충진되도록 복수의 프리즘(262)의 상부 전영역에 걸쳐 반사물질을 도포한 후, 고무 나이프 커팅(rubber knife cutting)공정을 이용하여 복수의 프리즘(262)의 상단부영역에 도포된 반사물질을 제거한 다음, 이를 건조 또는 경화 시키게 되면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 복수의 프리즘(262) 사이 사이에 반사체(64)가 형성된다.

다음 점착테이프(70)의 점착층(72)을 이용하여 광입사부(263)를 메우고 있던 이형층(71b)을 제거하게 되면, 도 4에 도시된 광학필름(260)의 제조가 완료된다.

한편, 제4실시예를 도시한 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 광학필름(360)은 액정표시패널(10)과 마주보게 배치되는 평평한 플레이트형상의 베이스시트(361)와; 베이스시트(361) 상에 마련되며, 역사다리꼴 단면형상을 각각 갖는 복수의 프리즘(362)과; 복수의 프리즘(362) 사이 사이에 형성되며, 각각 삼각형 단면형상을 갖는 복수의 공기층(364)과; 일측면이 복수의 프리즘(362)과 마주보게 배치되어, 복수의 프리즘(362)과 함께 연속적으로 공기층(364)을 형성하는 투과층(370)과; 복수의 공기층(364)에 각각 대응하는 위치에 배치되도록, 투과층(370)의 타측에 소정의 이격간격을 두고 마련된 차광체(371)을 포함한다.

제4실시예에서 프리즘(362)의 광입사부(363)가 삼각형 단면 형상의 홈으로 마련되어 있으나, 제5실시예를 도시한 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 삼각형 단면 형상의 홈을 복수 개 연결한 형태의 삼각파 단면 형상의 홈으로 프리즘(462)의 광입사부(463)를 마련할 수도 있고, 제6실시예를 도시한 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 반원 단면 형상의 홈으로 프리즘(562)의 광입사부(563)를 마련할 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 광학필름의 경우, 종래 프리즘 사이 사이에 좁은 쐐기홈을 갖는 광학필름보다 제조가 용이하여 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 광학필름을 액정표시장치에 적용하는 경우, 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 광학필름보다 집광효율이 증대되어 중앙휘도가 종래 광학필름 대비 19%정도 상승한 결과를 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 개략도,

도 2는 도 1의 제1실시예에 따른 광학필름의 일부영역 확대 단면도,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학필름의 일부영역 확대 단면도,

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 광학필름의 일부영역 확대 단면도,

도 5a 내지 도 5d는 제3실시예에 따른 광학필름의 제조과정을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 광학필름의 일부영역 확대 단면도,

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 광학필름의 일부영역 확대 단면도,

도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 광학필름의 일부영역 확대 단면도,

도 9는 본 발명의 광학필름과 종래의 광학필름의 광분포도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 액정표시패널 20 : 백라이트유닛

30 : 반사프레임 31 : 반사부

40 : 램프 50 : 확산필름

60 : 광학필름 61 : 베이스시트

62 : 프리즘 62b : 광출사부

63 : 광입사부 64 : 반사체

364 : 공기층 370 : 투과층

371 : 차광체

Claims

광입사부 및 광출사부를 각각 갖는 복수의 프리즘으로서, 프리즘과 프리즘 사이에 역V자 단면형상의 홈부가 형성되도록 배치되는 복수의 프리즘;

상기 복수의 프리즘의 일측에 접하는 투과층으로서, 투과층의 일측면이 상기 역V자 단면형상의 홈부를 폐쇄하는 것인 투과층;

상기 역V자 단면형상의 홈부가 상기 투과층의 일측면에 의해 폐쇄됨에 따라 상기 프리즘과 프리즘 사이에 형성되는 삼각형 단면형상의 공기층; 및

상기 투과층의 일측면에 대향하는 상기 투과층의 타측면에 구비되며, 상기 공기층에 대응하는 위치에 각각 배치되는 차광체를 포함하며,

상기 복수의 프리즘의 각 광입사부는 상기 프리즘의 내측을 향해 함몰형성된 것을 특징으로 하는 광학필름.
삭제
제1항에 있어서,

상기 광입사부는 다각형 단면 형상의 홈 또는 반원 단면 형상의 홈으로 마련되는 것을 특징으로 하는 광학필름.
제1항에 있어서,

상기 광입사부는 삼각형 단면 형상의 홈 또는 삼각파 단면 형상의 홈으로 마련되는 것을 특징으로 하는 광학필름.
제1항에 있어서,

상기 광출사부 측에 배치되도록 상기 복수의 프리즘 위에 마련되는 베이스시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학필름.
제1항에 있어서,

상기 복수의 프리즘은 각각 상기 광입사부의 폭보다 상기 광출사부의 폭이 큰 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학필름.
제6항에 있어서,

상기 복수의 프리즘은 각각 역사다리꼴 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학필름.
제1항에 따른 광학필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.