KR101276621B1 - 보호필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능성 코팅층이 형성된 두 장 이상의 투명 플라스틱 기재를 접착제층을 통하여 적층한 보호필름에 관한 것이다.
보호필름, 전자책

Description

보호필름{PROTECTIVE FILM}
본 발명은 기능성 코팅층이 형성된 투명 플라스틱 기재를 접착제층을 통하여 적층한 보호필름에 관한 것으로, 전광선투과율이 매우 우수한 보호필름에 관한 것이다.
또한 본 발명은 터치스크린 방식이 적용된 전자책(e-book)용 보호필름에 관한 것이다.
전자종이(e-paper)란 일반 종이와 가장 유사한 특성을 지니는 디스플레이를 말하며, 단순히 정보를 디스플레이 하는 것뿐만 아니라 자유롭게 쓰고 지우며 데이터를 저장할 수도 있는 차세대 디스플레이다.
이러한 전자종이의 원리를 이용한 전자책(e-book) 역시 개발되고 있으며, 이러한 전자책은 유리상에 형성된 구동필름과 이를 보호하기 위한 보호필름으로 구성된다.
또한, 전자책 산업이 발전함에 따라 단순히 정보를 디스플레이 하는 것뿐만 아니라 자유롭게 쓰고 지우며 데이터를 저장할 수도 있는 기능이 요구되었다. 이러한 기능을 더욱 용이하게 활용하기 위해 터치스크린 방식을 적용하기에 이르렀다. 터치스크린 방식의 전자책은 오염 환경에서도 안정적으로 견고하게 동작하도록 하는 보호필름이 요구된다.
따라서 상기의 전자책 또는 터치스크린 방식의 전자책을 보호하기 위한 보호필름은 충격완화를 할 수 있으며, 습기 및 UV에 견딜 수 있는 물성이 요구되며, 이러한 보호필름에 대한 개발이 필요한 실정이다.
이러한 전자책용 보호필름은 적층된 전체 필름의 전광선 투과율이 높을수록 바람직하며, 구체적으로는 90% 이상을 달성해야 한다. 그러나, 적층되는 층 수가 증가함에 따라 필름의 전광선 투과율은 낮아지며, ITO 증착층 등의 전도성 코팅층이 형성되는 경우는 전광선 투과율이 90% 이하로 떨어지는 문제가 있다. 따라서 이러한 ITO증착층을 가지면서도 전광선 투과율이 90%이상을 만족하는 보호필름을 제조하기 위한 연구가 계속되어 왔다.
본 발명은 전자책(e-book)에 사용되는 보호필름으로서, 습기에 강하고, UV차단성이 우수한 보호필름을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 스크래치 방지 및 반사방지 기능을 가지며, 전광선 투과율이 높은 보호필름을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 전도성 코팅층을 형성하는 경우에도 전광선 투과율이 90% 이상인 보호필름을 제공하고자 한다.
본 발명은 전자책에 사용하기 위한 보호필름에 관한 것이다.
본 출원인은 기 출원된 특허(제 10-2009-0092226호)에서 눈부심방지(anti-glare) 코팅층, 제 1 투명 플라스틱 기재, 제 1 접착제층, 제 2 투명 플라스틱 기재, 제 1 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층, 제 2 접착제층, 제 2 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층, 제 3 투명 플라스틱 기재, 아크릴수지 코팅층이 순차적으로 적층된 구조의 보호필름을 출원한 바 있다. 이러한 구조의 필름은 전광선투과율이 89 ~ 91%를 달성할 수 있었으나, 이러한 구조에 터치스크린 발현이 가능하도록 하기 위해서는 전도성 코팅층을 형성해야 하는데, 이러한 전도성 코팅층이 형성되는 경우는 전체적인 필름의 투명도를 저해하는 요인으로 작용해 보호필름의 광투과도가 낮아져 최종 제품에 장착하여 구동 시 디스플레이의 해상도가 떨어질 수 있다. 전자책으로 사용되기 위해서는 90% 이상의 전광선투과율을 만족해 야 하므로 이에 대한 개선이 필요하였다.
또한, 눈부심방지 코팅층을 형성하기 위해서는 빛이 분산되도록 하기 위하여 입자가 사용되는데, 이러한 입자에 의해 불투명한 시야를 보이며, 이에 따라 전광선투과율이 낮아지는 경향이 있다. 최근 사용자들에 의해 투명한 시야가 요구되고 있으며, 이를 만족하기 위해서 눈부심방지 코팅층에 입자를 사용하지 않는 경우 요구되는 경도를 만족할 수 없으므로 이에 대한 보완이 필요하였다.
따라서 본 발명자들은 입자가 사용되지 않으면서도 경도가 1H ~ 3H, 황색도(b*)가 5.0 이하인 코팅층을 형성하기 위하여 연구한 결과, UV 경화형 수지를 사용하여 반사방지(anti-reflection) 코팅층을 형성하는 경우 입자가 사용되지 않고도 우수한 경도 및 황색도를 갖는 코팅층을 형성할 수 있음을 발견하였다.
본 발명에서 눈부심방지(anti-glare) 코팅층은 빛을 분산시켜 반사체에서 반사되는 빛이 눈으로 오는 것을 적게 해주는 것을 의미하며, 반사방지(anti-reflection) 코팅층은 빛을 소멸시켜 반사를 적게 해 주는 방식을 의미한다.
또한, 본 발명자들은 전도성 코팅층이 형성되어도 전광선투과율이 90% 이상을 만족하면서도 전체 필름의 두께가 증가되지 않도록 연구한 결과, 반사방지 코팅층이 형성된 제 1 투명플라스틱 기재와 제 1 실리콘 산화물 코팅층이 형성된 제 2 투명플라스틱기재를 제 1 접착제층을 통해서 접착 시, 상기 제 2 투명플라스틱기재와 제 1 접착제층 사이에 폴리우레탄 코팅층을 형성함으로써 전광선투과율이 향상되며, 제 1 접착제층과 제 2 투명플라스틱기재와의 접착력을 더욱 공고히 하고, 계면에 보이드가 형성되는 것을 방지할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였 다. 상기 폴리우레탄 코팅층은 굴절률 보상원리에 의하여 전체 필름의 전광선투과율을 향상시킬 수 있으며, 이를 만족시키기 위해서 폴리우레탄 코팅층의 코팅두께는 70 ~ 90nm인 것이 바람직하다. 상기 범위를 만족하는 경우 전체 필름의 굴절율 변화를 최소화하면서, 제 1 접착제층과 제 2 투명플라스틱기재와의 접착력도 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명은 적층 순서에 특징이 있는 것으로, 반사방지 코팅층이 최외층에 형성되도록 함으로써 투명한 시야와 함께 반사방지 및 스크래치 발생을 방지한다. 또한, 제 1 실리콘 산화물 코팅층 및 제 2 실리콘 산화물 코팅층이 서로 대향되어 접착되도록 함으로써, 투습도가 향상되어 전자책용 보호필름으로 사용하기에 적합한 필름을 제공할 수 있으며, 아크릴수지 코팅층 및 폴리우레탄 코팅층에 의해 전광선투과율이 우수한 보호필름을 제공할 수 있다. 또한 필요에 따라 전도성 코팅층을 추가하여 터치스크린을 발현할 수 있다.
또한 본 발명의 보호필름은 적층순서 뿐만 아니라 그 두께에 특징이 있으며, 각 층의 두께를 특정 범위로 조절함으로써 투습도가 향상되면서도 전광선투과율이 우수한 보호필름을 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 적층순서 및 두께로 제조된 보호필름은 전광선 투과율이 92 ~ 95%이고, 수분투습률(MVTR)이 0.02 ~ 0.06g/㎡·day, 헤이즈가 6 ~ 10%이다.
또한, 상기 보호필름에 전도성 코팅층이 더 추가되는 경우에는 전광선 투과율이 90 ~ 93%이고, 수분투습률(MVTR)이 0.02 ~ 0.06g/㎡·day, 헤이즈가 6 ~ 10%이다.
본 발명에 따른 보호필름은 전자책에 사용하기에 적합한 투습도를 갖으며, 전자잉크의 경시변화가 적고, 필름의 노후를 방지할 수 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 도면은 본 발명의 구체적인 설명을 위한 일예일 뿐 본 발명이 도면에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 구체예는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 투명 플라스틱 기재(10)의 일면에는 반사방지 코팅층(11)이 형성되고, 제 2 투명 플라스틱 기재(20)의 일면에는 제 1 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층(21)이 형성되고, 반대면에는 폴리우레탄 코팅층(22)이 형성되며, 제 3 투명 플라스틱 기재(30)의 일면에는 제 2 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층(31)이 형성되고, 상기 제 2 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층(31)의 반대면에 아크릴수지 코팅층(32)이 형성된다. 이후, 상기 제 1 투명 플라스틱 기재(10)와 제 2 투명 플라스틱 기재(20)의 폴리우레탄코팅층(22)이 서로 대향하도록 배치하여 제 1 접착제층(100)을 통하여 접착하고, 제 1 실리콘 산화물 코팅층(21)과 제 2 실리콘 산화물 코팅층(31)이 서로 대향하도록 배치하여 제 2접착제층(200)을 통하여 접착한 보호필름이다.
도 2는 본 발명의 제 2 구체예를 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 투명 플라스틱 기재(10)의 일면에는 반사방지 코팅층(11)이 형성되고, 제 2 투명 플라스틱 기재(20)의 일면에는 제 1 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층(21)이 형성되고, 반대면에는 폴리우레탄 코팅층(22)이 형성되며, 제 3 투명 플라스틱 기재(30)의 일면에는 제 2 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층(31)이 형성되고, 상기 제 2 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층(31)의 반대면에 아크릴수지 코팅층(32)이 형성된다. 이후, 상기 제 1 투명 플라스틱 기재(10)와 제 2 투명 플라스틱 기재(20)의 폴리우레탄코팅층(22)이 서로 대향하도록 배치하여 제 1 접착제층(100)을 통하여 접착하고, 제 1 실리콘 산화물 코팅층(21)과 제 2 실리콘 산화물 코팅층(31)이 서로 대향하도록 배치하여 제 2접착제층(200)을 통하여 접착한 후, 상기 아크릴코팅층(32)의 상부에 전도성 코팅층(40)을 형성한 보호필름이다.
이하 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 제 1 투명 플라스틱 기재(10), 제 2 투명 플라스틱 기재(20) 또는 제 3 투명 플라스틱 기재(30)는 광투과율이 90%이상인 플라스틱소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등이 사용 가능하다. 또한 이들은 연신한 것을 사용할 수 있다.
제 1 투명 플라스틱 기재(10)는 보호필름의 지지체 역할을 수행하는 것으로 제한되는 것은 아니나 두께가 50 ~ 250㎛, 바람직하게는 100 ~ 188㎛인 경우 지지체로서의 충분한 두께를 가지므로 외관의 손상이 발생하지 않으며, 유연성을 유지할 수 있다.
제 2 투명 플라스틱 기재(20) 및 제 3 투명 플라스틱 기재(30)는 실리콘 산화물 코팅의 지지체 역할을 수행하는 것으로 제한되는 것은 아니나 두께가 10 ~ 50 ㎛, 보다 바람직하게는 12 ~ 30㎛인 경우 산화물 증착 공정에서 지지체 역할을 하기에 적합하고, 주름 등의 외관 손상이 발생하지 않는다.
본 발명에서 반사방지 코팅층(11)은 우레탄아크릴레이트계 수지와 이소시아네이트계 가교제를 포함하는 무용제형의 일액형 UV경화형 수지를 사용하여 건조도포두께 3 ~ 5㎛로 코팅하며, 코팅 후 80 ~ 240W/cm으로 30초 ~ 3분간 조사하여 경화시킨다. 이때 코팅방법으로는 마이크로 그라비아 코팅 등을 사용할 수 있다.
상기 반사방지 코팅층은 굴절율이 1.42 ~ 1.5, 경도가 1H ~ 3H, 황색도(b*)가 5.0 이하인 것이 투명성이 우수하면서도 반사방지 효과 및 스크래치 방지효과를 달성할 수 있다. 상기 반사방지 코팅층(11)은 두께가 얇으면 경도 부족이 되고, 지나치게 두꺼우면 크랙이 발생하는 경우가 있다. 또, 컬(curl)이 발생되는 것을 방지하기 위해서는 3 ~ 5㎛인 것이 바람직하다.
본 발명에서 제 1 실리콘 산화물 코팅층(21) 또는 제 2 실리콘 산화물 코팅층(31)은 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층은 x값이 1.0미만이면 투명성이 저하되어 광투과도가 90%이하가 되며, 2.0을 초과하는 경우 크랙이 발생할 수 있으므로 상기 범위로 사용하는 것이 좋다. 실리콘 산화물 코팅층의 두께는 300 ~ 1,000Å, 보다 바람직하게는 400 ~ 800Å 인 것이 내습성이 우수하고, 투명한 색상을 유지할 수 있으므로 좋다.
본 발명의 보호필름에서 제 1 접착제층(100)은, 아크릴계 수지로 이루어진 접착제 조성물로서, UV차단제가 포함된 것이 바람직하다. 본 발명의 제 1 접착제 층(100)은 광투과도가 90%이상이며, 헤이즈가 1%이하이고, 전단저장탄성율이 103 ~ 105Pa인 것이 바람직하다. 접착제층의 광투과도가 90% 이하이거나 헤이즈가 1%이하이면, 디스플레이 구현 시 선명도가 떨어지고, 전단저장탄성율이 103Pa미만이면 타발 시 접착제층이 삐져나와 제품 조립 시 문제가 발생하며, 그 값이 105Pa을 초과하는 경우 접착력이 떨어져 내구성에 문제가 발생하게 되고 충격흡수 기능이 약해지는 단점이 있다.
또한 상기 접착제 조성물은 넓은 영역의 UV차단 기능확보를 위해 트리아졸계 UV차단제를 수지의 고형분 대비 0.5 ~ 5 중량부 더 포함할 수 있다. 트리아졸계 UV차단제의 함량이 0.5중량부 미만인 경우 QUV 테스트 후 UV투과도가 급격히 증가해 전자책에서 구동층에 손상이 가해져 응답속도가 느려질 수 있으며, 그 함량이 5중량부를 초과하는 경우 QUV테스트 후 색상 값의 변화가 생길 수 있다. 트리아졸계 UV차단제로는 벤조트리아졸, 메틸렌비스(히드록시페닐벤조트리아졸) 유도체, 히드로키시페니르벤조트리아졸 등이 있다. 이밖에도 필요에 따라 해당분야에서 통상적으로 사용되는 트리아진계 UV차단제, 산화방지제, 열안정제, 형광증백제 등을 더 첨가할 수 있다. 이들의 함량은 필름의 물성을 저하하지 않는 범위 내에서 첨가가 가능하며, 바람직하게는 수지의 고형분 대비 0.5 ~ 5 중량부 더 포함할 수 있다. 상기 트리아진계 UV차단제로는 히드로키시페니르트리아진, 2,4,6-트리스(디에틸 4'-아미노벤잘말로네이트)-s-트리아진, 2,4,6-트리스(디이소프로필 4'-아미노벤잘 말로네이트)-s-트리아진, 2,4,6-트리스(디메틸 4'-아미노벤잘말로네이트)-s-트리아진, 2,4,6-트리스(에틸 α-시아노-4-아미노신나메이트)-s-트리아진, 2,4,6-트리스[(3'-벤조트리아졸-2-일-2'-히드록시-5'-메틸)페닐아미노]-s-트리아진, 2,4,6-트리스[(3'-벤조트리아졸-2-일-2'-히드록시-5'-ter-옥틸)페닐아미노]-s-트리아진 등이 사용 가능하다. 이밖에 산화방지제, 열안정제, 형광증백제는 해당 분야에서 통상적으로 사용하는 것이라면 제한되지 않고 사용 가능하다.
본 발명의 제 1 접착제층에 사용되는 접착제 조성물은, 상기 아크릴계 수지 외에 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제의 배합에 의해, 가교 처리되어 내열성 및 내수성을 향상시킬 수 있다. 가교제로는 아크릴계 수지의 관능기와의 반응성을 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 가교제로는 과산화물, 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 금속 킬레이트계 가교제, 멜라민계 가교제, 아지리딘계 가교제, 금속염 등을 들 수 있다. 이들 가교제는 1 종을 단독으로 사용하거나, 또는 2 종 이상을 병용할 수 있다. 이들 가교제 중에서도 이소시아네이트계 가교제가 접착성의 관점에서 바람직하다. 이소시아네이트계 가교제로는, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트류나, 각종 폴리올로 변성된 디이소시아네이트부가물, 이소시아누레이트고리, 뷰렛체 또는 아로파네이트체를 형성시킨 폴리이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 방향족계의 이소시아네이트 화합물은, 경화 후의 점착제층이 착색되는 경우가 있기 때문에, 투명성이 요구되는 용도에서는, 이소시아네이트계 가교제로는, 지방족계나 지환족계의 이소시아 네이트계 화합물이 바람직하다. 상기 가교제의 배합량은, 아크릴계 접착제 100 중량부에 대하여, 통상적으로, 0.01 ~ 10.0 중량부 범위이며, 바람직하게는 0.05 ∼ 5.0 중량부로 사용된다. 가교제가 10.0 중량부를 초과하면 가교가 과다하게 되어 건조 공정이후 택(Tack)성이 떨어져 투명 플라스틱 기재와의 합지 후 접착력 특성이 떨어져 후 내구성이 약해지며, 0.01 중량부 미만이면 경화도가 떨어져 내수성이 떨어지게 된다.
상기 제 1접착제층(100)은 접착제 조성물을 지지체 상에 도포, 건조시켜 접착제층을 제조한다. 접착제가 가교제를 함유하므로 적절한 가열처리에 의해 가교 처리가 실시된다. 가교 처리는, 용매의 건조 공정의 온도에서 병행해도 되고, 건조 공정 후에 별도 가교 처리 공정을 형성하여 행해도 된다. 접착제층은 접착제층의 가교 반응의 조정을 목적으로 에이징 처리를 행해도 된다.
본 발명에서 제 1 접착제층(100)은 제 1 투명 플라스틱 기재와 제 2 투명 플라스틱 기재 간의 충격흡수 특성을 향상시키는 기능을 한다. 이 기능을 보다 양호하게 발휘시키기 위하여, 전단저장탄성율이 103 ~ 105Pa인 것을 사용한다.
본 발명에서 제 2 접착제층(200)은 실리콘산화물과의 접착력이 우수한 우레탄계 접착제를 사용한다.
본 발명의 제 1 접착제층 또는 제 2 접착제층에 사용되는 접착제 조성물은 액상의 조성물로 제조하여 사용할 수 있다. 사용되는 용매로는, 예를 들어, 메틸에틸케톤, 아세톤, 아세트산에틸, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 시클로헥사논, n-헥 산, 톨루엔, 자일렌, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 물 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합해도 된다. 용매는, 중합 용매를 그대로 사용할 수 있는 것 외에, 접착제층을 균일하게 도포할 수 있도록, 중합 용매 이외의 1 종 이상의 용매를 새롭게 첨가해도 된다.
본 발명에서 제 3 투명 플라스틱 기재(30)에 형성된 아크릴수지 코팅층(32)은 전광선투과율을 향상시키기 위하여 사용된다. 상기 아크릴수지 코팅층을 형성하기 위한 코팅액은 접착력을 높이기 위한 조성물이라면 그 조성은 제한되지 않는다. 구체적으로 상기 코팅액은 아크릴계 바인더수지 10 ~ 15 중량%, 습윤제 0.01 ~ 1 중량%, 입자 0.1 ~ 2 중량%, 경화촉매 0.1 ~ 3 중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%, 물 80 ~ 85 중량% 및 유기용매 1 ~ 5 중량%를 포함하는 아크릴계 수지조성물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 바인더수지로는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 아크릴아미드, 부틸아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나를 중합하여 제조된 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 아크릴계수지는 Tg가 40℃ ~ 50℃인 것이 경화속도 유리하므로 바람직하다. 또한 아크릴계 바인더수지의 굴절율은 1.4 ~ 4.5, 보다 바람직하게는 1.44 ~ 1.45인 것이 투과율 보상에 유리하므로 바람직하다.
상기 입자는 무기 또는 유기입자를 사용할 수 있으며, 굴절율 차이에 의한 광확산성을 증대시켜 전광선투과율의 상승을 유도할 수 있다. 사용되는 입자로는 경질 탄산칼슘(CaO), 콜로이드 실리카입자, 황산바륨(BaSO4), 산화나트륨(NaO2), 황산나트륨(Na2SO4), 고령토, 카오린, 탈크 등의 안티블로킹 무기입자, 실리콘 수지, 가교디비닐벤젠폴리메타아크릴레이트, 가교폴리메타아크릴레이트등의 가교 아크릴 수지 및 가교폴리스타이렌수지, 벤조구아나민-포름알데히드수지, 벤조구아나민-멜라민-포름알데히드수지, 멜라민-포름알데히드수지 등의 유기입자를 들 수 있다. 보다 바람직하게는 평균입경이 150 ~ 200nm인 것을 사용하는 것이 분산성 및 코팅성이 우수하므로 바람직하다.
상기 경화촉매는 에폭시, 이소시아네이트 등이 사용될 수 있다. 상기 유기용매는 젖음성을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 구체적으로 예를 들면, 이소프로필알콜, 프로판올 등이 사용가능하다.
본 발명에서 상기 아크릴계 수지조성물은 고형분 함량이 1 ~ 15 중량% 이고, 점도가 20cps(25℃)이하인 것이 좋다. 고형분의 농도가 1중량%미만이면 원하는 코팅층의 두께를 얻기 위하여 웨트 도포량을 증가하여야 하며, 이를 건조하기위해서 많은 에너지가 필요하여 제조단가가 상승할 수 있고, 고형분의 농도가 15중량%를 초과하는 경우 점도가 15cps(25℃)이상으로 높아져 코팅성의 저하를 발생 시킬 수 있다. 또한, 건조도포두께는 70 ~ 90nm인 것이 보호필름 굴절률 변화가 적으므로 바람직하다.
본 발명에서 제 2 투명 플라스틱 기재(20)에 형성된 폴리우레탄 코팅층(22) 은 전광선투과율을 더욱 향상시키기 위하여 사용된다. 상기 폴리우레탄 코팅층을 형성하기 위한 코팅액은 겔화성이 우수하며, 황변현상이 없는 폴리우레탄 수지를 형성하기 위한 코팅액이라면 그 조성은 제한되지 않는다. 구체적으로 예를 들면, 폴리우레탄계 바인더 1 ~ 10 중량%, 안티블록킹제 0.1 ~ 5 중량%, 경화촉매제 0.01 ~ 2 중량% 및 나머지는 물로 이루어진 수분산성 폴리우레탄계 코팅액을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리우레탄계 바인더는 굴절율이 1.4 ~ 1.6, 유리전이 온도가 -4 ~ 10℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안티블록킹제는 굴절율을 높여 전광선투과율을 향상시키며, 접착성을 향상시키기 위하여 사용된다. 구체적으로 예를 들면, 소듐디카보네이트(소듐 하이드로겐 카보네이트), 실리카입자 등이 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는 평균입경이 25 ~ 40 nm인 것을 사용하는 것이 분산성 및 코팅성이 우수하므로 바람직하다.
상기 경화촉매제는 젖음성이 우수하면서도, 폴리우레탄바인더의 경화를 촉진하기 위한 것으로, 폴리알킬렌 옥사이드로 개질된 폴리디메틸실록산 등이 사용가능하다. 구체적으로 예를 들면, 다우코닝사의 실리콘폴리에테르(SPE) 시리즈가 있다.
본 발명에서 상기 폴리우레탄 코팅액은 고형분 함량이 1 ~ 10 중량% 이고, 점도가 20cps(25℃)이하인 것이 좋다. 고형분의 함량이 1중량%미만이면 원하는 코팅층의 두께를 얻기 위하여 웨트 도포량을 증가하여야 하며, 이를 건조하기위해서 많은 에너지가 필요하여 제조단가가 상승할 수 있고, 고형분의 함량이 10중량%를 초과하는 경우 점도가 15cps(25℃)이상으로 높아져 코팅성의 저하를 발생 시킬 수 있다. 또한, 건조도포두께는 70 ~ 90nm인 것이 보호필름 굴절률 변화가 적으므로 바람직하다.
본 발명에서 전도성 코팅층은 전자책에 적용 시 터치스크린 기능을 발현하기 위해 전도성을 부여하기 위하여 적층될 수 있다. 구체적으로는 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링, 진공증착, 이온플레이테핑, 도공법, 용액코팅, 분말코팅 등을 사용하여 코팅층을 형성시킬 수 있고, 방법은 이에 한정되지 않으며, 좋게는 스퍼터링 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성 코팅층은 200 ~ 1000Å의 두께로 형성시키는 것이 바람직하며 300 ~ 800Å이 더욱 바람직하다. 두께가 너무 얇으면 터치스크린 작동 시 전기 신호가 제대로 전달되지 않을 우려가 있으며, 너무 두꺼울 경우 투명도를 저해하는 요인으로 작용해 보호필름의 광투과도가 낮아져 최종 제품에 장착하여 구동 시 디스플레이의 해상도가 떨어질 수 있으며, 고가의 원료 낭비가 초래될 수 있다.
본 발명의 전도성 보호필름은 전자책뿐만 아니라 가전제품, 자동차, 통신기기, PDA 등의 디스플레이 장치에 이르기까지 제한 없이 본 발명의 보호필름이 사용될 수 있는 곳이면 어디에나 다양하게 사용가능하다.
본 발명에 따른 보호필름은 투습도가 낮아 전자책의 보호필름으로 적용 시 전자잉크의 경시변화를 최소화 할 수 있으며, UV투과도가 낮아 구동필름의 노후를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 보호필름은 전광선 투과율이 92% 이상인 보호필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 보호필름은 전자책뿐만 아니라 가전제품, 자동차, 통신기기, PDA 등의 디스플레이 장치에 이르기까지 다양하게 사용가능하다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예에서 물성의 측정방법은 다음과 같다.
1) UV투과도 : 베리안, Cary 5000 UV-visible spectrophotometer를 사용하여 측정하였다.
- QUV 전 UV투과도(%): 보호필름 제조 후 제1투명 플라스틱의 반사방지 코팅층이 UV광원쪽으로 향하게 한 후 전 UV파장영역(200~300nm)에서 UV투과도를 측정하였다. 측정한 범위에서 가장 높은 UV투과도를 나타내는 값을 사용하였다.
불합격: 2.0 초과
합격: 2.0 이하
- QUV 후 UV투과도(%) : 보호필름 제조 후 UVB파장의 빛을 발하는 램프가 설치된 QUV 챔버에서 제1투명 플라스틱 기재의 면이 광원쪽으로 향하게 하고, 100시간동안 방치한 후 UV투과도 측정기를 이용해 200~300nm UV파장영역에서 UV투과도를 측정하였다. 측정한 범위에서 가장 높은 UV투과도를 나타내는 값을 사용하였다.
불합격: 2.0 초과
합격: 2.0 이하
2) 코팅두께 : 두께측정기를 이용해 측정하였다.
3) 보호필름의 광투과도 : 광투과도는 니폰덴쇼규사(Nippon Denshoku)의 300A 모델을 이용해 측정한 전광선 투과율(total transmittance) 값을 이용하였다.
4) 헤이즈 : ASTM D1003에 따라 헤이즈미터(일본, TOYOSEIKI)로 가시광선영역에서 헤이즈 및 빛 투과율을 측정하였다.
5) 수분투습률(MVTR) : 38℃× RH100%조건에서 24시간동안의 수분투습량을 PERMATRAN-W Model 398(미국, Mocon)으로 측정하였다.
6) 경도 : 코아테크사의 전자동방식의 CT-PC2를 이용하여 표면경도를 측정하였다.
7) 황색도 : 50mm× 50mm 시편에서 컬러미터(일본 미놀타 cm-512m3)를 이용하여 색상을 측정하였다.
[실시예 1]
반사방지 코팅층이 형성된 제 1 투명 플라스틱 기재의 제조
두께 188㎛, 폭 1000㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (코오롱, H11F)을 준비하였다.
우레탄아크릴레이트수지와 가교제가 포함된 무용제형의 일액형 코팅제(삼영도요잉크, TYZ 70-07)를 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면에 그라비아 코팅방법으로 도포하여, 100℃에서 3 분 동안 건조한 후, 즉시 오존 타입 고압 수은등(80W/㎝, 15㎝ 집광형) 2 등으로 1분간 자외선 조사를 하여 두께 3㎛의 반사방지 코팅층을 형성하였다.
제 1 실리콘 산화물 코팅층 및 폴리우레탄 코팅층이 형성된 제 2 투명 플라스틱 기재의 제조
두께 12㎛, 폭 1000㎜ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (코오롱, FQ00)에 진공증착방법에 의해 500Å두께의 SiO1.5 코팅층을 형성하였다.
상기 실리콘 산화물 코팅층의 반대면에 폴리우레탄 코팅층을 형성하였다.
폴리우레탄계 바인더(제일공업제약(DAIICHI KOGYO SEIYAKU), Elastron H-3)를 5 중량%, 경화촉매제(Dow Corning社, Q2-5211)를 0.1중량%, 안티블록킹제(소듐 하이드로겐 카보네이트, aldrich사) 0.2중량%를 물 94.7 중량%에 첨가한 후 3시간 교반하여 폴리우레탄 코팅액을 제조하였다.
상기 폴리우레탄 코팅액에 물을 첨가하여 고형분의 농도 5%, 점도 12cps의 코팅액을 사용하였으며, 바코팅 방법으로 일면에 도포하여 건조도포두께 80nm가되도록 형성하였다.
제 2 실리콘 산화물 증착층 및 아크릴수지 코팅층이 형성된 제 3 투명 플라스틱 기재의 제조
두께 12㎛, 폭 1000㎜ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 진공증착방법에 의해 500Å두께의 SiO1.5 코팅층을 형성하였다.
아크릴계 바인더(굴절율:1.44 유리전이온도: 48℃) 12.5g, 실리콘계웨팅제(TEGO社 폴리에스테르 실록산 공중합체)를 0.1g, 평균입경이 200nm인 콜로이드 실리카 입자 0.4g, 경화촉매(암모늄티오시아네이트계) 0.83g, 산화방지제(벤조트리아졸계) 0.2g, 물 80.97g, 이소프로필알콜 5g을 혼합하여, 고형분의 농도가 5%, 점도 30cps인 아크릴수지 조성물을 준비하였다.
상기 아크릴수지 조성물을 실리콘산화물 코팅층이 형성된 반대면에 건조도포두께 80nm로 도포하였다.
제1 접착제 조성물의 제조
아크릴계 접착제(쏘켄사, SK2094R)의 고형분 100 중량부에 대하여, 이소시아네이트가교제(쏘켄사, E-AX)를 0.3 중량부 첨가하고, UV 차단제로 벤조트리아졸(시바, 티누빈 1130) 1중량부를 사용하고, 메틸에틸케톤을 첨가해 용액의 고형분이 20%가 되도록 혼합하여, 접착제 조성물을 제조하였다.
제2 접착제 조성물의 제조
폴리우레탄계 수지(강남화성, neoforce 338) 고형분 100중량부에 대하여, 이소시아네이트경화제(강남화성 CL 100) 20중량부를 첨가한 후 톨루엔용제로 희석하 여 고형분 10%인 용액을 제조하였다.
보호필름의 제조
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 실리콘 산화물 코팅층과 폴리우레탄 코팅층이 형성된 제 2 투명 플라스틱 기재와 제 2 실리콘 산화물 코팅층 및 아크릴수지 코팅층이 형성된 제 3 투명 플라스틱 기재를 제 2 접착제 조성물을 사용하여 접착하였다. 이를 다시 반사방지 코팅층이 형성된 제 1 투명 플라스틱 기재와 제 1 접착제 조성물로 접착하였다.
구체적으로, 제 2 투명 플라스틱 기재의 제 1 실리콘 산화물 코팅층이 형성된 면에 제 2 접착제 조성물을 코팅한 후, 100℃에서 2분간 건조시켜 건조도포두께가 3㎛인 제 2 접착제층을 형성하였다. 이 후 제 3 투명 플라스틱 기재의 제 2 실리콘 산화물 코팅층 면을 부착하였다.
제 2 투명 플라스틱 기재의 제 1 실리콘 산화물 코팅층이 형성되지 않은 면에 다시 제1 접착제 조성물을 코팅한 후, 100℃에서 3분간 건조시켜 코팅두께가 50㎛인 제 1 접착제층을 형성하였다. 여기에 제 1 투명 플라스틱 기재의 반사방지 코팅층이 형성되지 않은 면을 접착하였다.
이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 폴리우레탄 코팅층 제조 시 고형분 함량이 2.5 중량%가 되도록 제조하여 폴리우레탄코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호필름을 제조하였다.
이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 폴리우레탄 코팅층 제조 시 고형분 함량이 3 중량%가 되도록 제조하여 폴리우레탄코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호필름을 제조하였다.
이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 보호필름을 제조한 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 아크릴코팅층의 상부에 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링방식으로 500Å두께로 코팅하였다.
이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 반사방지코팅층 대신 눈부심방지 코팅층을 형성하였으며, 폴리우레탄 코팅층 없는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 보호필름을 제조하였다.
눈부심방지 코팅층은 아크릴우레탄계 수지 (대일본일잉크공업주식회사(DAI NIPPON PRINTING), 유니디크 17-824-9) 100중량부에 대하여, 실리카비드(신에쯔케미칼, X-52-854)를 5중량부로 첨가하여 혼합하여 눈부심방지층에 사용할 조성물을 제조하였다. 이 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 188㎛, 폭 1000㎜)의 일면에 도포하여, 100℃에서 3 분 동안 건조한 후, 즉시 오존 타입 고압 수은등(80W/㎝, 15㎝ 집광형) 2 등으로 자외선 조사를 하여 두께 5㎛의 눈부심방지층을 형성하였다.
이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
상기 비교예 1에서 아크릴코팅층의 상부에 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링방식으로 500Å두께로 코팅하였다.
이렇게 제조된 보호필름을 이용하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112009082087402-pat00001
상기 표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 투습도가 낮아 수증기 배리어성이 우수한 것을 알 수 있었다.
따라서 본 발명에 따른 적층 순서 및 두께를 갖는 보호필름은 수증기 배리어성 및 UV차폐성이 양호해 전자책용 보호필름 및 기타 용도로 용이하게 적용할 수 있음을 알 수 있었다.
또한, 폴리우레탄 코팅층이 형성되지 않은 비교예 1에 비하여 전광선투과율이 매우 향상되는 것을 알 수 있었으며, ITO박막이 형성된 경우에도 전광선 투과율이 90%이상을 달성할 수 있음을 알 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 보호필름의 제 1구체예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 보호필름의 제 2구체예를 나타낸 것이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 설명 -
10 : 제 1 투명 플라스틱 기재
11 : 반사방지 코팅층
20 : 제 2 투명 플라스틱 기재
21 : 제 1 실리콘 산화물 코팅층
22 : 폴리우레탄 코팅층
30 : 제 3 투명 플라스틱 기재
31 : 제 2 실리콘 산화물 코팅층
32 : 아크릴수지 코팅층
100 : 제 1 접착제층
200 : 제 2 접착제층
40 : 전도성 코팅층

Claims (13)

  1. 우레탄아크릴레이트계 수지와 이소시아네이트계 가교제를 포함하는 일액형 UV경화형 수지를 사용하여 건조도포두께 3 ~ 5㎛로 코팅한 반사방지(anti-reflection) 코팅층, 제 1 투명 플라스틱 기재, 제 1 접착제층, 폴리우레탄 코팅층, 제 2 투명 플라스틱 기재, 제 1 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층, 제 2 접착제층, 제 2 실리콘 산화물(SiOx, x는 1.0 ~ 2.0) 코팅층, 제 3 투명 플라스틱 기재, 아크릴수지 코팅층이 순차적으로 적층되는 보호필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴수지 코팅층의 하부에 전도성 코팅층을 더 포함하는 보호필름.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전도성 코팅층은 인듐틴옥사이드(ITO)를 스퍼터링, 진공증착, 이온플레이테핑, 도공법, 용액코팅 및 분말코팅에서 선택된 방식으로 200 ~ 1000Å 두께로 코팅하여 형성된 보호필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반사방지(anti-reflection) 코팅층은 굴절율이 1.42 ~ 1.48, 경도가 1H ~ 3H, 황색도(b*)가 5.0 이하인 보호필름.
  5. 제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호필름은 전광선 투과율이 90 ~ 95%, 수분투습률(MVTR)이 0.02 ~ 0.06g/㎡·day, 헤이즈가 6 ~ 10%인 보호필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 코팅층은 굴절율이 1.4 ~ 1.6, 유리전이 온도가 -4 ~ 10℃인 폴리우레탄계 바인더 1 ~ 10 중량%, 안티블록킹제 0.1 ~ 5 중량%, 경화촉매 0.01 ~ 2 중량% 및 나머지는 물로 이루어진 수분산성 폴리우레탄계 코팅액을 사용하여 건조도포두께 70 ~ 90nm로 코팅한 보호필름.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴수지 코팅층은 굴절율이 1.4 ~ 1.5, 유리전이온도가 -10 ~ 20℃인 아크릴계 바인더수지 10 ~ 15 중량%, 습윤제 0.01 ~ 1 중량%, 무기입자 또는 유기입자 0.1 ~ 2 중량%, 경화촉매 0.1 ~ 3 중량%, 산화방지제 0.01 ~ 1 중량%, 물 80 ~ 85 중량% 및 유기용매 1 ~ 5 중량%를 포함하는 아크릴계 수지조성물을 사용하여 건조도포두께 70 ~ 90nm로 코팅한 보호필름.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화물 코팅층은 진공증착에 의해 300 ~ 1,000Å 두께로 코팅된 보호필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 눈부심 방지(anti-glare) 코팅층은 우레탄아크릴레이트계 수지에 실리콘비드를 첨가한 조성물을 사용하여 건조도포두께 3 ~ 5㎛로 코팅한 보호필름.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 접착제층은 UV차단제가 포함된 아크릴계 접착제 조성물을 사용하여 건조도포두께 30 ~ 60㎛로 코팅하고, 제 2 접착제층은 우레탄계 접착제 조성물을 사용하여 건조도포두께 1 ~ 10㎛로 코팅한 보호필름.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 접착제층은 광투과도가 90%이상이며, 헤이즈가 1%이하이고, 전단저장탄성율이 103 ~ 105Pa인 보호필름.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 투명 플라스틱 기재는 두께가 50 ~ 250㎛이고, 제 2 투명 플라스틱 기재는 두께가 10 ~ 50 ㎛이며, 제 3 투명 플라스틱 기재는 두께가 10 ~ 50 ㎛인 보호필름.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 투명 플라스틱 기재, 제 2 투명 플라스틱 기재 또는 제 3 투명 플라스틱 기재는 광투과율이 90%이상인 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트를 사용하는 보호필름.
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