KR100598558B1 - 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TFT-LCD의 백라이트 유니트(back light unit)의 제조에 이용되는 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막트랜지스터 액정디스플레이(TFT-LCD)에 사용되는 확산시트로 디스플레이의 선명한 화상을 얻기 위하여 측면 또는 후면에 위치한 광원램프로부터 조사되는 빛을 통과시키면서 균일한 광확산을 유도하여 선명한 광화상을 얻을 수 있는 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 있어서, 지지체(4)와 기재 시트(2)에 광확산 층(3)이 형성된 광확산 필름(1) 사이에 접착된 접착층(5)을 포함하는 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 상기 접착층(5)의 굴절율이 1.43 ~ 1.59인 것을 특징으로 하며, 더욱 바람직하게는 상기 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 사용되는 상기 기재시트(2)의 후도가 10㎛ 내지 150㎛ 인 것을 특징으로 한다.

확산시트, 폴리에스테르필름, 지지체, 움현상, 점착제, 선명한 광화상, 직하형 백라이트

Description

선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트{REAR TYPE BACKLIGHT UNIT ACQUIRING CLEAR OPTICAL IMAGE}

도 1은 본 발명에 따른 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트의 일부구성에 대한 단면도.

도 2는 종래의 직하형 백라이트의 일부구성에 대한 단면도.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 광확산 필름 2: 기재시트

3: 광확산층 4: 지지체

5: 접착층 6: 램프

7: 정상광 8: 유실광

9. 공기층

본 발명은 TFT-LCD의 백라이트 유니트(back light unit)의 제조에 이용되는 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막트랜지스터 액정디스플레이(TFT-LCD)에 사용되는 확산시트로 디스플레이의 선명한 화상을 얻기 위하여 측면 또는 후면에 위치한 광원램프로부터 조사되는 빛을 통과시키면서 균일한 광확산을 유도하여 선명한 광화상을 얻을 수 있는 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 관한 것이다.

일반적으로 액정을 이용한 디스플레이 방식은 다른 평판 디스플레이 방식과는 달리 액정 자체가 비발광 소재이므로 디스플레이 화면의 밝기를 향상시키기 위해서는 추가적인 발광장치가 필요하다. 이러한 발광장치로서 프론트 라이트 방식, 백라이트 방식 등이 있다.

이들 중 백라이트 방식은 디스플레이 소자의 뒷면에 부착된 백라이트 유니트의 광원으로부터 발생되는 빛을 반대편에까지 이르게 하고, 금속 증착판 또는 불투명 백색판과 같은 반사판에 반사시켜 전면으로 광이 출사 되도록 하여 디스플레이 화면의 밝기를 향상시키는 간접 조명방식이다. 이러한 백라이트 방식에서는 최소의 소비전력으로 최대의 화상 밝기를 구현하는 것과 균일한 면광면을 구현할 필요가 있다. 백라이트 방식은 근거리에서 디스플레이를 이용하는 컴퓨터 모니터나 노트북의 경우에는 비교적 적은 발광이 요구되어 몇 개의 램프에서 발광되는 빛을 도광판을 이용하여 전면 광원화하는 방식이 사용되어지나, 원 거리에서 사용되고, 상대적으로 화면 면적도 대형화되는 텔레비젼용이나 대형 모니터용의 경우에는 보다 높은 밝기가 요구되어 후면에 다수의 램프가 배치되어 요구되는 밝기를 만족시킬 수 있게 되는 직하형 백라이트가 사용된다.

도 2는 종래의 직하형 백라이트의 일부구성에 대한 단면도이다. 직하형 백라이트에는 프레임과 반사시트(미도시됨) 및 반사시트 위에 있는 램프로부터 전면으로 일정 간격 떨어진 거리에 배치되는 지지체가 있어 램프로부터 전면으로 전달되는 열전달을 감소시키고 전면에 사용되는 확산 소재의 확산 기능을 증가시킨다. 직하형 백라이트에는 일정 간격으로 배치된 선형 램프의 휘선을 없애기 위해 높은 확산성이 요구된다. 이러한 확산성은 지지체 소재 내부에 확산재를 사용하여 확산 기능을 부여하거나, 확산 필름을 지지체 위에 배치하거나, 또는 두 가지를 병행하여 사용하고 있다. 확산필름(또는 광확산필름) 상부에는 프리즘시트 또는 평관반사필름(미도시됨)이 사용되거나 사용되지 않을 수 있다.

상기의 종래 직하형 백라이트의 구성에서 지지체와 확산필름을 배치하는 방식은 각각의 독립된 소재를 단순 배치하는 방식이고, 독립적으로 존재하는 확산 필름은 램프로부터 전해지는 열에 의해 움 현상이 발생되는 문제가 있다.

이러한 움 현상은 부분적으로 지지체와 확산필름의 거리를 다르게 하여 면광의 밝기 얼룩을 만들게 되며, 이러한 움 현상을 최소화하기 위하여 150 마이크론 이상의 기 필름이 사용되어 밝기 저하를 유발하고 디스플레이의 두께를 두껍게 한다. 또한 지지체와 확산필름 사이에 존재하는 저 굴절율의 공기층에 의해 빛이 전면 방향으로 전달되지 못하고 반사되어 지지체와 확산필름 사이로 유실되어 백라이트의 밝기가 손실되는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 확산필름의 움 현상을 개선하여 밝기 얼룩이 없는 백라이트를 구현할 수 있고, 지지체와 확산필름 사이의 공기층에 의해 유실되는 빛을 최소화하여 라이트의 밝기를 향상하고, 기재 필름의 두께를 얇게 할 수 있는 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트는 지지체와 기재 시트에 광확산 층이 형성된 광확산 필름 사이에 접착된 접착층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 접착층의 굴절율이 1.43 ~ 1.59이다.

더욱 바람직하게는 상기 직하형 백라이트에 사용되는 상기 기재시트의 후도가 10㎛ 내지 150㎛ 이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트의 일부구성에 대한 단면도이다.

본 발명에 따른 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트의 광확산 필름(1)을 구성하는 기재시트(2)는 광원으로부터 발산된 광선을 투과시킬 필요가 있으므로 가급적 광투과성이 우수한 합성수지로 구성하는 것이 필요하다. 이러한 기 재시트(2)에 이용되는 합성수지는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 일반적으로 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴 수지, 폴리카네이트, 폴리스틸렌, 리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트 등이 있다. 상기 기재시트(2)의 두께는 10㎛ 내지 150㎛, 바람직하게는 10㎛ 내지 75㎛ 이다. 상기 기재시트(2)의 두께는, 지지체(4)와 접착되는 본 발명에 따른 광확산필름(1)의 특성상 두꺼운 기재를 사용할 필요는 없으나, 상기 범위의 하한치인 10㎛가 되지 않으면 광확산층(3)을 형성시키는 습식 도포 공정 또는 식각 롤에 의해 확산층 구조를 전이시키는 등의 확산층 형성 공정의 기재역할을 용이하게 할 수 없으며, 이와 반대로, 상기 기재시트(2)의 두께가 두꺼울수록 액정표시장치의 휘도가 저하되는 경우가 있고, 백라이트 유니트의 두께가 커져서 액정표시장치의 박형화의 요구에 반하게 되기 때문이다.

본 발명에 따른 기재시트를 구성하는 요소는 상기 합성수지 외에 유기입자 및 무기입자가 포함될 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 광확산층(3)은 수지 및 수지내 분산된 입자로 구성되며, 수지는 요소수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 아크릴계 수지, 폴리우레탄, 불소계 수지, 리콘계 수지, 폴리아미드이미드 등이 있다. 또한 광확산층(3)에는 상기 수지 외에 가소제, 안정화제, 열화 방지제, 분산제, 소포제, 발포제 등이 배합될 수 있다. 수지는 광선을 투과시킬 필요가 있으므로 투명한 수지가 바람직하고, 특히 무색이고 투명한 것이 바람직하다. 광확산층(3)에 구성된 입자는 실질적으로 구형의 입자이고, 그 재질로는 예를 들어 아크릴 수지, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 아크릴계공중합물, 폴리스티렌계공중합물, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리메틸메타아크릴레이트 등이다.

상기 입자는 광확산 필름(1)에 투과되는 광선의 양을 보다 많게 하기 위해 투명한 것이 바람직하고, 특히 무색이고 투명한 것이 바람직하다. 상기 입자의 입경은 0.1 ~ 100㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 1 ~ 50㎛이다. 입자의 입경이 상기 범위의 하한에 미치지 않으면, 광 확산 효과가 불충분하게 되고, 이와 반대로 반경이 상기 범위의 상한을 벗어나면, 광확산층(3)을 형성하는 수지 조성물의 코팅이 곤란하게 되고 적층 후 입자의 탈락 등의 바람직하지 못한 결과들이 발생한다.

또한 본 발명에 따른 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트의 지지체(4)는 광원으로부터 발산된 광선을 투과시킬 필요가 있으므로 가급적 광투과성이 우수한 합성수지로 형성됨을 기본으로 하고 있다. 이러한 기재시트(2)에 이용되는 합성수지로는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리스틸렌, 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트, 아크릴계 공중합물, 폴리에스터계 공중합물, 폴리스틸렌계 공중합물 등을 열거할 수 있다. 또한, 수지에는 상기 폴리머 이외에, 예를 들면, 가소제, 안정화제, 열화 방지제, 분산제, 소포제, 발포제등의 첨가제가 배합되어도 좋다. 상기 지지체는 지지체 상부에 구성되는 확산필름, 프리즘 필름 등의 지지체 역할을 할 뿐만 아니라, 램프(6)로부터 일정한 간격을 유지시켜주어 램프 (6)로부터 전달되는 열을 감소시키며, 램프로부터 거리가 멀어짐에 따라 선형 또는 점형으로 발광되는 광원 형태를 확산하는 확산필름의 기능을 증가 시키는 역할을 한다. 이러한 지지체의 두께는 0.5mm ~ 3mm가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1mm ~ 2mm인 것이 좋다. 하한 이하의 두께에서는 평면 형태를 유지 할 수 없어 지지체로써의 역할을 할 수 없으며, 상한 이상의 경우에는 광학 소실이 커져 휘도를 감소시키며, 디스플레이의 두께를 두껍게 한다.

상기 지지체(4)에는 확산제를 첨가하여 확산 기능을 부여할 수 있다. 확산제로 사용되는 입자는 아크릴 수지, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 아크릴계공중합물, 폴리스티렌계 공중합물, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 유기 입자 뿐만 아니라, 실리카, 티타늄디옥사이드, 칼슘카보네이트 등의 무기입자도 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 접착층(5)은 확산필름(1)과 지지체(4)를 접착하는 역할을 하는 것으로써 유리전이 온도가 상온(25℃)보다 낮은 수지인 것이 좋다. 유리 전이 온도가 높을 경우에 확산 필름(1)과 지지체(4)를 합지하는 공정에서 미접착 되어 공기가 혼입되는 문제 발생이 가능하다. 이러한 접착제로는 요소수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 아크릴계 수지, 폴리우레탄, 불소계 수지, 실리콘계 수지 등을 열거 할 수 있다. 상기 수지에는 가교제, 가소제, 안정제, 열화방지제, 분산제, 소포제, 발포제, 대전방지제 등이 배합될 수도 있다.

상기 접착제의 수지는 투명하고 색상이 없어서 광선을 많이 통과시키고 가시 광의 특별한 파장을 흡수하지 않아야 한다. 또한 접착제와 계면을 형성하는 지지체(4)와 확산필름(1)의 부분에서 반사 또는 광학손실을 최소화하기 위하여 굴절율이 1.43 ~ 1.59 인 것이 바람직하다. 굴절율이 상한 이상이 되면 지지체로부터 접착층으로 들어가는 빛의 반사가 많아지며, 하한 이하가 되면, 접착층에서 확산층으로 들어가는 빛의 반사가 많아져서 휘도가 감소되는 원인이 되기 때문이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

[실시예]

먼저, 확산필름의 기재시트는 이축연신한 고투명 폴리에스테르 필름(도레이새한 주식회사 XG533)을 사용하였다. 확산필름의 확산층은 폴리에스테르필름(도레이새한 주식회사 XG533-100um)의 한 면에 다음의 [표 1]의 조성물 및 공정조건으로 도포한 후, 110℃에서 60초간 건조하여 광확산층의 두께가 30㎛인 1차 광확산 필름을 제조하였다.

[표 1]

공정조건	조성물 총량	100g
수지	애경화학A-811	30g
입자	SOKEN MX1000	30g
용매	MEK	40g

지지체는 유기확산제가 포함되어 확산 기능이 부여된 두께 2mm의 아크릴 수지를 사용하였다. 표 2에 나타나 있는 조건을 사용하여 확산필름에 접착제를 습식 도포하여 120℃에서 1분간 건조하여 지지체에 롤 라미네이션 법으로 접합하여 직하형 백라이트를 제조하였다.

[표 2]

	조건
	접착제 굴절율	기재필름 후도 (㎛)
실시예	1.49	50
비교예 1	1.49	188
비교예 2	1.42	50
비교예 3	접착제 미사용	188
비교예 4	접착제 미사용	100

[비교예]

비교예 1 내지 비교예 4는 상기 실시예와 동일하게 제조하였다. 다만 표 2에 나타나 있는 조건은 각 비교예마다 다르게 사용하였다.

상기 실시예와 비교예들의 휘도와 움 현상을 측정하여 표 3에 나타내었다.

[표 3]

	결과
	휘도 (cd/m2)	움 현상
실시예	5240	○
비교예 1	5197	○
비교예 2	5192	○
비교예 3	5178	△
비교예 4	5182	X

표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의하면 휘도가 다른 비교예들에 비해 훨씬 높고 움 현상이 거의 나타나지 않음을 확인할 수 있다.

이하 상기 표 3에 나타나 있는 휘도와 움 현상을 측정하여 평가한 방법을 설명한다.

휘도 측정

32" 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트유니트를 이용하여 휘도를 측정하였으며, 확산시트를 재단하여 광확산판 위에 장착하여 암실에서 탑콘사의 BM-7 측정기를 이용하여 측정각도 0.2도, BM-7과 백라이트 유니트와의 간격을 25cm 로 하여 25점의 위치를 정면(90°)에서 측정하여 평균값을 나타내었다.

움 현상 측정

32" 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 시료를 조립하여 250 시간 램프를 점등한 후 분해하여 확산필름의 움이 발생한 정도를 육안으로 관찰 하여 ○, △, X로 구분하였다.

○ : 변화 없음 (평면 상태를 유지)

△ : 부분적으로 들뜬 상태

X : 전체적으로 들뜬 상태

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 제조와 분석실험 가운데 몇 개를 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 의하면 확산필름의 움 현상을 개선하여 밝기 얼룩이 없는 백라이트를 구현할 수 있고, 지지체와 확산필름 사이의 공기층에 의해 유실되는 빛을 최소화하여 라이트의 밝기를 향상하고, 기재 필름의 두께를 얇게 할 수 있는 등의 효과가 있다.

이로 인해 본 발명에 따른 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 의하면 휘도가 우수하고 움 현상이 없어 대면적용 LCD 디스플레이의 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 사용되는 확산필름의 신뢰성을 높이고 광 효율 을 높이는 우수한 재료로 사용될 수 있는 효과를 가질 수 있다.

Claims (3)

1. 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트에 있어서,

   지지체(4)와 기재 시트(2)에 광확산 층(3)이 형성된 광확산 필름(1) 사이에 접착된 접착층(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트.
2. 제 1항에 있어서, 상기 접착층(5)의 굴절율이 1.43 ~ 1.59인 것을 특징으로 하는, 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 직하형 백라이트에 사용되는 상기 기재시트(2)의 후도가 10㎛ 내지 150㎛ 인 것을 특징으로 하는, 선명한 광화상을 얻을 수 있는 직하형 백라이트.

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