WO2017217642A1 - 유리 도광판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2017217642A1
WO2017217642A1 PCT/KR2017/002968 KR2017002968W WO2017217642A1 WO 2017217642 A1 WO2017217642 A1 WO 2017217642A1 KR 2017002968 W KR2017002968 W KR 2017002968W WO 2017217642 A1 WO2017217642 A1 WO 2017217642A1
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light guide
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light
transition metal
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심현진
이창희
최병국
최준보
황두선
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a glass light guide plate and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a glass light guide plate with improved color difference and a method for manufacturing the same.
  • This application is a priority application for Korean Patent Application No. 10-2016-0073332, filed June 13, 2016, in which all the contents disclosed in the specification and drawings of the application are incorporated herein by reference.
  • LCDs liquid crystal displays
  • LCDs are mainly used in display devices such as notebook computers, desktop computers, and TVs because of the advantages of realizing low weight and low power consumption.
  • LCDs are light-receiving elements, not self-lighting elements, and thus require a backlight unit in addition to the liquid crystal display.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an LCD according to the prior art.
  • the conventional LCD 1 includes a liquid crystal panel 10, a backlight unit 20, a cover bottom 30, a guide panel 40, and an upper case 50.
  • the liquid crystal panel 10 includes a thin film transistor substrate 12 and a color filter substrate 14 which are bonded to each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.
  • polarization members 16 and 18 may be attached to the lower surface and the upper surface of the liquid crystal panel 10.
  • the backlight unit 20 may include a light source 23 that provides light to the reflective sheet 21, the liquid crystal panel 10, a light guide plate 25, a plurality of optical sheets 27, and a light source 23. (29).
  • the cover bottom 30 has an accommodating space formed therein to accommodate the light source 23, the reflective sheet 21, the light guide plate 25, and the optical sheet 27 and support the guide panel 40.
  • the guide panel 40 is for supporting the liquid crystal panel 10, and may be formed of a panel support portion for supporting the liquid crystal panel 10 and sidewalls surrounding the backlight unit 20, as shown in FIG. 1.
  • the upper case 50 surrounds the upper edge portion of the liquid crystal panel 10 and at the same time surrounds the side surfaces of the guide panel 40 and the cover bottom 30.
  • the light guide plate 25 is for emitting light incident from the light source 23 toward the liquid crystal panel 10 and is mainly formed of a polymer material such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the light guide plate 25 is a core part of the backlight unit 20 that must be uniformly dispersed in the upper surface direction while minimizing the loss of the light emitted from the side light source 23.
  • PMMA which is a material mainly used in the light guide plate 25, has a problem in that its shape is deformed at a high temperature 90 and harmful volatile organic compounds occur.
  • the coefficient of thermal expansion (CTE) is high at about 50 to 100 ⁇ 10 ⁇ 6 / K, and there is a limit in reducing the width of a bezel portion, which is a non-display area of the liquid crystal panel 10.
  • the guide panel 40 which is a metal frame for reinforcing it is additionally used.
  • PMMA requires a thickness of about 3.5 mm in order to exhibit optical characteristics inside the backlight unit 20, which limits the thinning of the LCD 1.
  • glass has better mechanical properties and thermal durability than conventional polymer materials, but due to the characteristics of the material itself, glass has difficulty in delivering light uniformly to the entire surface of the backlight unit without color change.
  • color difference improvement in a glass light guide plate is an urgent problem.
  • the light guide plate is positioned on the side of the light guide plate so that light is guided.
  • the color of the portion close to the light source and the color of the portion far from the light source are caused by the light absorbing element inside the light guide plate.
  • the difference is called color difference.
  • a color difference tends to stand out as compared with a conventional polymer light guide plate.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a glass light guide plate having a small color difference.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing such a glass light guide plate.
  • the light guide plate according to the present invention is SiO 2 70 ⁇ 85 wt%, B 2 O 3 5 ⁇ 20 wt%, Al 2 O 3 0 ⁇ 5 wt%, R 2 O 1 ⁇ 7 wt% (wherein R is at least one of Li, Na, and K), Fe 2 O 3 0-0.005 wt%, and a glass comprising a transition metal oxide ⁇ 0.002 wt% for color difference control.
  • This glass has a redox ratio of at least 0.3, preferably at least 0.5.
  • the transition metal oxide may be NiO, CoO, CuO, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 or MnO.
  • the transition metal oxide is CuO and may contain 5 to 15 ppm.
  • the light guide plate according to the present invention may have a color difference of +0.015 to -0.015 during light guide of 500 mm, and is preferably +0.010 to -0.010.
  • the light guide plate according to the present invention has absorption at visible wavelengths (380 nm to 780 nm) of 500 mm or more as the light guiding distance increases.
  • the glass may further include 0.1 wt% or less of carbon to control the oxidation / reduction ratio.
  • the glass may further include 0.001 to 0.05 wt% of a sulfur component.
  • the glass may contain 75 to 85 wt% of SiO 2 .
  • the glass may include K 2 O> 0.1 wt%.
  • the glass may further include 0 to 0.5 wt% of SO 3 or Cl as a clarifier.
  • the light guide plate is preferably 1.4 mm or more and 2 mm or less in thickness. And the light guide plate of this invention does not require the use of the optical film for color correction.
  • the glass may have a pattern structure for scattering incident light.
  • the glass has a visible light (380 nm to 780 nm) transmittance of at least 2% or at least 92% based on a thickness of 2 mm.
  • the glass has a refractive index of 1.49 or less, preferably 1.475 or less, and a thermal expansion coefficient of 10 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less, preferably 5 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less.
  • the density of the glass is at least 2.0 g / cm 3 , preferably 2.2 g / cm 3 Can be more than 2.5g / cm 3 It may be:
  • the glass transition temperature may be 500 ° C. or higher, preferably 520 ° C. or higher.
  • the working temperature (temperature at viscosity 10 4 dPas) of the glass is preferably 1,270 ° C or less, and more preferably 1,250 ° C or less.
  • the elastic modulus (Young's modulus) of the glass may be 60 GPa or more, preferably 65 GPa or more.
  • the Poisson's ratio (horizontal and longitudinal strain ratio) of the glass may be 0.23 or less, preferably 0.2 or less.
  • the flexural strength in the mother glass state without reinforcement may be at least 20 MPa, preferably at least 25 MPa. Chemically strengthened glass of the composition may also be included in the light guide plate.
  • the invention extends to a display device comprising the light guide plate according to the invention.
  • This display device is preferably an LCD.
  • the light guide plate manufacturing method comprises the steps of preparing an experimental light guide plate from the basic glass composition; Identifying a wavelength in which the absorption of light is relatively low according to the light waveguide in the experimental light guide plate; And preparing a glass by additionally including a transition metal oxide capable of selectively absorbing the wavelength in the base glass composition to produce a light guide plate including the glass.
  • the base glass composition is SiO 2 70 ⁇ 85 wt%, B 2 O 3 5 ⁇ 20 wt%, Al 2 O 3 0 ⁇ 5 wt%, R 2 O 1 ⁇ 7 wt% (where R is Li, Na And at least one of K), and Fe 2 O 3 0 to 0.005 wt%.
  • the transition metal oxide may be NiO, CoO, CuO, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 or MnO, the transition metal oxide may be included ⁇ 0.002 wt%.
  • a backlight unit including the experimental light guide plate and the light source is manufactured to guide the light from the light source after integration with the liquid crystal panel to check the wavelength.
  • the light guide plate according to the present invention comprises the steps of combining and melting a glass raw material by further including the transition metal oxide in the base glass composition; And molding the molten glass raw material by a float method using a molten tin float bath.
  • the method may further include chemically strengthening the glass light guide plate.
  • the present invention it is possible to provide a glass light guide plate having a high temperature stability, mechanical properties that can replace the light guide plate and the metal frame of the existing polymer material, having a thinner thickness and excellent optical properties.
  • the light guide plate according to the present invention has high rigidity, it is possible to delete a cover bottom or an ACM (aluminum composite material) or a GCM back cover replacing the cover bottom, which had to be used to maintain mechanical rigidity of the LCD module. Or it can be applied to the film, polymer, plastic, metal, etc. that can replace the existing ACM, GCM.
  • such a glass light guide plate has a small coefficient of thermal expansion, so that the expansion ratio is small with respect to external temperature changes, and thus there is little deformation and is advantageous for reducing the width of the bezel portion.
  • the present invention can reduce the color difference of the glass LGP by including a transition metal oxide for color difference improvement. Accordingly, the light of the backlight unit can be uniformly transmitted to the entire surface without color change.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an LCD according to the prior art.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a light guide plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the structure of a light guide plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an LCD including the light guide plate of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a glass light guide plate according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a color difference of a light guide plate.
  • FIG. 7 illustrates color coordinates in an LCD including the light guide plate and the light source of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining a step of manufacturing a glass.
  • FIG. 10 is a x-direction color difference (dCx) graph of the glass LGP according to the CuO content
  • FIG. 11 is a y-direction color difference (dCy) graph.
  • ranges disclosed herein are to be understood to include the beginning and ending range values and to include any and all subranges subsumed within this range.
  • a range referred to as "1 to 10" may be any and all subranges (including end values) between a minimum value of 1 and a maximum value of 10, that is, all ranges starting at least 1 and ending at a maximum of 10 or less (e.g., , 5.5 to 10).
  • any reference to the amount of the composition is "wt%" based on the total weight of the final glass composition.
  • the “total iron” content of the glass compositions disclosed herein is expressed in terms of Fe 2 O 3 according to standard analytical practices, regardless of the form present in practice. Likewise, the amount of iron in the first state is reported as FeO, although it may not actually be present as FeO in the glass.
  • the terms “oxidation / reduction”, “oxidation / reduction ratio” or “iron oxidation / reduction ratio” refer to the iron in the first state (expressed as FeO) divided by the amount of total iron in the second state (expressed as Fe 2 O 3 ). ) Means the amount.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a light guide plate according to an embodiment of the present invention.
  • the glass LGP 100 may be formed of glass 115 having a plate shape.
  • the glass 115 may be formed in a sheet or film form.
  • a pattern may be formed on at least one surface of the light guide plate.
  • a scattering pattern (not shown) may be formed on the bottom surface of the glass 115 so that guided light may be emitted upward.
  • the composition of the glass 115 constituting the light guide plate 100 in this embodiment is SiO 2 70 ⁇ 85 wt%, B 2 O 3 5 ⁇ 20 wt%, A1 2 O 3 0 ⁇ 5 wt%, R 2 O 1-7 wt%, where R is at least one of Li, Na, and K, Fe 2 O 3 0-0.005 wt%, and a transition metal oxide ⁇ 0.002 wt% for color difference control.
  • the clarifier may further include 0 to 0.5 wt% of SO 3 or Cl.
  • the glass 115 constituting the light guide plate 100 has an oxidation / reduction ratio of at least 0.3, preferably at least 0.5.
  • an oxidation / reduction ratio of glass in the iron as defined in the total iron value of FeO / glass, such oxidation / reduction ratio of ferric (Fe 3 +) to ferrous iron ( It can be increased by reduction with Fe 2 +).
  • the oxidation / reduction ratio is 0.5 or more in the composition of the low iron content as described above, color difference improvement in the x direction and the y direction is confirmed when used as the light guide plate.
  • the oxidation / reduction ratio so large under a strong reducing atmosphere of iron ions is advantageously sulfur (S) it appears impurities and to form a compound of FeS Fe 2 +, a completely different optical properties and the optical properties of the Fe 3 + ions, such as do.
  • S sulfur
  • the FeS compound thus formed causes gold-amber coloration on the glass and degrades the glass's permeation performance. Therefore, in the present invention, it is preferable to control the oxidation / reduction ratio to 0.5 to 0.8.
  • Control of the oxidation / reduction ratio can be achieved by adding components such as sulfur or carbon as the reducing agent, or by adjusting the raw material melting, purification conditions and / or slow cooling conditions.
  • up to 0.1 wt% of carbon is added to the glass stock to control the oxidation / reduction ratio of the glass melt.
  • 0.001 to 0.05 wt% of sulfur may be added to the glass raw material to control the oxidation / reduction ratio of the glass melt.
  • the melt in the glass state temperature Because of the high production of Fe 2 +, in order to maintain the oxidation / reduction ratio is formed at high temperature, to prevent the oxidation / reduction ratio change at a high temperature after forming during production of the glass quickly to a cooling rate Can be.
  • the slow cooling rate is 10 degrees C / min-40 degrees C / min.
  • the appropriate slow cooling of the glass is determined by the glass production width, thickness and withdrawal amount. If the slow cooling rate is slower than 10 ° C / min, it is difficult to maintain the oxidation / reduction ratio at high temperature. If the slow cooling rate is faster than 40 ° C./min, the glass may be stressed.
  • the glass 115 constituting the light guide plate 100 contains 70 to 85 wt% of SiO 2 .
  • SiO 2 is a network structure generator oxide that forms glass, which may contribute to increasing the chemical resistance of the glass and having an appropriate coefficient of thermal expansion that can be matched with the surrounding materials of the glass.
  • the coefficient of thermal expansion may be too low and the glass may easily lose transparency.
  • SiO 2 when SiO 2 is contained too low, the chemical resistance may decrease, the density may increase, the coefficient of thermal expansion may increase, and the strain point may decrease.
  • the glass 115 constituting the light guide plate 100 according to the present invention contains 70 to 85 wt% of SiO 2 , preferably 75 to 85 wt% of SiO 2 , and most preferably 80-85 wt% SiO 2 . Within such a SiO 2 composition range, chemical resistance, thermal expansion coefficient, density, etc., which are suitable for manufacturing and using the light guide plate can be obtained.
  • the glass 115 may contain 5 to 20 wt% of B 2 O 3 .
  • B 2 O 3 is a network structure oxide of glass, which can contribute to improving the dissolution reactivity of glass, reducing the coefficient of thermal expansion, improving the devitrification resistance, improving chemical resistance such as BHF resistance, and lowering the density.
  • BHF mixed solution of buffered hydrofluoric acid, hydrofluoric acid and ammonium fluoride for etching SiOx or SiNx
  • BHF mixed solution of buffered hydrofluoric acid, hydrofluoric acid and ammonium fluoride for etching SiOx or SiNx
  • the glass 115 comprises 5-20 wt% B 2 O 3 , preferably 8-15 wt% B 2 O 3 , most preferably 8-14 wt% B 2 O 3 .
  • B 2 O 3 The composition range can compensate for the poor meltability due to the relatively high SiO 2 content and allows to obtain a degree of chemical resistance, heat resistance, and coefficient of thermal expansion suitable for manufacturing and using the light guide plate.
  • the glass 115 may contain 0 to 5 wt% of Al 2 O 3 .
  • Al 2 O 3 increases the high temperature viscosity, chemical stability, thermal shock resistance and the like of the glass and may contribute to increase the strain point and Young's modulus.
  • the glass 115 contains 0-5 wt% Al 2 O 3 , preferably 1-5 wt%, more preferably 2-3 wt% Al 2 O 3 .
  • the Al 2 O 3 composition range allows the desired physical properties to be obtained in an elastic modulus, chemical stability, and thermal shock resistance mechanical rigidity of a degree suitable for use as a light guide plate.
  • the glass 115 may contain 1 to 7 wt% of R 2 O (where R is at least one of Li, Na, and K).
  • R is at least one of Li, Na, and K.
  • K 2 O in R 2 O may be> 0.1 wt%.
  • R 2 O is a component that is ion-exchanged in a chemical strengthening process in potassium nitrate (KNO 3 ) solution, etc., and contributes to improving the meltability, formability and devitrification resistance of the glass, lowering the high temperature viscosity of the glass, and reducing the incidence of cracking. Can be.
  • KNO 3 potassium nitrate
  • R 2 O when R 2 O is contained too high, the coefficient of thermal expansion of the glass is too large to be matched with the surrounding materials, and the devitrification resistance and thermal shock resistance may be lowered.
  • the content of R 2 O is too low, the effect of addition thereof is difficult to be achieved and the ion exchange performance may be degraded in the chemical strengthening treatment process.
  • the glass 115 comprises 3-7 wt% of R 2 O, preferably 3.5-6 wt% of R 2 O, and most preferably 3-5 wt% of R 2 O. Include.
  • R 2 O Meltability, moldability, thermal shock resistance, ion exchange performance, and the like, suitable to be manufactured and used as the light guide plate in the composition range, can be obtained.
  • K 2 O is a component that lowers the high temperature viscosity of the glass, improves the solubility and formability of the glass, and improves the devitrification resistance.
  • K 2 O is made more than 0.1 wt%.
  • the K 2 O content is greater than 0.1 wt% and less than or equal to 1 wt%.
  • the composition range is such that it has an appropriate refractive index (not too high so as not to increase the reflectivity) as the light guide plate.
  • the glass 115 of this composition is a low iron glass of Fe 2 O 3 0 to 0.005 wt%.
  • even transparent glass has a light green color. This is because glass (Fe) is contained in glass, and a small amount of iron is contained in the silica sand which is a basic raw material of glass. In order to obtain more transparent glass than ordinary glass, iron contained in the raw material must be removed, and the iron removed glass has almost no color and can be considered transparent. Impurity purification may be required for Fe 2 O 3 ⁇ 0.005 wt%.
  • the Fe 2 O 3 content of Fe 2 O 3 is adjusted to less than 0.003 wt%, if preferred that, it is possible to be less than 0.005 wt% More preferably. Since the Fe 2 O 3 content is small, the glass is not discolored accordingly, and thus the light guide plate 100 including the glass 115 does not require the use of an optical film for color correction.
  • the glass 115 of the light guide plate 100 is made from a glass composition controlled to contain transition metal oxides ⁇ 0.002 wt% for color difference control to reduce color difference.
  • Transition metal oxides have the property of absorbing light of a certain color, depending on their type.
  • Representative examples of the transition metal oxide may include NiO, CoO, CuO, Cr 2 O 3 , V 2 O 5, or MnO.
  • NiO absorbs 450-930 nm wavelengths
  • CoO absorbs 250-600 nm wavelengths
  • CuO absorbs 450-780 nm wavelengths
  • Cr 2 O 3 absorbs 450-650 nm wavelengths.
  • V 2 O 5 may absorb 350 nm wavelength
  • MnO may absorb 430 nm wavelength.
  • transition metal oxides are known as colored oxides in the existing glass field and only to the extent that it is desirable to reduce the content as much as possible for the production of transparent glass.
  • the light absorption characteristics of the transition metal oxide are first used to define a specific wavelength that needs to be absorbed from the optical characteristics of the glass module constituting the light guide plate, the light source such as LED, and the LCD module in the form of an integrated device.
  • the transition metal that can absorb the wavelength results in an unpredictable and remarkable effect of color difference improvement without changing the color of the glass.
  • the glass of the light guide plate is borosilicate glass mainly composed of SiO 2 and B 2 O 3 , and when the light source is a general white LED, the transition metal oxide is considered to need to absorb red wavelengths. CuO and 5 to 15 ppm may be included. The selection and inclusion of such a transition metal oxide will be described in detail in the light guide plate manufacturing method according to the present invention.
  • the light guide plate 100 including the glass 115 having such a composition when used, even when a high temperature environment is formed by a light source during use, volatile organic compounds and the like are not emitted, and deformation by external moisture or heat may occur. You can take advantage of glass that has this disadvantage.
  • the light guide plate 100 proposed in the present invention has excellent mechanical strength.
  • the light guide plate 100 may maintain the brightness by controlling the iron content in the glass to be low, and includes the glass 115 to further control the composition of the transition metal oxide to reduce the color difference.
  • luminance and color difference performance may be satisfied beyond the level of existing polymer materials.
  • the light guide plate 100 may have a color difference of +0.015 to -0.015 during light guide of 500 mm, and preferably +0.010 to -0.010.
  • the light guide plate 100 has an absorption at a visible light wavelength (380 nm to 780 nm) of 500 mm or more as the light guiding distance increases.
  • the glass 115 for the light guide plate 100 should be free of defects (bubbles, stria, inclusions, pits, scratches, etc.) on the inside and the surface thereof.
  • a clarifier is added to dissolve and clarify the glass.
  • the glass 115 may further include 0 to 0.5 wt% of SO 3 or Cl as a clarifier. This content is not an input amount in a glass raw material but an amount which remain
  • Such a clarifier and content make the clarification effect at the time of melt
  • the oxidation / reduction ratio may vary depending on the inclusion of the clarifier, the type and amount of the clarifier are appropriately determined.
  • the glass 115 preferably has a thickness of 2 mm or less in terms of thinning of the LCD.
  • the glass 115 has a thermal expansion coefficient of 10 ⁇ 10 so that the refractive index is 1.49 or less so that the visible light (380 nm to 780 nm) transmittance is greater than or equal to 92% or greater than the polymeric light guide plate based on a thickness of 2 mm of the light guide plate 100. It can be adjusted within the above-described range to be -6 / K or less.
  • the refractive index is 1.475 or less
  • the thermal expansion coefficient is 5 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less. This low coefficient of thermal expansion ensures that the dimensions of the glass 115 do not change significantly even with temperature changes. Since deformation does not easily occur even when the glass 115 is exposed to a high temperature, the glass 115 may be processed even at a high temperature range, and thus the application range may be extended.
  • the glass 115 density is at least 2.0 g / cm 3 , preferably 2.2 g / cm 3 It may be abnormal. And 2.5 g / cm 3 or less.
  • the density of the glass may be low and it may be easy to achieve the weight reduction of the glass article.
  • the density of the glass is lowered, it is possible to reduce the warpage phenomenon due to the glass's own load and to reduce the weight of the apparatus to which the glass is applied.
  • the glass transition temperature (Tg) of the glass 115 may be 500 ° C. or more, preferably 520 ° C. or more. Since the glass transition temperature is very high compared to the normal polymer, it means that the heat resistance is excellent.
  • the working temperature (T 4, temperature at viscosity 10 4 dPas) of the glass 115 is preferably 1,270 ° C. or less, and more preferably 1,250 ° C. or less. According to this embodiment, since the T 4 associated with the processing temperature of the glass is low, the processing of the glass can be facilitated, and energy and time required for processing the glass can be saved.
  • the elastic modulus (Young's modulus) of the glass 115 constituting the light guide plate 100 is 60 GPa or more, preferably 65 GPa. It may be abnormal. According to this embodiment, since the modulus of elasticity is large, the desired mechanical strength can be obtained even if the thickness is reduced.
  • Poisson's ratio refers to the ratio of the lateral strain ( ⁇ d ) to the longitudinal strain ( ⁇ l ) when the normal stress is applied to an object, which is, in other words, the side-reduced ratio of the increased length. .
  • the Poisson's ratio of a complete incompressible solid is 0.5, about 0.3 for steel, 0.1 to 0.2 for concrete, and nearly zero for cork.
  • the Poisson's ratio (horizontal and vertical strain ratio) of the light guide plate 100 of the present invention may be 0.23 or less, preferably 0.2 or less.
  • the central tension and compressive stress of glass are related to the Poisson's ratio, the coefficient of thermal expansion, the modulus of elasticity, and the like.
  • the Poisson's ratio in this range, and the coefficient of thermal expansion and modulus of elasticity in the aforementioned range, are such that the central tension and compressive stress of the glass are such that they are suitable for use as a light guide plate.
  • the flexural strength of the glass 115 in the parent glass state without reinforcement may be at least 20 MPa, preferably at least 25 MPa. According to this embodiment, since the bending strength is large, it is not easily bent and can be thinned.
  • the glass 115 maintains mechanical strength as the light guide plate 100 even when the thickness is 2 mm or less.
  • the thickness of the glass 115 can be adjusted in a range of 1.6 mm or more and 2 mm or less, which is very advantageous in terms of thinning of the LCD.
  • the tempered glass which chemically strengthened the glass of such a composition may have a thickness DOL of the compressive stress layer greater than 10 um. That is, the light guide plate according to the present invention may have a compressive stress layer thickness greater than 10 ⁇ m during chemical strengthening. More preferably, the thickness of the compressive stress layer may exceed 20 um. More preferably, the thickness of the compressive stress layer may exceed 30 um. According to this embodiment, since the thickness of the compressive stress layer is thick, the mechanical strength of the tempered glass can be improved. In particular, if the compressive stress layer thickness is thick, the glass may not be broken even at a certain depth of damage.
  • the mechanical strength as the light guide plate 100 can be maintained even if the thickness is 1.6 mm or less.
  • the thickness of the glass 115 which has been chemically strengthened, can be adjusted in a range of 1.4 mm or more and 1.6 mm or less, which is more advantageous in terms of thinning of the LCD.
  • the light guide plate 100 using the glass 115 having the above composition does not need the use of an optical film for color correction because it is a glass of low iron content.
  • the conventional glass composition causes color coordinate difference and color difference (so-called color difference) between a light incident part to which light of a light source is incident and a light incident part opposite to the light incident part.
  • color difference color difference
  • the light guide plate 100 is a component that radiates light incident from the side and irradiates toward the front in the backlight unit of the LCD. Therefore, an optical pattern (not shown) may be formed on the lower surface of the light guide plate 100 to diffuse incident light and irradiate the light toward the front direction.
  • the optical pattern may be formed by unevenness or bead particle film coating. Conventionally, such optical patterns are formed by etching PMMA or by coating a polymer film on PMMA. However, after the glass 115 is manufactured, such optical patterns may be formed by laser etching, or the polymer patterns may be printed on the glass surface to form such optical patterns. .
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the structure of a light guide plate according to another embodiment of the present invention.
  • the light guide plate 100 ′ includes the glass 115, the detailed description thereof is not repeated.
  • the light guide plate 100 ′ may further include a reflecting film on other surfaces except for the light incident surface (left side in this embodiment) in order to minimize light loss at the side surface.
  • the side surface and the bottom surface of the glass 115 may be coated with a combination of titanium oxide (TiO 2 ) and a metal film to form the side reflective film 116 and the bottom reflective film 117.
  • the metal film may be formed by coating a metal such as silver (Ag), aluminum (Al), or chromium (Cr).
  • the surface on which the light 115 is incident may have a structure that is concave processed inward.
  • the surface area of the light incident surface of the glass 115 when the surface area of the light incident surface of the glass 115 is increased, the surface area of the light incident by the light source may be increased to increase luminance.
  • a rolling method using a suitable structuring device such as being pressed or stamped using a suitable constituent machine may be used, and the glass 115 may be used. Viscosity is heated to a temperature suitable for this purpose, which temperature is between the softening point and the working point of the glass.
  • a suitable structuring device such as being pressed or stamped using a suitable constituent machine
  • Viscosity is heated to a temperature suitable for this purpose, which temperature is between the softening point and the working point of the glass.
  • Such kind of structures can be obtained by other manufacturing methods, for example by stamping, etching, machining, chemical etching or laser ablation. Can be.
  • the required structure may also be obtained directly from the molten glass of the glass making process by hot molding or forming processes.
  • Such light guide plates 100 and 100 ' may be included in the backlight unit of the LCD.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the LCD including the light guide plate 100 of FIG. 2.
  • the LCD 200 includes a liquid crystal panel 120 having an upper polarizing film 110 and a lower polarizing film 130.
  • the liquid crystal panel 120 may be configured of a thin film transistor substrate and a color filter substrate which are bonded to each other with a liquid crystal layer interposed therebetween as in the conventional LCD.
  • the lower polarization film 130 may further include a dual luminance enhancement film 135 (DBEF).
  • DBEF dual luminance enhancement film 135
  • the backlight unit 140 is provided at a predetermined interval between the liquid crystal panel 120, and the backlight unit 140 includes an optical sheet 150, a light guide plate 100, a reflective sheet 160, and It may include a light source (not shown).
  • the liquid crystal panel 120 and the backlight unit 140 are maintained by a middle cabinet 170 that surrounds them on the side and a back cover 180 that supports the bottom surface.
  • An adhesive film 185 may be further included between the middle cabinet 170 and the back cover 180 to prevent moisture penetration through the space.
  • the light source may include at least one LED chip capable of emitting light as in a conventional LCD, and a package containing the LED chip, which is disposed on a circuit board (see 23 in FIG. 1). Such a light source may be disposed at an edge portion or a light incident side of the light guide plate 100. Such a light source may be formed on one side, both sides, or four sides of the light guide plate 100 in consideration of the size, luminance uniformity, etc. of the liquid crystal panel 120, and at least one of the corners of the light guide plate 100. Can be formed on.
  • the light guide plate 100 receives light emitted from the light source toward the light incident side and emits the light to the light exit surface.
  • the light guide plate 100 uniformly supplies the light provided from the light source to the liquid crystal panel 120.
  • the optical sheet 150 is disposed on the light guide plate 100 to serve to diffuse and collect light transmitted from the light guide plate 100.
  • the optical sheet 150 may include a diffusion sheet, a prism sheet, a protective sheet, or the like.
  • the diffusion sheet may disperse light incident from the light guide plate 100 to prevent the light from being partially concentrated.
  • the prism sheet may be formed with a triangular prism having a predetermined arrangement on one surface, and may be disposed on the diffusion sheet to collect light diffused from the diffusion sheet in a direction perpendicular to the liquid crystal panel 120. Can be.
  • the protective sheet may be formed on the prism sheet, and may protect the surface of the prism sheet and diffuse the light to make the distribution of light uniform.
  • the reflective sheet 160 is disposed between the light guide plate 100 and the back cover 180 to reflect the light emitted downward of the light guide plate 100 toward the liquid crystal panel 120 to improve light efficiency.
  • the reflective sheet 160 may be made of, for example, polyethylene terephthalate (PET) to have reflectivity, and one surface thereof may be coated with a diffusion layer containing, for example, titanium dioxide.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the reflective sheet 160 may be formed of a material including a metal such as silver (Ag).
  • the reflective sheet 160 may be omitted when the LCD is assembled.
  • the conventional LCD 1 uses a guide panel 40 and a cover bottom 30 to fix the liquid crystal panel 10.
  • a guide panel 40 and a cover bottom 30 to fix the liquid crystal panel 10.
  • 2.0 to 2.5 mm thick aluminum composite material (ACM) instead of the cover bottom
  • the GCM may be used as the back cover 180 and the rigidity may be maintained by applying the middle cabinet 170 of the aluminum material surrounding the edge.
  • the light guide plate 100 according to the present invention since the mechanical rigidity is superior to that of the conventional PMMA material light guide plate, not only the existing cover bottom can be omitted, but also the back cover 180 in the structure of FIG. 4 is also omitted. can do.
  • Cover bottom substitutes such as ACM and GCM maintain opaque properties where light from a light source cannot penetrate.
  • the light guide plate 100 according to the present invention is transparent because it includes the glass 115.
  • the glass 115 has high temperature stability and mechanical properties that can replace the light guide plate and the metal frame of the existing polymer material, instead of omitting the back cover 180 made of ACM or GCM material, the film, polymer, It is also possible to apply a thin transparent film such as plastic.
  • the thickness of the light guide plate 100 formed of the glass 115 may be 2 mm or less, there is an advantage that the thickness of the bezel portion may be further thinned. Accordingly, the thickness of the overall LCD module is reduced, which is very advantageous for thinning.
  • the light guide plate thickness can be reduced by nearly 40% compared to the conventional PMMA thickness of about 3.5 mm.
  • the thermal expansion coefficient of the light guide plate 100 is small to about one tenth of that of the conventional PMMA.
  • the light guide plate 100 may be integrated with a light source and other optical materials for the LCD 200 to constitute the backlight unit 140, but does not require a separate structure for maintaining the rigidity of the LCD module structure. Do not.
  • a thin transparent film such as a film, a polymer, a plastic, a metal, and the like may be further applied.
  • the display device according to the present invention is preferably an LCD as described above, and includes the light guide plate according to the present invention described above.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method of manufacturing a light guide plate according to the present invention.
  • an experimental light guide plate is manufactured from the basic glass composition (step s1).
  • step s2 according to the light waveguide of the light source used in the actual product in the experimental light guide plate to determine the wavelength of the light absorption is relatively low.
  • a glass is prepared by further including a transition metal oxide capable of selectively absorbing the wavelength in the base glass composition to prepare a glass light guide plate including the glass (step s3).
  • the transition metal oxide may be NiO, CoO, CuO, Cr 2 O 3 , V 2 O 5 or MnO, the transition metal oxide may be included ⁇ 0.002 wt%.
  • the selection of the additive transition metal oxide should not be arbitrarily specified but should be selected as the component which defines the absorption wavelength and absorbs the specific wavelength according to the LED light source and the display set.
  • each element absorbs light of a specific wavelength, such as CuO.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a color difference of a light guide plate.
  • the light source 205 is positioned on the side of the light guide plate 201.
  • the light guide plate 201 is to make the light emitted from the side light source 205 evenly distributed in the upper surface direction to minimize the loss to form a surface light source.
  • the difference between the color of the color and the color of the portion 203 far from the light source 205 is called a color coordinate difference, that is, a color difference.
  • the color difference occurs in the same direction as the light incident direction I, and there is a problem that a color difference gradient exists in the light incident direction.
  • the cause of the color difference can be divided into those due to the light guide plate and those due to the optical mechanism inside the display.
  • the light guide plate can be divided into light absorption due to the glass composition and light absorption due to impurities in the glass, and due to the optical mechanism inside the display, the polarizing film, the diffusion sheet, the prism sheet, the protective sheet, the LCD module, etc. By all the light absorbing elements in the display element. In the present invention, it is possible to reduce the color difference due to all these factors.
  • FIG. 7 illustrates color coordinates in an LCD including the light guide plate 201 and the light source 205 of FIG. 6.
  • the color coordinate of the side light source 205 for example, the LED
  • the position of "b” which is the color coordinate of the portion 202 close to the light source 205 when the light guide plate 201 is applied.
  • colors appear differently on the display.
  • steps s2 and s3 of the present invention confirm the wavelengths of light absorption relatively low in accordance with the light waveguide in the experimental light guide plate through the color coordinate diagram as shown in FIG. 7, and the transition metal capable of selectively absorbing the wavelengths.
  • the transition metal capable of selectively absorbing the wavelengths.
  • a component that absorbs the red wavelength for example, CuO, is used as a component for color difference control.
  • a sample having different contents may be prepared, and then the amount of bringing the color difference within the allowable range may be selected by observing the change in the x direction color difference and the y direction color difference.
  • the backlight unit including the experimental light guide plate and the light source is integrated with a liquid crystal panel to be manufactured like an actual LCD, and then the light from the light source is guided to check the wavelength.
  • a liquid crystal panel to be manufactured like an actual LCD
  • the light from the light source is guided to check the wavelength.
  • the base glass composition is SiO 2 70 ⁇ 85 wt%, B 2 O 3 5 ⁇ 20 wt%, Al 2 O 3 0 ⁇ 5 wt%, R 2 O 1 ⁇ 7 wt% (where R Silver, at least one of Li, Na, and K), and Fe 2 O 3 0 to 0.005 wt%, but other types of borosilicate glass or soda lime glass may be used as the base glass.
  • the glass for the light guide plate may be manufactured according to the flow chart as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining a step of manufacturing a glass.
  • the raw materials of the respective components contained in the glass are combined to become a target composition (S110).
  • the base glass composition raw material components are combined, and the transition metal oxide selected in step s2 is added.
  • the content of each raw material, clarifier conditions and the like are as described above in the light guide plate embodiment.
  • Glass raw materials can be obtained from known starting materials including alkali oxides such as Na, K and Li.
  • the glass raw materials thus combined are heated to a predetermined temperature, for example, 1500 to 1600 ° C. to melt the glass raw materials (S120), and the molten glass is molded after performing a clarification process (S130).
  • a predetermined temperature for example, 1500 to 1600 ° C.
  • melting process S120 glass raw material is heated in the melting furnace not shown, and molten glass is produced.
  • the bubble in a molten glass is removed using the above-mentioned clarifier in the clarification tank in which a molten glass is not shown.
  • the refining step whereby the molten glass is raised in a blue sign, it bubbles, including O 2, CO 2 or SO 2, etc. contained in the molten glass, growing to absorb caused O 2 by the reduction of the refining agent, molten glass It floats on the liquid level and is released (defoaming process).
  • a stirring process can be performed.
  • the molten glass is passed through an agitator tank not shown to face vertically in order to maintain the chemical and thermal uniformity of the glass.
  • the molten glass is moved to the vertical bottom direction bottom part while stirring by the stirrer provided in the stirring vessel, and guide
  • the nonuniformity of glass such as stria, can be improved.
  • step S130 a molding step is performed (S130).
  • the step S130 is performed by a float method using a float bath.
  • step S130 when the glass is molded in step S130, the molded glass is subjected to a slow cooling process is transferred to a slow cooling furnace (S140).
  • the slow cooled glass is cut to a desired size, and further processing such as polishing may be performed, and the glass 115 and the light guide plates 100 and 100 ′ including the same may be manufactured through this series of processes.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the plate glass manufacturing apparatus that can perform steps S130 and S140.
  • the plate glass manufacturing apparatus 300 includes a float bath 220 in which molten tin 221 is accommodated and a molten glass is formed into a flat plate shape, and a cooling furnace 240 in which molten glass is slowly cooled. And a dross box 230 which draws the molten glass from the float bath 220 and delivers the molten glass to the slow cooling furnace 240.
  • the molten glass is formed into a ribbon-shaped plate glass 222 on the surface of the molten tin 221 while moving from the upstream side to the downstream side of the float bath 220, and the separation position (set at the downstream side of the float bath 220 ( At the take off point, the roller 231 installed in the dross box 230 is pulled up away from the molten tin 221 and the slow cooling furnace 240 of the next process is passed through the dross box 230. Is sent out.
  • the slow cooling furnace 240 is composed of a plurality of sections (sections), and a single roller 241 is used as shown in the section, and the heater 242 is installed in the space below the roller 241.
  • the ribbon-shaped plate glass 222 is cooled to a glass slow cooling point or less while being temperature controlled so that distortion and warpage do not occur.
  • the plate glass manufacturing apparatus 300 can manufacture the plate glass 222 of a large flat plate.
  • the slow-cooled plate glass 222 may be taken out of the plate glass manufacturing apparatus 300 to further perform processing such as cutting and polishing to a desired size, thereby manufacturing the glass 115, and including such glass to form the light guide plate 100, 100 ') can be produced. Since the some excellent glass 115 can be obtained from the plate glass 222 of a large flat plate, the light guide plates 100 and 100 'can be manufactured with high productivity.
  • Table 1 shows the basic glass compositions.
  • FIG. 10 is a x-direction color difference (dCx) graph of the glass LGP according to the CuO content
  • FIG. 11 is a y-direction color difference (dCy) graph.
  • the type and content of these transition metal oxides is due to the wavelength of the light source used in the experiment, given the base glass composition, and if they are different, the type and content of the preferred transition metal oxides will naturally vary. For example, if dCx and dCy have a negative value in the basic glass composition, a color difference is improved by selecting a transition metal oxide having a content that can change the value in a positive direction.

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Abstract

색차가 적은 유리 도광판 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 도광판은 SiO2 70 ~ 85 wt%, B2O3 5 ~ 20 wt%, Al2O3 0 ~ 5 wt%, R2O 1 ~ 7 wt% (여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나), Fe2O3 0 ~ 0.005 wt%, 및 색차 조절을 위한 전이금속 산화물 < 0.002 wt%를 포함하는 유리를 포함한다.

Description

유리 도광판 및 그 제조 방법
본 발명은 유리 도광판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색차가 개선된 유리 도광판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원은 2016년 6월 13일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2016-0073332호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
일반적으로, 노트북, 데스크탑 컴퓨터, TV와 같은 디스플레이 장치에는 경박단소화 및 저소비전력을 실현할 수 있는 장점으로 인해 액정 디스플레이(LCD)가 주로 이용되고 있다. 그런데 LCD는 스스로 빛을 내는 소자가 아니라 수광 소자이므로 액정 화면 외에 백라이트 유니트를 필요로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 LCD의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 LCD(1)는 액정 패널(10), 백라이트 유니트(20), 커버 바텀(cover bottom, 30), 가이드 패널(40) 및 상부 케이스(50)를 포함한다.
액정 패널(10)은 액정층을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(12)과 컬러 필터 기판(14)으로 구성된다. 또한, 액정 패널(10)의 하면과 상면으로는 편광부재(16, 18)가 부착될 수 있다. 그리고, 백라이트 유니트(20)는 반사 시트(21), 액정 패널(10)에 광을 제공하는 광원(23), 도광판(25), 복수 개의 광학 시트(27) 및 광원(23)을 지지하는 하우징(29)을 포함한다.
커버 바텀(30)은 내부에 수납 공간이 형성되어 광원(23), 반사 시트(21), 도광판(25) 및 광학 시트(27)를 수납하는 동시에 가이드 패널(40)을 지지한다. 상기 가이드 패널(40)은 액정 패널(10)을 지지하기 위한 것으로서 도 1에 도시된 바와 같이 액정 패널(10)을 지지하는 패널 지지부와 백라이트 유니트(20)를 감싸는 측벽으로 이루어질 수 있다. 상부 케이스(50)는 액정 패널(10)의 상면 가장자리 부분을 감싸는 동시에 가이드 패널(40) 및 커버 바텀(30)의 측면을 감싸게 된다.
여기서, 도광판(25)은 상기 광원(23)으로부터 입사하는 광을 액정 패널(10) 방향으로 출사하기 위한 것으로서 주로 PMMA(Poly Methyl MethAcrylate)나 PC(Poly Carbonate) 같은 고분자 소재로 형성된다. 도광판(25)은 백라이트 유니트(20) 부품 중 측면 광원(23)에서 나오는 빛의 손실을 최소화하면서 상면 방향으로 고르게 분산하여 면 광원으로 만들어야 하는 핵심 부품이다.
그런데, 기존에 도광판(25)에 주로 사용하는 물질인 PMMA는 고온(90)에서 형태가 변형되고 유해한 휘발성 유기화합물 등이 발생하는 문제점이 있다. 그리고, 열팽창 계수(CTE ; Coefficient of Thermal Expansion)가 약 50 ~ 100×10-6/K 로 높아, 액정 패널(10)의 비표시 영역인 베젤(bezzel) 부분의 폭을 감소시키는 데 한계가 있다. 뿐만 아니라, 고분자인 관계로 기계적 강도가 낮아 이를 보강하기 위한 금속 프레임인 가이드 패널(40)을 추가로 이용하고 있다. 또한, PMMA는 백라이트 유니트(20) 내부에서 광학 특성을 발휘하기 위해 약 3.5 mm의 두께가 필요하여, LCD(1) 박형화에 한계가 되고 있다.
따라서, 사용 과정에서 고온 환경이 조성되더라도 변형이 되지 않고 유독한 기체가 발생하지 않는 등 고온 안정성을 가지고, 열팽창 계수가 낮으며, 기계적 강도가 높아 금속 프레임 등을 필요로 하지 않고, 디스플레이 장치 박형화에 유리한 도광판 및 그 제조 기술이 요구되고 있다.
현재 도광판의 재료로 유리를 적용한 신규 제품에 대한 검토가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 유리는 기존의 고분자 소재와 비교하여 기계적 물성, 열적 내구성이 우수하지만 소재 자체의 특성상 고분자 대비 광흡수가 커서 백라이트 유니트의 빛을 색 변화없이 균일하게 전 면적으로 전달하는 데 어려움이 있다.
특히 유리 도광판에서의 색차 개선이 시급한 문제이다. 도광판은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 도광판의 측면에 광원이 위치하여 빛이 도파하게 되는데, 이 때 광원으로부터 가까운 부분의 색상과 광원으로부터 먼 부분의 색상이, 도광판 내부의 흡광 요소에 의해 차이가 발생하게 되는 것을 색차라고 한다. 유리 도광판에서는 기존의 고분자 도광판에 비하여 이러한 색차가 두드러지는 경향이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 색차가 적은 유리 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 이러한 유리 도광판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 도광판은 SiO2 70 ~ 85 wt%, B2O3 5 ~ 20 wt%, Al2O3 0 ~ 5 wt%, R2O 1 ~ 7 wt% (여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나), Fe2O3 0 ~ 0.005 wt%, 및 색차 조절을 위한 전이금속 산화물 < 0.002 wt%를 포함하는 유리를 포함한다.
이 유리는 산화/환원 비(redox ratio)가 0.3 이상, 바람직하게는 0.5 이상이다.
상기 전이금속 산화물은 NiO, CoO, CuO, Cr2O3, V2O5 또는 MnO일 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 상기 전이금속 산화물은 CuO이고 5 ~ 15 ppm 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 도광판은 500mm 도광시 색차가 +0.015 ~ -0.015일 수 있고, 바람직하게는 +0.010 ~ -0.010이다.
본 발명에 따른 도광판은 도광 거리 증가에 따라 500mm 이상 가시광 파장(380 nm ~ 780 nm)에서 흡수를 가진다.
상기 유리는 상기 산화/환원 비 조절을 위하여, 0.1 wt% 이하의 탄소가 더 포함된 것일 수 있다. 다른 예로서, 상기 유리는 0.001 ~ 0.05 wt%의 황 성분이 더 포함된 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 유리에는 SiO2가 75 ~ 85 wt% 포함될 수 있다.
또한, 상기 유리에는 K2O > 0.1 wt%가 포함될 수 있다.
또한, 상기 유리는 청징제로서 SO3 혹은 Cl을 0 ~ 0.5 wt% 더 포함할 수 있다.
상기 도광판은 바람직하게, 두께가 1.4 mm 이상 2 mm 이하이다. 그리고, 본 발명의 도광판은 색 보정을 위한 광학 필름의 사용이 필요하지 않다. 또한, 상기 유리에는 입사광의 산란을 위한 패턴 구조가 형성되어 있을 수 있다.
상기 유리는, 2 mm 두께 기준으로 가시광(380 nm ~ 780 nm) 투과율이 고분자 도광판 이상 또는 92 % 이상이다. 또한, 상기 유리는, 굴절율이 1.49 이하, 바람직하게는 1.475 이하이고, 열팽창 계수가 10 ×10-6/K 이하, 바람직하게는 5 ×10-6/K 이하이다. 상기 유리의 밀도는 2.0g/cm3 이상, 바람직하게는 2.2g/cm3 이상일 수 있고, 2.5g/cm3 이하일 수 있다. 유리전이온도는 500℃ 이상, 바람직하게는 520℃ 이상일 수 있다. 생산 편의를 위해서 상기 유리의 작업 온도(점도 104dPas에서의 온도)는 1,270℃ 이하인 것이 바람직하며, 1,250℃ 이하이면 더욱 바람직하다. 상기 유리를 포함하는 도광판은 기존 고분자 재질의 도광판에 비해 우수한 기계적 강성을 부여하기 위해 적용되기에, 상기 유리의 탄성계수(영률)는 60 GPa 이상, 바람직하게는 65 GPa 이상일 수 있다. 상기 유리의 포아송 비(가로 세로 변형 비)는 0.23 이하, 바람직하게는 0.2 이하일 수 있다. 강화처리를 하지 않은 모 유리 상태에서의 휨 강도는 최소 20 MPa 이상, 바람직하게는 25 MPa 이상일 수 있다. 상기 조성의 유리를 화학적으로 강화시킨 유리도 도광판에 포함될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 도광판을 포함하는 디스플레이 장치로까지 확장된다. 이 디스플레이 장치는 바람직하게 LCD이다.
본 발명에 따른 도광판 제조 방법은, 기본 유리 조성물로부터 실험용 도광판을 제조하는 단계; 상기 실험용 도광판에서 빛 도파에 따라 상대적으로 빛의 흡수가 적은 파장을 확인하는 단계; 및 상기 파장을 선택적으로 흡수할 수 있는 전이금속 산화물을 상기 기본 유리 조성물에 추가 포함시켜 유리를 제조하여 상기 유리를 포함하는 도광판을 제조하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 기본 유리 조성물은 SiO2 70 ~ 85 wt%, B2O3 5 ~ 20 wt%, Al2O3 0 ~ 5 wt%, R2O 1 ~ 7 wt% (여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나), 및 Fe2O3 0 ~ 0.005 wt%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전이금속 산화물은 NiO, CoO, CuO, Cr2O3, V2O5 또는 MnO일 수 있고, 상기 전이금속 산화물은 < 0.002 wt% 포함될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 상기 실험용 도광판 및 광원을 포함하는 백라이트 유니트를 제조하여 액정 패널과 집적 후 상기 광원으로부터의 빛을 도파시켜 상기 파장을 확인한다.
본 발명에 따른 도광판은 상기 기본 유리 조성물에 상기 전이금속 산화물을 추가 포함시켜 유리 원료를 조합하고 용융하는 단계; 및 용융된 유리 원료를 용융 주석 플로트 배스(float bath)를 이용하는 플로트(float) 법에 의해 성형하는 단계에 의해 제조할 수 있다.
그리고, 상기 유리 도광판을 화학적으로 강화시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 고온 안정성을 가지며, 기존 고분자 재질의 도광판과 금속 프레임을 대체할 수 있는 기계적 물성을 가지고, 보다 얇은 두께를 가지며 우수한 광학적 특성을 가지는 조성의 유리 도광판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 도광판은 강성이 크므로 기존에 LCD 모듈의 기계적 강성을 유지하기 위해 사용하여야 했던 커버 바텀 또는 이를 대체하는 ACM(aluminum composite material) 또는 GCM 백 커버(back cover)의 삭제가 가능하다. 또는 기존의 ACM, GCM을 대체할 수 있는 필름, 고분자, 플라스틱, 금속 등의 적용이 가능하다.
그리고, 이러한 유리 도광판은 열팽창 계수가 작으므로 외부의 온도 변화에 대해 팽창율이 작아 변형이 거의 없고 베젤 부분의 폭을 감소시키는 데에 유리하다.
특히 본 발명에서는 색차 개선을 위한 전이금속 산화물을 포함하도록 하여 유리 도광판의 색차를 줄일 수 있다. 이에 따라, 백라이트 유니트의 광을 색 변화없이 균일하게 전 면적으로 전달할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 LCD의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 2의 도광판을 포함하는 LCD의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유리 도광판의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 도광판의 색차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 도광판과 광원을 포함하는 LCD에서의 색좌표를 예로 든다.
도 8은 유리의 제조 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 플로트 법을 이용한 판유리 제조 장치의 단면 모식도이다.
도 10은 CuO 함량에 따른 유리 도광판의 x 방향 색차(dCx) 그래프이고, 도 11은 y 방향 색차(dCy) 그래프이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
본원에 개시된 모든 범위는 시작 및 종결 범위 값을 포함하고 이 범위 내에 포함되는 임의의 및 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, "1 ~ 10"으로 언급된 범위는 최소값 1 내지 최대값 10 사이의 임의의 및 모든 하위 범위(끝값 포함), 즉, 최소값 1 이상에서 시작하고 최대값 10 이하에서 종결되는 모든 범위(예컨대, 5.5 내지 10)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
달리 명시되지 않는 한, 조성물의 양에 대한 임의의 언급은, 최종 유리 조성물의 총 중량을 기준으로 하는 "wt%"이다. 본원에 개시된 유리 조성물의 "총 철" 함량은, 실제 존재하는 형태와 관련 없이, 표준 분석 관행에 따른 Fe2O3의 용어로 표현된다. 마찬가지로, 제 1 상태의 철의 양은, 실제로 유리 중에 FeO로서 존재할 수 없을 지라도, FeO로서 보고된다. 용어 "산화/환원", "산화/환원 비" 또는 "철 산화/환원 비"는, 제 2 상태의 총 철(Fe2O3로 표현됨)의 양으로 나눈 제 1 상태의 철(FeO로 표현됨)의 양을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유리 도광판(100)은 플레이트 형상의 유리(115)로 이루어진다. 여기서, 플레이트로 기술하였으나, 디스플레이 장치의 박형화를 위해 유리(115)는 시트 또는 필름 형태로 형성될 수 있다. 도광판의 적어도 어느 하나의 면에는 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어 유리(115) 하면에는 가이드된 빛이 상부로 출사될 수 있도록 산란 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
특히, 본 실시예에서 도광판(100)을 구성하는 유리(115)의 조성은 SiO2 70 ~ 85 wt%, B2O3 5 ~ 20 wt%, A12O3 0 ~ 5 wt%, R2O 1 ~ 7 wt% (여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나), Fe2O3 0 ~ 0.005 wt% 및 색차 조절을 위한 전이금속 산화물 < 0.002 wt%를 포함한다. 또한, 청징제로서 SO3 혹은 Cl을 0 ~ 0.5 wt% 더 포함할 수 있다.
도광판(100)을 구성하는 유리(115)는 0.3 이상, 바람직하게는 0.5 이상의 산화/환원 비를 가진다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 산화/환원 비는 유리 내 철분의 존재 형태로서, FeO/유리 중 전체 철분 값으로 정의되고, 이러한 산화/환원 비는 제 2 철(Fe3 +)을 제 1 철(Fe2 +)로 환원시킴으로써 증가될 수 있다.
상기와 같은 저 철분 함량의 조성에서 산화/환원 비를 0.5 이상으로 하면 도광판으로 이용시 x 방향, y 방향 색차 개선이 확인된다. 그러나 산화/환원 비를 너무 크게 하면 강한 환원 분위기 하에서 철분 이온은 유리 내 황(S) 등의 불순물과 FeS라는 화합물을 형성하여 Fe2 +, Fe3 + 이온의 광학 특성과 전혀 다른 광학 특성을 나타나게 한다. 이렇게 형성된 FeS 화합물은 유리에 호박색 착색(Gold-amber coloration)을 야기하며 유리의 투과 성능을 저하시킨다. 따라서, 바람직하게, 본 발명에서는 산화/환원 비를 0.5 ~ 0.8로 제어함이 바람직하다.
산화/환원 비의 제어는 환원제로서 황 또는 탄소와 같은 성분을 첨가하거나, 원료 용융, 정제 조건 및/또는 서냉 조건을 조절하여 달성할 수 있다.
예를 들어, 유리 원료에 0.1 wt% 이하의 탄소를 첨가하여 유리 용융물의 산화/환원 비를 제어한다. 대신에 유리 원료에 0.001 ~ 0.05 wt%의 황 성분을 첨가하여 유리 용융물의 산화/환원 비를 제어할 수도 있다.
한편, 용융 유리 상태의 고온에서는 Fe2 +의 생성이 많으므로, 고온에서 형성된 산화/환원 비를 유지하기 위해, 유리 생산시 성형 후 서냉 속도를 빠르게 하여 고온에서의 산화/환원 비 변화가 없도록 할 수 있다. 서냉 속도는 10℃/분 ~ 40℃/분으로 한다. 적절한 유리의 서냉은 유리 생산 폭, 두께, 인출량에 따라서 정해진다. 서냉 속도가 10℃/분보다 느리면 고온에서의 산화/환원 비를 유지하기 어렵다. 서냉 속도가 40℃/분보다 빠르면 유리에 응력이 유발될 수 있다.
도광판(100)을 구성하는 유리(115)는, 70 ~ 85 wt%의 SiO2를 포함한다. SiO2는 유리를 형성하는 네트워크 구조 생성체 산화물로서, 유리의 화학적 내성을 증가시키고, 유리의 주변 재료와 정합될 수 있는 적절한 열팽창 계수를 갖도록 하는데 기여할 수 있다. 하지만, SiO2가 지나치게 높게 함유되는 경우, 유리의 용융이나 성형이 어려워지고 점성이 상승하여 유리의 청징 및 균질화가 곤란해진다. 그리고, 열팽창 계수가 지나치게 낮아지며 유리가 투명성을 상실하기 쉬울 수 있다. 반면, SiO2가 지나치게 낮게 함유되는 경우, 화학적 내성이 감소되고 밀도가 커지며, 열팽창 계수가 커지고 변형점이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 도광판(100)을 구성하는 유리(115)는, 70 ~ 85 wt%의 SiO2를 포함하고, 바람직하기로는 75 ~ 85 wt%의 SiO2를 포함하며, 가장 바람직하기로는 80 ~ 85wt%의 SiO2를 포함한다. 이러한 SiO2 조성 범위에서 도광판으로 제조 및 사용하기 적합한 정도의 화학적 내성, 열팽창 계수, 밀도 등을 얻을 수 있다.
또한, 유리(115)는, B2O3를 5 ~ 20 wt% 포함할 수 있다. B2O3는 유리의 네트워크 구조 생성체 산화물로서, 유리의 용해 반응성을 좋게 하고, 열팽창 계수를 작게 하며, 내실투성을 향상시키고 내BHF성과 같은 화학적 내성을 좋게 하며, 밀도를 낮추는 데 기여할 수 있다(BHF : SiOx나 SiNx의 에칭을 위한 버퍼드 불산, 불산과 불화암모늄의 혼합액) 하지만, B2O3가 지나치게 높게 함유되는 경우 유리의 내산성이 떨어질 수 있고, 밀도가 높아지며 변형점이 낮아져 내열성이 열화될 수 있다. 따라서, 유리(115)는 5 ~ 20 wt%의 B2O3를 포함하고, 바람직하기로는 8 ~ 15 wt%의 B2O3를 포함하며, 가장 바람직하기로는 8 ~ 14 wt%의 B2O3를 포함한다. 이러한 B2O3 조성 범위는 비교적 높은 SiO2 함량으로 인해 저하된 용융성을 보완해줄 수 있고, 도광판으로 제조 및 사용하기 적합한 정도의 화학적 내성, 내열성, 열팽창 계수를 얻을 수 있게 한다.
또한, 유리(115)는, Al2O3를 0 ~ 5 wt% 포함할 수 있다. Al2O3는 유리의 고온 점도, 화학 안정성, 내열충격성 등을 증가시키며 변형점 및 영률 등을 높이는데 기여할 수 있다. 하지만, Al2O3가 지나치게 높게 함유되는 경우, 내실투성, 내염산성 및 내BHF성을 떨어뜨리고 점도를 증가시킬 수 있다. 반면, Al2O3가 지나치게 낮게 함유되는 경우, 그 첨가 효과가 제대로 달성되기 어렵고 영률이 낮아질 수 있다. 따라서, 유리(115)는, 0 ~ 5 wt%의 Al2O3를 포함하고, 바람직하게 1 ~ 5 wt%, 더욱 바람직하기로는, 2 ~ 3 wt%의 Al2O3를 포함한다. 이러한 Al2O3 조성 범위는 도광판으로 사용하기 적합한 정도의 탄성계수, 화학 안정성, 내열충격성 증 기계적인 강성 부분에서 원하는 물성을 얻을 수 있게 한다.
또한, 유리(115)는, R2O를 1 ~ 7 wt% 포함할 수 있다(여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나). 특히, R2O 중 K2O는 > 0.1 wt%일 수 있다.
R2O는 질산 칼륨(KNO3) 용액 등에서 화학 강화 처리 공정시 이온 교환되는 성분이며, 유리의 용융성, 성형성 내지 내실투성을 향상시키고 유리의 고온 점도를 저하시키며 크랙 발생률을 저감시키는 데 기여할 수 있다. 하지만, R2O가 지나치게 높게 함유되는 경우, 유리의 열팽창 계수가 지나치게 커져 주변 재료와 정합되기 어렵고 내실투성 및 내열충격성이 저하될 수 있다. 반면, R2O가 지나치게 낮게 함유되는 경우, 그 첨가 효과가 달성되기 어렵고 화학 강화 처리 공정에서 이온 교환 성능이 떨어질 수 있다. 따라서, 유리(115)는, 3 ~ 7 wt%의 R2O를 포함하고, 바람직하게 3.5 ~ 6 wt%의 R2O를 포함하며, 가장 바람직하게는 3 ~ 5 wt%의 R2O를 포함한다. 이러한 R2O 조성 범위에서 도광판으로 제조 및 사용하기 적합한 정도의 용융성, 성형성, 내열충격성, 이온 교환 성능 등을 얻을 수 있다.
특히 K2O는 유리의 고온 점도를 저하시켜, 유리의 용해성이나 성형성을 향상시킴과 동시에, 내실투성을 개선시키는 성분이다. 그러나, K2O의 함유율이 너무 높아지면, 열팽창 계수가 지나치게 커진다. 따라서, K2O는 0.1 wt%보다 많게 한다. 바람직하기로는 K2O 함량이 0.1 wt% 초과 1 wt% 이하이다. 이러한 K2O 조성 범위는 도광판으로서의 적절한 굴절율(너무 높지 않아 반사성을 높이지 않는 정도)을 갖도록 한다.
특히, 이러한 조성의 유리(115)는 Fe2O3 0 ~ 0.005 wt%인 저철분 유리이다. 일반적으로 투명한 유리라 하더라도 연한 녹색을 띄는 특성이 있다. 이것은 유리에 철분(Fe)이 포함되어 있기 때문인데, 유리의 기본적인 원료인 규사에 소량의 철분이 포함되어 있다. 일반적인 유리에 비해 보다 더 투명한 유리를 얻기 위해서는 원료에 포함되어 있는 철분을 제거해야 하는데, 철분이 제거된 유리는 자체의 색이 거의 없고 투명하다고 볼 수 있다. Fe2O3 < 0.005 wt%를 위하여 불순물 정제 공정이 필요할 수 있다. Fe2O3를 제거하는 것이 가장 이상적이기는 하지만 Fe2O3를 정제하는 데에는 고비용이 들므로 Fe2O3의 함량은 0.005 wt% 미만이 되도록 함이 바람직하고, 가능하다면 0.003 wt% 미만이 되도록 함이 더욱 바람직하다. Fe2O3 함량이 적으므로, 이에 따라 유리가 변색되는 일이 없으므로, 이러한 유리(115)를 포함하는 도광판(100)은 색 보정을 위한 광학 필름의 사용이 필요하지 않다.
특히 도광판(100)의 유리(115)는 색차를 줄이기 위해 색차 조절을 위한 전이금속 산화물 < 0.002 wt%를 포함하도록 제어된 유리 조성물로부터 제조된다. 전이금속 산화물은 그 종류에 따라 특정 색상의 빛을 흡수하는 특성이 있다. 상기 전이금속 산화물의 대표적인 예로는 NiO, CoO, CuO, Cr2O3, V2O5 또는 MnO을 들 수 있다. 예를 들어, 소다 라임 유리 안에서, NiO는 450 ~ 930nm 파장을 흡수하고, CoO 는 250 ~ 600nm 파장을 흡수하며, CuO는 450 ~ 780nm 파장을 흡수하고, Cr2O3는 450 ~ 650nm 파장을 흡수하며, V2O5는 350nm 파장을 흡수하고, MnO는 430nm 파장을 흡수할 수 있다.
이러한 전이금속 산화물은 기존 유리 분야에서 착색 산화물로서 알려져 있고 투명 유리의 제조를 위하여는 그 함유량을 가급적 감소시키는 것이 바람직하다는 정도만 알려져 있다. 본 발명에서는 오히려 이러한 전이금속 산화물의 광흡수 특성을 이용하여, 우선적으로 도광판을 구성하는 유리, LED와 같은 광원, 집적된 소자 형태로서의 LCD 모듈의 광특성으로부터 흡수가 필요한 특정 파장을 정의하고, 해당 파장의 빛을 흡수할 수 있는 전이금속 산화물을 극미량 첨가함으로써 광학적 특성 중 유리 도광판에서 중요하게 다루어지고 있는 색차를 최소화하는 것이다. 종래 투명 유리를 위하여 함유량을 극도로 제한하거나 혹은 반대로 특정 색을 내기 위해 일정량 이상 함유를 시키는 기술과 달리, 본 발명에서는 도광판 유리에서 흡수가 적은 파장을 알아낸 후 그 파장을 흡수할 수 있는 전이금속 산화물을 오히려 첨가하여 유리의 색 변화없이 색차 개선이라는 예측 불가한 현저한 효과를 가져온다.
특히 바람직한 실시예에서, 도광판의 유리는 SiO2와 B2O3를 주성분으로 하는 붕규산 유리이고, 광원은 일반적인 백색 LED인 경우, 적색 파장을 흡수할 필요가 있다고 판단되는 경우에 상기 전이금속 산화물은 CuO이고 5 ~ 15 ppm 포함될 수 있다. 이러한 전이금속 산화물을 선택하여 포함시키는 것에 관해서는 본 발명에 따른 도광판 제조 방법에서 상세히 설명하기로 한다.
이와 같이, 이러한 조성의 유리(115)를 포함하는 도광판(100)을 사용하면 사용 과정에서 광원에 의하여 고온 환경이 조성되더라도 휘발성 유기화합물 등이 배출되지 않는 장점이 있고, 외부의 습기나 열에 의해 변형이 잘 되지 않는 장점이 있는 유리의 장점을 활용할 수 있다. 본 발명에서 제안하는 이러한 도광판(100)은 기계적 강도가 우수하다.
특히 도광판(100)은 유리 내 철분 함량을 낮게 제어하여 휘도를 유지할 수 있고, 색차를 줄이기 위한 전이금속 산화물의 추가로 조성을 제어한 유리(115)를 포함하는 것이다. 이러한 도광판(100)을 LCD 모듈에 적용하면 기존 고분자 소재 수준 이상으로 휘도 및 색차 성능을 만족시킬 수 있다.
상기와 같은 전이금속 산화물 추가에 따라, 도광판(100)은 500mm 도광시 색차가 +0.015 ~ -0.015일 수 있고, 바람직하게는 +0.010 ~ -0.010이다. 그리고, 도광판(100)은 도광 거리 증가에 따라 500mm 이상 가시광 파장(380 nm ~ 780 nm)에서 흡수를 가진다.
도광판(100)용 유리(115)는 내부 및 표면에 결점(기포, 맥리, 인클루젼, 피트, 흠집 등)이 없어야 한다. 이를 위해 유리 도광판 제조 방법에서는 청징제를 첨가하여 유리를 용해하고 청징한다. 유리(115)는 청징제로서 SO3 혹은 Cl을 0 ~ 0.5 wt% 더 포함할 수 있다. 이 함유량은, 유리 원료에 있어서의 투입량이 아니라, 유리 융액 중에 잔존하는 양이고 또한 제조 후 유리에 존재하는 양이다. 이러한 청징제 및 함량은 유리 원료의 용해 시에 있어서의 청징 효과가 향상되도록 하고, 청징 후 교반시에 발생할 수도 있는 리보일(재비등) 기포의 발생이 억제된다. 또한, 청징제의 포함에 의해 산화/환원 비가 달라질 수도 있는 것이므로, 청징제의 종류와 양을 적절히 정한다.
유리(115)는 두께가 2 mm 이하인 것이 LCD의 박형화 측면에서 바람직하다. 상기 유리(115)의 조성은 도광판(100) 2 mm 두께 기준으로 가시광(380 nm ~ 780 nm) 투과율이 고분자 도광판 이상 또는 92 % 이상이 되도록, 굴절율이 1.49 이하가 되도록, 열팽창 계수가 10 ×10-6/K 이하가 되도록 상술한 범위 내에서 조정될 수 있다. 바람직하게는 굴절율이 1.475 이하이고, 열팽창 계수가 5 ×10-6/K 이하이다. 이러한 낮은 열팽창 계수는 온도 변화에도 유리(115)의 치수가 크게 변하지 않도록 한다. 유리(115)를 높은 온도에 노출시키더라도 변형이 쉽게 일어나지 않으므로, 유리(115)를 높은 온도 범위에서도 처리할 수 있어 활용 범위가 확장될 수 있다.
유리(115) 밀도는 2.0g/cm3 이상, 바람직하게는 2.2g/cm3 이상일 수 있다. 그리고 2.5 g/cm3 이하일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 유리의 밀도가 낮아 유리 제품의 경량화를 달성하는 데 용이할 수 있다. 특히, 유리가 적용되는 장치의 대형화로 유리의 면적이 점차 증가하고 있는 상황에서, 유리의 밀도가 낮아지면 유리의 자체 하중에 의한 휨 현상을 줄이고, 유리가 적용된 장치의 무게를 줄일 수 있다.
유리(115)의 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)는 500℃ 이상, 바람직하게는 520℃ 이상일 수 있다. 이러한 유리전이온도는 보통의 고분자에 비하여 매우 높은 것이므로 내열성이 우수하다는 것을 의미한다.
생산 편의를 위해서 유리(115)의 작업 온도(T4, 점도 104dPas에서의 온도)는 1,270℃ 이하인 것이 바람직하며, 1,250℃ 이하이면 더욱 바람직하다. 이러한 실시예에 의하면, 유리의 가공 온도와 관련된 T4가 낮기 때문에 유리의 가공이 용이해질 수 있으며, 유리를 가공하는 데 들어가는 에너지 및 시간을 절감할 수 있다.
도광판(100)은 기존 고분자 재질의 도광판에 비해 우수한 기계적 강성을 부여하기 위해 적용되기에, 도광판(100)을 구성하는 유리(115)의 탄성계수(영률)는 60 GPa 이상, 바람직하게는 65 GPa 이상일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 탄성계수가 크므로, 두께를 얇게 하더라도 원하는 기계적 강도를 얻을 수 있다.
포아송 비는 물체에 수직응력이 작용할 때 나타난 횡변형률(lateral strain, εd) 대 종변형률(longitudiual strain, εl)의 비를 의미하는데, 쉽게 말하면 길이가 늘어난 것에 대한 옆으로 줄어든 비를 의미한다. 단순 인장 응력이 가해질 때 완전한 비압축성 고체의 포아송 비는 0.5이며 강철에 대해서는 약 0.3, 콘크리트의 경우는 0.1에서 0.2, 코르크는 거의 0에 가까운 값을 갖는다. 본 발명의 도광판(100)의 포아송 비(가로 세로 변형 비)는 0.23 이하, 바람직하게는 0.2 이하일 수 있다.
유리의 중앙 장력, 압축 응력은 포아송 비, 열팽창 계수, 탄성계수 등에 관련이 되어 있다. 이러한 범위의 포아송 비, 그리고 앞서 언급한 범위의 열팽창 계수와 탄성계수는 유리의 중앙 장력과 압축 응력이 도광판이라는 부품으로 사용되기에 적합한 정도가 되게 하는 범위이다.
강화처리를 하지 않은 모 유리 상태에서의 유리(115)의 휨 강도(flexural strength)는 최소 20 MPa 이상, 바람직하게는 25 MPa 이상일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 휨 강도가 크므로, 쉽게 휘어지지 않음으로써, 박형화될 수 있다.
이러한 포아송 비, 열팽창 계수, 탄성계수, 휨 강도의 범위에서 유리(115)는 두께가 2 mm 이하이어도 도광판(100)으로서의 기계적 강도를 유지한다. 바람직하게, 강화처리를 하지 않은 모 유리 상태라면 유리(115) 두께는 1.6 mm 이상 2 mm 이하의 범위로 조절될 수 있어, LCD의 박형화 측면에서 매우 유리하다.
또한, 이러한 조성의 유리를 화학적으로 강화시킨 강화 유리를 도광판(100)으로 사용하여도 된다. 이러한 강화 유리는, 압축 응력층의 두께(DOL)가 10 um를 초과할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 도광판은, 화학적 강화 처리 시, 형성된 압축 응력층 두께가 10 um를 초과할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 압축 응력층의 두께는 20 um를 초과할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 압축 응력층의 두께는 30 um를 초과할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 압축 응력층의 두께가 두꺼우므로, 강화 유리의 기계적 강도가 향상될 수 있다. 특히, 압축 응력층 두께가 두꺼우면, 어느 정도 깊이의 손상에도 유리가 파손되지 않을 수 있다.
이렇게 화학 강화 처리까지 한 유리(115)라면 두께가 1.6 mm 이하이어도 도광판(100)으로서의 기계적 강도를 유지하도록 할 수 있다. 압축 응력층의 두께와 압축 강도에 따라 달라질 수는 있지만, 화학 강화 처리까지 한 유리(115) 두께는 1.4 mm 이상 1.6 mm 이하의 범위로 조절될 수 있어, LCD의 박형화 측면에서 더욱 유리하다.
특히, 위와 같은 조성의 유리(115)를 이용한 도광판(100)은 저 철분 함량의 유리이므로 색 보정을 위한 광학 필름의 사용이 필요하지 않다. 기존에 유리 재질의 도광판이 제안되어 있기는 하나, 기존의 유리 조성은 광원의 광이 입사되는 입광부와 입광부의 반대편인 반입광부 사이의 색좌표 차이 및 색감차(이른바, 색차)가 발생하게 되어 LCD의 화상이 불량하게 되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 이러한 문제가 없고, 색 보정을 위한 광학 필름의 사용이 전혀 필요하지 않다.
도광판(100)은 LCD의 백라이트 유니트에서, 측면에서 입사되는 빛을 확산시켜 전면 방향으로 조사하는 구성 요소이다. 따라서, 도광판(100) 하면에는 입사광을 확산시켜 전면 방향으로 조사하는 광학 패턴(도면에 미도시)이 형성될 수 있다. 상기 광학 패턴은 요철화 또는 비드(bead) 입자 막코팅 등에 의하여 이루어질 수 있다. 기존에는 PMMA를 식각하거나 PMMA에 고분자막을 코팅하여 이러한 광학 패턴을 형성하였지만 유리(115) 제조 후 레이저 식각을 통해 이러한 광학 패턴을 형성하거나 고분자 패턴을 유리 표면에 프린팅하여 이러한 광학 패턴을 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 도광판(100’)이 유리(115)를 포함하는 것은 앞의 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
한편, 도광판(100’)은 측면에서의 빛 손실을 최소화하기 위하여, 빛이 입사되는 면(본 실시예에서는 좌측면)을 제외한 다른 면들에 반사막을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어 유리(115) 측면과 하면에 산화 티타늄(TiO2)과 금속막의 조합으로 코팅하여 측면 반사막(116)과 하면 반사막(117)을 형성할 수 있다. 이 때 상기 금속막은 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 크롬(Cr) 등의 금속을 코팅하여 이루어질 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 다른 예로, 유리(115)의 빛이 입사되는 면은 내측으로 오목하게 가공된 구조를 가질 수도 있다. 이렇게 유리(115)의 광입사면의 표면적이 넓어지는 구조를 가지면, 광원에 의하여 입사되는 빛의 표면적을 넓혀 휘도를 높일 수 있는 장점이 있다.
오목하게 가공된 구조를 형성하기 위해서는 적당한 구성 기계를 이용하여 프레스가 되거나 스탬프(stamped)가 되는 것과 같이 적합한 구성 기계(structuring device)를 이용하여 롤링하는 방법 등을 이용할 수 있으며, 유리(115)는 점성(viscosity)이 상기 목적에 적합하게 되는 온도까지 가열되고, 상기 온도는 유리의 연화점(softening point)과 작용점(working point)의 사이가 된다. 상기와 같은 종류의 구조는 다른 제조 방법에 의하여 얻어질 수 있고, 예를 들어 타출(stamping), 에칭, 기계 가공(machining), 화학 에칭(chemical etching) 또는 레이저 연마(laser ablation)에 의하여 얻어질 수 있다. 필요한 구조가 또한 고온 몰딩 또는 형성 처리 과정(forming processes)에 의하여 유리 제조 과정의 용융 유리로부터 직접적으로 얻어질 수도 있다.
이러한 도광판(100, 100’)은 LCD의 백라이트 유니트에 포함이 될 수 있다.
도 4는 도 2의 도광판(100)을 포함하는 LCD의 단면도이다.
도 4를 참조하면, LCD(200)는 상부 편광 필름(110)과 하부 편광 필름(130)을 구비하는 액정 패널(120)을 포함한다. 액정 패널(120)은 기존 LCD와 마찬가지로 액정층을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판으로 구성될 수 있다. 하부 편광 필름(130) 다음에는 이중휘도향상필름(135, DBEF)이 더 구비될 수도 있다.
액정 패널(120)과의 사이에 소정 간격을 두고 백라이트 유니트(140)가 구비되며, 백라이트 유니트(140)는 광학 시트(150), 본 발명에 따른 도광판(100), 반사 시트(160), 그리고 광원(미도시)를 포함할 수 있다. 액정 패널(120)과 백라이트 유니트(140)는 이들을 측면에서 감싸는 미들 캐비닛(middle cabinet, 170)과 바닥면을 지지하는 백 커버(180)로 유지된다. 미들 캐비닛(170)과 백 커버(180) 사이에 공간을 통한 수분 침투를 방지하기 위한 접착 필름(185)이 더 포함될 수 있다.
광원은 기존 LCD와 마찬가지로 빛을 낼 수 있는 적어도 하나의 LED 칩과, 이 LED 칩을 수용하는 패키지를 포함할 수 있으며 이러한 광원은 회로기판 위에 배치된다(도 1의 23 참조). 이러한 광원은 도광판(100)의 모서리부 또는 입광 측면에 배치될 수 있다. 이와 같은 광원은 액정 패널(120)의 크기, 휘도 균일성 등을 고려하여, 도광판(100)의 한 측면, 양 측면 또는 네 측면 모두에 형성될 수 있고, 도광판(100)의 모서리부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
도광판(100)은 광원으로부터 방출된 광을 입광 측면으로 입사받아 출광면으로 출사한다. 도광판(100)은 광원으로부터 제공받은 광을 액정 패널(120)로 균일하게 공급한다.
광학 시트(150)는 도광판(100)의 상부에 배치되어 도광판(100)으로부터 전달되는 빛을 확산하고 집광하는 역할을 한다. 광학 시트(150)는 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함할 수 있다. 확산 시트는 도광판(100)으로부터 입사되는 빛을 분산시켜서 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지할 수 있다. 프리즘 시트는 일면에 삼각 기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있을 수 있고, 확산 시트 상에 배치되어 확산 시트로부터 확산된 빛을 액정 패널(120)에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행할 수 있다. 보호 시트는 프리즘 시트 위에 형성될 수 있고, 프리즘 시트의 표면을 보호하고, 광을 확산시켜서 빛의 분포를 균일하게 할 수 있다.
반사 시트(160)는 도광판(100)과 백 커버(180) 사이에 배치되어, 도광판(100)의 하부로 방출되는 빛을 액정 패널(120)로 향하도록 반사시켜 빛의 효율을 향상시킨다.
반사 시트(160)는, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)로 이루어져 반사성을 가질 수 있으며, 그 한쪽 표면은 예를 들어, 티타늄 디옥사이드를 함유하는 확산층으로 코팅될 수 있다. 한편, 반사 시트(160)는 예를 들어 은(Ag)과 같은 금속을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명한 도광판(100’)은 그 자체로 하면 반사막(117)을 가지므로 이러한 LCD 조립시 반사 시트(160)를 생략할 수 있는 효과도 있다.
도 1을 참조하여 설명한 것처럼, 기존의 LCD(1)는 액정 패널(10)을 고정하기 위해 가이드 패널(40)과 커버 바텀(30)을 사용하였다. 더 얇은 LCD를 만들기 위해 TV 제조사의 부품 추가 없이 LCD 모듈 자체로 TV 외관을 이룰 수 있도록 하는 경우에 본 실시예처럼, 커버 바텀 대신에 2.0 ~ 2.5 mm 두께의 알루미늄 합지품(ACM; aluminum composite material)이나 GCM을 백 커버(180)로 사용하고 테두리를 감싸는 알루미늄 소재의 미들 캐비닛(170)을 적용해 강성을 유지할 수 있다.
특히 본 발명에 따른 도광판(100)을 사용한다면 기존의 PMMA 재질 도광판에 비하여 기계적 강성이 우수하므로 기존의 커버 바텀을 생략할 수 있을 뿐 아니라, 나아가 도 4의 구조에서의 백 커버(180)도 생략할 수 있다.
ACM, GCM과 같은 커버 바텀 대체 물질은 광원의 빛이 투과할 수 없는 불투명한 특성을 유지한다. 본 발명에 따른 도광판(100)은 유리(115)를 포함하므로 투명하다. 또한 이 유리(115)는 고온 안정성을 가지고, 기존 고분자 재질의 도광판과 금속 프레임을 대체할 수 있는 기계적 물성을 가지기 때문에, ACM이나 GCM 재질의 백 커버(180)를 생략하는 대신에 필름, 고분자, 플라스틱 등의 얇은 투명막을 적용하는 것도 가능해진다.
그리고, 유리(115)로 이루어지는 도광판(100)의 두께가 2 mm 이하가 될 수 있으므로 베젤 부분의 두께를 더욱 얇게 할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 전체적인 LCD 모듈의 두께를 작게 하여 박형화에 매우 유리하다. 종래 PMMA 두께가 약 3.5 mm인 것에 비하여 도광판 두께를 40 % 가까이 감소시킬 수 있다. 그리고 이와 같이 베젤 부분을 얇게 하여도 도광판(100)의 열팽창 계수가 종래 PMMA의 1/10 수준으로 작으므로 변형이 이루어지지 않는다.
이와 같이 본 발명에 따른 도광판(100)은 LCD(200)를 위한 광원 및 기타 광학 재료와 함께 집적되어 백라이트 유니트(140)를 구성할 수 있으나, LCD 모듈 구조 강성 유지를 위한 별도의 구조를 요구하지 않는다. 물론, 필요 시, 필름, 고분자, 플라스틱 등의 얇은 투명막, 금속 등을 추가로 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 위에 설명한 바와 같이 LCD인 것이 바람직하며, 상술한 본 발명에 따른 도광판을 포함한다.
도 5는 본 발명에 따른 도광판 제조 방법의 순서도이다.
먼저, 기본 유리 조성물로부터 실험용 도광판을 제조한다(단계 s1).
다음, 상기 실험용 도광판에서 실제 제품에 사용되는 광원의 빛 도파에 따라 상대적으로 빛의 흡수가 적은 파장을 확인한다(단계 s2).
다음, 상기 파장을 선택적으로 흡수할 수 있는 전이금속 산화물을 상기 기본 유리 조성물에 추가 포함시켜 유리를 제조하여 상기 유리를 포함하는 유리 도광판을 제조한다(단계 s3).
상기 전이금속 산화물은 NiO, CoO, CuO, Cr2O3, V2O5 또는 MnO일 수 있고, 상기 전이금속 산화물은 < 0.002 wt% 포함될 수 있다.
첨가 전이금속 산화물의 선택은 임의로 지정하는 것이 아닌, LED 광원 및 디스플레이 세트(Display set)에 따라 흡수 파장을 정의하고 특정 파장을 흡수하는 성분으로 선택하여야 한다. 전이금속 산화물을 첨가하는 경우, CuO와 같이 각 원소가 특정 파장의 빛을 흡수하게 된다.
도 6은 도광판의 색차를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 1을 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 도광판(201)의 측면에 광원(205)이 위치한다. 도광판(201)은 앞서 언급한 바와 같이, 이 측면 광원(205)에서 나오는 빛을 손실을 최소화하면서 상면 방향으로 고르게 분산하여 면광원으로 만들어야 하는 것인데, 이 때 광원(205)으로부터 가까운 부분(202)의 색상과 광원(205)으로부터 먼 부분(203)의 색상이 차이가 발생하게 되는 것을 색좌표차, 즉 색차라고 한다. 이와 같이 색차는 입광 방향(I)과 동일한 방향으로 발생하여 입광 방향으로 색차 구배(gradient)가 존재하는 문제가 있다.
색차의 원인은 도광판에 기인한 것과 디스플레이 내부 광학 기구에 기인한 것으로 나눌 수 있다. 도광판에 기인한 것은 유리 조성에 의한 광흡수와 유리 내 불순물에 의한 광흡수로 나눌 수 있고, 디스플레이 내부 광학 기구에 기인한 것은 편광 필름, 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트, LCD 모듈 등, 집적된 디스플레이 소자 안의 모든 광 흡수요소에 의한 것이다. 본 발명에서는 이러한 모든 요소에 의한 색차를 줄일 수 있도록 한다.
도 7은 도 6의 도광판(201)과 광원(205)을 포함하는 LCD에서의 색좌표를 예로 든다.
측면 광원(205), 예를 들어, LED의 색좌표가 "a" 위치라고 하면 도광판(201) 적용시 광원(205)으로부터 가까운 부분(202)의 색좌표인 "b"의 위치로 이동하는 것은 당연하다. 그런데 광원(205)으로부터 먼 부분(203)의 색좌표인 "c" 위치와 "b"위치가 크게 차이가 나면 디스플레이에서 색상이 다르게 나타나므로 문제가 된다.
실제로는 도광판을 구성하는 유리의 종류, 광원의 파장대역 등에 따라 다양한 색차가 발생될 수 있지만, 도 7에서는 광원(205)으로부터 가까운 부분(202)에서 광원(205)으로부터 먼 부분(203) 방향으로 빛이 도파함에 따라 색좌표가 "b" 위치에서 "c" 위치로 적색 방향으로 변하는 문제가 발생하는 경우를 예로 들었다. 즉, 빛이 도파함에 따라 상대적 단파장(약 550nm 이하) 영역의 흡광이 많이 일어나는 경우를 예로 들었다.
본 발명에서는 최대한 "a"위치와 "b"위치의 색좌표를 동일하게 맞추기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 단계 s2와 단계 s3는 도 7과 같은 색좌표 도면 등을 통해 실험용 도광판에서 빛 도파에 따라 상대적으로 빛의 흡수가 적은 파장을 확인하고, 이 파장을 선택적으로 흡수할 수 있는 전이금속 산화물을 선택하는 것이다. 도 7과 같은 예의 경우 빛이 도파함에 따라 상대적 단파장(약 550nm 이하) 영역의 흡광이 많이 일어나고 적색 파장의 흡수가 적으므로, 적색 파장을 흡수하는 성분, 예를 들면 CuO를 색차 조절을 위한 요소로서 선택하는 것이다. 그리고, 이러한 전이금소 산화물의 함량을 결정하기 위해서는, 함량이 서로 다른 샘플을 제조한 후 x 방향 색차와 y 방향 색차의 변화를 관찰하여 허용되는 범위 안의 색차를 가져오는 함량을 선택하면 된다.
특히 바람직한 실시예에서, 상기 실험용 도광판 및 광원을 포함하는 백라이트 유니트를 액정 패널과 집적하여 실제 LCD와 같이 제조한 후, 상기 광원으로부터의 빛을 도파시켜 상기 파장을 확인한다. 이로써 도광판의 유리 뿐만 아니라 LCD와 같은 디스플레이 소자 안에서 색차를 일으키는 모든 요소가 고려될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기본 유리 조성물은 SiO2 70 ~ 85 wt%, B2O3 5 ~ 20 wt%, Al2O3 0 ~ 5 wt%, R2O 1 ~ 7 wt% (여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나), 및 Fe2O3 0 ~ 0.005 wt%를 포함하지만, 다른 종류의 붕규산 유리나 소다 라임 유리를 기본 유리로 할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법대로 흡수가 필요한 파장 확인 후 단계 s3에서는 도 8과 같은 순서도에 따라 도광판용 유리를 제조해 도광판으로 제조할 수 있다.
도 8은 유리의 제조 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 유리에 함유되는 각 성분의 원료를 목표 조성이 되도록 조합한다(S110). 이 때, S110 단계에서는, 기본 유리 조성물 원료 성분을 조합하고, 단계 s2에서 선택한 전이금속 산화물을 첨가한다. 이 때, 각 원료의 함량, 청징제 조건 등은 도광판 실시예에서 앞서 설명한 바와 같다. 유리 원료는 Na, K 및 Li와 같은 알칼리 산화물을 포함하는 공지의 출발 물질로부터 얻어질 수 있다.
다음으로, 이와 같이 조합된 유리 원료를 소정 온도로, 이를테면 1500 ~ 1600℃로 가열하여 유리 원료를 용융하고(S120), 청징 공정을 수행한 후 용융된 유리를 성형한다(S130).
용해 공정(S120)에서는, 도시되지 않은 용해로에서 유리 원료가 가열되어 용융 유리가 만들어진다. 다음에, 청징 공정에서는, 용융 유리가 도시되지 않은 청징조에서, 용융 유리 중의 기포가 상술한 청징제를 이용하여 제거된다. 청징 공정에서는, 청징조 내의 용융 유리가 승온됨으로써, 용융 유리 중에 포함되는 O2, CO2 또는 SO2 등을 포함한 기포가, 청징제의 환원 반응에 의해 생긴 O2를 흡수하여 성장하고, 용융 유리의 액면에 부상하여 방출된다(탈포 공정). 또한, 청징 공정에서는, 탈포 후, 용융 유리의 온도를 저하시킴으로써, 청징제의 환원 반응에 의해 얻어진 반응물의 산화 작용에 의해, 용융 유리에 잔존하는 기포 중 O2가 용융 유리 중에 흡수되어, 기포가 소멸된다(흡수 공정). 청징제에 의한 산화 반응 및 환원 반응은 용융 유리의 온도를 제어함으로써 행해진다.
청징 다음에, 교반 공정이 행해질 수 있다. 교반 공정에서는, 유리의 화학적 및 열적 균일성을 유지하기 위해, 수직으로 향해진 도시되지 않은 교반조에 용융 유리가 통과된다. 교반조에 설치된 교반기에 의해 용융 유리는 교반되면서, 수직 하측 방향 바닥부로 이동하여, 후속 공정으로 유도된다. 이에 따라, 맥리 등의 유리의 불균일성을 개선할 수 있다.
다음에, 성형 공정이 행해진다(S130). 이 때, 상기 S130 단계는 플로트 배스를 이용하는 플로트 법에 의해 수행된다.
이와 같이 S130 단계에서 유리가 성형되면, 성형된 유리는 서냉로로 이송되어 서냉되는 과정을 거치게 된다(S140).
그리고 나서, 서냉된 유리는 원하는 크기로 절단되어, 연마 등의 가공이 더 수행되고, 이러한 일련의 과정을 통해 유리(115) 및 이를 포함하는 도광판(100, 100’)으로 제조될 수 있다.
도 9는 단계 S130과 S140을 수행할 수 있는 판유리 제조 장치의 단면 모식도이다.
도 9를 참조하면, 판유리 제조 장치(300)는 내부에 용융 주석(221)이 수용되고 용융 유리가 평판 형태로 성형되는 플로트 배스(220), 용융 유리가 서냉되는 서냉로(cooling furnace, 240) 및 플로트 배스(220)로부터 용융 유리를 인출하고 용융 유리를 서냉로(240)로 전달하는 드로스 박스(dross box, 230)를 포함한다.
용융 유리는 플로트 배스(220)의 상류측으로부터 하류측을 향하여 이동하면서 용융 주석(221)의 표면에서 리본 형태의 판유리(222)로 성형되고, 플로트 배스(220)의 하류측에 설정된 이격 위치(take off point)에서 드로스 박스(230)에 설치된 롤러(roller, 231)에 의해 용융 주석(221)으로부터 멀어지도록 끌어 올려지고, 드로스 박스(230)를 거쳐 다음 공정의 서냉로(240)를 향하여 송출된다.
서냉로(240)는 여러 개의 섹션(section)으로 구성되어 있으며 1개의 섹션에는 도시한 바와 같이 롤러(241) 여러 개가 사용이 되며, 롤러(241) 하부 공간에는 히터(242)가 설치되어 있다. 서냉로(240)에서는 리본 형태의 판유리(222)가 뒤틀림 및 휨이 발생하지 않도록 온도 제어되면서, 유리 서냉점 이하까지 냉각된다.
이러한 판유리 제조 장치(300)는 대형 평판의 판유리(222) 제조가 가능하다. 서냉된 판유리(222)를 이러한 판유리 제조 장치(300)에서 취출하여 원하는 크기로 절단, 연마 등의 가공을 더 수행함으로써 유리(115)를 제조할 수 있고, 이러한 유리를 포함하도록 하여 도광판(100, 100’)을 제조할 수 있다. 대형 평판의 판유리(222)로부터 복수의 우수한 유리(115)를 얻을 수 있으므로, 도광판(100, 100’)을 높은 생산성으로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 비교예 및 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
표 1은 기본 유리 조성물을 나타낸다.
Figure PCTKR2017002968-appb-T000001
이러한 기본 유리 조성물에 대하여, 전이금속 산화물로서 CuO를 3, 5, 7 ppm 첨가한 샘플을 제조하고, 색차를 실험하였다.
도 10은 CuO 함량에 따른 유리 도광판의 x 방향 색차(dCx) 그래프이고, 도 11은 y 방향 색차(dCy) 그래프이다.
도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이 CuO 함량 증가에 따라 색차가 음의 방향으로 증가한다.
CuO 함량이 0인 경우(즉, 기본 유리 조성물인 경우) dCx, dCy 가 모두 양의 값을 가지기 때문에 해당 값을 음의 방향으로 변화를 줄 수 있는 함량의 CuO를 선택하여야 색차가 개선된다. 주어진 조건에서 CuO 함량 5 ~ 15 ppm인 정도가 색차 개선에 유효함을 확인할 수 있다. 그리고, dCx, dCy 색차가 모두 0에 가까워지는 CuO 함량을 선택할 수 있고 본 실험의 경우 8ppm 정도가 됨을 알 수 있다.
이러한 전이금속 산화물의 종류와 함량은 주어진 기본 유리 조성물, 실험에 사용한 광원의 파장에 의한 것이며 이들이 달라지면 당연히 바람직한 전이금속 산화물의 종류와 함량이 달라진다. 예를 들어 기본 유리 조성물에서 dCx, dCy가 음의 값을 가진다면 해당 값을 양의 방향으로 변화를 줄 수 있는 함량의 전이금속 산화물을 선택하여야 색차가 개선된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (14)

  1. SiO2 70 ~ 85 wt%,
    B2O3 5 ~ 20 wt%,
    Al2O3 0 ~ 5 wt%,
    R2O 1 ~ 7 wt% (여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나),
    Fe2O3 0 ~ 0.005 wt%, 및
    색차 조절을 위한 전이금속 산화물 < 0.002 wt%를 포함하는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리의 산화/환원 비(redox ratio)가 0.3 이상인 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유리의 산화/환원 비가 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 도광판
  4. 제1항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 NiO, CoO, CuO, Cr2O3, V2O5 또는 MnO인 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 CuO이고 5 ~ 15 ppm 포함되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제1항에 있어서, 500mm 도광시 색차가 +0.015 ~ -0.015인 것을 특징으로 하는 도광판.
  7. 제1항에 있어서, 500mm 도광시 색차가 +0.010 ~ -0.010인 것을 특징으로 하는 도광판.
  8. 제1항에 있어서, 도광 거리 증가에 따라 500mm 이상 가시광 파장에서 흡수를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
  9. 기본 유리 조성물로부터 실험용 도광판을 제조하는 단계;
    상기 실험용 도광판에서 빛 도파에 따라 상대적으로 빛의 흡수가 적은 파장을 확인하는 단계; 및
    상기 파장을 선택적으로 흡수할 수 있는 전이금속 산화물을 상기 기본 유리 조성물에 추가 포함시켜 유리를 제조하여 상기 유리를 포함하는 도광판을 제조하는 단계를 포함하는 도광판 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기본 유리 조성물은
    SiO2 70 ~ 85 wt%,
    B2O3 5 ~ 20 wt%,
    Al2O3 0 ~ 5 wt%,
    R2O 1 ~ 7 wt% (여기서 R은 Li, Na 및 K 중 적어도 어느 하나), 및
    Fe2O3 0 ~ 0.005 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 NiO, CoO, CuO, Cr2O3, V2O5 또는 MnO인 것을 특징으로 하는 도광판 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 < 0.002 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 전이금속 산화물은 CuO이고 5 ~ 15 ppm 포함되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 실험용 도광판 및 광원을 포함하는 백라이트 유니트를 제조하여 액정 패널과 집적 후 상기 광원으로부터의 빛을 도파시켜 상기 파장을 확인하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조 방법.
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