KR102585045B1 - 표면에 패턴이 형성된 디스플레이용 광확산 시트 - Google Patents

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Abstract

표면에 패턴이 형성된 디스플레이용 광확산 시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 상기 광학산 시트는 얇은 두께를 가지면서도 표면에 형성된 양각패턴을 포함하여 우수한 전광선투과율 및 휘도를 가질 수 있으며, 폴리카보네이트를 포함함으로써 우수한 내열성을 가질 수 있는 것에 특징이 있다.

Description

표면에 패턴이 형성된 디스플레이용 광확산 시트{LIGHT DIFFUSION SHEET FOR DISPLAY WITH PATTERN ON THE SURFACE}
본 발명은 표면에 패턴이 형성된 디스플레이용 광확산 시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 상기 광학산 시트는 얇은 두께를 가지면서도 표면에 형성된 양각패턴을 포함하여 우수한 전광선투과율 및 휘도를 가질 수 있으며, 폴리카보네이트를 포함함으로써 우수한 내열성을 가질 수 있는 것에 특징이 있다.
LCD(Liquid Crystal Display, 액정표시장치)는 '액정'을 핵심 소재로 한 평판 디스플레이다. 액정(Liquid Crystal)이란 액체와 고체의 성질을 함께 가지고 있는 물질로, 고체의 결정이 갖는 규칙성과 액체의 성질인 유동성을 모두 지닌 물질이라는 뜻에서 액체 결정, 줄여서 액정이라고 부른다. LCD는 정보를 표현하기 위해 외부의 빛(광원)을 필요로 하는　디스플레이다. 액정 자체가 빛을 뿜어내지는 않기 때문에 패널 뒷면에서 백색의 빛을 비추는 백라이트(Back Light)의 도움을 받아야 하고, 다양한 색을 표현하기 위해 컬러필터(Color Filter)를 함께 사용하고 있다.
일반적으로 LCD TV에 적용되는 백라이트는 도광판의 가장자리에만 LED를 배치하여, 빛이 조사되면 도광판을 통해 화면 전체에 빛을 퍼트리는 방식의 엣지형과 LED를 확산판 뒤에 배치하여 빛이 그대로 방사하는 방식의 직하형이 제공되고 있다. 구체적으로, 엣지형의 경우 도광판의 끝에 위치한 광원에서 들어온 빛을 액정쪽으로 방향을 바꾸어 화면을 형성하게 되며, 직하형의 경우 광확산판(light diffusion plate, LDP) 면의 뒤에 위치한 광원에서 빛이 광확산판을 바로 투과하여 화면을 형성하게 된다. 또한, 엣지형의 경우 직하형에 비하여 두께를 얇게 만들 수 있는 장점이 있지만 높은 반사율과 광확산 성능을 구현하는 데에는 한계가 있을 수 있으며, 직하형의 경우 제작 단가 및 전력 소모는 높은 편이지만 직하형 구조로 설계함으로써 더 좋은 화질과 명암비를 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 최근 대형, 프리미엄급 고사양의 수요증가에 따라 직하형의 판매가 증가되고 있으며, 두께가 얇은 LED 디스플레이의 생산 또한 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 상기와 같은 요구에 적합한 광확산판의 개발이 절실한 상황이다.
일반적으로 광확산판(Light Diffusion Plate, LDP)은 점이나 선 광원에서 나오는 빛을 면을 따라 확산시켜 화면 전체적으로 색상 및 밝기가 균일하게 보이도록 해주는 부품을 말한다. 즉, 광확산판은 점이나 선 광원에서 나오는 빛을 균일한 면광원으로 나타나게 해주는 역할을 하므로 내용물이 외부에서는 보이지 않으면서 균일한 밝기를 구현하기 위하여 우수한 광확산도와 광투과도가 요구된다.
이러한 광확산판은 다양한 방식의 광확산 기술이 연구되는 가운데 종래에는 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지 등이 주로 사용되었다. 그러나 아크릴 수지는 내열성이 낮고, 흡습성이 높기 때문에 치수 안정성 등이 문제가 되고, 대형 화면에서는 휨 또는 주름이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 아크릴계 수지의 대체로 스티렌계 수지가 각광받고 있는데, 스티렌계 수지는 아크릴계 수지에 비하여 고가이며, 내후성이 좋지 않아 외부 환경 및 자외선에 의해 변성되는 문제가 있다. 또한, 두께가 얇은 LED 디스플레이에 적용되는 경우 광원인 LED와 확산판의 거리가 줄어듬에 따라 LED에서 발생하는 열이 확산판에 더욱 많이 전달되어 내열성이 약한 스티렌계 수지에 문제가 발생할 수 있고, 확산판의 두께를 줄일 경우 광원의 은폐력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 연구하던 중, 내열성, 광투과성, 내충격성 등이 우수한 폴리카보네이트(PC) 및 이에 적합한 광확산제를 사용하고, 광확산 시트의 표면에 양각패턴을 형성시킬 경우, 상기 광확산 시트가 얇은 두께를 가짐에도 불구하고, 우수한 전광선투과율, 휘도 및 내열성 등을 가질 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2009-0043596호는 난연성 및 광확산성을 갖는 폴리카보네이트 수지 조성물 및 당해 조성물로 이루어진 광확산판에 대하여 개시하고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 표면에 패턴이 형성된 디스플레이용 광확산 시트를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 상기 광확산 시트를 포함하는 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 상기 디스플레이용 광확산 시트의 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은,
폴리카보네이트 및 광확산제를 포함하는 디스플레이용 광확산 시트로서,
상기 광확산 시트의 상부면 및 하부면 중 어느 하나 이상에는 복수개로 배열된 양각패턴이 형성되어 있는 것인 디스플레이용 광확산 시트를 제공한다.
상기 디스플레이는 직하형 백라이트 유닛(BLU)을 갖는 것일 수 있다.
상기 광확산제는 실리콘 비드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 테플론(teflon)계 비드 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 비드의 크기는 1 μm 내지 10 μm인 것일 수 있다.
상기 광확산제의 함량은 상기 광확산 시트 전체 중량 대비 0.01 wt% 내지 5 wt%인 것일 수 있다.
상기 양각패턴은 엠보, 반구, 피라미드, 렌티큘러 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 패턴으로 형성되어 있는 것일 수 있다.
상기 복수개로 배열된 양각패턴의 피치(pitch)는 100 μm 내지 500 μm인 것일 수 있다.
상기 복수개로 배열된 양각패턴의 높이(height)는 20 μm 내지 200 μm인 것일 수 있다.
상기 양각패턴은 교차하는 형태로 배열되어 있는 것일 수 있다.
상기 양각패턴은 상기 광확산 시트의 상부면 및 하부면 모두에 형성되어 있는 것이고, 상기 상부면 및 하부면에 형성된 양각패턴은 서로 형태가 상이한 것일 수 있다.
상기 디스플레이용 광확산 시트의 두께는 1.2 mm 미만인 것일 수 있다.
상기 디스플레이용 광확산 시트는 전광선투과율(Total transmittance)이 60% 이상인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은,
상기 광확산 시트를 포함하는 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
폴리카보네이트 및 광확산제를 포함하는 조성물을 압출성형 또는 공압출시키는 단계; 및 상기 압출성형 또는 공압출된 조성물에 폴리싱 롤을 이용하여 양각패턴을 전사시키는 단계;를 포함하는 디스플레이용 광확산 시트의 제조방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 디스플레이용 광확산 시트는 얇은 두께를 가짐에도 불구하고, 우수한 전광선투과율, 헤이즈, 조도 및 휘도 특성을 가지는 것일 수 있다.
더불어, 광원에 대한 은폐력이 우수하며, 폴리카보네이트를 주원료로 사용하기 때문에 내열성 또한 우수하여, 두께가 얇은 직하형 LED 디스플레이에 적합하게 사용 가능한 것일 수 있다.
한편, 상기 광확산 시트는 균일한 밝기로 광을 투과하거나 확산시키고, 장시간 빛에 노출되어도 황변현상을 방지할 수 있기 때문에 액정표시장치의 화면 화질 또한 향상시키는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광확산 시트를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 광확산 시트의 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광확산 시트의 은폐력을 나타낸 사진이다.
도 3b는 본 발명의 일 비교예에 따른 광확산 시트의 은폐력을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.
덧붙여, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본원의 제 1 측면은,
폴리카보네이트(10) 및 광확산제(20)를 포함하는 디스플레이용 광확산 시트(1)로서,
상기 광확산 시트(1)의 상부면 및 하부면 중 어느 하나 이상에는 복수개로 배열된 양각패턴(30)이 형성되어 있는 것인 디스플레이용 광확산 시트(1)를 제공한다.
본원의 제 2 측면은,
상기 본원의 제 1 측면에 따른 광확산 시트(1)를 포함하는 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공한다.
이하, 본원의 제 1 측면에 따른 디스플레이용 광확산 시트(1) 및 본원의 제 2 측면에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛을 도 1을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 이때, 상기 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광확산 시트를 나타낸 개략도이다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)는 직하형 백라이트 유닛(BLU)을 갖는 디스플레이에 사용되는 것일 수 있다. 즉, 직하형의 경우 광확산판(light diffusion plate, LDP) 면의 뒤에 위치한 광원에서 빛이 광확산판을 바로 투과하여 화면을 형성하게 되는데, 본 발명에 따른 광확산 시트(1)는 상기 광확산판으로서 사용되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)는 폴리카보네이트(10)를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트(10)는 열가소성 플라스틱의 일종으로서 내충격성, 내열성, 내후성, 투명성 등의 특징이 있고, 강화 유리의 약 150배 이상의 충격도를 지니고 있어 유연성 및 가공성이 우수한 것일 수 있다. 또한, 내충격성이 우수하여 변형과 휨 등에 대한 치수안정성이 우수하여 최종적으로 형성되는 광확산 시트(1)의 경우에도 우수한 내열성, 내충격성, 내후성 및 치수안정성 등을 가지게 되는 것일 수 있다. 통상적으로 폴리카보네이트(10) 수지는 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등의 형태를 가질 수 있는데, 본 발명에서 사용되는 폴리카보네이트(10) 수지는 특정 형태에 제한되는 것은 아니고, 이들 선형 폴리카보네이트 수지, 분지형 폴리카보네이트 수지 또는 폴리에스테르카보네이트 공중합체 수지 등이 모두 사용 가능한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트(10)는 폴리카보네이트공중합체(co-PC)의 형태로도 제공 가능한 것일 수 있다. 이 경우, 상기 폴리카보네이트공중합체는 폴리카보네이트-폴리에스테르의 공중합체, 오가노폴리실록산-폴리카보네이트, 알킬렌-에스테르 폴리머 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리카보네이트-폴리에스테르 공중합체는 방향족 폴리에스테르를 포함하는 이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀 에스테르가 제공될 수 있다.
또한, 상기 오가노폴리실록산-폴리카보네이트는 오가노폴리실록산-폴리카보네이트 블록 코폴리머는 중량 평균 분자량이 약 30,000인 상표명 LEXAN EXL 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머로 Sabic Innovative Plastics로부터 상업적으로 입수가 가능하다.
또한, 상기 폴리머 알킬렌-에스테르 폴리머는 에틸렌 테레프탈레이트, 폴리-1,4-부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 등이 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트(10) 또는 폴리카보네이트공중합체의 분자량은 10,000 내지 100,000일 수 있으며, 바람직하게는 20,000 내지 50,000일 수 있다. 상기 폴리카보네이트(10) 또는 폴리카보네이트공중합체의 분자량이 10,000 미만일 경우 이를 포함하는 광확산 시트(1)의 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 100,000 초과일 경우 용융점도의 상승으로 가공성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이때, 상기 분자량은 수평균분자량 또는 중량평균분자량을 의미하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리카보네이트(10) 또는 폴리카보네이트공중합체의 용융지수(MI)는 7 이상인 것일 수 있으며, 바람직하게 10 이상인 것일 수 있고, 가장 바람직하게는 약 30인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)는 광확산제(20)를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산제(20)는 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 폴리카보네이트(10) 내에 분산된 형태로 포함되는 것일 수 있다. 즉, 상기 폴리카보네이트(10)가 기본적인 시트의 골격을 가지도록 제공되는 것일 수 있으며, 상기 광확산제(20)가 폴리카보네이트(10) 내에 분산됨으로써 직사광선이나 형광등, LED의 광원에서 발생된 빛에 대하여 광원이 육안으로 식별되지 않을 정도의 은폐력 및 빛을 확산시키는 효과와 높은 투과율로 투과시키는 광투과 효과를 제공하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산제(20)는 실리콘 비드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 테플론(teflon)계 비드 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 비드의 크기는 1 μm 내지 10 μm인 것일 수 있으며, 바람직하게는 1 μm 내지 8 μm인 것일 수 있다. 상기 비드는 구형 또는 타원형과 같은 입자를 의미하는 것으로서, 상기 비드의 크기란 평균입자 크기를 의미하는 것일 수 있다. 한편, 상기 비드의 바람직한 크기는 광확산제(20)의 종류에 따라 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 광확산제(20)가 실리콘 비드일 경우 상기 비드의 크기는 약 1 μm 내지 2 μm일 수 있으며, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 비드일 경우 상기 비드의 크기는 약 3 μm일 수 있고, 테플론(teflon) 비드일 경우 상기 비드의 크기는 약 2 μm 내지 8 μm인 것일 수 있다. 상기 비드의 크기가 1 μm 미만일 경우 광확산성이 불충분하여, 황변 현상이 발생할 염려가 있으며, 10 μm 초과일 경우 표면적이 작아짐에 따라 광확산 효과가 저하될 수 있다. 따라서, 광확산 효과를 향상시키기 위해, 더욱 많은 비드를 필요로 할 수 있으며, 이에 따라 비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산제(20)의 함량은 상기 광확산 시트(1) 전체 중량 대비 0.01 wt% 내지 5 wt%인 것일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 wt% 내지 1.5 wt%인 것일 수 있다. 한편, 상기 광확산제(20)의 바람직한 함량 또한 광확산제(20)의 종류에 따라 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 광확산제(20)가 실리콘 비드일 경우 이의 함량은 0.2 wt% 내지 0.8 wt%일 수 있으며, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 비드일 경우 이의 함량은 0.1 wt% 내지 1.1 wt%일 수 있고, 테플론(teflon) 비드일 경우 이의 함량은 0.2 wt% 내지 0.6 wt%인 것일 수 있다. 이때, 상기 광확산제(20)는 상이한 2 종류 이상의 광확산제(20)가 함께 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 광확산제(20)의 바람직한 함량은 각각의 광확산제(20)의 바람직한 함량 범위의 합으로서 도출될 수 있음은 당연하다. 상기 광확산제(20)의 함량이 상기 광확산 시트(1) 전체 중량 대비 0.01 wt% 미만일 경우 이를 포함하는 광확산 시트의 전광선투과율(Total transmittance)과 광확산성 효과가 미미할 수 있으며, 5 wt% 초과일 경우 광확산 효과는 향상되는 반면, 휘도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산제(20)는 폴리카보네이트(10)와의 굴절률 차이가 0.01 내지 0.5인 것일 수 있다. 즉, 상기 광확산제(20) 및 폴리카보네이트(10)의 굴절률은 그 차이가 클수록 광확산 효과는 증가하나 굴절률 차가 너무 크면 휘도를 높이는 측면에서 불리하기 때문에 상기 범위가 적절한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)의 상부면 및 하부면 중 어느 하나 이상에는 복수개로 배열된 양각패턴(30)이 형성되어 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 광확산 시트(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 양각으로 형성된 패턴(30)을 포함함으로써 광원의 빛을 전반사 및 굴절시켜 광효율 및 광원에 대한 은폐성이 향상되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양각패턴(30)은 엠보, 반구, 피라미드, 렌티큘러(Lenticular) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 패턴으로 형성되어 있는 것일 수 있다. 이때, 상기 양각패턴(30)이 엠보일 경우 엠보 패턴은 평균거칠기(roughness)가 Ra 기준 1 μm 내지 50 μm 정도를 가지는 무정형의 패턴으로 형성되는 것일 수 있다. 상기 무정형 엠보싱은 내스크래치 특성 향상의 효과로 인한 취급성을 용이하게 하며, 상면의 패턴과 같이 백라이트 유닛의 사양에 따라 다르긴 하지만 광원서 나오는 빛을 일차적으로 확산시켜주고 때로는 모아 주기 때문에 확산판의 광원 차폐력 및 광특성 개선에 도움을 줄 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양각패턴(30)은 바람직하게 상기 광확산 시트의 상부면 및 하부면 모두에 형성되어 있는 것일 수 있으며, 상기 상부면 및 하부면에 형성된 양각패턴(30)의 형태가 서로 상이한 것일 수 있다. 이때, 가장 바람직하게 상부면에 형성되는 패턴(30)은 피라미드 형태를 가지는 것일 수 있으며, 하부면에 형성되는 패턴(30)은 엠보 또는 렌티큘러 형태를 가지는 것일 수 있다. 또한, 상기 상부면에 형성되는 피라미드 형태의 패턴(30)은 교차하는 형태로 배열되는 것이 가장 바람직한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 복수개로 배열된 양각패턴(30)의 피치(pitch)는 100 μm 내지 500 μm인 것일 수 있으며, 바람직하게는 160 μm 내지 300 μm인 것일 수 있다. 또한, 상기 양각패턴(30)의 높이(height)는 20 μm 내지 200 μm인 것일 수 있으며, 바람직하게는 40 μm 내지 120 μm인 것일 수 있다. 한편, 상기 양각패턴(30)의 바람직한 피치 및 높이는 패턴(30)의 형태에 따라 서로 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 패턴(30)이 피라미드 형태로 형성되는 경우 바람직한 피치는 약 200 μm 내지 300 μm일 수 있으며, 높이는 약 40 μm 내지 60 μm일 수 있다. 또한, 상기 패턴(30)이 렌티큘러 형태로 형성되는 경우 바람직한 피치는 약 100 μm 내지 200 μm일 수 있으며, 높이는 약 100 μm 내지 130 μm인 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)의 두께는 1.2 mm 미만인 것일 수 있으며, 바람직하게는 약 1 mm인 것일 수 있다. 또한, 상기 광확산 시트(1)의 전광선투과율(Total transmittance)은 60% 이상인 것일 수 있으며, 바람직하게는 70% 내지 90%인 것일 수 있고, 상기 광확산 시트(1)의 헤이즈(haze) 값은 90% 이상일 수 있으며, 바람직하게는 97% 것일 수 있다. 더불어, 상기 광확산 시트(1)는 우수한 휘도를 가지는 것일 수 있다. 즉, 본 발명에서 제공되는 광확산 시트(1)는 얇은 두께를 가짐에도 불구하고, 우수한 전광선투과율, 헤이즈값 및 휘도를 가지는 것일 수 있다. 또한, 상기 광확산 시트(1)는 단일층 뿐 아니라, 복수개의 층으로도 구현 가능한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)는 상기 폴리카보네이트(10) 및 광확산제(20) 외에도 필요에 따라 추가적인 기타 첨가제를 포함하는 것일 수 있다. 이때, 기타 첨가제는 UV 차단제, UV 안정제, 산화방지제, 기능보강재 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 UV 차단제는 벤조트리아졸계, 힌다드아민계, 벤조페논계, 살리실레이트계, 벤질리덴 말로네이트계, 트리아진계, 신남산 유도체, 옥사닐리드 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.
벤조트리아졸계로는 상업적으로 수득 가능한 상표명 TINUVIN 234, TINUVIN 234, TINUVIN 326, TINUVIN 329, TINUVIN 360(시바게이지, Cibageigy 社) 등 또는 상표명 SONGSORB 2340, SONGSORB 3200 (송원산업 社) 등이 제공될 수 있고, 가장 바람직하게는 TINUVIN 326이 제공될 수 있다.
힌다드아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizer, HALS)는 플라스틱 및 폴리머의 안정제로 사용되는 아민 작용기를 함유하는 화합물이다. 이들 화합물은 전형적으로 테트라 메틸 피페리딘의 유도체이며 주로 광산화 효과로부터 폴리머를 보호하는데 사용된다. 오존 분해와 같은 다른 형태의 폴리머 분해와는 대조적이다. 열 안정제로 많이 사용되고 있다.
벤조페논계는 인쇄 산업에서 잉크, 이미징 및 클리어 코팅과 같은 UV 경화 응용 분야에서 광개시제로 사용될 수 있다. 벤조페논은 향수와 비누와 같은 제품에서 UV (UV) 빛이 향기와 색을 손상시키는 것을 방지한다. 또한, 포장 폴리머 또는 그 내용물의 광분해를 방지하기 위해 UV 차단제로서 플라스틱 포장재에 첨가될 수 있다. 이를 사용하여 제품을 투명한 유리 또는 플라스틱(예: PETE 물병)에 포장할 수 있다. 벤조페논 없이는 불투명하거나 어두운 포장이 요구된다.
벤질리덴 말로네이트계는 상업적으로 수득가능한 상표명 Hostavin B-CAP이 제공될 수 있다. Hostavin B-CAP은 엔지니어링 플라스틱 분야에서 고효율의 UV 차단제이다. 폴리프로필렌 수지의 초기 색깔을 최상으로 유지할 수 있도록 한다. Hostavin B-CAP은 폴리에스테르류, 폴리프로필렌 및 폴리메틸메타크릴레이트에 적용이 가능하며, 아민계 광안정제와 함께 사용하면 광분해 방지 성능을 탁월하게 향상시킬 수 있다.
트리아진계는 1,2,3- triazine, 1,2,4-triazine, 1,3,5-triazine가 제공될 수 있다.
신남산(C6H5CH＝CHCOOH)은 시스형과 트랜스형이 있으나 보통은 트랜스형을 말한다. 천연에도 존재하지만 벤즈알데히드에서 쉽게 합성된다. 약한 방향(芳香)을 가진 무색의 침상 결정으로, 분자량 148.16, 녹는점 135℃. 끓는점 300℃ 및 비중 1.25이다. 에탄올 및 에테르에 녹는다. 육계유(카시아유), 페루발삼, 소합향유 등에 유리 또는 에스테르의 형태로 존재한다. 에스테르는 방향성이므로 향료, 화장품 등에 사용된다. 신남산 유도체는 상기 신남산의 유도체를 말하며, 시아노아크릴레이트(Cyanoacrylate), 말론산(malonates) 등이 있다.
옥사닐리드는 비늘 모양 결정(벤젠 또는 니트로벤젠에서 재결정)으로, 녹는점 254℃(252~253℃), 끓는점 360℃ 이상이다. 벤젠에 쉽게 녹으나, 뜨거운 에탄올에 잘 녹지 않고 물, 에테르에 녹지 않는다.
그 외에도 당업자에게 널리 알려진 살리실레이트 등의 UV 차단제 등을 제공이 가능하며, 이에 제한되지 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 UV 안정제는 벤조트리아졸계, 힌더드 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizer, HALS) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 특히, 상기 HALS는 라디칼을 잡는 radical scavenger의 대표 물질이며, UV 차단제 등을 사용함에도 불구하고 100% UV 차단이 불가하여 생긴 폴리머 라디칼 등을 처리하여 보완하는데 사용된다. 주로 광택 손실, 황변, 크랙 및 초킹(chalking) 방지에 효과가 있다. 대부분의 수지의 경우 UV 차단제와 UV 안정제를 동시에 사용함으로써 상승 효과를 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 사용되는 것일 수 있으며, 상기 광확산 시트(1)가 매우 얇게 제공됨에 따라, 이를 포함하는 액정표시장치의 두께 역시 얇게 제공 가능한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 액정표시장치의 두께는 바람직하게 2 mm 내지 3 mm로 제공되는 것일 수 있으며, 이에 따라 최근 디스플레이 업계에서 요구되는 슬림한 액정표시장치의 제공이 가능한 것일 수 있다.
본원의 제 3 측면은,
폴리카보네이트(10) 및 광확산제(20)를 포함하는 조성물을 압출성형 또는 공압출시키는 단계; 및 상기 압출성형 또는 공압출된 조성물에 폴리싱 롤(160)을 이용하여 양각패턴(30)을 전사시키는 단계;를 포함하는 디스플레이용 광확산 시트(1)의 제조방법을 제공한다.
본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본원의 제 3 측면에 따른 상기 디스플레이용 광확산 시트(1)의 제조방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 이때, 상기 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 광확산 시트(1)의 제조장치(100)를 나타낸 개략도이다.
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 디스플레이용 광확산 시트(1)의 제조방법은 폴리카보네이트(10) 및 광확산제(20)를 포함하는 조성물을 압출성형 또는 공압출시키는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광확산 시트(1)가 단일층으로 제조되는 경우 압출성형을 이용하여 압출되는 것일 수 있으며, 복수개의 층으로 제조되는 경우에는 공압출을 이용하여 압출되는 것일 수 있다. 이때, 상기 압출성형 또는 공압출은 도 2에 나타낸 바와 같이 통상적인 압출기(120)를 이용하여 수행되는 것일 수 있으며, 공압출의 경우에는 2대 이상의 압출기(120)를 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 한편, 공압출 공정을 따를 경우 2대 이상의 압출기(120)로부터 밀려나온 조성물을 롤(160)에서 접합시키거나, 노즐을 이용하여 하나의 압출 다이(140)로 공압출시키는 것일 수 있다.
이하, 상기 폴리카보네이트(10) 및 광확산제(20)에 대한 구체적인 설명은 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에서 상술하였으므로, 본원의 제 3 측면에서는 설명을 생략하도록 한다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 디스플레이용 광확산 시트(1)의 제조방법은 상기 압출성형 또는 공압출된 조성물에 폴리싱 롤(160)을 이용하여 양각패턴(30)을 전사시키는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리싱 롤(160)은 바람직하게 냉각롤(160)인 것일 수 있으며, 도 2에 나타낸 바와 같이 복수개의 폴리싱 롤(160)의 구비가 가능한 것일 수 있고, 이 경우, 제조되는 광확산 시트(1)의 상부면 및 하부면에 모두 양각패턴(30)의 전사가 가능한 것일 수 있다. 또한, 상기 복수개의 폴리싱 롤(160) 각각에 서로 상이한 형태의 패턴(30)을 형성시킴으로써 제조되는 광확산 시트(1)의 상부면 및 하부면 각각에 서로 상이한 양각패턴(30)의 형성이 가능한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 광확산 시트(1)의 제조장치(100)는 압출기(120), 다이(140), 폴리싱 롤(160) 및 컨베이어(180)가 모두 연속적으로 작동되며, 롤투롤(roll-to-roll) 전사를 이용하여 패턴(30)을 형성할 수 있기 때문에 표면에 패턴이 형성된 광확산 시트(1)의 제조가 매우 용이한 것일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
제조예 1. 광확산 시트의 제조 (상부면: 피라미드 교차 피치 200 μm , 높이 50 μm / 하부면: 렌티큘러 피치 140 μm , 높이 100 μm )
도 2의 장치를 이용하여, 상부면은 피라미드 교차 패턴(피치: 200 μm / 높이: 50 μm)을 가지고, 하부면은 렌티큘러 패턴(피치: 140 μm / 높이: 100 μm)을 가지는 광확산 시트를 제조하였다.
이때, 상기 광확산 시트에 사용된 조성 및 함량 비율을 하기 표 1에 각각 나타내었다.
[표 1]
제조예 2. 광확산 시트의 제조 (상부면: 피라미드 직렬 피치 320 μm , 높이 50 μm / 하부면: Ra10 엠보 )
상기 제조예 1에서, 상부면은 피라미드 직렬 패턴(피치: 320 μm / 높이: 50 μm)을 가지고, 하부면은 Ra10 엠보를 가지는 것으로 변경하여 광확산 시트를 제조하였다.
이때, 상기 광확산 시트에 사용된 조성 및 함량 비율을 하기 표 2에 각각 나타내었다.
[표 2]
제조예 3. 광확산 시트의 제조 (상부면: 피라미드 교차 피치 200 μm , 높이 50 μm / 하부면: Ra10 엠보 )
상기 제조예 1에서, 하부면을 Ra10 엠보를 가지는 것으로 변경하여 광확산 시트를 제조하였다.
이때, 상기 광확산 시트에 사용된 조성 및 함량 비율을 하기 표 3에 각각 나타내었다.
[표 3]
실험예 1. 전광선투과율 및 헤이즈값 측정
상기 제조예 1 내지 3에서 각각 제조한 광확산 시트의 전광선투과율(Total transmittance) 및 헤이즈값(haze)을 측정하여, 하기 표 4 내지 6에 각각 나타내었다.
[표 4] - 제조예 1
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 광확산제로 실리콘 비드 및 PMMA 비드를 사용한 경우에 비해, Teflon 비드를 사용하여 제조한 광확산 시트의 전광선투과율이 더욱 높게 나타남을 확인할 수 있었으며, 다만, 헤이즈값은 실리콘 비드 및 PMMA 비드를 사용하여 제조한 광확산 시트가 더욱 높게 나타남을 확인할 수 있었다.
[표 5] - 제조예 2
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 광확산제로 실리콘 비드 단독을 사용하여 제조한 광확산 시트가 실리콘 비드 및 PMMA 비드를 함께 사용하여 제조한 광학산 시트 대비 전광선투과율 값이 약간 더 높게 나타남을 확인할 수 있었다. 반면, 헤이즈값은 큰 차이가 없이 나타났다.
한편, TiO2를 추가로 첨가하는 경우 전광선투과율 값이 저하됨을 확인할 수 있었다.
[표 6] - 제조예 3
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 광확산제로 실리콘 비드 및/또는 PMMA 비드를 사용한 경우에 비해, Teflon 비드를 사용하여 제조한 광확산 시트의 전광선투과율이 더욱 높게 나타남을 확인할 수 있었으며, 다만, 헤이즈값은 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다.
한편, 상기 표 4 내지 6을 참조하여 보면, 피라미드 직렬 패턴을 가진 제조예 2에 비해, 피라미드 교차 패턴을 가진 제조예 1 및 3의 광확산 시트가 전체적으로 전광선투과율이 더욱 높게 나타남을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 조도 및 휘도 측정
상기 제조예 1(NO.1 및2)와 제조예 2(NO. 1 내지 3)에서 각각 제조한 광확산 시트의 조도 및 휘도를 측정하여 하기 표 7에 나타내었다. 이때, 상기 휘도는 32인치 LED BLU에 상기 광확산 시트를 얹고, 공인시험기관(충남테크노파크 디스펠리이센터)에서 KS C 7613의 방법으로 측정하였다.
[표 7]
상기 표 7에 나타낸 바와 같이 제조예 1을 통해 제조한 광확산 시트가 제조예 2의 광확산 시트에 비해, 전체적으로 높은 조도 및 휘도를 가짐을 확인할 수 있었다.
따라서, 실험예 1 및 2에서 측정한 전광선투과율, 헤이즈, 조도 및 휘도 특성을 모두 고려하여 보았을 때, 상부면은 피라미드 교차 패턴(피치: 200 μm / 높이: 50 μm)을 가지고, 하부면은 렌티큘러 패턴(피치: 140 μm / 높이: 100 μm)을 가지는 제조예 1의 광확산 시트가 가장 우수한 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
실험예 3. 광확산 시트의 은폐력 측정
상기 제조예 1의 NO. 1에서 제조한 광확산 시트의 은폐력을 측정하기 위해, 광원에 상기 광확산 시트를 얹어 은폐력을 측정하였으며, 이의 결과를 도 3a에 나타내었다.
이때, 종래 폴리스티렌을 이용하여 제조한 광확산 시트 대비 은폐력의 향상 정도를 비교하기 위해, 폴리스티렌을 이용하여 제조한 광확산 시트의 은폐정도를 도 3b에 함께 나타내었다. 한편, 도 3a에 나타낸 광확산 시트의 두께는 1 mm 이었으며, 도 3b에 나타낸 광확산 시트의 두께는 1.2 mm 이었다.
도 3a 및 3b를 참조하여 보건대, 본 발명에 따라 제조한 도 3a의 광확산 시트는 도 3b에 나타낸 광확산 시트에 비해 두께는 더욱 얇으면서 광원이 잘 보이지 않아 은폐력이 더욱 우수함을 확인할 수 있었다.
실험예 4. 광확산 시트의 두께 측정
상기 제조예 1 내지 3에서 각각 제조한 광확산 시트를 KS B 5202(마이크로미터)에 따른 마이크로미터 등의 측정기를 이용하여 두께를 측정하였다.
이때, 두께 측정 부위는 광 확산판 폭(TD) 방향의 정중앙 지점과 좌우로 9 cm 간격 단위 지점을 측정하였으며, 시트의 끝단에서(절단부) 2~3 cm 내 지점의 두께를 측정하였다.
측정 결과, 상기 제조예 1 내지 3에서 각각 제조한 광확산 시트의 두께는 약 1 mm (오차범위 ±0.05 cm)로 측정되었다. 따라서, 상기 제조예 1 내지 3에서 제조한 광확산 시트는 얇은 두께를 가지며, 디스플레이용 광확산 시트로서의 우수한 성능 또한 가지기 때문에 두께가 얇은 직하형 LED 디스플레이에 더욱 적합하게 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상, 도면을 참조하여 바람직한 실시예와 함께 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이러한 도면과 실시예로 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형예 또는 균등한 범위의 실시예가 존재할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 기술적 사상의 권리범위는 청구범위에 의해 해석되어야 하고, 이와 동등하거나 균등한 범위 내의 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 광확산 시트
10: 폴리카보네이트
20: 광확산제
30: 패턴
100: 광확산 시트의 제조장치
120: 압출기
140: 다이
160: 폴리싱 롤

Claims (14)

  1. 폴리카보네이트 및 광확산제를 포함하는 디스플레이용 광확산 시트로서,
    상기 광확산 시트의 상부면 및 하부면 중 모두에는 복수개로 배열된 양각패턴이 형성되어 있으며,
    상기 양각패턴은 엠보, 반구, 피라미드, 렌티큘러 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 패턴으로 형성되고,
    상기 양각패턴은 교차하는 형태로 배열되고,
    상기 상부면 및 하부면에 형성된 양각패턴은 서로 형태가 상이하고,
    상기 상부면의 양각패턴은 상기 피라미드 패턴이 교차하는 형태로 배열되어 형성되고,
    상기 하부면의 양각패턴은 상기 엠보 및 상기 렌티큘러로 이루어진 군으로부터 선택되는 패턴으로 형성되고,
    상기 광확산제는 상기 폴리카보네이트와의 굴절율 차이가 0.01 내지 0.5이고,
    상기 광확산 시트의 전광선투과율(Total transmittance)이 70% 이상인 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는 직하형 백라이트 유닛(BLU)을 갖는 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광확산제는 실리콘 비드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 테플론(teflon)계 비드 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비드의 크기는 1 μm 내지 10 μm인 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광확산제의 함량은 상기 광확산 시트 전체 중량 대비 0.01 wt% 내지 5 wt%인 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개로 배열된 양각패턴의 피치(pitch)는 100 μm 내지 500 μm인 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수개로 배열된 양각패턴의 높이(height)는 20 μm 내지 200 μm인 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이용 광확산 시트의 두께는 1.2 mm 미만인 것인 디스플레이용 광확산 시트.
  12. 삭제
  13. 제1항에 따른 광확산 시트를 포함하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
  14. 디스플레이용 광확산 시트의 제조방법에 있어서,
    폴리카보네이트 및 광확산제를 포함하는 조성물을 압출성형 또는 공압출시키는 단계; 및
    상기 압출성형 또는 공압출된 조성물에 폴리싱 롤을 이용하여 양각패턴을 전사시키는 단계;를 포함하고,
    폴리카보네이트 및 광확산제를 포함하는 디스플레이용 광확산 시트로서,
    상기 광확산 시트의 상부면 및 하부면 모두에는 복수개로 배열된 양각패턴이 형성되어 있으며,
    상기 양각패턴은 엠보, 반구, 피라미드, 렌티큘러 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 패턴으로 형성되고,
    상기 양각패턴은 교차하는 형태로 배열되고,
    상기 상부면 및 하부면에 형성된 양각패턴은 서로 형태가 상이하고,
    상기 상부면의 양각패턴은 상기 피라미드 패턴이 교차하는 형태로 배열되어 형성되고,
    상기 하부면의 양각패턴은 상기 엠보 및 상기 렌티큘러로 이루어진 군으로부터 선택되는 패턴으로 형성되고,
    상기 광확산제는 상기 폴리카보네이트와의 굴절율 차이가 0.01 내지 0.5이고,
    상기 광확산 시트의 전광선투과율(Total transmittance)이 70% 이상인 디스플레이용 광확산 시트의 제조방법.
KR1020210002266A 2021-01-08 2021-01-08 표면에 패턴이 형성된 디스플레이용 광확산 시트 KR102585045B1 (ko)

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