KR101961033B1 - 휘도 향상 필름과 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘도 향상 필름과 그 제조방법에 관한 것으로, 기재필름층과, 상기 기재필름층 내에 분산되는 YAG계 형광체와, LuAG계 형광체 및 안료를 포함하는 휘도 향상 필름과, 수지 용액에 YAG계 형광체와, LuAG계 형광체 및 안료를 균일하게 분산시킨 후 캐스팅 공정을 통해 제조되는 휘도 향상 필름을 포함하여 휘도, 색재현율 및 물리적 특성이 향상된 휘도 향상 필름을 제공할 수 있다.

Description

휘도 향상 필름과 그 제조방법{Bright enhancing film and preparing method of the same}
본 발명은 휘도 향상 필름과 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휘도와, 색재현율 및 물리적 특성이 개선될 수 있도록 한 휘도 향상 필름과 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 시장은 대면적, 고해상도 경쟁에서 색감 경쟁으로 진화하고 있으며, 이로 인해 우수한 색감을 구현할 수 있는 디스플레이의 제조에 대한 관심이 높아지고 있다.
차세대 디스플레이로 각광받고 있는 OLED(Organic Light-emitting Diode, 유기발광다이오드)는 색재현율을 NTSC 기준 100%까지 달성할 수 있지만 현재 사용되고 있는 LCD의 경우에는 70% 수준의 색재현율을 나타내고 있어 개선이 필요한 상황이다.
이에, LCD의 색재현율을 향상시키기 위해 양자점(Quantum Dot)을 이용한 방법이 적용되고 있지만 수분과 산소에 취약한 양자점의 고유 특성으로 인해 배리어 필름을 통한 밀봉 과정이 반드시 수반되어야 하는 문제점이 있다.
한편, LCD에서는 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 휘도 향상 필름을 적용하고 있다. 휘도 향상 필름은 차광 테이프를 이용하여 BLU(Back Light Unit)에 부착될 수 있다. 이러한 휘도 향상 필름으로는 반사형 편광 필름이 사용되는데, 반사형 편광 필름은 고굴절률층과 저굴절률층이 교대로 반복 적층된 필름으로 상업적으로는 3M사의 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film, 이중 휘도 향상 필름) 등이 사용되고 있다.
그러나 DBEF를 사용하기 위해서는 로열티를 지불해야 하기 때문에 국내 관련 업체들은 DBEF를 대체할 수 있는 휘도 향상 필름의 국산화에 연구, 개발을 집중하고 있는 상황이다.
따라서 DBEF를 사용하지 않고도 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있는 필름을 개발한다면 국내 디스플레이 시장의 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, DBEF를 대체하기 위해 휘도와 색재현율 및 물리적 특성을 향상시킬 수 있도록 한 휘도 향상 필름을 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 기재필름층과; 상기 기재필름층 내에 분산되는 YAG계 형광체와, LuAG계 형광체 및 안료를 포함하는 휘도 향상 필름을 제공한다.
이 경우, 상기 안료는 380~430nm, 480~510nm, 560~600nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 광을 흡수하는 것일 수 있다.
이 경우, 상기 안료는 용성 아조 안료(Carmine 6B), 불용성 아조 안료(Toluidine Red), NaPhthol AS계(Fast Red FGR) 안료, Monoazo Yellow계(Monoazo Yellow G) 안료, Disazo Yellow계(Disazo Yellow GG) 안료 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
이 경우, 상기 안료는 상기 휘도 향상 필름 조성물 100wt%에 대해 0.01~5wt% 첨가될 수 있다.
이 경우, 상기 YAG계 형광체는 Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5012:Ce3+(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 YAG계 형광체는 상기 휘도 향상 필름 조성물 100wt%에 대해 10~40wt% 첨가될 수 있다.
이 경우, 상기 LuAG계 형광체는 상기 휘도 향상 필름 조성물 100wt%에 대해 1~20wt% 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명은 수지 용액에 YAG계 형광체와, LuAG계 형광체 및 안료를 균일하게 분산시킨 후 캐스팅 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기재필름층 내에 YAG계 형광체와 LuAG계 형광체를 소정의 비율로 균일하게 분산시킴으로써 LCD에 적용시 휘도와 색재현율을 향상시켜 우수한 색감을 구현할 수 있을 뿐 아니라 연필경도, 부착력, Curl, 내굴곡성 등과 같은 물리적 특성도 확보할 수 있다.
또한, 기재필름층 내에 안료가 추가적으로 균일하게 분산됨으로써 색재현율을 보다 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, YAG계 형광체와, LuAG계 형광체 및 안료가 기재필름 자체에 포함되기 때문에 별도의 코팅 공정이 불필요하고, 이로 인해 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 적층 구조도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 적층 구조도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 휘도 향상 필름(100)은 기재필름층(110)과, YAG계 형광체(120)와, LuAG계 형광체(121) 및 안료(130)를 포함한다.
기재필름층(110)은 PET, TAC, PC, Polyimide, Acryl 등과 같이 필름의 소재로 사용되는 통상의 수지로 이루어진다.
YAG계 형광체(120)와 LuAG계 형광체(121)는 휘도와 색재현율 및 물리적 특성을 향상시키기 위한 것으로 기재필름층(110) 내에 소정의 비율로 균일하게 분산된다.
이 경우, YAG계 형광체(120)는 Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5012:Ce3+(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 휘도 향상 필름(100) 조성물 100wt%에 대해 10~40wt%의 비율로 첨가된다. YAG계 형광체(120)의 함량이 10wt% 미만이면 요구되는 휘도 향상 효과를 나타낼 수 없고, 40wt% 초과이면 코팅이 어려울 뿐 아니라 색재현율이 저하되기 때문이다.
또한, LuAG계 형광체(121)는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 휘도 향상 필름(100) 조성물 100wt%에 대해 1~20wt%의 비율로 첨가된다. LuAG계 형광체(121) 의 함량이 1wt% 미만이면 요구되는 휘도 향상 효과를 나타낼 수 없고, 20wt% 초과이면 코팅이 어려울 뿐 아니라 색재현율이 저하되기 때문이다.
안료(130)는 색재현율을 더 향상시키기 위한 것으로 YAG계 형광체(120) 및 LuAG계 형광체(121)와 함께 기재필름층(110) 내에 소정의 비율로 균일하게 분산된다.
본 발명에서 안료(130)로는 휘도 향상 필름(100)의 LCD 적용시 광원, 예컨대, 청색 LED로부터 방출되는 380~430nm, 480~510nm, 560~600nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 광을 흡수하여 빛을 차단함으로써 색재현율을 향상시킬 수 있는 안료를 사용한다.
구체적으로, 안료(130)는 용성 아조 안료(Carmine 6B), 불용성 아조 안료(Toluidine Red), NaPhthol AS계(Fast Red FGR) 안료, Monoazo Yellow계(Monoazo Yellow G) 안료, Disazo Yellow계(Disazo Yellow GG) 안료 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 안료(130)는 휘도 향상 필름(100) 조성물 100wt%를 기준으로 0.01~5wt% 첨가된다. 안료의 함량이 0.01wt% 미만이면 색재현율 상승 효과가 없고, 5wt%를 초과하면 휘도 저하 문제가 발생한다.
이상으로 본 발명에 따른 휘도 향상 필름에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 제조방법에 대해 설명한다.
먼저, PET, TAC, PC, Polyimide, Acryl 등과 같은 용융 수지에 YAG계 형광체(120) 10~40wt%와, LuAG계 형광체(121) 1~20wt% 및 안료(130) 0.01~5wt%를 균일하게 분산시킨 후 캐스팅(Casting) 공정을 통해 휘도 향상 필름(100)을 제조한다.
이 경우, 캐스팅 공정은 중합공정을 통해 제조된 열가소성 칩(Chip)을 용융하여 일정 폭의 다이(Die)에 토출시켜 시트(Sheet) 형태로 제조한 후 2축 연신공정을 통해 연신 필름을 제조하는 공정으로, 건조된 열가소성 수지 칩을 공급받아 가열, 용융 후 T-Die에 정량 압출하는 Extruder 공정, 용융된 칩을 시트상으로 형성되도록 Slit Gap을 통해 Melt Resin을 토출하는 T-Die 공정, T-Die에서 토출되는 Melt Resin을 급랭, 고화시켜 Casting Sheet형태로 생산하는 Casting Roll 공정, Casting Sheet에 열을 가한 후 Roll주속차를 이용하여 종연신시키는 MDO 공정, 시트 양변부를 칩에 물고 고속주행하면서 필름을 횡연신 및 열고정시키는 TDO 공정, 필름의 양단부를 절단하고 제품 원단을 감는 T/U & Winder 공정, 권취 공정, 포장 공정 등을 포함한다.
이상으로 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 제조방법에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 본 발명은 아래의 실시예에 의해 보다 명확하게 이해될 수 있으나, 이는 본 발명의 예시를 위한 것에 불과하고 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
제1제조예
중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000g/mol의 PET Chip 900Kg을 용융하고, 융융된 PET Chip에 YAG 형광체 100Kg(Resin대비 10wt%)와, 안료(용성 아조계(Carmine 6B) 1Kg(Resin 대비 0.1wt%)을 정밀하게 분산한 후 1000mm 폭의 Die에 토출시켜 Sheet형태로 제조한 다음 2축 연신공정을 통해 PET 필름 100M을 만들었다. 자세한 제막 공정은 다음과 같다.
중합 공정을 통해 제조된 PET Chip 900Kg을 Feeding 받아 용융하고, YAG 형광체 100Kg과 안료 1Kg을 고온 믹서기를 통해 정밀하게 분산한 후 T-Die에 정량 압출하고, 형광체가 정밀하게 분산된 용융 PET Chip을 Sheet상으로 형성하도록 slit Gap(300㎛)을 통해 Melt PET Resin을 토출하여 Casting Roll에서 Melt Resin을 급랭, 고화시켜 Casting Sheet형태로 제조하였다. 이후, Casting Sheet에 120 ℃로 열을 가한 후, Roll 주속차(10M/min속도)를 이용하여 종연신시킨 후 Sheet 양변부를 Clip에 물고 110% 연신하고, 10M/min의 속도로 주행하면서 250㎛ 두께의 PET 필름을 100M 권취하였다.
제2제조예
LuAG 형광체를 함께 분산시켜 YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 10:5가 되도록 한 것을 제외하고는 제1제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제3제조예
YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 10:10이 되도록 한 것을 제외하고는 제2제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제4제조예
YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 10:20이 되도록 한 것을 제외하고는 제2제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제5제조예
800Kg의 PET Chip을 사용하고, YAG 형광체의 함량을 200Kg(Resin대비 20wt%)으로 조절한 것을 제외하고는 제1제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제6제조예
LuAG 형광체를 함께 분산시켜 YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 20:5가 되도록 한 것을 제외하고는 제5제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제7제조예
YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 20:10이 되도록 한 것을 제외하고는 제6제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제8제조예
YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 20:20이 되도록 한 것을 제외하고는 제6제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제9제조예
600Kg의 PET Chip을 사용하고, YAG 형광체의 함량을 400Kg(Resin대비 40wt%)으로 조절한 것을 제외하고는 제1제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제10제조예
LuAG 형광체를 함께 분산시켜 YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 40:5가 되도록 한 것을 제외하고는 제9제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제11제조예
YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 40:10이 되도록 한 것을 제외하고는 제10제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제12제조예
YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 40:20이 되도록 한 것을 제외하고는 제10제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제13제조예
YAG 형광체 : LuAG 형광체의 비율이 20:2가 되도록 한 것을 제외하고는 제2제조예와 동일한 방법으로 PET 필름을 제조하였다.
제1실시예
제1제조예 내지 제12제조예에 따라 제조된 휘도 향상 필름을 A4 사이즈로 재단하고, 이를 이용하여 LCD를 제작한 후 휘도와 색재현율을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다. 이 경우, LCD는 광원(Blue LED), POP(Prism on Prism) 필름, 액정패널 순서로 구성하였으며, 휘도 향상 필름은 광원과 POP 필름 사이에 배치하였다. 또한, 휘도는 일본 Topcon사의 BM-7 FAST 색채 휘도계를 이용하여 측정하였다.
제조예 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
YAG:LuAG
[wt%]		 10:0 10:5 10:10 10:20 20:0 20:5 20:10 20:20 40:0 40:5 40:10 40:20
휘도
[nit]		 430 450 500 550 480 520 560 600 540 550 580 620
X 0.2350 0.2406 0.2531 0.2749 0.2550 0.2606 0.2731 .2801 0.2750 0.2980 0.3031 0.3349
Y 0.2577 0.2701 0.2860 0.2970 0.2877 0.2801 0.2910 0.2970 0.2935 0.2966 0.3140 0.3422
색재현성
[%]		 81.3 81.8 82.4 82.6 82.6 82.3 82.4 82.6 81.3 81.2 81.4 81.1
- Ref. DBEF(LED TV): 휘도=430nit, X=0.2730, Y=0.2925, 색재현성=81.6%
- Ref. DBEF(QD TV): 휘도=450nit, X=0.2593, Y=0.2911, 색재현성=100%
제2실시예
제13제조예에 따라 제조된 휘도 향상 필름의 안료 종류와 함량을 변경하면서 제1실시예와 동일한 방식으로 휘도와 색재현율을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 2] 내지 [표 6]에 각각 나타내었다. 한편, [표 2] 내지 [표 6]의 휘도 데이터는 QD Ref.(450nit)를 기준으로 %로 환산한 값이다.
Figure 112017112003829-pat00001
Figure 112017112003829-pat00002
Figure 112017112003829-pat00003
Figure 112017112003829-pat00004
Figure 112017112003829-pat00005
100 : 휘도 향상 필름 110 : 기재필름층
120 : YAG계 형광체층 121 : LuAG계 형광체
130 : 안료

Claims (9)

  1. 기재필름층과;
    상기 기재필름층 내에 분산되는 YAG계 형광체와, LuAG계 형광체 및 안료를 포함하되,
    상기 YAG계 형광체는 Tb3Al5012:Ce3+(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상이 10~40wt% 포함되고, 상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상이 1~20wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 380~430nm, 480~510nm, 560~600nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 용성 아조 안료(Carmine 6B), 불용성 아조 안료(Toluidine Red), NaPhthol AS계(Fast Red FGR) 안료, Monoazo Yellow계(Monoazo Yellow G) 안료, Disazo Yellow계(Disazo Yellow GG) 안료 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 상기 휘도 향상 필름 조성물 100wt%에 대해 0.01~5wt% 첨가되는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 수지 용액에 YAG계 형광체와, LuAG계 형광체 및 안료를 균일하게 분산시킨 후 캐스팅 공정을 통해 제조되되, 상기 YAG계 형광체는 Tb3Al5012:Ce3+(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상이 10~40wt% 포함되고, 상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상이 1~20wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름의 제조방법.
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