KR20110075720A

KR20110075720A - 액정표시장치의 광확산판

Info

Publication number: KR20110075720A
Application number: KR1020090132246A
Authority: KR
Inventors: 강민혜; 박종선; 김성국; 최승만
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-07-06

Abstract

투명 수지 내에 입사되는 광의 확산을 위해 투명 수지 내에 포함된 광확산제, 및 투명 수지에 입사되는 자외선을 가시광선으로 파장 전이시키게 투명 수지에 1 ppm 내지 50 ppm 첨가되는 벤조옥사졸계 파장 전이 화합물을 포함하는 액정표시장치의 광확산판을 제시한다.

확산판, LCD, 확산제, 벤조옥사졸, 자외선

Description

액정표시장치의 광확산판{Light diffuser of liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 백라이트 유닛(back light unit)용 광확산판에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid crystal display device)는 PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emission Diode)과 같은 자발광 소자(self luminescence device)와 달리, 후면에서 면광이 입사 시 소정의 신호에 따른 액정의 변화에 따라 빛이 움직이는 통로의 개폐(open/close)를 조절하여, 통과되는 빛을 디스플레이 해주는 장치이다. 액정표시장치는 자발광 소자가 아니므로 광원으로서 후면에 백라이트 유닛을 포함하고 있다. 액정표시장치의 백라이트 유닛은 에지(edge) 방식과 직하 방식으로 나눌 수 있는데, 에지 방식은 노트북 또는 데스크탑용 컴퓨터 모니터에 주로 사용되고 직하방식은 LCD TV와 같은 대면적을 요하는 장치에 주로 사용된다.

확산판은 수은 냉음극형광 램프(CCFL :Cold Cathode Florescent Lamp)나 LED(Light Emitting Diode) 램프와 같은 광원의 상면에 배치되어, 램프로부터 방출된 빛을 확산시켜서 램프의 휘선이 액정 패널 상에 보이지 않도록 하는 역할을 한다. 빛을 확산시키기 위해 확산판 내에 수 마이크로의 크기를 가지는 비드(Bead)나 확산제가 포함될 수 있다. 확산판을 통과한 빛은 모든 방향에서 거의 균일한 휘도를 가지는 램버시안(Lambertian) 형태가 되며, 이렇게 넓게 퍼진 빛을 원하는 방향으로 집광시키기 위해서 확산판의 표면에 집광 패턴이 구비될 수 있다. 집광 패턴은 프리즘 패턴이나 렌티큘러 패턴일 수 있다.

확산판이 사용되는 백라이트 유닛의 경우 에너지 효율을 높이는 것이 환경적및 기술적 관점에서 중요시 된다. 같은 에너지 사용시 백라이트 유닛에서 발생하는 총 광량을 높이기 위해서는 확산판의 전광선 투과율을 높일 필요가 있다. 그럼에도 불구하고, 선광원을 면광원으로 전환시키는 것이 주요 목적인 확산판의 투과율을 높일 경우, CCFL이나 LED에서 직접적으로 발생되는 선광원이 액정 패널에 시인되어 액정표시장치의 최종적 화질이 열화되게 된다. 따라서, 요구되는 적정 투과율을 유지하면서도 액정 패널 상의 휘도를 높이기 위해 백라이트 유닛을 개선하고자 노력하고 있다.

본 발명은 광원에 대한 개선된 내광성을 가지며, 상대적으로 높은 휘도를 구현할 수 있고, 또한, 상대적으로 낮은 색좌표를 구현하여 액정 패턴의 화질 개선을 구현할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광확산판을 제시하고자 한다.

본 발명의 일관점은, 투명 수지; 상기 투명 수지 내에 입사되는 광의 확산을 위해 상기 투명 수지 내에 포함된 광확산제; 및 상기 투명 수지에 입사되는 자외선을 가시광선으로 파장 전이시키게 상기 투명 수지에 1 ppm 내지 50 ppm 첨가되는 파장 전이 화합물을 포함하는 기재층을 포함하는 액정표시장치의 광확산판을 제시한다.

상기 파장 전이 화합물은 300nm 내지 400nm 파장대의 상기 자외선을 400nm 내지 500nm 파장대의 상기 가시광선으로 전이(shift)시키는 벤조옥사졸계 화합물일 수 있다.

상기 파장 전이 화합물은 2'-(4,4'-디페놀비닐 디벤조옥사졸(2,2'-(4,4'-diphenolvinyl)dibenzoxazol), 2,5-비스-(5-터부틸벤조옥사졸-2-일)시오펜(2,5-bis-(5-tertbutylbenzoxazole-2-yl)thiophene) 또는 1,4-비스(벤조옥사졸일-2-일)나프탈렌((1,4-bis(benzoxazolyl-2-yl)naphthalene)일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광원에 대한 개선된 내광성을 가지며, 상대적으로 높은 휘도를 구현할 수 있고, 또한, 상대적으로 낮은 색좌표를 구현하여 액정 패턴의 화질 개선을 구현할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광확산판을 제시할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 내광성이 보다 우수하고, 휘도가 상대적으로 높으며, 색좌표가 상대적으로 낮아 상대적으로 우수한 화질을 제공할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광확산판을 제시한다. 본 발명의 실시예들에 따른 확산판은 투명 수지에 파장 전이 화합물을 첨가하여 형성된다.

파장 전이 화합물은 예컨대 300nm 내지 400nm 파장대의 자외선(UV) 영역의 빛을 400nm 내지 500nm 파장대의 가시광선으로 전이(shift)시키게 첨가된다. 예컨대, 벤조옥사졸(benzoxazol)계 화합물은 300nm 내지 400nm 파장대의 자외선(UV) 영역의 빛을 400nm 내지 500nm 파장대의 가시광선으로 전이시키는 것이 실험적으로 확인된다. 이러한 파장 전이 화합물은 전체 수지 조성에 대해 1ppm 내지 50ppm을 첨가함으로써, 광원에서 나오는 UV 영역의 빛(300~400nm)을 가시광선 파장대(400~500nm)로 전이시켜, 기존 확산판 대비 광 효율과 광 확산성이 뛰어나 휘도(brightness)를 증가시킬 수 있다. 또한, UV 영역대의 파장 중 300nm 내지 400nm영역의 빛을 감소시킴으로써, 확산판뿐만 아니라 확산판 위에 놓이는 광학 시 트(sheet) 또는 광학 필름(film)의 광분해를 방지할 수 있다. 이에 따라, 기존 확산판 또는 광학 시트에 사용되던 UV 안정제의 첨가 함량을 줄일 수 있다. 아울러, 백색 y 색좌표축 Wy의 색좌표를 상대적으로 낮추어 액정 패널의 화질을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광확산판을 보여준다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광확산판은 기재층(base layer: 10)과 기재층(10)의 일면 또는 양면에 적층되는 제1도포층(20) 및 제2도포층(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 기재층(10)은 투명 수지, 예컨대, 메타아크릴산(methacrylic acid)과 스티렌(styrene) 공중합체 수지, 또는 메틸-스티렌 공중합체 수지, 또는 폴리스티렌 수지, 또는 폴리아크릴계 수지, 또는 폴리카보네이트 수지와 같은 투명 수지를 포함하여 성형될 수 있다. 이러한 수지 100 중량부(wt%)에 대하여, 1㎛ 내지 20㎛의 평균 입경(D50)을 가진 실록산(siloxane)계 광확산제 0.1 내지 10 중량부가 포함될 수 있으며, 1㎛ 내지 20㎛의 평균입경을 가지는 아크릴계 광확산제 0.1 내지 10 중량부가 더 포함될 수 있다. 이때, 파장 전이 화합물은 1ppm 내지 50ppm 더 포함될 수 있다.

기재층(10)의 일면 또는 양면에 적층되는 제1 및 제2도포층(20, 30)은 각각 광학 패턴이나 엠보싱 패턴(embossing pattern)이 형성되는 층으로 적층될 수 있다. 제1도포층(20)에는 타원 형상의 렌즈(lens)를 가지는 패턴과 골이 있는 음각 패턴이 연속적으로 광학 패턴으로 형성될 수 있다. 또는, 제1도포층(20)에는 올록 볼록한 엠보싱 패턴이 대략 중심선평균조도 Ra(arithmetical average roughness)가 2 내지 15의 표면 조도(㎛)를 갖게 형성될 수 있다. 기재층(10) 하면의 제2도포층(30)은 엠보 패턴을 포함하게 형성될 수 있다.

이러한 제1 및 제2도포층(20, 30)은, 메틸-스티렌 공중합체 수지 100중량부에 대하여, 1㎛ 내지 50㎛의 평균입경을 가진 아크릴계 광확산제가 0.1중량부 내지 30 중량부 포함될 수 있다. 또한, 벤조페논(Benzophenone)계 또는 벤조트리아졸(Benzotriazole)계, 또는 이들을 혼합한 자외선 흡수제가 0.01 중량부 내지 0.1 중량부 더 포함될 수 있으며, 대전 방지제가 0.001 중량부 내지 10 중량부도 추가로 포함될 수 있다.

구체적인 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

표 1은 비교예 및 실시예들에 사용된 파장 전이 화합물을 나타낸다.

배치(batch)	파장 전이 화합물 함량 (PPM)
배치(batch)	2,2'-(4,4'-diphenolvinyl)dibenzoxazol	2,5-bis-(5-tertbutylbenzoxazole-2-yl)thiophene	1,4-bis(benzoxazolyl-2-yl)naphthalene
비교예 1	0	0	0
실시예 1	10	0	0
실시예 2	20	0	0
실시예 3	50	0	0
실시예 4	0	10	0
실시예 5	0	20	0
실시예 6	0	50	0
실시예 7	0	0	10
실시예 8	0	0	20
실시예 9	0	0	50

표 1을 참조하면, 비교예 1 및 실시예 1 내지 실시예 9는 메타아크릴산과 스티렌 공중합체 수지 100중량부에 대해서 1㎛ 내지 10 ㎛의 평균입경을 가진 실록산계 광확산제 1 중량부를 가지는 확산판의 기재층 조성으로 시편들을 준비한다. 이때, 비교예 1과 달리 실시예 1 내지 9는 각각 파장 전이 화합물들을 10ppm, 20ppm 및 50ppm 스플릿(split)으로 첨가한 뒤, 컴파운딩(compounding)하고, 사출하여 3.2 mm 두께 시편(3.2T)를 준비한다.

이때, 파장 전이 화합물은 도 2에 제시된 바와 같은 화학식으로 대표되는 2'-(4,4'-디페놀비닐 디벤조옥사졸(2,2'-(4,4'-diphenolvinyl)dibenzoxazol), 도 3의 화학식으로 대표되는 2,5-비스-(5-터부틸벤조옥사졸-2-일)시오펜(2,5-bis-(5-tertbutylbenzoxazole-2-yl)thiophene), 도 4의 화학식으로 대표되는 1,4-비스(벤조옥사졸일-2-일)나프탈렌((1,4-bis(benzoxazolyl-2-yl)naphthalene)이 사용된다.

준비된 시편들에 대해서, 색좌표 x,y 및 휘도를 탑콘(topcon)사의 BM7 측정 기기를 이용하여 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타낸다. 이때, 백라이트 유닛을 투명한 아크릴판으로 막아 내부 온도를 일정하게 유지하고, 1시간 동안 램프를 켜서 방치 한 후, 준비한 시편을 이용하여 색좌표 x,y 및 휘도를 측정한다.

배치(batch)	색좌표				휘도
배치(batch)	x	x_비교예 1 대비	y	y_비교예 1 대비	휘도 (cd/㎡)	휘도_비교예 1 대비
비교예 1	0.2492		0.2333		4641	100.00%
실시예 1	0.2480	-0.0012	0.2313	-0.0020	4711	101.51%
실시예 2	0.2476	-0.0016	0.2314	-0.0019	4757	102.51%
실시예 3	0.2470	-0.0022	0.2296	-0.0037	4871	104.96%
실시예 4	0.2480	-0.0012	0.2309	-0.0024	4702	101.31%
실시예 5	0.2474	-0.0018	0.2320	-0.0013	4764	102.64%
실시예 6	0.2468	-0.0024	0.2307	-0.0026	4834	104.16%
실시예 7	0.2480	-0.0012	0.2317	-0.0016	4685	100.95%
실시예 8	0.2482	-0.0010	0.2319	-0.0014	4708	101.45%
실시예 9	0.2475	-0.0017	0.2316	-0.0017	4797	103.36%

표 2를 참조하면, 비교예 1에 비해 실시예 1 내지 9 모두가 상대적인 휘도 개선 효과를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 파장 전이 화합물의 첨가량이 10ppm에서 50ppm으로 증가함에 따라 휘도가 점증적으로 더 증가함을 확인할 수 있다. 또한, 색좌표 x, y는 상대적으로 낮출 수 있음을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 수지에 파장 전이 화합물을 소량 첨가하는 조성물을 이용한 확산판은, 휘도를 개선시키며 또한 색좌표를 낮춰 보다 양질의 화상이 액정 패널에 구현되게 유도할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 확산판은 광원에서 나오는 빛을 1차적으로 광확산제가 포함된 기재층을 통과함으로써 전체적으로 균일하게 확산시켜주고, 2차적으로도 광확산제 및 그 표면에 엠보싱(embossing) 처리된 면을 통과하게 함으로써, 기존 확산판 대비 광효율과 광확산성이 뛰어나 휘도(brightness)의 증가시키며, 다층 구조를 통해 양호한 내후성을 구현할 수 있다.

본 발명은 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛용 확산판을 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파장 전이 화합물인 2'-(4,4'-디페놀비닐 디벤조옥사졸(2,2'-(4,4'-diphenolvinyl)dibenzoxazol)의 화학식이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파장 전이 화합물인 2,5-비스-(5-터부틸벤조옥사졸-2-일)시오펜(2,5-bis-(5-tertbutylbenzoxazole-2-yl)thiophene)의 화학식이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파장 전이 화합물인 1,4-비스(벤조옥사졸일-2-일)나프탈렌((1,4-bis(benzoxazolyl-2-yl)naphthalene)의 화학식이다.

Claims

투명 수지;

상기 투명 수지 내에 입사되는 광의 확산을 위해 상기 투명 수지 내에 포함된 광확산제; 및

상기 투명 수지에 입사되는 자외선을 가시광선으로 파장 전이시키게 상기 투명 수지에 1 ppm 내지 50 ppm 첨가되는 파장 전이 화합물을 포함하는 기재층을 포함하는 액정표시장치의 광확산판.
제1항에 있어서,

상기 파장 전이 화합물은

300nm 내지 400nm 파장대의 상기 자외선을 400nm 내지 500nm 파장대의 상기 가시광선으로 전이(shift)시키는 벤조옥사졸계 화합물인 액정표시장치의 광확산판.
제1항에 있어서,

상기 파장 전이 화합물은

2'-(4,4'-디페놀비닐 디벤조옥사졸(2,2'-(4,4'-diphenolvinyl)dibenzoxazol), 2,5-비스-(5-터부틸벤조옥사졸-2-yl)시오펜(2,5-bis-(5-tertbutylbenzoxazole-2-일)thiophene) 또는 1,4-비스(벤조옥사졸일-2-일)나프탈렌((1,4-bis(benzoxazolyl-2-yl)naphthalene)인 액정표시장치의 광확산판.
제1항에 있어서,

상기 파장 전이 화합물은

상기 투명 수지에 10ppm 내지 50ppm 첨가되는 벤조옥사졸계 화합물인 액정표시장치의 광확산판.
제1항에 있어서,

상기 기재층의 일면 상에

엠보싱 패턴(embossing pattern)이나 타원 형상의 렌즈(lens)들 및 골이 있는 음각 패턴을 포함하는 제1도포층을 더 포함하는 액정표시장치의 광확산판.
제5항에 있어서,

상기 제1도포층에 대향된 상기 기재층의 다른 일면 상에

엠보싱 패턴(embossing pattern)을 포함하는 제2도포층을 더 포함하는 액정표시장치의 광확산판.