KR20170003317A - 휘도 및 색 균일도가 향상된 광학시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘도 및 색 균일도가 향상된 광학시트에 관한 것으로서, 본 발명의 광학시트는 고분자 수지 내에 발광체가 분산되어 형성된 고분자 수지층 내에 하나 이상의 스페이서를 추가로 구비함으로써, 고분자 수지층의 두께 균일도가 향상되며, 이에 따라 상기 고분자 수지층을 포함하는 광학시트의 휘도 및 색 균일도 또한 향상된다.

Description

휘도 및 색 균일도가 향상된 광학시트{Optical sheet with the improved brightness and color uniformity}
본 발명은 휘도 및 색 균일도가 향상된 광학시트에 관한 것이다.
양자점(quantum dot)은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 그 크기에 따라 방출하는 파장이 다른 특성을 지니며, 이러한 양자점을 형광물질 또는 발광물질로 사용하여, 디스플레이의 특성을 향상시키거나 디스플레이 자체로 활용할 수 있음이 알려져 있다. 한편, 상기 양자점은 예를 들어 백라이트 유닛(BLU)에 들어가는 고분자 광학시트 내에 소량으로 결합되어 사용되고 있다.
그러나 상기 양자점과 같은 발광체는 공기 중의 물과 산소에 노출되면 표면산화에 의한 산화 문제점이 있어, 이를 보완하기 위한 방법으로 2장의 배리어필름 사이에 발광체가 분산된 고분자 수지를 분산시킨 후 경화시켜 광학시트로 제조하며, 이러한 광학시트는 청색 BLU 모듈의 도광판 위에 배치(on-surface 방식)되고 있다. 한편 상기 광학시트는 소형부터 대형까지 다양한 디스플레이 화면 크기에 대응할 수 있다.
한편, 상기 광학시트는 단순 적층 혹은 접착제에 의해 부착된 구조로 제조되거나, 시트 한 쌍을 롤러를 통과하며 가압을 통해서 접합을 하는 라미네이트 방식으로 제조된다. 그러나 롤러를 통과시켜 접합시키는 라미네이트 방식의 경우, 한 쌍의 시트 중에서 한 시트 방향으로 가압하기 때문에 압력이 가해지는 시트가 휘어짐이 발생하는 문제점이 있었다. 이에 종래 라미네이트 방식으로는 두께균일도를 맞추기 어려워 광학시트의 휘도가 낮아지거나, 색 균일도가 저하되는 단점이 있었다.
대한민국 공개특허 제 2010-0029519호(2010.03.17)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 2장의 배리어필름 사이에 형성되는 발광체를 포함하는 고분자 수지층 내에 스페이서를 추가로 구비함으로써 휘도 및 색 균일도가 향상된 광학시트를 제공하고자 하였다.
본 발명의 일실시예에서 제 1 배리어필름; 상기 제 1 배리어필름 상에 형성되며, 발광체가 분산된 고분자 수지층; 및 상기 고분자 수지층 상에 형성된 제 2 배리어필름;을 포함하는 광학시트로서, 상기 광학시트의 고분자 수지층은 하나 이상의 스페이서를 포함하는 광학시트를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에서, (a) 제 1 배리어필름을 준비하는 단계; (b) 상기 제 1 배리어필름과 이격되되, 상기 제 1 배리어필름과 대향하도록 제 2 배리어필름을 배치하는 단계; 및 (c) 상기 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 발광체와 스페이서가 분산되어 있는 고분자 수지 조액을 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켜 광학시트를 제조하는 단계;를 포함하는 광학시트 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에서, (a) 제 1 배리어필름 상에 하나 이상의 스페이서를 분산시키는 단계; (b) 상기 제 1 배리어필름과 이격되되, 상기 제 1 배리어필름과 대향하도록 제 2 배리어필름을 배치하는 단계; 및 (c) 상기 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 발광체가 분산되어 있는 고분자 수지 조액을 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켜 광학시트를 제조하는 단계;를 포함하는 광학시트 제조방법을 제공한다.
본 발명의 광학시트는 2장의 배리어필름 사이에 형성되는 고분자 수지층에 발광체 이외에 스페이서를 추가로 구비함으로써 고분자 수지층의 두께균일도를 확보하여 광학시트의 휘도 및 색 균일도를 향상시킨다.
한편, 본 발명의 광학시트는 고분자 수지층 내에 포함되는 발광체가 비카드뮴계 양자점으로서, 종래 카드뮴 기반의 양자점을 포함하는 광학시트 대비 친환경적이다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 광학시트이다.
도 1b는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 제조된 광학시트이다.
도 1c는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 제조된 광학시트이다.
도 2a는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 제조된 광학시트이다.
도 2b는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 제조된 광학시트이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 제조된 광학시트이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 롤투롤 공정을 이용한 광학시트 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서 한 쌍의 롤러 사이에 도입되는 2장의 배리어필름과 고분자 수지층을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 스프레이 방식으로 배리어필름상에 스페이서를 분산시키는 공정을 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
광학시트
본 발명의 일실시예에 따른 광학시트는 제 1 배리어필름; 상기 제 1 배리어필름 상에 형성되며, 발광체가 분산된 고분자 수지층; 및 상기 고분자 수지층 상에 형성된 제 2 배리어필름;을 포함하는 광학시트로서, 상기 광학시트의 고분자 수지층에는 하나 이상의 스페이서가 포함된다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광학시트는 하나 이상의 스페이서와 발광체를 포함하는 고분자 수지층 및 상기 고분자 수지층의 상부면 및 하부면에 각각 접촉하여 배치되어 고분자 수지층을 외부 조건으로부터 보호하는 2 장의 배리어필름을 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 스페이서는 상기 제 1 배리어필름 및 제 2 배리어필름과 이격되어 고분자 수지층 내부에 형성되거나 또는 제 1 배리어필름과 접촉하며 고분자 수지층의 하단에 형성되는 것으로서, 고분자 수지층의 두께균일도를 향상시키는 목적으로 사용될 수 있으며, 고분자 수지층이 높은 두께균일도를 가지게 되는 경우 광학시트의 휘도가 향상되며 우수한 색 균일도를 확보할 수 있게 된다. 한편, 상기 스페이서는 입자 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어 비드(beads) 형태일 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 광학시트에 있어서, 고휘도 및 우수한 색 균일도 확보는 제 1 및 제 2 배리어필름 사이에 형성된 고분자 수지층의 두께가 일정한 간격으로 유지되는지 여부에 달려있다. 이는 발광체인 양자점의 발광이 면광원 역할을 하므로, 고분자 수지층의 두께가 상대적으로 두꺼운 부분에는 발광체의 개수가 많게 되어 휘도가 높아지고, 두께가 상대적으로 얇은 부분에는 발광체의 개수가 적게 되어 휘도가 낮아지기 때문이다. 결국, 고분자 수지층의 두께가 일정하지 않은 경우, 그 부분을 통과하는 빛의 투과도가 서로 달라질 수 있으므로 공간적으로 불균일한 밝기를 나타내는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 고분자 수지층 내에 포함되는 스페이서는 투명한 재질일 수 있다. 여기서 투명한 재질이라 함은 가시광선의 투과율이 미리 정해진 임계치 이상인 재질을 의미하는 것으로서, 예를 들어 가시광선의 투과율이 90% 이상인 것을 의미한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 스페이서는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 및 우레탄계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특히 상기 스페이서가 아크릴계 수지를 포함하는 경우 상용성이 높아 조액 가공성 및 분산성 효과가 있어 유리하다. 또한, 본 발명의 일실시예에서, 상기 스페이서는 양자점을 더 포함하는 것일 수도 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 고분자 수지층 내에 포함되는 스페이서의 총 면적은 고분자 수지층 전체 면적의 25 내지 40% 범위를 가질 수 있다. 스페이서가 고분자 수지층 내에서 상기 면적 범위로 포함됨으로써 종래 라미네이트 방식으로 확보하기 어려웠던 두께균일도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 충분한 발광 효율을 얻을 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 고분자 수지층 내에 포함되는 스페이서 두께는 상기 고분자 수지층 두께의 70 내지 100% 범위를 가질 수 있다. 스페이서의 두께가 상기 고분자 수지층 두께의 70% 미만인 경우 고분자 수지층의 두께균일도 확보에 어려움이 있을 수 있으며, 상기 고분자 수지층 두께의 100%를 초과하는 경우, 원하는 광학시트의 두께를 맞추기 어려운 문제점이 있을 수 있다.
한편, 상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서는 하나 이상일 수 있으며, 상호 간에 50 내지 300㎛ 간격으로 이격된 것일 수 있다. 상기 스페이서들 간의 간격이 50㎛보다 작으면, 공극 영역의 면적이 작아져 발광체의 분산도가 떨어짐에 따라, 고분자 수지층의 두께불균일, 이에 따른 광학시트의 휘도 불균일, 색 불균일 문제점이 있을 수 있고, 상기 스페이서들 간격이 300㎛보다 크면, 배리어필름의 침하로 인해 스페이서들이 붕괴될 수 있고, 고분자 수지층의 두께균일도를 달성하기 어려울 수 있다.
한편, 상기 고분자 수지층 내에 포함되는 스페이서의 단면은 다각형 및 원형으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 형태를 가질 수 있고, 상기 스페이서 단면이 다각형인 경우, 단면이 사다리꼴, 사각형, 삼각형, 오각형 등과 같은 형태 중에서 선택되는 것일 수 있으며, 상기 스페이서의 단면이 원형인 경우, 단면이 원형, 타원형 및 반원형과 같은 형태 중에서 선택되는 것일 수 있다.
한편, 상기 고분자 수지층 내의 스페이서는 상기 배리어필름과 인접하거나 또는 이격되어 형성될 수 있으며, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 원형이고, 상기 스페이서는 제 1 배리어필름 및 제 2 배리어필름과 이격되며, 상기 고분자 수지층 내부에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 것일 수 있다(도 1a 및 1c 참조).
한편, 본 발명의 다른 일실시예에서, 상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 사각형이고, 상기 스페이서는 제 1 배리어필름 및 제 2 배리어필름과 이격되며, 상기 고분자 수지층 내부에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 것일 수 있다(도 1b 참조).
한편, 본 발명의 다른 일실시예에서, 상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 원형이고, 상기 스페이서는 제 1 배리어필름과 접촉하며, 상기 제 1 배리어필름 평면 상에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 것일 수 있다(도 2a 참조).
한편, 본 발명의 다른 일실시예에서, 상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 사각형이고, 상기 스페이서는 제 1 배리어필름과 접촉하며, 상기 제 1 배리어필름 평면 상에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 것일 수 있다(도 2b 참조).
한편, 상기 고분자 수지층은 고분자 수지를 매트릭스로 하여, 상기 매트릭스 내에 발광체가 분산되어 형성된 것으로서, 1층 이상의 층구조를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 매트릭스로 사용되는 고분자 수지는 낮은 산소 및 수분 투과성을 가지는 것이 바람직하며, 또한 높은 광 안정성 및 화학적 안정성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 고분자 수지의 액상 굴절율은 1.42 내지 1.65일 수 있고, 상세하게는 1.49 내지 1.61일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 고분자 수지는 예를 들어, 에폭시, 아크릴레이트, 노르보렌, 폴리 우레탄, 폴리에틸렌, 폴리페닐알킬실록산, 폴리디페닐실록산, 폴리디알킬실록산, 실세스퀴옥산들, 플루오르화 실리콘들, 및 비닐 및 수소화물 치환 실리콘들로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 수지일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서 상기 발광체는 양자점일 수 있으며, 상기 양자점은 실질적으로 단결정질인 나노구조들을 지칭하는 것으로서, 광원으로부터 방출된 1차 광을 흡수한 다음, 2차 광을 방출할 수 있으며, 그 크기에 따라 파장이 다른 광을 방출할 수 있다. 한편, 양자점의 전형적인 크기는 1 내지 10 ㎚일 수 있는데, 상기 양자점의 크기가 4 내지 5㎚ 인 경우 광원으로부터 1차 광을 흡수한 후 적색을 가지는 2차 광을 방출할 수 있고, 2 내지 3㎚ 인 경우 광원으로부터 1차 광을 흡수한 후 녹색을 가지는 2차 광을 방출할 수 있다.
한편, 발광체는 매트릭스 내에 균일하게 분산될 수 있으며, 상기 고분자 수지층이 다층 구조인 경우, 층층마다 다른 크기의 발광체가 배치될 수도 있으며, 단일 층 내에 서로 다른 크기의 발광체가 혼재되어 분산된 형태를 가질 수도 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 발광체는 비카드뮴계 양자점이며, 본 발명에 사용하기 위한 양자점들은 임의의 적합한 무기 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 비카드뮴계 양자점은 II-VI 족, III-V족, IV-VI 족 및 IV 족 반도체로 이루어지는 군에서 선택되는 무기 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 비카드뮴계 양자점은 Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C, P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InSe, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 무기 재료를 포함할 수 있다.
한편, 상기 고분자 수지층의 두께는 10 내지 120㎛일 수 있다. 상기 고분자 수지층의 두께가 10㎛ 미만인 경우 일정 수준의 색변환 물성을 만족시키기 위하여 양자점이 두꺼운 수지층 대비 더 높은 밀도로 존재 하여야 하며 이러한 경우 양자점들 간의 간격이 매우 좁아져 발광시 발생하는 열에 의한 양자점들의 degradation이 가속화되어 나타나는 효율 저하 또는 1차 광원으로부터 빛을 흡수하여 2차로 발광되는 빛을 옆에 있던 다른 양자점들이 지속적으로 흡수하여 발생할 수 있는 효율 저하가 예상되며, 120㎛ 초과인 경우 고밀도 양자점에 의해 발생하는 효율 저하는 발생하지 않을 수 있거나 그 정도가 낮아지겠으나, 제품화시 코팅 공정에서의 두께 균일도 저하 문제 및 제품 권취 시 발생할 수 있는 curl 문제, 롤당 권취량 저하, 대구경 코어 적용 등의 최종 제품의 불량 발생이나 생산 비용 증대 등의 경제성이 문제될 수 있다.
더 상세하게는 고분자 수지층의 두께가 120㎛ 초과시, 120㎛ 이하의 얇은 기재를 적용하게 될 경우, 경화시 발생하는 열에 의한 주름에 취약하게 되어 후막의 기재가 필요로 하게 되며, 이러한 경우 최종 제품의 두께가 약 400㎛에 육박하게 되므로 앞서 언급한 권취시 문제 발생을 야기시키거나 실제로 BLU에 적용시 전체 기구의 두께를 증가시키는 단점이 있을 수 있다.
한편, 상기 고분자 수지층의 일면 및 다른 일면과 각각 접촉하는 제 1 배리어필름 및 제 2 배리어필름은 고분자 수지층 내의 발광체가 수분 또는 산소의 침투로 수명이 감소하는 것을 막아주는 역할을 수행한다. 한편, 본 발명에서 제 1 및 제 2 배리어필름은 상호 구별을 위하여 임의로 순서를 매긴 것으로 이해하여야 한다.
한편, 상기 배리어필름은 기재 및 상기 기재 상에 형성된 배리어층을 포함할 수 있으며, 상기 배리어층은 유기층, 무기층 및 유기물과 무기물이 복합된 유·무기 복합층으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 층을 포함할 수 있고, 상기 배리어층은 단층 혹은 다층 구조일 수 있다.
상기 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스틸렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 셀룰로즈 아세테이트(cellulose acetate) 및 방수 비닐 클로라이드(weather-resistant vinyl chloride)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 배리어층이 유기층인 경우, 유기층에 포함되는 유기물은 실세스퀴옥산, 실록산, 아이소보닐아크릴레이트, 알콕시 실란들, 폴리디메틸실록산, 비닐메톡시실록산, 폴리페닐메틸실세스퀸옥산, 폴리페닐알킬실록산, 폴리디알킬실록산, 플루오르화 실리콘들 및 수소화물 치환 실리콘, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트스타이렌, 아크릴레이트, 노르보렌, 폴리에틸렌 및 스타이렌-부틸-스타이렌 폴리머로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 예를 들어 랜덤형태의 실세스퀴옥산 일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 배리어층이 무기층인 경우, 무기층에 포함되는 무기물은 Si, Al, In, Sn, Zn, Zr, Ti, Cu, Ce, Yt, La, Ba, Mg, F2, Sb, Sr 및 Ta 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 함유하는 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 또는 산화질화탄화물을 포함할 수 있으며, 예를 들어 SiOx 1층일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 배리어층의 두께는 0.1 내지 2㎛일 수 있다. 상기 배리어층의 두께가 0.1㎛미만인 경우 표면산화로 인한 미경화가 발생하는 문제점이 있을 수 있고, 상기 배리어층의 두께가 2 ㎛ 초과인 경우 롤투롤 공정시 표면에 크랙이 발생하여 성능이 떨어지는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 광학시트는 제 1 배리어필름 및 상기 고분자 수지층의 양 측면에 형성된 배리어물질 코팅층(400)을 더 포함할 수 있다. 상기 배리어물질 코팅층은 상기에서 설명한 배리어필름의 유기층 또는 무기층의 성분과 실질적으로 동일한 재질로 구성된 것일 수도 있으며, 고분자 수지층의 두께방향으로 수분 및 산소가 침투하는 것을 방지하는 재질이라면 특별히 제한되지 않는다(도 3 참조).
광학시트 제조방법
본 발명에 따른 광학시트를 제조하기 위해서는 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어 스페이서 형성을 위하여 스프레이 방식, 스크린 인쇄 방식, 임프린팅 방식 또는 직·간접 패턴 방식 등을 이용할 수 있다.
상기, 스프레이 방식의 경우 일정한 크기의 CV 10%이하의 구형 입자를 용매에 분산시킨후 고압에 의해 골고루 입자를 분산시키는 것이다. 이때의 스프레이 타입 및 압력, 거리, 용매양, 입자의 함량, 분산력 등의 조절이 필요하다.
한편, 스크린 인쇄 방식의 경우 하나 이상의 스페이서의 형상은 구형, 사각형, 사다리꼴, 삼각형 등이며, 몰드를 제작을 해서 몰드 위에 고분자 수지를 바른후 경화시키는 것이다. 이후 몰드를 제거하는 과정을 거치면 스페이서가 형성된다.
한편, 임프린팅 방식의 경우 하나 이상의 스페이서의 형상의 몰드를 제작을 해서 배리어필름 위에 고분자 수지를 바른후 몰드를 찍어낸 후 경화시키는 것이다.
한편, 직·간접 패턴 방식의 경우 하나 이상의 스페이서의 형상을 가진 롤을 제작하고, 배리어필름이 롤을 통과 하면서 고분자 수지에 의해 스페이서 형상을 형성하는 것이다. 이렇게 제작된 패턴이 있는 배리어필름을 몰드로 사용한 것이 직·간접 패턴 방식이다.
한편, 본 발명에 따른 광학시트 제조 시 2장의 배리어필름 사이에 고분자 수지층을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 롤투롤(roll-to-roll) 방식을 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광학시트 제조방법은 (a) 제 1 배리어필름을 준비하는 단계; (b) 상기 제 1 배리어필름과 이격되되, 상기 제 1 배리어필름과 대향하도록 제 2 배리어필름을 배치하는 단계; 및 (c) 상기 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 발광체와 스페이서가 분산되어 있는 고분자 수지 조액을 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켜 광학시트를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 광학시트 제조는 라미네이터롤 사이를 통과시키는 롤투롤 공정에 의해 진행될 수 있는데, 상기 롤투롤 공정은 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 장치를 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 장치는, 롤러의 중심부에 홈이 형성된 제 1 롤러(500); 및 상기 제 1 롤러와 일정간격 이격되어 형성된 제 2 롤러(550);를 포함하는 것일 수 있다(도 4 및 도 5 참조). 한편, 본 명세서에서 상기 한 쌍의 롤러 중 중심부에 홈이 형성된 롤러를 제 1 롤러라고 지칭하며, 중심부에 홈이 형성되지 않은 롤러를 제 2 롤러라고 지칭한다.
한편, 상기 제 1 롤러는 중심부와 엣지부로 구분되며, 상기 중심부에는 홈이 형성된다. 한편, 상기 제 1 롤러의 중심부에 형성된 홈의 양쪽 측면부에는 배리어물질을 공급하는 수단(600)이 구비되어 있을 수 있다(도 5 참조). 상기 수단은 제 1 배리어필름이 중심부에 홈이 형성된 제 1 롤러의 홈을 따라 주행 시, 홈의 양쪽 측면부를 통하여 제 1 배리어필름의 양 측면 및 고분자 수지층의 양 측면(두께 방향)에 배리어물질을 공급하여 코팅할 수 있도록 하는 구성이라면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 상기 배리어물질 공급 수단(600)은 배리어물질을 제 1 배리어필름의 양 측면 및 고분자 수지층의 양 측면에 균일하게 코팅할 수 있도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 홈의 양쪽 측면부에 수개, 수십개 혹은 필요에 따라 수백개의 미세한 홀(hole)이 형성되어, 상기 롤러의 외부로부터 배리어물질이 공급되는 형태일 수도 있다.
한편, 상기 제 1 롤러의 중심부에 형성된 홈의 바닥부는 표면조도가 50㎚이하 인 것일 수 있다. 상기 홈의 바닥부의 표면조도가 50㎚를 초과하는 경우 표면의 불균일함으로 인하여 제품 표면에 눌림에 의한 딤플이 발생할 수 있고, 두께균일도도 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 롤러의 재질은 당해 기술분야에 일반적으로 사용되는 재질을 사용할 수 있으나, 제 1 롤러 및 제 2 롤러는 스테인레스 스틸(Stainless steel, SUS)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어 고무 재질로만 롤러를 구성하거나 한 쪽 롤러의 재질을 고무(Rubber)로 사용할 경우 롤러 재질의 탄성으로 인하여 두께균일도 확보가 어려울 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 광학시트 제조방법은 (a) 제 1 배리어필름 상에 하나 이상의 스페이서를 분산시키는 단계; (b) 상기 제 1 배리어필름과 이격되되, 상기 제 1 배리어필름과 대향하도록 제 2 배리어필름을 배치하는 단계; 및 (c) 상기 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 발광체가 분산되어 있는 고분자 수지 조액을 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켜 광학시트를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 과정에 있어서, 우선 제 1 배리어필름 상에 하나 이상의 스페이서를 분산시킨다(단계 a). 상기 스페이서를 분산시켜 배치하는 과정이 특별히 제한되는 것은 아니나 예를 들어 스프레이 장치(700)를 이용한 스프레이 방식으로 이루어지는 것일 수 있다(도 6 참조). 이하, 롤투롤 공정을 거치는 것은 상기의 설명한 방식과 동일하다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명의 광학시트는 2장의 배리어필름 사이에 형성되는 고분자 수지층 내에 발광체 및 하나 이상의 스페이서를 포함함으로써, 고분자 수지층의 두께균일도를 향상시키며, 이를 포함하는 광학시트의 휘도 및 색 균일도 또한 향상시킨다. 한편, 본 발명의 광학시트는 발광체로서 비카드뮴계 양자점을 사용하므로, 종래 카드뮴 기반의 양자점을 포함하는 광학시트 대비 친환경적이다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
실시예
실시예 1
발광체(비카드뮴계 양자점)가 분산된 고분자 수지(IBOA, Styrene, acylate) 내에 3wt%로 스페이서(PMMA,MH-50FD, Kolon 社)를 분산시켰다. 스페이서는 50㎛ 크기의 구형의 입자로서, 단면은 원형이며, 총면적은 고분자 수지 전체 면적의 30% 면적에 해당하였다.
다음으로 제 1 배리어필름(아이컴포넌트 社, 125㎛, PET, SiOx)과 상기 제 1 배리어필름과 대향하는 제 2 배리어필름(아이컴포넌트 社, 125㎛, PET, SiOx)을 라미네이터 롤 사이에 위치시키고, 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 상기 고분자 수지를 두께 60㎛ 가 되도록 라미네이터 롤의 gap을 조정하여 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켰다. 이때 속도는 약 2.0 mpm 으로 유지시켰다.
이후 라미네이터 롤을 빠져나온 제 1 및 제 2 배리어필름 사이에 형성된 고분자 수지층을 UV 경화시킴으로써 광학시트를 제작 완성하였다. 이때의 노광량은 약 400 mJ/cm2정도 였으며, UV 경화 시, 사용한 UV램프 타입은 Fusion사의 무전극 타입 D-bulb였다. 한편, 사용된 제 1 및 제 2 배리어필름의 두께는 125 ㎛ 였으며 투습도 측면에서 WVTR = 10-2 g/m2/day 수준의 제품을 사용하였다.
한편, 두께 균일도 평가를 위하여, 상기 제조된 광학시트의 장변(l)과 단변(d)의 길이에 5% 위치를 좌표화하여 두께 측정 후, 균일도를 계산하였다.
(참고로 균일도는 아래의 식으로 계산한다.
균일도 = (최대값-최소값)/평균값 × 100 (%)
한편, 두께균일도는 (MAX-MIN)/평균값*100 이다. 이때, 두께균일도는 수치가 낮을수록 두께가 균일하다.)
이렇게 얻어진 광학시트의 고분자 수지층의 두께균일도를 측정(Micrometer, mitutoyo社 , 5*5cm, center를 측정)한 결과 두께균일도는 8% 수준이었다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 스페이서 입자 단면의 형태가 원형이 아닌 타원형으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 광학시트를 얻었다.
이렇게 얻어진 광학시트의 고분자 수지층의 두께균일도를 측정(Micrometer, mitutoyo社 , 5*5cm, center를 측정)한 결과 두께균일도는 9% 수준이었다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 스페이서 입자 단면의 형태가 원형이 아닌 사각형으로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 광학시트를 얻었다.
이렇게 얻어진 광학시트의 고분자 수지층의 두께균일도를 측정(Micrometer, mitutoyo社 , 5*5cm, center를 측정)한 결과 두께균일도는 9% 수준이었다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 스페이서를 스프레이 방식으로 형성한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 광학시트를 얻었다.
이렇게 얻어진 광학시트의 고분자 수지층의 두께균일도를 측정(Micrometer, mitutoyo社 , 5*5cm, center를 측정)한 결과 두께균일도는 7% 수준이었다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 스페이서를 제 1 배리어필름 일면에 직접 패턴 방식으로 형성한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 광학시트를 얻었다.
이렇게 얻어진 광학시트의 고분자 수지층의 두께균일도를 측정(Micrometer, mitutoyo社 , 5*5cm, center를 측정)한 결과 두께균일도는 5% 수준이었다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 스페이서를 임프린팅 방식으로 형성한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 광학시트를 얻었다.
이렇게 얻어진 광학시트의 고분자 수지층의 두께균일도를 측정(Micrometer, mitutoyo社 , 5*5cm, center를 측정)한 결과 두께균일도는 6% 수준이었다.
비교예 1
제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름을 라미네이터롤 사이에 위치시키고, 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 비카드뮴계 양자점이 분산되어 있는 고분자 수지(IBOA, Styrene, acylate)를 두께 60㎛ 되도록 라미네이터 롤의 gap을 조정하여 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켰다. 이때 속도는 약 2.0 mpm 으로 유지시켰다.
이후 라미네이터롤을 빠져나온 제 1 및 제 2 배리어필름 사이에 도포된 양자점이 분산된 고분자 수지층을 UV경화시킴으로써 광학시트를 제작 완성하였다. 이때의 노광량은 약 400 mJ/cm2정도 였으며, UV 경화시 사용한 UV램프 타입은 Fusion사의 무전극 타입 D-bulb였다. 한편, 사용된 제 1 및 제 2 배리어필름의 두께는 125㎛ 였으며 투습도 측면에서 WVTR = 10-2 g/m2/day 수준의 제품을 사용하였다.
이렇게 얻어진 광학시트의 고분자 수지층의 두께균일도를 측정(Micrometer, mitutoyo社 , 5*5cm, center를 측정)한 결과 두께균일도는 20% 수준이었다.
스페이서 크기 스페이서 형성방식 스페이서 단면 형태 고분자 수지층 내 스페이서 면적 고분자 수지층 두께 두께 균일도
실시예 1 50 ㎛ 고분자수지에 분산 원형 30% 60 ㎛ 8%
실시예 2 50 ㎛ 고분자수지에 분산 타원형 30% 60 ㎛ 9%
실시예 3 50 ㎛ 고분자수지에 분산 사각형 30% 60 ㎛ 9%
실시예 4 50 ㎛ 스프레이 원형 30% 60 ㎛ 7%
실시예 5 50 ㎛ 직접패턴 원형 30% 60 ㎛ 5%
실시예 6 50 ㎛ 임프린팅 원형 30% 60 ㎛ 6%
비교예 1 - - - 60 ㎛ 20%
실험예 1
본 발명에 따른 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에 따라 제조된 광학시트를 7인치 Blue LED 1Horizontal BLU의 도광판 상부에 적층하고 휘도향상필름을 광학시트의 상부에 적층 후 BLU를 장착하여 고정하고, 휘도계(모델명 : SR-3, 일본 TOPCON사)를 사용하여 7*5=35 지점의 휘도를 측정하였다.
측정된 휘도의 평균값 및 휘도 균일도(MAX/MIN)를 계산하여 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 색 균일도는 평균값 대비, 변화율로 계산하였다.
휘도 휘도균일도 색균일도
실시예 1 103% 1.2 4/1000
실시예 2 104% 1.3 4/1000
실시예 3 103% 1.3 4/1000
실시예 4 104% 1.2 3/1000
실시예 5 105% 1.1 2/1000
실시예 6 104% 1.1 2/1000
비교예 1 100% 2.1 12/1000
상기 표 1 및 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학시트는 비교예에 따라 제조된 광학시트와 대비할 때, 고분자 수지층의 두께균일도가 향상되며, 이에 따라 상기 고분자 수지층을 포함하는 광학시트의 휘도 및 색 균일도 역시 향상된다는 사실을 확인할 수 있었다.
100: 발광체가 분산된 고분자 수지층
200: 스페이서
300a, 300b: 배리어필름
400: 배리어물질 코팅층
500: 제 1 롤러 550: 제 2 롤러
600: 배리어물질 공급수단
700: 스프레이 장치

Claims (16)

  1. 제 1 배리어필름;
    상기 제 1 배리어필름 상에 형성되며, 발광체가 분산된 고분자 수지층; 및
    상기 고분자 수지층 상에 형성된 제 2 배리어필름;을 포함하는 광학시트로서,
    상기 고분자 수지층은 하나 이상의 스페이서를 포함하는 광학시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 및 우레탄계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 물질 또는 이들의 조합을 포함하는 광학시트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스페이서는 아크릴계 수지를 포함하는 광학시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 총 면적은 고분자 수지층 전체 면적의 25 내지 40%인 광학시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 두께는 고분자 수지층 두께의 70 내지 100%인 광학시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서는 상호 간에 50 내지 300㎛ 간격으로 이격되는 광학시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 다각형 및 원형으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 형태인 광학시트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 원형이고,
    상기 스페이서는 제 1 배리어필름 및 제 2 배리어필름과 이격되며, 상기 고분자 수지층 내부에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 광학시트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 사각형이고,
    상기 스페이서는 제 1 배리어필름 및 제 2 배리어필름과 이격되며, 상기 고분자 수지층 내부에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 광학시트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 원형이고,
    상기 스페이서는 제 1 배리어필름과 접촉하며, 상기 제 1 배리어필름 평면 상에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 광학시트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층에 포함되는 스페이서의 단면은 사각형이고,
    상기 스페이서는 제 1 배리어필름과 접촉하며, 상기 제 1 배리어필름 평면 상에 규칙적 또는 불규칙적인 아일랜드 형태로 포함되는 광학시트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광체는 II-VI 족, III-V족, IV-VI 족 및 IV 족 반도체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 비카드뮴계 양자점인 광학시트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지층의 두께는 10 내지 120㎛인 광학시트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배리어필름 및 상기 고분자 수지층의 양 측면에 형성된 배리어물질 코팅층을 더 포함하는 광학시트.
  15. (a) 제 1 배리어필름을 준비하는 단계;
    (b) 상기 제 1 배리어필름과 이격되되, 상기 제 1 배리어필름과 대향하도록 제 2 배리어필름을 배치하는 단계; 및
    (c) 상기 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 발광체와 스페이서가 분산되어 있는 고분자 수지 조액을 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켜 광학시트를 제조하는 단계;를 포함하는 광학시트 제조방법.
  16. (a) 제 1 배리어필름 상에 하나 이상의 스페이서를 분산시키는 단계;
    (b) 상기 제 1 배리어필름과 이격되되, 상기 제 1 배리어필름과 대향하도록 제 2 배리어필름을 배치하는 단계; 및
    (c) 상기 제 1 배리어필름과 제 2 배리어필름 사이에 발광체가 분산되어 있는 고분자 수지 조액을 도포하면서 라미네이터롤 사이를 통과시켜 광학시트를 제조하는 단계;를 포함하는 광학시트 제조방법.
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