KR20130111414A - 광학 시트 - Google Patents

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KR20130111414A
KR20130111414A KR20130034043A KR20130034043A KR20130111414A KR 20130111414 A KR20130111414 A KR 20130111414A KR 20130034043 A KR20130034043 A KR 20130034043A KR 20130034043 A KR20130034043 A KR 20130034043A KR 20130111414 A KR20130111414 A KR 20130111414A
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integer
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carbon atoms
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김경종
신의영
박창원
김태경
김수지
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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장치에 사용되는 광학 시트에 관한 것으로, 금속산화물 나노입자를 포함하는 경화성 수지 조성물로 되는 수지 경화층을 포함하여, 외부 충격에 쉽게 손상되지 않아 취급이 용이하고, 손상으로 인한 휘도 저하 방지와 함께 고굴절률을 달성할 수 있는 광학 시트에 관한 것이다.

Description

광학 시트 {Optical Sheet}
본 발명은 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display)에 사용되는 광학 시트에 관한 것이다.
광학용 디스플레이 소자로 사용되는 LCD는 외부 광원의 투과율을 조절하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식으로 광원장치인 백라이트 유닛이 LCD의 특성을 결정하는 중요한 부품으로 사용되고 있다.
특히 LCD 패널 제조기술이 발전함에 따라 얇고 휘도가 높은 LCD 디스플레이에 대한 요구가 높아졌고, 이에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 높이려는 다양한 시도가 있어왔는데, 모니터, PDA(Personal Digital Assistant), 노트북 등의 용도로 사용되는 액정 디스플레이는 적은 에너지원으로부터 밝은 광선을 발휘하는 것이 그 우수성의 척도라고 할 수 있다. 따라서 LCD의 경우 전면(前面) 휘도가 매우 중요하다.
LCD는 구조상 광확산층을 통과한 빛이 모든 방향으로 확산되므로 전면으로 발휘되는 빛은 매우 부족하게 되며, 따라서 적은 소비전력으로 보다 높은 휘도를 발휘하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 또한 디스플레이가 대면적화하여 보다 많은 사용자가 바라볼 수 있도록 시야각을 넓히고자 하는 노력이 수행되고 있다.
이를 위하여 백라이트의 파워를 높이게 되면 소비전력이 커지고 열에 의한 전력 손실도 커진다. 따라서 휴대용 디스플레이의 경우는 배터리 용량이 커지고 배터리 수명도 단축된다.
이에 따라 휘도 증가를 위하여 빛에 방향성을 주는 방법이 제안되었고, 이를 위하여 다양한 렌즈 시트들이 개발되었다. 그 대표적인 시트가 프리즘 배열을 가진 것이며, 즉, 여러 개의 산과 골을 직선으로 나란히 배열한 구조이다.
여기서 상기 프리즘 구조는 정면 방향의 휘도 향상을 위하여 45°의 경사면을 가지고 있는 삼각 어레이(array) 형태의 구조를 하고 있다. 따라서 프리즘 구조의 상부가 산 모양으로 되어 있어 작은 외부의 긁힘에 의해서 산의 상부가 쉽게 부서지거나 마모되어 프리즘 구조물이 손상되는 문제가 있었다. 동일한 형태의 프리즘 구조에서 출사되는 각이 어레이마다 동일하므로, 삼각형의 모서리 부위의 작은 뭉개짐이 발생하거나 경사면에 발생하는 미세한 스크래치 등에 의해서도 손상된 부위와 정상 부위간의 출사되는 광경로의 차이로 인하여 휘도가 저하되고 불량이 발생하게 된다. 그러므로 프리즘 시트의 생산시 미세한 불량에 의해서도 위치에 따라서는 생산된 프리즘 시트 전면을 사용하지 못하게 되는 경우가 발생하기도 한다. 이는 생산성 저하를 불러오고 곧 원가 상승의 부담으로 작용하게 된다. 실제 백라이트 모듈을 조립하는 업체들에서도 프리즘 시트의 취급시 스크래치에 의한 프리즘 구조물 손상으로 인한 불량이 상당한 문제가 되고 있다.
일반적으로 프리즘을 구성하는 수지는 유기화합물로 이루어지고 있으며, 유기화합물로 조절 가능한 굴절률 범위의 상한값은 이론상 1.7 정도로 알려져 있어서 무기화합물에 비하면 조절 가능한 굴절률 범위는 좁다. 또한 유기화합물만으로 제조된 고굴절의 수지는 점도상승 및 낮은 UV 안정성 등의 문제점을 가지고 있어 많은 제약을 받고 있다.
최근 이러한 문제점을 극복하기 위하여 고굴절률의 무기 나노 입자를 수지상에 분산하여 투명하고 고굴절률의 특징을 갖는 수지가 연구 개발 되고 있다. 고굴절률의 무기입자는 TiO2, ZrO2 등을 들 수 있으며, 이들을 가시광선 영역인 380nm 크기보다 작은 나노입자 크기로 유기상에 분산하면 투명하면서 고굴절 수지를 얻을 수 있다. 하지만, 이렇게 무기 나노입자가 분산된 광학시트의 경우, 일반적으로 외부 충격에 쉽게 손상되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 외부 충격에 의해 쉽게 손상되지 않으면서도 고굴절률을 나타내는 광학시트의 개발이 요구된다.
본 발명은 고굴절 및 고탄성 특성을 동시에 나타낼 수 있는 광학시트를 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 표면이 구조화되고, 유기화합물과 금속산화물 나노입자를 포함하는 경화성 수지 조성물로 되는 수지 경화층을 포함하고, 구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 또는 2gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 80% 이상인 광학 시트를 제공한다.
수학식 1
Figure pat00001
상기 수학식 1에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
상기 구현예에 의한 유기화합물은 에틸렌옥사이드 및 벤젠링을 포함하는 화합물을 포함하는 아크릴레이트계 유기화합물인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 유기화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기화합물인 것일 수 있다.
화학식 1
Ｘ－Ｙ
상기 화학식에서,
Ｘ는
Figure pat00002
이고, R은 수소원자 또는 탄소수 1~15개의 알킬기이고, n은 1 이상의 정수이고, a,b 및 c는 각각 0 이상의 정수이며, 단, a+b+c≥1이고, x,y 및 z는 각각 0 내지 50의 정수이고, Y는 벤젠링을 하나 이상 포함하는 화합물이다.
수학식 1
Figure pat00003
상기 수학식 1에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
상기 구현예에 의한 벤젠링을 하나 이상 포함하는 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 5로 표시되는 화합물 중 선택되는 것일 수 있다.
화학식 2
Figure pat00004
상기 화학식 2에서, R1 내지 R12 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K와 K'는 각각 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R12 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R12 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
화학식 3
Figure pat00005
상기 화학식 3에서, R1 내지 R6 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R6 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R6 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
화학식 4
Figure pat00006

상기 화학식 4에서, R1 내지 R10 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R10 중 하나 이상에는 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R10 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
화학식 5
Figure pat00007
상기 화학식 5에서, R1 내지 R18 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R18 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R18 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
상기 구현예에 의한 광학시트는 탄성회복률이 90% 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 광학시트에서 D1은 다음의 수학식 2를 만족하는 것일 수 있다.
수학식 2
Figure pat00008
상기 구현예에 의한 광학시트에서 D1은 다음의 수학식 3을 만족하는 것일 수 있다.
수학식 3
Figure pat00009
상기 구현예에 의한 광확시트에서 D1은 다음의 수학식 4을 만족하는 것일 수 있다.
수학식 4
Figure pat00010
상기 구현예에 의한 경화성 수지 조성물은 자외선 경화형 단량체, 광개시제 및 첨가제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 수지 경화층은 그 표면이 다수의 입체구조가 선형 또는 비선형적으로 배열되어 구조화된 형상을 갖는 것인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 광학시트는 기재층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 수지 경화층은 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상; 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상; 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 곡선 기둥 형상 중 선택된 한 가지 이상의 패턴이 형성되어 구조화된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 금속산화물 나노입자는 Al2O3, TiO2, ZrO2, In2O3, SnO2, Y2O3, CaO, MgO 및 CeO2로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 금속산화물로 제조된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 수지 경화층 내에 포함된 금속산화물 나노입자의 함량은 전체 수지 경화층 조성에 대하여 5~90중량%인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 수지 경화층 내에 포함된 금속산화물 나노입자의 함량은 전체 수지 경화층 조성에 대하여 10~70중량%인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 수지 경화층 내에 포함된 유기화합물의 함량은 전체 수지 경화층 조성에 대하여 10~70중량%인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 광학시트는 굴절률이 1.53~1.65인 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 고굴절 및 고탄성 특성을 동시에 나타내는 광학시트를 제조할 수 있다. 이러한 광학 시트의 특성으로 인하여, 필름 또는 시트의 적층이나 외부 충격에 의한 구조층의 손상을 방지할 수 있으며, 손상에 의한 휘도 저하를 방지할 수 있어 광학 시트의 기능을 유지할 수 있다.
도 1은 광학 시트의 탄성회복률을 시험하는 모식도이다
도 2는 탄성회복률이 높은 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 탄성회복률이 낮은 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 광학 시트에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도이다
도 5는 종래 광학 시트에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 광학시트에 탄성을 부여하는 유기화합물과 굴절률을 향상시킬 수 있는 금속산화물 나노입자를 포함하는 광학시트로서, 구체적으로는, 상기 유기화합물은 에틸렌옥사이드 및 벤젠링을 포함하는 화합물을 포함하는 아크릴레이트계 유기화합물인 것일 수 있다.
본 발명의 광학 시트는 표면이 구조화된 수지 경화층(이하, ‘구조층’이라 약칭한다.)을 포함하는 것일 수 있으며, 기재층 및 그 일면 또는 양면에 구조층을 포함하는 것일 수도 있다. 상기 구조층은 표면이 구조화된 수지 경화층으로서 복수개의 입체구조물을 포함하는 것일 수 있다.
일반적으로, 복수개의 입체구조물이 형성된 구조층을 포함하는 광학시트에서 복수개의 입체구조물 중에서도 단면이 다각형인 구조물이 형성된 경우, 광학 시트에서 상부가 산 모양으로 뾰족한 형태이므로, 외부 충격에 쉽게 손상될 수 있으며, 수지경화층에 금속산화물 나노입자가 다량 함유된다면 외부 충격 등에 더 쉽게 손상될 수 있다.
그러나, 본 발명의 광학 시트는 금속 산화물 나노입자를 다량 함유되더라도, 광학시트에 탄성을 부여할 수 있는 유기화합물의 특성에 의해 외부의 힘에 의해 쉽게 변형되었다가 쉽게 복원되므로 외부 충격에 쉽게 손상되지 않을 수 있다.
이를 위한 본 발명의 광학 시트는 구조층의 구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 또는 2gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 탄성회복률이 80% 이상인 광학 시트를 제공한다. 바람직하게는, 상기 광학 시트는 그 탄성회복률이 90% 이상인 것일 수 있다.
수학식 1
Figure pat00011

상기 식에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
본 발명의 광학 시트에 있어서 상기와 같이 가압하였다가 가압하였던 힘을 제거하였을 때 상기의 탄성회복률을 만족하는 경우, 외부에서 충격이 가해지더라도 충격에 유연하게 대처할 수 있을 정도의 탄성력을 갖게 되어 구조층의 손상을 방지할 수 있다.
반면, 광학 시트가 상기와 같이 가압하였다가 가압했던 힘을 제거하였을 때 상기의 탄성회복률을 만족하지 않은 경우에는 다른 필름과 접하거나 하중을 받는 경우 구조층의 상부가 눌린 채로 유지되어 광학 시트로서의 제기능을 수행하지 못할 우려가 있다.
또한 바람직한 일 구현예에 의한 본 발명의 광학 시트는 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하는 상기 D1이 하기 수학식 2를 만족하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 다음의 수학식 3을 만족하는 것이 좋고, 보다 더 바람직하게는 하기 수학식 4를 만족하는 것이 좋다.
수학식 2
Figure pat00012
상기 구현예에 의한 D1은 다음의 수학식 3을 만족하는 것일 수 있다.
수학식 3
Figure pat00013
상기 구현예에 의한 D1은 다음의 수학식 4을 만족하는 것일 수 있다.
수학식 4
Figure pat00014
상기 수학식 2 내지 수학식 4에서 D는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이를 의미한다.
즉, 본 발명의 광학 시트는 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이가 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이에 대하여 1/8 이상이 되도록 유연성을 갖는 것이 다른 필름과 접하거나 하중을 받는 경우 구조층의 상부가 정상적인 모양을 유지하는 데 있어서 더 유리할 수 있다.
결과적으로 본 발명의 광학 시트는 하중을 많이 받게 되면 입체적인 구조를 갖는 구조층이 쉽게 들어가지만, 압축 상태가 해제되면 최대한 원상태에 가깝게 회복되므로, 외부의 충격에도 구조층이 손상되지 않는다.
이러한 탄성회복률을 만족하는 광학 시트를 제공하기 위한 일예는 분자내 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 함유하도록 구조층을 형성하는 것이 탄성률을 상승시킬 수 있으며, 특히 구조층을 형성하는 경화성 수지 조성 중에 하기 화학식 1로 표시되는 유기화합물 포함하는 경우, 상기 탄성회복률을 만족하면서 광학적 특성을 저해하지 않는 측면에서 바람직하다.
화학식 1
Ｘ－Ｙ
상기 화학식에서,
Ｘ는
Figure pat00015
이고, R은 수소원자 또는 탄소수 1~15개의 알킬기이고, n은 1 이상의 정수이고, a,b 및 c는 각각 0 이상의 정수이며, 단, a+b+c≥1이고, x, y 및 z는 각각 0 내지 50의 정수이고, Y는 벤젠링을 하나 이상 포함하는 화합물이다.
상기 화학식 1에서 벤젠링이 하나 이상 포함하는 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 5로 표시되는 화합물 중 선택되는 것일 수 있으며, 본 발명의 구현예는 아래의 예시 구조에 한정하지 않고 벤젠링을 포함하는 구조의 연결 구조의 변형을 통하여 본 발명이 예시하는 고탄성 특성을 갖는 광학 시트의 구현이 가능하다.
화학식 2
Figure pat00016
상기 화학식 2에서, R1 내지 R12 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K와 K'는 각각 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R12 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R12 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
화학식 3
Figure pat00017
상기 화학식 3에서, R1 내지 R6 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R6 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R6 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
화학식 4
Figure pat00018

상기 화학식 4에서, R1 내지 R10 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R10 중 하나 이상에는 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R10 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
화학식 5
Figure pat00019
상기 화학식 5에서, R1 내지 R18 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R18 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
상기 R1 내지 R18 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 구조층 형성을 위한 경화성 수지 조성물 중 10~70중량% 포함되는 것이 바람직하며, 이 경우 공정 스크래치 내성을 가지는 프리즘 필름의 제조가 가능하다. 만일 경화성 수지 조성물 중 10중량% 미만으로 함유할 시에는 원하는 탄성 특성의 구현이 어려우며, 70중량% 초과인 경우에는 탄성회복률은 충족하나, 기타 프리즘 시트가 가지는 휘도 향상성, 색안정성, 공정안정성에 불리한 방향으로 작용할 수 있다.
한편, 경화성 수지 조성물에 포함되는 금속산화물 나노입자는 Al2O3, TiO2, ZrO2, In2O3, SnO2, Y2O3, CaO, MgO 및 CeO2로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 금속산화물로 제조된 것일 수 있다.
상기 금속산화물 나노입자는 구조층 형성을 위한 경화성 수지 조성물 중 5~90중량% 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10~70중량% 포함되는 경우 고굴절률을 가지는 광학 시트의 제조가 가능하다. 만일 경화성 수지 조성물 중 10중량% 미만으로 함유할 시에는 원하는 굴절률 특성의 구현이 어려우며, 70중량% 초과인 경우에는 원하는 프리즘 산의 구현 및 이로부터 제조된 수지의 탄성 특성 구현에 문제가 있다.
상기 금속산화물 나노입자로 인하여 광학시트는 고굴절률을 달성할 수 있으며, 구체적으로 굴절률은 1.53~1.65일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 의한 광학 시트에 있어서 구조층 형성을 위한 경화성 수지 조성물은 상술한 화학식 1로 표시되는 유기화합물과 금속산화물 나노입자 이외에, 다른 자외선 경화형 단량체들을 더포함할 수 있으며, 그 일예로는 테트라하이드로퍼푸릴아크릴레이트, 2(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크리레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시폭기에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 네오펜틸글리콜벤조에이트아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 페닐페녹시에탄올아크릴레이트, 카프로락톤(메타)아크릴레이트, 노닐페놀폴리알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트, 트리메틸프로판트리(메타)아크릴레이트, 스타이렌, 메틸스타이렌, 페닐에폭시(메타)아크릴레이트 또는 알킬(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또한, 구조층 형성을 위한 경화성 수지 조성물은 광개시제, 일예로 포스핀 옥사이드계, 프로판논계, 케톤계, 포르메이트계 등의 광개시제, 자외선 흡수제, 자외선 안정제, 기타 희석제, 색상 안정제, 레벨링제, 산화방지제, 소포제, 대전방지제 등의 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 광학 시트는 표면이 구조화된 수지 경화층으로서 복수개의 입체구조물을 갖는 구조층을 포함하고, 구조층 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상일 수 있으며, 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상일 수 있으며, 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 곡선 기둥 형상일 수 있다. 또한 이들 중 한 가지 이상의 패턴이 혼합된 형상일 수도 있다.
또한 평면에서 보았을 때 적어도 하나 이상의 동심원 형상으로 배열된 구조를 가지면서, 동심원을 따라 산과 골이 형성된 구조를 갖는 경우도 포함한다.
구조층의 단면이 다각형인 경우, 꼭지점의 각도에 따라 휘도와 광시야각의 특성 변화가 심한바, 집광에 의한 휘도와 광시야각을 고려하여 꼭지점의 각도가 80°~100°인 것이 유리할 수 있고, 85°~95°인 것이 더 유리할 수 있다.
상기 광학 시트의 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성되고, 광확산 입자를 더 포함하여 요철이 형성된 구조를 형성할 수도 있다.
본 발명의 광학 시트를 제조하는 방법은 특별히 한정된 것은 아니며, 예컨대 상기 구조층용 재료에 자외선 경화제 등의 첨가제를 첨가하여 자외선 경화형 액상 조성물을 제조한 후, 이것을 기재층에 코팅한 후 경화시킴으로써 광학 시트를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 광학 시트는 디스플레이에 적용되었을 때, 외부에서 충격이 가해지더라도 구조층의 손상을 방지할 수 있어, 취급이 용이하고, 노트북, PDA와 같은 휴대용 디스플레이의 경우에도 가방에 넣고 뛰거나 차량 이동에 의한 급정거 등과 같은 외부 충격에 쉽게 손상되지 않는 효과가 있다.
또한, 상기 광학 시트는 별도의 보호 필름이 필요 없어 제조 공정이 간편하고 생산 원가 절감 및 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
아울러 상기 광학 시트는 제조 공정시 필름 적층이나 외부 충격에 쉽게 손상되지 않으므로 불량 발생률이 줄어들어 생산 원가 절감 및 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 광학 시트의 탄성회복률을 시험하는 모식도이다.
평면압자(11)를 이용하여 광학 시트의 구조층(10)에 힘을 가하면 (B)와 같이 구조층(10)의 상부면이 압축된다. 이때 압축되어 들어간 깊이가 D1이다. 본 발명의 광학 시트는 상기 D1이 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이(D)에 대하여 1/8 이상, 더욱 바람직하게는 1/6 이상, 보다 더 바람직하게는 1/3 이상이 되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 광학 시트는 외부충격에 대하여 손상 없이 많이 들어갈 수 있도록 유연성을 갖는다.
이후 다시 평면압자(11)를 제거하면 (C)와 같이 구조층(10)의 상부면이 손상 없이 최대한 원상태로 회복된다. 이 때 회복된 광학시트의 높이와 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이(D)와의 차이가 D2이다.
따라서 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이와 압축되었다가 회복된 구조물의 높이 차이인 (D1-D2)가 클수록 탄성력이 우수한 것이며, 본 발명의 광학 시트는 상기 수학식 1로 표현되는 화합물을 포함하는 탄성회복률이 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상을 만족하여, D1이 크면서도 (D1-D2)가 커서 탄성력이 우수한 것으로, 외부충격에 대하여 많이 들어가면서 다시 최대한 원상태로 회복된다.
도 2는 탄성회복률이 우수한 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 3은 탄성회복률이 낮은 고분자 재료에 적용되는 힘과 D1 및 D2와의 관계를 나타내는 그래프이다. 탄성회복률이 높은 재료일수록 D2의 값이 0에 가까워지며, 이상적인 탄성을 가지는 재료일 경우 D2=0이 되어 탄성회복률은 100%가 된다. 반대로 탄성이 낮은 재료일수록 D2의 값이 D1에 근접하게 되어 (D1-D2)가 0에 근접하게 된다.
본 발명의 광학 시트는 도 2의 그래프에 근접하는 것이며, 본 발명의 고분자 재료가 도 2의 그래프의 곡선 형태에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 광학 시트(50)에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)(15)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도이고, 도 5는 종래 광학 시트(30)에 스크래치용 프로브(probe, 탐침)(15)를 사용하여 스크래치를 주는 모습을 나타내는 모식도이다.
종래 광학 시트(30)가 스크래치용 프로브(15)로 인하여 구조층(35) 상부가 변형되거나 깨져나가 손상이 많이 간 것을 볼 수 있으며, 이와는 달리 본 발명의 광학 시트(50)는 스크래치를 주더라도 구조층(55)의 상부에 손상이 발생되지 않는 것을 볼 수 있다.
본 발명의 광학 시트의 수지 경화층은 탄성 및 고굴절 특성을 동시에 나타날 수 있도록, 유기화합물 10~70중량%, 금속산화물 나노입자 10~70중량%, 자외선 경화형 단량체 10~50중량%, 광개시제 1~5중량% 및 첨가제 1~5중량%를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
아크릴레이트 올리고머의 제조
합성예 1
질소로 채워진 환류 반응기 속에 톨루엔 500g, 트리에틸아민 14ml, 비스페놀에이 비스클로로포메이트(알드리치사) 39.3g(0.1mol)과 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(알드리치사, 수평균분자량 375)75.0g(0.2mol)을 50도, 24시간 반응시킨 후 생성된 염은 원심분리법을 이용 분리하고, 감압 증류를 통하여 용매와 미반응물을 제거하여, n=2, R이 H, x=2, y=z=0이고, a는 9, b=c=0, Y는 화학식 2에서 R2와 R8은 -OCH2-, R5, R11는 CH3, 나머지 R은 H인 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 2
질소로 채워진 환류 반응기 속에 톨루엔 200g에 페놀 9.4g(알드리치사)과 에폭시 부탄 28.8g(알드리치사)과 벤질트리에틸암모니움 클로라이드 0.05g을 넣은 후 90도 24시간 반응시킨 후 그 수득물에 이소시아나토에틸 메타크릴레이트 15.51g(알드리치사)을 첨가하고 촉매로 디부틸틴딜라우레이트(알드리치사) 0.05g을 투입한 후 60도에서 24시간 반응시킨 후 미반응물질 및 용매를 감압 증류를 통하여 제거하여, n=1, R이 CH3이고, x=4, y=z=0, a=4, b=c=0, Y는 화학식 3 중 R1이 -CH2NHC(=O)- 이고 나머지 R2 내지 R6는 H인 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 3
질소로 채워진 환류 반응기 속에 톨루엔 200g에 폴리프로필렌글리콜 모노아크릴레이트 (BISOMER PPA6, LARPORTE사) 92g(0.1 mol)과 틴클로라이드 0.04g (알드리치사)과 에피클로로히드린 10.17g(0.11몰, 알드리치사)을 반응온도 80도에서 24시간 교반 후 NaOH 50% 수용액을 이용 탈염반응을 진행한 후, 분액 깔때기를 이용 NaCl염을 제거한 후 감압 증류를 통하여 얻어진 수득물을 다시 톨루엔 200g에 47.9g(0.05몰)을 투입한 후, 2-바이페닐카르복실릭산 10.1g(0.051몰, 알드리치사)과 벤질트리에틸암모니움 클로라이드 0.05g을 넣은 후 90도에서 24시간 반응시킨 후 감압 증류를 통하여 미반응물 및 용매를 제거하여, n=1, R이 H, x=3, y=z=0이고, a는 5, b=c=0, Y는 화학식 4에서 R2가 -CH2NHC(=O)-이고, R1, R3, R4, R5 및 R6는 H인 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 4
질소로 채워진 환류 반응기 속에 톨루엔 500g, 트리에틸아민 14ml, 비스페놀 플로렌(오사카가스,BPF) 35.4g(0.1mol)과 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(알드리치사, 수평균분자량 375) 75.0g(0.2mol)을 50도, 24시간 반응시킨 후 생성된 염은 원심분리법을 이용 분리하고, 감압 증류를 통하여 용매와 미반응물을 제거하여, n=2, R이 H, x=2, y=z=0, a는 6, b=c=0, Y는 화학식 5에서 R3과 R16은 -OCH2-이고, 나머지 R(R1, R2, R4 내지 R15)은 H인 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 5
질소로 채워진 환류 반응기 속에 톨루엔 500g, 트리에틸아민 14ml, 비스페놀에이 비스클로로포메이트(알드리치사) 39.3g(0.1mol)과 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(알드리치사, 수평균분자량 800) 160.0g(0.2mol)을 50도, 24시간 반응시킨 후 생성된 염은 원심분리법을 이용 분리하고, 감압 증류를 통하여 용매와 미반응물을 제거하여 n=2, R이 H, x=2, y=z=0이고, a=15, b=c=0, Y는 화학식 2에서 R2와 R8은 -OCH2-이고, 나머지 R(R1, R3, R4, R5, R6, R7, R9, R10, R11, R12 내지 R18)은 H인 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 6
질소로 채워진 환류 반응기 속에 톨루엔 200g에 비스페놀에이디글리시딜에테르 34.0g(0.1몰)을 투입한 후, 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(알드리치사, 수평균분자량 800) 160.0g(0.2mol)을 벤질트리에틸암모니움 클로라이드 0.05g을 넣은 후 90도에서 24시간 반응시킨 후 감압 증류를 통하여 미반응물 및 용매를 제거하여 n=2, R이 H, x가 2, y=z=0이고, a=15, b=c=0, Y는 화학식 2에서 R2, R8는 -CH2-CH(OH)-CH2O-이고, R5와 R11는 CH3이고, 나머지 R(R1, R3, R4, R6, R7, R9, R10, R12 내지 R18)은 H인 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
합성예 7
질소로 채워진 환류 반응기 속에 톨루엔 200g에 비스페놀에이디글리시딜에테르 34.0g(0.1몰)을 투입한 후, 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(알드리치사, 수평균분자량 800) 160.0g(0.2mol)을 벤질트리에틸암모니움 클로라이드 0.05g을 넣은 후 90도에서 24시간 반응시킨 후 감압 증류를 통하여 미반응물 및 용매를 제거하여, n=2, R이 H이고, x가 2, y=z=0, a=2, b=c=0, Y는 화학식 2 중 R2와 R7는 -OCH2-이고 R5와 R11는 CH3이고 나머지 R(R1, R3, R4, R6, R8, R9, R10 및 R12)은 H인 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 올리고머(미원상사, M240)를 준비하였다.
광학 시트 제조
실시예 1
전체조성 100중량%에 대해서, 상기 합성예 1에서 제조하여 얻은 아크릴레이트 35중량%; TiO2입자(Degussa, P25) 35중량%; 자외선 경화형 단량체로서 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 10중량%와 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 15중량%; 광개시제로서 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량%와 메틸벤조일포메이트 1.5중량; 및 첨가제 bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate 2.0중량%를 Vibratory Micro Mill(FRITSCH GmbH社)을 이용 3시간 혼합하여 조성물을 제조하였다. 그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 두께 188㎛) 일면에 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 900mJ/cm2을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다(D=215㎛).
실시예 2
전체조성 100중량%에 대해서, 상기 합성예 1에서 제조하여 얻은 아크릴레이트 35중량%; ZrO2입자(MEL Chemicals, MELox Nanosize Undoped) 35중량%,; 자외선 경화형 단량체로서 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 10중량%와 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 15중량%; 광개시제로서 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량%와 메틸벤조일포메이트 1.5중량%;및 첨가제 bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate 2.0중량%를 Vibratory Micro Mill(FRITSCH GmbH社)을 이용 3시간 혼합하여 조성물을 제조하였다. 그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 두께 188㎛) 일면에 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 900mJ/cm2을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다(D=215㎛).
실시예 3
상기 실시예 1에서, 합성예 1에서 수득한 아크릴레이트를 사용한 것 대신에 합성예 2에서 수득한 아크릴레이트를 사용하여 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서, 합성예 1에서 수득한 아크릴레이트를 사용한 것 대신에 합성예 3에서 수득한 아크릴레이트를 사용하여 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서, 합성예 1에서 수득한 아크릴레이트를 사용한 것 대신에 합성예 4에서 수득한 아크릴레이트를 사용하여 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서, 합성예 1에서 수득한 아크릴레이트를 사용한 것 대신에 합성예 5에서 수득한 아크릴레이트를 사용하여 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서, 합성예 1에서 수득한 아크릴레이트를 사용한 것 대신에 합성예 6에서 수득한 아크릴레이트를 사용하여 동일한 방법으로 광학 시트를 제조하였다.
비교예 1
광학 시트로서 3M社의 BEFⅡ-GⅡ 프리즘 필름을 사용하였다(D=215㎛).
비교예 2
합성예 7에서 제조된 아크릴레이트 70중량%, 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 10중량%, 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 15중량%, 광개시제 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량%, 광개시제 메틸벤조일포메이트 1.5중량%, 첨가제 bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate 2.0중량%를 Vibratory Micro Mill(FRITSCH GmbH社)을 이용 3시간 혼합하여 조성물을 제조하였다
그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 188㎛) 일면에 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 900mJ/cm2을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다.
비교예 3
전체조성 100중량%에 대해서, 상기 합성예 1에서 제조하여 얻은 아크릴레이트 70중량%; 자외선 경화형 단량체로서 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 10중량%와 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 15중량%; 광개시제로서 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량%와 메틸벤조일포메이트 1.5중량%; 및 첨가제 bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate 2.0중량%를 Vibratory Micro Mill(FRITSCH GmbH社)을 이용 3시간 혼합하여 조성물을 제조하였다. 그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 두께 188㎛) 일면에 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 900mJ/cm2을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다(D=215㎛).
비교예 4
전체조성 100중량%에 대해서, 상기 합성예 1에서 제조하여 얻은 아크릴레이트 60중량%; TiO2입자(Degussa, P25) 5중량%; 자외선 경화형 단량체로서 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 10중량%와 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 15중량%; 광개시제로서 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량%와 메틸벤조일포메이트 1.5중량%; 및 첨가제 bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate 2.0중량%를 Vibratory Micro Mill(FRITSCH GmbH社)을 이용 3시간 혼합하여 조성물을 제조하였다. 그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 두께 188㎛) 일면에 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 900mJ/cm2을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다(D=215㎛).
비교예 5
전체조성 100중량%에 대해서, 상기 합성예 1에서 제조하여 얻은 아크릴레이트 10중량%, TiO2입자(Degussa, P25) 80중량%, 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 2중량%, 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 3중량%, 광개시제 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량%, 광개시제 메틸벤조일포메이트 1.5중량%, 첨가제 bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate 2.0중량%를 Vibratory Micro Mill(FRITSCH GmbH社)을 이용 3시간 혼합하여 조성물을 제조하였다. 그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社, 두께 188㎛) 일면에 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 900mJ/cm2을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 27㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다(D=215㎛).
유기화합물 금속산화물 나노입자 자외선 경화형 단량체 광개시제 첨가제
종류 함량
(중량%)		 종류 함량
(중량%)		 함량
(중량%)		 함량
(중량%)		 함량
(중량%)
실시예1 합성예1 35 TiO2입자 35 25 3.0 2.0
실시예2 합성예1 35 TiO2입자 35 25 3.0 2.0
실시예3 합성예2 35 TiO2입자 35 25 3.0 2.0
실시예4 합성예3 35 TiO2입자 35 25 3.0 2.0
실시예5 합성예4 35 TiO2입자 35 25 3.0 2.0
실시예6 합성예5 35 TiO2입자 35 25 3.0 2.0
실시예7 합성예6 35 TiO2입자 35 25 3.0 2.0
비교예1 3M社의 BEFⅡ-GⅡ 프리즘 필름
비교예2 합성예7 70 - - 25 3.0 2.0
비교예3 합성예1 70 - - 25 3.0 2.0
비교예4 합성예1 60 TiO2입자 5 25 3.0 2.0
비교예5 합성예1 10 TiO2입자 80 25 3.0 2.0

상기 각 실시예 및 비교예에서 광학 시트의 D1, 탄성회복률, 내스크래치성 및 굴절률을 다음과 같이 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) D1 및 탄성회복률
실시예 및 비교예에서 제조된 광학 시트를 일본 시마즈사의 미소압축경도계(Shimadzu DUH-W201S)를 사용하여 'Load-Unload test' 항목을 이용하여 D1 및 탄성회복률을 측정하였다. 직경 50㎛인 평면압자의 중앙 부분에 광학 시트 구조층에서 산 모양의 뾰족한 부분이 오도록 위치시킨 후, 다음의 조건에서 D1 및 탄성회복률을 5회 반복하여 측정하고 평균값을 구하였다.
[측정조건 1]
a. 가해주는 최대 압축력 : 1gf(=9.807mN)
b. 시간당 가해지는 압축력 : 0.2031mN/sec
c. 최대 압축력에서의 멈춤시간 : 5sec
[측정조건 2]
a. 가해주는 최대 압축력 : 2 gf (=19.614mN)
b. 시간당 가해지는 압축력 : 0.2031mN/sec
c. 최대 압축력에서의 멈춤시간 : 5sec
(2) 내스크래치성
상기 실시예 및 비교예의 광학 시트를 IMOTO社의 Big Heart 테스트 장치에 의한 기본 무게를 사용하여 최소한의 압력을 가하였을 때, 구조층의 스크래치 발생 여부를 측정하였다. 손상의 정도는 육안 판단하였으며, 기준은 다음과 같다.
내스크래치성 나쁨 ← × < △ < ○ < ◎ → 내스크래치성 우수
(3) 굴절률
조성물의 굴절률을 측정하기 위해 굴절계(모델명: 1T, 일본 ATAGO ABBE)를 사용하여 굴절률을 측정한다. 측정을 위한 광원은 589.3㎚의 D광선 나트륨램프를 이용한다. 여기서의 굴절률은 25℃에서의 굴절률이다.
D
(㎛)		 측정조건1 측정조건2 내스크래치성 조액 굴절율 비고
D1
(㎛)		 D2
(㎛)		 탄성회복율
(%)		 D1
(㎛)		 D2
(㎛)		 탄성회복율
(%)
실시예1 215 5.377 0.815 84.8 8.632 0.959 88.8 ◎ 1.59
실시예2 215 5.421 0.952 82.4 8.798 0.961 89.0 ◎ 1.58
실시예3 215 5.433 0.725 86.6 9.523 1.051 88.9 ◎ 1.58
실시예4 215 6.254 0.891 85.7 10.583 0.956 90.9 ◎ 1.58
실시예5 215 5.358 0.786 85.3 9.536 0.876 90.8 ◎ 1.59
실시예6 215 4.896 0.689 85.9 9.577 0.952 90.0 ◎ 1.59
실시예7 215 5.233 0.885 83.0 10.563 1.2 88.6 ◎ 1.58
비교예1 215 1.338 0.383 71.3 2.53 0.697 72.4 × -
비교예2 215 9.584 1.935 79.8 10.500 2.226 78.8 ○ 1.54
비교예3 215 4.562 0.699 84.6 9.544 1.325 86.1 ◎ 1.55
비교예4 215 5.241 0.722 86.2 10.33 1.553 84.9 ◎ 1.56
비교예5 215 - - - - - - - 분석불가 프리즘제조 불가

상기 표 2에서와 같이 금속산화물 나노입자를 포함하고 상기 화학식 1로 표현되는 수지 조액은 고굴절률의 특성을 지니며, 이로부터 제조된 프리즘시트의 경우, 내스크래치성이 매우 우수한 특성을 지닌다. 이로써 본 발명의 광학 시트는 고굴절 수지층을 이용하여 고휘도성의 프리즘 특성을 지닐 수 있을 뿐만 아니라, 외부충격시 구조물의 손상 없이 많이 들어갔다가 다시 최대한 원상태에 가깝게 회복되므로, 외부 충격에 유연하게 대처할 수 있으며, 쉽게 손상되지 않는다는 것을 알 수 있다.

Claims (17)

  1. 표면이 구조화되고, 유기화합물과 금속산화물 나노입자를 포함하는 경화성 수지 조성물로 되는 수지 경화층을 포함하고,
    구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 또는 2gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 탄성회복률이 80% 이상인 광학 시트.
    수학식 1
    Figure pat00020

    상기 수학식 1에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기화합물은 에틸렌옥사이드 및 벤젠링을 포함하는 화합물을 포함하는 아크릴레이트계 유기화합물인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유기화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기화합물인 것임을 특징으로 하는 광학시트.


    화학식 1
    Ｘ－Ｙ
    상기 화학식에서,
    Ｘ는
    Figure pat00021
    이고, R은 수소원자 또는 탄소수 1~15개의 알킬기이고, n은 1 이상의 정수이고, a,b 및 c는 각각 0 이상의 정수이며, 단, a+b+c≥1이고, x,y 및 z는 각각 0 내지 50의 정수이고, Y는 벤젠링을 하나 이상 포함하는 화합물이다.


    수학식 1
    Figure pat00022



    상기 수학식 1에서, D1은 외부압력이 가해져 압축되어 들어간 깊이를 의미하며, D2는 외부압력이 가해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이와 외부압력이 제거되어 회복시의 광학 시트의 높이와의 차이를 의미한다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벤젠링을 하나 이상 포함하는 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 5로 표시되는 화합물 중 선택되는 것인 광학 시트.


    화학식 2
    Figure pat00023

    상기 화학식 2에서, R1 내지 R12 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K와 K'는 각각 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R12 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
    상기 R1 내지 R12 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.


    화학식 3
    Figure pat00024

    상기 화학식 3에서, R1 내지 R6 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R6 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
    상기 R1 내지 R6 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.


    화학식 4
    Figure pat00025



    상기 화학식 4에서, R1 내지 R10 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R10 중 하나 이상에는 화학식 1의 X와 결합하며,
    상기 R1 내지 R10 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
    화학식 5
    Figure pat00026

    상기 화학식 5에서, R1 내지 R18 중 하나 이상은 각각 -CKH2KO-, -C(=O)O-(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’-, -(CH2)K-CH(OH)-(CH2)K’O- 및 -CjH2jNHC(=O)- 중 선택되고 (K, K'는 1 이상의 정수이고, j는 0 이상의 정수임), 이때, 상기 R1 내지 R18 중 하나 이상은 화학식 1의 X와 결합하며,
    상기 R1 내지 R18 중 화학식 1의 X와 결합하지 않는 나머지는 각각 수소원자; 탄소수 1~15개의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 방향족환; 및 산소원자, 질소원자 및 황원자 중 1종 이상을 포함하는 화합물이다.
  5. 제1항에 있어서,
    탄성회복률이 90% 이상인 광학시트.
  6. 제1항에 있어서,
    D1은 다음의 수학식 2를 만족하는 것인 광학 시트.
    수학식 2
    Figure pat00027
  7. 제1항에 있어서,
    D1은 다음의 수학식 3을 만족하는 것인 광학 시트.
    수학식 3
    Figure pat00028
  8. 제1항에 있어서,
    D1은 다음의 수학식 4을 만족하는 것인 광학 시트.
    수학식 4
    Figure pat00029
  9. 제1항에 있어서,
    경화성 수지 조성물은 자외선 경화형 단량체, 광개시제 및 첨가제를 포함하는 것인 광학시트.
  10. 제1항에 있어서,
    수지 경화층은 그 표면이 다수의 입체구조가 선형 또는 비선형적으로 배열되어 구조화된 형상을 갖는 것인 광학시트.
  11. 제1항에 있어서,
    기재층을 포함하는 광학시트.
  12. 제1항에 있어서,
    수지 경화층은 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 다면체 형상; 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 기둥 형상; 또는 단면이 다각형, 반원형 또는 반타원형인 곡선 기둥 형상 중 선택된 한 가지 이상의 패턴이 형성되어 구조화된 것인 광학시트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 금속산화물 나노입자는 Al2O3, TiO2, ZrO2, In2O3, SnO2, Y2O3, CaO, MgO 및 CeO2로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 금속산화물로 제조된 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  14. 제1항에 있어서,
    수지 경화층 내에 포함된 금속산화물 나노입자의 함량은 전체 수지 경화층 조성에 대하여 5~90중량%인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  15. 제1항에 있어서,
    수지 경화층 내에 포함된 금속산화물 나노입자의 함량은 전체 수지 경화층 조성에 대하여 10~70중량%인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  16. 제1항에 있어서,
    수지 경화층 내에 포함된 유기화합물의 함량은 전체 수지 경화층 조성에 대하여 10~70중량%인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  17. 제1항에 있어서,
    굴절률이 1.53~1.65인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019529972A (ja) * 2016-08-26 2019-10-17 モレキュラー インプリンツ， インコーポレイテッドＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｍｐｒｉｎｔｓ，Ｉｎｃ． モノリシック高屈折率フォトニックデバイス
WO2018129076A1 (en) * 2017-01-04 2018-07-12 3M Innovative Properties Company Color compensating optical filters
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006041089A1 (ja) * 2004-10-15 2006-04-20 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. 活性エネルギー線硬化性樹脂組成物およびシート状光学物品
TW200643095A (en) * 2005-02-28 2006-12-16 Toagosei Co Ltd Active energy ray-curable composition
US20080221291A1 (en) * 2007-03-07 2008-09-11 3M Innovative Properties Company Microstructured optical films comprising biphenyl difunctional monomers
KR20090125816A (ko) * 2007-03-09 2009-12-07 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 바이페닐 2작용성 단량체를 포함하는 미세구조화 광학 필름
KR101075076B1 (ko) * 2008-05-16 2011-10-21 코오롱인더스트리 주식회사 광학 시트
JP5509880B2 (ja) * 2010-01-28 2014-06-04 Ｄｉｃ株式会社 硬化性樹脂組成物、その硬化物、及びプラスチックレンズ

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