KR101342502B1 - 내구성이 향상된 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 - Google Patents

내구성이 향상된 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내구성이 향상된 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하부 패턴이 형성된 상부 기재와 상기 하부 패턴과 맞물리도록 상부 패턴이 형성된 하부 기재가 접합되어 이루어진 기재판을 포함하는 광확산판에 대한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 광확산판은 수직 방향에서 외력(external force)이 가해졌을 때 광확산판 내부의 패턴 부분이 외력을 감소시킴으로써 기존의 확산판에 비해 내구성, 휨성 등의 기계적 물성, 열적 특성 및 광확산 효과 등이 동시에 향상될 수 있다.
광확산판, 직하형 백라이트, 패턴, 내구성

Description

내구성이 향상된 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치{Diffusion Plate with enhanced durability and Backlight Device Comprising the Same, And Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 내구성이 향상된 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치의 영상화는 램프로부터 조사된 빛이, 높은 휘도와 넓은 시야각을 지니기 위해 형성된 백라이트 장치(BLU)를 지나 편광판(polarizer film)으로 발산되는 단계, 발산된 빛이 편광판을 통과한 다음 액정을 통과하면서 빛의 각도가 액정 분자의 배열에 의해 변하는 단계, 상기의 빛이 컬러 필터(color filter)와 상부에 위치한 편광판을 통과하여 영상화되는 단계를 거쳐 이루어진다.
최근의 액정표시장치, 특히 대형 인치 이상의 제품들은 광원에서 발산되는 빛이 상기와 같이 여러 광학 시트 및 부품들을 거치면서 고휘도의 영상화를 이루어 야 하기 때문에, 그 빛의 세기가 점점 증가되는 추세이며 대형화를 이루기 위해 램프의 수가 증가되고 있다. 그 결과, 광원에서 발산되는 열이 점점 강해지고 광확산판에 영향을 주는 온도가 점점 높아짐으로써, 광확산판의 형태가 변형된다. 이에 따라, 영상 화면에 얼룩이 발생되고, 장시간 고휘도를 유지할 수 없게 된다.
또한, 가격 인하 및 슬립(slip)화를 이루기 위해 광확산판의 두께가 점점 얇아지면서 백라이트 장치 조립 시 깨짐 또는 크랙(Crack)이 발생하는 등의 기계적 물성에 문제점을 가지고 있다.
상기의 문제점은 현 광확산판(도 1)의 제조방법과 같이 열가소성 수지를 압출공정을 통해 제조하는 방법으로는 열적, 기계적 물성을 동시에 만족시킬 수 없다는 것이다.
상기의 내열성 및 기계적 물성과 관련된 문제점을 광확산판 내부에 유기 입자(Glass bead)를 사용하는 방법 또는 유리 섬유(Glass Fiber)를 첨가하는 방법을 이용하여 해결하려 하였으나, 수지와의 분산성이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광확산판에 포함되는 기재판을 하부 패턴이 형성된 상부 기재와 상기 하부 패턴과 맞물리도록 상부 패턴이 형성된 하부 기재를 접합하여 제조함으로써, 수직 방향에서 외력(external force)이 가해졌을 때, 상기 광확산판 내부의 패턴 부분이 외력을 감소시켜 기존의 광확산판에 비해 내구성, 휨성 등의 기계적 물성 및 열적 특성이 향상된 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 상기 상부 기재 및 하부 기재의 사이에 접착층 또는 공기를 포함시킴으로써 광확산 효과를 향상시킨 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 달성하기 위한 본 발명은 기재판을 포함하여 이루어진 광확산판에 있어서, 상기 기재판은 하부 패턴이 형성된 상부 기재와 상기 하부 패턴과 맞물리도록 상부 패턴이 형성된 하부 기재가 접합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 패턴은 프리즘형, 삼각형, 피라미드형, 사다리꼴형, 렌티큘러형, 마이크로렌즈형 및 임의(random)형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 상부 기재 및 하부 기재의 굴절률은 1.3~2.0 범위 내이고, 상기 상부 기재와 하부 기재의 굴절률 차는 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 상부 기재 및 하부 기재 중 적어도 일측은 유기입자, 무기입자, 중공성 입자로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 기재판은 상부 기재와 하부 기재의 사이에 공기(Air)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 패턴은 압출 성형, 열프레스 성형, 공압출 성형, 필름적층법, 용제접착법, 표면코팅법, 자외선 경화법, 열 경화법 중에서 선택된 하나의 방법으로 성형된 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 접합은 열을 이용한 접합인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 기재판은 상기 상부 기재와 하부 기재 사이에 접착층을 더 포함 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 접착층은 에폭시수지계, 아크릴수지계, 아세트산비닐수지계, 폴리비닐아세탈수지계, 폴리스티렌수지계, 폴리메틸메타크릴레이트수지계, 폴리이미드수지계, 폴리우레탄수지계, 고무-페놀수지계, 실리콘수지계, 불소수지계, 폴리에스테르계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 수지가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 접착층은 유기입자, 무기입자, 중공성 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 기재판은 상측 및 하측 중 적어도 일측에 기능성층 또는 집광층을 구비한 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 집광층은 프리즘형, 삼각형, 피라미드형, 사각형, 사다리꼴형, 렌티큘러형, 마이크로렌즈형 및 임의(Random)형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 전술한 광확산판을 구비한 백라이트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 전술한 백라이트 장치를 구비한 액정 표시 장치를 제공한다.
이하 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 일부 실시예에 대한 설명이므로 하기의 구체적인 기술 내용에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정된다.
본 발명의 일실시예에 따른 광확산판은 하부 패턴이 형성된 상부 기재와 상기 패턴과 맞물리도록 상부 패턴이 형성된 하부 기재가 접합되어 이루어진 기재판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 패턴의 배열 방법은 패턴이 연속적으로 연결되어 기능을 발휘하는 줄무늬(Stripe) 배열과 패턴이 이격된 형태로 정렬되어 기능을 발휘하는 입체(Solid) 배열 중에서 어떠한 배열 방법을 이용하여도 무관하다.
도 2a에서는 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고, 하부에 프리즘 패턴이 형성된 상부 기재(3)와 상부에 상기 패턴과 맞물리도록 프리즘 패턴이 형성된 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이의 접착층(2)을 포함하는 기재판으로 이루어진 광확산판을 도시하고 있다. 한편, 도시되지는 않았으 나, 상기 광확산판의 출사면 위에 확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도편광 시트 등이 더 포함될 수 있고 모두 본 발명에 포함된다. 본 발명의 광확산판에는 광확산 시트도 포함된다. 여기서, 유기입자(11), 무기입자(21), 중공성 입자(31) 등의 광확산제는 임의적 구성으로서 필요에 따라 선택적으로 가감될 수 있다.
본 발명에 따른 광확산판은 수직방향에서 외력(external force)이 가해졌을 때, 광확산판의 상부 기재 및 하부 기재의 접합 부분에 위치하는 패턴이 상기의 외력을 감소시킴으로써, 기존 광확산판에 비해 내구성, 휨성 등의 기계적 물성이 향상되고, 고온에서 하중을 가해 측정되는 열변형 온도(HDT)를 높여 열적 특성 또한 향상될 수 있다. 또한, 상기 접합 부분에 공기를 포함시키면 광확산 효과가 증대되어 전면 균일성 또한 향상된다.
상기 기재판의 베이스 수지로는 본 기술분야에서 사용되는 재료라면 모두 사용될 수 있다. 바람직하기로는, 가격이 저렴하며 광투과성이 우수한 특성을 보이는 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합체 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체 수지 및 폴리카보네이트 수지 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에서 아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 메타크릴산알킬에스테르; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 등의 아크릴산알킬에스테르; 시클로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트 등의 메타크릴산시클로알킬에스테르; 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트 등의 아크릴산시클로알킬에스테르; 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 등의 메타크릴산아릴에스테르; 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등의 아크릴산아릴에스테르 중에서 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌-아크릴계 공중합체 수지는 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 메타크릴산시클로알킬에스테르, 아크릴산시클로알킬에스테르, 메타크릴산아릴에스테르, 아크릴산아릴에스테르 중 선택되는 하나 이상과 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌계 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상과 아크릴로니트 릴 모노머와의 공중합체가 바람직하다.
또한, 폴리카보네이트 수지는 디히드록시 페놀과 포스겐을 반응시키거나 디히드록시 페놀과 카보네이트 전구체를 반응시켜 제조된 선형 또는 가지 달린 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체 및 폴리에스터 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 기재판의 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 두께는 특별히 제한되지는 않으나, 0.1mm~4mm 범위가 제작이 용이하므로 바람직하며, 상기 상부 기재 및 하부 기재에 형성되는 패턴의 피치(Pitch)는 50㎛~3000mm 범위 내인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 패턴의 피치는 내구성, 휨성 등의 기계적 물성 및 공정성이 향상되는 0.5~3000mm 범위인 것이 좋고, 1~1000mm 범위이면 더욱 좋다. 특히, 상기 패턴의 피치가 50㎛~500㎛인 경우에는 기계적 물성과 전면 균일도가 동시에 향상되므로 가장 바람직하다. 상기 패턴의 높이(height)는 특별히 제한되지는 않으나, 상기 상부 기재 및 하부 기재 두께의 1~80% 수준의 높이인 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 굴절률은 1.3~2.0 범위내인 것이 바람직하다. 굴절률이 본 범위를 벗어날 경우, 투명성이 떨어져 광학적 특성을 발휘하지 못하고, 가격이 상승하므로 경제적인 면에서도 적합하지 않다. 또한, 이때 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 굴절률 차(x)는 0≤x＜0.5 범위 내인 것이 바 람직하다. 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 굴절률 차가 0.5를 초과할 경우에는 빛샘현상이 발생하여 광확산 효과 및 휘도를 저하시키기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 광확산판은 상기 상부 기재(3), 접착층(2) 및 하부 기재(1) 중 적어도 일측에 광확산제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광확산제의 재료로는 본 기술 분야에서 사용되는 재료라면 모두 적용이 가능하고 특히, 유기입자(11), 무기입자(21) 또는 중공성 입자(31)를 단독으로 또는 조합하여 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 실리콘계, 아크릴계, 스티렌계, 메타크릴산메틸?스티렌 공중합물계, 폴리카보네이트계, 올레핀계 가교 또는 미가교의 미립자, 실리카, 탤크, 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄(TiO2) 등이 사용될 수 있다.
상기 중공성 입자(31)는 공기 또는 진공을 내포하고 규소화합물로 이루어져 있는 것이 바람직하며, 구체적으로는 실리카, 유리, 실리콘과 같은 실록산 화합물과 클로로실란, 알콕시 실란, 아미노 실란, 불소 알킬 실란과 같은 실란 화합물 등이 있고, 특히 실리카 또는 유리가 바람직하다. 상기와 같은 중공성 입자(31)는 소량으로도 높은 광확산율과 전광선 투과율을 발휘할 뿐만 아니라 백라이트 장치의 내구성 및 내열성에 대한 문제점을 해결할 수 있다.
도 2e에서는 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고, 하부에 렌티큘러형 패턴이 형성된 상부 기재(3)와 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 렌티큘러형 패턴이 형성된 하부 기재(1)를 접합하여 이루어진 광확산판에 있어서, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1) 사이에 공극이 형성된 광확산판을 도시하고 있다. 상기 광확산판의 공극에 공기를 내포시키면 빛의 반사 또는 광확산 효과가 증대되어 빛의 전면 균일도가 향상된다.
상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)에 형성되는 패턴은 압출 성형, 열프레스 성형, 공압출 성형, 필름 적층법, 용제 접착법, 표면 코팅법, 자외선 경화법, 열 경화법 등으로 성형될 수 있다. 그리고, 상기 패턴 부분을 접합하는 방법으로는 열경화성 방식 또는 광경화성 방식 등의 접착제를 이용하는 접착 방법 또는 열을 이용한 접합 방법 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)를 접합하는 접착층(2)을 이루는 물질은 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)와 굴절률이 다른 것이 바람직하고, 열경화성 방식 또는 광경화성 방식에 사용하기에 적합한 접착제인 것이 바람직하다. 상기 열경화성 방식 또는 광경화성 방식에 적합한 접착제로는 에폭시 수지계, 아크릴 수지계, 아세트산비닐수지계, 폴리비닐아세탈수지계, 폴리스티렌수지계, 폴리메틸메타크릴레이트수지계, 폴리이미드수지계, 폴리우레탄수지계, 고무-페놀수지계, 실리콘수지계, 불소수지계, 폴리에스테르계 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물 등이 있다.
상기 접착층(2)은 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 굴절률에 따라 다를 것이지만, 빛의 전면 균일도 향상을 위해 굴절률 1.20~1.50 범위의 저굴절층을 이룰 수도 있고, 굴절률 1.50~1.65 범위의 고굴절층을 이룰 수도 있다.
도 2b에서는 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고, 하부에 프리즘형 패턴이 형성된 상부 기재(3)와 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 프리즘형 패턴이 형성된 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이에 접착층(2)을 포함하여 이루어진 광확산판을 도시하고 있다.
도 2c에서는 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고, 하부에 프리즘형 패턴이 형성된 상부 기재(3)와 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 프리즘형 패턴이 형성된 하부 기재(1)를 포함하여 이루어진 광확산판에 있어서, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 패턴 부분을 열 접합 방식으로 접합한 광확산판을 도시하고 있다.
도 2d에서는 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고, 하부에 사다리꼴형의 패턴이 형성된 상부 기재(3)와 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 사다리꼴형 패턴이 형성된 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이에 접착층(2)을 포함하여 이루어진 광확산판을 도시하고 있다.
도 2f에서는 하부에는 프리즘형 패턴이, 상부에는 프리즘형 집광층(6)이 형성된 상부 기재(3), 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 프리즘형 패턴이 형성된 하부 기재(1) 및 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 패턴 부분을 접착시키는 접착층(2)을 포함하여 이루어진 광확산판을 도시하고 있다.
도 3a에서는 하부에 프리즘형 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 무기입자(21) 및 중공성 입자(31)를 포함하고 상부에 프리즘형 패턴이 형성된 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이에 접착층(2)을 포함하여 이루어진 기재판으로 이루어진 광확산판을 도시하고 있다.
도 3b에서는 하부에 프리즘형 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 프리즘형 패턴이 형성된 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이에 접착층(2)을 포함하는 광확산판에 있어서, 상기 접착층(2)에만 무기입자(21) 및 중공성 입자(31)를 포함하는 광확산판을 도시하고 있다.
도 3c에서는 하부에 렌티큘러형 패턴이 형성된 상부 기재(3), 상부에 렌티큘러형 패턴이 형성되고 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하는 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1)에 형성된 패턴을 서로 엇갈리게 맞물리도록 접합함으로써 형성된 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이의 공극에 공기(4) 를 내포하는 기재판으로 이루어진 광확산판을 도시하고 있다.
도 3d에서는 하부에 프리즘형 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 프리즘형 패턴이 형성된 하부 기재(1)를 포함하여 이루어진 광확산판에 있어서, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 패턴 부분이 열 접합 방식으로 접합된 광확산판을 도시하고 있다.
도 3e에서는 하부에 임의(Random)형상의 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 임의(Random)형상 패턴이 형성된 하부 기재(1)를 포함하여 이루어진 광확산판에 있어서, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 패턴 부분이 열 접합 방식으로 접합된 광확산판을 도시하고 있다.
도 3f에서는 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고, 하부에 임의(Random)형상의 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 상기 패턴에 맞물리도록 상부에 임의(Random)형상 패턴이 형성된 하부 기재(1)를 포함하여 이루어진 광확산판에 있어서, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 패턴 부분이 열 접합 방식으로 접합된 광확산판을 도시하고 있다.
도 3g에서는 하부에 임의(Random)형상의 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 유 기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 임의(Random)형상 패턴이 형성된 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이에 접착층(2)을 포함하여 이루어진 광확산판을 도시하고 있다.
도 3h에서는 하부에 꼭지각이 큰 프리즘 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 유기 입자(11) 및 무기 입자(21)를 포함하고 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 꼭지각이 큰 프리즘 패턴이 형성된 하부 기재(1)를 포함하여 이루어진 광확산판에 있어서, 상기 상부 기재(3) 및 하부 기재(1)의 패턴 부분을 열 접합 방식으로 접합한 광확산판을 도시하고 있다.
도 3i에서는 하부에 사다리꼴형의 패턴이 형성된 상부 기재(3) 및 유기입자(11) 및 무기입자(21)를 포함하고 상기 패턴과 맞물리도록 상부에 사다리꼴형의 패턴이 형성된 하부 기재(1), 그리고 상기 상부 기재(3)와 하부 기재(1) 사이에 접착층(2)을 포함하여 이루어진 광확산판을 도시하고 있다.
상기 상부 기재(3), 하부 기재(1) 및 접착층(2)에는 상기 유기입자(11), 무기입자(21) 및 중공성 입자(31) 등의 광확산제 이외에도 자외선 흡수제, 광안정제, 산화 방지제, 대전 방지제, 형광증백제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광확산판의 상면 또는 하면에는 정전기 방지를 위해 대전 방지제가 코팅될 수 있다.
상기 대전 방지제로는 수용성 금속 산화물 입자, 전도성 고분자, 계면활성제, 친수성 모노머, 이온전도성 모노머 등이 사용될 수 있으며, 이 중에서 내열성이 뛰어난 전도성 고분자와 투과도 및 대전 방지 특성이 뛰어난 계면활성제가 바람직하다.
상기 내열성이 뛰어난 전도성 고분자로는 폴리아닐린, 폴리피롤 및 폴리티오펜 등이 있으며, 이들은 우수한 전도성 및 산화 안정성을 지니고 있으므로 바람직하다. 특히, 폴리티오펜계인 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDT, 피에치사 제조, 제품: Baytron)은 다른 전도성 고분자에 비해 수용성, 가용성 등이 뛰어나 더욱 바람직하다.
상기 투과도 및 대전방지 특성이 뛰어난 계면활성제로는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제를 들 수 있다.
양이온 계면활성제는 물에 해리되어 친수 부분이 양전하를 나타내는 것으로, R이 알킬 구조로 이루어진 1급 아민염(R-NH2HCl), 2급 아민염(R-NHCH3HCl), 3급 아민염(R-N(CH3CH3HCl), 4급 아민염(R-N+CH3CH3CH3Cl-) 등을 들 수 있다.
음이온 계면활성제는 물에 해리되어 친수 부분이 음전하를 나타내는 것으로, R이 알킬 구조로 이루어진 카르본산염(R-COO-Na+), 황산 에스테르염(R-OSO3 -Na+), 설폰산염(R-SO3 -Na+), 인산에스테르염(R-PO3 -Na+) 등을 들 수 있다.
비이온 계면활성제는 이온으로 해리되지 않고 분자 구조상의 산소가 물과 수소결합을 형성하여 물에 용해되어 특성을 나타내는 것으로, 다가 알코올구조와 폴리에틸렌 글리콜 구조의 비이온 계면활성제가 있다. 상기 다가 알코올 구조의 비이온 계면활성제로는 글리세린 지방산 에스테르, 솔비탄 지방산 에스테르, 자당 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르가 있으며, 폴리에틸렌 글리콜 구조의 비이온 계면활성제로는, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르 등을 들 수 있다.
이 중에서, 4급 아민염 구조의 양이온 계면활성제가 뛰어난 대전 방지 특성 및 분산성을 가지므로 가장 바람직하다.
대전 방지 성능을 나타내기 위해서는 표면 저항이 1011 Ω/□ 이하를 보여야 하며, 본 광확산판의 경우 투명한 막을 형성하는 것이 중요하다. 이때 사용되는 함량은 코팅액 100중량부에 대하여 0.001~10중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01~10중량부이다. 상기 대전 방지제의 함량이 0.001중량부 미만일 경우에는 대전 방지 기능을 발휘하지 못해 먼지와 이물질에 의해 표면에 오염되며, 10중량부 초과일 경우에는 빛의 투과 현상을 방해 및 변질을 초래하여 휘도를 감소시키기에 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 광확산판은 백라이트 장치에 바람직하게 적용될 수 있다. 백라이트 장치는 특별히 제한되지 않으며, 본 기술분야에서 알려진 백라이트 장치는 모두 적용될 수 있고 본 발명에 포함된다. 백라이트 장치의 광원은 열음극관, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기전기발광소자(OLED) 등 제한 없이 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 광확산판을 갖는 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치를 제공한다. 특히 상기 광확산판이 구비된 백라이트 장치를 사용하는 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 액정표시장치에 적용되어 바람직하게 이용될 수 있다. 액정표시장치에 관한 구성은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 광확산판은 하부 패턴이 형성된 상부 기재 및 상기 패턴과 맞물리도록 상부 패턴이 형성된 하부 기재의 패턴 부분을 접합하여 제작함으로써, 수직 방향에서 외력(external force)이 가해졌을 때, 광확산판 내부의 패턴 부분이 상기 외력을 감소시켜 기존 광확산판에 비해 내구성, 휨성 등의 기계적 물성이 향상되고, 고온에서 하중을 가해 측정되는 열변형 온도(HDT)가 높아지는 등 열적 특성이 향상되었다. 또한, 본 발명의 광확산판은 상부 기재 및 하부 기재 사이에 접착층 또는 공기를 내포시킴으로써 광확산 효과가 증대되었고, 전면 균일도 또한 향상되었다. 이에, 조명 커버, 각종 간판 및 액정표시장치의 백라이트용 광확산판 등에 폭넓게 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시를 돕기 위하여, 하기의 실시예를 기재한다.
(실시예 1)
도 2a에 나타난 광확산판과 같이,
a. 하부 기재
투명수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100 중량부, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 1 중량부, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.25 중량부, 자외선 흡수제(Zikasorb NP3, 지코) 0.5 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물로 기재 부분이 0.5mm이고 프리즘 패턴이 1.0mm 높이로 성형된 1.5mm 두께의 하부 기재를 제작하였다.
b. 상부 기재
하부 기재에서 사용한 폴리스티렌 대신 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모 화학)를 사용한 것을 제외하고는 상기 a의 하부 기재와 동일하게 제작하였다.
c. a에서 제작된 하부 기재와 b에서 제작된 상부 기재를 굴절률이 1.42이고 두께가 50㎛인 아크릴계 접착층을 이용하여 패턴 부분이 맞물리도록 접합함으로써, 2mm 두께의 광확산판을 제작하였다.
d. 제작된 광확산판의 양 표면에 대전방지제를 코팅하였다.
(실시예 2)
도 2b에 나타난 광확산판과 같이,
a. 하부 기재
투명수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100 중량부, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 2 중량부, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.5 중량부 및 자외선 흡수제(Zikasorb NP3, 지코) 1 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물로 기재 부분이 0.5mm이고 프리즘 패턴이 1.0mm 높이로 성형된 1.5mm 두께의 하부 기재를 제작하였다.
b. 상부 기재
폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모 화학) 100 중량부를 이용하여 기재 부분이 0.5mm이고 프리즘 패턴이 1.0 높이로 성형된 1.5mm의 상부 기재를 제작하였다.
c. a에서 제작된 하부 기재와 b에서 제작된 상부 기재를 굴절률이 1.42이고 두께가 50㎛인 아크릴계 접착층을 이용하여 패턴 부분이 맞물리도록 접합함으로써, 2mm 두께의 광확산판을 제작하였다.
d. 제작된 광확산판의 양 표면에 대전방지제를 코팅하였다.
(실시예 3)
도 2c에 나타난 광확산판과 같이,
아크릴계 접착층을 이용하지 않고, 열 접합 방식을 이용하여 a에서 제작된 하부 기재와 b에서 제작된 상부 기재를 접합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광확산판을 제작하였다.
(실시예 4)
도 2d에 나타난 광확산판과 같이,
상부 기재와 하부 기재를 프리즘형 패턴 대신 사다리꼴형 패턴으로 성형한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광확산판을 제작하였다.
(실시예 5)
도 2e에 나타난 광확산판과 같이,
상부 기재와 하부 기재를 프리즘형 패턴 대신 렌티큘러형 패턴으로 성형하고, 상기 상부 기재와 하부 기재의 접합시 접착층을 사용하지 않고 열 접합 방식을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광확산판을 제작하였다.
(실시예 6)
도 3b에 나타난 광확산판과 같이,
a. 하부 기재
투명수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100 중량부와 자외선 흡수제(Zikasorb NP3, 지코) 0.5 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물로 기재부분이 0.5mm이고, 프리즘 패턴이 1.0mm 높이로 성형된 1.5mm의 하부 기재를 제작하였다.
b. 상부 기재
하부 기재에서 사용한 폴리스티렌 대신 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모 화학)을 사용한 것을 제외하고는 상기 a의 하부 기재와 동일하게 제작하였다.
c. a에서 제작된 하부 기재와 b에서 제작된 상부 기재를 굴절률이 1.42이고 두께가 50㎛인 아크릴계 접착층을 이용하여 패턴 부분이 엇갈리게 맞물리도록 접합함으로써, 2mm 두께의 기재판을 제작하였다. 이때, 상기 아크릴계 접착층은 아크릴 접착제 100 중량부에 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.5 중량부와 평균 입경이 28㎛이고 유리로 이루어진 중공성 입자(S60HS, 쓰리엠) 2 중량부를 혼합하여 이루어진 것이다.
(실시예 7)
도 2f에 나타난 광확산판과 같이,
제조된 기재판(광확산판)의 상측에 프리즘형의 집광층(굴절률: 1.57, 꼭지점 각도(angle): 90도, 피치(pitch): 135㎛, 높이(height): 68㎛)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광확산판을 제작하였다.
(비교예 1)
투명수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100 중량부, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 2 중량부, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.5 중량부 및 자외선 흡수제(zikasorb NP3, 지코) 0.5중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물로 2mm의 광확산판을 성형하여 제작한 후, 제작된 광확산판의 양 표면에 대전방지제를 코팅하였다.
[표 1]
하부 기재(중량부) 접착층(중량부) 상부 기재(중량부)
수지 확산제 자외선
흡수제
(Zikas
orb)		 패턴
부분		 하부
두께		 수지 두께
(㎛)		 확산제 수지 확산제 패턴부분
종류
(함량)		 유기
입자		 무기
입자		 패턴
(높이)		 높이
(mm)		 굴절률 높이
(mm)		 무기
입자		 종류
(함량)		 사용
(유,무)		 패턴
(높이)
종류
(함량)		 종류
(함량)		 종류
(함량)
실시예 1 PS
(100)		 PMMA
(1)		 실리콘
(0.25)		 0.5 프리즘형
(1mm)		 1.5 1.42 50 - MS
(100)		 (실시예 1의 하부기재와동일) 프리즘형
(1mm)
실시예 2 PS
(100)		 PMMA
(2)		 실리콘
(0.5)		 1 프리즘형
(1mm)		 1.5 1.42 50 - MS
(100)		 - 프리즘형
(1mm)
실시예 3 PS
(100)		 PMMA
(1)		 실리콘
(0.25)		 0.5 프리즘형
(1mm)		 1.5 - - - MS
(100)		 (실시예 3의 하부기재와동일) 프리즘형
(1mm)
실시예 4 PS
(100)		 PMMA
(1)		 실리콘
(0.25)		 0.5 사다리꼴형
(1mm)		 1.5 1.42 50 - MS
(100)		 (실시예 4의 하부기재와동일) 사다리꼴형
(1mm)
실시예 5 PS
(100)		 PMMA
(1)		 실리콘
(0.25)		 0.5 렌티큘러형
(1mm)		 1.5 - - - MS
(100)		 (실시예 5의 하부기재와동일) 렌티큘러형
(1mm)
실시예 6 PS
(100)		 - - 0.5 프리즘형
(1mm)		 1.5 1.42 50 실리콘(0.5)
중공성 유리입자(2)		 MS
(100)		 - 프리즘형
(1mm)
실시예 7 PS
(100)		 PMMA
(1)		 실리콘
(0.25)		 0.5 프리즘형
(1mm)		 1.5 1.42 50 MS
(100)		 (실시예 7의 하부기재와동일) 프리즘형
(1mm)
집광층
프리즘형
(68㎛)
비교예 1 PS
(100)		 PMMA (2) 실리콘 (0.5) 0.5
상기 실시예 및 비교예의 광확산판의 특성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 열 변형 온도(HDT)
상기 실시에 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ASTM D638 규격에 맞게 가공하여, HDT(3M-2, 도오세키)를 이용하여 1.8Mpa의 하중에서 휨이 발생하기 시작하는 온도를 측정하였다.
(2) 전광성 투과율(%) 및 헤이즈(%)
제조된 샘플을 60×60mm으로 각각 5개씩 가공하여, 항온항습(25℃, 50%Rh)에서 24시간 보관한 후, 헤이즈 미터(HRM-150, 무라카미)를 이용하여 측정하였다.
(3) 광확산율(%)
제조된 샘플을 60×60mm으로 각각 5개씩 가공하여, 항온항습(25℃, 50%Rh)에서 24시간 보관한 후, 변각광도계(GC-5000L, Nippon Denshoku)를 이용하여 측정하였다.
(4) 굴곡강도/굴곡 탄성율(UTM)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ASTM D790 규격에 맞게 가공하여, UTM(Instron 5573)를 이용하여 굴곡강도 및 굴곡 탄성율을 측정하였다.
(5) 표면 저항값
제조된 샘플을 60×60mm으로 가공한 후, 표면저항 측정기(mCP-HT450, 일본 미츠비스케미컬사)를 이용하여 하드코팅층이 형성된 면의 각각 다른 다섯 점을 측정하여 평균값을 계산하였다. 측정시, 전압은 500V로 고정하고, 측정 시작 후 30초 후의 수치를 측정하였다.
[표 2]
실시예
1		 실시예
3		 실시예 4 비교예
1
열변형온도(HDT) (℃) 97.4 96.2 94.8 93.1
전광성 투과율(Tt) 59.2 59.7 59.4 60.4
광확산율 78.2 74.2 75.5 73.0
헤이즈(%) 99.5 99.5 99.6 99.3
굴곡강도 (MPa) 84 80 74 62
굴곡탄성율 (MPa) 3651 3412 3282 2474
표면저항값(Ω/□) <1011 <1011 <1011 <1011
상기 표 2에 나타낸 바와 같이,
본 발명에 따른 실시예 1 내지 7의 광확산판은 하부 패턴이 형성된 상부 기재 및 상기 패턴과 맞물리도록 상부 패턴이 형성된 하부 기재의 패턴 부분을 접합하여 제작함으로써, 비교예 1의 광확산판에 비해 기계적 물성 및 열적 특성이 향상된 것을 알 수 있다. 이는 제작된 광확산판의 수직방향에서 외력(external force)이 가해졌을 때, 광확산판 내부의 패턴 부분이 가해지는 외력을 감소시키기 때문이다.
또한, 실시예 1 내지 2 및 실시예 3 내지 7의 광확산판은 상부 기재 및 하부 기재 사이에 저굴절률의 접착층 또는 공기를 내포함으로써 광확산 효과가 증대되 고, 전면 균일도가 향상된 것을 알 수 있다. 이는 스넬 법칙(Snell's Law)을 응용한 것으로, 광원에서 발산된 빛이 고굴절층으로부터 저굴절층으로 입사될 때 빛이 굴절되어 전면 균일도가 향상된 것이다.
도 1은 종래 발명에 따른 광확산판의 측단면도이고,
도 2a 내지 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도이며,
도 3a 내지 3i는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도이다.
** 도면의 주요부호에 대한 설명 **
1: 하부 기재 2: 접착층
3: 상부 기재 4: 공기
5: 투명 수지 6: 집광층
11: 유기입자 21: 무기입자
31: 중공성 입자

Claims (14)

  1. 기재판을 포함하여 이루어진 광확산판에 있어서,
    상기 기재판은 하부 패턴이 형성된 상부 기재와 상기 하부 패턴과 맞물리도록 상부 패턴이 형성된 하부 기재가 접합되어 이루어지며,
    상기 상부 기재와 하부 기재는 광확산제를 포함하고,
    기재판의 광확산율은 73.0%를 초과하고 헤이즈값은 99.3%를 초과하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 프리즘형, 삼각형, 피라미드형, 사다리꼴형, 렌티큘러형, 마이크로렌즈형 및 임의(random)형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 기재 및 하부 기재의 굴절률은 1.3~2.0 범위 내이고, 상기 상부 기재와 하부 기재의 굴절률 차는 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상부 기재 및 하부 기재 중 적어도 일측은 유기입자, 무기입자, 중공성 입자로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 입자를 포함하 는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기재판은 상부 기재와 하부 기재의 사이에 공기(Air)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 압출 성형, 열프레스 성형, 공압출 성형, 필름적층법, 용제접착법, 표면코팅법, 자외선 경화법, 열 경화법 중에서 선택된 하나의 방법으로 성형된 것을 특징으로 하는 광확산판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접합은 열을 이용한 접합인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기재판은 상기 상부 기재와 하부 기재 사이에 접착층을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접착층은 에폭시수지계, 아크릴수지계, 아세트산비닐수지계, 폴리비닐아세탈수지계, 폴리스티렌수지계, 폴리메틸메타크릴레이트수지계, 폴리이미드수지계, 폴리우레탄수지계, 고무-페놀수지계, 실리콘수지계, 불소수지계, 폴리에스테르계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 수지가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
  10. 제8항에 있어서, 상기 접착층은 유기입자, 무기입자, 중공성 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기재판은 상측 및 하측 중 적어도 일측에 기능성층 또는 집광층을 구비한 것을 특징으로 하는 광확산판.
  12. 제11항에 있어서, 상기 집광층은 프리즘형, 삼각형, 피라미드형, 사각형, 사다리꼴형, 렌티큘러형, 마이크로렌즈형 및 임의(Random)형상으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 광확산판을 구비한 백라이트 장치.
  14. 제13항의 백라이트 장치를 구비한 액정 표시 장치.
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