KR20120078509A - 집광형 복합 광학 시트 - Google Patents

집광형 복합 광학 시트 Download PDF

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KR20120078509A
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류득수
홍창표
김상균
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Abstract

본 발명은 집광형 복합 광학 시트에 관한 것으로, 기재층과 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하되, 상기 입체 구조는 그 단면이 사다리꼴인 사각기둥 형태인 제1 광학 시트와 제2 광학 시트를 합지시킴으로써, 은폐성이 우수하고, 시야각이 넓어지는 동시에, 2매 이상의 광학 시트가 나타내는 적정 휘도를 1매의 광학 시트만으로 구현할 수 있는 집광형 복하 광학 시트에 관한 것이다.

Description

집광형 복합 광학 시트 {Condensing type complex optical sheet}
본 발명은 집광형 복합 광학 시트에 관한 것이다.
액정디스플레이에 널리 사용되고 있는 백라이트 유닛(BLU)은 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 광원을 사용하여 방출되는 빛을 순차적으로 도광판, 광확산판 및 프리즘 시트를 통과시켜 액정 패널에 도달하게 한다. 광원으로부터 방출되는 광은 도광판을 통하여 평면 형태인 액정 패널의 전면에 분포되도록 전달되며, 도광판을 통과한 광원은 광확산판을 통하여 화면 전면에 걸쳐 균일한 광세기를 얻을 수 있도록 하며, 프리즘 시트는 확산 시트를 거친 다양한 방향의 광선을 관측자가 화상 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 등이 다수 장 사용되고 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 한다.
한편 프리즘시트는 시야축선 범위를 벗어난 빛을 시야축선 범위 안으로 빛의 경로를 제어하는 역할을 하여 휘도를 향상시키는 데 중요한 역할을 한다.
프리즘시트는 입체적 패턴과 패턴이 반복되어 형성된 구조를 갖는 것으로, 일예로 삼각형 단면모양의 입체적 패턴이 반복되어 골과 산(peak)을 형성하여 프리즘 산에서는 집광 효과를 극대화하여 정면 휘도를 상승시킬 수 있다.
또한, 더 나아가서 시트의 수를 줄여 더욱 제조공정을 간단하게 하기 위하여 확산시트와 프리즘시트, 혹은 1매 이상의 프리즘시트의 성능을 구현하는 복합시트로의 전환이 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 은폐성이 우수하고 시야각이 넓어지면서도, 1매 이상의 광학 시트에서 달성할 수 있는 휘도 특성을 나타내는 집광형 복합 광학 시트를 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 기재층 및 상기 기재층의 일면에 형성되고 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하되, 상기 입체 구조는 그 종단면이 사다리꼴인 사각기둥 형태인 제1 광학 시트; 및 상기 제1 광학 시트의 구조층 상에 합지된 제2 광학 시트를 포함하는 집광형 복합 광학 시트를 제공한다.
상기 구현예에 의한 입체 구조의 높이는 1~50㎛ 인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 제2 광학 시트는 기재층 또는 기재층과 상기 기재층의 일면에 형성된 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하는 광학 시트인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 제2 광학 시트의 입체 구조는 제1 광학 시트의 입체 구조와 45 ~ 135도의 각도로 교차된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 집광형 복합 광학 시트는 제1 광학 시트 또는 제2 광학 시트의 기재층의 이면에 형성된 입자분산층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 집광형 복합 광학 시트는 대전방지제를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 집광형 복합 광학 시트는 슬립제를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 슬립제는 할로겐, 포스파이트, 포스포늄, 포스페이트, 실리케이트, 실란, 실록사이드, 카르복실레이트 및 알킬 중 선택된 작용기를 포함하는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 집광형 복합 광학 시트이다.
<도면 부호의 상세한 설명>
1 : 집광형 복합 광학 시트
10 : 제1 광학 시트
11 : 기재층 12 : 구조층
20 : 제2 광학 시트
21 : 기재층 22 : 구조층
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 바람직한 일구현예로서, 기재층 및 상기 기재층의 일면에 형성되고 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하되, 상기 입체 구조는 그 종단면이 사다리꼴인 사각기둥 형태인 제1 광학 시트; 및 상기 제1 광학 시트의 구조층 상에 합지된 제2 광학 시트를 포함하는 집광형 복합 광학 시트에 관한 것이다.
상기 제2 광학 시트는 기재층을 포함하는 구조일 수 있고, 또는, 기재층과 상기 기재층의 일면에 형성된 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하는 구조일 수도 있다. 또한, 제2 광학 시트의 구조층에 형성된 입체 구조의 형태는 프리즘, 반구, 종단면이 사다리꼴이 사각기둥 형태일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 제1 광학 시트 및 제2 광학 시트의 기재층은 그 두께가 10~400㎛일 수 있고, 종래 프리즘 시트 또는 프리즘 필름에 사용되는 투명한 수지로 된 시트이면 어느 것이나 사용할 수 있다. 일 예로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스틸렌 필름 또는 폴리에폭시 필름 등을 들 수 있다.
또한, 상기 제1 광학 시트 및 제2 광학 시트의 구조층은 기재층에 인접한 면은 평탄하고 인접하지 않은 나머지 면은 구조화된 표면을 갖는 형상을 가지며 투명한 중합체 조성으로 이루어진다. 특히, 구조층의 구조화된 표면은 다수의 입체 구조가 배열된 것으로, 입체 구조가 반복적으로 형성됨으로써, 골과 산(peak)이 반복되는 구조를 갖는 것일 수 있다. 상기 투명한 중합체의 조성은 특별하게 한정된 것 아니며 종래 프리즘 시트 또는 프리즘 필름에 사용되는 수지, 예를 들어, 자외선 중합용 모노머, 올리고머의 혼합물, 광개시제 등을 포함하는 조성일 수 있다.
본 발명에 있어서, 제1 광학 시트에 배열된 구조층의 입체 구조는 그 종단면이 사다리꼴인 사각 기둥 형태로서, 골과 산이 반복되는 구조를 갖는 입체 구조의 산 부분이 평평한 형태이므로, 제2 광학 시트와 합지될 때 입체 구조의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 입체 구조의 높이는 15~25㎛일 수 있으며, 폭은 25~110㎛이다. 입체 구조의 골 사이의 간격은 구체적으로 제한하지 않으며, 입체 구조의 종단면인 사다리꼴은 정삼각형에 가까운 형태일 수도 있다. 상기 입체 구조의 높이가 높아질 수록 휘도는 상대적으로 좋아질 수 있으나, 입체 구조의 높이에 제한을 두는 이유는 25㎛초과하면 조액양이 상대적으로 많아 지고, y색좌표가 올라갈 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 집광형 복합 광학 시트에 있어서, 제2 광학 시트는 제1 광학 시트의 구조층에 합지되는 구조를 가지며, 제1 광학 시트의 입체 구조와 제2 광학 시트의 입체 구조는 45~135㎛도의 교차각도로 교차될 수 있다. 제1 광학 시트와 제2 광학 시트가 45~135㎛도의 교차각도로 교차되어 합지됨으로써 광원이 시트를 통과할 때 발생할 수 있는 무아레 현상을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 제1 광학 시트와 제2 광학 시트는 접착제에 의해 합지되며, 이때 접착제의 두께는 0.1~50㎛일 수 있으며, 접착제의 두께가 0.1㎛ 미만이면 광학 시의 접착력이 저하되고 50㎛ 이상이면 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.
본 발명의 집광형 복합 광학 시트는 제1 광학 시트 또는 제2 광학 시트의 이면에 입자분산층이 형성된 것일 수 있다. 입자분산층은 은폐성과 시야각을 향상시켜주고, 외부와의 마찰을 줄이며, 기재층의 표면에 스크래치 등의 외부 손상을 방지할 수 있게 한다.
입자분산층은 바인더 수지와 광확산 입자를 포함하며, 입자의 단층 배열이 집광효과에 유리한 면을 고려하여 바인더 수지 100 중량부에 대한 함량이 0.05~100 중량부일 수 있다.
상기 입자분산층에 적용할 수 있는 바인더 수지 또는 접착제 수지는 기재층과 접착성이 좋으며 입자들과 상용성이 좋은 수지를 사용하고 있는데, 사용되는 주요 수지로는 불포화폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 멜라민계 등이 사용되며 내열성, 내마모성, 접착성을 높이기 위하여 경화제를 사용하여 수지의 피막을 단단하게 하여 사용하기도 한다.
상기 입자분산층에 분산될 수 있는 광확산 입자 크기는 도막의 두께에 따라 다르지만, 상기 광확산 입자가 바인더 수지에 잘 분산되고 이탈되지 않으면서 돌출된 부분에 의하여 다른 입체 구조의 손상을 방지하기 위하여 직경이 0.1~40㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 집광형 복합 광학 시트는 대전방지성을 구현하기 위하여 대전방지제를 추가로 포함할 수 있다. 대전방지제는 구조층에 포함될 수 있으며, 구조층 전체에 대해 0.1~10중량% 비율로 첨가될 수 있다. 바람직하게는 상기 대전방지제는 양이온 또는 음이온을 갖는 친수성 또는 친유성 대전방지제일 수 있다.
또한, 본 발명의 집광형 복합 광학 시트는 슬립성을 구현하기 위하여 슬립제를 추가로 포함할 수 있다. 슬립제는 구조층에 포함될 수 있으며, 구조층 전체에 대해 0.1~10중량% 비율로 첨가될 수 있다. 바람직하게는 상기 구조층은 할로겐, 포스파이트, 포스포늄, 포스페이트, 실리케이트, 실란, 실록사이드, 카르복실렉이트 및 알킬 중 선택된 작용기를 포함하는 슬립제일 수 있다.
본 발명의 집광형 복합 광학 시트는 기재층 및 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하되, 상기 입체 구조는 그 종단면이 사다리꼴인 사각기둥 형태인 제1 광학 시트와 제2 광학 시트를 각각 인각하여 제조한 다음, 접착제를 이용하여 상기 제1 광학 시트의 구조층에 제2 광학 시트의 기재층을 합지하여 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 집광형 복합 광학 시트는 제1 광학 시트와 제2 광학 시트를 합지할 때, 제1 광학 시트 구조층의 입체 구조의 손상을 방지할 수 있어, 불량발생의 가능성을 최소화할 수 있으며, 공정의 안정성을 부여할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 실시예 3
폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 기재층(188㎛)으로 하고, 상기 기재층 상에 아크릴계 자외선 경화형 수지 95중량부와 광개시제 5중량부를 혼합하여 코팅하고 자외선에 노출 후 입체구조의 아래폭이 50㎛, 위 폭이 2㎛, 높이가 20㎛인 사다리꼴 모양을 형성하여 구조층을 형성하여, 제1 광학 시트를 제조하였다.
상기와 같은 방법으로 제2 광학 시트를 제조하되, 제조된 2매의 시트의 입체 구조의 배열 각도가 서로 90도를 이루도록 교차하도록 1매의 상면과 1매의 하면을 합지하여 접착하였다.
95중량부의 우레탄아크릴레이트, 5 중량부의 개시제를 메틸에틸케톤 1000 중량부에 용해시키고, 상기 기재층의 하면에 그라비아를 사용하여 도포하고 다른 기재층의 상면에 접합시킨 후, 500mJ의 UV 빛에 10초간 노출시켜, 집광형 복합 광학 시트를 제조하였다.
비교예 1
제1 광학 시트 구조층의 입체 구조가 산이 뾰족한 프리즘 형태이고, 제2 광학 시트는 기재층으로만 구성되고, 2매의 광학 시트의 입체구조 교차각도가 0도인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 복합 광학 시트를 제조하였다.
비교예 2
제1 광학 시트와 제2 광학 시트의 입체 구조가 모두 산이 뾰족한 프리즘 형태인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 복합 광학 시트를 제조하였다.
비교예 3
제1 광학 시트 구조층의 입체구조는 산이 뾰족한 프리즘 형태이고, 제2 광학 시트 구조층의 입체구조는 MLF(Micro Lens Film) 형태인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 복합 광학 시트를 제조하였다.
비교예 4 내지 비교예 6
제1 광학 시트 구조층으 입체구조 위 폭 길이를 표 1에 나타난 수치대로 형성하고, 제2 광학 시트는 기재층으로만 구성되고, 2매의 광학 시트의 입체구조 교차각도가 0도인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 복합 광학 시트를 제조하였다.
실시예 및 비교예에서 제조된 집광형 복합 광학 시트에 대해서 하기 방법에 따라 물성평가를 실시하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) 무아레 발생 시인
22인치 BLU를 점등한 후 측정하고자 하는 광학시트를 올려놓은 후 무아레 발생 정도를육안으로 확인한다.
(2) 인장 강도 측정
합지한 시트의 강도를 측정하기 위하여 Instron 장비로 인장강도를 측정하되, 접착제가 붙어있지 않은 양쪽 필름을 잡고 일정한 힘을 주며 당겨 인장강도를 측정하였다.
(3) 휘도 측정
30분 이상 예열시킨 BLU 위에 측정하고자 하는 시트를 장착하여 Topcon社 BM-7A 장비를 이용하여 Dell 13 point 위치별로 휘도를 측정하여 평균값을 얻어낸다. 반사시트와 확산판을 제외한 모든 시트류를 제거하고 실시예과 비교예 모두 하위필름으로는 광확산 필름 1장과 함께 측정하였다.
비교예 4에서 제조된 집광형 광학 시트의 휘도를 100이라고 할 때의 상대적인 값으로 각각의 휘도를 평가하였다.
구분 제1 광학 시트의
윗 변 길이(㎛)		 제2 광학 시트 상, 하면시트의
교차각도
실시예1 2 기재층 + 구조층 90도
실시예2 4 기재층 + 구조층 90도
실시예3 10 기재층 + 구조층 90도
비교예1 0(산이 뾰족한 프리즘) 기재층 -
비교예2 0(산이 뾰족한 프리즘) 기재층 + 구조층(제 1광학 시트와 동일) 90도
비교예3 0(산이 뾰족한 프리즘) 기재층 + 구조층(Micro Lens Film) 90도
비교예4 2 기재층 -
비교예5 4 기재층 -
비교예6 10 기재층 -
구분 인장강도
(Modulus, kgf/mm2)		 무아레발생 휘도(%)
실시예1 2.74 X 158
실시예2 2.88 X 151
실시예3 4.10 X 147
비교예1 1.06 ㅇ 101
비교예2 1.21 X 160
비교예3 1.14 X 119
비교예4 2.41 ㅇ 100
비교예5 2.97 ㅇ 98
비교예6 3.55 ㅇ 97
실시예의 집광형 광학 시트는 인장강도가 우수하고 무아레가 발생하지 않으면서 휘도도 동시에 우수한 것을 알 수 있었다.
반면, 비교예에서 제조된 집광형 복합 광학 시트는 위의 세 물성이 모두 우수한 경우는 없는 것으로 나타났다.

Claims (8)

  1. 기재층 및 상기 기재층의 일면에 형성되고 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하되, 상기 입체 구조는 그 단면이 사다리꼴인 사각기둥 형태인 제1 광학 시트; 및
    상기 제1 광학 시트의 구조층 상에 합지된 제2 광학 시트를 포함하는 집광형 복합 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입체 구조의 높이는 1~50 인 것을 특징으로 하는 집광형 복합 광학 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 광학 시트는 기재층 또는 기재층과 상기 기재층의 일면에 형성된 다수의 입체 구조가 배열된 구조층을 포함하는 광학 시트인 것을 특징으로 하는 집광형 복합 광학 시트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 광학 시트의 입체 구조는 제1 광학 시트의 입체 구조와 45 ~ 135도의 각도로 교차된 것을 특징으로 하는 집광형 복합 광학 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 시트 또는 제2 광학 시트의 기재층의 이면에 형성된 입자분산층을 추가로 포함하는 집광형 복합 광학 시트.
  6. 제1항에 있어서, 대전방지제를 추가로 포함하는 집광형 복합 광학 시트.
  7. 제1항에 있어서, 슬립제를 추가로 포함하는 집광형 복합 광학 시트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 슬립제는 할로겐, 포스파이트, 포스포늄, 포스페이트, 실리케이트, 실란, 실록사이드, 카르복실레이트 및 알킬 중 선택된 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광형 복합 광학 시트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10895668B2 (en) * 2019-03-08 2021-01-19 Yasser Ragab Shaban Method and apparatus of instrumenting converging and diverging flat lenses by sequential upright and inverted 3-D transparent anvils: pyramidal flat lens

Cited By (1)

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US10895668B2 (en) * 2019-03-08 2021-01-19 Yasser Ragab Shaban Method and apparatus of instrumenting converging and diverging flat lenses by sequential upright and inverted 3-D transparent anvils: pyramidal flat lens

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