KR102018704B1 - 대전방지성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents

대전방지성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 투명 기재; 상기 투명 기재의 적어도 일면에 구비되고, 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지를 포함하는 바인더 수지 및 대전방지 물질을 포함하는 대전방지 프라이머층; 및 상기 대전방지 프라이머층 상에 구비된 표면처리 코팅층을 포함하는 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.

Description

대전방지성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판 {HIGH ANTISTATIC OPTICAL FILM AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 2016년 9월 21일 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2016-0120832호 및 2016년 9월 21일 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2016-0120840호의 출원일 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 대전방지성 및 표면처리 성능이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
편광판은 통상 이색성 염료 또는 요오드로 염색된 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, 이하 'PVA'라 함)계 수지로 이루어진 편광자의 일면 또는 양면에 접착제를 이용하여 보호 필름을 적층한 구조로 사용되어 왔다. 종래에는 편광판 보호 필름으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC, triacetyl cellulose)계 필름이 주로 사용되어 왔으나, 이러한 TAC 필름의 경우 고온, 고습 환경에서 쉽게 변형된다는 문제점이 있었다. 따라서, 최근에는 TAC 필름을 대체할 수 있는 다양한 재질의 보호 필름들이 개발되고 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer), 아크릴계 필름 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 방안이 제안되었다.
그러나, 이러한 보호 필름들은 종래에 PVA 필름과 보호 필름 접착을 위해 주로 사용해 왔던 수계 접착제와의 접착력이 충분하지 않다는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer), 아크릴계 필름 등의 표면에 카르복시기를 포함하는 폴리우레탄계 프라이머를 이용하여 프라이머층을 형성함으로써, 수계 접착제와의 접착력을 향상시키는 방안이 제안되었다.
한편, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer), 아크릴계 필름 등은 TAC에 비해 투습성이 낮기 때문에 수계 접착제를 사용할 경우 접착제에 포함된 수분이 필름을 투과하지 못해 건조가 어렵다는 문제점이 있어 최근에는 수계 접착제를 대체하기 위한 비수계 접착제들이 개발되고 있다. 마찬가지로 비수계 접착제와 접착력을 향상시킬 수 있는 프라이머층 또한 개발되고 있는 추세이다.
이 뿐만 아니라, 상기와 같은 편광자 보호 필름은 반사 방지, 내구성 향상, 스크래치방지, 시인성 향상 등의 목적에서 편광자가 부착된 면의 반대 면에 반사방지층, 하드코팅층과 같은 다양한 표면처리 코팅층을 포함할 수 있다. 이러한 표면처리 코팅층들은 일반적으로 보호 필름상에 베이스 수지(base resin), 용제, 첨가제 등을 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 경화시키는 방법으로 형성된다. 그러나, 보호 필름의 종류에 따라 이러한 표면처리 코팅층과의 접착력이 충분하지 못한 경우가 있으며, 이 경우 표면처리 코팅층이 보호 필름으로부터 박리되거나, 손상되어 편광판의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 보호 필름의 표면에 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 표면 처리를 수행하거나, 프라이머층을 형성하는 등의 방안이 제안되었으나, 현재까지 제안된 방법으로는 보호 필름, 특히 아크릴계 보호 필름과 표면처리 코팅층의 접착력을 충분히 확보할 수 없었다. 예를 들면, 종래의 보호 필름용 프라이머층으로 제안되었던 우레탄계 수지의 경우, 내수성 및 내용제성이 낮아, 고습하에서 장기간 보관할 시 수분 침투로 인해 접착력이 저하되거나, 프라이머층 상에 유기 용제를 포함하는 코팅 조성물을 도포할 경우, 코팅 조성물에 포함된 유기 용매로 인해 프라이머층이 용해되어 프라이머층이 필름으로부터 탈착되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 표면처리 코팅층은 추가적으로 대전방지 성능이 함께 필요한 경우가 있는데 대전방지 물질을 기존 표면처리 코팅 조성물에 첨가하면 방현특성 및 블로킹 방지를 위해 첨가된 유무기 비드에 의해 대전방지 특성이 저하되며, 특성저하를 보완하기 위해 대전방지 물질 함량을 높일 시 Bluish로 인한 색상변화가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 보호필름 프라이머층의 내용제성을 높여 표면처리 코팅층과의 부착력을 높이는 한편, 대전방지 물질을 처방하여 표면처리 코팅 후에도 대전방지가 유지되는 필름의 개발이 요구되고 있다.
일본 공개 특허 제2002-258051호
본 명세서는 대전방지성, 부착력 및 표면처리 성능이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 본 발명은 투명 기재; 상기 투명 기재의 적어도 일면에 구비되고, 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지를 포함하는 바인더 수지 및 대전방지 물질을 포함하는 대전방지 프라이머층; 및 상기 대전방지 프라이머층 상에 구비된 표면처리 코팅층을 포함하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 전술한 광학 필름이 구비된 편광판을 제공한다.
본 발명의 광학 필름은 투명 기재의 적어도 일면에 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지를 포함하는 바인더 수지 및 대전방지 물질을 포함하는 대전방지 프라이머층; 및 표면처리 코팅층을 구비함으로써, 대전방지성, 코팅외관 특성 및 부착력이 우수한 광학 필름을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 광학 필름의 적층 구조를 예시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 광학 필름은, 투명 기재; 상기 투명 기재의 적어도 일면에 구비되고, 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지 및 대전방지 물질을 포함하는 대전방지 프라이머층; 및 상기 대전방지 프라이머층 상에 구비된 표면처리 코팅층을 포함한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 알킬기; 및 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환되는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 비치환된 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112017091773245-pat00001
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 펜틸기, 헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 테트라페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 투명이란 가시광선 투과율이 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상인 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, (메트)아크릴계란 아크릴 또는 메타크릴 관능기를 포함하는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리에스테르 아크릴계 수지는 에스테르계 단량체 및 아크릴계 단량체를 포함하는 수지로, 상기 폴리에스테르 아크릴계 수지는 폴리에스테르 글리콜에 아크릴계 단량체 성분을 공중합하여 제조되며, 바람직하게는, 수분산성 폴리에스테르 아크릴계 수지일 수 있다.
이때, 폴리에스테르 글리콜은 다염기산(polybasic acid)과 폴리올(polyol)의 반응에 의해 형성된다.
상기 다염기산 성분으로는, 예를 들어 오쏘(ortho)-프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 2,5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 비페닐디카르복실산, 테트라히드로프탈산 등의 방향족 디카르복실산; 옥살산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라인산, 세바스산, 리놀레산, 말레산, 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 지방족 디카르복실산; 헥사하이드로프탈산, 테트라하이드로프탈산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산; 또는 이들의 산 무수물, 알킬 에스테르, 산 할라이드 등의 반응성 유도체 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이 중에서도 테레프탈산, 이소프탈산, 숙신산 등이 특히 바람직하다. 또한, 술폰산염으로 치환된 이소프탈산을 염기산으로 사용할 경우, 수분산성 측면에서 특히 바람직하다.
한편, 상기 폴리올로서는 분자 중에 히드록실기를 2개 이상 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 임의의 적절한 폴리올을 채용할 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리올로는, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판온디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 4,4'-디히드록시페닐프로판, 4,4'-디히드록시메틸메탄, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 디프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디올, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 글리세린, 1,1,1-트리메틸올프로판, 1,2,5-헥사트리올, 펜타에리트리올, 글루코오스, 수크로오스, 및 소르비톨로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다. 또한 폴리올로서 카르복실기를 함유한 디메틸올알칸산 디메틸올아세트산, 디메틸올프로피온산, 디메틸롤부탄산 등을 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 경우, 수분산성 측면에서 특히 바람직하다.
한편, 상기 폴리에스테르 글리콜은 다염기산과 폴리올을 2.5:1 내지 1: 2.5의 몰비, 바람직하게는 2.3:1 내지 1:2.3의 몰비, 더 바람직하게는, 2:1 내지 1:2의 몰비로 반응시켜 형성되는 것이 바람직하다. 다염기산과 폴리올의 반응 몰비를 벗어나는 경우, 미반응 단량체에 의해 냄새가 발생하거나, 코팅 불량을 유발할 수 있기 때문이다.
상기 폴리에스테르 글리콜은 다염기산(polybasic acid)과 폴리올(polyol)의 반응에 의해 형성되며, 폴리에스테르 글리콜 제조시, 테트라메틸티타네이트, 안티몬 아세티이트, 티부틸틴 옥사이드 등의 촉매 및/또는 트리메틸 포스페이트 등의 안정제를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 아크릴계 단량체는, 예를 들면, 알킬 (메트)아크릴레이트, 알킬 아크릴레이트, 히드록시 알킬아크릴레이트, 카르보닐기를 포함한 알킬 (메트)아크릴레이트, 알킬 아크릴산, 술폰산염을 포함한 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 이때, 상기 술폰산염을 포함한 아크릴레이트는 예를 들면, 소듐 2-메틸-2-프로펜-1-술폰산염을 포함하는 아크릴레이트, 소듐 아릴 술폰산염을 포함하는 아크릴레이트, 2-프로펜-1-술폰산염을 포함하는 아크릴레이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 아크릴계 단량체 중에서도 에폭시기를 함유한 에폭시 아크릴레이트 단량체를 폴리에스테르 수지에 공중합할 경우, 에폭시 고리가 고온에서 해리되어 에폭시 고리 간의 부가 중합 반응이 발생하여 가교화되면서 폴리에스테르 주쇄의 고온 내구성을 향상시킴으로써 고온 안정성이 증가하는 장점이 있다
또한, 상기 폴리에스테르 아크릴계 수지는, 필요에 따라, 아크릴 단량체 성분에 추가하여 다른 단량체를 공중합하여 제조된다. 이때, 상기 다른 단량체로는 (메타)아크릴로 니트릴 등과 같은 불포화 니트릴류; (메트)아크릴이미드 등과 같은 불포화아미드류; 에틸렌, 프로필렌 등과 같은 올레핀류; 할로겐화된 염화비닐, 염화비닐리덴 등의 β-불포화 지방족 단량체; 스티렌, 메틸스티렌 등과 같은 β-불포화 방향족 단량체로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 예에 따르면, 본 명세서의 상기 폴리에스테르 아크릴계 수지에는, 2종 이상의 아크릴계 단량체가 포함되며, 또 하나의 일 예로 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체와, 글리시딜 (메트)아크릴레이트와 같은 에폭시 (메트)아크릴레이트 단량체가 포함된다.
또한, 상기 폴리에스테르 아크릴계 수지는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 반응물에 있어서 폴리에스테르 글리콜과 아크릴계 단량체의 중량비가 1:9 내지 9:1, 더 바람직하게는 2:8 내지 8:2, 가장 바람직하게는 3:7 내지 7:3 이다. 반응물에서 폴리에스테르 글리콜과 아크릴계 단량체의 함량이 상기 수치 범위를 만족할 경우, 기재와의 밀착성 및 내용제성 등의 특성이 우수하게 나타난다.
본 발명의 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지는 술폰산염을 포함한 단량체를 포함하고, 상기 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지 100 중량부(고형분 기준)에 대하여, 술폰산염을 포함하는 단량체를 4 중량부 내지 7 중량부를 포함한다. 보다 바람직하게는 5 중량부 내지 6 중량부를 포함할 수 있으며, 술폰산염을 포함하는 단량체를 상기 함량 범위 내로 포함하는 경우 수지 에멀젼 입자가 균일하고 분산성이 우수하다.
상기 술폰산 에스테르 아크릴계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112017091773245-pat00002
상기 화학식 1에 있어서,
R1은 치환 또는 비치환된 3가의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 3가의 아릴기이고,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 2가의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 아릴기이며,
a는 0 내지 3의 정수이고,
a가 2 이상인 경우, 2 이상의 L은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 3가의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 3가의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 3가의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 3가의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 3가의 메틸기; 치환 또는 비치환된 3가의 에틸기; 치환 또는 비치환된 3가의 프로필기; 치환 또는 비치환된 3가의 부틸기; 치환 또는 비치환된 3가의 페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 3가의 나프틸기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 3가의 메틸기; 3가의 에틸기; 3가의 프로필기; 3가의 부틸기; 3가의 페닐기; 또는 3가의 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 2가의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 2가의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 직접결합; 탄소수 1 내지 30의 2가의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 60의 2가의 아릴기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 2가의 페닐기; 2가의 바이페닐기; 또는 2가의 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 a는 0 또는 1이다.
상기 바인더 수지는 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지 외에 술폰산 폴리우레탄계 수지를 더 포함할 수 있으며, 상기 바인더 수지는, 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지 100 중량부(고형분 기준)에 대하여, 술폰산 폴리우레탄계 수지를 10 중량부 내지 30 중량부 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리우레탄계 수지는 주쇄에 폴리올(polyol)과 이소시아네이트의 반응에 의해 형성된 우레탄 반복 단위를 포함하는 수지를 의미한다. 이때, 상기 이소시아네이트는 2 이상의 NCO기를 갖는 화합물이며, 상기 폴리올(polyol)은 2 이상의 수산기를 포함하는 화합물로서, 예를 들면, 폴리에스테르계 폴리올, 폴리카보네이트계 폴리올, 폴리에테르 폴리올 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 술폰산 폴리우레탄계 수지는 술폰산염을 포함한 단량체를 포함하는 것을 의미한다.
구체적으로, 상기 이소시아네이트의 예로는, 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 톨리딘 디이소시아네이트(TODI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 이소프론디이소시아네이트(IPDI), p-페닐렌 디이소시아네이트, 트랜스시클로헥산, 1,4-디이소시아네이트, 및 자이렌디이소시아네이트(XDI) 등이 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이들은 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 폴리올은 다염기산 성분과 폴리올 성분을 반응시킴으로써 얻을 수 있으며, 이때, 상기 다염기산 성분의 예로는, 오쏘(ortho)-프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 2,5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 비페닐디카르복실산, 테트라하이드로프탈산 등의 방향족 디카르복실산; 옥살산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라인산, 세바스산, 리놀레산, 말레산, 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 지방족 디카르복실산; 헥사하이드로프탈산, 테트라하이드로프탈산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산; 또는 이들의 산 무수물, 알킬에스테르, 산 할라이드 등의 반응성 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합할 수 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트계 폴리올은 카보네이트기를 갖는 화합물과 폴리올 성분을 반응시켜 얻을 수 있으며, 이때. 상기 카보네이트기를 갖는 화합물의 예로는, 디페닐카보네이트, 디알킬카보네이트, 알킬렌 카보네이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 폴리에테르 폴리올은 폴리올 성분에 알킬렌옥사이드를 개환 중합하여 부가시킴으로써 얻을 수 있다.
상기 폴리올 성분은 분자 중에 히드록실기를 2 이상 갖는 것이면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들면, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판온디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네올펜틸글리콜, 펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 4,4'-디히드록시페닐프로판, 4,4'-디히드록시메틸메탄, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 디프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디올, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 글리세린, 1,1,1-트리메틸올프로판, 1,2,5-헥사트리올, 펜타에리트리올, 글루코오스, 수크로오스, 및 소르비톨로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이 중에서도 특히, 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다.
또한, 본 명세서의 상기 폴리우레탄계 수지는 당해 기술 분야에 잘 알려진 원샷법 및 다단법 등을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 원샷법은 상기 각 성분을 한번에 반응시키는 방법이며, 다단법은 상기 각 성분을 단계적으로 반응시키는 방법이다. 또한, 상기 폴리우레탄계 수지의 제조시에 우레탄 반응 촉매를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지를 포함하는 바인더 수지의 중량평균 분자량은 1 내지 60만 g/mol, 바람직하게는 1 내지 40 g/mol, 보다 바람직하게는 1 내지 30 g/mol일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 투명 기재의 적어도 일면에 전술한 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지를 포함하는 바인더 수지 및 대전방지 물질을 포함하는 조성물로 대전방지 프라이머층을 형성한다. 이 경우, 슬립(slip)성, 액 안정성, 코팅외관, 및 대전방지성이 우수한 광학 필름을 제조할 수 있으며, 상기 전도성 물질은 PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene))이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지와 PEDOT을 사용하는 경우, 수분산 PEDOT이 pH 2 초반의 산에 해당하므로 상기 두 물질을 배합할 때 액 분산이 안정적이며 코팅 시 외관특성 및 대전방지성능이 뛰어나다. 비술폰산 계열의 단량체로 수분산 시키는 경우 pH가 6이상이므로 액 분산이 불안정하여 상대적으로 코팅외관 및 대전방지성능이 저하된다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 대전방지 프라이머층 조성물은 바인더 수지(고형분 기준) 100 중량부에 대하여, 대전방지 물질을 0.01 중량부 내지 20 중량부, 구체적으로 0.01 중량부 내지 15 중량부, 보다 구체적으로 0.01 중량부 내지 10 중량부로 포함하고, 100 중량부 내지 2000 중량부의 물을 포함한다.
상기 대전방지 물질이 바인더 수지(고형분 기준) 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 미만인 경우 대전방지 성능이 저하되고, 20 중량부 초과인 경우 액분산성 저하 및 이로 인한 외관 불량 또는 크랙이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 상기 대전방지 프라이머 조성물은 코팅성과 대전방지성을 향상시키기 위하여 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 Ethlyen glycol(EG), 2-Nitroethanol, Sorbitol, Dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methyl-2-pyrrolidione(NMP), Dimethylformamide (DMF), Tetrahydrofuran (THF) 등일 수 있다.
본 명세서에 따르면, 상기 대전방지 프라이머 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다. 상기 가교제는 ADH(adipic acid dihydrazide), 이미다졸계, 멜라민계, 아민계, 산무수물계, 이소시아네이트(Isocyanate)계, 메르캅탄(Mercaptan)계, 카르복실산계, 폴리올계, 폴리티올계 및 페놀계 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 상기 대전방지 프라이머층에 가교제를 더 포함하는 경우, 대전방지 프라이머층을 조성물은, 바인더 수지 100중량부(고형분 기준)에 대하여, 가교제는 0.5 중량부 내지 30 중량부, 구체적으로 1 중량부 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 가교제의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 도막의 연신성이 저하되지 않으면서도 충분한 경화도에 도달하여 내용제성이 우수하다.
본 명세서에 있어서, 상기 대전방지 프라이머층은 블로킹 방지를 위하여 유기미립자 또는 무기미립자를 더 포함할 수 있다. 상기 무기미립자는, 예를 들면 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 안티몬, 아연계 등의 무기 산화물 등일 수 있다. 또한, 상기 유기미립자는, 예를 들면 실리콘계 수지, 불소계 수지, (메트)아크릴계 수지, 가교 폴리비닐알코올 또는 멜라민계 수지 등일 수 있다.
특히, 상기 대전방지 프라이머층에 포함되는 미립자는 실리카인 것이 바람직하다. 실리카는 블로킹 억제능이 더욱 우수하고, 또한 투명성이 우수하여, 헤이즈를 거의 발생시키지 않고, 착색도 없으므로, 편광판의 광학 특성에 미치는 영향이 보다 작기 때문이다.
한편, 상기 유기미립자 및 무기미립자는 평균 직경(평균 1차 입자 직경)이 50nm 내지 500nm 정도 또는 100nm 내지 300nm 정도인 것이 바람직하다. 상기 유기미립자 및 무기미립자의 평균 직경이 상기 수치범위를 만족하는 경우 코팅 및 프라이머 용액의 안정성이 우수하고, 용액 내에서 분산이 고르므로 헤이즈가 낮아 필름의 투명성이 향상된다. 또한, 상기와 같은 범위의 입자 직경을 갖는 미립자를 이용함으로써, 프라이머층 표면에 적절히 요철을 형성하여 마찰력을 효과적으로 저감시킬 수 있다. 그 결과, 블로킹 억제능이 더욱 우수할 수 있다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기미립자 또는 무기미립자는 고형분 함량을 기준으로 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 상기 대전방지 프라이머층의 표면저항은 1012 Ω/□ 이하일 수 있다. 상기 대전방지 프라이머층의 표면 저항이 1012 Ω/□을 초과하면, 대전방지성능이 저하될 우려가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명 기재는 (메트)아크릴계 필름일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함할 수 있으며, (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 필름은 (메트)아크릴레이트계 수지를 주성분으로 함유하는 성형 재료를 압출 성형에 의해 성형하여 획득할 수 있다.
상기 (메트)아크릴계 필름은 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 필름이거나, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위, 스티렌계 단위, 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6 원소 헤테로 고리 단위 및 비닐 시아나이드 단위를 포함하는 필름일 수 있다. 또한, 락톤 구조를 갖는 아크릴계 수지일 수 있다.
락톤 고리 구조를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지의 구체적인 예로서는 예를 들어 일본 공개특허공보 제2000-230016호, 일본공개특허공보 제 2001-151814호, 일본 공개특허공보 제 2002-120326호 등에 기재된 락톤 고리 구조를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지를 들 수 있다.
방향족 고리를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지로서는 한국공개특허 10-2009-0115040에 기재된 (a) 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 유닛; (b) 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족 부를 갖는 방향족계 유닛; 및(c) 1종 이상의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 유닛을 포함하는 수지조성물을 들 수 있다. 상기 (a) 내지 (c) 유닛들은 각각 별도의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있고, 상기 (a) 내지 (c) 유닛들 중 2 이상의 유닛이 하나의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지 필름의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 (메트) 아크릴레이트계 수지와 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 임의의 적절한 혼합 방법에 의해 충분히 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조한 후 이를 필름 성형하여 제조하거나, 또는 (메트) 아크릴레이트계 수지와, 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 별도의 용액으로 제조한 후 혼합하여 균일한 혼합액을 형성한 후 이를 필름 성형할 수도 있다.
상기 열가소성 수지 조성물은 예를 들어 옴니 믹서 등 임의의 적절한 혼합기로 상기 필름 원료를 프리블렌드한 후 얻어진 혼합물을 압출 혼련하여 제조한다. 이 경우, 압출 혼련에 이용되는 혼합기는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기나 가압 니더 등 임의의 적절한 혼합기를 이용할 수 있다.
상기 필름 성형의 방법으로는 용액 캐스트법(용액 유연법), 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등 임의의 적절한 필름 성형법을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니나, 용액 캐스트 법(용액 유연법), 용융 압출법이 바람직하다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)에 이용되는 용매는 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 시클로헥산, 데칼린 등의 지방족 탄화수소류; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올류; 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류; 디메틸포름아마이드; 디메틸술폭사이드 등을 들 수 있으며, 이들 용매를 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)을 실시하기 위한 장치로는 예를 들어 드럼식 캐스팅 머신, 밴드식 캐스팅 머신, 스핀 코터 등을 들 수 있다. 상기 용융 압출법으로는 예를 들어 T 다이법, 인플레이션법 등을 들 수 있다. 성형 온도는 구체적으로 150~350℃, 보다 구체적으로 200~300℃이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 T 다이법으로 필름을 성형하는 경우에는, 공지된 단축 압출기나 2축 압출기의 선단부에 T 다이를 장착하고, 필름 형상으로 압출된 필름을 권취하여 롤 형상의 필름을 얻을 수 있다. 이 때, 권취롤의 온도를 적절히 조정하여 압출 방향으로 연신을 가함으로써 1축 연신할 수도 있다. 또한, 압출 방향과 수직인 방향으로 필름을 연신함으로써 동시 2축 연신, 축차 2축 연신 등을 실시할 수도 있다.
상기 (메트)아크릴계 필름은 미연신 필름 또는 연신 필름 중 어느 것일 수 있다. 연신 필름인 경우에는 1축 연신 필름 또는 2축 연신 필름 일 수 있고, 2축 연신 필름인 경우에는 동시 2축 연신 필름 또는 축차 2축 연신 필름 중 어느 것일 수 있다. 2축 연신한 경우에는 기계적 강도가 향상되어 필름 성능이 향상된다. 아크릴계 필름은 다른 열가소성 수지를 혼합함으로써, 연신하는 경우에도 위상차의 증대를 억제할 수 있고, 광학적 등방성을 유지할 수 있다.
연신 온도는, 필름 원료인 열가소성 수지 조성물의 유리전이 온도 근처의 범위인 것이 바람직하고, 바람직하게는 (유리 전이 온도 -30℃)~(유리 전이 온도 +100℃), 보다 바람직하게는 (유리전이온도 -20℃)~(유리전이온도 +80℃)의 범위 내이다. 연신 온도가 (유리 전이 온도 -30℃) 미만이면 충분한 연신 배율이 얻어지지 않을 우려가 있다. 반대로, 연신 온도가 (유리 전이 온도 +100℃)를 초과하면, 수지 조성물의 유동(플로우)이 일어나, 안정적인 연신을 실시하지 못할 우려가 있다.
면적비로 정의한 연신 배율은, 바람직하게는 1.1~25배, 보다 바람직하게는 1.3~10배이다. 연신 배율이 1.1배 미만이면, 연신에 수반되는 인성의 향상으로 이어지지 않을 우려가 있다. 연신 배율이 25 배를 초과하면, 연신 배율을 높인 만큼의 효과가 인정되지 않을 우려가 있다.
연신 속도는, 일 방향으로 바람직하게는 10~20,000 %/min, 보다 바람직하게는 100~10.000 %/min 이다. 연신 속도가 10%/min 미만인 경우에는 충분한 연신 배율을 얻기 위해 다소 오랜 시간이 소요되어 제조 비용이 높아질 우려가 있다. 연신 속도가 20,000 %/min을 초과하면 연신 필름의 파단 등이 일어날 우려가 있다.
(메트)아크릴계 필름은 이의 광학적 등방성이나 기계적 특성을 안정화시키기 위하여, 연신 처리 후에 열처리(어닐링) 등을 실시할 수 있다. 열처리 조건은 특히 제한되지 않으며 당업계에 알려진 임의의 적절한 조건을 채용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴계 필름의 적어도 일면에 본 발명의 대전방지 프라이머 조성물을 코팅하여 대전방지 프라이머층을 형성할 수 있으며, 이때 상기 코팅은 당해 기술분야에 잘 알려진 방법, 예를 들면, 바(bar) 코팅법, 그라비어 코팅법, 슬롯다이 코팅법 등을 이용하여 프라이머 조성물을 기재 필름 상에 도포하고 건조하는 방법으로 수행될 수 있다. 이때 상기 건조는 컨벤션(convection) 오븐 등을 통해 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 100℃ 내지 120℃의 온도에서 1분에서 5분 동안 수행된다. 상기 건조 온도는 코팅되는 단계에 따라 다르며, 연신이 완료된 필름의 경우 필름의 유리전이온도(Tg)를 넘지 않는 범위에서 수행될 수 있고, 연신을 포함하는 경우 연신과 동시에 연신 온도에서 건조가 이뤄지며 필름의 분해 온도(Td)를 넘지 않는 범위에서 수행된다.
또한, 본 명세서에 따른 (메트)아크릴계 필름은 대전방지 프라이머층과의 접착력 또는 부착력 향상을 위하여, 대전방지 프라이머층 형성 전에 상기 (메트)아크릴계 필름의 적어도 일면에 표면처리가 수행될 수 있으며, 이때, 상기 표면 처리 방법으로는 알칼리 처리, 코로나 처리 및 플라즈마 처리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기와 같은 방법으로 형성된 대전방지 프라이머층의 두께는 10nm 내지 500nm이다. 구체적으로, 상기 대전방지 프라이머층의 두께는 50nm 내지 400nm 또는 100nm 내지 300nm이다. 코팅층의 두께가 상기 수치범위를 만족하는 경우 코팅층이 투명하며 접착성, 부착성, 및 권취성이 우수하다.
또한, 상기 대전방지 프라이머층이 형성된 (메트)아크릴계 필름은 필요에 따라 연신될 수 있으며, 1축 또는 2축 연신일 수 있다. 연신 배율은 1배 내지 5배, 보다 바람직하게 2배 내지 3배이다.
한편, 본 명세서에 따른 광학 필름은 상기 대전방지 프라이머층 상에 표면처리 코팅층을 더 포함한다. 상기 표면처리 코팅층은 눈부심 방지 코팅, 반사 방지 코팅(LR, AGLR), 저굴절 코팅, 하드 코팅, 방현 코팅(AG, SG) 또는 고색재현 코팅(LAS) 등의 기능성층을 의미한다. 도 1은 본 발명의 실시상태에 따른 광학 필름의 적층 구조를 예시한 것이다.
상기 대전방지 프라이머층 상에 형성된 표면처리 코팅층은 단일층으로 형성될 수 있으며, 2층 이상의 다중층으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 대전방지 프라이머층 상에 형성된 표면처리 코팅층의 표면 저항은 1012Ω/ □이하이다. 상기 표면처리 코팅층의 표면 저항이 1012Ω/ □을 초과하면, 대전방지성능이 저하되어 정전기로부터의 데미지에 취약할 우려가 있다.
이때, 상기 표면처리 코팅층을 형성하는 표면처리 코팅용 조성물은 부여하고자 하는 기능에 따라 다양한 조성으로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 바인더 수지, 미립자, 및 용매를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
예를 들면, 본 명세서에 있어서, 상기 표면처리 코팅층 형성용 조성물의 바인더 수지는 당해 기술 분야에 잘 알려진 아크릴계 바인더 수지일 수 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지는 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한하지 않는다. 상기 아크릴계 바인더 수지의 예로는 아크릴레이트 단량체, 아크릴레이트 올리고머, 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 이 때, 상기 아크릴레이트 단량체 또는 아크릴레이트 올리고머는 경화반응에 참가할 수 있는 아크릴레이트 관능기를 적어도 1개 이상 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴레이트 단량체 및 아크릴레이트 올리고머는 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트 올리고머로는, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스터 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 아크릴레이트 단량체로는, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 히드록시 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리메틸로프로판 에톡시 트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 프로폭시레이티드글리세롤 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 용매는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 바인더 수지 100 중량부에 대해, 50 중량부 내지 1000 중량부이다. 용매의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 표면 코팅층의 코팅성이 우수하고, 코팅 필름의 막강도가 우수하며, 후막으로 제조하기가 용이하다.
본 명세서에서 사용 가능한 용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 물이 사용되며, 유기용매가 사용될 수도 있다. 예를 들면, C1 내지 C6의 저급 알코올류, 아세테이트류, 케톤류, 셀로솔브류, 디메틸포름아마이드, 테트라하이드로퓨란, 프로필렌 글리콜모노메틸에테르, 톨루엔, 및 자이렌로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이 상이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 저급 알코올류는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 이소부틸알콜 및 디아세톤 알코올이고, 상기 아세테이트류는, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트 및 셀로솔브아세테이트이며, 상기 케톤류는, 메틸에틸톤, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤, 및 아세톤이나, 이들로 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 명세서에 따른 표면처리 코팅층 형성용 조성물은, 필요에 따라, UV 조사를 통한 경화를 목적으로 첨가되는 UV 경화개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 UV경화개시제는, 1-히드록시 시클로헥실페닐 케톤, 벤질 디메틸 케탈, 히드록시디메틸아세토페논, 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 및 벤조인 부틸 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 UV 경화 개시제는, 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해, 0.1 중량부 내지 10 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. UV 경화개시제의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 충분한 경화가 일어날 수 있고, 필름의 막강도가 향상될 수 있다.
또한, 본 명세서에 따른 표면 코팅층 형성용 조성물은, 레벨링제, 웨팅제, 및 소포제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 상기 바인더 수지 100 중량부에 대해, 0.01 중량부 내지 10 중량부이다.
본 명세서에 있어서, 상기 표면처리 코팅층의 두께는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 1㎛ 내지 10㎛일 수 있고, 바람직하게는 2㎛ 내지 6㎛일 수 있다. 표면처리 코팅층의 두께가 상기 수치 범위를 만족하는 경우에, 충분한 기능성을 구현하면서도 크랙 등의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 상기 표면처리 코팅층은 본 명세서에 따른 광학 필름의 프라이머층 상에 표면처리 코팅층 형성용 조성물을 도포한 후, 건조 및/또는 경화시키는 방법으로 형성될 수 있으며, 이때 상기 도포는 당해 기술 분야에 잘 알려진 도포 방법들, 예를 들면, 롤 코팅법, 바 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법 및 스핀 코팅법과 같은 습식 코팅을 통해 수행될 수 있다. 다만, 상기 도포 방법이 이로 한정되는 것은 아니며, 당 기술분야에서 사용되는 다양한 다른 도포 방법이 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 건조 및/또는 경화는 프라이머층 상에 도포된 표면처리 코팅층 형성 조성물에 열 및/또는 광을 조사하는 방법으로 이루어지며, 건조단계 및 경화단계를 순차적으로 수행하거나 동시에 수행한다. 다만, 공정 편의성 등일 고려할 때, 상기 경화 단계는 UV와 같은 광을 조사하는 방법을 통해 수행되는 것이 보다 바람직하다. 상기 경화 조건은 표면처리 코팅층 형성용 조성물의 배합비나 성분에 따라서 적절하게 조절될 수 있으며, 전자 빔 또는 자외선 경화의 경우에는 그 조사량을 0.01 J/cm2 내지 2 J/cm2으로 1초 내지 10분이 바람직하다. 전자 빔 또는 자외선 경화에 있어서, 경화 시간이 상기 수치범위를 만족하는 경우 바인더 수지가 충분히 경화될 수 있으므로 내마모성과 같은 기계적 물성이 우수하고, 아크릴계 필름의 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 본 명세서의 광학 필름은 상기 표면처리 코팅층 이외에 다른 목적의 별도층이 더 포함될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 표면의 오염을 방지하기 위한 내오염방지층이 더 포함될 수 있다.
도 1에 본 발명의 일 예에 따른 광학 필름의 적층 구조를 나타내었다.
상기와 같은 본 명세서의 광학 필름은 편광판용 보호 필름으로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 명세서의 편광판은, 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 상기 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 편광자는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면, 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름이 사용된다.
한편, 본 명세서에 따른 편광판은 상기 편광자와 광학 필름의 부착을 위하여, 편광자의 일면 또는 양면에 접착제층을 더 포함할 수 있으며, 예를 들면, 본 명세서의 편광판은 편광자를 기준으로, 그 편면의 구조가 [투명 기재/대전방지 프라이머층/표면처리 코팅층/접착제층/편광자]로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 접착제층 형성시 사용 가능한 접착제는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 수계 또는 비수계 접착제가 바람직하다.
상기 수계 접착제로는, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제, 우레탄계 접착제 등이 있다. 편광자와의 접착력 등을 고려할 때, 이 중에서도 폴리비닐알코올계 접착제가 바람직하며, 이 중에서도 아세토아세 틸기 등을 포함하는 변성 폴리비닐알코올 접착제가 특히 바람직하다. 폴리비닐알코올계 접착제의 구체적인 예로는, 일본합성화학 Gohsefiner Z-100, Z-200, Z-200H, Z-210, Z-220, Z-320 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 수계 접착제를 이용한 편광자와 광학 필름의 접착은 광학 필름 또는 편광자인 PVA 필름의 표면상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 먼저 코팅하고, 접착제가 완전히 건조되기 전에 보호 필름과 편광막을 합지 롤로 가열압착하거나 상온압착하여 합지하는 방법에 의하여 수행될 수 있다. 핫 멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착롤을 사용하여야 한다.
한편, 비수계 접착제는 자외선 경화형이 바람직하고, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, (메타)아크릴레이트계 접착제, 엔/티올계 접착제, 불포화 폴리에스테르계 접착제 등의 광 라디칼 중합반응을 이용하는 접착제나 에폭시계 접착제, 옥세탄계 접착제, 에폭시/옥세탄계 접착제, 비닐에테르계 접착제 등의 광 양이온 중합반응을 이용하는 접착제 등이 있다. 상기 비수계 접착제를 이용한 편광자와 광학 필름의 접착은 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성한 다음, 편광자와 광학 필름을 합판한 후 광 조사를 통해 접착제 조성물을 경화시키는 방법으로 수행된다.
상기와 같은 본 명세서에 따른 편광판은 접착력이 우수하고, 내수성도 우수하다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 합성예 >
합성예 1. 술폰산 폴리에스테르 수지 A 합성
500ml 둥근바닥 플라스크를 질소로 치환하고 에틸렌글리콜, 디에틸글리콜, 소듐술폰닐이소프탈산, 이소프탈산을 0.5:0.5:0.1:0.9의 몰비로 투입하고 200℃에서 2시간 동안 에스테르화 반응을 진행시켜 이론량의 물을 유출시켰다. 촉매로는 테트라메틸티타네이트, 안티몬 아세테이트, 티부틸틴 옥사이드를 사용하였으며, 안정제로는 트리메틸 포스페이트를 첨가하여 물을 계속 유출시킨 후 255℃에서 2.5Torr 이하 감압 하에서 150분 동안 축중합 반응을 실시하여 술폰산 폴리에스테르 수지 A를 제조하였다. 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30wt%이며, 유리전이온도는 약 60℃, 최소필름형성온도는 약 90℃이다.
합성예 2. 술폰산 폴리에스테르 아크릴 수지 B 합성
폴리에스테르 수지 A에 글리시딜 에틸(메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트를 40:60의 중량비로 투입하고 냉각시켰다가 물에 고속 교반시키며 반응물과 열개시제를 투입하고 온도를 80℃로 상승시켜 2시간 동안 술폰산 폴리에스테르 아크릴 수지 B를 제조하였다. 폴리에스테르와 아크릴의 중량비는 5:5이고, 폴리에스테르:글리시딜에틸(메트)아크릴레이트:메틸(메트)아크릴레이트의 중량비는 5:2:3이다. 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30wt%이며, 유리전이온도는 약 60℃, 최소필름형성온도는 약 80℃이다.
유리전이온도는 상기와 같은 수분산 수지를 건조 한 후, 시차주사열량계(DSC Mettler 社)를 이용하여 -30℃ 내지 150℃로 승온시켜 세컨드 런(second run)에서의 유리전이온도를 측정하였으며, 최소필름형성온도는 최소필름형성온도측정기(rhopoint instrument社)를 이용하여 측정하였다.
< 실시예 >
실시예 1.
폴리(시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) (㈜LGMMA PMMA830HR) 수지를 250℃, 250rpm 조건하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm의 미연신 아크릴계 필름을 제조한 후, 135℃의 온도에서 MD방향으로 1.8배 연신하였다.
상기 합성예의 술폰산 폴리에스테르 아크릴 수지 B 19.9g, 대전방지 물질(PEDOT, 고형분 1.4% 수용액) 12.8g 및 순수 67.3g을 혼합하여 프라이머 코팅액을 제조하였다. 이후, MD 방향으로 연신된 상기 아크릴계 필름 위에 메이어바(Mayer bar)로 상기 제조한 코팅액을 코팅한 후 135℃의 온도에서 1분 동안 TD 방향으로 2.5배 연신하여 프라이머층을 갖는 필름을 제조하였다.
그 후, 상기 광학 필름 프라이머층 위에 아크릴계 UV경화형 표면처리액을 도포하고, 60℃의 온도로 2분간 열풍 건조한 후, UV경화 처리하여 표면처리 코팅층(SG)이 형성된 아크릴계 광학 필름을 제조하였다. 이때 프라이머층의 두께는 200nm, 표면처리 코팅층의 두께는 4㎛였다.
실시예 2.
프라이머 코팅액 제조시 가교제(Nippon Kasei Chemical, Adipic acid dihydrazide, 파우더) 0.42g을 추가하고 순수를 66.88g으로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
< 비교예 >
비교예 1.
프라이머 코팅을 생략하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
비교예 2.
프라이머 코팅액 제조시 바인더 수지로서 술폰산 폴리에스테르 아크릴 수지 B 대신에 카르복실산 폴리에스테르 아크릴 수지 (TAKAMASTU ATX-060: 고형분 25% 분산액)를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
비교예 3.
프라이머 코팅액 제조시 바인더 수지로서 술폰산 폴리에스테르 아크릴 수지 B 대신에 카르복실산 폴리우레탄 수지(ADEKA SPX-0775-5: 고형분 30% 분산액)를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
비교예 4.
프라이머 코팅액 제조시 바인더 수지로서 술폰산 폴리에스테르 아크릴 수지 B 대신에 술폰산 폴리에스테르 수지(TAKAMASTU NSX-640: 고형분 25% 분산액)을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
비교예 5.
대전방지 물질을 프라이머액 대신에 표면처리액에 처방하는 것을 제외하고는,
실시예 2와 동일한 방법으로 광학 필름을 제조하였다.
< 실험예 >
실험예 1. 부착성 평가
실시예와 비교예에 따라 제조된 표면처리 코팅층의 너비가 1mm으로 10x10의 칼집을 내어 테이프를 붙인 후 뜯어내어 코팅층이 떨어지는 정도로 부착을 평가하였다. 떨어지는 칸이 0 내지 20개인 경우 OK, 떨어지는 칸이 21개 이상인 경우 NG로 평가한다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 2. Gloss 평가
실시예와 비교예에 따라 표면처리된 필름의 Gloss를 MICRO TRI-gloss BYK를 사용하여 60°조건에서 평가하였다. 측정값이 80±10에 들어오는 경우 OK, 벗어나는 경우 NG로 평가하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 3. 표면저항 측정
실시예와 비교예에 따라 제조된 표면처리 코팅층의 표면 3지점을 고저항률계(MCP-HT800/MITSUBISHI CHEMICAL ANALYTECH), 프로브(URS, UR 100)를 사용하여, 500V에서 10초 동안 표면저항(Ω/□)을 측정하고, 그 평균값의 단위를 하기 표 1에 나타내었다. 단위가 1012 이하 일 때 대전방지 효과가 있다고 판단한다.
실험예 4. 코팅외관 평가
헤이즈 미터기(Haze Meter, HM-150/MURAKAMI), 규격 JIS K 7136를 이용하여 필름 5지점을 측정했을 때 헤이즈(Haze) 평균값이 0.5% 이하이고, 최대값과 최소값의 차가 0.2%이하 일 경우에만 코팅외관이 양호(O)하고 어느 한 쪽이라도 만족하지 못할 경우 불량(X)하다고 평가한다.
구 분 기재 대전방지 프라이머층 표면
처리액		 표면처리 코팅 후
바인더 수지 가교제 대전방지 물질 코팅 외관 부착력 Gloss 표면저항(Ω/□)
실시예 1 아크릴 술폰산
PES/Acryl
수분산 수지		 - PEDOT O SG OK OK 1012
실시예 2 아크릴 술폰산
PES/Acryl
수분산 수지		 가교제 PEDOT O SG OK OK 1012
비교예
1		 아크릴 - - - - SG NG OK >1015
비교예
2		 아크릴 카르복실산
PES/Acryl
수분산 수지		 - PEDOT X SG NG OK 1012
비교예 3 아크릴 카르복실산 PUD 수분산 수지 - PEDOT X SG NG OK 1012
비교예 4 아크릴 술폰산 PES
수분산 수지		 - PEDOT O SG NG OK 1012
비교예 5 아크릴 술폰산
PES/Acryl
수분산 수지		 가교제 - O SG +
PEDOT		 OK NG 1012
상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 광학 필름은 비교예 1 내지 5에 비해 부착력 및/또는 Gloss 값이 우수함을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1 및 2는 술폰산염을 포함하지 않는 바인더 수지를 사용한 비교예 2에 비해 대전방지 프라이머층의 코팅 외관 및 광학 필름의 부착력이 우수하고, 술폰산 폴리에스테르 수지를 사용한 비교예 4에 비해 광학 필름의 부착력이 우수함을 확인 할 수 있다.

Claims (11)

  1. 투명 기재;
    상기 투명 기재의 적어도 일면에 구비되고, 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지를 포함하는 바인더 수지 및 대전방지 물질을 포함하는 대전방지 프라이머층; 및
    상기 대전방지 프라이머층 상에 구비된 표면처리 코팅층을 포함하고,
    상기 대전방지 프라이머층은 가교제를 더 포함하며,
    상기 가교제는 ADH(adipic acid dihydrazide)이고,
    상기 표면처리 코팅층의 표면 저항은 1012Ω/ □이하인 편광자용 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대전방지 물질은 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))를 포함하는 것인 편광자용 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대전방지 물질은 고형분 함량을 기준으로 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 대전방지 물질 0.01 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 것인 편광자용 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 술폰산 폴리에스테르 아크릴계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 포함하는 것인 편광자용 광학 필름:
    [화학식 1]
    Figure 112018107850936-pat00003

    상기 화학식 1에 있어서,
    R1은 치환 또는 비치환된 3가의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 3가의 아릴기이고,
    L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 2가의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 아릴기이며,
    a는 0 내지 3의 정수이고,
    a가 2 이상인 경우, 2 이상의 L은 서로 같거나 상이하다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대전방지 프라이머층의 두께는 10nm 내지 500nm 인 것인 편광자용 광학 필름.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 대전방지 프라이머층은 유기미립자 또는 무기미립자를 더 포함하는 것인 편광자용 광학 필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기미립자 또는 무기미립자는 고형분 함량을 기준으로 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 것인 편광자용 광학 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기재는 (메트)아크릴계 필름인 것인 편광자용 광학 필름.
  11. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일면에 상기 청구항 1 내지 5 및 8 내지 10 중 어느 한 항의 편광자용 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
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