KR101959475B1 - 확산 필름 및 이를 구비한 편광판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 확산 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 A는 확산 필름 표면에 빛이 입사하여 법선 방향과 8°를 이루는 방향으로 반사되는 빛을 제외한 나머지 방향으로의 반사율(%)을 적분구를 이용하여 측정한 값이고, B는 확산 필름 표면에 빛이 입사하여 모든 방향으로 반사되는 빛을 적분구를 이용하여 측정한 값이라고 정의 할 때, (A/B)ⅹ100로 정의되는 반사율 파라미터(X)가 75~95인 것을 특징으로 하는 확산 필름이다.
Description
본 발명은 확산 필름 및 이를 구비한 편광판에 관한 것이다.
화상표시장치에는 액정표시장치(LCD), 전계발광(EL) 표시장치, 플라즈마 디스플레이(PDP), 전계방출 디스플레이(FED) 등이 있다.
이러한 각종 화상표시장치는 자연광 또는 조명광 등의 외부 빛에 노출되는 경우, 화상표시장치의 표면으로 입사한 빛이 반사되면서 콘트라스트가 저하되고, 이미지 반사에 의해 시인성이 저하된다. 뿐만 아니라 화면이 눈부시게 되고 문자 인식이 어려워 쉽게 눈의 피로감을 증가시키거나 두통을 유발하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 표면 돌출부에 의해 빛의 난반사를 유도하여 빛의 반사를 감소시키는 기능을 가지며 각종 화상표시장치의 표면에 배치되는 확산 필름이 주로 사용되었다.
한편, 종래 확산 필름의 광학적 특성을 평가하기 위한 방법으로 헤이즈(Haze)가 널리 사용되고 있다. 그러나 헤이즈의 경우 실제 디스플레이에 적용시 외광의 반사에 의한 화상 저하 현상을 명확히 반영하기 어렵다는 단점이 있다.
헤이즈뿐만 아니라 투과 선명도를 이용하여 광학적 특성을 평가하기도 하는데, 한국공개특허 제2009-0069227호는 광학 필름의 전체 헤이즈를 H%로 하고, 투과 선명도를 Tc%로 했을 때, Tc≤8H를 만족하는 방현 필름을 개시한다. 상기 파라미터는 광학 필름의 표면 반사에 대한 시감을 반영할 수 있다는 장점이 있다.
그러나 상기 파라미터는 투과광에 대한 정보만을 사용함으로써, 직접 반사광 특성을 측정하는 것에 비해 반사시감에 대한 민감도가 낮다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 외광의 반사에 의한 화상 저하 현상을 반영할 수 있는 반사율 파라미터(X)를 이용하여, 우수한 방현성을 갖음과 동시에 확산성이 우수하여 디스플레이에 적용시 강한 외광에서도 충분한 시인성을 확보할 수 있음과 동시에 정면 뿐 아니라 사면에서의 시인성도 우수한 확산 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수학식 1로 정의되는 반사율 파라미터(X)가 75~95인 것을 특징으로 하는 확산 필름을 제공한다.
(A는 확산 필름 표면에 빛이 입사하여 법선 방향과 8°를 이루는 방향으로 반사되는 빛을 제외한 나머지 방향으로의 반사율(%)을 적분구를 이용하여 측정한 값이며, B는 확산 필름 표면에 빛이 입사하여 모든 방향으로 반사되는 빛을 적분구를 이용하여 측정한 값을 나타냄)
바람직하게 상기 반사율 파라미터(X)는 80~90일 수 있다.
상기 확산 필름은 확산층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 투광성 수지 15~80중량부, 투광성 입자 3~30중량부를 포함하는 확산층을 구비한 것일 수 있다.
상기 투광성 입자의 평균 입경은 1~10㎛인 것일 수 있다.
상기 확산층의 두께는 1~20㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 상기 확산 필름을 구비하는 편광판을 제공한다.
본 발명에 따른 확산 필름은, 반사율 파라미터(X)가 75~95인 범위를 만족함으로써, 우수한 확산성을 갖음과 동시에 외광 반사에 의한 화상 저하 문제가 개선되어 디스플레이에 적용시 강한 외광에서도 충분한 시인성을 확보할 수 있음과 동시에 정면 뿐 아니라 사면에서의 시인성도 우수하다는 장점이 있다.
본 발명은 수학식 1로 정의되는 반사율 파라미터(X)가 75~95인 것을 특징으로 하는 확산 필름이다.
[수학식 1]
상기 A는 확산 필름 표면에 빛이 입사하여 법선 방향과 8°를 이루는 방향으로 반사되는 빛을 제외한 나머지 방향으로의 반사율(%)을 적분구를 이용하여 측정한 값이며, B는 확산 필름 표면에 빛이 입사하여 모든 방향으로 반사되는 빛을 적분구를 이용하여 측정한 값을 나타낸다.
적분구를 이용하여 측정되는 확산 필름 표면에 빛이 입사하여 법선 방향과 8°를 이루는 방향으로 반사되는 빛을 제외한 나머지 방향으로의 반사되는 빛이란, 확산 필름 표면에서 산란된 빛을 의미한다. 따라서 상기 반사율 파라미터(X)는 확산 필름 표면에서 반사되는 전체 빛 중에 산란되는 빛의 양을 백분율로 표현한 파라미터인 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 반사율 파라미터(X)는 75~95의 값을 갖고, 바람직하게는 80~90일 수 있다. 반사율 파라미터(X)가 75 미만인 경우 확산성이 떨어져 외광이 센 때에 디스플레이의 시인성이 떨어지는 문제가 있으며, 95 초과인 경우 디스플레이의 백화가 심화되어 투과율이 떨어진다.
확산 필름은 투광성 수지, 투광성 입자를 포함하여 이루어지는 확산층 형성용 조성물을 포함하는 확산층을 구비한 것이다.
투광성 수지는 광경화형 수지이며, 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머, 모노머를 포함할 수 있다.
상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머는 에폭시 (메타)아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트등을 통상적으로 사용하며 우레탄 (메타)아크릴레이트가 보다 바람직하다. 우레탄 (메타)아크릴레이트는 분자내에 히드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트와 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 촉매 존재 하에서 제조할 수 있다. 상기 분자내에 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시이소프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 개환 히드록시아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리/테트라(메타)아크릴레이트 혼합물 및 디펜타에리스리톨펜타/헥사(메타)아크릴레이트 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 선택될 수 있다. 또한 상기 이소시아네이트기를 갖는 화합물의 구체적인 예로는, 1,4-디이소시아나토부탄, 1,6-디이소시아나토헥산, 1,8-디이소시아나토옥탄, 1,12-디이소시아나토도데칸, 1,5-디이소시아나토-2-메틸펜탄, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 트랜스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 자일렌-1,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌-1,3-디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디메틸페닐이소시아네이트), 4,4'-옥시비스(페닐이소시아네이트), 헥사메틸렌디이소시아네이트로부터 유도되는 3관능 이소시아네이트, 및 트리메탄프로판올어덕트톨루엔디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 모노머는 통상적으로 사용하는 것으로 광경화형 관능기로 (메타)아크릴로일기, 비닐기, 스티릴기, 알릴기 등의 불포화 기를 분자내 갖는 것으로, 그 중에서도 (메타)아크릴로일기가 보다 바람직하다.
상기 (메타)아크릴로일기를 갖는 모노머는 구체적인 예로 네오펜틸글리콜아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사트리(메타)아크릴레이트, 비스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소-덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트,이소보네올(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 예시한 투광성 수지인 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머, 모노머는 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
투광성 입자는 당 기술분야에서 사용하는 것으로 방현성을 부여할 수 있는 입자라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 투광성 입자로는 예를 들어 실리카 입자, 실리콘 수지 입자, 멜라민계 수지입자, 아크릴계 수지입자, 스티렌계 수지입자, 아크릴-스티렌계 수지입자, 폴리카보네이트계 수지입자, 폴리에틸렌계 수지입자, 염화비닐계 수지입자 등을 사용 할 수 있다. 상기 예시된 투광성 입자들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 투광성 입자의 평균 입경은 1~10㎛인 것이 바람직하다. 상기 투광성 입자의 평균 입경이 1㎛ 미만인 경우에는 확산층 표면에 요철을 형성하기가 어려워 방현성이 낮아지게 되며, 10㎛ 초과인 경우에는 확산층의 표면이 거칠어져 디스플레이의 질감이 저하되는 단점이 있다.
상기 투광성 수지와 투광성 입자의 함량은 투광성 수지 100중량부에 대하여, 투광성 입자 5~100중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 투광성 수지가 15중량부 미만이면 충분한 경도 향상을 도모하기 어려울 수 있고, 80중량부 초과이면 코팅성이 불량해질 수 있다. 또한 투광성 입자가 상기의 기준으로 5중량부 미만이면 확산성이 떨어질 수 있고, 100중량부 초과이면 확산층의 경화가 부족하여 충분한 경도를 확보하기 어려울 수 있다.
확산층 형성용 조성물에는 광개시제가 추가로 포함될 수 있다. 상기 광개시제는 당해분야에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 광개시제로는 구체적으로 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아테토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 및 벤조페논으로 이루어진 군으로부터 선택된적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 하드코팅층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.1~10중량부 사용할 수 있다. 상기 광개시제의 함량이 0.1중량부 미만이면 경화 속도가 늦고, 10중량부를 초과 할 경우 과경화로 확산성 하드코팅층에 크랙이 발생할 수 있다.
확산층 형성용 조성물은 분산성, 도포성을 높이기 위해 용제에 희석되어 사용될 수 있고, 본 기술분야의 코팅층 형성용 조성물의 용제로 알려진 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
구체적으로 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 시클로헥사논 등), 헥산계(헥산, 헵탄, 옥탄 등), 벤젠계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등이 사용될 수 있고, 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 용제의 함량은 확산성 하드코팅층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 10~95중량부 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 기준으로 10중량부 미만이면 점도가 높아 작업성이 떨어지고, 95중량부를 초과할 경우에는 경화 과정에서 시간이 많이 소요되고 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
확산층은 상기 확산층 형성용 조성물을 용제에 희석시킨 용액을 투명기재 필름의 일면에 도포하고 건조한 다음, UV 경화시켜 형성시킬 수 있다. 상기 확산층의 두께는 1~20㎛인 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 본 발명에 따른 확산 필름이 구비된 편광판을 제공한다. 즉, 본 발명의 편광판은 통상의 편광자의 일면 또는 양면에 상술한 본 발명에 따른 확산 필름을 적층하여 형성된 것일 수 있다. 상기 편광자는 적어도 일면에 보호필름이 구비된 것일 수도 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 보다 구체적으로 설명될 것이며, 하기의 실시예는 본 발명의 구체적인 일부 예시에 불과하고, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
1
20중량부 우레탄아크릴레이트(미원상사, MU9800 제품), 20중량부 펜타에리스리톨트리아크릴레이트(미원상사, M340 제품), 4중량부 투광성 입자(실리콘레진입자, 토스펄145 제품, 모멘티브 굴절율 1.43, 평균입경 4.5um), 20중량부 메틸에틸케톤(대정화금사), 27중량부 프로필렌글리콜모노메틸에테르(대정화금사), 2.5중량부 광개시제(시바사, I-184 제품), 0.5중량부 레벨링제(BYK 케미사, BYK3550 제품)를 교반기를 이용하여 배합하고, PP재질의 필터를 이용하여 여과하여 확산층 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 제조한 확산성 하드 코팅 조성물을 60㎛ 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름 상에 수지층의 두께가 2㎛가 되도록 도포한 후, 70℃에서 2분간 용제를 건조시켰다. 건조된 필름에 적산광량 400mJ/cm2로 UV를 조사하여 확산층이 형성된 확산 필름을 제조하였다.
실시예
2
실시예 1에 있어서, 두께가 2.5um인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 필름을 제조하였다.
실시예
3
실시예 1에 있어서, 투광성 입자가 구형 폴리메틸메트아크릴레이트-스티렌 공중합입자(XX-1735Z, 세키스이테크폴리머 사제, 굴절율 1.53 4.5um)제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 필름을 제조하였다.
실시예
4
실시예 1에 있어서, 두께가 1.5um인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 필름을 제조하였다.
실시예
5
실시예 3에 있어서, 두께가 1.5um인 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 확산 필름을 제조하였다.
비교예
1
실시예 1에 있어서, 두께가 1um인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 필름을 제조하였다.
비교예
2
실시예 1에 있어서, 투광성 입자가 무정형 실리카 입자(실리시아550, 후지실리시아 사제, 굴절율 1.46 3.9um)제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 확산 필름을 제조하였다.
상기 제조한 확산 필름의 배면에 검은색 아크릴판을 접합한 후 반사율(A, B)을 스펙트로 포토미터(코니카 미놀타사, CM-3700d)를 이용하여 측정하였다.
확산 필름 표면에 빛이 입사하여 법선 방향과 8°를 이루는 방향으로 반사되는 빛을 제외한 나머지 방향으로의 반사율(A)과 방현 필름 표면에 빛이 입사하여 모든 방향으로 반사되는 빛을 제외한 나머지 방향으로의 반사율(B)을 적분구를 이용하여 측정하였다.
구체적으로 반사율(A, B)은 ISO기준 d/8 구조로 측정하였으며, 광원은 펄스 제논 램프, 6인치 적분구를 이용하여 360nm에서 740nm까지 10nm간격으로 SCE법으로 반사율(A)을 측정하였다. 파장에 따라 측정된 반사율(A, B)은 CIE 1931 standard colorimetric system에 의해 계산한 Y수치로 변환하여 사용하였다.
상기 측정한 A, B 값을 이용하여 수학식 1로 정의되는 반사율 파라미터(X)를 계산하고 하기의 표 1에 나타내었다.
| A | B | A/B | |
| 실시예 1 | 3.81 | 4.53 | 84.11 |
| 실시예 2 | 3.4 | 4.5 | 75.56 |
| 실시예 3 | 3.69 | 4.52 | 81.64 |
| 실시예 4 | 4.02 | 4.48 | 89.73 |
| 실시예 5 | 4.19 | 4.44 | 94.37 |
| 비교예 1 | 4.22 | 4.32 | 97.69 |
| 비교예 2 | 3.1 | 4.55 | 68.13 |
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 확산성 하드코팅 필름의 물성을 아래와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 측정법 및 평가방법은 다음과 같다.
(1) 확산 필름의
헤이즈
측정
실시예 및 비교예에서 제조된 확산 필름의 헤이즈 값을 스가사의 HZ-1 Haze Meter를 이용하여 측정하였다. 코팅필름의 헤이즈는 코팅필름의 탁도와 상관관계가 있으며 헤이즈가 높을수록 필름이 탁하다는 것을 의미한다.
(2) 확산 필름의 투과율 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 확산 필름을 헤이즈미터(HZ-1, 스가사)의 TT값을 이용하여 전광선 투과율을 측정하였다. 전광선 투과율이 높을수록 필름을 투과하는 투과율이 높아 투명함을 의미하며, 전광선 투과율이 낮을수록 백화가 심함을 확인할 수 있다.
투과율이 85%미만인 경우 백화가 심하다는 것이며, 투과율이 90%이상인 경우 백화현상이 미미하다.
(3) 확산 필름의 정면
확산성
목시
평가
실시예 및 비교예에서 제조된 확산 필름을 검은색 아크릴판에 접합한 후, 삼파장 스탠드 불빛을 확산 필름의 표면에 법선 기준 20° 방향으로 입사시켜 정반사되는 각도(-20°)에서 반사되는 스탠드 빛의 형상이 뚜렷이 보이는 정도를 확인하였다.
- 평가방법 -
확산성 ◎: 스탠드 빛의 윤곽이 뭉그러져 빛의 위치를 확인할 수 없음.
확산성 ○: 스탠드 빛의 윤곽선이 뭉그러져 시인되나 위치를 확인할 수 있음
확산성 X : 스탠드 빛의 윤곽선이 선명하게 시인됨.
(4) 확산 필름의 사면
확산성
목시
평가
실시예 및 비교예에서 제조된 확산 필름을 검은색 아크릴판에 접합한 후, 삼파장 스탠드 불빛을 확산 필름의 표면에 법선 기준 80° 방향으로 입사시켜 정반사되는 각도(-80°)에서 반사되는 스탠드 빛의 형상이 뚜렷이 보이는 정도를 확인하였다.
- 평가방법 -
확산성 ◎: 스탠드 빛의 윤곽이 뭉그러져 빛의 위치를 확인할 수 없음
확산성 ○: 스탠드 빛의 윤곽선이 뭉그러져 시인되나 위치를 확인할 수 있음
확산성 X : 스탠드 빛의 윤곽선이 선명하게 시인됨
|
헤이즈
(%) |
전광선
투과율
(%) |
정면 확산성 | 사면 확산성 | |
| 실시예 1 | 43.5 | 90.2 | ◎ | ◎ |
| 실시예 2 | 34.5 | 91.2 | ◎ | ○ |
| 실시예 3 | 31.2 | 90.5 | ◎ | ◎ |
| 실시예 4 | 44.7 | 90.2 | ◎ | ◎ |
| 실시예 5 | 37.8 | 87.3 | ◎ | ◎ |
| 비교예 1 | 55.4 | 84.5 | ◎ | ◎ |
| 비교예 2 | 28.8 | 91.3 | ○ | X |
Claims (6)
- 확산층 형성용 조성물 전체 100중량부에 대하여 투광성 수지 15~80중량부, 투광성 입자 3~30중량부를 포함하는 확산층을 구비하는 확산 필름이되, 상기 투광성 입자의 평균 입경은 4.5㎛ 내지 10㎛이며,
수학식 1로 정의되는 반사율 파라미터(X)가 80~90인 것을 특징으로 하는 확산 필름.
[수학식 1]
(상기 A 및 B는 ISO 기준 d/8 구조로 측정한 값이되, A는 확산 필름 표면에 불특정 방향에서 빛이 입사하여 법선 방향과 8°를 이루는 방향으로 반사되는 빛을 제외한 나머지 방향으로의 반사율(%)을 적분구를 이용하여 측정한 값이며, B는 확산 필름 표면에 불특정 방향에서 빛이 입사하여 모든 방향으로 반사되는 빛을 적분구를 이용하여 측정한 값을 나타냄)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 확산층의 두께는 1~20㎛인 것을 특징으로 하는 확산 필름.
- 청구항 1 또는 5 중 어느 한 항의 확산 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
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