KR20130015935A - 방현성 반사방지 코팅 조성물, 이를 이용한 방현성 반사방지 필름, 편광판 및 표시장치 - Google Patents

방현성 반사방지 코팅 조성물, 이를 이용한 방현성 반사방지 필름, 편광판 및 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방현성 반사방지 코팅용 조성물, 이를 이용한 방현성 반사방지 필름, 편광판 및 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방현성 반사방지 코팅 조성물은 (메타)아크릴레이트 모노머(A), 나노실리카 입자(B), 4급암모늄염(C), 알코올계 용제(D), 케톤계 용제(E), 및 광개시제(F)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방현성 반사방지 코팅 조성물을 이용하면, 입자의 입경이 큰 투광성 미립자를 사용하지 않으면서도 간단한 방법으로 방현성과 반사방지성을 구현할 수 있으며, 코팅 두께에 제약을 받지 않고 방현성 반사방지층을 갖는 방현성 반사방지 필름을 제조할 수 있다. 상기한 방현성 반사방지 필름은 편광판 및 표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

방현성 반사방지 코팅 조성물, 이를 이용한 방현성 반사방지 필름, 편광판 및 표시장치{COATING COMPOSITION FOR ANTI-GLARE AND ANTI-REFLECTION, FILM USING THE SAME, POLARIZING PLATE, AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 방현성 반사방지 코팅용 조성물, 이를 이용한 방현성 반사방지 필름, 편광판 및 표시장치에 관한 것이다.
방현 필름은 표면 요철에 의한 광산란성을 이용하여 광 반사를 감소시키는 기능을 갖는 것이다. 이러한 방현 필름은 각종 디스플레이 패널, 예를 들면 액정 디스플레이(LCD), 플라스마 디스플레이(PDP), 브라운관(CRT), 전자발광 디스플레이(EL) 등의 표면에 배치되어 외부광의 반사로 인한 콘트라스트의 감소를 방지하거나 이미지 반사에 의한 디스플레이의 시인성 저하를 방지하는 등의 목적으로 이용되고 있다.
상기 방현 필름은 통상적으로 투명기재에 미크론 단위의 실리카 또는 수지 비드와 같은 투광성 미립자를 함유하는 방현성 코팅 조성물을 코팅하여 형성된 방현층을 포함하여 이루어진다. 상기 방현층은 표면에 요철이 용이하게 형성될 수 있도록 하기 위하여 통상적으로 입자의 직경이 큰 투광성 미립자를 사용하게 된다. 그러나 입자의 직경이 큰 투광성 미립자를 사용하는 경우에는 필름 표면에 백화 현상과 반짝반짝 빛나는 신틸레이션이 발생하여 화상 정보의 시각성이 저하되는 문제점이 있다.
최근에는 뛰어난 화상효과를 위해 상기 방현성 필름에 추가적으로 반사방지층을 형성하는 경우가 있다. 즉, 방현층 상에 반사방지층을 형성함으로서 방현성과 반사방지성을 모두 확보하고자 하는 시도가 있어 왔다. 반사방지성을 확보하기 위해서는 방현층 상에 얇은 두께로 반사방지층을 형성하여야 한다. 그러나 방현층 상에 반사방지층을 얇고 균일한 두께로 형성하는 것이 어려워 두께 불균일로 인한 표면 시인성 저하 등의 문제점을 가지고 있다. 또한 표면 박막의 기계적인 강도가 약하여 스크래치에 약한 단점이 있으며, 방현층과 반사방지층 형성이라는 적어도 2회 이상의 공정이 필요하므로 고가의 공정비가 소요되는 등의 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 입자의 입경이 큰 투광성 미립자를 사용하지 않으면서도 간단한 방법으로 방현성과 반사방지성을 구현할 수 있으며, 코팅 두께에 제약을 받지 않고 방현 반사방지층을 형성할 수 있는 방현성 반사방지 코팅 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 방현성과 반사방지성이 우수한 방현성 반사방지 필름을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 방현성과 반사방지성이 우수한 편광판 및 표시장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 (메타)아크릴레이트 모노머(A), 나노실리카 입자(B), 4급암모늄염(C), 알코올계 용제(D), 케톤계 용제(E), 및 광개시제(F)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물을 제공한다.
상기 나노실리카 입자는 입자는 평균 입경이 1~100nm인 것이 바람직하다.
상기 나노실리카 입자의 함량은 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 4급 암모늄염은 수평균 분자량이 4000 이상인 고분자형 4급암모늄염인 것이 바람직하다.
상기 4급 암모늄염은 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.01 내지 5중량부 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기재의 일면 또는 양면에 상기한 본 발명에 따른 방현성 반사방지 코팅 조성물을 도포시킨 다음 건조하여 나노 실리카 또는 나노 실리카와 4급암모늄염과의 응집에 의해 표면요철을 형성시킨 후 경화하여 형성된 방현성 반사방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 필름을 제공한다.
상기 표면요철은 하기 식 1 내지 4의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
<식 1>
0.02≤Ra(중심선평균 표면거칠기)≤0.2
<식 2>
0.1≤Rz(10점 평균 표면거칠기)≤1.0
<식 3>
30≤Sm(요철의 평균간격)≤150
<식 4>
0.1≤θa(요철의 평균경사각)≤1.5
상기 방현성 반사방지층은 내부헤이즈(Hi)가 0초과 내지0.5이하이고, 외부헤이즈(Ha)는 0.5 내지 20이며, 상기 내부헤이즈 및 외부헤이즈는 하기 식 5의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
<식 5>
0.01≤Hi/Ha≤1.0
상기 방현성 반사방지 필름은 암부와 명부의 폭의 비가 1:1이고, 그 폭이 0.125mm, 0.5mm, 1.0mm 및 2.0mm인 상 선명도 측정에 사용하는 광학빗을 사용하여 측정된 상 선명도의 합이 전체 400% 중 250%이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 방현성 반사방지 필름이 구비된 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.
상기 편광판은 표면 코팅 처리되지 않은 편광판(Glare 편광판) 대비 콘트라스트 저하율이 10% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 방현성 반사방지 필름이 구비된 것을 특징으로 하는 표시 장치를 제공한다.
상기한 본 발명에 따른 방현성 반사방지 코팅 조성물은 4급 암모늄염과 나노 사이즈의 실리카 입자 및 알코올계 및 케톤계 용제를 포함하여 이루어진다. 상기 알코올계 및 케톤계 용제가 휘발하는 과정에서 알코올계 용제에 용해된 4급 암모늄염이 상측으로 부상하게 되는데, 이때 알코올계 용제가 증발되면 4급 암모늄염은 나노 사이즈의 실리카 입자가 상부로 부상되는 것을 도와주며, 상부로 부상된 나노 사이즈의 실리카 입자는 서로 응집하거나 4급 암모늄염과 서로 응집하게 된다. 그에 따라 나노 사이즈의 실리카 입자의 응집에 의해 표면에 요철이 형성된다. 따라서 본 발명에 따른 방현성 반사방지 코팅 조성물을 이용하면, 입자의 입경이 큰 투광성 미립자를 사용하지 않으면서도 간단한 방법으로 방현성과 반사방지성을 구현할 수 있으며, 코팅 두께에 제약을 받지 않고 방현성 반사방지층을 갖는 방현성 반사방지 필름을 제조할 수 있다. 상기한 방현성 반사방지 필름은 편광판 및 표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 방현성 반사방지 필름의 표면상태를 나타낸 확대사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 방현성 반사방지 코팅 조성물은 (메타)아크릴레이트 모노머(A), 나노실리카 입자(B), 4급암모늄염(C), 알코올계 용제(D), 케톤계 용제(E), 및 광개시제(F)를 포함하여 이루어진다. 각 구성 성분에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
( 메타 ) 아크릴레이트 모노머 (A)
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 코팅층의 경도 향상을 시키기 위해 포함된다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 구체적으로 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴릭에스테르, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌클리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌클리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보네올(메타)아크릴레이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머의 사용량은 제한되지 않으나 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.1 내지 50중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량이 상기 기준으로 0.1중량부 미만이면 방현성 반사방지층의 표면 경화에 문제가 있고, 50중량부를 초과하면 점도의 상승으로 인한 코팅성 저하 및 균일한 요철의 형성이 저하될 수 있다.
나노실리카 입자(B)
상기 나노실리카 입자는 방현성 및 반사방지 특성을 부여하기 위하여 첨가된다.
본 발명에서는 방현성 형성을 위해 입자의 직경이 큰 것을 사용하지 않고 나노 사이즈의 직경을 갖는 것을 사용하였다. 즉, 본 발명에서는 나노 사이즈의 직경을 갖는 나노 실리카 입자를 사용함으로써 용제가 휘발하는 과정에서 나노 실리카 입자가 서로 응집하여 표면에 요철 형성이 가능하도록 하였다.
상기 나노 실리카 입자는 평균입경이 1~100nm인 것이 바람직하다. 상기 나노 실리카 입자의 평균입경이 100nm를 초과하는 경우에는 표면응집이 심하게 발생하여 원하는 방현성 필름이 생성되지 않고 코팅 표면 상태가 좋지 않은 경우가 있다. 또한 나노 실리카 입자의 평균입경이 1nm 미만인 경우에는 실리카 응집효과가 미비하여 충분한 방현성이 얻어지지 않는 문제점이 있다.
상기 나노실리카 입자는 바람직하게 1nm 내지 100nm의 평균 입자 직경을 갖는 분말성 또는 콜로이드성 실리카를 사용할 수 있다.
상기 나노실리카 입자의 형태는 구형, 공동, 다공성, 막대형, 판형, 섬유형 또는 무형일 수 있다. 그 중 구형 실리카 입자가 바람직하다. 상기 실리카 입자의 비표면적은 0.1 내지 3000㎡/g이고, 특히 10 내지 1500㎡/g가 바람직하다.
상기 나노실리카 입자는 실란커플링제로 코팅한 것을 사용할 수 있다. 상기 실란커플링제는 구체적으로 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 3,3,3-트리플루오르프로필트리메톡시실란, 메틸-3,3,3-트리플루오르프로필디메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시메틸트리메톡시실란, γ-글리시독시메틸트리에톡시실란, γ-글리시독시에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시에틸트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-(β-글리시독시메톡시)프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시메틸트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시메틸트리에톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시에틸트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시에틸트리에톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리메톡시실란, γ-(메타)아크릴로옥시프로필트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 헥실트리에톡시실라옥틸트리에톡시실란, 데실트리에톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 3-우레이도이소프로필프로필트리에톡시실란, 퍼플루오르옥틸에틸트리메톡시실란, 퍼플루오르옥틸에틸트리에톡시실란, 퍼플루오르옥틸에틸트리이소프로폭시실란, 트리플우로오프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, 트리메틸실란올, 메틸트리클로로실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용 할 수 있다.
상기 나노실리카 입자는 건조 분말의 상태에서 사용하거나 또는 물 또는 유기용매에서 분산된 상태로 사용될 수 있다.
상기 나노실리카 입자는 당해 분야에서 콜로이드성 실리카로 공지되어 있는 미세한 나노실리카 입자의 분산액이 또한 사용될 수 있다.
상기 콜로이드성 나노실리카에 대한 분산매질이 물일 경우, 바람직하게 pH 2 내지 10, 특히 바람직하게는 pH 3 내지 7의 산성 콜로이드성 나노실리카가 사용될 수 있다. 콜로이드성 나노실리카에 대한 분산매질이 유기 용매인 경우, 용매로서 메탄올, 이소프로필 알콜, 에틸렌 글리콜, 부탄올, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 톨루엔, 크실렌 및 디메틸 포름아미드를 포함할 수 있다. 상기 용매는 물과의 혼합물로서 사용될 수 있다. 상기 바람직한 분산 매질은 메탄올, 이소프로필 알콜, 메틸 에틸 케톤 또는 크실렌이다.
상기 나노실리카 입자의 시판품에는 콜로이드성 실리카로서 예를 들면 메탄올 실리카 졸(Methanol Silica Sol), IPA-ST, MEK-ST, NBA-ST, XBA-ST, DMAC-ST, ST-UP, ST-OUP, ST-20, ST-40, ST-C, ST-N, ST-O, ST-50 및 ST-OL(Nissan Chemical Industries Co., Ltd.제) 등을 들 수 있다 또한 상기 실리카 입자의 시판품에는 실리카 분말로서 예를 들면 에어로실(AEROSIL) 130, 300, 380, TT600 및 OX50(Japan Aerosil Co., Ltd.제), 실덱스(Sildex) H31, H32, H51, H52, H121, H122(Asahi Glass Co., Ltd.제), E220A, E220(Nippon Silica Industrial Co., Ltd.제), 실리시아(Silicia) 470(Fuji Silycia Chemical Co.제)와, SG 플레이크(Flake)(Nippon Sheet Glass Co., Ltd.제) 등을 들 수 있다.
상기 나노실리카 입자의 함량은 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 나노실리카 입자의 함량이 상기 기준으로 1중량부 미만이면 방현성 반사방지층 표면에서 응집효과를 기대하기 어려워 충분한 방현성을 얻기 어렵다는 문제점이 있으며, 20중량부를 초과할 경우 투과율도 저하되는 단점이 있다.
4급암모늄염 (C)
상기 4급암모늄염은 나노실리카 입자의 표면으로의 부상 및 응집을 촉진시키는 역할을 한다.
좀더 구체적으로 작용관계를 설명하면 4급 암모늄염은 후술하는 알코올계 용제에 용해된다. 상기 알코올계 용제 및 후술하는 케톤계 용제가 휘발하는 과정에서 알코올계 용제에 용해된 4급 암모늄염이 상측으로 부상하게 되는데, 이때 알코올계 용제가 증발되면 4급 암모늄염은 나노 사이즈의 실리카 입자가 상부로 부상되는 것을 도와준다. 상부로 부상된 나노 사이즈의 실리카 입자는 서로 응집하거나 4급 암모늄염과 응집하게 된다. 그에 따라 나노 사이즈의 실리카 입자의 응집에 의해 표면에 요철이 형성된다. 따라서 본 발명에서는 나노 사이즈의 실리카 입자를 사용하는 것만으로 표면 요철의 형성이 가능하게 된다.
상기 4급암모늄염은 특별히 제한되지 않으며 저분자형 4급암모늄염 혹은 고분자형 4급암모늄염을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 수평균 분자량이 4000 이상인 고분자형 4급암모늄염을 사용할 수 있다.
상기 고분자형 4급 암모늄염으로는 시판되는 것으로서 소켄사의 PQ-10, PQ-50 등을 들 수 있다.
상기 4급 암모늄염은 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.01 내지 5중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 4급 암모늄염의 함량이 상기 기준으로 0.01중량부 미만이면 방현성 반사방지층 표면에 요철이 형성되지 않아 충분한 방현성을 얻을 수 없으며, 5중량부를 초과하면 필름이 백화현상을 일으켜 투과율을 저하시키는 단점이 있다.
알코올계 용제(D)
상기 알코올계 용제는 특별히 제한되지는 않으며 4급암모늄염을 용해시킬 수 있는 알코올계 용제면 어느 것이든 사용할 수 있다.
예를 들어 상기 알코올계 용제는 구체적으로, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 사용할 수 있다.
상기 알코올계 용제는 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 알코올계 용제의 함량이 상기 기준으로 10중량부 미만이면 각 성분들의 상용성이 떨어져 방현성 반사방지 코팅 조성물의 안정성이 떨어지며, 50중량부 초과이면 방현성 반사방지층 표면에 요철을 형성시키는 것이 어려우며 방현성 반사방지층과 투명기재간의 밀착성이 저하되는 단점이 있다.
케톤계 용제(E)
상기 케톤계 용제는 건조중 알코올계 용제와 같이 증발되면서 4급 암모늄염의 상용성을 저하시켜서 표면에 배치되어 있는 나노실리카입자와 4급 암모늄염의 응집 혹은 나노실리카입자간의 응집을 촉진시켜 표면의 요철을 형성시키는 역할을 수행한다.
상기 케톤계 용제로는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 케톤계 용제는 방현성 반사방지 코팅 조성물 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 케톤계 용제가 상기 기준으로 10중량부 미만이면 건조시 방현성 반사방지층 표면에 요철이 형성되지 않는 단점이 있으며, 40중량부 초과이면 4급 암모늄염이 균일하게 용해되지 않는 단점이 있다.
광개시제 (F)
상기 광개시제는 당해 분야에서 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게 상기 광개시제는 히드록시케톤류, 아미노케톤류 및 수소탈환형 광개시제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 광개시제로는 구체적인 예를 들어 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]2-모폴린프로판온-1, 디페닐케톤 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 4-히드록시시클로페닐케톤, 디메톡시-2-페닐아테토페논, 안트라퀴논, 플루오렌, 트리페닐아민, 카바졸, 3-메틸아세토페논, 4-크놀로아세토페논, 4,4-디메톡시아세토페논, 4,4-디아미노벤조페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조페논 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 광개시제는 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.05내지 5중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광개시제의 함량이 상기 기준으로 0.05중량부 미만이면 방현성 반사방지 코팅 조성물의 경화 속도가 늦고 5중량부를 초과 할 경우 과 경화로 방현성 반사방지층에 크랙이 발생할 수 있다.
본 발명의 방현성 반사방지 코팅 조성물은 상기 성분들 이외에도 필요에 따라서 항산화제, UV 흡수제, 광안정제, 레벨링제, 계면활성제, 방오제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는 상술한 본 발명의 방현성 반사방지 코팅 조성물을 이용하여 제조된 방현성 반사방지 필름을 제공한다. 즉, 본 발명의 방현성 반사방지 필름은 투명기재의 일면 또는 양면에 상술한 본 발명에 따른 방현성 반사방지 코팅 조성물을 도포시킨 다음 건조하여 나노 실리카 또는 나노 실리카와 4급암모늄염과의 응집에 의해 표면요철을 형성시킨 후 경화시켜 형성된 방현성 반사방지층을 구비한다.
상기 투명기재로는 투명성이 있는 필름이면 어떤 필름이라도 사용 가능하다. 예를 들면 상기 투명기재는 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 단량체와 같은 시클로올레핀을 포함하는 단량체의 단위를 갖는 시클로올레핀계 유도체들, 셀룰로오스(디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스부틸레이트, 이소부틸에스테르셀룰로오스, 프로피오닐셀룰로오스, 부티릴셀룰로오스, 아세틸프로피오닐셀룰로오스), 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 에폭시 중에서 선택된 것을 사용할 수 있으며, 미연신, 1축 또는 2축 연신 필름을 사용할 수 있다.　 바람직하게는 투명성 및 내열성이 우수한 1축 또는 2축 연신 폴리에스테르 필름이나, 투명성 및 광학적으로 이방성이 없는 트리아세틸 셀룰로오스 필름이 사용될 수 있다.
상기 투명 기재의 두께는 바람직하게 8~1000㎛ 정도이고, 보다 바람직하게 40~100㎛이다.
상기 방현성 반사방지 코팅 조성물의 도포는 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아, 스핀코팅 등 공지된 방식을 적절히 사용할 수 있다.
상기 방현성 반사방지 코팅 조성물의 도포 두께는 바람직하게 3~50㎛이며, 보다 바람직하게 5~30㎛이고, 가장 바람직하게는 10 ~ 25㎛이다. 도포한 후 방현성 반사방지 코팅 조성물을 30~150℃의 온도에서 10초~1시간, 바람직하게는 30초~10분 동안 휘발물의 증발에 의해서 건조시킬 수 있다.
상기 건조과정에서 용제가 휘발되면서 나노 실리카 입자는 4급 암모늄염과의 상호 작용에 의하여 상부로 부상하게 된다. 상부로 부상된 나노 실리카 입자는 서로 응집하거나 4급 암모늄염과 응집하게 된다. 그에 따라 나노 사이즈의 실리카 입자의 응집에 의해 표면에 요철이 형성된다.
상기 방현성 반사방지 코팅 조성물의 건조가 완료되면 UV 광을 조사하여 경화시킨다. UV광의 조사량은 약 0.01~10J/cm2이고, 바람직하게는 0.1~2J/cm2이다.
상기와 같이 하여 제조된 본 발명에 따른 방현성 반사방지 필름은 표면요철을 포함하면서도 나노 사이즈의 실리카 입자에 의하여 방현성 및 반사방지 특성을 함께 나타내게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 표면요철은 하기 식 1 내지 4의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
<식 1>
0.02≤Ra(중심선평균 표면거칠기)≤0.2
<식 2>
0.1≤Rz(10점 평균 표면거칠기)≤1.0
<식 3>
30≤Sm(요철의 평균간격)≤150
<식 4>
0.1≤θa(요철의 평균경사각)≤1.5
여기서, 중심선 평균 표면거칠기 Ra, 10점평균조도 Rz(um) 및 요철의 평균간격 Sm(um) 및 평균경사각 θa(°)은 JIS B 0601-1994의 규정에 의거하여 용이하게 측정할 수 있다. 특히 방현성 반사방지층의 표면 요철이 상기 식 1 내지 4의 조건을 만족하는 경우 우수한 방현성을 얻을 수 있다.
상기 방현성 반사방지층은 내부헤이즈(Hi)가 0초과 내지0.5이하이고, 외부헤이즈(Ha)는 0.5 내지 20이며, 상기 내부헤이즈 및 외부헤이즈는 하기 식 5의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
<식 5>
0.01≤Hi/Ha≤1.0
본 발명에 따른 방현성 반사방지층이 상기 범위의 내부헤이즈 값과 외부헤이즈 값을 갖는 경우 광손실을 최소할 수 있게 된다.
즉, 일반적인 방현성 필름의 경우 입자의 입경이 큰 미크론 단위의 투광성 미립자를 사용함에 따라 광의 내부산란과 외부산란을 이용하여 방현감을 얻게 되는데, 이 경우 내부산란과 외부산란으로 인한 광의 손실이 크다. 그러나, 본 발명에서와 같이 입경이 작은 투광성 미립자를 사용하면서도 그 투광성 미립자들이 상부로 부상하여 표면요철을 형성하는 경우 내부헤이즈 값이 작아 외부헤이즈만으로 방현성이 달성되게 되어 그만큼 광손실을 최소화할 수 있게 된다.
따라서 본 발명에 따른 방현성 반사방지층의 내부헤이즈와 외부헤이즈의 값이 상기 범위내로 포함되는 경우 외부헤이즈만으로도 충분한 방현성을 달성할 수 있으므로, 광의 손실을 최소화할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 방현성 반사방지 필름은 암부와 명부의 폭의 비가 1:1이고, 그 폭이 0.125mm, 0.5mm, 1.0mm 및 2.0mm인 상 선명도 측정용 광학빗을 사용하여 측정된 상 선명도의 합이 250% 이상인 것이 바람직하다.
이 정의에 따른 경우의 투과 선명도의 최대값은 400 ％이다. 이 정의에 따른 투과 선명도는 큰 것이 바람직하다. 투과선명도가 작아지면, 방현성 반사방지 필름을 표시장치에 배치했을 때 상이 불선명해지는 경향이 있고, 반짝거림이 발생하기 쉬워지는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 투과 선명도는 전체 400% 중 200% 이상인 것이 바람직하고, 250 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하며, 300 ％ 이상인 것이 더욱 더 바람직하다.
본 발명은 상술한 본 발명에 따른 방현성 반사방지 필름이 구비된 편광판을 제공한다.
즉, 본 발명의 편광판은 통상의 편광자의 일면 또는 양면에 상술한 본 발명에 따른 방현성 반사방지 필름을 적층하여 형성된 것일 수 있다. 상기 편광자는 적어도 일면에 보호필름이 구비된 것일 수도 있다.
상기 편광자는 예를 들면 폴리비닐 알코올계 필름, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 요오드나 2색성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜 1축 연신한 필름, 폴리비닐 알코올의 탈수처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 폴리비닐 알코올계 필름과 요오드 등의 2색성 물질로 이루어진 것일 수 있다. 이들 편광자의 두께는 특별하게 제한되지 않지만, 일반적으로는 5~80㎛ 정도이다.
상기 편광자가 적어도 일면에 보호필름이 구비된 것일 경우, 상기 보호필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하게 적용될 수 있다.
예를 들면 상기 보호필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀계 필름, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리이미드계 필름; 폴리에테르술폰계 필름; 술폰계 필름 등을 사용할 수 있다. 상기 예시한 보호필름 중에서 투명성이 우수하면서 광학적으로 이방성이 없다는 점에서 트리아세틸셀룰로오스 필름이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 보호필름의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 8 내지 1000㎛인 것이 바람직하고, 40 내지 100㎛인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따르면 상기 편광판은 표면 코팅 처리되지 않은 편광판(Glare 편광판) 대비 콘트라스트 저하율이 10% 이하인 것이 바람직하다. 상기 범위내의 콘트라스트 저하율을 갖는 본 발명에 따른 편광판은 우수한 콘트라스트 특성을 나타낸다.
본 발명은 상술한 본 발명에 따른 방현성 반사방지 필름이 구비된 표시 장치를 제공한다.
일례로, 상술한 본 발명에 따른 방현성 반사방지 필름이 부착된 편광판을 표시 장치에 내장함으로써, 본 발명에 따른 표시 장치를 제조할 수 있다.　또한, 본 발명의 방현성 반사방지 필름은 표시 장치의 윈도우에 부착시킬 수도 있다. 본 발명의 방현성 반사방지 필름은 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 LCD에 바람직하게 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 방현성 반사방지 필름은 플라즈마 디스플레이, 필드 에미션 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 무기 EL 디스플레이, 전자 페이퍼 등의 각종 표시 장치에도 바람직하게 이용될 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
[실시예 1 내지 14, 비교예 1 및 2] 하드코팅용 조성물의 제조
하기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같은 비율로 각 성분들을 혼합하여 방현성 반사방지 코팅 조성물을 제조하였다.
조성물 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8
(메타)아크릴레이트
모노머		 45 45 45 45 45 45 45 45
4급암모늄염 PQ-10 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.5
나노실리카 Purisol 2 4 6 8 10 40 1 4
용제 MEK 26.9 24.9 22.9 20.9 18.9 　 26 24.9
IPA 24 24 24 24 24 12.9 25.9 23.6
광개시제 I-184 2 2 2 2 2 2 2 2
조성물 비교예
9 10 11 12 13 14 1 2
(메타)아크릴레이트 모노머 45 45 45 45 45 45 45 45
4급암모늄염 PQ-10 1 3 5 10 15 0.1 0 0.1
나노실리카 Purisol 4 4 4 4 4 4 6 0
용제 MEK 25 25 25 20 20 10 25 25
IPA 23 21 19 19 14 38.9 22 27.9
광개시제 I-184 2 2 2 2 2 2 2 2
상기 표 1에서 사용된 각 성분은 아래와 같다.
(메타)아크릴레이트 모노머: 펜타에리스리톨트리/테트라아크릴레이트(미원상사, M340)
PQ-10(Soken Chemical; 4급암모늄염 함유고분자; 고형분 함량: 50중량%)
Purisol HM21-MK82(개마텍; 입자 크기 10 내지 50nm, 고형분 함량: 40중량%)
MEK: 메틸에틸케톤(대정화금)
IPA: 이소프로필알콜올(대정화금)
I-184: 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤(시바사)
<실험예>
상기 실시예와 비교예에서 제조한 조성물은 1시간 동안 교반 후 투명기재 필름(80㎛, TAC)위에 두께가 5㎛가 되도록 마이어바(그라비어코터의 일종)로 도포한 다음 70℃에서 1분간 건조한 후, 500mJ/cm2으로 경화시켜 방현성 반사방지 필름을 제조하였다.
제조된 필름은 아래와 같이 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다. 아울러, 표면요철의 형성여부를 확인하기 위하여 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 방현성 반사방지 필름의 표면확대사진을 각각 도 1(실시예 1) 및 도 2(비교예 1)에 나타내었다.
1) 투과율 및 헤이즈
분광광도계(HZ-1, 일본 스가 사제)를 이용하여 TAC 면을 광원(D65)으로 향해서 전광선투과율(Total Transmittance) 및 전체 헤이즈(Ha)값과, 상기 방현필름의 내부 헤이즈(Hi)값을 측정하였다.
2) 연필 경도
제조된 방현성 반사방지 필름의 표면을 연필 경도 시험기(PHT, 한국 석보과학 사제)로 500g 하중을 걸고 연필 경도를 측정하였다. 연필은 미쯔비시 제품을 사용하고 한 연필 경도당 5회 실시하였다. 기스가 2개 이상이면 불량으로 판정하였으며, 불량이 발생하기 이전의 연필로 연필 경도를 표시하였다.
기스: 0 OK
기스: 1 OK
기스: 2 이상 NG
3) 내스크래치성
스틸울테스트기(WT-LCM100, 한국 프로텍 사제)를 이용하여 1kg/(2cm x 2cm) 하에서 10회 왕복운동시켜 내스크래치성을 시험하였다.
스틸울은 #0000을 사용하였다.
A: 스크래치가 0개
A': 스크래치가 1~10개
B: 스크래치가 11~20개
C: 스크래치가 21~30개
D: 스크래치가 31개 이상
4) 밀착성
필름의 도포된 면에 1mm 간격으로 가로 세로 각각 11개의 직선을 그어 100개의 정사각형을 만든 후, 테이프(CT-24, 일본 니치방 사제)을 이용하여 3회 박리 테스트를 진행하였다. 100개의 사각형 3개를 테스트하여 평균치를 기록하였다. 밀착성은 다음과 같이 기록하였다.
밀착성 = n / 100
n: 전체 사각형 중 박리되지 않는 사각형 수
100: 전체 사각형의 개수
따라서 하나도 박리되지 않았을 시 100 / 100으로 기록하였다.
5) 표면조도
제조된 필름을 광학적으로 투명한 점착제를 사용하여 요철면이 표면이 되도록 유리 기판에 접합한 후 표면조도측정기(SE4000, 코사카연구소제작, 측정범위 1.5mm, 측정속도 0.1mm/s로 JIS B 0601-1994의 규정에 준하여 산술평균조도 Ra(um), 십점평균조도 Rz(um) 및 요철의 평균간격 Sm(um) 및 평균경사각 θa(°)을 측정하였다.
6) 투과 선명도의 측정
투과 선명도는 JIS K 7105에 규정된 방법으로 측정하였다. 구체적으로는, 이 규격에 준거한 사상성 측정기 ICM-IDP(스가 시켕키(주) 제조)를 사용하여 방현 필름의 투과 선명도를 측정하였다. 이 규격에서는, 상 선명도 측정에 사용하는 광학빗으로서 암부와 명부의 폭의 비가 1:1이고, 그 폭이 0.125 mm, 0.5 mm, 1.0 mm 및 2.0mm인 4 종류가 규정되어 있다. 이들 4 종류의 광학빗을 사용하여 측정된 상 선명도의 합을 투과 선명도로 하였다.
측정시 방현 필름의 휘어짐을 방지하기 위해, 광학적으로 투명한 점착제를 사용하여 요철면이 표면이 되도록 유리 기판에 접합한 후 측정에 사용하였다. 이 상태에서 유리 기판측으로부터 빛을 입사시켜 측정을 행하였다.
7) 콘트라스트
제조된 필름을 편광판에 부착한 뒤 이를 32인치 액정패널상에 접합한 뒤 액정구종 하에서 분광방사계(SR-3, Topcon社)를 이용하여 Glare편광판(코팅 표면처리되지 않은 편광판)대비 콘트라스트의 저하율(%)을 표기하였다.
8) 신틸레이션 (면 반짝임)
제조된 필름을 편광판에 부착한 뒤 이를 32인치 액정패널상에 접합한 뒤 액정구동 하에서 관찰하여 신틸레이션(면 반짝임)의 시인성을 확인하였다.
9) 형광등 반사 시인성
제조된 필름을 흑색 아크릴판에 접합 후 형광등의 반사 시인성을 통해 방현 유무를 확인하였다.
　 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8
코팅 두께(㎛) 5 5 5 5 5 5 5 5
전광선투과율 91.5 91.6 91.5 91.1 91.2 91.3 91.6 91.1
헤이즈(Ha) 0.8 1.2 2 2.4 3.6 19.5 0.5 2.3
헤이즈(Hi) 0.2 0.2 0.2 0.3 0.2 0.4 0.2 0.2
내스크래치성 A A A A A A A A
연필경도 2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H
밀착성 100 100 100 100 100 100 100 100
Ra 0.06 0.06 0.07 0.07 0.14 0.18 0.04 0.07
Rz 0.3 0.31 0.32 0.33 0.36 0.56 0.3 0.33
Sm 132 103 86 74 68 32 143 77
Θa 0.37 0.41 0.53 0.62 0.64 1.48 0.33 0.58
투과선명도 320 318 310 306 303 261 322 308
콘트라스트
저하율		 -0.09 -0.12 -1.63 -2.1 -2.41 -9.85 -0.13 -2.0
신틸레이션 무 무 무 무 무 무 무 무
형광등 반사시인성 유 유 유 유 유 유 유 유
　 실시예9 실시10 실시예11 실시예12 실시예13 실시예14 비교예1 비교예2
코팅 두께(㎛) 5 5 5 5 5 5 5 5
전광선투과율 91.0 91.1 91.2 91.1 91.0 91.1 92.0 91.9
헤이즈(Ha) 2.8 4.3 5 5.5 10 1.5 0.3 0.3
헤이즈(Hi) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.2 0.2 0.2
내스크래치성 A A A A B A A A
연필경도 2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H
밀착성 100 100 100 100 100 100 100 100
Ra 0.07 0.15 0.16 0.16 0.17 0.06 0.03 0.2
Rz 0.34 0.38 0.38 0.42 0.46 0.30 0.025 0.03
Sm 70 63 59 49 46 92 320 342
Θa 0.60 0.66 0.76 0.87 1.16 0.45 0.08 0.07
투과선명도 304 301 300 295 281 311 329 324
콘트라스트
저하율		 -2.38 -2.43 -2.87 -2.93 -6.33 -1.14 -0.03 -0.04
신틸레이션 무 무 무 무 무 무 무 무
형광등 반사시인성 유 유 유 유 유 유 무 무
상기 표 3 및 4와 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 나노실리카 입자와 4급 암모늄염 및 알코올계와 케톤계 용제를 포함하는 실시예의 경우 표면요철이 형성되어 이들을 모두 포함하지 않는 비교예에 비하여 우수한 방현성(형광등 반사시인성)을 가지면서도 면번쩍임(신틸레이션)이 없는 것을 확인할 수 있다.
특히 상기 표3 및 표 4에서 보는 바와 같이 표면조도 및 헤이즈가 본 발명의 바람직한 범위내로 포함되는 경우 우수한 콘트라스트의 성능을 발휘하는 필름의 제조가 가능함을 알 수 있다. 비교예의 경우 투과선명도가 우수한 것을 확인할 수 있는데, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 표면 요철이 형성되지 않아 방현성이 없음으로 인하여 높게 나타난 것이다. 반면, 본 발명의 실시예의 경우 방현성이 있으면서도 투과선명도가 높은 것을 확인할 수 있다. 마찬가지로 본 발명에 따른 실시예의 경우 방현성이 우수하면서도 콘트라스트 저하율이 낮은 것을 확인할 수 있다.

Claims (13)

  1. (메타)아크릴레이트 모노머(A), 나노실리카 입자(B), 4급암모늄염(C), 알코올계 용제(D) 및 케톤계 용제(E)를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 나노실리카 입자는 입자는 평균 입경이 1~100nm인 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 나노실리카 입자의 함량은 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 4급 암모늄염은 수평균 분자량이 4000 이상인 고분자형 4급암모늄염인 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 4급 암모늄염은 방현성 반사방지 코팅 조성물 전체 100중량부에 대하여 0.01 내지 5중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물이 광개시제(F)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 코팅 조성물.
  7. 기재의 일면 또는 양면에 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 방현성 반사방지 코팅 조성물을 도포시킨 다음 건조하여 나노 실리카 또는 나노 실리카와 4급암모늄염과의 응집에 의해 표면요철을 형성시킨 후 경화하여 형성된 방현성 반사방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 필름.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 표면요철은 하기 식 1 내지 4의 조건을 만족하는 것임을 특징으로 하는 방현성 반사방지 필름
    <식 1>
    0.02≤Ra(중심선평균 표면거칠기)≤0.2
    <식 2>
    0.1≤Rz(10점 평균 표면거칠기)≤1.0
    <식 3>
    30≤Sm(요철의 평균간격)≤150
    <식 4>
    0.1≤θa(요철의 평균경사각)≤1.5
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 방현성 반사방지층은 내부헤이즈(Hi)가 0초과 내지 0.5이하이고, 외부헤이즈(Ha)는 0.5 내지 20이며, 상기 내부헤이즈 및 외부헤이즈는 하기 식 5의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 필름.
    <식 5>
    0.01≤Hi/Ha≤1.0
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 방현성 반사방지 필름은 암부와 명부의 폭의 비가 1:1이고, 그 폭이 0.125mm, 0.5mm, 1.0mm 및 2.0mm인 상 선명도 측정에 사용하는 광학빗을 사용하여 측정된 상 선명도의 합이 전체 400% 중 250% 이상인 것을 특징으로 하는 방현성 반사방지 필름.
  11. 청구항 7의 방현성 반사방지 필름을 구비한 것을 특징으로 하는 편광판.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 편광판은 표면 코팅 처리되지 않은 편광판(Glare 편광판) 대비 콘트라스트 저하율이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 편광판.
  13. 청구항 7의 방현성 반사방지 필름을 구비한 것을 특징으로 하는 표시장치.
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