KR20090096005A - 탄성이 있는 광학 시트 - Google Patents

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KR20090096005A
KR20090096005A KR1020080021319A KR20080021319A KR20090096005A KR 20090096005 A KR20090096005 A KR 20090096005A KR 1020080021319 A KR1020080021319 A KR 1020080021319A KR 20080021319 A KR20080021319 A KR 20080021319A KR 20090096005 A KR20090096005 A KR 20090096005A
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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)에 사용되는 탄성이 있는 광학 시트에 관한 것으로, 외부 충격에 쉽게 손상되지 않으므로 취급이 용이하고, 불량 발생률이 줄어들어 생산 원가 절감 및 생산 효율을 증대시킬 수 있으며, 손상으로 인한 휘도 저하를 방지할 수 있는 발명이다.

Description

탄성이 있는 광학 시트{Optical sheet with elasticity}
본 발명은 액정 디스플레이(이하 LCD; Liquid Crystal Display)에 사용되는 탄성이 있는 광학 시트에 관한 것이다.
광학용 디스플레이 소자로 사용되는 LCD는 외부 광원의 투과율을 조절하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식으로 광원장치인 백라이트 유닛이 LCD의 특성을 결정하는 중요한 부품으로 사용되고 있다.
특히 LCD 패널 제조기술이 발전함에 따라 얇고 휘도가 높은 LCD 디스플레이에 대한 요구가 높아졌고, 이에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 높이려는 다양한 시도가 있어왔는데, 모니터, PDA(Personal Digital Assistant), 노트북 등의 용도로 사용되는 액정 디스플레이는 적은 에너지원으로부터 밝은 광선을 발휘하는 것이 그 우수성의 척도라고 할 수 있다. 따라서 LCD의 경우 전면(前面)휘도가 매우 중요하다.
LCD는 구조상 광확산층을 통과한 빛이 모든 방향으로 확산되므로 전면으로 발휘되는 빛은 매우 부족하게 되며, 따라서 적은 소비전력으로 보다 높은 휘도를 발휘하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 또한 디스플레이가 대면적화하여 보다 많 은 사용자가 바라볼 수 있도록 시야각을 넓히고자 하는 노력이 수행되고 있다.
이를 위하여 백라이트의 파워를 높이게 되면 소비전력이 커지고 열에 의한 전력 손실도 커진다. 따라서 휴대용 디스플레이의 경우는 배터리 용량이 커지고 배터리 수명도 단축된다.
이에 따라 휘도 증가를 위하여 빛에 방향성을 주는 방법이 제안되었고, 이를 위하여 다양한 렌즈 시트들이 개발되었다. 그 대표적인 시트가 프리즘 배열을 가진 것이며, 즉, 여러 개의 산과 골을 직선으로 나란히 배열한 구조이다.
여기서 상기 프리즘 구조는 정면 방향의 휘도 향상을 위하여 경사면을 가지고 있는 삼각 어레이(array) 형태의 구조를 하고 있다. 따라서 프리즘 구조의 상부가 산 모양으로 되어 있어 작은 외부의 긁힘에 의해서 산의 상부가 쉽게 부서지거나 마모되어 프리즘 구조물이 손상되는 문제가 있었다. 동일한 형태의 프리즘 구조에서 출사되는 각이 어레이마다 동일하므로, 삼각형의 모서리 부위의 작은 뭉개짐이 발생하거나 경사면에 발생하는 미세한 스크래치 등에 의해서도 손상된 부위와 정상 부위간의 출사되는 광경로의 차이로 인하여 휘도가 저하되고 불량이 발생하게 된다. 그러므로 프리즘 시트의 생산시 미세한 불량에 의해서도 위치에 따라서는 생산된 프리즘 시트 전면을 사용하지 못하게 되는 경우가 발생하기도 한다. 이는 생산성 저하를 불러오고 곧 원가 상승의 부담으로 작용하게 된다. 실제 백라이트 모듈을 조립하는 업체들에서도 프리즘 시트의 취급시 스크래치에 의한 프리즘 구조물 손상으로 인한 불량이 상당한 문제가 되고 있다.
또한 백라이트 유닛에 장착시 여러 장의 시트 및 필름의 적층작업이 이루어 지게 되는데, 휘도를 증가시키기 위하여 프리즘 필름을 복수 장으로 장착할 수 있으며, 이 때 아래쪽의 프리즘 필름 상부와 위쪽의 프리즘 필름 하부가 접하게 되면서 이로 인하여 프리즘 구조물이 용이하게 손상되는 문제점이 있었다.
따라서 이러한 프리즘 구조물의 손상을 방지하기 위하여 종래 보호 필름을 적층하는 경우가 있었다. 그러나 LCD 패널이 점차 얇아지고 있어, 필름을 생략하거나 복합 기능을 가진 시트를 사용하는 추세이며, 또한 보호 필름을 적층하는 공정의 추가로 인한 생산 원가의 증가, 시간적, 물리적 효율성 감소되는 문제가 있다.
이와 같은 제조시 취급에 의한 프리즘 구조물 손상 이외에도 노트북, PDA와 같은 휴대용 디스플레이의 사용이 증가하면서 디스플레이를 가방 등에 넣고 이동하는 경우가 급속하게 증가하고 있다. 이 때, 이동 중 뛰거나 차량 급정차 등에 의하여 디스플레이에 충격이 가해지는 경우 보호 필름이 있더라도 디스플레이 내에 장착된 프리즘 구조물이 손상되어 화면에 영향을 미치는 심각한 문제가 발생되고 있다.
한편 이러한 문제를 해결하기 위하여 탄성이 좋은 소재를 이용하여 광학 시트를 제조하면 수지의 끈끈한 성질로 인하여 시트 간 밀착성이 저하되면서 흠집이나 얼룩이 발생될 수 있는 문제가 있다.
따라서 외부 충격에 유연하게 대처하면서도 밀착성이 우수하여 작업이 용이한 광학 시트의 절실하게 필요한 상황이다.
따라서 본 발명은 디스플레이에 적용되었을 때 외부 충격에 영향 받지 않도록 구조층의 손상을 방지할 수 있는 탄성이 있는 광학 시트를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 구조층의 손상을 방지하면서 끈적이지 않아 작업성 및 신뢰성이 우수하여 불량률을 감소시킬 수 있는 탄성이 있는 광학 시트를 제공하고자 한다.
그리고 본 발명은 광경로의 차이로 인한 휘도 저하를 방지하여 프리즘 구조물의 기능을 유지할 수 있는 탄성이 있는 광학 시트를 제공하고자 한다.
한편 본 발명은 보호 필름이 필요 없는 탄성이 있는 광학 시트를 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 불량률을 감소시키면서 생산 원가를 절감시키고 생산 효율을 높일 수 있는 탄성이 있는 광학 시트를 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 일 구현예로서 표면이 구조화되고, 분자쇄에 슬립성을 갖는 원소를 함유하는 수지 경화층을 포함하며, 구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 85% 이상인 광학 시트를 제공한다.
수학식 1
Figure 112008016775547-PAT00001
상기 식에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
상기 구현예에서 상기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 90% 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에서 바람직하게는 상기 D1 이 하기 수학식 2를 만족하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 하기 수학식 3을 만족하는 것일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 하기 수학식 4를 만족하는 것일 수 있다.
수학식 2
Figure 112008016775547-PAT00002
수학식 3
Figure 112008016775547-PAT00003
수학식 4
Figure 112008016775547-PAT00004
상기 식에서 D는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이를 의미 한다.
상기 구현예에서, 슬립성을 갖는 원소는 F 또는 Si인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 수지 경화층은 F 또는 Si를 포함하는 경화성 수지를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 경화성 수지는 유기규소화합물 또는 불소계 아크릴레이트 중 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 상기 광학 시트는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 다면체 형상일 수 있으며, 또는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 기둥 형상일 수 있으며, 또는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 곡선 기둥 형상 중 선택된 한 가지 이상의 패턴이 다수로 형성된 것일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 광학 시트는 디스플레이에 적용되었을 때에 외부에서 충격이 가해지더라도 구조층의 손상을 방지할 수 있다. 따라서 노트북, PDA와 같은 휴대용 디스플레이의 경우에도 가방에 넣고 뛰거나 차량 이동에 의한 급정거 등과 같은 외부 충격에 쉽게 손상되지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명은 구조층의 손상을 방지하여 취급이 용이하며, 끈적이지 않아 작업성 및 신뢰성이 우수하여 불량률을 감소시킬 수 있다.
그리고 본 발명은 손상으로 인한 휘도 저하를 방지할 수 있으며, 따라서 광학 시트의 기능을 유지할 수 있다.
한편 본 발명은 보호 필름이 필요 없어 제조 공정이 간편하고 생산 원가 절감 및 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
아울러 본 발명은 제조 공정시 필름 적층이나 외부 충격에 쉽게 손상되지 않으므로 불량 발생률이 줄어들어 생산 원가 절감 및 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 광학 시트는 특별히 한정되는 것은 아니나, 기재층 및 그 일면 또는 양면에 형성되는 구조층을 포함하며, 상기 구조층은 표면이 구조화된 수지 경화층으로서 복수개의 입체구조물을 포함하는 것일 수 있다. 이 때 구조층은 분자쇄에 슬립성을 갖는 원소를 함유하는 수지 경화층인 것일 수 있다.
또한 본 발명의 광학 시트는 기재층 및 그 일면 또는 양면에 복수개의 입체구조물을 포함하는, 표면이 구조화된 구조층을 포함하며, 상기 구조층 상에 분자쇄에 슬립성을 갖는 원소를 함유하는 수지 경화층이 형성된 것일 수 있다.
상기 복수개의 입체구조물 중에서도 종단면이 다각형인 구조물을 포함하는 경우, 광학 시트에서 상부가 산 모양으로 뾰족한 형태이므로, 외부 충격에 쉽게 손상될 수 있는데, 본 발명의 광학 시트는 이러한 경우에도 힘이 가해지더라도 쉽게 변형되었다가 쉽게 복원되므로 외부 충격에 쉽게 손상되지 않는다.
이를 위한 본 발명의 광학 시트는 구조층의 구조화된 표면의 상면에서 평면 압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 또는 2gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 85% 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 하기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 90% 이상인 것이 좋다.
수학식 1
Figure 112008016775547-PAT00005
상기 식에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
본 발명의 광학 시트에 있어서 상기와 같이 가압하였다가 가압하였던 힘을 제거하였을 때 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 85% 이상인 경우, 외부에서 충격이 가해지더라도 충격에 유연하게 대처할 수 있을 정도의 탄성력을 갖게 되어 구조층의 손상을 방지할 수 있다.
반면, 상기 광학 시트가 상기와 같이 가압하였다가 가압했던 힘을 제거하였을 때 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 85% 미만인 경우에는 다른 필름과 접하거나 하중을 받는 경우 구조층의 상부가 눌린 채로 유지되어 광학 시트로서의 제기능을 수행하지 못할 우려가 있다.
또한 본 발명의 광학 시트는 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하는 상기 D1 이 하기 수학식 2를 만족하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 다음의 수학식 3을 만족하는 것이 좋고, 보다 더 바람직하게는 하기 수학식 4를 만족하는 것이 좋다.
수학식 2
Figure 112008016775547-PAT00006
수학식 3
Figure 112008016775547-PAT00007
수학식 4
Figure 112008016775547-PAT00008
상기 수학식 2~4에서 D는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이를 의미한다.
즉, 본 발명의 광학 시트는 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이가 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이에 대하여 1/25 이상이 되도록 유연성을 갖는 것이 다른 필름과 접하거나 하중을 받는 경우 구조층의 상부가 정상적인 모양을 유지하는 데 있어서 더 유리할 수 있다.
결과적으로 본 발명의 광학 시트는 하중을 많이 받게 되면 입체적인 구조를 갖는 구조층이 쉽게 들어가지만, 압축 상태가 해제되면 최대한 원상태에 가깝게 회 복되므로, 외부의 충격에도 구조층이 손상되지 않는다.
이와 같은 탄성회복율을 만족하는 광학 시트를 제공할 수 있기 위한 수단으로는 다양한 방법을 들 수 있는데, 그 하나로는 광학 시트의 구조층을 형성하는 조성에 있어서 고무의 성향에 비하여 엘라스토머의 성향을 많이 나타내면서도 광학적 특성을 저해하지 않는 재료를 사용하는 방법을 들 수 있다.
이와 같은 측면에서 우레탄 아크릴레이트, 스티렌 단량체, 부타디엔 단량체, 이소프렌 단량체, 실리콘 아크릴레이트 등을 구조층 형성용 재료로 고려할 수 있으나, 상기한 탄성회복률 특성치를 만족하는 경우라면 구조층용 조성물 중 포함되는 경화성 물질로서의 경화형 단량체 또는 올리고머가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기와 같은 경화성 물질은 점착성이 있어 백라이트 유닛에 적용시 각종 시트간 밀착성으로 인하여 작업성이 저하되고 신뢰성이 저하되어 불량률이 증가될 수 있다. 이러한 점을 고려하여 본 발명의 광학 시트는 분자쇄 중에 슬립성을 갖는 원소를 갖도록 함으로써, 단순히 구조층 형성용 조성물에 슬립성을 갖는 무기물을 첨가하거나 표면에 코팅하는 것 보다 균일하고 지속적인 슬립성을 제공할 수 있다.
본 발명의 광학 시트는 구조층상에 분자쇄에 슬립성을 갖는 원소를 함유하는 수지 경화층을 별도로 구비할 수 있으며, 또는 구조층 조성 자체에 슬립성을 부여하는 경화성 수지를 혼합하여 Si 또는 F 원소가 분자쇄에 존재하는 것일 수 있다.
구조층상에 분자쇄에 슬립성을 갖는 원소를 함유하는 수지 경화층을 별도로 구비하는 경우, 경화성 수지 및 광개시제를 포함하는 조성물을 구조층상에 코팅하여 형성할 수 있다. 이 때 상기 수지 경화층에 포함되는 경화성 수지는 실리콘 아크릴레이트와 실록산계 수지를 포함하는 유기규소화합물 또는 불소계 아크릴레이트 중 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 광개시제는 공지된 것이면 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 예컨대, BAPO 계열 혹은 MAPO 계열 등이 사용 가능하다. 이 때 상기 조성물을 구조층 상에 코팅하여 수지 경화층을 형성시킬 수 있으며, 슬립성을 부여하는 조성물을 별도로 구조층에 코팅할 경우 고르게 전면 코팅이 될 수 있도록 스프레이 코팅 등의 코팅방법을 사용할 수 있다. 따라서 두께는 1㎛ 미만으로 매우 얇을 수 있으며, 수지 경화층의 두께가 얇다고 하더라도 목적하는 슬립성을 부여하는 데에는 문제되지 않는다. 이로써 경화성 수지가 경화되고 슬립성을 함유하고 있는 Si 또는 F 원소가 분자쇄에 존재하는 수지 경화층이 형성된다.
한편, 본 발명의 광학 시트의 구조층은 상기 설명한 우레탄 아크릴레이트, 스티렌 단량체, 부타디엔 단량체, 이소프렌 단량체, 실리콘 아크릴레이트 등의 경화형 단량체 또는 올리고머의 바인더 수지와, 슬립성을 제공하는 경화성 수지인 실리콘 아크릴레이트와 실록산계 수지를 포함하는 유기규소화합물 또는 불소계 아크릴레이트 중 선택된 하나 이상을 혼합하여 형성된 수지 경화층인 것일 수 있다. 이 때 슬립성을 제공하는 경화성 수지의 함량은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 바인더 수지 100중량부에 대하여 0.01~5.0 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 이로써 구조층 자체의 바인더 수지 및 경화성 수지가 경화됨으로써 슬립성을 함유하고 있는 Si 또는 F 원소가 분자쇄에 존재하는 구조층이 형성될 수 있다.
이러한 수지 경화층은 구조층이 형성되지 않은 기재층상에도 더 형성되어 슬립성을 제공함으로써 광학시트의 적층 등의 취급시 기재층의 손상이 방지될 수 있다.
한편, 본 발명의 광학 시트는 복수개의 입체구조물을 갖는 구조층을 포함하고, 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 다면체 형상일 수 있으며, 또는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 기둥 형상일 수 있으며, 또는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 곡선 기둥 형상일 수 있다. 또한 이들 중 한 가지 이상의 패턴이 혼합된 형상일 수도 있다.
또한 평면에서 보았을 때 적어도 하나 이상의 동심원 형상으로 배열된 구조를 가지면서, 동심원을 따라 산과 골이 형성된 구조를 갖는 경우도 포함한다.
구조층의 종단면이 다각형인 경우, 피크 부분의 각도에 따라 휘도와 광시야각의 특성 변화가 심한바, 집광에 의한 휘도와 광시야각을 고려하여 피크 부분의 각도가 80~100°인 것이 유리할 수 있고, 85~95°인 것이 더 유리할 수 있다.
또는 구조층의 종단면이 다각형인 경우, 피크 부분이 라운드 처리되어 피크가 유선형인 것일 수도 있는데, 이 경우 구조층 종단면에서 유선형 부분의 가장 긴 너비는 0.5~10㎛인 것일 수 있다.
이 때 상기 구조층의 입체 구조의 피치는 특별히 한정되는 것은 아니나, 25㎛ ~ 500㎛인 것이 바람직하며, 구조층을 구성하는 입체 구조의 높이는 특별히 한정되는 것은 아니나, 12㎛ ~ 300㎛인 것이 바람직하다. 이는 빛의 굴절을 고려하여 광손실을 최소화하고 효율적인 집광을 위함이다.
이러한 구조층을 구성하는 입체 구조의 형상은 피크점을 통과하는 수직방향의 중심선을 기준으로 대칭되는 구조인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 구조층은 종래 공지된 방법으로 형성된 것으로 경화성의 수지와 광개시제를 포함하는 조성물을 기재층에 도포한 후 몰드로 구조물을 형성하여 경화시킴으로서 구조층을 형성할 수 있다.
상기 광학 시트의 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성되고, 광확산 입자를 더 포함하여 요철이 형성된 구조를 형성할 수도 있다. 상기 기재층의 두께는 기계적 강도 및 열안정성, 그리고 유연성에 있어서 유리하도록 하고 투과광의 손실을 방지하는 측면에서 10~1000㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 15~400㎛이 좋다.
본 발명의 광학 시트를 제조하는 방법은 특별히 한정된 것은 아니며, 예컨대 상기 구조층용 재료에 자외선 경화제 등의 첨가제를 첨가하여 자외선 경화형 액상 조성물을 제조한 후, 이것을 기재층에 코팅한 후 경화시킴으로써 광학 시트를 제조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 광학 시트의 탄성회복률을 시험하는 모식도이다.
평면압자(11)를 이용하여 광학 시트의 구조층(10)에 힘을 가하면 (B)와 같이 구조층(10)의 상부면이 압축된다. 이때 압축되어 들어간 깊이가 D1이다. 본 발명의 광학 시트는 상기 D1이 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이(D)에 대하여 1/25 이상, 더욱 바람직하게는 1/19 이상, 보다 더 바람직하게는 1/14 이상이 되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 광학 시트는 외부충격에 대하여 손상 없이 많이 들어갈 수 있도록 유연성을 갖는다.
이후 다시 평면압자(11)를 제거하면 (C)와 같이 구조층(10)의 상부면이 손상 없이 최대한 원상태로 회복된다. 이 때 회복된 광학시트의 높이와 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이(D)와의 차이가 D2이다.
따라서 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이와 압축되었다가 회복된 구조물의 높이 차이인 (D1-D2)가 클수록 탄성력이 우수한 것이며, 본 발명의 광학 시트는 상기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 85% 이상, 바람직하게는 90% 이상을 만족하여, D1이 크면서도 (D1-D2)가 커서 탄성력이 우수한 것으로, 외부충격에 대하여 많이 들어가면서 다시 최대한 원상태로 회복된다.
도 2는 탄성회복률이 우수한 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 3은 탄성회복률이 낮은 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프이다. 탄성회복률이 높은 재료일수록 D2의 값이 0에 가까워지며, 이상적인 탄성을 가지는 재료일 경우 D2=0이 되어 탄성회복률은 100%가 된다. 반대로 탄성이 낮은 재료일수록 D2의 값이 D1에 근접하게 되어 (D1-D2)가 0에 근접하게 된다.
본 발명의 광학 시트는 도 2의 그래프에 근접하는 것이며, 본 발명의 고분자 재료가 도 2의 그래프의 곡선 형태에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 광학 시트(50)에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)(15)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도이고, 도 5는 종래 광학 시트(30)에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)(15)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도이다.
종래 광학 시트(30)가 스크래치용 프로브(15)로 인하여 구조층(35) 상부가 변형되거나 깨져나가 손상이 많이 간 것을 볼 수 있으며, 이와는 달리 본 발명의 광학 시트(50)는 스크래치를 주더라도 구조층(55)의 상부에 손상이 발생되지 않는 것을 볼 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
우레탄 아크릴레이트 올리고머의 제조
합성예 1
오일배스, 온도계, 환류냉각기, 적가펀넬이 설치된 1000ml 4구 플라스크에 에테르 계열의 폴리올(PPG, BASF사 Lupranol 1100) 0.195몰, 1,6-헥산디올을 0.243몰, 반응 촉매인 디부틸틴디라우레이트 0.03g을 투입하여 약 70~80℃에서 30분 교반하여 혼합시킨 후 디페닐메탄디이소시아네이트 0.730몰을 약 1시간 간격으로 2내지 3단계로 나누어 첨가하여 총 약 5시간 가량 반응을 진행하여 말단이 이소시아네이트로 되어있는 우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 이때 말단이 이소시아네이트로 되어있는 프리폴리머의 R(N=C=O/OH, 이소시아네이트기와 하이드록시기와의 비율)값은 약 1.66이며, 또한 우레탄 프리폴리머의 HS(Hard Segment)/SS(Soft Segment)의 비는 1/1.32 정도이다.
이후 비닐그룹의 열중합을 막기 위해 반응기의 온도를 약 50℃로 떨어뜨린 후 여기에 히드록시에틸 아크릴레이트 0.657몰을 첨가하여 이소시아네이트기들이 완전히 소모될 때까지 4~6시간동안 교반하였다. FT-IR 스펙트럼을 이용하여 2270 cm-1 부근의 N=C=O의 특성피크로 잔여 이소시아네이트가 없는 것을 확인하여 반응을 종결하여 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 얻었다.
합성예 2
상기 합성예 1에서 HS(Hard Segment)/SS(Soft Segment)의 비가 1/1.51 정도가 되도록 폴리올, 사슬연장제 및 디페닐메탄디이소시아네이트의 비율을 조절하여 얻어진 우레탄 프리폴리머를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 3
상기 합성예 1에서 HS(Hard Segment)/SS(Soft Segment)의 비가 1/2.65 정도가 되도록 폴리올, 사슬연장제 및 디페닐메탄디이소시아네이트의 비율을 조절하여 얻어진 우레탄 프리폴리머를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 4
상기 합성예 1에서 HS(Hard Segment)/SS(Soft Segment)의 비가 1/3.9정도가 되도록 폴리올, 사슬연장제 및 디페닐메탄디이소시아네이트의 비율을 조절하여 얻어진 우레탄 프리폴리머를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
광학 시트 제조
실시예 1
전체조성 100중량부에 대해서, 상기 합성예 1에서 제조하여 얻은 우레탄아크릴레이트 75중량부, 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 9중량부, 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 10중량부, 광개시제 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량부, 광개시제 메틸벤조일포메이트 1.5중량부, 첨가제 bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate 2.5중량부, 실리콘 아크릴레이트 0.5 중량부를 혼합하여 60℃에서 1시간 혼합하여 조성물을 제조하였다. 그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 188㎛) 일면에 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 900mJ/cm2을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다. (D=215㎛)
실시예 2
상기 실시예 1에서 종단면이 반원형이고, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 렌티큘러 렌즈를 형성시켜 광학 시트를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 피크 부분이 유선형인 프리즘이고, 피치가 50㎛(프리즘 종단면에서 유선형 부분의 가장 긴 너비는 3㎛), 높이가 27㎛인 선형 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 종단면이 오각형이고, 꼭지각이 95°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 종단면이 반원형이고, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 곡선형 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 합성예 2에서 수득한 우레탄 아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 합성예 3에서 수득한 우레탄 아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
실시예 8
상기 실시예 1에서 합성예 4에서 수득한 우레탄 아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
실시예 9
상기 실시예 1에서 합성예 1에서 수득한 우레탄 아크릴레이트를 사용하고, 기재층으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 두께 125㎛)를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.(D=152㎛)
실시예 10
상기 실시예 1에서 합성예 1에서 수득한 우레탄 아크릴레이트를 사용하고, 기재층으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 두께 250㎛)를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.(D=277㎛)
비교예 1
광학 시트로서 3M社의 BEFⅢ 프리즘 필름을 사용하였다.
비교예 2
광학 시트로서 두산社의 Brtie-200 프리즘 필름을 사용하였다.
비교예 3
광학 시트로서 LG社의 LES-T2 프리즘 필름을 사용하였다.
비교예 4
실시예 1에서 실리콘 아크릴레이트를 사용하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학시트를 제조하였다.
상기 각 실시예 및 비교예에서 광학 시트의 D1, 탄성회복률 및 내스크래치성을 다음과 같이 측정하였다.
(1) D1 및 탄성회복률
실시예 및 비교예에서 제조된 광학 시트를 일본 시마즈사의 미소압축경도 계(Shimadzu DUH-W201S)를 사용하여 'Load-Unload test' 항목을 이용하여 D1 및 탄성회복률을 측정하였다. 직경 50㎛인 평면압자의 중앙 부분에 광학 시트 구조층에서 산 모양의 뾰족한 부분이 오도록 위치시킨 후, 다음의 조건에서 D1 및 탄성회복률을 5회 반복하여 측정하고 평균값을 구하여 하기 표 1에 나타내었다.
[측정조건 1]
a. 가해주는 최대 압축력 : 1gf(=9.807mN)
b. 시간당 가해지는 압축력 : 0.2031mN/sec
c. 최대 압축력에서의 멈춤시간 : 5sec
(2) 내스크래치성
상기 실시예 및 비교예의 광학 시트를 IMOTO社의 Big Heart 테스트 장치에 의한 기본 무게를 사용하여 최소한의 압력을 가하였을 때, 구조층의 스크래치 발생 여부를 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 1과 같다. 손상의 정도는 육안 판단하였으며, 기준은 다음과 같다.
내스크래치성 나쁨 ← × < △ < ○ < ◎ → 내스크래치성 우수
(3) 밀착성
BLU위에 100g의 추를 5초 동안 올려놓은 후 추를 제거 했을 때 시트 간 밀착발생 유무로 판단한다. 밀착 정도는 육안 판단하였으며, 기준은 다음과 같다.
밀착성 나쁨 ← × < △ < ○ < ◎ → 밀착성 우수
구분 D (㎛) 측정조건 1 내스크래치성 밀착성
D1 (㎛) 탄성회복률 (%)
실시예 1 215 13.970 87.8 ◎ ◎
실시예 2 215 14.669 88.4 ◎ ◎
실시예 3 215 15.004 88.7 ◎ ◎
실시예 4 215 14.990 88.7 ◎ ◎
실시예 5 215 15.171 88.8 ◎ ◎
실시예 6 215 15.507 89.0 ◎ ○
실시예 7 215 16.205 89.5 ◎ ○
실시예 8 215 17.183 90.1 ◎ ○
실시예 9 152 13.540 87.4 ◎ ○
실시예 10 277 13.840 87.7 ◎ ○
비교예 1 215 2.862 75.9 × ○
비교예 2 215 4.846 83.8 △ △
비교예 3 220 4.392 73.7 × ○
비교예 4 215 13.680 87.6 ◎ ×
상기 표 1에서와 같이 탄성회복률이 85% 이상인 본 발명의 실시예에 의한 광학 시트는 구조층의 내스크래치성이 매우 우수한 것을 볼 수 있으며, 이로써 본 발명의 광학 시트는 외부충격시 구조물의 손상 없이 많이 들어갔다가 다시 최대한 원상태에 가깝게 회복되므로, 외부 충격에 유연하게 대처할 수 있으며, 쉽게 손상되지 않는다는 것을 알 수 있다.
한편, 슬립성을 부여하는 실리콘 아크릴레이트를 사용하지 않는 경우 시트간의 밀착성이 매우 저하되는 것을 알 수 있다.
도 1은 광학 시트의 탄성회복률을 시험하는 모식도,
도 2는 탄성회복률이 높은 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 탄성회복률이 낮은 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 광학 시트에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도,
도 5는 종래 광학 시트에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도,
도 6은 시트 간 밀착 테스트 후 밀착성이 발생하는지 유무를 나타내는 모식도이다.

Claims (9)

  1. 표면이 구조화되고, 분자쇄에 슬립성을 갖는 원소를 함유하는 수지 경화층을 포함하며,
    구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 85% 이상인 광학 시트.
    수학식 1
    Figure 112008016775547-PAT00009
    상기 식에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 90% 이상인 광학 시트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    D1 은 다음의 수학식 2를 만족하는 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
    수학식 2
    Figure 112008016775547-PAT00010
    상기 식에서, D는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이를 의미한다.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    D1 은 다음의 수학식 3을 만족하는 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
    수학식 3
    Figure 112008016775547-PAT00011
    상기 식에서 D는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이를 의미한다.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    D1 은 다음의 수학식 4를 만족하는 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
    수학식 4
    Figure 112008016775547-PAT00012
    상기 식에서 D는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이를 의미 한다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    슬립성을 갖는 원소는 F 또는 Si인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    수지 경화층은 F 또는 Si를 포함하는 경화성 수지를 포함하는 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    경화성 수지는 유기규소화합물 또는 불소계 아크릴레이트 중 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    광학 시트는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 다면체 형상일 수 있으며, 또는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 기둥 형상일 수 있으며, 또는 종단면이 다각형, 피크가 유선형인 다각형, 반원형, 반타원형인 곡선 기둥 형상 중 선택된 한 가지 이상의 패턴이 다수로 형성된 구조층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
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