KR100912263B1 - 표면 보호 기능을 가지는 광 확산 필름 - Google Patents

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Abstract

별도의 보호 필름 없이 자체적으로 표면 보호 기능을 가지는 광 확산 필름이 개시되어 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 코어층 및 표면에 엠보 패턴이 형성되어 있는 스킨층을 포함하는, 다층 광 확산 필름 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 광 확산 필름은 우수한 표면 경도, 양호한 내스크래치성 및 내충격성을 갖게 되어 보호 필름 사용에 따른 고비용 문제가 해결되고, 생산공정 단순화가 가능하여 생산성 향상이 기대된다.
광 확산 필름, 보호필름, 폴리카보네이트, 적층, 내스크래치성

Description

표면 보호 기능을 가지는 광 확산 필름 {DIFFUSE-FILM WITH SELF-SURFACE PROTECTION FUNCTION}
본 발명은 별도의 보호 필름 없이 자체적으로 표면 보호 기능을 가지는 광 확산 필름에 관한 것이다.
최근 디스플레이 시스템, 일례로 액정 표시 장치 (LCD)에서는 확산 필름을 갖는 것이 통상적이며 액정표시장치(LCD)용 광 확산 필름은 백라이트 유닛 내에서 빛을 보내거나 확산시키는데 통상 사용된다. 광 확산 필름은 관찰자에게 빛을 균일하게 분배시키고 도광에 의해 발생 가능한 결함을 감추면서 전체 광 투과율을 유지시키기 위해 사용되는 광범위한 종류의 제품을 일컫는다.
통상적으로 이러한 액정표시장치용 광 확산 필름은 제조 공정 중에 발생하는 미세한 상처 및 후가공 전까지 발생할 수 있는 스크래치를 방지하기 위해 보호 필름을 요구한다.
예를 들어, 단층으로 이루어진 폴리카보네이트 광 확산 필름의 경우, 압출 공정 및 폴리싱 롤을 통해 표면에 엠보 패턴이 부여된 후, 표면 보호를 위해 보호 필름을 부착하는 공정이 필요하다. 이는 폴리카보네이트 수지가 충격성, 투명성, 내열성은 우수하지만, 표면 경도와 내스크래치성이 양호하지 못하기 때문이다.
상기한 필름의 표면 특성을 개선하기 위하여, 필름 표면에 열 경화형 수지 또는 빛 경화형 수지를 코팅하는 방법이 연구되어 왔지만, 이들 방법은 비용 절감이나 생산성 향상의 면에서 만족할 만한 결과를 보이지 않았다.
이러한 보호 필름 사용에 따른 비용이나 보호 필름이 접하는 상대 부재의 표면 손상 문제 및 제조 공정의 단순화를 위해서, 현재는 보호 필름이 필요 없는 광 확산 필름에 대한 요구가 있다.
본 발명의 목적은 코어층의 적어도 한쪽 면에 일정한 엠보 패턴을 갖는 스킨층을 적층시킴으로써 보호필름이 필요없는 광 확산 필름을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따르면,
코어층 및 표면에 엠보 패턴이 형성되어 있는 스킨층을 포함하는, 다층 광 확산 필름을 제시할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
코어층 및 표면에 엠보 패턴이 형성되어 있는 스킨층을 공압출 성형에 의하여 적층하는, 다층 광 확산 필름의 제조방법을 제시할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 우선, 본 발명의 다층 광 확산 필름을 이루는 층 및 그 성분을 도면과 함께 살펴보기로 한다.
코어층
본 발명의 다층 광 확산 필름의 코어층(11)을 이루는 수지는 열가소성 수지이면 특별한 제한은 없다.
그 예로써, 폴리아세탈 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐계 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리올레핀 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리페닐렌 설피드 수지, 불소계 수지를 들 수 있다.
바람직하게는, 열가소성 수지 조성물의 물성 등을 고려하여, 메타아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지 등의 투명 고 분자 수지를 사용할 수 있다. 또한, 이들 수지를 둘 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
가장 바람직하게는 15,000~40,000 범위의 중량 평균 분자량을 가지는 방향족 폴리카보네이트 수지를 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 코어층의 두께는 용도에 따라 다양하게 할 수 있는데, 36~445 ㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 코어층의 두께가 36 ㎛보다 작으면 제조되는 광 확산 필름의 총 두께가 너무 얇아 컬이 발생하기 쉽고, 내충격성이 저하될 수 있다. 코어층의 두께가 445 ㎛를 초과하면, 제조되는 광 확산 필름의 총 두께가 두꺼워서 백라이트 유닛의 두께를 증가시키고 액정 표시 장치의 박형화 요구에 바람직하지 않다.
스킨층
스킨층(12)은 코어층(11)의 표면을 보호하기 위하여 적층되는 것으로, 도 1a와 같이 코어층의 한쪽 또는 도 1b와 같이 코어층의 양쪽 면에 적층될 수 있다. 스킨층을 이루는 성분은 열가소성 수지 중에서도 아크릴계 수지가 바람직하다. 그 예로써, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트 및 부틸 메타크릴레이트와 같은 메타크릴산 에스테르류; 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트와 같은 아크릴산 에스테르류; 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 모노글리세롤 아크릴레이트와 같은 하이드록시기를 함유하는 에스테 르류; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 지환식 아크릴계 수지 등을 들 수 있으며, 이들 수지를 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 아크릴계 수지로는 메틸 메타크릴레이트와 메틸 아크릴레이트를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한 가장 바람직하게는 30,000~300,000 범위의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 스킨층은 표면 보호 기능만이 아니라 우수한 광학 특성의 발현을 위하여 균일한 표면 거칠기를 가지도록 엠보 패턴이 형성되어 있는데, 상기 엠보 패턴은 일정한 모양으로 형성될 수도 있고 또는 무정형의 패턴을 가질 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스킨층은 두께가 5~50 ㎛, 총 필름 두께의 40% 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 스킨층의 두께가 5 ㎛보다 작으면 제조되는 광 확산 필름의 층간 두께 차이로 인하여 계면 불안정 현상이 발생할 뿐만 아니라 표면 보호 기능을 제대로 수행하지 못한다. 한편, 스킨층의 두께가 50 ㎛를 초과하거나 총 두께의 40%를 초과하면, 제조되는 광 확산 필름의 표면 경도 및 내스크래치성은 향상될 수 있으나, 내충격성이 저하될 수 있다.
첨가제
본 발명의 코어층 또는 스킨층을 이루는 수지에는 탈크, 실리카, 마이카, 알루미나 등의 첨가제를 넣어 사용할 수 있으며, 이와 같이 무기충진재를 첨가할 경우 기계적인 강도 및 열변형 온도 등의 물성을 향상시킬 수 있다. 또한, 자외선 흡수제, 열안정제, 산화방지제, 난연제, 활제, 염료 및/또는 안료 등을 더 포함할 수 있다. 이들 첨가제들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 그 사용량이나 사용법이 공지되어 있다.
제조방법
본 발명의 코어층 및 스킨층이 구비된 광 확산 필름을 제조하기 위해서는, 엠보 패턴이 부여된 폴리싱 롤을 가지는 공압출 성형법을 이용한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 코어층을 구성하는 수지와 스킨층을 구성하는 수지를 각각의 압출기 21 및 22에서 용융, 혼련한 후 피드 블록 다이나 멀티 매니폴드 다이(23)에 공급한다. 이것을 다이(24)를 통하여 냉각롤 25, 26 및 27에 토출하여 냉각시킴으로써, 코어층(11)의 적어도 한 면에 엠보 패턴을 가지는 스킨층(12)이 적층된 본 발명의 다층 광 확산 필름을 제조한다.
본 발명에서 엠보 패턴을 가지는 스킨층(12)은, 표면의 엠보 형상으로 인하여, 광 확산 필름의 표면에 균일한 거칠기를 부여하게 되고 이는 결국 높은 헤이즈 및 전광선 투과율을 달성하도록 하는 효과가 있다.
이러한 광학 특성의 발현을 목적으로, 일정 수준의 엠보 패턴을 형성하기 위해, 본 발명은 필름의 압출 성형 과정에서 사용되는 냉각롤(26) 표면에 필름 엠보 모양의 반대형을 갖도록 샌드 블라스팅 처리하여 고무 롤(25)로 협지하는 방법을 채용하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 고무 롤(25)에도 샌드 블라스팅 또는 표면 코팅 등의 방법으로 무늬 또는 엠보 형상을 부여할 수 있다.
도 1a는 스킨층(12)이 코어층(11)의 한쪽 면에 적층된 2층 구조를 가지는 광 확산 필름을 나타내고 있으며, 도 1b는 스킨층(12)이 코어층(11)의 양쪽 면에 적층된 3층 구조를 가지는 광 확산 필름을 나타낸다.
상기 광 확산 필름의 총 두께(코어층의 두께와 스킨층 두께의 합)는 60~450 ㎛인 것이 바람직하다. 두께가 60 ㎛ 미만일 경우 너무 얇기 때문에 컬이 발생하기 쉽고, 450 ㎛를 초과할 경우 백라이트 유닛의 두께가 커져 액정 표시 장치의 박형화 요구를 만족시키기 어렵다.
또한, 스킨층(12)의 두께는 단면 기준으로 5~50 ㎛ 범위로 적층하되, 전체 필름 두께(코어층의 두께와 스킨층 두께의 합)의 40%를 넘지 않는 것이 좋다.
본 발명의 목적은 코어층의 적어도 한쪽 면에 일정한 엠보 패턴을 갖는 스킨층을 적층시킴으로써 보호필름이 필요없는 광 확산 필름을 제공하는 것이다. 이에 따라, 보호 필름 사용에 따른 고비용 문제가 해결되고, 생산공정 단순화가 가능하여 생산성 향상이 기대된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술 적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1
도 2와 같은 장치를 설치한 성형기에 의하여 필름을 제조하였다. 압출기 1(21)에서 코어층을 이루는 폴라카보네이트(PC) 수지(치메이(Chimei)사, PC-110 grade)를 270℃로 용융 혼련시키고, 압출기 2(22)에서 스킨층을 이루는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 수지(스미토모(Sumitomo)사 MG-5 grade)를 240℃로 용융 혼련시킨 후, 피드 블럭에서 적층시켰다. 이때, 각 수지층의 두께는 폴리카보네이트 수지층이 115㎛, PMMA 수지층이 15㎛가 되도록 조절되었다. 그 후 T 다이를 통해 토출된 수지층은 롤 25 및 26 사이를 통과함으로써 PMMA 수지층 표면에 엠보 형상이 부여되었다.
T 다이는 폭 600mm, 제1(25), 제2(26)및 제3(27) 냉각롤은 각각 고무 롤, 샌드 블라스트 처리된 롤 및 스틸 롤을 사용하였다. T 다이의 온도는 250℃, 제1, 제2 및 제3롤 온도는 각각 100℃, 140℃, 130℃로 설정하였다.
실시예 2
필름을 제조하는 방법은 기본적으로 실시예 1의 방법과 동일하나, PC 수지층의 두께가 100 ㎛, PMMA 수지층의 두께가 30 ㎛인 필름을 제조하였다.
비교예 1
필름을 제조하는 방법은 기본적으로 실시예 1의 방법과 동일하나, PMMA 수지층이 없고 PC 수지층으로만 이루어진 필름을 제조하였다.
비교예 2
필름을 제조하는 방법은 기본적으로 실시예 1의 방법과 동일하나, PC 수지층의 두께가 125㎛, PMMA 수지층의 두께가 3㎛ 인 필름을 제조하였다.
비교예 3
필름을 제조하는 방법은 기본적으로 실시예 1의 방법과 동일하나, PC 수지층의 두께가 70㎛, PMMA 수지층의 두께가 60㎛ 인 필름을 제조하였다.
물성 평가 시험
표면 경도의 측정은 연필 긁기 시험 (JIS-K-5401)을 이용하고, 내스크래치성 측정은 JIS-K-5400을 이용하여 실시하였다. 내충격성은 낙구 충격 테스트를 통해 측정하였는데, 그 방법은 40g 짜리 구형 쇠 구슬을 50cm 높이에서 시편에 떨어뜨린 후 시편의 깨짐 여부를 평가하는 것이다. 이때 양호한 결과는 시편에 크랙(crack) 발생이 없어야 한다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112007063238115-pat00001
상기 결과로부터, 실시예 1 내지 2의 광 확산 필름은 H 이상의 우수한 표면 경도, 내스크래치성 및 내충격성을 동시에 나타냄을 알 수 있다. 스킨층이 없고 코어층으로만 이루어진 비교예 1의 필름은 표면 경도가 낮고, 내스크래치성이 불량한 결과를 초래하였다. 비교예 2의 필름은 낮은 스킨층 두께로 인해, 계면 불안정이 발생하고, 두께 평활도에도 불량을 보였으며 표면 경도가 낮고, 내스크래치성이 불량하였다. 스킨층의 두께가 총 필름 두께의 40%를 초과하는 비교예 3의 필름은 표면 경도와 내스크래치성은 양호하나, 내충격성이 불량한 결과를 나타내었다.
결론적으로, 본 발명의 방법에 따라 제조되는 다층 광 확산 필름은 보호 필름이 필요 없는 수준의 표면 특성을 가지면서, 양호한 광학 특성을 발현할 수 있다.
이상 첨부된 표를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된, 2층 구조를 가지는 다층 광 확산 필름이고,
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된, 3층 구조를 가지는 다층 광 확산 필름이다.
11 : 코어층
12 : 표면에 부여된 엠보 패턴이 부여된 스킨층
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라 다층 필름을 제조하기 위해 사용되는 압출 공정 설비의 개략도이다.
21 : 압출기 1(메인 압출기)
22 : 압출기 2(서브 압출기)
23 : 피드블럭
24 : 다이
25 : 고무 롤(또는 샌드블라스트 처리된 스틸 롤)
26 : 샌드블라스트 처리된 스틸 롤
27 : 스틸 롤

Claims (14)

  1. 코어층 및 표면에 엠보 패턴이 형성되어 있는 스킨층을 포함하며, 상기 스킨층의 두께는 5~50 ㎛이고 총 필름 두께의 40% 이하이며 H 이상의 표면 경도를 갖는 다층 광 확산 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코어층은 열가소성 수지로 이루어지는, 다층 광 확산 필름.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 메타아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인, 다층 광 확산 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스킨층은 아크릴계 수지로 이루어지는, 다층 광 확산 필름.
  5. 제4항에 있어서, 상기 아크릴계 수지는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크 릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 모노글리세롤 아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 지환식 아크릴계 수지 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는, 다층 광 확산 필름.
  6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 스킨층을 포함하는, 다층 광 확산 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 필름의 총 두께가 60~450 ㎛인 다층 광 확산 필름.
  8. 삭제
  9. 코어층 및 표면에 엠보 패턴이 형성되어 있는 스킨층을 공압출 성형에 의하여, 상기 스킨층의 두께는 5~50 ㎛이고 총 필름 두께의 40% 이하가 되도록 적층하는 다층 광 확산 필름의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 코어층은 메타아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 열가소성 수지로 이루어지는, 다층 광 확산 필름의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 스킨층은 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 모노글리세롤 아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 지환식 아크릴계 수지 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 아크릴계 수지로 이루어지는, 다층 광 확산 필름의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 하나 이상의 스킨층을 포함하도록 적층된, 다층 광 확산 필름의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 필름의 총 두께가 60~450 ㎛인 다층 광 확산 필름의 제조방법.
  14. 삭제
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