KR20180056585A - 휘도가 향상된 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트 - Google Patents

휘도가 향상된 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도가 향상된 액정표시장치에 관한 것으로, 광원과, 상기 광원의 전방에 순차적으로 배치되는 고휘도 필름과, 광학시트들 및 액정패널을 포함하는 액정표시장치로서, 상기 광학시트들은 프리즘시트 및 렌즈필름, MOP(Micro Lens On Prism) 또는 프리즘시트 및 확산시트 중에서 선택되는 어느 하나로 구성되어 휘도와 시야각이 향상된 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Description

휘도가 향상된 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트 {liquid crystal display device for improving brightness and composite sheet for liquid crystal display }
본 발명은 휘도가 향상된 액정표시장치(liquid crystal display; 이하 'LCD')에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 휘도와 시야각을 구현할 수 있도록 한 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트에 관한 것이다.
최근 디스플레이 시장은 대면적, 고해상도 경쟁에서 색감 경쟁으로 진화하고 있으며, 이로 인해 우수한 색감을 구현할 수 있는 디스플레이에 대한 관심이 높아지고 있다.
차세대 디스플레이로 각광받고 있는 OLED(Organic Light-emitting Diode, 유기발광다이오드)는 색재현율을 NTSC 기준 100%까지 달성할 수 있지만 현재 사용되고 있는 LCD의 경우 70% 수준의 색재현율을 나타내고 있어 개선이 필요한 상황이다.
이에, LCD의 색재현율을 향상시키기 위해 양자점(Quantum Dot)을 이용한 방법이 적용되고 있지만 수분과 산소에 취약한 양자점의 고유 특성으로 인해 배리어 필름을 통한 밀봉 과정이 반드시 수반되어야 하는 문제점이 있다.
한편, LCD에서는 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 휘도 향상 필름을 적용하고 있다. 휘도 향상 필름은 차광 테이프를 이용하여 BLU(Back Light Unit)에 부착될 수 있다. 이러한 휘도 향상 필름으로는 반사형 편광 필름이 사용되는데, 반사형 편광 필름은 고굴절률층과 저굴절률층이 교대로 반복 적층된 필름으로 상업적으로는 3M사의 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film, 이중 휘도 향상 필름) 등이 사용되고 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LCD 구조는 광원인 백색 LED(31)와, 백색 LED(31)의 전방에 순차적으로 배치되는 확산판(41), 프리즘시트(51), DBEF(61) 및 액정패널(71)을 포함하여 구성된다. 따라서 백색 LED(31)로부터 방출된 빛은 확산판(41)에 의해 확산된 후 프리즘시트(51)를 통해 집광되고, DBEF(61)를 통과하면서 휘도가 향상된다.
그러나 최근 디스플레이의 해상도가 향상되면서 픽셀수가 증가하고, 이로 인해 휘도가 감소하는 문제가 디스플레이 분야의 해결과제로 대두되고 있다. 특히, 디스플레이의 구조상 휘도의 향상을 위해 LED를 추가로 적용하는 것은 백라이트(Backlight) 설계와 구조적으로 불가능한 상황이기 때문에 저전력 하에서도 휘도를 향상시킬 수 있는 LCD 구조에 대한 필요성이 더욱 절실히 요구되고 있는 실정이다.
한국공개특허 10-2013-0072792 한국등록특허 10-1663280
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 휘도와 시야각을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트를 제공하는 그 목적이 있다.
위와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 도광판과, 고휘도 필름과, 광학시트들 및 액정패널을 포함하는 액정표시장치로서, 상기 고휘도 필름은 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치를 제공한다.
이 경우, 고휘도 필름은 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 10 ~ 40 wt% 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 광학시트들은 프리즘시트 및 렌즈필름을 포함하거나, MOP(Micro Lens On Prism)를 포함하거나, 프리즘시트 및 확산시트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 고휘도 필름은 상기 도광판과 상기 프리즘시트 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 고휘도 필름은 상기 도광판과 상기 MOP 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3 +, Tb3Al5O12:Ce3 + 또는 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
이 경우, 상기 액정표시장치는 상기 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 청색 LED일 수 있다.
이 경우, 상기 고휘도 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 PMMA는 0.1 내지 5 wt%를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 대전방지제는 0.01 내지 3 wt%를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 백코팅층의 두께는 1 내지 10 μm인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 포함하는 고휘도 필름과, 프리즘시트 및 DBEF를 포함하되, 상기 고휘도 필름과, 프리즘시트 및 DBEF가 하나로 합지되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트를 제공한다.이 경우, 상기 고휘도 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광원의 전방에 고휘도 필름과 광학시트들이 순차적으로 배치됨으로써 광원으로부터 방출된 빛이 고휘도 필름에 의해 휘도가 향상되고, 휘도가 향상된 상태로 광학시트들에 의해 집광, 확산된다. 본 발명에서는 LuAG계 형광체가 기재필름 자체에 포함되기 때문에 별도의 코팅 공정이 불필요하고, 이로 인해 생산성을 향상시킬 수 있으며, 기존 LCD TV 대비 향상된 휘도 및 시야각 구현이 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 액정표시장치의 구현예를 나타낸 개략도이다.
도 6은 도 2에 도시된 액정표시장치의 고휘도 필름의 구조도이다.
도 7은 도 3에 도시된 액정표시장치의 시야각 그래프이다.
도 8는 도 4에 도시된 액정표시장치의 시야각 그래프이다.
도 9는 도 5에 도시된 액정표시장치의 시야각 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 복합시트의 제조 공정 모식도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 구조를 나타낸 도면으로, 백색 LED에서 나온 빛이 프리즘 시트를 통해 집광되고 이중휘도필름(DBEF)을 통하면서 휘도가 향상되는 구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치 구조의 개략도이고, 도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 액정표시장치 구조의 구현예를 나타낸 개략도이며, 도 6은 도 2에 도시된 액정표시장치 구조의 고휘도 필름의 구조도이다.
도 2는 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 광원(30)과, 고휘도 필름(10)과, 광학시트들(50) 및 액정패널(60)을 포함한다.
광원(30)은 액정패널(60)을 통해 시각정보를 구현하는 데 사용되는 빛을 방출하기 위한 것으로 액정표시장치 구조의 최후방에 설치되며, 본 발명에서 광원(30)으로는 LED를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 청색 LED를 사용할 수 있다.
이 경우, 광원(30)으로부터 방출된 빛을 고휘도 필름(10)으로 가이드하기 위해 광원(30)과 고휘도 필름(10) 사이에는 도광판(40)이 배치될 수 있다.
또한, 여기서는 광원(30)이 직하형으로 배치된 형태만을 예시하였으나 광원(30)을 엣지형으로 구성하는 것도 물론 가능하다.
고휘도 필름(10)은 액정표시장치의 휘도를 향상시키기 위한 것으로 도광판(40)과 광학시트들(50) 사이에 배치된다.
구체적으로, 고휘도 필름(10)은 도 6에 도시된 바와 같이 기재필름(100)에 LuAG계 형광체(116)를 10 ~40 wt% 포함한다.
상기 LuAG계 형광체(116)는 통상의 LuAG계 형광체를 사용할 수 있으며, 예를들면 상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3 +, Tb3Al5O12:Ce3 + 또는 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 + 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.
광학시트들(50)은 액정표시장치의 시야각을 향상시키기 위한 것으로 고휘도 필름(10)과 액정패널(60) 사이에 배치된다.
본 발명에서 광학시트들(50)은 도 3에 도시된 프리즘시트(52) 및 렌즈필름(54)이거나, 도 4에 도시된 MOP(Micro Lens On Prism)(56), 또는 도 5에 도시된 프리즘시트(52) 및 확산시트(58) 중에서 선택될 수 있다.
구체적으로, 광학시트들(50)을 전방으로 순차 배치되는 프리즘시트(52)와 렌즈필름(54)으로 구성하면 고휘도 필름(10)을 통과하면서 휘도가 향상된 빛이 프리즘시트(52)에 의해 집광된 후 렌즈필름(54)에 의해 다시 확산됨으로써 시야각이 향상된다. 이 경우, 프리즘시트(52)로는 양면 프리즘 시트(POP) 혹은 수직, 수평 프리즘 시트 각각을 적층하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 광학시트들(50)을 MOP(56)로 구성하면 MOP(56)에 의해 빛이 집광, 확산되어 시야각을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 집광과 확산이 하나의 MOP(56)에 의해 이루어지기 때문에 LCD의 슬림화도 가능한 장점이 있다.
아울러, 광학시트들(50)을 프리즘시트(52)와 확산시트(58)로 구성하면 빛이 프리즘시트(52)에 의해 집광되고, 확산시트(58)에 의해 다시 확산되어 시야각을 향상시킬 수 있다.
액정패널(60)은 빛을 시각적인 정보로 변환하여 외부로 방출시키기 위한 것으로 LCD 구조의 최전방에 배치된다.
또한, 본 발명은 고휘도 필름에 백코팅(Back coating)층을 더 포함할 수 있다.
상기 고휘도 필름은 상기 백 코팅층에 포함된 입자에 의해 요철이 부여되어, 다른 광학시트와의 블로킹을 방지하여 작업성을 향상시키고, 공정상 마찰로 인해 발생하는 정전기를 방지하는 효과가 있다.
백코팅층에 사용되는 코팅 조액은 통상의 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 분산제 및 PMMA 입자를 포함하여 이루어진다.
상기 PMMA 입자는 전체 백 코팅층에 대해 0.1 내지 5 wt% 함유하는 것이 바람직하다. 0.1wt% 미만인 경우 고휘도 필름의 이면에 충분한 요철을 형성하지 못하고, 5wt% 초과인 경우 높은 헤이즈에 의한 투과광 손실이 발생하게 되므로, PMMA 입자의 함량을 조절하여 백코팅층의 헤이즈를 1 내지 20%로 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 백코팅층에는 필요에 따라 대전 방지제(Anti-static)를 첨가제로 추가할 수 있다. 상기 대전 방지제를 첨가함에 따라 표면 저항 조절이 가능하며, 대전 방지제는 백코팅층 전체 대비 0.01 내지 3 wt% 포함되는 것이 바람직하다. 대전방지제의 함량이 0.01 wt% 미만인 경우 정전기 방지를 위한 표면 저항이 부족하고, 3 wt% 초과인 경우는 필요 이상의 과량을 첨가하는 결과를 낳게 되는바, 대전 방지제를 0.01 내지 3 wt% 첨가하여 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 범위가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 인 경우, 필름의 동적상태에서의 장해방지가 가능하고, 대전 후 대전현상이 즉시 감쇠하는 효과가 있기 때문이다.
백 코팅층의 백 코팅은 bar coating, slot-die coating 등의 방식을 사용할 수 있다.
상기 백코팅시 코팅층의 두께는 1 내지 10 μm 가 바람직하다. 두께가 1 μm 미만인 경우 광학필름의 이면에 충분한 요철이 형성되지 않아 블로킹 방지가 어렵고, 10 μm 초과인 경우 높은 헤이즈(haze)에 의한 투과광 손실 문제가 발생한다.
또한, 본 발명의 액정표시장치에 포함되는 고휘도 필름과, 광학시트들은 통상의 라미네이션 공정에 의해 하나로 점착된 복합시트로 사용할 수 있다.
상기 광학시트들은 렌즈필름, 프리즘시트, MOP(Micro Lens On Prism) 또는 확산시트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 말한다.
상기 복합시트에 포함되는 광학시트들과 고휘도 필름은 상기 라미네이션 공정시에 접착제로 점착하여 제조할 수 있으며, 상기 접착제는 투명접착제(OCA, Optical Clear Adhesive)를 사용하는 것이 바람직하고, direct bonding(full lamination) 또는 air gap bonding 방식으로 접착할 수 있다.
특히, direct bonding 방식은 air gap bonding 방식에 비해 수율은 낮지만 광학 특성이 우수해 시인성은 높고 전력 소모는 적은 장점이 있다.
상기 라미네이션 공정은 도 10과 같은 제조 공정에 의해 이루어진다.
제1 공급롤러(R1)를 통해 제1 공급필름(F1)이 공급되고, 제2 공급롤러(R2)를 통해 제2 공급필름(F2)이 공급된다. 상기 제1 공급필름(F1)은 접착제 도포 롤러(R3)를 통과하며 제1 공급필름의 적어도 한 면에 접착제(A)가 도포된 후 합지롤러(R4)를 거쳐 제2 공급필름(F2)과 합지되어 합지필름(F3)이 완성된다.
상기 제1 공급필름(F1) 또는 상기 제2 공급필름(F2)은 렌즈필름, 프리즘시트, MOP(Micro Lens On Prism), 확산시트 또는 고휘도 필름 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 필름을 말한다.
따라서, 렌즈필름, 프리즘시트, MOP(Micro Lens On Prism), 확산시트 또는 고휘도 필름 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 상기 제1 공급필름(F1)과 제2 공급필름(F2)이 합지된 합지필름(F3)은 렌즈필름과 프리즘시트가 합지된 것이거나, 확신시트와 프리즘시트가 합지된 합지필름(F3)일 수 있으며, MOP(Micro Lens On Prism)와 고휘도 필름이 합지된 것일 수도 있다.
이후, 상기 렌즈필름과 프리즘시트가 합지된 것이거나, 확신시트와 프리즘시트가 합지된 합지필름(F3)에 고휘도 필름이 상기 라미네이션 공정으로 반복되어, 렌즈필름, 프리즘시트, MOP(Micro Lens On Prism) 또는 확산시트 중 적어도 어느하나를 포함하는 광학시트들과 고휘도 필름을 포함하는 복합시트를 형성한다.
이와 같이 본 발명은 공정상의 편의를 위해 적어도 한번 이상의 라미네이션 공정을 통해 여러 장의 필름을 하나의 복합시트로 제작하여 액정표시장치에 적용할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 LCD 구조에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
제조예 1
(고휘도 필름의 제조)
교반기가 부착된 반응기에 우레탄 (메타)아크릴레이트(한국, 엔티스사 Ebecryl 1290) 400g(40wt%)을 투입하고, 반응성 모노머 희석제인 이소보닐 아크릴레이트 400g(40wt%)과 2-히드록시에틸 아크릴레이트 50g(5wt%)을 투입한 후 레벨링제인 BYK사의 BYK307 10g (1wt%), 형광체 분산제인 BASF사의 FA-4420 10g(1wt%), 소포제인 BYK사의 BYK085 10g(1wt%)을 차례대로 투입한 다음 광개시제인 BASF사의 Irgacure 184 20g(2wt%)을 첨가하고, LuAG 형광체(Lu3Al5O12:Ce3 +)) 10~40wt% 첨가하여 상온에서 30분 동안 400rpm으로 교반함으로써 점도 1,000cps의 투명한 액체 조성물을 얻었다. 이후, 제조된 코팅액을 PET필름의 일면에 Bar Coater로 50㎛ 두께로 코팅한 다음 무전극 램프를 이용하여 약 5초 동안 자외선을 조사하였다. 이 경우, 조사된 자외선의 광량은 1000 mj 이하로 하였다.
제조예 1에 따라 제조된 LCD에서 휘도 향상 필름의 LuAG계 형광체 함량에 따른 휘도와 색재현율을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다.
LuAG
함량 wt%		 LuAG 10 LuAG 20 LuAG 30 LuAG 40
휘도 [nit] 510 560 590 620
색재현성[%] 81.1 82.4 82.2 81.1
실시예
실시예 1
청색 LED의 전방에 도광판, 휘도 향상 필름, 프리즘시트, 렌즈필름 및 액정패널을 순차적으로 배치하여 본 발명에 따른 LCD를 제조하였다.
실시예 2
프리즘시트와 렌즈필름 대신 MOP를 배치한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 LCD를 제조하였다.
실시예 3
렌즈필름 대신 확산시트를 배치한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 LCD를 제조하였다.
비교예
렌즈필름을 제거한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 LCD를 제조하였다.
실험예
실시예 1 내지 3과 비교예에 따라 제조된 LCD의 시야각을 측정하였으며, 그 결과를 도 7 내지 도 9에 각각 나타내었다.
시야각별 휘도는 휘도 측정 장치(일본 Topcon사BM-7 FAST 색채 휘도계)를 이용하여 -70° ~ +70°의 각도 범위에서 5° 간격으로 휘도를 측정하였다.
도 7 내지 도 9으로부터 본 발명의 광학시트들이 적용되지 않은 경우 -30°, +30° 이상의 각도에서 휘도가 감소하나, 본 발명의 광학시트들이 적용된 경우에는 휘도가 감소하지 않는 것을 확인할 수 있다.
10 : 고휘도 필름 20 : 반사판
30 : 광원 31: 백색 LED
40 : 도광판 41 : 확산판
50 : 광학시트들 51, 52 : 프리즘시트
54 : 렌즈필름 56 : MOP
58 : 확산시트 60 : 액정패널
100: 기재필름 116: LuAG계 형광체

Claims (13)

  1. 도광판과, 고휘도 필름과, 광학시트들 및 액정패널을 포함하는 액정표시장치로서,
    상기 고휘도 필름은 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    고휘도 필름은 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 10 ~ 40 wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학시트들은 프리즘시트 및 렌즈필름을 포함하거나, MOP(Micro Lens On Prism)를 포함하거나, 프리즘시트 및 확산시트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고휘도 필름은 상기 도광판과 상기 프리즘시트 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 고휘도 필름은 상기 도광판과 상기 MOP 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3 +, Tb3Al5O12:Ce3 + 또는 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 상기 광원을 더 포함하며, 상기 광원은 청색 LED인 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고휘도 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 PMMA는 0.1 내지 5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 대전방지제는 0.01 내지 3 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 백코팅층의 두께는 1 내지 10 μm인 것을 특징으로 하는 휘도가 향상된 액정표시장치.
  12. 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 포함하는 고휘도 필름과, 프리즘시트 및 DBEF를 포함하되, 상기 고휘도 필름과, 프리즘시트 및 DBEF가 하나로 합지되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 고휘도 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.
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