KR102358413B1 - 폴리에스테르 필름 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 공중합 폴리에스테르 수지로 이루어진 필름과 필름의 적어도 일면에 프라이머층을 포함하고, 필름의 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 파장 550nm 영역대의 광손실율이 10% 이하이고, 광축각도의 편차가 ±5˚ 이하인 특징을 가진다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 곡면 디스플레이의 보호 필름으로 사용 시 곡면 엣지부의 들뜸 현상을 방지할 수 있으며, 디스플레이를 이용한 광학식 지문인식의 지문인식율을 높일 수 있다.

Description

폴리에스테르 필름 및 그의 제조방법{POLYESTER FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 스마트폰 디스플레이 보호용도로 사용될 수 있는 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로 광학식 지문인식 기능을 탑재한 곡면 디스플레이에 있어서, 필름의 성분과 광축의 최적화를 통해 우수한 지문인식율과 곡면까지 풀커버가 가능한 폴리에스테르 필름 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 스마트폰은 다양한 기능과 용도를 사용자에게 제공하고 있어 그 시장이 매우 빠르게 성장하고 있다. 이와 같이 빠르게 성장하고 있는 스마트폰은 디자인성과 기능성을 모두 충족시키기 위하여 곡면 타입의 디스플레이 채용이 늘어나고 있고, 동시에 정보보안을 위한 지문인식 기능이 탑재된 스마트폰이 늘어나고 있는 추세이며, 기존에 별도로 구비된 지문인식 부분을 스마트폰에 탑재하던 타입에서 벗어나 디스플레이 자체에 지문인식 기능을 갖는 스마트폰이 출시되고 있다.

이와 같이 디스플레이 자체가 지문인식 기능을 갖는 스마트폰은 별도의 지문인식 센서가 스마트폰 외부로 노출되지 않아 디자인 측면에서 큰 이점을 가지며, 사용자에게 편리함을 제공할 수 있다.

특히, 디스플레이를 이용한 지문인식의 경우에 정전용량방식, 초음파방식, 광학방식으로 분류되며, 이중 디스플레이 자체에 탑재가 가능한 것은 초음파와 광학방식이다. 초음파방식의 경우, 이물질에 의한 오류가 적다는 장점이 있으나, 초음파 센서가 고가인 단점을 가진다. 이에 대부분의 디스플레이를 이용한 지문인식 방식의 스마트폰에서는 광학방식을 채택하고 있다. 광학방식을 통해 디스플레이에서 지문을 인식하는 방식의 스마트폰은 디스플레이 최외각에 1장의 편광판이 들어가는데, 이 때 보호필름과 편광판의 광축이 일치하지 않을 경우, 광손실이 발생하여, 지문인식이 잘 되지 않는 문제가 있다.

예컨대, 한국 공개특허 10-2018-0080747은 휴대폰 액정 보호필름에 관한 것으로, PET 필름 원단을 이용하여 액정 화면을 보호하는 필름을 제공한다. 그러나 상기 특허는 일반 PET 필름을 사용하여 유연도가 좋지 못해 굴곡을 가지는 화면 엣지의 곡면부에서 들뜨는 현상이 발생되며, 광축 편차 발생의 문제로 광학방식의 디스플레이 지문인식에서의 지문인식율이 저하되는 문제를 가진다.

이와 같이, 기존의 보호필름으로 사용되는 PET 필름은 유연도가 좋지 못해 화면 엣지 곡면에 부착 시 들뜨는 현상이 발생되며, 또한 이축 연신으로 인한 광축의 편차로, 디스플레이 방식의 광학식 지문인식에는 사용이 어려운 단점이 있다. 이와 같은 문제를 가지는 PET 필름을 대체하고자 유리나 TPU(우레탄) 소재가 사용되고 있으나, 유리의 경우 가격이 비싸고 충격에 쉽게 부서지는 단점이 있으며, 또한 TPU의 경우 부착이 어렵고, 스크래치가 발생하기 쉬우며, 쉽게 찢어지는 문제가 있다.

한국 공개특허 10-2018-0080747

본 발명의 목적은 곡면 디스플레이에 사용 시 엣지부와 같은 곡률을 가지는 부위에서 들뜸 현상을 억제할 수 있는 폴리에스테르 필름을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 제조방법을 최적화하여 필름의 광축을 제어함으로써, 지문인식 기능이 우수한 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.

상기 목적은, 공중합 폴리에스테르 수지로 이루어진 필름과 필름의 적어도 일면에 프라이머층을 포함하고, 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에 대한 파장 550nm 영역대의 광손실율이 10% 이하이고, 광축각도의 편차가 ±5˚ 이하인 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.

바람직하게는, 공중합 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성 유도체와 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분으로 공중합된 것일 수 있다.

바람직하게는, 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 및 1,4-시클로헥산디카르복실산 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

바람직하게는, 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분은 에틸렌글리콜 70 내지 99몰%와 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로판디올 및 부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나를 1 내지 30몰% 포함할 수 있다.

바람직하게는, 폴리에스테르 필름은 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 연신비가 하기 수학식 1 및 2를 만족할 수 있다.

(수학식 1)

0.3≤종방향 연신비/횡방향 연신비≤0.6

(수학식 2)

2배≤종방향 연신비≤4배

바람직하게는, 폴리에스테르 필름은 광학식 지문인식 타입에서의 지문인식율이 98% 이상일 수 있다.

바람직하게는, 폴리에스테르 필름은 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 유연도가 15gr 이하일 수 있다.

바람직하게는, 폴리에스테르 필름의 두께는 25~100㎛일 수 있다.

바람직하게는, 폴리에스테르 필름은 이축 연신된 필름일 수 있다.

바람직하게는, 프라이머층은 폴리우레탄계 바인더 또는 아크릴계 바인더를 주성분으로 할 수 있고, 또한 프라이머층의 두께는 5 내지 200nm일 수 있다.

바람직하게는, 폴리에스테르 필름의 헤이즈는 1.5% 이하이며, 투과율은 90% 이상일 수 있다.

바람직하게는, 공중합 폴리에스테르 수지는 공중합 폴리에스테르 수지 100중량%에 대해 입자 2 내지 20 중량%를 더 포함할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 입자는 평균 직경이 1 내지 10㎛인 실리카 입자일 수 있다.

또한, 상기 목적은, 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성 유도체와 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분을 가열 반응시켜 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 형성하는 단계, 생성된 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체에 중축합 촉매 및 인산계열의 열안정제를 첨가하고 중축합 반응시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 형성하는 단계, 공중합 폴리에스테르 수지를 압출한 다음 종방향으로 연신하여 1축 연신된 필름을 제조하는 단계, 1축 연신된 필름 상에 프라이머층을 코팅하는 단계, 프라이머층이 코팅된 1축 연신된 필름을 횡방향으로 연신하여 2축 연신된 필름을 제조하는 단계 및 2축 연신된 필름을 열처리하는 단계를 포함하는 폴리에스테르 필름의 제조방법에 의해 달성된다.

바람직하게는, 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분은, 에틸렌글리콜 70 내지 99몰%와 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로판디올 및 부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나를 1 내지 30몰% 포함할 수 있다.

바람직하게는, 열처리하는 단계는 190 내지 220℃에서 열처리하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 1축 연신하는 단계 및 2축 연신하는 단계는 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 연신비가 상술한 수학식 1 및 2를 만족하는 것일 수 있다.

또한 상기 목적은, 상술한 폴리에스테르 필름이 광학식 지문인식이 가능한 곡면 디스플레이의 보호필름 용도로 사용되는 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 종래의 PET 수지가 아닌 본 발명에서 제조되는 공중합 폴리에스테르 수지를 사용함으로써, 유연도를 향상시켜 곡면 디스플레이 타입의 광학식 지문인식 스마트폰의 전면보호가 가능하고, 곡면 디스플레이에서 곡면 엣지부의 들뜸 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 제조공정을 최적화하여 광축을 제어함으로써 곡면 디스플레이를 이용한 광학식 지문인식 타입에서의 지문인식율을 높일 수 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 공중합 폴리에스테르 수지로 이루어진 필름과 필름의 적어도 일면에 프라이머층을 포함하고, 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에 대한 파장 550nm 영역대의 광손실율이 10% 이하이고, 광축각도의 편차가 ±5˚ 이하이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 필름의 주요 소재로 공중합 폴리에스테르 수지를 사용한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름을 구성하는 공중합 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성 유도체와 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분으로 공중합된 수지이며, 이때 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분은 에틸렌글리콜(제1 글리콜)과 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로판디올 및 부탄디올 중에서 선택되는 적어도 하나의 디올(제2 글리콜)을 포함한다. 이때, 디올 성분 중에서 에틸렌글리콜 이외의 물질은 네오펜틸글리콜인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 및 1,4-시클로헥산디카르복실산 중에서 선택된 물질인 것이 바람직하다. 이때, 디카르복실산은 테레프탈산인 것이 바람직하다.

상술한 구성을 채용하고 제조공정의 조건 변경을 통해 곡면 디스플레이의 엣지 들뜸 현상을 억제하고, 광학식 지문인식에 적합한 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 공중합 폴리에스테르 수지는 테레프탈산 또는 에스테르 형성 유도체와 에틸렌글리콜을 포함한 디올 성분을 중축합 촉매 및 열안정제의 존재 하에서 중축합 반응시켜 형성된다.

이때, 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분 중, 에틸렌글리콜(제1 글리콜) 이외의 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로판디올 및 부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나의 디올(제2 글리콜)은 1 내지 30몰%로 함유하는 것이 바람직하다. 즉, 디올 성분은 에틸렌글리콜(제1 글리콜) 70 내지 99몰% 및 그 외 디올 성분(제2 글리콜)을 1 내지 30몰% 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름의 제조방법의 흐름도인 도 1을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름의 제조방법은 가열 반응을 통해 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 형성하는 단계(S101), 중축합 반응을 통해 공중합 폴리에스테르 수지를 형성하는 단계(S102), 종방향으로 1축 연신하는 단계(S103), 1축 연신된 필름의 일면에 프라이머층을 형성하는 단계(S104), 횡방향으로 2축 연신하는 단계(S105) 및 열처리하는 단계(S106)를 포함한다.

먼저, 가열 반응을 통해 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 형성하는 단계(S101)는 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성 유도체와 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분을 260 내지 300℃에서 가열 반응시켜 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 형성하는 단계이다.

이때, 디올 성분은 에틸렌글리콜(제1 글리콜) 70 내지 99몰%를 포함하고, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로판디올 및 부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나의 디올(제2 글리콜)을 1 내지 30몰% 포함하는 것이 바람직하다. 제2 글리콜 성분이 1몰% 미만일 경우에는 필름의 유연도가 높아져 곡면 디스플레이 스마트폰에 부착할 경우, 엣지 들뜸 현상이 발생될 우려가 있고, 30몰%를 초과할 경우에는 표면경도가 낮아져 내스크래치성이 저하되기 때문이다.

다음으로, 중축합 반응을 통해 공중합 폴리에스테르 수지를 형성하는 단계(S102)는 S101 단계에서 생성된 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 중축합 촉매와 인산계열의 열안정제 등 각종 첨가제 및 에틸렌글리콜에 분산된 입자 존재 하에서 통상 280 내지 310℃에서 중축합 반응시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 형성하는 단계이다.

또한, S102 단계에서 사용되는 중축합 촉매는 안티몬 화합물, 티탄화합물 및 게르마늄 화합물 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하며, 이 중 산화안티몬, 안티몬아세테이트 등의 글리콜 가용성 안티몬 화합물이 더욱 바람직하다.

이때, 중축합 촉매의 함량은 공중합 폴리에스테르 수지에 대해 150 내지 350ppm인 것이 바람직하다. 만일, 중축합 촉매의 첨가량이 150ppm 미만인 경우에는 중합시간이 길어지고, 고유점도(IV) 증가속도가 현저히 감소하여, 원하는 분자량의 폴리머를 얻기가 어려우며, 이를 극복하기 위해서는 중축합 온도를 고온으로 유지해야 하므로 부반응 생성물에 의한 착색현상이 일어나게 되고, 필름 제조시 헤이즈(Haze)는 좋아지지만 필름 제조시의 롤과의 마찰계수가 떨어져 필름의 주행성을 나쁘게 하는 단점을 가진다. 또한, 중축합 촉매의 첨가량이 350ppm을 초과하게 되면, 중축합 반응시간은 단축되나 분자량이 균일하지 않고 착색된 폴리머를 얻게 되는 폐단이 있으며, 필름 제조 시 헤이즈가 나빠지며 조대 입자가 형성되는 원인이 된다.

또한, S102 단계에서 사용되는 열안정제는 인산계열 화합물인 것이 바람직하고, 예컨대, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스포노아세테이트 또는 인산이다.

이때, 열안정제의 함량은 공중합 폴리에스테르 수지에 대해 100 내지 300ppm인 것이 바람직하다. 열안정제의 함량이 100ppm 미만인 경우에는 부반응에 의한 생성물이 증가하여 폴리머를 착색시키고 내열성이 떨어지게 되어 바람직하지 않고, 반대로 300ppm을 초과하여 사용하면 중축합 반응이 지연되고, 부반응물이 증가하여 착색 및 폴리머 필터의 라이프 리사이클과 필름 제조공정에서 LIP 소제 주기를 단축시키는 원인이 되어 바람직하지 않다.

또한, S102 단계에서는 필름 주행성 확보를 위해서 입자를 첨가할 수 있다. 이때, 입자는 실리카 입자인 것이 바람직하다. 입자의 함량은 공중합 폴리에스테르 수지 100 중량%를 기준으로 2 내지 20 중량%인 것이 바람직하다. 입자의 함량이 2중량% 미만일 경우에는 충분한 필름의 주행성 확보가 어렵고, 반대로 입자의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 필름의 표면이 매우 거칠어져 성형품의 외관성을 확보하기 어렵고, 필름 연신 시 입자에 의한 필름 파단이 발생할 우려가 있다.

또한, 입자의 평균 직경은 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 입자의 평균 직경이 1㎛ 미만일 경우에는 입자끼리 응집현상이 일어나기 쉽고 균일한 입자를 얻기가 어려우며, 필름의 주행성을 확보하기 어렵고, 반면에 입자의 평균 직경이 10㎛를 초과할 경우에는 필름 표면 거칠기가 커져, 성형품의 외관을 확보하기가 어렵다.

또한, 제조된 공중합 폴리에스테르 수지는 진공 드라이어를 이용하여 6 내지 9시간 동안 150 내지 170℃에서 충분히 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 때 필요에 따라서는 예비결정화를 실시할 수도 있다.

다음으로, 종방향으로 1축 연신하는 단계(S103)는 S102 단계에서 형성된 공중합 폴리에스테르 수지를 진공 건조 후에 압출기로 용융하고 피드블럭을 거쳐 티다이(T-DIE)를 통해 시트상으로 압출하고, 정전인가법(Pinning)으로 캐스팅 드럼에 밀착시키고 냉각롤로 냉각, 고화시켜 미연신 시트를 얻고, 미연신 시트를 시트의 유리전이온도 이상으로 가열된 롤에서 롤과 롤 사이에서 주속비 차를 통해 종방향(MD방향)으로 연신하여 1축 연신된 필름을 제조하는 단계이다.

다음으로, 1축 연신된 필름의 일면에 프라이머층을 형성하는 단계(S104)는 Bar타입, 그라비아, 슬롯다이 등의 여러가지 방식의 코팅방법으로 프라이머층을 형성할 수 있다.

이때, 프라이머층은 폴리우레탄계 바인더 또는 아크릴계 바인더를 주성분으로 하며 가교제로 옥사졸린계, 카보드이미드계, 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 가교제를 포함할 수 있다.

또한, 프라이머층의 두께는 5 내지 200nm인 것이 바람직하다. 프라이머층의 두께가 5nm 미만인 경우 프라이머층 상에 도포되는 코팅층과의 접착력이 낮아지고, 200nm를 초과하는 경우 굴절율 차이로 인해 레인보우가 시인되기 때문에 위 범위로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 횡방향으로 2축 연신하는 단계(S105)는 S104 단계에서 얻어진 프라머층이 형성된 1축 연신된 필름을 재연신하여 2축 연신된 필름을 제조하는 단계이다. 이때, 연신은 1축 연신 방향에 수직방향(TD)으로 연신하며, 이때 연신온도는 텐터를 기준으로 연신존 초기에는 100~130℃, 말기 130~160℃로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, S103 단계 및 S105 단계에서, 종방향(MD)과 TD(횡방향)의 연신비는 아래의 수학식 1 및 2를 만족한다.

(수학식 1)

0.3≤종방향 연신비(MD)/횡방향 연신비(TD)≤0.6

(수학식 2)

2배≤종방향 연신비(MD)≤4배

수학식 1과 관련하여, 횡방향(TD)의 연신비가 낮아져 수학식 1의 값이 0.6을 초과하는 경우 보잉현상이 커지므로 광축편차가 발생하고, 특정이상 연신비가 높아져 수학식 1의 값이 0.3 미만이 될 경우에는 파단발생의 위험이 커지며, 과도한 연신에 의한 연신결정화 증가로 필름의 유연도가 불량하여 스프링백이 발생하고, 설비상 한계가 있다.

또한, 종방향(MD)의 연신비가 2배 미만인 경우에는 연신불균일에 의한 연신무라 결점이 발생하고, 종방향의 연신비가 4배를 초과할 경우에는 보잉현상에 의한 광축의 편차가 커지는 문제가 발생한다.

다음으로, 2축 연신된 필름을 열처리하는 단계(S106)는 2축 연신된 필름을 190 내지 220℃에서 열처리하여 이축 연신된 폴리에스테르 필름을 제조한다. 특히, 열처리의 경우, 190℃ 미만으로 할 경우, 열수축이 커져 고객사 가공공정에서 컬(Curl) 발생의 우려가 있고, 220℃를 초과할 경우에는 보잉현상이 심해져 광축의 편차가 커지므로, 광학식 지문인식에는 적용이 어렵다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 광축의 편차가 ±5˚이하인 것이 바람직하다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 별도의 지문인식 모듈을 사용하는 것이 아니라, 디스플레이 자체에 광학방식 지문인식 기능을 가지는 디스플레이에 사용되는 보호 필름으로 사용될 수 있으므로, 광축의 편차가 ±5˚를 초과하는 경우 지문이 인식되지 않거나 지문인식에 소요되는 시간이 증가하게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에 대한 파장 550nm 영역대의 광손실율이 10% 이하인 것이 바람직하다. 광손실율이 10%를 초과하는 경우 디스플레이에 접촉한 지문이 제대로 인식되지 않거나 지문인식에 소요되는 시간이 증가하게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 유연도가 15gr 이하인 것이 바람직하다. 유연도가 15gr을 초과하는 경우 스프링백 현상이 발생하게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 25~100㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 폴리에스테르 필름의 두께가 25㎛ 미만인 경우 보호성이 떨어지는 문제를 가지며, 100㎛ 초과인 경우 성형성이 떨어지는 문제를 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 헤이즈가 1.5% 이하인 것이 바람직하다. 헤이즈가 1.5% 초과인 경우 광학식 지문인식 타입의 디스플레이를 이용한 지문인식 과정에서 높은 헤이즈로 인해 지문이 제대로 인식되지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 투과율이 90% 이하인 것이 바람직하다. 투과율이 90% 미만인 경우 마찬가지로 접촉한 지문이 제대로 인식되지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 광학식 지문인식 타입에서의 지문인식율이 98% 이상인 것이 바람직하다. 지문인식율이 98% 미만인 경우 사용자의 지문이 인식되지 않거나 잘못된 지문을 인식할 수 있으며, 지문인식에 소요되는 시간이 증가할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 설명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

[실시예 1]

공중합 폴리에스테르 수지는, 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분을 270℃에서 가열 반응시켜 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 형성하는 1단계 반응과 생성된 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 안티몬 화합물 촉매와 인산계열의 열안정제 등 각종 첨가제 및 에틸렌글리콜에 분산된 실리카 입자 존재 하에 290℃에서 원만한 중축합 반응에 의해 액상의 PET를 생성하는 2단계 반응에 의해 제조된다. 이때, 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분은 에틸렌글리콜 99몰%와 네오펜틸글리콜 1몰%를 첨가하여 제조한다.

상기에서 제조된 공중합 폴리에스테르 수지를 진공 드라이어를 이용하여 7시간 동안 160℃에서 건조시킨다. 이후 건조된 공중합 폴리에스테르 수지를 압출기로 용융시키고 피드블럭과 티다이를 통하여 캐스팅 드럼(냉각 드럼)에 정전기인가법으로 밀착시켜 무정현 미연신의 시트를 만들고, 이를 다시 가열하여 95℃에서 종방향(필름 진행방향)으로 2.5배 연신시킨 후, 시트의 폴리에스테르 수지층의 일면에 굴절율이 1.5인 프라이머층 코팅액을 그라비어를 이용해서 100nm 두께로 코팅하였다. 이때, 프라이머층 코팅에 사용되는 코팅액은 우레탄계 바인더 30중량%, 옥사졸린계 경화제 15중량%, 실리카 입자 1중량%, 불소계 계면활성제 5중량%, 물 49중량%로 제조된다. 이후 필름진행방향의 횡방향(수직 방향)으로 130℃온도에서 5배 연신한 후에 200℃에서 열처리하여 필름을 제조하였다. 이때 필름의 두께는 50㎛가 되도록 하였다.

[실시예 2]

에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분에서 에틸렌글리콜 70몰%와 네오펜틸글리콜 30몰%을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 3]

종방향으로 2배, 횡방향으로 6.5배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 4]

종방향으로 2배, 횡방향으로 3.4배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 5]

종방향으로 4배, 횡방향으로 13배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 6]

종방향으로 4배, 횡방향으로 6.8배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 7]

횡방향 연신 후, 열처리를 190℃에서 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[실시예 8]

횡방향 연신 후, 열처리를 220℃에서 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

폴리에스테르 수지 제조시에 네오펜틸글리콜을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 2]

폴리에스테르 수지 제조시에 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분에서 에틸렌글리콜 99.5몰%와 네오펜틸글리콜 0.5몰% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 3]

폴리에스테르 수지 제조시에 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분에서 에틸렌글리콜 68몰%와 네오펜틸글리콜 32몰% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 4]

종방향으로 1.5배, 횡방향으로 3배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 5]

종방향으로 4.5배, 횡방향으로 7.5배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 6]

종방향으로 2.5배, 횡방향으로 3.9배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 7]

종방향으로 2.5배, 횡방향으로 9배 연신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 8]

횡방향 연신 후, 열처리를 180℃에서 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

[비교예 9]

횡방향 연신 후, 열처리를 230℃에서 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름을 제조하였다.

실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 9에서 제조된 필름에 대하여, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

[실험예]

(1) 스프링백성

A4 사이즈의 필름에서 우레탄 코팅층의 일면에 두께가 약 20㎛인 실리콘 점착제를 코팅 한 후에 10R의 곡면을 가지는 유리에 부착 후, 박리 또는 기포 발생을 관찰한다.

양호: 박리 또는 기포 발생 없음

불량: 박리 또는 기포 발생

(2) 광손실율

필름을 가로 5cm, 세로 5cm로 재단한 후에 편광필름 2장을 100% 투과상태(비 크로스니콜)로 만든 후, 그 사이에 필름을 횡방향(TD)기준 45˚ 방향으로 회전하여 위치시킨다. 이후 아래에서 파장 550nm의 빛을 투과시키고 반대편에서 광량계로 통과된 광량을 측정한다. 그리고 측정된 광량으로부터 수학식 3을 통해 광손실율을 계산한다.

(수학식 3)

광손실율 = (필름 장착전 광량 - 필름 장착후 광량)/필름 장착전 광량 X 100%

광손실율 측정에 있어서, 손실율의 특성 상 횡방향과 종방향의 손실율과 45˚, 90˚, 180˚, 270˚, 360˚에서의 손실율은 모두 동일하다.

(3) 광축 측정

실험예 2의 광손실율 측정에서, 필름을 편광필름 사이에서 회전시켰을 때, 광손실율이 가장 낮은 각도를 광축으로 읽는다. 이때, 종방향(TD)을 0˚로 기준한다.

(4) 연신무라

필름을 A4 사이즈로 제단 한 후에, 편광필름 2장 사이에 필름을 끼운 후, 백색 LED 광원에서 육안 보았을 때, 아래의 기준으로 판단한다.

강: 필름의 변형이 보인다.

중: 필름의 변형은 없으나, 색차가 보인다.

약: 색차가 보이지 않는다.

(5) 연필경도

연필경도는 JIS K 5400, 5600 규격에 준하여, Pencil Hardness Tester(유유계기교역상사)에서 제작된 평가기기를 이용하여, 상온에서 측정하였으며, 미쓰비시(Mitsubishi)에서 제작된 경도 보증용 연필 중, 6B~6H 경도 범위를 사용하였다. 측정 과정은 아크릴계 하드코팅을 2㎛ 두께로 필름에 코팅한 후에 5회 측정하여, 육안으로 눌림, 흠집이 발생하는지 확인하였다. 5회 중에서 3회이상 눌림, 흠집이 발생하는 경우, 실패(fail) 처리하고, 2회까지 발생하는 것은 성공(OK)으로 판정하였다. 육안으로 파단을 식별하기 어려울 경우 현미경을 이용하여 확인하였다.

(6) 지문인식율

필름을 두께 50㎛의 OCA에 라미네이팅하고, TD방향기준 45˚ 각도로 스마트폰(광학식 지문인식이 탑재된 스마트폰, appo社 R17모델) 크기로 재단한 후에 스마트폰에 부착한다. 이 후, 100회 지문인식을 했을 때의 지문인식율을 아래의 수학식 4로 계산한다.

(수학식 4)

지문인식율 = 지문인식 성공횟수/100회 X 100%

(7) 컬(Curl) 발생

필름의 일면에 아크릴계 하드코팅을 2㎛ 두께로 코팅한 후, 120℃에서 1분간 건조 및 UV경화를 실시하여, 필름을 만들었을 때, Curl 발생유무를 체크한다.

(8) 유연도

필름을 세로 100mm, 가로 3.81mm로 자른 후, 유연도 측정기(T5000, 토요세이키)를 사용하여 필름의 유연도를 측정하였다.

구분	스프링 백성	연신무라	광축 편차	광손실율	지문 인식율	컬 발생	연필경도	유연도 (gr)
실시예1	양호	양호	±3˚	7%	100%	미발생	2H	5.2
실시예2	양호	양호	±3˚	7%	100%	미발생	2H	3.7
실시예3	양호	양호	±1˚	8%	100%	미발생	2H	5.0
실시예4	양호	양호	±4˚	8%	100%	미발생	2H	4.7
실시예5	양호	양호	±1˚	8%	100%	미발생	2H	6.7
실시예6	양호	양호	±3˚	8%	100%	미발생	2H	5.8
실시예7	양호	양호	±2˚	8%	100%	미발생	2H	5.1
실시예8	양호	양호	±5˚	9%	100%	미발생	2H	5.3
비교예1	불량	양호	±3˚	7%	100%	미발생	2H	18.2
비교예2	불량	양호	±3˚	7%	100%	미발생	2H	16.7
비교예3	양호	양호	±3˚	7%	100%	미발생	B	5.3
비교예4	양호	불량	±3˚	7%	100%	미발생	2H	5.6
비교예5	불량	양호	±9˚	15%	80%	미발생	2H	17.1
비교예6	양호	양호	±10˚	25%	65%	미발생	2H	5.9
비교예7	불량	양호	±1˚	8%	100%	미발생	2H	16.9
비교예8	양호	양호	±2˚	7%	100%	발생	2H	5.7
비교예9	양호	양호	±15˚	32%	30%	미발생	2H	5.2

표 1에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 8의 경우, 네오펜틸글리콜을 1 내지 30몰%로 포함하여 공중합을 실시하고 종방향 및 횡방향의 연신비가 수학식 1 및 2를 만족함으로써, 스프링백성과 광축편차, 광손실율 및 지문인식율 등에서 모두 우수한 필름을 제공할 수 있음을 알 수 있다.

반면에, 비교예 1의 경우, 유연도가 상승하여 스프링백성이 불량함을 알 수 있고, 또한 비교예 2의 경우에도 유연도가 상승하여 비교예 1과 마찬가지로 스프링백성이 불량함을 알 수 있다.

또한, 비교예 3은 네오펜틸글리콜을 과다하게 넣음으로써, 연필경도가 나빠져 내스크래치성이 저하되는 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 4는 종방향(MD)의 연신비가 낮아, 연신무라가 발생한 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 5는 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 과도한 연신으로, 연신결정화에 따른 유연도가 상승하여 스프링백성이 불량해짐과 동시에 광축편차가 크게 발생함에 따라 지문인식율이 낮아짐을 알 수 있다.

또한, 비교예 6은 종방향 대비 횡방향(TD)의 연신비가 낮아 수학식 1의 값이 0.6을 초과함으로써, 필름의 보잉이 심해져 광축편차가 발생하고, 광손실율을 증가하며, 지문인식율이 낮아진 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 7은 종방향 대비 횡방향(TD)의 연신비가 너무 커 수학식 1의 값이 0.3 미만인 것으로서, 스프링백성이 불량한 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 횡방향(TD)의 과도한 연신에 의한 연신결정화 증가로 필름의 유연도가 불량해지기 때문이다.

또한, 비교예 8은 열처리 온도가 낮아 높은 열수축율로 인해 컬(Curl)이 발생한 반면, 열처리 온도가 높은 비교예 9는 보잉이 심해져 광축편차가 높아지고, 광손실율이 증가하며, 지문인식율이 낮아진 것을 알 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 필름은 지문을 인식하는 디스플레이를 채용한 스마트폰에 사용되는 보호용 필름으로 사용될 수 있으며, 커브드 형태의 디스플레이에서 엣지 굴곡부의 박리 현상(스프링백)을 억제하고, 동시에 공중합 폴리에스테르 수지를 사용하면서 광축제어를 위해 수학식 1 및 2를 만족시킴으로써 광학식 지문인식의 지문인식율을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

1. 공중합 폴리에스테르 수지로 이루어진 필름과,
   상기 필름의 적어도 일면에 프라이머층을 포함하고,
   종방향(MD) 및 횡방향(TD)에 대한 파장 550nm 영역대의 광손실율이 10% 이하이고,
   광축각도의 편차가 ±5˚ 이하이고,
   상기 프라이머층은 아크릴계 바인더 와 옥사졸린계, 카보드이미드계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 가교제를 포함하는, 폴리에스테르 필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공중합 폴리에스테르 수지는,
   디카르복실산 또는 그 에스테르 형성 유도체와 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분으로 공중합된 것인, 폴리에스테르 필름.
3. 제2항에 있어서,
   상기 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 및 1,4-시클로헥산디카르복실산 중에서 선택되는 적어도 하나인, 폴리에스테르 필름.
4. 제2항에 있어서,
   상기 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분은,
   에틸렌글리콜 70 내지 99몰%와 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로판디올 및 부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나를 1 내지 30몰% 포함하는, 폴리에스테르 필름.
5. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 필름은 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 연신비가 하기 수학식 1 및 2를 만족하는, 폴리에스테르 필름.
   (수학식 1)
   0.3≤종방향 연신비/횡방향 연신비≤0.6
   (수학식 2)
   2배≤종방향 연신비≤4배
6. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 필름은 광학식 지문인식 타입에서의 지문인식율이 98% 이상인, 폴리에스테르 필름.
7. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 필름은 종방향(MD)과 횡방향(TD)의 유연도가 15gr 이하인, 폴리에스테르 필름.
8. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 필름의 두께는 25~100㎛인, 폴리에스테르 필름.
9. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 필름은 이축 연신된 필름인, 폴리에스테르 필름.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머층의 두께는 5 내지 200nm인, 폴리에스테르 필름.
12. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 필름의 헤이즈는 1.5% 이하이며, 투과율은 90% 이상인, 폴리에스테르 필름.
13. 제1항에 있어서,
    상기 공중합 폴리에스테르 수지는 공중합 폴리에스테르 수지 100중량%에 대해 입자 2 내지 20 중량%를 더 포함하는, 폴리에스테르 필름.
14. 제13항에 있어서,
    상기 입자는 평균 직경이 1 내지 10㎛인 실리카 입자인, 폴리에스테르 필름.
15. 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성 유도체와 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분을 가열 반응시켜 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체를 형성하는 단계;
    상기 생성된 비스하이드록시에틸렌 테레프탈레이트 또는 그 저중합체에 중축합 촉매 및 인산계열의 열안정제를 첨가하고 중축합 반응시켜 공중합 폴리에스테르 수지를 형성하는 단계;
    상기 공중합 폴리에스테르 수지를 압출한 다음 종방향으로 연신하여 1축 연신된 필름을 제조하는 단계;
    상기 1축 연신된 필름 상에 프라이머층을 코팅하는 단계;
    상기 프라이머층이 코팅된 1축 연신된 필름을 횡방향으로 연신하여 2축 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
    상기 2축 연신된 필름을 열처리하는 단계;
    를 포함하는, 폴리에스테르 필름의 제조방법으로서,
    상기 필름의 광축각도의 편차가 ±5˚ 이하이고,
    상기 프라이머층은 아크릴계 바인더와 옥사졸린계, 카보드이미드계 및 멜라민계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 가교제를 포함하는, 폴리에스테르 필름의 제조방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 에틸렌글리콜을 포함하는 디올 성분은, 에틸렌글리콜 70 내지 99몰%와 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 프로판디올 및 부탄디올 중에서 선택된 적어도 하나를 1 내지 30몰% 포함하는, 폴리에스테르 필름의 제조방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계는 190 내지 220℃에서 열처리하는 것인, 폴리에스테르 필름의 제조방법.
18. 제15항에 있어서,
    상기 1축 연신하는 단계 및 상기 2축 연신하는 단계는,
    종방향(MD)과 횡방향(TD)의 연신비가 하기 수학식 1 및 2를 만족하는 것인, 폴리에스테르 필름의 제조방법.
    (수학식 1)
    0.3≤종방향 연신비/횡방향 연신비≤0.6
    (수학식 2)
    2배≤종방향 연신비≤4배
19. 제1항 내지 제9항 및 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 필름은 광학식 지문인식이 가능한 곡면 디스플레이의 보호필름 용도로 사용되는, 폴리에스테르 필름.

Images