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KR20180056571A - 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정 표시 장치 및 액정표시장치용 복합시트 - Google Patents

휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정 표시 장치 및 액정표시장치용 복합시트 Download PDF

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KR20180056571A
KR20180056571A KR1020170150093A KR20170150093A KR20180056571A KR 20180056571 A KR20180056571 A KR 20180056571A KR 1020170150093 A KR1020170150093 A KR 1020170150093A KR 20170150093 A KR20170150093 A KR 20170150093A KR 20180056571 A KR20180056571 A KR 20180056571A
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crystal display
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은종혁
김병남
류민영
안호진
강신비
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주식회사 효성
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Abstract

본 발명은 기재 필름에 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체를 포함하는 코팅층을 코팅한 고휘도 필름; 및 시야각 보완 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트에 관한 것이다.

Description

휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정 표시 장치 및 액정표시장치용 복합시트 {Liquid Crystal Display device using optical sheet combination for bright enhancing and composite sheet for liquid crystal display}
본 발명은 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 구체적으로는 YAG 및 LuAG 형광체를 사용하여 LCD의 휘도를 향상시키고 확산시트를 사용하여 시야각 확보까지 가능한 휘도 향상 광학 시트조합을 이용한 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트에 관한 것이다.
예전에는 40인치대 TV가 주류였지만, 이제는 50인치대, 더 나아가 60인치대 TV를 구매하는 소비자도 많이 생겨났다. 이러한 사이즈 경쟁이 끝나자 최근에는 우수한 휘도와 색감을 갖는 디스플레이의 제조에 대한 경쟁이 대두되고 있다.
특히 액정표시장치(LCD)는 액정의 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하는데, 영상을 표시하는 액정 패널이 자체적으로 발광하지 못하는 비발광형 소자이기 때문에, 액정 패널과 함께 이의 배면에 배치되어 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을(BLU) 포함하는 구조를 갖는다.
상기 BLU는 빛을 내지 못하는 LCD 뒷면에서 디스플레이 영상이 눈에 보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역할을 한다. 이러한 BLU에는 LCD 패널 뒤에 LED BLU를 고르게 배치하는 방식인 직하형(Direct-lit BLU)과, 좌우 모서리에 LED BLU를 사용하여 이를 도광판[LED에서 발생하는 빛을 화면전체에 균일하게 뿌려주는 역할을 하는 판]에 반사시키는 방식인 에지형(Edge-lit BLU)이 있는데, 최근의 이슈인 슬림화를 위해서는 에지형이 더 유리한 실정이다.
종래 액정표시장치는 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 휘도 향상필름을 적용하며, 휘도 향상필름은 차광 테이프에 의해 백라이트 유닛에 부착될 수 있다. 휘도 향상필름으로 반사형 편광필름이 사용되는데 반사형 편광필름은 고굴절률층과 저굴절률층이 교대로 반복 적층된 필름으로, 상업적으로는 3M 사의 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) 등이 사용되고 있다.
종래 휘도 향상 필름을 사용하는 일반 LCD TV는 도 1과 같은 구조로 형성되어 있다. 하부로부터 White LED층, 확산판, 프리즘 시트, DBEF 필름, 패널이 순서대로 쌓인 구조로 형성되어 있다. 즉, White LED에서 나온 빛이 프리즘 시트를 통해 집광되고 DBEF 필름을 통하면서 휘도가 향상되는 구조를 가지고 있다.
하지만 종래 휘도 향상 필름을 대체할 물질이 개발되지 않아 새로운 대체품을 개발해야 할 필요성이 제기되어 왔다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명은 DBEF 필름 대신 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치 및 액정표시장치용 복합시트를 제공하는 것을 해결 과제로 한다.
이때, 상기 광학시트의 조합은 형광체를 포함하는 고휘도 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 특정 시야각에서 휘도 저하문제를 개선하기 위하여 시야각 보완 시트를 함께 사용하는 것을 본 발명의 해결 과제로 한다.
본 발명은 기재 필름에 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체를 포함하는 코팅층을 코팅한 고휘도 필름 및 시야각 보완 시트를 포함하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정 표시 장치 및 액정표시장치용 복합시트를 제공하는 것을 과제해결 수단으로 한다.
본 발명의 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정 표시 장치는 상기 고휘도 필름 위층에 프리즘 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시야각 보완 시트는 렌즈 필름, MOP 또는 확산 시트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체의 투입양은 코팅층 전체 대비 YAG계 형광체는 10 내지 40 wt%, LuAG계 형광체는 1 내지 20wt% 혼합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅층의 코팅 두께는 10 내지 100 μm 인 것을 특징으로 한다.
또한, YAG계 형광체는 Y3A15012: Ce3 + (YAG:Ce), Tb3A15012:Ce3 +(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3 + 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3 +, Tb3Al5O12:Ce3 +, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 + 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 고휘도 필름 및 시야각 보완 시트를 접착한 복합시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 고휘도 필름, 프리즘 시트 및 시야각 보완 시트를 접착한 복합시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고휘도 필름에 PMMA 입자 또는 PMMA 입자와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 PMMA 입자는 백코팅층 대비 0.1 내지 5wt% 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대전방지제는 백코팅층 대비 0.01 내지 3 wt% 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백코팅층의 두께는 1 내지 10 μm인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정표시장치용 복합시트는 기재 필름에 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체를 포함하는 코팅층을 코팅한 고휘도 필름, 프리즘 시트 및 시야각 보완시트를 접착제로 순서대로 합지한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시야각 보완 시트는 렌즈 필름, MOP 또는 확산 시트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체의 투입양은 코팅층 전체 대비, YAG계 형광체는 10 내지 40 wt%, LuAG계 형광체는 1 내지 20wt% 혼합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅층의 두께는 10 내지 100 μm 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고휘도 필름에 PMMA 입자 또는 PMMA 입자와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학 시트 조합 즉, 형광체를 포함하는 고휘도 필름과 프리즘 시트 및 시야각 보완 시트를 조합한 것을 DBEF 필름 대신 LCD TV 에 적용할 경우, 기존 DBEF 필름을 사용한 LCD TV 대비 우수한 휘도 및 시야각별 휘도 향상 구현이 가능하다.
도 1은 종래 DBEF를 사용한 일반 액정표시장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 고휘도 필름과 프리즘시트를 사용한 경우의 액정표시장치(비교예)를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 고휘도 필름, 프리즘시트 및 시야각 보완 시트를 사용한 액정표시장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 렌즈필름을 사용한 액정표시장치(실시예1)를 나타낸 개략도이다.
도 5는 MOP를 사용한 액정표시장치(실시예2)를 나타낸 개략도이다.
도 6은 확산시트를 사용한 액정표시장치(실시에3)를 나타낸 개략도이다.
도 7은 (좌) 확산 시트와 (우) 렌즈 필름의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10은 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따라 제조된 LCD의 시야각 측정결과를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 고휘도 필름과 다른 광학 필름을 라미네이션 하는 공정 모식도이다.
이와 같은 본 발명을 다음에서 상세하게 설명하기로 하며, 다음의 구현예 또는 실시예는 단지 예시하기 위한 것으로 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, DBEF 필름 대신 형광체를 포함하는 고휘도 필름(High Brightness Film, HBF)을 사용하여 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있고, 이에 더하여 프리즘 시트와 확산시트를 함께 사용함으로써 시야각도 함께 확보할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면 형광체는 황색 형광을 발하는 YAG(Yittrium aluminum garnet)계 형광체 및 LuAG(Lutetium aluminum garnet)계 형광체를 모두 포함하는 고휘도 필름을 사용하여 LCD의 휘도를 향상시킨다.
또한 상기 형광체를 포함하는 고휘도 필름에 프리즘(Prism) 시트 및 확산 시트를 함께 적용함으로써 시야각 확보까지 가능하도록 하는 광학 시트 조합에 관한 것이다.
본 발명에 사용되는 기재필름으로는 PET, TAC, PC, Polyimide, Acryl film 등이 있다.
본 발명에서는 휘도 및 색재현율 향상을 위해 황색 형광을 발하는 YAC(Yittrium aluminum garnet)계 형광체 및 LuAG(Lutetium aluminum garnet)계 형광체를 함께 사용할 수 있다.
상기 YAG계 형광체는 Y3A15012:Ce3 + (YAG:Ce), Tb3A15012:Ce3 +(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3 +중에서 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3 +, Tb3Al5O12:Ce3 +, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 + 중에서 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체는 10wt% : 1wt% 내지 40wt% : 20wt% 의 비율로 혼합된다.
즉, YAG계 형광체와 LuAG계 형광체의 투입양은 전체 코팅층 대비 YAG계 형광체는 10 wt% ~ 40 wt%, LuAG 는 1 wt% ~ 20 wt% 범위내에서 혼합 하여 사용한다.
YAG계 형광체의 함량 하한값이 10wt% 미만이면 휘도 향상 효과가 미미하고, 상한값 40wt% 초과이면 LCD TV에서 중요하게 보는 색재현율이 낮아지기 때문에 YAG 함량은 10 wt% 내지 40 wt% 범위인 것이 바람직하다.
LuAG 형광체의 함량 하한값이 1 wt% 미만이면 휘도 향상 효과가 미미하고, 상한값인 20 wt%를 초과하면 LCD TV 에서 중요한 색재현율이 낮아지기 때문에 LuAG 함량은 1 wt% 내지 20 wt% 범위인 것이 바람직하다.
YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체 함량에 따른 휘도 및 색재현율 향상 효과
구분 Ref. DBEF
(LED TV) 		Ref. DBEF
( QD TV) 		YAG : LuAG
함량 wt% 		YAG 10 YAG 10
LuAG 5 		YAG 10
LuAG 10 		YAG 10
LuAG 20
휘도 [nit] 430 450 휘도 [nit] 430 450 500 550
X 0.2730 0.2593 X 0.2350 0.2406 0.2531 0.2749
Y 0.2925 0.2911 Y 0.2577 0.2701 0.2860 0.2970
색재현성 [ % ] 81.6 100 색재현성 [ % ]　 81.3 81.8 82.4 82.6
구분 Ref. DBEF
(LED TV) 		Ref. DBEF
( QD TV) 		YAG : LuAG
함량 wt% 		YAG 20 YAG 20
LuAG 5 		YAG 20
LuAG 10 		YAG 20
LuAG 20
휘도 [nit] 430 450 휘도 [nit] 480 520 560 600
X 0.2730 0.2593 X 0.2550 0.2606 0.2731 0.2801
Y 0.2925 0.2911 Y 0.2877 0.2801 0.2910 0.2970
색재현성 [ % ] 81.6 100 색재현성 [ % ]　 82.6 82.3 82.4 82.6
구분 Ref. DBEF
(LED TV) 		Ref. DBEF
( QD TV) 		YAG : LuAG
함량 wt% 		YAG 40 YAG 40
LuAG 5 		YAG 40
LuAG 10 		YAG 40
LuAG 20
휘도 [nit] 430 450 휘도 [nit] 540 550 580 620
X 0.2730 0.2593 X 0.2750 0.2980 0.3031 0.3349
Y 0.2925 0.2911 Y 0.2935 0.2966 0.3140 0.3422
색재현성 [ % ] 81.6 100 색재현성 [ % ]　 81.3 81.2 81.4 81.6
상기 YAC계 형광체 및 LuAG계 형광체와 물리적 특성 확보를 위한 고분자 매트릭스(Matrix)를 조합하여 형광체를 포함하는 코팅층을 제조한다.
구체적으로, 상기 고분자 매트릭스에 상기 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체를 교반기에 넣어 고르게 분산시켜 코팅액을 먼저 제조한다.
상기 고분자 매트릭스는 단관능 우레탄아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머 등이 있으며, 광개시제, 레벨링제, 소포제 등을 첨가할 수 있다.
상기 광 개시제로는 IG184, IG907, TPO, CP4 등이 있으며, 이중 바람직한 광 개시제는 IG 184, TPO 이다.
특히 상기 물리적 특성은 연필경도, 부착력, 컬(Curl), 내굴곡성 등의 특성을 의미한다.
-연필경도 : 코팅층 표면 단단함 정도를 측정하기 위하여 다양한 경도의 연필을 일정한 하중으로 표면을 긁어서 경도 평가 (규격: JIS K 5400-8.4)
-부착력 : 기재 필름과 코팅층의 밀착력을 측정하기 위하여 코팅층을 일정한 간격 10*10 (격자 간격 1mm)으로 흠집을 내고 Tape를 붙였다 떼어 내어 코팅층과 기재층의 부착성을 평가 (규격: JIS K 5400-8.5)
-Curl : 코팅필름을 100mm * 100mm 로 Cutting하여 코팅필름의 네모서리의 높이를 측정하여 필름의 Curl(말림 )특성 평가
*Curl이 심하면 필름이 돌돌 말려 작업성이 저하됨.
-내굴곡성 : 둥근막대에 필름을 둥글게 말아 코팅필름과 코팅 도막의 유연성 평가
본 발명은 상기 기재필름에 상기 코팅액을 Mayer Bar로 기재필름의 한쪽면에 도포 후 무전극 램프를 이용하여 UV를 조사하여 경화시키고 이를 통해 형광체를 포함하는 코팅층을 제조할 수 있다.
상기 코팅층의 코팅을 수행하는 경우 기재 필름의 단면에 코팅할 수 있다.
코팅 층의 두께가 두꺼워 질수록 컬 특성이 악화되어 고분자 매트릭스에 적용 가능한 수지가 한정적이게 된다. 코팅층의 두께가 너무 두꺼워지지 않도록 해야 한다.
휘도 및 색재현율 특성은 코팅층의 각 두께 및 형광체 함량으로 조절 가능하다.
코팅 두께에 따른 컬(Curl)
코팅 두께 [㎛] 5 10 30 50 70 100 120 150
Curl [㎜] 0 3 4 7 10 18 22 25
상기 기재필름에 상기 코팅액을 코팅하는 경우 코팅층의 두께는 10 내지 100 ?m 인 것이 바람직하다.
상기 코팅층이 코팅 두께가 10㎛ 미만이면 형광체가 돌출되어 외관의 불량을 야기하고, 100㎛ 초과이면 코팅시 컬(Curl) 특성이 악화되어 고분자 매트릭스로 적용 가능한 수지가 제한되기 때문이다.
본 발명은 형광체를 포함하는 고휘도 필름(100)과 함께 프리즘 시트(3)를 사용할 수도 있다. 이는 도 2 내지 6에 나타나 있다.
종래 일반 LCD TV의 구성은 White LED(1)에서 나온 빛이 먼저 prism 시트(3)를 통해 집광되고 그 후 DBEF 필름(4)을 통하면서 휘도가 향상되는 구조이다.
반면 본 발명에서 프리즘 시트(3)를 사용하는 경우 Blue LED(11)에서 나온 빛이 먼저 형광체를 포함하는 고휘도 필름(100)을 통과하면서 휘도가 향상되고, 그 다음 프리즘 시트(3)를 통하여 집광된다.
상기 프리즘 시트(3)는 POP(Prism On Prism, 2매 복합필름) 혹은 수직, 수평 프리즘 시트 각각을 적층하여 사용하는 것이 바람직하다.
HBF의 적용위치별 휘도 확인 결과
측정
구조 		#1 #2 #3 #4
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
휘도 [nit] 784.7 629.8 182.1 58.7
상기 표 3에서 보는 바와 같이 LCD에 본 발명의 형광체를 포함하는 고휘도 필름인 High Brightness Film(HBF)(100)를 적용하는 경우, HBF 위에 프리즘 시트(3)가 있는 경우 휘도 향상 효과가 극대화 되는 것을 확인할 수 있다.
따라서 형광체를 포함하는 고휘도 필름의 위층에 프리즘 시트를 함께 사용할 수 있다.
또한 LED 광원(11) 및 도광판(12) 바로 위에서 HBF(100)를 적용하는 경우에 휘도 향상 효과가 가장 좋은 것을 알 수 있다.
따라서 도 2와 같이 LED 광원(11) 및 도광판(12)과 프리즘시트(3) 사이에서 HBF(100)를 적용하는 것이 가장 바람직하다.
Figure pat00005
상기 표 4에서는 DBEF 필름(4)을 사용하는 경우, DBEF 필름을 제거하는 경우, DBEF(4) 와 프리즘(3)을 모두 제거하는 경우 휘도 변화에 관하여 비교하였다.
HBF(100) 는 DBEF 필름과 프리즘 시트 모두 없이 사용했을 때에는 휘도가 낮지만, DBEF 필름 대신 프리즘 시트(3)와 함께 사용하는 경우 일반적인 WHITE LED 에 DBEF 필름을 사용하는 경우보다도 휘도가 높고, DBEF 필름(4) 및 프리즘 시트(3)와 함께 사용되는 경우에는 784.7 nit의 정면 휘도를 나타내 8K의 UHD 급 또는 그 이상의 휘도를 나타낸다.
HBF 휘도 향상 필름 적용 구조의 최적화
White LED TV ( UHD ) QD TV ( SUHD ) HBF + POP HBF + POP + DBEF
측정
구조
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
정면휘도 439nit 527nit 566nit 796nit
정면 X 좌표 0.272 0.258 0.253 0.280
정면 Y 좌표 0.290 0.289 0.291 0.353
상기 표 5를 살펴보면 DBEF 필름을 포함하지 않고 HBF를 단독으로 적용하는 것이 휘도 향상 및 정면 색좌 허용 범위를 만족시키는 면에서 바람직하다.
휘도 및 색재현성, 정면색좌, RGB 색좌 비교
제품 구조

( 5 5 inch 동일 size) 		UHD TV
(White-LED 직하형 )
QD TV
(Blue-LED 에지형 )
형광체 필름
(Blue-LED 에지형 )
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
휘도 469.2 nit 523.3 nit 560 nit
정면색좌 X 0.2730 0.2593 0.2531
Y 0.2925 0.2911 0.2888
색재현성 [%] 81.6 100 82.4 %
R 0.6441 / 0.3377 0.6672 / 0.3187 0.6373 / 0.3405
G 0.3033 / 0.6167 0.2596 / 0.6642 0.2927 / 0.6243
B 0.1425 / 0.0573 0.1436 / 0.0541 0.1425 / 0.0572
상기 표 6을 살펴보면 본 발명의 HBF(100)을 적용하는 경우 휘도가 가장 높은 것을 알 수 있으며, 종래 WHITE LED 직하형에 DBEF 필름을 적용한 경우보다 색재현성도 높은 것을 알 수 있다.
본 발명은 형광체를 포함하는 고휘도 필름과 함께 시야각 보완시트를 사용하여 휘도 향상 광학시트 조합을 구성할 수 있고, 휘도 향상 광학 시트 조합을 사용시 LCD의 시야각에 따른 휘도 향상 구현이 가능하다.
또한, 본 발명은 도 3과 같이 형광체를 포함하는 고휘도 필름(100), 프리즘 시트(3)와 함께 시야각 보완 시트(14)를 사용하여 휘도 향상 광학시트 조합을 구성할 수도 있으며, 휘도 향상 광학시트 조합을 사용시 LCD의 시야각에 따른 휘도 향상 구현이 가능하다. 상기 프리즘 시트(3)를 통하여 집광된 빛은 시야각 보완 시트(14)에서 다시 확산됨으로써 종래 일반 LCD TV 대비 높은 휘도 및 우수한 시야각별 휘도 향상 구현이 가능한 것이다.
상기 시야각 보완 시트(14)는 렌즈(lens)필름(15), MOP(Micro lens On Prism, 한 층 위에 확산 기능을 할 수 있는 렌즈 필름이 적층된 복합필름)(16), 확산 시트(17) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이는 각각 도 4 내지 6에 나타나 있다.
확산 필름과 상기 렌즈 필름(15)의 구조는 도 7에 나타나 있다.
상기 시야각 보완 시트(14) 중 MOP(Micro lens On Prism)(16)는 형광체를 포함하는 고휘도 필름(100)과 함께 휘도 향상 광학시트 조합을 구성하는 경우 시야각에 따른 휘도 향상 구현에 효과가 있다.
그러나, 다른 시야각 보완 시트와 달리 프리즘의 한 층 위에 확산 기능을 할 수 있는 렌즈 필름이 적층된 형태이므로, 프리즘 시트(3)를 함께 사용하지 않고 휘도 향상 광학시트 조합을 구성하더라도 시야각에 따른 휘도 향상 효과를 나타낸다.
이하, 본 발명에 대하여 실시예 및 비교예를 들어 보다 상세히 설명한다. 이하 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리 범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 해둔다.
실시예 1
청색(Blue) LED의 전방에 도광판, 형광체를 포함하는 고휘도 필름, 프리즘시트, 렌즈필름 및 액정패널을 순차적으로 배치하여 도 4와같이 본 발명에 따른 LCD를 제조하였다.
실시예 2
프리즘시트와 렌즈필름 대신 MOP를 배치한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도 5와 같은 LCD를 제조하였다.
실시예 3
렌즈필름 대신 확산시트를 배치한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도 6과 같은 LCD를 제조하였다.
비교예
렌즈필름을 제거한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도 2와 같은 LCD를 제조하였다.
실시예 1 내지 3과 비교예에 따라 제조된 LCD의 시야각을 측정하였으며, 그 결과를 도 8 내지 도 10에 각각 나타내었다.
일반 백색 광원 LCD 와 도 2의 LCD의 휘도 및 색재현성
구분 Ref. DBEF 비교예
(LED TV)
휘도 [nit] 430 566
색재현성[%] 81.6 82
표 7 및 도 8 내지 10에서 보는 바와 같이 상기 일반 백색 광원 LCD의 정면 휘도는 최대 430 nit로 나타났다. 비교예의 경우 형광체를 적용한 고휘도 필름을 사용함으로써 정면에서 보았을 때 휘도가 566 nit 로 나타나 약 32%의 휘도 상승 효과를 보였다.
다만, 비교예의 경우 시야각에 따라서 -30, +30 이상의 각도에서 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다.
따라서 상기 특정 각도의 시야각 범위에서도 휘도 저하 문제를 개선하기 위하여 실시예 1 내지 실시에 3과 같이 확산기능을 가진 시야각 보완 시트를 추가로 적용한다.
그 결과 비교예와 같이 -30, +30 이상의 각도에서 감소하던 휘도가 시야각 보완 시트를 적용함으로써 개선되는 효과가 있음을 확인하였다. 이는 도 8 내지 10에 나타나 있다.
렌즈 필름이 사용되는 도 4의 경우, 형광체를 포함하는 고휘도 필름에 사용된 YAG계 및 LuAG계 형광체 함량에 따른 휘도와 색재현율
구분 YAG 10 YAG 20 YAG 40
LuAG 5 LuAG 10 LuAG 20 LuAG 5 LuAG 10 LuAG 20 LuAG 5 LuAG 10
휘도 [nit] 550 600 650 620 660 700 650 680
색재현성[%] 81.8 82.4 82.6 82.3 82.4 82.6 82 81.5
상기 표 8에 나타난 바와 같이 표 1의 형광체를 포함하는 고휘도 필름만 사용하는 경우에 비하여, 렌즈필름을 함께 사용하는 경우 휘도가 상승했음을 확인할 수 있다.
DBEF와 HBF를 함께 사용하는 경우 바람직한 형광체 혼합 비율 이외의 혼합비율에 따른 휘도 및 색재현성
YAG : LuAG YAG 5 YAG : LuAG YAG 50
함량 wt% LuAG 5 LuAG 10 LuAG 20 함량 wt% LuAG 5 LuAG 10 LuAG 20
휘도 [nit] 380 390 430 휘도 [nit] 610 630 640
색재현성[ % ]　 79.3 79.3 78.3 색재현성[ % ]　 72.3 71.3 71.3
본 발명은 프리즘 시트, DBEF, 시야각 보완시트(렌즈필름, MOP, 확산시트) 등의 광학필름 및 고휘도 필름 중 적어도 어느 하나 이상에 각각 백코팅(Back coating)층을 더 포함할 수 있다.
상기 백코팅에 포함된 입자에 의해 광학필름 이면에 요철을 부여해 다른 광학시트와의 블로킹을 방지하여 작업성을 향상시키고, 공정상 마찰로 인해 발생하는 정전기를 방지하는 효과가 있다.
백코팅에 사용되는 코팅 조액은 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 분산제 및 PMMA 입자 등으로 이루어 진다.
상기 PMMA 입자는 전체 백코팅층에 대해 0.1 내지 5 wt% 함유하는 것이 바람직하다. 0.1wt% 미만인 경우 광학필름의 이면에 충분한 요철을 형성하지 못하고, 5wt% 초과인 경우 높은 헤이즈에 의한 투과광 손실이 발생하게 되므로 PMMA 입자의 함량을 조절하여 백코팅층의 헤이즈를 1 내지 20%로 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 백코팅에는 필요에 따라 대전 방지제(Anti-static)를 첨가제로 추가할 수 있다. 상기 대전 방지제를 첨가함에 따라 표면 저항 조절이 가능하며, 대전 방지제는 이면 코팅층 전체 대비 0.01 내지 3wt% 포함되는 것이 바람직하다. 대전방지제의 함량이 0.01 wt% 미만인 경우 정전기 방지를 위한 표면 저항이 부족하고, 3wt% 초과인 경우는 필요 이상의 과량을 첨가하는 결과를 낳게 되는바, 대전 방지제를 0.01 내지 3wt% 첨가하여 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 범위가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 인 경우, 필름의 동적상태에서의 장해방지가 가능하고, 대전 후 대전현상이 즉시 감쇠하는 효과가 있기 때문이다.
백코팅은 bar coating, slot-die coating 등의 방식을 사용할 수 있다.
상기 백코팅시 코팅층의 두께는 1 내지 10μm 가 바람직하다. 두께가 1 μm 미만인 경우 광학필름의 이면에 충분한 요철이 형성되지 않아 블로킹 방지가 어렵고, 10 μm 초과인 경우 높은 헤이즈(haze)에 의한 투과광 손실 문제가 발생한다.
본 발명은 LCD를 구성하는 여러 장의 필름을 하나의 복합시트 형태로 점착하여 액정표시장치용 복합시트를 형성할 수 있다. 즉, 고휘도 필름(HBF)과 다른 광학 필름들을 접착제로 라미네이션(lamination)하여 한 장의 복합시트로 제작하여 LCD에 적용이 가능하다.
상기 광학 필름은 프리즘 시트, DBEF, 시야각 보완시트(렌즈필름, MOP, 확산시트) 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.
상기 접착제는 투명접착제(OCA, Optical Clear Adhesive)를 사용하는 것이 바람직하며, direct bonding(full lamination) 또는 air gap bonding 방식으로 접착할 수 있다. 특히, direct bonding 방식은 air gap bonding 방식에 비해 수율은 낮지만 광학 특성이 우수해 시인성은 높고 전력 소모는 적은 장점이 있다.
상기 라미네이션은 도 11과 같은 공정에 의해 이루어진다. 제1 공급롤러(R1)를 통해 광학필름(F1)이 공급되고, 제2 공급롤러(R2)를 통해 고휘도 필름(F2)이 공급된다. 상기 광학필름(F1)은 접착제 도포 롤러(R3)를 통과하며 광학필름의 적어도 한 면에 접착제(A)가 도포된 후 합지롤러(R4)를 거쳐 고휘도 필름(F2)과 합지되어 복합시트(F3)가 완성된다.
한편, 광학필름이 2가지 이상 선택되어 사용되는 경우에는 고휘도 필름과 1가지 광학필름을 상기 공정에 의해 먼저 합지한 후, 나머지 1가지 광학필름을 상기 공정을 반복하여 순차적으로 합지 시키는 과정을 거쳐 복합시트를 형성한다.
본 발명은 고휘도 필름(100)과 프리즘시트(13)를 라미네이션 공정에 의해 합지한 후, 합지 된 필름과 시야각 보완시트(14)를 점착하는 라미네이션 공정을 반복하여 고휘도필름, 프리즘시트 및 시야각 보완시트로 구성된 복합시트를 형성한다.
상기 복합시트는 고휘도 필름과 광학필름 사이에 접착제를 도포하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 광학필름 중 프리즘 시트만 사용되는 경우 고휘도 필름과 프리즘 시트 사이에 접착제를 도포하여 복합시트를 형성할 수 있다. 광학필름 중 프리즘 시트 및 시야각 보완시트가 사용되는 경우에는 고휘도 필름과 프리즘 시트 사이, 상기 프리즘 시트와 시야각 보완시트 사이에 각각 접착제를 도포하여 복합시트를 형성할 수 있다.
본 발명의 경우 고휘도 필름(100)과 프리즘시트(13) 사이, 프리즘시트(13)와 시야각 보완시트 (14) 사이에 각각 접착제를 도포하여 합지한 복합시트가 형성 가능하다.
상기 시야각 보완시트(14) 중 렌즈필름을 사용하는 경우, 고휘도 필름과 프리즘 시트 사이, 프리즘시트와 렌즈 필름 사이에 각각 접착제를 도포하여 합지한 복합시트를 형성할 수 있다.
상기 시야각 보완시트(14) 중 MOP를 사용하는 경우, 고휘도 필름과 MOP 사이에 접착제를 도포하여 합지한 복합시트를 형성할 수 있다.
상기 시야각 보완시트(14) 중 확산시트를 사용하는 경우, 고휘도 필름과 프리즘 시트 사이, 프리즘 시트와 확산시트 사이에 각각 접착제를 도포하여 합지한 복합시트를 형성할 수 있다.
본 발명의 복합시트를 형성하는 경우, 고휘도 필름에 백코팅을 수행하여 백코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.
휘도 측정 방법
본 발명의 휘도 향상 필름의 휘도 및 색재현성은 액정표시 장치와 Topcon사 BM-7FAST 색채휘도계를 이용하여 평가한다. 실제 사용된 액정표시장치는 UN55JS8500F(삼성, 55인치 Blue-BLU)이며, 기본 구성은 다음과 같다. 엣지형 blue-LED 광원, 도광판, POP필름(Prism on Prism), 시야각 보완 시트, 액정 패널 순으로 이루어져있다. 이 장치에서 본 발명의 고휘도 필름(HBF)을 도광판과 POP필름 사이에 위치하여 휘도 및 색재현성을 평가한다. 평가 시, BM-7FAST 장치와 액정표시장치(UN55JS8500F)와의 간격은 50cm로 일정하게 유지한다.
1 : White LED 2 : 확산판
3 : 프리즘 시트 4 : DBEF 필름
5 : 액정 패널 11 : 광원 (Blue LED)
12 : 도광판 14 : 시야각 보완 시트
15 : 렌즈 필름 16 : MOP
17 : 확산시트
100 : 형광체를 포함하는 고휘도 필름 (High Brightness Film, HBF)
R1 : 제1 공급 롤러
R2 : 제2 공급 롤러
R3 : 접착제 도포 롤러
R4 : 합지 롤러
R5 : 권취 롤러
r : 가이드 롤러
A : 접착제
F1 : 광학필름
F2 : 고휘도 필름(HBF)
F3 : 복합 시트

Claims (18)

  1. 기재 필름에 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체를 포함하는 코팅층을 코팅한 고휘도 필름 및 시야각 보완 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고휘도 필름 위층에 프리즘 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시야각 보완 시트는 렌즈 필름, MOP 또는 확산 시트인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체의 투입양은 코팅층 전체 대비 YAG계 형광체는 10 내지 40 wt%, LuAG계 형광체는 1 내지 20wt% 혼합하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트조합을 이용한 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅층의 코팅 두께는 10 내지 100 μm 인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, YAG계 형광체는 Y3A15012: Ce3+ (YAG:Ce), Tb3A15012:Ce3 +(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3 +, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3 + 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3 +, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 + 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 고휘도 필름 및 시야각 보완 시트를 접착한 복합시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트조합을 이용한 액정 표시 장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 고휘도 필름, 프리즘 시트 및 시야각 보완 시트를 접착한 복합시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트 조합을 이용한 액정 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 고휘도 필름에 PMMA 입자 또는 PMMA 입자와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트조합을 이용한 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 PMMA 입자는 백코팅층 대비 0.1 내지 5wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트조합을 이용한 액정 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 대전방지제는 백코팅층 대비 0.01 내지 3 wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트조합을 이용한 액정 표시 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 백코팅층의 두께는 1 내지 10 μm인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 광학 시트조합을 이용한 액정 표시 장치.
  14. 기재 필름에 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체를 포함하는 코팅층을 코팅한 고휘도 필름, 프리즘 시트 및 시야각 보완시트를 접착제로 순서대로 합지한 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 시야각 보완 시트는 렌즈 필름, MOP 또는 확산 시트인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체의 투입양은 코팅층 전체 대비, YAG계 형광체는 10 내지 40 wt%, LuAG계 형광체는 1 내지 20wt% 혼합하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 10 내지 100 μm 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 고휘도 필름에 PMMA 입자 또는 PMMA 입자와 대전방지제를 포함하는 백코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.


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