KR20060084256A - 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물,이를 포함하는 발광 다이오드 소자, 백라이트 유닛 및액정 표시 장치 - Google Patents

액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물,이를 포함하는 발광 다이오드 소자, 백라이트 유닛 및액정 표시 장치 Download PDF

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최진성
박진혁
이상훈
송시준
강은정
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삼성전자주식회사
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Abstract

우수한 내열성과 투명성을 갖는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물, 이를 포함하는 발광 다이오드 소자, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공한다. 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물은 하기 화학식 1로 표시되고, 중량평균분자량이 5,000 내지 500,000인 공중합체를 포함한다.
화학식 1
Figure 112005003060480-PAT00001
상기 식에서 R1 및 R2는 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기 또는 COOR3기(R3은 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기)이고, R4 및 R5는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n/n+m은 0.3 내지 0.995이고, m/n+m은 0.005 내지 0.7이다.
액정 표시 장치, 렌즈 조성물, 내열성, 투명성, 발광 다이오드 소자

Description

액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물, 이를 포함하는 발광 다이오드 소자, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치{Lens compound of light emission diode device and LED device, backlight unit and liquid crystal display comprising the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛을 나타내는 개략도이다.
도 2는 상기 도 1의 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 소자의 개략적인 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 백라이트 유닛 110: LED 소자
111: 칩 112, 113: 리드 프레임
114: 패드 115: 금속 배선
116: 렌즈 120: 인쇄 회로 기판
130: 반사판 140: 도광판
본 발명은 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물, 이를 포함하는 발광 다이오드 소자, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 내열성과 투명성을 갖는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물, 이를 포함하는 발광 다이오드 소자, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판 전극에 전원을 인가하여 각 화소에 액정 분자배열이 변화함으로써 영상을 표시하는 장치로 크게 패널 유닛, 구동 유닛, 백라이트 유닛으로 구성된다.
음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube; CRT), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP) 등과는 달리 액정 표시 장치에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보 표시 면에 균일하게 조사되는 백라이트 유닛을 장착한다.
특히, 액정 표시 장치의 백라이트 유닛은 액정 표시 장치가 대형화 되어감에 따라 광원을 아래로 배열하여 직접 휘도를 낼 수 있는 직하형의 백라이트 유닛을 사용하고 있다.
직하형의 백라이트 유닛은 광원이 액정 표시 장치 패널의 아래쪽에 위치하여 광원 전면에 도광판을 배치하고 배면에 반사판을 배치하여 광원으로부터 발광된 빛 을 반사 및 확산시켜서 액정 표시 장치 패널을 조광하는 방식이다. 직하형의 백라이트 유닛은 반사판과 도광판을 이용하여 빛을 효율적으로 이용하기 때문에, 높은 휘도를 얻을 수 있으므로 고휘도가 요구되는 백라이트 유닛에 적합하다.
이러한 백라이트 유닛은 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 있다. 이 추세에 따라 백라이트 유닛에 사용되는 냉음극 광원(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL) 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED라 함) 소자가 제안되었다.
그러나, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛에 있어서 다수의 LED 소자를 배열할 경우 백라이트 유닛의 내부 온도가 높아지게 된다. 즉, 백라이트 유닛의 광원으로 냉음극 광원을 사용하는 경우보다 LED 소자를 사용하는 경우 약 1.5배 이상의 온도 상승이 발생하게 된다.
따라서, 종래 LED 소자의 렌즈에 사용되는 에폭시 수지는 이러한 온도 상승에 의해 열화가 발생하므로, LED 소자의 렌즈에 적합한 소재를 개발하는 것이 액정 표시 장치의 대형화에 따른 큰 숙제라 하겠다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고투명성과 고내열성을 갖는 액정 표시 장치용 LED 소자의 렌즈 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 렌즈 조성물을 포함하는 액정 표시 장치용 LED 소자를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 렌즈 조 성물을 포함하는 액정 표시 장치용 백라이트 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 렌즈 조성물을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 LED 소자의 렌즈 조성물은 하기 화학식 1로 표시되고, 중량평균분자량이 5,000 내지 500,000인 공중합체를 한다.
화학식 1
Figure 112005003060480-PAT00002
상기 식에서 R1 및 R2는 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기 또는 COOR3기(R3은 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기)이고, R4 및 R5는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n/n+m은 0.3 내지 0.995이고, m/n+m은 0.005 내지 0.7이다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 LED 소자는 음극과 양극으로 구성된 리드 프레임, 상기 음극의 리드 프레임에 위치한 칩, 상기 칩과 양극의 리드 프레임을 연결하기 위한 금속 배선 및 상기 칩을 둘러싸고 리드 프레임의 일단은 외부로 노출되도록 하는 상기한 바와 같은 렌즈 조성물로 이루어진 렌즈를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 백라이트 유닛은 상기한 바와 같은 LED 소자를 포함하는 광원, 상기 광원의 상부에 위치하는 도광판 및 상기 도광판과 상기 광원 사이에 배치되어 상기 LED 소자를 노출시키는 반사판을 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 패널 유닛, 구동 유닛 및 상기한 바와 같은 백라이트 유닛을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
액정 표시 장치는 패널 유닛, 구동 유닛 및 백라이트 유닛으로 구성되는데, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛에 대해서 설명한다.
도 1은 광원으로서 LED 소자를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛을 나타내는 개략도이고, 도 2는 상기 도 1의 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 백라이트 유닛(10)에 의하면, 광을 제공하는 다수의 LED 소자(110)를 포함하는 광원(100), 광원(100)의 상부에 위치하는 도광판(140) 및 도광판(140)과 광원(100) 사이에 배치되어 LED 소자(110)를 노출시키는 반사판(130)을 포함한다.
광원(100)은 다수의 LED 소자(110)가 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)(120)에 실장되어 이루어진다.
LED 소자(110)는 적색, 녹색 및 청색으로 구성되거나 백색광의 단일색으로 구성될 수 있다. 다만, 적색, 녹색 및 청색의 LED 소자(110)로부터 각각 적색, 녹색 및 청색을 발광하고 이를 믹싱(mixing)하여 백색광을 만들어 사용하는 것이 실제 액정 표시 장치에 적용함에 있어서 정확한 색구현에 유리하다.
LED 소자(110)가 실장되어 있는 인쇄 회로 기판(120)은 LED 소자(110)를 제어하는 회로를 포함하며, 이러한 회로로부터 인쇄 회로 기판(120)의 소정 영역 표면상에 돌출 되도록 형성되어 있는 LED 소자(110)에 제어 신호를 전달함과 아울러 LED 소자(110)를 지지하는 전극부(미도시)를 구비한다. 이로써, 인쇄 회로 기판 (120)은 제어 회로 및 전극부를 통하여 LED 소자(110)의 발광을 제어한다.
반사판(130)은 광원(100)의 LED 소자(110)를 제외한 인쇄 회로 기판(120) 표면상에 형성되어 도광판(140)을 투과하지 못하고 인쇄 회로 기판(120) 쪽으로 반사된 빛을 재반사시킨다. 이로써, 광원(100)으로부터 발광된 빛에 있어서 도 2에 도시된 바와 같이 일부 도광판(140)을 투과한 제 1 광(200a)은 액정층(미도시) 쪽으로 이동하며, 일부 도광판(140)을 투과하지 못한 제 2 광(200b)은 반사판(130)에 의해 재반사되어 도광판(140)으로 진행된다.
도광판(140)은 반사판(130)에서 반사되어 입사되는 빛을 균일하게 분포시키기 위하여 광원(100)의 상부에 소정 거리를 두고 설치된다. 도광판(140)은 아크릴 수지나 폴리우레탄 수지 또는 실리콘 수지 등과 같은 투명 수지를 재질로 하여 성형되며, 도광판(140) 상에는 광원(100)의 LED 소자(110)에서 입사되는 빛이 너무 밝아 외부에서 선명하게 드러나 보이는 것을 방지하기 위하여 LED 소자(110)가 설치된 영역에만 스크린 인쇄 패턴을 형성(미도시)하여 액정 표시 장치 패널 전체에 걸쳐 균일도를 유지할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유닛(10)에 포함되어 있는 LED 소자(110)에 대하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 소자의 개략적인 구성도이다.
도 3을 도시되어 있는 바와 같이, LED 소자(110)는 전압을 인가하면 빛을 발광하는 칩(chip)(111)과, 칩(111)에 전압을 인가하기 위한 도전성 금속재의 음극과 양극으로 구성된 리드 프레임(112, 113)으로 이루어진다. 이러한 칩(111)은 음극의 리드 프레임(112)의 일단에 형성된 패드(114)상에 도전성 접착제로 부착됨과 동시에 양극의 리드 프레임(113)의 일단과 금속 배선(115)으로 연결되어 음극과 양극 리드 프레임(112, 113) 사이에서 전기적으로 접속된다. 또한 칩(111)을 외부로부터 보호하고, 칩으로부터 발광되는 빛을 임계각으로 반사시켜 광믹싱을 일으키도록 설계된 렌즈(116)로 몰딩하되, 음극과 양극의 리드 프레임(112, 113)의 타단의 일부가 외부로 노출 되도록 하여 외부에서 칩(111)으로 전압을 인가할 수 있도록 한다.
상기한 바와 같은 LED 소자(110)의 렌즈(116)가 빛을 임계각으로 반사시켜 광믹싱을 일으키기 위해서는 렌즈의 형상이 고온에서도 열화 되지 않고, 투명성을 유지하는 특성을 갖는 조성물로 이루어져야 한다.
이러한 고내열성, 고투명성을 갖는 LED 소자(110)의 렌즈 조성물로서 하기 화학식 1로 표시되는 공중합체를 들 수 있다.
화학식 1
Figure 112005003060480-PAT00003
상기 식에서 R1 및 R2는 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기 또는 COOR3기(R3은 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지 형 또는 고리형의 알킬기)이고, R4 및 R5는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n/n+m은 0.3 내지 0.995이고, m/n+m은 0.005 내지 0.7이다.
상기 공중합체는 노르보넨계 단량체와 에틸렌계 단량체를 포함하여 이루어진다.
이러한 공중합체에 사용되는 노르보넨계 단량체로는 구체적으로 2-노르보넨, 5-메틸-2-노르보넨, 5-에틸-2-노르보넨, 5-부틸-2-노르보넨, 5-프로필-2-노르보넨, 5-페닐-2-노르보넨, 5-헥실-2-노르보넨, 5-옥틸-2-노르보넨, 5-노닐-2-노르보넨, 5-데실-2-노르보넨, 5-펜틸-2-노르보넨, 5-메톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-에톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-t-부톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-메틸-5-메톡시카르보닐-2-노르보넨 중에서 선택될 수 있다.
또한 공중합체에 사용되는 에틸렌계 단량체로는 구체적으로 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센 또는 1-도데센 중에서 선택될 수 있으며, 특히 에틸렌을 사용한다.
본 발명의 일 실시예 따른 LED 소자(110)의 렌즈 조성물은 상기한 바와 같은 노르보넨계 단량체 30 내지 99.5 중량%을 포함할 수 있고, 특히 30 내지 70 중량% 범위를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예 따른 LED 소자의 렌즈 조성물은 상기한 바와 같은 에틸렌계 단량체 0.5 내지 70 중량%를 포함할 수 있고, 특히 30내지 70 중량% 범위를 포함할 수 있다. 에틸렌계 단량체가 상기 함량보다 적은 경우에는 유리전이온도가 높아져 용융 성형에 문제가 발생하며, 상기 함량보다 많 은 경우에는 유리전이온도가 낮아져 내열성이 저하된다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 소자(110)의 렌즈 조성물의 중량평균분자량은 35℃, 톨루엔 용액으로 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정했을 때 5,000 내지 500,000를 갖는다. 중량평균분자량이 너무 적으면 충분한 강도를 갖지 못하고 너무 크면 용융 점도가 높아져 성형하기가 곤란하다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 소자(110)의 렌즈 조성물의 용융지수는 280℃, 2.16kgf 하중에서 JIS-K-6719에 의하여 측정된 용융지수가 5 내지 60g/10분인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 소자(110)의 렌즈 조성물의 유리전이온도는 90내지 180℃의 범위이고, 특히 100 내지 150℃ 범위일 수 있다. 상기 조성물의 유리전이온도는 렌즈의 용융성과 관련되는데, 상기 온도보다 높은 경우 내부에 응력이 잔류하기 쉽고 복굴절이 커지는 문제가 생기며, 상기보다 낮은 경우 렌즈의 내열성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 소자(110)의 렌즈 조성물은 파장 300 내지 800nm에서 광투과율이 91% 이상이다. 상기 조성물은 자외선 또는 산소 존재 시 산화되어 황변(黃變)을 나타내는 이중 결합을 포함하고 있지 않아, 투명도가 향상된다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 소자(110)의 렌즈 조성물을 제조하는 방법은 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 소자(110)의 렌즈 조성물을 제조하기 위해 서는 노르보넨계 단량체 및 에틸렌계 단량체를 공중합하여야 한다. 이때, 상기 노르보넨계 단량체는 30 내지 99.5 중량%의 범위로 사용할 수 있으며, 에틸렌계 단량체는 0.5 내지 70 중량% 범위로 사용할 수 있다.
상기한 바와 같은 노르보넨계 단량체와 에틸렌계 단량체의 공중합에는 촉매로서 전이금속 또는 전이금속 화합물, 유기금속 화합물, 프로톤산 등에서 적어도 하나 선택하여 사용할 수 있다.
촉매로서 사용되는 전이금속은 주기율표의 Ⅳb-Ⅷ족으로부터 선택될 수 있고, 구체적으로는 티탄, 지르코늄, 바나듐, 철, 코발트, 텅스텐, 니켈, 팔라듐 등에서 선택될 수 있다.
또한, 촉매로서 사용되는 전이금속 화합물로는 비스(시클로펜타디에닐)티탄 디클로라이드, 티탄(Ⅲ) 클로라이드, 티탄(Ⅳ) 클로라이드, 티탄(IV) 브로마이드, 비스(시클로펜타디에닐)디메틸티탄, (시클로펜타디에닐)티탄 트리클로라이드, 비스(시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 지르코늄(Ⅲ) 클로라이드, 지르코늄(Ⅳ) 클로라이드, 지르코늄(Ⅳ) 브로마이드, 비스(시클로펜타디에닐)디메틸지르코늄, (시클로펜타디에닐)지르코늄 트리클로라이드, 디클로로지르코늄비스(아세틸아세토나토) 등의 지르코늄 화합물, 비스(시클로펜타디에닐)바나듐 디클로라이드, 바나듐(Ⅲ) 클로라이드, 바나듐(Ⅳ) 클로라이드, 바나듐(Ⅳ) 브로마이드, 비스(시클로펜타디에닐)디메틸바나듐, (시클로펜타디에닐)바나듐 트리클로라이드, 디클로로바나듐비스(아세틸아세토나토) 등의 바나듐 화합물, 염화 제 2 철, 초산 제 2 철, 철(III) 아세틸아세토나토, 페로센등의 철 화합물, 초산코발트, 코발트(Ⅱ) 아세틸 아세토나토, 코발트(Ⅲ) 아세틸아세토나토, 염화코발트, , 스테아린산 코발트 등의 코발트 화합물, 육염화텅스텐등의 텅스텐 화합물, 니켈로센, 초산니켈, 염화니켈, 니켈비스아세틸아세토나토, 테트라키스(트리페닐포스핀)니켈, 디카르보닐비스(트리페닐포스핀)니켈, 비스(알릴)니켈, 알릴니켈 클로라이드, 클로로(페닐)비스(트리페닐포스핀)니켈 등의 니켈 화합물, 팔라듐(Ⅱ) 아세테이트, 팔라듐비스아세틸아세토나토, 팔라듐 브로마이드, 팔라듐 클로라이드, 팔라듐 아이오다이드, 팔라듐 산화물, 카보닐트리스(트리페닐포스핀)팔라듐, 디클로로비스(아세토니트릴)팔라듐, 디클로로비스(벤조니트릴)팔라듐, 디클로로비스(트리페닐포스핀)팔라듐 등이 에서 선택될 수 있다.
촉매로서 사용되는 유기금속화합물은 주기율표 Ⅰ-Ⅳ족으로부터 선택될 수 있다. 구체적으로는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리 n-프로필알루미늄, 디에틸알루미늄모노클로라이드, 프로필알루미늄모노클로라이드, 디이소부틸알루미늄모노클로라이드, 메틸알루미늄세스키클로라이드, 에틸알루미늄세스키브로마이드, 알루미늄세스키클로라이드, 에틸알루미늄디클로라이드, 등의 유기화합물, 이염화주석, 4염화주석 등의 유기 주석 화합물 등에서 선택될 수 있다.
이외에도 중합 활성을 향상시키는 성분을 가한 촉매계를 이용해도 좋다. 그러한 중합 촉매계로는 티탄테트라염화물, 2-메톡시 2-페닐프로판, 티탄테트라염화물, 1,4-비스(2-메톡시 2-프로필)벤젠 등의 리빙 양이온 촉매계 등을 이용할 수 있다.
공중합 시에 사용되는 촉매의 양은 노르보계넨 단량체와 에틸렌계 단량체의 총량에 대해 0.01 내지 20m㏖/l, 특히 0.1 내지 10 m㏖/l을 사용할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 노르보넨계 단량체와 에틸렌계 단량체의 공중합은 용매를 이용하지 않아도 가능하지만, 일반적으로 불활성 유기 용매 중에서 행할 수 있다. 사용되는 유기용매로는 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용매, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로 헥산, 데카인 등의 탄화수소계 용매, 염화메틸, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소계 용매, 니트로메탄 등의 극성 용매 등을 선택할 수 있고, 2종 이상을 혼합하고 사용할 수도 있다.
공중합 시 사용되는 용매의 양은 노르보넨계 단량체와 에틸렌계 단량체의 총량에 대해 1 내지 10배로 사용할 수 있고, 특히 1 내지 5배로 사용할 수 있다.
상기한 바와 같은 노르보넨계 단량체와 에틸렌계 단량체의 공중합은 -20 내지 150℃의 온도 범위에서 중합이 가능하지만 특히 20 내지 100℃에서 중합을 행할 수 있다. 또한 질소 강압 조건은 0.01 내지 50 기압이 가능하지만, 특히 1 내지 10 기압 이하 일 수 있다. 이외의 중합 조건은 얻어지는 중합체의 중합도나 반복 단위의 구조 비율이 다르기 때문에 목적으로 하는 중합체가 되도록 중합 시간 등의 중합 조건은 사전에 검토하여 정하여 둔다.
상기한 바와 같이 중합된 공중합체를 회수하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 구체적으로 중합 반응액을 다량의 공중합의 빈용매(non-solvent) 즉 알콜에 부어 석출하고 여과나 원심력에 의해 회수하는 방법 등을 사용할 수 있다.
이하, 실험예들 및 비교실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실험예들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실험예들에 의하여 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다.
실험예 1
질소 치환 및 가압 유지가 가능한 반응기에 노르보넨 단량체 70 중량%, 에틸렌 단량체 30 중량%로 이루어진 단량체들의 총합을 100 중량부로 하고, 이에 대하여 톨루엔 180 중량부를 공급 라인으로 주입하고, 온도를 20℃로 유지하면서 교반하였다
계속해서, 미리 톨루엔 60 중량부에 용해된 파라듐 아세테이트 0.3몰 용액을 반응기에 천천히 공급하고, 질소압 5 기압에서 중압 온도를 100℃로 하여 3시간 반응시켰다.
그 후 1 리터의 메탄올을 반응기에 첨가하여 중합된 공중합체를 석출한다. 석출한 공중합체를 여과, 석출, 회수한 후 메탄올 300 중량부와 진한 염산 40 중량부로 세정한 후, 메탄올 150 중량부로 2회 세척하여 온도 100℃, 1 mmHg 감압으로 48시간 건조하여 공중합체를 얻었다.
H-NMR로 분석한 결과, 1 내지 2.5 ppm에서 포화탄소에 결합한 수소 피크만이 관측되어 부가중합형 공중합체인 것을 알 수 있었다. 중합 결과를 표 1에 나타내었다.
실험예 2
노르보넨계 단량체로서 5-메톡시카르보닐-2-노르보넨을 60 중량% 사용하고, 에틸렌 단량체를 40 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 제조하 였다.
H-NMR로 분석한 결과 1 내지 2.5 ppm에서 포화탄소에 결합한 수소의 피크만이 관측되어 부가중합형 공중합체인 것을 알 수 있었다. 중합 결과를 표 1에 나타내었다.
실험예 3
노르보넨계 단량체로서 5-헥실-2-노르보넨 70 중량% 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 제조하였다.
H-NMR로 분석한 결과 1 내지 2.5 ppm에서 포화탄소에 결합한 수소의 피크만이 관측되어 부가중합형 공중합체인 것을 알 수 있었다. 중합 결과를 표 1에 나타내었다.
비교실험예 1
통상적으로 LED 소자의 렌즈 조성물로 사용되는 에폭시 수지를 제조 하였다. 중합 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1
수율 (%) 중량평균분자량 유리전이온도* (℃) 용융지수** (g/10분)
실험예 1 78 200,000 130 20
실험예 2 80 100,000 120 20
실험예 3 78 80,000 126 40
비교실험예 1 78 80,000 90 20
* 유리전이온도는 JIS-K712에 근거하여 측정하였다.
** 용융지수는 JIS-K6719에 근거하여, 280℃, 2.16㎏f의 하중에서 측정하였고, 다이의 구멍지름은 2.095 +/-0.03mm, 피스톤 이동거리 25.0+/-0.25mm로 규정하 였다.
이상의 실험예들 및 비교실험예의 조성물로 이루어진 LED 소자(110)의 렌즈의 내열성 및 투명성을 평가하기 위하여, 상기 실험예 1 내지 3 및 비교실험예 1의 각각의 조성물 100 중량부에 대하여 노화방지제로서 0.2 중량부의 펜타에리스리톨 테트라키스(3-(3,5-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트)와 광안정제로서 0.2 중량부의 2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리질벤조에니트를 이축혼련기에 혼련하여 스트랜드(strand: 본상의 용융수지) 커터하여 펠릿상의 성형재를 얻었다. 이를 각각 사출 성형하여 두께 1.2㎜ 및 직경 65㎜의 렌즈를 제조하였다. 각각의 렌즈에 대한 내열성 및 투명성에 대한 실험 결과를 다음 표 2에 기재하였다.
내열성은 렌즈를 100℃ 오븐 중에서 24시간 방치한 후 치수 변화를 측정하였다. 또한, 투명성은 분광광도계(일본 분광사 제품 U-30)를 사용하여, 파장 300 내지 800nm의 범위에서 파장을 연속적으로 변화시키면서 광투과율(%)을 측정하였고 최소의 투과율을 그 렌즈의 광투과율로 하였으며 광투과율이 높을수록 투명성이 우수한 것으로 하였다.
표 2
조성물 노르보넨계 단량체의 함량 (중량%) 광투과율 (%) 내열성
렌즈 1 실험예 1 70 91 ◎
렌즈 2 실험예2 60 91.5 ◎
렌즈 3 실험예 3 70 91 ○
렌즈 4 비교실험예 1 에폭시 수지 89.9 △
◎: 치수변화가 0.1% 이하, ○: 치수변화가 0.1%를 초과하고 0.3% 이하
△: 치수변화가 0.3%를 초과하고 1.0% 이하, ×: 치수변화가 1.0%를 초과
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실험예 1 내지 3의 조성물을 사용하여 렌즈를 형성하는 경우(렌즈 1 내지 3)에는 내열성이 우수하여 고온에 의해 렌즈 형상이 변형되지 않는다. 또한, 광투과율이 우수하고, 화학 구조 내에 이중 결합을 포함하지 않아 황변이 없어 투명도가 좋다. 이에 반해 비교실험예 1의 조성물을 사용하여 렌즈를 형성하는 경우(렌즈 4)는 렌즈 1 내지 3에 비하여 내열성과 투명성이 떨어짐을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들을 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 내열성 및 투명도가 우수한 액정 표시 장치용 LED 소자의 렌즈 조성물을 제공하여, 이를 이용하여 렌즈를 제조함으로써, LED 소자가 발생하는 열에 의해서도 렌즈의 형상이 변형되지 않고 투명도가 유지됨에 따라, 액정 표시 장치의 대형화에 있어 매우 유용하다.

Claims (19)

  1. 하기 화학식 1로 표시되고, 중량평균분자량이 5,000 내지 500,000인 공중합체를 포함하는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물.
    화학식 1
    Figure 112005003060480-PAT00004
    상기 식에서 R1 및 R2는 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기 또는 COOR3기(R3은 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기)이고, R4 및 R5는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n/n+m은 0.3 내지 0.995이고, m/n+m은 0.005 내지 0.7이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공중합체는 2-노르보넨, 5-메틸-2-노르보넨, 5-에틸-2-노르보넨, 5-부틸-2-노르보넨, 5-프로필-2-노르보넨, 5-페닐-2-노르보넨, 5-헥실-2-노르보넨, 5-옥틸-2-노르보넨, 5-노닐-2-노르보넨, 5-데실-2-노르보넨, 5-펜틸-2-노르보넨, 5-메톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-에톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-t-부톡시카르보닐-2- 노르보넨, 5-메틸-5-메톡시카르보닐-2-노르보넨 중에서 선택되는 단량체로부터 중합되는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공중합체는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-도데센 중에서 선택되는 단량체로부터 중합되는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물의 용융지수는 5 내지 60g/10분인 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물의 유리전이온도는 90 내지 180℃인 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물은 파장 300 내지 800nm에서 광투과율 91% 이상인 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자의 렌즈 조성물.
  7. 음극과 양극으로 구성된 리드 프레임;
    상기 음극의 리드 프레임에 위치한 칩;
    상기 칩과 양극의 리드 프레임을 연결하기 위한 금속 배선; 및
    상기 칩을 둘러싸고 리드 프레임의 일단은 외부로 노출되도록 하는 하기 화학식 1로 표시되고, 중량평균분자량이 5,000 내지 500,000인 공중합체를 포함하는 렌즈 조성물로 이루어진 렌즈를 포함하는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자.
    화학식 1
    Figure 112005003060480-PAT00005
    상기 식에서 R1 및 R2는 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기 또는 COOR3기(R3은 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기)이고, R4 및 R5는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n/n+m은 0.3 내지 0.995이고, m/n+m은 0.005 내지 0.7이다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공중합체는 2-노르보넨, 5-메틸-2-노르보넨, 5-에틸-2-노르보넨, 5-부틸-2-노르보넨, 5-프로필-2-노르보넨, 5-페닐-2-노르보넨, 5-헥실-2-노르보넨, 5- 옥틸-2-노르보넨, 5-노닐-2-노르보넨, 5-데실-2-노르보넨, 5-펜틸-2-노르보넨, 5-메톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-에톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-t-부톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-메틸-5-메톡시카르보닐-2-노르보넨 중에서 선택되는 단량체로부터 중합되는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 공중합체는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-도데센 중에서 선택되는 단량체로부터 중합되는 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물의 용융지수는 5 내지 60g/10분인 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물의 유리전이온도는 90 내지 180℃인 액정 표시 장치용 발광 다이오드 소자.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물은 300 내지 800nm에서 광투과율 91% 이상인 액정 표시 장 치용 발광 다이오드 소자.
  13. 음극과 양극으로 구성된 리드 프레임, 상기 음극의 리드 프레임에 위치한 칩, 상기 칩과 양극의 리드 프레임을 연결하기 위한 금속 배선과 상기 칩을 둘러싸고 리드 프레임의 일단은 외부로 노출되도록 하는 하기 화학식 1로 표시되고, 중량평균분자량이 5,000 내지 500,000인 공중합체를 포함하는 렌즈 조성물로 이루어진 렌즈를 포함하는 발광 다이오드 소자를 포함하는 광원;
    상기 광원의 상부에 위치하는 도광판; 및
    상기 도광판과 상기 광원 사이에 배치되어 상기 발광 다이오드 소자를 노출시키는 반사판을 포함하는 백라이트 유닛.
    화학식 1
    Figure 112005003060480-PAT00006
    상기 식에서 R1 및 R2는 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기 또는 COOR3기(R3은 탄소수 1 내지 10의 사슬형, 가지형 또는 고리형의 알킬기)이고, R4 및 R5는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n/n+m은 0.3 내지 0.995이고, m/n+m은 0.005 내지 0.7이다.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 공중합체는 2-노르보넨, 5-메틸-2-노르보넨, 5-에틸-2-노르보넨, 5-부틸-2-노르보넨, 5-프로필-2-노르보넨, 5-페닐-2-노르보넨, 5-헥실-2-노르보넨, 5-옥틸-2-노르보넨, 5-노닐-2-노르보넨, 5-데실-2-노르보넨, 5-펜틸-2-노르보넨, 5-메톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-에톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-t-부톡시카르보닐-2-노르보넨, 5-메틸-5-메톡시카르보닐-2-노르보넨 중에서 선택되는 단량체로부터 중합되는 액정 표시 장치용 백라이트 유닛.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 공중합체는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-도데센 중에서 선택되는 단량체로부터 중합되는 액정 표시 장치용 백라이트 유닛.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물의 용융지수는 5 내지 60g/10분인 액정 표시 장치용 백라이트 유닛.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물의 유리전이온도는 90 내지 180℃인 액정 표시 장치용 백라 이트 유닛.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 렌즈 조성물은 파장 300 내지 800nm에서 광투과율 91% 이상인 액정 표시 장치용 백라이트 유닛.
  19. 패널 유닛;
    구동 유닛; 및
    제 13 항에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시 장치.
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