KR20040076421A - 직하형 백라이트용 광확산 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직하형 백라이트용 광확산 필름에 관한 것으로서, 기재필름 위의 한면 또는 양면에 광확산층을 도포한 직하형 백라이트용 광확산 필름에 있어서, 기재 필름으로 나프탈렌기를 30∼90몰%로 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 얻어진 폴리에스터 공중합체를 이용한 직하형 백라이트용 광확산 필름은 휘도와 균일도가 종래 PET와 동등 수준을 보이며 쉬트움이 전혀 발생하지 않는 것으로 열안정성이 개선된 효과를 보인다.

Description

직하형 백라이트용 광확산 필름{Light-diffusion film for right below backlight}

본 발명은 직하형 백라이트용 광확산 필름에 관한 것으로서, 상세하게는 고투명 플라스틱으로 이루어진 기재필름 위의 한면 또는 양면에 광확산층을 도포한 직하형 백라이트용 광확산 필름에 있어서, 기재필름으로 나프탈렌기의 함량이 30∼90몰%로 하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 얻어진 폴리에스터 공중합체를 사용한 직하형 백라이트용 광확산 필름에 관한 것이다.

멀티미디어 기술의 발달로 전자, 정보, 통신 등의 기술이 나날이 발전하고있으며, 이 중 디스플레이 기술의 발달이 혁신적으로 이루어지는 가운데 TFT-LCD, 유기 EL, PDP 등의 새로운 디스플레이 매체가 CRT를 중심으로 하는 기존의 디스플레이 시장을 대체하고 있다. 따라서 이에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있는데 이 중 TFT-LCD에서는 LCD 디스플레이의 대화면화, 저전력화, 고휘도화 등이 향후 기술의 핵심으로 떠오르고 있다. 이러한 요구에 대응하기 위해서 TFT-LCD의 부품인 액정 모듈과 백라이트 부품에서 다양한 연구가 진행되고 있다.

특히, 백라이트 유니트에서도 대화면화, 저전력화, 고휘도화가 진행중인데 최근에는 백라이트 유니트 자체를 없애려는 시도도 많이 등장하고 있지만, LCD가 가지는 기본적인 비발광의 문제때문에 자체 발광하는 EL 소자처럼 별도의 광원없이 화면을 형성하기는 현재로는 불가능한 실정이다.

LCD 디스플레이의 백라이트 유니트에서는 구조상 한쪽 측면 또는 후면에서의 횡방향 광원램프의 빛을 화면 전체에 확산시키고, 빛을 굴절시켜 전면 방향으로의 균일한 빛으로 바꾸는 역할이 필요한데 이를 광확산 필름이 수행하고 있다. 이밖에 반사필름, 도광판, 프리즘 필름들이 각각의 역할을 수행하며 사용되어지고 있는데, 초기의 광원으로부터 나온 빛의 세기가 점점 위의 다른 매질들을 지나면서 조금씩 상쇄되어 실제로 우리가 보는 화면상의 휘도는 원래 광원의 수백분의 일밖에는 되지 않는다.

이러한 문제점을 해결하고자 많은 시도들이 이루어 졌는데 예를 들면, 광원(특히 램프)의 밝기를 밝게하는 방법과, 도광판, 반사필름, 프리즘, 확산판과 같은 각 매질들의 두께를 줄이는 방법이 있으나 사용업체들의 생산성 및 작업성 때문에두께를 줄이는 데에는 한계가 있다. 최근에는 도광판의 패터닝(patterning)을 여러 가지 방법으로 바꾸려는 시도도 이루어지고 있다.

이 중에서 확산필름은 확산효율이 좋은 입자를 사용하여 광을 고루 확산시켜주는 역할을 하는데 여기에도 입자의 선정 및 코팅두께 또는 후면층 코팅의 반사방지처리 등 많은 고휘도를 위한 시도들이 이루어지고 있다.

여기서 사용되는 입자는 투명하면서도 확산효율이 좋은 유기계 고분자 입자를 사용하고 있는데, 대부분 에멀젼 중합에 의해 이루어지는 고분자들이기 때문에 입자의 종류가 한정적이다. 또한 무기계 입자를 사용하는 경우에는 바인더 수지와 상용성이 없으며, 확산효과가 좋은 입자가 아직 없는 것이 현실이다.

또한, 빛이 통과하게 되는 후면에 반사방지 코팅을 함으로써 휘도를 증가시키겠다는 시도는 실제로 반사방지 코팅이 1.4 이하의 굴절율을 갖는 수지를 100 nm 수준으로 코팅해야하기 때문에 코팅 자체가 어려울 뿐만 아니라, 후면층을 얇게 코팅하면 앞의 광확산 면과의 두께 차이가 심해 열건조시 컬링 현상이 나타나 사용할 수 없게 된다.

이밖에도 최근의 경향은 광확산 필름과 프리즘을 일체형으로 한 경우도 있으며 또한 프리즘과 보호필름을 일체형으로 한 경우도 있다.

보통 램프 단품의 경우 자체의 휘도에서 백라이트를 거치면서 나오는 휘도는 십분의 일 정도로 줄어들며, 다시 액정 패널을 장착하면 그 휘도는 초기 휘도보다 백분의 일 혹은 이백분의 일로 감소한다. 이처럼 액정표시장치의 화상 실현을 위한 최대의 관심사는 휘도를 증가시키는 것이 문제가 되고 있다. 그래서 액정표시장치업체에서는 고개구율 확보를 위한 설계 등의 노력이 필요하나 실제로 이런 노력은 이미 한계점에 와 있다고 해도 과언이 아니므로 나머지는 백라이트 업체에서 두께를 감소하는 등의 노력을 하고 있는 실정이다.

이러한 분야의 종래기술의 예를 들면, 일본 특개평 6-59108 에서는 엠보싱 처리된 투명기재 필름에 아크릴, 폴리에스터, 실리콘 및 우레탄계 바인더를 사용하여 필름을 제조하였고, 일본 특개평 9-197109 에서는 아크릴 바인더를 사용하였다. 대한민국 특허 공개번호 제 97-10102, 제 98-016613, 제 98-02430 등에서도 다양한 종류의 바인더들이 명시가 되어 있으나, 이들 필름들은 아크릴 바인더가 필름에 대한 접착력이 없어 가공성에 문제가 있으며 필요할 경우 필름 제조 후에 열처리를 해야하는 문제점이 있으며, 아크릴 이외의 바인더들은 표면경도가 없어 백라이트 장착시 쉽게 긁히는 문제가 있다.

또한, 최근에는 전자부품 자체의 수명 또한 중요한 요인이 되기 때문에 많은 수명 향상 기술들이 선보이고 있는 가운데 백라이트에 사용되는 광확산 필름은 기존 제품이 장시간이 흐르면 후면 형광램프와 백라이트 자체에서 발생되는 열에 의해 열변형이 일어나 문제가 되고 있다.

특히 가장 최근에는 TFT-LCD가 기존의 노트북, 모니터에서 TV쪽으로 응용 범위를 넓히고 있으며 따라서 대화면화에 따른 백라이트 유니트의 사이즈가 점점 커지고 있다. 이에 따라 백라이트 유니트도 기존의 사이드 엣지 형태가 아닌 직하형의 백라이트 유니트가 개발되고 있는데 이는 대화면에 맞추어 도광판 밑에 여러개의 램프를 순차적으로 배열하여 휘도를 증가시키고자 한 것이다.

직하형 백라이트의 경우 램프가 도광판(확산판이라고도 함)밑에 바로 배치되어 있으므로 많은 열이 도광판과 그 위의 확산필름에 전달되고 있다. 보통 도광판 표면에 전달되는 온도가 70℃ 정도이며 위의 확산판에 전달되는 온도는 40℃ 정도이다. 이 램프로부터 발생하는 열은 확산필름의 변형을 초래하고 심한 경우 치수의 변형을 일으켜 필름 움을 발생해 화면상에 줄무늬를 형성하기도 한다.

기존의 노트북이나 모니터 같이 사이즈가 작은 경우에는 치수 자체가 작아 열변형 범위가 작았고 확산필름에 전달되는 열량도 크지 않았으므로 필름의 열안정성이 크게 중요하지 않았는데 이처럼 직하형 백라이트는 램프의 갯수도 많고 필름의 사이즈도 크기때문에 열안정이 중요하게 되었다.

확산필름의 열안정성을 증가시키는 방법은 기재필름의 내열성을 증가시키는 방법과 광확산 코팅층에 사용되는 고분자 바인더 수지의 내열성을 증가시키는 두가지 방법이 있다.

그러나 후자는 사용하는 기재필름의 두께에 비해 보통 20% 정도 이하의 두께이므로 확산필름 두께의 80% 이상의 부분을 차지하는 기재필름의 열안정성을 증가시키는 방법이 바람직하다.

현재까지 확산필름에 사용되는 일반적인 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리카보네이트(PC)가 주로 사용되어 왔다.

사용되는 광확산용 조성물이 수용성이냐 지용성이냐에 따라 사용되는 기재 필름이 달라지며 특히 지용성인 경우에는 기계적 물성 및 내용제성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용되며, 수용성인 경우에는 폴리카보네이트가 주로 사용된다.

폴리카보네이트는 폴리에틸렌테레프탈레이트에 비해 전광선 투과율이 좋고 일반적인 고분자 수지에 대하여 접착력이 좋기 때문에 수용성인 경우에는 바람직하나, 지용성인 경우에는 용매에 대한 내성이 부족하여 코팅에 의한 도막 형성시 필름 표면이 녹아 헤이즈가 발생되는 현상이 있어 바람직하지 못하다.

따라서 폴리카보네이트 필름은 알코올이나 수계 혼합 용액의 조성물로 도막을 형성해야 하기 때문에 적용하는 조성물의 제한을 받는다. 또한, 수계나 알코올계의 조성물의 경우 일반 용매에 비해 비점이 높아 코팅 후 건조시 많은 열량을 필요로 하여 생산비가 많이 드므로 문제가 되고 있다. 또한 폴리카보네이트는 필름 표면의 경도가 약하여 스크래치가 쉽게 발생하는 경향이 있다. 실제로 코팅 적용시 가이드롤이나 구동롤에 의해 쉽게 스크래치가 발생하여 확산필름의 불량의 원인이 되고 있다.

그러므로, 지용성 조성물을 사용하는 경우에는 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용한다. 그러나, 전술한 바와 같이 기계적 물성은 우수하여 기존의 노트북, 모니터 등에는 사용 가능하나 화면의 사이즈가 커지는 TV용의 직하형 백라이트 유니트에서는 장시간 방치시 열에 의한 필름의 수축으로 필름휨이 발생하고 장시간 자외선에 방치됨으로써 황변이 발생하는 문제가 있다.

따라서, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 확산필름의 일반적 기재료 사용시 상기와 같은 내열성 문제와 자외선에 의한 황변현상을 해결하는 것이 시급한 실정이다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 연구 노력하던 중, 기재필름 위의 한면 또는 양면에 광확산층을 구비한 직하형 백라이트용 광확산 필름에 있어서, 기재필름으로 나프탈렌기의 함량이 30∼90몰%로 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 얻어진 폴리에스터계 공중합체를 사용하여 직하형 백라이트용 광확산 필름을 제조한 결과, 휘도는 기존 수준을 유지한면서 열안정성을 증가시켜 장시간 방치시에도 열에 의한 필름의 수축이 발생되지 않기 때문에 직하형 백라이트 유니트에 사용하기에 적합하다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 휘도는 종래 수준으로 유지하면서 열안정성이 우수한 직하형 백라이트용 광확산 필름용 나프탈렌기를 함유한 폴리에스터계 공중합체 기재 필름을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 광확산 필름은 기재필름 위의 한면 또는 양면에 광확산층을 구비한 직하형 백라이트용 광확산 필름에 있어서, 기재 필름은 나프탈렌기를 30∼90몰%로 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 얻어진 폴리에스터 공중합체인 것임을 그 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 광확산 필름을 나타낸 것이다.

<도면 부호의 상세한 설명>

1 : 광확산층 2 : 기재 필름

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 나프탈렌기의 함량이 30∼90몰%로 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 얻어진 폴리에스터계 공중합체 필름을 플라스틱 기재 필름으로 사용한 백라이트 유니트용 광확산 필름에 관한 것이다.

본 발명의 광확산 필름의 모식도를 도 1을 참조하여 설명하면, 플라스틱 기재 필름 필름(2)의 적어도 한면 또는 양면에 광확산층(1)의 코팅층으로 구성된 LCD 디스플레이에 사용되는 백라이트 유니트용 광확산 필름에 관한 것이다.

(플라스틱 기재 필름)

본 발명에 사용되는 플라스틱 기재 필름(2)으로는 투명한 기재 필름이면 어떤 것이든 사용가능하며, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 에폭시 등이 사용되며, 폴리카보네이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하다.

사용되는 광확산용 조성물이 수용성이냐 지용성이냐에 따라 사용되는 기재 필름이 달라지며 특히 지용성인 경우에는 기계적 물성 및 내용제성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용되며, 수용성인 경우에는 폴리카보네이트를 주로 사용한다.

본 발명에서는 지용성 광확산 필름에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기재 필름 필름으로 사용하는 경우에 있어서, 장시간 방치시 열에 의한 필름의 수축으로 필름휨이 발생하고 장시간 자외선에 방치됨으로써 황변이 발생하는 문제를 해결하기 위한 것으로, 산성분 중 분자내 나프탈렌기를 30∼90몰% 함유하는 폴리에스터계 공중합체를 기재 필름으로 사용한다.

분자내에 나프탈렌기를 함유하는 고분자를 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)이라고 한다. PEN 합성의 주반응은 크게 나누어 PET 합성과 동일하게 1단계 반응인 에스테르 반응(Esterification reaction)과 2단계 반응인 용융중축합 반응으로 분류되며, 이 때 에스테르 반응은 직접 에스테르 반응과 에스테르 교환 반응으로 나눌 수있다.

1단계 반응인 에스테르 교환 반응은 디메틸 2,6-나프탈레이트(dimethyl 2,6-naphthalate, DMN)과 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol, EG)의 에스테르 교환반응에 의하여 비스(2-히드록시에틸)나프탈레이트(bis(2-hydroxyethyl)naphthalate, BHEN)를 만드는 방법이다.

2단계 중축합반응은 1단계에서 제조된 BHEN을 고진공 하에서 부산물로 발생하는 에틸렌 글리콜을 계외로 유출시키면서 반응시켜 고중합도의 PEN을 얻게 된다. 이렇게 에스테르화 반응에 의한 폴리에스터계 수지는 크게는 산성분과 디올 성분의 축합체로 이루어진다.

그러나 산 성분으로 사용하는 단량체가 나프탈렌 유도체인 경우에는 분자가 거대하여 중합도가 낮고 따라서 필름 형성능이 떨어진다.

따라서 본 발명에서는 나프탈렌기를 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 폴리에스터계 수지를 만들고 필름을 제조하는 것이다.

본 발명에 사용된 나프탈렌기를 함유하는 산 성분은 나프탈렌디카르복실산(이하 NDC라 한다) 30∼90몰% 와 디메틸테레프탈레이트(이하, DMT라 함) 또는 테레프탈산(이하, TPA라 함)을 사용하여 100몰% 가 되도록 한다.

이와 같이 본 발명에서 사용하는 폴리에스터계 공중합체 필름은 산 성분 중 NDC의 함량을 조절한 것으로, 분자내에 나프탈렌기가 30∼90몰% 인 것이다.

본 발명에 사용한 새로운 플라스틱 기재 필름내의 산성분 중 나프탈렌기의 함량이 30몰% 미만에서는 원하는 열안정성 효과를 나타낼 수 없으며, 90몰%를 초과할 경우에는 고분자 플라스틱 지지필름의 결정성을 저해하여 광확산 필름으로써 필요한 기계적 물성이 낮아져 사용할 수 없다.

이 외에도 나프탈렌기의 함량을 유지하면서 다른 공중합 성분을 첨가하는 것도 가능하다. 구체적인 예로는 방향족 디카르복실산의 성분으로 이소프탈산, 디페녹시에탄디카르복실산, 디페닐디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산 등을 들 수 있으며, 디올 성분으로는 프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틴글리콜, 싸이클로헥산디메탄올 등을 들 수있다. 이 중 두 가지 이상을 동시에 첨가하여 중합하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에서는 디올 성분으로는 에틸렌글리콜(EG)을 사용한다.

상기의 성분 이외에도 UV 안정제를 첨가하여 사용하는 것도 가능하다.

이러한 플라스틱 기재 필름은 도포되는 수지에 대하여 접착력을 가져야 하며 자체내의 광투과도가 높아 광확산층에 영향을 주어서는 안되며 표면의 평활도가 균일하여 휘도의 편차가 없어야 한다.

따라서 플라스틱 기재 필름의 두께는 50 내지 300㎛가 적당하며, 보다 바람직하게는 75 내지 250㎛이다. 이 두께에서만이 필름으로써의 가공성과 핸들링성 그리고 장착시 내열성을 갖는다. 50㎛ 미만의 두께에서는 가공성이 없어 백라이트 장착시 정전기 등의 문제가 발생하며, 300㎛를 초과할 경우에는 핸들링성은 좋으나 현재 모든 부품들이 박형화의 추세이므로 바람직하지 못하다.

위와 같은 성분으로 중합된 중합체를 용융압출후 연신하여 폴리에스터계 필름을 제조한다.

(광확산층)

한편, 본 발명의 광확산층(1)은 입사된 빛을 산란, 반사 굴절시켜 빛을 확산시킴과 동시에 투과가 많이 이루어지도록 하여 도광판을 통과한 빛을 LCD 화면 전체에 골고루 확산시켜 주는 역할을 한다.

따라서, 광확산층은 플라스틱 기재 필름과 접착성이 좋으며 광확산 역할을 해주는 입자들과 상용성이 좋은 수지를 사용하는 바, 예를 들면, 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 수지가 사용된다.

또한, 내열성, 내마모성, 접착성을 높이기 위하여 경화제를 사용하여 수지의 피막을 단단하게 하여 사용한다. 이때 사용되는 수지는 광투과도가 높은 것이 좋으며 특히 광확산층을 구성하기 때문에 기재필름과의 접착력이 중요하다.

기재필름으로의 접착력이 없으면 완제품된 상태에서 일정한 인치 크기로 컷팅되어질 때 필름 끝머리(edge) 부분에서 코팅층 탈락이 부분적으로 일어나 광확산필름으로의 역할을 수행할 수 없게 된다.

또한, 광확산 필름은 완제품화된 후에 단품으로 컷팅될 때 이물검사시 보통 알코올로 이물검사를 하므로 알코올에 대한 내성을 가져야한다. 만일 알코올에 대한 내성이 없으면 이물검사후의 알코올이 휘발된 자국이 필름상에 그대로 남기 때문에 백라이트 장착후에도 얼룩으로 화면에 나타나므로 바람직하지 않다.

그리고, 광확산 필름은 후면광에 장시간 노출된 상태로 사용되어지기 때문에 후면광으로부터 발생되는 열로부터 안정해야 한다.

위의 바인더들이 가지는 물성들이 완전히 만족한다 할지라도 디스플레이 업계는 고휘도 제품을 지향하기 때문에, 바인더가 사용되어진 후에 휘도값이 높지 않으면 바인더로 사용할 수 없다.

이에 본 발명에서는 아크릴릭폴리올과 아이소시아네이트를 첨가하여 기재필름의 접착력, 내알코올성, 내열성 및 우수한 광학특성을 부여한 광확산 필름을 제조한다.

이때 사용되는 아크릴릭폴리올은 경화를 하기 위해서 분자내의 수산기가가 10∼80 이어야한다. 수산기가란 유지 1g을 아세틸화하고 이것을 가수분해하여 생기는 아세트산을 중화하는데 필요한 수산화칼륨의 mg수로, 이 값이 높고 낮음은 곧 분자내 히드록시기가 많고 적음을 의미한다.

히드록시기가 아이소시아네이트기와 우레탄 결합을 하여 경화에 참여하므로 이 값이 중요하다. 수산기가값이 10 미만에서는 경화제로 아이소시아네이트를 과량을 사용해도 완전한 경화가 안되어 접착력이 없으며 충분한 경화시간 후에도 내알코올성이 없다. 또한 80을 초과할 경우에는 우레탄 경화가 과도하게 진행되어 경화후에 코팅표면이 깨지기 쉬어진다.

사용되어지는 폴리아이소시아네이트는 분자내에 여러개의 아이소시아네이트기를 가지며 분자내 함량은 8∼20% 인 것을 사용하여야 한다. 8% 미만의 함량에서는 아크릴릭폴리올의 경우와 마찬가지로 경화가 거의 일어나지 않아 접착력이 없고 내알코올성도 없으며, 20%를 초과할 경우에는 역시 과도한 분자간 우레탄 결합으로 인하여 코팅층이 쉽게 깨지는 단점이 있다.

본 발명에서는 아크릴릭폴리올 100 중량부에 대하여 폴리아이소시아네이트 10 내지 60 중량부를 혼합한다.

폴리아이소시아네이트 10 중량부 미만에서는 경화가 일어나지 않아 접착력, 내알코올성 등이 없으며, 60 중량부를 초과할 경우에는 경화반응이 너무 빨라 액의 포트라이프가 1시간 이하이며 이럴 경우 점도가 상승하고 겔화되어 코팅이 불가능하게 된다.

위에서 혼합한 용액을 투명한 구형 유·무기 입자를 분산시킨 투명한 바인더 수지에 첨가하여 기재필름 위에 도포하여 광확산 필름을 제조한다. 이때 사용하는 입자는 사용되는 수지와 굴절율 차이가 있으면서 빛의 투과율과 확산율을 높이기 위하여 다양한 유기 및 무기의 입자들이 사용된다.

대표적으로 사용되는 입자는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 입자, 아크릴과 올레핀계의 공중합체, 단일중합체의 입자를 형성후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어씌워서 만드는 다층다성분계 입자 등의 유기입자가 있다.

그밖에 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 불화마그네슘 등의 무기계 입자가 사용되어진다.

무기입자에 비해 유기입자의 광확산성이 우수해 본 발명에서는 주로 유기입자를 사용하였으며 사용되는 입자의 크기는 도막의 두께에 따라 다르지만 1 내지 30 ㎛의 입자가 사용된다.

또한 광확산 효율을 높이기 위해서는 입자의 크기가 서로 다른 입자를 혼합해서 사용하기도 한다. 이는 입자가 코팅표면에 밀착될 때 입자 크기가 같은 것보다는 입자 크기가 다른 것을 섞는 것이 균일한 패킹에 유리하기 때문이다. 뿐만 아니라 입자의 단일종류의 사용보다는 굴절율의 차이가 있는 이종의 입자를 혼합 사용하여 광확산율을 높이는 경우와 유사한 굴절율을 가지면서 크기만 다른 이종으로 광확산 효율을 높이는 경우도 있다.

이러한 입자들은 수지내에 함유되는 비율 또는 코팅 두께에 따라 그 광투과율과 광확산율이 달라지게 되는 바, 높은 광확산율 및 고휘도를 보이기 위해서는 도막의 두께가 10 내지 20㎛ 이고, 아크릴릭폴리올과 아이소시아네이트를 포함한 바인더 100 중량부에 대하여 입자의 함량이 50∼300 중량부인 것이 바람직하다.

이때 입자 함량이 50 중량부 미만이면 빛의 산란에 의한 확산효과가 줄어들며, 또한 300 중량부를 초과할 경우에는 코팅표면으로 입자들이 돌출되어 광투과율이 떨어지고, 입자를 함유한 수지 용액을 조액할 때 입자의 분산성이 떨어지기 때문에 균일한 조액이 불가능하며, 입자의 중첩으로 인해 외부자극에 의한 입자탈락으로 백점, 흑점 등의 문제가 일어날 수 있기 때문이다.

본 발명에서는 상기 성분 이외에 광확산 필름을 이용하여 백라이트 유니트를 제조할 때 생길수 있는 먼지나 불순물이 생기는 것을 방지하기 위해 내오염성을 부여하는 대전방지제를 사용하는 것도 가능하다.

대전 방지제는 4차아민계, 음이온계, 양이온계, 비이온계, 플로라이드계 등 다양한 것이 사용될 수 있으며, 그 함량이 많아지면 대전방지성은 높아지나 내마모성이 떨어지고 장시간 사용할 경우 석출될 위험성이 있기 때문에 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 이내, 바람직하게는 5중량부 이내로 사용하는 것이 좋다.

또한 입자 및 대전방지제 등은 수지와 용매에 골고루 분산되어야만 광확산 효율이 높은 광확산층을 만들 수 있기 때문에 균일 조액을 위한 분산제를 사용할수도 있다. 분산제로는 아크릴에멀젼계, 변성실리콘계, 폴리다이메틸실록산, 플로라이드계 등이 있으며 그 사용량에 있어서는 광투과도가 높고 도막 형성후 표면 석출이 되지 않는 소량의 양만 사용하여야하며, 바람직하게는 바인더 100 중량부에 대하여 5중량부 이내의 사용이 적당하다.

이러한 광확산층의 첨가제들은 기본적인 수지의 광투과율을 떨어뜨리지 않는 범위내에서 사용하여야 한다.

위의 분자내에 10∼80의 수산기가를 가지는 아크릴릭폴리올과 분자내에 아이소시아네이트기 함량이 8%∼20%인 다관능성 폴리아이소시아네이트를 아크릴릭폴리올 100 중량부당 폴리아이소시아네이트를 10 내지 60중량부를 포함한 바인더 100중량부당 투명 유기입자를 50∼300중량부로 사용하면 통상적으로 100cps 이하의 점도가 나온다.

또한, 본 발명에서 사용되는 용매는 아크릴릭폴리올과 폴리아이소시아네이트를 용해시킬수 있는 것이면 어떤 것이든 가능한데, 통상적으로 코팅공정에서는 균일한 코팅을 위하여 속건성용매와 지건성 용매를 혼합하여 사용하기 때문에 본 발명에서는 메틸에틸케톤과 톨루엔을 일대일로 혼합하여 사용한다.

입자 분산시에는 통상적인 분산기를 사용할 수가 있으며 특히 분산 시간을 줄이기 위해서는 밀링기나 호모믹서를 사용하면 그 효과적이다. 이렇게 분산까지 완료된 조액을 투명한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 한면 또는 양면에 코팅을 실시하는데 코팅 방법은 통상적인 바코팅, 리버어스코팅, 그라비아코팅, 콤마나이프코팅, 스프레이 코팅 등이 모두 가능하며 가능한한 조액의 특성에 맞추어 가장 적절한 것을 택해야한다. 건조는 열경화로 우레탄 가교를 시키는데 용매의 증발 및 코팅층의 경화를 이루기 위해서는 100∼150℃의 온도가 바람직하다. 100℃ 미만에서는 경화반응이 느리며, 150℃를 초과한 온도에서는 기재필름의 열변형으로 필름 상태가 불량해진다.

이러한 코팅층의 도막 두께는 10 내지 30 ㎛이 적당하다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

(광확산층 조액의 제조)

100 중량부의 아크릴릭폴리올 52-666(애경화학, 수산기가 75)에 40 중량부의 폴리아이소시아네이트 DN950(애경화학, 아이소시아네이트 함량 12∼13%)를 혼합하고 메틸에틸케톤 100 중량부와 톨루엔 100 중량부를 넣어 희석한 후, 평균입경 12㎛의 폴리메틸메타크릴레이트 입자 PB012(코오롱)를 100 중량부 혼합하여 링밀링기를 사용하여 회전수 2000rpm으로 1시간 분산시켜 광확산층의 조액을 제조하였다.

이와는 별도로, 산성분으로 나프탈렌디카르복실산(NDC) 80몰%와 테레프탈산(TPA) 20몰%를 사용하고, 디올 성분으로 에틸렌글리콜(EG) 100몰%를 사용하여 이들을 용융 공중합하여 나프탈렌기를 함유한 폴리에스터계 공중합 수지를 제조하였다. 제조된 수지를 용융 압출하여 도막두께 125 ㎛의 폴리에스터계 기재 필름을 제조하였다.

제조된 폴리에스터계 기재 필름의 한면 또는 양면에 상기에서 제조된 광확산조액을 바코터로 도포한 후 120℃에서 2분 동안 건조시켜 도막 두께 14 ㎛의 광확산 필름을 제조하였다.

이렇게 제조된 광확산 필름의 투과도, 휘도 및 열안정성에 대한 평가 방법은 다음과 같으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

(1) 전광선 투과율

NIPPON DENSHOKU사의 NDH-2000에 의하여 전광선투과율 (TT, Total transmittance)과 헤이즈를 측정하였다

(2) 휘도

광확산 필름 샘플을 두 장 겹쳐 직하형 백라이트에 장착하여 TOPCON사의 BM7으로 9 포인트를 측정하여 평균값 및 균일도(Uniformity)를 구한다.

(3) 열 안정성(장기안정성)

직하형 백라이트에 광확산 필름을 장착한 후 램프를 점등한 상태로 열진공관(Thermotron) 에 넣어 80℃, 75%의 상대 습도 상태에서 1000시간 동안 방치시킨 후 의 필름의 필름휨의 유무를 관찰한다.

실시예 2∼3 및 비교예1∼비교예3

기재필름으로 사용하는 폴리에스터계 공중합체 필름을 위한 수지 조성물 중 다음 표 1과 같이 수지 조성물 중 반응시키는 산 성분과 디올의 함량을 변화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건하에서 기재 필름과 광확산층 용액및 광확산 필름을 제조하였다.

이렇게 제조된 광확산 필름의 투과도, 휘도 및 열안정성에 대한 평가 방법은 다음과 같으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

구분	수지조성물(몰%)
	NDC 함량	TPA 함량	EG 함량
실시예 1	80	20	100
실시예 2	60	40	100
실시예 3	40	60	100
비교예 1	92	8	100
비교예 2	25	75	100
비교예 3	기존 PET(NDC 함량 0)

	실시예	비교예
	1	2	3	1	2	3
전광선투과율	91	91	90	-	91	91
헤이즈	89	88	89	-	88	88
휘도(cd/m2)/Uniformity	1945/67	1943/68	1941/67	-	1920/66	1944/67
쉬트움의 유무	없음	없음	없음	-	있음	있음

상기 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따라 제조된 나프탈렌기를 함유하는 사 성분과 디올 성분을 공중합시킨 폴리에스터 공중합체를 플라스틱 기재 필름으로 사용한 실시예의 각 경우는 기존 PET 대비 동등한 수준의 휘도와 균일도를 보이며, 쉬트움이 전혀 발생되지 않는 것으로 보아 열안정성이 우수한 것으로 나타난다. 그러나, 나프탈렌기의 함량이 본 발명의 범위와 벗어나는 비교예 1과 2는 각각 필름의 형성이 불완전하며, 쉬트움이 발생하는 문제가 있으며, 종래의 PET를 사용한 비교예 3도 쉬트움이 발생하는 문제가 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서와 같이 광확산 필름의 투명 플라스틱 기재 필름으로 나프탈렌기를 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 제조된 폴리에스터 수지를 사용하여 광확산 필름을 제조함으로써 휘도와 균일도가 종래 PET와 동등 수준을 보이며 쉬트움이 전혀 발생하지 않는 것으로 열안정성이 개선된 효과를 보인다.

Claims (3)

1. 기재필름 위의 한면 또는 양면에 광확산층을 구비한 직하형 백라이트용 광확산 필름에 있어서,

   기재 필름은 나프탈렌기를 30∼90몰%로 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 얻어진 폴리에스터 공중합체인 것임을 특징으로 하는 직하형 백라이트용 광확산 필름.
2. 제 1항에 있어서, 기재 필름은 디메틸테레프탈레이트 또는 테레프탈산을 70∼10몰%로 더 함유하는 산 성분과 디올 성분을 공중합시켜 얻어진 폴리에스터 공중합체인 것임을 특징으로 하는 직하형 백라이트용 광확산 필름.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기재 필름의 두께는 50 내지 300 ㎛인 것임을 특징으로 하는 직하형 백라이트용 광확산 필름.