KR100676773B1

KR100676773B1 - 광확산 필름

Info

Publication number: KR100676773B1
Application number: KR1020050067196A
Authority: KR
Inventors: 민경욱; 김정호; 정승환; 김광원; 박종민
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-02-01
Also published as: KR20070012941A

Abstract

본 발명은 액정디스플레이의 백라이트 유닛용 광확산 필름에 관한 것으로, 광확산 필름을 구성하는 확산층을 다층으로 구성하여, 각 층에 포함되는 광확산 입자의 평균입경을 서로 다르게 구성한 것을 특징으로 하는 광확산 필름을 제공하여 휘도를 향상시킨 발명이다.

광확산 필름, 광확산 입자, 휘도

Description

광확산 필름{Light-diffusion film}

도 1은 본 발명에 따른 광확산 필름의 한 형태의 측단면도를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 투명기재층 20 : 제1확산층

21 : 광확산 입자 30 : 제2확산층

31 : 광확산 입자 40 : 손상방지층

본 발명은 액정디스플레이의 백라이트 유닛용 광확산 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광확산 필름을 구성하는 확산층을 다층으로 구성하여, 각 층에 포함되는 광확산 입자의 평균입경을 서로 다르게 한 것을 특징으로 하는 광확산 필름에 관한 것이다.

TV, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등에 최근에 주요 부품으로 사용되고 있는 액정디스플레이는 비발광소재의 액정층을 사용하므로 별도의 광원을 설치하여야 하며, 광원의 측면 또는 배면에는 후면부로 방산되는 빛을 반사시트를 통하여 반사시켜 확산판, 도광판, 프리즘 필름 등을 거치면서 전면으로 출사된다. 이 과정에서 초기 광원으로부터 나온 빛의 세기가 조금씩 상쇄되어 실제로 우리가 보는 화면상의 휘도는 원래 광원의 수백분의 일에 지나지 않게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 광원의 밝기를 밝게 하거나, 각 매질의 두께를 줄이거나, 도광판의 패터닝을 여러 가지 방법으로 바꾸려는 시도들이 이루어지고 있다. 그러나 이러한 시도들은 사용업체들의 생산성 및 작업성 때문에 한계가 있다.

최근에는 고휘도의 광확산 필름에 대한 개발이 시도되고 있으며, 이를 위해서는 광투과율 및 광확산성이 높아야 휘도를 높일 수 있다. 일본 공개특허 특개평6-67003, 동 특개평7-174909, 동 특개평 9-127314 및 대한민국 특허공개 제2003-0077472호, 동 제2003-0077469호, 동 제2003-0077468호, 대한민국 등록특허 제453336호, 동 제456805호 등에서는 투명한 고분자 수지 필름의 한쪽 면에 광확산제로 무기입자 또는 유기입자를 투명한 바인더 수지와 함께 유기용매에 분산시킨 용액을 도포한 광확산 필름이 제안되었다.

그러나 이러한 종래 발명들은 광확산 입자의 크기와 상관없이 바인더 수지에 불균일한 두께로 도포된 광확산 필름이며, 이로 인하여 휘도의 균일도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일정 크기의 광확산 입자를 포함하는 확산층을 다층으로 구성하고, 각 층에 포함되는 광확산 입자의 입경을 서로 다르게 하여 휘도를 증가시킬 수 있는 광확산 필름을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 투명기재층; 및 상기 투명기재층의 일면 또는 양면에 형성된 다층의 확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학산 필름을 제공한다.

상기 다층의 확산층은 바인더 수지와 광확산 입자를 포함하며, 상기 투명기재층에서 먼 확산층일수록 포함되는 광확산 입자의 평균입경이 큰 것을 특징으로 한다.

상기 다층의 확산층은 각 층에 포함되는 광확산 입자의 평균입경의 차이가 3~30㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 다층의 확산층은 각 층에 사용되는 바인더 수지로서 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 멜라민계 수지 중 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 다층의 확산층은 각 층에 사용되는 광확산 입자로서 아크릴계, 올레핀계, 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 및 다층 다성분계의 유기입자 또는 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄 및 불화마그네슘의 무기입자 중 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 다층의 확산층은 광확산 입자가 바인더 수지 100 중량부에 대하여 각각 50~350 중량부 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 다층의 확산층 중 상기 투명기재층과 접하는 확산층은 평균입경이 2~30㎛인 광확산 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 투명기재층 및 상기 투명기재층의 일면 또는 양면에 확산층을 다층으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

투명기재층으로는 투명한 플라스틱 지지체면 어떤 것이든 사용 가능하며, 폴 리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 에폭시 등이 사용되며, 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용된다.

한편, 상기 투명기재층은 접착력 및 광투과도가 높아야 하며, 균일한 평탄도를 가져 휘도의 편차가 없어야 한다. 투명기재층의 두께는 50~250㎛가 적당하며, 보다 바람직하게는 75~200㎛가 적당하다. 50㎛ 이하의 두께에서는 필름의 기계적 물성 및 내열성이 부족하게 되고, 250㎛ 이상의 두께에서는 제품이 두꺼워지는 문제가 있다.

상기 확산층은 바인더 수지와 광확산 입자를 포함한다. 바인더 수지로는 상기 투명기재층과 접착력이 좋으며 포함되는 광확산 입자와의 상용성이 좋은 수지를 사용하는데, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 등을 사용한다.

상기 광확산 입자는 상기 바인더 수지에 분산시켜 빛의 투과율 및 확산율을 높여준다. 상기 광확산 입자로는 유기 또는 무기입자가 사용될 수 있으며, 무기입자보다 유기입자의 광확산성이 우수하여 유기입자를 주로 사용한다.

유기입자로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이 트 중합체 혹은 이들의 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계 중합체 입자; 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 입자, 폴리스티렌계 중합체 입자, 단일중합체의 입자를 형성한 후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어 씌워서 만드는 다층다성분계 입자, 실록산계 중합체 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

그리고 상기 무기입자로는 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 불화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기와 같은 확산층은 상기 투명기재층의 일면 또는 양면에 다층으로 형성된다. 이 때 확산층에 포함되는 광확산 입자는 평균입경이 클수록 상기 투명기재층에서 먼 곳에 위치시킨다. 평균입경이 작은 입자가 투명기재층에서 먼 곳에 위치할 경우에는 기재표면의 균일성과 평활도를 저하시켜 빛의 휘도를 저하시킬 수 있다.

상기 각 확산층은 포함되는 광확산 입자가 일정한 크기의 입경을 갖도록 하는 것이 좋다. 확산층에 서로 다른 크기의 입경을 갖는 광확산 입자를 섞게 되면 입자표면 평활도의 균일성과 규칙성이 저하되어 휘도가 오히려 저하되는 문제가 있다. 따라서 일정 입경의 광확산 입자를 갖는 확산층을 다층으로 구성하고, 각 층의 광확산 입자의 입경을 서로 다르게 구성하면 입자표면 평활도의 균일성과 규칙성을 유지하면서 빛의 휘도를 증가시킬 수 있다.

이 때 상기 다층의 확산층에 포함되는 각 광확산 입자의 평균입경 차이는 3~30㎛인 것이 좋다. 입자간의 평균 입경 차이가 3㎛ 미만인 경우에는 입경 차이에 의한 광확산효과를 저하시킬 수 있으며 30㎛를 초과하는 경우에는 작은 입자가 분포가 불균일해져 표면의 균일성을 저하시킬 수 있다.

상기 확산층 중 포함되는 광확산 입자의 입경이 가장 작은 확산층의 광확산 입자는, 즉 상기 투명기재층과 접하는 확산층의 광확산 입자는 그 평균입경이 2~30㎛인 것이 좋다. 2㎛ 미만인 경우에는 입자에 의한 광확산 효과를 기대하기 어려우며, 30㎛를 초과하는 경우에는 광확산 입자의 이탈 우려가 있으며, 확산층을 다층으로 적층하여야 하는 데 두께가 너무 두꺼워지므로 제품에 장착이 용이하지 않은 문제가 있다.

상기 다층의 확산층은 각 층에 포함되는 광확산 입자가 각 층의 바인더 수지 100 중량부에 대하여 각각 50~350 중량부 포함되도록 한다. 50중량부 미만을 포함하는 경우엔 광확산 효율이 떨어지고, 350중량부를 초과하여 포함하는 경우엔 백탁현상이 발생하여 사용이 어렵게 된다.

상기 확산층의 내열성, 내마모성, 접착성을 높이기 위하여 경화제를 더 포함할 수 있다. 경화제는 광투과성이 좋고 상기 투명기재층과의 접착력이 좋아야 하며, 예를 들면 지방족계 이소시아네이트를 사용한다.

상기와 같은 구성의 확산층을 투명기재층에 형성시킬 때 그 방법에 대한 특별한 제한은 없으며, 콤마 나이프 또는 그라비아에 의하여 도포시킬 수 있다. 이 때 확산층의 두께는 5~50㎛가 적당한데, 5㎛ 미만이면 광확산 특성을 갖도록 광확산 입자를 분포시키기 어려우며, 50㎛를 초과하는 경우 두께가 두꺼워져 제품에 장착하기가 어렵다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광확산 필름의 한 형태의 측단면도를 나타낸 도면으로써, 투명기재층(10)의 일면에 일정한 입경의 광확산 입자(21, 31)를 포함하고 있는 제1확산층(20)과 제2확산층(30)이 차례로 적층되어 있는 것을 볼 수 있다. 상기 투명기재층(10)에서 먼 곳에 위치한 확산층인 제2확산층(30)은 상기 투명기재층(10)에 접하는 확산층인 제1확산층(20)보다 더 큰 입경을 가진 광확산 입자(31)를 포함하고 있다.

한편, 본 발명은 상기 투명기재층(10)의 일면에만 확산층을 구비한 경우, 선택적으로 그 이면에 손상방지층(40)을 구비할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

100㎛의 초투명 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(FCTT, 코오롱 제조)의 한면 에 그라비아를 사용해 건조두께 8㎛가 되도록 제1확산층을 도포한다. 상기 제1확산층은 바인더 수지로 아크릴수지 (애경화학 제조, 52-666) 100중량부, 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 혼합하여 제조하고, 상기 제조된 바인더 수지 100중량부에 대하여 광확산 입자로 평균입경 5㎛의 폴리메틸메타크릴레이트 입자 (Soken 제조, MX500) 입자를 120중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 도포한다. 그라비아를 사용하여 코팅하고 100℃에서 30초간 열풍 건조시켜 코팅층을 형성한다. 제2확산층은 상기 제1확산층의 바인더 수지 100중량부에 대하여 광확산 입자로 평균입경 10㎛의 폴리메틸메타크릴레이트 입자 (Soken 제조, MX1000)를 120 중량부 혼합하여 그라비아를 사용하여 건조두께 15㎛가 되도록 도포한다. 코팅 후 100℃에서 30초간 열풍 건조시켜 코팅층이 형성된 광확산 필름을 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 제2확산층의 광확산 입자의 입경이 20㎛(Soken 제조, MX2000), 제2확산층의 건조두께가 25㎛인 것을 제외하고 모두 동일하게 하여 광확산 필름을 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서 제1확산층의 광확산 입자의 입경이 10㎛(Soken 제조, MX1000), 제1확산층의 건조두께가 15㎛, 제2확산층의 광확산 입자의 입경이 20㎛(Soken 제조, MX2000), 제2확산층의 건조두께가 25㎛인 것을 제외하고 모두 동일하 게 하여 광확산 필름을 제조하였다.

삭제

<비교예 3>

125㎛의 초투명 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(미쓰비시사, T600)의 한면에 그라비아를 사용하여 건조두께가 20㎛가 되도록 단일 확산층을 도포한다. 상기 확산층은 아크릴 수지(애경화학 제조, 52-666) 100중량부에 메틸에틸케톤 100중량부, 톨루엔 100중량부를 넣어 희석한 후 상기 제조된 바인더 수지 100중량부에 대하여 광확산 입자로 평균입경 10㎛의 폴리메틸메타크릴레이트(코오롱 제조, PBX010) 입자를 120중량부 혼합하여 밀링기로 분산시킨 후 도포한다. 그라비아를 사용하여 코팅하고 100℃에서 30초간 열풍 건조하여 코팅층이 형성된 광확산 필름을 제조하였다

<비교예 4>

상기 비교예 3에서 확산층의 광확산 입자로 평균입경 20㎛의 폴리메틸메타크릴레이트(Soken 제품, MX2000)인 것을 제외하고 모두 동일하게 하여 광확산 필름을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 광확산 필름을 백라이트유닛에 장착할 수 있도록 컷팅한 후, 백라이트유닛 도광판 위의 확산시트 단독 휘도와 최종적으로 확산형이중휘도향상필름(3M사 제품, Dual Brightness Enhancement Film, Vikuiti^TM DBEF-D440)을 장착하여 TOPCON사의 BM7 휘도측정기로 9곳의 휘도를 측정하여 평균을 내어 하기 표 1에 나타내었다.

	제1확산층의 입자입경(㎛)	제2확산층의 입자입경(㎛)	휘도(㏅/㎡)
실시예 1	5	10	3170
실시예 2	5	20	3250
실시예 3	10	20	3227
비교예 3	10	-	3105
비교예 4	20	-	3130

상기 실험 결과, 본 발명에 의한 실시예의 경우 휘도가 우수하였으나, 단일 확산층으로 구성된 비교예의 경우 휘도가 낮은 것을 볼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 일정 크기의 광확산 입자를 포함하는 확산층을 다층으로 구성하고, 각 층에 포함되는 광확산 입자의 입경을 서로 다르게 함으로써 광확산 필름의 휘도를 증가시킬 수 있다.

Claims

투명기재층; 및

상기 투명기재층의 일면 또는 양면에 형성되며, 바인더 수지와 광확산 입자를 포함하는 다층의 확산층을 포함하되,

상기 다층의 확산층은 투명기재층에서 먼 확산층일수록 포함되는 광확산 입자의 평균입경이 큰 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 다층의 확산층은 각 층에 포함되는 광확산 입자의 평균입경의 차이가 3~30㎛인 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 다층의 확산층은 각 층에 사용되는 바인더 수지로서 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 멜라민계 수지 중 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 다층의 확산층은 각 층에 사용되는 광확산 입자로서 아크릴계, 올레핀계, 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 및 다층 다성분계의 유기입자 또는 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄 및 불화마그네슘의 무기입자 중 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 다층의 확산층은 광확산 입자가 바인더 수지 100중량부에 대하여 각각 50~350 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 다층의 확산층 중 상기 투명기재층과 접하는 확산층은 평균입경이 2~30㎛인 광확산 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.