KR20180056577A - 액정표시장치용 고휘도 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재필름, LuAG계 형광체를 포함하며 상기 기재필름의 일면에 형성되는 코팅층, 및 상기 코팅층에서 형성되는 패턴부를 포함하는 LCD용 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, 더욱 상세하게는 기재필름 상에 LuAG계 형광체를 포함하는 코팅층이 형성되어 색재현율 및 휘도를 향상시키는 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, LCD는 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위해 휘도 향상 필름이 적용되는데, 종래의 휘도 향상 필름은 화면 밝기의 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 색재현율과 휘도를 향상시키는 고휘도 필름 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
위와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고휘도 필름은 기재필름, LuAG계 형광체를 포함하며 상기 기재필름의 일면에 형성되는 코팅층, 및 상기 코팅층에서 형성되는 패턴부를 포함한다.
본 발명에 따른 고휘도 필름에 있어서, 상기 LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름에 있어서, 상기 코팅층은 LuAG계 형광체 10 ~ 40wt%를 포함하는 코팅액이 상기 기재필름에 도포되어 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름에 있어서, 상기 패턴부는 삼각뿔형, 사각뿔형, 반구형, 및 비구(非球)형 중 어느 하나 또는 둘 이상의 형상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름에 있어서, 상기 패턴부의 적어도 일부는 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 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름에 있어서, PMMA(Poly(methyl methacrylate)) 입자 및 대전방지제(Anti-static agents)를 포함하는 백코팅(back coating)층이 상기 기재필름의 타면에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름에 있어서, 상기 PMMA 입자는 상기 백코팅층에서 0.1 ~ 5 wt% 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름에 있어서, 상기 대전방지제는 상기 백코팅층에서 0.01 ~ 3 wt% 포함될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법은, (A) LuAG계 형광체를 포함하는 코팅액을 기재필름의 일면에 도포하여 상기 기재필름의 일면에 코팅층을 형성하는 단계, 및 (B) 상기 코팅층에 패턴부를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법에 있어서, 상기 (A) 단계에서 상기 코팅액은 LuAG계 형광체 10 ~ 40wt%를 고분자 매트릭스에 넣어 교반시킨 후 광개시제를 첨가하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법에 있어서, 상기 (A) 단계에서 상기 코팅층은 10 ~ 100 ㎛의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법에 있어서, 상기 (B) 단계에서 상기 패턴부는 상기 코팅층에 음각 패턴을 적층시켜 상기 코팅층을 경화시킨 후 상기 음각 패턴을 제거함으로써 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 고휘도 필름의 제조방법에 있어서, 상기 (B) 단계 이후에, 상기 패턴부가 형성된 코팅층을 무전극 램프로 조사하여 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 LCD용 고휘도 필름은 연필경도, 부착력, Curl, 내굴곡성과 같은 물리적 특성이 양호하고 높은 휘도를 나타내므로, LCD에 적용 시 기존 LCD TV 대비 우수한 콘트라스트(contrast)를 구현할 수 있다. 또한 상대적으로 얇은 두께의 고휘도 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 필름의 개략적인 단면도이다.
이와 같은 본 발명을 첨부도면을 참조하여 다음에서 상세하게 설명하기로 하며, 이하의 내용은 단지 예시하기 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 필름의 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 필름은 기재필름(11)을 포함하며, 기재필름의 일면에 LuAG(Lutetium aluminum garnet)계 형광체(12)가 포함되는 코팅층(13)이 형성된다. 그리고 이 코팅층(13)에는 패턴부가 형성된다.
기재필름(11)은 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 트리아세틸셀룰로스(triacetyl cellulose; TAC), 폴리이미드(polyimide; PI), 또는 아크릴(acryl) 계열의 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 물질로 한정되는 것은 아니다.
기재필름(11)의 일면에 형성되는 코팅층(13)은 LuAG계 형광체(12)를 포함한다. LuAG계 형광체는 Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
코팅층(13)은 LuAG계 형광체(12)를 포함하는 코팅액이 기재필름의 일면에 도포됨으로써 형성될 수 있다.
코팅액은 LuAG계 형광체 10 내지 40wt%를 포함하도록 제조될 수 있다. 코팅액에 포함되는 LuAG계 형광체가 10 wt% 미만이면 휘도 향상 효과가 미흡하며, 40 wt%를 초과하면 색재현성이 저하되는 문제가 있다.
코팅층(13)이 형성된 기재필름(11)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 pat00008
”, "
Figure pat00009
”, "
Figure pat00010
”, "
Figure pat00011
”, "
Figure pat00012
”, "
Figure pat00013
”, 및 "
Figure pat00014
” 중 어느 하나 또는 둘 이상의 형상을 갖도록 형성될 수도 있다.
도 1에서는 단면이 "
Figure pat00015
”형상인 패턴부를 갖는 고휘도 필름의 예가 제시되고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고휘도 필름의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 코팅액을 제조하기 위하여, LuAG계 형광체(예컨대 Tb3Al5O12:Ce3+ 20wt%)를 고분자 매트릭스(Matrix)에 넣어 일정시간(예컨대 60분) 교반시킨다. 여기서 고분자 매트릭스는 Nc chem.의 NSP53, NSP52 중 NSP53이 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 LuAG계 형광체가 돌출되어 외관 불량을 야기할 수 있고, 100㎛를 초과하면 코팅시 컬(Curl) 특성이 악화되어 고분자 매트릭스로 적용 가능한 수지가 제한되는 문제가 있다. 아래 [표1]은 코팅층의 두께에 따른 컬(curl) 데이터를 나타낸 것이다.
코팅층의 두께에 따른 컬(curl)
코팅 두께 [㎛] 5 10 30 50 70 100 120 150
Curl [㎜] 0 3 4 7 10 18 22 25
코팅층을 형성하도록 기재필름에 코팅액을 도포한 후 그 위에 음각 패턴을 적층하고 UV램프를 이용하여 예비 경화한 후 음각 패턴을 제거함으로써 코팅층에서 패턴부가 형성될 수 있다. 패턴부가 형성된 코팅층(13)이 경화되도록 코팅층(13)에 무전극 램프를 이용하여 일정시간(예컨대 약 5초간) 조사할 수 있으며, 이때 조사되는 광량은 1000mj이하일 수 있다.
상기한 과정을 포함하는 제조방법에 의해 본 실시예에 따른 고휘도 필름이 제조될 수 있다.
한편, 아래의 [표 2]는 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 필름이 적용된 LCD TV의 휘도 및 색재현성을 종래의 이중 휘도 향상 필름(Dual Bright Enhancement Film; DBEF)이 적용된 LED TV 및 QD TV의 그것과 비교한 실험 데이터를 나타낸 것이다.
LuAG계 형광체의 함량이 10 ~ 40 wt% 일 때의 실험데이터
구분 Ref. DBEF
(LED TV) 		Ref. DBEF
(QD TV) 		LuAG
함량 wt% 		LuAG 10 LuAG 20 LuAG 30 LuAG 40
휘도 [nit] 430 450 휘도 [%] 430 480 510 540
X 0.2730 0.2593 X 0.2350 0.2550 0.2630 0.2750
Y 0.2925 0.2911 Y 0.2577 0.2877 0.2903 0.2935
색재현성[%] 81.6 100 색재현성[%] 81.3 82.6 82.3 81.3
그리고, 아래의 [표 3]은 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 필름과 비교하기 위한 실험데이터로서, 기재필름의 코팅층에 LuAG계 형광체의 함량이 10wt% 미만, 그리고 40wt% 초과의 휘도 필름이 적용된 LCD TV의 휘도 및 색재현성을 종래의 이중 휘도 향상 필름(Dual Bright Enhancement Film; DBEF)이 적용된 LED TV 및 QD TV의 그것과 비교한 실험 데이터를 나타낸 것이다.
LuAG계 형광체의 함량이 5wt% 및 50 wt%일 때의 실험데이터
구분 Ref. DBEF
(LED TV) 		Ref. DBEF
(QD TV) 		LuAG
함량 wt% 		LuAG 5 LuAG 50
휘도 [nit] 430 450 휘도 [%] 230 500
X 0.2730 0.2593 X 0.2150 0.3050
Y 0.2925 0.2911 Y 0.2277 0.3120
색재현성[%] 81.6 100 색재현성[%] 79.8 75.0
[표 2] 및 [표 3]에 나타난 휘도 데이터는 일본 Topcon사의 BM-7FAST 색채휘도계로 측정한 것이다.
본 실시예에 따른 고휘도 필름은 코팅층(13)이 형성되지 않은 타면에 백코팅(back coating)층이 형성될 수 있다. 백코팅층(14)에 포함된 입자에 의해 필름면에 요철을 부여하여 다른 광학시트와 블로킹을 방지하고, 공정상 마찰로 인한 정전기 발생을 방지할 수 있다.
백코팅층(14)을 형성하는 코팅 조액은 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 분산제 및 PMMA 입자를 포함한다.
PMMA 입자는 백코팅층(14)에서 0.1 내지 5 wt% 함유하는 것이 바람직하다. 0.1wt% 미만인 경우 필름면에 충분한 요철을 형성하지 못하고, 5wt% 초과인 경우 높은 헤이즈에 의한 투과광 손실이 발생하게 된다. PMMA 입자의 함량을 조절하여 백코팅층(14)의 헤이즈를 1 내지 20%로 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 백코팅층(14)에는 필요에 따라 대전방지제(Anti-static agents)를 첨가제로 추가할 수 있다. 대전방지제를 첨가함에 따라 표면 저항 조절이 가능하다.
대전방지제는 백코팅층(14)에서 0.01 내지 3wt% 포함되는 것이 바람직하다. 대전방지제의 함량이 0.01 wt% 미만인 경우 정전기 방지를 위한 표면 저항이 부족하고, 3wt% 초과인 경우는 필요 이상의 과량을 첨가하는 결과를 낳게 되는바, 대전방지제를 0.01 내지 3wt% 첨가하여 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 범위가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 표면 저항이 1010~1012 Ohm/□ 인 경우, 필름의 동적 상태에서의 장해방지가 가능하고, 대전 후 대전현상이 즉시 감쇠하는 효과가 있기 때문이다.
백코팅층(14)의 형성을 위하여 bar coating나 slot-die coating 등의 방식이 사용될 수 있다. 백코팅층(14)의 두께는 1 내지 10μm 가 바람직하다. 두께가 1 μm 미만인 경우 필름면에 충분한 요철이 형성되지 않아 블로킹 방지가 어렵고, 10 μm 초과인 경우 높은 헤이즈(haze)에 의한 투과광 손실 문제가 발생한다.
이상 본 발명에 따른 실시예에 관하여 자세히 설명하였다. 다만 상기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 것으로 본 발명은 상기한 실시예로만 한정되지 않는다. 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 상기 실시예로부터 다양한 변형이나 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (13)

  1. 기재필름;
    LuAG계 형광체를 포함하며 상기 기재필름의 일면에 형성되는 코팅층; 및
    상기 코팅층에서 형성되는 패턴부;
    를 포함하는 고휘도 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LuAG계 형광체는
    Lu3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3+, Lu2CaMg2Si3O12:Ce3+ 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은
    LuAG계 형광체 10 ~ 40 wt%를 포함하는 코팅액이 상기 기재필름에 도포되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 패턴부는
    삼각뿔형, 사각뿔형, 반구형, 및 비구(非球)형 중 어느 하나 또는 둘 이상의 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패턴부의 적어도 일부는
    단면이, "
    Figure pat00016
    ”, "
    Figure pat00017
    ”, "
    Figure pat00018
    ”, "
    Figure pat00019
    ”, "
    Figure pat00020
    ”, "
    Figure pat00021
    ”, 및 "
    Figure pat00022
    ” 중 어느 하나 또는 둘 이상의 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    PMMA(Poly(methyl methacrylate)) 입자 및 대전방지제(Anti-static agents)를 포함하는 백코팅(back coating)층이 상기 기재필름의 타면에 형성되는 고휘도 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 PMMA 입자는 상기 백코팅층에서 0.1 ~ 5 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 대전방지제는 상기 백코팅층에서 0.01 ~ 3 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름.
  9. (A) LuAG계 형광체를 포함하는 코팅액을 기재필름의 일면에 도포하여 상기 기재필름의 일면에 코팅층을 형성하는 단계; 및
    (B) 상기 코팅층에 패턴부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 고휘도 필름의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 상기 코팅액은 LuAG계 형광체를 고분자 매트릭스에 넣어 교반시킨 후 광개시제를 첨가하여 제조되며,
    상기 코팅액에서 LuAG계 형광체는 10 ~ 40 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 상기 코팅층은 10 ~ 100 ㎛의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름의 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 (B) 단계에서 상기 패턴부는 상기 코팅층에 음각 패턴을 적층시켜 상기 코팅층을 경화시킨 후 상기 음각 패턴을 제거함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름의 제조방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 (B) 단계 이후에, 상기 패턴부가 형성된 코팅층을 무전극 램프로 조사하여 경화시키는 단계를 더 포함하는 고휘도 필름의 제조방법.
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