KR101309816B1

KR101309816B1 - 광학 필터 및 이를 포함하는 액정 디스플레이

Info

Publication number: KR101309816B1
Application number: KR1020100130089A
Authority: KR
Inventors: 조성흔; 강경구; 이영철
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2013-09-23
Also published as: US20120154721A1; CN102540307A; TW201241489A; CN102540307B; TWI442102B; KR20120068455A

Abstract

본 발명의 광학 필터는 비정질 필름; 상기 비정질 필름 일면에 형성되는 보호코팅층; 및 상기 비정질 필름 타면에 형성되는 인쇄층을 포함하며, 상기 인쇄층은 기판에 고정된 것을 특징으로 한다. 상기 광학필터는 LCD 편광필름과의 광학적 간섭 현상에 의한 레인보우 현상을 제거할 수 있다.

Description

광학 필터 및 이를 포함하는 액정 디스플레이{OPTICAL FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 광학 필터 및 이를 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다. 보다 상세하게는 3D LCD 디스플레이에 사용되는 기능성 광학코팅필름으로써 LCD의 화면부를 이루는 편광필름 전면에 형성되는 광학 필터에 관한 것이다.

LCD의 화면부를 이루는 편광필름 전면에는 유리기판, 기재필름 및 하드코팅, 반사방지코팅 등과 같은 기능성 코팅층이 적층된다. 그런데 이와 같이 기능성 코팅층이 코팅되는 기재필름이 복굴절 특성을 가지고 있을 경우, LCD 편광필름과의 광학적 간섭 현상에 의해 화면부에 레인보우 무늬가 발생하는 문제가 발생된다.

편광필름에 사용되는 TAC 필름은 광학적 직진성, 즉 복굴절 특성이 없어서 빛의 편광 특성을 이용하는 LCD용 필름으로 채용되고 있다. 이렇게 편광필름을 통과하는 빛이 복굴절 특성이 있는 기재를 만날 경우, 방향에 따라 빛의 속도가 달라져서 시각적으로는 레인보우 현상이 나타나게 되는 것이다. 대표적인 복굴절 필름으로는 PET필름이 있으며, PET필름은 길이방향, 폭방향으로 필름을 연신하면서 고분자들이 연신방향으로 제각각 배열을 하면서 방향에 따른 굴절율이 다르게 되는 현상이다.

이러한 레인보우 무늬는 대형 LCD TV의 경우 더욱 심각하며, 특히 깨끗한 화면의 구현이 필요한 3D LCD TV에서는 레인보우 무늬로 인해 제품품질이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 레인보우 무늬현상을 제거하여 액정 디스플레이에 적용될 수 있는 제품의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 레인보우 무늬 현상이 발생하지 않는 광학 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 액정 디스플레이, 특히 3D 액정 디스플레이에 적합한 광학 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 Bezel 부분에 인쇄층을 형성하여 프레임을 없앨 수 있는 광학 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 광학필터를 적용한 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 광학 필터에 관한 것이다. 상기 광학 필터는 비정질 필름; 상기 비정질 필름 일면에 형성되는 보호코팅층; 및 상기 비정질 필름 타면에 형성되는 인쇄층을 포함하며, 상기 인쇄층은 기판에 고정된 것을 특징으로 한다.

상기 비정질 필름은 투명 무연신 필름일 수 있다.

상기 비정질 필름은 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 사이클로 올레핀계 수지, 아모르퍼스 폴리에스테르계 수지 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 보호코팅층은 반사방지코팅, 하드코팅 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 광학 필터는 기판, 점착층, 인쇄층, 비정질 필름, 하드코팅 및 반사방지코팅이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다.

상기 인쇄층은 연속적 또는 불연속적으로 형성될 수 있다.

상기 인쇄층은 점착제로 기판에 고정될 수 있다.

상기 기판은 유리 기판 또는 무연신 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 무연신 플라스틱 기판은 유리섬유를 포함하고 있는 고분자 시트 또는 무연신 캐스팅 타입의 폴리카보네이트 수지일 수 있다.

상기 광학 필터는 편광 필름 상부에 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 상기 광학 필터를 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다. 상기 액정 디스플레이는 레인보우 무늬의 발생없이 깨끗한 화면을 구현할 수 있다.

본 발명은 레인보우 무늬 현상이 발생하지 않으며, 액정 디스플레이, 특히 3D 액정 디스플레이에 적합하고, Bezel 부분에 인쇄층을 형성하여 프레임을 없앨 수 있는 광학 필터 및 상기 광학필터를 적용한 액정 디스플레이를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 다른 광학 필터의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2(a) 및 (b)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학 필터의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3(a)는 본 발명의 Bezel 부분만 인쇄된 광학 필터의 단면을 개략적으로 도시한 것이며, 도 3(b)는 상기 Bezel 부분만 인쇄된 인쇄층의 정면을 도시한 것이다.
도 4는 실시예 1과 비교예 1의 광학 필터의 적층구조를 각각 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광학 필터의 구체예들을 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 광학 필터의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터는 비정질 필름(20); 상기 비정질 필름 일면에 형성되는 보호코팅층(10); 및 상기 비정질 필름 타면에 형성되는 인쇄층(30)을 포함하며, 상기 인쇄층은 기판(50)에 고정된다

상기 비정질 필름(20)은 연신되지 않은 투명 무연신 필름으로서, 가시광선에서 평균 전광선 투과율이 80 % 이상, 바람직하게는 전광선 투과율이 90 % 이상, 더욱 바람직하게는 전광선 투과율이 93 % 이상이다.

상기 비정질 필름(20)으로는 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 사이클로 올레핀계 수지, 아모르퍼스 폴리에스테르계 수지 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 적용할 수 있다. 예를 들면 2종 이상의 수지를 블렌드하여 하나의 필름층을 형성할 수 있거나 또는 단일 수지를 2층 이상으로 적층할 수도 있다.

상기 비정질 필름(20)의 두께는 1 내지 200 ㎛, 바람직하게는 5 내지 180 ㎛ 범위로 한다.

상기 비정질 필름(20)의 결정화도는 10 % 이하, 바람직하게는 3 % 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 %이하 이다. 이와 같이 낮은 결정화도를 갖는 필름을 적용하여 LCD 편광필름과 복굴절에 의한 광학적 간섭 현상이 발생되지 않아 레인보우 무늬를 방지할 수 있다.

구체예에서는 상기 비정질 필름(20)의 굴절률은 1.45 ~ 1.8 범위일 수 있다. 상기 범위에서 레인보우 현상이 발생하지 않고 깨끗한 화면을 구현할 수 있다. 바람직하게는 상기 비정질 필름(20)의 굴절률은 1.50 ~ 1.75 범위일 수 있다.

상기 비정질 필름(20) 일면에는 보호코팅층(10)이 형성된다. 도 2(a)는 본 발명의 한 구체예에 따른 광학 필터의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 상기 보호코팅층(10)은 반사방지코팅, 하드코팅, 대전방지코팅 등일 수 있으며, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 보호코팅층(10)은 단일층일 수 있다. 구체예에서는 상기 보호코팅층(10)은 단일층에 반사방지, 스크래치 방지, 대전방지 등의 복합 기능이 있을 수 있다.

다른 구체예에서는 상기 보호코팅층(10)은 복수층일 수 있다. 예를 들면, 상기 보호코팅층(10)은 반사방지코팅층, 하드코팅층, 대전방지코팅층 등이 각각 별개로 형성될 수 있다. 도 2(b)는 본 발명의 다른 구체예에 따른 광학 필터의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 보호코팅층(10)은 반사방지코팅층(11), 하드코팅층(12)으로 이루어질 수 있으며, 상기 하드코팅층(12)은 비정질 필름(20) 상에 형성된다. 또 다른 구체예에서는 반사방지 코팅층 및 하드코칭층을 별도로 형성하고 이중 최소한 하나 이상의 층에 대전방지 성능을 부여할 수도 있다.

상기 하드코팅층은 비정질 필름(20)의 스크래치를 방지할 수 있다. 바람직하게는 상기 하드코팅층은 연필경도가 3 H 이상인 것을 사용할 수 있다.

상기 하드코팅층(30)으로는 실록산 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 등을 단독 혹은 2종 이상의 조합하여 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 한 구체예에서는 높은 경도를 갖고 내찰상성을 보다 향상시키기 위해 알킬알콕시실란과 콜로이드형 실리카를 친수성 용매 하에서 반응시켜 얻어지는 반응성 실리카 입자가 분산된 열 경화형 또는 자외선 경화형 수지를 사용할 수 있다. 다른 구체예에서는 우레탄 아크릴레이트와 다관능성 아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화형 하드코팅재를 예로 들 수 있다. 상기 하드코트층을 형성하기 위한 열 및 방사선 경화형 수지로 2개 이상의 관능기를 갖는 화합물로 이루어진 수지를 이용할 수 있다. 이용 가능한 수지로는 (메타)아크릴레이트와 같은 불포화 이중결합을 갖는 것, 에폭시기나 실란올기와 같은 반응성의 치환기를 들 수 있다. 또한, 하드코트층으로 불소를 함유한 불소 함유 에폭시아크릴레이트, 불소 함유 알콕시실란 등도 사용할 수 있다.

상기 반사방지코팅층(11)은 디스플레이의 화상의 눈부심을 방지할 수 있다. 상기 반사방지코팅층(11)은 단일층 혹은 복수층으로 형성할 수 있다.

상기 반사방지코팅층(11)이 단일층으로 형성될 경우 굴절률이 1.30 ~ 1.50 인 코팅층이 형성될 수 있다.

상기 반사방지코팅층(11)이 복수층으로 형성될 경우, 굴절률이 다른 2 이상의 층으로 형성될 수도 있다. 구체예에서는 상기 반사방지코팅층(11)은 비정질 필름(20)과 가까운 면에 굴절률 1.55~2.4인 고굴절층 및 상기 제1층 상면에 굴절률 1.30~1.50인 저굴절층으로 이루어질 수 있다.

상기 코팅층을 형성하는 방법으로는 스핀코팅(spin coating), 바코팅(bar coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating) 등의 방법으로 행할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 인쇄층(30)은 비정질 필름(20)의 이면에 형성된다. 상기 인쇄층(30)으로는 검정색, 회색, 흰색, 은색 등을 나타내는 염료 또는 안료가 분산된 잉크를 사용할 수 있다. 색상은 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

상기 인쇄층(30)은 연속적 또는 불연속적으로 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기 인쇄층(30)은 화면부를 제외한 Bezel 부분만 인쇄하거나 다양한 패턴으로 형성될 수도 있다. 도 3(a)는 본 발명의 Bezel 부분만 인쇄된 광학 필터의 단면을 개략적으로 도시한 것이며, 도 3(b)는 상기 Bezel 부분만 인쇄된 인쇄층의 정면을 도시한 것이다. 인쇄 방법은 Bezel 형태로 가공된 Gravure롤을 이용한 롤 코팅이나, Bezel 형태로 pattern 형성된 스크린을 이용한 스크린 인쇄법 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이 Bezel 부분만 인쇄할 경우 필름이 적층된 형태가 가려져 별도의 프레임을 형성하지 않아도 되기 때문에 외관상 우수할 뿐만 아니라, 제품 무게를 줄일 수 있고 제품 가격을 저하시킬 수 있다.

상기 인쇄층(30)은 기판(50)에 고정된다. 고정방법은 점착제를 이용하거나 인쇄층 자체에 점착성능이 부여되어 기판에 고정될 수 있다. 도 2 및 3에는 인쇄층(30)과 기판(50) 사이에 점착층(40)이 형성된 예가 도시되어 있다.

상기 점착층(40)는 투명 점착제 혹은 투명 점착필름에 의애 형성되며, 상기 투명 점착제 혹은 투명 점착필름은 당업계에 공지된 광학 필름용 점착 성분이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 자외선 경화형 점착제, 열 경화형 점착제 등이 사용될 수 있다. 점착제의 종류는 특별한 제한이 없으며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 선정 및 사용될 수 있다.

상기 기판(50)은 유리 기판 또는 무연신 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들면 상기 기판(50)은 편광 필름 상부에 형성되는 광학 유리필터일 수 있다.

상기 기판(50)의 두께는 0.5 ~ 10mm 일 수 있다.

또한 상기 기판(50)은 유리 뿐만 아니라, 무연신 플라스틱 재료도 사용될 수 있다. 상기 무연신 플라스틱 재료의 예로는 유리섬유를 포함하고 있는 고분자 시트, 무연신 캐스팅 타입의 폴리카보네이트계 수지 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 광학 필터는 편광 필름 상부에 형성된다. 상기 광학 필터를 적용한 액정 디스플레이는 레인보우 무늬의 발생없이 깨끗한 화면을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예

실시예 1

비정질 필름으로는 80㎛ TAC(Triacetylcellulose, Fuji社) 필름을 사용하였고, 상기 비정질 필름에 고형분 30%인 대전방지 하드코팅 조액(EC190-10, Kriya社)과 고형분 10%인 저굴절 조액(TU2157, JSR社)을 사용하여 바 코팅(bar coating) 방식을 이용하여 차례로 코적층을 실시하였다. 대전방지 하드코팅의 경우에는 #12 Bar를 이용하여 기재 상에 코팅 후, 건조 및 경화 과정을 거쳐서 막두께가 5~10 ㎛인 하드코팅층을 형성하였다. 저굴절 코팅은 #4 Bar를 사용한 것을 제외하고는 하드코팅층 형성 시와 동일한 공정을 통해 저굴절층을 형성(막두께: 100 nm)하여 반사방지 코팅층을 형성하였다. 건조와 경화의 조건은 다음과 같다. 건조는 80℃에서 2분, 경화는 UV 경화 장치에서 80W/cm2의 고압 수은 램프를 이용해 300~1000mJ/cm2 조건에서 UV경화를 시켰다.

상기 코팅층이 형성되지 않은 비정질 필름의 이면에 안료가 분산된 블랙잉크를 사용하여 TV 화면부를 제외한 Bezel 부분만 Gravure 인쇄 하였다. 상기와 같이 블랙잉크 인쇄된 필름의 Black 인쇄면에 투명 점착필름(TG-6213, 스미론社)을 합지시켰으며, 합지된 점착필름을 이용하여 일반 투명 유리(소다라임)에 합지, 고정시켰다.

비교예 1

비정질 필름 대신 100㎛ PET(Polyethylene terephtalate, Toyobo社) 필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

실시예 1 및 비교예 1의 적층구조는 도 4에 나타내었다. 상기 제조된 광학 필터에 대하여 하기와 같이 투과율, 반사율, 레인보우 특성을 측정하였다.

(1) 투과율 : Haze Meter를 이용하여 전광선투과율을 측정하였다.

(2) 반사율 : UV-Vis 분광광도계 (Perkin Elmer)를 이용하여 제조한 필름 뒷면을 사포로 문지른 후 무광 흑색 페인트를 칠한 후 측정하여 최저반사율 값을 측정하였다.

(3) 레인보우 무늬 : 유리 기판에 합지 된 시료를 LCD 화면으로부터 10mm 떨어진 전면에 놓고, 육안으로 레인보우 무늬 발생 정도를 측정하였다. 레인보우 발생 수준은 총 5 Level로 정하였으며, Level 1(양호), Level 5(불량)으로 구분된다.

* 레인보우 무늬 수준 정의

Level 1 : 레인보우 무늬가 없음

Level 2 : 50 cm 이내 근접 확인 시 레인보우 무늬 시인됨

Level 3 : 50 cm 이내 근접 확인 시 레인보우 무늬 강하게 시인됨

Level 4 : 1m 이상 원 거리에서도 레인보우 무늬 시인됨

Level 5 : 1m 이상 원 거리에서도 레인보우 무늬 강하게 시인됨

	투과율	반사율	레인보우 무늬
실시예 1	93.9%	0.93%	1
비교예 1	94.6%	0.95%	4

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예 1은 레인보우 무늬가 나타나지 않은 반면, 비교예 1은 레인보우 무늬가 원거리에서도 시인됨을 확인할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

10: 보호코팅층 20: 비정질 필름
30: 인쇄층 40: 점착층
50: 기판

Claims

비정질 필름;
상기 비정질 필름 일면에 형성되는 보호코팅층; 및
상기 비정질 필름 타면에 형성되는 인쇄층;
을 포함하며, 상기 인쇄층은 기판에 고정되고,
상기 비정질 필름은 굴절률은 1.45 ~ 1.8인 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항에 있어서, 상기 비정질 필름은 투명 무연신 필름인 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항에 있어서, 상기 비정질 필름은 셀룰로오스계 수지, 폴리카보네이트계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 사이클로 올레핀계 수지, 아모르퍼스 폴리에스테르계 수지 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항에 있어서, 상기 보호코팅층은 반사방지코팅, 하드코팅, 대전방지코팅 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제4항에 있어서, 상기 광학 필터는 기판, 점착층, 인쇄층, 비정질 필름, 하드코팅 및 반사방지코팅이 차례로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항에 있어서, 상기 인쇄층은 연속적 또는 불연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항에 있어서, 상기 인쇄층은 점착제로 기판에 고정된 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판 또는 무연신 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제8항에 있어서, 상기 무연신 플라스틱 기판은 유리섬유를 포함하고 있는 고분자 시트 또는 무연신 캐스팅 타입의 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항에 있어서, 상기 광학 필터는 편광 필름 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 필터.
제1항 내지 제10항중 어느 한 항의 광학 필터를 포함하는 액정 디스플레이.