KR100955473B1 - 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 휘도강화필름 - Google Patents

진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 휘도강화필름 Download PDF

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Abstract

진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법은 (a) 복굴절성 해도사를 포함하는 중간층을 제조하는 단계; (b) 상기 중간층의 어느 일면 또는 양면에 기재를 적층하여 적층시트를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 적층시트를 진공 핫프레스 장비를 이용하여 가압 및 가열하는 단계를 포함하며 휘도강화필름의 컬 현상을 방지하고 적층 필름 내의 기포를 제거함으로써 광효율 및 접착성능을 향상시킬 수 있다.

Description

진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 휘도강화필름{Method for manufacturing brightness enhancement film using vacuum hot press and brightness enhancement film prepared by the same}
본 발명은 휘도강화필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬의 발생이 감소하고 접착력 및 신뢰성이 향상된 휘도강화필름의 제조방법 및 이에 의해 제조된 휘도강화필름에 관한 것이다.
정보표시기술에서 표시장치는 지난 반세기 이상 브라운관(CRT)이 독보적인 위치를 점했다. 그러나 급속히 발전하는 정보시대를 맞아 다양한 방식의 디스플레이기술이 요구되고 있다. 이 가운데 평판디스플레이는 가까운 장래에 CRT를 능가하는 기술로 자리잡을 것으로 전망되고 있다. 이미 소형 계측기기뿐만 아니라 휴대용 컴퓨터가 대중화되며 각종 모니터와 TV에 이르기까지 기존 CRT방식이 평판디스플레이로 대체되고 있다.
평판디스플레이 기술은 TV분야에서 이미 시장을 확보한 액정디스플레이(LCD), 프로젝션 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이(PDP)가 주류를 이루고 있고, 또 전계방출디스플레이(FED)와 전계발광디스플레이(ELD)등이 관련기술의 향상 과 더불어 각 특성에 따른 분야를 점유할 것으로 전망된다. LC 디스플레이는 현재 노트북, 퍼스널 컴퓨터 모니터, 액정 TV, 자동차, 항공기 등 사용범위가 확대되고 있으며 평판시장의 80%가량을 차지하고 있고 지난 98년 하반기 이후 세계적으로 LCD의 수요가 급증해 현재까지 호황을 누리고 있다.
종래의 LC 디스플레이는 한 쌍의 흡광성 광학필름들 사이에 액정 및 전극 매트릭스를 배치한다. LC 디스플레이에 있어서, 액정 부분은 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정부분을 움직이게 함으로써, 이에 따라 변경되는 광학 상태를 가지고 있다. 이러한 처리는 정보를 실은 '픽셀'을 특정 방향의 편광을 이용하여 영상을 표시한다. 이러한 이유 때문에, LC 디스플레이는 편광을 유도하는 전면 광학필름 및 배면 광학필름을 포함한다.
이러한 LC 디스플레이의 액정표시장치는 백라이트로부터 발사되는 광의 이용효율이 반드시 높다고는 할 수 없다. 이것은, 백라이트로부터 발사되는 광 중 50%이상이 배면측 광학필름에 의해 흡수되기 때문이다. 그래서, 액정표시장치에 있어서의 백라이트 광의 이용효율을 높이기 위해서, 광학캐비티와 액정어셈블리 사이에 휘도강화필름을 설치한다.
도 1은 종래의 휘도강화필름의 광학원리를 도시하는 도면이다.
구체적으로 광학캐비티로부터 액정어셈블리로 향하는 빛 중 P편광은 휘도강화필름을 통과하여 액정어셈블리로 전달되도록 하고, S편광은 휘도강화필름에서 광학캐비티로 반사된 다음 광학캐비티의 확산반사면에서 빛의 편광 방향이 무작위화된 상태로 반사되어 다시 휘도강화필름으로 전달되어 결국에는 S편광이 액정어셈블 리의 편광기를 통과할 수 있는 P편광으로 변환되어 휘도강화필름을 통과한 후 액정어셈블리로 전달되도록 하는 것이다.
상기 휘도강화필름의 입사광에 대한 S편광의 선택적 반사와 P편광의 투과 작용은 이방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층과, 등방성 굴절률을 갖는 평판상의 광학층이 상호 교호 적층된 상태에서 각 광학층간의 굴절율 차이와 적층된 광학층의 신장 처리에 따른 각 광학층들의 광학적 두께 설정 및 광학층의 굴절률 변화에 의해서 이루어진다.
즉, 휘도강화필름으로 입사되는 빛은 각 광학층을 거치면서 S편광의 반사와 P편광의 투과 작용을 반복하여 결국에는 입사편광 중 P편광만 액정어셈블리로 전달된다. 한편, 반사된 S편광은 전술한 바와 같이, 광학캐비티의 확산반사면에서 편광상태가 무작위화 된 상태로 반사되어 다시 휘도강화필름으로 전달된다. 이에 의해, 광원으로부터 발생된 빛의 손실과 함께 전력 낭비를 줄일 수 있었다.
그런데, 이러한 종래 휘도강화필름은 굴절률이 상이한 평판상의 등방성 광학층과 이방성 광학층이 교호 적층되고, 이를 신장처리하여 입사편광의 선택적 반사 및 투과에 최적화될 수 있는 각 광학층간의 광학적 두께 및 굴절률을 갖도록 제작되기 때문에, 휘도강화필름의 제작공정이 복잡하다는 문제점이 있었다. 특히, 휘도강화필름의 각 광학층이 평판 구조를 가지고 있어서, 입사편광의 광범위한 입사각 범위에 대응하여 P편광과 S편광을 분리하여야 하기 때문에, 광학층의 적층수가 과도하게 증가하여 생산비가 기하급수적으로 증가하는 문제가 있었다. 또한, 광학층의 적층수가 과도하게 형성되는 구조에 의하여 광손실에 의한 광학적 성능 저하가 우려되는 문제점이 있었다.
이에, 기재의 내부에 복굴절성 섬유를 삽입시켜 적층형 휘도강화필름의 문제점을 극복하려는 기술이 개시되었다. 이 경우 일반적인 복굴절성 섬유를 사용하는 경우 적층형으로 제조하지 않으므로 생산비가 저렴하고 생산이 용이한 장점이 있지만 휘도증진의 효과가 미미하여 상술한 적층형 휘도강화필름을 대신하여 산업현장에 적용되기 어려운 문제가 있었다.
따라서, 본 발명자들은 복굴절성 해도사를 이용하여 직물을 제조하고 이들 직물을 지지할 수 있는 지지체로서 등방성 기재를 상기 직물의 양면에 구비시킴으로써 휘도를 향상시킨 휘도강화필름을 개발하였으나, 그 제조공정상 최종 필름의 컬(curl) 현상발생, 적층 필름 내의 기포 잔존 등으로 인한 광효율 저하 등의 문제가 발생하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 최종 필름의 컬 현상을 방지하고 적층 필름 내의 기포를 제거함으로써 광효율 및 접착성능을 향상시켜 신뢰도가 우수한 휘도강화필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 제조방법에 의해 제조되어 컬현상이 없고 광효율 및 접착성능이 향상된 휘도강화필름을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 상기 휘도강화필름을 포함하여 휘도를 비약적으로 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여,
(a) 복굴절성 해도사를 포함하는 중간층을 제조하는 단계;
(b) 상기 중간층의 어느 일면 또는 양면에 기재를 적층하여 적층시트를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 적층시트를 진공 핫프레스 장비를 이용하여 가압 및 가열하는 단계를 포함하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 복굴절성 해도사는 도부분과 해부분의 광학특성이 상이한 것이 바람직하며 구체적으로 상기 도부분은 이방성이고 해부분은 등방성인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 해도사의 단사섬도는 0.5∼30 데니어일 수 있고, 상기 해도사 중 도부분의 단사섬도는 0.0001∼1.0 데니어일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 해도사의 도부분 및 해부분은 각각 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU),폴리이미드(PI),폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아 크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머, 사이크로올레핀폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.
한편, 상기 기재는 등방성 기재이며, 기재의 재질은 상기 복굴절성 해도사의 도부분 또는 해부분의 재질과 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기재와 복굴절성 해도사의 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.03 이하이고, 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이상인 것일 수 있다.
또한, 상기 기재의 x축 방향의 굴절율이 nX1, y축 방향의 굴절율이 nY1 및 z축 방향의 굴절율이 nZ1이고, 복굴절성 해도사의 굴절율이 nX2, nY2 및 nZ2일 때, 기재와 복굴절성 해도사의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 일치하는 것일 수 있으며, 상기 복굴절성 해도사의 굴절율은 nX2 > nY2 = nZ2인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 복굴절성 해도사의 해부분과 도부분의 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.03 이하이고, 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 복굴절성 해도사의 도부분의 길이방향인 x축 방향의 굴절율이 nX3, y축 방향의 굴절율이 nY3 및 z축 방향의 굴절율이 nZ3이고, 해부분의 x축 방향의 굴절율이 nX4, y축 방향의 굴절율이 nY4 및 z축 방향의 굴절율이 nZ4일 때, 기재와 복굴절성 해도사의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 일치하며 상기 nX3와 nX4의 굴절율의 차이의 절대값이 0.05 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기 해도사의 해부분의 굴절율과 상기 기재의 굴절율이 일치하는 것이 좋다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 복굴절성 해도사의 횡단면을 기준으로 상기 해부분과 도부분의 면적비는 2 : 8∼8 : 2이고 상기 복굴절성 해도사는 길이방향으로 신장된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 복굴절성 해도사를 포함하는 중간층은 상기 복굴절성 해도사를 위사 및 경사 중 적어도 하나로 사용하여 직조된 직물인 것일 수 있다.
한편, 상기 진공 핫프레스 장비를 이용한 가압 및 가열 단계의 진공도는 5∼100torr이고, 인가 압력은 1.0∼100kgf/cm2이며 온도는 120∼180℃이고 공정시간은 1∼30분인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 진공 핫프레스의 장비를 이용한 가압 및 가열 단계는 히팅 플레이트 사이에 상기 적층시트를 다수개 게재시켜 진행하되, 개개의 적층시트 간에는 금속패드가 적층되어 있는 것일 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 제조방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 휘도강화필름을 제공한다.
본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 본 발명에 따른 휘도강화필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 상기 휘도강화필름에서 변조된 빛을 다시 상기 휘도강화필름으로 반사하는 반사수단을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어에 대해 간략히 설명한다.
별도로 설명되어 있지 않다면, '방사코어'라 함은 해도사를 길이방향으로 기준으로 절단시 그 단면에서 도부분이 해도사 내부의 일정한 지점을 중심으로 그룹화되어 배열된 경우(구획된 경우) 그 일정한 지점을 의미하는 것이다.
'도부분이 그룹화되어 배열된'이라 함은, 해도사 중 도부분이 하나의 방사코어를 중심으로 일정한 형상을 가지고 구획되어 정렬된 것을 의미하는 것으로, 예를 들어 해도사 내부에 방사코어가 2개인 경우 각각의 방사코어를 중심으로 해도사가 일정한 형상으로 정렬되므로 결국 해도사 내부에서 도부분은 2개의 군으로 구획되는 것이다.
'섬유가 복굴절성을 가진다'는 의미는 방향에 따라 굴절률이 다른 섬유에 빛을 조사하는 경우 중합체에 입사한 빛이 방향이 다른 두 개의 빛으로 굴절된다는 것이다.
'등방성'이라 함은 빛이 물체를 통과할 때, 방향에 상관없이 굴절률이 일정한 것을 의미한다.
'이방성'이라 함은 빛의 방향에 따라 물체의 광학적 성질이 다른 것으로 이방성 물체는 복굴절성을 가지며 등방성에 대응된다.
'광변조'라 함은 조사된 빛이 반사, 굴절, 산란하거나 빛의 세기, 파동의 주 기 또는 빛의 성질이 변화하는 것을 의미한다.
본 발명에 의하면 컬 현상을 방지하고 적층 필름 내의 기포를 제거함으로써 광효율 및 접착성능을 향상시켜 신뢰도가 우수한 휘도강화필름을 제공할 수 있으며, 이를 채용한 액정표시장치는 휘도가 우수하다는 장점을 가진다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법은 (a) 복굴절성 해도사를 포함하는 중간층을 제조하는 단계; (b) 상기 중간층의 어느 일면 또는 양면에 기재를 적층하여 적층시트를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 적층시트를 진공 핫프레스 장비를 이용하여 가압 및 가열하는 단계를 포함하며 휘도강화필름의 컬 현상을 방지하고 적층 필름 내의 기포를 제거함으로써 광효율 및 접착성능을 향상시킬 수 있다는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 복굴절성 해도사를 사용함으로써 통상의 복굴절성 섬유를 사용하는 경우보다 광변조 효율 및 휘도향상의 효과를 현저히 향상시킬 수 있는데, 이하에서는 본 발명에 사용되는 복굴절성 해도사에 관하여 자세히 설명한다.
본 발명에 사용되는 복굴절성 해도사는 휘도강화 등의 광변조 효율을 극대화시키기 위하여 도부분과 해부분의 광학특성이 상이한 것을 사용하는데, 구체적으로 상기 도부분은 이방성이고 해부분은 등방성인 것을 사용할 수 있으며, 그 반대의 경우라도 무방하다. 이 경우 해도사와 기재와의 경계면 뿐만 아니라, 해도사의 내 부를 구성하는 다수의 도부분과 해부분의 경계면 역시 복굴절성 계면을 가지게 되므로 기재와 복굴절성 섬유사이의 경계면에서만 복굴절 계면이 발생되는 통상의 복굴절성 섬유에 비하여 광변조 효과가 현저하게 상승하게 된다. 따라서, 통상의 복굴절성 섬유를 사용하는 것에 비하여 복굴절성 해도사를 사용하는 것이 휘도강화의 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 광변조 효율을 극대화하기 위해서는 복굴절성 해도사 내부에 복굴절성 계면의 면적이 넓을수록 유리하며, 이를 위해 복굴절성 해도사 내부에 도부분의 개수가 많을수록 유리하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 통상적인 종래의 복굴절성 해도사를 사용할 수 있지만, 도부분의 개수가 적어도 38개 이상이고, 최대 1500개인 특수 해도사를 사용할 수도 있다. 이러한 특수 해도사는 도부분을 2개 이상의 방사코어를 중심으로 그룹화(grouping)함으로써 도부분이 지나치게 집적되어 상호 접합되는 도접합 현상을 방지하도록 하여 최종적으로 휘도를 대폭 향상시킬 수 있다는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 사용되는 복굴절성 해도사의 섬도는 통상의 해도사의 섬도를 만족하면 족하나 바람직하게는 0.5∼30 데니어일 수 있고, 상기 해도사 중 도부분의 단사섬도는 0.0001∼10 데니어인 것이 발명의 목적을 달성하는데 유리하다. 상기 도부분의 단사섬도가 0.0001 데니어 미만인 때에는 굴절, 산란 및 반사의 효가가 감소할 우려가 있고, 10 데니어를 초과하는 때에는 광확산효과가 미약할 우려가 있다.
복굴절성 해도사 개개의 도부분의 단면의 길이(원형인 경우에는 직경)가 광 파장보다 작을 경우는 굴절, 산란, 반사의 효과가 감소하여 광의 변조는 거의 발생하지 않는다. 반면 도부분의 단면직경이 너무 클 경우에는, 광이 해도사의 표면으로부터 정반사되고 다른 방향으로의 확산은 매우 미미하게 될 염려가 있다. 상기 도부분의 단면직경은 광학체의 목적하는 용도에 따라 달라질 수 있는데, 특정 용도에 있어서 중요한 전자기 복사선의 파장에 좌우되어 달라질 수 있으며, 가시선, 자외선, 적외선 및 마이크로파를 반사, 산란 또는 투과시키기 위해서 상이한 직경이 요구된다.
도 2는 통상적인 종래의 해도사의 단면에 대한 SEM사진으로서 해도사 내부에 하나의 방사코어(21)을 중심으로 도부분(22)이 동심원 형상으로 배열되어 있다. 한편, 도 3은 본 발명에 따른 휘도강화필름의 횡단면에 대한 개략도이다. 도 3a를 참조하면 본 발명에 따른 휘도강화필름은 등방성을 가지는 기재(30)내에 복굴절성을 가지는 해도사(31)를 포함하는 중간층이 게재되어 있는데, 상기 중간층은 복굴절성 해도사(31)가 무작위로 배열된 것일 수도 있고 상기 복굴절성 해도사를 위사 및 경사 중 적어도 하나로 사용하여 직조된 직물일 수도 있다. 또한, 도 3b처럼 복굴절성 해도사(31)가 횡단면의 위 아래로 무작위로 배열된 상태에서 기재(30)를 압착하면 기재와 중간층이 용융접합되어 경계선이 사라지고 전체적으로 기재(30) 내에 복수의 해도사(31)들이 전체 횡단면에 걸쳐 분산되어 존재하는 형태가 될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는, 상기 해부분 및/또는 도부분은 기재와 동일한 재질인 폴리 카보네이트 (PC); 신디오탁틱 및 이소탁틱폴리(스티렌) (PS); 알킬 스티렌; 폴리(메틸메타크릴레이트) (PMMA) 및 PMMA 공중합체를 비롯한 알킬, 방향족 및 지방족 고리 함유 (메트)아크릴레이트; 에톡시화 및 프로폭시화 (메트)아크릴레이트; 다관능성 (메트)아크릴레이트; 아크릴화 에폭시; 에폭시; 및 다른 에틸렌계 불포화 물질; 환형 올레핀 및 환형 올레핀 공중합체; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS); 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (SAN); 에폭시; 폴리(비닐시클로헥산); PMMA/폴리(비닐플루오라이드) 블렌드; 폴리(페닐렌 옥사이드) 합금; 스티렌 블록 공중합체; 폴리이미드; 폴리술폰; 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(디메틸실록산) (PDMS); 폴리우레탄; 불포화 폴리에스테르; 폴리에틸렌; 폴리(프로필렌) (PP); 폴리(알칸 테레프탈레이트), 예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET); 폴리(알칸 나프탈레이트), 예컨대 폴리(에틸렌 나프탈레이트) (PEN); 폴리아미드; 이오노머; 비닐 아세테이트/폴리에틸렌 공중합체; 셀룰로오스 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트; 플루오로중합체; 폴리(스티렌)-폴리(에틸렌) 공중합체; 폴리올레핀 PET 및 PEN를 비롯한 PET 및 PEN 공중합체; 및 폴리(카르보네이트)/지방족 PET 블렌드를 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌나프탈레이트 공중합물 (co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소.멜라닌(UF.MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머, 사이크로올레핀폴리머를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 하지만, 본 발명의 복굴절성 해도사(31)로서 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)를 도부분으로 사용하고, 코폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리카보네이트 얼로이(alloy)를 단독 또는 혼합하여 해부분으로 사용하는 경우 통상의 물질로 제조된 복굴절성 해도사에 비하여 휘도가 비약적으로 향상됨을 확인하였다. 상기 얼로이라 함은 각 상의 계면에 화학반응 또는 여타 상분리를 안정화시킬 수 있는 방법이 적용된 경우로서 단순히 두가지 이상의 고분자의 물리적 혼합상태인 블렌드와 구별되는 개념이다. 특히 상기 해부분으로서 폴리카보네이트 얼로이(alloy)를 사용하는 경우 가장 우수한 광변조 물성을 가지는 복굴절성 해도사를 제조할 수 있다. 이 경우 상기 폴리카보네이트 얼로이(alloy)는 바람직하게는 폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(poly cyclohexylene dimethylene terephthalate, PCTG)로 이루어질 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(PCTG)가 15 : 85 : 85 : 15의 중량비로 이루어진 폴리카보네이트 얼로이를 사용하는 것이 휘도증진에 효과적이다. 만일 폴리카보네이트가 15% 미만으로 첨가되면 방사성 확보에 필요한 폴리머의 점도가 높아져 통상의 방사기를 사용할 수 없는 문제가 있고, 85%를 초과하면 유리전이 온도가 높아져 노즐 토출이후, 방사장력이 높아져 방사성 확보가 어려운 문제가 있다.
한편, 등방성 재료를 복굴절성으로 변화시키는 방법은 통상적으로 알려진 것이며 예를 들어 적절한 온도 조건 하에서 연신시키는 경우, 중합체 분자들은 배향되어 재료는 복굴절성으로 된다.
한편, 본 발명에 사용될 수 있는 기재(30)를 구성하는 물질에는 목적하는 범위의 광파장을 투과하는 열가소성 및 열경화성 중합체가 포함되며 광의 투과가 용이한 투명 재질일 수 있다. 바람직하게는 적합한 기재(30)는 비결정질 또는 반결정질일 수 있으며, 단일중합체, 공중합체 또는 이의 블렌드 또는 얼로이(alloy)일 수 있다. 구체적으로 폴리(카르보네이트) (PC); 신디오탁틱 및 이소탁틱폴리(스티렌) (PS); 알킬 스티렌; 폴리(메틸메타크릴레이트) (PMMA) 및 PMMA 공중합체를 비롯한 알킬, 방향족 및 지방족 고리 함유 (메트)아크릴레이트; 에톡시화 및 프로폭시화 (메트)아크릴레이트; 다관능성 (메트)아크릴레이트; 아크릴화 에폭시; 에폭시; 및 다른 에틸렌계 불포화 물질; 환형 올레핀 및 환형 올레핀 공중합체; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS); 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (SAN); 에폭시; 폴리(비닐시클로헥산); PMMA/폴리(비닐플루오라이드) 블렌드; 폴리(페닐렌 옥사이드) 합금; 스티렌 블록 공중합체; 폴리이미드; 폴리술폰; 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(디메틸실록산) (PDMS); 폴리우레탄; 불포화 폴리에스테르; 폴리에틸렌; 폴리(프로필렌) (PP); 폴리(알칸 테레프탈레이트), 예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET); 폴리(알칸 나프탈레이트), 예컨대 폴리(에틸렌 나프탈레이트) (PEN); 폴리아미드; 이오노머; 비닐 아세테이트/폴리에틸렌 공중합체; 셀룰로오스 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트; 플루오로중합체; 폴리(스티렌)-폴리(에틸렌) 공중합체; 폴리올레핀, PET 및 PEN을 비롯한 PET 및 PEN 공중합체; 및 폴리(카르보네이트)/지방족 PET 블렌드를 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌나프탈레이트 공중합체 (co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레 이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU), 폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소, 멜라닌(UF.MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(Si), 엘라스토머, 사이크로올레핀폴리머(COP,일본 ZEON사,JSR사)를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 나아가 상기 기재는 상술한 물성을 손상하지 않는 한, 산화방지제, 광안정제, 열안정제, 활제, 분산제, 자외선흡수제, 백색안료, 형광증백제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 좋다.
특히, 상기 기재의 재질로는 등방성 재질로서 해도사의 해부분 또는 도부분과 동일한 재질을 사용하는 것이 작업효율 면에서 바람직하다.
이미 설명한 바와 같이, 본 발명에 사용될 수 있는 복굴절성 해도사는 종래의 통상적인 해도사는 물론 도의 개수가 38∼1500개인 특수한 해도사를 사용할 수 있다. 도 4는 본 발명에 사용되는 특수 해도사로서 해도사(40)의 내부에 2개의 방사코어(41, 42)가 형성되고 방사코어(41, 42)를 중심으로 도부분(43, 44)이 그룹화되어 배열된다. 다시 말해, 각각의 방사코어(41, 42)어를 중심으로 도부분(43, 44)이 구획되어 배열됨으로서 그 단면을 관찰하면 방사코어의 개수만큼 구획된 도부분이 존재하게 되는 것이다. 이 경우 방사코어(41, 42)를 중심으로 배열된 도부분(43, 44)의 각 그룹의 단면형상은 원형, 타원형, 다각형 및 이형단면 등 종류의 제한이 없으며, 각 그룹의 단면형상은 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 5는 해도사(50)의 내부에 4개의 방사코어(51, 52, 53, 54)가 존재하는 경우로서, 각각의 도부분의 배열형상(55, 56, 57, 58)은 모두 사각형이나, 상기 도부분의 배열형상 중 일부가 사각형이 아닌 삼각형이나 원형이 될 수도 있다. 한편, 본 명세서의 도면에서는 방사코어를 검은원으로 굵게 표시하였지만, 이는 방사코어를 명확히 도시하기 위한 표현방식에 불과하며, 실제 그룹의 중심이 되는 하나의 지점을 의미하는 것으로서 상기 지점이 도부분일 수도 있고 해부분일 수도 있다. 나아가, 해도사 내부의 공백부분은 실제로는 도부분으로 채워져 있을 수도 있고 해부분만 존재할 수도 있다. 한편, 도 6에는 본 발명에 사용되는 1040도의 해도사에 대한 단면 SEM사진을 도시하였다.
구체적으로, 광학적 등방성인 해부분과 이방성을 가지는 도부분을 포함하는 해도사 있어서 공간상의 X,Y 및 Z축에 따른 굴절률의 실질적인 일치 또는 불일치의 크기는 그 축에 따라 편광된 광선의 산란 정도에 영향을 미친다. 일반적으로, 산란능은 굴절률 불일치의 제곱에 비례하여 변화한다. 따라서, 특정 축에 따른 굴절률의 불일치의 정도가 더 클수록, 그 축에 따라 편광된 광선이 더 강하게 산란된다. 반대로, 특정 축에 따른 불일치가 작은 경우, 그 축에 따라 편광된 광선은 더 적은 정도로 산란된다. 어떤 축에 따라 해부분의 굴절률이 도부분의 굴절률과 실질적으로 일치되는 경우, 이러한 축에 평행한 전기장으로 편광된 입사광은 해도사의 부분의 크기, 모양 및 밀도와 상관없이 산란되지 않고 해도사를 통해 통과할 것이다. 또한, 그 축에 따른 굴절률이 실질적으로 일치되는 경우, 광선은 실질적으로 산란되지 않고 물체를 통해 통과한다. 보다 구체적으로, 도 7은 본 발명의 복굴절성 해도사로 투과되는 광의 경로를 나타내는 단면도이다. 이 경우 P파(실선)는 외부와 복굴절성 해도사의 경계면 및 복굴절성 해도사 내부의 도부분과 해부분의 경계면의 복굴절성 계면에 영향을 받지 않고 투과되나, S파(점선)는 기재와 복굴절성 해도사의 경계면 및/또는 복굴절성 해도사 내부의 도부분과 해부분의 경계면의 복굴절성 계면에 영향을 받아 광의 변조가 일어난다.
상술한 복굴절 계면에서의 광변조 현상은 기재와 복굴절성 해도사의 경계면 및 복굴절성 해도사의 내부에서 도부분과 해부분의 경계면에서 주로 발생한다. 구체적으로 상기 기재의 광학적 성질이 등방성인 경우에는 통상의 복굴절성 섬유와 마찬가지로 기재와 복굴절성 해도사의 경계면에서 광변조가 발생한다. 구체적으로, 상기 기재와 복굴절성 해도사의 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.03 이하이고, 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기재의 x축 방향의 굴절율이 nX1, y축 방향의 굴절율이 nY1 및 z축 방향의 굴절율이 nZ1이고, 복굴절성 해도사의 굴절율이 nX2, nY2 및 nZ2일 때, 기재와 복굴절성 해도사의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 일치할 수 있으며, 상기 복굴절성 해도사의 굴절율은 nX2 > nY2 = nZ2일 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 복굴절성 해도사 중 도부분과 해부분의 광학적 상질이 상이한 것이 복굴절 계면을 생성하는데 유리하다. 구체적으로, 상기 도부분은 이방성이고 상기 해부분이 등방성일 때 도부분과 해부분의 경계면에 복굴절 계면이 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차 이가 0.03 이하이고 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이상인 것이 바람직하다. 이럴 경우 P파는 해도사의 복굴절성 계면을 통과하나 S파는 광변조를 일으킬 수 있는 것이다. 이를 보다 상세히 설명하면, 상기 복굴절성 해도사의 도부분의 길이방향인 x축 방향의 굴절율이 nX3, y축 방향의 굴절율이 nY3 및 z축 방향의 굴절율이 nZ3이고, 해부분의 x축 방향의 굴절율이 nX4, y축 방향의 굴절율이 nY4 및 z축 방향의 굴절율이 nZ4일 때, 기재와 복굴절성 해도사의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 일치할 수 있고, 상기 nX3와 nX4의 굴절율의 차이의 절대값이 0.05 이상일 수 있다. 가장 바람직하게는 상기 해도사의 해부분과 도부분의 길이방향에 대한 굴절율의 차이는 0.1 이상이고, 나머지 2개의 축방향에 대한 해부분과 도부분의 굴절율이 실질적으로 일치되는 경우 광변조 효율이 극대화될 수 있다.
한편 상기 복굴절성 해도사는 상기 기재 내에 원사의 형태로 배치되거나, 직물의 형태로 배치될 수 있다. 먼저, 상기 복굴절성 해도사가 상기 기재 내에 원사의 형태로 배치되는 경우에는 바람직하게는 복수개가 일 방향으로 신장되어 배치될 수 있으며 더욱 바람직하게는 상기 해도사는 광원에 대하여 수직으로 기재 내에 배치될 수 있으며 이 경우 광변조 효율이 가장 극대화된다. 한편, 일렬로 정렬된 해도사는 필요에 따라 서로 분산되어 배치될 수도 있고, 해도사간에 서로 맞닿거나 떨어질 수 있으며, 상기 해도사간에 서로 맞닿는 경우 밀집된 형태로 층을 이루어 배치될 수도 있다.
예를 들면 지름이 다른 3종류 또는 그 이상의 종류의 횡단면이 원형인 해도 사를 배열시키면, 이들의 장축방향에 수직인 단면에 있어서 서로 접하는 세개의 원의 중심을 연결해서 얻어지는 삼각형은 부등변 삼각형으로 된다. 또한, 해도사(원기둥체)의 장축방향에 수직인 단면에 있어서, 1층째의 원과 2층째의 원이 접하고, 2층째의 원과 3층째의 원도 접하고, 이하도 순차적으로 인접하는 층과 접하도록 원기둥체를 배열시키고 있지만, 각각의 해도사에 대해서, 「서로 원기둥의 측면에서 접하는 다른 적어도 두개의 해도사와 각각 원기둥의 측면에서 접하고 있다」라는 조건을 만족시키면 된다. 이 범위에서, 예를 들면 1층째의 원과 2층째의 원은 접촉시키고, 2층째의 원과 3층째의 원은 지지매체를 통해 이간시키고, 3층째의 원과 4층째의 원은 다시 접촉시킨다는 구성을 취하는 것도 가능하다.
해도사의 장축방향에 수직인 단면에 있어서 직접 접하는 세개의 원의 중심을 연결하는 삼각형은, 적어도 두 변의 길이가 대략 같게 되어 있는 것이 바람직하고, 특히 이 삼각형은, 세 변의 길이가 대략 같게 되어 있는 것이 바람직하다. 또한 휘도강화필름의 두께방향에 있어서의 해도사의 적층상태에 대해서는, 복수의 층이 순차적으로 접하도록 적층되어 있는 것이 바람직하고, 또한, 지름이 대략 같은 원기둥체로 이루어지는 해도사가 빽빽히 충전되어 있는 것이 보다 바람직하다.
따라서, 이러한 보다 바람직한 형태에서는, 복수의 해도사는, 장축방향에 수직인 단면에 있어서의 원의 지름이 각각 대략 같은 원기둥체이며, 상기 단면에 있어서 최표면층보다 내측에 위치하는 해도사는, 다른 6개의 원기둥체인 해도사와 원기둥의 측면에서 접하고 있는 것이다.
상기 복굴절성 해도사는 그 부피가 바람직하게는 상기 휘도강화필름 1㎤에 대하여 1∼90%인 것이 유리하다. 만일 1% 이하인 경우에는 휘도강화효과가 미미하고, 90%를 초과하면 복굴절 계면에 의한 산란양이 증가하여 광손실이 발생할 염려가 있다.
나아가 상기 복굴절성 해도사는 상기 휘도강화필름 1c㎥ 내에 500∼4,000,000개가 배치될 수 있는데, 500개 미만인 때에는 휘도강화효과가 미약하고 4,000,000개를 초과하는 때에는 휘도강화효과의 상승이 거의 없음에도 제조가 곤란하여 제조효율이 떨어질 염려가 있다. 한편, 상기 복굴절성 해도사의 횡단면을 기준으로 상기 해부분과 도부분의 면적비는 2 : 8∼8 : 2인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 복굴절계면의 면적이 감소하여 휘도강화효과가 떨어질 염려가 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 휘도강화필름는 그 표면에 구조화된 표면층을 가질 수 있으며 보다 상세하게는, 상기 구조화된 표면층은 빛이 출사되는 면에 형성될 수 있다. 상기 구조화된 표면층은 프리즘 형상, 렌티큘러 형상 또는 볼록렌즈 형상일 수 있다. 구체적으로 휘도강화필름상의 광이 출사되는 면이 볼록렌즈 형상을 띄는 곡면형 표면을 가질 수 있다. 상기 곡면형 표면은 표면을 통해 투과된 광을 집속(focusing) 또는 발산(defocusing)될 수 있다. 또한 광출사면에 프리즘 패턴을 가질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 복굴절성 해도사를 제조하는 방법을 설명한다. 본 발명의 복굴절성 해도사는 복합방사 공정 등 통상의 해도사를 제조할 수 있는 방법이면 종류의 제한이 없이 적용될 수 있다. 사용되는 방사구금 및 방사노즐은 복굴절성 해도사를 제조할 수 있는 것이면 그 형태에 제한없이 사용가능하나 일반적으로 복굴절성 해도사의 단면에서 도부분의 배열형상과 실질적으로 일치하도록 설계된 방사구금 및 방사노즐을 사용할 수 있다. 구체적으로 방사구금 내부에 도부분이 구획될 수 있도록 적절하게 설계된 중공 핀이나 방사노즐 등으로부터 압출된 도성분과 그 사이를 메우도록 설계된 유로로부터 공급된 해성분 류(流)를 합류하고, 이 합류체 류를 점차로 가늘게 하면서 토출구로부터 압출하여 해도사를 형성할 수 있고 상기 해도사가 2개 이상의 방사중심을 포함하고 있는 한 어떠한 방사구금도 사용할 수 있는 것이다.
한편, 상기 복굴절성 해도사는 상기 기재 내에 직물의 형태로 배치될 수 있다. 이 경우 본 발명의 복굴절성 해도사를 위사 및/또는 경사로 포함하는 직물을 제공하며, 가장 바람직하게는 본 발명의 복굴절성 해도사를 위사 또는 경사로 사용하고 등방성 섬유를 나머지 위사 또는 경사로 사용하는 것이 유리하다. 바람직하게는 상기 위사 또는 경사는 상기 복굴절성 해도사가 1∼200가닥이 합사될 수 있다.
나아가, 해도사 여러가닥 또는 수십가닥을 꼬아 복합섬유를 제조하는 경우 예를 들어 10개의 해도사를 꼬아 하나의 복합섬유를 제조하는 경우 상기 복합섬유에는 100개의 복굴절 계면이 존재하게 되며 최소한 100번의 광변조가 발생할 수 있는 것이다. 나아가, 여러 가닥으로 합사된 해도사를 제조하는 경우, 예를 들어 10개 가닥의 해도사를 제조하면 복합섬유에는 100개의 복굴절 계면이 존재하게 되며 최소한 100번의 광변조가 발생할 수 있는 것이다. 이러한 본 발명의 해도사는 공압출 방식 등에 의해 제조될 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
이처럼 복굴절성 해도사를 이용하여 중간층을 제조한 후에는 상기 중간층의 일면 또는 양면에 기재를 적층한 다음 진공 핫프레스 장비를 이용하여 가압 및 가열하는 단계를 거치는데, 상기 가압 및 가열 단계의 진공도는 5∼100torr이고, 인가 압력은 1.0∼100kgf/cm2이며 온도는 80∼160℃이고 공정시간은 1∼30분인 것이 바람직하다.
상기 진공도가 5torr 미만인 때에는 공정효율이 떨어질 염려가 있고, 100torr를 초과하는 때에는 기포제거가 불충분할 염려가 있다. 또한 상기 인가 압력이 1.0kgf/cm2 미만인 때에는 필름의 접착력이 충분하지 않을 수 있고 100kgf/cm2을 초과하는 때에는 압력이 과도하여 직물의 조직이 흐트러져 섬유의 배열이 무너질 수 있다. 또한 가열 온도가 120℃ 미만인 때에는 필름의 접착력이 충분하지 않을 수 있고 180℃를 초과하는 때에는 기재 또는 복굴절성 해도사가 결정화 또는 용융될 염려가 있으며, 공정시간이 1분 미만이면 기포의 제거 및 접착력이 불충분할 수 있고, 30분을 초과하는 때에는 공정효율면에서 바람직하지 않다.
도 8에는 본 발명에 사용되는 진공 핫프레스 장비에 대한 개략도를 도시하였다. 도 8을 참조하면, 상기 진공 핫프레스의 장비를 이용한 가압 및 가열 단계는 히팅 플레이트(560a, 560b) 사이에 상기 적층시트(580a, 580b, 580c, 580d, 580e, 580f)를 다수개 게재시켜 진행하되, 개개의 적층시트 간에는 금속패드(590a, 590b, 590c, 590d)가 적층되어 있고 다수의 적층시트 최상부 및 최하부의 히팅플레이트와 직접 접촉하는 면에는 쿠션패트(570a, 570b)가 구비되어 적층시트에 균일한 압력을 가할 수 있도록 되어 있다. 상기와 같이 다수개의 적층시트를 가압 및 가열함으로써 공정효율을 증가시킬 수 있다. 상기 금속패드는 개개의 적층시트를 분리하는 한편, 가열온도를 균일하게 하기 위해 사용되는데 그 재질은 특별히 제한되는 것은 아니며 예를 들어 SUS 플레이트 등을 사용할 수 있다. 한편, 상기 쿠션패드의 재질 역시 쿠션을 제공할 수 있는 재질인 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 고무 등의 탄성패트를 사용할 수 있다.
도 9에는 본 발명의 휘도강화필름을 포함하는 액정표시장치에 대한 개략도를 도시하였다. 도 9를 참조하면, 프레임(210)상에 반사판(220)이 삽입되고, 상기 반사판(220)의 상면에 냉음극형광램프(230)가 위치한다. 상기 냉음극형광램프(230)의 상면에 광학필름(240)이 위치하며, 상기 광학필름(240)은 확산판(241), 광확산 필름(242), 프리즘 필름(243), 광변조 필름(244) 및 흡수편광필름(245)의 순으로 적층되나 상기 적층순서는 목적에 따라 달라지거나 일부 구성요소가 생략되거나 복수개로 구비될 수 있다. 예를들어 확산판(241), 광확산 필름(242)이나 프리즘 필름(243) 등은 전체 구성에서 제외될 수 있으며 순서가 바뀌거나 다른 위치에 형성될 수도 있다. 나아가, 위상차 필름(미도시) 등도 액정표시장치 내의 적절한 위치에 삽입될 수 있다. 한편, 상기 광학필름(240)의 상면에 액정표시패널(260)이 몰드프레임(250)에 끼워져 위치할 수 있다.
빛의 경로를 중심으로 살펴보면, 백라이트(230)에서 조사된 빛이 광학필름(240) 중 확산판(241)에 도달한다. 상기 확산판(241)을 통해 전달된 빛은 빛의 진행방향을 광학필름(240)에 대하여 수직으로 진행시키기 위하여 광확산 필름(242) 을 통과하게 된다. 상기 광확산 필름(242)을 통과한 필름은 프리즘 필름(243)을 거친 후 광변조 필름(244)에 도달하여 광변조가 발생하게 된다. 구체적으로 P파는 광변조 필름(244)을 손실없이 투과하나, S파의 경우 광변조(반사, 산란, 굴절 등)가 발생하여 다시 냉음극형광램프(230)의 뒷면인 반사판(220)에 의해 반사되고 그 빛의 성질이 P파 또는 S파로 랜덤하게 바뀐 후 다시 광변조 필름(244)를 통과하게 되는 것이다. 그 뒤 흡수편광필름(245)를 지난 후, 액정표시패널(260)에 도달하게 된다. 결국, 상술한 원리로 인하여 본 발명의 휘도강화필름을 액정표시장치에 삽입시켜 사용하는 경우 통상의 휘도강화필름에 비하여 비약적인 휘도의 향상을 기대할 수 있다.
한편 본 발명에서는 휘도강화필름의 용도를 액정디스플레이를 중심으로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 편광필름이 사용되는 기타 다른 장비에도 널리 사용될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리카보네이트와 변성 글리콜 폴리시클로헥실렌 디메틸렌테레프탈레이트(PCTG)가 5 : 5로 혼합된 등방성 PC 얼로이(nx=1.57, ny=1.57, nz=1.57)를 해성분으로 하고 이방성 PEN (nx=1.88, ny=1.57, nz=1.57)을 도부분으로 구성하였다. 도 3과 같은 단면의 해도사를 얻기 위하여 도 3의 해도사의 단면에 대응되는 방사구금에 배치하였다. 이와 같은 조성을 통해 미연신사 150/24로 하여 방사온도는 305℃, 방사속도는 1500 M/min의 조건으로 방사한 후, 3배의 연신을 통해 연신사 50/24를 얻었다. 이처럼 제조된 해도사 24가닥을 합사한 후 이를 위사로 하여 직물로 제직하였다. 그 뒤 상기 해도사 직물의 양면에 굴절율이 1.57인 등방성의 PC 얼로이 시트(상기 해성분으로 사용된 PC 얼로이와 동일한 조성)를 적층하고 진공 핫프레스기(MEIKI사 제조)를 이용하여 15torr의 진공상태에서, 160℃의 온도 및 35kgf/cm2의 압력으로 25분간 가열/가압하여 두께가 400㎛인 휘도강화필름을 제조하였다.
실시예 2
해도사의 단면의 형상이 도 6에 대응하고 하나의 방사코어에 도부분이 130개가 배열되어 전체 도부분의 개수가 1040개인 복굴절성 해도사를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 휘도강화필름을 제조하였다.
비교예 1
진공 핫프레스 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 두께가 400㎛인 휘도강화필름을 제조하였다.
비교예 2
진공 핫프레스 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 두께가 400㎛인 휘도강화필름을 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1∼2 및 비교예 1∼2를 통해 제조된 휘도강화필름에 대하여 다음과 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 휘도
상기 제조된 휘도강화필름의 휘도를 측정하기 위하여 하기와 같이 수행하였다. 확산판, 확산시트 2장, 휘도강화필름이 구비된 32" 직하형 백라이트 유니트 위에 패널을 조립 한 후, 탑콘사의 BM-7 측정기를 이용하여 9개 지점의 휘도를 측정하여 평균치를 나타내었다.
2. 투과도
일본 NIPPON DENSHOKU사의 COH300A 분석설비를 이용하여 ASTM D1003 방법으로 투과율을 측정하였다.
3. 편광도
OTSKA사의 RETS-100 분석설비를 이용하여 편광도를 측정하였다.
4. 휘도균일성
확산판, 확산시트 2장, 휘도강화필름이 구비된 32" 직하형 백라이트 유니트 위에 패널을 조립 한 후, 육안으로 휘도의 균일성(디펙트의 존재여부)을 관찰하여 ○, △, ×로 구분하였다.
○ : 양호, △ : 보통, × : 불량
5. 컬현상
32인치 백라이트 유니트에 휘도강화필름을 조립하여 60℃, 75% 조건의 항온항습기에 96시간 방치한 후 분해하여 휘도강화필름의 컬이 발생한 정도를 육안으로 관찰하여 ○, △, ×로 구분하였다.
○ : 양호, △ : 보통, × : 불량
6. 내UV성
세명백트론사의 SMDT51H를 이용하여 130mW의 자외선 램프(365nm)의 출력, 10cm높이에서 10분간 조사시킨후, 처리 전ㆍ후의 YI(Yellow Index)를 NIPPON DENSHOKU사의 SD-5000 분석설비를 이용하여 측정하여 황변도를 평가하였다.
휘도(cd/㎡) 투과율(%) 편광도(%) 휘도균일성 컬현상 내 UV성
실시예 1 400 52 78 ○ ○ 1.9
실시예 2 420 48 80 ○ ○ 1.8
비교예 1 400 52 78 △ △ 1.8
비교예 2 420 48 80 △ △ 1.8
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 광변조물체가 비교예의 경우보다 휘도균일성이 우수하고 컬현상이 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2
실시예 1, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 휘도강화필름의 단면에 대하여 SEM 사진을 측정하고 그 결과를 도 10 내지 12에 도시하였다. 실시예 1에 대한 도 10의 경우에는 공극이 전혀 없으며 기재와 중간층 간에 공극이 전혀 없으며 우수한 밀착성을 보이지만 비교예에 대한 도 11 및 12를 참조하면 공극이 남아 있으며 이에 의해 접착력이 떨어지고 휘도의 균일성도 열악해 진다는 것을 알 수 있다.
도 1은 종래의 휘도강화필름의 광학원리를 도시하는 도면이다.
도 2는 통상적인 종래의 해도사의 단면에 대한 SEM사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 휘도강화필름의 횡단면에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 사용되는 특수 해도사의 단면에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 사용되는 특수 해도사의 단면에 대한 또 다른 개략도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 1040도의 해도사에 대한 단면 SEM사진이다.
도 7은 본 발명의 복굴절성 해도사로 투과되는 광의 경로를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 사용되는 진공 핫프레스 장비에 대한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 휘도강화필름을 포함하는 액정표시장치에 대한 개략도이다.
도 10은 실시예 1에 따라 제조된 휘도강화필름의 단면에 대한 SEM 사진이다.
도 11은 비교예 1에 따라 제조된 휘도강화필름의 단면에 대한 SEM 사진이다.
도 12는 비교예 2에 따라 제조된 휘도강화필름의 단면에 대한 SEM 사진이다.

Claims (25)

  1. (a) 복굴절성 해도사를 포함하는 중간층을 제조하는 단계;
    (b) 상기 중간층의 어느 일면 또는 양면에 기재를 적층하여 적층시트를 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 적층시트를 진공 핫프레스 장비를 이용하여 가압 및 가열하는 단계를 포함하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복굴절성 해도사는 도부분과 해부분의 광학특성이 상이한 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 도부분은 이방성이고 해부분은 등방성인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 해도사의 단사섬도는 0.5 ∼ 30 데니어이고, 상기 해도사 중 도부분의 단사섬도는 0.0001 ∼ 1.0 데니어인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 해도사의 도부분 및 해부분은 각각 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU),폴리이미드(PI),폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN), 에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머, 사이크로올레핀폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기재는 등방성 기재인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기재의 재질은 상기 복굴절성 해도사의 도부분 또는 해부분의 재질과 동일한 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기재와 복굴절성 해도사의 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.03 이하이고, 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기재의 x축 방향의 굴절율이 nX1, y축 방향의 굴절율이 nY1 및 z축 방향의 굴절율이 nZ1이고, 복굴절성 해도사의 굴절율이 nX2, nY2 및 nZ2일 때, 기재와 복굴절성 해도사의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 일치하는 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복굴절성 해도사의 굴절율은 nX2 > nY2 = nZ2인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 복굴절성 해도사의 해부분과 도부분의 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.03 이하이고, 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방 법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복굴절성 해도사의 도부분의 길이방향인 x축 방향의 굴절율이 nX3, y축 방향의 굴절율이 nY3 및 z축 방향의 굴절율이 nZ3이고, 해부분의 x축 방향의 굴절율이 nX4, y축 방향의 굴절율이 nY4 및 z축 방향의 굴절율이 nZ4일 때, 기재와 복굴절성 해도사의 X, Y, Z축 굴절율 중 적어도 어느 하나가 일치하는 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 nX3와 nX4의 굴절율의 차이의 절대값이 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 해도사의 해부분의 굴절율과 상기 기재의 굴절율이 일치하는 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 복굴절성 해도사의 횡단면을 기준으로 해부분과 도부분의 면적비는 2 : 8∼ 8 : 2인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 복굴절성 해도사는 길이방향으로 신장된 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 복굴절성 해도사를 포함하는 중간층은 상기 복굴절성 해도사를 위사 및 경사 중 적어도 하나로 사용하여 직조된 직물인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 진공 핫프레스의 장비를 이용한 가압 및 가열 단계의 진공도는 5∼100torr인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 상기 진공 핫프레스 장비를 이용한 가압 및 가열 단계의 인가 압력은 1∼100kgf/cm2인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 진공 핫프레스의 장비를 이용한 가압 및 가열 단계의 온도는 120∼180℃인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 진공 핫프레스의 장비를 이용한 가압 및 가열 단계의 공정시간은 1∼30분인 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 진공 핫프레스의 장비를 이용한 가압 및 가열 단계는 히팅 플레이트 사이에 상기 적층시트를 다수개 게재시켜 진행하되, 개개의 적층시트 간에는 금속패드가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 핫프레스를 이용한 휘도강화필름의 제조방법.
  23. 제 1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 휘도강화필름.
  24. 제 23항의 휘도강화필름을 포함하는 액정표시장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 휘도강화필름에서 변조된 빛을 다시 상기 휘도강화필름으로 반사하는 반사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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