KR20060096284A - 광 확산판 - Google Patents

Abstract

저비용으로 가볍고 강도가 뛰어난 광 확산판을 제공한다. 광 확산판은 기재로서 단일의 또는 2종 이상을 조합한 수지를 사용하고, 발포 배율이 1.5 이하이고 평균 입자 직경이 0.5∼50㎛인 기포를 포함하고, 전광선 투과율이 40∼80%, 평행선 투과율이 6.5% 이하이다. 또, 광 확산판으로 되는 수지는 스티렌 단위를 20질량% 이상 포함한다. 또, 광 확산판은 두께가 0.5∼3mm이고 디스플레이의 백라이트에 사용된다.

광 확산판, 전광선 투과율, 평행선 투과율, 스티렌, 백라이트

Description

광 확산판{LIGHT DIFFUSION PLATE}

특허 문헌 1 : 일본 특허공개 평성 5－281403호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허공개 평성 10－187071호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허공개 2004－79522호 공보

본 발명은 조명 커버나 디스플레이 등의 용도에 널리 사용되는 광 확산판에 관한 것이다.

수지를 주재료로 하여 제조되고 광 확산 투과성을 가지는 광 확산판은 균일한 휘도면이 얻어진다. 이 때문에 광 확산판은 조명 커버, 내부 조명식 간판, 투과형 디스플레이 등의 용도에 널리 사용되고 있다. 특히 근래에는 액정 디스플레이 혹은 액정 텔레비전의 직하형(直下型) 백라이트용의 면 광원체로서의 광 확산판의 수요가 늘고 있다.

광 확산판은 상기의 기능을 바람직하게 발휘하기 위해서, 광선을 가능한 한 직진시키지 않고 산란시킴과 동시에, 가능한 한 산란에 의한 광 투과 손실을 억제하는 것이 요구된다. 바꾸어 말하면, 광 확산판은 낮은 평행 광선 투과율과 높은 광 투과율(전광선(全光線) 투과율)을 겸비하는 것이 광 확산판의 요구 특성이다.

이러한 요구 특성을 발현시키기 위해서, 광 확산판은 종래 투명성 수지에 탄산칼슘, 황산바륨, 산화티타늄, 산화규소, 활석, 운모, 수산화알루미늄, 산화마그네슘 등의 무기계 입자를 첨가하는 방법, 스티렌계 중합체 입자, 아크릴계 중합체 입자, 실록산계 중합체 입자 등의 부분적으로 가교한 폴리머 미립자를 첨가하는 방법, 혹은 이들을 병용하는 방법에 의해서, 첨가물에 의해 광을 산란시키는 수법이 채용되어 왔다.

이에 대해서, 광 확산 성능을 보다 높이는 것 등을 목적으로 하여, 수지 발포체를 사용한 광 확산 시트나 조명기구 부품 등도 여러 가지 제안되어 있다(예를 들면 특허 문헌 1∼3 참조)　

그런데, 액정 디스플레이 혹은 액정 텔레비전의 대화면화가 진행되고, 이에 수반하여 백라이트용 확산판도 대형화하고 있기 때문에, 비중이 큰 무기계 입자를 사용하는 경우에는 중량의 문제가 있고, 고가의 가교 폴리머 미립자를 사용하는 경우에는 비용의 문제가 있다.

또, 종래의 확산 시트 등은 가볍고 강도가 뛰어나나, 저비용인 대형 광 확산판으로서의 기능을 만족하는 것은 아니다.

본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로 저비용으로 가볍고 강도가 뛰어난 광 확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 열심히 검토한 결과, 특정의 요건을 만족시킨 기포를 광 확산원으로 사용함으로써, 상기 목적에 부합하는 광 확산판이 얻어지는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명에 관계되는 광 확산판은 기재로서 수지를 사용하고, 발포 배율이 1.5 이하이고 평균 입자 직경이 0.5∼50㎛인 기포를 포함하고, 전광선 투과율이 40∼80%, 평행선 투과율이 6.5% 이하인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관계되는 광 확산판은 상기 수지가 스티렌 단위를 20질량% 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관계되는 광 확산판은 두께가 0.5∼3mm이고 디스플레이의 백라이트에 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관계되는 광 확산판의 바람직한 실시의 형태에 대해서 이하에 설명한다.

본 발명의 광 확산판은 전광선 투과율이 40∼80%, 바람직하게는 40∼70%의 것이다. 전광선 투과율이 40% 미만이면 투과 광량이 불충분하기 때문에 밝기가 부족한 광 확산판으로 된다. 또, 전광선 투과율이 80%를 넘어가면 광원의 은폐성이 부족하기 때문에 백라이트 광원의 이미지에 기인하는 휘도 얼룩이 눈에 띄는 광 확산판으로 된다.

또, 본 발명의 광 확산판은 평행 광선 투과율이 6.5% 이하, 바람직하게는 6% 이하의 것이다. 평행 광선 투과율이 6.5%를 넘어가면 광원의 은폐성이 부족하기 때문에 휘도 얼룩이 눈에 띄는 광 확산판으로 된다.

또, 본 발명의 광 확산판은 기재로서 수지를 사용하고 광 확산원으로서 기포를 사용한다.

광 확산판의 일반적인 용도에 있어서는, 광 확산성과 광 투과성의 밸런스뿐만 아니라, 시트의 균질성이나 외관의 양호함도 요구되는 경우가 많고, 이러한 요건을 충분히 만족하기 위해서는, 광 확산판 중에 분산하는 기포를 이하에 나타내는 범위로 제어할 필요가 있다. 우선, 기포의 평균 입자 직경은 0.5∼50㎛의 범위에 있는 것이 필요하다. 기포의 평균 입자 직경이 0.5㎛ 미만이면, 기포 사이즈가 광의 파장을 밑돌기 때문에 광 확산능이 저하하고, 백라이트 광원의 은폐성이 현저하게 떨어지고, 휘도 얼룩이 눈에 띄는 광 확산판으로 된다. 한편, 기포의 평균 입자 직경이 50㎛를 넘어가면, 시트 표면의 요철이 심하게 되고, 또한 동일 발포 배율의 경우의 입자수가 감소하기 때문에 광 확산능의 면에서도 바람직하지 않다.

또한, 발포 배율은 1.5 이하가 아니면 안 된다. 본 발명에서 사용하는 기포의 주된 목적은 광의 확산이고, 시트 강도의 유지를 고려하면, 적정한 광 확산성과 광 투과성의 밸런스의 범위 내에서 발포 배율은 억제하는 것이 바람직하다. 발포 배율이 1.5를 넘어가면 시트 강도가 저하하기 때문에 대형화하는 백라이트용 확산판으로서의 요구 특성을 만족시킬 수 없다. 상기의 발포 조건을 얻기 위해서, 바람직하게는 탄산 가스 등의 불활성 가스를 발포제로서 사용하고 초임계 조건으로 발포시켜 광 확산판을 제조한다.

또, 발포를 균일하게 발생시키기 위해서 핵제(核劑)를 병용할 수도 있다. 핵제의 종류로서는 탄산칼슘, 황산바륨, 산화티타늄, 산화규소, 활석(talc), 운모 (mica), 수산화알루미늄, 산화마그네슘 등을 들 수 있고, 특히, 활석, 운모가 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 핵제의 첨가 범위는 수지에 대해서 0.5∼15질량%, 바람직하게는 3.0∼10.0질량%이다

본 발명의 광 확산판은 바람직하게는 두께가 0.5∼3mm의 것이다. 두께가 0.5mm 미만이면, 백라이트용 확산판으로서의 강도를 확보할 수 없다. 또, 두께가 3mm를 넘어가면 확산판 중량이 커지기 때문에 대형화, 박형화에 대응할 수 없다.

또, 본 발명의 광 확산판은 단일의 층에서 구성되어도 좋고, 2층 이상의 다층으로 구성되어도 좋다.

본 발명의 광 확산판은 종래 사용되고 있는 무기 입자나 폴리머 입자를 기포로 치환함으로써, 강도를 유지한 데다가 경량화, 저비용화를 실현하는 것이다.

단지, 상기의 목적을 현저하게 저해하지 않는 범위이면, 광의 투과 특성을 조정하는 광 확산제로서, 상술한 탄산칼슘, 황산바륨, 산화티타늄, 산화규소, 활석, 운모, 수산화알루미늄, 산화마그네슘 등의 무기계 입자나, 스티렌계 중합체 입자, 아크릴계 중합체 입자, 실록산계 중합체 입자 등의 부분적으로 가교한 폴리머 미립자를 병용할 수도 있다. 또, 필요에 따라서 대전 방지제, 산화 방지제, 난연제, 광안정제, 자외선 흡수제 등의 여러 가지의 첨가제를 사용할 수도 있다.

본 발명의 광 확산판의 기재가 되는 수지로서는, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 혹은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈 레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 또는 스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체, 부타디엔과 스티렌의 공중합체, 메틸메타크릴레이트와 각종 알킬아크릴레이트의 공중합체 등의 열가소성 수지 등을 사용할 수 있지만, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

광 확산성과 광 투과성의 밸런스, 백라이트용 확산판으로서의 요구 특성을 만족하는 수지로서는, 스티렌 단위를 20질량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 광 확산판의 제조 방법은 본 발명의 목적을 만족할 수 있으면 특히 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 고압 용기 내에서 열가소성 수지에 고압 하에서, 보다 바람직하게는 초임계압에서 불활성 가스를 함침시키고, 압력을 내려 과포화 상태를 만들어 내어서 다수의 기포의 핵을 생성시킨 후, 유리 전이 온도 이상에서 기포를 성장시키고, 그 후 냉각하여 고정하는 방법을 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 중탄산나트륨, 탄산나트륨 등의 무기 발포제나, 아조 화합물, 니트로소 화합물, 아지드 화합물 등의 열분해형 발포제를 사용하여, 열분해 온도 이상의 온도 조건 하에서 압출 성형이나 사출 성형하는 방법을 사용해도 좋다. 이러한 제조 방법은 배치식으로 행하여도 연속으로 행하여도 좋다.

본 발명의 광 확산판은 광 확산성과 광 투과성의 밸런스가 요구되는 용도, 주로 액정 디스플레이 혹은 액정 텔레비전의 직하형 백라이트용 확산판으로서 사용되고, 특히 대형화에 수반하여 경량화와 저비용화가 요구되는 용도에 바람직하다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실 시예에 한정되는 것은 아니다.

광 확산판의 물성 평가는 이하의 방법으로 행하였다.

(1) 전광선 투과율, 평행 광선(평행선) 투과율

JIS　K7105의 B법에 준거하여 행하였다.

(2) 밀도, 발포 배율

광 확산판 샘플의 밀도를 JIS　Z8807에 준거하여 측정하고, 사용 수지의 밀도를 제하여 발포 배율을 산출하였다.

(3) 평균 기포 직경

광 확산판 샘플 단면의 SEM 사진을 촬영하고, 일정 면적 내의 기포의 지름을 측정하여 평균치를 구하였다.

(4) 광 확산성

3cm 간격으로 냉음극관 3개를 늘어놓고, 10mm 위에 광 확산판 샘플을 평행하게 고정하고, 눈으로 봐서 광원인 냉음극관이 비쳐 보여 있지 않은 것을 ○, 비쳐 보여 있는 것을 ×로 나타내었다.

(5) 평활성

광 확산판 샘플 표면의 요철을 눈으로 봐서 평가하고, 현저하게 뒤떨어지는 것을 ×로 나타내었다.

(실시예 1∼2, 비교예 1∼2)

메틸메타크릴레이트 스티렌 공중합 수지(신일철화학 제(製) MS－200)의 시트(두께 2mm)를 10cm×10cm로 자르고, 고압 용기 중에서 10MPa의 압력으로 30분간 탄 산 가스를 함침시켰다. 이 시트를 100℃의 건조기 중에서 발포시켰다. 얻어진 광 확산판의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 3)

메틸메타크릴레이트 스티렌 공중합 수지(신일철화학 제 MS－200)에 탄산칼슘 2질량%를 혼합한 후, 용융 혼련(混練))하고, 압출 성형에 의해 두께 2mm의 시트로 하였다. 얻어진 광 확산판의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
전광선 투과율(%)	65	45	85	30	50
평행선 투과율(%)	5.1	3.5	6.8	2.3	3.9
평균 기포 직경(㎛)	3.0	15	0.40	60	-
발포 배율(배)	1.2	1.4	1.0	2.0	-
밀도(g/㎤)	0.90	0.77	1.08	0.54	1.11
광 확산성	○	○	×	○	○
평활성	○	○	○	×	○

(실시예 3∼5, 비교예 4)

메틸메타크릴레이트 스티렌 공중합 수지(신일철화학 제 MS－200) 100질량부와 핵제로서 활석(talc)(일본활석 제P-3) 5질량부를 2축 압출기에 의해 혼합하고, 제작한 시트(두께 1.2mm)를 10cm×10cm로 자르고, 고압 용기 중에서 10MPa의 압력, 유리 전이 온도 이상의 온도 조건으로 30분간 초임계 탄산 가스를 함침시켰다. 이 시트를 압력하, 실온까지 일단 냉각한 후, 다시 상압에서 110℃(유리 전이 온도 이상)의 건조기로 처리함으로써 발포시켰다.

발포 배율 그 외의 특성은 초임계 탄산 가스의 함침 온도와 건조기에서의 처리 시간의 각 조건을 조정함으로써 제어하였다. 얻어진 광 확산판의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 4
전광선 투과율(%)	49.8	40.5	58.0	17.9
평행선 투과율(%)	4.3	2.9	5.8	1.39
평균 기포 직경(㎛)	20	20	30	20
발포 배율(배)	1.08	1.36	1.06	1.97
밀도(g/㎤)	1.001	0.79	1.02	0.55
광 확산성	○	○	○	×
평활성	○	○	○	○

본 발명의 광 확산판은, 기재로서 수지를 사용하고, 발포 배율이 1.5 이하이고 평균 입자 직경이 0.5∼50㎛인 기포를 포함하고, 전광선 투과율이 40∼80%, 평행선 투과율이 6.5% 이하이기 때문에 저비용으로 가볍고 강도가 뛰어나다.

Claims (3)

1. 기재로서 수지를 사용하고,

   발포 배율이 1.5 이하이고 평균 입자 직경이 0.5∼50㎛인 기포를 포함하고,

   전광선 투과율이 40∼80%, 평행선 투과율이 6.5% 이하인 것을 특징으로 하는 광 확산판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 수지가 스티렌 단위를 20질량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 광 확산판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   두께가 0.5∼3mm이고, 디스플레이(display)의 백라이트(back light)에 사용되는 것을 특징으로 하는 광 확산판.