KR101660532B1 - 기능성 광학필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전기 방지기능과 시트 움 방지기능을 갖는 기능성 광학필름에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기능성 광학필름은 기저필름, 상기 기저필름의 일면 상에 형성되는 제 1 정전기 방지층, 및 상기 정전기 방지층 상에 형성되는 기능층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기능성 광학필름{FUNCTIONAL OPTICAL FILM}
본 발명은 기능성 광학필름(functional optical film)에 관한 것으로, 특히 정전기 방지(anti-static) 기능과 시트 움 방지(anti-shrink sheet) 기능을 갖는 기능성 광학필름에 관한 것이다.
최근, 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계발광 디스플레이(Electroluminescent Display), 및 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display) 등의 디스플레이 장치는 응답속도가 빠르고, 소비전력이 낮으며, 색재현율이 뛰어나 주목받아 왔다. 이러한 디스플레이 장치들은 대형 광고판, TV, 컴퓨터용 모니터, 노트북, 휴대폰(mobile phone), 냉장고의 표시부 등 다양한 전자제품에 사용되고 있다. 디스플레이 장치들은 외부 광의 투과 및 반사로 인한 콘트라스트의 저하 또는 이미지의 반사를 방지하고 화면을 보호하기 위하여, 백라이트 유닛이나 디스플레이 패널에 확산필름(diffusion film), 프리즘 필름(prism film), 보호필름(protection film) 등의 광학필름들을 사용하고 있다.
예를 들어, 이들 광학필름들 중 확산필름은 입사되는 광을 산란시켜 여러 각도로 광이 진행하도록 하는 광확산 기능을 갖는 필름이며, 프리즘 필름은 폴리에스터 또는 폴리카보네이트 등의 기저필름의 어느 한 면에 일정 각도와 높이를 갖는 삼각형 형상이 연속적으로 붙어 있는 형상으로 제조된 필름으로, 일종의 기능성 광학필름(functional optical film)이다. 프리즘 필름은 도광판 또는 광원으로부터 입사되는 광을 광의 진행 방향으로 모아주어 광 휘도를 높여주는 역할을 한다. 최근에는 삼각형의 산 모양 대신 일정 크기를 갖는 작은 반원 모양의 형상으로 된 소위 마이크로 렌즈 형상을 갖는 마이크로 렌즈 필름이 사용되기도 한다.
기능성 광학 필름 중 프리즘 필름이나 마이크로 렌즈 필름은 상술한 바와 같이, 폴리에스터 또는 폴리카보네이트 등의 고분자 필름의 한쪽 표면에 일정 치수를 갖는 산(프리즘)형상 또는 마이크로 렌즈 형상의 패턴을 형성하여 제조한다. 일반적으로 프리즘 패턴은 하드 코팅액을 몰드를 이용하여 프리즘 형상으로 성형한 후 자외선을 조사하여 프리즘 형상의 하드코팅액을 경화시켜 프리즘층을 형성한다. 마이크로 렌즈 형상을 갖는 마이크로 렌즈 패턴도 프리즘 패턴 형성방법과 동일한 방법으로 만든다.
도 1 및 도 2는 기능성 광학필름의 일종인 종래의 프리즘 필름 및 마이크로 렌즈 필름을 각각 도시한 단면도들이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기저필름(10) 상에는 프리즘 패턴(20)과 마이크로 렌즈 패턴(30)이 각각 형성되어 있다.
한편, 최근에는 수요자의 요구에 따라 디스플레이 장치의 크기가 점차로 커지는 경향이 있다. 이러한 경향에 따라 프리즘 패턴 또는 마이크로 렌즈 패턴을 갖는 광학필름의 크기도 커져야 하는데, 광학필름의 크기가 커지는 경우 “시트 움(sheet wrinkle)” 현상이라는 문제가 발생한다. 일반적으로 디스플레이 패널을 제조한 후 일정 온도와 습도가 유지되는 에이징 룸에 넣고 일정 시간 숙성하는 에이징 공정을 수행하게 된다. 시트 움 현상이란 이와 같은 에이징 공정시 광학필름의 열적 특성이 국부적으로 다르게 되어 광학필름 자체가 우는 현상을 말한다. 시트 움 현상은 주로 가운데 부분이 위로 올라오거나 아래로 꺼지는 등의 형태로 발생한다.
또한, 광학필름을 운반 및 취급할 때에는 프리즘 패턴 또는 마이크로 렌즈 패턴이 손상되는 것을 방지하기 위해 광학필름의 양면에 보호 필름을 부착하여 사용한다. 이 보호필름은 디스플레이 패널의 제조공정 전에 광학필름을 보호하기 위한 것이므로 최종 디스플레이 패널 제조공정에서는 광학필름으로부터 제거된다. 그런데, 디스플레이 패널 제조의 마지막 단계에서 보호 필름을 제거할 때 상당히 높은 수준의 정전기가 발생하게 되고, 이 정전기에 의해 주변의 이물질이 광학필름의 표면에 부착되게 된다. 이렇게 부착된 이물질은 정전기적 인력으로 붙어있기 때문에 단순히 공기를 불어서 제거하기가 곤란하다. 또한, 이물질을 제거하기 위해 이온화된 공기로 불어 낸다고해도 크기가 작은 이물질은 잘 제거되지 않기 때문에 생산속도가 느려지거나 또는 이물질이 완전히 제거되지 못한 상태에서 디스플레이 패널이 제조되어 제품불량의 원인이 되기도 한다.
정전기에 의한 이물질 부착의 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 보호 필 름의 점착층에 일반 계면활성제 계열 또는 이온액체 계열의 대전 방지제를 혼합하여 제조한 점착층을 갖는 대전방지 보호 필름을 사용하거나 또는 프리즘 패턴 또는 마이크로 렌즈 패턴을 만들기 위한 하드 코팅액에 대전 방지제를 직접 혼합하여 대전방지성 프리즘 패턴 또는 마이크로 렌즈 패턴을 만들어 사용하기도 하였다.
그러나, 이러한 광학필름의 프리즘 패턴이나 마이크로 렌즈 패턴을 보호하기 위해 사용하는 점착성 보호필름에 계면활성제 계열 또는 이온 액체 계열의 대전방지성을 부여한 후 이를 사용하는 경우에는 어느 정도의 정전기 감소 효과는 있을 수 있으나 보호 필름을 제거할 때 광학필름 면에 발생하는 정전기는 근본적으로는 해결할 수 없는 문제점이 있었다. 게다가 시간이 지남에 따리 이들 대전방지제가 표면으로 기어 나와 얼룩이 발생하는 등의 다른 문제점을 야기하기도 하였다.
또한 프리즘 패턴 또는 마이크로 렌즈 패턴에 직접 대전방지성을 부여하는 방법은 보다 적극적인 방법이기는 하지만 이 방법 또한 많은 단점이 있다. 즉, 대전방지 성분은 주로 계면활성제 또는 이온성 액체 등의 성분인데, 이들 성분을 광경화형 수지와 혼합하여 대전방지 광경화 수지조성물을 만든 후 이를 표면에 도포하여 프리즘 패턴 또는 마이크로 렌즈 패턴을 형성하는 경우 이들 대전방지제가 하드 코팅액과의 상용성(compatibility)이 좋지 않기 때문에 시간이 지남에 따라 프리즘 또는 마이크로 렌즈 형상의 표면으로 기어 나오게 되는 소위 “블리딩 아웃(bleeding-out)" 현상이 발생하였다. 따라서, 새어 나온 대전방지제로 인해 표면에 얼룩이 발생하거나 보호필름과의 점착력을 저하시켜 보호필름이 저절로 떨어지는 등의 새로운 문제점을 야기시켰다.
따라서 기능성 광학필름의 제조에 있어, 대전방지 성분이 표면으로 새어나오는 현상이 전혀 없으면서 정전기 방지성이 보장될 수 있으며, 시트 움 현상이 제거된 새로운 광학필름에 대한 필요성이 대두되었다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 대전 방지제를 사용하지 않고도 우수한 정전기 방지기능을 갖는 기능성 광학필름을 제공함에 있다.
또한 본 발명은 우수한 정전기 방지기능과 함께 광학필름의 시트 움 현상을 억제함으로써 신뢰성 평가를 비롯한 제조 공정상의 불량을 크게 감소시킬 수 있고, 장기간 사용시 광학필름이 뒤틀리는 현상으로 인한 불량현상을 제거할 수 있는 기능성 광학필름을 제공함에 있다.
상기 목적달성의 위한 본 발명의 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 기저필름; 상기 기저필름의 일면 상에 형성되는 제 1 정전기 방지층; 및 상기 정전기 방지층 상에 형성되는 기능층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 기능성 광학필름은 상기 기저필름의 타면 상에 형성되는 제 1 시트 움 방지층을 더 포함하거나, 상기 제 1 정전기 방지층과 상기 기능층 사이 에 형성되는 제 2 시트 움 방지층을 더 포함하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 기저필름과 상기 제 1 시트 움 방지층 사이에 형성되는 제 2 정전기 방지층을 더 포함하거나, 상기 제 1 정전기 방지층과 상기 기능층 사이에 형성되는 제 2 시트 움 방지층을 더 포함하도록 구성할 수도 있다
본 발명의 다른 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 기저필름; 상기 기저필름의 일면 상에 형성되는 제 1 정전기 방지층; 및 상기 기저필름의 타면 상에 형성되는 기능층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 기능성 광학필름은 상기 기저필름이 형성된 반대측 상기 제 1 정전기 방지층 상에 형성되는 제 1 시트 움 방지층을 더 포함하거나, 상기 기저필름과 상기 기능층 사이에 형성되는 상기 2 시트 움 방지층을 더 포함하도록 구성할 수도 있다.
또한, 기저필름은 에스터계, 카보네이트계, 이미드계, 술폰계, 환상올레핀계 필름 및 이들로부터 변성되거나 공중합된 필름, 또는 이들 고분자를 적층하여 제조한 적층형 필름으로 구성할 수 있으며, 정전기 방지층은 전도성 고분자를 포함하도록 구성할 수도 있다.
또한 전도성 고분자는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 정전기 방지층의 표면저항은 103 내지 109 Ω/□의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 기능층은 프리즘층, 마이크로 렌즈층, 광 확산층, 편광층 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 시트 움 방지층은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 포함하는 광경화형 수지로서 적어도 6관능기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트가 5 내지 80 중량% 인 것을 특징으로 하고, 상기 제 2 시트 움 방지층은 적어도 하나 이상의 탄소수로 이루어지는 옥사이드기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 수지인 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 시트 움 방지층에서 옥사이드기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 수지의 함량은 전체 광경화형 수지의 2-80 중량%인 것이 바람직하다.
또한, 제 1 및 제 2 시트 움 방지층은 유기질 비드 또는 무기질 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르는 기능성 광학필름에 의하면, 기저필름의 적어도 일면에 전도성 고분자를 포함하는 정전기 방지층을 형성하고, 정전기 방지층이 형성된 면 또는 그 반대면에 시트 움 방지층 및 기능성층 등이 선택적으로 형성되기 때문에 이물질 부착이 억제되는 동시에 시트 움 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널 제조공정에서 행해지는 열처리 공정의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 기능성 광학필름에 의하면 정전기 방지 특성 이 매우 우수하기 때문에 필름 제조 공정 및 취급 공정 중 정전기 발생에 의한 먼지 또는 이물질 부착이 거의 없어 공정상 수율이 높이지는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기능성 광학필름에 대해 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 제 1 내지 제 7 실시예에 따른 기능성 광학필름을 각각 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기능성 광학필름은 기저필름(100)과, 기저필름(100)의 일면상에 형성되는 정전기 방지층(110)과, 정전기 방지층(110) 상에 형성되는 기능층(120)을 포함한다.
기저필름(100)은 광학필름으로 사용 가능한 필름이면 두께에 상관없이 어느 것이나 사용 가능하다. 기저필름(100)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylen terephthalate, PET)로 대표되는 에스터계 고분자 필름, 폴리스틸렌(polystyrene)으로 대표되는 스티렌계 고분자 필름, 폴리카보네이트(polycarbonate)로 대표되는 카보네이트류 고분자 필름, 폴리이미드(polyimide)로 대표되는 이미드류 고분자 필름, 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 으로 대표되는 설폰계 고분자 필름, 폴리트리아세틸셀룰로오스(polytriacetylcellulose)로 대표되는 셀루로오스계 고분자 필름, 환상올레핀계 고분자 등 호모폴리머로 이 루어지거나 이들 성분들이 공중합되거나 또는 혼합물의 형태로 이루어진 필름 또는 이들 필름들이 적층된 적층필름 등이 사용가능하다.
기저필름(100)으로 사용되는 이들 고분자 필름은 그 상부에 형성되는 정전기 방지층(110)의 접착력 증진을 위해 그 표면에 코로나 처리 또는 플라즈마 처리를 행할 수도 있고, 프라이머층을 먼저 형성한 후 그 위에 고분자 필름을 적용해도 좋다.
정전기 방지층(110)은 전도성 고분자와 유기 바인더를 유효 성분으로 하고 여기에 필요한 첨가제를 혼합하여 제조한 전도성 고분자 코팅액을 그라비아 코팅법(gravure coating method), 디핑 법(dipping method), 스프레이법(spray method), 롤 코팅법(roll coating method), 다이 코팅법(dye coating method) 등의 방법을 사용하여 기저필름 표면에 형성한 층이다.
정전기 방지층(110)을 형성하기 위해, 아닐린, 피롤, 티오펜계 전도성 고분자 또는 이들로부터 변성된 변성 전도성 고분자, 예를 들어 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylene dioxythiopene) 등의 전도성 고분자에, 우레탄기, 아크릴기, 에폭시기, 이미드기, 아마이드기, 수산기, 카복실기, 알킬렌옥사이드기 등 일반적인 바인더로 사용 가능한 유기 화합물을 혼합하여 대전방지 코팅액을 만든다. 그리고 이와 같이 제조된 대전방지 코팅액에 필요에 따라 증점제, 레벨링제, 산화방지제 등 각종 첨가제를 필요한 만큼 혼합함으로써 최종적으로 정전기 방지층(110)이 형성된다. 전도성 고분자 중에서 가시광선 투명도가 가장 좋은 것으로 알려져 있는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)을 사용하는 것이 광투과도 등의 광학 특성 유지에 가장 효과적이다.
정전기 방지층(110)의 두께는 20-500nm의 두께를 갖도록 형성되며, 표면저항은 기능층(120)의 두께에 따라 다르기는 하지만 103-109Ω/□(오옴/스퀘어) 범위 정도가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 정전기 방지층(110)의 표면저항이 109Ω/□ 이상이면 정전기 방지층(110)의 정전기 방지 효과가 미약하여 보호필름 제거시 이물질이 부착될 가능성이 있어 불리하고, 표면저항이 103Ω/□ 이하이면 정전기 방지 효과는 뛰어나지만 전도성 고분자 성분의 함량이 많아 빛 투과도가 낮아지거나 색좌표가 변경될 가능성이 높아 오히려 불리하기 때문이다.
기능층(120)은 입사되는 광을 산란시켜 여러 각도로 광이 진행하도록 하는 광확산 기능을 갖는 광확산층, 입사되는 광을 굴절, 집광시켜 휘도를 상승시키기 위한 프리즘층이나 마이크로 렌즈층 또는 기타 형상의 패턴층, 입사되는 광 중 특정방향의 광은 투과시키는 편광층 중의 어느 하나를 포함한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기능성 광학필름은 기저필름(100)과, 기저필름(100)의 일면상에 형성되는 정전기 방지층(110)과, 정전기 방지층(110) 상에 형성되는 기능층(120)과, 기저필름(110)의 타면 상에 형성되는 시트 움 방지층(140)을 포함한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 제 1 실시예의 기능성 광학필름과 비교하여 기저필름(110)의 타면에 시트 움 방지층(140)이 추가로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제 2 실시예의 기능성 광학필름에서 기저필름(100), 정전기 방지층(110) 및 기능층(120)은 제 1 실시예의 것들과 동일하므로 이하에서는 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
시트 움 방지층(140)은 아크릴레이트계 광경화형 수지로 이루어진 광경화형 수지조성물 자체 또는 여기에 유기 또는 무기 입자를 혼합하여 제조한 광경화형 수지조성물을 2-30미크론의 두께로 형성한 것이다. 시트 움 방지층(140)의 두께가 2 미크론 미만이면 두께가 너무 얇아 시트 움 방지 성능이 저하되기 때문 불리하고, 30 미크론 이상이면 시트 움 방지층을 형성하기 곤란할 뿐아니라 코팅성도 나빠져 두께만큼의 시트 움 방지 성능 향상효과가 적기 때문에 좋지 않다.
시트 움 방지층(140)을 형성하기 위한 광경화형 수지조성물의 주성분인 아크릴레이트는 최소 6 관능기 이상의 관능기를 갖는 아크릴레이트로서 전체 수지조성물 100 중량% 기준으로 5-80 중량% 범위에서 사용되는 것이 바람직하다. 이와 같이 광경화형 수지조성물을 조성하면 경화도를 증가시켜 수축율을 줄일 수 있고 수분흡습을 막을 수 있기 때문이다. 즉, 6 관능기 이하의 관능기를 갖는 아크릴레이트를 사용하면 경화속도가 느려 과도한 광에너지를 사용해야 하므로 기저필름이 손상되거나 생산성이 낮아지는 등의 문제점이 발생한다. 또한, 6 관능기 이상의 관능기를 갖는 아크릴레이트가 5 중량% 이하이면 시트 움 방지층의 치밀성이 떨어져 시트 움 방지 성능이 저하되고, 80 중량% 이상이면 너무 많은 양이 사용되어 시트 움 방지층의 취성(brittleness)이 너무 높아져 오히려 불리하기 때문이다.
시트 움 방지층(140)에 유기 비드(organic bead) 또는 무기 입자를 혼합하여 사용하면 열발산을 증가시킬 수 있어 시트 움 방지에 효과적이다. 유기 비드는 직 경이 3-30 미크론인 스틸렌계 또는 아크릴계 비드인 것이 바람직하다. 무기 입자를 사용할 경우 투명성을 유지하기 위해 100nm 이하의 직경을 갖는 실리카, 산화티타늄, 산화아연 또는 지르코늄 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 무기 입자 또는 유기 비드의 함량은 0.05-90 중량% 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 무기 입자 또는 유기 비드의 함량이 0.05 중량% 보다 적으면 열발산 효과가 적어 시트 움 방지에 큰 효과가 없고, 90 중량% 보다 많으면 무기 입자 또는 유기 비드의 함량이 너무 높아져 코팅성이 저하되거나 광투과도가 낮아져 오히려 불리하기 때문이다.
특히 유기 비드를 사용하는 경우에는 상이한 직경을 갖는 유기 비드들을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이때 수지의 함량과 입자의 크기에 따라 가장 큰 입자의 윗 부분이 시트 움 방지층 위로 돌출될 수도 있는데, 이 돌출부위가 입자 크기의 50% 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 돌출부위가 입자 크기의 50% 이상으로 돌출되면 취급 도중 비드가 떨어져 나오거나 또는 상대 필름의 표면에 스크래치를 유발할 수 있기 때문이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기능성 광학필름은 기저필름(100)과, 기저필름(100)의 일면상에 형성되는 정전기 방지층(110)과, 기저필름(100)의 타면 상에 형성되는 재 1 시트 움 방지층(140)과, 정전기 방지층(110) 상에 형성되는 제 2 시트 움 방지층(150)과, 제 2 시트 움 방지층(150) 상에 형성되는 기능층(120)을 포함한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 제 2 실시예의 기능성 광학필름과 비교하여 정전 방지층(110)과 기능층(120) 사이에 제 2 시트 움 방지층(150)이 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제 3 실시예의 기능성 광학필름에서 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120) 및 제 1 시트 움 방지층(140)은 제 2 실시예의 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120) 및 시트 움 방지층(140)과 동일하므로 이하에서는 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제 2 시트 움 방지층(150)은 아크릴레이트계 광경화 수지 이외에 옥사이드기를 갖는 아크릴레이트계 수지를 5-80 중량% 혼합한 광경화성 수지 조성물을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 옥사이드기를 포함하는 아크릴레이트 화합물을 5 중량% 보다 적게 혼합하면 함량이 너무 적어 계면접착력 증진 효과가 미미하고, 80 중량% 보다 많이 사용하면 시트 움 방지를 위한 성분의 함량이 적어 시트 움 방지 특성이 저하되어 오히려 불리하기 때문이다. 이와 같은 조성의 광경화성 수지 조성물을 사용하여 제 2 시트 움 방지층(150)을 형성하면, 제 2 시트 움 방지층(150)과 기능층(120) 사이의 접착력이 향상되므로 매우 효과적이다. 이때 사용 가능한 옥사이드기를 갖는 성분은 다음의 화학식 1과 같다.
-(R-O)n-
상기 화학식 1에서 n >= 1이고, R은 alkyl (alkylene), allyl (allylene), phenyl (phenylene) 등을 포함한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기능성 광학필름은 기저필름(100)과, 기저필름(100)의 일면상에 형성되는 기능층(120)과, 기저필름(100)의 타면 상에 순차적으로 형성되는 정전기 방지층(110)과, 제1 시트 움 방지층(140)을 포함한다.
본 발명의 제 4 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 제 2 실시예의 기능성 광학필름과 비교하여 정전 방지층(110)과 제 1 시트 움 방지층(140)이 기저필름(100)의 타면 상에 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제 4 실시예의 기능성 광학필름에서 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120) 및 제 1 시트 움 방지층(140)은 적층 순서만 다를 뿐 제 2 실시예의 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120) 및 제 1 시트 움 방지층(140)과 동일하므로 이하에서는 각 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 기능성 광학필름은 기저필름(100)과, 기저필름(100)의 일면상에 순차적으로 형성되는 제 2 시트 움 방지층(150) 및 기능층(120)과, 기저필름(100)의 타면 상에 순차적으로 형성되는 정전기 방지층(110) 및 제 1 시트 움 방지층(140)을 포함한다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 제 3 실시예의 기능성 광학필름과 비교하여 정전 방지층(110)이 기저필름(100)의 타면 상에 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제 5 실시예의 기능성 광학필름에서 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120), 제 1 시트 움 방지층(140) 및 제 2 시트 움 방지층(150)은 적층 순서만 다를 뿐 제 3 실시예의 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120), 제 1 시트 움 방지층(140) 및 제 2 시트 움 방지층(150)과 동일하므로 이하에서는 각 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 기능성 광학필름은 기저필름(100)과, 기저필름(100)의 일면상에 순차적으로 형성되는 정전기 방지층(110) 및 기능층(120)과, 기저필름(100)의 타면 상에 순차적으로 형성되는 정전기 방지층(110') 및 제 1 시트 움 방지층(140)을 포함한다.
본 발명의 제 6 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 제 2 실시예의 기능성 광학필름과 비교하여 기저필름(100)과 제 1 시트 움 방지층(140) 사이에 정전 방지층(110')이 더 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제 6 실시예의 기능성 광학필름에서 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120) 및 제 1 시트 움 방지층(140)은 제 2 실시예의 기저필름(100), 정전기 방지층(110), 기능층(120) 및 제 1 시트 움 방지층(140)과 동일하고, 정전기 방지층(110)은 정전기 방지층(110')과 동일하므로 이하에서는 각 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기능성 광학필름은 기저필름(100)과, 기저필름(100)의 일면상에 순차적으로 형성되는 정전기 방지층(110), 제 2 시트 움 방지층(150) 및 기능층(120)과, 기저필름(100)의 타면 상에 순차적으로 형성되는 정전기 방지층(110') 및 제 1 시트 움 방지층(140)을 포함한다.
본 발명의 제 7 실시예에 따르는 기능성 광학필름은 제 6 실시예의 기능성 광학필름과 비교하여 정전기 방지층(110)과 기능층(120) 사이에 제 2 시트 움 방지층(150)이 더 형성된다는 점에서 차이가 있다. 제 7 실시예의 기능성 광학필름에서 기저필름(100), 정전기 방지층(110, 110'), 기능층(120) 및 제 1 시트 움 방지층(140)은 제 6 실시예의 기저필름(100), 정전기 방지층(110, 110'), 기능층(120) 및 제 1 시트 움 방지층(140)과 동일하고, 제 2 시트 움 방지층(150)은 제 3 실시예의 제 2 시트 움 방지층(150)과 동일하므로 이하에서는 각 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 본 발명의 제 1 내지 제 7 실시예에 따른 기능성 광학필름에 의하면, 정전기 특성이 상당히 개선될 수 있는데 그 원리는 다음과 같다.
정전기 현상에 의한 이물질 부착은 표면에 형성된 정전하가 이물질을 정전기적 인력으로 끌어당기기 때문에 발생한다. 본 발명은 전하가 존재함으로서 발생하는 전기력선 또는 전하에 의한 힘이 이물질 쪽으로 영향을 미치지 못하게 하는 방법을 이용한 것이다.
예를 들어, 표면에 양의 극성을 갖는 전하가 형성되었다고 하면, 그 양의 극성을 갖는 전하로부터 전기력선이 발생하는데, 이 전기력선은 방사형으로 균일하게 영향을 미친다. 이때 주변에 도전성을 갖는 물질이 있으면 그 전기력선은 모두 도전성을 갖는 물질 쪽으로 집중되는 특징이 있다. 따라서, 어느 한쪽으로 집중된 전하는 그 반대편 쪽으로는 영향을 미칠 수 없게 된다.
이와 같은 현상은 기능층(120) 표면에서도 발생한다. 예를 들어, 기능층(120) 또는 광학필름의 배면에 부착되어 있던 보호 필름을 제거하면 상당히 높은 양의 전하가 기능층(120)의 표면 또는 광학필름의 배면에서 발생된다. 이때 발생되는 정전압은 최소 수-수십 kV 정도로 매우 높다. 보통 상태에서는 이 전하로부터 생긴 전기력선이 모든 방향으로 균일하게 영향을 미치게 되고, 주변에 먼지 등의 이물질이 있으면 이 이물질에 반대 극성의 전하가 유도되어 결국 정전기적 인력 에 의해 광학필름 표면으로 끌려오게 되고 결국 기능층의 표면 또는 광학필름의 배면에 부착되게 된다.
그러나 표면에 형성된 전하의 전기력선이 모두 다른 쪽으로 집중되게 되면 비록 표면에 형성된 전하라할지라도 그 전하로부터 발생되는 전기력선이 모두 한쪽으로 집중되게 되어 다른 쪽으로는 아무런 영향을 미치지 못하게 된다. 결국 주변에 이물질이 있어도 그 이물질을 끌어 당길 수 있는 힘이 없기 때문에 이물질이 기능층의 표면 또는 광학필름의 배면으로 끌려오지 않는다.
이러한 원리를 이용하여 광학필름의 배면에 정전기 방지층을 형성한 후 그 위에 시트 움 방지 코팅층을 형성하고 그 반대 면에 기능층을 형성한 경우에도 기능층 쪽의 보호필름을 제거할 때 기능층 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어 시트 움 방지층 표면에 있는 보호 필름을 제거할 때 형성되는 전하가 많아도 이들 전하의 전기력선이 모두 기저필름 쪽에 있는 정전기방지층 쪽으로 집중되게 되어 시트 움 방지층의 바깥 쪽, 즉 공기층쪽으로는 아무런 영향을 미치지 못하게 되고 결국 주변의 이물질을 끌어당길 수 없는 상태가 된다. 또한 기능층에 있는 보호 필름을 제거할 때도 마찬가지 이유로 인해 기능층 표면에 이물질이 부착되지 않는다.
따라서 기저필름 표면에 정전기방지층을 형성하고 그 위에 절연성의 시트 움 방지층을 형성하면 비록 보호 필름을 제거할 때 많은 양의 전하가 발생해도 주변의 이물질을 광학필름쪽으로 끌어당길 수 없어 이물질 부착이 방지되는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 원리 때문에 기저필름의 어느 한 표면에만 전도성 고분자층을 형성하면 그 정전기 방지층에 의해 광학필름의 양면이 정전기적으로 보호를 받게 된다. 그러나 상황에 따라 정전기를 더욱 확실하게 방지하기 위해 양쪽 표면에 정전기 방지층을 형성해도 무방하다.
한편, 기저필름의 일면 또는 양면에 형성되는 정전기 방지층은 전기적으로 절연성이기 때문에 정전기 방지효과가 제한적일 수 밖에 없다. 따라서, 정전기 방지층의 표면저항을 103-109 Ω/□로 설정하는 것이 바람직하다.
그러나, 만일 기저필름의 양면에 전도성 고분자를 유효 성분으로 하는 정전기 방지층을 형성하고 어느 한 면에 기능성 광학층을 형성할 경우에는 기저필름의 양면에서 정전기 방지 효과가 있기 때문에 이들 정전기 방지층의 표면저항은 한 면에만 정전기 방지층을 형성할 때에 비하여 높은 값을 가져도 무방하다. 이러한 경우에도 양면에 형성되는 정전기 방지층이 표면저항이 최소한 1010Ω/□ 이하는 되어야 한다. 만일 표면저항 값이 1010Ω/□ 이상이면 정전기 방지 성능이 좋지 않아 보호 필름 제거시 발생하는 정전기가 효과적으로 제어되지 못해 이물질 부착의 염려가 있기 때문이다. 필요에 따라 어느 한 면의 표면저항이 다른 면의 표면저항보다 낮거나 높도록 정전기 방지층을 형성할 수도 있는데, 이때에도 마찬가지로 1010Ω/□ 이하를 유지하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 제 1 내지 제 7 실시예에 따른 기능성 광학필름에서는 정 전기 방지층(110, 110')과 시트 움 방지층(140, 150)이 기저필름(100)을 기준으로 일면 또는 양면에 각각 형성되고, 기능층(120)이 기저필름(100)의 일면에서 보아 최외층에 형성된다. 따라서, 정전기 방지층(110, 110')과 시트 움 방지층(140, 150)이 적층 순서에 관계없이 더 포함될 수도 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 기능성 광학필름은 그 특성상 투명한 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기능성 광학필름들과 종래의 광학필름을 예로 들어 정전기 특성과 이물질 부착 특성을 대비해 보기로 한다. 아래의 내용은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 하나의 예일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.
종래의 광학필름과 본 발명의 실시예에 따른 기능성 광학필름의 비교를 위해 정전기 방지효과와 시트 움 방지효과에 대해 평가하였다.
정전기 방지효과를 측정하기 위해 표면저항, 박리 대전압, 마찰전압, 먼지부착 시험을 행하였고, 시트 움 방지효과는 육안으로 관찰하였다. 각각의 항목에 대한 측정 및 평가는 다음과 같은 방법으로 수행되었다.
표면저항의 측정
정전기 방지층 코팅 후 또는 정전기 방지층을 형성한 후 그 위에 시트 움 방지층을 형성한 후 그 표면에서의 표면저항을 표면저항 측정기 (Trek사, Model 152)를 이용하여 측정하였다.
박리 대전압의 측정
보호필름이 부착된 기능층으로부터 보호 필름을 박리각 180도, 박리속도 300 mm/min로 박리하면서 기능층 표면 또는 보호필름 표면에 발생되는 박리대전압을 필드미터 (Simco사, FMX-002)를 이용하여 측정하였다.
마찰전압의 측정
기능층 표면 및 반대 표면에 형성된 시트 움 방지층 표면에 발생되는 마찰전압을 필드미터를 이용하여 측정하였다. 이때 마찰은 손에 니트릴글로브를 착용한 후 폴리에틸렌 글로브를 손으로 잡은 후 표면을 강하게 5회 왕복 마찰한 후 표면에 형성되는 마찰전압을 필드미터 (Simco사, FMX-002)를 이용하여 측정하였다.
먼지부착 시험
기능성 필름의 표면을 마찰 전압 측정시 마찰하는 방법과 동일한 방법으로 표면을 마찰한 후 바닥에 놓인 먼지 (실리카 비드, 0.8 미크론) 위 1 cm 지점에 필름을 위치한 후 바닥의 이물질의 움직임을 관찰하였다. 이때 먼지 부착 정도는 이들 먼지의 움직임 및 필름 표면에 붙어 있는 이물질의 양을 아래 방법으로 판정하였다. 이 방법은 간이적이기는 하지만 필름의 표면에 형성된 정전기로 인한 먼지 부착 정도를 간단하게 판정할 수 있는 효과적인 방법이다.
○: 바닥의 먼지가 전혀 움직이지 않고 필름 표면에 부착된 먼지가 없는 경우
△: 바닥의 먼지가 약간 움직이기는 하지만 필름에는 안 붙는 경우
x : 바닥의 먼지가 심하게 요동치거나 또는 필름 표면에 많은 양의 먼지가 달라붙는 경우.
시트 움 방지 효과 평가
광학시트를 표면이 평평한 바닥에 올려놓고 관찰했을 때, 네 모서리의 약 3 cm 부위가 바닥층 표면으로부터 약 10mm 높이로 들뜸이 있는지 확인하였다.
정전기 방지효과와 시트 움 방지효과를 비교하기 위한 종래의 광학필름과 본 발명의 실시예에 따른 기능성 광학필름은 다음과 같이 제조된다.
<비교예 1>
두께가 250 미크론인 폴리에스터 필름(기저필름)의 어느 한 면에 프리즘 층을 형성한 기능성 필름을 이용하여 표면저항, 마찰전압 및 마찰 후 이물질 부착시험을 실시하였다.
본 비교예 1의 일반 프리즘 필름의 경우 표면저항은 1014Ω/□이었고, 마찰전압은 4kV 로 측정되었으며, 마찰 후의 이물질 부착 시험시 많은 양의 이물질이 필름 표면에 부착되었다. 따라서 비교예 1의 경우 대전방지층이 포함되지 않은 일반 프리즘 필름은 정전기 특성이 좋지 않아 이물질 부착 특성이 매우 좋지 않음을 알 수 있다.
<시험예 1-5>
본 발명에 따른 시험예 1-5의 기능성 광학필름은 기저필름의 어느 한 면에 정전기 방지층을 형성한 후 그 위에 시트 움 방지층을 형성하고 그 반대 면에 프리즘층(기능층)을 형성한 것으로서, 정전기 방지층의 표면저항이 각각 109, 108, 106, 104, 103 Ω/□이 되도록 한 것이다.
정전기 방지층은 전도성 고분자인 폴리(3,4-디옥시티오펜):폴리(스티렌술폰 산) (PEDOT:PSS)을 이용하여 바인더 및 첨가제를 용매에 혼합하여 제조하였다. 구체적인 예로서, 정전기 방지층은 PEDOT:PSS (고형분 함량=1.3 %, H.C Starck, Gemany) 1.7 중량부, 우레탄 바인더 (고형분 함량=40%) 0.2 중량부, 프로필렌옥사이드계 바인더 0.1 중량부, 에틸렌 글리콜 2 중량부, 습윤제 0.03 중량부, 물 33 중량부, 및 이소프로필알콜 62 중량부를 혼합하여 제조하였다.
이들 시험예 1-5에 대한 기능성 광학필름의 정전기 특성을 평가한 결과, 시트 움 방지층의 도입으로 시트 움 현상을 방지할 수 있었으며, 이들 각 시험예의 정전기 특성 및 광학 특성은 다음의 표 1에 기재한 바와 같다.
정전기 특성 광학적 특성 먼지 부착 평가
표면저항 (정전기방지층, Ω/□) 마찰 전압 (kV) 박리
대전압 (kV)		 전광선
투과율
(%)		 색좌표 (Wx/Wy) 휘도
(cd/m2)
비교예 1 1014 4 20 10.95 (0.2654/0.2519) 5,500 x
시험예 1 109 1.6 11 11.22 (0.2650/0.2514) 5,510 △
시험예 2 108 0.8 2.0 11.15 (0.2645/0.2508) 5,480 ○
시험예 3 106 0.5 1.6 11.30 (0.2647/0.2512) 5,490 ○
시험예 4 104 0.2 1.2 10.65 (0.2641/0.2508) 5,480 ○
시험예 5 103 0.2 1.2 10.20 (0.2634/0.2509) 5,450 ○
표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 시험예 1-5에 따른 기능성 광학필름의 마찰전압과 박리 대전압은 비교예 1에 비하여 현저하게 저하되었으므로 본 발명의 시험예에 따른 기능성 광학필름의 정전기 특성이 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 광투과율, 색좌표값, 및 휘도와 같은 광학적 특성에 있어, 시험예에 따라 개선되기도 하고 저하되기도 하였으나 그 값에 있어 큰 차이가 없었기 때문에 정전기 방지층에 의해 광학적 특성이 의미를 가질 정도로 저하되지 않음을 확인할 수 있었다. 또한, 먼지 부착 평가에 있어서는 본 발명의 시험예 1-5에 따른 기능성 광학필름의 경우 정전기 특성이 현저히 개선되었기 때문에 비교예 1의 광학필름에 비해 먼지 등의 이물질이 광학필름에 잘 부착되지 않음을 확인할 수 있다. 비록 정전기 방지층의 표면저항이 109 Ω/□인 시험예 1의 경우 시트 움 방지층 표면 및 프리즘층(기능층) 표면에서의 정전기 방지 특성과 먼지 부착 평가에 있어 시험예 2-5에 비해 미약하기는 하지만, 비교예 1과 비교해서는 월등히 향상되었음을 알 수 있다.
<시험예 6-10>
본 발명의 시험예 6-10에 따른 기능성 광학필름은 정전기 방지층을 형성한 위에 프리즘층(기능층)을 형성하고 그 반대 면에 시트 움 방지층을 형성한 것을 제외하고는 시험예 1-5의 기능성 광학필름과 동일하다.
시트 움이 포함된 시험예 6-10의 기능성 광학필름은 시트 움 방지층의 도입으로 시트 움 현상을 방지할 수 있었다. 정전기 특성과 먼지 부착 평가에 대한 테스트 결과를 표 2에 정리하였다. 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이 시트 움 방지층의 표면저항이 109 Ω/□인 시험예 6의 기능성 광학필름은 비록 마찰전압, 박리대전압, 특히 먼지부착 방지 효과가 다른 시험예들에 비해 좋지 않지만 비교예 1과 비교해서는 현저히 개선되었음을 알 수 있다.
정전기 특성 먼지 부착 평가
표면저항 (시트움방지층, Ω/□) 마찰 전압 (kV) 박리대전압 (kV)
시험예 6 109 2.2 12 △
시험예 7 108 1.1 4 ○
시험예 8 106 0.8 2 ○
시험예 9 104 0.4 1.6 ○
시험예 10 103 0.3 1.3 ○
이상의 비교예 1 및 시험예 1-10에서 보듯이, 기저필름의 적어도 한면에 표면저항이 103-109 Ω/□의 범위를 갖는 정전기 방지층을 형성한 경우 광학필름 전체의 정전기 방지 특성이 현저히 향상됨을 알 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 프리즘 패턴을 구비한 프리즘 필름을 도시한 단면도.
도 2는 종래의 기술에 따른 마이크로 렌즈 패턴을 구비한 마이크로 렌즈 필름을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기능성 광학필름을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기능성 광학필름을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기능성 광학필름을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기능성 광학필름을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 기능성 광학필름을 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 기능성 광학필름을 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 기능성 광학필름을 도시한 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 기저필름 110, 100' : 정전기 방지층
120 : 기능층 140, 150 : 시트 움 방지층

Claims (18)

  1. 기저필름;
    상기 기저필름의 일면 상에 형성되는 제 1 정전기 방지층;
    상기 제 1 정전기 방지층 상에 형성되는 기능층; 및
    상기 기저필름의 타면 상에 형성되는 제 1 시트 움 방지층을 포함하며,
    상기 제 1 시트 움 방지층은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 포함하는 광경화형 수지로서 적어도 6관능기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트가 5 내지 80 중량% 인 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정전기 방지층과 상기 기능층 사이에 형성되는 제 2 시트 움 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기저필름과 상기 제 1 시트 움 방지층 사이에 형성되는 제 2 정전기 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 정전기 방지층과 상기 기능층 사이에 형성되는 제 2 시트 움 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로하는 기능성 광학필름.
  6. 기저필름;
    상기 기저필름의 일면 상에 형성되는 제 1 정전기 방지층;
    상기 기저필름의 타면 상에 형성되는 기능층; 및
    상기 기저필름이 형성된 반대측 상기 제 1 정전기 방지층 상에 형성되는 제 1 시트 움 방지층을 포함하며,
    상기 제 1 시트 움 방지층은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 포함하는 광경화형 수지로서 적어도 6관능기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트가 5 내지 80 중량% 인 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기저필름과 상기 기능층 사이에 형성되는 제 2 시트 움 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  9. 삭제
  10. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 정전기 방지층은 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  12. 제 1 항, 제 3 항 , 제 6 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 정전기 방지층의 표면저항은 103 내지 109 Ω/□의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  13. 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 정전기 방지층의 표면저항은 103 내지 1010 Ω/□의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  14. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능층은 프리즘층, 마이크로 렌즈층, 광 확산층, 편광층 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  15. 삭제
  16. 제 3 항, 제 5 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 시트 움 방지층은 적어도 하나 이상의 탄소수로 이루어지는 옥사이드기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 수지인 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 시트 움 방지층에서 옥사이드기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 수지의 함량은 전체 광경화형 수지의 2-80 중량%인 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
  18. 제 3 항, 제 5 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시트 움 방지층은 유기질 비드 또는 무기질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 광학필름.
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