KR20180056530A - 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재필름, YAG계 형광체, LuAG계 형광체 및 염료를 포함하며 상기 기재필름의 일면에 형성되는 코팅층, 및 상기 코팅층에서 형성되는 패턴부를 포함하는 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법{high brightness film for liquid crystal display device and method for preparing the same}
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display; 이하 'LCD')용 고휘도 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기재필름 표면에 2종의 무기 형광체 및 염료를 포함하는 코팅층이 형성되어 색재현율 및 휘도를 향상시킬 수 있는 고휘도 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 시장은 대면적, 고해상도 경쟁에서 색감 경쟁으로 진화하고 있다. 이러한 이유로 최근에는 우수한 색감을 갖는 디스플레이의 제조에 대한 경쟁이 대두되고 있다.
차세대 디스플레이로 각광받는 OLED(Organic Light-emitting Diode, 유기발광다이오드)의 경우 색재현율 100%(NTSC 기준)까지 달성 가능하지만, 기존 LCD(Liquid Crystal Display)는 70%수준이므로 이를 개선할 필요가 있다. 최근 LCD에서의 색재현율 향상을 위해 양자점 (Quantum Dot)을 이용한 방법이 적용되고 있지만, 수분과 산소에 약한 양자점의 고유 특성 때문에 배리어 필름을 통한 밀봉이 필요한 단점이 있다.
한편, LCD에서는 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 휘도향상필름이 적용되는데, 종래의 휘도향상필름은 화면밝기의 기준이 되는 휘도를 요구되는 조건까지 충족시키지 못하여 개선이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2010-0018999호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 LCD에 적용될 경우 색재현율을 향상시킬 수 있는 고휘도 필름 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
위와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기재필름; YAG계 형광체, LuAG계 형광체 및 염료를 포함하며 상기 기재필름의 일면에 형성되는 코팅층, 및 상기 코팅층에서 형성되는 패턴부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법은, YAG계 형광체, LuAG계 형광체 및 염료를 포함하는 코팅액을 기재필름의 일면에 도포하여 상기 기재필름의 일면에 코팅층을 형성하는 단계, 및 상기 코팅층에 패턴부를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 LCD용 고휘도 필름은 연필경도, 부착력, Curl, 내굴곡성과 같은 물리적 특성이 양호하며, 높은 휘도를 나타내므로, LCD에 적용 시 기존 LCD TV 대비 콘트라스트(contrast)를 증가시킬 수 있다. 또한 기존 양자점 필름 대비 우수한 내구성을 가지며, 배리어 필름이 필요하지 않으므로 상대적으로 얇은 고휘도 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치용 고휘도 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치 구조의 모식도이다.
도 3(a)는 통상의 백색 LED를 포함하는 백라이트 유닛의 스펙트럼을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 본 발명에 따른 고휘도 필름을 적용한 백라이트 유닛의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
이와 같은 본 발명을 첨부도면을 참조하여 다음에서 상세하게 설명하기로 하며, 이하의 내용은 단지 예시하기 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명에 따른 액정표시장치용 고휘도 필름의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고휘도 필름(10)은 기재필름(100)을 포함하며, 기재필름의 일면에 YAG(Yttrium　Aluminium　Garnet)계 형광체(114), LuAG계 형광체(116) 및 염료(122)를 포함하는 코팅층(110)이 형성된다. 그리고 이 코팅층(110)에는 패턴부가 형성된다.
본 발명에 사용되는 기재핌름(100)은 가시광선, 자외선등의 활성 에너지를 투과하는 재료라면 특별히 한정되지 않으며, 예를들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 트리아세틸셀룰로스(triacetylcellulose; TAC), 폴리아미드(polyimide; PI), 또는 아크릴(acryl) 계열의 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 예들로만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
기재필름(100)의 일면에 형성되는 코팅층(110)은 YAG계 형광체(114), LuAG계 형광체(116) 및 염료(122)를 포함한다.
YAG계 형광체는 Y3Al5O12:Ce3 +(YAG:Ce), Tb3A15O12:Ce3 +(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, 및 Y3Mg2AlSi2O12:Ce3 + 중 어느 하나일 수 있다.
LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3 +, Tb3Al5O12:Ce3 + 및 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 + 중 어느 하나일 수 있다.
그리고 염료는 히드록시 벤조트리아졸(hydroxy -benzotriazole)계, 로다민(rhodamine, RH)계, 스쿠아린(squarine, SQ)계, 및 시안(cyanine, CY)계 염료 중 선택된 1 종 이상의 물질을 포함 할 수 있다.
코팅층(110)은 YAG계 형광체(114) 및 LuAG계 형광체(116)를 포함하는 코팅액이 기재필름의 일면에 도포됨으로써 형성될 수 있다.
코팅액은 YAG계 형광체 10 내지 40wt%, LuAG계 형광체 1 내지 20 wt% 및 염료 0.01~5 wt%를 포함하도록 제조될 수 있다. 코팅액에 포함되는 만약 YAG계 형광체(114)가 10 wt% 및 LuAG계 형광체(116)가 1 wt% 미만으로 첨가되면 휘도 향상 효과가 미비하게 되고, YAG계 형광체(114)가 40 wt% 및 LuAG계 형광체(116) 20 wt%를 초과하면 LCD TV에서 중요한 색재현율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 기재필름(100) 내에는 보더 더 선명한 색재현율을 위해 염료가 0.01 내지 5 wt% 포함될 수 있는데, 만약 염료가 0.01 wt% 미만으로 포함되면 색재현율 상승효과가 없으며, 5 wt%를 초과하면 휘도 저하 문제가 발생할 수 있다.
상기 염료(122)는 380~430 nm, 480~510 nm 또는 560~600 nm의 빛을 흡수하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 백색(white) LED의 색이 도 3(a)에 도시된 바와 같고, 상기 380~430 nm, 480~510 nm 또는 560~600 nm의 빛을 흡수하는 염료(122)를 포함하는 고휘도 필름을 사용하여 빛을 차단함으로써, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 색재현율이 상승될 수 있는 효과를 갖기 때문이다.
이와 같은 염료(122)는 예컨대 4-Hydroxy-1H-benzotriazole, 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole와 같은 히드록시 벤조트리아졸(hydroxy -benzotriazole)계, 예컨대 Rhodamine B, Rhodamine 6G와 같은 로다민(rhodamine, RH)계, 예컨대 2,4-Bis[4-(N,N-dibenzylamino)-2,6-dihydroxyphenyl]squaraine와 같은 스쿠아린(squarine, SQ)계, 예컨대 Phthalocyanine와 같은 시안(cyanine, CY)계 염료 중 선택된 1 종 이상의 물질을 사용할 수 있다.
코팅층(110)이 형성된 기재필름(100)은 패턴 형성 공정을 거치면서 코팅층의 일부 또는 전체에서 패턴부가 형성된다. 패턴부는, 예컨대 삼각뿔형, 사각뿔형, 반구형, 및 비구(非球)형 중 어느 하나 또는 둘 이상의 형상을 포함할 수 있다.
또는 휘도가 더 향상되도록 하기 위하여, 패턴부의 적어도 일부에서 단면이, “
Figure pat00001
”, “
Figure pat00002
”, “
Figure pat00003
”, “
Figure pat00004
”, “
Figure pat00005
”, “
Figure pat00006
”, 및 “
Figure pat00007
” 중 어느 하나 또는 둘 이상의 형상을 갖도록 형성될 수도 있다.
도 1에서는 단면이 “
Figure pat00008
”형상인 패턴부를 갖는 고휘도 필름의 예가 제시되고 있다.
이상으로 본 발명에 따른 고휘도 필름에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법에 대해 설명한다
먼저 코팅액을 제조하기 위하여, YAG계 형광체(예컨대 Y3Al5O12:Ce3+ 20wt%), LuAG계 형광체(예컨대 Lu3Al5O12:Ce3 + 2wt%) 및 염료(예컨대 용성 아조계 염료, 0.1wt%) 를 고분자 매트릭스(Matrix)에 넣어 일정시간(예컨대 60분) 교반시킨다. 여기서 고분자 매트릭스는 Nc chem.사의 NSP53, NSP52중 NSP53 이 사용될 수 있다. 교반이 끝난 형광체 및 매트릭스 혼합물에 광개시제(photo initiator) 2종류를 첨가할 수 있다. 광개시제로는 IG184, IG907, TPO, CP4 중 2종이 선택(예컨대 IG184, TPO (5:5)5%)될 수 있다.
이렇게 제조된 코팅액을 기재필름(예컨대 PET 필름)의 일면에 도포하여 코팅층을 형성할 수 있다. 이때 코팅층은 10 ~ 100 ㎛의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 코팅층 두께가 10 ㎛ 미만이면 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체가 돌출되어 외관 불량을 야기할 수 있고, 100 ㎛를 초과하면 코팅시 컬(Curl) 특성이 악화되어 고분자 매트릭스로 적용 가능한 수지가 제한되는 문제가 있다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같으며, 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 해둔다
제조예
제조예 1(코팅층에 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체 포함)
YAG계 형광체로 Y3Al5O12:Ce3 + 10~40 wt% 및 LuAG계 형광체로 Lu3Al5O12:Ce3 + 1~20 wt%를 고분자 매트릭스에 첨가하여 60 분 동안 교반한다. 이경우, 고분자 매트릭스로는 Nc chem 사의 NSP 53을 사용하였다. 교반이 완료되면 형광체와 매트릭스 혼합물에 광개시제인 IG 184, TPO를 5:5의 중량비로 5 wt% 첨가하여 코팅액을 제조한다. 제조된 코팅액을 PET 필름(㈜효성의 Greade UH221)의 일면에 도포한 후 그 위에 음각 패턴을 적층하고 UV 램프를 이용하여 에비 경화한 후 음각패턴을 제거함으로써 패턴부가 형성된 코팅층을 형성시킨다. 상기 패턴부가 형성된 코팅층이 경화되도록 코팅층에 무전극 램프를 이용하여 약 5초간 조사하며, 이때 조사된 광량은 1000mj 이하로 하여 고휘도 필름을 제조한다.
제조예 2(코팅층에 YAG계 형광체, LuAG계 형광체, 염료 포함)
YAG계 형광체로 Y3Al5O12:Ce3 + 20 wt%, LuAG계 형광체로 Lu3Al5O12:Ce3 + 2 wt% 및 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole, 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole, Rhodamine B, Rhodamine 6G, 2,4-Bis[4-(N,N-dibenzylamino)-2,6-dihydroxyphenyl]squaraine, Phthalocyanine) 0.01~ 5wt% 를 고분자 매트릭스에 첨가하여 60 분 동안 교반한다. 이경우, 고분자 매트릭스로는 Nc chem 사의 NSP 53을 사용하였다. 교반이 완료되면 형광체와 매트릭스 혼합물에 광개시제인 IG 184, TPO를 5:5의 중량비로 5 wt% 첨가하여 코팅액을 제조한다. 제조된 코팅액을 PET 필름의 일면에 도포한 후 그 위에 음각 패턴을 적층하고 UV 램프를 이용하여 에비 경화한 후 음각패턴을 제거함으로써 패턴부가 형성된 코팅층을 형성시킨다. 상기 패턴부가 형성된 코팅층이 경화되도록 코팅층에 무전극 램프를 이용하여 약 5초간 조사하며, 이때 조사된 광량은 1000mj 이하로 하여 고휘도 필름을 제조한다.
실시예
실시예 1
제조예 2에서 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 0.01 wt%를 첨가하여 필름을 제조한다.
실시예 2
제조예 2에서 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 0.1 wt%를 첨가하여 필름을 제조한다.
실시예 3
제조예 2에서 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 1 wt%를 첨가하여 필름을 제조한다.
실시예 4
제조예 2에서 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 3 wt%를 첨가하여 필름을 제조한다.
실시예 5
제조예 2에서 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 5 wt%를 첨가하여 필름을 제조한다.
실시예 6~10
염료가 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole 로 변경된 것외에 실시예 1~5와 동일하게 제조하였다.
실시예 11~15
염료가 Rhodamine B로 변경된 것외에 실시예 1~5와 동일하게 제조하였다.
실시예 16~20
염료가 Rhodamine 6G로 변경된 것외에 실시예 1~5와 동일하게 제조하였다.
실시예 21~25
염료가 2,4-Bis[4-(N,N-dibenzylamino)-2,6-dihydroxyphenyl]squaraine 로 변경된 것외에 실시예 1~5와 동일하게 제조하였다.
실시예 26~30
염료가 Phthalocyanine로 변경된 것외에 실시예 1~5와 동일하게 제조하였다.
비교예
비교예 1
제조예 2에서 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 0.001 wt%를 첨가하여 필름을 제조한다.
비교예 2
제조예 2에서 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 7 wt%를 첨가하여 필름을 제조한다.
비교예 3~4
염료가 2-(2-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole 로 변경된 것외에 비교예 1~2와 동일하게 제조하였다.
비교예 5~6
염료가 Rhodamine B 로 변경된 것외에 비교예 1~2와 동일하게 제조하였다.
비교예 7~8
염료가 Rhodamine 6G로 변경된 것외에 비교예 1~2와 동일하게 제조하였다.
비교예 9~10
염료가 2,4-Bis[4-(N,N-dibenzylamino)-2,6-dihydroxyphenyl]squaraine 로 변경된 것외에 비교예 1~2와 동일하게 제조하였다.
비교예 11~12
염료가 Phthalocyanine로 변경된 것외에 비교예 1~2와 동일하게 제조하였다.
실험예
휘도 및 색재현율 측정
제조예, 실시예 및 비교예에서 제조된 필름을 A4 사이즈로 재단한후, 도 2와 같이 제작하여, 휘도 측정 장치(일본 Topcon 사 BM-7 FAST 색차 휘도계)를 통해 형광체 함유 기재필름의 휘도를 측정하여 정면 휘도 및 색재현율을 측정하였으며, 휘도 값은 QD Ref.(450 nit)를 %로 환산한 값이고, 그 결과는 아래와 같다.
하기 표 1은 YAG계 형광체 및 LuAG계 형광체의 첨가량에 따라 제조예 1과 같이 제조된 고휘도 필름의 휘도 및 색재현율을 나타낸 것이다.
Figure pat00009
하기 표 2 내지 표 7은 실시예 및 비교에에 따른 결과를 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
휘도(%) 107 105 103 102 100 107 97
색재현율(%) 86 90 92 95 100 82.4 100
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 비교예 3 비교예 4
휘도(%) 107 105 103 102 100 107 97
색재현율(%) 83 89 92 97 100 82.4 100
실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14 실시예 15 비교예 5 비교예 6
휘도(%) 107 105 103 102 100 107 97
색재현율(%) 85 90 92 98 100 82.4 100
실시예 16 실시예 17 실시예 18 실시예 19 실시예 20 비교예 7 비교예 8
휘도(%) 107 105 103 101 100 107 97
색재현율(%) 89 90 95 98 100 82.4 100
실시예 21 실시예 22 실시예 23 실시예 24 실시예 25 비교예 9 비교예 10
휘도(%) 107 107 103 101 100 107 97
색재현율(%) 88 91 97 95 100 82.4 100
실시예 26 실시예 27 실시예 28 실시예 29 실시예 30 비교예 11 비교예 12
휘도(%) 107 105 103 102 100 107 97
색재현율(%) 85 90 92 98 100 82.4 100
100: 기재필름 110: 코팅층
114: YAG계 형광체 116: LuAG계 형광체
122: 안료

Claims (13)

  1. 기재필름;
    YAG계 형광체, LuAG계 형광체 및 염료를 포함하며 상기 기재필름의 일면에 형성되는 코팅층; 및
    상기 코팅층에서 형성되는 패턴부;
    를 포함하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 YAG계 형광체는
    Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce), Tb3A15O12:Ce3 +(TAG:Ce), Y3Mg2AlSiO12:Ce3 + 또는 Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 LuAG계 형광체는
    Lu3Al5O12:Ce3 +, Tb3Al5O12:Ce3 + 또는 Lu2CaMg2Si3O12:Ce3 + 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 염료는
    히드록시 벤조트리아졸(hydroxy -benzotriazole)계, 로다민(rhodamine, RH)계, 스쿠아린(squarine, SQ)계, 및 시안(cyanine, CN)계 염료 중 선택된 1 종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 염료는
    380~430 nm, 480~510 nm, 또는 560~600 nm 중 어느 하나의 파장대역의 빛을 흡수하는 염료인 것을 특징으로 하는 고휘도 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은
    YAG계 형광체 10 내지 40 wt%, LuAG계 형광체 1 내지 20 wt% 및 염료 0.01~5 wt%를 포함하는 코팅액이 상기 기재필름에 도포되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 패턴부는
    삼각뿔형, 사각뿔형, 반구형, 및 비구(非球)형 중 어느 하나의 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  8. 제1항에 있어서, 상기 패턴부틔 적어도 일부는
    단면이, “
    Figure pat00010
    ”, “
    Figure pat00011
    ”, “
    Figure pat00012
    ”, “
    Figure pat00013
    ”, “
    Figure pat00014
    ”, “
    Figure pat00015
    ”, 및 “
    Figure pat00016
    ” 중 어느 하나 또는 둘 이상의 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  9. YAG계 형광체, LuAG계 형광체 및 염료를 포함하는 코팅액을 기재필름의 일면에 도포하여 상기 기재필름의 일면에 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅층에 패턴부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 코팅액은 YAG계 형광체 10 ~ 40 wt%, LuAG계 형광체 1 내지 20 wt% 및 염료 0.01~5 wt%를 고분자 매트릭스에 넣어 교반시킨 후 광개시제를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 코팅층은 10 ~ 100 ㎛의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 패턴부는 상기 코팅층에 음각 패턴을 적층시켜 상기 코팅층을 경화시킨 후 상기 음각 패턴을 제거함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 패턴부가 형성된 코팅층을 무전극 램프로 조사하여 경화시키는 단계를 더 포함하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법.
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