KR102061942B1 - Lcd 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LCD 구조에 관한 것으로, 광원과, 상기 광원의 전방에 순차적으로 배치되는 프리즘시트, DBEF 및 액정패널을 포함하는 LCD 구조에 있어서, 상기 광원과 상기 프리즘시트 사이에 휘도 향상 필름이 배치되되, 상기 휘도 향상 필름은 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 코팅되는 LuAG계 형광체층을 포함하여 휘도와 시야각이 향상된 LCD 구조를 제공할 수 있다.

Description

LCD 구조{LCD structure}
본 발명은 LCD 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 휘도와 시야각을 구현할 수 있도록 한 LCD 구조에 관한 것이다.
최근 디스플레이 시장은 대면적, 고해상도 경쟁에서 색감 경쟁으로 진화하고 있으며, 이로 인해 우수한 색감을 구현할 수 있는 디스플레이에 대한 관심이 높아지고 있다.
차세대 디스플레이로 각광받고 있는 OLED(Organic Light-emitting Diode, 유기발광다이오드)는 색재현율을 NTSC 기준 100%까지 달성할 수 있지만 현재 사용되고 있는 LCD의 경우 70% 수준의 색재현율을 나타내고 있어 개선이 필요한 상황이다.
이에, LCD의 색재현율을 향상시키기 위해 양자점(Quantum Dot)을 이용한 방법이 적용되고 있지만 수분과 산소에 취약한 양자점의 고유 특성으로 인해 배리어 필름을 통한 밀봉 과정이 반드시 수반되어야 하는 문제점이 있다.
한편, LCD에서는 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 휘도 향상 필름을 적용하고 있다. 휘도 향상 필름은 차광 테이프를 이용하여 BLU(Back Light Unit)에 부착될 수 있다. 이러한 휘도 향상 필름으로는 반사형 편광 필름이 사용되는데, 반사형 편광 필름은 고굴절률층과 저굴절률층이 교대로 반복 적층된 필름으로 상업적으로는 3M사의 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film, 이중 휘도 향상 필름) 등이 사용되고 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LCD 구조는 광원인 백색 LED(11)와, 백색 LED(11)의 전방에 순차적으로 배치되는 확산판(12), 프리즘시트(13), DBEF(14) 및 액정패널(15)을 포함하여 구성된다. 따라서 백색 LED(11)로부터 방출된 빛은 확산판(12)에 의해 확산된 후 프리즘시트(13)를 통해 집광되고, DBEF(14)를 통과하면서 휘도가 향상된다.
그러나 최근 디스플레이의 해상도가 향상되면서 픽셀수가 증가하고, 이로 인해 휘도가 감소하는 문제가 디스플레이 분야의 해결과제로 대두되고 있다. 특히, 디스플레이의 구조상 휘도의 향상을 위해 LED를 추가로 적용하는 것은 백라이트(Backlight) 설계와 구조적으로 불가능한 상황이기 때문에 저전력 하에서도 휘도를 향상시킬 수 있는 LCD 구조에 대한 필요성이 더욱 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 휘도와 시야각을 향상시킬 수 있도록 한 LCD 구조를 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 도광판, 프리즘시트, DBEF 및 액정패널을 포함하는 LCD 구조에 있어서, 상기 도광판과 상기 프리즘시트 사이, 상기 도광판과 상기 DBEF 사이, 상기 프리즘시트와 상기 DBEF 사이 중 적어도 어느 하나에 휘도 향상 필름이 배치되되, 상기 휘도 향상 필름은 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 코팅되는 LuAG계 형광체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 구조를 제공한다.
이 경우, 상기 LCD 구조는 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 청색 LED일 수 있다.
이 경우, 상기 LuAG계 형광체층은 고분자 매트릭스에 LuAG계 형광체가 분산된 것일 수 있다.
이 경우, 상기 LuAG계 형광체층의 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 LuAG계 형광체층은 LuAG계 형광체가 LuAG계 형광체와 고분자 매트릭스로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 10~40wt% 첨가되어 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 LuAG계 형광체층의 코팅 두께는 10~100㎛일 수 있다.
이 경우, 상기 LCD 구조는 상기 도광판과, 상기 휘도 향상 필름과, 상기 프리즘시트 및 상기 DBEF가 순차적으로 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 휘도 향상 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 백코팅층은 상기 PMMA가 0.1~5wt% 포함될 수 있다.
이 경우, 상기 백코팅층은 상기 대전방지제가 0.01~3wt% 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 코팅되는 LuAG계 형광체층을 포함하는 휘도 향상 필름과, 프리즘시트 및 DBEF를 포함하되, 상기 휘도 향상 필름과, 상기 프림즘시트 및 상기 DBEF가 하나로 합지되는 것을 특징으로 하는 복합광학시트를 제공한다.
이 경우, 상기 휘도 향상 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 휘도의 향상을 위해 DBEF가 적용된 LCD 구조에서 광원과 프리즘시트 사이에 휘도 향상 필름이 배치됨으로써 광원으로부터 방출된 빛이 휘도 향상 필름에 의해 휘도가 향상된 상태로 프리즘시트로 제공되어 다시 확산되기 때문에 휘도와 시야각을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 LCD 구조의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 LCD 구조의 개략도,
도 3은 도 2에 도시된 LCD 구조의 휘도 향상 필름의 적층 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 복합광학시트의 라미네이션 공정을 나타낸 모식도,
도 5는 제조예, 비교제조예1, 2에 따라 제조된 LCD의 시야각 측정 결과를 나타낸 그래프.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 LCD 구조의 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 LCD 구조의 휘도 향상 필름의 적층 구조도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 LCD 구조는 광원(110)과, 프리즘시트(120)와, DBEF(130)와, 액정패널(140) 및 휘도 향상 필름(150)을 포함한다.
광원(110)은 액정패널(140)을 통해 시각정보를 구현하는 데 사용되는 빛을 방출하기 위한 것으로 LCD 구조의 최후방에 설치되며, 본 발명에서 광원(110)으로는 청색 LED를 사용할 수 있다.
이 경우, 광원(110)으로부터 방출된 빛을 휘도 향상 필름(150)으로 가이드하기 위해 광원(110)과 휘도 향상 필름(150) 사이에는 도광판(160)이 배치될 수 있다.
또한, 여기서는 광원(110)이 직하형으로 배치된 형태만을 예시하였으나 광원(110)을 엣지형으로 구성하는 것도 물론 가능하다.
프리즘시트(120)는 도광판(160)에 의해 가이드되는 빛을 집광하기 위한 것으로 도광판(160)의 전방에 배치된다.
DBEF(130)는 LCD의 휘도를 향상시키기 위한 것으로 프리즘시트(120)의 전방에 배치된다.
이 경우, 프리즘시트(120)와 DBEF(130)는 반대로 배치될 수 있다. 즉, 도광판(160)의 전방에 DBEF(130)가 배치되고, DBEF(130)의 전방에 프리즘시트(120)가 배치되는 것도 가능하다.
액정패널(140)은 빛을 시각적인 정보로 변환하여 외부로 방출시키기 위한 것으로 LCD 구조의 최전방에 배치된다.
이상에서 설명한 광원(110)과, 프리즘시트(120)와, DBEF(130)와, 액정패널(140) 및 도광판(160)은 통상적으로 사용되는 공지의 것들을 그대로 적용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
휘도 향상 필름(150)은 LCD의 휘도를 향상시키기 위한 것으로 도광판(160)과 프리즘시트(120) 사이, 도광판(160)과 DBEF(130) 사이, 프리즘시트(120)와 DBEF(130) 사이 중 적어도 어느 하나에 배치된다.
구체적으로, 휘도 향상 필름(150)은 도 3에 도시된 바와 같이 기재필름(151)과 LuAG계 형광체층(152)을 포함한다.
기재필름(151)은 PET, TAC, PC, Polyimide, Acryl 등과 같은 소재의 필름일 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
LuAG계 형광체층(152)은 휘도를 향상 시키기 위한 것으로 기재필름(151)의 일면에 코팅된다. 이 경우, LuAG계 형광체층(152)을 이루는 LuAG계 형광체(154)는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이러한 LuAG계 형광체층(152)은 휘도의 향상과 더불어 연필경도, 부착력, Curl, 내굴곡성 등의 물리적 특성까지 확보할 수 있도록 고분자 매트릭스(matrix)(153)에 LuAG계 형광체(154)가 분산된 형태를 가질 수 있다.
이 경우, 고분자 매트릭스(153)는 단관능 우레탄아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 소포제, 분산제 중에서 적의 선택하여 사용할 수 있다.
LuAG계 형광체(154)는 LuAG계 형광체(154)와 고분자 매트릭스(153)로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 10~40wt%의 비율로 첨가된다. LuAG계 형광체(154)의 함량이 10wt% 미만이면 요구되는 휘도 향상 효과를 나타낼 수 없고, 40wt% 초과이면 코팅이 어려울 뿐 아니라 색재현율이 저하되기 때문이다.
또한, LuAG계 형광체층(152)의 두께는 10~100㎛인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 코팅 두께가 10㎛ 미만이면 LuAG계 형광체(154)가 돌출되어 외관의 불량을 야기하고, 100㎛ 초과이면 코팅시 컬(Curl) 특성이 악화되어 고분자 매트릭스(153)로 적용 가능한 수지가 제한되기 때문이다.
한편, 휘도 향상 필름(150)은 백코팅층(Back coating layer)(도면 미도시)을 더 포함할 수 있다. 백코팅층은 백코팅층에 포함된 입자에 의해 휘도 향상 필름(150)의 이면에 요철을 부여함으로써 다른 광학시트와의 블로킹을 방지하여 작업성을 향상시키고, 공정상 마찰로 인해 발생하는 정전기를 방지하는 기능을 한다.
본 발명에서 백코팅은 bar coating, slot-die coating 등의 방식을 사용할 수 있으며, 백코팅층에 사용되는 코팅 조액은 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 분산제 및 PMMA 입자를 포함할 수 있다.
이 경우, PMMA 입자는 백코팅층 전체에 대해 0.1~5wt% 포함되는 것이 바람직하다. PMMA 입자의 함량이 0.1wt% 미만이면 휘도 향상 필름의 이면에 충분한 요철을 형성하지 못하고, 5wt% 초과이면 높은 헤이즈로 인한 투과광 손실이 발생하게 되므로 PMMA 입자의 함량을 조절하여 백코팅층의 헤이즈를 1~20%로 조절하는 것이 바람직하다.
이러한 백코팅층에는 필요에 따라 대전방지제(Anti-static)가 첨가제로 추가될 수 있다. 대전방지제를 첨가함에 따라 표면 저항 조절이 가능하며, 대전 방지제는 백코팅층 전체 대비 0.01~3wt% 포함되는 것이 바람직하다. 대전방지제의 함량이 0.01wt% 미만이면 정전기 방지를 위한 표면 저항이 부족하고, 3wt% 초과이면 필요 이상의 과량을 첨가하는 결과를 초래하므로 대전 방지제를 0.01~3wt% 첨가하여 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 범위가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 인 경우 필름의 동적 상태에서의 장해 방지가 가능하고, 대전 후 대전 현상이 즉시 감쇠하는 효과가 있기 때문이다.
백코팅층의 두께는 1~10㎛가 바람직하다. 백코팅층의 두께가 1㎛ 미만이면 휘도 향상 필름(150)의 이면에 충분한 요철이 형성되지 않아 블로킹 방지가 어렵고, 10㎛ 초과이면 높은 헤이즈(haze)로 인한 투과광 손실 문제가 발생한다.
상술한 바와 같은 휘도 향상 필름(150)은 고분자 매트릭스(153)에 LuAG계 형광체(154)를 균일하게 분산시켜 코팅액을 제조하고, 코팅액을 기재필름(151)의 일면 또는 양면에 코팅한 후 자외선을 조사하여 경화시키는 방식으로 제조된다.
한편, 본 발명은 LCD를 구성하는 여러 장의 필름을 하나의 복합광학시트 형태로 점착할 수 있다. 즉, 휘도 향상 필름(150)과, 프리즘시트(120) 및 DBEF(130)를 접착제로 라미네이션(lamination)하여 한 장의 복합광학시트로 제작한 후 LCD에 적용할 수 있다.
이 경우, 접착제로는 공지된 다양한 접착제를 사용할 수 있고 특별히 제한되지 않으나 투명접착제(OCA, Optical Clear Adhesive)를 사용하는 것이 바람직하며, direct bonding(full lamination) 또는 air gap bonding 방식으로 접착할 수 있다. 특히, direct bonding 방식은 air gap bonding 방식에 비해 수율은 낮지만 광학 특성이 우수해 시인성은 높고 전력 소모는 적은 장점이 있다.
본 발명에서 라미네이션은 도 4에 도시된 바와 같은 공정에 의해 이루어질 수 있다.
먼저, 제1공급롤러(R1)에 의해 프리즘시트(F1)가 공급되고, 제2공급롤러(R2)에 의해 휘도 향상 필름(F2)이 공급된다. 이후, 프리즘시트(F1)가 접착제 도포롤러(R3)를 통과하며 프리즘시트(F1)의 적어도 한 면에 접착제(A)가 도포된 다음 합지롤러(R4)를 통과하면서 휘도 향상 필름(F2)과 합지된다. 마지막으로, 합지된 프리즘시트(F1) 및 휘도 향상 필름(F2)에 상술한 바와 동일한 방식으로 DBEF를 합지하면 복합광학시트(F3)가 완성된다. 참고적으로, 도 4에서 미설명부호 "r"은 제2공급롤러(R2)로부터 공급되는 휘도 향상 필름(F2)을 합지롤러(R4)로 가이드하기 위한 가이드롤러를 나타낸다.
이상으로 본 발명에 따른 LCD 구조에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
제조예
휘도 향상 필름의 제조
교반기가 부착된 반응기에 우레탄 (메타)아크릴레이트(한국, 엔티스사 Ebecryl 1290) 400g(40wt%)을 투입하고, 반응성 모노머 희석제인 이소보닐 아크릴레이트 400g(40wt%)과 2-히드록시에틸 아크릴레이트 50g(5wt%)을 투입한 후 레벨링제인 BYK사의 BYK307 10g (1wt%), 형광체 분산제인 BASF사의 FA-4420 10g(1wt%), 소포제인 BYK사의 BYK085 10g(1wt%)을 차례대로 투입한 다음 광개시제인 BASF사의 Irgacure 184 20g(2wt%)을 첨가하고, LuAG 형광체 100g(10wt%)을 첨가하여 상온에서 30분 동안 400rpm으로 교반함으로써 점도 1,000cps의 투명한 액체 조성물을 얻었다. 이후, 제조된 코팅액을 PET필름의 일면에 Bar Coater로 50㎛ 두께로 코팅한 다음 무전극 램프를 이용하여 약 5초 동안 자외선을 조사하였다. 이 경우, 조사된 자외선의 광량은 1000mj 이하로 하였다.
LCD의 제조
청색 LED의 전방에 도광판, 휘도 향상 필름, 프리즘시트, DBEF 및 액정패널을 순차적으로 배치하여 본 발명에 따른 LCD를 제조하였다.
비교제조예 1
DBEF를 제거한 것을 제외하고는 제조예와 동일한 방식으로 LCD를 제조하였다.
비교제조예 2
DBEF와 프리즘시트를 제거한 것을 제외하고는 제조예와 동일한 방식으로 LCD를 제조하였다.
실시예 1
제조예에 따라 제조된 LCD에서 휘도 향상 필름의 위치를 전방으로 이동시키면서 휘도를 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다.
휘도향상필름위치 도광판과 프리즘시트 사이 프리즘시트와 DBEF 사이 DBEF와 액정패널 사이 액정패널 전방
휘도(nit) 764.7 609.8 162.1 38.7
실시예 2
제조예와 비교제조예1, 2에 따라 제조된 LCD의 휘도와 시야각을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 2]와 도 4에 각각 나타내었다.
구분 제조예 비교제조예 1 비교제조예 2
휘도(nit) 764.7 539.3 155.2
[표 2]로부터 본 발명의 휘도 향상 필름 적용시 양자점 TV(100%) 대비 휘도 향상 효과가 있고, 특히, DBEF와 휘도 향상 필름을 함께 적용할 경우 휘도 향상 효과가 더욱 극대화되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 4로부터 DBEF와 휘도 향상 필름을 함께 적용함으로써 시야각 전체 범위에서 우수한 휘도 특성의 확보가 가능함을 확인할 수 있다.
실시예 3
제조예에 따라 제조된 LCD에서 휘도 향상 필름의 LuAG계 형광체 함량을 5wt%, 10wt%, 20wt%, 30wt%, 40wt%, 50wt%로 조절하면서 휘도를 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다.
구분 Ref. DBEF
(LED TV)		 Ref. DBEF
(QD TV)		 LuAG
5wt%		 LuAG
10wt%		 LuAG
20wt%		 LuAG
30wt%		 LuAG
40wt%		 LuAG
50wt%
휘도[nit] 430 450 410 610 660 690 720 680
색재현성[%] 81.6 100 79.6 81.1 82.4 82.1 81.1 74.8
[표 3]으로부터 LuAG계 형광체의 함량이 증가할수록 휘도가 증가하고, 특히, 10~40wt% 범위에서 우수한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예 4
제조예에 따라 제조된 LCD에서 휘도 향상 필름의 LuAG계 형광체 코팅 두께에 따른 Curl 특성을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다.
단면 코팅두께[㎛] 5 10 30 50 70 100 120 150
Curl[mm] 0 3 4 7 10 18 22 25
[표 4]로부터 단면 코팅의 경우 LuAG계 형광체의 코팅 두께가 10~100㎛일 경우 Curl 발생량이 20mm 이하로 양호한 것을 확인할 수 있다.
110 : 광원 120 : 프리즘시트
130 :DBEF 140 : 액정패널
150 : 휘도 향상 필름 151 : 기재필름
152 : LuAG계 형광체층 153 : 고분자 매트릭스
154 : LuAG계 형광체 160 : 도광판
F1 : 프리즘시트 F2 : 휘도 향상 필름
F3 : 복합광학시트 R1 : 제1공급롤러
R2 : 제2공급롤러 R3 : 접착제 도포롤러
R4 : 합지롤러 r : 가이드롤러

Claims (12)

  1. 도광판, 프리즘시트, DBEF 및 액정패널을 포함하는 LCD 구조에 있어서,
    상기 도광판과 상기 프리즘시트 사이, 상기 도광판과 상기 DBEF 사이, 상기 프리즘시트와 상기 DBEF 사이 중 적어도 어느 하나에 휘도 향상 필름이 배치되되, 상기 휘도 향상 필름은 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 코팅되는 LuAG계 형광체층을 포함하고, 상기 LuAG계 형광체층은 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+를 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+와 고분자 매트릭스로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 10~40wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LCD 구조는 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 청색 LED인 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LuAG계 형광체층은 고분자 매트릭스에 LuAG계 형광체가 분산된 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 LuAG계 형광체층의 코팅 두께는 10~100㎛인 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LCD 구조는 상기 도광판과, 상기 휘도 향상 필름과, 상기 프리즘시트 및 상기 DBEF가 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 6 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휘도 향상 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 백코팅층은 상기 PMMA가 0.1~5wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 백코팅층은 상기 대전방지제가 0.01~3wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 LCD 구조.
  11. 기재필름 및 상기 기재필름의 일면에 코팅되는 LuAG계 형광체층을 포함하는 휘도 향상 필름과, 프리즘시트 및 DBEF를 포함하되, 상기 휘도 향상 필름과, 상기 프리즘시트 및 상기 DBEF가 하나로 합지되되, 상기 LuAG계 형광체층은 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+를 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+와 고분자 매트릭스로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 10~40wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 복합광학시트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 휘도 향상 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합광학시트.
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