KR101998366B1 - 휘도 증강용 광학 복합 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광학 복합 시트는 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 일축으로만 연신된 제 1 고분자 필름 및 제 2 고분자 필름이 각각 합지되어, 고온 다습 환경하에서도 열 등에 의한 주름이나 뒤틀림이 방지될 수 있다. 또한, 상기 광학 복합 시트는 상기 제 1 고분자 필름의 상면에 다수의 비드들을 갖는 확산층이 형성되어, 이의 하면에 배치되는 하편광판과의 마찰에 따른 갈림 현상이 억제될 수 있다. 이에 따라, 상기 광학 복합 시트는 대형 사이즈의 액정디스플레이(LCD), 야외용 공공정보 디스플레이(PID), 또는 베젤이 좁은 디스플레이에 적용 가능하다.

Description

휘도 증강용 광학 복합 시트{OPTICAL COMPOSITE SHEET FOR BRIGHT ENHANCEMENT}
본 발명은 휘도 증강용 광학 복합 시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 뒤틀림과 갈림 현상이 방지될 수 있는 휘도 증강용 광학 복합 시트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 광학 복합 시트를 제조하는 방법 및 액정표시장치에 관한 것이다.
통상적으로 액정디스플레이(LCD, liquid crystal display)는 2장의 유리 기판 사이에 액정을 주입하여 제조되며, 상하 전극에 전원을 인가하였을 때 픽셀 단위로 액정의 배향을 바꿈으로써 백색광의 통과 여부를 결정하게 된다. 통과한 백색광은 액정디스플레이의 상부 유리 기판에 접합된 컬러 필터를 거치면서 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 중 어느 하나의 색으로만 발현되고, 이들 색상 화소들의 조합으로 컬러 영상이 표시된다.
이와 같은 액정디스플레이는 비자발광 표시장치이기 때문에 백라이트유닛(BLU, back light unit)이라는 발광 장치가 필요하다. 상기 백라이트유닛은 광원 램프 이외에도 도광판, 반사판, 확산판, 프리즘 시트 등 광의 효율을 증대하고 광학적 특성을 조절하기 위한 광학 요소들을 구비한다.
최근 초고해상도(UHD, ultra high difinition) 디스플레이나 보다 높은 휘도가 요구되는 야외의 공공정보 디스플레이(PID, public information display)를 중심으로 휘도를 보다 향상하기 위해 반사 편광 필름이 구비되기도 한다.
상기 반사 편광 필름의 예로서, 미국 등록특허 제 6,368,699 호는, 적어도 2종의 고분자 필름이 교대로 적층되는 다층 반사형 편광 필름으로서, 이 중 적어도 1종의 고분자 필름이 연신에 따른 복굴절 특성을 갖고, 적절한 연신 처리로 층간 굴절률 차이를 유발하여 반사 편광 기능을 부여하는 것을 개시하고 있다.
또한, 한국 등록특허 제 1135363 호는 콜레스테릭 액정층의 나선축을 조정하여 구현된 광대역 반사 편광 필름을 개시하고 있다. 또한, 한국 공개특허공보 제 2008-0056687 호는 기재 내부에 길이 방향으로 신장된 복굴절성 폴리머를 배열하여 반사 편광자 기능을 달성하는 필름을 개시하고 있다.
한편, 상기 다층 반사형 편광 필름은 사용 중에 온도나 습도에 따른 뒤틀림이나 휘어짐이 발생하기 쉬우므로, 이를 방지하기 위해서 적어도 일면에 치수 안정층이 적층되고 있다. 예를 들어, 다층 반사형 편광 필름의 적어도 일면에 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 또는 폴리스티렌 공중합체 기재를 적층한 필름이 개발되고 있다. 또한, 상기 치수 안정층에는 광확산 특성을 부여하기 위해, 이와 상이한 굴절률을 갖는 미세 입자가 분산되거나, 이의 표면에 엠보싱 형태의 확산 패턴이 형성되고 있다.
상기와 같은 필름은 다층 반사형 편광 필름과 치수 안정층의 열팽창률이 커서 열에 의한 팽창과 수축으로 주름(wave)이 발생할 수 있고, 표면에 엠보싱 처리된 치수 안정층과 맞닿는 하편광판과의 마찰로 갈림에 의한 스크래치가 발생할 수 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해서, 다층 반사형 편광 필름의 하면에 치수 안정층으로서 이축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 적층하고, 다층 반사형 편광 필름의 상면에 비드 확산층을 형성한 제품이 개발되고 있다. 그러나 이러한 제품도 다층 반사형 편광 필름의 열수축률과 PET 필름의 열수축률이 상이하여 고온이나 고온 다습 환경하에서는 필름의 뒤틀림이 심하게 발생될 수 있어서, 고휘도가 요구되는 대형 TV나 공공정보용 디스플레이 또는 베젤이 좁은 디스플레이에는 적용이 어렵다.
또한, 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 각각 복굴절성의 이축연신된 PET 필름을 적층하면서 이들의 광학축 내지 투과축을 일정한 각도 범위로 정렬하는 것이 시도되고 있다. 그러나, 일반적인 이축연신 PET 필름은 중앙부(광학축=0도)에서 벗어날수록 광학축의 균일도는 저하되고, 이에 따라 필름의 주변부에서 광학축의 배향 각도 차이가 벌어질 경우 휘도가 급격히 저하될 수 있다. 또한 배향 각도 차이를 최소로 관리할 경우 PET 필름의 사용 효율이 저하되는 문제가 있다.
미국 등록특허 제 6,368,699 호 한국 등록특허 제 1135363 호 한국 공개특허공보 제 2008-0056687 호
따라서, 본 발명의 목적은 휘도 향상을 위한 다층 반사형 편광 필름을 포함하는 광학 복합 시트로서, 고온 다습 환경하에서도 주름이나 뒤틀림이 없고 하편광판과의 갈림 특성도 우수한 광학 복합 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광학 복합 시트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광학 복합 시트를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은 다층 반사형 편광 필름; 상기 다층 반사형 편광 필름의 상면에 합지된 제 1 고분자 필름; 상기 다층 반사형 편광 필름의 하면에 합지된 제 2 고분자 필름; 및 상기 제 1 고분자 필름의 상면에 형성되고 제 1 비드들을 갖는 광확산층을 포함하고, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름인, 광학 복합 시트를 제공한다.
상기 다른 목적에 따라, 본 발명은 (1) 다층 반사형 편광 필름을 준비하는 단계; (2) 제 1 고분자 필름의 상면에 제 1 비드들을 갖는 광확산층을 형성하는 단계; (3) 제 2 고분자 필름의 하면에 제 2 비드들을 갖는 갈림방지층을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름을 각각 합지하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름인, 광학 복합 시트의 제조방법을 제공한다.
상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 상기 광학 복합 시트가 구비된 백라이트유닛을 포함하는, 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학 복합 시트는 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 일축으로만 연신된 제 1 고분자 필름 및 제 2 고분자 필름이 각각 합지되어, 고온 다습 환경하에서도 열 등에 의한 주름이나 뒤틀림이 방지될 수 있다.
또한, 상기 광학 복합 시트는 상기 제 1 고분자 필름의 상면에 다수의 비드들을 갖는 확산층이 형성되어, 이의 표면에 배치되는 하편광판과의 마찰에 따른 갈림 현상이 억제될 수 있다.
이에 따라, 상기 광학 복합 시트는 대형 사이즈의 액정디스플레이(LCD), 야외용 공공정보 디스플레이(PID), 또는 베젤이 좁은 디스플레이에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 복합 시트의 단면도이다.
이하 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면에서 이해를 돕기 위해 크기나 간격 등이 과장되어 표시될 수 있으며, 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명한 내용은 도시가 생략될 수 있다.
광학 복합 시트
본 발명에 따르면, 도 1을 참조하여, 다층 반사형 편광 필름(40); 상기 다층 반사형 편광 필름(40)의 상면에 합지된 제 1 고분자 필름(21); 상기 다층 반사형 편광 필름(40)의 하면에 합지된 제 2 고분자 필름(22); 및 상기 제 1 고분자 필름(21)의 상면에 형성되고 제 1 비드들을 갖는 광확산층(11)을 포함하고, 상기 제 1 고분자 필름(21) 및 상기 제 2 고분자 필름(22)이 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름인, 광학 복합 시트가 제공된다.
또한, 상기 광학 복합 시트는 상기 제 2 고분자 필름(22)의 하면에 형성되고 제 2 비드들을 갖는 갈림방지층(12)을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 복합 시트는 상기 다층 반사형 편광 필름(40)의 상면과 상기 제 1 고분자 필름(21) 사이에서 이들을 접착시키는 제 1 접착층(31), 및 상기 다층 반사형 편광 필름(40)의 하면과 상기 제 2 고분자 필름(22) 사이에서 이들을 접착시키는 제 2 접착층(32)을 추가로 포함할 수 있다.
이하 각각의 구성 요소별로 구체적으로 설명한다.
상기 다층 반사형 편광 필름은 적어도 2종의 고분자층이 교대로 적층되는 다층 반사형 편광 필름으로서, 이 중 적어도 1종의 고분자층이 연신에 따른 복굴절 특성을 갖고, 층간 굴절률 차이로 인해 반사 편광 기능을 발휘할 수 있다.
상기 고분자층은 폴리에스터 수지, 아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지 등을 포함할 수 있다.
또한 상기 층간 굴절률 차이는, 교대로 적층되는 2종 이상의 고분자 필름 중 적어도 1종에 적절히 연신 처리하여 부여될 수 있다.
일례로서, 상기 다층 반사형 편광 필름은 제 1 광학층 및 제 2 광학층이 교대로 적층되어 형성된 것일 수 있다. 이와 같은 다층 반사형 편광 필름은 총 277~846층의 구성을 가질 수 있다.
또한 상기 다층 반사형 편광 필름은 총 두께가 30~140㎛일 수 있고, 또는 30~100㎛일 수 있다.
또한, 상기 다층 반사형 편광 필름은 일축연신된 필름일 수 있고, 예를 들어 텐터 방향(TD)으로 일축연신된 필름일 수 있다.
예를 들어, 상기 다층 반사형 편광 필름은 미국 등록특허공보 제 6,368,699 호에 개시된 바와 같은 구성을 가질 수 있다.
또한 상업적으로 시판되는 다층 반사형 편광 필름의 대표적인 예로서 3M사의 이중휘도향상필름(DBEF)을 들 수 있다.
상기 제 1 고분자 필름 및 제 2 고분자 필름은, 상기 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 각각 합지된다. 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름은, 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이다.
상기 일축연신된 PET 필름은, 기계 방향(MD)에 대한 인장강도 대비 1~10배 또는 1.5~4.5배에 해당하는 텐터 방향(TD)에 대한 인장강도를 가질 수 있다.
또한, 상기 일축연신된 PET 필름은, 텐터 방향(TD)에 대한 인장강도(100%) 대비 10~50%에 해당하는 기계 방향(MD)에 대한 인장강도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 일축연신된 PET 필름은, 텐터 방향(TD)에 대한 인장강도 대비 30~50%에 해당하는 기계 방향(MD)에 대한 인장강도를 가질 수 있다.
상기 인장강도 비율 내일 때, 롤투롤 후 공정에서 변형을 최소화하면서 배향각의 균일도를 유지하는데 보다 유리할 수 있다.
예를 들어, 상기 일축연신된 PET 필름은 텐터 방향(TD)에 대해 20~40 MPa의 인장강도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 텐터 방향에 대한 인장강도는 25~35 MPa이다.
또한, 상기 일축연신된 PET 필름은 기계 방향(MD)에 대해 3~15 MPa의 인장강도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 기계 방향에 대한 인장강도는 8~15 MPa의 범위일 수 있다.
상기 인장강도 범위 내일 때, 롤투롤 후 공정에서 변형을 최소화하면서 배향각의 균일도를 유지하는데 보다 유리할 수 있다.
상기 일축연신된 PET 필름은 텐터 방향(TD)에 대해 3~4배 연신될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 텐터 방향에 대한 연신비는 3~3.5배일 수 있다. 이와 같은 연신비 범위 내일 때 배향각 균일도의 면에서 보다 유리할 수 있다.
일반적으로 일축연신된 필름은 주방향에 대해 큰 연신비를 갖지만 이에 수직한 방향에 대해서도 약간의 연신비를 갖게 된다. 예를 들어 텐터 방향으로 일축연신된 필름이라 할지라도 롤투롤 등의 공정 시에 기계 방향으로 약간의 연신이 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 일축연신된 PET 필름의 기계 방향(MD)에 대한 연신비는 1.1~2배일 수 있다. 보다 구체적으로, 기계 방향에 대한 연신비는 1.1~1.5배일 수 있다.
상기 일축연신된 PET 필름은 두께가 50~250 ㎛ 또는 50~150 ㎛일 수 있다.
상기 일축연신된 PET 필름은 텐터 방향(TD)의 축에 대해 5°이내의 각도로 배향된 광학축을 가지는 것이, 휘도 면에서 유리하다. 즉, 상기 제 1 고분자 필름 및 제 2 고분자 필름은, 상기 다층 반사형 편광 필름의 텐더 방향(TD)의 축에 대해서 5°이내의 각도로 배향된 광학축을 가질 수 있다.
이에 따라 상기 제 1 고분자 필름 및 제 2 고분자 필름은 서로 5°이내의 각도 차이로 배향된 광학축을 가질 수 있다.
상기 광확산층은 상기 제 1 고분자 필름의 상면에 형성되고 제 1 비드들을 갖는다. 상기 광확산층은 다수의 비드들로 인해 광을 확산시킴으로써 프리즘시트 증의 패턴을 은폐시키고, 또한 하편광판과 접촉 시에 갈림을 방지할 수 있다.
상기 제 1 비드는 5~20 ㎛의 평균 입경을 가지는 것이, 은폐력, 휘도, 하편광판과의 갈림 방지의 면에서 유리하다.
상기 제 1 비드는 유기계 고분자 비드일 수 있으며, 예를 들어, 경질 아크릴계, 폴리스티렌계, 나일론계, 연질 아크릴계, 멜라민계 또는 실리콘계 비드일 수 있다. 이들 중, 상기 제 1 비드는 경질 아크릴계 비드인 것이 편광판 갈림 방지 면에서 바람직하다.
상기 광확산층은 60~99%의 헤이즈를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 60~98%의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 바람직한 헤이즈 범위 내일 때, 충분한 은폐력을 가지면서 휘도의 이점이 있다.
상기 갈림방지층은 상기 제 2 고분자 필름의 하면에 형성되고 제 2 비드들을 갖는다. 상기 갈림방지층은 다수의 비드들로 인해 접촉하는 층과의 갈림을 방지할 수 있다.
상기 제 2 비드는 5~20 ㎛의 평균 입경을 가지는 것이, 갈림 방지의 면에서 유리하다. 또한, 상기 제 2 비드는 아크릴계 소재의 비드일 수 있다.
상기 갈림방지층은 3~30%의 헤이즈를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 7~17%의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 바람직한 헤이즈 범위 내일 때, 충분한 갈림 방지 성능을 가지면서 고휘도의 이점이 있다.
상기 제 1 접착층 및 제 2 접착층은 상기 다층 반사형 편광 필름의 상면과 상기 제 1 고분자 필름 사이, 및 상기 다층 반사형 편광 필름의 하면과 상기 제 2 고분자 필름 사이에 각각 형성되어 이들을 접착시킬 수 있다.
상기 제 1 접착층 및 제 2 접착층은 접착제 수지로서 통상적으로 사용되는 투명 경화성 고분자 수지를 포함할 수 있다.
바람직한 구체예에 따르면, 상기 일축연신된 PET 필름이 텐터 방향(TD)에 대한 인장강도 대비 30~50%에 해당하는 기계 방향(MD)에 대한 인장강도를 갖고, 텐터 방향(TD)에 대해 20~40 MPa의 인장강도를 갖고, 텐터 방향(TD)에 대해 3~4배의 연신비를 갖고; 상기 제 1 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고; 상기 제 2 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고; 상기 광확산층이 60~98%의 헤이즈를 갖고; 상기 갈림방지층이 3~30%의 헤이즈를 갖고; 상기 다층 반사형 편광 필름, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 모두 서로 5°이내의 각도 차이로 배향된 광학축을 가질 수 있다.
광학 복합 시트의 제조방법
또한, 본 발명에 따르면, (1) 다층 반사형 편광 필름을 준비하는 단계; (2) 제 1 고분자 필름의 상면에 제 1 비드들을 갖는 광확산층을 형성하는 단계; (3) 제 2 고분자 필름의 하면에 제 2 비드들을 갖는 갈림방지층을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름을 각각 합지하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름인, 광학 복합 시트의 제조방법이 제공된다.
이하 각 단계별로 보다 구체적으로 설명한다.
상기 단계 (1)에서는, 다층 반사형 편광 필름을 준비한다.
상기 다층 반사형 편광 필름은 앞서 예시한 바와 같이 적어도 2종의 고분자층을 교대로 적층하여 구성할 수 있고, 이때 적어도 1종의 고분자층이 연신에 따른 복굴절 특성을 갖고 층간 굴절률 차이로 인해 반사 편광 기능을 발휘할 수 있다.
예를 들어, 상기 다층 반사형 편광 필름은 미국 등록특허공보 제 6,368,699 호에 개시된 바와 같은 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 다층 반사형 편광 필름은 상용의 제품, 예를 들어 3M사의 이중휘도향상필름(DBEF)을 구매하여 사용할 수 있다.
상기 다층 반사형 편광 필름은 일축연신된 필름일 수 있고, 예를 들어 텐터 방향(TD)으로 일축연신된 필름일 수 있다. 또한, 상기 다층 반사형 편광 필름은 텐터 방향(TD)의 축에 대해 5°이내의 각도로 배향된 광학축을 가질 수 있다.
상기 단계 (2)에서는, 제 1 고분자 필름의 상면에 제 1 비드들을 갖는 광확산층을 형성한다. 상기 제 1 고분자 필름은 텐더 방향(TD)으로 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름으로서, 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
이에 따라, 상기 일축연신된 PET 필름은 텐터 방향(TD)에 대한 인장강도 대비 30~50%에 해당하는 기계 방향(MD)에 대한 인장강도를 갖고, 이때 텐터 방향(TD)에 대해 20~40 MPa의 인장강도를 가질 수 있다.
상기 일축연신된 PET 필름은 앞서 예시한 바와 같은 연신비 및 광학축의 배향각을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 일축연신된 PET 필름은 텐터 방향(TD)에 대해 3~4배의 연신비를 가질 수 있다. 또한, 상기 일축연신된 PET 필름의 기계 방향(MD)에 대해 1.1~2배의 연신비를 가질 수 있다.
또한, 상기 일축연신된 PET 필름은 텐터 방향(TD)의 축에 대해 5°이내의 각도로 배향된 광학축을 가질 수 있다.
상기 광확산층은, 제 1 비드들을 바인더 수지 및 유기용매와 혼합하여 고형분 농도 10~40 중량%의 코팅 조성물을 제조하고, 이를 제 1 고분자 필름의 상면에 코팅 및 건조하여 형성될 수 있다.
상기 단계 (3)에서는, 제 2 고분자 필름의 하면에 제 2 비드들을 갖는 갈림방지층을 형성한다.
상기 제 2 고분자 필름도 역시 텐더 방향(TD)으로 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이며, 이의 구성은 상기 제 1 고분자 필름에서 예시한 바와 같다.
상기 갈림방지층은, 제 2 비드들을 바인더 수지 및 유기용매와 혼합하여 고형분 농도 10~20 중량%의 코팅 조성물을 제조하고, 이를 제 2 고분자 필름의 하면에 코팅 및 건조하여 형성될 수 있다.
이와 같이 형성된 제 1 비드들을 갖는 광확산층 및 제 2 비드들을 갖는 갈림방지층은 앞서 설명한 것과 동일한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고; 상기 제 2 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고; 상기 광확산층이 60~98%의 헤이즈를 갖고; 상기 갈림방지층이 3~30%의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 단계 (4)에서는, 상기 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름을 각각 합지한다.
상기 합지는 상기 제 1 고분자 필름과 상기 제 2 고분자 필름의 광학축이 서로 5°이내의 각도 차이로 배향되도록 합지되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 합지는 상기 다층 반사형 편광 필름, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름의 광학축이 모두 5°이내의 각도 차이로 배향되도록 합지될 수 있다. 이와 같은 필름 간의 광학축의 배향각 정렬은, 이들 필름을 롤투롤 공정에 의해 합지함으로써 용이하게 달성될 수 있다.
예를 들어, 상기 합지가 롤투롤 공정으로 수행되며, 합지 이후, 상기 다층 반사형 편광 필름, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 서로 5°이내의 각도로 배향된 광학축을 가질 수 있다.
상기 합지는 접착층을 통해 수행될 수 있는데, 예를 들어, 상기 다층 반사형 편광 필름의 양면에 접착성 조성물을 도포하고 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름을 합지하거나, 또는 상기 제 1 고분자 필름의 하면과 상기 제 2 고분자 필름의 상면에 접착성 조성물을 도포하고 상기 다층 반사형 편광 필름과 합지할 수 있다.
상기 합지 시에 사용하는 접착성 조성물은 UV 경화형 접작제, 열 경화형 접착제 또는 감압 점착제일 수 있다. 합지 시의 압력은 1~20 kgf/cm2일 수 있고, 바람직하게는 2~10 kgf/cm2일 수 있다. 합지 기포 없이 합지 속도를 높이기 위해서 합지 롤을 가열할 수도 있다. 가열 조건은 30~70℃, 바람직하게는 40~60℃일 수 있다.
액정표시장치
또한 본 발명에 따르면, 상기 광학 복합 시트가 구비된 백라이트유닛을 포함하는, 액정표시장치가 제공된다.
예를 들어 상기 액정표시장치는 편광판 및 액정셀을 포함하는 액정패널; 및 휘도향상시트, 프리즘시트 및 도광판을 포함하는 백라이트 유닛으로 구성되고, 이때 휘도향상시트로서 본 발명의 광학 복합 시트를 사용할 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 액정표시장치는 상편광판, 액정셀 및 하편광판이 순차로 적층된 액정패널의 하부에, 휘도향상시트, 수평프리즘시트, 수직프리즘시트, 하확산판, 도광판 및 반사판이 순차로 적층된 백라이트유닛이 배치된 구성을 가질 수 있고, 이때 휘도향상시트로서 본 발명의 광학 복합 시트를 사용할 수 있다.
상기 액정표시장치는 내부의 고열에도 광학 복합 시트의 뒤틀림이나 주름이 발생하지 않고 휘도 저하가 없으며 하편광판과의 갈림이 억제되므로 보다 향상된 영상을 표시할 수 있다.
이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들로 한정되지는 않는다.
실시예: 광학 복합 시트의 제조
(1) 실시예 1
다층 반사형 편광 필름으로서 텐터 방향(TD)으로 일축연신된 두께 93 ㎛의 이중휘도향상필름(DBEF 코어, 3M사)를 사용하였다.
텐터 방향(TD)으로 일축연신된 두께 125 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 2매를 통상적인 방법으로 제조하고, 이들을 각각 제 1 고분자 필름 및 제 2 고분자 필름으로 사용하였다. 이때 상기 PET 필름의 텐터 방향(TD) 연신비는 3배이고 기계 방향(MD) 연신비는 1.3배였다.
평균 입경 15 ㎛의 경질 아크릴계 비드 3 중량부, 아크릴계 바인더 수지 22 중량부, 메틸에틸케톤 37.5 중량부 및 톨루엔 37.5 중량부를 혼합하여, 고형분 농도 25 중량%의 코팅 조성물을 제조한 뒤, 이를 상기 제 1 고분자 필름의 상면에 코팅 및 건조하여 광확산층을 형성하였다.
또한, 평균 입경 7 ㎛의 연질 아크릴계 비드 0.1 중량부, 아크릴계 바인더 20 중량부, 메틸에틸케톤 40 중량부 및 톨루엔 40 중량부를 혼합하여, 고형분 농도 20 중량%의 코팅 조성물을 제조한 뒤, 이를 상기 제 2 고분자 필름의 하면에 코팅 및 건조하여 갈림방지층을 형성하였다.
상기 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 UV 경화형 접착층을 20 ㎛ 두께로 형성하고, 이를 통해 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름을 각각 합지하여, 광학 복합 시트를 얻었다.
이때 롤투롤을 이용하여 상기 이중휘도향상필름, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름의 광학축이 모두 같도록 합지하였다.
(2) 실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 절차를 반복하되, 텐터 방향 연신비가 3배이고 기계 방향 연신비가 1.1배인 PET 필름을 사용하여 광학 복합 시트를 제조하였다.
(3) 실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 절차를 반복하되, 텐터 방향 연신비가 3배이고 기계 방향 연신비가 1.5배인 PET 필름을 사용하여 광학 복합 시트를 제조하였다.
비교예: 광학 복합 시트의 제조
(1) 비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 절차를 반복하되, 상기 광확산층을 상기 제 1 고분자 필름 없이 직접 상기 다층 반사형 편광 필름의 일면에 형성하고 기계 방향(MD)에 대해 3배 및 텐터 방향(TD)에 대해 4배로 이축연신된 두께 125 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 통상적인 방법으로 제조한 뒤 제 2 고분자 필름으로 사용하여, 광학 복합 시트를 얻었다. 이때 상기 이축연신된 PET 필름의 배향각은 텐터 방향으로 구배를 가지며 평균 20°의 배향각을 보였다.
(2) 비교예 2
다층 반사형 편광 필름의 양면에 폴리카보네이트(PC) 필름이 적층되고, 이의 표면에 엠보싱의 확산 패턴이 형성된 3M사의 휘도 증강용 광학 복합 시트(D2 series)를 사용하였다.
(3) 비교예 3
상기 실시예 1과 동일한 절차를 반복하되, 기계 방향(MD)에 대해 3배 및 텐터 방향(TD)에 대해 4배로 이축연신된 두께 125 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 2매를 통상적인 방법으로 제조한 뒤 각각 제 1 고분자 필름 및 제 2 고분자 필름으로 사용하여, 광학 복합 시트를 얻었다. 이때 상기 이축연신된 PET 필름의 배향각은 텐터 방향으로 구배를 가지며 평균 20°의 배향각을 보였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예의 광학 복합 시트에 대해 아래의 평가를 하여 하기 표 1에 정리하였다.
(1) 주름(wave) 발생
광학 복합 시트를 80℃ 및 500시간 조건으로 열처리한 후, 상기 시트를 석정반에 올려 놓고 석정반 평면을 기준으로 주름의 높이의 치수를 철자로 측정하였다.
(2) 컬(curl) 발생
광학 복합 시트를 80℃ 및 500시간 조건으로 열처리한 후, 상기 시트를 석정반에 올려 놓고 석정반 평면을 기준으로 컬(curl)의 높이의 치수를 철자로 측정하였다.
(3) 갈림 특성
표면특성시험기(Heidon Type 14FW측정기, Heidon Shinto scientic사)를 이용하여, 광학 복합 시트와 편광판의 계면에서 발생하는 스크래치를 평가하였다. 구체적으로, 속도 1Hz, 진폭 40 mm, 하중 200g의 시험 조건 하에서, 왕복 횟수에 따른 표면 손상 여부를 확인하였다.
(4) TD 배향각
광학 복합 시트의 텐터 방향에 대한 배향각을 오츠카전자 RETS-100으로 측정하였다.
(5) 휘도
광학 복합 시트를 백라이트유닛에 배치하고 탑콘 사의 BM7을 이용하여 정면 휘도 값을 측정하였다. 이후, 상용하는 비교예 2의 복합 광학 시트를 사용한 경우의 휘도를 100%로 할 때, 각각의 광학 복합 시트를 사용한 경우의 상대적인 휘도를 산출하였다.
구 분 주름 발생
(80℃, 500hr)		 컬 발생
(80℃, 500hr)		 갈림
특성		 TD 배향각
(°)		 휘도
(%)		 비고
실시예 1 2mm 이하 1mm 이하 양호 3 100 양면 일축연신 PET
실시예 2 2mm 이하 1mm 이하 양호 2 100 양면 일축연신 PET
실시예 3 2mm 이하 1mm 이하 양호 5 99 양면 일축연신 PET
비교예 1 2mm 이하 5mm 양호 0 98 하부 이축연신 PET
비교예 2 3mm 1mm 이하 나쁨 0 100 양면 PC
비교예 3 2mm 이하 1mm 이하 양호 20 90 양면 이축연신 PET
상기 표 1에서 보듯이, 다층 반사형 편광 필름의 양면에 일축연신된 PET 필름을 적층하고 확산 비드층을 형성한 본 발명에 따른 실시예 1~3의 광학 복합 시트는, 고온 조건에서도 주름 및 컬이 거의 발생하지 않았고, 편광판과 접촉 시에도 갈림 현상이 나타나지 않았으며, 상용 제품과 대비하여 투과광에 대한 휘도 저하가 없었다.
반면, 다층 반사형 편광 필름의 일면 또는 양면에 이축연신된 PET 필름을 적층한 비교예 1 및 비교예 3의 광학 복합 시트는, 고온 조건에서 열팽창 등에 따른 주름 및 컬이 발생하였고, 광학축이 정렬되지 않음으로 인해 투과광의 휘도가 저하되었다.
또한, 다층 반사형 편광 필름의 양면에 PC 필름을 적층하고 엠보싱의 패턴화된 표면을 갖는 상용의 비교예 2의 광학 복합 시트는, 고온 조건에서 주름이 발생하였고, 편광판과 접촉 시에 표면에 극심한 스크래치가 발생하였다.
본 발명에 따르면 열적 주름 특성 및 뒤틀림 특성이 우수하고 편광판과의 갈림 특성도 우수한 휘도 증강용 광학 복합 시트가 제공되므로, 대형 사이즈의 액정디스플레이(LCD), 야외용 공공정보 디스플레이(PID), 또는 베젤이 좁은 디스플레이에 적용 가능하다.
11 : 광확산층, 12 : 갈림방지층,
21 : 제 1 고분자 필름, 22 : 제 2 고분자 필름,
31 : 접착층, 32 : 접착층,
40 : 다층 반사형 편광 필름.

Claims (15)

  1. 다층 반사형 편광 필름;
    상기 다층 반사형 편광 필름의 상면에 합지된 제 1 고분자 필름;
    상기 다층 반사형 편광 필름의 하면에 합지된 제 2 고분자 필름; 및
    상기 제 1 고분자 필름의 상면에 형성되고 제 1 비드들을 갖는 광확산층을 포함하고,
    상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이고, 상기 일축연신된 PET 필름이 텐터 방향(TD)에 대한 인장강도 대비 30~50%에 해당하는 기계 방향(MD)에 대한 인장강도를 갖고, 텐터 방향(TD)에 대해 20~40 MPa의 인장강도를 가지며, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 서로 5°이내의 각도 차이로 배향된 광학축을 갖는, 광학 복합 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 일축연신된 PET 필름이 텐터 방향(TD)에 대해 3~4배의 연신비를 갖는, 광학 복합 시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖는, 광학 복합 시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산층이 60~98%의 헤이즈를 갖는, 광학 복합 시트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 복합 시트가 상기 제 2 고분자 필름의 하면에 형성되고 제 2 비드들을 갖는 갈림방지층을 추가로 포함하는, 광학 복합 시트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 갈림방지층이 3~30%의 헤이즈를 갖는, 광학 복합 시트.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 일축연신된 PET 필름이 텐터 방향(TD)에 대해 3~4배의 연신비를 갖고;
    상기 제 1 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고;
    상기 제 2 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고;
    상기 광확산층이 60~98%의 헤이즈를 갖고;
    상기 갈림방지층이 3~30%의 헤이즈를 갖고;
    상기 다층 반사형 편광 필름, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 모두 서로 5°이내의 각도 차이로 배향된 광학축을 갖는, 광학 복합 시트.
  11. (1) 다층 반사형 편광 필름을 준비하는 단계;
    (2) 제 1 고분자 필름의 상면에 제 1 비드들을 갖는 광확산층을 형성하는 단계;
    (3) 제 2 고분자 필름의 하면에 제 2 비드들을 갖는 갈림방지층을 형성하는 단계; 및
    (4) 상기 다층 반사형 편광 필름의 상면 및 하면에 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름을 각각 합지하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 일축연신된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이고, 상기 일축연신된 PET 필름이 텐터 방향(TD)에 대한 인장강도 대비 30~50%에 해당하는 기계 방향(MD)에 대한 인장강도를 갖고, 텐터 방향(TD)에 대해 20~40 MPa의 인장강도를 가지며, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 서로 5°이내의 각도 차이로 배향된 광학축을 갖는, 광학 복합 시트의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 일축연신된 PET 필름이
    텐터 방향(TD)에 대해 3~4배의 연신비를 갖고;
    텐터 방향(TD)의 축에 대해 5°이내의 각도로 배향된 광학축을 갖는, 광학 복합 시트의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고;
    상기 제 2 비드가 5~20 ㎛의 평균 입경을 갖고;
    상기 광확산층이 60~98%의 헤이즈를 갖고;
    상기 갈림방지층이 3~30%의 헤이즈를 갖는, 광학 복합 시트의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 합지가 롤투롤 공정으로 수행되며, 합지 이후, 상기 다층 반사형 편광 필름, 상기 제 1 고분자 필름 및 상기 제 2 고분자 필름이 서로 5°이내의 각도로 배향된 광학축을 갖는, 광학 복합 시트의 제조방법.
  15. 제 1 항의 광학 복합 시트가 구비된 백라이트유닛을 포함하는, 액정표시장치.
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