KR100656414B1

KR100656414B1 - 내후성이 우수한 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물및 이 조성물을 이용한 디스플레이용 광학 필터의 제조방법

Info

Publication number: KR100656414B1
Application number: KR1020030039860A
Authority: KR
Inventors: 윤현남; 김철환; 이종우
Original assignee: 주식회사 디피아이 솔루션스
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2006-12-12
Also published as: KR20040110516A

Abstract

본 발명은 색조 보정을 위하여 570 내지 610nm의 파장에서 최대 흡광도를 나타내는 가시광선 흡수 색소, 700 내지 1200nm의 파장을 흡수하는 근적외선 흡수색소와 1종 이상의 작용기를 갖는 소수성 고분자 수지를 함유하도록 구성된 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 광학 필터의 제조방법에 관한 것으로, 기타 첨가제를 첨가하지 않더라도 근적외선 색소는 소수성 고분자 매트릭스와 상호작용을 일으키지 않으므로 가시광선 영역에서의 광투과율이 우수하며, 800 내지 1000nm의 근적외선 영역의 흡수율이 우수하여 원하는 파장의 빛만을 차단할 수 있고, 친수성 고분자나 염 등을 첨가하지 않고도 580 내지 610nm의 좁은 영역에서 최대흡수피크를 갖고 있어 칼라 디스플레이 장치, 특히 플라즈마 디스플레이 장치로부터 발산되는 빛에 관한 색조 보정 특성이 우수할 뿐만 아니라 수분의 영향을 적게 받아 내후성이 우수하고 추가적인 보호층을 필요로 하지 않는 장점이 있다.

디스플레이, 광학 필터, 근적외선 색소, 소수성 수지

Description

내후성이 우수한 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물 및 이 조성물을 이용한 디스플레이용 광학 필터의 제조방법 {Composition for making film of optical filter for display device having weatherproof property and process for producing the filter containing the composition}

도 1은 본 발명의 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스펙트럼 사진이다.

도 2는 다른 비교 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스펙트럼 사진이다.

도 3은 또 다른 비교 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스펙트럼 사진이다.

도 4는 또 다른 비교 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스펙트럼 사진이다.

도 5는 본 발명의 다른 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스펙트럼 사진이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스펙트럼 사진이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스 펙트럼 사진이다.

도 8은 또 다른 비교 필터의 필름형성 조성물을 이용한 필터의 분광스펙트럼 사진이다.

본 발명은 디스플레이 광학 필터의 필름 형성 조성물에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 색조 보정 특성이 우수할 뿐만 아니라 수분의 영향을 적게 받아 내후성이 우수하고 추가적인 보호층을 필요로 하지 않는 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물 및 이를 이용한 디스플레이용 광학 필터의 제조방법에 관한 것이다.

전세계적으로 TV 수신기나 컴퓨터 모니터용으로 주로 이용되던 CRT(cathode-ray tube)에 대한 수요는 점차 줄어들고 있는 반면에 평면화, 고화질화, 대형화가 가능한 LCD(liquid crystal display), EL, PDP(plasma display panel) 등의 평판 디스플레이에 대한 수요는 폭발적으로 증가하고 있는 실정이다. 국내업체들은 이미 LCD의 경우 세계 1위의 생산 능력을 보유하고 있으며, EL이나 PDP 등 차세대 디스플레이의 경우에도 세계적으로 기술력을 인정받고 있다.

차세대 평판 디스플레이 가운데 PDP는 두 개의 밀폐된 유리판 사이의 미세한 공간에 채워져 있는 네온과 제논 가스 혼합물이 방전될 때 발생하는 자외선으로 3원색의 형광체를 여기시킴으로써 각 픽셀에서 가시광을 방출하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치로서, 기존의 CRT와 비교할 때 두께가 약 1/10 정도로 얇고 무게는 40인치를 기준으로 약 1/6 정도로 가볍기 때문에 대형 디스플레이 장치로 주목받고 있으며, 국내에서는 삼성 및 LG전자에서 대형 PDP를 생산 판매하고 있다. 그러나, PDP 동작 중 가스 방전시 필연적으로 근적외선이 발생하며, 구동회로에서 전자파가 심하게 방사되기 때문에 다른 가전 기기의 오작동을 일으킬 수 있어 이를 차단할 필요가 있다. 기존의 PDP 제품에서 근적외선 및 전자파의 차단은 전면(前面)의 광학 필터 모듈을 통해 해결하고 있다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이용 광학 필터는 한국특허등록 제0215589호, 한국특허등록 제0303894호, 한국특허공개 제2000-35395호, 한국특허공개 제2001-86340호, 미국특허 제5,945,209호, 미국특허 제6,307,671호 및 미국특허 제6,309,564호에 공지된 바와 같이 은 등의 금속증착층과 고굴절율의 투명박막을 교대로 성막하여 근적외선 영역의 빛을 반사시키는 방법이나, 색보정을 위한 색소를 포함하고 있는 층과 근적외선 염료를 포함하고 있는 층을 다층구조로 설계하는 방법이 연구되어 왔다. 그러나, 유리 등의 표면에 금속의 박층을 증착, 스퍼터링 혹은 이온 도금하는 방법은 가시광선 영역의 빛도 반사하며, 제조 비용이 고가인 단점이 있으며, 유리를 사용하기 때문에 필터가 무겁고 가공이 곤란하다는 문제점이 있다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이의 형광체에서는 순수한 빨간색, 녹색, 파란색 빛 외에도 590nm의 파장 근처에서 오렌지광이 나와서 색순도를 낮추고 있으나, 순수한 파란색, 녹색, 빨간색 빛은 각각 440, 530, 620nm에서 최대로 발광하기 때 문에 색소를 이용하여 색순도를 개선하기 위해서는 색소의 흡수피크의 절반폭(half-width)이 100nm 이하, 더욱 바람직하게는 10 내지 50nm의 범위에 속하여야 한다. 그러나, 일반 색소들은 흡수 밴드폭이 용액상태에서 100 내지 200nm로 상당히 넓고 고분자 필름내에서 흡광 범위가 더욱 넓어지는 경향이 있으므로, 미국특허 제6,307,671호와 한국특허공개 제2001-86340호에서는 용액에 염을 첨가하고 젤라틴 등의 수용성 고분자를 매트릭스 고분자로 이용함으로써 색소의 결정 응집 상태를 조절하여 고분자 필름내의 색소의 흡수스펙트럼을 조절하여 왔다. 그러나, 한국특허공개 제2002-0055410호와 한국특허공개 제2002-0073287호에 기재되어 있는 바와 같이 젤라틴 등의 수용성 수지층을 매트릭스로 사용할 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 투명 기재상에 균일한 도포막을 형성하기 어렵고 열이나 습도 등에 의해 색소가 분해되기 쉽다는 또 다른 문제점이 야기된다. 또한, 수용성 고분자를 코팅하기 위하여 극성이 강한 용매를 사용할 경우 극성 용매와 매트릭스 고분자간의 강한 상호작용으로 인하여 잔존 용매의 제거가 어려워 내기후성 및 내구성이 낮아지는 문제점이 생긴다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 추가로 보호층을 도입하는 방법을 사용하고 있으나, 이러한 경우 공정이 복잡해지고 투과도가 저하되는 문제점이 있다.

한편, 근적외선 흡수 색소를 사용하여 근적외선 흡수 필터를 제작하는 데에는 여러 가지 문제점이 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어 근적외선 흡수 색소로서 시아닌계는 광에 대한 안정성이 나빠 실용적이지 못하다. 또한, 안트라퀴논계와 나프토퀴논계는 가시광선 영역의 흡수가 커서 이들을 사용하여 근적외선 흡수 필터를 제작할 경우에는 필터의 가시광선 투과율이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 프탈로시아닌계 색소는 내광성도 높고, 700 내지 800nm 영역에서의 근적외선은 잘 흡수하나 주위 가전기기의 오작동의 원인이 되는 800nm 이상 파장은 잘 흡수하지 못하는 단점이 있다. 또한, 근적외선 색소는 다른 색소 혹은 고분자와 상호작용하여 색소의 배위결합 혹은 이온결합에 변화를 일으켜서 흡수 영역을 변화시키고 가시광선 영역의 빛의 흡수율을 증가시키는 경우가 있다.

따라서, 기타 첨가제를 첨가하지 않더라도 기기 오작동의 원인이 되는 800 내지 1000nm의 근적외선 파장 영역을 잘 흡수하고 가시광선 영역에서의 광투과율이 우수함과 동시에 가시광선 영역 중 570 내지 610nm 파장의 빛의 흡수율이 우수하여 색순도를 향상시킬 수 있는 디스플레이용 광학 필터의 필름형성 조성물 및 이를 함유한 디스플레이 광학 필터가 요구되어 왔다.

본 발명은 이러한 종래 문제점을 효율적으로 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 색조 보정 특성이 우수할 뿐만 아니라 수분의 영향을 적게 받아 내후성이 우수하고 추가적인 보호층을 필요로 하지 않는 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물 및 이 조성물을 이용한 디스플레이용 광학 필터의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물은 소수성 고분자 수지, 최대흡광파장이 570 내지 610nm인 가시광선 흡수 색소 및 700 내지 1200nm의 파장을 흡수하는 근적외선 흡수 색소를 함유하되, 상기 소수성 고분자 수지는 시안기, 아민기, 히드록시기, 카르복시기, 할라이드기, 질산기, 티오시안기, 티오황산기로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 가지며, 상기 가시광선 흡수 색소는 상기 고분자 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 20중량부의 양으로 함유되며, 상기 근적외선 흡수 색소는 0.05 내지 40중량부의 양으로 함유됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물을 함유하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법은 상기 조성물을 용해도가 높고균일한 코팅 및 빠른 건조를 위해 적절한 휘발도를 갖는 용매와 1:5 내지 1:10의 중량비로 혼합하는 단계; 상기 혼합액을 투명 기판 상에 도포 후 건조하여 0.1㎛ 내지 1mm의 두께로 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 투명기판과 전자파 차폐층, 반사 방지층, 하드 코팅층 또는 정전기 방지층을 결합하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물은 570 내지 610nm 파장의 가시광선을 흡수하는 색소를 포함하고 있으며, 700 내지 1200nm 파장의 근적외선을 흡수하는 색소를 포함하고 있어 이를 이용하여 광학 필터를 제조할 경우 대개 570 내지 610nm 이외의 가시광선 영역의 투과율은 70% 이상이고, 800 내지 850nm 영역에서는 10%의 투과율을 나타내며, 900 내지 1000nm 영역에서는 5% 이하의 투과율을 나타내고 있어 플라즈마 디스플레이용 광학 필터로 이용하는 데 적합하다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물은 소수성 고분자 수지, 최대흡광파장이 570 내지 610nm인 가시광선 흡수 색소 및 700 내지 1200nm의 파장을 흡수하는 근적외선 흡수 색소를 함유하도록 구성되어 있는 것으로, 본 발명에서 제안하고 있는 조성이 조절된 고분자 공중합체를 이용한 색소의 파장 변화를 응용하면 기존의 색소를 이용하여 열 및 광 안정성이 있으며 원하는 파장의 빛을 흡수하는 광학 필터의 제조가 가능하다. 또한, 본 발명은 플라즈마 디스플레이 외에도 다양한 칼라 디스플레이 장치의 광학 필터 제작 및 광기록 매체, 광학카드, 레이저 프린터, 보호 안경, CCD 카메라 필터, 센서 등 다양한 분야에 널리 적용할 수 있어 유용하다. 또한, 본 발명은 고분자 공중합체 및 블랜드의 조성을 변화시킴으로써 근적외선 염료의 흡광 파장을 원하는 범위로 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고분자와의 상호작용으로 인하여 근적외선 염료의 열 안정성 및 광 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있어 근적외선 염료가 이용되는 레이저 프린터, 광기록 매체, 광학 카드, 보호 안경 등의 분야에 널리 적용할 수 있는 유용한 수지 조성물을 제조할 수 있다.

상기 구성요소 중 소수성 고분자 수지는 필터 제조시 매트릭스 역할을 하는 것으로서, 염 등의 다른 첨가제 없이 좁은 파장의 흡수를 가능하게 하기 위하여 하나 이상의 작용기를 가지고 있어 타구성요소인 가시광선 흡수 색소와 상호 작용을 하게 되는데, 이들을 함유함으로써 근적외선 염료의 전자밀도를 크게 변화시키지 않으며, 수분의 흡습성이 매우 낮아 내후성이 우수하고 보호층이 필요하지 않아 공정이 단순화되는 장점이 있다. 이를 위하여, 상기 수지로는 시안기, 아민기, 히드록시기, 카르복시기, 할라이드기(F, Cl, Br, I), 질산기, 티오시안기(SCN), 티오황산기(S₂O₃)로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 본 발명의 광학 필터용 필름형성 조성물에 함유되는 고분자 수지는 서로 다른 특성을 갖는 둘 이상의 단량체들이 공중합 또는 블랜드된 고분자로서, 소수성이 강한 단량체 1종 또는 2종 이상과 상기 작용기 1종 또는 2종 이상을 갖는 단량체 1종 또는 2종 이상과의 공중합체 수지 또는 블랜드 수지인 것이 바람직하다. 이때 작용기는 0.1 내지 50몰%가 바람직하고, 5 내지 30몰%가 더욱 바람직하다. 작용기의 함량이 0.1몰% 미만일 경우에는 가시광선 영역의 흡수 피크가 넓어지는 문제점이 있으며, 50몰% 초과일 경우에는 소수성이 취약해지는 문제가 발생한다. 이 때 사용되는 소수성 단량체로는 스티렌계, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 또는 이들의 혼합물이며, 상기 작용기를 갖는 단량체로는 아크릴로니트릴계, 메타크릴산, 아크릴산, 말레인산, 술폰산, 4급암모늄, 포스포릭기, 포스피닉기 또는 이들의 혼합물, 또는 산성기가 리튬, 나트륨, 칼륨, 아연, 칼슘, 알루미늄으로부터 선택된 금속이온으로 치환된 메타크릴산, 아크릴산, 말레인산, 4급암모늄, 포스포릭기, 포스피닉기 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 특히, 상기 소수성 고분자 수지는 상기 작용기가 도입된 폴리이미드, 폴리비닐 부티랄, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드, 폴리아미드 또는 폴리아믹산의 유도체 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 소수성 고분자 수지는 스티렌계 단량체와 상기 작용기를 갖는 아크릴로니트릴계 단량체와의 공중합에 의한 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지로서, 상기 스티렌계 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 벤젠핵의 수소원자가 할로겐원자나 탄소수 1 내지 2의 알킬기로 치환된 스티렌유도체 등이 있으며, 대표적으로는 스티렌, ο-클로로스티렌, ρ-클로로스티렌, 2,4-디메틸스티렌, t-부틸스티렌 등이 있다. 상기 아크릴로니트릴계 단량체로는 (메타)아크릴로니트릴, 시안화 비닐리덴, α-클로로아크릴로니트릴 등이 있다.

한편, 본 발명에 따른 광학 필터용 필름에 함유되는 색소는 적용되는 형광체의 발광 스펙트럼에 따라 색순도를 향상시키고 근적외선을 충분히 흡수하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 570 내지 610nm의 가시광선 영역 빛을 흡수하는 색소로는 시아닌계(cyanine compounds), 스크아륨계(squarylium compounds), 아조메틴계(azomethine compounds), 키산텐계(xanthene compounds), 옥소놀계 화합물(oxonol compounds)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물일 수 있으며, 700 내지 1200nm의 근적외선 영역 빛을 흡수하는 색소로는 폴리메틴계(polymethine compounds), 프탈로시아닌계(phthalocyanine compounds), 나프토퀴논계(naphthoquinone compounds), 안트라퀴논계(anthraquinone compounds), 디티올금속착체계(dithiol-metal complex compounds), 디이모늄화합물(diimonium compounds), 티오람계 화합물(thioram compounds)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용할 수 있다. 이 때 상기 가시광선 흡수 색소는 상기 고분자 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 20중량부의 양으로 함유되는 것이 바람직하다. 가시광선 흡수 색소의 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 오렌지광을 충분히 흡수하지 못하게 되며, 20중량부 초과일 경우에는 가시광선 영역의 투과율이 낮아지는 문제가 발생한다. 또한, 상기 근적외선 흡수 색소는 상기 고분자 수지 100중량부에 대하여 0.05 내지 40중량부의 양으로 함유되는 것이 바람직한데, 일반적으로 근적외선 색소의 함량이 0.05중량부 미만일 경우에는 근적외선을 충분히 흡수하지 못하게 되며, 40중량부 초과일 경우에는 가시광선 영역의 투과율이 낮아지는 문제가 발생한다.

그 외, 광학 필터의 필름형성 조성물은 자외선 흡광제 또는 항변색제를 더 포함할 수 있다. 항변색제는 색소를 안정화시키는 역할을 하는 것으로서, UV를 흡수하거나 UV에 의해 생성된 라디칼을 안정화시킬 수 있는 화합물이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 히드로퀴논 유도체, 히드로퀴논 디에테르 유도체, 페놀유도체, 스피로인단 또는 메틸렌디옥시벤젠 유도체, 크로만, 스피로크로만 또는 쿠마린 유도체, 히드로귀논 모노에테르 또는 p-아미노페놀 유도체 및 비스페놀 유도체 등이 사용될 수 있다.

한편, 상기한 조성물을 함유하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법은 상기 조성물을 용매와 혼합하는 단계; 상기 혼합액을 투명 기판 상에 도포 후 건조하여 0.1㎛ 내지 1mm의 두께로 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 투명기판과 전자파 차폐층, 반사 방지층, 하드 코팅층 또는 정전기 방지층을 결합하는 단계를 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 조성물과 혼합되는 용매는 상기 조성물을 용해하며 균일한 코팅 및 빠른 건조를 위해 적절한 휘발도를 갖는 것이면 특히 제한되지는 않지만, 예를 들어 디메틸포름아미드, 메틸에틸케톤, 에탄올, 테트라히드로푸란, 아세톤 또는 이들의 혼합용매를 사용할 수 있다. 상기 조성물과 상기 용매는 1:5 내지 1:10의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 조성물의 상기 용매에 대한 함량이 혼합비율 1:5보다 많을 경우에는 용액의 점도가 높아져서 코팅이 용이하지 않으며, 1:10보다 적을 경우에는 용액의 점도가 낮아져서 코팅이 용이하지 않은 문제점이 있다. 혼합시에는 초음파 분사기를 이용하여 혼합하면 더욱 용이하다.

이어, 투명기판 상에 상기 혼합액을 도포한 후 건조하여 코팅층을 형성하는데, 이 때 그 두께는 0.1㎛ 내지 1mm, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 내지 100㎛이다. 상기 투명기판으로는 유리, 셀룰로오스 에스테르, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리옥시에틸렌이 사용될 수 있다. 바람직하게는 트리아세틸 셀룰로오스, 폴리카보네이트 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용한다.

이어, 상기의 투명기판과 코팅층으로 구성된 필터를 기존의 전자파 차폐층, 반사 방지층, 하드 코팅층, 정전기 방지층, UV 흡광층, 평활층, 얼룩 방지층 등과 결합함으로써 플라즈마 디스플레이용 광학 필터로 이용할 수 있다. 상기 전자파 차폐층으로는 플라스틱 투명기판 상에 산화인듐, 산화주석, 은 등으로 이루어지는 투명도전막을 적층하는 방법, 동/니켈 박막층이 표면에 피복된 폴리에스테르 등의 합성섬유직포를 투명 기판상에 적층일체화하는 방법, 메시(mesh)상 도전체를 유리나 플라스틱 투명 기판상에 적층하는 방법, 유리나 플라스틱 투명기판상에 도전성 메시를 패턴화하는 방법 등 기존의 알려진 방법으로 제조되어진 것뿐만 아니라, 전도성 고분자와 탄소나노튜브를 이용한 투명 전자파 차폐층도 이용 가능하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하지만 실시예는 단지 발명을 예시하기 위한 목적으로 기술하는 것으로서, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

비이커에 소수성 고분자 수지로서 시안기를 30몰% 포함하고 있는 스티렌 아크릴로니트릴 수지(poly(styrene-co-acrylonitrile; Aldrich, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 10g, 가시광선 흡수 색소로서 술포호드아민 101 수화물(Sulforhodamine 101 hydrate; Aldrich, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 200㎎, 근적외선 흡수 색소로서 IR 140(Aldrich, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 180㎎, SDA 8630(H.W. Sands corporation, 미국 플로리다주 주피터 소재) 70㎎과 NQ 21(Carlit, 일본 도쿄소재) 2g을 투입하여 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물을 제조하였다.

비교예 1

실시예 1에서 수지로서 폴리스티렌 아크릴로니트릴 수지 대신 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 사용하는 점만을 달리하고는 동일한 조성 및 방법에 따라 필름형성 조성물을 제조하였다.

비교예 2

실시예 1에서 수지로서 폴리스티렌 아크릴로니트릴 수지 대신 폴리스티렌 수지를 사용하는 점만을 달리하고는 동일한 조성 및 방법에 따라 필름형성 조성물을 제조하였다.

비교예 3

실시예 1에서 폴리스티렌 아크릴로니트릴 수지 대신 폴리아크릴로니트릴 수지를 사용하는 점만을 달리하고는 동일한 조성 및 방법에 따라 필름형성 조성물을 제조하였다.

실시예 2

비이커에 소수성 고분자 수지로서 스티렌 아크릴로니트릴 수지(poly(styrene-co-acrylonitrile; Aldrich, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 200㎎, 근적외선 흡수 색소로서 IR 140(Aldrich, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 180㎎, SDA 8630(H.W. Sands corporation, 미국 플로리다주 주피터 소재) 70㎎과 NQ 21(Carlit, 일본 도쿄 소재) 2g을 투입하여 디스플레이 광학 필터용 필름형성 조성물을 제조하였다.

실시예 3

비이커에 수지로서 양이온성 폴리비닐피놀리돈 HS-100(poly(vinyl pyrrolidone; ISP, 미국 소재) 10g과 근적외선 흡수 색소로서 SDA 3610(H.W. Sands corporation, 미국 플로리다주 주피터 소재) 0.2g을 투입하여 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물을 제조하였다.

실시예 4

비이커에 수지로서 폴리비닐피놀리돈 K-30(poly(vinyl pyrrolidine; ISP, 미국 소재) 10g과 폴리에틸렌이민(poly(ethylene imine; Aldrich, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 0.1g과의 블랜드를, 근적외선 흡수 색소로서 SDA 3610(H.W.Sands corporation, 미국 플로리다주 주피터 소재) 0.2g을 투입하여 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물을 제조하였다.

비교예 4

실시예 4에서 폴리에틸렌이민을 첨가하지 않는 점만을 달리하고는 동일한 조성 및 방법에 따라 필름형성 조성물을 제조하였다.

제조예 1

상기 실시예 1의 조성물에 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤의 6:4 혼합용매 100g을 도입한 다음, 300rpm으로 교반하였다. 30분간 교반한 후 이 혼합물을 바코터(Wire bar coaters)를 이용하여 폴리에스테르 필름 위에 도포한 다음, 90℃ 건조기에서 30분간 건조하여 코팅층의 두께가 6㎛인 투명기판 형태의 디스플레이 광학 필터를 제조하였다.

한편, 이 필터에 대하여 80℃, 상대습도 90%인 항온 항습조(Temperature & humidity chamber)에서 500시간 동안 내열성 시험을 하고, 내열시험 전, 후의 분광 스펙트럼 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에서 내열시험 전 파장에 따른 투과율은 실선(－)으로 표기하고, 내열시험 후 파장에 따른 투과율은 점선(---)으로 표기하였다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 필터의 가시광 투과도는 70% 이상으로 양호하며, 가시영역 중 570 내지 610nm 파장 영역에서는 투과도가 낮아 색조 보 정이 우수할 것임을 예측할 수 있으며, 그 외 기기 오작동의 원인이 되는 850 내지 1000nm의 근적외선 영역은 충분히 차폐되고 있음을 알 수 있다. 또한, 500시간의 내열시험 후에도 색소의 분해가 억제되어 있고, 스펙트럼도 거의 변화를 보이고 있지 않아 PDP용 필터로 사용하기에 충분한 내후성을 갖고 있음을 알 수 있다.

비교제조예 1

비교예 1의 조성물을 사용한다는 점만을 달리하고는 제조예 1과 동일한 조성 및 방법에 따라 필터를 제조하였다. 그 결과, 도 2에서와 같이 색조 보정 색소의 흡수 스펙트럼의 흡광 파장(실선 표기)이 스티렌아크릴로니트릴 수지를 사용한 제조예 1(점선 표기)과 비교하여 볼 때 넓어지는 현상을 확인할 수 있었다.

비교제조예 2

상기 비교예 2의 조성물을 사용한다는 점만을 달리하고는 제조예 1과 동일한 조성 및 방법에 따라 필터를 제조하였다. 그 결과, 형성된 필름의 수축 및 유연성이 부족하며, 도 3에서와 같이 색조 보정 색소의 흡광 파장(실선 표기)이 스티렌아크릴로니트릴 수지를 사용한 제조예 1(점선 표기)과 비교하여 볼 때 넓어지는 현상을 확인할 수 있었다.

비교제조예 3

비교예 3의 조성물을 사용한다는 점만을 달리하고는 제조예 1과 동일한 조성 및 방법에 따라 필터를 제조하였다. 그 결과, 필름 형성이 용이하지 않을 뿐만 아니라 도 4에서와 같이 색조 보정 색소의 흡광 파장(실선 표기)이 스티렌아크릴로니트릴 수지를 사용한 제조예 1(점선 표기)과 비교하여 볼 때 넓어지는 현상을 확인 할 수 있었다.

제조예 2

상기 실시예 2의 조성물에 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤의 6:4 혼합용매 100g을 도입한 다음, 300rpm으로 교반하였다. 30분간 교반한 후 이 혼합물을 바코터를 이용하여 폴리에스테르 필름 위에 코팅한 다음, 90℃ 건조기에서 30분간 건조하여 코팅층의 두께가 6㎛인 투명 기판 형태의 디스플레이 광학 필터를 제조하였다. 이 필터를 통상의 방법에 따라 전자파 차폐용 구리 메쉬와 점착하여 광학 필터를 완성하였다.

제조예 1에서와 동일 조건하에서 내열시험을 하여 이 필터의 분광 스펙트럼 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 근적외선 영역이 충분히 차폐되고 있으며, 가시광선 영역의 투과율도 50% 이상으로 양호함을 알 수 있다.

제조예 3

상기 실시예 3의 조성물에 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤 및 에탄올의 3:2:5 혼합용매 100g을 도입하여 초음파 분산하였다. 6분간 초음파 분산한 후 얻어진 혼합물을 바코터를 이용하여 폴리에스테르 필름 위에 도포한 다음 90℃ 건조기에서 30분간 건조하여 코팅층의 두께가 3㎛인 투명 기판 형태의 디스플레이 광학 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 분광스펙트럼 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, SDA 3610의 DMF용액상에서의 최대흡수 파장은 870nm이나 양이온성 고분자 수지인 HS-100의 도입으로 인해 1020nm임을 확인할 수 있었 다.

제조예 4

상기 실시예 4의 조성물에 디메틸포름아미드와 메틸에틸케톤 및 에탄올의 3:2:5 혼합용매 100g을 도입하여 초음파 분산하였다. 6분간 초음파 분산한 후 얻어진 혼합물을 바코터를 이용하여 폴리에스테르 필름 위에 도포한 다음, 90℃ 건조기에서 30분간 건조하여 코팅층의 두께가 3㎛인 투명 기판 형태의 디스플레이 광학 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 분광스펙트럼 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 고분자 수지인 K-30과 폴리에틸렌이민과의 블랜드 도입으로 인해 최대흡수파장이 1020nm임을 확인할 수 있었다.

비교제조예 4

상기 비교예 4의 조성물을 사용한다는 점만을 달리하고는 제조예 1과 동일한 조성 및 방법에 따라 필터를 제조하였다. 이 경우 도 8에서와 같이 근적외선 최대 흡수 파장은 870nm이었다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 디스플레이용 광학 필터의 필름형성 조성물을 함유하는 필터는 하나 이상의 작용기를 포함하고 있는 고분자를 설계하여 매트릭스로 이용함으로써 별도의 가공조제나 친수성 고분자를 사용하지 않고도 원하는 파장의 가시광선만을 흡수할 수 있으며, 근적외선 색소와 상호작용이 일어나지 않도록 고분자의 각 단량체를 설계하여 고분자내에서 근적외선 색소의 전자밀도가 변화하지 않도록 함으로써 근적외선 영역을 차폐함과 동시에 가 시광선 영역의 투과성을 유지할 수 있다. 또한, 작용기의 조절을 통해 친수성 고분자를 사용하지 않고도 색소를 필름내에 고르게 분산시킴으로써 수분의 영향을 받지 않아 내후성이 우수할 뿐만 아니라, 수분의 영향을 막기 위한 보호층 등이 필요하지 않아 공정이 간단하여 공정 시간을 단축시키고 수율이 높아서 제조 공정의 경제성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 디스플레이용 광학 필터 뿐만 아니라 레이저 프린터, 보호 안경, 센서, CCD 카메라의 필터, 광기록 매체, 광학 카드 등 다양한 분야에 널리 적용할 수 있어 유용하다.

Claims

시안기, 아민기, 히드록시기, 카르복시기, 할라이드기, 질산기, 티오시안기, 티오황산기로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 0.1 내지 50몰%의 범위로 함유하는 소수성 고분자 수지;

상기 고분자 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 20중량부의 양으로 함유되고, 최대흡광파장이 570 내지 610nm인 가시광선 흡수 색소; 및

상기 고분자 수지의 100중량부에 대하여 0.05 내지 40중량부의 양으로 함유되고, 700 내지 1200nm의 파장을 흡수하는 근적외선 흡수 색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물.
제1항에서, 상기 가시광선 흡수 색소는 시아닌계, 스크아륨계, 아조메틴계, 키산텐계, 옥소놀계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물이고, 상기 근적외선 흡수 색소는 폴리메틴계, 프탈로시아닌계, 나프토퀴논계, 안트라퀴논계, 디티올금속착체계, 디이모늄화합물, 티오람계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 화합물임을 특징으로 하는 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물.
제1항에서, 상기 소수성 고분자 수지는 소수성 단량체 1종 또는 2종 이상과 상기 작용기 1종 또는 2종 이상을 갖는 단량체 1종 또는 2종 이상과의 공중합체 수지 또는 블랜드 수지이되, 상기 소수성 단량체는 스티렌계, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 또는 이들의 혼합물이며, 상기 작용기 갖는 단량체는 아크릴로니트릴계, 메타크릴산, 아크릴산, 말레인산, 술폰산, 4급암모늄, 포스포릭기, 포스피닉기 또는 이들의 혼합물, 또는 산성기가 리튬, 나트륨, 칼륨, 아연, 칼슘, 알루미늄으로부터 선택된 금속이온으로 치환된 메타크릴산, 아크릴산, 말레인산, 4급암모늄, 포스포릭기, 포스피닉기 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 필름형성 조성물.
제3항에서, 상기 소수성 고분자 수지는 상기 작용기를 갖는 폴리이미드, 폴리비닐 부티랄, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드, 폴리아미드 또는 폴리아믹산의 유도체 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지임을 특징으로 하는 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물.
제4항에서, 상기 소수성 고분자 수지는 스티렌계와 아크릴로니트릴계와의 공중합에 의한 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지임을 특징으로 하는 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물.
제5항에서, 상기 스티렌계는 스티렌, α-메틸스티렌 또는 벤젠핵의 수소원자가 할로겐원자나 탄소수 1 내지 2의 알킬기로 치환된 스티렌유도체이며, 상기 아크릴로니트릴계는 메타아크릴로니트릴, 시안화비닐리덴 또는 α-클로로아크릴로니트 릴임을 특징으로 하는 디스플레이 광학 필터의 필름형성 조성물.
상기 제1항의 조성물을 용매와 1:5 내지 1:10의 중량비로 혼합하는 단계;

상기 혼합액을 투명 기판 상에 도포 후 건조하여 0.1㎛ 내지 1mm의 두께로 코팅하는 단계; 및

상기 코팅된 투명기판과 전자파 차폐층, 반사 방지층, 하드 코팅층 또는 정전기 방지층을 결합하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.