KR20170115005A - 필름형 적외선 차단 필터 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 기판; 상기 투명 기판의 제 1 표면에 형성된 반사 방지층; 상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성된 IR 반사층; 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 제1접착층; 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 제2접착층; 및 상기 반사 방지층과 상기 제1접착층 사이 및 상기 IR 반사층과 상기 제2접착층 사이 중 어느 하나 이상에 형성되는 광흡수층;을 포함하는 필름형 적외선 차단 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 필름형 적외선 차단 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 필름에 비하여 Curl(휨) 및 이물 개선에 효과적인 필름형 적외선 차단 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 스마트 폰과 태블릿 PC의 보급의 확대 등으로 이미지 센서를 이용한 디지털 카메라 모듈의 수요가 크게 늘어나고 있다. 이러한 모바일 기기에 이용되는 디지털 카메라 모듈의 발전 방향은 박형화와 고화질을 추구하는 방향으로 발전을 해나가고 있는 상황이다.
이러한 디지털 카메라 모듈의 영상 신호는 이미지 센서를 통해서 받아들여지게 되는데, 반도체로 이루어진 이미지 센서는 가시광선 영역에서 사람이 보는 것과 유사한 파장 반응성을 가지게 설계가 되어 있다. 그러나 이미지 센서는 사람의 눈과는 다르게 적외선 영역의 파장에서도 반응을 하는 특징을 가지기 때문에, 사람의 눈으로 보는 것과 유사한 영상 정보를 얻기 위해서 적외선 영역의 파장을 차단하는 적외선 차단 필터(IR Cut Filter) 가 필요하다.
이러한 문제를 최소화 할 수 있도록, 도 1에서와 같은, 적외선 영역 흡수제를 포함한 적외선 차단 필터가 고화소인 구조에 많이 사용된다.
이러한, 흡수제를 포함하는 필름형 적외선 차단 필터의 경우 흡수 필름을 제조하는 과정에서 성형 및 캐스팅 공정상의 한계로 인해 0.1T 이하의 흡수 필름 제작이 현실적으로 어렵기 때문에, 필름의 박형화에 한계를 가지고 있다. 또한, 제조 공정상의 한계로 독립적인 흡수층이 존재하지 못하고 필름 전체에 흡수제가 포함되어있는 구조로 되어 있어 증착 등의 공정에서 외력이 작용할 때 Curl에 취약하기 때문에 공정 진행 시 많은 제약이 있다. 이러한 구조는 Haze의 원인이 될 수 있으며 고화소 디지털 카메라에서 요구되는 가시광선 영역의 높은 투과율을 유지하기 어렵다는 문제를 안고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여,
본 발명은 광흡수층 및 접착층이 효과적으로 형성된 필름형 적외선 차단 필터를 통하여, 차폐 특성이 우수하며 박형화가 가능한 필름형 적외선 차단 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 투명 기판;
상기 투명 기판의 제 1 표면에 형성된 반사 방지층;
상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성된 IR 반사층;
상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 제1접착층;
상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 제2접착층; 및
상기 반사 방지층과 상기 제1접착층 사이 및 상기 IR 반사층과 상기 제2접착층 사이 중 어느 하나 이상에 형성되는 광흡수층;을 포함하는 필름형 적외선 차단 필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 투명 기판을 준비하는 단계; b) 상기 투명 기판의 양 표면에 접착층을 형성하는 단계; c) 상기 접착층의 어느 표면 또는 양 표면에 광흡수층을 형성하는 단계; d) 상기 투명 기판의 제 1 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계; 및 e) 상기 투명 기판의 제 2 표면에 IR 반사층을 형성하는 단계;를 포함하는 필름형 적외선 차단 필터의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 필름형 적외선 차단 필터에 따르면,
기존 필름으로는 공정 진행이 어려웠던 Curl(휨) 및 이물 개선에 효과가 나타났을 뿐만 아니라, 흡수제의 분산이 필름 전체가 아닌 접착층 및 광흡수층으로 한정됨에 따라 Haze 값이 낮아지는 효과가 있다. 또한, 필름 전체의 흡수가 아닌 필름의 일면 또는 양면의 특정 두께에 접착층 및 광흡수층을 가지기 때문에 가시광선의 투과율이 높아진다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 적외선 차단 필터의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 적외선 차단 필터의 일 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단 필터의 또 다른 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예 1의 제1면에 형성된 광흡수층 및 비교예 1의 광흡수층과, 실시예 2의 제2면에 형성된 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 1의 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 비교예 1의 AR, IR 및 흡수층을 모두 포함하는 필터의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 7(a)는 합성예 1의 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이고, 도7(b)는 합성예 2 내지 5의 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 합성예 1 내지 5를 일면 또는 양면에 코팅한 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 1 내지 4의 AR, IR 및 흡수층을 모두 포함하는 필터의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 7에 따른 광흡수층의 IR 흡수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 적외선 차단 필터의 일 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단 필터의 또 다른 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예 1의 제1면에 형성된 광흡수층 및 비교예 1의 광흡수층과, 실시예 2의 제2면에 형성된 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 1의 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 비교예 1의 AR, IR 및 흡수층을 모두 포함하는 필터의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 7(a)는 합성예 1의 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이고, 도7(b)는 합성예 2 내지 5의 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 합성예 1 내지 5를 일면 또는 양면에 코팅한 광흡수층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 1 내지 4의 AR, IR 및 흡수층을 모두 포함하는 필터의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 7에 따른 광흡수층의 IR 흡수 특성을 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명의 필름형 적외선 차단 필터에 대하여 상세하게 설명한다.
앞서 살펴본 바와 같이, 종래의 흡수제를 포함하는 필름형 적외선 차단 필터는 용융 성형 또는 캐스팅 방식으로 필름을 제조하는 과정에서 흡수제를 혼합하여 흡수필름을 제조하는 방식으로 성형, 캐스팅 공정의 한계 또는 염료 분산 등의 문제로 인해 박형화가 한정되어 있었다.
그러나, 본 발명의 발명자는 일반적인 필름에 흡수층을 단면 또는 양면으로 형성하는 방식으로 필름형 적외선 차단 필터를 제조하는 방법을 생각해 냈으며, 이에 따라서 제조 공정상의 제약이 없어 박형화에 유리해 질뿐만 아니라, 필름의 일면 또는 양면의 흡수층의 두께를 쉽게 제어할 수 있어 광특성의 커스터마이즈(Customize)가 용이하다. 또한, 필름상의 특정 원하는 두께만큼 흡수층을 형성하는 것이 가능하여 Haze 억제로 인한 가시광선 투과율 상승 효과를 기대할 수 있다.
상기와 같은 효과를 가지는 필름형 적외선 차단 필터를 제공하기 위하면,
본 발명은 투명 기판; 상기 투명 기판의 제 1 표면에 형성된 반사 방지층; 상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성된 IR 반사층; 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 제1접착층; 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 제2접착층; 및 상기 반사 방지층과 상기 제1접착층 사이 및 상기 IR 반사층과 상기 제2접착층 사이 중 어느 하나 이상에 형성되는 광흡수층;을 포함하는 필름형 적외선 차단 필터를 제공한다.
본 발명의 필름형 적외선 차단 필터에 있어서, 상기 투명 기판은, 상기 광흡수층으로부터 발생하는 열이 전이되어 열에 의한 모듈 데미지(Module Damage)를 줄이는 역할을 하여, 결과적으로 농도 구배를 통한 열 차폐층으로 기능하게 된다.
본 발명의 투명 기판으로는, 가시광선에 대하여 투명한 기판으로 유리나 필름이나 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 상기 투명 기판은 유리, 환상올레핀계수지 (Cyclo olefin polymer, COP), 폴리이미드 (PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴 수지, 폴리카르보네이트(PC), 폴리스티렌, 트리아세테이트 수지, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 폴리비닐부티랄, 금속 이온 가교 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 폴리우레탄, 셀로판 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 내성이 높고, 투명성이 특히 높은 등의 점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 가공성이 우수한 PET를 사용할 수 있다.
또한, 상기 투명 기판의 두께는 광학 필터의 용도 등에 따라서도 다르지만, 바람직하게는 30 내지 200㎛의 두께로 사용할 수 있다.
본 발명의 필름형 적외선 차단 필터에 있어서, 상기 반사 방지층은, 외광 반사를 방지하고, 콘트라스트에 영향을 미치는 확산 반사를 줄이는 역할을 하는 것으로서, 투명 필름의 상부에 구비되어 있다. 이를 위하여, 상기 반사 방지층은 일반적으로 3.0% 이하의 반사율을 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.8%이하의 반사율을 가질 수 있다. 또한, 상기 반사 방지층으로는, 저굴절율층을 사용할 수 있으며, 상기 반사 방지층의 굴절률은 상기 투명 필름의 굴절률보다 낮을 수 있다. 구체적으로 상기 반사 방지층의 굴절률은 1.20 내지 1.55 범위인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.30 내지 1.50 범위일 수 있다. 상기 반사 방지층의 두께는 0.1 내지 25㎛의 두께로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반사 방지층으로는, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 산화규소(SiO2 ), 질화규소(SiNx), 산화티타늄(TiO2), 알루미늄(Al) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 증착된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 필름형 적외선 차단 필터에 있어서, 상기 IR 반사층은, 본 발명의 적외선 차단 필터에서 IR을 차단하는 층을 말하며, 구체적으로는 근적외선을 반사하여차단 시키는 기능을 한다. 본 발명에 있어서, 상기 IR 반사층은 앞서 살펴본 반사 방지층과 동일한 물성을 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 IR 반사층으로는, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 산화규소(SiO2 ), 질화규소(SiNx), 산화티타늄(TiO2), 알루미늄(Al) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 증착된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 필름형 적외선 차단 필터에 있어서, 상기 광흡수층은, 근적외선 또는 UV 영역의 광을 차단하며, 구체적으로는 650 내지 1200 nm영역의 광을 차단하는 기능을 가지는 것으로, 상기 영역의 흡수 극대를 갖는 색소를 포함하게 된다.
고화소 카메라로 갈수록, 근적외선을 상기 IR 반사층을 통하여 반사로만 차단하게 되면 화상 이미지에 왜곡이 생기게 되는 문제가 있어, 본 발명은 상기와 같은 광흡수층에서 근적외선 및 UV의 흡수를 통하여, 개선을 할 수 있다. 구체적으로 상기 광흡수층으로는, 상기 영역의 흡수 극대를 갖는 색소라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 스쿠아릴륨계 화합물, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 디티올 금속 착화합물 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 광흡수제를 포함함으로써, 상기와 같은 흡수 극대를 가질 수 있다.
또한, 상기 광흡수층의 두께는 광학 필터의 용도 등에 따라서도 다르지만, 바람직하게는 0.1 내지 50㎛의 두께로 사용할 수 있다.
본 발명의 광흡수층은, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성될 수도 있고, 또는 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성될 수도 있고, 투명 기판과 상기 반사 방지층, 상기 IR 반사층의 양쪽 모두에 형성될 수도 있다. 이 때, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 640 내지 690 nm인 광흡수제를 포함할 수 있으며, 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 700 내지 1200 nm인 광흡수제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 광흡수층이, 흡수극대가 700 내지 1200 nm인 광흡수제를 포함하고, 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 광흡수층이, 흡수극대가 640 내지 690 nm인 광흡수제를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 광흡수층은, cut on shift의 개선을 위해 흡수극대가 350 내지 440 nm인 광흡수제를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 필름형 적외선 차단 필터에 있어서, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이 및 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이 중 어느 하나 이상에, 투명 기판과의 접착력을 향상시키고, 광흡수층에 더하여 광흡수능력을 향상시키기 위하여, 제1접착수층 및 제2접착층을 형성할 수 있다. 상기 제1접착층 및 제2접착층은, 용제와 투명 기판이 반응하여 생성된 층으로, 상기 광흡수층과 투명 기판이 분리되지 않도록 잡아주는 역할을 한다. 또한, 상기 제1접착층 및 제2접착층은 흡수극대가 650 내지 1200nm인 광흡수제를 포함할 수 있으며, 이에 따라서, 근적외선 또는 UV 영역의 광, 구체적으로는 650 내지 1200 nm영역의 광을 차단하는 기능을 가질 수 있다. 상기 제1접착층 및 제2접착층에 포함되는 광흡수제로는, 상기 영역의 흡수 극대를 갖는 색소라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 스쿠아릴륨계 화합물, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 디티올 금속 착화합물 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 광흡수제를 포함함으로써, 상기와 같은 흡수 극대를 가질 수 있다.
상기와 같은 구조를 가지는, 본 발명의 필름형 적외선 차단 필터는 흡수극대가 상이한 광흡수제를 포함한 광흡수층 및 접착층이 투명 기판의 도 2에서와 같이 편면 또는 도 3에서와 같이 양쪽에 형성됨에 따라서, 흡수능력을 증대할 뿐만 아니라, IR Margin을 증대시켜서, 비용절감의 효과도 함께 기대할 수 있다.
또한, 상기와 같은 구조를 가지는, 본 발명의 필름형 적외선 차단 필터는 IR Cut off흡수 영역에서의 반치폭이 120nm 내지 400nm이 되도록 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 필름형 적외선 차단 필터의 광흡수층은, 서로 흡수극대가 상이한 광흡수제를 2종 이상 포함시킬 수 있다. 이 경우, 단일 흡수극대의 광흡수제를 사용하는 경우에 비하여, 더 넓은 범위의 IR 영역을 효과적으로 차단할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 필름형 적외선 차단 필터를 제조하기 위하여,
a) 투명 기판을 준비하는 단계; b) 상기 투명 기판의 양 표면에 접착층을 형성하는 단계; c) 상기 접착층의 어느 표면 또는 양 표면에 광흡수층을 형성하는 단계; d) 상기 투명 기판의 제 1 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계; 및 e) 상기 투명 기판의 제 2 표면에 IR 반사층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 a) 단계에 있어서, 상기 투명 기판은, 상기 광흡수층으로부터 발생하는 열이 전이되어 열에 의한 모듈 데미지(Module Damage)를 줄이는 역할을 하여, 결과적으로 농도 구배를 통한 열 차폐층으로 기능하게 된다. 상기 투명 필름으로는, 가시광선에 대하여 투명한 필름이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 환상올레핀계수지 (Cyclo olefin polymer, COP), 폴리이미드 (PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴 수지, 폴리카르보네이트(PC), 폴리스티렌, 트리아세테이트 수지, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 폴리비닐부티랄, 금속 이온 가교 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 폴리우레탄, 셀로판 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 내성이 높고, 투명성이 특히 높은 등의 점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 가공성이 우수한 PET를 사용할 수 있다.
또한, 상기 투명 필름의 두께는 광학 필터의 용도 등에 따라서도 다르지만, 바람직하게는 30 내지 100㎛의 두께의 것을 사용할 수 있다.
이 후, 상기 b) 단계에서는, 용제에 광흡수제를 혼합한 후, 투명 기판에 코팅하여 접착층을 형성한다.
상기 접착층의 형성과정은 3000rpm 이하의 속도로 1초 내지 3분, 보다 바람직하게는 1초 내지 60초간 Spin coating 한 후, 상온 내지 200℃의 온도에서 30초 내지 10분간 경화를 진행한다.
이 후, 상기 c) 단계에서는, 상기 투명 기판의 어느 표면 또는 양 표면에 광흡수층을 형성한다.
상기 광흡수층은, 650 내지 1200 nm영역의 광을 차단하는 기능을 가지는 것으로, 상기 영역의 흡수 극대를 갖는 색소를 포함하게 된다. 구체적으로 상기 광흡수층으로는, 상기 영역의 흡수 극대를 갖는 색소라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 스쿠아릴륨계 화합물, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 디티올 금속 착화합물 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 광흡수제를 포함함으로써, 상기와 같은 흡수 극대를 가질 수 있다.
또한, 상기 광흡수층의 두께는 광학 필터의 용도 등에 따라서도 다르지만, 바람직하게는 0.1 내지 50㎛의 두께로 적층하여 사용할 수 있다. 상기 광흡수층의 적층 방법은, 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는, 광흡수제와 용제 및 바인더 수지를 2시간 내지 20시간 중합 교반하여 흡수 레진을 제조한 후, 0.1 내지 50㎛로 도포하여 코팅할 수 있다.
이 때, 상기 용제로는 업계에서 사용하는 통상의 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 THF, Toluene, Hexane, Chloroform 또는 이들의 혼합 용제를 사용할 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지로는 업계에서 사용하는 통상의 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 폴리 카보네이트를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 광흡수층은, 상기 투명 기판의 어느 표면 또는 양 표면에 형성될 수 있기 때문에, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성될 수도 있고, 또는 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성될 수도 있고, 투명 기판과 상기 반사 방지층, 상기 IR 반사층의 양쪽 모두에 형성될 수도 있다. 이 때, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 640 내지 690 nm인 광흡수제를 포함할 수 있으며, 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 700 내지 1200 nm인 광흡수제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 광흡수층이, 흡수극대가 700 내지 1200 nm인 광흡수제를 포함하고, 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 광흡수층이, 흡수극대가 640 내지 690 nm인 광흡수제를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 광흡수층은, cut on shift의 개선을 위해 흡수극대가 350 내지 440 nm인 광흡수제를 더 포함할 수도 있다.
상기 광흡수층은, 서로 흡수극대가 상이한 광흡수제를 2종 이상 포함시킬 수 있다. 이 경우, 단일 흡수극대의 광흡수제를 사용하는 경우에 비하여, 더 넓은 범위의 IR 영역을 효과적으로 차단할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 접착층은, 상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이 및 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에서, 투명 기판과의 접착력을 향상시키고, 광흡수층에 더하여 광흡수능력을 향상시키기 위하여 형성되며, 포함되는 광흡수제는 상기 광흡수층과 동일하다.
이 후, 상기 d) 단계에서는, 상기 투명 기판의 제 1 표면에 반사 방지층을 형성한다.
상기 반사 방지층은, 외광 반사를 방지하고, 콘트라스트에 영향을 미치는 확산 반사를 줄이는 역할을 하는 것으로서, 투명 필름의 상부에 구비되어 있다. 이를 위하여, 상기 반사 방지층은 일반적으로 3.0% 이하의 반사율을 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.8%이하의 반사율을 가질 수 있다. 또한, 상기 반사 방지층으로는, 저굴절율층을 사용할 수 있으며, 상기 반사 방지층의 굴절률은 상기 투명 필름의 굴절률보다 낮을 수 있다. 구체적으로 상기 반사 방지층의 굴절률은 1.20 내지 1.55 범위인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.30 내지 1.50 범위일 수 있다. 상기 반사 방지층의 두께는 0.1 내지 25㎛의 두께로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반사 방지층으로는, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 산화규소(SiO2 ), 질화규소(SiNx), 산화티타늄(TiO2), 알루미늄(Al) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 증착된 것을 사용할 수 있다.
마지막으로, 상기 e) 단계에서 상기 투명 기판의 제 2 표면에 IR 반사층을 형성한다.
상기 IR 반사층은, 본 발명의 적외선 차단 필터에서 IR을 차단하는 층을 말하며, 구체적으로는 근적외선을 반사하여 차단 시키는 기능을 한다. 본 발명에 있어서, 상기 IR 반사층은 앞서 살펴본 반사 방지층과 동일한 물성을 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 IR 반사층으로는, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 산화규소(SiO2 ), 질화규소(SiNx), 산화티타늄(TiO2), 알루미늄(Al) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 증착된 것을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 필름형 적외선 차단 필터의 제조방법에 있어서, 상기 d) 단계와 상기 e) 단계가 서로 순서를 바뀌어도 무방한 것은 자명하다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
합성예
[합성예 1]
흡수 극대의 중심이 695nm인 광흡수제(Epolin 사제) 0.10g, 용제로서 클로로포름 40.0g 및 바인더 수지로서 폴리카보네이트 수지 1.0g을 섞은 후, 10시간 동안 중합 교반한 후, 광흡수 레진을 제조하였다.
[합성예 2]
흡수 극대의 중심이 740nm인 광흡수제(Epolin 사제)를 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 광흡수 레진을 제조하였다.
[합성예 3]
흡수 극대가 850nm인 광흡수제(Epolin 사제)를 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 광흡수 레진을 제조하였다.
[합성예 4]
흡수 극대의 중심이 900nm인 광흡수제(Epolin 사제)를 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 광흡수 레진을 제조하였다.
[합성예 5]
흡수 극대의 중심이 1020nm인 광흡수제(Epolin 사제)를 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 광흡수 레진을 제조하였다.
[합성예 6]
흡수 극대의 중심이 695nm인 광흡수제(Epolin 사제) 0.05g, 흡수 극대의 중심이 740nm인 광흡수제(Epolin 사제) 0.05g을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 광흡수 레진을 제조하였다.
[합성예 7]
흡수 극대의 중심이 695nm인 광흡수제(Epolin 사제) 0.05g, 흡수 극대의 중심이 850nm인 광흡수제(Epolin 사제) 0.05g을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 광흡수 레진을 제조하였다.
[합성예 8]
흡수 극대의 중심이 광흡수제(Epolin 사제) 0.10g, 용제로 클로로포름 40.0g를 혼합하여, 접착용액을 제조하였다.
필름형 적외선 차단 필터의 제조
[실시예 1]
100 ㎛의 투명 필름(폴리카보네이트)을 준비한 후, 상기 합성예 8에서 제조한 접착용액을 투명 필름의 양면에 코팅한 후, 10분간 대기한 후, 상기 합성예 1에서 제조한 광흡수 레진을 2 ㎛의 두께로 상기 투명 필름의 제 1면에 코팅하였다. 이 후, 상기 합성예 2에서 제조한 광흡수 레진을 2 ㎛의 두께로 상기 투명 필름의 제 2면에 코팅하여, 투명 필름의 양면에 광흡수층을 형성하였다.
이 후, 상기 광흡수층이 형성된 제1면에, 이빔 증착기(E-beam evaporator)로 TiO2와 SiO2를 교대로 증착하여 2.5 ㎛의 반사 방지층을 형성하였다. 이 후, 상기 광흡수층이 형성된 제2면에 이빔 증착기(E-beam evaporator)로 TiO2와 SiO2를 교대로 증착하여 2.9 ㎛의 IR 반사층을 형성하여, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
[실시예 2]
제 2면에, 합성예 2 대신 합성예 3에서 제조한 광흡수 레진을 사용하여 코팅하여 광흡수층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
[실시예 3]
제 2면에, 합성예 2 대신 합성예 4에서 제조한 광흡수 레진을 사용하여 코팅하여 광흡수층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
[실시예 4]
제 2면에, 합성예 2 대신 합성예 5에서 제조한 광흡수 레진을 사용하여 코팅하여 광흡수층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
[실시예 5]
제 1면에만 광흡수층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
[실시예 6]
제 2면에만 광흡수층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
[실시예 7]
제 1면에, 합성예 1 대신 합성예 6에서 제조한 광흡수 레진을 사용하여 코팅하여 광흡수층을 형성하고, 제 2면에 합성예 2 대신 합성예 7에서 제조한 광흡수 레진을 사용하여 코팅하여 광흡수층을 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
[비교예 1]
상기 합성예 1에서 제조한 광흡수 레진을 100 ㎛로 형성한 후, 이를 경화하여 광흡수층을 제조하였다. 이 후, 상기 광흡수층의 양면에 이빔 증착기(E-beam evaporator)로 TiO2와 SiO2를 교대로 증착하여 각각 2.5 ㎛의 반사 방지층 및 2.9 ㎛의 IR 반사층을 형성하여, 필름형 적외선 차단 필터를 제조하였다.
실험예
물성의 측정
상기 제조된 필름형 적외선 차단 필터에 대하여, 각각 흡수 특성, Haze 특성, 휨 특성을 하기와 같이 측정하였다.
1. 광 흡수 특성
Cary 5000 spectrometer(Agilent 사)를 이용하여 투과율(transmittance)을 통하여 광 흡수 특성을 확인하였다.
이하, 실시예 및 비교예에서 제조한 필름형 적외선 차단 필터에 대하여, 광흡수 그래프를 통하여 비교하였다.
우선, 실시예 1의 제1면에 형성된 광흡수층 및 비교예 1의 광흡수층의 필름에 대한 광투과 그래프를 도 4의 (a)에 나타내었으며, 650nm의 파장 범위에서 cut off T50% 영역이 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 2의 제2면에 형성된 광흡수층의 필름에 대한 광투과 그래프를 도 4의 (b)에 나타내었으며, 700nm 이상에서도 흡수 극대를 가지고 있을 뿐만 아니라, 피크가 증대되어 있다는 것을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 비교예 1의 광흡수층의 필름의 경우, 도 5에서와 같이, 반치폭이 90nm 이하일 뿐만 아니라 흡수 극대가 700 nm 이하의 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 비교예 1의 전체 필름에 대하여, IR을 적용한 경우에는, 비교예 1의 AR, IR 및 흡수층을 모두 포함하는 필터의 투과율을 나타낸 도 6에서와 같이, IR 편차에 따른 광특성 문제가 발생하였는데, 특히 원으로 표시한 2nd 피크는 Flare/Ghost 등 화상 왜곡 현상의 원인이 될 수 있다.
한편, 실시예 1 내지 4에 대하여, 제1면에 형성된 합성예 1의 광흡수층의 광투과율 그래프를 도 7의 (a)에 나타내었으며, 흡수 극대가 상이한 2개의 흡수염료에 대하여 650nm의 파장 범위에서 피크가 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었다. 반면에, 실시예 1 내지 실시예 4 중 제2면에 형성된 합성예 2 내지 5의 광흡수층의 광투과율 그래프를 도 7의 (b)에 나타내었다. 도 7의 (b)에서 실시예 1은 740nm에서, 실시예 2는 850nm에서, 실시예 3은 900nm에서, 실시예 4는 750nm 이상의 여러 영역에서 피크가 나타나고 있었으며, 특히 실시예 2 내지 4의 경우, 700nm보다 높은 영역에서도 흡수 극대를 가지고 있다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 4에 대하여, 투명 기판 및 그 양면에 광흡수층이 형성된 상태의 필름에 대한 광투과 그래프를 도 8에 나타내었다. 그 결과 실시예 1 내지 실시예 4의 반치폭이 최소 122nm 에서 최대 274nm까지 증대하는 것을 확인할 수 있었다.
마지막으로, 실시예 1 내지 4에 대하여, 전체 필름 구조에 대한 IR 적용 결과를 확인하여, 도 9에 나타내었다. 상기 도 9에서는, 도 6(비교예 1을 IR 적용)과 달리, 2nd 피크가 나타나지 않는 것을 알 수 있었다. 이는 흡수 능력 증대에 따라서, IR 편차에 따른 2nd 피크가 발생하지 않기 때문이며, 이를 통하여, 화상 왜곡을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 7에서 제조한 필름형 적외선 차단 필터의 제1면에 형성된 광흡수층 및 제2면에 형성된 광흡수층의 IR 흡수 그래프를 도 10 에 나타내었다. 제1면에 형성된 광흡수층(붉은색 그래프)의 경우, 700~850 nm의 흡수 특성이 반영되어 700~850nm의 IR 영역을 효과적으로 차단하는 것을 알 수 있었고, 제2면에 형성된 광흡수층(파란색 그래프)의 경우, 800~900nm의 흡수 특성이 반영되어 IR 해당영역의 투과율이 낮아지는 것을 알 수 있었다.
2. Haze 특성
Haze-Gard I (BYK社)를 이용하여 헤이즈(haze) 값을 구하였다.
비교예 1 및 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6의 필름에 대하여, Haze 값을 5회 측정하여, 표 1에 나타내었다.
| 비교예 1 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 1 | |
| 1회 | 0.3 | 0.04 | 0.04 | 0.07 |
| 2회 | 0.31 | 0.04 | 0.05 | 0.06 |
| 3회 | 0.31 | 0.06 | 0.05 | 0.06 |
| 4회 | 0.30 | 0.04 | 0.05 | 0.09 |
| 5회 | 0.31 | 0.04 | 0.06 | 0.07 |
| 평균 | 0.306 | 0.044 | 0.05 | 0.07 |
(단위는, %)
상기 표 1에서와 같이, 필름 전체 두께의 흡수층 구조를 갖는 비교예 1의 필름에 비하여, 농도 구배를 통한 흡수층 구조를 갖는 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6의 필름이 Haze 측면에서 유리하다는 것을 알 수 있었다.
3. 휨 특성
UA3P 3D Profilometer (Panasonic社)를 이용하여 필름의 휨 특성을 측정하였다.
비교예 1 및 실시예 1의 필름에 대하여, 휨 측정을 4회 실시하여, 표 2에 나타내었다.
| 비교예 1 | 실시예 1 | |
| 1회 | 34.5602 | 10.9981 |
| 2회 | 35.5442 | 3.1875 |
| 3회 | 34.4621 | 11.3354 |
| 4회 | 20.4001 | 8.0054 |
| 평균 | 31.2416 | 8.3816 |
(단위는, ㎛)
상기 표 2에서와 같이, 농도 구배를 통한 흡수층 구조를 갖는 실시예 1 필름의 휨 특성이, 필름 전체 두께의 흡수층 구조를 갖는 종래 기술의 비교예 1 필름에 비하여, 훨씬 개선되어 있음을 확인할 수 있었다.
Claims (14)
- 투명 기판;
상기 투명 기판의 제 1 표면에 형성된 반사 방지층;
상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성된 IR 반사층;
상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 제1접착층;
상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 제2접착층; 및
상기 반사 방지층과 상기 제1접착층 사이 및 상기 IR 반사층과 상기 제2접착층 사이 중 어느 하나 이상에 형성되는 광흡수층;을 포함하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 광흡수층은 스쿠아릴륨계 화합물, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 디티올 금속 착화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 광흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 640 내지 690 nm인 광흡수제를 포함하고, 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 700 내지 1200 nm인 광흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 700 내지 1200 nm인 광흡수제를 포함하고, 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 광흡수층은, 흡수극대가 640 내지 690 nm인 광흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 투명 기판과 상기 반사 방지층의 사이에 형성되는 광흡수층 및 상기 투명 기판과 상기 IR 반사층의 사이에 형성되는 광흡수층 중 어느 하나 이상은, 흡수극대가 350 내지 440 nm인 광흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1접착층 및 제2접착층은 흡수극대가 650 내지 1200nm인 광흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 투명 기판은 유리, 환상올레핀계수지 (Cyclo olefin polymer, COP), 폴리이미드 (PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴 수지, 폴리카르보네이트(PC), 폴리스티렌, 트리아세테이트 수지, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 폴리비닐부티랄, 금속 이온 가교 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 폴리우레탄, 셀로판으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 반사 방지층 또는 상기 IR 반사층은 산화규소(SiO2 ), 질화규소(SiNx), 산화티타늄(TiO2), 알루미늄(Al) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 증착된 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
IR Cut off 흡수 영역에서의 반치폭이 120nm 내지 400nm 인 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 투명 기판은, 30 내지 200㎛의 두께이고,
상기 광흡수층은, 0.1 내지 50㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터. - a) 투명 기판을 준비하는 단계;
b) 상기 투명 기판의 양 표면에 접착층을 형성하는 단계;
c) 상기 접착층의 어느 표면 또는 양 표면에 광흡수층을 형성하는 단계;
d) 상기 투명 기판의 제 1 표면에 반사 방지층을 형성하는 단계; 및
e) 상기 투명 기판의 제 2 표면에 IR 반사층을 형성하는 단계;를 포함하는 필름형 적외선 차단 필터의 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 b) 단계는, 광흡수제와 용제를 혼합한 후, 투명 기판 상에 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터의 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 c) 단계는, 광흡수제와 용제 및 바인더 수지를 2시간 내지 20시간 중합 교반하여 흡수 레진을 제조한 후, 0.1 내지 50㎛로 도포하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터의 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 용제는 THF, Toluene, Hexane, Chloroform 또는 이들의 혼합 용제이고, 상기 바인더 수지는 폴리 카보네이트인 것을 특징으로 하는 필름형 적외선 차단 필터의 제조방법.
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| KR1020170116230A KR20170115005A (ko) | 2017-09-12 | 2017-09-12 | 필름형 적외선 차단 필터 및 이의 제조방법 |
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| KR (1) | KR20170115005A (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190111444A (ko) * | 2018-03-23 | 2019-10-02 | (주)파트론 | 광학 필터 |
| WO2020105803A1 (ko) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 주식회사 엘스퀘어 | 광학기능성 흡수 용액 조성물, 이를 사용한 적외선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 차단 필터, 가시광선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 투과 필터 |
-
2017
- 2017-09-12 KR KR1020170116230A patent/KR20170115005A/ko active Application Filing
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| WO2020105803A1 (ko) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 주식회사 엘스퀘어 | 광학기능성 흡수 용액 조성물, 이를 사용한 적외선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 차단 필터, 가시광선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 투과 필터 |
| KR20200058805A (ko) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 주식회사 엘스퀘어 | 광학기능성 흡수 용액 조성물, 이를 사용한 적외선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 차단 필터, 가시광선 흡수 글라스 및 이를 포함하는 적외선 투과 필터 |
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