KR20080063543A - 휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정디스플레이의 백라이트 유닛이나 조명장치 등에 사용되는 휘도향상용 플레이트에 관한 것으로, 광전달면을 갖는 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성된 공기층; 상기 공기층의 일면에 형성된 접착층; 및 상기 접착층의 일면에 형성된 프리즘층을 포함하는 휘도향상용 플레이트를 제공함으로써, 공기층을 안정적으로 형성시킬 수 있어 휘도를 충분히 향상시킨 휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법을 제공할 수 있으며, 따라서 휘도 배가를 위한 별도의 광확 필름류나 프리즘 시트 등을 추가적으로 구비할 필요성이 최소화되므로, 저렴하게 백라이트 유닛 등의 광디바이스를 제조할 수 있다.

Description

휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법{The plate for brightness enhancement and method of manufacturing the same}

도 1은 본 발명의 바람직한 한 형태를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 형태를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 형태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 형태를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 형태를 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 형태를 도시한 단면도,

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 형태를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명

100, 200, 300, 400, 500, 600 : 기재층

111, 211, 311, 411, 511, 611 : 지지부

112, 212, 312, 412, 512, 612 : 광전달면

120, 220, 320, 420, 520, 620 : 접착층

130, 230, 330, 430, 530, 630 : 프리즘층

131, 231, 331, 431, 531, 631 : 프리즘 구조물

150, 250, 350, 450, 550, 650 : 공기층

151, 251, 351, 451, 551, 651 : 통공부

170 : 표면층 175 : 광확산제

본 발명은 액정디스플레이의 백라이트 유닛이나 조명장치 등에 사용되는 휘도향상용 플레이트에 관한 것이다.

액정디스플레이에 널리 사용되고 있는 백라이트 유닛(BLU) 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 광원을 사용하여 방출되는 빛을 순차적으로 도광판, 광확산판 및 프리즘 필름을 통과시켜 액정 패널에 도달하게 한다. 광원으로부터 방출되는 광은 도광판을 통하여 평면 형태인 액정 패널의 전면에 분포되도록 전달하며, 도광판을 통과한 광원은 광확산판을 통하여 화면 전면에 걸쳐 균일한 광세기를 얻을 수 있도록 하며, 프리즘 필름은 확산 시트를 거친 다양한 방향의 광선을 관측자가 화상을 인식하기에 적합한 시야각 범위 내로 변환되도록 하는 광 경로 제어 기능을 수행한다. 또한, 도광판의 하부에는 액정 패널로 전달되지 못하고 경로를 벗어난 광을 다시 반사하여 이용될 수 있도록 함으로써 광원의 이용 효율을 증가시키기 위한 반사판이 구비된다.

이외에도 광원에서 발생되는 빛 중 최대한 많은 광량이 액정장치로 도달할 수 있도록 여러 종류의 판 또는 필름 등을 다수장 사용하고 있다.

상기 광확산판은 광원램프로부터 나온 빛의 휘도 균일도를 이루면서 동시에 램프의 휘선을 가려주는 은폐성 역할을 한다. 또한, 상기의 여러 광학 필름류에 대한 지지체 역할을 한다. 이를 위하여 광확산판에는 여러 광확산제가 첨가되어 있어서 빛의 굴절, 산란, 반사현상 등을 일으키며 확산 효과를 일으킨다.

이러한 광확산판으로부터 나온 빛을 전면으로 다량 모아줄 수 있도록 광확산 필름, 프리즘 필름을 비롯한 다양한 재료를 장착하여야 하는데, 이렇게 다층의 재료를 구비함으로 인하여 단가가 인상되고 생산성이 저하되는 문제점이 발생되고 있다.

최근에는 생산 공정을 보다 간단하게 하기 위하여 사용되는 광학 필름류의 적용을 줄이기 위한 시도가 이루어지고 있는데, 광확산판 위에 프리즘 필름을 접착하여 사용하거나, 광확산판 위에 프리즘 문양을 만들어 사용하는 경우가 있었다. 그러나 이러한 경우 비용이나 생산성 면에서 유리할 수 있으나, 휘도의 증가 측면은 기대에 훨씬 못미치는 문제가 있다.

이에 본 발명자들은 휘도를 향상시키기 위한 광학 필름류들의 적용을 최소화하면서도 휘도를 충분히 높일 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 휘도가 우수한 휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 휘도를 저하시키지 않는 접착층을 포함하는 휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법을 제공하는데도 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 추가적으로 포함되는 광학 필름류의 적용을 최소화할 수 있 는 휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법을 제공하는데도 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광전달면을 갖는 기재층; 상기 기재층의 일면에 형성된 공기층; 상기 공기층의 일면에 형성된 접착층; 및 상기 접착층의 일면에 형성된 프리즘층을 포함하는 휘도향상용 플레이트를 제공한다.

상기 기재층은 지지부를 포함하며, 공기층은 상기 지지부가 접착층과 접착되어 지지부와 지지부 사이에 통공부가 형성됨으로써 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 기재층의 광전달면은 편평하지 않은 것을 특징으로 한다.

기재층의 이면에는 표면층을 더 포함하고, 상기 표면층은 광확산제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 접착층은 전광선투과율이 90% 이상인 것임을 특징으로 한다.

상기 접착층은 굴절률이 1.40~1.60인 것임을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 광전달면을 갖는 기재층의 일면에 공기층을 형성하는 단계; 프리즘층의 편평한 면에 접착층을 형성하는 단계; 및 공기층의 일면에 접착층을 접합하는 단계를 포함하는 휘도향상용 플레이트 제조방법을 제공한다.

상기 접착층을 형성하는 단계는 상기 프리즘층에 접착층을 부착한 후 접착층의 이면을 기재층의 지지부에 부착하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 휘도향상용 플레이트의 실시 형태를 도시한 것으로서, 기 재층(100), 공기층(150), 접착층(120) 및 프리즘층(130)이 차례로 형성된 휘도향상용 플레이트의 예를 도시한 것이다.

상기 기재층(100)은 지지부(111)를 포함하는 입체구조이다. 상기 지지부(111)는 접착층(120)과 접합됨으로써 지지부(111)와 지지부(111) 사이에 통공부(151)가 형성되어 공기가 통하는 구조를 갖는 공기층(150)이 형성된다.

상기 지지부(111)를 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기재층(100)의 표면을 일정 간격 이격되도록 레이저 가공과 같은 방법으로 깎아내어 통공부(151)를 형성할 수 있고, 핫프레스법 또는 롤전사법을 사용하여 통공부(151)를 형성할 수 있다.

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(151)는 형성되지 않았었다.

이에 본 발명은 지지부(111)를 갖는 입체구조의 기재층(100)을 포함함으로써 통공부(151)가 안정적으로 형성된 공기층(150)을 별도로 형성하고 있으며, 따라서 휘도향상용 플레이트는 기재층(100)에서 충분히 확산된 빛이 공기로 이루어진 상대적으로 저밀도의 통공부(151)를 통과한 후에, 상대적으로 고밀도인 프리즘층(130)으로 이동하게 되면서, 프리즘층의 고유기능인 광재순환과 광굴절에 의하여 빛이 전면부로 효과적으로 모아지고 따라서 휘도가 향상되게 된다.

따라서 빛을 확산시키는 기재층(100)과 빛을 모아주는 프리즘층(130) 사이에 공기층(150)이 형성됨으로써 휘도를 효과적으로 향상시켜주며, 종래 확산필름과 프리즘 시트를 한 장의 휘도향상용 플레이트를 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(150)을 형성하는 지지부(111)는 공기가 통할 수 있는 정도의 높이면 충분하다.

아울러 상기 기재층(100)은 광전달면(112)을 통하여 빛을 확산시켜주는데, 빛의 확산효율을 높이기 위하여 광전달면(112)이 다양한 패턴을 갖도록 할 수 있다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 광전달면(112)이 평편할 수도 있고, 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이 광전달면(212, 312, 412, 512, 612)이 다양한 패턴을 갖는 것일 수도 있다. 이와 같은 패턴은 특별히 한정되는 것은 아니며, 롤전사, 핫프레스, 스크린 인쇄 및 리소그라피법 등에 의하여 형성할 수 있다.

한편, 접착층(120)을 형성하는 방법은 접착층(120)이 공기층을 막지 않도록 프리즘층(130)의 평편한 면에 먼저 접착층(120)을 부착한 후에, 지지부(111)에 접착층(120)을 접합하는 것이 가장 바람직하다.

상기 접착층(120)은 휘도를 저하시키지 않도록 투명하고, 전광선투과율이 90% 이상, 굴절률이 1.40~1.60인 것이 바람직하다. 이를 만족하도록, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시수지계 및 우레탄계수지 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 접착층(120)의 바람직한 두께는 5~50㎛이다.

한편, 기재층(100)에 사용하는 수지의 조성은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 종래 광확산판에 사용되는 공지의 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지 등을 들 수 있다.

또한 프리즘층(130)에 사용하는 수지의 조성은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 종래에 프리즘시트 또는 프리즘필름에 사용되는 공지의 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 자외선 중합용 모노머 또는 올리고머의 혼합물 및 광개시제를 포함하는 조성일 수 있다.

상기 프리즘층(30)은 프리즘 구조물(31) 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 프리즘층(30)은 광경로를 제어하여 확산된 빛을 전면부로 모아줌으로써 휘도를 더욱 증가시켜주게 된다.

한편, 본 발명의 휘도향상용 플레이트는 도 7과 같이 상기 기재층(100)의 광전달면(112)의 이면에 표면층(170)을 더 형성할 수 있다.

표면층(170)에 사용하는 수지의 조성은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 종래 광확산판에 사용되는 공지의 수지들을 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지 등을 들 수 있다.

상기 표면층(170)은 공지된 기술인 공압출성형, 적층, 열접착, 표면코팅 등의 방법에 의해 제조할 수 있다.

본 발명의 휘도향상용 플레이트는 기재층(100), 표면층(170) 또는 프리즘층(130)에 광확산제(175)를 포함할 수 있는 데, 특히 표면층(170)에 포함하는 것이 광의 확산 효과 측면에서 바람직하다. 상기 광확산제는 보통 베이스 수지와의 굴절률이 같지 않은 것으로서, 빛의 확산율을 높이기 위하여 사용되며, 적정 수준의 은폐성, 투과율 및 확산성을 제공하는 역할을 한다.

상기 광확산제(175)로는 다양한 유기 및 무기의 입자들이 사용된다.

대표적으로 사용되는 유기입자의 예로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 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 베이스 수지 100중량부에 대하여 10 중량부 이하인 것이 바람직할 수 있다.

그리고 광확산제의 입경은 100㎛ 이하가 고려될 수 있다.

본 발명의 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 실 시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 2.0㎜ 두께의 기재층(TT:70%, Haze:99%)의 일면에 100㎛ 간격 이격되도록 레이저 가공 방법으로 깎아내어 높이 50㎛, 너비 100㎛인 통공부를 형성하도록 하여 지지부 및 공기층을 형성하였다.

한편, 프리즘층으로서의 프리즘 시트(굴절률:1.59, 기재필름:PET, 두께:188㎛, 피치:50㎛, 높이:25㎛) 하면에 양면테이프(제조사:스미론, 모델명:TG4191, 전광선투과율:99%, 굴절률:1.49, 두께:25㎛)를 부착하여 접착층을 형성하고, 이를 상기 지지부 상면에 접합시켜 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서, 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 2.0㎜ 두께의 기재층(TT:70%, Haze:99%)을 롤전사법을 이용하여 일면에 높이 50㎛, 너비 100㎛인 통공부를 형성하도록 하여 지지부 및 공기층을 형성하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서, 기재층을 도 4의 모양으로 프레스를 이용하여 찍어내었다. 이 때 지지부의 너비는 100㎛, 높이는 50㎛로 하였으며, 통공부의 너비는 100㎛로 형성하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 1에서, 프리즘시트 (굴절률:1.55, 기재필름:PET, 두께:188㎛, 피치:50㎛, 높이:25㎛)를 변경해 사용하였다.

<실시예 5>

상기 실시예 1에서, 폴리카보네이트 수지로 구성된 기재층을 사용하였다.

<실시예 6>

상기 실시예 1에서, 양면테이프(전광선투과율 85%)를 변경해 사용하였다.

<실시예 7>

상기 실시예 1에서, 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 이루어진 1.8㎛ 두께의 기재층(TT:70%, Haze:99%) 이면에 공압출의 기술을 이용하여 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100중량부에 대하여 실리콘 비드가 1중량부 첨가된 0.2㎛ 두께의 표면층을 형성하였다. 이후 실시예 1과 동일한 방법으로 공기층, 접착층 및 프리즘층을 형성하여 휘도향상용 플레이트를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서, 통공부를 형성하지 아니하고 프리즘시트를 양면테이프를 이용하여 접합하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서, 양면테이프를 기재층의 통공부에 부착하고 난 후 프리즘시트를 부착하였다.

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 측정하였고, 값은 백라이트 유닛(BLU, 26 인치)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	50	양호
실시예 2	50	양호
실시예 3	50	양호
실시예 4	43	양호
실시예 5	49	양호
실시예 6	44	양호
실시예 7	52	양호
비교예 1	2	양호
비교예 2	15	불량

* 휘도(%)는 RM714 대비 증가비

상기 물성평가 결과, 본 발명의 실시예들은 높은 휘도증가율(%)을 보였으며, 휘도얼룩이 나타나지 않고, 빛이 고루 확산되는 것을 알 수 있다. 또한 사용되는 접착층의 전광성투과율이 감소하면 빛이 손실분이 생겨 휘도가 다소 감소함을 알 수 있다.

그러나 비교예로부터 알 수 있듯이 접착층 형성 순서에 따라서 그 휘도값은 크게 차이가 나는 것을 볼 수 있으며, 따라서 형성된 공기층이 접착제에 의해서 그 부피가 감소하는 것을 알 수 있다. 그리고 통공부를 형성치 않은 경우 휘도 증가분이 거의 없는 것을 알 수 있다.

이로써 휘도의 증가분은 통공부나 지지부의 패턴 모양이나 형성 방법보다는 전체 공기층의 면적비가 중요함을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공기층을 안정적으로 형성시킬 수 있어 휘도를 충분히 향상시킨 휘도향상용 플레이트 및 그 제조방법을 제공할 수 있으며, 따라서 휘도 배가를 위한 별도의 광확 필름류나 프리즘 시트 등을 추가적으로 구비할 필요성이 최소화되므로, 저렴하게 백라이트 유닛 등의 광디바이스를 제조할 수 있다.

Claims (9)

1. 광전달면을 갖는 기재층;

   상기 기재층의 일면에 형성된 공기층;

   상기 공기층의 일면에 형성된 접착층; 및

   상기 접착층의 일면에 형성된 프리즘층을 포함하는 휘도향상용 플레이트.
2. 제 1 항에 있어서,

   기재층은 지지부를 포함하며, 공기층은 상기 지지부가 접착층과 접착되어 지지부와 지지부 사이에 통공부가 형성됨으로써 형성된 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
3. 제 1 항에 있어서,

   기재층의 광전달면은 편평하지 않은 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
4. 제 1 항에 있어서,

   기재층의 이면에는 표면층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
5. 제 4 항에 있어서,

   표면층은 광확산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
6. 제 1 항에 있어서,

   접착층은 전광선투과율이 90% 이상인 것임을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
7. 제 1 항에 있어서,

   접착층은 굴절률이 1.40~1.60인 것임을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트.
8. 광전달면을 갖는 기재층의 일면에 공기층을 형성하는 단계;

   프리즘층의 편평한 면에 접착층을 형성하는 단계; 및

   공기층의 일면에 접착층을 접합하는 단계를 포함하는 휘도향상용 플레이트 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 접착층을 형성하는 단계는 상기 프리즘층에 접착층을 부착한 후 접착층의 이면을 기재층의 지지부에 부착하는 것을 특징으로 하는 휘도향상용 플레이트 제조방법.

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