KR102224040B1 - 코팅 조성물, 편광자 보호 필름, 편광자 보호 필름의 제조 방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

코팅 조성물, 편광자 보호 필름, 편광자 보호 필름의 제조 방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 구비된 코팅층을 포함하는 편광자 보호 필름으로서, 상기 코팅층은 열경화형 수지; 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제; 및 열개시제를 포함하고, 상기 첨가제 중 적어도 하나는 반응형 실리콘계 첨가제 또는 반응형 불소계 첨가제를 포함하는 것인 편광자 보호 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

코팅 조성물, 편광자 보호 필름, 편광자 보호 필름의 제조 방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치{COATING COMPOSITION, POLARIZER PROTECTING FILM, MANUFACTURING METHOD OF POLARIZER PROTECTING FILM, POLARIZING PLATE COMPRISING SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING SAME}
본 발명은 코팅 조성물, 편광자 보호 필름, 편광자 보호 필름의 제조방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 우수한 물리적, 광학적 특성을 나타낼 수 있고 하부 편광판의 손상을 방지할 수 있는 편광자 보호 필름에 관한 것이다.
액정표시장치는 휴대전화나 휴대용 소형 전자 기기로부터, 개인용 컴퓨터나 텔레비전 등의 대형 전자 기기에 이르기까지 널리 사용되고 있으며, 그 용도는 점점 확대되고 있는 평판 디스플레이 중 하나이다. 이러한 액정표시장치는 자체 발광형의 소자가 아니기 때문에 통상적으로 액정 셀 하부측에 구비되는 하부 편광판의 이면에 백라이트 유닛 등의 광원을 위치시키고, 상기 광원으로부터 출사되는 광을 액정 셀에 투과하여 액정 분자의 배열을 변화시켜 영상을 표시하게 된다.
최근 액정표시장치가 대형화되고, 슬림화(slim)되면서 이송되거나, 사용 시 액정 셀의 가운데 부분에 많은 하중이 가해지게 되어 하부 편광판의 처짐 현상이 발생하여, 액정 셀에 부착된 하부 편광판의 편광자 보호 필름이 백라이트 유닛 표면의 확산 시트와 맞닿아 하부 편광판이 갈리는 등 손상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 하부 편광판의 보호 필름에 하드코팅 층을 코팅하는 방안이 제안되고 있으나, 공정 비용 상승의 문제가 있다.
이러한 필요성에 따라, 공정 비용을 절감하여 가격 경쟁력을 갖추면서도 하부 편광판의 손상을 방지할 수 있는 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.
한국 공개 공보 제2012-0107256호
본 발명은 하부 편광판의 편광자 보호 필름이 손상되는 것을 해결하기 위한 것이며, 코팅성이 우수한 코팅 조성물, 높은 표면 경도 및 내스크래치성을 갖는 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 우수한 물리적, 광학적 특성을 갖는 편광판 및 액정표시장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태는, 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 구비된 코팅층을 포함하는 편광자 보호 필름으로서, 상기 코팅층은 열경화형 수지; 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제; 및 열개시제를 포함하고, 상기 첨가제 중 적어도 하나는 상기 반응형 실리콘계 첨가제 또는 상기 반응형 불소계 첨가제를 포함하는 것인 편광자 보호 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태는, 열경화형 수지; 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제; 및 열개시제를 포함하는 코팅 조성물로, 상기 첨가제 중 적어도 하나는 상기 반응형 실리콘계 첨가제 또는 상기 반응형 불소계 첨가제를 포함하는 것인 코팅 조성물을 제공한다.
또 다른 일 실시상태는, 기재 필름을 준비하는 단계; 기재 필름의 적어도 일면 상에 본 출원의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신하는 단계를 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.
또 다른 일 실시상태는, 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면 상에 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광자 보호 필름을 포함하는 것인 편광판을 제공한다.
마지막으로 본 출원의 일 실시상태는, 액정 셀; 상기 액정 셀의 상층부에 구비되는 상부 편광판; 상기 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판; 및 상기 하부 편광판의 하층부에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 하부 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 배치되는 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 하부 편광판의 편광자 보호 필름이 손상되는 것을 해결하기 위한 것이며, 코팅성이 우수한 코팅 조성물, 높은 표면 경도 및 내스크래치성을 갖는 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 우수한 물리적, 광학적 특성을 갖는 편광판 및 액정표시장치를 제공한다.
특히, 본 발명의 편광자 보호 필름의 상기 첨가제 중 적어도 하나는 반응형 실리콘계 첨가제 또는 반응형 불소계 첨가제를 포함하여, 본 발명의 편광자 보호 필름은 상기 열경화형 수지에 도막의 안정성, 코팅성, 안티블로킹성 및 슬립성을 부여하여 코팅성 및 갈림특성이 우수하다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물은 열개시제를 포함하여, 추후 편광자 보호 필름의 제조시, 특정 열 경화 또는 UV 경화하는 공정 없이, 연신하는 공정 내에서 경화가 유도될 수 있도록 하여, 공정상 비용을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 상기 코팅 조성물을 포함하는 편광자 보호 필름이 특히 하부 편광판의 보호 필름으로 사용됨으로써, 하부 편광판의 처짐 현상으로 인하여 백라이트 유닛 표면의 확산 시트와 맞닿아 편광자 보호 필름이 손상됨으로써 장치의 불량을 야기할 수 있는 문제점을 막아 우수한 광학물성을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명은 액정표시장치에 있어서 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판의 백라이트 유닛과 인접하는 편광자 보호 필름에 관한 것이며, 상기 편광자 보호 필름은 편광자 보호 필름의 상기 첨가제 중 적어도 하나는 아크릴레이트계, 에폭시계 및 하이드록실계로 이루어진 반응기 군에서 선택되는 적어도 하나의 반응기를 포함하여 본 발명의 편광자 보호 필름은 상기 열경화형 수지에 도막의 안정성, 코팅성, 안티블로킹성 및 슬립성을 부여하여 코팅성 및 갈림특성이 우수하다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물로 제조된 편광자 보호 필름은 하부 편광판의 처짐 현상으로 인하여 발생할 수 있는 손상을 방지할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 액정표시장치의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 액정표시장치는 액정 셀(20); 액정 셀(20)의 상층부에 구비되어 있는 상부 편광판(10); 상기 액정 셀(20)의 하층부에 구비되어 있는 하부 편광판(30); 및 상기 하부 편광판의 하층부에 구비되어 있는 백라이트 유닛(40)을 포함하며, 이때 상기 하부 편광판(30)에는 백라이트 유닛에 인접한 면에 편광자 보호 필름(34)이 구비되어 있다.
본 발명에서 '상면' 및 '상부'라는 용어는 편광판이 액정표시장치와 같은 디바이스에 장착되었을 때 시청자 쪽, 즉 시인측을 향하도록 배치된 면 또는 방향을 의미한다. 반대로, '하면' 및 '하부'는 편광판이 디바이스에 장착되었을 때, 시청자의 반대쪽, 즉 백라이트 유닛을 향하도록 배치된 면 또는 방향을 의미한다.
이하, 본 발명의 코팅 조성물, 편광자 보호 필름, 편광자 보호 필름의 제조 방법, 상기 편광자 보호 필름을 포함하는 편광판 및 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 출원의 일 실시상태는, 열경화형 수지; 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제; 및 열개시제를 포함하는 코팅 조성물로, 상기 첨가제 중 적어도 하나는 반응형 실리콘계 첨가제 또는 반응형 불소계 첨가제를 포함하는 것인 코팅 조성물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열경화형 수지는 양이온계 열경화형 수지일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열경화형 수지는 에폭시계 화합물을 포함하는 것인 코팅 조성물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시 화합물의 중량 평균 분자량은 특별히 제한되지 않으나, 약 100 내지 5,000 g/mol, 또는 약 200 내지 5,000 g/mol일 수 있다. 상기 에폭시 화합물의 중량 평균 분자량이 너무 크면 점도가 높아 코팅성이 좋지 않을 수 있고, 중량 평균 분자량이 너무 작으면 경도가 낮아지는 문제점이 있다.
상기 에폭시계 화합물은 적어도 1개 이상의 에폭시기를 포함하며, 방향족 에폭시계 화합물, 수소화 에폭시계 화합물, 지환식 에폭시계 화합물, 지방족 에폭시계 화합물 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 지환식 에폭시계 화합물을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물인 코팅 조성물을 제공한다.
상기 방향족 에폭시계 화합물은, 분자 내에 적어도 하나 방향족 탄화수소 고리를 포함하는 에폭시계 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 비스페놀 A의 디글리시딜에테르, 비스페놀 F의 디글리시딜에테르, 비스페놀 S의 디글리시딜에테르와 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 페놀노볼락 에폭시 수지, 크레졸노볼락 에폭시 수지, 히드록시벤즈알데히드페놀노볼락 에폭시 수지와 같은 노볼 락형의 에폭시 수지 테트라히드록시페닐 메탄의 글리시딜에테르, 테트라히드록시벤 조페논의 글리시딜에테르, 에폭시화폴리비닐페놀과 같은 다관능형의 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
또한, 상기 수소화 에폭시계 화합물은, 상기 방향족 에폭시계 화합물을 촉매의 존재 하에 가압하에서 선택적으로 수소화 반응을 행함으로써 얻어지는 에폭시계 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 그 중에서도 특히 수소화한 비스페놀 A의 디글리시딜에테르를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지환식 에폭시계 화합물은, 에폭시기가 지방족 탄화수소 고리를 구성하는 인접하는 2개의 탄소 원자사이에 형성되어 있는 에폭시계 화합물을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 2-(3,4-에폭시)시클로헥실-5,5-스피로-(3,4-에폭시)시클로헥산-m-다이옥산, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-6-메틸시클로헥산카르복실레이트, 비닐시클로헥산디옥시드, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디페이트, 엑소-엑소비스(2,3-에폭시시클로펜틸)에테르, 엔도-엑소비스(2,3-에폭시시클로펜틸)에테르, 2,2-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)시클로헥실]프로판, 2,6-비스(2,3-에폭시프로폭시시클로헥실-p-다이옥산), 2,6-비스(2,3-에폭시프로폭시)노르보르넨, 리모넨디옥시드, 2,2-비스(3,4-에폭시시클로헥실)프로판, 디시클로펜타디엔디옥시드, 1,2-에폭시-6-(2,3-에폭시프로폭시)헥사히드로-4,7-메타노인단, p-(2,3-에폭시)시클로펜틸페닐-2,3-에폭시프로필에테르, 1-(2,3-에폭시프로폭시)페닐-5,6-에폭시헥사히드로-4,7- 메타노인단, o-(2,3-에폭시)시클로펜틸페닐-2,3-에폭시프로필에테르), 1,2-비스[5-(1,2-에폭시)-4,7헥사히드로메타노인다노키실]에탄시클로펜테닐페닐글리시딜에테르, 메틸렌비스(3,4-에폭시시클로헥산)에틸렌글리콜디(3,4-에폭시시클로헥실메틸)에테르, 에틸렌비스(3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트), 3,4-에폭시시클로헥산메탄올의ε-카프로락톤(1~10몰) 부가물과 다원자가(3~20값) 알코올(GR, TMP, PE, DPE, 헥사펜타에리트리톨)의 에스테르화 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 반응성의 관점에서 특히 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열개시제는 양이온계 열개시제일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열개시제는 열경화 시작온도가 100℃ 이상 180℃하인 것이 바람직하다.
상기 열개시제는 열처리에 의해 양이온(cation)이나 루이스산을 만들어내는 화합물로서 에폭시기와 같은 양이온 중합성기에 작용하여 양이온 중합 반응을 개시시키는 화합물을 의미한다.
이때, 상기 열개시제로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 열개시제들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 설포늄염, 암모늄염, 포스포늄염, 오늄염, 요오드늄염, 아이오도늄염 등일 수 있다. 구체적으로 암모늄/안티몬 헥사플루오라이드, 트리아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트염, 트리아닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, (톨리큐밀) 아이오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(도데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 아이오도늄 (4-메틸페닐)(4-(2-메틸프로필)페닐) 헥사플루오로포스페이트, 옥틸 디페닐아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 디아릴아이오도늄염, 벤질설포늄염, 페나실설포늄염, N-벤질피리디늄염, N-벤질피라지늄염, N-벤질암모늄염, 포스포늄염, 하이드라지늄염, 암모늄 보레이트염, 트리페닐 메틸 클로라이드 및 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 바람직하게는 암모늄/안티몬 헥사플루오라이드, 트리아닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐 메틸 클로라이드 등이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열개시제는 설포늄 염 또는 요오드늄 염을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열개시제는 설포늄 염 또는 요오드늄염에 TEPB-, SbF6-, 또는 PF6-이 추가적으로 포함될 수 있다.
상기 열개시제로는 SI-80((4-하이드록시페닐)2-메틸벤질)메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트((4-Hydroxyphenyl)(2-methylbenzyl)methylsulfonium hexafluoroantimonate)), SI-100(벤질테트라메틸렌설포늄 헥사플루오로안티모네이트(Benzyltetramethylenesulfonium hexafluoroantimonate)), SI-150(4-아세톡시페닐다이메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트(4-Acetoxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroantimonate)), SI-B2A((4-아세톡시페닐)2-메틸벤질(메틸)설포늄,테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(1:1)(4-Acetoxyphenyl)2-methylbenzyl(methyl)sulfonium,tetrakis(pentafluorophenyl) borate(1:1)), SI-B3(벤질(4-하이드록시페닐)메틸설포늄,테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(1:1)benzyl(4-hydroxyphenyl)methylsulfonium,tetrakis(pentafluorophenyl)borate(1:1)), SI-B3A((4-아세톡시페닐)벤질(메틸)설포늄,테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(1:1)(4-Acetoxyphenyl)benzyl(methyl)sulfonium, tetrakis(pentafluorophenyl)borate(1:1)), SI-300([4-(아세틸옥시)페닐]벤질메틸설포늄,헥사플루오로포스페이트[4-(acetyloxy)phenyl]benzylmethylsulfonium, hexafluorophosphate), SI-360((4-하이드록시페닐)메틸(1-나프탈레닐메틸)설포늄,헥사플루오로포스페이트(4-hydroxyphenyl)methyl(1-naphthalenylmethyl)sulfonium,hexafluorophosphate) 등이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열개시제는 벤질(4-하이드록시페닐)메틸설포늄,테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(benzyl(4-hydroxyphenyl)methylsulfonium, tetrakis(pentafluorophenyl)borate(1:1))일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 광개시제를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 양이온계 광개시제일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 자외선과 같은 활성 에너지선의 조사에 의해 양이온 종이나 루이스산을 만들어내는 화합물로서 에폭시기와 같은 양이온 중합성기에 작용하여 양이온 중합 반응을 개시시키는 화합물을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 중합성을 촉진하여 경화 속도를 향상시키기 위한 것으로, 상기 광개시제로는 당 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 광개시제가 제한 없이 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 설포늄 염을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 Diphenyl[(phenylthio)phenyl]sulfonium hexafluorophosphate(1-)일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 편광자 보호 필름의 코팅층에 상기 열개시제와 상기 광개시제가 함께 사용되는 경우, 표면경도 향상으로 인해 갈림특성이 특히 우수한 특성을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물은, 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 따른 코팅 조성물은, 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2의 첨가제를 포함할 수 있다.
특히, 상기 첨가제 중 적어도 하나는 반응형 실리콘계 첨가제 또는 반응형 불소계 첨가제를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물은, 반응형 실리콘계 첨가제 및 비반응형 실리콘계 첨가제를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물은, 반응형 실리콘계 첨가제를 단독으로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물은, 반응형 불소계 첨가제를 단독으로 포함할 수 있다.
상기 반응형 첨가제와 비반응형 첨가제를 동시에 사용하였을 경우, 비반응형 첨가제가 코팅성 및 갈림특성을 개선하고, 동시에 반응형 첨가제가 첨가제 용출을 개선해 편광자 보호 필름을 안정적으로 만들어 줄 수 있는 특성을 갖는다.
또한, 상기 첨가제로 반응형 첨가제만을 단독으로 사용하는 경우 열경화형 수지와 직접적으로 반응하여, 표면에 첨가제 용출이 일어나는 것을 방지할 수 있는 특성을 갖게 된다.
상기 반응형 실리콘계 첨가제는 양이온 중합을 할 때 첨가제에 양이온 중합을 할 수 있는 반응기(Functional group)가 포함되어 있는 첨가제로, 아크릴레이트계, 에폭시계 및 하이드록실계 반응기 중 적어도 1 이상의 반응기를 포함하는 실리콘계 첨가제를 의미한다.
상기 반응형 실리콘계 첨가제로는 예를 들어, KF-102, KF-6002, KF-6003, X-22-169B, X-22-170BX, X-22-170DX, X-22-4015, X-22-4039, DMS-E12, Slimer OH C50, Slimer OHT DI-10, Slimer OHT DI-50, Slimer EP J10, TEGO Protect 5000N, TEGO Protect 5001, TEGO Protect 5100N, TEGO LAG 876 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 KF-102, KF-6002, KF-6003, X-22-169B, X-22,170BX, X-22-170DX, X-22-4015 및 X-22-4039는 Shinetsu사의 반응형 실리콘계 첨가제이며, 상기 DMS-E12는 Gelist사의 반응형 실리콘계 첨가제이고, 상기 Slimer OH C50, Slimer OHT DI-10, Slimer OHT DI-50 및 Slimer EP J10는 Siltech사의 반응형 실리콘계 첨가제이며, 상기 TEGO Protect 5000N, TEGO Protect 5001, TEGO Protect 5100N 및 TEGO LAG 876는 TEGO사의 반응형 실리콘계 첨가제로, 반응형 실리콘계 첨가제는 아크릴레이트계, 에폭시계 및 하이드록실계 반응기 중 적어도 1개 이상의 반응기를 포함하고 있다.
상기 반응형 불소계 첨가제는 양이온 중합을 할 때 첨가제에 양이온 중합을 할 수 있는 반응기(Functional group)가 포함되어 있는 첨가제로, 아크릴레이트계, 에폭시계 및 하이드록실계 반응기 중 적어도 1 이상의 반응기를 포함하는 불소계 첨가제를 의미한다.
상기 반응형 불소계 첨가제로는 예를 들어 MEGAFACE RS-56, Fluorosil OH ACR C7-F 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 MEGAFACE RS-56은 DIC사의 반응형 불소계 첨가제이고, 상기 Fluorosil OH ACR C7-F는 Siltech사의 반응형 불소계 첨가제로, 반응형 불소계 첨가제는 아크릴레이트계, 에폭시계 및 하이드록실계 반응기 중 적어도 1개 이상의 반응기를 포함하고 있다.
상기 비반응형 실리콘계 첨가제는 양이온 중합을 할 때 첨가제에 양이온 중합을 할 수 있는 반응기(Functional group)가 포함되지 않는 첨가제로, 디메틸실록산, 메틸실록산 등의 실리콘기(silicon group)를 가지며 알킬기, 또는 폴리에테르기 등을 함유할 수 있다.
상기 비반응형 실리콘계 첨가제로는 예를 들어 TEGO RAD 2100 및 TEGORAD 2200N로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 TEGO RAD 2100 및 TEGORAD 2200N는 TEGO사의 비반응형 실리콘계 첨가제로, 디메틸실록산, 메틸실록산 등의 실리콘기를 가지는 첨가제이다.
상기 비반응형 불소계 첨가제는 플루오로알킬기 등의 불소기(fluorine group)를 가질 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅 조성물은 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여, 상기 첨가제 0.1 내지 10 중량부; 및 상기 열개시제 0.01 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 첨가제는 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2 중량부일 수 있다.
상기 첨가제가 상기 범위에 해당되는 경우, 추후 편광자 보호 필름의 코팅성 및 갈림특성이 개선되고 첨가제 용출현상을 방지할 수 있는 특성을 갖는다. 즉 상기 범위를 초과하는 경우 갈림특성이 매우 개선될 수 있으나, 첨가제 용출 현상이 발생하게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열개시제는 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는, 0.05 내지 4 중량부, 더욱 바람직하게는 0.08 내지 3 중량부일 수 있다.
상기 열개시제는 고가의 열개시제로 상기 범위로 사용하는 경우, 최적량을 사용할 수 있으며, 이에 따라 목표하는 분자량을 최소의 가격으로 얻을 수 있는 장점을 가지며 또한 경화속도를 적절하게 유지할 수 있는 특성을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성물은 열경화형 수지로 옥세탄계 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 옥세탄계 화합물은 적어도 1개 이상의 옥세탄기를 포함하며, 열처리에 의해 열개시제로부터 생성된 양이온에 의해 경화가 개시되는 바인더로, 그 종류에는 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
상기 옥세탄계 화합물은 코팅 조성물의 점도를 낮출 수 있으며, 경화 속도를 보다 향상시킬 수 있다.
상기 옥세탄계 화합물은 보다 구체적으로, 예를 들면 3-에틸-3-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]벤젠, 1,4-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]벤젠, 1,3-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]벤젠, 1,2-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]벤젠, 4,4'-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]비페닐, 2,2'-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]비페닐, 3,3',5,5'-테트라메틸- 4,4'-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]비페닐, 2,7-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]나프탈렌, 비스{4-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]페닐}메탄, 비스{2-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]페닐}메탄, 2,2-비스{4-[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]페닐}프로판, 노볼락형페놀-포름알데히드 수지의 3-클로로메틸-3-에틸옥세탄에 의한 에테르화 변성물, 3(4),8(9)-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]-트리시클로[5.2.1.0 2,6]데칸, 2,3-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]노르보르난, 1,1,1-트리스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]프로판, 1-부톡시-2,2-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시메틸]부탄, 1,2-비스{[2-(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]에틸티오}에탄, 비스{[4-(3-에틸옥세탄-3-일)메틸티오]페닐}술피드, 1,6-비스[(3-에틸옥세탄-3-일)메톡시]-2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로헥산 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3-에틸-3-(히드록시메틸)옥세탄과, m-테트라메틸-자일렌 디이소시아네이트 아젤라오일 클로라이드, 테레프탈로일 클로리아드 및 1,3,5-벤젠 트리카르보닐 트리클로라이드를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물과의 반응에 의해 얻어지는 화합물을 사용할 수 있다.
상기 옥세탄계 화합물을 추가로 포함할 경우 이의 함량은, 상기 에폭시계 화합물 100 중량부에 대하여, 약 5 내지 약 80 중량부, 바람직하게는 약 10 내지 약 60 중량부일 수 있다. 상기 옥세탄계 화합물이 너무 많이 포함될 경우 경화 후 코팅층의 경도가 떨어질 수 있고 너무 적게 포함될 경우 옥세탄계 화합물의 추가에 의한 효과가 미미하므로, 이러한 관점에서 상기 중량부 범위가 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성물은 광경화형 바인더를 포함할 수 있다. 상기 코팅 조성물이 광경화형 바인더를 포함하는 경우, 코팅 조성물의 경화시 UV 경화 공정을 추가할 수 있다. 이때, UV 경화 공정의 자외선 조사량은 20 내지 800 mJ/cm2일 수 있다. 자외선 조사의 광원으로는 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 블랙 라이트(black light) 형광 램프 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 점도가 낮고 코팅성이 양호하여 용매없이 무용제(solvent-free) 타입으로 사용할 수 있다. 그러나, 유기 용매의 사용을 배제하는 것은 아니며, 필요에 따라 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 유기 용매를 소량으로 포함할 수 있다. 이때, 유기 용매는 전체 편광자 보호 필름용 코팅 조성물 100 중량부에 대하여 약 20 중량부 이하로 포함하여 사용할 수 있다.
사용 가능 한 유기 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올과 같은 알코올계 용매, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸프로필케톤, 시클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸글리콜모노에틸에테르, 디에틸글리콜모노프로필에테르, 디에틸글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜-2-에틸헥실에테르와 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 용매 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성물 연신 코팅층의 경도 향상을 위하여 유기 미립자 또는 무기 미립자를 더 포함할 수 있다. 상기 유기 또는 무기 미립자의 입경은 헤이즈 및 코팅 두께를 적절하게 하기 위한 측면에서 10㎛ 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로 10 nm 내지 10㎛, 바람직하게는 50nm 내지 5㎛, 보다 바람직하게는 100nm 내지 3㎛일 수 있다.
상기 유기 미립자 또는 무기 미립자는 코팅층 형성을 위해 사용되는 종류이면 한정되지 않는다.
상기 유기 미립자는 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 에폭시 수지 및 나일론 수지로 이루어진 유기 미립자로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 유기 미립자는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 스티렌, p-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-에틸스티렌, m-에틸스티렌, p-클로로스티렌, m-클로로스티렌, p-클로로메틸스티렌, m-클로로메틸스티렌, 스티렌설폰산, p-t-부톡시스티렌, m-t-부톡시스티렌, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐에테르, 알릴 부틸 에트르, 알릴 글리시틸 에트르, (메타)아크릴산, 말레산, 불포 화 카르복시산, 알킬(메타)아크릴아마이드, (메타)아크릴로니트릴 및 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 유기 미립자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴레이트-co-스티렌, 폴리메틸아크릴레이트-co-스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트-co-스티렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드계, 폴리이미드계, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아세탈, 에폭시레진, 페놀레진, 실리콘 수지, 멜라민 수지, 벤조구아민, 폴리디비닐벤젠, 폴리디비닐벤젠-co-스티렌, 폴리디비닐벤젠-co-아크릴레이트, 폴리디알릴프탈레이트 및 트리알릴이소시아눌레이트폴리머 중에서 선택된 하나의 이상의 것 또는 이들의 2 이상의 코폴리머(copolymer)인 것을 사용할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 무기 미립자는 산화규소, 이산화티탄, 산화인듐, 산화주석, 산화지르코늄 및 산화알루미늄으로 이루어진 무기 미립자군으로부터 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량은, 상기 양이온 경화형 코팅 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 10 중량부의 범위일 수 있다. 상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량이 상기 양이온 경화형 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우, 경도 및 내스크래치성 향상 효과가 미미하고, 20 중량부를 초과하는 경우, 코팅 조성물의 점도가 높아져 코팅성이 불량해지고 내부 산란에 의한 헤이즈값이 너무 커져서 명암 대비비(contrast ratio)가 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 코팅 조성물은 전술한 성분들 외에도, 계면활성제, 산화방지제, UV 안정제, 레벨링제, 방오제, 대전방지제, UV 흡수제, 소포제, 방부제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명의 코팅 조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지는 않으나, 예를 들어 전체 코팅 조성물 100 중량부에 대하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 구비된 코팅층을 포함하는 편광자 보호 필름으로서, 상기 코팅층은 열경화형 수지; 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제; 및 열개시제를 포함하고, 상기 첨가제 중 적어도 하나는 반응형 실리콘계 첨가제 또는 반응형 불소계 첨가제를 포함하는 것인 편광자 보호 필름을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열경화형 수지는 에폭시계 화합물을 포함하는 것인 편광자 보호 필름을 제공한다.
상기 에폭시계 화합물의 중량 평균 분자량은 100 내지 5,000 g/mol일 수 있다.
상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물인 편광자 보호 필름을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열개시제는 설포늄 염 또는 요오드늄 염을 포함하는 것인 편광자 보호 필름을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 편광자 보호 필름은 광개시제를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅층은 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여, 상기 첨가제 0.1 내지 10 중량부; 및 상기 열개시제 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것인 편광자 보호 필름을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 50nm 이상 10μm 이하인 것인 편광자 보호 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 50nm 이상 9μm 이하, 바람직하게는 60nm 이상 8μm이하일 수 있다.
상기 코팅층이 상기 두께 범위를 갖는 경우, 기재 필름에 대한 코팅 접착력이 매우 우수하며, 코팅 갈림 특성 및 확산판 갈림 특성이 특히 우수한 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다. 또한 상기 코팅층이 상기 두께 범위를 갖는 경우, 경화속도가 빨라져 표면경도 향상으로 갈림성능이 더욱 우수할 수 있다. 이처럼 편광자 보호 필름이 박형으로 제조가 가능하며 충분한 강도를 나타낼 수 있다. 또한, 단일 코팅층에 의해서도 충분한 경도와 내스크래치성을 나타낼 수 있으며, 프라이머층 없이도 기재에 대한 높은 부착성을 나타내어 제조 공정의 작업성 및 생산성이 높다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 기재 필름을 준비하는 단계; 기재 필름의 적어도 일면 상에 본 출원의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신하는 단계를 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 코팅 조성물 도포하는 방법은 본 기술이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바코팅 방식, 나이프 코팅방식, 롤 코팅방식, 블레이드 코팅방식, 다이 코팅방식, 마이크로 그라비아 코팅방식, 콤마코팅 방식, 슬롯다이 코팅방식, 립 코팅방식, 또는 솔루션 캐스팅방식 등을 이용할 수 있다.
또한 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름을 연신하는 단계에서의 연신비는 연신 방향의 길이를 기준으로 1.05 내지 10배인 편광자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름을 연신하는 단계에서의 연신 온도는 100℃ 이상 180℃ 이하, 바람직하게는 110℃ 이상 160℃ 이하, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상 140℃ 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 제조방법에 있어, 본 출원의 일 실시상태에 따른 코팅 조성물은 특정 열경화 공정 없이 상기 범위 온도 내의 연신 공정내에서 경화가 유도될 수 있도록 열개시제가 포함되어 있어, 연신 공정 단계에서 코팅 조성물의 경화가 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉 연신 공정 이후, 열경화 공정 또는 UV 조사공정이 추가되지 않아 공정 비용을 보다 절감할 수 있는 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름의 일면 상에 코팅 조성물을 도포하는 단계 전에, 상기 기재 필름을 연신하는 단계를 더 포함하는 것인 편광자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.
코팅 조성물을 도포하는 단계 전에 상기 기재 필름을 일축 연신하는 공정을 통하여, 최종 공정 앞에 코팅을 함으로써, 롤패스를 최소화할 수 있어 롤 오염을 방지할 수 있는 특성을 갖게 된다.
상기 기재 필름이 상기 코팅 조성물을 도포하기 전 일축 연신된 상태이면, 상기 코팅 후 연신 방향은 상기 코팅 조성물의 도포 전의 연신 방향과 수직 방향으로 연신하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 코팅 조성물을 도포하기 전에 기재 필름을 길이(MD)방향으로 연신하였다면, 상기 코팅 조성물을 도포한 후에는 폭(TD)방향으로 연신할 수 있다.
또한, 상기 코팅 조성물을 도포하기 전과 후에 각각 연신을 하는 경우, 총 연신비는 상기 기재 필름의 총 연신 면적을 기준으로 1.1배 이상, 또는 1.2배 이상, 또는 1.5배 이상이고, 25배 이하, 또는 10배 이하, 또는 7배 이하가 되도록 연신할 수 있다. 상기 연신비가 1.1배 미만인 경우 연신의 효과를 충분히 달성하지 못할 수 있고, 25배를 초과하는 경우 코팅층이 갈라질 수 있다.
상기 연신 전, 코팅 조성물의 도포면을 평탄화하고, 코팅 조성물에 포함된 용매를 휘발시키기 위해 건조하는 과정을 더 수행할 수 있다.
편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타내며, 본 발명의 편광자 보호 필름은 상기 편광자를 외부로부터 보호하는 용도로 사용되며, 상기 편광자의 적어도 일면에, 바람직하게는 상기 편광자의 하부 보호 필름으로 사용되는 것이다.
한편, 액정표시장치가 대형화 및 슬림화됨에 따라, 하부 편광판의 처짐 현상이 발생하여 하부 편광판의 하부 보호 필름이 백라이트 유닛과 맞닿아 스크래치가 발생하게 된다.
이에 본 발명의 제조방법에 의해 수득되는 편광자 보호 필름은 상기 연신 코팅층으로 인하여 내스크래치성, 고경도 등 우수한 물리적 특성을 나타내어 하부 편광판을 효과적으로 보호하며, 갈수록 박형화, 대형화되는 액정표시장치용 편광판에 유용하게 적용할 수 있다.
상기 기재 필름은 특별히 제한되지 않으나, 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene), 사이클릭 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer, COP), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAC), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리이미드(polyimide, PI) 또는 셀룰로오스(cellulose) 등을 포함하는 필름을 사용할 수 있다.
상기 기재 필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 후속하는 연신 공정을 고려할 때 약 50 내지 1,000㎛, 구체적으로 100 내지 500㎛의 두께를 갖는 필름을 사용할 수 있다.
상기 기재 필름의 성형 방법 또한 특별히 제한되지 않으며, 용액 캐스트법, 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등 적절한 필름 성형법에 의해 미연신 기재 필름을 준비할 수 있다.
상기 기재 필름을 연신하는 경우, 연신 공정에서 고분자가 재배열되어 상기 연신된 기재 필름 상에 기능성 코팅층 등을 추가로 형성하고자 할 경우 부착성이 감소되는 문제점이 있다. 따라서, 부착성 확보를 위하여 프라이머층을 형성하는 등 별도의 공정을 추가하거나, 부착성을 증진시킬 수 있는 기능성 화합물을 코팅층에 포함시키는 방안이 있는데, 이 경우 제조 공정상 별도의 공정이 추가되어 생산성이 하락하는 문제가 있으며, 필름마다 물리, 화학적 성질이 달라 범용 프라이머 개발이 어려운 문제가 있다. 또한, 코팅층에 기능성 화합물을 추가하는 것도 비용 증가와 다른 물성 하락의 문제가 있을 수 있다.
이에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 프라이머층이 없어도 충분한 내스크래치성을 구비하고, 박형화가 가능한 편광자 보호 필름을 제공하는 것을 가능케 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 미연신 상태에서 그 일면상에 코팅 조성물을 도포할 수 있다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름은 코팅 조성물을 도포하기 전 일축 연신을 수행할 수 있다.
이때 연신 방향은 특별히 제한되지 않으며, 폭(TD) 방향 또는 길이(MD)방향으로 연신될 수 있으며, 1축 연신 또는 2축 연신될 수 있다. 또한, 연신비는 상기 연신 방향의 길이를 기준으로 1.1배 이상, 또는 1.2배 이상, 또는 1.5배 이상이고, 5배 이하, 또는 3배 이하가 되도록 연신할 수 있다.
상기 미연신되거나 또는 일축 연신된 기재 필름의 적어도 일면 상에 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광자 보호 필름용 코팅 조성물을 도포한다.
일반적으로, 편광자 보호 필름에 하드코팅층과 같은 기능성 코팅층을 형성하기 위해서는 기재 필름 상에 코팅 조성물을 도포하고 건조 및 경화하는 방법이 사용된다. 그런데, 기재 필름의 경우 연신 공정에서 고분자가 재배열되는 과정을 거치므로 코팅층이 기재 필름에는 잘 부착되지 않는 문제점이 있다. 부착성 확보를 위하여 프라이머층을 형성하는 방법이 있지만 제조 공정상 별도의 공정이 추가되어 생산성이 하락하는 문제가 있으며, 범용 프라이머 개발이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 기재 필름 상에 코팅 조성물을 도포하고 동시에 연신 및 경화하여 코팅층을 형성함으로써, 별도의 프라이머층을 필요로 하지 않으면서도 연신된 기재 필름과의 부착성이 높고 박형화가 가능한 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다.
한편, 코팅 조성물이 너무 리지드(rigid)할 경우 코팅 후 연신 공정에서 코팅층이 불균일하게 되거나 연신이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있고, 반대로 코팅 조성물이 유연하고 연신율이 너무 높을 경우, 코팅 및 경화 후 충분한 강도와 내스크래치성을 확보하지 못할 수 있다.
따라서 균일한 연신 공정과 경화 후 충분한 내스크래치성을 나타내기 위해서는 기재 필름의 연신비 조절과 더불어 코팅 조성물의 유연성과 강도를 적절히 조절하는 것이 중요하다.
이에, 본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 코팅 조성물의 조성과 연신 공정을 최적화시킴으로써 상술한 요구 사항을 만족하는 편광자 보호 필름을 제공할 수 있다.
상기 코팅층은 기재 필름의 일면에만 형성될 수도 있고, 양면에 모두 형성될 수도 있다.
상기 코팅층이 연신된 기재 필름의 일면에만 형성되는 경우, 다른 일면에는 다른 광경화 코팅층 및/또는 열경화 코팅층이나, 기능성 부여를 위한 기타 층, 막, 또는 필름 등을 1개 이상으로 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 코팅층 상에 다른 기능성 층을 추가로 형성하는 것도 가능하다.
이처럼 본 발명의 보호 필름이 상기 연신된 기재 필름의 다른 일면 상에 다른 층, 막 또는 필름 등을 포함하는 경우, 그 형성 방법 및 단계는 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 기재 필름의 연신 전에 코팅하여 연신 후 경화하는 방법, 상기 기재 필름의 연신 후에 코팅 및 경화하는 방법, 별도로 형성한 층, 막, 또는 필름을 접착제 등을 이용하여 상기 연신된 기재 필름에 라미네이션(lamination)하는 방법 등, 당 기술분야에 알려진 다양한 방법으로 상기 연신된 기재 필름의 다른 일면 상에 다른 층, 막, 또는 필름을 적층시킬 수 있다.
본 발명의 편광자 보호 필름은, 진동 발생기에 샘플을 연결하여 샘플과 확산 시트가 맞닿도록 포개어 놓고, 하중을 가한 상태에서 진동을 일정 시간 동안 가한 후, 편광자 보호 필름의 표면을 확인하여 내스크래치성을 평가할 수 있다.
또한 본 발명의 제조방법에 의해 수득한 편광자 보호 필름은, 500g 하중에서의 연필 경도가 H 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면 상에 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광자 보호 필름을 포함하는 것인 편광판을 제공한다.
이때, 상기 편광자는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면, 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름이 사용된다.
편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 요오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 달성할 수 있다. 예를 들어 보다 구체적으로, PVA 필름을 수용액에 담가 팽윤(swelling)시키는 팽윤하는 단계, 상기 팽윤된 PVA 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질로 염색하는 단계, 상기 염색된 PVA 필름을 연신(stretch)하여 상기 이색성 염료 물질을 연신 방향으로 나란하게 배열시키는 연신 단계, 및 상기 연신 단계를 거친 PVA 필름의 색을 보정하는 보색 단계를 거쳐 편광자를 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 편광판이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광자 보호 필름은 편광자의 양 면에 모두 부착할 수 있다.
본 발명의 편광자 보호 필름을 편광자에 적층하여 접착할 때, 상기 기재 필름이 편광자에 부착되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 편광자의 일 면에만 상기 편광자 보호 필름이 구비되고, 다른 일 면에는 편광자 보호용으로 통상적으로 사용되는 범용의 보호 필름을 구비할 수 있다.
이때, 상기 편광판은 LCD의 하부 편광판으로 사용될 수 있으며, LCD 내의 적층 구조에 있어서, 본 발명의 편광자 보호 필름이 하부에 위치하도록 할 수 있다.
상기와 같이 상기 편광자 보호 필름을 하부로 하여 편광판을 LCD에 적층시킬 때, 편광판 하부에 구비되는 백라이트 유닛과 맞닿아 편광판의 하부 보호 필름이 손상됨으로써 헤이즈가 증가하는 문제점을 막아 우수한 광학물성을 나타낼 수 있다.
상기 편광자와 편광자 보호 필름은 접착제 등을 사용하여 라미네이션함으로써 접착시킬 수 있다. 사용 가능한 접착제로는 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 수계 접착제, 일액형 또는 이액형의 폴리비닐알콜(PVA)계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 편광자 보호 필름을 편광자에 적층하여 접착할 때, 상기 연신 코팅층이 형성되지 않은 면에 편광자에 부착되도록 하고, 상기 연신 코팅층은 편광판의 바깥쪽으로 위치하도록 적층하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 편광자 보호 필름을 구비하는 편광판은, LCD에 적용하는 것으로 예를 들어 설명하였지만 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 예를 들어 이동통신 단말기, 스마트폰, 기타 모바일 기기, 디스플레이 기기, 전자칠판, 옥외 전광판, 각종 표시부의 용도로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광판은 TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic) 액정용 편광판일 수 있으며, IPS(In-Plane Switching), Super-IPS, FFS(Fringe Field Switching) 등의 수평배향모드용 편광판일 수도 있고, 수직배향 모드용 편광판일 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 액정 셀; 상기 액정 셀의 상층부에 구비되는 상부 편광판; 상기 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판; 및 상기 하부 편광판의 하층부에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 하부 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 배치되는 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 편광자 보호 필름은 상기 백라이트 유닛에 대면되도록 배치되는 것인 액정표시장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제조방법에 의해 수득된 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치를 도시하는 도이다.
백라이트 유닛은 액정 패널의 배면으로부터 광을 조사하는 광원을 포함하며, 상기 광원의 종류는 특별히 제한되지 않고, CCFL, HCFL 또는 LED 등 일반적인 LCD용 광원을 사용할 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 >
코팅 조성물의 제조
하기 표 1은 본 발명에 따른 코팅 조성물의 조성 및 그 함량을 나타낸 것이다. 하기 표 1의 조성 및 함량에 대하여 코팅 조성물을 제조하였다.
수지 개시제 첨가제
종류 함량 종류 함량 종류 함량
제조예 1 S-28 100 SIB3 0.1 X-22-169B
+
TEGO RAD 2100		 0.5
+
0.5
제조예 2 S-28 100 SIB3 0.1 X-22-170DX
+
TEGO RAD 2100		 0.5
+
0.5
제조예 3 S-28 100 SIB3 0.1 X-22-4039
+
TEGO RAD 2100		 0.5
+
0.5
제조예 4 S-28 100 SIB3 0.1 X-22-169B 0.5
제조예 5 S-28 100 SIB3 0.1 X-22-170DX 0.5
제조예 6 S-28 100 SIB3 0.1 X-22-4039 0.5
제조예 7 S-28 100 SIB3 + CPI-100p 0.1+2.0 Fluorosil
OH ACR C7-F		 0.5
제조예 8 S-28 100 SIB3 + CPI-100p 0.1+2.0 MEGAFACE RS-56 0.5
제조예 9 S-28 100 SIB3 0.1 TEGO RAD 2100 1.0
제조예 10 S-28 100 SIB3 0.1 TEGO RAD 2200N 1.0
제조예 11 S-28 100 CPI-100p 2.0 TEGO RAD 2100 1.0
상기 표 1에서 수지로 사용된 S-28은 양이온 열경화형 수지로 지환식 에폭시계 화합물인 수지를 사용하였으며, 개시제로는 열개시제로 설포늄염을 포함하는 Sanshin Chemical사 SI-B3(benzyl(4-hydroxyphenyl)methylsulfonium,tetrakis(pentafluorophenyl)borate(1:1))를 사용하였고, 광개시제로는 CPI-100p(Diphenyl[(phenylthio)phenyl]sulfonium hexafluorophosphate(1-))을 사용하였다.
상기 표 1에서 X-22-169B, X-22-170DX, X-22-4039, X-22-169B, X-22-170DX 및 X-22-4039는 Sinetsu사의 반응형 실리콘계 첨가제이며, Fluorosil OH ACR C7-F 및 MEGAFACE RS-56은 각각 Siltech사 및 DIC사의 반응형 불소계 첨가제로 사용되었다.
상기 표 1에서 TEGO RAD 2100 및 TEGO RAD 2200N은 TEGO사의 비반응형 실리콘 첨가제로 사용되었다.
편광자 보호 필름 제조
실시예 1.
폴리메틸메타크릴레이트 수지를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 200㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 135℃의 온도에서 길이(MD) 방향으로 1.8배 연신하여 일축 연신 필름을 제조하였다.
상기 일축 연신 필름 상에, 상기 제조예 1의 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating) 방식으로 코팅한 후, 135℃ 온도에서 폭(TD) 방향으로 2.5배 연신하여 두께가 2㎛인 코팅층이 형성된 편광자 보호 필름을 제조하였다.
실시예 2.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 2의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
실시예 3.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 3의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
실시예 4.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 4의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
실시예 5.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 5의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
실시예 6.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 6의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
실시예 7.
폴리메틸메타크릴레이트 수지를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 200㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 135℃의 온도에서 길이(MD) 방향으로 1.8배 연신하여 일축 연신 필름을 제조하였다.
상기 일축 연신 필름 상에, 상기 제조예 7의 코팅 조성물을 바 코팅(bar coating) 방식으로 코팅한 후, 135℃ 온도에서 폭(TD) 방향으로 2.5배 연신하였다. 이후, UV램프(H 또는 D bulb)를 사용하여 약 500Mj로 경화하여, 두께가 2㎛인 코팅층이 형성된 편광자 보호 필름을 제조하였다.
실시예 8.
제조예 7의 코팅 조성물 대신 제조예 8의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
비교예 1.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 9의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
비교예 2.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 10의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
비교예 3.
제조예 1의 코팅 조성물 대신 제조예 11의 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광자 보호 필름을 제조하였다.
< 실험예 >
<측정방법>
실시예의 편광자 보호 필름에 대하여 하기 방법으로 물성을 측정하였다.
1) 표면경도
ASTM 3363-74에 따라 500g의 하중에서 표준 연필(Mitsubishi)을 6B~9H로 변화시키면서 45도 각도를 유지하여 코팅층 표면에 스크래치를 가하여 표면의 변화를 관찰하였다.
3회 측정 후 표면의 손상 여부를 판단하여 평균값으로 측정값을 기재하였다.
H는 연필경도의 수준을 나타내는 것이다.
2) 첨가제 용출
샘플 제조 후, 표면을 무진천으로 문질러 닦아내었을 때 얼룩이나 자국이 발생하면 첨가제가 용출이 되었다고 판단한다.
하기 표 2에서 첨가제가 용출된 경우 "용출"이라고 표시하였으며, 용출되지 않은 경우 "O"로 표시하였다.
3) 코팅성
코팅 시 Dewetting 및 코팅 균일도를 육안으로 판단한 것으로, 하기 표 2에서 "OO"는 코팅성이 매우좋은 상태를 의미하며, "O"는 코팅성이 좋은 경우를 의미한다.
4) 표면 경화도
코팅 경화 후 표면에 점성이 있으면 미경화, 점성이 없으면 경화되었다고 판단한다. 하기 표 2에서 "O"는 코팅 경화 후 표면에 점성이 없는 경우를 의미하며, "X"는 코팅 경화 후 표면에 점성이 있는 경우를 의미한다.
5) 갈림특성
가진기는 진동시험기의 한 부분으로 주로 구조물에 진동을 가하여 내구 평가를 하는데 사용된다. 특정 세기나 주파수의 진동을 가할 수 있으며 지정한 범위 내의 임의의 주파수에서도 진동을 가할 수 있다. 그 평가 방법은 하기와 같다.
- 평가방법
가진기/샘플/확산판/지그의 순서로 쌓는다. 이때 가진기와 샘플은 고정하며, 확산판과 지그는 고정을 하거나, 하지 않을 수 있다.
지그를 포함하여 100g~300g의 하중을 주고 가진 세기 2V, 주파수 20~60Hz, 240초 진동을 가한다.
샘플과 확산판의 표면을 육안으로 관찰하여 갈림 세기를 평가한다.
갈림특성 측정 결과 "OO"는 갈림특성이 매우 우수한 경우를 나타내며, "O"는 우수한 경우를 나타내고, "X"는 좋지 않음을 나타낸다.
상기 물성 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표면경도 첨가제 용출 코팅성 표면 경화도 갈림특성
실시예 1 H ○ ○○ ○ ○○
실시예 2 H ○ ○○ ○ ○
실시예 3 H ○ ○○ ○ ○
실시예 4 H ○ ○ ○ ○
실시예 5 H ○ ○ ○ ○
실시예 6 H ○ ○ ○ ○
실시예 7 H ○ ○ ○ ○○
실시예 8 H ○ ○ ○ ○○
비교예 1 H 용출 - ○ X
비교예 2 H 용출 - X ○
비교예 3 H미만 용출 ○ ○ X
상기 표 2에서 알 수 있듯, 비반응형 첨가제를 사용한 비교예 1 내지 3에 비하여 반응형 첨가제를 적어도 1 이상 포함하는 실시예 1 내지 8이 첨가제 용출 현상 측면에서 개선되었음을 확인할 수 있었다. 또한 불소계 반응형 첨가제 및 열개시제와 광개시제를 동시에 사용한 실시예 7 및 8의 경우 갈림 특성이 특히 개선되었음을 확인할 수 있었다.
비교예 3의 경우, 개시제로 광개시제만을 사용한 경우로, 열개시제를 사용한 실시예 1 내지 6과 비교할 때, 열개시제를 사용한 것이 연신공정 자체에서 경화가 일어나기 때문에 공정비용 절감에 효과가 있으며, 갈림특성 및 표면경도가 우수함을 확인할 수 있었다.
10: 상부 편광판
20: 액정 셀
30: 하부 편광판
34: 편광자 보호 필름
40: 백라이트 유닛

Claims (22)

  1. 기재 필름; 및
    상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 구비된 코팅층을 포함하는 편광자 보호 필름으로서,
    상기 코팅층은 열경화형 수지; 반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제; 및 열개시제를 포함하고,
    상기 첨가제 중 적어도 하나는 상기 반응형 실리콘계 첨가제 또는 상기 반응형 불소계 첨가제를 포함하며,
    상기 첨가제는 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여, 0.3 내지 2 중량부인 것인 편광자 보호 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열경화형 수지는 에폭시계 화합물을 포함하는 것인 편광자 보호 필름.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 에폭시계 화합물의 중량 평균 분자량은 100 내지 5,000 g/mol인 편광자 보호 필름.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물인 편광자 보호 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은, 광개시제를 더 포함하는 것인 편광자 보호 필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 열개시제는 설포늄 염 또는 요오드늄 염을 포함하는 것인 편광자 보호 필름.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 50nm 이상 5μm 이하인 것인 편광자 보호 필름.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여,
    상기 첨가제 0.3 내지 2 중량부; 및
    상기 열개시제 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것인 편광자 보호 필름.
  9. 열경화형 수지;
    반응형 또는 비반응형 실리콘계 첨가제 및 반응형 또는 비반응형 불소계 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 첨가제; 및
    열개시제를 포함하는 코팅 조성물로,
    상기 첨가제 중 적어도 하나는 상기 반응형 실리콘계 첨가제 또는 상기 반응형 불소계 첨가제를 포함하며,
    상기 첨가제는 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여, 0.3 내지 2 중량부인 것인 코팅 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 열경화형 수지는 에폭시계 화합물을 포함하는 것인 코팅 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 에폭시계 화합물의 중량 평균 분자량은 100 내지 5,000 g/mol인 코팅 조성물.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 에폭시계 화합물은 지환족 에폭시계 화합물인 코팅 조성물.
  13. 청구항 9에 있어서,
    광개시제를 더 포함하는 것인 코팅 조성물.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 열개시제는 설포늄 염 또는 요오드늄 염을 포함하는 것인 코팅 조성물.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 코팅 조성물은 상기 열경화형 수지 100 중량부에 대하여,
    상기 첨가제 0.3 내지 2 중량부; 및
    상기 열개시제 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것인 코팅 조성물.
  16. 기재 필름을 준비하는 단계;
    기재 필름의 적어도 일면 상에 상기 청구항 9 내지 15 중 어느 한 항의 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 코팅 조성물이 도포된 기재 필름을 연신하는 단계를 포함하는 편광자 보호 필름의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기재 필름을 연신하는 단계에서의 연신비는 연신 방향의 길이를 기준으로 1.05 내지 10배인 편광자 보호 필름의 제조방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 기재 필름을 연신하는 단계에서의 연신 온도는 100℃ 이상 180℃ 이하인 것인 편광자 보호 필름의 제조방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 기재 필름의 적어도 일면 상에 코팅 조성물을 도포하는 단계 전에, 상기 기재 필름을 연신하는 단계를 더 포함하는 것인 편광자 보호 필름의 제조방법.
  20. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일면 상에 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 편광자 보호 필름을 포함하는 것인 편광판.
  21. 액정 셀;
    상기 액정 셀의 상층부에 구비되는 상부 편광판;
    상기 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판; 및
    상기 하부 편광판의 하층부에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 하부 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 배치되는 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 편광자 보호 필름은 상기 백라이트 유닛에 대면되도록 배치되는 것인 액정표시장치.
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