KR20160072329A

KR20160072329A - 고투명 배리어 필름

Info

Publication number: KR20160072329A
Application number: KR1020140179285A
Authority: KR
Inventors: 이혜리; 이광회; 엄상열; 이문복
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-06-23
Also published as: KR101654076B1

Abstract

본 발명에서는 기재필름상에 하드코팅층, 금속층, 금속산화물층, 저굴절율의 프라이머층이 차례로 적층되는 구조로, 상기 하드코팅층의 두께는 0.1~10um, 상기 금속층의 두께는 1~20nm, 상기 금속산화물층의 두께는 1~100nm, 상기 프라이머층의 두께는 20~500nm를 가지는 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름을 제공한다. 본 발명에 따르는 고투명 배리어 필름은 무기층을 구비하여 투습율이 0.1g/m²/day 로서 배리어 특성이 우수하고, 저굴절율 프라이머층을 구비하여 광특성과 젖음성이 우수하다.

Description

고투명 배리어 필름{BARRIER FILM HAVING HIGH TRANSPARENCY}

본 발명은 고투명 배리어 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하드코팅층과 무기층을 구비하여 배리어 특성이 우수하고, 저굴절율 프라이머층을 구비하여 광특성과 젖음성이 우수한 고투명 배리어 필름에 관한 것이다.

플라스틱 기판은 경량으로 내충격성이 우수하고 저렴하며 박막화도 용이하기 때문에, 플라스틱 기판의 이용은 수 많은 차세대 전자 제품과 관련 기술 분야에 있어 유효한 재료이다.

그러나 플라스틱 기판은 유리에 비교하여 가스(Gas) 투과성이 높기 때문에 플라스틱 기판을 기재에 이용한 표시 소자는 산소나 수증기의 투과로 인하여 경시적으로 제품의 품질 저하가 발생할 수 있다는 문제가 있다.

예컨대, 기판으로서 흔히 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)는 두께 1 μm 당 1500 cc/m²/1일 이나 되는 높은 산소 투과율과 두께 1 μm 당 272g/m²/1일 이나 되는 높은 수분 투과율을 갖는다.

환경에 민감한 디스플레이 디바이스를 이용한 특정 디스플레이 장치들은, 일반적으로 10^-4 내지 10^-2 cc/m²/1일의 최대 산소 투과율과, 10^-5 내지 10^-6 cc/m²/1일의 최대 수증기 투과율을 필요로 한다.

이에 따라 플라스틱 기판의 기체 및 액체 침투성을 저하시키고, 제품의 가공, 조작, 보관 및 사용시 이용되는 화학물질이나 환경 중의 산소와 수증기와 같은 기체 및 액체에 대한 노출로부터, 환경에 민감한 제품을 보호하기 위해, 플라스틱 기판에 배리어 코팅이 시도 되어 오고 있다.

이에 따라, 규소 산화물이나 산화 알루미늄 등의 무기 산화 박막으로 이루어지는 배리어층을 구비한 필름이 개발되고 있다. 이들 가스 배리어 층은 고진공 상태에서 플라즈마 화학증착법(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 스퍼터링법(Sputtering) 등의 진공 증착법이나 졸-겔 법을 이용하여 플라스틱 필름의 표면에 코팅된다. 그러나, 상기와 같이 규소 산화물이나 산화 알루미늄 등의 박막으로 이루어지는 배리어층은 무기 산화물 입자를 필름에 증착한 것이기 때문에, 무기 산화물 입자 간에 결정입계라는 틈이 존재하여 박막의 가스 배리어성이 충분하지 않아 막 두께를 두껍게 할 필요가 있어, 이에 따라 연전성이 뒤떨어져서 크랙(Crack)이 발생하기 쉽다는 문제가 있다.

또한, 무기 산화물의 산소 원자 비율이 적을수록 가스 배리어성은 향상되는 반면, 투명성이 저하되거나, 기판과 무기 산화물 입자의 밀착력이 약하다는 문제가 있다.

이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 투명 기재필름층의 일면에 하드코팅 층을 올리고, 그 위에 무기층 및 상기 무기층에 실리카층 및 저굴절율의 플라이머 층을 차례로 도포하여 형성된 배리어 필름을 통해, 투습율 저하 뿐만 아니라 가시광선 투과율 및 젖음성을 향상시킬 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 배리어 특성을 갖추면서도, 광특성과 젖음성이 우수한 고투명 배리어 필름을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 기재필름상에 하드코팅층, 금속층, 금속산화물층, 저굴절율의 프라이머층이 차례로 적층되는 구조로, 상기 하드코팅층의 두께는 0.1~10㎛m, 상기 금속층의 두께는 1~20nm, 상기 금속산화물층의 두께는 1~100nm, 상기 프라이머층의 두께는 20~500nm를 가지는 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름을 제공한다.

이때, 가공후 필름의 전광선 투과율이 91% 이상; Hz가 1%이하; b*가 1 이하;인 것이 바람직하다.

상기 금속층은 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 니켈, 티타늄 및 이들의 조합으로 형성될 수 있다.

상기 금속산화물층은 산화규소물, 산화질화물, 산화탄화물 및 산화질화탄화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 형성될 수 있고, 굴절율은 1.40~1.55인 것이 바람직하다.

상기 프라이머층은 페녹시 수지 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄, 유리비드, 산화 알루미늄, 탄화 규소, 질화규소 무기입자 및 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자로부터 선택되는 하나 이상의 무기입자 10~500중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되고, 굴절율이 1.30~1.45인 것이 바람직하다.

상기 프라이머층은 수접촉각이 60~70°인 것이 바람직하다.

가공후 상기 필름의 투습율은 0.1g/m² /day 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 고투명 배리어 필름은, 하드코팅층과 무기층을 구비하여 투습율이 0.1g/m²/day 로서 배리어 특성이 우수하고, 저굴절율 프라이머층을 구비하여 광특성과 젖음성이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따르는 고투명 배리어 필름(100)의 모식적 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따르는 고투명 배리어 필름(100)은 투명한 기재필름(10)과 상기 기재필름(10)의 한 면에 하드코팅층(20), 금속층(30), 금속산화물층(40), 저굴절 프라이머층(50)이 차례로 형성된 복합필름이다. 이하, 각 층별 특징에 대하여 설명한다.

1. 투명 기재필름(10)

본 발명의 고투명 배리어 필름(100)에서, 투명 기재필름(10)은 표시장치용으로서 사용하기 위해, 광선투과율이 높고, 헤이즈값이 낮은 것이 바람직하다. 예를 들면, 파장 400 내지 800nm에서의 광선투과율이 바람직하게는 40% 이상, 보다 바람직하게는 60% 이상이며, 헤이즈값은 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 3% 이하이다. 이들 조건을 만족시키지 않는 경우에는 표시부재로서 사용했을 때에 화상의 선명성이 결여되는 경향이 있다. 또한, 이러한 효과를 발휘하는 점에서, 광선투과율의 상한은 99.5% 정도까지, 또한 헤이즈값의 하한은 0.1% 정도까지가 제작할 수 있는 가능한 범위이다.

상기 투명 기재필름(10)의 재질은 상술한 조건을 만족시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 공지의 투명 기재필름(10)으로 사용되는 수지 소재 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 투명 기재필름(10)의 바람직한 수지소재로는, 에스테르, 에틸렌, 프로필렌, 디아세테이트, 트리아세테이트, 스티렌, 카보네이트, 메틸펜텐, 술폰, 에테르에틸케톤, 이미드, 불소, 나일론, 아크릴레이트, 지환족 올레핀계 등에서 선택되는 하나를 구성단위로 하는 폴리머 또는 공중합 폴리머를 사용할 수 있다.

더욱 바람직하게는 이들 수지 중에서 투명성, 강도 및 두께의 균일성이 우수한 소재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 에스테르계, 트리아세틸셀룰로오스 등의 아세테이트계, 및 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴레이트계에서 선택되는 하나를 구성단위로 하는 폴리머 또는 공중합 폴리머를 사용한다. 특히, 투명성, 헤이즈값, 기계특성의 면에서 에스테르계를 구성단위로 하는 폴리머로 이루어지는 기재필름(10)이 바람직하며, 상기 폴리에스테르계 수지의 일례로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-a,β-비스(2-클로로페녹시)에탄-4,4'-디카르복실레이트 등을 들 수 있다.

또한, 이들 폴리에스테르에는 다른 디카르복실산 성분이나 디올 성분이 20몰% 이하이면 공중합되어 있어도 좋다. 그 중에서도 품질, 경제성 등을 종합적으로 판단하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 가장 바람직하고, 상기 수지성분에 1종 또는 2종 이상이 병용하여 구성되어도 좋다.

상기 투명 기재필름(10)의 두께는 투명성, 헤이즈값, 기계특성의 면에서, 5 내지 800㎛, 바람직하게는 10 내지 250㎛이다. 또한, 2장 이상의 필름을 공지의 방법으로 접합한 것이어도 좋다.

또한, 상기 투명 기재필름(10)은 각종 표면처리, 예를 들어, 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 화염처리, 에칭처리 또는 조면화처리 등의 처리를 실시한 것이라도 좋다. 또한, 접착촉진을 위해서 투명 기재필름(10)의 표면에 프라이머층, 예를 들어, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리에스테르 아크릴레이트계, 폴리우레탄아크릴레이트계, 폴리에폭시아크릴레이트계, 티타네이트계 화합물 등의 코팅을 수행한 후, 고굴절율 경질코팅층을 형성하여도 좋다.

특히, 친수기 함유 폴리에스테르수지에 아크릴계 화합물을 가교시킨 공중합체와 가교 결합제로 이루어지는 조성물을 프라이머 도포한 것은 접착성이 향상되고, 내열성, 내수성 등의 내구성이 우수하므로 상기 투명 기재필름층(10)의 재질로서 바람직하다.

2. 하드코팅층 (20)

본 발명의 고투명 배리어 필름(100)에서, 상기 하드코팅층(20)의 굴절율은 1.4 내지 1.7, 더욱 바람직하게는 굴절율의 범위가 1.5 내지 1.6을 유지하는 것을 특징으로 하며, 상기 하드코팅층(20)의 두께는 0.1 내지 10㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 3㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 하드코팅층(20)은 바인더 수지, 광개시제 및 혼합용매로 이루어진 하드코팅액으로부터 형성된다. 상기 하드코팅액 100 중량%에 대하여, 바인더 수지는 10 내지 80중량%로 사용되며, 상기 함량에서 10중량% 미만이면, 코팅 후 경화시 경화 밀도가 부족하여 표면 경도가 떨어지고, 80중량%를 초과하면, 본 발명에서 추구하는 굴절율 및 표면 저항 등의 물성을 얻기 어려운 문제가 발생한다.

상기 하드코팅액의 조성 중 바인더 성분은 (메타)아크릴레이트 화합물이 사용된다. 상기 (메타)아크릴레이트 화합물은 활성광선 조사에 의해 라디칼 중합되고, 형성되는 막의 내용제성이나 경도를 향상시키기에 바람직하다.

상기 (메타)아크릴레이트 화합물에는 분자 내에 2개 이상인 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물이 포함될 수 있다. (메타)아크릴로일기가 분자 내에 2개 이상인 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물은 내용제성이 향상되므로 더욱 바람직하다. 그 일례로는, 펜타에리스리톨트리(메타) 아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 글리세롤트리 (메타)아크릴레이트, 에틸렌 변성트리메티롤프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스-(2-히드록시에틸)-이소시아눌산에스테르트리(메타)아크릴레이트 등을 포함하는 3관능(메타)아크릴레이트; 또는 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트,디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스톨헥사(메타) 아크릴레이트 등을 포함하는 4관능 이상의 (메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 하드코팅층(20)을 형성하기 위한 하드코팅액에서의 바인더 성분은 입자의 분산성을 향상시키기 위해서, 카르복실기, 인산기, 술폰산기 등의 산성 관능기를 가지는 (메타)아크릴레이트 화합물을 추가로 포함할 수 있다.

구체적으로는, 산성 관능기 함유 모노머로서, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 2-메타크릴로일옥시에틸숙신산, 2-메타크릴로일옥시에틸프탈산 등을 포함하는 불포화 카르복실산, 모노(2-(메타)아크릴로일옥시에틸)애시드포스페이트, 디페닐-2-(메타)아크릴로일옥시에틸포스페이트 등을 포함하는 인산(메타)아크릴산에스테르, 2-술포에스테르(메타)아크릴레이트 등이 있다. 또한, 상기 이외 아미드결합, 우레탄결합, 에테르결합 등의 극성을 가진 결합을 가지는 (메타)아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다. 특히, 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머의 우레탄결합을 갖고 있는 수지는 극성도 높고 입자의 분산성이 우수하여 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 하드코팅층(20)을 형성할 때, 도포한 바인더 성분의 경화를 진행시키기 위해서 개시제를 사용하는데, 상기 개시제로는 도포한 바인더 성분을 라디칼반응, 음이온반응, 양이온반응 등에 의한 중합 및/또는 가교반응을 개시 또는 촉진시킬 수 있는 공지의 각종 광중합 개시제에서 선택 사용할 수 있다.

구체적으로는, 소듐메틸디티오카바메이트설파이드, 디페닐모노설파이드, 디벤조티아조일모노설파이드 및 디설파이드 등의 설파이드류; 티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤 등의 티옥산톤 유도체; 히드라존, 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물; 벤젠디아조늄염 등의 디아조 화합물 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조페논, 디메틸아미노벤조페논, 미힐러케톤, 벤질안트라퀴논, t-부틸안트라퀴논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-클로로안트라퀴논등의 방향족 카르보닐 화합물; p-디메틸아미노 안식향산메틸, p-디메틸아미노 안식향산에틸, D-디메틸아미노안식향산부틸, p-디에틸아미노 안식향산이소프로필 등의 디알킬아미노 안식향산에스테르; 벤조일퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드,디쿠밀퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등의 과산화물; 9-페닐아크리딘, 9-p-메톡시페닐아크리딘, 9-아세틸아미노아크리딘, 벤즈아크리딘 등의 아크리딘 유도체; 9,10-디메틸벤즈페나진, 9-메틸벤즈페나진, 10-메톡시벤즈페나진 등의 페나진 유도체; 6,4',4"-트리메톡시-2,3-디페닐퀴녹살린 등의 퀴녹살린 유도체 2,4,5-트리페닐이미다조일 2량체, 2-니트로플루오렌, 2,4,6-트리페닐피릴리움 4불화 붕소염, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 3,3'-카르보닐비스쿠말린, 티오미힐러케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드, 올리고(2-히드록시-2-메틸-1-(4-(1-메틸비닐)페닐)프로판온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)-부탄온 등을 사용할 수 있다.

이러한 광개시제는 하드코팅액에 0.1 내지 10 중량%로 함유되며, 상기 함량이 0.1 중량% 미만이면, 자외선 경화에 필요한 광개시제의 함량이 부족하여 자외선 경화 효율이 떨어져서 경화 밀도의 감소로 인하여 표면 경도가 저하되고, 반면에, 10 중량%를 초과하면, 자외선 경화에 필요한 광개시제의 양 보다 과량 사용되어 자외선 경화에 의한 경화 밀도 증가 효과보다 오히려 광개시제의 과량 사용에 따른 경화 밀도의 감소로 인한 표면 경도가 저하되는 문제가 발생하며, 광개시제의 사용량에 비례하여 굴절율이 다소 떨어지는 문제가 발생한다.

본 발명의 하드코팅층(20)을 형성하기 위한 하드코팅액은 상기 바인더 수지 및 광개시제를 유기용매에 용해시켜 제조하며, 이때 유기용매로는 케톤계, 에스테르계, 지방족 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 아민계, 물, 알코올 등으로 통상 비점이 60∼170℃의 액체이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 및 시클로헥사논으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이 혼합된 혼합용매가 사용될 수 있다. 이때, 유기용매의 함량은 100중량%에서 바인더 수지 및 광개시제의 사용함량을 제외한 함량으로 조절될 수 있다.

3. 금속층(30) 및 금속산화물층(40)

본 발명의 고투명 배리어 필름(100)에서, 상기 금속층(30)은 상기 하드코트층(20)과 상기 금속산화물층(40) 간의 부착을 용이하도록 도와주는 역할을 하며, 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 니켈, 티타늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 금속층의 두께는 1 내지 20nm, 더욱 바람직하게는 1 내지 10nm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 고투명 배리어 필름(100)의 투명성을 향상시키기 위해서, 금속산화물층(40)은, 산소를 함유하는 것이 바람직하며 산화규소물, 산화질화물, 산화탄화물 및 산화질화탄화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다. 상기 금속산화물층(40)의 두께는 10 내지 100nm, 더욱 바람직하게는 40 내지 70nm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 금속층(30) 및 금속산화물층(40)을 형성하는 방법은증착법, 코팅법 등의 방법을 모두 사용할 수 있지만, 가스 배리어성을 충분히 확보하고 균일한 박막을 얻기 위해서는 증착법이 바람직하다. 이러한 증착법에는, 진공 증착, 이온 플레이팅, 스퍼터링 등의 물리적 기상 증착법(PVD), 화학적 기상 증착법(CVD) 등의 방법이 모두 포함될 수 있다. 그 중에서도, 가급적 저비용공정이고 증착막과 기판간 접착력이 우수한 스퍼터링을 이용해 형성하는 것이 바람직하다.

4. 저굴절 프라이머층(50)

본 발명의 고투명 배리어 필름(100)에서, 상기 저굴절 프라이머층(50)은 굴절율이 1.30 내지 1.45이며, 수접촉각은 60°내지 70°를 유지하면서, 상기 저굴절 프라이머층(50)의 두께는 20 내지 200nm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고투명 배리어 필름(100)에서, 상기 프라이머층(50)은 페녹시 수지 및 굴절율 조절용 무기입자를 포함하는 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 페녹시 수지는 예를 들어, 비스페놀류와 에피할로히드린을 반응시키거나 이관능성 에폭시 수지와 비스페놀류를 반응시켜 얻어지는 수지이다. 상기 페녹시 수지는 코팅막으로 형성되는 투명하면서도 금속과의 접착력이 우수하고, 나아가, 반복단위 내의 탄소-탄소 또는 탄소- 수소결합 외에 탄소-산소(에테르) 결합뿐이어서, 내화학성이 우수하다는 특징이 있다. 따라서, 프라이머층(50)을 페녹시 수지로 형성하는 경우, 기재상에 적층되는 금속산화물과의 접착력이 우수하다.

본 발명에서, 페녹시 수지로 프라이머층(50)을 형성하는 것에 따르는 또 다른 장점은 형성된 코팅층의 유연성(ductility)이 금속과 유사하고, 수축율 차이가 금속과 크지 않아 치수안정성이 우수하다는 점이다. 상기 페녹시 수지는 예를 들어, 비스페놀 A형 페녹시, 비스페놀 A형/비스페놀 F형 페녹시, 브롬계 페녹시, 인계 페녹시, 비스페놀 A형/비스페놀 S형 페녹시 또는 카프로락톤 변성 페녹시 수지일 수 있다. 바람직하게는, 경화속도, 내열성 등을 고려하여 비스페놀 A형 페녹시 수지가 바람직하다. 상기 페녹시 수지는 1종을 단독으로 이용하거나, 2종 이상을 혼합하여 이용할 수도 있다. 상기 페녹시 수지는 중량평균 분자량이 10,000 ~ 300,000의 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50,000 ~ 200,000의 것을 사용한다. 중량평균 분자량이 10,000에 이르지 못하면 경우 내부 응집력이 떨어져서 요구되는 금속산화물 층과의 접착력 및 내화학성이 구현되지 않고, 분자량이 300,000을 초과할 경우 고점도에서 오는 작업성의 저하나 코팅 후에도 코팅 면상이 고르게 나오기가 힘든 문제점이 있을 수 있다. 상업적으로 구입할 수 있는 상기 페녹시 수지로서는, 예를 들어, 신아 T&C의 「SEP-series」 제품 (MW 10,000~60,000), 국도화학의 「EPOKUKDO YP-series」 제품, 인켐 코포레이션사의 상품명 「PKHC」, 신닛테츠 가가쿠사의 「YP-series」제품, 「YPB-series」제품, 「FX-316」등이 있다.

상기 페녹시 수지는 적당한 가교제(또는 경화제, 사슬연장제)를 첨가하여서도 사용이 가능하다. 상기 가교제로는 하이드록시 관능기를 가지고 있는 수지를 경화시킬 수 있는 것이면 모두 가능하다. 멜라민, 우레아-포름알데히드, 이소시아네이트, 이소시아네이트 관능성 예비중합체, 페놀경화제, 아미노계 경화제 등을 들 수 있다. 열경화제 양은 페녹시 수지 100중량부 대비 1 내지 200중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 100중량부를 첨가한다. 열경화제의 함량이 1중량부에 이르지 못하면 프라이머 층의 경화가 제대로 이뤄지지 않는 문제점이 있고, 200중량부를 초과하면 남아있는 경화제로 인해 필름의 코팅 외관 불량 및 기타 물성 등이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에서, 상기 경화제로서 에폭시 수지를 사용하는 것도 가능하다. 이 목적으로 사용되는 에폭시 수지는 비스페놀-A 형 에폭시 수지, 비스페놀-F 형 에폭시 수지, 비스페놀-AD 형 에폭시 수지, 비스페놀-S 형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀-A 형 에폭시 수지 또는 유사한 비스페놀-형 에폭시 수지; 나프탈렌-형 에폭시 수지; 페놀-노볼락-형 에폭시 수지; 비페닐-형 에폭시 수지; 글리시딜아민-형 에폭시 수지; 지환족-형 에폭시 수지 또는 디사이클로펜타디엔-형 에폭시 수지를 예로 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 두 개 이상의 배합물로 사용될 수 있다.

본 발명에서, 에폭시수지를 경화제로 사용하는 경우에는 페녹시 수지와 에폭시 수지의 반응을 진행하는 촉매능을 가지는 경화 촉진제를 고형분 중 5중량% 미만의 범위에서 사용하는 것도 가능하다. 경화 촉진제로서는, 예를 들면, 제3급 아민계 화합물, 알칼리 금속 화합물, 유기인산 화합물, 제4급 암모늄염, 환상 아민류, 이미다졸류를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 이 중에서도, 음극의 평형 전위 환경에 대하여 보다 안정한 것을 감안하여, 제3급 아민계 화합물을 특히 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 고투명 배리어 필름(100)에서, 프라이머층(50)의 굴절율을 조절하기 위해서, 콜로이달 실리카, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄, 유리비드, 산화 알루미늄, 탄화 규소, 질화규소 등의 무기입자, 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자 등을 함유시키는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자를 함유시킨다. 또한 상기 무기입자는 공지의 방법으로 표면처리를 하여 사용할 수도 있다. 표면처리 방법으로서는 플라즈마 방전처리나 코로나 방전처리 등의 물리적 표면처리와 커플링제를 사용한 화학적 표면처리가 있지만, 화학적 처리가 바람직하게 이용된다. 상기 무기입자의 형상은 구상이거나 수주상일 수 있으며, 바람직하게는, 평균 1차 입경(구상당 지름: BET법)이 10 내지 200nm, 보다 바람직하게는 20 내지 60 nm 입경의 것을 사용한다. 상기 평균입경의 범위를 총족하면, 생성 피막(수지층)의 투명성이 저하되지 않고, 표면경도를 향상시킬 수 있다. 한편, 평균 입경이 다른 2 성분 이상의 입자를 혼합하여 전체의 평균이 상술한 범위에 포함되도록 할 수도 있다.

상술한 무기 입자는 페녹시 100중량부에 대하여 10 내지 500중량부의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 무기입자의 함량이 10중량부에 이르지 못하면 원하는 표면조도를 얻을 수 없다. 한편, 500중량부를 초과하면 프라이머 코팅층에 백탁현상 등이 나타나 광특성이 저하된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예1>

기재필름: 두께 125㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하였다 (도레이첨단소재㈜, XG7PL2).

하드코트층(20)의 형성: 다관능 아크릴계 수지를 함유하는 도료(고형분 50%)(荒川化學工業㈜ 제품, ABL-9TA-N)를 상기 금속산화물층 상에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 80℃에서 2분간 건조 후, 자외선 300mJ/cm²를 조사해서 도포층을 경화시키고, 두께 약 1㎛의 하드코트층을 형성하였다.

배리어층의 형성: 상기 베이스필름의 한 면에 스퍼터 장비를 사용하여 두께 10nm의 Si 금속층(30) 및 60nm의 SiOx 금속산화물층(40)을 형성하였다.

프라이머층(50)의 형성: 고형분을 기준으로 에테르기를 함유하는 페녹시 수지((신아 T&C, SEP-600X40)) 100 중량부에 대하여 폴리이소시아네이트 경화제(삼원, Cat-45) 20중량부, 굴절율 조절용 실리카 입자((주)시엔에프, MIP40-EP, 평균입경 50nm) 400중량부를 포함하는 고형분 1중량%의 프라이머 코팅액을 준비하여, 상기 금속산화물층(40) 상에 마이크로그라비아 코터를 이용하여 도포하고, 130℃에서 30초간 건조 후 두께 약 50nm의 프라이머층(50)을 형성하였다.

<실시예2>

코팅액의 도포량을 조절하여 프라이머층(50)의 두께가 100nm가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 배리어필름을 형성하였다.

<실시예3>

코팅액의 도포량을 조절하여 하드코팅층(20)의 두께가 3㎛가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 배리어필름을 형성하였다.

<비교예1>

하드코팅층(20)이 형성되지 않는 배리어필름을 대조군으로 평가하였다.

<비교예2>

프라이머층(50)이 형성되지 않는 배리어필름을 대조군으로 평가하였다.

<비교예3>

프라이머 코팅액을 준비함에 있어, 무기입자를 포함시키지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 배리어필름을 형성하였다.

<실험예 1> 고투명 배리어 필름(100)의 투과도 및 헤이즈 측정 평가

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 고투명 배리어 필름(100)을 분광광도계(니뽄덴쇼쿠 제품, NDH2000 모델)를 사용하여 투과도 및 헤이즈를 측정하였다.

<실험예 2> 고투명 배리어 필름(100)의 b* 측정 평가

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 고투명 배리어 필름(100)을 색차계(니뽄덴쇼쿠 제품, SA4000 모델)를 사용하여 b* 값을 측정하였다. 상기 b* 는, JIS Z 8729 에 규정되어 있는 L*a*b 표색계에 있어서의 값이다.

<실험예 3> 고투명 배리어 필름(100)의 표면에너지 측정 평가

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 고투명 배리어 필름(100)을 접촉각계(㈜쿄와 제품, Drop Master 300 모델)를 사용하여 표면에 직경 2mm의 정제수 및 헥사테칸을 적하하여 표면과 액적의 접촉각 측정하고, Owen-Wendt식을 이용하여 표면에너지를 얻었다.

<실험예 4> 고투명 배리어 필름(100)의 투습율 측정 평가

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 고투명 배리어필름을 투습율 측정기(MOCON 제품, PERMATRAN-W MODEL 3/33)를 사용하여 투습율을 측정하였다.

상기 표 1로부터, 실시예 1의 프라이머층(50) 혹은 하드코팅층(20)의 형성 조건 이외에는 모두 동일하게 하여, 프라이머층(50) 혹은 하드코팅층(20)의 두께를 증가시키는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3의 경우, 프라이머층(50)과 하드코팅층(20)의 두께 증가에 따라 광학 특성이나 표면 저항치 면에서 효율이 떨어짐을 알 수 있었다.

또한 실시예 1의 하드코팅층(20) 혹은 프라이머층(50)을 제거한 대조군인 비교예 1, 비교예2의 경우, 투습률이 크게 상승하여 투습률 면에서 효율이 떨어짐을 알 수 있었고, 프라이머층(50)에서 무기입자를 제거한 비교예 3의 경우, 수접촉각이 증가하여 표면에너지가 낮아져 젖음성 면에서 효율이 떨어짐을 확인하였다.

상기 결과로부터 하드코팅층(20)과 프라이머층(50)의 두께 조절과 프라이머층(50)에 무기 입자를 가하여, 광학특성, 표면에너지 및 투습율을 조절할 수 있음을 확인하였고 동시에 각 특성의 최적화의 가능성 또한 확인하였다.

10. 기재필름 20. 하드코트층
30. 금속층 40. 금속산화물층
50. 저굴절율 프라이머층 100. 고투명 배리어 필름

Claims

기재필름상에 하드코팅층, 금속층, 금속산화물층, 저굴절율의 프라이머층이 차례로 적층되는 구조로, 상기 하드코팅층의 두께는 0.1~10um, 상기 금속층의 두께는 1~20nm, 상기 금속산화물층의 두께는 1~100nm, 상기 프라이머층의 두께는 20~500nm를 가지는 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름.
제1항에 있어서, 가공후 필름의 전광선 투과율이 91% 이상; Hz가 1%이하; b*가 1 이하;인 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 규소, 알루미늄, 아연, 주석, 니켈, 티타늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고투과 배리어 필름.
제1항에 있어서, 상기 금속산화물층은 산화규소물, 산화질화물, 산화탄화물 및 산화질화탄화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 형성되고, 굴절율이 1.40~1.55 인 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름.
제1항에 있어서, 상기 프라이머층은 페녹시 수지 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄, 유리비드, 산화 알루미늄, 탄화 규소, 질화규소 무기입자 및 콜로이드상으로 분산된 실리카 미립자로부터 선택되는 하나 이상의 무기입자 10~500중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되고, 굴절율이 1.30~1.45인 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름.
제1항에 있어서, 상기 프라이머층은 수접촉각이 60~70°인 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름.
제1항에 있어서, 가공후 필름의 투습율이 0.1g/m²/day 이하인 것을 특징으로 하는 고투명 배리어 필름.