KR101227304B1 - 광학시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)에 사용되는 광확산성을 갖는 광학시트에 관한 것으로, 광확산층의 바인더로서 고굴절 수지를 단독으로 사용하거나 이를 혼합시켜서 광확산층에 포함되는 입자나 투명기재층의 굴절율에 비하여 고굴절율을 갖는 것을 사용함으로써 광휘도를 높일 수 있으면서, 추가적으로 투명기재층의 배면에 형성되는 저면층을 저굴절율을 갖도록 하는 경우 반사 방지 효과를 통해 입사광의 광효율을 높일 수 있는 광학시트를 제공한다.

Description

광학시트{Optical sheet}
도 1은 일반적인 백라이트 유니트 어셈블리의 개략도.
도 2는 본 발명 광확시트의 단면도.
본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)에 사용되는 광학시트에 관한 것으로, 액정 디스플레이 장치의 백라이트 유닛용 광학시트 어셈블리에 사용되는 광휘도가 높거나 입사광의 광효율을 높여 광학시트의 사용수를 줄일 수 있도록 할 수 있는 광학시트에 관한 것이다.
디스플레이 기술의 발달이 혁신적으로 이루어지는 가운데 최근 TFT-LCD에서는 LCD 디스플레이의 대화면화, 저전력화, 고휘도화 등이 향후 기술의 핵심으로 떠오르고 있다. 이러한 요구에 대응하기 위해서 TFT-LCD의 부품인 액정 모듈과 백라이트 부품에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 백라이트 유니트에서도 대화면화, 저 전력화, 고휘도화가 진행 중인데 최근에는 백라이트유니트 자체를 없애려는 시도도 많이 등장하고 있지만 LCD가 가지는 기본적인 특징 때문에 자체발광하는 LED 소자처럼 별도의 광원 없이 화면을 형성하기는 현재로는 불가능한 실정이다.
백라이트 유니트의 어셈블리를 개략적으로 도 1에 나타내었는바, 우선 램프(3)에서 도광판(5)으로 입사한 광선은 도광판(5)의 각 측면 및 도광판(5) 이면의 반사 도트 또는 반사시트(2)에서 반사 되어, 도광판(5)의 표면으로부터 출사된다. 도광판(5)으로부터 출사된 광선은 광확산 시트(6)로 입사하여 확산되어 표면으로부터 출사된다. 이후, 광확산 시트(6)에서 출사된 광선은 프리즘 시트(7)로 입사하고, 프리즘 시트(7)의 표면에 형성된 프리즘부에 의해서 대략 직상방향으로 피크를 나타내는 분포의 광선으로 출사 되어 그 상부의 액정층의 전체면을 조명하게 된다.
액정 표시 장치의 휘도를 향상시키기 위해서는 휘도 향상 필름 (BEF) 적용, 도광판 설계 변경, 광확산 필름의 입자 설계 변경, 고투명 투명기재 사용 등의 각종 방법을 이용할 수 있다. 하지만 이에 대한 기술향상은 그 한계가 있다.
한편 종래 백라이트 유니트 확산시트에 굴절율이 다른 물질을 적용하여 휘도를 향상시키기 위한 방법들로는, 대한민국 공개특허 제2003-0097146호, 제2005-0108239호, 제2005-0004231호에 기재된 발법을 들 수 있으며, 여기서는 투명기재(베이스 필름), 광확산 시트 배면, 광확산층 위에 굴절율이 다른 고굴절 혹은 저굴절 물질을 적용하고 있다.
대한민국 공개특허 제2003-0097146호에는 광학시트들 중 적어도 어느 하나의 광학시트를 서로 다른 굴절율을 가지는 적어도 두개의 물질이 액정표시 장치의 광입사면에 대하여 경사지게 접합되는 베이스 필름을 구비하는 것을 특징으로 하며 서로 다른 굴절율을 가지는 물질을 경사지게 접착함으로써 광휘도를 높이는 방법이 기재되어 있다.
공개특허 제2005-0108239호에는 투명 기재의 한쪽 면에 투명수지와 확산 비드로 구성되는 광확산층을 형성하고 다른 한쪽 면에 굴절율이 1.2 ~ 1.45인 저굴절층 단독 또는 굴절율이 1.6 ~ 2.9인 고굴절층을 함께 순차적으로 적층하는 광확산 시트에 대해 기재되어 있는데, 이 시트의 반사 방지특성을 이용하여 백라이트 유니트 구성시 광원의 조도를 증가시키지 않고서도 고휘도의 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 상세하게는 저전력에서 반사율을 감소시킴으로써 투과율 및 휘도를 개선하기 위해 광확산시트 한면에 고굴절충 및/또는 저굴절층을 적층한 외광반사 방지 필름과 광확산 필름이 복합된 광학설계를 제공하고 이를 이용 액정표시장치의 휘도를 향상시키고자 하는 것이다.
이와 유사하게 공개특허 제2005-0004231호에는 광확산층 수지 피막층의 미세 요철 형상의 표면에 저굴절율층을 형성하여 반사방지 기능을 부여하고 화면 표시 콘트라스트의 저하를 방지, 백화를 개선시키는 내용이 기재되어 있다.
본 발명의 한 구현예에 따르면 광확산층을 이루는 바인더에 고굴절의 수지를 더 포함시켜 입자나 투명기재층에 비하여 굴절율이 더 높도록 함으로써 광출사면 광확산층의 굴절율을 높여 정면휘도를 높일 수 있는 광학시트를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 한 구현예에 따르면 부가하여, 광확산층의 배면에 형성되는 저면층을 저굴절층으로 형성함으로써 저면층으로 입사되는 정면으로 들어오는 광의 반사방지 효과를 부여함으로써 입사광의 광효율을 높힐 수 있는 광학시트를 제공하고자 한다.
본 발명의 한 구현예에서는 투명기재층; 투명기재층의 일면에 형성되며, 입자와 바인더를 포함하는 광확산층; 및 투명기재층의 다른 일면에 형성되며 입자와 바인더를 포함하는 저면층을 포함하는 광학시트에 있어서, 상기 광확산층의 바인더의 굴절률과 입자의 굴절율, 및 투명기재층의 굴절률이 다음의 식 1을 만족하는 것임을 특징으로 하는 광학시트를 제공한다.
<식 1>
n3 > n1 또는 n3 > n2
상기 식에서, n1은 광확산층 입자의 굴절률이고, n2는 투명기재층의 굴절율이며 n3는 광확산층 바인더의 굴절율이다.
본 발명의 다른 한 구현예에서는, 투명기재층; 투명기재층의 일면에 형성되며, 입자와 바인더를 포함하는 광확산층; 및 투명기재층의 다른 일면에 형성되며 입자와 바인더를 포함하는 저면층을 포함하는 광학시트에 있어서, 상기 광확산층의 바인더의 굴절률과 입자의 굴절율, 투명기재층의 굴절률 및 저면층의 굴절율이 다음의 식 2를 만족하는 것임을 특징으로 하는 광학시트를 제공한다.
<식 2>
n4 < n1이고, n3 > n1 또는 n3 > n2
상기 식에서, n1은 광확산층 입자의 굴절률이고, n2는 투명기재층의 굴절율이며, n3는 광확산층 바인더의 굴절율이며, n4는 저면층의 굴절율이다.
본 발명의 구현예들에 따른 광학시트에 있어서, n1, n2 및 n3의 차이는 0.01 이상인 것일 수 있다.
또한 본 발명의 구현예들에 따른 광학시트에 있어서, 광확산층 바인더는 방향족기를 포함하는 고굴절 수지이거나 방향족기를 포함하는 고굴절 수지와의 혼합 바인더일 수 있다. 이때 고굴절 수지는 플루오렌 유도체를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 구현예들에 따른 광학시트에 있어서, 광확산층은 바인더 고형분 100중량부에 대해 10 내지 500중량부의 입자를 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명의 구현예들에 따른 광학시트에 잇어서, 저면층은 바인더 고형분 100중량부에 대해 0.01 내지 200중량부의 입자를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 광학시트의 단면을 개략적으로 도시한 것으로, 본 발명 광학시트에 관한 구현예들은 투명기재층(10)의 적어도 한쪽 면에 광확산층(9)으로 구성되고 광확산층의 배면에 저면층(11)을 포함한다.
투명기재층(10)은 투명한 지지체면 어떤 것이든 사용가능하여 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 에폭시 등이 사용되며 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용되어지는데 최근에는 광확산층에 자외선 안정제를 첨가하지 않고 자외선 차단 효과가 있는 폴리에틸렌나프탈레이트가 사용되어지고 있으나 가격이 고가라는 점 때문에 상용화하지는 못하고 있다. 이러한 투명기재는 광확산층 등에 사용되는 수지에 대하여 접착력을 가져야 하며 자체 내의 광투과도가 높아 광확산층에 영향을 주어서는 안 되며 표면의 평활도가 균일하여 휘도의 편차가 없는 것일 수 있다. 투명기재층(10)의 두께는 50㎛ 내지 300㎛일 수 있고 특히 75 내지 250㎛인 것이 기계적 물성 및 내열성, 박형화 등에 있어서 유리할 수 있다.
본 발명의 한 구현예에 따르면 이와 같은 고투명 플라스틱으로 이루어진 기재필름의 양면에 바인더와 입자를 포함하는 조액으로부터 형성된 층을 포함할 수 있는데, 특히 광출사면에 위치하는 층은 광확산층(9)으로 명명하며, 그 배면에 위치하는 층은 저면층(11)으로 명명한다.
특히 본 발명의 바람직한 한 구현예에 따르면 광확산층(9)의 바인더는 고굴절 수지로 이루어지거나 적어도 고굴절 수지와의 혼합 바인더일 수 있다.
광출사면 광확산층(9)은 입사된 빛을 산란, 반사 굴절시켜 빛을 확산시킴과 동시에 투과가 많이 이루어지도록 하여 프리즘을 통과한 빛을 LCD 화면 전체에 골 고루 확산시켜 주는 역할을 한다. 그러므로 광출사면 광확산층(9)은 플라스틱 지지체와 접착성이 좋으며 광확산 역할을 해주는 입자들과 상용성이 좋은 수지를 사용하고 있는데 사용되는 주요 수지로는 불포화폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 멜라민계 등이 사용되며 내열성, 내마모성, 접착성을 높이기 위하여 경화제를 사용하여 수지의 피막을 단단하게 하여 사용한다. 이때 사용되는 수지는 광투과도가 높은 것이 좋으며 특히 광확산층을 구성하기 때문에 기재필름과의 접착력이 중요하다.
본 발명에서는 광출사면 광확산층의 굴절률을 높여 정면휘도를 높이고자 고굴절 수지를 병용하거나, 이들 바인더를 대체하여 고굴절 수지만을 사용할 수도 있다. 대체적으로 고굴절 수지는 높은 굴절률의 물성을 갖기 위해서 그 화학적 구조가 방향족을 포함하고 있다. 방향족을 포함하는 물질은 자외선에 장시간 노출이 될 경우 황변이 발생할 여지를 남기고 있다. 백라이트유니트는 냉음극형광램프(CCFL)이라 불리는 빛 발생 장치를 광원으로써 사용한다. 이러한 CCFL은 일부 자외선(특히, 자외선A영역)을 방출하는 문제를 가지고 있다. 백라이트유니트의 CCFL개수가 많아질수록, 그리고 CCFL에 노출되는 시간이 길어질수록 고굴절 고분자 수지에 누적되는 자외선의 양은 급격히 증가하고 이는 방향족이 발색단을 생성시킬 여지를 남겨놓았고 이러한 발색단에 의한 황변은 수지에 황변을 만들어 프리즘 필름의 성능을 저하시켜 백라이트유니트의 광학적 품질 측면에서 매우 불리하다. 따라서, 프리즘 필름용 고굴절 조성물에 대한 자외선에 대한 황변 방지 수단은 보다 더 안정적인 성능을 위해 필요하다.
고굴절 조성물이 자외선에 안정해야 하는 조건 이외에도 투명 플라스틱 필름과 고굴절 고분자 수지가 단단하게 지지되기 위해서는 충분한 접착력을 유지하고 또한 표면 강도를 증가시켜야하는 문제도 동시에 가지고 있다.
이를 위해 본 발명의 가장 바람직한 구현예에서는 고굴절 수지로 플루오렌 유도체를 포함한다.
광확산층(9) 형성에 있어서 바인더 중 고굴절 수지의 양은 투명기재층이나 광확산층에 함유되는 입자의 굴절율을 고려하여 적의 조절될 수 있으며, 특히 광확산층의 바인더의 굴절율이 투명기재층에 비하여 높거나 광확산층에 비하여 높은 정도를 만족할 수 있는 양으로 혼용될 수 있다.
광확산층(9) 형성 조액 중 포함되는 입자는 바인더에 비하여 굴절율이 낮은 입자이면 유리하고 보통의 수지와 굴절율 차이가 있으면서 빛의 투과율과 확산율을 높이기 위하여 다양한 유기 및 무기의 입자들이 사용된다. 대표적으로 사용되는 입자는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아 크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 입자, 아크릴과 올레핀계의 공중합체, 단일중합체의 입자를 형성후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어 쓰워서 만드는 다층다성분계 입자 등의 유기입자가 있다. 그밖에 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 불화마그네슘 등의 무기계 입자가 사용되어진다. 무기입자에 비해 유기입자의 광확산성이 우수해 본 발명에서는 주로 유기입자를 사용하였다.
광확산층 조액 중 포함되는 입자의 함량은 바인더 고형분 함량 100중량부에 대하여 10 내지 500중량부, 좋기로는 바인더 고형분 함량 100중량부 대비 15중량부 내지 200중량부가 되도록 혼합 분산시킬 수 있다.
본 발명에서는 광확산층(9) 조액 중 바인더의 굴절율이 투명기재층이나 광확산층 조액 중의 입자에 비하여 높은 것이 유리할 수 있으며, 특히 그 차이가 0.01 이상은 되는 것이 고굴절 수지 사용에 따른 휘도 향상에 있어서 더욱 유리할 수 있다.
이와 같이 광확산층(9) 조액 중 바인더로서 고굴절 수지를 포함하는 경우 투명기재층(10)으로부터 입사한 광이 광확산층의 입자에 의해 굴절이 일어나면서도 고굴절 수지로 인하여 집광되는 효과를 얻을 수 있으므로 굴절 및 집광에 따른 고휘도를 구현할 수 있다.
본 발명의 한 구현예에 따르면 투명기재층(10)의 나머지 일면에는 상술한 광확산층(9)과 같은 조액으로부터 저면층(11)을 형성할 수 있는데, 이때 저면층은 상술한 광확산층 조액 중 고굴절 수지를 사용하지 않은 것일 수 있고, 저면층(11) 중에서의 입자의 사용량은 바인더 고형분 함량 100중량부에 대해 0.01 내지 200중량부, 좋기로는 0.1 내지 50중량부일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 한 구현예에 있어서 저면층은 투명기재층보다 굴절률이 낮은 물질로 이루어질 수 있는데, 이는 공기 중에서 광학시트로 입사되는 빛의 계면에서의 반사손실을 줄일 수 있는 점에서 유리할 수 있다.
다음 식으로 나타낸 Fresnel법칙에 따르면 서로 다른 매질의 경계면에 수직으로 입사되는 빛의 일부가 반사되어 통과하지 못한다. 여기서 반사되는 빛의 양은 서로 다른 매질의 굴절률의 차이가 커질수록 그 양은 점차 증가하게 된다.
Figure 112007024149023-pat00001
여기서, R:반사손실, n1: 매질1, n2 : 매질2
예를 들어, 공기중에서 굴절률이 1.5인 투명필름으로 입사되는 빛은 계면에서 4%가 반사손실이 발생된다. 그러나, 굴절률이 1.5인 투명필름위에 굴절률 1.45인 층을 형성하면 빛은 계면에서 3.4%의 반사손실이 발생하게 된다. 따라서, 저면층은 매질의 경계면의 굴절률 차이가 적어지게 함으로써 빛의 반사손실을 줄여 전체적으로 투과율을 향상시키는 역할을 해준다.
통상 광확산 시트의 투명기재층으로 사용되는 대표적인 필름인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 굴절률이 1.49인 것을 고려할 때 저면층은 굴절률이 1.49 보다 낮은 수지일 수 있으나, 표면경도나 품질적 영향을 고려하여 1.40 ~ 1.48 인 것일 수 있다.
한편 저면층에 포함된 입자들이 표면에 돌출되도록 하면 입사면이 수평하지 않은 계면을 가질 수 있도록 만들어주는 역할을 하는 동시에, 광확산의 기능을 더해주면서, 광학시트의 적재 또는 보관 중 또는 광학시트를 다른 부품과 조립하는 공정 중에 공정 장치 내의 대향면 혹은 적층된 다른 광학시트와의 접촉면적을 줄임으로써 낱장으로의 분리, 이동 또는 조립 과정 중에 발생할 수 있는 표면의 손상을 방지할 수 있다. 또한 광학시트를 복수 장 겹쳐 사용하는 경우 저면층 하단에 접촉되는 프리즘층의 광학구조면 부분으로 인한 저면층의 손상을 방지할 수도 있다. 즉, 프리즘층의 광학구조면의 산(peak) 부분과 저면층 하단의 돌출부와 접촉하게 함으로써 광학시트 서로간의 접촉면적을 줄이고, 입자에 의한 완충 작용이 가능하게 하여, 프리즘 구조 꼭지점 부분의 손상이나 저면층의 표면 손상을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 저면층 형성 수지에 결합제 이외에 대전방지제를 포함하여 마찰에 의한 정전기 발생을 없애 이물이 부착되는 불량을 방지할 수도 있다. 이 때 사용할 수 있는 대전방지제로는 4차 아민계, 음이온계, 양이온계, 비이온계 및 플로라이드계 등이 있다.
투명기재층(10)의 양면에 광확산층 내지 저면층을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 조액을 콤마 나이프 또는 그라비아에 의해서 플라스틱 지지체 위에 도포하며, 광확산층(9)의 두께는 5 내지 50㎛인 것이 광확산 특성을 갖도록 입자가 분포되기 용이하고 박형화에 있어서 유리할 수 있다. 저면층(11)의 두께는 1 내지 50㎛인 것이 입자의 탈리를 방지할 수 있거나 박형화에 있어서 유리할 수 있다.
이하 실시예에서 더욱 더 상세히 설명하는 바, 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 하기위해 사용된 것이지 본 발명이 하기의 실시예에 국한되는 것은 아니다.
실시예 1
90중량부의 아크릴 수지 52-666(애경화학사 제품)와 10중량부의 고굴절 플루오렌유도체 수지를 혼합한 바인더(굴절율 1.526) 100중량부에 대해 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 넣어 희석한 후 평균 입경 10㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX1000(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 130중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 125㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(굴절율 1.494)의 한면에 그라비아를 사용해 건조후 두께 10㎛내지 30㎛이 되도록 도포하여 광출사면 광확산층을 형성하였다.
한편, 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 나머지 일면에는, 100중량부의 아크릴 수지에 메틸에틸케톤 200중량부, 톨루엔 150중량부를 넣어 희석한 후 평균 입경 3㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX300(일본 소켄사 제품)를 바인 더 대비 10중량부 혼합하여 분산시킨 후 그라비아를 사용해 건조후 두께 1㎛내지 20㎛이 되도록 도포하여 광입사면 저면층(굴절율 1.462)을 형성하여 확산필름을 제작하였다.
실시예 2
70중량부의 아크릴 수지 52-666(애경화학사 제품)에 30중량부 고굴절 플루오렌유도체 수지를 혼합한 바인더(굴절율 1.563) 100중량부에 대해, 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 넣어 희석한후 평균 입경 10㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX1000(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 130중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 125㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(굴절율 1.494)의 한 면에 그라비아를 사용해 건조후 두께 10㎛내지 30㎛이 되도록 도포하여 광출사면 광확산층을 형성하였다.
초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 다른 한 면에는 100중량부의 아크릴 수지에 메틸에틸케톤 200중량부, 톨루엔 150중량부를 넣어 희석한 후 평균 입경 3㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX300(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 10중량부 혼합하여 분산시킨 후 그라비아를 사용해 건조후 두께 1㎛내지 20㎛이 되도록 도포하여 광입사면 저면층(굴절율 1.462)을 도포하여 양면 도포된 고휘도 확산필름을 제작한다.
실시예 3
30중량부의 아크릴 수지 52-666(애경화학사 제품)에 70중량부 고굴절 플루오렌유도체 수지를 혼합한 바인더(굴절율 1.622) 100중량부에 대해, 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 넣어 희석한후 평균 입경 10㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX1000(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 130중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 125㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(굴절율 1.494)의 한 면에 그라비아를 사용해 건조후 두께 10㎛내지 30㎛이 되도록 도포하여 광출사면 광확산층을 형성하였다.
초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 다른 한 면에는 100중량부의 아크릴 수지에 메틸에틸케톤 200중량부, 톨루엔 150중량부를 넣어 희석한 후 평균 입경 3㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX300(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 10중량부 혼합하여 분산시킨 후 그라비아를 사용해 건조후 두께 1㎛내지 20㎛이 되도록 도포하여 광입사면 저면층(굴절율 1.462)을 도포하여 양면 도포된 고휘도 확산필름을 제작한다.
실시예 4
5중량부의 아크릴 수지 52-666(애경화학사 제품)에 95중량부 고굴절 플루오렌유도체 수지를 혼합한 바인더(굴절율 1.649) 100중량부에 대해, 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 넣어 희석한후 평균 입경 10㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX1000(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 130중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 125㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(굴절율 1.494)의 한 면에 그라비아를 사용해 건조후 두께 10㎛내지 30㎛이 되도록 도포하여 광출사면 광확산층을 형성하였다.
초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 다른 한 면에는 100중량부의 아크릴 수지에 메틸에틸케톤 200중량부 톨루엔 150중량부를 넣어 희석한 후 평균 입경 3㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX300(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비10중량부 혼합하여 분산시킨 후 그라비아를 사용해 건조후 두께 1㎛내지 20㎛이 되도록 도포하여 광입사면 저면층(굴절율 1.462)을 도포하여 양면 도포된 고휘도 확산필름을 제작한다.
실시예 5
50중량부의 아크릴 수지 52-666(애경화학사 제품)에 50중량부 고굴절 플루오렌유도체 수지를 혼합한 바인더(굴절율 1.597) 100중량부에 대해, 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 넣어 희석한후 평균 입경 10㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX1000(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 130중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 125㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(굴절율 1.494)의 한 면에 그라비아를 사용해 건조후 두께 10㎛내지 30㎛이 되도록 도포하여 광출사면 광확산층을 형성하였다.
초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 다른 한면에는 100중량부의 아크릴 수지에 메틸에틸케톤 200중량부, 톨루엔 150중량부를 넣어 희석한후 평균 입경 3㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX300(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 10 중량부 혼합하여 분산시킨 후 그라비아를 사용해 건조후 두께 1㎛내지 20㎛이 되도록 광입사면 블록킹 방지층을 도포하여 양면 도포된 고휘도 확산필름을 제작한다.
비교예 1
100중량부의 아크릴 수지 52-666(애경화학사 제품)에 대해 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 넣어 희석한후 평균 입경 10㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX1000(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 130중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 125㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 한면에 그라비아를 사용해 건조후 두께 10㎛내지 30㎛이 되도록 광출사면 확산층을 도포한다. 확산층의 다른 한면에는 100중량부의 아크릴 수지에 메틸에틸케톤 200중량부 톨루엔 150중량부를 넣어 희석한후 평균 입경 3㎛의 구형 폴리메틸메타크릴레이트 입자 MX300(일본 소켄사 제품)를 바인더 대비 10중량부 혼합하여 분산시킨 후 그라비아를 사용해 건조후 두께 1㎛내지 20㎛이 되도록 광입사면 블록킹 방지층을 도포하여 양면 도포된 고휘도 확산필름을 제작한다.
상기 실시예 및 비교예의 광학시트에 있어서 광확산층의 바인더, 입자의 굴절률, 투명기재층의 굴절율 및 저면층의 굴절율과, 저면층의 굴절율에 따른 계면에서의 반사손실량을 다음 표 1에 나타내었다.
저면층 굴절율(n4) 반사손실 투명기재층
굴절율(n2)		 광확산층
바인더 굴절율(n3) 입자 굴절율(n1)
실시예 1 1.462 3.52% 1.494 1.526 1.498
실시예 2 1.462 3.52% 1.494 1.563 1.498
실시예 3 1.462 3.52% 1.494 1.622 1.498
실시예 4 1.462 3.52% 1.494 1.649 1.498
실시예 5 1.494 3.92% 1.494 1.597 1.498
비교예 1 1.494 3.92% 1.494 1.494 1.498
이때 굴절율의 평가에 있어서, 저면층의 굴절율은 실시예 또는 비교예의 열경화 조건에서 25㎛의 두께로 경화시킨 후에 굴절계 (모델명 : 1T, 일본 ATAGO ABBE사 제)를 사용하여 측정하였다.
한편 투명기재층의 굴절율은 상기 각 실시예 및 비교예의 투명기재층으로 사용되는 PET필름의 굴절율을 굴절계 (모델명 : 1T, 일본 ATAGO ABBE사 제)를 사용하여 측정하였다.
바인더의 굴절율은 투명기재층의 경우와 마찬가지로 굴절계 (모델명 : 1T, 일본 ATAGO ABBE)를 사용하여 측정하였고, 그리고 입자의 굴절율은 일반적으로 알려져있는 PMMA 입자의 굴절율이다.
앞에서 언급한 실시예 및 비교예로부터 얻어진 광학시트에 대하여 휘도를 평가하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
<휘도 평가방법>
광확산필름을 백라이트유니트에 장착할 수 있도록 컷팅한 후 백라이트유니트 도광판 위에 각각의 광학시트를 장착하여 TOPCON사의 BM7 휘도측정기로 13곳의 휘도를 측정한 값의 Center Point 값과 평균을 산출하였다.
그 결과는 다음 표 2와 같다.
Center 휘도 (Cd/m2) 휘도 평균값 (Cd/m2)
실시예 1 1882 1830
실시예 2 1910 1864
실시예 3 1908 1847
실시예 4 1876 1828
실시예 5 1885 1831
비교예 1 1854 1796
상기 표 2의 결과로부터, 광확산층 조성에 있어서 바인더의 굴절율을 입자나 투명기재층에 비하여 높인 경우 휘도가 향상됨을 알 수 있다. 더욱이 저면층의 굴절율을 투명기재층에 비하여 낮도록 하는 경우에는 휘도의 향상과 함께 광손실을 줄일 수 있음을 알 수 있다. 특히 그 차이가 0.01 이상일 경우가 더욱 우수한 광휘도 향상 효과를 확인할 수 있었다.
그러나, 광확산층 조성 중 바인더로서 입자나 투명기재층에 비하여 굴절율의 차이가 없거나 오히려 굴절율이 낮은 바인더를 포함하는 경우에는 휘도의 향상 효과를 기대할 수 없었다.
이상에서 상세히 설명한 본 발명에 따르면 광확산층 형성에 바인더로 고굴절 수지를 포함함으로써 출사광을 굴절 및 집광시켜 광학시트의 휘도를 높일 수 있으며, 더욱이 저면층을 투명기재층에 비하여 굴절율이 낮도록 하는 경우 정면으로 들 어오는 광에 대한 반사 방지 효과를 통해 입사광의 광효율을 더 높일 수 있어서, 종전에 확산필름을 3장 사용하던 것을 2장 사용하여서도 고휘도를 구현할 수 있어서 백라이트 유니트의 고집적화 내지 소형화에 기여할 수 있다.
본 발명에 의한 광확산층 조성 내지는 저면층 조성은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용이 가능하며 상기 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명은 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 후술하는 청구 범위뿐만 아니라 청구 범위와 균등범위를 포함하여 판단되어야 한다.

Claims (7)

  1. 투명기재층; 투명기재층의 일면에 형성되며, 입자와 바인더를 포함하는 광확산층; 및 투명기재층의 다른 일면에 형성되며 입자와 바인더를 포함하는 저면층을 포함하는 광학시트에 있어서,
    상기 광확산층의 바인더의 굴절률과 입자의 굴절율, 및 투명기재층의 굴절률이 다음의 식 1을 만족하는 것임을 특징으로 하는 광학시트.
    <식 1>
    n3 > n1이고, n3 > n2
    상기 식에서, n1은 광확산층 입자의 굴절률이고, n2는 투명기재층의 굴절율이며 n3는 광확산층 바인더의 굴절율이다.
  2. 투명기재층; 투명기재층의 일면에 형성되며, 입자와 바인더를 포함하는 광확산층; 및 투명기재층의 다른 일면에 형성되며 입자와 바인더를 포함하는 저면층을 포함하는 광학시트에 있어서,
    상기 광확산층의 바인더의 굴절률과 입자의 굴절율, 투명기재층의 굴절률 및 저면층의 굴절율이 다음의 식 2를 만족하는 것임을 특징으로 하는 광학시트.
    <식 2>
    n4 < n1이고, n3 > n1이며, n3 > n2
    상기 식에서, n1은 광확산층 입자의 굴절률이고, n2는 투명기재층의 굴절율이며, n3는 광확산층 바인더의 굴절율이며, n4는 저면층의 굴절률이다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, n1, n2 및 n3의 차이는 0.01 이상인 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 광확산층 바인더는 방향족기를 포함하는 고굴절 수지이거나 방향족기를 포함하는 고굴절 수지와의 혼합 바인더인 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  5. 제 4 항에 있어서, 고굴절 수지는 플루오렌 유도체를 포함하는 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 광확산층은 바인더 고형분 100중량부에 대해 10 내지 500중량부의 입자를 포함하는 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 저면층은 바인더 고형분 100중량부에 대해 0.01 내지 200중량부의 입자를 포함하는 것임을 특징으로 하는 광학시트.
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