KR20060114162A

KR20060114162A - 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법 및 이를 이용한광학필터

Info

Publication number: KR20060114162A
Application number: KR1020050036162A
Authority: KR
Inventors: 김용운; 김철희; 임경율; 이상국
Original assignee: 주식회사 수성케미칼; 주식회사 에이스 디지텍
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2006-11-06

Abstract

본 발명은 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법 및 이를 이용한 광학필터에 관한 것으로서, 스프레이 압력과 분무량 조절이 가능한 스프레이 코팅헤드부를 이용하여 편광필름의 편광자보호층이나 투명지지층 표면에 하드코팅 조성물을 균일하게 분포시킴은 물론, 다관능기를 가지는 우레탄아크릴레이트계 화합물을 주성분으로 하는 하드코팅 조성물을 이용하여 고경도 하드코팅층을 형성할 수 있다. 더불어 본 발명은 기존의 롤투롤 코팅방식이나 콤마 코팅방식에 의한 하드코팅 광학필터보다 연필경도, 내굴곡성, 내마모성이 우수한 하드코팅 광학필터를 얻을 수 있으며, 스프레이 코팅헤드부를 2 이상 사용하는 경우 성분과 함량을 달리하는 여러 하드코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

하드코팅, 고경도, 광학필터

Description

고경도 하드코팅 광학필터 제조방법 및 이를 이용한 광학필터{Method for Manufacturing the Hard-Coated Optical Filter with High-Hardness Property and Optical Filter using thereof}

본 발명은 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법 및 이를 이용한 광학필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스프레이 압력과 분무량 조절이 가능한 코팅헤드부를 이용하여 편광필름의 편광자보호층이나 투명지지층 표면에 하드코팅층을 균일하게 분포시킴은 물론, 다관능기를 가지는 우레탄아크릴레이트계 화합물을 주성분으로 하는 하드코팅 조성물을 이용하여 고경도, 투명성, 고굴절률의 하드코팅층을 형성할 수 있는 하드코팅 광학필터를 제조하는 방법 및 이를 이용한 광학필터에 관한 것이다.

현재 LCD, PDP 등에 적용되는 하드코팅 광학필터는 내스크래치성 및 고경도를 얻기 위하여 일정 두께 이상의 하드코팅층을 요구한다. 하지만, 종래 롤투롤(Roll-to-Roll) 제조방식에 따른 광학필터는 두께를 두껍게 하는데 한계가 있었다.

또한, 하드코팅 광학필터의 코팅방식인 나이프(Knife), 콤마(Comma), 닙(nip) 코팅방식 등에서 발생하는 미세한 공극화 현상으로 인하여 경도를 떨어뜨리 며, 편광필름의 경우 굴절률에 변화를 가져올 수 있고 빛을 산란시켜서 전체적인 투과율을 감소시킨다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명에 의한 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법 및 이를 이용한 광학필터를 이용하여 최근 고경도 광학필터 수요를 충족시킴은 물론 고경도, 투명성, 고굴절률의 하드코팅층을 형성하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명에 의한 하드코팅 광학필터 제조에 있어서 하드코팅 조성물의 주성분인 다관능기를 가지는 우레탄 아크릴레이트계 경화성수지, 경화제, 레벨링제 등을 적정 함량 사용함으로써 스프레이 코팅시 발생가능한 코팅헤드부의 막힘을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 (a) 편광필름을 상기 광학지지층으로 사용하고, 상기 광학지지층은 팽윤과정, 염착과정, 수세과정, 가교과정 및 연신과정을 거쳐서 제조하는 광학지지층 제조단계; (b) 상기 하드코팅층은 스프레이 압력과 분무량 조절이 가능한 코팅 헤드부를 이용하여 하드코팅 조성물을 광학지지층에 코팅하여, 상기 하드코팅 조성물은 아크릴레이크계 경화성수지, 경화제 및 레벨링제를 포함하여 이루어지고 상기 하드코팅 조성물을 코팅하는 광학지지층하드코팅층 코팅단계; 및 (c) 상기 하드코팅층을 포함하는 하드코팅 광학필터를 열경화 또는 광경화를 이용하여 경화하는 경화단계를 통하여 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 기술적 구성을 중심으로 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법은 광학지지층 제조단계, 하드코팅층 코팅단계 그리고 경화단계를 포함하여 구성된다.

(1) 광학지지층 제조단계

본 발명에서 광학지지층 제조단계는 ⅰ) 편광필름을 광학지지층으로 사용하는 경우와, ⅱ) 일반적인 투명지지층을 광학지지층으로 사용하는 경우로 구분할 수 있다.

1) 광학지지층이 편광필름인 경우

하드코팅층이 곧바로 편광필름에 코팅될 수 있으며, 이 경우 광학지지층은 편광필름이 된다. 하드코팅층이 코팅되는 편광필름을 제조하는 방식은 일반적인 편광필름의 제조방식을 따른다. 하드코팅층이 코팅되기 위하여 편광필름는 소정의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이하 살펴본다.

본 발명에서의 하드코팅층이 코팅되는 편광필름은 편광자와 편광자를 보호하고 지지하는 편광자 지지층으로 구성된다.

편광자는 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol, 이하 'PVA'라 함)을 요오드(Iodine)나 이색성 염료 용액으로 처리한 후 연신하여 요오드나 염료 분자가 연신 방향으로 나란하게 배열하도록 하여 편광기재 필름으로 하는 층을 말한다.

본 발명에서 편광자는 중합도 1,700 내지 2,800, 비누화도 80% 내지 99.9%의 PVA를 사용한다. PVA 두께는 40㎛ 내지 80㎛인 것이 바람직하다. PVA 필름을 10℃ 내지 35℃ 의 물에 세정한다.

PVA의 중합도가 1,700 보다 작으면 편광기재로서 광학적 특성이 떨어질 수 있으며, 중합도가 2,800 보다 크면 편광자를 가공하기 위한 기계적 성능의 범위를 벗어날 수 있다. 또한, 비누화도는 가공 후 편광자의 신뢰성 및 내구성, 편광자와 편광자 보호층과의 합지를 위하여 일정 범위의 비누화도를 유지하는 것이 바람직하다.

PVA 두께가 40㎛ 보다 작으면 PVA 연신 후 본 발명에서 원하는 두께를 얻기 힘들고 80㎛ 보다 크면 보통 이상의 연신을 하여야 하며, 연신후 PVA가 전체적으로 고르지 않을 수 있다. PVA 필름을 세정하는 물의 온도가 지나치게 높거나 낮으면 연신 후 상태를 유지하지 못하고 PVA 필름이 수축되거나 물성에 영향을 받을 수 있다.

세정한 PVA를 붕산 또는 붕사가 8중량% 이하 녹아있는 물에서 팽윤시킨다. 팽윤시킬 때 물의 온도는 15℃ 내지 40℃인 것이 바람직하고 팽윤시키는 시간은 30초 내지 5분이 바람직하다.(팽윤과정)

붕산 또는 붕사의 함량이 8중량% 보다 많으면 지나치게 PVA가 팽윤되지 않아 이색성 물질의 염색이 잘 되지 않아 편광자의 광학특성 및 외관 특성에 악영향을 미칠 수 있다.

또한, 팽윤시킬 때 물의 온도가 15℃ 보다 낮으면 붕산 또는 붕사와의 반응 및 물에 의한 PVA 필름 팽윤 반응이 활발하지 못하고, 40℃보다 높으면 팽윤이 지나치게 활발하여 제어하기 힘들다. 팽윤 시간이 너무 짧으면 원하는 정도의 팽윤 상태를 얻을 수 없고, 팽윤 시간이 너무 길면 PVA의 물성을 변화시킬 수 있다.

팽윤된 PVA 필름을 요오드와 요오드화 칼륨 또는 요오드화 암모늄을 1:2 내지 1:150 비율로 물에 녹여서 0.0001중량% 내지 0.1중량%의 농도로 염착한다. 염착하는 시간은 10초 내지 10분 동안 진행한다. 또한, 염착 과장시 온도는 25℃ 내지 45℃ 범위에서 진행한다.(염착과정)

요오드와 요오드화 칼륨 또는 요오드화 암모늄의 비율은 적정수준의 염착을 얻기 위하여 혼합하며, 1:2 내지 1:150 비율의 범위를 벗어나는 경우 염착되는 요오드 이온이 부족하거나 지나치게 많아 균일한 광학특성 및 색상 값을 얻기 어렵다. 요오드와 요오드화 칼륨 또는 요오드화 암모늄의 농도가 0.0001중량% 보다 적으면 염착이 일어나더라도 염착되는 양이 극히 적어 얻고자 하는 광학특성을 얻기 힘들고 농도가 0.1중량% 보다 크면 PVA가 지나치게 염착되어 매우 낮은 투과율의 편광필름이 된다.

상기 혼합비율과 농도 조건 하에서 염착 시간은 전술한 범위로 진행하는 것이 바람직하다.

염착 후 8% 농도 이하의 붕산 또는 붕사를 이용하여 가교시키고, 온도가 40 ℃ 내지 60℃ 물속에서 PVA 필름을 3배 내지 7배 연신한다. 연신된 PVA 필름을 온도 40℃ 내지 85℃의 건조기 안에서 1분 내지 10분 동안 건조한다.

붕산 또는 붕사 농도가 0.1% 보다 작으면 가교 반응이 활발하지 못하고, 8% 보다 크면 과도하게 가교반응이 일어날 수 있다. PVA 필름의 내구성 및 광학적 특성을 만족시키면서 연신할 수 있는 범위는 3배 내지 7배이다.

본 발명에서와 같이 팽윤과정과 가교과정을 거친 후 연신과정을 진행하거나, 연신과정을 거친 후 다시 가교과정을 진행할 수도 있다.

본 발명에서 사용하는 편광필름의 두께는 150㎛ 내지 250㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100㎛ 내지 200㎛이다. 편광필름의 두께가 150㎛보다 작으면 편광자 보호층의 두께가 상대적으로 얇아서 편광자를 지지 및 보호하기 힘들며, 하드코팅층과 접착시 접착력이 떨어질 수 있다. 또한, 편광필름의 두께가 250㎛ 보다 크면, 편광자의 기능이 저하될 우려가 있으며, 양산에 따른 경제성이 떨어진다.

2) 광학지지층이 일반적인 투명지지층인 경우

하드코팅층이 투명지지층 표면에 코팅되는 경우 광학지지층은 투명지지층이 된다.

본 발명에서 사용하는 투명지지층은 소수성 투명수지 필름 또는 글래스를 사용하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 트리아세틸셀룰로스(TAC), 폴리올레핀, 무정형 폴리올레핀, 사이클로 올레핀, 폴리부틸렌테레프탈레이 트, 폴리아미드, 폴리(메틸메타크릴레이트) 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 셀로판, 방향족 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜 등의 각종 투명수지 필름 및 석영 유리, 소다 유리 등의 유리기재 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 투명지지층은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성, 경제성 등을 감안하여 동일한 작용효과를 나타낸다면 상기 열거된 물질에 한정되지 않는다.

상기 열거한 투명수지 또는 유리기재를 이용하여 투명지지층을 제조하는 방법은 일반적인 투명지지층 제조방법을 적용한다.

본 발명에서 하드코팅층이 코팅된 투명지지층이 편광필름과 합지되는 경우 투명지지층의 두께는 70㎛ 내지 350㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 50㎛ 내지 300㎛이며, 더더욱 바람직하게는 40㎛ 내지 250㎛이다. 편광필름과 합지되는 투명지지층의 두께가 70㎛ 보다 작으면 하드코팅층이 안정적으로 코팅되기 힘들고, 투명지지층의 두께가 350㎛ 보다 크면 편광필름과 투명지지층을 합지할 때 장치에 걸리는 부하가 크고 생산 효율이 감소한다.

본 발명에서 하드코팅층이 일반적인 투명지지층에만 코팅되어 거래되는 경우, 투명지지층의 두께는 30㎛ 내지 100㎛가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40㎛ 내지 90㎛이다. 더더욱 바람직한 투명지지층의 두께는 50㎛ 내지 80㎛이다. 투명지지층의 두께가 30㎛ 보다 작으면 하드코팅층을 코팅할 때 지지력이 약하며 투명지 지층에 휨 현상이 발생할 수 있으며, 투명지지층의 두께가 100㎛보다 크면 하드코팅층이 코팅된 투명지지층을 취급하기 곤란한 단점이 있다.

(2) 하드코팅층 코팅단계

본 발명에서는 하드코팅층을 코팅하기 위하여 스프레이 코팅방식을 이용한다. 본 발명에서 하드코팅층의 코팅은 ⅰ) 편광필름에 곧바로 하드코팅층을 코팅하는 경우, ⅱ) 투명지지층에 하드코팅층을 코팅하는 경우로 구분된다. 두 경우 모두 본 발명에서는 스프레이 코팅방식을 사용한다.

본 발명에서 사용하는 스프레이 코팅방식은 하드코팅 조성물의 분무량 또는 분무 압력을 조절하여 하드코팅층의 두께, 내구성, 경도 등을 조절할 수 있다. 코팅헤드부는 하나인 것이 일반적이지만, 원하는 하드코팅층의 성분, 두께, 내구성 등에 따라서 스프레이 코팅헤드부는 2 이상일 수 있다. 이렇게 함으로써, 2 이상의 코팅헤드부를 통하여 조성물의 성분이 다른 2 이상의 하드코팅층이 적층되도록 하는 것도 가능하다.

하드코팅층 코팅단계에서 사용하는 하드코팅 조성물은 우레탄아크릴레이트를 포함하는 경화성수지, 경화제 그리고 레벨링제를 포함하여 구성된다. 하드코팅 조성물의 구성 물질에 대하여 살펴본다.

① 경화성수지

본 발명에서 사용하는 경화성수지는 열경화성수지 또는 광경화성수지 중 적어도 하나를 사용한다.

열경화성수지와 광경화성수지는 일반적으로 알려진 공지의 수지를 사용한다. 열경화성수지 중에서 축중합형 수지로는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지 등이 있으며, 첨가중합형 수지로는 에폭시수지, 폴리에스테르수지 등이 있다. 본 발명에서는 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 광경화성수지로는 일반적으로 UV경화성수지를 사용한다. 광경화성수지로는 불포화 폴리에스테르 수지, 다관능 아크릴레이트 수지, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 경화성수지는 동일한 작용 효과를 나타낸다면 그 범위가 나열된 수지에 한정되지 않음은 물론이다.

본 발명에서 사용하는 경화성수지는 하드코팅 조성물 100중량%에 대하여 60중량% 내지 95중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70중량% 내지 90중량%이다. 경화성수지가 하드코팅 조성물 100중량%에 대하여 60중량% 보다 작으면 경화에 의한 고경도를 얻기 힘들고, 95중량%보다 크면 상대적으로 경화제와 레벨링제의 함량이 적어 원하는 수준의 물리적 물성을 얻기 힘들다.

본 발명에서 사용하는 경화성수지는 고경도, 투명성 등의 특성을 얻기 위하여 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하 다. 본 발명에서 사용하는 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylte), 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트(tetramethylolmethane tetraacrylate), 테트라메틸올메탄 트리아크렐레이트(tetramethylolmethane triacrylate), 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-비스(3-아크릴오일옥시-2-하이드록시프로필옥시)헥산[1,6-bis(3-acryloyloxy-2-hydroxypropyl)hexane] 등과 같은 다관능기 알콜 유도체, 폴리에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate)와 같은 우레탄 아크릴레이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 선행고분자(hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer) 등이 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

전술한 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 경화성수지 100중량%에 대하여 10중량% 내지 90중량% 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30중량% 내지 87중량%이다. 더더욱 바람직하게는 50중량% 내지 85중량% 사용하는 것이 바람직하다.

경화성수지 100중량%에서 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지가 10중량% 보다 작으면 절대적인 관능기 수가 적어서 관능기의 결합에 따른 고경도를 얻기 힘들고, 90중량% 보다 많을 때는 경도는 높아지지만 비틀림 방지 및 내화학성이 약해지는 단점이 있다.

② 경화제

본 발명에서의 경화제는 열경화성수지 또는 광경화성수지에 존재하는 관능기의 형태에 따라서 적절히 선택 및 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

본 발명에서의 이소시아네이트계 화합물은 트리메틸렌 디이소시아네이트(trimethylene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate) 등의 방향족 디이소시아네이트계 화합물, 헥사메틸 디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate) 등의 지방족 디이소시아네이트 화합물(aliphatic diisocyanate) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

또한, 본 발명에서의 에폭시계 화합물은 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether), 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

본 발명에서의 경화제는 하드코팅 조성물 100중량%에 대하여 0.1중량% 내지 15중량% 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5중량% 내지 10중량%이다. 더더욱 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%이다.

본 발명에서 경화제는 하드코팅 조성물의 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위하여 사용하는 첨가제로서, 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제하는 효과가 두드러진다. 경화제의 함량이 0.1중량% 보다 작으면 경화제 기능을 기대하기 힘들고, 15중량% 보다 크면 경화성수지의 함량이 상대적으로 낮아 경도를 높이기 어렵다.

③ 레벨링제

본 발명에서는 하드코팅층의 표면을 고르게 하기 위하여 하드코팅 조성물에 레벨링제를 혼합하여 사용한다. 레벨링제는 실리콘 수지에 케톤이나 에스테르계 용제를 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 의한 레벨링제로는 실리콘 디아크릴레이트나 실리콘 폴리아크릴레이트 화합물을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

레벨링제의 함량은 하드코팅 조성물 100중량%에 대하여 0.1중량% 내지 3중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람작하게는 0.5중량% 내지 2중량%이다. 레벨링제가 0.1중량%보다 작으면 레벨링 효과를 기대하기 힘들고, 3중량% 보다 클 때는 경도가 약화될 우려가 있다.

본 발명에 의한 하드코팅층의 두께는 2㎛ 내지 40㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4㎛ 내지 30㎛이다. 더더욱 바람직하게는 5㎛ 내지 25㎛이다. 하드코팅층의 두께가 2㎛ 보다 작을 때는 두께가 지나치게 얇아 내스크래칭성 및 내화학성을 확보하기 힘들고, 40㎛ 보다 클 때는 스프레이 코팅의 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

(3) 경화단계

본 발명에 의한 경화단계는 통상적으로 사용하는 경화방식을 사용한다.

본 발명에 의한 하드코팅 조성물에는 열경화성수지 또는 광경화성수지가 포함되어 있으므로, 경화단계에서는 열결화 또는 UV경화를 수행한다. 열경화와 UV경화는 순차적으로 진행할 수도 있지만, 동시에 진행할 수도 있다. 또한, 경화방식에 따라서 경화제와 레벨링제의 성분이나 함량이 차이를 보일 수 있음은 물론이다.

이하에서는 본 발명에 의한 스프레이 코팅에 의하여 제조된 하드코팅 광학필터의 실시예와 롤투롤(roll-to-roll) 코팅 방식에 의하여 제조된 하드코팅 광학필터의 비교예를 바탕으로 본 발명을 보다 상세하게 살펴본다.

본 발명의 바람직한 실시예와 비교예의 광학필터의 밀착성, 연필경도, 내굴곡성, 내마모성, 가열 비틀림 등을 측정하였다. 측정방법은 아래와 같다.

(밀착성)

하드코팅 광학필터의 하드코팅층의 표면을 커터에 의해 1㎜×1㎜의 크로스 해칭을 100개 넣고, 셀로판 점착테이프를 붙인 후, 셀로판점착테이프를 떼냈을 때에 하드코팅이 필름기재에 잔존한 눈의 수를 세었다.

(연필경도)

하드코팅 광학필터의 하드코팅층 표면의 연필경도는 통상적인 연필긁음 시험기를 이용하여 측정하였다.

(내굴곡성)

일정한 직경으로 한 심봉에 150㎜×150㎜으로 절단한 하드코팅 광학필터를 하드코팅면이 외측이 되도록 180°절곡하였다. 하드코팅 광학필터를 처음으로 되돌리고 육안에 의하여 하드코팅층의 갈라짐, 벗겨짐을 조사하였다. 갈라짐, 벗겨짐이 발생하지 않은 최소의 심봉의 직경을 내굴곡성(단위:㎜)으로서 나타냈다.

(내마모성)

강면으로 하드코팅층을 문질러 발라서, 흠집의 상황을 육안으로 관찰하였다.

관찰결과 다음과 같이 측정하였다.

○ : 흠집 없음

× : 흠집 발생

(가열 비틀림)

A4판으로 절단한 하드코팅 광학필터를 고정구에 고정하여, 180℃ 내지 200℃에서 약 1분간 가열하였다. 그 후 실온으로 냉각하고, 가열처리한 하드코팅 광학필터를 100㎜×100㎜로 절단하였다. 절단한 하드코팅 광학필터를 고정구에 고정하지 않고, 140℃ 내지 150℃에서 약 30분간 재차 가열하고, 그 후 실온에 방치하였다. 떠오른 4변 각각의 높이를 측정하고, 평균치를 측정치로 하였다.(단위:㎜)

실시예 1 내지 실시예 4는 스프레이 코팅방식으로 제조한 하드코팅 광학필터이며, 비교예 1과 비교예 2는 롤투롤 코팅방식으로 제조한 하드코팅 광학필터, 비교예 3과 비교예 4는 콤마 코팅방식으로 제조한 하드코팅 광학필터이다.

실시예 1

두께 200㎛의 편광필름 표면에 두께 20㎛의 하드코팅층을 코팅하였다.

하드코팅 조성물 100중량%에 대하여 우레탄 아크릴레이트계 화합물인 폴리에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트와 펜타에리트아크릴레이트 80중량%, 헥사아크릴레이트 10중량%, 트리메틸렌 디이소시아네이트 경화제 5중량%, 실리콘 디아크릴레이트 레벨링제 2중량%, 기타 소포제, 자외선방지제, 산화방지제를 혼합하였다.

실시예 2

하드코팅 조성물 100중량%에 대하여 우레탄 아크릴레이트계 화합물인 폴리에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트와 펜타에리트아크릴레이트 75중량%, 헥사아크릴레이트 15중량%, 트리메틸렌 디이소시아네이트 경화제 5중량%, 실리콘 디아크릴레이트 레벨링제 2중량%, 기타 소포제, 자외선방지제, 산화방지제를 혼합하였다.

실시예 3

두께 250㎛의 투명지지층 표면에 두께 20㎛의 하드코팅층을 코팅하였다. 하드코팅 조성물은 실시예 1과 동일하다.

실시예 4

두께 250㎛의 투명지지층 표면에 두께 20㎛의 하드코팅층을 코팅하였다. 하드코팅 조성물은 실시예 2와 동일하다.

비교예 1

두께 200㎛의 편광필름 표면에 두께 12㎛의 하드코팅층을 롤투롤 코팅방식으로 코팅하였다. 하드코팅 조성물은 실시예 1과 동일하다.

비교예 2

두께 200㎛의 편광필름 표면에 두께 12㎛의 하드코팅층을 롤투롤 코팅방식으 로 코팅하였다. 하드코팅 조성물은 실시예 2와 동일하다.

비교예 3

두께 200㎛의 편광필름 표면에 두께 12㎛의 하드코팅층을 콤마 코팅방식으로 코팅하였다. 하드코팅 조성물은 실시예 1과 동일하다.

비교예 4

두께 200㎛의 편광필름 표면에 두께 12㎛의 하드코팅층을 콤마 코팅방식으로 코팅하였다. 하드코팅 조성물은 실시예 2와 동일하다.

아래의 [표 1]에서는 본 발명의 바람직한 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 내지 4의 밀착성, 연필경도, 내굴곡성, 내마모성, 가열 비틀림을 측정한 결과이다.

구분	밀착성	연필경도	내굴곡성	내마모성	가열 비틀림
실시예 1	100/100	4	10	○	8
실시예 2	100/100	4	10	○	9
실시예 3	100/100	5	9	○	11
실시예 4	100/100	5	9	○	10
비교예 1	100/100	2	18	○	23
비교예 2	100/100	2	18	○	26
비교예 3	100/100	2	17	○	29
비교예 4	100/100	2	19	○	26

[표 1]에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 스프레이 코팅방식에 의한 하드코팅 광학필터는 롤투롤 코팅방식이나 콤마 코팅방식에 의한 하드코팅 광학필터보다 연필경도, 내굴곡성, 내마모성이 우수함을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

전술한 기술적 구성을 바탕으로 스프레이 코팅방식에 의한 하드코팅 광학필터 제조방법을 통하여, 기존의 롤투롤 코팅방식이나 콤마 코팅방식에 의한 하드코팅 광학필터보다 연필경도, 내굴곡성, 내마모성이 우수한 하드코팅 광학필터를 얻을 수 있는 효과가 있다. 또한, 스프레이 코팅방식의 채택으로 인하여 하드코팅 조성물을 고르게 분산시킴은 물론 스프레이 코팅헤드부를 2 이상 사용하는 경우 여러 성분 또는 함량의 하드코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

Claims

광학지지층과 상기 광학지지층 표면에 하드코팅층이 형성된 하드코팅 광학필터 제조방법에 있어서,

(a) 편광필름을 상기 광학지지층으로 사용하고, 상기 광학지지층은 팽윤과정, 염착과정, 수세과정, 가교과정 및 연신과정을 거쳐서 제조하는 광학지지층 제조단계;

(b) 상기 하드코팅층은 스프레이 압력과 분무량 조절이 가능한 코팅 헤드부를 이용하여 하드코팅 조성물을 광학지지층에 코팅하여, 상기 하드코팅 조성물은 아크릴레이크계 경화성수지, 경화제 및 레벨링제를 포함하여 이루어지고 상기 하드코팅 조성물 100중량%에 대하여,

ⅰ) 상기 경화성수지는 60중량% 내지 95중량%

ⅱ) 상기 경화제는 1.5중량% 내지 15중량%

ⅲ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 코팅하는 광학지지층하드코팅층 코팅단계; 및

(c) 상기 하드코팅층을 포함하는 하드코팅 광학필터를 열경화 또는 광경화를 이용하여 경화하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광학지지층의 두께는 150㎛ 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
광학지지층과 상기 광학지지층 표면에 하드코팅층이 형성된 하드코팅 광학필터 제조방법에 있어서,

(a) 투명지지층을 상기 광학지지층으로 사용하고, 상기 광학지지층은 소수성 투명수지 또는 글래스를 단독 또는 혼합하여 제조하는 광학지지층 제조단계;

(b) 상기 하드코팅층은 스프레이 압력과 분무량 조절이 가능한 코팅 헤드부를 이용하여 하드코팅 조성물을 광학지지층에 코팅하여, 상기 하드코팅 조성물은 아크릴레이크계 경화성수지, 경화제 및 레벨링제를 포함하여 이루어지고 상기 하드코팅 조성물 100중량%에 대하여,

ⅰ) 상기 경화성수지는 60중량% 내지 95중량%

ⅱ) 상기 경화제는 1.5중량% 내지 15중량%

ⅲ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 코팅하는 광학지지층하드코팅층 코팅단계; 및

(c) 상기 하드코팅층을 포함하는 하드코팅 광학필터를 열경화 또는 광경화를 이용하여 경화하는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 광학지지층의 두께는 30㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 소수성 투명수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 트리아세틸셀룰로스(TAC), 폴리올레핀, 무정형 폴리올레핀, 사이클로 올레핀, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 셀로판, 방향족 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 경화성수지는 열경화성수지 또는 광경화성수지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 경화성수지에서 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 상기 경화성수지 100중량%에 대하여 10중량% 내지 90중량%인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylte), 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트(tetramethylolmethane tetraacrylate), 테트라메틸올메탄 트리아크렐레이트(tetramethylolmethane triacrylate), 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-비스(3-아크릴오일옥시-2-하이드록시프로필옥시)헥산[1,6-bis(3-acryloyloxy-2-hydroxypropyl)hexane], 폴리에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate)헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 선행고분자(hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer) 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 경화제는 트리메틸렌 디이소시아네이트(trimethylene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate), 헥사메틸 디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate), 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether), 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether) 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 레벨링제는 실리콘 디아크릴레이트 또는 실리콘 폴리아크릴레이트 화합물인 것을 특징으로 하는 고경도 하드코팅 광학필터 제조방법.
제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 의하여 제조되는 하드코팅 광학필터.