KR20150113911A

KR20150113911A - 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 투명전극 필름

Info

Publication number: KR20150113911A
Application number: KR1020150044771A
Authority: KR
Inventors: 정두환; 박재봉; 최성란
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2015-10-08
Also published as: TWI534005B; CN106164145B; JP2017514722A; WO2015152603A1; TW201545878A; CN106164145A

Abstract

본 발명은 터치스크린 패널에 적용하기 위한 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 투명전극 필름에 관한 것으로, 가열 시 폴리에스테르 필름 내 올리고머가 표면으로 마이그레이션(migration) 되는 것을 차단하고, 가열 후 헤이즈 변화율이 적어 광학용도에 사용이 가능한 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 투명전극 필름에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 투명전극 필름{POLYESTER FILM AND TRANSPARENT ELECTRODE FILM USING THEREOF}

본 발명은 터치스크린 패널에 적용하기 위한 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 투명전극 필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 가열 시 폴리에스테르 필름 내 올리고머가 표면으로 마이그레이션(migration) 되는 것을 차단하고, 가열 후 헤이즈 변화율이 적어 광학용도에 사용이 가능한 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 투명전극 필름에 관한 것이다.

광학필름은 LCD, PDP 등 BLU 시장이 확장되면서 성장해왔다. 최근에는 휴대폰, 태블릿 PC 등의 성장으로 인해 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel, TSP) 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.

이러한 광학필름은 우수한 투명성과 시인성이 요구되며, 기계적 특성 및 전기적 특성이 우수한 2축 연신 폴리에스테르 필름을 기재필름으로 사용한다. 하지만, 2축 연신 폴리에스테르 필름은 표면경도가 낮고, 내마모성 혹은 내스크래치성이 부족하기 때문에 디스플레이의 광학부재로 사용 시 물체와의 마찰 또는 접촉에 의해 표면 손상이 쉽게 일어난다. 이를 막기 위해 필름 표면에 하드코팅 처리를 하여 사용된다. 특히, TSP 용도에 적용되는 ITO (Indium Tin Oxide) 투명전극용 광학필름을 비롯하여 은 나노와이어(Ag nanowire), 금속망(Metal Mesh) 등과 같은 신규 투명전극용 광학필름에 하드코팅 처리는 필수적이다. 하지만, 하드코팅 공정은 광학필름을 기재로 하여 단면 또는 양면에 별도의 하드코팅 공정이 필요하며, 하드코팅 공정 이후에 레인보우 프리(Rainbow Free) 라는 별도의 물성이 요구되어 공정 손실(Loss)이 심하고, 가격이 비싼 단점이 있다.

또한, 상기 광학필름은 프리즘 코팅, 확산코팅, 어닐링(Annealing) 공정 등 다양한 가공 공정에서 발생되는 올리고머와 관련된 품질 저하 문제가 종종 발생되고 있어 올리고머의 표면 마이그레이션을 억제할 수 있는 기능성 필름이 요구된다.

이러한 폴리에스테르 필름의 올리고머가 마이그레이션 되는 것을 방지하기 위하여 폴리에스테르 필름 중합 시 올리고머 함량을 낮추거나, 폴리에스테르 필름을 고온 숙성시켜 사용하거나, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리이미드(PI)와 같은 고내열성고분자를 사용하기도 하였다. 또는 폴리에스테르 필름상에 적층막을 형성하여 올리고머의 유출을 제어하고자 하였다. 이러한 노력들은 올리고머의 유출을 제어하는 것이나 완전히 차단하기엔 역부족인 상황이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 고경도의 프라이머층을 형성함으로써 올리고머의 표면 마이그레이션 차단 성능이 우수한 투명전극용 기재필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 2H 이상의 경도를 가짐에 따라 하드코팅 공정을 생략할 수 있어 제조 공정을 단순화하고, 공정비를 절감하여 공정성과 물성을 동시에 획기적으로 개선할 수 있는 투명전극용 기재 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리에스테르수지로 이루어진 기재층과, 상기 기재층의 양면에 적층된 프라이머층을 포함하며,

상기 프라이머층은 경도가 2H 이상이고, 하기 식 1에 따른 헤이즈 변화율(△H)이 0.1% 이하인 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

[식 1]

△H(%) = Hf - Hi

(상기 식 1에서, Hf는 150℃에서 60분간 유지시킨 후 필름의 헤이즈이고, Hi는 가열 전 필름의 헤이즈이다.)

또한 본 발명은 상기 폴리에스테르 필름 상에 투명전극층이 형성된 투명전극 필름에 관한 것이다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 필름은 터치패널에 적용되는 투명전극용 필름에 사용되는 광학용 필름으로 사용하기에 적합한 공정성 및 광학물성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 투명 도전성 필름의 제조 공정 중 하드코팅층을 코팅하는 공정을 생략하여 공정의 단순화 및 공정비 절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 공정 중 발생하는 올리고머의 표면 마이그레이션에 의한 투명성 저하 문제를 근본적으로 차단함으로써 광학 물성이 더욱 우수한 필름을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 마이크로미터 두께의 하드코팅 공정이 생략됨에 따라 두께가 얇은 광학 필름을 제조할 수 있어 터치 패널의 박막화를 통해 다양한 산업분야에 적용이 가능한 장점이 있다.

도 1은 기재 필름의 양면에 프라이머층이 적층된 본 발명의 투명 도전성 필름을 나타낸 모식도이다.
도 2는 블로킹 평가 시 정도를 구분한 것이다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일 양태를 들어 설명을 하는 바, 본 발명이 하기 일 양태에 한정이 되는 것은 아니다.

본 발명의 일 양태는 폴리에스테르수지로 이루어진 기재층과, 상기 기재층의 양면에 적층된 프라이머층을 포함하는 폴리에스테르 필름이다.

본 발명의 또 다른 양태는 도 1에 도시된 바와 같이, 기재층(3)과, 상기 기재층의 양면에 적층된 프라이머층(2)을 포함하는 폴리에스테르 필름상에 투명전극층(1)이 형성된 투명전극 필름이다.

본 발명의 또 다른 양태는 도시되지 않았지만, 기재층(3)과, 상기 기재층의 양면에 적층된 프라이머층(2)을 포함하는 폴리에스테르 필름상에 투명전극층(1)이 형성되고, 투명전극층(1)이 형성된 반대면에 점착층 및 보호필름층이 순차적으로 형성된 투명전극 필름이다.

본 발명의 일 양태에서, ‘프라이머층’은 폴리에스테르 필름의 제조공정에서 연신 공정 중, 또는 연신 공정 전에 도포되어 연신공정을 거치면서 형성된 도막을 의미한다.

또한 본 발명의 일 양태에서, ‘투명전극 필름’은 상기 프라이머층이 형성된 폴리에스테르 필름과 이의 일면에 투명전극이 형성된 적층체를 의미한다.

상기 폴리에스테르 기재층의 두께는 크게 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 25 내지 250㎛인 것이 좋다. 보다 바람직하게는 50 내지 188㎛인 것이 더욱 좋다. 상기 기재층의 두께가 25㎛ 미만일 경우에는 광학필름에 적합한 기계적 물성이 구현되지 않으며, 250㎛ 초과일 경우에는 필름의 두께가 너무 두꺼워져서 디스플레이 장치의 박막화에 적합하지 않고 광학 특성이 저하될 수 있다.

상기 폴리에스테르 수지로 이루어진 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 단독으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 고유점도가 0.5 내지 1.0㎗/g인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.60 내지 0.80㎗/g인 것이 효과적이다. 기재층 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 고유점도가 0.5㎗/g 미만일 경우에는 내열성이 감소될 수 있으며, 1.0㎗/g 초과일 경우에는 원료 가공이 용이하지 않아 작업성이 감소할 수 있다.

상기 기재층은 실리카, 카올린, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기입자를 포함할 수 있으며, 그 함량은 전체 폴리에스테르수지의 중량에 대하여, 10 ~ 1000ppm 범위로 포함될 수 있다.

본 발명은 상기 폴리에스테르 필름의 양면에 프라이머층을 포함하며, 상기 프라미어층은 종래의 광학필름에서처럼 타기재와의 밀착력을 향상시키는 것 이외에 PET 중합시 필연적으로 발생하는 올리고머가 후가공 공정 (투명전극 적층 공정 등)에서 석출됨에 따른 품질저하를 방지하며, 가공 공정 중에 발생하는 표면 스크래치 등의 현상을 방지하는 하드코팅 층의 역할을 수행한다. 따라서 상기와 같은 역할을 수행하기 위해서 프라이머층의 표면 경도를 조절하여야 한다.

공정 중에 발생하는 표면 스크래치를 제어하기 위한 하드코팅층은 그 두께가 마이크론 (um) 단위로 형성되며, 일반적으로 폴리에스테르 필름의 프라이머층에 별도의 공정을 통해 하드코팅층을 형성함으로써 그 성능을 부여하게 된다. 이 경우 별도의 공정을 거치게 됨에 따른 제품 비용 증가와 함께 수율 저하 등에 의한 비용 증가가 함께 어우러져 고가의 제품군이 형성된다. 하지만 본 발명을 통해 프라이머층의 경도를 향상시킨 제품의 개발을 통해 별도의 하드코팅층을 형성하는 공정 없이도 하드코팅의 역할을 수행할 수 있도록 한 폴리에스테르 필름을 개발함으로써 이를 투명전극용 기재로 적용할 수 있도록 하였다.

보다 구체적으로, 프라이머층의 경도는 2H 이상이고, 하기 식 1에 따른 헤이즈 변화율(△H)이 0.1% 이하인 것이 바람직하다.

[식 1]

△H(%) = Hf - Hi

상기 프라이머층의 경도가 2H 이상인 범위에서 별도의 하드코팅층을 형성하지 않고도 후가공 공정에서 발생하는 스크래치를 제어할 수 있다.

상기 헤이즈 변화율은 올리고머 마이그레이션과 관련이 있는 물성으로, 150℃에서 60분간 유지시킨 후 필름의 헤이즈가 0.1% 이하인 범위에서 올리고머의 마이그레이션이 거의 차단된 것으로 판단된다.

본 발명은 상기 물성을 만족는 폴리에스테르 필름을 제공하기 위하여 프라이머층의 건조도포두께를 20 ~ 150nm인 것으로 조절할 수 있다. 이때, 건조도포두께는 프라이머층을 형성한 후 최종 건조된 상태의 두께를 의미한다. 상기 건조도포두께가 20nm 미만인 경우에는 올리고머 차단특성이 충분히 나타나지 않을 수 있어 표면 경도가 2H 이상이라 할지라도 기재필름의 경도가 HB, F 수준인 경우 스크래치 등의 손상이 유발될 수 있다. 또한, 150nm 초과인 경우에는 코팅얼룩이 나타나며, 필름 권취 후 프라이머층끼리 붙어버리는 블록킹(Blocking) 현상이 발생할 가능성이 높아진다. 코팅 얼룩은 빛의 간섭을 유발하여 빛의 전달에 방해가 되며, 블록킹 현상은 제품의 표면 뜯김 현상이나 필름이 찢어지는 불량이 발생할 수 있는 것으로서 상기 프라이머층의 건조도포두께 범위를 만족하는 경우 상술한 문제점을 해결할 수 있어 더욱 좋다. 즉, 헤이즈 변화율과 동시에 프라이머층의 경도 및 건조도포두께 범위를 만족하는 조합의 구성을 포함하는 것이 본 발명이 목적하는 효과를 구현하는 데 더욱 좋다.

또한, 상기 물성을 만족하기 위한 프라이머층은 아크릴계 수분산성 수지조성물을 코팅 및 건조하여 형성한 것일 수 있다.

이는 필요에 따라 실리카, 카올린, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기입자를 포함할 수 있으며, 그 함량은 전체 프라이머 코팅조성물 함량 중 1.0 내지 4.0 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2.0 내지 3.0 중량%로 사용하는 것이 효과적이다. 무기입자의 크기가 2.0㎛ 미만일 경우에는 입자의 돌출에 의한 권취성이 저하될 수 있으며, 4.0㎛ 초과일 경우에는 크기 효과에 의한 투명성이 저하되어 제품의 헤이즈가 상승할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 폴리에스테르 필름의 제조는 제한되지 않지만 PET 칩을 용융압출기에서 용융 압출 후 캐스팅하고, 이축연신에 의하여 얻어질 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 하나의 압출기에서 폴리에스테르와 실리카나 카올린, 제올라이트와 같은 무기입자 등의 첨가제를 동시에 용융 압출시킨 후 캐스팅하고, 냉각한 다음 순차적으로 이축연신한다.

본 발명에서 일 양태에서, 상기 수분산성 수지조성물은 폴리에스테르 필름 제조 공정 중 인라인 도포방법으로 도포되는 것일 수 있다. 즉 폴리에스테르 베이스필름 제조 시 연신 전 또는 1차 연신 후 2차 연신 전에 인라인 도포방법으로 도포한 후, 연신함으로써, 제조될 수 있으며, 2차 연신 및 열고정 과정에서 가열에 의해 물이 증발하게 되어 프라이머층이 형성될 수 있다. 도포방법은 공지의 도포방법이라면 제한되지 않는다.

본 발명의 폴리에스테르 필름의 상부에는 인댁스매칭층, 투명전극층이 형성될 수 있으며, 하부에는 점착층 및 보호필름 층이 형성될 수 있다. 상기 투명전극층은 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 징크옥사이드(ZnO), 산화주석(SnO₂), 탄소나노튜브, 은나노와이어 및 메탈메쉬 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 이러한 기능성 코팅층을 형성한 후 가열을 하여도 올리고머의 유출이 차단되어 광학적 특성을 유지할 수 있고, 2H 이상의 경도를 가짐으로써 하드코팅 층의 역할을 수행할 수 있기에, 본 발명의 폴리에스테르 필름은 투명전극용 필름으로 사용하기에 적합하다.

이하는 본 발명의 보다 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명을 하는바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하 물성은 다음의 측정방법으로 측정을 하였다.

1) 헤이즈 변화율(△H)

필름을 상부가 열려있는 높이 3cm, 가로 21cm,세로 27cm인 상자에 넣고 150℃, 60min 열처리하여 올리고머를 필름표면으로 마이그레이션(migration)시킨 후 5분간 방치하여 Haze값을 JIS K 715 규격에 따라 HAZE METER (Nipon denshoku, Model NDH 5000)를 이용하여 측정하였다.

헤이즈 변화량을 하기 식 1에 따라 계산하였다.

[식 1]

△H(%) = Hf - Hi

(상기 식 2에서, Hf는 150℃에서 60분간 유지시킨 후 필름의 헤이즈이고, Hi는 가열 전 필름의 헤이즈이다.)

2) 프라이머층의 표면 경도

코팅 조성물이 코팅된 기재 필름을 가로 10cm, 세로 10cm로 절단 후, JIS K-5600 규격에 따라 연필경도계 (Model SB-191, 전동식 연필경도계)를 이용하여 측정하였다. 더 구체적으로는 기재 필름을 슬레드(SLED)에 부착시킨 후 필름 표면에 대하여 45도 각도로 KS G2603 에 규정된 연필의 심을 대고 하중 1kgf로 누르면서 이동하여 표면을 긁어 필름 표면의 손상 정도로부터 필름 표면의 경도를 판정한다. 상기 연필은 전용 연필로 6B~8H까지 총 16종을 적용한다.

연필경도 순서 : (경) 8H 7H 6H 5H 4H 3H 2H H F HB B 2B 3B 4B 5B 6B (연)

3) 프라이머층 두께

코팅 조성물이 코팅된 기재 필름의 전폭을 기계 방향의 수직방향(TD)으로 1m 간격으로 5 Point를 지정하여 필름의 단면을 SEM(Hitachi S-4300)으로 측정하였으며, 5만 배 확대하여 그 구간 내 30Point 측정 후 평균값을 계산하였다.

4) 블로킹(blocking)

Heat Gradient(TOYOSEIKI)를 이용하여, 0.4MPa 압력조건에서 각 4단계 온도를 설정하여, 1분 누른 후, 1분 후 누른 판을 제거하여 그 정도를 확인한다. 각 정도의 차이는 도 2를 기준으로 평가하였다.

- 상습 평가 시 : 20~25℃에서 40~50RH%의 항온/항습실에서 실행한다.

- 가습 평가 시 : 필름에 초음파 가습기를 이용하여 100%RH 조건으로 실행한다.

5) 밀착력 (Cross-Cut)

각각의 조성에 따른 프라이머층이 형성된 광학필름 제조 후, 일면에 AgNW 조성물을 도포한 후, 상온에서의 접착력을 Cross Hatch Cutter (YCC-230/1) 를 이용하여 1cm X 1cm 칸 안에 100칸의 칸을 그어 접착력 평가 Tape (nichban No.405)를 이용하여 3번 뜯는 평가를 진행한다.

6) 스크래치 (Scratch)

각각의 조성에 따른 프라이머층이 형성된 광학필름 제조 후, 일면에 AgNW 조성물을 도포하는 코팅 공정에 상기 광학필름을 투입한다. 광학필름 투입 시 AgNW 조성물이 코팅되지 않은 배면의 프라이머층에서 공정 진행에 따른 Guide Roll 과의 마찰에 의한 스크래치의 발생 여부를 써치라이트 (CP-35NP1, POLARION社)를 이용하여 확인한다.

7) 프라이머층 얼룩

각각의 조성에 따른 프라이머층이 형성된 광학필름 제조 후, 해당 필름을 가로, 세로 각 1m의 크기로 절단하여 써치라이트 (CP-35NP1, POLARION社)를 이용하여 표면의 얼룩 발생 여부를 확인한다.

[실시예 1] 올리고머 차단성이 우수한 고경도 폴리에스테르 필름의 제조

고유 점도가 0.65㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩과, 입경이 2.7㎛인 실리카입자를 전체 폴리에틸렌테레프탈레이트 중량 대비 50ppm을 사용하여 용융 압출 캐스팅하여 시트를 제조한 후, 아크릴계 수분산성 수지조성물(건조 후 표면 경도가 2H)을 바코팅(Bar Coating) 방법으로 양면에 코팅한 후, 110~150℃까지 초당 1℃씩 승온하여 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3.5배 연신하였다. 이후 5단 텐터에서 230℃로 열처리를 행하고, 200℃에서 종방향 및 횡방향으로 10% 이완 시켜 열고정하여 양면에 20nm 두께의 프라이머층이 코팅된 125㎛의 2축 연신 필름을 제조하였다.

[실시예 2] 올리고머 차단성이 우수한 고경도 폴리에스테르 필름의 제조

고유 점도가 0.65㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩과, 입경이 2.7㎛인 실리카입자를 전체 폴리에틸렌테레프탈레이트 중량 대비 50ppm을 사용하여 용융 압출 캐스팅하여 시트를 제조한 후, 아크릴계 수분산성 수지조성물(건조 후 표면 경도가 2H)을 바코팅(Bar Coating) 방법으로 양면에 코팅한 후, 110~150℃까지 초당 1℃씩 승온하여 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3.5배 연신하였다. 이후 5단 텐터에서 230℃로 열처리를 행하고, 200℃에서 종방향 및 횡방향으로 10% 이완 시켜 열고정하여 양면에 80nm 두께의 프라이머층이 코팅된 125㎛의 2축 연신 필름을 제조하였다.

[실시예 3] 올리고머 차단성이 우수한 고경도 폴리에스테르 필름의 제조

고유 점도가 0.65㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩과, 입경이 2.7㎛인 실리카입자를 전체 폴리에틸렌테레프탈레이트 중량 대비 50ppm을 사용하여 용융 압출 캐스팅하여 시트를 제조한 후, 아크릴계 수분산성 수지조성물(건조 후 표면 경도가 2H)을 바코팅(Bar Coating) 방법으로 양면에 코팅한 후, 110~150℃까지 초당 1℃씩 승온하여 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3.5배 연신하였다. 이후 5단 텐터에서 230℃로 열처리를 행하고, 200℃에서 종방향 및 횡방향으로 10% 이완 시켜 열고정하여 양면에 150nm 두께의 프라이머층이 코팅된 125㎛의 2축 연신 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

고유 점도가 0.65㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩과, 입경이 2.7㎛인 실리카입자를 전체 폴리에틸렌테레프탈레이트 중량 대비 50ppm을 사용하여 용융 압출 캐스팅하여 시트를 제조한 후, 아크릴계 수분산성 수지조성물(건조 후 표면 경도가 2H)을 바코팅(Bar Coating) 방법으로 양면에 코팅한 후, 110~150℃까지 초당 1℃씩 승온하여 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3.5배 연신하였다. 이후 5단 텐터에서 230℃로 열처리를 행하고, 200℃에서 종방향 및 횡방향으로 10% 이완 시켜 열고정하여 양면에 10nm 두께의 프라이머층이 코팅된 125㎛의 2축 연신 필름을 제조하였다.

[비교예 2]

고유 점도가 0.65㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩과, 입경이 2.7㎛인 실리카입자를 전체 폴리에틸렌테레프탈레이트 중량 대비 50ppm을 사용하여 용융 압출 캐스팅하여 시트를 제조한 후, 아크릴계 수분산성 수지조성물(건조 후 표면 경도가 2H)을 바코팅(Bar Coating) 방법으로 양면에 코팅한 후, 110~150℃까지 초당 1℃씩 승온하여 예열, 건조를 거쳐 횡방향(TD)으로 3.5배 연신하였다. 이후 5단 텐터에서 230℃로 열처리를 행하고, 200℃에서 종방향 및 횡방향으로 10% 이완 시켜 열고정하여 양면에 300nm 두께의 프라이머층이 코팅된 125㎛의 2축 연신 필름을 제조하였다.

[비교예 3]

롬앤하스사(Rohm & Haas 社)제품으로, 메틸메타크릴레이트 40 중량%와 에틸아크릴레이트 40 중량% 및 멜라민 20 중량%를 포함하는 바인더(Rohm & Haas 社, P3208)를 사용하였다.

상기 바인더의 고형분 함량 2 중량%, 실리콘계 웨팅제(BYK CHEMIE사의 BYK 348) 0.3 중량%를 물에 첨가하여 2시간 교반하여 전체 고형분 함량이 2.3 중량%인 수분산성 수지조성물을 제조하였다.

제조된 수분산성 수지조성물을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 양면에 표면 경도가 F인 프라이머층이 코팅된 125㎛의 2축 연신 필름을 제조하였다. 상기 조성물의 프라이머층의 건조도포두께는 80nm이었다.

[비교예 4]

폴리에스테르계 폴리올(중량평균분자량이 1000인 폴리에틸렌아디페이트다이올) 9중량%, 헥사메틸렌디이소시아네이트 10중량%, 이온성기를 갖는 반응성유화제(Asahi Denka, 폴리옥시 에틸렌 알릴 글리시딜 노닐 페닐에테르의 술폰산 에스테르인 아데카리아숍 SETM) 1중량% 및 물 80 중량%를 반응시킨 고형분 함량 20 중량%의 수성 폴리우레탄 바인더를 제조하였다.

상기 바인더의 고형분 함량 4중량%, 실리콘계 웨팅제(BYK CHEMIE사의 BYK 348) 0.3 중량%를 물에 첨가하여 2시간 교반하여 전체 고형분 함량이 4.3 중량%인 수분산성 수지조성물을 제조하였다.

[비교예 5]

폴리에스테르계 폴리올(중량평균분자량이1000인 폴리에틸렌아디페이트다이올) 9중량%, 헥사메틸렌디이소시아네이트 10중량%, 이온성기를 갖는 반응성유화제(Asahi Denka, 폴리옥시 에틸렌 알릴 글리시딜 노닐 페닐에테르의 술폰산 에스테르인 아데카리아숍 SETM) 1중량% 및 물 80 중량%를 반응시킨 고형분 함량 20 중량%의 수성 폴리우레탄 바인더를 제조하였다.

제조된 수분산성 수지조성물을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 양면에 코팅된 125㎛의 2축 연신 필름을 제조하였다. 상기 조성물의 프라이머층의 건조도포두께는 80nm이었다. 이렇게 얻어진 폴리에스테르 필름의 양면에 표면 경도가 2H이며, 건조 후 두께가 3㎛인 하드코팅층을 UV 경화 공정을 통해 형성함으로써 양면 하드코팅 필름을 제조하였다.

[평가 1] 연필 경도 및 올리고머 차단 성능 평가 (Haze 변화율)

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리에스테르 필름 표면의 연필경도 (JIS K-5600 규격)를 측정하고, 150℃, 60분 동안 열처리한 후 5분간 방치하여 HAZE METER (Nipon denshoku, Model NDH 5000)를 이용하여 열처리 전후의 헤이즈 값을 측정하였다.

[표 1]

상기의 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 필름은 프라이머층의 두께가 20 ~ 150nm 사이의 범위를 가지면서 표면의 경도가 2H 수준을 확보하였다. 이는 본 발명에 따른 필름은 별도의 하드코팅층을 형성하지 않아도 됨을 확인시켜 준 것이다. 또한, 헤이즈 변화율 측면에서 요구 물성 수준인 0.1% 이하를 만족하였다. 이는 후가공 공정(열처리 포함)에서 기재인 PET 필름 내에 잔존하고 있는 올리고머의 표면으로의 마이그레이션 (Migration)에 의한 투명성이 저해되지 않음을 의미한다.

하지만 비교예 1은 프라이머층의 두께가 10nm인 것으로 원하는 수준의 표면 경도를 확보하기 어려움을 확인하였으며, 비교예 2는 프라이머층의 두께가 300nm 인 것으로 원하는 수준의 표면 경도 및 헤이즈변화율 물성을 확보할 수 있지만 코팅 얼룩 및 Blocking 현상의 발생으로 제품 양산이 불가능함을 확인할 수 있다. 상기 코팅 얼룩의 발생은 BLU (Back Light Unit)에서 전달되는 빛의 간섭을 유발하여 소비자의 시야에 빛의 전달을 방해할 수 있어 제품의 외관 관리 항목 중 중요하게 관리되는 항목이며, Blocking 현상은 제품 양면의 프라이머층이 들러 붙는 현상으로 제품의 Unwinding 시 제품의 표면 뜯김 현상 혹은 필름의 찢어짐 현상이 발생될 수 있어 고객의 가공 성능 측면에서 중요하게 관리되는 항목 중 하나이다.

또한, 비교예 3은 통상적으로 적용되는 아크릴계 바인더 제품으로 헤이즈 변화율은 0.1%이하의 물성을 확보하여 올리고머 차단 성능을 확보할 수 있지만, 목표로 하는 연필경도 수치 확보가 어려워 후 가공 공정에서 스크래치 등이 발생을 하므로 별도의 하드코팅층을 필요로 한다.

비교예 4는 통상적으로 적용되는 우레탄계 바인더를 사용하여 제품의 밀착력 (부착력)에 유리하지만, 헤이즈 변화율 값이 7% 수준까지 상승하여 올리고머에 의한 투명성이 저해되며, Blocking 측면에서도 종래의 우레탄계 바인더와 유사하게 열, 수분에 의한 안정성이 취약하였다. 이는 후가공 공정에서 올리고머 마이그레이션 차단 성능을 구현할 수 없어 백화 현상 등에 의한 품질저하를 지속적으로 야기하며, 슬리팅 공정에서 다이아몬드 마크 등의 품질 문제를 야기한다.

한편, 비교예 5는 양면 프라이머 코팅 필름의 양면에 하드코팅층을 형성하여 제조되는 하드코팅 필름으로서, 표면 경도, 헤이즈변화율, 표면 특성 등의 물성을 만족하고 있는데, 이는 하드코팅층을 형성하는 본 발명과 비교하여 볼때, 본 발명은 공정을 단순화 하면서도 구조 상 종래의 방법에서 구현되는 올리고머 차단 성능을 구현하여 개선됨을 확인할 수 있다.

[평가 2] Silver Nano-wire 코팅 공정 적용을 통한 성능 평가

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리에스테르 필름의 일면에 은 나노와이어(Silver Nano-wire) 투명전극 층을 코팅함으로써 프라이머층과 투명전극 층 사이의 밀착력 및 스크래치 발생 등의 가공 공정성 등을 확인하였다.

[표 2]

상기의 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 필름은 투명전극층과의 밀착력이 우수하며, 스크래치 발생 측면에서도 문제가 없어 신규 투명전극 용도의 기재필름으로 적용이 가능함을 확인하였다. 또한, 종래의 방법으로 제조되어 하드코팅층을 포함하는 비교예 5와 비교 시 밀착력, 스크래치 발생 정도가 차이가 없어 공정을 단순화 하였음에도 불구하고 충분히 종래의 방법에서 구현되던 물성을 모두 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.

반면, 비교예 1은 프라이머층의 두께가 10nm인 것으로, F 수준의 표면 경도에 따라 은 나노와이어 코팅 공정에서 스크래치를 제어하기 어려웠다. 또한, 비교예 3은 헤이즈 변화율에서는 양호한 결과를 얻었음에도 불구하고 기존의 프라이머층이 가지던 F 수준의 표면 경도로는 가공 공정상 스크래치 제어가 어려워 투명전극용 기재 필름으로 적용할 수 없음을 확인하였다. 이에 통상적으로 적용되는 아크릴계 바인더 제품군으로는 투명전극용 기재에서 요구되는 밀착력 구현이 어려움을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서, 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

1 : 투명전극층
2 : 프라이머층
3 : 기재층

Claims

폴리에스테르수지로 이루어진 기재층과,
상기 기재층의 양면에 적층된 프라이머층을 포함하며,
상기 프라이머층은 경도가 2H 이상이고, 하기 식 1에 따른 헤이즈 변화율(△H)이 0.1% 이하인 폴리에스테르 필름.
[식 1]
△H(%) = Hf - Hi
(상기 식 1에서, Hf는 150℃에서 60분간 유지시킨 후 필름의 헤이즈이고, Hi는 가열 전 필름의 헤이즈이다.)
제 1항에 있어서,
상기 프라이머층의 건조도포두께가 20 ~ 150nm인 폴리에스테르 필름.
제 1항에 있어서,
상기 프라이머층은 인라인 코팅방법으로 형성된 것인 폴리에스테르 필름.
제 1항에 있어서,
상기 프라이머층은 아크릴계 수분산성 수지조성물을 코팅 및 건조하여 형성한 것인 폴리에스테르 필름.
제 1항에 있어서,
상기 기재층은 실리카, 카올린, 제올라이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기입자를 포함하는 것인 폴리에스테르 필름.
제 1항에 있어서,
상기 기재층은 고유점도가 0.5 내지 1.0㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 것인 폴리에스테르 필름.
제 1항 내지 제 6항 중에서 선택되는 어느 한 항의 폴리에스테르 필름상에 투명전극층이 형성된 투명전극 필름.
제 7항에 있어서,
상기 투명전극층은 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 징크옥사이드(ZnO), 산화주석(SnO₂), 탄소나노튜브, 은나노와이어 및 메탈메쉬 중에서 선택되는 것인 투명전극 필름.
제 7항에 있어서,
상기 투명전극은 투명도전층이 형성된 반대면에 점착층 및 보호필름층을 더 포함하는 것인 투명전극 필름.