KR20180056549A - 휘도 향상 필름과 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘도 향상 필름과 그 제조방법에 관한 것으로, 기재필름과, 상기 기재필름의 상부에 코팅되는 YAG계 형광체층 및 상기 YAG계 형광체층의 내부에 분산되는 안료를 포함하는 휘도 향상 필름과, 고분자 매트릭스에 YAG계 형광체와 안료를 균일하게 분산시켜 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액을 기재필름에 코팅한 후 자외선을 조사하여 경화시키는 휘도 향상 필름의 제조방법을 포함하여 휘도, 색재현율 및 물리적 특성이 향상된 휘도 향상 필름을 제공할 수 있다.

Description

휘도 향상 필름과 그 제조방법{Bright enhancing film and preparing method of the same}
본 발명은 휘도 향상 필름의 제조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휘도와, 색재현율 및 물리적 특성이 개선될 수 있도록 한 휘도 향상 필름과 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 시장은 대면적, 고해상도 경쟁에서 색감 경쟁으로 진화하고 있으며, 이로 인해 우수한 색감을 구현할 수 있는 디스플레이의 제조에 대한 관심이 높아지고 있다.
차세대 디스플레이로 각광받고 있는 OLED(Organic Light-emitting Diode, 유기발광다이오드)는 색재현율을 NTSC 기준 100%까지 달성할 수 있지만 현재 사용되고 있는 LCD의 경우에는 70% 수준의 색재현율을 나타내고 있어 개선이 필요한 상황이다.
이에, LCD의 색재현율을 향상시키기 위해 양자점(Quantum Dot)을 이용한 방법이 적용되고 있지만 수분과 산소에 취약한 양자점의 고유 특성으로 인해 배리어 필름을 통한 밀봉 과정이 반드시 수반되어야 하는 문제점이 있다.
한편, LCD에서는 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 휘도 향상 필름을 적용하고 있다. 휘도 향상 필름은 차광 테이프를 이용하여 BLU(Back Light Unit)에 부착될 수 있다. 이러한 휘도 향상 필름으로는 반사형 편광 필름이 사용되는데, 반사형 편광 필름은 고굴절률층과 저굴절률층이 교대로 반복 적층된 필름으로 상업적으로는 3M사의 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film, 이중 휘도 향상 필름) 등이 사용되고 있다.
그러나 DBEF를 사용하기 위해서는 로열티를 지불해야 하기 때문에 국내 관련 업체들은 DBEF를 대체할 수 있는 휘도 향상 필름의 국산화에 연구, 개발을 집중하고 있는 상황이다.
따라서 DBEF를 사용하지 않고도 LCD의 휘도를 향상시킬 수 있는 필름을 개발한다면 국내 디스플레이 시장의 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, DBEF를 대체하기 위해 휘도와 색재현율 및 물리적 특성을 향상시킬 수 있도록 한 휘도 향상 필름을 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 기재필름과; 상기 기재필름의 상부에 코팅되는 YAG계 형광체층; 및 상기 YAG계 형광체층의 내부에 분산되는 안료;를 포함하는 휘도 향상 필름을 제공한다.
이 경우, 상기 안료는 380~430nm, 480~510nm, 560~600nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 광을 흡수하는 것일 수 있다.
이 경우, 상기 안료는 용성 아조 안료(Carmine 6B), 불용성 아조 안료(Toluidine Red), NaPhthol AS계(Fast Red FGR) 안료, Monoazo Yellow계(Monoazo Yellow G) 안료, Disazo Yellow계(Disazo Yellow GG) 안료 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
이 경우, 상기 안료는 상기 YAG계 형광체층에 0.01~5wt% 포함될 수 있다.
이 경우, 상기 YAG계 형광체층은 고분자 매트릭스에 YAG계 형광체와 상기 안료가 분산된 것일 수 있다.
이 경우, 상기 YAG계 형광체층의 YAG계 형광체는 Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5012:Ce3+(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 YAG계 형광체층은 YAG계 형광체와, 안료 및 고분자 매트릭스로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 10~40wt% 첨가되어 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 안료는 YAG계 형광체와, 안료 및 고분자 매트릭스로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 0.01~5wt% 첨가될 수 있다.
이 경우, 상기 YAG계 형광체층의 코팅 두께는 10~100㎛일 수 있다.
또한, 본 발명은 고분자 매트릭스에 YAG계 형광체와 안료를 균일하게 분산시켜 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액을 기재필름에 코팅한 후 자외선을 조사하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기재필름의 상부에 YAG계 형광체가 코팅됨으로써 LCD에 적용시 휘도와 색재현율을 향상시켜 우수한 색감을 구현할 수 있다.
또한, YAG계 형광체 코팅층의 내부에 안료를 균일하게 분산시킴으로써 색재현율을 보다 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, YAG계 형광체를 고분자 매트릭스에 분산시켜 기재필름에 코팅함으로써 연필경도, 부착력, Curl, 내굴곡성 등과 같은 물리적 특성을 확보할 수 있다.
아울러, 양자점 필름 대비 우수한 내구성을 나타내고, 배리어 필름이 필요하지 않아 상대적으로 얇은 두께의 필름 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 적층 구조도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 적층 구조도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휘도 향상 필름(100)은 기재필름(110)과, YAG(Yttrium aluminum garnet)계 형광체층(120) 및 안료(130)를 포함한다.
기재필름(110)은 PET, TAC, PC, Polyimide, Acryl 중에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
YAG계 형광체층(120)은 휘도와 색재현율의 향상을 위한 것으로 기재필름(110)의 일면에 코팅된다. 이 경우, YAG계 형광체층(120)을 이루는 YAG계 형광체(121)는 Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5012:Ce3+(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
이러한 YAG계 형광체층(120)은 휘도 및 색재현율의 향상과 더불어 연필경도, 부착력, Curl, 내굴곡성 등의 물리적 특성까지 확보할 수 있도록 고분자 매트릭스(matrix)(140)에 YAG계 형광체(121)가 분산된 형태를 가질 수 있다.
이 경우, 고분자 매트릭스(140)는 단관능 우레탄아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 소포제 중에서 적의 선택하여 사용할 수 있다.
YAG계 형광체(121)는 YAG계 형광체(121)와, 안료(130) 및 고분자 매트릭스(140)로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 10~40wt%의 비율로 첨가된다. YAG계 형광체(121)의 함량이 10wt% 미만이면 요구되는 휘도, 색재현율 향상 효과를 나타낼 수 없고, 40wt% 초과이면 색재현율이 저하된다.
또한, YAG계 형광체층(120)의 두께는 10~100㎛인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 코팅 두께가 10㎛ 미만이면 YAG계 형광체(121)가 돌출되어 외관의 불량을 야기하고, 100㎛ 초과이면 코팅시 컬(Curl) 특성이 악화되어 고분자 매트릭스(140)로 적용 가능한 수지가 제한되기 때문이다.
안료(130)는 보다 선명한 색재현율을 얻기 위한 것으로 YAG계 형광체층(120)의 내부에 균일하게 분산된다.
본 발명에서 안료(130)로는 휘도 향상 필름(100)의 LCD 적용시 광원, 예컨대, 청색 LED로부터 방출되는 380~430nm, 480~510nm, 560~600nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 광을 흡수하여 빛을 차단함으로써 색재현율을 향상시킬 수 있는 안료를 사용한다.
구체적으로, 안료(130)는 용성 아조 안료(Carmine 6B), 불용성 아조 안료(Toluidine Red), NaPhthol AS계(Fast Red FGR) 안료, Monoazo Yellow계(Monoazo Yellow G) 안료, Disazo Yellow계(Disazo Yellow GG) 안료 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 안료(130)는 코팅액 100wt%를 기준으로 0.01~5wt% 첨가된다. 안료의 함량이 0.01wt% 미만이면 색재현율 상승 효과가 없고, 5wt%를 초과하면 휘도 저하 문제가 발생한다.
이상으로 본 발명에 따른 휘도 향상 필름에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 제조방법에 대해 설명한다.
먼저, 고분자 매트릭스(140)에 코팅액 기준 10~40wt%의 YAG계 형광체(121)와 0.01~5wt%의 안료(130)를 균일하게 분산시켜 코팅액을 제조한다. 이후, 제조된 코팅액을 기재필름(110)의 일면에 10~100㎛ 두께로 코팅하고, 자외선을 조사하여 경화시키면 휘도 향상 필름(100)이 제조된다.
이상으로 본 발명에 따른 휘도 향상 필름의 제조방법에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 본 발명은 아래의 실시예에 의해 보다 명확하게 이해될 수 있으나, 이는 본 발명의 예시를 위한 것에 불과하고 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
제조예
고분자 매트릭스에 YAG계 형광체(Y3A15012:Ce3+) 20wt%와 용성 아조 안료(Carmine 6B)를 0.1wt%를 혼합하여 60분 동안 교반한다. 이 경우, 고분자 매트릭스(Matrix)로는 단관능 우레탄아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머를 사용하였다. 이후, 안료와 매트릭스 혼합물에 광개시제를 첨가한다. 광개시제로는 IG184, IG907, TPO, CP4 중에서 선택하여 1~5wt% 첨가할 수 있으나, 여기서는 IG 184와 TPO를 5:5의 비율로 5wt% 첨가하였다. 마지막으로, 제조된 코팅액을 Mayer Bar로 형광체 코팅층의 상부 또는 PET 필름의 일면에 도포한 후 무전극 램프를 이용하여 약 5초간 조사한다. 이때 조사된 광량은 1000mj 이하가 바람직하다.
제1실시예
제조예에 따라 제조된 휘도 향상 필름을 이용하여 Blue-LED 에지형 LCD를 제작한 후 YAG계 형광체의 함량에 따른 LCD의 휘도와 색재현율을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다. 이 경우, 휘도와 색재현율은 일본 Topcon사의 BM-7FAST 색채휘도계를 이용하여 측정하였다.
구분 Ref. DBEF
(LED TV)
Ref. DBEF
(QD TV)
YAG
5wt%
YAG
10wt%
YAG
20wt%
YAG
30wt%
YAG
40wt%
YAG
50wt%
휘도[nit] 430 450 230 430 480 510 540 500
X 0.2730 0.2593 0.2150 0.2350 0.2550 0.2630 0.2750 0.3050
Y 0.2925 0.2911 0.2277 0.2577 0.2877 0.2903 0.2935 0.3120
색재현성[%] 81.6 100 79.8 81.3 82.6 82.3 81.3 75.0
[표 1]로부터 YAG 형광체의 함량이 증가할수록 휘도가 향상되고, 양호한 색재현율을 나타내나, YAG 형광체의 함량이 5wt%일 경우에는 휘도가 230nit로 매우 낮고, YAG 형광체의 함량이 50wt%일 경우에는 색재현율이 75.0%로 낮아 YAG 형광체의 함량은 10~40wt%가 바람직한 것을 알 수 있다.
제2실시예
제조예에 따라 제조된 휘도 향상 필름의 안료 종류와 함량을 변경하면서 제1실시예와 동일한 방식으로 휘도와 색재현율을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 2] 내지 [표 6]에 각각 나타내었다. 이 경우, YAG 형광체의 함량은 20wt%로 하였고, 휘도 향상 필름의 두께는 50㎛로 하였다. 한편, [표 2] 내지 [표 6]의 휘도 데이터는 QD Ref.(450nit)를 기준으로 %로 환산한 값이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
[표 2] 내지 [표 6]으로부터 우수한 휘도와 색재현율을 얻기 위해서는 안료층의 함량은 0.01~5wt%인 것이 바람직함을 알 수 있다.
제3실시예
제조예에 따라 제조된 휘도 향상 필름의 YAG계 형광체 코팅 두께에 따른 컬 특성을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 7]에 나타내었다.
Figure pat00006
[표 7]로부터 YAG계 형광체의 코팅 두께가 10㎛ 미만이면 컬 특성이 양호하지만 코팅 외관이 불량하고, YAG계 형광체의 코팅 두께가 100㎛를 초과하면 컬 발생량이 20mm 이상으로 과다한 것을 확인할 수 있다.
100 : 휘도 향상 필름 110 : 기재필름
120 : YAG계 형광체층 121: YAG계 형광체
130 : 안료 140 : 고분자 매트릭스

Claims (10)

  1. 기재필름과;
    상기 기재필름의 상부에 코팅되는 YAG계 형광체층; 및
    상기 YAG계 형광체층의 내부에 분산되는 안료;
    를 포함하는 휘도 향상 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 380~430nm, 480~510nm, 560~600nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 용성 아조 안료(Carmine 6B), 불용성 아조 안료(Toluidine Red), NaPhthol AS계(Fast Red FGR) 안료, Monoazo Yellow계(Monoazo Yellow G) 안료, Disazo Yellow계(Disazo Yellow GG) 안료 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 상기 YAG계 형광체층에 0.01~5wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  5. 제 1 항 에 있어서,
    상기 YAG계 형광체층은 고분자 매트릭스에 YAG계 형광체와 상기 안료가 분산된 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 YAG계 형광체층의 YAG계 형광체는 Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce), Tb3Al5012:Ce3+(TAG:Ce), Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+, Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 YAG계 형광체층은 YAG계 형광체가 YAG계 형광체와, 안료 및 고분자 매트릭스로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 10~40wt% 첨가되어 형성되는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 YAG계 형광체와, 안료 및 고분자 매트릭스로 이루어지는 코팅액 100wt%에 대해 0.01~5wt% 첨가되는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 YAG계 형광체층의 코팅 두께는 10~100㎛인 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
  10. 고분자 매트릭스에 YAG계 형광체와 안료를 균일하게 분산시켜 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액을 기재필름에 코팅한 후 자외선을 조사하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름의 제조방법.
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