KR100760125B1 - 난연성을 갖는 디스플레이용 광학 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이용 광학 필터에 관한 것으로서, 필터를 구성하는 각 기능성 막의 기재 중 적어도 하나 이상에 난연성이 우수한 폴리에스터 수지를 사용한 본 발명에 따르면 우수한 광학 특성을 유지하면서 난연 특성을 갖춘 디스플레이용 광학 필터를 제공할 수 있다.

Description

난연성을 갖는 디스플레이용 광학 필터 {OPTICAL FILTER FOR DISPLAY PANEL HAVING FLAME-RETARDANCE}
도 1 및 2는 본 발명에 따른 디스플레이용 광학 필터의 구체예를 나타내는 모식적인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 디스플레이용 광학 필터의 투과율을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, a: 반사방지층
2, b: 반사방지층의 기재 필름
3, d: 근적외선 차단 및 선택적 흡광층
e: 근적외선 차단 및 선택적 흡광층의 기재 필름
4, 7, c, f, i: 점착층
5, g: 전자파 차단층(금속 메쉬 또는 도전막 코팅층)
6, h: 전자파 차단층의 기재 필름
본 발명은 디스플레이용 광학 필터에 관한 것으로서, 특히 난연성이 부여된 디스플레이용 광학 필터에 관한 것이다.
PDP(플라즈마 디스플레이 판넬)는 다른 표시장치보다 대형화가 용이하고, 박형의 발광형 표시장치로서 향후 고품질 디지털 텔레비전으로서 가장 적합한 특성을 갖추고 있는 것으로 평가되고 있다. 그러나, PDP는 전자파 및 근적외선의 방출량이 많고 형광체의 표면반사가 높을 뿐 만 아니라 봉입 가스인 헬륨에서 방출되는 오렌지 광으로 인해 색순도가 음극선관에 미치지 못하고 한다는 단점이 있다. 따라서, PDP에서 발생되는 전자파 및 근적외선에 의한 인체의 유해함과 정밀기기의 오작동을 방지할 뿐만 아니라 표면 반사를 줄이고 색순도를 향상시키기 위해 상기 전자파 차단, 근적외선 차단, 빛 표면 반사 방지, 색순도 개선 기능을 갖는 PDP용 광학 필터를 채용하고 있다.
또한, 최근 들어 PDP용 광학 필터를 구성하는 각 기능성 막의 기재가 경량화 및 안전성 등을 이유로 유리에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 투명 필름으로 대체되고 있는 상황이며, 이러한 필름 기재 필터는 PDP 자체가 열이 많이 발생되는 편임을 고려할 때 제품의 열안정성을 더욱 취약하게 할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 열안정성을 확보하기 위해 PDP용 광학 필터의 난연성에 대한 요구도가 점점 증가하고 있으나, 아직까지 난연성이 부여된 광학 필터는 제공되지 못하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 난연성이 부여된 디스플레이용 광학 필터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 전자파 차단층, 반사방지층, 근적외선 차단 및 선택적 흡광층을 포함하는 기능층 및 상기 기능층들의 접합에 사용되는 하나 이상의 점착층을 포함하는 디스플레이용 광학 필터에 있어서, 상기 기능층의 하나 이상이 인 폴리에스터 수지를 포함함을 특징으로 하는, 난연성을 갖는 디스플레이용 광학 필터를 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 디스플레이용 광학 필터는 각 기능층 중 하나 이상이 난연성 물질, 구체적으로 인 폴리에스터 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 인 폴리에스터 수지는 주쇄중에 하기 화학식 1로 정의되는 에스터 형성가능한 인 화합물 유래 반복단위 3 내지 30 몰%, 바람직하게는 5 내지 20 몰%와 에스터 반복단위 70 내지 97 몰%, 바람직하게는 80 내지 95 몰%를 함유한다:
Figure 112006018959765-pat00001
상기 식에서, R은 탄소수가 1 내지 10인 포화알킬렌기 또는 아릴렌기이며, R1은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기 또는 아릴기이다.
이러한 인 폴리에스터 수지는 인 폴리에스터 수지에 대해 0.05 내지 5 중량%의 난연 상승제와 함께 일축 또는 이축 배향된 난연성 폴리에스터 필름 형태로 기능층에 포함될 수 있다.
상기 인 화합물의 예로는 2-카복시메틸에틸포스핀산, 카복시메틸페닐포스핀산, 2-메틸-2,5-다이옥소-1-옥사-2-포스포란, 카복시페닐에틸포스핀산 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 난연 상승제의 예로는 테플론(Teflon) 수지, 에폭시- 또는 메타아크릴레이트-그래프팅된 실리콘 파우더, 보론포스페이트 및 산화알루미늄을 들 수 있다.
또한, 상기 인 폴리에스터 수지는 예를 들어 한국 특허공개공보 제1999-81266호 및 제2005-37854호에 제시된 바와 같은 방법으로부터 얻을 수 있으며, 35℃에서 오르토 클로로페놀 25ml 당 0.3g의 농도로 측정한 극한 점도가 0.4 내지 0.9 dl/g, 바람직하게는 0.5 내지 0.8 dl/g의 범위에 있는 것이 바람직한데, 극한점도가 0.4dl/g 미만인 경우에는 수지의 연신 중 파단이 빈번히 발생하여 생산성이 크게 저하될 뿐 아니라 최종 필름에서 기계적 강도 등 물성의 저하가 일어날 수 있고, 0.9 dl/g를 초과할 경우에는 용융점도가 매우 상승하여 전단 응력의 증가로 압출 불안정 등 제조 공정상 어려움이 발생하여 후공정에서의 생산성이 크게 저하될 수 있으므로 역시 바람직하지 않다.
추가로, 본 발명에서는 광학 필터의 난연성을 증가시키기 위해, 각 기능층을 기재 또는 상호간 적층할 때 사용되는 아크릴계 또는 SBS(스티렌-부타디엔-스티렌), SEBS(스티렌-에티렌-부타디엔-스티렌) 등의 열가소성 엘라스토머계 투명 점착제 (감압접착제, PSA) 재질의 점착층에 상기 인계 화합물 또는 상기 난연 상승제를 첨가할 수 있다.
본 발명의 디스플레이용 광학 필터에 포함되는 기능층들은 당업계에 공지된 통상의 기능층일 수 있고 통상의 구조를 가질 수 있으며, 예를 들면 반사 방지 기능, 근적외선 차단 기능, 전자파 차단 기능, 선택적 흡광 기능을 포함한다. 예컨대, 도 1 및 2에 나타낸 모식도에서와 같이, 최외곽층에는 외광에 의한 반사를 억제하기 위한 반사방지층(1, a)을 배치하고, 근적외선 차단 물질 및 광선택 흡광 물질을 포함하는 층(3, d)과 디스플레이에서 발생되는 전자파를 차단하기 위한 층(5, g)을 점착제 (또는 접착제) 층(4, c, f)에 의해 적층하며, 최하단층에는 디스플레이 모듈에 부착하는 점착제 층(7, I) 및 이형 필름(도시되지 않음)을 적층하여 디스플레이용 광학 필터를 얻을 수 있으며, 상기 점착제 층을 이형 필름을 제거하여 디스플레이 모듈에 직접 접합시킴으로써 목적하는 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는, 전자파 차단층과 근적외선 차단층의 위치가 바뀔 수도 있다.
상기 전자파 차단층은 금속 섬유 또는 금속 피복된 유기 섬유를 사용한 메쉬나 동박을 패턴화시켜 얻은 도전성 메쉬인 것이 바람직하지만, 스퍼터링과 같은 드라이 코팅법에 의해 금속층과 유전층이 반복되어 2층 이상 형성될 수도 있다.
상기 근적외선 차단 및 선택적 흡광층에 적용되는 근적외선 차단 물질로는 니켈 착체계와 디암모늄계의 혼합 색소나 구리나 아연 이온을 함유하는 화합물로 된 색소 또는 유기물 색소 등이 사용될 수 있고, 광 선택 흡광제로는 옥타페닐테트라아자포피린 또는 테트라아자포피린 고리에 금속 원소가 중심 그룹으로 존재하고 암모니아, 물 및 할로겐으로 이루어진 군에서 어느 한 물질이 금속 원소와 배위 결합을 이룬 유도체 색소가 사용될 수 있으며, 상기 색소들 및 플라스틱 투명 수지를 용제와 혼합하여 용액을 제조하고 투명 기재상에 1 내지 20㎛의 두께로 도포하여 근적외선 차단 및 광 선택 흡광 층을 제조할 수 있다. 이때, 플라스틱 수지 재료로는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카보네이트(PC), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리(비닐 부틸알)(PVB) 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을, 사용가능한 용제로는 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 프로필알콜, 이소프로필알콜, 메틸셀루솔브, 에틸셀루솔브, 디메틸포름아미드(DMF) 등이 있다.
한편, 반사방지층은 기재 필름 위에, 내스크래치성을 위하여 아크릴 수지로 된 하드코팅을 실시한 후, 저굴절율 단층막을 형성하거나 고굴절율 투명막과 저굴절율 투명막을 교대로 적층함으로써 형성될 수 있으며, 그 형성 방법으로는 상기 재료를 진공 성막하는 방법과 상기 재료가 포함된 용액을 습식 방식으로 롤 코팅하 거나 다이 코팅하는 방법을 들 수 있다.
상기 반사방지층과 상기 근적외선 차단 및 선택적 흡광층은 별도의 기재상에 형성될 수도 있고, 하나의 기재상에서 양면에 각각 형성될 수도 있으며, 상기 근적외선 차단 및 선택적 흡광층은 점착제에 근적외선 차단 및 선택적 흡광 색소를 혼입시킴으로써 형성할 수도 있다.
이러한 본 발명의 광학 필터는 380 내지 780nm의 파장 범위에 대해서 30 내지 60%의 투과율을 갖는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이용 광학 필터는 여러 가지 광학 특성과 함께 난연성을 갖춘 다기능성 필터로서 디스플레이 전면 유리에 직접적으로 부착되거나 별도의 고정 지그(jig)에 의해 부착될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명하며, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제공될 뿐 특허청구범위에 기재된 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
제조예 1
한국 특허공개공보 제2005-37854호의 실시예 1에 따른 방법으로 난연성 인 폴리에스터 필름을 다음과 같이 제조하였다.
폴리에스테르 수지는 디메틸테레프탈레이트, 에틸렌글리콜을 당량비 1:2로 섞고 에스테르교환반응 촉매로서의 칼슘아세테이트 일수화물을 0.05 중량% 투입하 여 비스-2-하이드록시에틸테레프탈레이트를 합성한 후 2-카복시에틸메틸포스핀산을 디메틸테레프탈레이트 대비 0.2 당량비의 양으로 투입하고, 열안정제로서의 트리메틸렌포스페이트 0.05 중량% 및 축중합 촉매로서의 삼산화 안티몬 0.04 중량%를 넣어서 중합 반응을 완결하여 극한점도가 0.640 dl/g인 폴리에스테르 수지를 얻었다.
수득된 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 폴리테트라플루오르에틸렌 5 중량부를 첨가하여 컴파운더 스크류 회전속도(rpm) 300, 온도 285℃ 조건 하에서 고농도 마스터 칩을 제조하였다.
상기 마스터 칩을 첨가제를 넣지 않은 일반 폴리에스테르 칩과 4:1의 혼합비로 희석한 후 폴리에스테르 필름 제조 방법에 의하여 건조, 용융, 압출하여 쉬트를 성형한 후 각각 3.5배씩 종연신 및 횡연신하고, 220℃의 온도에서 열고정하여 두께가 100㎛인 난연성 폴리에스터 필름을 얻었다.
실시예 1
도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같은 구조의 디스플레이용 광학 필터 적층체를 제조하였다.
우선, 제조예 1에서 얻은 난연성 폴리에스터 필름 위에 하드코팅층, 지르코늄산화물계 고굴절율막, 플루오로실록산계 저굴절율막을 습식 코팅법으로 순차 적층하여 반사방지막을 얻었다.
한편, 근적외선 차단 및 광 선택 흡광 막은 메틸에틸케톤(MEK) 1000ml에 폴리(메틸메타크릴레이트) 300g을 완전히 용해시킨 후, 여기에 옥타페닐테트라아자포 피린 100mg 및 IRG022(일본 화약사) 150mg을 가하여 용해시킨 다음, 이소프로필알콜 50ml 중의 아크리딘 오렌지 (알드리치 케미칼사) 120mg 용액을 천천히 가하여 얻은 용액을 일반 2축 연신 필름에 습식 코팅법으로 도포(약 5㎛의 건조 두께)함으로써 얻었다.
이어서, 아크릴(acryl)계 투명 점착재를 실리콘 이형층이 코팅되어 있는 이형필름의 이형층상에 연속적으로 콤마코팅 방식에 의해 도포하고, 열풍 건조 후에 다른 박리력을 가지는 이형필름을 도포면 위에 합지하여 양면 이형 필름으로 형성된 투명 점착막을 롤(roll) 형태로 얻었다.
또한, 라인폭이 10㎛이고, 라인 피치가 300㎛이며 개구율이 약 93%인 특성을 갖는 메쉬 필름에 투명 접착제를 도포 및 건조시킨 후 이형 필름을 라미네이팅하여 전자파 차단막을 얻었다.
이와 같이 형성된, 반사방지막과 근적외선 차단 및 선택적 흡광막을 투명 점착막의 이형필름을 벗겨내면서 일정한 압력 (3kgf/m)을 가해 부착시키고, 동일한 방법으로 전자파 차단막을 근적외선 차단막 아래에 형성시켜서 디스플레이용 광학 필터 어셈블리를 제조하였다.
실시예 2
근적외선 차단 및 선택적 흡광막의 기재로서 일반 2축 연신 폴리에스터 필름이 아닌 제조예 1에서 얻은 난연성 폴리에스터 필름을 사용한 것으로 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 디스플레이용 광학 필터 어셈블리를 제조하였다.
비교예 1
반사방지막과 근적외선 차단 및 선택적 흡광막의 기재 모두 난연성 폴리에스터 필름이 아닌 일반 2축 연신 폴리에스터 필름을 사용한 것으로 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 디스플레이용 광학 필터 어셈블리를 제조하였다.
실시예 1 및 2, 그리고 비교예 1에 따라 제조된 광학 필터에 대하여, UL94 규격의 얇은 시편 두께를 갖는 소재에 대한 수직 평가 방법을 통해 난연 등급을 측정하였으며, 아울러 분광계 (모델명 : 히타찌제작소 U-4100)를 사용하여 광 투과율 및 색좌표를 측정하였다. 상기 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
참고적으로, UL94 V-테스트 등급에는 3 단계가 있으며 난연 능력에 따라 V-0(우수), V-1(양호) 및 V-2(불량)로 나누어지고, 투과율은 국제 조명기구 (CIE)에서 규정한 국제 규격상의 380∼780nm의 시감 평균 투과율을 의미하는 것이고, 색좌표는 CIE에서 각 파장별 인간의 감각기능을 고려해 수식으로 표현한 것으로 Yxy 식으로 나타낸 것이며, xy 색좌표로 색상을 정의할 수 있다.
Figure 112006018959765-pat00002
또한, 실시예 2에 따라 제조된 필터의 광 투과율을 도 3에 도시하였다.
상기 표 1로부터, 하나 이상의 기재에 난연성 폴리에스터 필름이 적용된 본 발명에 따른 디스플레이용 광학 필터는 난연성 필름이 전혀 사용되지 않은 필터와 비교하여 광학특성의 손실 없이 난연성을 갖춘 것을 확인할 수 있다. 즉, 필터의 투과율, 색좌표 특성은 색소층의 근적외선 흡수 색소나 광선택 흡광 색소의 양과 비율을 조절함으로써 제어되는 것으로, 난연성 필름은 필터 어셈블리 전체의 색상에 그다지 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따라 기능성 층 중 하나 이상에 인 폴리에스터 수지와 같은 난연성 물질을 사용하여 디스플레이용 광학 필터를 제조하는 경우, 우수한 광학 특성과 동시에 난연성이 부여되어 여러 가지 기능이 압축된 제품을 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 패널 표면에 직접 부착가능하여 디스플레이의 최종 화질 특성을 현저히 개선시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 전자파 차단층, 반사방지층, 근적외선 차단 및 선택적 흡광층을 포함하는 기능층 및 상기 기능층들의 접합에 사용되는 하나 이상의 점착층을 포함하는 디스플레이용 광학 필터에 있어서, 상기 기능층의 하나 이상에 인 폴리에스터 수지를 포함하며, 상기 인 폴리에스터 수지가 주쇄중에 하기 화학식 1로 정의되는 에스터 형성가능한 인 화합물 유래 반복단위 3 내지 30 몰%와 에스터 반복단위 70 내지 97 몰%를 함유하는 것을 특징으로 하는, 난연성을 갖는 디스플레이용 광학 필터:
    <화학식 1>
    Figure 112007036248217-pat00007
    상기 식에서, R은 탄소수가 1 내지 10인 포화알킬렌기 또는 아릴렌기이며, R1은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기 또는 아릴기이다.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    인 폴리에스터 수지가 인 폴리에스터 수지에 대해 0.05 내지 5 중량%의 난연 상승제를 포함하는 일축 또는 이축 배향된 난연성 폴리에스터 필름의 형태로 기능층에 포함된 것을 특징으로 하는 광학 필터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    인 화합물이 2-카복시메틸에틸포스핀산, 카복시메틸페닐포스핀산, 2-메틸-2,5-다이옥소-1-옥사-2-포스포란, 카복시페닐에틸포스핀산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
  5. 제 3 항에 있어서,
    난연 상승제가 테플론(Teflon) 수지, 에폭시- 또는 메타아크릴레이트-그래프팅된 실리콘 파우더, 보론포스페이트, 산화알루미늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    인 폴리에스터 수지가 0.4 내지 0.9 dl/g 범위의 극한 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    점착층이 인 화합물 또는 난연 상승제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    반사방지층이 필터의 최외곽부에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    근적외선 차단 및 선택적 흡광층과 반사방지층이 하나의 투명 기재의 양측면에 각각 형성된 것임을 특징으로 하는 광학 필터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    근적외선 차단 및 선택적 흡광층과 반사방지층이 근적외선 차단 및 선택적 흡광 색소를 점착제에 혼입시킴으로써 형성됨을 특징으로 하는 광학 필터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    필터의 380 내지 780nm의 파장 범위에 대한 광 투과율이 30 내지 60% 인 것을 특징으로 하는 광학 필터.
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