KR20060009619A - 연속식 회전 코팅을 이용한 광학 필터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스플레이용 광학 필터의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편광자 및 상기 편광자의 양측에 투명 보호층이 형성된 편광 필름을 소정 크기로 절단하고, 상기 절단된 편광 필름에 기능성 물질이 포함된 코팅액을 회전 코팅 후 경화하여 편광 필름에 기능성 필름을 도입하여 제조되는 광학 필터의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기 코팅액의 조성을 달리하여 회전 코팅 및 경화 공정을 반복적으로 수행하여, 상기 편광 필름에 대전 방지, 미반사, 무반사, 표면 강화 및 눈부심 방지층과 같은 여러 가지 기능을 가진 다층의 코팅막을 도입할 수 있을 뿐만 아니라, 10 ㎛ 이하의 초박막으로 제조할 수 있다. 이와 더불어, 절단 공정을 미리 수행함에 따라 원하는 부분만을 코팅할 수 있어 제조비가 저감되는 효과가 있다.
광학 필터, 편광 필름, 편광자, 투명 보호층, 회전 코팅, 경화 공정
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 광학 필터의 370 nm에서 780 nm에서의 반사율을 나타내는 그래프이고,
도 2a는 본 발명의 실시예 1 내지 4에서 광학 필터의 370 nm에서 780 nm에서의 반사율을 나타내는 그래프이고,
도 2b는 본 발명의 실시예 1 내지 4에서 제조된 광학 필터의 회전의 중심, 중간 및 외각에서의 반사율을 나타내는 그래프이고,
도 3은 본 발명의 실시예 5에서 제조된 광학 필터의 370 nm에서 780 nm에서의 반사율을 나타내는 그래프이고,
도 4는 비교예 1에서 제조된 광학 필터의 회전의 중심, 중간 및 외각에서의 반사율을 나타내는 그래프이고,
도 5는 비교예 2에서 제조된 광학 필터의 회전의 중심, 중간 및 외각에서의 반사율을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 회전 코팅에 의해 다층의 초박막 광학 필터를 제조할 수 있도록 함으로써 제조시간을 단축하면서도 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율 증가를 통한 제조하여 생산성을 극대화할 수 있도록 한 연속식 회전 코팅을 이용한 디스플레이용 광학 필터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자, 통신, TV 및 컴퓨터 산업 등에 광범위하게 적용되고 있는 디스플레이 패널은 대형화와 더불어 박막화에 대한 연구가 진행되고 있다.
현재 시판되고 있는 대부분의 디스플레이 패널은 최외부에 광학 필터를 구비하여 모듈의 보호 외에, 콘트라스트 및 색재현성을 향상시키고, 상기 패널로부터 방출되는 전자파나 적외선의 컷, 주변 영상의 화면에의 비침 방지, 패널의 파손 방지 등 여러 가지 기능을 겸비한다. 상기 광학 필터는 통상적으로 전술한 바의 효과를 얻기 위한 다양한 코팅막이 적층된 구조로 제조되고 있으며, 일예로, 반사 방지층(Anti-reflection layer), 안티 글레어층(Anti-glare layer, 눈부심 방지층) 전자파 차폐층(EMI shielding layer), 대전 방지층(Antistatic layer) 및 하드 코팅층(Hard-coating layer)과 같은 코팅막을 구비한다.
이러한 코팅막의 역할을 충분히 실현하기 위해서는, 상기 코팅막의 표면 특성과 전기 광학적인 특성이 막 전면에 걸쳐 균일하여야 하며, 막의 두께 또한 일정해야 한다. 더불어, 상기 다양한 기능을 가지는 코팅막을 광학 필름에 적층하여 도입해야 하는 바, 다층 박막 형성이 가능하여 막 간 계면에서의 특성 또한 우수해야 한다.
기능성막의 도입은 크게 코팅과 같은 습식 방법(wet method)과, 증착과 같은 건식 방법(dry method)이 사용되고 있다.
습식 방법은 도입하고자 하는 물질을 포함하는 코팅액을 제조한 다음, 광학 필름 표면에 분사 또는 도포 후 건조하여 기능성막을 제조한다. 상기 습식 방법은 비교적 두께가 두꺼운 단층 및 다층의 박막 제조에 매우 용이한 이점이 있으나, 다층의 박막 제조시 코팅을 여러 번 수행함에 따라 급격하게 수율이 하락됨에 따라, 막의 두께 조절이 어려워 일정한 두께 이하의 초박막의 제조가 곤란한 단점이 있다. 이에, 상기 도입되는 코팅액의 농도를 묽게 하는 방법이 제시되었으나, 이러한 방법에 의해 제조된 코팅막의 두께가 전면에 걸쳐 균일하지 못하고 일부 층의 두께가 얇게 되는 문제점이 나타났다.
건식 방법은 광학 필름에 도입하고자 하는 물질을 증착시켜 기능성층을 제조할 수 있어 초박막의 제조에 매우 적합하게 적용된다. 상기 건식 방법에 의해 제조된 기능성막은 전면에 걸쳐 두께 및 특성이 균일한 이점이 있으나, 다층을 도입하기 위해서는 공정상의 조건을 층마다 새로 설정해야 하는 등의 공정 조건이 까다롭고, 이에 따라 비용이 증가하는 단점이 있다.
현재, 광학 필름에 전술한 바의 다양한 코팅막을 도입하기 위해 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식이 채용되고 있다. 일예로, 상기 롤-투-롤 방식에 의해 광학 필터를 제조하는 경우, 편광자의 양측에 형성된 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 투명 보호층의 표면에 기능성 물질을 포함하는 코팅액을 코팅 또는 증착시켜 코팅막을 형성한 다음, 연속식 롤 공정에 의해 상기 코팅막이 형성된 보호 필름과 편광 필름의 편광자를 합지하여 수행한 후, 후속 공정으로 소정의 크기로 절단하는 절단 공정으로 거쳐 이루어진다.
그러나, 상기 롤-투-롤 방식은 완제품 제조 후 필요한 면적만큼 절단 공정을 거쳐 디스플레이 패널에 장착되고, 나머지 필름이 버려지게 되어 고가의 코팅막을 낭비하는 결과를 초래하는 바, 새로운 제조 방법이 제시되어야 한다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 대량 생산 방식에 적합하도록 광학 필름에 코팅막을 용이하게 도입하고, 생산비가 저감되는 광학 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
a) 10 내지 5000 rpm의 회전 조건 하에, 소정의 크기로 절단된 편광 필름의 일면에 코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,
b) 상기 코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기 단계a)와 동일한 회전 조건하에 회전시켜 건조하는 단계, 및
c) 상기와 동일한 회전 조건하에서, 상기 건조된 편광 필름을 경화시켜 편광 필름 일면에 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 10 내지 5000 rpm의 회전 조건 하에서, 소정의 크기로 절단된 편광 필름의 일면에 제1코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,
ｂ）상기 제1코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기와 동일한 회전 조건하에 회 전시켜 건조하는 단계,
c) 상기 단계a)의 회전조건과 동일한 회전 조건하에서, 상기 제1코팅액이 건조된 막 상에 제2코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,
d) 상기 제2 코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기와 동일한 회전 조건하에 회전시켜 건조하는 단계, 및
e) 상기 단계a)의 회전조건과 동일한 회전 조건하에서, 상기 건조된 편광 필름을 경화시켜 편광 필름 일측에 제1코팅막 및 제2코팅막이 순차적으로 적층된 다층 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 단계a)의 제1코팅액 및 제2코팅액과 다른 별도의 코팅액을 이용하여 상기 단계c) 및 단계 d)를 반복수행하여 다층 코팅막을 도입한다.
상기 코팅액들은 서로 다른 것으로 반사 방지액, 저반사액, 미반사액, 눈부심 방지액, 저굴절율액, 고굴절율액, 하드 코팅액, 전자파 차폐액 및 대전 방지액으로 이루어진 군에서 선택된 1종으로, 편광 필름 상에 서로 다른 코팅막을 형성한다.
바람직하기로, 상기 코팅막은 반사 방지층, 저반사층, 미반사층, 눈부심 방지층, 저굴절율층, 고굴절율층, 하드 코팅층, 전자파 차폐층 및 대전 방지층으로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 코팅막이다.
이하, 본 발명을 각 단계 별로 더욱 상세히 설명한다.
a) 스핀 코팅 단계
단계a)에서는 10 내지 5000 rpm의 회전 조건 하에, 소정의 크기로 절단된 편광 필름의 일면에 코팅액을 적하하여 스핀 코팅한다.
상기 편광 필름은 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 제작된 것으로, 광학 필터에 적용 가능한 소정의 크기로 절단하는 바, 이러한 방법은 종래 롤-투-롤 방식에 의해 편광 필름에 무반사층 또는 눈부심 방지층과 같은 적층 후 절단 공정을 수행하는 방식과 구별된다.
상기 편광 필름은 광학 필터에 도입되는 통상적으로 사용되는 것으로, 대표적으로 요오드와 같은 이색성 염료가 포함된 기재 필름과, 상기 기재 필름의 양측에 투명 보호층이 구비된 것이다.
상기 기재 필름은 투명성을 나타내는 고분자가 바람직하며, 공지된 바에 따르면, 폴리비닐알코올, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리스타이렌 및 아크릴계 고분자 등이 사용될 수 있으며 바람직하기로는 폴리비닐알코올 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한다.
상기 투명 보호층은 단순히 투명 보호 필름의 형태로 적용될 수 있으며, 경우에 따라 공지된 바의 전자 차폐 처리 및 표면 반사 방지 처리를 하여 사용할 수 있다. 사용가능한 투명 보호층은 TAC(tri-acetate cellulose), CAB(cellulose acetate butylene), 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 환 올레핀계 필름, 비환 올레핀계 필름, 글루코오스(Glucose)계열을 비롯한 단당류, 이당류, 다당류 및 탄수화물 계열의 필름으로 이루어진 그룹 중에서 적절히 선택한다.
다음으로, 상기 절단된 편광 필름을 고속 회전이 가능한 연속 회전기에 위치시킨 후, 코팅액을 적하 또는 도포함과 동시에 회전하여 상기 편광 필름(투명 보호층) 상에 코팅시킨다.
상기 코팅액은 다양한 기능을 하는 유기물질 또는 무기물질을 용매에 분산시킨 것이며, 광학 필터에 통상적으로 채용되는 반사 방지액, 저반사액, 미반사액, 눈부심 방지액, 저굴절율액, 고굴절율액, 하드 코팅액, 전자파 차폐액 및 대전 방지액 등이 가능하다. 또한, 상기 코팅액은 열 또는 빛에 의해 경화가 가능한 아크릴레이트계 수지, 우레탄계 수지 및 이소시아네이트 화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 물질을 포함하며, 이러한 중합 가능한 물질이 유기물질로 분산되거나, 무기물질을 분산시키는 용매로 사용된다.
상기 유기물질로는 아크릴로일기, 메타아크릴로일기, 아크릴로일옥시기 및 메타아크릴로일옥시기 등 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머 또는 프리폴리머를 적당히 혼합한 조성물이 이용된다. 이때 사용가능한 모노머는, 스티렌, 메틸아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌 글리콜아크릴 레이트,에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아클릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 및 2-히드록시프로필아크릴레이트 등이 가능하며, 바람직하기로, 기능성 물질의 가교 밀도를 높이기 위해 1관능기 또는 2관능기의 아크릴레이트계 모노머를 사용하고, 경화막의 내열성, 내용제성을 올리기 위해서는 3작용 이상의 아크릴레이트계 모노머를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기 물질로는 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), SiO2, 지르코늄, 알루미늄 및 주석으로 이루어진 군에서 선택된 물질이 사용하며, 더욱 바람직하기로는 ITO를 사용한다.
일예로, 상기 반사 방지층을 형성하기 위해 다관능 아크릴레이트 및 경화형 모노머, 프리폴리머, 폴리머 등의 물질을 알코올, 케톤 용매로 분산시켜 제조되는 코팅액을 이용하고, 상기 저반사층은 반사율 제어를 위한 저굴절 물질 포함하고, 상기 미반사층은 반사율 제어를 위한 고굴절, 저굴절 물질을 포함하고, 상기 눈부심 방지층은 표면에 요철을 주기 위해 산화 실리콘, 유, 무기 비드로 제조되며, 상기 하드 코팅층은 방사선 경화 수지 및 열경화 수지를 함유한 조성이며, 상기 전자파 차폐층, 대전 방지층은 ITO, ATO 및 Ag 등의 금속을 함유한 물질과 모노머 및 고분자에 전자이동을 유발할 수 있는 금속을 함유한 이온전도성 고분자를 포함한다.
특히, 본 발명에서는 상기 코팅 공정에서의 코팅액의 점도 및 회전 속도를 조절함으로써 코팅막의 두께 및 표면 조도를 균일하게 형성한다. 바람직하기로, 상기 기능성 코팅액은 1 cps 내지 500 cps의 점도를 가지며, 10 rpm 내지 5000 rpm의 속도로 회전되고 있는 편광 필름에 적하 또는 분무된 후, 2 초 내지 400 초 동안 회전 공정을 수행한다.
상기 코팅액의 점도는 막의 두께와 밀접하게 관련하여 상기 점도 이하에서는 제조되는 코팅막의 두께를 얇게 조절할 수 있으나, 상기 두께가 코팅막 전면에 걸쳐 균일하지 못하고 일부 막의 두께가 얇게 되는 문제점이 나타난다. 또한, 상기 점도 이상의 코팅액을 사용하게 되면, 제조되는 코팅막의 두께가 필요 이상으로 두꺼워져 막의 두께 조절이 어렵고, 막의 일부가 두껍게 되는 등의 문제점이 나타난다.
상기 코팅액의 점도와 더불어, 코팅 공정에서의 회전 수 또한 막의 두께 및 균일도에 관여하는 바, 회전수가 너무 낮으면 편광 필름 전면에 걸쳐 코팅액의 균일한 도포를 이룰 수 없고, 상기 회전수가 너무 높으면 원심력으로 인해 코팅막의 중앙부와 외부 영역과의 두께 차이가 나타나 바람직하지 못하다.
이때, 상기 코팅액을 도포하기 전에 균일한 박막의 형성 및 코팅액의 균일한 도포를 위해 코팅되기 전의 편광 필름의 표면 온도를 상온(25 ℃)으로 조절한다. 상기 편광 필름의 표면 온도가 상기 범위보다 낮거나 높은 경우는 낮은 코팅능을 나타내 균일한 코팅막을 형성하기 어렵다.
b) 건조 단계
단계b)에서는 상기 단계a)에서 코팅액이 균일하게 도포된 편광 필름을 건조하는 공정을 수행한다.
상기 건조는 편광 필름 상에 도포된 코팅액 내에 함유된 용매를 제거하기 위해 수행하며, 전술한 단계a)와 연속되어 회전기 상에서 10 rpm 내지 5000 rpm의 회전 속도로 2초 내지 400 초 동안 수행한다.
이와 같이, 본 발명에서는 건조를 회전 공정에 의해 수행함으로써 코팅액 내 잔류하는 용매를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 결과적으로 코팅 물질이 편광 필름의 표면에 더욱 쉽게 흡착되어 건조 공정을 단시간에 완료시킬 수 있다. 이때, 사용된 용매 및 건조 시간의 단축을 위해, 상기 건조 공정을 상온 내지 85 ℃에서 수행할 수 있다.
c) 경화 단계
단계c)에서는 상기 단계b)에서 건조된 편광 필름에 방사선 또는 열을 가해 경화하여 코팅막을 형성한다.
상기 경화는 건조된 코팅막을 편광 필름에 완전히 부착시키고 건조 공정에서 미처 제거하지 못한 용매를 완전히 제거하기 위해 수행하며, 이러한 경화 단계 또한 상기 단계b)의 건조와 마찬가지로 연속 회전기 상에서 10 rpm 내지 5000 rpm의 회전 속도로 2초 내지 400 초 동안 수행한다.
경화는 코팅액에 함유된 유기물질 또는 바인더의 종류에 따라 달라지며, 통상적인 자외선, 전자선 또는 X선 등의 방사선을 조사하거나 열을 가하여 수행한다. 그 결과, 제조된 코팅막이 편광 필름의 표면에 안정하게 형성되고, 상기 코팅막의 표면 상태가 막 전면에 걸쳐 균일해진다.
이와 같이, 본 발명은 건조 및 경화 공정을 이전 코팅 공정과 연속하여 회전하여 수행함으로써, 코팅막의 흡착과 건조가 동시에 진행되어 편광 필름 상에 도포된 코팅액 내의 용매를 원심력에 의해 효과적으로 제거할 뿐만 아니라, 단시간 내에 표면이 균일한 코팅막을 제조할 수 있다. 전술한 바의 방법에 의해, 본 발명에서는 코팅막을 수십 nm 내지 수십 ㎛의 두께를 가지도록 조절할 수 있어, 초박막을 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 편광 필름의 일측면에 대전 방지층과 미반사층이 순차적으로 형성된 광학 필터를 제조하였고, 상기 제조된 광학 필터의 최외부에 존재하는 미반사층의 중심, 중간 및 외곽에서의 반사율을 측정한 결과, 중심에서 외곽까지의 반사율이 거의 동일하게 나타남을 확인하였다. 이러한, 결과는 상기 연속식 회전 코팅 방법에 의해 도입된 코팅막인 미반사층이 매우 균일하게 형성됨을 의미한다.
한편, 본 발명은 전술한 바의 코팅막의 도입 공정을 반복 수행함으로써, 다층의 코팅막이 구비된 광학 필터를 제조할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 다층의 코팅막이 도입된 광학 필터는,
a) 10 내지 5000 rpm의 회전 조건 하에서, 소정의 크기로 절단된 편광 필름의 일면에 제1코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,
ｂ）상기 제1코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기와 동일한 회전 조건하에 회전시켜 건조하는 단계,
c) 상기 단계a)의 회전조건과 동일한 회전 조건하에서, 상기 제1코팅액이 건조된 막 상에 제2코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,
d) 상기 제2코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기와 동일한 회전 조건하에 회전시켜 건조하는 단계, 및
e) 상기 단계a)의 회전조건과 동일한 회전 조건하에서, 상기 건조된 편광 필 름을 경화시켜 편광 필름 일면에 제1코팅막 및 제2코팅막이 순차적으로 적층된 다층 코팅막을 형성한다.
상기 제1코팅액 및 제2코팅액은 각각 서로 다른 것으로, 반사 방지액, 저반사액, 미반사액, 눈부심 방지액, 저굴절율액, 고굴절율액, 하드 코팅액, 전자파 차폐액 및 대전 방지액으로 이루어진 군에서 선택된 1종으로,
반사 방지층, 저반사층, 미반사층, 눈부심 방지층, 저굴절율층, 고굴절율층, 하드 코팅층, 전자파 차폐층 및 대전 방지층으로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 코팅막과 같은 다중 코팅막을 도입한다.
특히, 상기 단계 a)의 제1코팅액 및 제2코팅액과 다른 별도의 코팅액을 이용하여 상기 단계 c) 및 단계 d)를 반복수행하여 다층 코팅막을 도입할 수 있다.
상기한 다층 코팅막의 두께는 각각의 코팅막의 두께가 10 nm 내지 5 ㎛ 이고, 통상적으로 4~5 개의 코팅막이 형성됨을 고려할 때, 수십 nm에서 수십 ㎛, 구체적으로 40 nm 내지 20 ㎛으로 얻어져 다층 초박막의 제조가 가능해 진다.
이와 같이, 본 발명에 의해 단순히 두가지 물질로 이루어진 다층 초박막(ABAB.....) 뿐만 아니라 상호 결합이 가능한 여러 가지 물질로 구성된 다층 초박막을 제조할 수 있다. 예를 들어, A와 C가 굴절률을 낮추는 역할을 하고 B와 D가 굴절률을 높이는 역할을 한다면 ABAB, CBCB, ADAD, CDCD, ABCD...., ABCBAD....., ABCDABCD...., CBADCBAD....와 같은 여러 물질간의 복잡한 다층 초박막의 제조가 가능하다.
상기 코팅막은 플라즈마 디스플레이(PDP), 액정 표시 장치(LCD) 및 유기 전 계 표시 장치(OLED) 등의 디스플레이 패널에 사용되는 광학 필터에 사용되는 막이면 어느 것이든 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광학 필터의 제조방법은 연속식 회전 코팅 방식을 채용함으로써, 다양한 기능을 가진 다층 초박막을 편광 필름에 용이하게 도입할 수 있을 뿐만 아니라 단시간 내 초박막의 코팅막을 제조할 수 있어 대량 생산에 적합하다. 또한, 코팅 공정 이전에 편광 필름을 원하는 크기의 면적을 갖도록 절단하여 사용하므로, 종래 롤-투-롤 방식에 채용시 코팅막의 낭비함이 없어 생산 원가가 절감되어 생산성이 크게 향상된다.
더욱이, 고속 회전을 통해 원심력 하에서 코팅액의 흡착 및 성막이 동시에 일어나며, 제조된 코팅막의 조도가 전면에 걸쳐 균일한 특징이 있다. 그리고, 상기 필요 및 목적에 따라 코팅액 조성만을 달리하여 다층으로 형성할 수 있으며, 상기 코팅액의 조성 및 회전수 등을 조절하여 코팅막의 두께의 제어가 용이하다.
이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 대전방지층 및 저반사층이 형성된 광학 필터의 제조
A: 대전방지층의 형성
표면이 미처리된 편광 필름에 기능성막을 도입하기 위해, TAC/편광자/TAC 구조의 편광 필름(두께 240㎛)을 300cm x 370cm로 절단한 다음, 연속 회전기 위에 위치시켰다.
이어서, 상기 편광 필름 상에 대전 방지액 30 ml를 적하시킨 다음, 100 rpm의 속도로 11초 동안 회전 코팅을 수행하였다.
상기 대전 방지액의 조성은 산화주석 2 중량% 및 광경화형 아크릴레이트 수지 35 중량%가 에탄올 43 중량% 및 메틸에틸케톤(MEK) 20 중량%의 혼합용매에 용해된 것을 사용하였다.
다음으로, 25 ℃에서 60초간 건조 후에 365 nm 자외선을 30초간 조사하여 피막을 경화시켜 3 ㎛의 도막을 얻었다.
B: 저반사층의 형성
상기 A 단계에서 제조된 대전방지층이 형성된 편광 필름에 저반사층을 도입하기 위해, 상기 필름을 연속 회전기 위에 위치시킨 다음, 저반사액 30 ml를 적하시킨 다음, 100 rpm의 속도로 11초 동안 회전 코팅을 수행하였다.
이때, 사용된 분산액은 실리카(Si) 2%가 2-프로판올 98%에 분산된 용액을 사용 사용하였다.
이어서, 상기 건조된 필름을 85 ℃에서 동일한 회전 속도로 33초 동안 경화하여 0.1 ㎛의 저반사층을 제조하여 표면에 저반사 층이 처리된 광학 필터를 제조하였다.
<실시예 2> 대전방지층 및 저반사층이 형성된 광학 필터의 제조
저반사층 형성시 코팅 회전수를 80 rpm에서 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광학 필터를 제조하였다. 이때 제조된 코팅막 두께는 대전 방지층이 4 ㎛, 저반사층이 0.15 ㎛로 도막을 제조하였다.
<실시예 3> 대전방지층 및 저반사층이 형성된 광학 필터의 제조
저반사층 형성시 코팅 회전수를 120 rpm에서 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광학 필터를 제조하였다. 이때 제조된 코팅막의 두께는 대전 방지층이 2.5 ㎛, 저반사층이 0.08 ㎛로 도막을 제조하였다.
<실시예 4> 대전방지층 및 저반사층이 형성된 광학 필터의 제조
저반사층 형성시 코팅 회전수를 140 rpm에서 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 광학 필터를 제조하였다. 이때 제조된 코팅막의 두께는 대전 방지층이 1.5 ㎛, 저반사층이 0.05 ㎛로 도막을 제조하였다.
<실시예 5> 저반사층을 구비하고, 눈부심 방지 처리된 광학 필터의 제조
A: 대전 방지층의 형성
표면에 눈부심 방지 처리된 편광 필름에 기능성막을 도입하기 위해, TAC/편광자/TAC 구조의 편광 필름을 300cm x 370cm로 절단한 다음, 연속 회전기 위에 위치시켰다. 사용된 편광 필름은 에이스디지텍에서 제조한 두께 245 ㎛의 AHN-3244AG25®를 사용하였다.
이어서, 상기 편광 필름 상에 실시예 1에서 사용한 용액 조성으로 제조된 대전 방지액 30 ml를 적하시킨 다음, 100 rpm의 속도로 11초 동안 회전 코팅을 수행하였다.
다음으로, 상기 대전 방지액이 코팅된 필름을 상온에서 동일한 회전 속도로 110 초 동안 회전시켜 건조 공정을 수행하였다.
B: 저반사층의 형성
상기 A 단계에서 제조된 대전 방지층이 형성된 편광 필름에 저반사층을 도입하기 위해, 상기 필름을 연속 회전기 위에 위치시킨 다음, 실시예 1의 배합비를 갖는 저반사액 30 ml를 적하시킨 다음, 100 rpm의 속도로 11초 동안 회전 코팅을 수행하였다.
다음으로, 상기 저반사액이 코팅된 필름을 상온에서 동일한 회전 속도로 110 초 동안 회전시켜 건조 공정을 수행하였다.
이어서, 상기 건조된 필름을 85 ℃에서 동일한 회전 속도로 33초 동안 경화하여 표면에 저반사층이 형성된 눈부신 방지 처리된 광학 필터를 제조하였다. 이때 대전방지층 3 ㎛와 저반사층 0.1 ㎛의 두께로 코팅된 광학 필터를 얻었다.
<비교예 1> 습식 코팅법에 의해 제조된 저반사층이 구비된 광학 필터의 제조
종래 방법에 의해 습식 코팅법에 의해 제조된 저반사층과, 편광 필름을 합지하여 광학 필터를 제조하였다. 이때 사용된 저반사층 필름의 경우 일본 토판사(Toppan)에서 TAC 필름 위에 저반사층을 코팅하여 제조한 HT-LR® 제품을 사용하여 제작하였다.
<비교예 2> 습식 코팅법에 의해 제조된 미반사층을 구비하고, 눈부심 방지 처리된 광학 필터의 제조
종래 방법에 의해 습식 코팅법에 의해 제조된 미반사층과 눈부심 방지 처리된 TAC 필름을 합지하여 광학 필터를 제조하였다. 이때, 미반사층과 눈부심 방지 처리된 TAC은 일본 DNP사의 눈부심 방지 필름 위에 저반사층을 코팅한 AGSR2HC® 를 사용하여 광학필터를 제조하였다.
<대조예 1>
종래 방법에 의해 습식 코팅법에 의해 제조된 눈부심 방지 TAC은 저반사 층을 포함하지 않는 TAC을 합지하여 광학 필터를 제작하였고 이때 사용된 눈부심 방지 TAC은 일본 DNP사의 TAC 필름위에 눈부심 방지코팅을 한 AG25® 를 사용하였다.
<시험예 1> 물성 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 광학 필터의 특성을 측정하여 하기 표 1 및 도에 도시하였다.
1. 연필 경도(HS) : 각 제조된 저반사 광학 필터의 표면을 연필 경도를 측정했다. 연필 경도는 Bumhan T.F사 제품을 사용하여 JIS K5400에 따라 측정했다.
2. 표면 저항(Ω/□) : 각 제조된 저반사 광학 필터의 표면을 표면 저항계(ALC staticide사 model명 ACL 800)를 사용하여 103 ~ 108은 10V로 15초, 106
~1012은 100V로 15초간 측정했다.
3. 크로스-컷 테스트 : 각 제조된 저반사 광학 필터의 밀착성은 JIS K5600에 규정된 크로스 컷 시험에 따라 조사했다. 또, 평가는 박리되지 않은 크로스 컷수/전 크로스 컷수에 의해 행했다.
| 물성 | 대조예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 연필 경도 | 2H | 2H | 2H | 2H | 2H |
| 표면 저항 | 6.98×109 | 1.64×105 | 1.16×105 | 5.96×1010 | 8.50×1010 |
| 크로스-컷 테스트 (밀착성) | 100/100 | 100/100 | 100/100 | 100/100 | 100/100 |
상기 표 1에 따르면, 연필 경도는 모두 2H로 동일한 수치를 나타내었다. 상기 연필 경도는 편광 필름의 표면 상태의 강도를 알아볼 수 있는 것으로, 딱딱한 의미를 지닌다.
표면 저항 측정 결과, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 광학 필터는 1.64×105 및 1.16×105의 수치를 나타낸 것에 비하여, 대조예 및 비교예 1, 2의 그것은 109 및 1010의 수치를 나타내었다. 상기 표면 저항은 편광 필름의 투명 보호층과 미반사층 사이에 위치한 대전 방지층과 관련하는 바, 이러한 결과는 본 발명에 의해 제조된 광학 필터는 높은 표면 저항을 나타냄에 따라 전기 전도도를 낮추는 대전 방지층의 기능을 수행할 수 있음을 보여준다. 이에 비하여, 비교예 1 및 2의 광학 필터는 낮은 표면 저항을 가져, 대전 방지층을 형성하고도 그 기능이 충분히 발휘되지 못함을 알 수 있다.
크로스-컷 테스트 및 점착성 테스트는 대전 방지 및 저굴절률층이 각각 기재 필름과 대전 방지층과의 접착성을 알아보기 위한 것으로, 상기 광학 필터 모두 양호한 결과를 얻었다.
광학 필터로 사용되기 위해서는 건열 및 습열 조건 하에 코팅에 의해 형성된 도막이 접착성이 유지됨으로서 종래 습식 코팅법에 의해 제조된 광학 필름으로 제작된 광학 필터의 경우와 연속식 회전 코팅에 의해 친수화된 광학 필터 위에 형성 된 도막의 경우 크로스-컷 테스트를 통해 기재 필름과 접착성을 유지하고 있으며 동일한 접착성을 유지하더라도 대전 방지 기능에서는 제조한 광학 필터가 더욱 우수함을 나타내고 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예의 광학 필터는 종래의 방법에 의해 제조된 그것과 비교하여 표면 경도가 우수함으로서 내찰성 및 마모성 및 기스 방지를 방지하는 기능이 동등 이상을 가짐을 알 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 제조방법은 종래 롤-투-롤 방식에 의해 제조된 광학 필터를 구성하는 코팅막의 기능을 충분히 발휘할 수 있음을 알 수 있다.
<시험예 2> 반사율 측정
A : 380 nm 내지 780 nm에서의 반사 특성
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 편광 필름의 반사율을 측정하여 하기 표 2와 도 1 내지 5에 나타내었다. 그렉탁 맥네쓰(Gretag Macneth)사 CE7000을 사용하여 380 nm에서 780 nm까지의 가시광선 영역에서 측정 표면 뒤에 검은색 필름을 대고 표면 반사율을 측정하였다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 광학 필터를 컬러-아이(COLOR-EYE)로 370 nm에서 780 nm에서의 측정된 반사율(%)을 나타내는 그래프이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 파장 범위에 걸쳐 최소반사율이 0.709%를 나타냄을 알 수 있다.
도 2a는 상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 광학 필터의 370 nm에서 780 nm에서의 측정된 반사율을 나타내는 그래프이고,
도 2b는 상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 광학 필터의 중심, 중간, 외각의 세부분에서의 최소 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 2b를 참조하면, 실시예 1(100 rpm), 실시예 2(80 rpm), 실시예 3(120 rpm) 및 실시예 4(140 rpm)에서 제조된 광학 필터의 반사율을 비교하여 보여주는 그래프로서, 가시광선 영역인 370 nm에서 780 nm에서 저반사층의 중심에서 외곽까지의 반사율이 3.3 내지 3.8 % 범위 내에서 나타났다. 이러한 결과로서, 상기 형성된 미반사층 및 그 하부의 대전 방지층이 막 전면에 걸쳐 균일하게 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한, 80 내지 140 rpm 내의 회전수에 따른 반사율의 그다지 변화하지 않았다.
도 3은 본 발명의 실시예 5에서 제조된 광학 필터를 컬러-아이(COLOR-EYE)로 370 nm에서 780 nm에서의 측정된 반사율(%)을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 도 1의 그것에 비해 보다 낮은 반사율을 보였으며, 이러한 결과는 실시예 5에서 편광 필름으로 눈부심 방지 처리가 된 것을 사용한 것에 기인한다
도 4는 비교예 1에서 제조된 광학 필터의 회전의 중심, 중간 및 외각에서의 반사율을 나타내는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 전 파장에 걸쳐 3 군데 위치에서의 반사율이 거의 유사한 바, 종래 롤-투-롤 방식에 의해서 편광 필터를 제조하여도 균일한 코팅막을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 5는 비교예 2에서 제조된 광학 필터의 회전의 중심, 중간 및 외각에서의 반사율을 나타내는 그래프로서, 상기 도 4와 유사한 경향을 보였다.
이와 같이, 본 발명의 제조방법은 종래 롤-투-롤 방식에 의해 제조된 광학 필터의 반사 특성이 거의 유사함을 알 수 있다.
B : 가시광선 영역에서의 최소 반사 특성
상기 실시예, 비교예 및 대조예의 최소 반사율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
| 물성 | 대조예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 반사율(%, 550 nm) | 4.064 | 0.709 | 2.329 | 1.2 | 1.89 |
상기 표 2에 따르면, 실시예 1에서 제조한 저반사 필름의 경우 가시광선 영역에서 최소 반사율의 값은 0.709%를 얻음으로서 외부 빛에 대한 광학필름의 표면에서의 반사광이 일반적으로 제작한 필름(비교예 1)에 비해 우수한 성질을 나타냄을 알 수 있으며, 이러한 결과는 실시예 1의 필름이 저반사 필름으로서의 기능을 잘 수행함을 보여준다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 편광 필름에 대전 방지층, 미반사층, 무반사층, 하드 코팅층 및 눈부심 방지층과 같은 여러 가지 기능을 가진 다층의 코팅막을 회전 코팅 및 건조 공정을 반복적으로 수행하여 용이하게 도입할 수 있다.
특히, 본 발명의 제조방법은 절단 공정을 미리 수행함에 따라 원하는 부분만을 코팅할 수 있어 제조비가 저감되는 효과가 있고, 다층의 초박막 편광 필름을 제조할 수 있으며, 제조시간의 단축과 더불어 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율 증가를 통한 제조하여 생산성을 극대화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (25)
- a) 10 내지 5000 rpm의 회전 조건 하에, 소정의 크기로 절단된 편광 필름의 일면에 코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,b) 상기 코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기 단계a)와 동일한 회전 조건하에 회전시켜 건조하는 단계, 및c) 상기와 동일한 회전 조건하에서, 상기 건조된 편광 필름을 경화시켜 편광 필름 일면에 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계a)의 스핀 코팅은 2 내지 400초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계a)의 코팅액은 1 cps 내지 500 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계a)의 코팅액은 반사 방지액, 저반사액, 미반사액, 눈부심 방지액, 저굴절율액, 고굴절율액, 하드 코팅액, 전자파 차폐액 및 대전 방지액으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 단계a)의 코팅액은 열 또는 빛에 의해 경화가 가능한 아크릴레이트계 수지, 우레탄계 수지 및 이소시아네이트 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단계b)의 건조는 25 내지 85 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계b)의 건조는 2 내지 400초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계c)의 코팅막은 반사 방지층, 저반사층, 미반사층, 눈부심 방지층, 저굴절율층, 고굴절율층, 하드 코팅층, 전자파 차폐층 및 대전 방지층으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계c)의 코팅막의 두께는 10 nm 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단계c)의 경화는 방사선을 조사하거나 열을 가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계c)의 경화는 2 내지 400초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- a) 10 내지 5000 rpm의 회전 조건 하에서, 소정의 크기로 절단된 편광 필름의 일면에 제1코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,ｂ）상기 제1코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기와 동일한 회전 조건하에 회전시켜 건조하는 단계,c) 상기 단계a)의 회전조건과 동일한 회전 조건하에서, 상기 제1코팅액이 건조된 막 상에 제2코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계,d) 상기 제2 코팅액이 코팅된 편광 필름을 상기와 동일한 회전 조건하에 회전시켜 건조하는 단계, 및e) 상기 단계a)의 회전조건과 동일한 회전 조건하에서, 상기 건조된 편광 필름을 경화시켜 편광 필름 일측에 제1코팅막 및 제2코팅막이 순차적으로 적층된 다층 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계a) 및 단계c)의 스핀 코팅은 2 내지 400초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 단계a)의 제1코팅액 및 단계c)의 제2코팅액은 1 cps 내지 500 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계a)의 제1코팅액 및 단계c)의 제2코팅액은 각각 서로 다른 것으로, 반사 방지액, 저반사액, 미반사액, 눈부심 방지액, 저굴절율액, 고굴절율액, 하드 코팅액, 전자파 차폐액 및 대전 방지액으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계a)의 제1코팅액 및 단계c)의 제2코팅액은 열 또는 빛에 의해 경화가 가능한 아크릴레이트계 수지, 우레탄계 수지 및 이소시아네이트 화합물 로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 단계b) 및 단계 d)의 건조는 25 내지 85 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계b) 및 단계 d) 건조는 2 내지 400초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계 e)의 다중 코팅막은 반사 방지층, 저반사층, 미반사층, 눈부심 방지층, 저굴절율층, 고굴절율층, 하드 코팅층, 전자파 차폐층 및 대전 방지층으로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 코팅막인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계 e)의 다중 코팅막의 두께는 40 nm 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계 e)의 경화는 방사선을 조사하거나 열을 가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 단계 e)의 경화는 2 내지 400초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단계a)의 제1코팅액 및 제2코팅액과 다른 별도의 코팅액을 이용하여 상기 단계c) 및 단계 d)를 반복수행하여 다층 코팅막을 도입하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 23항에 있어서, 상기 코팅액은 단계a)의 제1코팅액 및 단계b)의 제2코팅 액과 다른 것으로, 반사 방지액, 저반사액, 미반사액, 눈부심 방지액, 저굴절율액, 고굴절율액, 하드 코팅액, 전자파 차폐액 및 대전 방지액으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
- 제 23항에 있어서, 상기 코팅액은 열 또는 빛에 의해 경화가 가능한 아크릴레이트계 수지, 우레탄계 수지 및 이소시아네이트 화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필터의 제조방법.
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