KR101197726B1 - 휘도강화필름 제조방법 및 이로부터 제조된 휘도강화필름 - Google Patents

휘도강화필름 제조방법 및 이로부터 제조된 휘도강화필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도강화필름 제조방법 및 이로부터 제조된 휘도강화필름에 관한 것으로 보다 상세하게는 휘도강화필름을 제조하는 데 있어서, 표면에 비드가 접착된 고분자수지 필름을 이용한 성형몰드 형성단계; 상기 형성된 두 개의 성형몰드 사이에 제1지지필름, 반사편광시트 및 제2지지필름을 순차적으로 적층하는 적층단계; 상기 적층된 필름을 핫프레스하는 핫프레스 공정단계를 포함하는 휘도강화필름 제조방법 및 이로부터 제조된 휘도강화필름을 제공한다.

Description

휘도강화필름 제조방법 및 이로부터 제조된 휘도강화필름{Brightness enhancement film preparing and film prepared from the same}
본 발명은 휘도강화필름 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 성형몰드 및 핫프레스 공정을 통해 여러 장의 휘도강화필름을 동시에 제조할 수 있는 휘도강화필름 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 각종 평판표시 장치들이 개발되고 있는데 이들 평판표시장치들로는 액정표시장치(LCD:Liquid Cristal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel), 전계방출 표시장치(FED:Field Emission Display) 등이 있으며, 이와 같은 평판표시장치에 대한 표시 품질을 향상시키기 위한 연구들이 활발이 진행되고 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. LCD 현재 노트북, 퍼스널 컴퓨터 모니터, 액정 TV, 자동차, 항공기 등 사용범위가 확대되고 있으며 평판시장의 80%가량을 차지하고 있고 세계적으로 LCD의 수요가 급증해 현재까지 호황을 누리고 있다.
종래의 LCD는 한 쌍의 흡광성 광학필름들 사이에 액정 및 전극 매트릭스를 배치한다. LCD에 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, LCD는 편광을 유도하는 전면 광학필름 및 배면 광학필름을 포함하고 있다.
이러한 LCD의 액정표시장치는 백라이트로부터 발사되는 광의 이용효율이 높은편이 아니다. 왜냐하면, 백라이트로부터 발사되는 광 중 50%이상이 배면측 광학필름에 의해 흡수되기 때문이다. 따라서, 액정표시장치에 있어서의 백라이트 광의 이용효율을 높이기 위해서, 휘도강화필름을 광학캐비티와 액정어셈블리 사이에 설치한다.
도 1은 종래의 휘도강화필름의 광학원리를 도시한 것이다.
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 액정어셈블리의 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 교호적으로 다수 층으로 적층된 상태에서의 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 교호적으로 적층되고, 이를 신장처리하여 입사편광의 선택적 반사 및 투과에 최적화 될 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.
또한, 휘도강화필름의 표면패턴을 형성할 경우 표면패턴 형상을 보존하기 위해 보호필름을 붙였는데, 이 경우 제조공정이 복잡하며, 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.
이에 따라서, 휘도강화필름에서 적층수가 과도하게 형성되는 구조를 개선하고, 보호필름의 제공없이 필름을 제조하여 생산비용을 절감할 수 있는 휘도강화필름의 개발이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 종래의 휘도강화필름의 광학층의 적층수가 과도하게 형성되는 구조를 개선하여 생산비용이 저렴한 휘도강화필름의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 정량적으로 휘도강화필름을 제조할 수 있으며 필름에 재현성 표면패턴 가공이 가능한 휘도강화필름의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 휘도강화필름의 표면패턴이 형성된 면을 보호하기 위한 보호필름을 사용할 필요가 없는 휘도강화필름의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 휘도강화필름을 제조하는 데 있어서, 표면에 비드가 접착된 고분자수지 필름을 이용한 성형몰드 형성단계; 상기 형성된 두 개의 성형몰드 사이에 제1지지필름, 반사편광시트 및 제2지지필름을 순차적으로 적층하는 적층단계; 상기 적층된 필름을 핫프레스하는 핫프레스 공정단계를 포함하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 비드가 구형 또는 비구형의 광학 비드, 또는 구형 비구형의 비광학 유리 비드인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 비드의 크기가 3 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 비드가 상기 제1지지필름 및 제2지지필름 보다 경도가 더 높은 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 적층단계에서 두 개의 상기 성형몰드 사이에 제1지지필름, 반사편광시트 및 제2지지필름의 순차적 적층이 2 내지 300회 반복하여 적층하는 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제1지지필름 및 제2지지필름이 등방성인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제1지지필름 및 제2지지필름이 동일한 물질의 고분자수지인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제1지지필름 및 제2지지필름이 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET),폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔(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 및 사이크로올레핀폴리머 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 반사편광시트가 직물로 이루어진 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 직물이 해도사로 이루어진 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 해도사의 해부분이 등방성이며, 도부분이 이방성인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 해도사의 해부분의 굴절율이 상기 제1지지필름 및 제2지지필름의 굴절율과 동일한 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 휘도강화필름을 제공한다.
본 발명에 따른 휘도강화필름의 제조방법은 종래의 휘도강화필름의 광학층의 적층수가 과도하게 형성되는 구조를 개선하여 생산비용이 저렴한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 휘도강화필름의 제조방법은 정량적으로 필름을 제조할 수 있으며 필름에 재현성 표면패턴 가공이 가능하다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 휘도강화필름은 휘도강화필름을 이용한 제품을 제조하기 전까지 표면패턴이 형성된 면에 성형몰드가 적층되어 있는 바 이동 또는 보관시에 보호필름을 대체할 수 있어 원가를 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 휘도강화필름의 제조방법은 일회의 핫프레스 공법 공정으로 여러 장의 휘도강화필름을 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 휘도강화필름의 광학원리를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 휘도강화필름의 제조 공정도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드 및 휘도강화필름의 단면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드, 제1지지필름, 직물, 제2지지필름 및 보호필름이 수회 적층되어 핫프레스 되는 것을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 핫프레스 공정을 통해 제조된 휘도강화필름을 단면도를 나타낸 것이다.
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 필름이라 함은 일정한 폭과 두께가 있는 막, 시트, 판 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.
또한, "등방성"이라 함은 빛이 물체를 통과할 때, 방향에 상관없이 굴절률이 일정한 것을 의미한다.
또한, "이방성"이라 함은 등방성과 대응되는 개념으로 빛의 방향에 따라 물체의 광학적 성질이 다른 것으로 이방성 물체는 복굴절성을 가진다.
또한, "광변조"라 함은 조사된 빛이 반사, 굴절, 산란하거나 빛의 세기, 파동의 주기 또는 빛의 성질이 변화하는 것을 의미한다.
본 발명은 성형몰드를 이용한 핫프레스 공법에 의한 휘도강화필름의 제조방법을 제시한다. 경도가 상대적으로 큰 고분자수지로 형성된 성형몰드를 이용하여 휘도강화필름의 표면 형상을 제어하고 핫프레스 압착함으로써 휘도강화필름을 제조한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 휘도강화필름의 제조 공정도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 단면도를 나타낸 것이며, 도 4는 상기 휘도강화필름의 제조공정도를 통해 제조된 성형몰드 및 휘도강화필름의 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명은 휘도강화필름을 제조하는 데 있어서, 표면에 비드가 접착된 고분자수지 필름을 이용한 성형몰드 형성단계; 상기 형성된 두 개의 성형몰드 사이에 제1지지필름, 반사편광시트 및 제2지지필름을 순차적으로 적층하는 적층단계; 상기 적층된 필름을 핫프레스하는 핫프레스 공정단계를 포함하는 휘도강화필름 제조방법을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 표면에 비드가 접착된 고분자수지 필름을 이용한 성형몰드 형성단계에서는 휘도강화필름의 제1지지필름 및 제2지지필름 면에 형상을 제어하기 위한 것으로, 일반적으로 필름을 인각하는 데 있어 금형의 성형몰드를 이용하거나 인각롤을 이용하여 인각하나, 본 발명에서는 제조원가 절감 및 상기 성형몰드 110이 휘도강화필름의 보호필름 기능을 할 수 있도록 제1지지필름 및 제2지지필름에 비해 상대적으로 경도가 높은 고분자수지를 이용하여 성형몰드 110을 형성하였다.
상기 성형몰드 110은 제1지지필름 및 제2지지필름과 접하는 부분에 비드를 형성시켜 상기 비드의 굴곡을 이용하여 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140의 형상을 변형시키고자 하므로, 상기 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140의 형상은 상기 성형몰드 110 표면의 비드에 의해 발현된다.
상기 성형몰드 110에 이용되는 고분자수지를 이용한 필름 표면에 비드를 접착시키는 데, 상기 비드는 상이한 종류로 하여 본 발명에 사용할 수 있고, 구형 또는 비구형의 광학 비드, 또는 구형 비구형의 비광학 유리 비드 및 다른 작은 입자 물질을 포함할 수 있다.
상기 비드의 평균 크기는 일반적으로 3 내지 30 ㎛인 것이 바람직하지만, 상기 범위 밖의 크기도 사용가능하다.
상기 비드는 고분자를 이용한 필름에 위치하여 접착될 수 있다. 상기 접착을 위해 사용가능한 접착제로는 특별히 제한되는 것은 아니며 상기 비드가 떨어져나가지 않도록 고정시키면서 핫프레스공정시에 상기 접착층이 열에 의해 용융되지 않으면 가능하다. 상기 접착제의 비제한적인 예로는 열경화성 접착제, UV 경화 접착제 등을 사용할 수 있으나, 열경화성 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
제1지지필름 120 및 제2지지필름 140과 접한 부분의 성형몰드 110은 핫프레스 압착시에 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140에 인각이 일어나야 하므로 성형몰드 110의 경도가 문제될 수 있는 바, 상기 성형몰드 110의 경도는 핫프레스 압착시에 형상이 변형되는 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140의 경도 보다 더 커야 한다. 따라서, 성형몰드 110을 구성하는 필름 및 비드는 제1지지필름보다 경도가 높은 것이 바람직하다.
또한, 상기 표면에 비드가 접착된 고분자수지 필름을 이용하여 형성된 성형몰드 110은 휘도강화필름의 구성물질이 아니고 최종 패널 제조시 제거되는 것인 바, 핫프레스 공정시에 고온에 의해 상기 성형몰드 110이 용융되거나 휘도강화필름 구성성분과의 합착이 문제될 수 있다. 따라서, 상기 성형몰드 110은 핫프레스 압착시에 용융되어 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140과 합착되지 않아야 하므로, 핫프레스의 가열온도를 고려할 때, 용융점이 180 이상인 물질을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성형몰드 110은 보호필름으로 작용할 수 있는 장점이 있다. 휘도강화필름이 완성된 경우 종래에는 휘도강화필름의 표면에 돌출된 렌즈형상 등을 보호하기 위하여 보호필름을 씌었으나, 본 발명에 의해 제조된 휘도강화필름은 상기 성형몰드 110이 보호필름 역할을 하여 필름 완성시에 바로 성형몰드 110을 제거할 필요없이 제품에 휘도강화필름이 이용되기 전까지 보호필름 대체용으로 활용할 수 있어 제조비용을 현저히 낮출 수 있다. 또한, 상기 성형몰드 110은 형상은 휘도강화필름의 패턴형상을 나타내기 위한 것인 바, 휘도강화필름의 패턴형상의 역상이다.
본 발명에 있어서 휘도강화필름은 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140 표면에 형상을 형성하고, 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140 사이에 반사편광시트 130을 포함하는 것을 특징으로 하는 데, 상기 제1지지필름 120 및 상지 제2지지필름 140의 특징은 다음과 같다.
상기 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140은 광학적 등방성을 가지며, 그 굴절율은 1.4 ~ 2.0인 것이 바람직하다. 이러한 물질로는 목적하는 범위의 광파장을 투과하는 열가소성 및 열경화성 중합체가 포함된다. 적합한 지지필름으로는 바람직하게는 비결정질 또는 반결정질일 수 있으며, 단일중합체, 공중합체 또는 이의 블렌드를 포함할 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 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), 아크릴로니트릴부타디엔(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 필름으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 물질의 용융점으로는 핫프레스 공정을 고려할 때 140 내지 180℃인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140은 굴절율이 같은 동일한 물질로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 제2지지필름 140을 통과하는 P편광이 굴절로 인해 제1지지필름 120에서 광변조가 일어나 휘도가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 굴절율이 같은 동일한 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 상술한 제1지지필름 및 제2지지필름 물질에 물성을 손상하지 않는 한, 산화방지제, 광안정제, 열안정제, 활제, 분산제, 자외선흡수제, 백색안료, 형광증백제 등의 첨가제를 함유할 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 반사편광시트 130은 직물로 형성된 것이 더 바람직하다. 상기 직물의 특징은 다음과 같다.
상기 직물은 섬유를 위사와 경사로 제직하여 형성될 수 있는 데, 상기 섬유로는 해도사인 것이 바람직하다. 또한, 상기 위사와 경사 중 어느 하나는 해도사이고, 다른 하나는 등방성 섬유일 수 있다. 상기 위사 또는 경사는 바람직하게는 상기 해도사가 1~200가닥이 모여 형성될 수 있다.
상기 해도사는 복굴절성을 갖는 것으로 광원으로부터 입사되는 빛이 상기 복굴절성 해도사와 등방성 지지필름간의 경계면인 복굴절성 계면에서 반사, 산란 및 굴절되어 광변조를 발생시켜 휘도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 외부광원에서 조사되는 빛은 크게 S편광과 P편광으로 나눌 수 있는데, 특정한 편광만을 원하는 경우 P편광은 복굴절성 계면의 영향을 받지 않고 휘도강화필름을 통과하는 반면, S편광은 상기 복굴절성 계면에서 굴절, 산란, 반사 랜덤한 형태의 파장, 즉 S편광 또는 P편광로 변조되고 이를 반사하여 다시 휘도강화필름에 조사하는 경우 P편광은 휘도강화필름을 통과하고 S편광은 다시 산란되거나 반사되는 것이다. 이러한 과정이 반복되면 원하는 P편광을 얻을 수 있게 된다.
따라서 지지필름과 경계면에 복굴절성 계면을 가지는 중합체가 지지필름 내에 다수개가 배치되는 경우 종래의 휘도강화필름을 적층형으로 구성하지 않아도 휘도를 비약적으로 향상시킬 수 있게 된다.
이에 상기 복굴절성 계면을 가지는 중합체로서 복굴절성 해도사를 사용하였으며 이를 직물형태로 제조하여 상술한 문제를 극복하였다. 보다 구체적으로 복굴절성 해도사를 사용하는 경우 통상의 섬유를 사용하는 경우보다 광변조 효율 및 휘도향상의 효과가 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, 해도사를 구성하는 부분 중 도부분은 복굴절성을 가지며, 상기 도부분을 구획하는 해부분은 등방성을 가지게 된다. 이럴경우 해도사와 지지필름과의 경계면 뿐만 아니라, 해도사의 내부를 구성하는 다수의 도부분과 해부분의 경계면 역시 복굴절성 계면을 가지게 되므로 지지필름과 복굴절성 섬유사이의 경계면에서만 복굴절 계면이 발생되는 통상의 복굴절성 섬유에 비하여 광변조 효과가 현저하게 상승하게 되어 적층형 휘도강화필름을 대체하여 실제 산업현장에 적용될 수 있는 것이다.
따라서, 통상의 복굴절성 섬유를 사용하는 것에 비하여 복굴절성 해도사를 사용하는 것이 휘도강화의 효율이 우수하며, 상기 복굴절성 해도사도 내부에 도부분과 해부분의 광학적 성질이 상이하여 해도사 내부에서 복굴절 계면을 형성할 수 있는 것이 그렇지 않은 경우에 비하여 휘도강화 효율이 현저하게 향상될 수 있는 것이다.
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.
결국, 통상의 해도사는 극세사를 제조하기 위하여 복굴절성 여부와는 관계없이 해부분을 용출시켜 남아있는 도부분을 극세사로 활용하는 것이라면, 본 발명에서는 해도사의 해부분을 용출시키는 것이 아니라 해부분과 도부분의 광학적 성질이 상이한 해도사를 그 자체로 사용하는 것이며, 본 발명에서는 도부분을 이방성으로 구성하고 해부분을 등방성으로 구성하는 경우만을 상정하였지만 반대의 경우에도 본 발명의 목적을 달성할 수 있을 것이다.
상기 해도사는 바람직하게는 광학적으로 복굴절성을 가지며 광투과성이 우수한 소재를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 지지필름과 재질이 동일하나 광학적 성질이 복굴절성을 갖는 소재를 사용할 수 있다. 한편, 등방성 재료를 복굴절성으로 변화시키는 방법은 통상적으로 알려진 것이며 예를 들어 적절한 온도 조건 하에서 연신시키는 경우, 중합체 분자들은 배향되어 재료는 복굴절성으로 된다.
상기 해도사로 사용될 수 있는 물질로는 폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트얼로이(PC Alloy), 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔(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 및 사이크로올레핀폴리머, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), co-PEN, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), co-PET, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나 이상을 선택하여 각각 해성분과 도성분으로 사용할 수 있으며, 이 경우 해부분과 도부분 중 어느 하나를 등방성으로 하고 다른 하나를 이방성으로 구성할 수 있다. 바람직하게는 해부분이 등방성을 가지며 도부분이 이방성을 가질 수 있다. 예를 들어, 해도사의 해부분은 등방성 PET를 사용하고 도부분은 복굴절성을 가지는 PMMA를 사용할 수 있으며, 해도사의 해부분과 도부분 모두 광학적 성질만 다른 수지를 사용할 수도 있다.
한편, 광학적 등방성인 제1 및 제2지지필름과 복굴절성을 가지는 해도사에 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 제1 또는 제2지지필름의 굴절률이 해도사의 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.
따라서 본 발명에서는 상기 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140과 해도사의 굴절율은 2개의 축 방향에 대한 굴절율의 차이가 0.03 이하이고 나머지 1개의 축방향에 대한 굴절율의 차이가 0.05 이상인 것이 바람직하다. 이럴 경우 P파는 지지필름과 해도사의 복굴절성 계면을 통과하나 S파는 광변조를 일으켜 반사, 산란 또는 굴절되고 이 후 S파 또는 P파의 형태로 변환되어 이 중 P파는 지지필름을 재통과하고 S파는 다시 광변조를 일으킨다.
구체적으로, 상기 복굴절성 해도사는 바람직하게는 해부분이 등방성이고 도부분이 이방성일 수 있으며, 상기 이방성 도부분의 x축 방향의 굴절율이 nX3, y축 방향의 굴절율이 nY3 및 z축 방향의 굴절율이 nZ3이고, 상기 해부분의 x축 방향의 굴절율이 nX4, y축 방향의 굴절율이 nY4 및 z축 방향의 굴절율이 nZ4일 때, 상기 nX3와 nX4의 굴절율의 차이의 절대값이 0.05 이상이고 더욱 바람직하게는 0.15 이상일 수 있다. 이 경우, 상기 nY3와 nY4 및/또는 nZ3와 nZ4의 굴절율의 차이의 절대값이 0.03 미만일 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 해도사가 x축 방향으로 연신된 경우 nX3와 nX4의 굴절율의 차이의 절대값이 0.05 이상이고 nY3와 nY4 및 nZ3와 nZ4의 굴절율의 차이의 절대값이 0.03 미만인 것이 광변조 효율을 증가시키는데 유리하다. 이 경우 nX3 > nY3 = nZ3 일 수 있다.
본 발명의 복굴절성 해도사의 형상과 관련하여, 해도사의 횡단면은 목적에 따라 어떠한 형상이라도 무방하며, 원형 및 타원형, 다각형 등의 다양한 형상의 이형단면을 가지는 것도 가능하다. 마찬가지로 상기 해도사 중 도부분의 횡단면은 형상의 종류를 불문하며 원형 및 타원형, 다각형 등의 이형단면을 가지는 것도 가능하다.
상기 해도사의 도부분은 상기 해도사 내에 다수개가 배치되며, 상기 해부분과 도부분의 면적비는 바람직하게는 2 : 8 ~ 8 : 2일 수 있다. 해도사의 굵기는 바람직하게는 0.3 ~ 20 데니어일 수 있다. 또한 상기 해부분의 굴절율은 경우에 따라 휘도강화필름의 상기 제1지지필름 120 및 제2지지필름 140의 굴절율과 일치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 두 개의 상기 성형몰드 사이에 제1지지필름, 직물 및 제2지지필름의 적층이 수회 반복?적층되어 핫프레스 되는 것을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 성형몰드 110, 제1지지필름 120, 직물 130, 제2지지필름 140 및 성형몰드 110의 적층이 2 내지 300회 반복 적층하여 일회로 핫프레싱 함으로써 2 내지 300장의 휘도강화필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 핫프레스 공정단계에서는 상기에서 살펴본 바와 같이 성형몰드 110, 제1지지필름 120, 직물 130, 제2지지필름 140 및 성형몰드 110을 순차적으로 적층한 후에 핫프레스로 압착을 가해 제1지지필름 120, 직물 130 및 제2지지필름 140이 합착되어 일체화되도록 한다.
바람직한 핫프레스 온도는 예비 가열없이 약 140 내지 180의 온도와, 12 내지 18Kgf/의 압력으로 하고, 이 조건에서 약 5분 내지 15분 동안 유지하여 필름을 합착하게 된다.
상기 핫프레스의 온도를 140 미만으로 할 경우에는 제1지지필름 120, 직물 130 및 제2지지필름 140 열경화되어 합착되지 않거나 그 진행과정이 상당히 더디며, 180를 초과할 경우 그 온도가 높아 필름이 훼손될 우려가 있으며, 성형몰드 110이 제1지지필름 120 또는 제2지지필름 140과 합착될 수 있다. 또한, 압력이 대략 12Kgf/ 미만일 경우에는 접착 강도가 약해지며, 18Kgf/를 초과해서는 필름이 훼손될 우려가 있다. 따라서, 핫프레스를 약 160의 온도와 15Kgf/의 압력 조건에서 약 10분동안 핫프레싱하는 것이 가장 바람직하다.
상기 온도 및 압력에서 핫프레스 공정을 거치게 되면 상기 제1 및 제2지지필름(120 및 140)과 상기 직물 130은 열경화되면서 서로 합착되게 된다. 이 경우 중요한 점은 고분자 수지의 성형몰드 110과 지지필름이 합착되지 않는다는 것이다. 상기 성형몰드 110은 휘도강화필름의 구성물질이 아닌바 핫프레스 공정후에 패널제조시에 성형몰드 110은 제거하게 된다. 따라서, 핫프레스 공정시에 상기 성형몰드 110은 제1지지필름 120 및 제2지지필름과 결합되나 떨어질 수 있어야 한다.
상기에서 언급한 바와 같이 고분자 수지로 제조된 성형몰드 110은 용융점이 180를 초과하는 것이 바람직하며 핫프레스에 의해 용융되지 않아야 한다.
상기 핫프레스로 작업한 후 성형몰드 110이 적층된 필름을 핫프레스에서 꺼내어 약 140 내지 180의 온도를 갖는 드라이오븐에 넣어서 약 2시간 정도로 반응시켜 제1지지필름 120, 직물 130 및 제2지지필름 140이 완전히 합착되어 일체화 되도록 후공정을 수행한다.
상기 성형몰드 110이 적층된 필름은 드라이오븐에서 꺼내어 완성하게 되는 데, 필름 상하면에 존재하는 성형몰드 110을 제거함으로써 휘도강화필름을 완성하게 된다. 이때, 상기 성형몰드 110은 상기 휘도강화필름을 실제 액정표시장치 등에 활용하기 전까지 보호필름 역할을 하여 외부 스크레치 등의 충격에 의한 표면형상을 보호할 수 있으므로, 상기 성형몰드 110이 결합된 형태로 상기 휘도강화필름을 보존할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 휘도강화필름을 단면도를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 핫프레스 공정단계를 거친 후에는 합착되어 일체화된 제1지지필름 120, 직물 130 및 제2지지필름 140을 나타낸 것인데, 결합되어 있던 성형몰드 110을 쉽게 제거하여 액정표시장치에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 휘도강화필름 제조방법에서는 두 개의 상기 성형몰드 사이에 제1지지필름, 직물 및 제2지지필름의 순차적 적층을 수개 내지 수백개 반복 적층함으로써 일회의 핫프레스 공정을 통해 여러 장의 휘도강화필름을 만들 수 있는 장점이 있다.
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.

Claims (13)

  1. 휘도강화필름을 제조하는 데 있어서,
    표면에 비드가 접착된 고분자수지 필름을 이용한 성형몰드 형성단계;
    상기 형성된 두 개의 성형몰드 사이에 제1지지필름, 반사편광시트 및 제2지지필름을 순차적으로 적층하는 적층단계;
    상기 적층된 필름을 핫프레스하는 핫프레스 공정단계를 포함하되,
    상기 비드는 구형 또는 비구형의 광학 비드, 또는 구형 비구형의 비광학 유리 비드이며,
    상기 비드는 상기 제1지지필름 및 제2지지필름 보다 경도가 더 높으며,
    상기 고분자수지 필름을 이용한 성형몰드는 보호필름 기능을 하는 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비드의 크기는 3 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적층단계에서 두 개의 상기 성형몰드 사이에 제1지지필름, 반사편광시트 및 제2지지필름의 순차적 적층이 2 내지 300회 반복하여 적층하는 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지필름 및 제2지지필름은 등방성인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지필름 및 제2지지필름은 동일한 물질의 고분자수지인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지필름 및 제2지지필름은 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET),폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔(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 및 사이크로올레핀폴리머 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사편광시트는 직물로 이루어진 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 직물은 해도사로 이루어진 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 해도사의 해부분은 등방성이며, 도부분은 이방성인 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 해도사의 해부분의 굴절율이 상기 제1지지필름 및 제2지지필름의 굴절율과 동일한 것을 특징으로 하는 휘도강화필름 제조방법.
  13. 제1항, 제3항, 제5항 내지 제12항 중 어느 한항의 제조방법으로 제조된 휘도강화필름.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100955474B1 (ko) * 2009-01-31 2010-04-30 웅진케미칼 주식회사 휘도강화필름의 제조방법

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