KR20100036871A - Ｌｅｄ용 광학 필름 - Google Patents

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KR20100036871A
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acrylate
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최명수
김상균
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주식회사 코오롱
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Abstract

본 발명은 LED 광원에 적용하는 광학 필름에 관한 것으로, LED 광원에서 유래하는 광을 면광원으로 균일하게 확산시키며 광투과율이 낮고 은폐성이 우수한 광학 필름에 관한 것이다.

Description

ＬＥＤ용 광학 필름{Optical film for LED}
본 발명은 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED라 함) 광원에 적용하는 광학 필름에 관한 것이다.
TV, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등 각종 전자제품에 최근 주요 부품으로 사용되고 있는 광원으로 LED 광원이 설치되고 있다.
LED 광원은 색상이 선명하고 전력소모가 비교적 적어 수명이 반영구적이어서 각광받고 있다. LED 광원을 사용하는 직하형 LED 백라이트 유닛인 경우, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 하나의 유닛으로 하여 규칙적으로 배치되며, 각각의 고유한 색이 아닌 적색, 녹색 및 청색의 빛이 섞여야만 백색광을 구현할 수 있으므로, 백색광이 구현될 수 있는 최소 거리를 확보하여야 한다.
이러한 LED 광원은 여러 개의 유닛으로 이루어져 있는 점광원이며, 점광원을 면광원으로 균일하게 확산시켜야 하는데, 이를 위해서는 광학 필름 또는 광확산판이 요구된다. 그러나 종래 광학 필름 또는 광확산판은 점광원에서 유래하는 광을 면광원으로 균일하게 확산시키기 위한 투과도 및 확산성을 조절하는데는 한계가 있다.
본 발명은 LED 광원에서 유래하는 광을 면광원으로 균일하게 확산시키며 광투과율이 낮고 은폐성이 우수한 광학 필름을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 백라이트 유닛 이외에 전자기기에도 부착하여 사용할 수 있는 광학 필름을 제공하고자 한다.
이를 위하여 본 발명은 바람직한 일 구현예로서 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 바인더 수지와 광확산성 입자를 포함하여 형성되며, 광확산성 입자로 평균입경이 0.1~2㎛인 무기입자를 함유하는 광확산층을 포함하는 LED용 광학 필름을 제공한다.
상기 구현예에서, 무기입자는 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄 및 불화마그네슘 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 무기입자는 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~250 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 광확산층은 유기입자를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 유기입자는 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~350 중량부 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 유기입자는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴 레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독 중합체, 공중합체 또는 삼원 공중합체인 아크릴계 중합체 입자; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 입자; 폴리스티렌계 중합체 입자; 단일중합체의 입자를 형성한 후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어 씌워서 만드는 다층다성분계 입자; 및 실록산계 중합체 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 유기입자는 평균입경이 2~30㎛인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 바인더 수지는 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 멜라민계 수지 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 광확산층은 광확산성 입자가 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~350중량부 포함되는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 광확산층은 두께가 5~50㎛인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 LED용 광학 필름은, 기재층의 다른 일면에 점착층을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 점착층은 아크릴계 수지 및 경화제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴 레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독 중합체, 공중합체 또는 이들의 삼원 공중합체 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 경화제는 멜라민포름알데히드, 우레아포름알데히드, 폴리이소시아네이트, 폴리아지리딘, 지르코늄 복합체, 에폭시계 화합물, 산화아연 및 산화마그네슘 중 선택된 것일 수 있다.
상기 구현예에서, 점착층은 두께가 10 ~ 30㎛인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 LED용 광학 필름은, 전광선투과율이 50% 미만인 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 광학용 복합 필름은 기재층(10)의 일면에 광확산층(20)을 포함하고, 상기 광확산층(20)은 바인더 수지와 광확산성 입자(21,22)를 포함하되, 광확산성 입자(21,22)로 평균입경이 0.1~2㎛인 무기입자(21)를 함유하는 LED용 광학 필름을 제공한다.
우선 상기 기재층(10)으로는 투명한 플라스틱 지지체이면 어떤 것이든 사용 가능하며, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 에폭시 등을 사용할 수 있는데, 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용된다. 상기 기재층(10)은 접착력 및 광투과도가 높은 것이 좋으며, 균일한 평탄도를 가져 휘도의 편차가 없는 것이 바람직하다. 기재층(10)의 두께는 기계적 물성, 내열성 및 유연성과 투과광의 손실을 방지할 수 있도록 50~300㎛, 보다 바람직하게는 75~250㎛일 수 있다.
한편 광확산층(20)은 바인더 수지와 광확산성 입자(21,22)를 포함한다.
상기 바인더 수지로는 상기 기재층(10)과 접착성이 좋으며 포함되는 광확산성 입자(21,22)들과 상용성이 좋은 수지, 즉, 광확산성 입자(21,22)가 수지에 골고루 분산되어 분리되거나 침전이 잘 생기지 않는 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 멜라민계 수지 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 광확산성 입자(21,22)는 상기 바인더 수지에 단층 또는 다층으로 분산될 수 있으며, 특히 무기입자(21)를 필수적으로 사용한다.
상기 무기입자(21)는 평균입경이 0.1~2㎛인 것이 광학 필름의 투과도 조절을 위하여 바람직한데, 평균입경이 0.1㎛ 미만인 경우 분산이 어려워 뭉치는 문제가 있으며, 2㎛를 초과하는 경우 난반사가 발생될 수 있다. 이러한 무기입자는 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~250 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
이상의 무기입자(21)를 포함하는 LED용 광학 필름은, LED 광원에 대하여 전광선투과율이 50% 미만이어서, 점광원의 은폐성이 우수하다.
이러한 무기입자(21)로는 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄 및 불화마그네슘 중 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
아울러 상기 광확산층(20)은 유기입자(22)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 유기입자는 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~350중량부 포함하는 것일 수 있다.
상기 유기입자(22)는 평균입경이 2~30㎛인 것일 수 있는데, 평균입경이 2㎛ 미만인 경우 입자에 의한 광확산 효과를 기대하기 어려우며, 30㎛를 초과하는 경우 입자가 이탈될 수 있다.
이러한 유기입자(22)로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독 중합체, 공중합체 또는 삼원 공중합체인 아크릴계 중합체 입자; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 입자; 폴리스티렌계 중합체 입자; 단일중합체의 입자를 형성한 후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어 씌워서 만드는 다층다성분계 입자; 및 실록산계 중합체 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
이상의 광확산성 입자(21,22)는 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~350중량 부 포함되는 것일 수 있다. 광확산성 입자(21,22)가 바인더 수지 100중량부에 대하여 10중량부 미만인 경우 광확산 효율이 떨어지며, 350중량부를 초과하는 경우 백탁현상이 발생될 수 있다.
본 발명의 광확산층(20)은 이상의 바인더 수지와 광확산성 입자(21,22) 이외에 내열성, 내마모성, 접착성을 높이기 위하여 경화제를 더 포함할 수 있다. 경화제는 광투과성이 좋고 상기 기재층(10)과의 접착력이 좋아야 하며, 예를 들면 지방족계 이소시아네이트를 함유하는 것이 바람직하다.
경화제를 포함하는 경우 함량은 바인더의 OH기 대비 1.0~1.5 당량비로 첨가하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같은 구성의 광확산층(20)을 기재층(10)에 형성시킬 때 그 방법에 대한 특별한 제한은 없으며, 콤마 나이프 또는 그라비아에 의하여 도포시킬 수 있다. 이 때 확산층(20)의 두께는 5~50㎛가 적당한데, 5㎛ 미만이면 광확산 특성을 갖도록 광확산성 입자(21,22)를 분포시키기 어려우며, 50㎛를 초과하는 경우 두께가 두꺼워져 제품에 장착하기가 어렵다.
본 발명의 LED용 광학 필름은 기재층(10)의 다른 일면에 점착층(30)을 더 포함하는 것일 수 있다. 이 경우 백라이트 유닛 이외에 전자기기에도 부착하여 사용할 수 있다.
상기 점착층(30)은 아크릴계 수지 및 경화제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메 타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독 중합체, 공중합체 또는 이들의 삼원 공중합체 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
그리고 상기 경화제는 멜라민포름알데히드, 우레아포름알데히드, 폴리이소시아네이트, 폴리아지리딘, 지르코늄 복합체, 에폭시계 화합물, 산화아연 및 산화마그네슘 중 선택된 것일 수 있다.
이상의 점착층(30) 조성물은 희석용제를 사용하여 희석혼합하고 기재층(10)의 광확산층(20)이 형성되지 않은 면에 형성할 수 있으며, 적합한 희석용제로는 메틸에틸케톤, 톨루엔, 이소프로필알코올 및 에틸아세테이트 중 선택된 것을 사용할 수 있다.
이상의 점착층은 두께가 10 ~ 30㎛인 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
90 중량부의 아크릴릭폴리올(애경화학), 10 중량부의 이소시아네이트(애경화 학)를 메틸에틸케톤 300 중량부 및 톨루엔 200 중량부에 용해시키고, 여기에 PMMA 입자(Soken, 10㎛) 30중량부와 무기입자로서 산화티타늄 입자(평균입경 0.5㎛) 입자 50중량부를 분산시킨 후, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재층(125㎛)의 일면에 그라비아를 사용하여 도포하고, 100℃에서 30초간 건조 후 두께가 약 15㎛ 되도록 하여 광확산층을 형성하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 광확산층을 형성하고, 상기 기재층의 광확산층이 형성되지 않은 면에 아크릴계 수지(acryl copolymer) 100중량부 및 경화제(폴리이소시아네이트) 1중량부를 희석용제인 톨루엔 20중량부에 희석 혼합하여 110℃에서 180초간 건조 후 두께가 약 20㎛ 되도록 코마코터를 이용하여 균일하게 도포하여 건조하여 점착층을 더 형성하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1에서 PMMA 입자(Soken, 10㎛) 30중량부를 사용하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학필름을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1에서 광확산층에 PMMA 입자(Soken, 10㎛) 150중량부를 사용하고 무기입자를 사용하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하 였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1에서 무기입자로서 평균입경이 3㎛인 산화티타늄 입자를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1에서 무기입자로서 평균입경이 5㎛인 산화티타늄 입자를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
<비교예 4>
상기 실시예 1에서 상기 실시예 1에서 무기입자로서 평균입경이 0.05㎛인 산화티타늄 입자를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
이와 같이 제작한 필름에 대해서, 다음과 같이 물성 평가를 행하였다.
1. 휘도평가(Cd/㎡)
LED광원 적용 액정디스플레이 패널용 백라이트 유닛(삼성전자)에 상기 제조된 실시예 및 비교예의 광학 필름을 고정하고, 휘도계(모델명: BM-7, 일본TOPCON사)를 사용하여 Dell 13 Point의 휘도를 측정하여 그 평균값을 구한다.
2. 전광선투과율
필름 기재에 빛을 가했을 때 필름 기재를 투과하는 광량과 확산되는 광량을 모두 합친 값을 백분율로 나타낸 값으로 측정값은 확산필름 뒷면에 광원을 두고 확산층 방향으로 투과한 광량 측정값
3. 은폐성(웨버분율)
LED광원 적용 액정디스플레이 패널용 백라이트 유닛(삼성전자)에 상기 제조된 실시예 및 비교예의 광학 필름을 고정하고, 휘도대면측정기(MINOLTA사, CA-2000) 휘도(루미네센스)를 측정하였다. 백라이트 유닛 중심값을 기준으로 다음 수학식 1로 웨버분율을 계산하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 계산된 웨버분율이 작을수록 빛이 균일하게 퍼진 것으로 볼 수 있어 은폐성이 우수한 것이다.
<수학식 1>
Figure 112008068891396-PAT00001
상기 식에서, L㎛i.는 루미네센스(L㎛inescence)임.
구분 휘도 전광선투과율 웨버분율
실시예1 300 40% 0.15
실시예2 301 41% 0.15
실시예3 298 30% 0.10
비교예1 308 75% 0.35
비교예2 310 70% 0.31
비교예3 320 72% 0.34
비교예4 150 10% 0.10
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 광학 필름의 단면도이다.
* 도면의 주요부호의 설명
10 : 기재층 20 : 광확산층
21 : 무기입자 22 : 유기입자
30 : 점착층

Claims (16)

  1. 기재층; 및
    상기 기재층의 일면에 바인더 수지와 광확산성 입자를 포함하여 형성되며, 광확산성 입자로 평균입경이 0.1~2㎛인 무기입자를 함유하는 광확산층을 포함하는 LED용 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    무기입자는 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄 및 불화마그네슘 중 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    무기입자는 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~250 중량부로 포함되는 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광확산층은 유기입자를 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    유기입자는 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~350 중량부로 포함되는 것임 을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  6. 제 4 항에 있어서,
    유기입자는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독 중합체, 공중합체 또는 삼원 공중합체인 아크릴계 중합체 입자; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 입자; 폴리스티렌계 중합체 입자; 단일중합체의 입자를 형성한 후 그 층위에 다른 종류의 단량체로 덮어 씌워서 만드는 다층다성분계 입자; 및 실록산계 중합체 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  7. 제 4 항에 있어서,
    유기입자는 평균입경이 2~30㎛인 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    바인더 수지는 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스 아세테이트 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 멜라민계 수지 중 선택된 1종 이상인 것임 을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  9. 제 1 항에 있어서,
    광확산층은 광확산성 입자를 바인더 수지 100중량부에 대하여 10~350중량부로 포함하는 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  10. 제 1 항에 있어서,
    광확산층은 두께가 5~50㎛인 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  11. 제 1 항에 있어서,
    기재층의 다른 일면에 점착층을 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  12. 제 11 항에 있어서,
    점착층은 아크릴계 수지 및 경화제를 포함하는 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  13. 제 12 항에 있어서,
    아크릴계 수지는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타 크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트의 단독 중합체, 공중합체 또는 이들의 삼원 공중합체 중 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  14. 제 12 항에 있어서,
    경화제는 멜라민포름알데히드, 우레아포름알데히드, 폴리이소시아네이트, 폴리아지리딘, 지르코늄 복합체, 에폭시계 화합물, 산화아연 및 산화마그네슘 중 선택된 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  15. 제 1 항에 있어서,
    점착층은 두께가 10~30㎛인 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
  16. 제 1 항에 있어서,
    전광선투과율이 50% 미만인 것임을 특징으로 하는 LED용 광학 필름.
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