KR20090113248A - 광 확산판, 광 확산층 형성용 조성액 및 광 확산판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

액정 디스플레이 등에 사용되는 직하형 백라이트 유닛에 설치되는 광 확산판은, 충분한 확산 성능이 없어 대형화에 대응하기 곤란하고, 또, 저비용으로 광 확산판을 제조하기 곤란하였다. 유리 기판과, 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층으로 이루어지는 광 확산판으로, 상기 광 확산층은, 매트릭스와 광 확산재로 이루어지고, 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 광 확산층 중의 광 확산재의 체적률이 30％ 이상인 것을 특징으로 하는 광 확산판.

광 확산판, 굴절률, 직하형 백라이트, 광 확산층 형성용 도포액

Description

광 확산판, 광 확산층 형성용 조성액 및 광 확산판의 제조 방법{LIGHT DIFFUSION PLATE, LIGHT DIFFUSION LAYER FORMING LIQUID, AND LIGHT DIFFUSION PLATE MANUFACTURING METHOD}

기술분야

본 발명은, 액정 디스플레이 등에 사용되는 직하형 백라이트 유닛에 형성되는 광 확산판 및 광 확산판의 제조에 사용되는 광 확산층 형성용 도포액에 관한 것이다.

배경기술

액정 디스플레이는 퍼스널 컴퓨터 등의 모니터, 가정용 TV, 휴대 전화 등에 사용되고 있는데, 최근 가정용 TV 의 수요가 높아지고, 그에 따라 디스플레이의 대화면화가 급속히 진행되고 있다. 액정 텔레비전에 광을 공급하는 백라이트 유닛은, 사이드 라이트형과 직하형이 있는데, 대화면이면서 또한 고휘도가 요구되는 가정용 TV 의 용도에는, 직하형의 백라이트 유닛이 많이 사용되고 있다.

직하형 백라이트 유닛은, 일반적으로 도 4 에 나타내는 바와 같이, 광원 (5) 과, 광원의 광원 이미지를 없애고, 휘도를 균일하게 할 목적으로 광원의 전면 (前面) 에 배치되는 광 확산판 (1), 광 확산판에 의해 퍼진 광을 전면에 집광시키기 위한 확산 필름 (2) 과 프리즘 시트 (3), 광원으로부터의 광을 편광 방향으로 모아, 보다 고휘도를 얻기 위한 휘도 향상 필름 (4), 그리고 광원 (5) 의 배면에 배 치되며 광원 (5) 으로부터의 광을 반사하는 반사판 (6) 으로 이루어진다. 또한, 7 은 액정 패널로, 액정 패널은 백라이트 유닛에 포함시키지 않는 것으로 한다.

광 확산판은 분말 유리, 미분쇄 유리 섬유, 산화티탄, 탄산칼슘, 이산화규소, 산화알루미늄, 무기 미분말 또는 PMMA, 폴리스티렌, 아크릴-스티렌 공중합 수지 등의 광 확산재를 적어도 1 종류 이상을 혼련한, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴-스티렌 공중합 수지 등의 수지를 압출 성형에 의해 판상으로 성형한 것이 일반적으로 사용되고 있다.

그러나, 상기 수지 기재의 확산판은, 하기 과제에 의해 고휘도 대형화, 또한 박형화가 곤란하다.

먼저, 확산판의 대형화에 따라 확산판에 휨, 굴곡이 생기기 쉽고, 그 결과 표시되는 화면에 휘도 불균일이 생긴다. 이것을 해결하기 위해서는 기재의 두께를 두껍게 할 필요가 있어, 백라이트 유닛의 박형화가 곤란해짐과 함께 비용도 상승된다.

또, 대형화를 위해서는 다수의 광원을 사용할 필요가 있고, 또한 고휘도화됨으로써 광원으로부터의 발열량 및 자외선의 방출량이 증대된다. 이 영향에 의해 확산판의 열변형, 황변, 또한 흡습한 확산판의 수분 방출에 의한 휨이 발생되기 쉽다. 이것을 해결하기 위해서는 광원과 확산판의 간격을 크게 취할 필요가 있어, 장치 두께가 커져 박형화에 위반되고, 휘도도 저하된다.

종래의 수지 확산판의 상기 과제를 해결하기 위해서, 유리 기재를 사용한 확 산판이 제안되고 있다.

특허 문헌 1 에는 확산판으로서 유리에 광 확산재를 도장한 양태가 개시되고, 그 성분으로서 유기, 무기의 도포재, 안료가 개시되어 있는데, 광 확산재를 도장하여 형성되는 광 확산층에 대해, 그 구성이나 특성 등은 구체적으로 기술되어 있지 않다.

또, 특허 문헌 2 에는, 확산판이 유리제로서, 헤이즈값이 95％ 이상, 투과율이 10％ ∼ 40％ 인 것이 개시되어 있는데, 확산판의 광학 특성이 개시되어 있을 뿐, 역시 확산판의 구체적인 구성에 대해서는 기술되어 있지 않다. 또한, 투과율이 10％ ∼ 40％ 로 낮기 때문에, 백라이트 유닛으로서의 휘도가 불충분한 것으로 생각할 수 있다.

특허 문헌 3 에는, 확산판으로서 유리 기판에 확산 필름을 접착한 양태 및 유리 표면에 샌드 블라스트로 요철을 형성하여 광을 확산시키는 양태가 개시되어 있다. 필름의 접착은, 대면적이 될수록 기포나 이물질의 혼입을 방지하기 곤란해져, 결과적으로 비용이 상승된다. 또, 필름을 접착하는 양태에 대해, 그 필름 또는 확산판으로서의 구체적인 구성, 광학 특성에 대해서는 기술되어 있지 않다. 한편, 유리 표면에 요철을 형성한 양태에 대해서는, 광 산란은 유리 표면에서만 발생되어, 자연스럽게 확산 특성에 한계가 드러난다. 또, 샌드 블라스트로 미세한 요철을 형성하기는 곤란하여, 화면에 미소한 휘도 불균일을 일으킨다.

특허 문헌 4 에는 유리 기판에 스크린 인쇄로 광 확산층을 형성하고, 그 광 확산층은 평균 입경 5 ∼ 40㎛ 의 구상 비즈를 15 ∼ 35 질량％ 함유하고, 두께가 5 ∼ 100㎛ 인 것이 개시되어 있다. 그러나, 동일 문헌의 실시예 1, 2 에는, 2 회 도포로 확산층을 형성하는 것으로, 제조 택트가 걸려 비용면에서 과제가 있다. 또, 실시예 3 에는 1 회 도포로 확산층을 형성하는 것이 개시되어 있는데, 백색 안료를 사용한 것으로, 전체 광선 투과율이 저하되어, 백라이트 유닛의 휘도가 저하된다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평4-350821호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2004-127643호

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2005-129346호

특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2006-162846호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

이상과 같이, 유리를 기재로 한 직하형 백라이트 유닛용 광 확산판에 대해서는, 여전히 구체적인 구성, 광학 특성으로서 고투과이고 확산성이 균일한 것, 또 저비용으로 제조할 수 있는 방법에 대해 충분히 개시되어 있지 않은 것이 현상황이다.

그래서, 본 발명은 직하형 백라이트 유닛용 확산판으로서 고투과이고 충분한 확산 성능을 가지며, 강성이 높고 열변형이나 황변이 없기 때문에 대형화에 대응하기 용이한 광 확산판의 제공을 목적으로 한다. 또, 그 광 확산판 및 그 광 확산판이 설치된 직하형 백라이트 유닛의 제공을 목적으로 한다. 또, 도포액을 1 회 도포함으로써 필요한 성능을 발현할 수 있는 광 확산층 형성용 도포액의 제공을 목적으로 한다. 그리고 그 광 확산판의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

종래의 수지 확산판은, 광 확산재가 기재의 두께 방향 (수 ㎜) 전체에 분산되어 있는 데에 반해, 본 발명의 광 확산층은 두께가 5 ∼ 100㎛ 로 얇다. 이를 위해, 단위 두께당 확산 능력을 높일 필요가 있다. 그 때문에, 확산 능력에 기여하는 광 확산재의 층중 체적률과 굴절률 차이가 큰 것이 바람직하다. 그러나, 굴절률 차이가 지나치게 크면, 불필요한 확산이 많아져, 백라이트 유닛으로서의 휘도가 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 유리 기판과, 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층으로 이루어지는 광 확산판에 있어서, 광 확산층의 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn, 광 확산층 중의 광 확산재의 체적률을 제어하고, 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 광 확산층 중의 광 확산재의 체적률을 30％ 이상으로 함으로써, 직하형 백라이트 유닛용 확산판으로서 충분한 확산 성능을 가지고, 또한 저비용으로 제조할 수 있는 광 확산판을 찾아 내어, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 이하의 (1) ∼ (10) 을 제공한다.

(1) 유리 기판과, 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층으로 이루어지는 광 확산판으로, 상기 광 확산층은, 매트릭스와 광 확산재로 이루어지고, 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 광 확산층 중의 광 확산재의 체적률이 30 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 광 확산판.

(2) 상기 광 확산층의 막두께가 5 ∼ 100㎛ 인 (1) 에 기재된 광 확산판.

(3) 상기 매트릭스가 우레탄계 수지를 함유하는 (1) 또는 (2) 에 기재된 광 확산판.

(4) 상기 유리 기판이 소다라임 실리케이트 유리인 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 광 확산판.

(5) (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 광 확산판을 설치한 직하형 백라이트 유닛.

(6) 상기 직하형 백라이트 유닛의 정면 방향의 휘도가 9500cd/㎡ 이상인 (5) 에 기재된 직하형 백라이트 유닛.

(7) 매트릭스 형성 성분과, 광 확산재를 함유하는 광 확산층 형성용 도포액으로서, 상기 매트릭스 성분으로 형성되는 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 상기 매트릭스 형성 성분이 평균 분자량 1000 ∼ 9000 인 폴리에스테르폴리올계 수지이며, 또한 하기 식으로 정의되는 광 확산재의 액중 체적률이 30％ 이상인 광 확산층 형성용 도포액.

(8) 이소시아네이트계 경화제를 함유하는 (7) 에 기재된 광 확산층 형성용 도포액.

(9) 유리 기판과, 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층을 갖는 광 확산판의 제조 방법으로서,

상기 유리 기판 상에 (7) 또는 (8) 에 기재된 광 확산층 형성용 도포액을 도포하여, 도막을 형성하는 도포 공정과, 상기 도막을 건조시키고, 경화시킴으로써 광 확산층을 형성하는 형성 공정을 구비하는 방법에 의해 얻어지는 광 확산판의 제조 방법.

발명의 효과

본 발명의 광 확산판은, 광 확산층을 형성하는 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 확산층 중의 광 확산재의 체적률이 30％ 이상이기 때문에, 높은 투과율과 충분한 확산 특성을 양립시킬 수 있다.

또, 기재에 유리를 사용하고 있기 때문에, 수지제의 확산판과 같이 광원 등의 발열에 의한 휨, 황변, 열변형을 발생시키지 않고, 또 흡습에 의한 휨을 발생시키지도 않는다. 따라서, 광원과 확산판을 접근시켜 배치한 경우에도, 백라이트 유닛의 발광 품위가 저하되지 않는다. 또, 강성이 높기 때문에, 대형화되어도 휘어지지 않는다. 따라서, 본 발명의 광 확산판은 백라이트 유닛의 대형화, 박형화에 적합하다.

또, 본 발명의 도포액은, 광 확산층의 두께가 5 ∼ 100㎛ 로 얇아도 원하는 확산 특성을 발현할 수 있다. 또, 광 확산층의 두께가 5 ∼ 100㎛ 로 얇아도 확산 특성을 발현할 수 있기 때문에, 도포액의 1 회 도포로 제조할 수 있어, 경제 성이 우수하다.

도면의 간단한 설명

도 1 은, 본 발명에 관련된 광 확산판을 모식적으로 나타내는 측단면도이다.

도 2 는, 본 발명의 백라이트 유닛과 액정 패널의 바람직한 일례의 실시양태의 측단면도이다.

도 3 은, 백라이트 유닛에 광 확산판을 장착한 상태를 나타내는 본 발명의 일례의 실시양태의 측단면도이다.

도 4 는, 종래의 백라이트 유닛과 액정 패널의 측단면도이다.

※부호의 설명※

1. (종래의) 광 확산판

1a. 본 발명의 광 확산판

2. 확산 필름

3. 프리즘 시트

4. 휘도 향상 필름

5. 광원

6. 반사판

7. 액정 패널

100. 유리 기판

110. 광 확산층

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 직하형 백라이트 유닛용 광 확산판은, 유리 기판과, 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층으로 이루어지는 직하형 백라이트 유닛용 광 확산판이다.

다음으로, 상기 유리 기판 및 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층, 그리고 본 발명의 직하형 백라이트 유닛용 광 확산판에 대해 상세히 서술한다. 도 1 은, 본 발명에 관련된 광 확산판을 모식적으로 나타내는 측단면도이다. 도 1 중, 광 확산판 (1a) 은, 유리 기판 (100) 과, 그 표면 (100) 상에 형성된 광 확산층 (110) 을 갖는다. 또한, 광 확산층 (110) 은, 기판 (100) 의 편면에 형성되어 있어도 되고, 양면에 형성되어 있어도 된다.

상기 유리 기판은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 무색 투명한 소다라임 실리케이트 유리, 알루미노 실리케이트 유리, 보레이트 유리, 리튬알루미노 실리케이트 유리, 석영 유리, 붕규산 유리 기판, 무알칼리 유리 기판, 그 밖의 각종 유리로 이루어지는 투명 유리판 등을 사용할 수 있다.

이들 중에서 본 발명의 광 확산판을 직하형 백라이트 유닛에 사용한다는 관점에서, 소다라임 실리케이트 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 유리 기판의 두께는, 본 발명의 광 확산판을 사용하는 직하형 백라이트 유닛의 크기 등에 따라서도 상이한데, 1.5 ∼ 4.5㎜ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5 ∼ 2.5㎜ 이다.

또한, 상기 유리 기판은 380㎚ ∼ 800㎚ 의 파장 전역에서 투과율이 90％ 이상인 것이, 보다 높은 휘도가 얻어진다는 점에서 바람직하다.

또한, 상기 유리 기판과 광 확산층 합계의 투과율이, 310㎚ 이하의 파장에 있어서 10％ 이하인 경우에는, 광원으로부터의 UV 광을 흡수하고, 광 확산판보다 전면의 확산 필름이나 프리즘 시트 등 유기물로 이루어지는 부재의 열화를 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.

또, 기판은, 표시 화상의 콘트라스트를 향상시키거나, 광원 광의 색순도를 높이기 위해 착색되어 있어도 된다.

광 확산층 (110) 은, 매트릭스와 광 확산재인 광 확산 미립자로 이루어지고, 매트릭스와 광 확산재의 가시광역의 범위에서의 굴절률 차이의 절대값 Δn (이하, 굴절률 차이로 약칭하는 경우도 있다) 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 광 확산층 중의 광 확산재의 체적률 (이하, 층중 체적률로 약칭하는 경우도 있다) 이 30％ 이상이다. 굴절률 차이가 0.05 미만이면, 광 확산 성능이 불충분하고, 0.5 이상이면, 불필요한 확산이 많아져, 광 확산판의 전체 광선 투과율이 저하된다. 굴절율 차이의 절대값 Δn 은, 0.05 ∼ O.3 이 바람직하다. 또, 층중 체적률이 30％ 미만이면, 광 확산 성능이 불충분하다.

또한, 도포 횟수를 늘려 막두께를 두껍게 하여 원하는 확산 특성을 발현시키는 것도 가능한데, 도포 공정 증가에 따라 비용이 상승된다.

또한 광 확산재의 층중 체적률은, 층중의 광 확산재의 체적 백분율을, 층중의 광 확산재의 체적 백분율 및 매트릭스의 체적 백분율의 합계값으로 나눈 값이다. 층중 체적률은 SEM 등에 의해 광 확산층의 단면도를 관찰함으로써 구할 수 있다. 또한, 광 확산재가 복수 종류인 경우, 층중 체적률은 각각의 광 확산재 의 층중 체적률의 합으로 산출된다.

또한, 본 명세서에 있어서, 매트릭스란, 광 확산층의 층 그 자체 (광 확산 미립자를 제외한 부분) 를 형성하는 재료를 말하고, 구체적으로는 후술하는 매트릭스 형성 성분과, 경우에 따라서는 매트릭스 형성 성분의 경화에 필요한 경화제로 형성되는 층 성분을 의미한다. 또, 매트릭스의 굴절률이란, 매트릭스 형성 성분으로 형성되는 층 (경화물) 의 굴절률을 의미하고, 후술하는 광 확산층 형성용 도포액 중에 포함되는 매트릭스 형성 성분의 굴절률과 거의 동일하다.

광 확산층 (110) 의 매트릭스를 구성하는 매트릭스 형성 성분은, 광 확산재의 유지면에서 층을 형성한 후에 광 확산재 결합제의 기능을 한다. 또, 매트릭스 형성 성분은, 층을 형성한 후에 기판과의 접착성을 갖는 재료이고, 또한 투명한 것이 바람직하다. 또, 매트릭스 형성 성분은 도포에 의한 층의 형성을 가능하게 하는 재료가 바람직하고, 특히, 열, 자외선 등에 의해 경화되는 가교 도막 재료가 바람직하다. 이와 같은 매트릭스 형성 성분으로는, 예를 들어 우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리메틸펜텐계 수지, 아크릴-스티렌 공중합 수지, 에폭시계 수지, 올레핀계 수지, 실리콘계 수지 등의 수지 재료, 또는 금속 알콕시드의 가수 분해물에서 얻어지는 가교물, 저융점 유리 등의 무기 재료 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

그 중에서도, 매트릭스 형성 성분은, 저온 경화가 가능하고, 수십 ㎛ 의 두꺼운 막에서도 경화 수축에 의한 크랙이 없으며, 경도가 높은 피막이 얻어진다는 점에서 우레탄계 수지가 바람직하다. 특히, 폴리에스테르계 수지와 이소시아네 이트계 경화제를 반응시켜 얻어지는 우레탄계 수지가 바람직하다.

매트릭스 형성 성분의 굴절률은, 유기 재료에서 1.42 ∼ 1.59, 무기 재료에서 1.45 ∼ 2.7 이 일반적이다. 또한, 매트릭스의 굴절률은, 매트릭스를 형성하는 매트릭스 형성 성분의 굴절률과 거의 동등하다. 매트릭스의 굴절률은, 후술하는 광 확산재와의 굴절률 차이가 0.05 이상 0.5 미만이 되도록 선택한다. 또한, 매트릭스의 굴절률은 광 확산재의 굴절률보다 낮아도 되고, 높아도 되며 특별히 한정되지 않는다. 또한, 광 확산재가 복수 종류인 경우, 굴절률 차이는, [각각의 광 확산재의 층중 체적률 × 굴절률 차이의 합]/[전체 광 확산재의 층중 체적률] 로 산출된다.

광 확산층 (110) 에 포함되는 광 확산재는, 투명한, 즉 가시광역에 있어서 흡수가 거의 없는 미립자이고, 또한 미립자 직경이 수 미크론 정도의 미립자이면, 그 재질은 특별히 제한되지 않는다. 광 확산재로는, 예를 들어, 실리카, 알루미나 등의 투명한 무기 산화물 미립자, 유리 비즈 등의 무기계 미립자, 또는 투명한 폴리머 비즈 등의 유기계 미립자 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 폴리머 비즈로는 아크릴계, 스티렌계, 실리콘계 수지로 이루어지는 것을 들 수 있다. 광 확산재의 형상은 진구상이어도 되고, 부정형이어도 된다.

광 확산재의 평균 입자경은 1 ∼ 20㎛ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 ∼ 20㎛ 이다. 1㎛ 미만에서는 광의 굴절률에 파장 분산이 생기기 쉽고, 20㎛ 초과에서는 면내의 휘도 분포가 성긴 막이 되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 상기 평균 입자경은 콜터 카운터법으로 측정하였다. 또, 광 확 산재의 굴절률은, 그 재료에 따라 값은 상이하지만, 본 발명에 있어서의 굴절률 차이를 만족하는 값이면 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서는, 광 확산층의 두께는 5 ∼ 100㎛ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 100㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 광 확산층의 두께가 5㎛ 이하이면, 굴절률 차이나 층중 체적률을 크게 해도 확산성이 불충분하여, 광원의 광원 이미지를 없애기가 곤란하다. 광 확산층의 두께가 100㎛ 를 초과하면, 1 회의 도포로 제조하기 곤란해져, 덧칠이 필요해지기 때문에, 비용이 상승된다.

상기와 같은 광 확산판은 매트릭스 형성 성분이나 광 확산재를 분산시킨 광 확산층 형성용 도포액 (이하, 도포액으로 약기하는 경우도 있다) 을, 기판 상에 도포 후, 경화함으로써 형성할 수 있다.

도포액은, 통상적으로, 매트릭스 형성 성분이나 광 확산재를 액 중에 분산시킨 조성물로, 균일하게 분산되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 매트릭스 형성 성분으로는, 예를 들어 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리메틸펜텐계 수지, 아크릴-스티렌 공중합 수지, 에폭시계 수지, 올레핀계 수지, 실리콘계 수지 등의 수지 재료, 또는 금속 알콕시드의 가수 분해물로부터 얻어지는 가교물, 저융점 유리 등의 무기 재료 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

이들 중, 매트릭스 형성 성분으로서 적어도 폴리에스테르계 수지, 그 중에서도 폴리에스테르폴리올계 수지를 함유하는 것이, 후술하는 이소시아네이트계 경화제와 우레탄 결합을 형성하여, 강인하고, 내구성이 높은 피막을 형성한다는 이유에 서 바람직하다.

또 그 평균 분자량은 1000 ∼ 9000 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000 ∼ 7000 이다. 평균 분자량이 1000 미만이면, 도막의 경도가 저하되고, 평균 분자량이 9000 을 초과하면, 광 확산재를 혼합했을 때에 도포액의 점도가 지나치게 상승되어, 균일한 도막을 형성하기 곤란해진다. 또한 평균 분자량이란, 중량 평균 분자량을 의미한다.

광 확산재로는, 전술한 실리카, 알루미나 등의 투명한 무기 산화물 미립자, 유리 비즈 등의 무기계 미립자, 혹은 투명한 폴리머 비즈 등의 유기계 미립자 또는 이들 혼합물을 들 수 있다. 유기계 미립자로는, 폴리머 비즈가 예시된다. 폴리머 비즈로는 아크릴계, 스티렌계, 실리콘계 수지로 이루어지는 것을 들 수 있다. 광 확산재의 형상은 진구상이어도 되고, 부정형이어도 된다.

또한, 매트릭스 형성 성분과 광 확산재는, 하기 식으로 정의되는 광 확산재의 액중 체적률이 30％ 이상이고, 상기 매트릭스 형성 성분과 광 확산재의 굴절률 차이 Δn 의 절대값이 0.05 이상 0.5 미만인 것이 바람직하고, 0.05 이상 0.3 미만이 보다 바람직하다. 광 확산재의 액중 체적률이 30％ 미만이면, 광 확산판의 확산 특성이 불충분해진다. 매트릭스 형성 성분과 광 확산재의 굴절률 차이 Δn 의 절대치가 0.05 미만이면, 광 확산 성능이 불충분하고, 0.5 이상이면, 형성된 광 확산판의 전체 광선 투과율이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

도포액은 추가로 필요에 따라 매트릭스 형성 성분의 경화를 위한 경화제를 함유한다. 경화제로는, 구체적으로는, 예를 들어, 이소시아네이트계 경화제, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제, 산무수물계 경화제 등을 들 수 있다.

이들 중에서, 이소시아네이트계 경화제인 것이, 투명하며 또한 폴리에스테르폴리올계 수지와 반응하여 강고한 우레탄 결합을 형성한다는 이유에서 바람직하다.

경화제의 함유량은, 광 확산층 형성용 도포액의 전체 질량에 대해, 30 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 20 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 확산판으로서의 특성을 해치지 않는 점에서 바람직하다.

또한, 도포액은 본 발명의 목적을 해치지 않는 한, 다른 성분을 함유하고 있어도 된다. 다른 성분은, 예를 들어, 기판과의 접착성을 향상시키기 위한 성분인 커플링제, 분산제, 기재에 대한 젖음성을 높이는 계면 활성제, 소포제, 레벨링제 등이 예시된다. 상기 다른 성분은, 도포액 중에 10 질량％ 이하인 것이 확산판으로서의 특성을 해치지 않는 점에서 바람직하다. 도포액에 사용하는 용매는 재료에 따라 도포에 적합한 범용되는 용매를 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, sec-부 탄올, tert-부탄올 등의 알코올류 ; 에틸렌글리콜 등의 다가 알코올류 ; 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜메틸에테르 등의 에테르류 ; 2,4-펜탄디온, 디아세톤알코올 등의 케톤류 ; 헥산, 톨루엔, 자일렌, 솔벤트나프사 등의 탄화수소류 ; 락트산에틸, 락트산메틸 등의 에스테르류 ; N-메틸피롤리돈 등의 아미드류 ; 디메틸술폭시드, 술포란 등의 황 화합물이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 유리 기판 상에 본 발명의 광 확산층 형성용 도포액을 도포하는 도포 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 롤러 도포, 핸드 도포, 브러시 도포, 딥핑, 스핀 코트, 딥 코트, 스크린 인쇄, 커튼 플로우, 바 코트, 다이 코트, 그라비아 코트, 마이크로 그라비아 코트, 리버스 코트, 롤 코트, 플로우 코트, 스프레이 코트, 딥 코트 등의 방법을 사용할 수 있다.

이들 중에서 스크린 인쇄인 경우, 대면적 도포가 용이하고, 1 회의 도포로 두꺼운 막이 얻어진다는 이유에서 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 도포 공정에 의해 형성된 도막을 건조시키고, 경화시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 본 발명의 광 확산층 형성용 도포액이 도포된 유리 기판을 실온에서 방치하고, 자연 건조시키는 방법, 오븐에서 가열하는 방법, UV 조사하는 방법 등을 사용할 수 있다. 또, 필요에 따라 이들을 조합해도 된다. 경화제를 함유하고, 화학 반응을 수반하는 경화인 경우에는, 가열이나 UV 조사를 실시하는 것이 바람직하다.

가열에 의해 도막을 건조시키고, 경화시키는 경우, 가열은 그다지 높지 않은 온도에서 실시하는 것이 바람직하고, 대기 중에 있어서 80 ∼ 200℃ 의 저온에서 5 ∼ 60 분간 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명의 백라이트 유닛은 본 발명의 광 확산판을 설치한 백라이트 유닛이다. 도 2 는, 본 발명의 백라이트 유닛의 바람직한 실시형태의 일례를 모식적으로 나타내는 측단면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 배면측에서부터 반사판 (6), 광원 (5), 본 발명의 광 확산판 (1a), 확산 필름 (2), 프리즘 시트 (3), 휘도 향상 필름 (4), 그리고 백라이트 유닛 상에 액정 패널 (7) 이 이 순서로 설치되어 있다. 도 2 에 있어서는 광 확산층 (110) 이 광원측을 향해 설치된 양태를 나타내고 있는데, 관찰자측을 향해 설치되어 있어도 된다.

본 발명의 광 확산판 (1a) 은 광원 (5) 으로부터의 광을 확산하여, 광원의 광원 이미지를 없애, 면내의 휘도 분포를 균일하게 하는 역할을 한다.

확산 필름 (2) 및 프리즘 시트 (3) 는 광 확산판에 의해 퍼진 광을 전면에 집광하여, 휘도를 향상시키는 역할을 한다. 휘도 향상 필름 (4) 은 광원 광을 액정의 배향에 맞는 편광으로 정렬시키는 기능을 가지고, 휘도를 향상시키는 역할을 한다.

광원 (5) 은 액정 패널에 광을 공급하는 역할을 하고, CCFL (냉음극 형광 광원), HCFL (열음극 형광 광원), EEFL (외부 전극형 형광 광원), LED (발광 다이오드), FFL (평면 형광 광원) 등이 사용되고 있다.

반사판 (6) 은 광원 (5) 으로부터 후방으로 발하여진 광을 반사시켜, 광을 효율적으로 이용하는 역할을 한다.

본 발명의 광 확산판은, 층중 체적률, 굴절률 차이를 제어함으로써 높은 투 과율과 충분한 확산 성능을 가지고, 기재에 유리를 사용함으로써, 강성이 높고, 열변형이나 황변이 없기 때문에, 백라이트 유닛의 대형화나 박형화에 대응하기 용이하다. 그 때문에, 직하형 백라이트 유닛용 확산판으로서 적합하다.

실시예

이하에 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 물론 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

<도포액 A 의 조제>

폴리에스테르 수지 (토요 방적사 제조 바이론 220, 비중 1.26, 평균 분자량 5000) 50g, 및 희석 용제 (G-004 용제, 테이코쿠 잉크 제조사 제조) 50g 을 혼합, 교반하고, 매트릭스 형성 성분으로서, 고형분 50 질량％ 의 폴리에스테르 수지 용액 a 를 조제하였다.

상기 폴리에스테르 수지 용액 a 를 100g, 경화제로서 이소시아네이트계 경화제 (210 경화제, 테이코쿠 잉크 제조사 제조) 를 8.1g, 에폭시계 실란커플링제 (KBM-403, 신에츠 화학 공업사 제조) 를 1.1g, 소포제 (테이코쿠 잉크 제조사 제조) 를 1g, 경화 촉매로서 디부틸주석디라우레이트 (DBTDL) 를 0.11g, 및 광 확산재로서 벤조구아나민·포름알데히드 축합 수지 미립자〔닛폰 촉매사 제조·에포스타 M05, 비중 1.4, 평균 입자경 5㎛, 굴절률 1.66〕를 66.7g 혼합, 교반하여, 도포액 A 를 얻었다.

<광 확산판 A 의 제조>

가로 세로 30㎝ 의 유리판 〔소다라임 실리케이트 유리, 무강화 유리, 두께 1.8㎜, 가시광 투과율 (JIS K7361-1 1997년) 92％〕의 표면에, 도포액 A 를 스크린 인쇄 (메시 재질 : 폴리에스테르, 메시 수 : 120 메시) 로 도포하여 도막을 형성한 후, 180℃ 의 건조기로 10 분간, 대기 중에서 건조시키고, 도막을 경화시켜 광 확산층을 형성함으로써 광 확산판 A 를 제조하였다. 광 확산판 A 의 광 확산층의 두께는 25㎛ 이었다.

(실시예 2)

실시예 1 에 있어서의 광 확산재를, 알루미나 미립자〔쇼와 전공사 제조 : CB-A05S 비중 3.98, 평균 입자경 3㎛, 굴절률 1.76〕량을 133.3g 으로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광 확산판 B 를 얻었다. 광 확산판 B 의 광 확산층의 두께는 17㎛ 이었다.

(비교예 1)

실시예 1 에 있어서의 광 확산재의 양을 22g 으로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광 확산판 C 를 얻었다. 광 확산판 C 의 광 확산층의 두께는 20㎛ 이었다.

(비교예 2)

실시예 1 에 있어서의 광 확산재를, TiO₂ 미립자 (이시하라 산업사 제조 타이페이크 CR-90, 비중 3.8, 평균 입자경 0.3㎛, 굴절률 2.7) 를 5.6g 으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광 확산판 D 를 얻었다. 광 확산판 D 의 광 확산층의 두께는 12㎛ 이었다.

(비교예 3)

비교예 2 에 있어서의 TiO₂ 미립자의 양을 11.1g 으로 바꾼 것 이외에는 비교예 2 와 동일하게 하여 광 확산판 E 를 얻었다. 광 확산판 E 의 광 확산층의 두께는 12㎛ 이었다.

(비교예 4)

실시예 1 에 있어서의 광 확산재를, 폴리스티렌 미립자 (세키스이 화성품 공업사 제조 SBX-8, 비중 1.06, 평균 입자경 8㎛, 굴절률 1.59) 를 55.6g 으로 바꾼 이외는 실시예 1 과 동일하게 하여 광 확산판 F 를 얻었다. 광 확산판 F 의 광 확산층의 두께는 20㎛ 이었다.

(비교예 5)

실시예 1 에 있어서의 폴리에스테르 수지를 토요 방적사 제조 바이론 200 (비중 1.26, 평균 분자량 17000) 으로 대신한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 도포액 E 를 제조했는데, 도포액의 점도가 지나치게 높아 균일하게 도포할 수 없었다.

제조된 각 광 확산판의 성능을 이하에 나타내는 방법에 의해 평가하였다. 이 결과를 하기 표 1 에 나타낸다.

<평가>

(1) 확산성

도 3 에 나타내는 바와 같이, 백라이트 유닛에 광 확산판을 장착한 상태에서, CCD 형 휘도계 (아이시스템사 제조 Eysscale4) 로 화면 전체의 휘도를 측정하여 면내 분포를 구하고, 광원 상의 위치 (도 4 에 있어서의 측정 위치 a) 에서의 광 확산판의 휘도를 La, 광원과 광원의 중간 (도 4 에 있어서의 측정 위치 b) 부분 상의 위치의 확산판의 휘도를 Lb 로 하여, Lb/La 로 나타내었다. 본 발명에서 면내 확산성이 균일하려면 0.97 < Lb/La < 1.03 일 필요가 있고, 바람직하게는 0.98 < Lb/La < 1.02 이다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

(2) 투과율

유리 기판의 투과율이 92％ (JIS K7361-1 (1997년)) 인 소다라임 실리케이트 유리 (두께 1.8㎜) 상에 광 확산층을 제조한 경우에 있어서, JIS K7361-1 (1997년) 로 투과율을 측정하였다. 본 발명에서 투과율이 높으려면 투과율이 60％ 이상일 필요가 있고, 바람직하게는 70％ 이상이다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 투과율은 유리 기판에 확산층이 성막된 면에, 광이 입사되는 방향에서 측정하였다.

(3) 헤이즈 (Haze)

확산판을 JIS K7136 (2000년) 으로 측정하였다. 본 발명에서는, 헤이즈는 98％ 이상이 바람직하고, 99％ 이상이 보다 바람직하다.

(4) 굴절률

매트릭스의 굴절률은 프리즘 커플러법 (메트리콘사 제조 Model 2010) 을 사용하여 측정 파장 633㎚ 의 굴절률에서 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

(5) 종합 평가

본 발명의 광 확산판에서는 상기 (1) 확산성과 (2) 투과율의 특성을 동시에 만족시킬 필요가 있다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 2 는 양호한 광 확산성과 높은 투과율을 양립시킬 수 있다. 또, 실시예 1, 2 의 광 확산층은 스크린 인쇄로 1 회 도포함으로써 충분한 광 확산성을 갖는 층을 도포할 수 있었다.

이에 반해, 비교예 1 은 미립자 체적률이 지나치게 적기 때문에, 광 확산성이 떨어진다. 또, 비교예 2, 3 은 굴절률 차이가 지나치게 크기 때문에, 광 확산성과 휘도를 양립시킬 수 없다. 비교예 4 는 굴절률 차이가 지나치게 작기 때문에, 광 확산성이 떨어진다. 비교예 5 는 폴리에스테르 수지의 평균 분자량이 크기 때문에, 도포액의 점도가 지나치게 높아져 균일하게 인쇄할 수 없다.

다음으로, 실시예와 비교예의 광 확산판을 백라이트 유닛 상에 설치하여 비교하였다. 또한, 광 확산판이 설치된 백라이트 유닛의 휘도는 9500 (cd/㎡) 이상인 것이 바람직하다. 평가 방법은 백라이트 유닛 정면 휘도와 면내 불균일로 하고, 정면 휘도는 CCD 형 휘도계 (아이시스템사 제조 Eysscale4) 로 화면 전체의 휘도를 측정하여, 그 측정 결과의 평균값을 정면 휘도로 하였다. 시판품의 휘도와 비교하였다. 면내 불균일의 비교는 백라이트 유닛 정면 중앙으로부터 50㎝ 떨어진 피험자가 화면 전체를 봤을 때, 광원의 형상이 확산되어 보이지 않는 것을 ○, 보이는 경우를 × 로 하여 나타내었다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

본 발명품의 광 확산판을 사용한 백라이트 유닛에서는 실시예 1, 2 와 같이 정면 휘도가 높고 또한 면내 불균일도 양호하여, 휘도와 면내 분포를 동시에 만족시킨다. 비교예에서는 비교예 1, 2, 4 와 같이 휘도는 높지만 면내 분포가 나쁘고, 비교예 3 에서는, 면내 분포는 양호하지만 휘도가 낮아져 휘도와 면내 분포를 동시에 만족시키지 못한다. 또, 본 발명의 광 확산판은, 기판이 유리이기 때문에, 동일한 두께에서 비교하면 수지제 기판의 백라이트 유닛에 비해 확산판에 휨, 굴곡이 적다. 또, 수지성의 광 확산판 특유의 문제인 광원의 발열에 의한 열변형, 황변, 확산판 자체의 수분 흡수/재방출이 일어나지 않기 때문에, 광원과 광 확산판의 간격을 작게 하는 것이 가능하다.

산업상이용가능성

본 발명의 광 확산판은 높은 투과율과 충분한 확산 특성을 양립시킬 수 있기 때문에, 백라이트 유닛의 광원의 광의 양이 적어도 휘도가 높고, 또, 백라이트 유닛의 광원의 수가 적어도 균일해지도록 광을 확산시킬 수 있어, 백라이트 유닛의 대형화, 박형화, 경량화를 실시할 수 있다. 또, 염가의 유리 기재를 사용하여 광 확산층의 두께를 얇게 하고, 또한 1 회의 도포 및 건조로 원하는 확산 특성의 광 확산판을 제조할 수 있기 때문에 경제성이 우수하다.

또한, 2007년 1월 23일에 출원된 일본 특허 출원 2007-012677호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입한다.

Claims (9)

1. 유리 기판과, 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층으로 이루어지는 광 확산판으로서,

   상기 광 확산층은, 매트릭스와 광 확산재로 이루어지고, 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 광 확산층 중의 광 확산재의 체적률이 30％ 이상인 것을 특징으로 하는 광 확산판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광 확산층의 막두께가 5 ∼ 100㎛ 인, 광 확산판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 매트릭스가 우레탄계 수지를 함유하는, 광 확산판.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유리 기판이 소다라임 실리케이트 유리인, 광 확산판.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 광 확산판을 설치한, 직하형 백라이트 유닛.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 직하형 백라이트 유닛의 정면 방향의 휘도가 9500cd/㎡ 이상인, 직하형 백라이트 유닛.
7. 매트릭스 형성 성분과, 광 확산재를 함유하는 광 확산층 형성용 도포액으로서,

   상기 매트릭스 형성 성분으로 형성되는 매트릭스와 광 확산재의 굴절률 차이의 절대값 Δn 이, 0.05 이상 0.5 미만이고, 상기 매트릭스 형성 성분이 평균 분자량 1000 ∼ 9000 인 폴리에스테르폴리올계 수지이며, 또한 하기 식으로 정의되는 광 확산재의 액중 체적률이 30％ 이상인 것을 특징으로 하는 광 확산층 형성용 도포액.

   [수학식 1]

   
8. 제 7 항에 있어서,

   이소시아네이트계 경화제를 함유하는, 광 확산층 형성용 도포액.
9. 유리 기판과, 그 유리 기판 상에 형성되는 광 확산층을 갖는 광 확산판의 제 조 방법으로서,

   상기 유리 기판 상에 제 7 항 또는 제 8 항에 기재된 광 확산층 형성용 도포액을 도포하여, 도막을 형성하는 도포 공정과, 상기 도막을 건조시키고, 경화시킴으로써 광 확산층을 형성하는 형성 공정을 구비하는 방법에 의해 얻어지는, 광 확산판의 제조 방법.

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