KR20120128498A - 폴리메틸메타크릴레이트 비드를 포함하는 확산잉크 조성물 - Google Patents

폴리메틸메타크릴레이트 비드를 포함하는 확산잉크 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛의 도광판에 인쇄 또는 코팅되는 확산잉크 조성물에 있어서, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 비드(Bead), 용매, 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate)를 포함하는 아크릴 공중합체 및 첨가제로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산잉크 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 확산잉크 조성물은 빛의 굴절을 통하여 도광판의 전 영역에 걸쳐 동일한 휘도와 균일성을 갖도록 하는 효과가 있다.

Description

폴리메틸메타크릴레이트 비드를 포함하는 확산잉크 조성물{Diffusive ink composition comprising polymethylmethacrylate bead}
본 발명은 확산잉크 조성물에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 백라이트 유닛의 도광판에 인쇄 또는 코팅되는 확산잉크 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 것으로서, 공통 전극과 색 필터 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입하고, 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현한다.
이러한 액정표시장치는 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 장점이 있어, 기존의 브라운관(CRT)의 단점을 극복할 수 있는 대체 화상표시수단으로 주목을 받아 왔으며, 최근에는 거의 모든 화상 표시 장치에 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 액정표시장치의 백라이트 유닛에서 도광판의 역할을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시장치는 액정패널(20), 액정패널(20)이 안착되는 몰드(25) 및 몰드(25)의 하부에 위치되는 백라이트 유닛(Back-Light Unit)(30)을 포함하며, 액정패널(20)의 상부와 백라이트 유닛(30)의 하부에는 상부커버(10)와 하부커버(40)가 위치된다.
여기서 백라이트 유닛(30)은 자체 발광이 되지 않는 액정패널(20)에 별도로 광을 제공하기 위한 것이다. 이러한 백라이트 유닛(30)의 구조에 따라서 액정표시장치의 크기 및 광 효율 등이 달라지므로, 액정표시장치에 있어서 백라이트 유닛(30)의 역할과 기능은 제품의 경쟁력 확보를 위하여 점차 중요한 과제로 대두되고 있다.
상기 백라이트 유닛(30)의 일반적인 구성은 광원(31), 상기 광원(31)에서 나온 빛을 상부, 즉, 액정패널(20) 방향으로 고르게 편향시키는 도광판(Light Guide Panel)(33), 상기 도광판(33)의 상부에 위치되는 다수 개의 광학 필름(35, 36) 및 상기 도광판(33)의 하부에 위치되는 반사판(37) 등을 포함하고 있다.
상기 도광판(33)은 광원을 통하여 일 측면으로 입사된 광을 반대 측면으로 도파시키고, 그 중 일부를 상부 방향으로 고르게 편향시켜서 빛의 편차를 방지하는 것이다. 이러한 도광판(33)은 패널 형태를 이루도록 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질로 형성되어 있으며, 광원(31)으로부터 발생한 광이 도광판(33)을 경유하여 상부에 안착되는 액정패널(20) 쪽으로 진행되도록 한다. 이때, 도광판(33)의 하면에는 광원으로부터 발생한 광의 진행 방향을 액정패널(20) 쪽으로 변환시키기 위하여 도트 패턴(34)이 형성된다. 상기 도트 패턴(34)은 종래 확산잉크에 의하여 도트 형상으로 실크 스크린 인쇄되어 형성된다.
여기서 종래 확산잉크에는 SiO2 또는 TiO2를 포함하는 다수 개의 비드부(34a)를 포함하는데, 이러한 SiO2 또는 TiO2는 입자의 분포와 표면이 불균일하므로, 상기 비드부(34a)는 주로 광을 반사(Reflection) 및 산란(Scattering) 시키게 된다. 그런데 이처럼 광을 반사 및 산란시키게 되면, 빛의 손실이 많이 발생되게 되어, 광 손실이 많아지게 되는바, 도광판(33)에서 액정패널(20) 쪽으로 출사되는 광의 휘도가 낮아지게 되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 빛을 굴절시켜서 광 효율을 향상시키는 확산잉크 조성물을 제공하도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 백라이트 유닛의 도광판에 인쇄 또는 코팅되는 확산잉크 조성물에 있어서, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 비드(Bead), 용매, 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate)를 포함하는 아크릴 공중합체 및 첨가제로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산잉크 조성물을 제공한다.
본 발명에서는 종래의 확산잉크에서 빛의 확산을 위한 주재료로 사용하는 SiO2 비드 또는 TiO2 비드를 전혀 사용하지 않고, 그 대신 폴리메틸메타크릴레이트 비드가 사용되어 빛을 굴절시키는 역할을 수행하여, 도광판의 전 영역에 걸쳐 동일한 휘도와 균일성을 갖도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 액정표시장치의 백라이트 유닛에서 도광판의 역할을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 확산잉크를 사용하여 도광판에 도트 패턴을 형성시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도광판의 저면에 휘도를 측정하는 위치를 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 확산잉크 조성물에 의하여 제조된 확산잉크가 도트 형상으로 인쇄된 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확산잉크 조성물을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확산잉크 조성물은 용매, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 비드(Bead), 아크릴 공중합체 및 첨가제를 포함하여 구성된다.
용매는 디메틸석시네이트(Dimethyl succinate), 디메틸글루타레이트(Dimethyl glutarate), 디메틸아디페이트(Dimethyl adipate) 및 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트(Diethylene glycol monoethyl ether acetate)로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택될 수 있다.
그리고 상기 용매의 함량은 교반이 원활하게 이루어지도록 전체 확산잉크 조성물 총 중량에 대하여 30 중량% 내지 60 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
PMMA 비드는 입자의 크기가 균일하고 스넬의 법칙을 따르는 구상의 굴절 물질로써, 본 발명의 확산잉크 조성물로 제조된 확산잉크가 도광판의 하면에 위치될 때, 도광판으로 입사되는 광을 도광판의 상면에 위치되는 액정패널 쪽으로 굴절시키도록 구성된다.
이러한 PMMA 비드는 그 직경이 3㎛ 내지 12㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 그 직경이 7㎛ 내지 8㎛ 인 것이다. 상기 PMMA 비드의 직경이 3㎛ 미만이거나, 12㎛를 초과하는 경우에는 굴절률이 떨어져서, 도광판으로 입사되는 광을 액정패널 쪽으로 원활하게 굴절시키지 못하게 되는 문제점이 있다.
그리고 상기 PMMA 비드의 함량은 전체 확산잉크 조성물 총 중량에 대하여 5 중량% 내지 25 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 만일, 5 중량% 미만으로 함유될 때에는 도광판 표면으로 돌출되는 PMMA 비드가 적어 표면의 충분한 굴절 효과를 발휘하기 힘들어 굴절률이 충분하지 못한 문제점이 있고, 25 중량% 초과로 함유될 때에는 굴절률이 과도한 문제점이 있다.
아크릴 공중합체는 아크릴계, 바람직하게는 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate, MMA) 모노머(Monomer)를 주성분으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 아크릴 공중합체는 상기 PMMA 비드와 동일한 성분의 공중합체이므로, 아크릴 공중합체와 PMMA 비드가 상호 용이하게 혼합되고, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA)로 형성되는 PMMA 도광판과의 부착력도 뛰어나도록 구성된다.
이러한 아크릴 공중합체의 함량은 전체 확산잉크 조성물 총 중량에 대하여 20 중량% 내지 40 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 공중합체의 함량비가 20 중량% 미만이거나 40 중량% 초과할 경우, PMMA 비드가 원활하게 굴절효과를 발휘하기 어려우며, 이는 휘도 저하의 원인이 된다.
첨가제는 분산제, 실리콘 소포제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택될 수 있다. 상기 첨가제는 전체 확산잉크 조성물 총 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 확산잉크 조성물에 의하여 제조되는 확산잉크는 백라이트 유닛의 도광판에 인쇄 또는 코팅된다. 여기서 확산잉크는 도광판으로 입사되는 선광원을 면광원으로 전환하는 역할을 한다. 한편, 상기 도광판은 광투과성 재료인 아크릴 계열의 수지로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 PMMA 비드와 동일한 성분인 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate)로 구성되는 것이다.
[ 실시예 ]
<확산잉크 제조>
용매를 제조하기 위하여, 디메틸석시네이트(Dimethyl succinate) 7 중량%, 디메틸글루타레이트(Dimethyl glutarate) 18 중량%, 디메틸아디페이트(Dimethyl adipate) 5 중량%, 디에틸렌글레콜모노에틸에테르아세테이트(Diethylene glycol monoethyl ether acetate) 30 중량%를 각각 혼합하고, 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate) 모노머를 주성분으로 한 아크릴 공중합체 40%를 서서히 투입한 후, 60℃에서 5시간 정도 교반하여 완전히 용해하였다.
상기 아크릴 공중합체가 용해된 용액 76 중량%에, 분산제 2 중량%, 실리콘 소포제 1 중량% 및 레벨링제 1 중량%를 투입하여 1시간 동안 교반하였다.
완전히 교반이 되면 7 내지 8㎛의 직경 분포를 가진 PMMA 비드를 20 중량% 투입하고 700rpm의 속도로 30℃ 이하를 유지하면서 3시간 동안 교반하여 확산 잉크 제조를 완성하였다(상기 메틸메타크릴레이트 모노머를 주성분으로 하는 아크릴공중합체의 Mw은 10만 단위이며, PMMA 비드의 Mw은 100만 단위이므로, 상기 용매에 PMMA 비드는 용해되지 않고 그대로 비드 상태를 유지할 수 있다).
<도광판에 인쇄>
제조된 확산 잉크는 실크 스크린 인쇄(Silk Screen Printing) 기법으로 PMMA 도광판에 도트 형상으로 인쇄하여 도트 패턴을 형성시켰으며, 이는 하기 도 3에 도시되어 있다.
[ 비교예 ]
SiO2 를 포함한 종래 확산잉크를 실크 스크린 인쇄(Silk Screen Printing) 기법으로 PMMA 도광판에 도트 형상으로 인쇄하여 도트 패턴을 형성시켰다.
도 4는 도광판의 저면에 휘도를 측정하는 위치를 표시한 도면으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 실시예의 본 발명의 확산잉크 및 비교예의 종래의 확산잉크를 사용하여 도광판(33)의 각각의 위치(1 내지 13)에 도트 형상으로 도트 패턴(34', 34)을 인쇄하였으며, 도광판(33) 양측에 광원(31)을 구비하고, 각각의 위치(1 내지 13)에 따른 휘도 측정 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
위치 실시예 비교예
1 8250 7812
2 7802 7402
3 7545 7219
4 7423 7259
5 7463 7268
6 6953 6729
7 6953 6933
8 7002 6811
9 7117 6913
10 7153 6921
11 6831 6953
12 6586 7076
13 6658 6953
평균 7211 7096
여기서, 단위는 cd/㎡임.
상기 표 1에 나타난 단위 제곱미터당 칸델라의 측정결과, 본원발명의 PMMA 비드를 포함한 확산잉크가 인쇄된 백라이트 유닛이, 종래 확산잉크가 인쇄된 백라이트 유닛에 비하여 그 휘도가 평균 115 cd/㎡로 월등히 향상되는 것을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명의 확산잉크 조성물은 백라이트 유닛의 휘도를 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
다음은, 도광판에 인쇄된 확산잉크 조성물을 포함하는 도트패턴의 작용을 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 확산잉크 조성물에 의하여 제조된 확산잉크가 도트 형상으로 인쇄된 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 백라이트 유닛(30')은 도광판(33)의 하부에 반사시트(37)가 위치되고, 도광판(33)의 상부에 광학시트(35, 36)들이 위치되며, 도광판(33)의 양 측면에 광원(31)이 설치된다.
그리고 도광판(33)의 하면에는 광원(31)에서 도광판(33)으로 입사되는 광이 상부로 출사될 수 있도록 도트 패턴(34')이 형성된다. 상기 도트 패턴(34')은 본 발명의 확산잉크 조성물에 의하여 제조된 확산잉크에 의하여 도트 형상으로 실크 스크린 인쇄되어 형성될 수 있다.
그리고 광원(31)에서 출사되는 선광이 도광판(33) 측방으로 입사되며, 이렇게 도광판(33)으로 입사된 선광은 도광판(33) 하면에 형성된 도트 패턴(34')에 충돌된다. 이때, 상기 선광이 도트 패턴(34')에 의하여 굴절되면서 면광을 형성하여, 도광판(33) 상부로 출사된다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 도광판(33)으로 입사된 선광이 도광판(33) 하면의 도트 패턴(34')에 충돌될 때, PMMA 비드(34a')와, 공기 및 MMA를 포함하는 아크릴중합체와의 밀도차에 의하여 빛의 굴절이 일어난다. 이렇게 굴절된 선광은 PMMA 비드(34a') 하부로 도달하는데, PMMA 비드(34a')의 하부에 도달하는 광은 다시 공기 및 MMA를 포함하는 아크릴중합체와, PMMA 비드(34a')의 밀도차에 따라 스넬의 법칙에 따라 전반사가 일어나게 되면서 PMMA 비드(34a')의 상부로 출사된다.
따라서, 상기와 같이 PMMA 비드(34a') 하부로 도달한 선광이 PMMA 비드(34a')와, 공기 및 MMA를 포함하는 아크릴중합체와의 밀도차에 의하여 굴절되면서, 더 많은 빛을 균일하게 도광판(33) 상부로 출사하게 되므로 액정패널이 고휘도를 유지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
30': 백라이트 유닛 33: 도광판
34': 도트 패턴 34a': PMMA 비드
35, 36: 광학시트 37: 반사시트

Claims (4)

  1. 백라이트 유닛의 도광판에 인쇄 또는 코팅되는 확산잉크 조성물에 있어서,
    폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 비드(Bead) 5 내지 25 중량%;
    용매 30 내지 60 중량%;
    메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate)를 포함하는 아크릴 공중합체 20 내지 40 중량%; 및
    분산제, 실리콘 소포제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.5 내지 5 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산잉크 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비드는 직경이 3㎛ 내지 12㎛ 인 것을 특징으로 하는 확산잉크 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비드는 직경이 7㎛ 내지 8㎛ 인 것을 특징으로 하는 확산잉크 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산잉크 조성물의 용매로서, 디메틸석시네이트(Dimethyl succinate), 디메틸글루타레이트(Dimethyl glutarate), 디메틸아디페이트(Dimethyl adipate) 및 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트(Diethylene glycol monoethyl ether acetate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 확산잉크 조성물.
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