KR20120015891A - 내스크래치성 휘도향상 광학필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

내스크래치성 휘도향상 광학필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도향상 광학필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 기저층; 상기 기저층의 상면은 집광성을 부여한 집광패턴 및 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기 ; 및 상기 기저층의 하면은 렌즈형상으로 이루어지되, 상기 렌즈형상 곡면 일부가 평평한 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

내스크래치성 휘도향상 광학필름 및 이의 제조방법{Optical film having Anti-scratch chracteristics for enhanced brightness and Preparing thereof}
본 발명은 내스크래치성 휘도향상 광학필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백라이트 유닛용 광학필름에 대하여 패턴을 형성하여 적용한 휘도향상 광학필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 각종 평판표시 장치들이 개발되고 있는데 이들 평판표시장치들로는 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel), 전계방출 표시장치(FED:Field Emission Display) 등이 있으며, 이와 같은 평판표시장치에 대한 표시 품질을 향상시키기 위한 연구들이 활발이 진행되고 있다.
이 중 LCD는 유리판 두 장 사이에 액정을 주입해 상하 유리판에 설치된 전극에 전원을 인가하여, 각 화소에서 액정 분자배열이 변화, 영상을 표시하는 장치다. 이러한 LCD 디스플레이 장치는 통상 LCD 패널부, 구동부 그리고 백라이트 유닛으로 구성된다. LCD 패널은 자체 발광을 하지 못하는 구조로서 단순히 후면의 광을 투과시키는 기능만을 가진다. 따라서 빛이 없는 상태 즉 야간에서나 실내에서는 후면광의 도움이 없이는 화상을 보여줄 수 없는 구조이다. 백라이트 유닛은 이러한 LCD의 후면광을 구현하기 위한 시스템을 뜻한다.
백라이트 유닛은 크게 램프, 시트류, 기구부 그리고 구동회로로 구성이 된다. 램프만으로는 전면적에 걸친 균일한 빛을 만들어 낼 수 없으므로 도광판이나 확산판, 반사판, 프리즘, 프레임 등의 시트류와 기구부를 구비하게 된다.
백라이트 유닛에는 여러 가지 방식이 존재하는데 현재 가장 널리 상용적으로 사용되는 방법은, 측광(side light) 방식으로 가운데에 반사패턴이 인쇄된 도광판 (LGP: light guiding plate)을 두고 냉음극형광램프 (CCFT: cold cathode fluorescent lamp)가 가장자리에 위치하는 방식이다. 이 때 도광판에 인쇄된 반사패턴은 램프가 가장자리에 위치하여 패널내의 위치에 따라 밝기 차이가 발생하는 현상을 줄여주기 위한 구조로 인쇄된다. 도광판에 반사패턴을 인쇄한 방식은 생산성이 높으나 인쇄패턴 물질 자체에 의한 광 손실이 발생하므로 효율이 떨어지며 LCD가 대형화되면 될수록 전체적인 휘도의 균일도(uniformity)가 나빠지는 단점을 가진다.
상기 도광판 방식으로는 충분한 밝기를 낼 수 없기 때문에 다수의 램프를 확산판 아래에 일정한 간격으로 배열한 직하형 (direct) 방식이 사용된다. 이러한 방식은 확산시트의 후면에 수 개의 형광램프를 일렬로 배치하는 방식으로 측광형 보다 휘도를 높이고 균일성을 개선한 방식이다. 밝은 화면을 나타내기 위해, 백라이트 광원은 매우 밝아야만 한다. 이것은 왜냐하면, 광원으로부터 나온 빛이 LCD에 도달하기 전에 여러 단계를 거치며, 이러한 과정 중에서 그 본래 밝기를 잃어버리기 때문이다. 또한, 분산 효과 때문에 화면에 전체에 걸쳐 빛의 균일성이 손실된다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 한 가지 방법으로, 광원의 크기를 증가시킬 수 있지만, 이것은 설치 비용이 많이 들고, 전력소비가 많고, 또한 무게를 많이 증가시키는 문제점이 있다. 따라서 투과과정 동안 될 수 있는 대로, 손실이 없이 광원 밝기를 향상시키는 몇 가지 시도가 있어 왔다.
평면 디스플레이 장치, 예를 들어, LCD 및 프로젝션 TV에서, 빛이 광원에서부터 시청자의 눈까지 도달하는 데 중요한 역할을 하는 광학 요소로 확산판이 있다. 확산판은 광원으로부터 들어온 빛을 균일하게 분산시키는 것으로 LCD의 경우 측광형보다 직하형에서 더 중요한 역할을 한다. 구조상 측광형은 도광관에 의해 인도된 빛이 화면 전체에 균일하게 분포될 수 있지만, 직하형의 경우, 여러 개의 광원이 화면 아래에 분포되어서, 광원 바로 위 지점과 광원과 광원사이의 지점과는 빛의 세기에서 차이가 나기 때문에, 이를 상쇄시켜줘야 하기 때문이다.
백라이트 유닛에서 시인성(visibility)을 높이기 위해 사용되는 광학필름의 가장 중요한 광학 특성은 투광도 및 흐림도(haze)로서, 가시광선에 대해서 60% 이상의 총 투광량과 85% 이상의 흐림도가 요구되고 있다. 이러한 특성을 만족시키기 위해 광확산 필름은 일반적으로 표면 조도를 이용하여 수 많은 방향으로 굴절시키거나 분산시키는 면 확산 방식과 내재된 광분산 요소를 가지는 벌크 확산 필름 방식이 있다.
면 확산 방식의 확산필름은 공기에 노출된 거친 면을 사용하여 확산필름의 물질과 주위 매체 간의 굴절률 차이를 될 수 있는 대로 가장 크게 하는 것으로 입사광을 가장 큰 각도로 퍼지게 하기 위한 것이다. 예를들어, 필름 표면에 요철을 형성함으로써 광 확산성이 부여되는 것이다. 요철이 폴리에스테르 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 또는 폴리카보네이트 수지로 만든 투명 수지의 표면에 형성된 광확산 필름이 있다. 그러나, 오로지 엠보싱 또는 샌드 블래스팅에 의해 표면에 요철을 부여하는 것 만으로는 우수한 광 투과성 및 광확산성을 동시에 얻는 것이 어렵다. 또한 백라이트유닛 내의 온도가 일반적으로 80℃에서 90℃까지 올라가며, 습도가 높을 경우에는 형태변형이 심하게 일어날 수 있으므로 높은 내열성과 수분흡습율이 낮으면서도 광학특성이 우수한 재질이 사용하게 된다.
벌크 확산필름은 미세 입자와 같은 광확산제가 필름 내부에 분산되어 있는 것으로서, 통상 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트 등과 같은 수지로 만든 투명 수지에서, 탄산 칼슘, 이산화 티타늄, 유리 비드, 실리카 입자, 폴리스티렌 입자, 실리콘 수지 입자, 가교된 중합제 입자 등이 분산된 광 확산필름이 있다.
대한민국 공개특허 제2007-0078293호는 집광 부재, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 표시 장치가 개시되어 있다. 집광 부재는 베이스층, 집광층 및 하면처리층을 포함한다. 집광층은 베이스층의 상면에 형성되고, 집광 패턴을 갖는다. 하면처리층은 베이스층의 하면에 형성되고, 라운드 형상의 돌기로 이루어진다. 돌기는 높이 대 폭의 비율이 약 0.01 ~ 0.06의 범위를 갖는 특징 있는 데, 하나의 집광 부재만을 사용하여 제조 원가를 절감시키고, 확산판과의 스크래치 및 밀착을 방지하여 표시 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나, 상기 특허는 내스크래치성이 향상되는 장점이 있으나 그로 인하여 휘도는 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 집광패턴의 스크래치는 방지하지 못하는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점으로 인해 내스크래치성이 우수함과 동시에 휘도도 향상시킬 수 있는 광학필름 및 이의 제조방법에 대한 개발이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 광학필름으로서의 역할을 수행하는 데 있어 집광효과가 높으면서도 스크래치성이 우수한 광학필름을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 헤이즈 등 광학필름으로서 제반 물성이 향상됨과 동시에 내스크래치성이 우수한 광학필름을 제공하는 데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기저층; 상기 기저층의 상면은 집광성을 부여한 집광패턴 및 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기 ; 및 상기 기저층의 하면은 렌즈형상으로 이루어지되, 상기 렌즈형상 곡면 일부가 평평한 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 평평한 면이 기저층과 평행인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광패턴이 프리즘 패턴인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 프리즘의 피치가 60 내지 200㎛이고 높이는 50 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 돌기의 높이가 170 내지 400㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 렌즈형상의 지름이 50 내지 120㎛이고, 지름과 높이의 비율이 2:0.5 내지 2 : 0.8인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 렌즈형상의 간격이 200 내지 800㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기저층이 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자로 이루어진 1 이상 선택된 광확산입자를 더 포함하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름을 제공한다.
또한 본 발명은 광학필름의 제조방법에 있어서, 고분자수지를 필름상으로 용융압출하는 단계; 상기 필름의 상면에 집광성을 부여한 집광패턴과 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기, 상기 필름 하면은 렌즈형상으로 이루어지되, 상기 렌즈형상 곡면 하부가 평평한 면으로 형성되도록 인각하는 단계; 및 상기 인각된 필름을 냉각하는 단계를 포함하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 평평한 면이 기저층과 평행인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 집광패턴이 프리즘 패턴인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 프리즘의 피치가 60 내지 200㎛이고 높이는 50 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 돌기의 높이가 170 내지 400㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 렌즈형상의 지름이 50 내지 120㎛이고, 지름과 높이의 비율은 2:0.5 내지 2 : 0.8인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 렌즈형상의 간격이 200 내지 800㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기저층이 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자로 이루어진 1 이상 선택된 광확산입자를 더 포함하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 광학필름 및 이의 제조방법은 집광효과가 높으면서도 내스크래치성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 광학필름 및 이의 제조방법은 헤이즈 등 광학필름으로서 제반 물성이 향상됨과 동시에 내스크래치성이 우수한 광학필름을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학필름의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광학필름의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈형상의 개략도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 광학필름의 제조공정 개요도를 나타낸 것이다.
도 5는 압출인각 방식에 의해 제조되는 광학필름의 패턴을 형성하는 제1패턴롤의 사시도이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 “필름”이라 함은 일정한 폭과 두께가 있는 막, 시트, 판 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명은 내스크래치성 휘도향상 광학필름에 관한 것으로 기저층; 상기 기저층의 상면은 집광성을 부여한 집광패턴 및 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기 ; 및 상기 기저층의 하면은 렌즈형상으로 이루어지되, 상기 렌즈형상 곡면 일부가 평평한 면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광학필름의 사시도 및 단면도를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 기저층으로 이루어진 필름 상면에 휘도향상을 위해 집광성을 부여한 집광패턴 및 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기가 형성되고, 기저층 110의 하면에는 내스크래치성을 위한 렌즈형상 140으로 이루어지며, 상기 렌즈형상 140의 곡면 하부는 평평한 면으로 이루어지는 것이 특징이다.
기저층 110을 포함한 상기 광학필름은 동일한 투명수지 재질로 형성되는 것이 바람직한데, 상기 광학필름은 PET 또는 PC로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 기저층 110의 두께는 150 내지 800㎛인 것이 바람직하다.
상기 기저층 110의 상면은 투과되는 빛의 집광을 위해 집광패턴을 갖으며, 또한 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기를 갖는다. 상기 집광패턴은 기저층 110의 상부에 전체적으로 형성되며, 빛의 진행방향을 집광시켜 휘도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 집광 패턴은 유입된 빛을 집광 또는 반사시키는 역할을 수행하는 것으로, 상기 집광 패턴에 의해 집광된 빛은 액정표시패널방향으로 이동하며, 반사된 빛은 반사시트 등을 통해 재반사되어 집광된다.
상기 집광패턴은 서로 연접하는 다수의 프리즘 120으로 이루어진 것이 바람직하다. 또한 광학필름 간의 적층구조는 그들간에 공기층이 형성되도록 하는 것이 바람직한 데, 본 발명의 광학필름의 경우 프리즘 120 사이에 형성되는 공기층으로서 그 기능을 수행한다. 이를 위하여 프리즘 120의 피치(꼭지점과 꼭지점간 거리)는 60 내지 200㎛이고 높이(꼭지점과 밑변까지의 수직거리)는 50 내지 150㎛일 수 있다. 상기 범위는 프리즘으로서의 광학기능을 수행하여 휘도를 향상시키고 굴절을 반영한 공기층의 확보를 위함이다.
한편, 상기 돌기 130은 기저층 상면에서 간헐적으로 위치하는 데, 집광패턴 사이에서 불규칙하게 위치할 수 있다. 상기 돌기의 역할은 집광패턴의 높이보다 더 높게 형성됨으로써 발명에 따른 광학필름이 다른 필름들과 적층되는 경우 다른 필름과의 스크래치 발생 또는 외부충격 등으로 발생할 수 있는 스크래치 발생을 방지하는 역할을 한다.
상기 돌기 130은 원형 형상인 것이 바람직하며, 상기 원형 형상의 평균지름은 150 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 또한, 상기 돌기의 높이는 170 내지 400㎛인 것이 바람직하다. 상기 범위내에서 효과적으로 스크래치의 발생을 방지할 수 있다.
상기 기저층 110의 하면은 렌즈형상 140으로 이루어지되, 상기 렌즈형상 곡면 하부가 평평한 면으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광학필름의 하면에 형성된 렌즈형상의 곡면 일부가 평평한 면을 나타낸 것이다.
기저층 110의 하면에 형성된 렌즈형상들은 외부충격 등으로 발생할 수 있는 스크래치 발생을 방지하기 위해서이다. 본 발명에 따른 광학필름의 스크래치 방지 및 기저층 110의 하부에 적층되는 필름과의 밀착성을 개선하면서 입사되는 빛의 손실을 최소화하여 휘도를 향상시킬 수 있는 것으로 형성되는 것이 바람직하다.
이를 위해서 도 3에서 보이는 바와 렌즈의 곡면의 일부를 평평한 면 141로 형성되도록 하였다. 상기 곡면의 일부가 평평한 면 141으로 이루어짐으로써 입사되는 빛의 왜곡현상을 최소화하여 휘도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 기저층 110의 하면이 스크래치 방지를 위해 조도를 부여하거나 단순히 렌즈형상으로 이루어지는 경우에는 빛이 입사시에 확산이 일어나는 왜곡현상이 생겨 휘도가 떨어지는 단점이 있다.
그러나, 본 발명에 있어서 기저층 110 하면에 렌즈형상 140을 이루되, 렌즈형상 140의 일부가 평평한 면 141을 이룸으로써 스크래치를 방지하는 동시에 빛의 왜곡현상을 최소화하였다.
상기 평평한 면은 바람직하게는 기저층 110과 평행하게 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 평평한 면이 기저층 110과 평평하게 이루어짐으로써 빛의 입사시 왜곡현상이 최소화되면서도 적층되는 다른 필름과의 밀착성도 우수할 수 있다.
상기 렌즈형상의 지름은 50 내지 120㎛인 것이 바람직하며, 지름 및 높이의 비율은 2:0.5 내지 2:0.8 인 것이 바람직하다. 지름 및 높이 비율이 상기 범위내의 비율일 때 빛이 왜곡현상이 최소화되어 집광패턴에서 집광이 잘 이루어진다.
한편, 상기 광학필름은 확산효과를 위해서 광확산입자를 더 포함할 수 있는데 광확산입자는 입자를 포함하는 바인더(수지)와 상용성이 좋아야 하기 때문에 소재와 굴절률이 유사한 유기 입자 및 굴절율이 낮은 구형태의 실리콘 입자를 검토하여 사용하였으며, 소재 굴절률이 1.50-1.80사이 무기입자도 사용가능하다. 특히, 사용되어지는 입자선정은 소재와의 굴절율 차가 0.1에서 0.2 정도가 되어지는 구형태의 입자가 차폐성을 높여 휘선보임 등의 문제 해결에 유리하고, 상대적으로 적은 입자량으로 확산효과를 극대화 할 수 있기 때문에 매우 유리하다.
사용되는 확산제 입자의 굴절률은 소재와 굴절률과 차이가 클수록 광확산 효과를 증진시키지만, 굴절률차가 너무 크게 되면, 휘도를 높이는 측면에서는 불리하기 때문에 적절한 굴절률 차를 확보하고 때로는 소재와 유사한 굴절률 입자와 굴절률차가 큰 입자를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 사용될 수 있는 광확산 입자의 비제한적인 예는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 소재중에 굴절율차가 0.1에서 0.2정도인 1 ㎛에서 10㎛ 사이의 구형입자이다. 이러한 굴절율차를 가지는 구형 유기 입자들은 본 발명에서 사용되고 있는 소재의 밀도 (약 1.10 내지 1.30 g/㎤)와 유사한 밀도들 가지기 때문에 수지내에서 용이하게 분산될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 광확산 입자는 종류 및/또는 크기에서 상이한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 단일 종류보다는 굴절률의 차이가 있는 2 종 이상의 입자를 혼합 사용하여 광확산 효율을 높일 수 있다. 또한 유사한 굴절률을 가지면서 크기가 다른 입자를 사용하여 광확산 효율을 높일 수 있으며, 또한, 다공성(Hollow) 입자를 적용함으로써 백라이트 유닛 조립후 광확산 효율을 극대화 하면서 휘도를 높일 수 있다.
균일한 입도의 입자를 사용하면, 소정의 광확산 효과를 내기 위해서는 많은 양의 입자가 필요하고 이는 경제적 비효율 뿐만 아니라, 전체 투광도를 저하시키는 결과를 가져온다. 본 발명에서의 한 구체 예에 따라서, 광확산 입자의 크기가 20 내지 30 ㎛와 1 내지 15 ㎛ 두 종류 크기의 입자를 사용하여 입자의 함량을 줄이면서 광확산 효과를 증대시킬 수 있다.
광확산 입자는 광학필름 총 중량을 기준으로 0.5 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%로 사용할 수 있다. 상기 범위내에서 집광효과 높일 수 있는 데, 광확산 입자가 0.5 중량% 이하일 때는, 소정의 광확산 효과를 얻을 수 없으며, 20 중량%를 넘을 때는 광투과율이 저하되며 입자의 분산성이 저하되어 균일 입자 분산을 얻을 수 없다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 용융압출인각 방식에 의한 광학필름의 제조공정도를 나타낸 것이다.
본 발명의 광학필름의 제조방법은 종래의 방법과 달리 별도의 코팅장치, 프레스 장치 및 경화장치를 필요로 하지 않고 간단하게 패턴롤 상에서 인각되어 형상을 이룰 수 있다.
본 발명은 용융압출 인각 방식의 내스크래치성 휘도향상 광학필름이 제공되는 데, 도 4를 참조하면, T-다이 210에서 PET 또는 PC로 이루어진 용융 수지를 압출한다.
한편, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용융압출인각시에 제1패턴롤의 사시도를 나타낸 것이다. 이 경우 집광패턴 및 돌기 형상의 형성은 부식가공방법과 에칭(aching) 가공방법으로 이용하여 제1페턴롤 220의 패턴을 인각할 수 있다. 상기 부식가공방법으로 패턴롤에 광학필름의 돌기 형상을 형성시킨 뒤에, 상기 에칭가공을 통해 프리즘형상을 형성시킬 수 있다.
제1패턴롤 220에서 제1인각패턴 221 및 222는 기저층 110 상면에 집광패턴과 돌기를 부여할 수 있는 형상을 이루고 있으며, 상기 형상은 기저층 110의 상면에 프리즘 형상 등의 집광 패턴 및 돌기 형상이 발현되도록 제1인각패턴 221 및 222를 조절한다.
또한, 제2패턴롤 230에서 제2인각패턴 231은 기저층 110의 하면에 렌즈형상 140을 부여할 수 있는 형상을 이루고 있으며, 상기 렌즈형상 140의 곡면의 일부에 평평한 면 141이 발현되도록 제2인각패턴 231을 조절한다.
PET 또는 PC로 이루어진 용융된 수지가 T-다이를 통해 압출되면서 제1패턴롤 220 및 제2패턴롤 230 사이를 통과하게 되어 제1패턴롤 220의 제1인각패턴 221 및 222를 통해 프리즘 120 형상 및 돌기 130 형상이 부여되며, 제2패턴롤 230의 제2인각패턴 231을 통해 기저층 110 하면의 렌즈형상 140이 부여 된다.(A 영역)
이후 제1패턴롤 220과 롤러 240 사이에서 광학필름이 냉각되는 데, 제1패턴롤 220과 롤러 240사이(B 영역)에서 냉각된다. 이를 위하여 B 영역에서 급냉(quenching)조건을 형성하여 필름의 표면온도를 급격히 저하되도록 하여, 필름이 경화되면서 고분자 사슬이 잔류스트레스로 인한 고분자 사슬의 유동성을 제한함으로서 형상변화가 발생할 여지를 최소화한다.
구체적으로는 인각된 형상이 구현된 필름의 표면에 에어나이프(air knife)와 같은 냉각수단을 더 구비하여 상기 필름에 발현된 형상을 고정시킬 수 있다. 이 때 상기 냉각온도는 4 내지 20℃가 바람직하며, 더 바람직하게는 4 내지 10℃이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예 1
고분자 수지로서 PET를 T-다이를 통해 용융압출시켰으며, 기저층의 두께는 300㎛가 되도록하고, 기저층의 상면에 프리즘 패턴의 피치는 100㎛, 높이는 80㎛, 돌기의 평균지름은 약 300㎛, 높이는 200㎛로 하였으며, 기저층의 하면은 렌즈형상을 부여하되 지름이 80㎛, 높이는 32㎛로 평평한 면이 형성되도록 제1인각패턴, 제2인각패턴을 조절하여 광학필름을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 렌즈형상의 지름은 80㎛, 높이는 20㎛로 평평한 면이 형성되도록 제1인각패턴, 제2인각패턴을 조절하여 광학필름을 제조하였다.
실시예 3
고분자 수지로서 PET를 T-다이를 통해 용융압출시켰으며, 기저층의 두께는 500㎛가 되도록하고, 기저층의 상면에 피치 70㎛, 기저층의 하면은 렌즈형상을 부여하되 지름이 60㎛, 높이는 24㎛로 평평한 면이 형성되도록 제1인각패턴, 제2인각패턴을 조절하여 광학필름을 제조하였다.
실시예 4
실시예 3과 동일하게 실시하되, 렌즈형상의 지름은 60㎛, 높이는 15㎛로 평평한 면이 형성되도록 제1인각패턴, 제2인각패턴을 조절하여 광학필름을 제조하였다.
비교예 1 및 2
실시예 1 및 실시예 3과 동일하게 실시하되, 기저층의 하면에 평평한 면의 형성없이 렌즈형상 지름 100㎛가 되도록 광학필름을 제조하였다.
비교예 3 및 4
실시예 1 및 실시예 3과 동일하게 실시하되, 기저층의 하면에는 렌즈형상을 부여하지 않고, 조도를 부여하였는 데, 상기 조도는 Rz 값이 8㎛, 평균 Ra 값이 1.0㎛이 부여되도록 샌딩(sanding) 작업과 제2패턴롤을 조작하여 광학필름을 제조하였다.
* 시험방법
1. 투과율(TT)과 흐림도(Haze) : 일본 NIPPON DENSHOKU 300A 분석설비를 활용하여 ASTM D1003 방법으로 측정.
2. 휘도 : 제조된 필름을 백라이트 유닛에 장착하고, CCFL의 전압을 16.5V, Dimming값 2.8V 조건 하에서 TOPCON사의 BM-7을 장착한 스테이지에서 측정.
하기 표 1은 각각의 실시예 및 비교예에 대한 투과율 등의 광학특성을 시험한 결과이다.
구 분 투과율(%) 헤이즈(%) 휘도(cd/㎡)
실시예 1 66 91.0 10120
실시예 2 65 91.3 10140
실시예 3 64 91.4 10130
실시예 4 65 91.3 10110
비교예 1 62 92.0 9850
비교예 2 63 91.8 9890
비교예 3 62 91.9 9620
비교예 4 63 92.1 9630
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (16)

  1. 기저층;
    상기 기저층의 상면은 집광성을 부여한 집광패턴 및 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기 ; 및
    상기 기저층의 하면은 렌즈형상으로 이루어지되, 상기 렌즈형상 곡면 일부가 평평한 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평평한 면은 기저층과 평행인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 집광패턴은 프리즘 패턴인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리즘의 피치는 60 내지 200㎛이고 높이는 50 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌기의 높이는 170 내지 400㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 렌즈형상의 지름은 50 내지 120㎛이고, 지름과 높이의 비율은 2:0.5 내지 2 : 0.8인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 렌즈형상의 간격은 200 내지 800㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기저층은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자로 이루어진 1 이상 선택된 광확산입자를 더 포함하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름.
  9. 광학필름의 제조방법에 있어서,
    고분자수지를 필름상으로 용융압출하는 단계;
    상기 필름의 상면에 집광성을 부여한 집광패턴과 상기 집광패턴보다 높이가 큰 돌기, 상기 필름 하면은 렌즈형상으로 이루어지되, 상기 렌즈형상 곡면 하부가 평평한 면으로 형성되도록 인각하는 단계; 및
    상기 인각된 필름을 냉각하는 단계를 포함하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 평평한 면은 기저층과 평행인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 집광패턴은 프리즘 패턴인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프리즘의 피치는 60 내지 200㎛이고 높이는 50 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 돌기의 높이는 170 내지 400㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 렌즈형상의 지름은 50 내지 120㎛이고, 지름과 높이의 비율은 2:0.5 내지 2 : 0.8인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 렌즈형상의 간격은 200 내지 800㎛인 것을 특징으로 하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기저층은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택된 단량체의 단독중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 아크릴과 올레핀계의 공중합체로 만든 비드 및 실리콘계 구형입자로 이루어진 1 이상 선택된 광확산입자를 더 포함하는 내스크래치성 휘도향상 광학필름의 제조방법.
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