KR20130015219A - 수지형 도광판용 조성물, 이를 이용하여 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

수지형 도광판용 조성물, 이를 이용하여 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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KR20130015219A
KR20130015219A KR1020110077094A KR20110077094A KR20130015219A KR 20130015219 A KR20130015219 A KR 20130015219A KR 1020110077094 A KR1020110077094 A KR 1020110077094A KR 20110077094 A KR20110077094 A KR 20110077094A KR 20130015219 A KR20130015219 A KR 20130015219A
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홍승모
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Abstract

본 발명은 수지형 도광판용 조성물, 이를 이용하여 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물은 2가의 폴리올과 2가의 이소시아네이트와 반응시켜 제조된 화합물을 히드록시기를 갖는 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 히드록시기와 적어도 두 개의 (메타)아크릴기를 함유하는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 반응시켜 제조된 것으로 소정의 구조를 갖는 우레탄 (메타)아크릴레이트(A)를 포함하여 이루어진다.
상기한 본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물은 경화시간이 매우 짧아 공정시간 단축으로 인해 양산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수축이 적어 100℃ 이상의 고온에서 높은 내열 안정성을 나타내어 우수한 고온 신뢰성, 특히 내열 황변성 및 내광성에서 우수한 특성을 가진다. 상기한 본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물은 에지형과 직하형이 혼합된 혼합 모듈형 백라이트 유닛에 특히 유용하게 적용될 수 있다.

Description

수지형 도광판용 조성물, 이를 이용하여 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치{Composition for resin type light guide panel, backlight unit manufactured by the composition and liquid crystal display including the backlight unit}
본 발명은 수지형 도광판용 조성물, 이를 이용하여 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 소형, 경량화 및 저 소비 전력 등의 장점으로 노트북 PC 및 모니터뿐만 아니라 TV및 옥외 전광판 등 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛은 광원이 배치된 형태에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 분류되고, 상기 광원으로는 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 발광 다이오드(LED) 등이 사용된다. 이들 중 광원으로 발광 다이오드를 사용하는 발광 다이오드 패키지는 소비 전력이 낮으며 발광 효율이 뛰어난 장점을 가져 최근 그 사용이 증대하고 있다.
도 1 은 에지형 발광 다이오드의 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 발광 다이오드가 에지형으로 적용될 경우, 발광 다이오드 패키지(30)는 인쇄회로기판(10)에 실장되어 도광판(40A)의 측면에 고정된다. 도광판(40A)은 다수의 발광 다이오드 패키지(30)로부터 입사된 빛이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(40A) 내를 진행하면서 도광판(40A)의 넓은 영역으로 골고루 퍼지게함으로써 액정패널에 면광원을 제공한다. 반사판(20)은 도광판(40A)의 배면에 위치하여, 도광판(40A)의 배면을 통과한 빛을 액정패널 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다. 그러나, 이러한 에지형은 구조상 로컬디밍 즉 필요 없는 부분의 램프를 부분적으로 꺼주는 기술 적용이 힘들다.
도 2는 직하형 발광 다이오드의 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 발광 다이오드가 직하형으로 적용될 경우 인쇄회로기판(10) 및 반사판(20)의 전면에 발광 다이오드 패키지(30)를 구성하여, 발광 다이오드를 부분적으로 온/오프 할 수 있어 로컬 디밍이 가능하다. 그러나, 휘도 균일도를 위하여 발광 다이오드(30)의 개수가 늘어나 로컬 디밍의 소비전력 감소의 효과를 효과적으로 적용하기 힘들다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 에지형과 직하형을 혼합한 모듈형 백라이트 구조가 제안된 바 있다. 상기 모듈형 백라이트 유닛은 에지형 구조지만 직하형 구조처럼 인쇄회로기판(10) 및 반사판(20) 전면에 발광 다이오드 패키지(30)를 규칙적으로 구성하여 발광 다이오드의 개수는 줄이고 로컬 디밍의 효과는 그대로 구현할 수 있도록 한 것이다. 그러나, 이때 발광 다이오드에서 생성된 빛을 측면으로 고르게 분산시키기 위하여 도광판이 필요하지만, 인쇄회로기판 전면에 도광판을 장착할 수 없다는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해소하기 위하여 본 출원인은 국내등록특허 제10-1007769호에서 2가의 폴리올을 2가의 이소시아네이트와 반응시켜 제조한 화합물을 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체와 반응시켜 제조한 하기 화학식 5로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 수지형 도광판용 조성물에 대한 기술을 개시한 바 있다. 즉, 수지형 도광판용 조성물을 반사판(20)의 상면에 발광 다이오드(30)의 높이 이상으로 평탄하게 도포 및 경화시켜 도광판(40B)을 형성하고 있다.
<화학식 5>
Figure pat00001
(상기 화학식 5에서 R1은 2가의 폴리올에서 말단의 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타내며, 상기 R2는 상기2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 잔여 구조를 의미하고, 상기R3는
Figure pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
또는
Figure pat00006
이며, n 은 1 내지 10 의 정수이고, 상기 R4는 수소 또는 메틸기이다.)
상기 화학식 5로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 수지형 도광판용 조성물의 경우 기재와의 접착력이 우수하고 수축이 적은 특성을 나타내어 수지형 도광판의 제조에 유용하게 사용될 수 있다는 이점이 있다.
그러나, 상기 화학식 5로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 조성물의 경우 경화 시 경화 반응시간이 길어 실제 양산 조건하에서 양산 수율이 낮고 또한 경화 후 전체 경화도가 낮아 경화 후 물성이 저해되는 단점을 가지고 있다. 또한 상기 화학식 5로 표현되는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 조성물은 100℃ 이상의 고온에서 낮은 내열 안정성을 나타내어 고온 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 경화시간이 매우 짧아 공정시간 단축으로 인해 양산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수축이 적어 100℃ 이상의 고온에서 높은 내열 안정성을 나타내어 우수한 고온 신뢰성, 특히 내열 황변성 및 내광성에서 우수한 특성을 가지는 수지형 도광판용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 형성된 내열 안정성이 우수한 고투과율의 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 고품질의 액정표시장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 2가의 폴리올과 2가의 이소시아네이트와 반응시켜 제조된 화합물을 히드록시기를 갖는 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 히드록시기와 적어도 두 개의 (메타)아크릴기를 함유하는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 반응시켜 제조된 것으로 하기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트(A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure pat00007
(상기 화학식 1에서 R1은 2가의 폴리올에서 말단의 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타내며, 상기 R2는 2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 잔여 구조를 의미하고, 상기 R3는
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
또는
Figure pat00012
이며, n 은 1 내지 10 의 정수이고, 상기 R4는 수소 또는 메틸기이며, R5는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체에서 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타낸다.)
상기 화학식1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트(A)의 수 평균 분자량이 3,000 내지 8,000인 것이 바람직하다.
상기 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체는 하기 화학식 2a 또는 화학식 2b로 표현되는 화합물인 것이 바람직하다.
<화학식 2a>
Figure pat00013
<화학식 2b>
Figure pat00014
상기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트(A)는 전체 조성물 100중량부에 대하여 10 내지 70중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수지형 도광판용 조성물이 히드록시기 또는 카르복실기를 포함하는 수소결합성 (메타)아크릴레이트(B); 하기 수학식 1의 최대 수축률이 15% 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체(C); 및 광개시제(D)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
<수학식 1>
최대수축률(%)= -2.58 + 3000×[(메타)아크릴계 단량체(C)의 (메타)아크릴 관능기수/(메타)아크릴계 단량체(C)의 분자량]
상기 수소결합성 (메타)아크릴레이트(B)는 하기 화학식 3 및 4로 표현되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
<화학식 3>
Figure pat00015
(상기 화학식 3에서, R1 은 단일결합이거나 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 헤테로알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬렌, 페닐렌, 탄소수 1내지 10의 알킬페닐렌, 인, 탄소수 1 내지 10의 알콕시포스포노일기 또는 포스피니코기이며, R2는 R1이 단일결합인 경우 H이고, R1이 단일결합이 아닌 경우 히드록시기 또는 카르복실기이며 R3는 수소 또는 메틸기이다. )
<화학식 4>
Figure pat00016
(상기 화학식 4에서, R1 은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 헤테로알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 페닐기, 탄소수 1내지 10의 알킬페닐기이며, R3는 수소 또는 메틸기이다.)
상기 수지형 도광판용 조성물 전체 100중량부에 대하여 상기 수소결합성 (메타)아크릴레이트(B)는 10 내지 40중량부 포함되고, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체(C)는 10 내지 60중량부 포함되며, 상기 광개시제(D)는 0.1 내지 10중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수지형 도광판용 조성물은 상기 (메타)아크릴계 단량체(C)를 적어도 2종류 포함하며, 하기 수학식 4로 계산되는 최대수축률이 3 내지 7%인 것이 바람직하다.
<수학식 4>
최대수축률(%)=
Figure pat00017
Figure pat00018
(상기 수학식 4에서, i는 (메타)아크릴계 단량체(C)의 가짓수를 나타내고, 포함되는 순서에 관계없이 각 (메타)아크릴계 단량체를 n번째 단량체라고 할 때,
XnSn은 Xn과 Sn의 곱을 나타내고,
Xn 은 n번째 단량체의 질량분율을 나타내고,
Sn 은 n번째 단량체의 최대수축률을 나타내며 상기 수학식 1로 계산된다.)
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반사판상에 형성된 발광다이오드와, 상기한 조성물로 상기 발광 다이오드를 커버하도록 형성한 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
상기 도광판의 두께가 0.2 내지 2mm인 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
상기한 본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물은 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트의 R5가 다관능 (메타)아크릴레이트를 포함하여 이루어짐에 따라 경화시간이 매우 짧아 공정시간 단축으로 인해 양산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수축이 적어 100℃ 이상의 고온에서 높은 내열 안정성을 나타내어 우수한 고온 신뢰성, 특히 내열 황변성 및 내광성에서 우수한 특성을 가진다. 상기한 본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물은 발광 다이오드의 위치에 관계없이 간단한 경화방식으로 점광원을 면광원으로 바꾸어주는 도광판으로 형성할 수 있으며, 기재와의 밀착성이 우수한 특성을 나타낸다. 특히 본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물은 에지형과 직하형이 혼합된 혼합 모듈형 백라이트 유닛에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1 은 일반적인 에지형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 직하형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 혼합 모듈형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도광판이 형성되지 않은 상태의 혼합 모듈형 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수지형 도광판용 조성물은 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머(A)를 포함하여 이루어진다. 상기 조성물은 수소결합성 (메타)아크릴레이트(B), (메타)아크릴레이트 단량체(C) 및 광개시제(D)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
우레탄 ( 메타 ) 아크릴레이트 올리고머 (A)
상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 2가의 폴리올과 2가의 이소시아네이트와 반응시켜 제조된 화합물을 히드록시기를 갖는 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 히드록시기와 적어도 두 개의 (메타)아크릴기를 함유하는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 반응시켜 제조된 것으로서 하기 화학식 1로 표현된다.
<화학식 1>
Figure pat00019
(상기 화학식 1에서 R1은 2가의 폴리올에서 말단의 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타내며, 상기 R2는 상기2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 잔여 구조를 의미하고, 상기 R3는
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
또는
Figure pat00024
이며, n 은 1 내지 10 의 정수이고, 상기 R4는 수소 또는 메틸기이며, R5는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체에서 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타낸다.)
상기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 투명성이 우수하면서도, R5에 다수의 (메타)아크릴레이트 단량체를 포함하여 이루어짐에 따라 경화시간이 매우 짧아 공정시간 단축으로 인해 양산성을 향상시킬 수 있게 도와 준다. 뿐만 아니라 상기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 수축이 적어 100℃ 이상의 고온에서 높은 내열 안정성을 나타내어 우수한 고온 신뢰성, 특히 내열 황변성 및 내광성에서 우수한 특성을 나타낸다.
상기 화학식 1로 표현되는 비대칭의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 2가의 폴리올과 2가의 이소시아네이트와 반응시켜 제조된 화합물을 히드록시기를 갖는 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 히드록시기와 적어도 두 개의 (메타)아크릴기를 함유하는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 순차적으로 반응시켜 제조된다.
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 폴리올은 반드시 제한되는 것은 아니나 수평균 분자량이 800 이상, 더욱 바람직하게는 1000이상인 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 2가의 이소시아네이트는 구체적으로, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트및 이성질체, 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'-디메틸페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트 및 1,3-자일렌디이소시아네이트 및 4,4-디시클로헥실메탄디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 톨루엔-2,4-디이소시아네이트및 이성질체, 이소포론디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트, 4,4-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 및 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 히드록시기를 갖는 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체는 구체적으로, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 (메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트 및 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 히드록시기와 적어도 두 개의 (메타)아크릴기를 함유하는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체는 구체적으로 하기 화학식 2a 또는 화학식 2b로 표현되는 화합물을 예시할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 하기 화학식 2a 또는 화학식 2b로 표현되는 화합물은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
<화학식 2a>
Figure pat00025
<화학식 2b>
Figure pat00026
상기 2가의 폴리올은 2가의 이소시아네이트 1당량에 대하여 0.2내지 0.95당량, 특히 0.4내지 0.9 당량의 비율로 반응시키는 것이 바람직하다. 상기 2가의 폴리올의 반응 당량이 2가의 이소시아네이트 1당량에 대하여 0.95당량을 초과할 경우 제조되는 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머의 분자량이 커져 수축률이 감소하는 이점은 있으나 점도가 상승하여 도포성이 떨어지는 등의 문제점이 있으며, 0.2당량 미만일 경우 프리폴리머의 분자량이 충분히 크지 않아 수축률이 커지는 문제점이 있다.
상기 2가의 폴리올과 2가의 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리 폴리머는 히드록시기를 갖는 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 히드록시기와 적어도 두 개의 (메타)아크릴기를 함유하는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 순차적으로 반응시키게 된다.
이때, 상기 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체는 프리 폴리머의 양말단 중 각각 하나의 말단에 결합됨과 아울러 잔류되는 이소시아네이트기가 없도록 하기 위하여 프리 폴리머의 이소시아네이트 1당량에 대하여 각각 0.5~0.6당량이 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체를 사용하게 되면 프리폴리머의 한쪽 말단에 다수의 (메타)아크릴레이트기가 포함된 화학식 1로 표현되는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머를 얻을 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머를 제조하는 과정에서 반응성을 향상시키기 위해서 촉매를 사용할 수 있으며, 반응안정성 및 보관안정성을 향상시키기 위해 중합 금지제를 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 3차아민 또는 디부틸틴디라울레이트, 디부틸틴디부톡사이드, 디-(2-에틸헥실)틴옥사이드, 디부틸틴디이소옥틸말레이트, 디부틸틴비스-(아세틸아세토네이트), 부틸틴트리클로라이드, 트리부틸틴시아네이트 등의 주석계 촉매 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디부틸틴디라울레이트를 사용할 수 있다. 상기 중합금지제는 메톡시히드로퀴논, 히드로퀴논, t-부틸히드로퀴논 등의 페놀형 중합금지제를 소량 사용할 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 수평균 분자량이 3,000 내지 8,000일 수 있다. 상기 우레탄-(메타)아크릴레이트 올리고머의 수평균 분자량이 3,000 미만인 경우 경화 수축률이 증가할 수 있으며, 수평균 분자량이 8,000을 초과하는 경우 조성물의 점도가 상승되어 작업성이 저하될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 화학식 1로 표현되는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 한쪽 말단에 다수의 (메타)아크릴레이트기를 포함함에 따라 종래 본 출원인에 의해 제시된 화학식 5의 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머에 비하여 빠른 경화특성을 나타내어 생산성을 높여 줄 수 있을 뿐만 아니라 우수한 내열 안정성을 나타낸다
상기 화학식 1로 표현되는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 수지형 광도광판용 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 70중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 60중량부로 포함될 수 있다. 상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머의 함량이 상기 기준으로 10중량부 미만으로 포함되는 경우 기재와의 접착성 등의 충분한 기계적 물성을 얻을 수 없으며, 70중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 광경화성 조성물의 점도가 너무 높아서 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 수축율이 높아지는 등의 문제점이 있다.
수소결합형 ( 메타 ) 아크릴레이트 (B)
상기 수소결합형 (메타)아크릴레이트(B)는 기재와 이온결합을 형성하거나 기재의 일부를 녹여 물리적 결합으로 접착력을 부여할 수 있다.
상기 수소결합형 (메타)아크릴레이트(B)는 수소결합을 형성할 수 있는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 히드록시기 또는 카르복실기를 포함하는 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
상기 수소결합형 (메타)아크릴레이트(B)는 바람직하게는 하기 화학식 3 및 4로 표현되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
<화학식 3>
Figure pat00027
(화학식 3에서, R1 은 단일결합이거나, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 헤테로알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬렌, 페닐렌, 탄소수 1내지 10의 알킬페닐렌, 인, 탄소수 1 내지 10의 알콕시포스포노일기 또는 포스피니코기이며, R2는 R1이 단일결합인 경우 H이고, R1이 단일결합이 아닌 경우 히드록시기 또는 카르복실기이며, R3는 수소 또는 메틸기이다.)
<화학식 4>
Figure pat00028
(화학식 4에서, R1 은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 헤테로알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 페닐기, 탄소수 1내지 10의 알킬페닐기이며, R3는 수소 또는 메틸기이다.)
상기 화학식 3으로 표현되는 화합물 중 히드록시기가 도입된 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 (메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 인산(메타)아크릴레이트 등이 있으며, 카르복실기가 도입된 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로, (메타)아크릴산 등이 있다.
상기 화학식4로 표현되는 화합물은 에폭시 관능기를 지닌 단량체와 (메타)아크릴산을 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 에폭시 관능기의 개수는 단관능이 바람직하나, 분자량이 클 경우에는 다관능도 무방하다. 상기 에폭시 관능기를 지닌 단량체는 구체적으로, 에틸글리시딜에테르, 프로필글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 페놀글리시딜에테르, 노닐페놀글리시딜에테르, 폴리비스페놀A디글리시딜에테르, 폴리비스페놀F디글리시딜에테르, 폴리비스페놀S디글리시딜에테르, 폴리비스페놀AD디글리시딜에테르 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 에폭시 관능기를 지닌 단량체와 (메타)아크릴산의 반응시 촉매를 사용할 수 있다. 상기 촉매로는 3차 아민계, 4차 암모늄염계, 무기 알카리 염계, 인계 촉매를 사용할 수 있으며, 구체적으로, 트리에틸아민, 피리딘, 트리메틸아민, 트리부틸아민, 트리에틸아민 벤질클로라이드, 트리에틸아민 벤질브로마이드, 트리부틸아민 벤질클로라이드, 트리부틸아민 벤질브로마이드, 테트라부틸아민 클로라이드, 테트라부틸아민 브로마이드, 트리페닐포스핀, 크롬옥테이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수소결합형 (메타)아크릴레이트(B)는 촉매의 존재하에 산 무수물과 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체의 반응에 의해 형성된 산변성 (메타)아크릴레이트 올리고머일 수 있다.
상기 산 무수물은 고리형 산 무수물이 바람직하며, 상기 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체는 구체적으로, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 (메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트 및 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 촉매로는 3차 아민계, 4차 암모늄염계, 무기 알카리 염계, 인계 촉매를 사용할 수 있으며, 구체적으로, 트리에틸아민, 피리딘, 트리메틸아민, 트리부틸아민, 트리에틸아민 벤질클로라이드, 트리에틸아민 벤질브로마이드, 트리부틸아민 벤질클로라이드, 트리부틸아민 벤질브로마이드, 테트라부틸아민 클로라이드, 테트라부틸아민 브로마이드, 트리페닐포스핀, 크롬옥테이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수소결합형 (메타)아크릴레이트(B)는 수지형 도광판용 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부, 바람직하게는 15내지 35중량부로 포함될 수 있다. 상기 수소결합형 (메타)아크릴레이트(B)가 상기 기준으로 10중량부 미만으로 포함되는 경우, 전체 조성물의 점도가 높아져서 작업성 및 접착력이 저하될 수 있으며, 40중량부 초과로 포함되는 경우, 점도가 낮아져서 발광 다이오드 패키지를 커버하지 못할 수 있으며, 상용성이 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
( 메타 )아크릴계 단량체(C)
상기 (메타)아크릴계 단량체(C)는 조성물의 물성에는 영향을 주지 않으면서 작업성을 위해 조성물의 점도를 낮추는 역할을 한다.
상기 (메타)아크릴계 단량체(C)는 하기 수학식 1의 최대수축률이 15% 이하인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 3내지 10%인 것을 사용할 수 있다. 최대수축률이 15%보다 크면 경화속도는 빠르나 경화도가 낮아 충분한 물성을 구현하기 힘들다. 또한 기재와의 수축률 차이가 크면 휨 현상으로 인해 접착력이 저하된다. 다만, 최대수축률은 그 의미상 0보다 작은 값을 가질 수 없다.
<수학식 1>
최대수축률(%)= -2.58 + 3000×[(메타)아크릴계 단량체(C)의 (메타)아크릴 관능기수/(메타)아크릴계 단량체(C)의 분자량]
통상적으로 수축률은 하기 수학식 2와 같이 경화 전 비중과 경화 후 비중차의 비로 표현할 수 있으나, 상기 수학식 1을 이용하면 간편하게 수축률을 예상할 수 있다. 상기 수학식 1 의 최대수축률은 경화도가 100% 일 때를 가정하여 나타낸 것으로서, Pezron, E., and Magny, B., "modeling of UV oligomers and monomers properties : viscosity and shrinkage", RadCure Letter ., 2 (1997)에 기재되어 있는 것이다.
여기서 경화도는 경화조건에 따라 다양하게 나타날 수 있는 것이나, 상기 수학식 1의 최대수축률과 경화도의 곱으로 표현되는 하기 수학식 3은 하기 수학식 2의 수축률과 동일한 결과를 보인다.
<수학식 2>
수축률(%)={(경화 전 비중-경화 후 비중)/(경화 전 비중)}×100
<수학식 3>
수축률(%)= 경화도(%)x[수학식1]/100
상기 최대수축률이 15%이하인 (메타)아크릴계 단량체(C)는 구체적으로, 2-페녹시에틸아크릴레이트(13%), 시클릭트리메틸올프로판포말아크릴레이트 (12.4%), 트리데실아크릴레이트(9.2%), 옥틸데실아크릴레이트(12.6%), 이소보닐아크릴레이트(11.8%), 2-(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트(13.4%) 이소데실아크릴레이트(11.6%), 카프로락톤아크릴레이트(6.1%), 라우릴아크릴레이트(9.9%), 스테아릭아크릴레이트(6.7%), 메톡시폴리에틸렌글리콜 600모노아크릴레이트(2.1%), 노닐페놀 에틸렌옥사이드(4몰)아크릴레이트(4.1%), 노닐페놀에틸렌옥사이드(8몰) 아크릴레이트(2.2%), 메톡시폴리에틸렌글리콜 600모노아크릴레이트(1.8%), 이소데실메타아크릴레이트(10.7%), 스테아릭메타아크릴레이트(6.3%), 2-페녹시에틸메타아크릴레이트(12%), 이소보닐메타아크릴레이트(11%), 트리데실메타아크릴레이트(8.6%) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 (메타)아크릴계 단량체(C)는 2종류 이상의 화합물을 포함할 수 있으며, 이 경우 하기 수학식 4로 계산되는 최대수축률이 3 내지 7%인 것이 바람직하다.
하기 수학식4에 의해 여러 종류의 (메타)아크릴계 단량체가 혼합되어 있는 경우의 최대수축률을 계산할 수 있다.
<수학식 4>
최대수축률(%)=
Figure pat00029
Figure pat00030
(수학식 4에서, i는 상기 (메타)아크릴계 단량체(C)의 가짓수를 나타내고,
포함되는 순서에 관계없이 각 (메타)아크릴계 단량체를 n번째 단량체라고 할때,
XnSn은 Xn과 Sn의 곱을 나타내고,
Xn 은 n번째 단량체의 질량분율을 나타내고,
Sn 은 n번째 단량체의 최대수축률을 나타내며 상기 수학식 1로 계산된다.)
상기 수학식 4로 표현되는 최대수축률이 증가하면 접착력은 감소하고, 경화성은 빨라지며, 최대수축률이 감소하면 반대의 경향을 보인다. 따라서, 상기 수학식 4로 표현되는 최대 수축률이 3 내지 7%인 경우 90% 이상의 충분한 경화도를 확보할 수 있어 충분한 물성을 확보할 수 있다
상기 (메타)아크릴계 단량체(C)는 수지형 도광판용 조성물 전체 100중량부에 대하여 10내지 60중량부, 바람직하게는 20내지 50중량부로 포함될 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 단량체가 상기 기준으로 10중량부 미만으로 포함되는 경우 조성물의 점도가 높아 작업성이 저하되는 문제점이 있으며, 60중량부를 초과하여 포함되는 경우 기계적 물성이 떨어지고 접착력이 낮아질 수 있다는 문제점이 있다.
광개시제 (D)
상기 광개시제(D)는 일반적으로 알려져 있는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 광개시제(D)는 화학구조 또는 분자결합 에너지의 차에 의해 분자의 분해로 라디칼이 생성되는 제 1형 개시제와 3차 아민과 공존하여 수소탈환형의 제2형 개시제가 있다.
상기 제1형 개시제의 구체적인 예로는, 4-페녹시디클로로아세트페논, 4-t-부틸디클로로아세트페논, 4-t-부틸트리클로로아세트페논, 디에톡시아세트페논, 2-히드록시-2-메틸-l-페닐프로판-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 아세트페논류, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인류, 아실포스핀옥사이드류, 티타노센 화합물 등을 들 수 있다.
상기 제2형 개시제의 구체적인 예로는, 벤조페논, 벤조일벤조익에시드, 벤조일벤조익에시드메틸에테르, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 4-벤졸-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3'-메틸-4-메톡시벤조페논등의 벤조페논류, 티옥산톤, 2-크로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2, 4-디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤등의 티옥산톤 등을 들 수 있다. 상기 광개시제(D)는 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 제1형과 제2형을 병용하여도 무방하다.
상기 광개시제(D)는 수지형 도광판용 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.1내지 10중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.2 내지 3중량부로 포함될 수 있다. 상기 광개시제(D)가 0.1중량부 미만으로 포함되는 경우 경화 미흡으로 충분한 기계적 물성이나 접착력을 구현하기 어려우며, 10중량부를 초과하여 포함되는 경우 경화 수축으로 인한 접착력 불량이나 표면에 크랙이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 수지형 도광판용 조성물은 필요에 따라 자외선 안정제와 열안정제, 또는 당업계에서 통상적으로 쓰이는 첨가제를 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위내에서 당업자가 그 필요에 따라 함량을 조절하여 첨가할 수 있다.
상기 자외선 안정제는 경화된 조성물의 지속적인 자외선 노출에 의해 분해를 막기 위해 자외선을 차단하거나 흡수하는 역할을 한다.
상기 자외선 안정제는 작용기구에 따라 흡수제, 소광제(Quenchers), 힌더드 아민 광안정제(HALS, Hindered Amine Light Stabilizer)로 구분한다. 또 화학구조에 따라 페닐살리실레이트(Phenyl Salicylates, 흡수제), 벤조페논(Benzophenone, 흡수제), 벤조트리아졸(Benzotriazole, 흡수제), 니켈유도체(소광제), 라디칼 스캐빈저(Radical Scavenger)로 구분할 수 있다. 본 발명에 있어서 조성물의 초기 색상을 크게 변화시키지 않는 자외선 안정제라면 특별히 한정하지는 않는다.
상기 열안정제는 상업적으로 적용할 수 있는 폴리페놀계, 포스파이트계, 락톤계를 모두 사용할 수 있다. 상기 자외선 안정제와 열안정제는 경화성에 영향이 없는 수준에서 적절히 함량을 조정하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 반사판 상에 형성된 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드를 커버하도록 상기한 본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 형성된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
예를 들어 본 발명에 따른 수지형 도광판용 조성물의 경우 도 3에 도시된 에지형과 직하형을 혼합한 로컬디밍이 가능한 모듈형 백라이트 구조의 도광판 형성을 위해 적용될 수 있다.
예를 들어 반사판 상에 상기 수지형 도광판용 조성물을 소정의 두께로 도포한 후 경화시키는 등의 간단한 방식으로 도광판을 형성할 수 있다. 이때, 상기 도광판의 두께는 0.2 내지 2 mm인 것이 바람직하다.
상기 도광판은 점광원을 면광원으로 전환하는 역할을 수행하며 기재인 반사판과의 접착력이 우수할 뿐만 아니라 휘도가 매우 우수한 특성을 나타낸다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기 도광판의 상면으로 당해분야에서 일반적으로 사용되는 확산판, 확산필름, 집광필름, 반사형 편광필름 등이 더 포함할 수 있다. 이는 당해 분야에서 알려진 것이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
아울러 본 발명에서는 상기 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 제공한다. 상기 액정표시장치는 당해 분야에서 일반적으로 알려진 구성을 채용할 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
<합성 예1> 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 제조
교반기, 히팅멘틀, 냉각관, 온도조절 장치가 구비된 2000ml 유리반응기에 평균 분자량 2,000인 프로필렌글리콜 (KPX사, PP2000) 800중량부, 헥사메틸렌다이이소시아네이트 (바이엘사, Desmodur W)) 111중량부, 다이부틸틴다이라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.1중량부를 반응기에 넣고 반응 온도 70℃ 유지하면서 3시간 동안 진행하였다. 이때 습식 분석법에 의한 NCO %는 3.5%였다. 반응기 온도를 상온으로 냉각시키고 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트(코그니스사, 2-HEMA) 107.2 중량부 이소보네올아크릴레이트(오사카유끼사,IBXA) 115.5중량부, 스밀라이져 지피(스미토모화학) 0.7 중량부 , 메톡시하이드로퀴논 (이스트만사, HQMME) 0.8중량부, 다이부틸틴다이라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.2중량부를 투입하고 75℃에서 3시간 반응 진행하였으며, 이에 더해 펜타에리스톨트리아크릴레이트(한농화성, PE-003) 50 중량부를 투입하고 75℃에서 3시간 반응 진행 후 이소시아네이트 특성 피크(2260cm-1)가 완전히 사라지면 반응을 종결하였다. 이때 수지점도는 120,000cp(25℃) 였다. 이때 수평균 분자량은 5,100이다. 전체 반응식은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같다.
[반응식 1]
Figure pat00031
<합성 예2> 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 제조
교반기, 히팅멘틀, 냉각관, 온도조절 장치가 구비된 2000ml 유리반응기에 평균 분자량 2,000인 프로필렌글리콜 (KPX사, PP2000) 800중량부, 헥사메틸렌다이이소시아네이트 (바이엘사, Desmodur W)) 111중량부, 다이부틸틴다이라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.1중량부를 반응기에 넣고 반응 온도 70℃ 유지하면서 3시간 동안 진행하였다. 이때 습식 분석법에 의한 NCO%는 3.5%였다. 반응기 온도를 상온으로 냉각시키고 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트(코그니스사, 2-HEMA) 107.2 중량부 이소보네올아크릴레이트(오사카유끼사,IBXA) 115.5중량부, 스밀라이져 지피(스미토모화학) 0.7 중량부, 메톡시하이드로퀴논 (이스트만사, HQMME) 0.8중량부, 다이부틸틴다이라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.2중량부를 투입하고 75℃에서 3시간 반응 진행하였으며, 이에 더해 디펜타에리스톨펜타아크릴레이트(한농화성, ODPE-003) 50중량부를 투입하고 75℃에서 3시간 반응 진행 후 이소시아네이트 특성 피크(2260cm-1)가 완전히 사라지면 반응을 종결하였다. 이때 수지점도는 125,000cp(25℃) 였다. 이때 수평균 분자량은 5,500 이며, [수식2]에 의한 최대 수축률은 0.22% 이다. 전체 반응식은 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같다.
[반응식 2]
Figure pat00032
<합성 예3> 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 제조
교반기, 히팅멘틀, 냉각관, 온도조절 장치가 구비된 2000ml 유리반응기에 평균 분자량 3,000인 폴리테트라에틸렌글리콜(한국폴리올사,PTMG 3000) 600중량부, 헥사메틸렌디이소시아네이트(바이엘사, Desmodur W) 131중량부, 디부틸틴디라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.1중량부를 반응기에 넣고 반응 온도를 70℃로 유지하면서 3시간 동안 반응을 진행 하였다. 반응기 온도를 상온으로 냉각시키고 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트(코그니스사, 2-HEMA) 107.2중량부 이소보네올아크릴레이트(오사카유끼사,IBXA) 93.3중량부, 스밀라이져 지피(스미토모화학) 0.7중량부 , 메톡시하이드로퀴논(이스트만사, HQMME) 0.8중량부, 디부틸틴디라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.2중량부를 투입하고 75℃에서 6시간 반응을 진행하였으며, 이소시아네이트 특성 피크(2260cm-1)가 완전히 사라진 것을 확인하고 반응을 종결하였다. 이때 수지점도는 95,000cp(25℃)이고, 수평균 분자량은 3,800이다. 전체 반응식은 하기 반응식 3에 나타낸 바와 같다.
[반응식 3]
Figure pat00033
<합성예 4> 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 제조
교반기, 히팅멘틀, 냉각관, 온도조절 장치가 구비된 2000ml 유리반응기에 평균 분자량 4,000인 폴리에틸렌글리콜 (한농화학사, PEG 4000(F)) 800중량부, 이소포론디이소시아네이트 (바이엘사, IPDI) 111중량부, 다이부틸틴다이라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.1중량부를 반응기에 넣고 반응 온도 70℃ 유지하면서 3시간 동안 진행하였다. 이때 습식 분석법에 의한 NCO %는 2.7%였다. 반응기 온도를 상온으로 냉각시키고 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트(코그니스사, 2-HEMA) 107.2 중량부 이소보네올아크릴레이트(오사카유끼사,IBXA) 115.5중량부, 스밀라이져 지피(스미토모화학) 0.7 중량부, 메톡시하이드로퀴논 (이스트만사, HQMME) 0.8중량부, 다이부틸틴다이라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.2중량부를 투입하고 75℃에서 6시간 반응 진행하였으며, 이소시아네이트 특성 피크(2260cm-1)가 완전히 사라지면 반응을 종결하였다. 이때 수지점도는 125,000cp(25℃) 였다. 이때 수평균 분자량은 4,700이다. 전체 반응식은 하기 반응식 4에 나타낸 바와 같다.
[반응식 4]
Figure pat00034
<실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 6> 수지형 도광판용 조성물의 제조
하기 표 1 및 표 2에 나타낸 조성으로 각 성분을 혼합하여 수지형 도광판용 조성물을 제조하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9
합성예 1 10 - - - - - - - -
합성예 1 - 20 - - - - - - -
합성예 1 - - 60 - - - - - -
합성예 1 - - - 70 - - - - -
합성예 2 - - - - 10 - - - -
합성예 2 - - - - - 20 - - -
합성예 2 - - - - - - 60 - -
합성예 2 - - - - - - - 70 75
비교합성예 1 - - - - - - - - -
비교합성예 2 - - - - - - - - -
1)IBOA - - 13 - 15 - 13 10 5
2)TDA 35 36 - 20 20 36 - 10 10
3)TMPTA - 1 2 1 - - 2 - -
4)NPEA 45 33 20 8 45 34 20 9 9
5)2-HEMA 9 9 4 - 9 9 4 - -
6)D-TPO 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
7)Songnox 1076 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
실시예10 실시예11 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
합성예 1 5 - - - - - -
합성예 1 - - - - - - - -
합성예 1 - - - - - - - -
합성예 1 - - - - - - - -
합성예 2 - - - - - - - -
합성예 2 - - - - - - - -
합성예 2 - - - - - - - -
합성예 2 - 5 - - - - - -
비교합성예 1 - - 40 50 - - - -
비교합성예 2 - - - - 50 30 40 50
1)IBOA 5 5 13 10 20 30 20 -
2)TDA 35 35 13 5 10 30 30 24
3)TMPTA - - 1 - 1 - - 10
4)NPEA 45 45 23 25 9 5 9 -
5)2-HEMA 9 9 9 9 9 4 - 15
6)D-TPO 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
7)Songnox 1076 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
상기 표 1 및 2에서 사용된 각 성분은 다음과 같다.
1) IBOA : 이소보닐아크릴레이트(Agi), 수축율 11.8%
2) TDA : 트리데실아크릴레이트(Agi, TM2853), 수축율 9.6%
3) TMPTA : 트리메틸프로판올트리아크릴레이트(미원상사, M300), 수축율 28%
4) NPEA: 노닐페놀에틸렌옥사이드(4mol) 아크릴레이트(한농화성, NP-041), 수축률 4.1%
5) 2-HEMA : 2-히드록시에틸메타크릴레이트(코그니스), 수축율 19.8%
6) D-TPO : 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드(시바게이지)
7) Songnox 1076 : 페놀계 열안정제(송원산업)
<실험예 1> 시편제작
도 4와 같은 구조물에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 조성물을 1.5mm의 두께로 테이블 코팅하고, 메탈 할라이드 램프에서 1J/cm2 광량으로 1차 가경화 시킨 후 질소 분위기 하에서 블랙 라이트(Black Light) 램프에서 350mJ/cm2 2차 경화 시켜 시편을 제작하였다.
<실험예 2>
상기 실험예 1에서 제작된 시편을 이용하여 아래와 같이 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
1. 초기색값
상기 실험예 1에서 제작된 시편을 기제와 분리하여 유리판에 붙여 니폰 덴쇼쿠사의 Spectro color meter SE200을 이용하여 투과모드로 유리판과 시편의 색값을 측정하여 ΔE*ab 를 구하였다.
2. 내광성
상기 실험예 1에서 제작된 시편을 코아테크사의 CT-UVT 장비(UV-B, 280~360nm)에서 100시간 방치하여 니폰 덴쇼쿠사의 Spectro color meter SE200을 이용하여 투과모드로 초기 값과 내광성 테스트 후 색값을 측정하여 ΔE*ab 를 구하였다.
ΔE*ab = {(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2}1/2
3. 고온고습
60도 95% 습도의 항온항습 챔버에 각각의 실험예의 조성물을 신율 측정시 제조한 시편과 동일한 방법으로 시편을 제조하여 500시간 방치 후 초기 색차값과의 차이를 ΔE*ab 값으로 표현하였다.
2차 경화시간
1차 가경화를 진행 하고 2차 경화시 시편이 Black lamp 통과 전 시간에서 램프 통과 후 시간을 스탑워치를 이용하여 측정한다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9
초기색값 0.3 0.4 0.4 0.5 0.3 0.2 0.3 0.3 0.3
내광성 3.4 3.0 2.9 3.1 3.3 3.4 3.1 2.8 2.8
고온신뢰성 2.0 1.0 1.2 1.5 2.1 1.0 0.9 1.6 2.5
2차 경화시간(sec) 200 120 90 60 180 150 120 60 50
실시예10 실시예11 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
초기색값 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 0.3 0.2 0.3
내광성 3.5 3.8 4.2 5.1 4.4 5.2 3.7 4.1
고온신뢰성 2.0 1.9 1.5 1.8 1.3 2.8 2.5 2.5
2차 경화시간(sec) 120 150 300 350 340 360 330 300
상기 표 3 및 4에서 보는 바와 같이 상기 본 발명에 따라 화학식 1로 표현되는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 도광판을 제조한 실시예의 경우, 종래의 화학식 5의 구조를 갖는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 도광판을 제조한 비교예 1 내지 6에 비하여 경화시간이 매우 짧아 양산성을 높일 수 있음을 알 수 있다. 그리고 내광성 및 고온 신뢰성 조건하에서의 ΔE*ab 값이 우수함을 알 수 있다. 실시예9의 경우 올리고머의 함량이 높아 점도가 상승하여 작업성이 떨어지며 실시예 10 및 11의 경우 모노머 함량이 높아 크랙이 발생하며, 고온 신뢰성에서 ΔE*ab 높아져 색상치가 올라가는 문제가 발생한다.

Claims (11)

  1. 2가의 폴리올과 2가의 이소시아네이트와 반응시켜 제조된 화합물을 히드록시기를 갖는 단관능 (메타)아크릴레이트 단량체 및 히드록시기와 적어도 두 개의 (메타)아크릴기를 함유하는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체와 반응시켜 제조된 것으로 하기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트(A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
    <화학식 1>
    Figure pat00035

    (상기 화학식 1에서 R1은 2가의 폴리올에서 말단의 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타내며, 상기 R2는 상기2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 잔여 구조를 의미하고, 상기 R3는
    Figure pat00036
    ,
    Figure pat00037
    ,
    Figure pat00038
    ,
    Figure pat00039
    또는
    Figure pat00040
    이며, n 은 1 내지 10 의 정수이고, 상기 R4는 수소 또는 메틸기이며, R5는 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체에서 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타낸다.)
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트(A)의 수평균 분자량이 3,000 내지 8,000인 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다관능 (메타)아크릴레이트 단량체는 하기 화학식 2a 및 화학식 2b로 표현되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
    <화학식 2a>
    Figure pat00041

    <화학식 2b>
    Figure pat00042
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트(A)는 전체 조성물 100중량부에 대하여 10 내지 70중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 수지형 도광판용 조성물이,
    히드록시기 또는 카르복실기를 포함하는 수소결합성 (메타)아크릴레이트(B);
    하기 수학식 1의 최대 수축률이 15% 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체(C); 및
    광개시제(D)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
    [수학식 1]
    최대수축률(%)= -2.58 + 3000×[(메타)아크릴계 단량체(C)의 (메타)아크릴 관능기수/(메타)아크릴계 단량체(C)의 분자량]
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 수소결합성 (메타)아크릴레이트(B)는 하기 화학식 3 및 4로 표현되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
    <화학식 3>
    Figure pat00043

    (화학식 3에서, R1 은 단일결합이거나 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 헤테로알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬렌, 페닐렌, 탄소수 1내지 10의 알킬페닐렌, 인, 탄소수 1 내지 10의 알콕시포스포노일기 또는 포스피니코기이며, R2는 R1이 단일결합인 경우 H이고, R1이 단일결합이 아닌 경우 히드록시기 또는 카르복실기이며 R3는 수소 또는 메틸기이다. )
    <화학식 4>
    Figure pat00044

    (화학식 4에서, R1 은 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 헤테로알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 페닐기, 탄소수 1내지 10의 알킬페닐기이며, R3는 수소 또는 메틸기이다. )
  7. 청구항 5에 있어서, 전체 조성물 100중량부에 대하여 상기 수소결합성 (메타)아크릴레이트(B)는 10 내지 40중량부 포함되고, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체(C)는 10 내지 60중량부 포함되며, 상기 광개시제(D)는 0.1 내지 10중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 수지형 도광판용 조성물은 상기 (메타)아크릴계 단량체(C)를 적어도 2종류 포함하며, 하기 수학식 4로 계산되는 최대수축률이 3 내지 7%인 것을 특징으로 하는 수지형 도광판용 조성물.
    <수학식 4>
    최대수축률(%)=
    Figure pat00045
    Figure pat00046

    (수학식 4에서, i는 (메타)아크릴계 단량체(C)의 가짓수를 나타내고,
    포함되는 순서에 관계없이 각 (메타)아크릴계 단량체를 n번째 단량체라고 할때,
    XnSn은 Xn과 Sn의 곱을 나타내고,
    Xn 은 n번째 단량체의 질량분율을 나타내고,
    Sn 은 n번째 단량체의 최대수축률을 나타내며 상기 수학식 1로 계산된다.)
  9. 반사판상에 형성된 발광다이오드와; 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 조성물로 상기 발광 다이오드를 커버하도록 형성한 도광판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 도광판의 두께가 0.2 내지 2mm인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 청구항 9의 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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