KR100992923B1 - 디스플레이 장치용 필터 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 - Google Patents

디스플레이 장치용 필터 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 디스플레이 패널의 앞쪽에 장착되는 디스플레이 장치용 필터로서, 블랙 흡광 물질이 포함된 흡광층을 구비하고, D65 광원하에서 상기 디스플레이 장치용 필터 전면의 투과색 색좌표가 -2.0 ≤ a* ≤ 2.0, -2.0 ≤ b* ≤ 2.0인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터를 제공한다. 또한, 본 발명은, 디스플레이 패널의 앞쪽에 장착되는 디스플레이 장치용 필터로서, 블랙 흡광 물질이 포함된 흡광층을 구비하고, D65 광원하에서 상기 디스플레이 장치용 필터 전면의 투과색 색좌표가 60 ≤ L* ≤ 80인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터를 제공한다. 상기 블랙 흡광 물질로는 카본 블랙이 사용될 수 있다. 상기 블랙 흡광 물질은 저굴절층에 포함되거나, 하드코팅층에 포함될 수 있다. 상기 저굴절층 및/또는 상기 하드코팅층은 파장에 따라 선택적으로 빛을 흡수하는 색소를 포함할 수 있다. 상기 하드코팅층은 중공 실리카 입자 및/또는 대전방지성 입자를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치용 필터는 색보정층을 포함하고, 상기 색보정층은 고분자 수지를 포함하되, 상기 제1색소 및 제3색소는 각각 상기 고분자 수지 대비 0.01 ~ 1 중량%가 포함되고, 상기 제2색소는 상기 고분자 수지 대비 0.01 ~ 2 중량%가 포함될 수 있다. 또한, 본 발명은, 상기 디스플레이 장치용 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

디스플레이 장치용 필터 및 이를 구비하는 디스플레이 장치{FILTER FOR DISPLAY APPARTUS AND APPARUTUS HAVING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 장치용 필터 및 이를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수한 외관 품위 및 화질을 제공하는 디스플레이 장치용 필터 및 이를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
현대 사회가 고도로 정보화 되어감에 따라 이미지 디스플레이(image display) 관련부품 및 기기가 현저하게 진보하고 보급되고 있다. 그 중에서, 화상을 표시하는 디스플레이 장치는 텔레비전 장치용, 퍼스널 컴퓨터의 모니터장치용 등으로서 현저하게 보급되고 있으며, 또한 이러한 디스플레이 장치의 대형화와 동시에 박형화가 진행되고 있다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP) 장치는 기존의 디스플레이 장치를 대표하는 CRT(cathode ray tube) 장치에 비해 대형화 및 박형화를 동시에 만족할 수 있어 차세대 디스플레이 장치로서 각광받고 있 다.
이러한 PDP 장치는 가스방전현상을 이용하여 화상을 표시하는 것으로서, 표시용량, 휘도, 명암 대비, 잔상, 시야각 등의 각종 표시능력이 우수하다. 그리고, PDP 장치는 다른 디스플레이 장치보다 대형화가 용이하고, 박형의 발광형 디스플레이 장치로써 향후 고품질 디지털 텔레비전으로서 가장 적합한 특성을 갖추고 있는 것으로 평가되고 있다.
PDP 장치는 전극에 인가되는 직류 또는 교류 전압에 의하여 전극 사이의 가스에서 방전이 발생하고, 여기에서 수반되는 자외선의 방사에 의하여 형광체를 여기시켜 발광하게 된다.
그러나, PDP 장치는 그 구동 특성상 전자파 및 근적외선의 방출량이 많고 형광체의 표면반사가 높을 뿐 아니라 봉입가스인 헬륨(He)이나 제논(Xe)에서 방출되는 오렌지 광으로 인해 색순도가 음극선관 장치에 미치지 못하는 단점이 있다.
발생된 전자파 및 근적외선은 인체에 유해한 영향을 미치고 무선 전화기나 리모콘 등의 정밀기기의 오동작을 유발할 수 있다.
따라서, PDP 장치로부터 방출되는 전자파와 근적외선의 방출을 소정치 이하로 억제하는 것이 요구되고 있다. 이를 위해, 전자파 및 근적외선을 차폐하는 동시에 반사광을 감소시키고 색순도를 향상시킬 목적으로, 전자파 차폐, 근적외선 차폐, 외광 표면 반사방지 및/또는 색순도 개선 등의 기능을 갖는 PDP 필터를 채용하고 있다.
이러한 PDP 필터는 전자파 차폐층, 근적외선 차폐층, 네온광 차폐층 등의 수 개의 기능성 막들이 접착제 또는 점착제에 의해 적층되어 제조된다.
그러나 종래의 PDP 필터는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
PDP 필터는 PDP 모듈과 캐비닛으로 조립되어 세트로 완성되며, 특히, 전원이 꺼진 상태에서 PDP 장치의 외관 품위를 나타내는 중요한 역할을 한다. 그러나 종래의 PDP 필터는 단순히 전자파 차폐, 근적외선 차폐, 네온광 차폐, 등의 기능적 관점에서만 고려되고 설계됨으로써, 외관 품위가 우수하지 못하여 제품에 대한 소비자의 만족도를 충족시키지 못하는 한계가 있었다.
이는 화면광이 투과되는 필터의 특성상, 기능적 관점을 배제하고 시각적 관점만을 고려하여 필터를 설계할 수 있는 여지가 크지 않다는 점에서도 그 원인을 찾을 수 있었다.
그러나, 최근 TV, 냉장고, 에어콘 등의 가전제품까지도 실내외 인테리어의 일부로 인식하는 소비자들의 제품 선호 경향에 따라, 디스플레이 장치의 외관 품위가 제품 설계시 중요 사항이 되어 가고 있다. 이로 인하여 제조사를 중심으로 캐비닛에 대한 외관 품위를 높이려는 시도는 계속되어 오고 있다. 그러나, 이에 반하여 제품 전면에 자리하여 시각적으로 가장 시청자의 시선을 끌게 되는 화면부의 외관 품위를 높일 수 있는 뚜렷한 방안은 제시되지 못하고 있다.
종래의 디스플레이 장치용 필터에서는 반사방지층의 한계로서, 최소 반사율인 550nm~620nm를 기준으로 최소 반사 파장이 장파장으로 이동할 경우 푸른 반사 색감을 띠며, 최소 반사 파장이 단파장으로 이동할 경우 붉은 반사 색감을 띤다. 특히 550nm의 최소 반사 파장을 갖는 반사방지층은 붉은 색상을 띠어 외관 품위를 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 종래의 필터는 화질을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다. 특히 어둠과 같은 검은 영상을 표시할 때, 흑색을 제대로 표현하지 못하는 문제점이 있었다. 점차 소비자들의 눈높이가 높아져 자연스런 색상의 구현을 강하게 요구하고 있어, 방송국에서 보내온 화상의 손실을 최소화하는 것이 더 강조되고 있는 실정이다.
또한, 종래의 필터를 장착한 디스플레이 장치는 명실 명암 대비비가 낮아 시인성이 좋지 못한 문제점이 있었고, 모아레 현상이 발생될 수 있는 문제점을 가지고 있었다.
한편, 종래의 필터의 전면에는 반사방지층이 위치되는데, 이러한 반사방지층을 형성하는 기술로는 용액을 필름 위에 도포한 후 건조시키는 것을 반복하여 적층하는 습식 도포법과 스퍼터링, 증착, 등에 의한 건식법이 있다. 전자는 정밀하게 막의 두께를 재현하면서 적층하는 것이 어렵고, 후자는 정밀도는 높지만 진공을 이용하기 때문에 제조 비용이 높고 생산성이 낮다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 광학 간섭에 의해 층의 개수를 줄이고 습식 도포를 하는 것이 유리하지만, 이를 실현하기 위해서는 습식 도포가 가능한 충분히 굴절률이 낮은 재료가 필요해진다.
이와 같은 재료로서 실리콘 수지와 평균 입자 크기가 5 내지 2000nm이며 내부에 중공이 형성된 중공 실리카 미립자를 이용하는 것이 연구된 바 있으나, 중공 실리카는 고가의 물질이라 제조 비용이 상승하게 되고, 전술한 바와 같이 필터의 반사 색상이 붉은 색을 띠게 되어 화질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 디스플레이 장치에 우수한 외관 품위를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 장치의 화질 저하를 방지하는데 목적이 있다. 색순도를 저하함이 없이 디스플레이 장치가 우수한 색재현성을 갖도록 함으로써, 화질을 실제 색상에 더욱 가깝게 유지할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 장치의 명실 명암 대비비를 높여 시인성을 향상시키고, 모아레 현상을 극력 억제할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 목적을 달성함에 있어, 단순히 최적 색좌표 값을 규정하고, 이에 따라 블랙 흡광 물질 및 색소의 배합을 결정함으로써, 별도의 추가 공정 없이 효율적으로 상기 목적을 달성할 수 있는 디스플레이 장치용 필터를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제조 단가 절감에 이바지할 수 있는 디스플레이 장치용 필터를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 디스플레이 패널의 앞쪽에 장착되는 디스플레이 장치용 필터로서, 블랙 흡광 물질이 포함된 흡광층을 구비하고, D65 광원하에서 상기 디스플레이 장치용 필터 전면의 투과색 색좌표가 60 ≤ L* ≤ 80, -2.0 ≤ a* ≤ 2.0, -2.0 ≤ b* ≤ 2.0인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터를 제공한다.
삭제
상기 블랙 흡광 물질로는 카본 블랙이 사용될 수 있다.
상기 블랙 흡광 물질은 굴절율이 1.5 이하인 저굴절층에 포함되거나, 하드코팅층에 포함될 수 있다.
상기 저굴절층 및/또는 상기 하드코팅층은 파장에 따라 선택적으로 빛을 흡수하는 색소를 포함할 수 있다.
상기 하드코팅층은 중공 실리카 입자 및/또는 대전방지성 입자를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치용 필터는 색보정층을 포함하고, 상기 색보정층은 고분자 수지를 포함하되, 상기 제1색소 및 제3색소는 각각 상기 고분자 수지 대비 0.01 ~ 1 중량%가 포함되고, 상기 제2색소는 상기 고분자 수지 대비 0.01 ~ 2 중량%가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 디스플레이 장치용 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명은 우수한 외관 품위를 갖는 디스플레이 장치를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 디스플레이 장치의 화질 저하를 방지할 수 있다. 색순도를 저하함이 없이 디스플레이 장치가 우수한 색재현성을 갖도록 함으로써, 화질을 실제 색상에 더욱 가깝게 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 디스플레이 장치의 명실 명암 대비비를 높여 시인성을 향상시키고, 모아레 현상을 극력 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 단순히 최적 색좌표 값을 규정하고, 이에 따라 블랙 흡광 물질 및 색소 배합을 결정함으로써, 별도의 추가 공정 없이 효율적으로 상기 효과를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 생산성의 향상 및 제조 단가 절감에 이바지할 수 있는 디스플레이 장치용 필터를 제공할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예에 따른 디스플레이 장치용 필터를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 필터들은 다양한 층을 포함할 수 있다. 본 발명의 디스플레이 장치용 필터는, 기재(100), 저굴절층(200), 고굴절층(300), 하드 코팅층(400), 전자파 차폐층(500), 외광 차폐층(600), 색보정층(700) 또는 근적외선 차폐층(800)을 선택적으로 포함할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 필터는 점착층을 포함할 수 있다. 점착층은 퍼플루오로 알킬 에테르(perfluoro alkyl ether), 비닐 에테르(vinyl ether), 비닐 에스테르(vinyl ester) 등의 공중합체를 포함할 수 있다. 또한 점착층은 폴리이소시아네이트(polyisocyanate), 멜리민(melamine) 화합물, 에폭시(epoxy) 수지계 화합물 등을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 필터는, 그 적층 순서도 다양한 변형 실시예를 가질 수 있다. 예컨대, 도 9에서는 색보정층(700)이 전자파 차폐층(500)보다 앞쪽에 위치되는 실시예를 도시하고 있으나, 색보정층이 전자파 차폐층보다 뒤쪽에 위치되는 실시예도 가능하다. 그러나 색보정층은 가급적 앞쪽, 즉 시청자와 가까운 쪽에 위치하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명의 필터는 둘 이상의 층들이 수행하는 기능을 복합적으로 수행하는 하이브리드층을 가질 수 있다. 예컨대, 근적외선 차폐층은 도 10에서와 같이 별도의 층으로 형성될 수도 있으나, 색보정층에 근적외선 차폐 물질이 포함된 하이브리드층으로 구성될 수도 있는 등, 다양한 변형이 가능하다. 또한, 색보정 및 근적외선 차폐 이외의 기능을 수행하는 층에 색보정 색소 및/또는 근적외선 차폐 물질을 포함시켜, 해당 층을 하이브리드 층으로 구성할 수 있다. 예컨대 점착층에 색보정 색소를 포함시키는 것이 이에 해당된다.
도 1을 참조하여 설명한다.
도 1의 필터는 기재(100) 및 저굴절층(200)을 포함한다.
도 1의 기재(100)는 투명하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 트리아세틸 셀룰로오즈(TAC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알콜(PVA), 등이 사용될 수 있다.
더 나아가, 반강화 유리, 아크릴(Acryl), 폴리카보네이트(Polycabonate, PC), 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate), 폴리에스테르(Polyester), 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate), 브롬화 아크릴레이트(Brominate Acrylate), 폴리염화비닐(PolyVinyl Chloride, PVC), 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 필터는 블랙 흡광 물질이 포함된 흡광층을 구비하는데, 도 1에서는 저굴절층(200)이 흡광층이 된다.
저굴절층(200)은 고분자 수지(210)와 블랙 흡광 물질(910)을 포함한다. 이러한 저굴절층은 단일층으로도 외광의 반사를 방지함과 아울러 흡광층의 기능을 수행한다.
저굴절층의 고분자 수지는 실리카계 수지 또는 불소계 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기의 물질들은 후술하는 고굴절층보다 굴절률이 낮고 전기적 절연의 특성을 가지고 있다.
블랙 흡광 물질로는, 대표적으로 카본 블랙이 사용될 수 있다.
카본 블랙 입자들은 기재(100)의 전면에 대응하도록 저굴절층 내에 카본 블랙 막을 이룬다. 즉, 카본 블랙 입자들은 저굴절층 내에 임의로 분포하지 않고 얇 은 카본 블랙 막을 형성하며 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 카본 블랙 막의 두께(H)는 10nm보다 작으므로, 패널로부터 출광된 영상이 투과하는 데에는 영향을 주지 않을 수 있다.
상기 카본 블랙 입자들은 구형 또는 타원형의 형상을 가지며 단일층을 이루면서 배열되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 카본 블랙 입자의 형상은 다른 종류일 수도 있다. 또한, 상기 카본 블랙 막의 두께가 10nm보다 작은 범위 내에서 상기 카본 블랙 막은 단일층을 이루지 않고 카본 블랙 입자들이 적층되어 구성될 수도 있다.
저굴절층의 고분자 수지에는 빛의 파장에 따라 선택적으로 파장을 흡수하는 색소가 더 포함됨으로써, 저굴절층은 반사 방지 기능뿐만 아니라 색보정 기능까지 수행할 수 있다. 상기 색소로는 시아닌계, 안트라퀴논계, 나프토퀴논계, 프탈로시아닌계, 나프탈로시아닌계, 디이모늄계, 니켈디티올계, 아조계, 스트릴계, 프탈로시아닌계, 메틴계 염료, 이들의 혼합물, 등이 사용될 수 있다.
바람직하게, 상기 저굴절층은 380 ~ 480 nm 파장의 광을 흡수하는 제1색소와, 450 ~ 550 nm 파장의 광을 흡수하는 제2색소와, 560 ~ 620 nm 파장의 광을 흡수하는 제3색소를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1색소 및 제3색소는 각각 수지 대비 0.01 ~ 1 중량%가 포함되고, 상기 제2색소는 수지 대비 0.01 ~ 2 중량%가 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치용 필터에 대하여 설명하며, 앞서 언급된 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하여 설명한다.
도 2의 필터는 기재(100), 고굴절층(300) 및 저굴절층(200)을 포함하여 이루어진다.
고굴절층(300)은 산화티탄, 인듐주석산화물(ITO), 안티몬산화물(Sb2O3), 아연산화물(ZnO), 등을 포함한다. 상기의 물질들은 굴절률이 높고 투명한 특성을 가지고 있다. 상기 산화물들은 단독으로 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
저굴절층(200)의 카본 블랙 입자(910)들은 고굴절층(300)의 전면에 대응하도록 저굴절층 내에 카본 블랙 막을 이룬다. 즉, 카본 블랙 입자들은 저굴절층 내에 임의로 분포하지 않고 얇은 카본 블랙 막을 형성하며 배치된다.
상기 카본 블랙 막의 두께(H)는 10nm보다 작으므로, 패널로부터 출광된 영상이 투과하는 데에는 영향을 주지 않을 수 있다.
상기 디스플레이 장치용 필터는 카본 블랙 입자들을 포함하여 반사율이 2% 이하로 나타난다.
고굴절층은 저굴절층보다 높은 굴절률을 가지며 두께는 얇다. 고굴절층과 저굴절층의 굴절률 및 두께를 조절하여 필터의 광학적 특성을 조절할 수 있다.
즉, 외부에서 입사된 빛은 저굴절층과 고굴절층의 경계면 및 고굴절층과 기재의 경계면에서 일부 굴절 및 일부 반사가 일어나게 된다. 이때 서로 다른 경계면에서 반사되어 나오는 빛의 위상차로 인해 서로 상쇄 간섭이 일어나게 되면 외 광에 의해 시청자 쪽으로 반사되는 빛의 양이 줄어들게 되어 화면의 명암 대비비를 높일 수 있게 된다.
따라서, 고굴절층과 저굴절층의 굴절률 및 두께 범위에 따라 반사 방지 정도가 달라지게 된다. 고굴절층의 굴절률은 1.8 내지 2.5, 바람직하게는 대략 2.0이고, 저굴절층의 굴절률은 1.3 내지 1.5, 바람직하게는 대략 1.46이다.
또한 고굴절층의 두께는 5nm 내지 50nm이며, 저굴절층의 두께는 50nm 내지 150nm이다. 고굴절층의 두께가 최적화되지 않고 너무 두껍거나 얇으면 반사율이 상승하여 원하는 반사방지 성능이 발휘되지 않는다. 또한, 저굴절층의 두께도 마찬가지로 너무 두껍거나 얇을 경우 소정의 반사율을 얻을 수 없게 된다. 고굴절층의 굴절률이 높고, 저굴절층의 굴절률이 낮을수록 반사방지 성능은 증가할 수 있다.
또한 도시되지는 않았으나 기재 상에 고굴절층과 저굴절층이 교대로 번갈아 2회 내지 4회 적층될 수 있다. 고굴절층과 저굴절층을 일 회만 적층한 도 2의 구조에 비해 복수 회 적층할 경우 광투과율을 크게 저하시킴이 없이, 외광의 반사를 방지하는 효과를 보다 높일 수 있다.
고굴절층과 저굴절층이 복수 회 적층될 경우 각 고굴절층에 사용되는 산화물의 종류는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
도 3을 참조하여 설명한다.
도 3의 필터는 기재(100), 하드코팅층(400) 및 저굴절층(200)을 포함한다.
블랙 흡광 물질은 저굴절층에 포함된다.
하드코팅층은 고분자 수지를 포함하는데, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 등이 사용될 수 있다.
하드코팅층은 경도가 높아 높은 내마모성을 갖는다.
도 4를 참조하여 설명한다.
도 4의 필터는 기재(100), 하드코팅층(400), 고굴절층(300), 저굴절층(200)을 포함한다.
저굴절층에 블랙 흡광 물질이 포함되어 저굴절층이 흡광층으로 기능하는 것을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 하드코팅층에 블랙 흡광 물질이 포함되어 하드코팅층이 흡광층으로 기능할 수도 있을 것이다.
도 5를 참조하여 설명한다.
도 5의 필터는 기재(100) 및 하드코팅층(400)을 포함한다.
하드코팅층은 고분자 수지(410) 및 블랙 흡광 물질(910)을 포함하여 흡광층으로 기능한다.
하드코팅층에 카본 블랙을 첨가함으로써, 투과율을 다양하게 조절할 수 있으며, 하드코팅층의 투과율을 70% 이하로 낮춤으로써 후술하는 색보정층에 들어가는 재료비를 낮추고 블랙 색감을 강하게 구현할 수 있게 된다.
반사 방지 기능을 수행하는 도 6의 단층 하드코팅층은 기존의 다층 반사방지층과 비교할 때, 구조적 단순화, 원가 절감, 공정 수율 향상 등의 이점을 갖는다.
중공 실리카 입자 대신, 카본 블랙을 사용함으로써 제조 비용을 낮추고, 광흡수 기능까지 추가할 수 있게 되어 기존의 반사방지층에 비해 반사율을 낮출 수 있다.
상기 카본 블랙 입자들은 기재(100)의 전면에 대응하도록 하드코팅층 내에 분산되어 카본 블랙 막을 이루며, 상기 카본 블랙 막의 두께는 10 nm보다 작을 수 있다.
하드코팅층의 고분자 수지에는 빛의 파장에 따라 선택적으로 파장을 흡수하는 색소가 더 포함될 수 있다. 상기 색소로는 시아닌계, 안트라퀴논계, 나프토퀴논계, 프탈로시아닌계, 나프탈로시아닌계, 디이모늄계, 니켈디티올계, 아조계, 스트릴계, 프탈로시아닌계, 메틴계 염료, 이들의 혼합물, 등이 사용될 수 있다.
바람직하게, 하드코팅층은 380 ~ 480 nm 파장의 광을 흡수하는 제1색소와, 450 ~ 550 nm 파장의 광을 흡수하는 제2색소와, 560 ~ 620 nm 파장의 광을 흡수하는 제3색소를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1색소 및 제3색소는 각각 수지 대비 0.01 ~ 1 중량%가 포함되고, 상기 제2색소는 수지 대비 0.01 ~ 2 중량%가 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
도 6을 참조하여 설명한다.
도 6의 필터는 기재(100) 및 하드코팅층(400)을 포함한다.
도 6의 하드코팅층은 고분자 수지(410)와 블랙 흡광 물질(910) 외에 중공 실리카 입자(920) 및 대전방지성 입자(930)를 포함한다. 실시예에 따라서는 중공 실 리카 입자 및 대전방지성 입자 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다.
실리카 입자들은, 표면 요철 구조를 통하여 외광의 빛을 난반사 시켜 산란시켜 저반사 특성을 부여한다.
대전방지성 입자로는, 예컨대 ATO, AZO, ITO, 등의 입자를 첨가함으로써 1×10-13 Ω/sq 이하의 대전 처리 기능을 부여할 수 있다.
도 6의 필터는, 카본 블랙 입자의 사이즈 조절 및 중공 실리카 입자를 혼합 사용함으로써, 카본 블랙 및 중공 실리카 입자들에 의하여 흡수 및 난반사를 동시에 수행함으로써 무채색 저반사 필터를 구현할 수 있게 된다.
도 6에서는 중공 실리카 입자 및/또는 대전방지성 입자가 하드코팅층에 포함된 실시예를 도시하고 있으나, 하드코팅층이 아닌 다른 층에 포함될 수도 있다. 예컨대 중공 실리카 입자 및/또는 대전방지성 입자는 저굴절층에 포함될 수 있다.
그러나, 도 7 내지 도 10에서는 설명의 편의를 위하여 도 6에서와 같이 카본 블랙, 중공 실리카 입자 및 대전방지성 입자가 포함된 단층 하드코팅층을 갖는 디스플레이 장치용 필터를 예시한다. 그러나, 도 7 내지 도 10의 디스플레이 장치용 필터가 도 1 내지 도 5의 저굴절층 및 고굴절층과 접목되는 것을 배제하는 것이 아님은 물론이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 제7실시예 내지 제10실시예에 따른 디스플레이 장치용 필터를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하여 설명한다.
도 7의 필터는 전자파 차폐층(500), 기재(100) 및 하드코팅층(400)을 포함한다.
전자파 차폐층은 전형적으로는 도전성 메쉬층 타입 또는 도전막층 타입의 전자파 차폐층이 사용된다.
도전성 메쉬층은 기재 상에 금속 메쉬 패턴이 형성된 구조를 갖는다. 도전성 메쉬층은 일반적으로는, 접지된 금속 메쉬, 또는 합성수지나 금속섬유의 메쉬에 금속 피복한 것을 사용할 수 있다.
금속 메쉬 패턴을 구성하는 금속의 재질로는 예컨대, 구리, 크롬, 니켈, 은, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 등 전기전도성이 우수하고 가공성이 있는 금속이면 모두 사용 가능하다.
도전막층은 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 등의 금속 박막과 산화인듐주석(ITO), 산화제2주석, 산화아연(ZnO), 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO) 등의 고굴절율 투명 박막을 교대로 적층하여 다층 투명 박막으로 구성할 수 있다. 전형적으로 도전막층은 블루 또는 그린 색을 갖는다.
도 8을 참조하여 설명한다.
도 8의 필터는 외광 차폐층(600), 전자파 차폐층(500), 기재(100) 및 하드코팅층(400)을 포함한다.
외광 차폐층(600)은 투명 수지(610) 및 투명 수지의 일면에 형성된 외광 차폐 패턴(620)을 구비한다.
외광 차폐 패턴은 소정의 단면 형상을 갖는 음각 패턴 내에 카본 블랙 등의 광흡수 물질을 충진하고 이를 경화시켜 형성한다. 광흡수 물질은 외부 환경광(II)을 흡수하는 역할을 한다.
추가적으로, 외광 차폐 패턴에는 도전성 물질이 충진될 수 있다. 도전성 물질로는 실버 페이스트 등을 사용할 수 있다. 외광 차폐 패턴에 도전성 물질이 충진되어 전자파 차폐 기능을 보완하는 경우, 기존에 비해 적층 회수를 1 내지 3회로 줄인 도전막층을 전자파 차폐층(500)으로 사용할 수 있다. 외광 차폐 패턴 내에는 전술한 광흡수 물질 및 도전성 물질과 함께 고분자 수지, 바인더, 등이 혼합된 수지를 충진할 수 있다.
외광 차폐 패턴은 전형적으로, 쐐기형 단면 패턴을 갖는다. 또한, 외광 차폐 패턴은 전형적으로, 전방에서 보았을 때 스트라이프 형상을 갖는다. 따라서 외광 차폐 패턴은 전형적으로, 복수 개의 음각의 3차원 삼각기둥 구조물로 이루어지나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
예컨대 외광 차폐 패턴은 양각의 형태일 수도 있고, 음각의 형태로 2차원 또는 3차원 형상을 가질 수 있다. 또한, 외광 차폐 패턴은 쐐기형 단면 외에도, 직사각형, 사다리꼴형, U자형 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
외광 차폐 패턴은 외광 차폐 패턴의 쐐기형 바닥면이 디스플레이 패널을 향하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 외광 차폐 패턴의 쐐기형 바닥 면이 시청자 쪽을 향할 수도 있고, 외광 차폐 패턴이 외광 차폐층의 전면 및 배면 모두에 형성될 수도 있다.
외광 차폐층은 외광을 흡수하여 디스플레이 패널로 외부 환경광(II)이 유입되는 것을 막고 디스플레이 패널로부터 방출되는 패널광(I)을 시청자 쪽으로 전반사하는 역할을 한다. 따라서, 가시광선에 대한 높은 투과율과 높은 명암 대비비를 얻을 수 있다.
본 발명에 의한 필터는 외광 차폐층(600)과 더불어, 흡광층과 후술하는 색보정층(700)에 의하여 외광의 흡수가 이중, 삼중으로 이루어지므로 외광 흡수 효율이 매우 뛰어나다.
도 9를 참조하여 설명한다.
도 9의 필터는 기재(100), 전자파 차폐층(500), 색보정층(700) 및 하드코팅층(400)을 포함한다.
PDP 필터를 구성하는 층들은 각각 고유의 색상을 가지고 있어, 이들이 조합된 PDP 필터도 특정 바디 색상(body color)을 가지게 된다.
한편, 종래의 색보정층에서 일반적으로 사용하는 네온 컷 흡수 색소는 560nm 내지 620nm 영역의 빛을 흡수해 블루 또는 그린 영역의 빛의 투과량이 상대적으로 레드 영역의 빛의 투과량보다 많아진다.
따라서 본 발명에서는 색보정층에 네온 컷 흡수 색소 외에 블루와 그린 영역의 빛을 흡수하는 색소를 적절히 추가하여 레드, 그린, 블루 영역의 빛이 동등하게 필터를 투과하여 나올 수 있도록 하고, 필터가 전체적으로 무채색을 띠도록 색을 보정한다.
색보정층(700)은 2종 이상의 색소와 고분자 수지를 포함한다.
바람직하게, 색보정층에는 380nm 내지 480nm 파장의 광을 흡수하는 제1 색소가 상기 고분자 수지 대비 0.01 내지 1 중량%, 450nm 내지 550nm 파장의 광을 흡수하는 제2 색소가 상기 고분자 수지 대비 0.01 내지 2 중량%, 560nm 내지 620nm 파장의 광을 흡수하는 제3 색소가 상기 고분자 수지 대비 0.01 내지 1 중량% 포함된다.
색소의 배합 비율이 상기 범위를 벗어나 예컨대 0.01 중량%보다 적어지면, 해당 파장의 광의 흡수량이 적어져 해당 파장의 광의 투과율이 커지고, 1 중량%(제2색소의 경우에는 2 중량%)보다 많아지면 해당 파장의 광의 흡수량이 과도해져 해당 파장의 광의 투과율이 적어진다. 많은 양의 색소를 배합할수록 투과율은 낮아지고, 적은 양의 색소를 배합할수록 투과율은 커지게 된다.
테스트 결과, 각 색소의 바람직한 배합 비율은 전술한 바와 같이 제1색소 및 제3 색소는 0.01 ~ 1 중량%, 제2색소는 0.01 ~ 2 중량%인 것으로 나타났다.
각 색소는 선택적으로 소정 범위의 파장의 빛을 흡수하며, 각기 고유한 파장에서 최대 흡수를 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 색소는 438nm 파장의 광에서 최대 흡수를 나타내고, 상기 제2 색소는 524nm 파장의 광에서 최대 흡수를 나타내며, 상기 제3 색소는 593nm 파장의 광에서 최대 흡수를 나타낼 수 있다. 상기 제1 색소는 블루 영역의 빛을 흡수하고, 상기 제2 색소는 그린 영역의 빛을 흡 수하고, 상기 제3 색소는 네온 컷의 역할을 한다.
선택적으로 빛을 흡수하는 색소로는 시아닌계, 안트라퀴논계, 나프토퀴논계, 프탈로시아닌계, 나프탈로시아닌계, 디이모늄계, 니켈디티올계, 아조계, 스트릴계, 프탈로시아닌계, 메틴계, 포르피린계, 아자포르피린계, 등의 염료가 있다.
예컨대, 제1색소로는 Ciba사의 Orasol series 중 옐로우 계열 색소를 사용할 수 있고, 제2색소로는, Ciba사의 Orasol series 중 레드 계열 색소를 사용할 수 있으며, 제3색소로는 아자포르피린 계열의 색소를 사용할 수 있다.
색보정층은 색순도를 향상시키는 역할뿐만 아니라 반사방지 역할을 함께 수행할 수 있다.
도 10을 참조하여 설명한다.
도 10의 필터는 전자파 차폐층(500), 기재(100), 색보정층(700) 및 근적외선 차폐층(800) 및 하드코팅층(400)을 포함한다.
근적외선 차폐층(800)은 근적외선을 차폐하는 기능을 수행한다. 본 발명의 필터에서, PDP에 의하여 방출되는 근적외선 영역의 선스펙트럼은 근적외선 차폐층에 의하여 방출이 차폐되어，PDP 부근에서 리모트 컨트롤 장치 또는 광통신기기 등을 사용해도 동작에 지장을 초래하지 않게 된다.
근적외선 차폐층은, 근적외선 흡수 물질을 포함할 수 있다. 근적외선 흡수 물질로는 근적외선 영역의 파장을 선택적으로 흡수하는 물질이 요구된다.
본 발명에서 사용가능한 근적외선 흡수 물질은 특별히 제한되지 않는데, 니 켈 착체계와 디암모늄계의 혼합색소, 구리 이온과 아연 이온을 함유하는 화합물 색소, 시아닌계 색소, 안트라퀴논계 색소, 스쿠아릴륨계，아조메틴계，오키소놀，아조계 또는 벤질리덴계 화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 필터에 대한 근적외선의 투과율은 10% 이하인 것이 바람직하다. 특히, 850nm 파장의 근적외선의 투과율이 상기 값을 만족하는 것이 바람직하다. 근적외선의 투과율이 10%를 넘는 경우, 근적외선에 의하여 리모컨이나 정밀기기의 오동작을 유발할 위험성이 급증하게 된다.
도 11은 도 6의 필터의 투과광의 스펙트럼을 보여주는 도면이고, 도 12는 도 6의 필터의 반사광의 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치용 필터는 전자파 차폐층, 근적외선 차폐층, 흡광층 및 색보정층이 조합되어 전체적으로 무채색을 띠게 된다.
특히, 바람직하게는, 흡광층 및 색보정층은, D65 광원하에서 필터 전면의 CIE 색좌표가 -2.0 ≤ a* ≤ 2.0, -2.0 ≤ b* ≤ 2.0의 값을 갖도록 필터의 색을 보정한다. 이러한 색좌표 값은 본 발명의 필터가 무채색을 갖도록 한다. 따라서 필터에 의한 패널광(I)의 색상의 변화를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 흡광층 및 색보정층은, 본 발명의 필터가 D65 광원하에서 CIE 색좌표의 L* 값이 60 ≤ L* ≤ 80을 갖도록 색을 보정한다. 이는 본 발명의 가장 중요한 특징을 이룬다.
도 13은, a* 및 b* 값은 -2.0 ≤ a* ≤ 2.0, -2.0 ≤ b* ≤ 2.0을 만족하나 L* 값은 서로 다른 필터들을 디스플레이 장치에 장착하여 테스트한 후, 각 항목별로 평가한 결과이다.
도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 필터가 60 ≤ L* ≤ 80의 값을 가질 때에, 각 항목별로 우수한 평가 결과를 보임을 알 수 있다.
L* 값이 60 미만이 되면, 휘도가 낮아 시청자가 시청할 때 답답함을 느낄 수 있다. 이를 보완하기 위하여 방전전압을 올리면, 소비 전력이 상승하고 내전압 부품을 사용하여야 하기 때문에 제품 단가가 상승하고, 고전압 사용으로 인하여 형광체의 수명이 짧아지는 문제점을 야기하게 된다.
반대로, L* 값이 80을 초과하면 투과율이 매우 커 본 발명의 무채색 기능이 저하되어 PDP 모듈 표면의 색상이 그대로 전면에 드러나 전원 OFF시 블랙감을 떨어뜨려 외관 품위가 불량해진다. 또한, 외부 환경광의 흡수율이 떨어져 명실 명암비가 저하되고 모아레 현상의 발생 위험이 상대적으로 증가된다.
이에 반하여, L* 값이 60 ≤ L* ≤ 80인 경우, 외관 품위 및 휘도 효율이 우수하고, 외광 흡수율이 커 우수한 명실 명암비(BRCR) 및 모아레 제거 효과(특히, 2차 모아레 제거 효과)를 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 대부분의 PDP 장치의 캐비닛이 광택이 있는 검정색, 광택이 없는 검정색, 또는 은색 계열임을 고려하여, PDP 필터의 바디 색상이 상기 CIE 색좌표의 L*, a*, b* 값을 만족하는 무채색을 갖도록 한다.
이를 통하여, 본 발명은 전원이 꺼진 상태에서 PDP 장치가 우수한 외관 품위를 갖도록 한다.
또한, 전원이 켜졌을 때에도, 필터의 바디 색상의 가미로 인한 패널광의 색상 변질을 방지하여, 화면의 실제 색상 그대로 시청자에게 디스플레이하여 향상된 화질을 제공할 수 있다. 특히, 어둠과 같은 검은 영상을 표시할 때에도, 흑색을 제대로 표현함으로써 우수한 화질을 제공할 수 있다.
한편, 전술한 외광 흡수에 의한 명실명암비 향상을 수식을 통하여 살펴보면 다음과 같다.
명실명암비 = (백색광의 휘도 + 반사광의 휘도) / (흑색광의 휘도 + 반사광의 휘도)
따라서, 본 발명에서는 분모 및 분자의 반사광의 휘도를 낮추어 명실명암비를 향상시킨다. 백색광의 휘도가 흑색광의 휘도와 반사광의 휘도보다 매우 크기 때문에 반사광의 휘도를 낮춤으로써 명실명암비를 높일 수 있다.
도 14는 필터의 투과율과 명암비의 관계를 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다. 도시한 바와 같이, 투과율이 커질수록 명암비가 저하됨을 보여준다.
550nm 내지 600nm 파장의 광의 최저 투과율이 10% 내지 40%인 것이 바람직할 수 있다. 550nm 내지 600nm 파장의 광의 최저 투과율이 10%보다 작아지면 RGB 발란스를 맞추기가 힘들어지고 투과율이 전체적으로 하향 이동하여 밝기가 어두워진다. 반대로 550nm 내지 600nm 파장의 광의 최저 투과율이 40%보다 커지면 네온 컷 기능이 약화된다.
또한 상기 디스플레이 장치용 필터는 450nm 내지 550nm 파장의 광의 평균 투과율이 50% 이하인 것이 바람직할 수 있다. 450nm 내지 550nm 파장의 광의 평균 투과율이 50%를 초과하면 B 또는 G가 강해져 필터가 색상을 띠게 된다.
지금까지는 설명의 편의를 위하여 PDP 장치용 필터 및 PDP 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 디스플레이 장치용 필터가 적용되는 디스플레이 장치는 화소(pixel)을 가지고 RGB를 구현하는 PDP 장치, OLED 장치, LCD 장치 또는 FED 장치 등으로 다양하다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예 내지 제10실시예에 따른 디스플레이 장치용 필터를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 11은 도 6의 필터의 투과광의 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 6의 필터의 반사광의 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 13은 투과율이 서로 다른 필터들을 제품에 장착하여 테스트한 후, 각 항목별로 평가한 결과이다.
도 14는 필터의 투과율과 명암비의 관계를 보여주는 그래프이다.

Claims (26)

  1. 디스플레이 패널의 앞쪽에 장착되는 디스플레이 장치용 필터로서,
    블랙 흡광 물질이 포함된 흡광층을 구비하고,
    D65 광원하에서 상기 디스플레이 장치용 필터 전면의 투과색 색좌표가 60 ≤ L* ≤ 80, -2.0 ≤ a* ≤ 2.0, -2.0 ≤ b* ≤ 2.0이고,
    상대적으로 굴절율이 큰 고굴절층의 전면에 상대적으로 굴절율이 작은 저굴절층이 형성되고,
    상기 흡광층은 상기 저굴절층이고,
    상기 저굴절층은 파장에 따라 선택적으로 빛을 흡수하는 색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저굴절층은 굴절율이 1.5 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저굴절층은 실리카계 수지 및 불소계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 저굴절층은 380 ~ 480 nm 파장의 광을 흡수하는 제1색소와, 450 ~ 550 nm 파장의 광을 흡수하는 제2색소와, 560 ~ 620 nm 파장의 광을 흡수하는 제3색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고굴절층은 TiO2, ITO, Sb203 및 ZnO 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 저굴절층의 굴절율은 1.3 내지 1.5이고 두께는 50nm 내지 150nm이고, 상기 고굴절층의 굴절율은 1.8 내지 2.5이고 두께는 5nm 내지 50nm인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 저굴절층과 상기 고굴절층이 복수 회 적층되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 고굴절층의 배면에 하드코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  14. 디스플레이 패널의 앞쪽에 장착되는 디스플레이 장치용 필터로서,
    블랙 흡광 물질이 포함된 흡광층을 구비하고,
    D65 광원하에서 상기 디스플레이 장치용 필터 전면의 투과색 색좌표가 60 ≤ L* ≤ 80, -2.0 ≤ a* ≤ 2.0, -2.0 ≤ b* ≤ 2.0이고,
    상기 흡광층은 하드코팅층이고,
    상기 하드코팅층은 파장에 따라 선택적으로 빛을 흡수하는 색소를 포함하고,
    상기 하드코팅층은 380 ~ 480 nm 파장의 광을 흡수하는 제1색소와, 450 ~ 550 nm 파장의 광을 흡수하는 제2색소와, 560 ~ 620 nm 파장의 광을 흡수하는 제3색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하드코팅층은 고분자 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 에폭시계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제14항에 있어서,
    상기 하드코팅층은 중공 실리카 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 하드코팅층은 대전방지성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  21. 삭제
  22. 디스플레이 패널의 앞쪽에 장착되는 디스플레이 장치용 필터로서,
    블랙 흡광 물질이 포함된 흡광층을 구비하고,
    D65 광원하에서 상기 디스플레이 장치용 필터 전면의 투과색 색좌표가 60 ≤ L* ≤ 80, -2.0 ≤ a* ≤ 2.0, -2.0 ≤ b* ≤ 2.0이고,
    상기 디스플레이 장치용 필터는 색보정층을 포함하고,
    상기 색보정층은 380 ~ 480 nm 파장의 광을 흡수하는 제1색소와, 450 ~ 550 nm 파장의 광을 흡수하는 제2색소와, 560 ~ 620 nm 파장의 광을 흡수하는 제3색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  23. 제1항, 제14항 및 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치용 필터는 PDP 장치용 필터인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  24. 제1항, 제14항 및 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블랙 흡광 물질은 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  25. 제1항, 제14항 및 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치용 필터는 550 nm 내지 600 nm 파장의 광의 최저 투과율이 10 ~ 40%인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 필터.
  26. 제1항, 제14항 및 제22항 중 어느 한 항의 디스플레이 장치용 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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