KR101268396B1 - 에어로겔 표면의 코팅방법 및 상기 코팅된 에어로겔을 포함한 백라이트 유닛 - Google Patents

에어로겔 표면의 코팅방법 및 상기 코팅된 에어로겔을 포함한 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어로겔 표면의 코팅방법 및 상기 코팅된 에어로겔을 포함한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피렌 유도체를 알코올에 용해시키는 단계; 상기 용해된 피렌 유도체 용액을 에어로겔 입자 표면에 스프레이 분사시키는 단계; 및 상기 피렌 유도체 용액으로 스프레이 분사된 에어로겔 입자 표면에서 알코올을 건조시켜 제거하는 단계를 포함하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법에 관한 것이다.

Description

에어로겔 표면의 코팅방법 및 상기 코팅된 에어로겔을 포함한 백라이트 유닛{Process for coating surface of aerogel and back light unit comprising the aerogel}
본 발명은 에어로겔 표면의 코팅방법 및 상기 코팅된 에어로겔을 포함한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
광학용 디스플레이 소자로 사용되는 액정 디스플레이는 외부 광원의 투과율을 조절하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식으로 광원 장치인 백라이트 유닛이 액정 디스플레이의 특성을 결정하는 중요한 부품으로 사용되고 있다.
백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)에서는 냉음극형광램프 (CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp), 또는 외부전극형광램프 (EEFL : External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 광원으로부터 방출되는 빛이 순차적으로 도광판 또는 확산판, 확산 시트 및 프리즘 시트를 통과하여 액정 패널에 도달하게 된다.
도광판 또는 확산판은 광확산 필름은 광투과율이 우수하고 여러 방향으로 빛을 확산시켜 줄 수 있는 광확산성이 우수한 것이 요구되며 광확산성과 광투과율이 높아야 휘도를 높여 줄 수 있다. 따라서 이 분야에서는 유기계 또는 무기계의 광확산제를 사용함으로써 이러한 효과를 구현하고 있다.
광확산성을 높여주기 위하여 종래에 제안된 방법들은 주로 바인더 수지에 광 확산제를 분산시킨 조성물로 광확산층을 형성시켜 도광판 또는 확산판을 구성하는데 있어서, 바인더 수지에 광확산제의 사용 비율을 최대화 시키면서 균일하게 분산시켜 주는 것이다.
그러나 상기와 같은 방법으로 형성된 도광판 또는 확산판에 있어서는 무기 또는 유기 광확산제가 바인더 수지에 의해 일정한 두께로 둘러 쌓이지 않게 되면, 그 부분에서의 광투과율 및 확산율이 균일하지 못하게 되어 결국 휘도 및 휘도의 균일도가 떨어지게 되는 문제가 있게 된다.
한편, 한국공개특허 제2010-0130811호에서는 폴리머 피복된 에어로겔을 이용한 광확산 필름을 개시하고 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 BLU의 휘도를 개선하기 위한 에어로겔 표면의 코팅방법 및 상기 코팅된 에어로겔을 포함한 백라이트 유닛을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피렌 유도체를 알코올에 용해시키는 단계; 상기 용해된 피렌 유도체 용액을 에어로겔 입자 표면에 스프레이 분사시키는 단계; 및 상기 피렌 유도체 용액으로 스프레이 분사된 에어로겔 입자 표면에서 알코올을 건조시켜 제거하는 단계를 포함하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법을 제공한다.
상기 피렌 유도체는 피렌부티르산 유도체, 피렌알킬아민 유도체, 피렌카르복실산 유도체 및 피렌펜탄산 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 스프레이 분사는 60 내지 75℃의 온도에서 알코올에 용해된 피렌 유도체 용액을 90℃ 이상의 온도, 바람직하게는 90℃ 내지 100℃의 온도로 예열된 에어로겔 입자 표면에 3 ml/sec의 조건으로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 에어로겔은 평균입경이 1 내지 100 ㎛이고, 기공 크기가 5-60 nm 이고, 기공부피가 2 내지 10 cm3/g일 수 있으며, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO2), 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화마그네슘(MgO), 산화이트륨(Y2O3), 산화인듐(In2O3), 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 티타노실리케이트(titanosilicate) 및 인듐주석산화물(ITO)로부터 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속산화물을 골격으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 코팅방법에 의해 코팅된 에어로겔을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, 에어로겔 표면을 피렌 유도체로 코팅함으로써 에어로겔의 미세한 기공 내부로 바이더 등과 같은 다른 물질들이 침투하는 문제를 극복할 수 있어 에어로겔의 우수한 단열 효과를 그대로 유지하면서 BLU의 휘도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법의 개념도를 나타낸 것이다.
본 발명은 일반적으로 에어로겔과 바인더 등과 같은 고분자 물질을 혼합할 때 에어로겔의 장점인 기공에 고분자 물질이 침투하여 기공이 사라지는 단점이 있는데, 이를 극복하기 위하여 피렌 유도체를 에어로겔 표면에 코팅하여 기공을 살려 에어로겔의 장점인 단열 효과를 부각시킨 것이다.
이에, 본 발명은 피렌 유도체를 알코올에 용해시키는 단계; 상기 용해된 피렌 유도체 용액을 에어로겔 입자 표면에 스프레이 분사시키는 단계; 및 상기 피렌 유도체 용액으로 스프레이 분사된 에어로겔 입자 표면에서 알코올을 건조시켜 제거하는 단계를 포함하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법을 제공한다.
상기 피렌 유도체는 피렌부티르산 유도체, 피렌알킬아민 유도체, 피렌카르복실산 유도체 및 피렌펜탄산 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 상세하게는, 상기 피렌 유도체는 1-피렌부티릭 클로라이드, 1-피렌부티릭 하이드라지드, 1-피렌메틸아민 하이드로클로라이드, 1-피렌카르복실산, 1-피렌펜탄산, 1-피렌부티르산 또는 γ-옥소-1-피렌부티르산을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 스프레이 분사는 60 내지 75℃의 온도에서 알코올에 용해된 피렌 유도체 용액을 90℃ 이상의 온도로 예열된 에어로겔 입자 표면에 3 ml/sec의 조건으로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 에어로겔은 평균입경이 1 내지 100 ㎛이고, 기공 크기가 5-60 nm 이고, 기공부피가 2 내지 10 cm3/g일 수 있으며, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO2), 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화마그네슘(MgO), 산화이트륨(Y2O3), 산화인듐(In2O3), 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 티타노실리케이트(titanosilicate) 및 인듐주석산화물(ITO)로부터 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속산화물을 골격으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 코팅방법에 의해 코팅된 에어로겔을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 에어로겔 표면 코팅
피렌 유도체(1-피렌부티릭 클로라이드) 30 mg을 에탄올 100 ml에 60℃에서 3분 동안 용해시켰다. 이렇게 용해된 65℃의 용액 130 ml를 90℃로 예열된 에어로겔 입자 표면에 3 ml/sec 조건으로 스프레이 분사하였다. 이때, 에어로겔은 크기가 20 μm, 기공 크기는 20 nm, 기공부피가 10 cm3/g인 것을 사용하였다. 그리고, 스프레이 분사된 에어로겔 입자 표면이 90℃로서 알코올의 기화점보다 높기 때문에, 에어로겔 입자 표면에 분사된 용액은 즉시 알코올이 제거되어 피렌 유도체가 에어로겔에 코팅이 되었다.
<실시예 2> 피렌 유도체로 코팅된 에어로겔을 포함한 광학산 필름 제조
하기의 조성을 갖는 광학산층 조성물을 10분간 교반 후, 100 μm의 PET 필름에 코팅 후 80 ℃의 오븐에서 3분간 건조하여 10 μm의 광학산층 두께를 가지는 광확산 필름을 제조하였다.
상기 광학산층은 아크릴 폴리올 수지(바인더) 30.0 중량%, 폴리이소시아네이트 3.0 중량%, 메틸에틸케톤 30.0 중량%, 부틸아세테이트 30.0 중량%, 사이클헥사논 3.0 중량% 및 실시예 1에서 제조된 피렌 유도체가 코팅된 에어로겔 4.0 중량%로 이루어졌다.
<실시예 3> 피렌 유도체로 코팅된 에어로겔을 포함한 광확산 필름 제조
하기의 조성을 갖는 광학산층 조성물을 10분간 교반 후, 100 μm의 PET 필름에 코팅후 80 ℃의 오븐에서 3분간 건조하여 20 μm의 광학산층 두께를 가지는 광확산 필름을 제조하였다.
상기 광학산층은 아크릴 폴리올 수지(바인더) 30.0 중량%, 폴리이소시아네이트 3.0 중량%, 메틸에틸케톤 30.0 중량%, 부틸아세테이트 30.0 중량%, 사이클헥사논 3.0 중량% 및 실시예 1에서 제조된 피렌 유도체가 코팅된 에어로겔 4.0 중량%로 이루어졌다.
<비교예 1> 에어로겔을 사용하지 않은 광확산 필름 제조
하기의 조성을 갖는 광학산층 조성물을 10분간 교반 후, 100 μm의 PET 필름에 코팅후 80 ℃의 오븐에서 3분간 건조하여 10 μm의 광학산층 두께를 가지는 광확산 필름을 제조하였다.
상기 광학산층은 아크릴 폴리올 수지(바인더) 31.0 중량%, 폴리이소시아네이트 3.5 중량%, 메틸에틸케톤 31.0 중량%, 부틸아세테이트 31.0 중량% 및 사이클헥사논 3.5 중량%로 이루어졌다.
<비교예 2> 에어로겔을 포함하는 광학산 필름 제조
하기의 조성을 갖는 광학산층 조성물을 10분간 교반 후, 100 μm의 PET 필름에 코팅후 80 ℃의 오븐에서 3분간 건조하여 10 μm의 광학산층 두께를 가지는 광확산 필름을 제조하였다.
상기 광학산층은 아크릴 폴리올 수지(바인더) 30.0 중량%, 폴리이소시아네이트 3.0 중량%, 메틸에틸케톤 30.0 중량%, 부틸아세테이트 30.0 중량%, 사이클헥사논 3.0 중량% 및 에어로겔 4.0 중량%로 이루어졌다.
<실험예 1> 광학산 필름의 성능 검토
투과율은 일본전색공업주식회사의 NDH-2000을 사용하여 측정하였다. 휘도는 액정 백라이트 유닛 도광판에 적층하여 Topcon사의 BN-7 휘도계를 사용하여 측정하였다. 열전도도는 액정 백라이트 유닛 도광판에 적층한 복합체를 일본 Kyoto Electronics사의 QTM-500으로 측정하였다.
그 결과, 각 실시예 및 비교예에서 제작된 광확산 필름의 투과율, 휘도 및 열전도도를 표 1에 나타내었다.
실시예 비교예
실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
투과율 (%) 83.2 81.7 84.4 80.1
휘도 (cd/m2) 2048 1997 1802 1895
열전도도 (W/mK) 0.123 0.868 0.204 0.155
본 발명에 따른 피렌 유도체로 코팅된 에어로겔이 광확산 필름층에 포함된 실시예 2 및 실시예 3의 경우, 에어로겔이 광확산 필름층에 포함되지 않은 비교예 1에 비하여 투과율은 약간 낮게 나왔으나 휘도와 단열성은 보다 우수한 결과를 보였다.
실시예 2 및 실시예 3과 비교예 2를 비교해 보면, 에어로겔보다 피렌 유도체로 코팅된 에어로겔이 광확산층 필름의 투과율, 휘도, 단열성 모두를 증가시킨 것을 확인할 수 있다.
투과율과 휘도가 증가한 이유는 피렌 유도체가 에어로겔의 외부에 고르게 코팅된 것을 증명한다. 또한, 에어로겔의 외부를 피린 유도체가 막고 있기 때문에, 에어로겔의 내부로 고분자 수지가 침투하지 못하여 에어로겔 본연의 높은 다공성을 그대로 유지할 수 있어 높은 열절연성을 나타내었다. 이러한 단열성의 증가는 피렌 유도체가 에어로겔의 외부에 고르게 코팅된 것을 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 피렌 유도체로 코팅된 에어로겔이 포함된 광확산 필름은 종래 광확산 필름에 비하여 제조공정이 매우 간단하며, 백라이트 유닛의 투과율과 휘도가 보다 우수한 것으로 확인되었으며, 또한 피렌 유도체가 에어로겔의 표면에 고르게 코팅되어 에어로겔 기공 내부로의 고분자 수지 침투를 막아주어 에어로겔 본연의 높은 단열성을 유지하였다.
본 발명은 한정된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 피렌 유도체를 알코올에 용해시키는 단계;
    상기 용해된 피렌 유도체 용액을 에어로겔 입자 표면에 스프레이 분사시키는 단계; 및
    상기 피렌 유도체 용액으로 스프레이 분사된 에어로겔 입자 표면에서 알코올을 건조시켜 제거하는 단계
    를 포함하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 피렌 유도체는 피렌부티르산 유도체, 피렌알킬아민 유도체, 피렌카르복실산 유도체 및 피렌펜탄산 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스프레이 분사는 60 내지 75℃의 온도에서 알코올에 용해된 피렌 유도체 용액을 90℃ 내지 100℃의 온도로 예열된 에어로겔 입자 표면에 수행하는 것을 특징으로 하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 에어로겔은 평균입경이 1 내지 100 ㎛이고, 기공 크기가 5-60 nm 이고, 기공부피가 2 내지 10 cm3/g인 것을 특징으로 하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 에어로겔은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO2), 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화마그네슘(MgO), 산화이트륨(Y2O3), 산화인듐(In2O3), 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 티타노실리케이트(titanosilicate) 및 인듐주석산화물(ITO)으로부터 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속산화물을 골격으로 하는 것을 특징으로 하는, 피렌 유도체를 이용한 에어로겔 표면의 코팅방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 코팅방법에 의해 코팅된 에어로겔을 포함하는 백라이트 유닛.
KR1020120132830A 2012-11-22 2012-11-22 에어로겔 표면의 코팅방법 및 상기 코팅된 에어로겔을 포함한 백라이트 유닛 KR101268396B1 (ko)

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