KR102520586B1 - 디스플레이 장치용 광학 적층체 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광투과성 기재; 및 바인더 수지, 상기 바인더 수지에 분산된 유기 미립자 및 실록산 고분자를 포함하는 하드 코팅층;을 포함하고, 상기 유기 미립자 전체 중 서로 응집하는 2이상의 유기 미립자들의 비율이 90% 내지 96 % 인 디스플레이 장치용 광학 적층체와 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

디스플레이 장치용 광학 적층체 및 디스플레이 장치{ANTI-GLARE FILM AND DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 디스플레이 장치용 광학 적층체 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
평판디스플레이 기술이 대면적화 고해상도 쪽으로 발전하면서 적용 제품이 TV, 모니터, 모바일 등 가정용 및 사무실 용에서 옥외 광고판, 전광판 등 대면적 디스플레이로 발전하고 있다. LCD나 PDP, OLED, 후사 투영(Rear-projection) TV 등의 평판 디스플레이(FPD; Flat Panel Display)는 자연광 등의 외부 빛에 노출될 경우, 표면 반사광으로 인하여 이용자의 눈에 피로감을 주거나 두통을 유발하기도 하며, 디스플레이 내부에서 만들어지는 이미지가 선명한 상으로서 인식되지 못하는 문제를 안고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 디스플레이 표면에 요철을 형성하여 외부의 광을 표면에서 산란 시키기거나, 코팅막을 형성하는 수지와 미립자 간의 굴절율을 이용하여 내부 산란을 유도하기 위한 광학 필름을 적용하게 된다.
이와 같은 목적으로 표시 장치 등의 표면에 적용되는 광학 필름은 눈부심 방지 효과뿐 아니라, 고 선명성과 고 명암비 또한 요구된다. 하지만, 일반적으로 헤이즈 값이 높을수록 외부광의 확산정도가 커져, 눈부심 방지 효과가 좋지만, 표면의 산란에 의한 이미지의 왜곡 현상과 내부 산란에 의한 백화 현상으로 명암비(contrast ratio)가 떨어지는 문제점이 나타난다. 이와 같이, 선명도 및 명암비를 높이는 경우, 눈부심 방지 특성이 떨어지고, 눈부심 방지 특성을 높이는 경우, 상 선명도 및 명암비가 떨어지는 문제점이 있어, 이와 같은 특성을 어떻게 제어하는가는 고해상도 디스플레이용 필름의 제조에 있어서, 중요한 기술이라고 할 수 있다.
본 발명은 높은 명암비 및 우수한 상선명도를 나타내면서도 스파클링 (sparkling) 불량을 방지할 수 있는 디스플레이 장치용 광학 적층체를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체를 포함하며 높은 명암비 및 우수한 상선명도를 나타내면서도 스파클링 불량이 방지되는 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 광투과성 기재; 및 바인더 수지, 상기 바인더 수지에 분산된 유기 미립자 및 실록산 고분자를 포함하는 하드 코팅층;을 포함하고, 상기 유기 미립자 전체 중 서로 응집하는 2이상의 유기 미립자들의 비율이 90% 내지 96 % 인, 디스플레이 장치용 광학 적층체가 제공될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 디스플레이 장치용 광학 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, (메타)아크릴레이트는[(Meth)acrylate]은 아크릴레이트(acrylate) 및 메타크릴레이트(Methacrylate) 양쪽 모두를 포함하는 의미이다.
또한, 광경화성 수지는 빛의 조사에 의해, 예를 들어 가시 광선 또는 자외선의 조사에 의해 중합된 고분자 수지를 통칭한다.
본 명세서에서, 중량 평균 분자량은 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 의미한다. 상기 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 측정하는 과정에서는, 통상적으로 알려진 분석 장치와 시차 굴절 검출기(Refractive Index Detector) 등의 검출기 및 분석용 컬럼을 사용할 수 있으며, 통상적으로 적용되는 온도 조건, 용매, flow rate를 적용할 수 있다. 상기 측정 조건의 구체적인 예를 들면, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 이용하여 Waters PL-GPC220 기기를 이용하여, 평가 온도는 40 ℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠을 용매로서 사용하였으며 유속은 1mL/min의 속도로, 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL 의 양으로 공급하며, 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 의 값을 구할 수 있다. 폴리스티렌 표준품의 분자량은 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 의 5종을 사용하였다.
발명의 일 구현예에 따르면, 광투과성 기재; 및 바인더 수지, 상기 바인더 수지에 분산된 유기 미립자 및 실록산 고분자를 포함하는 하드 코팅층;을 포함하고, 상기 유기 미립자 전체 중 서로 응집하는 2이상의 유기 미립자들의 비율이 90% 내지 96 % 인, 디스플레이 장치용 광학 적층체가 제공될 수 있다.
디스플레이의 최표면에는, 표면 반사를 줄이고 영상의 시인성을 높이기 위한 눈부심 방지 코팅층을 형성하는데, 이러한 눈부심 방지 코팅층에 포함되는 유기 또는 무기 입자들의 응집에 의해 표면요철이 형성되어 빛의 난반사가 유도된다. 그런데, 상기 유기 또는 무기 입자에 의해 형성된 응집의 크기가 큰 부분에서 반사된 빛이 증폭되어 불량으로 시인되는 문제 있는데, 이를 스파클링 (sparkling) 불량, 혹은 번쩍임 불량이라고 한다.
사용자와의 거리가 가까운 디스플레이 일수록 스파클링 불량에 대한 시인성 저하가 크게 나타나며, 이에 따라 높은 명암비 및 우수한 상선명도를 나타내면서도 스파클링 (sparkling) 불량을 방지할 수 있는 필름의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명자들은 상기 하드 코팅층에 포함되는 유기 미립자를 통하여 빛의 산란 효과를 유도하면서도, 상기 유기 미립자가 하드 코팅층 내에서 보다 균일하게 분포하게 하여, 높은 명암비 및 우수한 상선명도를 나타내면서도 스파클링 (sparkling) 불량을 방지할 수 있는 디스플레이 장치용 광학 적층체를 제조하였다.
구체적으로, 상기 하드 코팅층에 포함되는 상기 유기 미립자 전체 중 서로 응집하는 2이상의 유기 미립자들의 비율이 90% 내지 96 % 일 수 있다. 상기 '응집'은 상기 2이상의 유기 미립자들이 접하거나 또는 입자들의 부분들이 중첩되는 경우 등을 모두 포함한다.
상기 '응집' 여부는 상기 하드 코팅층의 평면을 광학 현미경으로 관할하여 유기 미립자들이 2이상 접하거나 서로 뭉쳐있는 경우를 응징한 상태인 것으로 판단하고, 이와 같은 방법으로 응집되어 있는 수를 확인 한 후 동일 측정면에 있는 전체 입자의 개수로 나누어 응집된 입자들의 비율을 계산할 수 있다.
상기 하드 코팅층이 유기 미립자와 함께 실록산 고분자를 포함하여 상기 유기 미립자의 외부 또는 주위에 상기 실록산 고분자가 주로 분포하면서 상기 유기 미립자들이 과도하게 응집되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라 상기 하드 코팅층에 포함되는 2개 이상의 유기 미립자들이 응집하는 비율을 90% 내지 96%, 또는 91% 내지 97%, 또는 93% 내지 95%로 조절하여 스파클링 (sparkling) 불량의 발생을 방지하고 상선명도를 크게 향상시킬 수 있다
보다 구체적으로, 상기 하드 코팅층의 평면 방향으로 관찰하였을 때, 2개 이상의 유기 미립자들이 응집하는 비율이 96%를 초과하는 경우 유기 미립자가 과하게 응집된 것으로 볼 수 있으며, 이에 따라 Sparkling 현상이 발생하거나 표면에 과도하게 큰 돌기가 생길 수 있다.
또한, 상기 하드 코팅층의 평면 방향으로 관찰하였을 때, 2개 이상의 유기 미립자들이 응집하는 비율이 90% 미만이며, 유기 입자들의 응집 비율이 너무 낮게 되어 상기 하드 코팅층이 방현 특성을 구현하기 어려울 수 있으며, 가시광선의 간섭에 의한 레인보우 현상이 크게 나타날 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 실록산 고분자는 상기 하드 코팅층 내에서 상기 유기 미립자의 주위에 주로 분포하여 상기 유기 미립자의 응집을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 실록산 고분자의 구체적인 종류가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 폴리 실록산, 폴리 실레인, 폴리카보실레인 등일 수 있다.
상기 실록산 고분자는 1,000 내지 100,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 실록산 고분자의 중량평균분자량이 너무 작으면, 상기 실록산 고분자가 유기 미립자 주위에 충분히 분포하지 못할 수 있다. 또한, 상기 실록산 고분자의 중량평균분자량이 너무 높으면, 유기 미립자가 과다하게 응집되거나 사익 하드 코팅층 내에 돌기가 다수 발생할 수 있다.
상기 하드 코팅층에서 상기 실록산 고분자는 상기 유기 미립자의 주위에 주로 분포하는데, 상기 실록산 고분자의 함량이 크게 한정되는 것은 아니지만 상기 하드 코팅층은 상기 유기 미립자 100중량부 대비 상기 실록산 고분자 0.1 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 하드 코팅층에서 상기 유기 미립자 대비 상기 실록산 고분자의 함량이 너무 높으면, 상기 유기 미립자의 응집되는 비율이 크게 높아지거나 스파클링 (sparkling) 불량의 발생하거나 상선명도가 저하될수 있고,_ 불균일한 입자 분포를 보이거나 하드 코팅층의 헤이즈(Haze) 수치가 높아 질 수 있다. 또한, 상기 하드 코팅층에서 상기 유기 미립자 대비 상기 실록산 고분자의 함량이 너무 낮으면, 눈부심 방지 효과가 충분히 일어나지 않을 수 있어서 기술적으로 불리하다.
한편, 일반적으로 헤이즈 값이 높을수록 외부광의 확산 정도가 커져, 눈부심 방지 효과가 탁월한 반면, 표면의 산란에 의한 이미지의 왜곡현상과 내부산란에 의한 백화현상으로 명암비가 떨어지는 문제점이 나타난다.
이에 반해, 상기 구현예의 디스플레이 장치용 광학 적층체는 그리 높지 않은 헤이즈 값을 가지면서도 높은 명암비 및 우수한 상선명도를 나타낼 수 있고, 아울러 스파클링 (sparkling) 불량을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 갖는 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율이 3이하, 또는 0.5 내지 2.5, 또는 0.8 내지 2일 수 있다. 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 갖는 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율은 상기 하드 코팅층에 포함되는 바인더 수지와 유기 미립자 또는 무기 미립자의 굴절율 차이, 유기 미립자 또는 무기 미립자가 하드 코팅층 내에서 차지하는 부피 분율, 유기 미립자 또는 무기 미립자나 두 종류이상의 미립자의 응집된 형태와 응집 크기 등으로 기인할 것일 수 있다.
상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 갖는 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율이 3이하, 또는 0.5 내지 2.5, 또는 0.8 내지 2임에 따라서, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체는 상선명도가 우수하여 높은 명암비를 구현하여 선명한 이미지를 구현할 수 있으며, 그리 높지 않은 헤이즈를 가지면서 입자의 분포가 균일하여 스파클링 불량이 발생을 방지할 수 있다.
상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 갖는 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율이 너무 낮은 경우, 외부 태양광의 반사가 부족하여 이미지의 시인성이 낮아지고 이미지가 선명하기 보이지 않을 수 있다. 또한, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 갖는 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율이 너무 높은 경우, 영상을 구현하는 빛의 산란이 증가하여 이미지가 선명하게 보이지 않을 수 있다.
구체적으로, 상기 구현예의 디스플레이 장치용 광학 적층체는 상술한 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율을 만족하는 범위에서 2% 내지 20%, 또는 3% 내지 15%의 외부 헤이즈를 가질 수 있고, 3% 내지 30%, 또는 5% 내지 20%의 내부 헤이즈 값을 가질 수 있다.
한편, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체는 상기 하드 코팅층 제조시, 상기 유기 미립자가 보다 균일하게 분산 및 분포할 수 있게 함으로서 제공될 수 있다. 예를 들어 소정의 혼합 용매를 사용하고, 상기 하드 코팅층의 바인더 수지를 형성하는 단량체, 상기 실론산 고분자 및 유기 미립자를 소정의 교반 조건으로 혼합하여 형성된 코팅 조성물을 사용함으로서, 상기 하드 코팅층 및 디스플레이 장치용 광학 적층체가 제공될 수 있다.
상기 하드 코팅층 및 디스플레이 장치용 광학 적층체의 제공에 사용되는 유기 용매의 구체적인 조합이 한정되는 것은 아니나, 케톤류 용매와 아세테이트류 용매를 혼합하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 6:1 내지 1:1, 또는 4:1 내지 1.5:1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아세테이트류는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 또는 셀로솔브아세테이트가 이용될 수 있으며, 상기 케톤류는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤(MIBK), 아세틸아세톤, 또는 아세톤이 이용될 수 있으나, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 아세테이트류 용매 및 케톤류 용매 이외로 추가적인 용매의 사용도 가능하며, 예를 들어 탄소수 1 내지 6의 저급 알코올류, 셀로솔브류, 디메틸 포름아마이드, 테트라 하이드로퓨란, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 톨루엔 및 자이렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 1 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때, 상기 저급 알코올류는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부틸알코올, 이소부틸알코올, 또는 디아세톤 알코올 등을 예로 들 수 있다.
상기 하드 코팅층은 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체의 구체적인 용도에 따라서 적정한 두께를 가질 수 있는데, 예를 들어 1㎛ 내지 10㎛, 또는 2㎛ 내지 8㎛의 두께를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 상기 노트북, 옥외전광판, TV 디스플레이 장치의 최외각면에 위치하는 용도로 사용되는 경우, 상기 하드 코팅층은 3 ㎛ 내지 8 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 유기 미립자의 구체적인 종류나 크기가 한정되는 것은 아니나, 구체적인 예로 상기 유기 미립자는 550nm의 파장 기준 1.500 내지 1.600의 굴절율을 가질 수 있다.
상기 유기 미립자의 구체적인 예가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴레이트-co-스티렌, 폴리메틸아크릴레이트-co-스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트-co-스티렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드계, 폴리이미드계, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아세탈, 에폭시레진, 페놀레진, 실리콘 수지, 멜라민 수지, 벤조구아민, 폴리디비닐벤젠, 폴리디비닐벤젠-co-스티렌, 폴리디비닐벤젠-co-아크릴레이트, 폴리디알릴프탈레이트 및 트리알릴이소시아눌레이트폴리머 중에서 선택된 하나의 단일물 또는 이들의 2 이상의 코폴리머(copolymer)인 것을 사용할 수 있다.
상기 디스플레이 장치용 광학 적층체에서 빛의 산란 효과를 최적화하기 위해 상기 유기 미립자는 입경이 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛ 의 직경을 갖는 입자일 수 있다. 상기 하드 코팅층에서, 상기 유기 미립자 전체 중 서로 응집하는 2이상의 유기 미립자들의 비율이 5%이하로 조절하기 위해서, 상기 유기 미립자의 직경 또한 소정의 범위인 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 유기 미립자는 1㎛ 내지 10㎛의 직경을 가질 수 있다.
한편, 상기 유기 미립자는 눈부심 현상을 방지하기 위해, 빛의 산란 효과를 유도하기 위해 첨가되는 성분이기 때문에, 상기 하드 코팅층은 상기 바인더 수지 100중량부 대비 상기 유기 미립자 0.1 내지 40중량부, 또는 0.5 내지 20중량부, 또는 1 내지 10중량부로 포함할 수 있다.
상기 하드 코팅층 중 상기 유기 미립자의 함량이 너무 낮은 경우 내부 산란에 의한 헤이즈 값이 충분히 구현되지 않을 수 있고, 상기 하드 코팅층 중 상기 유기 미립자의 함량이 너무 높은 경우 상기 하드 코팅층을 형성하는 코팅 조성물의 점도가 높아져 코팅성이 불량해 지고, 내부 산란에 의한 헤이즈 값이 너무 커져 콘트라스트 비가 저하될 수 있다.
특히, 상기 하드 코팅층은 상기 바인더 수지 100중량부 대비 상기 유기 미립자 0.1 내지 40 중량부, 또는 0.5 내지 20 중량부, 또는 1 내지 10 중량부로 포함할 수 있는데, 상기 유기 미립자의 함량이 너무 낮으면 내부 산란에 의한 헤이즈 값이 충분히 구현되지 않아 반사이미지의 상맺힘이 증가할 수 있으며, 상기 유기 미립자의 함량이 너무 높으면 헤이즈값이 너무 높아 상선명도가 저하되거나 콘트라스트비가 저하될 수 있다.
한편, 상기 하드 코팅층은 상기 유기 미립자의 이외의 별도의 필러를 포함할 수 있다. 상기 추가로 포함 가능한 필러의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 산화규소, 이산화티탄, 산화인듐, 산화주석, 산화지르코늄 및 산화아연으로 이루어진 무기 미립자일 수 있다. 상기 무기 미립자는 0.001㎛ 내지 5㎛ 의 직경을 갖는 입자일 수 있다. 다만, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체의 하드 코팅층에 포함되는 미립자는 주로 유기 미립자로 상기 무기 미립자가 포함되는 경우라고 하여도 그 함량은 상대적으로 매우 작을 수 있으며, 예를 들어 상기 하드 코팅층 중 상기 무기 미립자의 함량은 상기 바인더 수지 100중량부 대비 10중량% 이하, 5중량% 이하, 1중량% 이하, 0.1중량% 이하, 0.01중량% 이하 또는 0.001중량% 이하일 수 있다.
한편, 상기 바인더 수지는 비닐계 단량체 또는 (메트)아크릴레이트계 단량체의 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 비닐계 단량체 또는 (메트)아크릴레이트계 단량체는 (메트)아크릴레이트 또는 비닐기를 1이상, 또는 2이상, 또는 3이상 포함하는 단량체 또는 올리고머를 포함할 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트를 포함한 단량체 또는 올리고머의 구체적인 예로는, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨 헵타(메트)아크릴레이트, 트릴렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 폴리에톡시 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 부탄디올 디메타크릴레이트, 헥사에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 또는 이들의 2종 이상의 혼합물이나, 또는 우레탄 변성 아크릴레이트 올리고머, 에폭사이드 아크릴레이트 올리고머, 에테르아크릴레이트 올리고머, 덴드리틱 아크릴레이트 올리고머, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 이때 상기 올리고머의 분자량은 1,000 내지 10,000인 것이 바람직하다.
상기 비닐기를 포함하는 단량체 또는 올리고머의 구체적인 예로는, 디비닐벤젠, 스티렌 또는 파라메틸스티렌을 들 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지에 포함되는 중합체 또는 공중합체는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스터 아크릴레이트, 및 폴리에테르 아크릴레이트로 이루어진 반응성 아크릴레이트 올리고머 군; 및 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리메틸프로판 에톡시 트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세로 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 및 에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 다관능성 아크릴레이트 단량체 군에서 선택되는 1 종 이상의 단량체로부터 유래한 부분을 더 포함할 수 도 있다.
한편, 상기 하드 코팅층을 형성하는 단계에서는, 광중합성 코팅 조성물을 도포하는데 통상적으로 사용되는 방법 및 장치를 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, Meyer bar 등의 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 2 roll reverse 코팅법, vacuum slot die 코팅법, 2 roll 코팅법 등을 사용할 수 있다.
상기 하드 코팅층을 형성하는 단계에서는 200 내지 400nm 파장의 자외선 또는 가시 광선을 조사할 수 있고, 조사시 노광량은 100 내지 4,000 mJ/㎠ 이 바람직하다. 노광 시간도 특별히 한정되는 것이 아니고, 사용되는 노광 장치, 조사 광선의 파장 또는 노광량에 따라 적절히 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 하드 코팅층을 형성하는 단계에서는 질소 대기 조건을 적용하기 위하여 질소 퍼징 등을 할 수 있다.
한편, 상기 광투과성 기재는 광 투과도가 90% 이상이고, 헤이즈 1% 이하인 투명 필름일 수 있다. 또한, 상기 기재의 소재는 트리아세틸셀룰로오스, 사이클로올레핀중합체, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등일 수 있다. 또한, 상기 기재 필름의 두께는 생산성 등을 고려하여 10 내지 300㎛일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 상기 광투과성 기재가 갖는 파장 400㎚ 내지 800㎚에서 측정되는 두께 방향의 리타데이션(Rth)이 3,000 ㎚ 이상, 또는 5,000 ㎚ 이상, 또는 5,000 ㎚ 내지 20,000 ㎚일 수 있다.
이러한 광투과성 기재의 구체적인 예로는 일축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 이축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 들 수 있다.
상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 상기 파장 400㎚ 내지 800㎚에서 측정되는 두께 방향의 리타데이션(Rth)이 3,000 ㎚ 이상, 또는 5,000 ㎚ 이상, 또는 5,000 ㎚ 내지 20,000 ㎚인 광투과성 기재를 포함하는 경우, 1000 내지 3000nm 이하의 리타데이션을 사용할 경우에 비하여 가시광선의 간섭에 의한 레인보우 현상이 완화될 수 있다.
두께 방향의 리타데이션(Rth)은 통상적으로 알려진 측정 방법 및 측정 장치를 통하여 확인할 수 있다. 예를 들어, 두께 방향의 리타데이션(Rth)의 측정 장치로는 AXOMETRICS사제의 상품명 「엑소스캔(AxoScan) 등을 들 수 있다.
예를 들어, 두께 방향의 리타데이션(Rth)의 측정 조건으로는, 상기 광투과성 기재 필름에 대하여, 굴절률(589nm)값을 상기 측정 장치에 입력한 후, 온도: 25℃, 습도: 40％의 조건 하, 파장 590nm의 광을 사용하여, 광투과성 기재 필름의 두께 방향의 리타데이션을 측정하고, 구해진 두께 방향의 리타데이션 측정값(측정 장치의 자동 측정(자동 계산)에 의한 측정값)에 기초하여, 필름의 두께 10㎛당 리타데이션 값으로 환산함으로써 구할 수 있다. 또한, 측정 시료의 광투과성 기재의 사이즈는, 측정기의 스테이지의 측광부(직경: 약 1cm)보다도 크면 되기 때문에, 특별히 제한되지 않지만, 세로: 76mm, 가로 52mm, 두께 13㎛의 크기로 할 수 있다.
또한, 두께 방향의 리타데이션(Rth)의 측정에 이용하는 「상기 광투과성 기재의 굴절률(589nm)」의 값은, 리타데이션의 측정 대상이 되는 필름을 형성하는 광투과성 기재와 동일한 종류의 수지 필름을 포함하는 미연신 필름을 형성한 후, 이러한 미연신 필름을 측정 시료로서 사용하고(또한, 측정 대상이 되는 필름이 미연신 필름인 경우에는, 그 필름을 그대로 측정 시료로서 사용할 수 있음), 측정 장치로서 굴절률 측정 장치(가부시끼가이샤 아타고제의 상품명 「NAR-1T SOLID」)를 사용하며, 589nm의 광원을 사용하고, 23℃의 온도 조건에서, 측정 시료의 면 내 방향(두께 방향과는 수직인 방향)의 589nm의 광에 대한 굴절률을 측정하여 구할 수 있다.
발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상술한 디스플레이 장치용 광학 적층체를 포함하는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 구체적인 예가 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 액정표시장치 (Liquid Crystal Display]), 플라즈마 디스플레이 장치, 유기발광 다이오드 장치(Organic Light Emitting Diodes) 등의 장치일 수 있다.
상기 디스플레이 장치에서 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체는 디스플레이 패널의 관측자측 또는 백라이트측의 최외각 표면에 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 디스플레이 장치는 노트북용 디스플레이 장치, TV용 디스플레이 장치, 광고용 대면적 디스플레이 장치일 수 있고, 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체는 상기 노트북용 디스플레이 장치, TV용 디스플레이 장치, 광고용 대면적 디스플레이 장치의 최외각면에 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 높은 명암비 및 우수한 상선명도를 나타내면서도 스파클링 (sparkling) 불량을 방지할 수 있는 디스플레이 장치용 광학 적층체와 상기 디스플레이 장치용 광학 적층체를 포함하며 높은 명암비 및 우수한 상선명도를 나타내면서도 스파클링 불량이 방지되는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
도1은 실시예 1 에서 얻어진 하드 코팅층의 일면을 광학 현미경을 촬영한 평면도이다.
도2은 비교예 2 에서 얻어진 하드 코팅층의 일면을 광학 현미경을 촬영한 평면도이다.
도3은 비교예 3에서 얻어진 하드 코팅층의 일면을 광학 현미경을 촬영한 평면도이다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예 및 비교예: 디스플레이 장치용 광학 적층체의 제조>
(1) 하드 코팅층 형성용 조성물의 제조
하기 표1에 기재된 바인더 수지 형성용 단량체 및 용매를 균일하게 혼합하여 제1코팅액을 제조하고, 실록산 고분자 및 유기미립자를 입자희석 용매에 혼합하여 제2코팅액을 각각 제조한다. 각 코팅액이 균일하게 혼합되도록 충분히 교반한 후, 두 코팅액을 혼합하여 하드 코팅 조성물을 제조하였다.
(2) 디스플레이 장치용 광학 적층체의 제조
이와 같이 얻어진 하드 코팅 조성물을 하기 표1의 기재에 #12 mayer bar로 코팅하고 60℃에서 2분 건조하였다. 이러한 건조물에 220 mJ/㎠의 자외선을 조사하여 하드 코팅층을 형성하고 디스플레이 장치용 광학 적층체를 제조하였다.
(함량:g) 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
바인더 PETA 25 25 25 25 25
개시제 I184 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
D1173 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
첨가제 T270 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06
T410 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
F477 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06
용매 MIBK 30 30 30 30 30
2-BuOH 20 20 20 20 20
PGMEA 10 10 10 10 10
입자희석용매 2-BuOH 10 10 10 10 10
실록산 고분자 Colcoat N103-X (2% in n-BuOH, IPA) 4 2 0.5 8
무기미립자 MA-ST(30% in MeOH) 0.4
유기미립자 2 um 1.555 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
PS/PMMA bead 113BQ
기재 SRF PET (>5000)
* PETA: Pentaerythritol triacrylate, SK Entis 제품
MA-ST: 부피 평균 입경이 12nm이고, 굴절율이 1.43인 구형의 실리카 미립자 (Nissan Chemical사 제품)가 30%의 농도로 methanol에 분산되어있는 분산용액
MIBK : 메틸이소부틸케톤
2-BuOH : 2-부탄올
PGMEA : 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트
n-BA: 노르말 부틸아세테이트
EB-1290: 광경화형 Aliphatic Urethane Hexaacrylate / SK Entis / 고형분 100%
I184: 광경화용 개시제(Irgacure 184, BASF사 제품)
T270: 고형분 100%인 레벨링용 첨가제(Tego-Glide 270, Tego Evonik사 제품)
F477: 고형분 100%인 플로린계 레벨링용 첨가제(F477, DIC Chemical사 제품)
113BQ(XX-113BQ, Sekisui Plastic사 제품): 굴절율 1.555, 평균입경 2㎛인 Polystyrene-Polymethylmethacrylate 가교 공중합체 미립자
*SRF PET: 슈퍼 리타데이션 PET 필름 (Super Retarder Film PolyEthylene Terephthalate)
[실험예]
1. 하드 코팅층에서 응집하는 유기 미립자의 비율 확인
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 하드 코팅층에 대하여 광학현미경(Olympus사 BX51 광학현미경)으로 투과이미지를 촬영하여 서로 응집하는 유기 미립자들의 비율을 확인하였다. 구체적으로 필름은 하드코팅층이 대물렌즈쪽을 향하도록 놓고, 대안렌즈 10배, 대물렌즈 20배 혹은 50배로 설정하여 투과이미지를 관찰하였다.
상기 하드 코팅층의 평면을 기준으로 유기 미립자들이 2이상 접하거나 서로 뭉쳐있는 경우를 응징한 상태인 것으로 판단하였다. 이와 같은 방법으로 응집되어 있는 수를 확인 한 후 동일 측정면에 있는 전체 입자의 개수로 나누어 응집된 입자들의 비율을 계산하였다.
2. 투광도 및 전체/내부/외부 헤이즈 평가
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 디스플레이 장치용 광학 적층체로부터 4cm x 4cm의 시편을 준비하고 헤이즈 측정기(HM-150, A 광원, 무라카미사)로 3회 측정하여 평균값을 계산하고, 이를 전체 헤이즈 값으로 산출하였다. 측정시, 투광도와 헤이즈는 동시에 측정되며, 투광도는 JIS K 7105 규격, 헤이즈는 JIS K 7105 규격에 의해 측정하였다. 내부 헤이즈 측정시에는, 측정 대상 광학 필름의 코팅면에 전체 헤이즈가 0인 점착 필름을 붙여 표면의 요철을 평탄하게 만들어준 후, 위 전체 헤이즈와 동일 방법으로 내부 헤이즈를 측정하였다.
외부 헤이즈는 전체 헤이즈와, 내부 헤이즈의 측정 값 차이를 계산한 값의 평균 값으로 산출하였다.
3. 레인보우 발생 확인
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 디스플레이 장치용 광학 적층체로부터 10cm x 10cm 의 시편을 준비하고, 라미네이션 공정을 이용하여 하드코팅층 반대면에 블랙필름(UTS-30BAF필름, Nitto사)을 붙인다. 필름의 하드코팅면에 삼파장 램프 빛이 반사되도록 한 후, 반사된 이미지의 레인보우 발생 여부를 확인하였다.
<측정 기준>
X : 레인보우가 시인되지 않음
중 : 레인보우가 약하게 시인됨. 녹색-파랑, 파랑-보라 등 레인보우를 형성하는 색상 간의 평균파장 차이가 80nm이하임
강 : 레인보우가 강하게 시인됨, 빨강-녹색, 주황-파랑 등 레인보우를 형성하는 색이 서로 보색관계이거나, 평균파장 차이가 100nm이상임
5. sparkling 발생 확인
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 디스플레이 장치용 광학 적층체에 대하여 12cm x 12 cm 크기로 샘플을 준비한 뒤, 150PPI 패널상에 하드코팅면이 위로 향하도록 샘플을 올려놓는다. 이 때 필름이 들뜨지 않도록 사면에 테이프를 붙여도 된다. 이후 흰색 화면이 보이도록 패널을 구동한 후 샘플 10cm x 10cm 이내의 영역에서 스파클링 발생 여부를 확인하였다.
<측정 기준>
양호 : 스파클링 미발생
불량 : 스파클링 발생
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
하드코팅층의 두께 4 ㎛ 4 ㎛ 4 ㎛ 4 ㎛ 4 ㎛
투광도 93.0 92.6 93.0 93.1 92.8
내부haze(hi) 2.4 2.4 2.4 2.5 2.3
외부haze(Hs) 1.8 2.2 2.4 0.6 5.2
hi/Hs 1.3 1.1 1 4.2 0.4
레인보우 X X X Y X
sparkling 양호 양호 불량 양호 불량
입자 응집율 95 95 98 85 98.5
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 유기 미립자 전체 중 응집하는 유기 미립자들의 비율이 90% 내지 96 % 이고, 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율이 2.5 이하인 실시예 1 내지 2의 디스플레이 장치용 광학 적층체는 레인보우 현상 및 스파클링 현상이 발생하지 않으며, 우수한 상선명도를 구현할 수 있다는 점이 확인되었다.
이에 반하여, 유기 미립자 전체 중 응집하는 유기 미립자들의 비율이 98% 이상인 비교예 1,3의 디스플레이 장치용 광학 적층체는 스파클링 현상이 과하게 발생하며 상선명도가 낮게 나타나는 것을 확인되었다.
또한, 유기 미립자 전체 중 응집하는 유기 미립자들의 비율이 85% 이고 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율이 4.2인 비교예2의 디스플레이 장치용 광학 적층체는 레인보우가 발생하고 낮은 상선명도를 나타낸다는 점이 확인되었다.

Claims (13)

  1. 광투과성 기재; 및
    바인더 수지, 상기 바인더 수지에 분산된 유기 미립자 및 실록산 고분자를 포함하는 하드 코팅층;을 포함하고,
    상기 유기 미립자 전체 중 서로 응집하는 2이상의 유기 미립자들의 비율이 90% 내지 96 % 이고,
    상기 실록산 고분자는 1,000 내지 100,000의 중량평균분자량을 갖고,
    상기 하드 코팅층은 상기 유기 미립자 100중량부 대비 상기 실록산 고분자 0.1 내지 10중량부를 포함하는,
    디스플레이 장치용 광학 적층체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치용 광학 적층체가 갖는 외부 헤이즈에 대한 내부 헤이즈의 비율이 3이하인, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2이상의 유기 미립자들의 2개의 유기 미립자들은 서로 접하거나 또는 입자들의 부분들이 서로 중첩되는 것으로 결정되는, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은 1㎛ 내지 10㎛의 두께를 갖는, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기 미립자는 0.5㎛ 내지 6㎛의 직경을 가지며, 550nm의 파장 기준 1.500 내지 1.600의 굴절율을 갖는, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 비닐계 단량체 또는 (메트)아크릴레이트계 단량체의 중합체 또는 공중합체를 포함하는, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은 상기 바인더 수지 100중량부 대비 상기 유기 미립자 0.5 내지 20중량부를 포함하는, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재는 파장 400㎚ 내지 800㎚에서 측정되는 두께 방향의 리타데이션(Rth)이 3,000 ㎚ 이상인 광투과성 기재를 포함하는, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재와 대향하도록 상기 하드 코팅층 상에 형성되는 저굴절층을 더 포함하는, 디스플레이 장치용 광학 적층체.
  12. 제1항의 디스플레이 장치용 광학 적층체를 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 노트북용 디스플레이 장치이고,
    상기 디스플레이 장치용 광학 적층체는 상기 노트북용 디스플레이 장치의 최외각면에 위치하는, 디스플레이 장치.
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