KR20210024377A - 청색광 차단 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청색광 차단 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체에 유해한 청색광의 차단 효과를 극대화하면서도 LED 광원 본래의 색온도 변화를 최소화하고 유해 청색광을 제외한 전광선 투과율의 저하를 최소화하여 우수한 광효율을 갖도록 함과 동시에 휴대용 전자장비나 조명등을 포함하는 다양한 LED 사용기기에 적용이 가능하며 청색광 차단으로 인한 제조비용의 상승을 최소화할 수 있는 청색광 차단 필름에 관한 것이다.

Description

청색광 차단 필름{Blue light blocking film}
본 발명은 청색광 차단 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체에 유해한 청색광의 차단 효과를 극대화하면서도 LED 광원 본래의 색온도 변화를 최소화하고 유해 청색광을 제외한 전광선 투과율의 저하를 최소화하여 우수한 광효율을 갖도록 함과 동시에 휴대용 전자장비나 조명등을 포함하는 다양한 LED 사용기기에 적용이 가능하며 청색광 차단으로 인한 제조비용의 상승을 최소화할 수 있는 청색광 차단 필름에 관한 것이다.
최근 들어 LED로부터 방출되는 청색광(Blue light)이 눈 건강에 안좋은 영향을 끼친다는 연구결과가 발표되면서, 청색광을 줄이거나 차단하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.
그 중, 대한민국 등록특허공보 제10-1638322호 및 공개특허공보 제10-2016-0109800호에는 각각 블루라이트 차단 필름을 포함하는 LED 조명등 및 블루라이트 차단 접착필름이 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 각각 LED 모듈과 확산판의 사이에 블루라이트 차단필름을 설치하여 LED로부터 발생되는 블루라이트를 차단시킬 수 있도록 구성된 것과, 폴리에스테르로 이루어진 기재 필름, 상기 기재 필름의 상부에 도포된 아크릴 접착제 층 및 상기 기재 필름 층의 하부에 도포된 실리콘 점착제 층을 포함하고, 상기 아크릴 점착제 층에 4-메틸-7-디에틸아미노쿠마린을 부가하여 블루라이트를 차단시킬 수 있도록 구성된 것에 그 특징이 있다.
즉, 상기 종래기술들은 복잡한 다층 구조의 블루라이트 차단필름을 이용하여 LED로부터 발생되는 블루라이트를 차단시킬 수 있도록 구성되어 있으나, 복잡한 다층구조의 블루라이트 차단필름은 색차값(b*)이 블루라이트 차단율에 비해 상대적으로 높아 조명 시 광원의 색온도가 누렇게 변하게 되어 LED 광원의 본래 색온도를 유지하지 못하게 되는 문제점이 있으며, 블루라이트 차단필름이 백색 광확산 전면커버의 배면에 배치될 경우에는 블루라이트 차단필름의 누런 색깔이 비조명일 때에도 백색 광확산 전면커버의 밖으로 느러나 노르스름한 색상을 나타내게 되어 조명의 미관을 해치게 되는 단점도 있다.
또한, 상기 종래기술들에 적용된 복잡한 다층 구조의 블루라이트 차단필름은 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 높은 제조원가로 인해 전체적인 제조비용이 많이 소요된다는 문제점도 있다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1638322호(2016. 07. 11. 공고) 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0109800호(2016. 09. 21. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 투명 필름의 전면 또는 전, 후면에 청색광 차단제를 포함하는 청색광 차단층 또는 청색광 차단 코팅층을 형성하거나 투명 필름의 내부에 청색광 차단제를 포함시킴으로써 인체에 유해한 청색광의 차단 효과를 극대화하면서도 LED 광원 본래의 색온도 변화를 최소화하고 유해 청색광을 제외한 전광선 투과율의 저하는 최소화시킬 수 있도록 하는 청색광 차단 필름을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 단순한 구성으로 인해 제품 제조에 필요한 공정수를 줄일 수 있도록 함과 동시에 제조원가를 절감시킬 수 있도록 하는 청색광 차단 필름을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
투명 필름의 전면 또는 전, 후면에 청색광 차단제를 포함하는 청색광 차단층 또는 청색광 차단 코팅층이 형성되거나, 투명 필름의 내부에 청색광 차단제를 포함하여 청색광을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 청색광 차단층은 청색광 차단제가 혼합된 마스터배치(masterbatch) 또는 컴파운드된 조성이 표면에 라미네이션(lamination)된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청색광 차단 코팅층은 청색광 차단제를 혼합하여 조성된 잉크를 표면에 코팅하여 경화시킴으로써 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 청색광 차단제는 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물, Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%를 포함하는 조성의 혼합물, 4-메틸-7-디에틸아미노쿠마린, 티오펜(thiophene)과 벤젠(benzene)의 화합물 청광-발산제 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청색광 차단 코팅층은, Acrylated monomer(모노머) 30 ~ 40 중량%, Epoxy acrylate resin(올리고머) 20 ~ 30 중량%, Urethane acrylate resin(올리고머) 10 ~ 20 중량%, Synthetic Amorphous Pyrogenic silica 5 ~ 15 중량%, Triethanolamine 1 ~ 5 중량%, Photoinitiator(광개시제) 2 ~ 10 중량%, 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 포함하는 조성의 잉크를 코팅한 후 UV경화하여 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 청색광 차단 코팅층을 형성하기 위한 잉크는 Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%를 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 청색광 차단 코팅층은, Rosin ester phenolic resin(변성페놀수지) 30 ~ 40 중량%, Soy oil 10 ~ 20 중량%, Hydrotreated light distillates (petroleum) 25 ~ 35 중량%, Synthetic Amorphous, Pyrogenic Silica 5 ~ 15 중량%, Polytetrafluoroethylene 1 ~ 5 중량%, 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 포함하는 조성의 잉크를 코팅한 후 열경화하여 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 청색광 차단 코팅층을 형성하기 위한 잉크는 Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%를 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 청색광 차단층은, PMMA(Polymethyl Methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate) 중 중 어느 하나의 100 중량부에 대하여, 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제)이 1 ~ 20 중량부 만큼 포함된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청색광 차단층은, PMMA(Polymethyl Methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate) 중 중 어느 하나의 100 중량부에 대하여, Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%의 조성으로 된 혼합물이 1 ~ 20 중량부 만큼 더 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 투명 필름에 포함되거나 투명 필름의 전면 또는 전, 후면에 형성되는 청색광 차단층 또는 청색광 차단 코팅층에 포함되는 청색광 차단제의 조성으로 인해 LED 광원에서 발광되는 청색광 파장영역 400 ~ 500nm 중 유해 청색광 파장영역 400 ~ 450nm의 차단을 효과적으로 최적화하면서도 유해 청색광을 제외한 전광선 투과율의 저하는 최소화함으로써 우수한 광효율을 보일 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 청색광 차단제 조성에 의해 비조명 시 누런 색깔의 외관을 나타내는 것과 조명 시 LED 광원 본래의 색온도 변화를 최소화함으로써 필름을 통과하는 LED 광원의 외관 및 색온도가 미려하도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 단순한 구성으로 인해 제품 제조에 필요한 공정수를 줄일 수 있고, 그에 따라 제품의 제조원가를 절감시킬 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 청색광 차단 필름의 일실시예를 나타낸 부분 확대 단면도.
도 2의 (a),(b)는 본 발명에 따른 청색광 차단 필름의 다른 실시예를 나타낸 부분 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 청색광 차단 필름의 파장 영역별 광투과율 테스트 결과를 나타낸 도면.
도 4는 LED 광원의 파장별 POWER 분포를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 청색광 차단 필름의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 청색광 차단 필름의 일실시예를 나타낸 부분 확대 단면도이고, 도 2의 (a),(b)는 본 발명에 따른 청색광 차단 필름의 다른 실시예를 나타낸 부분 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 청색광 차단 필름의 파장 영역별 광투과율 테스트 결과를 나타낸 도면이고, 도 4는 LED 광원의 파장별 POWER 분포를 나타낸 도면이다.
본 발명은 인체에 유해한 청색광의 차단 효과를 극대화하면서도 LED 광원 본래의 색온도 변화를 최소화하고 유해 청색광을 제외한 전광선 투과율의 저하를 최소화하여 우수한 광효율을 갖도록 함과 동시에 휴대용 전자장비나 조명등을 포함하는 다양한 LED 사용기기에 적용이 가능하며 청색광 차단으로 인한 제조비용의 상승을 최소화할 수 있는 청색광 차단 필름(100)에 관한 것으로, 먼저 그 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 투명 필름(110)의 내부에 청색광 차단제(120)가 포함된 것에 그 특징이 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 투명 필름(110)은 빛을 투과시키는 투명 재질로 이루어져 전자기기, 조명 등 LED를 사용하는 제품의 표면에 부착될 수 있는 것으로, 그 재질로는 PMMA(Polymethyl Methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate), 유리 등이 사용될 수 있다.
이하에서는, 전자기기, 조명 등 본 발명에 따른 청색광 차단 필름(100)이 부착되어 사용될 수 있는 모든 LED 사용기기들을 'LED 장치'(미도시)라 부르기로 한다.
다음, 상기 청색광 차단제(120)는 투명 필름(110)의 내부에 포함되어 LED 광원(미도시)으로부터 발생된 빛에 포함된 청색광에 해당하는 파장의 빛을 차단시키는 역할을 하는 것으로, 청색광 중에서도 인체에 유해하다고 알려진 400 ~ 450 nm 파장의 청색광을 차단한다.
이때, 상기 청색광 차단제(120)의 성분으로는 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester(CAS No. 72955-45-4)와 0.5 중량% 미만의 Methanol(CAS No. 67-56-1)을 포함하는 조성의 혼합물(이하, '차단제 A'라 한다.), Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate(CAS No. 83044-89-7) 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate(CAS No. 83044-90-0) 50~60 중량%를 포함하는 조성의 혼합물(이하, '차단제 B'라 한다.), 4-메틸-7-디에틸아미노쿠마린, 티오펜(thiophene)과 벤젠(benzene)의 화합물 청광-발산제 중 어느 하나 이상이 조합되어 포함될 수 있다.
또한, 상기 청색광 차단제(120)의 부가성분으로는 2,5-비스(5-t-부틸벤즈옥사졸-2-일) 또는 UV 안정제 등이 사용될 수 있으며, 사용되는 청색광 차단제(120)의 종류 및 양에 따라 차단되는 청색광의 파장 및 양, 그리고 조명 또는 비조명 시, 즉 LED가 빛을 발하는 경우 또는 LED가 빛을 발하지 않는 경우 LED 장치의 외관 색깔이 누렇게 변하는 현상을 조정할 수 있게 된다.
즉, 후술하겠지만, 상기 청색광 차단제(120)의 성분 중 차단제 A는 인체에 유해한 400 ~ 450 nm 파장의 청색광 중 비교적 장파장에 해당되는 420nm 이상의 청색광을 주로 차단하는 역할을 하는 것이고, 차단제 B는 단파장에 해당되는 400 ~ 420nm의 청색광을 주로 차단하는 역할을 하는 것으로, 차단하고자 하는 청색광의 파장에 따라 차단제 A와 차단제 B를 선택적으로 사용할 수 있다.
그리고, 상기 청색광 차단제(120)의 투입량은 상기 투명 필름(110)의 두께에 따라 증감시켜야만 되는데, 이는 투명 필름(110)의 두께에 따라 동일한 청색광 차단효과를 보일 수 있도록 하기 위해서는 투명 필름(110)에 포함된 청색광 차단제(120)의 밀도가 동일해야만 되기 때문이다.
본 발명에 의하면 상기 청색광 차단제(120)의 투입량은 상기 투명 필름(110) 100 중량부에 대하여 차단제 A 0.5 ~ 3.0 중량부, 차단제 B 0.5 ~ 3.0 중량부의 조성으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 후술하겠지만, LED로 부터 발생하는 빛 중 단파장에 해당되는 400 ~ 420nm의 청색광의 양은 미비하다 할 수 있고, LED 장치 자체에서 차단되는 경우도 있으므로 상기 차단제 B는 투명 필름(110)에 선택적으로 포함될 수 있는데, 상기 차단제 B가 투명 필름(110)에 포함되지 않는 경우, 차단제 A는 투명 필름(110) 100 중량부에 대하여 약 0.5 ~ 3.0 중량부의 조성으로 포함될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 청색광 차단 필름(100)의 다른 실시예에 의하면, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 투명 필름(110)의 전면 또는 전,후면에 청색광 차단제(120)를 포함하는 청색광 차단층(130) 또는 청색광 차단 코팅층(140)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 청색광 차단층(130) 또는 청색광 차단 코팅층(140)이 투명 필름(110)의 전면에 형성되는 경우 상기 청색광 차단층(130) 또는 청색광 차단 코팅층(140)의 두께는 투명 필름(110) 전체 두께의 10% 미만이 되도록 하는 것이 광투과성 및 경제성 측면에서 유리하다.
또한, 상기 청색광 차단층(130) 또는 청색광 차단 코팅층(140)이 투명 필름(110)의 양면, 즉 전면과 후면에 모두 형성되는 경우에는 상기와 마찬가지 이유로 하여 두 청색광 차단층(130) 또는 청색광 차단 코팅층(140) 두께의 합이 투명 필름(110) 전체 두께의 10% 미만이 되도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 청색광 차단 필름(100)을 형성하기 위한 방법으로는, 라미네이팅 방법과 코팅 방법이 사용될 수 있는데, 먼저 라미네이팅 방법은 청색광 차단제(120)를 포함하는 마스터배치(masterbatch) 또는 컴파운드(compound)된 조성을 투명 필름(110)의 표면, 즉 전면 또는 전,후 양면에 라미네이션(lamination) 시키는 방법에 의해 청색광 차단층(130)을 형성시키는 것이다.
이러한 방법에 의하면 전술한 재질을 이용하여 투명 필름(110)을 압출시키는 과정에서 투명 필름(110)의 표면에 청색광 차단층(130)을 동시에 공압출시킬 수 있으므로 한 번의 공정으로 본 발명에 따른 청색광 차단 필름(100)을 제조할 수 있게 된다.
그리고, 상기 청색광 차단층(130)의 조성은 투명 필름(110)의 재질에 해당하는 PMMA(Polymethyl Methacrylate), PC(Polycarbonate), 또는 PET(Polyethylene terephthalate) 중 어느 하나의 100 중량부를 기준으로 할 경우, 청색광 차단제(120)로 사용되는 차단제 A와, 차단제 B가 각각 1 ~ 20 중량부 만큼 포함되도록 하는 것이 바람직한데, 상기 두 종류의 청색광 차단제(120)의 함량 조절에 따라 차단되는 청색광의 파장 및 조명의 색온도를 조절할 수 있게 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 청색광 차단제(120) 중 단파장에 해당되는 400 ~ 420nm의 청색광을 주로 차단하는 차단제 B의 경우 선택적으로 청색광 차단층(130)에 포함될 수 있다.
다음, 코팅 방법은 청색광 차단제(120)를 혼합하여 조성된 잉크를 투명 필름(110)의 표면에 코팅하여 경화시킨 후 청색광 차단 코팅층(140)을 형성하는 방법으로, 전술한 재질을 이용하여 투명 필름(110)을 압출 성형하고, 투명 필름(110)의 표면에 청색광 차단제(120)가 포함된 잉크를 코팅하여 경화시킨 후 청색광 차단 코팅층(140)을 형성한다.
이때, 상기 잉크는 LED 광원으로부터 높은 열이 방출되는 것을 고려하여 내열성 및 내후성이 우수한 잉크로 선정하는 것이 바람직하다.
상기 청색광 차단 코팅층(140)을 형성하기 위한 코팅 방법으로는 Acrylated monomer(모노머) 30 ~ 40 중량%, Epoxy acrylate resin(올리고머) 20 ~ 30 중량%, Urethane acrylate resin(올리고머) 10 ~ 20 중량%, Synthetic Amorphous Pyrogenic silica(바인더) 5 ~ 15 중량%, Triethanolamine 1 ~ 5 중량%, Photoinitiator(광개시제) 2 ~ 10 중량%, 차단제 A(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%, 차단제 B(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 포함하는 조성의 잉크를 코팅하여 코팅층을 UV 경화시키는 방법 및
Rosin ester phenolic resin(변성페놀수지) 30 ~ 40 중량%, Soy oil 10 ~ 20 중량%, Hydrotreated light distillates (petroleum)(용제) 25 ~ 35 중량%, Synthetic Amorphous, Pyrogenic Silica(바인더) 5 ~ 15 중량%, Polytetrafluoroethylene(왁스) 1 ~ 5 중량%, 차단제 A(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%, 차단제 B(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 포함하는 조성의 잉크를 코팅하여 코팅층을 열경화시키는 방법이 있다.
이때, 후술할 표 1 및 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 유해 청색광 중 비교적 단파장에 해당되는 420nm 이하의 청색광은 LED 광원으로부터 나오는 양이 상대적으로 적고, 광선투과율이 매우 낮으며, 최근 들어 LED 광원 자체에서 420nm 이하의 청색광을 줄여서 나오는 경우도 있으므로, 상기 청색광 차단 코팅층(140)을 형성하기 위한 잉크의 조성 중 단파장에 해당되는 420nm 이하의 청색광을 차단하기 위한 차단제 B는 선택적으로 사용될 수 있다.
그리고, 상기 420nm 이하의 청색광을 차단하기 위한 혼합물, 즉 차단제 B를 첨가하여 청색광을 차단시키는 경우 LED 장치의 외관 색깔이 누렇게 변하게 되는 현상을 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 UV 경화 및 열경화시 사용되는 잉크의 조성 중 두 종류의 청색광 차단제(120), 즉 차단제 A와 차단제 B를 제외한 나머지 조성들은 용제, 바인더 등의 역할을 하는 것으로 기존의 다른 잉크에 사용되는 조성들로 대체되더라도 청색광 차단 효과는 동일하게 발생된다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 청색광 차단 필름(100)과 종래기술들의 파장 영역별 광선 투과율 테스트 결과를 비교하여 나타낸 것으로, 측정방법으로는 KSM ISO 13468을 사용하였고, 본 발명의 실시예 1,2,3은 LED 장치 중 하나인 LED 조명등에 본 발명의 실시예 중 하나인 투명 필름(110)의 전면에 청색광 차단 코팅층(140)을 형성시킨 제품을 부착시킨 것으로, 청색광 차단 코팅층을 형성하는 과정에서의 메쉬값을 서로 다르게 한 것이며, 보다 세부적인 결과는 아래의 표 1에 나타낸 바와 같다.
Figure pat00001
도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 청색광 차단 필름(100)의 광투과율은 400 ~ 440nm 파장 이하에서 가능한 최소화하되, 440nm 초과 파장부터는 광투과율 50% 이상인 것이 바람직한데, 그 이유는 최근 연구결과에 따르면 400 ~ 500nm에 해당되는 청색광 파장 영역에서 실제로 인체에 유해한 파장 영역은 400 ~ 450nm에 해당되는 것으로 알려져 있기 때문이다.
즉, 도 4에 도시된 내용과 같이 일반적인 LED 광원의 청색광은 유해한 435 ~ 450 nm 파장에서 집중적으로 방출되는데 440 ~ 500 nm 파장을 많이 차단할수록 LED 조명의 색온도가 누렇게 되어 조명 시 미관이 매우 좋지 못하게 된다.
LED 장치의 경우 조명의 색온도는 용도에 맞게 설정되어 제작되는데 청색광은 조명의 색온도를 결정하는 중요한 파장으로서 청색광의 차단량이 많아질수록 색온도가 전구색 방향으로 나타나고, 청색광의 차단량이 적어질수록 색온도가 밝은 느낌의 주광색 방향으로 나타난다.
또한, 청색광 차단제(120)의 종류, 함량 및 차단방법에 따라 조명 또는 비조명 시 조명의 외관 색깔이 누렇게 변하게 되는 정도의 차이가 발생한다.
또한, 청색광의 차단제 및 차단방법은 LED 광원의 광효율과도 직결되는 것으로서 매우 중요하다.
따라서, 본 발명에서는 인체에 유해한 청색광의 파장 영역을 다시 구분하여 파장 영역별 차단율을 다르게 함으로써 인체에 유해한 청색광을 효과적으로 차단하고 광효율이 떨어지는 것을 최소화하며 조명의 설정된 색온도 변화를 최소화 함으로써 청색광 차단에 의해 외관이 저해되는 것을 최소화할 수 있도록 구성된 것에 그 특징이 있는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 표 1에서 비교 1은 국내특허공보 제10-1876790호(2018. 07. 11. 공고)에 제시된 블루라이트 차단 LED 엣지 조명의 광선투과율에 대한 데이터로, 일반적인 LED 조명등에서 가장 많이 방출되는 유해 파장 440 nm 영역에서 차단율이 30% 이내로써 매우 저조한 것을 확인할 수 있다.
또한, 비교 2는 국내특허공보 제10-1638322호의 특허를 사용하여 ㈜동양전기산업이 제조해서 정부기관 및 소비자에게 판매되고 있는 블루라이트 차단 LED 조명등(상품명: 아이케어)에 장착되어 있는 블루라이트 차단 필름을 직접 채취해서 테스트한 데이터로, 유해 파장 440 nm 영역에서 차단율이 50% 정도로 비교 1에 비해 청색광 차단율이 우수하지만 색차값(b*)이 19.1로써 진한 노란색을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
즉, 비교 2의 경우 블루라이트 차단 필름이 LED 조명등의 광확산 시트 배면에 장착된 것으로, 그 완제품에 해당되는 조명등은 비조명 상태에서도 블루라이트 차단 필름의 누런 색깔이 백색의 광확산 시트의 밖으로 드러나 본래의 백색 광확산 시트 색깔이 노르스름하게 변해서 조명의 미관을 해치는 단점이 있을 뿐만 아니라, 조명등을 켠 상태에서는 본래 설정된 LED 광원의 색온도가 노란색의 블루라이트 차단 필름을 통과 시 매우 누렇게 변화되어 최종 LED 조명등의 색온도 또한 노란 색상으로 변경되어 미려하지 못한 단점도 있다.
상기 표 1 중 실시예 1, 2, 3에 해당하는 본 발명의 테스트 결과들은 종래기술 비교 1, 2 에 비해 청색광 차단 효과는 최대 3배까지 우수함과 동시에 색차값(b*)은 상대적으로 매우 낮아서 투명에 가까워 비교 2에 해당하는 종래기술에서 나타난 문제점들은 전혀 발생하지 않게 되는 장점이 있다.
단지, 유익한 파장영역에서 비교 1,2에 비해 광투과율이 약간 떨어지는 것으로 확인되었지만, 상기 유형별 청색광 차단 구성 부품들이 조립된 최종 LED 조명등 완제품 상태에서의 총 광속은 차이가 거의 나타나지 않았다. 이는 상기 도표에 명시된 수치들은 전광선 투과율 측정 방법(KSM ISO 13468 규격)을 적용하여 측정한 결과, 즉 LED 광원에서 나오는 빛이 반사되지 않고 시료를 직접 투과한 총 광속이지만 완제품 LED 조명등 상태에서는 시료를 투과하지 못하고 반사된 파장은 빛반사시트 등 다른 구성 부품에 의해 반사되어 재차 시료를 투과하기 때문이다.
또한 본 발명의 시험 시료들은 시험 생산 설비를 이용해서 제조되었기에 표면이 매끄럽지 못 해서 전광선투과율의 저하에 영향을 끼친 면도 있다.
상기 본 발명의 실시예 1, 2, 3의 시료 제조방법은 본 발명의 실시예 중 하나인 투명 필름(110)의 전면에 청색광 차단제(120)가 포함되어 조성된 잉크를 코팅하여 청색광 차단 코팅층(140)을 형성한 것이다.
보다 상세하게는 Acrylated monomer(모노머) 30 ~ 40 중량%, Epoxy acrylate resin(올리고머) 20 ~ 30 중량%, Urethane acrylate resin(올리고머) 10 ~ 20 중량%, Synthetic Amorphous, Pyrogenic Silica 5 ~ 15 중량%, Triethanolamine 1 ~ 5 중량%, Photoinitiator(광개시제) 2 ~ 10 중량%, 차단제 A(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%, 차단제 B(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 포함하는 조성의 잉크를 투명 필름(110)의 전면에 실크스크린 인쇄방법으로 코팅하여 형성된 청색광 차단 코팅층(140)을 UV 경화시킨 것으로, 실크스크린인쇄 시 망사의 목수가 낮을수록 인쇄층 두께가 증가되는데 인쇄층 두께가 증대될수록 청색광 차단 효과는 높아지며 반대로 색차값(b*)은 도표에 표기된 내용과 같이 증대되었다.
일반적인 LED 광원에서 방출되는 유해한 청색광의 Power는 도 4에 도시된 바와 같이 435 ~ 450 nm 파장에서 집중적으로 방출되는데, 본 발명에서는 유해한 청색광을 효율적이고 효과적으로 차단하기 위해서 비교적 단파장인 400~420 nm은 차단제 B를 투입하여 차단하고, 420 nm 이상의 파장은 차단제 A를 투입하여 차단하였으며 이는 종래기술과 차별되는 부분이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 청색광 차단 필름(100), 즉 투명 필름(110)의 내부에 청색광 차단제(120)를 포함시키거나, 투명 필름(110)의 전면 또는 전,후 양면에 라미네이팅에 의한 청색광 차단층(130)을 형성시킨 경우에도 위와 유사한 테스트 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 전술한 바와 같은, 본 발명에 따른 청색광 차단 필름(100)에 의하면, 투명 필름(110)에 포함되거나 투명 필름(110)의 전면 또는 전, 후면에 형성되는 청색광 차단층(130) 또는 청색광 차단 코팅층(140)에 포함되는 청색광 차단제(120)의 조성으로 인해 LED 광원에서 발광되는 청색광 파장영역 400 ~ 500nm 중 유해 청색광 파장영역 400 ~ 450nm의 차단을 효과적으로 최적화하면서도 유해 청색광을 제외한 전광선 투과율의 저하는 최소화함으로써 우수한 광효율을 보일 수 있도록 하고, 청색광 차단제(120) 조성에 의해 비조명 시 누런 색깔의 외관을 나타내는 것과 조명 시 LED 광원 본래의 색온도 변화를 최소화함으로써 필름을 통과하는 LED 광원의 외관 및 색온도가 미려하도록 할 수 있으며, 단순한 구성으로 인해 제품 제조에 필요한 공정수를 줄일 수 있고, 그에 따라 제품의 제조원가를 절감시킬 수 있도록 하는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 투명 필름(110) 이외에 다른 제품에도 본 발명에 따른 조성을 갖는 청색광 차단제(120), 청색광 차단층(130), 또는 청색광 차단 코팅증 중 하나를 적용하여 사용할 수 있는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 청색광 차단 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체에 유해한 청색광의 차단 효과를 극대화하면서도 LED 광원 본래의 색온도 변화를 최소화하고 유해 청색광을 제외한 전광선 투과율의 저하를 최소화하여 우수한 광효율을 갖도록 함과 동시에 휴대용 전자장비나 조명등을 포함하는 다양한 LED 사용기기에 적용이 가능하며 청색광 차단으로 인한 제조비용의 상승을 최소화할 수 있는 청색광 차단 필름에 관한 것이다.
100 : 청색광 차단 필름 110 : 투명 필름
120 : 청색광 차단제 130 : 청색광 차단층
140 : 청색광 차단 코팅층

Claims (10)

  1. 투명 필름의 전면 또는 전, 후면에 청색광 차단제를 포함하는 청색광 차단층 또는 청색광 차단 코팅층이 형성되거나, 투명 필름의 내부에 청색광 차단제를 포함하여 청색광을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 청색광 차단층은 청색광 차단제가 혼합된 마스터배치(masterbatch) 또는 컴파운드된 조성이 표면에 라미네이션(lamination)된 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 청색광 차단 코팅층은 청색광 차단제를 혼합하여 조성된 잉크를 표면에 코팅하여 경화시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 청색광 차단제는 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물, Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%를 포함하는 조성의 혼합물, 4-메틸-7-디에틸아미노쿠마린, 티오펜(thiophene)과 벤젠(benzene)의 화합물 청광-발산제 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 청색광 차단 코팅층은,
    Acrylated monomer(모노머) 30 ~ 40 중량%, Epoxy acrylate resin(올리고머) 20 ~ 30 중량%, Urethane acrylate resin(올리고머) 10 ~ 20 중량%, Synthetic Amorphous Pyrogenic silica 5 ~ 15 중량%, Triethanolamine 1 ~ 5 중량%, Photoinitiator(광개시제) 2 ~ 10 중량%, 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 포함하는 조성의 잉크를 코팅한 후 UV경화하여 형성된 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 청색광 차단 코팅층을 형성하기 위한 잉크는 Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%를 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 청색광 차단 코팅층은,
    Rosin ester phenolic resin(변성페놀수지) 30 ~ 40 중량%, Soy oil 10 ~ 20 중량%, Hydrotreated light distillates (petroleum) 25 ~ 35 중량%, Synthetic Amorphous, Pyrogenic Silica 5 ~ 15 중량%, Polytetrafluoroethylene 1 ~ 5 중량%, 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 포함하는 조성의 잉크를 코팅한 후 열경화하여 형성된 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 청색광 차단 코팅층을 형성하기 위한 잉크는 Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%를 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제) 1 ~ 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 청색광 차단층은, PMMA(Polymethyl Methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate) 중 중 어느 하나의 100 중량부에 대하여, 99.5 중량%를 초과하는 Propanedioic acid, [[4-(dimethylamino)phenyl]methylene]-, dimethylester와 0.5 중량% 미만의 Methanol을 포함하는 조성의 혼합물(청색광 차단제)이 1 ~ 20 중량부 만큼 포함된 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 청색광 차단층은, PMMA(Polymethyl Methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate) 중 중 어느 하나의 100 중량부에 대하여, Octyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 40~50 중량%와 2-Ethylhexyl 3-[3-tert-butyl-5-(5-chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxyphenyl]propionate 50~60 중량%의 조성으로 된 혼합물이 1 ~ 20 중량부 만큼 더 포함된 것을 특징으로 하는 청색광 차단 필름.
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