KR20100013836A - 시트움 저항성이 우수한 광학 시트 및 이를 이용한액정표시장치용 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

휘도, 헤이즈값, 투과도는 종래의 광학시트와 거의 동일하거나 유사한 수준을 가지면서도 백라이트 유닛 내부에 존재하는 수분 및 고온의 열에 의한 변형에 대한 저항성이 우수한 광학시트가 제공된다. 본 발명에 따른 광학시트는 투명 재질의 베이스 필름; 및 베이스 필름의 양면에 형성되며 베이스 필름으로의 수분침투를 방지하는 기능을 하는 하드코팅층을 포함한다. 본 발명의 광학 시트는 프리즘 시트, 확산시트, 보호시트, 반사시트 등에 적용될 수 있다.

광학, 시트, 시트움, 수분, 흡수, 광굴절부, 액정표시장치, 백라이트 유닛

Description

시트움 저항성이 우수한 광학 시트 및 이를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛{Optical sheet having anti-sheet warping property and LCD back light unit thereby}

본 발명은 광학 시트 및 이를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정표시장치의 백라이트 유닛의 광학시트들은 도광판의 일면 또는 타면에 서로 접착 또는 점착에 의해 적층되어 케이스에 의해 고진공 상태에서 밀봉되어 조립된다.

그런데, 백라이트 유닛이 액정표시패널과 함께 조립되어 장시간 사용하게 될 경우 케이스의 틈 사이로 수분이 침투하게 될 수도 있고, 또한 상기 밀봉과정에서 침투되는 수분이 존재할 수 있는데 이와 같이 침투된 수분은 백라이트 유닛의 광학시트에 사용되는 고분자 재질의 베이스 필름에 흡착-흡수되어 베이스 필름의 유리전이온도(Tg)를 하락시키게 된다.

베이스 필름의 유리전이온도가 하락하게 되면 비교적 고온에서 작동되는 백라이트 유닛의 특성상 쉽게 광학 시트의 열변형을 유발하게 되는데, 장시간을 구동하게 되면 시트의 움현상과 이로 인한 화면불량으로 이어지는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 백라이트 유닛 내부에 존재하는 수분과 열에 의한 광학시트의 변형을 최소화 할 수 있도록 하는 광학시트를 제공하는 데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 이러한 광학시트를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공하는 데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 광학 시트는 투명 재질의 베이스 필름; 및 베이스 필름의 양면에 형성되며 베이스 필름으로의 수분침투를 방지하는 기능을 하는 하드코팅층을 포함한다.

본 발명의 광학 시트는 프리즘 시트, 확산시트, 보호시트, 반사시트 등에 적용될 수 있다.

본 발명의 광학시트는 액정표시장치의 백라이트 유닛, 구체적으로 도광판의 일면에 적층되며, 이때 백라이트 유닛은 에지형, 직하형을 불문한다.

본 발명에 따른 광학시트에 의하면 휘도, 헤이즈값, 투과도는 종래의 광학시트와 거의 동일하거나 유사한 수준을 가지면서도 백라이트 유닛 내부에 존재하는 수분 및 고온의 열에 의한 변형에 대한 저항성이 우수하다는 장점이 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예 따른 광학시트를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트(10)는 베이스 필름(100), 하드코팅층(110), 및 광굴절부(120)를 포함한다.

베이스 필름(100)은 광학시트(10)의 베이스층으로서, 일반적으로 투명재질, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 등과 같은 투명 합성수지, 유리, 기타 금속 박막과 같은 재질로 되어 있다.

베이스 필름의 두께는 특별히 한정하지는 않으나, 마이크로미터(㎛) 단위(1000㎛이하)의 것이 주로 사용된다.

하드코팅층(110)은 베이스필름(100)의 양면에 형성되며 베이스필름(100)으로 수분이 침투함으로 인한 베이스필름(100)의 유리전이온도 하강을 방지하기 위한 층이다.

하드 코팅층(110)의 두께는 특별히 한정하지는 않으나, 1~500㎛ 인 것이 바 람직하다.

하드코팅층(110)은 연필경도를 기준으로 2~10H 정도의 것이 사용되는 것이 바람직하다.

하드코팅층(110)의 두께는 보다 바람직하게는 1~30㎛의 것으로 하며 경도는 2~6H 정도로 한다. 하드코팅층(110)의 두께가 높아지게 되면 일반적으로 경도도 향상이 되나 두께가 높아지게 되면 코팅층 표면에 크렉 현상이 발생할 수 있으며 과도한 수축으로 인하여 컬링(curing) 현상이 발생할 수 있다.

하드코팅층(110)은 가교밀도가 높은 우레탄 아크릴레이트 및 폴리올 아크릴레이트등 아크릴레이트계 단량체 재질로 형성하거나 메타크릴레이트계 단량체를 사용할 수 있으며 구체적으로 베이스 필름(100)에 하드코팅층(110)을 형성하는 방법은 아크릴계 단량체, 경화제를 용제를 이용하여 희석시켜 하드코팅액 조성을 만들고 상기 하드코팅액을 기재에 도포하여 그라비아 코팅법, 롤 코팅법, 바 코팅법등을 이용하여 양면에 동시에 코팅후 건조 경화 시켜서 형성한다. 경우에 따라서는 일면에 먼저 코팅을 진행하고 이후에 반대쪽면을 코팅하여 제조할 수있다.

광굴절부(120)는 베이스 필름(100)과 하드코팅층(110)을 통과한 빛을 굴절(refraction) 시켜 일정한 방향성(orientation)을 가지도록 해주기 위한 부재로 하드코팅층(110)이 형성된 베이스 필름(100)의 일면 또는 양면에 형성된다.

광굴절부(120)의 단면형상은 도 1에서는 삼각형으로 되어 있으나, 이에 한정되지 않고 반원형(이 경우를 특히 렌티큘러 형상이라고 함), 사다리꼴 등과 같은 형상으로 되어 있을 수 있다.

특히, 광굴절부(120)의 단면형상이 삼각형인 경우 그 꼭지각은 30~120°인 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예 따른 광학시트를 나타내는 사시도이다.

다만, 도 1과 동일한 참조부호는 동일부재를 나타내며, 따라서 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

제2 실시예에 따른 광학시트에서는 하드코팅층(110) 상에 형성된 광굴절부(120)의 표면에 베이스필름(100)-하드코팅층(110)-광굴절부(120)을 통해 전달된 빛의 확산성(diffusion)을 향상시키기 위한 광확산패턴(130)이 형성되어 있는 것에 특징이 있다.

광확산패턴(130)은 대개 원형 또는/및 타원형의 렌즈 형상으로 되어 있으며, 광굴절부(120)의 표면에 불규칙하게 분포되어 있다.

도 1은 본 발명의 광학시트가 프리즘 시트(prism sheet)에 적용된 경우를 상정한 것이고, 도 2는 본 발명의 광학시트가 디퓨져 프리즘 시트(diffuser prism sheet)에 적용된 경우를 상정한 것으로서, 이외에 하트코팅층의 표면에 광확산부(렌즈형)가 형성된 확산시트(diffuser), 및 보호시트 등과 같은 각종 광학용 시트에 적용될 수 있음은 물론이다.

다만, 본 발명의 광학시트는 액정표시장치 백라이트 유닛의 도광판에서 광원(light source)이 도광판의 측면에 배치되는 에지형(edge type), 광원이 도광판의 아랫부분에 배치되는 직하형을 불문하고 모두 사용 가능하며, 광원의 종류도 CCFL, LED 등을 불문하고 모두 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트가 에지형 백라이트 유닛에 적용된 경우를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은 도광판(300), 도광판(300)의 양측면에 배치되는 광원(310), 광원(310)을 감싸고 있는 하우징부(320), 상기 도광판의 일면에 적층되어 있는 본 발명의 광학시트를 포함한다.

이때, 광학시트는 베이스필름(100)을 중심으로 그 양측면에 하드코팅층(110)이 형성되어 있고, 상기와 같은 구조의 베이스필름의 일면에 광굴절부(120)이 형성되어 있다.

따라서, 액정표시장치의 백라이트 유닛에 수분이 존재하더라도 하드코팅층(110)이 베이스필름(100)으로 수분이 침투되는 것을 방지하여 베이스필름(100)의 유리전이온도 저하를 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 광학시트는 비교적 고온에서 장시간 사용되더라도 커다란 열변형 없이 안정적으로 사용할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 광학시트를 사용하여 도광판을 제작할 경우 휘도(brightness), 헤이즈값(haze), 투과도(transmittance)는 종래의 광학시트와 거의 동일하거나 유사한 수준을 가지면서도 백라이트 유닛 내부에 존재하는 수분 및 고온의 열에 의한 변형에 대한 저항성이 우수하다는 것을 구체적인 실험예들을 들어 설명한다. 다만, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.

1. 실험예 및 비교예

<실험예1>

베이스필름의 양면에 하드 코팅층을 형성하고 하드코팅된 일면에 프리즘 형상을 갖는 광학시트를 제조하였다.

이때, 사용된 하드코팅액은 100CPS 정도의 점도를 갖는 아크릴계 단량체 및 경화제등으로 조액하여 사용하였으며, 사용된 베이스 필름은 (주)코오롱에서 제조한 ASTROLL(H32P)를 이용하였으며 상기 베이스 필름의 두께는 250㎛의 필름을 사용하였다.

이때, 하드코팅층은 그 두께를 각각 3㎛로 하였고 경도는 3H 수준의 것으로 양면에 코팅을 실시하였으며 구체적으로는 베이스필름 일면에 그라비아 코팅법으로 코팅을 진행한 이후에 반대쪽 면을 동일한 방법으로 코팅을 진행하였다.

하드코팅된 일면에는 프리즘 형상을 갖는 광학시트를 제조하기 위하여 양면 하드코팅 중 일면의 경우 기존 경화량인 1000MJ/cm²의 1/2수준인 500mJ/cm² 으로 조사하여 프리즘 형상 코팅시 부착성 저하 현상을 막고 안정적인 부착성을 나타낼 수 있도록 하였다.

이때, 프리즘 시트에 있어서 각각의 단위프리즘의 꼭지각은 90°이며, 피치(pitch)는 60㎛였다.

<실험예2>

베이스필름의 양면에 하드 코팅층을 형성하고 하드코팅된 일면에 프리즘 형상을 갖는 광학시트를 제조하였다.

이때, 하드코팅 조성 , 하드코팅층 형성방법, 사용된 베이스 필름은 실험예1과 동일하다.

이때, 하드코팅층은 그 두께를 각각 7㎛로 하였고 경도는 4H 수준의 것으로 양면에 코팅을 실시하였다.

패턴의 형상은 실험예1과 동일하다.

<비교예1>

베이스필름의 일면에 하드 코팅층을 형성하고 하드코팅이 이루어진면의 반대면에 프리즘 형상을 갖는 광학시트를 제조하였다.

이때, 사용된 하드코팅액은 100CPS 정도의 점도를 갖는 아크릴계 단량체 및 경화제등으로 조액하여 사용하였으며, 사용된 베이스 필름은 (주)코오롱에서 제조한 ASTROLL(H32P)를 이용하였으며 상기 베이스 필름의 두께는 250㎛의 필름을 사용하였다.

이때, 하드코팅층은 그 두께를 1㎛로 하였고 경도는 2H 수준의 것으로 일면에 코팅을 실시하였으며 구체적으로는 베이스필름 일면에 그라비아 코팅법으로 코팅을 진행하였다.

패턴의 형상은 실험예1과 동일하다.

<비교예2>

베이스필름의 일면에 하드 코팅층을 형성하고 하드코팅이 이루어진면의 반대면에 프리즘 형상을 갖는 광학시트를 제조하였다.

이때, 하드코팅 조성 , 하드코팅층 형성방법, 사용된 베이스 필름은 실험예4와 동일하다.

이때, 하드코팅층은 그 두께를 각각 3㎛로 하였고 경도는 3H 수준의 것으로 일면에 코팅을 실시하였다.

패턴의 형상은 비교예1과 동일하다.

<비교예3>

베이스필름의 일면에 하드 코팅층을 형성하고 하드코팅이 이루어진면의 반대면에 프리즘 형상을 갖는 광학시트를 제조하였다.

이때, 하드코팅 조성, 하드코팅층 형성방법, 사용된 베이스 필름은 실험예4와 동일하다.

이때, 하드코팅층은 그 두께를 각각 7㎛로 하였고 경도는 4H 수준의 것으로 일면에 코팅을 실시하였다.

패턴의 형상은 비교예1과 동일하다.

<비교예4>

상기 실험예에서 베이스 필름 양면에 하드코팅층이 없는 것을 제외하고는 상기 실험예1과 동일하다.

2. 물성의 측정

(1) 표면휘도의 측정

TOPCON사의 BM-7을 이용하여 상기 실험예들와 비교에에 의해 제조되는 광학시트의 중심휘도를 비교하였다. 이때 사용된 백라이트 유닛은 TV용으로 모델명은 LTA400HT-L01 이다.

(2) 헤이즈값 및 투과도 측정

NHD 5000W를 이용하여 프리즘형상이 있는 면을 계측기 Detector 하단부위로 위치시키고, 프리즘의 결방향과 Detector 을 일치시켜서 측정하였다.

(3) 수분 배출능력 측정

확산 시트 2매 프리즘 시트 1매를 사용하는 백라이트 유닛에서 직하형 램프 위에 확산판 확산 시트 프리즘 확산시트의 순서로 조립하여 항온 및 항습 챔버에서 96시간동안 보관한 후 외관에 이상이 없는지 관찰하였다.

이때, 항온항습 조건은 60℃, 75% 습도 조건이다.

3. 물성측정 결과 및 분석

표 1은 상기에서 측정한 물성측정 값에 대한 결과를 나타낸다.

이상 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예 따른 광학시트를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예 따른 광학시트를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학시트가 에지형 백라이트 유닛에 적용된 경우를 설명하기 위한 단면도이다.

Claims (9)

1. 투명 재질의 베이스 필름; 및

   상기 베이스 필름의 양면에 형성되며 상기 베이스 필름으로의 수분침투를 방지하는 기능을 하는 하드코팅층을 포함하는 광학용 시트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 필름의 재질은 유리, 투명 합성수지, 금속판 중 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 광학용 시트.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 하드코팅층은 아크릴레이트 단량체의 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광학용 시트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 하드 코팅층은 1㎛ ~ 500㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광학용 시트.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 하드 코팅층의 연필경도는 2H~10H 인 것을 특징으로 하는 광학용 시트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 하드 코팅층의 일면 또는 양면에 일정한 형상의 단면을 가지는 갖는 광굴절부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학용 시트.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 광굴절부의 단면 형상은 삼각형, 반원형, 사다리꼴 중 하나인 것을 특징으로 하는 광학용 시트.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 광굴절부의 단면 형상이 삼각형인 경우 그 꼭지각은 30 내지 120°인 것을 특징으로 하는 광학용 시트.
9. 도광판;

   상기 도광판의 측면 또는 배면에 배치되는 광원: 및

   상기 도광판에서 빛이 출사되는 면에 형성되는 상기 제 1 항의 광학용 시트를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.

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