KR20170073906A - 광학 필름용 조성물, 광학 필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

광학 필름용 조성물, 광학 필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 필름용 조성물, 광학 필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광학 필름용 조성물은 분자량이 상이한 두 종류의 폴리 카본네이트 수지를 특정 중량비로 포함함으로써, 이를 성형하여 얻어진 필름의 열팽창계수를 저하시키고 찢어짐 특성을 개선하였다.
또한, 일반적으로 사용되던 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 수지를 대체하여, 연신 공정이나 프라이머 처리 공정이 생략될 수 있어 제조 단가를 낮추면서도 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 수지와 동등 수준 이상의 광학 특성을 가져 백라이트 유닛에 적용시 높은 휘도 효율을 구현할 수 있다.

Description

광학 필름용 조성물, 광학 필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{COMPOSITION FOR OPTICAL FILM, OPTICAL FILM AND BACKLIGHT UNIT COMPRISING THE SAME}
본 발명은 광학 필름용 조성물, 광학 필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이며, 보다 상세하게는 폴리 카보네이트 수지를 포함하면서도 열팽창계수가 낮은 광학 필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치로, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전기영동 표시 장치(Electrophoretic Display), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display), 무기 EL 표시 장치(Electro Luminescent Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 표면 전도 전자 방출 표시 장치(Surface-conduction Electron-emitter Display), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display), 및 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Display) 등이 있다.
이 중에서도 특히, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이 가능한 장점으로 인해 최근에는 액정 표시 장치(LCD)가 주로 각광을 받고 있다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device; LCD)는 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
액정 표시 장치는 저전력 구동, 박형 구조, 우수한 화질을 구현할 수 있어, 종래 사용되던 CRT(Cathode Ray Tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 널리 사용되고 있는 실정이다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정 패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정 패널에 전기장을 인가하여 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정 패널은 자체 발광 요소가 없기 때문에 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 필요하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된　백라이트(backlight) 유닛이 배치된다.
상기　백라이트　유닛은 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Type)과 엣지형 (Edge Type)으로 구분할 수 있다.
직하형 방식의　백라이트　유닛은 광원을 액정패널 하부에 배치함으로써 광원으로부터 출사되는 빛을 직접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.
엣지형 방식의　백라이트　유닛은 액정패널 하부에 도광판을 배치하고, 광원을 도광판의 적어도 일측면에 배치함으로써 도광판에서의 굴절 및 반사를 이용하여 광원으로부터 출사되는 빛을 간접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.
이러한　백라이트　유닛은 광원에서 출사된 광의 휘도를 향상시키기 위하여 하나 이상의 확산 시트와 프리즘시트를 포함한 다수의 광학시트들을 구비한다.
이러한 다수의 광학시트들 각각은 필수기재인 지지층의 상부에 집광 또는 확산을 위한 광학부를 형성한다.
상기 지지층으로는 폴리 에틸렌 테리프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET) 기재를 가장 많이 사용하는데, 이러한 PET 기재는 광학시트에서 차지하는 비용이 상당하다.
또한, 이와 같이 다수의 광학시트들을 구비함에 따라　시트들 간에 마찰이 생겨 스크래치가 발생되고, 상호 간 간섭으로 인해 빛이 원하는 방향으로 출사되지 못하며 화면 전체의 휘도가 불균일해지면서 표시 품질이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제들 중　시트들 간 마찰을 방지하기 위해 각 광학시트의 두께를 두껍게 하여 각 광학시트가 유동되지 못하도록 할 수 있지만, 두께가 두꺼워질수록 PET 기재 비용이 상승되어 광학시트의 제조단가가 상승되고, 나아가 전체 액정표시장치의 제조단가가 상승되는 문제점이 있다.　
이에, 연신 공정을 거치지 않아 공정을 단순화하고, 내충격성 및 내열성이 우수하면서도 성형이 가능한 폴리 카보네이트(poly carbonate:PC) 기재를 사용하려는 시도가 있으나, 폴리 카보네이트 수지 특성상 열 팽창량이 높아 주름 불량이 발생하는 문제점이 있어 디스플레이 장치에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점 등을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 고분자량의 폴리 카보네이트 수지와 저분자량의 폴리 카보네이트 수지가 특정 비율로 혼합된 광학 필름용 조성물을 제공함으로써, 열팽창계수가 낮은 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름용 조성물을 제공함으로써, 백라이트 유닛에 적용시 주름이나 찢어지는 현상의 발생이 적은 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
추가적으로, 본 발명의 광학필름은 종래 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 필름에 비하여 단순화된 제조 공정을 거침으로써, 제조 단가가 절감된 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다
또한, 본 발명은 상기 조성물을 통해 높은 투명도와 치밀한 구조를 갖는 광학 필름을 제공함으로써, 비용이 절감되면서도 휘도 및 화질이 유지된 신뢰성 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 고분자량의 폴리 카보네이트 수지와 저분자량의 폴리 카보네이트를 특정 비율로 혼합한 조성물을 용융 압출 성형하여 광학 필름을 제공할 수 있다.
구체적으로, 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량이 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량보다 큰 광학 필름용 조성물을 제공할 수 있다.
상기 제1 폴리 카보네이트 수지는 고분자량의 폴리 카보네이트 수지로, 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000일 수 있다.
상기 제2 폴리 카보네이트 수지는 저분자량의 폴리 카보네이트 수지로 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000일 수 있다.
이와 같이, 비교적 저분자량의 제2 폴리 카보네이트 수지를 고분자량의 제1 폴리 카보네이트 수지와 상기 범위의 비율로 포함시킴으로써, 고분자량의 폴리 카보네이트 수지 네트워크 공간 즉, 분자간 공극에 저분자량의 폴리 카보네이트 수지가 첨가되어 분자 사이에 공기 함유량을 감소시켜 열팽창률이 개선될 수 있다.
상기 조성물의 유리 전이 온도는 140 내지 180℃일 수 있다.
또한, 상기 조성물은 무기 필러, 열안정제 가소제 및 활제 중 적어도 하나인 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000이고, 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000인 광학 필름용 조성물을 성형하여 얻어진 광학 필름을 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기와 같이 분자량이 상이한 두 종류의 폴리 카보네이트 수지를 광학 필름의 용도에 맞게 최적화된 혼합비로 포함함으로써, 연신 단계를 생략하여 경제적이면서도 우수한 투명성, 열안정성 및 내화학성이 부여된 필름을 제공할 수 있다.
상기 필름의 두께는 50 내지 200㎛일 수 있다.
상기 필름의 ASTM D 1004 규격에 따라 측정된 인열 강도(tear　resistance)는 150g/cm 내지 200g/cm 일 수 있다.
상기 필름의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 70 e-06/℃ 내지 80 e-06/℃일 수 있다.
상기 광학 필름의 일면에 프리즘 패턴이 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 광원부, 상기 광원부 상부에 도광판 및 상기 도광판 상부에　프리즘　시트를 포함하고, 상기　프리즘　시트는 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000이고, 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000인 광학 필름용 조성물을 성형하여 얻어진 광학 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리 카보네이트 수지의 분자 사이의 공극을 감소시킴으로써, 폴리 카보네이트 수지의 장점인 내충격성 및 내열성을 구비하면서도 낮은 열팽창률을 갖는 광학 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 분자 간 결합에너지가 증가되고 탄성이 증가됨으로써, 인열 강도가 개선된 광학 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연신 공정이나 프라이머 처리가 필요 없어 제조 공정을 간소화할 수 있고, 제조 단가를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전술한 광학 필름은 그 일면에 프리즘 패턴이 구비됨으로써, 백라이트 유닛에 적용시 가격 경쟁력이 높으면서도 휘도 효율과 내열성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광학 필름을 포함하는 프리즘 시트의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른　백라이트　유닛의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
광학 필름용 조성물
본 발명의 일측면에 따르면, 고분자량의 폴리 카보네이트 수지와 저분자량의 폴리 카보네이트를 특정 비율로 혼합한 조성물을 제공할 수 있다.
구체적으로, 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량이 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량보다 큰 광학 필름용 조성물을 제공할 수 있다.
본원에서, "중량평균분자량(molecular weight:MW)"은, 용매로서 헥사플루오로 이소프로판올을 이용한 겔투과 크로마토그래피(GPC) 측정에 의해 얻어진, 표준 폴리메틸 메타크릴레이트 환산 수치이다.
본원에서 사용되는 폴리 카보네이트 수지는, 방향족 폴리 카보네이트 수지 또는 지방족 폴리 카보네이트 수지일 수 있고, 카보네이트 결합을 가진 폴리에스테르로서 그 종류가 특별히 제한되지 않는다.
상기　폴리 카보네이트　수지는 디페놀류 화합물과 포스겐 화합물, 할로겐산 에스테르 화합물, 탄산 에스테르 또는 이들의 조합과 반응시켜 제조될 수 있다.
상기 디페놀류 화합물의 비제한적 예시로서, 히드로퀴논, 레조시놀, 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판('비스페놀-A'), 2,4-비스(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산, 2,2-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디브로모-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)술폭사이드, 비스(4-히드록시페닐)케톤, 비스(4-히드록시페닐)에테르 등을 들 수 있다. 　
상기 디페놀류 중에서, 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판 또는 1,1-비스(4-히드록시페닐)사이클로헥산을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판을 사용할 수 있다.
또한　폴리 카보네이트　수지는 선형　폴리 카보네이트　수지, 분지형　폴리 카보네이트　수지일 수 있다.
상기 선형　폴리 카보네이트　수지의 구체적인 예로는 비스페놀-A계　폴리 카보네이트　수지일 수 있다. 상기 분지형　폴리 카보네이트　수지의 구체적인 예로는 트리멜라틱 무수물, 트리멜리틱산 등과 같은 다관능성 방향족 화합물을 디페놀류 및 카보네이트와 반응시켜 제조되는 폴리머일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되고, n은 220 내지 250의 정수일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 제2 폴리 카보네이트 수지는 상기 화학식 1로 표시되고, n은 120 내지 150의 정수일 수 있다.
또한, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위가 포함된 공중합체일 수 있고, m은 10 내지 50일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 제2 폴리 카보네이트 수지는 상기 화학식 2로 표시되는 반복 단위가 포함된 공중합체일 수 있고, m은 5 내지 20일 수 있다.
여기서, R1 내지 R8는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C6 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C6 알콕시기 및 치환 또는 비치환된 C1-C6 할로알킬기로부터 선택될 수 있다.
본원에서, Ca-Cb 알킬은, a 내지 b 개의 탄소 원자를 갖는, 직쇄 알킬기, 분쇄 알킬기, 사이클로알킬(알리사이클릭)기, 알킬 치환된 사이클로알킬기 및 사이클로알킬 치환된 알킬기를 포함하는 포화 지방족기의 라디칼을 의미한다.
직쇄 또는 분쇄 알킬기는 이의 주쇄에 10개 이하(예를 들어, C1-C10의 직쇄, C3-C10의 분쇄), 바람직하게는 4개 이하, 보다 바람직하게는 3개 이하의 탄소 원자를 가진다.
구체적으로, 알킬기는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, s-부틸, i-부틸, t-부틸, 펜트-1-일, 펜트-2-일, 펜트-3-일, 3-메틸부트-1-일, 3-메틸부트-2-일, 2-메틸부트-2-일, 2,2,2-트리메틸에트-1-일, n-헥실, n-헵틸 및 n-옥틸일 수 있다.
마찬가지로, 바람직한 사이클로알킬은 이의 고리 구조에 3-10개 탄소 원자, 바람직하게는 3,4,5,6 또는 7개의 탄소원자를 가진다.
구체적으로, 사이클로알킬기는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헥실메틸, 사이클로헵틸, 바이사이클로[2.1.1]헥실, 바이사이클로[2.2.1]헵틸, 데칼리닐 또는 아다만틸일 수 있다.
또한, 할로 알킬이란, 플루오로(-F), 클로로(-Cl), 브로모(-Br) 또는 요오도(-I)로 치환된 알킬을 의미한다. 이러한 알킬은 부착이 원자가 전자 요구조건을 위반하지 않는다면 하나 이상의 비수소 치환기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 할로 알킬은 -CH2(할로), -CH(할로)2또는 -C(할로)3를 말하며, 메틸기의 수소 중 적어도 하나가 할로겐으로 대체된 메틸기를 의미하고, 구체적으로, 트리플로로메틸, 트리클로로메틸, 트리브로모메틸및 트리요오도메틸 등이 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기　폴리 카보네이트　수지는 용용지수(MI)가 낮은 저유동　폴리 카보네이트　수지일 수 있고, 구체적으로, ASTM D1238에 준하여 200℃의 온도 및 1.2 kg 하중 하에서 용융지수(MI)가 10 g/10 min 내지 30 g/10 min일 수 있다.
용융지수가 상기 범위 미만일 경우 필름 성형성이 저하될 수 있고, 용융지수가 상기 범위를 초과하면 필름의 내충격성, 내화학성 등이 저하될 우려가 있다.
일반적으로, 폴리 카보네이트 수지는 비교적 큰 분자 구조를 갖기 때문에 분자간 공극이 많고, 이 공극의 공기가 팽창하여 열팽창률이 높은 경향이 있다.
열팽창률이 높은 경우 발열이 있는 디스플레이 장치에 적용되면 필름과 기구부의 간섭으로 인해 주름이 발생하는 경향이 있어 백라이트 유닛의 프리즘 시트 등의 베이스 필름으로 사용하기에 어려운 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같이 분자량이 다른 두 종류의 폴리카보네이트 수지를 상기 범위로 포함함으로써, 분자간 공극과 결합 에너지를 조절하여 상기 문제점을 개선하였다.
구체적으로, 상기 조성물에 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함되는 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000일 수 있고, 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000일 수 있다.
비교적 고분자량의 제1 폴리 카보네이트 수지만을 사용하면 분자 사이의 공극이 크기 때문에, 공극의 공기가 열에 의해 팽창한 경우 분자간 결합 에너지가 팽창을 억제하지 못해 이로 제조된 필름 자체가 팽창하여 필름 걸이부 측에서 찢어질 수 있다.
이 때, 비교적 저분자량의 제2 폴리 카보네이트 수지를 상기 범위의 비율로 포함시킴으로써, 고분자량의 폴리 카보네이트 수지 네트워크 공간에 저분자량의 폴리 카보네이트 수지가 첨가되어 분자간 공극을 감소시킬 수 있다.
또한, 외부 응력 인가시 저분자량의 제2 폴리 카보네이트 수지가 움직일 수 있어 필름 전체의 탄성이 증가하고, 쉽게 찢어지지 않는 장점이 있다.
또한, 제1 폴리 카보네이트 수지를 상기 범위를 초과하여 포함하게 되면 저분자량의 제2 폴리 카보네이트 수지를 첨가한 효과가 미미하여 열팽창률이 개선되지 않을 수 있고, 제2 폴리 카보네이트 수지를 상기 범위를 초과하여 포함하게 되면 필름 전체의 기계적 강도가 약해지고 내화학성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 상기 범위로 고분자량의 폴리 카보네이트 수지와 저분자량의 폴리 카보네이트 수지를 포함하는 조성물을 제공함으로써, 이를 성형하여 얻은 필름의 물성이 개선될 수 있다.
상기 조성물의 유리 전이 온도는 140 내지 180℃일 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름 용 조성물은 140℃ 이상의 유리전이온도(TG)를 갖기 때문에 내열성이 높아 고온에서 성형성이 우수한 장점이 있다.
또한, 상기 조성물은 무기 필러, 열안정제 가소제 및 활제 중 적어도 하나인 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 필러는 비제한적 예시로서, 탤크, 클레이, 마이카, 규산칼슘, 유리, 유리 중공구, 유리 섬유, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 염기성 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 붕산아연, 도소나이트, 폴리인산암모늄, 칼슘알루미네이트, 하이드로탈사이트, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화철, 산화아연, 산화마그네슘, 산화주석, 산화안티몬, 바륨페라이트, 스트론튬페라이트, 카본블랙, 그라파이트, 탄소섬유, 활성탄, 탄소 중공구, 티탄산칼슘, 티탄산지르콘산납, 탄화규소 등일 수 있다.
또한, 본 발명은 열안정제를 포함할 수 있는데, 구체적으로 열안정제는 열가소성 수지가 대기 중의 산소와 빛, 또는 열에너지 등의 영향으로 분해, 노화가 발생하여 본래의 특성이 변질되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.
구체적으로, 상기 광학 필름용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 열안정제는 0.1 중량부 내지 5 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 2 중량부 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 상기조성물의 점도 안정성 및 열안정성이 우수한 효과를 구현할 수 있다.
상기 열안정제는 Cd/Ba/Zn계, Cd/Ba계, Ba/Zn계, Ca/Zn계, Na/Zn계, Sn계, Pb계, Cd계, Zn계 유기 복합 분말 안정제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
바람직하게는 열안정제로서 Ba/Zn계를 사용하는 것이 좋은데, 이는 Ba/Zn 계 안정제가 투명성 및 열안정성이 양호하여 연질 필름에 적합하기 때문이다.
상기 조성물에 포함되는 가소제는 예를 들어, 벤조에이트계, 시트레이트계, 포스페이트계 가소제 등 일 수 있고, 이를 사용하여 친환경성을 도모할 수 있다.
가소제를 첨가함으로써 블리딩 현상을 더욱 억제함과 동시에 타 성분과의 상용성을 우수한 수준으로 유지하여 원하는 물성을 용이하게 구현할 수 있다.
상기 활제의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 친환경적인 고급 지방산을 포함하여 친환경성을 도모할 수 있고, 구체적으로, 탄소수 18의 포화 고급지방산인 스테아린산을 이용할 수 있다.
또한, 상기 활제는 광학 필름용 조성물 100중량부에 대하여, 약 3 중량부 이하로 포함할 수 있고, 그에 따라 상기 투명필름을 형성하기 위한 프레스 등 가공 과정에서 수지가 롤 또는 프레스에 들러붙는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 광학 필름용 조성물은 또한, 기타 첨가제 등을 더 포함할 수 있고, 상기 기타 첨가제는 이 기술분야에서 공지된 다양한 종류의 물질을 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
광학 필름
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000이고, 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000인 광학 필름용 조성물을 성형하여 얻어진 광학 필름을 제공할 수 있다.
상기 광학 필름은 전술한 광학 필름용 조성물을 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법에 따라 용융 압출 성형하여 얻을 수 있다.
이 때, 상기 광학 필름은 상기 제1 폴리 카보네이트 수지와 상기 제2 폴리 카보네이트 수지를 가열 용해하여 혼합하는 단계, 압출 성형 단계 및 열 고정 단계를 통해 수득될 수 있으며, 연신 단계는 제외될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름용 조성물은 두 종류의 폴리 카보네이트 수지를 광학 필름의 용도에 맞게 최적화된 혼합비로 포함함으로써, 연신 단계를 생략하면서도 우수한 투명성, 열안정성 및 내화학성을 갖기 때문에, 연신 과정에 드는 제조 비용을 생략할 수 있어 경제적인 이점이 있다.
구체적으로, 가열 용해단계는 폴리 카보네이트 수지를 완전히 용해시키는 온도에서 용매 중에서 교반하거나, 압출기중에서 균일 혼합하여 실시될 수 있다.
바람직하게는 제1 폴리 카보네이트 수지를 먼저 용융시킨 후, 제2 폴리 카보네이트 수지를 후첨하여 용융 혼합시킬 수 있다.
용매로는 폴리 카보네이트 수지를 충분히 용해시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸, 액체파라핀 등의 지방족 또는 고리형 탄화수소 등을 들 수 있는데, 용매 함유량이 안정된 겔과 유사한 상태의 조성물을 얻기 위해서는 액체 파라핀과 같은 비휘발성 용매가 바람직하다.
압출기 중에서 용해하는 경우는 우선　압출기중에 전술한 제1 폴리 카보네이트 수지를 공급하여 용융한다. 그 후, 이 용융 상태의 제1 폴리 카보네이트 수지에 제2 폴리 카보네이트 수지와 액상 용매를 공급한다.
이어서,　압출　성형 단계에서, 용융 혼련된 폴리 카보네이트 수지의 가열 용액을 직접적으로, 또는 더 별도의　압출기를 사용하여 다이 등으로부터 최종 제품의　필름　두께가 50 내지 200 ㎛로 되도록　압출할 수 있다.
다이로부터　압출된 용액은 냉각에 의해 겔상 성형물로 형성된다. 냉각은 다이를 냉각하거나, 겔상　시트를 냉각하는 방법에 의한다. 냉각은 적어도 50℃/분의 속도로 90℃ 이하까지, 바람직하게는 80 내지 30℃까지 행한다. 겔상　시트의 냉각 방법으로는 냉풍, 냉각수, 기타 냉각 매체에 직접 접촉시키는 방법, 냉각 롤에 접촉시키는 방법 등을 사용할 수 있다.
이어서, 열고정한 성형물을 용제로 세정하여 잔류하는 용매를 제거할 수 있다. 세정용매로는 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 탄화수소, 염화메틸렌, 사염화탄소 등의 염소화 탄화수소, 삼불화에탄 등의 불화 탄화수소, 디에틸 에테르, 디옥산 등의 에테르류 등의 이휘발성(易揮發性)의 것을 사용하는 것이 가능하다.
이들 용제는 상기 광학 필름용 조성물의 용해에 사용된 용매에 대응하여 적절히 선택하고 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용한다. 세정방법은 용제에 침지하여 추출하는 방법, 용제를 분사하는 방법, 또는 이들을 조합시킨 방법 등에 의해 행해질 수 있다.
이어서, 열고정 단계를 통해, 겔상 성형물을 125 내지 135 ℃의 온도에서 15초 내지 10분동안 열고정할 수 있다. 상기 범위의 시간과 온도에서 열고정함으로써, 열고정에 의한 수축을 줄이고, 열에 의한 잔류 응력을 제거하는 효과가 있다.
이와 같은 방법으로 성형하여 얻어진 광학 필름의 두께는 50 내지 200㎛일 수 있다.
두께가 50㎛ 미만인 경우, 필름 일면에 프리즘 패턴을 구현하거나, 백라이트 유닛에 적용하여 사용시 광학 부재 등을 지지하기 어려워 크랙이나 컬 등이 발생할 수 있고, 두께가 200㎛를 초과하는 경우 제조 단가가 높아질 뿐만 아니라, 이를 포함하는 백라이트 유닛이나 디스플레이 장치 전체의 두께가 증가하기 때문에 경량 박형의 디스플레이 구현을 저해하는 문제점이 있다.
상기 필름의 ASTM D 1004 규격에 따라 측정된 인열 강도(tear　resistance)는 150g/cm 내지 200g/cm 일 수 있다.
또한, 상기 필름의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 70 e-06/℃ 내지 80 e-06/℃일 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 고분자량의 폴리 카보네이트 수지에 저분자량의 폴리 카보네이트 수지를 특정 비율로 혼합함으로써, 분자 간 공극을 채워 공기 팽차량을 현저히 줄임으로써 열팽창률이 저하되었다.
또한, 분자 간 결합에너지를 증가시키고 저분자량 폴리 카보네이트 수지의 유동성에 의해 탄성이 증가되어 치수 안정성과 인열 강도가 우수하기 때문에, 백라이트 유닛에 적용시 주름이 발생하거나 찢어지는 현상을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 상기 광학 필름의 일면에 프리즘 패턴(20)이 구비될 수 있다.
상기 프리즘 패턴은 서로 대칭되는 다수의 제1 및 제2경사면으로 구성되어 그 단면이 삼각형상을 이루며 제1방향을 따라 반복되어 인접 배열됨으로써 형성될 수 있다(도 1 참조).
상기 다수개의 프리즘 패턴(20)은 이러한 다수개의 프리즘 패턴(20)은, 탄성 아크릴로 이루어질 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
한편 본 발명의 실시예로서의 광학 필름(10)이 베이스 층으로 사용되고, 광을 집광시키는 집광층으로 집광패턴 중 하나인 프리즘 패턴(20)을 도시하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 프리즘 패턴(20) 대신 다른 형상, 일예로 그 단면이 반원 또는 반타원 형상인 렌티큘러패턴과 같은 집광패턴이 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광학 필름(10) 상에 프리즘 패턴(20)을 포함함으로써, 열팽창률이 낮고 인열강도가 높은 필름을 베이스 층으로 사용하여 프리즘 시트의 신뢰성을 향상시킴과 동시에, 시트 자체의 제조 단가를 줄일 수 있다.
백라이트 유닛
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000이고, 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000인 광학 필름용 조성물을 성형하여 얻어진 광학 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른　백라이트　유닛의 단면도이다.
도 2를 참조하면,　백라이트　유닛(200)은 형광램프가 위치하는 방식에 따라 엣지형과 직하형으로 나눌 수 있다.
도 2의 엣지형　백라이트　유닛(200)은 반사 시트(1), 도광판(2), 램프(4), 확산 시트(5),　프리즘 시트(100), 보호 시트(6)를 포함한다.
빛을 발생시키는 광원부는 하나 또는 그 이상의 램프(4) 및 실장부(3)를 포함한다. 빛을 방생시키는 광원부는 냉음극형광램프를 사용할 수 있고, 램프(4) 대신 발광 다이오드를 이용하여 빛을 발생시킬 수 있다.
실장부(3)는 램프(4)를 실장하며, 램프(4)로부터 발생된 빛을 반사 시킨다. 도광판(2)은 그의 상면 및 하면의 반사 조건을 제어하여 광원부로부터 발생된 빛을 도광판(2) 전체에 걸쳐서 골고루 확산 시킬 수 있다. 또한, 도광판(2)은 상기 확산된 빛을 액정표시장치의 패널 방향으로 진행시킬 수 있다.
반사 시트(1)는 도광판(2)을 통과하여 액정표시장치의 패널과 반대방향으로 조사된 빛을 도광판(2) 방향으로 반사 시킬 수 있다.
확산 시트(5)는 도광판(2)으로부터 진행되는 빛과 도광판(2)의 법선이 이루는 각에 따라 도광판(2)으로부터 진행되는 빛을 확산 또는 집광시킬 수 있다.
프리즘 시트(100)는 확산 시트(5)에 의해 확산 또는 집광된 빛 중 일부를 보호 시트(6) 방향으로 집광시키고, 나머지 빛을 반사 액정들을 이용하여 도광판(2) 방향으로 반사 시킬 수 있다.
프리즘 시트(100)는 본 발명에 따른 광학 필름용 조성물로 얻어진 광학 필름(100)과 그 상부에 프리즘 패턴(20)을 구비할 수 있다.
상기 프리즘 시트(100)는 고분자량 폴리 카보네이트 수지에 저분자량 폴리 카보네이트 수지를 함께 포함함으로써 폴리 카보네이트 수지의 장점인 내마모성, 내충격성 및 내화학성을 구비하면서도 열팽창률이 낮아 주름이 발생하지 않고 탄성이 좋아 인열 강도가 높은 장점이 있다.
보호 시트(6)는 액정표시패널의 시야각을 넓히기 위하여　프리즘 시트(100)에 의해 집광된 빛을 확산 시키고, 확산된 빛을 액정표시패널에 제공할 수 있다.
직하형 백라이트 유닛(미도시)는 엣지형 백라이트 유닛과 비교하여 램프의 위치 및 도광판의 구비에 있어 차이가 있다.
직하형　백라이트　유닛은 램프(4)가 확산 시트(5) 및 반사 시트(1) 사이에 위치하여 도광판(2)이 없이도 빛을 패널쪽으로 바로 조사할 수 있다.
액정 표시 장치
도 3은 본 발명에 따른 광학 필름을 구비하는 백라이트 유닛(200)을 포함하는 액정 표시 장치(300)의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 액정 표시 장치(300)는 액정 표시 패널 및　백라이트　유닛(200)을 포함한다.　백라이트　유닛(200)은 직하형 또는 엣지형　백라이트　유닛일 수 있다.
액정 표시 패널은 게이트선, 데이터선, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 화소 전극 등이 구비되어 있는 TFT 기판(51)과, 이에 대향하여 배치되며 컬러필터(Color filter) 및 공통 전극 등이 구비되어 있는 컬러필터 기판(50) 및 TFT 기판(51)과 컬러필터 기판(50) 사이에 액정이 채워져 있는 액정층(60) 등으로 구성된다.
TFT 기판(51)은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 구비되어 있는 투명한 유리 기판으로서, 소스 단자에는 데이터 라인이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결되어 있다. 드레인 단자에는 도전성 재질로서 투명한 ITO(indium tin oxide)로 이루어진 화소 전극이 구비된다.
이러한 TFT 기판(51)에 대향하여 그 위에 컬러필터 기판(50)이 배치된다. 컬러필터 기판(50)은 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색 화소인 R, G, B 화소가 박막 공정에 의해 구비된 기판으로, 전면에 ITO로 이루어진 공통 전극이 구비 되어 있다.
상기 액정층(60)은 상기 TFT 기판(51)과 컬러필터 기판(50)의 사이에 마련되며, 내부에 액정이 채워지며, 화소 단위를 이루는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 상기 액정셀은 화상신호 정보에 따라 배열이 변경되어 광투과율을 조절함으로써, 화상을 구비하게 된다.
또한, TFT 기판(51)의 하부와 컬러필터기판(50)의 상부에는 광원에서 제공되는 무편광의 광을 직선 편광으로 편광시키는 편광판(40, 41)이 구비된다. 이러한 편광판(40, 41)은 액정층(60)의 액정셀이 배향방향에 따라 광의 투과방향을 일정하게 유지시켜 준다.
또한, 백라이트 유닛(200)은 TFT 기판(51)의 배면에 구비되어 액정 표시 패널에 광을 공급한다.
그 결과,　본 발명에 따른 광학 필름을 베이스 필름으로 프리즘 패턴이 구비된 프리즘 시트를 포함하는　백라이트　유닛(200)으로부터 제공되는 빛이 액정층(60)의 분자배열에 상응하여 컬러필터에 입사될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
300: 액정 표시 장치
200: 백라이트 유닛
100: 프리즘 시트
10: 광학 필름
20: 프리즘 패턴
1: 반사 시트
2: 도광판
3: 실장부
4: 램프
5: 확산 시트
6: 보호 시트
40, 41: 편광 필름
50, 51: 기판
60: 액정층

Claims (11)

  1. 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고,
    상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량이 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량보다 큰,
    광학 필름용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000인,
    광학 필름용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000인,
    광학 필름용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성물의 유리 전이 온도는 140 내지 180℃인,
    광학 필름용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 무기 필러, 열안정제 가소제 및 활제 중 적어도 하나인 첨가제를 더 포함하는,
    광학 필름용 조성물.
  6. 제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000이고, 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000인 광학 필름용 조성물을 성형하여 얻어진,
    광학 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필름의 두께는 50 내지 200㎛인,
    광학 필름.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 필름의 ASTM D 1004 규격에 따라 측정된 인열 강도(tear　resistance)는 150g/cm 내지 200g/cm 인,　
    광학 필름.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 필름의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)는 70 e-06/℃ 내지 80 e-06/℃인,
    광학 필름.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 광학 필름의 일면에 프리즘 패턴이 구비되는,
    광학 필름.
  11. 광원부;
    상기 광원부 상부에 도광판; 및
    상기 도광판 상부에　프리즘　시트;를 포함하고,
    상기　프리즘　시트는,
    제1 폴리 카보네이트 수지 및 제2 폴리 카보네이트 수지를 95 : 5 내지 85 : 15의 중량비로 포함하고, 상기 제1 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 30,000 내지 34,000이고, 상기 제2 폴리 카보네이트 수지의 중량평균분자량은 16,000 내지 18,000인 광학 필름용 조성물을 성형하여 얻어진 광학 필름을 포함하는,
    백라이트 유닛.
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