KR101405045B1 - 대전방지성이 우수한 폴리스티렌계 수지 조성물을 포함하는 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법 - Google Patents

대전방지성이 우수한 폴리스티렌계 수지 조성물을 포함하는 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지, 광확산제 및 대전방지제를 포함하는 수지 조성물로부터 표면에 대전방지층이 형성된 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 제조되는 다층 구조의 광확산판은 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm) 범위로 통상적인 BLU 광확산판에 요구되는 대전방지 성능에 비하여 102배 이상 우수하며, 또한 생산 원가가 낮으면서도 광투과성, 광확산성 및 휘도 등의 광학적 물성과 기계적 물성도 뛰어나 디스플레이용 직하형 BLU의 광확산판으로서 경쟁력을 갖는다.

Description

대전방지성이 우수한 폴리스티렌계 수지 조성물을 포함하는 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법{Antistatic Multilayer Light Diffusion Plate Comprising Polystyrene Resin Composition and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 대전방지성이 우수한 폴리스티렌계 수지 조성물을 포함하는 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지, 광확산제 및 대전방지제를 포함하는 수지 조성물로부터 표면에 대전방지층이 형성된 다층 구조의 광확산판을 제공함으로써 생산 원가를 줄이면서도 대전방지성이 우수할 뿐만 아니라, 광투과성, 광확산성 및 휘도 등의 광학적 물성과 기계적 물성도 뛰어난 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광확산판은 점 또는 선광원을 균일한 면광원으로 나타나게 하는 쉬트 형태의 것으로서, 디스플레이용 직하형 백라이트 유닛(BLU), 간판, 조명기구, 자동차 방향지시등의 보호 커버 및 표시 판넬과 같은 광학용으로 사용되고 있어 일반적으로 우수한 광투과도와 광확산도가 요구된다. 이들 중 디스플레이용 직하형 BLU의 광확산판은 직하형 BLU에서 광확산판 하부에 위치한 일정한 간격을 갖는 일련의 램프로부터 빛을 받아 들여 상부에 위치한 디스플레이에 균일한 면광원을 제공하는 광확산성을 구비한 쉬트 형태의 플라스틱 제품으로서 전체 디스플레이 장치의 성능과 품질에 지대한 영향을 주며 백라이트 장치의 효율성 및 제조단가, 두께는 사용되는 광확산판에 의해 크게 좌우된다.
특히, 액정디스플레이(LCD) 또는 발광다이오드(LED) TV 등의 디스플레이용 직하형 BLU에 적용되는 광확산판은 BLU의 광원을 가리는 차폐성과 광에 의한 열화가 방지되는 내광성은 양호하면서도 광투과성 및 광확산성이 모두 우수한 광학적 물성을 가져야함은 기본이고, 이에 더하여 광학산판의 주재인 열가소성 수지의 흡습성이 낮아서 광확산판의 휨 변형이 없어야 하며, 내열성이 높아서 BLU광원의 열에 의한 광확산판의 장시간 변형에 대처할 수 있어야 한다.
게다가 광확산판은 통상적으로 아크릴계, 폴리카보네이트계 또는 폴리스티렌계와 같은 열가소성 수지에 광확산제 등의 첨가제가 혼합되어 쉬트 형태로 성형되는 플라스틱 제품이므로 표면의 전기저항이 커서 정전기와 같은 대전현상이 일어나 공기 중의 먼지 등이 광확산판 표면에 부착 및 오염됨으로써 광확산판의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
광확산판을 장기간 사용함에 따라 먼지가 부착하여 휘도의 저하를 초래하는 문제점을 회피하고자 비이온계, 양이온계 또는 양성이온계 계면활성제 등의 저분자량 대전방지제를 수지 조성물에 혼련하거나, 광확산판 표면에 도포할 수 있다는 내용이 공지된 선행문헌은 있으나, 이 문헌에는 실제로 수지 조성물에 대전방지제를 적용한 실시예가 전혀 없어 대전방지 성능[일반적으로 BLU 광확산판에 요구되는 표면고유저항은 1 x 1011(Ω/cm)보다 작은 값이다]등에 대해서는 구체적으로 알려지지 않았다(특허문헌 1).
또한, 고분자량 대전방지제로서 특정의 블록 공중합체를 수지 조성물에 혼입하여 성형함으로써 쉬트의 외관이나 투명성을 개선한 폴리올레핀계 수지 조성물이 공지된 바 있으나, 고분자량 대전방지제의 사용에 따른 광확산판 생산 원가의 상승이라는 새로운 문제가 있고, 성형된 쉬트의 표면고유저항 값은 1 x 1011(Ω/cm) 내지 1 x 1012(Ω/cm) 정도로 광확산판에 적용하기 위해서는 여전히 작은 값을 나타내는 단점이 있다(특허문헌 2).
한편, 최근에는 생산 원가가 싸면서도 가공성이 양호하고 흡습성이 낮은 폴리스티렌계 수지가 광확산판의 주재로 많이 사용되고 있는데, 폴리스티렌 수지의 내충격성을 보강하기 위하여 고무 변성 폴리스티렌계 수지를 이용한 광확산판(특허문헌 3) 및 스티렌계 공중합체 수지를 포함하는 프로젝션 텔레비전 등의 화면의 투과형 스크린이나 액정 텔레비전에 사용되는 광확산판도 공지되어 있으나(특허문헌 4), 대전방지 성능에 대해서는 전혀 알려지지 않았다.
특허문헌 1. 공개특허공보 제2010-0019471호 특허문헌 2. 공개특허공보 제2012-0101592호 특허문헌 3. 미국특허공보 US 7754325 특허문헌 4. 국제공개특허공보 WO 2006/062171
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폴리스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지, 광확산제 및 대전방지제를 포함하는 수지 조성물로부터 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm) 범위인 대전방지층이 형성되고, 생산 원가가 낮으면서도 광투과성, 광확산성 및 휘도 등의 광학적 물성과 기계적 물성도 뛰어난 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폴리스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지, 광확산제 및 대전방지제를 함유하는 수지 조성물을 포함하는 광확산판으로서, 상기 광확산판은 폴리스티렌 수지, 및 폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부의 광확산제를 함유하는 기재층;
메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지를 함유하는 상하 대칭의 표면층;
대전방지제를 함유하여 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm) 범위인 대전방지층;이 형성된 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판을 제공한다.
상기 광확산제는 탄산칼슘 입자, 황산바륨 입자, 산화티탄 입자, 수산화알루미늄 입자, 실리카 입자, 유리 입자, 마이카 입자, 산화마그네슘 입자, 산화아연 입자, 아크릴계 가교입자, 실리콘계 가교입자, 및 스티렌계 가교입자로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 한다.
상기 광확산제 입자는 평균 입경이 1~10 μm인 것을 특징으로 한다.
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지는 폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 2~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상하 대칭의 표면층은 표면에 7~13 μm크기의 엠보싱 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 대전방지제는 비이온계, 음이온계, 양이온계 또는 양성이온계 계면활성제인 것을 특징으로 한다.
상기 대전방지제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 1~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수지 조성물은 카오리나이트, 뎃카나이트, 나크라이트, 리자라이트, 안티고라이트, 크리스타일, 파이로피라이트, 탤크, 무스코바이트, 파라고나이트, 프로고파이트, 바이오타이트, 바이미큐라이트, 몬모릴로나이트, 파이데라이트, 논트로나이트, 사포나이트, 및 헥타이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 층상 무기 화합물을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수지 조성물은 자외선 안정제, 산화방지제, 난연제, 및 안료로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 상기 다층 구조의 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 LCD 또는 LED 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 i) 폴리스티렌 수지 및 광확산제를 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급하는 단계; ii) 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체를 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급하는 단계; iii) 상기 i) 단계의 성분들을 용융·혼련하고 압출함으로써 기재층을 형성하는 단계; iv) 상기 ii) 단계의 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체를 용융·혼련하고 공압출함으로써 상기 iii) 단계에서 형성된 기재층에 상하 대칭의 표면층을 형성하는 단계; 및 v) 상기 iv) 단계에서 형성된 상하 대칭의 표면층에 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm) 범위인 대전방지층을 형성하는 단계;를 포함하는 다층 구조의 광확산판 제조방법을 제공한다.
상기 대전방지층은 롤 코팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폴리스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지, 광확산제 및 대전방지제를 포함하는 수지 조성물로부터 표면에 대전방지층이 형성된 다층 구조의 광확산판은 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm) 범위로 통상적인 BLU 광확산판에 요구되는 대전방지 성능에 비하여 102배 이상 우수하며, 또한 생산 원가가 낮으면서도 광투과성, 광확산성 및 휘도 등의 광학적 물성과 기계적 물성도 뛰어나 디스플레이용 직하형 BLU의 광확산판으로서 경쟁력을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 엠보싱 패턴을 갖는 상하 대칭의 표면층에 대전방지층이 구비된 다층 구조의 광확산판 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 대전방지층을 갖는 다층 구조의 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 사시도.
이하에서는 본 발명에 따른 폴리스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지, 광확산제 및 대전방지제를 포함하는 수지 조성물로부터 표면에 대전방지층이 형성된 다층 구조의 광확산판 및 그 제조방법에 관하여 도 1과 함께 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에서는 광확산판을 제조하기 위한 수지 조성물의 일 성분으로서 폴리스티렌 수지를 사용하여 광확산판의 기재층(10)을 형성하는 바, 범용 폴리스티렌 수지를 사용한다. 범용 폴리스티렌 수지는 무색투명하며 착색이 자유로워 성형품의 상품가치를 높일 수 있고, 가격이 저렴하면서도 성형가공성이 뛰어나 압출성형 및 사출성형에 적합하며, 흡습성도 낮아서 광확산판의 재료로 적당하다.
또한, 광확산판은 장시간 사용에 따른 광확산판의 휨 변형을 방지할 수 있어야 한다. 따라서 본 발명에서는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지를 병용하여 공압출함으로써 상하 대칭의 표면층(20, 30)을 형성하여 광확산판의 휨 변형을 최소화하고 빛의 균일성을 극대화한다.
또한, 상하 대칭의 표면층(20, 30)을 형성하기 위하여 사용되는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체는 그 함량이 폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 2 중량부 미만이면 광확산판의 휨 변형이 방지되기 어렵고, 5 중량부를 초과하면 분산성이 떨어지는 단점이 있으므로, 상기 범위 내에서 상하 대칭의 표면층(20, 30)을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 일실시예에 의하면, 광확산 특성을 향상시키기 위하여 상하 대칭의 표면층(20, 30)에 엠보싱 패턴을 도입할 수도 있으며, 그 엠보싱 패턴의 크기는 7~13 μm가 바람직한데, 엠보싱 패턴의 크기가 7 μm미만이면 램프로부터 직접 입사된 빛 또는 기재층의 광확산제에 의해 확산된 빛을 엠보싱 패턴을 통해 일정한 방향이 아닌 여러 방향으로 산란 및 확산시키는 것이 어려울 수 있고, 13 μm를 초과하면 가공성이 떨어지며 추후 대전방지층(40)을 형성하는데 적절하지 않다.
본 발명의 광확산제(11)는 광확산판의 기재층(10) 수지와 굴절률이 다른 무기계 또는 유기계의 투명입자를 사용할 수 있는데, 무기계 입자로는 탄산칼슘 입자, 황산바륨 입자, 산화티탄 입자, 수산화알루미늄 입자, 실리카 입자, 유리 입자, 마이카 입자, 산화마그네슘 입자, 산화아연 입자를 사용할 수 있고, 유기계 입자로는 아크릴계 가교입자, 실리콘계 가교입자 또는 스티렌계 가교입자를 사용할 수 있으며, 상기 유기계 입자 및 무기계 입자를 단독 또는 2 이상의 것을 혼합하여 사용할 수도 있다. 바람직하기로는 내광성이 우수한 유기계의 아크릴계 가교입자, 실리콘계 가교입자 또는 스티렌계 가교입자를 사용한다.
상기 광확산제(11)는 광확산판의 기재층(10)을 형성하는 폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부를 혼합하는바, 광확산제(11)의 함량이 0.1 중량부 미만이면 광확산 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하면 광확산 효과는 향상되는 반면, 휘도가 저하되므로, 광확산제(11)는 상기 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광확산제(11)는 광확산판의 기재층(10)을 형성하는 폴리스티렌 수지와의 상용성 및 분산성을 고려하여 입자 형태로 혼합하는데, 광확산제(11) 입자의 평균 입경은 1~10 μm인 것이 바람직하다. 광확산제(11) 입자의 평균 입경이 1 μm미만이면 광원의 은폐성이 저하될 우려가 있고, 10 μm를 초과하면 광확산제(11) 입자의 크기가 너무 커서 광확산판의 기재층(10)을 형성하는 폴리스티렌 수지와의 분산성 및 혼화성이 떨어져 만족할만한 광확산성을 기대하기 어려우며, 그러한 광확산성을 확보하기 위하여 과량의 광확산제를 사용해야 하는 단점이 있다.
Ω본 발명에서는 수지 조성물에 대전방지제를 함유하여 상기 상하 대칭의 표면층(20, 30)에 대전방지층(40)을 형성함으로써 다층 구조의 광확산판을 구성한다. 본 발명에 따른 다층 구조의 광확산판을 구성하는 기재층(10)의 재료인 폴리스티렌 수지 및 상하 대칭의 표면층(20, 30)의 재료인 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지는 모두 열가소성 플라스틱 소재로서 그 표면고유저항 값이 일반적으로 1 x 1015(Ω/cm) 보다 크다. 따라서 정전기에 대전되기 쉽기 때문에 먼지 등이 부착되어 광확산판의 미관이 저하되고, 조명효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으므로, 상하 대칭의 표면층(20, 30)에 대전방지제를 도포하여 대전방지층(40)을 구비함으로써 이러한 문제를 해결한다.
대전방지제로서는 에톡실화 알킬아민, 글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르 또는 알킬 에탄올 아미드 등의 비이온계 계면활성제, 또는 알킬술폰산염, 알킬인산염 또는 알킬벤젠술폰산염 등의 음이온계 계면활성제, 또는 테트라알킬암모늄염 또는 트리알킬벤질암모늄염 등의 양이온계 계면활성제, 또는 알킬베타인, 알킬알라닌 또는 이미다졸린 등의 양성이온계 계면활성제를 제한 없이 모두 사용할 수 있다.
상기 대전방지제는 본 발명에 따른 광확산판의 상하 대칭의 표면층(20, 30) 소재인 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 1~10 중량부 범위의 함량으로 적용된다. 대전방지제의 함량이 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만이면 대전방지 효과를 얻기 어렵고, 10 중량부를 초과하면 대전방지층(40)이 형성된 광확산판의 표면상태가 나빠지거나 광확산판의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
한편, 대형 LCD 또는 LED 장치에 적용되는 BLU 광원의 열에 의한 광확산판의 장시간 열변형을 방지하고자 본 발명에 따른 광확산판을 얻기 위한 수지 조성물에 층상 구조의 무기화합물을 더욱 포함할 수 있는데, 카오리나이트, 뎃카나이트, 나크라이트, 리자라이트, 안티고라이트, 크리스타일, 파이로피라이트, 탤크, 무스코바이트, 파라고나이트, 프로고파이트, 바이오타이트, 바이미큐라이트, 몬모릴로나이트, 파이데라이트, 논트로나이트, 사포나이트, 및 헥타이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 층상 무기 화합물이면 제한 없이 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광확산판을 얻기 위한 수지 조성물에는 필요에 따라 자외선 안정제, 산화방지제, 난연제, 및 안료로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더욱 포함할 수 있는바, 그 종류 및 함량에 대해서는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으므로 그에 따라 적절히 사용하면 된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 상기 다층 구조의 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 LCD 또는 LED 장치를 제공한다.
도 2에 본 발명에 따른 대전방지층을 갖는 다층 구조의 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 나타내었다.
다음으로, 본 발명은 대전방지층을 포함하는 다층 구조의 광확산판 제조방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 i) 폴리스티렌 수지 및 광확산제를 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급하는 단계; ii) 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체를 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급하는 단계; iii) 상기 i) 단계의 성분들을 용융·혼련하고 압출함으로써 기재층(10)을 형성하는 단계; iv) 상기 ii) 단계의 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체를 용융·혼련하고 공압출함으로써 상기 iii) 단계에서 형성된 기재층에 상하 대칭의 표면층(20, 30)을 형성하는 단계; 및 v) 상기 iv) 단계에서 형성된 상하 대칭의 표면층(20, 30)에 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm) 범위인 대전방지층(40)을 형성하는 단계;를 포함하는 다층 구조의 광확산판 제조방법을 제공한다.
본 발명에서와 같이 열가소성 수지를 원료로 하여 평판 쉬트를 제조하는 데에는 사출성형, 압출성형, 압축성형, 공압출성형 등 공지의 성형방법을 모두 이용할 수 있는데, 본 발명에서는 폴리스티렌 수지 및 광확산제(11)를 포함하는 기재층(10)과, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체를 포함하는 상하 대칭의 표면층(20, 30)을 형성한 평판 쉬트를 제조하기 위하여 공압출성형 방법을 이용한다.
아울러 본 발명에서는 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm) 범위인 대전방지층을 형성하는 것이 중요한 기술 구성인바, 이하에서는 그 대전방지층을 형성하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
일반적으로 열가소성 수지의 대전방지 처리에 의하여 대전방지 효과를 얻기 위해서는, 대전방지제를 성형 전의 열가소성 수지 조성물에 첨가하여 압출 또는 사출 성형함으로써 열가소성 수지의 내부에 대전방지제를 혼입하거나, 또는 성형 후 열가소성 수지 제품의 표면에 대전방지제를 도포할 수도 있다. 전자는 대전방지제가 열가소성 수지 제품의 내부에 혼입되어 있어 대전방지 효과가 지속적일 수는 있으나, 통상 다량의 대전방지제를 사용함에 따라 생산 원가가 상승되는 문제점이 있고, 대전방지제와 열가소성 수지의 상용성, 대전방지제가 열가소성 수지 제품의 내부에서 표면으로 스며 나오는 속도에 관여하는 열가소성 수지의 유리전이온도 등을 고려하여 대전방지제를 선택해야 하는 등의 단점이 있다. 반면, 후자는 열가소성 수지 제품의 표면에 대전방지제가 도포되어 있으므로 마찰 또는 세척 등에 의하여 시간이 지남에 따라 대전방지 효과가 약해질 수는 있으나, 적은 양의 대전방지제로도 큰 효과를 얻을 수 있기도 하거니와, 표면에 특이한 마찰이 없는 LCD 또는 LED TV의 BLU나 천정재 면광원 등에서는 외부 마찰 또는 세척의 염려 없이 장시간 대전방지효과를 거둘 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 장·단점을 고려하여 공압출성형된 광확산판의 상하 대칭의 표면층(20, 30)에 대전방지제를 도포하는 방법으로 대전방지층(40)을 형성하였다.
그리고 대전방지제를 도포하기 위한 방법으로는 스프레이 코팅법, 딥 코팅법, 플라즈마 코팅법, 또는 롤 코팅법 등 다양한 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 코팅의 균일성 및 공정의 신속성을 고려하면 롤 코팅법이 보다 바람직하다.
본 발명의 다층 구조의 광확산판 제조방법에 따르면, 일반적으로 BLU 광확산판에 요구되는 표면고유저항인 1 x 1011(Ω/cm)보다 102배 이상 작은 표면고유저항 값[0.5 x 109(Ω/cm) 내지 1.0 x 109(Ω/cm)]을 갖는 대전방지층을 포함하는 다층 구조의 광확산판을 얻을 수 있다. 게다가 오랜 시간이 흘러도 광확산판의 대전방지 효과가 그대로 유지되어 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.
이하 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
( 실시예 )
범용 폴리스티렌 수지 500kg 및 광확산제로 평균 입경이 2 μm인 아크릴계 가교입자 5kg과 실리콘계 가교입자 5kg을 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급하고, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 10kg을 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급하였다. 이어서 상기 이축 압출기의 일 호퍼부에 공급된 원료들을 용융·혼련하고 압출함으로써 쉬트(기재층)를 형성한 다음, 상기 이축 압출기의 타 호퍼부에 공급된 원료를 용융·혼련하고 공압출함으로써 상기 형성된 쉬트(기재층)에 상하 대칭의 표면층을 형성하였다. 양이온계 계면활성제인 테트라메틸암모늄 클로라이드 용액 0.1kg을 상기 상하 대칭의 표면층에 균일하게 롤 코팅 및 건조하여 대전방지층을 형성함으로써 다층 구조의 광확산판을 제조하였다.
( 비교예 1)
대전방지층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 광확산판을 제조하였다.
( 비교예 2)
테트라메틸암모늄 클로라이드 용액 0.05kg을 사용하여 대전방지층을 형성한것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 다층 구조의 광확산판을 제조하였다.
( 비교예 3)
테트라메틸암모늄 클로라이드 용액 1.5kg을 사용하여 대전방지층을 형성한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 다층 구조의 광확산판을 제조하였다.
( 시험예 )
상기 실시예 및 비교예 1 내지 3으로부터 제조된 광확산판의 광학적·전기적성질 및 기계적 물성을 아래 방법에 의하여 측정하였다.
(1) 전광선 투과율 및 광확산도(haze)는 ASTM D1003 방법에 따라 헤이즈미터를 이용하여 측정하였다.
(2) 광확산율은 변각 광도계를 이용하여 수광각 0°의 광선 투과율I0, 수광각 70°의 광선투과율 I70을 측정하고, 다음 식에 의해 계산하였다.
광확산율(%) = (I70/I0) X 100
(3) 휘도는 휘도계를 이용하여 단위면적당 나오는 빛의 밝기(cd/m2)로 계산하였다.
(4) 충격강도는 통상의 Izod 충격시험기로 측정하였다.
(5) 인장강도, 신장율, 굴곡강도는 만능시험기(INSTRON)로 측정하였다.
(6) JIS K6911 방법에 따라 UPMCP-HT450을 이용하여 인가전압 500V에서의 표면고유저항 값을 측정하였다.
표 1에는 광학적 물성을, 표 2에는 기계적 물성 및 전기적 성질 평가 결과를 나타내었고, 특히 표 3에는 장시간 경과 후의 표면고유저항 측정값을 나타내었다.
구분 전광선 투과율
(%)		 광확산도(haze)
(%)		 광확산율
(%)		 휘도
(cd/m2)
실시예 61.49 98.90 87.35 9,138
비교예 1 61.43 98.80 87.30 8,917
비교예 2 61.45 98.85 87.32 9,050
비교예 3 60.25 98.00 86.50 9,010
구분 Izod 충격강도
(J/m)		 인장강도
(Mpa)		 신장율
(%)		 굴곡강도
(Gpa)		 표면고유저항
(Ω/cm)
실시예 11.0 51.3 1.8 101 1.0 x 109
비교예 1 12.5 46.0 2.0 98.9 1.2 x 1012
비교예 2 11.5 51.7 1.9 103 1.1 x 1010
비교예 3 10.6 48.2 2.5 99.2 1.2 x 109
구분 50 시간 100 시간 200 시간 500 시간 1000 시간 3000 시간 8000 시간
실시예 1.0 x 109 0.5 x 109 0.5 x 109 0.8 x 109 1.0 x 109 1.1 x 109 1.5 x 109
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예의 다층 구조의 광확산판은 비교예 1 내지 3의 광확산판에 비하여 전광선 투과율, 광확산도(haze), 광확산율 및 휘도 등의 광학적 물성이 모두 우수함을 확인할 수 있다.
게다가 상기 표 2로부터는 대전방지층을 구비한 실시예의 다층 구조의 광확산판의 표면고유저항 값이 0.5 x 109 (100 ~ 200 시간 경과 후, 표 3 참조) 내지 1.0 x 109(Ω/cm)로서 대전방지층이 구비되지 아니한 비교예 1의 광확산판에 비하여 그 표면고유저항 값이 매우 작아 대전방지 효과가 우수함을 알 수 있으며, 특히 표 3에서 보는 바와 같이 8,000 시간이 경과한 후에도 표면고유저항 값에 거의 변화가 없어 장시간 경과 후에도 대전방지 효과가 그대로 유지됨으로써 장기간 안정적으로 사용할 수 있으며, 통상의 BLU 광확산판에 요구되는 표면고유저항 값인 1 x 1011(Ω/cm)보다도 102배 이상 작은 것으로 확인되었다.
또한, 표 2의 비교예 2로부터 확인할 수 있는 것처럼 대전방지제를 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만으로 첨가하면, 대전방지 효과가 실시예 1에 비하여 떨어지고, 비교예 3에서처럼 대전방지제를 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부를 초과하면 대전방지 효과는 큰 차이가 없으나, 기계적 물성이 전반적으로 저하되는 단점이 있으므로 대전방지층을 형성하기 위한 대전방지제의 함량을 조절하는 것이 중요함을 알 수 있다.
본 발명의 실시예는 기계적 물성에 있어서도 대전방지층을 구비하지 않은 비교예 1의 광확산판과 비교하여 거의 동등하거나 그 이상의 물성값을 나타내므로, 본 발명에 따른 폴리스티렌계 수지 조성물을 포함하는 대전방지층을 구비한 다층 구조의 광확산판은 디스플레이용 직하형 BLU의 광확산판으로서 경쟁력을 가질 것으로 기대할 수 있다.
10. 기재층 11. 광확산제
20(30). 상하 대칭의 표면층
40. 대전방지층 50. 광원
60. 반사시트 70. 기판
80. 액정층 100. 백라이트 유닛
200. 액정표시패널 300. 액정표시장치

Claims (13)

  1. 폴리스티렌 수지, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지, 광확산제 및 대전방지제를 함유하는 수지 조성물을 포함하는 광확산판으로서, 상기 광확산판은 폴리스티렌 수지, 및 폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부의 광확산제를 함유하는 기재층;
    메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지를 함유하고 7~13 μm크기의 엠보싱 패턴을 갖는 상하 대칭의 표면층; 및
    상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 1~10 중량부의 대전방지제를 함유하는 대전방지층;이 형성되는 다층 구조의 광확산판이며,
    상기 대전방지층이 형성된지 200~500 시간 경과 후, 다층 구조의 광확산판의 표면고유저항 값이 0.5 x 109(Ω/cm) 내지 0.8 x 109(Ω/cm) 범위인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광확산제는 탄산칼슘 입자, 황산바륨 입자, 산화티탄 입자, 수산화알루미늄 입자, 실리카 입자, 유리 입자, 마이카 입자, 산화마그네슘 입자, 산화아연 입자, 아크릴계 가교입자, 실리콘계 가교입자, 및 스티렌계 가교입자로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광확산제 입자는 평균 입경이 1~10 μm인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 수지는 폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 2~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 대전방지제는 비이온계, 음이온계, 양이온계 또는 양성이온계 계면활성제인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 카오리나이트, 뎃카나이트, 나크라이트, 리자라이트, 안티고라이트, 크리스타일, 파이로피라이트, 탤크, 무스코바이트, 파라고나이트, 프로고파이트, 바이오타이트, 바이미큐라이트, 몬모릴로나이트, 파이데라이트, 논트로나이트, 사포나이트, 및 헥타이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 층상 무기 화합물을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판.
  9. 제1항에 있어서, 자외선 안정제, 산화방지제, 난연제, 및 안료로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 광확산판.
  10. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항의 다층 구조의 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛.
  11. 제10항의 백라이트 유닛을 포함하는 LED 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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