KR20060047579A - 평판표시장치용 광학필름 및 광학필터 - Google Patents

평판표시장치용 광학필름 및 광학필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판표시장치용 광학필름 및 광학필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 550 내지 600 nm 범위의 파장의 빛을 흡수하는 직접염료가 염착된 광학필름과, 상기 광학필름이 구비된 평판표시장치용 광학필터에 관한 것이다.
상기 광학필름은 별도의 색 보정층 또는 색 보정 필름을 포함하지 않아도 평판표시장치의 구동시 발생하는 네온광을 효과적으로 차단하여 색 순도를 높이고, 내부반사를 방지하여 콘트라스트를 향상시킨다. 이러한 광학필름은 다양한 종류의 평판표시장치에 적용되며, 특히 플라즈마 디스플레이의 광학필터로 적합하게 사용될 수 있다.
직접염료, 광학필름, 광학필터, 색 순도, 콘트라스트

Description

평판표시장치용 광학필름 및 광학필터{OPTICAL FILM AND FILTER FOR FLAT PANEL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 제2구현예에 따른 광학필름의 구조를 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제3구현예에 따른 광학필름의 구조를 보여주는 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제4구현예에 따른 광학필름의 구조를 보여주는 단면도이고,
도 4는 통상의 플라즈마 표시장치를 도시한 것으로,
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 솔로페닐 보르독스 3BLE(Solophenyl Bordeaux 3BLE) 직접염료를 사용하여 얻어진 광학필름의 2장의 평행 및 직교 투과 스펙트럼이고,
도 6은 상기 실시예 1의 단일 광학필름의 투과 스펙트럼이고,
도 7은 본 발명의 실시예 2에서 솔로페닐 레드7BE(Solophenyl Red7BE) 직접염료를 사용하여 얻어진 광학필름의 투과 스펙트럼이고,
도 8은 본 발명의 실시예 3에서 솔로페닐 바이올렛 4BLE(Solophenyl Violet4BLE) 직접염료를 사용하여 얻어진 광학필름의 투과 스펙트럼이고,
도 9는 본 발명의 실시예 4에서 시리우스 레드 바이올렛 RL(Sirius Red violet RL) 직접염료를 사용하여 얻어진 광학필름의 투과 스펙트럼이고,
도 10은 본 발명의 실시예 5에서 시리우스 루빈 K-2BL(Sirius Rubine K-2BL) 직접염료를 사용하여 얻어진 광학필름의 투과 스펙트럼이고,
도 11은 본 발명의 비교예 1에서 요오드 및 색 보정 염료로 스쿠아릴륨계 안료를 사용하여 얻어진 광학필름의 투과 스펙트럼이다.
본 발명은 색순도 및 콘트라스트를 개선시켜 고품위의 화면을 구현할 수 있도록, 550 내지 600 nm 파장의 빛을 흡수하는 직접염료가 염착된 광학필름과, 상기 광학필름을 포함하는 광학필터에 관한 것이다.
현재 양산되는 LCD, OLED 및 PDP 등의 평판표시장치는 보다 나은 화상을 구현하기 위해 색 순도 및 콘트라스트를 향상시키기 위한 연구가 다각적으로 수행되고 있다.
평판표시장치는 적색, 녹색, 및 청색의 빛의 삼원색을 이용하여 풀칼라를 구현하고 있는데, 실제 구현되는 화상에서는 상기 3가지 색 이외의 여분의 빛이 포함되기 때문에 각 색상 사이의 중간색이 방출되어 이로 인해 색 순도가 저하되는 단점이 있다.
일예로, PDP의 경우 550 내지 600 nm 부근에서 발광하는 네온발광(오렌지광) 으로 인해 적색의 구현이 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 별도의 색 보정 안료를 포함하는 색 보정필름을 PDP용 광학필터에 추가 사용하고 있다.
일본특허공개공보 제2001-192350호 및 대한민국특허 공개공보2003-0065338호는 상기 필름용 색소로서 스쿠아릴륨(squarylium)계 화합물을 사용하여, 평판표시장치의 색 순도를 증가시킴을 언급하고 있다.
한편, CRT, LCD나 PDP의 경우 외부에서 디스플레이 장치 내로 입사하는 외부의 빛이 디스플레이 장치의 화면상에 반사되어 콘트라스트를 낮춤에 따라 평판표시장치의 화면이 선명하게 구현되지 않는 문제가 있다. 이에, 상기 평판표시장치의 전면에 단일막 필터(single-layer filter) 형태로 반사방지 필터(anti-reflected filter)를 장착하여 콘트라스트를 증가시키는 방법이 사용되고 있다. 그러나 아직까지 반사방지 필터를 채용하더라도 아직까지 만족할만한 콘트라스트를 나타내고 있지 못하다.
미합중국특허 제4,989,953호는 콘트라스트를 향상시키기 위하여, 파장에 관계없이 일부분의 빛만을 투과시키는 ND(neutral density) 필터 또는 감소기(attenuator)의 채용을 제안하였으나, 실제 공정 후 얻어진 평판표시장치의 화면의 휘도가 저하되는 문제를 수반하였다.
이를 해결하기 위하여, ND 필터와 반사 방지층(anti-reflection layer)을 조합하여 사용하는 방법이 제시되었으나, 상기 방법은 발광체에서의 외광의 반사와 구동 장치 표면의 반사광을 감소시키는 효과를 얻을 수 있었지만, 휘도가 저하되고 색 순도에 대한 개선 효과를 전혀 얻을 수 없다.
더욱이, LCD에 편광판(neutral gray)을 도입할 경우 편광특성에 의해 콘트라스트가 증가하고, 색 보정 필름을 적용하여 색 순도를 향상시키는 방법이 제안되었다. 그러나, 이러한 방법은 편광판의 낮은 투과율로 인해 LCD의 전체 휘도는 약 29% 가량 감소하게 되어, 아직까지 색 보정 필터와 편광판은 평판표시장치에 함께 사용되지 못하고 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 목적은 색 순도 및 콘트라스트를 개선시켜 고품위의 화면을 구현할 수 있는 광학필름 및 광학필터를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 550 내지 600 nm 범위의 파장을 흡수하는 직접염료가 염착된 광학필름 및 이를 포함하는 광학필터를 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명자들은 섬유의 염색에 사용되는 직접염료의 흡수 파장이 표시장치의 네온광의 피크와 유사함에 따라 상기 직접염료를 광학필름에 도입하여 평판표시장치의 색 순도가 향상되고, 상기 광학필름에 편광 기능을 부여하여 콘트라스트가 향상됨을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
"직접염료(direct dye)"는 면·레이온 등의 셀룰로오스 섬유와 친화성이 있어 매염(媒染)이나 초벌 담그기 등 사전처리를 하지 않고 중성이나 약 알칼리성 수용액 속에서 직접 염착이 되는 염료를 의미한다.
본 발명은 상기 직접염료를 광학필름에 사용하여 색 순도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 아직까지 상기 직접염료를 평판표시장치의 광학필름에 적용한 예는 없다.
사용 가능한 직접염료는 550 내지 600 nm의 파장을 흡수할 수 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하며 본 발명에서 한정하지는 않는다. 구체적으로, 벤자딘(Benzadine)계 아조염료, 디아릴(diaryl) 요소 유도체의 아조염료, 시아누르환(Cyanur ring)을 함유한 아조염료, 스틸벤(Stilbene) 아조염료 및 티아졸(Thiazole)계 아조염료로 이루어진 그룹 중에서 선택된 아조계 직접염료, 디옥사진(Dioxazine)계 직접염료 및 프탈로시아닌(Phthalocyanine)계 직접염료 등이 있으며, 바람직하기로는 아조계 직접염료를 사용한다.
더욱 바람직하기로, 상기 아조계 직접염료는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 가능하다:
Figure 112005022332663-PAT00001
상기 화학식 1에서,
R1은
Figure 112005022332663-PAT00002
및
Figure 112005022332663-PAT00003
로 이루어진 그룹 중에서 선택되고, 이때 상기 R2, R3 및 R4는 서로 같거나 다른 관능기로서, 수소, 수산기, C1 내지 C4의 알킬기, 아민기 및 -SO3Na로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이고,
상기 X는 -NH- 및 -NHCONH- 로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이다.)
더욱 바람직하기로, 상기 화학식 1로 표시되는 아조계 직접염료는 하기 화학식 2 내지 8로 표시되는 화합물이 가능하다.
Figure 112005022332663-PAT00004
Figure 112005022332663-PAT00005
Figure 112005022332663-PAT00006
Figure 112005022332663-PAT00007
Figure 112005022332663-PAT00008
Figure 112005022332663-PAT00009
Figure 112005022332663-PAT00010
구체적으로, 상기 화학식 2의 화합물(상품명: C.I. Direct Violet 66)은 490 내지 630 nm의 파장의 빛을 흡수하고, 상기 화학식 3의 화합물(상품명: C.I. Direct Violet 14)은 480 내지 620 nm의 파장의 빛을 흡수하고, 상기 화학식 4의 화합물(상품명: C.I. Direct Red 149)은 490 내지 630 nm의 파장의 빛을 흡수하고, 상기 화학식 5의 화합물(상품명: C.I. Direct Red 83)은 550 내지 600 nm의 파장의 빛을 흡수하고, 상기 화학식 6의 화합물(상품명: C.I. Direct Red 31)은 470 내지 580 nm 의 파장의 빛을 흡수하고, 상기 화학식 7의 화합물(상품명: C.I. Direct Red 54)은 460 내지 600 nm 의 파장의 빛을 흡수하고, 상기 화학식 8의 화합물(상품명: C.I. Direct Red 98)은 500 내지 600 nm 의 파장의 빛을 흡수한다.
전술한 바의 직접염료는 평판표시장치의 광학필름에 도입되어 550 내지 600 nm 파장 범위에 해당되는 빛을 흡수하여, 평판표시장치 구현시 상기 범위에 해당하며 색 순도를 낮추는 오렌지광을 효과적으로 흡수한다. 다시 말하면, 상기 직접염료는 평판표시장치의 광학필름에 염착되어 비 방출 화소의 발광도의 감소를 억제시켜 색 순도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 직접염료는 고온에서 안정성을 가져 평판표시장치의 장시간 구동시에도 상기 효과를 유지시킬 수 있다.
특히, 직접염료는 긴 선형 구조를 가져 염료분자가 이색성을 나타냄에 따라, LCD의 편광필름에 사용되는 요오드 염료와 같이 광학필름에 편광성을 부여하여 외광에 의한 내부반사율을 낮춰 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 직접염료의 특정 파장 흡수 특성 및 이색성으로 인해 색 보정 효과 및 편광성을 가지는 광학필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 제1구현예에 따른 광학필름은 연신된 기재필름에 직접염료가 연신 방향으로 나란히 배열된 구조를 가진다.
상기 기재필름은 연신 공정을 거쳐 편광자에 편광성을 부여하는 것으로, 투명성을 나타내는 고분자가 사용된다.
사용가능한 고분자로는 폴리비닐알코올, 폴리비닐 포말 및 폴리비닐 아세탈을 포함하는 폴리비닐계; 폴리카보네이트, 폴라에틸렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀계; 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 폴리아크릴계; 폴리스타이렌계; 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산 및 폴리크로토닉산을 포함하는 불포화 폴리카르복실산계; 폴 리아크릴아마이드계; 및 불포화 카르복실산 모노머와 아크릴아미드의 알킬 에스테르로 변성된 고분자로 이루어진 그룹 중에서 선택된 단일 중합체, 2종 이상의 공중합체, 및 2종 이상의 블렌드가 가능하며, 바람직하기로는 폴리비닐알코올 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 등이 사용된다.
상기 제1구현예의 광학필름은 LCD의 편광자(polarizer)와 유사한 역할을 하나, 종래 편광자가 요오드와 같은 이색성 염료를 사용하여 단순히 편광성을 부여하였다면, 본 발명의 광학필름은 편광성에 더하여 직접염료를 포함함에 따라 색 보정 효과를 가짐을 특징으로 한다.
이에 본 발명의 제1구현예에 따른 광학필름은 LCD의 편광필름 또는 PDP의 PDP필터와 같이 여러 가지 필름을 적층하여 다양한 형태로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제2구현예에 따른 광학필름(1a)의 구조를 보여주는 단면도이다. 이때 편의상 점착층은 도시하지 않았다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제2구현예에 따른 광학필름(1a)은 직접염료가 염착된 기재필름의 제1광학필름(10)과, 상기 제1광학필름(10)의 상, 하부에 투명 보호필름(12)이 적층된 구조를 가진다.
상기 투명 보호필름(12)은 제1광학필름(10)의 상, 하부에 적층되어 광학필름(1a)의 내구성 또는 기계적 강도를 증가시킨다.
사용 가능한 투명 보호필름(12)은 직접 제조하거나 구입하여 사용할 수 있으며, 바람직하기로 트리아세테이트 셀룰로오스(tri-acetate cellulose; TAC), 셀룰로오즈 아세테이트 부틸렌(cellulose acetate buthylene; CAB), 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이 가능하고, 바람직하기로 복굴절치가 가장 낮고 접착이 용이하며 내구성이 우수한 트리아세테이트 셀룰로오스가 적합하다.
상기 투명 보호필름(12)은 단순히 투명 보호필름(12)의 형태로 적용될 수 있으며, 경우에 따라 전자파 차폐 효과 및 표면반사방지 효과를 얻기 위해, 상기 효과를 갖는 전자파 차폐층 및 표면반사 방지층을 별도로 형성하거나, 상기 투명 보호필름(12)은 전자파차폐 처리 및 표면반사방지 처리를 하여 사용할 수 있다. 일예로, 전자파차폐 처리는 전자파 차폐물질을 투명 보호필름(12)에 스퍼터링 방식으로 수행되고, 상기 표면반사방지 처리 역시 저굴절층과 고굴절층을 투명 보호필름(12)에 코팅하여 수행된다.
상기 투명 보호필름(12)과 제1광학필름(10)은 점착제를 통해 점착되며, 상기 점착제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리콘계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 플로오르계 및 고무계 고분자로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이 가능하며, 바람직하기로 폴리비닐알코올이 사용된다. 상기 폴리비닐알코올은 광학 투명성과, 젖음성(wettability) 및 접착 특성이 우수할 뿐만 아니라 내후성과 내열성이 우수하여 가장 널리 사용된다.
상기 제2구현예의 광학필름(1a)은 LCD의 '편광필름'과 유사한 역할을 하나, 본 발명의 광학필름(1a)은 편광성에 더하여 직접염료를 포함함에 따라 색 보정 효과를 가짐을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 제3구현예에 따른 광학필름(1b)의 구조를 보여주는 단면도이다. 이때 편의상 점착층은 도시하지 않았다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제3구현예에 따른 광학필름(1b)은 기재필름에 직접염료가 염착된 제1광학필름(10)과, 상기 제1광학필름(10)의 상, 하부에 적층된 투명 보호필름(12)과, 상기 투명 보호필름(12)의 일면에 적층된 위상차판(14)으로 구성된다.
위상차판(14)은 가시영역의 각 파장에 대해 대략 일정 파장(1/4λ)으로 되는 위상차를 부여하는 역할을 하며, 본 발명의 제1광학필름(10)의 흡수축에 대해 35 에서 55° 및 125에서 145°의 각도로 교차하도록 배치하여 내부로부터 반사되는 빛의 방출을 막아 가시영역이 넓은 파장 범위로 차광한다. 이에 따라 구현되는 화상의 명암표시(B/W)를 선명하게 수행할 수 있어 콘트라스트가 향상되고 화상의 시인성이 증가된다.
사용 가능한 위상차판(14)은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 사용되는 위상차판(14)이 가능하다.
대표적으로 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리노르보르넨, 폴리염화비닐, 폴리스타이렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르, 폴리설폰, 폴리알릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리메타크릴산 에스테르, 폴리아크릴산 에스테르 및 셀룰로오스 에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택된 단일 중합체, 2종 이상의 공중합체, 및 2종 이상의 중합체로 이루어진 블렌드로 이루어진 그룹 중에서 선택된 고분자 필름을 1축 연신 또는 2축 연신한 것을 사용하거나, 상기 고분자 필름에 액정 코팅을 하여 위상차 효과를 낸 필름을 사용할 수 있다.
상기 위상차판(14)은 점착제에 의해 광학필름의 투명 보호필름(12)과 합지되며, 이때 점착제는 상기에서 이미 언급한 바의 점착제를 따른다.
상기 제3구현예의 광학필름(1b)은 직접염료의 사용에 따라 색 보정 효과 및 편광성으로 인해 콘트라스트가 향상될 뿐만 아니라, 위상차판(14)의 사용으로 별도의 내부반사 방지층 또는 내부반사 방지필름을 사용하지 않더라도 효과적으로 내부반사를 방지하여 콘트라스트를 더욱 향상시키는 것을 특징으로 한다.
도 3는 본 발명의 제4구현예에 따른 광학필름(1c)의 구조를 보여주는 단면도이다. 이때 편의상 점착층은 도시하지 않았다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제4구현예에 따른 광학필름(1c)은 기재필름에 직접염료가 염착된 제1광학필름(10)과, 상기 제1광학필름(10)의 상, 하부에 적층된 투명 보호필름(12)과, 상기 투명 보호필름(12)의 일면에 적층된 기능성 필름(16)으로 구성된다. 본 명세서 전반에 걸쳐 언급되는 '기능성 필름'은 광학필름의 상, 하부에 적층되어 위치하고, 다양한 기능을 하는 물질이 분산 또는 코팅되어 있는 필름을 의미한다. 이때 추가로 투명 보호필름(12)의 일면에 위상차판(14)이 더욱 구비된다.
상기 기능성 필름(16)으로는 하드코트 필름, 표면반사방지 필름, 안티글레어 필름 및 전자파차폐 필름이 형성되고, 시야각보상 필름, 휘도향상 필름, 반사판 및 반투과 반사판 등이 있으며, 각 층의 적층을 위해 별도의 점착층이 사용된다.
하드코트 필름은 광학필름의 표면을 보호할 목적으로 형성하며, 아크릴계 및 실리콘계 수지 등의 적절한 자외선 경화형 수지를 이용하여 우수한 경도 및 슬라이드 특성을 갖는 것이 사용된다.
표면반사방지 필름은 표면상의 외광의 반사방지 목적으로 실시하고, 인접층과의 밀착방지 목적에서 스티킹 방지 처리를 실시할 수 있다.
안티글레어 필름은 광학필름의 표면에서 외광을 반사시켜 광학필름 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로, 예컨대 샌드 블라스트 방식이나 엠보스 가공 방식 등에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적당한 방식으로 투명 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다.
전자파차폐 필름은 도전성을 가지는 막으로서, 메쉬(mesh) 형태, 또는 투명한 금속막의 형태를 가지는 것이 바람직하다
시야각보상 필름은 표시장치의 화면을 수직이 아닌 다소 경사진 방향에서 본 경우 화상이 비교적 선명하게 보일 수 있도록 시야각을 넓히기 위한 것으로, 트리아세틸셀룰로오스 필름 등에 디스코틱 액정을 도입한 것이나, 위상차판이 사용된다.
휘도향상 필름은 표지장치에서 출사되는 광을 증량하고 편광자에 흡수되기 어려운 편광을 도입하여 휘도를 향상시킬 목적으로 사용되며, 콜레스테릭 액정층, 특히 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재필름에 지지한 것 등이 사용된다.
이외 입사된 광을 반사 또는 투과시킬 수 있는 반사판 및 반투과 반사판을 더욱 포함할 수 있다.
이때 각 필름간의 접착을 위해 점착층이 도입되며, 이러한 점착층은 아크릴계 고분자, 실리콘계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에테르 단독 및 이들의 공중합체가 사용되고 있으며, 그 중 응집력 및 투명성 등이 우수한 아크릴계 고분자가 사용된다.
이와 같은 기능성 필름(14)들은 각 필름과의 접착을 위해 각 층에 부착되기 이전에 전술한 바와 같이 점착 처리를 수행하는 것이 바람직하며, 이때 적층 순서는 이 분야에서 본 발명에서 한정하지는 않는다.
일예로, 본 발명의 제4구현예에 따른 광학필름은 반사 방지필름/하드코트필름/전자파 차폐필름/투명 보호필름/직접염료가 염착된 기재필름/투명 보호필름/점착필름/위상차판의 순서로 적층되거나, 반사 방지필름/근적외선 차단필름/하드코트필름/색보상 필름/전자파 차폐필름/투명 보호필름/ 직접염료가 염착된 기재필름/투명 보호필름/점착필름/위상차판/ 하드코트필름/안티 글레어필름/투명 보호필름/ 직접염료가 염착된 기재필름 /투명 보호필름/점착필름/위상차판/전자파 차폐필름으로 적층되거나, 하드코트필름/투명 보호필름/ 직접염료가 염착된 기재필름/투명 보호필름/전자파 차폐필름/점착필름/위상차판으로 적층되거나, 하드코트필름/반사 방지필름/전자파 차폐필름/투명 보호필름/ 직접염료가 염착된 기재필름/투명 보호필름/ 점착필름/위상차판의 순서로 적층된다.
본 발명에 따른 직접염료가 염착된 광학필름의 제조는 통상적으로 사용되는 방법이 가능하며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않는다.
일예로, 반응기에 기재필름과 물을 주입하고, 소정 시간 정치하여 상기 기재필름을 팽윤시킨다.
상기 방치 온도 및 시간은 사용되는 기재필름의 종류 및 함량에 따라 달라지며, 20 내지 30 ℃ 범위에서 수행한다. 이때, 기재필름이 충분히 팽윤되지 않게 되면 기재필름 내면에 팽윤 불균일이 발생하여 후속 공정에서 수행되는 염착 반응이 원활히 이루어지지 않고, 너무 과도한 팽윤을 수행하게 되면 일부 기재필름이 물에 용해되어 이로 인해 염착 반응의 불균일 및 편광자 양산의 불량이 일어나게 되어 바람직하지 못하게 된다.
이어서, 팽윤된 기재필름에 직접염료를 첨가하여 35 내지 40 ℃에서 반응시켜 염착 반응을 수행한다.
상기 염착 반응 정도는 전 공정에서의 기재필름의 팽윤에 의존하며, 균일한 염착이 이루어질 수 있도록 3분 내지 6분 동안 수행하는 것이 바람직하다. 기재필름에 염착되는 직접염료는 편광자의 광 특성에 관여하므로 공정 상의 균염도를 고려하여 기재필름 100 중량부에 대하여 0.9 내지 1.5 중량부로 함유되도록 한다. 상기 직접염료의 함량은 염착조의 온도, 방치 시간 및 직접염료의 농도 등에 의존하며, 공정에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
상기 염착 반응 후 얻어진 물질을 통상의 연신 공정을 수행한다. 바람직하 기로, 상기 연신 공정은 염색 처리에 의한 필름의 늘어짐이나 주름 발생의 방지와 연신 불균일 발생을 고려하여 연신비가 1.5 내지 20.0이 되도록 수행한다.
이어서, 연신 공정 후 35 내지 50 ℃에서 건조 공정을 수행하여 필름 형태의 편광자를 제조하고, 이의 상, 하부에 투명 보호필름을 합지하여 광학필름을 제조한다.
상기 제조된 광학필름의 두께는 기재필름의 연신 정도에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하기로 15 내지 40 ㎛ 두께로 형성하며, 투과율이 30 내지 50%이고, 40.00 내지 99.98%의 편광도를 가지며, 583 nm 파장에서 75% 이상의 높은 흡광 특성을 가진다. 따라서 종래 광학필름이 편광특성을 위해 이색성 염료를 사용하고, 색 보정을 이루기 위해 색 보정 염료를 사용하던 것에 비하여, 본 발명의 광학필름은 직접염료를 사용함으로써 별도의 색 보정 염료를 사용하지 않더라도 편광 특성 및 색 보정 효과를 이를 수 있다.
본 발명의 바람직한 실험예에 따르면, 염료가 염착된 고분자 화합물을 기재필름으로 하고, 상기 기재필름의 양측에 트리에세틸 셀룰로오즈 필름을 형성하고, 얻어진 필름 일측에 위상차판을 형성하여 광학필름을 제조한 결과, 색 순도와 콘트라스트가 증가함을 알 수 있었다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의해 550 내지 600 nm 파장의 빛을 흡수하는 직접염료를 사용하여 제조된 광학필름은 별도의 색 보정층 또는 색보정 필름을 사용하지 않고도 색 순도를 높일 수 있다.
또한, 상기 광학필름은 내부반사 방지층 또는 내부반사 방지필름을 사용하지 않더라도 효과적으로 내부반사를 방지하여 상기 콘트라스트를 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 광학필름의 상, 하부에 여러 가지 기능성 필름의 도입하여 평판표시장치용 광학필름 또는 광학필터로서 다양한 소비자의 요구를 충족시킬 수 있다.
이에 더하여 상기 직접염료의 가격이 낮고, 수용성이 우수하여 기재필름에 대한 염착성이 향상된 광학필름의 제조공정이 용이하다. 또한 추가의 색 보정 및 콘트라스트 향상을 위한 색 보정필름(색 보정층) 및 내부반사 방지필름(내부반사 방지층)을 사용하지 않아도 동등 이상의 효과를 가져 공정이 단순화되어 생산비가 저감된다.
이러한 광학필름은 액정 표시장치(LCD, Liquid Crystal Display)를 비롯하여 플라즈마 표시장치(PDP, Plasma Display), 유기전계발광 표시장치(OLED, Organic Electroluminescent Display) 및 음극선관 브라운관(CRT, Cathode-ray Tube) 등에 광학필름 또는 광학필터의 형태로 적용하며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 각각의 평판표시장치 및 목적에 따라 그 구성을 달리한다.
도 4는 통상의 플라즈마 표시장치를 도시한 것으로, 본 발명의 광학필름은 PDP의 광학필터로 바람직하게 적용된다.
도 4를 참조하면, 플라즈마 표시장치(200)는 구동방식에 따라 구조가 달라지나 일반적으로 형광체가 도포되며 양극이 구비된 배면패널(220)과, 음극이 구비된 전면패널(240)이 구비된 패널부와, 상기 전면패널(240)의 전면에 위치한 광학필터 (260) 및 상기 패널부를 구동하기 위한 구동부(미도시)를 포함한다.
상기 광학필터(260)는 고품질의 화면을 구현하기 위해 장착되며, 이때 상기 광학필터(260)의 일부 또는 전부가 본 발명에 의해 제조된 직접염료가 염착된 광학필름 또는 위상차판이 구비된 광학필름이 사용될 수 있다.
이에 따라, 상기 PDP는 본 발명의 광학필름이 구비된 광학필터를 채용함에 따라 종래 550 내지 600 nm의 네온발광(오렌지광)으로 인해 색 순도가 저하되는 문제를 해결하여 색 순도를 향상시킬 수 있고, 내부반사가 방지되어 콘트라스트가 증가되어 고품위의 화면을 구현한다.
이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
A: 제1광학필름의 제조
기재필름으로 일본 쿠라레이사에서 구입한 DP 1700이며 두께 70 ㎛, 폭 20 cm, 전체 길이 1,000 m인 롤 형태의 폴리비닐알코올을 사용하고, 색 보정 직접염료로 530 내지 590 nm 범위의 파장을 흡수하는 시바-게이지(Ciba-Geigy)사의 솔로페닐 보르독스 3BLE(Solophenyl Bordeaux 3BLE)(250%)를 사용하여 염착 반응을 수행하였다.
먼저, 25 ℃의 순수에서 폴리비닐알코올을 0.1 m/min로 수세한 후, 37 ℃인 수조에서 동일한 속도로 통화시켜 팽윤시켰다.
상기 팽윤된 기재필름을 솔르페닐 보르독스 3BLE 직접염료 8 g과 Na2SO4 20 g 이 투입된 47 ℃의 염착조에 0.2 m/min의 속도로 통과시켜 기재필름에 직접염료를 염착시켰다.
이어서, 염착된 필름을 35 ℃의 순수로 세척한 후 총 3.5배의 연신 공정을 수행할 후, 50 ℃의 건조조를 통과시킨 후, 절단하여 두께 2.3㎛, 폭 5.4cm, 길이 10 m의 제1광학필름을 제작하였다.
B: 제2광학필름의 제조
상기 단계 A에서 제조된 편광자의 양측에 투명 보호필름으로 두께 80 ㎛의 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름을 부착하여 광학필름을 제조하였다.
C: 광학필터의 제조
상기 제조된 제2광학필름의 일측에 아크릴계 점착제를 코팅한 후, 80 ㎛ 두께의 1/4λ의 위상차판(데이진사 제품) 필름을 적층하여 광학필터를 제조하였다.
실시예 2
직접염료로 시바-게이지(Ciba-Geigy)사의 시바 세이지(Ciba-Geigy)사의 솔로페닐 레드 7BE(Solophenyl Red 7BE)를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 제1 및 제2광학필름 및 광학필터를 제조하였다.
실시예 3
직접염료로 시바-게이지(Ciba-Geigy)사의 시바 세이지(Ciba-Geigy)사의 솔로 페닐 바이올렛 4BLE(Solophenyl Violet4BLE)를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 제1 및 제2광학필름 및 광학필터를 제조하였다.
실시예 4
직접염료로 다이스타(Dystar)사의 시리우스 레드 바이올렛 RL(Sirius Red violet RL)를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 제1 및 제2광학필름 및 광학필터를 제조하였다.
실시예 5
직접염료로 다이스타(Dystar)사의 시리우스 루빈 K-2BL(Sirius Rubine K-2BL)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 제1 및 제2광학필름 및 광학필터를 제조하였다.
실시예 6-10
상기 실시예 1-5에 더하여 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름 표면에 반사 반지층(AR 혹은 LR), 안티 글레어층 및 전자파 차폐층을 아크릴계 점착제를 이용하여 부착하여 광학필터를 제조하였다.
비교예 1
염료로 종래 공지된 요오드 이색성 염료를 사용하여 편광자를 제조하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 투명 보호필름에 색 보정 안료인 스쿠아릴륨(squarylium)계 안료를 스퍼터링하여 광학필름을 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 5와 비교예 1에서 제조된 제2광학필름의 광학 특성을 알 아보기 위해, 분광 광도계를 이용하여 25 ℃에서의 제2광학필름의 평행 투과율 및 직교 투과율을 측정하였으며, 하기 수학식 1에 의거하여 편광도를 계산하였다.
Figure 112005022332663-PAT00011
(상기 수학식 1에서,
A는 2매의 광학필름의 편광하는 축을 평행하게 했을 때의 투과율인 평행 투과율이고,
B는 2매의 광학필름의 편광하는 축을 직교로 했을 때의 투과율인 직교 투과율이다.)
투과율(%) 편광도(%)
실시예 1 36.84 45.9
실시예 2 39.71 43.2
실시예 3 39.33 43.0
실시예 4 38.86 43.8
실시예 5 39.48 43.3
실시예 6 38.78 43.8
Blank 100 0
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 제2광학필름은 투과율이 최소 -36 % 이상이고, 편광도가 최소 43 % 이상임을 알 수 있으며, 이러한 결과는 제1광학필름 및 광학필터에서도 동일하게 얻어진다.
도 5 및 도 6은 실시예 1에서 직접염료로 솔로페닐 보르독스 3BLE(Solophenyl Bordeaux 3BLE)을 사용한 경우의 광학필름의 투과 스펙트럼이다.
도 5는 상기 투과 스펙트럼의 실선은 광학필름 2장을 편광축을 평행하게 하여 측정된 투과율의 변화를 보여주고, 점선은 광학필름 2장을 편광축을 교차시켜 측정된 투과율의 변화를 보여준다.
도 5를 참조하면, 실시예 1의 광학필름의 경우 편광축을 평행하게 한 경우와 직교로 한 경우 모두 직접염료의 흡수파장 영역인 510 내지 600 ㎚ 범위에서 흡수를 하였으며, 583 ㎚ 파장에서 75%의 높은 흡수율을 나타냄을 알 수 있다.
도 6은 단일 광학필름의 투과 스펙트럼으로, 583 nm 부근에서 발생하는 네온광(오렌지광)을 효과적으로 흡수함을 알 수 있다.
도 7은 실시예 2에서 직접염료로 솔로페닐 보르독스 3BLE(Solophenyl Bordeaux 3BLE)을 사용한 경우의 광학필름의 투과 스펙트럼이다.
도 7을 참조하면, 실시예 2의 광학필름은 470 내지 610 nm의 파장의 빛을 흡수하며, 특히, 580 nm에서 88.3 %의 높은 흡수 특성을 보여, 580 nm 부근에서 발생되는 네온광(오렌지광)을 효과적으로 흡수할 수 있음을 보여준다.
도 8은 실시예 3에서 직접염료로 솔로페닐 바이올렛 4BLE(Solophenyl Violet4BLE)을 사용한 경우의 광학필름의 투과 스펙트럼이다.
도 8을 참조하면, 실시예 3의 광학필름은 490 내지 630 nm의 파장의 빛을 흡수하며, 특히, 580 nm에서 88.3 %의 높은 흡수 특성을 보여, 580 nm 부근에서 발생되는 네온광(오렌지광)을 효과적으로 흡수할 수 있음을 보여준다.
도 9는 실시예 4에서 직접염료로 시리우스 레드 바이올렛 RL(Sirius Red violet RL)을 사용한 경우의 광학필름의 투과 스펙트럼이다.
도 9를 참조하면, 실시예 4의 광학필름은 490 내지 590 nm의 파장의 빛을 흡수하며, 특히, 570 nm에서 36.0 %의 높은 흡수 특성을 보여, 570 nm 부근에서 발생되는 네온광(오렌지광)을 효과적으로 흡수할 수 있음을 보여준다.
도 10은 실시예 5에서 직접염료로 시리우스 루빈 K-2BL(Sirius Rubine K-2BL)을 사용한 경우의 광학필름의 투과 스펙트럼이다.
도 10을 참조하면, 실시예 5의 광학필름은 490 내지 600 nm의 파장의 빛을 흡수하며, 특히, 540 nm에서 54.0 %의 높은 흡수 특성을 보여, 540 nm에서 발생되는 네온광(오렌지광)을 효과적으로 흡수할 수 있음을 보여준다.
도 11은 비교예 1에서 이색성 염료로 요오드를 사용하고, 색 보정 염료로 스쿠아릴륨을 코팅한 광학필름의 투과 스펙트럼이다.
도 11을 참조하면, 비교예 1의 광학필름은 550 내지 630 nm의 파장의 빛을 흡수하며, 특히, 590 nm에서 86.0 %의 높은 흡수 특성을 보였다.
이러한 결과를 통해, 본 발명에 의해 편광자 또는 편광필름과 같은 광학필름에 직접염료를 사용함으로써 종래 요오드계 염료를 사용하는 광학필름의 경우 네온광(오렌지광)을 흡수하기 위해서 색 보정 염료를 추가로 사용하여 별도의 색 보정층 또는 색 보정 필름을 형성하지 않아도 네온광(오렌지광)을 효과적으로 흡수할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 2
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광학필름의 색상 특성을 알아보기 위해, 상기 색차계(Coloreye, Macbath사 기기)를 사용하여 L, a 및 b 수치를 측정하였고, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때 L값은 밝기의 정도를, a값이 +일 경우 적색, -일 경우 녹색을 의미하며, b값이 +일 경우 황색, -일 경우 청색을 각각 의미한다.
L a b
Blank 207 100% (상대적 수치) 285 285
실시예 1 55.4 26.8 275 274
실시예 2 69.0 33.3 263 267
실시예 3 80.1 38.7 264 259
실시예 4 54.2 36.2 278 272
실시예 5 59.1 28.6 270 273
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 직접염료를 사용한 경우와, 요오드 및 스쿠아릴륨 염료를 사용한 경우의 밝기 및 색상 특성이 유사함을 알 수 있다.
그 결과, 본 발명에 의해 직접염료만을 사용한 편광자 및 광학필름은 색 보정 염료를 사용하지 않더라도 네온광(오렌지광)을 효과적으로 흡수하여 색 순도를 높인다.
실험예 3
상기 실시예에서 얻어진 광학필터의 광 특성을 알아보기 위해 분광 광도계를 이용하여 반사율 및 반사휘도를 측정하고, 하기 수학식 2에 의거하여 콘트라스트를 측정하였다.
이때, 대조예로 광학필터를 채용하지 않은 경우와, 비교예 2로 종래 시판되고 있는 플라즈마 디스플레이용 광학필터를 구입하여 측정하였다.
Figure 112005022332663-PAT00012
반사율(%) 반사휘도 콘트라스트
Blank 40.0 16.8 -
실시예 1 10.7 4.5 >12.0
실시예 2 13.3 5.6 >12.0
실시예 3 15.4 6.5 >12.0
실시예 4 10.5 4.4 >12.0
실시예 5 11.4 4.8 >12.0
비교예 2 - - <12.0
상기 표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 광학필터는 반사율이 15.4% 미만으로 내부반사를 효과적으로 제어함을 알 수 있다.
또한 콘트라스트에 있어서도, 본 발명의 광학필터는 종래 플라즈마 디스플레이용 광학필터와 비교하여 높은 수치를 나타내었다.
이러한 결과는 본 발명에 따라 광학필름과 위상차판이 적층된 광학필터가 편광기능을 가짐에 따라, 편광기능이 없는 종래 플라즈마 디스플레이용 광학필터와 비교하여 내부반사를 효과적으로 제어할 수 있고, 별도의 내부반사 방지층 또는 내부반사 방지필름을 사용하지 않더라도 내부반사를 방지함으로써 콘트라스트 향상에 효과가 있음을 의미한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 따라서, 본 발명에 의해 550 내지 600 nm 파장의 빛을 흡수하는 직접염료를 사용함으로써 색 보정 효과가 우수하여 색 순도가 높고 콘트라스트가 증가하여 고품위의 화면을 구현할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기재필름에 550 내지 600 nm 범위의 파장의 빛을 흡수하는 직접염료가 염착된 광학필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직접염료는 벤자딘(Benzadine)계 아조염료, 디아릴(diaryl) 요소 유도체의 아조염료, 시아누르환(Cyanur ring)을 함유한 아조염료, 스틸벤(Stilbene) 아조염료 및 티아졸(Thiazole)계 아조염료로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 아조계 직접염료; 옥사진(Dioxazine)계 직접염료; 및 프탈로시아닌(Phthalocyanine)계 직접염료로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 광학필름.
  3. 제2항에 있어서, 상기 직접염료는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 광학필름:
    <화학식 1>
    Figure 112005022332663-PAT00013
    (상기 화학식 1에서,
    R1은
    Figure 112005022332663-PAT00014
    및
    Figure 112005022332663-PAT00015
    로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이고, 이때, 상기 R2, R3 및 R4는 서로 다른 관능기로서, 수소, 메틸기, 아민기, 수산기 및 -SO3Na로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이고,
    상기 X는 -NH- 및 -NHCONH- 로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이다.)
  4. 제 3항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 8로 표시되는 화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 광학필름:
    <화학식 2>
    Figure 112005022332663-PAT00016
    <화학식 3>
    Figure 112005022332663-PAT00017
    <화학식 4>
    Figure 112005022332663-PAT00018
    <화학식 5>
    Figure 112005022332663-PAT00019
    <화학식 6>
    Figure 112005022332663-PAT00020
    <화학식 7>
    Figure 112005022332663-PAT00021
    <화학식 8>
    Figure 112005022332663-PAT00022
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기재필름은 폴리비닐알코올, 폴리비닐 포말 및 폴리비닐 아세탈을 포함하는 폴리비닐계; 폴리카보네이트, 폴라에틸렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀계; 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산 및 폴리크로토닉산을 포함하는 불포화 폴리카르복실산계; 폴리아크릴아마이드계; 및 불포화 카르복실산 모노머와 아크릴아미드의 알킬 에스테르로 변성된 고분자로 이루어진 그룹 중에서 선택된 단일 중합체, 2종 이상의 공중합체, 및 2종 이상의 블렌드로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 광학필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기재필름은 연신비가 1.5 내지 20.0인 광학필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광학필름은 30 내지 50%의 광 투과율과, 40.00 내지 99.98%의 편광도를 가지는 광학필름.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기재필름의 일면 또는 양면에 투명 보호필름이 적층된 광학필름.
  9. 제8항에 있어서, 상기 투명 보호필름은 트리아세테이트 셀룰로오스(tri-acetate cellulose; TAC), 셀룰로오즈 아세테이트 부틸렌(CAB, cellulose acetate buthylene), 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스타이렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 광학필름.
  10. 제1항에 있어서, 상기 기재필름의 일면 또는 양면에 위상차판이 더욱 구비된 광학필름.
  11. 제10항에 있어서, 상기 위상차판은 기재필름의 흡수축에 대해 35 에서 55° 및 125에서 145°의 각도로 교차하도록 배치하는 광학필름.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광학필름은 하드코트 필름, 표면반사방지 필름, 안티글레어 필름, 전자파차폐 필름, 시야각보상 필름, 휘도향상 필름, 반사판, 반투과 반사판 및 점착층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 필름이 더욱 구비된 광학필름.
  13. 제1항 내지 제12항 중에서 선택된 어느 한 항의 광학필름을 포함하는 플라즈마 디스플레이용 광학필터.
  14. 팽윤된 기재필름을 직접염료가 분산된 염착조에서 염착 반응을 수행한 후 연신하는 단계를 포함하여 제조되는 제5항의 광학필름의 제조방법.
  15. 팽윤된 기재필름을 직접염료가 분산된 염착조에서 염착 반응을 수행한 후 연신하고, 연신된 필름의 상, 하부에 투명 보호필름을 합지하는 단계를 포함하는 제9항의 광학필름의 제조방법.
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