KR20110001301A - 집광형 광학 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)에 사용되는 집광형 광학 시트에 관한 것으로, 가공이 용이하고, 종단면이 유선형임에도 휘도가 향상된 집광형 광학 시트에 관한 것이다.

Description

집광형 광학 시트{Condensing type optical sheet}

본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)에 사용되는 집광형 광학 시트에 관한 것이다.

광학용 디스플레이 소자로 사용되는 액정디스플레이는 외부 광원의 투과율을 조절하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식으로 광원장치인 백라이트 유닛이 액정디스플레이의 특성을 결정하는 중요한 부품으로 사용되고 있다.

백라이트 유닛은 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 광원을 사용하여 방출되는 빛을 순차적으로 도광판 또는 확산판, 확산 시트 및 프리즘 시트를 통과시켜 액정 패널에 도달하게 한다. 여기서, 도광판은 엣지형 백라이트 유닛의 경우 장착되는 것으로, 광원으로부터 방출되는 광이 평면 형태인 액정 패널의 전면에 분포되도록 전달하며, 확산판 또는 확산 시트와 같은 확산 부재는 화면 전면에 걸쳐 균일한 광세기를 얻을 수 있도록 하는 동시에 확산 부재 하부에 장착된 광원 등의 장치가 전면에서 보이지 않도록 은폐하는 기능을 수행한다. 한편, 프리즘 시트는 확산 부재를 거친 다양한 방향의 광선을 관측자가 화상을 인식하기에 적합한 시야각(θ) 범위 내로 변환되도록 하는 광 경로 제어 기능을 수행 하여 집광되도록 한다. 또한, 도광판 또는 확산판의 하부에는 액정 패널로 전달되지 못하고 경로를 벗어난 광을 다시 반사하여 이용될 수 있도록 함으로써 광원의 이용 효율을 증가시키기 위한 반사시트가 구비된다.

상기 프리즘 시트는 종래 정면 방향의 휘도 향상을 위하여 45°의 경사면을 가지고 있는 삼각 어레이(array) 형태의 구조를 하고 있다. 따라서 동일한 형태의 프리즘에서 출사되는 각이 어레이마다 동일하므로, 삼각형의 모서리 부위의 작은 뭉개짐이 발생하거나 경사면에 발생하는 미세한 스크래치 등에 의해서도 손상된 부위와 정상 부위간의 출사되는 광경로의 차이로 인하여 불량으로 처리하게 된다. 그러므로 프리즘 시트의 생산시 미세한 이물 유입도 허락되지 않으며, 또한 미세한 불량에 의해서도 위치에 따라서는 생산된 프리즘 시트 전면을 사용하지 못하게 되는 경우가 발생하기도 한다. 이는 생산성 저하를 불러오고 곧 원가 상승의 부담으로 작용하게 된다. 또한 백라이트 유닛에 작업시 인력에 의하여 여러 장의 적층작업이 이루어지게 되는데, 프리즘 시트 역시 손으로 작업 시 상당한 주의를 요하게 되고, 백라이트 유닛의 조립에 소요되는 TACT time의 증가 및 많은 인력 수급으로 인하여 백라이트 유닛의 공급 단가의 상승으로 이어지게 된다.

종래 프리즘 꼭지각의 손상을 방지하고 보호필름을 제거하기 위하여 프리즘의 꼭지각을 라운딩 처리한 프리즘이 생산되고 있으나 라운딩 처리되지 않은 프리즘에 비하여 휘도가 저하되면서 시야각이 좁아지는 문제는 개선되지 않는 점이 있었다.

이에 최근에는 프리즘 대신 단면이 반구형인 렌즈를 이용하여 집광형 시트를 제작하는 경우가 증가하고 있는데, 렌즈와 기재가 닿는 부분에서 렌즈의 정점으로 올라갈수록 집광 효율이 낮아져 휘도 향상의 효과는 제한적일 수밖에 없었다. 또한 단면이 반구형인 렌즈 제작시 몰드에 조성물을 투입하고 경화시킬때 기포가 발생되어 불량이 발생되는 문제 때문에, 렌즈 형성용 조성물을 몰드에 2차에 걸쳐 투입 및 경화시키고 있어 제조공정상 불편한 점이 있었다.

따라서 본 발명은 가공이 용이한 집광형 광학 시트를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 종단면이 유선형임에도 휘도가 향상된 집광형 광학 시트를 제공하고자 한다.

본 발명은 바람직한 제1구현예로서 기재층 및 복수의 패턴이 형성된 구조층을 포함하며, 상기 복수의 패턴은 종단면이 유선형인 제1패턴; 및 상기 제1패턴과 제1패턴 사이 또는 제1패턴의 표면에 형성된, 종단면이 삼각형인 제2패턴을 포함하는 집광형 광학 시트를 제공한다.

상기 구현예에서, 제1패턴은 마이크로렌즈 패턴 또는 렌티큘러렌즈 패턴인 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 제1패턴은 높이가 20~50㎛, 폭이 40~100㎛인 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 제1패턴은 인접하는 제1패턴간의 거리가 10㎛ 이내인 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 제2패턴은 프리즘 패턴인 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 제2패턴은 높이가 20~100㎛, 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 20~210㎛인 것일 수 있다.

본 발명은 바람직한 제2구현예로서 상기의 집광형 광학 시트를 포함하는 백라이트 유닛 어셈블리를 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 집광형 광학 시트의 제조를 위한 몰드의 일례를 모식적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 몰드로 제조된 집광형 광학 시트의 A-A' 부분의 단면도이다.

본 발명의 집광형 광학 시트는 기재층(10) 및 복수의 패턴이 형성된 구조층(20)을 포함하며, 상기 복수의 패턴은 종단면이 유선형인 제1패턴(21); 및 상기 제1패턴(21)과 제1패턴(21) 사이 또는 제1패턴(21)의 표면에 형성된, 종단면이 삼각형인 제2패턴(22)을 포함하는 것이다.

상기 제1패턴(21)은 종단면이 유선형이면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 마이크로렌즈 또는 렌티큘러렌즈 형태의 패턴일 수 있다.

또한 제1패턴(21)은 규칙적으로 배열될 수도 있고 불규칙적으로 배열될 수도 있으며, 휘도와 확산성을 고려하여 높이(a)가 20~50㎛, 폭(b)이 40~100㎛인 것일 수 있으며, 인접하는 제1패턴(21)간의 거리가 10㎛ 이내인 것일 수 있다. 아울러 상기 제1패턴(22)의 높이(a) 및 폭(b)은 동일 시트상에서도 상기 범위내에서 서로 다른 값을 가질 수도 있다.

한편, 제2패턴(22)은 상기 제1패턴(21)과 제1패턴(21) 사이 또는 제1패턴(21)의 표면에 적어도 1이상의 종단면이 삼각형인 제2패턴(22)이 형성된 것이다. 상기 제2패턴(22)은 규칙적으로 배열될 수도 있고 불규칙적으로 배열될 수도 있으 며, 제2패턴(22)은 프리즘 패턴인 것일 수 있다.

이러한 제2패턴(22)은 구조층(20)을 형성하는 몰드에 배기라인(52)을 인각함으로써 형성할 수 있는데, 상기 배기라인(52)은 본 명세서 상에서는 상기 제2패턴(22)의 꼭지각을 형성하는 부분을 일컫는다. 상기 배기라인(52)은 종단면이 유선형인 패턴 형성을 위한 조성물의 경화시 발생되는 기포가 배출될 수 있는 통로 역할을 할 수 있어 기포로 인한 제조공정의 복잡화 또는 시트 불량의 발생을 방지할 수 있다.

상기 배기라인(52)은 종단면이 유선형인 패턴 몰드(51)를 지나도록 형성될 수도 있고, 패턴 몰드(51)를 지나지 않도록 형성될 수도 있으며, 배기라인(52) 간의 간격은 규칙적일 수도 있고 불규칙적일 수도 있다.

상기 제2패턴(22)은 집광 효율성, 공정 중 발생할 수 있는 기포로 인한 휘도 저하 및 가공성을 고려하여 높이(c)가 20~100㎛, 인접하는 꼭지점 사이의 거리(d)가 20~210㎛인 것일 수 있으며, 아울러 제2패턴(22)의 높이(c) 및 인접하는 꼭지점 사이의 거리(d)는 동일 시트상에서도 상기 범위내에서 서로 다른 값을 가질 수도 있다.

본 발명의 집광형 광학 시트는 상기 기재층(10) 상에 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지를 통하여 구조층(20)이 형성된 것일 수 있으며, 상기 기재층(10)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스티렌 필름 또는 폴리에폭시 필름 등을 사용할 수 있는데, 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 폴리카보네이트 필름이 사용된다. 상기 기재층(10)의 두께는 기계적 강도 및 열안정성, 그리고 유연성에 있어서 유리하도록 하고 투과광의 손실을 방지할 수 있도록 10~1000㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 15~400㎛이다.

상기 구조층(20)을 형성하는 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로는, 투명한 수지로써 예컨대, 불포화 지방산 에스터, 방향족 비닐 화합물, 불포화 지방산과 그 유도체, 불포화 이염기산과 그 유도체, 메타크릴로나이트릴과 같은 비닐시아나이드 화합물 등이 사용될 수 있다.

본 발명은 이상 설명한 집광형 광학 시트를 포함하는 백라이트 유닛 어셈블리를 제공할 수 있으며, 구조층의 패턴이 종단면이 유선형인 장점, 즉, 보호필름을 사용하지 않더라도 흠집의 발생을 방지할 수 있어 작업성이 우수하고, 또한 슬립성이 향상되어 이송 중의 불량을 방지할 수 있으며, 종단면이 삼각형인 패턴을 통하여 종래 종단면이 유선형인 경우보다 높은 휘도를 제공할 수 있으며, 가공이 용이하고 가공시 불량을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

기재층으로 188㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 Astroll(코오롱) 을 사용하였고, 구조층으로 아크릴계 자외선 경화형 수지 조성물(부림 케미칼, 프리즘 시트용 'BRI-UV-고굴절')을 사용하여, 패턴 몰드에 투입하여 경화시킴으로써 광학시트를 제조하였다. 형성된 제1패턴은 폭 80㎛, 깊이 40㎛(인접하는 패턴간 거리 10㎛ 이하)인 랜덤배열의 마이크로렌즈패턴이고, 제2패턴은 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 80㎛이고, 높이가 40㎛인 규칙적인 선형 배열의 프리즘 패턴이었다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 제2패턴의 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 70㎛인 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서, 제1패턴의 폭이 60㎛, 높이가 30㎛이며, 제2패턴의 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 60㎛, 높이가 30㎛인 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 3에서 제2패턴의 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 50㎛인 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

<실시예 5>

상기 실시예 1에서, 제1패턴의 폭이 40㎛, 높이가 20㎛이며, 제2패턴의 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 40㎛, 높이가 20㎛인 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

<실시예 6>

상기 실시예 5에서 제2패턴의 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 35㎛인 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서 제2패턴이 형성되지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 3에서 제2패턴이 형성되지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

<비교예 3>

상기 실시예 5에서 제2패턴이 형성되지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 집광형 광학 시트의 물성을 다음과 같이 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

1. 휘도 평가

휘도계(모델명 : BM-7, 일본 TOPCON사)를 사용하였으며 Dell 13p.의 평균값을 구하여 평가하였다. 사용된 BLU는 17인치이며, 시트 형합 구조는 확산시트(코오롱 XC210) + SMPL(실시예, 비교예에서 제조된 샘플)

휘도는 측정시 마다 변화할 수 있으므로 실시예 1의 휘도 평균치를 100으로 하여 상대값으로 나타내었다.

2. 휘도 균일도

무아레가 발생하면 무아레 발생 지점과 미발생 지점의 휘도는 차이가 나타난다. 따라서 무아레가 발생하지 않을 경우 휘도의 최대치 Lmax.와 최소치 Lmin.의 차이를 측정하여 그 휘도의 균일도를 비교하였다. 이 값은 (Lmax-Lmin.) 값을 실시예 1 의 휘도 평균치를 100으로 하여 나눈 상대값으로 나타내었다. 이 값은 작을수록 휘도 편차가 작은 것으로 무아레가 없는 것이므로 작을수록 유리하다.

3. 시야각

휘도계(모델명 : BM-7, 일본 TOPCON사)를 사용하여 BLU에서 정면으로 바라보는 BLU와 수직이 되는 지점의 휘도를 100%로 하였을 때 (각도 0도), 그 휘도가 50%가 되는 지점의 각도를 측정하여 이를 시야각으로 표시하였다.

4. 슬립성(마찰계수)

마찰력의 크기는 수직 항력에 비례하는데 이때 비례 상수가 마찰 계수이다. 따라서 수직 항력이 작용할 때, 마찰 계수가 클수록 마찰력의 크기도 커진다. 마찰력의 크기를 f, 수직항력을 N, 마찰계수를 μ라고 할 때, f = μN의 관계가 성립한다. 이때 두 시트사이에 보다 잘 미끄러지는 슬립의 특성이 좋으려면 보다 낮은 마찰 계수를 가질수록 좋다.

탁상형 만능재료 시험기 (AMETEK사, LF Plus)를 이용하여 실시예의 시트를 놓은 후 150g의 추를 올려놓은 후 당겨 그 힘을 측정하여 마찰 계수를 측정하였다.

구분	휘도	휘도균일도	시야각	마찰계수
실시예1	100	83	52	0.5
실시예2	100.5	83	52	0.5
실시예3	99.5	83	52	0.5
실시예4	99.5	82	52	0.5
실시예5	99.8	82	52	0.5
실시예6	99.5	83	52	0.5
비교예1	96	82	50	0.5
비교예2	95.5	82	50	0.5
비교예3	94.8	82	50	0.5

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 집광형 광학 시트의 제조를 위한 몰드의 일례를 모식적으로 도시한 도면,

도 2는 도 1의 몰드로 제조된 집광형 광학 시트의 A-A' 부분의 단면도이다.

* 도면의 주요부분의 부호의 설명

10 : 기재층 20 : 구조층

21 : 제1패턴 22 : 제2패턴

51 : 패턴 몰드 52 : 배기라인

Claims (7)

1. 기재층 및 복수의 패턴이 형성된 구조층을 포함하며,

   상기 복수의 패턴은

   종단면이 유선형인 제1패턴; 및

   상기 제1패턴과 제1패턴 사이 또는 제1패턴의 표면에 형성된, 종단면이 삼각형인 제2패턴을 포함하는 집광형 광학 시트.
2. 제1항에 있어서,

   제1패턴은 마이크로렌즈 패턴 또는 렌티큘러렌즈 패턴인 것임을 특징으로 하는 집광형 광학 시트.
3. 제1항에 있어서,

   제1패턴은 높이가 20~50㎛, 폭이 40~100㎛인 것임을 특징으로 하는 집광형 광학 시트.
4. 제1항에 있어서,

   제1패턴은 인접하는 제1패턴간의 거리가 10㎛ 이내인 것임을 특징으로 하는 집광형 광학 시트.
5. 제1항에 있어서,

   제2패턴은 프리즘 패턴인 것임을 특징으로 하는 집광형 광학 시트.
6. 제1항에 있어서,

   높이가 20~100㎛, 인접하는 꼭지점 사이의 거리가 20~210㎛인 것임을 특징으로 하는 집광형 광학 시트.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 집광형 광학 시트를 포함하는 백라이트 유닛 어셈블리.

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