KR101579646B1 - 기능성 코팅층을 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 화상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴계 필름 및 상기 아크릴계 필름의 적어도 일면에 형성되며, 수분산성 수지 및 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 포함하는 기능성 코팅층을 포함하는 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.

Description

기능성 코팅층을 포함하는 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 화상표시장치{OPTICLA FILM INCLUDING COATED FUNCTIONAL LAYER, POLARIZING PLATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 아크릴계 필름에 수분산성 수지 및 입경이 다른 2종 이상의 미립자를 포함하는 기능성 코팅층을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 화상표시장치에 관한 것이다.
종래의 편광판은 일반적으로 폴리비닐알코올(PVA) 편광자의 양면에 트리아세틸셀룰로오스(Triacetyl cellulose, 이하 TAC) 필름을 적층시킨 구조를 갖는다.
하지만 TAC 필름은 수분에 대한 취약성으로 인해 장기간 사용 시 치수 변화에 의한 내구성 문제를 유발시키고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 시클로올레핀(Cyclic Olefin)계 수지 또는 아크릴계 수지 등과 같이 수분에 대한 저항성이 높고, 낮은 위상차 물성을 갖는 조성의 필름을 편광판에 적용하려는 시도가 이루어져 왔다. 특히 아크릴계 조성의 필름의 경우 광학적인 특성과 내구성뿐만 아니라 가격적인 측면에서도 장점을 가질 수 있는 것으로 알려져 있다.
그러나 종래의 아크릴 수지만을 사용하여 제작한 아크릴계 필름의 경우 표면 마찰력이 높아 필름 권취 시에 블로킹(권취 후 필름 면과 필름 면이 만나 늘러 붙는 현상)이 발생하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 아크릴 수지에 고무입자나 무기입자를 컴파운딩하여, 필름을 제막하는 방안이 제안되었으나, 고무 입자나 무기입자가 아크릴 수지에 포함될 경우, 상기 입자들에 의해, 광산란이 발생하여 필름 헤이즈 값이 증가하고, 필름 연신성이 저하되는 등의 문제가 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아크릴계 필름 일면에 마찰계수가 낮은 기능성 코팅층을 제공하여, 광학 필름의 투명성이 저해되지 않으면서도 필름의 원활한 주행과 권취가 가능하고 안티블로킹성이 우수한, 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판과 화상표시장치를 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명은 일 측면에서, 아크릴계 필름 및 상기 아크릴계 필름의 적어도 일면에 형성되며, 수분산성 수지 및 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 포함하는 기능성 코팅층을 포함하는 광학 필름을 제공한다.
다른 측면에서 본 발명은 상기 본 발명의 광학 필름을 포함하는 편광판 및 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 아크릴계 필름은 그 표면에 입경이 다른 2종 이상의 미립자를 포함하는 기능성 코팅층이 형성되어 있어, 슬립성이 우수하고, 안티블로킹성이 우수 하면서도, 투명성 및 연신성 등의 물성 역시 우수하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명자들은 광학특성 및 연신성을 저해하지 않으면서도 슬립성 및 안티블로킹성이 우수한 아크릴계 광학 필름을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 아크릴계 필름 표면에 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 포함하는 기능성 코팅층을 형성함으로써, 광학특성, 연신성, 슬립성 및 안티블로킹성이 모두 우수한 광학 필름을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 광학 필름은 아크릴계 필름 및 상기 아크릴계 필름의 적어도 일면에 형성되며, 수분산성 수지 및 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 포함하는 기능성 코팅층을 포함한다.
본 발명의 상기 미립자로 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 사용하는 것을 그 특징으로 한다. 상기와 같은 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 이용함으로써, 기능성 코팅층 표면에 적절히 요철을 형성하여, 특히 아크릴계 필름과 기능성 코팅층 및/또는 기능성 코팅층끼리의 접촉면에 있어서의 마찰력을 효과적으로 저감시킬 수 있다. 그 결과, 블로킹 억제능이 더욱 우수할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 미립자의 크기가 증가할수록 기능성 코팅층의 표면요철이 커지며, 이로 인해 블로킹 억제능 및 마찰력 저감 효과가 향상된다. 그러나, 상기 미립자의 크기가 증가할수록 미립자에 의해 발생하는 헤이즈도 커지므로, 미립자의 크기를 적절한 수준에서 조절해야 한다.
이때, 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 이용하는 경우, 상대적으로 입경이 큰 미립자 사이에 입경이 작은 미립자가 적절히 혼합되어 헤이즈 발생을 억제하는 동시에 우수한 블로킹 억제능 및 마찰력 저감 효과를 얻을 수 있다.
한편, 미립자의 크기가 증가할수록 기능성 코팅층의 표면요철이 커진다는 점에서, 통상의 기능성 코팅층의 두께가 50 내지 2000㎚이므로, 우수한 효과를 가지는 표면 요철을 형성하기 위해서는 미립자의 크기가 151 내지 400㎚인 것이 바람직하다. 이때, 균일한 평균입경을 갖는 미립자를 단독으로 사용하는 것보다는, 20 내지 150㎚의 평균입경을 가진 미립자와 혼합해서 사용하는 것이 특히 바람직하다.
즉, 상기 2종 이상의 미립자는 평균입경이 20 내지 150㎚인 제 1 미립자 및 평균입경이 151 내지 400㎚인 제 2 미립자를 포함하고, 두 미립자의 평균입경차이가 50 내지 380㎚인 것이 바람직하며, 평균입경이 50 내지 150㎚인 제 1 미립자 및 평균입경이 200 내지 350㎚인 제 2 미립자를 포함하고, 두 미립자의 평균입경차이가 50 내지 300㎚ 인 것이 보다 바람직하다. 평균입경이 20 ㎚ 미만인 미립자를 포함하는 경우에는 표면 요철 형성 효과가 미미하고, 평균입경이 400 ㎚ 초과하는 미립자를 포함하는 경우에는 가시광선 영역의 빛을 크게 산란시키므로 광학 필름으로 적절하지 않다. 또한, 통상의 미립자 입경분포를 고려해 보면, 두 미립자의 평균입경차이가 50㎚ 미만인 경우 두 미립자의 입경 분포가 서로 겹치게 되어 크기가 다른 2종의 미립자를 사용했을 때의 효과가 발현되기 어렵다.
한편, 상기 제 1 미립자와 제 2 미립자는 그 중량비가 20/80 내지 80/20, 바람직하게는 30/70 내지 70/30 일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 균일한 입자크기를 갖는 미립자를 단독으로 사용하는 경우와 유사한 정도로 표면 요철을 형성하게 되므로 헤이즈 발생을 억제하는 동시에 우수한 블로킹 억제능 및 마찰력 저감 효과를 얻을 수 없다.
한편, 본 발명에서는 상기 미립자로 임의의 적절한 미립자를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 수분산성의 미립자를 이용할 수 있다. 예를 들면, 무기계 미립자 및/또는 유기계 미립자를 이용할 수 있다. 상기 무기계 미립자로서는 예를 들어 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 산화아연, 안티몬계 등의 무기 산화물 등을 사용할 수 있고, 상기 유기계 미립자로서는 예를 들어 실리콘계 수지, 불소계 수지, (메트)아크릴계 수지, 가교 폴리비닐알코올, 멜라민계 수지 등을 사용할 수 있다.
이 중에서도 특히, 실리카가 바람직하다. 실리카는 블로킹 억제능이 더욱 우수하고, 투명성이 우수하여 헤이즈 발생이 적고, 착색도 없어 아크릴계 필름의 광학 특성에 미치는 영향이 보다 작으며, 또한 코팅층 조성물에 대한 분산성 및 분산 안정성이 양호하여 코팅층 형성 시의 작업성도 보다 우수하기 때문이다. 구체적으로는 상기 실리카는 콜로이달 실리카인 것이 보다 바람직하다. 콜로이달 실리카로는 당해 기술 분야에서 시판되는 제품을 그대로 이용할 수 있으며, 예를 들어 닛산 화학 공업(주) 제조의 스노우텍스 시리즈, 에어프로덕트의 AEROSIL 시리즈, 일본촉매의 Epostar 시리즈 및 Soliostar RA 시리즈, Ranco의 LSH 시리즈 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 기능성 코팅층은 수분산성 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 용제계 수지가 아닌 수분산성 수지를 포함하는 경우에는, 아크릴 필름과 같이 내용제성이 부족한 기재 필름에 있어서, 용제의 침식에 의한 기계적 물성 저하나 표면 불량 등을 유발하지 않으며, 균일한 코팅이 가능하다. 또한, 친환경적이고 별도의 방폭설비가 필요하지 않아 필름 제조시 인-라인(in-line)으로 코팅할 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 수분산성 수지로는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 수분산 폴리우레탄계 수지, 수분산 아크릴계 수지 또는 이들의 조합 등을 예로 들 수 있다.
이때, 상기 수분산성 수지로 사용될 수 있는, 상기 폴리우레탄계 수지는 중량 평균분자량이 1만 내지 100만인 것이 바람직하다. 분자량이 1만 미만인 경우는 접착력 문제가 있고, 100만을 초과하는 경우는 수분산 폴리우레탄계 수지 제조에 어려움이 있다.
또한, 상기 폴리우레탄계 수지는 바람직하게는 카르복실기를 포함한다. 폴리우레탄계 수지에 카르복실기가 포함되는 경우, 폴리우레탄계 수지 제조 시 음이온부를 형성하여 물에 분산되도록 하며 따라서 편광자와의 밀착성을 높여주는 역할을 한다.
상기 카르복실기를 포함하는 폴리우레탄계 수지는 예를 들어 폴리올과 폴리이소시아네이트에 추가하여 유리 카르복실기를 갖는 사슬 연장제를 반응시킴으로써 획득할 수 있다. 카르복실기를 갖는 사슬 연장제는 디하이드록시 카르복실산, 디하이드록시 숙신산 등을 들 수 있다. 디하이드록시 카르복실산은 예를 들어 디메틸올아세트산, 디메틸올부탄산, 디메틸올프로피온산, 디메틸올부티르산, 디메틸올펜탄산 등의 디메틸올알칸산을 포함하는 디알킬올 알칸산을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리우레탄계 수지는 폴리올과 폴리이소세아네이트를 반응시킴으로써 얻어진다. 상기 폴리올로서는 분자 중에 하이드록실기를 2개 이상 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 임의의 적절한 폴리올을 채용할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리올은 폴리에스테르폴리올, 폴리카보네이트다이올, 폴리에테르폴리올 등일 수 있으며, 이들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종이상을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
이때, 상기 폴리에스테르폴리올은 대표적으로는 다염기산 성분과 폴리올 성분을 반응시킴으로써 획득할 수 있다. 다염기산 성분으로서는 예를 들어 오르쏘(ortho)-프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 2,5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 비페닐디카르복실산, 테트라하이드로프탈산 등의 방향족 디카르복실산; 옥살산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라인산, 세바스산, 리놀레산, 말레산, 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 지방족 디카르복실산; 헥사하이드로프탈산, 테트라하이드로프탈산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산; 또는 이들의 산 무수물, 알킬 에스테르, 산 할라이드 등의 반응성 유도체 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 폴리올은 에틸렌글리콜, 1,2-프로판온디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네올펜틸글리콜, 펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 4,4'-디히드록시페닐프로판, 4,4'-디히드록시메틸메탄, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디올, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 글리세린, 1,1,1-트리메틸올프로판, 1,2,5-헥사트리올, 펜타에리트리올, 글루코오스, 수크로오스, 및 소르비톨로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다.
상기 폴리카보네이트다이올은 지방족 폴리카보네이트다이올인 것이 바람직하다. 이러한 지방족 폴리카보네이트다이올로 합성된 폴리우레탄 수지는 우수한 기계적 성질뿐만 아니라 내수성 및 내유성이 우수하고, 특히 장기 내후성이 뛰어나기 때문이다. 한편, 상기 지방족 폴리카보네이트다이올로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 예컨대 폴리(헥사메틸렌카보네이트)글리콜 및 폴리(사이클로헥산카보네이트)글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
상기 폴리에테르폴리올은 대표적으로는 다가 알코올에 알킬렌옥사이드를 개환 중합하여 부가시킴으로써 획득될 수 있다. 다가 알코올로서는 예를 들어 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
한편, 상기 폴리이소시아네이트는 2 이상의 NCO기를 갖는 화합물이면 제한되지 않으나, 예를 들어, 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 톨리딘 디이소시아네이트(TODI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 이소프론디이소시아네이트(IPDI), p-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-디이소시아네이트 및 자이렌디이소시아네이트(XDI)로 이루어진 그룹으로부터 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지의 제조방법은 당해 기술 분야에 알려진 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로는 상기 각 성분을 한번에 반응시키는 원샷법, 단계적으로 반응시키는 다단법을 들 수 있다. 폴리우레탄계 수지가 카르복실기를 갖는 경우 바람직하게는 다단법에 의해 제조하며, 다단법에 의하면 카르복실기를 용이하게 도입할 수 있기 때문이다. 나아가, 상기 폴리우레탄계 수지의 제조 시에 임의의 적절한 우레탄 반응 촉매를 이용할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지의 제조에 있어서, 상기의 성분에 추가로 다른 폴리올 및/또는 다른 사슬 연장제를 반응시킬 수 있다.
다른 폴리올로서 예를 들어 소르비톨, 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등의 수산기 수가 3개 이상인 폴리올을 들 수 있다.
다른 사슬 연장제로서는 예를 들어 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 펜탄디올, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류; 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 1,4-부탄디아민, 아미노에틸에칸올아민 등의 지방족 디아민; 이소포론디아민, 4,4'-디시클로헥실메탄디아민 등의 지환족 디아민; 자일릴렌디아민, 톨릴렌디아민 등의 방향족 디아민 등을 들 수 있다.
나아가, 상기 폴리우레탄계 수지의 제조에 있어서 중화제를 이용할 수 있다. 중화제를 이용함으로써 수중에 있어서의 폴리우레탄계 수지의 안정성이 향상될 수 있다. 중화제로서는 예를 들어 암모니아, N-메틸모르폴린, 트리에틸아민, 디메틸에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리에탄올알킨, 모르폴린, 트리프로필아민, 에탄올 아민, 트리이소프로판올아민 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지의 제조 시에 바람직하게는 상기 폴리이소시아네이트에 대하여 불활성이고 물과 상용하는 유기 용제를 이용한다. 당해 유기 용제로는 아세트산에틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용제; 디옥산 테트라하이드로푸란 등의 에테르계 용제 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
다음으로, 상기 수분산성 수지로 사용 가능한 수분산성 아크릴계 수지는 아크릴계 모노머를 중합시켜 제조할 수 있으며, 이때, 유리전이온도가 상온보다 높은 아크릴계 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 메틸메트아크릴레이트, 에틸메트아크릴레이트, 아이소부틸메트아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수분산성 수지에 유리전이온도가 상온보다 낮은 적어도 1종 이상의 아크릴계 모노머를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 접착력 및 기능성 코팅층의 물성을 향상시킬 수 있으며, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 메톡시에틸아미노아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수분산성 수지에는 적어도 1종 이상의 수용성 아크릴계 모노머를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 아크릴계 모노머의 저장안정성이 향상되며, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 하이드록시헥실아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴아미드, 메트아크릴에시드 또는 이들의 혼합물 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 기능성 코팅층은 수분산성 수지 100 중량부에 대해 미립자를 0.5 내지 20 중량부 포함하는 것이 바람직하며, 수분산성 수지 100 중량부에 대해 미립자를 0.5 내지 10 중량부 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이 때 미립자가 수분산성 수지 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 권취 시 필름간 슬립이 되지 않아서 권취 불량 또는 필름 파단이 일어날 수 있으며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 헤이즈 수치가 증가하여 헤이즈 수치가 0.3 이하인 투명 필름을 제조하는 것이 어려운 문제가 있다.
다음으로, 본 발명의 광학 필름은 기재필름으로 아크릴계 필름을 사용한다. 이때 상기 아크릴계 필름은 (메트)아크릴레이트계 수지를 주성분으로 포함하는 성형 재료를 압출 성형에 의해 성형하여 획득할 수 있다.
본 발명에서 있어서 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 아크릴레이트계 단위 및/또는 메타크릴레이트계 단위를 포함하는 수지를 주 성분으로 하는 것으로, 아크릴레이트계 단위 또는 메타크릴레이트계 단위로 이루어진 호모폴리머 수지뿐 아니라 아크릴레이트계 단위 및/또는 메타크릴레이트계 단위 이외에 다른 단량체 단위가 공중합된 공중합체 수지 및 상기와 같은 (메트)아크릴레이트계 수지에 다른 수지가 블랜드된 블랜드 수지도 포함하는 개념이다.
본 발명에 사용 가능한 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니나, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 N-시클로알킬 말레이미드 단위를 포함하는 공중합체 수지이거나; 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지이거나; 알킬(메트)아크릴레이트계 단위, N-시클로알킬 말레이미드 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지일 수 있다. 또한, 상기와 같은 공중합체 수지 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 블랜드 수지일 수 있다.
한편, 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위는 알킬아크릴레이트계 단위 및 알킬메타크릴레이트계 단위를 모두 의미하는 것으로, 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬기는 탄소수 1 ~ 10인 것이 바람직하며, 탄소수 1 ~ 4인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 N-시클로알킬 말레이미드 단위의 N-시클로알킬기는 탄소수 4 ~ 12인 것이 바람직하고, 탄소수 5 ~ 8인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 스티렌계 단위는 예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니나, 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 2,5-디메틸스티렌, 2-메틸-4-클로로스티렌, 2,4,6-트리메틸스티렌, cis-β-메틸스티렌, trans-β-메틸스티렌, 4-메틸-α-메틸스티렌, 4-플루오르-α-메틸스티렌, 4-클로로-α-메틸스티렌, 4-브로모-α-메틸스티렌, 4-t-부틸스티렌, 2-플루오르스티렌, 3-플루오르스티렌, 4-플루오로스티렌, 2,4-디플루오로스티렌, 2,3,4,5,6-펜타플루오로스티렌, 2-클로로스티렌, 3-틀로로스티렌, 4-틀로로스티렌, 2,4-디클로로스티렌, 2,6-디클로로스티렌, 옥타클로로스티렌, 2-브로모스티렌, 3-브로모스티렌, 4-브로모스티렌, 2,4-디브로모스티렌, α-브로모스티렌, β-브로모스티렌, 2-하이드록시스티렌 및 4-하이드록시스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 스티렌, α-메틸 스티렌인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 락톤 고리 구조를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지일 수 있으며, 락톤 고리 구조를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지의 구체적인 예로서는 예를 들어 일본 공개특허공보 제2000-230016호, 일본공개특허공보 제 2001-151814호, 일본 공개특허공보 제 2002-120326호 등에 기재된 락톤 고리 구조를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지를 들 수 있다.
또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 방향족 고리를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지일 수 있으며, 방향족 고리를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지로서는 한국공개특허 10-2009-0115040에 기재된 (a) 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 단위; (b) 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족 부를 갖는 방향족계 단위; (c) 1종 이상의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 단위; 및 (d) 고리부를 갖는 고리계 단위를 포함하는 수지 조성물을 들 수 있다. 상기 (a) 내지 (d) 단위들은 각각 별도의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있고, 상기 (a) 내지 (d) 단위들 중 2 이상의 단위가 하나의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있다.
구체적인 예로서, 메틸(메트)아크릴레이트와 같은 (a) 단위와 N-시클로헥실말레이미드와 같은 (d) 단위를 포함하는 공중합체, 즉 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸(메트)아크릴레이트)를 사용할 수 있다. 또한, 스티렌과 같은 (c) 단위와 무수말레산과 같은 (d) 단위를 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, (a) 단위로서 메틸메타크릴레이트, (c) 단위로서 스티렌과 α-메틸 스티렌, 및 (d) 단위로서 N-시클로헥실말레이미드를 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, (a) 단위로서 메틸메타크릴레이트, (c) 단위로서 스티렌 또는 α-메틸 스티렌, 및 (d) 단위로서 N-시클로헥실말레이미드 및 무수말레산을 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 그러나, 상기 예들은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 상기 예들로 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴계 필름의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 (메트)아크릴레이트계 수지와 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 임의의 적절한 혼합 방법에 의해 충분히 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조한 후 이를 필름 성형하여 제조하거나, 또는 (메트) 아크릴레이트계 수지와, 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 별도의 용액으로 제조한 후 혼합하여 균일한 혼합액을 형성한 후 이를 필름 성형할 수도 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 예를 들어 옴니 믹서 등 임의의 적절한 혼합기로 상기 필름 원료를 프리블렌드한 후 얻어진 혼합물을 압출 혼련하여 제조한다. 이 경우, 압출 혼련에 이용되는 혼합기는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기나 가압 니더 등 임의의 적절한 혼합기를 이용할 수 있다.
상기 필름 성형의 방법으로서는, 예를 들어 용액 캐스트법(용액 유연법), 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등 임의의 적절한 필름 성형법을 들 수 있다. 특히 용융 압출법이 바람직하다.
상기 용융 압출법으로는 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에 잘 알려진 용융 압출법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어 T 다이법, 인플레이션법 등을 이용할 수 있다. 이때, 성형 온도는 바람직하게는 150~350℃, 보다 바람직하게는 200~300℃이다.
상기 T 다이법으로 필름을 성형하는 경우에는, 공지된 단축 압출기나 2축 압출기의 선단부에 T 다이를 장착하고, 필름 형상으로 압출된 필름을 권취하여 롤 형상의 필름을 얻을 수 있다. 이 때, 적절한 온도에서 연신 롤을 이용하여 압출 방향으로 연신을 가함으로써 1축 연신할 수도 있다. 또한, 텐터 등의 횡방향 연신기를 이용하여 압출 방향과 수직인 방향으로 필름을 연신함으로써 동시 2축 연신, 축차 2축 연신 등을 실시할 수도 있다.
상기 아크릴계 필름은 미연신 필름 또는 연신 필름 중 어느 것일 수 있다. 연신 필름인 경우에는 1축 연신 필름 또는 2축 연신 필름 일 수 있고, 2축 연신 필름인 경우에는 동시 2축 연신 필름 또는 축차 2축 연신 필름 중 어느 것일 수 있다. 2축 연신한 경우에는 기계적 강도가 향상되어 필름 성능이 향상된다.
한편, 상기 아크릴계 필름 제조시에 다른 열가소성 수지를 혼합하여 연신하는 경우, 위상차가 증가하는 것을 억제하여 광학적 등방성을 유지할 수 있으며, 이에 반해, 상기 아크릴계 필름 제조시에 이방성이 큰 위상차 조절제를 첨가하여 연신하는 경우에는, 위상차를 크게 증가시켜 광시야각을 위한 보상필름으로도 사용할 수 있다.
본 발명의 광학 필름은 상기와 같은 아크릴 필름의 표면에 기능성 코팅층을 형성하기 위한 조성물을 도포한 후 건조하는 방법으로 제조될 수 있으며, 이 때 상기 도포는 당해 기술분야에 잘 알려진 방법, 예를 들면 바(bar), 그라비어, 슬롯다이 코터를 이용하여 수행될 수 있다.
이때 상기 아크릴계 필름과 기능성 코팅층과의 접착력 향상을 위해 상기 아크릴계 필름의 적어도 일면에 표면처리가 수행될 수 있으며, 이때 상기 표면 처리는 당해 기술분야에 잘 알려진 방법, 예를 들면 코로나 처리 또는 플라즈마 처리를 이용할 수 있다.
한편, 상기 건조 단계는 컨벡션(convection) 오븐 등을 통해 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 90 ℃ 내지 120 ℃ 의 온도에서 10초에서 5 분 동안 수행된다. 상기 건조 온도는 코팅되는 단계에 따라 다르게 조절될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 광학 필름이 무연신 필름 또는 코팅 단계 이전에 연신이 완료된 필름인 경우에는 필름의 유리전이온도(Tg)를 넘지 않는 범위에서 건조 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 광학 필름을 코팅 이후에 연신할 경우에는, 코팅 후 90 ~ 120 ℃의 온도에서 10초에서 3 분 동안 건조시킨 후 연신할 수도 있으며, 연신과 동시에 연신 온도에서 건조가 이뤄지도록 하는 것도 가능하다.
이때, 연신과 동시에 건조가 이루어질 때, 상기 연신 온도는, 본 발명의 아크릴계 수지 조성물의 유리전이온도(Tg) ~ (Tg + 30)℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 (Tg + 2)℃ ~ (Tg + 20)℃이다. 이때, 연신 온도가 Tg 미만이면 광학 필름의 연신 단계에서 파단이 발생할 수 있으며, 연신 온도가 (Tg + 30)℃를 초과하면, 수지 조성물의 유동이 일어나, 광학 필름을 안정적으로 연신 하지 못할 우려가 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 기능성 코팅층의 두께는 50㎚ 내지 2000㎚인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100㎚ 내지 1000㎚이며, 더욱 바람직하게는 200㎚ 내지 700㎚이다. 상기 기능성 코팅층의 두께가 50㎚미만인 경우 접착력이 충분하지 않은 문제가 있으며, 2000㎚를 초과하는 경우 건조가 충분히 되지 않거나 수분산성 미립자가 기능성 코팅층에 묻혀 슬립성을 제대로 부여할 수 없게 되는 문제가 있다.
상기 본 발명의 광학 필름은 표면마찰계수 0.6 이하인 것이 바람직하며, 상기 범위를 만족할 때, 우수한 슬립성을 제공하여, 권취주름, 블로킹 등의 권취불량을 효과적으로 개선할 수 있다.
또한 본 발명의 광학 필름은 내부 헤이즈가 0.5% 이하인 것이 바람직하다. 내부 헤이즈는 내부 미립자 등의 광산란에 의해 발생되며, 그 수치가 커질수록 제조된 편광판의 광투과율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 내부 헤이즈 수치가 큰 광학 필름이 LCD패널에 적용될 경우, 콘트라스트비를 크게 떨어뜨릴 수 있으므로, 본 발명의 광학 필름의 내부 헤이즈는 0.5% 이하인 것이 바람직하고, 0.3% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기한 본 발명의 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다. 본 발명에 따른 광학 필름을 포함하는 편광판 등의 광학물품은 본 발명의 기능성 코팅층을 가진 광학 필름의 우수한 광 투과율로 인해 제조된 광학물품의 광 투과율의 저하가 일어나지 않으면서, 표면에 수분산성 미립자에 의해 형성된 요철이 형성되어 있어, 우수한 슬립성을 갖는다.
나아가, 본 발명은 상기 본원 발명의 광학 필름 또는 편광판을 포함하는 화상표시장치 등 다양한 전자소자를 제공한다. 이때 상기 전자소자는 LCD, PDP 등 다양한 화상표시장치를 포함할 수 있으며, 그 종류가 제한되는 것은 아니다. 상기 전자소자는 본 발명에 따른 기능성 코팅층을 가진 광학 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당해 기술분야에 알려져 있는 구성을 가질 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
폴리(시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) (㈜LGMMA PMMA830HR) 수지를 250 ℃, 250rpm 조건하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm의 미연신 아크릴 필름을 제조한 후, 135 ℃의 온도에서 MD방향으로 1.8배 연신하였다.
수분산 폴리우레탄 수지 (지방족 폴리카보네이트 다이올 타입, ㈜조광페인트 CK-PUD-PF: 고형분 30% 수용액) 31.75g, 제 1 콜로이달 실리카(평균입경 70㎚, 고형분 20% 수용액) 1.19g, 제 2 콜로이달 실리카(평균입경 200㎚, 고형분 20% 수용액) 1.19g, 순수 65.87g을 혼합하여 기능성 코팅액을 제조하였다.
MD방향으로 연신된 상기 아크릴 필름에 50 W/m2/min의 조건으로 코로나 처리를 실시하였다. 그 위에 #3번 메이어바(Mayer bar)로 상기 제조한 기능성 코팅액으로 코팅한 후 90℃ 열풍에서 3분간 건조하였다. 마지막으로 135 ℃의 온도에서 TD방향으로 2.4배 연신 하여 300㎚ 두께의 기능성 코팅층을 포함하는 광학 필름(두께 50 ㎛)을 제조하였다.
실시예 2
수분산 폴리우레탄 수지 (지방족 폴리카보네이트 다이올 타입, ㈜조광페인트 CK-PUD-PF: 고형분 30% 수용액) 31.75g, 제 1 콜로이달 실리카(평균입경 100㎚, 고형분 20% 수용액) 0.71g, 제 2 콜로이달 실리카(평균입경 300㎚, 고형분 20% 수용액) 1.67g, 순수 65.87g을 혼합하여 기능성 코팅액을 제조한 것 이 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기능성 코팅층을 갖는 광학 필름을 제조하였다.
실시예 3
수분산 폴리우레탄 수지 (지방족 폴리카보네이트 다이올 타입, ㈜조광페인트 CK-PUD-PF: 고형분 30% 수용액) 31.15g, 제 1 콜로이달 실리카(평균입경 70㎚, 고형분 20% 수용액) 2.34g, 제 2 콜로이달 실리카(평균입경 300㎚, 고형분 20% 수용액) 0.93g, 순수 65.58g을 혼합하여 기능성 코팅액을 제조한 것 이 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기능성 코팅층을 갖는 광학 필름을 제조하였다.
비교예 1
수분산 폴리우레탄 수지 (지방족 폴리카보네이트 다이올 타입, ㈜조광페인트 CK-PUD-PF: 고형분 30% 수용액) 31.15g, 평균입경 300㎚의 콜로이달 실리카(고형분 20% 수용액) 3.27g, 순수 65.58g을 혼합하여 기능성 코팅액을 제조한 것 이 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 기능성 코팅층을 갖는 광학 필름을 제조하였다.
비교예 2
평균입경 50㎚의 콜로이달 실리카를 사용한 것이 외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 기능성 코팅층을 갖는 광학 필름을 제조하였다.
실험예
1. 내부 헤이즈
기능성 코팅층이 코팅된 면을 #9번 메이어바(Mayer bar)를 사용하여 PVA접착제(㈜일본합성화학 Gohsefimerz-200, 4% 수용액)로 코팅하고 이를 90℃의 오븐에서 5분간 건조한 다음 Hazemeter (Murakami, HM-150)로 내부 헤이즈를 측정하였다. 측정 결과는 하기 [표1]에 나타내었다.
2. 정마찰계수
ASTM D 1894 시험법으로 기능성코팅층이 코팅된 면과 반대면과의 마찰력을 측정하여 정마찰계수를 구하였다. 측정 조건은 500g의 무게 추를 가지고 180mm/min의 속도로 실시하였다. 측정 결과는 하기 [표1]에 나타내었다.
3. 안티블로킹성
실시예 1~3 및 비교예 1, 2 에서 제작한 필름의 양쪽 끝 단을 슬리팅한 후 500m 이상 롤에 권취하여 필름 롤을 형성시킨다. 필름의 권취상태 및 1주일이상 방치 후 롤외관 변화 등을 육안으로 확인하여 아래와 같이 안티블로킹성을 평가하였다. 측정 결과는 하기 [표1]에 나타내었다.
O (양호): 필름이 주름 없이 권취되며 1주일 이상 방치 후에도 외관상 변형이나 필름끼리 달라붙지 않는다.
X (불량): 권취시 주름 발생 또는 방치 후에 외관 변형 또는 필름끼리 달라붙는다.
기재필름 기능성 코팅층 조성(건조후) 측정 결과
수분산 폴리우레탄 수지 함량
(중량부)		 제1 미립자 제2 미립자 내부 haze
(%)		 정마찰계수 안티블로킹성
평균입경(㎚) 함량
(중량부)		 평균입경(㎚) 함량
(중량부)
실시예 1 연신 아크릴필름 100 70 2.5 200 2.5 0.2 0.45 O
실시예 2 100 1.5 300 3.5 0.3 0.41 O
실시예 3 70 5 300 2 0.3 0.43 O
비교예 1 300 7 - - 0.6 0.38 O
비교예 2 50 7 - - 0.2 0.81 X
상기 실험데이터에 따르면, 평균입경 300㎚인 1 종의 콜로이달 실리카를 사용한 비교예 1의 경우는 내부haze가 0.6%로 높아, 편광판용 보호필름으로 사용하기 적합하지 않았다.
또한, 평균입경 50㎚인 1종의 콜로이달 실리카를 사용한 비교예 2는 정마찰계수가 0.81로 다소 높아, 권취 시 주름이 발생하였고, 방치 후에도 주름이 좀더 심해져서 안티블로킹성이 불량으로 판단되었다.
한편, 실시예 1 내지 3의 경우 내부 Haze가 0.3% 이하로 양호하였고, 모두 정마찰계수가 0.6 이하로 슬립성이 우수하였으며, 안티블로킹성도 양호하여 편광판용 보호필름으로 적합함을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (11)

  1. 아크릴계 필름; 및
    상기 아크릴계 필름의 적어도 일면에 형성되며, 수분산성 수지 및 평균입경이 다른 2종 이상의 미립자를 포함하는 기능성 코팅층을 포함하며,
    상기 2종 이상의 미립자는 평균입경이 20 내지 150㎚인 제1 미립자 및 평균입경이 151 내지 400㎚인 제2 미립자이고, 두 미립자의 평균입경 차이가 50 내지 380㎚이며, 상기 제1 미립자와 제2 미립자의 중량비가 30/70 내지 70/30이고,
    상기 기능성 코팅층은 수분산성 수지 100 중량부에 대해 미립자를 0.5 내지 20 중량부 포함하는 것인 광학 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미립자는 콜로이달 실리카인 광학 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수분산성 수지는 수분산 폴리우레탄계 수지, 수분산 아크릴계 수지 또는 이들의 조합인 광학 필름.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 코팅층은 표면마찰계수가 0.6 이하인 광학 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 코팅층은 내부 헤이즈가 0.5% 이하인 광학 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학 필름은 편광판용 보호필름인 광학 필름.
  10. 제1항, 제4항, 제5항 및 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 광학 필름을 포함하는 편광판.
  11. 제10항의 편광판을 포함하는 화상표시장치.
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