KR100940363B1 - 프리즘 형상의 제어방법 및 제어된 광학필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법에 있어서, 고분자 수지를 필름상으로 용융압출하는 단계; 상기 압출된 필름을 경화 전에 일 표면을 프리즘 형상으로 성형하되, 용융압출된 필름이 인각패턴의 말단부까지 인입될 수 있도록 상기 고분자수지의 MI를 50 내지 90으로 유지하여 성형하는 단계 및 상기 프리즘 형상이 발현된 필름을 냉각하는 단계를 포함하는 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법을 제공한다.
프리즘, 필름, 샤프니스
Description
본 발명은 프리즘 형상의 제어방법 및 상기 제어방법을 통하여 광학필름으로서, 특히 디스플레이용 광학필름에서 프리즘 형상이 제어방법과 이를 통하여 제조될 수 있는 광학필름에 관한 것이다.
정보표시기술에서 표시장치는 지난 반세기 이상 브라운관(CRT)이 독보적인 위치를 점했다. 그러나 급속히 발전하는 정보시대를 맞아 다양한 방식의 디스플레이기술이 요구되고 있다. 이미 소형 계측기기뿐만 아니라 휴대용 컴퓨터가 대중화되며 각종 모니터와 TV에 이르기까지 기존 CRT방식이 평판화로 대처되고 있다.
평판디스플레이기술은 TV 분야에서 이미 시장을 확보한 액정디스플레이(LCD), 프로젝션 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이(PDP)가 주류를 이루고 있고, 또 전계방출디스플레이(FED)와 전계발광디스플레이(ELD) 등이 관련기술이 제안되고 있다.
이 중 LCD는 유리판 두 장 사이에 액정을 주입해 상하 유리판에 설치된 전극에 전원을 인가하여, 각 화소에서 액정 분자배열이 변화, 영상을 표시하는 장치다. 이러한 LCD 디스플레이 장치는 통상 LCD 패널부, 구동부 그리고 백라이트 유닛으로 구성된다. LCD 패널은 자체 발광을 하지 못하는 구조로서 단순히 후면의 광을 투과시키는 기능만을 가진다. 따라서 빛이 없는 상태 즉 야간에서나 실내에서는 후면광의 도움이 없이는 화상을 보여줄 수 없는 구조이다. 백라이트 유닛은 이러한 LCD의 후면광을 구현하기 위한 시스템을 뜻한다.
백라이트 유닛은 크게 램프, 시트류, 기구부 그리고 구동회로로 구성이 된다. 램프만으로는 전면적에 걸친 균일한 빛을 만들어 낼 수 없으므로 도광판이나 확산판, 반사판, 프리즘, 프레임 등의 시트류와 기구부를 구비하게 된다.
백라이트 유닛에는 여러 가지 방식이 존재하는데 현재 가장 널리 상용적으로 사용되는 방법은, 측광(side light) 방식으로가운데에 반사패턴이 인쇄된 도광판 (LGP: light guiding panel) 을 두고 냉음극형광램프 (CCFT: cold cathode fluorescent lamp)가 가장자리에 위치하는 방식이다. 이 때 도광판에 인쇄된 반사패턴은 램프가 가장자리에 위치하여 패널내의 위치에 따라 밝기 차이가 발생하는 현상을 줄여주기 위한 구조로 인쇄된다. 도광판에 반사패턴을 인쇄한 방식은 생산성이 높으나 인쇄패턴 물질 자체에 의한 광 손실이 발생하므로 효율이 떨어지며 LCD가 대형화되면 될수록 전체적인 휘도의 균일도(uniformity)가 나빠지는 단점을 가진다.
상기 도광판 방식으로는 충분한 밝기를 낼 수 없기 때문에 다수의 램프를 확 산판 아래에 일정한 간격으로 배열한 직하형 (direct) 방식이 사용된다. 이러한 방식은 확산시트의 후면에 수 개의 형광램프를 일렬로 배치하는 방식으로 측광형 보다 휘도를 높이고 균일성을 개선한 방식이다. 밝은 화면을 나타내기 위해, 백라이트 광원은 매우 밝아야만 한다. 이것은 왜냐하면, 광원으로부터 나온 빛이 LCD에 도달하기 전에 여러 단계를 거치며, 이러한 과정 중에서 그 본래 밝기를 잃어버리기 때문이다. 또한, 분산 효과 때문에 화면에 전체에 걸쳐 빛의 균일성이 손실된다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 한 가지 방법으로, 광원의 크기를 증가시킬 수 있지만, 이것은 설치 비용이 많이 들고, 전력소비가 많고, 또한 무게를 많이 증가시키는 문제점이 있다. 따라서 투과과정 동안 될 수 있는 대로, 손실이 없이 광원 밝기를 향상시키는 몇 가지 시도가 있어 왔다.
평면 디스플레이 장치, 예를 들어, LCD 및 프로젝션 TV에서, 빛이 광원에서부터 시청자의 눈까지 도달하는 데 중요한 역할을 하는 광학 요소로 확산판이 있다. 확산판은 광원으로부터 들어온 빛을 균일하게 분산시키는 것으로 LCD의 경우 측광형보다 직하형에서 더 중요한 역할을 한다. 구조상 측광형은 도광관에 의해 인도된 빛이 화면 전체에 균일하게 분포될 수 있지만, 직하형의 경우, 여러 개의 광원이 화면 아래에 분포되어서, 광원 바로 위 지점과 광원과 광원사이의 지점과는 빛의 세기에서 차이가 나기 때문에, 이를 상쇄시켜줘야 하기 때문이다.
백라이트 유닛에서 시인성(visibility)을 높이기 위해 사용되는 광학필름의 가장 중요한 광학 특성은 투광도 및 흐림도(haze)로서, 가시광선에 대해서 90% 이 상의 총 투광량과 85% 이상의 흐림도가 요구되고 있다.
광을 분산하거나 확산하는 광학 구조는 일반적으로 다음 두 가지 방식으로 수행된다. 먼저 표면 조도를 이용하여 수많은 방향으로 굴절시키거나 분산시키는 면 확산판 방식과 평탄한 표면과 내재된 광분산 요소를 가지는 벌크 확산판 방식이 있다.
또한 프리즘 시트는 상기 확산판을 통과한 광을 수직으로 굴절시켜 방사하는 광을 집광시켜 휘도를 상승시키는 역할을 하는데, 최근에는 확산판과 프리즘 시트의 역할을 동시에 기능하는 시트의 개발이 추진되고 있다.
상기 프리즘 형상을 형성하는 방법은 다양한 기술들이 제안되고 있는데, 사출성형법과 압출성형법으로 구분될 수 있다. 국제공개특허 WO2005-031446에서는 액정 표시 장치에 마련되어, 액정 표시 소자를 조명하기 위한 백라이트에 구비되어 있는 확산판의 제조 방법에 있어서, 제1수지를 제1실린더에 주입하는 제1주입 스텝과, 상기 제1수지와는 다른 제2수지가 혼합된 상기 제1수지를 제2실린더에 주입하는 제2주입 스텝과, 상기 제1 주입 스텝의 처리에 의해 상기 제1수지가 주입된 상기 제1실린더 및 상기 제2주입 스텝의 처리에 의해 상기 제2수지가 혼합된 상기 제1수지가 주입된 상기 제2실린더를 이용하여, 다층 압출 성형에 의해 상기 제1수지 및 상기 제2수지가 혼합된 상기 제1 수지에 의한 2층의 시트를 성형하는 제1성형 스텝과, 상기 제1성형 스텝의 처리에 의해 성형된 상기 시트 중, 상기 제1수지의 면에 대하여 표면 롤 성형을 실시하고, 프리즘 형상을 성형하는 제2성형 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산판의 제조방법이 제안되었다.
상기와 같은 압출성형방법에 의할 경우 프리즘 형상의 제어에 문제점이 발생하는데, 도 1에 도시된 바와 같이 프리즘의 형상은 그 꼭지점(110)의 형상이 압출성형시 표면 롤의 형상대로 유지되어야 하나 압출인각 후 고분자 물성인 스웰링 현상으로 인해 그 빗변의 형상이 부풀어 올라 결국 꼭지점이 형상이 유지되지 못하는 문제점이 있다.(도 1b 참조) 상기 프리즘의 형상이 스웰링 현상으로 인해 예리한 각도가 유지되지 못하는 경우 입사광의 왜곡굴절로 인해 휘도 또한 제어되지 못하는 문제점이 있다.
또한 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 성형시 고분자 수지 내지 필름이 미리 패턴닝된 인각의 내부까지 인입되지 못하여 프리즘의 높이가 설계치보다 낮게 형성되어 결국 휘도와 같은 광학소재로서 제반 물성이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 최근 대형화되고 있는 디스플레이장치의 개발동향과 더불어 프리즘 형상의 왜곡이 없는 광학필름의 개발이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 프리즘의 형상왜곡이 저하된 광학필름에서 프리즘 형상의 제어방법 및 광학필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프리즘의 높이를 제어할 수 있는 프리즘 형상의 제어방법 및 광학필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프리즘의 샤프니스가 향상된 프리즘 형상의 제어방법 및 광학필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학필름의 소재인 고분자의 잔류스트레스가 제어된 프리즘 형상의 제어방법 및 광학필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 휘도, 투명도, 흐림도 등 광학필름으로서 제반 물성이 향상된 프리즘 형상의 제어방법 및 광학필름을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법에 있어서, 고분자 수지를 필름상으로 용융압출하는 단계; 상기 압출된 필름을 경화 전에 일 표면을 프리즘 형상으로 성형하되, 용융압출된 필름이 인각패턴의 말단부까지 인입될 수 있도록 상기 고분자수지의 MI를 50 내지 90으로 유지하여 성형하는 단계 및 상기 프리즘 형상이 발현된 필름을 냉각하는 단계를 포함하는 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 성형단계에서 프리즘 형상을 발현하는 패턴롤의 표면온도는 상기 고분자 수지의 Tg의 ±20℃인 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법에 있어서, 고분자 수지를 필름상으로 용융압출하는 단계; 상기 압출된 필름을 경화 전에 일 표면을 프리즘 형상으로 성형하되, 프리즘 형상을 발현하는 패턴롤의 표면온도는 상기 고분자 수지의 Tg의 ±20℃되도록 성형하는 단계 및 상기 프리즘 형상이 발현된 필름을 냉각하는 단계를 포함하는 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 성형단계에서 프리즘 꼭지점의 샤프니스가 향상되도록 상기 프리즘의 빗변의 형상이 프리즘의 내측으로 곡률 형태가 형성되도록 성형함을 더 포함하는 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 곡률이 프리즘의 꼭지점과 밑변의 끝단을 서로 직선으로 연결하여 형성된 삼각형의 반분 면적(Fs)과 상기 꼭지점과 끝단에 곡률로 연결하여 형성된 삼각형의 반분 면적(Rs)의 비(Rs/Fs)가 0.01 내지 10%인 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 Rs/Fs가 2 내지 4%인 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 냉각단계가 급냉하되, 4 내지 20℃의 냉각공기로 이루어지는 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 내측으로 곡률이 형성된 빗변은 냉각과정에서 스웰링되어 직선형으로 변형되는 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 빗변의 꼭지점으로부터 밑변까지 약 20 내지 40% 구간에서 곡률이 가장 큰 것인 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 고분자 수지가 코폴리에스테르와 폴리카보네이트의 블랜드 또는 조성물로서 코폴리에스테르 10 내지 90중량% 및 폴리카보네이트 10 내지 90중량%를 포함하는 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 필름이 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 광확산 입자를 더 포함하는 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제어방법을 통하여 제조된 광학필름을 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 "필름"이라 함은 일정한 폭과 두께가 있는 막, 시트, 판 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.
또한 본 발명을 설명함에 있어서 압출법에 의한 프리즘 형상제어방법을 설명하나 프리즘 형상제어에 있어서 이에 한정하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 광학필름의 제조공정도를 나타낸 것이다.
T-다이(210)에서 압출된 필름(200)은 패턴롤(250)의 인각패턴(251)을 거쳐 프리즘 형상이 발현될 수 있다. 상기 광학필름의 소재는 코폴리에스테르와 폴리카보네이트의 블랜드 또는 조성물로 제조될 수 있으며, 구체적으로 코폴리에스테르 10 내지 90중량% 및 폴리카보네이트 10 내지 90중량%를 포함할 수 있다. 다만 본 명세서에서는 상기 재질로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코폴리에스테르는 산 성분으로서 테레프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 시클로헥산디카르복실산 또는 이의 혼합물일 수 있고, 글리콜 성분으로서 에틸렌 글리콜 및 1,4-시클로헥산디메탄올(CHDM)이 사용될 수 있다. 적절한 코폴리에스터의 비제한적인 예는 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트) (PCT), 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌 나프탈렌디카르복실레이트) (PCN), 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌 1,4-시클로헥산디카르복실레이트)(PCC)가 사용될 수 있다.
한편 폴리카보네이트계는 비제한적인 예로서 바람직하게는 방향족 폴리카보네이트이며 더욱 바람직하게는 비스페놀-A[2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판]을 포함하는 폴리카보네이트일 수 있다.
상기 재질로 이루어진 수지는 압출되어 제1롤러와 패턴롤러 사이를 지나면서 프리즘 형상이 형성될 수 있다. 이러한 프리즘의 형상제어를 위한 방법에 있어서 프리즘의 높이를 향상시킴과 동시에 프리즘의 꼭지점 형상의 샤프니스를 향상시키는 수단이 제안된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 공정도로서 T-다이(210)에서 용융된 고분자 재료는 압출되면서 제1롤러(230) 및 패턴롤(250) 사이를 통과하게 되고 이 후 패턴롤(250)과 제2롤러(270)사이에서 냉각된다. 상기 제1롤러(230)와 패턴롤(250) 사이(A 영역)에서 프리즘 형상이 인각될 수 있다.
상기 인각 시 도 3에 도시된 바와 같이 패턴롤(250)의 인각패턴에 고분자수지가 정확하게 인입되어 프리즘 형상이 형성됨이 이상적이나, 실제 공정에서는 도 4와 같이 상기 수지가 패턴롤(250)의 인각패턴에 정확히 인입되지 못하게 된다. 도 4와 같은 문제가 발생되면 프리즘 형상에 있어서 꼭지점의 높이가 낮아짐과 더불어 샤프니스를 확보할 수 없어 광학필름으로서 제반 물성이 저하되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 제어하기 위해서는 여러 가지 인자가 고려되어야 하는데, 크게 고분자수지의 흐름성(본 명세서에는 흐름성을 용융지수(MI, Melting INDEX)로 표현하기로 한다), 패턴롤의 온도 등의 인자로 구분할 수 있다.
우선 고분자 수지의 흐름성은 흐름성이 높을수록 프리즘 형상제어가 용이한 장점이 있다. 흐름성이 높은 경우 인각패턴의 말단부까지 고분자수지가 인입될 수 있으므로 프리즘 형상이 정확히 재현될 수 있다. 본 발명자의 다수의 실험결과 상기 MI는 50 내지 90이 바람직하다. 상기 범위 미만인 경우 수지의 흐름성이 저하되어 수지가 인각패턴의 말단부까지 인입되지 못하는 문제가 있고 상기 범위를 초과하는 경우 결국 용융조건의 변경이 요구된다는 점에서 바람직하지 못하다. 한편 상 기 MI는 제1롤러(250)와 패턴롤(270)이 접하는 지점에서 상기 수지의 용융지수를 의미한다.
또한 고려되어야 할 인자는 패턴롤(270)의 온도로서 이 역시 제1롤러(250)와 패턴롤(270)이 접하는 지점의 패턴롤 표면온도를 의미한다. 패턴롤의 온도는 상기 고분자 수지의 Tg의 ±20℃임이 바람직하다. 상기 범위는 수지의 유동화 영역에 관한 것이므로 상기 범위 미만인 경우 결국 수지의 흐름성이 낮게되며, 상기 범위를 초과하는 경우 제어하여야 할 온도가 높아져 공정제어에 문제가 발생할 수 있다.
한편 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 프리즘 형상을 나타낸 것으로서 식별부호 300으로 표시된 선은 종래 프리즘 인각라인이고, 식별부호 130은 본 발명의 일실시예에 의한 프리즘 인각라인이다.
본 발명에 의한 인각라인은 빗변(130) 형상에 일정한 곡률이 형성되도록 종래 프리즘의 인각라인에 비해 내측으로 인각될 수 있다. 상기 곡률은 빗변(130)의 꼭지점(110) 부근이 더 크도록 설계될 수 있으며, 보다 상세하게는 꼭지점으로부터 밑변까지 약 20 내지 40% 구간에서 곡률이 가장 클 수 있다.
본 발명에 의한 광학필름에서 인각라인에 곡률을 형성하는 것은 고분자의 잔류스트레스에 의한 스웰링(swelling)현상이 발생하기 때문이다. 도 1b에 도시된 바와 같이 광학필름의 프리즘 형상에서 꼭지점 부분의 형상이 샤프니스(Sharpness)를 유지하지 못하고 최종적으로 완만하게 라운드진 형태를 형성하는 것은 고분자 수지가 압출 후 결정화되면서 잔류스트레스(잔류응력)에 의해 엔트로피적으로 안정한 무정형 상태를 형성하고자 하는 성질로 기인하는 것으로 판단된다. 이는 고분자 사 슬이 엔트로피적으로 안정적인 구멍(hole)을 찾아 이동하면서 생긴다고 판단된다. 이에 따라 압출 후 인각된 필름의 프리즘 형상은 냉각되는 과정에서 상기 잔류스트레스의 영향을 받게 되고, 잔류스트레스는 꼭지점 형상의 샤프니스를 유지시키지 못하고 변화시키는 것으로 판단된다.
따라서 본 발명자는 상기 프리즘의 꼭지점 형상의 샤프니스(Sharpness) 형성을 위해 수 많은 연구를 거듭한 결과 필름의 인각라인에 곡률을 형성할 경우 잔류스트레스의 영향에도 불구하고 상당한 정도의 샤프니스를 유지할 수 있음을 알게 되었다. 도 7에 도시된 바와 같이 일정 곡률이 형성되어 성형된 후 이 후 냉각과정에서 스웰링 현상을 고려할 경우 프리즘의 빗변 형상은 직선형으로 변형되고 이에 따라 프리즘의 꼭지점의 샤프니스는 상당한 정도로 유지됨을 알 수 있다.
한편 상기 곡률의 정도는 재질의 유리전이온도, 점도, 압출속도, 냉각온도 등에 따라 변형될 수 있다. 따라서 곡률의 정도는 프리즘의 꼭지점과 밑변의 끝단을 서로 직선으로 연결하여 형성된 삼각형의 반분 면적(Fs)과 상기 꼭지점과 끝단에 곡률로 연결하여 형성된 삼각형의 반분 면적(Rs)의 비(Rs/Fs)가 0.01 내지 10%임이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 2 내지 4%이다.(도 4 참조)
상기 범위 미만인 경우 잔류스트레스 변형 후의 형상변화가 종래와 프리즘 현상과 크게 다르지 아니하여 꼭지점의 샤프니스 확보가 어려우며, 상기 범위를 초과하는 경우 프리즘의 기본 형상제어가 어려운 단점이 있다.
또한 프리즘 형상의 제어에 있어서 패턴롤(250)과 제2롤러(270)사이(B 영역)에서 냉각조건도 고려될 수 있다(도 2 참조). 상기 B 영역에서는 냉각과정에서 전 술한 바와 같이 스웰링 현상이 발생되어 프리즘의 샤프니스가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 위하여 본 발명자들은 B 영역에서 급냉(quenching)조건을 형성하여 필름의 표면온도를 급격히 저하되도록 하였다. 이로서 필름이 경화되면서 고분자 사슬이 잔류스트레스로 인해 스웰링되기 전, 고분자 사슬의 유동성을 제한함으로서 결국 형상변화가 발생할 여지를 없애는 것이다. 또한 스웰링이 발생한다고 해도 이를 급냉조건을 변경함으로 상기 스웰링의 정도를 제어할 수 있다. 따라서 상기 인각조건과 함께 제어인자로서 사용될 수 있는 것이다.
구체적으로 인각된 형상이 구현된 필름의 표면에 에어나이프(air knife)와 같은 냉각수단을 더 구비하여 상기 필름에 발현된 형상을 고정시키는 것이다. 이 때 상기 냉각온도는 4 내지 20℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 4 내지 10℃이다.
한편 본 발명에 의한 광학필름은 광확산입자를 더 포함할 수 있는데 광확산 입자는 입자를 포함하는 바인더(수지)와 상용성이 좋아야 하기 때문에 소재와 굴절률이 유사한 유기 입자 및 굴절율이 낮은 구형태의 실리콘 입자를 검토하여 사용하였으며, 소재 굴절률이 1.50-1.80사이 무기입자도 사용가능하다. 특히, 사용되어지는 입자선정은 소재와의 굴절율 차가 0.1에서 0.2정도가 되어지는 구형태의 입자가 차폐성을 높여 휘선보임 등의 문제 해결에 유리하고, 상대적으로 적은 입자량으로 확산효과를 극대화 할 수 있기 때문에 매우 유리하다.
사용되는 확산제 입자의 굴절률은 소재와 굴절률과 차이가 클수록 광확산 효과를 증진시키지만, 굴절률차가 너무 크게 되면, 휘도를 높이는 측면에서는 불리하 기 때문에 적절한 굴절률 차를 확보하고 때로는 소재와 유사한 굴절률 입자와 굴절률차가 큰 입자를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 사용될 수 있는 광확산 입자의 비제한적인 예는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 소재중에 굴절율차가 0.1에서 0.2정도인 1마이크론에서 10마이크론 사이의 구형입자이다. 이러한 굴절율차를 가지는 구형 유기 입자들은 본 발명에서 사용되고 있는 소재의 밀도 (약 1.10 내지 1.30 g/cm3)와 유사한 밀도들 가지기 때문에 수지내에서 용이하게 분산될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 광확산 입자는 종류 및/또는 크기에서 상이한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 단일 종류보다는 굴절률의 차이가 있는 2 종 이상의 입자를 혼합 사용하여 광확산 효율을 높일 수 있다. 또한 유사한 굴절률을 가지면서 크기가 다른 입자를 사용하여 광확산 효율을 높일 수 있으며, 또한, 다공성(Hollow) 입자를 적용함으로써 백라이트 유닛 조립후 광확산 효율을 극대화 하면서 휘도를 높일 수 있다.
균일한 입도의 입자를 사용하면, 소정의 광확산 효과를 내기 위해서는 많은 양의 입자가 필요하고 이는 경제적 비효율 뿐만 아니라, 전체 투광도를 저하시키는 결과를 가져온다. 본 발명에서의 한 구체 예에 따라서, 광확산 입자의 크기가 20 내지 30 미크론과 1-15 미크론 두 종류 크기의 입자를 사용하여 입자의 함량을 줄이면서 광확산 효과를 증대시킬 수 있다.
광확산 입자는 바인더 총 중량을 기준으로 0.5 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 15 중량%로 사용할 수 있다. 예를 들어, 0.5 중량% 이하일 때는, 소정의 광확산 효과를 얻을 수 없다. 한편으로, 30 중량%를 넘을 때는 광투과율이 저하되며 입자의 분산성이 저하되어 균일 입자 분산을 얻을 수 없다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광학필름의 형상 제어방법은 프리즘의 형상이 인각형상과 정확히 대응될 수 있도록 형성되어 프리즘의 높이 또는 샤프니스와 같은 형상재현성이 매우 우수한 장점이 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 제어방법은 프리즘의 형상이 제어됨으로서 흐림도, 휘도 등의 광학특성이 향상된 장점이 있다.
이하 구체적 실시예를 통해 설명하기로 한다.
실시예 1
1,4-시클로헥산디카르복실산을 주성분으로 하는 폴리에스테르계 수지와 비스페놀-A[2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판]을 포함하는 폴리카보네이트계 수지를 1:1 비율로 배합하고 포스페이트계 열안정제를 전체 함량에 대하여 0.3 wt%가 되도록 블렌딩하였다. 이 후, 상기 수지를 270℃에서 스크루 공압출 설비를 통해 1.0 mm 두께의 필름을 제조하였다. Rs/Fs 비가 4%가 되도록 하였다. 또한 MI가 80이 되도록 하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하며 Rs/Fs 비가 0.01%가 되도록 하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하며 Rs/Fs 비가 2%가 되도록 하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일하며 Rs/Fs 비가 6%가 되도록 하였다.
실시예 5
상기 실시예 1과 동일하며 Rs/Fs 비가 8%가 되도록 하였다.
실시예 6
상기 실시예 1과 동일하며 Rs/Fs 비가 10%가 되도록 하였다.
실시예 7
상기 실시예 2와 동일하며 압출된 수지의 MI가 50이 되도록 하였다.
실시예 8
상기 실시예 7과 동일하며 압출된 수지의 MI가 60이 되도록 하였다.
실시예 9
상기 실시예 7과 동일하며 압출된 수지의 MI가 70이 되도록 하였다.
실시예 10
상기 실시예 7과 동일하며 압출된 수지의 MI가 90이 되도록 하였다.
실시예 11
상기 실시예 1과 동일하며 인각된 형상이 구현된 필름의 표면에 냉각된 에어로 급냉하였다.
* 시험방법
1. 투과율(TT)과 흐림도(Haze) : 일본 NIPPON DENSHOKU 300A 분석설비를 활용하여 ASTM D1003 방법으로 측정.
2. 휘도 : 제조된 필름을 태산LCD(백라이트 유닛 제조업체)에서 생산되어지는 유닛(확산판-확산필름-프리즘-확산필름)에 장착하고, CCFL의 전압을 16.5V, Dimming값 2.8V 조건 하에서 TOPCON사의 BM-7을 장착한 스테이지에서 측정.
3. 인각효율 : (형성된 프리즘의 높이/패턴롤의 인각 높이)*100
상기 표 1은 각각의 실시예 및 비교예에 대한 조건과 시험방법에 따른 결과이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1a 및 1b는 종래기술에 의한 프리즘 형상의 개요도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 광학필름의 제조공정 개요도.
도 3 및 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 프리즘 인각의 개요도.
도 5 내지 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 광학필름의 형상 단면도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100 : 프리즘 110 : 꼭지점
130 : 빗변 00 : 광학필름
210 : T-다이 230 : 제1롤러
250 : 패턴롤 251 : 인각패턴
270 : 제2롤러 300 : 종래 프리즘 형상
Claims (13)
- 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법에 있어서,고분자 수지를 필름상으로 용융압출하는 단계;상기 압출된 필름을 경화 전에 일 표면을 프리즘 형상으로 성형하되, 프리즘 꼭지점의 샤프니스가 향상되도록 상기 프리즘의 빗변의 형상이 프리즘의 내측으로 곡률 형태가 형성되도록 성형하고, 용융압출된 필름이 인각패턴의 말단부까지 인입될 수 있도록 상기 고분자수지의 MI를 50 내지 90으로 유지하여 성형하는 단계; 및상기 프리즘 형상이 발현된 필름을 냉각하는 단계를 포함하는 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 성형단계에서 프리즘 형상을 발현하는 패턴롤의 표면온도는 상기 고분자 수지의 Tg의 ±20℃인 제어방법.
- 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법에 있어서,고분자 수지를 필름상으로 용융압출하는 단계;상기 압출된 필름을 경화 전에 일 표면을 프리즘 형상으로 성형하되, 프리즘 꼭지점의 샤프니스가 향상되도록 상기 프리즘의 빗변의 형상이 프리즘의 내측으로 곡률 형태가 형성되도록 성형하고, 프리즘 형상을 발현하는 패턴롤의 표면온도는 상기 고분자 수지의 Tg의 ±20℃되도록 성형하는 단계; 및상기 프리즘 형상이 발현된 필름을 냉각하는 단계를 포함하는 광학필름의 프리즘 형상의 제어방법.
- 삭제
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 곡률은 프리즘의 꼭지점과 밑변의 끝단을 서로 직선으로 연결하여 형성된 삼각형의 반분 면적(Fs)과 상기 꼭지점과 끝단에 곡률로 연결하여 형성된 삼각형의 반분 면적(Rs)의 비(Rs/Fs)가 0.01 내지 10%인 제어방법.
- 제5항에 있어서,상기 Rs/Fs가 2 내지 4%인 제어방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 냉각단계는 급냉하되, 4 내지 20℃의 냉각공기로 이루어지는 제어방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 냉각단계는 급냉하되, 4 내지 20℃의 냉각공기로 이루어지는 제어방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 내측으로 곡률이 형성된 빗변은 냉각과정에서 스웰링되어 직선형으로 변형되는 제어방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 빗변의 꼭지점으로부터 밑변까지 약 20 내지 40% 구간에서 곡률이 가장 큰 것인 제어방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고분자 수지는 코폴리에스테르와 폴리카보네이트의 블랜드 또는 조성물로서 코폴리에스테르 10 내지 90중량% 및 폴리카보네이트 10 내지 90중량%를 포함하는 제어방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필름은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레 이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 광확산 입자를 더 포함하는 제어방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 의한 제어방법을 통하여 제조된 광학필름.
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