KR20110133259A - 수지형 도광판용 조성물, 이로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치 - Google Patents

수지형 도광판용 조성물, 이로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치 Download PDF

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KR20110133259A
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홍승모
김기용
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 수지형 도광판용 조성물, 이로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치에 관한 것으로, 하기 식 1 로 표현되는 최대수축율이 7% 이하인 광경화형 조성물; 및 하기 화학식 1로 표시되는 비닐계 수지를 포함한다:
<식 1>
최대수축률(%) = X1S1+ X2S2 + … + XiSi
<화학식 1>
Figure pat00013

본 발명의 수지형 도광판용 조성물은 로컬디밍이 가능한 모듈형 백라이트 유닛에 적용가능한 도광판을 간단한 경화방식으로 형성할 수 있고 기재와의 밀착력이 우수하며 수축률이 적다.

Description

수지형 도광판용 조성물, 이로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치 {Composition for resin type light guide panel, backlight unit comprising the light guide panel manufactured by thereof and liquid crystal display including the backlight unit}
본 발명은 수지형 도광판용 조성물, 이로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치에 관한 것으로, 구체적으로 로컬디밍이 가능한 모듈형 백라이트 유닛에 적용가능한 도광판을 간단한 경화방식으로 형성할 수 있고 기재와의 밀착력이 우수하며 수축률이 적은 수지형 도광판용 조성물, 이로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점으로 노트북 PC 및 모니터뿐만 아니라 TV 및 옥외 전광판 등 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 액정표시장치는 액정패널 및 백라이트 유닛(backlight unit)을 포함한다. 백라이트 유닛은 액정패널에 광을 제공하고, 액정패널은 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시하게 된다.
백라이트 유닛은 광원이 배치된 형태에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 분류된다. 에지형에 있어서, 광원은 액정패널의 측면에 배치되고, 도광판은 액정패널의 배면에 배치되어, 액정패널의 측면에서 제공된 광을 액정패널의 배면으로 가이드한다. 이와 달리, 직하형은 액정패널 배면에 다수의 광원들을 구비하고, 다수의 광원들로부터 발광된 광은 직접적으로 액정패널의 배면으로 제공된다. 상기 광원으로는 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 발광 다이오드(LED) 등이 사용된다. 이들 중 발광 다이오드는 소비 전력이 낮으며 발광 효율이 뛰어난 장점을 가진다.
도 1 은 에지형 발광 다이오드의 백라이트 유닛의 구조를 나타낸다. 도 1 과 같이 발광 다이오드(30)가 에지형으로 적용될 경우, 발광 다이오드(30)는 인쇄회로기판(10)에 실장되어 도광판(40-A)의 측면에 고정된다. 도광판(40-A)은 다수의 발광 다이오드(30)로부터 입사된 빛이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(40-A) 내를 진행하면서 도광판(40-A)의 넓은 영역으로 골고루 퍼지게함으로써 액정패널에 면광원을 제공한다. 반사판(20)은 도광판(40-A)의 배면에 위치하여, 도광판(40-A)의 배면을 통과한 빛을 액정패널 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다. 그러나, 이러한 에지형은 구조상 로컬디밍 즉 필요없는 부분의 램프를 부분적으로 꺼주는 기술 적용이 힘들다.
이에 비해 직하형의 경우 도 2와 같이 인쇄회로기판(10)전면에 발광 다이오드(30)를 구성하여, 발광 다이오드를 부분적으로 온/오프할 수 있어 로컬 디밍은 가능하나 휘도 균일도을 위하여 발광 다이오드(30)의 개수가 늘어나 로컬 디밍의 소비전력 감소의 효과를 기대하기 힘들다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것이 로컬 디밍이 가능한 모듈형 백라이트 구조이다. 이와 같은 백라이트 유닛은 에지형 구조지만 직하형 구조처럼 인쇄회로기판 및 반사판 전면에 발광 다이오드를 규칙적으로 구성하여 발광 다이오드의 개수는 줄이고 로컬 디밍의 효과는 그대로 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 백라이트 유닛의 경우 발광 다이오드에서 생성되어진 빛을 측면으로 고르게 분산하기 위하여 도광판이 필요하나 발광 다이오드가 인쇄회로 기판 전면에 분포하게 되어 도광판을 장착할 수 없다는 문제가 있다.
상기의 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은 로컬디밍이 가능한 모듈형 백라이트 유닛에 적용가능한 도광판을 간단한 경화방식으로 형성할 수 있고 기재와의 밀착력이 우수하며 수축률이 적은 수지형 도광판용 조성물, 이로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,
하기 식 1 로 표현되는 최대수축율이 7 % 이하인 광경화형 조성물; 및
하기 화학식 1 로 표시되는 비닐계 수지를 포함하는 수지형 도광판용 조성물을 제공한다:
<식 1>
최대수축률(%) = X1S1+ X2S2 + … + XiSi
(식 1 에서,
Xi 는 i 단량체의 질량분율을 나타내며,
Si 는 i 단량체의 최대수축률을 나타내는 것으로, 하기 식 2 에 의해 계산된다:
<식 2>
최대수축률(%) = -2.58 + 3000[(메타)아크릴 관능기수/분자량]
<화학식 1>
Figure pat00001
(화학식 1에서,
R1 은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며,
R2 는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
X 는 할로겐 원소를 나타내며,
a+b+c=1 이고 0≤a<0.3, 0.6<b≤1, 0≤c<0.1이다.)
상기 광경화형 조성물은 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머 또는 (메타)아크릴레이트를 함유하는 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 광경화형 조성물은 (메타)아크릴레이트 단량체를 포함할 수 있다.
상기 비닐계 수지는 분자량이 10,000 내지 50,000일 수 있다.
상기 비닐계 수지는 상기 광경화형 조성물에 대하여 0.5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하고자 본 발명은,
발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드가 커버되도록 본 발명의 조성물로 반사판상에 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
상기 도광판의 두께는 0.2 내지 2 mm 일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
상기 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 조성물은 에지형과 직하형을 혼합한 로컬디밍이 가능한 모듈형 백라이트 구조에서 도광판을 형성하는데 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물은 경화수축이 적고 반사필름, 발광 다이오드 봉지제 또는 발광 다이오드 하우징 등의 기재와의 접착력이 우수하여 원하는 색좌표를 얻을 수 있다.
본 발명의 조성물은 1 mm 이상의 후막형성이 가능하여, 발광 다이오드의 위치에 관계없이 본 발명의 조성물을 도포하여 간단한 경화방식으로 점광원을 면광원으로 바꾸는 도광판을 형성할 수 있다.
도 1 은 에지형 발광 다이오드 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 것이다.
도 2 는 직하형 발광 다이오드 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 에지형과 직하형을 혼합한 모듈형 발광 다이오드 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 것이다.
도 4 는 발광 다이오드에 본 발명의 조성물로 도광판을 형성하지 않은 상태에서의 발광 모습을 나타낸 것이다.
도 5 는 본 발명의 조성물로 도광판을 형성한 상태에서의 발광 모습을 나타낸 것이다.
이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 비닐계 수지 및 광경화형 조성물을 포함하는 수지형 도광판용 조성물을 제공한다.
상기 조성물은 후막 형성이 가능하여 에지형과 직하형을 혼합한 로컬디밍이 가능한 모듈형 백라이트 유닛에서 발광 다이오드를 덮는 수지형 도광판을 형성할 수 있다.
상기 비닐계 수지는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
하기 화학식 1로 표현되는 비닐계 수지는 광에 의해 가교반응을 일으키는 것은 아니나 기재와 상용성이 우수한 작용기를 포함하여 기재와의 친화력이 우수하고 기재와 물리 또는 화합적 결합을 형성하여 기재와의 밀착력을 증대시키는 역할을 한다. 또한, 상기 광경화형 조성물과 함께 SEMI-IPN(semi-interpenentrate polymer network)를 형성시켜 수축률을 최소화하는 기능을 한다:
<화학식 1>
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, R1 은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며, R2 는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 바람직하게는 메틸기일 수 있으며, X 는 할로겐 원소를 나타내며, 바람직하게는 염소일 수 있다. 상기 a+b+c=1 이고, 0≤a<0.3, 0.6<b≤1, 0≤c<0.1이다.
상기 화학식 1 로 표현되는 비닐계 수지는 구체적으로, 염화비닐, 염화프로필렌, 비닐아세테이트, 말레익산 등으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체의 공중합체 또는 단일 중합체일 수 있으며, 상기 단량체의 구체적인 예로는, 유니온 카바이드사의 VYNS-3, VYHH, VYHD, VMCH, VMCC, VMCA, 이스트만 사의 CP 730-1, CP 343-1, CP164-1 등이 있다.
상기 비닐계 수지는 분자량이 10,000 내지 50,000인 것을 사용할 수 있다. 분자량이 10,000 미만인 경우 수축률을 감소시키는 효과가 미미할 수 있으며, 분자량이 50,000 이상을 사용하는 경우 기재와의 밀착력이 감소할 수 있다.
상기 비닐계 수지는 상기 광경화형 조성물에 대하여 0.5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우 기재와의 밀착력을 증대시키면서 광경화형 조성물과 함께 SEMI-IPN를 형성하여 수축률을 최소화할 수 있다. 0.5 중량부 미만으로 포함되는 경우 기재와의 밀착력이 감소할 수 있으며, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우 용해력이 떨어져 투명성이 저해되거나 입자 석출의 문제점이 있을 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 광경화형 조성물은 최대수축률이 7 % 이하일 수 있다. 상기 최대수축률은 하기 식 1 에 의해 계산되어질 수 있다. 상기 최대 수축률이 7 % 이하인 경우 기재와의 밀착력을 유지할 수 있으며, 수축률이 7 % 를 초과하는 경우 조성물의 수축률이 커서 원하는 색좌표를 얻기 어려울 수 있고, 경화속도가 너무 빨라 경화도가 낮아 충분한 물성을 구현하기 어려워질 수 있다.
<식 1>
최대수축률(%) = X1S1+ X2S2 + … + XiSi
상기 식 1 에서, Xi는 i 단량체의 질량분율을 나타내며, Si 는 i 단량체의 최대수축률을 나타내는 것으로, 하기 식 2 에 의해 계산될 수 있다:
<식 2>
최대수축률(%) = -2.58 + 3000[(메타)아크릴 관능기수/분자량]
상기 식 2 의 최대수축률은 경화도가 100% 일 때를 가정하여 나타낸 것이다. 통상적으로 수축률은 하기 식 3와 같이 경화 전과 경화 후의 비중의 비로 표현할 수 있으나, 상기 식 2를 이용하여 간편하게 수축률을 예상할 수 있으며, 상기 식 2의 최대수축률과 경화도의 곱은 하기 식 3의 수축률과 동일한 결과를 보이고 있다:
<식 3>
수축률(%)={(경화 후 비중)/(경화 전 비중)}×100
상기 광경화형 조성물은 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머 또는 (메타)아크릴레이트를 함유하는 에폭시 수지; 및 광개시제를 포함한다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머는 수축률을 제어할 뿐만 아니라 투명성 및 기계적 특성이 우수하다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머는 2가의 폴리올과 과량의2가의 이소시아네이트를 반응시켜 이소시아네이트 말단에 우레탄 올리고머를 생성시키는 1차 반응과 상기 1차 반응의 생성물과 히드록시기를 포함하는 (메타)아크릴레이트 단량체를 반응시키는 2차 반응에 의해 제조될 수 있다. 상기 2가의 폴리올은 구체적으로, 폴리에스터폴리올, 폴리카프로락톤 변성 폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리부타디엔폴리올, 폴리이소포렌폴리올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌-프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 2가의 이소시아네이트는 구체적으로, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌디이소시아네이트, 라이신디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,2-비스-4'-프로판이소시아네이트, 6-이소프로필-1,3-페닐디이소시아네이트, 비스(2-이소시아네이트에틸)-퓨마레이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, p-페닐렌디 이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트 및 1,3-자일렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 이소포론디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아 네이트, 4,4-디시클로헥실메탄디이소시아네이트 및 1,6-헥사메틸렌디이소시아 네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 히드록시기를 포함하는 (메타)아크릴레이트 단량체는 구체적으로, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 (메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트 및 폴리프로필렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머를 제조하는 과정에서 반응성을 향상시키기 위해서 촉매를 사용할 수 있으며, 반응안정성 및 보관안정성을 향상시키기 위해 중합금지제를 사용할 수 있다. 상기 촉매는 구체적으로, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 1,4-디아자비스시클로-(2,2,2)-옥탄, N,N-디에틸시클로헥실아민, N-메틸모폴린, N,N,N′,N′-테트라메틸-메탄디아민 등의 3차 아민 또는 디부틸 틴 디라울레이트, 디부틸 틴 디부톡사이드, 디(2-에틸헥실) 틴 옥사이드, 디부틸 틴 디이소옥틸말레이트, 디부틸 틴 비스-(아세틸아세토네이트), 부틸 틴 트리클로라이드, 트리부틸 틴 시아네이트 등의 주석계 촉매 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디부틸 틴 디라울레이트를 사용할 수 있다. 상기 중합금지제는 메톡시 히드로퀴논, 히드로퀴논, t-부틸 히드로퀴논 등의 페놀형 중합금지제를 소량 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머는 하기 화학식 2로 표현될 수 있다:
<화학식 2>
Figure pat00003
상기 화학식 2에서, R1은 2가의 폴리올에서 말단의 히드록시기를 제외한 구조를 의미하며, 상기 R2는 상기 2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 구조를 의미하며, 상기 R3는
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
또는
Figure pat00008
이며, 상기 n 은 1 내지 10 의 정수이며, 상기 R4 는 수소 또는 메틸이다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머는 분자량이 2,000 내지 5,000 일 수 있다. 분자량이 2,000 미만인 경우 경화수축률이 증가할 수 있으며, 분자량이 5,000을 초과하는 경우 조성물의 점도가 상승되어 작업성이 저하될 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머는 상기 광경화형 조성물에 대하여 10 내지 70 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. 10 중량부 미만으로 포함되는 경우 경화 후 접착제의 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 70 중량부를 초과하여 포함되는 경우 접착력이 저하되고 점도가 높아 작업성이 저하될 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 에폭시 수지는 기재의 일부를 녹여 기재와 물리적으로 결합하거나 화학적으로 결합하여 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 에폭시 수지는 에폭시 관능기를 지닌 단량체와 (메타)아크릴산을 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 에폭시 관능기를 지닌 단량체에서 에폭시 관능기의 개수는 단관능이 바람직하며, 분자량이 클 경우에는 다관능도 무방하다. 상기 에폭시 관능기를 지닌 단량체의 예로는, 에틸글리시딜 에테르, 프로필글리시딜 에테르, 부틸글리시딜 에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜 에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜 에테르, 페놀글리시딜 에테르, 노닐페놀글리시딜 에테르, 폴리비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 폴리비스페놀 F 디글리시딜 에테르, 폴리비스페놀 S 디글리시딜 에테르, 폴리비스페놀 AD 디글리시딜 에테르 등이 있다. 상기 에폭시 관능기를 지닌 단량체와 (메타)아크릴산의 반응시 촉매를 사용할 수 있다. 상기 촉매로는 3차 아민계, 4차 암모늄염계, 무기알카리 염계, 인계 촉매를 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는, 트리에틸아민, 피리딘, 트리메틸아민, 트리부틸아민, 트리 에틸아민 벤질 클로라이드, 트리에틸아민 벤질 브로마이드, 트리부틸아민 벤질 클로라이드, 트리부틸아민 벤질 브로마이드, 테트라부틸 아민 클로라이드, 테트라부틸 아민 브로마이드, 트리페닐포스핀, 크롬옥테이트 등이 있다.
상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 에폭시 수지는 상기 광경화형 조성물에 대하여 10 내지 40 중량부, 바람직하게는 15 내지 35 중량부로 포함될 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트를 함유하는 에폭시 수지가 광형화형 조성물에 대하여 10중량부 미만으로 포함되는 경우 충분한 접착력을 구현하기 힘들며 40 중량부를 초과하여 포함되는 경우 상용성이 저하된다.
상기 광개시제는 상기 광경화형 조성물 내의 액상 레진을 광조사로 고상으로 변경하는 역할을 한다.
상기 광개시제는 화학구조 또는 분자결합 에너지의 차에 의해 분자의 분해로 라디칼이 생성되는 Type 1형 개시제와 3차 아민과 공존하여 수소탈환형의 Type 2 형 개시제가 있다. 상기 Type 1형 개시제의 구체적인 예로는, 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸디클로로아세토페논, 4-t-부틸트리클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-l-페닐 프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-l-온, 1-(4-도데실페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 아세토페논류, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인류, 아실포스핀 옥사이드류, 티타노센 화합물 등을 들 수 있다. Type 2형 개시제의 구체적인 예로는, 벤조페논, 벤조일벤조익에시드, 벤조일벤조익에시드메틸에테르, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 4-벤졸-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3'-메틸-4-메톡시벤조페논등의 벤조페논류, 티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2, 4-디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤류 등을 들 수 있다. 상기 광개시제는 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, Type 1형과 Type 2형을 병용하여도 무방하다.
상기 광개시제는 조성물에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 0.2 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광개시제가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 경화 미흡으로 충분한 기계적 물성이나 접착력을 구현하기 어려우며, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우 경화 수축으로 인한 접착력 불량이나 깨짐 현상이 발생할 수 있다.
상기 광경화형 조성물은 (메타)아크릴레이트 단량체를 포함할 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 조성물의 물성에는 영향을 주지 않으면서 작업성을 위해 조성물의 점도를 낮추는 역할을 한다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 (메타)아크릴레이트 관능기가 1개인 것이 바람직하며, 구체적인 예로는, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 시클릭트리메틸올프로판포말아크릴레이트, 트리데실아크릴레이트, 옥틸데실아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트, 카프로락톤아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릭아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 600 모노아크릴레이트, 노닐페놀 에톡시레이트 4몰 아크릴레이트, 노닐페놀 에톡시레이트 8몰 아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌 글리콜 600 모노아크릴레이트, 이소데실메타아크릴레이트, 스테아릭메타아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타아크릴레이트, 이소보닐메타아크릴레이트, 트리데실메타아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 광경화형 조성물은 자외선 안정제 또는 열안정제를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 안정제는 경화 조성물이 지속적인 자외선 노출에 대해 분해를 일으켜 변색되고 잘 부스러지는 것을 막아주는 역할을 한다.
상기 자외선 안정제는 작용기구에 따라 흡수제, 소광제(Quenchers) 및 힌더드 아민 광안정제(HALS, Hindered Amine Light Stabilizer)로 구분한다. 또한, 화학구조에 따라 페닐 살리실레이트(Phenyl Salicylates, 흡수제), 벤조페논(Benzophenone, 흡수제), 벤조트리아졸(Benzotriazole, 흡수제), 니켈유도체(소광제) 및 라디칼 스캐빈저(Radical Scavenger)로 구분할 수 있다. 상기 자외선 안정제는 본 발명의 광경화형 조성물의 초기 색상을 크게 변화시키지 않는 것이라면 특별히 한정하지는 않는다.
상기 열안정제는 상업적으로 적용할 수 있는 폴리페놀계, 포스파이트계, 락톤계를 모두 사용할 수 있다. 상기 자외선 안정제와 열안정제는 경화성에 영향이 없는 수준에서 당업자가 적절히 그 함량을 조정하여 사용할 수 있다.
본 발명은 또한, 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드가 커버되도록 본 발명의 수지형 도광판용 조성물로 반사판 상에 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
도 3 은 로컬디밍이 가능한 에지형과 직하형이 혼합된 구조의 모듈형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸다. 도 3 을 참조하면, 본 발명의 백라이트 유닛은 인쇄회로기판(10); 반사판(20); 발광 다이오드(30) 및 도광판(40-B)를 포함할 수 있다. 또한, 도 3 에는 미도시되어 있으나, 상기 도광판(40-B)의 상면에 적층된 확산판, 확산필름, 집광필름, 반사형 편광필름 등을 더 포함할 수 있다.
도 3 과 같은 에지형과 직하형이 혼합된 구조의 모듈형 백라이트 유닛은 발광 다이오드가 인쇄회로기판(10) 및 반사판(20)의 전면에 분포되어 있어 도광판을 장착하기 어려워진다. 따라서, 본 발명의 수지형 도광판용 조성물을 반사판(20)의 상면에 발광 다이오드(30)의 높이 이상으로 평탄하게 도포, 경화시켜 도광판(40-B)을 형성할 수 있다. 상기 도광판(40-B)의 두께는 0.2 내지 2 mm 일 수 있다. 상기 본 발명의 수지형 도광판용 조성물은 후막 형성이 가능한 바, 상기 두께의 도광판 형성이 가능하다. 상기 도광판(40-B)은 점광원을 면광원으로 전환하는 역할을 수행하며 접착력이 우수할 뿐만 아니라 경화수축이 작고 색좌표의 변화가 없다. 도 4 는 발광 다이오드에 본 발명의 조성물로 도광판을 형성하지 않은 상태에서의 발광 모습을 나타낸 것이고, 도 5 는 본 발명의 조성물로 도광판을 형성한 상태에서의 발광 모습을 나타낸 것이다. 도 4 및 도 5 에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조성물로 형성된 도광판은 점광원을 면광원으로 전환하여 주는 역할을 한다.
본 발명은 또한, 상기 백라이트 유닛을 구비한 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 액정 디스플레이 장치는 본 발명의 조성물로 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 구비한다.
상기 액정 디스플레이 장치 역시 그 구조에 제한이 없으며, 본 기술분야에서 알려진 구조를 채용할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
< 합성예 1> ( 메타 ) 아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머의 합성
교반기, 히팅멘틀, 냉각관, 온도조절 장치가 구비된 2000 ml 유리반응기에 평균 분자량이 2,000인 폴리프로필렌글리골(한농화성, PPG 2000) 400 g, 이소포론 디이소시아네이트(바이엘사, IPDI) 111 g, 디부틸 틴 디라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.1 g을 반응기에 넣고 반응 온도를 70 ℃ 로 유지하면서 3시간 동안 반응시켰다. 이때 습식 분석법에 의한 NCO %는 4.9%였다. 이어서, 반응기 온도를 상온으로 냉각시키고 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트(코그니스사, 2-HEMA) 107.2 g, 이소보네올 아크릴레이트(오사카유끼사,IBXA) 71 g, 스밀라이져 지피(스미토모화학) 0.7 g, 메톡시 히드로퀴논(이스트만사, HQMME) 0.8 g, 디부틸 틴 디라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.2 g을 투입하고 75 ℃에서 6시간 반응을 진행하였으며, 이소시아네이트 특성 피크(2260 cm-1)가 완전히 사라지면 반응을 종결하였다. 이 때 수지점도는 34,000 cPs(25 ℃) 였다. 이때 수평균 분자량은 2,700이며, 상기 식 2에 의한 최대 수축률은 0.86 % 였다.
Figure pat00009

< 제조예 1> 광경화형 조성물의 제조
상기 합성예 1에서 제조된 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머 40 g, 2-페녹시에탄올 아크릴레이트(미원상사, M-140) 30 g, 노닐페놀 에톡시레이트 4몰 아크릴레이트(한농화성, NP-041) 19 g, 비스페놀 A형 에폭시 아크릴레이트(SK-cytec, EB-600) 10 g, 개시제로 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 (시바게이지, 이가큐어 184) 0.8 g, 열안정제로 폴리페놀(시바게이지, 이가녹스1010) 0.2 g을 균일하게 혼합하여 광경화형 조성물을 제조하였다. 상기 식 1로 계산된 상기 광경화형 조성물의 최대수축률은 4 % 이다.
< 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지3 > 수지형 도광판용 조성물의 제조
상기 제조예 1 에서 제조된 광경화형 조성물 100 g에 하기 표 1 의 조성으로 비닐계 수지를 투입하여 60 ℃, 더블 자켓에서 고속으로 육안상 고형물이 완전히 녹을 때까지 교반하였다. 하기 표 1 의 단위는 g이다.
Figure pat00010
1)VMCH: 비닐아세테이트/비닐클로라이드/말레익산 공중합체, 수평균 분자량 27,000, 유리전이 온도 74 ℃, 산값 10mg/g KOH (다우)
2)CP343-1: 클로린네이트 폴리프로필렌, 염소함량 18~23 wt%, 연화점 80~95 ℃, 수평균 분자량 48,000 (이스트만사)
3)BR-106: n-부틸 메타아크릴레이트 공중합체, 수평균 분자량 60,000, 유리전이온도 58 ℃(미쯔비시레이온, Dianal)
< 실험예 1> 접착력의 측정
도 4 와 같은 구조물에 상기 실시예 및 비교예의 조성물을 1.5 mm의 두께로 코팅하고 질소 분위기하에 Black Light 램프에서 350 mJ/cm2 로 1차 경화 후 메탈할라이드 램프에서 1 J/cm2 광량으로 2차 경화하여 시편 제작을 하였다. 제작된 각각의 시편을 인스트롱사의 UTM을 이용하여 T테스트를 진행하였다. 2 mm/min의 속도로 접착력을 측정하여 최대, 최소값을 제외한 나머지 평균값을 이용하여 접착력을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
< 실험예 3> 초기색값 측정
상기 실험예 1 에서 제작된 시편을 기재와 분리하여 유리판에 붙여 니폰 덴쇼쿠사의 Spectro color meter SE200 을 이용하여 투과모드로 유리판과 시편의 색값을 측정하여 하기 식으로 ΔE*ab 를 구하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
ΔE*ab = {(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2}1/2
< 실험예 4> 내광성 측정
상기 실험예 1 에서 제작된 시편을 코아테크사의 CT-UVT 장비(UV-B, 280~360 nm)에 100시간 방치하여 니폰 덴쇼쿠사의 Spectro color meter SE200 을 이용하여 투과모드로 초기 값과 내광성 테스트 후 색값을 측정하여 ΔE*ab 를 구하여 그 결과를 하기 표 2 에 나타내었다.
< 실험예 5> 고온고습 평가
상기 실시예 및 비교예의 조성물로 신율 측정시 제조한 시편과 동일한 방법으로 시편을 제조하여 60 ℃, 95 % 습도의 항온항습 챔버에 각각의 시편을 500시간 방치 후 초기 색차값과의 차이를 ΔE*ab 값으로 표현하여 그 결과를 하기 표 2 에 나타내었다.
Figure pat00011
10: 인쇄회로기판
20: 반사판
30: 발광다이오드
40-A: 도광판
40-B: 본 발명의 조성물로 형성된 수지형 도광판

Claims (8)

  1. 하기 식 1 로 표현되는 최대수축율이 7 % 이하인 광경화형 조성물; 및
    하기 화학식 1 로 표현되는 비닐계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물:
    <식 1>
    최대수축률(%) = X1S1+ X2S2 + … + XiSi
    (식 1 에서,
    Xi 는 i 단량체의 질량분율을 나타내며,
    Si 는 i 단량체의 최대수축률을 나타내는 것으로, 하기 식 2 에 의해 계산된다:
    <식 2>
    최대수축률(%) = -2.58 + 3000[(메타)아크릴 관능기수/분자량])
    <화학식 1>
    Figure pat00012

    (화학식 1에서,
    R1 은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며,
    R2 는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
    X 는 할로겐 원소를 나타내며,
    a+b+c=1 이고, 0≤a<0.3, 0.6<b≤1, 0≤c<0.1이다.)
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 광경화형 조성물이 (메타)아크릴레이트를 함유하는 우레탄 올리고머 또는 (메타)아크릴레이트를 함유하는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 광경화형 조성물이 (메타)아크릴레이트 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 비닐계 수지의 분자량이 10,000 내지 50,000인 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 비닐계 수지가 상기 광경화형 조성물에 대하여 0.5 내지 10 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
  6. 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드가 커버되도록 상기 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 조성물로 반사판상에 형성된 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 청구항 6 에 있어서,
    상기 도광판의 두께가 0.2 내지 2 mm인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 청구항 6 의 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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