KR20180025516A - 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20180025516A
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Abstract

본 발명은 내충격성을 유지하면서 우수한 은폐력의 확보로 화면 품위를 개선할 수 있는 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치에 대하여 개시한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 확산 시트는 베이스층과 베이스층의 양면에 각각 배치된 제1 및 제2 스킨층을 포함한다.
특히, 본 발명에 따른 확산 시트의 베이스층은 베이스 수지와, 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 비드와, 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 기공을 갖되, 비드 및 기공의 조성비를 최적화하여 혼합 첨가함으로써 내충격성을 유지하면서 우수한 은폐력을 확보하였다.

Description

확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치{DIFFUSER SHEET AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 내충격성의 저하 없이 고 은폐력을 구현하여 화상 품위를 개선할 수 있는 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 디스플레이 패널을 필수 구성으로 하며, 디스플레이 패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열 방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
이러한 디스플레이 패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고 있으며, 이를 위해 디스플레이 패널의 배면에는 백라이트 유닛이 장착되고 있다.
이러한 백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp) 및 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 이 중 LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있다.
이러한 백라이트 유닛은 광원의 배치 방법에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다.
에지형 백라이트 유닛은 광의 경로를 안내하는 도광판의 측면에 광원을 배치한 것이고, 직하형 백라이트 유닛은 광을 확산시키는 확산 시트의 배면에 광원을 배치한 것을 말한다.
직하형 백라이트 유닛은 반사판을 포함하며, 반사판의 상면에 광원이 배열되며, 광원과 이격된 상측에는 확산 시트, 프리즘 시트 등의 광학부재가 배치된다.
이러한 직하형 백라이트 유닛의 두께를 두껍게 설계할 경우에는 확산 시트와 광원 사이의 거리가 멀어짐에 따라 광거리가 멀어져 격자 무라(lattice mura)가 완화될 수 있다.
그러나, 최근에는 경량화 및 박형화 추세에 따라 직하형 백라이트 유닛을 박형화하려는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이 결과 백라이트 유닛의 두께가 점점 얇아지고 있다. 이와 같이, 백라이트 유닛을 얇게 설계할 경우에는 확산 시트와 광원 사이의 거리가 가까워져 광거리가 좁아짐에 따라 격자 무라에 영향을 미쳐 은폐력을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 내충격성의 저하 없이 고 은폐력을 구현하여 화상 품위를 개선할 수 있는 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 베이스층의 양면에 제1 및 제2 스킨층이 배치되고, 베이스층의 내부에 복수의 비드 및 복수의 기공이 분산 배치된다.
이 결과, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 복수의 비드 및 복수의 기공을 베이스층 내에 최적의 함량비로 첨가하는 것에 의해, 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현하는 것이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 베이스층의 양면에 베이스층에 비하여 경도가 우수한 제1 및 제2 스킨층이 배치되는 구조를 가지므로, 제1 및 제2 스킨층에 의해 눌림성 갈림 현상이 발생하지 않는다.
본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 베이스층의 양면에 제1 및 제2 스킨층이 배치되고, 베이스층의 내부에 복수의 비드 및 복수의 기공이 분산 배치된다.
이 결과, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 복수의 비드 및 복수의 기공을 베이스층 내에 최적의 함량비로 첨가하는 것에 의해, 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현하는 것이 가능해질 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 베이스층의 내부에 기공 및 비드를 최적의 함량비로 혼합 첨가함으로써 1.0 ~ 1.5kJ/㎡의 충격 강도를 갖는바, 내충격성의 저하 없이 염가로 고은폐력을 구현하여 화상 품위를 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현할 수 있으므로 광원의 수량을 저감시키더라도 화상 품위 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있으므로, 광원 수량 절감에 따른 가격 경쟁력 확보가 가능해질 수 있다.
본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 기공 및 비드를 베이스층 내에 최적의 함량비로 첨가하는 것에 의해, 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현하는 것이 가능해질 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 베이스층의 내부에 기공 및 비드를 최적의 함량비로 혼합 첨가함으로써 1.0 ~ 1.5kJ/㎡의 충격 강도를 갖는바, 내충격성의 저하 없이 염가로 고은폐력을 구현하여 화상 품위를 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 제1 및 제2 스킨층과 베이스층 상호 간이 모두 동일한 수지 재질이 이용되며, 공 압출에 의해 일체로 합착되는 일체형 구조를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현할 수 있으므로 광원의 수량을 저감시키더라도 화상 품위 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있으므로, 광원 수량 절감에 따른 가격 경쟁력 확보가 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 베이스층의 양면에 베이스층에 비하여 경도가 우수한 제1 및 제2 스킨층이 배치되는 구조를 가지므로, 제1 및 제2 스킨층에 의해 눌림성 갈림 현상이 발생하지 않는다.
이에 더불어, 본 발명에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치는 베이스층의 양면에 상호 동일 구조의 제1 및 제2 스킨층이 배치되는 구조이므로, 제1 및 제2 스킨층의 위치를 변경하더라도 동일 구조를 가지므로 확산 시트의 적층 위치에 구애 받지 않고 사용하는 것이 가능해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일부를 나타낸 결합 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트를 확대하여 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트를 확대하여 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트의 확산 원리를 설명하기 위한 모식도.
도 5는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 8에 대한 충격강도 및 휘도 측정 값을 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 3에 대한 화상 품위 측정 결과를 나타낸 사진.
도 7은 비교예 9에 대한 화상 품위 측정 결과를 나타낸 사진.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확산 시트 및 이를 갖는 디스플레이 장치에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일부를 나타낸 결합 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 메인 서포터(120), 광학부재(150), 커버 버텀(160), 광원(170) 및 탑 케이스(180)를 포함한다.
디스플레이 패널(110)은 화상을 구현하기 위한 핵심적인 역할을 담당한다. 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 디스플레이 패널(110)은 일정 간격으로 이격되어 합착되는 제1 및 제2 기판(미도시)과, 제1 및 제2 기판의 이격된 사이 공간에 개재되는 액정층(미도시)을 포함한다. 이때, 제1 기판에는 박막트랜지스터와 더불어 각종 배선과 화소 전극이 배치되고, 제2 기판에는 RGB 삼원색을 표시하기 위한 컬러필터층과 블랙매트릭스가 배치된다.
메인 서포터(120)는 디스플레이 패널(110)의 하부에 배치되어, 디스플레이 패널(110)의 가장자리를 지지한다. 이를 위해, 메인 서포터(120)는 사각테 형상을 가질 수 있다.
광학부재(150)는 커버 버텀(160) 상에 직접 안착되거나, 또는 커버 버텀(160) 상에 안착되는 반사판(178) 상에 안착될 수 있다. 이에 따라, 광학부재(150)는 디스플레이 패널(110)의 하부에 배치된다. 이와 달리, 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 광학부재(150)는 메인 서포터(120) 상에 직접 안착되거나, 또는 메인 서포터(120) 상에 안착되는 반사판(178) 상에 안착될 수 있다. 이 경우, 메인 서포터(120)는 커버 버텀(160)의 가장자리 상부를 덮도록 내측으로 일부가 돌출되는 단턱을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. 이때, 광학부재(150)는 디스플레이 장치(100)의 시야각을 넓히고 휘도를 증가시키기 위하여 광원(170)으로부터 입사되는 광을 굴절 또는 산란시킨다.
이를 위해, 광학부재(150)는 적어도 확산 시트(diffuser sheet, 130)를 포함한다. 또한, 광학부재(150)는 프리즘 시트(prism sheet, 140), 보호 시트(protection sheet, 142) 및 휘도 향상 시트(double brightness enhancement film : DBEF, 144) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이때, 도 1에는 광학부재(150)로 확산 시트(130), 프리즘 시트(140), 보호 시트(142) 및 휘도 향상 시트(144)가 차례로 적층된 4층 구조를 일 예로 나타내었다.
특히, 확산 시트(130)는 광원(170)으로부터 출사된 광을 면을 따라 확산시켜 디스플레이 장치(100)의 화면 전체적으로 색상 및 밝기가 균일하게 보이도록 하는 역할을 한다. 또한, 확산 시트(130)는 광학부재(150)가 처지지 않도록 광거리를 유지해주는 지지대의 역할을 한다.
이러한 확산 시트(130)는 내부 중간에 배치되는 베이스층(132)과, 베이스층(132)의 상면에 배치되는 제1 스킨층(134)과, 베이스층(132)의 하면에 배치되는 제2 스킨층(136)을 갖는다.
이때, 베이스층(132)은 내부에 분산 배치되는 비드(133) 및 기공(135)을 갖는다. 이와 같이, 베이스층(132)은 내부에 분산 배치되는 비드(133) 및 기공(135)이 최적의 함량비로 혼합 첨가되는 것에 의해 내충격성의 저하 없이 염가로 고 은폐성을 확보하는 것이 가능해질 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명에 대해서는 후술하도록 한다.
프리즘 시트(140)는 확산 시트(130)에 의하여 확산된 광을 굴절 또는 집광시켜 휘도를 증가시키는 역할을 한다.
보호 시트(142)는 외부의 충격이나 이물질의 유입으로부터 확산 시트(130) 및 프리즘 시트(140)를 보호하는 역할을 한다. 또한, 보호 시트(142)는 프리즘 시트(140)에 스크래치가 발생하는 것을 방지하기 위한 목적으로 장착된다.
휘도 향상 시트(144)는 휘도를 향상시키기 위한 목적으로 장착된다. 이러한 휘도 향상 시트(144)는 편광 필름의 일종으로 반사형 편광 필름이라고 한다. 휘도 향상 시트(144)는 광원(170)으로부터 출사된 빛 중 휘도 향상 시트(144)의 편광 방향과 평행한 방향의 편광을 투과시키고, 휘도 향상 시트(144)의 편광 방향과 다른 방향의 편광을 반사시키는 것에 의해 휘도를 향상시키게 된다.
커버 버텀(160)은 메인 서포터(120)에 결합된다. 이러한 커버 버텀(160)은 측면을 갖도록 양측 가장자리가 상측으로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 커버 버텀(160)의 측면은 메인 서포터(120)의 측면과 맞닿도록 설치될 수 있다.
광원(170)은 커버 버텀(160) 상에 장착되어, 광학부재(150) 하부에 배치된다. 이러한 광원(170)으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescentt Lamp) 및 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으며, 이 중 LED를 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 도 1에서는 광원(170)으로 LED 패키지 모듈을 적용한 예를 나타낸 것이다. LED 패키지 모듈(170)은 기판(172)과, 기판(172) 상에 실장되어 디스플레이 패널(110) 방향으로 광을 발산하는 복수의 LED 패키지(174)를 포함한다. 또한, LED 패키지 모듈(170)은 LED 패키지(174)의 상측을 덮도록 기판(172) 상에 장착된 렌즈(176)와, 기판(172) 상에 배치되어, LED 패키지(174)로부터 출사된 광을 렌즈(176) 방향으로 반사시키는 반사판(178)을 더 포함할 수 있다. 이때, 렌즈(176)는 반드시 설계되는 것은 아니며, 필요에 따라 생략될 수도 있다.
반사판(178)은 LED 패키지(174)에서 출사된 광을 상측 방향으로 2차 반사시킬 수 있도록 LED 패키지(174)의 실장 영역을 제외한 기판(172) 상면 전체에 형성될 수 있다. 이 경우, 광학 부재(150)는 커버 버텀(160) 상에 직접 안착될 수 있다. 이와 달리, 반사판(178)은 반사 효율을 극대화하기 위해 가장자리가 절곡되어 커버 버텀(160)의 상측으로 연장되는 형태로 설계될 수 있다. 이 경우, 광학 부재(150)는 커버 버텀(160) 상에 배치되는 반사판(178) 상에 안착될 수 있다.
이때, 복수의 LED 패키지(174)는 디스플레이 패널(110) 방향으로 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 색을 갖는 빛을 발산한다. 이러한 복수의 LED 패키지(174)를 동시에 점등시킴으로써, 색 조합에 의해 백색광을 구현할 수 있다.
도 1에 도시된 직하형 구조의 디스플레이 장치(100)의 경우, 서로 이웃한 LED 패키지(174)들로부터 발산된 빛이 서로 중첩 및 혼합된 후 디스플레이 패널(110)에 직접 입사되어 면광원을 제공하게 된다. 이때, 직하형 방식의 디스플레이 장치(100)는 보다 생동감 있는 영상 표현을 위해 복수의 LED 패키지(174)를 순차적으로 온/오프(on/off) 구동시켜, 디스플레이 패널(110)의 특정영역 별로 광을 공급하는 백라이트 분할 구동(local dimming) 방식으로 구현될 수 있다. 이로 인하여, 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있어, 보다 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
탑 케이스(180)는 디스플레이 패널(110) 상에 장착되어, 메인 서포터(120) 및 디스플레이 패널(110)과 결합된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 베이스층과, 베이스층의 상면에 배치된 제1 스킨층과 베이스층의 하면에 배치된 제2 스킨층을 포함하며, 베이스층은 베이스 수지와, 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 비드와, 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 기공을 포함하는 확산 시트를 갖는다.
이때, 본 발명의 실시에에 따른 디스플레이 장치는 확산 시트의 베이스층 내부에 비드 및 기공을 최적의 함량비로 혼합 첨가하는 것에 의해 내충격성의 저하 없이 염가로 고 은폐력을 확보하는 것을 통해 화상 품위를 개선할 수 있다.
이에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 제1 스킨층(134), 제2 스킨층(136) 및 베이스층(132)을 포함한다.
이때, 확산 시트(130)는 베이스 수지에 비드(133) 및 화학발포제를 첨가하여 혼련한 시트 형태를 갖는 베이스층(132)의 양면에 베이스 수지와 동종 수지 재질로 이루어진 제1 및 제2 스킨층(134, 136)을 적층한 상태에서 공 압출한 후, IR 히팅 방식으로 열처리를 실시하여 발포처리하면서 제1 및 제2 스킨층(134, 136)의 표면을 경화시키는 것에 의해 제조될 수 있다.
이에 따라, 제1 및 제2 스킨층(134, 136)과 베이스층(132) 상호 간은 모두 동종 수지 재질이 이용되며, 공 압출에 의해 일체로 합착되는 일체형 구조를 갖는다.
이 결과, 베이스층(132)에만 복수의 비드(133) 및 기공(135)이 존재하게 되고, 제1 및 제2 스킨층(134, 136)에는 비드(133) 및 기공(135)이 존재하지 않게 된다.
이러한 제1 스킨층(134)은 베이스층(132)의 상면(132a)에 배치되고, 제2 스킨층(136)은 베이스층(132)의 하면(132b)에 배치된다.
제1 및 제2 스킨층(134, 136) 각각은 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등에서 선택된 1종 이상의 재질이 이용될 수 있으며, 통상적으로 확산 시트에 사용될 수 있는 수지라면 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 제1 및 제2 스킨층(134, 136)은 표면 열처리를 실시하는 것에 의해 표면 경화되어 베이스층(132) 보다 높은 경도를 갖는다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 각각은 3 ~ 4H의 연필경도를 갖고, 베이스층(132)은 1 ~ 2H의 연필경도를 갖는다.
전술한 바와 같이, 베이스층(132)과 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 상호 간은 모두 동종 수지 재질을 이용하는 것이 바람직한데, 이는 베이스층(132)과 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 상호 간을 모두 동종 수지 재질을 이용해야 공 압출에 의한 합착 과정시 베이스층(132)과 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 간의 접합력을 강화하는데 보다 바람직하기 때문이다.
이러한 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 각각은 50 ~ 150㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 각각의 두께가 50㎛ 미만일 경우에는 기계적 강도가 약해질 수 있다. 반대로, 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 각각의 두께가 150㎛를 초과할 경우에는 광은폐력이 저하될 수 있다.
베이스층(132)은 확산 시트(130)의 몸체를 이루는 부분으로 200 ~ 1000㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 베이스층(132)의 두께가 200㎛ 미만일 경우에는 적정 강도 확보가 어려워 확산 시트(130)의 처짐 불량으로 광거리 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 베이스층(132)의 두께가 1000㎛를 초과할 경우에는 은폐성이 부족하여 뒷면의 광원이 비칠 수 있다.
베이스층(132)은 베이스 수지와, 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 비드(133)와, 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 기공(135)을 갖는다.
이때, 기공(135)은 비드(133)의 중량비 보다 높은 중량비를 갖는다. 보다 구체적으로, 설명하면, 베이스층(132)은 비드 1.5 ~ 4.5 중량%, 기공 5.5 ~ 8.5 중량% 및 나머지 베이스 수지로 조성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 베이스층(132)의 설계시, 비드(133) 및 기공(135)를 상기의 최적의 조성비로 혼합 첨가할 시, 내충격성의 저하 없이 고 은폐력을 확보할 수 있게 된다.
베이스 수지는, 제1 및 제2 스킨층(134, 136) 각각의 재질과 마찬가지로, 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으며, 통상적으로 확산 시트에 사용될 수 있는 수지라면 이에 제한되는 것은 아니다.
비드(133)는 베이스 수지의 내부에 랜덤하게 분산 배치되어 내충격성을 보강함과 더불어, 광원(170)으로부터 입사되는 광을 확산시켜 은폐력을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 비드(133)는 단면상으로 볼 때 원형, 타원형 등의 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 베이스 수지의 내부에서 일정한 형상으로 유지될 수만 있다면 어떠한 형태라도 가능하다.
이러한 비드(133)는 실리카(SiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 황산바륨(BaSO4), 산화티탄(TiO2), 수산화알류미늄{Al(OH)3}, 산화 마그네슘(MgO), 산화아연(ZnO2) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 비드(133)는 확산 시트(130) 전체 중량의 1.5 ~ 4.5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 비드(133)의 첨가량이 확산 시트(130) 전체 중량의 1.5 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미하여 상기의 비드 첨가 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 비드(133)의 첨가량이 확산 시트(130) 전체 중량의 4.5 중량%를 초과할 경우에는 충격강도 및 은폐력은 향상되는 이점이 있으나, 비드(133)의 다량 첨가로 인하여 휘도가 급격히 저하되는 문제가 있다. 또한, 상대적으로 고가인 비드(133)의 다량 첨가로 인하여, 제조 원가가 증가하는 요인으로 작용할 수 있다.
이러한 비드(133)는 10 ~ 20㎛의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하다. 비드(133)의 평균 직경이 10㎛ 미만일 경우에는 광 확산 효과를 제대로 발휘하기 어려워 은폐력 향상 효과를 도모하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 비드(133)의 평균 직경이 20㎛를 초과할 경우에는 충격강도 향상 측면에서는 바람직하나, 은폐력의 과도한 향상으로 인하여 휘도가 급격히 저하되는 문제가 있다.
기공(135)은 베이스 수지의 내부에 랜덤하게 분산 배치되어 휘도 저하를 최소화하면서 은폐력을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 기공(135)은 비드(133)와 달리 광원으로부터 입사되는 광을 광원 방향으로 재 반사시키는 것 없이 디스플레이 패널(110) 방향으로 확산시킬 수 있으므로 휘도 저하 없이 은폐력을 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 비드(133) 및 기공(135)의 첨가량을 최적의 함량비로 엄격히 제어함으로써, 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현하여 화상 품위를 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 기공(135)은 확산 시트(130)의 제조시 비드가 첨가된 베이스 수지에 발포제를 투입한 후, 발포시키는 발포 공정에 의해 베이스 수지의 내부에 분산 배치될 수 있다.
이때, 기공(135)은 확산 시트(130) 전체 중량의 5.5 ~ 8.5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 기공(135)의 첨가량이 확산 시트(130) 전체 중량의 5.5 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미하여 상기의 기공 첨가 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 기공(135)의 첨가량이 확산 시트(130) 전체 중량의 8.5 중량%를 초과할 경우에는 충격강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.
이때, 기공(135)은 50 ~ 200㎛의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하다. 기공(135)의 평균 직경이 50㎛ 미만일 경우에는 광 확산 효과를 제대로 발휘하기 어려워 은폐력 향상에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 기공(135)의 평균 직경이 200㎛를 초과할 경우에는 과도한 기공(135) 설계로 인하여 기계적 강도가 약해져 충격강도가 급격히 저하될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트의 확산 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 확산 시트(130)의 배면에 배치되는 광원(도 1의 170)으로부터 입사되는 광이 베이스층(132)의 내부에 분산 배치되는 기공(135)에 의해 1차 광확산한 후, 베이스층(132)의 내부에 분산 배치되는 비드(133)에 의해 2차 광확산이 이루어진다.
이와 같이, 복수의 기공(135)에 의한 1차 광확산 및 복수의 비드(133)에 의한 2차 광확산에 의해 고 은폐력을 확보할 수 있으면서도, 복수의 기공(135)에 의해 휘도 저하를 방지할 수 있으면서 복수의 비드(133) 첨가에 의해 적정한 충격강도를 확보하는 것이 가능해질 수 있다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 복수의 기공(135) 및 복수의 비드(133)를 베이스층(132) 내에 최적의 함량비로 첨가하는 것에 의해, 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현하는 것이 가능해질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 베이스층(132)의 내부에 기공(135) 및 비드(133)를 최적의 함량비로 혼합 첨가하는 것에 의해 1.0 ~ 1.5kJ/㎡의 충격 강도를 확보하는 것이 가능해질 수 있는바, 내충격성의 저하 없이 염가로 고은폐력을 구현하여 화상 품위를 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 제1 및 제2 스킨층(134, 136)과 베이스층(132) 상호 간이 모두 동일한 수지 재질이 이용되며, 공 압출에 의해 일체로 합착되는 일체형 구조를 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 휘도 및 충격강도의 저하 없이 고 은폐력을 구현할 수 있으므로 광원의 수량을 저감시키더라도 화상 품위 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있으므로, 광원 수량 절감에 따른 가격 경쟁력 확보가 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 베이스층(132)의 양면에 베이스층(132)에 비하여 경도 및 강도가 우수한 제1 및 제2 스킨층(134, 136)이 배치되는 구조를 가지므로, 제1 및 제2 스킨층(134, 136)에 의해 눌림성 갈림 현상이 발생하지 않는다.
이에 더불어, 본 발명의 실시예에 따른 확산 시트(130)는 베이스층(132)의 양면에 상호 동일 구조의 제1 및 제2 스킨층(134, 136)이 배치되는 구조이므로, 제1 및 제2 스킨층(134, 136)의 위치를 변경하더라도 동일 구조를 가지므로 확산 시트(130)의 적층 위치에 구애 받지 않고 사용하는 것이 가능해질 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 확산 시트 제조
표 1의 조성으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 8에 따른 확산 시트를 제조하였다.
이때, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 2 ~ 7에 따른 확산 시트는 폴리스티렌(PS) 수지에 SiO2 및 화학발포제를 첨가하여 혼련한 시트 형태를 갖는 베이스층의 양면에 2장의 폴리스티렌(PS) 수지 재질의 제1 스킨층 및 제2 스킨층을 적층한 상태에서 공 압출하여 확산 시트를 제조하였다.
다음으로, 확산 시트를 IR 히팅 방식으로 양면의 온도를 170℃로 유지하면서 15sec 동안 발포처리하면서 제1 및 제2 스킨층을 표면 경화시켰다. 이때, 베이스층의 두께는 800㎛이었고, 제1 및 제2 스킨층 각각의 두께는 100㎛이었다.
한편, 비교예 1은 베이스층의 폴리스티렌 수지에 비드를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 시트를 제조하였다.
비교예 8은 베이스층에 발포제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 시트를 제조하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure pat00001

2. 물성 평가
표 2는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 8에 대한 충격강도 및 휘도를 측정한 결과를 나타낸 것이고, 도 5는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 8에 대한 충격강도 및 휘도 측정 값을 나타낸 그래프이다.
1) 충격강도
ASTM D-256에 의거하여 Notched Izod 충격강도를 측정하였다.
2) 휘도
55인치 직하형 백라이트 유닛(LG디스플레이 LD550DUN-TKB1)에 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 8의 확산 시트를 적층한 후, 휘도계를 사용하여 측정하였다. 이때, 휘도는 백라이트 유닛의 광원으로부터 조사되는 값인 500nit를 기준 값으로 정한 후, 확산 시트를 통과한 후에 측정된 휘도 값을 기준 값으로 나누어 나타내었다.
3) 투과율
55인치 직하형 백라이트 유닛(LG디스플레이 LD550DUN-TKB1)에 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 8의 확산 시트를 적층한 후, 헤이즈미터를 이용하여 측정하였다.
[표 2]
Figure pat00002
표 1, 표 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 8에 따른 확산 시트의 경우, 비드의 첨가량이 증가할수록 충격강도는 증가하나, 휘도가 저하되는 것을 확인할 수 있다.
이때, 비드를 첨가하는 것 없이 베이스 수지에 기공만이 10 중량%로 첨가된 비교예 1의 경우에는 휘도는 95%로 상당히 높았으나, 충격강도가 0.72 kJ/㎡에 불과하여 목표값을 만족하지 못하였다.
그리고, 기공을 첨가하는 것 없이 비드만이 10 중량%로 첨가된 비교예 8의 경우에는 충격강도가 1.4 kJ/㎡로 가장 우수하였으며, 투과율이 25.6%로 측정되어 고 은폐력을 가졌으나, 비드의 다량 첨가로 인하여 휘도가 79%에 불과하였다.
반면, 실시예 1 ~ 3에 따른 확산 시트의 경우에는 비드 및 기공을 최적의 함량비로 첨가하는 것에 의해, 33% 이하의 투과율로 측정되어 은폐력이 우수하면서, 충격강도의 저하 없이 고 휘도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
위의 실험 결과를 토대로, 실시예 1 ~ 3에 따른 확산 시트와 같이 비드 및 기공을 최적의 함량비로 첨가할 시 충격강도 및 휘도의 감소 없이 고은폐력을 갖는다는 것을 확인하였다.
한편, 도 6은 실시예 3에 대한 화상 품위 측정 결과를 나타낸 사진이고, 도 7은 비교예 9에 대한 화상 품위 측정 결과를 나타낸 사진이다. 이때, 비교예 9는 기공 및 비드를 모두 첨가하는 것 없이 폴리스티렌(PS) 수지만을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 시트를 제조하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 실시예 3에 따른 확산 시트를 적용한 경우에는 비드 및 기공을 함께 첨가하는 것에 의해 고 은폐력을 가짐에 따라 광원이 육안으로 비치지 않는 것을 볼 수 있으며, 이 결과 화상 품위가 개선된 것을 확인하였다.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이, 비드 및 기공을 모두 첨가하지 않은 비교예 9에 따른 확산 시트를 적용한 경우에는 은폐력 부족으로 광원이 육안으로 확연히 비치는 것을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
100 : 디스플레이 장치 110 : 디스플레이 패널
120 : 메인 서포터 130 : 확산 시트
132 : 베이스층 133 : 비드
134 : 제1 스킨층 135 : 기공
136 : 제2 스킨층 140 : 프리즘 시트
142 : 보호 시트 144 : 휘도 향상 시트
150 : 광학부재 160 : 커버 버텀
170 : 광원 172 : 기판
174 : LED 패키지 176 : 렌즈
178 : 반사판 180 : 탑 케이스

Claims (11)

  1. 베이스층;
    상기 베이스층의 상면에 배치된 제1 스킨층; 및
    상기 베이스층의 하면에 배치된 제2 스킨층;을 포함하며,
    상기 베이스층은
    베이스 수지와,
    상기 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 비드와,
    상기 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 기공을 포함하는 확산 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨층과 베이스층 상호 간은
    모두 동종 수지 재질이 이용되며, 공 압출에 의해 일체로 합착되는 일체형 구조를 갖는 확산 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨층에는
    상기 비드 및 기공이 존재하지 않는 확산 시트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨층 각각은
    열처리를 통한 표면 경화에 의해, 상기 베이스층 보다 높은 경도를 갖는 확산 시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스킨층 각각은 3 ~ 4H의 연필경도를 갖고,
    상기 베이스층은 1 ~ 2H의 연필경도를 갖는 확산 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층은 200 ~ 1000㎛의 두께를 갖고,
    상기 제1 및 제2 스킨층 각각은 50 ~ 150㎛의 두께를 갖는 확산 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 확산 시트는
    상기 기공이 비드의 중량비 보다 높은 중량비를 갖는 확산 시트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 확산 시트는
    상기 비드 1.5 ~ 4.5 중량%, 기공 5.5 ~ 8.5 중량% 및 나머지 베이스 수지로 조성된 확산 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 확산 시트는
    1.0 ~ 1.5kJ/㎡의 충격 강도를 갖는 확산 시트.
  10. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 하부에 배치되어, 상기 디스플레이 패널의 가장자리를 지지하는 메인 서포터;
    상기 메인 서포터에 결합된 커버 버텀;
    상기 커버 버텀의 상면 상에 장착된 광원; 및
    상기 메인 서포터 또는 커버 버텀 상에 안착된 광학부재; 를 포함하며,
    상기 광학부재는 적어도 확산 시트를 포함하고,
    상기 확산 시트는 베이스층과, 상기 베이스층의 상면에 배치된 제1 스킨층과 상기 베이스층의 하면에 배치된 제2 스킨층을 포함하며, 상기 베이스층은 베이스 수지와, 상기 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 비드와, 상기 베이스 수지의 내부에 분산 배치된 복수의 기공을 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 확산 시트는
    상기 비드 1.5 ~ 4.5 중량%, 기공 5.5 ~ 8.5 중량% 및 나머지 베이스 수지로 조성된 디스플레이 장치.
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