KR20130073390A - 광경화성 조성물, 이를 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시장치 - Google Patents

광경화성 조성물, 이를 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시장치 Download PDF

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KR20130073390A
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meth
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김기용
조현철
홍승모
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 광경화성 조성물, 이를 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것으로서, 상기 광경화성 조성물은 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜을 제외한 2가의 폴리올 및 과량의 2가의 이소시아네이트를 반응시켜 제조된 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)와 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체(a2)를 반응시켜 제조된 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머(A); 및 광개시제(C);를 포함하여 이루어진다.
상기 광경화성 수지 조성물은 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 반사판의 상면에 도포 및 경화시켜 도광판을 제조하는 경우 도포된 수지형 도광판용 조성물이 외부로 흘러 넘치는 것을 방지하기 위한 격벽의 형성용으로 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 경화율이 향상되고 고온 신뢰성 및 점착력이 우수한 특성을 나타낸다.

Description

광경화성 조성물, 이를 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정 표시장치{Photo curable composition, backlight unit including a light guide plate equipped with barrier using the composition and liquid crystal display including the backlight unit}
본 발명은 광경화성 조성물, 이를 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛은 광원이 배치된 형태에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 분류된다. 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 가져 최근 그 사용이 증대하고 있다.
도 1은 일반적인 에지형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 에지형 백라이트 유닛은 측면의 광원(30)으로부터 조사되는 광이 입사되는 광입사면을 가지며, 상기 광입사면으로부터 조사되는 광의 진행방향과 수직인 상부 방향으로 광이 출사되는 광출사면을 가지는 도광판(40A)과, 상기 도광판(40A)의 광출사면의 배면에 위치하는 반사판(20)과, 상기 도광판(40)의 측면에 형성되는 광원(30)이 구비된 인쇄회로기판(10)을 포함하여 이루어진다.
도면에서는 광원(30)으로 발광 다이오드를 예시하였으나, 광원(30)이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도광판(40A)은 광원(30)으로부터 입사된 광이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(40A) 내를 진행하면서 도광판(40A)의 넓은 영역으로 골고루 퍼지게 함으로써 액정패널에 면광원을 제공한다. 반사판(20)은 도광판(40A)의 배면에 위치하여, 광을 액정패널 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시키는 역할을 한다.
도 2는 일반적인 직하형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 직하형 백라이트 유닛은 도광판(도면에 도시하지 않음)의 배면에 광원(30)을 구비한 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)이 형성된다.
상기 에지형의 경우 구조상 광이 불필요한 부분을 꺼주는 기술의 적용이 어려우며, 상기 직하형의 경우 광원(30)의 개수가 늘어나 소비전력 감소의 효과를 얻기 어렵다는 단점이 있다.
그에 따라 근래에 들어 에지형 백라이트 유닛과 직하형 백라이트 유닛의 장점을 살린 혼합 모듈형 백라이트 구조가 제안된 바 있다. 도 3은 혼합 모듈형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 혼합 모듈형 백라이트 유닛은 직하형 구조처럼 도광판(40B)의 배면에 인쇄회로기판(10) 및 반사판(20) 전면에 광원(30)을 구성하되, 광원(30)은 에지형 구조처럼 측면으로부터 광이 조사되도록 한 구조를 가지고 있다.
상기한 백라이트 유닛, 특히 에지형과 직하형의 백라이트 유닛에서 도광판은 사전에 제작한 후 장착하고 있다. 그러나, 혼합 모듈형 백라이트 유닛의 경우 광원(30)인 발광 다이오드가 인쇄회로기판(10) 및 반사판(20)의 전면에 분포되어 있고, 광의 조사 방향이 측면방향이므로, 사전에 도광판(40B)을 제작한 후 이를 장착하는 것은 매우 어렵다는 문제점이 있다. 그에 따라 상기 혼합 모듈형 백라이트 유닛에서는 수지형 도광판을 사용하고 있다. 즉, 수지형 도광판용 조성물을 반사판(20)의 상면에 발광 다이오드(30)의 높이 이상으로 평탄하게 도포 및 경화시켜 도광판(40B)을 형성하고 있다.
이와 같이 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 반사판(20)의 상면에 도포 및 경화시키는 경우 도포된 수지형 도광판용 조성물이 외부로 흘러 넘치는 것을 방지하기 위하여 격벽을 설치하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 격벽으로 광경화성 조성물을 사용하여 형성하는 경우 상기 광경화성 조성물은 도포성이 우수하면서도 고온에서 황변의 발생이 없을 뿐만 아니라 접착성이 우수한 것을 요구하고 있다.
이에 본원 출원인은 국내특허출원번호 제2011-23836호에서 하기 화학식 2로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 광개시제를 포함하여 이루어지는 격벽 형성용 광경화성 조성물을 개시한 바 있다.
<화학식 2>
Figure pat00001
(상기 화학식 2에서, R1은 2가의 폴리올에서 말단의 히드록시기를 제외한 잔여 구조를 나타내며, 상기 R2는 2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 잔여 구조를 의미하며, 상기 R3는
Figure pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
또는
Figure pat00006
이며, 상기 n 은 1 내지 10 의 정수이며, 상기 R4는 수소 또는 메틸기이다.)
그러나 상기 화학식 2로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 대칭형 구조로서 표면이 미경화되는 정도가 심하고, 고온 신뢰성이 다소 떨어지는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 반사판의 상면에 도포 및 경화시켜 도광판을 제조하는 경우 도포된 수지형 도광판용 조성물이 외부로 흘러 넘치는 것을 방지하기 위한 격벽의 형성용으로 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 경화율이 향상되고 고온 신뢰성에서도 우수한 특성 나타낼 뿐만 아니라 점착력도 우수한 광경화성 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜을 제외한 2가의 폴리올 및 과량의 2가의 이소시아네이트를 반응시켜 제조된 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)와 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체(a2)를 반응시켜 제조된 것으로 하기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머(A); 및 광개시제(C);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure pat00007
(상기 화학식 1에서, R1은 2가의 폴리올(단 디에틸렌 글리콜은 제외한다.)에서 말단의 히드록시기를 제외한 구조를 의미하며, X는 2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 구조를 의미하며, R2는
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
또는
Figure pat00012
이며, n은 1 내지 10 의 정수이며, R3는 수소 또는 메틸이다.)
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 25℃에서의 점도가 50,000 내지 500,000cP를 갖는 것이 바람직하다.
상기 광경화성 조성물은 (메타)아크릴레이트 모노머를 더 포함할 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화성 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 70 중량부 포함될 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 광경화성 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 70 중량부로 포함될 수 있다.
상기 조성물은 자외선 안정제 또는 열 안정제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 광경화성 조성물을 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
상기한 본 발명에 따른 광경화성 조성물은 수지형 도광판용 조성물을 이용하여 반사판의 상면에 도포 및 경화시켜 도광판을 제조하는 경우 도포된 수지형 도광판용 조성물이 외부로 흘러 넘치는 것을 방지하기 위한 격벽의 형성용으로 유용하게 사용될 수 있으며, 특히 경화율이 향상되고 고온 신뢰성 및 점착력이 우수한 특성을 나타낸다.
따라서, 상기한 본 발명에 따른 광경화성 조성물을 이용하여 격벽을 형성한 후 수지형 도광판용 조성물을 상기 격벽 내에 일정한 높이로 도포 및 경화하게 되면 도광판을 포함하는 백라이트 유닛을 용이하게 형성할 수 있게 된다. 상기 백라이트 유닛은 액정표시장치에 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 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머(A) 및 광개시제(C)를 포함하여 이루어지는 광경화성 조성물을 제공한다. 상기 광경화성 조성물은 (메타)아크릴레이트 모노머(B)를 더 포함할 수 있다.
우레탄 ( 메타 ) 아크릴레이트 올리고머 (A)
상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜을 제외한 2가의 폴리올 및 과량의 2가의 이소시아네이트를 반응시켜 제조된 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)와 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체(a2)를 반응시켜 제조된 것으로 하기 화학식 1로 표현된다.
<화학식 1>
<화학식 1>
Figure pat00013
(상기 화학식 1에서, R1은 2가의 폴리올(단 디에틸렌 글리콜은 제외한다.)에서 말단의 히드록시기를 제외한 구조를 의미하며, X는 2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 구조를 의미하며, R2는
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
또는
Figure pat00018
이며, n은 1 내지 10 의 정수이며, R3는 수소 또는 메틸이다.)
상기 화학식 1로 표현되는 우레탄-(메타)아크릴레이트 올리고머는 투명성 및 우수한 기계적 특성을 제공한다.
상기 화학식 1로 표현되는 우레탄-(메타)아크릴레이트 올리고머는 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜을 제외한 2가의 폴리올 및 과량의 2가의 이소시아네이트를 반응시켜 제조된 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)와 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체(a2)를 반응시켜 제조할 수 있다. 즉, 디에틸렌 글리콜 및 디에틸렌 글리콜을 제외한 2가의 폴리올을 과량의 2가의 이소시아네이트와 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)를 제조하고, 이렇게 제조된 프리폴리머(a1)를 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체(a2)와 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 2가의 폴리올은 수평균 분자량이 1000이상인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로, 폴리에스터폴리올, 폴리카프로락톤 변성 폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리부타디엔폴리올, 폴리이소포렌폴리올, 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-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 포함하는 (메타)아크릴레이트 단량체(a2)는 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 디에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜을 제외한 2가의 폴리올은 2가의 이소시아네이트 1당량에 대하여 각각 0.1 내지 0.48당량, 특히 0.2 내지 0.45 당량의 비율로 반응시키는 것이 바람직하다.
상기 디에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜을 제외한 2가의 폴리올의 반응 당량이 2가의 이소시아네이트 1당량에 대하여 0.48당량을 초과할 경우 제조되는 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)의 분자량이 커져 수축률이 감소하는 이점은 있으나 점도가 상승하여 도포성이 떨어지는 등의 문제점이 있으며, 0.1당량 미만일 경우 프리폴리머(a1)의 분자량이 충분히 크지 않아 수축률이 커지는 문제점이 있다.
상기 디에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜을 제외한 2가의 폴리올과 2가의 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)는 하이드록시를 함유한 (메타)아크릴단량체(a2)와 반응시키게 된다. 이때 상기 하이드록시를 함유한 (메타)아크릴 단량체(a2)는 미반응한 이소시아네이트 작용기가 남아 있지 않도록 하기 위하여 전체 반응에 사용되는 이소시아네이트 1당량에 대하여 디에틸렌글리콜, 디에틸렌 글리콜을 제외한 2가의 폴리올 및 하이드록시를 함유한(메타)아크릴 단량체(a1)의 당량 합이 1 내지 1.5가 되도록 하이드록시를 함유한 (메타)아크릴 단량체(a1)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위내에서 하이드록시를 함유한 (메타)아크릴 단량체를 사용하는 경우 투명성 및 우수한 기계적 특성을 갖는 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 500,000일 수 있다. 상기 우레탄-(메타)아크릴레이트 올리고머의 수평균 분자량이 3,000 미만인 경우 경화 수축률이 증가할 수 있으며, 수평균 분자량이 500,000을 초과하는 경우 조성물의 점도가 상승되어 작업성이 저하될 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 25℃에서의 점도가 50,000 내지 500,000cP를 갖는 것이 바람직하다. 상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머의 점도가 50,000cP 미만일 경우 점도가 너무 낮아 원하는 두께로 격벽을 형성하는 것이 어렵다는 문제점이 있으며, 500,000 초과일 경우 점도가 너무 높아 작업성이 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 광경화성 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 70 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. 상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머의 함량이 상기 기준으로 10중량부 미만으로 포함되는 경우, 점도가 낮아 원하는 두께로 격벽을 형성하는 것이 어렵다는 단점이 있으며, 70중량부를 초과하여 포함하는 경우에는 광경화성 조성물의 점도가 너무 높아서 작업이 용이하지 않을 수 있다.
( 메타 ) 아크릴레이트 모노머 (B)
본 발명에 따른 광경화성 조성물은 (메타)아크릴레이트 모노머를 더 포함할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 기재와의 접착성을 높이거나 작업성의 향상을 위해 조성물의 점도를 낮추는 역할을 한다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 일반적으로 알려진 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
바람직하게 상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 기재와의 접착성을높이기 위해서 히드록시기를 포함하거나 카르복실기가 도입된 것을 사용할 수 있다.
히드록시기를 포함하는 (메타)아크릴레이트 모노머로는 구체적으로, 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 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
카르복실기가 도입된 (메타)아크릴레이트 모노머로는 구체적으로(메타)아크릴산 등을 들 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 점도를 낮출 목적으로 하기 수학식 1 의 최대수축률이 15% 이하인 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)아크릴레이트 모노머의 (메타)아크릴 관능기수/(메타)아크릴레이트 모노머의 분자량]
상기 식 1 의 최대수축률은 경화도가 100% 일 때를 가정하여 나타낸 것이다.
상기 최대수축률이 15%이하인 (메타)아크릴레이트 모노머로는 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 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 광경화성 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 70중량부, 바람직하게는 20 내지 60중량부로 포함될 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량이 상기의 기준으로 10중량부 미만으로 포함되는 경우 조성물의 점도가 높아 격벽 형성시의 작업성이 저하되며, 접착력이 낮아지며, 70 중량부를 초과하여 포함되는 경우 점도가 낮아져서 격벽 형성시 원하는 두께를 형성하기 어려울 수 있으며, 크랙이 발생할 수 있다.
광개시제 (C)
광개시제는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
예를 들어 상기 광개시제는 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 등을들 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 광개시제들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 제1형과 제2형을 병용하여도 무방하다.
상기 광개시제는 광경화성 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.2 내지 3중량부로 포함될 수 있다. 상기 광개시제가 0.1중량부 미만으로 포함되는 경우 경화 미흡으로 충분한 기계적 물성이나 접착력을 구현하기 어려우며, 10중량부를 초과하여 포함되는 경우 경화 수축으로 인한 접착력 불량이나 깨짐 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 광경화성 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 발명은 상기한 본 발명에 따른 광경화성 조성물을 이용하여 형성된 격벽을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 백라이트 유닛의 구조를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 백라이트 유닛은: 인쇄회로기판(110); 반사판(120); 발광다이오드(130) 및 도광판(140)을 포함한다. 이때 상기 반사판(120)의 외곽 둘레 상면, 즉, 도광판(140)의 외측에는 격벽(141)이 형성된다.
상기 격벽 (141)은 본 발명에 따른 광경화성 조성물을 도포한 후 경화하여 형성된다.
상기 격벽(141)의 두께는 도광판(140)의 두께와 동일하게 형성하는 것이 좋다. 바람직하게 상기 격벽(141)의 두께는 0.2 내지 2 mm 일 수 있다. 상기 광경화성 조성물의 도포는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 적용하여 실시할 수 있으며, 예를 들어 디스펜서를 이용하여 경화시킬 수 있다. 광경화성 조성물의 도포 후에는 UV광을 조사하여 경화시킨다. 상기 UV광의 조사량은 약0.01~10J/cm2이고, 바람직하게는 0.1~2J/cm2 이다.
상기 격벽(141)의 내부에는 수지형 도광판(140)이 형성된다. 상기 수지형 도광판(140)은 수지형 도광판용 조성물을 격벽(141)의 내부에 도포 및 경화시켜 형성된다.
상기 수지형 도광판용 조성물은 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 적용할 수 있다. 예를 들어 상기 수지형 도광판용 조성물은 우레탄 아크릴레이트 올리고머, (메타)아크릴레이트 모노머, 광개시제를 포함하여 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 본 발명은 이를 한정하는 것은 아니다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 광경화성 조성물을 이용하여 격벽(141)을 제조한 다음 상기 격벽(141) 내에 통상의 수지형 도광판용 조성물을 반사판(120)의 상면에 도포 및 경화시켜 도광판(140)을 제조하는 경우 도포된 수지형 도광판용 조성물이 외부로 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 도포성이 우수하면서도 황변의 발생이 없을 뿐만 아니라 접착성이 우수한 물성을 나타낸다.
본 발명은 또한, 상기 백라이트 유닛을 구비한 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 액정 디스플레이 장치는 본 발명의 광경화성 조성물로 형성된 격벽을 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>
교반기, 히팅멘틀, 냉각관, 온도조절 장치가 구비된 2000ml 유리반응기에 수평균 분자량 2,000인 폴리프로필렌글리콜(한농화성, PPG 2000) 720g, 이소포론디이소시아네이트(바이엘사, IPDI) 120g, 디에틸렌글리콜(한농화성 DEG) 20g, 디부틸틴디라울레이트(아케미사,Fascat 4202) 0.1g을 반응기에 넣고 온도를 70℃로 유지하면서 3시간 동안 진행 하였다. 반응기 온도를 상온으로 냉각시키고 2-히드록시에틸메타아크릴레이트(코그니스사, 2-HEMA) 65g, 메톡시히드로퀴논(이스트만사, HQMME) 0.8g, 디부틸틴디라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.2g을 투입하고 75℃에서 6시간 반응을 진행하였으며, 이소시아네이트 특성 피크(2260cm-1)가 완전히 사라지면 반응을 종결하였다. 이때 수지점도는 150,000cp(25℃)이고, 수평균 분자량은 8,700 이었으며, 전체 반응은 반응식 1에 나타낸 바와 같다.
<반응식 1>
Figure pat00019
<비교 합성예 1>
교반기, 히팅멘틀, 냉각관, 온도조절 장치가 구비된 2000ml 유리반응기에 수평균 분자량 2,000인 폴리프로필렌글리골(한농화성, PPG 2000) 750g, 이소포론디이소시아네이트(바이엘사, IPDI) 122g, 디부틸틴디라울레이트(아케미사,Fascat 4202) 0.1g을 반응기에 넣고 온도를 70℃로 유지하면서 3시간 동안 진행 하였다. 반응기 온도를 상온으로 냉각시키고 2-히드록시에틸메타아크릴레이트(코그니스사, 2-HEMA) 65g, 메톡시히드로퀴논(이스트만사, HQMME) 0.8g, 디부틸틴디라울레이트(아케미사, Fascat 4202) 0.2g을 투입하고 75℃에서 6시간 반응을 진행하였으며, 이소시아네이트 특성 피크(2260cm-1)가 완전히 사라지면 반응을 종결하였다. 이때 수지점도는 55,000cp(25℃)이고, 수평균 분자량은 3,700 이었다.
< 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3> 광경화성 조성물의 제조
하기 표1에 나타낸 조성을 혼합하여 광경화 조성물을 제조하였다. 단위는 g이다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
합성예1 5 10 50 70 75 - - -
비교 합성예1 - - - - - 98.8 78.8 48.8
2-HEMA 93 88 49 29.3 23.8 - 20 50
D-1173 0.5 0.5 0.3 0.5 - - 1 0.5
I-TPO 0.5 0.5 0.7 - 1 1 - 0.5
I-1010 1 1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
합성예 1 : 우레탄 아크릴레이트 올리고머 (점도 150,000cP)
비교합성예 1 : 우레탄 아크릴레이트 올리고머 (점도 55,000cP)
2-HEMA : 2-히드록시에틸메타아크릴레이트(코그니스사제)
Darocur 1173(광개시제 : 시바사제)
Igacure TPO : 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드(시바사제)
Iganox 1010 : 페놀계 열안정제 (시바게이지)
<실험예 >
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 광경화형 조성물을 1.5mm의 두께로 기판상에 테이블 코팅하고 메탈 하라이드 램프에서 1J/cm 광량으로 경화하여 시편 제작을 하고, 하기와 같은 방법으로 물성을 측정한 다음 표 2에 나타내었다.
<초기색값>
제작된 시편을 기제와 분리하여 유리판에 붙여 니폰 덴쇼쿠사의 Spectro color meter SE200을 이용하여 투과모드로 유리판과 시편의 색값을 측정하여 ΔE*ab 를 구하였다.
<고온고습>
60℃ 95% 습도의 항온항습 챔버에 각각의 실험예의 조성물을 신율 측정 시 제조한 시편과 동일한 방법으로 시편을 제조하여 500시간 방치 후 초기 색차값과의 차이를 ΔE*ab 값으로 표현하였다.
<고온>
120℃ 고온 챔버에 각각의 실험예의 조성물을 신율 측정 시 제조한 시편과 동일한 방법으로 시편을 제조하여 500시간 방치 후 초기 색차값과의 차이를 ΔE*ab 값으로 표현하였다.
<도포선폭변화>
실린지에 UV경화성 수지를 충진하고, 디스펜싱 장비를 이용하여 도포선폭을 1.5mm, 높이를 1.5mm로 도포하였다. 도포 1분경과 후 초기 대비 선폭이 넓어지는 변화율을 측정하였다.
<도포성>
실린지에 UV경화성 수지를 충진하고, 10cm *10cm 글래스 외각에 디스펜싱 장비를 이용하여 도포한 후 도포상태를 확인하였다.
1) 균일하게 도포 : ○
2) 도포선폭이 일정하지 않은 : △
3) 선 끊김 발생 : X
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3
고온고습 5.1 2.2 2.1 1.9 1.2 6.4 5.9 5.0
고온 7 2.7 2.2 1.5 1.3 8 9.1 11.1
도포 선폭변화 80% 10% 7% 3% 2.1% 3% 88% 32%
도포성 X ○ ○ ○ △ ○ △ X
초기색값 1.9 1.6 1.5 1.2 1.0 3 4.2 2.2
상기 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 격벽 형성용 광경화성 조성물의 경우 고온고습에서도 황변이 발생하지 않음을 알 수 있으며, 도포성이 양호하고, 도포선폭 변화가 적음을 알 수 있다. 이것은 격벽 형성시 작업성이 우수한 것을 나타낸다.
110: 인쇄회로기판
120: 반사판
130: 발광 다이오드
140: 도광판
141: 격벽

Claims (9)

  1. 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜을 제외한 2가의 폴리올 및 과량의 2가의 이소시아네이트를 반응시켜 제조된 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(a1)와 히드록시기를 함유하는 (메타)아크릴레이트 단량체(a2)를 반응시켜 제조된 것으로 하기 화학식 1로 표현되는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머(A); 및 광개시제(C);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물.
    <화학식 1>
    Figure pat00020

    (상기 화학식 1에서, R1은 2가의 폴리올(단 디에틸렌 글리콜은 제외한다.)에서 말단의 히드록시기를 제외한 구조를 의미하며, X는 2가의 이소시아네이트에서 말단의 이소시아네이트기를 제외한 구조를 의미하며, R2는
    Figure pat00021
    ,
    Figure pat00022
    ,
    Figure pat00023
    ,
    Figure pat00024
    또는
    Figure pat00025
    이며, n은 1 내지 10 의 정수이며, R3는 수소 또는 메틸이다.)
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 25℃에서 점도가 50,000 내지 500,000cP를 갖는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 광경화성 조성물은 (메타)아크릴레이트 모노머(B)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머(A)는 광경화성 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 70 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머(B)는 광경화성 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 70 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물.
  6. 청구항 1 에 있어서, 상기 광경화성 조성물은 자외선 안정제 또는 열 안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물.
  7. 청구항 1 내지 6중 어느 한 항에 있어서, 상기 광경화성 조성물은 수지형 도광판의 격벽을 형성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 광경화성 조성물.
  8. 청구항 1 내지 6중 어느 한 항의 광경화성 조성물을 이용하여 형성된 격벽을 갖는 수지형 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 청구항 8의 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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