KR20080064485A - 광학 시트 및 디스플레이 광학 필터 - Google Patents

광학 시트 및 디스플레이 광학 필터 Download PDF

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정상철
조은영
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Abstract

PDP 등에 사용되는 디스플레이 광학 필터에는, 투명 기재, 투명 기재의 일면에 형성된 광 흡수 패턴 및 광 흡수 패턴이 형성된 상기 투명 기재의 일면에 형성되는 유동성 점착층을 포함하는 광학 시트가 사용된다. 유동성 점착층에 의해서, 표면의 미세한 굴곡에 의한 난반사를 억제할 수 있으며, 영상의 왜곡 현상을 줄일 수가 있다.

Description

광학 시트 및 디스플레이 광학 필터 {OPTICAL SHEET AND DISPLAY OPCTICAL FILTER}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 광학 시트의 부분 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필터를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：광학 시트 110：투명 필름
120：광 흡수 패턴 130：유동성 점착층
본 발명은 디스플레이용 광학 필터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 영상의 왜곡 현상을 감소시키고 화면의 선명도를 증가시킬 수 있는 광학 시트 및 디스플레이 광학 필터에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 장치는 구동 특성 상 전자파 및 근적외선의 방출량이 많으며, 이는 인체에 유해한 영향을 미치고 무선 전화기나 리모콘 등 정밀기기의 오동작을 유발할 수도 있다. 따라서, 이러한 PDP 장치를 만들기 위해서는 PDP 장치로부터 방출되는 전자파와 근적외선의 방출을 소정치 이하로 억제하는 것이 요구되고 있다. 이러한 기능성 필름들을 적층한 구조로 PDP 장치 전면에 위치한 것을 PDP 필터라고 한다.
PDP 필터의 주요 기능으로는 EMI(Electromagnetic Interference) 차폐 기능, 리모컨 조절과 적외선 통신 장애 방지를 위한 근적외선(NIR) 차단 기능, 플라즈마 방전 기체로 사용되는 네온 가스에서 방출되는 오렌지광을 흡수해 색순도를 향상시키는 색보정 기능, 외광 반사 방지를 위한 반사 방지 기능이 있다. 여기에 최근에는 PDP의 단점인 명실 명암비 향상을 위해 외광 흡수 기능이 있다.
이중 외광 흡수 기능을 갖는 광학필름의 경우, 광학 설계에 의해 특정 형태의 패턴이 형성된 필름 위에 외광 흡수 기능을 갖는 흑색 물질(Black material)을 충진하는 공정으로 제작되어 패턴 필름과 흑색 스트라이프 사이에 미세한 굴곡이 남을 수가 있다. 이와 같이, 두 가지 다른 물질의 계면을 갖는 광학 구조물의 패턴은 그 패턴이 단독으로 사용될 때, 표면의 미세한 표면 요철에 의해 디스플레이 광원이 일부 난반사될 수 있으며, 난반사에 의해서 화면이 선명하지 못하고 윤곽이 번지는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 향상된 선명도를 제공할 수 있는 광학 시트 및 디스플레이 광학 필터를 제공한다.
본 발명은 광 흡수 패턴의 바닥면과 투명 기재 간의 경계에서 난반사가 발생하는 것을 억제할 수 있는 광학 시트 및 디스플레이 광학 필터를 제공한다.
본 발명은 광 흡수 패턴의 바닥면과 투명 기재의 표면에서 발생할 수 있는 미세한 굴곡을 제거하여 영상의 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 광학 시트 및 디스플레이 광학 필터를 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광학 시트는 투명 기재, 광 흡수 패턴 및 유동성 점착층을 포함한다. 일반적으로 투명 기재 상에 광 흡수 패턴이 형성되며, 광학 필터 상에서 광 흡수 패턴의 바닥면이 입사광, 즉 PDP 장치의 내부를 향한다. 광 흡수 패턴이 형성된 투명 기재의 일면에는 유동성 점착층이 형성되기 광 흡수 패턴의 형성에 의한 표면의 미세 굴곡을 완화 또는 제거할 수가 있다.
투명 기재로는 빛을 통과시킬 수 있는 일종의 필름으로서, PET나 PC 등의 투명 필름 소재가 사용될 수 있으며, 투명 기재 상에는 광 흡수 패턴이 다양한 방법으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 광 흡수 패턴은 투명 기재에 스트라이프 형상의 홈을 형성하고 그 안에 광 흡수 물질을 채워 제공될 수 있으며, 그 외의 다른 방법이 사용될 수가 있다.
유동성 점착층은 광 흡수 패턴의 바닥면이 형성된 투명 기재의 일면에 유동성 점착제를 도포하여 형성할 수 있다. 이때, 유동성 점착제는 특정 파장을 선택적으로 흡수할 수 있는 흡수 색소를 1종 이상 포함할 수 있으며, 근적외선을 습수할 수 있는 흡수 색소를 1종 이상 포함할 수도 있다. 여기서 유동성이라 함은, 50~150℃의 온도 및 1Kgf/cm2의 압력 하에서 유동성을 갖는 것으로 정의할 수 있다.
본 발명의 광학 시트를 포함하는 디스플레이 광학 필터는 향상된 명실 명암비를 가질 수 있으며, 유동성 점착층이 없는 경우보다 디스플레이 영상의 선명도가 떨어지는 현상을 예방할 수 있으며, 화면이 미세하게 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 외광 흡수 기능을 갖는 필름에 점착제와 같은 유동성 있는 고분자 수지를 적층해 필름 표면의 미세한 굴곡을 제거할 수 있으며, 영상 왜곡 현상을 방지해 선명한 화질을 구현할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트를 설명하기 위한 부분 단면도이며, 도 2는 도 1의 광학 시트의 부분 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 시트(100)는 투명 필름(110), 광 흡수 패턴(120) 및 유동성 점착층(130)을 포함한다. 투명 필름(110)의 일면으로 쐐기(wedge) 형상의 홈이 형성되며, 홈에 광 흡수 물질이 충진되어 광 흡 수 패턴(120)이 제공될 수 있다.
투명 필름(110)은 투명한 기재로 제공될 수 있으며, 그 재질로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate), 아크릴(Acryl), 폴리카보네이트(Polycabonate), 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate), 폴리에스테르(Polyester), 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate), 브롬화 아크릴레이트 (Brominate Acrylate) 등이 사용될 수 있다.
투명 필름(110)의 표면으로 홈이 형성된다. 본 실시예에서 홈은 쐐기 형상의 단면을 가지며, 일정한 간격을 가지고 스트라이프(stripe) 형상으로 평행하게 형성된다. 다른 실시예에 따르면, 홈은 스트라이프가 아닌 렌즈 형상으로 형성될 수 있으며, 렌즈 형상의 홈은 2차원적으로 분포되어 형성될 수 있다.
투명 필름에 홈을 형성하기 위해서는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 그 중 하나로 투명 필름의 일면에 UV 경화제를 도포하고, UV 경화제가 도포된 면에 돌출된 쐐기 형상의 구조물로 찍어 그와 반대되는 형상의 홈을 만들 수 있다. 홈의 외형을 형성한 후, 홈이 형성된 투명 필름을 자외선에 노출시켜 UV 경화제에 의한 코팅면을 형성할 수가 있다.
이 외에도 투명 필름에 홈을 형성하기 위해서, 가열된 금형을 이용할 수 있다. 즉, 가열된 금형에 열가소성 수지에 압박하여 원하는 형상의 홈을 형성할 수 있으며(열 프레스법), 열가소성 수지 조성물을 금형 내에 주입하고 고화시켜 금형에 대응하는 홈을 형성할 수가 있다(캐스팅법). 또한, 유사한 방법으로 사출 성형을 이용한 방법도 있다(사출성형법).
도시된 바와 같이, 투명 필름(110)에 홈을 형성하여 일종의 투명 렌즈를 형성할 수 있다. 홈이 형성된 투명 필름(110)에 광 흡수를 위한 흑색 안료 및 카본 블랙(carbon black) 등 착색입자가 포함된 수지를 와이핑(wiping)법 등을 이용해 채운 후 자외선으로 경화시킨다. 착색 물질에 전기 전도성을 부여해 EMI 차폐 기능을 부가 하기 위해 착색 물질로는 전도성이 높은 CNT나 산화구리, ITO등을 전도성 고분자에 혼합해 사용할 수 있다. 이때 광 흡수 패턴(120)의 선폭은 약 10~50㎛ 정도 형성되도록 할 수 있다.
광 흡수 패턴(120)을 형성한 후, 투명 필름(110) 위에 유동성 점착층(130)을 형성한다. 유동성 점착층(130)은 유동성이 있는 고분자 수지를 이용하여 약 10~50㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 요철 및 굴곡에 의한 난반사를 방지할 수 있다. 유동성 점착제로는 상온에서 유동성을 갖는　수지라면 모두 사용 할 수 있다. 예를 들어, 투명성이 우수한 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate), 메틸 아크릴레이트 (methyl acrylate) 또는 브틸 아크릴레이트 (butyl acrylate) 등이 될 수 있으며, 이들 중 적어도 한 성분을 공중합 모노모로 사용하는 아크릴계 수지가 될 수 있다. 또한 아크릴산, 메타 아크릴산 등의 카르복실기 함유 메타아크릴레이트(metaacrylate) 나 메타아크릴산 하이드로시메틸 (hydroxymethyl metaacrlic acid)메타아크릴산 2-하이드록시 에틸 (2-hydroxy ethyl mataacrylic acid) 등을 포함할 수도 있다. 상기 유동성 점착제는 약 50~150℃의 온도 및 약 1Kgf/cm2의 압력 하에서 유동성을 유지하는 특성을 가질 수 있다.
이들 중 아크릴계 수지가 좋으며, 아크릴계 수지는 기계적 강도가 우수하며 가시 파장영역에 있어 투명성이 우수하다.　적층하는 방법으로는 외광 흡수 기능성 시트 위에 유동성 고분자를 직접 도포할 수 있으며, 다른 기재 위에 도포되어 있는 유동성 고분자 층을 외광 흡수 기능성 시트 위에 압착하여 붙이는 방법이 있을 수 있다. 　
또한, 유동성 점착층에 의한 영상 왜곡을 방지하기 위해 유동성 점착층(130)의 굴절률은 약 1.45~1.6인 것이 바람직하다. 또한, 유동성 점착층(130) 및 투명 필름(110) 간의 굴절률 차는 0.12이하인 것이 바람직하다.
다른 실시예에 따르면, 유동성 점착층(130)은 상기에 언급한 유동성 고분자 층은 단독으로 사용할 수 있으나, 경우에 따라서는 추가적인 기능을 부여할 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 광학 필터가PDP 필터로 적용하는 경우 근적외선 차단 색소와 특정 파장 영역을 흡수하는 색소를 첨가할 수 있으며, 그 결과 근적외선 차단 기능 또는 색보정 기능을 함께 또는 별도로 포함시킬 수 있다.
일반적으로 근적외선 흡수색소로는 코발트계 색소, 철계색소, 크롬계 색소, 티탄계 색소 와 같은 무기계　안료가 있으며, 그 외에도 디이모늄계 색소, 안트라퀴논계 색소, 아미늄계 색소, 폴리메틴계 색소, 아조계 색소, 디티올계 금속 착물계 색소 등의 유기계 염료가 사용될 수 있다.
투명성의 문제 등으로 인해 유동성 점착층(130)에는 유기염료가 주로 사용될 수 있으며, 특히 색감 등을 고려해 볼 때 폴리메틴계 및 디이모늄계 색소가 널리 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명은 특별한 색소의 종류에 한정되는 것은 아니 다.
가시광선 영역의 선택적 파장 흡수 색소로는 안트라퀴논계, 시아닌계, 아조계, 스트릴계, 나프탈로시아닌계, 메틴계 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 또, 대한민국 공개특허공보 2001-26838 및 2001-39727에 개시되어 있는 유기색소가 사용될 수 있으며, 상기 특허는 본 명세서에 원용되어 적용될 수 있다. 또, 옥타페닐테트라아자포피린, 또는 테트라아자포피린 유도체가 사용될 수 있다. 가장 바람직하게는, 약 580~600㎚ 영역에서 최대 흡수 파장을 갖는 흡수 색소를 사용할 수가 있다.
색소농도는 색소의 흡수계수, 고분자 층의 두께, NIR 흡수정도 및 가시광선 투과율 등에 다르지만 통상 고분자 수지 고형분 대비 1 ppm-20 중량 % 이다.　
실시예 1
광학용 PET 투명 필름의 한 면에 마이크로 비아를 이용해 우레탄아크릭 UV 수지를 약 200㎛ 두께로 코팅한 후, 쐐기형태의 금형을 이용해 패턴을 형성하고 UV 경화시킬 수 있다. 평균 입경 약 50㎛인 카본 블랙이 약 3% 중량비로 분산되어 있는 블랙 잉크를 UV 경화 수지에 혼합해 고형분이 약 20% 정도인 블랙 수지를 만들 수 있다.
이 블랙 잉크가 혼합된 수지를 쐐기 형태의 홈이 형성된 투명 필름 위에 붓고, 표면을 닦아내는 와이핑(wiping) 방법으로 쐐기 형태의 홈에 광 흡수 물질을 채울 수 있다. 외광 차폐 기능성 시트의 광 흡수 패턴 위에 유동성을 가지는 아크 릭 점착 수지를 도포하여 유동성 점착층을 형성할 수 있다.
　
실시예 2
상기 실시예 1과 같이 만들어진 광 흡수 패턴 상에 도포된 점착제에 NIR 흡수 기능과 색순도 향상 기능을 부가하기 위해서 아크릭 계 점착제(Soken사 SK1831)에 NIR 흡수 색소인 디이모늄계 색소(일본화약 PDC 680)와 나프탈로시아닌 계 색소, 선택적 흡수 색소인 590㎚에서 최대흡수를 갖는 시아닌 계 색소를 각각 약 0.1~1% 함량으로 섞어 NIR 흡수 기능과 색보정 기능을 포함하는 점착제를 만들어 외광 차폐 코팅 면에 약 20~25㎛ 두께로 도포할 수 있다.
실시예 3
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 실시예 1과 같이 제작된 유동성 점착층이 포함된 광학 시트(100)를 전자폐 차폐 코팅(40)이 되어 있는 유리 기판(30)에 적층하고, 그 위에 색보정 필름(50)을 적층한 후 유리 기판의 반대면에 반사방지 필름(20)을 부착해 PDP용 광학 필터를 제작할 수 있다.
외광 흡수 기능을 갖는 블랙 형상을 포함하는 광학필름의 표면을 유동성이 있는 고분자층을 도포해 표면 불균일을 줄임으로써 디스플레이에서 방사되는 빛의 난반사를 줄여 명실 명함비를 획기적으로 높이고 선명한 영상을 표현하는 디스플레이용 광학필터를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 투명 기재;
    상기 투명 기재의 일면에 형성된 광 흡수 패턴; 및
    상기 광 흡수 패턴이 형성된 상기 투명 기재의 일면에 형성되는 유동성 점착층;
    을 구비하는 광학 시트.
  2. 제1항에 있어서,　
    상기 유동성 점착층은 유동성 점착제를 상기 투명 기재 상에 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제2항에 있어서,　
    상기 유동성 점착제는 580~600㎚ 영역에서 최대 흡수 파장을 갖는 흡수 색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  4. 제2항에 있어서,　
    상기 유동성 점착제는 근적외선 흡수 색소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 제2항에 있어서,　
    상기 유동성 점착제는 50~150℃의 온도 및 1Kgf/cm2의 압력 하에서 유동성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유동성 점착층의 두께가 10~50㎛ 인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유동성 점착층의 굴절률은 1.45~1.6인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유동성 점착층과 상기 투명 기재 간의 굴절률 차는 0.12이하 인 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재에는 홈이 형성되며, 상기 광 흡수 패턴은 상기 홈에 충진된 상태로 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 홈 및 상기 광 흡수 패턴은 쐐기 형상의 단면을 가지며, 상기 투명 기재 상에서 일정 간격을 유지하며 평행하게 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴의 선폭이 10~50㎛ 인 것을 특징으로 하는 광학 시트.　
  12. 복수의 필름들을 포함하는 디스플레이용 광학 필터에 있어서,
    상기 복수의 필름 중 적어도 하나의 일면에, 투명 기재, 상기 투명 기재의 일면에 형성된 광 흡수 패턴 및 상기 광 흡수 패턴이 형성된 상기 투명 기재의 일면에 형성되는 유동성 점착층을 포함하는 광학 시트를 구비하는 디스플레이용 광학 필터.
  13. 제12항에 있어서,　
    상기 유동성 점착제는 580~600㎚ 영역에서 최대 흡수 파장을 갖는 흡수 색소 및 근적외선 흡수 색소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터.
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