KR100626766B1 - 반사방지필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 광학필름의 반사율을 효과적으로 낮추고 액정표시기의 콘트라스트비를 높여 제조공정의 곤란도 및 복잡도를 낮추는 반사방지필름을 제공한다. 본 발명의 반사방지필름(100)은 광학필름(102)과, 복수개의 나노입자를 가지는 수지층(104)을 포함하며, 나노입자(106)가 형성되는 간격은 400 나노미터보다 작다. 우선, 나노입자(106)를 수지재료내에 첨가하고, 습식 도포방식에 의해 상기 수지재료를 광학필름(102) 상에 도포한 후 베이킹하여 수지재료 내의 용제를 휘발시킨다. 이때, 일부의 나노입자(106)는 400 나노미터보다 작은 간격으로 수지층(104)의 표면에 분포한다.
반사방지필름, 광학필름, 수지층, 나노입자, 습식도포
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 반사방지필름의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 의한 반사방지필름의 단면도이고,
도 2b는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 의한 반사방지필름의 단면도이며,
도 2c는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 의한 반사방지필름의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 3b는 본 발명의 제조방법에 의한 바람직한 일실시예를 나타내는 도면이다.
*도면 부호의 설명*
100 : 반사방지필름 102, 102a, 102b, 102c : 광학필름
104 : 수지층 106 : 나노입자
212 : 트리아세틸셀룰로스 필름 214 : 폴리에틸렌 필름
218a : 하드 코트 필름 218b : 방현막
302, 304, 306 : 단계 312, 314 : 롤러
322 : 혼합조 332 : 다이
334 : 와이어바 342 : 베이킹로
본 발명은 반사방지필름에 관한 것으로, 특히 표면에 나노입자를 가지는 반사방지필름에 관한 것이다.
최근, 액정표시기의 시장은 대폭적으로 확대되고 있으며, 특히 컴퓨터 및 노트북형 컴퓨터로의 응용이 확대되고 있다. 소위, 고휘도, 고해상, 고시야각 및 고콘트라스트비 등에 대한 요구도 액정표시기가 요구되는 중요한 포인트로 되고 있다. 그러나, 액정표시기의 액정패널이 반사하는 외부광선은 콘트라스트비를 저하시키는 원인의 하나였다. 광선은 공기/액정패널 등 2종류 매질간의 경계를 통과하면 반사되고, 그 반사광선은 어두울 때의 액정표시기의 휘도를 증대시켜 콘트라스트비의 기능이 저하되었다.
종래의 광학기술에 있어서는 코팅기술의 사용에 의해 광학소자의 반사 문제를 해결하고 있었다. 그 중 1/4파장 코팅은 1층만의 막층이 필요하기 때문에, 가장 간단하고 비용이 싼 반사방지 코팅기술이었다. 1/4파장은 광선의 파장과 관계가 있고, 이것과 코팅두께의 관계는 수학식 1에 의해 나타낼 수 있다.
1/4 파장 코팅을 갖는 광학필름으로 광선이 입사할 때의 반사율은 다음의 수학식 2에 의해 표시된다.
수학식 1 및 수학식 2에 있어서, n0는 공기의 굴절율이고, n2는 1/4파장 코팅의 굴절율이고, n은 광학필름의 굴절율이고, t는 1/4파장 코팅의 두께이고, λ는 입사광의 파장이다.
따라서, 반사를 효과적으로 줄이고 콘트라스트비를 높이기 위하여, 종래의 액정표시기에서는 편광판 상에 1/4파장 코팅을 실시하였다. 편광판의 굴절율은 약 1.5이고, 1/4파장 코팅을 실시하지 않은 경우의 반사율은 약 4.0~4.5%이다. 종래에는, 편광판 상에 도포한 코팅재료는 굴절율이 1.4인 수지이기 때문에 적당한 두께를 가지는 1/4파장 코팅의 편광판은 약 2.0~2.5%의 반사율을 가진다.
즉, 편광판에 1/4파장 코팅을 하는 경우, 액정표시기의 반사율은 불과 약 2%만 저하되지만, 이와 같이 근소한 개선으로는, 현재의 액정표시기에 요구되는 엄격 한 규격을 만족시킬 수 없었다. 액정표시기의 반사율을 더욱 저하시키기 위해서는 굴절율이 더 낮은 재료를 편광판에 도포하지 않으면 안되고, 이들 굴절율이 낮은 재료는 희소하며 고가이기 때문에 제조 비용의 부담이 증대하였다.
상기 편광판에 수지를 도포하는 반사방지기술은 습식 반사방지기술로 불린다. 상기 습식 반사방지기술 이외에 종래 기술에서는 다른 1종류의 건식 반사방지기술을 제공하고, 편광판의 표면에 다층막을 스퍼터링하여 액정표시기의 반사율을 저하시킨다. 그러나, 상기 기술에서는 스퍼터링 공정에서 사용하는 기계의 가격이 비싸고, 고도의 기술도 필요하게 되지만, 편광판을 제조하는 일반 제조업체는 이와 같은 스퍼터링기기를 사용하지 않기 때문에 새로 구입하지 않으면 안되어 제조시 여분의 지출이 증가하였다.
액정표시기는 최근에 중, 소형 휴대식 텔레비전, 탁상형 표시기 및 프로젝션텔레비전 등과 같은 대중 소비 전자제품 또는 컴퓨터 제품에 널리 응용되고 있고, 대형 사이즈의 액정표시기는 점차 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하여 표시기의 주류로 되었다. 다만, 상술한 다층막을 스퍼터링하는 건식 반사방지기술은 그 제조공정이 원래 제한되어 있었기 때문에 대형 사이즈의 액정표시기에 사용하는 것은 적당하지 않았다.
본 발명의 목적은 광학필름 상에 반사방지도포막을 직접 도포하는 것에 의하여 광학필름의 반사율을 효과적으로 저하시키고, 액정표시기의 콘트라스트비를 높이며, 제조공정의 곤란도 및 복잡도를 저하시키는 반사방지필름을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조 비용을 대폭적으로 증대시키지 않는 조건 하에서 광학필름의 반사율을 저하시키고, 액정표시기의 편광판 등과 같은 대형 사이즈의 광학필름의 제조에 적용되는 반사방지필름의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 반사방지필름은 광학필름과, 400 나노미터보다 작은 간격으로 복수개의 나노입자를 표면에 가지는 수지층을 포함한다. 우선, 나노입자를 수지재료 내에 가하고, 습식 도포방식에 의해 상기 수지재료를 광학필름 상에 도포한 후, 베이킹에 의해 수지재료 내의 용제를 휘발시킨다. 이때, 일부의 나노입자는 400 나노미터보다 작은 간격으로 수지층의 표면에 분포한다. 수지층 표면에 형성되는 이들 나노입자의 간격을 400 나노미터보다 작게 하는 방식은 그 광학특성에 의하여 수지층의 굴절율을 대폭적으로 낮출 수 있다. 본 발명은 이에 따라 종래 기술의 1층의 반사방지막의 반사율이 여전히 너무 높다는 문제를 극복하고, 다층막을 스퍼터링하는 방식에 의하지 않고 반사율을 낮추며, 효과적으로 제조 비용을 낮출 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 광학필름은 편광판이고, 편광판의 기판재료는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 트리아세틸셀롤로스 필름으로 이루어지는 그룹의 하나로부터 선택한다. 수지층을 기판 상에 직접 도포하던지 기판상에 위치하는 하드 코트(Hard-Coating: HC) 필름 또는 방현(Anti-Glaring: AG) 필름 상에 도포한다. 나노입자의 재료는 이산화규소 또는 불소 도프(dop)된 이산화규소이고, 그 사이즈는 400 나노미터보다 작고, 바람직하게는, 50~100 나노미 터이다. 수지층의 재료는 아크릴수지이고, 수지재료 내에서 사용하는 용제는 이소프로필알콜이다. 본 발명의 제조방법은 자외선을 조사하여 수지층을 고화시키고 나노입자의 위치를 고정하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 다음의 장점을 갖는다. 본 발명은 수지층 표면에 400 나노미터보다 작은 간격으로 나노입자를 배열하고, 그 배열 방식의 광학특성을 이용하는 것에 의하여 수지층의 굴절율을 저하시키고, 반사방지필름의 반사율을 저하시킨다. 본 실시예의 구조는 간단하고 제조도 용이하기 때문에, 고가의 굴절율이 낮은 재료에 의해 수지층의 굴절율을 저하시키거나 또는 높은 비용으로 다층막의 스퍼터링공정을 사용하는 종래의 방법을 대체하여, 비용을 절감하고 대형 사이즈의 광학필름에 적용하는 것이 가능하다.
본 발명은 액정표시기의 편광판 표면을 도포하는 등의 광학필름 표면의 반사방지처리에 응용된다. 나노입자를 수지막 내에 가하여 수지막과 광학필름간의 굴절율 차이값을 증대시키고 상기 광학필름의 반사율을 낮추는 것에 의하여 액정표시기의 콘트라스트비의 향상을 도와주는 것과 함께 그 가시(可視) 기능을 높인다.
도 1은 본 발명의 반사방지필름의 바람직한 일실시예이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 반사방지필름(100)은 광학필름(102) 및 수지층(104)을 포함한다. 상기 수지층(104)은 광학필름(102) 상에 위치하고, 그 표면에는 복수개의 나노입자(106)가 분포한다. 나노입자(106)가 형성하는 간격(L)은 400 나노미터보다 작고, 그 배열방식은 수지층(104)의 본래의 굴절율을 낮추고, 광학간섭원리에 의해 반사방지필름(100)의 반사율을 더 낮출 수가 있다.
상기 바람직한 실시예에 있어서, 수지층의 재료는 굴절율이 1.48인 아크릴 수지(Acrylic Resin)이다. 나노입자의 재료는 이산화규소 또는 불소 도프된 이산화규소이고, 상기 불소는 주로 이산화규소의 굴절율을 더 낮추는 작용을 한다. 또한, 나노입자의 사이즈는 400 나노미터보다도 작기 때문에 400 나노미터보다 작은 간격으로 배열하는 것에 유리하다.
또한, 본 실시예중에 사용되는 광학필름(102)은 편광판이고, 편광판의 기판재료를 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 트리아세틸셀룰로스 필름으로 이루어지는 그룹 중 하나로부터 선택한다. 수지층(104)은 기판 상에 직접 도포되거나 또는 기판 상에 위치하는 하드 코트 필름 또는 방현막 상에 도포되는데, 이하, 도 2a 내지 도 2c에 의하여 설명한다. 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 반사방지필름에 있어서의 다른 바람직한 3개의 실시예를 나타내는 바, 기판과 수지층의 위치관계를 상세하게 설명한다.
도 2a에 나타난 바와 같이, 광학필름(102a)은 트리아세틸셀롤로스 필름(212)을 기판으로 하고, 그 위에 하드 코트(Hard-Coating: HC) 필름(218a)을 갖는다. 상기 하드 코트 필름(218a)의 재료는 아크릴 수지이고, 그 경도는 기판보다도 높기 때문에 마손(摩損)을 방지하여 광학필름의 찰상(擦傷) 방지 기능을 높이는 것이 가능하다.
도 2b에 나타난 바와 같이, 도 2a의 하드 코트 필름(218a) 이외에 다른 하나의 광학필름(102b)인 트리아세틸셀롤로스 필름(212) 상에는 방현(Anti-Glaring: AG) 막(218b)을 포함하여도 좋고, 상기 방현막(218b)의 재료는 아크릴 수지와 보통 의 이산화규소 입자를 포함하는데, 그 작용은 단순히 광선을 다른 장소로 확산시켜 오염을 감소시키는 것일 뿐이다. 그러나, 방현막(218b)과 본 실시예의 반사방지도포막은 상이하고, 간단히 언급하면, 방현막(218b)에 의해 반사된 광선은 없어지지 않지만, 본 실시예의 반사방지도포막은 광간섭원리를 이용하여 광선을 서로 타소(打消)할 수가 있다. 이 때문에 양자는 완전히 상이한 것이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 트리아세틸세룰로스 필름(212) 외에, 광학필름(102c)의 기판은 폴리에틸렌(Polyethylene: PE) 필름(214) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET) 필름 등의 플라스틱 기재이어도 좋다. 즉, 플라스틱 광학소자의 발전에 맞추어, 본 실시예는 다양한 플라스틱 기재 상에 응용되고, 싸고 양호한 효과를 갖는 반사방지 습식 도포를 제공할 수 있다.
도 3a는 본 실시예의 제조방법의 흐름도를 나타내고, 도 3b는 본 실시예의 제조방법의 바람직한 일실시예를 나타낸다. 이하, 도 3a의 흐름도에서 사용되는 설비를, 도 1, 도 3a 및 도 3b로 설명한다.
바람직한 본 실시예의 제조공정은, 롤러(312) 및 롤러(314)에 의해 모든 공정의 수송을 행한다. 먼저, 혼합조(322)중에서 사이즈가 50~100 나노미터의 나노입자를 아크릴 수지 내에 가한다(단계 302). 이때, 아크릴수지 내의 용제는 이소프로필알콜(Isopropyl Alcohol: IPA)이고, 이산화규소의 나노입자는 30중량%, 아크릴 수지는 40중량%, 이소프로필알콜은 30중량%이다.
다이(332)에 의해 나노입자가 첨가된 아크릴 수지를 편광판의 표면에 배치한 후 와이어바(334)에 의해, 바람직하게는 도포 두께가 약 100 나노미터로 되도록 편 광판 상에 수지를 균등하게 도포하여 수지층(104)을 형성한다. 이후, 수지층(104)이 도포된 광학필름(102)을 베이킹로(342)에 이송하고, 100℃의 온도에서 10분 동안 베이킹하여 수지층(104)중의 용제를 제거한다(단계 306). 베이킹한 후, 자외선을 수지층(104)에 수초간 조사하여 아크릴 수지를 경화시키고 나노입자(106)를 고정한다.
이와 같이 간단한 도포방식에 의해, 표면의 나노입자가 400 나노미터보다 작은 간격으로 분포된 수지층은 양호한 반사방지능력을 구비하는 것이 가능하다. 실험결과로부터 알 수 있듯이, 그 바람직한 실시예중의 반사방지필름(100)의 반사율은 2~0.5%까지 저하된다.
여기서, 주의하지 않으면 안 되는 것은, 본 발명의 요지는 수지층 표면에 형성되는 나노입자를, 400 나노미터보다 작은 간격으로 배열하는 것에 있다. 그리고, 그 배열 방식의 광학특성에 의해 수지층의 굴절율을 저하시켜 반사방지필름의 반사율을 저하시킨다. 이는 종래 기술에 있어서, 굴절율이 낮은 재료를 갖는 입자를 굴절율이 높은 수지층에 가하고, 수지층 내에 있는 재료입자의 비율을 조정하여 양자의 합계 굴절율을 낮추는 기술과는 상이하다. 2종류의 상이한 재료가 차지하는 비중에 의해 양자의 합계 굴절율을 조정하는 종래 기술과, 나노입자를 400 나노미터의 간격으로 분포하고, 광학 특성상 수지층의 굴절율이 낮은 본 실시예와는 완전히 상이하다.
본 발명은 반사방지층이 필요한 다양한 광학소자에 응용할 수가 있고, 상기 실시예에서 나타낸 편광판에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예가 사용하는 나노입자의 재료도 이산화규소에만 한정되지 않고, 그 외에 400 나노미터보다 작은 간격으로 분포된 나노입자도 본 발명의 응용 내에 속한다. 또한, 수지층의 도포방식은 다이 및 와이어바의 조합에 의해 도포되는 이외에도 종래의 도포방식에 의해 도포되어도 좋다.
본 발명에서는 바람직한 실시 형태를 상술한 바와 같이 개시하였지만, 이들은 결코 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 당해 기술을 숙지하는 자이라면 누구라도 본 발명의 요지와 영역을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 각종 변형이나 윤색을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에서 지정한 내용을 기준으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 다음의 장점을 갖는다. 본 발명은 수지층 표면에 400 나노미터보다 작은 간격으로 나노입자를 배열하고, 그 배열 방식의 광학특성을 이용하는 것에 의하여 수지층의 굴절율을 저하시키고, 반사방지필름의 반사율을 저하시킨다. 본 실시예의 구조는 간단하고 제조도 용이하기 때문에, 고가의 굴절율이 낮은 재료에 의해 수지층의 굴절율을 저하시키거나 또는 높은 비용으로 다층막의 스퍼터링공정을 사용하는 종래의 방법을 대체하여, 비용을 절감하고 대형 사이즈의 광학필름에 적용하는 것이 가능하다.
Claims (6)
- 광학필름;상기 광학필름 상에 위치하는 수지층; 및상기 수지층의 표면에 위치하고, 나노입자의 간격이 0 나노미터보다 크고 400 나노미터보다 작으며, 상기 나노입자의 재료는 이산화 규소를 포함하는 복수 개의 나노입자;를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 반사방지필름.
- 제 1 항에 있어서,상기 광학필름은 기판을 포함하고, 상기 기판의 재료는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 트리아세틸셀롤로스 필름으로 이루어지는 그룹으로부터 하나가 선택되며, 상기 수지층의 재료는 아크릴 수지이고, 상기 나노입자의 사이즈는 0 나노미터보다 크고 400 나노미터보다 작은 것을 특징으로 하는 반사방지필름.
- 0 나노미터보다 크고 400 나노미터보다 작은 사이즈인 나노입자이고, 상기 나노입자의 재료는 이산화규소를 포함하는 복수 개의 나노입자를 갖는 수지재료를 제공하는 단계;상기 수지재료를 광학필름에 도포하여 수지층을 형성하는 단계; 및상기 광학필름을 베이킹하여 상기 수지층의 표면에 0 나노미터보다 크고 400 나노미터보다 작은 간격으로 상기 나노입자를 분포시키는 단계를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,자외선을 조사하여 상기 수지층을 고화시키고, 상기 나노입자의 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 광학필름은 기판을 포함하고, 상기 기판의 재료는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 트리아세틸셀롤로스 필름으로부터 이루어지는 그룹으로부터 하나가 선택되고, 상기 수지재료는 아크릴 수지를 포함하고, 상기 수지재료의 용제는 이소프로필알콜이고, 상기 나노입자의 사이즈는 50~100 나노미터인 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 나노입자의 사이즈는 50~100 나노미터인 것을 특징으로 하는 반사방지필름.
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