KR20050068490A - 광확산판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광확산판은 (A) 메타아크릴계 수지 100 중량부, (B) 아크릴계 가교 입자, 실록산계 가교 입자, 또는 이들의 혼합물로서, 평균 입경이 1∼20 ㎛인 구상의 유기계 광확산제 0.1∼10 중량부, 및 (C) 평균 입경이 0.1∼20 ㎛인 무기계 광확산제 0.1∼10 중량부로 이루어지는 수지 조성물로 성형되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 유기계 광확산제와 상기 무기계 광확산제가 1:1 내지 10:1의 중량비로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 메타아크릴계 수지는 단관능 불포화 단량체와 공중합될 수 있다. 본 발명에 따른 광확산판은 광확산성과 광투과성이 우수하고 내후성이 양호하며, 액정표시장치(LCD)에 이용될 수 있다.

Description

광확산판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{Light Diffuser and Liquid Crystal Display of Comprising the Same}

발명의 분야

본 발명은 광확산판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 직사 광이나 형광등과 같은 램프의 빛을 투과시키거나 확산시키는 성능이 모두 우수하고, 내후성이 양호한 수지 조성물을 성형함으로써 제조되는 광확산판 및 이를 포함하여 제조되는 액정표시장치에 관한 것이다.

발명의 배경

액정표시장치(LCD)용 광확산판의 재료로 사용되는 열가소성 수지 중에는 광을 투과시키는 메타아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 시클릭 올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지 등의 투명 열가소성 수지 등이 있다.

일본공개특허 평14-80621호, 국제공개특허 제2001-96451호, 한국공개특허 제2002-29377호 등에는 아크릴 수지 및 폴리카보네이트 수지가 기초수지로 사용된 광확산판이 개시되어 있다.

그러나, 기초수지만 사용하고 광확산제를 첨가하지 않았을 때는 광투과성과 광확산성이 충분하지 못한 문제점이 있다. 그러므로 이러한 투명 열가소성 수지에 광확산제를 첨가하여 광확산판을 제조하는데, 광확산제는 직사광이나 형광등의 빛을 높은 투과율로 투과시키는 광투과 효과와 동시에 광원이 육안으로 식별되지 않을 정도로 빛을 확산시키는 광확산 효과가 있기 때문이다.

광확산제는 일반적으로 기초수지와 굴절률이 약 0.02∼0.13 정도 차이나는 무기물이나 유기물이 사용되는데, 무기물 미립자는 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 실리카, 유리, 활석, 운모, 화이트카본, 산화마그네슘, 산화아연 등이 사용된다.

일본공개특허 평6-107939호에는 폴리카보네이트를 기초수지로 하여 알킬 케텐 다이머로 표면 처리된 탄산칼슘, 황화아연, 및 산화티탄을 광확산제로서 첨가한 조성물이 개시되어 있다.

일본공개특허 평6-306266호에는 폴리카보네이트를 기초수지로 하여 황산바륨 및 산화티탄을 광확산제로서 첨가한 조성물이 개시되어 있다.

그러나 상기 개시된 조성물로 제조된 성형품은 내후성이 낮은 폴리카보네이트를 사용하기 때문에, 다른 수지를 사용한 것보다 짧은 시간동안에 황변이 일어나게 되므로 성형품을 투과하는 빛의 색깔을 노랗게 만드는 문제점이 있고, 압출 성형시 입경이 큰 입자와 작은 입자가 서로 응집하기 때문에, 빛이 성형품을 투과하거나 확산할 때 얼룩이 생기는 문제점이 있다. 또한, 무기물 광확산제를 사용할 경우에는, 매트릭스인 투명 열가소성 수지에 무기물 광확산제가 고르게 분산되기 어렵고, 무기물 광확산제의 경도에 따라 제조 설비가 마모·손상되고, 성형품 제조시 무기물 광확산제로 인해 다이 라인 등에 결점이 발생하는 문제점이 있다.

한편, 한국공개특허 제1998-46594호에는 폴리메틸메타아크릴레이트나 아크릴 수지를 기초수지로 하여 스티렌계 구상 입자와 미량의 이산화티탄을 광확산제로서 첨가한 조성물이 개시되어 있다. 비록, 이 조성물에서는 폴리카보네이트 수지 대신 다른 수지를 사용하고, 미량의 무기계 확산제와 함께 유기계 확산제를 사용하였지만, 여전히 광확산제로 사용되는 스티렌계 구상 입자로 인하여 황변 현상이 발생하므로 내후성이 약하다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자는 상기 종래 기술의 문제점들을 극복하기 위하여, 광확산성과 광투과성이 우수하고 내후성이 양호하고 공정성이 우수한 수지 조성물을 성형하여 새로운 광확산판을 완성하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 메타아크릴계 수지를 기초수지로 하여 내후성이 양호한 유기계 확산제와 무기계 확산제를 적절히 혼합하여 사용하는 수지 조성물로 성형하는 새로운 광확산판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광확산성과 광투과성이 우수하며 동시에 내후성이 양호한 광확산판을 제공하기 위한 것이다..

본 발명의 또 다른 목적은 제조설비를 적게 마모·손상시키는 광확산판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 광확산판 제조시 다이 라인 등에 결점을 적게 발생시키는 광확산판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내충격성과 굽힘탄성률이 향상되는 광확산판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유기계 광확산제만 사용하였을 때 나타나는 백색도의 저하를 방지하는 광확산판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 광확산제가 고르게 분산되는 광확산판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 광확산판을 이용함으로써 광확산성과 광투과성이 우수한 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따른 광확산판은 (A) 메타아크릴계 수지 100 중량부, (B) 아크릴계 가교 입자, 실록산계 가교 입자, 또는 이들의 혼합물로서, 평균 입경이 1∼20 ㎛인 구상의 유기계 광확산제 0.1∼10 중량부, 및 (C) 평균 입경이 0.1∼20 ㎛인 무기계 광확산제 0.1∼10 중량부로 이루어지는 수지 조성물로 성형되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 유기계 광확산제와 상기 무기계 광확산제가 1:1 내지 10:1의 중량비로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 메타아크릴계 수지는 단관능 불포화 단량체와 공중합될 수 있다.

본 발명에 따른 광확산판은 광확산성과 광투과성이 우수하고 내후성이 양호하며, LCD에 이용될 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

종래에 내후성이 약한 폴리카보네이트계 수지가 기초수지(매트릭스)로 사용된 것과는 달리, 본 발명에서는 내후성이 양호한 메타아크릴계 수지가 기초수지로 사용되고, 내후성이 양호한 아크릴계 가교 입자, 실록산계 가교 입자 등의 구상 유기계 광확산제와 무기계 광확산제가 광확산성과 광투과성이 모두 우수하도록 적절히 혼합되어 사용되는데 특징이 있다.

본 발명에 따른 광확산판을 제조하는데 이용되는 각각의 원료는 다음과 같다.

(A) 메타아크릴계 수지

본 발명에 따른 메타아크릴계 수지는 기초수지로 사용되며 투명성을 갖고, 장시간 빛에 노출되어도 변색이 일어나지 않기 때문에 폴리카보네이트 수지보다 내후성이 우수한 장점을 갖는다. 예를 들어, 투과율이 높은 메타크릴산 메틸계 수지가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 메타아크릴계 수지는 단관능 불포화 단량체와 공중합될 수 있는데, 약 50 중량% 이내로 공중합되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 단관능 불포화 단량체를 약 30 중량% 이내로 공중합되고, 가장 바람직하게는 단관능 불포화 단량체를 약 20 중량% 이내로 공중합된다.

본 발명에 따른 메타아크릴계 수지에 공중합되는 단관능 불포화 단량체는 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 부틸, 메타크릴산 시클로 헥실, 메타크릴산 벤질, 메타크릴산 2-에틸 헥실, 메타크릴산 2-히드록시 에틸, 메타크릴산 페닐, 메타크릴산 클로로 페닐, 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 아크릴산 시클로 헥실, 아크릴산 페닐, 아크릴산 벤질, 아크릴산 2-에틸 헥실, 및 아크릴산 2-히드록시 에틸 등을 포함하는 아크릴산 에스테르계 화합물, 메타크릴산 및 아크릴산 등을 포함하는 불포화 산 화합물, 스티렌, 아크릴로 니트릴, 무수 말레산, 페닐 말레 이미드, 및 시클로 헥실 말레 이미드 등이 있고, 또한 내충격 개질제로서 아크릴계 고무, 부타디엔계 고무 등의 고무 성분도 포함되고, 이에 특별히 한정되지 않는다. 특히, 메타아크릴계 수지에 고무 성분이 공중합될 경우, 고무 성분은 큰 내충격성과 굽힘 탄성률을 가지기 때문에, 공중합된 메타아크릴계 수지의 이들 물성이 향상된다.

또한, 상기 단관능 불포화 단량체를 하나 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다. 메타아크릴계 수지와 단관능 불포화 단량체를 공중합시키는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

(B) 구상의 유기계 광확산제

본 발명에 따른 구상의 유기계 광확산제는 아크릴계 가교 입자, 실록산계 가교 입자, 또는 이들의 혼합물로서 내후성이 양호하기 때문에, 최종 수지 조성물을 장시간 빛에 노출시켜도 황변 현상이 발생하지 않는다. 이는 종래의 유기계 광확산제로 사용되는 스티렌계 입자가 황변 현상을 일으키는 것과는 구분되는 특징이다. 특히, 아크릴계 가교 입자가 바람직하다.

본 발명에 따른 구상의 유기계 광확산제는 평균 입경이 1∼20 ㎛인 구상의 가교 미립자이고, 메타아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 0.1∼10 중량부 사용된다. 평균 입경이 1 ㎛ 이하이면 광원의 은폐성이 저하되고, 평균 입경이 20 ㎛ 이상이면 적당한 광확산성을 확보하기 위하여 과량의 광확산제를 첨가해야 하는 문제가 발생한다.

(C) 무기계 광확산제

본 발명에 따른 무기계 광확산제는 상기 구상의 유기계 광확산제만 첨가할 때 발생하는 최종 수지 조성물의 백색도 저하를 방지하고, 광확산성을 증가시키기 위하여 첨가된다. 이때, 무기계 광확산제의 첨가량이 증가할수록 공정성이 감소하므로, 적절한 양이 첨가되어야 한다.

본 발명에 따른 무기계 광확산제는 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 실리카, 유리, 활석, 운모, 화이트카본, 산화마그네슘, 산화아연 등이 사용되며, 이에 특별히 한정되지 않는다. 또한 이들이 단독으로 사용되거나 2종 이상 병용될 수 있다. 그 중에서 탄산칼슘이 바람직하다. 탄산칼슘은, 일반적으로 탄산가스 화합법, 석회유 탄산나트륨 화학법, 염화칼슘 탄산나트륨법 등의 화학 합성 방법으로 생산될 수 있고, 천연의 석회석을 분쇄하는 방법으로 생산될 수 있다.

본 발명에 따른 무기계 광확산제는 평균 입경이 0.1∼20 ㎛ 이하이고, 메타아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 0.1∼10 중량부 사용된다. 평균 입경이 0.1 ㎛ 이하이면 광 특성이 불량하고, 20 ㎛ 이상이면 최종 수지 조성물의 충격강도를 저하시킨다.

본 발명에 따른 구상의 유기계 광확산제와 무기계 광확산제는 적절한 양으로 혼합되어 사용되는 것이 특징이다. 둘 중 어느 하나의 사용량이 0.1 중량부 이하이면 최종 수지 조성물의 광확산성이 충분하지 않고, 둘 중 어느 하나의 사용량이 10 중량부 이상이면 광투과성이 너무 낮아지는 문제점이 있다. 즉, 유기계 광확산제와 무기계 광확산제 모두 0.1∼10 중량부의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 나아가, 유기계 광확산제와 무기계 광확산제는 1:1 내지 10:1의 중량비로 이루어지는 것이 바람직하며, 4:1 내지 8:1의 중량비로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 광확산판의 원료인 수지 조성물에는 조성물의 물성에 영향을 주지 않는 범위 내에서 첨가제를 더 포함시킬 수 있다. 예를 들어 자외선 흡수제에는 벤조페논계, 벤조트리아졸계 등이 있고, 광안정제에는 힌더드 아민계 등이 있다. 또한, 수지의 열화에 의한 황변 현상 때문에 발생하는 외관 불량을 방지하기 위해 블로잉제를 첨가할 수도 있다. 그밖에 가소제, 산화 방지제, 열안정제, 활제, 난연제, 충전제, 이형제, 염료, 안료, 항균제, 적하 방지제, 대전방지제, 핵제 등을 더 첨가할 수 있다.

본 발명에 따른 광확산판의 제조에는 광확산판의 용도에 따라 사출 성형, 압출 성형, 진공 성형, 열프레스 성형, 공압출 성형 등 열가소성 수지의 모든 성형 방법이 적용될 수 있다.

적절한 첨가제를 첨가하거나 용도에 따른 성형법을 적용하여 광확산판을 제조하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 광확산판은 구상의 유기계 광확산제와 무기계 광확산제를 적절하게 혼합하기 때문에 광확산성과 광투과성이 모두 뛰어나고, 내후성이 양호한 메타아크릴계 수지와 유기계 광확산제를 사용하기 때문에 내후성도 우수하다. 즉, 수 십 개의 램프를 따라 발생하는 화면상의 명암 차이를 방지하고 균일한 밝기로 광을 투과하거나 확산시키고, 장시간 광에 노출되어도 황변 현상이 발생하지 않기 때문에, LCD TV의 화면 표시 품질이 뛰어나다. 나아가, 종래의 무기계 광확산제만 사용한 광확산판보다 무기계 광확산제의 사용량이 적기 때문에, 광확산판 제조 설비를 적게 마모·손상시키고, 광확산판 제조시 다이 라인 등의 결점을 적게 발생시켜 광확산판 제조 공정 비용을 절감시킬 뿐만 아니라, 광확산제를 고르게 분산시켜 입자간 응집을 방지한다. 또한, 종래의 유기계 광확산제만 사용한 광확산판보다 백색도가 잘 유지된다.

본 발명에 따른 광확산판을 이용하여 LCD를 제조하는 것은 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1A∼1C

스티렌계 수지를 공중합시킨 메타크릴산 메틸계 수지(Mitsubishi Rayon Co., M100) 100 중량부에 평균 입경이 8 ㎛인 아크릴계 가교입자(Ganz, GM-0806S)와 평균입경이 2 ㎛인 탄산칼슘을 6:1의 중량 비율로 혼합하여 각각 6 중량부, 7 중량부, 8 중량부를 첨가하였다. 상기 3 가지 종류의 조성물을 압출기에 투입하여 다이의 온도 240∼250 ℃에서 압출 성형함으로써, 두께 2 ㎜인 수지판을 제조하였다.

비교실시예 1A∼1C

광확산제로 무기계 확산제인 탄산 칼슘만을 단독으로 각각 6 중량부, 7 중량부, 8 중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 두께 2 ㎜인 수지판을 제조하였다.

비교실시예 2A∼2C

광확산제로 유기계 광확산제인 아크릴계 가교입자(Ganz, GM-0806S)만을 단독으로 각각 6 중량부, 7 중량부, 8 중량부를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 두께 2 ㎜인 수지판을 제조하였다.

상기 실시예 1A∼1C 및 비교실시예 1A∼1C 및 2A∼2C에서 제조된 수지판의 광투과율 및 광산란성을 헤이즈미터(∑80, 日本電色工業株式會社)로 측정하여, 그 결과를 하기의 표1에 나타냈다.

		확산제종류	사용량	광투과율	광산란성
실시예	1A	유기, 무기	6	71.90	95.27
	1B	유기, 무기	7	68.04	95.36
	1C	유기, 무기	8	63.78	95.50
비교실시예	1A	무기	6	53.68	94.90
	1B	무기	7	51.57	95.68
	1C	무기	8	47.29	95.89
	2A	유기	6	67.21	94.10
	2B	유기	7	64.17	94.37
	2C	유기	8	61.42	94.52

상기 표와 같이, 상기 실시예 1A∼1C의 광투과율과 광산란성은 동시에 우수한 값을 가지는 반면, 상기 비교실시예 1A∼1C는 광투과율이 매우 낮기 때문에 실용성이 없고, 상기 비교실시예 2A∼2C는 광투과율과 광산란성이 모두 낮은 값을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 광확산성이 우수한 수지 조성물은 구상의 유기계 확산제와 무기계 확산제가 적절하게 혼합됨으로써 광투과성과 광확산성이 매우 뛰어나다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 광확산성 및 광투과성이 향상되고, 내후성이 우수하고, 제조설비를 적게 마모·손상시키고, 광확산판 제조시 다이 라인 등의 결점을 적게 발생시키고, 광확산제가 고르게 분산되고, 백색도의 저하가 방지되는 광확산판을 제공하는 효과가 있다. 아울러 본 발명은 광확산판을 이용하여 화면 표시 품질이 우수한 LCD를 제공하는 효과가 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

1. (A) 메타아크릴계 수지 100 중량부;

   (B) 아크릴계 가교 입자, 실록산계 가교 입자, 또는 이들의 혼합물로서, 평균 입경이 1∼20 ㎛인 구상의 유기계 광확산제 0.1∼10 중량부; 및

   (C) 평균 입경이 0.1∼20 ㎛인 무기계 광확산제 0.1∼10 중량부;

   로 이루어지는 수지 조성물로 성형되는 것을 특징으로 하는 광확산판.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기계 광확산제(B)와 상기 무기계 광확산제(C)가 1:1 내지 10:1의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판.
3. 제1항에 있어서, 상기 메타아크릴계 수지(A)는 단관능 불포화 단량체와 공중합되는 것을 특징으로 하는 광확산판.
4. 제1항에 있어서, 상기 무기계 확산제(C)는 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 실리카, 유리, 활석, 운모, 화이트카본, 산화마그네슘 및 산화아연으로 이루어지는 군으로부터 최소한 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 광확산판.
5. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물은 자외선 흡수제, 광안정제, 블로잉제, 가소제, 산화 방지제, 열안정제, 활제, 난연제, 충전제, 이형제, 염료, 안료, 항균제, 적하 방지제, 대전방지제, 또는 핵제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 광확산판을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD).