KR101314264B1 - 내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 - Google Patents

내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치에 관한 것으로서, 구체적으로 열안정성이 낮은 자외선 흡수제등과 같은 기능성 첨가제를 내열성 및 제조 공정이 간단한 유기 입자 내에 내포함으로서, 확산판 제조 공정시 발생하는 열에 의한 분해 및 증발을 억제하여 공정상 문제점을 해결할 수 있다. 또한 제품의 불량 및 자외선 흡수제 또는 첨가제의 분해를 줄여 장시간 향상된 내구성 및 내후성을 가진다.
광확산판, 직하형 백라이트, 자외선 흡수제, 유기 입자

Description

내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치{Diffusion Plate With Light Resistance, Backlight Device Comprising the Same, And Liquid Crystal Display Device}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도,
도 2a 내지 2d는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 자외선 흡수제를 내포한 유기 입자들의 내열성 확인 SEM 사진,
도 4는 본 발명에 따른 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자들의 각 파장에서의 광투과율을 측정한 도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 각 파장에서의 광투광율을 측정한 도이다.
** 도면의 주요부호에 대한 설명**
1: 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자　　　　20: 확산 기재층
21: 광확산제　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　30: 기능성층
본 발명은 내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.
광확산판에 사용되는 열가소성 수지로는 광을 투과시키는 성질이 뛰어난 메타크릴레이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 사이클로 올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지 등이 있다. 이러한 수지의 경우 광 투과성은 우수하나, 광 확산성에 문제가 있어, 광확산 기능을 갖기 위해 여러 가지 광확산제를 첨가하여 사용하게 된다. 여기에 사용되는 광확산제는 일반적으로 굴절률이 1.0~1.9 사이 정도의 유기 및 무기 미립자를 사용하고 있다.
그러나 폴리카보네이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리스티렌계, 사이클로올레핀계 수지를 기재로한 확산판은 액정표시장치에 사용되는 백라이트로부터 나오는 빛에 의해 확산판이 황변(yellowness)되는 문제가 발생하였다.
이것은 일반적으로 백라이트에서 방출되는 미소량의 자외선(300~400nm)에 장시간 노출될 경우, 확산판의 기재인 중합성 수지가 황색화가 되며, 결국 휘도가 감소하고 색차가 바뀌는 문제가 발생하게 된다.
이러한 황변 문제를 해결하기 위해서 투명수지 기재에 확산제 및 자외선 흡수제를 포함하여 용융 압출공정 등을 통해서 제조된 0.1∼2.0mm 두께의 다층 광확산판에 대하여 연구되었다.
그러나 이러한 경우, 공정상 발생하는 열에 의해서 자외선 흡수제 등의 첨가제가 기화 및 재결정과정을 거치면서 다이(die) 또는 립(lip) 찌거기와 같은 이물이 크게 발생하여 이를 제거하는 공정이 필요해지며, 생산성이 크게 감소하는 문제를 보인다. 또한 첨가제의 열 안정성이 감소하여 광확산판의 내구성이 감소되는 문제를 보인다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자외선 흡수제등과 같은 기능성 첨가제를 유기 입자에 내포시켜 광확산판 제조공정상에서 발생하는 열로 인한 자외선 흡수제의 분해/증발로 나타나는 공정상의 문제점을 해결하고, 이를 통해 내광성이 향상된 확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자를 포함하여 이루어진 확산 기재층을 구 비한 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 확산 기재층에는 광확산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서, 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자는 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자는 평균입경이 0.1~50㎛ 범위내인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 자외선 흡수제는 포름아미딘계인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 유기 입자는 스티렌, 플로로스티렌, 알파메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트,트리메틸렌프로판트리메타크릴레이트, 1,3-부탄디올메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 알릴(메타)크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 단량체로부터 중합되거나 비닐계 단량체와 공중합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광확산판을 구비한 백라이트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광확산판을 구비한 액정표시장치를 제공한다.
이하 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 일부 실시예에 대한 설명이므로 하기의 구체적인 기술 내용에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 측단면 개략도이다. 도시된 바와 같이, 베이스 수지 및 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)를 포함하여 이루어진 확산 기재층(20)을 구비한 것을 특징으로 한다. 또한, 도시된 바와 같이 광확산제(21)가 확산 기재층에 더 포함될 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 확산판의 출사면 위에 확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도편광 시트 등이 더 포함될 수 있고 모두 본 발명에 포함된다. 본 발명의 광확산판에는 광확산 시트도 포함된다.
본 발명에 의한 광확산판은 투명수지의 기재 내에 자외선 흡수제를 내열성 및 제조 공정이 간단한 유기 입자 내에 내포함으로서, 공정상 발생하는 다이(die) 또는 립(lip) 찌거기와 같은 이물의 문제점를 해결하고, 자외선 흡수제의 기화 및 분해를 방지함으로서 장시간 다수의 백라이트로부터 발산되는 자외선에 의한 황변현상을 해결할 수 있다.
확산 기재층(20)의 베이스 수지는 광확산판에 사용될 수 있는 수지라면 모두 포함되며, 제한되지 않는다. 투명, 반투명, 백색 또는 유색의 수지 등을 이용할 수 있고, 바람직하기로는 광투과성, 내광성 등에 있어서 우수한 특성을 보이는 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지 및 폴리카보네이트 수지 중 선택되는 1종 이상인 것이 좋다. 확산 기재층의 두께는 제한되지 않으나 약 0.1~4mm 범위가 좋다. 확산 기재층이 어느 정도의 두께 를 가짐으로써, 확산판으로서 필요한 강성이 얻어짐과 동시에, 확산 기재층에서 광이 일부 흡수됨으로써 투과율을 조절할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서 아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 메타크릴산알킬에스테르; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 등의 아크릴산알킬에스테르; 시클로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트 등의 메타크릴산시클로알킬에스테르; 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트 등의 아크릴산시클로알킬에스테르; 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 등의 메타크릴산아릴에스테르; 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등의 아크릴산아릴에스테르 중 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌-아크릴계 공중합체 수지는 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 메타크릴산시클로알킬에스테르, 아크릴산시클로알킬에스테르, 메타크릴산아릴에스테르, 아크릴산아릴에스테르 중 선택되는 하나 이상과 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌계 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
또한, 스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상과 아크릴로니트릴 모노머와의 공중합체가 바람직하다.
또한, 폴리카보네이트 수지는 디히드록시 페놀과 포스겐을 반응시키거나 디히드록시 페놀과 카보네이트 전구체의 반응에 의하여 제조된 선형 및 가지달린 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체, 폴리에스터 공중합체 또는 이들 1종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다.
본 발명의 광확산제(21)로서는 본 기술분야에서 사용되는 재료라면 모두 적용될 수 있으며, 유기 및/또는 무기 확산제를 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다.　 일례로, 실리콘계, 아크릴계, 스티렌계, 메타크릴산메틸ㆍ스티렌 공중합물계, 폴리카보네이트계, 올리핀계 가교 또는 미가교의 미립자, 실리카, 탤크, 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄(TiO2) 등이 사용될 수 있다. 크기는 확산제의 함량을 줄이면서 광확산 효과를 증대시킬 수 있는 0.1~50㎛ 범위가 사용되는 것이 바람직하며, 사용량은 투명수지 100중량부에 대하여 0.01~40중량부 사용되는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 0.1~10중량부가 좋다. 0.01중량부 미만일 경우, 입사된 빛을 확산시킬 수 없으며, 40중량부를 초과할 경우 빛의 투과율이 저하되고 확산제의 분산성이 저하되어 고휘도를 발휘할 수 없다. 또한, 본 발명의 광확산제에는 상기 재료를 사용하는 것뿐만 아니라 확산 기재층에 다공성을 형성하는 등, 광확산을 위해 가해 지는 모든 구성도 포함된다.
본 발명의 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)는 유기 입자가 자외선 흡수제를 내포하여 열 안정성 문제점을 해결하였다. 더불어 광 확산 기능성도 부여할 수 있었다. 또한 광안정제, 산화방지제, 대전방지제등의 첨가제를 내포하여 추가적으로 기능성을 부가할 수 있다. 본 발명에서 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자에는 유기 입자가 자외선 흡수제 외곽을 코팅하는 형태, 또는 유기 입자 내에 자외선 흡수제가 함유된 형태 또는 다공성 등의 유기 입자 표면의 다공성 부위에 자외선 흡수제가 함침된 형태 등도 모두 포함하는 넓은 의미이다.
상기 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자의 크기는 0.1~50㎛ 범위가 사용되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5~30㎛이다. 크가 0.1㎛ 미만일 경우, 램프의 은폐성과 빛의 확산성이 떨이지며, 50㎛을 초과할 경우, 광확산판의 강도가 떨어질 수 있다.
상기 자외선 흡수제를 포함한 유기 입자는 제한되지 않으나 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부, 바람직하게는 0.005~20중량부 사용되는 것이 좋다. 자외선 흡수제를 포함한 유기 입자의 사용량이 상기 범위 미만이면 자외선 흡수 및 광확산성에 불리하고, 상기 범위를 초과하면 광투과성에서 불리하다.
상기 유기 입자는 제한되지 않으나 스티렌, 플로로스티렌, 알파메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트,트리메틸렌프로판트리메타크릴레이트, 1,3-부탄디올메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 알릴(메타)크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 단량체로부터 중합되거나 이들과 기타 라디칼 반응으로 공중합될 수 있는 비닐계 단량체가 공중합되어 이루어지는 것이 좋다.
본 발명의 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자를 제조하기 위해서 제한되지 않으나 현탁중합 방법을 사용하는 것이 좋다. 일례로는 다음과 같다.
수계연속상 100중량부에 단량체는 5~40중량부가 바람직하며 보다 바람직하게는 15~30중량부를 사용한다. 이때 사용되는 분산안정제는 연속상용제 100 중량부에 0.1~20중량부가 바람직하며 보다 바람직하게는 2~15중량부를 사용한다. 이때 사용되는 개시제는 단량체 100중량부에 0.1~20중량부가 바람직하며 보다 바람직하게는 3~10중량부를 사용한다. 이때 사용되는 자외선 흡수제는 단량체 100중량부에 1~10중량부가 바람직하며 보다 바람직하게는 4-8중량부를 사용한다. 이때 반응온도는 85℃를 넘지않도록 하며, 바람직하게 50~80℃에서 진행하고 반응시간은 통상 6~30시간이 소요된다.
이하에서, 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)의 제조의 일례에 사용되는 구성성분을 구체적으로 설명한다.
(1) 단량체
상기 발명의 자외선 흡수제를 내포한 유기 입자의 제조에 사용되는 단량체는 아크릴레이트계 단량체와 이와 공중합이 가능한 비닐계의 단량체로 특별한 제한은 없다.
구체적으로는 스티렌, 플로로스티렌, 알파메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌의 방향족 비닐계 화합물; 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 아크릴계 비닐단량체; 및 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴의 시안화 비닐계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되어진다. 가교 단량체로는 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트,트리메틸렌프로판트리메타크릴레이트, 1,3-부탄디올메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 알릴(메타)크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다. 또는 이들 과 다른 비닐계 단량체가 혼합될 수 있다.
(2) 개시제
상기 발명의 자외선 흡수제를 내포한 유기 입자 제조에 사용되는 개시제는 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, 큐멘하이드로퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥실-2- 에틸헥사노에이트 등의 퍼옥사이드계 반응개시제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다.
(3) 분산안정제
상기 발명의 자외선 흡수제를 내포한 유기 입자 제조에 사용되는 분산 안정제는 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 하이드록시프로필셀룰로스 등의 셀룰로스 유도체, 폴리비닐알콜, 폴리비닐메틸에테르, 폴리아크릴산, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 비닐피롤리돈과 비닐아세테이트의 공중합체로 이루어진 군으로부터 1종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다.
(4) 자외선 흡수제
상기 발명의 자외선 흡수제를 내포한 유기 입자 제조에 사용되는 자외선 흡수제는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 포름아미딘계 자외선 흡수제 등을 들 수 있다.
벤조페놀계 자외선 흡수제의 경우, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-벤질옥시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논 등이 예시되며, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제의 경우, 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-5-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디쿠밀페닐)페닐벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3-tert-부틸-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀], 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 등이 예시된다.
또한 포름아미딘계 자외선 흡수제의 경우, N-(4-에톡시카보닐페닐)-N-메틸-N-페닐포름아미딘, N,N-비스(4-에톡시카보닐페닐)-N-벤질포름아미딘, N-3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질-N'-4-에톡시카보닐페닐-N-페닐포름아미딘, N,N-비스(4-에톡시카보닐페닐)-N -3,5- 디-tert-부틸-4-히드록시벤질포름아미딘, N-4-부톡시카보닐페닐-N'-4-에톡시카보닐페닐-N-3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질포름아미딘 등이 예시된다.
상기 자외선 흡수제 중에서 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 포름아미딘계 자외선 흡수제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 자외선 흡수제가 바람직하며 벤조페논계, 벤조트리아졸계에 비해 내열성이 뛰어난 포름아미딘계를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명은 또한, 확산 기재층(20)과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층(30)을 포함하는 광확산판에 있어서, 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)를 상기 확산 기재층(20) 및 기능성층(30) 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판을 제공한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판의 측단면 개략도이다.
도 2a에서는 확산 기재층(20)에 확산제(21)를 포함하고, 상기 확산 기재층(20)의 상면에 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
도 2b에서는 상기 확산 기재층(20)의 양면에 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
도 2c에서는 확산 기재층(20)에 확산제(21)를 포함하고, 상기 확산 기재층(20)의 상면에 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
도 2d에서는 확산 기재층(20)에 확산제(21) 및 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자(1)를 포함하고, 상기 확산 기재층(20)의 상면에 확산제(21)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
상기 기능성층(30)은 확산 기재층의 어느 한 면에 직접 코팅하여 형성할 수도 있고 시트형태로 제조하여 접착할 수도 있다. 또한, 확산 기재층과 기능성층 사이에 다른 구성층이 더 포함될 수도 있으며 본 발명에 포함된다. 기능성층의 두께는 제한되지 않으나 0.05~1.5mm 범위가 좋다. 상기 범위에서 보다 효과적으로 내구성이 얻어짐과 동시에, 광확산성을 달성할 수 있다.
상기 확산 기재층은 전술한 확산 기재층을 적용할 수 있다.
상기 기능성층(30)의 베이스 수지의 종류는 제한되지 않는다. 전술한 확산 기재층의 베이스 수지로서 열거된 수지를 사용할 수 있다. 필요에 따라서 확산 기재층의 베이스 수지와 같은 수지를 사용할 수도 있으며, 서로 다른 수지를 사용할 수도 있다.
상기 자외선 흡수제를 포함한 유기 입자는 제한되지 않으나 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부, 바람직하게는 0.005~20중량부 사용되는 것이 좋다. 자외선 흡수제를 내포한 유기 입자의 사용량이 0.001중량부 미만이면 자외선 흡수 및 광확산성에 불리하고, 50 중량부를 초과하면 광투과성에서 불리하다.
상기 광확산제는 제한되지 않으나 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부 대비 0.001~40중량부 사용되는 것이 좋으며, 보다 바람직하기로는 0.005~10중량부가 좋다.　상기 범위의 함량에서 바람직한 전광선 투과율 및 헤이즈를 달성할 수 있다.
이외에도, 상기 확산 기재층 또는 기능성층에는 광안정제, 산화방지제, 대전방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
광안정제로서는 피페리디닐에스터류, 옥사졸리딘과 피페리디노옥사졸리딘류, 피레리디스피로아세탈류, 디아자사이클로알카논류 등이 있으며, 이들 중 선택된 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용 할 수 있다. 광안정제의 함량은 제한되지 않으나, 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.01~5중량부이고, 바람직하게는 0.1~2중량부이다. 이들은 특히 기능성층에 함유시킴으로써 확산 기재층의 전광선 투과율 및 물성의 저하없이 기대되는 광안정 효과를 얻을 수 있고, 또한 원가절감의 효과를 가져올 수 있다. 또한, 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자가 포함되어 있는 경우 광안정제 함량을 낮추더라도 우수한 광안정 효과를 얻을 수 있다.
산화 방지제로서는, 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 등을 들 수 있고 이 들 중에서 페놀계 산화 방지제와 인계 산화 방지제가 바람직하며 가장 바람직한 것은 페놀계 산화 방지제며 이는, 투명성, 내열성 등을 저하시키지 않고, 코팅시 발생되는 열이나 산화 열화 등에 의한 성형체의 착색이나 물 성을 저하시키지 않기에 방지할 수 있다.
페놀계 산화 방지제로서는 n-옥타데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트, n-옥타데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-아세테이트, n-옥타데실3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤조에이트, n-헥실3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐벤조에이트, n-도데실3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐벤조에이트, 네오-도데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 도데실β3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등을 들 수 있고,
인계 산화 방지제로서는 트리스노닐페닐포스파이트, 트리페닐포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 등을 들 수 있고,
황계 산화 방지제로서는 디라우릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 디밀리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스(3-라우릴티오프로피오네이트) 등을 들 수 있다. 이 중에서 적어도 1개 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며 함량은 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~10중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01~10중량부이다.
산화방지제의 함량은 제한되지 않으나, 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부이고, 바람직하게는 0.005~20중량부 사용되는 것이 좋다. 이들은 특히 기능성층에 함유시킴으로써 확산 기재층의 전광선 투과율 및 물성의 저하없이 기대되는 광안정 효과를 얻을 수 있고, 또한 원가절감의 효과를 가져올 수 있다. 또한, 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자가 포 함되어 있는 경우 광안정제 함량을 낮추더라도 우수한 광안정 효과를 얻을 수 있다. 001중량부 미만일 경우, 장시간 백라이트에 기인하는 열에 의해 투명수지 및 확산제의 내변색성을 얻지 못하고, 10중량부 초과일 경우, 빛의 투과 현상을 방해 및 변질을 초래하여 휘도를 감소시키기에 바람직하지 못하다.
대전 방지제로서는 일반적으로 수용성의 금속산화물 입자, 전도성 고분자, 계면활성제, 친수성 모노머, 이온전도성 모노머 등을 고려할 수 있으며, 이중 바람직하게는 내열성이 뛰어난 전도성 고분자와 투과도 및 대전방지 특성이 뛰어난 계면활성제를 사용할 수 있다.
내열성이 뛰어난 전도성 고분자로는 폴리아닐린, 폴리피롤 및 폴리티오펜등이 있으며, 우수한 전도성과 산화안정성을 지니고 있어 여러 전도성 재료로서의 적용이 가능하여 많은 주목을 받고 있다. 이중 폴리티오펜계인 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDT, 피에치사, 제품:Baytron)의 경우는 다른 전도성 고분자에 비해 우수한 수용성, 가용성 등이 뛰어나 바람직하게 사용할 수 있다.
투과도 및 대전방지 특성이 뛰어난 계면활성제로서는 양이온계면활성제, 음이온계면활성제, 비이온계면활성제를 들 수 있다. 양이온 계면활성제는 물에 해리되어 친수부분이 양전하를 나타내는 것으로, R이 알킬 구조로 이루어진 1급 아민염(R-NH2HCl), 2급 아민염(R-NHCH3HCl), 3급 아민염(R-N(CH3CH3HCl), 4급 아민염(R-N+CH3CH3CH3Cl-) 등을 들 수 있다.
음이온 계면활성제는 물에 해리되어 친수부분이 음전하를 나타내는 것으로, R이 알킬 구조로 이루어진 카르본산염(R-COO-Na+), 황산에스테르염(R-OSO3 -Na+), 설폰산염(R-SO3 -Na+), 인산에스테르염(R-PO3 -Na+) 등을 들 수 있다. 비이온 계면활성제는 이온으로 해리되지 않고 분자 구조상의 산소가 물과 수소결합을 형성하여 물에 용해되어 특성을 나타내는 것으로, 다가 알코올구조와 폴리에틸렌 글리콜 구조가 있다. 다가 알코올 구조는 글리세린 지방산 에스테르, 솔비탄 지방산 에스테르, 자당 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르가 있으며, 폴리에틸렌 글리콜 구조는, 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르 등을 들 수 있다.
이 중 이중 바람직하게는 뛰어난 대전 방지 특성 및 분산성의 장점을 갖는 4급 아민염 구조의 양이온계면활성제가 가장 바람직하다.
대전 방지성능을 보이기 위해서는 표면저항이 1011 Ω/□ 이하를 보여야 하며, 본 광확산판의 경우 투명한 막을 형성해야 하는 것이 중요하다. 이때 사용되는 대전 방지제 함량은 코팅액 100중량부에 대하여 0.001∼10중량부이고, 보다 바람직하게는 0.01∼10중량부이다. 0.001중량부 미만일 경우, 대전 방지 기능을 발휘하지 못해 먼지와 이물질에 의해 표면에 오염되며, 10중량부 초과일 경우, 빛의 투과 현상을 방해 및 변질을 초래하여 휘도를 감소시키기에 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 광확산판은 백라이트 장치에 바람직하게 적용될 수 있다.　 백라이트 장치는 특별히 제한되지 않으며, 본 기술분야에서 알려진 백라이트 장치는 모두 적용될 수 있고 본 발명에 포함된다.　백라이트 장치의 광원은 열음극관, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기전기발광소자(OLED) 등 제한 없이 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 광확산판을 갖는 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치를 제공한다. 특히 상기 광확산판이 구비된 백라이트 장치를 사용하는 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 액정표시장치에 적용되어 바람직하게 이용될 수 있다.　액정표시장치에 관한 구성은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 설명을 생략한다.
본 발명은 하기의 제조예 및 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이다.
(제조예)
자외선 흡수제를 내포한 유기 입자 제조예 (표 1)
[제조예 1]
교반기가 부착된 분리형 반응기에 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 가교단량체 3.2중량부, 알킬퍼옥사이드계 개시제 3.6중량부, 분산안정제 13.6중량부, 자외선 흡수제(Zika-NP3, Zikasorb) 4.8중량부, 증류수 560중량부로 하였으며, 400rpm으로 교반하였다. 상기 반응물들이 완전히 분산된 상태에서, 승온 후 75℃에서 24시간 반응하였다. 최종생성물은 증류수로 수회 세척 후, 알코올로 1회 세척하여 건조하였다.
[제조예 2]
자외선 흡수제 3중량부로 투입한 것을 제외하고 상기 제조예 1과 동일하게 실시하였다.
[제조예 3]
자외선 흡수제 1중량부로 투입한 것을 제외하고 상기 제조예 1과 동일하게 실시하였다
[제조예 4]
자외선 흡수제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 실시하였다.
(표 1)
구분 유기 입자 자외선 흡수제
제조예 1 100 중량부 4.8 중량부
제조예 2 100 중량부 3 중량부
제조예 3 100 중량부 1 중량부
제조예 4 100 중량부 -
(유기 입자: 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) , 자외선 흡수제: Zika-NP3)
상기 제조예1내지 4에서 제조된 자외선 흡수제를 내포한 폴리 메틸메타크릴레이트(PMMA)계 입자를 아크릴 바인더와 함께 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 층위에 코팅한 후, 각 파장 영역에서의 투과율(UV-2450, 시마츠사)을 측정하였다. 측정결과는 도 4와 같으며, 제조예 1내지 3의 경우에서 자외선 흡수영역이 있음을 확인할 수 있었다. 따라서, 폴리 메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자안에 자외선 흡수제 성능이 발휘되고 있음을 알 수 있었다.
또한, 제조된 자외선 흡수제를 내포한 폴리 메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자의 내열성을 확인하기 위하여, 250℃의 온도조건에서 30분 동안, 상기 제조예 1 내지 4의 샘플을 각각 오븐에서 방치한 후, SEM(S4300,히타치사)으로 표면을 관찰하였다. 그 결과는 도 3과 같으며, 제조예 1 내지 4 모두 가열전과 표면상태가 균일한 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 1)
광확산판은 확산기재층과 양면에 기능성층으로 이루어진 다층 구조로 제작하였다.
확산기재층은 베이스수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100중량부와 굴절률이 1.47이고 크기가 5㎛ 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자를 2중량부와 실리콘계 입자 0.2중량부를 혼합하여 1.9mm 확산기재층을 성형하고,
기능성층은 베이스 수지인 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모화학)에 제조예 1의 유기입자 15중량부을 혼합하여 확산기재층의 양면에 각각 0.5mm 기능성 층을 성형하였다.
이때 제조시 실린더의 온도는 220도 이며, 단축혼련 압출기를 이용하여 용융압출하였다.
(실시예 2)
기능성층의 유기입자에서 제조예 1 대신 제조예 2를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 광확산판을 제조하였다.
(실시예 3)
기능성층의 유기입자에서 제조예 1 대신 제조예 3를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 광확산판을 제조하였다.
(비교예 1)
확산기재층은 베이스수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100중량부와 굴절률이 1.47이고 크기가 5㎛인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자를 2중량부와 실리콘계 입자0.2중량부를 혼합하여 1.9mm 확산기재층을 성형하고,
기능성층은 베이스 수지인 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모화학)에 제조예 4의 유기입자 15중량부를 혼합하여 확산기재층의 양면에 각각 0.5mm기능성 층을 성형하였다.
(비교예 2)
확산기재층은 베이스수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100중량부와 굴절률이 1.47이고 크기가 5㎛인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자를 2중량부와 실리콘계 입자0.2중량부를 혼합하여 1.9mm 확산기재층을 성형하고,
기능성층은 베이스 수지인 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모화학)에 제조예 4의 유기입자 15중량부와 포름아미딘계 자외선 흡수제(Zika-NP3, Zikasorb) 1 중량부를 혼합하여 확산기재층의 양면에 각각 0.5mm기능성 층을 성형하였다.
(표 2)
구분　 광학 기재층 (중량부) 기능성층 (중량부)
베이스 수지 (PS) 광확산제 두께 (㎛) 베이스 수지 (MS) 유기입자 자외선 흡수제 두께 (㎛)
PMMA 입자 실리콘 입자 종류 함량 종류 함량
실시예 1 100 2 0.2 1.9 100 제조예 1 15 　 　 0.5
실시예 2 100 2 0.2 1.9 100 제조예 2 15 　 　 0.5
실시예 3 100 2 0.2 1.9 100 제조예 3 15 　 　 0.5
비교예 1 100 2 0.2 1.9 100 제조예 4 15 - - 0.5
비교예 2 100 2 0.2 1.9 100 제조예 4 15 포름 아미딘계 1 0.5
상기 표2에서 실시예 1 내지 3과 비교예 2에서 제작된 광확산판 샘플에 대해 Py-GC(Frontier Lab,Py2020i)를 이용하여 가온에 따른 발생 가스량을 측정하였다. 샘플에 대한 평가 결과, 비교예 2에 비해 실시예 1와 3에서 가스 배출량이 현저히 작음을 확인할 수 있었으며, 특히 비교예 2에서는 자외선 흡수제에 해당하는 가스가 발생하는 반면, 실시예 1 내지 3에서는 가스가 발생하지 않았다. 이러한 결과는, 실제 압출 및 사출 공정에서 자외선 흡수제의 분해가 억제되고 이로 인한 이물 발생 등의 공정 불량이 억제되었음을 의미한다.
평가한 방법에 대해서는 하기와 같다.
1. 헤이즈(%)
제조된 샘플을 60x60mm으로 각각 5개씩 가공하여, 항온항습(25℃, 50%Rh)에서 24시간 보관한 후, 헤이즈 미터(HRM-150, 무라카미)를 이용하여 측정하였다.
2. 전광선 투과율(%)
제조된 샘플을 60x60mm으로 각각 5개씩 가공하여, 항온항습(25℃, 50%Rh)에서 24시간 보관한 후, 헤이즈 미터(HRM-150, 무라카미)를 이용하여 측정하였다.
3. 황변(ㅿYI)
제조된 샘플을 샘플을 항온항습(25℃, 50%Rh)에서 24시간 보관한 후, 수은등을 이용한 노화시험기(오성과학)를 이용하여 75℃, 500hr 동안 방치한 후, 색차계(UV-2450, 시마즈)를 이용하여 황변 지수(Yellowness Index) 변화값을 측정하였 다. 이 때 황변 지수 변화값이 △3를 미만인 경우 투과율 및 휘도의 경시변화가 없다고 판단한다.
(표 3)
　 헤이즈 (%) 전광선 투과율(%) 황변도 (△YI) / 500hr
실시예 1 99.5 61.2 1.21
실시예 2 99.5 61.3 1.73
실시예 3 99.5 61.2 2.1
비교예 1 99.5 61.2 7.84
비교예 2 99.6 61.3 3.11
측정 결과는 표 3과 같으며, 실시예 1 내지 3과 비교예 2에서 헤이즈,전광선 투과율 값은 유사한 특성을 보이고 있지만, 노광 후 황변도에서는 실시예 1내지 3의 값이 비교예 2보다 뛰어나서, 자외선 흡수제의 안정성 및 성능 발현이 보다 우수하게 유지됨을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 자외선 흡수제를 내열성 및 제조 공정이 간단한 유기 입자내에 내포함으로서, 열안정성이 낮은 자외선 흡수제 또는 기타 첨가제가 압출 또는 사출등의 확산판 제조 공정상 고온에 의한 열화 또는 분해되는 공정상 문제점을 해결할 수 있었고 소량의 자외선 흡수제 또는 첨가제로 장시간 고휘도를 유지할 수 있었다. 이에, 조명 커버, 각종 간판 및 액정표시장치의 백라이트용 광확산판 등의 내광성을 필요로 하는 곳에 폭넓게 적용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 포름아미딘계 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자를 포함하여 이루어진 확산 기재층을 구비한 광확산판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확산 기재층에는 광확산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  3. 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서,
    포름아미딘계 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자는 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 유기 입자는 평균입경이 0.1~50㎛ 범위내인 것을 특징으로 하는 광확산판.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 입자는 스티렌, 플로로스티렌, 알파메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트,트리메틸렌프로판트리메타크릴레이트, 1,3-부탄디올메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 알릴(메타)크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 단량체로부터 중합되거나 비닐계 단량체와 공중합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 광확산판을 구비한 백라이트 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 광확산판을 구비한 액정표시장치.
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