KR20040000500A - 광확산 필름용 조성물 및 이를 이용한 광확산 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기 스팟을 거의 발생시키지 않으므로 휘도 특성이 개선되고 휘도 균일도가 향상된 광확산 필름용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 광확산 필름에 관한 것이다.

상기 본 발명의 광확산 필름용 조성물은 바인더 수지 100중량부, 광확산제 10 내지 500중량부, 및 유기 용매 30 내지 500중량부를 포함하고, 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 조성물을 사용하여 얻어지는 광확산 필름은 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm이하가 되므로 정전기 스팟이 발생하지 않아 외관이 깨끗하고 휘도 특성 및 휘도 균일도가 우수하여 각종 화상표시소자에 적용하기에 적합하다.

Description

광확산 필름용 조성물 및 이를 이용한 광확산 필름{The light-diffusing film and composition for the same}

산업 분야가 다양해지면서 고분자 수지 필름의 적용분야가 각종 포장용, 사진 필름용, 콘덴서용, 전기 절연재용, 라벨용, 자기 기록 매체용, 의료용과 같이 광범위하며, 최근에는 그 사용범위가 배면 투사 스크린, 플라즈마 디스플레이 패널, 액정표시소자 등과 같은 화상표시소자 분야로까지 확대되고 있다.

특히 화상표시소자의 디스플레이 방식은 음극선과는 달리 소자의 뒷면에 부착된 백라이트의 형광관으로부터 발생되는 빛을 금속 증착층 또는 백색판에 반사시켜 도광판을 통하여 화상을 표시하는 간접 조명 방식인 관계로 화상이 잘 보이지 않는 문제점이 있으며, 화상표시소자의 대형화 추세에 따라 점점 심화되고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 도광판 위에 접착시켜 광선을 균일하게 확산시킴으로써 휘도를 증가시킬 수 있는 광확산 필름이 개발되어 왔다. 예로써 일본국 공개 특허 특개평6-67003호, 동 특개평7-174909 및 동 특개평9-127314호 등에서는 투명한 고분자 수지 필름의 한쪽 면에 광확산제로서 무기 또는 유기입자를 투명한 바인더 수지와 함께 유기 용매에 분산시킨 용액을 도포한 광확산 필름이 제안되었다.

그러나 이와 같이 형성된 광확산 필름은 고휘도와 같이 우수한 광학 특성이 만족할 만한 수준에 이르지 못했을 뿐만 아니라, 전체 면에 걸쳐 균일한 휘도를 나타내는 휘도 균일도가 다소 저하된다는 문제점을 가지고 있다.

상기 휘도 균일도를 충족시키기 위해서는 유기 또는 무기 광확산제를 광확산층 내에서 충분히 분산 시키는 것도 중요하지만, 아무리 분산이 잘 이루어진 조성물이라고 하더라도 기재상에 코팅할 때, 광확산층이 균일하게 도포 형성되지 않으면 휘도 균일도를 충족시킬 수가 없다.

특히 기재로서 사용되는 고분자 수지는 높은 전기 저항률로 인하여, 균일한 도포 형성에 어려움이 있었고, 도포된 광확산층을 건조하였을 때, 광확산층의 표면에 정전기 스팟(spot)이라고 불리는 새발 모양 또는 타원형의 코팅 불균일이 발생하여 외관이 불량해질 뿐만 아니라, 이로 인하여 휘도가 저하되고 휘도 균일도 역시 현저히 떨어지는 문제가 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정전기 스팟을 거의 발생시키지 않으므로 휘도 특성이 개선되고 휘도 균일도가 향상된 광학산 필름용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 조성물을 코팅하여 얻어지는 광확산 필름을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 광확산 필름을 채용하여 얻어지는 LCD용 백라이트 또는 LED 램프를 제공하는 것이다.

본 발명은 광확산 필름용 조성물 및 이를 이용한 광확산 필름에 관한 것으로, 구체적으로는 정전기 스팟이 발생하지 않아 외관이 깨끗하고 휘도 특성 및 휘도 균일도가 우수하여 각종 화상표시소자에 적용하기에 적합한 광확산 필름용 조성물 및 이를 이용한 광확산 필름에 관한 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 바인더 수지 100중량부, 광확산제 10 내지 500중량부, 및 유기 용매 30 내지 500중량부를 포함하고, 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 광확산 필름용 조성물을 제공한다.

상기 조성물에 사용되는 유기 용매의 체적 저항률은 5×10¹²Ωcm 이하인 것이 바람직하다.

상기 조성물에 사용되는, 체적 저항률이 5×10¹²Ωcm 이하인 유기용매는 예를 들어 톨루엔, 디클로로 에탄, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논, 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 크실렌, 사이클로헥산, 테트라히드로퓨란, n-헵탄 및 셀루솔브아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.

상기 조성물에 사용되는 바인더 수지로서는 광확산 필름을 제조하기 위하여 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리비닐알콜, 에틸렌 비닐 코폴리머, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 스티렌계 수지, 알키드계 수지, 아미노계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.

상기 조성물에 사용되는 광확산제로서는 무기 또는 유기 광확산제를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 무기 광확산제의 예로서는 실리카, 지르코니아, 탄산칼슘, 황산바륨, 티타늄 산화물 등을 예로 들 수 있고, 유기 광확산제의 예로서는 프로필렌, 비닐리덴클로라이드, 아크릴로니트릴, 메틸(메타)아크릴레이트, 스타이렌, 우레탄 등의 모노머를 사용하여 얻어지는 호모폴리머 또는 이들 모노머의 코폴리머를 들 수 있다.

상기 광확산 필름용 조성물은 경화제, 대전방지제, 레벨링제 또는 습윤제로서 통상 사용되는 다양한 첨가물을 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가물의 함량은 바인더 수지 100중량부에 대하여 각각 0.1 내지 10중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상기 광확산 필름용 조성물을 도포하여 얻어지는 광확산 필름을 제공한다.

상기 본 발명의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상기 광확산 필름을 채용한 LCD용 백라이트 또는 LED 램프를 제공한다.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 광확산층을 기재 상에 균일하게 형성시키는 데는 여러 가지 공정 조건의 영향이 존재하지만, 특히 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm 이상인 유기 고분자로서 구성되는 바인더 수지 및 광확산제는 코팅 공정을 수행하는 동안 조성물과 기재 사이에서 정전기를 발생시키는 원인으로 작용하여 광확산층 표면에 정전기 스팟이발생하여 건조된 다음 외관이 불량할 뿐만 아니라, 휘도가 저하되고, 휘도 균일도 또한 현저히 떨어지게 된다.

이러한 정전기 스팟은 유기 용매가 함유된 조성물이 기재에 도포되는 과정 또는 도포 후 건조되기 전에 발생하는 것이므로 전체 광확산 필름용 조성물의 체적 저항률을 제어함으로써 정전기 스팟의 발생을 현저히 감소시킬 수 있게 된다.

본 발명자들은 상기와 같은 정전기 스팟은 광확산 필름용 조성물의 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm을 초과하는 경우에 주로 발생함을 확인하였으며, 따라서 상기 조성물의 체적 저항률을 1×10¹³Ωcm 이하로 제어하는 것이 무엇보다 중요하다.

본 발명에서는 5×10¹²Ωcm 이하의 체적 저항률을 가지는 유기용매를 사용함으로써 상기 조성물의 체적 저항률을 1×10¹³Ωcm 이하로 제어하는 것이 가능하게 된다. 상기 유기용매의 체적 저항률이 5×10¹²Ωcm을 초과하는 경우에는 이를 포함하는 조성물의 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm을 초과하게 되고, 그로 인해 정전기 스팟이 발생하게 되므로 바람직하지 않다.

상기와 같은 5×10¹²Ωcm 이하의 체적저항률을 갖는 유기 용매로서는 예를 들어 톨루엔, 디클로로 에탄, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논, 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 크실렌, 사이클로헥산, 테트라히드로퓨란, n-헵탄 및 셀루솔브아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하며, 바람직하게는 톨루엔과 메틸에틸케톤의 혼합 용매, 톨루엔과 사이클로헥사논의 혼합용매 또는 n-부틸아세테이트를 예로 들 수 있다. 이들의 체적저항률을 하기 표 1에 기재하였으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 목적하는 5×10¹²Ωcm 이하의 체적저항률을 나타낼 수 있다.

표 1

상기 용매중 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, n-부틸아세테이트, 사이클로헥사논 및 셀루솔브아세테이트가 체적 저항률만을 고려하였을 때, 5×10¹²Ωcm 이하로서 단독으로 광확산 필름용 조성물의 용매로서 사용하더라도 정전기를 발생하지 않는 용매이므로 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 휘발성, 용해성, 분산성 및 레벨링성과 같은 도료 특성을 고려하여 다른 용매와 혼합하여 사용하는 것도 바람직하다.

한편 다른 용매와 비교하여 저가이며, 용해성이 우수한 톨루엔, 사이클로 헥산 또는 n-헵탄의 경우 체적 저항률이 5×10¹²Ωcm을 초과하므로 단독으로 사용할 경우 정전기 스팟을 발생시킬 수 있으나, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논 등과 같은 다른 용매와 혼합하여 사용하는 경우에는 체적 저항률을 5×10¹²Ωcm로 낮출 수 있게 되므로 본 발명의 유기 용매로서 사용할 수 있게 된다.

상기와 같은 광확산 필름용 조성물을 사용하여 광확산 필름을 제조하는 방법은 통상의 필름 제조방법에 준하여 실시될 수 있는데, 먼저 광확산제과 바인더 수지 및 소량의 첨가물을 체적 저항률이 5×10¹²Ωcm 이하인 단독 또는 혼합 용매에 균일하게 분산시킨 바인더 수지 용액을 기재 필름, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포한 다음, 건조시켜 광확산층을 형성함으로써 얻을 수 있다.

광확산성 조성물을 기재 필름에 도포하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있으며, 기재 필름의 재질 및 형상에 따라 예를 들면 에어 나이프(air knife) 방식, 그라비아 방식(gravure), 리버스 롤(reverse roll) 방식, 스프레이(spray) 방식 또는 블레이드(blade) 방식 중에서 임의로 선택하여 사용할 수 있다.

광확산물을 기재 필름에 도포한 후에는 열풍, 적외선, 원적외선 등을 조사하여 가열함으로써 코팅층을 형성한다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태 또는 발명의 실시를 위한 형태

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시례들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

[실시예 1]

하기의 조성으로 용매에 바인더 및 경화제를 용해시킨 후 광확산제를 교반하면서 투입하여 분산시켜 체적 저항이 4×10¹⁰Ωcm인 조성물을 제조하였으며, 하기 방법에 따라 광확산 필름으로 제조하여 광확산 필름 표면의 정전기 스팟 발생여부, 휘도 및 휘도균일도를 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

용제 41.4중량부

(n-부틸아세테이트, 체적 저항률 2.08×10¹⁰Ωcm )

바인더 수지 25.4중량부

(아크리딕 AA-960-50, 애경화학사 제품, 고형분 55%)

경화제 2.9중량부

(브루녹 DN-950, 애경화학사 제품)

광확산제 30.3중량부

(테크폴리머 MBX-15, Sekisui사 제품)

[실시예 2]

실시예1과 동일한 장치와 방법을 사용하되, 하기의 조성으로 체적 저항이 2×10⁹Ωcm인 광확산 조성물을 제조하였으며, 광확산 필름 표면의 정전기 스팟 발생 여부, 휘도 및 휘도균일도를 평가하여 그 결과를 실시예 1과 함께 표 2에 나타내었다.

용제 41.4중량부

(메틸에틸케톤 : 톨루엔 =1:1,체적 저항률 1.06×10⁹Ωcm)

바인더 수지 25.4중량부

(아크리딕 AA-960-50, 애경화학사 제품)

경화제 2.9중량부

(브루녹 DN-950, 애경화학사 제품)

광확산제 30.3중량부

(테크폴리머 MBX-15, Sekisui사 제품)

비교예 1

실시예1과 동일한 장치와 방법을 사용하되, 하기의 조성으로 체적 저항이 6×10¹²Ωcm인 광확산 조성물을 제조하였으며, 광확산 필름 표면의 정전기 스팟 발생 여부, 휘도 및 휘도균일도를 평가하여 그 결과를 실시예 1과 함께 표 2에 나타내었다.

용제 41.4중량부

(톨루엔, 체적 저항 1.29×10¹³Ωcm )

바인더 수지 25.4중량부

(아크리딕 AA-960-50, 애경화학사 제품)

경화제 2.9중량부

(브루녹 DN-950, 애경화학사 제품)

광확산제 30.3중량부

(테크폴리머 MBX-15, Sekisui사 제품)

비교예 2

실시예 1과 동일한 장치와 방법을 사용하되, 하기의 조성으로 체적 저항이 7.1×10¹³Ωcm인 광확산 조성물을 제조하였으며, 광확산 필름 표면의 정전기 스팟 발생 여부, 휘도 및 휘도 균일도를 평가하여 그 결과를 실시예 1과 함께 표 2에 나타내었다.

용제 41.4중량부

(톨루엔:크실렌=1:1, 체적 저항률 2.08×10¹³Ωcm )

바인더 수지 25.4중량부

(아크리딕 DU-589, 애경화학사 제품, 고형분 55%)

경화제 2.9중량부

(브루녹 DN-950, 애경화학사 제품)

광확산제 30.3중량부

(테크폴리머 MBX-15, Sekisui사 제품)

실험예: 광확산 필름의 제조

그라비아 코팅기를 이용하여 SKC사의 100㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(SH71S)상에 실시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 2에서 제조된 광확산 조성물을 건조 도포량이 14g/㎡이 되도록 20m/분의 속도로 도포하고 100℃에서 건조하여 광확산 필름을 제조하였다.

표 2

〈평가 방법〉

- 체적 저항

동아전파사제 메고옴메터 (megohmmeter, 모델명 DSM 8103)를 사용하여 상온에서 전극 간 거리를 1.9cm로 하여 체적저항을 측정하였다.

- 정전기 스팟

건조가 완료된 광확산 필름의 도포면을 육안으로 관측하여 새발 모양 또는 타원형의 코팅 불량 유무를 평가하였다.

- 평균 휘도 및 휘도 균일도

LCD 백라이트 유닛의 도광판 상에 광확산 필름을 울려놓고 탑콘(TOPCON)사의휘도계 BM-7를 사용하여 측정하였으며, 임의의 10개 지점에서 휘도값에 대하여 가장 높은 휘도값을 L_max라고 하고 가장 낮은 휘도값을 L_min라고 할때, 아래 수학식 1에 따라 휘도 균일도를 계산하였으며 휘도 균일도가 70% 이상일 때를 양호한 것으로 판단하였다.

상기 본 발명의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 광확산 필름 조성물의 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm 이하가 되도록 유기 용매의 체적 저항을 조절한 광확산 조성물(실시예 1 내지 2)의 경우에는 정전기 스팟이 발생하지 않고 휘도와 휘도 균일도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.

이에 반해, 광확산 필름 조성물의 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm를 초과하는 비교예 1 내지 2의 경우에는 정전기 스팟이 발생하고 휘도 특성이 떨어지며 휘도 균일도도 불량하여 각종 화상표시소자에 적용하기에 적합하지 않았다.

본 발명에 의해 광확산 필름용 조성물의 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm이하가 되도록 사용하는 유기용매의 체적저항률을 조절한 광확산 필름의 조성물은 정전기 스팟이 발생하지 않아 외관이 깨끗하고 휘도 특성 및 휘도 균일도가 우수하여 각종 화상표시소자, 특히 LCD용 백라이트 또는 LED 램프에 적용하기에 적합하다.

본 발명은 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (11)

1. 바인더 수지 100중량부, 광확산제 10 내지 500중량부, 및 유기 용매 30 내지 500중량부를 포함하고, 체적 저항률이 1×10¹³Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 광확산 필름용 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기 용매의 체적 저항률이 5×10¹²Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유기 용매가 톨루엔, 디클로로 에탄, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논, 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 크실렌, 사이클로헥산, 테트라히드로퓨란, n-헵탄 및 셀루솔브아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상으로서, 체적 저항률이 5×10¹²Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지가 폴리비닐알콜, 에틸렌 비닐 코폴리머, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 스티렌계 수지, 알키드계 수지, 아미노계 수지, 폴리우레탄계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 광확산제가 무기 또는 유기 광확산제인 것을 특징으로 하는 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 무기 광확산제가 실리카, 지르코니아, 탄산칼슘, 황산바륨 또는 티타늄 산화물인 것을 특징으로 하는 조성물.
7. 제5항에 있어서, 상기 유기 광확산제가 프로필렌, 비닐리덴클로라이드, 아크릴로니트릴, 메틸(메타)아크릴레이트, 스타이렌, 우레탄을 사용하여 얻어지는 호모폴리머 또는 이들 모노머의 코폴리머인 것을 특징으로 하는 조성물.
8. 제1항에 있어서, 경화제, 대전방지제, 레벨링제 또는 습윤제를 상기 바인더 수지 100중량부에 대하여 각각 0.1 내지 10중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 광확산 필름용 조성물을 도포하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 광확산 필름.
10. 제9항에 따른 광확산 필름을 채용한 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트.
11. 제9항에 따른 광확산 필름을 채용한 것을 특징으로 하는 LED 램프.