KR20110061843A - 광확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛, 액정표시장치 및 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛, 액정표시장치 및 조명장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광확산판은 광원으로부터의 광이 입사되는 광입사면을 구비한 기재층과, 상기 기재층의 광입사면의 반대면상에 형성된 것으로 광출사면이 구비된 다수의 패턴이 격자형상으로 배치된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴은 저면이 사각형상이고, 정면 및 측면이 반타원형 형상을 갖는다. 상기한 광확산판은 램프 이미지를 최소화하고, 광확산 균일도를 향상시키며, 스크래치에 강하여 보호 필름을 필요로 하지 않는 효과를 갖는다. 따라서 백라이트 유닛, 액정표시장치 및 조명장치에 유용하게 적용될 수 있다.

광확산판, 직하형 백라이트 유닛, 액정표시장치, 소정의 거칠기, 타원형 돌기부, 기재층, 기능성층, 보호필름

Description

광확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛, 액정표시장치 및 조명장치{Light Diffusion Plate, Backlight Unit Having the Same, Liquid Crystal Display Device And Lighting Device}

본 발명은 광확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛, 액정표시장치 및 조명장치에 관한 것이다.

액정표시 장치(Liquid Crystal Display)의 경우, 자체 발광 소자가 아니므로 그 후면에 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 구비하게 된다. 이러한 백라이트 유닛은 크게 TV, DID(Digital Information Display) 등과 같이 대형에 주로 응용되는 직하형 방식(Direct Type)과 모니터 및 노트북과 같이 소형에 주로 응용되는 에지형 방식(Edge Type)으로 나눌 수 있다.

직하형 방식의 경우, 막대 모양(Cold Cathode Fluorescent Lamp, External Electrode Fluorescent Lighting) 또는 점 모양(Light Emitting Diode)의 광원을 다수 배열하여 사용하고 있어 전면에 균일한 휘도를 얻기가 어렵다는 단점이 있다. 이에, 광확산판을 이용하여 광을 액정표시장치의 전체에 균일하게 분포시키고, 그 후 광확산판 상측에 확산 시트, 프리즘 시트, 마이크로 렌즈 시트 또는 필요시 가장 상측에 광휘도 편광 시트를 조합하여 전면으로 광을 균일하게 출광시키거나 집광하는 방식으로 해결한다.

이와 같이 전면 균일도 및 휘도를 향상시키기 위한 백라이트 유닛의 구성은 다수의 램프 및 광확산판, 확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도 편광 시트와 같은 광학부자재를 사용한다. 이에 따라 제조원가에 대한 부담이 크며, 램프의 경우 고휘도의 백라이트 유닛을 구성하기 위해 다수의 램프를 사용한다. 다수의 램프 사용시 상기 램프가 고가이기 때문에 제조 원가가 증가되고 또한 사용되는 전력량이 증가하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 램프의 수를 절감한 백라이트 유닛의 구성이 필요하다. 램프의 수를 절감하기 위해서는 광확산판에 일정한 패턴 형상을 형성하면 전면 균일도 및 휘도를 향상시킬 수 있다.

한편, 광확산판 또는 이를 포함하는 백라이트 유닛을 조립, 보관하거나 이송하는 등 여러 가지 상황에서, 광확산판의 표면에 스크래치가 발생할 수 있다. 광확산판에 스크래치가 발생하면 광이 정상적으로 확산되지 못해 액정표시장치의 품질이 저하된다. 이를 방지하기 위해서는 보호 필름이 추가로 필요하게 된다. 하지만 보호 필름을 추가할 경우 원가를 상승시키는 문제점이 있다. 따라서 광확산판의 품질을 향상시킬 수 있고, 원가를 절감할 수 있는 광확산판, 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치가 필요하다.

본 발명은 백라이트 유닛의 램프 이미지가 식별되는 현상을 최소화할 수 있으며, 휘도가 균일하고, 스크래치에 강하여 보호 필름이 필요없는 광확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛, 액정표시장치 및 조명장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광확산판은, 광원으로부터의 광이 입사되는 광입사면을 구비한 기재층과, 상기 기재층의 광입사면의 반대면상에 형성된 것으로 광출사면이 구비된 다수의 패턴이 격자형상으로 배치된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴은 저면이 사각형상이고, 정면 및 측면이 반타원형 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 패턴은 저면의 사각형상에서 한면의 길이를 a라 하고, 다른 한면의 길이를 b라고 했을 때, 상기 a는 50㎛ 내지 500㎛이고, 상기 b는 50㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하며, 특히 상기 a는 200㎛ 내지 250㎛이고, 상기 b는 200㎛ 내지 250㎛인 것이 더욱 바람직하다.

상기 패턴의 높이 h는 50㎛ 내지 300㎛일 수 있다.

상기 패턴과 이웃한 다른 패턴은 이격거리 없이 연속적으로 연결될 수 있다. 또한 상기 패턴과 이웃한 다른 패턴과 사이의 이격거리 c는 5㎛ 내지 30㎛일 수 있다.

상기 패턴은 기재층상에 상부로 돌출된 양각형상으로 형성되거나 기재층 상에 하부로 만입된 음각형상으로 형성된 것일 수 있다.

상기 기재층의 광입사면 또는 패턴의 광출사면 중 적어도 어느 한 면에 거칠기가 더 형성된 것이 바람직하다.

상기 기재층의 광입사면 또는 패턴의 광출사면 중 적어도 어느 한 면에 기능성층이 더 구비될 수 있다.

상기 기재층 또는 기능성층 중 적어도 어느 하나는 투명수지와 광확산제로 이루어질 수 있다. 아울러 상기 기재층 또는 기능성층 중 적어도 어느 하나는 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 대전방지제, 형광증백제, 이형제 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기한 본 발명에 따른 광확산판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조명장치는 상기한 본 발명에 따른 광확산판 및 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액정표시장치는 상기한 본 발명에 따른 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛 및 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조명장치 및 액정표시장치에서 광원은 LED일 수 있으며, 상기 LED는 렌즈 타입인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광확산판은 백라이트 유닛에 적용시 램프 이미지가 식별되는 현상을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 휘도 균일도가 높으며, 스크래치에 강하여 별도의 보호 필름을 구비하지 않아도 되는 효과를 갖는다. 그에 따라 상기 광확산판은 백라이트 유닛, 액정표시장치 및 조명장치에 유용하게 적용할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산판의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광확산판의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 광확산판의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판에서 패턴의 일례를 도시한 확대 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 패턴의 저면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 패턴의 정면도(측면도 동일)를 나타낸 것이다.

상기 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 광확산판(100)은 기재층(110)과, 상기 기재층(110) 상에 형성된 다수의 패턴(120)이 격자형상으로 배치된 패턴부를 포함한다.

상기 기재층(110)은 광원 또는 램프로부터 광이 입사되는 대략 평평한 광입사면(111)을 구비한다. 상기 패턴부는 기재층(110)의 광입사면(111)의 반대면상에 형성된 것으로 광출사면(112)이 구비된 다수의 패턴(120)이 격자형상으로 배치된다.

상기 기재층(110)의 두께는 제한되지 않으나 0.1mm 내지 4.0㎜일 수 있다. 상기 기재층(110)의 두께가 0.1mm 미만일 경우에는 광확산판(100)이 일정한 강성을 유지하기 힘들고 따라서 광확산판(100) 상부에 올라가는 광학부자재를 지지하지 못하는 단점을 가진다. 따라서 상기 기재층(110)은 어느 정도의 두께를 갖도록 함으로써, 광확산판(100)으로서의 필요한 강성이 얻어짐과 동시에 광원으로부터 발생하는 열로부터 광학 부자재를 보호하도록 한다. 상기 기재층(110)의 두께가 4㎜를 초과할 경우 원부자재의 양이 증가하여 광확산판(100)의 제조 원가가 상승하는 문제가 있다. 또한 두께가 두꺼워짐에 따라 직하형 백라이트 유닛의 중량이 증가한다.

상기 기재층(110)은 투명수지와 확산기능을 하는 광확산제를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 투명수지는 가격이 저렴하면서 광투과성이 높고, 내구성이 우수한 특성을 보이는 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지 및 폴리카보네이트 수지 중 선택되는 적어도 일종인 것이 바람직하다.

상기 아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 메타크릴산알킬에스테르; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 등의 아크릴산알킬에스테르; 시클로헥 실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트 등의 메타크릴산시클로알킬에스테르; 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트 등의 아크릴산시클로알킬에스테르; 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 등의 메타크릴산아릴에스테르; 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등의 아크릴산아릴에스테르 중에서 선택된 어느 하나의 단독 중합체 또는 2종 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.

또한 스티렌-아크릴계 공중합체 수지는 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 메타크릴산시클로알킬에스테르, 아크릴산시클로알킬에스테르, 메타크릴산아릴에스테르, 아크릴산아릴에스테르 중 선택되는 하나 이상과 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.

또한 스티렌계 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.

또한 폴리카보네이트 수지는 디히드록시 페놀과 포스겐을 반응시키거나 디히드록시 페놀과 카보네이트 전구체의 반응에 의하여 제조된 선형 및 가지 달린 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체, 폴리에스터 공중합체 또는 이들 일종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다.

상기 광확산제는 유기입자, 무기입자 중 일종 이상의 입자를 단독 또는 조합 하여 사용하는 것이 바람직하다. 일례로, 실리콘계, 아크릴계, 스티렌계, 메타크릴산메틸ㆍ스티렌 공중합물계, 폴리카보네이트계, 부틸아크릴레이트, 올리핀계 가교 또는 미가교의 미립자, 실리카, 탈크(Talc), 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄(TiO₂) 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 광확산제는 재료를 사용하는 것 이외에도 기재층(110)에 다공을 형성하는 등 광확산을 위해 가해지는 모든 구성도 포함된다.

상기 광확산제의 크기는 0.5㎛ 내지 50㎛가 적당하다. 바람직하게, 상기 광확산제는 0.8㎛ 내지 35㎛가 적당하다. 상기 광확산제의 크기가 0.5㎛ 미만일 경우는 투명수지와의 분산성이 떨어지는 문제점이 있다. 상기 광확산제의 크기가 50㎛를 초과할 경우 동일 첨가량 대비 광확산 성능이 저하되어 빛을 확산시킬 수 없다는 단점이 있다.

상기 광확산제는 기재층(110)에 사용되는 투명수지 100 중량부에 대하여 대략 0.001 중량부 내지 5 중량부가 사용되는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 0.01 중량부 내지 2 중량부가 좋다. 상기 광확산제가 상기의 기준으로 0.01 중량부 미만일 경우, 입사된 광을 확산시킬 수 없으며, 2 중량부를 초과할 경우 광의 투과율이 저하되어 휘도가 낮아 질 수 있다.

상기 기재층(110)은 본 기술 분야에서 알려진 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 대전방지제, 형광증백제, 이형제 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 자외선 흡수제는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 포름아미딘계 자외선 흡수제 등이 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용 할 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 함량은 제한되지 않으나, 기재층(110)에 사용되는 투명수지 100중량부에 대하여 0.001~5중량부이고, 바람직하게는 0.01~2중량부이다. 상기 자외선 흡수제가 상기의 기준으로 상기 범위내로 포함될 경우 자외선에 안정된 광확산판(100)을 제공할 수 있다.

상기 열안정제로서는 피페리디닐에스터류, 옥사졸리딘과 피페리디노옥사졸리딘류, 피레리디스피로아세탈류, 디아자사이클로알카논류 등이 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용 할 수 있다. 상기 열안정제의 함량은 제한되지 않으나, 기재층(110)에 사용되는 투명 수지 100중량부에 대하여 0.001~5중량부이고, 바람직하게는 0.01~2중량부이다. 상기 열안정제가 상기의 기준으로 상기 범위내로 포함될 경우 고온에 안정된 광확산판(100)을 제공할 수 있다.

상기 산화 방지제로서는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 등을 들 수 있고, 이들 중에서 페놀계 산화 방지제와 인계 산화 방지제가 바람직하다. 특히 페놀계 산화 방지제는 투명성, 내열성 등을 저하시키지 않고, 열이나 산화 열화 등에 의한 성형체의 착색이나 물성의 저하를 방지할 수 있어 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 산화 방지제의 함량은 개재층에 사용되는 투명 수지 100중량부에 대하여 0.001~5중량부이고, 바람직하게는 0.01~2중량부이다. 상기 산화방지제가 상기의 기준으로 상기범위내에 포함될 경우 산화방지 특성이 우수한 광확산판(100)을 제공할 수 있다.

상기 대전 방지제로서는 일반적으로 수용성의 금속산화물 입자, 전도성 고분자, 계면활성제, 친수성 모노머, 이온전도성 모노머 등을 들 수 있으며, 이중 바람직하게는 내열성이 뛰어난 전도성 고분자와 투과도 및 대전방지 특성이 뛰어난 계면활성제를 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 뛰어난 대전 방지 특성 및 분산성의 장점을 갖는 4급 아민염 구조의 양이온계면활성제를 사용하는 것이 좋다. 통상적으로 대전 방지성능을 보이기 위해서는 표면저항률이 10¹¹Ω/㎠ 이하를 보여야 하며, 이를 고려하여 그 함량을 적절히 조절할 수 있다. 아울러 광확산판(100)의 경우 투명한 막을 형성해야 하는 것이 중요하므로, 이를 고려하여 재료 및 함량을 조절하는 것이 좋다.

상기 패턴부는 기재층(110)의 광입사면(111)의 반대면상에 형성된 것으로 광출사면(112)이 구비된 다수의 패턴(120)이 격자형상으로 배치된다. 이때, 상기 패턴(120)은 기재층(110) 상에 일체로 형성되며, 상기 패턴(120)은 기재층(110)상에 상부로 돌출된 양각형상으로 형성될 수 있다.

상기 패턴(120)은 광원으로부터의 빛을 확산시키고 집광 효율을 증대시키는 역할을 한다. 물론, 이에 따라 광에 대한 전면 균일도 및 휘도가 향상된다. 또한, 광학 부자재의 사용을 최소화하여 원가를 절감할 수 있다.

일반적으로, 다수의 램프 사용시 밝은 부분과 어두운 부분의 차이에 의해서 램프의 이미지가 육안으로 식별된다. 램프의 이미지가 육안으로 식별될 경우 액정 표시장치의 품질이 저하되어 광학부자재의 사용을 필요로 하고 이는 곧 원가를 상승시킨다. 또한 다수의 램프를 사용할 경우 전력량이 많아져 액정표시장치의 소비전력량이 증가한다.

그러나 본 발명에서와 같이 기재층(110) 상에 다수의 패턴(120)이 격자상으로 배치됨과 아울러 상기 패턴(120)의 형상이 저면은 사각형상이고, 정면 및 측면은 반타원형 형상을 갖는 경우, 램프의 사용 개수를 줄일 수 있고, 램프의 이미지를 육안으로 식별할 수 없게 된다. 따라서, 광학부자재의 사용을 최소화시킬 수 있다.

상기 패턴(120)은 램프의 이미지 식별을 최소화하기 위하여 램프 방향과 나란하게 형성된다. 패턴(120)과 램프의 방향이 나란하게 일치하지 않을 경우는 램프의 이미지가 육안으로 식별되고, 따라서 이를 채택한 액정표시장치의 품질이 저하된다.

이때, 상기 패턴(120)은 저면의 사각형상에서 한면의 길이를 a라 하고, 다른 한면의 길이를 b라고 했을 때, 상기 a는 50㎛ 내지 500㎛이고, 상기 b는 50㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하며, 특히 상기 a는 200㎛ 내지 250㎛이고, 상기 b는 200㎛ 내지 250㎛인 것이 더욱 바람직하다. 아울러 상기 패턴(120)의 높이 h는 50㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 상기 a, b, 높이 h는 상호간 영향을 미치는 데이터로서 그 임계적 효과를 명확하게 정의하기는 어렵다. 그러나, 중요한 것은 a와 b 및 h의 상의 범위가 상기의 범위를 벗어나는 경우 램프의 이미지가 보이는 문제점이 발생하며, 또한 집광 효율 및 광효율이 저하되는 문제가 있다는 것이다.

상호간 영향을 끼치는 데이터로서 그 범위 및 임계적 의의를 명확히 하기는 어렵지만, 대략적으로, 상기 a 또는 b가 50㎛ 미만인 경우 이러한 사이즈의 패턴(120) 형성이 어렵다는 단점이 있으며, a 또는 b가 500㎛를 초과하면 액정표시장치의 화면에 패턴(120)이 인식되고, 이에 따라 품질이 저하될 수 있다는 단점이 있다. 아울러 상기 패턴(120)의 높이 h는 50㎛ 미만인 경우 상기한 사이즈의 패턴(120) 형성이 어렵다는 단점이 있으며, 상기 패턴(120)의 높이 h가 300㎛를 초과하면 액정표시장치의 화면에 패턴(120)이 인식되고, 이에 따라 품질이 저하될 수 있다는 단점이 있다.

이때 상기 패턴(120)과 이웃한 다른 패턴(120)은 이격거리 없이 연속적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 다수의 패턴(120)들은 서로 이격거리 없이 조밀하게 배치될 수 있다.

상기 광확산판(100)을 제조하기 위한 형성 방법은 제한되지 않으며 압출성형, 진공성형, 열프레스성형, 공압출성형, 필름적층법, 용제접착법, 표면코팅법, 자외선 경화법, 열 경화법 등 다양한 방법이 사용 가능하다. 이중 제조상 가장 용이한 방식은 압출성형이다. 또한, 상기 패턴(120)은 도면에 도시하지는 않았지만 원통 형상의 롤을 절삭가공하여 패턴(120)과 동일한 형상을 음각형상으로 형성한 후 이를 이용하여 제조할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광확산판의 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 광확산판(100a)은 기재층(110)과, 상기 기재층(110) 상에 형성된 다수의 패턴(120)이 격자형상으로 배치된 패턴부를 포함한다. 이때, 상기 패턴(120)과 이웃한 다른 패턴(120)은 소정의 이격거리를 두고 형성될 수 있으며, 바람직하게 상기 이격거리 c는 5㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 상기 이격거리가 5㎛ 미만일 경우 이러한 사이즈의 패턴(120)을 형성하는 것이 어렵다는 단점이 있으며, 이격 거리가 30㎛를 초과할 경우 램프의 이미지가 보이는 문제가 발생하여 액정표시장치의 품질이 저하된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광확산판의 단면도이다.

상기 도 8에 도시된 바와 같이 광확산판(100b)은 광원으로부터의 광이 입사되는 광입사면(111)을 구비한 기재층(110)과, 상기 기재층(110)의 광입사면(111)의 반대면상에 형성된 것으로 광출사면(112)이 구비된 다수의 패턴(120)이 격자형상으로 배치된 패턴부를 포함한다. 이때, 상기 광입사면(111) 및 광출사면(112) 중 적어도 어느 하나에는 내구성 및 내후성을 향상시키 위해 기능성층(130,140)이 더 형성될 수 있다.

상기 기능성층(130,140)의 두께는 제한되지 않으나 0.05mm 내지 1.5㎜가 바람직하다. 상기 기능성층(130,140)의 두께가 상기 범위내에 포함되는 경우 양호한 내구성이 얻어짐과 동시에 우수한 광확산율을 달성할 수 있다.

광입사면(111)과 광출사면(112)에 모두 기재층(110)을 형성하는 경우 상기 광입사면(111)에 형성되는 기능성층(130)의 두께와 상기 광출사면(112)에 형성되는 기능성층(140)의 두께는 같게 형성할 수도 있으나, 서로 다르게 형성할 수도 있다. 예를 들어, 광입사면(111)에 형성되는 기능성층(130)의 두께를 t1이라 하면, 상기 두께 t1은 0.01mm 내지 0.1mm일 수 있다. 또한, 상기 광출사면(112)에 형성되는 기능성층(140)의 두께를 t2라 하면, 상기 두께 t2는 0.0025mm 내지 0.1mm일 수 있다.

통상적으로 광확산판의 광출사면(112)은 광입사면(111)에 비해 표면적이 증가한다. 이때 광출사면(112)과 광입사면(111)의 기능성층(130,140)의 압출량을 동일하게 제조할 경우 표면적이 증가한 부분은 상대적으로 두께가 얇아지고, 표면적이 상대적으로 작은 부분은 상대적으로 두께가 두껍게 형성된다. 또한 직하형 백라이트 유닛에서 광입사면(111)은 램프에서 나오는 자외선에 직접적으로 조사된다. 따라서 두께 t1은 두께 t2에 비해 두껍게 형성함이 바람직하다.

상기 기능성층(130,140)은 투명수지로 제작될 수 있으며, 바람직하게는 광확산제(131,141)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 기능성층(130,140)에 사용되는 투명수지는 제한되지 않으며, 바람직하게는 상기 기재층(110)과 동일한 수지를 사용할 수 있다.

또한 상기 기능성층(130,140)에 사용되는 광확산제(131,141)는 전술한 기재층(110)의 광확산제(113)로 예시한 것과 동일의 것을 사용할 수 있으며, 그 크기는 10㎛ 내지 35㎛인 것이 바람직하다. 상기 광확산제(131,141)의 크기가 상기 범위내에 있는 경우 양호한 기능성층(130,140)을 얻을 수 있다.

상기 광확산제(131,141)는 기능성층(130,140)에 사용되는 투명수지 100 중량부에 대하여 대략 0.5 중량부 내지 25 중량부가 사용되는 것이 좋다. 상기 광확산제(131,141)가 상기의 기준으로 상기의 범위내에 포함될 경우 광의 분산효율을 우수한 양호한 품질의 광확산판(100b)을 얻을 수 있다.

필요에 따라서는 상기 기능성층(130,140)은 기재층(110)에서 설명한 바와 같은 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 대전방지제, 형광증백제, 이형제 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 기능성층(130,140)은 기재층(110)의 광입사면(111) 또는 패턴(120)의 광출사면(112) 중 적어도 어느 한 면에 코팅방식을 적용하여 형성하거나, 시트형태로 제조한 후 접착하는 방법으로 형성할 수 있으며, 이는 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 것이다. 특히 바람직하게 상기 기능성층(130,140)은 압출 공정 또는 코팅 공정을 통해 형성하는 것이 좋다.

본 발명에 따르면 상기 기재층(110)의 광입사면(111) 또는 패턴(120)의 광출사면(112) 중 적어도 어느 한 면에 거칠기(132,142)가 더 형성된 것이 바람직하다. 상기 거칠기(132,142)는 기능성층(130,140)이 광확산제(131,141)를 포함하여 자연스럽게 소정의 거칠기(132,142)가 형성되도록 할 수 있다. 상기 거칠기(132,142)는 광을 확산시켜주는 역할을 한다. 또한, 상기 거칠기(132,142)는 광을 상쇄시켜주어 램프의 이미지를 상쇄시킴으로써 균일한 이미지를 얻을 수 있도록 한다.

통상적으로 광확산판에 스크래치가 생기면 광이 정상적으로 확산되지 못해 액정표시장치의 품질이 저하된다. 이를 방지하기 위해서는 보호 필름이 추가로 필요하게 된다. 그러나 본 발명에서와 같이 소정의 거칠기(132,142)가 형성될 경우 스크래치가 발생하여도 광이 소정의 거칠기(132,142)에 의한 빛의 확산으로 품질 저하를 막을 수 있다. 그에 따라 보호 필름을 추가하지 않아도 되기 때문에 원가 상승을 막을 수 있다.

조금 더 구체적으로 설명하면, 여기서 거칠기(132,142)라 함은 기능성층(130,140)의 표면에 생기는 미세한 요철의 정도를 의미한다. 대표적인 값으로 중심선 평균조도(中心線 平均粗度; Arithmetical average roughness, centerline average roughness-중심선에서 단면 곡선까지의 평균 높이로서 Ra 기호로 표시)로 나타낼 수 있다.

상기 광입사면(111)에 형성되는 기능성층(130)에 형성되는 소정의 거칠기(132)의 중심선 평균조도 Ra 값은 제한되지 않으나 대략 1㎛ 내지 20㎛ 범위가 되도록 함이 좋다. 바람직하게는 중심선 평균 조도 Ra는 3㎛ 내지 15㎛가 좋다. 상기 기능성층(130)의 중심선 평균조도 Ra가 3㎛ 미만일 경우는 광을 확산시켜주지 못하며, 스크래치 발생시 육안으로 쉽게 식별되어 액정표시장치의 품질이 저하되고 생산성이 감소될 수 있다. 또한 기능성층(130)의 중심선 평균조도 Ra가 15㎛를 초과할 경우 광을 고르게 확산시켜주지 못하여 액정표시장치의 품질이 저하될 수 있다.

상기와 같이 광입사면(111)의 기능성층(130)에 일정 범위의 소정의 거칠 기(132)를 형성함으로써 스크래치에 강하고 광효율이 좋은 광확산판(100b)을 제공할 수 있게 된다. 물론, 상기와 같이 스크래치에 강한 광확산판(100b)을 제공함으로써, 본 발명에 따른 광확산판(100b)은 기재층(110)의 광입사면(111)에 보호필름을 부착하지 않아도 된다. 다르게 표현하면, 중심선 평균조도 Ra가 3㎛ 미만일 경우는 스크래치가 발생할 가능성이 높으며 스크래치가 발생할 경우 품질 저하를 일으킬 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 보호필름을 부착하여 품질 저하를 막을 수 있다. 그러나, 보호필름을 부착함으로써 원가상승의 원인이 된다. 그렇지만, 본 발명에서와 같이 기재층(110)의 광입사면(111)에 중심선 평균조도 Ra가 3㎛ 이상인 소정의 거칠기(132)를 형성하면, 보호필름을 부착하지 않아도 스크래치에 강한 광확산판(100b)을 제공하게 된다. 이는 곧 백라이트 유닛용 액정표시장치 또는 일반 조명장치의 품질향상에 도움이 되어 원가상승을 막을 수 있음을 의미한다.

또한, 상기 광출사면(112)에도 거칠기(142)가 형성될 수 있다. 상기 광출사면(112)에 소정의 거칠기(142)가 형성되면 광의 확산 효율을 더욱 증대시킬 수 있다. 또한 소정의 거칠기(142)를 형성함으로써 스크래치 발생시 시인성 감소 현상을 방지할 수 있으며, 품질이 우수한 광확산판(100b)을 제공할 수 있다. 물론, 스크래치에 강한 광확산판(100b)을 제공함으로써 최상면에는 보호필름을 필요로 하지 않고, 따라서 원가상승을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 광확산판(100b)을 채택한 백라이트 유닛 및 액정표시장치 역시 원가상승을 막을 수 있다.

상기 광입사면(111) 또는 광출사면(112)에 거칠기(132,142)를 형성하는 방법은 기능성층(130,140)에 첨가된 광확산제(131,141)에 의해 자연스럽게 거칠기(132,142)가 형성되도록 하거나, 기능성층(130,140)을 형성한 후 별도의 추가 공정을 통해 거칠기(132,142)를 형성할 수도 있다. 예를 들어 소정의 거칠기(132,142)가 형성된 형상 롤을 이용하여 거칠기(132,142)를 형성할 수 있는데, 상기 롤은 에너지가 조절되는 레이저를 이용하여 롤 표면을 조각하거나, 미세한 공모양의 금속을 롤에 분사시켜 제작할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광확산판의 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 광확산판의 단면도이다.

상기 도 9 및 10에서 보는 바와 같이 광확산판(200)은 기재층(210)과, 상기 기재층(210) 상에 형성된 다수의 패턴(220)이 격자형상으로 배치된 패턴부를 포함한다. 이때, 패턴(220)은 기재층(210) 상에 하부로 만입된 음각형상으로 형성된다. 이와 같이 광확산판(200)의 기재층(210) 상에 형성되는 패턴(220)이 음각형상으로 형성되는 경우에도 전술한 양각형상으로 패턴이 형성되는 것과 같이 백라이트 유닛에 적용시 램프 이미지가 식별되는 현상을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 휘도 균일도가 높으며, 스크래치에 강하여 별도의 보호 필름을 구비하지 않아도 되는 효과를 나타낸다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기한 본 발명에 따른 광확산판을 포함한 다. 아울러 본 발명에 따른 액정표시장치는 상기 백라이트 유닛과 광원을 포함한다.

상기 백라이트 유닛은 직하형 방식(Direct Type)과 에지형 방식(Edge Type)에 모두 사용될 수 있으나, 바람직하게는 직하형 방식에 적용되는 것이 좋다.

상기 광원은 열음극관, 냉음극관, 발광다이오드(LED), 유기전기발광소자(OLED) 등 제한 없이 이용될 수 있다. 바람직하게는 LED를 사용할 수 있다. 통상적으로 LED는 도 11a에 도시된 바와 같은 렌즈(Lens) 타입의 LED와 도 11b에 도시된 노말(Normal) 타입의 LED를 사용하는데, 렌즈 타입의 LED 광원이 지향각의 범위가 넓어 보다 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 액정표시장치는 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 액정표시장치가 적용될 수 있으며, 이러한 구성은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.　

본 발명에 따른 조명장치는 상기한 본 발명에 따른 광확산판과 광원을 포함한다. 상기 조명 장치는 특별히 제한되지 않으며, 본 기술분야에서 알려진 조명 장치는 모두 적용될 수 있고 본 발명에 포함된다.　조명 장치의 광원으로는 열음극관, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기전기발광소자(OLED) 등이 제한 없이 이용될 수 있다. 바람직하게는 LED를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 렌즈 타입의 LED 광원을 사용할 수 있다. 상기한 조명장치에 관한 구성은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이하 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.

<제조예 1 내지 5>

표 1에 기재된 바와 같이 투명수지와 광확산제(크기: 5㎛)로 이루어진 조성물을 이용하여 두께 1.9mm의 판형상의 기판을 형성한 후, 하기의 실시예 및 비교예에 따라 그 표면에 선택적으로 양각형상의 패턴을 형성하여 기재층 상에 패턴부를 형성하였다. 그런 다음 상기 기재층의 저면과 패턴부의 상면에 각각 표 1에 나타낸 바와 같은 두께로 도포하여 기능성층을 형성하였다.

구분	확산 기재층			기능성층
	베이스 수지	광확산제	두께 (mm)	베이스 수지	두께 (mm)
	PC(중량부)	PMMA(중량부)		PC(중량부)
제조예 1	100	-	1.9	100	0.05
제조예 2	100	0.56	1.9	100	0.05
제조예 3	100	1.11	1.9	100	0.05
제조예 4	100	2.78	1.9	100	0.05
제조예 5	100	3.89	1.9	100	0.05

<실시예 1>

기재층 상에 양각형상의 다수의 패턴을 패턴부를 형성한 광확산판을 제조하였다. 이때, 패턴은 저면이 사각형상이고 정면 및 측면이 반타원형인 형상으로 제조하였으며, 패턴을 기재층 상에 격자형상으로 배치되도록 하였다. 상기 패턴은 원통형상의 롤 표면에 절삭가공을 통해 음각모양의 패턴을 형성한 것을 사용하여 형성하였으며, 패턴의 저면 사각형상에서 가로와 세로인 a와 b는 각각 200㎛의 크기가 되도록 하였으며, 높이는 127㎛, 패턴 사이의 이격거리는 0㎛으로 설정하였다.

<비교예 1>

기재층 상에 패턴부를 형성하지 않은 광확산판을 제조하였다.

<비교예 2>

기재층 상에 양각형상으로 마이크로 렌즈(크기 직경이 100㎛, 넓은 타원형의 돌기, 높이는 50㎛)가 지그재그 형상으로 배치된 광확산판을 제조하였다.

<비교예 3>

기재층 상에 양각형상으로 피라미드 타입의 돌기(세변의 길이가 100㎛, 높이는 50㎛)가 격자형상으로 배치된 광확산판을 제조하였다.

<실험예 >

상기와 같이 제조된 광확산판을 42인치 백라이트 유닛에 부착한 후 아래와 같이 휘도와 균일도, 내스크래치성 측정 및 램프이미지 육안테스트를 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 2 내지 8에 나타내었다. 측정은 LED 광원의 종류에 따라 측정하였으며, 각각 렌즈 타입의 LED와 노말 타입의 LED를 사용하여 측정한 결과이다.

- 휘도 및 균일도 테스트

42인치 백라이트 유닛에 광확산판을 장착하여 휘도계(RISA-COLOR8, HI-LAND 社) 로 측정하였다.

휘도는 단위면적당 나오는 빛의 밟기(cd/㎡)으로 하였으며 균일도는 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 비(균일도(%)=(최소 휘도/최대 휘도)*100)로 판단하였다. 측정에 대한 판단은 최대 휘도/최소 휘도로 사용될 수 있으며 그 판단 기준은 달리 하지 않고 동일하게 적용할 수 있다.

이때, 광원(LED)과 확산판 사이의 거리는 6.9mm로 하였으며, 광원 사이의 간격은 노말 타입은 가로(15.42mm), 세로(15.75mm)로 하고, 렌즈 타입은 가로(18.51mm), 세로(15.81mm)로 조절하였다.

내스크래치성

스틸울테스트기(WT-LCM100, 한국 프로텍 社)를 이용하여 1.0Kg/4㎠하에서 2회 왕복 운동시켜 내찰상성을 시험하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다. 이때, 스틸울은 #0000을 사용하였다(Test Cycle: 2 Times, 하중 : 250g/㎠(1.0㎏/4㎠)).

◎ : 스크래치가 없음

○ : 스크래치가 있으나 육안으로 시인되지 않음

× : 스크래치가 있으며 육안으로 시인됨

- 램프이미지 육안 테스트

42인치 백라이트 유닛에 광확산판을 장착하여 육안테스트를 측정하였다.

휘도	LED 광원: normal 타입			단위:Illuminance(nit)
	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 4
형상	반타원 입체형상	형상 없음	마이크로 렌즈형상	피라미드 입체형상
제조예 1	878	879	832	838
제조예 2	730	842	748	794
제조예 3	671	820	712	752
제조예 4	617	796	659	683
제조예 5	574	734	589	604

휘도	LED 광원: lens 타입			단위:Illuminance[nit]
	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 4
형상	반타원 입체형상	형상 없음	마이크로 렌즈형상	피라미드 입체형상
제조예 1	1185	226	530	206
제조예 2	824	300	572	425
제조예 3	763	395	615	551
제조예 4	697	549	662	655
제조예 5	690	692	672	667

균일도	LED 광원: normal 타입			단위: min/max [%]
	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 4
형상	반타원 입체형상	형상 없음	마이크로 렌즈형상	피라미드 입체형상
제조예 1	11%	0%	12%	0%
제조예 2	40%	6%	37%	45%
제조예 3	57%	19%	48%	54%
제조예 4	62%	43%	60%	61%
제조예 5	69%	54%	66%	66%

균일도	LED 광원: lens 타입			단위: min/max [%]
	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 4
형상	반타원 입체형상	형상 없음	마이크로 렌즈형상	피라미드 입체형상
제조예 1	33%	0%	38%	0%
제조예 2	51%	6%	44%	33%
제조예 3	64%	23%	54%	54%
제조예 4	74%	48%	66%	64%
제조예 5	78%	54%	62%	70%

내스크래치성	LED 광원: normal 타입과 lens 타입
	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 4
형상	반타원 입체형상	형상 없음	마이크로 렌즈형상	피라미드 입체형상
제조예 1	○	×	○	○
제조예 2	○	○	○	○
제조예 3	○	○	○	○
제조예 4	○	○	○	○
제조예 5	○	○	○	○

램프이미지 육안테스트	LED 광원: normal 타입
	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 4
형상	반타원 입체형상	형상 없음	마이크로 렌즈형상	피라미드 입체형상
제조예 1	양호	불량	불량	불량
제조예 2	양호	불량	양호	양호
제조예 3	양호	불량	양호	양호
제조예 4	양호	양호	양호	양호
제조예 5	양호	양호	양호	양호

램프이미지 육안테스트	LED 광원: lens 타입
	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 4
형상	반타원 입체형상	형상 없음	마이크로 렌즈형상	피라미드 입체형상
제조예 1	양호	불량	불량	양호
제조예 2	양호	불량	양호	양호
제조예 3	양호	불량	양호	양호
제조예 4	양호	양호	양호	양호
제조예 5	양호	양호	양호	양호

상기 표 2 내지 표 8에서 보는 바와 같이 광확산판의 경우 휘도와 균일도가 기존의 광확산판에 비하여 우수함을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 내스크래치성이 우수하고, 램프이미지 육안테스트 결과도 양호한 것을 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산판의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 광확산판의 평면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 광확산판의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판에서 패턴의 일례를 도시한 확대 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 패턴의 저면도이다.

도 6은 도 4에 도시된 패턴의 정면도(측면도 동일)를 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광확산판의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광확산판의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광확산판의 평면도이다.

도 10은 도 9에 도시된 광확산판의 단면도이다.

도 11은 LED 광원의 렌즈 타입을 나타낸 것으로서, 도 11a는 렌즈타입을 나타낸 것이고, 도 11b는 노말타입을 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 100a, 100b, 200 : 광확산판 110, 210 : 기재층

111 : 광입사면 112 : 광출사면

113, 131, 141 : 광확산제 120, 220; 패턴

130, 140 : 기능성층 132, 142 : 거칠기

Claims (19)

1. 광원으로부터의 광이 입사되는 광입사면을 구비한 기재층과, 상기 기재층의 광입사면의 반대면상에 형성된 것으로 광출사면이 구비된 다수의 패턴이 격자형상으로 배치된 패턴부를 포함하고,

   상기 패턴은 저면이 사각형상이고, 정면 및 측면이 반타원형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광확산판.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 패턴은 저면의 사각형상에서 한면의 길이를 a라 하고, 다른 한면의 길이를 b라고 했을 때, 상기 a는 50㎛ 내지 500㎛이고, 상기 b는 50㎛ 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 광확산판.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 a는 200㎛ 내지 250㎛이고, 상기 b는 200㎛ 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는 광확산판.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 패턴의 높이 h는 50㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 광확산판.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 패턴과 이웃한 다른 패턴은 이격거리 없이 연속적으로 연결된 것을 특징으로 하는 광확산판.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 패턴과 이웃한 다른 패턴과 사이의 이격거리 c는 5㎛ 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 광확산판.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 패턴은 기재층상에 상부로 돌출된 양각형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 광확산판.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 패턴은 기재층 상에 하부로 만입된 음각형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 광확산판.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 기재층의 광입사면 또는 패턴의 광출사면 중 적어도 어느 한 면에 거칠기가 더 형성된 것을 특징으로 하는 광확산판.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 기재층의 광입사면 또는 패턴의 광출사면 중 적어도 어느 한 면에 기능성층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 광확산판.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 기재층 또는 기능성층 중 적어도 어느 하나는 투명수지와 광확산제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 기재층 또는 기능성층 중 적어도 어느 하나는 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 대전방지제, 형광증백제, 이형제 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항의 광확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
14. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항의 광확산판 및 광원을 포함하는 것을 특징 으로 하는 조명장치.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 광원은 LED인 것을 특징으로 하는 조명장치.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 LED는 렌즈 타입인 것을 특징으로 하는 조명장치.
17. 청구항 13의 백라이트 유닛 및 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
18. 청구항 17에 있어서, 상기 광원은 LED인 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
19. 청구항 18에 있어서, 상기 LED는 렌즈 타입인 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.

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