KR20070029836A

KR20070029836A - 백라이트

Info

Publication number: KR20070029836A
Application number: KR1020077002566A
Authority: KR
Inventors: 마사시 다카이; 사치코 아라키; 요헤이 후나바시; 야스마로 도시마; 다카시 시미즈; 마사유키 나카타니; 레이코 다카하시; 히로시 마쯔야마
Original assignee: 키모토 컴파니 리미티드
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2007-03-14
Also published as: CN1985123A; TW200617522A; WO2006004152A1; US20080019137A1; JPWO2006004152A1

Abstract

백라이트를 구성하는 광확산판의 수흡수성이 높기 때문에, 광확산판이 휨이나 물결침, 구부러짐 등의 변형에 의해, 액정 셀 등의 타부재로 악영향을 끼쳐, 영상 불량의 원인이 된다. 이와 같은 광확산판의 변형에 의한 영상 불량을 발생시키지 않는 백라이트를 제공한다. 이 백라이트는 광원(13), 상기 광원상에 배치된 합성수지로 되는 광확산판(14), 상기 광확산판상에 배치된 1종 또는 2종 이상의 백라이트용 광학부재(15, 16)을 가져서 되는 백라이트(1)로서, 상기 광확산판(14)의 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)를 0.1 ㎛ 이하로 한다.

백라이트, 광확산판, 광학부재, 산술 평균 거칠기

Description

백라이트{Backlight}

본 발명은, 경시적(經時的)으로 치수 변화를 일으키지 않고, 광학 특성을 손상시키지 않는 백라이트에 관한 것이다.

액정 디스플레이나 전식(電飾)간판 등에 사용되는 백라이트는, 노트북이나 대형 액정 텔레비전 등의 액정 디스플레이의 출하 확대에 따라, 큰 폭으로 사용량이 증가하고 있다.

이와 같은 백라이트로서는, 주로 에지라이트형(edge-light type) 또는 직하형(direct type)의 백라이트가 사용되어지고 있다. 에지라이트형의 백라이트는, 백라이트 자신의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 노트북 등에 사용되어지고 있고, 직하형의 백라이트는, 대형 액정 텔레비전 등에 사용되어지고 있는 경우가 많다.

그리고, 이와 같은 백라이트는, 에지라이트형의 백라이트에 있어서는, 광원(光源) 및 도광판(導光板) 외에, 프리즘 시트, 광확산(光擴散) 필름, 광반사(光反射) 필름, 편광(偏光) 필름, 반사형 편광 필름, 위상차(位相差) 필름, 전자파차폐 필름 등의 광학부재(光學部材)로 구성되어 있고, 직하형의 백라이트에 있어서는, 광원 및 광확산판 외에 프리즘 시트, 광확산 필름, 광반사 필름, 편광 필름, 반사형 편광 필름, 위상차 필름, 전자파차폐 필름 등의 광학부재로 구성되어 있다(특허 문헌 1 참조).

상기와 같은 백라이트를 사용해서 되는 액정 디스플레이에 있어서는, 광원의 점등 불량을 제외하고, 경시적으로 영상 불량을 발생시키는 경우는 거의 없었다.

그러나, 백라이트를 구성하는 광확산판의 수흡수성이 높기 때문에, 광확산판이 휨(warping)이나 물결침(waving), 구부러짐(bending) 등의 변형에 의해, 액정 셀 등의 타부재로의 악영향이 문제가 되고 있다(특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 제(평)9-127314호 공보(청구항 1, 단락번호 0034)

특허문헌 2 : 일본국 특허공개 제2004-9524호 공보(종래의 기술, 단락번호 0036)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 한 결과, 광확산판의 표면형상을 특정의 범위로 하는 것에 의해, 휨이나 물결침, 구부러짐 등의 변형을 방지할 수 있는 것을 발견하고, 이를 해결하기에 이르렀다.

과제를 해결하기 위한 수단

즉, 본 발명의 백라이트는, 광원, 상기 광원의 빛을 확산하기 위한 광확산판, 상기 광확산판상에 배치된 1종 또는 2종 이상의 백라이트용 광학부재를 가져서 되는 백라이트로서, 상기 광확산판은 합성수지로 되며, 그 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 백라이트는, 광원, 상기 광원상에 배치된 합성수지로 되는 광확산판, 상기 광확산판상에 배치된 1종 또는 2종 이상의 백라이트용 광학부재를 가져서 되는 백라이트로서, 상기 광확산판의 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.

발명의 효과

본 발명의 백라이트는, 광확산판의 표면형상을 특정의 범위로 하는 것에 의해, 휨이나 물결침, 구부러짐 등의 변형을 원인으로서 액정 디스플레이에 영상 불량을 발생시키지 않는 백라이트를 제공할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 백라이트의 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 발명의 백라이트는 광원, 합성수지로 되는 광확산판, 상기 광확산판상에 배치된 1종 또는 2종 이상의 백라이트용 광학부재를 가져서 되는 백라이트로서, 상기 광확산판의 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다. 본 발명의 백라이트는 특히, 이른바 직하형 백라이트에 적합하게 적용된다.

도 1에 직하형 백라이트(1)의 하나의 실시 형태를 나타낸다. 이 백라이트(1)은, 도시(圖示)하는 것과 같이, 섀시(11) 내에 수납한 반사필름(12)상에 광원(13)을 복수 배치하고, 그 위에 광확산판(14)를 사이에 두고, 광확산 필름(15), 프리즘 시트(16)이 배치되어 있다. 광확산판(14)로서, 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 ㎛ 이하인 것을 사용한다.

백라이트의 광원(13)은 주로 냉음극관이 사용된다. 광원의 형상으로서는, 선상(線狀), U자상인 것을 들 수 있다.

백라이트를 구성하는 광확산판은 광원상에 설치되어, 광원의 패턴을 지우는 역할을 가지며, 주로 합성수지로 되는 것이다. 이와 같은 광확산판은 광원의 패턴을 지우기 위해서 사용되는 것이기 때문에, 두께는 1 ㎜~10 ㎜로 두꺼울 필요가 있고, 정면휘도(正面輝度)를 향상시키면서 알맞은 시야각을 부여하기 위해 사용되어, 두께가 12 ㎛~350 ㎛인 광확산 필름과는 다른 것이다.

광확산판을 구성하는 합성수지로서는, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴 우레탄계 수지, 폴리에스테르 아크릴레이트계 수지, 폴리우레탄 아크릴레이트계 수지, 에폭시 아크릴레이트계 수지, (메타)아크릴레이트-스티렌 공중합체계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아세탈계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 멜라민계 수지, 페놀계 수지, 환상(環狀) 올레핀계 수지, 실리콘계 수지 등의 열가소성 수지, 열경화성 수지, 전리(電離)방사선 경화성 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 광학특성이 우수한 아크릴계 수지가 적합하게 사용된다. 또한, 치수안정성의 점에서는 (메타)아크릴레이트-스티렌 공중합체계 및 수지 환상 올레핀계 수지가 적합하게 사용된다.

광확산판 중에는, 광확산성을 부여하기 위해 미립자가 첨가된다. 미립자로서는 실리카, 클레이, 탈크, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 규산알루미늄, 산화티탄, 합성 제올라이트, 알루미나, 스멕타이트(smectite) 등의 무기 미립자 외에, 스티렌 수지, 우레탄 수지, 벤조구아나민 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지 등으로 되는 유기 미립자를 들 수 있다.

미립자의 첨가량은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 수지 100 중량부에 대해 0.1~20 중량부로 한다.

광확산판의 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)는 0.1 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.008 ㎛ 이하로 한다. 통상, 백라이트에 사용하는 광확산판으로서는, 광확산판과 광확산판상에 설치되는 백라이트용 광학부재 사이에서 뉴턴링(Newton ring)을 방지하기 위해서나, 표시화상의 번쩍임을 방지하기 위해서, 또는 광확산판 자체의 흠집을 눈에 띄지 않게 하기 위해서라고 하는 다종다양(多種多樣)한 이유에서, 적어도 한쪽의 표면에 요철이 있는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 본 발명과 같은 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하의 경면(鏡面)에 가까운 형상의 광확산판을 백라이트에 사용하는 경우는 없다. 이것에 대해, 본 발명의 백라이트에서는, 경면에 가까운 형상의 광확산판을 사용하는 것에 의해, 광확산판의 변형을 방지할 수 있다.

이와 같은 광확산판은, 예를 들면, 광확산성을 부여하기 위한 미립자, 필요에 따라서 다른 성분을 함유하는 합성수지 조성물을 압출(押出)성형, 사출(射出)성형, 프레스성형 등의 방법으로, 판상(板狀)으로 형성하는 것에 의해 행할 수 있다. 광확산판의 두께는 1~10 ㎜ 정도, 바람직하게는 1 ㎜~5 ㎜ 정도이다. 본 발명과 같은 산술 평균 거칠기(Ra)의 광확산판은, 성형시의 형(型)의 표면을 경면으로 한 것을 사용하는 것 외에, 성형한 수지판에 경면가공을 실시하는 것에 의해, 광확산판 표면을 경면에 가까운 것으로 함으로써 얻을 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 휨이나 물결침, 구부러짐 등의 변형의 발생을 방지할 수 있는 원인에 대해서, 변형이 발생하는 원인과 함께 설명한다.

먼저, 광확산판은 광학특성, 중량 등의 관점에서 합성수지로 되는 것이 대부분이다. 그리고, 합성수지는 수증기 투과도가 높아 흡습(吸濕)되기 쉬운 경향이 있다. 이와 같은 흡습되기 쉬운 광확산판을 고습환경하에 장시간 방치한 경우, 광확산판은 다량의 수분이 흡습되어 버린다. 그리고, 이와 같이 광확산판이 다량으로 흡습된 상태에서 백라이트가 점등되면, 광원의 열에 의해 급격한 방습(放濕)이 시작된다. 이 방습은, 광확산판 내에서 균일하게 일어나지 않고, 광확산판의 광원부근에서 일어나기 쉽기 때문에, 광원부근이 방습된 상태에서도, 다른 부분은 방습이 불충분하여 흡습된 그대로의 불균일한 상태가 발생한다. 이와 같은 상태에서는, 방습된 부분(광원부근)은, 흡습된 그대로의 부분에 비해 수축되어 변형된 상태로 된다. 정리해서 말하면, 변형의 원인은, 광확산판 내에서 흡습도가 부분적으로 불균일해지기 때문이라 생각되어진다. 특히, 광확산판의 한쪽 표면에 요철이 있는 경우에는, 표면에 요철이 없는 경우에 비해, 표면적이 커지고, 흡방습을 일으키기 쉬워지기 때문에, 불균일한 상태로 되기 쉬워져, 휨이나 물결침, 구부러짐 등의 변형을 일으키기 쉽다.

여기서, 광확산판에만 구부러짐이 발생한 상태에서는, 액정 디스플레이의 표시화면에 국부적(局部的)인 영상 불량은 거의 보이지 않는다. 그러나, 구부러짐이 발생한 광확산판상에 프리즘 시트, 광확산 필름, 광반사 필름, 편광 필름, 반사형 편광 필름, 위상차 필름, 전자파차폐 필름 등의 광학부재가 배치되어 있으면, 국부적인 영상 불량은 매우 현저한 것으로 된다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광확산판에 배치된 광학부재는, 광확산판의 구부러짐이 없거나 적은 경우에는 광확산판의 형상에 추종(追從)하지만, 구부러짐이 커지게 되면 추종하지 못하고, 스스로의 무게에 의해 변형을 발생시켜 버린다. 그리고, 광학부재의 변형에 의해, 국부적인 영상 불량은 매우 현저한 것으로 된다. 이 광학부재의 변형은, 액정 디스플레이의 대형화에 의한 백라이트의 광면적화(廣面積化)(백라이트의 광출사면(光出射面)의 면적 900 ㎠ 이상), 나아가서는 광학부재의 광면적화에 따라 수반되어 현저한 것으로 되어 있다.

여기서, 본 발명에 있어서는, 백라이트를 구성하는 광확산판으로서, 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 것을 사용하는 것에 의해, 광확산판의 변형을 방지할 수 있고, 광학부재의 변형이 방지되어, 액정 디스플레이의 국부적인 영상 불량의 발생을 방지할 수 있다. 한편, 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.30 ㎛ 정도인 통상 사용되는 광확산판을 사용한 경우에는, 광확산판의 변형을 방지할 수 없고, 광확산판의 변형에 광학부재가 추종할 수 없어, 광학부재에 변형을 일으켜 국부적인 영상 불량을 발생시켜 버린다.

또한, 일단 광학부재에 변형이 발생하면, 당초와 같이 완전히 평탄(平坦)하게 하는 것은 곤란한다. 즉, 일단 광학부재에 변형이 발생하면, 영상 불량이 영구적으로 발생해 버리게 된다. 따라서, 변형의 발생을 방지할 수 있는 본 발명은 매우 유용한 것이다.

이상 설명한 본 발명의 백라이트는, 광확산판으로서, 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 것을 사용함으로써, 광확산판의 변형을 방지할 수 있고, 그것에 의해 광확산판상에 설치하는 광학부재의 변형을 방지할 수 있기 때문에, 디스플레이의 국부적인 영상 불량을 방지할 수 있다. 이와 같은 효과는, 변형의 문제가 발생하기 쉬운 광출사면의 면적이 900 ㎠ 이상인 광면적의 백라이트에 있어서 매우 유용한 것이다. 이와 같은 광면적의 백라이트는 직하형 백라이트에 다수 채용되어짐으로써, 본 발명은 직하형 백라이트에 특히 적합하다. 단, 본 발명은 에지라이트형 백라이트에 대해서도 적용하는 것이 가능하다.

직하형 백라이트의 광확산판상에는, 목적에 따라서, 1종 또는 2종 이상의 광학부재가 배치된다. 이와 같은 광학부재로서는 프리즘 시트, 광확산 필름, 광반사 필름, 편광 필름, 반사형 편광 필름, 위상차 필름, 전자파차폐 필름 등을 들 수 있다. 예를 들면, 프리즘 시트로서는, 스미토모 쓰리엠사의 상품명 BEF Ⅱ, 상품명 RBEF, 상품명 웨이브 필름이나, 미쯔비시 레이온사의 상품명 다이아아트를 들 수 있다. 광확산 필름으로서는, 게이와사의 상품명 오팔루스나 쯔지덴사의 상품명 D114를 들 수 있다. 광반사 필름으로서는, 게이와사의 상품명 레이라나 스미토모 쓰리엠사의 상품명 ESR을 들 수 있다. 편광 필름으로서는, 닛토덴코사의 상품명 NPF나 스미토모 가가쿠사의 상품명 스미카란을 들 수 있다. 반사형 편광성 필름으로서는, 스미토모 쓰리엠사의 DBEF를 들 수 있다. 위상차 필름으로서는 가네카 가가쿠사의 상품명 엘멕, 스미토모 가가쿠사의 상품명 스미카라이트를 들 수 있다. 전자파차폐 필름으로서는, 닛토덴코사의 상품명 엘렉크리스타나 데이진사의 상품명 레프텔을 들 수 있다.

또한, 상기 광학부재는, 광확산판과 접하는 면에 뉴턴링 방지층이나 블로킹 방지층을 설치해도 된다. 또는, 그와 같은 기능을 가지는 필름을 광확산광 사이에 개재(介在)시켜도 된다. 이것에 의해, 표면이 경면에 가까운 형상의 광확산판을 사용한 경우에도 뉴턴링이나 블로킹의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 직하형 백라이트 광원의 광확산판과는 반대쪽 등, 직하형 백라이트 내의 다른 부분에 광학부재를 가지고 있어도 된다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 추가로 설명한다. 또한, 「부(部)」, 「%」는 특별히 나타내지 않는 한, 중량기준으로 한다.

[실시예 1]

광확산판의 제작 : 아크릴 수지 100 중량부를 믹서에서 가열·교반하면서, 여기에 실리콘 비즈 2.5 중량부를 첨가하고, 균일하게 될 때까지 교반 한 후, 이를 압출기로 압출한 후, 컷팅하여, 작은 원주상형(小圓柱狀形)의 아크릴 수지 펠릿(Pellet)(약 지름 3 ㎜×길이 5 ㎜의 크기)을 제작했다. 다음으로, 이 펠릿을 사용하여, 사출성형에 의해 광확산판의 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 ㎛가 되는 광확산판(두께 2 ㎜)을 제작했다.

백라이트의 제작 : 광원상에 상기 광확산판을 배치하고, 추가로 광확산판상에 광학부재(광확산 필름)를 배치하여, 광출사면의 면적이 2090 ㎠인 실시예 1의 백라이트를 얻었다(사이즈는 26형).

[실시예 2]

실시예 1과 같은 펠릿을 사용해, 사출성형에 의해 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.005 ㎛가 되는 광확산판(두께 2 ㎜)을 제작하여, 실시예 2의 백라이트를 얻었다.

[실시예 3]

실시예 1과 같은 펠릿을 사용해, 사출성형에 의해 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.06 ㎛가 되는 광확산판(두께 2 ㎜)을 제작하여, 실시예 3의 백라이트를 얻었다.

[비교예 1]

실시예 1과 같은 펠릿을 사용해, 사출성형에 의해 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.30 ㎛가 되는 광확산판(두께 2 ㎜)을 제작하여, 비교예 1의 백라이트를 얻었다.

[구부러짐의 평가]

실시예 1~3 및 비교예에서 얻어진 백라이트를 40℃, 90%RH의 환경에서 24시간 방치한 후, 시판(市販)의 26형 액정 TV에 삽입하고, 액정 TV를 점등시켜, 영상상태의 경과를 관찰했다.

그 결과, 실시예 1, 2 어느 것도, 점등 후 몇 시간이 경과해도 액정 TV의 화면에 영상 불량이 발생하지 않았다. 또한, 액정 TV에 삽입한 광학부재(광확산 필름)를 꺼내었더니, 어느 것도 구부러짐은 관찰되지 않았다. 실시예 3의 것은, 점등 후 24시간 이내는 액정 TV의 화면에 영상 불량이 발생하지 않았지만, 24시간 경과 후에 약간의 영상 불량이 관찰되었다. 또한 24시간 이내 및 24시간 경과 후에 액정 TV에 삽입한 광학부재(광확산 필름)를 꺼내었더니, 24시간 이내의 경우는 구부러짐 은 관찰되지 않았고, 24시간 경과 후의 경우는 약간 구부러짐이 관찰되었다.

한편, 비교예 1의 것은, 액정 TV의 점등 후 3시간 경과한 후에, 액정 TV의 화면상에 주위와 영상상태가 다른 부분이 국부적으로 발생하는 현상이 관찰되었다. 이 국부적인 영상 불량 개소(箇所)는 시간의 경과와 함께 서서히 작아지고 있었지만, 수일이 지나도 완전히 없어지지 않았다. 또한, 액정 TV에 삽입한 광학부재(광확산 필름)를 꺼냈더니, 광확산판이 구부러진 형상에 추종할 수 없는 것을 원인으로 하는 구부러짐이 관찰되었다.

도면의 간단한 설명

도 1은 백라이트의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 2는 광확산판의 구부러짐에 기인하는 광학부재의 변형을 설명하는 도면이다.

부호의 설명

1…백라이트(backlight)

2…섀시(chassis)

12, 15, 16…광학부재(光學部材)

13…광원(光源)

14…광확산판(光擴散板)

Claims

광원, 상기 광원상에 배치된 합성수지로 되는 광확산판, 상기 광확산판상에 배치된 1종 또는 2종 이상의 백라이트용 광학부재를 가져서 되는 백라이트로서, 상기 백라이트는 상기 광확산판의 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 백라이트.
광원, 상기 광원의 빛을 확산하기 위한 광확산판, 상기 광확산판상에 배치된 1종 또는 2종 이상의 백라이트용 광학부재를 가져서 되는 백라이트로서, 상기 광확산판은 합성수지로 되고, 그 양쪽 표면의 JIS B0601:1994에 있어서의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 백라이트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광확산판은 두께가 1 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 백라이트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광확산판은 합성수지 중에 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광확산판은 표면이 경면가공되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트.