KR20130030953A - 반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents

반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판 Download PDF

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Abstract

반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판이 개시된다. 본 발명에 따른 반사방지 필름은 기판, 및 상기 기판의 외광 입사면에 형성되며, 무기나노입자를 포함하는 복수 개의 모스아이 패턴을 포함한다. 본 발명에 따를 경우, 모스아이 패턴이 무기나노입자를 포함하도록 구성함으로써 모스아이 패턴의 표면 경도를 향상시킬 수 있다. 또한 각 모스아이 패턴의 단면 형상을 코사인 형상으로 구성함으로써 모스아이 패턴의 높이에 따른 굴절률의 기울기 변화를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 일반적인 반사방지 필름보다 더 나은 외광 반사 방지 효과를 달성할 수 있다.

Description

반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판{FILM FOR PREVENTING LIGHT REFLECTION AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE PANEL}
본 발명은 외광의 반사를 최소화하는 동시에 표면 경도를 향상할 수 있는 반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
최근 들어 LCD, OLED 등의 디스플레이 장치가 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 화상표시장치는 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 또는 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light-Emitting Diode) 등을 이용하여 화상을 표시한다.
화상표시장치의 경우 주변의 빛이 내부로 입사되어 반사되는 경우가 있는데, 이를 외광 반사라 한다. 화상표시장치의 외광 반사가 심할 경우에는 표시되는 화상에 주변의 물체 등이 반사되어 겹쳐 보이게 되므로 시인성이 떨어진다. 특히 유기 발광 다이오드의 경우 이와 같은 외광 반사에 의한 화질 저하가 두드러지게 된다. 이에 따라, 화상표시장치에 있어 외광 반사 특성을 개선하기 위한 연구가 필요가 필요하게 되었다.
본 발명은 외광 반사를 최소화하는 동시에 표면 경도를 향상하기 위한 반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판을 제공하는 데 그 목적이 있다.
1. 기판; 및 상기 기판의 외광 입사면에 형성되며, 무기나노입자를 포함하는 복수 개의 모스아이 패턴을 포함하는 반사방지 필름.
2. 위 1 에 있어서, 상기 무기나노입자는 실리카(SiO2), 안티몬도핑 산화주석(ATO), 이산화티타늄(TiO2), 인듐틴 옥사이드(ITO), 지르코늄 옥사이드(ZrO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어진 것인 반사방지 필름.
3. 위 1 에 있어서, 상기 나노 입자의 크기는 1nm 내지 100nm인 반사방지 필름.
4. 위 1 에 있어서, 상기 나노 입자의 크기는 5nm 내지 50nm인 반사방지 필름.
5. 위 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴 내의 상기 무기나노입자는 각 패턴 중 70 중량% 이내로 포함되는 반사방지 필름.
6. 위 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴의 단면은 코사인 곡선 형태인 반사방지 필름.
7. 위 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴의 높이는 300nm 내지 350nm인 반사방지 필름.
8. 위 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴 간의 간격은 300nm 내지 350nm인 반사방지 필름.
9. 위 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 반사방지 필름을 포함하는 화상표시장치.
본 발명에 따를 경우, 모스아이 패턴이 무기나노입자를 포함하도록 구성함으로써 반사방지 필름의 표면 경도를 향상시킬 수 있다. 또한 각 모스아이 패턴의 단면 형상을 코사인 형상으로 구성함으로써 모스아이 패턴의 높이에 따른 굴절률의 기울기 변화를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 일반적인 반사방지 필름보다 더 나은 외광 반사 방지 효과(약 0.5% 이하의 반사율)를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지 필름(100)의 평면도 및 수직 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 모스아이 패턴(104)의 수직 단면도의 부분 확대도이다.
본 발명은 기판, 및 상기 기판의 외광 입사면에 형성되며, 무기나노입자 를 포함하는 복수 개의 모스아이 패턴을 포함함으로써 표면 경도가 향상되고 반사 방지 효과가 탁월한 반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지 필름(100)의 평면도 및 수직 단면도이다. 상기 수직 단면도는 평면도의 A-A'라인을 수직으로 절단한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지 필름(100)은 기판(102) 및 모스아이 패턴(104)을 포함한다.
기판(102)은 모스아이 패턴(104)을 형성하기 위한 베이스로서, 예를 들어 광학적 투명 수지 등으로 구성될 수 있다. 만약 반사방지 필름(100)이 발광 다이오드 등에서 외광 반사를 방지하기 위한 용도 등으로 사용될 경우, 별도의 기판(102)을 구비하지 않고 상기 발광 다이오드의 최외각 레이어가 모스아이 패턴(104)을 형성하기 위한 기판(102)으로서 기능할 수 있다. 즉, 상기 최외각 레이어의 상면에 후술할 모스아이 패턴(104)을 직접 형성하는 방법으로 반사방지 필름(100)을 구성할 수 있다.
모스아이 패턴(104)은 기판(102) 중 외광이 입사되는 면에 형성된다. 모스아이(Moth-Eye) 효과는 나방의 눈 등에 나타나는 저반사 효과를 일컫는 것으로서, 1967년 C. G. Bernhard에 의해 처음 소개되었다. 나방의 눈 표면은 수백 나노(Nano)급의 미세 원뿔형 돌기로 덮여 있으며, 이러한 구조는 입사광의 점진적인 굴절률 변화를 야기하여 반사의 기본 조건인 매질 굴절률의 급격한 변화를 방지함으로써 반사를 방지하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 각 모스아이 패턴(104)은 내부에 나노 입자(106)를 포함한다. 예를 들어, 모스아이 패턴(104)은 자외선 경화 모노머 등의 물질에 무기나노입자(106)가 혼합된 형태로 형성될 수 있다. 무기나노입자는 실리카(SiO2), 안티몬도핑 산화주석(ATO), 이산화티타늄(TiO2), 인듐틴 옥사이드(ITO), 지르코늄 옥사이드(ZrO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어진 것일 수 있다.
본 발명의 목적을 용이하게 달성하기 위하여, 상기 무기나노입자의 크기(입경)는 10~100nm의 범위, 보다 바람직하게는 5~50nm로 구성될 수 있다. 무기나노입자(106)의 입경 범위가 100nm를 초과하면 모스아이 패턴(104) 내부에서 무기나노입자(106)를 균일하게 분산시키는 것이 어려워지며, 무기나노입자(106)가 침강하여 보존 안정성이 결여될 우려가 있고, 또한 반사방지 필름(100)의 투명성이 저하하거나 헤이즈(Haze)가 상승하는 등의 문제가 발생하게 된다.
또한, 모스아이 패턴(104) 내의 무기나노입자(106)의 함유율은 70% 이내일 수 있다. 즉, 상기 모스아이 패턴 내의 상기 나노 입자는 각 패턴 중 70중량% 이내로 포함될 수 있다.
이와 같이 모스아이 패턴(104)의 내부에 나노 입자(106)를 포함할 경우, 나노 입자가 포함되지 않은 경우와 비교하여 모스아이 패턴(104)의 표면강도가 높아지게 되며, 이에 따라 외부의 충격 및 압력에도 모스아이 패턴(104)이 손상되는 경우가 줄어들게 된다.
본 발명의 반사방지 필름(100)의 제조에 사용되는 상기 광학적 투명 수지에는 유리, 플라스틱 필름, 시트 등이 포함되나 이에 특별히 한정된 것은 아니다. 80% 이상의 광 투과도, 바람직하게는 85% 이상의 광 투과도를 지닌 기재가 효과적이며, 3% 이하의 헤이즈(Haze)를 지닌 기재, 보다 바람직하게는 1.0% 이하의 헤이즈를 지닌 기재가 효과적이다. 상기 광학적 투명 수지의 굴절률은 1.4～1.7 사이의 값을 갖는 것이 화면표시장치용 반사방지 필름(100)의 기재로서 적합하다. 투명기재의 두께는 제한되지 않지만 바람직하게는 10～200㎛, 보다 바람직하게는 20～100㎛ 두께의 필름이 좋다. 상기 광학적 투명 수지의 재료로 적합한 중합체들은 셀룰로오스 에스테르(예: 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 및 니트로 셀룰로오스), 폴리 이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르 (예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 포릴-1,4-사이클로헥산디메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 1,2-디페녹시에탄-4,4'-디카르복실레이트, 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트), 폴리스티렌(예: 신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌), 폴리올레핀 (예: 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 폴리메틸펜텐), 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르-이미드, 폴리메틸 메테아크릴레이트, 및 폴리에테르 케톤, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐 등이 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 모스아이 패턴(104)의 단면은 코사인 곡선 형태(Cosine Profile)를 이루도록 형성될 수 있다. 이와 같이 모스아이 패턴(104)의 단면이 코사인 곡선을 이룰 경우, 유효굴절률 이론(Effective Medium Theory)에 따라 모스아이 패턴(104)의 높이에 따른 굴절률의 기울기 변화를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 입사광이 공기와 모스아이 패턴(104) 사이의 굴절률 차이에 의하여 반사되는 것을 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 모스아이 패턴(104)의 수직 단면도를 부분적으로 확대한 것이다. 도면에서, 각 모스아이 패턴(104)의 높이(h)는 300nm 내지 350nm로 구성될 수 있다. 일반적으로 가시광선의 파장은 약 380nm 내지 780nm이므로, 만약 모스아이 패턴(104)의 높이(h)가 350nm을 초과하는 경우에는 가시광선의 전 영역에서 반사방지 효과를 나타낼 수 없게 된다. 또한 모스아이 패턴(104)의 높이(h)가 상기 범위를 벗어날 경우에는 모스아이 패턴(104)의 높이가 조금만 감소하여도 반사율이 급격히 증가하게 되므로 안정적인 성능을 가지는 반사방지 필름(100)을 제조하는 것이 매우 어려워진다.
또한, 모스아이 패턴(104)과 패턴 간의 간격(P; 본 발명에서 간격은 각 모스아이 패턴의 꼭지점 간 거리로 정의)은 300nm 내지 350nm일 수 있다. 각 모스아이 패턴(104)은 상술한 간격을 유지하는 범위 내에서 다양한 형태로 기판(102)상에 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 각 모스아이 패턴(104)이 기판(102) 위에서 종횡으로 균일하게 배열될 수도 있고, 또는 도 3a에 도시된 바와 같이 벌집 형태로 배열될 수도 있으며, 그 밖에 다양한 형태로 배열될 수 있다. 즉, 본 발명의 권리범위는 모스아이 패턴(104)의 특정 배열 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 모스아이 패턴(104)은 도 1 또는 도 3a에 도시된 바와 같이 각 패턴의 가장자리가 서로 인접하도록 배열될 수도 있으며, 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 가장자리가 서로 일정거리 이격되도록 배열되거나, 도 3c에 도시된 바와 같이 각 패턴의 가장자리가 일부 겹쳐지도록 배열되는 것 또한 가능하다.
아래 표 1은 본 발명에 따른 반사방지 필름(100)에 있어서, 모스아이 패턴(104)의 높이 및 패턴간 간격(P)에 따른 반사율을 측정한 결과를 정리한 것이다. 각각의 실시예 및 비교예에서, 기판(100)을 구성하는 광학적 투명 수지의 굴절률은 1.47 내지 1.59의 범위를 갖도록 구성하였으며, 무기나노입자의 종류는 ATO, 크기는 5nm, 나노 입자의 함유율은 20~60% 사이로 구성하였다. 아래 표에서 알 수 있는 바와 같이, 모스아이 패턴의 높이 및 간격이 전술한 범위, 즉 300nm~350nm 사이로 형성될 경우에는 그 반사율이 0.35% 이하로 우수한 반사방지 특성을 유지하나, 그 외의 범위에서는 반사율이 급격히 증가하는 것을 알 수 있다.
실시예 기재
굴절률		 입자종류 나노입자 크기
(nm)		 나노입자
함유율(%)		 모스아이
패턴 높이(nm)		 패턴간
간격(P)		 반사율
(%)
실시예1 1.47 ATO 5 20 300 300 0.16
실시예2 1.47 ATO 5 30 310 310 0.23
실시예3 1.47 ATO 5 40 320 320 0.178
실시예4 1.47 ATO 5 50 330 330 0.208
실시예5 1.47 ATO 5 60 340 340 0.1483
실시예6 1.53 ATO 5 20 300 300 0.3113
실시예7 1.53 ATO 5 30 310 310 0.293
실시예8 1.53 ATO 5 40 320 320 0.2586
실시예9 1.53 ATO 5 50 330 330 0.2026
실시예10 1.53 ATO 5 60 340 340 0.09
실시예11 1.58 ATO 5 20 300 300 0.3399
실시예12 1.58 ATO 5 30 310 310 0.3063
실시예13 1.58 ATO 5 40 320 320 0.2543
실시예14 1.58 ATO 5 50 330 330 0.174
실시예15 1.58 ATO 5 60 340 340 0.0399
실시예16 1.59 ATO 5 20 300 300 0.3405
실시예17 1.59 ATO 5 30 310 310 0.3073
실시예18 1.59 ATO 5 40 320 320 0.2533
실시예19 1.59 ATO 5 50 330 330 0.1632
실시예20 1.59 ATO 5 60 340 340 0.0387
비교예1 1.47 ATO 5 20 50 200 2.85
비교예2 1.47 ATO 5 30 75 210 2.2256
비교예3 1.47 ATO 5 40 100 220 1.578
비교예4 1.47 ATO 5 50 125 230 0.9178
비교예5 1.53 ATO 5 20 50 200 3.3737
비교예6 1.53 ATO 5 30 75 210 2.6179
비교예7 1.53 ATO 5 40 100 220 1.8186
비교예8 1.53 ATO 5 50 125 230 0.9856
한편, 본 발명에 따른 반사방지 필름(100)은 편광판의 외광 반사 방지를 위해 바람직하게 사용될 있으며, 또한 발광 다이오드(LED) 또는 유기 발광 다이오드(OLED), 반사형 또는 투과형 LCD 등에서 외광 반사 방지를 위해 바람직하게 사용될 수 있다. 즉, 편광판의 일면, 또는 유기 발광 다이오드 등의 최외각 레이어 등에 본 발명에 따른 반사방지 필름(100)을 구비함으로써 다이오드의 내부로 입사되는 외광의 반사를 최소화할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 반사방지 필름
102: 기판
104: 모스아이 패턴
106: 무기 나노 입자

Claims (9)

  1. 기판; 및
    상기 기판의 외광 입사면에 형성되며, 무기나노입자를 포함하는 복수 개의 모스아이 패턴을 포함하는 반사방지 필름.
  2. 청구항 1 에 있어서, 상기 나노 입자는 무기나노입자는 실리카(SiO2), 안티몬도핑 산화주석(ATO), 이산화티타늄(TiO2), 인듐틴 옥사이드(ITO), 지르코늄 옥사이드(ZrO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어진 것인 반사방지 필름.
  3. 청구항 1 에 있어서, 상기 나노 입자의 크기는 1nm 내지 100nm인 반사방지 필름.
  4. 청구항 1 에 있어서, 상기 나노 입자의 크기는 5nm 내지 50nm인 반사방지 필름.
  5. 청구항 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴 내의 상기 나노 입자는 각 패턴 중 70 중량% 이내로 포함되는 반사방지 필름.
  6. 청구항 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴의 단면은 코사인 곡선 형태인 반사방지 필름.
  7. 청구항 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴의 높이는 300nm 내지 350nm인 반사방지 필름.
  8. 청구항 1 에 있어서, 상기 모스아이 패턴 간의 간격은 300nm 내지 350nm인 반사방지 필름.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 반사방지 필름을 포함하는 편광판.
KR1020110094572A 2011-09-20 2011-09-20 반사방지 필름 및 이를 포함하는 편광판 KR20130030953A (ko)

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