KR20110037622A - 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름에 관한 것이다.
본 발명의 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름은 플라스틱 기재필름, 상기 플라스틱 기재필름 일면에 형성된 제 1 하드코팅층, 제 1 하드코팅층 상에 형성된 표면 수접촉각 90 내지 120°를 충족하는 안티블록킹층 및 상기 플라스틱 기재필름 이면에 형성된 제 2 하드코팅층을 포함하며, 상기 안티블록킹층 및 제 2 하드코팅층간 정지마찰계수(μ)가 0.3 이하를 충족하는 것으로, 광학적 특성의 저하 없이 안티블록킹성 및 방오성이 개선되고, 특히 표면경도가 우수하여 터치스크린의 터치패널에 적용이 유용하다.
플라스틱 기재필름, 하드코팅, 안티블록킹, 방오성, 내스크레치성

Description

디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름{DOUBLE SIDE HARD COATING FILM TO PROTECT DISPLAY}
본 발명은 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 플라스틱 기재필름의 일면에 제 1 하드코팅층 및 방오성을 지닌 안티블록킹층이 순차적으로 적층되고, 플라스틱 기재필름의 이면에 내스크래치성을 구현하는 제 2 하드코팅층이 적층된 구조로서, 광학적 특성의 저하 없이 안티블록킹성과 방오성이 우수하고, 필름 이면의 스크래치를 방지할 수 있는 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름에 관한 것이다.
종래 하드코팅 필름은 액정표시장치(LCD), 플라즈마디스플레이패널(PDP), 전기발광디스플레이(ELD), 음극선관표시장치(CRT) 및 휴대용 디지털 단말기(PDA) 등 화면표시장치의 표면보호, 방현성, 반사방지를 목적으로 사용되어 왔으나, 최근에는 터치스크린 시장의 증가와 동시에 터치스크린의 터치패널에 적용되고 있다.
터치스크린은 사용자가 디스플레이 화면의 특정한 명령어 부분에 손 또는 특수장치를 접촉하면 그 명령이 실행되는 접촉식 디스플레이 장치로서, 사용되는 터치패널은 저항막 방식으로써 투명 플라스틱 기재의 일면에 ITO막 등의 투명도전성 박막을 적층한 두 기판 사이에 절연 스페이서를 개재하여 각 투명도전성 박막이 마주 향하도록 대향 배치시킨 구조를 갖는다.
일반적으로, 터치패널의 표면은 외부에 노출되어 있기 때문에 펜과 같은 물체의 하중과 경도에 의해 디스플레이 표면의 스크래치 또는 찍힘 등에 의해 외관이 불량해지는 문제가 있음에 따라, 외부 자극으로부터 터치패널을 보호하고 사용자로 하여금 좋은 필기감을 느끼도록 하는 기능을 부여하기 위해 하드코팅 필름이 많이 사용되고 있다.
이와 같이 플라스틱 기재 위에 하드코팅을 실시할 때, 단면 하드코팅만 실시할 경우 하드코팅층이 형성되지 않은 면은 공정중에 발생하는 외부 자극에 취약하여 스크래치 등과 같이 표면이 손상되는 문제가 발생하여 플라스틱 기재필름의 양면 코팅이 요구되는 실정이다.
또한, 하드코팅 필름을 롤 상태로 권취하여 보관할 경우 층간 점착력 또는 화학적인 힘에 의해 활성이 우수하지 못하여 블록킹을 야기시키는 경우가 있으며, 블록킹이 발생한 경우 층간 분리가 곤란해 지거나 무리하게 분리하고자 하면 플라스틱 기재 혹은 코팅층에 큰 손상이 발생함에 따라, 이를 방지하기 위해서는 기질과 기질 사이에 안티블록킹성이 요구된다.
이에, 일본 특허공개 제2004-151937호 및 일본 특허공개 제2005-132897호에는 입자상 물질을 함유하는 백코트를 형성하여 층상체간의 부착을 방지하는 기술이 공지되어 있으나, 상기 백코트에 사용되는 입자는 안티블록킹성 부여 외에 다른 기능을 기대하기 어려우며, 하드코팅의 표면이 방오성을 포함하지 않을 경우 외부의 오염 물질에 취약한 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 하드코팅 필름의 표면경도 및 필름 간의 안티블록킹성이 우수함과 동시에 방오성이 개선된 양면 하드코팅 필름을 구현하기 위하여 노력한 결과, 플라스틱 기재필름의 일면에 제 1 하드코팅층과 방오성을 지닌 안티블록킹층을 순차적으로 형성하고, 플라스틱 기재필름의 이면에 내스크래치성을 구현하는 제 2 하드코팅층을 형성하여, 광학적 특성의 저하 없이 안티블록킹성과 방오성이 우수하고, 이면의 내스크레치성이 개선됨을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 안티블록킹성이 우수하고 방오성이 개선된 양면 하드코팅 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라스틱 기재필름, 상기 플라스틱 기재필름 일면에 형성된 제 1 하드코팅층, 제 1 하드코팅층 상에 형성된 표면 수접촉각이 90 내지 120°를 충족하는 안티블록킹층 및 상기 플라스틱 기재필름 이면에 형성된 제 2 하드코팅층으로 구성된 것으로, 상기 안티블록킹층 및 제 2 하드코팅층간 정지마찰계수(μ)가 0.3 이하를 충족하는 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름을 제공한다.
이때, 상기 제 1 하드코팅층 또는 제 2 하드코팅층은 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여, 광중합 개시제 0.1 내지 5 중량부를 함유하는 조성물이 광경화된 것이며, 상기 안티블록킹층은 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여, 무기입자 0.1 내지 60 중량부, 방오첨가제 0.1 내지 30 중량부 및 광중합 개시제 0.1 내지 5 중량부를 함유하는 조성물이 광경화되어 표면에 미세요철이 형성된 것이다.
나아가, 하드코팅층 및 안티블록킹층을 구성하는 상기 조성물은 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매 30 내지 70 중량부를 더 함유할 수 있다.
상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물은 (메타)아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 올레핀 수지 및 폴리이미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 골격구조를 포함하는 전리방사선 경화형 수지에,
펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 트라이메틸올프로페인 트라이(메타)아크릴레이트 및 다이트라이메틸올프로페인 테트라(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 다관능성 모노머 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 다관능성 올리고머가 혼합된 것이 바람직하다.
안티블록킹층에 적용되는 무기입자는 평균 입자크기가 0.01 내지 1㎛인 것이 바람직하며, 실리카, 알루미나 및 산화지르코늄로 이루어진 금속산화물 또는 클레이의 소재가 사용될 수 있다.
상기 무기입자는 실란커플링제, 폴리올, 알칼올아민, 티타네이트 커플링제와 같은 유기화합물로 표면처리하여 사용될 수 있다.
또한, 안티블록킹층에 적용되는 방오첨가제는 분자량 100 ~ 10,000의 실리콘 화합물 또는 분자량 100 ~ 10,000의 불소계 화합물이 사용될 수 있다.
나아가, 상기 제 1 하드코팅층은 0.5 내지 20㎛의 두께, 상기 제 2 하드코팅층은 0.5 내지 10㎛의 두께인 것이 바람직하며, 상기 안티블록킹층은 0.01 내지 2㎛의 두께인 것이 바람직하다.
본 발명의 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름은 플라스틱 기재필름의 일면에 제 1 하드코팅층과 안티블록킹성 및 방오성을 지닌 안티블록킹층을 순차적으로 형성하고, 플라스틱 기재필름의 이면에 내스크래치성을 구현하는 제 2 하드코팅층을 형성함으로써, 광학적 특성의 저하 없이 안티블록킹성과 방오성이 우수하고, 이면의 스크래치를 방지할 수 있어 디스플레이 보호용 하드코팅 필름으로의 활용이 우수하며, 특히 터치스크린의 터치패널용 보호필름으로의 적용이 우수하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 플라스틱 기재필름, 상기 플라스틱 기재필름 일면에 형성된 제 1 하드코팅층, 제 1 하드코팅층 상에 형성된 표면 수접촉각이 90 내지 120°를 충족하는 안티블록킹층 및 상기 플라스틱 기재필름 이면에 형성된 제 2 하드코팅층으로 구성된 것으로, 상기 안티블록킹층 및 제2 하드코팅층간 정지마찰계수가 0.3μ 이하를 충족하는 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름을 제공한다.
본 발명의 일례에 해당하는 도 1을 참고하면, 본 발명은 플라스틱 기재필름(10)의 양면에 하드코팅층(20, 30)을 형성하여 표면경도 향상을 구현하고 있으며, 특히 제 1 하드코팅층(20) 상에 미세요철이 형성된 안티블록킹층(30)을 적층함에 따라 제 2 하드코팅층(40)과의 정기마찰계수가 0.3μ이하로 제어되어 안티블록킹성을 확보할 수 있고, 상기 안티블록킹층(30)은 적정 함량의 방오첨가제를 함유함으로 표면 수접촉각 90˚이상, 바람직하게는 90 내지 120˚의 우수한 방오성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 제 1 하드코팅층 상에 0.01 ~ 1㎛ 크기의 입자를 함유하는 0.01 ~ 2㎛두께의 안티블록킹층이 별도로 형성됨에도 광투과율이 우수하여 헤이즈 5% 이하, 바람직하게는 2% 이하를 확보할 수 있어 화면의 투과화상이 불선명하거나 화면인식이 어려운 문제를 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 각 구성 층별로 구체적으로 설명한다.
1. 플라스틱 기재필름(10)
본 발명에 적용 가능한 플라스틱 기재필름은 고 투명한 것이면 특별히 제한되지 않으나, 광학특성을 고려하여 기재필름의 두께가 10~300㎛인 것이 바람직하며, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르필름이 사용될 수 있다.
상기 플라스틱 기재필름은 구조적으로 2층 이상 적층구조의 복합체 필름이 사용될 수 있으며, 복합체 필름으로는 내층부에 실질적으로 입자를 함유하지 않고 표층부에 입자를 함유하는 복합체 필름, 내층부에 조대입자를 갖고 표층부에 미세입자를 함유하는 복합체 필름 및 내층부가 미세한 기포를 함유한 층을 갖는 복합체 필름 등이 사용될 수 있으며, 상기 복합체 필름은 내층부와 표층부를 구성하는 고분자가 화학적으로 이종 또는 동종일 수 있다.
이때, 상기 플라스틱 기재필름(10)은 제1 하드코팅층(20) 및 제2 하드코팅층(40)과의 밀착성 향상을 목적으로 표면처리를 실시할 수 있으며, 표면처리의 바람직한 일례로는 화학적 처리, 기계적 처리, 코로나 방전 처리, 고주파 처리, 활성 플라즈마 처리 등이 있으며, 화학적 처리, 글로우 방전처리, UV처리가 보다 바람직하며, 특 히 화학적 처리를 실시한 플라스틱 기재필름은 표면의 광 반사율을 감소시켜 필름의 광 투과율을 증가시키므로 광학용으로 사용하기에 적합하다.
2. 제 1 하드코팅층 (20)
상기 제 1 하드코팅층(20)은 플라스틱 기재필름(10)의 일면에 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여, 광중합 개시제 0.1~5 중량부를 포함하는 하드코팅 조성액을 도포 후, 경화시켜 형성할 수 있다.
상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물은 전리방사선 경화형 수지에 경화도를 향상시키기 위한 다관능성 모노머 또는 다관능성 올리고머가 혼합된 것으로, 그 혼합비율은 1:5 내지 5:1인 것이 바람직하며, 전리방사선 경화형 수지에 대한 다관능성 모노머 또는 다관능성 올리고머의 비율이 1:5 를 초과하면 경화도가 지나치게 높아져서 하드코팅층 방향으로 컬이 형성되거나 크렉이 잘 발생하고, 5:1 미만이면 경화도가 낮아져서 하드코팅 층에서 충분한 경도특성을 얻기 어렵다.
상기 전리방사선 경화형 수지는 (메타)아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 올레핀 수지 및 폴리이미드 수지를 골격구조에 포함하는 것이 바람직하며, 상기 수지의 반복단위 수가 3~10인 중합체 올리고머가 사용된다.
보다 구체적으로, (메타)아크릴 수지를 골격구조에 포함하는 수지로는 (메타)아크릴 모노머를 중합 또는 공중합한 수지, (메타)아크릴 모노머와 다른 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 모노머를 공중합한 수지가 있으며, 폴리우레탄 수지를 골격구조에 포함하는 수지로는 분자쇄 중에 우레탄 결합을 포함하는 수지가 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 에스테르 결합을 포함하는 수지로서 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 있으며, 상기 폴리에테르 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 에테르 결합을 포함하는 수지로서 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리테트라메틸렌 글라이콜 등이 있다.
또한, 상기 올레핀 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌 공중합체, 에틸렌과 아세트산바이닐 공중합체, 아이오노머, 에틸렌과 바이닐알코올 공중합체, 에틸렌과 염화바이닐 공중합체 등이 있으며, 상기 폴리이미드 수지를 골격 구조에 포함하는 수지는 분자쇄 중에 이미드 결합을 포함하는 수지로서 상기 골격구조의 2종 이상으로 이루어지는 공중합체 또는 상기 골격 구조와 그 이외의 모노머로 이루어지는 공중합체일 수 있다.
상기 다관능성 모노머 및 다관능성 올리고머는 조성물의 경화도를 높이기 위한 것으로 관능기가 3개 이상 포함된 다작용인 것이 바람직하다.
이때, 상기 다관능성 모노머는 (메타)아크릴레이트와 다가 알코올과의 탈 알코올 반응물이 사용될 수 있으며, 구체적으로 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 트라이메틸올프로페인 트라이(메타)아크릴레이트 및 다이트라이메틸올프로페인 테트라(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 바람직하다.
상기 다관능성 올리고머는 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머 또는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트 올리고머이고, 상기 다관능성 올리고머는 1종 이상 또는 상기 올리고머와 이종의 모노머로 이루어진 공중합체가 사용될 수 있으며, 또한 반복 단위가 3~10이며, 중량 평균 분자량 8,000미만인 저분자량물과 공중합하여 사용될 수 있다.
본 발명에서 적용되는 광중합 개시제는 특별히 한정되지 않나, 벤조페논류, 아세트페논류, 하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 티옥산톤류, 디벤질디설파이트, 디에틸옥사이드, 트리페닐비이미다졸 및 이소프로필-N,N-메틸아미노벤조에이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
이때, 광중합 개시제의 함량은 상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부로 포함되며, 함량이 0.1 중량부 미만이면 광경화가 충분하지 않은 문제가 있고, 함량이 5 중량부를 초과할 경우 경화에는 문제가 없으나 잔존하는 개시제에 의해 장시간 방치할 경우 표면에 개시제가 석출되거나 하드코팅층의 특성에 변화가 생길 수 있다.
또한, 상기 하드코팅 조성물은 전체함량 100 중량부에 대하여 용매 30~70 중량부를 추가로 포함할 수 있으며, 용매는 케톤계, 에스테르계, 지방족 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 아민계, 물, 알코올 등으로 통상 비점이 60~170℃의 액체이면 제한없이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 톨루엔, 메일에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
나아가, 상기 제 1 하드코팅층은 플라스틱 기재필름 상에 하드코팅 조성물을 도포 후, 경화에 의해 형성되는 것으로, 활성선으로는 자외선, 전자선 및 방사선(α선, β선, γ선 등)등 아크릴계 비닐기를 중합시키는 전자파가 적용될 수 있으며, 실용적으로 자외선이 간편해서 바람직하다.
이때, 상기 제 1 하드코팅층은 용도에 따라 두께가 결정되며 0.5~20㎛, 보다 바람직하게는 1~15㎛이다. 상기 하드코팅층의 두께가 0.5㎛ 미만인 경우에는 충분히 경화되어 있어도 두께가 너무 얇기 때문에 표면경도가 충분하지 않아 하드코팅층이 손상되는 문제가 있고, 상기 하드코팅층의 두께가 20㎛를 초과하면 굽힘 등의 응력에 의해 하드코팅층에 크랙이 생기는 문제가 있어 바람직하지 않다.
3. 안티블록킹층 (30)
상기 안티블록킹층(30)은 제 1 하드코팅층(20) 상에 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여, 무기입자 0.1~60 중량부, 방오첨가제 0.1~30 중량부 및 광중합 개시제 0.1~5 중량부를 포함하는 안티블록킹층용 조성액을 도포 후, 경화시켜 형성된 것으로, 안티블록킹성 및 방오성을 구현한다.
상기 안티블록킹층(30)에 적용되는 전리방사선 경화형 수지 혼합물은 앞서 제 1 하드코팅층(20)에 기재된 조성물과 동일하다.
본 발명에 적용되는 무기입자는 필름의 표면경도를 개선하고, 표면에 미세요철을 형성하여 안티블록킹성을 부여하기 위한 것으로서, 용액 내에서의 분산을 용이하게 하기 위해 실란커플링제, 폴리올, 알킬올아민, 티타네이트 커플링제와 같은 유기화합물로 표면처리된 실리카, 알루미나, 금속산화물, 산화지르코늄 및 클레이로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 바람직하다.
상기 무기입자는 특별히 한정된 형태는 없으나 구형상, 입방체상, 방추형상, 부정 형상이 바람직하고, 평균입경이 0.01~2㎛가 사용될 수 있으며, 이때, 크기가 0.01㎛ 미만이면 표면경도 및 안티블록킹성이 충분하지 않고, 2㎛를 초과하면 투과도가 90%이하, 헤이즈가 2%이상의 값을 나타내어 시인성이 저하된다.
상기 무기입자는 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대해서 0.1~60 중량부, 바람직하게는 1~30 중량부로 포함되어 안티블록킹층과 제 2 하드코팅층 간의 정지마찰계수를 0.3μ이하, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.3μ으로 제어할 수 있다.
이때, 상기 무기입자 함량이 0.1 중량부 미만이면 하드코팅 필름의 표면경도(연필경도) 및 안티블록킹성이 충분하지 않은 문제가 있으며, 함량이 60 중량부를 초과하면 용액 내에 분산이 충분하지 않아 하드코팅 필름의 헤이즈가 15%이상의 값을 나타내어 시인성이 불량한 문제가 있다.
본 발명에 적용되는 방오첨가제는 평균분자량이 100 내지 10,000인 것이 바람직하며, 평균분자량이 100 미만이면 방오성이 감소하고, 10,000을 초과하면 하드코팅 조성물 제조시 혼용성이 감소하는 문제가 있다.
또한, 상기 방오첨가제는 실리콘계 화합물 또는 불소계 화합물을 포함하는 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 실리콘계 화합물은 실록세인(Si-O) 결합을 갖는 화합물이면 특별히 제한되지 않으며, 분자량이 100~10,000인 액상의 (메타)아크릴레이트 폴리실록산계 화합물 또는 (메타)아크릴레이트 유기-변형 폴리실록산계 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 불소계 화합물을 포함하는 수지는 폴리에틸렌의 수소 일부 또는 전부가 불소 로 치환된 구조를 포함하는 수지로써 분자량이 100~10,000인 화합물이 바람직하다.
이때, 방오첨가제의 함량은 상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1~30 중량부로 포함되어, 안티블록킹층 표면이 수접촉각을 90˚이상, 보다 바람직하게는 90 내지 120˚로 제어할 수 있다. 특히 방오첨가제 함량이 0.1 중량부 미만이면 방오기능이 충분하지 않으며, 30 중량부를 초과하면 표면경도를 저하시키는 문제가 있어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에서 적용되는 광중합 개시제는 특별히 한정되지 않나, 벤조페논류, 아세트페논류, 하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 티옥산톤류, 디벤질디설파이트, 디에틸옥사이드, 트리페닐비이미다졸 및 이소프로필-N,N-대메틸아미노벤조에이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다.
이때, 광중합 개시제의 함량은 상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부로 포함되며, 함량이 0.1 중량부 미만이면 광경화가 충분하지 않은 문제가 있으며, 함량이 5 중량부를 초과할 경우 경화에는 문제가 없으나 잔존하는 개시제에 의해 장시간 방치시 표면에 개시제가 석출되거나 안티블록킹층의 특성에 변화가 생길 수 있다.
또한, 상기 안티블록킹층용 조성물은 전체함량 100 중량부에 대하여 용매 30~97 중량부를 추가로 포함할 수 있으며, 용매는 케톤계, 에스테르계, 지방족 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 아민계, 물, 알코올 등으로 통상 비점이 60~170℃의 액체이면 제한없이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 톨루엔, 메일에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 안티블록킹층의 형성방법은 앞서 기재된 제 1 하드코팅층(20)과 동일하며, 안티블록킹층의 두께는 0.01~2㎛ 인 것이 바람직하다. 두께가 0.01㎛ 미만이면 무기입자를 안티블록킹층에 고착화시키기 어려운 문제가 있고, 두께가 2㎛를 초과하면 헤이즈가 1% 이상의 값을 나타내어 시인성에 문제가 있어 바람직하지 않다.
4. 제 2 하드코팅층 (40)
상기 제 2 하드코팅층(40)은 하드코팅 필름의 제조 공정중에 발생할 수 있는 스크래치를 방지하기 위한 것으로, 플라스틱 기재필름(10)의 이면에 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 광중합개시제 0.1~5 중량부를 포함하는 하드코팅 조성액을 도포 후, 경화시켜 형성할 수 있다.
이때, 상기 하드코팅 조성액에 무기입자가 더욱 포함될 수 있으나, 방오첨가제가 포함될 경우 하드코팅 필름 이면에 인쇄층, 점착층, 투명전극 등의 타 층과의 밀착력이 저하되는 문제가 있어 방오첨가제는 포함되지 않는 것이 바람직하다.
상기 제 2 하드코팅층(40)을 형성하는 조성물에 대한 설명은 앞서 기재된 제 1 하드코팅층(20)의 조성물과 동일하며, 그 형성방법 역시 동일하다.
상기 제 2 하드코팅층(40)은 두께 0.5~10㎛인 것이 바람직하며, 공정 중 발생하는 단순한 스크래치만 방지하면 되기 때문에 연필경도가 제 1 하드코팅층(20) 보다 낮아도 무방하며, 1H이상인 것이 보다 바람직하다.
나아가, 본 발명이 목적하는 효과가 손상되지 않는 범위에서 상기 제 2 하드코팅층(40)에 로고, 회사명, 또는 브랜드명을 나타내기 위하여 잉크인쇄 또는 그 이외 의 방법으로 표시한 도안 등의 인쇄층을 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름은 플라스틱 기재필름(10) 일면에 표면경도 확보를 구현하는 제 1 하드코팅층(20)과 안티블록킹성 및 방오성을 구현하는 안티블록킹층(30)이 순차적으로 형성되고, 이면에 내스크래치성을 구현하는 제2 하드코팅층(40)이 형성된 것으로, 하드코팅 필름의 표면경도가 우수함과 동시에 안티블록킹층(30)과 제2하드코팅층(40) 간의 정지마찰계수가 0.3μ이하로 제어되어 안티블록킹성이 우수하다.
또한, 상기 안티블록킹층(30)은 표면 수접촉각이 90 내지 120˚로 유지되어 방오성이 개선됨에 따라 다양한 화면표시창치에 적용될 수 있으며, 특히 터치스크린의 터치패널에 유용하게 활용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
1. 제1 하드코팅층 형성
전리방사선 경화형 수지 혼합물(고형분 100%) (일본합성화학공업㈜ 제품, UV-9100B 모델) 100 중량부에 대하여 광개시제 (고형분 100%) (시바 스페셜티 케미칼 제품, IRGACURE-184 모델) 5 중량부를 첨가한 후, 전체의 고형분 농도가 45 중량부가 되도록 메틸이소부틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸에테르의 중량비 1:1의 혼합용제로 희석하고 교반하여 하드코팅액을 제조하였다.
두께 100㎛의 폴리에스테르 기재필름(도레이㈜ 제품, 루미러 모델)의 일면에 균일하게 혼합된 상기 하드코팅액을 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm2의 조건에서 조사하고 경화처리 하여 두께 6㎛의 제 1 하드코팅층을 형성하였다.
2. 안티블록킹층 형성
전리방사선 경화형 수지 혼합물(고형분 100%) (일본합성화학공업㈜ 제품, UV-9100B 모델) 100 중량부에 대하여 광개시제 (고형분 100%) (시바 스페셜티 케미칼 제품, IRGACURE-184 모델) 5 중량부, 방오첨가제(OPTOOL DAC-HP 불소계 방오첨가제 DAIKIN 모델) 15 중량부, 표면처리된 실리카입자(나노 레진 제품, 나노폴 C 모델) 15 중량부를 첨가한 후, 전체의 고형분 농도가 6 중량부가 되도록 메틸이소부틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸에테르의 중량비 1:1의 혼합용제로 희석하고 교반하여 안티블록킹용 코팅액을 제조하였다.
상기 제 1 하드코팅층 위에 균일하게 혼합된 상기 안티블록킹용 코팅액을 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 고압 수은자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm2의 조건에서 조사하고 경화처리 하여 두께 0.3㎛의 안티블록킹층을 형성하였다.
3. 제 2 하드코팅층 형성
전리방사선 경화형 수지 혼합물(고형분 100%)(일본합성화학공업㈜ 제품, UV-9100B 모델) 100 중량부에 대하여 광개시제 (고형분 100%)(시바 스페셜티 케미칼 제품, IRGACURE-184 모델) 5 중량부를 첨가한 후, 전체의 고형분 농도가 45 중량부가 되도록 메틸이소부틸케톤과 프로필렌글리콜모노에틸에테르의 중량비 1:1의 혼합용제로 희석하고 교반하여 하드코팅액을 제조하였다.
상기 제 1 하드코팅층이 형성된 필름의 이면에 상기 하드코팅액을 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80°C에서 2분간 건조 후, 고압 수은자외선 램프의 적산 광량 300mJ/cm2의 조건에서 조사하고 경화처리 하여 두께 3㎛의 제 2 하드코팅층을 형성하여, 양면 하드코팅 필름을 제조하였다.
< 실시예 2>
안티블록킹층 형성 과정 중 방오첨가제를 10 중량부 첨가한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 양면 하드코팅 필름을 제조하였다.
< 실시예 3>
안티블록킹층 형성 과정 중 실리카 입자를 20중량부 첨가한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 양면 하드코팅 필름을 제조하였다.
< 비교예1 >
안티블록킹층을 생략한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 양면 하드코팅 필름을 제조하였다
< 비교예2 >
안티블록킹층 형성 과정 중 실리카 입자를 생략한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 양면 하드코팅 필름을 제조하였다.
< 비교예3 >
안티블록킹층 형성 과정 중 방오첨가제를 생략한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 양면 하드코팅 필름을 제조하였다.
< 비교예4 >
안티블록킹층 형성 과정 중 전체의 고형분 농도가 45 중량부가 되도록 혼합용제로 희석하고 교반하여 5㎛두께의 안티블록킹층을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 양면 하드코팅필름을 제조하였다.
< 비교예5 >
제2 하드코팅층을 생략한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일하게 실시하여 하드코팅필름을 제조하였다.
< 비교예6 >
안티블록킹층을 생략하고, 방오첨가제(OPTOOL DAC-HP 불소계 방오첨가제 DAIKIN 모델) 15 중량부 및 표면처리된 실리카입자(나노 레진 제품, 나노폴 C 모델) 15 중량부가 더욱 함유된 제1 하드코팅층을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 양면 하드코팅필름을 제조하였다.
< 실험예 >
1. 연필경도 측정
양면 하드코팅 필름을 경도측정기(신토카가쿠사 제품, HEIDON 모델)를 사용하여 JIS K-5400기준에 따라 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
2. 투과도 및 헤이즈 측정
양면 하드코팅 필름을 분광광도계(니뽄덴쇼쿠 제품, NDH2000 모델)를 사용하여 투과도 및 헤이즈를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
3. 정지마찰계수(μ) 측정
양면 하드코팅 필름의 안티블록킹성을 수치화 하여 비교하기 위하여 정지마찰계수(μ)를 측정하여 ASTM-1894기준에 따라 하기 표1에 기재하였으며, 정지마찰계수가 낮으면 윤활성이 우수하여 안티블록킹성이 우수하며, 정지마찰계수가 높으면 안티블록킹성이 저조하다.
(단, 비교예 1 및 6은 안티블록킹층이 없으므로 제 1 하드코팅층의 표면을 측정하였다)
4. 안티블록킹성 측정
양면 하드코팅 필름을 3 X 10cm의 크기로 잘라내어 안티블록킹층과 제 2 하드코팅층을 포개고 유리판에 끼어 200g/cm2 조건으로 실온에서 24시간 방치하여 육안으로 안티블록킹성의 유무를 측정하였다.
(단, 비교예 1 및 6은 안티블록킹층이 없으므로 제 1 하드코팅층과 제 2 하드코팅층의 안티블록킹성을 측정하였다)
5. 산술 평균 조도( Ra ) 및 10점 평균 조도( Rz ) 측정
양면 하드코팅 필름의 안티블록킹층 표면상 거칠기를 조도측정기를 사용하여 산술 평균 조도(Ra) 및 10점 평균 조도(Rz)를 측정하여, 하기 표1에 기재하였다.
(단, 비교예 1 및 6은 안티블록킹층이 없으므로 제 1 하드코팅층의 표면을 측정하 였다)
6. 지문제거 특성
양면 하드코팅 필름의 제 2 하드코팅층에 무광 블랙잉크로 처리한 후, 방오성이 포함된 안티블록킹층의 표면에 손가락을 천천히 가압 접촉하여 나타난 지문을 헝겊 등을 이용하여 5회 왕복 제거 후 지문의 남은 흔적 정도에 따라 판단하여, 지문이 없을 경우 "○", 지문이 약하게 남아 있을 경우 "△", 지문이 잘 보일 경우 "×"로측정하였다.
(단, 비교예 1 및 6은 안티블록킹층이 없으므로 제 1 하드코팅층의 표면을 측정하였다)
7. 수접촉각 측정
양면 하드코팅 필름의 방오성을 확인하기 위해 접촉각계(㈜쿄와 제품, Drop Master 300 모델)를 사용하여 안티블록킹층 표면에 직경 2mm의 정제수를 적하하고 안티블록킹층 표면과 정제수의 접촉각을 측정하였다.
(단, 비교예 1 및 6은 안티블록킹층이 없으므로 제 1 하드코팅층의 표면을 측정하였다)
8. 내스크래치성 측정
양면 하드코팅 필름에 스틸울(강철솜)을 사용하여 250gf/cm2의 하중을 가해서 10회 왕복했을 때의 상처의 개수를 관찰하여, 상처가 없을 경우 레벨5, 1~5개 상처가 있을 경우 레벨4, 5~10개 상처가 있을 경우 레벨3, 10개 이상의 상처가 있을 경우 레 벨2, 전체 면에 상처가 있을 경우 레벨1로 측정하여, 하기 표1에 기재하였다.
구 분 실시예 비교예
1 2 3 2 3 4 5
헤이즈 (%) 0.61 0.59 0.73 0.54 0.64 1.28 0.64
투과도 (%) 91.32 91.35 91.32 91.35 91.35 91.22 91.29
안티블록킹층 정지마찰계수 (μ) 0.2 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.2
안티블록킹성 ○ ○ ○ ⅹ ○ ○ ○
연필경도 3H 3H 3H 3H 3H 3H 3H
내스크래치성 5 5 5 5 5 5 5
Ra (㎛) 0.0081 0.0083 0.0101 0.0091 0.0042 0.0081 0.0098
Rz (㎛) 0.2154 0.2558 0.3004 0.2468 0.0978 0.2154 0.2682
지문제거성 ○ ○ ○ ○ △ ○ ○
수접촉각 108.3 108.2 108.5 108.7 70.8 108.3 108.5
제 2 하드코팅층 내스크래치성 4 4 4 4 4 4 -
구 분 비교예 1 비교예 6
헤이즈 (%) 0.55 1.25
투과도 (%) 91.31 91.24
제1하드코팅층 정지마찰계수(μ) 0.5 0.2
안티블록킹성 ⅹ ○
연필경도 3H 3H
내스크래치성 5 5
Ra (㎛) 0.0039 0.0085
Rz (㎛) 0.0965 0.2187
지문제거성 △ ○
수접촉각 71.3 109.0
제 2 하드코팅층 내스크래치성 4 4
상기 표 1 및 표2의 결과에 의하면, 실시예 1~3의 경우 플라스틱 기재필름의 일면에 제1 하드코팅층과 안티블록킹성 및 방오성을 지닌 안티블록킹층을 순차적으로 형성하고 플라스틱 기재필름의 이면에 내스크래치성을 구현하는 제 2 하드코팅층을 형성함에따라, 광학적 특성의 저하 없이 안티블록킹성과 방오성이 우수하고 표면의 경도가 높으며 스크래치를 방지할 수 있는 하드코팅 필름을 얻을 수 있었다.
반면에, 안티블록킹층이 제외된 비교예 1의 경우 하드코팅 필름의 안티블록킹성과 방오성이 불량하고, 안티블록킹층에 실리카 입자가 함유되지 않은 비교예 2의 경우 안티블록킹성이 불량하였으며, 방오제를 첨가하지 않은 비교예 3의 경우 방오성이 불량하였다.
또한, 안티블록킹층의 두께를 5㎛로 두껍게 형성시킨 비교예 4의 경우와 안티블록킹층을 생략하고 제1하드코팅층에 안티블록킹성을 도입한 비교예 6의 경우 헤이즈가 높아져 광학적 특성이 저하되고, 제2 하드코팅층이 형성되지 않은 비교예 3의 경우 필름의 이면에 내스크래치성이 불량하였다.
상기에서 살펴본 결과, 본 발명의 양면 하드코팅 필름은 광 투과율, 헤이즈 및 시인성이 우수함은 물론, 표면경도 및 필름 간의 안티블록킹성이 우수함과 동시에 방오성이 개선된 것으로, 디스플레이장치 광학소재에 구비된 디스플레이장치 광학필름 및 상기 광학필름이 구비된 화면표시장치에 광범위하게 사용될 수 있다.
적용 가능한 기술범위로 액정표시장치(LCD), 플라즈마디스플레이패널(PDP), 전기발광디스플레이(ELD)나 음극선관표시장치(CRT), 휴대용 디지털 단말기(PDA) 등에 사용되는 화상표시면, 그 전면판의 표면에 점착하여 화상표시장치 보호용으로 사용되는 화상표시 부재, 모바일 기기의 보호용 기재가 있으며, 특히 터치 스크린의 터치패널에 적용이 우수하다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 양면 하드코팅 필름의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10 : 플라스틱 기재필름
20 : 제 1 하드코팅층
30 : 안티블록킹층
40 : 제 2 하드코팅층

Claims (12)

  1. 플라스틱 기재필름;
    상기 플라스틱 기재필름 일면에 형성된 제 1 하드코팅층;
    제 1 하드코팅층 상에 형성된 표면 수접촉각이 90 내지 120°를 충족하는 안티블록킹층; 및
    상기 플라스틱 기재필름 이면에 형성된 제 2 하드코팅층; 을 포함하며,
    상기 안티블록킹층 및 제 2 하드코팅층간 정지마찰계수가 0.3μ이하를 충족하는 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 하드코팅층 또는 제 2 하드코팅층이 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여, 광중합 개시제 0.1 내지 5 중량부를 함유하는 조성물이 광경화된 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안티블록킹층이 전리방사선 경화형 수지 혼합물 100 중량부에 대하여, 무기입자 0.1 내지 60 중량부, 방오첨가제 0.1 내지 30 중량부 및 광중합 개시제 0.1 내지 5 중량부를 함유하는 조성물이 광경화되어 표면에 미세요철이 형성된 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 조성물이 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매 30 내지 70 중량부를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전리방사선 경화형 수지 혼합물이 (메타)아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 올레핀 수지 및 폴리이미드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 골격구조를 포함하는 전리방사선 경화형 수지에,
    펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 트라이메틸올프로페인 트라이(메타)아크릴레이트 및 다이트라이메틸올프로페인 테트라(메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 다관능성 모노머, 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 올리고머로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 다관능성 올리고머가 혼합된 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  6. 제3항에 있어서, 상기 무기입자의 평균 입자크기가 0.01 내지 1㎛인 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅필름.
  7. 제6항에 있어서, 상기 무기입자가 실리카, 알루미나 및 산화지르코늄로 이루어진 금속산화물 또는 클레이인 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  8. 제6항에 있어서, 상기 무기입자가 실란커플링제, 폴리올, 알칼올아민 또는 티타네이트 커플링제에서 선택되는 일성분으로 표면처리된 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  9. 제3항에 있어서, 상기 방오첨가제가 분자량 100 ~ 10,000의 실리콘 화합물 또는 분자량 100 ~ 10,000의 불소계 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제 1 하드코팅층이 0.5 내지 20㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 하드코팅층이 0.5 내지 10㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
  12. 제1항에 있어서, 상기 안티블록킹층이 0.01 내지 2㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 상기 디스플레이 보호용 양면 하드코팅 필름.
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