KR20090004139A - 친환경 광학 시트 - Google Patents

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KR20090004139A
KR20090004139A KR1020070068113A KR20070068113A KR20090004139A KR 20090004139 A KR20090004139 A KR 20090004139A KR 1020070068113 A KR1020070068113 A KR 1020070068113A KR 20070068113 A KR20070068113 A KR 20070068113A KR 20090004139 A KR20090004139 A KR 20090004139A
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홍창표
김경종
김경화
정성철
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주식회사 코오롱
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Abstract

본 발명은 비할로겐계 가교결합성 유도체를 포함하는 조액을 소정 형상의 구조화된 표면을 갖도록 경화시켜 얻어지는 수지 경화층을 포함하고, 외부로부터 가해지는 힘에 대한 소정의 압축변형율을 만족하는 광학 시트에 관한 것이다.
비할로겐*압축변형율

Description

친환경 광학 시트{Eco-optical sheet}
본 발명은 친환경 광학 시트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비할로겐계 가교결합성 유도체를 포함한 조액을 소정의 구조화된 표면을 갖도록 경화시켜 얻어지는 수지 경화층을 포함하는 광학 시트에 관한 것이다.
산업 사회가 고도의 정보화 시대로 발전함에 따라 다양한 정보를 표시 및 전달하기 위한 매체로서 전자 디스플레이 장치의 중요성은 나날이 증대되고 있다. 종래에 널리 사용되어 오던 CRT(Cathode Ray Tube)는 설치 공간상의 제약이 커서 대형화가 힘들다는 한계 때문에, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 방사 디스플레이(FED) 및 유기EL과 같은 다양한 평판 디스플레이 장치로 대치되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치 중에서 특히 액정 디스플레이 장치(LCD)의 경우 액정과 반도체 기술이 복합된 기술 집약적 장치로, 얇고 가벼우며 소비 전력이 낮은 장점으로 인해 그 구조 및 제조 기술이 연구 개발되어 왔고, 현재 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터의 모니터, 휴대용 개인 통신 장치(PDA 및 휴 대폰) 등 기존에 액정 디스플레이가 널리 사용되었던 영역 뿐만 아니라, 대형화 기술도 점점 그 한계를 뛰어넘고 있어 HD(High Definition) TV급의 대형 TV에까지 응용되고 있는 등, 디스플레이의 대명사였던 CRT를 대체할 수 있는 새로운 디스플레이 장치로 각광받고 있다.
이러한 액정 디스플레이(LCD) 장치는 액정 자체가 발광을 할 수 없기 때문에 장치의 후면에 별도의 광원을 설치하여, 각 화소(pixel)에 설치된 액정을 통해 통과광의 세기를 조절하여 계조(contrast)를 구현한다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 액정 디스플레이 장치는 액정 물질의 전기적 특성을 이용하여 빛의 투과율을 조절하는 장치로, 장치 뒷면 또는 측면의 광원 램프에서 발광하여 각종 기능성 광학 필름 또는 시트를 통과하여 균일도와 방향성이 제어된 빛을 컬러 필터를 통과시켜 적, 청, 녹(R, G, B)의 색상을 구현하도록 하고, 전기적인 방법으로 각 화소의 계조(contrast)를 제어하여 화상을 구현하는 간접 발광 방식의 디스플레이 장치이다.
여기서 광원을 제공하는 발광 장치는 액정 디스플레이 장치의 휘도 및 균일도 등 화질을 결정하는 중요한 부품이다. 이러한 발광 장치로는 백라이트 유닛(BLU)이 널리 사용되고 있는데, 이의 일예를 설명하면 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 광원을 사용하고, 상기 광원으로부터 방출되는 빛을 순차적으로 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트 등의 광학 시트를 통과시켜 액정 패널에 도달하도록 한다.
여기서, 도광판은 광원으로부터 방출되는 광이 평면 형태인 액정 패널의 전 면에 분포되도록 전달하는 기능을 수행하며, 확산 시트는 화면 전면에 걸쳐 균일한 광세기를 얻을 수 있도록 하는 기능을 가지고, 프리즘 시트는 확산 시트를 거친 다양한 광선의 방향을 관측자가 화상을 인식하기에 적합한 시야각 범위 내로 변환시키는 광 경로 제어 기능을 수행한다. 또한, 도광판의 하부에는, 최적 경로를 벗어나 액정 패널로 전달되지 못한 광을 다시 반사시켜 이용될 수 있도록 하여 광원의 이용 효율을 증가시키기 위한 반사판이 구비된다
백라이트 유닛을 구성하는 광학 시트의 개발에 있어서 광원으로부터 방출된 빛을 집광시키고 빛의 방향을 조절하여 정면 휘도를 향상시키기 위한 노력이 계속되고 있는데, 빛을 파동성과 입자성으로 해석한 간섭, 회절, 편광과 광입자 원리를 적절히 변형시킬 수 있는 입체구조를 사용하면 광 흐름을 제어할 수 있고 이러한 입체구조면을 형성하는 물질의 물리적 특성을 변형하면 광의 흐름을 추가적으로 제어할 수 있어 사용자가 원하는 방향으로 광입자의 배출방향을 정렬시켜 그 방향에서의 휘도를 향상시킬 수 있다.
그 표면이 입체적 구조를 갖는 광학시트의 일예로는 미국특허 제4,906,070호 등을 들 수 있다.
다른 한편으로 광학 시트 물질의 물리적 특성에 있어서 휘도 향상과 관련되는 특성으로는 굴절율을 들 수 있는데, 굴절율이 높을수록 광학 시트의 성능은 향상된다.
광학 시트 상에 입체구조면을 형성할 수 있는 굴절율이 높은 수지의 일반적인 것은 고분자 수지 사슬 내에 브롬과 같은 할로겐 원소가 치환된 광경화형 수지 를 들 수 있다.
한편 최근 들어 유럽연합(EU) 등 선진국을 중심으로 한 국제사회는 환경규제를 통해 환경유해성물질이 들어있는 제품의 무역을 제한하고 있으며, 자국의 환경기준을 설정해 수입품을 규제함으로써 사실상 비관세 무역장벽으로 활용하고 있다. 수출에 치중하고 있는 국내 기업의 대응책 마련이 시급한 이유다.
또한 제조·사용·폐기 등 제품 전과정의 오염발생과 재활용 장애요인을 제품 설계 단계부터 고려하는 환경친화적 제품설계와 청정생산기술(Cleaner Production)이 기업의 지속적인 경쟁력 확보와 생존을 위한 필수 요구조건으로 대두되고 있다.
이와 같은 추세에 비추어 볼 때 고분자 수지 사슬 내에 브롬과 같은 할로겐 원소가 치환된 광경화형 수지층을 갖는 광학 시트는 환경규제에 대응하는 데 있어서 부적절하다. 특히 할로겐 원소는 환경 호르몬을 발생시키는 것으로 알려져 환경문제에 민감한 유럽에서는 비할로겐 제품을 적극 권장하고 있는 상황이다.
본 발명은 유해물질의 발생이 없는 전기전자제품의 제공에 유용한 광학 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 유해물질의 발생이 없으면서, 디스플레이에 적용되었을 때 외부 충격의 영향을 받지 않도록 구조화된 표면의 손상을 방지할 수 있는 표면특성을 만 족하는 광학 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 구조층이 적정한 표면특성을 만족함으로써 취급이 보다 용이한 광학 시트를 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 불량률을 감소시키면서 생산 원가를 절감시키고 생산 효율을 높일 수 있는 광학 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 조액 과정 중 굴절율과 점도를 조절함으로써 고굴절율을 가지면서도 적정한 표면경도 특성을 만족할 수 있는 광학 시트의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 전기전자제품에 대한 특정 유해물질의 발생이 없으면서 표면손상을 방지할 수 있고 궁극적으로는 고휘도를 달성할 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 한 구현예에서는 비할로겐계 가교결합성 유도체를 포함하는 조액으로부터 형성되는, 그 표면이 구조화된 수지 경화층을 포함하며; 구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 압축변형율이 40% 이상인 광학 시트를 제공한다.
수학식 1
Figure 112007049502214-PAT00001
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 한 구현예에 따른 광학 시트는, 압축변형율이 50% 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 광학 시트는, 압축변형율이 60% 이상인 것일 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 수지 경화층은 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 자외선 경화형 단량체를 적어도 1종 이상 포함하는 조액으로부터 형성된 것일 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 수지 경화층은 표면경도가 연필경도 1H 내지 3H인 것을 들 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 비할로겐계 가교결합성 유도체는 25℃에서의 굴절율이 1.55 이상인 것을 들 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 비할로겐계 가교결합성 유도체는 주쇄를 이루는 적어도 하나의 탄소 원자에 적어도 2 이상의 벤젠 고리가 결합되고, 주쇄의 적어도 일 말단은 가교결합성 불포화 이중결합을 갖는 것일 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 비할로겐계 가교결합성 유도체는 주쇄에 플루오렌기를 갖는 플루오렌 아크릴레이트 유도체 또는 플루오렌 디아크릴레이트 유도체일 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 자외선 경화형 단량체는 25℃에서의 굴절율이 1.44 이상일 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 자외선 경화형 단량체는 전체 조액의 25℃에서의 점도가 10 내지 100,000cps 되는 양으로 포함될 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 자외선 경화형 단량체는 전체 조액의 굴절율이 1.54 이상 되는 양으로 포함될 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 조액은 25℃에서의 굴절율이 1.54 이상이고, 25℃에서의 점도가 1 내지 100,000cps일 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 수지 경화층은 25℃에서의 도막 굴절율이 1.54 이상일 수 있다.
본 발명 구현예들에 따른 광학 시트에 있어서, 수지 경화층이 비할로겐계 수지일 수 있다.
본 발명의 다른 한 구현예에서는 비할로겐계 가교결합성 유도체 및 광개시제를 포함하여 조액 점도 10 내지 100,000cps이고 굴절율이 1.54 이상인 조액을 제조하는 단계; 입체구조물이 인각된 프레임에 상기 조액을 코팅하는 단계; 투명기재필름의 일면을 상기 인각 프레임에 코팅된 조액면과 접촉시키고, 자외선을 조사하여 조액을 경화시켜 수지 경화층을 형성하는 단계; 및 인각 프레임으로부터 수지 경화 층면을 분리시키는 단계를 포함하는 공정을 포함하여, 투명기재층; 및 그 표면이 구조화된 수지 경화층을 포함하고, 구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우 하기 수학식 1로 표현되는 압축변형율이 40% 이상인 광학 시트를 제조하는 방법을 제공한다.
수학식 1
Figure 112007049502214-PAT00002
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 바람직한 구현예에 따른 제조방법에서는, 압축변형율이 50% 이상인 광학시트를 제공한다.
본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따른 제조방법에서는, 압축변형율이 60% 이상인 광학시트를 제공한다.
본 발명의 구현예에 따른 제조방법에서는, 조액을 제조하는 단계에서, 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 자외선 경화형 단량체를 적어도 1종 이상 첨가할 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예에 따르면 이와 같은 광학 시트를 포함하는 백라 이트 어셈블리를 제공한다.
이상에서 상세히 살펴본 본 발명에 따른 광학 시트는 비할로겐계 가교결합성 유도체로부터 형성된 수지 경화층을 가짐으로써 유해물질의 발생이 없는 전기전자제품의 제공에 유용하고, 또한 디스플레이에 적용되었을 때 외부 충격의 영향을 받지 않도록 구조층의 손상을 방지할 수 있는 표면특성을 만족함으로써 궁극적으로는 고휘도를 달성할 수 있으며, 구조층이 적정한 표면특성을 만족함으로써 취급이 보다 용이하고 불량률을 감소시키면서 생산 원가를 절감시키고 생산 효율을 높일 수 있다. 특히 본 발명의 광학 시트는 광학부재의 휘도를 향상시키기 위한 고굴절 광학 시트로 유용하다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 친환경적이면서 소정의 표면특성을 만족하는 구조화된 표면을 갖는 광학 시트에 관한 것이다.
구체적으로는 표면이 구조화된 수지 경화층을 포함하며, 이때 수지 경화층은 비할로겐계 가교결합성 유도체를 주골격으로 하는 것으로, 광학 시트가 다음과 같은 특성치를 만족하는 것이 바람직하다. 여기서의 특성치라 함은, 구조층의 구조화된 표면의 상면에서 평면 압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우 다음 수학식 1로 표현되는 압축변형율로 정의되며, 이 압축변형율이 40% 이상인 것이 바람직하다. 좋기로는 압축변형율이 50% 이상, 더욱 좋기로는 압축변형율이 60% 이상인 것이며, 가장 좋기로는 압축변형율 80% 이상인 것이다.
수학식 1
Figure 112007049502214-PAT00003
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.
광학 시트, 특히 그 표면이 구조화된 수지 경화층을 갖는 광학 시트에 있어서 압축변형 특성은 광학 시트를 디스플레이에 장착하였을 때 외부로부터 가해지는 힘에 의한 구조층의 손상에 관여하며 이는 디스플레이의 휘도에 영향을 미치고, 또한 광학 시트 생산시 생산성의 향상이나 원가절감에 기여할 수 있는 중요한 물성이다.
이에 본 발명은 비할로겐계 가교결합성 유도체를 주골격으로 하되, 상기 수학식 1로 표현되는 압축변형율이 40% 이상 발현되도록 하는 것이 최적한 것임을 인 식한 것에 그 기술적 사상이 있다.
광학 시트의 압축변형율이 40%에 미치지 못하면 외부에서 충격이 가해질 경우 구조층의 손상이 지나치게 커질 수 있다. 구조층의 손상은 이를 포함하는 디스플레이 장치에 있어서 고휘도를 발현하는 데 악영향을 미치며 궁극적으로는 고품질의 화상을 제공할 수 없게 한다.
한편 이와 같은 압축변형율 특성을 달성하기 위한 일 수단으로, 비할로겐계 가교결합성 유도체를 포함하는 조액을 형성함에 있어서 굴절율과 점도를 적의 조절하는 방법을 들 수 있는바, 비할로겐계 가교결합성 유도체를 포함하는 조액 중에 자외선 경화형 단량체(들)로는 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 것을 선택하고, 비할로겐계 가교결합성 유도체의 굴절율 및 점도에 따라 자외선 경화형 단량체의 굴절율, 점도 및 함량 등을 조절하되, 상기와 같은 압축변형율 특성을 만족하도록 조절하는 방법을 들 수 있다.
일예로 비할로겐계 가교결합성 유도체의 굴절율이 큰 것일 경우, 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps 범위에 있는 자외선 경화형 단량체(들)의 굴절율은 다소 낮은 것을 선택할 수 있고 이 경우에는 자외선 경화형 단량체(들)의 함량이 통상의 경우에 비해 적어질 수 있다. 다른 일환으로는 자외선 경화형 단량체(들)의 굴절율이 일정 수준 이상인 것을 선택할 수 있고 이 경우에는 자외선 경화형 단량체(들)의 함량은 통상의 경우에 비해 다소 증가될 수 있다.
국내 특허 제544824호에는 플루오렌 디아크릴레이트 유도체와 이소시아누레이트 고리를 함유한 다관능성 아크릴레이트 단량체를 포함하는 조성물을 이용하여 프리즘 필름을 제조한 일예가 기재되어 있으며, 이때 조성물 중에는 부가적으로 굴절율이 1.50 이상이고 25℃에서의 점도가 2,000cps 이하인 아크릴레이트 단량체를 더 포함하여 점도를 조절함으로써 가공성을 향상시킬 수 있음이 기재되어 있으나, 플루오렌 디아크릴레이트 유도체의 점도 및/또는 굴절율, 그 외의 자외선 경화형 단량체의 점도 및/또는 굴절율, 그리고 각 성분들의 조합비 등을 조절함에 따라 최종 광학 시트의 압축변형 특성 발현에 있어서 영향을 미침을 인식하지 못하였다.
또한 본 발명의 광학 시트는 상기와 같은 압축변형율 특성을 만족하면서 좋기로는 수지 경화층의 표면경도가 연필경도로 1H 내지 3H 정도인 것이 표면이 구조화된 수지 경화층을 갖는 광학 시트로 더 유용할 수 있는데, 표면경도가 지나치게 클 경우라면 구조화된 표면의 손상을 방지할 수 있는 측면에서는 유리할 수 있으나 유연성이 떨어질 수 있고, 후속적으로 구조화된 표면 상에 타 필름을 조립하는 등의 과정 중 후면에 손상을 줄 수도 있다.
비할로겐계 가교결합성 유도체가 일정 이상의 굴절율을 만족하는 고굴절의 수지일 경우 통상은 점도가 높으며 이를 다른 자외선 경화형 단량체와 조합함에 있어서 일정 수준으로 점도를 조절하지 않으면 이와 같은 표면경도 특성을 벗어나 고경도의 수지 경화층을 얻게 될 수 있으므로 이러한 표면경도치를 달성할 수 있도록 비할로겐계 가교결합성 유도체와, 다른 자외선 경화형 단량체의 조액시 점도를 조 절하는 것이 더 유리할 수 있다.
본 발명에서 수지 경화층 형성에 사용할 수 있는 비할로겐계 가교결합성 유도체는 25℃에서의 굴절율이 1.55 이상인 것이 고굴절율을 갖는 수지 경화층을 얻을 수 있고, 궁극적으로는 고굴절율을 가져 고휘도를 달성할 수 있는 광학 시트를 얻을 수 있는 점에서 유리할 수 있다.
다른 한편으로 비할로겐계 가교결합성 유도체는 상기한 굴절율을 만족하거나 하지 않는 것이면서, 주쇄를 이루는 적어도 하나의 탄소 원자에 적어도 2이상의 벤젠 고리가 결합되어 있고 주쇄의 적어도 일 말단은 가교결합성 불포화 이중 결합을 갖는 것일 수 있다.
주쇄 중 2이상의 벤젠 고리가 결합된 경우 적정 이상의 굴절율을 나타낼 수 있으며, 벤젠 고리의 수가 증가할수록 굴절율이 향상되는 경향을 나타낸다.
특히 비할로겐계 가교결합성 유도체는 주쇄에 플루오렌기를 갖는 플루오렌 아크릴레이트 유도체 또는 플루오렌 디아크릴레이트 유도체일 수 있다.
상기 및 이하의 설명에 있어서, "비할로겐계 가교결합성 유도체"라 함은 실질적으로 할로겐 원소를 포함하지 않는, 특히 브롬 원소를 포함하지 않으면서, 자외선 등의 조사에 의해 가교결합을 일으킬 수 있는 말단기를 가져 가교결합될 수 있는 단량체 또는 올리고머 등으로 정의될 수 있다.
본 발명의 광학 시트에 있어서, 수지 경화층을 형성하는 자외선 경화형 단량체(들)은 25℃에서의 굴절율이 1.44 이상인 것이 더 유리할 수 있는데, 굴절율이 지나치게 큰 것일 경우 조액의 점도를 높여 수지 경화층의 표면경도를 지나치게 고경도화할 수 있고 굴절율이 지나치게 낮은 것일 경우라면 최종적으로 얻어지는 광학 시트의 굴절율을 낮추어 고휘도 달성에 악영향을 미칠 수 있다. 구체적으로는 자외선 경화형 단량체(들)은 25℃에서의 1.44 내지 1.55인 것일 수 있다.
25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps이고, 및/또는 25℃에서의 굴절율이 1.44 이상인 자외선 경화형 단량체를 이용하거나 하지 않고 조액함에 있어서 비할로겐계 가교결합성 유도체를 포함한 조액의 25℃에서의 점도가 10 내지 100,000인 것이 더 유리할 수 있는바, 조액의 25℃에서의 점도는 가공시의 작업성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 최종적으로 얻어지는 수지 경화층의 표면경도, 광학 시트의 압축변형율 특성에 영향을 미칠 수 있는바, 점도가 지나치게 높은 경우라면 수지 경화층이 브리틀(brittle)해질 수 있고 조액의 점도가 지나치게 낮을 경우라면 수지 경화층의 굴절율이 낮아질 수 있다.
따라서 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 자외선 경화형 단량체(들)을 포함하는 경우 이러한 조액 점도를 고려하여 그 함량을 적의 조절하는 것이 바람직하다.
또한 자외선 경화형 단량체(들)의 함량은 전체 조액의 굴절율이 1.54 이상 되는 양으로 포함되는 것이 최종 경화후의 수지 경화층의 도막 굴절율을 고려하여 더 유리할 수 있다. 구체적으로는 자외선 경화형 단량체(들)의 함량은 전체 조액의 굴절율이 1.54 내지 1.68 되는 양일 수 있다.
상기와 같은 굴절율, 점도 조건을 만족하는 하에서 자외선 경화형 단량체(들)을 선택함에 있어서, 이는 비할로겐계 가교결합성 유도체의 구조적 특성을 고려하여 구체 화합물은 달라질 수 있는데, 그 일예로는 비할로겐계 가교결합성 유도체가 플루오렌기를 갖는 플루오렌 디아크릴레이트 유도체일 경우라면 그 외의 자외선 경화형 단량체로는 테트라하이드로퍼푸릴아크릴레이트, 2(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 네오펜틸글리콜벤조에이트아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 페닐페녹시에탄올아크릴레이트, 카프로락톤(메타)아크릴레이트, 노닐페놀폴리알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트, 부탄디올디(메타)아크릴레이트, 비스페놀에이폴리알킬렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리알킬렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸프로판트리(메타)아크릴레이트, 스타이렌, 메틸스타이렌, 페닐에폭시(메타)아크릴레이트 또는 알킬(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
여러 측면에서 비할로겐계 가교결합성 화합물을 포함하는 조액은 25℃에서의 굴절율이 1.54 이상이고, 25℃에서의 점도가 1 내지 100,000cps인 것이 수지 경화층의 표면경도, 광학 시트의 압축변형율 특성, 굴절율 등을 만족시킬 수 있어 유리할 수 있다. 구체적으로는 조액은 25℃에서의 굴절율이 1.54 내지 1.68 일 수 있다.
수지 경화층을 형성하는 조액 중에는 비할로겐계 가교결합성 유도체나 자외 선 경화형 단량체들의 광중합을 개시하는 광개시제를 포함할 수 있으며, 이에 한정이 있는 것은 아니다. 그 일예로는 포스핀 옥사이드계, 프로파논계, 케톤계, 포르메이트계 등의 광개시제를 들 수 있다.
그밖에 필요에 따라 조액에는 첨가제를 포함할 수 있으며, 그 일예로는 자외선 흡수제 및 자외선 안정제 등을 들 수 있으나, 이에 한정이 있는 것은 아니다.
본 발명에 따른 광학 시트는 수지 경화층의 25℃에서의 도막 굴절율이 특히 1.54 이상인 경우 휘도향상용의 광학시트로 유리할 수 있다. 구체적으로는 수지 경화층의 25℃에서의 도막 굴절율이 1.54 내지 1.70일 수 있다.
특히 유해물질의 발생이 없도록 하는 측면에서 실질적으로 본 발명의 광학 시트는 수지 경화층이 비할로겐계 수지층인 것이 유리하며, 이와 같은 점을 고려하여 자외선 경화형 단량체나 첨가제를 선택하는 것이 환경적 측면에서 유리할 수 있다.
본 발명 광학 시트의 기재층 수지는 각별히 한정이 있는 것은 아니나 투명성을 고려하여 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 또는 폴리에폭시 수지로 이루어진 필름 등일 수 있고, 좋기로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 폴리카보네이트 필름을 들 수 있다. 그 두께는 10 내지 1,000㎛ 정도인 것이 기계적 강도, 열안정성 및 필름의 유연성 측면에서 유리하며 투과광의 손실을 방지할 수 있어 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 시트를 제조하는 방법의 일예로는 비할로겐계 가교결합 성 유도체 및 광개시제를 포함하여 조액 점도 10 내지 100,000cps이고 굴절율이 1.54 이상인 조액을 제조하는 단계; 입체구조물이 인각된 프레임에 상기 조액을 코팅하는 단계; 투명기재필름의 일면을 상기 인각 프레임에 코팅된 조액면과 접촉시키고, 자외선을 조사하여 조액을 경화시켜 수지 경화층을 형성하는 단계; 및 인각 프레임으로부터 수지 경화층면을 분리시키는 단계를 거칠 수 있다.
조액 제조시 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 적어도 1종 이상의 자외선 경화형 단량체를 포함하여 점도 및 굴절율을 조절할 수 있다.
비할로겐계 가교결합성 유도체와 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 적어도 1종 이상의 자외선 경화형 단량체를 포함하는 조액을 제조함에 있어서 조액의 굴절율을 1.54 이상으로, 그리고 조액의 점도를 10 내지 100,000cps로 조절하는 것은 최종적으로 얻어지는 광학 시트의 압축변형율에 영향을 미치며, 또한 표면경도 특성에 영향을 미칠 수 있다.
특히 조액시의 굴절율 및 점도 이외에도 그 외의 공정을 제어함에 있어서 최종 광학 시트의 압축변형율이 40% 이상이 되도록 제어하는 것이 수지 경화층의 손상으로 인한 휘도 저하를 방지할 수 있고 취급이 용이하고 생산성을 향상시킬 수 있는 측면에서 유리할 수 있다. 좋기로는 압축변형율이 50% 이상 되도록, 더욱 좋기로는 압축변형율이 60% 이상 되도록, 가장 좋기로는 압축변형율이 80% 이상이 되도록 제어하는 것이 유리할 수 있다.
한편 프레임에 인각된 입체구조물의 형상에 따라 수지 경화층의 구조화된 표 면 형상이 달라질 수 있는바, 표면 형상은 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 수지 경화층을 평면에서 보았을 때 적어도 하나 이상의 동심원 형상으로 배열된 구조를 가지면서, 동심원을 따라 산과 골이 형성된 구조를 갖는 경우도 포함한다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 설명하면 다음과 같으나, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
다음 표 1에 나타낸 것과 같은 특성을 만족하는 비할로겐계 가교결합성 유도체, 자외선 경화형 단량체 및 광개시제를 50℃에서 3시간 동안 혼합하여 수지 경화층 형성용 조액을 제조하되, 다음 표 1의 특성을 만족하도록 조액을 제조하였다.
조액을 구성하는 각 성분들의 굴절율 및 조액의 굴절율은 굴절계(모델명: 1T, 일본 ATAGO ABBE)를 사용하여 측정한 것으로, 측정을 위한 광원은 589.3nm의 D광선 나트륨램프를 이용하였다.
점도는 브루크필드 점도측정계를 이용하여 측정하였다.
이와 같은 조액을 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트(두께 188㎛) 일면에 도포하여, 50℃의 프리즘 형상 롤러의 프레임 위에 놓고 자외선조사장치(Fusion사, 600Watt/inch2)에 Type-D bulb를 장착하여 900mJ/㎠를 조사하여 프리즘 꼭지각이 90ㅀ, 피치가 50㎛, 높이가 28㎛인 선형 삼각 프리즘을 형성시켜 광학 시트를 제조하였다.
얻어진 광학 시트에 있어서 프리즘층의 굴절율을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 이때 프리즘층의 굴절율은 굴절계(모델명: 1T, 일본 ATAGO ABBE)를 이용하여 측정하였다.
또한 얻어진 광학 시트를 일본 시마즈사의 미소압축경도계(Shimadzu DUH-W201S)를 사용하여 'Load-Unload test' 항목을 이용하여 압축변형율을 측정하였다.
구체 측정조건은 다음과 같다.
a. 가해주는 최대 압축력 : 1gf(=9.807mN)
b. 시간당 가해지는 압축력 : 0.2031mN/sec
c. 최대 압축력에서의 멈춤시간 : 5sec
압축변형율을 측정하는 모식도를 도 1에 나타내었는바, 평면압자(11)를 이용하여 광학 시트의 구조층(10)에 힘을 가하면 (B)와 같이 구조층(10)의 상부면이 압축된다. 이때 압축되어 들어간 깊이를 D1이라 한다.
이후 다시 평면압자(11)를 제거하면 (C)와 같이 구조층(10)의 상부면이 손상 없이 최대한 원상태로 회복된다. 이 때 회복된 광학 시트의 높이와 외부압력이 가 해지지 않은 상태의 광학 시트의 높이(D)와의 차이가 D2이다.
이때 압축변형율이 커지기 위해서는 D1의 값이 클 경우라면 D2가 작을 경우, 즉 재료적으로 탄성을 가져 원래의 높이에 가깝게 회복이 일어날 경우일 수도 있으며, D1이 작으면서 D2 또한 작을 경우 즉 표면경도 특성이 우수한 경우일 수도 있다.
또한 수지 경화층의 표면경도를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 표면경도는 연필경도 측정법으로 측정하였다.
25℃에서의 굴절율 25℃에서의 점도(cps) 조액1 조액2 조액3 조액4 조액5
비할로겐계 가교결합성 유도체 a 1.62 160,000 80 10 - 44 40
b 1.55 300,000 - - 70 - 49
자외선 경화형 단량체 a 1.45 15 5 - - 55 -
b 1.51 20 14 - - - -
c 1.53 140 - - 29 - -
d 1.54 40,000 - 89 - - 10
광개시제 (2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드) - - 1 1 1 1 1
조액의 25℃에서의 굴절율 - - 1.59 1.56 1.54 1.52 1.57
조액의 25℃에서의 점도(cps) - - 800 90,000 4,000 100 150,000
수지경화층의 25℃에서의 굴절율 - - 1.61 1.58 1.56 1.54 제조 불가능
광학 시트의 압축변형율(%) - - 80% 65% 45% 35%
수지 경화층의 표면경도 - - 2H 3H H 5H
(주) 비할로겐계 가교결합성 유도체: a - 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에폭시)페닐]플루오렌 b - 비스페놀A형 에폭시디아크릴레이트(PE210,미원사 제품) 자외선 경화형 단량체: a - 헥산디올디아크릴레이트 b - 벤질아크릴레이트 c - 페닐에폭시아크릴레이트 d - 지방산 변성 에폭시아크릴레이트 (Mirammer PE-240)
상기 표 1의 기재에 있어서, 조액의 함량은 전체 조액 중량에 대한 백분율, 즉 중량%로 표시된 것이다.
실험예
상기 예들로부터 얻어진 각각의 광학 시트를 IMOTO社의 Big Heart 테스트 장치에 의한 기본 무게를 사용하여 최소한의 압력을 가하였을 때, 구조층의 스크래치 발생 여부를 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 2와 같다. 손상의 정도는 육안 판단하였으며, 기준은 다음과 같다.
조액 1 내지 조액 5로부터 얻어진 각각의 광학 시트를 광학 시트 1 내지 5로 칭한다.
내스크래치성 나쁨 ← × < △ < ○ < ◎ → 내스크래치성 우수
광학 시트1 광학 시트2 광학 시트3 광학 시트4 광학 시트5
내스크래치성 × 제조 불가능
상기 표 1의 결과에서와 같이, 비할로겐계 가교결합성 유도체와 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps를 만족하는 자외선 경화형 단량체를 포함한 조액으로부터 수지 경화층이 형성되면서 광학 시트의 압축변형율이 40% 이상일 경우(광학시트 1 내지 3) 스크래치에 대해 적절히 대응할 수 있음을 알 수 있다.
도 1은 압축변형율을 설명하기 위한 모식도.
도 2는 내스크래치성 평가방법을 설명하기 위한 모식도.

Claims (19)

  1. 비할로겐계 가교결합성 유도체를 포함하는 조액으로부터 형성되는, 그 표면이 구조화된 수지 경화층을 포함하며;
    구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우, 하기 수학식 1로 표현되는 압축변형율이 40% 이상인 광학 시트.
    수학식 1
    Figure 112007049502214-PAT00004
    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.
  2. 제 1 항에 있어서, 압축변형율이 50% 이상인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 압축변형율이 60% 이상인 것임을 특징으로 하는 광학 시 트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 경화층은 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 자외선 경화형 단량체를 적어도 1종 이상 포함하는 조액으로부터 형성된 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 경화층은 표면경도가 연필경도 1H 내지 3H인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 비할로겐계 가교결합성 유도체는 25℃에서의 굴절율이 1.55 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 비할로겐계 가교결합성 유도체는 주쇄를 이루는 적어도 하나의 탄소 원자에 적어도 2 이상의 벤젠 고리가 결합되고, 주쇄의 적어도 일 말단은 가교결합성 불포화 이중결합을 갖는 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 비할로겐계 가교결합성 유도체는 주쇄에 플루오렌기를 갖는 플루오렌 아크릴레이트 유도체 또는 플루오렌 디아크릴레이트 유도체인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  9. 제 4 항에 있어서, 자외선 경화형 단량체는 25℃에서의 굴절율이 1.44 내지 1.55인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  10. 제 4 항에 있어서, 자외선 경화형 단량체는 전체 조액의 25℃에서의 점도가 10 내지 100,000cps 되는 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  11. 제 4 항에 있어서, 자외선 경화형 단량체는 전체 조액의 굴절율이 1.54 이상 되는 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 조액은 25℃에서의 굴절율이 1.54 이상이고, 25℃에서의 점도가 1 내지 100,000cps인 것임을 특징으로 하는 광학 시트.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 경화층은 25℃에서의 도막 굴절율이 1.54 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 경화층이 비할로겐계 수지인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  15. 비할로겐계 가교결합성 유도체 및 광개시제를 포함하여 조액 점도 10 내지 100,000cps이고 굴절율이 1.54 이상인 조액을 제조하는 단계;
    입체구조물이 인각된 프레임에 상기 조액을 코팅하는 단계;
    투명기재필름의 일면을 상기 인각 프레임에 코팅된 조액면과 접촉시키고, 자외선을 조사하여 조액을 경화시켜 수지 경화층을 형성하는 단계; 및
    인각 프레임으로부터 수지 경화층면을 분리시키는 단계를 포함하는 공정을 포함하여,
    투명기재층; 및 그 표면이 구조화된 수지 경화층을 포함하고, 구조화된 표면의 상면에서 평면압자를 이용하여 0.2031mN/sec의 가압속도로 최대압축력 1gf 될 때까지 가압하고, 최대압축력에 도달했을 때 5초 동안 멈추어 압축한 후 압축력을 해제하였을 경우 하기 수학식 1로 표현되는 압축변형율이 40% 이상인 광학 시트를 제조하는 방법.
    수학식 1
    Figure 112007049502214-PAT00005
    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.
  16. 제 15 항에 있어서, 압축변형율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 압축변형율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조방법.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 조액을 제조하는 단계에서, 25℃에서의 점도가 1 내지 50,000cps인 자외선 경화형 단량체를 적어도 1종 이상 첨가하는 것을 특징으로 하는 광학 시트의 제조방법.
  19. 제 1 항의 광학 시트를 포함하는 백라이트 어셈블리.
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