KR100710730B1

KR100710730B1 - 박막형 반투과 광학소자 및 이를 이용한 화상표시장치

Info

Publication number: KR100710730B1
Application number: KR1020050075056A
Authority: KR
Inventors: 김용운; 김철희; 최성혁; 이상국
Original assignee: 주식회사 에이스 디지텍
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-04-23
Also published as: KR20070020795A

Abstract

본 발명은 박막형 반투과 광학소자 및 이를 이용한 화상표시장치를 제공하기 위한 것으로, 편광필름 상면은 점착제가 도포되어 액정셀이 부착되고, 하면은 안료 코팅층이 코팅된 형태로, 상기 안료 코팅층은 하드코팅수지, 경화제, 안료 및 레벨링제를 포함하여 이루어지는 안료 코팅층 조성물 100중량%에 있어서, ⅰ) 상기 하드코팅수지는 60중량% 내지 95중량%, ⅱ) 상기 경화제는 1.5중량% 내지 15중량%, ⅲ) 상기 안료는 1중량% 내지 25중량%, ⅳ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 구성된다.

반투과, 광학소자, 반사, 안료, 하드코팅수지

Description

박막형 반투과 광학소자 및 이를 이용한 화상표시장치{Semi-transflective electrooptic device and Picture Display Apparatus using the same}

도 1은 종래 점착제에 안료를 분산시켜 제작한 광학소자의 구조도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 박막형 반투과 광학 코팅의 구조도,

도 3은 실시예 1에서 얻어진 박막형 반투과 광학소자의 반사율 그래프,

도 4는 실시예 2에서 얻어진 박막형 반투과 광학소자의 반사율 그래프,

도 5는 비교예 1에서 얻어진 박막형 반투과 광학소자의 반사율 그래프,

도 6은 비교예 2에서 얻어진 박막형 반투과 광학소자의 반사율 그래프이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

100: 액정셀 200: 점착제

300: 편광필름 400: 안료 코팅층

본 발명은 박막형 반투과 광학소자 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외광을 이용하여 액정표시장치에 나타난 화상을 보는 경우에 이용되는 광학소자 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다. 본 발명은 종래 안료를 포함한 감압점착제를 도포하고, 도포된 감압점착제를 보호하기 위하여 투명지지체를 사용하는 방식이 아닌, 편광필름에 반사성을 나타내는 안료와 하드코팅수지를 포함하여 이루어진 안료 코팅층을 바로 편광필름 하면에 코팅하여 형성되는 것으로서, 반투과 광학소자를 박막형으로 형성함은 물론 제조공정 또한 단순화한 박막형 반투과 광학소자에 관한 것이다.

일반적으로 반투과 반사형 액정 장치 등의 반투과 반사형 전기 광학 장치에서는, 밝은 곳에서 광원이 오프(off)되고 외광을 이용한 반사형 표시가 행해지고, 어두운 곳에서 광원이 온(on)되어 광원광을 이용한 투과형 표시가 행해진다. 보다 구체적으로는, 외부로부터의 외광을, 광투과용의 슬릿(slit) 등이 뚫린 반투과 반사막 중 슬릿 등을 제외하는 부분에 의해서, 액정층 등의 전기 광학 물질층을 거쳐서 반사하는 것으로 반사형 표시가 행해진다. 한편, 반투과 반사막의 이면측에서 오는 광원광을, 슬릿 등을 거쳐서 투과하거나, 액정층 등의 전기 광학 물질층을 거쳐서 외부로 출사되는 것으로, 투과형 표시가 행해진다. 이러한 종류의 반투과 반사형 전기 광학 장치는, 전원 절약의 요청이 강하고, 어두운 곳에서도 많이 사용하는 MP3플레이어, 계산기, 휴대 전화 등의 휴대형 전자 기기용의 표시 장치 등에 적용되어 있다.

종래의 반투과 반사형 액정 장치 등의 반투과 반사형 전기 광학 장치에서 이용되는 광학소자의 구성도가 도 1에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 편광필름(300') 상면에는 점착제(200')에 의해 액정셀(cell)이 붙착되어 있고, 하면에는 안료가 분산되어 있는 감압점착층(Pressure Sensitive Adhesive Layer)(400')이 형성되어 있고 그 아래로 투명지지체(500')가 붙착되어 있는 구조이다. 상기와 같이 구성된 광학소자는 외광이 있을 때, 액정셀(100'), 점착제(200'), 편광필름(300')으로 투과된 빛 중 일부는 안료가 분산되어 있는 점착층(400')에서 반사되고 일부는 투과되는 형태의 구조이다. 따라서 안료가 분산되어 있는 점착층(400')에서 반사된 빛을 통해 액정표시 장치에 나타난 화상을 볼 수 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구조는 안료를 점착제에 첨가해서 점착층 코팅용액을 편광필름 일면에 코팅을 한 후 투명지지체(PET, TAC, PC, PMMA 등)를 합지하여 반사 및 투과 물성을 나타내는 형태로서, 후면 보호를 위해 투명지지체를 한 장 더 사용함으로써 그 두께가 두꺼워지고 제조 공정의 복잡한 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 외광을 이용하여 액정표시장치에 나타난 화상을 볼 수 있는 광학소자에 있어서 투명지지체를 사용하지 않으면서 편광필름에 반사성을 나타내는 안료와 하드코팅수지로 이루어진 안료 코팅층을 편광필름에 바로 코팅하여 이루어진 반투과 광학소자 및 이를 이용한 광학표시장치를 제공하는데 있다.

이하, 기술적 구성을 중심으로 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 박막형 광학소자는 편광필름 상면은 점착제가 도포되어 액정셀이 부착되고, 하면은 안료 코팅층이 코팅된 형태로 구성되는데,

상기 안료 코팅층은 하드코팅수지, 경화제, 안료 및 레벨링제를 포함하여 이루어지는 안료 코팅층 조성물 100중량%에 있어서, ⅰ) 상기 하드코팅수지는 60중량% 내지 95중량%, ⅱ) 상기 경화제는 1.5중량% 내지 15중량%, ⅲ) 상기 안료는 1중량% 내지 25중량%, ⅳ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 구성됨을 그 기술상의 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명을 각 구성별로 더욱 상세히 설명한다.

(1) 편광필름

안료 코팅층이 코팅되기 위하여 편광필름은 소정의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이하 살펴본다.

본 발명에서의 안료 코팅층이 코팅되는 편광필름은 편광자와 편광자를 보호하고 지지하는 편광자 보호층으로 구성된다.

편광자는 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol, 이하 'PVA'라 함)을 요오드(Iodine)나 이색성 염료 용액으로 처리한 후 연신하여 요오드나 염료 분자가 연신 방향으로 나란하게 배열하도록 하여 편광기재 필름으로 하는 층을 말한다.

본 발명에서 편광자는 중합도 1,700 내지 2,800, 비누화도 80% 내지 99.9%의 PVA를 사용한다. PVA 두께는 40㎛ 내지 80㎛인 것이 바람직하다. PVA 필름을 10℃ 내지 35℃ 의 물에 세정한다.

PVA의 중합도가 1,700 보다 작으면 편광기재로서 광학적 특성이 떨어질 수 있으며, 중합도가 2,800 보다 크면 편광자를 가공하기 위한 기계적 성능의 범위를 벗어날 수 있다. 또한, 비누화도는 가공 후 편광자의 신뢰성 및 내구성, 편광자와 편광자 보호층과의 합지를 위하여 일정 범위의 비누화도를 유지하는 것이 바람직하다.

PVA 두께가 40㎛ 보다 작으면 PVA 연신 후 본 발명에서 원하는 두께를 얻기 힘들고 80㎛ 보다 크면 보통 이상의 연신을 하여야 하며, 연신후 PVA가 전체적으로 고르지 않을 수 있다. PVA 필름을 세정하는 물의 온도가 지나치게 높거나 낮으면 연신 후 상태를 유지하지 못하고 PVA 필름이 수축되거나 물성에 영향을 받을 수 있다.

세정한 PVA를 붕산 또는 붕사가 8중량% 이하 녹아있는 물에서 팽윤시킨다. 팽윤시킬 때 물의 온도는 15℃ 내지 40℃인 것이 바람직하고 팽윤시키는 시간은 30초 내지 5분이 바람직하다.(팽윤과정)

붕산 또는 붕사의 함량이 8중량% 보다 많으면 지나치게 PVA가 팽윤되지 않아 이색성 물질의 염색이 잘 되지 않아 편광자의 광학특성 및 외관 특성에 악영향을 미칠 수 있다.

또한, 팽윤시킬 때 물의 온도가 15℃ 보다 낮으면 붕산 또는 붕사와의 반응 및 물에 의한 PVA 필름 팽윤 반응이 활발하지 못하고, 40℃ 보다 높으면 팽윤이 지나치게 활발하여 제어하기 힘들다. 팽윤 시간이 너무 짧으면 원하는 정도의 팽윤 상태를 얻을 수 없고, 팽윤 시간이 너무 길면 PVA의 물성을 변화시킬 수 있다.

팽윤된 PVA 필름을 요오드와 요오드화 칼륨 또는 요오드화 암모늄을 1:2 내 지 1:150 비율로 물에 녹여서 0.0001중량% 내지 0.1중량%의 농도로 염착한다. 염착하는 시간은 10초 내지 10분 동안 진행한다. 또한, 염착 과장시 온도는 25℃ 내지 45℃ 범위에서 진행한다.(염착과정)

요오드와 요오드화 칼륨 또는 요오드화 암모늄의 비율은 적정수준의 염착을 얻기 위하여 혼합하며, 1:2 내지 1:150 비율의 범위를 벗어나는 경우 염착되는 요오드 이온이 부족하거나 지나치게 많아 균일한 광학특성 및 색상 값을 얻기 어렵다. 요오드와 요오드화 칼륨 또는 요오드화 암모늄의 농도가 0.0001중량% 보다 적으면 염착이 일어나더라도 염착되는 양이 극히 적어 얻고자 하는 광학특성을 얻기 힘들고 농도가 0.1중량% 보다 크면 PVA가 지나치게 염착되어 매우 낮은 투과율의 편광필름이 된다.

상기 혼합비율과 농도 조건 하에서 염착 시간은 전술한 범위로 진행하는 것이 바람직하다.

염착 후 8% 농도 이하의 붕산 또는 붕사를 이용하여 가교시키고, 온도가 40℃ 내지 60℃ 물속에서 PVA 필름을 3배 내지 7배 연신한다. 연신된 PVA 필름을 온도 40℃ 내지 85℃의 건조기 안에서 1분 내지 10분 동안 건조한다.

붕산 또는 붕사 농도가 0.1% 보다 작으면 가교 반응이 활발하지 못하고, 8% 보다 크면 과도하게 가교반응이 일어날 수 있다. PVA 필름의 내구성 및 광학적 특성을 만족시키면서 연신할 수 있는 범위는 3배 내지 7배이다.

본 발명에서와 같이 팽윤과정과 가교과정을 거친 후 연신과정을 진행하거나, 연신과정을 거친 후 다시 가교과정을 진행할 수도 있다.

상기한 공정을 거쳐 제조된 편광자 상하 양측에는 투명 지지층으로 이루어진 편광자 보호층이 합지된다.

상기 투명 지지층으로는 소수성 투명수지 필름 또는 글래스를 사용하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 트리아세틸셀룰로스(TAC), 폴리올레핀, 무정형 폴리올레핀, 사이클로 올레핀, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리(메틸메타크릴레이트) 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 셀로판, 방향족 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜 등의 각종 투명수지 필름 및 석영 유리, 소다 유리 등의 유리기재 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 투명지지층은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성, 경제성 등을 감안하여 동일한 작용효과를 나타낸다면 상기 열거된 물질에 한정되지 않는다.

상기 투명지지층의 두께는 30㎛ 내지 100㎛가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40㎛ 내지 90㎛이다. 더더욱 바람직한 투명지지층의 두께는 50㎛ 내지 80㎛이다. 투명지지층의 두께가 30㎛ 보다 작으면 안료 코팅층을 코팅할 때 지지력이 약하며 투명지지층에 휨 현상이 발생할 수 있으며, 투명지지층의 두께가 100㎛보다 크면 안료 코팅층이 코팅된 투명지지층을 취급하기 곤란한 단점이 있다.

본 발명에서 사용하는 편광필름의 두께는 80㎛ 내지 250㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100㎛ 내지 200㎛이다. 편광필름의 두께가 80㎛보다 작으면 편광자 보호층의 두께가 상대적으로 얇아서 편광자를 지지 및 보호하기 힘들며, 안료 코팅층과 접착시 접착력이 떨어질 수 있다. 또한, 편광필름의 두께가 250㎛ 보 다 크면, 편광자의 기능이 저하될 우려가 있으며, 양산에 따른 경제성이 떨어진다.

(2) 액정셀

액정셀은 상기 편광필름 위에 감압점착제(PSA, Pressure Sensitive Adhesive)를 도포하고 액정셀을 점착시킨다.

상기 액정셀은 일반적인 LCD 액정셀을 사용할 수 있다.

그리고 감압점착제(PSA)는 상기 액정셀을 편광필름 위에 부착시키기 위에 사용된다. 상기 점착제로는 아크릴계 고분자, 실리콘계 고분자, 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르(polyether) 단독 또는 이들의 공중합체가 이용될 수 있으며, 그 중 응집력 및 투명성 등이 우수한 아크릴계 고분자가 가장 널리 이용될 수 있다.

(3) 안료 코팅층

안료 코팅층을 코팅하기 위하여 본 발명에서는 인라인(in-line) 코팅방식을 사용한다.

본 발명의 인라인 코팅방식에서 사용되는 코팅헤드는, 나이프(Knife), 콤마(Comma), 다이(Die), 마이크로 그라비아, 그라비아, 닙(nip), 스프레이 등이 있다. 본 발명에서와 같은 인라인 코팅방식은 상기에 열거한 코팅헤드를 사용함으로써 발생하는 미세한 공극화 현상을 없애거나 최소화한다. 또한, 공극에 공기가 차게되면 굴절율에 변화를 가져올 수 있고, 빛을 산란시켜서 전체적인 투과율을 감소시킨다.

본 발명에서 사용하는 인라인 코팅방식은 안료 코팅층 조성물의 분무량 또는 분무 압력을 조절하여 안료 코티층의 두께, 내구성, 경도 등을 조절할 수 있다. 코팅헤드는 하나인 것이 일반적이지만, 원하는 안료 코팅층의 성분, 두께, 내구성 등에 따라서 코팅헤드는 2 이상일 수 있다. 이렇게 함으로써, 2 이상의 코팅헤드를 통하여 조성물의 성분이 다른 2 이상의 안료 코팅층이 적층되도록 하는 것도 가능하다.

본 발명에서 사용하는 안료 코팅층의 조성물은 하드코팅수지, 경화제, 레벨링제, 그리고 안료를 포함하여 구성된다. 안료 코팅층 코팅단계에서 사용하는 안료 코팅층 조성물의 각 구성 물질에 대하여 살펴본다.

① 하드코팅수지

본 발명에서 사용하는 하드코팅수지는 열경화성수지 또는 광경화성수지 중 적어도 하나를 사용한다.

열경화성수지와 광경화성수지는 일반적으로 알려진 공지의 수지를 사용한다. 열경화성수지 중에서 축중합형 수지로는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지 등이 있으며, 첨가중합형 수지로는 에폭시수지, 폴리에스테르수지 등이 있다. 본 발명에서는 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 광경화성수지로는 일반적으로 UV경화성수지를 사용한다. 광경화성수지로는 불포화 폴리에스테르 수지, 다관능 아크릴레이트 수지, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 경화성수지 는 동일한 작용 효과를 나타낸다면 그 범위가 나열된 수지에 한정되지 않음은 물론이다.

본 발명에서 사용하는 하드코팅수지는 안료 코팅층 조성물 100중량%에 대하여 55중량% 내지 95중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60중량% 내지 90중량%이다. 하드코팅수지가 안료 코팅층 조성물 100중량%에 대하여 55중량% 보다 작으면 경화에 의한 고경도를 얻기 힘들고, 95중량%보다 크면 상대적으로 경화제와 레벨링제의 함량이 적어 원하는 수준의 물리적 물성을 얻기 힘들다.

본 발명에서 사용하는 하드코팅수지는 고경도, 투명성 등의 특성을 얻기 위하여 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylte), 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트(tetramethylolmethane tetraacrylate), 테트라메틸올메탄 트리아크렐레이트(tetramethylolmethane triacrylate), 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-비스(3-아크릴오일옥시-2-하이드록시프로필옥시)헥산[1,6-bis(3-acryloyloxy-2-hydroxypropyl)hexane] 등과 같은 다관능기 알콜 유도체, 폴리에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate)와 같은 우레탄 아크릴레이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 선행고분자(hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer) 등이 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

전술한 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 하드코팅수지 100중량%에 대하여 10중량% 내지 90중량% 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30중량% 내지 87중량%이다. 더더욱 바람직하게는 50중량% 내지 85중량% 사용하는 것이 바람직하다.

하드코팅수지 100중량%에서 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지가 10중량% 보다 작으면 절대적인 관능기 수가 적어서 관능기의 결합에 따른 고경도를 얻기 힘들고, 90중량% 보다 많을 때는 경도는 높아지지만 비틀림 방지 및 내화학성이 약해지는 단점이 있다.

② 경화제

본 발명에서의 경화제는 열경화성수지 또는 광경화성수지에 존재하는 관능기의 형태에 따라서 적절히 선택 및 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

본 발명에서의 이소시아네이트계 화합물은 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate) 등의 방향족 디이소시아네이트계 화합물, 헥사메틸 디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate) 등의 지방족 디이소시아네이트 화합물(aliphatic diisocyanate) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

또한, 본 발명에서의 에폭시계 화합물은 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether), 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

본 발명에서의 경화제는 안료 코팅층 조성물 100중량%에 대하여 0.3중량% 내지 5.0중량% 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 경화제는 안료 코팅층 조성물의 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위하여 사용하는 첨가제로서 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제하는 효과가 두드러진다.

③ 안료

안료는 물 및 대부분의 유기용제에 녹지 않는 착색제를 말하는 것으로 본 발명에서 안료를 특별히 한정하지는 않고 대부분의 무기안료나 유기안료를 모두 사용할 수 있다. 안료는 내광성, 내열성이 우수한 입자로 빛을 산란시키며 입자가 작을수록 투명도가 높고 우수한 분산 특성을 나타낸다.

무기안료는 화학적으로 무기질인 안료를 말하는 것으로 광물성 안료라고도 한다. 천연광물을 그대로 또는 이것을 가공 분쇄하여 만든 것과 아연, 티탄, 납, 철, 구리, 크롬, 알루미늄 등의 금속화합물을 원료로 만든 것이 있다.

유기 안료는 유기화합물을 주체로 하는 안료를 말하는 것으로 물에 불용성인 염료 수용성인 염료에 금속염 등을 가해서 침전시킨 것(레이크)이 있다. 내열성은 무기안료만 못하나 색의 종류가 많으며 도료, 플라스틱 염색 등에 널리 이용된다.

특히, 본 발명에서는 내열성, 내광성, 반사되는 빛의 색상 등을 고려하여 진주안료, 은입자, 알루미늄 입자 등의 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 진주안료를 사용한다.

일반적으로 진주안료는 다른 안료 등과 함께 사용되어지는데, 진주안료는 투명성이 우수한 백운모로 1㎛ 내지 150㎛의 평균경과 각 경의 1/10 이하, 바람직하게는 1/15 내지 1/100의 후도를 가지는 비늘상 운모이고, 이 표면에 직경이 약 0.03㎛ 내지 0.1㎛인 이산화티탄 미립자를 수화물로 하여 도포하고 배소하여 박막상의 티탄피복을 형성함으로써 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 이산화티탄 피복 운모의 사용은 운모가 필름층내에서 배열하여 층상구조를 이루고 입사한 광을 배열한 비늘 조각상의 결정에 규칙적으로 다중반사시켜 심미가 있는 광택이 얻어지므로 선호된다.

안료의 함량은 안료 코팅층 조성물 100중량%에 있어서 1중량% 내지 25중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3중량% 내지 20중량%이다. 더더욱 바람직하게는 7중량% 내지 15중량%이다. 안료의 함량이 1중량% 보다 작으면 빛의 반사 효과를 기대하기 어렵고, 25중량% 보다 크면 안료가 과도하여 투과율을 감소시킬 수 있다.

안료의 입자 직경은 0.3㎛ 내지 25㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 내지 20㎛이다. 더더욱 바람직하게는 1.5㎛ 내지 15㎛이다. 안료의 입자 직경이 0.3㎛보다 작으면 만족스러운 반사 효과를 얻기가 힘들고, 또한 안료의 입자 직경이 25㎛보다 크면 외광이 없을 시 백라이트를 통해 화상을 보는데 있어 화면이 고 르지 못하다는 단점이 있다.

또한, 진주안료는 각종 표면처리도 가능하다. 예를 들면, 안료 코팅층의 수지에 대한 진주안료의 친화성 및 도료용매와의 친화성을 향상시키고, 도료 또는 안료 코팅층 중의 진주안료의 분산안정화를 도모하기 위해서는 에폭시수지, 멜라민수지 등의 유기재료 및 알루미늄 등의 무기재료를 진주안료의 표면에 코팅할 수도 있다.

④ 레벨링제

본 발명에서는 안료 코팅층의 표면을 고르게 하기 위하여 안료 코팅층 조성물에 레벨링제를 혼합하여 사용한다. 레벨링제는 실리콘 수지에 케톤이나 에스테르계 용제를 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 의한 레벨링제로는 실리콘 디아크릴레이트나 실리콘 폴리아크릴레이트 화합물을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

레벨링제의 함량은 안료 코팅층 조성물 100중량%에 있어서 0.1중량% 내지 3중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람작하게는 0.5중량% 내지 2중량%이다. 레벨링제가 0.1중량%보다 작으면 레벨링 효과를 기대하기 힘들고, 3중량% 보다 클 때는 경도가 약화될 우려가 있다.

본 발명에 의한 안료 코팅층의 두께는 1.5㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2㎛ 내지 8㎛이다. 더더욱 바람직하게는 3㎛ 내지 6㎛이다. 안료 코팅층의 두께가 1.5㎛ 보다 작을 때는 두께가 지나치게 얇아 내스크래칭성 및 내화학성을 확보하기 힘들고, 10㎛ 보다 클 때는 박막의 반투과 광학소자를 확보하기가 힘들다.

본 발명에서는 상기의 안료 코팅층 조성물를 용매에 혼합하여 용액의 형태로 코팅하는 방식을 이용한다.

이 때의 용매는 통상 클로로폼, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소, 이들과 페놀류와의 혼합용매, 켄톤류, 에테르류, 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸필롤리돈, 설폴란, 씨클로헥사논, 자일렌, 톨루엔 등의 용매를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 본 발명에 의한 박막의 반투과 광학소자가 적용되는 화상표시장치도 포함함은 물론이다. 본 발명이 적용되는 화상표시장치는 브라운관표시장치(CRT, cathode-ray tube), 액정표시장치(LCD, liquid crystal dispaly), 플라즈마표시장치(PDP, plasma display pannel) 및 유기전계발광 표시장치(OLED, organic light emitting diode)로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나이다.

상기와 같은 편광필름, 액정셀 및 안료 코팅층으로 이루어진 박막형 반투과 광학소자의 구조도는 도 2와 같다. 도 2와 같이 편광필름(300) 상면에는 점착제(200)에 의해 액정셀(100)이 부착되어 있고, 하면에는 안료 코팅층(400)이 코팅되어 있는 구조로 투명 지지층이 없는 박막 형태의 구조이다.

본 발명에 의한 박막형 반투과 광학소자와 종래의 반투과 광학소자의 각 층의 두께를 비교한 것을 [표 1]에 나타내었다. 하기의 [표 1]에 의하여 본 발명에 따른 박막형 반투과 광학소자가 종래의 것보다 현저하게 박막임을 확인할 수 있다.

	두께 (㎛)
	종래 방법에 의한 반투과 광학소자	본 발명에 의한 박막형 반투과 광학소자
점착제(PSA)	20 내지 25	좌동
편광필름	100 내지 180	좌동
점착층/안료 코팅층	20 내지 25	1.5 내지 10
투명지지체	30 내지 100	-

이하에서는 본 발명에 의한 인라인 코팅에 의하여 제조된 박막형 반투과 광학소자의 실시예와 비교예를 바탕으로 반투과성 또는 반사율에 대해 살펴본다.

실시예 1

용매로 씨클로 헥사논에 하드코팅수지를 혼합하여 용액의 형태로 코팅하였다. 이 때, 씨클로헥사논은 65중량%로 하고, 하드코팅수지로 자외선 경화성 수지인 우레탄 아크릴레이트를 35중량%의 비율로 혼합하였다. 경화제는 안료 코팅 조성물 100중량%에 있어서, 5중량%가 함유되어 있고, 레벨링제는 안료 코팅 조성물 100중량%에 대하여 0.5중량%가 함유되어 있다. 또한 안료는 진주안료와 은입자가 혼합된 것을 사용하였다. 상기 안료의 함량은 안료코팅층 조성물 100중량%에 있어서, 5중량%의 비율로 혼합되어 있다. 상기의 조성으로 혼합된 용액을 마이크로 그리비어 코터를 사용하여 안료 코팅층을 코팅하여 박막형 반투과 광학소자를 제조하였다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 조건으로 안료 코팅층을 코팅하는 공정을 수행하되 안료의 함량을 안료 코팅 조성물 100중량%에 있어서, 10중량%의 비율로 혼합하여 박막형 반투과 광학소자를 제조하였다.

비교예 1

씨클로헥사논 80중량%와 점착제 20중량% 이루어진 용액 100중량부에 대하여 실시예 1과 동일한 안료를 5중량부를 혼합하여 편광필름 하면에 점착층을 부착하고, 점착층 하면에 투명지지체를 부착하여 반투과 광학소자를 제조하였다.

비교예 2

비교예 1과 동일한 조건으로 안료 코팅층을 코팅하는 공정을 수행하되 안료의 함량을 씨클로 헥사논과 하드코팅수지로 이루어진 용액 100중량부에 대하여 10중량부의 비율로 혼합하여 반투과 광학소자를 제조하였다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 실시예의 반사율과 비교예의 반사율을 비교하기로 한다. 반사율 측정기기는 코니카미놀타(Konica minolta)사 CM-3600을 사용하였다.

도 3 및 도 4는 실시예 1과 실시예 2에서 얻어진 박막형 반투과 광학소자의 반사율 그래프이고, 도 5 및 도 6은 비교예 1과 비교예 2에서 얻어진 반투과 광학소자의 반사율 그래프이다.

도 3 및 도 5를 비교하여 보면, 도 3은 반사율이 대략 18% 내지 22%이고, 도 5 역시 반사율이 대략 18% 내지 22%이다. 상기 두 그래프에서 알 수 있듯이 본 발명의 실시예 1에 의해 얻어진 반투과 광학소자는 기존 방법(비교예 1)에 의해 얻어진 반투과 광학소자와 비슷한 반사율을 나타낸다.

또한, 상기 도 3 및 도 5의 그래프를 비교하는 방법과 동일한 방법으로 도 4 및 도 6을 비교하여 살펴보면, 도 4 및 도 6은 거의 비슷한 반사율을 나타낸다.

도 3 내지 도 6에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 박막형 반투과 광학소자는 종래 반투과 광학소자와 비슷한 반사율을 가지면서도 종래보다 박막인 장점이 있다. 더불어 투명지지체를 사용하지 않으므로 인하여 제조공정이 간편하다.

이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기저의 범위 내에 있는 것으로 본다.

또한, 본 발명에서의 바람직한 범위, 더욱 바람직한 범위, 더더욱 바람직한 범위 한정은 그 효과를 더욱 극대화 시키기 위한 것으로서, 한정 범위가 좁혀짐으로써 더욱 만족스러운 기술적 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 박막형 반투과 광학소자는 투명지지체를 사용하지 않음으로 인해 박막형태의 반투과 광학소자를 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 투명지지체를 부착시키는 공정이 생략됨으로 인해 제조공정이 단순하다는 장점이 있다.

Claims

편광필름 상면은 점착제가 도포되어 액정셀이 부착되고, 하면은 안료 코팅층이 코팅된 형태로 이루어진 반투과 광학소자에 있어서,

상기 안료 코팅층은 하드코팅수지, 경화제, 안료 및 레벨링제를 포함하여 이루어지는 안료 코팅층 조성물 100중량%에 있어서,

ⅰ) 상기 하드코팅수지는 60중량% 내지 95중량%

ⅱ) 상기 경화제는 1.5중량% 내지 15중량%

ⅲ) 상기 안료는 1중량% 내지 25중량%

ⅳ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자 .
제 1 항에 있어서,

상기 안료 코팅층의 두께는 1.5㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 1 항에 있어서,

상기 안료는 진주안료, 은입자, 알루미늄 입자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 3 항에 있어서,

상기 안료는 입경이 0.3㎛ 내지 25㎛인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 3 항에 있어서,

상기 진주안료는 투명성이 우수하고, 평균경이 약 1㎛ 내지 150㎛인 백운모 표면에 직경이 약 0.03㎛ 내지 0.1㎛인 이산화티탄 미립자를 수화물로하여 도포하고 배소하여 박막상의 티탄피복을 형성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 박막형 반투과 광학소자.
제 1 항에 있어서,

상기 하드코팅수지는 열경화성수지 또는 광경화성 수지인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 6 항에 있어서,

상기 열경화성수지는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 첨가중합형 에폭시수지, 폴리에스테르수지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 6 항에 있어서,

상기 광경화성 수지는 불포화 폴리에스테르 수지, 자외선 다관능 아크릴레이트 수지, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 8 항에 있어서,

상기 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylte), 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트(tetramethylolmethane tetraacrylate), 테트라메틸올메탄 트리아크렐레이트(tetramethylolmethane triacrylate), 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-비스(3-아크릴오일옥시-2-하이드록시프로필옥시)헥산[1,6-bis(3-acryloyloxy-2-hydroxypropyl)hexane] 등과 같은 다관능기 알콜 유도체, 폴리에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate)와 같은 우레탄 아크릴레이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 선행고분자(hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer) 등이 단독 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 1 항에 있어서,

상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합 물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 10 항에 있어서,

상기 이소시아네이트계 화합물은 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate) 등의 방향족 디이소시아네이트계 화합물, 헥사메틸 디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate) 등의 지방족 디이소시아네이트 화합물(aliphatic diisocyanate) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 10 항에 있어서,

상기 에폭시계 화합물은 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether), 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 1 항에 있어서,

상기 레벨링제는 실리콘 디아크릴레이트나 실리콘 폴리아크릴레이트 화합물을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 박막형 반투과 광학소자.
제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 의한 박막형 반투과 광학소자가 적용되는 화상표시장치로서 상기 화상표시장치는 브라운관표시장치(CRT, cathode-ray tube), 액정표시장치(LCD, liquid crystal dispaly), 플라즈마표시장치(PDP, plasma display pannel) 및 유기전계발광 표시장치(OLED, organic light emitting diode)로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.