KR101040930B1 - 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트, 그의 제조방법 및 그를 구비한 액정표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에, 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트, 그의 제조방법 및 그를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트는 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에 굴절성 해도사로 이루어진 편광층을 배치시킴으로써, 편광층을 구성하는 등방성 기재와 복굴절성 해도사간의 복굴절성 계면과, 복굴절성 해도사를 구성하는 해성분 및 도성분간의 복굴절성 계면에 의해 유효각도에서 입사되는 입사광 뿐만 아니라, 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 증진하여 고휘도를 구현함으로써, 백라이트 유닛에 장착되는 광학 필름류의 수를 줄일 수 있으므로, 액정표시장치 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화를 통해, 제조단가를 낮출 수 있으며, 종래 다층구조의 시트 조립 시, 시트간의 움 문제를 원천적으로 해소할 수 있다.
복굴절성 해도사, 확산판, 일체, 복합플레이트, 슬림화, 신뢰성
Description
본 발명은 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트, 그의 제조방법 및 그를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로서, 광확산제가 분산된 통상의 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층을 배치함으로써, 편광층을 구성하는 등방성 기재와 복굴절성 해도사간의 복굴절성 계면과, 복굴절성 해도사를 구성하는 해성분 및 도성분간의 복굴절성 계면에 의해 유효각도에서 입사되는 입사광 뿐만 아니라, 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 증진하여 고휘도를 구현하여, 백라이트 유닛에 장착되는 광학 필름류의 수를 줄이면서도 고휘도, 조립성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트, 그의 제조방법 및 그를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(이하,“LCD”라 함)는 초박형으로 제작이 가능한 저소비전력, 저발열 및 고선명의 화상출력 장치로서, 최근 산업 각 분야의 화상표시장치로 각광 받고 있으며, 특히 LCD-TV 시장은 2004년 7%에서 2007년 22%로 그 비중이 지속적으로 성 장하고 있다. 이러한 LCD는 다른 평판 디스플레이 방식과는 달리, 액정 자체가 비발광 소재이며, 편광된 광을 이용하므로 광원이 필요함과 동시에 광효율을 높이는 장치가 필요하며 이를 백라이트 유닛(이하, "BLU"라 한다)이 담당하고 있다.
특히, 높은 휘도를 요구하는 TV의 경우 배면에 많은 수의 램프를 수납하는 형식의 배면 라이트 방식의 BLU가 사용된다.
일반적으로 LCD TV용 BLU 내부구조를 살펴보면, 반사시트; 램프; 확산판; 확산시트; 프리즘 시트; 보호시트; 및 액정 패널;로 이루어지며, 상기 반사시트가 램프에서의 빛을 위로 반사시켜 가능한 한 많은 빛을 확산판에 도달하게 하고, 확산판은 내부의 확산제의 확산효과로 램프휘선을 제거하며 휘도균일성을 기능을 수행한다. 또한, 상기 확산판 위에 위치한 확산시트는 빛을 골고루 확산 및 일차 집광시키고, 이어 확산시트 상에 적층된 프리즘 시트가 집광하도록 하여 2차 휘도를 상승시킨다. 이러한 백라이트 방식에서는 최소의 소비전력으로 최대의 화상 밝기를 구현할 수 있도록 설계되어 있다.
상기 BLU 중에서 휘도향상 목적으로 사용되는 확산시트는 보통 유기입자의 돌기에 의한 렌즈 형상에 의해 광을 집광시키는 역할을 한다.
반면, 프리즘 시트는 기재시트층 상에 삼각형 단면을 가지는 선형 프리즘 렌즈 구조로 형성되어, 특정 범위의 유효각으로 입사된 광은 집광시키는 반면 일부는 재귀 반사에 의해 회수(recycling)된 광이 그 특정범위의 각으로 재입사되어 또 다시 집광되도록 하여 집광효과가 반복적으로 일어나 휘도를 증가시킨다.
상기 기술한 바와 같이, 일반적인 BLU의 광학부품의 조합은 확산판 상에 확산시트, 프리즘 시트, 보호시트로 이루어져 있으며, 고휘도를 구현하기 위해서는 많은 입사광량이 제공되어야 한다는 전제 하에, 확산시트 2장을 적층시키는 방법, 확산시트 및 프리즘 시트를 적층한 후, 상기 확산시트 및 프리즘시트를 재적층하고 보호필름을 적층하는 방법 또는 패턴확산판 상에 패턴압출시트, 프리즘 시트 및 보호시트를 적층하는 방법이 시도되어 왔다.
그러나, 이러한 경우 다층의 광학 시트를 사용하여 BLU의 단가를 올리게 되고, 여러 장의 광학 필름을 조립하는 과정으로 인한 공정비용 상승뿐만 아니라, 조립성 및 신뢰성에 대한 문제점이 지적되고 있다.
이에, 최근에는 LCD 대형화 및 박막화 추세와 더불어 제조단가를 낮추고자 하는 시장요구에 따라, 기능을 일체화시킨 다양한 복합시트가 등장하고 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 LCD 대형화 및 박막화에 의한 요구에 충족하는 일체형 고휘도 광학부품을 얻고자 노력한 결과, 광확산제를 함유하는 확산판 상부에 굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 복합플레이트를 제공하고, 종래 백라이트 유닛에 확산판 상에 광학시트류 2 내지 3매로 이루어진 광학 부품을 본 발명의 복합플레이트 1매로 대체하여, 다층 구조의 광학시트의 수를 줄이면서도 휘도 향상은 물론 조립성 및 신뢰성을 개선할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 채용한 LCD TV용 백라이트 유닛 및 그를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 제공한다.
상기 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층의 두께는 10∼500㎛이고, 이때, 복굴절성의 해도사의 직경은 0.3∼50 데니어이다.
본 발명에서 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이라 함은 상기 복굴절성 해도사 단독 또는 복굴절성 해도사가 일부 분산되어 제직된 섬유 형태인 것이다.
본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트는 상기 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층의 도성분의 연신방향(x축 방향)에 대한 굴절율이 n'x이고, 상기 연신방향과 수직인 방향인 y방향 및 z방향의 굴절율이 각각 n'y 및 n'z이고, 해성분의 x축 방향, y방향 및 z방향의 굴절율이 각각 nx, ny 및 nz일 때, n'x 와 nx의 굴절률 차이가 클수록, n'y, ny의 굴절률 차이와 n'z, nz의 굴절률 차이가 작을수록, 고휘도를 구현한다. 이때, 편광층 내 투명기재는 해도사의 해성분 또는 도성분 중 어느 하나와 동일한 굴절률을 가진다.
더욱 바람직하게는 상기 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층에 있어서, 해성분과 도성분간의 굴절율이 하기 식을 만족한다.
┃n'x - nx┃> 0.1 (1)
┃n'y - ny┃< 0.05 (2)
┃n'z - nz┃< 0.05 (3)
(상기에서, n'x은 도성분의 연신방향(x축 방향)의 굴절율이고, n'y 및 n'z는 상기 연신방향과 수직인 방향인 y방향 및 z방향의 굴절율이고, nx, ny 및 nz는 해성분의 x축 방향, y방향 및 z방향의 굴절율이다.)
본 발명에서, 복굴절성 해도사는 횡단면을 기준으로 상기 해성분과 도성분의 면적비가 2:8 ∼ 8:2인 것이며, 상기 복굴절성 해도사에서 해성분 또는 도성분 중 어느 하나가 등방성이고, 다른 하나가 이방성인 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직하게는, 해도사의 해성분이 등방성이고, 도성분이 이방성을 가지는 것이다.
본 발명에서 사용되는 해도사는 광학적으로 복굴절성을 가지며 광투과성이 우수한 소재를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 해성분 및 도성분은 동일한 재질로 이루어지는 것이다. 이때, 해성분 및 도성분의 재질로 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리 프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라민(MF), 불포화폴리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 재질로 이루어진 것이다.
본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트에서 광확산제는 확산판 내부에 균일 분산되어야 하며, 바람직한 함량은 0.01 내지 10중량%가 함유되는 것이다.
본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트는 휘도 상승 목적에 따라, 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 상부표면에 렌티큘러, 프리즘 또는 피라미드에서 선택되는 어느 하나의 렌즈패턴을 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법에 대한 제1실시형태로서, 투명기재용 수지에 광확산제가 혼합된 혼합수지를 용융하고, 상기 용융된 혼합수지가 다이를 통해 압출될 때, 상기 혼합수지 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 위치하도록 설계한 후, 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층을 투입하여 롤러를 거쳐 합지한 후, 냉각, 시트성형 및 연신하는 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법에 대한 제2실시형태로, 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판을 제조하고, 상기 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층을 올리고, 기재원단을 덮은 후, 상기 기재원단이 용융되는 가열 및 가압조건에서 가열판을 이용하여 양측에서 압착하는 것으로 이루 어진 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제1실시형태 또는 제2실시형태의 제조방법으로부터 제조된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 두께는 1∼5mm이며, 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층의 두께는 10∼500㎛를 충족한다.
본 발명의 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층은 상기 복굴절성 해도사 단독으로 이루어진 섬유 또는 복굴절성 해도사가 일부 분산되어 제직된 섬유 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 제2실시형태의 제조방법에서, 사용되는 투명기재와 기재원단은 동일한 굴절율을 가지는 것이 바람직하며, 그 굴절율이 1.4∼2.0인 것이다.
나아가, 본 발명은 LCD TV용 백라이트 유닛에서, 램프; 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트; 및 액정 패널;이 순차 적층된 LCD TV용 백라이트 유닛을 제공하며, 그를 구비한 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따라, 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 제공함으로써, 종래 확산판 상에 형성된 다층 구조의 광학시트의 수를 줄이면서도 고휘도를 구현한다.
또한, 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트는 종래 확산판 상에 광학시트류 2 내지 3매로 이루어진 광학 부품을 본 발명의 복합플레이트 1매로 일체화함으 로써, 조립성을 향상시키고, 종래 다층구조의 시트 조립 시, 시트간의 움 문제를 원천적으로 해소하여 신뢰성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 LCD TV용 백라이트 유닛에 구비함으로써, 광학 부품의 조립과정을 단순화하여 공정비용을 절감하고 슬림화된 액정표시장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 제공한다.
본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 투명기재(10)에 광확산제(20)가 분산된 확산판(40) 상부에 복굴절성 해도사(30)로 이루어진 편광층(50)이 일체화된 구조이다.
즉, 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1) 구조 상, 하부에 위치한 확산판(40)은 내부 확산제(20)에 의한 확산효과와 램프 휘선을 제거하여 휘도균일성을 구현하며, 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1) 상부에 위치한 편광층(50)은 복굴절성 해도사(30)의 편광효과를 이용하여 휘도를 상승시키는 편광층으로서의 기능을 수행한다.
이하, 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1) 구조 상, 복굴절성 해도사(30)로 이루어진 편광층(50)에 대하여, 설명하고자 한다.
본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1)는 확산판 상에, 복굴절성 해도사 를 배치시킴으로써, 편광층을 구성하는 등방성 기재와 복굴절성 해도사간의 복굴절성 계면과, 복굴절성 해도사를 구성하는 해성분 및 도성분간의 복굴절성 계면에 의해, 유효각도에서 입사되는 입사광뿐만 아니라, 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 증진하여 휘도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.
이에, 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1)는 종래 백라이트 유닛에서 확산판 상에 다층으로 광학시트를 적층하지 않더라도 동등 이상의 고휘도를 구현할 수 있다[표 1].
도 2는 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 고휘도 원리를 도시한 것으로서, 복굴절성 해도사(30)로 이루어진 편광층(50)의 도성분의 연신방향(x축 방향)에 대한 굴절율이 n'x이고, 상기 연신방향과 수직인 방향인 y방향 및 z방향의 굴절율이 각각 n'y 및 n'z이고, 해성분의 x축 방향, y방향 및 z방향의 굴절율이 각각 nx, ny 및 nz일 때, 도성분의 x축 방향 굴절률과 해성분의 x축 방향 굴절률간의 차이가 크고, 상기 연신방향과 수직인 방향인 도성분의 y방향 및 z방향의 굴절율(n'y 및 n'z)이 해성분의 y방향 및 z방향의 굴절율과 동일하면(n'y = ny 및 n'z = nz), 휘도 상승을 최적화한다. 이때, 편광층 내 투명기재는 해도사의 해성분 또는 도성분 중 어느 하나와 동일한 굴절률을 가진다.
즉, 상기 굴절율 조건을 충족하면, 광원으로부터 방출되는 무편광된 빛은 연신방향과 수직인 편광(P편광) 부분만 복합플레이트(1)를 통과하여 패널에 도달하게 되고, 나머지 연신방향의 편광(S편광)은 아래로 반사되는데, 이 과정에서 확산판(40) 또는 BLU 하부의 반사시트로부터 재귀 반사되면서 편광이 바뀌어 위로 올라가게 된 다. 따라서, P편광 부분은 복합플레이트(1)를 통과하고, 나머지 S편광은 똑같은 원리로 리사이클링(Recycling)되면서 휘도가 상승하게 된다.
이에, 본 발명의 해도사(30)는 광학적으로 복굴절성을 가지며 광투과성이 우수한 소재를 사용하며, 해성분 및 도성분이 동일한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 해도사(30)에서 해성분 또는 도성분 중 어느 하나는 등방성이고, 다른 하나가 이방성이여야 한다. 즉, 해도사(30) 내부에 해성분 또는 도성분의 광학적 성질이 상이하여, 해도사 내부에서 복굴절 계면을 형성하므로, 그렇지 않은 경우에 비하여 휘도강화 효율을 현저히 증가시킨다.
더욱 상세하게는 본 발명의 복굴절성 해도사(30)에서, 해성분은 등방성을 가지고, 도성분이 이방성을 가짐으로써, 광원으로부터 방출되는 무편광된 빛이 해도사의 내부를 구성하는 다수의 해성분과 도성분간의 경계면에서 발생하는 복굴절성에 의해, P편광은 복합플레이트를 통과하고, S편광은 리사이클링(Recycling)되면서 휘도가 상승되는 경로를 연속적으로 반복 수행한다.
더욱 상세하게는 본 발명의 복굴절성 해도사(30)에서, 해성분은 등방성을 가지고, 도성분이 이방성을 가짐으로써, 광원으로부터 방출되는 무편광된 빛은 등방성인 투명기재(10)와 복굴절성 해도사(30)로 이루어진 편광층(50)의 굴절률에 의한 복굴절성 계면에 의해 휘도가 향상될 뿐만 아니라, 해도사의 내부를 구성하는 다수의 해성분과 도성분간의 경계면에서 발생하는 복굴절성에 의해, P편광은 복합플레이트(1)를 통과하고, S편광은 리사이클링(Recycling)되면서 휘도가 상승되는 경로를 연속적으로 반복 수행한다.
이때, 본 발명은 해도사 수십가닥을 꼬아 복합섬유를 제조하여 사용할 수 있으며, 본 발명에서 사용되는 해도사의 해성분 및 도성분의 재질로서, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라민(MF), 불포화폴리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용한다.
즉, 본 발명의 복굴절성 해도사(30)는 해성분과 도성분의 동일한 재질을 사용하나, 광학적 성질이 다른 수지간의 조합이라면 사용 가능하다. 일례로, 해도사의 해성분은 등방성 co-PEN을 사용하고, 도성분은 복굴절성을 가지는 PEN을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 등방성인 해성분의 굴절율은 1.4∼2.0이며, 경우에 따라 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트 상 투명기재의 굴절율과 일치할 수 있다.
본 발명의 복굴절성 해도사(30)의 횡단면의 형상은 원형 및 타원형, 다각형 등에 특별히 제한되지 않으며, 다양한 형상의 이형단면을 가질 수 있다. 또한, 상기 해도사 중 도성분의 횡단면 역시 형상 형태에 제한되지 않고 원형 및 타원형, 다각형 등의 이형단면을 가지는 것도 가능하며, 도성분의 형상, 크기, 갯수 및 배치는 목 적에 따라 효율적으로 조절하여 사용할 수 있다. 다만, 본 발명의 복굴절성 해도사(30)는 횡단면을 기준으로 상기 해성분과 도성분의 면적비가 2:8 ∼ 8:2을 충족해야 한다.
본 발명의 복굴절성 해도사(30)의 굵기는 0.3∼50 데니어이며, 상기 복굴절성 해도사(30)로 이루어진 편광층(50)의 두께는 10∼500㎛이 바람직하다. 이때, 10㎛ 미만이면, 편광층의 두께가 얇아 복굴절성 해도사로 인한 휘도 강화 효과가 미흡하고, 편광층의 두께가 500㎛를 초과하면, 휘도 강화 효과가 더 이상 올라가지 않고 saturation이 될 뿐만 아니라, 제조원가 상승요인으로 작용하기 때문에 바람직하지 않다.
이하, 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1) 구조 상, 투명기재(10)에 광확산제(20)가 분산된 확산판(40)에 대하여 설명하면, 종래 BLU 광학부품으로 사용되는 소재라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 확산판에서 사용되는 투명기재는 광학용으로 사용 가능한 투명 수지라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 바람직한 일례로는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 스티렌과 메타크릴산메틸과의 랜덤공중합체 수지(MS 수지) 또는 폴리카보네이트(PC)에서 선택 사용할 수 있다.
본 발명의 확산판(40)에서 사용되는 광확산제(20)는 본 기술분야에서 통상 사용되는 재료라면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다. 구체적으로는, 실리카, 탈크(talc), 산화칼슘, 티타늄디옥사이드, 산화아연, 황산바륨, 이산화규소, 탄산칼 슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 클레이, 칼슘포스페이트 및 글래스 비드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자 또는 아크릴 수지, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 및 폴리메틸메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기입자를 사용하며, 상기 무기입자 및 유기입자의 혼합형태도 가능하다.
본 발명에서 사용되는 광확산제(20)의 크기는 제한되지 않으나, 바람직하게는 평균입경이 0.1∼50㎛인 것을 사용한다.
또한, 광확산 효과를 증대시키기 위한 광확산제(20)의 함량은 램프 휘선을 은폐하고 균일한 휘도분포를 얻기 위하여, 투명기재 수지에 대하여, 0.01∼10중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 이때, 광확산제(20)의 함량이 10중량%를 초과하면, 광투과율이 저하되는 문제가 있다. 특히, 본 발명의 확산제(20)는 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층(50)을 제외한 본 발명의 복합플레이트 전 영역에 고르게 분산되어야 한다.
나아가, 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트(1)는 휘도 강화 목적에 따라, 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 상부면 즉, 복굴절성 해도사(30)로 이루어진 편광층(50)에 렌티큘러, 프리즘 또는 피라미드에서 선택되는 어느 하나의 렌즈패턴을 형성할 수 있다.
본 발명은 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법의 바람직한 제1실시형태는 압출법(Extrusion Process)에 의한 것으로서, 투명기재용 수지에 광확산제가 혼합된 혼합수지를 용융하고, 상기 용융된 혼합수지(60)가 다이(61)를 통해 압출될 때, 상기 혼합수지 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층(62)이 위치되도록 설계한 후, 롤러(63, 64, 65)를 거쳐 합지되도록 한 후, 냉각, 시트성형 및 연신공정으로 수행된다[도 3].
또한, 본 발명은 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법에 대한 제2실시형태는 핫 프레스(Hot Pressing)법에 의해 수행된다. 구체적으로는, 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판(40)을 제조하고, 상기 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층(50)를 올리고, 기재원단(52)을 덮은 후, 상기 기재원단(52)이 용융되는 가열 및 가압조건에서 가열판(53)을 이용하여 양측에서 압착하는 것으로 이루어진다[도 4].
본 발명의 핫프레스 방법에 의한 복합플레이트의 제조방법은 핫 프레스로 열과 압력을 가하면, 기재원단(52)이 녹으면서 섬유 속에 함침됨에 따라, 섬유와 확산판이 합지되는 것이다. 이때, 기재원단(52)은 투명기재와 동일 재질을 사용하고, 투명기재와 동일한 굴절율을 가지는 것이 바람직하며, 그 굴절율이 1.4∼2.0인 것이다.
본 발명의 제1실시형태 또는 제2실시형태의 제조방법으로부터 제조된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 두께는 1∼5mm이며, 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층의 두께는 10∼500㎛를 충족하도록 제작한다.
이때, 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 두께가 1mm 미만이면, 박형으로 인하여 휨 신뢰성문제가 발생하고, 5mm를 초과하면, 복합플레이트의 제조원가가 상승하고 백라이트 유닛의 슬림화하는데 문제가 발생한다.
또한, 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트에서 고휘도를 구현하는 편광층의 두께가 10㎛ 미만이면, 편광효과가 저하되어 바람직하지 않고, 반면에 500㎛를 초과한 두께로 제작되면, 편광효과가 더 이상 상승하지 않으며 편광층 제조원가만 상승하는 문제가 있다.
본 발명의 제조방법에서 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층은 복굴절성 해도사 단독으로 이루어진 섬유 또는 복굴절성 해도사 일부가 분산되어 제직된 섬유 형태로 제공된다.
나아가, 본 발명은 LCD TV용 백라이트 유닛에서, 램프; 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트; 및 액정 패널; 이 순차 적층된 LCD TV용 백라이트 유닛을 제공하며, 그를 구비한 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 구비한 백라이트 유닛을 종래 백라이트 유닛과 비교 도시한 도 5에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 장착함으로써, 종래 백라이트 유닛에서 확산판 상에 광학시트류 2 내지 3매로 이루어진 광학 부품을 대체할 수 있으므로, 액정표시장치의 제조단가를 낮출 수 있다.
또한, 종래 백라이트 유닛에서 확산판과 시트류 2∼3매를 조립할 때보다 복합플레이트 1매만 조립하므로, 시트류 조립시간을 3∼4배 단축할 수 있을 뿐 아니라, 확산판 일체형 복합플레이트 1매 구조로 대체함에 따라, 백라이트 유닛의 조립성을 향상할 수 있다. 나아가, 종래 광학시트의 다층 조립 시, 시트간의 움 문제를 원천적으로 해소함으로써 신뢰성을 개선할 수 있다.
이에, 본 발명은 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 LCD TV용 백라이트 유닛에 구비함으로써, 고휘도를 구현하면서도 광학 부품의 조립과정을 단순화하여 공정비용을 절감하고 슬림화된 액정표시장치를 제공하였다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다.
하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
등방성 Co-PEN(nx=1.57, ny=1.57, nz=1.57)의 충진제 내부에 이방성 PEN(nx=1.88, ny=1.57, nz=1.57)을 도부분으로 하고 상기 도부분이 37개 배치된 미연신 해도사를 방사온도 305℃, 방사속도 1500 M/min의 조건으로 방사한 후, 3배 연신을 통해 50d/24F 의 연신 해도사를 얻었다.
상기에서 제조된 해도사를 4합(50d/24F×4)한 섬유를 경사로 사용하고, 등방성 Co-PEN
섬유를 위사로 사용하여 직물상태로 제직하였다. 폴리카보네이트(PC) 수지에 광확산제로서 실리카 입자를 드라이 믹싱한 후, 이축압출기에 투입하여 용융 압출하고, 티다이(T-die)를 통해 압출된 수지에, 상기 해도사로 이루어진 직물을 합지하여 냉각 후 두께가 3mm인 시트형태의 복합플레이트를 제조하였다.
<실시예 2>
폴리카보네이트(PC) 수지를 투명기재로 하고, 광확산제로서 실리카를 이용한 확산판을 제조하고, 등방성 Co-PEN(nx=1.57, ny=1.57, nz=1.57)의 충진제 내부에 이방성 PEN(nx=1.88, ny=1.57, nz=1.57)을 도부분으로 하고 상기 도부분이 37개 배치된 50d/24F의 해도사를 제조하고, 상기 해도사로 이루어진 섬유를 상기 확산판 전면에 한쪽 길이방향으로 일렬로 정렬하여 배치하였다. 이후, Co-PEN소재의 기재원단을 상기 해도사 전면에 올려 광학시트 샘플을 제작하였다.
상기 시료를 170℃로 유지된 가열판 사이에 올린 후, 3분 동안 가압하여, 3mm 두께의 복합플레이트를 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1에서 도성분의 개수가 217개 배치된 해도사를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 복합플레이트를 제조하였다.
<실험예 1> 휘도 측정
실시예 2에서 제조된 복합플레이트에 대한 휘도를 측정하기 위하여, 램프 상에, 상기 복합플레이트를 장착한 32" 직하형 백라이트 유닛 위에 패널을 조립 한 후, 탑콘사의 BM-7 측정기를 이용하여 9개 지점의 휘도를 측정하여 평균치를 나타내었다.
반면에, 종래의 백라이트 유닛으로서, 램프, 확산판, 확산시트, 프리즘시트를 장착하여 동일하게 수행하여 비교한 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
상기 결과로부터, 본 발명의 확산판 일체형 복합플레이트를 채용한 백라이트 유닛은 종래 확산판 상에 광학시트류 2 내지 3매로 이루어진 광학 부품을 대체하여, 1매를 사용하면서도 동등이상의 고휘도를 확인하였다. 이에, 본 발명의 확산판 일체형 복합플레이트는 종래 백라이트 유닛에서 확산판 상에 형성된 다층 구조의 광학시트의 수를 줄이면서도 고휘도를 구현함으로써, 백라이트 유닛의 제조비용을 절감할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은
첫째, 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층을 일체화시킴으로써, 종래 확산판 상에 형성된 다층 구조의 광학시트의 수를 줄이면서도 고휘도를 구현한 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 제공하였다.
둘째, 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 채용함으로써, 종래 확산판과 시트류 2∼3매를 조립할 때보다 복합플레이트 1매만 조립하므로, 시트류 조립시간을 3∼4배 단축할 수 있다. 또한, 본 발명의 확산판 일체형 복합플레이트 1매 구조로 대체함에 따라, 백라이트 유닛의 조립성 및 신뢰성이 향상되며, 종래 다층 조립 시, 시트간의 움 문제를 원천적으로 해소할 수 있다.
셋째, 본 발명은 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 LCD TV용 백라이트 유닛에 구비함으로써, 광학 부품의 조립과정을 단순화하여 공정비용을 절감하고 슬림화된 액정표시장치를 제공하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 단면을 도시한 모식도이고,
도 2는 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 원리를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 압출법에 의한 주요공정을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 핫 프레스법에 의한 제조공정을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트를 구비한 백라이트 유닛을 종래 백라이트 유닛과 비교 도시한 것이다.
Claims (18)
- 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판 상부에,복굴절성 해도사로 이루어진 층으로서 두께가 10~500㎛인 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 복굴절성 해도사가 0.3∼50 데니어인 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 편광층이 복굴절성 해도사 단독 또는 복굴절성 해도사가 일부 분산 제직된 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층에 있어서, 해성분과 도성분간의 굴절율이 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.┃n'x - nx┃> 0.1 (1)┃n'y - ny┃< 0.05 (2)┃n'z - nz┃< 0.05 (3)(상기에서, n'x은 도성분의 연신방향(x축 방향)의 굴절율이고, n'y 및 n'z는 상기 연신방향과 수직인 방향인 y방향 및 z방향의 굴절율이고, nx, ny 및 nz는 해성분의 x축 방향, y방향 및 z방향의 굴절율이다.)
- 제1항에 있어서, 상기 복굴절성 해도사가 해성분 또는 도성분 중 어느 하나가 등방성이고, 다른 하나가 이방성인 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 편광층 내 투명기재가 복굴절성 해도사의 해성분 또는 도성분 중 어느 하나와 동일한 굴절율을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 제6항에 있어서, 상기 해도사의 해성분이 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비 닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라민(MF), 불포화폴리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 제6항에 있어서, 상기 해도사의 도성분이 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라민(MF), 불포화폴리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트가 상부표면에 렌티큘러, 프리즘 또는 피라미드에서 선택되는 어느 하나의 렌즈패턴이 더 형성된 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 제1항에 있어서, 상기 확산판 내부에 광확산제 0.01 내지 10중량%가 균일 분산된 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트.
- 투명기재용 수지에 광확산제가 혼합된 혼합수지를 용융하고, 상기 용융된 혼합수지가 압출될 때, 상기 혼합수지 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 층으로서 10~500㎛ 두께를 가지는 편광층이 위치하도록 합지한 후, 냉각, 시트성형 및 연신공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 제1항의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법.
- 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판을 제조하고,상기 확산판 전면에 복굴절성 해도사로 이루어진 층으로서 10~500㎛ 두께를 가지는 편광층을 올리고, 기재원단을 덮은 후, 상기 기재원단이 용융되는 가열 및 가압조건에서 가열판을 이용하여 양측에서 압착하여, 확산판 상부에 복굴절성 해도사로 이루어진 편광층을 일체화시키는 것을 특징으로 하는 제1항의 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 고휘도 복합플레이트의 두께가 1∼5mm 범위인 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법.
- 삭제
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 편광층이 복굴절성 해도사 단독 또는 복굴절성 해도사가 일부 분산 제직된 섬유인 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 투명기재 또는 기재원단의 굴절율이 1.4∼2.0인 것을 특징으로 하는 상기 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트의 제조방법.
- 램프;제1항의 투명기재에 광확산제가 분산된 확산판에, 복굴절성 해도사로 이루어진 층으로서 두께가 10~500㎛인 편광층이 일체화된 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트; 및액정 패널;이 순차 적층된 LCD TV용 백라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080131289A KR101040930B1 (ko) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트, 그의 제조방법 및 그를 구비한 액정표시장치 |
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| KR1020080131289A KR101040930B1 (ko) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 확산판 일체형 고휘도 복합플레이트, 그의 제조방법 및 그를 구비한 액정표시장치 |
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| KR20100072780A KR20100072780A (ko) | 2010-07-01 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101264274B1 (ko) | 2011-12-28 | 2013-05-22 | 웅진케미칼 주식회사 | 폴리머가 분산된 반사 편광자 제조방법 및 장치 |
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| JP2006099076A (ja) | 2004-09-01 | 2006-04-13 | Nitto Denko Corp | 偏光子、偏光板、光学フィルムおよび画像表示装置 |
| JP2006215486A (ja) | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Nitto Denko Corp | 偏光子、光学フィルムおよび画像表示装置 |
| KR20070114776A (ko) * | 2005-02-28 | 2007-12-04 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 중합체 섬유를 함유하는 반사성 편광자 |
| KR20080106456A (ko) * | 2006-03-31 | 2008-12-05 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 구조화된 복합 광학 필름 |
-
2008
- 2008-12-22 KR KR1020080131289A patent/KR101040930B1/ko active IP Right Grant
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