KR20130025623A - 고차폐 발포성 광학필름, 그의 제조방법 및 그를 구비한 ｌｃｄ ｔｖ용 백라이트 유닛 - Google Patents

고차폐 발포성 광학필름, 그의 제조방법 및 그를 구비한 ｌｃｄ ｔｖ용 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고차폐 발포성 광학필름, 그의 제조방법 및 그를 구비한 LCD TV용 백라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 발포성 광학필름은 플라스틱 기재필름의 단면 또는 양면에 기포층이 형성되며, 상기 기포층이 단층 또는 복층 구조로 이루진 것으로서, 본 발명의 발포성 광학필름의 제조방법에 따라, 기포층 형성시 발포온도 및 발포시간을 최적화하여 형성되는 평균 기포크기를 제어하고, 단층 또는 복층 구조 형성에 따라 발포성 광학필름의 원하는 차폐력을 달리하여 제공할 수 있다. 나아가, 본 발명의 발포성 광학필름은 우수한 휘도를 구현할 뿐 아니라, 차폐력이 우수하고 휘선문제를 해소함으로써, 3～5 인치의 소형 LCD 또는 30인치 이상의 대형 LCD TV의 직하형 및 엣지형 백라이트 유닛에 유용하다.

Description

고차폐 발포성 광학필름, 그의 제조방법 및 그를 구비한 ＬＣＤ ＴＶ용 백라이트 유닛{OPTICAL FOAM FILM WITH SUPERIOR SHIELDING PROPERTY, MANUFACTURING METHOD OF THEREOF AND BACK LIGHT UNIT FOR LCD TV USING THE SAME}
본 발명은 고차폐 발포성 광학필름, 그의 제조방법 및 그를 구비한 LCD TV용 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플라스틱 기재필름의 필름표면에 기포층을 형성시키되, 상기 기포층 형성시 발포온도 및 발포시간을 최적화하여 기포층의 평균 기포크기를 제어하고, 기포층의 단층 또는 복층 구조의 형성여부에 따라 기포밀도를 제어 가능함으로써, 우수한 휘도 및 차폐력을 구현하는 고차폐 발포성 광학필름, 그의 제조방법 및 그를 구비한 LCD TV용 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정디스플레이(Liquid Crystal Display, 이하 "LCD"라 함)용 광확산 장치가 날로 늘어가는 추세에 따라, 각종 휴대용 화상표시장치 또는 고정식 화상표시장치 용도의 디스플레이로 각광받고 있다.
이러한 LCD 분야의 최근 기술은 소형화 및 초박형화 구현을 위한 방향으로 진행되고 있으며, 더 나아가, 소비전력이 적으면서도 고선명의 화질을 구현할 수 있는 기술개발이 활발하다.
그러나, LCD분야의 초박형화 요구를 충족하기 위해서는 초박형화 제작과정에서 불가피하게 발생되는 백라이트 유닛의 휘선 및 도광판의 도트(Dot)가 보이는 문제점이 해소되어야 한다. 즉, 보다 간단한 방법으로 차폐효과는 올리면서 동시에 휘도 저하가 적은 광학필름 개발을 위해 노력하고 있다.
일반적으로, LCD 백라이트 유닛용 광학필름은 카네비게이션, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 휴대용 TV, 캠코더 등의 소형용 또는 노트북 PC, 데스크탑 모니터, 대형 TV 등의 중ㆍ대형용에 광범위하게 사용되고 있다.
일반적으로, LCD 백라이트 유닛은 광확산판 아래에 선형 램프가 설치된 직하형 (Direct Type) 백라이트 유닛과 도광판 단면에 한 개 이상의 램프가 설치된 엣지형(Edge Type) 백라이트 유닛으로 분류된다.
LCD 백라이트 유닛용 광학필름은 하확산 시트 및 상확산 시트로 이루어진 광확산 시트 및 수직광을 증가시키는 프리즘 시트로 구성된다.
이때, 하확산 시트는 빛을 도광판 상부로 보낼 수 있는 각도를 얻기 위해 도광판 하부에 설치된 확산 도트(DOT) 및 브이(V)형 단면의 형상을 지울 수 있는 은폐기능과 광확산판 및 도광판에서 나오는 불균일한 광원을 백라이트 유닛 전면 방향으로 균일한 광으로 전환시키는 기능 및 수직광을 증가시켜 휘도를 밝게 하는 기능을 수행한다.
또한, 상확산 시트는 프리즘 시트를 보호하고 프리즘 시트의 형상을 은폐하는 기능을 수행한다.
이러한 LCD 백라이트 유닛용 광학필름은 상기 기능을 수행하면서 특히, 차폐효과는 올리면서 동시에 휘도 저하가 적은 광학필름 개발을 위하여, 현재 사용되고 있는 광확산 방식은 기재필름의 표면상에 요철을 부여하는 표면 확산 방식과 기재필름의 내부에 확산제를 확산시키는 내부 확산 방식으로 크게 나눌 수 있다.
이에, 표면 확산 방식으로는 기재필름의 표면상에 폴리메틸메타아크릴레이트 입자(PMMA) 등의 광확산 입자를 이용하여 요철을 부여하는 광학필름이 대표적이다.
또한, 내부 확산 방식으로는 내부 발포 방식으로서, 가스를 초임계 상태에서 발포시켜 기재필름의 필름내부에 기포를 형성하는 방법이 있다.
일반적으로, 발포기술이란 플라스틱과 고무(Rubber)의 구조물에 발포제를 배합하여 일정한 온도, 압력, 시간 하에 가스(gas)를 발생시켜 셀(Cell)이 형성된 발포체를 제조하는 것을 의미한다.
이때, 발포가 가능하도록 첨가되는 발포제는 크게 물리 발포제(Physical blowing agents)와 화학 발포제(Chemical blowing agents)로 분류되며, 화학 발포제는 무기화학 발포제와 유기화학 발포제로 다시 구분된다.
물리 발포제는 액체 휘발이나 고분자에 용융된 가스의 분해 등과 같은 상 변화에 의해 셀을 형성시킨다. 이러한 물리발포제의 장점은 무독성, 무취, 열 안정성, 저가 그리고 고형 잔사가 남지 않는 장점이 있다. 그러나 장치 설비가 고가라는 단점이 있다.
반면에, 화학 발포제는 열에 의한 발포제로서, 일정온도 이상에서 캡슐이 팽창하여 발포하는 열팽창 타입과 일정온도 이상에서 분말이 분해되어 나온 가스에 의해 발포하는 열분해 타입이 사용될 수 있다. 이러한 화학 발포제 중에서 가장 최근에 개발된 발포제 형태는 마이크로 캡슐(MICROCAPSULE 또는 MICROSPHERE)의 열팽창 타입의 발포제가 있다.
이에, 본 발명자들은 보다 간단한 방법으로 휘도와 차폐력을 모두 충족할 수 있는 광학필름을 제조하고자 노력한 결과, 플라스틱 기재필름의 필름표면에 발포제가 함유된 도포액을 도포하여, 종래 고압에서 가열하면서 압출하는 발포방법이 아닌, 온화한 조건(mild condition)에서 열처리에 의해 발포시켜 기포층을 형성함으로써, 종래 광확산 입자를 이용한 방법과 종래 가스 발포법에 대비하여, 생산속도가 빠르고 대량생산이 가능하여 경제적이며, 우수한 휘도 및 차폐력을 구현함으로 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 플라스틱 기재필름의 필름표면에, 기포층이 단층 또는 복층 구조로 형성된 고차폐 발포성 광학필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기포층의 기포크기 및 기포층의 단층 또는 복층 구조 형성에 따라 광학특성을 최적화한 발포성 광학필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고차폐 발포성 광학필름을 구비한 소형 또는 대형 LCD TV용 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
플라스틱 기재필름의 단면 또는 양면에, 기포층이 형성된 발포성 광학필름을 제공한다.
본 발명의 발포성 광학필름은 하기 수학식 1에 의해 산출된 차폐력이 10% 이하를 충족하는 고차폐 발포성 광학필름이다.
수학식 1
Figure pat00001
본 발명의 발포성 광학필름은 상기 기포층이 복층 구조로 형성될 수 있으며, 이때, 기포층을 구성하는 기포는 평균 기포크기가 10 내지 80㎛ 이내로 형성된다. 상기에서 기포층의 기포크기 및 기포층의 단층 또는 복층 구조의 형성에 따라 기포밀도를 제어함으로써, 발포성 광학필름의 휘도 및 차폐력을 조절할 수 있다.
본 발명은 1) 아크릴계 바인더 수지 25 내지 30중량%, 이소시아네이트계 경화제 수지 2.5 내지 3중량%, 화학 발포제 15 내지 17중량% 및 유기용매 50 내지 57.5중량%로 조성된 도포액을 준비하고,
2) 상기 도포액을 플라스틱 기재필름 표면의 단면 또는 양면에 도포하고,
3) 상기 도포액 중 화학 발포제가 발포되도록 열처리하여 기포층을 형성하는 것으로 이루어진 발포성 광학필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 발포성 광학필름의 제조방법에 있어서, 단계 1)의 아크릴계 바인더 수지 및 이소시아네이트계 경화제 수지간의 혼합비율은 1: 0.1 내지 0.15중량비인 것이 바람직하다.
도포액에 함유되는 화학 발포제로는 열팽창 타입 또는 열분해 타입의 것을 사용하며, 상기 열분해 타입의 화학 발포제로는 N,N-디니트로소펜타메틸렌테트라아미드, P,P'-옥시비스(벤젠설포닐히드라자이드), 아조디카르복사아미드 및 P-톨루엔설포닐히드라자이드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 발포성 광학필름의 제조방법에 있어서, 단계 2)는 도포액을 플라스틱 기재필름의 필름표면 전반에 균일하게 도포하는 것으로서, 상기 목적을 수행할 수 있다면, 공지의 도포방법 중에서 선택하여 수행할 수 있다.
본 발명의 발포성 광학필름의 제조방법에서, 단계 3)의 열처리를 수행함으로써, 도포액 중 화학 발포제가 발포되도록 하여 기포층을 형성한다. 이때, 형성되는 기포층은 평균 기포크기 10 내지 80㎛의 기포로 이루어지도록 한다.
이에, 바람직한 열처리는 80 내지 200℃의 발포온도 및10 내지 50초의 발포시간 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 이때, 기포층은 5 내지 20%의 발포율로 형성되며, 단층 또는 복층 구조의 기포층으로 형성될 수 있다.
나아가, 본 발명은 하기 수학식 1에 의해 산출된 차폐력이 10% 이하를 충족하는 발포성 광학필름을 구비한 소형 또는 대형 LCD TV용 백라이트 유닛을 제공한다.
수학식 1
Figure pat00002
본 발명에 따라, 플라스틱 기재필름의 필름표면에 기포층이 형성된 발포성 광학필름을 제공함으로써, 종래 광확산 입자를 사용한 광학필름 대비 비용을 절감할 수 있어 경제적이며 우수한 휘도 및 고차폐력을 구현할 수 있다.
본 발명은 플라스틱 기재필름의 필름표면에 아크릴계 바인더 수지와 화학 발포제를 함유한 도포액을 도포한 후, 열처리 방법에 의해 기포층을 형성하는 발포성 광학필름의 제조방법을 제공함으로써, 종래 가스를 이용한 발포법에 대비하여 생산속도가 빠르고 대량생산이 가능하여 경제적이다. 또한, 기포층의 기포크기 제어와 단층 또는 복층 구조의 기포층 형성에 따른 기포밀도 제어로 인해 차폐효과와 휘도를 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명의 고차폐 발포성 광학필름은 우수한 휘도를 구현할 뿐 아니라, 차폐력이 우수하고 휘선문제를 해소함으로써, 3～5 인치의 소형 LCD 또는 30인치 이상의 대형 LCD TV의 직하형 및 엣지형 백라이트 유닛에 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 발포성 광학필름의 모식적 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 발포성 광학필름의 모식적 단면도이고,
도 3은 종래 광확산 입자를 이용하여 제조된 광학필름의 모식적 단면도이고,
도 4는 종래 가스 발포를 이용하여 제조된 발포성 광학필름의 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 플라스틱 기재필름의 단면 또는 양면에 기포층이 형성되며, 하기 수학식 1에 의해 산출된 차폐력이 10% 이하를 충족하는 발포성 광학필름을 제공한다.
수학식 1
Figure pat00003

도 1은 본 발명에 따른 발포성 광학필름의 모식적 단면도로서, 투명한 플라스틱 기재필름의 필름표면의 단면에 기포층이 형성된 형태가 도시되어 있으나, 상기 기포층이 기재필름의 양면에 형성된 구조도 포함한다.
또한, 도 2는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 발포성 광학필름의 모식적 단면도로서, 플라스틱 기재필름의 단면 또는 양면에, 기포층이 복층 구조로 형성된 발포성 광학필름을 제공한다. 상기 발포성 광학필름에서 복층 구조의 기포층 역시 기재필름의 양면에 형성될 수 있다.
이상의 본 발명의 발포성 광학필름에서 기포층은 평균 기포크기 10 내지 80㎛, 더욱 바람직하게는 30 내지 50㎛의 기포로 형성된다. 이때, 본 발명의 기포층이 평균 기포크기 범위이내에서 형성됨으로써, 종래 광확산 입자를 이용하여 제조된 광학필름 대비 동등 수준의 휘도를 구현하면서, 백라이트 유닛의 휘선문제나 도광판의 도트 문제를 해결하기 위한 차폐효과를 구현할 수 있도록 최적화된다.
또한, 상기 평균 기포크기 이내에서 제어되되, 기포층이 복층 구조로 형성될 때는 기포밀도가 더욱 조밀하게 형성되므로 차폐효과를 높일 수 있다.
이에, 도 3은 종래 광확산 입자를 이용하여 제조된 광학필름의 모식적 단면도이다. 상기 종래 광확산 입자를 이용한 광학필름 대비, 본 발명의 발포성 광확필름은 비용을 절감할 수 있고, 기포층의 기포크기 제어와 기포층의 단층 또는 복층 구조 형성여부에 따라, 기포층의 기포밀도를 제어 가능하므로 우수한 휘도 및 고차폐력을 구현할 수 있다.
본 발명의 발포성 광학필름에서 사용되는 플라스틱 기재필름은 통상의 광학소재로 사용되는 투명한 고분자 수지라면 사용할 수 있다. 이에, 더욱 바람직하게는 폴리카보네이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리올레핀계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 4는 종래 가스 발포를 이용하여 제조된 발포성 광학필름의 모식적 단면도를 나타낸 것으로서, 플라스틱 기재필름 내부에 기포층이 형성된다.
반면에, 본 발명의 발포성 광학필름은 플라스틱 기재필름의 필름표면에 기포층이 형성되는 것이다.
또한, 종래 가스 발포방법 대비, 본 발명은 발포제를 열처리에 의해 발포시켜 기포층을 형성함으로써, 열처리시 발포온도 및 발포시간에 따라 기포층의 기포크기 제어가 용이하고, 기포층의 단층 또는 복층 구조 형성여부에 따라, 기포층의 기포밀도를 제어 가능하므로, 차폐효과와 휘도를 개선할 수 있다.
이에, 본 발명의 발포성 광학필름의 제조방법에 관하여 설명한다.
본 발명은 1) 아크릴계 바인더 수지 25 내지 30중량%, 이소시아네이트계 경화제 수지 2.5 내지 3중량%, 화학 발포제 15 내지 17중량% 및 유기용매 50 내지 57.5중량%로 조성된 도포액을 준비하고,
2) 상기 도포액을 플라스틱 기재필름 표면의 단면 또는 양면에 도포하고,
3) 상기 도포액 중 화학 발포제가 발포되도록 열처리하여 기포층을 형성하는 것으로 이루어진 발포성 광학필름의 제조방법을 제공한다.
즉, 본 발명의 발포성 광학필름의 제조방법은 종래 발포방법 중, 수지와 발포제가 혼합된 도포액을 고압에서 가열하면서 압출하여 발포시키는 방법으로 수행되지 않고, 단계 1)에서 준비된 도포액을 1차적으로 플라스틱 기재필름의 표면에 도포하는 단계 2), 건조 존 또는 적외선 히터에서 선택되는 어느 하나의 열처리에 의해 발포시켜 기포층을 형성하는 단계 3)으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 제조방법을 단계별로 설명한다.
본 발명의 제조방법에서, 단계 1)은 도포액을 준비하는 단계로서, 상기 아크릴계 바인더 수지 및 이소시아네이트계 경화제 수지간의 혼합비율은 1: 0.1 내지0.15중량비인 것이 바람직하다. 이때, 이소시아네이트계 경화제 수지 함량이 0.1 중량비율 미만으로 함유되면, 표면이 경화가되지 않는 미경화문제와 표면경화도가 감소하며 건조성이 나빠짐으로 바람직하지 않고, 0.15 중량비율을 초과하면, 과경화가 문제가 발생하고 과경화로 인해 경화된 수지의 연신율 저하로 인해 코팅층의 접착력이 불량인 문제가 발생한다.
또한, 화학 발포제는 열팽창 타입 또는 열분해 타입의 것을 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 마이크로캡슐 타입(MS)의 열팽창 타입을 사용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 열분해 타입의 화학 발포제로는 바람직하게, N,N-디니트로소펜타메틸렌테트라아미드 (N,N-Dinitrosopentamethylenetetramide, DPT), P,P'-옥시비스(벤젠설포닐히드라자이드) (P,P'-Oxybis(benzenesulfonylhydrazide), OBSH), 아조디카르복사아미드(Azodicarboxamide, ADCA) 및 P-톨루엔설포닐히드라자이드(P-Toluenesulfonylhydrazide, TSH)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 단계 1)의 도포액에는 발포성 광학필름의 물성개선을 위하여, 대전방지제, 내스크래치성제 및 통상 광학필름에 첨가되는 첨가제를 추가 투입할 수 있다.
본 발명의 제조방법에서, 단계 2)는 도포액을 플라스틱 기재필름의 필름표면 전반에 균일하게 도포하는 것으로서, 균일 도포를 수행할 수 있다면 공지의 도포방법 중에서 선택하여 수행할 수 있다.
이후, 본 발명의 제조방법에서, 단계 3)의 발포공정 열처리는 단계 2)에서 얻어진 플라스틱 기재필름 표면에 도포된 도포액을 건조 존(열풍) 또는 적외선 히터(Infrared Heater)에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 열처리하여 기포층을 형성한다.
즉, 본 발명의 발포성 광학필름은 열처리시 발포온도 및 발포시간을 최적화함으로써, 기포층의 평균 기포크기와 기포층의 단층 또는 2층 이상의 복층 구조 형성여부에 따라 최종 발포성 광학필름의 차폐효과와 휘도를 개선할 수 있다.
이때, 기포층에 형성되는 기포의 평균 기포크기는 10 내지 80㎛, 더욱 바람직하게는 30 내지 50㎛로 유지하는 것이 바람직하다. 이에, 상기 기포크기로 제어됨으로써, 종래 광확산 입자를 이용한 광학필름과 동등 수준의 휘도를 구현하면서, 백라이트 유닛의 휘선문제나 도광판의 도트문제를 해소할 수 있는 차폐효과를 구현할 수 있다.
상기 기포층의 기포크기를 제어하기 위한 열처리시 발포온도는 도포액의 혼련 중 조성성분이 발포되지 않는 범위 이내로 설정되어야 하며, 사용되는 발포제 종류에 따라 발포온도가 달리 조정될 수 있다.
이에, 열처리시 발포온도와 발포시간에 따라 기포층의 평균 기포크기와 기포층의 구조를 조절하여 기포밀도를 제어할 수 있는데, 본 발명의 제조방법에서 최적화된 발포온도는 바람직하게는 80 내지 200℃, 더욱 바람직하게는 120 내지 180℃에서 수행하는 것이다. 이때, 발포온도 80℃ 미만으로 수행되면, 기포층의 기포가 지나치게 크게 형성되고, 형성되는 기포층의 구조가 단층 구조에만 제한된다. 반면에, 발포온도가 200℃를 초과하여 수행되면, 기포층의 구조는 단층 또는 복층 구조로 형성될 수 있으나, 이때 형성된 기포층의 기포크기가 지나치게 작아 기포밀도가 조밀해지므로, 최종 광학필름의 휘도개선 효과가 미흡하다.
또한, 열처리시 발포시간은 발포온도에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 10 내지 50초 동안 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 발포시간이 증가할수록, 기포층의 구조가 단층보다는 복층 구조로의 제작이 용이하다.
즉, 복층 구조의 기포층은 상기 제시된 발포온도 및 발포시간 조건 이내에서 수행하되, 발포온도가 클수록 발포시간은 길수록 복층 구조의 기공층으로 형성되기 용이하다. 일례로, 선택되는 발포온도에 따라 발포시간이 달라질 수 있으나, 동일 발포온도 조건에서 단층 구조가 형성되는 발포시간에 대비하여, 상대적으로 발포시간을 연장하여 열처리함으로써 복층 구조의 기포층으로 형성할 수 있다.
또한, 단층 또는 복층 구조의 기포층은 상기 열처리 수행시 형성되는 기포층의 발포율은 5 내지 20% 이내이며, 이때, 그 두께가 30 내지 50㎛로 형성된다. 상기 기포층의 발포율이 5% 미만이면, 충분한 차폐효과와 휘도 개선효과를 기대할 수 없으며, 발포율이 20%를 초과하면, 기포층의 두께가 50㎛를 초과하여, 휘도 저하 문제를 초래한다. 여기서, 발포율(%)은 (발포 후 부피/발포 전 부피)×100으로부터 산출된다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 3)의 발포공정 열처리는 건조 존(열풍), 적외선히터(Infrared Heater)중 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
나아가, 본 발명은 하기 수학식 1에 의해 산출된 차폐력이 10% 이하를 충족하는 발포성 광학필름을 구비한 소형 또는 대형 LCD TV용 백라이트 유닛을 제공한다.
수학식 1
Figure pat00004

즉, 본 발명의 발포성 광학필름은 기포층 형성시 발포온도 및 발포시간을 최적화하여 형성되는 기포층의 평균 기포크기를 제어하고, 기포층을 단층 또는 2층 이상의 복층 구조로의 형성을 제어 가능함에 따라, 발포성 광학필름의 원하는 차폐력을 달리하여 제공할 수 있다
이에, 본 발명의 발포성 광학필름은 우수한 휘도를 구현할 뿐 아니라, 차폐력이 우수하고 휘선문제를 해소함으로써, 3～5 인치의 소형 LCD또는 30인치 이상의 대형 LCD TV의 직하형 및 엣지형 백라이트 유닛에 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
아크릴 모노머를 주성분으로 하는 아크릴 폴리올(애경화학 A811)과 이소시아네이트를 포함하는 경화제 수지(애경화학 DN980S)를 1:0.1 비율로 배합하고 발포제(동진써미켐 MS(마이크로캡슐 타입)를 15중량% 함량으로 첨가하고 혼련하여 도포액을 준비하였다. 상기 도포액을 플라스틱 기재필름의 일면에 코팅하였다.
이후, 도 1에 도시한 바와 같이, 120℃의 발포온도에서 10초 동안의 발포시간으로 설정된 조건하에서, 플라스틱 기재필름의 단면에, 평균 기포크기가 50㎛로 발포된 기포층이 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다. 이때, 상기 열처리시 기포층의 발포율은 5～20%이내로 제어하였다.
도포액의 조성
- 바인더 수지(아크릴계: 애경화학, A811: 25.0중량%
- 경화제 수지(이소시아네이트계: 애경화학, DN980S, 2.5중량%
- 발포제(마이크로캡슐계(MS), MS series): 15중량%
- 메틸에틸케톤: 28.75중량%
- 톨루엔: 28.75중량%
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 준비된 도포액을 플라스틱 기재필름의 양면에 도포하여 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 기재필름의 양면에 기포층이 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1에서의 발포조건에서, 발포시간을 30초 조건에서 발포하여 복층 구조로 기포층을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 기재필름의 단면에 기포층이 복층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
이때, 복층구조는 발포온도와 발포시간을 조절하여 형성하며 발포온도가 클수록 발포시간은 길수록 발포층의 기공층이 복층구조을 형성하기 쉽다.
<실시예 4>
상기 실시예 1에서의 발포조건에서, 발포온도를 150℃로, 발포시간을 10초 동안 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 평균 기포크기가 30㎛로 발포된 기포층이 기재필름의 단면에 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 1에서의 발포조건에서, 발포온도를 180℃로, 발포시간을 10초 동안 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 평균 기포크기가 15㎛로 발포된 기포층이 기재필름의 단면에 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<비교예 1>
아크릴 입자(PMMA)가 첨가되어 기재필름의 단면에 입자 확산층이 형성된 상용 확산시트(도레이첨단소재㈜ TDF187)제품을 사용하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1에서의 발포조건에서, 발포온도를 70℃로, 발포시간을 10초 동안 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 평균 기포크기가 90㎛ 이상으로 발포된 기포층이 기재필름의 단면에 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1에서의 발포조건에서, 발포온도를 250℃로, 발포시간을 10초 동안 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 평균 기포크기가 5㎛ 이하로 발포된 기포층이 기재필름의 단면에 복층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<비교예 4>
상기 실시예 1에서의 발포조건 대신에, 이산화탄소 가스를 이용하여 초임계 조건에서 가스를 필름에 주입한 후 발포조건으로서, 발포온도 60℃에서 10초동안 수행하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 평균 기포크기가 50㎛으로 발포된 기포층이 기재필름의 양면에 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<비교예 5>
상기 실시예 1의 열처리 시, 기포층의 발포율이 4%이고, 그 두께가 20㎛로 형성된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하여, 기재필름의 단면에 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<비교예 6>
상기 실시예 1의 열처리 시, 기포층의 발포율이 30%이고, 그 두께가 50㎛로 형성된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하여, 기재필름의 단면에 단층으로 형성된 발포성 광학필름을 제조하였다.
<실험예 1>
1. 휘도측정
상기 실시예 1～5 및 비교예 1～4에서 제조된 발포성 광학필름에 대하여, 탑콘(TOPCON)사의 BM-7A 장비를 사용하여 백라이트 유닛 조립 상의 수직휘도 9 포인트 평균값으로 측정하여, 종래 상용제품(비교예 1)을 기준으로, ± 1%이면, "우수", 평균-5%이면, "보통", 평균 -10% 이상이면, "미달" 수준으로 분류하여 판단하였다.
2. 차폐력 측정
상기 실시예 1～5 및 비교예 1～6에서 제조된 발포성 광학필름에 대하여, 육안검사 및 탑콘사의 BM-7A 측정기기를 이용하여, 백라이트 조립상의 정면 휘도를 등 간격 100 포인트로 측정하고, 하기 수학식 1에 의해 차폐력을 산출하였다.
수학식 1
Figure pat00005
상기 수학식 1은 차폐력을 수치화 하기 위해 만들어진 수식으로서, 등 간격으로 측정하여 암부와 명부의 휘도 편차를 비교한다.
이때, 휘도 편차가 작을수록 차폐력(%)이 우수하며, 산출된 차폐력(%)이 10% 이하이면, "우수", 10～15%이면, "보통", 15% 이상이면, "미달" 수준으로 평가하였다.
육안 차폐 검사는 상기 실시예 1～5 및 비교예 1～4에서 제조된 발포성 광학필름을 백라이트 위에 올려두었을 때, 백라이트의 휘선이 보이는지 여부에 따라 판정하였다.
이에, 정면에서 보이면, "미달", 정면에서 안보이고 측면에서 보이면, "보통", 정면과 측면에서 휘선이 안보이면, "우수"로 분류하였다.
이상의 물성평가 결과는 하기 표 1에 기재하였고, 휘도나 차폐에서 미달수준이 하나라도 존재하면, 최종평가는 "미달" 수준이며, 휘도에서 보통 이상에 차폐 우수 수준이면, 최종평가는 "보통" 수준이고, 휘도 및 차폐에서 우수 수준이면, 최종평가는 "우수" 수준으로 평가하였다.
Figure pat00006
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 플라스틱 기재필름에 기포층을 형성할 때, 열처리하여 수행되는 발포조건을 발포온도 120～180℃ 범위에서 10～50초 조건하에서 수행함으로써, 기포층의 평균 기포크기를 제어할 수 있고, 기포층을 필름표면에 단면 또는 양면에 형성시킬 수 있다[실시예 1 및 실시예 2].
더욱 구체적으로는, 발포온도가 고정되고 발포시간이 증가될수록, 기포층의 기포크기는 유지하면서도 기포층을 복층 구조로 제조할 수 있다[실시예 1 및 실시예 3].
또한, 발포시간이 고정되고, 발포온도가 증가될수록, 형성되는 기포층의 기포크기를 작게 형성하여 기포밀도를 조밀하게 형성시킬 수 있다[실시예 1, 실시예 4 및 실시예 5].
반면에, 본원발명의 열처리하여 수행되는 발포조건에서 발포온도를 벗어나면, 원하는 기포크기의 기포층 형성이 어렵다[비교예 2 및 비교예 3]. 상기 동일 열처리 조건이라도 기포층의 발포율이 5～20%를 충족하지 못하면, 원하는 차폐력과 휘도 구현이 어렵다[비교예 5 및 비교예 6].
이에, 이러한 광학필름의 경우, 휘도 및 차폐력 평가를 종합평가한 결과, "미달" 수준으로 평가되었다. 즉, 휘선문제가 해소되지 않았으며, 휘도편차가 커져 광학필름에 요구되는 차폐력을 충족시킬 수 없다.
또한, 종래 가스를 이용한 발포법에 의해 제조된 발포성 광학필름의 경우는 휘도 및 차폐력 평가 전체에서 미달 수준의 물성을 보였다[비교예 4].
반면에, 실시예 1 내지 5에서 제조된 발포성 광학필름은 우수한 휘도를 구현할 뿐 아니라, 차폐력이 우수하고 휘선문제를 해소하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 플라스틱 기재필름의 필름표면에 기포층이 형성된 발포성 광학필름을 제공하였다.
상기 발포성 광학필름은 종래 광확산 입자를 사용한 광학필름 대비 비용을 절감할 수 있어 경제적이며, 기포층의 기포크기 제어와 단층 또는 복층 구조의 기포층 형성에 따른 기포밀도 제어로 인해 차폐효과와 휘도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 기재필름의 필름표면에 아트릴계 바인더 수지와 화학 발포제를 함유한 도포액을 도포한 후, 열처리에 의해 발포하여 기포층을 형성하는 발포성 광학필름의 제조방법을 제공하였다.
상기 발포성 광학필름의 제조방법은 종래 발포방법 중, 수지와 발포제가 혼합된 도포액을 고압에서 가열하면서 압출하여 발포시키는 방법이 아닌, 온화한 조건(mild condition)에서 열처리에 의해 발포시켜 기포층을 형성한다. 또한, 종래 가스를 이용한 발포법에 대비하여 생산속도가 빠르고 대량생산이 가능하여 경제적이다.
나아가, 본 발명은 고차폐 발포성 광학필름을 구비한 소형 또는 대형 LCD TV용 백라이트 유닛을 제공하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 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.
1: 플라스틱 기재필름 2: 기포층
3: 바인더 수지층 4: 기포
5: 광확산 입자

Claims (12)

  1. 플라스틱 기재필름 표면의 단면 또는 양면에 기포층이 형성되며,
    하기 수학식 1에 의해 산출된 차폐력이 10% 이하로 충족되는 발포성 광학필름.
    수학식 1
    Figure pat00007
  2. 제1항에 있어서, 상기 기포층이 복층 구조인 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기포층이 10 내지 80㎛ 크기의 기포로 형성된 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름.
  4. 아크릴계 바인더 수지 25 내지 30중량%, 이소시아네이트계 경화제 수지 2.5 내지3중량%, 화학 발포제 15 내지 17중량% 및 유기용매 50 내지 57.5중량%로 조성된 도포액을 준비하고,
    상기 도포액을 플라스틱 기재필름 표면의 단면 또는 양면에 도포하고,
    상기 도포액 중 화학 발포제가 발포되도록 열처리하여 기포층을 형성하는 것으로 이루어진 발포성 광학필름의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 아크릴계 바인더 수지 및 이소시아네이트계 경화제 수지간의 혼합비율이 1: 0.1 내지 0.15중량비인 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 화학 발포제로가 열팽창 타입 또는 열분해 타입인 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열분해 타입의 화학 발포제가 N,N-디니트로소펜타메틸렌테트라아미드, P,P'-옥시비스(벤젠설포닐히드라자이드), 아조디카르복사아미드 및 P-톨루엔설포닐히드라자이드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 열처리가 10 내지 80㎛의 평균 기포크기의 기포층이 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 열처리가 80 내지 200℃의 발포온도 및 10 내지 50초의 발포시간 조건하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 기포층이 5 내지 20%의 발포율로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름.
  11. 제8항에 있어서, 상기 기포층이 단층 또는 복층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 발포성 광학필름의 제조방법.
  12. 하기 수학식 1에 의해 산출된 차폐력이 10% 이하를 충족하는 제1항의 발포성 광학필름이 구비된 것을 특징으로 하는 소형 또는 대형 LCD TV용 백라이트 유닛.
    수학식 1
    Figure pat00008
KR1020110089042A 2011-09-02 2011-09-02 고차폐 발포성 광학필름, 그의 제조방법 및 그를 구비한 ｌｃｄ ｔｖ용 백라이트 유닛 KR101246588B1 (ko)

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