KR101272120B1

KR101272120B1 - 표면 몰폴로지가 조절된 광학필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101272120B1
Application number: KR1020090084348A
Authority: KR
Inventors: 조용균; 이철호; 황유석; 김혁전; 김기엽; 손성호; 김기범; 정광진; 최준태
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2013-06-10
Also published as: WO2011031038A2; EP2475515A2; CN102574342A; JP2013503761A; KR20110026616A; US20120171392A1; WO2011031038A3

Abstract

본 발명은 평판 표시 장치(FPD, Flat Panel Display)에 사용되는 광학 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 용액 캐스팅방법으로 제조되는 광학필름의 표면에 10 나노미터 ~ 100 마이크로미터의 곡률 반경을 가지는 움푹 파인 크레이터(crater)를 만들고, 크레이터와 크레이터의 사이에는 플라토(platau)를 만들어 광학필름에 조도를 부여하는 방법과 이 방법을 통해 제조되는 광학필름에 관한 것이다.

광학필름, 평판표시장치, 셀룰로오스 아실레이트, 헤이즈, 광학 보상 필름, 하드 클리어 필름, 앤티 리플렉션 필름, 앤티 글래어 필름, 로우 리플렉션 필름, 코팅 속도, 기포 함입 속도, 편광판

Description

표면 몰폴로지가 조절된 광학필름 및 그 제조방법{Optical films with controlled surface morphology and the method of manufacturing the same}

본 발명은 용액 캐스팅방법에 의해 제막된 필름의 표면을 수분을 함유한 공기로 건조함으로써, 크레이터와 플라토를 갖는 표면 몰폴로지를 형성함으로써 표면 조도가 조절된 광학필름을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 표면 모폴로지가 조절된 광학필름에 관한 것이다.

평판 디스플레이 장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display)나 오엘이디(Organic Light Emitting Diode) 표시 장치에는 편광판이 사용되고 편광판을 제조하기 위해서는 PVA 필름과 더불어 편광자 보호 광학 필름 및 광보상 필름이 사용된다. 사용자가 직접 눈으로 보는 면에 사용되는 편광자 보호 지지용 광학필름의 경우에는 눈부심 방지를 위해서 앤티 글래어 코팅, 로우 리플렉션 코팅, 앤티 리플렉션 코팅 등을 하며 표면 경도 및 빛 투과도 향상을 위해 하드 클리어 코팅 등을 한다. 현재, 광학필름의 표면 코팅에 있어서 코팅 생산성은 코팅 공정 중의 유체역 학적 불안정성에 의해 제한된다. 주요 불안정 현상은 코팅 속도를 증가시킴에 따라 나타나는 기포 발생이나 리빙(ribbing) 현상 이다. 이러한 기포 발생은 표면의 조도에 따라 현격하게 감소하는 경향이 있다(Aiche Journal, 33권, 141page, 1987). 리빙에 의한 코팅 불안정성도 기재 표면에 조도를 높임으로써 표면 내 모세관 흐름을 유발시켜 억제할 수 있다. 따라서, 조도가 높은 기재를 사용하면 기포 발생과 리빙 현상을 억제하여 코팅 속도를 증가시켜 생산성 향상을 얻을 수 있는 것이다. 또한, 표면의 조도 증가는 코팅 층과 기재층 간의 접착력을 증가시킬 수 있기 때문에 최종 코팅 필름의 기계적 물성 향상에도 도움이 된다.

편광판 생산 공정에서는 폴리비닐알코올 필름과 편광자 보호용 필름 또는 광보상 필름과의 합지과정에서 접착제를 사용한다. 이러한 합지과정에서도 리빙에 의해 편광판의 주름이 발생할 수 있고 합지공정을 고속화할 때에는 접착제와 폴리비닐알코올 필름 사이에 또는 접착제와 편광자 보호용 필름 또는 광보상 필름 사이에 기포가 함입되어 편광판 생산성을 저해할 수도 있다. 이 경우에도 조도가 높은 기재를 사용하여 합지 속도를 증가시킬 수 있다.

일반적으로 공기 함입은 코팅액의 점도가 높을수록, 또한 코팅액의 계면장력이 낮을수록 잘 발생하여 코팅 최고 속도를 한정하게 된다(Aiche Journal, 33권,141page,1987). 하지만, 코팅액의 점도가 높고 계면 장력이 낮은 경우에도 표면 몰폴로지 조절을 통해 조도가 조절된 필름을 사용하면 코팅 생산성 효과를 더욱 크게 얻을 수 있다.

본 발명자들은 위에 설명한 대로 표면 코팅 광학 필름의 코팅 생산성과 편광 판 합지 공정의 생산성을 향상시키기 위해서 광학필름의 조도를 필름 전면에 걸쳐 균질하게 확보하기 위한 방법을 강구하여 왔다. 그 중에서 수분 함량이 조절된 건조용 공기를 광학필름 제막 공정의 건조에 사용함으로써 필름 표면에서의 몰폴로지를 조절하여 조도가 조절된 필름을 만드는데 성공하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 광학필름의 표면 조도를 조절하여 광학필름의 표면을 코팅할 때, 코팅 속도를 향상시켜 표면 코팅 필름의 생산성을 향상시키는 것과, 편광판 생산공정의 생산성을 향상시키는데 그 목적이 있다. 따라서, 본 발명은 표면의 조도가 조절된 광학 필름 및 이의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.

보다 구체적으로 본 발명은 고분자 용액을 용액 캐스팅(solvent casting)한 후, 건조하여 제조한 광학필름에 있어서, 용액 캐스팅 후 건조 시 고분자 용액에 사용된 용매와 비친화성인 가스(gas)를 포함한 건조 공기를 이용하여 필름표면에 크레이터(crater) 및 플라토(platau)를 형성하여 표면 조도를 조절한 광학 필름에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 고분자 용액에 사용된 용매와 비친화성인 개스는 수증기이 다.

본 발명에서 상기 광학필름은 그 종류가 제한되지 않으나, 구체적으로 예를 들면, 셀룰로오스 아실레이트계 필름, 아크릴계 필름, 폴리노르보논계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 폴리술폰계 필름, 폴리에테르술폰계 필름, 폴리스티렌계 필름, 폴리에테르에테르케톤계 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 폴리비닐아세테이트계 필름 등이다.

또한, 본 발명은 용액 캐스팅 방법에 의한 광학필름 제조방법에 있어서, 고분자용액을 이용하여 용액 캐스팅한 후, 건조 시 고분자용액에 사용된 용매와 비친화성인 개스(gas)를 포함한 건조 공기를 캐스터 내에 공급하여 캐스트 층의 건조 공기 접촉 면에 크레이터(crater)를 만들고, 상기 크레이터와 크레이터의 사이에는 플라토(platau)를 만들어 최종 필름 표면의 조도를 조절하는 광학필름 제조방법에 관한 것이다.

이하 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

일반적으로 평판 디스플레이용 광학필름은 용액 캐스팅 법이나 용융 압출법에 의하여 제조된다. 용액 캐스팅 법의 경우에는 셀룰로오스 아실레이트 수지, 폴리노보넨계 수지 등을 사용할 수 있으며 용융압출법의 경우에는 아크릴계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 지방족 환상올레핀(COP) 등의 수지가 주로 사용된다.

본 발명은 주로 셀룰로오스 아실레이트 필름의 제조방법에 관해 설명하지만 본 발명으로 제조할 수 있는 광학필름의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.

용액 캐스팅의 경우에는 고분자 용액은 캐스터 내의 스틸벨트나 드럼 위에 캐스팅되어 일부 건조되고 텐터나 건조기를 지나면서 완전히 건조되어 와인더에서 필름의 형태로 감아진다. 용액 캐스팅 공정에서는 캐스터 내에서의 건조 공기의 상대습도를 조절함으로써 캐스팅된 용액 층의 표면에서 물방울 흔적을 만들 수 있으며, 이 물방울의 크기는 상당히 좁은 크기 분포를 갖는다. 건조 공기의 상대 습도와 건조 속도를 조절함으로써 물방울 흔적의 크기와 분포를 조절할 수 있으므로 광학필름 표면의 조도를 조절할 수 있다. 캐스터 내에 캐스팅된 용액 층의 건조 공기와 직접 닿는 면은 대류 건조에 의해 스킨 층이 급격히 형성되게 되는데 스킨 층이 고화되기 전에 표면 몰폴로지를 조절함으로써 광학필름의 조도를 조절할 수 있다. 캐스팅된 층이 캐스터를 떠날 때는 캐스트 층 내의 잔류 용매량이 10 ~ 70%의 범위 이지만 건조 공기가 접했던 면은 거의 고화가 진행되었기 때문에 물 방울 흔적은 텐터와 건조기를 지나면서도 유지되며 최종 필름에 존재하게 된다.

광학 필름에 주로 사용되는 하드 클리어 코팅이나 앤티 글래어 코팅, 로우 리플렉션 코팅 등의 코팅액들은 조도가 수 마이크론 이하인 경우에도 코팅 과정 중에 기재 면의 거친면을 메우게 되고 건조 공기와 접하는 부분은 레벨링이 되어 코팅면이 편평해지게 된다. 따라서, 굴절율이 기재에 맞게 조절된 코팅액들은 기재의 조도가 높더라도 기재의 표면 헤이즈를 충분히 없앴을 수 있어 기재 표면의 조도에 의한 헤이즈는 최종 코팅필름에 나타나지 않게 된다. 결론적으로 말하자면, 본 발명의 필름 표면 조도 조절기술로 제조되는 필름은 최종 표면 코팅 필름의 목표 광학 성질에는 영향을 미치지 않으면서 코팅 생산성 증가를 제공할 수 있는 것이다.

본 발명에 의해 만들어지는 조도가 조절된 필름의 경우에는 물방울 흔적에 따라 필름의 헤이즈를 조절하여 앤티 글래어 필름이나 광확산 필름으로써 직접 사용할 수도 있다.

IPS 모드나 VA 모드용으로 사용되는 광보상 필름을 제조하기 위한 방법으로는 광학 이방성 조절이 가능한 저분자 물질을 수지에 직접 첨가하여 사용하는 경우와 이와 더불어서 필름의 연신을 수행하는 경우 등이 이미 많은 특허에 공지되어 있다. 위와 같은 과정으로 광보상 필름을 제조할 경우에도 용액 캐스팅 공정을 거치는 경우에는 본 발명의 방법으로 보상 필름 표면에 크레이터를 생성시켜서 표면 조도를 무리 없이 조절할 수 있다. 또한, 액정층을 셀룰로오스 아실레이트 필름 위에 코팅하고 방향성을 부여하여 TN 모드용 광보상 필름을 얻는 방법이 많은 특허에 공지되어 있는데 이 때 사용되는 기재인 셀룰로오스 아실레이트 필름에도 본 발명의 방법으로 제조되는 조도를 조절한 필름을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 고분자 용액은 셀룰로오스 아실레이트 수지, 용매 및 첨가제로 이루어진다.

본 발명에서 사용할 수 있는 셀룰로오스 아실레이트의 치환기는 아실기의 탄소원자수가 2∼20 인 것 중에서 어느 것이나 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 셀룰로오스 아실레이트의 치환도는 2.50 ~ 3.00이 사용되며 2.75 ~ 3.00이면 더욱 좋다. 또한, 서로 탄소 수의 개수가 다른 2개 이상의 아실기를 갖는 셀룰로오스 아실레이트도 사용될 수 있다. 이 경우, 탄소 수가 적은 아실기의 경우는 아세틸기인 것이 적당하고 탄소 수가 큰 아실기는 프로피오닐, 부티릴 등의 지방족 아실기 및 벤조일기 등의 방향족 구조도 포함된다.

본 발명에서 셀룰로오스 아실레이트의 분자량 범위는 중량평균 분자량이 200,000~350,000 범위인 것이 최종 필름의 기계적 성질, 치수 안정성, 광학내구성 등의 유지에 유리하다. 셀룰로오스 아실레이트의 분자량 분포도(중량평균분자량/ 수평균분자량)는 1.4 ~ 1.8 인 것이 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 셀룰로오스 아실레이트는 2종 이상을 사용할 수 있다.

상기 용매는 메틸렌 클로라이드, 초산 메틸, 케톤(ketone)류 및 알코올(alcohol) 류로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게 유기용매로는 할로겐화 탄화수소를 사용하는 것이 바람직하며 메틸렌 클로라이드를 사용하는 것이 상업 공정에 일반적으로 유리하다. 또한 필요에 따라 할로겐화 탄화수소 이외의 유기용매를 혼합하여 사용할 수도 있다. 할로겐화 탄화수소 이외의 유기용매로는 에스테르, 케톤, 에테르, 알코올 등을 포함한다. 대개의 경우는 메틸렌 클로라이드를 주용매로 사용하고 알코올을 부용매로 사용하게 되는데 구체적으로는 메틸렌 클로라이드와 알코올을 80 : 20 ~ 95 : 5 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 셀룰로오스 아세테이트 필름 제조 시에는 용액 제조 공정에서 각종 첨가제를 첨가할 수 있으며, 대표적인 예로써 가소제, 미립자 분체, 계면활성제, 자외선 흡수제, 박리제, 파장분산조정제 및 광학 이방성 조절제 등이 있다. 이들 첨가제는 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.

가소제로는 인산 에스테르 및 프탈산 에스테르 또는 시트르산 에스테르에서 선택되는 카복실산 에스테르 등을 사용할 수 있다. 인산 에스테르의 예로는, 트리페닐 포스페이트(TPP), 비페닐 디페닐 포스페이트 및 트리크레실 포스페이트(TCP) 등을 들 수 있다. 프탈산 에스테르의 예로는 디메틸 프탈레이트(DMP), 디에틸 프탈레이트(DEP), 디부틸 프탈레이트(DBP), 디옥틸 프탈레이트(DOP), 디페닐 프탈레이트(DPP) 및 디에틸 헥실 프탈레이트(DEHP) 등이 있다. 시트르산 에스테르의 예로는 o-아세틸 트리에틸 시트레이트(OACTE) 및 o-아세틸 트리부틸 시트레이트(OACTB) 등을 들 수 있다. 다른 카복실산 에스테르의 예로는 부틸 올레이트, 메틸 아세틸 리신 올레이트, 디부틸 세바케이트 및 각종 트리 멜리트산 에스테르를 들 수 있다. 2종류 이상의 가소제를 함께 사용할 수도 있다. 가소제의 함량은 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여, 0.05 ∼ 30 중량부를 사용하는 것이 적당하다.

파장분산조정제로는, 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, 옥시벤조 페논계 화합물, 살리실산 에스테르계 화합물, 시아노기를 함유하는 화합물 등을 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상의 화합물을 혼합하여 사용할 수 있다. 파장분산조정제의 함량은 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여, 0.05 ∼ 30 중량부를 사용하는 것이 적당하다.

자외선 흡수제로서는 옥시 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산 에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 시아노 아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등을 사용할 수 있다. 이중에서 벤조트리아졸계 화합물이 바람직하 다. 본 발명에 유용한 벤조트리아졸계 자외선 흡수제의 구체적인 예로서, 2-(2′-히드록시-5′-메틸 페닐) 벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-3′,5′-디-tert-부틸 페닐) 벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-3′-tert-부틸-5′-메틸 페닐) 벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-3′,5′-디-tert-부틸)-5-클로로 벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-3′-(3″,4″,5″,6″-테트라 히드로 프탈이미드 메틸)-5′-메틸 페닐) 벤조트리아졸, 2,2-메틸렌 비스(4-(1,1,3,3-테트라 메틸 부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀), 2-(2′-히드록시-3′-tert-부틸-5′-메틸 페닐)-5-클로로 벤조트리아졸, 2,4 - 디히드록시 벤조페논, 2,2′-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-설퍼 벤조페논, 비스 (2-메톡시-4-히드록시-5-벤조일 페닐 메탄), 2,6-디-tert-부틸-p- 크레졸, 트리에틸렌 글리콜-비스(3-(3-tert-부틸-5-메틸-4-히드록시 페닐) 프로피오네이트),1,6- 헥산디올-비스 (3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시 페닐) 프로피오네이트), 2,4-비스-(n-옥틸 티오)-6-(4-히드록시-3,5-디-tert-부틸 아니릴노)-1,3,5-트리아진, 2,2-티오- 디에틸렌 비스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시 페닐) 프로피오네이트), 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시 페닐) 프로피오네이트, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시 벤질) 벤젠, 트리스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시 벤질)-이소시아뉴레이트 등을 들 수 있지만 이것 들만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 자외선 흡수 효과를 향상시키기 위하여 금속 산화물인 이산화규소, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 산화바륨, 산화주석, 산화마그네슘, 산화 몰리브덴, 산화 바나듐 등을 위에 서술한 자외선 흡수제와 함께 첨가할 수 있다.

미립자 분체는 필름의 컬 억제, 사용 중의 반송성, 롤 권취 상태에서의 합착방지 등을 양호하게 유지하기 위해 첨가되는데, 무기 화합물, 유기 화합물에서 선택되는 어느 것을 사용해도 좋다. 무기 화합물로는 규소를 함유하는 화합물, 이산화규소, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 산화바륨, 산화지르코늄, 산화스트론튬, 산화안티몬, 산화주석, 산화주석ㆍ안티몬, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 소성 카올린, 소성 규산칼슘, 수화규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘 등이 있다. 규소를 함유하는 무기 화합물이나 산화지르코늄 등이 사용하기에 가장 바람직하다. 상기 미립자는 평균 1차 입경이 80㎚ 이하이고, 바람직하게는 5 ~ 80㎚ 이며, 보다 바람직하게는 5 ~ 60㎚, 특히 바람직하게는 8 ~ 50㎚ 이다. 미립자 분체의 함량은 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여, 0.001 ∼ 5 중량부를 사용하는 것이 적당하다.

박리제로써는 인산계, 술폰산계, 카르본산계, 비이온(nonionic)계, 양이온(cation)계 계면 활성제 등이 사용될 수 있다. 용액의 0.005∼2 중량%를 사용하는 것이 좋다.

계면활성제로는 비이온(nonionic)성, 음이온(anion)성, 양이온(cation)성, 베타인(bataine)계, 불소계 계면활성제를 등을 사용할 수 있다. 바람직한 비이온(nonionic)계 계면활성제로써는 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 폴리옥시부틸렌, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌글리콜, 다가알코올지방산부분에스테르, 폴리옥시에틸렌다가알코올 지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리글리세린지방산에스테르, 지방산디에탄올아미드, 트리에타놀아민지방산부분에스테르 등을 사용할 수 있다. 음이온(anion)계 계면활성제로서는 카르본산염, 황산염, 술폰산 염,인산 에스테르 염이고,대표적인 것으로서는 지방산 염, 알킬 벤젠 술폰산 염, 알킬 나프탈렌 술폰산 염, 알킬 술폰산 염,α-올레핀 술폰산 염, α-술폰화 지방산 염, 알킬 황산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 황산염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 황산염,폴리옥시에틸렌스티렌화페닐에테르 황산염, 알킬 인산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 인산염 등이다. 양이온(cation)계 계면활성제로서는 제1∼제3 지방 아민염, 테트라 알킬 암모늄염,트리 알킬 벤질 암모늄염 등을 사용할 수 있다. 베타인계 계면활성제로서는 카르복시 베타인, 설포베타인, N-트리 알킬-N-카복시메틸 암모늄 베타인, N-트리 알킬-N-설포 알키렌 암모니움 베타인 등이다. 계면활성제의 함량은 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여, 0.001 ∼ 2 중량부를 사용하는 것이 적당하다.

광학이방성조절제는 저분자 형태이거나 고분자 형태의 화합물을 사용할 수 있으며, 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여, 0.001 ∼ 30 중량부를 사용하는 것이 적당하다.

본 발명에 따른 광학필름은 두께가 20 ~ 150㎛인 것이 편광판 제작하기에 적합하다. 또한 광학필름은 조도(Ra)가 5 nm ~ 20 ㎛인 것이 코팅과 편광판 제작 생산성 향상을 위해서 적합하다. 상기 조도는 중심선 평균 조도인 Ra를 의미한다. 투명광학 필름의 경우에는 confocal microscope를 이용하여 표면의 단면모양을 얻은 후에 Ra의 정의에 따라 Ra를 구할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광학필름은 헤이즈가 1 ~ 100%까지 자유롭게 조절이 가능하며, 상기 광학필름의 일면에 하드 클리어 코팅층, 앤티 글래어 코팅층, 로우 리플렉션 코팅층, 앤티 리플렉션 코팅층, 앤티 스택틱 코팅층, 액정코팅층에서 선택되는 어느 하나 이상의 코팅층이 더 포함할 수 있다. 본 발명의 광학 필름은 상기 표면 조도에 의해 코팅층을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학필름은 광학특성에 따라서 IPS 모드, VA 모드용으로도 사용할 수 있으며, TN 모드 액정 디스플레이용 광보상 필름의 기재 필름으로도 사용할 수 있고, 이 필름들은 편광판 제작에 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 광학필름을 사용한 편광판을 이용한 액정 표시 장치 또는 오엘이디(OLED) 표시 장치도 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에 따른 광학필름은 광학필름의 표면 몰폴로지를 조절하여 코팅 시 기포가 빠지게 쉽도록 하고 모세관 현상을 발생시켜 코팅 속도를 증가시키더라도 기포발생과 리빙발생을 억제함으로써 코팅 속도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 코팅 생산성과 편광판 공정의 합지 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하 필름의 물성은 다음의 측정방법에 의하여 측정하였다.

1) 투과도(transmittance, %)

시료 20㎜×70㎜ 를, 25℃, 60%RH 에서 투명도 측정기 (AKA 광전관비색계, KOTAKI 제작소)로 가시광 (615㎚)의 투과율을 측정하였다.

2) 헤이즈(%)

헤이즈의 측정은 필름 시료 40㎜×80㎜ 를, 25℃, 60%RH 에서 헤이즈 미터 (HGM-2DP, 스가시험기) 를 사용하여 JISK-6714 에 따라서 측정하였다.

[실시예 1]

셀룰로오스 아실레이트 용액의 제조

하기에 기재된 조성물을 교반기에 넣고 30℃ 온도에서 용해하였다.

셀룰로오스 아세테이트 : 19 중량%

메틸렌 클로라이드 : 73중량%

메탄올 : 6.0 중량 %

트리페닐 포스페이트(Triphenyl phosphate): 1.05중량 %

비페닐 디페닐 포스페이트(Biphenyl diphenyl phosphate): 0.5 중량 %

UV흡수제1(Tinuvin 328, Ciba사): 0.2중량 %

UV흡수제2(Tinuvin 327, Ciba사): 0.2 중량 %

SiO₂: 0.05 중량 %

중량평균분자량이 250,000이며, 치환도는 2.8인 셀룰로오스 아세테이트를 사용하였으며, 1차 평균 입자가 약 20nm 정도의 SiO₂를 사용하였다. 얻어진 용액을 30℃로 가온한 기어 펌프로 송액하고, 절대 여과 정밀도 0.01mm 의 여과지로 여과하고, 다시 절대 여과 정밀도 5㎛의 카트리지 여과 장치로 여과하였다.

셀룰로오스 아실레이트 필름의 제조

여과 공정을 통해 얻어진 용액을 캐스팅 다이를 통해서 캐스터 내에 있는 경면 스테인리스 지지체 상에 캐스팅하고 박리하였다. 이 때 캐스터 내에서 건조시키는데 상대습도가 70%인 공기를 100℃, 상압의 건조용 공기와 혼합하여 공급하였다. 박리시의 잔류 용매량은 25wt%가 되도록 조절하였다. 텐터에 연결 후 필름의 폭 방향으로 101%를 연신하고, 텐터에서 필름이 나온 후 필름의 좌우측 말단을 150mm씩 제거하였다. 말단이 제거된 필름을 건조기를 통하여 건조시키고, 건조기에서 나온 필름의 양단을 3cm 재단하고, 다시 끝으로부터 2mm 부분에 높이 10㎛의 너링 가공을 실시하였으며, 롤로써 감아서 표면 몰폴로지가 조절된 셀룰로오스 아세테이트 필름을 얻었다. 그 물성은 하기 표 1에 나타내었다.

이 실험을 통해서 도 1, 도 2와 같은 표면 몰폴로지를 갖는 헤이즈한 필름을 얻을 수 있었으며, 도 2에 나타난 몰폴로지를 갖는 필름의 물성을 하기 표 1 에 표시하였다. 캐스터내 체류 시간은 도 1의 경우는 240초이고 도 2의 경우는 100초이다. 도 3의 경우는 도 1 샘플의 두께 방향의 단면을 나타낸다. 도 3에서 움푹 파인 부분을 크레이터(crater)라고 칭하고 파이지 않고 남아 있는 부분을 플라토(platau)라 부를 수 있다. 도 3에서 보이듯이 크레이터는 필름의 표면에만 형성되어 있는 것이 확인되었다.

[실시예 2]

실시예 1의 필름을 이용하여 하드 클리어 코팅 필름을 제조하였다. 실시예 1의 필름 위에 광경화형 아크릴계 코팅액을 코팅하였다. 코팅액의 바인더 고형분 비율은 43 중량% 이었고 용매로써 메틸 에틸 케톤 42.2 중량% 그리고 아이소 프로필 알코올은 14.8 중량% 이었다. 상기 코팅액을 5번 마이어 바를 이용하여 코팅하였으며 100℃ 오븐에서 30초간 건조한 후 25℃에서 57mJ/cm^2.s 세기의 UV 광을 이용하여 10초간 경화하였다. 건조 경화시킨 후의 필름은 투명한 상태를 보였으며, 코팅층의 두께는 약 5㎛, 연필경도는 3H를 나타내었다. 필름의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

상기 실시예 2에서 마이어바 코팅 실험 시에 사용한 같은 코팅액을 사용하고 멀티코터에서 표면 몰폴로지가 조절된 셀룰로오스 아세테이트 필름을 사용하여 기포 함입 발생 현상이 나타나는 코팅 속도를 확인하여 보았다. 코팅 다이로는 슬롯다이(slot die)를 사용하였으며, 건조 온도는 3개의 구간을 독립적을 조절하였고 각 온도는 60℃, 100℃, 110℃로 하였다. 코팅 비드의 안정성을 확보하기 위해서 vacuum suction을 사용하였다. 그 물성은 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일한 조성물을 사용하여 동일한 방법으로 필름을 제조하였으며, 다만, 캐스팅 다이를 통해서 캐스터내에 있는 경면 스테인리스 지지체 상에 캐스팅하고 박리하는 중의 건조 공기로써 상대습도가 70%인 공기를 혼합 사용하지 않고 단지 건조공기만을 사용하였다. 그 결과 투명한 셀룰로오스 아세테이트 필름을 얻었으며 그 물성은 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

상기 비교예 1에서 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름을 이용하여 실시예 3과 동일한 방법으로 코팅액을 도포하였다. 그 물성은 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 실시예 1은 표면에 크레이터가 형성됨에 따라 헤이즈가 높아진 것을 알 수 있었다. 그러나 실시예 2 에서 하드 클리어 코팅층을 형성한 결과 헤이즈가 낮아짐을 확인하였다.

[표 2]

상기 표 2에서 보이는 바와 같이, 표면 몰폴로지 조절 셀룰로오스 아세테이트 필름을 이용한 필름의 기포 함입 발생 속도(실시 예 3)가 비교예 1의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 이용 할 때의 기포 함입 발생 속도(비교예 2)보다 1.36배로 증가했다. 이로써, 표면 몰폴로지를 조절함으로써 조도가 증가한 필름의 코팅 생산성이 크게 향상됨을 확인하였다.

도 1은 캐스터내 체류시간이 240초인 상태에서 제조된 표면몰폴로지가 조절된 광학필름의 표면을 측정한 사진이다.

도 2는 캐스터내 체류시간이 100초인 상태에서 제조된 표면몰폴로지가 조절된 광학필름의 표면을 측정한 사진이다.

도 3은 도 1의 광학필름의 단면을 나타낸 것이다. 움푹 파인 부분을 크레이터(crater)라고 칭하고 파이지 않은 부분을 플라토(platau)라 한다.

Claims

고분자용액을 이용하여 용액 캐스팅 시 고분자 용액에 사용된 용매와 비친화성인 개스(gas)를 포함한 건조 공기를 캐스터 내에 공급하여 캐스트 층의 건조 공기 접촉 면에 크레이터(crater)를 만들고, 상기 크레이터와 크레이터의 사이에는 플라토(platau)를 만들어 최종 필름 표면의 조도를 조절하는 광학필름 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 비친화성인 개스는 수증기인 광학필름 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 광학 필름은 조도(Ra)가 5 nm ~ 20 ㎛인 광학필름 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 광학필름은 셀룰로오스 아실레이트계 필름, 아크릴계 필름, 폴리노르보논계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 폴리술폰계 필름, 폴리에테르술폰계 필름, 폴리스티렌계 필름, 폴리에테르에테르케톤계 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 폴리비닐아세테이트계 필름으로부터 선택되는 어느 하나인 광학필름 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 고분자 용액은 셀룰로오스 아실레이트 수지, 용매 및 첨가제로 이루어지며, 상기 용매는 메틸렌 클로라이드, 초산메틸, 케톤(ketone) 류 및 알코올(alcohol) 류로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 광학필름 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 첨가제는 가소제, 미립자 분체, 계면활성제, 자외선 흡수제, 박리제, 파장분산 조정제 및 광학 이방성 조절제로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 광학필름 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 건조 후, 광학필름의 일면에 하드 클리어 코팅층, 앤티 글래어 코팅층, 로우 리플렉션 코팅층, 앤티 리플렉션 코팅층, 앤티 스택틱 코팅층, 액정 코팅층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 광학필름 제조방법.
제 1 항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 광학필름.
제 8항에 있어서,

상기 광학필름은 광확산 또는 광보상필름인 광학필름.
제 8항에 있어서,

상기 광학필름은 IPS 모드, VA 모드 또는 TN 모드 액정 디스플레이용 광보상 필름인 광학필름.
제 1 항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 광학필름을 이용한 편광판.
제 11항의 편광판을 이용한 액정 표시 장치 또는 오엘이디 표시 장치.
용액 캐스팅 시 고분자 용액에 사용된 용매와 비친화성인 가스(gas)를 포함한 건조 공기를 이용하여 필름표면에 크레이터(crater) 및 플라토(platau)를 형성하여 표면 조도를 조절한 광학 필름.
제 13항에 있어서,

상기 비친화성인 개스는 수증기인 광학 필름.
제 14항에 있어서,

상기 광학필름은 셀룰로오스 아실레이트계 필름, 아크릴계 필름, 폴리노르보논계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 폴리술폰계 필름, 폴리에테르술폰계 필름, 폴 리스티렌계 필름, 폴리에테르에테르케톤계 필름, 폴리비닐알코올계 필름, 폴리비닐아세테이트계 필름으로부터 선택되는 어느 하나인 광학 필름.
제 15항에 있어서,

상기 고분자 용액은 셀룰로오스 아실레이트 수지, 용매 및 첨가제로 이루어지며, 상기 용매는 메틸렌 클로라이드, 초산메틸, 케톤(ketone) 류 및 알코올(alcohol) 류로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 광학 필름.
제 16항에 있어서,

상기 첨가제는 가소제, 매트제, 미립자 분체, 계면활성제, 자외선 흡수제, 박리제, 파장분산 조정제 및 광학 이방성 조절제로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 광학 필름.
제 13항 내지 제 17항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

상기 광학 필름은 조도(Ra)가 5 nm ~ 20 ㎛인 광학 필름.
제 18항에 있어서,

상기 광학필름의 일면에 하드 클리어 코팅층, 앤티 글래어 코팅층, 로우 리플렉션 코팅층, 앤티 리플렉션 코팅층, 앤티 스택틱 코팅층, 액정 코팅층에서 선택되는 어느 하나 이상의 코팅층이 더 포함되는 광학 필름.
제 19항에 있어서,

상기 광학필름은 두께가 20∼150 ㎛인 광학 필름.