KR100515594B1 - 근적외선 흡수필름 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이필터 - Google Patents

근적외선 흡수필름 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 근적외선 흡수필름 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (a) 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지; 및 (b) 근적외선 흡수염료를 포함하는 근적외선 흡수필름 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터에 관한 것이다.
본 발명의 근적외선 흡수필름은 고분자 수지가 가교된 구조를 가지므로 고온 및 고온고급 조건에서의 투과율 변화가 적어 내구성이 우수하고 열적 안정성이 우수하며 또한 가시영역의 투과율도 높다.

Description

근적외선 흡수필름 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터{NEAR INFRARED ABSORBING FILM AND PLASMA DISPLAY FILTER COMPRISING THE SAME}
[산업상 이용 분야]
본 발명은 근적외선 흡수필름 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 및 고온고습 조건에서의 투과율 변화가 적어 내구성이 우수하고 열적 안정성이 우수하며 또한 가시영역의 투과율도 높은 근적외선 흡수필름 및 이를 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터에 관한 것이다.
[종래 기술]
최근 평판 패널 디스플레이 중 대형 화면을 구현함에 있어, 플라즈마 디스플레이 패널이 각광 받고 있다. 하지만, 플라즈마 디스플레이 패널은 디스플레이 자체의 구동 원리에 따른 몇 가지 문제점을 안고 있다.
도 1에 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타내었고, 도 1에서의 패널 조립체(13)의 단면을 확대한 도면을 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전면 유리 전체면에 신호 및 전원을 공급하는 전극이 위치해 있어, 플라즈마 디스플레이 패널 구동시 다른 디스플레이에 비해 가장 많은 양의 전자파가 발생할 수밖에 없고, 또한 근적외선이 발생하여 해당 근적외선 영역의 빛을 통신에 사양한 리모트 콘트롤, 적외선 통신 포트의 오작동이 발생하며, Ne, Ar, Xe 등의 방전가스를 봉입한 후 진공 자외선에 의한 적색, 청색, 녹색 각각의 형광체의 발광을 이용하여 삼원색 발광을 얻고 있지만, 이때 네온 원자가 여기된 후에 기저 상태에 돌아가는 때에 590 ㎚ 부근의 네온 오렌지 빛의 발광이 있어 선명한 적색을 얻을 수 없다는 등의 문제점이 있다.
이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널의 문제점을 해결하기 위하여 패널 조립체(13) 앞에 플라즈마 디스플레이 필터(14)를 설치한다. 도 2a와 도 2b는 플라즈마 디스플레이 필터의 궁극적인 설치목적을 잘 나타내주는 도면이다. 도 2a와 도 2b에 나타난 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 필터를 설치하면 R, G, B의 가시광선은 그대로 필터를 투과하고, 화면의 해상도를 저하시키는 590 ㎚ 파장의 오렌지 색상의 네온파장은 차단되고, 또한 800 내지 1000 ㎚ 파장대의 근적외선도 차단된다.
이상의 기능을 갖는 플라즈마 디스플레이 필터는 일반적으로 유리 위에 여러 장의 필름(반사방지 필름(AR 필름), 근적외선 차폐층(NIR 필름), 네온-컷층, 전자파 차폐 필름(EMI 필름) 등)이 적층된 구조를 가지며, 특히 근적외선 흡수필름은 근적외선 흡수염료가 혼합된 고분자 수지가 투명기재 위에 코팅된 구조를 가진다.
이때 상기 염료가 포함된 필름(염료층)은 고온이나 고습조건에서도 양호한 내구성을 가지고 또한, 근적외선 영역 즉 800 내지 1200 ㎚ 특히, 850 내지 1000 ㎚의 파장을 가진 근적외선의 흡수율이 높아야 하고, 가시광선의 투과율 특히, 430 내지 700 ㎚ 파장의 가시광선에 대한 투과율은 60% 이상이어야 플라즈마 디스플레이 필터에 바람직하게 사용될 수 있다.
근적외선 흡수필름의 내구성이 우수하다는 것은 염료층을 포함하는 필름에 대하여 투과율(transmittance)을 측정하고 난 후, 다시 고온이나 고습조건에서 일정시간 노출시킨 후의 투과율을 측정하여 그 변화율로서 판단하며, 이때 투과율의 변화율이 적을수록 내구성이 우수하다고 말한다. 내구성은 염료 자체뿐만 아니라 필름 형성에 사용되는 바인더 수지의 종류에 따라서도 크게 달라진다.
근적외선 흡수필름 제조에 널리 사용되는 바인더 수지로는 일반적으로 투명 필름을 형성하기 위하여 사용되는 수지인 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에스테르 등을 예로 들 수 있다.
현재 널리 사용되는 근적외선 흡수필름 제조용 염료로는 근적외선을 흡수하고, 가시광선을 투과시키는 암모늄(ammonium) 염, 아미늄(aminum) 염, 디이모늄(diimmonium) 염, 퀴논(quinone), 프탈로시아닌(phthalocyanine), 나프탈로시아닌(naphthalocyanine), 시아닌(cyanine), 메탈 콤플렉스(metal complex) 염료 등을 예로 들고 있다(미국특허 제5,804,102호 또는 미국특허공개 제2001-0005278호 참조).
지금까지 알려진 근적외선 흡수필름 제조방법은 폴리카보네이트, 지방족 폴리에스테르계, 아크릴계, 멜라민계, 우레탄계, 방향족 에스테르계, 폴리카보네이트계, 지방족 폴리올레핀계, 방향족 폴리올레핀계, 폴리비닐계, 폴리비닐알코올계, 폴리메틸메타크릴레이트계, 폴리스티렌계, 이들 수지의 공중합체등의 바인더 수지를 암모늄 염, 아미늄 염, 이모늄 염, 디이모늄 염, 퀴논, 프탈로시아닌, 나프탈로시아닌, 시아닌, 메탈 콤플렉스 등의 근적외선 흡수염료와 혼합하여 바인더용액을 제조한 다음, 이 바인더용액을 투명 기판 위에 코팅하는 방법과 또는 상기 바인더 수지와 근적외선 흡수염료를 혼합하여 가열 성형하는 방법이다.
특히, 플라즈마 디스플레이 필터에 널리 사용되는 근적외선 흡수염료는 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생되는 발열로 인하여 특히 열적 안정성이 중요하므로 상기 염료 중 상대적 열적 안정성이 우수한 프탈로시아닌, 나프탈로시아닌, 시아닌, 디씨올(dithiol)계 메탈 콤플렉스 염료 등이 바람직한 것으로 알려져 있다.
그러나 상기 프탈로시아닌, 나프탈로시아닌, 시아닌, 디씨올(dithiol)계 메탈 콤플렉스 염료 등의 안정성은 우수하나 근적외선 흡수피크가 뾰족(sharp)하여 넓은 범위의 근적외선 영역의 빛을 흡수할 수 없으며, 넓은 범위의 근적외선 영역의 빛을 흡수하기 위하여 다량의 염료가 필요하며, 상기 염료의 가격이 또한 고가이므로 근적외선 흡수필름의 제조 단가가 높아진다는 단점이 있다. 그리고 시아닌계 염료의 경우도 고온 및 고온고급 조건에서 장시간 보관시 내구성이 저하되는 등 보관안정성이 좋지 않아 바람직하지 않다.
이에 반하여 암모늄 염, 아미늄 염, 이모늄 염, 디이모늄 염 염료의 경우 근적외선 흡수피크가 넓고(broad) 가시광의 투과도가 우수하며, 가격면에서도 상기 프탈로시아닌, 나프탈로시아닌, 시아닌, 디씨올(dithiol)계 메탈 콤플렉스 염료 등에 비해 저렴하므로 근적외선 흡수필름의 제조 단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 암모늄 염, 아미늄 염, 이모늄 염, 디이모늄 염 염료의 경우에도 고온이나 고습조건에서 장시간 보관시 근적외선 흡수 능력이 떨어지고, 가시영역에서의 투과율도 변형되는 등 염료의 물성이 변화되어 바람직하지 않다는 문제점이 있다.
또한, 암모늄 염, 아미늄 염, 이모늄 염, 디이모늄 염 염료를 폴리메틸메타크릴레이트 수지와 혼합하여 제조된 근적외선 흡수필름은 암모늄 염, 아미늄 염, 이모늄 염, 디이모늄 염 염료의 낮은 열적 안정성으로 인하여 내구성 실험 결과, 투과율의 변화가 크다는 문제점이 있었다.
한편, 미국특허 제6,117,370호와 제6,522,463호 등에는 바인더 수지로 폴리카보네이트 수지, 폴리아크릴레이트 수지 또는 디환족 디올 성분이 60몰% 이상 공중합된 폴리에스테르 수지를 사용하고, 염료로 디이모늄 또는 디씨올 니켈 콤플렉스 염료를 사용하여, 용매 트리클로로메탄(CHCl3)과 혼합하여 바인더용액을 제조하고, 이 바인더용액을 투명 기재 위에 코팅하여 근적외선 흡수필름을 제조한 예가 소개되어 있다.
그러나 상기 특허에 소개된 용매인 클로로포름(CHCl3)은 오존층 파괴물질로서 국제적으로 그 사용이 규제되고 있는 규제물질이므로, 상기 미국특허 제6,117,370호와 제6,522,463호 등에 소개된 방법은 바람직한 근적외선 흡수필름이라 할 수가 없다.
또한, 암모늄 염, 아미늄 염, 이모늄 염, 디이모늄 등의 염료로 제조된 근적외선 흡수필름의 경우 내구성, 환경오염문제 이외에도 플라즈마 디스플레이 패널에서 요구되는 근적외 영역의 파장을 효율적으로 차폐시키지 못하고, 이에 따라 상기 염료에 또 다른 염료를 혼합하여 근적외선 흡수필름을 제조하면 제조 단가가 상승하고, 가시영역의 투과율을 감소시키는 역효과를 가져와 바람직하지 않다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고온 및 고온고습 조건에서의 투과율 변화가 적어 내구성이 우수하고 열적 안정성이 우수하며 또한 가시영역의 투과율도 높은 근적외선 흡수필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한, 상기 근적외선 흡수필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한, 상기 근적외선 흡수필름을 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한, 상기 플라즈마 디스플레이 필터를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지; 및 (b) 근적외선 흡수염료를 포함하는 근적외선 흡수필름을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 빛이나 열에 의하여 가교될 수 있는 바인더 수지를 근적외선 흡수염료 용액에 첨가하여 코팅액을 제조하는 단계; (b) 상기 코팅액을 기재 위에 코팅하는 단계; 및 (c) 상기 코팅액을 가교시키는 단계를 포함하는 근적외선 흡수필름 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 근적외선 흡수필름을 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터를 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 주쇄나 측쇄에 가교가 일어날 수 있는 OH기를 포함하는 폴리올, 이소시아네이트, 이들을 가교시킬 수 있는 가교제를 근적외선 흡수필름 제조에 바인더 성분으로 사용한 경우 폴리올의 OH기와 이소시아네이트기가 가교결합을 형성하여 제조된 근적외선 흡수필름이 고온이나 고습조건에서 우수한 내구성을 나타냄을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이에 나아가, 본 발명자들은 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지 및 근적외선 흡수염료를 포함하는 근적외선 흡수필름이 고온이나 고습조건에서 내구성이 우수하다는 것을 반복 비교 실험을 통하여 발견하게 되었다.
종래 근적외선 흡수필름 제조에는 바인더 수지로 가교구조를 가지지 않는 폴리카보네이트, 지방족 폴리에스테르계, 아크릴계, 멜라민계, 우레탄계, 방향족 에스테르계, 폴리카보네이트계, 지방족 폴리올레핀계, 방향족 폴리올레핀계, 폴리비닐계, 폴리비닐알코올계, 폴리메틸메타크릴레이트계, 폴리스티렌계, 이들 수지의 공중합체 등이 널리 사용되어 왔다.
그러나 이들 수지를 바인더 수지로 하여 근적외선 흡수필름을 제조하면 고온 또는 고습조건에서 보관안정성이 낮고 또한 고온에서 투과율 변화가 커서 내구성이 나쁘다는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에서와 같이, 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지를 근적외선 흡수필름 제조에 사용하면 고분자 수지가 가교된 구조(cross-linked)를 형성하여 고온 또는 고습조건에서도 투과율이 변화지 않는 우수한 내구성을 가진다는 효과가 있다.
이때 (a) 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지 성분으로는 주쇄나 측쇄에 가교가 일어날 수 있는 OH기를 포함하는 폴리올과 이소시아네이트가 가교된 바인더 수지가 바람직하다.
특히 이소시아네이트로는 메틸디이소시아네티이트(methyl diisocyanate, MDI), 디페닐메틸디이소시아네이트(diphenylmethanediisocyanate), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(trimethylhexamethylenediisocyanate), 2,4-톨루엔디이소시아네이트(tolunediisocyanate), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(naphthalene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isoporon diisocyanate), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(cyclohexylmethane diisocyanate), 크실렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate), 테트라메틸렌 크실렌 디이소시아네이트(tetramethylene xylene diisocyanate) 등이 바람직하다.
본 발명에서 바인더 수지 성분으로 주쇄나 측쇄에 가교가 일어날 수 있는 OH기를 포함하는 폴리올과 CNO기를 포함하는 이소시아네이트를 사용할 경우 사용될 수 있는 가교제로는 트리메티롤프로판(trimethylolpropane), 트리에탄올아민(triethanolamine), 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 톨루엔디아민(tolune diamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 글리세린(glycerine), 옥시프로필레이티드 에틸렌 디아민(oxypropylated ethylene diamine), 헥사메틸렌 디아민(hexamethylene diamine), m-페닐렌 디아민(phenylene diamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine) 등이 바람직하다.
이때, 상기 주쇄나 측쇄에 가교가 일어날 수 있는 OH기를 포함하는 폴리올과 이소시아네이트는 100:1 내지 100:10000 중량비로 가교된 것이 바람직하다.
상기 이소시아네이트의 가교량 폴리올 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만이면 우레탄 결합 및 가교가 충분히 일어나지 못하여 염료의 내구성을 충분히 향상시키지 못할 수 있고, 또한 상기 이소시아네이트의 가교량이 폴리올 100 중량부에 대하여 10000 중량부를 초과하면 미반응 이소시아네이트가 코팅 후 표면을 오염시킬 수 있어 OH기를 포함하는 폴리올과 이소시아네이트의 가교결합비는 100:1 내지 100:10000 중량비가 보다 바람직하다.
이상 설명한 본 발명의 가교 바인더 수지와 함께 사용될 수 있는 염료로는 일반적으로 널리 사용되는 암모늄(ammonium) 염, 아미늄(amium) 염, 이모늄(immonium) 염, 디이모늄(diimmonium) 염, 퀴논(quinone), 프탈로시아닌(phthalocyanine), 나프탈로시아닌(naphthalocyanine), 시아닌(cyanine), 메탈 콤플렉스(metal complex) 염료 등이 모두 사용 가능하나, 특히 가교 바인더 수지를 사용할 경우에는 이모늄 염 또는 디이모늄 염 염료 단독으로도 플라즈마 디스플레이 필터에 적합한 근적외 영역의 차단과 가시영역의 투과율을 얻을 수가 있다.
이모늄 염으로는 N,N,N'N'-테트라키스-(p-디-n-부틸아미노페닐)-p-벤조퀴논-비스(이모늄 헥사플루오로안티모네이트) 또는 하기 화학식 1의 디이모늄 양이온을 포함하는 염이 바람직하다.
(상기 화학식 1에서,
m은 1 내지 2의 정수이고,
환 A에 결합된 2개의 4급 질소 원자가 4개의 B 페닐 그룹에 결합되며, 상기 B 페닐 그룹은 임의로 치환되는 4개의 아미노 그룹이 그의 4-위치에 각각 치환되어 있다.)
여기서 상기 화학식 1 의 디이모늄 양이온과 결합될 수 있는 음이온으로는 유기산 1가 또는 2가 음이온과 무기산 1가 또는 2가 음이온이 바람직하다.
유기산 1가 음이온은 유기 카복실산 이온 예를 들면, 아세테이트 이온, 락테이트 이온, 트리플루오로아세테이트 이온, 프로피오네이트 이온, 벤조에이트 이온, 옥살레이트 이온, 숙시네이트 이온 및 스테아레이트 이온; 유기 설폰산 이온 예를 들면, 메탈설포네이트 이온, 톨루엔 설포테이트 이온, 나프탈렌 모노설포네이트 이온, 클로로벤젠 설포네이트 이온, 니트로벤젠 설포네이트 이온, 도데실벤젠 설포네이트 이온, 벤존 설포베이트 이온, 에탄 설포네이트 이온 및 트리플루오로메탄 설포네이트 이온; 및 유기 붕산 이온 예를 들면, 테트라페닐보레이트 이온 및 부틸트리페닐보레이트 이온이 바람직하다.
또한 무기 1가 음이온은 할로게나이트 이온 예를 들면, 플루오라이드 이온, 클로라이드 이온, 브로마이드 이온, 요오다이드 이온, 티오시아네이트 이온, 헥사플루오로안티모노네이트 이온, 퍼클로레이트 이온, 퍼요오데이트 이온, 니트레이트 이온, 테트라플루오로보레이트 이온, 헥사플로오로포스페이트 이온, 몰리브데이트 이온, 텅스테이트 이온, 티타네이트 이온, 바나데이트 이온, 포스페이트 이온 및 보레이트 이온이 바람직하다.
또한 2가 음이온으로는 나프탈렌-1,5-디설폰산, 나프탈렌-1,6-디설폰산, 나프탈렌 디설폰산 유도체 등이 바람직하다.
또한, 상기 화학식 2의 디이모늄 양이온을 포함하는 디이모늄 염으로는 하기 화학식 2의 화합물이 바람직하다.
(상기 화학식 2에서,
R1 ~ R8은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 5의 아릴기이고, 특히 부틸기가 바람직하다.)
또한, 상기 (a) 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지와 (b) 근적외선 흡수염료의 중량비는 5:1 내지 50:1이면 보다 바람직하게 근적외선 흡수량이 95% 이상으로 근적외선 투과율을 5% 미만으로 줄일 수 있어 바람직하고 또한 그와 동시에 380 내지 780 ㎚ 파장대의 가시광선 투과율을 60% 이상으로 유지할 수 있어 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 근적외선 흡수필름의 제조방법을 제공한다. 이하 본 발명의 근적외선 흡수필름 제조방법에 대하여 설명한다.
첫째, 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지를 근적외선 흡수염료가 용매에 용해된 용액에 첨가하여 코팅액을 제조한다((a) 단계). 이때 용매로는 바인더 수지를 용해시킬 수 있는 유기용매는 모두 사용될 수 있으며, 특히 방향족 탄화수소, 케톤, 메틸에틸케톤 등이 바람직하며 디이모늄 염 염료에는 메틸에틸케톤이 바람직하다.
둘째, 상기 (a) 단계에서 제조된 코팅액을 기재 위에 코팅한다((b) 단계). 코팅 방법으로는 스프레이코팅, 롤코팅, 바코팅, 스핀코팅 등 여러 가지 방법이 사용될 수 있다.
셋째, 상기 (b) 단계에서 기재 위에 코팅된 코팅액을 가교시킨다. 가교 방법으로는 사용되는 바인더 수지의 종류에 따라 적절히 선택 가능하다. 또한 이때 가교온도는 40 내지 120 ℃가 바람직하다.
본 발명은 또한 이상의 방법으로 제조된 본 발명의 근적외선 흡수필름 이외 반사방지필름(AR 필름), 네온-컷층(Neon-cut), 전자파 차폐 필름(EMI 필름), 색보정층, 흑화면 처리층이 더욱 적층된 플라즈마 디스플레이 필터를 제공한다.
플라즈마 디스플레이 필터는 근적외선 흡수뿐만 아니라 패널을 보호하고, 반사를 방지하고, 색보정, 색재현성을 향상시키고, 콘트라스트를 향상시키고, 전자파를 차단하고 플라즈마 방전시 발생하는 특유의 오렌지빛인 네온을 차단하는 기능을 한다.
본 발명은 또한 상기 플라즈마 디스플레이 필터를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
최근, 디지털 텔레비전을 비롯한 고품위/대화면의 텔레비전에 대한 기대가 높아지고 있는 추세에 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP) 등의 분야별로 개발이 진행되고 있다. 기존에 텔레비전의 디스플레이로 널리 사용되고 있는 음극선관은 해상도 및 화질에 대해서는 우수하지만 화면의 크기에 따라 길이 및 중량이 커지는 단점으로 인해 40 인치 이상의 대화면에는 적합하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 액정 디스플레이의 경우에는 소비전력이 적고, 구동전압도 우수한 장점이 있으나, 대화면을 제작하는데 기술상의 난점을 갖고 있으며, 시야각의 한계를 갖는 단점이 있다.
한편, 플라즈마 디스플레이의 경우에는 대화면을 실현할 수 있으며, 이미 70 인치 정도의 제품도 개발되어 있는 상태이다. 도 1은 플라즈마 디스플레이 패널 구조를 나타낸 도면이다. 플라즈마 디스플레이 패널 중 패널 조립체(13)의 단면도를 도 3에 보다 상세히 나타내었다. 플라즈마 디스플레이 패널 조립체는 하판상에 구획된 격벽을 형성한 다음 격벽의 홈에 적색, 녹색 및 청색의 형광체층을 형성하고, 상기 하판의 전극과 상판의 전극이 마주보는 상태로 평행하게 배치될 수 있도록 상판이 겹쳐지게 하고, Ne, Ar, xe 등의 방전가스를 봉입하여 형성하며, 양극과 음극의 전극에 전압을 인가하여 기체를 방전시킬 때 발생하는 플라즈마로부터 방사되는 네온 광을 이용하여 영상을 제공하는 차세대 디스플레이다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 상기 도 3의 패널 조립체 상부에 고분자 수지가 가교된 구조를 가지는 근적외선 흡수필름을 부착한 것으로서, 고분자 수지가 가교된 구조를 가지는 근적외선 흡수필름은 고온 및 고온고급 조건에서의 투과율 변화가 적어 내구성이 우수하고 열적 안정성이 우수하며 또한 가시영역의 투과율도 높아 플라즈마 디스플레이 패널에 바람직하게 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
바인더 수지로 주쇄나 측쇄에 OH기를 갖는 폴리올 2077 g과 이소시아네이트로서 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate, HDI) 270 g, 가교제로서 트리메티롤프로판(trimethylolpropane, TMP) 99.7 g을 근적외선 흡수염료로 ADS 1065A(American dye source, Inc 제조) 270 g이 메틸에틸케톤(MEK)에 녹아있는 용액에 첨가하여 코팅액을 제조하였다. 제조된 코팅액 중 용질은 30.4 중량%를 차지하였다.
이와 같이 준비된 코팅액을 투명기재 위에 바코팅한 후 50 ℃에서 2분과 120 ℃에서 3분 동안 건조시키며, 바인더 수지를 가교반응시켰다. 이와 같이 제조된 염료층 코팅막의 두께는 3 ㎛ 이었다.
(비교예 1)
바인더로 비가교타입의 폴리메틸메타크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 염료층 코팅막을 제조하였다.
내구성 테스트
상기 실시예 1과 비교예 1에서 제조한 염료층 코팅막(근적외선 흡수필름)에 대하여 초기와 80 ℃에서 500 시간 방치 후의 근적외선과 가시광의 투과 스펙트럼을 조사하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 가시광 영역 (㎚) 근적외선영역 (㎚)
438 450 490 550 586 628 700 850 950
실시예 1 초기 (%) 69.0 67.8 62.9 78.0 80.7 79.9 64.3 4.2 3.5
방치 후 (%) 68.2 67.4 62.8 76.9 79.5 78.7 63.8 5.0 4.0
변화율 (%) -0.8 -0.4 -0.1 -1.1 -1.2 -1.2 -0.5 +0.8 +0.5
비교예 1 초기(%) 78.7 79.3 81.1 84.6 84.5 83.7 75.1 39.8 14.5
방치 후 (%) 73.6 75.4 81.7 85.4 85.3 84.5 80.5 52.8 30.4
변화율 (%) -5.1 -3.9 +0.6 +0.8 +0.8 +0.8 +5.4 +13 +16.1
또한, 상기 실시예 1과 비교예 1에서 제조한 염료층 코팅막(근적외선 흡수필름)에 대하여 초기와 60 ℃ 및 상대습도 90%의 고온고습 조건에서 500 시간 방치 후의 근적외선과 가시광의 투과 스펙트럼을 조사하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 가시광 영역 (㎚) 근적외선영역 (㎚)
438 450 490 550 586 628 700 850 950
실시예 1 초기 (%) 69.0 67.9 62.9 77.8 80.7 80.0 64.5 4.0 3.6
방치 후(%) 65.8 65.0 62.5 78.4 81.3 80.5 65.0 5.0 3.9
변화율 (%) -3.2 -2.9 -0.4 +0.6 +0.6 +0.5 +0.5 +1.0 +0.3
비교예 1 초기(%) 79.9 79.5 81.3 84.8 84.7 78.4 75.4 40.4 15.1
방치 후(%) 74.1 75.5 80.8 85.0 84.7 79.2 76.4 44.4 20.0
변화율 (%) -5.8 -4.0 -0.5 +0.2 0 +0.8 +1.0 +4.0 +4.9
상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1에서 가시광 파장 400 내지 780 ㎚ 특히, 430 내지 700 ㎚에서의 초기 가시광 투과율과 고온 또는 고온고습 조건 방치 추의 가시광 투과율에 있어서 그 변화가 별 차이가 없음을 알 수 있다.
그러나 가교 타입의 바인더 수지를 사용하여 제조된 실시예 1의 근적외서 흡수필름의 경우 초기와 고온 또는 고온고습 조건 방치 후의 근적외선 투과율 변화가 1% 미만으로 우수한 내구성을 나타내었다.
이는 비가교 타입의 폴리메틸메타크릴레이트를 바인더 수지로 사용하여 제조된 비교예 1의 근적외선 흡수필름의 경우에 있어서의 고온 또는 고온고습 조건 방치 후의 근적외선 투과율 변화가 최소 4.0%, 최대 16.1%인 점과 비교해봤을 때, 가교타입의 바인더 수지를 사용하여 근적외선 흡수필름을 제조하면 최소 60% 이상의 가시광 투과도를 가지고 또한 고온 또는 고온고습 조건 방치 후에도 상기 가시광 투과도뿐만 아니라 근적외선 투과도에서도 변화가 적어 내구성이 우수한 근적외선 흡수필름을 제조할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명의 근적외선 흡수필름은 고분자 수지가 가교된 구조를 가지므로 고온 및 고온고습 조건에서의 투과율 변화가 적어 내구성이 우수하고 열적 안정성이 우수하며 또한 가시영역의 투과율도 높다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2a와 도 2b는 플라즈마 디스플레이 필터를 설치한 경우 오렌지 색상의 파장과 근적외선이 차단되는 원리를 도시한 도면이다.
도 3은 패널 조립체의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11 --- 케이스
12 --- 구동 회로 기판
13 --- 패널 조립체
14 --- 플라즈마 디스플레이 필터
15 --- 커버

Claims (12)

  1. a) 주쇄나 측쇄에 가교가 일어날 수 있는 OH기를 포함하는 폴리올과, 이소시아네이트가 가교 결합된 바인더 수지와
    (b) 암모늄 염, 아미늄 염, 이모늄 염, 디이모늄 염, 퀴논, 프탈로시아닌, 나프탈로시아닌, 시아닌 및 메탈 콤플렉스 염료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 근적외선 흡수염료가 포함된 근적외선 흡수필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이소시아네이트로는 메틸디이소시아네티이트(methyl diisocyanate, MDI), 디페닐메틸디이소시아네이트(diphenylmethanediisocyanate), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(trimethylhexamethylenediisocyanate), 2,4-톨루엔디이소시아네이트(tolunediisocyanate), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(naphthalene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isoporon diisocyanate), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(cyclohexylmethane diisocyanate), 크실렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate) 및 테트라메틸렌 크실렌 디이소시아네이트(tetramethylene xylene diisocyanate)로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수필름.
  4. 제1항에 있어서,
    OH기를 포함하는 폴리올과 이소시아네이트의 가교결합에 사용되는 가교제는 트리메티롤프로판(trimethylolpropane), 트리에탄올아민(triethanolamine), 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 톨루엔디아민(tolune diamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 글리세린(clycerine), 옥시프로필레이티드 에틸렌 디아민(oxypropylated ethylene diamine), 헥사메틸렌 디아민(hexamethylene diamine), m-페닐렌 디아민(phenylene diamine), 디에탄올아민(diethanolamine) 및 트리에탄올아민(triethanolamine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주쇄나 측쇄에 가교가 일어날 수 있는 OH기를 포함하는 폴리올과 이소시아네이트는 100:1 내지 100:10000 중량비로 가교된 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수필름.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디이모늄 염 염료 중 디이모늄 양이온은 하기 화학식 1의 화합물인 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수필름:
    [화학식 1]
    (상기 화학식 1에서,
    m은 1 내지 2의 정수이고,
    환 A에 결합된 2개의 4급 질소 원자가 4개의 B 페닐 그룹에 결합되며, 상기 B 페닐 그룹은 임의로 치환되는 4개의 아미노 그룹이 그의 4-위치에 각각 치환되어 있다.)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디이모늄 염 염료는 하기 화학식 2의 화합물인 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수필름:
    [화학식 2]
    (상기 화학식 2에서,
    R1 ~ R8은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 5의 아릴기이다.)
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 빛이나 열에 의하여 가교된 바인더 수지와 (b) 근적외선 흡수염료의 중량비가 5:1 내지 50:1인 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수필름.
  10. (a) 주쇄나 측쇄에 가교가 일어날 수 있는 OH기를 포함하는 폴리올과, 이소시아네이트가 가교 결합된 바인더 수지와 근적외선 흡수염료를 5:1 내지 50:1의 중량비로 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계;
    (b) 상기 코팅액을 기재 위에 코팅하는 단계; 및
    (c) 상기 코팅액을 가교시키는 단계
    를 포함하는 제1항의 근적외선 흡수필름 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 가교는 40 내지 120 ℃에서 진행되는 것을 특징으로 하는 근적외선 흡수필름 제조방법.
  12. 제1항의 근적외선 흡수필름을 포함하는 플라즈마 디스플레이 필터.
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