KR20190085353A

KR20190085353A - 편광자 보호 필름의 제조방법

Info

Publication number: KR20190085353A
Application number: KR1020180003383A
Authority: KR
Inventors: 박준욱; 김경원; 류상욱; 박광승; 이남정; 김성인; 한종헌
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-07-18
Also published as: KR102228752B1

Abstract

본 발명은 기재 필름의 적어도 일면에 지환식 에폭시기를 포함하는 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계; 또는 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 후, 상기 코팅 조성물에 대해 광경화를 수행하는 단계를 포함하여 내스크래치성 및 경도가 우수한 편광자 보호 필름을 얻을 수 있는 편광자 보호 필름의 제조방법에 관한 것이다.

Description

편광자 보호 필름의 제조방법{METHOD FOR PREPARING OF POLARIZER PROTECTING FILM}

본 발명은 편광자 보호 필름의 제조방법에 관한 것으로, 우수한 물리적, 광학적 특성을 나타낼 수 있고 하부 편광판의 손상을 방지할 수 있는 편광자 보호 필름을 제조하기 위한 것이다.

액정표시장치는 휴대전화나 휴대용 소형 전자 기기로부터, 개인용 컴퓨터나 텔레비전 등의 대형 전자 기기에 이르기까지 널리 사용되고 있으며, 그 용도는 점점 확대되고 있는 평판 디스플레이 중 하나이다. 이러한 액정표시장치는 자체 발광형의 소자가 아니기 때문에 통상적으로 액정 셀 하부측에 구비되는 하부 편광판의 이면에 백라이트 유닛 등의 광원을 위치시키고, 상기 광원으로부터 출사되는 광을 액정 셀에 투과하여 액정 분자의 배열을 변화시켜 영상을 표시하게 된다.

최근 액정표시장치가 대형화되고, 슬림화(slim)되면서 이송되거나, 사용 시 액정 셀의 가운데 부분에 많은 하중이 가해지게 되어 하부 편광판의 처짐 현상이 발생하여, 액정 셀에 부착된 하부 편광판의 편광자 보호 필름이 백라이트 유닛 표면의 확산 시트와 맞닿아 하부 편광판이 갈리는 등 손상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 하부 편광판의 보호 필름에 하드코팅 층을 코팅하는 방안이 제안되고 있으나, 공정 비용 상승의 문제가 있다.

이러한 필요성에 따라, 공정 비용을 절감하여 가격 경쟁력을 갖추면서도 하부 편광판의 손상을 방지할 수 있는 편광자 보호 필름에 대한 개발이 요구되고 있다.

한국 공개 공보 제2012-0107256호

본 발명은 하부 편광판의 편광자 보호 필름이 손상되는 것을 해결하기 위한 것이며, 박형 및 내스크래치성을 갖는 편광자 보호 필름을 제공하기 위한 것으로, 우수한 물리적, 광학적 특성을 갖는 편광자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 기재 필름의 적어도 일면 상에 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및

상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계; 또는 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 후, 상기 코팅 조성물에 대해 광경화를 수행하는 단계를 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 기재 상에 코팅 조성물을 도포하여 기재와 함께 연신함으로써, 경화시 수축이 적으며 기재와의 부착력이 우수한 편광자 보호 필름을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 편광자 보호 필름은 우수한 내스크래치성 및 경도를 가진다.

뿐만 아니라, 하부 편광판의 처짐 현상으로 인하여 백라이트 유닛 표면의 확산 시트와 맞닿아 편광자 보호 필름이 손상됨으로써 장치의 불량을 야기할 수 있는 문제점을 막아 우수한 광학물성을 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 편광자 보호 필름을 도시한 도이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판을 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치를 도시한 도이다.

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 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명은 액정표시장치에 있어서 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판의 백라이트 유닛과 인접하는 편광자 보호 필름의 제조방법에 관한 것이며, 기재 필름의 적어도 일면에 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 도포하고, 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하거나, 연신 후 상기 코팅 조성물에 대해 광경화를 수행함으로써, 기재와의 부착력 및 표면 경도가 높고, 내스크래치성이 우수한 편광자 보호 필름을 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명의 편광자 보호 필름은 하부 편광판의 처짐 현상으로 인하여 발생할 수 있는 손상을 방지할 수 있다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 4에 도시되어 있는 액정표시장치는 액정 셀(20); 액정 셀(20)의 상층부에 구비되어 있는 상부 편광판(10); 상기 액정 셀(20)의 하층부에 구비되어 있는 하부 편광판(30); 및 상기 하부 편광판의 하층부에 구비되어 있는 백라이트 유닛(40)을 포함하며, 이때 상기 하부 편광판(30)에는 백라이트 유닛에 인접한 면에 편광자 보호 필름(34)이 구비되어 있다.

본 발명에서 '상면' 및 '상부'라는 용어는 편광판이 액정표시장치와 같은 디바이스에 장착되었을 때 시청자 쪽, 즉 시인측을 향하도록 배치된 면 또는 방향을 의미한다. 반대로, '하면' 및 '하부'는 편광판이 디바이스에 장착되었을 때, 시청자의 반대쪽, 즉 백라이트 유닛을 향하도록 배치된 면 또는 방향을 의미한다.

이하, 본 발명의 편광자 보호 필름의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 기재 필름의 적어도 일면 상에 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계; 또는 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 후, 상기 코팅 조성물에 대해 광경화를 수행하는 단계를 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 실록산계 화합물은 2 이상의 실록산계 화합물이 솔-겔 중합 등의 반응에 의하여 중합될 수 있으며, 상기 2 이상의 실록산계 화합물 중 1 이상은 지환족 에폭시기를 포함하는 실록산계 화합물일 수 있다. 상기 실록산계 화합물 중합 과정에서, 지환족 에폭시기를 포함하는 화합물과 포함하지 않는 화합물의 중량비(지환족 에폭시기를 포함하는 화합물:포함하지 않는 화합물)는 1:2 내지 5:1로 반응시킬 수 있으며, 또 다른 예에 따른 중량비는 1:2 내지 2:1일 수 있다.

본 발명의 또 하나의 구현예에 따르면, 상기 실록산계 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서,

R₁은 지환족 에폭시기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,

R₂및 R₃는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기(-OH); 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이며,

R₄는 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 글리시딜에테르기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,

m 및 n은 각각 1 내지 20의 정수이며, n이 2 이상인 경우 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.

편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타내며, 본 발명의 편광자 보호 필름은 상기 편광자를 외부로부터 보호하는 용도로 사용되며, 상기 편광자의 적어도 일면에 사용된다.

한편, 액정표시장치가 대형화 및 슬림화됨에 따라, 하부 편광판의 처짐 현상이 발생하여 하부 편광판의 하부 보호 필름이 백라이트 유닛과 맞닿아 스크래치가 발생하게 된다.

이에 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 편광자 보호 필름은 상기 코팅층으로 인하여 내스크래치성, 고경도 등 우수한 물리적 특성을 나타내어 하부 편광판을 효과적으로 보호하며, 갈수록 박형화, 대형화되는 액정표시장치용 편광판에 유용하게 적용할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따라 제조되는 편광자 보호 필름은 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 상에 형성되는 코팅층을 포함한다.

상기 기재 필름은 특별히 제한되지 않으나, 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 사이클릭 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer, COP), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리이미드(polyimide, PI) 또는 셀룰로오스(cellulose) 등을 포함하는 필름을 사용할 수 있다.

상기 기재 필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 약 50 내지 1,000㎛, 구체적으로 100 내지 500㎛의 두께를 갖는 필름을 사용할 수 있다.

상기 기재 필름의 성형 방법 또한 특별히 제한되지 않으며, 용액 캐스트법, 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등 적절한 필름 성형법에 의해 미연신 기재 필름을 준비할 수 있다.

상기 기재 필름을 연신하는 경우, 연신 공정에서 고분자가 재배열되어 상기 연신된 기재 필름 상에 기능성 코팅층 등을 추가로 형성하고자 할 경우 부착성이 감소되는 문제점이 있다. 따라서, 부착성 확보를 위하여 프라이머층을 형성하는 등 별도의 공정을 추가하거나, 부착성을 증진시킬 수 있는 기능성 화합물을 코팅층에 포함시키는 방안이 있는데, 전자의 경우 제조 공정상 별도의 공정이 추가되어 생산성이 하락하는 문제가 있으며, 필름마다 물리, 화학적 성질이 달라 범용 프라이머 개발이 어려운 문제가 있다. 또한, 코팅층에 기능성 화합물을 추가하는 것도 비용 증가와 다른 물성 하락의 문제가 있을 수 있다.

이에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 프라이머층이 없어도 기재가 되는 필름과의 부착성이 높고 충분한 내스크래치성을 구비하고, 높은 경도를 가지는 편광자 보호 필름을 제공하는 것을 가능케 한다.

본 발명의 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 미연신 상태에서 그 일면상에 코팅 조성물을 도포할 수 있다.

또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름은 코팅 조성물을 도포하기 전 일축 연신을 수행할 수 있다.

이때 연신 방향은 특별히 제한되지 않으며, 폭(TD) 방향 또는 길이(MD) 방향으로 연신될 수 있으며, 1축 연신 또는 2축 연신될 수 있다. 또한, 연신비는 상기 연신 방향의 길이를 기준으로 1.1배 이상, 또는 1.2배 이상, 또는 1.5배 이상이고, 5배 이하, 또는 3배 이하가 되도록 연신할 수 있다.

상기 미연신되거나 또는 일축 연신된 기재 필름의 적어도 일면 상에 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 도포한다.

일반적으로, 편광자 보호 필름에 하드코팅층과 같은 기능성 코팅층을 형성하기 위해서는 연신된 필름 상에 코팅 조성물을 도포하고 건조 및 경화하는 방법이 사용된다. 그런데, 연신 필름의 경우 연신 공정에서 고분자가 재배열되는 과정을 거치므로 코팅층이 연신 필름에는 잘 부착되지 않는 문제점이 있다. 부착성 확보를 위하여 프라이머층을 형성하는 방법이 있지만 제조 공정상 별도의 공정이 추가되어 생산성이 하락하는 문제가 있으며, 범용 프라이머 개발이 어려운 문제가 있다.

본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 기재 필름 상에 도포된 코팅 조성물을 연신과 동시에 열경화하거나, 연신 후 광경화함으로써, 별도의 프라이머층을 필요로 하지 않으면서도 연신된 기재 필름과의 부착성이 높고 박형화가 가능한 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다.

한편, 코팅 조성물이 너무 리지드(rigid)할 경우 코팅 후 연신 공정에서 코팅층이 불균일하게 되거나 연신이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있고, 반대로 코팅 조성물이 너무 유연할 경우 고배율 연신이 가능한 장점이 있으나, 코팅 및 경화 후 충분한 강도와 내스크래치성을 확보하지 못할 수 있다.

따라서 균일한 연신 공정과 경화 후 충분한 내스크래치성을 나타내기 위해서는 기재 필름의 연신비 조절과 더불어 코팅 조성물의 유연성과 강도를 적절히 조절하는 것이 중요하다.

이에, 본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 코팅 조성물의 조성과 연신 공정을 최적화시킴으로써 전술한 요구 사항을 만족하는 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다.

기존에는 편광자 보호 필름의 코팅층 형성을 위해 아크릴레이트계 바인더와 같은 라디칼 경화형 바인더를 주로 사용한다. 그런데 라디칼 경화형 수지는 경화도가 높아 고경도의 코팅층을 형성하기 위한 목적으로 사용되지만, 가교 결합 거리가 짧아 경화 수축 현상이 발생하여 이로 인해 기재 필름과의 부착성이 저하되거나, 코팅층에 컬이나 균열이 생기는 현상이 발생하기 쉽다.

그러나, 본 발명에 따르면, 아크릴레이트계 바인더와 같이 경화 수축이 큰 라디칼 경화형 바인더를 사용하지 않고, 경화 수축이 적은 전술한 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 사용하며, 이러한 코팅 조성물의 도포 후 연신 및 열경화 공정 또는 연신 후 광경화 공정을 수행함으로써, 경화 수축으로 인한 기재 필름과의 부착성 저하와 코팅층의 컬이나 균열 현상을 현저히 줄일 수 있다. 따라서, 코팅층과 기재 필름과의 부착성이 높고 유연성과 경도 또한 동시에 만족하는 보호 필름을 제조할 수 있다.

상기 기재 필름에 코팅되는 코팅 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 포함한다. 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물은 2 이상의 실록산계 화합물이 솔-겔 중합 등의 반응에 의하여 중합될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 R₁은 지환족 에폭시기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이며, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10일 수 있다.

또 하나의 구현예에 있어서, 상기 R₁의 지환족 에폭시기는 에폭시기를 가지는 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기이다. 구체적으로 상기 지환족 에폭시기는 3,4-에폭시 사이클로헥실기일 수 있다.

상기 R₁은 3,4-에폭시사이클로헥실에틸기일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 R₂ 및 R₃는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기(-OH); 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이다.

또 하나의 일 구현예에 따르면, 상기 R₂ 및 R₃는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기(-OH), 메톡시기, 에톡시기 또는 프로폭시기이다.

또 하나의 구현예에 따르면, 상기 R₄는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기; 치환 또는 비치화된 탄소수 1 내지 10의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 글리시딜에테르기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.

또 하나의 구현예에 있어서, 상기 R₄는 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 에틸기; 치환 또는 비치환된 프로필기; 치환 또는 비치환된 부틸기; 치환 또는 비치환된 시클로프로필기; 치환 또는 비치환된 시클로부틸기; 치환 또는 비치화된 메톡시기; 치환 또는 비치환된 에톡시기; 치환 또는 비치환된 프로폭시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 글리시딜에테르기를 포함하는 메틸기; 글리시딜에테르기를 포함하는 에틸기; 글리시딜에테르기를 포함하는 프로필기; 또는 글리시딜에테르기를 포함하는 부틸기이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시될 수 있다.

[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

상기 화학식 1-1 및 1-2에 있어서,

R₁ 내지 R₃은 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,

R₃₁ 및 R₃₂는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기(-OH); 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이며,

R₄₁은 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 글리시딜에테르기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,

m1, m2 및 n1은 각각 1 내지 20의 정수이며,

n2 및 n3는 각각 1 내지 20의 정수이고, 2≤n2+n3≤20이다.

상기 R₃₁ 및 R₃₂는 전술한 R₃의 설명이 적용되며, R₄₁은 전술한 R₄의 설명이 적용된다.

상기 화학식 1로 표시되는 단위의 말단기는 수소, 하이드록시기(-OH) 또는 치환 또는 비치환된 알킬기일 수 있으며, 구체적으로 수소, 하이드록시기(-OH) 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-3으로 표시될 수 있다.

[화학식 1-3]

상기 화학식 1-3에 있어서,

R₁ 내지 R₄는 상기 화학식 1에서의 정의와 같고,

p는 몰분율로, 0<p<1이며,

q는 몰분율로, 0<q<1이고,

p+q는 1이며,

s는 1 내지 20의 정수이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1-3은 랜덤 공중합체이며, 지환족 에폭시기를 포함하는 단위와 포함하지 않는 단위의 몰비(p:q)는 1:2 내지 5:1일 수 있다.

상기 실록산계 화합물의 중량 평균 분자량은 500 내지 5,000 g/mol이다. 상기 실록산계 화합물의 중량 평균 분자량이 너무 크면 점도가 높아 코팅성이 좋지 않을 수 있고, 연신성이 좋지 않아 연신 공정에서 도막깨짐이 발생할 수 있고, 중량 평균 분자량이 너무 작으면 경도가 낮아지는 문제점이 있다.

상기 코팅 조성물은 전술한 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 50 중량% 내지 99.95 중량%로 포함한다. 일 예에 따르면, 상기 코팅 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 60 중량% 내지 99.95 중량%로 포함할 수 있다. 또 하나의 예에 따르면, 상기 코팅 조성물은 전술한 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 70 중량% 내지 99.95 중량%, 또는 90 중량% 내지 99.5 중량%로 포함할 수 있다. 상기 실록산계 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 도막의 경도가 우수하다는 이점이 있다.

상기 코팅 조성물은 양이온계 광개시제 또는 양이온계 열개시제를 더 포함할 수 있으며, 이때, 코팅 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 50 중량% 내지 99.95 중량%, 양이온계 광개시제 또는 양이온계 열개시제를 0.05 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있다.

상기 코팅 조성물은 전술한 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물 외에 경화형 수지를 더 포함할 수 있으며, 상기 경화형 수지는 에폭시게 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

상기 경화형 수지는 전술한 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물 100 중량부에 대하여, 100 중량부 이하, 또는 0.1 중량부 이상 70 중량부 이하로 포함될 수 있다. 경화형 수지의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 기재 필름과의 밀착력, 코팅성, 연신성 및 도막의 기계적 물성 등이 향상되는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시 화합물의 중량 평균 분자량은 특별히 제한되지 않으나, 약 100 내지 5,000 g/mol, 또는 약 200 내지 5,000 g/mol일 수 있다. 상기 에폭시 화합물의 중량 평균 분자량이 너무 크면 점도가 높아 코팅성이 좋지 않을 수 있고, 중량 평균 분자량이 너무 작으면 경도가 낮아지는 문제점이 있다.

상기 에폭시계 화합물은 적어도 1개 이상의 에폭시기를 포함하며, 열처리에 의해 양이온 열개시제로부터 생성된 양이온에 의해 경화가 개시되는 바인더로, 방향족 에폭시계 화합물, 수소화 에폭시계 화합물, 지환식 에폭시계 화합물, 지방족 에폭시계 화합물 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 지환식 에폭시계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 방향족 에폭시계 화합물은, 분자 내에 적어도 하나 방향족 탄화수소 고리를 포함하는 에폭시계 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 비스페놀 A의 디글리시딜에테르, 비스페놀 F의 디글리시딜에테르, 비스페놀 S의 디글리시딜에테르와 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 페놀노볼락 에폭시 수지, 크레졸노볼락 에폭시 수지, 히드록시벤즈알데히드페놀노볼락 에폭시 수지와 같은 노볼 락형의 에폭시 수지 테트라히드록시페닐 메탄의 글리시딜에테르, 테트라히드록시벤 조페논의 글리시딜에테르, 에폭시화폴리비닐페놀과 같은 다관능형의 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

또한, 상기 수소화 에폭시계 화합물은, 상기 방향족 에폭시계 화합물을 촉매의 존재 하에 가압하에서 선택적으로 수소화 반응을 행함으로써 얻어지는 에폭시계 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 그 중에서도 특히 수소화한 비스페놀 A의 디글리시딜에테르를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지환식 에폭시계 화합물은, 에폭시기가 지방족 탄화수소 고리를 구성하는 인접하는 2개의 탄소 원자사이에 형성되어 있는 에폭시계 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 2-(3,4-에폭시)시클로헥실-5,5-스피로-(3,4-에폭시)시클로헥산-m-다이옥산, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-6-메틸시클로헥산카르복실레이트, 비닐시클로헥산디옥시드, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디페이트, 엑소-엑소비스(2,3-에폭시시클로펜틸)에테르, 엔도-엑소비스(2,3-에폭시시클로펜틸)에테르, 2,2-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)시클로헥실]프로판, 2,6-비스(2,3-에폭시프로폭시시클로헥실-p-다이옥산), 2,6-비스(2,3-에폭시프로폭시)노르보르넨, 리모넨디옥시드, 2,2-비스(3,4-에폭시시클로헥실)프로판, 디시클로펜타디엔디옥시드, 1,2-에폭시-6-(2,3-에폭시프로폭시)헥사히드로-4,7-메타노인단, p-(2,3-에폭시)시클로펜틸페닐-2,3-에폭시프로필에테르, 1-(2,3-에폭시프로폭시)페닐-5,6-에폭시헥사히드로-4,7- 메타노인단, o-(2,3-에폭시)시클로펜틸페닐-2,3-에폭시프로필에테르), 1,2-비스[5-(1,2-에폭시)-4,7헥사히드로메타노인다노키실]에탄시클로펜테닐페닐글리시딜에테르, 메틸렌비스(3,4-에폭시시클로헥산)에틸렌글리콜디(3,4-에폭시시클로헥실메틸)에테르, 에틸렌비스(3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트), 3,4-에폭시시클로헥산메탄올의ε-카프로락톤(1~10몰) 부가물과 다원자가(3~20값) 알코올(GR, TMP, PE, DPE, 헥사펜타에리트리톨)의 에스테르화 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 반응성의 관점에서 특히 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴레이트계 화합물의 중량 평균 분자량은 약 100 내지 5,000 g/mol, 또는 약 200 내지 5,000 g/mol일 수 있다. 상기 에폭시 화합물의 중량 평균 분자량이 너무 크면 점도가 높아 코팅성이 좋지 않을 수 있고, 중량 평균 분자량이 너무 작으면 경도가 낮아지는 문제점이 있다.

상기 아크릴레이트계 화합물은 알킬(메트)아크릴레이트, 알킬 아크릴레이트, 에폭시(메트)아크릴레이트, 하이드록시 알킬 아크릴레이트, 카르복실기를 포함한 알킬(메트)아크릴레이트, 술폰산염을 포함한 아크릴레이트 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 실리콘계 또는 불소계 화합물을 더 포함한다. 실리콘계 또는 불소계 화합물을 더 포함함으로서, 보호 필름의 안티블로킹성 및 슬립성이 우수해지는 이점이 있다.

상기 실리콘계 화합물로는 예를 들어, 디메틸실록산, 메틸실록산 등의 실리콘기(silicon group)를 가지며 알킬기, 또는 폴리에테르기 등을 함유하는 비반응성 실리콘계 화합물; 또는 실리콘기를 가지며 비닐기, (메타)아크릴레이트기, 또는 (메타)아크릴옥시기 등을 함유하는 반응성 실리콘계 화합물; 실리콘기를 갖는 수지, 오일(oil) 또는 계면활성제 등을 들 수 있으며, 바람직하게는, 실리콘기를 가지며 비닐기, (메타)아크릴레이트기, 또는 (메타)아크릴옥시기 등을 함유하는 반응성 실리콘계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 불소계 화합물로는 예를 들어, 플루오로알킬기 등의 불소기(fluorine group)를 갖는 비반응성 불소계 화합물; 또는 불소기를 가지며 비닐기, (메타)아크릴레이트기, 또는 (메타)아크릴옥시기 등을 함유하는 반응성 불소계 화합물; 불소기를 갖는 수지, 오일(oil) 또는 계면활성제 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실리콘계 또는 불소계 화합물은 각각 상기 코팅 조성물 내에 전술한 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.1 중량부 이상, 또는 약 0.2 중량부 이상, 또는 0.3 중량부 이상이면서, 약 10 중량부 이하, 또는 약 5 중량부 이하, 또는 약 2 중량부 이하의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 실리콘계 또는 불소계 화합물의 함량이 너무 적으면 안티블로킹성이나 슬립성 향상 효과가 낮을 수 있고, 함량이 너무 높으면 도막 경도가 낮아지거나 표면으로 흘러나와 코팅 외관이 나빠진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성물은 양이온계 광개시제 또는 양이온 열개시제를 포함한다.

상기 양이온계 광개시제는 자외선과 같은 활성 에너지선 조사에 의해 양이온(cation) 종이나 루이스산을 만들어내는 화합물로서 에폭시기와 같은 양이온 중합성기에 작용하여 양이온 중합 반응을 개시시키는 화합물을 의미한다.

이때, 상기 양이온 광개시제로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 양이온 광개시제들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 양이온 광개시제로는 설포늄 염(Sulfonium salt) 또는 요오드늄 염(Iodonium salt)이 포함된 것이 바람직하게 사용될 수 있다.

설포늄 염(Sulfonium salt) 또는 요오드늄 염(Iodonium salt)이 포함된 양이온 중합 개시제의 구체적인 예로는, 예를 들면 디페닐(4-페닐티오)페닐설포늄 헥사플루오로안티몬네이트(Diphenyl(4-phenylthio)phenylsulfonium hexafluoroantimonate), 디페닐(4-페닐티오)페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트(Diphenyl(4-phenylthio)phenylsulfonium hexafluorophosphate), (페닐)[4-(2-메틸프로필) 페닐]-요오드늄 헥사플루오로포스페이트((phenyl)[4-(2-methylpropyl)phenyl]-Iodonium hexafluorophosphate), (티오디-4,1-페닐렌)비스(디페닐설포늄)디헥사플루오로안티몬네이트((Thiodi-4,1-phenylene)bis(diphenylsulfonium)dihexafluoroantimonate) 및 (티오디-4,1-페닐렌)비스(디페닐설포늄) 디헥사플루오로포스페이트((Thiodi-4,1-phenylene)bis(diphenylsulfonium) dihexafluorophosphate)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 양이온 열개시제는 열개시 시작온도가 60℃ 이상 150℃이하인 것이 바람직하다.

상기 양이온 열개시제는 열처리에 의해 양이온(cation)이나 루이스산을 만들어내는 화합물로서 에폭시기와 같은 양이온 중합성기에 작용하여 양이온 중합 반응을 개시시키는 화합물을 의미한다.

이때, 상기 양이온 열개시제로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 양이온 열 개시제들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 설포늄염, 암모늄염, 포스포늄염, 오늄염, 아이오도늄염 등일 수 있다. 구체적으로 암모늄/안티몬 헥사플루오라이드, 트리아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트염, 트리아닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, (톨리큐밀) 아이오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(도데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 아이오도늄 (4-메틸페닐)(4-(2-메틸프로필)페닐) 헥사플루오로포스페이트, 옥틸 디페닐아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 디아릴아이오도늄염, 벤질설포늄염, 페나실설포늄염, N-벤질피리디늄염, N-벤질피라지늄염, N-벤질암모늄염, 포스포늄염, 하이드라지늄염, 암모늄 보레이트염, 트리페닐 메틸 클로라이드 및 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 바람직하게는 암모늄/안티몬 헥사플루오라이드, 트리아닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐 메틸 클로라이드 등을 들 수 있으며, 시판품으로는 Sanshin Chemical社 산-에이드(San Aid) SI-B2A, SI-B3, SI-B3A, SI-300, SI-360 등을 사용할 수 있다.

상기 양이온 광개시제 및 양이온 열개시제의 함량은 전술한 바와 같이, 코팅층을 형성하는 코팅 조성물의 고형분 기준으로 0.05 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.

본 발명의 전술한 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물은 점도가 낮고 코팅성이 양호하여 용매없이 무용제(solvent-free) 타입으로 사용할 수 있다. 그러나, 유기 용매의 사용을 배제하는 것은 아니며, 필요에 따라 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 용매를 소량으로 포함할 수 있다. 이때, 유기 용매는 전체 코팅 조성물 100 중량부에 대하여 약 100 중량부 이하로 포함하여 사용할 수 있다.

사용가능한 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올과 같은 알코올계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 시클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르와 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성물은 경도 향상, 안티블로킹성 및 슬립성을 부여하기 위하여 미립자를 더 포함할 수 있다. 상기 미립자는 유기 미립자 및 무기 미립자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 미립자의 입경은 헤이즈 및 코팅 두께를 적절하게 하기 위한 측면에서 10㎛ 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로 10 nm 내지 10㎛, 바람직하게는 50nm 내지 5㎛, 보다 바람직하게는 100nm 내지 3㎛일 수 있다.

상기 유기 미립자 또는 무기 미립자는 보호 필름의 코팅층 형성을 위해 사용되는 종류이면 한정되지 않는다.

상기 유기 미립자는 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 에폭시 수지 및 나일론 수지로 이루어진 유기 미립자로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 유기 미립자는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 스티렌, p-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-에틸스티렌, m-에틸스티렌, p-클로로스티렌, m-클로로스티렌, p-클로로메틸스티렌, m-클로로메틸스티렌, 스티렌설폰산, p-t-부톡시스티렌, m-t-부톡시스티렌, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐에테르, 알릴 부틸 에트르, 알릴 글리시틸 에트르, (메타)아크릴산, 말레산, 불포 화 카르복시산, 알킬(메타)아크릴아마이드, (메타)아크릴로니트릴 및 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 유기 미립자는 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 이상의 것 또는 이들의 2 이상의 코폴리머(copolymer)인 것을 사용할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 무기 미립자는 산화규소, 이산화티탄, 산화인듐, 산화주석, 산화지르코늄 및 산화알루미늄으로 이루어진 무기 미립자군으로부터 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량은, 상기 코팅층을 형성하는 코팅 조성물의 고형분 기준으로 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부의 범위일 수 있다. 상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량이 상기 코팅 조성물의 고형분으로 기준 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우, 경도 및 내스크래치성 향상 효과가 미미하고, 20 중량부를 초과하는 경우, 코팅 조성물의 점도가 높아져 코팅성이 불량해지고 내부 산란에 의한 헤이즈값이 너무 커져서 명암 대비비(contrast ratio)가 저하될 수 있다.

한편, 본 발명의 코팅층은 전술한 성분들 외에도, 계면활성제, 산화방지제, UV 안정제, 레벨링제, 방오제, 대전방지제, UV 흡수제, 소포제, 방부제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명의 코팅 조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들어 상기 코팅층을 형성하기 위한 코팅 조성물의 고형분 기준 100 중량부에 대하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함될 수 있다.

상기 코팅 조성물을 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 또는 솔루션 캐스팅방식 등을 이용할 수 있다.

상기 기재 필름의 적어도 일면 상에 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 도포하고, 연신 및 열경화하는 단계; 또는 연신 후 광경화를 수행하는 단계를 포함한다.

이때, 연신 방향은 특별히 제한되지 않으며, 폭(TD) 방향 또는 길이(MD)방향으로 연신될 수 있으며, 1축 연신 또는 2축 연신될 수 있다. 또한, 연신비는 연신 방향의 길이를 기준으로 1.05배 내지 10배, 또는 1.2배 내지 10배, 1.5배 내지 5배, 또는 1.5배 내지 3배가 되도록 연신할 수 있다. 상기 연신비가 상기 범위를 만족하는 경우, 코팅층이 갈라지지 않고 연신의 효과를 충분히 달성할 수 있다.

상기 기재 필름이 상기 코팅 조성물을 도포하기 전 일축 연신된 상태이면, 상기 코팅 후 연신 방향은 상기 코팅 조성물의 도포 전의 연신 방향과 수직 방향으로 연신하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 코팅 조성물을 도포하기 전에 기재 필름을 길이(MD) 방향으로 연신하였다면, 상기 코팅 조성물을 도포한 후에는 폭(TD) 방향으로 연신할 수 있다.

또한, 상기 코팅 조성물을 도포하기 전과 후에 각각 연신을 하는 경우, 총 연신비는 상기 기재 필름의 총 연신 면적을 기준으로 1.1배 이상, 또는 1.2배 이상, 또는 1.5배 이상이고, 25배 이하, 또는 10배 이하, 또는 7배 이하가 되도록 연신할 수 있다. 상기 연신비가 상기 범위를 만족하는 경우, 코팅층이 갈라지지 않고 연신의 효과를 충분히 달성할 수 있다.

상기 연신 전, 코팅 조성물의 도포면을 평탄화하고, 코팅 조성물에 포함된 용매를 휘발시키기 위해 건조하는 과정을 더 수행할 수 있다.

상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계에서 연신 및 열경화(열처리)온도는 약 80 ℃ 이상이다. 구체적으로 100 ℃ 이상 220 ℃ 이하이다. 보다 구체적으로 120 ℃ 이상 160 ℃이하이다. 상기 연신 및 열경화(열처리)온도가 상기 범위를 만족하는 경우 열개시제에 의한 열경화 반응이 진행됨과 동시에 균일한 연신도 가능하여 원하는 외관과 도막 강도를 갖는 필름을 얻을 수 있다. 연신 및 열처리 온도가 80 ℃ 미만인 경우 열개시반응이 일어나지 않아 원하는 도막 강도를 얻을 수 없고, 160 ℃ 초과의 경우 열개시반응이 너무 급격히 발생하여 연신시 코팅층이 갈라질 수 있다.

또한, 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계의 열경화(열처리)시간은 20초 내지 10분일 수 있다. 구체적으로 30초 내지 5분일 수 있으며, 보다 구체적으로 30초 내지 2분일 수 있다. 상기 열경화(열처리)시간이 상기 범위를 만족하는 경우 열개시제에 의한 경화반응이 충분히 일어나 원하는 도막 강도를 갖는 필름을 얻을 수 있다.

상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계 후, 상기 코팅 조성물에 대해 광경화 또는 열처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 연신 및 열경화하는 단계 후 열처리를 수행하는 경우 열처리 온도 및 시간은 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계에서 연신 및 열경화(열처리)온도 및 시간과 동일하게 적용된다.

상기와 같은 공정으로 수득한 본 발명의 편광자 보호 필름은 연신된 기재 필름 및 상기 연신된 기재 필름의 적어도 일면 상에 형성되는 연신 코팅층을 포함한다. 도 1은 본 발명의 제조방법에 의해 수득된 편광자 보호 필름의 일 예를 도시한 도이고, 도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판을 도시한 도이다.

상기 연신 코팅층은 상기 연신된 기재 필름과 일체화되어 연신된 것이므로, 별도의 프라이머층이 없어도 기재 필름과의 부착성이 높고 박형의 편광자 보호 필름을 제공하는데 유리하다.

상기 광경화 공정의 자외선 조사량은 20 내지 800 mJ/cm²일 수 있다. 자외선 조사의 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 블랙 라이트(black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 연신 및 경화된 후의 최종 두께가 50nm 내지 5㎛일 수 있으며, 구체적으로 100nm 내지 5㎛일 수 있다. 또한 보다 구체적으로 500nm 내지 3㎛일 수 있다. 이처럼 본 발명의 연신 코팅층은 박형으로 제조가 가능하며 충분한 강도를 나타낼 수 있다. 또한, 단일 코팅층에 의해서도 충분한 경도와 내스크래치성을 나타낼 수 있으며, 프라이머층 없이도 기재에 대한 높은 부착성을 나타내어 제조 공정의 작업성 및 생산성이 높다.

상기 코팅층은 연신된 기재 필름의 일면에만 형성될 수도 있고, 양면에 모두 형성될 수도 있다.

상기 코팅층이 연신된 기재 필름의 일면에만 형성되는 경우, 다른 일면에는 다른 광경화 코팅층 및/또는 열경화 코팅층이나, 기능성 부여를 위한 기타 층, 막, 또는 필름 등을 1개 이상으로 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 연신 코팅층 상에 다른 기능성 층을 추가로 형성하는 것도 가능하다.

이처럼 본 발명의 편광자 보호 필름이 상기 연신된 기재 필름의 다른 일면 상에 다른 층, 막 또는 필름 등을 포함하는 경우, 그 형성 방법 및 단계는 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 기재 필름의 연신 전에 코팅하여 연신 후 경화하는 방법, 상기 기재 필름의 연신 후에 코팅 및 경화하는 방법, 별도로 형성한 층, 막, 또는 필름을 접착제 등을 이용하여 상기 연신된 기재 필름에 라미네이션(lamination)하는 방법 등, 당 기술분야에 알려진 다양한 방법으로 상기 연신된 기재 필름의 다른 일면 상에 다른 층, 막, 또는 필름을 적층시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 편광자 보호 필름은, 진동 발생기에 샘플을 연결하여 샘플과 확산 시트가 맞닿도록 포개어 놓고, 하중을 가한 상태에서 진동을 일정 시간 동안 가한 후, 편광자 보호 필름의 표면을 확인하여 내스크래치성을 평가할 수 있다.

또한 본 발명의 편광자 보호 필름은, 500g 하중에서의 연필 경도가 H 이상일 수 있다.

상술한 편광자 보호 필름을 편광자의 적어도 일면 상에 적층하여 이를 포함하는 편광판을 제공할 수 있다.

이때, 상기 편광자는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면, 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름이 사용된다.

편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 요오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 달성할 수 있다. 예를 들어 보다 구체적으로, PVA 필름을 수용액에 담가 팽윤(swelling)시키는 팽윤하는 단계, 상기 팽윤된 PVA 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질로 염색하는 단계, 상기 염색된 PVA 필름을 연신(stretch)하여 상기 이색성 염료 물질을 연신 방향으로 나란하게 배열시키는 연신 단계, 및 상기 연신 단계를 거친 PVA 필름의 색을 보정하는 보색 단계를 거쳐 편광자를 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 편광판이 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 본 명세서에 따른 편광판은 상기 편광자와 광학 필름의 부착을 위하여, 편광자의 일면 또는 양면에 접착제층을 더 포함할 수 있으며, 예를 들면, 본 명세서의 편광판은 편광자를 기준으로, 그 편면의 구조가 [코팅층/기재 필름/접착제층/편광자]로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 접착제층 형성시 사용 가능한 접착제는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 수계 또는 비수계 접착제가 바람직하다.

상기 수계 접착제로는, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제, 우레탄계 접착제 등이 있다. 편광자와의 접착력 등을 고려할 때, 이 중에서도 폴리비닐알코올계 접착제가 바람직하며, 이 중에서도 아세토아세 틸기 등을 포함하는 변성 폴리비닐알코올 접착제가 특히 바람직하다. 폴리비닐알코올계 접착제의 구체적인 예로는, 일본합성화학 Gohsefiner Z-100, Z-200, Z-200H, Z-210, Z-220, Z-320 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 수계 접착제를 이용한 편광자와 광학 필름의 접착은 광학 필름 또는 편광자인 PVA 필름의 표면상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 먼저 코팅하고, 접착제가 완전히 건조되기 전에 보호 필름과 편광막을 합지 롤로 가열압착하거나 상온압착하여 합지하는 방법에 의하여 수행될 수 있다. 핫 멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착롤을 사용하여야 한다.

한편, 비수계 접착제는 자외선 경화형이 바람직하고, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, (메타)아크릴레이트계 접착제, 엔/티올계 접착제, 불포화 폴리에스테르계 접착제 등의 광 라디칼 중합반응을 이용하는 접착제나 에폭시계 접착제, 옥세탄계 접착제, 에폭시/옥세탄계 접착제, 비닐에테르계 접착제 등의 광 양이온 중합반응을 이용하는 접착제 등이 있다. 상기 비수계 접착제를 이용한 편광자와 광학 필름의 접착은 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성한 다음, 편광자와 광학 필름을 합판한 후 광 조사를 통해 접착제 조성물을 경화시키는 방법으로 수행된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광자 보호 필름은 편광자의 양 면에 모두 부착할 수 있다.

본 발명의 편광자 보호 필름을 편광자에 적층하여 접착할 때, 상기 기재 필름이 편광자에 부착되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정표시장치는 액정 셀; 상기 액정 셀의 상층부에 구비되는 상부 편광판; 상기 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판; 및 상기 하부 편광판의 하층부에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 하부 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 배치되는 전술한 편광자 보호 필름을 포함한다.

상술한 본 발명의 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판을 액정표시장치의 하부 편광판으로 하여 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판은 액정표시장치의 하부 편광판으로 하고, 본 발명의 편광자 보호 필름은 백라이트 유닛에 대면되도록 배치될 수 있다.

상기와 같이 상기 편광자 보호 필름을 하부로 하여 편광판을 LCD에 적층시킬 때, 편광판 하부에 구비되는 백라이트 유닛과 맞닿아 편광판의 하부 보호 필름이 손상되는 문제점을 막아 우수한 광학물성을 나타낼 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 편광자의 일 면에만 상기 편광자 보호 필름이 구비되고, 다른 일 면에는 편광자 보호용으로 통상적으로 사용되는 범용의 보호 필름을 구비할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 보호 필름을 구비하는 편광판은, LCD에 적용하는 것으로 예를 들어 설명하였지만 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 예를 들어 이동통신 단말기, 스마트폰, 기타 모바일 기기, 디스플레이 기기, 전자칠판, 옥외 전광판, 각종 표시부의 용도로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광판은 TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic) 액정용 편광판일 수 있으며, IPS(In-Plane Switching), Super-IPS, FFS(Fringe Field Switching) 등의 수평배향모드용 편광판일 수도 있고, 수직배향 모드용 편광판일 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치를 도시하는 도이다.

백라이트 유닛은 액정 패널의 배면으로부터 광을 조사하는 광원을 포함하며, 상기 광원의 종류는 특별히 제한되지 않고, CCFL, HCFL 또는 LED 등 일반적인 LCD용 광원을 사용할 수 있다.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.

< 실시예 >

코팅 조성물의 제조

제조예 1.

2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 [2-(3, 4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane] (Momentive社, Silquest A-186)과 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 [3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane] (Momentive社, Silquest A-187)을 2:1 중량비로 소량의 물과 함께 솔-겔 중합[Sol-Gel condensation] 반응을 시켜 수평균분자량(Mn)이 1170, 중량평균분자량(Mw)이 2480인 지환식 에폭시기를 포함하는 실란 화합물을 얻었다. 얻어진 실란 화합물 100 g에 양이온계 광개제인 CPI-100p (San-Apro社) 3g을 혼합하여 양이온 경화형 코팅 조성물을 준비하였다.

제조예 2.

2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 [2-(3, 4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane] (Momentive사, Silquest A-186)와 메틸트리메톡시실란 [Methyltrimethoxysilane] (Momentive사, Silquest A-1630A)을 2:1 중량비로 소량의 물과 함께 솔-겔 중합[Sol-Gel condensation] 반응을 시켜 수평균분자량(Mn)이 1100, 중량평균분자량(Mw)이 3140인 지환식 에폭시기를 포함하는 실란 화합물을 얻었다. 얻어진 실란 화합물 100 g에 양이온계 광개시제인 CPI-100p (San-Apro社) 3 g을 혼합하여 양이온 경화형 코팅 조성물을 준비하였다.

제조예 3.

2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 [2-(3, 4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane] (Momentive社, Silquest A-186)과 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 [3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane] (Momentive社, Silquest A-187)를 2:1 중량비로 소량의 물과 함께 솔-겔 중합[Sol-Gel condensation] 반응을 시켜 수평균분자량(Mn)이 1170, 중량평균분자량(Mw)이 2480인 지환식 에폭시기를 포함하는 실란 화합물을 얻었다. 얻어진 실란 화합물 100 g에 양이온계 열개시제 San-Aid SI-B3A (Sanshin Chemical 社) 0.15g을 혼합하여 양이온 경화형 코팅 조성물을 준비하였다.

제조예 4.

2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 [2-(3, 4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane] (Momentive社, Silquest A-186), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 [3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane] (Momentive社, Silquest A-187), 메틸트리메톡시실란 [Methyltrimethoxysilane] (Momentive사, Silquest A-1630A)를 4:2:3의 중량비로 솔-겔 중합[Sol-Gel condensation] 반응을 시켜 수평균분자량(Mn)이 1280, 중량평균분자량(Mw)이 2970인 지환식 에폭시기를 포함하는 실란 화합물을 얻었다. 얻어진 실란 화합물 100 g에 양이온계 열개시제 San-Aid SI-B3(Sanshin Chemical 社) 0.15g을 혼합하여 양이온 경화형 코팅 조성물을 준비하였다.

제조예 5.

제조예 1에서 실리콘 화합물로 Tego Rad 2250(Tego 社) 0.3g을 첨가한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물을 준비하였다.

편광자 보호 필름 제조

실시예 1.

폴리메틸메타크릴레이트 수지를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 200㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 135℃의 온도에서 길이(MD) 방향으로 1.8배 연신하여 일축 연신 필름을 제조하였다.

상기 일축 연신 필름 상에, 상기 제조예 1의 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating) 방식으로 코팅한 후, 135℃ 온도에서 폭(TD) 방향으로 2.5배 연신한 후에 자외선을 조사하여 두께가 2㎛인 코팅층이 형성된 편광자 보호 필름을 제조하였다.

실시예 2.

제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 2의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.

실시예 3.

상기 일축 연신 필름 상에, 상기 제조예 3의 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating) 방식으로 코팅한 후, 135℃ 온도에서 폭(TD) 방향으로 2.5배 연신한 후에 동일 온도에서 추가 열처리를 1분간 실시하여 두께가 2㎛인 코팅층이 형성된 편광자 보호 필름을 제조하였다.

실시예 4.

제조예 3의 코팅 조성물 대신 제조예 4의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.

실시예 5.

제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 5의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.

비교예 1.

폴리메틸메타크릴레이트 수지를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 200㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 별도의 코팅공정 없이 135℃의 온도에서 길이(MD) 방향으로 1.8배, 폭(TD) 방향으로 2.5배 순차적으로 연신하여 편광자 보호 필름을 제조하였다.

비교예 2.

폴리메틸메타크릴레이트 수지를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 200㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 별도의 코팅공정 없이 135℃의 온도에서 길이(MD) 방향으로 1.8배, 폭(TD) 방향으로 2.5배 순차적으로 연신한 이축연신 아크릴 필름 상에 제조예 1의 코팅 조성물을 바 코팅방식으로 코팅한 후에 자외선을 조사하여 두께가 2㎛인 코팅층이 형성된 편광자 보호 필름을 제조하였다.

비교예 3.

폴리메틸메타크릴레이트 수지를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 200㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 135℃의 온도에서 길이(MD) 방향으로 1.8배 연신한 후, 고형분 8w%의 수분산 우레탄 코팅액 (CK-PF, 조광페인트사)을 바 코팅 방식으로 코팅한 후, 135℃ 온도에서 폭(TD) 방향으로 2.5배 연신하여 두께가 약 0.3 ㎛인 코팅층이 형성된 편광자 보호 필름을 제조하였다.

< 실험예 >

<측정방법>

실시예 및 비교예의 편광자 보호 필름에 대하여 하기 방법으로 물성을 측정하였다.

1) 내스크래치성

진동 발생기가 연결된 샘플 폴더(50 mm X 50 mm)에 실시예 및 비교예의 편광자 보호 필름의 코팅층과 확산 시트(LG Electronics Inc., ND146)가 맞닿도록 포개어 놓고 300g의 무게추로 하중을 준 상태에서 진동(인가 진동 세기 2.8 Grams, 주파수 20-60Hz)을 240초간 가하였다. 이후 편광자 보호 필름의 코팅층 및 확산 시트 표면에 스크래치 및 갈림 발생 유무를 가지고 내스크래치성을 평가하였다. 스크래치나 갈림 발생이 없으면 ○, 스크래치가 뚜렷하게 발생하면 X로 기재하였다.

2) 연필경도

연필경도계(경도시험기, 제조사: 충북테크)를 이용하여 500g의 하중에서 연필경도를 측정하였다. ASTM 3363-74에 따라 표준 연필(Mitshbishi)을 6B~9H로 변화시키면서 45° 각도를 유지하여 코팅층 표면에 스크래치를 가하여 표면의 변화를 관찰하였다. 각각의 실험값은 5회 측정 후 평균값으로 기재하였다.

상기 물성 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	내스크래치성	연필경도	비고
실시예 1	○	3H
실시예 2	○	3H
실시예 3	○	2H
실시예 4	○	2H
실시예 5	○	2H
비교예 1	X	HB
비교예 2	X	2H	내스크래치성 평가 시 도막 박리 발생
비교예 3	X	2B

상기 표 1로부터, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 편광자 보호 필름은 코팅층이 형성되지 않고 이축 연신된 기재 필름만을 포함하는 비교예 1 및 코팅 조성물에 실록산계 화합물이 아닌 수분산 우레탄 화합물을 포함하는 비교예 3 보다 내스크래치성 및 연필경도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 코팅 조성물 도포 후 연신 공정 없이 광경화한 비교예 2는 내스크래치성 및 기재 필름과 코팅층의 부착성이 매우 좋지 못한 것을 확인할 수 있다.

10: 상부 편광판
20: 액정 셀
30: 하부 편광판
34: 편광자 보호 필름
40: 백라이트 유닛
41: 백라이트 유닛으로부터 출사되는 광

Claims

기재 필름의 적어도 일면 상에 실록산계 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계; 또는 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 후, 상기 코팅 조성물에 대해 광경화를 수행하는 단계를 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 실록산계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법.
[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서,
R₁은 지환족 에폭시기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,
R₂및 R₃는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기(-OH); 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이며,
R₄는 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 글리시딜에테르기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이고,
m 및 n은 각각 1 내지 20의 정수이며, n이 2 이상인 경우 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
제1항에 있어서,
상기 실록산계 화합물의 중량 평균 분자량은 500 내지 5,000 g/mol인 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 조성물은 실록산계 화합물을 50 중량% 내지 99.95 중량%로 포함하는 것인 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 조성물은 양이온계 광개시제 또는 양이온계 열개시제를 더 포함하는 것인 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 조성물은 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 경화형 수지를 더 포함하는 것인 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 조성물은 실리콘계 또는 불소계 화합물을 더 포함하는 것인 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 조성물은 미립자를 더 포함하는 것인 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계; 또는 기재 필름을 연신 후 광경화를 수행하는 단계에서 연신비는 연신 방향의 길이를 기준으로 1.05 배 내지 10배인 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신 및 열경화하는 단계 후,
상기 코팅 조성물에 대해 광경화 또는 열처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 기재 필름의 적어도 일면 상에 코팅 조성물을 도포하는 단계 이전에,
상기 기재 필름을 연신하는 단계를 더 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법.