KR101365626B1 - 광학용 폴리메틸메타크릴레이트 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학용 메틸메타크릴레이트 수지에 관한 것으로 보다 상세하게는 휘도 및 휘도 균일도가 우수하고, 파장별 투과율 차이가 발생하지 않아 색좌표 차이가 발생하지 않는 LED용 도광판 및 이를 이용한 LED용 백라이트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED용 도광판은메틸메타크릴레이트 단독 중합체 또는 메틸메타크릴레이트 90 내지 99중량% 및 공단량체 1~10중량%를 공중합한 메틸메타크릴레이트 공중합체 100중량부에 대하여 굴절율이 1.6~1.7이며, 평균입경이 1~10㎛인 유기 광확산제 0.0005~0.01중량부를 포함함으로써 우수한 휘도 및 휘도 균일도를 가지고, 파장별 투과율 차이가 발생하지 않아 색좌표 편차가 발생하지 않는 LED용 백라이트에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 LED용 도광판은메틸메타크릴레이트 단독 중합체 또는 메틸메타크릴레이트 90 내지 99중량% 및 공단량체 1~10중량%를 공중합한 메틸메타크릴레이트 공중합체 100중량부에 대하여 굴절율이 1.6~1.7이며, 평균입경이 1~10㎛인 유기 광확산제 0.0005~0.01중량부를 포함함으로써 우수한 휘도 및 휘도 균일도를 가지고, 파장별 투과율 차이가 발생하지 않아 색좌표 편차가 발생하지 않는 LED용 백라이트에 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 광학용 폴리메틸메타크릴레이트 수지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휘도 및 휘도 균일도가 우수하고, 파장별 투과율 차이로 인한 색좌표 편차가 발생하지 않는 LED용 도광판 및 이를 이용한 LED용 백라이트에 관한 것이다.
폴리메틸메타크릴레이트 수지(polymethylmethacrylate resin)는 메틸메타크릴레이트의 중합체로서, 투명성 및 내후성이 우수하고, 기계적 물성이 우수해 투명성을 요구하는 다양한 분야에서 사용되고 있는 대표적인 수지이다.
특히 액정표시장치(Liquid crystal display, LCD) 백라이트의 중요 소재인 도광판의 경우, 폴리메틸메타크릴레이트 수지의 우수한 광투과율로 인하여 주요소재로 채택되어 사용되고 있다. 상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 유리, 폴리카보네이트, 투명 ABS, 폴리스틸렌 등 기타 투명소재와 비교해 높은 투과율을 가지고는 있지만 최근의 디스플레이 산업의 추세가 대형호, 박형화되면서 소재 자체의 휘도 향상에 대한 요구가 계속되고 있다.
최근에 있어서는 발광 다이오드(Light emitting diod, LED) 산업의 발전광 LCD TV의 박형화로 인하여 에지형 LED 백라이트 기술이 개발되고 이를 대형 LCD TV에도 적하게 됨에 따라 백라이트 자체의 휘도 개선 요구가 대두되고 있다.
기존의 CCFL 광원을 이용한 모니터 및 노트북 용도의 도광판의 휘도 향상을 위하여 광환산제를 적용하는 시도가 있어져 왔다.
일본 특개평 제 11-21357, 제 5-16002호 및 제 8-262230호에서는 도광판 소재에 실리콘계 확산제를 도입하는 시도가 있다. 실리콘계 확산제의 경우, 휘도 개선 효과가 크지 않고, 충분한 휘도 개선 효과를 이루기 위해서는 많은 양을 사용하여야 하는 문제가 있다. 또한, 이러한 시도는 기존의 CCFL광원을 이용한 소형 LCD에 맞추어진 상황이므로 최근의 LED 백라이트를 이용한 대형 TV에는 적합하지 않다.
또한, 무기입자인 TiO2 입자를 이용하는 시도도 있으니 이는 높은 굴전율 차이 및 작은 입자 크기로 인하여 전체 백라이트의 균일도 및 색좌표 편차를 크게되는 문제가 발생한다.
따라서, 최근 개발되고 이는 에지형 LED광원을 이용한 백라이트용 도광판의 경우 휘도 개선을 위해 기존의 기술을 적용하기에는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 휘도 및 휘도 균일도가 우수하고, 파장별 투과율 차이로 인한 색좌표 편차가 발생하지 않는 LED를 광원으로하는 백라이트용 도광판 및 이를 이용한 백라이트를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 메틸메타크릴레이트 단독 중합체 또는 메틸메타크릴레이트 90 내지 99중량% 및 공단량체 1~10중량%를 공중합한 메틸메타크릴레이트 공중합체(이하 ‘베이스 수지’라 함) 100 중량부에 대하여,굴절율이 1.6~1.7이며, 평균입경이 1~10㎛인 유기 광확산제 0.0005~0.01중량부를 함유하는 LED용 도광판을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이때, 본 발명에서 사용되는 기술 용어에 있어서 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 사용된 도광판의 투명 수지는 메틸메타크릴레이트 단독 중합체 또는 메틸메타크릴레이트 및 공단량체와의 공중합체인 메틸메타크릴레이트 공중합체를 사용할 수 있다. 이때, 상기 메틸메타크릴레이트는 투명성을 갖고, 장시간 빛에 노출되어도 변색이 일어나지 않기 때문에 종래의 폴리카보네이트 수지보다 내후성이 우수한 장점을 갖는다.
상기 공단량체는 알킬 아크릴레이트(C1~C8)가 바람직하게 사용될 수 있으며, 바람직하게는 메틸아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 메틸메타크릴레이트 공중합체는 메틸메타크릴레이트 단량체 90 ~ 99 중량%와 공단량체 1 ~ 10 중량%를 공중합한 것을 의미한다.
또한, 본 발명에서는 LED용 도광판의 향상된 휘도 특성 및 색좌표 편차를 줄이기 위하여 유기 광확산제로 벤조구안아민 멜라민 포름알데히드계 가교입자를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 벤조구안아민 멜라민 포름알데히드계 가교입자를 포함하는 것은 휘도 개선을 위한 것으로, 휘도를 획기적으로 향상시키기 위해 기재와의 굴절율 차이가 있고, 기재의 굴절율보다 더 큰 굴절율의 입자들이 휘도향상에 보다 효과적이며, 더구나 색좌표 편차를 줄이기 위하여 벤조구안아민 멜라민 포름알데히드(Benzoguanamine-melamine-formaldehyde resin) 가교입자를 사용한다.
특히, 상기 벤조구안아민 멜라민 포름알데히드 가교입자는 기존의 냉음극형광램프에서는 자외선의 방출로 인하여 자외선에 약한 고분자 수지의 사용이 곤란한 것을 대체할 수 있으며, LED 광원의 경우 자외선이 아닌 가시광 영역의 파장대 빛만 방출하기 때문에 이를 LED 광원에 장시간 노출 시켜도 황변 현상 또는 물리적, 광학적 경시 변화가 발생하지 않는 장점이 있다.
상기 유기 광확산제는 구성성분에 따라 굴절율이 변화하는데, 이때 상기 유기 광확산제(광산란 유기입자)의 굴절율은 1.6~1.7인 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나면, 파장별 투과율에서 장파장 대지 단파장 영역에서 투과율이 감소하여 색좌표 편차가 발생할 수 있다.
또한, 상기 광산란 유기 입자는 1 ~ 10 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 유기입자의 평균입경이 1 ㎛ 미만인 경우에는 휘도 개선 효과는 우수하나, 색좌표 편차가 발생하고, 10 ㎛를 초과하는 경우에는 입자 자체가 이물로 발견될 수 있어 도광판에 사용하기에는 부적합하다.
본 발명에서 상기 유기 광확산제는 베이스 수지 100중량부에 대하여, 0.0005 내지 0.01중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 광산란 유기입자가 0.0005 중량부 미민의 경우, 지나치게 함량이 적어 원하는 휘도 개선이 기대하기 어렵고, 0.01 중량부를 초과하는 경우에는 휘도 균일도 및 색좌표 편차에서 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 LED 도광판의 원료인 수지 조성물에는 조성물의 물성에 영향을 주지 않는 범위 내에서 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제로는 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되어지는 것이 바람직하며, 상기 첨가제의 종류는 당업자에게 공지된 보편적인 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 LED용 도광판의 제조방법에 대해서 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따른 LED용 도광판 제조방법은 메틸메타크릴레이트 중합체 또는 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 굴절율이 1.6 ~ 1.7 이고 입경이 1 ~ 10 ㎛인 벤조구안아민 멜라민포름알데히드 가교입자를 0.0005 ~ 0.01 중량부를 압출단계에서 사이드 피딩하여 성형용 펠렛을 제조하고, 이 성형용 펠렛을 시트 압출하여 LED용 도광판을 제조하거나, 상기 광확산 유기 입자와 베이스 수지와 혼합하여 마스트 배치를 제조하고, 이 마스트 베치를 LED용 도광판 내의 광산란 유기입자 함량이 0.0005 ~ 0.01 중량부가 되도록 시트압출하여 LED용 도광판을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 LED용 도광판은 압출 성형에 따른 두게 1 ~ 4 mm로 제조되는 것이 좋으며, 상기 두께 범위일 때 휘도 및 휘도 균일도가 우수하고, 색좌표 편차가 없는 LED용 백라이트에 유용하게 사용가능하다.
또한 본 발명은 LED용 도광판을 이용한 LED용 백라이트를 제공한다.
상기 백라이트는 광원, 도광판, 확산시트, 프리즘 및 반사시트를 포함하며, 본 발명은 LED용 백라이트에 있어서 LED 광원으로부터의 빛을 상방으로 고르게 유도하는 역할을 하는 LED용 도광판에 바람직하게 이용될 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 백라이트용 도광판은 휘도 및 휘도 균일도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 황변 현상이 발생하지 않고, 색좌표 편차가 없어 LED용 백라이트에 유용하게 적용될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 파장별 투과율을 나타낸 것이다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또 실시예 및 비교예에 있어서 물성 평가는 이하에 나타내는 방법으로 실시했다.
[물성 측정 및 평가]
1) 투과율
사출 성형으로 세로 150mm, 가로 80mm, 두께 4mm의 성형품을 제작하여, 투과율 측정기(U-4001 spectrophotomete, 히타치(Hitachi)사)를 이용하여 150mm 장경로의 파장별 투과율을 측정하였다.
2) 휘도 및 색좌표 편차
사출 성형으로 세로 350mm, 가로 100mm, 두께 3mm의 성형품을 제작하여 바닥면에 반사필름, 에지 방식의 LED 광원을 사용한 휘도 측정기를 사용하여 25 곳의 출사광의 휘도 평균값을 사용하였다. 색좌표 편차는 상기 측정 장치에서 반입광부 색좌표의 측정값과 입광부 색좌표의 측정값의 차로 구해 양호와 불량으로 표시하였다. 이 색좌표 편차는 작을수록 바람직하다.
[실시예 1]
메틸메타크릴레이트 97 중량부와 메틸 아크릴레이트 3 중량부로 구성된 베이스 수지 100 중량부에 대하여 평균입경이 3.2이고, 굴절율이 1.66인 벤조구안아민 멜라민포름알데이드 가교입자(Nippon shokubai, Epostar M30)를 0.001 중량부로 첨가하여 얻어진 수지 조성물을 두께 4 mm의 시트로 압출하였다. 상기 방법에 의해 얻어진 압출 시트를 47인치 화면에 맞도록 절단하고, 경면 가공을 한 후에 패턴 인쇄를 하여 휘도 및 휘도 균일도를 측정하였다.
파장별 투과율을 측정하기 위하여 상기 준비된 수지조성물을 150mm 사출 시편으로 사출 후, 파장별 투과율을 측정하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 평균입경이 3.2이고, 굴절율이 1.66인 벤조구안아민 멜라민포름알데이드 가교입자(Nippon shokubai, Epostar M30)를 0.004 중량부를 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 광확산제를 첨가를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 평균 입경이 4 이고 굴절율이 1.59인 가교 폴리스티렌 입자(Sekisui사, SBX-4)를 0.004 중량부로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 평균입경이 2 ㎛이고 굴절율이 1.42인 실리콘 입자(Momentive performance materials. Tospearl 120)를 0.002 중량부로 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 실시하였다.
표 1.
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 경우 광학산제를 넣지 않은 비교예 3보다 휘도가 월등하게 높아졌으며, 휘도 균일도도 우수함을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 2 및 3의 경우에서도 광확산제를 넣지 않는 비교예 3보다 휘도는 향상되는 것으로 보이나, 도 1에서 보는 바와 같이 장파장에서 단파장으로 가면서 파장별 투과율이 급격하게 떨어져 최종 LED 백라이트에서 색좌표 편차가 발생하였다.
Claims (7)
- 메틸메타크릴레이트 단독 중합체 또는 메틸메타크릴레이트 90 내지 99중량% 및 공단량체 1~10중량%를 공중합한 메틸메타크릴레이트 공중합체 100중량부에 대하여 굴절율이 1.6~1.7이며, 평균입경이 1~10㎛인 벤조구안아민 멜라민포름알데히드계 가교입자 0.0005~0.01중량부를 포함하는 LED 도광판용 폴리메틸메타크릴레이트 수지 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 LED 도광판용 폴리메틸메타크릴레이트 수지 조성물. - 제1항 및 제3항 중에서 선택되는 어느 한 항의 LED 도광판용 폴리메틸메타크릴레이트 수지 조성물을 이용하여 제조되는 LED용 도광판.
- 메틸메타크릴레이트 단독 중합체 또는 메틸메타크릴레이트 90 내지 99중량% 및 공단량체 1~10중량%를 공중합한 메틸메타크릴레이트 공중합체 100중량부에 대하여 벤조구안아민 멜라민포름알데히드계 가교입자 0.0005~0.01중량부를 혼합한 수지 조성물을 압출하여 성형용 펠렛을 제조하는 단계; 및
상기 성형용 펠렛을 시트 압출하는 단계;를 포함하는 LED용 도광판의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 시트 압출시 두께는 1~4㎜인 것을 특징으로 하는 LED용 도광판의 제조방법. - 제5항 내지 제6항 중에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 LED용 도광판을 포함하는 LED용 백라이트.
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