KR20060074550A

KR20060074550A - 휘도 향상용 광학 필름 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20060074550A
Application number: KR1020040113307A
Authority: KR
Inventors: 최진성; 정진미; 김동훈; 이정환; 박진혁
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-03
Also published as: US20060142448A1; TW200624952A; CN1967342A; JP2006184842A

Abstract

본 발명에서는 필름에 도펀트(dopant)를 첨가하고, 도펀트의 함유 농도가 필름의 두께 방향을 따라서 점차 변하도록 형성한 휘도 향상용 광학 필름 및 그 제조 방법에 대한 것이다.

이와 같이, 휘도 향상용 광학 필름에 도펀트를 주입하고 도펀트의 함유 농도가 필름의 두께에 따라서 순차적으로 변하도록 형성함으로써, 공정이 간단하고 저렴한 휘도 향상 필름을 제공할 수 있다. 또한 대형 LCD TV 및 모니터의 가격이 저렴해진다는 장점이 있다.

도펀트, 휘도 강화 필름, 제조 방법

Description

휘도 향상용 광학 필름 및 그 제조 방법{optical film for brightness enhancement and manufacturing method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 단면도를 도시하고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 도펀트(dopant) 농도를 색으로 표시한 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름이 액정 표시 장치에서 사용되는 상태를 도시한 사용상태도이다.

도 4는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 두께에 따른 도펀트의 농도를 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 두께에 따른 굴절율을 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름과 기존의 휘도 향상용 광학 필름을 비교한 표이다.

도 7은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름에 사용되는 도펀트 중 대표적인 도펀트를 보여주는 표이다.

도 8은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법을 도시 하는 순서도이다.

도 9는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름을 제조하는데 사용되는 티-다이(T-die)를 도시한 측면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름을 제조하는데 사용되는 티-다이(T-die)를 도시한 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 휘도 향상용 광학 필름의 본체 20: 도펀트(dopant)

100: 휘도 향상용 광학 필름 200: 백라이트 유닛

250: 램프 300: 확산판

350: 확산 시트

본 발명은 휘도 향상용 광학 필름 및 그 제조 방법에 대한 발명이다.

일반적으로 LCD(liquid crystal display) 장치는 게이트선, 데이터선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극 등이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판과 이에 대향하며 색필터 및 공통 전극 등이 형성되어 있는 색필터 표시판 및 이들 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판의 사이에 채워져 있는 액정층 등으로 구성된다.

LCD 장치는 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 전계로 인하여 액정이 회전하면서 빛의 투과율이 변하게 되며, 이러한 투과율의 변화에 따라서 화상이 표 시된다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 전계는 화소 전극에 의하여 조절되며, 화소 전극의 전압을 제어하는 것은 박막 트랜지스터라는 스위칭 소자를 통하여 이루어진다. 여기서, 박막 트랜지스터는 게이트선을 따라 전송되는 주사 신호에 의하여 데이터선을 따라 전송되는 화상 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단한다.

액정층은 화소 전극과 공통 전극에 전압이 가해지지 않는 경우에는 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판의 표면에 형성된 배향막에 의하여 일정한 방향으로 배열되어 있다가 전압이 가해지면 전계의 방향에 따라서 액정이 회전하게 된다.

액정은 수광 소자이기 때문에 광원이 별도로 존재하여야 하며, 광원으로부터 제공되는 빛 중 많은 양이 손실된 후 나머지만 표시 장치의 전면으로 투과된다. 그러므로 광손실이 크고, 표시 휘도가 낮아지는 단점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 액정 표시 장치에서는 다양한 필름을 부착하여 사용하고 있다. 그 중 하나가 휘도 향상 필름이다.

휘도 향상 필름에는 필름 표면에 프리즘을 형성한 프리즘형 휘도 향상 필름과 반사 편광 필름으로 구분된다.

반사 편광 필름은 필름에 입사하는 빛 중 특정 편광 방향의 빛은 투과시키고, 이에 수직하는 편광의 빛은 반사시킨다. 이때, 반사된 빛이 백라이트 유닛 등에서 다시 반사되어 필름으로 입사될 때, 이 빛 중 일부는 편광 방향이 바뀌어 필름을 투과하게 된다. 이러한 단계를 여러 번 거치면 결국 거의 모든 빛이 필름을 투과하게 되어 표시 장치의 휘도가 향상된다.

그러나 이러한 반사 편광 필름은 굴절율이 다른 2개의 층이 수백번 이상 반 복 형성되어 있어서, 가격이 비싸고 제작 공정이 복잡하다는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비용도 적게 들고 제작 공정도 간단하고 하나의 층으로 형성되어 있는 휘도 향상용 광학 필름을 제공하기 위한 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 필름에 도펀트(dopant)를 첨가하고, 도펀트의 함유 농도가 필름의 두께 방향을 따라서 점차 변하도록 형성한 휘도 향상용 광학 필름 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

구체적으로는, 필름용 고분자, 상기 필름용 고분자에 혼합되어 있는 도펀트를 포함하며, 상기 도펀트의 함유 농도는 상기 필름의 두께 방향을 따라서 순차적으로 변하는 휘도 향상용 광학 필름에 대한 것이며,

상기 도펀트는 상기 필름용 고분자의 굴절율에 비하여 0.001 이상 0.1 이하만큼 작은 굴절율을 가지는 것이 바람직하며,

상기 휘도 향상 필름의 굴절율은 상기 필름용 고분자만으로 형성된 필름의 굴절율에 비하여 0.001이상 0.2 이하만큼 작은 굴절율을 가지는 것이 바람직하며,

상기 도펀트는 하나 이상의 종류로 형성되어 있는 것이 바람직하며,

상기 도펀트는 디이소부틸 아디페이트(diisobutyl adipate), 글리세롤-트리아세테이트(glycerol-triacetate), 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트(2,2,4-trimethyl -1,3-pentanediol diisobutyrate), 메틸 로레이트(methyl laurate), 디메틸 세바테이트(dimethyl sebatate), 이소프로필 미리스테이트(isopropyl myristate), 디에틸 숙시네이트(diethyl succinate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate), 디시클로헥실 프탈레이트(dicyclohexyl phthalate), 디부틸 세바테이트(dibutyl sebatate), 디이소옥틸 프탈레이트(diisooctyl phthalate), 디카프릴 프탈레이트(dicapryl phthalate), 디이소데실 프탈레이트(diisodecyl phthalate), 부틸(butyl), 옥틸 프탈레이트(octyl phthalate), 디카프릴 아디페이트(dicapryl adipate), 퍼플로로 나프탈렌(perfluoro naphthalene), 퍼플루오르화 에테르계(perfluorinated ethers) 및 퍼플루오르화 폴리에테르계(perfluorinated polyethers) 같은 퍼플루오르화 방향족(perfluorinated aromatics), 디벤질 에테르(dibenzyl ether), 페녹시 톨루엔(phenoxy toluene), 1,1-비스-(3,4-디메틸 페닐)에탄(1,1-bis-(3,4-dimethyl phenyl) ethane), 디페닐 에테르(diphenyl ether), 바이페닐(biphenyl), 디페닐 설파이드(diphenyl sulfide), 디페닐 메탄(diphenyl methane), 벤질 프탈레이트-n-부틸(benzyl phthalate-n-butyl), 1-메톡시페닐-1-페닐에탄(1-methoxyphenyl-1-phenylethane), 벤질 벤조에이트(benzyl benzoate), 브로모벤젠(bromobenzene), o-디클로로벤젠(o-dichlorobenzene), m-디클로로벤젠(m-dichlorobenzene), 1,2-디브로모메탄(1,2-dibromomethane), 3-페닐-1-프로판올(3-phenyl-1-propanol), 디옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate) 중에서 하나 이상의 것으로 형성되어 있는 것이 바람직하며,

상기 필름용 고분자는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 계열이나 그 공중합체, 폴 리카보네이트 계열, 폴리비닐리덴, 계열, 폴리비닐알콜 계열, 폴리비닐아세테이트, 술폰계, 폴리메틸메타아크릴레이트계, 폴리스틸렌계, 폴리비닐 클로라이드계, 폴리노르보넨계 ,사이크로 올레핀계열 및 이들간의 공중합체 및 유도체 중 하나로 형성되어 있는 것이 바람직하며,

상기 휘도 향상용 광학 필름의 전체에 대한 상기 도펀트의 함유 농도는 0.1 중량% 이상 50 중량%이하인 것이 바람직하며,

상기 휘도 향상용 광학 필름의 전체에 대한 상기 도펀트의 바람직한 함유 농도는 1 중량% 이상 35 중량% 이하인 것이 바람직하며,

필름용 고분자와 균일하게 혼합된 도펀트를 포함하며, 서로 도펀트의 함유량이 다른 적어도 2이상의 필름용 혼합 재료를 형성하는 단계, 상기 형성된 적어도 2이상의 필름용 혼합 재료를 티-다이(T-die)를 이용하여 얇게 적층하는 단계, 상기 적층된 2이상의 필름용 혼합 재료를 냉각 및 열연신하는 단계를 포함하는 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법에 대한 것이며,

상기 2이상의 필름용 혼합 재료 중 하나는 도펀트의 함유량이 0인 것이 바람직하며,

상기 적어도 2이상의 필름용 혼합 재료가 얇게 적층되는 단계에서 적층되는 순서는 혼합된 도펀트의 함유 농도가 제일 작은 필름용 혼합 재료가 제일 아래에 적층되고 그 위에 혼합된 도펀트의 함유 농도가 큰 순서대로 적층되는 것이 바람직하며,

상기 적층된 2이상의 필름용 혼합 재료를 냉각 및 열연신하는 단계에서 상기 열연신은 TD(transverse direction) 방향과 MD(machinery direction) 방향으로 2번 이루어지는 것이 바람직하며,

상기 열연신하는 단계에서 상기 적어도 2이상의 필름용 혼합재료는 용융 상태이므로 상부 혼합재료의 도펀트가 하부 혼합재료로 이동하여 휘도 향상용 광학 필름의 두께 방향에 따른 도펀트의 함유 농도가 순차적으로 변하도록 형성하는 것이 바람직하다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 휘도 향상용 광학 필름 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 단면도를 도시하고 있고, 도 2는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 도펀트 (dopant) 농도를 색으로 표시한 단면도이다.

도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 휘도 향상용 광학 필름(100)은 휘도 향상용 광학 필름의 본체(10)와 도펀트(20)로 구성되어 있다. 도펀트는 휘도 향상용 광학 필름(100) 두께 하측 방향으로 갈수록 그 함유 농도가 줄어들도록 형성되어 있다. 도 2에서는 함유 농도를 색으로 표시하였다. 색이 짙을수록 도펀트(20)의 함유 농도가 크다.

도펀트(20)는 휘도 향상용 광학 필름의 본체(10)와 중합이 되지 않으며, 고투명한 첨가제로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 휘도 향상용 광학 필름의 본체(10)의 굴절율에 비하여 0.001 이상 0.1 이하 정도 작은 굴절율을 가지는 도펀트(20)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 전체 휘도 향상용 광학 필름(100)의 굴절율은 휘도 향상용 광학 필름의 본체(10)만 형성되어 있는 경우의 굴절율에 비하여 0.001이상 0.2 이하만큼 작은 굴절율을 가지도록 형성한다.

이렇게 형성된 휘도 향상용 광학 필름(100)은 하부로 입사하는 빛을 휘도 향상용 광학 필름(100)의 중앙으로 집광시키는 특성을 가진다.

이하에서 기술하는 실시예는 다음과 같은 특성을 가지도록 형성하였다.

휘도 향상용 광학 필름(100)의 상부면에는 도펀트(20)가 20중량% 포함되며, 중앙에는 10중량%가 포함되고, 맨 하부면에는 도펀트(20)가 포함되지 않도록 형성하였으며, 상부면과 중앙의 사이에는 도펀트(20)가 10중량% 이상 20중량%이하 함유되어 있으며, 중앙과 하부면의 사이에는 도펀트(20)가 0중량% 이상 10중량%이하 함 유되어 있다. 즉, 휘도 향상용 광학 필름(100)의 도펀트의 함유 농도는 도 4에 도시하고 있는 바와 같은 농도로 순차적으로 변하도록 형성되어 있다.

한편, 휘도 향상용 광학 필름(100)의 본체(10)는 PET(polyethylene terepthlate; 폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 형성하였다. 휘도 향상용 광학 필름(100)의 제조 방법에 대해서는 도 8에서 도시하고 있으며, 자세한 내용에 대해서는 후술한다.

휘도 향상용 광학 필름(100)에 사용 가능한 도펀트(20)중 대표적인 것은 도 7에서 보여주고 있다. 즉, 트리페닐 포스페이트(TPP; Triphenyl Phosphate), 디페닐 설파이드(DPS; Diphenyl Sulfide), 디페닐 설폭사이드(DPSO; Diphenyl Sulfoxide), 벤질 벤조에이트(BEN; Benzyl Benzoate) 및 트리크레실 포스페이트(TCP; Tricresyl Phosphate)가 도펀트(20)로 사용될 수 있는 대표적인 물질이다. 도 7에서는 이러한 물질의 화학 구조(chemical structure), 분자량(molecular weight), 분자 부피(molecular volume), 용해도(solubility parameter) 및 굴절율(refractive index) 등을 보여주고 있다.

휘도 향상용 광학 필름(100)에서 사용되는 도펀트(20)는 그 종류가 한가지로 한정될 필요가 없으며, 2 이상의 도펀트(20)를 함께 사용할 수도 있다.

도펀트(20)로 사용될 수 있는 물질은 디이소부틸 아디페이트(diisobutyl adipate), 글리세롤-트리아세테이트(glycerol-triacetate), 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트(2,2,4-trimethyl -1,3-pentanediol diisobutyrate), 메틸 로레이트(methyl laurate), 디메틸 세바테이트(dimethyl sebatate), 이소프로필 미 리스테이트(isopropyl myristate), 디에틸 숙시네이트(diethyl succinate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate), 디시클로헥실 프탈레이트(dicyclohexyl phthalate), 디부틸 세바테이트(dibutyl sebatate), 디이소옥틸 프탈레이트(diisooctyl phthalate), 디카프릴 프탈레이트(dicapryl phthalate), 디이소데실 프탈레이트(diisodecyl phthalate), 부틸(butyl), 옥틸 프탈레이트(octyl phthalate), 디카프릴 아디페이트(dicapryl adipate), 퍼플로로 나프탈렌(perfluoro naphthalene), 퍼플루오르화 에테르계(perfluorinated ethers) 및 퍼플루오르화 폴리에테르계(perfluorinated polyethers) 같은 퍼플루오르화 방향족(perfluorinated aromatics), 디벤질 에테르(dibenzyl ether), 페녹시 톨루엔(phenoxy toluene), 1,1-비스-(3,4-디메틸 페닐)에탄(1,1-bis-(3,4-dimethyl phenyl) ethane), 디페닐 에테르(diphenyl ether), 바이페닐(biphenyl), 디페닐 설파이드(diphenyl sulfide), 디페닐 메탄(diphenyl methane), 벤질 프탈레이트-n-부틸(benzyl phthalate-n-butyl), 1-메톡시페닐-1-페닐에탄(1-methoxyphenyl-1-phenylethane), 벤질 벤조에이트(benzyl benzoate), 브로모벤젠(bromobenzene), o-디클로로벤젠(o-dichlorobenzene), m-디클로로벤젠(m-dichlorobenzene), 1,2-디브로모메탄(1,2-dibromomethane), 3-페닐-1-프로판올(3-phenyl-1-propanol), 디옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate) 등이 있다.

한편, 휘도 향상용 광학 필름의 본체(10)에 사용 가능한 필름용 고분자는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 계열이나 그 공중합체, 폴리카보네이트 계열, 폴리비닐리덴 계열, 폴리비닐알콜 계열, 폴리비닐아세테이트, 술폰계, 폴리메틸메타아크릴레 이트계, 폴리스틸렌계, 폴리비닐 클로라이드계, 폴리노르보넨계, 사이크로 올레핀계열 및 이들간의 공중합체 및 유도체 등이 있다.

휘도 향상용 광학 필름(100)은 액정 표시 장치에서 백라이트 유닛(200)과 표시 패널(도시하지 않음) 사이에 위치하는데, 일반적으로 백라이트 유닛에 형성되어 있는 확산판(300) 및 확산 시트(350)의 위에 위치한다.

본 발명의 휘도 향상용 광학 필름(100)을 사용하면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 램프(250)에서 방사된 빛이 패널의 측면으로 빠져나가지 않고 휘도 향상용 광학 필름(100)을 투과하면서 패널의 전면을 향하여 굴절하여 패널의 중앙으로 집광하게 된다. 이는 필름의 하부에 비하여 필름(100)의 상부가 도펀트(20)에 의하여 굴절율이 작도록 형성되었기 때문이다.

이와 같이 도펀트(20)의 농도가 두께 방향을 따라 변하기 때문에 후술하는 바와 같은 휘도 향상용 광학 필름(100)의 특성이 나타난다.

도 4는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 두께에 따른 도펀트의 농도를 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 두께에 따른 굴절율을 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름과 기존의 휘도 향상용 광학 필름을 비교한 표이다.

도 4는 실시예에 따른 휘도 향상용 광학 필름(100)의 두께 방향에 따른 도펀 트(20)의 함유 농도를 도시하고 있다. 그래프의 X축은 휘도 향상용 광학 필름(100)의 두께를 표준화(normalization)하여 나타낸 것이며, Y축은 휘도 향상용 광학 필름(100)에 포함된 도펀트(20)의 함유 농도를 표준화(normalization)하여 나타낸 것이다. X축에서 0은 휘도 향상용 광학 필름(100)의 상부면을 나타내며, 1은 하부면을 나타낸다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이 휘도 향상용 광학 필름(100)의 하측 방향으로 갈수록 함유된 도펀트(20)의 함유 농도가 서서히 줄어드는 것을 알 수 있다.

한편, 도 5에서는 실시예에 따른 휘도 향상용 광학 필름(100)의 두께 방향에 따른 굴절율의 차이를 도시하고 있다. X축은 도 4와 동일하며, Y축은 굴절율의 차이를 나타내고 있다. Y축에서 나타내고 있는 굴절율 차이는 휘도 향상용 광학 필름(100)의 전체 굴절율(n)과 해당 위치에서의 굴절율(n0)의 차이로서, 휘도 향상용 광학 필름(100)의 상부 표면에서는 차이가 없으며, 하부 표면에서는 대략 0.008 정도의 굴절율 차이가 나타남을 알 수 있다.

한편, 도 6에서는 기존의 휘도 향상 필름과 본 발명의 실시예인 휘도 향상용 광학 필름을 비교한 표이다. 기존의 휘도 향상 필름은 굴절율이 다른 2개의 층이 수백번 이상 반복 형성되어 있는 반사 편광 필름을 사용했다.

13 point(또는 13p) 및 5 point(또는 5p)는 휘도 측정 장치에서 측정한 위치의 개수를 나타낸다. 즉, 13 point 평균 휘도는 휘도 측정 장치를 사용하여 패널의 13곳을 측정한 휘도의 평균값을 의미하며, 5 point 평균 휘도는 패널의 5곳을 측정한 휘도의 평균값을 의미한다. 또한, 휘도의 균일성(uniformity)은 측정된 휘도 값 중 최대값과 최소값의 휘도 퍼센트비를 나타내는 값이다.

휘도 비교값은 백라이트(200)의 램프(250)에서 발생된 빛을 100이라고 했을 때 휘도 향상 필름을 통과한 빛의 휘도가 어느 정도인지를 나타내는 값이며, 휘도 효율값은 기존의 휘도 향상 필름을 통과한 휘도와 본 발명의 실시예를 통과한 휘도를 백분율로 비교하는 값을 나타내고 있다.

도 6에 도시하고 있는 바와 같이, 기존 휘도 향상 필름과 본 발명의 실시예에 따른 휘도 향상용 광학 필름은 서로 차이가 거의 없다.

다만, 휘도 비교값에 있어서 기존의 휘도 향상 필름이 본 발명의 실시예보다 약간 높은 값으로 나타나고 있으나, 이 결과는 본 발명의 실시예를 측정하여 나타난 값의 차이이므로 도펀트(20) 농도 최적화가 이루어지면 충분히 극복이 가능한 수치로 판단된다. 본 발명의 실시예는 도 6에서와 같이 비슷한 휘도값을 가지지만 가격적인 면에서 월등하게 저렴하므로 본 발명의 실시예가 실제 공정에서 적용시 메리트가 있다.

휘도 향상용 광학 필름(100) 전체에서 도펀트(20)의 함유 농도는 0.1 중량% 이상 50 중량%이하로 형성하며, 바람직하게는 1 중량% 이상 35 중량 % 이하로 형성한다. 이는 도펀트(20)의 함유 농도가 많아지면 필름의 열 특성이 저하되는 단점이 발생하며, 도펀트(20)의 함유 농도가 적어지면 굴절율의 분포가 변화되지 않기 때문이다.

이하에서는 본 발명의 실시예인 휘도 향상용 광학 필름(100)을 제조하는 방법에 대하여 살펴본다.

도 8은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법을 도시하는 순서도이고, 도 9는 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름을 제조하는데 사용되는 티-다이(T-die)를 도시한 측면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 실시예인 휘도 향상용 광학 필름을 제조하는데 사용되는 티-다이(T-die)를 도시한 정면도이다.

도 8에는 휘도 향상용 광학 필름을 제조하는 방법으로 3개의 단계를 기술하고 있다.

우선, 필름용 고분자와 균일하게 혼합된 도펀트를 포함하는 적어도 2 이상의 혼합재료를 형성하는 단계(S1)를 수행한다.

필름용 고분자와 도펀트가 균일하게 혼합된 혼합재료가 2 이상이 필요한데, 2 이상의 혼합재료는 도펀트가 포함되는 함유 농도를 서로 다르게 형성한다.

그 후 2 이상의 혼합재료를 티-다이(T-die; 도 9 및 도 10 참고)에 주입하여 얇게 적층하는 단계(S2)를 수행한다. 티-다이(T-die)는 주입되는 혼합재료 각각을 얇게 펼쳐서 출구로 배출한다. 티-다이(T-die)의 출구는 서로 층을 이루고 있어서 혼합재료가 배출되면서 적층된다.

혼합재료가 적층되는 순서는 제일 아래층에 도펀트의 함유 농도가 가장 작은 혼합재료가 적층되며, 그 위로 도펀트의 함유 농도가 클수록 상층에 적층되도록 한다.

그 후, 적층된 혼합 재료를 냉각 및 열연신하는 단계(S3)를 거쳐 휘도 향상용 광학 필름이 완성된다.

이때, 혼합재료는 모두 용융 상태이므로 상부층의 도펀트가 하부층으로 이동하는 것이 가능하다. 그 결과 혼합재료의 경계 부분에서 상부 혼합재료로부터 하부 혼합재료로 도펀트가 이동하게 되어 경계 부분의 도펀트 함유 농도가 상부 혼합재료와 하부 혼합재료의 함유 농도의 중간 정도의 값을 가지게 된다. 이로 인하여 휘도 향상용 광학 필름(100)의 두께 방향에 따른 도펀트(20)의 함유 농도는 순차적으로 변하게된다.

본 발명의 실시예인 휘도 향상용 광학 필름(100)에는 상부면에는 도펀트(20)가 20중량% 포함되며, 중앙에는 10중량%가 포함되고, 맨 하부면에는 도펀트(20)가 포함되도록 형성되어 있다. 상술한 도 8의 내용을 본 실시예에 적용하여 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.

도펀트(20)가 필름용 고분자에 20 중량% 포함되는 제1 필름용 혼합재료와 도펀트(20)가 필름용 고분자에 10 중량% 포함되는 제2 필름용 혼합재료와 도펀트(20)가 포함되지 않은 제3 필름용 혼합재료를 형성한다.(S1) 상기 필름용 고분자와 도펀트(20)는 균일하게 혼합되어 있다.

이렇게 형성된 제1 내지 제3 혼합재료를 티-다이(T-die)를 이용하여 얇게 적층하는 단계를 거친다(S2). 티-다이(T-die)는 도 9 및 도 10에서 도시되어 있는 바와 같이, 주입되는 제1 내지 제3 혼합재료를 넓고 얇게 펼쳐서 적층되도록 하는 장치이며, 적층된 제1 내지 제3 혼합재료 중 제일 하부에는 제3 필름용 혼합재료가 형성되고, 그 위에는 제2 필름용 혼합재료가 적층되며, 제일 상부에는 제1 필름용 혼합재료가 적층된다. 즉, 도펀트의 함유 농도가 작은 혼합재료가 아래에 적층되도 록 적층한다.

그 후 적층된 필름용 혼합재료를 롤러 및 열처리장비를 이용하여 원하는 두께, 넓이 및 특성을 가지도록 냉각 및 열연신 한다(S3).

필름을 형성하기 위한 열연신은 TD(transverse direction) 방향과 MD(machinery direction) 방향으로 2번 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 제1 내지 제3 필름용 혼합재료는 모두 용융 상태이므로 상부의 혼합재료의 도펀트가 하부의 혼합재료로 이동하는 것이 가능하여 휘도 향상용 광학 필름(100)의 두께 방향에 따라 도펀트(20)의 함유 농도가 순차적으로 변하도록 형성된다.

본 발명의 실시예와 다른 함유 농도로 휘도 향상용 광학 필름을 형성하는 것도 가능하며, 제3 필름용 혼합재료에 도펀트를 포함시킬 수도 있다. 또한, 2개의 혼합재료를 이용하거나 4 이상의 혼합재료를 사용할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 휘도 향상용 광학 필름에 도펀트를 주입하며, 도펀트의 함유 농도가 필름의 두께에 따라서 순차적으로 변하도록 형성함으로써, 공정이 간단하고 저렴한 휘도 향상 필름을 제공할 수 있다. 이로 인하여 대형 LCD TV 및 모니터의 가격이 저렴해진다는 장점이 있다.

Claims

필름용 고분자,

상기 필름용 고분자에 혼합되어 있는 도펀트를 포함하며,

상기 도펀트의 함유 농도는 상기 필름의 두께 방향을 따라서 순차적으로 변하는 휘도 향상용 광학 필름.
제1항에서,

상기 도펀트는 상기 필름용 고분자의 굴절율에 비하여 0.001 이상 0.1 이하만큼 작은 굴절율을 가지는 휘도 향상용 광학 필름.
제1항에서,

상기 휘도 향상 필름의 굴절율은 상기 필름용 고분자만으로 형성된 필름의 굴절율에 비하여 0.001이상 0.2 이하만큼 작은 굴절율을 가지는 휘도 향상용 광학 필름.
제1항에서,

상기 도펀트는 하나 이상의 종류로 형성되어 있는 휘도 향상용 광학 필름.
제1항에서,

상기 도펀트는 디이소부틸 아디페이트(diisobutyl adipate), 글리세롤-트리아세테이트(glycerol-triacetate), 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트(2,2,4-trimethyl -1,3-pentanediol diisobutyrate), 메틸 로레이트(methyl laurate), 디메틸 세바테이트(dimethyl sebatate), 이소프로필 미리스테이트(isopropyl myristate), 디에틸 숙시네이트(diethyl succinate), 디에틸 프탈레이트(diethyl phthalate), 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate), 디시클로헥실 프탈레이트(dicyclohexyl phthalate), 디부틸 세바테이트(dibutyl sebatate), 디이소옥틸 프탈레이트(diisooctyl phthalate), 디카프릴 프탈레이트(dicapryl phthalate), 디이소데실 프탈레이트(diisodecyl phthalate), 부틸(butyl), 옥틸 프탈레이트(octyl phthalate), 디카프릴 아디페이트(dicapryl adipate), 퍼플로로 나프탈렌(perfluoro naphthalene), 퍼플루오르화 에테르계(perfluorinated ethers) 및 퍼플루오르화 폴리에테르계(perfluorinated polyethers) 같은 퍼플루오르화 방향족(perfluorinated aromatics), 디벤질 에테르(dibenzyl ether), 페녹시 톨루엔(phenoxy toluene), 1,1-비스-(3,4-디메틸 페닐)에탄(1,1-bis-(3,4-dimethyl phenyl) ethane), 디페닐 에테르(diphenyl ether), 바이페닐(biphenyl), 디페닐 설파이드(diphenyl sulfide), 디페닐 메탄(diphenyl methane), 벤질 프탈레이트-n-부틸(benzyl phthalate-n-butyl), 1-메톡시페닐-1-페닐에탄(1-methoxyphenyl-1-phenylethane), 벤질 벤조에이트(benzyl benzoate), 브로모벤젠(bromobenzene), o-디클로로벤젠(o-dichlorobenzene), m-디클로로벤젠(m-dichlorobenzene), 1,2-디브로모메탄(1,2-dibromomethane), 3-페닐-1-프로판올(3-phenyl-1-propanol), 디옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate) 중에서 하나 이상의 것으로 형성되어 있는 휘도 향상용 광학 필름.
제1항에서,

상기 필름용 고분자는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 계열이나 그 공중합체, 폴리카보네이트 계열, 폴리비닐리덴, 계열, 폴리비닐알콜 계열, 폴리비닐아세테이트, 술폰계, 폴리메틸메타아크릴레이트계, 폴리스틸렌계, 폴리비닐 클로라이드계, 폴리노르보넨계 ,사이크로 올레핀계열 및 이들간의 공중합체 및 유도체 중 하나로 형성되어 있는 휘도 향상용 광학 필름.
제1항에서,

상기 휘도 향상용 광학 필름의 전체에 대한 상기 도펀트의 함유 농도는 0.1 중량% 이상 50 중량%이하인 휘도 향상용 광학 필름.
제7항에서,

상기 휘도 향상용 광학 필름의 전체에 대한 상기 도펀트의 바람직한 함유 농도는 1 중량% 이상 35 중량% 이하인 휘도 향상용 광학 필름.
필름용 고분자와 균일하게 혼합된 도펀트를 포함하며, 서로 도펀트의 함유량이 다른 적어도 2이상의 필름용 혼합 재료를 형성하는 단계,

상기 형성된 적어도 2이상의 필름용 혼합 재료를 티-다이(T-die)를 이용하여 얇게 적층하는 단계,

상기 적층된 2이상의 필름용 혼합 재료를 냉각 및 열연신하는 단계를 포함하는 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법.
제9항에서,

상기 2이상의 필름용 혼합 재료 중 하나는 도펀트의 함유량이 0인 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법.
제9항에서,

상기 적어도 2이상의 필름용 혼합 재료가 얇게 적층되는 단계에서 적층되는 순서는 혼합된 도펀트의 함유 농도가 제일 작은 필름용 혼합 재료가 제일 아래에 적층되고 그 위에 혼합된 도펀트의 함유 농도가 큰 순서대로 적층되는 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법.
제9항에서,

상기 적층된 2이상의 필름용 혼합 재료를 냉각 및 열연신하는 단계에서 상기 열연신은 TD(transverse direction) 방향과 MD(machinery direction) 방향으로 2번 이루어지는 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법.
제9항에서,

상기 열연신하는 단계에서 상기 적어도 2이상의 필름용 혼합재료는 용융 상태이므로 상부 혼합재료의 도펀트가 하부 혼합재료로 이동하여 휘도 향상용 광학 필름의 두께 방향에 따른 도펀트의 함유 농도가 순차적으로 변하도록 형성하는 휘도 향상용 광학 필름의 제조 방법.