KR100738316B1 - 대전방지 확산 코팅 광학소자의 제조방법 및 이를 이용한대전방지 확산 코팅 광학소자 - Google Patents

대전방지 확산 코팅 광학소자의 제조방법 및 이를 이용한대전방지 확산 코팅 광학소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대전방지 확산 코팅 광학소자의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, LCD셀에 점착제에 의해 부착된 편광필름 상면으로 스핀 코팅(spin-coating) 방식을 이용하여 대전방지층을 형성하고, 그 대전방지 코팅층 위에 확산 코팅층을 형성함으로써, 대전방지 기능과 광확산 기능 동시에 수행할 수 있다.

Description

대전방지 확산 코팅 광학소자의 제조방법 및 이를 이용한 대전방지 확산 코팅 광학소자{Method for Manufacturing Antistatic Light-Diffusion Optical Devices and Antistatic Light-Diffusion Optical Devices using thereof}
도 1은 도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 대전방지 확산 광학소자의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예 1, 2, 3에서 얻어진 광학소자의 투과율 그래프,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예 4, 5, 6에서 얻어진 광학소자의 투과율 그래프,
도 4는 비교예 1에서 얻어진 광학소자의 투과율 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: LCD셀 200: 점착제
300: 편광필름 400: 대전방지층
500: 확산 코팅층
본 발명은 대전방지 확산 코팅 광학소자의 제조방법 및 이를 이용한 대전방지 확산 코팅 광학소자에 관한 것으로, 특히 LCD셀에 점착제에 의해 부착된 편광필름 위에 스핀 코팅(spin-coating) 방식을 이용하여 대전방지층을 형성하고, 그 대전방지 코팅층 위에 확산 코팅층을 형성함으로써, 대전방지 기능과 광확산 기능을 동시에 갖는 대전방지 확산 광학소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 핸드폰, 노트북, 모니터, 냉장고, 에어컨, 세탁기 등의 가전 제품에는 다양한 기능을 표시하기 위해서 광원과 확산 필름 등의 디스플레이 부분들이 필요하며, 이러한 디스플레이 부분들에 대해서는 백색을 비롯한 다양한 색상의 광원이 요구되고 있다.
또한, 상기의 디스플레이는 정전기에 의해 표면에 이물질이 부착되거나 액정을 깨뜨리는 등의 문제를 발생시키기에 정전기 발생을 방지하는 기능을 갖는 필름이나 광학소자가 요구되고 있었다.
따라서, 종래에는 이러한 다양한 디스플레이 부분들에 대해서, 광원의 광을 균일하게 확산시킴으로써 시인성을 높이기 위한 광확산 필름들이 개발되어 있으며, 이러한 광확산 필름들에는 폴리메틸메타크릴레이트 수지와 폴리카보네이트 수지 등의 광투과성 수지로 이루어진 필름 기재 중에 광확산제를 분산시킨 필름을 이용한 것, 폴리메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 등의 광투과성 수지로 이루어진 필름 기재의 표면에 직접 요철을 형성한 것, 확산제를 광투과성 수지 중에 배합 분산시킨 조성물을 필름 기재 상에 도포하여 광확산층을 형성시킨 광확산 필름 등이 알려져 있다.
또한, 종래에는 대전방지 기능을 하는 대전방지층을 편광필름 위에 점착제를 사용하여 부착하는 기술이 알려져 있었다.
그러나 상기와 같은 종래의 기술은 각각의 편광필름 위에 대전방지 기능을 하는 대전방지층과 광학산 기능을 하는 확산 코팅층이 별개로 부착된 광학소자가 존재하기는 하였으나 두 기능을 함께 수행하는 광학소자가 존재하지 않았다는 문제점이 있었다.
또한, 상기의 두 기능을 동시에 수행하기 위해서는 편광필름 위에 대전방지 기능을 하는 대전방지층과 광확산 기능을 하는 광확산층을 점착제에 의해 부착하는 방식을 택하는 방식을 사용했으므로 제조공정이 복잡하고 광학소자의 두께가 두꺼워진다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 LCD셀에 부착된 편광필름 위에 스핀 코팅(Spin Coating)방식을 이용하여 대전방지층을 형성하고, 그 대전방지층 위에 확산 코팅층을 형성함으로써, 정전기 발생을 방지함과 더불어 선명한 화상을 구현할 수 있는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법 및 이를 이용한 대전방지 확산 광학소자를 제공하는데 있다.
이하, 기술적 사상을 중심으로 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 대전방지 확산 광학소자는 LCD셀 크기에 맞게 소정크기로 절 단되어 LCD셀에 부착된 편광필름 위에 스핀 코팅 코팅방식을 이용하여 대전방지층을 형성하는 단계와 상기 대전방지층 위에 확산 코팅층을 형성하는 단계를 거쳐 제조된다.
이하, 각 단계에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
(1) 대전방지층 형성단계
1) 대전방지층 코팅단계
대전방지층은 경화성 수지, 대전방지제, 경화제, 레벨링제, 자외선 흡수제(경화성 수지로 광경화성수지를 사용하는 경우에 사용됨)로 구성되는 대전방지 코팅 조성물을 분산제와 혼합하여 용액의 형태로 제조한 다음 소정크기로 절단되어 LCD셀에 부착된 편광필름 위에 스핀 코팅방식을 통해 코팅함으로써 수행된다.
본 발명에서 사용되는 편광필름은 통상의 방법으로 제작된 것을 소정크기로 절단하여 사용한다.
본 발명의 스핀 코팅방식에서 적용되는 회전속도 및 회전시간은 다음과 같다.
본 발명에서 스핀 코팅의 회전속도 50rpm 내지 5,000rpm에서 대전방지 코팅 조성물을 분산제와 혼합한 용액을 코팅하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100rpm 내지 4,000rpm이다. 더더욱 바람직한 스핀 코팅의 회전속도는 500rpm 내지 3,000rpm이다.
스핀 코팅의 회전속도가 50rpm보다 작으면, 원하는 소정의 박막을 얻을 수 없음은 물론 LCD셀에 부착된 편광필름 표면에 대전방지층이 고르게 도포되지 못한다. 또한, 5,000rpm보다 크면 높은 원심력으로 인하여 대전방지층의 중앙부와 바깥 부분에서 두께 차이가 발생한다. 또한, 높은 회전속도를 유지하기 위하여 스핀 코팅 장치에 무리가 갈 수 있으며 편광필름 자체의 내구성에 영향을 줄 수 있다.
더불어, 본 발명의 스핀 코팅단계에서 회전시간은 10초 내지 500초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30초 내지 400초이다. 더더욱 바람직하게는 60초 내지 300초이다. 회전시간은 대전방지 코팅 조성물과 분산제가 혼합된 용액의 점도, 코팅시키고자 하는 대전방지층의 두께에 따라서 변할 수 있다.
회전시간이 10초 보다 작으면 편광필름에 대전방지층을 고르게 도포시키는 충분한 시간을 확보하기 힘들고, 500초 보다 크면 경제성이 떨어진다.
본 발명에서 사용되는 경화성 수지, 대전방지제, 경화제, 레벨링제, 자외선 흡수제로 구성되는 대전방지 코팅 조성물의 구성과 상기 조성물과 혼합되는 분산제에 대해 각각 살펴보면 다음과 같다.
① 경화성 수지
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 있 으며, 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 상기 나열된 수지에 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명에서 사용가능한 경화성수지는 동일한 작용 효과를 나타낸다면 그 범위 또는 함량은 나열된 수지나 함량에 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명에서는 열경화성수지만으로 경화성수지를 구성하는 것이 가능하지만, 광경화성수지도 함께 사용할 수 있다. 대전방지 효과는 물론 고경도 및 투명성 등의 물성도 함께 가지기 위해서는, 본 발명에서 사용하는 광경화성수지는 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서 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, 폴리에틸 렌 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 사용한다.
전술한 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 경화성수지 100중량%에 있어서 10중량% 내지 90중량% 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30중량% 내지 87중량%이다. 더더욱 바람직하게는 50중량% 내지 85중량% 사용하는 것이 바람직하다.
경화성수지 100중량%에 있어서 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지가 10중량% 보다 작으면 절대적인 관능기 수가 적어서 관능기의 결합에 따른 고경도를 얻기 힘들고, 90중량% 보다 많을 때는 경도는 높아지지만 후술할 대전방지제와 혼합성이 떨어지는 단점이 있다.
② 대전방지제
본 발명에서 사용하는 대전방지제는 전도성 고분자, 금속입자, 무기산화물, 금속산화물 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
본 발명에서 대전방지제로 사용하는 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(p-페닐렌)[Poly(p-phenylene)], 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)], 폴리피롤[Polypyrrole(피리딘중합체)], 폴리(p- 페닐렌 설파이드)[Poly(p-phenylene sulfide)], 폴리(p-페닐렌 비닐렌)[Poly(p-phenylene vinylene)], 폴리(티에닐렌 비닐렌[Poly(thienylene vinylene)], 폴리아닐린(Polyaniline) 등을 단독 또는 혼합하여 사용가능하다.
본 발명에서 대전방지제로 사용하는 금속입자는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 납(Pb), 코발트(Co), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 티탄(Ti) 등을 단독, 혼합 또는 은(Ag) 코팅된 구리(Cu)처럼 다른 금속을 코팅하여 사용한다.
본 발명에서는 사용되는 무기산화물은 유기산화물을 제외한 모든 산화물을 무기산화물이라 통칭하며, 본 발명에서는 무기산화물 중에서 금속산화물을 사용하는 것이 바람직하다.
금속산화물을 형성하는 금속은 제한이 없으며 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 루비듐(Rb), 이트륨(Y), 란탄(La), 스트론튬(Sr), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo) 등을 사용할 수 있다. 이들 금속은 하나의 금속이 복수개의 원자가를 가지면서 여러 금속산화물을 형성할 수도 있다. 또한, 2 이상의 금속이 포함된 다금속산화물을 형성할 수도 있다.
본 발명에서는 대표적으로 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antinomy Tin Oxide), SiO2, TiO2, Al2O3, B2O3, CaO, SnO, MgO, SrO, ZnO, ZrO2, Y2O3, La2O3 등의 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
금속산화물의 입자 직경은 0.1㎛ 내지 1㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 내지 0.7㎛이다. 금속산화물의 입자 직경이 0.1㎛보다 작으면 만족스러운 광확산에 의한 대전방지 효과를 얻기 힘들고, 광확산성이 저하되어 화상이 알루미늄 색상으로 변색되는 단점이 있다. 또한 금속산화물의 입자 직경이 1㎛보다 크면 도포되는 화면의 배경이 거칠어지기 쉽고 화상 콘트라스트가 악화된다.
대전방지제의 함량은 대전방지 코팅 조성물 100중량%에 대하여 0.5중량% 내지 30중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3중량% 내지 20중량%이다. 더더욱 바람직하게는 7중량% 내지 15중량%이다. 대전방지제의 함량이 0.5중량% 보다 작으면 전도성을 확보하기 힘들고, 30중량% 보다 크면 전도성 효과는 현저하나 투명도가 낮아지고, 양산성 및 경제성이 떨어질 수 있다.
③ 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 대전방지 코팅 조성물 100중량%에 대하여 0.5중량% 내지 15중량% 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1중량% 내지 10중량%이다. 더더욱 바람직하게는 3중량% 내지 5중량%이다.
본 발명에서 경화제는 대전방지층 조성물의 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위하여 사용하는 첨가제로서, 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제하는 효과가 두드러진다. 경화제의 함량이 0.5중량% 보다 작으면 경화제 기능을 기대하기 힘들고, 15중량% 보다 크면 경화성수지의 함량이 상대적으로 낮아 경도를 높이기 어렵다.
④ 레벨링제
본 발명에서는 대전방지층의 표면을 고르게 하기 위하여 레벨링제를 사용한 다. 레벨링제는 실리콘계 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 대전방지 코팅 조성물 100중량%에 있어서 0.1중량% 내지 3중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5중량% 내지 2중량%이다. 레벨링제가 0.1중량%보다 작으면 레벨링 효과를 기대하기 힘들고, 3중량% 보다 클 때는 본 발명에 의한 대전방지층의 표면 경도가 약화될 우려가 있다.
또한, 불소계 수지와 실리콘계 수지를 함께 사용할 때 레벨링제의 함량은 불소계 수지만 사용할 때의 레벨링제 함량의 70% 내지 80%만을 사용한다. 실리콘계 수지 자체가 레벨링제 역할을 하기 때문이다.
⑤ 자외선 흡수제
본 발명에서 자외선경화를 위하여 광경화성수지를 사용할 때, 광경화시 발생하는 열화를 방지하고 대전방지층의 내구성을 향상시키기 위하여 자외선 흡수제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 자외선 흡수제는 살리실레이트계 자외선 흡수제, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트라이졸계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제, 벤조에이트계 자외선 흡수제 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 자외선 흡수제는 페닐 살리실레이트, p-tert-부틸페닐 살리실레 이트, p-옥틸페닐 살리실레이트, 4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-도데실옥시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 비스(2-메톡시-4-히드록시-5-벤조일페닐)메탄, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5-디-tert-아밀페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-4'-옥톡시페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-(3',4',5',6'-테트라히드로프탈이미도메틸)-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸릴-2-일)페놀], 2-(2'-히드록시-5'-메타크릴옥시페닐)-2H-벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-[(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀], 및 2-(2'-히드록시-3',5'-di-t-아밀페닐)벤조트리아졸, 2-에틸헥실-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트, 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
본 발명에서의 자외선 흡수제의 함량은 대전방지 코팅 조성물 100중량%에 있어서, 0.1중량% 내지 10중량% 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5중량% 내지 5중량%이다.
자외선 흡수제의 함량이 0.1중량% 이하일 때는 자외선 흡수제를 첨가하는 효 과가 제대로 실현되지 못하고, 10중량% 이상일 때는 대전방지층의 물성에 영향을 줄 수 있다.
⑥ 분산제
본 발명에서는 대전방지층을 투명지지체 위에 도포하기 위하여 분산제를 사용한다. 본 발명에서는 대전방지 코팅 조성물이 고르게 분산될 수 있는 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다.
대전방지층의 도포성, 투명지지체와의 부착성, 대전방지 기능의 제고 등을 고려하여 유기용매를 사용한다.
본 발명에서 사용하는 유기용매는 알콜계의 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, t-부탄올, 이소부탄올 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 알콜, 케톤류의 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 케톤, 아세틸 아세톤 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 디케톤, 에스테르류의 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 에스테르, 에테르 알콜류의 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 1-메톡시-2-프로판올, 그 외에 N-메틸 피롤리돈, 에틸셀로솔브 아세테이트, 디아세톤 알콜 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다. 또한, 방향족 탄화수소에 해당하는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수도 있다.
유기용매는 도포되는 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부 내지 150중량부 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 50중량부 내지 80중량 부이다. 유기용매의 함량이 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부보다 작을 때는 점도가 낮아 투명지지체와의 도포성, 부착성 등이 떨어지고, 140중량부보다 클 때는 대전방지 코팅 조성물에 비하여 지나치게 많은 유기 용매를 사용함으로써 채산성이 떨어진다.
2) 건조단계
상기 1)단계의 과정을 거쳐 형성된 대전방지층은 건조하는 공정을 거치게 된다.
이는 상기 대전방지층 코팅단계에서 투명지지체 상에 함유된 용매를 제거하기 위해 수행된다. 건조온도는 20℃ 내지 75℃로 수행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 25℃ 내지 45℃ 이다. 온도가 20℃ 이하이면 건조가 제대로 이루어지지 않고 건조시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한 건조온도가 75℃ 이상에서는 물성이 변할 여지가 있으며, 그 이상의 온도 상승은 경제성이 떨어진다.
또한, 건조시간은 45초 내지 70초 정도가 바람직하다. 더 바람직하게는 55초 내지 65초, 더더욱 바람직하게는 58초 내지 62초 이다. 건조시간의 45초 이하이면 건조의 효과가 제대로 나타나지 못하고, 70초 이상의 건조는 물성에 영향을 줄 수 있다.
3) 경화단계
경화단계에서는 대전방지층 코팅단계 및 건조단계를 통하여 형성된 대전방지 층을 경화시킨다. 대전방지 코팅 조성물에서 베이스수지가 열경화성 수지만으로 구성되는 경우는 열경화만을 수행하며, 열경화성수지와 광경화성수지가 함께 사용되는 경우는 열경화를 먼저한 후에 광경화하는 것이 바람직하다. 광경화는 UV경화하는 것이 바람직하다. 필요에 따라서 경화성수지가 광경화성수지만으로 구성되는 경우는 광경화만을 수행할 수 있다.
1) 열경화성수지와 광경화성수지를 함께 사용한 경우
대전방지 코팅 조성물이 열경화성수지와 광경화성수지로 이루어진 경우, 열경화공정을 먼저 수행한다. 열경화공정의 온도 조건은 40℃ 내지 80℃ 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50℃ 내지 70℃이다. 열경화 온도가 40℃보다 작으면 열경화하기 충분하지 않으며, 80℃보다 크면 대전방지 코팅 조성물의 물성에 영향을 미칠 수 있다.
열경화 시간은 10초 내지 5분이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1분 내지 3분이다. 열경화 시간은 열경화 온도 조건에 대응하여 변화시킬 수 있다. 열경화 시간이 10초보다 작으면 열경화 온도가 높더라도 충분한 열경화 효과를 확보하기 힘들고, 열경화 시간이 5분을 초과하면 생산성이 떨어짐은 물론 물성에 영향을 줄 수 있다.
열경화공정 후 광경화공정을 수행한다. 본 발명에서 광경화는 UV경화로 진행하고, UV경화는 5mJ 내지 40mJ 에너지 범위에서 UV경화하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10mJ 내지 20mJ이다.
UV경화 에너지량이 5mJ보다 작을 때는 충분한 광경화효과를 얻을 수 없고, UV경화 에너지량이 40mJ보다 클 때는 지나친 UV경화로 염료의 물성에 영향을 줄 수 있다.
2) 열경화성수지만을 사용한 경우
열경화성수지만으로 베이스수지가 이루어진 경우, 열경화온도는 광경화성수지를 함께 사용하는 경우보다 더 높은 온도로 진행한다. 이 때 온도 조건은 70℃ 내지 140℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80℃ 내지 120℃이다.
열경화 온도가 70℃보다 작으면 열경화성수지를 충분히 경화시키지 못하고, 140℃보다 크면 대전방지 코팅 조성물의 물성 및 내구성에 영향을 미칠 수 있다.
경화성수지로 열경화성수지만을 사용하는 경우, 경화 시간은 광경화성수지를 함께 사용하는 경우보다 오래 경화하는 것이 바람직하다. 경화시간은 30초 내지 15분이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1분 내지 10분이다.
경화 시간은 경화 온도에 대응하여 상대적으로 결정되며, 열경화성수지만을 사용하는 경우 경화 시간이 30초 보다 짧으면, 충분한 열경화 효과를 얻을 수 없으며, 15분 보다 길면 열경화성수지는 충분히 경화시킬 수 있으나 대전방지 기능을 떨어뜨릴 수 있다.
상기의 과정을 거쳐 형성된 대전방지층은 그 두께가 1㎛ 내지 3㎛인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.5㎛ 내지 2㎛ 이다. 이는 두께가 1㎛ 보다 작으면 대전방지 기능을 수행하기가 어렵고, 3㎛ 보다 크면 그 두께가 두꺼워지기 때문이다.
(2) 확산 코팅층 형성단계
1) 확산 코팅층 코팅단계
확산 코팅층 코팅단계는 바인던수지, 경화제, 광확산 미립자, 레벨링제, 자외선 흡수제(바인더수지로 광경화성수지를 사용하는 경우에 사용됨)로 이루어지는 확산 코팅 조성물을 분산제와 혼합하여 용액의 형태로 제조한 후, 대전방지층이 코팅된 편광필름 위에 스핀) 코팅방식을 이용하여 코팅을 수행함으로써 이루어진다.
본 발명의 스핀 코팅방식에서 적용되는 회전속도 및 회전시간은 다음과 같다.
본 발명에서 스핀 코팅의 회전속도 50rpm 내지 5,000rpm에서 확산 코팅 조성물을 분산제와 혼합한 용액을 코팅하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100rpm 내지 4,000rpm이다. 더더욱 바람직한 스핀 코팅의 회전속도는 500rpm 내지 3,000rpm이다.
스핀 코팅의 회전속도가 50rpm보다 작으면, 원하는 소정의 박막을 얻을 수 없음은 물론 대전방지층 표면에 확산 코팅층이 고르게 도포되지 못한다. 또한, 5,000rpm보다 크면 높은 원심력으로 인하여 대전방지층의 중앙부와 바깥 부분에서 두께 차이가 발생한다. 또한, 높은 회전속도를 유지하기 위하여 스핀 코팅 장치에 무리가 갈 수 있으며 편광필름 자체의 내구성에 영향을 줄 수 있다.
더불어, 본 발명의 스핀 코팅단계에서 회전시간은 10초 내지 500초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30초 내지 400초이다. 더더욱 바람직하게는 60초 내지 300초이다. 회전시간은 대전방지 코팅 조성물과 분산제가 혼합된 용액의 점도, 코팅시키고자 하는 대전방지층의 두께에 따라서 변할 수 있다.
회전시간이 10초 보다 작으면 대전방지층이 코팅된 편광필름에 확산 코팅층을 고르게 도포시키는 충분한 시간을 확보하기 힘들고, 500초 보다 크면 경제성이 떨어진다.
본 발명에서 사용되는 바인던수지, 경화제, 광확산 미립자, 레벨링제, 자외선 흡수제로 구성되는 확산 코팅 코팅 조성물의 구성과 상기 조성물과 혼합되는 분산제에 대해 각각 살펴보면 다음과 같다.
① 바인더수지
본 발명에서 사용하는 바인더수지는 대전방지층과의 접착성이 좋으며 광확산 역할을 해주는 광확산 미립자들과의 상용성이 좋은 수지를 바인더수지로서 사용한다.
일예로는 불포화폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레 탄계 등의 광경화수지가 있고, 에폭시계, 멜라민계 등의 열경화성수지를 사용할 수 있으며, 내열성, 내마모성, 접착성을 높이기 위하여 후술하는 경화제를 사용하여 수지의 피막을 단단하게 하여 사용할 수 있다. 이때 사용되는 수지는 광투과도가 높은 것이 좋으며 특히 확산 코팅층을 구성하기 때문에 대전방지층과의 접착력이 중요하다.
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 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 확산 코팅 조성물 100중량%에 대하여 0.3중량% 내지 10중량% 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 경화제는 확산 코팅 조성물의 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위하여 사용하는 첨가제로서 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제하는 효과가 두드러진다.
③ 광확산 미립자
본 발명에서의 광확산 미립자는 주로 고분자 비드를 사용한다. 그러한 예로는 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 에폭시 수지 등의 유기계의 투명 또는 백색 안료를 사용한다.
또한 아크릴계 고분자를 점착 조성물의 주성분으로 하는 경우 광확산에 필요한 굴절율 및 확산 정도를 만족하는 고분자 비드가 바람직하다. 고분자 비드로는 멜라민 비드(굴절율 : 1.57), 아크릴 비드(굴절율:1.47), 아크릴-스티렌 비드(굴절율 : 1.54), 폴리카보네이트 비드, 폴리에틸렌 비드, 염화비닐 비드 등이 있다.
본 발명에서 아크릴계 비드, 스티렌계 비드 또는 무기계 비드는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 아크릴계 비드는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 아밀 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 사이클로 헥실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이 트, 벤질 메카크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, 이타콘산, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 글리시딜아미드, 라우릴아크릴레이트, 에톡시디에틸렌클리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리틀테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 트리메틸올프로판아크릴산벤조에이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, n-스테아릴메타아크릴레이트, 시클로헥실메타아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트, 글리세린디메타아크릴레이트, 글리세린디메타아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트의 단량체 또는 올리고머를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용하는 스티렌계 비드는 스티렌, α-메틸스티렌, α-에틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌 또는 비닐 톨루엔을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
광확산 미립자의 함량은 확산 코팅 조성물 100중량%에 대하여 1중량% 내지 20중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2중량% 내지 10중량%이다. 광확산 미립자의 함량이 1중량% 보다 작으면 광확산 효과를 기대하기 어렵고, 20중량% 보다 크면 광확산 미립자가 과도하여 투과율을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 사용하는 광확산 미립자를 통하여 분산성이 우수하고 균일하고 높은 광확산성을 갖는 필름을 얻을 수 있다. 또한 광확산 미립자의 형상은 구상 또는 침상인 것이 바람직하다.
광확산 미립자의 입자 직경은 0.3㎛ 내지 4㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 내지 2㎛이다. 더더욱 바람직하게는 1㎛ 내지 1.5㎛이다. 광확산 미립자의 입자 직경이 0.3㎛보다 작으면 만족스러운 광확산 효과를 얻기가 힘들고, 광확산성이 저하되어 화상이 알루미늄 색상으로 변색되는 단점이 있다. 또한 광확산 미립자의 입자 직경이 4㎛보다 크면 화면의 배경이 거칠어지기 쉽고 화상 콘트라스트가 악화된다.
본 발명에서 광확산 미립자의 굴절율은 확산 코팅 조성물의 굴절율에 대하여 0.01 내지 0.4 의 차이를 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 굴절율 차이는 0.07 내지 0.3이다. 굴절율 차이가 0.01 보다 작으면 광확산이 이루어지지 않고 굴절율차가 0.4보다 크면 내부 산란이 지나치게 크고 전체 광선 투과율이 악화되는 문제가 있다. 또한, 광확산 미립자의 굴절율은 대전방지 코팅 조성물의 굴절율보다 낮아야 굴절율 조정이 용이하고 생산성이 향상된다.
④ 레벨링제
본 발명에서는 확산 코팅층의 표면을 고르게 하기 위하여 레벨링제를 사용한다. 레벨링제는 실리콘계 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 확산 코팅 조성물 100중량%에 있어서 0.1중량% 내지 3중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5중량% 내지 2중량%이다. 레벨링제가 0.1중량%보다 작으면 레벨링 효과를 기대하기 힘들고, 3중량% 보다 클 때는 본 발명에 의한 확산 코팅층의 표면 경도가 약화될 우려가 있다.
또한, 불소계 수지와 실리콘계 수지를 함께 사용할 때 레벨링제의 함량은 불소계 수지만 사용할 때의 레벨링제 함량의 70% 내지 80%만을 사용한다. 실리콘계 수지 자체가 레벨링제 역할을 하기 때문이다.
⑤ 자외선 흡수제
본 발명에서 자외선경화를 위하여 광경화성수지를 사용할 때, 광경화시 발생하는 열화를 방지하고 대전방지층의 내구성을 향상시키기 위하여 자외선 흡수제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 자외선 흡수제는 살리실레이트계 자외선 흡수제, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트라이졸계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제, 벤조에이트계 자외선 흡수제 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 자외선 흡수제는 페닐 살리실레이트, p-tert-부틸페닐 살리실레이트, p-옥틸페닐 살리실레이트, 4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-도데실옥시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 비스(2-메톡시-4-히드록시-5-벤조일페닐)메탄, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-5'-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5-디-tert-아밀페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-4'-옥톡시페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-(3',4',5',6'-테트라히드로프탈이미도메틸)-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸릴-2-일)페놀], 2-(2'-히드록시-5'-메타크릴옥시페닐)-2H-벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-[(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀], 및 2-(2'-히드록시-3',5'-di-t-아밀페닐)벤조트리아졸, 2-에틸헥실-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트, 에틸-2-시아노-3,3'-디페닐아크릴레이트 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
본 발명에서의 자외선 흡수제의 함량은 확산 코팅 조성물 100중량%에 있어서, 0.1중량% 내지 10중량% 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5중량% 내지 5중량%이다.
자외선 흡수제의 함량이 0.1중량% 이하일 때는 자외선 흡수제를 첨가하는 효과가 제대로 실현되지 못하고, 10중량% 이상일 때는 확산 코팅층의 물성에 영향을 줄 수 있다.
⑥ 분산제
본 발명에서는 확산 코팅층을 대전방지층 위에 도포하기 위하여 분산제를 사용한다. 본 발명에서는 확산 코팅 조성물이 고르게 분산될 수 있는 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다.
확산 코팅층의 도포성, 대전방지층과의 부착성, 광확산 기능의 제고 등을 고려하여 유기용매를 사용한다.
본 발명에서 사용하는 유기용매는 알콜계의 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, t-부탄올, 이소부탄올 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 알콜, 케톤류의 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 케톤, 아세틸 아세톤 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 디케톤, 에스테르류의 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 에스테르, 에테르 알콜류의 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 1-메톡시-2-프로판올, 그 외에 N-메틸 피롤리돈, 에틸셀로솔브 아세테이트, 디아세톤 알콜 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다. 또한, 방향족 탄화수소에 해당하는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수도 있다.
유기용매는 도포되는 확산 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부 내지 150중량부 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 50중량부 내지 80중량부이다. 유기용매의 함량이 확산 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부보다 작을 때는 점도가 낮아 대전방지층과의 도포성, 부착성 등이 떨어지고, 150중량부보다 클 때는 확산 코팅 조성물에 비하여 지나치게 많은 유기 용매를 사용함으로써 채산성이 떨어진다.
2) 건조단계
상기 1)단계의 과정을 거쳐 형성된 확산 코팅층은 건조하는 공정을 거치게 된다.
이는 상기 확산 코팅층 코팅단계에서 대전방지층 상에 함유된 용매를 제거하기 위해 수행된다. 건조온도는 20℃ 내지 75℃로 수행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 25℃ 내지 45℃ 이다. 온도가 20℃ 이하이면 건조가 제대로 이루어지지 않고 건조시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한 건조온도가 75℃ 이상에서는 물성이 변할 여지가 있으며, 그 이상의 온도 상승은 경제성이 떨어진다.
또한, 건조시간은 45초 내지 70초 정도가 바람직하다. 더 바람직하게는 55초 내지 65초, 더더욱 바람직하게는 58초 내지 62초 이다. 건조시간의 45초 이하이면 건조의 효과가 제대로 나타나지 못하고, 70초 이상의 건조는 물성에 영향을 줄 수 있다.
3) 경화단계
본 발명에 의한 경화단계는 통상적으로 사용되는 경화방식을 사용한다.
본 발명에 의한 확산 코팅 조성물에서는 열경화성수지 또는 광경화성수지가 포함되어 있으므로, 경화단계에서는 열경화 또는 UV경화를 수행한다. 열경화와 UV경화는 순차적으로 진행할 수도 있으며, 동시에 진행할 수도 있다. 또한, 경화 방식의 차이에 따라서 경화성수지 그리고 경화제가 달라질 수 있으며, 그 범위는 본 발명에서 구체적으로 언급한 경화성수지 그리고 경화제에 한정되지 않는다.
상기의 과정을 거쳐 형성된 확산 코팅층은 그 두께가 3㎛ 내지 5㎛인 것이 바람직하다. 두께가 3㎛ 보다 작으면 광학산 기능을 나타내기가 어렵고, 그 두께가 5㎛ 보다 크면 그 두께가 두꺼워진다는 단점이 있다.
상기의 단계(대전방지층 형성단계, 확산 코팅층 형성단계)를 거쳐 제조된 대전방지 확산 광학소자는 도 1에 도시된 바와 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대전방지 확산 광학소자는 편광필름(300)이 LCD셀(100)에 점착제(200) 의해 부착된 상태에서, 상기 편광필름(300) 위에 대전방지 기능을 수행하는 대전방지층(400)이 코팅되고, 상기 대전방지층(400) 위에 광확산 기능을 수행하는 확산 코팅층(500)이 코팅되어 적층된 형태이다.
한편, 대전방지 확산 광학소자는 스핀 코팅방식을 이용하여 편광필름 위에 확산 코팅층을 형성한 후, 확산 코팅층 위에 스핀 코팅방식을 이용하여 대전방지층을 형성할 수 있다. 즉 대전방지층과 확산 코팅층을 형성하는 순서를 바꿔도 그 수행하는 기능은 동일하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예와 이와 비교되는 비교예를 가지고 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
<대전방지층 형성 단계>
통상적인 방법에 편광필름을 제작한 후, 가로, 세로 500mm으로 자른 뒤 연속식 회전 코팅기에서 편광필름을 LCD셀에 점착제를 이용하여 부착시킨다. 상기 편광필름의 투명지지체면에 전도성 고분자인 폴리아세틸렌 10중량%, 경화제 3중량%, 레벨링제 1중량%, 그리고 경화성 수지로 페놀수지를 포함하여 이루어진 대전방지 코팅 조성물을 자일렌에 녹여 용액의 형태로 제조한 후 스핀 코팅방식으로 코팅시킨다. 이 때의 회전속도는 1000rpm으로 하고, 회전시간은 20초 동안 수행하였다. 또한, 자일렌의 중량은 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대해서 80중량부의 비로 혼합하였다. 대전방지층을 코팅한 후, 건조온도 상온에서 60초간 건조공정을 수행하고, 70℃에서 1분간 열경화시켜 두께 1㎛의 대전방지층을 형성하였다.
<확산 코팅층 형성 단계>
경화제 4중량%, 아크릴계 비드 2.5중량%, 레벨링제 1.5중량%, 페닐 살리실레이트와 p-tert-부틸페닐 살리실레이트를 혼합한 자외선 흡수제를 5중량%, 그리고 바인더수지로 메틸메타크릴레이트 수지를 포함하여 이루어진 확산 코팅 조성물을 자일렌에 녹여 용액의 형태로 제조한 후, 대전방지층이 코팅된 광학소자 위에 연속식 회전 코팅기에서 코팅, 건조, 자외선 경화하여 두께 5㎛의 확산 코팅층을 얻었 다. 회전속도 및 회전시간은 대전방지층 형성단계와 동일한 조건으로 하였다. 건조온도 상온에서 60초간 건조공정을 수행하고, 경화는 15mJ의 에너지로 2분간 자외선 경화하는 공정을 수행하였다.
실시예 2
확산 코팅층 형성단계에서 아크릴계 비드를 5중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하여 대전방지 확산 광학소자를 제조하였다.
실시예 3
확산 코팅층 형성단계에서 아크릴계 비드를 10중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하여 대전방지 확산 광학소자를 제조하였다.
실시예 4
<대전방지층 형성 단계>
통상적인 방법에 편광필름을 제작한 후, 가로, 세로 500mm으로 자른 뒤 연속식 회전 코팅기에서 편광필름을 LCD셀에 점착제를 이용하여 부착시킨다. 상기 편광필름의 투명지지체면에 전도성 고분자인 폴리아세틸렌 10중량%, 경화제 3중량%, 레벨링제 1중량%, 그리고 경화성 수지로 페놀수지를 포함하여 이루어진 대전방지 코팅 조성물을 자일렌에 녹여 용액의 형태로 제조한 후 스핀 코팅방식으로 코팅시킨다. 이 때의 회전속도는 500rpm으로 하고, 회전시간은 20초 동안 수행하였다. 또한, 자일렌의 중량은 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대해서 80중량부의 비로 혼합하였다. 대전방지층을 코팅한 후, 건조온도 상온에서 60초간 건조공정을 수행하고, 80℃에서 1분간 열경화시켜 두께 2㎛의 대전방지층을 형성하였다.
<확산 코팅층 형성 단계>
경화제 4중량%, 아크릴계 비드 2.5중량%, 레벨링제 1.5중량%, 페닐 살리실레이트와 p-tert-부틸페닐 살리실레이트를 혼합한 자외선 흡수제를 5중량%, 그리고 바인더수지로 메틸메타크릴레이트 수지를 포함하여 이루어진 확산 코팅 조성물을 자일렌에 녹여 용액의 형태로 제조한 후, 대전방지층이 코팅된 광학소자 위에 연속식 회전 코팅기에서 코팅, 건조, 자외선 경화하여 두께 5㎛의 확산 코팅층을 얻었다. 회전속도 및 회전시간은 대전방지층 형성단계와 동일한 조건으로 하였다. 건조온도 상온에서 60초간 건조공정을 수행하고, 경화는 15mJ의 에너지로 2분간 자외선 경화하는 공정을 수행하였다.
실시예 5
확산 코팅층 형성단계에서 아크릴계 비드를 5중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4과 동일한 조건으로 수행하여 대전방지 확산 광학소자를 제조하였다.
실시예 6
확산 코팅층 형성단계에서 아크릴계 비드를 10중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4과 동일한 조건으로 수행하여 대전방지 확산 광학소자를 제조하였다.
비교예 1
실리카 입자에 비해 고정세한 표시화질을 저하시키는 물성을 개선한 다이니폰페인트사 'ASAGSR2' 필름을 사용하여 광학소자를 제작하였다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 대전방지 확산 광학소자의 광학적, 물리적 특성인 투과도, 헤이즈(Haze), 투명도, 접착성, 표면저항을 측정한 결과를 [표 1]에 나타내었다.
투과도 (%) Haze (%) 투명도 (%) 접착성 표면 저항 ( Ω/㎠)
실시예 1 30.30 34 93.8 100/100 1.14*e09
실시예 2 16.80 66.1 84.1 100/100 1.18*e09
실시예 3 5.94 91.4 60.4 100/100 1.49*e09
실시예 4 27.70 36.3 93 100/100 3.69*e08
실시예 5 15.46 67.3 84.1 100/100 3.19*e08
실시예 6 5.98 90.8 61.5 100/100 2.42*e08
비교예 1 26.87 41.6 62.0 100/100 3.26*e09
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 투과도는 실시예 1, 실시예4, 비교예 1은 비슷한 투과도를 나타낸다. 이는 확산 방지층에 혼합되는 아크릴계 비드의 양이 비슷하기 때문이다. 그리고 실시예 2, 실시예3의 투과도가 실시예 1 비해 떨어지는 것은 확산 방지층에 혼합되는 아크릴계 비드의 양이 증가되었기 때문이다. 또한, 실시예 5, 실시예 6이 실시예 4에 비해 떨어지는 이유도 동일하다.
또한, 아크릴계 비드의 양에 따라 상기의 표 1에 기재된 바와 같이, 투과도와 헤이즈(Haze) 값이 결정된다. 즉, 아크릴계 비드의 양이 많을수록 투명도는 낮아지고, 헤이즈 값은 올라간다.
또한, 대전방지 기능이 추가된 실시예 1 내지 실시예 6은 비교예 1에 비해 표면저항이 낮다.
다시 말해 투과도, 헤이즈, 투명도는 확산 코팅층에 포함되어 있는 아크릴계 비드의 양에 관계되고, 표면저항은 대전방지층과 관계된다.
한편, 상기 실시예 1 내지 실시예 6에서 얻어진 광학소자와 비교예 1에서 얻어진 광학소자에 대해서 파장에 따른 투과율에 대한 그래프를 도 2 내지 도 4에 도시하였다. 상기 도 2 내지 도 4에 도시된 그래프도 표 1과 마찬가지로 아크릴계 비드의 양이 많아질수록 투과율이 낮아지는 경향을 보인다.
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 기저의 범위 내에 있는 것으로 본다.
또한, 본 발명에서의 바람직한 범위, 더욱 바람직한 범위, 더더욱 바람직한 범위 한정은 그 효과를 더욱 극대화 시키기 위한 것으로서, 한정 범위가 좁혀짐으로써 더욱 만족스러운 기술적 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 대전방지 확산 광학소자의 제조방법 및 이를 이용한 대전방지 확산 광학소자는 편광필름이 부착된 광학소자 위에 스핀 코팅방식을 이용하여 대전방지층을 형성하고, 그 대전방지층 위에 확산 코팅층을 형성함으로써, 정전기 발생을 방지함과 더불어 선명한 화상을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 대전방지층과 확산 코팅층을 하나의 광학소자로 형성함으로써, 박막의 광학소자를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (19)

  1. (a) 회전속도는 50rpm 내지 5,000rpm로, 회전시간은 10초 내지 500초로 하는 회전 조건 하에, 경화성 수지, 대전방지제, 경화제, 레벨링제를 포함하여 이루어지는 대전방지 코팅 조성물 100중량%에 있어서,
    ⅰ) 상기 대전방지제는 전도성 고분자, 금속입자 중 적어도 하나 이상이 혼합된 것을 사용하며, 0.5중량% 내지 30중량%
    ⅱ) 상기 경화제는 0.5중량% 내지 15중량%
    ⅲ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 구성되는 대전방지 코팅 조성물을 분산제와 혼합하여 녹인 용액을 LCD셀 위에 부착된 편광필름 위에 스핀 코팅방식을 이용하여 코팅하되 상기 분산제의 함량은 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부 내지 150중량부의 비로 혼합하여 대전방지층을 코팅하고 건조, 경화하여 대전방지층을 형성하는 대전방지층 형성단계와;
    (b) 회전속도는 50rpm 내지 5,000rpm로, 회전시간은 10초 내지 500초로 하는 회전 조건 하에, 바인더수지, 경화제, 광확산 미립자, 레벨링제를 포함하여 이루어지는 확산 코팅 조성물 100중량%에 있어서,
    ⅰ) 상기 경화제는 0.3중량% 내지 10중량%
    ⅱ) 상기 광확산 미립자는 1중량% 내지 20중량%
    ⅲ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 구성되는 확산 코팅 조성물을 분산제와 혼합하여 녹인 용액을 상기 대전방지층 위에 스핀 코팅방식을 이용하여 코팅하되 상기 분산제의 함량은 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부 내지 150중량부의 비로 혼합하여 확산 코팅층을 코팅하고 건조, 경화하여 확산 코팅층을 형성하는 확산 코팅층 형성단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 경화성수지 또는 바인더수지는 열경화성수지 또는 광경화성수지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  2. (a) 회전속도는 50rpm 내지 5,000rpm로, 회전시간은 10초 내지 500초로 하는 회전 조건 하에, 바인더수지, 경화제, 광확산 미립자, 레벨링제를 포함하여 이루어지는 확산 코팅 조성물 100중량%에 있어서,
    ⅰ) 상기 경화제는 0.3중량% 내지 10중량%
    ⅱ) 상기 광확산 미립자는 1중량% 내지 20중량%
    ⅲ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 구성되는 확산 코팅 조성물을 분산제와 혼합하여 녹인 용액을 LCD셀 위에 부착된 편광필름 위에 스핀 코팅방식을 이용하여 코팅하되 상기 분산제의 함량은 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부 내지 150중량부의 비로 혼합하여 확산 코팅층을 코팅하고 건조, 경화하여 확산 코팅층을 형성하는 확산 코팅층 형성단계;
    (b) 회전속도는 50rpm 내지 5,000rpm로, 회전시간은 10초 내지 500초로 하는 회전 조건 하에, 경화성 수지, 대전방지제, 경화제, 레벨링제를 포함하여 이루어지는 대전방지성 하드코팅층 조성물 100중량%에 있어서,
    ⅰ) 상기 대전방지제는 전도성 고분자, 금속입자 중 적어도 하나 이상이 혼합된 것을 사용하며, 0.5중량% 내지 30중량%
    ⅱ) 상기 경화제는 0.5중량% 내지 15중량%
    ⅲ) 상기 레벨링제는 0.1중량% 내지 3중량%를 포함하여 구성되는 대전방지 코팅 조성물을 분산제와 혼합하여 녹인 용액을 상기 확산 코팅층 위에 스핀 코팅방식을 이용하여 코팅하되 상기 분산제의 함량은 대전방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여 30중량부 내지 150중량부의 비로 혼합하여 대전방지층을 코팅하고 건조, 경화하여 대전방지층을 형성하는 대전방지층 형성단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 경화성수지 또는 바인더수지는 열경화성수지 또는 광경화성수지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(p-페닐렌)[Poly(p-phenylene)], 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)], 폴리피롤[Polypyrrole(피리딘중합체)], 폴리(p-페닐렌 설파이드)[Poly(p-phenylene sulfide)], 폴리(p-페닐렌 비닐렌)[Poly(p-phenylene vinylene)], 폴리(티에닐렌 비닐렌[Poly(thienylene vinylene)], 폴리아닐린(Polyaniline) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속입자는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 납(Pb), 코발트(Co), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 티탄(Ti) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속입자는 입경이 0.05㎛ 내지 1㎛인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 대전방지층 두께가 1㎛ 내지 3㎛가 되게 제조되는 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자는 아크릴계 비드, 스티렌계 비드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 아크릴계 비드는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 아밀 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 사이클로 헥실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 헥실 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 벤질 메카크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 메타크릴산, 무수말레인산, 이타콘산, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 글리시딜아미드, 라우릴아크릴레이트, 에톡시디에틸렌클리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸릴아크릴레이트, 이 소보닐아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리틀테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 트리메틸올프로판아크릴산벤조에이트, 2-에틸헥실메타아크릴레이트, n-스테아릴메타아크릴레이트, 시클로헥실메타아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트, 글리세린디메타아크릴레이트, 글리세린디메타아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트의 단량체 또는 올리고머를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 스티렌계 비드는 스티렌, α-메틸스티렌, α-에틸스티렌, o-에틸스티렌, p-에틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌 또는 비닐 톨루엔을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자의 형상은 구상 또는 침상인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자는 입자 직경이 0.3㎛ 내지 4㎛인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광확산 미립자는 굴절율이 상기 대전방지 코팅 조성물의 굴절율보다 0.01 내지 0.4 작은 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 확산 코팅층은 두께가 3㎛ 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분산제는 알콜계의 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, t-부탄올, 이소부탄올 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 알콜, 케톤류의 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 케톤, 아세틸 아세톤 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 디케톤, 에스테르류의 에틸아세테이트, 부틸 아세테이트 등의 탄소수 1 내지 8의 포화 탄화수소계 에스테르, 에테르 알콜류의 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 1-메톡시-2-프로판올, 그 외에 N-메틸 피롤리돈, 에틸셀로솔브 아세테이트, 디아세톤 알콜, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 대전방지 확산 광학소자의 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 의한 대전방지 확산 광학소자의 제조방법으로 제조되는 대전방지 확산 광학소자.
KR1020050107825A 2005-11-11 2005-11-11 대전방지 확산 코팅 광학소자의 제조방법 및 이를 이용한대전방지 확산 코팅 광학소자 KR100738316B1 (ko)

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