KR101266545B1

KR101266545B1 - 광확산 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR101266545B1
Application number: KR1020100118604A
Authority: KR
Inventors: 조진희; 김성국; 이진우; 김철호; 이성은; 박선홍
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2013-05-24
Anticipated expiration: 2030-11-26
Also published as: TW201232056A; US20120133862A1; CN102563530A; TWI451137B; KR20120057048A

Abstract

본 발명의 광확산 필름은 투명 열가소성 수지로부터 형성되고, 적어도 한 면에 엠보패턴을 가지며, 상기 엠보패턴은 Ra가 1.5 ㎛이하, Rpc 가 100 개/cm 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 광확산 필름은 DBEF-D의 외곽층을 구성하는 필름으로서, 표면 거칠기를 제어함으로서, 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 Sparkling 문제를 개선할 수 있다.

Description

광확산 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛 {LIGHT DIFFUSING FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL USING THE SAME}

본 발명은 광확산 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 표면 거칠기를 제어하여 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 Sparkling 문제가 개선된 광확산 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정표시장치는 저소비전력이어서 전지로도 수 시간 동안 구동이 가능하며, 부피가 작아서 공간을 적게 차지하며, 또한 가벼워 휴대가 용이한 점 등의 이유로 텔레비전, 노트북 컴퓨터 모니터, 데스크탑 컴퓨터 모니터 등에 널리 사용되고 있다.

이와 같은 액정표시장치 등의 디스플레이 장치에서는 확산 필름을 구비하는 것이 일반적이며, 상기 액정표시장치용 광확산 필름은 백라이트 유닛 내에서 빛을 보내거나 확산시키는데 주로 사용된다.

일반적으로 액정표시장치는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛의 상측에 형성되는 디스플레이 유닛을 포함한다. 도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 도시한 것이다. 상기 백라이트 유닛은 광원(1), 상기 광원으로부터의 빛을 상기 디스플레이 유닛(8)측으로 가이드하기 위한 도광판(3)을 구비하고 있으며, 상기 도광판(3)의 하부에는 상기 도광판(3)으로부터 누설된 광을 다시 상기 도광판(3)측으로 반사하기 위한 반사판(2)이 구비된다. 상기 도광판(3)의 상부에는 상기 도광판(3)으로부터 출사된 광의 효율을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트가 구비되는데, 상기 광학 시트는 확산 시트(4)외에 프리즘 시트(미도시), 보호 시트(미도시)가 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 확산 시트(4) 상에는 휘도 상승 필름((BEF)(5), DBEF(6))이 구비될 수 있다. 상기 DBEF(6)는 광원(1)으로부터 디스플레이 유닛에 입사되는 광 중에서 반사되어 손실되는 광을 디스플레이 유닛(8)쪽으로 되반사시키는 역할을 한다. 즉, DBEF(6)는 광이 손실되지 않도록 방지함으로써 광효율을 향상시키는 역할을 하는 것이다.

이러한 DBEF 필름의 최소한 일면에는 엠보패턴이 형성되거나 상기 DBEF 필름의 일면에 엠보패턴이 형성된 보호필름이 적층된다. 기존 DBEF 필름에 사용되는 엠보 패턴은 화소와 유사한 크기의 피치(pitch)를 가져 집광에 의한 Sparkling 을 초래하고 있다. 최근 LED BLU TV가 상용화되면서 휘도 향상을 위해 투과도를 상승시키면서 그 간 문제시되지 않았던 Sparkling 현상이 문제로 대두되고 있는 것이다.

이에 따라 기존 엠보필름을 비드(Bead)를 포함하는 확산필름으로 대체 적용하는 방법이 제기되었으나, 이와 같이 비드를 포함하는 방법은 휘도를 감소시키는 역효과를 초래하고 있다. 뿐만 아니라, 이러한 비드는 공정중 깨질 수 있으며, 제조공정이 복잡하여 제품가격의 상승을 초래하고 있다.

따라서, LED BLU TV에서도 Sparkling 문제가 발생하지 않고 비드를 첨가하지 않는 광확산 필름의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 필름 표면 거칠기를 제어하여 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 Sparkling 문제를 개선할 수 있는 광확산 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비드를 첨가하지 않아 휘도 감소가 없고 공정에 번거로움이 없는 광확산 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 LED BLU TV의 DBEF 필름의 보호필름으로 적용하기에 특히 적합한 광확산 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 광확산 필름을 이용하여 휘도저하없이 Sparkling 문제가 발생하지 않는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

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

본 발명의 하나의 관점은 광확산 필름에 관한 것이다. 상기 광확산 필름은 투명 열가소성 수지로부터 형성되고, 적어도 한 면에 엠보패턴을 가지며, 상기 엠보패턴은 Ra가 1.5 ㎛이하, Rpc 가 100 개/cm 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 광확산필름은 Ra가 0.80~1.5 ㎛, Rpc가 100~300 개/cm 인 것을 특징으로 한다.

구체예에서 상기 광확산필름은 Rt가 7 내지 15 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.

한 구체예에서는 상기 광확산 필름은 모놀리틱(monolithic) 구조를 갖는다. 상기 광확산필름은 비드 혹은 입자를 포함하지 않는다.

구체예에서 상기 투명 열가소성 수지는 폴라카보네이트계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 방향족 비닐계 수지, 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 시클로 올레핀계수지, 올레핀계 수지, 폴리술폰계수지 등이 사용될 수 있으며, 이들의 2 이상의 블렌드도 적용될 수 있다.

상기 광확산 필름은 두께가 15 내지 450 ㎛일 수 있다.

한 구체예에서는 상기 광확산 필름은 이중 휘도 향상 필름(DBEF)의 최소한 일면에 형성될 수 있다.

상기 광확산 필름의 엠보패턴은 압출되어 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기 광확산 필름을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 상기 백라이트 유닛은 광원, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 액정표시패널측으로 가이드하는 도광판(3), 및 상기 도광판(3)의 상부에 형성되는 본 발명의 광확산 시트를 포함할 수 있다.

본 발명은 필름 표면 거칠기를 제어하여 최종 패널에서 부분적으로 반짝이는 현상인 Sparkling 문제를 개선할 수 있으며, 비드를 첨가하지 않아 휘도 감소가 없고 공정에 번거로움이 없고, LED BLU TV의 DBEF 필름의 보호필름으로 적용하기에 특히 적합한 광확산 필름 및 상기 광확산 필름을 이용하여 휘도의 저하없이 Sparkling 문제가 발생하지 않는 백라이트 유닛을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

제1도는 일반적인 액정표시장치의 구조를 도시한 것이다.
제2도(a)는 종래 광확산 필름의 표면 프로파일에 대한 단면도이고, (b)는 본 발명의 광확산 필름의 표면 프로파일에 대한 단면도이다.
제3도는 본 발명의 한 구체예에 따른 광확산 필름이 이중 휘도 향상 필름에 적층된 단면을 도시한 것이다.
제4도는 본 발명에 따른 필름의 제조공정에 대한 개략적인 모식도이다.

본 발명의 광확산 필름은 투명 열가소성 수지로부터 형성되고, 적어도 한 면에 엠보패턴을 가지며, 상기 엠보패턴은 Ra가 1.5 ㎛이하, Rpc 가 100 개/cm 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 Ra(roughness average)는 평균 거칠기 값으로 하기 수식에 위해 구할 수 있다.

도 2(a)는 종래 광확산 필름의 표면 프로파일에 대한 단면도이고, 도 2(b)는 본 발명의 광확산 필름의 표면 프로파일에 대한 단면도이다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 동일한 Ra 값을 가지지만 동일한 거칠기를 갖는다고 할 수 없다. 따라서, 거칠기를 Ra 만으로 평가할 경우, peak나 valley 간 차별이 없어 Ra 값만으로 본 발명의 거칠기를 구현하거나 재현하는 데에는 한계가 있다.

본 발명에서는 Ra 값과 함께 평균 선에서부터 밴드 너비를 초과하는 피크의 개수를 측정하여 Rpc (peak count)를 도입하여 거칠기를 평가한다.

본 발명의 엠보패턴은 Ra가 1.5 ㎛이하, Rpc 가 100 개/cm 인 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 Ra가 0.8~1.5 ㎛, Rpc가 100~300 개/cm 이다. 상기 범위를 벗어날 경우 본 발명에서 목적으로 하는 Sparkling 방지가 어렵다.

또한 본 발명에서는 광확산필름의 Rt가 7 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 한다. 상기 범위에서 우수한 Sparkling 방지 및 휘도저하 방지의 효과를 얻을 수 있다.

상기 Rt는 Rp(Highest Peak)에서부터Rv(Lowest Valley)까지의 거리로 정의한다.

한 구체예에서는 본 발명의 엠보패턴은 균일한 패턴일 수 있다.

다른 구체에에서는 본 발명의 엠보패턴은 불균일한 패턴일 수 있다.

한 구체예에서 본 발명의 상기 광확산 필름은 모놀리틱(monolithic) 구조를 갖는다. 여기서 "모놀리틱(monolithic)"은 광확산 필름이 입자나 비드 같은 이질적 성분을 포함하지 않고 단일 성분으로 이루어진다는 의미이다.

이와 같이 본 발명의 광확산필름은 비드 혹은 입자를 포함하지 않기 때문에 생산 공정에서 유리할 뿐만 아니라, 휘도 저하 없이 Sparkling 현상을 개선할 수 있다.

본 발명의 광확산 필름을 구성하는 투명 열가소성 수지는 투명성을 갖는 수지이면 특별한 제한이 없다. 구체예에서 상기 투명 열가소성 수지는 폴라카보네이트계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 방향족 비닐계 수지, 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 시클로 올레핀계수지, 올레핀계 수지, 폴리술폰계수지 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들의 2 이상의 블렌드도 적용될 수 있다. 이중 바람직하게는 폴라카보네이트계 수지이다.

본 발명의 광확산 필름은 단일층일 수 있으며, 2 이상의 층이 적층된 복수층을 형성할 수도 있다. 어느 경우든 상기 광확산 필름의 두께는 15 내지 450 ㎛, 바람직하게는 50 내지 350㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 250㎛ 이다.

한 구체예에서는 상기 광확산 필름은 이중 휘도 향상 필름(DBEF)의 최소한 일면에 형성될 수 있다. 도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 광확산 필름(17a, 17b)이 이중 휘도 향상 필름(16)에 적층된 단면을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 광확산 필름(17a, 17b)은 이중 휘도 향상 필름(DBEF, 16)의 양면에 적층될 수 있으며, 도면에는 도시되지 않았지만 광확산 필름(17a, 17b)중 어느 하나만 이중 휘도 향상 필름(16)의 일면에 적층될 수 있다. 상기 이중 휘도 향상 필름(16)에 광확산 필름(17a, 17b)을 적층하는 방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있으며, 접착층을 매개로 하여 적층될 수도 있다.

다른 구체예에서는 상기 광확산 필름은 그 자체가 이중 휘도 향상 필름(DBEF)을 구성할 수도 있다.

상기 광확산 필름의 엠보패턴은 압출되어 형성될 수 있다. 구체예에서는 압출시 롤간 압력을 조절하여 엠보패턴을 형성할 수 있다. 다른 구체예에서는 냉각롤의 조도를 조절하여 엠보패턴을 형성할 수 있다.

제4도는 본 발명에 따른 필름의 제조공정에 대한 개략적인 모식도이다. 하나의 구체예에서는 열가소성 수지 펠렛을 압출기(10)를 거쳐 용융시킨 후, 용융된 수지는 T 다이(11)를 거쳐 토출되어 필름(100) 형태로 된다. 상기 필름(100)은 냉각롤(12, 13, 14, 15)을 통해 순차적으로 외접하여 냉각된다. 상기 냉각롤(12, 13, 14, 15)은 소정의 간격을 두고 서로 인접해 있으며, 일정한 속도로 회전한다. 상기 냉각롤의 갯수는 특별한 제한이 없으나, 통상 2 내지 5개가 사용될 수 있다. 상기 T 다이(11)와 냉각롤(12, 13, 14, 15)간의 거리와 냉각롤(13, 14, 15)의 회전 속도는 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 설정 및 조절할 수 있다. 상기 압출기 및 T 다이는 히팅 수단이 구비되어 구역에 따라 온도를 조절할 수 있다. 한 구체예에서는 상기 냉각롤(13)은 엠보패턴을 가질 수 있다. 상기 냉각롤의 엠보페턴은 본 발명의 필름의 엠보패턴과 반대형상을 갖도록 한다.

다른 구체예에서는 냉각롤(12)이 엠보패턴을 가질 수 있다.

또 다른 구체예에서는 냉각롤(14)이 엠보패턴을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기 광확산 필름을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 상기 백라이트 유닛은 광원, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 디스플레이 유닛측으로 가이드하는 도광판, 및 상기 도광판의 상부에 형성되는 본 발명의 광확산 시트를 포함할 수 있다.

구체예에서 본 발명의 광확산 필름은 확산필름의 상부에 형성될 수 있다. 또 다른 구체예에서는 본 발명의 광확산 필름은 휘도향상필름(BEF)의 상부에 형성될 수 있다. 또 다른 구체예에서는 본 발명의 광확산 필름은 이중 휘도향상필름(DBEF)의 상부, 하부 혹은 양면에 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예 1~6

도 4와 같은 장치를 설치한 성형기에 의하여 필름을 제조하였다. T 다이(11)는 폭 600mm, 제1, 제2 및 제3냉각롤은 각각 고무 롤(12), 엠보 롤(13) 및 무처리 스틸 롤(14)을 사용하였다. 제일모직에서 제조된 PC SC1190 grade(Mw = 21,000) 폴리카보네이트 수지를 사용하여 290℃로 설정한 T 다이로부터 토출량 23.4kg/시간으로 압출하였다. 이때 제1냉각롤, 제2냉각롤 및 제3냉각롤의 온도는 각각 90℃, 110℃, 130℃로 설정하였다. 엠보 롤(13)의 조도를 조절하여 표 1과 같이 Ra값 RPc값 및 Rt값을 갖도록 PC 확산 필름을 제조하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교실시예 1~6

Ra값, RPc 및 Rt값을 하기로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교실시예 7~8

비교실시예 7은 20㎛ PMMA Bead 를 3 중량% 포함하는 PC(Cheil SC1190) 확산필름이며, 비교실시예 8은 10㎛ PMMA Bead 를 5 중량% 포함하는 PPC(Cheil SC1190) 확산필름이다.

		Ra(㎛)	RPc (Peak No./cm)	Rt(㎛)	Sparkling	휘도(nit)
실시예	1	1.15	120	8.9	양호	19600
	2	1.20	140	9.2	양호	19550
	3	1.13	160	8.5	양호	19550
	4	0.87	180	7.8	양호	19600
	5	1.05	200	8.2	양호	19620
	6	1.23	120	15.7	양호	19200
비교예	1	1.92	50	16.3	불량	18900
	2	1.74	60	17.5	불량	19000
	3	1.79	70	18.2	불량	19120
	4	1.81	80	18.1	불량	19100
	5	0.74	80	6.2	불량	18400
	6	1.76	120	18.5	불량	18600
	7	PC substrate + 20㎛ Bead		6.4	양호	18940
	8	PC substrate + 10㎛ Bead		5.9	양호	19050

평가방법:

(1) 표면 조도(Ra, RPc, Rt) : Mitutoyo社의 표면 조도계 SJ-201를 사용하여 측정하였다.

(2) 스파클링(Sparkling ) 현상 : TV 화면 상부에 필름 위치 후 육안 관찰하였다.

(3) 휘도 : ELDIM社의 EZ Contrast X88RC을 이용하여 측정하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 낮은 Ra 및 높은 RPc를 갖는 실시예 1~6의 경우 스파클링 현상이 발생하지 않았으며, 높은 휘도를 유지하는 것을 알 수 있다. 반면, 높은 Ra 및 낮은 RPc 값을 갖는 비교예 1~4의 경우 스파클링 현상이 발생한 것을 확인할 수 있었다. 낮은 Ra 및 낮은 RPc를 갖는 비교예 5와 높은 Ra 및 높은 RPc를 갖는 비교예 6 역시 스파클링 현상이 발생하였으며, 휘도 저하 현상도 관측되었다. 한편 비드를 포함한 비교예 7~8은 스파클링 현상이 거의 발생하지 않았지만 휘도가 현저히 저하된 것을 알 수 있다.

이상 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 이해해야 한다.

1 : 광원 2: 반사판
3 : 도광판 4 : 확산판
5 : BEF 6, 16 : DBEF
7, 17 : 광확산필름 8 : 디스플레이 유닛
10 : 압츨기 11: T 다이
12, 13, 14, 15: 냉각롤

Claims

투명 열가소성 수지로부터 형성되고, 적어도 한 면에 엠보패턴을 가지며, 상기 엠보패턴은 Ra가 1.5 ㎛이하, Rpc 가 100~300 개/cm 인 광확산 필름.
제1항에 있어서, 상기 광확산필름은 Ra가 0.8~1.5㎛인 광확산 필름.
제1항에 있어서, 상기 광확산필름은 Rt가 7 내지 15 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제1항에 있어서, 상기 광확산 필름은 모놀리틱(monolithic) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제4항에 있어서, 상기 광확산필름은 비드 혹은 입자를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제1항에 있어서, 상기 투명 열가소성 수지는 폴라카보네이트계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 방향족 비닐계 수지, 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 시클로 올레핀계수지, 올레핀계 수지, 폴리술폰계수지 또는 이들의 2 이상의 블렌드인 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제1항에 있어서, 상기 광확산 필름은 두께가 15 내지 450 ㎛인 것을 특징으로 하는 하는 광확산 필름.
제1항에 있어서, 상기 광확산 필름은 이중 휘도 향상 필름(DBEF)의 최소한 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제1항에 있어서, 상기 광확산 필름의 엠보패턴은 압출되어 형성된 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제1항 내지 제9항중 어느 한 항의 광확산 필름을 포함하는 백라이트 유닛.