KR20080045513A - 내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 - Google Patents

내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치 Download PDF

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KR20080045513A
KR20080045513A KR1020060114723A KR20060114723A KR20080045513A KR 20080045513 A KR20080045513 A KR 20080045513A KR 1020060114723 A KR1020060114723 A KR 1020060114723A KR 20060114723 A KR20060114723 A KR 20060114723A KR 20080045513 A KR20080045513 A KR 20080045513A
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ultraviolet absorber
parts
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KR1020060114723A
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금중한
신영득
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 자외선 흡수제를 열안정성이 우수한 무기재 내에 내포하도록 하여, 열안정성이 낮은 자외선 흡수제 또는 기타 첨가제가 압출 또는 사출 등의 확산판 제조 공정상 고온에 의한 열화 또는 분해를 억제함으로써 우수한 작업성을 확보할 수 있다. 따라서 제품의 불량을 줄일 수 있고, 소량의 자외선 흡수제 또는 첨가제로도 양호한 물성을 장기간 유지할 수 있어 수명이 연장되는 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치를 제공한다.
액정디스플레이, 광확산판, 자외선 흡수제 내포 무기 입자

Description

내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치{Diffusion Plate With Light Resistance, Backlight Device Comprising the Same, And Liquid Crystal Display Device}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도,
도 2a 내지 2d는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판의 측단면도,
도 3은 본 발명의 제조예에 따른 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자들의 각 파장에서의 광투과율을 측정한 도면,
도 4는 본 발명의 제조예에 따른 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자들의 내열성 확인을 위한 열처리 전후의 SEM 사진이다.
** 도면의 주요부호에 대한 설명**
1: 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자　　　　20: 확산 기재층
21: 광확산제　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　30: 기능성층
본 발명은 내광성 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.
종래 광학산판은 폴리카보네이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리스티렌계, 사이클올레핀계 투명수지를 기재로 하고, 유기 또는 무기계 확산제를 포함하여 단층 또는 복합층으로 형성된다. 하지만, 광확산판을 액정표시장치에 사용할 때에는 상기 투명수지는 백라이트로부터 나오는 빛에 의해 광확산판이 열화되어 황변(yellowness)되는 문제가 발생하였다.
이것은 일반적으로 백라이트에서 방출되는 미소량의 자외선(300~400nm)에 장시간 노출될 경우, 광확산판의 기재인 중합성 수지가 황색화가 되며, 결국 휘도가 감소하고 색차가 바뀌는 문제가 발생하게 된다.
이러한 황변 문제를 해결하기 위해서 확산 기재층 또는 기능성층에 확산제 및 자외선 흡수제를 포함하여 용융 압출공정 등을 통해서 제조된 0.1~3.0mm 두께의 단층 또는 다층 광확산판이 고려되고 있다.
그러나 이러한 광확산판의 경우, 확산 기재층 또는 기능성층에 첨가된 자외선 흡수제 등과 같은 첨가제는 열안정성이 낮아서 제조공정시 열화 또는 기화가 발생하여 원하는 황변 억제 성능을 충분히 발휘하지 못하고, 장시간의 압출공정시 다이(Die) 입구인 립(Lip)에 이러한 첨가제의 기화에 기인한 이물(찌꺼기) 등이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
광확산판 제조시에 자외선 흡수제의 열화 또는 기화를 방지하여 제품의 내구성을 향상시킴으로써 불량을 줄이는 우수한 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 자외선 흡수제 등과 같은 첨가제를 열안정성이 우수한 무기재 내에 내포하도록 하여, 제조공정시 고온에 의한 열화 또는 기화되는 것을 방지함으로써, 첨가제의 열안정성이 개선되고, 제품의 불량발생이 줄고 수명이 연장되는 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치, 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자를 포함하여 이루어진 확산 기재층을 구비한 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 확산 기재층에는 광확산제를 더 포함한 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서, 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 광확산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자는 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.001~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 광확산제는 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.001~40중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자는 실리카, 탄산칼슘, 실리콘, 실세스퀴옥산으로 이루어지는 그룹 중에서 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 무기 입자 내에 내포되는 자외선 흡수제로는 벤조페논계, 벤조트 리아졸계 및 말론산 에스테르계 자외선 흡수제로 이루어지는 그룹 중에서 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
또한, 상기 확산 기재층 또는 기능성층 중 적어도 한 층에 광안정제, 대전 방지제 및 산화 방지제로 이루어지는 그룹 중에서 적어도 하나가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광확산판을 구비한 백라이트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치를 제공한다.
이하 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 일부 실시예에 대한 설명이므로 하기의 구체적인 기술 내용에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광확산판의 측단면 개략도이다. 도시된 바와 같이, 베이스 수지 및 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자(1)를 포함하여 이루어진 확산 기재층(20)을 구비한 것을 특징으로 한다. 또한, 도시된 바와 같이 광확산제(21)가 확산 기재층에 더 포함될 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 확산판 의 출사면 위에 확산 시트, 프리즘 시트, 광휘도편광 시트 등이 더 포함될 수 있고 모두 본 발명에 포함된다. 본 발명의 광확산판에는 광확산 시트도 포함된다.
확산 기재층(20)의 베이스 수지는 광확산판에 사용될 수 있는 수지라면 모두 포함되며, 제한되지 않는다. 투명, 반투명, 백색 또는 유색의 수지 등을 이용할 수 있고, 바람직하기로는 광투과성, 내광성 등에 있어서 우수한 특성을 보이는 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지 및 폴리카보네이트 수지 중 선택되는 1종 이상인 것이 좋다. 확산 기재층의 두께는 제한되지 않으나 0.1mm~3mm 범위가 좋다. 확산 기재층이 어느 정도의 두께를 가짐으로써, 확산판으로서 필요한 강성이 얻어짐과 동시에, 확산 기재층에서 광이 일부 흡수됨으로써 투과율을 조절할 수 있게 된다.
아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 메타크릴산알킬에스테르; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 등의 아크릴산알킬에스테르; 시크로헥실메타크릴레이트, 2-메틸시크로헥실메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트 등의 메타크릴산시크로알킬에스테르; 시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시크로헥실아크릴레이트 등의 아크릴산시크로알킬에스테르; 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 등의 메타크릴산아릴에스테르; 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등의 아크릴산아릴에스테르 중에서 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체 인 것이 바람직하다.
스티렌-아크릴계 공중합체 수지는 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 메타크릴산시크로알킬에스테르, 아크릴산시크로알킬에스테르, 메타크릴산아릴에스테르, 아크릴산아릴에스테르 중에서 선택되는 하나 이상과 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중에서 선택되는 하나 이상의 공중합체인 것이 바람직하다.
스티렌계 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중에서 선택되는 어느 하나의 단독 중합체 또는 이들의 공중합체인 것이 바람직하다.
스티렌-아크릴로니트릴계 공중합체 수지는 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌 중에서 선택되는 하나 이상과 아크릴로니트릴 모노머와의 공중합체가 바람직하다.
폴리카보네이트 수지는 디히드록시페놀과 포스겐을 반응시키거나 디히드록시페놀과 카보네이트 전구체의 반응에 의하여 제조된 선형 및 가지달린 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체, 폴리에스터 공중합체 또는 이들 1종 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 광확산제는 본 기술분야에서 사용되는 재료라면 모두 적용될 수 있고, 유기 또는 무기 확산제를 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다. 일례로, 폴리카보네이트계, 올레핀계, 실리콘계, 아크릴계, 스티렌계, 메타크릴산메틸ㆍ스티렌 공중합 물계(MS계) 가교 또는 미가교 미립자, 실리카, 탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄(TiO2) 등이 사용될 수 있다. 제한되지 않으나 입자 크기는 0.2~50㎛ 범위내이고, 사용량은 베이스 수지 100중량부 대비 0.001~40중량부 사용되는 것이 좋으며, 보다 바람직하기로는 0.005~10중량부가 좋다.　상기 범위의 함량에서 바람직한 전광선 투과율 및 헤이즈를 달성할 수 있다. 또한, 본 발명의 광확산제에는 상기 재료를 사용하는 것뿐만 아니라 확산 기재층에 다공성을 형성하는 등, 광확산을 위해 가해지는 모든 구성도 포함된다.
본 발명의 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자는 무기재가 자외선 흡수제를 내포하여 자외선 흡수제의 열안정성 문제를 해결하였다. 더불어 광확산 기능도 수행될 수 있다. 또한, 다른 첨가제들을 내포하여 추가적인 기능을 부가할 수 있다. 상기 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자의 입경은 제한되지 않으나 0.2~50㎛이 좋으며, 바람직한 입경은 0.5~15㎛이다. 입경이 0.2㎛ 미만이면 은폐성 및 분산성이 떨어지고, 50㎛ 초과이면 강도가 떨어질 수 있다.
본 발명에서 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자에는 무기재가 자외선 흡수제 외곽을 코팅하는 형태 뿐만 아니라 무기재 내에 자외선 흡수제가 함유된 형태 및 다공성 등의 무기재 표면의 다공성 부위에 자외선 흡수제가 함침된 형태 등도 모두 포함하는 넓은 의미이다.
상기 자외선 흡수제를 포함한 무기 입자는 제한되지 않으나 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부, 바람직하게는 0.005~20중량부 사용되는 것이 좋다. 자외선 흡수제를 포함한 무기 입자의 사용량이 상기 범위 미만이면 자외선 흡수 및 광확산성에 불리하고, 상기 범위를 초과하면 광투과성에서 불리하다.
상기 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자는 보통 베이스 수지와의 굴절률이 다른 것이 사용되어 광확산율을 높일 수 있는 것이 좋다. 베이스 수지와의 굴절률 차이가 큰 경우에는 적은 양으로도 광확산 효과가 발휘되고, 굴절률 차이가 적은 경우에는 상대적으로 많은 양이 포함되어야 한다. 제한되지 않으나 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자는 굴절률이 1.3~1.6이고, 열분해온도(TGA, 5% 분해온도)가 300℃ 이상인 것이 바람직하다.
자외선 흡수제의 함량은 자외선 흡수제를 포함한 무기 입자 총 100중량부에 대하여 0.1~85중량부이고, 바람직하게는 1~80중량부이고, 보다 바람직하게는 10~50중량부이다. 상기 범위에서 자외선에 의한 황변 현상이 발생하지 않고, 양호한 투과도를 얻을 수 있다.
한편, 이러한 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자의 무기재의 예로는 제한되지 않으나, 실리카, 탄산칼슘, 실리콘 및 실세스퀴옥산으로 이루어지는 그룹 중에서 적어도 하나가 선택될 수 있고, 특히 실리카 입자가 바람직하다.
상기 자외선 흡수제로서는 300~400nm 자외선 영역의 광을 흡수할 수 있는 것이 바람직하다. 이의 예로서 유기금속계, 시아노아크릴계, 살리실레이트계, 옥살아닐리드계, 디케톤계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 말론산 에스테르계 등을 들 수 이다. 이들 중 선택된 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있고, 벤조페논계, 벤조트리아졸계 또는 말론산 에스테르계가 가장 바람직하다.
벤조페논계 자외선 흡수제의 경우, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-벤질옥시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.
벤조트리아졸계 자외선 흡수제로서는 2-[2-히드록시-3,5-비스(α,α-디메틸벤질)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-(5-메틸-2-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(3,5-디-t-부틸-2-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-t-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(3,5-디-t-부틸-2-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(3,5-디-t-아밀-2-히드록시페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-t-옥틸페닐)벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
그 중에서도2-[2-히드록시-3,5-비스(α,α-디메틸벤질)페닐]-2H-벤조트리아졸, 2-(5-메틸-2-히드록시페닐)벤조트리아졸이 바람직하다.
말론산 에스테르계 자외선 흡수제로서는 디메틸말로네이트, 디에틸말로네이트, 디벤질말로네이트, 디알릴말로네이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도 디메틸말로네이트가 바람직하다.
상기 자외선 흡수제를 내포하는 무기입자는 졸-겔 방법(W. Stober 등, J. colloid and Interface Science, 26, 62-69(1968), 마이크로 에멀전법(특허공개 10-2002-0096118), 분무건조법, 분무열분해법 등 본 기술분야에서 알려진 방법에 의해 제조할 수 있다.
졸-겔 프로세스에 관한 일례로서, 부분 가수분해된 실란화합물과 자외선 흡수제 및 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS)를 혼합하여 혼합액을 제조한다. 그런 다음, 상기에서 제조한 혼합액을 교반기를 이용하여 O/W를 10~20wt%로 암모니아수에 유화하여 에멀젼을 형성하고, 졸겔 고형화 과정에서 캡슐 입자의 응집을 방지하기 위하여 폴리비닐알코올 용액을 첨가할 수 있다. 제조한 자외선 흡수제가 내포된 에멀젼을 기계식 교반기를 사용하여 500rpm 으로 교반을 하면서 2시간 동안 반응시켜 자외선 흡수제가 내포된 실리카 입자를 제조할 수 있다. 수용액 상의 실리카 입자는 원심분리기를 이용하여4000 rpm에서 10분간 원심분리하여 회수하고, 상온에서 건조하여 분말상의 자외선 흡수제가 내포된 실리카 입자를 얻는다.
마이크로 에멀전법의 일례로서 특허공개 10-2002-0096118의 기재된 방법으로 제조된, 0.05~20nm의 공극을 갖는 실리카 입자에 필요에 따라 실란 커플링제의 전처리를 실시하고, 자외선 흡수제가 용해된 용매, 바람직하게는 비극성 용매에 상기 전처리된 실리카 입자를 함침시킨 후, 용매를 제거하여 상기 전처리된 실리카 입자에 자외선 흡수제를 흡착시켜 자외선 흡수제를 내포하는 실리카 입자(무기입자)를 제조한다. 필요에 따라 실란 화합물로 자외선 흡수제가 흡착된 실리카 입자 표면을 개질한다.
또한, 본 발명은 확산 기재층(20)과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층(30)을 포함하는 광확산판에 있어서, 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자(1)를 상기 확산 기재층(20) 및 기능성층(30) 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판을 제공한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광확산판의 측단면 개략도이다.
도 2a에서는 확산 기재층(20)에 확산제(21)를 포함하고, 상기 확산 기재층(20)의 상면에 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자(1)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
도 2b에서는 상기 확산 기재층(20)의 양면에 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자(1)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
도 2c에서는 확산 기재층(20)에 확산제(21)를 포함하고, 상기 확산 기재층(20)의 상면에 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자(1)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
도 2d에서는 확산 기재층(20)에 확산제(21) 및 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자(1)를 포함하고, 상기 확산 기재층(20)의 상면에 확산제(21)가 포함된 기능성층(30)이 구비된 광확산판을 도시하고 있다.
상기 기능성층은 확산 기재층의 어느 한 면에 직접 코팅하여 형성할 수도 있고 시트형태로 제조하여 접착할 수도 있다. 또한, 확산 기재층과 기능성층 사이에 다른 구성층이 더 포함될 수도 있으며 본 발명에 포함된다. 기능성층의 두께는 제한되지 않으나 0.05~1.5mm 범위가 좋다. 상기 범위에서 보다 효과적으로 내구성이 얻어짐과 동시에, 광확산성을 달성할 수 있다.
상기 확산 기재층은 전술한 확산 기재층을 적용할 수 있다.
상기 기능성층의 베이스 수지의 종류는 제한되지 않는다. 전술한 확산 기재층의 베이스 수지로서 열거된 수지를 사용할 수 있다. 필요에 따라서 확산 기재층의 베이스 수지와 같은 수지를 사용할 수도 있으며, 서로 다른 수지를 사용할 수도 있다.
상기 자외선 흡수제를 포함한 무기 입자는 제한되지 않으나 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~50중량부, 바람직하게는 0.005~20중량부 사용되는 것이 좋다. 자외선 흡수제를 내포한 무기 입자의 사용량이 0.001중량부 미만이면 자외선 흡수 및 광확산성에 불리하고, 50 중량부를 초과하면 광투과성에서 불리하다.
상기 광확산제는 제한되지 않으나 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부 대비 0.001~40중량부 사용되는 것이 좋으며, 보다 바람직하기로는 0.005~10중량부가 좋다.　상기 범위의 함량에서 바람직한 전광선 투과율 및 헤이즈를 달성할 수 있다.
이외에도, 상기 확산 기재층 또는 기능성층에는 광안정제, 대전 방지제 또는 산화 방지제 등의 기타 첨가제가 더 포함될 수 있다.
광안정제로서는 피페리디닐에스터류, 옥사졸리딘과 피페리디노옥사졸리딘류, 피페리디스피로아세탈류, 디아자사이클로알카논류 등이 있으며, 이들 중 선택된 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 광안정제의 함량은 제한되지 않으나 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.01~5중량부이고, 바람직하게는 0.1~2중량부이다. 이들은 특히 기능성층에 함유시킴으로써 확산 기재층의 전광선 투과율 및 물성의 저하없이 기대되는 광안정 효과를 얻을 수 있고, 또한 원가절감의 효과를 가져올 수 있다. 또한, 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자가 포함되어 있는 경우 광안정제 함량을 낮추더라도 우수한 광안정 효과를 얻을 수 있다.
상기 대전 방지제로서는 수용성의 금속산화물 입자, 전도성 고분자, 계면활성제, 친수성 모노머가 있으며 이중 바람직하게는 투과도 및 대전방지 특성이 뛰어난 계면활성제와 열적 안정성이 우수한 전도성 고분자를 사용하는 것이 바람직하 다. 계면활성제의 경우, 4가 암모늄계가 가장 대표적으로, 다른 대전 방지제에 비해 뛰어난 분산성과 대전방지 특성을 갖는 장점을 가지고 있다. 4가 암노늄 계열의 대전 방지제 경우, 모든 제품에서 유사한 형태를 이루고 있기에 제품에 대해서는 특별히 명시하지는 않는다. 전도성 고분자, 특히 용액 형태의 전도성 고분자는 각각 탄소수가 5-12개의 알킬기를 함유한 폴리티오펜, 3, 4 위치에 에틸렌디옥시기가 치환된 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜, 술폰기를 포함하는 폴리아닐린, 탄소수 5-12개의 알킬기를 함유한 폴리피롤과 같은 전도성 용액이 있고, 이중에서 투명성 및 열적 안정성이 우수한 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDT, 피에치사, 제품: Baytron) 용액의 사용이 바람직하다. 이때 사용되는 대전 방지제 함량은 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~10중량부이고, 보다 바람직하게는 0.01~10중량부이다. 0.001중량부 미만일 경우, 코팅되는 면적이 적어 대전방지 기능을 발휘하지 못해 먼지 등에 의해 표면에 오염되며, 10중량부 초과일 경우, 형성된 코팅층의 변색을 초래하고 투과도에 영향을 줌으로 바람직하지 못하다.
상기 산화 방지제로서는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 등을 들 수 있다.
페놀계 산화 방지제 종류는, 옥타데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트, n-옥타데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-아세테이트, n-옥타데실3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤조에이트, n-헥실3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐벤조 에이트, n-도데실3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐벤조에이트, 네오-도데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 도데실β(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등을 들 수 있고,
인계 산화 방지제로서는 트리스노닐페닐포스파이트, 트리페닐포스파이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 등을 들 수 있고,
황계 산화 방지제로서는 디라우릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 디밀리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스(3-라우릴티오프로피오네이트) 등을 들 수 있고, 이 중에서 적어도 1개 이상을 사용할 수 있다. 특히 페놀계 산화 방지제는 투명성, 내열성 등을 저하시키지 않고, 코팅시 발생되는 열이나 산화 열화 등에 의한 성형체의 착색이나 물성을 저하시키지 않으므로, 페놀계 산화 방지제 종류 중 1개 이상을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이때 사용되는 산화 방지제 함량은 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.001~10중량부 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01~10중량부이다. 0.001중량부 미만일 경우, 장시간 백라이트에 기인하는 열에 의해 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트 또는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합 수지를 사용하는 확산 기재층의 열가소성 수지의 분해를 예방하지 못해 내변색성을 얻지 못하고, 10중량부 초과일 경우, 형성된 코팅층의 변색을 초래하고 투과도에 영향을 줌으로 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 광확산판은 백라이트 장치에 바람직하게 적용될 수 있다.　 백라이트 장치는 특별히 제한되지 않으며, 본 기술분야에서 알려진 백라이트 장치는 모두 적용될 수 있고 본 발명에 포함된다.　백라이트 장치의 광원은 열음극관, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기전기발광소자(OLED) 등 제한 없이 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 광확산판을 갖는 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치를 제공한다. 상기 백라이트 장치는 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 액정표시장치에 적용되어 바람직하게 이용될 수 있다.　액정표시장치에 관한 구성은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 설명을 생략한다.
(제조예)
(표 1)은 자외선 흡수제를 포함한 실리카 입자의 제조 조성물에 관한 것이며, 실리카 안에 자외선 흡수제를 마이크로 에멀전법에 의해 제조하였다.
제조예 1은 자외선 흡수제(UVA) A(Cas No. 2440-22-4, 알드리치사)가 10중량부가 첨가된 0.5~5㎛ 입경의 실리카 입자이다.
제조예 2는 자외선 흡수제 A가 20중량부가 첨가된 0.5~5㎛ 입경의 실리카 입자이다.
제조예 3은 자외선 흡수제 B(HOSTAVIN PR-25 GR, 클라리안트사)가 10중량부가 첨가된 0.5~5㎛ 입경의 실리카 입자이다.
구체적인 제조방법은 다음과 같다.
비표면적 300m2/g, 평균입자경 3㎛, 공극부피 0.5cc/g인 실리카 비드(Si+230D) (에이비시나노텍(주) 제조, 대한민국 특허 0437722호 참조) 10kg을 칭량하였다.　 아미노실란인 A6070(APR Silane Technology사제) 0.3kg을 에탄올 10L에 용해시키고, 여기에 상기 실리카 비드를 부가하고 상온 교반하면서 촉매로 아세트산을 첨가하여 슬러리 pH를 5로 조절하여, 5시간 반응시키고, 이어서 여과하고 다시 에탄올 3L로 3번 세정하고, 70℃로 유지되는 진공건조기에서 24시간 충분히 건조 회수하였다.
회수된 실리카 비드에서의 자외선 흡수제의 물리적 흡착은 용매공급장치, 간접가열장치 및 진공 용매 회수장치가 장착된 무중력혼합기(세지산업사제, F-20)에서 행하였다. 일단 무중력 혼합기에 회수된 실리카 비드를 전량 부가하고, 이어서 표 1의 자외선 흡수제 1 kg을 톨루엔 10L에 용해시키고, 이를 상기 용매 공급장치에 넣고, 무중력혼합기의 로타 속도를 100rpm으로 유지하면서 0.2L/분의 속도로 부가하면서 상온에서 습윤시켰다. 상기 톨루엔이 완전히 부가된 후, 1시간 더 혼합을 지속하였다. 이 후 혼합기의 온도를 70℃로 승온시키고 진공 용매회수장치의 밸브를 열어 용매인 톨루엔을 회수하였으며, 중간에 시료를 채취하여 적외선 중량분석계로 용매 잔량이 1중량% 이하에서 용매회수를 중단하고, 상기 자외선 흡수제를 흡착하여 내포한 실리카 비드를 얻었다.
필요에 따라 표면개질을 다음과 같이 수행할 수 있다.　 얻어진 실리카 비드의 표면의 소수성 개질을 위해, 회수된 전량을 알콕시실란 Z-6070(Dow Corning사제) 2kg을 에탄올 2kg과 이온교환수 20 kg의 혼합용매에 서서히 부가하여 150rpm의 속도로 교반하면서, 25중량% 농도인 암모니아수를 부가하여 슬러리의 pH를 8 내지 9로 조절하고, 상온에서 24시간 반응시켰다. 반응 종료 후 여과하고 다시 에탄올 2.5L로 3번 세정하고, 70℃로 유지되는 진공 건조기에서 24시간 건조하여 최종 자외선 흡수제가 흡착되고, 실란 화합물을 함유한 실리카 비드 광확산제 약 12kg을 얻었다.
(표 1)
실리카 입자 자외선 흡수제
제조예 1 100중량부 UVA A 10중량부
제조예 2 100중량부 UVA A 20중량부
제조예 3 100중량부 UVA B 10중량부
상기 제조예 1 내지 3에서 제조된 자외선 흡수제를 내포한 실리카 입자를 아크릴 바인더와 함께 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 층위에 코팅한 후, 각 파장 영역에서의 투과율(UV-2450, 시마츠사)을 측정하였다. 측정결과는 도 3와 같으며, 제조예의 모든 경우에서 자외선 영역에 흡수가 있음을 확인할 수 있었다. 따라서, 실리카 입자 안의 자외선 흡수제 성능이 발휘되고 있음을 알 수 있었다.
또한, 제조된 자외선 흡수제를 내포하는 실리카 입자의 내열성을 확인하기 위하여, 250℃의 온도조건에서 30분의 시간 동안, 상기 제조예 1 내지 3의 샘플을 각각 오븐에서 방치한 후, SEM(S4300, 히타치사)으로 표면을 관찰하였다. 그 결과는 도 4와 같으며, 제조예 1 내지 3 모두 가열 전, 후의 표면상태가 균일한 것을 확인하였다.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 조성비는 하기 표 2와 같으며, 실시예 1 내지 5는 확산 기재층의 양면에 자외선 흡수제를 내포하는 실리카 입자를 포함하는 기능성층을 형성한 것이다. 비교예 1은 기재층의 양면에 실리카 입자와 자외선 흡수제를 각각 포함한 기능성층을 형성한 것을 제외하고는 동일하다.
이 때, 각 실시예에 해당되는 성형은 각각 직경 60mm의 1축의 스크류 갖는 주압출기와 직경 30mm의 부압출기를 이용하여 압출성형 하였으며, 성형온도는 200 내지 230℃ 에서 수행하였고, 실시예 1, 2, 4 및 비교예 1은 기재층의 두께를 1.9mm, 표면층은 한쪽 면을 0.5mm 두께로 양면을 형성하였고, 실시예 3, 5는 기재층의 두께를 1.8mm, 표면층의 한쪽 면을 1.0mm 두께로 양면을 형성하였다.
(표 2)
확산 기재층 기능성층
베이스 수지 (중량부) 광확산제 자외선 흡수제 (중량부) 두께 (mm) 베이스 수지 (중량부) 무기 입자 (중량부) 자외선 흡수제 (중량부) 두께 (mm)
MMA 입자 (중량부) 실리콘 입자 (중량부)
실시예 1 PS 100 2 0.2 - 1.9 MS 100 제조예 1의 입자 10 - 0.5
실시예 2 PS 100 2 0.2 UVA B 0.4 1.9 MS 100 제조예 2의 입자 20 - 0.5
실시예 3 PS 100 2 0.2 UVA B 0.4 1.8 MS 100 제조예 1의 입자 10 - 1.0
실시예 4 PS 100 2 0.2 UVA B 0.4 1.9 MS 100 제조예 3의 입자 10 - 0.5
실시예 5 PS 100 2 0.2 UVA B 0.4 1.8 MS 100 제조예 3의 입자 10 - 1.0
비교예 1 PS 100 2 0.2 UVA B 0.4 1.9 MS 100 실리카입자 10 UVA B 1중량부 0.5
-PS : 폴리스티렌 수지(G690N, 일본 폴리스티렌사) -MS : 메틸메타크릴레이트-스티렌계 공중합 수지(MM60, 일본 A&L) -MMA : 메틸메타크릴레이트 수지 입자(Techpolymer MBX-5, 세키스이플라스틱사), 입경 5㎛ -실리카 입자 : (Tospearl 120, GE 토시바사), 입경 2㎛ -UVA A : 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸 -UVA B : 디메틸(p-메톡시벤질리덴)말로네이트
상기 표 2에서 실시예 1 내지 5와 비교예 1에서 제작된 광확산판 샘플에 대해Py-GC(Frontier Lab, Py2020i)를 이용하여 가온에 따른 발생 가스량을 측정하였다. 평가 결과, 실시예 1 내지 5은 비교예 1보다 가스 배출량이 현저히 작음을 확인할 수 있었으며, 특히 비교예 1에서는 자외선 흡수제에 해당하는 가스가 발생한 반면, 실시예 1 내지 5에서는 가스가 발생하지 않았다. 이러한 결과는 실제 압출 및 사출 공정에서 자외선 흡수제의 분해가 억제되고 이로 인한 이물 발생 등의 공정 불량이 억제되었음을 의미한다.
또한, 상기 표 2에 기재된 실시예 1 내지 5와 비교예 1의 광확산판을 5×6cm로 절단한 후, 수은등 노화시험기(오성LST사)를 이용하여 내광성 평가를 진행하였다. 수은등 노화시험기는 광원인 수은등의 전력은 400W이며, 자외선 영역에서의 광량은 0.3mW/Cm2 인 장비를 사용하였다. 내광성 평가는 이러한 수은등이 설치된 챔버의 중앙에 각 샘플을 23cm 거리로 배치하고, 75℃의 온도조건에서 500시간동안 수은등에 노출시켜, 시간 경과에 따른 색차(ΔYI), 전광선 투과율을 관찰하였다. 헤이즈 및 전광선 투과율은 헤이즈 미터(무라카미㈜, HM-150)를 이용하여 측정하였고, 노광 후의 황변도(ΔYI)는 분광식 색차계(Nippon denshoku사, SE-2000)를 이용하여 측정하였다. 황변도(ΔYI)의 값이 클수록 노광 후 황변이 심하다는 것을 나타낸다.
측정결과는 표 3과 같으며, 실시예 1 내지 5와 비교예 1에서 전광선 투과율, 헤이즈 값은 유사한 특성을 보이고 있지만, 노광 후의 황변도에서는 실시예 1 내지 5의 값이 비교예 1보다 뛰어나서, 자외선 흡수제의 안정성 및 성능 발현이 보다 우수하게 유지됨을 알 수 있었다.
(표 3)
전광선 투과율 (%) 헤이즈 (%) 노광 후의 황변도 (ΔYI)
실시예 1 59.8 99.8 1.45
실시예 2 59.9 99.6 1.38
실시예 3 59.9 99.7 1.35
실시예 4 60.1 99.8 1.50
실시예 5 60.0 99.7 1.38
비교예 1 59.9 99.7 1.93
본 발명에 따른 자외선 흡수제를 열안정성이 우수한 무기재 내에 내포하도록 하여, 열안정성이 낮은 자외선 흡수제 또는 기타 첨가제가 압출 또는 사출 등의 확산판 제조 공정상 고온에 의한 열화 또는 분해를 억제함으로써 우수한 작업성을 확보할 수 있었다. 따라서 제품의 불량을 줄일 수 있고, 소량의 자외선 흡수제 또는 첨가제로도 양호한 물성을 장기간 유지할 수 있어 확산판의 성능을 장시간 유지할 수 있었다. 따라서 조명 커버, 각종 간판 및 액정표시장치의 백라이트용 광확산판 등의 내광성을 필요로 하는 곳에 폭넓게 적용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자를 포함하여 이루어진 확산 기재층을 구비한 광확산판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확산 기재층에는 광확산제를 더 포함한 것을 특징으로 하는 광확산판.
  3. 확산 기재층과 상기 확산 기재층의 상측 및 하측 중 적어도 일측에 형성되는 기능성층을 포함하는 광확산판에 있어서,
    자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자를 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 포함하는 광확산판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 확산 기재층 및 기능성층 중 적어도 한 층에 광확산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자는 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.001~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 광확산제는 상기 확산 기재층 또는 기능성층의 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.001~40중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 자외선 흡수제를 내포하는 무기 입자는 실리카, 탄산칼슘, 실리콘, 실세스퀴옥산으로 이루어지는 그룹 중에서 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 입자 내에 내포되는 자외선 흡수제로는 벤조페논계, 벤조트리아졸계 및 말론산 에스테르계 자외선 흡수제로 이루어지는 그룹 중에서 적어도 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산 기재층 또는 기능성층 중 적어도 한 층에 광안정제, 대전 방지제 및 산화 방지제로 이루어지는 그룹 중에서 적어도 하나가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광확산판.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 광확산판을 구비한 백라이트 장치.
  11. 제10항의 백라이트 장치를 구비한 액정표시장치.
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KR101353297B1 (ko) * 2007-08-01 2014-01-22 동우 화인켐 주식회사 휘도 향상 광확산판, 이를 구비한 백라이트 장치 및액정표시장치
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