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KR101597919B1 - 일체형 광학시트 및 그 제조방법 - Google Patents

일체형 광학시트 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101597919B1
KR101597919B1 KR1020140193592A KR20140193592A KR101597919B1 KR 101597919 B1 KR101597919 B1 KR 101597919B1 KR 1020140193592 A KR1020140193592 A KR 1020140193592A KR 20140193592 A KR20140193592 A KR 20140193592A KR 101597919 B1 KR101597919 B1 KR 101597919B1
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layer
powder layer
optical sheet
hollow
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KR1020140193592A
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이성의
곽영훈
성민호
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한국산업기술대학교산학협력단
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    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명은 광학시트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 일체형 광학시트는 기재필름과, 상기 기재필름의 상부에 도포되며 실리카 재질의 중공파우더 1 ~ 7 중량%와, 상기 중공파우더가 혼합되는 MEK(Methyl Ethyl Ketone)과, 열경화수지를 포함하며, 상기 MEK와 상기 열경화수지는 동일한 중량비를 갖도록 구성되는 중공파우더층과, 상기 중공파우더층의 상부에 형성되는 다층박막산화물층과, 상기 중공파우더층과 상기 기재필름의 사이에 배치되며, 실리카 재질의 중공파우더를 포함하는 중공파우더 졸층을 구비하여, 상기 중공파우더에 의해 굴절률이 낮은 특성을 갖는 중공파우더층을 형성할 수 있고, 휘도와 투과율을 향상시킬 수 있으므로, 광학특성이 우수하고 휘도향상으로 인하여 백라이트 유니트의 얼룩을 용이하게 검출할 수 있으며, 복수개의 광학시트를 사용하지 않고, 이를 상기 일체형 광학시트로 대체할 수 있으므로, 백라이트 어셈블리에 소요되는 시트의 수를 절감하여 제조비용을 절감할 수 있고 백라이트 어셈블리의 두께를 감소시킬 수 있다.

Description

일체형 광학시트 및 그 제조방법{MONOLITHIC OPTICAL SHEET AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 광학시트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 백라이트 유니트 상에 설치되는 일체형 광학시트로서 투과율 향상과 휘도 향상 등의 광학 특성을 향상시켜 얼룩의 검출을 용이하게 할 수 있는 일체형 광학시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정(Liquid Crystal; LC)은 전기장의 세기에 따라서 광의 투과율을 변경시키는 전기적 특성 및 광학적 특성을 함께 갖는다. 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device, LCD)는 상기 액정의 전기-광학적 특성을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 액정은 스스로 광을 생성하지 못하는 수동소자이기 때문에, 어두운 곳에서 영상을 표시하기 위해 상기 액정 표시 장치는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
표시 장치에 채용되는 백라이트 어셈블리는 광원의 배치에 따라 직하형 백라이트 어셈블리(direct downward type back light assembly) 및 에지형 백라이트 어셈블리(edge type back light assembly)로 구분된다. 상기 직하형 백라이트 어셈블리를 채용하는 표시 장치의 경우, 복수개의 광원이 표시 패널의 하부에 배치된다. 상기 에지형 백라이트 어셈블리를 채용하는 표시 장치의 경우, 광원은 도광판의 측면에 배치되어 표시 패널로 광을 제공한다.
종래의 백라이트 어셈블리는 상기 광원으로부터 제공되는 광의 광특성, 예들 들어, 휘도 균일성 및 정면 휘도 등을 향상시키기 위하여 복수 개의 광학 부재를 포함하고 있다. 종래의 백라이트 어셈블리는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 보호시트(100), 수평 및 수직 프리즘 시트(110, 111), 확산 시트(112), 도광판(113),반사시트(114), 광원(115) 등을 포함한다.
그러나, 상기 종래기술에 의한 백라이트 어셈블리는 다수의 광학 부재들을 포함함에 따라, 상기 백라이트 어셈블리의 두께 및 부피가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 의한 백라이트 어셈블리는, 광학 특성, 특히 투과율과 휘도가 좋지 못하여 백라이트 어셈블리에 설치되는 광학시트의 얼룩을 검출하는데 효과적이지 못하다는 문제점이 있었다.
한국공개특허 10-2012-0063730(백라이트 유니트용 광확산 시트)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 중공 파우더를 이용한 일체화된 광학시트에 의해 두께를 감소시키면서도 광학특성을 향상시킬 수 있는 일체형 광학시트를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 일체형 광학시트는 기재필름과, 상기 기재필름의 상부에 도포되며 실리카 재질의 중공파우더를 포함하는 중공파우더층과, 상기 중공파우더층의 상부에 형성되는 다층박막산화물층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 중공파우더층은 상기 중공파우더 1 ~ 7 중량%와, 상기 중공파우더가 혼합되는 MEK(Methyl Ethyl Ketone)과, 열경화수지를 포함하며, 상기 MEK와 상기 열경화수지는 동일한 중량비를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 중공파우더층과 상기 기재필름의 사이에 배치되며, 실리카 재질의 중공파우더를 포함하는 중공파우더 졸층을 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 다층박막산화물은 MgO와, TiO2와, Al2O3와, SiO2와, ZnS와, Si3N4와, SiNIO(Silicon -Oxy-Nitride)와, Y2O3로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 혼합하여 스퍼터링 또는 Thermal evaporation방법에 의해 코팅되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 얼룩검출이 용이한 일체형 광학시트의 제조방법은, 기재필름상에 중공파우더졸을 도포하여 중공파우더졸층을 형성하는 단계와, 실리카 재질의 중공파우더 1~7중량%를 MEK(Methyl Ethyl Ketone)에 혼합한 후 초음파 혼합하고, 열경화수지를 상기 MEK와 동일한 중량비로 혼합한 후 다시 초음파 혼합하여 형성된 용액을 상기 중공파우더졸층의 상부에 중공파우더층을 형성하는 단계와, 상기 중공파우더층의 상부에 MgO와, TiO2와, Al2O3와, SiO2와, ZnS와, Si3N4와, SiNIO(Silicon -Oxy-Nitride)와, Y2O3로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 혼합하여 스퍼터링 또는 Thermal evaporation방법에 의해 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의한 얼룩검출이 용이한 일체형 광학시트에 의하면, 상기 중공파우더에 의해 굴절률이 낮은 특성을 갖는 중공파우더층을 형성할 수 있고, 상기 중공파우더층과 상기 중공파우더졸층 및 상기 다층박막산화물층에 의해 휘도와 투과율을 향상시킬 수 있으므로, 광학특성이 우수하고 휘도향상으로 인하여 백라이트 유니트의 얼룩을 용이하게 검출할 수 있는 일체형 광학시트를 제공할 수 있다.
또한, 종래의 백라이트 어셈블리의 구조에서 수평 및 수직 프리즘 시트와 확산시트 등 복수개의 광학시트를 사용하지 않고, 이를 상기 일체형 광학시트로 대체할 수 있으므로, 백라이트 어셈블리에 소요되는 시트의 수를 절감하여 제조비용을 절감할 수 있고 백라이트 어셈블리의 두께를 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 백라이트 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 일체형 광학시트를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 일체형 광학시트가 적용된 백라이트 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일체형 광학시트에 사용되는 중공파우더의 일예의 SEM이미지이다.
도 5는 본 발명의 일체형 광학시트의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 얼룩검출이 용이한 일체형 광학시트 및 그 제조방법에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 일체형 광학시트는, 백라이트 유니트의 얼룩검출이 용이한 검사장비로서의 광학시트로서 기능하는 것을 예로 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않고 백라이트 어셈블리의 광학시트로서 사용될 수 있음은 물론이다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 얼룩검출이 용이한 일체형 광학시트(1)는 기재필름(10)과, 중공파우더층(20)과, 다층박막산화물층(30)을 구비한다.
상기 기재필름(10)은 플렉시블한 재질의 얇은 박막으로 형성되며, 상기 일체형 광학시트의 기판으로서 기능한다.
상기 기재필름(10)의 상부에는 중공파우더층(20)이 형성된다. 상기 중공파우더층(20)은 중공파우더(21)와, MEK(Methyl Ethyl Ketone)과, 열경화수지를 포함하여 구성된다.
상기 중공파우더(21)는 실리카 재질로 형성되며, 내부에 빈공간이 형성된 중공의 분말형태로 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 중공파우더(21)는 수십 내지 수백 나노미터 크기의 분말형상으로 형성되며, 상기 중공파우더층에 혼합되는 상기 중공파우더의 입자 크기를 조절하여 상기 중공파우더층의 빛의 투과 및 산란 특성을 제어할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 중공파우더층에 혼합되는 상기 중공파우더는 상기 중공파우더층의 전체 중량에 대비하여 1 ~ 7 중량%를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 중공파우더의 중량이 1 중량% 이하일 경우에는 중공파우더를 혼합한 특성이 발휘되지 못하고, 상기 중공파우더의 중량이 7중량% 이상으로 혼합될 경우에는 파우더의 두께의 증가로 인하여 빛의 반사효과가 커서 광학특성이 감소하기 때문이다.
상기 중공파우더는 MEK(Methyl Ethyl Ketone)에 혼합된다. 상기 중공파우더를 혼합한 MEK(Methyl Ethyl Ketone)을 혼합한 용액을 초음파 믹싱을 대략 10분 정도 진행하여 상기 중공파우더가 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone) 내에서 골고루 퍼지도록 구성한다. 여기서, 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone)는 상기 중공파우더층에서 희석제로서 기능한다. 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone)에 상기 중공파우더를 혼합함으로써, 점도가 높은 후술하는 열경화수지 내에서 상기 중공파우더가 용이하게 분산되어 도포될 수 있도록 구성된다.
상기 중공파우더가 혼합된 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone)는 열경화수지(UV resin)에 혼합된다. 이 때, 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone)와 상기 열경화수지는 1 : 1의 중량비로 혼합되고, 혼합된 후 초음파 믹싱을 대략 15분 정도 진행하여 상기 중공파우더가 혼합된 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone)가 상기 열경화수지 내에서 골고루 퍼지도록 구성한다.
또한, 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone)와 상기 열경화수지(UV resin)는 빛의 투과율이 80%이상인 재료를 사용하여, 혼합시 화학적 반응이 없는 용액이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 형성된 상기 중공파우더층(20)은 상기 중공파우더층에 골고루 분산되어 도포되는 중공파우더에 의해 빛의 산란특성과 휘도성능이 향상되며, 상기 중공파우더의 입자의 크기나 중공파우더의 빈공간과 겉표면과의 굴절률의 차이를 줄여서 빛이 반사되지 않고 전면으로 방출되도록 하여 빛의 투과특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 중공파우더층(20)은 상기 기재필름상이 도포되도록 형성할 수도 있지만, 상기 기재필름과 상기 중공파우더층 사이에 중공파우더 졸층(40)을 더욱 형성할 수 있다.
상기 중공파우더 졸층(40)은 공지된 중공파우더 졸을 사용할 수 있으며, 본 실시예에 있어서, 상기 중공파우더 졸은 실리오 사(社)의 GAR-32를 사용한 것을 예로 한다. 상기 중공파우더층과 상기 기재필름상에 상기 중공파우더 졸층을 형성함으로써 상기 일체형 광학시트의 두께를 조절하여 광학시트의 광학특성을 향상시킬 수 있다.
상기 중공파우더층(20)의 상부에는 다층박막산화물층(30)이 형성된다. 상기 다층박막산화물층(30)을 형성함으로써 상기 일체형 광학시트(1)의 빛의 투과율과 반사율 등의 광학특성을 최적화시킬 수 있다.
상기 다층박막산화물층(30)은 MgO와, TiO2와, Al2O3와, SiO2와, ZnS와, Si3N4와, SiNIO(Silicon -Oxy-Nitride)와, Y2O3로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 혼합하여 형성되며, 스퍼터링 또는 Thermal evaporation방법에 의해 코팅된다.
본 실시예에 있어서, 상기 다층박막산화물층(30)은 MgO와, SiO2을 50 ~ 120W의 전압으로 형성되어 대략 50 ~ 150nm의 두께로 증착되어 다층으로 형성될 수 있다. 여기서, 증착시 가해지는 전압을 조정하여 다층박막산화물층의 두께를 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일체형 광학시트(1)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 백라이트 어셈블리에 적용될 수 있다. 본 발명의 일체형 광학시트가 적용되는 백라이트 어셈블리는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 백라이트 어셈블리의 반사시트(2)의 상부에 도광판(3)을 설치하고, 도광판의 측면에 광원(5)을 배치하는 것을 예로 한다. 상기 도광판(3)의 상부에는 상술한 본 발명의 일체형 광학시트(1)가 배치되고, 그 상부에는 보호시트(4)가 배치된다.
종래의 백라이트 어셈블리에서는 보호시트와, 수평 프리즘 시트 및 수직 프리즘 시트, 확산 시트, 도광판,반사시트, 광원 등을 포함하여 구성되는 구조에 비하여, 상기 수평프리즘 시트, 수직프리즘 시트, 확산시트를 본 발명의 일체형 광학시트로 대체할 수 있고, 이로써 복수개의 광학시트를 사용하지 않고, 이를 상기 일체형 광학시트로 대체할 수 있으므로, 백라이트 어셈블리에 소요되는 시트의 수를 절감하여 제조비용을 절감할 수 있고 백라이트 어셈블리의 두께를 감소시킬 수 있다.
한편, 도 5를 참조하여, 본 발명에 의한 일체형 광학시트의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 의한 일체형 광학시트의 제조는, 우선 기재필름상에 중공파우더졸을 도포하여 중공파우더졸층을 형성한다.
그런 다음 중공파우더졸층의 상부에 중공파우더층을 형성한다. 여기서, 중공파우더층의 형성은 실리카 재질의 중공파우더 1~7중량%를 MEK(Methyl Ethyl Ketone)에 혼합한 후 초음파 믹싱하고, 열경화수지를 상기 MEK와 동일한 중량비로 혼합한 후 다시 초음파 믹싱하여 형성된 용액을 상기 중공파우더졸층의 상부에 코팅하여 중공파우더층을 형성한다.
이 때, 상기 중공파우더층의 코팅은, 상기 중공파우더와 상기 MEK(Methyl Ethyl Ketone)와 상기 열경화수지가 혼합된 용액을 하부면에 미세한 돌기가 형성된 바를 이용하여 상기 중공파우더졸층의 상부에 밀면서 도포한 후 자연건조시켜서 중공파우더층을 코팅한다.
그런 다음, 상기 중공파우더층의 상부에 MgO와, TiO2와, Al2O3와, SiO2와, ZnS와, Si3N4와, SiNIO(Silicon -Oxy-Nitride)와, Y2O3로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 혼합하여 스퍼터링 또는 Thermal evaporation방법에 의해 코팅한다.
여기서, 상기 다층박막산화물층(30)의 코팅은 산화물의 종류와 두께에 따라 서로 다른 적절한 전압을 가하여 증착되어 다층으로 형성될 수 있다.
이로써, 상기 중공파우더에 의해 굴절률이 낮은 특성을 갖는 중공파우더층을 형성할 수 있고, 휘도와 투과율을 향상시킬 수 있으므로, 광학특성이 우수하고 휘도향상으로 인하여 백라이트 유니트의 얼룩을 용이하게 검출할 수 있으며, 복수개의 광학시트를 사용하지 않고, 이를 상기 일체형 광학시트로 대체할 수 있으므로, 백라이트 어셈블리에 소요되는 시트의 수를 절감하여 제조비용을 절감할 수 있고 백라이트 어셈블리의 두께를 감소시킬 수 있다.
본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.
1 : 일체형 광학시트
10 : 기재필름
20 : 중공파우더층
30 : 다층박막산화물층
40 : 중공파우더졸층

Claims (5)

  1. 백라이트 유니트의 도광판 상부에 설치되는 광학시트로서,
    기재필름과,
    상기 기재필름의 상부에 도포되며 실리카 재질의 중공파우더 1 ~ 7 중량%와, 상기 중공파우더가 혼합되는 MEK(Methyl Ethyl Ketone)과, 상기 MEK와 동일한 중량비를 갖는 열경화수지를 포함하는 중공파우더층과,
    상기 기재필름의 상부에 도포되며 실리카 재질의 중공파우더를 포함하는 중공파우더층과,
    상기 중공파우더층의 상부에 형성되는 다층박막산화물층을 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 광학시트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공파우더층과 상기 기재필름의 사이에 배치되며, 실리카 재질의 중공파우더를 포함하는 중공파우더 졸층을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 광학시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층박막산화물은 MgO와, TiO2와, Al2O3와, SiO2와, ZnS와, Si3N4와, SiNIO(Silicon -Oxy-Nitride)와, Y2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 혼합하여 스퍼터링 또는 Thermal evaporation방법에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 일체형 광학시트.
  5. 기재필름상에 중공파우더졸을 도포하여 중공파우더졸층을 형성하는 단계와,
    실리카 재질의 중공파우더 1~7중량%를 MEK(Methyl Ethyl Ketone)에 혼합한 후 초음파 혼합하고, 열경화수지를 상기 MEK와 동일한 중량비로 혼합한 후 다시 초음파 혼합하여 형성된 용액을 상기 중공파우더졸층의 상부에 중공파우더층을 형성하는 단계와,
    상기 중공파우더층의 상부에 MgO와, TiO2와, Al2O3와, SiO2와, ZnS와, Si3N4와, SiNIO(Silicon -Oxy-Nitride)와, Y2O3로 이루어진 군으로부터 어느 하나 이상을 혼합하여 스퍼터링 또는 Thermal evaporation방법에 의해 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 광학시트의 제조방법.
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