상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 확산층; 상기 확산층의 일면에 형성된 공기층; 및 상기 공기층의 일면에 형성되고, 프리즘 조액과 비드를 함유하되 프리즘 조액과 비드의 굴절률 차이가 0.06 이하인 프리즘층을 포함하는 휘도향상용 플레이트를 제공한다.
프리즘 조액은 굴절률이 1.52 이상인 것을 특징으로 한다.
프리즘층은 두께가 25~300㎛인 기재층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비드는 상기 프리즘층에서 기재층의 일면 또는 양면에 형성되거나 또는 프리즘 조액에 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 비드는 입경이 2~30㎛인 것임을 특징으로 한다.
상기 비드는 아크릴계 비드, 스티렌계 비드 그리고 아크릴-스티렌계 비드 중 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.
상기 비드는 프리즘 조액 100중량부에 대하여 1~50중량부 포함되는 것임을 특징으로 한다.
상기 공기층은 지지부와 통공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1 내지 3은 본 발명의 휘도향상용 플레이트의 실시 형태를 도시한 것으로서, 확산층(10)과 상기 확산층(10)의 일면에 공기층(20) 및 프리즘층(30)이 차례로 형성된 휘도향상용 플레이트의 예를 도시한 것이다.
상기 프리즘층(30)은 기재층(31), 프리즘 패턴층(32) 및 비드(33)를 포함한다. 이 때 비드(33)는 도 1에서 보는 바와 같이, 기재층(31) 일면에 프리즘 패턴층(32)을 형성하고 이면에 코팅할 수도 있고, 도 2에서 보는 바와 같이, 기재층(31)의 일면에 코팅하고 같은 면에 프리즘 패턴층(32)을 형성할 수도 있다. 또한 비드(33)를 기재층(31)의 양면에 코팅시킬 수도 있고(미도시됨), 도 3에서 보는 바와 같이, 프리즘 패턴층(32)을 형성하는 프리즘 조액에 비드(33)를 혼합하여 프리즘 패턴층(32)을 형성할 수도 있다.
비드(33)를 기재층(31)의 일면 또는 양면에 형성하는 경우에 비드(33)와의 상용성을 고려하여 바인더를 선정하여 코팅하도록 한다. 상기 비드(33)는 굴절률을 고려하여 아크릴계 비드, 스티렌계 비드 그리고 아크릴-스티렌계 비드 중 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋으며, 바인더는 아크릴계, 우레탄계 그리고 에폭시계 중 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋고, 그 중 아크릴계가 가장 바람직하다. 비드(33)의 코팅방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 비드(33)는 입경이 2~30㎛인 것이 휘도 얼룩 방지 측면에서 유리하다. 바람직하며, 상기 비드(33)의 입경을 고려하여 비드(33) 코팅층의 두께는 5~50㎛인 것이 바람직하다.
상기 프리즘층(30)은 프리즘 시트를 단독으로 사용하는 경우보다 낮은 굴절율을 가져도 되는데, 프리즘 조액의 굴절률이 1.52 이상이면 충분한 휘도 향상을 볼 수 있다. 프리즘 조액의 굴절률은 아베굴절계(제조사 : ATAGO, 모델명 : 4T)를 이용해서 25℃ 로 온도 설정 후, 조액 두세 방울 떨어뜨려서 측정하였다.
상기 프리즘 패턴층(30)에 사용하는 프리즘 조액의 조성은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 종래에 프리즘 시트 또는 프리즘 필름에 사용되는 공지의 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 자외선 중합용 모노머 또는 올리고머의 혼합물 및 광개시제를 포함하는 조성일 수 있다.
상기 비드(33)는 프리즘 패턴층(32)을 형성하는 프리즘 조액과의 굴절률 차이가 0.06 이하인 것이 바람직하다. 굴절률 차이가 0.06보다 크면 플레이트가 너무 혼탁해져서 휘도의 저하되는 정도가 커지는 문제가 있다. 굴절률 차이는 작을수록 휘도의 저하도가 줄어들게 되므로 비드(33)와 프리즘 조액과의 굴절률 차이의 하한을 한정하는 의미는 없다.
한편, 프리즘 조액과 굴절률 차이가 없는 비드(33)를 사용하더라도 휘도는 감소되게 된다. 따라서 휘도 감소를 최소화하기 위하여 비드(33)의 함량을 조절할 필요가 있으며, 프리즘 조액 100중량부에 대하여 1~50중량부 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 프리즘 조액과의 굴절률 차이가 0.06 이하인 비드(33)를 포함함으로써 은폐성을 유지하면서 전광선 투과율을 조절할 수 있어 광학 필름류의 적용을 최소화하면서 확산층(10)과 프리즘층(30)의 점착시 발생되는 얼룩 또한 가려줄 수 있게 된다.
그리고 프리즘층(30)의 기재층(31)은 프리즘 시트를 단독으로 사용하는 경우보다 얇아도 된다. 종래에는 시트가 평편하게 펴져야 하므로 두꺼웠으나, 본 발명에서의 플레이트는 이미 확산층(10)이 충분한 두께를 갖고 있기 때문이다. 따라서 기재층(31)의 두께는 25~300㎛인 것이면 충분하다. 기재층(31)은 종래 프리즘 시트 또는 프리즘 필름에 사용되는 투명한 수지이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스틸렌 필름 또는 폴리에폭시 필름으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
상기 프리즘 패턴층(32)은 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상이거나, 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상일 수 있으며, 상기 형상은 1종 또는 그 이상이 복합적으로 형성될 수 있다. 또한 각각의 구조물은 서로 인접하거나 인접하지 않을 수 있다. 상기와 같은 프리즘 패턴층(32)은 광경로를 제어하여 확산된 빛을 전면부로 모아줌으로써 휘도를 더욱 증가시켜주게 된다.
한편, 공기층(20)은 형성 방법이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 감광성 물질을 도포하여 리소그라피를 이용함으로써 일정 간격 이격되도록 지지부(21)를 형성하거나, 기재층(10)의 표면을 일정 간격 이격되도록 레이저 가공과 같은 방법으로 깎아내어 통공부(22)를 형성할 수 있고, 또는 자외선 경화형 수지를 상기 공기층 일면에 적층하여 요철 모양의 몰드로 찍어낸 후 자외선 경화시키는 방 법 등을 이용하여 공기층을 형성할 수 있다.
이같은 공기층(20)의 요철 구조는 공기층(20)의 하층에 형성되어 있는 확산층(10)과 공기층(20)의 상면에 형성되는 프리즘층(30)을 지지부(21)만으로 접하도록 하므로, 공기층(20)의 통공부(22)를 통하여 공기가 통하는 구조를 갖게 된다.
종래 광확산판 제조시에는 휘도를 향상시키기 위하여 광확산 입자를 함유하여 표면에 요철이 형성되도록 하는 경우가 있었는데, 광확산판에 사용되는 베이스 수지와의 상용성을 고려하여 입자의 크기에도 한계가 있었으므로, 광확산판 상부에 프리즘층을 형성하게 되면 광확산 입자를 최대한 큰 것으로 사용하더라도 통공부(22)는 형성되지 않았었다.
이에 본 발명과 같이 통공부(22)가 안정적으로 형성된 공기층(20)을 별도로 형성함으로써, 휘도향상용 플레이트는 확산층(10)에서 충분히 확산된 빛이 공기로 이루어진 상대적으로 저밀도의 통공부(22)를 통과한 후에, 상대적으로 고밀도인 프리즘층(30)으로 이동하게 되면서, 프리즘층의 고유기능인 광재순환과 광굴절에 의하여 빛이 전면부로 효과적으로 모아지고 따라서 휘도가 향상되게 된다.
따라서 빛을 확산시키는 확산층(10)과 빛을 모아주는 프리즘층(30) 사이에 공기층(20)이 형성됨으로써 휘도를 효과적으로 향상시켜주며, 종래 확산필름과 프리즘 시트를 한 장의 휘도향상용 플레이트로 제공하여 백라이트 유닛에 장착되는 필름류의 수를 줄일 수 있으면서도, 종래의 광확산판과 프리즘시트를 별도로 구비하고 있는 경우와 동등 또는 그 이상으로 휘도를 향상시킬 수 있다.
상기 공기층(20)은 공기가 통할 수 있는 정도의 높이이면 충분하다.
한편, 상기 확산층(10)에 사용하는 베이스 수지의 조성은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 종래 광확산판에 사용되는 공지의 베이스 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지 등을 들 수 있다.
상기 확산층(10)의 두께는 0.8~2.0mm인 것이 바람직하다.
그리고 확산층(10)에는 광확산제를 더 포함할 수 있으며, 종래 광확산판에 사용되는 다양한 유기 및 무기의 입자들을 광확산제로 사용할 수 있다.
대표적으로 사용되는 유기입자의 예로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 스티렌, 치환된 스티렌 중합체 혹은 이들의 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계 중합체 입자; 스티렌계 중합체 입자; 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 스티렌계의 공중합체 입자; 아크릴과 올레핀계의 공중합체 입자; 스티렌과 올레핀계의 공중합체 입자; 상기 단일중합체, 공중합체 혹은 삼원공중합체들의 입자를 형성 후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어 씌워서 만드는 다층 다성분계 입자; 실록산계 중합체 입자; 불소계 수지 입자 등이 있다.
한편, 무기계 광확산제의 예로는 탄산칼슘, 황산바륨, 산화규소, 수산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 탈크, 글래스, 마이카 등이 있다. 통상 무기입자에 비해 유기입자의 광확산성이 우수하며 필요하면 2종류 이상의 광확산제를 조합하여 사용할 수 있다.
이 때, 광확산제는 베이스 수지와의 굴절율이 큰 경우에는 적은 양으로도 광확산 효과가 발휘되고, 굴절율 차이가 적은 경우에는 상대적으로 많은 양이 포함되어야 한다.
또한 광확산제의 함량이 너무 높으면 휘도가 오히려 저하되는 현상이 발생될 수 있으므로, 광확산제의 함량을 조절하여 적정한 은폐성을 나타내면서 높은 휘도 특성을 나타낼 수 있다.
상기와 같은 점을 고려할 때 광확산제의 함량은 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 10 중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다. 그리고 광확산제의 입경은 100㎛ 이하가 고려될 수 있다.
그 밖에 본 발명 휘도향상용 플레이트에는 가공 안정제, 자외선 흡수제, 자외선 안정제 등이 필요에 따라 첨가될 수 있다.
이상 도면을 참조하여 설명하였지만, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 변경하여 실시할 수 있음은 자명하다.
이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
폴리메틸메타크릴레이트 수지 100중량부 및 입경 2㎛의 실리콘 수지 비드 1중량부를 포함하는 2.0㎜ 두께의 확산층의 일면에 롤패턴닝하여 직육면체 패턴의 지지부를 형성하였다.
상기 지지부의 상면에 두께 188㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재층에 아크릴레이트 올리고머(굴절률:1.57) 100중량부와 입경 10㎛이고 굴절률이 1.59인 스티렌 비드 30중량부를 혼합하여 UV 경화로 삼각형의 프리즘 패턴층이 형성된 필름을 접합하여 휘도향상용 플레이트를 제조하였다. (도 3 참조)
<실시예 2>
확산층의 구성 및 지지부 형성은 실시예 1과 동일하다. 두께 188㎛의 폴리에틸렌텔레프탈레이트 기재층에 아크릴레이트 올리고머(굴절률 :1.57)를 이용하여 프리즘 패턴층을 형성하고, 그 반대면에 10㎛ 스티렌 비드(굴절률:1.59) 30중량부를 아크릴레이트 올리고머 조액과 혼합하여 두께 25㎛ 코팅한 후 상기 지지부 상면에 접합하여 휘도향상용 플레이트를 제조하였다. (도 1 참조)
<실시예 3>
실시예 2에서 폴리에틸렌텔레프탈레이트 기재층에 스티렌 비드를 코팅한 후 프리즘 패턴층을 형성 및 접합하여 프리즘층을 형성한 것을 제외하고 동일하게 휘도향상용 플레이트를 제조하였다. (도 2 참조)
<실시예 4>
실시예 1에서 10㎛ 입경의 스티렌비드 대신 20㎛ 입경의 스티렌 비드를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<실시예 5>
실시예 1에서 스티렌 비드 대신 굴절률이 1.51인 아크릴-스티렌계 비드를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<실시예 6>
실시예 1에서 스티렌 비드 함량을 1중량부로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<실시예 7>
실시예 1에서 스티렌 비드 함량을 50중량부로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<실시예 8>
실시예 1에서 스티렌 비드 함량을 70중량부로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<실시예 9>
실시예 1에서 두께가 128㎛인 폴리에틸렌텔레프탈레이트 기재층을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<실시예 10>
실시예 1에서 두께가 50㎛인 폴리에틸렌텔레프탈레이트 기재층을 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1에서 스티렌 비드 대신 메틸메타크릴레이트 비드(굴절률:1.49)를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<비교예 2>
실시예 1에서 스티렌 비드 대신 실리콘 비드(굴절률:1.42)를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
<비교예 3>
실시예 1에서 스티렌 비드를 사용하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.
상기 실시예에서 제조된 휘도향상용 플레이트에 대하여 휘도, 육안 얼룩 검사를 다음과 같은 방법으로 실시하였으며, 그 결과는 [표 1]과 같다.
(1) 휘도
휘도는 탑콘사의 BM-7을 이용하여 백라이트를 켜고 확산판을 올려놓고 두시간 동안 예열한 후 측정하였고, 값은 백라이트 유닛(BLU, 26인치)내 반사시트를 제외한 모든 시트류들을 제거하고 단순히 스미토모사 RM714의 확산판을 사용했을 때의 휘도 대비 휘도 증가분(액정패널을 올려놓지 않음)으로 상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 휘도향상용 플레이트의 휘도 값을 측정하였다.
(2) 육안 얼룩 검사
육안 얼룩 검사는 백라이트 유닛(BLU) 조립 후 액정패널을 올려놓고 가동시켜 전원을 켠 상태에서 육안으로 평가하였으며, 얼룩이 보이지 않으면 양호, 얼룩이 보이면 불량으로 표시하였다.
구분 |
휘도(%) |
육안얼룩검사 |
실시예 1 |
48 |
양호 |
실시예 2 |
45 |
양호 |
실시예 3 |
46 |
양호 |
실시예 4 |
45 |
양호 |
실시예 5 |
38 |
양호 |
실시예 6 |
52 |
양호 |
실시예 7 |
41 |
양호 |
실시예 8 |
35 |
양호 |
실시예 9 |
49 |
양호 |
실시예 10 |
50 |
양호 |
비교예 1 |
34 |
양호 |
비교예 2 |
22 |
양호 |
비교예 3 |
55 |
불량 |
* 휘도(%)는 RM714 대비 증가비
상기 물성평가 결과, 프리즘 조액과 비드의 굴절률 차이가 크면 클수록 휘도 증가의 측면에서는 충분치 못하다. 단순히 비드를 첨가치 않고 단독으로 일체형 확산판을 제조하였을 시 휘도면에서는 유리하나, 액정패널 조립 후 육안 검사에서 그 얼룩이 그대로 보여지는 문제점이 있다. 따라서 프리즘 조액에 프리즘 조액과의 굴절률 차이가 0.06 이하인 비드를 첨가하는 것이 휘도 증가 및 점착 얼룩 방지의 측면에서 가장 바람직하다. 또한, 이로부터 적절한 은폐성을 유지하면서 전광선투과율을 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.