KR101194553B1 - 광경화 수지 조성물 이를 이용한 프리즘 시트, 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

광경화 수지 조성물 이를 이용한 프리즘 시트, 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광경화 수지 조성물 이를 이용한 프리즘 시트, 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광경화 수지 조성물은 하기 화학식 1 및 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머(A), (메타)아크릴레이트 단량체(B) 및 광개시제(C)를 포함한다.
<화학식 1>
Figure 112012016006044-pat00019

(상기 화학식 1에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이며, n과 m은 각각 독립적으로 1보다 큰 정수로서 5≤n+m≤15 이다.)
<화학식2>
Figure 112012016006044-pat00020

(상기 화학식 2에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이다.)
상기 광경화 수지 조성물은 굴절률, 탄성력이 우수하고, 저점도의 신뢰성이 우수한 특성을 나타낸다. 따라서 상기 광경화 수지 조성물은 프리즘 시트의 제조에 유용하게 사용될 수 있으며, 아울러 상기 프리즘 시트는 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

광경화 수지 조성물 이를 이용한 프리즘 시트, 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치{UV Curable Resin Composition, Prism Sheet of the same, and Backlight Unit and Liquid Crystal Display Device using the sheet}
본 발명은 광경화 수지 조성물 이를 이용한 프리즘 시트, 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
프리즘 시트는 액정디스플레이(LCD) 후면에 배치되는 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 목적으로 사용되는 것으로써 백라이트 유닛의 휘도를 향상 시키기 위한 다양한 시도가 있어 왔다.
백라이트 유닛의 휘도를 향상 시키기 위해서는 백라이트 유닛의 광흐름을 적절히 이용함으로써 가능하다. 이에 광원장치의 정면 휘도 증가를 위해 특별한 입체구조를 갖도록 제작된 시트를 사용하여 왔다. 상기 입체구조는 프리즘층으로서 시트의 적어도 일면에 소정의 패턴을 형성하여 이루어진다.
백라이트 유닛에 일반적으로 사용되는 광원은 냉 음곽관 램프(CCFL), 또는 발광다이오드(LED)가 보편적으로 사용된다. 각 광원은 선광원 또는 점광원이므로 이를 면광원으로 변경하여 줄 수 있는 확산판, 확산시트 등을 사용하게 되는데, 이때 많은 광 손실이 발생하게 된다. 이때 손실된 광을 보상하기 위한 광학 필름으로 집광시트 또는 프리즘 시트를 사용할 수 있다.
백라이트 프리즘 시트용 코팅층에 사용되는 일반적인 UV 경화성 수지의 경우 취급성을 높이기 위해 탄성력을 향상시켜줄 수 있는 우레탄계 수지를 사용하고 있는데, 이 경우 굴절률이 떨어져 휘도가 낮아지고, 그에 따라 액정표시소자로부터 얻은 화상이 어둡고, 질이 저하된다는 문제점이 있다. 또한 UV 경화형 수지의 굴절률을 높이기 위하여 할로겐 원소, 특히 브롬화 되어 있는 물질을 사용하고도 있으나, 이는 환경적인 문제를 유발하거나, 인체에 유해한 성분을 포함하고 있어 이에 대한 개선요구가 크다. 이에 최근에는 다핵환 아릴기나 프로필렌기 또는 헤테로 아릴기를 포함하고 있는 광경화형 고굴절 재료가 소개되고 있으나 이러한 물질들은 경화 속도가 느리고, 탄성력이 낮으며, 경화 후 황변이 심하여 적용이 힘든 단점이 있다.
본 발명은 우레탄계 수지를 사용하지 않아도 경화물의 굴절률이 높아 프리즘 시트에 적용 시 휘도상승 효과가 크고, 경화 후 탄성력이 우수하여 취급성 및 운송시 발생할 수 있는 외관 손상의 문제를 미연에 방지할 수 있으며, 내 황변성이 우수할 뿐만 아니라 상온에서 점도가 500cps 내지 1000cps으로 작업성이 용이하여 박막코팅으로 형상부여가 가능한 광경화 수지 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
나아가 본 발명은 기재의 일면 또는 양면에 상기 본 발명에 따른 광경화 수지 조성물을 코팅하여 제조된 프리즘층을 포함하여 휘도가 우수하고 탄성력이 우수한 프리즘 시트를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 프리즘 시트를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하기 화학식 1 및 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머(A), (메타)아크릴레이트 단량체(B) 및 광개시제(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure 112010021476690-pat00001
(상기 화학식 1에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이며, n과 m은 각각 독립적으로 1보다 큰 정수로서 5≤n+m≤15 이다.)
<화학식2>
Figure 112010021476690-pat00002
(상기 화학식 2에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이다.)
상기 (메타)아크릴레이트 단량체(B)는 굴절률 1.5이상이고 점도가 200cps 이하인 저점도 (메타)아크릴레이트를 포함할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체(B)는 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 3>
Figure 112010021476690-pat00003
(상기 화학식 3에서, X는 산소(O) 또는 황(S)이고, A는
Figure 112010021476690-pat00004
,
Figure 112010021476690-pat00005
또는
Figure 112010021476690-pat00006
이며, Y는 수소(H) 또는 메틸(CH3)이고, Z는 수소(H), 알킬 또는 페닐이다)
상기 광경화 수지 조성물은 3개 이상의 (메타)아크릴레이트 관능기를 포함하는 (메타)아크릴레이트 가교제(D)를 더 포함할 수 있다.
상기 광경화 수지 조성물은 첨가제(E)로서 반응형 (메타)아크릴레이트 실리콘 또는 불소계 반응형 (메타)아크릴레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대해 30 내지 80중량부 포함될 수 있다.
상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부를 포함될 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부를 포함될 수 있다.
상기 광경화 수지 조성물은 점도가 500 내지 1000cps 이며, 굴절률이 1.50 내지 1.56인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기재의 일면 또는 양면에 본 발명에 따른 광경화 수지 조성물을 코팅하여 제조된 프리즘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트를 제공한다.
상기 프리즘층은 두께가 5 내지 50마이크론이고 표면에 소정의 패턴이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
상기한 본 발명에 따른 광경화 수지 조성물은 굴절률, 탄성력이 우수하고, 저점도의 신뢰성이 우수한 특성을 나타낸다. 따라서 상기 광경화 수지 조성물은 프리즘 시트의 제조에 유용하게 사용될 수 있으며, 아울러 상기 프리즘 시트는 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 프리즘 시트의 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기의 설명은 본일 실시 예에 대한 구체적 설명이므로, 비록 단정적, 한정적 표현이 있더라도 특허청구범위로부터 정해지는 권리범위가 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광경화 수지 조성물은 (메타)아크릴레이트 올리고머(A), (메타)아크릴레이트 단량체(B) 및 광개시제(C)를 포함하여 이루어진다. 상기 광경화 수지 조성물은 (메타) 아크릴레이트 가교제(D) 및 첨가제(E)로서 반응형 (메타)아크릴레이트 실리콘 또는 불소계 반응형 (메타)아크릴레이트를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
(메타)아크릴레이트 올리고머(A)
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 하기 화학식 1 및 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함한다.
<화학식 1>
Figure 112010021476690-pat00007
(상기 화학식 1에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이며, n과 m은 각각 독립적으로 1보다 큰 정수로서 5≤n+m≤15 이다.)
<화학식2>
Figure 112010021476690-pat00008
(상기 화학식 2에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이다.)
상기 화학식 1로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 구체적으로 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 AD형, 티오 비스페놀형, 비스페놀 S형 등의 2 작용성 페놀 1몰당 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 5 내지 15몰로 반응시킨 후 양 말단 수산기에 (메타) 아크릴산을 반응하여 제조되며, 수산기와 (메타)아크릴레이트의 반응은 공지화된 반응에 따라 용이하게 실시할 수 있다.
이때, 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 부가몰수가 15몰 보다 크면 점도는 낮아지지만 (메타)아크릴 당량의 저하로 경화불량의 문제점과 분자 구조상 페닐그룹의 양이 적어지므로 굴절률 저하의 단점이 있고, 5몰 보다 작으면 굴절률은 높아지나, 점도가 높고 유연성이 떨어져 경화물의 탄성이 저하되는 단점이 있다. 따라서 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 부가몰수는 5 내지 15몰, 즉 화학식 1에서 n과 m은 5≤n+m≤15가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대해 30 내지 80중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머(A)의 첨가량이 상기의 기준으로 30중량부 미만인 경우에는 탄성부여가 어렵고, 80중량부 초과일 경우에는 점도가 높아 작업성에 문제가 있다.
상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 기재와의 접착력을 부여하고 굴절률을 높여 휘도를 향상시킬 목적으로 첨가된다.
상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머 중에서도 굴절률이 1.54이상인 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 화학식 1로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머와 동일하게 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 AD형, 티오 비스페놀형, 비스페놀 S형 등의 2 작용성 페놀을 출발물질로 하여 양말단을 에폭시화 후 (메타)아크릴산을 반응시켜 제조될 수 있다.
상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 구체적으로 비스페놀A디글리스딜에테르디(메타)아크릴레이트, 비스페놀F디글리스딜에테르디(메타)아크릴레이트, 티오비스페놀디글리스딜에테르디(메타)아크릴레이트, 비스페놀S디글리스딜에테르디(메타)아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량이 상기의 기준으로 5중량부 미만일 경우 경화속도가 느리며, 굴절률 저하로 인해 휘도가 감소될 뿐만 아니라 기재와의 밀착력이 나빠지는 단점이 있고, 20중량부를 초과할 경우 점도가 높아 작업성이 떨어지고, 탄성력이 낮아지는 단점이 있다.
(메타)아크릴레이트 단량체(B)
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 광경화 수지 조성물의 점도 조절을 위해 첨가하는 것이다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 특별하게 제한되지는 않지만, 굴절률 1.5이상이고 25℃에서의 점도가 200cps 이하인 저점도 (메타)아크릴레이트 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 포함하는 것이 좋다.
<화학식 3>
Figure 112010021476690-pat00009
(상기 화학식 3에서, X는 산소(O) 또는 황(S)이고, A는
Figure 112010021476690-pat00010
,
Figure 112010021476690-pat00011
또는
Figure 112010021476690-pat00012
이며, Y는 수소(H) 또는 메틸(CH3)이고, Z는 수소(H), 알킬 또는 페닐이다)
상기 화학식 3으로 표현되는 (메타)아크릴레이트 단량체는 조성물의 점도를 조절하고 굴절률을 크게 낮추지 않으면서도 우수한 탄성력을 유지할 수 있도록 도와준다.
상기 화학식 3으로 표현되는 (메타)아크릴레이트 단량체로서 굴절률이 1.5이상이고, 25℃에서의 점도가 200cps이하이면서 (메타)아크릴레이트 관능기가 1개인 저점도 (메타)아크릴레이트로서는 구체적으로 페놀, 노닐페놀, 바이페놀, 큐밀 페놀 등의 1 작용성 페놀에 에틸렌, 프로필렌 또는 글리시딜에테르가 부가된 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 화학식 3으로 표현되는 (메타)아크릴레이트 단량체는 25℃에서의 점도가 1 내지 200cps인 저점도 (메타)아크릴레이트인 것이 좋다.
상기 화학식 3으로 표현되는 저점도 (메타)아크릴레이트 단량체는 보다 구체적으로 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 2-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 2-페닐글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, 2-페닐티오에틸(메타)아크릴레이트, 2-페닐티오프로필(메타)아크릴레이트, 2-페닐티오글리시딜에터르(메타)아크릴레이트, o-페닐페녹시에틸(메타)아크릴레이트, o-페닐페녹시프로필(메타)아크릴레이트, o-페닐페녹시글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, o-페닐페닐티오에틸(메타)아크릴레이트, o-페닐페닐티오프로필(메타)아크릴레이트, o-페닐페닐티오글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, 2-나프탈렌옥시에틸(메타)아크릴레이트, 2-나프탈렌옥시프로필(메타)아크릴레이트, 2-나프탈렌옥시글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, 2-나프탈렌릴티오에틸(메타)아크릴레이트, 2-나프탈레닐티오프로필(메타)아크릴레이트, 2-나프탈레닐티오글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, p-메톡시페닐에틸(메타)아크릴레이트, p-메톡시페닐프로필(메타)아크릴레이트, p-메톡시페닐글리시딜에테르(메타)아크릴레이트 등이 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대해 10 내지 50중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 (메타)아크릴레이트 단량체의 첨가량이 상기의 기준으로 10 중량부 미만일 경우 조성물의 점도가 높아 작업이 나빠지며, 50중량부를 초과할 경우 반응성이 저하되어 탄성력이 저하되는 단점이 있다.
광개시제(C)
상기 광개시제는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 벤젠 에테르계, 벤질 케탈계, 알파히드록시알킬페논계, 아미노 알킬 페논계, 포스핀 옥사이드계로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 보다 구체적으로 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아세토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드, 비스(2,9-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
바람직하게 상기 광개시제는 벤젠에테르계, 벤질케탈계, 알파히드록시알킬페논계 및 아미노알킬페논계 개시제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나와 포스핀 옥사이드계 개지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 조합하여 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대해 0.1 내지 10중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광개시제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 경화 속도가 늦고, 10중량부를 초과하면 황변 현상이 심해지는 문제점이 있다.
(메타)아크릴레이트 가교제(D)
상기 (메타)아크릴레이트 가교제는 탄성력을 증대 시킬 목적으로 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 가교제는 (메타)아크릴레이트 관능기가 3개 이상인 단량체를 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 (메타)아크릴레이트 가교제는 (메타)아크릴레이트 관능기가 3개 이상이면서 분자량이 350 이상인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 (메타)아크릴레이트 가교제로 (메타)아크릴레이트 관능기가 3개 이상이면서 분자량이 350 미만인 단량체를 사용할 경우 탄성력이 감소되는 문제점이 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 가교제는 구체적으로 트리메틸올프로판에틸렌옥사이드 부가 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판프로필렌 부가 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨에틸렌옥사이드 부가 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨프로필렌옥사이드 부가 테트라(메타)아크릴레이트, 글리세린에틸렌옥사이드 부가 트리아크릴레이트, 글리세린프로필렌옥사이드 부가 트리아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 가교제는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 5중량부 이하, 바람직하게는 0.1 내지 5중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 (메타)아크릴레이트 가교제가 상기의 기준으로 5 중량부를 초과할 경우 탄성력이 저하되는 문제점이 있다.
첨가제(E)
본 발명에 따른 광경화 수지 조성물에는 필요에 따라 선택적으로 첨가제를 추가할 수 있다.
특히, 각종 형상이 있는 몰드와의 이형성을 부여하기 위하여 상기 첨가제로 반응형 (메타)아크릴레이트 실리콘 또는 불소계 반응형 (메타)아크릴레이트를 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 첨가할 수 있다.
상기 반응형 (메타)아크릴레이트 실리콘 또는 불소계 반응형 (메타)아크릴레이트로는 상업적으로 시판되고 있는 제품들로 예를 들면 비와이케이 케미사의 BYK-UV 3500, BYK-UV 3510, BYK-UV 3530, BYK-UV3570 대구사의 TEGO Rad 2100, TEGO Rad 2200N, TEGO Rad 2250, TEGO Rad 2300 및 TEGO Rad 2500으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 광경화 수지 조성물은 점도가 25℃에서 500 내지 1000cps이고, 굴절률이 1.50 내지 1.56인 것이 바람직하다. 상기 광경화 수지 조성물의 점도가 500cps미만이면 코팅두께가 너무 얇아 탄성력이 떨어지는 문제가 있고 1000cps초과하며 점도가 너무 높아 작업성이 떨어지며 코팅 두께가 너무 두꺼워지는 문제점이 있다. 또한 굴절률이 1.50 내지 1.56인 경우 가장 이상적인 광학특성을 구현할 수 있으므로 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 기재의 일면 또는 양면에 전술한 본 발명에 따른 광경화 수지 조성물을 코팅하여 경화시켜 형성된 프리즘층을 구비한 프리즘 시트를 제공한다.
상기 기재는 제한되지 않으나, 바람직하게 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET) 또는 폴리카보네이트 등의 투명 광학용 고분자, 또는 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET), 폴리카보네이트 등의 투명 광학용 고분자 기재에 수분산 폴리우레탄 또는 아크릴 에멀젼 코팅층이 1㎛ 이하의 프라이머 형식으로 도포되어 있는 필름을 사용할 수 있다. 상기 기재의 두께는 제한되지 않으나, 바람직하게 1～200㎛ 정도이고, 더욱 바람직하게는 20～100㎛일 수 있다.
상기 광경화 수지 조성물의 코팅은 당해 분야에서 일반적으로 적용되는 방식을 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들어 그라비아 코팅, 롤코팅, 나이프 코팅 등을 적용하여 실시할 수 있다. 상기 광경화 수지 조성물의 코팅 두께는 1～50㎛이며, 바람직하게는 5～40㎛이고, 더욱 바람직하게는 5～15㎛이다.
광경화 수지 조성물을 코팅한 후 UV광을 조사하여 광경화 수지 조성물을 경화시키게 되는데, UV광의 조사량은 약 0.1～2J/㎠이고, 바람직하게는 0.2～0.5J/㎠이며 파장은 365nm를 주 파장으로 하는 메탈 할라이드 계열의 램프를 사용하는 것이 좋다.
상기와 같이 제조된 프리즘 시트는 제조 시에 경화속도가 빨라 생산성이 우수하며, 저점도로 박막 코팅이 가능하며, 경화한 후 제조된 프리즘 시트는 휘도가 높고, 탄성력이 우수하여 형상의 파괴가 적으며, 색변화와 내황변성 및 필름과의 부착력이 우수한 특성을 나타낸다.
상기 프리즘 시트는 본 발명에 따른 광경화 수지 조성물을 코팅하여 형성된 프리즘층을 구비한 것을 제외하고는 당해 분야에서 알려진 구조를 가질 수 있으며, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 프리즘 시트를 구비한 백라이트 유닛을 제공한다.
상기 백라이트 유닛은 제한되지 않으며 본 기술분야에서 알려진 구조를 채용할 수 있다. 일례로, CCFL, LED 등의 광원, 광원의 광을 도광시키는 도광판, 도광판의 상면에 확산시트, 프리즘 시트 등을 구비할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 프리즘 시트를 구비한 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 바람직하게 상기 액정 디스플레이 장치는 본 발명에 따른 프리즘 시트를 구비한 상기 백라이트 유닛을 구비할 수 있다.
즉　본 발명의 프리즘 시트는 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 LCD에 바람직하게 이용될 수 있다.　 또한, 본 발명의 프리즘 시트는 플라즈마 디스플레이, 필드 에미션 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 무기 EL 디스플레이, 전자 페이퍼 등의 각종 표시 장치에도 바람직하게 이용될 수 있다.
이하의 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
<실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7>
하기 표 1과 2에 기재된 바와 같은 중량비율로 각 성분들을 조합하여 광경화 수지 조성물을 제조하였다.
성분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7
TBP-102 55 50 - - - - 40
BPA-102 10 10 65 - - - -
TBP-062 - - - 40 50 - -
BPA-152 - - - 5 - 60 15
ESPT-01 - - 10 15 - - -
EB-600 10 10 - - 15 5 10
M3130 3 3 4 - - 3 -
AL-4 17 22 16 35 30 27 30
I-184 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8
I-819 1 1 1 1 1 1 1
BYK-3570 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
성분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7
TBP-042 30 - - - - 65 -
BPA-042 - 30 - - - - -
TBP-102 - 10 30 - 55 - -
BPA-102 - - 20 - - - -
M3130 - - 30 5 - 10 5
M-340 5 5 - - 10 - -
EB-9260 30 - - - - - 50
EB-600 - 20 - 35 - - -
AL-4 30 30 15 55 30 20 40
I-184 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8
I-819 1 1 1 1 1 1 1
BYK-3570 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
상기 표 1 및 표 2에서 사용된 각 성분은 구체적으로 아래와 같다.
TBP-102 : 티오비스페놀에틸렌옥사이드 10몰부가 디아크릴레이트(한농화성)
TBP-062 : 티오비스페놀에틸렌옥사이드 6몰부가 디아크릴레이트(한농화성)
TBP-042 : 티오비스페놀에틸렌옥사이드 4몰부가 디아크릴레이트(한농화성)
BPA-102 : 비스페놀A에틸렌옥사이드 10몰부가 디아크릴레이트(한농화성)
BPA-152 : 비스페놀A에틸렌옥사이드 15몰부가 디아크릴레이트(한농화성)
BPA-042 : 비스페놀A에틸렌옥사이드 4몰부가 디아크릴레이트(한농화성)
M3130 : 트리메틸올프로판에틸렌옥사이드 6몰 부가 트리(메타)아크릴레이트 (미원상사)
M-340 : 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 (미원상사)
ESPT-01 : 티오비스페놀에폭시아크릴레이트 올리고머 (신아 T&C)
EB-9260 : 3관능 우레탄아크릴레이트 올리고머 (SK-Cytec)
EB-600 : 비스페놀 A형 에폭시아크릴레이트 올리고머(SK-Cytec)
AL-4 : o-페닐페녹시에틸아크릴레이트 (NK-ESTER)
I-184: 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 (시바게이지)
I-819: 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 (시바게이지)
BYK-3570 : 반응형 실리콘(시바게이지)
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 광경화 수지 조성물을 아래의 평가방법에 따라 그 물성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
(1) 광경화 수지 조성물의 물성
- 점도 : 광경화 수지 조성물의 25℃에서의 점도는 JIS K7117에 따른 회전 점도계를 사용하여 측정하였다
- 굴절률 : 광경화 수지 조성물의 굴절률을 측정하기 위해 굴절계(모델명: 1T, 일본 ATAGO ABBE)를 사용하여 측정하였다. 측정을 위한 광원은 589.3㎚의 D광선 나트륨램프를 이용하였다.
(2) 프리즘 시트 제작
도면 1과 같은 공정으로 프리즘 시트를 제작하였다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 필름롤(11)에서 PET 필름을 패턴롤(12)로 이송시켜 패턴이 구비된 프리즘 시트를 제조한 다음 권취롤(15)에서 권취하여 프리즘 시트를 제조하였다. 여기서 미설명부호 13은 본 발명에 따른 광경화 조성물 배출되는 호퍼이고, 14는 UV 조사기이다. 이때의 경화 조건은 400mJ의 광량의 메탈 할라이드 램프를 이용하였으며, 미쓰비시사 50마이크론 PET 필름을 이용하여 제작하였다. LM170E01 (엘지디스플레이)의 페널의 크기로 프리즘 시트를 컷팅하였다.
- 휘도 -
상기 LM170E01 페널의 백나이트 유닛의 기존 프리즘 시트를 제외하고 각각 제작된 프리즘 시트를 대체하여 다시 조립하여 탑곤사의 SR-3A-L2장비를 이용하여 페널부위를 17등분하였으며, 측정거리는 500mm로 하여 휘도와 색좌표를 측정하여 평균값을 측정하였다. 이때 각각의 측정치는 기존 프리즘 시트로 측정한 값의 백분율로 표시하였다.
- 산갈림 -
상기 LM170E01 페널의 백나이트 유닛의 기존 프리즘 시트를 제외하고 각각 제작된 프리즘 시트를 대체하여 다시 조립한 후 분 당 60회의 왕복운동을 하는 장치에 백라이트 유닛을 장착하고 10시간 동안 왕복운동을 하여 산갈림 현상이 1cm이상인 부분이 10곳 이상이면 D, 7~9곳 이면 C, 4~6곳이면 B, 1~3곳이면 A, 없으면 S로 구분하여 표기 하였다.
- 접착력 평가(떨어진 개수/100) -
제작된 시트를 10×10mm의 영역내에서 100개의 매트릭스 구조로 절개한 후, 그 위에 테이프를 접착하고 수직으로 강하게 이형하면서 떨어져 나온 매트릭스의 개수를 표기한다.
실시예
1 2 3 4 5 6 7
점도 500 600 550 700 650 680 540
굴절률 1.547 1.538 1.531 1.544 1.540 1.535 1.539
접착력 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/90 100/95
휘도(%) 105.1 104.2 103.3 104.9 103.5 103.9 103.7
색좌표(%,X/Y) 0.001/
-0.01		 0.01/
0.01		 0.005/ 0.01 0.001/
0.02		 0.01/
0.01		 0.01/
0.01		 0.01/
0.01
산갈림 S S A S A A A
비교예
1 2 3 4 5 6 7
점도 700 800 550 850 650 680 740
굴절률 1.52 1.545 1.544 1.529 1.535 1.555 1.512
접착력 100/100 100/100 100/100 100/100 100/100 100/90 100/95
휘도(%) 102.1 104.2 104.3 102.9 103.5 103.9 99.7
색좌표(%,X/Y) 0.001/
-0.01		 0.01/
0.01		 0.005/ 0.02 0.001/
0.02		 0.01/
0.02		 0.01/
0.01		 0.01/
0.01
산갈림 B A A C B B C
상기 표 3 및 4에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 화학식 1 및 화학식 2의 화합물을 모두 포함하는 실시예의 경우 그렇지 않은 비교예에 비하여 휘도가 우수할 뿐만 아니라 점도가 낮으며, 탄성력 지표인 산갈림 테스트에서 우수한 성능을 보여 주고 있으며, 색좌표 측정 결과 황변 등의 문제점이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
11 : 필름롤 12 : 패턴롤
13 : 호퍼 14 : UV 조사기
15 : 권취롤

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머(A) 및 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머(A), (메타)아크릴레이트 단량체(B) 및 광개시제(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물로서,
    상기 화학식 1로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대해 30 내지 80중량부 포함되고,
    상기 화학식 2로 표현되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부를 포함되는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물.
    <화학식 1>
    Figure 112012016006044-pat00013

    (상기 화학식 1에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이며, n과 m은 각각 독립적으로 1보다 큰 정수로서 5≤n+m≤15 이다.)
    <화학식2>
    Figure 112012016006044-pat00014

    (상기 화학식 2에서 X는 산소(O), 황(S), 설폭시(O=S=O), 메틸렌(CH2), 에틸리덴(CHCH3) 또는 이소프로필리덴(CH3CCH3)이고, Y는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 메틸(CH3)이다.)
  2. 청구항 1에 있어서, (메타)아크릴레이트 단량체(B)는 굴절률 1.5이상이고 점도가 200cps 이하인 저점도 (메타)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체(B)는 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물.
    <화학식 3>
    Figure 112012016006044-pat00015

    (상기 화학식 3에서, X는 산소(O) 또는 황(S)이고, A는
    Figure 112012016006044-pat00016
    ,
    Figure 112012016006044-pat00017
    또는
    Figure 112012016006044-pat00018
    이며, Y는 수소(H) 또는 메틸(CH3)이고, Z는 수소(H), 탄소수 1~12의 알킬 또는 페닐이다)
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화 수지 조성물은 3개 이상의 (메타)아크릴레이트 관능기를 포함하는 (메타)아크릴레이트 가교제(D)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화 수지 조성물은 첨가제(E)로서 반응형 (메타)아크릴레이트 실리콘 또는 불소계 반응형 (메타)아크릴레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 광경화 수지 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부를 포함되는 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화 수지 조성물은 점도가 500 내지 1000cps 이며, 굴절률이 1.50 내지 1.56인 것을 특징으로 하는 광경화 수지 조성물.
  10. 기재의 일면 또는 양면에 청구항 1 내지 5, 8 및 9 중 어느 한 항의 광경화 수지 조성물을 코팅하여 제조된 프리즘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 프리즘층은 두께가 5 내지 50마이크론이고 표면에 소정의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 프리즘 시트.
  12. 청구항 11의 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 청구항 11의 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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