KR102309520B1 - 폴리에스테르계 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR102309520B1
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Abstract

구현예는 내스크래치성, 내구성, 투명성 및 시인성이 우수한 폴리에스테르계 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 폴리에스테르계 필름은 인장 하중에 대한 변형률이 특정 범위를 만족함으로써 유연성이 우수하여 일정 하중을 장시간 지속하여도 변형이 거의 발생하지 않으므로, 플렉서블 디스플레이 장치, 특히 폴더블 디스플레이 장치에 적용되어 우수한 특성을 발휘할 수 있다.

Description

폴리에스테르계 필름 및 이의 제조 방법{POLYESTER FILM AND PREPERATION METHOD THEREOF}
구현예는 폴리에스테르계 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 기술은 IT 기기의 발달에 따른 수요에 힘입어 거듭 발전하고 있으며, 커브드(curved) 디스플레이, 벤디드(bended) 디스플레이 등의 기술은 이미 상용화되어 있다. 최근, 대화면과 휴대성이 동시에 요구되는 모바일 기기 분야에서, 외력에 따라 유연성 있게 휘어지거나 폴딩(folding)될 수 있는 플렉서블 디스플레이(flexible display) 장치가 선호되고 있다. 특히, 폴더블(foldable) 디스플레이 장치는 사용하지 않을 때는 접어서 작게 만들어 휴대성을 높이고, 사용할 때는 넓게 펼쳐서 대화면을 구현할 수 있는 것이 큰 장점이다.
플렉서블 디스플레이 장치는 커버 윈도우로서 투명 폴리이미드 필름 또는 초박형 글래스(UTG)를 주로 사용하나, 투명 폴리이미드 필름은 스크래치에 취약하고 초박형 글래스는 비산 방지 특성이 취약한 문제가 있으므로, 이의 표면에 보호 필름이 적용된다. 이러한 폴더블 디스플레이 장치에 적용되는 보호 필름은 폴딩된 상태에서 필름에 계속 인장 하중이 가해지므로 폴딩된 부분의 필름이 들뜨거나 크랙이 발생할 수 있다.
한편, 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC 등과 같은 표시 장치를 통해 전자 상거래, 인터넷 뱅킹 등과 같은 업무 수행이 일반화됨에 따라, 생체 정보를 인식할 수 있는 센서를 이용하여 보안을 강화하려는 연구가 계속되고 있다.
이와 같은 생체 정보를 이용한 방법으로서 지문을 인식하는 방법이 널리 사용되고 있는데, 이러한 지문 인식 방법에는 광학식, 초음파식, 정전 용량 방식, 전기장 측정 방식, 열감지 방식 등이 있다. 이중, 광학식 지문 인식 방법은 기기 내부에서 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원을 이용하여 광을 조사하고 지문에 의해 반사된 광을 이미지 센서를 통해 감지하는 원리를 이용한 것이다. 즉, 광에 반사되는 지문 이미지를 획득하여 기존에 등록된 지문 정보와 비교하는 방법이므로, 광학식 지문 인식 방법의 지문 인식률을 향상시키기 위해서는 지문을 인식한 후 반사되는 광의 왜곡이 없어야 한다.
그러나, 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC 등과 같은 표시 장치는 내구성을 향상시키기 위해 보호 필름이 부착되는데, 이러한 보호 필름으로 인해 빛의 왜곡이 발생하여 지문 인식률이 저하되는 문제가 있다. 특히, 용도 및 필요에 따라 보호 필름의 두께가 달라질 수 있으므로, 필름의 두께에 따라 지문 인식률의 신뢰성이 낮아질 수 있다. 따라서, 내구성 및 투명성이 우수하면서 지문 인식률도 향상시킬 수 있는 연구가 계속되고 있다.
일례로, 한국 공개특허 제2014-0104175호는 지환식 에폭시기를 포함하는 올리고실록산을 중합하여 유연성을 향상시킨 플렉서블 하드코팅 필름을 개시하고 있으나, 그 유연성의 정도가 폴더블 디스플레이에 적용하기에는 부족하며 필름의 시인성을 충분히 확보할 수 없으므로, 지문 인식률이 낮다.
한국 공개특허 제2014-0104175호
따라서, 유연성이 우수하여 일정 하중을 장시간 지속하여도 변형이 거의 발생하지 않으면서, 내스크래치성, 내구성, 투명성 및 시인성이 우수한 폴리에스테르계 필름 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
일 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 면내 제 1 방향에 대하여 하기 식 1을 만족한다.
[식 1]
Figure 112020133474446-pat00001
상기 식 1에 있어서,
상기 S1은 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
상기 S2는 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
다른 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름의 제조 방법은 폴리에스테르계 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계; 상기 미연신 시트를 70℃ 내지 125℃에서 제 1 방향으로 1배 내지 1.5배 연신하고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 3배 내지 5배로 연신하여 연신 필름을 제조하는 단계; 및 상기 연신 필름을 160℃ 내지 230℃에서 열고정하여 폴리에스테르계 필름을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 상기 식 1을 만족한다.
또 다른 구현예에 따른 보호 필름은 폴리에스테르계 필름; 및 상기 폴리에스테르계 필름의 일면에 위치한 경화성 수지층을 포함하고, 상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 상기 식 1을 만족한다.
구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 인장 하중에 대한 변형률이 특정 범위를 만족함으로써, 일정 하중을 장시간 지속하여도 변형이 거의 발생하지 않는 유연성을 가지면서 외부 눌림의 충격에 강한 특성을 동시에 갖는다.
따라서, 상기 폴리에스테르계 필름이 플렉서블 디스플레이, 특히 폴더블 디스플레이의 보호 필름으로 적용되는 경우 수만 회의 폴딩시에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
또한, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 배향각, 광통량, 광투과율 및 투습도가 모두 바람직한 범위를 가짐으로써, 우수한 시인성, 투명성 및 내구성을 확보할 수 있다.
도 1은 구현예에 따른 폴더블 디스플레이 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 폴더블 디스플레이 장치를 X-X'를 따라 절단한 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 인폴딩(in-folding) 타입의 폴더블 디스플레이 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 아웃폴딩(out-folding) 타입의 폴더블 디스플레이 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 5는 일 구현예에 따른 보호 필름을 나타낸 것이다.
도 6은 다른 구현예에 따른 보호 필름을 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 1의 폴리에스테르계 필름의 길이 방향(MD)으로 가해지는 하중(N)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 1의 폴리에스테르계 필름의 45° 방향으로 가해지는 하중(N)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여 길이 방향(MD)으로 일정한 하중 조건 하에서 시간(s)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여 폭 방향(TD)으로 일정한 하중 조건 하에서 시간(s)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 1 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여 45° 방향으로 일정한 하중 조건 하에서 시간(s)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
이하, 구현예를 통해 발명을 상세하게 설명한다. 구현예는 이하에서 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 1차, 2차 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성요소들은 상기 용어에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 각 필름 또는 층 등이 각 필름 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기와 다를 수 있다.
도 1은 구현예에 따른 폴더블 디스플레이 장치(1)를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 1은 디스플레이 패널(300), 상기 디스플레이 패널 상에 위치한 커버 윈도우(200), 및 상기 커버 윈도우 상에 위치한 보호 필름(100)을 포함하는 폴더블 디스플레이 장치(1)를 예시하고 있다. 상기 보호 필름(100)은 상기 커버 윈도우(200)의 전면에 위치할 수 있다.
도 2는 도 1의 폴더블 디스플레이 장치(1)를 X-X'를 따라 절단한 단면도를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 2는 디스플레이 패널(300), 커버 윈도우(200) 및 폴리에스테르 필름(100)이 순서대로 적층된 구조의 폴더블 디스플레이 장치(1)를 예시하고 있다.
구체적으로, 상기 폴더블 디스플레이 장치(1)는 폴딩되는 방향에 따라 인폴딩(in-folding) 타입 또는 아웃폴딩(out-folding) 타입일 수 있다. 도 3은 인폴딩 타입의 폴더블 디스플레이 장치(2)의 단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 아웃폴딩 타입의 폴더블 디스플레이 장치(3)의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3과 같이 인폴딩하는 경우에는 폴딩되는 지점(a)에 가해지는 하중으로 인해 보호 필름(100)에 변형이 발생할 수 있고, 도 4와 같이 아웃폴딩하는 경우에는 폴딩되는 지점(b)에 발생하는 하중으로 인해 보호 필름(100)에 백화나 크랙이 발생할 수 있다.
이러한 백화나 크랙은 일반적으로 상온에서 필름의 모듈러스가 낮은 경우 해결될 수 있으나, 종래의 일반적인 폴리에스테르계 필름은 대체로 상온에서 모듈러스가 크므로 폴더블 디스플레이 장치에 적용하는 경우 들뜸 현상으로 인한 백화나 크랙이 쉽게 발생할 수 있다.
그러나, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 인장 하중에 대한 변형률을 특정 범위로 조절함으로써 플렉서블 디스플레이, 특히 폴더블 디스플레이의 보호 필름으로서 요구되는 유연성, 내스크래치성 및 내구성을 구현할 수 있다. 따라서, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름을 폴더블 디스플레이 장치의 보호 필름으로 적용하는 경우, 수만 회의 폴딩 시에도 백화나 크랙이 거의 발생하지 않으면서 유연성, 내스크래치성 및 내구성과 같은 원래의 특성을 유지할 수 있다.
또한, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 종래에 사용되던 엘라스토머 계열의 고분자 필름에 비하여 공정이 용이하다. 또한, 단순히 유연성을 높이도록 개질된 폴리에스테르계 필름에 비하여 유연성 및 외부 눌림의 충격에 강한 특성을 동시에 달성할 수 있다.
구체적으로, 종래에는 폴더블 디스플레이 장치에 적용시 발생할 수 있는 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙을 방지하기 위해, 연성 소재인 엘라스토머 계열의 고분자 필름이나 개질된 폴리에스테르계 필름을 사용했다.
그러나, 엘라스토머 계열의 고분자 필름은 쉽게 달라붙는 특성으로 인해 공정상 제어가 까다롭고, 무결점의 투명 필름을 제조하기 어려워 커버 윈도우와 이질감이 발생하기 쉬우며, 박형 필름의 제조가 용이하지 않고, 외부 눌림 등의 충격으로 인해 쉽게 변형되는 문제가 있다.
또한, 종래의 폴리에스테르계 필름은 폴더블 디스플레이 용도에 요구되는 유연성, 즉 탄성 회복 능력이 좋지 않다. 이에, 유연성을 향상시키기 위해 폴리에스테르계 필름을 개질할 수 있으나, 개질된 폴리에스테르계 필름은 필름의 제조 또는 사용 중에 이물이나 외력에 의한 눌림(dent) 자국과 같은 외관상 결함이 발생하기 쉬운 문제가 있다.
그러나, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 인장 하중에 대한 변형률이 특정 범위를 만족함으로써, 일정 하중을 장시간 지속하여도 변형이 거의 발생하지 않는 유연성을 가지면서 외부 눌림의 충격에 강한 특성을 동시에 갖는다. 또한, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 배향각, 광통량, 광투과율 및 투습도가 모두 바람직한 범위를 가짐으로써, 우수한 시인성, 투명성 및 내구성을 확보할 수 있다.
따라서, 상기 폴리에스테르계 필름이 플렉서블 디스플레이, 특히 폴더블 디스플레이의 보호 필름으로 적용되는 경우 우수한 특성을 발휘할 수 있다.
폴리에스테르계 필름
일 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 면내 제 1 방향에 대하여 하기 식 1을 만족한다.
[식 1]
Figure 112020133474446-pat00002
상기 식 1에 있어서,
상기 S1은 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
상기 S2는 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
상기 인장율 및 인장 하중은 상기 폴리에스테르계 필름의 시편(길이 50 mm × 폭 10 mm)에 대하여 상온 및 50 mm/min의 인장 속도의 조건에서 측정된 것이다.
구체적으로, 상기 S1은 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름의 면내 제 1 방향에 대하여 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고, S2는 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름의 면내 제 1 방향에 대하여 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이다.
더욱 구체적으로, 상기 S1을 측정하는 방법은 하기와 같다.
먼저, (1) 상기 폴리에스테르 필름의 길이 50 mm 및 폭 10 mm의 시편을 상온 및 50 mm/min의 인장 속도에서 제 1 방향으로 인장하여 하중에 따른 인장율 곡선을 얻는다. (2) 상기 인장율 곡선으로부터 길이가 초기 길이 대비 1% 증가한 시점의 하중(N1%)을 얻는다. (3) 상기 시편의 제 1 방향으로 상기 N1%의 하중을 20분 동안 지속적으로 가했을 때 상기 시편의 초기 길이 대비 증가한 길이의 비율이 최종 인장율(%)로서, 상기 S1이다.
본 명세서에 있어서, 상기 제 1 방향은 폭 방향(TD) 또는 길이 방향(MD)일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 방향이 길이 방향(MD)일 수 있고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향이 폭 방향(TD)일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제 2 방향이 주 수축 방향일 수 있다.
또한, 상기 S2를 측정하는 방법은 하기와 같다.
먼저, (1) 상기 폴리에스테르 필름의 길이 50 mm 및 폭 10 mm의 시편을 상온 및 50 mm/min의 인장 속도에서 제 1 방향으로 인장하여 하중에 따른 인장율 곡선을 얻는다. (2) 상기 인장율 곡선으로부터 길이가 초기 길이 대비 1% 증가한 시점의 하중(N2%)을 얻는다. (3) 상기 시편의 제 1 방향으로 상기 N2%의 하중을 20분 동안 지속적으로 가했을 때 상기 시편의 초기 길이 대비 증가한 길이의 비율이 최종 인장율(%)로서, 상기 S2이다.
상기 식 1에 따른 값은 0.5 내지 3.1, 0.7 내지 2.8, 0.9 내지 2.5, 1 내지 2 또는 1.2 내지 1.8일 수 있다. 상기 식 1을 만족함으로써, 상기 폴리에스테르계 필름이 폴더블 디스플레이 장치의 보호 필름으로 적용되는 경우 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
상기 S1은 0.1 내지 2.5일 수 있고, 상기 S2는 1.5 내지 4.5일 수 있다. 예를 들어, 상기 S1은 0.1 내지 2.5, 0.1 내지 2.3, 0.3 내지 1.8, 0.5 내지 1.6 또는 0.8 내지 1.2일 수 있고, 상기 S2는 1.5 내지 4.5, 1.5 내지 4, 1.8 내지 3.5, 1.8 내지 3, 2 내지 3 또는 2.2 내지 2.7일 수 있다. S1 및 S2가 상기 범위를 만족함으로써, 상기 폴리에스테르계 필름이 폴더블 디스플레이 장치의 보호 필름으로 적용되는 경우 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
또한, 상기 제 1 방향의 N1%는 10 N 내지 25 N일 수 있고, 상기 제 1 방향의 N2%는 28 N 내지 50 N일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 방향의 N1%는 10 N 내지 25 N, 28 N 내지 45 N, 30 N 내지 43 N 또는 33 N 내지 40 N일 수 있고, 상기 제 1 방향의 N2%는 28 N 내지 50 N, 28 N 내지 45 N, 30 N 내지 43 N 또는 33 N 내지 40 N일 수 있다.
또한, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향에 대하여 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
Figure 112020133474446-pat00003
상기 식 2에 있어서,
상기 S3은 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
상기 S4는 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 2 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 2 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
상기 S3 및 S4를 측정하는 방법은 제 1 방향 대신에 제 2 방향으로 인장하는 것을 제외하고, 상기 S1 및 S2를 측정하는 방법과 동일하다.
상기 식 2에 따른 값은 0.5 내지 5.2, 0.7 내지 5, 0.7 내지 4.5, 1 내지 4, 1.2 내지 3.3, 1.5 내지 2.8, 1.7 내지 2.5 또는 2 내지 2.3일 수 있다. 상기 식 2를 만족함으로써, 상기 폴리에스테르계 필름이 폴더블 디스플레이 장치의 보호 필름으로 적용되는 경우 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
상기 S3은 0.8 내지 2.4일 수 있고, 상기 S4는 2.3 내지 7.5일 수 있다. 예를 들어, 상기 S3은 0.8 내지 2.4, 1 내지 2.4, 1.2 내지 2.4, 1.6 내지 2.2 또는 1.8 내지 2.2일 수 있고, 상기 S4는 2.3 내지 7.5, 2.8 내지 7, 2.8 내지 6.5, 3 내지 6, 3.5 내지 5.8 또는 4.1 내지 5.2일 수 있다. S3 및 S4가 상기 범위를 만족함으로써, 상기 폴리에스테르계 필름이 폴더블 디스플레이 장치의 보호 필름으로 적용되는 경우 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
또한, 상기 제 2 방향의 N1%는 25 N 내지 45 N일 수 있고, 상기 제 2 방향의 N2%는 50 N 내지 70 N일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 방향의 N1%는 25 N 내지 45 N, 28 N 내지 45 N, 30 N 내지 43 N, 33 N 내지 40 N 또는 33 N 내지 38 N일 수 있고, 상기 제 2 방향의 N2%는 50 N 내지 70 N, 50 N 내지 65 N, 52 N 내지 63 N 또는 57 N 내지 63 N일 수 있다.
또한, 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 상기 제 1 방향을 기준으로 45°인 제 3 방향에 대하여 하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
Figure 112020133474446-pat00004
상기 식 3에 있어서,
상기 S5는 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
상기 S6은 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 3 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 3 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
상기 S5 및 S6을 측정하는 방법은 제 1 방향 대신에 제 1 방향을 기준으로 45°인 제 3 방향으로 인장하는 것을 제외하고, 상기 S1 및 S2를 측정하는 방법과 동일하다.
상기 식 3에 따른 값은 0.5 내지 7.2, 0.7 내지 6.5, 0.7 내지 5.8, 0.9 내지 5, 0.9 내지 4, 1.1 내지 3.5, 1.1 내지 2.8, 1.1 내지 2.3, 1.2 내지 1.8 또는 1.2 내지 1.6일 수 있다. 상기 식 3을 만족함으로써, 상기 폴리에스테르계 필름이 폴더블 디스플레이 장치의 보호 필름으로 적용되는 경우 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
상기 S5는 0.1 내지 5.5일 수 있고, 상기 S6은 1.5 내지 12.5일 수 있다. 예를 들어, 상기 S5는 0.1 내지 5.5, 0.1 내지 5, 0.1 내지 4.5, 0.2 내지 4.3, 0.2 내지 4, 0.5 내지 3.3, 0.5 내지 2.8, 0.7 내지 2.3, 0.7 내지 1.8, 0.9 내지 1.6 또는 0.9 내지 1.3일 수 있고, 상기 S6은 1.5 내지 12.5, 1.5 내지 10, 1.5 내지 8.5, 1.8 내지 7, 1.8 내지 6.5, 2 내지 6, 2 내지 5, 2 내지 4, 2.2 내지 3.3, 2.2 내지 3 또는 2.2 내지 2.7일 수 있다. S5 및 S6이 상기 범위를 만족함으로써, 상기 폴리에스테르계 필름이 폴더블 디스플레이 장치의 보호 필름으로 적용되는 경우 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
또한, 상기 제 3 방향의 N1%는 10 N 내지 25 N일 수 있고, 상기 제 3 방향의 N2%는 28 N 내지 50 N일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 방향의 N1%는 10 N 내지 25 N, 28 N 내지 45 N, 30 N 내지 43 N 또는 33 N 내지 40 N일 수 있고, 상기 제 2 방향의 N2%는 28 N 내지 50 N, 28 N 내지 45 N, 30 N 내지 43 N 또는 33 N 내지 40 N일 수 있다.
상기 S1 및 상기 S3은 0.4 내지 0.7 : 1일 수 있고, 상기 S2 및 상기 S4는 0.4 내지 0.7 : 1일 수 있다. 예를 들어, 상기 S1 및 상기 S3은 0.4 내지 0.7 : 1, 0.45 내지 0.65 : 1 또는 0.45 내지 0.6 : 1일 수 있고, 상기 S2 및 상기 S4는 0.4 내지 0.7 : 1, 0.45 내지 0.65 : 1 또는 0.45 내지 0.6 : 1일 수 있다. S1 및 S3의 비율과 S1 및 S3의 비율이 각각 상기 범위를 만족함으로써, 들뜸 방지 효과를 향상시킬 수 있으므로, 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
상기 S3 및 상기 S5는 1 : 0.4 내지 0.7일 수 있고, 상기 S4 및 상기 S6은 0.4 내지 0.7 : 1일 수 있다. 예를 들어, 상기 S3 및 상기 S5는 0.4 내지 0.7 : 1, 0.45 내지 0.65 : 1 또는 0.45 내지 0.6 : 1일 수 있고, 상기 S3 및 상기 S5는 0.4 내지 0.7 : 1, 0.45 내지 0.65 : 1 또는 0.45 내지 0.6 : 1일 수 있다. S3 및 상기 S5의 비율과 S4 및 상기 S6의 비율이 각각 상기 범위를 만족함으로써, 들뜸 방지 효과를 향상시킬 수 있으므로, 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
상기 S1 및 상기 S5는 1 : 0.8 내지 1.4일 수 있고, 상기 S2 및 상기 S6은 1 : 0.8 내지 1.4일 수 있다. 예를 들어, 상기 S1 및 상기 S5는 1 : 0.8 내지 1.4, 1 : 0.85 내지 1.3, 1 : 0.9 내지 1.2 또는 1 : 0.95 내지 1.1일 수 있고, 상기 S2 및 상기 S6은 1 : 0.8 내지 1.4, 1 : 0.85 내지 1.3, 1 : 0.9 내지 1.2 또는 1 : 0.95 내지 1.1일 수 있다. S1 및 S5의 비율과 S2 및 S6의 비율이 각각 상기 범위를 만족함으로써, 들뜸 방지 효과를 향상시킬 수 있으므로, 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
상기 제 1 방향의 N1% 및 N2%는 1 : 1.5 내지 3일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 방향의 N1% 및 N2%는 1 : 1.5 내지 2.8, 1 : 1.5 내지 2.3 또는 1 : 1.6 내지 2.1일 수 있다.
상기 제 2 방향의 N1% 및 N2%는 1 : 1.1 내지 2.5일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 방향의 N1% 및 N2%는 1 : 1.1 내지 2.5, 1 : 1.2 내지 2.3, 1 : 1.3 내지 2.1 또는 1 : 1.5 내지 2일 수 있다.
상기 제 3 방향의 N1% 및 N2%는 1 : 1.5 내지 3일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 방향의 N1% 및 N2%는 1 : 1.5 내지 2.8, 1 : 1.5 내지 2.5 또는 1 : 1.6 내지 2.2일 수 있다.
제 1 방향 내지 제 3 방향의 N1% 및 N2%의 비가 각각 상기 범위를 만족함으로써, 들뜸 현상 방지 효과를 향상시킬 수 있으므로, 수만 회의 반복 폴딩에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙이 거의 발생하지 않는다.
한편, 광학식 지문 인식 방법은 광에 반사되는 지문 이미지를 획득하여 기존에 등록된 지문 정보와 비교하는 방법이므로, 광학식 지문 인식 방법의 지문 인식률을 향상시키기 위해서는 지문을 인식한 후 반사되는 광의 왜곡이 없어야한다. 따라서, 스마트폰과 같은 표시 장치의 표면에 부착되는 보호 필름의 배향각 및 배향각 편차가 낮을수록 지문 인식률 및 지문 인식 오류 방지 효과를 향상시킬 수 있다.
구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 내구성 및 투명성이 우수함은 물론, 우수한 지문 인식률 및 지문 인식 오류 방지 효과를 갖는다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름의 폭 방향으로의 배향각 변화율은 3°/10 ㎝ 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름을 폭 방향으로 10 cm의 간격으로 절단하여 각각의 배향각을 측정하였을 때, 배향각 변화율이 3°/10 ㎝ 이하, 2.5°/10 ㎝ 이하, 2.3°/10 ㎝ 이하, 2°/10 ㎝ 이하, 1.5°/10 ㎝ 이하, 1.3°/10 ㎝ 이하, 1°/10 ㎝ 이하, 0.8°/10 ㎝ 이하, 0.6°/10 ㎝ 이하, 0.5°/10 ㎝ 이하, 0.3°/10 ㎝ 이하 또는 0.2°/10 ㎝ 이하일 수 있다. 배향각 변화율이 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 어느 위치에서든지 우수한 시인성을 확보할 수 있으므로, 시인성의 신뢰성이 매우 우수하다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 전폭에 대한 배향각 편차는 ±5° 이내일 수 있다. 구체적으로, 상기 필름의 전폭에 대하여 측정된 배향각의 평균값에 따른 배향각 편차는 ±5° 이내, ±4.5° 이내, ±4° 이내, ±3.5° 이내, ±3° 이내, ±2.8° 이내, ±2.5° 이내, ±2° 이내, ±1.5° 이내, ±1.2° 이내, ±1° 이내, ±0.9° 이내 또는 ±0.7° 이내일 수 있다. 전폭에 대한 배향각 편차가 상기 범위를 만족함으로써, 필름의 어느 위치에서든지 우수한 시인성을 확보할 수 있으므로, 시인성의 신뢰성이 매우 우수하다.
상기 폴리에스테르계 필름의 중심축으로부터 ±2,000 mm 이내의 폭 방향에 대한 배향각 편차는 ±2.5° 이내일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 중심축으로부터 ±2,000 mm 이내의 폭 방향(TD)에 대한 배향각 편차는 ±2.5° 이내, ±2° 이내, ±1.5° 이내, ±1.2° 이내, ±1° 이내, ±0.9° 이내 또는 ±0.7° 이내일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 중심축으로부터 ±2,000 mm 초과의 폭 방향에 대한 배향각 편차는 ±5° 이내일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 중심축으로부터 ±2,000 mm 초과의 폭 방향(TD)에 대한 배향각 편차는 ±5° 이내, ±4.5° 이내, ±4° 이내, ±3.5° 이내, ±3° 이내, ±2.8° 이내, ±2.5° 이내, ±2° 이내, ±1.5° 이내, ±1.2° 이내, ±1° 이내, ±0.9° 이내 또는 ±0.7° 이내일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 배향각(θ1)과 상기 임의의 지점에서 ±2,000 mm 이내에 위치한 지점에서의 배향각(θ2)의 차(θ1 - θ2)는 ±5° 이내일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 배향각(θ1)과 상기 임의의 지점에서 ±2,000 mm, ±1,800 mm, ±1,500 mm, ±1,300 mm, ±1,000 mm, ±800 mm, ±500 mm, ±300 mm 또는 ±100 mm 또는 ±50 mm에 위치한 지점에서의 배향각(θ2)의 차(θ1 - θ2)는 ±5° 이내, ±4.5° 이내, ±4° 이내, ±3.5° 이내, ±3° 이내, ±2.8° 이내, ±2.5° 이내, ±2° 이내, ±1.5° 이내, ±1.2° 이내, ±1° 이내, ±0.9° 이내, ±0.7° 이내, ±0.5° 이내, ±0.4° 이내, ±0.2° 이내, ±0.1° 이내 또는 ±0.05° 이내 일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 전체 폭은 50 ㎝ 내지 6,000 ㎝이다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 전체 폭은 50 ㎝ 내지 6,000 ㎝, 50 ㎝ 내지 5,500 ㎝, 50 ㎝ 내지 5,000 ㎝, 50 ㎝ 내지 4,000 ㎝, 50 ㎝ 내지 3,000 ㎝, 50 ㎝ 내지 2,500 ㎝, 50 ㎝ 내지 2,300 ㎝, 50 ㎝ 내지 2,000 ㎝, 50 ㎝ 내지 1,800 ㎝, 50 ㎝ 내지 1,500 ㎝, 50 ㎝ 내지 1,300 ㎝, 50 ㎝ 내지 1,000 ㎝, 50 ㎝ 내지 800 ㎝, 70 ㎝ 내지 800 ㎝ 또는 90 ㎝ 내지 700 ㎝일 수 있다.
구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 50 ㎝ 내지 6,000 ㎝의 넓은 폭을 가짐에도 불구하고, 상기 전체 폭의 90% 이상에서, 배향각이 상기 폭 방향을 기준으로 ±5° 이내를 만족함으로써, 우수한 지문 인식률 및 지문 인식 오류 방지 효과를 갖는다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름은 상기 전체 폭의 90% 이상, 95% 이상, 98% 이상, 99% 이상 또는 100%에서, 배향각이 폭 방향을 기준으로 ±5° 이내, ±4° 이내, ±3.8° 이내, ±3.5° 이내, ±3.3° 이내, ±3° 이내, ±2.8° 이내 또는 ±2.5° 이내일 수 있다. 폴리에스테르계 필름의 배향각이 상기 범위를 만족함으로써, 시인성 및 이의 신뢰성을 향상시킬 수 있으므로, 지문 인식률 및 지문 인식 오류 방지 효과가 우수하다.
상기 폴리에스테르계 필름의 면내 위상차(Re, 550 nm)는 5,000 nm 내지 13,000 nm일 수 있다. 예를 들어, 550 nm의 파장에서 상기 폴리에스테르계 필름의 면내 위상차(Re)는 5,000 nm 내지 13,000 nm, 5,500 nm 내지 12,500 nm, 6,000 nm 내지 12,000 nm, 7,000 nm 내지 13,000 nm, 8,000 nm 내지 13,000 또는 8,500 nm 내지 12,500 nm일 수 있다. 면내 위상차가 상기 범위를 만족함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론, 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 굴절률 차이를 극대화시켜 빛의 왜곡을 인지할 수 없게 되므로, 우수한 시인성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 면내 위상차(Re)는 필름의 평면 내의 직교하는 이축의 굴절률(Nx, Ny)의 이방성(△Nxy = ｜Nx-Ny｜)과 필름의 두께 d(nm)의 곱으로 정의되는 파라미터로서, 광학적 등방성 또는 이방성을 나타내는 척도이다. 더욱 구체적으로, 상기 면내 위상차(Re)는 하기 수학식 A에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 A]
Figure 112020133474446-pat00005
상기 수학식 A에 있어서,
d는 필름의 두께이고, △Nxy는 Nx 및 Ny의 차의 절대값(△Nxy = ｜Nx-Ny｜)이며, 상기 Nx은 면내의 지상축 방향의 굴절률이고, 상기 Ny는 면내의 진상축 방향의 굴절률이다. 구체적으로, 상기 Nx는 길이 방향(MD)의 굴절률일 수 있고, 상기 Ny는 폭 방향(TD)의 굴절률일 수 있다.
상기 이축의 굴절률(Nx, Ny)은 오츠카사의 굴절률계(RETS-100, 측정파장 550 nm)를 이용하여 측정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 면내 위상차(Re)와 상기 임의의 지점에서의 배향각(θ)이 하기 수학식 1을 만족할 수 있다. 상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 면내 위상차와 배향각이 하기 수학식 1을 만족함으로써, 필름의 내구성, 시인성 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
[수학식 1]
Re / θ ≥ 1,000
예를 들어, 상기 수학식 1에 따른 값은 1,000 이상, 1,300 이상, 1,600 이상, 2,000 이상, 2,500 이상 또는 3,000 이상일 수 있고, 8,000 이하, 6,000 이하, 5,000 이하, 4,000 이하, 3,800 이하, 3,500 이하 또는 3,300 이하일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 면내 위상차(Re) 편차는 600 nm/m 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 면내 위상차(Re) 편차는 600 nm/m 이하, 500 nm/m 이하, 400 nm/m 이하, 300 nm/m 이하 또는 200 nm/m 이하일 수 있고, 5 nm/m 내지 600 nm/m, 5 nm/m 내지 500 nm/m, 10 nm/m 내지 400 nm/m, 10 nm/m 내지 350 nm/m, 10 nm/m 내지 300 nm/m 또는 10 nm/m 내지 200 nm/m일 수 있다. 면내 위상차 편차가 상기 범위를 만족함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론, 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 굴절률 차이를 극대화시켜 빛의 왜곡을 인지할 수 없게 되므로, 우수한 시인성을 확보할 수 있다.
한편, 두께 방향 위상차(Rth, 550 nm)는 필름 두께 방향의 단면에서 봤을 때의 2개의 복굴절인 △Nxz(=｜Nx-Nz｜) 및 △Nyz(=｜Ny-Nz｜)에 각각 필름 두께 d(nm)를 곱하여 얻어지는 값의 평균 값으로 계산된다. 구체적으로, 두께 방향 위상차(Rth)는 하기 수학식 B에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 B]
Figure 112020133474446-pat00006
상기 수학식 B에 있어서,
d는 필름의 두께이고, △Nxz는 Nx 및 Nz의 차의 절대값(△Nxz = ｜Nx-Nz｜)이며, △Nyz는 Ny 및 Nz의 차의 절대값(△Nyz = ｜Ny -Nz｜)이다. 상기 Nx은 면내의 지상축 방향의 굴절률이고, 상기 Ny는 면내의 진상축 방향의 굴절률이며, Nz은 두께 방향의 굴절률이다. 구체적으로, 상기 Nx는 길이 방향(MD)의 굴절률일 수 있고, 상기 Ny는 폭 방향(TD)의 굴절률일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 필름의 두께 방향 위상차(Rth)는 8,000 nm 내지 14,000 nm일 수 있다. 예를 들어, 550 nm의 파장에서 상기 폴리에스테르계 필름의 두께 방향 위상차(Rth)는 8,000 nm 내지 14,000 nm, 8,000 nm 내지 13,500 nm, 8,500 nm 내지 13,000 nm 또는 8,500 nm 내지 12,800 nm일 수 있다. 두께 방향 위상차가 상기 범위를 만족함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론, 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 굴절률 차이를 극대화시켜 빛의 왜곡을 인지할 수 없게 되므로, 우수한 시인성을 확보할 수 있다.
상기 폴리에스테르계 필름은 380 ㎚의 파장에 대한 광투과율이 80% 이상이다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름은 380 ㎚의 파장에 대한 광투과율이 85% 이상, 90% 이상, 80% 내지 99%, 80% 내지 95%, 85% 내지 95% 또는 85% 내지 92%일 수 있다. 380 ㎚의 파장에 대한 광투과율이 상기 범위를 만족함으로써, 우수한 투명성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 광통량은 90% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 광통량은 90% 이상, 90.5% 이상, 91% 이상 또는 91.5% 이상일 수 있고, 90% 내지 99%, 90.5% 내지 98%, 91% 내지 95%, 91% 내지 93%일 수 있다. 광통량이 상기 범위를 만족함으로써, 우수한 투명성을 확보할 수 있다.
상기 광통량은 2장의 편광 필름 사이에 상기 폴리에스테르계 필름을 배치하고, 특정 각도에서 광을 가하였을 때 투과되는 광의 최대 양을 의미한다. 구체적으로, 상기 광통량은 2장의 편광 필름 사이에 상기 폴리에스테르계 필름을 배치하고 상기 편광 필름에 대하여 45° 또는 90°의 각도에서 광을 가하였을 때, 투과되는 광의 최대 양을 의미한다. 본 명세서에 있어서, 상기 광통량은 TES사의 조도계(1334 A)를 이용하여 상기 편광 필름에 대하여 45°의 각도에서 측정하였다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 광통량(S)과 상기 임의의 지점에서의 배향각(θ)은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다. 상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 광통량과 배향각이 하기 수학식 2를 만족함으로써, 시인성 및 이의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
[수학식 2]
S / θ ≥ 30
예를 들어, 상기 수학식 2에 따른 값은 10 내지 30, 13 내지 28 또는 15 내지 27일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 필름의 두께는 30 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 두께는 30 ㎛ 내지 150 ㎛, 40 ㎛ 내지 150 ㎛, 45 ㎛ 내지 145 ㎛, 50 ㎛ 내지 140 ㎛, 55 ㎛ 내지 135 ㎛ 또는 55 ㎛ 내지 130 ㎛일 수 있다. 폴리에스테르계 필름의 두께는 성형성 또는 내구성 향상과 같은 필요에 따라 상기 범위 내에서 선택될 수 있다. 구체적으로, 폴리에스테르계 필름의 두께가 30 ㎛ 미만일 경우 성형성은 우수하나 내구성이 낮을 수 있고, 150 ㎛ 초과일 경우 내구성은 우수하나 성형성이 낮아 보호 필름으로 적용하는 경우 품질이 좋지 않다.
특히, 상기 폴리에스테르계 필름은 필름의 두께에 따라 배향각, 배향각 변화율 및 배향각 편차가 영향을 받지 않으므로, 투명성, 성형성, 내구성 등의 특성이 저하되지 않으면서 우수한 시인성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 두께 편차는 5 ㎛ 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 두께 편차는 4 ㎛ 이하, 3 ㎛ 이하, 2.5 ㎛ 이하, 2 ㎛ 이하 또는 1.8 ㎛ 이하일 수 있고, 0.05 ㎛ 내지 5 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 4 ㎛, 0.1 ㎛ 내지 3 ㎛, 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛ 또는 0.3 ㎛ 내지 1.8 ㎛일 수 있다. 두께 편차가 상기 범위를 만족함으로써, 적절한 위상차 편차를 가지면서 균일한 시인성을 가질 수 있다.
상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 두께(D1)와 상기 임의의 지점에서 ±2,000 mm 이내에 위치한 지점에서의 두께(D2)의 차(D1-D2)는 ±4 ㎛ 이내일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 임의의 지점에서의 두께(D1)와 상기 임의의 지점에서 ±2,000 mm, ±1,800 mm, ±1,500 mm, ±1,300 mm, ±1,000 mm, ±800 mm, ±500 mm, ±300 mm 또는 ±100 mm 또는 ±50 mm에 위치한 지점에서의 두께(D2)의 차(D1-D2)는 ±4 ㎛ 이내, ±3.5 ㎛ 이내, ±3 ㎛ 이내, ±2.5 ㎛ 이내, ±2.3 ㎛ 이내, ±2 ㎛ 이내, ±1.8 ㎛ 이내, ±1 ㎛ 이내 또는 ±0.8 ㎛ 이내일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름의 투습도는 20 g/m2.day 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 투습도는 20 g/m2.day 이하, 18 g/m2.day 이하, 15 g/m2.day 이하, 12 g/m2.day 이하 또는 10 g/m2.day 이하일 수 있고, 0.1 g/m2.day 내지 20 g/m2.day, 0.5 g/m2.day 내지 18 g/m2.day, 1 g/m2.day 내지 15 g/m2.day, 3 g/m2.day 내지 13 g/m2.day, 4 g/m2.day 내지 11 g/m2.day, 4.5 g/m2.day 내지 10 g/m2.day 또는 4.8 g/m2.day 내지 10 g/m2.day일 수 있다. 투습도가 상기 범위를 만족함으로써, 우수한 내구성을 확보할 수 있다. 구체적으로, 상기 범위의 투습도를 갖는 폴리에스테르계 필름은 종래에 보호 필름으로 사용되던 TAC 필름과 비교하여 현저하게 우수한 투습도 특성을 갖는 것으로, 상기 폴리에스테르계 필름을 표시 장치의 보호 필름으로 적용시 외부의 수분 환경으로부터 표시 장치를 효과적으로 보호할 수 있다.
상기 폴리에스테르계 필름의 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 굴절률의 차는 0.08 내지 0.14일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름의 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 굴절률의 차는 0.08 내지 0.14, 0.08 내지 0.13, 0.08 내지 0.125, 0.083 내지 0.115 또는 0.085 내지 0.11일 수 있다. 제 1 방향 및 제 2 방향의 굴절률차가 상기 범위를 만족함으로써, 빛의 왜곡을 인지할 수 없으므로, 우수한 시인성을 확보할 수 있다.
상기 폴리에스테르계 필름은 하기 수학식 C에 따른 길이 방향(MD)의 자외선 내구성(TSMUV)이 80% 이상이다.
[수학식 C]
Figure 112020133474446-pat00007
상기 수학식 C에 있어서,
TSMUV은 MD 방향의 자외선 내구성(%)이고, TSM1은 초기 MD 방향의 인장강도이며, TSM2는 0.68W/m2의 출력으로 48 시간 동안 자외선에 노출시킨 후 측정한 MD 방향의 인장강도이다.
예를 들어, 상기 수학식 C에 따른 자외선 내구성(TSMUV)은 80% 이상 또는 82% 이상일 수 있고, 80% 내지 100% 또는 80% 내지 95%일 수 있다.
또는, 상기 폴리에스테르계 필름은 하기 수학식 D의 폭 방향(TD)의 자외선 내구성(TSTUV)이 80% 이상이다.
[수학식 D]
Figure 112020133474446-pat00008
상기 수학식 D에 있어서,
TSTUV은 TD 방향의 자외선 내구성(%)이고, TST1은 초기 TD 방향의 인장강도이며, TST2는 0.68W/m2의 출력으로 48 시간 동안 자외선에 노출시킨 후 측정한 TD 방향의 인장강도이다.
예를 들어, 상기 수학식 D에 따른 자외선 내구성(TSTUV)은 80% 이상 85% 이상 또는 88% 이상일 수 있고, 80% 내지 100% 또는 80% 내지 95%일 수 있다.
구체적으로, 상기 자외선 내구성은 인장강도를 기준으로 평가하며, 상기 폴리에스테르계 필름이 연신 필름이기 때문에, 방향에 따라 상이한 자외선 내구성을 가질 수 있다.
구현예에 따른 폴리에스테르계 필름은 MD 방향 자외선 내구성(TSMUV) 및 TD 방향 자외선 내구성(TSTUV)이 모두 80% 이상을 만족함으로써, 반복되는 강한 자외선에서도 우수한 내구성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르계 필름은 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 수지는 디카르복실산과 디올이 중축합된 단일중합체 수지 또는 공중합체 수지일 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르계 수지는 상기 단일 중합체 수지 및 공중합체 수지가 혼합된 블렌드 수지일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 폴리에스테르계 수지는 디카르복실산과 디올이 1 : 1의 몰비로 혼합된 것일 수 있다.
상기 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산, 2,5-나프탈렌디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 디페닐카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 디페닐설폰카르복실산, 안트라센디카르복실산, 1,3-사이클로펜탄디카르복실산, 1,3-사이클로헥산디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 헥사하이드로테레프탈산, 헥사하이드로이소프탈산, 말론산, 디메틸말론산, 숙신산, 3,3-디에틸숙신산, 글루타르산, 2,2-디메틸글루타르산, 아디프산, 2-메틸아디프산트리메틸아디프산, 피멜산, 아젤라인산, 세바스산 또는 수베르산, 도데카디카르복실산일 수 있다.
또한, 상기 디올은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 데카메틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 또는 비스(4-하이드록시페닐)설폰일 수 있다.
바람직하게는, 상기 폴리에스테르계 수지는 결정성이 우수한 방향족 폴리에스테르계 수지일 수 있고, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지를 주성분으로 할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름일 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리에스테르계 필름은 폴리에스테르계 수지, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 85 중량% 이상 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상으로 포함할 수 있다.
또는, 상기 폴리에스테르계 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 이외에 다른 폴리에스테르계 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름은 15 중량% 이하의 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 수지를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름은 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 0.1 중량% 내지 5 중량%의 폴리에틸렌나프탈레이트 수지를 포함할 수 있다.
상기 조성 및 함량을 만족함으로써, 폴리에스테르계 필름이 가열, 연신 등을 거치는 제조 공정에서 인장 강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
폴리에스테르계 필름의 제조 방법
다른 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름의 제조 방법은 폴리에스테르계 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계; 상기 미연신 시트를 70℃ 내지 125℃에서 제 1 방향으로 1배 내지 1.5배 연신하고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 3배 내지 5배로 연신하여 연신 필름을 제조하는 단계; 및 상기 연신 필름을 160℃ 내지 230℃에서 열고정하여 폴리에스테르계 필름을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 상기 식 1을 만족한다.
상기 제조된 폴리에스테르계 필름은 상술한 구현예에 따른 폴리에스테르계 필름과 실질적으로 동일한 구성 및 특성을 갖는다.
상기 방법에 의해 최종 제조되는 폴리에스테르계 필름은 앞서 설명한 특성(배향각, 위상차 등)을 만족하도록 조성 및 공정 조건을 조절한다. 구체적으로, 최종 폴리에스테르계 필름이 앞서 설명한 특성을 만족하기 위해서는, 폴리에스테르계 수지의 조성을 조절하고, 이의 압출 온도, 연신 시의 예열 온도, 각 방향별 연신비, 연신 온도, 연신 속도 등을 조절하거나, 연신 이후에 열처리 및 이완을 수행하면서 열처리 온도 및 이완율을 조절할 수 있다.
이하 각 단계별로 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 폴리에스테르계 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조한다.
상기 폴리에스테르계 수지에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 수지를 260℃ 내지 300℃ 또는 270℃ 내지 290℃의 온도에서 용융압출한 후, 냉각시켜 미연신 시트를 제조하였다.
이후, 상기 미연신 시트를 이송하면서 롤에 통과시킨다. 이때, 미연신 시트의 속도 및 토출량을 조절함으로써 목적하는 필름의 두께로 조절할 수 있다.
이후, 상기 미연신 시트를 70℃ 내지 125℃에서 연신한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 연신 단계 이전에 미연신 시트를 예열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 예열 온도의 범위는 상기 폴리에스테르계 수지의 유리전이온도(Tg)를 기준으로 각각 Tg+5℃ 내지 Tg+50℃ 범위를 만족하고, 이와 동시에, 70℃ 내지 90℃의 범위를 만족하는 범위로 결정될 수 있다. 예열 온도가 상기 범위를 만족함으로써, 연신되기에 용이한 유연성을 확보함과 동시에, 연신 중에 파단되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 연신은 70℃ 내지 125℃, 75℃ 내지 120℃, 80℃ 내지 110℃, 85℃ 내지 100℃ 또는 80℃ 내지 100℃에서 수행될 수 있다. 연신 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 파단이 발생할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 제 1 방향의 연신 온도는 75℃ 내지 90℃ 또는 75℃ 내지 85℃일 수 있고, 상기 제 2 방향의 연신 온도는 80℃ 내지 110℃ 또는 80℃ 내지 120℃일 수 있다. 연신 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 파단이 발생할 수 있다.
상기 연신은 제 1 방향으로 1배 내지 1.5배 또는 1배 내지 1.45배의 연신비로 수행되고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 3배 내지 5배, 3.3배 내지 4.8배, 3.5배 내지 4.8배, 4배 내지 4.8배 또는 4.2배 내지 4.5배의 연신비로 수행될 수 있다.
상기 제 1 방향 및 제 2 방향의 연신비의 비율이 1 : 1.5 내지 5.5일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향의 연신비의 비율이 1 : 2 내지 5, 1 : 2.5 내지 4.5 또는 1 : 3.5 내지 4.5일 수 있다. 제 1 방향 및 제 2 방향의 연신비의 비율이 상기 범위를 만족함으로써, 내구성 및 곡률의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 연신 이후에 코팅 공정을 추가로 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 방향으로 연신하기 전에, 또는 상기 제 1 방향으로 연신한 후 상기 제 2 방향으로 연신하기 전에 코팅 공정을 추가로 수행할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 필름에 대전 방지 등과 같은 기능성을 부여할 수 있는 촉진층 등을 형성하는 코팅 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 코팅 공정은 스핀 코팅 또는 인라인 코팅으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 상기 연신 필름을 160℃ 내지 230℃에서 열고정하여 폴리에스테르계 필름을 제조한다.
구체적으로, 상기 열고정은 어닐링일 수 있으며, 165℃ 내지 210℃, 170℃ 내지 200℃, 170℃ 내지 190℃ 또는 175℃ 내지 185℃에서 0.5분 내지 8분, 0.5분 내지 5분, 0.5분 내지 3분 또는 1분 내지 2분 동안 수행될 수 있다. 상기 열고정이 완료된 후, 단계적으로 온도를 하강시킬 수 있다.
상기 연신 단계 이후에 이완하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 이완은 제 1 방향 또는 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 이완은 60℃ 내지 180℃, 80℃ 내지 150℃, 80℃ 내지 120℃ 또는 90℃ 내지 110℃에서 5% 이하의 이완율로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 이완율은 5% 이하, 4% 이하 또는 3% 이하일 수 있고, 0.1% 내지 5%, 0.5% 내지 4% 또는 1% 내지 3%일 수 있다.
보호 필름
또 다른 구현예에 따른 보호 필름은 폴리에스테르계 필름; 및 상기 폴리에스테르계 필름의 일면에 위치한 경화성 수지층을 포함하고, 상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 상기 식 1을 만족한다.
상기 폴리에스테르계 필름에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
구현예에 따른 보호 필름은 상기 폴리에스테르 필름의 일면에 경화성 수지층을 포함함으로써, 충격 흡수에 유리한 효과가 있다.
도 5는 일 구현예에 따른 보호 필름을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 5는 폴리에스테르계 필름(110) 및 상기 폴리에스테르계 필름(110)의 일면에 위치한 경화성 수지층(120)으로 구성된 보호 필름(100)을 예시하고 있다.
구체적으로, 상기 경화성 수지층은 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광경화성 수지는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 열경화성 수지는 우레탄 아크릴레이트 폴리올, 멜라민 아크릴레이트 폴리올, 에폭시 아크릴레이트 폴리올 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화성 수지층은 우레탄 아크릴레이트계 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화성 수지층은 가교제, 대전방지제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가교제는 실란계 가교제일 수 있고, 비닐에톡시실란, 비닐-트리스-(β-메톡시에톡시)실란, 메타크릴로일프로필트리메톡시실란, γ-아미노-프로필트리에톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란 및 트리메톡시실란과 같은 알콕시실란; 트리에폭시실란과 같은 에폭시실란; 부틸아미노실란 및 에폭시-아미노실란과 같은 아미노실란; 및 메틸실란, 디메틸실란, 비닐메틸디메틸사이클로트리실록산, 디메틸실란-옥소사이클로펜탄, 사이클로헥실실란 및 사이클로헥실디실란과 같은 알킬실란; 실란 또는 디실란일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화성 수지층의 두께는 10 nm 내지 200 nm일 수 있다. 예를 들어, 상기 경화성 수지층의 두께는 20 nm 내지 200 nm, 35 nm 내지 180 nm, 50 nm 내지 150 nm, 50 nm 내지 130 nm, 60 nm 내지 120 nm 또는 80 nm 내지 100 nm일 수 있다.
또한, 상기 보호 필름은 필요에 따라 하드코팅층, 접착층 및 이형층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
도 6은 다른 구현예에 따른 보호 필름을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 6은 폴리에스테르계 필름(110), 상기 폴리에스테르계 필름의 일면에 위치한 경화성 수지층(120), 상기 경화성 수지층(120)의 일면에 위치한 하드코팅층(130), 상기 폴리에스테르계 필름(110)의 타면에 위치한 접착층(140) 및 상기 접착층(140)의 일면에 위치한 이형층(150)을 포함하는 보호 필름(100)을 예시하고 있다.
상기 하드코팅층은 광경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 보호 필름은 상기 하드코팅층을 포함함으로써 필름 표면 경도를 향상시킬 수 있으므로, 우수한 내스크래치성을 가질 수 있다.
상기 광경화성 수지는 예를 들어, 아크릴레이트계의 관능기를 갖는 화합물 등의 하나 또는 둘 이상의 불포화 결합을 갖는 화합물을 들 수 있다. 하나의 불포화 결합을 갖는 화합물로는, 예를 들어 에틸(메트)아크릴레이트, 에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 스티렌, 메틸스티렌, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 둘 이상의 불포화 결합을 갖는 화합물로는, 예를 들어 폴리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 본 명세서에서 "(메트)아크릴레이트"는, 메타크릴레이트 및 아크릴레이트를 의미한다.
상기 접착층은 접착제 수지를 포함할 수 있다. 상기 접착제 수지는 예를 들어, 아크릴 단량체 및 카르복실기 함유 불포화 단량체 중에서 선택된 1종 이상이 중합되어 형성된 것일 수 있다. 아크릴 단량체는, 예를 들어, 메틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 글리세롤(메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르(메트)아크릴레이트, 메톡시트리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트 등이 있다. 또한, 카르복실기 함유 불포화 단량체는, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산 등이 있다.
상기 이형층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리프로필렌테레트탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레트탈레이트 필름, 폴리프로필렌나프탈레이트 필름과 같은 폴리에스테르계 필름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보호 필름의 제조 방법
또 다른 구현예에 따른 보호 필름의 제조 방법은 폴리에스테르계 필름을 제조하는 단계; 상기 폴리에스테르계 필름의 일면에 경화성 수지층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 상기 식 1을 만족한다.
상기 폴리에스테르계 필름 및 이의 제조 방법에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 경화성 수지층을 형성하는 단계는 프라이머 조성물을 상기 폴리에스테르계 필름의 일면에 코팅하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 상기 프라이머 조성물은 광경화성 수지 및 열경화성 수지를 포함할 수 있고, 가교제, 대전방지제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 광경화성 수지, 상기 열경화성 수지 및 상기 첨가제에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
상기 코팅은 롤코팅법, 그라비아 코팅법, 스프레이 코팅법 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
표시 장치
또 다른 구현예에 따른 표시 장치는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면에 위치한 폴리에스테르계 필름을 포함하고, 상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 상기 식 1을 만족한다.
상기 폴리에스테르계 필름에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름은 제조 공정상의 조건에 따라 치수를 조절함으로써 표시 장치 특히, 폴더블 디스플레이의 보호 필름으로서 요구되는 특성을 구현할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름은 폴더블 디스플레이에 적용시 다수의 반복되는 폴딩시에도 들뜸 현상에 의한 백화나 크랙과 같은 변형이 거의 발생하지 않으면서 내구성, 투명성 및 시인성의 특성을 유지할 수 있다.
상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
폴리에스테르계 필름의 제조
실시예 1
에틸렌글리콜과 테레프탈산을 1 : 1의 몰비로 적용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(제조사: SKC)를 280℃의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 35℃의 캐스팅롤에서 냉각하여 미연신 시트를 제조하였다.
이후, 상기 미연신 시트를 95℃에서 MD 방향으로 1.1배 연신하고, TD 방향으로 4.3배 연신한 후, 180℃에서 90초 동안 열고정했다. 이후, 130℃에서 TD 방향으로 2%의 이완율로 이완시켜 두께 125 ㎛의 폴리에스테르계 필름을 제조하였다.
실시예 2
에틸렌글리콜과 테레프탈산을 1 : 1의 몰비로 적용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(제조사: SKC)를 280℃의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 35℃의 캐스팅롤에서 냉각하여 미연신 시트를 제조하였다.
이후, 상기 미연신 시트를 95℃에서 MD 방향으로 1.1배 연신하고, TD 방향으로 4.3배 연신한 후, 200℃에서 90초 동안 열고정했다. 이후, 130℃에서 TD 방향으로 2%의 이완율로 이완시켜 두께 80 ㎛의 폴리에스테르계 필름을 제조하였다.
비교예 1
에틸렌글리콜과 테레프탈산을 1 : 1의 몰비로 적용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(제조사: SKC)를 280℃의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 35℃의 캐스팅롤에서 냉각하여 미연신 시트를 제조하였다.
이후, 상기 미연신 시트를 135℃에서 MD 방향으로 1.1배 연신하고, TD 방향으로 4.3배 연신한 후, 230℃에서 90초 동안 열고정했다. 이후, 130℃에서 TD 방향으로 2%의 이완율로 이완시켜 두께 50 ㎛의 폴리에스테르계 필름을 제조하였다.
[실험예]
실험예 1: 인장율
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여, 하기 조건으로 인장강도계(UTM)를 이용하여 인장율을 측정하였다.
- 시편 길이: 50 mm
- 시편 폭: 10 mm
- 시편 두께: 50 ㎛
- 측정 온도: 상온
- 인장 속도: 50 mm/min
- 인장 방향: 폭 방향(TD), 길이 방향(MD) 및 45° 방향
(1) 초기 인장율별 하중 측정
먼저, 상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름의 시편을 상기 3가지 인장 방향에 대하여, 초기 치수 대비 1% 또는 2% 인장시키는 각각의 하중(N1% 및 N2%)을 측정하였다.
도 7은 실시예 1의 폴리에스테르계 필름의 길이 방향(MD)으로 가해지는 하중(N)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이고, 도 8은 실시예 1의 폴리에스테르계 필름의 45° 방향으로 가해지는 하중(N)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다. 이러한 하중에 따른 인장율 곡선으로부터 N1% 및 N2%의 하중을 각각 얻었다.
(2) 하중 지속 시의 최종 인장율 측정
이후, 앞서 측정된 각각의 하중을 상기 3가지 인장 방향에 대하여 시편에 일정하게 20분 동안 가해지도록 유지한 후, 최초 시편 치수 대비 최종 인장율(%)인 S1 내지 S6을 각각 측정하였다.
S1은 N1%를 MD 방향에 대하여 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고, S2는 N2%를 MD에 대하여 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이며, S3은 N1%를 TD 방향에 대하여 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고, S4는 N2%를 TD 방향에 대하여 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이며, S5는 N1%를 45° 방향에 대하여 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고, S6은 N2%를 45° 방향에 대하여 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여 길이 방향(MD)으로 일정한 하중 조건 하에서 시간(s)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여 폭 방향(TD)으로 일정한 하중 조건 하에서 시간(s)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 1 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여 45° 방향으로 일정한 하중 조건 하에서 시간(s)에 따른 인장율(%)의 곡선을 나타낸 것이다.
(3) 식 1 내지 3
상기 (2)에서 얻은 최종 인장율에 따라 하기 식 1 내지 3을 계산하였다.
[식 1]
Figure 112020133474446-pat00009
[식 2]
Figure 112020133474446-pat00010
[식 3]
Figure 112020133474446-pat00011
실험예 2: 폴딩 테스트
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름의 시편에 대하여, 폴딩내구성시험기(folding endurance tester, 상품명: MIT-DA, 제조사: Toyoseiki사)를 이용하여 ASTM D 2176 및 TAPPI T 511에 의거한 MIT 폴딩 테스트(MIT folding test)를 수행하였다.
구체적으로, 상기 폴딩 테스트는 상기 필름 시편의 상면 및 하면에 초박형 글래스를 광학투명접착제(OCA)로 합지하여 적층체를 제조하고, 상기 적층체를 1.5 mm의 곡률 반경으로 15,000회 반복 폴딩한 후 층간 박리의 발생 유무를 확인하였다.
○: 층간 박리가 발생함.
X: 층간 박리가 발생하지 않음.
실험예 3: 눌림(dent) 자국 평가
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름의 시편에 대하여, 코어에 롤 형태로 권취(winding)하고 1주일이 경과된 후, 권출(unwinding) 시에 상기 필름 시편의 표면에 점 형태의 눌림(dent) 자국의 발생 유무를 확인하였다.
○: 눌림 자국이 있음.
X: 눌림 자국이 없음.
구분 초기 인장율(%) 20분 후 인장율(%) 식 1 식 2 식 3
MD TD 45°
실시예 1 실시예 1-1 1 1.00 2.00 1.00 1.62 3.18 1.58
실시예 1-2 2 2.62 5.18 2.58
실시예 2 실시예 2-1 1 1.00 2.00 1.00 1.30 2.18 1.48
실시예 2-2 2 2.30 4.18 2.48
비교예 1 비교예 1-1 1 1.56 2.42 5.54 3.20 5.28 7.24
비교예 1-2 2 4.76 7.70 12.78
구분 층간 박리 유무 눌림 자국 유무
실시예 1 TD X X
MD X X
45° X X
실시예 2 TD X X
MD X X
45° X X
비교예 1 TD O O
MD O X
45° O O
상기 표 1 및 2, 및 도 9 내지 도 11에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 폴리에스테르계 필름은 각 방향에 따른 인장 하중에 대한 변형율이 낮으면서 식 1 내지 3을 만족함으로써 유연성이 우수한 결과를 나타내었다. 또한, 실시예 1 및 2의 폴리에스테르계 필름은 15,000회의 반복 폴딩 후에도 박리 및 필름 표면의 눌림 자국도 발생되지 않았으므로, 높은 유연성과 우수한 외관 특성을 동시에 달성했음을 알 수 있다.
반면, 비교예 1의 폴리에스테르계 필름은 각 방향에 따른 인장 하중에 대한 변형율이 높았다. 또한, 비교예 1의 폴리에스테르계 필름은 15,000회의 반복 폴딩 후에 박리 및 필름 표면의 눌림 자국도 발생되었으므로, 유연성 및 외관 특성이 좋지 않았다.
실험예 4: 두께 편차
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여, 오츠카사의 굴절률계(RETS, 측정파장 550 nm)를 이용하여 두께(㎛)를 측정하고, 이에 대한 두께 편차를 계산하였다.
실험예 5: 면내 위상차 및 두께 방향 위상차
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여, 면내 위상차 및 두께 방향 위상차를 측정하였다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르계 필름에 대하여, 직교하는 이축의 굴절률(Nx, Ny) 및 두께 방향의 굴절률(Nz)을 오츠카사의 굴절률계(RETS-100, 측정파장 550 nm)를 이용하여 측정하고, 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(밀리트론 1245D, 제조사: 파인류프)를 이용해서 측정한 후 단위를 nm로 환산하였다.
하기 수학식 A 및 B에 따라, 상기 측정된 △Nxy(=｜Nx-Ny｜)에 필름의 두께 d(nm)를 곱하여 면내 위상차(Re)를 계산하고, 상기 측정된 △Nxz(=｜Nx-Nz｜) 및 △Nyz(=｜Ny-Nz｜)에 각각 필름 두께 d(nm)를 곱하여 얻어지는 값의 평균 값을 두께 방향 위상차(Rth)로 계산하였다.
[수학식 A]
Figure 112020133474446-pat00012
[수학식 B]
Figure 112020133474446-pat00013
실험예 6: 광통량
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여, TES사의 조도계(1334 A)를 이용하여 광통량을 측정하였다.
실험예 7: 광투과율
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여, 시마츠사의 분광광도계(UV2600, 측정파장: 380 nm)를 이용하여 광투과율을 측정하였다.
실험예 8: 투습도
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 대하여, 모콘사의 투습도 시험기(PERMATRAN_W)를 이용하여 투습도를 측정하였다.
실험예 9: 충격강도
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 폴리에스테르계 필름을 보호필름으로 부착한 휴대기기를 80 cm에서 10회 낙하시켜 액정에 충격이 가해지는 손상의 유무를 평가하였다.
◎: 10회 모두 손상 없음.
○: 7회 내지 9회 손상 없음.
△: 1회 내지 6회 손상 없음.
X: 10회 모두 손상 있음.
구분 두께 편차
(㎛)		 Ro
(nm)		 Rth
(nm)		 광통량
(%)		 광투과율
(%, 380nm)		 투습도
(g/m2.day)		 충격
강도
실시예 1 1.6 11500 12500 92.8 87.8 8.2 ◎
실시예 2 1.2 8300 8300 91.9 86.9 8.3 ◎
비교예 1 1.5 1908 10294 89.0 1.8 17.8 X
표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 폴리에스테르계 필름은 비교예 1의 폴리에스테르계 필름에 비하여 내구성 및 투명성이 우수한 결과를 나타내었다.
구체적으로, 실시예 1 및 2의 폴리에스테르계 필름은 두께 편차, 위상차, 광통량, 광투과율 및 투습도가 모두 바람직한 범위를 만족하고, 충격 강도 결과도 우수하므로, 내구성 및 투명성이 우수함을 알 수 있다.
1: 폴더블 디스플레이 장치
2: 인폴딩 타입의 폴더블 디스플레이 장치
3: 아웃폴딩 타입의 폴더블 디스플레이 장치
a: 인폴딩되는 지점
b: 아웃폴딩되는 지점
100: 보호 필름
110: 폴리에스테르계 필름
120: 경화성 수지층
130: 하드코팅층
140: 접착층
150: 이형층
200: 커버 윈도우
300: 디스플레이 패널

Claims (9)

  1. 면내 제 1 방향에 대하여 하기 식 1을 만족하는, 폴리에스테르계 필름:
    [식 1]
    Figure 112021083833574-pat00030

    상기 식 1에 있어서,
    상기 S1은 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    상기 S2는 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향에 대하여 하기 식 2를 만족하는, 폴리에스테르계 필름:
    [식 2]
    Figure 112020133474446-pat00015

    상기 식 2에 있어서,
    상기 S3은 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    상기 S4는 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 2 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 2 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향을 기준으로 45°인 제 3 방향에 대하여 하기 식 3을 만족하는, 폴리에스테르계 필름:
    [식 3]
    Figure 112020133474446-pat00016

    상기 식 3에 있어서,
    상기 S5는 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    상기 S6은 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 3 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 3 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 S1이 0.1 내지 2.5이고, 상기 S2가 1.5 내지 4.5이고,
    상기 S3이 0.8 내지 2.4이고, 상기 S4가 2.3 내지 7.5인, 폴리에스테르계 필름.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 S1 및 상기 S3는 0.4 내지 0.7 : 1이고,
    상기 S2 및 상기 S4는 0.4 내지 0.7 : 1인, 폴리에스테르계 필름.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 방향의 N1%가 10 N 내지 25 N이고,
    상기 제 1 방향의 N2%가 28 N 내지 50 N이고,
    상기 제 2 방향의 N1%가 25 N 내지 45 N이고,
    상기 제 2 방향의 N2%가 50 N 내지 70 N인, 폴리에스테르계 필름.
  7. 폴리에스테르계 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
    상기 미연신 시트를 70℃ 내지 125℃에서 제 1 방향으로 1배 내지 1.5배 연신하고, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 3배 내지 5배로 연신하여 연신 필름을 제조하는 단계; 및
    상기 연신 필름을 160℃ 내지 230℃에서 열고정하여 폴리에스테르계 필름을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향의 연신비의 비율이 1 : 3.5 내지 4.5이고,
    상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 하기 식 1을 만족하는, 폴리에스테르계 필름의 제조 방법:
    [식 1]
    Figure 112021083833574-pat00031

    상기 식 1에 있어서,
    상기 S1은 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    상기 S2는 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
  8. 삭제
  9. 폴리에스테르계 필름; 및
    상기 폴리에스테르계 필름의 일면에 위치한 경화성 수지층을 포함하고,
    상기 폴리에스테르계 필름이 면내 제 1 방향에 대하여 하기 식 1을 만족하는, 보호 필름:
    [식 1]
    Figure 112021083833574-pat00032

    상기 식 1에 있어서,
    상기 S1은 N1%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    상기 S2는 N2%를 20분 동안 지속한 후의 최종 인장율(%)이고,
    이때, N1%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 1% 인장시키는 하중이고, N2%는 상기 폴리에스테르계 필름을 상기 제 1 방향으로 2% 인장시키는 하중이다.
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