KR101423618B1 - 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물 및 그 임프린팅 도광판과, 이를 포함하는 백라이트 유니트 및 디스플레이 장치 - Google Patents

도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물 및 그 임프린팅 도광판과, 이를 포함하는 백라이트 유니트 및 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다작용기 (메트)아크릴레이트 중합체, 우레탄 아크릴레이트 중합체/올리고머, 실리콘 화합물, 다관능성 아크릴레이트 단량체를 포함하는 디스플레이 도광판에의 패턴 형성을 위한 임프린팅 코팅 조성물에 관한 것으로, 광원으로부터 입력된 빛을 도광판의 상부로 균일하게 공급할 수 있도록 도광판에 임프린팅 코팅제를 사용하여 미세하고 정확한 패턴을 생성하며, 우수한 광투과성, 우수한 휘도 나타낼 뿐만 아니라 경도 및 내스크래치성 등의 물성이 우수한 코팅제 조성물에 관한 것이다.

Description

도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물 및 그 임프린팅 도광판과, 이를 포함하는 백라이트 유니트 및 디스플레이 장치{LIGHT CURING TYPE IMPRINTING COMPOSITION FOR FINE PATTERNING OF LIGHT GUIDE PANEL FOR DISPLAY DEVICES, IMPRINTED LIGHT GUIDE PANEL THEREOF, AND BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE CONTAINING THE SAME}
본 발명은 디스플레이용 도광판 상에 미세 패턴을 형성하기 위한 광경화형 임프린팅 조성물 및 이를 코팅하여 얻어지는 미세 패턴 형성 임프린팅 도광판과, 이를 포함하는 백라이트 유닛(BLU)과 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 백라이트 유닛(BLU)은 자체 발광력이 없는 LCD 배면에서 디스플레이 영상이 눈에 보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰 주는 기능을 하며, 디스플레이 패널의 하부 및/또는 측면으로부터 입사되는 빛을 디스플레이 화면 전체를 통하여 균일한 밝기로 출사되도록 하기 위한 광원 장치이다.
상기한 백라이트 유닛(BLU)은 점광원(LED: Light Emitting Diode) 또는 선광원(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)에서 나오는 빛을 면 광원화하여 전화면에 걸쳐서 균일하게 퍼지게 하는 역할을 하며, 이때 나오는 빛의 밝기(휘도)를 밝게 하기 위해 여러 부품이 조합되어서 사용된다.
상기한 백라이트 유닛(BLU)의 기본구성은 광원, 반사판(Reflection sheet), 도광판(Light Guide Panel, LGP), 확산판(Diffusion Sheet), 프리즘시트(Prism Sheet) 그리고 보호막(Protection Sheet)으로 구성된다.
이러한 백라이트 유닛(BLU)의 성능을 좌우하는 것은 도광판이다. 도광판(LGP)은 측면으로부터 입사되는 광원의 빛 손실을 최소화화면서 전면으로 빛을 골고루 분산시켜 균일하게 투과시키는 역할을 하는 부품이며, 도광판(LGP) 표면에 특정한 패턴을 형성하여 빛을 분산시킨다. 이때 상방으로 방출되는 광의 효율을 높여 고휘도를 구현하고 균일한 휘도분포를 유지하는 것이 중요하다.
한편, 탭, 노트북 및 TV용 디스플레이 도광판(LGP) 표면의 패턴을 만들어내는 종래의 방법은 주로 사출 방식, 인쇄 방식, 롤-스탬핑(Roll-Stamping) 방식 및 레이저 방식이 있다.
그러나, 사출 방식의 경우 대형 크기의 도광판 제작이 어려우며, 도광판 두께가 얇아질 경우 적용이 불가하며, 인쇄 방식의 경우 제판 제작과 같은 인쇄 부대비용이 많이 들고, 집광 패턴 구형이 어렵고, 미세 패턴의 구현이 어려워 향후 미세 패턴 추세의 도광판 패턴에 적합하지 않으며, 롤-스탬핑 방식의 경우에는 재현성이 부족하고 대형 크기의 도광판 제작이 어려우며, 두께가 얇아질 경우 적용이 곤란하다는 문제점이 있다.
한편, 레이저 방식의 경우에는 가공시간이 길고, 장비 투자비가 많이 투입되며, 최근 저가형 도광판 수요가 크게 증가됨에 따라, 기존 레이저 방식으로는 생산성을 높이고 가격을 낮추는데 한계가 있다. 또한 현재 약 2.2mm 두께의 도광판이 주로 사용되고 있으나, 가까운 장래에 약 1.5 mm 또는 약 1mm 두께의 도광판이 사용될 것으로 예측되는바, 약 1.5 mm 내지 약 1mm 두께의 얇은 도광판은 레이저 가공 시 열에 의한 형태 변형 우려가 클 뿐만 아니라, 생산성이 낮아 적용하기 곤란하다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 도광판(LGP)의 레이저 패턴 가공에 비하여 생산성이 현저히 증가되고 가격 경쟁력이 매우 우수한 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물을 제공하기 위한 것이다.
나아가 본 발명의 두 번째 목적은 내황변성이 우수하고, 휘도 및 광투과율이 우수하며, 경도 및 내스크래치성이 우수하고, 운송시에 발생할 수 있는 외관 손상의 문제를 미연에 방지할 수 있어 취급성이 우수하며, 상온에서의 점도가 5 내지 1,000 cps로 코팅 작업성이 용이하여 미세 패턴이 형성된 박막으로 도광판(LGP)에 임프린팅할 수 있는 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 세 번째 목적은 도광판(LGP)의 일면 또는 양면에 전술한 목적에 따른 광경화형 임프린팅 조성물을 코팅함으로써 얻어지는 우수한 휘도, 광투과성, 내황변성, 경도 및 내스크래치성을 가지는 도광판을 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 네 번째 목적은 전술한 도광판(LGP)를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다섯 번째 목적은 전술한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기한 첫 번째 및 두 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態: aspect)에 따르면, 하기 화학식 1의 다작용기 (메트)아크릴레이트 중합체 5~50중량%, 하기 화학식 2의 우레탄 아크릴레이트 중합체 또는 올리고머 5~30중량%, 하기 화학식 3의 실리콘 화합물 0.01~10중량%, 다관능성 아크릴레이트 단량체 5~50중량%, 광개시제 0.1~5중량% 및, 잔부(balance)가 용제로 구성되는 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물이 제공된다.
(화학식 1)
Figure 112013053584980-pat00001
(상기 화학식 1에서, R1 및 R3는 각각 독립적으로 수소(H-) 또는 메틸기(CH3-)이고, R2 및 R4는 각각 독립적으로 수소(H-), 메틸(CH3-), 페닐 (phenyl-), 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched aliphatic-), 시클로 탄화수소(cyclic aliphatic-), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 또는 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)기이며, n과 m은 각각 독립적으로 1보다 큰 정수이며, 10≤n+m≤1,000 이다.)
(화학식 2)
Figure 112013053584980-pat00002
(상기 화학식 2에서, R1은 수소(H-) 또는 메틸기(CH3-)이고, R2는 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched apliphatic-), 또는 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon)이며, R3는 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate), TDI(toluene diisocyanate), HDI(Hexamethylene Diisocyanate), 또는 중합성-MDI의 구조를 갖으며, n은 2≤n≤10 이다.)
(화학식 3)
Figure 112013053584980-pat00003
(상기 화학식 3에서, R1은 메틸기(CH3-), 아미노기(amino-), 에폭시기(epoxy-), 알리시클릭에폭시(alicyclic epoxy-), (메트)아크릴기((meth)acryl-), 폴리에테르(polyether-), 카복실기(carboxyl-), 페닐(phenyl-), 또는 히드록실(-OH)이고, R2는 메틸(CH3-), 페닐 (phenyl-), 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched aliphatic-), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 또는 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)이며, n과 m은 각각 독립적으로 0보다 큰 정수이고, 10 ≤ n+m ≤ 100 이다.)
구체적으로 상기한 다관능성 아크릴레이트 단량체는 디펜타에리트리톨 핵사아크릴레이트(DPHA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETIA), 트리(2-히드록시에틸)이소이아노에이트 트리아크릴레이트(THEIC), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 에틸렌옥사이드 부가형 유도체, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 에틸렌부가형 유도체, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA) 에텔렌옥사이드 부가형 유도체, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 디시클로데칸디메탄올디아크릴레이트(DCPA), 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기한 광경화형 임프린팅 조성물은 광개시제를 0.1~5중량% 더욱 포함할 수 있다.
상기한 광개시제는 히드록시케톤계 광개시제 또는 아미노케톤계 광개시제일 수 있다.
구체적으로 상기한 광개시제는 벤조페논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아테토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
또한 상기한 용제는 알코올계, 케톤계, 에테르계, 헥산계, 또는 벤제계 용제일 수 있다.
구체적으로 상기한 용제는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 2-메톡시에탄올, 부탄올, 이소옥탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브, 이소프로필셀루솔브, 부틸셀루솔브, 메틸카비톨, 에틸카비톨, 이소프로필카비톨, 부틸카비톨, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디부틸케톤, 사이클로헥사논, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 헥산, 헵탄, 옥탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
한편, 상기한 광경화형 임프린팅 조성물은 첨가제로서 항산화제, UV 흡수제, 광안정제, 열적고분자화 금지제, 레벨링제, 계면활성제, 윤활제, 방오제, 또는 이형제를 총량 0.1~5중량% 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 광경화형 임프린팅 조성물은 점도가 5~1,000cps이고, 굴절률이 1.45~1.55인 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 상기한 세 번째 목적은 기재(基材: substrate)의 적어도 일면에 전술한 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물을 임프린팅하여 패턴 형성된 코팅층을 포함하는 도광판(LGP: Light Guide Panel)에 의하여 달성될 수 있다.
여기서, 상기 도광판에 형성된 임프린팅 코팅층의 두께는 1~100㎛이고, 표면에 소정의 미세패턴이 형성되어 있다.
본 발명의 상기한 네 번째 목적은 전술한 도광판을 포함하는 백라이트 유닛(BLU: Back Light Unit)에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명의 상기한 다섯 번째 목적은 전술한 백 라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물은 우수한 내황변성, 우수한 휘도 및 광투과율과, 우수한 경도 특성 및 내스크래치성을 가지므로 우수한 취급성을 지녀 운송시에 발생할 수 있는 외관 손상의 문제를 미연에 방지할 수 있으며, 상온에서 점도가 낮아 용이한 코팅 작업성을 가지므로 미세 패턴 박막으로 도광판(LGP)에 용이하게 임프린팅할 수 있으므로, 도광판(LGP)에 대한 종래의 레이저 패턴 가공에 비하여, 현저히 높은 생산성과 경제성을 가지며, 본 발명에 따른 광경화형 임프린팅 조성물이 소정의 미세 패탄으로 임프린팅된 도광판은 우수한 휘도, 광투과성, 내황변성, 경도 및 내스크래치성을 지닌다.
이하, 본 발명에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물은 하기 화학식 1의 다작용기 (메트)아크릴레이트 중합체, 하기 화학식 2의 우레탄 아크릴레이트 중합체 및/또는 올리고머, 하기 화학식 3의 실리콘 화합물과, 다관능성 아크릴레이트 단량체, 광개시제 및 용제로 구성된다.
(화학식 1)
Figure 112013053584980-pat00004
(상기 화학식 1에서, R1 및 R3는 각각 독립적으로 수소(H-) 또는 메틸기(CH3-) 이고, R2 및 R4는 각각 독립적으로 수소(H-), 메틸(CH3-), 페닐 (phenyl-), 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched aliphatic-), 시클로 탄화수소(cyclic aliphatic-), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 또는 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)기이며, n 과 m은 각각 독립적으로 1 보다 큰 정수이고, 10≤n+m≤ 1,000 이다.)
(화학식 2)
Figure 112013053584980-pat00005
(상기 화학식 2에서, R1은 수소(H-) 또는 메틸기(CH3-) 이고, R2는 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched apliphatic-), 또는 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon)이며, R3는 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate), TDI(toluene diisocyanate), HDI(Hexamethylene Diisocyanate), 또는 중합성-MDI의 구조를 가지며, n 은 2≤n≤10 이다.)
(화학식 3)
Figure 112013053584980-pat00006
(상기 화학식 3에서, R1은 메틸기(CH3-), 아미노기(amino-), 에폭시기(epoxy-), 알리시클릭에폭시(alicyclic epoxy-), (메트)아크릴기((meth)acryl-), 폴리에테르(polyether-), 카복실기(carboxyl-), 페닐(phenyl-) 또는 히드록실(-OH)이고, R2는 메틸(CH3-), 페닐 (phenyl-), 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched aliphatic-), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 또는 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)이며, n과 m은 각각 독립적으로 0보다 큰 정수이며, 10 ≤ n+m ≤ 100 이다.)
상기 화학식 1로 표시되는 다작용기 (메트)아크릴레이트 중합체는 굴절률이 1.45~1.55이고 분자량이 10,000~150,000인 다관능성 (메트)아크릴레이트인 것이 바람직할 수 있다.
또한 상기 화학식 1로 표시되는 다작용기 (메트)아크릴레이트 중합체는 코팅제 조성물 전 중량에서 대하여 5~50중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 다작용기 (메트)아크릴레이트 중합체의 첨가량이 상기의 기준으로 5중량% 미만인 경우에는 코팅막의 임프린팅 패턴성, 경도 및 적정한 부착성을 부여하기 곤란하게 될 우려가 있어 바람직하지 못하며, 역으로 50중량%를 초과할 경우에는 점도가 높아져서 작업성에 문제를 초래할 우려가 높아지므로 역시 바람직하지 못하다.
또한 상기 화학식 2로 표시되는 우레탄 아크릴레이트 중합체 및/또는 올리고머는 굴절률이 1.45~1.55이고 분자량이 1,000~20,000인 우레탄 아크릴레이트인 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 상기 화학식 2로 표시되는 우레탄 아크릴레이트 중합체 및/또는 올리고머는 조성물 전 중량에 대하여 5~30중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 2로 표시되는 우레탄 아크릴레이트 중합체 및/또는 올리고머의 첨가량이 상기의 기준으로 5중량% 미만인 경우에는 코팅막의 임프린팅 패턴성 및 탄성을 부여하기가 곤란하게 될 우려가 있으므로 바람직하지 못하며, 역으로 30중량%를 초과 할 경우에는 경화속도 저하와 휘도 감소 우려뿐만 아니라 기재와의 밀착성이 나빠질 우려가 있고, 또한 점도가 지나치게 높아져서 작업성에 문제를 초래할 가능성이 커지므로 역시 바람직하지 못하다.
상기 화학식 3으로 표시되는 실리콘 화합물은 코팅제 조성물 전 중량에 대하여 0.01~10중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 3으로 표시되는 실리콘 화합물의 첨가량이 상기의 기준으로 0.01중량% 미만인 경우에는 코팅막의 임프린팅 패턴성을 부여하기가 곤란하게 될 염려가 있어 바람직하지 못하며, 역으로 10중량%를 초과할 경우에는 경화속도 저하, 황변 유발, 광투과도와 휘도의 감소, 기재에 대한 밀착성 저하를 초래할 우려가 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에 있어 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 광경화 접착제 조성물의 점도를 조절하고, 탄성력을 증가시키며, 우수한 휘도와 광투과도를 유지할 수 있도록 한다.
상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 구체적으로 디펜타에리트리톨 핵사아크릴레이트(DPHA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETIA), 트리(2-히드록시 에틸)이소이아노에이트 트리아크릴레이트(THEIC), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 에틸렌옥사이드 부가형 유도체, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 에틸렌부가형 유도체, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA) 에텔렌옥사이드 부가형 유도체, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 디시클로데칸디메탄올디아크릴레이트(DCPA), 또는 이들의 임의의 혼합물을 사용할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 25℃에서의 점도가 1~200cps인 저점도 다관능성 아크릴레이트 단량체인 것이 좋다.
상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 조성물 전 중량에 대하여 5~50중량% 로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체의 첨가량이 상기의 기준으로 5중량% 미만인 경우에는 조성물의 탄성력이 낮아지고, 점도가 높아 작업성이 나빠질 우려가 있으며, 역으로 50중량%를 초과할 경우에는 반응성이 저하되고 기재와의 밀착성이 나빠질 우려가 있다.
본 발명에 있어서 상기 광개시제는 특별한 제한은 없으며 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 임의적 선택하여 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 히드록시케톤류 광개시제 또는 아미노케톤류 광개시제를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 벤조페논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아테토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤으로, 또는 이들의 임의의 혼합물을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 조성물 전 중량에 대하여 0.1~5중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광개시제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 경화속도가 지나치게 늦어질 우려가 있어 바람직하지 못하며, 역으로 5중량%를 초과하는 경우에는 황변 현상이 나타날 수 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
한편, 상기 용제로서는, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 2-메톡시에탄올, 부탄올, 이소옥탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브, 이소프로필셀루솔브, 부틸셀루솔브, 메틸카비톨, 에틸카비톨, 이소프로필카비톨, 부틸카비톨 등), 케톤계(아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디부틸케톤, 사이클로헥사논 등), 에테르계(메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트), 헥산계(헥산, 헵탄, 옥탄 등), 벤젠계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등)에서 선택되는 어느 한 종 또는 이들의 임의의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 용제는 조성물 전 중량에 대하여 잔부를 구성하나, 일반적으로 언급하면 0~80중량%, 통상적으로는 50~70중량%로 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량이 0중량%인 특정한 경우에는 무용제 타입의 광경화 코팅제를 제조할 수 있으나 이는 통상적인 것은 아니며, 80중량%를 초과하는 경우에는 점도가 너무 낮아져 임프린팅 패턴의 형성에 문제를 초래할 우려가 높으므로 바람직하지 못할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광경화형 임프린팅 조성물에는 필요에 따라 선택적으로 첨가제를 추가할 수 있다. 상기 첨가제는 항산화제, UV 흡수제, 광안정제, 열적고분자화 금지제, 레벨링제, 계면활성제, 윤활제, 방오제, 이형제, 또는 이들의 임의의 혼합물을 조성물 전 중량 기준으로 각각 0.001~3중량%의 양, 그리고 총량으로는 0.001~5중량%의 양으로 사용할 수 있으나, 이는 본 발명에 있어서 제한적인 것은 아니며 임의 선택적이다. 특히 소프트 몰드와의 이형성을 부여하기 위해서 실리콘계 이형제와 방오성을 주기 위한 불소계 아크릴레이트 단량체 그리고 레벨링성을 주기 위한 실리콘 레벨링제를 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 첨가할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 광경화형 임프린팅 조성물은 점도가 5~1,000cps이며, 굴절률이 1.45~1.55인 것이 바람직하다. 상기 광경화 코팅제 조성물의 점도가 5 cps 미만이면, 코팅 두께가 너무 얇아져 임프린팅 패턴에 문제가 생기고, 1,000 cps를 초과하면 점도가 너무 높아 작업성이 떨어지며 코팅 두께가 너무 두꺼워지는 문제점이 있다. 또한 굴절률이 1.45지 1.55인 경우 가장 이상적인 광학특성을 구현할 수 있음으로 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 기재의 일면 또는 양면에 전술한 본 발명에 따른 광경화형 임프린팅 조성물을 광경화 임프린팅하여 패턴된 코팅층을 포함한 도광판(LGP)을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 기재로서는 특별한 한정이나 제한은 없으나, 바람직하게는 투명 재질의 폴리메타메틸아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리에틸테레프탈레이트(PET) 등을 들 수 있으며, 양면 중 적어도 일면에 광경화 임프린팅 코팅을 할 수 있다.
상기 임프린팅 코팅층 두께는 1~100㎛의 범위, 바람직하게는 5~80㎛의 범위, 더욱 바람직하게는 10~50㎛의 범위이다.
본 발명에 따른 광경화형 임프린팅 조성물은, 코팅 후 UV광을 조사하여 순간 경화시키게 되며, UV광의 조사량은 약 0.01~2 J/cm2이고, 바람직하게는 0.1~0.5 J/cm2이고, 더욱 바람직하게는 0.1~0.3 J/cm2이며, 파장은 365nm를 주파장으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 도광판은 제조시에 패턴형성과 경화속도가 빨라 생산성이 우수하며, 저점도로 박막 임프린팅 코팅이 가능하며, 경화한 후 제조된 도광판은 내황변성이 우수하고, 휘도 및 광투과율이 우수하며, 부착력, 경도 및 내스크래치성이 우수한 특성을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 도광판을 구비한 백라이트 유닛을 제공한다.
상기 백라이트 유닛은 제한되지 않으며 본 기술분야에서 알려진 구조를 채용할 수 있다. 일례로 광원(CCFL 또는 LED), 반사판(Reflection sheet), 도광판(Light Guide Panel, LGP), 확산판(Diffusion Sheet), 프리즘시트(Prism Sheet) 그리고 보호막(Protection Sheet)로 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 도광판을 구비한 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 바람직하게는 상기 액정 디스플레이 장치는 본 발명에 따른 도광판을 구비한 상기 백라이트 유닛을 구비할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하고자 하나, 이는 오직 본 발명을 실증적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 10>
하기의 표 1과 표 2에 기재된 바와 같은 조성 성분 및 조성비로 각 성분들을 조합하여 광경화형 임프린팅 조성물을 제조하고, 아래의 평가 방법에 따라 그 물성을 평가하였으며, 그 결과를 하기의 표 1 및 표 2에 나타내었다.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
IR H70 10 7 3 5 7 5 2 4
IR G304 10 3 7 5 7 2 5 3
I-335 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
PU 640 15 5 10 7 13 5 8 6
PU 664 15 10 5 8 13 8 5 7
X-22-2475 1 0.7 0.3 0.5 1 0.7 0.3 0.5
X-22-9002 1 0.3 0.7 0.5 1 0.3 0.7 0.5
PETIA 3 5 3 4 4 3 5 3 4 4
TMPTA 5 3 4 3 2 5 3 4 3 2
TMP(EO)9TA 2 2 3 3 3 2 2 3 3 3
I-184 3 0 2 1 2.5 3 0 2 1 2.5
I-907 3 1 2 1.5 3 1 2 1.5
MIBK 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
MEK 25 25 25 25 25 30 30 30 30 30
톨루엔 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15
아세톤 20 20 20 20 20 15 15 15 15 15
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
점도
(cps, 25)		 49.6 50.1 51.2 50.8 51.2 22.5 21 23 20 25
AHPA Color
(색상)		 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
임프린팅 패턴 우수 우수 매우
우수		 우수 매우
우수		 우수 우수 매우
우수		 매우
우수		 매우
우수
부착력
(100/100)		 100/
100		 100/
100		 100/
100		 100/
100		 100/
100		 100/
100		 100/
100		 100/
100		 100/
100		 100/
100
휘도저하
(%)		 10
이하		 10
이하		 10
이하		 10
이하		 10
이하		 10
이하		 10
이하		 10
이하		 10
이하		 10
이하
광투과도저하
(%)		 15
이하		 15
이하		 15
이하		 15
이하		 15
이하		 15
이하		 15
이하		 15
이하		 15
이하		 15
이하
경도
(H)		 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
성분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 비교예 10
IR H70 17 8 13 7 10 2 10
IR G304 8 17 13 7 2 10 10
I-335 1 1 1 1 1 1 1 1 2
PU 640 25 14 10 8
PU 664 25 14 8 10
X-22-2475 1 0.7 0.3 0.5 0.7 0.3
X-22-9002 1 0.3 0.7 0.5 0.3 0.7
PETIA 3 5 3 4 4 3 5 4
TMPTA 5 3 4 3 2 5 3 2
TMP(EO)9TA 2 2 3 3 3 2 2 3
I-184 3 0 2 1 2.5 3 0 2 1 2.5
I-907 3 1 2 1.5 3 1 2 1.5
MIBK 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
MEK 25 25 25 25 25 30 30 30 30 30
톨루엔 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15
아세톤 20 20 20 20 20 15 15 15 15 15
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
점도
(cps, 25)		 112.1 113.7 150.1 149.6 51.2 21.4 20.9 34.5 36.4 47.6
AHPA Color
(색상)		 3 3 2 2 2 1 1 2 2 3
임프린팅패턴 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
부착력
(100/100)		 100/
100		 100/
100		 97/
100		 98/
100		 97/
100		 100/
100		 100/
100		 95/
100		 97/
100		 99/
100
휘도저하
(%)		 15
이상		 15
이상		 15
이상		 15
이상		 15
이상		 15
이상		 15
이상		 15
이상		 15
이상		 15
이상
광투과도저하
(%)		 20
이상		 20
이상		 20
이상		 20
이상		 20
이상		 20
이상		 20
이상		 20
이상		 20
이상		 20
이상
경도
(H)		 2 2 3 3 3 2 2 3 3 3.5
IR H70: 아크릴레이트 공중합체 중합체(미츠비시레이온)
IR G304: 아크릴레이트 공중합체 중합체(미츠비시레이온)
I-335: 페닐아크릴레이트/메틸아크릴레이트 공중합체(애쉬랜드)
PU 640: 아로마틱 우레탄 아크릴레이트 올리고머 (미원상사)
PU 664: 알리파틱 우레탄 아크릴레이트 올리고머 (미원상사)
X-22-2475: 실리콘 화합물 (신에추)
X-22-9002: 실리콘 화합물 (신에추)
PETIA: 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(에스케이사이텍)
TMPTA: 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(미원상사)
TMP(EO)9TA: 트리메틸프로판 (에틸렌옥사이드)9 트릴아크릴레이트 (미원상사)
I-184: 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 (시바가이기)
I-907: 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1(시바가이기)
MEK: 메틸에틸케톤 (대정화금)
Toluene: 톨루엔 (에스케이에너지)
Acetone: 아세톤 (대정화금)
MIBK: 메틸이소부틸케톤 (금호석유화학)
- 점도(Viscosity): 광경화 임프린팅 조성물의 점도(cps, 25)는 KS A 0531에 따른 점도계를 사용하여 측정하였다.
- 색상(APHA Color): 광경화 임프린팅 조성물의 색상(APHA Color)은 KS M ISO 6271-2에 따른 분광 광도계를 사용하여 측정하였다.
- 임프린팅 패턴(Imprinting Pattern): 마이크로현미경(니콘사)으로 패턴 형태, 이형성 및 갈라짐 등을 관찰하여 평가하였다.
- 부착력(Adhesion Test): 제작된 도광판에 10 x 10mm의 영역내에서 100개의 매트릭스 구조로 절개한 후, 그위에 테이프로 접착하고 수직으로 강하게 이형하면서 떨어져 나온 매트릭스의 개수를 표기하였다(즉, 부착력 = (100 - 테스트 후 떨어져 나온 매트릭스 수)/100).
- 휘도(Iluminance) 저하: 광경화형 임프린팅 조성물의 휘도는 KS M ISO 2813에 따라서 측정하고, 임프린팅 전 도광판과 임프린팅 후 도광판의 휘도차이를 계산하여 휘도 저하값을 %로 환산하였다(즉, 휘도 저하값(%) = (임프린팅 전 휘도값 - 임프린팅 후 휘도값) / (임프린팅 전 휘도값) x 100)
- 광투과도(Light Transmittance) 저하: 광경화형 임프린팅 조성물의 광투과도는 KS M ISO 13468-1 (ASTM D1003, JIS K 7361)에 따른 광투과도 측정 장치를 사용하여 측정하였으며, 임프린팅 전 도광판과 임프린팅 후 도광판의 광투과도 차이를 계산하여 광투과도 저하값을 %로 환산하였다. (즉, 광투과도 저하값(%) = (임프린팅 전 광투과도값 - 임프린팅 후 광투과도값) / (임프린팅 전 광투과도값) x 100).
- 경도(Hardness): 광경화형 임프린팅 조성물의 코팅 후 패턴된 도광판의 경도는 KS M ISO 2039-1의 방법으로 시험편의 표면에 특정한 하중을 가한 후, 가해진 하중에 대한 자국의 깊이를 측정하여 자국의 표면적을 계산하고, 강구 압입 경도를 구하여서 측정하였다.
상기 표 1 및 표 2로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1, 화학식 2, 및 화학식 3 그리고 다관능성 아크릴레이트 단량체를 모두 포함하는 실시예 1 내지 10의 경우에는 그렇지 않은 비교예 1 내지 10에 비하여 임프린팅 패턴이 우수할 뿐만 아니라, 점도가 낮으며, 색상이 투명하고 휘도 저하와 광투과도 저하가 낮은 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 1 및 2에서 다관능성 (메트)아크릴레이트 중합체가 제외된 조성물 경우, 점도가 상승되고 색상이 나빠지며 임프린팅 패턴 불량이 발생하였으며, 비교예 3 내지 5에서 우레탄 아크릴레이트 중합체/올리고머가 제외된 조성물의 경우 부착력이 나빠지고 임프린팅 패턴 불량이 발생하였고, 비교예 6 내지 7에서와 같이 실리콘 화합물이 제외된 조성물의 경우 이형성 불량에 따른 임프린팅 패턴 불량이 발생하였으며, 비교예 8 내지 9에서 다관능성 아크릴레이트 단량체가 제외된 조성물의 경우에는 부착력이 나빠지고 UV 경화성이 감소하여 임프린팅 패턴 불량이 발생하였고, 비교예 10에서 우레탄 아크릴레이트 중합체 및/또는 올리고머와 실리콘 화합물이 제외된 조성물의 경우에도 부착력이 나빠지고 이형성 불량에 따른 임프린팅 패턴 불량이 발생하였다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1의 다작용기 (메트)아크릴레이트 중합체 5~50중량%, 하기 화학식 2의 우레탄 아크릴레이트 중합체 또는 올리고머 5~30중량%, 하기 화학식 3의 실리콘 화합물 0.01~10중량%, 다관능성 아크릴레이트 단량체 5~50중량%, 광개시제 0.1~5중량% 및, 잔부(balance)가 용제로 구성되는 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
    (화학식 1)
    Figure 112014035112854-pat00007

    (상기 화학식 1에서, R1 및 R3는 각각 독립적으로 수소(H-) 또는 메틸기(CH3-)이고, R2 및 R4는 각각 독립적으로 수소(H-), 메틸(CH3-), 페닐 (phenyl-), 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched aliphatic-), 시클로 탄화수소(cyclic aliphatic-), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 또는 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)기이며, n과 m은 각각 독립적으로 1보다 큰 정수이며, 10≤n+m≤1,000 이다.)
    (화학식 2)
    Figure 112014035112854-pat00008

    (상기 화학식 2에서, R1은 수소(H-) 또는 메틸기(CH3-)이고, R2는 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched apliphatic-), 또는 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon)이며, R3는 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate), TDI(toluene diisocyanate), HDI(Hexamethylene Diisocyanate), 또는 중합성-MDI의 구조를 갖으며, n은 2≤n≤10 이다.)
    (화학식 3)
    Figure 112014035112854-pat00009

    (상기 화학식 3에서, R1은 메틸기(CH3-), 아미노기(amino-), 에폭시기(epoxy-), 알리시클릭에폭시(alicyclic epoxy-), (메트)아크릴기((meth)acryl-), 폴리에테르(polyether-), 카복실기(carboxyl-), 페닐(phenyl-), 또는 히드록실(-OH)이고, R2는 메틸(CH3-), 페닐 (phenyl-), 직쇄 탄화수소(linear aliphatic-), 분지쇄 탄화수소(branched aliphatic-), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 또는 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol)이며, n과 m은 각각 독립적으로 0보다 큰 정수이고, 10 ≤ n+m ≤100 이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기한 다관능성 아크릴레이트 단량체가 디펜타에리트리톨 핵사아크릴레이트(DPHA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETIA), 트리(2-히드록시에틸)이소이아노에이트 트리아크릴레이트(THEIC), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 에틸렌옥사이드 부가형 유도체, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 에틸렌부가형 유도체, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA) 에텔렌옥사이드 부가형 유도체, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA) 및, 디시클로데칸디메탄올디아크릴레이트(DCPA)로 이루어지는 군(群)으로부터 선택되는 적어도 1종의 단량체인 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기한 광개시제가 히드록시케톤계 광개시제 또는 아미노케톤계 광개시제인 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기한 광개시제가 벤조페논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아테토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논 및, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 광개시제인 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 용제가 알코올계, 케톤계, 에테르계, 헥산계, 또는 벤제계 용제인 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기한 용제가 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 2-메톡시에탄올, 부탄올, 이소옥탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브, 이소프로필셀루솔브, 부틸셀루솔브, 메틸카비톨, 에틸카비톨, 이소프로필카비톨, 부틸카비톨, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디부틸케톤, 사이클로헥사논, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 헥산, 헵탄, 옥탄, 벤젠, 톨루엔 및, 자일렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 용제인 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기한 광경화형 임프린팅 조성물이 첨가제로서 항산화제, UV 흡수제, 광안정제, 열적고분자화 금지제, 레벨링제, 계면활성제, 윤활제, 방오제, 또는 이형제를 총량 0.001~5중량% 더욱 포함하는 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광경화형 임프린팅 조성물이 점도가 5~1,000cps이고, 굴절률이 1.45~1.55인 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물.
  10. 기재(基材: substrate)의 적어도 일면에 제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 도광판 미세 패턴 형성용 광경화형 임프린팅 조성물을 임프린팅하여 패턴 형성된 코팅층을 포함하는 도광판(LGP: Light Guide Panel).
  11. 제10항에 있어서, 상기 임프린팅 코팅층의 두께가 1~100㎛이고, 표면에 미세패턴이 형성되어 있는 도광판.
  12. 제10항에 따른 도광판을 포함하는 백라이트 유닛(BLU: Back Light Unit).
  13. 제12항에 따른 백 라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치.
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