KR20130042393A - 광경화 수지 조성물 및 이를 이용한 프리즘 시트 - Google Patents

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KR20130042393A
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meth
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acrylate
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김태욱
김기용
홍승모
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 광경화 수지 조성물 및 이를 이용한 프리즘 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학식 1로 표시되는 화합물, (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광중합개시제를 포함함으로써, 경화시 굴절률이 높아 우수한 휘도를 갖고 헤이즈가 낮으며 황변이 없고, 수축이 적어 프리즘 산의 표면 경도가 우수할 뿐만 아니라 탄성력이 좋아 우수한 성능의 프리즘 시트 제조에 용이하게 사용될 수 있으며, 점도가 낮으며 이형성이 우수하여 작업성이 좋고 경화 속도가 빨라 생산성이 우수할 뿐만 아니라 환경적인 문제를 유발하거나 인체에 유해한 성분을 포함하지 않아 환경 친화적인 광경화 수지 조성물 및 이를 이용한 프리즘 시트에 관한 것이다.

Description

광경화 수지 조성물 및 이를 이용한 프리즘 시트 {UV CURABLE RESIN COMPOSITION AND PRISM SHEET USING THE SAME}
본 발명은 초고굴절률을 갖는 프리즘 시트의 제조에 사용될 수 있는 광경화 수지 조성물 및 이를 이용한 프리즘 시트에 관한 것이다.
액정표시장치(liquid crystal display device, LCD)는 자체적으로 발광할 수 없는 수동 광소자이므로, 액정 패널의 후면에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛(backlight unit)을 포함한다.
백라이트 유닛의 광원으로는 통상 냉음각관(CCFL) 또는 발광다이오드(LED)가 사용된다. 이 광원은 선광원 또는 점광원이며 확산판 또는 확산시트 등을 사용하여 면광원으로 변경된다. 이 과정에서 광 손실이 많이 발생하게 되며, 이러한 광 손실을 보상하기 위한 광학 필름으로 프리즘 시트가 사용된다.
프리즘 시트는 시트의 적어도 일면에 소정의 패턴이 형성된 프리즘층을 포함하여 구성되며, 초기 광원으로부터 출사된 광을 면광원으로 바꾸고 방사하는 광을 집광시켜 휘도를 높여준다.
일반적으로 프리즘 시트의 프리즘층은 광경화 수지로 제조된다. 광경화 수지는 높은 휘도를 확보하기 위하여 고굴절률을 가져야 하며, 이러한 수지로는 할로겐 원소가 치환된 수지가 대표적이다. 그러나, 이 수지는 환경적인 문제를 유발하거나 인체에 유해한 성분을 포함하고 있어 사용이 제한되고 있다. 또한, 광경화 수지는 경화 후 적절한 탄성력을 확보하여 취급성이 우수하고 취급 공정에서 발생할 수 있는 외관 손상도 방지할 수 있어야 하며 황변이 없고 적절한 점도를 가져 작업성도 우수해야 한다.
본 발명은 굴절률이 높고 탄성력이 좋아 프리즘 시트의 우수한 성능을 확보할 수 있고 점도가 낮아 작업성이 우수할 뿐만 아니라 환경 친화적인 광경화 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기재의 일면에 상기 광경화 수지 조성물이 경화된 프리즘층을 구비하는 프리즘 시트를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 프리즘 시트를 구비하는 백라이트 유닛과 액정표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광중합개시제를 포함하는 광경화 수지 조성물:
Figure pat00001
(식 중, X1, X2, X3 및 X4는 서로 독립적으로 H, CH3 또는 OH이며; Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H 또는 CH3이며; n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 2의 정수이고 n과 m의 합은 2 이상이며; 위 화합물의 중량평균 분자량은 500 내지 700임).
2. 위 1에 있어서, 위 화학식 1로 표시되는 화합물은 조성물 총 중량 대비 30 내지 80중량%로 포함되는 광경화 수지 조성물.
3. 위 1에 있어서, 위 (메타)아크릴레이트계 단량체는 1 내지 6관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 광경화 수지 조성물.
4. 위 1에 있어서, 위 (메타)아크릴레이트계 단량체는 1관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체인 광경화 수지 조성물.
5. 위 4에 있어서, 1관능성 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 광경화 수지 조성물:
Figure pat00002
(식 중, Q는
Figure pat00003
또는
Figure pat00004
이고; R1은 O 또는 S이며; R2는 탄소수 2-6의 알킬렌기, 에폭시알킬렌기 또는 알킬렌옥사이드기, 페닐렌기, 또는 벤질렌기이고; R3는 H 또는 CH3이며; R4는 H, 탄소수 1-6의 알킬기, 탄소수 1-6의 알콕시기, 페닐기 또는 벤질기임).
6. 위 1에 있어서, (메타)아크릴레이트 단량체는 굴절률이 1.50 이상이고, 점도가 25℃에서 200cps 이하인 광경화 수지 조성물.
7. 위 1에 있어서, (메타)아크릴레이트 단량체는 조성물 총 중량 대비 10 내지 60중량%로 포함되는 광경화 수지 조성물.
8. 위 1에 있어서, 광중합개시제는 조성물 총 중량 대비 0.1 내지 10중량%로 포함되는 광경화 수지 조성물.
9. 위 1에 있어서, 액상 굴절률이 1.58 내지 1.60인 광경화 수지 조성물.
10. 위 1에 있어서, 점도가 25℃에서 800 내지 1,500cps인 광경화 수지 조성물.
11. 기재 및 위 기재의 적어도 일면에 위 1 내지 10 중 어느 하나의 광경화 수지 조성물이 경화된 프리즘층을 구비한 프리즘 시트.
12. 위 11에 있어서, 위 프리즘층의 고상 굴절률이 1.60 내지 1.63인 프리즘 시트.
13. 위 11의 프리즘 시트를 구비하는 백라이트 유닛.
14. 위 13의 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치.
본 발명에 따른 광경화 수지 조성물은 경화시 굴절률이 높아 우수한 휘도를 갖고 헤이즈가 낮으며 황변이 없고, 수축이 적어 프리즘 산의 표면 경도가 우수할 뿐만 아니라 탄성력이 좋은 프리즘 시트를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 광경화 수지 조성물은 점도가 낮으며 이형성이 우수하여 작업성이 좋고 경화 속도가 빨라 생산성이 우수할 뿐만 아니라 환경적인 문제를 유발하거나 인체에 유해한 성분을 포함하지 않아 환경 친화적이다.
본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물, (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광중합개시제를 포함함으로써, 경화시 굴절률이 높아 우수한 휘도를 갖고 헤이즈가 낮으며 황변이 없고, 수축이 적어 프리즘 산의 표면 경도가 우수할 뿐만 아니라 탄성력이 좋아 우수한 성능의 프리즘 시트 제조에 용이하게 사용될 수 있으며, 점도가 낮으며 이형성이 우수하여 작업성이 좋고 경화 속도가 빨라 생산성이 우수할 뿐만 아니라 환경적인 문제를 유발하거나 인체에 유해한 성분을 포함하지 않아 환경 친화적인 광경화 수지 조성물 및 이를 이용한 프리즘 시트에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 광경화 수지 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
Figure pat00005
(식 중, X1, X2, X3 및 X4는 서로 독립적으로 H, CH3 또는 OH이고; Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H 또는 CH3이며; n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 2의 정수이고 n과 m의 합은 2 이상이며; 위 화합물의 중량평균 분자량은 500 내지 700임).
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 플루오렌 유도체로서 구체적으로는 에톡시레이티드 비스페닐 플루오렌 디(메타)아크릴레이트계 화합물이다. 상기 화합물은 조성물의 경화 후 프리즘층의 고굴절률을 유지시켜 프리즘 필름의 휘도를 향상시키고 수축률을 낮춰 프리즘 산의 강도를 높여주는 성분이다.
상기 화학식 1에 있어서, 알킬렌 옥사이드의 부가 몰수를 나타내는 n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 2인 정수이고 n과 m의 합은 2 이상이다. 본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물에서 알킬렌 옥사이드의 부가몰수가 2몰 미만이면 굴절률은 높아지나 점도가 높아지고 경화물의 유연성이 저하되어 탄성이 저하되며, 4몰 초과이면 점도는 낮아지나 화합물의 구조상 페닐기의 상대적인 함량이 작아지므로 굴절률이 낮아진다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 중량평균 분자량(Mw)이 500 내지 700인 것이 바람직하다. 중량평균 분자량이 500 미만이면 경화물의 유연성이 저하될 수 있고, 700 초과이면 굴절율이 낮아질 수 있다.
화학식 1로 표시되는 화합물은 본 발명의 광경화 수지 조성물 총 중량 대비 30 내지 80중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 80중량%인 것이 좋다.
함량이 30중량% 미만인 경우에는 조성물의 굴절률이 저하될 수 있으며 고분자 주쇄의 유연성이 저하되어 경화물의 탄성이 저하될 수 있다. 또한, 함량이 80중량% 초과인 경우에는 전체 수지의 굴절률은 높아지나 점도가 지나치게 상승하여 양산성이 저하될 수 있다.
본 발명의 광경화 수지 조성물은 (메타)아크릴레이트계 단량체를 포함한다.
본 발명에 따른 (메타)아크릴레이트 단량체는 광경화형 화합물로서, 광경화 수지 조성물의 점도를 조절하는 희석 단량체인 동시에 굴절률을 크게 낮추지 않으면서도 우수한 탄성력을 유지할 수 있게 하는 성분이다.
(메타)아크릴레이트 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 1 내지 6관능성 화합물을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 메틸(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 2-도데실티오에틸(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 등의 1관능성 화합물; 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 디(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 디메틸올디시클로펜탄디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 헥사히드로프탈산디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 아다만탄디(메타)아크릴레이트 등의 2관능성 화합물; 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 글리세롤트리(메타)아크릴레이트 등의 3관능성 화합물; 디글리세린테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능성 화합물; 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능성 화합물; 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 6관능성 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 1관능성 화합물이 바람직하고, 보다 바람직하게는 화학식 2로 표시되는 1관능성 화합물이 다른 관능성 화합물에 비해 굴절률을 높이고 저점도 특성을 부여할 수 있으면서도 우수한 탄성력을 유지하는 측면에서 더 좋다.
[화학식 2]
Figure pat00006
식 중, Q는
Figure pat00007
또는
Figure pat00008
이고; R1은 O 또는 S이며; R2는 탄소수 2-6의 알킬렌기, 에폭시알킬렌기 또는 알킬렌옥사이드기, 페닐렌기, 또는 벤질렌기이고; R3는 H 또는 CH3이며; R4는 H, 탄소수 1-6의 알킬기, 탄소수 1-6의 알콕시기, 페닐기 또는 벤질기이다.
화학식 2로 표시되는 화합물의 예시로는 2-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 2-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 2-페녹시벤질(메타)아크릴레이트, 2-페닐글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, 2-페닐티오에틸(메타)아크릴레이트, 2-페닐티오프로필(메타)아크릴레이트, 2-페닐티오글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, ο-페닐페녹시에틸(메타)아크릴레이트, ο-페닐페녹시프로필(메타)아크릴레이트, ο-페닐페녹시글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, ο-페닐티오에틸(메타)아크릴레이트, ο-페닐티오프로필(메타)아크릴레이트, ο-페닐티오글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, 2-나프탈렌옥시에틸(메타)아크릴레이트, 2-나프탈렌옥시프로필(메타)아크릴레이트, 2-나프탈렌옥시글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, 2-나프탈레닐티오에틸(메타)아크릴레이트, 2-나프탈레닐티오프로필(메타)아크릴레이트, 2-나프탈레닐티오글리시딜에테르(메타)아크릴레이트, ρ-메톡시페닐에틸(메타)아크릴레이트, ρ-메톡시페닐프로필(메타)아크릴레이트, ρ-메톡시페닐글리시딜에테르(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또한, (메타)아크릴레이트 단량체로는 굴절률이 1.50 이상이고, 점도가 25℃에서 200cps 이하인 것이 고굴절률과 저점도 특성을 부여할 수 있다는 면에서 바람직하다.
(메타)아크릴레이트 단량체는 광경화 수지 조성물 총 중량 대비 10 내지 60중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 50중량%인 것이 좋다.
함량이 10중량% 미만인 경우 광경화 수지 조성물의 굴절률은 높아지나 점도도 높아져서 작업성이 좋지 못하고, 60중량% 초과인 경우 반응성이 좋지 못하여 탄성력이 저하될 수 있다.
본 발명의 광경화 조성물에 사용되는 광중합개시제는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것이 제한없이 사용될 수 있다. 예컨대, 벤젠에테르계, 벤질케탈계, 알파히드록시알킬페논계, 아미노알킬페논계, 포스핀옥사이드계 화합물 등을 들 수 있다. 구체적인 예로는, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모르폴린프로판온-1, 디페닐케톤벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아세토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드, 비스(2,9-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 벤젠에테르계, 벤질케탈계, 알파히드록시알킬페논계 및 아미노알킬페논계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 포스핀옥사이드계 화합물 1종 이상을 혼합사여 사용하는 것이 효율 면에서 좋다.
광중합개시제는 광중합개시제는 조성물 총 중량 대비 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 0.1중량% 미만인 경우 경화 속도가 느려질 수 있고, 10중량% 초과인 경우 황변 현상이 심해질 수 있다.
본 발명의 광경화 수지 조성물은 기재와의 접착력을 향상시키는 성분으로서 (메타)아크릴레이트 올리고머를 더 포함할 수 있다. (메타)아크릴레이트 올리고머는 우레탄 (메타)아크릴레이트계 올리고머, 불소화 (메타)아크릴레이트계 올리고머 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 광경화 수지 조성물은 각종 형상이 있는 몰드 또는 롤과의 이형성을 부여하기 위하여 실리콘 변형 또는 불소 변형 화합물을 더 포함할 수 있다. 이러한 화합물로는 시판되고 있는 제품으로 예컨대 BYK-UV 3500, BYK-UV 3510, BYK-UV 3530, BYK-UV 3570(BYK사), TEGO Rad 2100, TEGO Rad 2200N, TEGO Rad 2250, TEGO Rad 2300, TEGO Rad 2500(대구사) 등을 사용할 수 있다. 이 화합물은 광경화 수지 조성물 총 중량 대비 5중량% 이하, 예컨대 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 함량이 5중량% 초과인 경우 신뢰성 시험 시 석출될 수 있으며 경화도가 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 광경화 수지 조성물은 자외선을 차단하거나 흡수하여 경화물이 지속적인 자외선 노출에 의해 분해되거나 잘 부스러지거나 변색되는 것을 방지하기 위한 자외선 안정제를 더 포함할 수 있다. 자외선 안정제로는 광경화 수지 조성물의 초기 색상을 크게 변화시키지 않는 것이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 작용 기구에 따라 자외선 흡수제, 소광제(Quenchers), 힌더드 아민계 광 안정제(HALS) 등을 들 수 있으며, 화학 구조에 따라 페닐살리실레이트계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 니켈 유도체, 라디칼 스캐빈저 등을 들 수 있다. 자외선 안정제는 광경화 수지 조성물의 경화도에 영향을 미치지 않는 함량으로 사용할 수 있다.
상기한 바와 같은 성분을 포함하는 광경화 수지 조성물은 액상 굴절률이 1.58 내지 1.60인 것이 바람직하다. 굴절률이 1.58 미만인 경우 휘도가 저하될 수 있고 1.60 초과인 경우 백라이트 유닛에 적용 후 빛샘 현상이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 광경화 수지 조성물은 점도가 25℃에서 800 내지 1,500cps인 것이 바람직하다. 점도가 800cps 미만인 경우 굴절율이 지나치게 저하되는 문제가 있고, 1,500cps 초과인 경우 점도가 너무 높아져 작업성이 저하되고 코팅 두께가 너무 두꺼워질 수 있다.
본 발명의 광경화 수지 조성물은 굴절률이 높아 상승된 휘도를 갖고 헤이즈가 낮으며 황변이 없고, 수축이 적어 우수한 표면 경도를 부여할 수 있을 뿐만 아니라 탄성력이 좋아 프리즘 시트에 특히 적합하다.
본 발명은 기재의 적어도 일면에 상기 광경화 수지 조성물로 코팅된 프리즘층이 구비된 프리즘 시트를 제공한다.
기재의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC)로 된 투명 광학용 고분자 기재를 들 수 있다. 또한, 이 투명 광학용 고분자 기재는 일면에 수분산 폴리우레탄 또는 아크릴 에멀젼이 약 1 내지 2㎛ 두께로 코팅되어 프라이머층이 형성된 것일 수도 있다.
기재의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 1 내지 200㎛, 바람직하게는 20 내지 100㎛인 것이 좋다.
이러한 기재의 적어도 일면에 전술한 본 발명의 광경화 수지 조성물을 코팅한 후 경화시켜 프리즘층을 형성할 수 있다.
본 발명의 광경화 수지 조성물이 경화되어 형성된 프리즘층의 고상 굴절률은 1.60 내지 1.63인 것이 바람직하다. 굴절률이 1.60 미만인 경우 휘도가 저하될 수 있고 1.63 초과인 경우 백라이트 유닛에 적용 후 빛샘 현상이 발생할 수 있다
광경화 수지 조성물의 코팅은 당 분야에서 공지된 방법으로 수행될 수 있으며, 예컨대 그라비아 코팅, 롤 코팅, 나이프 코팅 등을 이용할 수 있다. 코팅 두께는 광경화 후 1 내지 50㎛, 바람직하게 5 내지 40㎛, 보다 바람직하게 5 내지 15㎛인 것이 좋다.
코팅된 광경화 수지 조성물의 경화에는 고압수은 램프, 무전극 램프, 크세논(xenon) 램프, 메탈할라이드 계열의 램프 등을 이용할 수 있으며, 예컨대 365㎚를 주파장으로 하는 메탈할라이드 계열의 램프가 바람직하다. 또한, 조사량은 약 0.1 내지 2J/㎠, 바람직하게 0.2 내지 0.5J/㎠인 것이 좋다.
이와 같이 형성된 프리즘층은 높이가 5 내지 50㎛이고 삼각형 형상의 단면을 갖는 복수개의 프리즘 산이 배열된 것일 수 있다.
본 발명의 프리즘 시트는 휘도가 높고 헤이즈가 낮으며 색변화와 황변이 없고, 프리즘 산의 표면 경도가 우수한 동시에 탄성력이 좋아 프리즘 산의 형상 파괴가 적을 뿐만 아니라 기재와의 접착력이 우수한 특성을 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 프리즘 시트를 구비한 백라이트 유닛과 이 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 제공한다.
백라이트 유닛의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 당 기술 분야에서 공지된 구조의 것일 수 있다. 예컨대, 냉음극선관(CCFL), 발광다이오드(LED) 등의 광원, 도광판, 확산시트 또는 확산판과 함께 상기 프리즘 시트를 구비할 수 있다.
이러한 백라이트 유닛은 액정표시장치 이외에도 플라즈마표시장치(PDP), 전계방출소자(FED), 유기발광다이오드소자, 무기발광다이오드소자, 전자 페이퍼 등에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1~6 및 비교예 1~6
(1) 광경화 수지 조성물
하기 표 1에 기재된 조성(함량은 중량%)으로 각 성분을 혼합하여 광경화 수지 조성물을 제조하였다.
구분 화학식 1의 화합물 관능성
단량체		 광중합
개시제		 실리콘 변형 화합물
종류 함량 종류 함량 종류 함량 함량
실시예 1 Ⅰ 76.7 PBA 20 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
실시예 2 Ⅰ 56.7 PBA 40 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
실시예 3 Ⅰ 36.7 PBA 60 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
실시예 4 Ⅱ 76.7 PBA 20 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
실시예 5 Ⅱ 56.7 PBA 40 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
실시예 6 Ⅱ 36.7 PBA 60 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
비교예 1 Ⅲ 76.7 PBA 20 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
비교예 2 Ⅲ 56.7 PBA 40 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
비교예 3 Ⅲ 36.7 PBA 60 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
비교예 4 IV 76.7 PBA 20 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
비교예 5 IV 56.7 PBA 40 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
비교예 6 IV 36.7 PBA 60 I-184
D-TPO		 2
1		 0.3
화학식 1의 화합물Ⅰ: Y1=Y2=H, X1=X2= X3=X4=H, n+m =2(Mw = 563)
화학식 1의 화합물Ⅱ: Y1=Y2=H, X1=X2= X3=X4=H, n+m =4(Mw = 650)
화학식 1의 화합물Ⅲ: Y1=Y2=H, X1=X2= X3=X4=H, n+m= 6(Mw = 730)
화학식 1의 화합물IV: Y1=Y2=H, X1=X2= X3=X4=H, n+m= 10(Mw = 900)
PBA: 2-페녹시벤질아크릴레이트(굴절률 1.56, 25℃ 점도 20 cps)
I-184: 1-히드록시시클로헥실페닐케톤(시바사)
D-TPO: 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드(바스프)
실리콘 변형 화합물: 비반응형 실리콘 첨가제 (BYK사)
(2) 프리즘 시트
PET 필름(미쓰비시사, 두께 50㎛) 롤로부터 PET 필름을 권출하여 프리즘 산의 패턴이 형성되어 있는 패턴롤로 이송시켜 패턴을 형성시키는 동시에 위 (1)에서 제조된 광경화 수지 조성물을 PET 필름 상에 코팅하였다. 코팅된 광경화 수지 조성물을 400mJ/㎠의 광량의 메탈할라이드 램프를 이용하여 경화시켜 두께가 30 내지 50㎛인 프리즘층을 형성한 후 이를 롤에 권취하여 프리즘 시트를 제조하였다. 제조된 프리즘 시트를 패널(LM170E01, 엘지디스플레이사)의 크기로 절단하여 시험용 시편을 제작하였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광경화 수지 조성물 및 프리즘 시트의 물성을 하기 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 점도( cps )
제조된 광경화 수지 조성물의 25℃에서의 점도를 JIS K7117에 의거하여 회전 점도계를 사용하여 측정하였다.
2. 굴절률
제조된 광경화 수지 조성물의 액상 굴절률 및 프리즘층의 고상 굴절률을 굴절계(모델명: 1T, 일본 ATAGO ABBE)를 사용하여 측정하였다. 측정을 위한 광원은 589.3㎚의 D광선 나트륨 램프를 이용하였다.
3. 휘도(%), 색좌표 (%, X/Y)
LM170E01 패널의 백라이트 유닛으로부터 기존의 프리즘 시트를 제거한 후 제조된 프리즘 시트 시편으로 대체하여 조립하였다. 조립된 패널 부위를 17등분한 후 휘도계(모델명: BM-7, 일본 TOPCON사)를 사용하여 휘도를 측정하였다. 측정 거리는 500㎜로 하여 휘도와 색좌표를 측정한 후 평균값을 구하였다. 이때, 측정치는 LM170E01 패널의 백라이트 유닛의 기존의 프리즘 시트로 측정한 값의 백분율로 표시하였다.
4. 헤이즈 (%)
제조된 프리즘 시트 시편의 헤이즈를 분광광도계(HZ-1, 일본 스가사)를 이용하여 측정하였다.
5. 산갈림
위 3에서 조립된 LM170E01 패널의 백라이트 유닛을 분당 60회의 왕복운동을 하는 장치에 장착하고 10시간 동안 왕복운동시켜 산갈림 현상을 관찰하고, 하기 기준에 의거하여 평가하였다.
<평가 기준>
S: 산갈림 현상 없음.
A: 산갈림이 1㎝ 이상인 부분이 1-3 부분 존재함.
B: 산갈림이 1㎝ 이상인 부분이 4-6 부분 존재함.
C: 산갈림이 1㎝ 이상인 부분이 7-9 부분 존재함.
D: 산갈림이 1㎝ 이상인 부분이 10 부분 이상 존재함.
6. 이형성
프리즘 패턴이 형성된 소프트 몰드와 PET 필름 사이에 제조된 광경화 수지 조성물을 투입하여 라미네이션한 후 몰드로부터 PET 필름이 이형되는 순간의 이형 소리를 관능적으로 평가하여 이형성 점수로 나타내었다. 이때, 이형성 점수가 10에 가까울수록 이형 특성이 우수한 것을 나타낸다.
7. 접착력 평가(떨어지지 않은 개수/100)
제조된 프리즘 시트 시편의 10㎜×10㎜ 영역을 100개의 매트릭스 구조로 절개하였다. 절개된 시트 위에 테이프를 접착한 후 수직으로 강하게 이형하였을 때 떨어지지 않은 매트릭스의 개수로 나타내었다.
8. 황변측정
제조된 프리즘 시트 시편을 50℃, 0.34W/㎡의 내후성 시험기(Weather-O-meter)에 200시간 동안 방치한 후 위 3에서와 같은 방법으로 색좌표를 측정하였다.
구분 점도
(cps)		 굴절률
(액상)		 굴절률
(고상)		 휘도
(%)		 색좌표
(%, X/Y)		 헤이즈
(%)		 산갈림 이형성 접착력 황변
(%, X/Y)
실시예1 1500 1.595 1.620 112.8 0.002/
0.003		 0.2 A 8 100/
100		 0.003/
0.004
실시예2 1200 1.590 1.615 110.5 0.001/
0.003		 0.2 A 9 100/
100		 0.002/
0.003
실시예3 800 1.585 1.610 109.3 0.001/
0.002		 0.2 B 9 100/
100		 0.001/
0.003
실시예4 1300 1.590 1.615 110.0 0.001/
0.003		 0.2 A 10 100/
100		 0.001/
0.004
실시예5 1000 1.585 1.610 108.1 0.001/
0.002		 0.2 A 10 100/
100		 0.001/
0.003
실시예6 600 1.580 1.605 107.5 0.001/
0.002		 0.2 B 10 100/
100		 0.001/
0.003
비교예1 2500 1.585 1.610 108.5 0.003/
0.004		 0.2 A 7 100/
100		 0.002/
0.003
비교예2 1000 1.580 1.605 107.5 0.001/
0.002		 0.2 A 8 100/
100		 0.002/
0.002
비교예3 500 1.575 1.600 106.3 0.001/
0.002		 0.2 B 8 100/
100		 0.002/
0.003
비교예4 1500 1.565 1.590 104.0 0.003/
0.004		 0.2 A 5 100/
100		 0.004/
0.006
비교예5 800 1.565 1.590 104.5 0.001/
0.002		 0.2 A 7 100/
100		 0.004/
0.006
비교예6 300 1.565 1.590 104.8 0.001/
0.002		 0.2 A 7 100/
100		 0.003/
0.004
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-6의 광경화 수지 조성물은 화학식 1의 화합물의 알킬렌 옥사이드의 몰수가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예에 비하여 높은 굴절률을 가짐을 확인할 수 있다.
구체적으로 각 성분의 함량이 동일하고 화학식 1의 화합물만 다른 [실시예 1, 실시예 4, 비교예 1, 비교예 4], [실시예 2, 실시예 5, 비교예 2, 비교예 5], [실시예 3, 실시예 6, 비교예 3, 비교예 6]을 대비해보면, 실시예들의 수지 조성물의 액상 굴절율이 비교예들보다 높으며, 수지 조성물로 제조된 프리즘 시트도 고상 굴절율, 휘도, 이형성, 황변 측면에서 실시예들이 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광중합 개시제를 포함하는 광경화 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00009

    (식 중, X1, X2, X3 및 X4는 서로 독립적으로 H, CH3 또는 OH이며; Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H 또는 CH3이며; n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 2의 정수이고 n과 m의 합은 2 이상이며; 상기 화합물의 중량평균 분자량은 500 내지 700임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 조성물 총 중량 대비 30 내지 80중량%로 포함되는 광경화 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트계 단량체는 1 내지 6관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 광경화 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트계 단량체는 1관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체인 광경화 수지 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 1관능성 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 광경화 수지 조성물:
    [화학식 2]
    Figure pat00010

    (식 중, Q는
    Figure pat00011
    또는
    Figure pat00012
    이고; R1은 O 또는 S이며; R2는 탄소수 2-6의 알킬렌기, 에폭시알킬렌기 또는 알킬렌옥사이드기, 페닐렌기, 또는 벤질렌기이고; R3는 H 또는 CH3이며; R4는 H, 탄소수 1-6의 알킬기, 탄소수 1-6의 알콕시기, 페닐기 또는 벤질기임).
  6. 청구항 1에 있어서, (메타)아크릴레이트 단량체는 굴절률이 1.50 이상이고, 점도가 25℃에서 200cps 이하인 광경화 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, (메타)아크릴레이트 단량체는 조성물 총 중량 대비 10 내지 60중량%로 포함되는 광경화 수지 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 광중합개시제는 조성물 총 중량 대비 0.1 내지 10중량%로 포함되는 광경화 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 액상 굴절률이 1.58 내지 1.60인 광경화 수지 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 점도가 25℃에서 800 내지 1,500cps인 광경화 수지 조성물.
  11. 기재 및 상기 기재의 적어도 일면에 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 광경화 수지 조성물이 경화된 프리즘층을 구비한 프리즘 시트.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 프리즘층의 고상 굴절률이 1.60 내지 1.63인 프리즘 시트.
  13. 청구항 11의 프리즘 시트를 구비하는 백라이트 유닛.
  14. 청구항 13의 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101532334B1 (ko) * 2014-10-21 2015-06-29 (주)코앤코 고굴절율을 갖는 광경화성 수지 조성물
KR20150144105A (ko) * 2014-06-16 2015-12-24 주식회사 엔씨켐 고굴절 올리고머, 그를 함유한 프리즘 시트성형용 레진 조성물 및 그를 이용한 프리즘 시트
KR20150144103A (ko) * 2014-06-16 2015-12-24 주식회사 엔씨켐 고굴절 모노머, 그를 함유한 프리즘 시트성형용 레진 조성물 및 그를 이용한 프리즘 시트
KR20190042212A (ko) * 2017-10-16 2019-04-24 주식회사 엘지화학 광학 기재 형성용 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 광학 기재

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