WO2015047019A1 - 집광형 광학시트 및 그 제조방법 - Google Patents

집광형 광학시트 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2015047019A1
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ball
light
photoinitiator
condensing optical
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김수지
김경화
박창원
김태경
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Kolon Industries Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/0074—Production of other optical elements not provided for in B29D11/00009- B29D11/0073
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/12—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements by surface treatment, e.g. by irradiation

Definitions

  • the present invention relates to a light collecting optical sheet used in a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) and a manufacturing method thereof.
  • LCD liquid crystal display
  • LCD which is used as an optical display element, is an indirect light emission method that displays an image by controlling transmittance of an external light source, and a backlight unit, which is a light source device, is used as an important component for determining the characteristics of an LCD.
  • LCD Since LCD has a structure in which light passing through the light diffusion layer is diffused in all directions, the light emitted to the front becomes very insufficient, and thus, efforts to express higher luminance with less power consumption continue. In addition, as the display becomes larger, efforts are being made to widen the viewing angle so that more users can view it.
  • the typical optical sheet has a prism array on the surface.
  • an optical sheet having a prism array has a triangular array structure having an inclined surface of 45 ° to improve luminance in the front direction.
  • the optical structure surface is in the shape of a mountain, the upper part of the mountain is easily broken or distorted due to small external scratches, thereby causing damage to the prism structure.
  • the angles emitted by the same type of prism structure are the same for each array, the luminance decreases due to the difference in the light paths emitted between the damaged part and the normal part even by small crushing of the mountain or minute scratches on the inclined surface in the prism array. And failure occurs. Therefore, even in the case of the production of the prism sheet, even in the case of minute defects, the front surface of the produced prism sheet may not be used depending on the position. This leads to a decrease in productivity, which in turn is a burden of cost increase. In fact, even in the assembling of the backlight module, defects due to damage to the prism structure due to scratches when handling the prism sheet become a significant problem.
  • a plurality of sheets and films are laminated, and in order to increase the brightness, a plurality of prism films may be mounted.
  • the upper prism film and the upper prism film may be in contact with each other. Due to this there was a problem that the prism structure is damaged.
  • the present invention is to provide a light converging optical sheet having excellent recovery power without defects caused by external impact force.
  • Another object of the present invention is to provide a manufacturing method of a light converging optical sheet having excellent recovery power without defects caused by external impact force.
  • the present invention is a first preferred embodiment, (S1) applying a curable composition for forming a structural layer comprising 1 to 4 parts by weight of a photoinitiator with respect to 100 parts by weight of the curable resin; (S2) placing the base layer coated with the composition for forming a structural layer prepared in the step S1 on the frame of the shape roller having a three-dimensional structure; And (S3) irradiating and curing a light amount of 200 to 2000 mJ / cm 2 on the base layer positioned on the frame of the shape roller on which the three-dimensional structure is formed to form a three-dimensional structure. do.
  • Curable composition for forming a structural layer is the curable composition for forming a structural layer is a curable resin selected from the group consisting of urethane acrylate-based, trifunctional acrylate compound, UV curable monomer and silicone acrylate; And photoinitiators.
  • the three-dimensional structure according to the embodiment is selected from the group consisting of a prism, a micro lens and a lenticular.
  • Photoinitiator according to the embodiment is selected from the group consisting of phosphine oxide-based, propanone-based, ketone-based and formate-based photoinitiator.
  • a light collecting type optical sheet including a structure layer having a plurality of three-dimensional structures is provided in a light collecting type optical sheet subjected to a ball drop test measured by the following method.
  • Condensing optical sheet characterized in that the luminance uniformity of the falling condensing optical sheet is measured to be less than 1.40 when the height of the steel ball dropped in the ball-drop test above the condensing optical sheet 7cm or more.
  • the light converging optical sheet is mounted on the backlight unit BLU, and then a steel ball having a weight of 68 g and a diameter of 2 cm is dropped into the BLU once in a direction perpendicular to an arbitrary height.
  • the arbitrary height means the distance between the top of the light collecting optical sheet and the ball in the vertical direction with respect to the top of the light collecting optical sheet mounted.
  • the uniformity of the luminance of the falling condensing optical sheet is measured to 1.40 or less It provides a light collecting optical sheet.
  • Structural layer formed with a plurality of three-dimensional structure is formed of a curable composition for forming a structural layer.
  • the curable composition for forming a structural layer according to the embodiment is a curable resin selected from the group consisting of urethane acrylate-based, trifunctional acrylate compound, ultraviolet curable monomer and silicone acrylate; And photoinitiators.
  • the photoinitiator according to the embodiment is included in 1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the curable resin.
  • the photoinitiator according to the embodiment is selected from the group consisting of phosphine oxide-based, propanone-based, ketone-based and formate-based photoinitiators.
  • the present invention it is possible to provide a light collecting type optical sheet having excellent recovery power and a method of manufacturing the same, even when the external shock is minimized and the phenomenon in which a defect occurs due to an external impact.
  • FIG. 1 is a photograph showing a ball-drop test apparatus of the present invention.
  • Figure 2 schematically shows the ball-drop test of the present invention.
  • FIG. 3 is a photograph of the surface of the light collecting optical sheet of Example 2.
  • FIG. 4 is a photograph of a surface of a light collecting optical sheet of Comparative Example 5.
  • FIG. 5 is an SEM photograph of the surface of the light collecting optical sheet of Example 2.
  • FIG. 7 is a SEM photograph of the surface of the light collecting optical sheet of Comparative Example 5.
  • the present invention comprises the steps of applying a curable composition for forming a structural layer comprising 1 to 4 parts by weight of a photoinitiator with respect to 100 parts by weight of the curable resin (S1) the base layer; (S2) placing the base layer coated with the composition for forming a structural layer prepared in the step S1 on the frame of the shape roller having a three-dimensional structure; And (S3) irradiating and curing a light amount of 200 to 2000 mJ / cm 2 to the base layer positioned on the frame of the shape roller on which the three-dimensional structure is formed to form a three-dimensional structure.
  • a curable composition for forming a structural layer comprising 1 to 4 parts by weight of a photoinitiator with respect to 100 parts by weight of the curable resin (S1) the base layer
  • S2 placing the base layer coated with the composition for forming a structural layer prepared in the step S1 on the frame of the shape roller having a three-dimensional structure
  • S3 irradiating and curing a light
  • Step (S1) is to apply a curable composition for forming a structural layer comprising 1 to 4 parts by weight of a photoinitiator with respect to 100 parts by weight of the curable resin on one surface of the substrate layer.
  • the base layer is formed of a material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polystyrene, polymethacrylate, polymethylmethacrylate, polyacrylate, polyimide, polyamide, and mixtures thereof It may be.
  • the curable composition for forming a structural layer may include a curable resin selected from the group consisting of urethane acrylates, trifunctional acrylate compounds, ultraviolet curable monomers, and silicone acrylates; And photoinitiators.
  • urethane acrylate type As a urethane acrylate oligomer and a trifunctional acrylate compound, Phenoxy ethyl methacrylate, Phenoxy ethyl acrylate, Trimethyl propane triacrylate, Glycerin propoxy Laminated triacrylate, pentaerythritol triacrylate, etc. are mentioned, A styrene type monomer, butadiene type monomer, an isoprene type monomer, etc. are mentioned as an ultraviolet curable monomer.
  • the urethane acrylate oligomer may be prepared by using a high refractive monomer to improve the refractive index when manufacturing, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, bisphenol A, bis (4- Hydroxyphenyl) methane, 4,4-thiodiphenol and the like.
  • the curable resin may be used by mixing one or more curable resins, and in the present invention, mixing and using three kinds of curable resins may realize elasticity and lower the viscosity of the compound to about 500 to 900 cps. Can be improved.
  • the curable resin may be used by mixing two or more kinds of curable resins, in which case it is preferable to mix 1: 9 to 9: 1.
  • the photoinitiator may be selected from the group consisting of a phosphine oxide photoinitiator, a propanone photoinitiator, a ketone photoinitiator and a formate photoinitiator, and, for example, as a phosphine oxide photoinitiator, 2,4,6-trimethyl Benzoyl diphenylphosphine oxide, phosphine oxide, phenyl bis (2,4,6-trimethylbenzoyl), and the like.
  • propane-based photoinitiator examples include 2-methyl-1- [4- (Methylthio) phenyl] 2- (4-Morpholinyl) -1-propanone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone, etc. are mentioned, As a ketone type photoinitiator, 1-hydroxy-cyclohexyl- Phenyl ketone etc. are mentioned, Methyl benzoyl formate etc. are mentioned as a formate photoinitiator.
  • the photoinitiator may be included in an amount of 1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the curable resin. If the content of the photoinitiator is less than 1 part by weight, unreacted monomers remain in a radical state, there is a problem that hardening does not occur and stickiness remains, and when more than 4 parts by weight, overcuring occurs, propagation of radicals.
  • the shorter the step, the shorter the chain of the polymer, and the optical sheet manufactured by using the same has a problem of being easily destroyed even from an external impact and weakening of the acid strength. Specifically, the reactor of the monomer added to the initial reaction is excessive, the polymer chain is shortened, the optical sheet produced using this is easily destroyed by external impact, weakened to acid strength.
  • the curable composition for forming a structural layer may further include an additive in addition to the curable resin and the photoinitiator, and may include, for example, an ultraviolet absorber as an additive.
  • the content of the additive may include 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the curable resin.
  • the coating method can be carried out by appropriately selecting a coating method commonly used in the field of the present invention.
  • Step (S2) is to place the substrate layer coated with the composition for forming the structural layer prepared in step S1 on the frame of the three-dimensional structure-shaped roller.
  • the three-dimensional structure is selected from the group consisting of a prism, a micro lens and a lenticular.
  • the frame of the roller is preferably maintained in the temperature range of 35 to 50 °C in terms of maintaining the viscosity of the mixture to improve the spreadability.
  • Step (S3) is to form a three-dimensional structure by irradiating and curing the amount of light of 200 ⁇ 2000 mJ / cm2 to the base layer positioned on the frame of the shape roller having the three-dimensional structure is formed.
  • the amount of light 200 mJ / cm2 If less than, there is a problem that the polymer chain cannot grow because it does not act as a photoinitiator and the radical reaction is not transmitted.
  • a radical reaction in order to maintain a three-dimensional structure, it should be basically cured, but to be cured, a radical reaction must be performed.
  • the radical reaction is performed in the order of 1) initiation 2) propagation 3) termination.
  • the 1) initiation step is performed.
  • Light quantity 200 mJ / cm2 If less, uninitiated monomers (which do not participate in the radical reaction) remain, resulting in unreacted substances, whereas 2000 mJ / cm 2 In case of exceeding a large number of monomers to participate in the radical reaction reacts quickly and instantaneously, 2) does not go through the growth step occurs a problem of shortening the chain of the polymer.
  • condensing optical sheets in particular, condensing optical sheets used in notebooks, PDAs, or mobile phones, may be frequently subjected to external shocks due to the characteristics of the devices to which they are applied. It is important to improve resilience against external shocks without this happening.
  • the prior art does not solve this situation.
  • the present invention it is possible to ensure the optimum length of the polymer chain and the free volume in the optical sheet so as to achieve the effect of improving the resilience while preventing the defect in the external impact by performing the above amount of light under the optimum conditions.
  • the present invention finds that the polymer chain is lengthened and the prevolume should be sufficiently secured, and the optimum photoinitiator content and the amount of light condition are performed for this purpose. Therefore, the light converging optical sheet of the present invention can obtain the effect of improving the resilience while preventing a defect in the external impact even when the light condensing optical sheet used in a notebook, PDA or mobile phone is applied.
  • a ball-drop test may be used to objectively know the effect of defect levels and resilience to the external impact.
  • the light collecting type optical sheet according to the present invention is an optical sheet having excellent restoring force due to an external impact, and uses a ball-drop test as one of methods for quantifying the restoring force due to such an external impact.
  • the ball-drop test is to see if damage occurs on the surface of the optical sheet by dropping the ball on the optical sheet, the ball-drop test impacts the top of the optical sheet as the ball falls perpendicular to the optical sheet Will be given.
  • the condensing optical sheet according to the present invention has a height of 7 cm or more, preferably 70 cm or more, when the steel ball in the ball-drop test falls on the condensing optical sheet.
  • the luminance uniformity is measured to be 1.40 or less, even if repeatedly impacted by an object falling vertically on the optical sheet, a white spot or a black spot does not occur.
  • the ball-drop test is performed as described below.
  • the light collecting type optical sheet is mounted on the backlight unit (BLU), and then a steel ball having a weight of 68 g and a diameter (R) of 2 cm is dropped into the BLU once vertically at an arbitrary height.
  • the arbitrary height means the distance between the top of the light collecting optical sheet and the ball in the vertical direction with respect to the top of the light collecting optical sheet mounted.
  • FIG. 1 is a photograph showing a ball-drop test apparatus of the present invention.
  • a groove is made to be positioned at an arbitrary height on a PVC guided tube, and a bar is inserted into the groove.
  • the steel ball is then inserted into the PVC guide tube, and then the bar fitted in the groove located at any height is removed so that the steel ball falls on the BLU at any height.
  • the height may be variously adjusted by arbitrarily adjusting the interval.
  • the drop height value of the ball whose luminance uniformity of the light-collecting optical sheet in which the steel ball dropped onto the light-collecting optical sheet is measured is 1.40 or less, that is, in the ball-drop test
  • the height of the steel ball dropped to the top of the condensing optical sheet is 7cm or more, preferably 70cm or more, and the higher the drop height of the ball, the better the ball-drop test, which is focused It means that the type optical sheet is strong against external impact and has excellent resilience.
  • a white spot or a white spot may be formed at a point where the steel ball is dropped onto the condensing optical sheet. The defect that shows a black spot can be seen visually.
  • a light collecting optical sheet including a structural layer having a plurality of three-dimensional structures formed by a method of manufacturing a light collecting optical sheet including the steps (S1) to (S2) as described above, wherein the optical sheet is as described above.
  • the luminance uniformity of the light collecting optical sheet in which the steel ball in the ball-drop test dropped onto the light collecting optical sheet is measured to be 1.40 or less.
  • the luminance uniformity exceeds 1.40, a defect that appears as a white circle or a black circle occurs at a point where the steel ball falls on the condensing optical sheet, which is deteriorated in elasticity of the condensing optical sheet due to external impact.
  • the steric structure of the structural layer is damaged. Therefore, the higher the drop height of the steel ball when the luminance uniformity in the ball-drop test is measured to be 1.40 or less, the more excellent the elasticity may not damage the three-dimensional structure of the structural layer by an external impact.
  • the light converging optical sheet has an elastic modulus of 0.05 to 100 kgf / mm 2, and thus has excellent recovery force due to external impact.
  • a curable resin comprising 75 wt% of urethane acrylate oligomer, 10 wt% of phenoxyethyl methacrylate (Sartomer, SR340), and 15 wt% of phenoxyethyl acrylate (Sartomer, SR339) was prepared.
  • the composition for forming the structural layer was applied to one surface of the polyethylene terephthalate (KOLON), which is a substrate layer, and placed on a frame of a prism roller at 35 ° C. in a UV irradiation apparatus (Fusion, 600 Watt / inch 2) in a type-D bulb. And irradiated with an amount of light of 300 mJ / cm 2 in the direction of the substrate layer to form a linear triangular prism having a prism vertex angle of 90 °, a pitch of 50 ⁇ m, and a height of 25 ⁇ m to manufacture a light collecting optical sheet.
  • KOLON polyethylene terephthalate
  • a light condensing optical sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone was used as a photoinitiator, and the amount of light was changed as described in Table 1 below.
  • a light converging optical sheet was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the amount of light was changed as shown in Table 1 below.
  • a light condensing optical sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that methylbenzoylformate was used as the photoinitiator, and the photoinitiator content was changed as described in Table 1 below.
  • a light collecting optical sheet was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the photoinitiator content was changed as described in Table 1 below.
  • a light converging optical sheet was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the amount of light or a photoinitiator was changed as described in Table 1 below.
  • the luminance uniformity was measured by measuring the luminance at 135 points by the above-described luminance measurement method, and then obtaining the value obtained by dividing the minimum value (Max / Min) from the maximum value in the measured luminance value. At this time, as the luminance uniformity value is closer to 1, it is evaluated that the luminance uniformity is excellent.
  • a ball-drop test was conducted using a ball-drop test apparatus as shown in FIG. 1.
  • the ball used in the ball-drop test was a steel ball weighing 68 g and having a diameter of 2 cm.
  • a diffusion sheet, two condensing optical sheets, and a protection film are sequentially stacked and mounted on a BLU, and then the steel balls have a height of 2 cm, 7 cm, and 70 cm. Were dropped in the vertical direction, respectively. At this time, the height of dropping the steel ball was referred to as ball-drop height.
  • Examples 1 to 12 were found to be good at ball-drop test results of 2 cm, 7 cm, and 70 cm in ball-drop test results, whereas Comparative Examples 1 to 12 were all ball- It appeared to be bad from the drop height of 7 cm.
  • FIG. 3 and 4 show photographs of surfaces of the light converging optical sheet of Example 2 and the light converging optical sheet of Comparative Example 5, which are representative examples of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 12.
  • FIG. 3 and 4 show photographs of surfaces of the light converging optical sheet of Example 2 and the light converging optical sheet of Comparative Example 5, which are representative examples of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 12.
  • FIG. 5 and 6 are SEM photographs of surfaces of the light converging optical sheet of Example 2 and the light converging optical sheet of Comparative Example 5, which are representative examples of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 12.
  • FIG. 5 and 6 are SEM photographs of surfaces of the light converging optical sheet of Example 2 and the light converging optical sheet of Comparative Example 5, which are representative examples of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 12.
  • FIG. 3 and 4 are photographs taken with a digital camera generally used to determine whether white defects or black defects appear on the surface of the condensing optical sheet.
  • the condensing optics of Example 2 Although the sheet did not have a defect even in the external impact, it can be seen from Figure 4 that the white circle clearly visible even with the naked eye.
  • FIG. 5 and 6 are photographs taken of the surface of the light collecting optical sheet using SEM, and the prism structure can be seen.
  • the light collecting optical sheet of Example 2 is damaged in the prism structure.
  • 6 shows that the prism structure of Comparative Example 5 is damaged, and when the damaged prism structure is visible to the naked eye, it appears as a white circle or a black circle. White circles appear on the surface of the optical sheet.
  • the portion of the damaged prism structure has a different light path and a leak of light than the undamaged portion, so that the luminance is lowered, resulting in higher luminance uniformity.
  • the prism structure is not damaged. If the brightness uniformity is greater than 1.40, the prism structure is damaged and the white circle or the black circle can be seen with the naked eye.
  • the present invention relates to a light collecting optical sheet used in a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) and a manufacturing method thereof.
  • LCD liquid crystal display

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Abstract

본 발명은 집광형 광학시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 집광형 광학시트 제조과정에서 경화시 광량을 조절하고, 광개시제의 함량을 최적화하여 외부 충격에 의한 손상을 최소화할 수 있는 구조를 포함하는 집광형 광학시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

집광형 광학시트 및 그 제조방법
본 발명은 액정 디스플레이(이하, LCD; Liquid Crystal Display)에 사용되는 집광형 광학시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광학용 디스플레이 소자로 사용되는 LCD는 외부 광원의 투과율을 조절하여 화상을 나타내는 간접 발광 방식으로, 광원장치인 백라이트 유닛은 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 발현하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 또한 디스플레이가 대면적화함에 따라 보다 많은 사용자가 바라볼 수 있도록 시야각을 넓히고자 하는 노력도 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 휘도 향상을 위하여 빛에 방향성을 주는 방법이 제안되었고, 이를 위하여 다양한 렌즈 시트들이 개발되었다. 그 대표적인 광학 시트가 표면에 프리즘 배열을 갖는 것을 들 수 있다.
일반적으로 프리즘 배열을 갖는 광학 시트는 정면 방향의 휘도 향상을 위하여 45°의 경사면을 가지고 있는 삼각 어레이(array) 형태의 구조를 하고 있다.
이와 같이 광학구조면이 산 모양으로 되어 있어 작은 외부의 긁힘에 의해서 산의 상부가 쉽게 부서지거나 일그러져 프리즘 구조물이 손상되는 문제가 있었다. 동일한 형태의 프리즘 구조에서 출사되는 각이 어레이마다 동일하므로, 프리즘 배열에 있어서 산의 작은 뭉개짐이나 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.
또한 백라이트 유닛에 장착시 여러 장의 시트 및 필름의 적층작업이 이루어지게 되는데, 휘도를 증가시키기 위하여 프리즘 필름을 복수 장으로 장착할 수 있으며, 이 때 아래쪽의 프리즘 필름 상부와 위쪽의 프리즘 필름 하부가 접하게 되면서 이로 인하여 프리즘 구조물이 손상되는 문제점이 있었다.
따라서 이러한 프리즘 구조물의 손상을 방지하기 위하여 종래 보호 필름을 적층하는 경우가 있었다. 그러나 LCD 패널이 점차 얇아지고 있어, 필름을 생략하거나 복합 기능을 가진 시트를 사용하는 추세이며, 또한 보호 필름을 적층하는 공정의 추가로 인한 생산 원가의 증가, 시간적, 물리적 효율성을 감소시키는 문제가 있다.
이와 같은 제조시 취급에 의한 프리즘 구조물 손상 이외에도 노트북, PDA와 같은 휴대용 디스플레이의 사용이 증가하면서 디스플레이를 가방 등에 넣고 이동하는 경우가 빈번해지고 있다. 이 때, 이동 중 뛰거나 차량 급정차 등에 의하여 디스플레이에 충격이 가해지는 경우 보호 필름이 있더라도 디스플레이 내에 장착된 프리즘 구조물이 손상되어 화면에 영향을 미치는 심각한 문제가 발생되고 있다.
한편, 최근 디스플레이 시장이 고품질 및 고신뢰성 제품에 대한 요구가 증대되고, 또한, 터치스크린의 증가로 터치에 민감해지며, 종래 디스플레이 장치 대비 휴대성이 중요시되면서 디스플레이에 사용되는 시트의 탄성이 중요해지게 되었다.
따라서 외부로부터의 가해지는 힘에 유연하게 대처할 수 있는 광학구조면을 포함할 뿐만 아니라, 떨어뜨렸을 때나 물리적 충격이 가해졌을 때 불량이 없는 집광형 광학 시트의 개발이 절실히 필요한 상황이다.
본 발명은 외부 충격력에 의해 결함이 생기지 않고, 회복력이 우수한 집광형 광학시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 외부 충격력에 의해 결함이 생기지 않고, 회복력이 우수한 집광형 광학시트의 제조방법을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, (S1) 기재층의 일면에, 경화성 수지 100중량부에 대하여 광개시제를 1 내지 4중량부로 포함하는 구조층 형성용 경화형 조성물을 도포하는 단계; (S2) 상기 S1 단계에서 제조된 구조층 형성용 조성물이 도포된 기재층을 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시키는 단계; 및 (S3) 상기 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시킨 기재층에 200~2000mJ/㎠의 광량을 조사하여 경화시켜 입체구조를 형성시키는 단계를 포함하는 집광형 광학시트의 제조방법을 제공한다.
상기 구현예에 의한 구조층 형성용 경화형 조성물은 상기 구조층 형성용 경화형 조성물은 우레탄 아크릴레이트계, 삼관능 아크릴레이트 화합물, 자외선 경화형 단량체 및 실리콘 아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 경화성 수지; 및 광개시제를 포함하는 것이다.
상기 구현예에 의한 입체구조는 프리즘, 마이크로 렌즈 및 렌티큘러로 구성된 군에서 선택되는 것이다.
상기 구현예에 의한 광개시제는 포스핀 옥사이드계, 프로파논계, 케톤계 및 포르메이트계 광개시로 구성된 군에서 선택되는 것이다.
본 발명은 바람직한 제2 구현예로서, 다수의 입체구조가 형성된 구조층을 포함하는 집광형 광학시트로서 하기와 같은 방법으로 측정된 볼-드랍 테스트(Ball Drop Test)가 실시된 집광형 광학시트에서 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 높이가 7㎝ 이상일때, 상기 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트를 제공한다.
<볼-드랍 테스트>
집광형 광학시트를 백라이트 유닛(BLU)에 장착한 다음, 무게 68g이고 지름(R) 2㎝인 스틸볼을 상기 BLU에 임의의 높이에서 수직의 방향으로 1회 떨어뜨린다.
상기 임의의 높이는 장착된 집광형 광학시트의 상부를 기준으로 하여 수직방향으로집광형 광학시트의 상부와 볼의 간격을 의미한다.
상기 구현예에 의한 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 높이가 70㎝ 이상일때, 상기 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트를 제공한다.
상기 구현예에 의한 상기 다수의 입체구조가 형성된 구조층은 구조층 형성용 경화형 조성물로 형성된 것이다.
상기 구현예에 의한 상기 구조층 형성용 경화형 조성물은 우레탄 아크릴레이트계, 삼관능 아크릴레이트 화합물, 자외선 경화형 단량체 및 실리콘 아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 경화성 수지; 및 광개시제를 포함하는 것이다.
상기 구현예에 의한 상기 광개시제는 경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 4중량부로 포함되는 것이다.
상기 구현예에 의한 광개시제는 포스핀 옥사이드계, 프로파논계, 케톤계 및 포르메이트계 광개시제로 구성된 군에서 선택되는 것이다.
본 발명에 따르면, 외부 충격에 의하여 결함이 발생하는 현상이 최소화되는 동시에 외부 충격을 받더라도 회복력을 우수한 집광형 광학시트 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 볼-드랍 테스트 장치를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 볼-드랍 테스트를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 2의 집광형 광학시트의 표면을 찍은 사진이다.
도 4는 비교예 5의 집광형 광학시트의 표면을 찍은 사진이다.
도 5는 실시예 2의 집광형 광학시트의 표면을 찍은 SEM사진이다.
도 7은 비교예 5의 집광형 광학시트의 표면을 찍은 SEM사진이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 (S1) 기재층의 일면에, 경화성 수지 100중량부에 대하여 광개시제를 1 내지 4중량부로 포함하는 구조층 형성용 경화형 조성물을 도포하는 단계; (S2) 상기 S1 단계에서 제조된 구조층 형성용 조성물이 도포된 기재층을 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시키는 단계; 및 (S3) 상기 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시킨 기재층에 200~2000mJ/㎠의 광량을 조사하여 경화시켜 입체구조를 형성시키는 단계를 포함하는 집광형 광학시트의 제조방법에 관한 것이다.
[(S1) 단계]
(S1) 단계는 기재층의 일면에, 경화성 수지 100중량부에 대하여 광개시제를 1 내지 4중량부로 포함하는 구조층 형성용 경화형 조성물을 도포하는 것이다.
상기 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 재질로 형성되는 것일 수 있다.
상기 구조층 형성용 경화형 조성물은 우레탄 아크릴레이트계, 삼관능 아크릴레이트 화합물, 자외선 경화형 단량체 및 실리콘 아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 경화성 수지; 및 광개시제를 포함하는 것이다.
상기 경화성 수지의 구체적인 일례를 들면, 우레탄 아크릴레이트계로서, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 삼관능 아크릴레이트 화합물로서, 페녹시에틸메타아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 트리메틸로프로판트리아크릴레이트, 글리세린 프로폭시레이티드트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 등을 들 수 있고, 자외선 경화형 단량체로서, 스티렌계 단량체, 부타디엔계 단량체, 이소프렌계 단량체 등을 들 수 있다.
이때, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조 시 굴절율을 향상 시키기 위해 고굴절 모노머를 사용하여 제조할 수 있으며, 고굴절 모노머로 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 비스페놀A, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 4,4-티오디페놀 등을 들 수 있다.
상기 경화성 수지는 1종 이상의 경화성 수지를 혼합하여 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 3종의 경화성 수지를 혼합하여 사용하는 것이 탄성의 특성을 구현하며 화합물의 점도를 500~900cps 정도까지 낮출 수 있어 공정성을 향상시킬 수 있다.
이 때, 3종의 경화성 수지를 혼합하여 사용하는 경우 1 내지 5:2 내지 8:1 내지 3의 중량비로 혼합하여 사용하는 경우 상기의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 경화성 수지는 2종 이상의 경화성 수지를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이 경우 1:9 내지 9:1로 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 광개시제는 포스핀 옥사이드계 광개시제, 프로파논계 광개시제, 케톤계 광개시제 및 포르메이트계 광개시제로 구성된 군에서 선택될 수 있으며, 구체적인 예를 들면, 포스핀 옥사이드계 광개시제로서, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드, 포스핀 옥사이드,페닐 비스(2,4,6-트리메틸벤조일), 등을 들 수 있고, 프로파논계 광개시제로서, 2-메틸-1-[4-(Methylthio)phenyl]-2-(4-Morpholinyl)-1-프로파논, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논 등을 들 수 있고, 케톤계 광개시제로서, 1-하이드록시-싸이클로헥실-페닐 케톤 등을 들 수 있고, 포르메이트계 광개시제로서, 메틸벤조일포르메이트 등을 들 수 있다.
상기 광개시제의 함량은 경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 4중량부로 포함될 수 있다. 상기 광개시제의 함량이 1중량부 미만이면 미반응 모노머들이 라디칼 상태로 남아 있어, 경화가 이루어지지 않고, 끈적임이 남아 있는 문제가 있고, 4중량부를 초과하는 경우 과경화가 일어나, 라디칼의 증식(propagation)단계가 짧아져 고분자의 체인이 상대적으로 짧아지며 이를 이용하여 제조된 광학시트는 외부의 충격에도 쉽게 파괴되고 산강도가 약해지는 문제가 있다. 이를 구체적으로 설명하면 초기 반응에 첨가한 모노머의 반응기가 과도하게 되어 고분자 체인이 짧아지게 되어, 이를 이용하여 제조된 광학시트는 외부의 충격에도 쉽게 파괴되고, 산강도에도 약해지는 것이다.
상기 구조층 형성용 경화형 조성물은 경화성 수지 및 광개시제 이외에 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들어, 첨가제로서 자외선 흡수제를 포함할 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 5중량부로 포함할 수 있다.
상기 도포하는 방법은 본 발명이 속한 분야에서 통상적으로 사용되는 도포법을 적절히 선택하여 실시할 수 있다.
[(S2) 단계]
(S2) 단계는 상기 S1 단계에서 제조된 구조층 형성용 조성물이 도포된 기재층을 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시키는 것이다.
상기 입체구조는 프리즘, 마이크로 렌즈 및 렌티큘러로 구성된 군에서 선택되는 것이다.
이때, 상기 형상롤러의 프레임은 35 내지 50℃의 온도범위를 유지하는 것이 혼합물의 점도를 유지시켜 발림성을 향상시키는 점에서 바람직하다.
[(S3) 단계]
(S3) 단계는 상기 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시킨 기재층에200~2000 mJ/㎠의 광량을 조사하여 경화시켜 입체구조를 형성시키는 것이다.
이때, 광량이 200 mJ/㎠ 미만이면 광개시제로서의 역할을 못하고 라디칼 반응이 전달되지 못해 고분자 체인이 성장할 수 없는 문제가 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 입체 구조를 유지하기 위해서 기본적으로 경화가 되어야 하는데 경화가 되려면 라디칼 반응을 시켜야 한다. 상기 라디칼 반응은 1)개시 2) 증식 3) 종결의 순서로 이루어지는데, 처음 광을 받았을 때 1)개시 단계가 이루어지는데, 이때 개시할 수 있을 만큼의 광량이 필요하다. 광량이 200 mJ/㎠ 미만이면 개시되지 못한(라디칼 반응에 참여하지 못한) 모노머들이 남아 있어 미반응물이 존재하게 되고, 반면 2000 mJ/㎠ 를 초과하는 경우 라디칼 반응에 참여하려는 많은 모노머들이 순간적으로 빠르게 반응을 하여, 2)증식 단계를 거치지 않게 되어 고분자의 체인이 짧아지는 문제가 발생한다. 상기 문제가 발생하면 전체적으로 경화 후, 즉 반응 종결 후 고분자의 체인이 짧고 단단할 수 밖에 없으며 탄성의 특성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 또한, 고분자 사이에 프리 볼륨(free volume, 고분자 체인들이 움직일 수 있는 공간)이 없어져 탄성의 성질을 나타낼 수 없게 된다.
이를 구체적으로 설명하면, 집광형 광학시트, 특히 노트북, PDA 또는 핸드폰 등에 사용되는 집광형 광학시트는 적용되는 기기의 특성 상 외부의 충격을 자주 받을 수 있고, 따라서 이러한 외부의 충격에도 광학시트에 결함이 생기지 않고 외부 충격에 대한 회복력을 향상시키는 것이 중요하다. 그러나 종래기술에서는 이를 해결하지 못하는 실정이다.
본 발명에서는 상기 광량을 최적의 조건으로 실시하여 외부의 충격에 결함을 방지하면서 회복력을 향상시키는 효과를 얻을 수 있도록 광학시트 내에 최적의 고분자 체인의 길이 및 프리볼름을 확보할 수 있다.
즉, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해선 고분자 체인이 길어지고, 프리볼륨을 충분히 확보해야 함을 알아내고, 이를 위하여 최적의 광개시제 함량 및 광량 조건을 실시한 것이다. 따라서 본 발명의 집광형 광학시트는 노트북, PDA 또는 핸드폰 등에 사용되는 집광형 광학시트는 적용되는 경우에도 외부의 충격에 결함을 방지하면서 회복력을 향상시키는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기 외부 충격에 대한 결함 정도 및 회복력의 효과를 객관적으로 알기 위하여 볼-드랍 테스트를 이용할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 집광형 광학시트는 외부 충격에 의한 복원력이 매우 우수한 광학시트로서, 이러한 외부 충격에 의한 복원력을 수치화시키는 방법 중 하나로서 볼-드랍 테스트를 사용하는 것이다.
상기 볼-드랍 테스트는 광학시트 상에 볼을 떨어뜨려 광학시트의 표면에 손상이 발생하는지 알아보는 것으로서, 볼-드랍 테스트를 실시하는 경우 볼이 광학시트에 수직으로 떨어지면서 광학시트의 상부에 충격을 주게 된다. 종래의 광학시트에 볼-드랍 테스트를 실시하는 경우 수직으로 떨어지는 볼이 광학시트 상에 볼이 튕기면서 충격을 주게 되어 흰색 원형(white spot) 또는 검정색 원형(black spot)이 발생하게 되는 것이다.
본 발명에 따른 집광형 광학시트는 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 높이가 7㎝ 이상, 바람직하게는 70㎝ 이상일때, 상기 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 경우 상기 광학시트 상에 수직으로 떨어지는 물체에 의하여 반복적으로 충격을 주더라도 흰색 원형(white spot) 또는 검정색 원형(black spot)이 발생하지 않는 효과가 있는 것이다.
상기 볼-드랍 테스트는 아래에 설명하는 바와 같이 실시하는 것이다.
<볼-드랍 테스트>
집광형 광학시트를 백라이트 유닛(BLU)에 장착한 다음, 무게 68g이고 지름(R) 2㎝인 스틸볼을 상기 BLU에 임의의 높이에서 수직으로 1회 떨어뜨린다.
상기 임의의 높이는 장착된 집광형 광학시트의 상부를 기준으로 하여 수직방향으로 집광형 광학시트의 상부와 볼의 간격을 의미한다.
도 1은 본 발명의 볼-드랍 테스트 장치를 나타낸 사진이다.
상기 도 1을 참조하여 볼-드랍 테스트를 설명하면, 먼저, PVC 가이드튜브(guided tube) 상에 임의의 높이에 위치하도록 홈을 만들고, 상기 홈에 바(bar)를 끼운다. 그 다음 상기 스틸볼(steel ball)을 PVC 가이드튜브 안으로 집어 넣은 후, 임의의 높이에 위치한 홈에 끼워진 바를 제거하여 스틸볼이 임의의 높이에서 BLU 상에 떨어지도록 한다. 이때, 간격(interval)을 임의로 조절하여 높이를 다양하게 실시할 수 있다.
상기 방법으로 실시한 볼-드랍 테스트의 결과로서 집광형 광학시트 상부로 상기 스틸볼이 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 볼의 낙하 높이 수치, 즉 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 높이가 7㎝ 이상, 바람직하게는 70㎝ 이상의 높이를 얻을 수 있으며, 상기 볼의 낙하 높이 수치가 높을수록 볼-드랍 테스트가 우수하다고 말하며, 이는 집광형 광학시트가 외부충격에 강하고 회복력이 우수함을 의미한다.
이 때, 상기 집광형 광학시트 상부로 상기 스틸볼이 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40을 초과하는 경우 상기 집광형 광학시트 상부로 스틸볼이 낙하된 지점에 흰색 원형(White spot)이나 검은색 원형(Black spot)이 나타나는 결함을 육안으로 볼 수 있다.
전술한 바와 같은 (S1) 내지 (S2) 단계를 포함하는 집광형 광학시트의 제조방법에 의해 제조된 다수의 입체구조가 형성된 구조층을 포함하는 집광형 광학시트로서, 상기 광학시트는 상기와 같은 방법으로 측정된 볼-드랍 테스트(Ball Drop Test)의 결과, 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 것이다. 상기 휘도 균일도가 1.40을 초과하면 상기 집광형 광학시트 상부로 상기 스틸볼이 낙하된 지점에 흰색 원형 또는 검은색 원형으로 보이는 결함이 발생하는데, 이는 집광형 광학시트의 탄성이 저하되어 외부 충격에 의해 구조층의 입체구조가 손상되었음을 알 수 있는 것이다. 따라서 볼-드랍 테스트에서의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정될 때의 상기 스틸볼의 낙하 높이가 높을수록 탄성이 우수하여 외부 충격에 의해 구조층의 입체구조가 손상되지 않을 수 있다.
또한, 상기 집광형 광학시트는 탄성계수가 0.05~100kgf/㎟인 바, 외부 충격에 의해서도 회복력이 우수하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 것이다.
실시예 1
우레탄아크릴레이트 올리고머 75wt%, 페녹시에틸메타크릴레이트 (Sartomer, SR340) 10wt%, 페녹시에틸아크릴레이트(Sartomer, SR339) 15wt%를 포함하는 경화성 수지를 제조하였다.
상기 제조된 경화성 수지 100중량부에 대하여 광개시제 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드 1.5중량부 및 첨가제 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 2.5중량부를 혼합하여 60℃에서 1시간 동안 혼합하여 구조층 형성용 조성물을 제조하였다.
그 후, 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(KOLON社) 일면에 상기 구조층 형성용 조성물을 도포하여 35℃의 프리즘 형상롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion社, 600Watt/inch2)에 type-D bulb를 장착하여 기재층 방향에서 300mJ/㎠의 광량을 조사하여 프리즘 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛, 높이가 25㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 집광형 광학시트를 제조하였다.
실시예 2
광개시제로서 1-하이드록시-싸이클로헥실-페닐 케톤을 사용하고, 광량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 광학시트를 제조하였다.
실시예 3 내지 실시예 5
광량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 광학시트를 제조하였다.
실시예 6
광개시제로서 메틸벤조일포르메이트를 사용하고, 광개시제 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 광학시트를 제조하였다.
실시예 7 내지 실시예 12
광개시제 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 광학시트를 제조하였다.
비교예 1 내지 비교예 12
광량 또는 광개시제를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 집광형 광학시트를 제조하였다.
표 1
광량(mJ/㎠) 광개시제 함량(중량부)
실시예1 200 2.0
실시예2 700 2.0
실시예3 1200 2.0
실시예4 1700 2.0
실시예5 2200 2.0
실시예6 1200 1.0
실시예7 1200 1.5
실시예8 1200 2.0
실시예9 1200 2.5
실시예10 1200 3.0
실시예11 1200 3.5
실시예12 1200 4.0
비교예1 100 2.0
비교예2 100 4.0
비교예3 100 6.0
비교예4 2500 2.0
비교예5 2500 4.0
비교예6 2500 6.0
비교예7 100 0.5
비교예8 1200 0.5
비교예9 2200 0.5
비교예10 100 5.0
비교예11 1200 5.0
비교예12 2200 5.0
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 12에서 제조된 집광형 광학시트에 대하여, 하기와 같은 방법으로, 휘도 및 볼-드랍 테스트를 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 휘도 및 휘도 균일도
17인치 액정 디스플레이 패널용 백라이트 유닛(모델명:LM170E01, 희성전자)에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 집광형 광학시트 2장을 직교 방향으로 적층하여 고정하고, 휘도계(모델명: BM-7, 일본 TOPCON사)를 사용하여 임의의 13지점의 휘도를 측정하여 그 평균값을 구하였다.
이때, 실시예 1의 측정치를 100%로 하여 기준(Ref.)으로 하여, 실시예 1의 측정치에 대한 상대휘도를 구하여 그 결과를 표 2에 기재하였다.
또한, 휘도 균일도는 135지점의 휘도를 상술한 휘도 측정방법으로 측정한 후, 상기 측정된 휘도 수치에서의 최대값에서 최소값을 나눈 값(Max/Min)을 구하여 기재하였다. 이때, 휘도 균일도 값이 1에 가까울수록 휘도 균일도가 우수한 것으로 평가 된다.
(2) 볼-드랍 테스트
도 1에 나타난 바와 같은 볼-드랍 테스트 장치를 사용하여 볼-드랍 테스트를 실시하였다. 볼-드랍 테스트에 사용된 볼은 무게 68g이고 지름(R) 2cm인 스틸볼이다.
도 2에 나타난 바와 같이 BLU에 확산시트(Diffuser), 집광형 광학시트(Prism) 2매 및 보호필름(Protection Film)을 순차적으로 적층하여 장착한 다음, 상기 스틸볼을 2cm, 7cm 및 70cm의 높이를 시점으로 하여 수직방향으로 각각 낙하시켰다. 이때, 상기 스틸볼을 낙하시키는 높이를 볼-드랍 높이라고 지칭하였다.
상기 볼-드랍 높이가 각각 2㎝, 7㎝ 및 70㎝일 때의 스틸볼이 집광형 광학시트 상부로 낙하된 집광형 광학시트에서 측정된 휘도 균일도가 1.40 이하인 경우 양호, 상기 휘도 균일도가 1.40을 초과하는 경우 불량이라고 하였다.
표 2
휘도(%) 볼드랍 높이(2㎝) 볼드랍 높이(7㎝) 볼드랍 높이(70㎝)
휘도 균일도 구분 휘도 균일도 구분 휘도 균일도 구분
실시예1 100 1.24 양호 1.32 양호 1.32 양호
실시예2 101 1.27 양호 1.24 양호 1.24 양호
실시예3 101 1.31 양호 1.26 양호 1.26 양호
실시예4 101 1.34 양호 1.27 양호 1.27 양호
실시예5 101 1.32 양호 1.21 양호 1.32 양호
실시예6 100 1.24 양호 1.24 양호 1.21 양호
실시예7 100 1.26 양호 1.37 양호 1.26 양호
실시예8 101 1.27 양호 1.21 양호 1.27 양호
실시예9 101 1.32 양호 1.24 양호 1.32 양호
실시예10 101 1.21 양호 1.27 양호 1.21 양호
실시예11 101 1.37 양호 1.31 양호 1.37 양호
실시예12 102 1.31 양호 1.34 양호 1.21 양호
비교예1 99 1.34 양호 1.49 불량 1.59 불량
비교예2 100 1.32 양호 1.57 불량 1.65 불량
비교예3 100 1.31 양호 1.45 불량 1.54 불량
비교예4 99 1.24 양호 1.45 불량 1.54 불량
비교예5 100 1.26 양호 1.47 불량 1.61 불량
비교예6 101 1.27 양호 1.51 불량 1.55 불량
비교예7 100 1.32 양호 1.49 불량 1.51 불량
비교예8 101 1.21 양호 1.56 불량 1.53 불량
비교예9 102 1.37 양호 1.52 불량 1.52 불량
비교예10 101 1.21 양호 1.53 불량 1.57 불량
비교예11 102 1.24 양호 1.44 불량 1.56 불량
비교예12 103 1.21 양호 1.57 불량 1.67 불량
상기 표 2에서 보시는 바와 같이, 실시예 1 내지 12는 볼-드랍 테스트 결과, 볼-드랍 높이 2㎝, 7㎝ 및 70㎝에서 모두 양호한 것으로 나타났고, 이에 반하여 비교예 1 내지 12는 모두 볼-드랍 높이 7㎝에서부터 불량으로 나타났다.
도 3 및 도 4는 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 12 중에서 대표적으로 실시예 2의 집광형 광학시트 및 비교예 5의 집광형 광학시트의 표면을 찍은 사진을 나타낸 것이다.
또한, 도 5 및 도 6은 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 12 중에서 대표적으로 실시예 2의 집광형 광학시트 및 비교예 5의 집광형 광학시트의 표면을 찍은 SEM사진이다.
상기 도 3 및 도 4는 집광형 광학시트의 표면에 흰색 결점 또는 검정색 결점이 나타나는지 알아보기 위하여 일반적으로 사용되는 디지털 카메라로 찍은 사진으로서, 상기 도 3에서 보는 바와 같이, 실시예 2의 집광형 광학시트는 외부 충격에도 결함이 생기지 않았으나, 도 4에서는 육안으로도 선명하게 보이는 흰색 원형이 보임을 알 수 있었다.
상기 도 5 및 도 6은 집광형 광학시트의 표면을 SEM을 이용하여 찍은 사진으로서, 프리즘 구조를 볼 수 있는데, 상기 도 5에서 보는 바와 같이, 실시예 2의 집광형 광학시트는 프리즘 구조가 손상되지 않았음을 보여주고 있으나, 도 6에서는 비교예 5의 프리즘 구조가 손상되었음을 알 수 있었고, 이러한 손상된 프리즘 구조가 육안으로 보는 경우 흰색 원형 또는 검정색 원형으로 나타나게 되므로 도 4와 같이 비교예 5의 집광형 광학시트의 표면에 흰색 원형이 보이게 되는 것이다. 또한, 프리즘 구조가 손상된 부분은 손상되지 않은 부분과 비교하여 광 경로가 달라지고 빛이 새는 현상이 발생하기 때문에 휘도가 저하되어 결국, 휘도 균일도가 높아지게 되는 것이다.
따라서, 집광형 광학시트에서 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하인 경우 프리즘 구조가 손상되지 않아, 육안으로도 흰색 원형 또는 검정색 원형을 볼 수 없는 것이고, 상기 휘도 균일도가 1.40을 초과하는 경우 프리즘 구조가 손상되어 육안으로 흰색 원형 또는 검정색 원형을 볼 수 있는 것이다.
따라서, 상기 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 상기 스틸볼의 낙하 높이가 높을수록 우수한 것이고, 본 발명에 따른 집광형 광학시트는 비교예 1 내지 12에 대하여 볼드랍 높이가 70㎝일 때도 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되어, 수직으로 떨어지는 물체에 의한 충격에 대하여 매우 강함을 알 수 있다.
본 발명은 액정 디스플레이(이하, LCD; Liquid Crystal Display)에 사용되는 집광형 광학시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Claims (10)

  1. (S1) 기재층의 일면에, 경화성 수지 100중량부에 대하여 광개시제를 1 내지 4중량부로 포함하는 구조층 형성용 경화형 조성물을 도포하는 단계;
    (S2) 상기 S1 단계에서 제조된 구조층 형성용 조성물이 도포된 기재층을 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시키는 단계; 및
    (S3) 상기 입체구조가 형성된 형상롤러의 프레임 상에 위치시킨 기재층에 200~2000mJ/㎠의 광량을 조사하여 경화시켜 입체구조를 형성시키는 단계를 포함하는 집광형 광학시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조층 형성용 경화형 조성물은 우레탄 아크릴레이트계, 삼관능 아크릴레이트 화합물, 자외선 경화형 단량체 및 실리콘 아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 경화성 수지; 및 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 입체구조는 프리즘, 마이크로 렌즈 및 렌티큘러로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광개시제는 포스핀 옥사이드계, 프로파논계, 케톤계 및 포르메이트계 광개시로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트의 제조방법.
  5. 다수의 입체구조가 형성된 구조층을 포함하는 집광형 광학시트로서 하기와 같은 방법으로 측정된 볼-드랍 테스트(Ball Drop Test)가 실시된 집광형 광학시트에서 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 높이가 7㎝ 이상일 때, 상기 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트.
    <볼-드랍 테스트>
    집광형 광학시트를 백라이트 유닛(BLU)에 장착한 다음, 무게 68g이고 지름(R) 2㎝인 스틸볼을 상기 BLU에 임의의 높이에서 수직의 방향으로 1회 떨어뜨린다. 상기 임의의 높이는 장착된 집광형 광학시트의 상부를 기준으로 하여 수직방향으로집광형 광학시트의 상부와 볼의 간격을 의미한다.
  6. 제5항에 있어서, 상기 볼-드랍 테스트에서의 스틸볼이 상기 집광형 광학시트 상부로 낙하된 높이가 70㎝ 이상일때, 상기 낙하된 집광형 광학시트의 휘도 균일도가 1.40 이하로 측정되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 다수의 입체구조가 형성된 구조층은 구조층 형성용 경화형 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구조층 형성용 경화형 조성물은 우레탄 아크릴레이트계, 삼관능 아크릴레이트 화합물, 자외선 경화형 단량체 및 실리콘 아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 경화성 수지; 및 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광개시제는 경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 4중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광개시제는 포스핀 옥사이드계, 프로파논계, 케톤계 및 포르메이트계 광개시로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 집광형 광학시트.
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