KR20180056576A - 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 1 내지 40 wt% 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 LuAG계 형광체를 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 기존의 DBEF를 대체할 수 있는 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기재필름과 상기 기재필름 내에 분산되어 있는 LuAG계 형광체를 포함하는 액정표시장치용 고휘도 필름을 제공한다.

이 경우, 상기 LuAG계 형광체는 10 내지 40 wt% 포함될 수 있다.

이 경우, LuAG계 형광체는 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +}, Tb₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 및 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce^{3 +} 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.

이 경우, 상기 고휘도 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 PMMA는 0.1 내지 5 wt%를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 대전방지제는 0.01 내지 3 wt%를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 용융 수지에 LuAG계 형광체를 혼합시킨 후 캐스팅 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 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 LuAG계 형광체를 첨가된 단층구조로 제조가 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 액정표시장치용 고휘도 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 고휘도 필름의 일면에 백코팅층을 포함하는 경우의 단면도이다.

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 필름(10)은 기재필름(100) 내에 LuAG계 형광체(116)를 10 내지 40 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.

본 발명의 기재필름(100) 내에 포함되는 LuAG계 형광체(116)로는 예를들면, Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Tb₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 및 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce^{3 +}중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명의 고휘도 필름은 상기 LuAG계 형광체(116)가 기재필름(100) 내에 기재필름 대비 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.

또한, 본 발명은 고휘도 필름에 백코팅(Back coating)층(150)을 더 포함할 수 있다.

상기 고휘도 필름(10)은 상기 백 코팅층(150)에 포함된 입자에 의해 요철이 부여되어, 다른 광학시트와의 블로킹을 방지하여 작업성을 향상시키고, 공정상 마찰로 인해 발생하는 정전기를 방지하는 효과가 있다.

백코팅층에 사용되는 코팅 조액은 통상의 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 분산제 및 PMMA 입자를 포함하여 이루어진다.

상기 PMMA 입자는 전체 백 코팅층에 대해 0.1 내지 5 wt% 함유하는 것이 바람직하다. 0.1wt% 미만인 경우 고휘도 필름의 이면에 충분한 요철을 형성하지 못하고, 5wt% 초과인 경우 높은 헤이즈에 의한 투과광 손실이 발생하게 되므로, PMMA 입자의 함량을 조절하여 백코팅층의 헤이즈를 1 내지 20%로 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 백코팅층에는 필요에 따라 대전 방지제(Anti-static)를 첨가제로 추가할 수 있다. 상기 대전 방지제를 첨가함에 따라 표면 저항 조절이 가능하며, 대전 방지제는 백코팅층 전체 대비 0.01 내지 3 wt% 포함되는 것이 바람직하다. 대전방지제의 함량이 0.01 wt% 미만인 경우 정전기 방지를 위한 표면 저항이 부족하고, 3 wt% 초과인 경우는 필요 이상의 과량을 첨가하는 결과를 낳게 되는바, 대전 방지제를 0.01 내지 3 wt% 첨가하여 표면 저항이 10¹⁰~10¹² Ohm/□ 범위가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 표면 저항이 10¹⁰~10¹² Ohm/□ 인 경우, 필름의 동적상태에서의 장해방지가 가능하고, 대전 후 대전현상이 즉시 감쇠하는 효과가 있기 때문이다.

백 코팅층의 백 코팅은 bar coating, slot-die coating 등의 방식을 사용할 수 있다.

상기 백코팅시 코팅층의 두께는 1 내지 10 μm 가 바람직하다. 두께가 1 μm 미만인 경우 광학필름의 이면에 충분한 요철이 형성되지 않아 블로킹 방지가 어렵고, 10 μm 초과인 경우 높은 헤이즈(haze)에 의한 투과광 손실 문제가 발생한다.

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) 및 아크릴(Acryl) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 수지에 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Tb₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 및 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce^{3 +} 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 LuAG계 형광체(116)를 10 내지 40 wt% 혼합하여 혼합물을 제조한다.

상기 혼합물을 통상의 필름제조 방식 중 캐스팅 공정에 따라 제조하여 상기 LuAG계 형광체(116)가 포함된 기재필름(100)을 제조한다.

본 발명에 따른 통상의 캐스팅 공정은 중합공정을 통해 만들어진 열가소성 칩(chip)을 용융하여 일정폭의 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.

실시예

실시예 1

중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 900 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체 100 kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체가 10 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.

실시예 2

중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 800 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체 200kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체가 20 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.

실시예 3

중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 700 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체 300kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체가 30 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.

실시예 4

중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 600 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체 400kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체가 40 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.

비교예

비교예 1

중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 950 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체 50kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체가 5 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.

비교예 2

중합공정을 통해 제조된 Mw=40,000 g/mol의 PET chip 500 kg을 용융하고, 용융된 PET chip에 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체 500kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +} 형광체가 50 wt% 포함된 PET 필름을 제조한다.

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, 그 결과는 아래 표 1과 같다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
색재현율(%)	81.3	82.4	82.4	81.2	79.0	75.0
휘도(nit)	431	474	498	522	210	522

10: 고휘도 필름 100: 기재필름
116: LuAG계 형광체
150 : 백코팅

Claims (7)

1. 기재필름;과
   상기 기재필름 내에 분산되어 있는 LuAG계 형광체;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 LuAG계 형광체가 기재필름 대비 10 내지 40 wt% 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
3. 제1항에 있어서,
   LuAG계 형광체는 Lu₃Al₅O₁₂:Ce^{3 +}, Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ 및 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce^{3 +} 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
4. 제1항에 있어서,
   상기 고휘도 필름은 일면에 PMMA 또는 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 PMMA는 백코팅층 대비 0.1 내지 5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
6. 제4항에 있어서,
   상기 대전방지제는 백코팅층 대비 0.01 내지 3 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름.
7. 용융 수지에 LuAG계 형광체를 혼합시킨 후 캐스팅 공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 고휘도 필름의 제조방법.

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