KR20180003171A - 광학 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

광학 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상부 베리어층 및 하부 베리어층을 포함하되, 상기 상부 베리어층과 하부 베리어층의 마주보는 일면에는 각각 코팅층을 사이에 두고 서로 이격된 상부 패턴층 및 하부 패턴층이 형성되어 있으며, 상기 상부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 음각 패턴이 정렬되어 형성된 것이고, 하부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 양각 패턴이 정렬되어 형성된 것으로서, 상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은 중심부가 서로 일직선 상에 위치하도록 마주 형성된 렌즈 형상의 패턴인 것임을 특징으로 하는 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

Description

광학 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{Optical Sheet And Back Light Unit Having the Same}
본 발명은 광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 옐로우 링(yellow ring) 현상을 억제하여 색 균일도가 향상된 광학 시트와 이를 포함한 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.
평판 표시장치(FPD; Flat Panel Display)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광장치{Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있으며, 이중 액정표시장치는 우수한 시인성, 용이한 박막화, 저전력 및 저발열 등의 장점에 따라 모바일기기, 컴퓨터의 모니터 및 HDTV 등에 이용되는 표시장치로서 각광받고 있다.
이 가운데, 액정 표시 장치와 같은 비발광성 표시 장치는 외부 광이 컬러 필터를 포함하는 표시 패널을 투과하도록 하는 원리로부터 화상을 구현한다. 여기서, 상기 외부 광은 태양과 같은 자연광, 외부 조명과 같은 주변 광 또는 백라이트 유닛에서 공급되는 광일 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 광원으로는 소형, 저소비 전력, 및 고신뢰성 등의 특징을 구현할 수 있는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 널리 사용되고 있다.
최근, 액정 표시 장치에서 풀 컬러의 화상을 구현하기 위해 서로 다른 색상의 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛이 연구되고 있다. 그러나, 상기 서로 다른 색상의 광을 방출하는 광원을 구비하는 백라이트 유닛은 도광판의 입광부 및 코너부에서 색 얼룩이 발생할 수 있으며, 각 발광 다이오드에서 출사되는 광의 반치 폭이 넓어 선명한 영상을 구현하기 어려운 문제가 있다.
이에, 기존 CCFL이나 LED BLU의 단점을 극복하고, 디스플레이 장치에 있어서, 높은 수준의 색재현율을 구현하는 방향으로써 유기, 무기 발광물질들이 적용된 광학필름이 개발되고 있다. 이러한 발광물질은 입자의 크기를 균일하게 제어함으로써 높은 색재현율을 구현할 수 있고 이렇게 균일하게 제조된 발광물질들을 광학필름에 적용하여 기존 백색 LED의 색재현율이 NTSC 기준 70% 수준인데 반해 110% 이상의 색재현율을 확보할 수 있다.
특히, 최근 액정표시장치의 색 재현율을 높이기 위해, 광원으로 통상의 백색 LED를 대체하여 청색 LED를 이용하고, 별도의 광 변환수단인 퀀텀 도트(quantum dot)를 포함하는 광학시트 및 이를 구비한 액정표시장치가 다수의 특허를 통해 제안되었다(관련문헌: 미국 공개특허 공보 제2012-0113672호, 대한민국 공개특허 제2014-0056490호, 대한민국 공개특허 제2013-0123718호 등)
여기서 퀀텀 도트 즉, 양자점(quantum dot)은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 빛 파장의 에너지를 특정한 다른 광 파장 에너지로 변환하는 특정분자들의 집합체를 가리킨다. 즉, 단파장의 빛이 퀀텀 도트에 입사시, 그 내부에는 청색, 적색, 녹색의 파장의 빛으로 변환 시킬수 있는 분자가 배열되어 있어서 청색광, 적색광, 녹색광이 각각 변환되어 나갈 수 있는 것이다. 이에 따라 양자점은 그 크기에 따라 방출하는 파장이 다른 특성을 지니며, 이러한 양자점을 형광물질 또는 발광물질로 사용할 경우, 디스플레이의 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
다만, 상기 양자점과 같은 발광체는 공기 중의 물과 산소에 노출되면 표면산화에 의한 산화 문제점이 있어, 이를 보완하기 위한 방법으로 2장의 베리어필름 사이에 발광체가 분산된 고분자 수지를 분산시킨 후 경화시켜 광학시트로 제조하며, 이러한 광학시트는 청색 BLU 모듈의 도광판 위에 배치(on-surface 방식)되고 있다. 그러나 이와 같이 일반적으로 제조된 광학시트를 이용할 경우, 광원에서 360도 전방위로 출사되는 빛이 발광물질이 코팅된 코팅층을 통과할 때 경로의 길이 차이가 발생하므로, 색차에 따른 옐로우 링(yellow ring)이 생겨나는 문제가 따르게 된다.
이에 본 발명을 통해 옐로우 링(yellow ring) 현상을 억제하여 색 균일도가 향상된 광학 시트와 이를 포함한 직하형 백라이트 유닛를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 제 1 구현예는 상부 베리어층 및 하부 베리어층을 포함하되, 상기 상부 베리어층과 하부 베리어층의 마주보는 일면에는 각각 코팅층을 사이에 두고 서로 이격된 상부 패턴층 및 하부 패턴층이 형성되어 있으며, 상기 상부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 음각 패턴이 정렬되어 형성된 것이고, 하부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 양각 패턴이 정렬되어 형성된 것으로서, 상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은 중심부가 서로 일직선 상에 위치하도록 마주 형성된 렌즈 형상의 패턴인 것임을 특징으로 하는 광학시트이다.
또한, 본 발명의 바람직한 제 2 구현예는 다수의 광원(Q); 및 상기 제 1 구현예의 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛이다.
본 발명에 따르면 발광물질이 존재하는 코팅층을 통과할 때, 광 경로의 길이 차이가 발생되지 않도록 할 수 있어 색차에 따른 옐로우 링(yellow ring) 현상을 억제할 수 있으며, 이에 따라 색 균일도가 향상된 광학 시트와 이를 포함한 직하형 백라이트 유닛를 제공을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 광학 시트를 사용한 경우, 코팅층을 통과하는 광 경로 길이 차(LA≠LB≠LC)로 인해 발생하는 옐로우 링(yellow ring) 현상을 도식화한 그림이다.
도 2는 본 발명의 광학시트의 구조를 나타낸 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광학시트에서 임의의 점 P를 기준으로 측정된 |l1-l2|길이가 임의의 각도에서도 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)과 동일해지는 상부 및 하부 패턴층의 형상을 도식화한 그림이다.
도 4는 본 발명의 백라이트 유닛에서 코팅층을 통과하는 광 경로의 길이가 같아지는(LA=LB=LC) 원리를 도식화한 그림이다.
본 발명은 상부 베리어층 및 하부 베리어층을 포함하되, 상기 상부 베리어층과 하부 베리어층의 마주보는 일면에는 각각 코팅층을 사이에 두고 서로 이격된 상부 패턴층 및 하부 패턴층이 형성되어 있으며, 상기 상부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 음각 패턴이 정렬되어 형성된 것이고, 하부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 양각 패턴이 정렬되어 형성된 것으로서, 상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은 중심부가 서로 일직선 상에 위치하도록 마주 형성된 렌즈 형상의 패턴인 것임을 특징으로 하는 광학시트를 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명은 다수의 광원(Q); 및 상기 광원으로부터 이격되어 위치하며, 상기 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
일반적으로 높은 수준의 색재현율을 구현하기 위해 유기, 무기 발광물질들을 적용한 광학시트의 경우, 도 1과 같이 360도 전방위로 출사되는 빛이 발광물질이 분산된 코팅층을 통과할 때, 광의 입사각에 따라 경로의 길이 차이가 발생한다. 즉, 점 광원으로부터 출사하여 광학 시트에 수직으로 입사하는 광의 코팅층 경로 길이 LA는 점 광원에서 출사하여 광학시트에 일정 각도 기울어져 입사하는 광의 코팅층 경로 길이 LB 및 LC보다 짧기 때문에, 광 세기가 가장 크고, 이에 따라 광원의 빛(청색광 기준)과 발광물질에 의해 변환된 적색 및 녹색 파장의 빛이 백색광을 용이하게 구현할 수 있다.
그러나, 상대적으로 광원에서 거리가 먼 지점일수록 광원에 의한 빛의 영향이 줄어 들게 되고, 이로 인해 발광물질에 의해 변환된 적색 및 녹색 파장의 빛의 영향을 더 많이 받게 되어 황색계열의 빛이 발현된다. 이로 인해 기존의 광학시트에서는 발광물질이 분산된 코팅층을 통과함에 있어 광 경로의 차이(LA≠LB≠LC)에 따라 전면방향으로 출사되는 색의 색차가 발생하게 되고, 결과적으로 디스플레이에는 옐로우 링(yellow ring)현상이 생겨나게 된다.
본 발명은 이와 같이 기존의 광학시트에서 발생하는 옐로우 링 현상을 개선 및 해결하기 위한 것으로, 도 2와 같이 상부 및 하부 베리어층 사이에 코팅층을 두고 마주 형성된 패턴층을 구비함으로써 코팅층을 통과하는 빛의 광경로를 최대한 동일하게 제어하고자 한다. 이하, 도면을 참고하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
< 광학시트 >
1. 상부 및 하부 베리어층
본 발명에서 상기 상부 베리어층 및 하부 베리어층은 두께가 30 내지 200㎛인 것일 수 있다. 베리어 층은 코팅층 내에 분산되어 있는 광학입자, 즉 발광체가 수분 또는 산소의 침투로 인하여 수명이 감소하는 것을 막아주는 역할을 수행하는 것으로서, 기재 및 상기 기재 상에 형성된 유기 또는 무기 베리어층을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 베리어 층에 포함된는 상기 기재는 PET, COP, COC, PC, PMMA, TAC, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈렌 등의 필름이 적용될 수 있으며, 기재 두께는 25um, 38um, 50um, 75um, 100um, 125um, 188um 등이 대표적이나 이에 한정하는 것은 아니다.
만약, 기재의 거칠은 조도를 평탄화 시켜주는 역할 및 베리어 성을 가지는 재료를 적용하여 수분 및 산소 투과도 저하를 방지하는 역할을 부여하고 싶을 경우, 상기 베리어 층은 유기 베리어층을 포함하는 것이 바람직 하다. 여기서 유기 베리어 층은 알콕시 실란들, 폴리디메틸실록산, 비닐메톡시실록산, 폴리페닐메틸실세스퀸옥산, 폴리페닐알킬실록산, 폴리디알킬실록산, 실세스퀴옥산들, 플루오르화 실리콘들 및 수소화물 치환 실리콘로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질 또는, 상기 선택되는 물질에 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트스타이렌, 아크릴레이트, 노르보렌, 폴리에틸렌 및 스타이렌-부틸-스타이렌 폴리머로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 물질이 혼합된 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 유기 베리어층의 두께는 300 내지 1000nm일 수 있으며, 상기 유기 베리어층의 두께가 300 ㎚미만인 경우 기재 표면에 존재하는 이물, 핀홀 등을 평탄화 하는 효과가 떨어지게 되어 문제점이 있을 수 있고, 상기 유기 베리어층이 1000㎚ 초과인 경우 두께 균일도 및 crack 발생 가능성으로 수분이나 산소 투과 저하의 문제점이 있을 수 있다.
한편, 상기 베리어층이 무기 베리어층을 포함한다면, 그 두께는 20 내지 200 nm일 수 있다. 무기 베리어층의 두께가 20 ㎚미만인 경우 산소나 수분 차폐성이 저하되며, 초박막으로 인해 두께 균일도 저하 및 양산 공정성에 문제점이 있을 수 있고, 상기 무기 베리어층이 200 ㎚ 초과인 경우 광투과율 감소 및 색상, 가격이 증가되는 문제점이 있을 수 있다. 이때, 무기 베리어층은 Si, Al, In, Sn, Zn, Zr, Ti, Cu, Ce, Yt, La, Ba, Mg, F2, Sb, Sr 및 Ta 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 금속을 함유하는 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 또는 산화질화탄화물을 포함할 수 있다.
2. 코팅층
본 발명에서, 상기 상부 패턴층 및 하부 패턴층 사이에 형성된 코팅층은 양자점(quantum dot)입자 및 무기입자 중 선택된 하나 이상의 광학입자가 분포되어 있는 고분자 수지 층일 수 있다.
우선, 코팅층을 형성하는 고분자 수지로는 낮은 산소 및 수분 투과성을 가지는 것이 바람직하며, 또한 높은 광 안정성 및 화학적 안정성을 가지는 것이 바람직하다. 보다 구체적인 예로서 상기 고분자 수지는, 에폭시, 에폭시 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 노르보렌, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 에틸렌-스타이렌 공중합체, 비스페놀 A 및 비스페놀 A유도체가 포함된 아크릴레이트, 플루오렌 유도체가 포함된 아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 폴리페닐알킬실록산, 폴리디페닐실록산, 폴리디알킬실록산, 실세스퀴옥산, 플루오르화 실리콘, 비닐 및 수소화물 치환 실리콘으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 수지가 포함될 수 있다.
또 다른 조건으로 고분자 수지는 WVTR=10-2g/m2/day 이하의 수분 투과성 및 OTR=10-2cc/m2/day이하의 산소 투과성을 가지는 것일 수 있다. 여기서 상기 WVTR(Water Vapor Transmission Rate)은 어떤 물질을 통해서 수분이 투과하는 정도를 나타내는 것으로서, 하루에 1m2 면적을 통하여 얼마만큼의 수분이 기재를 통과하는지를 나타낸 수치이며, 상기 OTR(Oxygen Transmission Rate)은 어떤 물질이 산소를 얼마나 투과시키는지를 나타내는 것으로서, 하루에 1m2 면적을 통하여 얼마만큼의 산소가 기재를 통과하는지를 나타낸 수치이다. 이때, 상기 WVTR은 측정 조건은 장비 및 측정 방법에 따라 달라질 수 있으나 예를 들어, 대표적인 장비인 MOCON Aquatron 기준으로 38도 100% 조건에서 측정한 것일 수 있고, OTR은 측정 규격이 ASTM D-3985로 규정되어 있는 것으로서 대표적인 장비인 MOCON Ox-Tran 기준으로 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 코팅층에는 고분자 수지를 매트릭스로 하여 양자점(quantum dot)입자 및 무기입자 중 선택된 하나 이상의 광학입자가 분포되어 있는데, 보다 바람직하기로는 양자점 입자가 분포되어 있는 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 양자점은 실질적으로 단결정질인 나노구조들을 지칭하는 것으로서, 상기 양자점은 광원으로부터 방출된 1차 광을 흡수한 다음, 2차 광을 방출할 수 있으며, 상기 양자점의 크기에 따라 파장이 다른 광을 방출할 수 있다. 상기 양자점의 전형적인 크기는 1 내지 10 nm일 수 있는데, 상기 양자점의 크기가 4 내지 5nm인 경우 광원으로부터 1차 광을 흡수한 후 적색을 가지는 2차 광을 방출할 수 있고, 2 내지 3nm인 경우 광원으로부터 1차 광을 흡수한 후 녹색을 가지는 2차 광을 방출할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 광학입자에 무기입자가 분포되는 경우 Yag, Silicate, SiAION, CASN 등을 포함하는 형광체가 사용될 수 있고, 양자점이 분포되는 경우 카드뮴계 양자점 또는 비카드뮴계 양자점이 사용될 수 있다. 이때, 본 발명에 사용하기 위한 양자점들은 임의의 적합한 무기 재료를 포함할 수 있으나, 바람직하기로는 II-VI 족, III-V족, IV-VI 족 및 IV 족 반도체로 이루어지는 군에서 선택되는 무기 재료를 포함할 수 있다.
상기 무기 재료의 구체적인 예로는 Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C, P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이 될 수 있다.
3. 상부 및 하부 패턴층
본 발명에서 상기 상부 베리어층과 하부 베리어층의 마주보는 일면에 각각 코팅층을 사이에 두고 서로 이격되어 형성된 상기 상부 패턴층 및 하부 패턴층은 각각 평탄부 사이에 다수의 음각 패턴과 양각 패턴이 정렬되어 형성된 것으로서, 상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은 중심부가 서로 일직선 상에 위치하도록 마주 형성된 렌즈 형상의 패턴임을 특징으로 한다.
이때, 상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은, 도 3에 나타낸 바와 같이 패턴의 중심부를 연결한 가상의 선(t1) 상에서 양각 패턴 아래로 존재하는 임의의 점(P)을 기준으로 하여 상기 가상의 선을 임의의 각도(θ)로 회전시켰을 때, 회전된 가상의 선(t2)이 음각 패턴과 만나는 점(P1)과 상기 임의의 점(P)까지의 거리(l1) 및 회전된 가상의 선(t2)이 양각 패턴과 만나는 점(P2)과 상기 임의의 점(P)까지의 거리(l2)의 차(|l1-l2|)가 일정하도록 형성된 것일 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 패턴의 중심부를 연결한 가상의 선(t1) 상에서 양각 패턴 아래로 존재하는 임의의 점(P)을 중심으로 그어진 가상의 수 많은 선이 하부 패턴층의 양각 패턴을 지나 상부 패턴층의 음각 패턴에 이를 때까지 코팅층을 통과하는 거리가 모두 같아지므로(LA=LB=LC), 전면방향으로 출사되는 색의 색차가 발생될 가능성이 낮아지게 된다. 이에 따라 색차에 따른 옐로우 링(yellow ring)현상이 개선될 수 있는 것이다.
이때, 본 발명의 상기 |l1-l2|는 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)과 동일한 것이 빛의 이동 경로를 최대한 같아지게 하여 균일한 색을 구현할 수 있는 측면에서 보다 바람직할 수 있으며, 그 값이 50 내지 150㎛이 되도록 패턴과 간격(d)를 제어하는 것이 유리하다. 상기 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)는 결과적으로 상기 광학 입자가 분산된 코팅층의 두께를 의미할 수 있는데, 상기 코팅층의 두께가 50㎛ 미만인 경우 일정 수준의 색변환 물성을 만족시키기 위하여 양자점이 높은 밀도로 존재하여야 하고, 두께가 150㎛를 초과할 경우, 코팅 공정에서의 두께 균일도 저하 및 제품 권취시 발생할 수 있는 curl 발생, 롤당 권취량 저하, 대구경 코어 적용 등의 최종 제품의 불량 발생이나 생산 비용 증대 등의 경제성이 문제될 수 있다.
특히, 코팅층의 두께를 얇게 하기 위해 양자점들 간의 간격을 좁힐 경우, 발광시 발생하는 열에 의한 양자점들의 degradation이 가속화되어 나타나는 효율 저하 또는 1차 광원으로부터 빛을 흡수하여 2차로 발광되는 빛을 옆에 있던 다른 양자점들이 지속적으로 흡수하여 발생할 수 있는 효율 저하가 예상될 수 있고, 코팅층의 두께가 150㎛를 초과할 경우 코팅층의 경화시 발생하는 열에 의한 기재층의 주름 발생을 피하기 위해 후막의 기재가 필요로 하게 되어, 최종 제품의 두께가 약 400㎛ 이상으로 두꺼워 질 수 있으므로 앞서 언급한 권취시 문제 발생을 야기시키거나 실제로 BLU에 적용시 전체 기구의 두께를 증가시키는 단점을 발생시킬 수 있다.
보다 바람직하기로 본 발명에서 상기 하부 패턴층의 양각 패턴은 패턴의 너비가 3500 내지 7500㎛ 이고, 높이가 250 내지 600㎛이며, 상기 임의의 점(P)는 패턴의 중심부를 연결한 가상의 선(T1)이 임의의 점(P)과 음각 패턴이 시작되는 가장자리 지점을 연결한 선(t3)과 30 내지 60°의 각을 이루는 위치에 존재하는 것이 현재 생산되고 있는 디스플레이 제품에 적용하기에 적합할 수 있다.
즉, 패턴의 너비가 3500㎛ 미만인 경우 옐로우링을 억제할 수 있는 면적이 좁아지므로 LED의 간격이 좁혀야 하고, 이로인해 소비전력 및 제조 단가가 상승하는 문제가 발생할 수 있으며, 패턴의 폭이 7500㎛를 초과할 경우 패턴의 높이가 600㎛ 이상으로 높아져 이로 인해 필름의 두께가 두꺼워지므로 제품 제조시 주름이 발생하거나 타발 공정 시 코팅층이 손상되어 이물성 불량율이 커지는 문제점이 있다.
본 발명에서 상기 패턴층을 형성하는 수지로는 폴리비닐계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 메타아크릴계 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 스티렌계 수지, 알키드계 수지, 아미노계 수지 및 폴리우레탄계 수지로 포함하는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 경화성 수지를 적용할 수 있다.
보다 구체적인 경화성 수지의 종류로는 불포화폴리에스테르, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 에폭시메타크릴레이트, 우레탄메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 이소보닐아크릴레이트, 에틸클라이콜모노메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 디에틸렌클라이콜 디메타크릴레이트, 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독중합체, 이들의 공중합체 또는 삼원 공중합체 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<상기 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛>
본 발명에서 상기 광학시트를 백라이트 유닛에 적용할 경우, 광원(Q)은 직하형 LED 램프(lamp)이고, 보다 구체적으로는 청색 LED일 수 있으며, 광원의 중심부가 상기 상부 패턴층의 음각 패턴 중심부 및 하부 패턴층의 양각 패턴의 중심부와 일직선상에 위치하도록 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광원은 광원과 패턴의 중심부를 연결한 가상의 선(T1, 도 4 참고)이 광원과 음각 패턴이 시작되는 가장자리 지점을 연결한 선(T3, 도 4 참고)과 30 내지 60°의 각을 이루는 위치에 존재하며, 시트의 최하면으로부터 1000 내지 5000㎛ 이격되어 있는 것이 보다 바람직할 수 있다.
이 경우, 본 발명의 백라이트 유닛은 도 4와 같이, 패턴의 중심부와 광원을 연결하는 가상의 선(T1) 상에서 광원(Q)을 기준 점으로 하여 상기 가상의 선(T1)을 임의의 각도(θ)로 회전시켰을 때, 회전된 가상의 선(T2)이 음각 패턴과 만나는 점(Q1)과 상기 광원(Q)까지의 거리(L1) 및 회전된 가상의 선(T2)이 양각 패턴과 만나는 점(Q2)과 상기 광원(Q)까지의 거리(L2) 차(|L1-L2|)가 일정할 수 있게 된다. 이 때, 상기 광학시트에서 설명하였듯이, 상기 |L1-L2|는 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)과 동일할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 12
하부 베리어 층의 일면에 각각 하부 양각 렌즈 패턴이 하기 표 1의 조건에 따라 형성된 패턴층을 라미네이팅하고, 그 위에 양자점이 분산되어 있는 고분자 수지층(코팅층)을 두께(패턴층의 평탄부 사이 거리, d) 100㎛가 되도록 코팅하면서, 광원으로부터 출사된 빛이 양각 패턴을 지나 코팅층을 통과하여 음각 패턴으로 향하는 거리가 모두 100㎛가 되도록, 하부 패턴 조건에 따라 계산된 상부 음각 렌즈 패턴이 형성된 패턴층 및 상부 베리어 층을 순차적으로 라미네이팅 하여 총 12 종류의 광학시트를 제조하였다. 이때, 라미네이터롤 사이를 통과하는 속도는 약 2.0mpm 으로 유지시켰으며, 이후 라미네이터롤을 빠져나온 베리어 필름 사이에 도포된 양자점이 분산된 고분자 수지층(코팅층)을 UV경화시켜 광학 시트 제작을 완성하였다. UV경화시 노광량은 약 400mJ/cm2였고, UV램플 타입은 Fusion사의 무전극 타입 D-bulb를 사용하였으며, 상부 및 하부 베리어 필름은 두께 125㎛, WVTR=10-2g/m2/day수준의 제품을 사용하였다.
비교예 1 내지 12
패턴층을 형성하지 않은 것을 제외하고 상기 실시예 1 내지 12와 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.
< 측정예 >
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 광학시트를 각각 백라이트 유닛에 장착하되, 광원(직하형 Blue LED, 중국 하이센스사 K7100), 확산판(코오롱사 DP542), 상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 광학시트, 프리즘 필름(코오롱사 LC217S), DBEF(3M사) 순으로 적층하였다. 이후, LED위치를 중심부로 하여, 중심부(중심부 b값=2.4)에서 멀어지는 거리에 따라 b값을 측정(Minolta사 CR400)하여 표 1에 나타내었다.
　 광원과 확산판 사이 간격(㎛) 확산판 두께(㎛) 하면 베리어층 두께
(㎛)		 하면 양각 패턴의 높이(㎛) 하면 양각 패턴의 너비(㎛) 중심부에서의 거리에 따른 b값
5mm 10mm 15mm
실시예 1 1000 1000 38 273 3530 2.4 2.3 2.5
실시예 2 1000 1000 50 275 3551 2.4 2.4 2.5
실시예 3 1000 1000 75 278 3594 2.3 2.4 2.5
실시예 4 1000 1000 100 281 3637 2.4 2.5 2.5
실시예 5 1000 1000 125 285 3681 2.4 2.5 2.3
실시예 6 1000 1000 188 293 3790 2.5 2.5 2.4
실시예 7 2000 2000 38 541 6994 2.5 2.4 2.5
실시예 8 2000 2000 50 543 7015 2.3 2.5 2.4
실시예 9 2000 2000 75 546 7058 2.4 2.5 2.4
실시예 10 2000 2000 100 549 7101 2.5 2.4 2.4
실시예 11 2000 2000 125 553 7145 2.4 2.5 2.3
실시예 12 2000 2000 188 561 7254 2.4 2.4 2.4
비교예 1 1000 1000 38 패턴 X 패턴 X 5.5 7.2 9.2
비교예 2 1000 1000 50 패턴 X 패턴 X 5.6 6.5 7.4
비교예 3 1000 1000 75 패턴 X 패턴 X 5.4 7.1 7.8
비교예 4 1000 1000 100 패턴 X 패턴 X 5.7 6.6 7.1
비교예 5 1000 1000 125 패턴 X 패턴 X 5.4 5.8 6.5
비교예 6 1000 1000 188 패턴 X 패턴 X 5.6 6.1 6.9
비교예 7 2000 2000 38 패턴 X 패턴 X 5.1 6.4 8.2
비교예 8 2000 2000 50 패턴 X 패턴 X 4.5 5.1 5.5
비교예 9 2000 2000 75 패턴 X 패턴 X 4.2 4.9 6.1
비교예 10 2000 2000 100 패턴 X 패턴 X 4.3 4.8 5.5
비교예 11 2000 2000 125 패턴 X 패턴 X 4.2 5.3 5.2
비교예 12 2000 2000 188 패턴 X 패턴 X 4.2 4.9 5.3
상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 12는 광원으로부터 출사되는 빛의 경로를 100㎛으로 일정하게 유지하였음에 따라, 디스플레이에서 옐로우한 특성을 대변하는 b값이 2~3 사이의 값을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다. 그러나, 패턴을 형성하지 않았던 비교예 1 내지 12는 패턴의 유무를 제외하고 동일한 조건일지라도 4 이상의 b값을 나타내는 것으로 확인되었다.
특히, 실시예 1 내지 12는 중심부에서의 거리에 따른 b값의 차이가 거의 나타나지 않은 반면, 비교예 1 내지 12의 경우, 광원에서부터 광학시트의 거리가 가까워질수록 또는 하면 베리어층의 두께가 얇아질수록 중심부로부터 멀어질 수록 b 값이 급격히 증가하는 것으로 나타났고, 거리에 따른 b값의 차이가 큰 것으로 확인되어 디스플레이 장착시 옐로우 링(yellow ring)이 발생될 것으로 예측되었다.

Claims (15)

  1. 상부 베리어층 및 하부 베리어층을 포함하되,
    상기 상부 베리어층과 하부 베리어층의 마주보는 일면에는 각각 코팅층을 사이에 두고 서로 이격된 상부 패턴층 및 하부 패턴층이 형성되어 있으며,
    상기 상부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 음각 패턴이 정렬되어 형성된 것이고, 하부 패턴층은 평탄부 사이에 다수의 양각 패턴이 정렬되어 형성된 것으로서,
    상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은 중심부가 서로 일직선 상에 위치하도록 마주 형성된 렌즈 형상의 패턴인 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 베리어층 및 하부 베리어층은 두께가 30 내지 200㎛인 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 패턴층 및 하부 패턴층 사이에 형성된 코팅층은 양자점(quantum dot) 입자 및 무기입자 중 선택된 하나 이상의 광학입자가 분포되어 있는 수지 층임을 특징으로 하는 광학시트.
  4. 상기 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은, 패턴의 중심부를 연결한 가상의 선(t1) 상에서 양각 패턴 아래로 존재하는 임의의 점(P)을 기준으로 하여 상기 가상의 선을 임의의 각도(θ)로 회전시켰을 때, 회전된 가상의 선(t2)이 음각 패턴과 만나는 점(P1)과 상기 임의의 점(P)까지의 거리(l1) 및 회전된 가상의 선(t2)이 양각 패턴과 만나는 점(P2)과 상기 임의의 점(P)까지의 거리(l2)의 차(|l1-l2|)가 일정하도록 형성된 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 패턴층 및 하부 패턴층은 |l1-l2|이 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)과 동일하도록 이격되어 있는 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 |l1-l2| 및 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)는 50 내지 150㎛인 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 하부 패턴층의 양각 패턴은 패턴의 너비가 3500 내지 7500㎛ 이고, 높이가 250 내지 600㎛인 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 임의의 점(P)는 패턴의 중심부를 연결한 가상의 선(T1)이 임의의 점(P)과 음각 패턴이 시작되는 가장자리 지점을 연결한 선(t3)과 30 내지 60°의 각을 이루는 위치에 존재하는 것임을 특징으로 하는 광학시트.
  9. 다수의 광원(Q); 및
    상기 광원으로부터 이격되어 위치하며, 상기 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 광원(Q)은 직하형 LED 램프(lamp)이고,
    그 중심부가 상기 상부 패턴층의 음각 패턴 중심부 및 하부 패턴층의 양각 패턴의 중심부와 일직선상에 위치하도록 존재하는 것임을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 상부 패턴층의 음각 패턴과 하부 패턴층의 양각 패턴은, 패턴의 중심부와 광원을 연결하는 가상의 선(T1) 상에서 광원(Q)을 기준 점으로 하여 상기 가상의 선(T1)을 임의의 각도(θ)로 회전시켰을 때, 회전된 가상의 선(T2)이 음각 패턴과 만나는 점(Q1)과 상기 광원(Q)까지의 거리(L1) 및 회전된 가상의 선(T2)이 양각 패턴과 만나는 점(Q2)과 상기 광원(Q)까지의 거리(L2) 차(|L1-L2|)가 일정하도록 형성된 것임을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 상부 패턴층 및 하부 패턴층은 |L1-L2|이 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)과 동일하도록 이격되어 있는 것임을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 |L1-L2| 및 패턴층의 평탄부 사이 간격(d)는 50 내지 150㎛인 것임을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 하부 패턴층의 양각 패턴은 패턴의 너비가 3500 내지 7500㎛ 이고, 높이가 250 내지 600 ㎛인 것임을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 광원은 광원과 패턴의 중심부를 연결한 가상의 선(T1)이 광원과 음각 패턴이 시작되는 가장자리 지점을 연결한 선(T3)과 30 내지 60°의 각을 이루는 위치에 존재하며, 시트의 최하면으로부터 1000 내지 5000㎛ 이격되어 있는 것임을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11526052B2 (en) 2019-01-24 2022-12-13 Samsung Display Co., Ltd. Backlight unit and liquid crystal display device including the same

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