KR101353297B1 - 휘도 향상 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 - Google Patents

휘도 향상 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 Download PDF

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Abstract

확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서, 공기 또는 진공을 내포하고 있고 규소화합물로 이루어진 중공성 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판에 관한 것이다. 중공성 입자를 사용함으로써 소량을 이용하여 광원에서 나오는 빛을 균일하게 확산시키며 높은 전광선 투과율을 유지할 수 있다. 또한, 고경도 및 내열성을 향상시켜 장시간 내구성 및 내후성을 가진다.
광확산판, 직하형 백라이트, 중공성 입자, 광확산제

Description

휘도 향상 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치{Diffusion Plate with enhanced Brightness, Backlight Device Comprising the Same, And Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 휘도 향상 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, 균일하게 빛을 분산시키는 광 확산성에 문제가 있어, 광확산 기능을 갖기 위해 여러 가지 광확산제를 첨가하여 사용하게 된다. 여기에 사용되는 광확산제는 일반적으로 굴절율이 1.3~1.7정도의 내부가 충진된 유기 및 무기 광확산제를 사용하고 있다. 하지만 광확산제의 함량이 증가할 수록, 광확산율은 증가하나, 전광선 투과율을 저하시켜 고 휘도를 유지할 수 없게 되고 제조비용도 증가하게 된다. 반면, 광확산제의 함량을 낮추면, 광확산율이 저하되어 균일한 휘도를 유지할 수 없는 문제점을 가진다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 일본특허 공개10-2006-0096284 및 국내 특허 공개 10-2006-0053337 에서는 광확산판 내부에 유기 광확산제 대신 발포성 기체를 사용하여 전광선 투과율 및 광확산율을 높이는 방법을 응용하였으나, 제조 비용이 비싸며, 광원 은폐성에 문제점이 발생한다.
또한, 종래의 확산판 제조 조성물과 같이, 유기 및 무기 광확산제를 혼합하여 굴절율 및 입자의 크기를 통해 광확산율 및 휘도를 조절하는 방법으로는 광확산율 및 전광선 투과율을 동시에 만족할 수 없게 되어 고휘도를 유지 할 수 없게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기 또는 진공을 내포하고 있고 규소화합물로 이루어진 중공성 입자를 광확산판에 내포함으로써, 소량을 사용하여도 광원에서 나오는 빛을 균일하게 확산시켜줌과 동시에 높은 전광선 투과율을 통해 고휘도를 유지하고, 장시간 백라이트에 방치하여도 내구성 및 내후성을 가지는 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서, 규소화합물로 이루어지고, 공기 또는 진공을 내포하고 있어 다져진 밀도(Tap density)가 0.1~1 g/cm3범위내인 중공성 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지는 스티렌계 구조를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 중공성 입자는 실리카 또는 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 중공성 입자는, 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 중공성 입자는 평균입경이 0.1~50㎛ 범위내인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 확산 기재층 또는 기능성층은 유기 중공성 입자, 유기 광확산제 및 무기 광확산제 중 적어도 하나 이상을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 기능성층은 압출 공정 또는 코팅 공정을 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 실리카로 이루어진 중공성 입자의 다져진 밀도(Tap density)는 0.1~0.5g/cm3 범위내인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 코팅층을 포함하여 이루어진 광확산판으로서, 상기 코팅층은, 규소화합물로 이루어지고 공기 또는 진공을 내포하고 있는 중공성 입자가 포함된 코팅액으로 코팅하여 이루어진 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 규소화합물로 이루어지고, 공기 또는 진공을 내포하고 있어 다져진 밀도(Tap density)가 0.1~1 g/cm3범위내인 중공성 입자를 함유하는 확산 기재층을 포함하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 중공성 입자는 유리 또는 실리카로 이루어지고, 실리카로 이루어진 중공성 입자의 다져진 밀도(Tap density)는 0.1~0.5g/cm3 범위내인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광확산판을 구비한 백라이트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 백라이트 장치를 구비한 액정표시 장치를 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.
본 발명의 일실시예에 따른 광확산판은 규소화합물로 이루어지고, 공기 또는 진공을 내포하고 있어 다져진 밀도(Tap density)가 0.1~1.0 g/cm3범위내인 중공성 입자를 함유하는 확산 기재층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1에서는 광확산제(21) 및 중공성 입자(1)가 포함된 확산 기재층(20)을 구비한 광확산판을 도시하고 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 확산 기재층(20)의 상측 및 하측 중 적어도 일측에는 특정 기능을 제공하는 기능성층이 더 형성될 수 있으며, 확산판의 출사면 위에 확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도편광 시트 등이 더 포함될 수 있고 모두 본 발명에 포함된다. 본 발명의 광확산판에는 광확산 시트도 포함된다. 여기서, 광확산제(21)는 임의적 구성으로서 필요에 따라 선택적으로 가감될 수 있다.
본 발명에 의한 광확산판은 베이스 수지 내에 공기 또는 진공을 내포하고 있고 규소화합물로 이루어진 중공성 입자를 내포함으로서, 광확산제의 함량 증가로 인한 광확산율 향상시 발생하는 휘도 저하 문제점을 해결하고, 광확산판의 내구성 문제점들 중 고경도 및 내열성을 향상시킴으로서 장시간 내구성 및 내후성을 가진다.
확산 기재층(20)의 베이스 수지는 본 기술분야에서 사용되는 재료라면 모두 사용될 수 있다. 바람직하기로는, 가격이 저렴하며 광투과성이 높고, 내구성이 뛰어난 스티렌계 구조를 함유하는 수지라면 모두 포함되며, 열가소성 수지를 혼합하여 사용하는 것도 제한되지 않으며, 특히 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합체 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체 수지 중 선택되는 1종 이상인 것이 좋으며 폴리카보네이트계, 아크릴계를 혼합하여 사용하여도 무관하다.
특히, 본 발명에서, 스티렌계 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 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, 스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중 선택되는 하나 이상과 아크릴로니트릴 모노머와의 공중합체가 바람직하다.　　　　　
또한 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, 폴리카보네이트 수지는 디히드록시 페놀과 포스겐을 반응시키거나 디히드록시 페놀과 카보네이트 전구체의 반응에 의하여 제조된 선형 및 가지달린 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체, 폴리에스터 공중합체 또는 이들 종 이상의 혼합물로 이루어진 군이 바람직하다.
확산 기재층의 두께는 제한되지 않으나 약 0.1~4mm 범위가 좋다. 확산 기재층이 어느 정도의 두께를 가짐으로써, 확산판으로서 필요한 강성이 얻어짐과 동시 에, 확산 기재층에서 광이 일부 흡수됨으로써 투과율을 조절할 수 있게 된다.
상기 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 광확산제의 함량을 줄이면서 광확산 효과를 증대시킬 수 있는 0.1~50㎛ 범위가 사용되는 것이 바람직하며, 사용량은 베이스 수지 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 광확산제의 분산성이 저하되어 고휘도를 발휘할 수 없다.　 또한, 본 발명의 광확산제에는 상기 재료를 사용하는 것뿐만 아니라 확산 기재층에 다공성을 형성하는 등, 광확산을 위해 가해지는 모든 구성도 포함된다.
본 발명의 중공성 입자(1)는 공기 또는 진공을 내포하고 있고 규소화합물로 이루어져 있으며, 소량으로 높은 광확산율과 전광선 투과율을 발휘할 뿐만 아니라 백라이트의 내구성 문제점인 고경도 및 내열성 문제점을 향상시킬 수 있다.
상기 규소화합물은 실리카, 유리, 실리콘과 같은 실록산 화합물과 클로로 실 란, 알콕시 실란, 아미노 실란, 불소 알킬 실란과 같은 실란 화합물들이 있으며, 바람직하기로는 실리카 또는 유리로 이루어진 중공성 입자가 좋다.
이때, 실리카로 이루어진 중공성 입자의 경우, 구성 원소가 규소(Si) 원소를 포함하여 이루어져 있고, 좀 더 구체적으로 산화 실리콘(Si02)이 주성분으로 이루어진 화합물을 말하며, 유리로 이루어진 중공성 입자의 경우, 구성원소가 규소(Si), 붕소(B), 인(P)의 원소 중 하나 이상의 원소로 이루어져 있고, 좀 더 구체적으로 산화 실리콘, 산화 붕소, 산화 인 중 적어도 1종이상으로 이루어진 것을 말한다.
도 4는 실리카 중공성 입자, 유리 중공성 입자, 및 일반적인 광확산제의 단면 사진(SEM)으로서, 중앙이 비어 있어 공기 또는 진공을 내포할 수 있는 것을 알 수 있다.
본 발명자는 상기 중공성 입자의 다져진 밀도(Tap density)가 광확산율, 광투과성 및 내구성에 있어 매우 중요한 인자로 작용하는 것을 발견하였다. 유리로 이루어진 중공 입자의 다져진 밀도(Tap density)는 0.1~1 g/cm3의 범위에서 광확산율 및 광투과성에서 뛰어난 효과를 보일 수 있다. 0.1g/cm3 미만일 경우, 투명수지와 혼합시 공정상의 어려움이 발생하고, 내구성에 문제점이 발생할 수 있으며, 1g/cm3 초과할 경우, 광투과성을 향상시키는 기능을 발휘하지 못한다.
상기 중공성 입자의 다져진 밀도(Tap density)에 있어, 실리카로 이루어진 중공 입자의 다져진 밀도(Tap density)는 0.1~0.5 g/cm3이 적당하다. 0.1g/cm3 미만일 경우, 투명수지와 혼합시 공정상의 어려움이 발생하고, 내구성에 문제점이 발생할 수 있으며, 0.5g/cm3 초과할 경우, 광투과성을 향상시키는 기능을 발휘하지 못한다.
상기 중공성 입자의 크기는 0.1~50㎛ 범위가 사용되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5~30㎛이다. 크기가 0.1㎛ 미만일 경우, 램프의 은폐성과 빛의 확산성이 떨어지며, 50㎛을 초과할 경우, 광확산판의 강도가 떨어질 수 있다.
상기 중공성 입자의 함량은 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부, 바람직하게는0.01~20중량부, 특히 0.1~10중량부 사용되는 것이 좋다. 함량이 0.001중량부 미만이면 광확산율 기능을 발휘하지 못하고 내구성을 향상시킬 수 없으며, 50 중량부를 초과하면 광투과성을 떨어트려 휘도를 저하시킨다.
본 발명은 또 다른 일실시예로서, 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서, 규소화합물로 이루어지고, 공기 또는 진공을 내포하고 있어 다져진 밀도(Tap density) 가 0.1~1 g/cm3범위내인 중공성 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판을 제공한다. 상기 확산 기재층과 중공성 입자는 전술하였으므로 설명을 생략한다.
도2a내지 도2d는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판 중 일례를 도시하고 있다.
도 2a및 2b에서는 확산 기재층(20)에 광확산제(21)를 포함하고, 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 중공성 입자(1)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있으며, 도 2c 및 2d는 확산 기재층(20)에 광확산제(21) 및 중공성 입자(1)를 포함하고, 확산 기재층의 상측에 형성되고, 중공성 입자(1)가 포함되거나 포함되지 않은 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. 바람직하기로는 상기 기능성층은 압출 공정 또는 코팅 공정을 통해 제조하는 것이 좋다.
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, 광확산율을 달성할 수 있다.
상기 기능성층(30)의 베이스 수지는 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.
기능성층에 광확산제가 포함될 경우, 상기 광확산제는 제한되지 않으나 상기 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.
상기 기능성층에 중공성 입자가 포함될 경우, 제한되지 않으나 상기 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50 중량부, 바람직하게는 0.01~20중량부, 특히 0.1~10중량부 사용되는 것이 좋다. 자외선 흡수제를 내포한 유기 입자의 사용량이 0.001중량부 미만이면 광확산율 기능을 발휘하지 못하며, 내구성을 향상시킬 수 없고, 50 중량부를 초과하면 광투과성을 떨어트려 휘도를 저하시킨다.
이외에도, 상기 확산 기재층 또는 기능성층에는 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 대전방지제, 형광증백제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
자외선 흡수제는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 포름아미딘계 자외선 흡수제 등이 있으며, 이들 중 선택된 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용 할 수 있다. 자외선 흡수제의 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.
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.
산화 방지제로서는, 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 등을 들 수 있고 이들 중에서 페놀계 산화 방지제와 인계 산화 방지제가 바람직하며 가장 바람직한 것은 페놀계 산화 방지제며 이는, 투명성, 내열성 등을 저하시키지 않고, 열이나 산화 열화 등에 의한 성형체의 착색이나 물성의 저하를 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, 도데실 β3,5-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 0.01~5중량부이고, 바람직하게는 0.1~2중량부이다.　 이들은 특히 기능성층에 함유시킴으로써 확산 기재층의 전광선 투과율 및 물성의 저하 없이 기대되는 광안정 효과를 얻을 수 있고, 또한 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.
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 계 면활성제를 사용할 수 있다.
내열성이 뛰어난 전도성 고분자로는 폴리아닐린, 폴리피롤 및 폴리티오펜 등이 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 함량은, 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~10중량부이고, 바람직하게는 0.01~5중량부이다.　 이들은 특히 기능성층에 함유시킴으로써 확산 기재층의 전광선 투과율 및 물성의 저하 없이 기대되는 대전 방지 특성을 얻을 수 있고, 또한 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.
본 발명은 또 다른 일실시예로서, 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 코팅층을 포함하여 이루어진 광확산판으로서, 상기 코팅층은, 규소화합물로 이루어지고 공기 또는 진공을 내포하고 있는 중공성 입자가 포함된 코팅액으로 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 여기서, 전술한 기능성층이 확산기재층과 코팅층 사이, 또는 코팅층의 외면에 더 포함될 수 있으며, 본 발명에 포함된다. 즉, 중공성 입자가 포함된 코팅액을 확산 기재층 또는 기능성층에 코팅하여 광확산과 전광선 투과율을 높일 수 있다. 상기 구성은 특히 하드코팅액에 전술한 중공성 입자를 함유시켜 하드코팅층을 형성할 경우, 더욱 바람 직하다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판 중 일례를 도시하고 있다. 도시된 구성에서, 기능성층(30)은 생략될 수 있다. 도시된 바와 같이, 중공성 입자가 포함된 코팅액으로 코팅하여 형성된 코팅층(40)이 구비되어 있다. 광확산제는 확산 기재층(20)에 존재할 수도 있으며, 없을 수도 있다. 또는 코팅층에는 종래의 광확산제가 더 포함될 수 있다. 각 구성에 대한 설명은 충분히 전술하였으므로 설명을 생략한다.
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 발명에 따른 공기 또는 진공을 내포하고 있고 규소화합물로 이루어진 중공성 입자를 광확산판 내에 내포함으로서, 기존 광확산제의 함량 변화를 통해 발생하는 전광선 투과율 및 광확산율과의 반비례되는 문제점을 해결할 수 있었고, 종래 확산판 대비 더 적은 입자를 포함시켜 더 가볍고, 저렴하고, 뛰어난 내구성을 유지할 수 있었다. 이에, 조명 커버, 각종 간판 및 액정표시장치의 백라이트용 광확산판 등에 폭넓게 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시를 돕기 위하여, 하기의 실시예를 기재한다.
(실시예 1)
광확산판은 확산 기재층과 확산 기재층의 상측과 하측에 기능성층으로 이루어진 다층 구조로 제작하였다.
확산 기재층은 베이스수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100중량부와 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 형성된 평균입경이 28um이고 다져진 밀도(Tap density)가 0.3g/cm3으로 형성된 중공성 입자(S60HS, 쓰리엠)를 1중량부와 10um 유기입자(PMMA) 1중량부와 실리콘계 입자 0.2중량부, 자외선흡수제 1중량부(Zikasorb NP3, 지코)를 혼합하여 1.8mm 확산 기재층을 성형하고,
기능성층은 베이스 수지인 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모화학) 100중량부에 10um유기입자(PMMA) 15중량부를 혼합하여 확산 기재층의 양면에 각각 0.1mm 기능성 층을 성형하였다.
이때 제조시 실린더의 온도는 220도 이며, 단축혼련 압출기를 이용하여 용융 압출하였다.
(실시예 2)
확산 기재층의 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 이루어진 중공성 입자 대신 공기 또는 진공을 내포하고 있고 실리카로 이루어진 평균입경이 6um이고 다져진 밀도(Tap density)가 0.35g/cm3으로 형성된 중공성 입자(Si-160, ABC나노텍)로 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 광확산판을 제조하였다.
(실시예 3)
확산 기재층의 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 이루어진 중공성 입자의 함량을 1중량에서 0.3중량으로 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 광확산판을 제조하였다.
(실시예 4)
기능성층에 유기입자(PMMA)13중량부와 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 이루어진 평균입경이 28um이고 다져진 밀도(Tap density)가 0.3g/cm3으로 형성된 중공성 입자(S60HS, 쓰리엠)2중량부를 혼합하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광확산판을 제조하였다.
(실시예 5)
확산 기재층은 베이스수지인 폴리스티렌(HRM40, 동양스티렌) 100중량부와 10um 유기입자(PMMA) 2중량부와 실리콘계 입자 0.2중량부, 자외선흡수제 1중량부(Zikasorb NP3, 지코)를 혼합하여 1.8mm 확산 기재층을 성형하고,
기능성층은 베이스 수지인 폴리스티렌-메틸메타크릴레이트 코폴리머(MS200, 스미토모화학) 100중량부에 10um유기입자(PMMA) 13중량부와 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 이루어진 평균입경이 28um이고 다져진 밀도(Tap density)가 0.3g/cm3으로 형성된 중공성 입자(S60HS, 쓰리엠)2중량부를 혼합하여 확산 기재층의 양면에 각각 0.1mm 기능성 층을 성형하였다.
(비교예 1)
확산 기재층의 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 이루어진 중공성 입자 대신 평균입경이 28um이고 다져진 밀도(Tap density)가 0.69/cm3으로 형성된 유 기 입자(PMMA) 2중량부로 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 광확산판을 제조하였다.
(비교예 2)
확산 기재층의 공기 또는 진공을 내포하고 있고 실리카로 이루어진 중공성 입자(Si-160, ABC나노텍) 대신 평균입경이 6um이고 다져진 밀도(Tap density)가 0.55g/cm3으로 형성된 실리카 입자(Si-260, ABC나노텍) 1중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 광확산판을 제조하였다.
(표 1)



구분		 확산 기재층 (중량부) 기능성층 (중량부)

베이스
수지		 광확산제 중공성 입자 자외
선흡
수제
 두께
(mm)
베이스 수지		 광확산
제		 중공성
입자
두께
(mm)
PMMA
입자		 실리콘
입자		 실리카
입자
 종류 함량 PMMA
입자		 종류
(유리)
실시예1 100 1 0.2 유리 1 1 1.8 100 15 0.1
실시예2 100 1 0.2
실리카 1 1 1.8 100 15
0.1
실시예3 100 1 0.2
유리 0.3 1 1.8 100 15
0.1
실시예4 100 1 0.2 유리 1 1 1.8 100 13 2
0.1
실시예5 100 2 0.2 1 1.8 100 13 2
0.1
비교예1 100 2 0.2
1 1.8 100 15
0.1
비교예2 100 1 0.2
1		 1 1.8 100 15
0.1
평가한 방법에 대해서는 하기와 같다.
1. 전광선 투과율(%) 및 헤이즈(%)
제조된 샘플을 60x60mm으로 각각 5개씩 가공하여, 항온항습(25℃, 50%Rh)에서 24시간 보관한 후, 헤이즈 미터(HRM-150, 무라카미)를 이용하여 측정하였다.
2. 광확산율(%)
제조된 샘플을 60x60mm으로 각각 5개씩 가공하여, 항온항습(25℃, 50%Rh)에서 24시간 보관한 후 변각광도계 (GC-5000L, Nippon Denshoku)를 이용하여 측정하였다.
3. 열 변형 온도(HDT)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ASTM D638 규격에 맞게 가공하여, HDT(3M-2, 도요세키)를 이용하여 1.8Mpa의 하중에서 휨이 발생하기 시작하는 온도를 측정하였다.
4. 황변(ㅿYI)
제조된 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 측정하였다.
5. 연필 경도
연필경도 시험기(PHT, 한국 석보과학 사제)를 이용하여 500g 하중을 걸고 연필경도를 측정하였다. 연필은 미쯔비시 제품을 사용하고 한 연필 경도당 5회 실시하였다. 기스가 2개 이상이면 불량으로 판정하였다.
기스: 0 OK , 기스: 1 OK , 기스: 2 이상 NG
6. 열 변형 온도(HDT)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ASTM D638 규격에 맞게 가공하여, HDT(3M-2, 도요세키)를 이용하여 1.8Mpa의 하중에서 휨이 발생하기 시작하는 온도를 측정하였다.
7. 다져진 밀도(Tap density)(g/cm3)
상시 실시예 및 비교예에 사용된 입자의 밀도는 다져진 밀도(Tap density, ASTM B527)이며 눈금이 표시된 5mL volume flask에 눈금이 도달할 때까지 입자를 포함시켜 계산하였다.
(표 2)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예5 비교예 1 비교예 2
전광선
투과율		 58.7 60.2 64.7 57.9 61.2 61.8 61.3
광 확산율 73.8 61.4 63.1 78.4 65.1 56.1 56.1
헤이즈 99.7 99.5 99.3 99.7 99.6 99.4 99.3
열변형
온도		 94 93.6 93.8 94.6 94.6 93.5 93.2
연필 경도 1H 1H 1H 2H 2H 1H 1H
△YI 1.29 1.48 1.52 1.15 1.34 1.43 1.47
측정 결과는 표 2과 같으며,
실시예 1에서 볼 수 있듯이 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 이루어진 중공성 입자의 경우, 아크릴 입자(PMMA)을 동등 함량 투입(비교예 1)했을 때와 비교시, 광확산율이 높은 것을 알 수 있다. 이는 내부에 공기가 내포되어 굴절 효과가 증대되고 다져진 밀도(Tap density)가 아크릴 입자에 절반도 되지 않기 때문에 동등 면적에 더 많은 개수를 차지할 수 있다. 결과적으로, 아크릴 입자에 비해 중공성 입자의 함량이 현저히 낮춰 투입(실시예 3)하였을 때, 전광선 투과율과 광확산율을 향상시키는 결과를 보였으며, 이로 인해 종래 확산판과 비교하여 더 가볍고, 저렴하고, 광효율이 높은 광확산판을 제조할 수 있다.
실시예 4의 경우, 공기 또는 진공을 내포하고 있고 유리로 이루어진 중공성 입자를 기능성층에 함유시켰을 때, 고경도의 특성을 보였다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도,
도 2a 내지 2d는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도,
도 3a 및 3b는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도,
도 4은 본 발명에 따른 중공성 입자 및 광확산제의 단면 SEM 사진이다.
** 도면의 주요부호에 대한 설명**
1: 중공성 입자 　 20: 확산 기재층
21: 광확산제　　　　　　　　　　　　30: 기능성층
40: 코팅층

Claims (13)

  1. 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서, 규소화합물로 이루어지고, 공기 또는 진공을 내포하고 있어 다져진 밀도(Tap density)가 0.1~0.5 g/cm3범위내이며, 평균입경이 0.5~30㎛인 중공성 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지는 스티렌계 구조를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 중공성 입자는 실리카 또는 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중공성 입자는, 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 확산판.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 확산 기재층 또는 기능성층은 유기 중공성 입자, 유기 광확산제 및 무기 광확산제 중 적어도 하나 이상을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기능성층은 압출 공정 또는 코팅 공정을 통해 제조하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 규소화합물로 이루어지고, 공기 또는 진공을 내포하고 있어 다져진 밀도(Tap density)가 0.1~0.5 g/cm3범위내이며, 평균입경이 0.5~30㎛인 중공성 입자를 함유하는 확산 기재층을 포함하는 광확산판.
  11. 제10항에 있어서, 상기 중공성 입자는 유리 또는 실리카로 이루어진 것을 특징으로 하는 광확산판.
  12. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제7항 및 제 10항 중 어느 한 항의 광확산판을 구비한 백라이트 장치.
  13. 제12항의 백라이트 장치를 구비한 액정표시 장치.
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