KR20170039914A

KR20170039914A - 하드코팅 필름 및 이를 이용한 편광판 및 화상표시장치

Info

Publication number: KR20170039914A
Application number: KR1020150139082A
Authority: KR
Inventors: 김동휘; 김승희; 임거산
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-12

Abstract

본 발명은 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 적어도 일면에 형성된 하드코팅 층을 포함하며, 상기 수학식 1로 정의되는 내찰상성 지수(ω)가 1,000 내지 4,000인 하드코팅 필름, 상기 하드코팅 필름이 구비된 편광판 및 화상표시장치를 제공한다. 본 발명에 따른 하드코팅 필름은 내찰상성이 우수하여 가혹한 표면 특성 평가를 만족시킬 수 있다.

Description

하드코팅 필름 및 이를 이용한 편광판 및 화상표시장치 {Hard Coating Film, and Polarizing Plate and Image Display Device Using the Same}

본 발명은 내찰상성이 우수한 하드코팅 필름, 상기 하드코팅 필름이 구비된 편광판 및 화상표시장치에 관한 것이다.

하드코팅 필름은 액정 표시장치, 일렉트로루미네센스(EL) 표시장치, 플라즈마 디스플레이(PD), 전계 방출 디스플레이(FED: Field Emission Display) 등의 화상표시장치에 표면 보호 등의 목적으로 이용되고 있다.

이러한 하드코팅 필름은 투명도가 높고 헤이즈가 낮아야 하며, 경도(hardness)가 높고 내찰상성이 좋아야 한다.

내찰상성은 표면의 쓸림에 의한 저항도를 나타내며, 통상 강철 솜(스틸 울, #0000)을 이용하여 4cm²의 면적에 1kg의 하중을 인가하여 60rpm의 속도로 10회 왕복시킨 후, 해당 부위의 스크래치 형상을 목시 관찰하는 방법으로 평가된다. 그러나, 최근 디스플레이 업계에서 1,000회 이상의 가혹한 조건의 스틸 울 평가를 요청함에 따라, 보다 고경도 및 우수한 내찰상성의 하드코팅 필름이 요구되고 있다.

일본 등록특허 제4966456호에는 다관능성 아크릴레이트 100 중량부, 방사선 경화형 실리콘 수지 0.1 내지 100 중량부 및 구상 필러 0.5 내지 100 중량부를 포함하는 코팅제를 기재 상에 도포 및 경화하여 얻은 하드코팅된 시트가 개선된 슬립성 및 내찰상성을 갖는다고 개시하고 있다.

그러나, 상기 하드코팅된 시트의 내찰상성은 스틸 울(steel wool) 평가를 10회에 국한시켜 측정된 것으로서, 최근 당해 기술분야에서 요구되고 있는 가혹한 조건(1000회 이상)의 스틸 울 평가를 만족시키기 어렵다.

일본 등록특허 제4966456호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 목적은 최근 요구되고 있는 가혹한 조건 하에서의 내찰상성 요건을 만족시킬 수 있는 하드코팅 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 하드코팅 필름이 구비된 편광판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 하드코팅 필름이 구비된 화상표시장치를 제공하는 것이다.

한편으로, 본 발명은 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 적어도 일면에 형성된 하드코팅층을 포함하며, 하기 수학식 1로 정의되는 내찰상성 지수(ω)가 1,000 내지 4,000인 하드코팅 필름을 제공한다:

[수학식 1]

상기 식에서,

H는 하드코팅층의 마텐스 경도(N/mm²)이고,

μ_s는 하드코팅층의 정지마찰계수이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 하드코팅층은 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 광경화형 (메타)아크릴레이트 모노머로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 올리고머 및 상기 모노머의 평균 광경화형 관능기의 수가 3.5 내지 7개인 광경화형 수지; 광개시제; 레벨링제; 및 용제를 포함하는 하드코팅 조성물로부터 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 하드코팅 조성물은 무기 나노입자를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 레벨링제는 실리콘계 레벨링제일 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명은 상기 하드코팅 필름이 구비된 편광판을 제공한다.

또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 하드코팅 필름이 구비된 화상표시장치를 제공한다.

본 발명에 따른 하드코팅 필름은 가혹한 조건 하에서의 내찰상성 요건을 만족시킬 수 있어, 편광판의 보호필름 등으로 효과적으로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시형태는 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 적어도 일면에 형성된 하드코팅층을 포함하며, 하기 수학식 1로 정의되는 내찰상성 지수(ω)가 1,000 내지 4,000인 하드코팅 필름에 관한 것이다:

[수학식 1]

상기 식에서,

H는 하드코팅층의 마텐스 경도(N/mm²)이고,

μ_s는 하드코팅층의 정지마찰계수이다.

상기 내찰상성 지수(ω)는 하드코팅층의 표면에 대한 마텐스 경도를 정지마찰계수로 나눈 값이며, 그 범위가 1,000 내지 4,000일 때 하드코팅 필름은 가혹한 조건 하에서의 내찰상성 요건을 만족시킨다. 즉, 하드코팅층의 표면 위로 스틸 울을 1000회 왕복 운동시켰을 때 스크래치가 거의 발생하지 않는다

상기 마텐스 경도(H)는 하드코팅층 표면의 경도를 나노 인덴테이션법에 의해 하중 10mN하에서 측정한 값(단위: N/mm²)이고, 정지마찰계수는 하드코팅층의 표면 슬립성을 나타내는 값으로 하드코팅층 표면과 스틸 울과의 마찰을 통해 측정되며, 이들 값은 구체적으로 후술하는 실험예에 제시된 방법으로 측정할 수 있다.

상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머는 우레탄 (메타)아크릴레이트, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 및 에폭시 (메타)아크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 구체적으로 우레탄 (메타)아크릴레이트와 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트를 혼합하여 사용하거나, 2종의 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트를 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 우레탄 (메타)아크릴레이트는 분자 내에 하이드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트와 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 당해 분야에 공지된 방법에 따라 촉매 존재 하에서 반응시켜 제조할 수 있다. 분자 내에 하이드록시기를 갖는 다관능 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는, 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시이소프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 카프로락톤 개환 하이드록시아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리/테트라(메타)아크릴레이트의 혼합물 및 디펜타에리스리톨펜타/헥사(메타)아크릴레이트의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 또한 이소시아네이트기를 갖는 화합물의 구체적인 예로는, 1,4-디이소시아나토부탄, 1,6-디이소시아나토헥산, 1,8-디이소시아나토옥탄, 1,12-디이소시아나토도데칸, 1,5-디이소시아나토-2-메틸펜탄, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 트랜스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 4,4′-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 자일렌-1,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌-1,3-디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트, 4,4′-메틸렌비스(2,6-디메틸페닐이소시아네이트), 4,4′-옥시비스(페닐이소시아네이트), 헥사메틸렌디이소시아네이트로부터 유도되는 3관능 이소시아네이트, 및 트리메탄프로판올과 톨루엔디이소시아네이트의 어덕트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.

상기 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트는 폴리에스테르 폴리올과 아크릴산을 당해 분야에 공지된 방법에 따라 반응시켜 제조할 수 있다. 상기 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트의 예로는 폴리에스테르 아크릴레이트, 폴리에스테르 디아크릴레이트, 폴리에스테르 테트라아크릴레이트, 폴리에스테르 헥사아크릴레이트, 폴리에스테르펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 폴리에스테르 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 및 폴리에스테르 펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 광경화형 (메타)아크릴레이트 모노머의 예로는 네오펜틸글리콜아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 비스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 하이록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트 및 이소보네올(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 광경화형 수지는 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 광경화형 (메타)아크릴레이트 모노머를 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 상기 (메타)아크릴레이트 모노머의 광경화형 관능기 수는 광경화 반응 속도 및 경화도에 영향을 끼치며, 이들의 평균 관능기 수가 3.5 내지 7개일 때 하드코팅 조성물의 작업성 및 상용성을 증가시킬 수 있으며, 높은 경도 및 안정한 컬을 확보할 수 있다. 즉, 상기 평균 관능기의 수가 3.5개 미만인 경우 가교 밀도가 낮아 충분한 경도를 확보할 수 없고, 7개 이상인 경우에는 하드코팅 필름에 컬이 심하게 발생하여 취급성이 떨어지며, 파단의 우려가 높다.

상기 광경화형 수지는 도막의 품질에 영향을 미치며, 하드코팅 조성물의 전체 100 중량%에 대해 1 내지 80 중량%, 바람직하게는 5 내지 50 중량% 범위로 사용한다. 상기 광경화형 수지의 함량이 1 중량% 미만이면 도막의 형성이 어렵거나 형성되더라도 충분한 수준의 경도를 갖는 하드코팅층을 제조할 수 없으며, 그 함량이 80 중량%를 초과하게 되면, 하드코팅 조성물의 도포 및 경화 후 형성된 도막의 수축에 의해 컬링이 심해지는 문제가 발생할 수 있다.

상기 광개시제는 광 조사에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.

상기 광개시제의 예로는 화학 구조 또는 분자 결합 에너지 차이에 의한 분자의 분해로 라디칼을 생성하는 제1형 광개시제와 수소탈환에 의해 라디칼을 생성하는 제2형 광개시제가 포함되며, 이들 제1형 광개시제 및 제2형 광개시제는 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다.

사용가능한 제1형 광개시제의 구체적인 예로는 4-페녹시디클로로아세트페논, 4-t-부틸디클로로아세트페논, 4-t-부틸트리클로로아세트페논, 디에톡시아세트페논, 2-히드록시-2-메틸-l-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-l-온, 1-(4-도데실페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 아세트페논류; 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤질 디메틸케탈 등의 벤조인류; 아실포시핀옥사이드류; 티타노센류 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 사용가능한 제2형 광개시제의 구체적인 예로는 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산 메틸에테르, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 4-벤졸-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3'-메틸-4-메톡시벤조페논 등의 벤조페논류; 티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤류 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 상업적으로 구입할 수 있는 광개시제의 예로는, 바스프사의 이가큐어-184, 다로큐어-1173, 다로큐어-BP, 이가큐어-651, 이가큐어-907, 이가큐어-369, 이가큐어2959, 이가큐어 754, 다로큐어 MBF, 램버트사의 이사큐어 KIP-150, 이사큐어 KIP-100F, 이사큐어 KIP-75LT, 이사큐어 KIP-IT, 이사큐어 KIP-EM, 이사큐어 KIP-KTO46, 이사큐어 KIP-KS300, 이사큐어 KIP-KL200, 이사큐어 1001M 등을 들 수 있다.

상기 광개시제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하드코팅 조성물 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 함량이 0.1 중량부 미만이면 경화가 충분히 진행되지 않아 코팅층의 기계적 물성이나 밀착성을 구현하기 어려울 수 있고, 10 중량부 초과이면, 경화 수축에 의해 접착력 불량, 크랙, 컬 등의 문제점이 발생할 수 있다.

상기 레벨링제는 상기 하드코팅 조성물의 도포시 코팅성을 향상시키고 하드코팅층 표면의 정지마찰계수를 낮추기 위한 것으로, 코팅층의 경화 후 표면 슬립성이 높은 물질이 사용될 수 있다. 상기 레벨링제로는 실리콘계 레벨링제, 불소계 레벨링제 및 아크릴 고분자계 레벨링제 등을 사용할 수 있으며, 이중에서도 하드코팅 조성물의 코팅 후 표면 측에 편재되어 표면 에너지를 낮게 유지할 수 있는 실리콘계 레벨링제가 바람직하다. 시판되는 레벨링제의 예로는 비와이케이 케미사의 BYK-306, BYK-307, BYK-310, BYK-313, BYK-333, BYK-371, BYK-377, BYK-378, BYK-3440, BYK-UV3500, BYK-3550, BYK-UV3570, 대구사의 TEGO Glide 100, TEGO Glide 450, TEGO Glide B1484, TEGO Glide 420, TEGO Glide 482, TEGO Glide 410, TEGO Glide 415 등을 사용할 수 있다.

상기 레벨링제는 상기 하드코팅 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.01 내지 1 중량% 범위로 사용되며, 만약 그 함량이 0.01 중량% 미만이면 레벨링제가 표면에 충분히 분포되지 않아 표면 마찰계수의 저하가 어렵고, 1 중량%를 초과할 경우에는 다른 성분들과 상용성이 저하되어 침강이 발생하거나 성능 대비 경제성이 떨어질 수 있다.

상기 용제는 당해 기술분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. 구체적으로, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜 메톡시 알코올 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등), 아세테이트계(메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 메톡시 아세테이트 등), 셀로솔브계(메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브 등), 탄화수소계(노말 헥산, 노말 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등을 들 수 있다. 상기 용제들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 용제는 하드코팅 조성물 전체 100 중량%에 대하여 10 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 10 중량% 미만인 경우 점도가 높아 작업성이 떨어지고, 80 중량% 초과인 경우에는 건조 및 경화 과정에서 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

상기 하드코팅 조성물은 무기 나노입자를 추가로 포함할 수 있다.

상기 무기 나노입자는 광학특성을 저해시키지 않으면서 기계적 특성, 특히 경도를 더욱 향상시키기 위해 사용되는 성분이며, 평균 입경이 1 내지 100nm, 바람직하게는 5 내지 50nm인 것을 사용할 수 있다. 만약, 입자 크기가 상기 범위 미만이면 조성물 내에서 응집이 발생하여 균일한 도막을 형성할 수 없으며 상기 효과를 기대할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 최종 얻어진 도막의 광학 특성이 저하될 뿐만 아니라, 오히려 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생한다.

이러한 무기 나노입자의 재질은 금속 산화물일 수 있으며, Al₂O₃, SiO₂, ZnO, ZrO₂, BaTiO₃, TiO₂, Ta₂O₅, Ti₃O₅, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb₂O₃, SnO, MgO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂ 등을 사용할 수 있다. 상기 무기 나노입자는 직접 제조하거나 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있다. 시판되는 제품의 경우 유기 용매에 20 내지 60 중량%의 농도로 분산된 것을 사용할 수 있다.

상기 무기 나노입자는 상기 하드코팅 조성물 전체 100 중량%에 대하여 고형분 함량을 기준으로 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 10 중량% 미만인 경우에는 내마모성, 내스크래치성, 연필경도 등의 기계적 물성이 충분하지 않을 수 있으며, 30 중량% 초과인 경우에는 경화성을 방해하여 오히려 기계적 물성이 저하되고, 외관이 불량해질 수 있다.

상기 하드코팅 조성물은 상기한 성분들 이외에도, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 성분들, 예를 들어 자외선 안정제, 열 안정제, 항산화제, 계면활성제, 윤활제, 방오제 등이 추가적으로 포함될 수 있다.

상기 하드코팅층은 상기 하드코팅 조성물을 투명 기재의 일면 또는 양면에 도포하고 건조한 다음, UV 경화시켜 형성시킬 수 있다.

상기 투명 기재로는 투명성이 있는 플라스틱 필름이면 어떤 것이라도 사용 가능하다. 예를 들면, 트리아세틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스부틸레이트, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 프로피오닐 셀룰오로스, 부티릴 셀룰로오스, 아세틸 프로피오닐 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트 등의 고분자로 형성된 필름일 수 있다. 이들 고분자는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 투명기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 10 내지 1000㎛, 구체적으로는 20 내지 150㎛일 수 있다. 상기 투명기재의 두께가 10㎛ 미만이면 필름의 강도가 저하되어 가공성이 떨어지게 되고, 1000㎛ 초과이면 투명성이 저하되거나 하드코팅 필름의 중량이 커지는 문제가 발생한다.

상기 하드코팅 조성물은 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아, 마이크로 그라비아, 스핀코팅 등 공지된 방식을 적절히 사용하여, 투명 기재에 도공(Coating Process)이 가능하다.

상기 하드코팅 조성물을 투명 기재에 도포한 후에는, 30 내지 150℃의 온도에서 10초 내지 1시간 동안, 보다 구체적으로는 30초 내지 30분 동안 휘발물을 증발시켜 건조시킨 다음, UV광을 조사하여 경화시킨다. 상기 UV광의 조사량은 구체적으로 약 0.01 내지 10J/㎠일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.1 내지 2J/㎠일 수 있다.

이때, UV 경화는 하드코팅층의 표면 경화도 향상을 위해 산소 농도를 500ppm 이하로 유지한 상태, 특히 질소 분위기 에서 수행되는 것이 유리하다. 예컨대, UV 경화시 코팅층의 표면에 질소를 퍼징함으로써 산소 농도를 500ppm 이하로 유지할 수 있다.

상기 과정을 통해 형성되는 하드코팅층의 두께는 구체적으로 5 내지 150㎛, 보다 구체적으로 10 내지 100㎛일 수 있다. 상기 하드코팅층의 두께가 상기 범위 내에 포함될 경우 우수한 경도 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는 상술한 하드코팅 필름이 구비된 편광판에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 편광판은 상술한 하드코팅 필름을 편광필름의 적어도 한면에 적층하여 제조할 수 있다.

상기 편광필름은 특별하게 제한되지 않으며, 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. 구체적으로는, 폴리비닐 알코올계 필름과 요오드 등의 2색성 물질로 이루어지는 것이 사용될 수 있다. 이들 편광필름의 두께는 특별하게 제한되지 않지만, 일반적으로는 5 내지 80㎛ 정도이다.

본 발명의 일 실시형태는 상술한 하드코팅 필름이 구비된 화상표시장치에 관한 것이다. 일례로, 본 발명의 하드코팅 필름이 구비된 편광판을 화상표시장치에 내장함으로써, 가시성이 우수한 다양한 화상표시장치를 제조할 수 있다.　 또한, 본 발명의 하드코팅 필름을 화상표시장치의 윈도우에 부착시킬 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 하드코팅 필름은 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형, IPS형 등의 각종 구동 방식의 LCD에 사용될 수 있다.　 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 하드코팅 필름은 플라즈마 디스플레이, 필드 에미션 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 무기 EL 디스플레이, 전자 페이퍼 등의 각종 화상표시장치에도 사용될 수 있다.

이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.

실시예 및 비교예 : 하드코팅 조성물 및 하드코팅 필름의 제조

실시예 1:

단계 1

광경화형 수지로서 10관능 우레탄 아크릴레이트(SC2153, 미원스페샬리티 케미칼) 5 중량부와 3관능 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(미원스페샬리티 케미칼) 35 중량부, 광개시제로서 이가큐어-184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, CIBA) 2.8 중량부, 용매로서 메틸에틸 케톤 37 중량부와 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 20 중량부, 실리콘계 레벨링제로서 BYK-333(BYK 케미) 0.2 중량부를 교반기에 넣어 혼합하고, PP 재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.

단계 2

단계 1에서 제조된 하드코팅 조성물을 40㎛ 두께의 트리아세틸셀룰로오스 필름 위에 경화 후 두께가 5㎛가 되도록 코팅하고, 80℃에서 1분 동안 건조한 후 질소 분위기 하에 고압 수은램프에서 300mJ/㎠의 광량으로 경화하여 하드코팅 필름을 제조하였다.

실시예 2:

단계 1

광경화형 수지로서 10관능 우레탄 아크릴레이트(SC2153, 미원스페샬리티 케미칼) 8 중량부와 3관능 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(미원스페샬리티 케미칼) 7 중량부, 나노 실리카 졸(V8802, 입경 12nm, 고형분 40%, 촉매화성사) 55 중량부, 광개시제로서 이가큐어-184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, CIBA) 2.7 중량부, 용매로서 메틸에틸 케톤 20 중량부와 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 7 중량부, 실리콘계 레벨링제로서 BYK-UV3570(BYK 케미) 0.3 중량부를 교반기에 넣어 혼합하고, PP 재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.

단계 2

단계 1에서 제조된 하드코팅 조성물을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 단계 2와 동일한 과정으로 하드코팅 필름을 제조하였다.

실시예 3:

경화 공정을 공기 분위기 하에 수행하는 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 과정으로 하드코팅 조성물 및 하드코팅 필름을 제조하였다.

실시예 4:

단계 1

광경화형 수지로서 10관능 우레탄 아크릴레이트(SC2153, 미원스페샬리티 케미칼) 5 중량부와 3관능 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(미원스페샬리티 케미칼) 35 중량부, 광개시제로서 이가큐어-184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, CIBA) 2.7 중량부, 용매로서 메틸에틸 케톤 37 중량부와 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 20 중량부, 실리콘계 레벨링제로서 BYK-UV3570(BYK 케미) 0.3 중량부를 교반기에 넣어 혼합하고, PP 재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.

단계 2

비교예 1:

단계 1

광경화형 수지로서 10관능 우레탄 아크릴레이트(SC2153, 미원스페샬리티 케미칼) 3 중량부와 3관능 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(미원스페샬리티 케미칼) 37 중량부, 광개시제로서 이가큐어-184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, CIBA) 3.0 중량부, 용매로서 메틸에틸 케톤 37 중량부와 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 22 중량부를 교반기에 넣어 혼합하고, PP 재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.

단계 2

단계 1에서 제조된 하드코팅 조성물을 사용하고 경화 공정을 공기 분위기하에 수행하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 단계 2와 동일한 과정으로 하드코팅 필름을 제조하였다.

비교예 2:

단계 1

광경화형 수지로서 10관능 우레탄 아크릴레이트(SC2153, 미원스페샬리티 케미칼) 2 중량부와 3관능 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(미원스페샬리티 케미칼) 37 중량부, 광개시제로서 이가큐어-184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, CIBA) 2.0 중량부, 나노 실리카 졸(V8802, 입경 12nm, 고형분 40%, 촉매화성사) 3 중량부, 용매로서 메틸에틸 케톤 32 중량부와 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 24 중량부를 교반기에 넣어 혼합하고, PP 재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.

단계 2

비교예 3:

단계 1

광경화형 수지로서 10관능 우레탄 아크릴레이트(SC2153, 미원스페샬리티 케미칼) 8 중량부와 3관능 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(미원스페샬리티 케미칼) 5 중량부, 광개시제로서 이가큐어-184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤, CIBA) 2.5 중량부, 나노 실리카 졸(V8802, 입경 12nm, 고형분 40%, 촉매화성사) 55 중량부, 용매로서 메틸에틸 케톤 22 중량부와 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 7 중량부, 실리콘계 레벨링제로서 BYK-333(BYK 케미) 0.3 중량부, BYK-UV3570(BYK 케미) 0.2 중량부를 교반기에 넣어 혼합하고, PP 재질의 필터를 이용하여 여과하여 하드코팅 조성물을 제조하였다.

단계 2

실험예 1:

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 하드코팅 필름의 물성을 하기의 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(1) 가혹한 조건 하에서의 내찰상성

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 하드코팅 필름에 대해 스틸울 테스트기(WT-LCM100, 한국 프로텍사)를 이용하여 1kg/(2㎝×2㎝)으로 1000회 왕복 운동시킨 후, 발생된 스크래치 및 헤이즈 정도를 측정하여 표면 특성(내찰상성)을 평가하였다. 이때, 스틸울은 #0000을 사용하였다.

<평가 기준>

○: 스크래치가 30개 미만, Haze 1.5% 미만

△: 스크래치가 30개 내지 100개, Haze 1.5% 내지 5.0%

X: 셀 수 없는 면상 스크래치, Haze 5.0% 초과

(2) 경도(H)

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 하드코팅 필름을 글래스 상에 고정한 후, 하드코팅층의 표면에 대한 경도를 나노인덴터를 사용하여 하중 10mN 하에서 측정하였다.

(3) 정지마찰계수(μ _s )

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 하드코팅 필름을 A3 크기로 잘라 하드코팅층이 형성된 면이 상부로 오도록 평평하게 고정시킨 후, 면적 4cm²의 돌출형 지그에 #0000 스틸울을 부착하여 만능시험기(UTM)에 연결하였다. 그런 다음, UTM으로 상기 돌출형 지그를 끌어당겨 이때 걸리는 하중으로부터 하드코팅층과 스틸울 사이의 정지마찰계수를 측정하였다.

(4) 내찰상성 지수(ω)

상기에서 측정된 경도 및 정지마찰계수를 이용하여 내찰상성 지수(ω= H/μ_s)를 산출하였다.

(5) 핸들링성

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 하드코팅 필름의 하드코팅층 면과 코팅되지 않은 그 반대면을 맞닿게 한 후, 동일 부위를 여러 차례 손으로 마찰시켜 그 감도를 평가하였다.

<평가 기준>

◎: 수차례 마찰에도 용이하게 미끄러짐

○: 미끄러지나, 10회 이상의 마찰시 미끌림성 저하

△: 미끄러지나, 2회 이상의 마찰시 미끌림성 저하

X: 용이하게 미끄러지지 않고, 흡착 용이

XX: 과도하게 미끄러져 필름의 적재가 불가능한 수준

	내찰상성	경도(H)	정지마찰계수 (μ_s)	내찰상성 지수 (ω)	핸들링성
실시예 1	○	364	0.2	1820	○
실시예 2	○	513	0.15	3420	◎
실시예 3	○	428	0.18	2378	◎
실시예 4	○	353	0.17	2076	○
비교예 1	△	281	0.35	803	X
비교예2	Χ	327	0.34	962	X
비교예 3	Χ	485	0.10	4850	XX

상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 내찰상성 지수 범위가 1,000 내지 4,000을 만족하는 실시예 1 내지 4의 하드코팅 필름은 상기 범위를 충족시키지 못하는 비교예 1 및 2에 비해 가혹한 조건하에서의 내찰상성 및 핸들링성이 우수하였다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

투명 기재; 및 상기 투명 기재의 적어도 일면에 형성된 하드코팅층을 포함하며, 하기 수학식 1로 정의되는 내찰상성 지수(ω)가 1,000 내지 4,000인 하드코팅 필름:
[수학식 1]

상기 식에서,
H는 하드코팅 층의 마텐스 경도(N/mm²)이고,
μ_s는 하드코팅 층의 정지마찰계수이다.
제1항에 있어서, 상기 하드코팅 층은 광경화형 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 광경화형 (메타)아크릴레이트 모노머로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 올리고머 및 상기 모노머의 평균 광경화형 관능기의 수가 3.5 내지 7개인 광경화형 수지; 광개시제; 레벨링제; 및 용제를 포함하는 하드코팅 조성물로부터 형성되는 하드코팅 필름.
제2항에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 무기 나노입자를 추가로 포함하는 하드코팅 필름.
제2항에 있어서, 상기 레벨링제는 실리콘계 레벨링제인 하드코팅 필름.
제1항에 있어서, 상기 하드코팅층이 산소 농도를 500ppm 이하로 유지한 분위기하에서 경화된 것인 하드코팅 필름.
제5항에 있어서, 상기 하드코팅층이 질소 분위기하에서 경화된 것인 하드코팅 필름.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 하드코팅 필름이 구비된 편광판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 하드코팅 필름이 구비된 화상표시장치.