KR20140003855A - 합지형 광학시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합지형 광학시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제1 프리즘 및 상기 제1 프리즘에 비해 높이가 높은 제2 프리즘이 형성된 제1 프리즘 시트; 상기 제1 프리즘 시트의 상면에 형성된 접착층; 및 상기 접착층의 상면에 합지된 제2 프리즘시트를 포함하는 합지형 광학 시트에 있어서, 상기 제2 프리즘은 그 삼각형 단면의 꼭지각이 제1 프리즘에 비해 작은 프리즘, 또는 그 단면이 사다리꼴인 프리즘인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학 시트에 관한 것이다.

Description

합지형 광학시트 {Lamination Type Optical Sheet}

본 발명은 백라이트 유닛에 사용되는 합지형 광학시트에 관한 것이다.

액정디스플레이에 널리 사용되고 있는 백라이트 유닛(BLU)은 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), LED 등의 광원을 사용하여 방출되는 빛을 순차적으로 도광판, 광확산판 및 프리즘 시트에 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 화상을 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.

그러나 정면 휘도가 상승되는 만큼 상대적으로 반치각이 좁아지며 특정 시야각에서의 휘도가 급격하게 저하되는 컷-오프(cut-off) 현상이 발생하는 등의 시야각 특성 저하가 발생하는 문제점이 있다. 또한 패턴으로 인하여 휘선이 보이게 되며 이를 은폐하고 시야각을 보상하기 위해서 보호필름을 추가적으로 사용해야만 했다.

이와 같은 점을 고려하여 대한민국 공개특허 제2007-0001651호에는 패턴의 외곽부는 유선형의 단면구조를 가지고 중심부에서의 요철 패턴은 삼각형의 단면구조를 갖도록 패턴을 다르게 형성한 프리즘 시트에 대해 기재되어 있다. 이와 같은 구조를 갖는 경우 중심부의 삼각형 단면구조의 패턴에서는 집광하여 정면 휘도를 높이는 역할을 하고 외곽부의 유선형의 단면구조를 갖는 패턴에서는 집광 및 광의 확산을 유발하여 측면 휘도를 높이는 역할을 하여, 액정표시패널의 전체 시야각에서의 휘도 특성을 향상시킬 수 있다고 기재되어 있다.

그러나 이와 같이 중심부 패턴과 외곽부의 패턴을 다르게 형성하는 경우 전체 시야각에서의 휘도 특성을 향상시킬 수는 있으나 종래의 균일한 패턴을 갖는 프리즘 시트에서와 마찬가지로 휘선에 대한 은폐성을 만족시킬 수 없다.

종래 집광을 위한 프리즘 시트는 산(peak) 부분의 손상을 방지하기 위하여 상하면에 보호필름을 부착하여야 했는데, 최근 시트의 수를 줄여 보다 얇은 디스플레이로 제조하고 제조공정을 간단하게 하는 추세에 맞지 않아 점점 보호시트를 없애고 있는 실정이다.

또한, 시트의 수를 줄이기 위하여 확산시트와 프리즘시트, 혹은 1매 이상의 프리즘시트의 성능을 구현하는 복합시트로의 전환이 지속적으로 이루어지고 있다.

복합시트의 일종으로, 프리즘 필름 2매를 적층시켜 사용한 예가 있으며, 구체적으로, 정면 고휘도의 구현을 위해서 프리즘 필름에 형성된 패턴의 방향이 직교를 이루도록 하여 2매의 프리즘 필름을 겹장으로 적용한 경우가 있다. 그러나, 이는 박형화 BLU의 제작 개발에 있어서 장애요인이며, 이의 해결을 위해 1매의 시트로 2매 이상의 시트를 사용한 것과 같은 성능을 구현하고자 하는 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.

하지만, 현재까지의 기술개발 현황으로는 1매 시트를 사용하여 2매 이상의 시트를 사용한 것과 같은 성능을 100% 구현하기가 어렵고, 약 80~90% 정도의 성능 구현 제품이 주를 이루고 있다.

본 발명은 1매의 광학시트를 사용하면서도 2매 이상의 광학시트를 사용할 때와 동등수준 이상의 성능을 구현할 수 있는 합지형 광학시트를 제공하고자 한다.

이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 제1 프리즘 및 상기 제1 프리즘에 비해 높이가 높은 제2 프리즘이 형성된 제1 프리즘 시트; 상기 제1 프리즘 시트의 상면에 형성된 접착층; 및 상기 접착층의 상면에 합지된 제2 프리즘시트를 포함하는 합지형 광학 시트에 있어서, 상기 제2 프리즘은 그 삼각형 단면의 꼭지각이 제1 프리즘에 비해 작은 프리즘, 또는 그 단면이 사다리꼴인 프리즘인 것을 특징으로 하는 합지형 광학시트를 제공한다.

상기 구현예에 의한 제1 프리즘은 그 높이가 5~200um이고, 제2 프리즘은 그 높이가 제 1프리즘의 1~3배인 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 제1 프리즘은 그 삼각형 단면의 꼭지각이 10~90도인 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 합지형 광학 시트는 제2 프리즘으로서, 그 삼각형 단면의 꼭지각이 제1 프리즘에 비해 작은 프리즘은 그 꼭지각이 10~89도인 예각 프리즘인 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 합지형 광학 시트는 제2 프리즘로서, 그 단면이 사다리꼴인 프리즘은 상기 사다리꼴의 양 빗변을 가상으로 연결하여 형성된 가상 삼각형의 꼭지각이 10~90도인 프리즘인 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 합지형 광학 시트는 제2 프리즘 사이에 제1 프리즘이 2~10개 위치하는 것일 수 있다.

상기 구현에에 의한 합지형 광학 시트는 제1 프리즘 시트에 형성된 프리즘과 제2 프리즘 시트에 형성된 프리즘은 0~90도의 교차각으로 교차된 형태인 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 접착층은 그 두께가 1~50㎛인 것일 수 있다.

본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, 상기 합지형 광학 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명의 복합 광학시트에 따르면, 1매의 합지형 광학시트를 사용하면서도 2매 이상의 광학시트를 사용할 때와 동등수준 이상의 성능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 합지형 광학시트를 사용함으로써 박형 BLU의 제작이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 합지형 광학시트의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 합지형 광학시트의 제1 프리즘 시트에 형성될 수 있는 제2 프리즘의 형태로서 예각 프리즘(a), 그 단면이 사다리꼴인 프림즘((b) 및 (c))을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따른 광학 시트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 비교예 2에 따른 합지형 광학 시트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 합지형 광학 시트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 합지형 광학 시트의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 합지형 광학 시트의 단면도이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 제1 프리즘 및 상기 제1 프리즘에 비해 높이가 높은 제2 프리즘이 형성된 제1 프리즘 시트(10); 상기 제1 프리즘 시트(10)의 상면에 형성된 접착층(20); 및 상기 접착층(20)의 상면에 합지된 제2 프리즘시트(30)를 포함하는 합지형 광학 시트에 있어서, 상기 제2 프리즘은 그 삼각형 단면의 꼭지각이 제1 프리즘에 비해 작은 프리즘, 또는 그 단면이 사다리꼴인 프리즘인 것을 특징으로 하는 합지형 광학시트에 관한 것이다 (도 1).

즉, 본 발명은 프리즘 시트 2매를 적층할 때, 하부 프리즘 시트에 형성된 프리즘의 너비가 커짐에 따라 발생하는 휘도 저하 현상을 방지하기 위하여, 하부 프리즘 시트에 형성된 프리즘 중 일부의 높이 및 너비를 조절하는 것임을 특징으로 한다. 이때 일부의 프리즘 높이를 높이는 동시에 그 너비를 좁게하면, 도 1에서 보는 바와 같이 합지형 프리즘시트 제조시 휘도 저하 요인이 되는 접착층에 인접하는 프리즘 구조의 면적을 최소화 할 수 있다.

제1 프리즘시트는 기재층 및 상기 기재층의 일면에 형성된 구조층을 포함하여 이루어지며, 상기 구조층에는 다수의 프리즘, 즉, 제1 프리즘 및 상기 프리즘에 비해 높이가 높은 제2 프리즘이 형성되어 있다.

상기 제1 프리즘은 그 단면이 삼각형으로 삼각형 단면의 꼭지각이 10~90도일 수 있으며, 그 높이는 5~200㎛이고, 그 너비는 5~400㎛일 수 있으며, 이와 같은 제1 프리즘은 꼭지각, 높이 및 너비는 합지형 광학 시트의 휘도 감소를 최소화하기 위한 것이다.

상기 제2 프리즘의 일예로 그 단면이 삼각형인 프리즘을 들 수 있으며, 이때, 삼각형 단면의 꼭지각은 10~89도인 예각 프리즘일 수 있으며, 제2 프리즘의 높이와 너비는 각각 제1 프리즘의 1배 초과 3배 이하 및 0.1~6배일 수 있다. 예각 프리즘의 경우 합지형 광학 시트의 휘도 감소분을 최소화할 수 있다 (도 2의 (a)).

또한 상기 제2 프리즘의 다른 일예로 그 단면이 사다리꼴인 프리즘을 들 수 있으며, 이때, 제2 프리즘은 상기 사다리꼴의 양 빗변을 가상으로 연결하여 형성된 가상 삼각형의 꼭지각이 10~90도인 사다리꼴 프리즘(도 2의 (b), (c))일 수 있다. 그 단면이 사다리꼴 프리즘의 경우 합지형 광학 시트의 접착력을 향상시키고, 휘도 감소분을 최소화할 수 있다.

상기 제2 프리즘 사이에 2~10개의 제1 프리즘이 위치하도록, 제1 프리즘이 배열될수 있다. 이때 제1 프리즘의 수가 많아지면 휘도에는 유리하지만 접착력에서 불리하고, 반대로 적어지면 휘도에는 불리하지민 접착력에는 유리하게 된다.

접착층은 제1 프리즘 시트의 상면에 형성되며, 구체적으로는 제1 프리즘 시트에 형성된 프리즘 중 높이가 상대적으로 높은 제2 프리즘의 상면에 접하도록 형성된다.

상기 접착층의 두께는 1~50㎛ 일수 있으며, 그 두께가 1㎛ 미만이면 그 접착력에 문제점이 있고, 50㎛ 초과이면 휘도가 급격히 감소하는 문제점이 있다

접착층을 형성하기 위한 수지로는 불포화폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2?에틸헥실아크릴레이트 중합체, 이들의 이원 공중합체 및 이들의 삼원 공중합체로부터 선택되는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 등이 사용될 수 있으며, 내열성, 내마모성, 접착성을 높이기 위하여 경화제를 사용하여 수지의 피막을 단단하게 하여 사용하기도 한다.

접착층의 형성은 그라비아 방식으로 코팅하여 형성할 수 있다. 이는 Wet 코팅 방식으로 적당한 고형분으로 접착제를 희석하여 그라비아 코팅 후, 건조하여 형성시킨다.

제2 프리즘시트는 기재층 및 상기 기재층의 일면에 형성된 구조층을 포함하여 이루어지며, 상기 구조층에는 다수의 프리즘이 형성되어 있다. 이때 상기 구조층의 프리즘은 그 패턴이 균일 또는 불균일 할 수 있다.

제2 프리즘시트 구조층에 형성된 프리즘은 그 높이가 5~200um이고 그 너비가 5~400um일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 합지형 광학시트에 있어서, 제1 프리즘시트와 제2 프리즘시트는 휘도상승을 고려하여 각 시트에 형성된 프리즘의 교차각이 0~90도가 되도록 합지된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 합지형 광학시트에 있어서, 제1 프리즘시트와 제2 프리즘시트은 각각 기재층 및 상기 기재층의 일면에 형성된 구조층을 포함하여 이루어지는데, 그 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스티렌 필름 또는 폴리에폭시 필름 등과 같은 투명 필름이라면 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 기재의 두께는 10~1000㎛일 수 있으며, 바람직하게는 15~400㎛일 수 있다. 기재층의 두께가 10㎛미만이면 기계적 강도 및 열안정성이 취약해지는 문제점이 있고, 1000㎛ 초과인 경우 필름의 유연성이 저하되고 투과광의 손실이 발생하는 문제가 있다.

또한, 제1 프리즘시트와 제2 프리즘시트에 있어서, 그 구조층은 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 형성된 것일 수 있으며, 투명한 수지로서 예컨대, 불포화 지방산 에스터, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 불포화 이염기산과 그 유도체, 메타크릴로나이트릴과 같은 비닐시아나이드 화합물 등이 사용될 수 있다.

이하에서, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

비교예 1

프리즘 시트(코오롱 인더스트리, LC217) 2매를 적층한 광학시트를 제조하였다(도 3).

비교예 2

프리즘 시트(코오롱 인더스트리, LC217)의 하면에 5um의 접착층을 형성한 뒤, 프리즘 시트(LC217)를 적층하여 합지형 광학시트를 제조하였다(도 4).

실시예 1

표 1에 나타난 바와 같은 형태로 제1 프리즘시트, 상기 제1 프리즘시트의 상면에 형성된 접착층 및 상기 접착층의 상면에 합지된 제2 프리즘시트를 포함하는 합지형 광학시트를 아래와 같은 방법으로 제조하였다.

기재층으로 두께 188㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (코오롱, Astroll을 사용하였고, 구조층으로 아크릴계 경화형 수지 조성물(부림 케미칼, 프리즘 시트용 'BRI-UV-고굴절')을 사용하여, 패턴 몰드에 투입하여 경화시킴으로써 제1 프리즘시트를 제조하였다. 제1 프리즘시트의 구조층에는 높이25㎛, 너비 50㎛, 꼭지각 90도인 제1 프리즘과 높이30㎛, 너비30㎛, 꼭지각이 52도인, 그 단면이 예각 삼각형인 제2 프리즘이 형성되어 있다 (도 5의 (a)). 상기 제1 프리즘시트에 형성된 프리즘은 제1 프리즘 6개와 제2 프리즘시트 1개를 하나의 반복단위로 하는 프리즘이 다수 배열된 형태로 형성되어 있다.

상기 제1 프리즘시트의 상면에 접착력을 갖는 아크릴레이트 수지(Soken Chemical ＆ Engineering Co., Ltd)를 마이크로 그라비아 방식에 따라 롤코팅한 다음, 이를 건조하여, 두께 5㎛인 접착층을 형성하였다.

상기 접착층 상에 제2 프리즘시트를 합지하기 위하여, 상기 제1 프리즘시트와 동일한 방법으로 제2 프리즘시트를 제조하였다. 제2 프리즘시트은 그 구조층에 너비 50㎛이고, 높이25㎛인 프리즘이 균일하게 형성된 것이다.

상기 제2 프리즘 시트를 접착층이 형성된 제1 프리즘시트 상에 프리즘의 교차각이 90도가 되도록 합지하여 합지형 광학시트를 제조하였다 (도 5의 (b)).

실시예 2

제2 프리즘으로서, 높이30㎛, 너비70㎛인 사다리꼴 단면을 가진 프리즘을 형성하되, 상기 사다리꼴의 양 빗변을 연결한 가상 삼각형의 꼭지각이 90도인 사다리꼴을 형성한 것(도 6의 (a))을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 합지형 광학시트를 제조하였다(도 6의 (b)).

실시예 3

제2 프리즘으로서, 높이30㎛, 너비30㎛인 사다리꼴 단면을 가진 프리즘을 형성하되, 상기 사다리꼴의 양 빗변을 연결한 가상 삼각형의 꼭지각이 30도인 사다리꼴을 형성한 것을 제외하고 (도 7의 (a)), 실시예 1과 동일한 방법으로 합지형 광학시트를 제조하였다(도 7의 (b)).

실시예 및 비교예에서 제조된 합지형 프리즘 시트에 대하여, 하기와 같은 방법으로 휘도 및 접착력을 측정하여, 그 결과를 표 2에 기재하였다.

휘도

LG전자의 21.5” LED BLU를 사용하여 TopCon사의 BM7-A 를 사용하여 Center 휘도를 측정하였다. 이때 시트의 구조는 확산시트(XC210, 코오롱인더스트리) 상위에 상기 비교예 및 실시예 샘플을 적치하여 측정하였다.

접착력

Instron사의 인장강도 측정기를 사용하여 1M/min의 속도로 잡아당겨 그 접착력을 측정하였다.

1(불량) : 0~20g

2(부족) : 21~50g

3(보통) : 51~200g

4(양호) : 201~500g

5(우수) : 501g이상

	제1 프리즘			제2 프리즘			접착층	교차각 도
	높이 ㎛	너비 ㎛	꼭지각 도	높이 ㎛	너비 ㎛	꼭지각 도	두께 ㎛
비교예 1	25	50	90	25	50	90	0	90
비교예2	25	50	90	25	50	90	5um	90
실시예1	25	50	90	30	30	50	5	90
실시예2	25	50	90	30	70	90	5	90
실시예3	25	50	90	30	30	30	5	90

	휘도	접착력
비교예1	REF	해당사항없음
비교예2	80%	4(양호)
실시예1	96%	2(부족)
실시예2	90%	5(우수)
실시예3	95%	3(보통)

물성측정결과, 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1~3의 합지형 프리즘시트의 경우 동일한 형태의 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 적층한 광학시트(비교예 1)에 비해 휘도 및 접착력이 우수하며, 접착층을 이용하여 동일한 형태의 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 적층한 광학시트(비교예 2)에 비해서도 휘도가 우수한 것을 알 수 있다.

10: 제1 프리즘시트, 11: 제1 프리즘, 12: 제2 프리즘
20: 접착층
30: 제2 프리즘시트

Claims (9)

1. 제1 프리즘 및 상기 제1 프리즘에 비해 높이가 높은 제2 프리즘이 형성된 제1 프리즘 시트;
   상기 제1 프리즘 시트의 상면에 형성된 접착층; 및
   상기 접착층의 상면에 합지된 제2 프리즘시트를 포함하는 합지형 광학 시트에 있어서,
   상기 제2 프리즘은 그 삼각형 단면의 꼭지각이 제1 프리즘에 비해 작은 프리즘, 또는 그 단면이 사다리꼴인 프리즘인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학 시트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 프리즘은 그 높이가 5~200㎛이고, 제2 프리즘은 그 높이가 제1 프리즘 높이의 1배 초과 3배 이하인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학시트.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 프리즘은 그 삼각형 단면의 꼭지각이 10~90도인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학 시트.
4. 제1항에 있어서,
   제2 프리즘으로서, 그 삼각형 단면의 꼭지각이 제1 프리즘에 비해 작은 프리즘은 그 꼭지각이 10~89도인 예각 프리즘인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학 시트.
5. 제1 항에 있어서,
   제 2 프리즘로서, 그 단면이 사다리꼴인 프리즘은 상기 사다리꼴의 양 빗변을 가상으로 연결하여 형성된 가상 삼각형의 꼭지각이 10~90도인 프리즘인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학 시트.
6. 제1항에 있어서,
   제2 프리즘 사이에 제1 프리즘이 2~10개 위치하는 것을 특징으로 하는 합지형 광학 시트.
7. 제1항에 있어서,
   제1 프리즘 시트에 형성된 프리즘과 제2 프리즘 시트에 형성된 프리즘은 0~90도의 교차각으로 교차된 형태인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학 시트.
8. 제1항에 있어서,
   상기 접착층은 그 두께가 1~50㎛인 것임을 특징으로 하는 합지형 광학 시트.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 합지형 광학 시트를 포함하는 백라이트 유닛.

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