KR101864878B1 - 투명 배리어 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 기재필름층의 일면에 하드코팅층, 무기층 및 무기 산화물층이 순차적층된 투명 배리어 필름에 관한 것이다.
본 발명은 하드코팅층에 의해 필름의 투과율을 향상시키고, 무기층에 의해 층간 밀착력을 개선하고, 무기 산화물층에 의해 가스 배리어성을 향상시킬 수 있도록 층 구조를 최적화함으로써, 투명성과 우수한 층간 밀착력을 유지하면서 낮은 투습율 뿐만 아니라 가시광선 투과율, 헤이즈 및 황색도(b*) 등의 광특성이 우수한 투명 배리어 필름을 제공할 수 있다.

Description

투명 배리어 필름{TRANSPARENT BARRIER FILM}
본 발명은 투명 배리어 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명 기재필름층의 일면에 하드코팅층, 무기층 및 무기 산화물층이 순차적층되어, 투명성과 우수한 층간 밀착력을 유지하면서 낮은 투습율 뿐만 아니라 가시광선 투과율, 헤이즈 및 황색도(b*) 등의 광특성이 우수한 투명 배리어 필름에 관한 것이다.
플라스틱 기판은 경량으로 내충격성이 우수하고 저렴하며 박막화도 용이하기 때문에, 수 많은 차세대 전자제품관련 분야에서 기판소재로서 유효하게 활용되고 있다.
그러나 플라스틱 기판은 유리에 비교하여 가스투과성이 높기 때문에 플라스틱 기판을 기재에 이용한 표시소자는 산소나 수증기의 투과로 인해 경시적으로 제품의 품질저하가 발생할 수 있다.
예컨대, 대표적인 플라스틱 기판으로 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 재료는 두께 1㎛ 당 1500 g/m2·day이나 되는 높은 산소 투과율과 두께 1㎛ 당 272g/m2·day이나 되는 높은 수분 투과율을 갖는다.
그러나 환경에 민감한 디스플레이 디바이스를 이용한 특정 디스플레이 장치들은 일반적으로 최대 10-4 내지 10-2 g/m2·day의 산소 투과율과 최대 10-5 내지 10-6 g/m2 ·day의 수분 투과율을 필요로 한다.
이에 따라 플라스틱 기판의 기체 및 액체 투과성을 낮추고, 제품의 가공, 조작, 보관 및 사용시 이용되는 화학물질이나 환경 중의 산소와 수증기와 같은 기체 및 액체에 대한 노출로부터, 환경에 민감한 제품을 보호하기 위하여 플라스틱 기판에는 배리어 코팅이 시도되어 왔다.
일본특허 제2556940호에는 수지로 이루어지는 기재상에, Si(O-CH3)4 등의 알콕시실란과, 에폭시실란 등의 실란 커플링제와 폴리비닐알콜을 포함하는 조성물을 졸-겔법에 의해 중축합하여 얻어지는 적층필름이 개시되어 있다. 그러나, 상기 발명의 피복층은 수소결합으로 이루어지기 때문에, 물에 의해 팽윤되어 용해되기 때문에, 가스 배리어성이 열화되기 쉬운 문제가 있다.
또한, 일본 특허공고 소63-28017호에는 산화규소, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘 등의 무기 산화물을 플라스틱 필름 상에 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 수단에 의해 증착한 증착막을 가지는 가스 배리어성 적층 필름에 대한 투명성 및 산소, 수증기 등의 가스 차단성이 보고되어 있다.
이에 따라, 종래 배리어 필름은 규소 산화물이나 산화 알루미늄 등의 무기 산화 박막으로 이루어지는 가스 배리어층을 구비하고 있으며, 이러한 가스 배리어층은 고진공 상태에서 플라즈마 화학증착법(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 스퍼터링법(Sputtering) 등의 진공 증착법이나 졸-겔 법을 이용하여 플라스틱 필름의 표면에 코팅된다.
그러나, 규소 산화물이나 산화 알루미늄의 박막으로 이루어지는 가스 배리어층은 무기 산화물 입자를 필름에 증착한 것이기 때문에, 무기 산화물 입자 간에 결정입계라는 틈이 존재하여 박막의 가스 배리어성이 충분하지 않아 막 두께를 두껍게 해야 한다. 이에 따라 연전성(부드러운 정도)이 낮아 크랙이 발생하기 쉽다는 또 다른 문제가 발생한다.
또한, 무기 산화물의 산소 원자 비율이 적을수록 가스 배리어성은 향상되는 반면, 투명성이 저하되거나, 기판과 무기 산화물 입자의 밀착력이 약하다는 문제가 있다.
본 발명자들은 종래 배리어 필름의 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 플라스틱 기판 상에 굴절율을 조절한 하드코팅층을 도입하여 필름의 투과성을 증진시키고, 상기 하드코팅층 상에 무기층을 도입하여 밀착력을 향상시키고, 무기 산화물층을 적층하여 배리어성을 향상시킬 수 있도록 최적화된 층 구조로 설계함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 투명성과 우수한 층간 밀착력을 유지하면서 우수한 가스 배리어성을 구현하는 투명 배리어 필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 투명 기재필름층(100) 상에 내지 0.1 내지 10㎛ 두께의 하드코팅층(200), 1 내지 20nm 두께의 무기층(300) 및 10 내지 1000nm 두께의 무기 산화물층(400)이 순차적층된 투명 배리어 필름을 제공한다.
본 발명의 투명 배리어 필름에서, 상기 하드코팅층(200)의 굴절율은 1.55 ≤ 굴절율(n) < 1.75이고, 상기의 하드코팅층은 바인더 수지 10 내지 80중량%, 굴절율 조절을 위한 무기입자 5 내지 50중량%, 광개시제 0.1 내지 10중량%가 용매에 함유된 하드코팅액으로부터 형성된다.
상기 하드코팅액에서 무기입자는 굴절율이 높은 ZrO2 입자 또는 TiO2 입자에서 선택 사용된다.
본 발명의 투명 배리어 필름에서, 무기층(300)은 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 니켈 및 티타늄으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그 조합형태이며, 더욱 바람직하게는 규소를 사용한다.
이에, 본 발명의 투명 배리어 필름은 가공 후 필름의 물성이 (1) 투과율 90% 이상, (2) 헤이즈 2% 이하, (3) 황색도(b*) 1 이하 및 (4) 투습율이 0.5g/㎡ㆍday 이하를 충족한다.
본 발명은 투명 기재필름층의 일면에 하드코팅층, 무기층 및 무기 산화물층이 순차적층된 투명 배리어 필름을 제공할 수 있다.
상기 층 구조에서 하드코팅층 도입에 의해 필름의 투과율을 향상시키고, 무기층 도입에 의해 층간 밀착력을 개선하고, 무기 산화물층을 도입함으로써, 투명성과 우수한 층간 밀착력을 유지하면서 낮은 투습율 뿐만 아니라 가시광선 투과율, 헤이즈 및 황색도(b*) 등의 광특성이 우수한 투명 배리어 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투명 배리어 필름의 단면 모식도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 투명 배리어 필름의 단면 모식도로서, 본 발명은 투명 기재필름층(100) 상에,
0.1 내지 10㎛ 두께의 하드코팅층(200),
1 내지 20nm 두께의 무기층(300) 및
10 내지 1000nm 두께의 무기 산화물층(400)이 순차적층된 투명 배리어 필름을 제공한다.
이하, 각 층별 특징에 대하여 설명한다.
1) 투명 기재필름층
본 발명의 투명 배리어 필름에서, 투명 기재필름층은 표시장치용으로서 사용하기 위해, 광선투과율이 높고, 헤이즈값이 낮은 것이 바람직하다. 예를 들면, 파장 400 내지 800nm에서의 광선투과율이 바람직하게는 60% 이상이며, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다.
또한, 헤이즈값은 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하이다. 상기 조건을 만족시키지 않는 경우에는 디스플레이 표시부재로서 사용했을 때에 화상의 선명성이 결여된다. 또한, 이러한 효과를 발휘하는 점에서 광선투과율의 상한은 99.5% 정도까지, 헤이즈값의 하한은 0.1% 정도까지가 제작할 수 있다.
상기 투명 기재필름층의 재질은 공지의 투명 기재필름 소재 중에서 특별히 한정되지 않고 선택 사용될 수 있다. 바람직한 일례로는 에스테르, 에틸렌, 프로필렌, 디아세테이트, 트리아세테이트, 스티렌, 카보네이트, 메틸펜텐, 술폰, 에테르에틸케톤, 이미드, 불소, 나일론, 아크릴레이트, 지환족 올레핀계 등에서 선택되는 어느 하나의 구성단위를 포함하는 폴리머 또는 공중합 폴리머를 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는 이들 수지 중에서 투명성, 강도 및 두께의 균일성이 우수한 소재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 에스테르계, 트리아세틸셀룰로오스 등의 아세테이트계, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴레이트계에서 선택되는 어느 하나의 구성단위를 포함하는 폴리머 또는 공중합 폴리머를 사용한다. 특히, 투명성, 헤이즈값, 기계특성의 측면에서 에스테르계를 구성단위로 하는 폴리머로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-a,β-비스(2-클로로페녹시)에탄-4,4'-디카르복실레이트 등에서 선택 사용할 수 있다.
또한, 상기의 폴리에스테르에는 또 다른 디카르복실산 성분이나 디올 성분이 20몰% 이하로 공중합된 것도 바람직하며 상기 수지성분에 1종 또는 2종 이상 병용하여도 좋다. 품질, 경제성 등 종합적 판단하에, 가장 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 것이다.
투명 기재필름층(100)의 두께는 투명성, 헤이즈값, 기계특성의 측면을 고려하여 결정되며, 5 내지 800㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 250㎛이며, 2장 이상의 필름을 접합한 것이어도 좋다.
또한, 투명 기재필름층(100)은 각종 표면처리를 실시할 수 있으며, 그 일례로는 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 화염처리, 에칭처리, 조면화처리 등에서 선택 실시할 수 있다. 또한, 접착촉진을 위해 투명 기재필름층(100) 표면에 프라이머층을 실시할 수 있으며, 그 일례로 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에스테르 아크릴레이트계, 폴리우레탄아크릴레이트계, 폴리에폭시아크릴레이트계, 티타네이트계 화합물 등으로 코팅을 수행한 후, 고굴절 하드코팅층을 형성한다.
2) 하드코팅층
본 발명의 투명 배리어 필름에서, 굴절율이 조절된 하드코팅층(200)을 투명 기재필름층상에 도입함으로써, 배리어 필름의 투과성을 증진시킨다.
이때, 하드코팅층의 굴절율은 1.55 이상 1.75 미만, 더욱 바람직하게는 굴절율의 범위가 1.60 이상 1.75 미만 유지하는 것이다. 이때, 굴절율이 1.55 미만이면, 투과율 향상 효과가 충분치 않고, 반면에 1.75 이상이면 투과율이 저하된다.
또한, 하드코팅층(200)의 두께는 0.1 내지 10㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 5㎛로 형성된 것이다. 이때, 하드코팅층의 두께가 0.1㎛ 미만이면, 연필경도가 낮아지는 문제가 있고, 10㎛를 초과하면, 굴곡시 크랙 발생의 문제가 발생한다.
이상의 하드코팅층(200)은 1H 이상의 연필경도를 충족한다.
본 발명의 하드코팅층(200)은 바인더 수지 10 내지 80중량%, 굴절율 조절을 위한 무기입자 5 내지 50중량%, 광개시제 0.1 내지 10중량%가 잔량의 용매에 함유된 하드코팅액으로부터 형성된다.
상기 하드코팅액에서 바인더 수지는 입자의 분산성을 향상시키기 위하여, 카르복실기, 인산기, 술폰산기 등의 산성 관능기를 가지는 (메타)아크릴레이트 화합물이 바람직하다.
구체적으로는, 산성 관능기 함유 모노머로서, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 2-메타크릴로일옥시에틸숙신산, 2-메타크릴로일옥시에틸프탈산 등을 포함하는 불포화 카르복실산, 모노(2-(메타)아크릴로일옥시에틸)애시드포스페이트, 디페닐-2-(메타)아크릴로일옥시에틸포스페이트 등을 포함하는 인산(메타)아크릴산에스테르, 2-술포에스테르(메타)아크릴레이트 등이 있다.
또한, 이외 아미드결합, 우레탄결합, 에테르결합 등의 극성을 가진 결합을 가지는 (메타)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있으며, 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머의 우레탄결합을 갖고 있는 수지는 극성도 높고 입자의 분산성이 우수하여 더욱 바람직하다.
상기 (메타)아크릴레이트 화합물은 활성광선 조사에 의해 라디칼 중합되고, 형성되는 막의 내용제성이나 경도를 향상시키고, 더욱 바람직하게는, (메타)아크릴로일기가 분자 내에 2개 이상인 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물의 경우 내용제성이 향상된다.
상기 (메타)아크릴레이트 화합물의 구체적인 일례로는 펜타에리스리톨트리(메타) 아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리 (메타)아크릴레이트, 에틸렌 변성트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스-(2-히드록시에틸)-이소시아눌산에스테르트리(메타)아크릴레이트 등을 포함하는 3관능(메타)아크릴레이트; 또는 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스톨헥사(메타) 아크릴레이트 등을 포함하는 4관능 이상의 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
상기 바인더 수지는 하드코팅액에 10 내지 80중량%로 사용되며, 상기 함량에서 10중량% 미만이면, 코팅 후 경화시 경화 밀도가 부족하여 표면 경도가 저하되고, 80중량%를 초과하면, 본 발명에서 추구하는 굴절율 및 표면 저항 등의 물성을 얻기 어려운 문제가 발생한다.
또한, 본 발명에서 추구하는 굴절율 및 표면 저항 등의 물성을 얻기 위하여, 하드코팅액에는 굴절율 조절을 위한 무기입자로서 ZrO2 입자 또는 TiO2 입자 5 내지 50중량%를 함유한다.
이때, 상기 무기입자가 5중량% 미만이면, 하드코팅층의 굴절율 조절이 어려우며, 50중량%를 초과하면 하드코팅층 경화시 경화 밀도가 부족하여 표면 경도가 저하되는 문제점이 있다.
이상의 하드코팅액에는 도포한 바인더 성분의 경화를 진행시키기 위해서 개시제를 사용하는데, 상기 개시제로는 도포한 바인더 성분을 라디칼반응, 음이온반응, 양이온반응 등에 의한 중합 및/또는 가교반응을 개시 또는 촉진시킬 수 있는 공지의 각종 광중합 개시제에서 선택 사용할 수 있다.
구체적으로는, 소듐메틸디티오카바메이트설파이드, 디페닐모노설파이드, 디벤조티아조일모노설파이드 및 디설파이드 등의 설파이드류; 티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤 등의 티옥산톤 유도체; 히드라존, 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물; 벤젠디아조늄염 등의 디아조 화합물 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조페논, 디메틸아미노벤조페논, 미힐러케톤, 벤질안트라퀴논, t-부틸안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-클로로안트라퀴논등의 방향족 카르보닐 화합물; p-디메틸아미노 안식향산메틸, p-디메틸아미노 안식향산에틸, D-디메틸아미노안식향산부틸, p-디에틸아미노 안식향산이소프로필 등의 디알킬아미노 안식향산에스테르; 벤조일퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드,디쿠밀퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등의 과산화물; 9-페닐아크리딘, 9-p-메톡시페닐아크리딘, 9-아세틸아미노아크리딘, 벤즈아크리딘 등의 아크리딘 유도체; 9,10-디메틸벤즈페나진, 9-메틸벤즈페나진, 10-메톡시벤즈페나진 등의 페나진 유도체; 6,4',4"-트리메톡시-2,3-디페닐퀴녹살린 등의 퀴녹살린 유도체 2,4,5-트리페닐이미다조일 2량체, 2-니트로플루오렌, 2,4,6-트리페닐피릴리움 4불화 붕소염, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 3,3'-카르보닐비스쿠말린, 티오미힐러케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 올리고(2-히드록시-2-메틸-1-(4-(1-메틸비닐)페닐)프로판온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)-부탄온 등을 사용할 수 있다.
이러한 광개시제는 하드코팅액에 0.1 내지 10 중량%로 함유되며, 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면, 자외선 경화에 필요한 광개시제의 함량이 부족하여 자외선 경화 효율이 떨어져서 경화 밀도의 감소로 인하여 표면 경도가 저하되고, 반면에, 10 중량%를 초과하면, 자외선 경화에 필요한 광개시제보다 과량 사용되어 자외선 경화에 의한 경화 밀도 증가 효과보다 오히려 광개시제의 과량 사용에 따른 경화 밀도의 감소로 인한 표면 경도가 저하되는 문제가 발생하며, 광개시제의 사용량에 비례하여 굴절율이 다소 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명의 하드코팅층을 형성하기 위한 하드코팅액에는 상기 바인더 수지, 무기입자 및 광개시제를 유기용매에 용해시켜 제조하는데, 바람직한 유기용매로는 케톤계, 에스테르계, 지방족 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 아민계, 물, 알코올 등으로서, 통상 비점이 60∼170℃의 액체이면 제한없이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상이 혼합된 혼합용매가 사용될 수 있다. 이때, 유기용매의 함량은 100중량%에서 바인더 수지, 무기입자 및 광개시제의 함량을 제외한 잔량의 함량으로 하드코팅액을 제조할 수 있다.
3) 무기층 및 무기 산화물층
본 발명의 투명 배리어 필름에서, 무기층(300)은 하드코트층(200)과 무기 산화물층(400)간의 밀착력 향상을 위한 목적으로 도입되며, 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 니켈 및 티타늄으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들간의 조합형태가 선택 사용된다.
상기 무기층(300)의 두께는 1 내지 20nm, 더욱 바람직하게는 1 내지 10nm 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 투명 배리어 필름에서, 무기 산화물층(400)은 배리어성을 향상시키기 위해서 산소를 함유하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 산화물, 산화규소물, 산화질화물, 산화탄화물 및 산화질화탄화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 사용되며, 무기 산화물층(400)의 두께는 10 내지 1000nm, 더욱 바람직하게는 20 내지 100nm로 형성되는 것이다.
이때, 무기 산화물층(400)의 굴절율은 1.4 내지 1.55인 것이 바람직하며, 상기 굴절율이 1.4 미만이면, 두께 편차에 따른 간섭무늬 발생 가능성이 증가하고, 1.55를 초과하면, 투과율이 낮아져 바람직하지 않다.
이상의 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)의 형성으로 인해 투명성을 향상시켜 투명 가스 배리어층 기능을 수행한다.
이때, 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)의 형성방법은 진공 증착, 이온 플레이팅, 스퍼터링 등의 물리적 기상 증착법(PVD) 및 화학적 기상 증착법(CVD) 중에서 선택 실시할 수 있다.
이상의 본 발명의 투명 배리어 필름은 가공 후 필름의 (1) 투과율이 90% 이상이고, (2) 헤이즈 2% 이하이고, (3) 황색도(b*)가 1% 이하의 물성을 충족한다.
또한, 본 발명의 투명 배리어 필름은 가공후 필름의 투습율이 0.5g/㎡ㆍday 이하를 충족하는데, 층구조에서 하드코팅층(200)의 두께 및 무기 산화물층(400) 두께에 따라, 투습율이 달라진다.
이에, 각 층구조 및 그 두께가 최적화된 본 발명의 투명 배리어 필름은 향상된 가스 배리어성을 구현하면서, 동시에 투명성과 우수한 층간 밀착력을 충족한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
투명 기재필름으로서, 두께 125㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(도레이첨단소재㈜의 XG7PL2)을 사용한 투명 기재필름층(100) 상에, 굴절율 1.60이고, 두께 2㎛의 하드코트층(200)을 형성하였다.
이때, 하드코팅층(200)은 다관능 아크릴계 수지를 함유하는 도료에, ZrO2 입자(촉매화성사)를 첨가한 하드코팅액을 상기 투명 기재필름 상에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 자외선 300mJ/cm2를 조사하여 도포층을 경화시켜 형성하였다.
이후, 상기 투명 기재필름층(100)상에 형성된 하드코트층(200)면에, 스퍼터 장비를 사용하여 10nm 두께의 Si층, 50nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)을 형성하였다.
< 실시예 2>
무기층(300) 및 무기 산화물층(400)에 대하여, 10nm 두께의 Si층 및 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 실시예 3>
투명 기재필름으로서, 두께 125㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(도레이첨단소재㈜의 XG7PL2)을 사용한 투명 기재필름층(100) 상에, 굴절율 1.65이고, 두께 2㎛의 하드코트층(200)을 형성하였다.
이때, 하드코팅층(200)은 다관능 아크릴계 수지를 함유하는 도료에, ZrO2 입자(촉매화성사)를 첨가한 하드코팅액을 상기 투명 기재필름 상에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 자외선 300mJ/cm2를 조사하여 도포층을 경화시켜 형성하였다.
이후, 상기 투명 기재필름층(100)상에 형성된 하드코트층(200)면에, 스퍼터 장비를 사용하여 10nm 두께의 Si층, 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)을 형성하였다.
< 실시예 4>
무기층(300) 및 무기 산화물층(400)에 대하여, 20nm 두께의 Si층 및 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 실시예 5>
하드코트층(200)의 두께를 1㎛로 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 실시예 6>
하드코트층(200)의 두께를 1㎛로 형성하고, 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)에 대하여, 20nm 두께의 Si층 및 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 비교예 1>
투명 기재필름으로서, 두께 125㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(도레이첨단소재㈜의 XG7PL2)을 사용한 투명 기재필름층(100) 상에, 스퍼터 장비를 사용하여 100nm 두께의 SiO2층을 가공하여 무기 산화물층(400)을 형성하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 비교예 2>
투명 기재필름으로서, 두께 125㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(도레이첨단소재㈜의 XG7PL2)을 사용한 투명 기재필름층(100)상에 굴절율 1.52이고, 두께 2㎛의 하드코트층(200)을 형성하였다.
이때, 하드코팅층(200)은 다관능 아크릴계 수지를 함유하는 도료에, ZrO2 입자(촉매화성사)를 첨가한 하드코팅액을 상기 투명 기재필름 상에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 자외선 300mJ/cm2를 조사하여 도포층을 경화시켜 형성하였다.
이후, 상기 투명 기재필름층(100) 상에 형성된 하드코트층(200) 면에, 스퍼터 장비를 사용하여 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 무기 산화물층(400)을 형성하였다.
< 비교예 3>
무기층(300) 및 무기 산화물층(400)에 대하여, 30nm 두께의 Si층 및 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 비교예 4>
투명 기재필름으로서, 두께 125㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(도레이첨단소재㈜의 XG7PL2)을 사용한 투명 기재필름층(100) 상에, 굴절율 1.70이고, 두께 2㎛의 하드코트층(200)을 형성하였다.
이때, 하드코팅층(200)은 다관능 아크릴계 수지를 함유하는 도료에, ZrO2 입자(촉매화성사)를 첨가한 하드코팅액을 상기 투명 기재필름 상에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 자외선 300mJ/cm2를 조사하여 도포층을 경화시켜 형성하였다.
이후, 상기 투명 기재필름층(100) 상에 형성된 하드코트층(200)면에, 스퍼터 장비를 사용하여 10nm 두께의 Si층, 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)을 형성하였다.
< 비교예 5>
하드코트층(200)의 두께를 2㎛로 형성하고, 상기 하드코트층(200)면에, 스퍼터 장비를 사용하여 10nm 두께의 Si층을 가공하여 무기층(300)만을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 비교예 6>
하드코트층(200)의 두께를 2㎛로 형성하고, 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)에 대하여, 10nm 두께의 Si층 및 1200nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 비교예 7>
하드코트층(200)의 두께를 15㎛로 형성하고, 무기층(300) 및 무기 산화물층(400)에 대하여, 10nm 두께의 Si층 및 100nm 두께의 SiO2층을 연속으로 가공하여 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 배리어 필름을 제조하였다.
< 실험예 > 물성평가
상기 실시예 1∼6 및 비교예 1∼7에서 제조된 배리어 필름에 대하여, 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
Figure 112014127909300-pat00001
상기 표 1의 결과로부터, PET의 투명 기재필름층상에 고굴절 하드코팅층을 형성하고 무기층으로서 Si, 무기 산화물층으로서 SiO2을 이용하여 형성된 실시예 1 내지 8의 배리어 필름의 물성을 비교예 1 및 2의 배리어 필름과 비교 확인한 결과, 배리어 필름 중 무기층인 Si층을 도입함으로써, 하드코팅층과 무기 산화물층의 층간 밀착력이 향상되었다.
또한, 무기층인 Si층의 두께가 30nm를 초과하면, 황색도(b*) 값이 2 이상으로 상승하였다.
배리어 필름 중 하드코팅층의 굴절율이 높아질수록 투과율이 향상되나, 굴절율이 1.70을 초과하면, 투과율이 저하되는 결과를 확인하였다.
또한, 배리어 필름의 층구조에서 하드코팅층의 두께 및 무기 산화물층의 두께가 두꺼울수록 투습율이 다소 낮아지는 경향을 확인하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 투명 기재필름층의 일면에 하드코팅층, 무기층 및 무기 산화물층이 순차적층된 투명 배리어 필름을 제공하였다.
본 발명의 투명 배리어 필름은 층 구조 및 그 두께를 최적함으로써, 종래 배리어 필름에 요구되는 물성을 충족하였다. 이에, 본 발명은 투명성과 우수한 층간 밀착력을 유지하면서 낮은 투습율 뿐만 아니라 가시광선 투과율, 헤이즈 및 황색도(b*) 등의 광특성이 우수한 투명 배리어 필름을 제공하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100: 투명 기재필름층 200: 하드코팅층
300: 무기층 400: 무기 산화물층

Claims (6)

  1. 투명 기재필름층(100) 상에,
    굴절율 조절을 위한 ZrO2 입자 또는 TiO2 입자에서 선택된 무기입자가 함유된 0.1 내지 10㎛ 두께의 하드코팅층(200),
    1 내지 20nm 두께의 무기층(300) 및
    10 내지 1000nm 두께의 무기 산화물층(400)이 순차적층되되, 상기 하드코팅층은 하기 굴절율을 충족하고,
    1.55 ≤ 굴절율(n) < 1.75,
    가공 후 투명 배리어 필름이
    (1) 투과율 90% 이상,
    (2) 헤이즈 2% 이하,
    (3) 황색도(b*) 1 이하 및
    (4) 투습율이 0.5 g/㎡ㆍday 이하의 물성을 충족하는 투명 배리어 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 하드코팅층이 바인더 수지 10 내지 80중량%, 굴절율 조절을 위한 무기입자 5 내지 50중량% 및 광개시제 0.1 내지 10중량%가 잔량의 용매에 함유된 하드코팅액으로부터 형성된 것을 특징으로 하는 투명 배리어 필름.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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