KR20120078503A - 집광형 광학 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display) 등에 사용되는 광학 시트에 관한 것으로, 필름 간 접촉에 의한 웨트-아웃을 방지하고 스크래치를 방지하면서도 별도의 예비적 보호필름 점착 후 이형되었을 때 점착 얼룩에 의한 광학시트의 성능 저하를 최소화할 수 있는 광학 시트를 개시한다.

Description

집광형 광학 시트{Optical sheet}

본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display) 등에 사용할 수 있는 광학 시트에 관한 것이다.

광학 표시장치의 표면에 대해 법선 방향 또는 축선상 방향으로 광학 표시장치에서 방출되는 광의 휘도를 증가시키는데 사용되는 광학시트류의 일예로 선형 프리즘 요소들의 어레이를 갖는 구조화된 표면을 갖는 집광형 광학 시트를 들 수 있다.

특히 집광형 광학 시트에 있어서 축선상 광의 양을 더욱 증가시키기 위해 서로에 대해 대략 90°로 교차되는 프리즘 요소들을 구비하는 두 개의 집광형 광학 시트를 밀접하게 배치하는 것은 당해 기술분야에서 공지되어 있다. 그러나 이러한 구조를 사용하는 광학 표시장치는 가시적으로 명백한 밝은 점, 줄무늬, 선들을 나타낼 수 있다. 이러한 웨트-아웃(wet-out) 상태는 접촉하거나 또는 거의 접촉하는 인접한 필름들의 표면 사이의 광학 커플링에 의해 초래된다. 이러한 상태를 극복하기 위해, 필름들 사이의 접촉을 제한하도록 그 높이가 높고 낮은 프리즘 요소들을 복합적으로 배열할 수 있다.

한편 프리즘 요소들은 보통 그 단면이 삼각형으로 피크가 형성되어 있는데, 이러한 구조는 백라이트에서 방출되는 축선상의 광량을 증가시키는데 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 피크는 비교적 파손되기 쉬워서 필름에 스크래치등의 문제를 발생하게 된다. 이에 BLU(Back lihgt Unit) 조립 후 LCD 모듈조립업체에 운송하는 동안에 외부 이물 등에 의한 스크레치 및 백점의 불량을 방지하기 위해서 보호필름용 필름, 흔히 더미 시트(dummy sheet)로 불리워지는 필름을 적용하는 것을 요한다. 그런데 더미 시트는 외부 이물의 유입을 방지하여 집광형 광학시트를 보호하기는 하지만 LCD 모듈 제조 시 반드시 제거되어야 한다. 집광형 광학 시트로부터 더미 시트가 제거된 후 흔히 점착얼룩이 생길 수 있으며, 이러한 점착얼룩은 궁극적으로 광학시트의 외관을 저하시키는 요인이 된다.

본 발명은 필름 간 접촉에 의한 웨트-아웃을 방지하고 스크래치를 방지하면서도 별도의 예비적 더미시트 점착 후 이형되었을 때 점착 얼룩에 의한 광학시트의 성능 저하를 최소화할 수 있는 광학 시트를 제공하고자 한다.

본 발명은 그 단면이 삼각형인 기둥 형상의 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하며, 구조층은 동일한 높이를 갖는 5 내지 20개의 입체 구조가 한 조를 이루는 균일 패턴군이 반복되며, 균일 패턴군 사이에 균일 패턴군을 이루는 입체 구조에 비하여 높이가 높고 기둥의 선단이 상하로 진폭을 갖는 곡선형인 형태를 갖는 입체 구조로 되는 불균일 패턴을 포함하는 광학 시트를 제공한다.

프리즘 산과 접촉면적을 최소화하여 더미시트 얼룩 및 Wet-out를 방지하기 위하여 바람직한 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 불균일 패턴의 입체 구조는 그 높이가 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체 구조의 높이에 비하여 적어도 10% 더 높은 것일 수 있다.

보다 바람직한 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 불균일 패턴의 입체 구조는 그 높이가 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체 구조의 높이에 비하여 15% 내지 25% 더 높은 것일 수 있다.

또한 프리즘 산과 접촉면적을 최소화하여 더미시트 얼룩 및 Wet-out를 방지하기 위하여 본 발명의 일 구현예에 의한 광학시트에 있어서 불균일 패턴의 입체 구조는 그 폭이 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체 구조의 폭에 비하여 적어도 10% 더 넓은 것일 수 있다.

보다 바람직하기로는 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 불균일 패턴의 입체 구조는 그 폭이 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체구조의 폭에 비하여 15~25% 더 넓은 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 구조층은 자외선 경화성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 고분자 수지 중 선택된 것으로 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트의 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트와의 구조적 특징 대비를 위한 다른 광학 시트의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 시트의 내스크래치성을 평가하기 위한 측정기.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트의 사시도이며, 도 2는 이의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트의 구조적 특징에 의한 효과를 대비하기 위해 참조한 광학 시트의 사시도이다.

본 발명의 광학 시트는 구조층(100)을 포함하고 있다.

구조층(100)은 다수의 입체 구조를 포함하는데, 구체적으로 입체 구조는 그 단면이 삼각형인 기둥형상의 것이다.

본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 구조층(100)은 동일한 높이를 갖는 5 내지 20개의 입체 구조가 한 조를 이루는 균일 패턴군이 반복되며, 균일 패턴군 사이에 균일 패턴군을 이루는 입체 구조에 비하여 높이가 높고 기둥의 선단이 상하로 진폭을 갖는 곡선형인 형태를 갖는 입체 구조로 되는 불균일 패턴을 포함하는 광학 시트를 제공한다.

도 1 내지 도 2에 있어서 균일 패턴군(10)을 이루는 입체 구조의 수는 7개인 경우를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 더미시트와의 점착면적을 고려하여 균일 패턴군(10)을 이루는 입체 구조의 수는 5 내지 20개인 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트의 구조층에 있어서 균일 패턴군(10)이라 함은 그 단면이 삼각형이면서 기둥형상을 갖는 것으로 그 높이(h)가 동일한 입체 구조가 5 내지 20개 연속되어 한 조를 이루는 패턴이다. 여기서 기둥형상이라 함은 그 선단(11)이 직선형인 것으로 이해될 것이다.

이와 같은 균일 패턴군(10)만이 연속되어서는 두 장의 광학 시트가 접촉되어 웨트-아웃을 발생할 수 있으며 또한 입체 구조의 높이(h)가 모두 동일하여 접촉면이 늘어나므로 스크래치 또한 발생시킬 여지가 크다.

이러한 점을 고려하여 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트는 구조층(100)에 있어서 균일 패턴군(10) 사이에 불균일 패턴(20)을 포함한다.

불균일 패턴(20)은 균일 패턴군(10)을 이루는 개개의 입체구조의 높이(h)에 비하여 그 높이(h')가 높은 입체 구조로, 이와 같이 높이 차이를 갖는 불균일 패턴(20)을 둠으로써 두 장의 필름 간 웨트-아웃을 방지할 수 있으면서 내스크래치성도 향상시킬 수 있다.

더욱이 이러한 불균일 패턴(20)은 그 선단(21)이 균일 패턴군(10)을 이루는 개개의 입체 구조의 선단(11)과는 달리 상하로 진폭을 갖는 곡선형인 형태이다.

도 3에 도시한 것과 같이 균일 패턴군(10)을 이루는 입체구조와 높이 단차만을 갖는 불균일 패턴(20‘)을 균일 패턴군(10) 사이에 둔 경우 필름 간의 웨트-아웃을 방지하거나 내스크래치성을 향상시킬 수는 있으나 이러한 광학 시트로는 더미 시트에 의한 점착얼룩을 방지하는데 한계가 있을 수 있다. 즉 점착층을 포함하는 더미 시트가 도 3에 도시한 것과 같은 높이 단차만을 갖는 불균일 패턴(20’)에 얹어지는 경우 돌출된 직선형의 선단(22)에 점착층이 전체적으로 접촉하게 되는바, 이 경우 광학 장치 제조를 위해 더미 시트를 제거한 후에도 광학 시트에 점착 얼룩이 남아 있을 여지가 크다.

이에 비하여 도 1 내지 도 2로 도시한 것과 같이 높이 단차를 가지면서 그 선단이 곡선형인 불균일 패턴(20)을 갖는 경우에는 더미 시트의 점착층이 광학 시트와 접촉하는 면을 최소화할 수 있으면서 또한 두 장의 광학 시트 접촉면적도 최소화할 수 있음에 따라 웨트-아웃 방지, 내스크래치성의 향상 및 점착얼룩에 의한 광학 시트 성능 저하의 최소화를 달성할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 불균일 패턴(20)의 높이(h')는 균일 패턴군(10)을 이루는 개개의 입체 구조의 높이(h)에 비하여 높은데, 더미시트 점착층이 광학시트와 접촉면적을 최소화하는 측면을 고려할 때 좋기로는 h'는 h에 비하여 적어도 10% 크며, 보다 바람직하기로는 h'는 h에 비하여 15 내지 25% 큰 것일 수 있다.

또한 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 불균일 패턴(20)의 폭(p')은 균일 패턴군(10)을 이루는 개개의 입체 구조의 폭(p)에 비하여 넓을 수 있는데, 이는 패턴 인각의 공정 용이성을 고려할 때 입체 구조의 꼭지각을 동일하게 가져가는 경우 그 높이가 높아지면 폭은 자연스럽게 넓어질 수 있기 때문이다. 이러한 점을 고려할 때 불균일 패턴(20)의 폭(p')은 균일 패턴군(10)을 이루는 개개의 입체 구조의 폭(p)에 비하여 적어도 10% 넓을 수 있으며, 보다 바람직하게는 15 내지 25% 넓을 수 있다.

또한 본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 불균일 패턴(20)의 선단(20‘)은 상하로 진폭을 갖는 곡선형으로서 진폭의 주기나 높이는 더미시트 점착층이 광학시트와 접촉면적을 최소화 을 고려하여 적의 조절될 수 있음은 물론이다.

이러한 점을 고려하여 곡선형의 진폭(a)은 적어도 5um이상이며, 진동주기(b)는 적어도 50㎛이상 일 수 있다.

상기 구조층(20)을 구성하는 수지로는 경화성 수지로서 광투과성 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 자외선 경화성 수지 혹은 열경화성 수지를 포함하는 고분자 수지이면 제한되지 않고 사용 가능하고, 이 때 후술하는 기재층과의 굴절률을 고려하여 사용하는 고분자 수지를 조절할 수 있다.

한편, 이러한 구조층(100)은 별도의 기재층 상에 형성될 수 있으며, 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, 또는 스티렌-아크릴계 공중합 수지 등의 재료를 사용할 수 있다.

상기 기재층의 두께는 기계적 강도 및 열안정성, 그리고 유연성에 있어서 유리하도록 하고 투과광의 손실을 방지하는 측면에서 10~1000㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 15~400㎛이 좋다.

구조층(100)에 있어서 균일 패턴군(10)을 이루는 개개의 입체 구조의 높이(h)나 폭(p)은 각별히 한정이 있는 것은 아니나, 통상 높이는 10 내지 30㎛ 일 수 있고, 폭은 25 내지 60㎛ 일 수 있다.

이와 같은 본 발명의 집광형 광학 시트는 종래 공지된 기술로 제조될 수 있다. 즉, 기재층(10) 일면에 자외선 경화성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 조액을 도포 및 경화하여 구조층(20)을 형성한 것일 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

기재층으로 125㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 H32P(KOLON社)(굴절률:1.49)을 사용하였다.

구조층은 피치(p)가 50㎛이고, 높이(h)가 25㎛인 삼각 기둥 형상 7개가 한 조를 이루는 균일 패턴군(10)과 피치(p')가 60㎛이고, 높이(h')가 30㎛이고 그 선단면이 곡선형의 진폭(a)은 5um, 진동주기(b)는 100um인 불균일 패턴(20)으로 이루어지는 몰드를 제작하고, 아크릴계 자외선 경화형 수지 조성물을 투입하여 자외선 경화시킴으로써 구조층을 형성하여 도 1 내지 도 2로 도시한 것과 같은 광학 시트를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 구조층의 불균일 패턴(20)을 피치(p')가 56㎛이고, 높이(h')가 27㎛ 되도록 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서 구조층의 불균일 패턴(20)의 선단면의 곡선형의 진폭이 3um, 진동주기(b) 100um이 되도록 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하되, 다만 불균일 패턴의 선단을 균일 패턴군의 입체 구조와 동일하게 직선형으로 하였다.

이는 도 3의 구조와 같다.

<비교예 2>

상기 실시예와 동일한 방법으로 광학시트를 제조하되, 구조층은 피치(p)가 50㎛이고, 높이(h)가 25㎛인 광학시트를 제조하였다.

<비교예 3>

상기 실시예와 동일한 방법으로 광학시트를 제조하되, 구조층은 피치(p)가 50㎛이고, 높이(h)가 25㎛이며, 진폭(a)이 5um이며, 진동주기(b)가 100um인 광학시트를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3으로부터 얻어진 각각의 광학 시트에 대하여 다음과 같이 평가하였다.

(1) 웨트-아웃 발생

상기 각 실시예 및 비교예에 따른 광학시트 2장을 복수의 유리판 사이에 배치하고, 유리판에 압력을 가하여 필름에서 발생되는 과도한 밀착에 의한 광간섭현상(Wet-out)을 관찰하여, 각 현상의 발생 정도에 따라 하기와 같이 상대 평가하였다.

Wet-out : 발생 ← ◎ - ○ - △ - × → 미발생

(2) 내스크래치성 평가

내스크래치성 평가를 위해 도 4와 같은 측정기를 이용하였다.

도 4에서 ① Up sheet (44% Haze pol.), ② 평가 광학시트 (실시예 및 비교예 시트, 이동방향에 vertical cutting), ③ 이동받침대(유리판, 이동속도 30cm/min), ④ 분동(10g, 50g 적층사용, 접촉부위반경 20mm), ⑤ 측정기TOYOSEIKI 마찰계수측정기이다.

평가 광학시트 (②)를 측정기에 고정시킨다.

그 후, 측정시료(②번)를 구조층이 상부에 위치하도록 하여 이동받침대(③) 위에 정위치, 고정(테이프사용)한다. 다음으로, Up sheet(①)의 Haze 처리면이 구조층과 마주보도록 하여 측정기 걸쇠에 고정한다. 다음으로, 분동(④)을 Up sheet(①) 상부에 적층하고, 일정속도로 이동받침대(③)를 이동한다.

평가결과는 다음과 같이 확인한다.

1) BLU(도광판/ 확산시트) 점등 후 시료를 놓고 손상확인

2) 손상이 관찰되지 않은 최대의 분동무게로 스크레치를 정의함.

(3) 점착얼룩 발생

상기 각 실시예 및 비교예에 따른 광학시트 위에 더미시트를 점착 한 후 15일 후 점착얼룩의 발생 정도에 따라 하기와 같이 상대 평가하였다.

점착얼룩 : 발생 ← ◎ - ○ - △ - × → 미발생

(4) 휘도

휘도는 탑콘사의 BM-7을 이용하여 측정하였고, 값은 백라이트 유닛(BLU, 26인치)내 반사시트를 제외한 모든 시트류들을 제거하고 단순히 <광확산필름 1장+실시예 및 비교예의 광학필름 각 1장>의 조합을 사용하여 비교예 2의 광학필름과의 조합에 대한 휘도 대비 휘도 증가분으로 상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 광학필름의 휘도 값을 측정하였다.

구분	웨트-아웃 발생	내스크래치성	점착얼룩발생	휘도
실시예1	×	300g	×	100%
실시예2	×	300g	×	100%
실시예3	×	300g	×	100%
비교예1	×	250g	△	100%
비교예2	○	250g	◎	100%
비교예3	△	300g	○	99.8%

상기 결과로부터, 불균일 패턴에 의한 접촉면적의 최소화를 통해 웨트-아웃 방지, 내스크래치성의 향상 및 점착얼룩에 의한 광학 시트 성능 저하의 최소화함을 알 수 있다.

100 : 구조층
10 : 균일 패턴군
20, 20‘ : 불균일 패턴
11, 21, 22 : 입체 구조의 선단

Claims (6)

1. 그 단면이 삼각형인 기둥 형상의 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하며,
   구조층은 동일한 높이를 갖는 5 내지 20개의 입체 구조가 한 조를 이루는 균일 패턴군이 반복되며,
   균일 패턴군 사이에 균일 패턴군을 이루는 입체 구조에 비하여 높이가 높고 기둥의 선단이 상하로 진폭을 갖는 곡선형인 형태를 갖는 입체 구조로 되는 불균일 패턴을 포함하는 광학 시트.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   불균일 패턴의 입체 구조는 그 높이가 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체 구조의 높이에 비하여 적어도 10% 더 높은 것인 광학 시트.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   불균일 패턴의 입체 구조는 그 높이가 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체 구조의 높이에 비하여 15 내지 25% 더 높은 것인 광학 시트.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   불균일 패턴의 입체 구조는 그 폭이 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체 구조의 폭에 비하여 적어도 10% 더 넓은 것인 광학 시트.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   불균일 패턴의 입체 구조는 그 폭이 균일 패턴군을 이루는 개개의 입체 구조의 폭에 비하여 15 내지 25% 더 넓은 것인 광학 시트.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   구조층은 자외선 경화성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 고분자 수지 중 선택된 것으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.

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