KR20180056556A - 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재필름 내에 YAG계 형광체 10 내지 40 wt% 및 염료 0.01 내지 5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 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 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기재필름 내에 YAG계 형광체 및 염료를 첨가하여 휘도 및 색재현율이 향상된 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그의 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 이중휘도필름(Dual Brightness Enhancement Film, 이하 'DBEF') 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.
한국공개특허 제10-2010-0018999호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 기재필름 내에 YAG계 형광체 및 염료를 첨가하여 휘도 및 색재현율을 향상시켜, 기존의 DBEF를 대체할 수 있는 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기재필름 내에 YAG계 형광체 및 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름을 제공한다.
이 경우, YAG계 형광체는 기재필름 대비 10 내지 40 wt% 포함될 수 있다.
이 경우, 염료는 기재필름 대비 0.01 내지 5 wt% 포함될 수 있다.
이 경우, YAG계 형광체는 Y3A15O12:Ce3 +(YAG:Ce), Tb3A15O12:Ce3 +(TAG:Ce), Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 또는 Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3 + 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
이 경우, 염료는 380~430 nm, 480~510 nm 및 560~600 nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 빛을 흡수하는 염료일 수 있다.
이 경우, 염료는 히드록시 벤조트리아졸(hydroxy -benzotriazole)계, 로다민(rhodamine, RH)계, 스쿠아린(squarine, SQ)계, 시안(cyanine, CY)계 및 테트라아자포르피린(Tetra aza porphyrin, TAP )계 염료 중 선택된 1 종 이상의 물질일 수 있다.
또한, 본 발명은 용융 수지 용액에 YAG계 형광체와 염료를 균일하게 분산시킨 후 캐스팅 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기재필름 내에 YAG계 형광체 및 염료를 첨가하여, 휘도 및 색재현율이 향상된 고휘도 필름을 제조할 수 있으며, 종래의 휘도 향상 필름인 DBEF를 사용하지 않고도 LCD에 적용 시 휘도를 향상시켜 우수한 밝기를 구현할 수 있다.
또한, DBEF는 고굴절률층과 저굴절률층이 교대로 반복 적층된 필름으로 제조가 다소 복잡하나, 본 발명은 기재필름 내에 YAG계 형광체를 첨가된 단층구조로 제조가 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 액정표시장치용 고휘도 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 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 다음에서 상세하게 설명하기로 하며, 이하의 내용은 단지 예시하기 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 액정표시장치용 고휘도 필름의 단면도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고휘도 필름은 기재필름(100) 내에 YAG계 형광체(114) 10 내지 40 wt% 및 염료(122) 0.01 내지 5 wt% 포함한다.
상기 기재필름(100)은 가시광선, 자외선등의 활성 에너지를 투과하는 재료라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate)필름, 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetylcelluose) 필름, 폴리카보네이트(PC; Polycarbonate) 필름, 폴리이미드(Polyimide) 필름 및 아크릴(Acryl) 필름 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 상기 예들로만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
휘도를 향상시키기 위해서 본 발명의 기재필름(100) 내에 포함되는 YAG계 형광체(114)로는 예를들면, Y3A15O12:Ce3 +(YAG:Ce), Tb3A15O12:Ce3 +(TAG:Ce), Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 및 Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3 + 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 고휘도 필름은 상기 YAG계 형광체(114)가 기재필름(100) 내에 10 내지 40 wt% 포함될 수 있는데, 만약 10 wt% 미만이면 휘도가 향상되는 효과가 미비하고, 40 wt%를 초과하면 LCD에서 중요한 색재현율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 기재필름(100) 내에는 색재현율을 향상시키기 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 및 560~600 nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 빛을 흡수하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 도 3(a)와 같은 Blue LED의 빛이 상기 380~430 nm, 480~510 nm 및 560~600 nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 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.
특히, 보다 선명한 색재현율을 얻기 위하여 560 ~ 600nm 파장대역을 흡수하는 테트라아자포르피린(Tetra aza porphyrin, TAP)계 흡수염료 1종을 포함할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 고휘도 필름에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법에 대해 설명한다.
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate), 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetylcelluose), 폴리카보네이트(PC; Polycarbonate), 폴리이미드(Polyimide) 또는 아크릴(Acryl) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 수지에 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce), Tb3A15O12:Ce3 +(TAG:Ce), Y3Mg2AlSiO12:Ce3 + 또는 Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+ 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 YAG계 형광체(114)를 10 내지 40 wt% 및 염료 0.01 내지 5 wt%를 혼합하여 혼합물을 제조한다.
상기 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 이상인 물질을 사용할 수 있다.
특히, 보다 선명한 색재현율을 얻기 위하여 560 ~ 600nm 파장대역을 흡수하는 테트라아자포르피린(Tetra aza porphyrin, TAP)계 흡수염료 1종을 포함할 수 있다.
상기 혼합물을 통상의 필름제조 방식 중 캐스팅 공정에 따라 제조하여 상기 YAG계 형광체(114) 및 염료(122)가 포함된 기재필름(100)을 제조한다.
본 발명에 따른 통상의 캐스팅 공정은 중합공정을 통해 만들어진 열가소성 칩(chip)을 용융하여 일정폭이 T-다이에 토출시켜 시트형태로 만든 후, 2축 연신공정을 통하여 연신 필름을 만드는 것을 말한다.
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
중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 900 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 100kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Y3A15O12: Ce3+(YAG:Ce) 형광체가 10 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.
제조예 2
중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 800 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 200kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Y3A15O12: Ce3+(YAG:Ce) 형광체가 20 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.
제조예 3
중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 700 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 300kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Y3A15O12: Ce3+(YAG:Ce) 형광체가 30 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.
제조예 4
중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 600 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 400kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Y3A15O12: Ce3+(YAG:Ce) 형광체가 40 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.
실시예
실시예 1
제조예 2에서 용융된 PET chip 대비 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 20 wt%, 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 0.01 wt%를 첨가하여 PET 필름을 제조한다.
실시예 2
제조예 2에서 용융된 PET chip 대비 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 20 wt%, 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 0.1 wt%를 첨가하여 PET 필름을 제조한다.
실시예 3
제조예 2에서 용융된 PET chip 대비 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 20 wt%, 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 1 wt%를 첨가하여 PET 필름을 제조한다.
실시예 4
제조예 2에서 용융된 PET chip 대비 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 20 wt%, 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 3 wt%를 첨가하여 PET 필름을 제조한다.
실시예 5
제조예 2에서 용융된 PET chip 대비 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 20 wt%, 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 5 wt%를 첨가하여 PET 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 용융된 PET chip 대비 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 20 wt%, 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 0.001 wt%를 첨가하여 PET 필름을 제조한다.
비교예 2
제조예 2에서 용융된 PET chip 대비 Y3A15O12: Ce3 +(YAG:Ce) 형광체 20 wt%, 염료(4-Hydroxy-1H-benzotriazole) 7 wt%를 첨가하여 PET 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
실시예 및 비교예에서 제조된 PET 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 아래 표 1 내지 표 6과 같다.
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 9 비교예 10
휘도(%) 107 105 103 102 100 107 97
색재현율(%) 85 90 92 98 100 82.4 100
100: 기재필름 114: YAG계 형광체
122: 염료

Claims (7)

  1. 기재필름 내에 YAG계 형광체 및 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    YAG계 형광체는 기재필름 대비 10 내지 40 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    염료는 기재필름 대비 0.01 내지 5 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    YAG계 형광체는 Y3A15O12:Ce3 +(YAG:Ce), Tb3A15O12:Ce3 +(TAG:Ce), Y3Mg2AlSi2O12:Ce3+ 및 Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3 + 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    염료는 380~430 nm, 480~510 nm 및 560~600 nm 중 적어도 어느 하나의 파장대역의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    염료는 히드록시 벤조트리아졸(hydroxy -benzotriazole)계, 로다민(rhodamine, RH)계, 스쿠아린(squarine, SQ)계, 시안(cyanine, CY)계 및 테트라아자포르피린(Tetra aza porphyrin, TAP )계 염료 중 선택된 1 종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
  7. 용융 수지 용액에 YAG계 형광체와 염료를 균일하게 분산시킨 후 캐스팅 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법.
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