KR101942896B1 - 엣지 백라이트 유니트용 반사필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 공기층을 포함하는 기재층의 적어도 한 면에 코팅층이 구비되고, 상기 코팅층은 비구상입자를 포함하는 적정 압축강도의 돌기를 포함하여 갈림 현상 발생이 적으며, 젖음 현상 및 응력을 과도하게 받는 위치에서의 흰점 현상이 개선된 엣지 백라이트 유니트용 반사필름을 제공한다.

Description

엣지 백라이트 유니트용 반사필름{REFLECTION FILM FOR EDGE BACK LIGHT UNIT}

본 발명은 엣지 백라이트 유니트용 반사필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기재필름 상에 적정 압축강도의 돌기를 형성하여 젖음 현상 및 갈림 현상 발생이 적으며, 응력을 과도하게 받는 위치에서의 흰점 현상이 개선된 엣지 백라이트 유니트용 반사필름에 관한 것이다.

현재 디스플레이는 LCD 제품들에 주로 사용되고 있으며, LCD는 자체적으로 발광하지 않는 특성으로 인하여 광원을 공급하는 장치인 백라이트 유니트(Back Light Unit)가 적용된다. 백라이트 유니트는 CCFL, LED 등의 선광원이나 점광원을 면광원으로 전환시켜 광원에서 나오는 빛을 액정 패널에 전달하는 역할을 하며, 광원의 위치에 따라 크게 엣지형(Edge)과 직하형(Direct)으로 분류할 수 있다.

엣지 백라이트 유니트는 과거에는 주로 휴대폰, 노트북, 모니터 등의 작은 사이즈의 LCD에 사용되었으나, 현재에는 얇고 가벼운 특성으로 인하여 TV에도 많이 사용된다.

엣지 백라이트 유니트는 도광판을 중심으로 도광판의 일측 단면에 광원의 광을 입사시키고 도광판의 출광면에서 광을 출사하도록 구성된 것으로, 광의 확산 및 효율을 증가시키기 위해 도광판으로부터 출사된 광은 확산 필름, 프리즘 필름, 반사 편광 필름 등을 지나며, 광의 효율적인 출광을 위해 도광판의 출광면의 반대면은 반사필름이 존재한다.

반사필름은 앞서 서술한 바와 같이 광효율을 높이기 위해 도광판 하부로 떨어지는 광을 도광판 상부로 올려주는 기능을 하는 필름으로, 일반적으로 PET, PE, PP 등의 재질의 필름 내부에 기공을 조밀하게 형성함으로써 반사율을 높인다. 엣지 백라이트 유니트의 반사필름은 도광판과 맞닿는 구조이므로 도광판과의 밀착으로 인한 젖음 현상(wet out) 및 상호간에 마찰에 의한 갈림 발생으로 화상에서 결점으로 보여지는 문제가 있는데, 이러한 문제를 극복하기 위해 반사필름 표면에 돌기 형태를 구성하여 사용한다.

그러나 최근에는 TV 용도로 제조되는 엣지 백라이트 유니트 구조의 증가로 인해 도광판의 크기가 커지고 무게 또한 무거워지고 있으며, 이에 따라 도광판 하부와 반사필름과의 마찰에 의한 결점 발생이 늘어나고 있다. 또한 박형 구조의 증가 추세로 인하여 도광판과 반사필름의 간격이 더욱 좁아지면서 두 기구간의 마찰에 의한 문제뿐만 아니라, 구조상 응력을 가장 많이 받는 위치에서 도광판과 반사필름이 밀착되어 화상에 흰점(white spot)으로 보이는 문제도 발생하고 있어 기술적 과제로 대두되고 있다.

종래 기술은 반사필름의 표면에 구형의 입자를 함유한 코팅액을 전사하거나 도포하는 방식에 의해 도광판과 반사필름의 간격을 유지하여 갈림 현상 및 흰점 발생 문제를 해결하고자 하였다. 그러나 이러한 방식은 도광판과 점 형태로 맞닿게 되어 좁은 면적에 집중적으로 힘을 받아 마찰에 의한 갈림 문제가 크게 개선되지 않는 문제가 있었다.

이에 본 발명의 발명자들은 반사필름 표면에 비구상 형태를 도입하여 마찰에 의한 갈림 문제 및 응력에 의한 흰점 문제를 해결하고자 하였다.

대한민국 특허공개공보 제2012-62239호

본 발명의 목적은 엣지 백라이트 유니트 구조에서 반사필름과 도광판이 맞닿는 위치에 마찰에 의한 갈림 문제, 젖음 현상, 구조적 응력에 의한 누름성 흰점 문제를 개선하기 위한 엣지 백라이트 유니트용 반사필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 엣지 백라이트 유니트용 반사필름은 기재층;

상기 기재층의 적어도 일면에 도포되며 표면에 돌기를 포함하는 코팅층;으로 이루어지고,

상기 돌기는 비구상입자를 포함하고, 상기 돌기의 크기는 8~150㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 돌기는 비구상입자를 포함하는 코팅액을 기재층에 도포하는 방법으로 형성된 것임을 특징으로 한다.

상기 비구상입자의 어스펙트비의 평균값은 1.2 내지 3.0인 것을 특징으로 한다.

상기 비구상입자의 10% 압축 강도는 120 내지 180 kgf/㎠인 것을 특징으로 한다.

상기 비구상입자는 유기입자인 것을 특징으로 한다.

상기 기재층은 기재필름의 내부에 공기층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

반사필름 표면의 60° 광택도는 10 내지 80인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엣지 백라이트 유니트용 반사필름은 표면에 적정 압축강도의 돌기를 형성하여 도광판과 반사필름의 마찰에 의한 갈림 문제, 젖음 현상, 구조적 응력에 의한 누름성 흰점 문제 발생이 감소한다.

도 1은 내부에 공기층이 형성된 기재층 상에 비구상형태의 코팅층이 형성된 반사필름의 모식도이다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 엣지 백라이트 유니트용 반사필름을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따르는 반사필름의 구성을 나타낸 모식적 단면도이다. 도 1과 같이 본 발명은 내부에 공기층이 형성된 기재층과 코팅층으로 이루어지며, 상기 코팅층 상에는 돌기가 존재한다.

(1) 기재층

본 발명의 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC) 재질의 기재필름 내부에 공기층이 형성되어 있는 구조이며, 일반적으로 PET 재질로 이루어진 필름이 주로 사용된다. 상기 공기층은 반사 성능을 향상시키기 위한 것으로, 필름의 두께 방향으로 공기층의 밀도를 높이기 위해 폴리스티렌-클레이 판상 복합체를 사용하여 판형 또는 디스크형의 공기층을 형성한다. 상기 공기층을 형성하는 방법으로 기재필름 제조 후 상기 기재필름을 연신하여 내부에 공기층을 형성하는 공지의 방법을 이용할 수 있다.

기재필름 내부에 공기층이 형성되면 외부의 빛이 필름을 거치면서 공기층과 기재필름 사이의 굴절률 차이로 인하여 빛이 굴절, 산란, 반사되면서 백색으로 보인다. 기재층의 반사율은 내부 공기층이 형성되는 정도에 따라 달라지며, 일반적으로 공기층의 개수가 많을수록, 공기층이 미세할수록 반사율이 증가한다. 또한 동일한 반사필름인 경우 반사필름의 두께가 두꺼울수록 반사율이 증가하는데, 이는 내부 공기층의 개수가 많기 때문이다.

(2) 코팅층

상기 코팅층은 기재층 상에 코팅액이 도포됨으로써 형성된다. 상기 코팅액은 돌기를 형성하는 입자 외에 열경화 수지 또는 자외선 경화 수지에서 선택되는 바인더 수지, 경화제 및 용매의 조성으로 이루어지며, 상기 조성은 통상의 광학 필름에서 사용되는 범위의 것이라면 채용될 수 있다.

바인더 수지는 돌기를 형성하는 입자를 반사필름의 기재층에 부착시키기 위하여 사용되며, 바람직하게는 열경화형 및 자외선 경화형 모두 적용 가능하다. 또한 광을 투과시키기 위해 무색 투명한 소재라면 특별한 한정 없이 사용할 수 있다. 바람직한 예로는 아크릴레이트계, 에폭시계, 멜라민계, 폴리우레탄계 우레탄 아크릴레이트 등의 수지에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 혼합 사용할 수 있다.

또한 용매로는 메틸에틸케톤, 톨루엔, 에틸아세테이트, 사이클로헥사논, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 등에서 사용하는 것이 바람직하며, 적어도 1종, 바람직하게는 2종 이상을 혼합하여 사용한다.

상기 코팅액에는 필요에 따라 슬립제, 소포제, 습윤분산제, 대전방지제, 레벨링제, 광안정제 등의 첨가제가 포함된다.

엣지 백라이트 유니트에서 마찰에 의한 갈림 문제, 젖음 현상, 누름성 흰점 등의 문제는 반사필름과 도광판 사이의 좁은 간격으로 인해 발생하는 문제이므로, 반사필름의 표면에 돌기를 형성함으로써 상기 문제를 해결할 수 있다.

반사필름 표면에 형성된 돌기의 크기는 8 내지 150㎛이며, 보다 바람직하게는 10 내지 100㎛이다. 돌기의 크기가 8㎛ 미만이면 도광판과의 간격을 충분히 확보하지 못하여 도광판과의 마찰에 의한 갈림, 젖음 현상, 응력에 의한 흰점 문제를 해소할 수 없으며, 150㎛를 초과하는 경우에는 도광판과 반사필름의 간격이 지나치게 넓어져서 광학 효율이 감소한다. 본 발명에서 돌기의 크기는 코팅층 표면에서 돌기의 가장 높은 지점까지의 거리를 의미한다.

상기 돌기는 구형보다는 비구상형인 것이 바람직하다. 돌기가 구형인 경우 도광판과 맞닿는 부분이 점 형태로 한정되어 있으므로, 좁은 면적에 집중적으로 힘을 받아 도광판과의 마찰에 의한 갈림 문제가 더욱 쉽게 발생한다. 그러나 돌기가 비구상형인 경우 도광판과 닿는 면적이 더 넓어짐으로써 힘이 분산되어 도광판과의 마찰에 의한 갈림 문제 발생이 감소한다.

반사필름 표면에 비구상형의 돌기를 만드는 방법은 비구상입자를 포함한 코팅액을 기재층에 도포하는 방법과, 고분자 수지를 기재층에 두껍게 코팅한 후 음각의 틀로 찍는 방법이 있다. 음각의 틀을 이용할 경우 비구상형의 적절한 음각 틀을 만들어야 할 뿐만 아니라, 음각의 틀을 이용하여 코팅된 고분자 수지층을 찍은 후 박리 시 음각의 틀 형태 그대로 표면 돌기 형상이 나오도록 하는 공정 개발에 어려움이 있으므로 비구상입자를 포함한 코팅액을 기재층에 도포하는 방법이 바람직하다.

상기 비구상입자의 어스펙트비(aspect ratio, 장경/단경)의 평균값은 1.2 내지 3.0이다. 어스펙트비가 1.2 미만이면 구형에 가까워지므로 도광판과 닿는 면적이 적어 힘을 분산시킬 수 없으며, 어스펙트비가 3.0을 넘어서면 도광판과 닿는 면적이 넓어져서 젖음 현상이나 응력에 의한 흰점 등의 결점에 취약해지기 때문이다.

비구상입자의 10% 압축 강도는 120 내지 180kgf/㎠이다. 10% 압축 강도가 120kgf/㎠을 미만이면 도광판의 무게에 의해 비구상입자가 압축되어 어스펙트비가 증가하게 된다. 따라서 도광판과 닿는 면적이 넓어져 젖음 현상이나 흰점 발생 가능성이 높다. 10% 압축 강도가 180kgf/㎠을 초과하면 높은 강도로 인하여 도광판에 마찰에 의한 갈림 결점을 발생시킬 수 있다.

상기 비구상입자로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌(PP), 폴리우레탄(PU), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리부틸메타크릴레이트(PBMA), 폴리스티렌(PS), 폴리실리콘(Polysilicone) 등 다양한 유기입자를 사용할 수 있다. 무기입자의 경우 무기입자 자체의 높은 강도로 인하여 도광판에 갈림 결점이 발생하는 문제가 있어 바람직하지 못하다.

압축 강도의 관점에서 상기 유기입자는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌(PP), 폴리우레탄(PU) 재질이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon) 재질이다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon) 외에도 공중합이나 개질을 통해 상기 범위의 압축 강도를 갖는 유기입자라면 본 발명의 비구상입자로 사용 가능하다.

돌기의 크기가 코팅층 표면에서 돌기의 가장 높은 지점까지의 거리임을 고려할 때, 본 발명에서 비구상입자의 크기는 돌기의 크기와 유사하거나 다소 큰 것이 바람직하다. 또한 상기 비구상입자는 전체 코팅액의 5 내지 20wt% 범위로 포함된다. 상기 비구상입자의 함량이 5wt% 미만이면 돌기량이 부족하여 젖음 현상 발생 및 응력 분산 저하로 인한 흰점 현상이 심화되며, 20wt%를 초과하면 돌기와 돌기 사이의 간격이 지나치게 좁아져 돌기 형상이 두드러지지 않아 젖음 현상이 재발한다.

본 발명의 반사필름 표면의 60° 광택도는 10 내지 80 범위인 것을 특징으로 한다. 상기 광택도가 10 미만인 경우 광택도가 낮아서 원하는 광효율을 얻기 어려운 문제가 있으며, 80을 초과하는 경우에는 소량의 결점 발생시 그 결점의 형상이 뚜렷하게 잘 보이는 문제가 발생된다. 더욱 바람직하게는 20 내지 60 범위의 광택도를 가지는 것이 광효율과 결점의 은폐에 있어서 유리하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

기재필름(도레이첨단소재)의 표면에 하기의 조성을 가진 코팅액을 한쪽면에 메이어바 10번으로 도포한 후 100℃ 건조기에서 1분 동안 건조하여 반사필름을 제조하였다.

코팅액의 조성

- 열경화 폴리올 바인더 수지(MRSR-004, 미뉴타텍): 40중량%

- 이소시아네이트 경화제(MRSH-004, 미뉴타텍): 5중량%

- PET 비구상입자(평균직경 50㎛): 10중량%

- 메틸에틸케톤: 22중량%

- 톨루엔: 22중량%

- 슬립제: 1중량%

<비교예 1>

기재필름(도레이첨단소재)의 표면에 하기의 조성을 가진 코팅액을 한쪽면에 메이어바 10번으로 도포한 후 100℃ 건조기에서 1분 동안 건조하여 반사필름을 제조하였다.

코팅액의 조성

- 열경화 폴리올 바인더 수지(MRSR-004, 미뉴타텍): 40중량%

- 이소시아네이트 경화제(MRSH-004, 미뉴타텍): 5중량%

- PET 비구상입자(평균직경 8㎛): 10중량%

- 메틸에틸케톤: 22중량%

- 톨루엔: 22중량%

- 슬립제: 1중량%

<비교예 2>

기재필름(도레이첨단소재)의 표면에 하기의 조성을 가진 코팅액을 한쪽면에 메이어바 10번으로 도포한 후 100℃ 건조기에서 1분 동안 건조하여 반사필름을 제조하였다.

코팅액의 조성

- 열경화 폴리올 바인더 수지(MRSR-004, 미뉴타텍): 40중량%

- 이소시아네이트 경화제(MRSH-004, 미뉴타텍): 5중량%

- PMMA 비구상입자(평균직경 50㎛): 10중량%

- 메틸에틸케톤: 22중량%

- 톨루엔: 22중량%

- 슬립제: 1중량%

<비교예 3>

기재필름(도레이첨단소재)의 표면에 하기의 조성을 가진 코팅액을 한쪽면에 메이어바 10번으로 도포한 후 100℃ 건조기에서 1분 동안 건조하여 반사필름을 제조하였다.

코팅액의 조성

- 열경화 폴리올 바인더 수지(MRSR-004, 미뉴타텍): 40중량%

- 이소시아네이트 경화제(MRSH-004, 미뉴타텍): 5중량%

- PET 비구상입자(평균직경 50㎛): 2중량%

- 메틸에틸케톤: 26중량%

- 톨루엔: 26중량%

- 슬립제: 1중량%

<비교예 4>

기재필름(도레이첨단소재)의 표면에 하기의 조성을 가진 코팅액을 한쪽면에 메이어바 10번으로 도포한 후 100℃ 건조기에서 1분 동안 건조하여 반사필름을 제조하였다.

코팅액의 조성

- 열경화 폴리올 바인더 수지(MRSR-004, 미뉴타텍): 40중량%

- 이소시아네이트 경화제(MRSH-004, 미뉴타텍): 5중량%

- PET 구상 입자(평균직경 50㎛): 10중량%

- 메틸에틸케톤: 22중량%

- 톨루엔: 22중량%

- 슬립제: 1중량%

<비교예 5>

기재필름(도레이첨단소재)의 표면에 하기의 조성을 가진 코팅액을 한쪽면에 메이어바 10번으로 도포한 후 100℃ 건조기에서 1분 동안 건조하여 반사필름을 제조하였다.

코팅액의 조성

- 열경화 폴리올 바인더 수지(MRSR-004, 미뉴타텍): 40중량%

- 이소시아네이트 경화제(MRSH-004, 미뉴타텍): 5중량%

- PET 비구상입자(평균직경 50㎛): 30중량%

- 메틸에틸케톤: 16중량%

- 톨루엔: 16중량%

- 슬립제: 1중량%

<실험예>

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 반사필름에 대하여 하기와 같이 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

1. 돌기 크기(㎛)

코팅층의 단면을 SEM으로 관찰하여, 코팅층 표면 대비 비구상입자에 의한 돌출된 부분의 높이를 10회 측정하고 평균값을 나타내었다.

2. 광택도

BYK Gardner 계측기를 이용하여 60° 경면 반사시 광택도를 측정하였다.

3. 입자 압축 강도(kgf/㎠)

Shimadzu Micro Compression Testing Machine MCTM-500를 이용하여 입자가 10% 압축 변형이 되었을 때 입자가 받는 단위면적당 힘을 측정하였다.

4. 갈림 평가

반사필름의 코팅층과 도광판을 맞닿게 한 후 하중이 1,750g인 추를 올려서 20회 문지른 후 반사필름 코팅층 표면과 도광판면의 스크래치 발생 정도를 비교 하였다.

5. 젖음 및 응력에 의한 흰점 평가

엣지 백라이트의 하부에 2.3mm 두께의 단단한 재질의 원형판(동전 크기)을 놓아두고 백라이트에 반사필름, 도광판 및 광학시트를 체결한 후 점등한 상태에서 CA2000(미놀타) 휘도 측정기로 원형판이 있는 위치의 휘도를 측정한다. 휘도값이 높아서 상대적으로 밝게 보일수록 젖음 및 흰점에 취약한 결과를 의미하며 경험적으로 100 이하의 수치면 만족스러운 결과이다.

구분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예5
돌기 크기(㎛)	39	5	42	32	43	39
광택도	48	35	46	87	48	6
입자 압축 강도(kgf/㎠)	170	130	375	170	140	170
갈림 평가	◎	△	X	○	△	○
젖음 및 흰점 평가 (상대휘도, %)	92	105	91	110	93	98

(갈림평가 수준: ｘ:강수준, △:중수준, ○:약수준, ◎:미발생)

상기 표 1에서 실시예 1은 특정 재질, 특정 크기의 비구상입자를 코팅액에 포함하여 갈림 평가와 젖음 및 흰점 평가에서 만족할 만한 수준을 보이나, 비교예 1의 경우 돌기 크기가 작아 마찰에 의한 갈림이 많이 발생하며, 젖음 및 흰점 발생에 취약하다. 비교예 2는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 비구상입자로 사용함으로써 압축강도가 지나치게 크고, 비교예 3은 입자의 개수가 적어 젖음 및 흰점 발생에 취약하다. 비교예 4는 구상입자를 사용하여 도광판과 맞닿는 면적이 작아 갈림이 많이 발생하였다. 비교예 5의 경우 지나치게 많은 입자로 인하여 돌기의 형상이 무뎌져 젖음 및 흰점 평가시 실시예 1 대비 악화되는 문제를 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

본 발명은 엣지 백라이트 유니트에 적합한 기재필름 내부에 공기층이 형성되어 있는 반사필름의 일면 또는 양면에 비구상입자에 의해 형성된 돌기가 있는 반사필름을 제공한다. 반사필름의 표면에 돌기가 형성됨으로써 도광판과의 마찰에 의한 갈림 현상과 응력에 의한 흰점 발생이 감소하였다.

100: 기재층 101: 기재필름
102: 공기층 200: 코팅층
201: 돌기

Claims (8)

1. 기재층;
   상기 기재층의 적어도 일면에 도포되며 표면에 돌기를 포함하는 코팅층;으로 이루어진 엣지 백라이트 유니트용 반사필름에 있어서,
   상기 기재층은 기재필름의 내부에 폴리스티렌-클레이 판상 복합체를 사용하여 판형 또는 디스크형의 공기층을 포함하고,
   상기 돌기는 비구상 입자를 포함하는 코팅액을 기재층에 도포하는 방법으로 형성되고, 상기 돌기의 크기는 8~150㎛이며,
   상기 비구상 입자는 유기입자이고,
   상기 코팅액은 상기 비구상 입자 외에 바인더 수지를 더 포함하며,
   상기 바인더 수지는 열경화 수지 또는 자외선 경화 수지로 아크릴레이트계, 에폭시계, 멜라민계, 폴리우레탄계 우레탄 아크릴레이트 수지에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 혼합한 것을 특징으로 하는 엣지 백라이트 유니트용 반사필름.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 비구상입자의 어스펙트비의 평균값은 1.2 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 엣지 백라이트 유니트용 반사필름.
4. 제 1항에 있어서, 상기 비구상입자의 10% 압축 강도는 120 내지 180 kgf/㎠인 것을 특징으로 하는 엣지 백라이트 유니트용 반사필름.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 비구상입자의 함량은 전체 코팅액의 5 내지 20wt%인 것을 특징으로 하는 엣지 백라이트 유니트용 반사필름.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서, 반사필름 표면의 60° 광택도는 10 내지 80인 것을 특징으로 하는 엣지 백라이트 유니트용 반사필름.

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