KR20180056579A

KR20180056579A - 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치

Info

Publication number: KR20180056579A
Application number: KR1020170150101A
Authority: KR
Inventors: 은종혁; 김병남; 류민영; 안호진; 강신비
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-11-11
Publication date: 2018-05-29

Abstract

본 발명은 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치는, 액정표시패널과 상기 액정표시패널의 저면에 설치되는 백라이트유닛으로 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 상기 백라이트유닛은 기재필름 내에 LUAG계 형광체가 분산된 고휘도 필름을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치{Liquid Crystal Display Device Comprising High Brightness Film}

본 발명은 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고휘도 필름에서 기재필름내에 LuAG계 형광체를 첨가하여 휘도 및 색재현율이 향상된 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치에 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.

한국공개특허 제10-2010-0018999호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정표시장치에 구비되는 고휘도 필름의 기재필름 내에 LuAG계 형광체를 첨가하여 휘도 및 색재현율을 향상시켜, 기존의 이중휘도향상필름(DBEF: Dual Brightness Enhancement Film)을 대체할 수 있는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명의 일 실시예에 따른 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치는, 액정표시패널과 상기 액정표시패널의 저면에 설치되는 백라이트유닛으로 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 상기 백라이트유닛에 기재필름에 LuAG계 형광체가 첨가된 고휘도 필름을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 백라이트유닛은 반사판, 도광판, 수직프리즘시트, 수평프리즘시트 그리고 상확산판이 차례로 적층되어 이루어지되, 수평프리즘시트와 상확산판 사이 또는 도광판과 수직프리즘시트 사이에 상기 고휘도 필름이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 도광판의 양측에는 청색 LED가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 백라이트유닛은 확산판, 수직프리즘시트, 수평프리즘시트 그리고 상확산판이 차례로 적층되어 이루어지되, 수평프리즘시트와 상확산판 사이 또는 확산판과 수직프리즘 사이에 상기 고휘도 필름이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 확산판의 직하에는 청색 LED가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 기재필름 내에는 LuAG계 형광체가 10 내지 40 wt% 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate)필름, 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetylcelluose) 필름, 폴리카보네이트(PC; Polycarbonate) 필름, 폴리이미드(Polyimide) 필름 또는 아크릴(Acryl) 필름 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 LuAG계 형광체는 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺또는 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce³⁺ 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

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

상기 PMMA는 0.1 내지 5 wt%를 포함할 수 있다.

상기 대전방지제는 0.01 내지 3 wt%를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 복합시트는 기재필름 내에 LuAG계 형광체가 첨가된 고휘도 필름과, 상확산판, 수평프리즘시트, 수직프리즘시트 또는 확산판 중 하나 이상이 일체로 합지되어 하나의 복합시트로 형성될 수 있다.

상기 복합시트의 고휘도 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함할 수 있다.

본 발명의 액정표시장치에 적용되는 고휘도 필름은 기재필름내에 형광체를 첨가하여 Blue LED에서 형광체가 발현하여 휘도를 상승시키는 역할을 하는 필름으로, Quantum Dot TV 대비 3M사 DBEF 필름 없이도 약 120% 정도 휘도를 높게 할 수 있어 기존 LCD TV 대비 우수한 휘도를 구현할 수 있다. 또한 기존 양자점 필름 대비 우수한 내구성을 갖고, 배리어 필름이 필요하지 않으므로 상대적으로 얇은 두께의 색재현율이 향상된 고휘도 필름을 제조할 수 있다.

도 1의 (a)~(d)는 본 발명에 따른 액정표시장치의 서로 다른 개략적 구현예를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 액정표시장치용 고휘도 필름의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 복합시트의 제조 공정 모식도이다.

이와 같은 본 발명을 다음에서 상세하게 설명하기로 하며, 이하의 내용은 단지 예시하기 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1의 (a)~(d)는 본 발명에 따른 액정표시장치의 서로 다른 개략적 구현예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10)과 백라이트유닛(20)(30)으로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트유닛(20)은 도 1의 (a)(b)에 도시된 바와 같이, 반사판(25), 도광판(24), 수직프리즘시트(23), 수평프리즘시트(22) 그리고 상확산판(21)이 차례로 적층되어 이루어지되, 수평프리즘시트(22)와 상확산판(21) 사이 또는 도광판(24)과 수직프리즘시트(23) 사이에 상기 고휘도 필름(100)이 적층될 수 있다. 도 1의 (a)(b)에 도시된 실시예는 도광판(24)의 측면에 광원이 설치되어 LED 에지형 백라이트를 구성할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트유닛(30)은 도 1의 (e)(f)에 도시된 바와 같이, 확산판(34), 수직프리즘시트(33), 수평프리즘시트(32) 그리고 상확산판(31)이 차례로 적층되어 이루어지되, 수평프리즘시트(32)와 상확산판(31) 사이 또는 확산판(34)과 수직프리즘시트(33) 사이에 상기 고휘도 필름(100)이 적층될 수 있다. 도 1의 (c)(d)에 도시된 실시예는 확산판(34)의 하부에 광원이 설치되어 LED 직하형 백라이트를 구성할 수 있다.

도 1의 (a)~(d)에 도시된 백라이트(20)(30)에는 청색 LED를 광원으로 적용함으로써 바람직하게 휘도를 향상시킬 수 있다.

다음에는 도 2에 의거 본 발명의 액정표시장치에 적용되는 고휘도 필름에 대하여 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고휘도 필름(100)은 기재필름(110) 내에 LuAG계 형광체(116)를 10 내지 40 wt% 포함한다.

상기 기재필름(110)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 또는 아크릴(Acryl) 필름 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 상기 예들로만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 기재필름(110) 내에 포함되는 LuAG계 형광체(116)로는 예를들면, Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺또는 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce³⁺중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명의 고휘도 필름은 상기 LuAG계 형광체(116)가 기재필름(110) 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.

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 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺또는 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce³⁺ 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(110)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:Ce³⁺형광체 100 kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ 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:Ce³⁺ 형광체 200kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ 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:Ce³⁺ 형광체 300kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ 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:Ce³⁺ 형광체 400kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ 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:Ce³⁺ 형광체 50kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ 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:Ce³⁺ 형광체 500kg을 고온 믹서기로 정밀하게 분산한 후, T-다이에 토출시켜 시트형태로 만들고, 2축 연신공정을 통해 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ 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

(백코팅)

한편, 본 발명의 액정표시장치에 적용되는 기재필름 내에 LuAG계 형광체층이 첨가된 고휘도 필름에는 백코팅(Back coating)을 더 포함할 수 있다.

상기 백코팅에 포함된 입자에 의해 고휘도 필름 이면에 요철을 부여해 다른 광학시트와의 블로킹을 방지하여 작업성을 향상시키고, 공정상 마찰로 인해 발생하는 정전기를 방지하는 효과가 있다.

백코팅에 사용되는 코팅 조액은 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 단관능 모노머, 광개시제, 레벨링제, 분산제 및 PMMA 입자 등으로 이루어 진다.

상기 PMMA 입자는 전체 백코팅에 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 백코팅에는 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 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, 대전 방지제를 0.01 내지 3wt% 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.

백코팅은 bar coating, slot-die coating 등의 방식을 사용할 수 있다.

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

(복합시트화)

또한, 본 발명에 따른 액정표시장치를 구성하는, 기재필름 내에 LuAG계 형광체층가 첨가된 고휘도 필름을 포함하는 여러 장의 필름을 하나의 복합시트 형태로 점착할 수 있다. 즉, 상기 고휘도 필름(HBF)과 다른 광학 필름들을 접착제로 라미네이션(lamination)하여 한 장의 복합시트로 제작하여 액정표시장치에 적용이 가능하다.

상기 다른 광학 필름들로는 고휘도 필름(100)을 포함하여 백라이트유닛(20)(30)을 구성하는 상확산판(21)(31), 수평프리즘시트(22)(32), 수직프리즘시트(23)(33) 및 확산판(34) 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.

상기 접착제는 투명접착제(OCA, Optical Clear Adhesive)를 사용하는 것이 바람직하며, direct bonding(full lamination) 또는 air gap bonding 방식으로 접착할 수 있다. 특히, direct bonding 방식은 air gap bonding 방식에 비해 수율은 낮지만 광학 특성이 우수해 시인성은 높고 전력 소모는 적은 장점이 있다.

상기 라미네이션은 도 4와 같은 공정에 의해 이루어진다. 제1 공급롤러(R1)를 통해 접착하고자 하는 광학필름(F1)이 공급되고, 제2 공급롤러(R2)를 통해 고휘도 필름(F2)이 공급된다. 상기 광학필름(F1)은 접착제 도포 롤러(R3)를 통과하며 광학필름의 적어도 한 면에 접착제(A)가 도포된 후 합지롤러(R4)를 거쳐 고휘도 필름(F2)과 합지되어 복합시트(F3)가 완성된다.

한편, 광학필름이 2가지 이상 선택되어 사용되는 경우에는 고휘도 필름과 1가지 광학필름을 상기 공정에 의해 먼저 합지한 후, 나머지 1가지 광학필름을 상기 공정을 반복하여 순차적으로 합지 시키는 과정을 거쳐 복합시트를 형성한다.

상기 복합시트는 고휘도 필름과 광학필름 사이에 접착제를 도포하여 형성할 수 있다. 예컨대, 광학필름 중 프리즘시트만 사용되는 경우 고휘도 필름과 프리즘시트 사이에 접착제를 도포하여 복합시트를 형성할 수 있다. 광학필름 중 프리즘시트 및 확산판이 사용되는 경우에는 고휘도 필름과 프리즘 시트 사이, 상기 프리즘시트와 확산판 사이에 각각 접착제를 도포하여 복합시트를 형성할 수 있다.

Claims

액정표시패널과 상기 액정표시패널의 저면에 설치되는 백라이트유닛으로 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 상기 백라이트유닛에 기재필름에 LuAG계 형광체가 첨가된 고휘도 필름을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 반사판, 도광판, 수직프리즘시트, 수평프리즘시트 그리고 상확산판이 차례로 적층되어 이루어지되, 수평프리즘시트와 상확산판 사이 또는 도광판과 수직프리즘시트 사이에 상기 고휘도 필름이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제2항에 있어서,
상기 도광판의 양측에는 청색 LED가 설치되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 확산판, 수직프리즘시트, 수평프리즘시트 그리고 상확산판이 차례로 적층되어 이루어지되, 수평프리즘시트와 상확산판 사이 또는 확산판과 수직프리즘 사이에 상기 고휘도 필름이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제4항에 있어서,
상기 확산판의 직하에는 청색 LED가 설치되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제 1 항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재필름 내에는 LuAG계 형광체가 10 내지 40 wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate)필름, 트리아세틸셀룰로오스(TAC; Triacetylcelluose) 필름, 폴리카보네이트(PC; Polycarbonate) 필름, 폴리이미드(Polyimide) 필름 또는 아크릴(Acryl) 필름 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 LuAG계 형광체는 Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺또는 Lu₂CaMg₂Si₃O₁₂:Ce³⁺ 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고휘도 필름을 포함하는 액정표시장치.
제1항에 있어서,
상기 휘도 향상 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름을 포함하는 액정표시장치.
제9항에 있어서,
상기 PMMA는 0.1 내지 5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름을 포함하는 액정표시장치.
제9항에 있어서,
상기 대전방지제는 0.01 내지 3 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름을 포함하는 액정표시장치.
기재필름의 일면에 LuAG계 형광체층이 첨가된 휘도 향상 필름과, 상확산판, 수평프리즘시트, 수직프리즘시트 또는 확산판 중 하나 이상이 일체로 합지되어 하나의 복합시트로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.
제12항에 있어서,
상기 휘도 향상 필름은 일면에 PMMA와 대전방지제를 포함하는 백코팅(Back coating)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 복합시트.