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KR20090070828A - 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치 - Google Patents

광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치 Download PDF

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KR20090070828A
KR20090070828A KR1020070138964A KR20070138964A KR20090070828A KR 20090070828 A KR20090070828 A KR 20090070828A KR 1020070138964 A KR1020070138964 A KR 1020070138964A KR 20070138964 A KR20070138964 A KR 20070138964A KR 20090070828 A KR20090070828 A KR 20090070828A
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KR
South Korea
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light
layer
diffusion plate
light collecting
collecting layer
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Ceased
Application number
KR1020070138964A
Other languages
English (en)
Inventor
임대균
박동필
최원
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020070138964A priority Critical patent/KR20090070828A/ko
Publication of KR20090070828A publication Critical patent/KR20090070828A/ko
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Abstract

본 발명은 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 광확산판의 형상을 최적화함으로써, 빛의 확산 효율 및 집광 효율을 동시에 증가시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 기재층과, 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성된 집광층을 포함하고, 집광층에는 양각부와 음각부가 동시에 형성된 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치를 제공한다.
광확산판, 기재층, 집광층, 양각, 음각

Description

광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치{DIFFUSION PLATE, BACK LIGHT DEVICE HAVING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Device)는 자발광 소자가 아니므로 후면에 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 구비하게 된다. 백라이트 유닛은 크게 텔레비전과 같은 대형 표시 장치에 주로 이용되는 직하형 방식과, 컴퓨터용 모니터 및 노트북과 같은 소형 표시 장치에 주로 이용되는 에지형(edge type) 방식으로 나뉠 수 있다. 이 중에서도 특히 직하형 방식의 경우에는 막대 모양(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 점 모양(LED: Light Emitting Diode)으로 다수의 광원이 나열됨으로써, 어떤 영역은 휘도가 높고 어떤 영역은 휘도가 낮아 전체적으로 전면 균일도가 저하되는 문제가 있다. 따라서, 백라이트 유닛에는 광을 액정표시패널 전체에 균일하게 분포시키는 확산판이 구비되고, 확산판의 상측에 확산 필름 및 프리즘 시트 등이 각각 1매 이상씩 구비됨으로써, 광의 진행 경로가 수직 방향으로 변경되어 표시면 전면으로 집광되도록 하고 있다.
이와 같이, 전면 균일도 및 휘도를 향상시키기 위한 백라이트 유닛의 구성은 상기 확산판 이외에도 확산 필름과 프리즘 시트 등을 각각 1매 이상 사용하는 것이 불가피하다. 그러나, 이러한 방법으로는 백라이트 유닛의 저가격 및 고박형화를 이루기 어려운 문제점이 있을 뿐 아니라 특히, 램프 수가 감소되고 점점 수요가 많아지는 32인치 이상 대형 액정표시장치의 고휘도가 요구되는 시점에서 한계를 보이는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 확산판의 상측에 바로 프리즘 패턴을 형성함으로써 빛의 확산 및 집광 효율을 증대시켜 전면 균일도 및 휘도를 향상시켜 볼 수 있으나, 공기층이 포함되지 않은 상태에서 전면 균일도 및 휘도를 향상시키는 것에는 한계가 있다.
또한, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 확산판과 프리즘 패턴 사이의 격벽을 이용하여 공기층을 포함시키는 방법도 고려해 볼 수 있으나, 이러한 방법은 발포 방법과 마찬가지로 제조 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기재층의 일측에 양각부와 음각부를 동시에 갖는 집광층을 더 형성함으로써, 기재층을 통과한 빛의 확산 및 집광 효율을 증대시켜 전면 균일도 및 휘도를 향상시킬 수 있는 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 공기층을 제조하는 별도의 공정없이도 전면 균일도 및 휘도를 향상시키고, 박형화를 이룰 수 있는 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기재층과, 상기 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성된 집광층을 포함하고, 상기 집광층에는 양각부와 음각부가 동시에 형성된 광확산판을 제공한다.
상기 기재층과 상기 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 집광층 사이에는 기능성층이 더 형성될 수 있다.
상기 집광층에 형성된 양각부와 음각부는 비율이 1:1~50:1일 수 있다.
상기 집광층에 형성된 양각부와 음각부는 프리즘형, 삼각형, 피라미드형, 사각형 및 사다리꼴형 중에서 선택되는 적어도 하나의 다각형 또는 렌티큘러형 및 마이크로렌즈형 중 선택되는 적어도 하나의 타원형 또는 상기 다각형과 상기 타원형 의 조합일 수 있다.
상기 집광층에 형성된 양각부는 폭(width)이 30~300㎛, 높이(height)가 40~300㎛, 꼭지점의 각도(angle)가 50~160°이며, 상기 집광층에 형성된 음각부는 폭(width)이 30~400㎛, 깊이(depth)가 20~300㎛, 꼭지점의 각도(angle)가 30~170°일 수 있다.
상기 집광층에 형성된 양각부 및 음각부는 압출 성형, 열프레스 성형, 공압출 성형, 필름적층법, 용제접착법, 표면코팅법, 자외선 경화법 및 열 경화법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 성형된 것일 수 있다.
상기 집광층은 굴절률이 1.3~2.0이고, 상기 기재층과의 굴절률 차는 0.5 이하일 수 있다.
상기 집광층은 굴절률이 1.3~2.0이고, 상기 기능성층과의 굴절률 차는 0.5 이하일 수 있다.
상기 기재층은 베이스 수지로서 아크릴계, 스티렌-아크릴계, 스티렌계, 스티렌-아크릴로니트릴계 및 폴리카보네이트계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 수지를 함유하여 이루어진 것일 수 있다.
상기 기능성층은 베이스 수지로서 아크릴계, 스티렌-아크릴계, 스티렌계, 스티렌-아크릴로니트릴계 및 폴리카보네이트계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 수지를 함유하여 이루어진 것일 수 있다.
상기 기재층 또는 상기 집광층은 유기입자, 무기입자 및 중공성 입자중 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.
상기 기능성층은 유기입자, 무기입자 및 중공성 입자중 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 전술(前述)한 구조의 광확산판을 구비한 백라이트 장치를 제공한다.
더불어, 본 발명은 전술(前述)한 구조의 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치를 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도가 도시되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광확산판(101)은 평판 형태로서 광이 입사되는 기재층(110)과, 상기 기재층(110)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되어 광이 출사되는 집광층(120)을 포함한다. 여기서, 상기 집광층(120)에는 기준면(121)을 중심으로 그 상부에 다수의 양각부(122)와, 상기 기준면(121)을 중심으로 그 하부에 다수의 음각부(123)가 동시에 형성되어 있다.
상기 양각부(122)와 상기 음각부(123)는 상호 교차하면서 연속적으로 연결되 어 광확산 기능을 발휘하는 줄무늬(stripe) 형태로 배열되거나, 또는 상호간 소정 거리 이격된 채 배열될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 광확산판(101)을 좀더 자세히 설명한다.
상기 기재층(110)은 광을 산란시키는 다수의 유기입자(111) 또는/및 무기입자(112)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 집광층(120)에 형성된 다수의 양각부(122)는 폭(width)이 대략 135㎛, 높이(height)가 대략 68㎛인 프리즘 형상이고, 상기 집광층(120)에 형성된 다수의 음각부(123)는 폭(width)이 대략 135㎛, 깊이(depth)가 대략 45㎛인 렌티큘러 형상일 수 있다.
여기서, 프리즘은 주지된 바와 같이 빛의 분산이나 굴절 등을 일으키는 유리(glass)로 만들어진 삼각 기둥이고, 렌티큘러는 반원주형 렌즈를 의미한다. 따라서, 본 발명에 사용된 프리즘 형상은 삼각 형상을 의미하고, 렌티큘러는 반원주 형상을 의미한다.
상기 양각부(122)와 음각부(123)의 형성 비율은 1:1일 수 있다. 여기서, 비율이 1:1이라는 것은 양각부(122)의 형성 개수와 음각부(123)의 형성 개수가 같고, 또한 양각부(122)와 음각부(123)가 상호 교차하면서 연속적으로 형성됨을 의미한다. 또한, 상기 양각부(122)는 기준면(121)을 중심으로 상부를 향하는 소정 높이의 돌기 형태로 형성된 부분을 의미하고, 상기 음각부(123)는 기준면(121)을 중심으로 하부를 향하는 소정 깊이의 요홈 형태로 형성된 부분을 의미한다.
한편, 도시되지 않았으나, 상기 광확산판(101)의 광 출사면 위에 확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도편광 시트 등이 더 포함될 수 있고, 이들은 모두 본 발명에 포함되는 개념이다. 즉, 상기 확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도편광 시트에도 본 발명에 개시된 양각부 및 음각부가 적용될 수 있다. 여기서, 광확산 역할을 하는 유기입자(111) 또는/ 및 무기입자(112)는 임의적 구성으로서 필요에 따라 선택적으로 가감될 수 있다.
본 발명에 의한 광확산판(101)은 종래의 광확산판에 비해 빛의 광확산 효율을 증대시켜 전면 균일도 및 휘도를 향상시킬 수 있다. 즉, 광원에서 발산된 빛은 기재층(110)을 통과한 후 집광층(120)에 입사될 때, 스넬 법칙(Snell's Law)에 의해, 빛이 음각부(123)를 통과할 경우에는 전면 균일도가 향상되고, 양각부(122)를 통과할 경우에는 집광 특성이 향상되어 고휘도를 내기 때문이다.
이때, 상기 집광층(120)에 사용되는 수지는 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지 모두 사용이 가능하며 굴절률은 1.3~2.0 범위내인 것이 바람직하다. 굴절률이 본 범위를 벗어날 경우, 투명성이 떨어져 광학적 특성을 발휘하지 못하고, 또한 가격이 상승하므로 경제적인 측면에서도 적합하지 않다.
또한, 상기 기재층(110)과 집광층(120)의 굴절률 차(x)는 0≤x＜0.5 범위 내인 것이 바람직하다. 기재층(110)과 집광층(120)의 굴절률 차가 0.5를 초과할 경우에는 빛샘 현상이 발생하여 광확산 효과 및 휘도가 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 상기 집광층(120)의 양각부(122) 및 음각부(123)는 압출 성형, 열프레스 성형, 공압출 성형, 필름적층법, 용제접착법, 표면코팅법, 자외선 경화법, 열 경화법 등으로 형성할 수 있으나, 이러한 형성 방법으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 여기서, 상기 압출 성형 내지 열경화법 등은 당업자에게 주지된 기술이므로 이를 상세하게 설명하지는 않겠다.
또한, 상기 집광층(120)의 양각부(122) 및 음각부(123)는, 프리즘형, 삼각형, 피라미드형, 사각형, 사다리꼴형과 같은 다각형 또는 렌티큘러형, 마이크로렌즈형과 같은 타원형 또는 이들의 조합 또는 임의(random) 형상 중 한 군 이상을 이용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 도 1a에 도시된 바와 같이 양각부(122)는 프리즘 형상, 음각부(123)는 렌티큘러 형상으로 형성함이 좋다. 이는 프리즘 형상의 양각부(122)를 형성할 때, 빛의 집광 효율이 가장 크며, 렌티큘러 형상의 음각부(123)를 형성할 때, 빛의 전면 균일도 특성이 가장 뛰어나기 때문이다.
더불어, 상기 집광층(120)의 양각부(122)는 폭(width)이 대략 30~300㎛, 높이(height)는 대략 40~300㎛, 꼭지점의 각도(angle)는 대략 50~160°로 형성할 수 있으며, 이때 집광 효율이 종래 기술에 비해 우수해진다. 즉, 양각부(122)의 폭이 30㎛ 미만이면 원하는 휘도를 얻을 수 없고, 폭이 300㎛를 초과하면 원하는 균일도를 얻을 수 없다. 또한 양각부(122)의 높이가 40㎛ 미만이면 마찬가지로 원하는 휘도를 얻을 수 없고, 높이가 300㎛를 초과하면 원하는 균일도를 얻을 수 없다. 더불어, 양각부(122)의 꼭지점 각도가 50°미만이거나 160°를 초과하면 원하는 폭 및 높이의 양각부(122)를 얻을 수 없고, 이로 인해 빛샘 현상이 발생한다.
또한, 상기 집광층(120)의 음각부(123)는 폭(width)이 대략 30~400㎛, 깊이(depth)는 대략 20~300㎛, 꼭지점의 각도(angle)는 대략 30~170°로 형성할 수 있으며, 이때 전면 균일도가 종래 기술에 비해 우수해진다. 즉, 음각부(123)의 폭 이 30㎛ 미만이면 원하는 균일도를 얻을 수 없고, 폭이 400㎛를 초과하면 원하는 휘도를 얻을 수 없다. 또한 음각부(123)의 깊이가 20㎛ 미만이면 마찬가지로 원하는 균일도를 얻을 수 없고, 깊이가 300㎛를 초과하면 원하는 휘도를 얻을 수 없다. 더불어, 음각부(123)의 꼭지점 각도가 30°미만이거나 170°를 초과하면 원하는 폭 및 깊이의 음각부(123)를 얻을 수 없고, 이로 인해 빛샘 현상이 발생한다.
상기와 같이 형성된 집광층(120)의 양각부(122)와 음각부(123)는 비율이 대략 1:1~50:1을 이루는 것이 바람직하다. 이는 양각부(122)와 음각부(123)의 형상 비율에서 양각 비율이 1 미만일 경우, 집광 효율이 떨어져 휘도를 향상시킬 수 없으며, 양각 비율이 50을 초과할 경우, 음각 비율이 적어 빛의 확산 효율이 감소하고, 이에 전면 균일도를 떨어뜨려 밝기의 균일성을 감소시키기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 광확산판(101)중 기재층(110)에 사용되는 베이스 수지는 투명수지로서 본 기술 분야에서 사용되는 재료라면 모두 사용될 수 있다. 바람직하기로는, 가격이 저렴하며 광투과성이 우수한 특성을 보이는 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지 및 폴리카보네이트 수지 중 선택되는 1종 이상인 것이 좋다.
특히, 본 발명에서 아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 메타크릴산알킬에스테르; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 등의 아크릴산알킬에스테르; 시클로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트 등의 메타크릴산시클로알킬에스테르; 시클로헥실아크릴레이트, 2- 메틸시클로헥실아크릴레이트 등의 아크릴산시클로알킬에스테르; 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 등의 메타크릴산아릴에스테르; 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등의 아크릴산아릴에스테르 중 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌-아크릴계 공중합체 수지는 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 메타크릴산시클로알킬에스테르, 아크릴산시클로알킬에스테르, 메타크릴산아릴에스테르, 아크릴산아릴에스테르 중 선택되는 하나 이상과 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌계 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상과 아크릴로니트릴 모노머와의 공중합체가 바람직하다.
또한, 폴리카보네이트 수지는 디히드록시 페놀과 포스겐을 반응시키거나 디히드록시 페놀과 카보네이트 전구체의 반응에 의하여 제조된 선형 및 가지달린 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체, 폴리에스터 공중합체 또는 이들 1종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다.
이때 상기 기재층(110)의 두께는 제한되지 않으나 광확산 효율 및 기계적 강 도, 제작의 용이성 등을 고려할 때 0.1~4mm 범위가 바람직하다.
도 1b 내지 도 1g를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광확산판(102~107)의 측단면도가 도시되어 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 광확산판(102)은 집광층(120)에 형성된 양각부(122)와 음각부(123)의 비율이 다를 수 있다. 예를 들면, 5개의 양각부(122)마다 1개의 음각부(123)가 형성될 수 있다. 또한 도 1c에 도시된 바와 같이, 광확산판(103)은 10개의 양각부(122)마다 1개의 음각부(123)가 형성될 수 있다. 이와 같은 양각부(122)와 음각부(123)의 비율은 상술한 바와 같이 1:1에서 50:1까지 다양하게 변경 가능하다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 광확산판(104)은 집광층(120)에 형성된 양각부(122)와 음각부(123d)의 비율이 다른 대신, 양각부(122)와 음각부(123d)의 형태는 같을 수 있다. 즉, 양각부(122)는 기준면(121)을 중심으로 상부로 돌출된 프리즘 형태일 수 있고, 음각부(123d) 역시 기준면(121)을 중심으로 하부로 패인 프리즘 형태일 수 있다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 광확산판(105)은 집광층(120)에 형성된 양각부(122e)와 음각부(123d)의 비율이 다른 동시에, 양각부(122e)의 형태는 렌티큘러형이고, 음각부(123d)의 형태는 프리즘 형태일 수 있다.
도 1f에 도시된 바와 같이, 광확산판(106)은 집광층(120)에 형성된 양각부(122e)와 음각부(123)의 비율이 다른 동시에, 양각부(122e)의 형태는 렌티큘러형 이고, 음각부(123) 역시 렌티큘러형일 수 있다.
이밖에도 본 발명은 집광층에 형성된 양각부 및 음각부의 비율 및 형태가 다양하게 조합될 수 있으며, 여기에 개시된 내용으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 1g에 도시된 바와 같이, 광확산판(107)은 기재층(110)의 상측과 하측에 각각 기능성층(131,132)이 더 형성될 수 있다. 즉, 기재층(110)과 집광층(120) 사이에 기능성층(131)이 형성되고, 또한 기재층(110)의 하측에 기능성층(132)이 형성될 수 있다. 이러한 기능성층(131,132)은 본 발명에 의한 광확산판(107)의 내구성을 높일 뿐만 아니라 광확산율을 높이는 역할을 한다.
상기 기능성층(131,132)은 베이스 수지가 전술한 기재층(110)의 베이스 수지로서 열거된 수지와 같은 수지를 사용할 수도 있고, 서로 다른 수지를 사용할 수도 있다. 상기 기능성층(131,132)의 두께는 특별히 제한되지는 않으나 0.05~1.5mm범위가 좋다. 기능성층(131,132)의 두께는 상기 범위인 경우 보다 효율적으로 내구성이 얻어짐과 동시에, 우수한 광확산율 및 헤이즈(hase,흐리게 보이는 현상)를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 광확산판(101~107)중 광확산 기능을 하는 유기입자(111) 및 무기입자(112)가 기재층(110)뿐만 아니라 집광층(120) 또는 상기 기능성층(131,132)의 어디에도 적용 가능하며, 본 기술 분야에서 사용되는 재료라면 모두 적용 가능하다. 특히, 유기입자, 무기입자 또는 중공성 입자(속이 비어 있는 입자)를 단독 또는 조합하여 사용하는 것이 가능하다. 일례로, 실리콘계, 아크릴계, 스 티렌계, 메타크릴산메틸·스티렌 공중합물계, 폴리카보네이트계, 올리핀계 가교 또는 미가교의 미립자, 실리카, 탤크, 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄(TiO2), 유리 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 기재층(110)과 기능성층(131) 또는 상기 집광층(120)과 기능성층(131)의 굴절률 차(x)는 0≤x＜0.5 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 굴절률 차가 0.5를 초과할 경우에는 빛샘 현상이 발생하여 광확산 효율 및 휘도가 저하될 수 있다.
더불어, 상기 기재층(110), 집광층(120) 및 기능성층(131,132)에는 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 대전방지제, 형광증백제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
도 2a 내지 도 2e를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광확산판을 도시한 측단면도가 도시되어 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 광확산판(201)은 집광층(120)에 형성된 양각부(122)와 음각부(123a)의 비율이 다를 뿐만 아니라, 양각부(122)와 음각부(123a)가 서로 다른 다각형 형태일 수 있다. 즉, 양각부(122)는 기준면(121)을 중심으로 상부로 돌출된 프리즘 형태일 수 있고, 음각부(123a)는 기준면(121)을 중심으로 하부로 패인 사각 형태일 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 광확산판(202)은 집광층(120)에 형성된 음각 부(123b)가 연속된 두 개의 프리즘 형태일 수 있다. 그러나, 이러한 음각부(123b)의 폭은 양각부(122)의 폭과 유사하다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 광확산판(203)은 집광층(120)에 형성된 양각부(122)와 음각부(123)의 비율이 다른 동시에, 양각부(122)는 프리즘 형태이고 음각부(123)는 렌티큘러 형태일 수 있다. 더욱이, 광확산판(203)은 기재층(110)의 하측에 기능성층(132)이 형성되고, 또한 상기 기능성층(132)에는 광확산 기능을 하는 유기입자(133) 및/또는 무기입자(134)가 함유될 수 있다. 여기서, 상기 기재층(110)에는 유기입자 및/또는 무기입자가 함유되어 있지 않다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 광확산판(204)은 기재층(110) 및 기능성층(132)에 모두 유기입자(111,133) 및/또는 무기입자(112,134)가 함유될 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 광확산판(205)은 기재층(110)을 중심으로 상측과 하측에 각각 집광층(120a,120b)이 형성될 수도 있다. 물론, 각각의 집광층(120a,120b)에는 기준면(121)을 중심으로 양각부(122) 및 음각부(123)가 형성될 수 있다.
더불어, 상기 기재층, 기능성층, 집광층에는 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 대전방지제, 형광증백제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광확산판을 구비한 백라이트 장치 및 액정 표시 장치의 사시도 및 측단면도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 광확산판은 백라이트 장치에 적용될 수 있다. 상기 백라이트 장치는 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 모든 백라이트 장치에 적용될 수 있다.
일례로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 백라이트 장치(300)는 인버터로부터 전원을 인가받아 발광하는 다수의 광원(301)과, 상기 광원(301)을 고정하며 표면에 반사판(302)이 형성된 몰드 프레임(303)과, 상기 광원(301) 위에 위치되어 광을 확산시키고 균일하게 하는 광확산판(101)과, 상기 광확산판(101) 위에 위치되어 광을 더욱 확산시키고 균일하게 하는 다수의 광확산 시트(304)(확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도편광 시트 등)로 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 구성으로 본 발명에 의한 백라이트 장치(300)를 한정하는 것은 아니다.
상기 백라이트 장치중 광원은 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), 열음극관(HCFL: Hot Cathode Fluorescent Lamp), 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode), 유기전계발광소자(OLED: Organic Light Emitting Diode) 등 제한없이 이용될 수 있다.
더불어, 본 발명은 전술한 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치(500)를 제공한다. 예를 들면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 백라이트 장치(300) 위에 액정표시패널(400)이 위치되어 액정표시장치(500)를 형성할 수 있다. 그러나, 이러한 구조로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
특히 상기 광확산판이 구비된 백라이트 장치를 사용하는 반사형, 투과형, 반투과형 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 TN(Twisted Nematic)형, STN(Super Twisted Nematic)형, OCB(Optically Compensated Bend)형, HAN(Hybrid Liquid Crystal)형, VA(Vertical Alignment)형, IPS(In Plane Switching)형 등의 각종 구동 방식의 액정표시장치에 적용되어 이용될 수 있다.　액정표시장치에 관한 구성은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 광확산판은 기재층 또는 기능성층의 일측에 형성된 집광층에 양각부와 음각부가 동시에 형성됨으로써, 기재층을 통과한 빛이 경로를 변경하게 되어 빛의 확산 및 집광 효율이 증대되므로 전면 균일도 및 휘도가 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 광확산판은 양각부와 음각부가 공기층 역할을 대신함으로써, 별도의 공기층을 형성하는 공정이 필요없고, 따라서 제조가 쉬울뿐만 아니라 고박형화를 이룰 수 있다.
이러한 본 발명의 광확산판은 백라이트 장치, 액정표시장치뿐만 아니라 각종 조명 커버 및 간판 등에도 폭넓게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시를 돕기 위하여, 하기의 실시예를 기재한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1a에 도시된 바와 같이 기재층(110)과 집광층(120)으로 이루어진 광확산판(101)을 제조한다.
a. 기재층(110)
투명수지인 폴리스티렌 100중량부와, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 0.5중량부와, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.1중량부를 혼합하여 두께 2mm의 기재층(110)을 형성하였다.
b. 집광층(120)
상기 기재층(110)의 상측에 형성된 집광층(120)은 프리즘 형상의 양각부(122)(굴절률: 1.57, 폭(width) : 135㎛, 높이(height) : 68㎛, 꼭지점 각도 : 90°)와 렌티큘러 형상의 음각부(123)(폭(width) : 135㎛, 깊이(depth) : 45㎛) 비율이 1:1을 이루도록 형성하였다.
(실시예 2)
도 1b에 도시된 바와 같이 기재층(110)과 집광층(120)으로 이루어진 광확산판(102)을 제조하되, 집광층(120)에 형성된 양각부(122)와 음각부(123)의 비율을 다르게 하였다.
a. 기재층(110)
투명수지인 폴리스티렌 100중량부와, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 0.5중량부와, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.1중량부를 혼합하여 두께 2mm의 기재층(110)을 형성하였다.
b. 집광층(120)
상기 기재층(110)의 상측에 형성된 집광층(120)은 프리즘 형상의 양각부(122)(굴절률: 1.57, 폭(width) : 135㎛, 높이(height) : 68㎛)와 렌티큘러 형상 의 음각부(123)(폭(width) : 135㎛, 높이(height) : 45㎛) 비율이 5:1을 이루도록 형성하였다.
(실시예 3)
도 1c에 도시된 바와 같이 기재층(110)과 집광층(120)으로 이루어진 광확산판(103)을 제조하되, 집광층(120)에 형성된 양각부(122)와 음각부(123)의 비율을 실시예 1과 다르게 하였다. 즉, 집광층(120)에 있어, 프리즘 형상의 양각부(122)와 렌티큘러 형상의 음각부(123)의 비율이 10:1로 형성된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 설계하였다.
(실시예 4)
집광층에 있어, 프리즘 형상의 양각부와 렌티큘러 형상의 음각부의 비율이 50:1로 설계된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 설계하였다.(도면없음)
(실시예 5)
도 1d에 도시된 바와 같이 기재층(110)과 집광층(120)으로 이루어진 광확산판(104)을 제조하되, 집광층(120)에 형성된 음각부(123d)의 형태를 앞의 실시예들과 다르게 하였다.
즉, 집광층(120)에 있어, 음각부(123d)(폭(width) : 135㎛, 깊이(depth) : 45㎛)의 형태를 프리즘 형태로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 형성하였 다.
(실시예 6)
도 1e에 도시된 바와 같이 기재층(110)과 집광층(120)으로 이루어진 광확산판(105)을 제조하되, 집광층(120)에 형성된 양각부(122e)의 형태를 실시예5와 다르게 하였다.
즉, 집광층(120)에 있어, 양각부(122e)(굴절률: 1.57, 폭(width) : 135㎛, 높이(height) : 68㎛)를 렌티큘러 형태로 한 것을 제외하고는 실시예5와 동일하게 형성하였다.
(실시예 7)
도 1f에 도시된 바와 같이 기재층(110)과 집광층(120)으로 이루어진 광확산판(106)을 제조하되, 집광층(120)에 형성된 양각부(122e)를 렌티큘러 형태로 하고, 음각부(123)의 형태 역시 렌티큘러 형태로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 형성하였다.
(실시예 8)
도 1g에 도시된 바와 같이 기재층(110)과 집광층(120)으로 이루어진 광확산판(107)을 제조하되, 기재층(110)의 상측과 하측에 각각 기능성층(131,132)을 더 형성하였다.
a. 기재층(110)
투명수지인 폴리스티렌 100중량부와, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 0.5중량부와, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.1중량부를 혼합하여 두께 1.8mm의 기재층(110)을 형성하고, 각각의 상측과 하측에 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머의 100중량부를 이용하여 두께 0.1mm의 기능성층(131,132)을 형성하였다.
b. 집광층(120)
실시예 2의 집광층과 동일하게 형성하였다.
(비교예 1)
도 4a에 도시된 광확산판(101')과 같이, 투명수지인 폴리스티렌 100중량부와, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 0.5중량부와, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.1중량부를 혼합하여 두께 2mm의 기재층(110')만을 형성하였다. 여기서 도면 부호 111'은 PMMA 입자이고, 112'는 실리콘 입자이다.
(비교예 2)
도 4b에 도시된 바와 같이, 기재층(110')과 집광층(120')을 갖는 광확산판(102')을 형성하였다.
a. 기재층(110')
투명수지인 폴리스티렌 100중량부와, 굴절률이 1.49이고 크기가 10㎛인 폴리메타크릴레이트(PMMA) 입자 0.5중량부와, 굴절률이 1.42이고 크기가 2㎛인 실리콘 입자 0.1중량부를 혼합하여 두께 2mm의 기재층(110')을 형성하였다.
b. 집광층(120')
상기와 같이 제조된 기재층(110')의 상측에 형성된 집광층(120')은 프리즘 형상의 양각부(122')(굴절률: 1.57, 폭(width): 135㎛, 높이(height) : 68㎛)를 이루도록 형성하였다.
(비교예 3)
도 4c에 도시된 바와 같이, 기재층(110')과 집광층(120')을 갖는 광확산판(103')을 형성하였다.
a. 기재층(110')
비교예 2의 기재층과 동일하게 형성하였다.
b. 집광층(120')
상기와 같이 제조된 기재층(110')의 상측에 형성된 집광층(120')은 렌티큘러 형상의 음각부(123')(폭(width) : 135㎛, 깊이(depth) : 45㎛)을 이루도록 형성하였다.
상기와 같은 실시예 및 비교예에 개시된 기재층, 기능성층 및 집광층의 주요 특징을 하기의 표1로 정리하였다.
[표 1]
Figure 112007093925201-PAT00001
상기 실시예 및 비교예의 광확산판의 광학 특성을 광학 시뮬레이션 장비(Optical Research Associates, Light Tools)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112007093925201-PAT00002
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 8의 광확산판은 집광층이 없는 비교예 1 및 집광층에 양각부가 없는 비교예 3의 광확산 판과 비교시 휘도가 상대적으로 향상됨을 알 수 있다. 이는 기재층을 통과한 빛이 집광층의 양각부를 지나면서 집광 효율을 증대시키기 때문이다.
한편, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 8의 광확산판은 집광층이 포함되지 않은 비교예 1 및 집광층에 음각부가 없는 비교예 2의 광확산판과 비교시 전면 균일도가 상대적으로 향상됨을 알 수 있다. 이는 기재층을 통과한 빛이 집광층의 음각부를 지나면서 경로를 변경하여 확산 효율을 증대시키기 때문이다. 여기서, 비교예 1의 비교예 2 대비 향상(%) 값이 마이너스값(-45.5)인 이유는 비교예 1의 균일도가 비교예 2에 비교해서 상대적으로 낮음을 의미한다.
이와 같이 본 발명은 기재층 위에 양각부 및 음각부가 동시에 형성된 집광층을 더 형성함으로써, 광확산판의 휘도 및 균일도가 더욱 우수해짐을 알 수 있다. 특히, 실시예 8과 같이 기능성층을 더 포함할 경우에는 다른 실시예 및 비교예에 비해 휘도 및 균일도가 상대적으로 더 우수해짐을 알 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광확산판과 종래 기술의 비교예에 따른 광확산판의 휘도 및 균일도를 측정하기 위해 촬영한 사진이 도시되어 있다.
실시예 1에서와 같이 양각부와 음각부가 대략 1:1의 비율로 형성된 광확산판의 경우 휘도 및 균일도가 상대적으로 가장 우수하였다. 실시예 2에서와 같이 양각부와 음각부가 대략 5:1로 형성된 광확산판의 경우 휘도가 상대적으로 떨어졌다. 더욱이, 비교예 1에서와 같이 집광층이 없는 광확산판의 경우에는 은폐 효과(막대 광원 또는 점 광원의 형태가 보이지 않는 효과)가 매우 낮은 것으로 확인되었다. 더불어, 비교예 2와 같이 양각부만 있는 집광층을 갖는 광확산부의 경우에는 실시예 2와 거의 같은 휘도 및 균일도를 가져 시각적으로는 차이를 발견하기 어려웠다. 그러나, 상기 표 2에서와 같이 시뮬레이션 장치로 측정시에는 균일도 측면에서 비교예 2가 실시예 2에 비해 낮은 값을 갖는다.
본 발명의 집광층은 종래의 방법에 비해 단순히 형상만으로 특성을 발휘하기에 손쉽게 제작이 가능하다. 이로 인해 종래의 광확산판과 비교할 때 전면 균일도 및 휘도가 향상된 광확산판의 제조가 용이하다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1a 내지 1g는 본 발명의 실시예에 따른 광확산판을 도시한 측단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광확산판을 도시한 측단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 광확산판을 구비한 백라이트 장치 및 액정 표시 장치를 도시한 사시도 및 측단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 종래 기술(비교예)에 따른 광확산판을 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광확산판과 종래 기술의 비교예에 따른 광확산판의 휘도 및 균일도을 측정하기 위해 촬영한 사진이다.
** 도면의 주요부호에 대한 설명 **
101~107, 201~205; 본 발명에 따른 광확산판
110; 기재층 111; 유기입자
112; 무기입자 120; 집광층
121; 기준면 122; 양각부
123; 음각부 130;기능성층

Claims (14)

  1. 기재층과,
    상기 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성된 집광층을 포함하고,
    상기 집광층에는 양각부와 음각부가 동시에 형성된 것을 특징으로 하는 광확산판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재층과 상기 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 집광층 사이에는 기능성층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 광확산판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광층에 형성된 양각부와 음각부는 비율이 1:1~50:1인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광층에 형성된 양각부와 음각부는 프리즘형, 삼각형, 피라미드형, 사각형 및 사다리꼴형 중에서 선택되는 적어도 하나의 다각형 또는 렌티큘러형 및 마이크로렌즈형 중 선택되는 적어도 하나의 타원형 또는 상기 다각형과 상기 타원형의 조합인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광층에 형성된 양각부는
    폭(width)이 30~300㎛, 높이(height)가 40~300㎛, 꼭지점의 각도(angle)가 50~160°이며,
    상기 집광층에 형성된 음각부는 폭(width)이 30~400㎛, 깊이(depth)가 20~300㎛, 꼭지점의 각도(angle)가 30~170°인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광층에 형성된 양각부 및 음각부는 압출 성형, 열프레스 성형, 공압출 성형, 필름적층법, 용제접착법, 표면코팅법, 자외선 경화법 및 열 경화법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 성형된 것을 특징으로 하는 광확산판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광층은 굴절률이 1.3~2.0이고, 상기 기재층과의 굴절률 차는 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 집광층은 굴절률이 1.3~2.0이고, 상기 기능성층과의 굴절률 차는 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재층은 베이스 수지로서 아크릴계, 스티렌-아크릴계, 스티렌계, 스티렌-아크릴로니트릴계 및 폴리카보네이트계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 수지를 함유하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 기능성층은 베이스 수지로서 아크릴계, 스티렌-아크릴계, 스티렌계, 스티렌-아크릴로니트릴계 및 폴리카보네이트계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 수지를 함유하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재층 또는 상기 집광층은 유기입자, 무기입자 및 중공성 입자중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 기능성층은 유기입자, 무기입자 및 중공성 입자중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 광확산판을 구비한 백라이트 장치.
  14. 제 13 항의 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치.
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