KR101100382B1 - 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름 - Google Patents

향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리즘, 렌즈, 또는 하드코팅과 같은 후가공 후에 수직 휘도 값을 상승시키며 다른 광학적 특성 또한 우수한 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름은 두께 50~500㎛의 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 하고, 상기 기재필름의 적어도 한 면에 고분자 이접착층으로서 프라이머층을 형성한 광학용 필름으로서, 상기 프라이머층은 우레탄, 아크릴 또는 폴리에스테르 공중합체 수지를 바인더 수지로 사용하고, 기능성 경화제 및 평균입경 10~300㎚의 실리카 나노입자와 평균입경 5~80nm의 저굴절률을 가지는 반지구조의 할로우 실리카 나노입자를 포함하되, 상기 프라이머층에 사용되는 바인더 수지 20.0~90.0중량%, 상기 기능성 경화제 1.0~50.0중량%, 상기 실리카 나노입자 0.1~20.0중량% 및 상기 할로우 실리카 나노입자 0.1~20.0중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
폴리에스테르 필름, 프라이머층, 휘도, 할로우 실리카 나노입자, 실리카 나노입자

Description

향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름{OPTICAL POLYESTER LAMINATED FILM WITH IMPROVED BRIGHTNESS}
본 발명은 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리즘, 렌즈, 또는 하드코팅과 같은 후가공 후에 수직 휘도 값을 상승시키며 다른 광학적 특성 또한 우수한 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 관한 것이다.
일반적으로, 폴리에스테르 적층필름은 치수 안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 디스플레이 기기뿐만 아니라 여러 산업용 재료로 그 이용 범위가 매우 넓다.
이러한 폴리에스테르 적층필름 중 광학용 폴리에스테르 필름의 경우 프라이머층은 아크릴계 또는 폴리에스테르계 바인더를 사용하고, 생산공정적인 주행성으로 인해 80~200nm의 실리카 또는 알루미나 입자를 사용하는데, 이럴 경우 백라이트에서 발사되는 빛이 필름을 통과하면서 분산되고 손실이 생겨 수직으로 통과하여 올라오는 빛이 감소하며, 프리즘, 렌즈, 반사방지층 또는 하드 코팅과 같은 후가공시에 휘도 저하의 문제가 발생하고 있다.
따라서, 휘도를 향상시키기 위해서는 프라이머층에서부터 굴절률을 조절하여 빛의 손실을 줄일 수 있는 구조가 필요한 실정이다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하고 종래의 요구사항에 부응하기 위해, 프라이머층에 굴절률 구배를 주어 빛의 손실을 줄일 수 있는 구조를 만들어 프리즘, 렌즈, 또는 하드코팅과 같은 후가공 후에 수직 휘도 값을 상승시키며 다른 광학적 특성 또한 우수한 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적은, 두께 50~500㎛의 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 하고, 상기 기재필름의 적어도 한 면에 고분자 이접착층으로서 프라이머층을 형성한 광학용 필름으로서, 상기 프라이머층은 우레탄, 아크릴 또는 폴리에스테르 공중합체 수지를 바인더 수지로 사용하고, 기능성 경화제 및 평균입경 10~300㎚의 실리카 나노입자와 평균입경 5~80nm의 저굴절률을 가지는 반지구조의 할로우 실리카 나노입자를 포함하되, 상기 프라이머층에 사용되는 바인더 수지 20.0~90.0중량%, 상기 기능성 경화제 1.0~50.0중량%, 상기 실리카 나노입자 0.1~20.0중량% 및 상기 할로우 실리카 나노입자 0.1~20.0중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 의해 달성된다.
여기서, 상기 할로우 실리카 나노입자의 굴절률은 1.40~1.55인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기재필름의 면은 전 광선투과율이 85% 이상, 헤이즈 값이 0.3~2%이하인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기재필름과 상기 프라이머층 사이의 접착력은 65℃, 95%습도 하에서 96시간 내습성 테스트 후 100%인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기재필름은 이축배향 폴리에스테르 필름이고, 상기 프라이머층은 상기 이축배향 폴리에스테르 필름의 1축 연신 후 적어도 한 면에 도포되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 프라이머층의 두께는 0.01 ~ 5.00㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 프리즘, 렌즈 또는 하드코팅과 같은 후가공 공정 후에 (수직) 휘도 값이 향상되는 등의 효과를 가진다.
따라서, 본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 따르면 필름의 프리즘 렌즈가공이나 하드코트가공, AR 가공 및 확산 등의 후가공시의 휘도 상승 효과가 우수하기 때문에 각종 광학용 부재의 전반에 걸쳐 사용될 수 있다. 특히 광학용 필름으로서, LCD에 사용되는 프리즘 시트용 베이스필름이나 백라이트용 베이스필름, 하드코트 가공이나 AR 필름용 베이스필름 및 CRT에서 보호필름 등으로서 유용한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름은, 종래의 광학용 폴리에스테르 적층필름과는 달리, 두 가지의 다른 구조 및 굴절률을 가지는 나노 입자를 이용하여 굴절률 구배를 통한 휘도 상승 효과 및 다른 모든 광학적 특성에서 우수한 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름은 광학용으로 (수직) 휘도를 상승시키기 위한 방법으로서 산업에서 일반적으로 사용되는 우레탄계, 아크릴계 또는 폴리에스테르계(CoPET) 공중합체 수지를 바인더 수지로 사용하고 동시에 입자 두 가지를 넣어 밀도 차에 의한 프라이머층의 상하부 구조가 달라지면서, 빛의 투과율 상승에 도움을 주며, 또한 프라이머층의 후가공시 프라이머층 단계에서부터 굴절률 구배가 이루어지며 휘도 상승에도 효과가 있어서 광학적 특성이 우수한 각종 광학용 부재 전반에 사용될 수 있는 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름은 두께 50~500㎛의 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 하고, 상기 기재필름의 적어도 한 면에 고분자 이접착층으로서 프라이머층을 형성한 광학용 필름으로서, 상기 프라이머층은 우레탄, 아크릴 또는 폴리에스테르 공중합체 수지를 바인더 수지로 사용하고, 기능성 경화제 및 평균입경 10~300㎚의 실리카 나노입자와 저굴절률을 가지는 5~80nm 반지구조의 할로우 실리카 나노입자를 포함하되, 상기 프라이머층에 사용되는 바인더 수지 20.0~90.0중량%, 상기 기능성 경화제 1.0~50.0중량%, 상기 실리카 나노입자 0.1~20.0중량% 및 상기 할로우 실리카 나노입자 0.1~20.0중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름을 형성하는 공중합 폴리에스테르계 수지란, 디카르복실산 성분과 분지된 글리콜 성분을 구성성분으로 하는 것이 바람직하다.
상기 분지된 글리콜 성분으로서는 예컨대 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-이소프로필-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-n-헥실-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-n-부틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-n-헥실-1,3-프로판디올, 2,2-디-n-부틸-1,3-프로판디올, 2-n-부틸-2-프로필-1,3-프로판디올 및 2,2-디-n-헥실-1,3-프로판디올 등을 들 수 있다. 상기 분지된 글리콜 성분은 전체 글리콜 성분 중에 10몰% 이상의 비율로 함유시키는 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 20몰% 이상의 비율이다. 또한 상기의 분지된 글리콜 성분은 전체 글리콜 성분 중에 80몰% 이하의 비율로 함유시키는 것이 바람직하다. 10몰% 미만에서는 이축배향 폴리에스테르 필름과의 접착성이 불충분하게 되는 경향이 있다. 상기 화합물 이외의 글리콜 성분으로서는, 에틸렌글리콜이 가장 바람직하다. 소량이면, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 헥산디올 또는 1,4-시클로헥산디메탄올 등을 사용하여도 좋다.
또한, 공중합 폴리에스테르계 수지에 구성성분으로서 함유되는 디카르복실산 성분으로서는, 테레프탈산 및 이소프탈산이 가장 바람직하다. 소량이면 다른 디카르복실산, 특히 디페닐카르복실산 및 2,6-나프탈렌디카르복실산의 방향족디카르복실산을 가하여 공중합시켜도 좋다. 상기 디카르복실산 성분 외에, 수분산성을 부여시키기 위해서, 5-술포이소프탈산을 1∼10몰%의 범위로 사용하는 것이 바람직하고, 예컨대 술포테레프탈산, 5-술포이소프탈산, 4-술포나프탈렌이소프탈산-2,7-디카르복실산 및 5-(4-술포페녹시) 이소프탈산 및 그 염류 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름의 이접착층(프라이머층)은 분산된 우레탄 수지, 아크릴 또는 폴리에스테르 공중합체 수지에 가공할 때 프라이머 층 위에 코팅하는 UV경화성 수지와의 접착력을 증대시키며, 네트워크 형성으로 인하여 내구성 역시 향상되는 역할을 한다.
본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름의 수용성 코팅액에 사용하기 위하여 계면 활성제를 이용하며, 기재필름의 습윤성을 증가시키고 코팅액을 균일하게 도포하기 위해 공지의 음이온 또는 비이온 계면활성제를 필요량 사용하여 기재필름에 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에서 상기 기재필름은 이축배향 폴리에스테르 필름이고, 상기 프라이머층은 상기 이축배향 폴리 에스테르 필름의 1축 연신 후 적어도 한 면에 도포되는 것이 바람직하다. 이 때 수지가 도포된 프라이머층의 두께는 0.01 ~ 5.00㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.01~3.00㎛이다. 이는 코팅 두께가 0.01㎛ 보다 얇으면 투명성은 양호해지나 후가공시 접착력이 떨어지며, 5㎛보다 두꺼울 경우 접착특성은 우수하나 투명성 및 코팅성이 저하되어 바람직하지 않기 때문이다.
또한 본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에서는 코팅성 및 기능성 향상을 위하여 코팅액에 첨가제를 사용할 수 있고, 그러한 첨가제로는 유기입자, 무기입자, 소포제 등을 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 수용성 고분자 프라이머층에 수지와 굴절률 차이가 비교적 적은 무기 입자를 함유시켜 주행성을 확보할 수 있지만, 무기입자의 평균입경이 500㎚를 초과하게 되면 헤이즈에 지장을 주는 문제가 발생된다. 이에 본 발명에서 사용하는 실리카 무기입자의 크기는 10~300㎚ 범위의 입자크기를 가지며, 또한 굴절률 구배를 통해 수직 휘도를 상승시키기 위해 저굴절률을 가지는 반지구조의 할로우(준공형) 실리카 나노입자는 5~80 nm의 범위를 가질 수 있다. 또한 상기 할로우 실리카 나노입자의 굴절률은 1.40~1.55인 것이 가장 바람직하다. 왜냐하면 보통 일반적인 실리카 입자 경우 굴절률 범주가 1.55~1.65이므로 할로우 실리카 나노입자의 굴절률이 1.40~1.55 범위에 있어야 굴절률 구배 현상을 일으켜 프라이머층에서 나타나며, 휘도 증진에 도움을 주기 때문이다.
또한 본 발명에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에서 상기 기재필름의 면은 전 광선투과율이 85% 이상, 헤이즈 값이 0.3~2%이하인 것 을 특징으로 하고, 상기 기재필름과 상기 프라이머층 사이의 접착력은 65℃, 95%습도 하에서 96시간 내습성 테스트 후 100%인 것을 특징으로 한다.
이하, 다양한 실시예와 비교예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1]
실시예 1에서 프라이머층은 물 73.8중량%에 아크릴 수지 30중량%이 물에 분산된 아크릴 수지 수분산액 20.0중량%, 멜라민 경화제 30중량%가 물에 분산된 경화제 수분산액 5중량%에 음이온계 계면활성제 10중량%가 물에 분산된 계면활성제 수분산액 1.0중량%, 평균입경 80nm의 콜로이드성 실리카입자 70중량%가 물에 분산된 콜로이드성 실리카 입자 수분산액 0.1중량%와 평균입경 20nm, 굴절률이 1.48인 반지구조를 가지는 할로우 실리카 나노입자 70중량%가 물에 분산된 할로우 실리카 나노입자 수분산액 0.1중량%를 사용하여 도포액을 제조하였다.
본 실시예에서 사용한 폴리에스테르 기재는 도레이새한㈜에서 생산되는 188㎛의 PET 필름이고 PET 필름을 1축 연신 후 도포한 다음 2축 연신하여 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 2에서 프라이머층은 물 73.8중량%에 코폴리에스테르(CoPET) 수지 30중량%이 물에 분산된 폴리에스테르 공중합체 수지 수분산액 20.0중량%, 멜라민 경화제 30중량%가 물에 분산된 경화제 수분산액 5중량%에 음이온계 계면활성제 10중량%가 물에 분산된 계면활성제 수분산액 1.0중량%, 평균입경 80nm의 콜로이드성 실리카입자 70중량%이 물에 분산된 콜로이드성 실리카 입자 수분산액 0.1중량%와 평 균입경 20nm, 굴절률이 1.48인 반지구조를 가지는 할로우 실리카 나노입자 70중량%가 물에 분산된 할로우 실리카 나노입자 수분산액 0.1중량%를 사용하여 도포액을 제조하였다.
본 실시예에서 사용한 폴리에스테르 기재는 도레이새한㈜에서 생산되는 188㎛의 PET 필름이고 PET 필름을 1축 연신 후 도포한 다음 2축 연신하여 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다.
[비교예 1]
비교예 1에서 프라이머층은 물 73.9중량%에 아크릴 수지 30중량%이 물에 분산된 아크릴 수지 수분산액 20.0중량%, 멜라민 경화제 30중량%가 물에 분산된 경화제 수분산액 5중량%에 음이온계 계면활성제 10중량%가 물에 분산된 계면활성제 수분산액 1.0중량%, 평균입경 80nm의 콜로이드성 실리카입자 70중량%이 물에 분산된 콜로이드성 실리카 입자 수분산액 0.1중량%를 사용하여 도포액을 제조하였다.
본 비교예에서 사용한 폴리에스테르 기재는 도레이새한㈜에서 생산되는 188㎛의 PET 필름이고 PET 필름을 1축 연신 후 도포한 다음 2축 연신하여 광학용 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다.
[비교예 2]
비교예 1에서 프라이머층은 물 73.9중량%에 코폴리에스테르(CoPET) 수지 30중량%이 물에 분산된 폴리에스테르 공중합체 수지 수분산액 20.0중량%, 멜라민 경화제 30중량%가 물에 분산된 경화제 수분산액 5중량%에 음이온계 계면활성제 10중량%가 물에 분산된 계면활성제 수분산액 1.0중량%, 평균입경 80nm의 콜로이드성 실 리카입자 70중량%이 물에 분산된 콜로이드성 실리카 입자 수분산액 0.1중량%를 사용하여 도포액을 제조하였다.
본 비교예에서 사용한 폴리에스테르 기재는 도레이새한㈜에서 생산되는 188㎛의 PET 필름이고 PET 필름을 1축 연신 후 도포한 다음 2축 연신하여 광학용 폴리에스테르 적층필름을 제조하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 도포액으로 188㎛의 PET 필름에 도포하여 열경화시킨 후 NIPPON DENSHOKU사에서 제조된 HAZE 측정기를 이용하여 탁도와 투과율을 측정하였다.
[실험예 2]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 도포액으로 188㎛의 PET 필름에 도포하여 열경화시킨 후 TOPCON사에서 제조된 BM7으로 각각의 휘도 값을 측정하였다. 여기서 비교예 1을 기준으로 휘도 값 5000cd를 100%로 하고 상대적인 휘도 값을 비교 실험 하였다.
상기 실험예 1 및 실험예 2에 따른 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
항목 기재
두께
(㎛)		 바인더 경화제 할로우 실리카 나노입자 탁도/
투과율		 휘도
실시예1 188 아크릴 바인더 멜라민 O 0.49/92.1 102%
실시예2 188 폴리에스테르
(CoPET) 바인더		 멜라민 O 0.78/91.1 101%
비교예1 188 아크릴 바인더 멜라민 X 0.47/91.9 100%
비교예2 188 폴리에스테르
(CoPET) 바인더		 멜라민 X 0.78/90.9 99%
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름은 프라이머층에 굴절률 구배를 주어 빛의 손실을 줄일 수 있는 구조를 만든 결과 프리즘, 렌즈 또는 하드코팅과 같은 후가공 후에 수직 휘도 값이 비교예에 비해 상승됨을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름에 있어서,
    두께 50~500㎛의 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 하고, 상기 기재필름의 적어도 한 면에 고분자 이접착층으로서 프라이머층을 형성한 광학용 필름으로서,
    상기 프라이머 층은 바인더 수지 20.0~90.0중량%, 기능성 경화제 1.0~50.0중량%, 실리카 나노입자 0.1~20.0중량% 및 반지구조의 할로우 실리카 나노입자 0.1~20.0중량%로 이루어지고,
    상기 바인더 수지는 디카르복실산 성분과 분지된 글리콜 성분을 구성성분으로 하는 폴리에스테르 공중합체 수지를 사용하되, 상기 분지된 글리콜 성분은 전체 글리콜 성분 중에 10몰%~80몰% 비율로 함유시키고,
    상기 실리카 나노입자의 평균입경은 10~300㎚이고,
    상기 할로우 실리카 나노입자의 평균입경은 5~80nm이며, 굴절률은 1.40~1.55인 것을 특징으로 하는, 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기재필름의 면은 전 광선투과율이 85% 이상, 헤이즈 값이 0.3~2%이하인 것을 특징으로 하는, 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기재필름과 상기 프라이머층 사이의 접착력은 65℃, 95%습도 하에서 96시간 내습성 테스트 후 100%인 것을 특징으로 하는, 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기재필름은 이축배향 폴리에스테르 필름이고, 상기 프라이머층은 상기 이축배향 폴리에스테르 필름의 1축 연신 후 적어도 한 면에 도포되는 것을 특징으로 하는, 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름.
  6. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프라이머층의 두께는 0.01 ~ 5.00㎛인 것을 특징으로 하는, 향상된 휘도를 가진 광학용 폴리에스테르 적층필름.
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