KR101050618B1 - 일체형 고휘도 복합시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일체형 고휘도 복합시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유효각도에서 입사되는 입사광 뿐만 아니라, 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 극대화하여 액정표시장치 모듈의 휘도를 극대화시킬 수 있고, 확산시트 및 프리즘시트의 기능을 일체화시켜 제조공정을 단순화함으로써 제조단가를 낮출 수 있는 일체형 고휘도 복합시트에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 일체형 고휘도 복합시트는 투명기재와 상기 투명기재의 제1면상에 상호 인접하여 배열된 다수의 렌즈로 이루어진 출광부 및 상기 투명기재의 제2면상에 형성된 입광부로 이루어지되, 상기 입광부는 상기 다수의 렌즈가 서로 맞닿는 접점영역과 대향하는 위치에 형성된 다수의 돌출부로서 말단에 조도 값(Rz)이 2~20㎛인 반사층을 구비한 돌출부를 포함하고, 상기 렌즈의 하단부는 삼각형 형상의 프리즘 형상이고 상기 렌즈의 중앙부는 구면 또는 타원 형상인 것을 특징으로 한다.
복합시트, 반사층, 집광, 확산, 휘도

Description

일체형 고휘도 복합시트{HIGH LUMINANCE MULTIFUNCTIONAL SHEET}
본 발명은 일체형 고휘도 복합시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유효각도에서 입사되는 입사광 뿐만 아니라, 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 극대화하여 액정표시장치 모듈의 휘도를 극대화시킬 수 있고, 확산시트 및 프리즘시트의 기능을 일체화시켜 제조공정을 단순화함으로써 제조단가를 낮출 수 있는 일체형 고휘도 복합시트에 관한 것이다.
일반적으로,액정표시장치(이하,"LCD"라 함)는 초박형으로 제작이 가능한 저소비전력, 저발열 및 고선명의 화상출력 장치로서, 최근 산업 각 분야의 화상표시 장치로 각광받고 있으며, 특히 LCD-TV 시장은 2004년 7%에서 2007년 22%로 그 비중이 지속적으로 성장하고 있다. 이러한 액정표시장치는 다른 평판 디스플레이 방식과는 달리 액정 자체가 비발광 소재이며, 편광된 광을 이용하므로 광원이 필요함과 동시에 광효율을 높이는 장치가 필요하며 이를 백라이트유닛(이하, "BLU"라 )이 담당하고 있다.
이러한 BLU는 측면 라이트 방식 및 배면 라이트 방식 등이 있는데, 측면 라이트 방식은 디스플레이 소자의 측면에 부착된 광원으로부터 발생되는 빛을 도광판 을 통하여 반대편에까지 이르게 하는 도중에 도광판의 밑면, 상세하게는 광원쪽 면에 광학적으로 설계된 패턴에서 산란 반사하게 되어 액정 패널방향으로 광을 균일화하고 도광판 상면에 확산필름, 프리즘 등을 통하여 광을 좀 더 균일화함과 동시에 집광시킴으로써, 디스플레이 화면의 밝기를 향상시키는 간접 조명방식이다. 이러한 측면 라이트 방식의 BLU는 상대적으로 낮은 휘도와 박막을 요구하는 노트북이나 모니터 등에 사용된다. 이와 달리 높은 휘도를 요구하는 TV의 경우 배면에 많은 수의 램프를 수납하는 형식의 배면 라이트 방식의 BLU가 사용된다.
이러한 BLU 내부 구조를 상세히 살펴보면, 반사시트; 램프; 도광판(측면 라이트 BLU의 경우) 또는 확산판(배면 라이트 BLU의 경우); 확산시트; 프리즘시트; 보호시트 및 액정 패널로 이루어지며, 상기 반사시트가 램프에서의 빛을 위로 반사시켜 가능한 한 많은 빛을 도광판 또는 확산판에 도달하게 하고, 상기 도광판 또는 확산판 위에 위치한 확산시트가 빛을 골고루 확산 및 일차 집광시키고, 이어 확산시트 상에 적층된 프리즘시트가 집광하도록 하여 2차 휘도를 상승시킨다. 이러한 백라이트 방식에서는 최소의 소비전력으로 최대의 화상 밝기를 구현할 수 있도록 설계되어 있다.
상기 BLU 중에서 휘도를 향상시킬 목적으로 사용되는 확산시트는 보통 유기입자의 돌기에 의한 렌즈모양이 광을 집광시키는 역할을 하고 반면, 프리즘시트는 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. 이러한 프리즘시트는 이러한 구 조의 광학적 원리로 휘도 향상에서는 뛰어난 효과가 있으나, 완전하지는 못하여 일부의 광은 유효각으로 입사되지 못하고 소실되는 단점이 있다.
상기 기술한 바와 같이, 전형적인 BLU의 광학부품의 조합은 도광판이나 확산판을 제외하고 전형적으로 확산시트, 프리즘시트, 보호시트로 이루어져 있어 BLU의 부품 소재비가 높고, 여러 장의 광학필름을 조립하는 공정비용 또한 높아 이를 개선하려는 노력이 최근 몇 년 이래 계속 이루어지고 있다.
이러한 노력의 일환으로 렌티큘러(Lenticular) 렌즈 구조의 집광시트가 개발되어 왔으나 이의 경우, 입사되는 광은 렌즈 중앙부를 통과하면 집광효율이 우수하나[도 5a], 입사되는 광의 방향이 수직 또는 비스듬히 입사되면, 렌티큘러 렌즈에 의해 부딪혀 리사이클 되거나 측면으로 입사되어 전체적인 집광효율이 저하된다[도 5b].
또한, 프리즘시트는 기재시트층 상에 삼각형 단면을 가지는 선형 프리즘 렌즈 구조로 형성되어, 집광시트로서 사용된다. 그러나, 상기 삼각형 단면형상을 갖는 프리즘시트는 시야각의 조정이 어렵고, 입사광 중 유효하지 않은 방향에서 입사된 입사광은 사이드 로브(Side Lobe)를 발생시킴에 따라 집광효율 및 콘스라스트 등 광학성능을 향상시키는데 한계가 있다. 또한 프리즘시트는 삼각형의 그 끝이 매우 날카롭기 때문에 제조공정상, 유통 및 관리상의 스크래치가 다양하게 발생하는 단점이 있어 그 제조원가 및 기타 비용이 매우 높다. 그 외에도 슬림형 LCD TV가 절대적으로 요구하는 램프 은폐성은 종래의 표준적인 광학시트 구성으로는 불가능한 측면이 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해서는 많은 입사광량이 제공되어야 한다는 전제하에, BLU 제조비용을 절감하는 방법으로 확산시트 2장을 적층시키는 방법, 슬림형 LCD TV의 은폐성을 강화하기 위하여 패턴 확산판 상에 확산시트 및 프리즘시트를 적층한 후, 상기 확산시트 및 프리즘시트를 재적층하고 보호필름을 적층하는 방법 또는 패턴확산판 상에 패턴압출시트, 프리즘시트 및 보호시트를 적층하는 방법이 시도되어 왔다. 그러나, 이러한 경우 많은 수의 광학시트를 사용하여 BLU의 단가를 올리는 단점이 있었다. 이에 최근에는 LCD 대형화 및 박막화 추세와 더불어 제조단가를 낮추고자 하는 시장요구에 따라, 종래의 프리즘시트 및 확산시트의 기능을 일체화시킨 복합시트가 등장하고 있다.
이러한 복합시트는 투명기재, 상기 투명기재의 제1면상에 상호 인접하여 배열된 다수의 렌즈로 이루어진 출광부 및 상기 투명기재의 제2면상에 상기 렌즈가 서로 맞닿는 접점영역과 대향(對向)하는 위치에 돌출부가 형성되고 상기 돌출부 상에 형성된 반사층으로 이루어진 입광부로 이루어지고 있다.
그러나, 상기 복합시트의 출광부는 일정 곡률의 구형 또는 타원의 렌티큘러 형상의 렌즈를 가지고 있으므로, 렌즈의 중앙부로 입사되는 빛만이 효율적으로 집광되기 때문에 입광부의 개구부를 좁게 할 수 밖에 없으며 이에 따라 반사층에 사용되는 무기입자의 광 흡수 및 여러 차례의 재귀반사로 매질의 통과 길이(Path Length)가 길어지게 되어 매질에 의한 광 흡수 또한 매우 높아 광 효율을 저하시키는 요인이 되고 있다. 또한, 종래 렌티큘러 형상의 렌즈를 가지는 복합시트는 상면(출광부)의 렌즈와 하면의 반사층(입광부)의 정교한 일치를 위한 복잡한 제조공 정으로, 낮은 수율 및 높은 제품가격 등이 문제점으로 지적되고 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 대한민국 특허출원번호 제2008-80412호에서 렌즈 하단부에 직선의 프리즘 구조를 도입하여 렌티큘러 또는 구형 렌즈 구조를 개량하고 반사층을 도입하여 넓은 개구부에도 불구하고 렌즈에 의한 집광효율을 최적화하고 광흡수를 최소화하였다.
하지만 반사층을 도입하는 과정에서 그라비아 인쇄, 옵셋 인쇄, 및 잉크젯 인쇄 등의 인쇄 법으로는 평평한 돌출부에 인쇄할 경우 코팅액 점도나 인압 등의 안정된 조건을 만들기 어려워 돌출부 측면의 반사체의 두께는 얇고, 상대적으로 중앙면은 두꺼워져 반사가 불균일하거나 돌출부 측면에만 반사층이 이루어져 효율이 저하되는 문제점이 있었다[도 2].
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 유효각도에서 입사되는 입사광 뿐만 아니라, 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 극대화하여 액정표시장치 모듈의 휘도를 극대화시킬 수 있고, 확산시트 및 프리즘시트의 기능을 일체화시켜 제조공정을 단순화함으로써 제조단가를 낮출 수 있는 일체형 고휘도 복합시트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적은, 일체형 고휘도 복합시트에 있어서, 투명기재와 상기 투명기재의 제1면 상에 상호 인접하여 배열된 다수의 렌즈로 이루어진 출광부 및 상기 투명기재의 제2면 상에 형성된 입광부로 이루어지되, 상기 입광부는 상기 다수의 렌즈가 서로 맞닿는 접점영역과 대향하는 위치에 형성된 다수의 돌출부로서 말단에 조도 값(Rz)이 2~20㎛인 반사층을 구비한 돌출부를 포함하고, 상기 렌즈의 하단부는 삼각형 형상의 프리즘 형상이고 상기 렌즈의 중앙부는 구면 또는 타원 형상인 것을 특징으로 하는 일체형 고휘도 복합시트에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 단위렌즈의 폭(width)은 50 내지 250㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단위렌즈의 높이(height)는 상기 폭에 대하여, 25 내지 200%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 렌즈 하단부가 상기 렌즈의 높이(height)에 대하여, 20 내지 80%로 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 돌출부의 깊이(depth)는 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 반사층의 두께는 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 돌출부와 바로 이웃하는 돌출부간에 형성된 개구부는 상기 단위렌즈의 폭에 대하여 30 내지 90% 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 반사층은 반사물질이 첨가된 수지 코팅액으로 코팅된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 수지 코팅액은 1종 이상의 착색안료 또는 염료를 더 포함하는 것으로 형성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 수지 코팅액의 수지는 자외선 경화형수지, 전자선 경화형수지 및 열경화형 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 반사물질은 TiO2, BaSO4, Al(OH)3, Al2O3, CaCO3, ZnO 및 ZnS로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적은 상기 일체형 고휘도 복합시트와 상기 복합시트를 향해 빛을 조사하는 광원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리 및 상기 백라이트 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 유효각도에서 입사되는 입사광 뿐만 아니라, 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 극대화하여 액정표시장치 모듈의 휘도를 극대화시킬 수 있는 등의 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 일체형 고휘도 복합시트에 의하면 확산시트 및 프리즘시트의 기능을 일체화시켜 제조공정을 단순화함으로써 제조단가를 낮출 수 있는 등의 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
본 발명에 따른 일체형 고휘도 복합시트는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투명기재(1)와 상기 투명기재(1)의 제1면상에 상호 인접하여 배열된 다수의 렌즈로 이루어진 출광부(2) 및 상기 투명기재(1)의 제2면상에 형성된 입광부(3)로 이루어지되, 상기 입광부(3)는 상기 다수의 렌즈가 서로 맞닿는 접점영역과 대향(對向)하는 위치에 형성된 다수의 돌출부(5)로서 말단에 반사층(6)을 구비한 돌출부(5)를 포함하고, 상기 렌즈의 하단부는 삼각형 형상의 프리즘 형상이고 상기 렌즈의 중앙부는 구면 또는 타원 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 투명기재(1)는 광학용으로 사용 가능한 투명필름에 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리카보네이트(PC)를 사용한다.
본 발명에 따른 일체형 고휘도 복합시트(10)의 상기 투명기재의 제1면상에 상호 인접하여 배열된 다수의 렌즈를 구비한 출광부(2)는 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광까지 효율적으로 집광할 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한 상기 입광부(3)는 반사층(6)의 형성에 의해 반사율 및 은폐력을 향상시켜 광효율을 극대화할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 출광부(2)는 상기 렌즈의 하단부(2b)가 삼각형 단면을 가지는 프리즘 형상이고, 상기 렌즈의 하단부를 제외한 렌즈의 중앙부(2a)는 구면 또는 타원 형상을 가진 구조로서 종래의 렌티큘러 렌즈 구조를 개량하여 개구부로부터 입사된 광 의 집광을 최적화하여 광효율을 향상시킨다. 특히, 상기 프리즘 형상을 통해 사각으로 입사된 광을 집광하고, 구면 또는 타원 형상을 통해 수직각에 가깝게 입사된 광의 집광을 최적화한다.
상기 광효율 향상의 메커니즘은 렌즈의 중앙부(2a)로 입사된 광은 일정 곡률의 원형 또는 타원형의 형상에 의해 집광되고 이외의 부분 즉, 프리즘 형상으로 입사되는 광은 개구부의 넓이를 최적화하여 유효 입사광의 비율을 극대화하여 또 다시 집광되도록 하는 것이다. 즉, 개구부로부터 수직에 가깝게 입사되는 광은 대부분 곡률을 가지는 렌즈중앙부로 몰리게 되어 곧바로 집광되며 프리즘의 유효각으로 비스듬히 입사되는 광은 프리즘에 의해 재귀반사 없이 곧바로 집광된다. 중앙부의 구형 또는 렌티큘라 렌즈와 하단의 프리즘의 크기비율을 자유자재로 조절하여 두 렌즈의 기능을 용이하게 최적화시킬 수 있다. 종래 프리즘의 경우 중앙부로 입사되는 광은 대부분 집광이 되는 것이 아니라 재귀 반사되어 집광되는데, 이러한 경우 유기필름을 통과하는 길이가 길어져 필름에 의한 광 흡수가 일어나 광효율이 떨어지는 단점이 있었다.
또한, 본 발명에 따른 일체형 고휘도 복합시트의 다수의 렌즈로 이루어진 출광부(2)는 단위렌즈의 폭(w)은 50 내지 250㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 200㎛, 더욱 더 바람직하게는 150㎛이하인 것이다. 이때, 250㎛를 초과하면, 모아레 현상이 발생하기 쉽고, 화상에 패턴이 보이게 되어 바람직하지 않고, 폭이 50㎛ 미만이면, 반사층(6) 패턴 구현이 어렵다.
또한, 상기 단위렌즈의 높이(h)는 상기 폭에 대하여, 25 내지 200%인 것을 특징으로 한다. 이때, 25% 미만이면, 광의 집광성이 저하되고, 200%를 초과하면, 광의 전반사량 증가로 오히려 휘도가 감소하여 바람직하지 않다.
또한, 상기 렌즈 하단부(2b)는 상기 렌즈의 높이(h)에 대하여, 20 내지 80%로 형성되며, 더욱 바람직하게는 50 내지 80%로 형성된다. 이때, 렌즈의 하단부가 20% 미만으로 프리즘 형상이 형성되면, 프리즘 형상에 의한 효율이 떨어지므로, 종래 렌티큘러 렌즈가 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광에 대하여 낮은 집광효율을 보이는 문제점이 여전히 해소되지 않으며, 80%를 초과하면, 수직광에 대한 집광효율이 저하된다.
본 발명에 따른 출광부(2)에서 상기 프리즘 형상으로 이루어진 렌즈 하단부(2b)를 제외한 부분을 렌즈 중앙부(2a)라 하며, 종래 렌티큘러 렌즈 형상의 구면 또는 타원 형상으로 이루어진다. 따라서, 렌즈 중앙부(2a)의 구조를 통해, 유효각도에서 입사되는 입사광 내지 수직각에 가깝게 입사된 광의 집광을 최적화할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 입광부(3)는 상기 투명기재의 제2면상에 상기 렌즈가 서로 맞닿는 접점영역과 대향(對向)하는 위치에 다수의 돌출부(5)가 형성되고, 상기 다수의 돌출부(5) 말단에 형성된 반사층(6)으로 이루어진 구조로서, 상기 돌출부(5)와 바로 이웃하는 상기 돌출부(5)간에 형성된 홈 형상의 개구부(4)가 연속적으로 교대 배열된다.
이때, 상기 개구부의 길이는 렌즈의 단위 폭 길이에 대하여, 30 내지 90%인 것이 바람직하다. 또한 상기 돌출부(5)의 깊이(depth)는 5 내지 50㎛인 것이 바람 직한데, 5㎛ 미만이면 반사층의 코팅이 어렵고, 50㎛를 초과하면 반사층을 코팅하기 위한 사각기둥의 투명한 측면으로의 광투과가 일어나 전체적인 광학적 기능을 저해하여 바람직하지 않다.
상기 돌출부는 반사층 코팅을 용이하게 하기 위해 일정한 조도를 가지는 형상으로 형성된다. 일정한 조도를 가지는 형상을 제조하기 위해서는 상기 패턴과 동일한 음각 패턴 롤을 제조하여야 한다. 패턴 제조 공정은 먼저 롤 상에 일정한 두께의 도막을 도포하고, 도막 상에 다이아몬드 바이트를 이용하여 일정한 간격으로 롤에 패턴 형상을 음각으로 인각한다. 그리고 글래스 비드를 이용해 블라스트 처리를 하게 된다. 그리고 도막이 제거되면 돌출부 형상 부분에만 일정한 조도를 가지는 패턴 롤을 제작할 수 있다. 이러한 패턴 롤 형상으로 압출 공정을 통해 일정한 조도의 돌출부 형상이 있는 패턴필름을 제작할 수 있다. 본 발명에 따르면 상기 돌출부는 조도값(Rz)이 2~20㎛인 것이 바람직하다.
상기 돌출부(5)와 이웃하는 돌출부간의 간격 즉, 입광부에 해당하는 개구부(4)의 길이는 상기 단위렌즈의 폭에 대하여 30 내지 90% 범위 이내로 배열되도록 설치된다. 이때, 30% 미만으로 좁은 간격으로 배열하면, 유효 입사광이 지나치게 작아 휘도 향상에 바람직하지 않고, 90% 초과하는 범위로 넓게 배열되면, 돌출부(5) 상의 반사층(6)의 면적이 좁아 반사광에 의한 리사이클링 효과가 저하된다.
또한 본 발명에 따른 상기 반사층(6)은 빛의 유효각도에서 벗어나 입사되는 즉 비유효각에서 입사되는 입사광을 얼마나 효율적으로 반사시키는가에 따라 집광시트 광효율의 대부분이 결정된다. 상기 돌출부(5)에 상기 반사층(6)을 형성할 때, 그라비아 인쇄법, 옵셋 인쇄법, 실크스크린 인쇄법 및 잉크젯 인쇄법으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 수행하여 광 성능을 최적화할 수 있는 두께로 조절할 수 있다. 이때, 반사층(6)의 바람직한 두께는 5 내지 50㎛ 범위일 때, 광 성능의 향상효과가 있고, 상기 범위를 벗어나면, 반사효율 및 작업성이 저하된다. 따라서, 본 발명은 반사층(6)의 도입으로 유효하지 않는 각으로 입사되는 광을 재귀반사시켜 유효입사각의 광으로 전환하여 렌즈에 집광을 최적화되도록 하며, 반사층(6)의 두께가 5㎛미만이면, 반사층의 두께가 얇기 때문에, 유효각에서 벗어난 각도에서 입사되는 입사광이 반사층에 의해 리사이클링되지 않고 투과 진행하므로, 집광효율이 떨어지고 상대적으로 투과하는 빛이 커짐에 따라 은폐력이 작아지게 되므로, 유효각도로 전환되어 재사용될 수 있는 광량이 적고, 반사층(6)을 투과하여 유효각도 이외의 각도로 투과되는 광이 생기므로, 유효한 시야각 외로 광의 손실이 발생한다. 반면에, 50㎛를 초과하면, 코팅이 어려운 문제가 있다.
한편, 상기 반사층을 도입하는 과정에서 그라비아 인쇄, 옵셋 인쇄, 및 잉크젯 인쇄 등의 인쇄 법으로는 평평한 돌출부에 인쇄할 경우 코팅액 점도나 인압 등의 안정된 조건을 만들기 어려워 돌출부 측면의 반사체의 두께는 얇고, 상대적으로 중앙면은 두꺼워져 반사가 불균일하거나 돌출부 측면에만 반사층이 이루어져 효율이 저하된다(도 2 참조). 이러한 문제를 해결하기 위해 상기 반사층을 형성하는 돌출부에 랜덤하게 표면을 거칠게 만들어 돌출부 측면의 반사체의 두께와 중앙면의 두께를 유사하게 하여 반사층 형성의 용이성, 반사율 및 램프 차폐성을 극대화할 수 있다. 랜덤한 표면 거칠기를 가지는 돌출부를 형성하기 위해서는 돌출부를 형성 시키는 새로운 가공법이 필요로 한다. 종래의 패턴 롤은 다이아몬드 바이트를 이용하여 일정한 간격으로 패턴 롤에 패턴 형상을 음각으로 인각하여 압출하는 방식이다(도 3 참조). 그러나 이러한 방식은 필름 생성시 돌출부가 평평하게 형성되어 반사층 형성시 돌출부의 측면과 중앙면의 두께 차가 발생하여 광 반사 효율이 낮아지게 된다. 따라서 본 발명에서는 돌출부가 일정한 조도를 가지는 구조를 형성하기 위한 공정으로, 먼저 패턴 롤 상에 일정한 두께의 도막을 도포하고, 도막 상에 다이아몬드 바이트를 이용하여 일정한 간격으로 패턴 롤에 패턴 형상을 음각으로 인각하여 압출하는 방식을 사용하며, 글래스 비드를 이용해 블라스트 처리를 하게 된다. 그리고 도막이 제거되면 돌출부 형상 부분에만 조도를 가지는 패턴 롤을 제작할 수 있다(도 4 참조). 이러한 패턴 롤 형상으로 압출 공정을 통해 일정한 조도의 돌출부 형상이 있는 패턴필름을 제작할 수 있다. 이러한 일정한 조도의 돌출부 형상 상에 그라비아 인쇄, 옵셋 인쇄, 및 잉크젯 인쇄 등의 인쇄법으로 인쇄할 경우 돌출부 측면의 반사체의 두께와 중앙면의 두께를 유사하게 하여 광효율을 향상하였다.
또한, 본 발명에 따른 반사층(6)은 반사물질이 자외선 경화형 수지, 전자선 경화형 수지 및 열 경화형 수지 중 선택된 수지에 첨가된 수지 코팅액으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사물질은 당해 기술분야에 알려진 물질이 제한되지 않고 사용될 수 있으나, 바람직하게는 TiO2, BaSO4, Al(OH)3, Al2O3, CaCO3, ZnO 및 ZnS로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 반사용 안료를 사용하는 것이다. 더욱 바람직하게는 백색의 반사용 안료를 사용하는 것이고, 가장 바람직하게는 TiO2를 사용한다. 상기 반사물질로는 은(silver) 입자 및 알루미늄 입자를 사용할 수 있다. 이때, 반사물질은 10 내지 80중량%가 수지에 첨가되는 것이 바람직한데, 10중량% 미만이면, 반사효율이 미비하고, 반사물질로서 사용되는 반사용 안료가 80중량%를 초과하여 과량 사용되면, 잘 분산되지 않아 안료의 뭉침 현상 등으로 균일한 인쇄가 어렵다.
또한, 본 발명의 반사층(6)은 콘트라스트 등 광학특성을 향상하기 위해 1종 이상의 착색 안료 또는 염료를 더 포함하는 반사물질이 혼합된 수지에 더 첨가할 수 있다. 이때, 추가로 첨가될 수 있는 착색 안료로는 적색, 황색, 녹색, 청색, 자색, 및 흑색 등의 유색 안료를 사용하는 것이며, 상기 안료와 염료로 인하여, 반사 또는 여러 가지의 원하는 색상을 구현할 수 있으며, 염료는 물에 녹는 성질이 있는 것이 안료와 다른 특징이다.
상기 반사물질이 첨가된 수지 또는 반사물질 및 상기 추가의 첨가물질이 첨가된 수지의 점도는 100∼6,000cps인 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 일체형 복합시트는 광원부(미도시)에서 출사된 빛 중 유효각도에서 입사되는 입사광은 개구부(4)로 입사되어 출광부(2)의 렌즈를 통해 출사되고, 광원부(미도시)에서 출사된 빛 중 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광은 반사층(6)에 의해 반사되어 광원부로 되돌아가게 된다. 이에 본 발명에 따르면 상기 일체형 고휘도 복합시트 및 상기 복합시트를 향해 빛을 조사하 는 광원부로 이루어진 백라이트 어셈블리를 제공하며, 나아가, 상기 백라이트 어셈블리를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1, 2 및 비교예 1]
표 1(표 1의 도면 부호는 도 1에 도시된 도면부호를 의미한다.)에 기재된 바와 같이 양면에 패턴을 설정한 후, 일반적인 제조 방법으로 제작한 렌즈 형상의 패턴 롤과 상기 기재된 새로운 제조 방법으로 제조한 일정한 조도의 돌출부 형상을 가지는 패턴 롤을 제작하였다. 조도의 변화는 글래스 비드의 크기를 다르게 하여 조도를 다르게 하였다. 그리고 이 패턴 롤들을 이용한 압출성형방법으로 고투명한 폴리카보네이트(LG-DOW Polycarbonate사, Calibre200-10) 수지와 반사물질(TiO2)이 포함된 수지(Q-sys사, QM05B)를 원료로 하여 도 1과 같은 양면 패턴의 일체형 복합시트를 제조하였다.
아래의 Rz값은 10점 평균조도 값으로써 단면 곡선에서 가장 높은 봉우리 5개의 평균 높이와 가장 깊은 골짜기 5개의 평균 깊이의 차를 표면 조도 값으로 사용한 것이다(도 6 참조).
[표 1]
도면부호 1
(㎛)		 2
(㎛)		 3
(㎛)		 4
(㎛)		 5
(㎛)		 6
(㎛)		 2a
(㎛)		 2b
(㎛)		 Rz
실시예 1 200 80 20 120 10 10 70 60 10.3
실시예 2 200 80 20 120 10 10 70 60 2.8
비교예 1 200 80 20 120 10 10 70 60 0
[실험예 1 : 반사층 두께 측정]
상기에서 제조된 일체형 복합시트의 반사층 두께를 측정하기 위한 방법은 다음과 같다. Leica사의 RM2265 마이크로톰을 이용하여 양면 패턴의 수직 방향의 단면을 절단하였다. 그리고 올림푸스사의 ML61L-N1273MU 광학 현미경을 이용하여 돌출부의 반사층 두께를 좌측, 중앙 및 우측 면을 각각 5회 측정하여 평균값으로 하였고 다음 표 2에 측정 결과를 나타내었다(표 2의 "도면부호"는 도 7에 도시된 부호를 의미한다.).
[표 2]
도면부호 6a(좌측) 6b(중앙) 6c(우측)
실시예 1 20.8㎛ 21.2㎛ 20.6㎛
실시예 2 12.3㎛ 16.7㎛ 11.4㎛
비교예 1 4.5㎛ 13.2㎛ 6.4㎛
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1은 비교예1에 비하여 측면과 중앙의 반사층 두께의 유의차가 없음을 확인하였다. 그리고 실시예 1과 실시예 2와 비교 시 조도(Rz)가 클수록 측면과 중앙의 반사층 두께의 유의차가 줄어들고 반사층 두께가 두꺼워지는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2 : 광학특성 측정]
1. 휘도 측정
상기에서 제조된 일체형 복합시트의 휘도를 측정하기 위한 방법은 다음과 같다. 32" 직하형 백라이트 유니트를 이용하여 휘도를 측정하였으며, 일체형 복합 시트를 재단, 광확산판(투과율 70%) 위에 장착하여 탑콘사의 BM-7 측정기를 이용하여 측정각도 5도, BM-7과 백라이트 유니트와의 간격을 25cm로 하여 가로 세로 등간격 4분할하여 그 교차점인 9개 지점의 휘도를 9회 반복 측정하여 휘도 평균값으로 휘도로 대표하였다. 비교를 위하여 레퍼런스로 현재 광학시트의 표준 구성으로 동일한 광확산판, 확산시트, 프리즘, 보호시트를 차례로 적층하여 동일한 방법으로 휘도를 측정하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.
[표 3]
휘도(Cd/㎠), 레퍼런스 휘도 : 100
실시예 1 115
실시예 2 110
비교예 1 105
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일체형 복합시트의 휘도가 레퍼런스의 휘도가 100일 때, 실시예 1의 경우 115, 실시예 2의 경우 110의 휘도를 나타낸 반면, 비교예 1의 휘도는 105을 확인하였다. 상기 실시예 1의 휘도 결과는 돌출부가 평평한 면에 반사층이 이루어진 비교예 1에 대비하여 높게 나타났으며, 조도(Rz)값이 더 높은 실시예 1이 실시예2의 경우 보다 휘도가 높게 측정되었다. 또한 실시예1 및 2의 모든 경우 조도값이 0인 비교예 1에 비해 높은 휘도를 보여주고 있어 종래의 고휘도 복합시트보다 높은 휘도를 보였다.
2. 은폐력 측정
상기에서 제조된 일체형 복합시트에 대한 은폐력은 육안으로 램프선이 얼마나 보이는가를 측정하였다. 그 결과, 램프 은폐성은 실시예 1 > 실시예 2 > 비교예 1의 순서로 측정되었다. 실시예 1에 비해 비교예 1의 경우 반사층 두께의 차가 큼 에 따라 램프 은폐성이 차이가 나는 것은 당연한 결과로 보인다. 또한 조도 값이 차이가 있는 실시예 1과 실시예 2와 비교하여 조도 값이 클수록 반사층 두께의 균일성이 커지고, 1회 코팅으로 높은 두께로 코팅이 가능하므로 은폐성의 차이가 나는 것으로 확인된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 고휘도 복합시트는 집광에 유효하지 않은 각도에서 입사되는 입사광의 집광효율을 극대화한 일체형 고휘도 복합시트에, 조도가 있는 돌출부로 제조함에 따라 종래의 고휘도 복합시트의 기능을 향상됨을 보였다. 또한, 본 발명의 일체형 고휘도 복합시트는 확산시트 및 프리즘시트의 기능을 일체화시켜, 제조공정을 단순화함으로써, 제조단가를 낮출 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일체형 고휘도 복합시트의 구조 및 일정한 조도값을 가지는 돌출부에 반사층이 코팅된 상태를 도시한 도면이고,
도 2는 조도값(Rz)이 0인 경우 발생할 수 있는 코팅층의 코팅 두께가 불균일한 경우를 도식화한 도면이며,
도 3은 종래의 패턴 롤과 다이아몬드 바이트를 이용하여 일정한 간격으로 패턴 롤에 패턴 형상을 음각으로 인각하여 압출하는 방식의 공정도이고,
도 4는 본 발명에 따른 패턴 롤 상에 일정한 두께의 도막을 도포하고, 도막 상에 다이아몬드 바이트를 이용하여 일정한 간격으로 패턴 롤에 패턴 형상을 음각으로 인각하여 압출하는 방식의 공정도이며,
도 5a는 종래 렌티큘러 구조의 렌즈로 이루어진 확산시트에 입사되는 광의 진행경로를 도시한 도면이고,
도 5b는 종래 렌티큘러 구조의 렌즈로 이루어진 확산시트에 입사되는 광의 다른 진행경로를 도시한 도면이며,
도 6은 돌출부의 조도(Rz) 값을 구하는 개념도이고,
도 7은 도 1에 도시된 돌출부의 반사층 두께를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1: 투명기재 2: 출광부
3: 입광부 2a: 렌즈의 중앙부
2b: 렌즈의 하단부 4: 개구부
5: 돌출부 6: 반사층
10: 일체형 복합시트

Claims (13)

  1. 일체형 고휘도 복합시트에 있어서,
    투명기재와 상기 투명기재의 제1면상에 상호 인접하여 배열된 다수의 렌즈로 이루어진 출광부 및 상기 투명기재의 제2면상에 형성된 입광부로 이루어지되,
    상기 입광부는 상기 다수의 렌즈가 서로 맞닿는 접점영역과 대향하는 위치에 형성된 다수의 돌출부로서 말단에 조도 값(Rz)이 2~20㎛인 반사층을 구비한 돌출부를 포함하고,
    상기 렌즈의 하단부는 삼각형 형상의 프리즘 형상이고 상기 렌즈의 중앙부는 구면 또는 타원 형상인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈의 폭(width)은 50 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 렌즈의 높이(height)는 상기 폭에 대하여, 25 내지 200%인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 하단부가 상기 렌즈의 높이(height)에 대하여, 20 내지 80%로 형성된 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부의 깊이(depth)는 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사층의 두께는 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부와 바로 이웃하는 돌출부간에 형성된 개구부는 상기 렌즈의 폭에 대하여 30 내지 90% 인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 반사물질이 첨가된 수지 코팅액으로 코팅된 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수지 코팅액은 1종 이상의 착색안료 또는 염료를 더 포함하는 것으로 형성된 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수지 코팅액의 수지는 자외선 경화형수지, 전자선 경화형수지 및 열경화형 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 반사물질은 TiO2, BaSO4, Al(OH)3, Al2O3, CaCO3, ZnO 및 ZnS로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 일체형 고휘도 복합시트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 일체형 고휘도 복합시트와 상기 복합시트를 향해 빛을 조사하는 광원부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백라이트 어셈블리.
  13. 제12항의 백라이트 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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