KR20170053399A - 반사방지필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

반사방지필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난반사 성능을 향상시키고 접착력을 향상시켜 내구성이 증가된 반사방지필름 및 이의 제조장법을 개시한다.
본 발명은 디스플레이어로부터 발광되는 빛이 투과되도록 투명한 재질로 이루어진 기재층과, 상기 기재층의 일측면에 적층되고, 복수의 나노 구조체가 볼록하게 돌출되어 모스아이(moth-eye) 패턴을 이루는 상단 나노구조체층과, 상기 기재층의 타측면에 적층되고, 복수의 나노 구조체가 오목하게 함몰되어 음각 패턴을 이루고, 상기 음각패턴을 이루는 나노 구조체 사이에는 상기 디스플레이어 상면에 대응되는 평면을 이루는 접착면이 구비되는 하단 나노구조체층으로 구성됨으로써,
상기 상단 나노구조체층과 상기 하단 나노구조체층에 의해 난반사가 향상되고, 상기 하단 나노구조체층의 상기 접착면이 상기 디스플레이부에 밀착되어 접착력이 향상되는 것이다.

Description

반사방지필름 및 이의 제조방법{Anti-reflection film and manufacturing method thereof}
본 발명은 기재층의 양측면인 상단면과 하단면에 요철을 이루는 나노구조체층을 형성하고, 하단면의 나노구조체층에는 접착면을 구비하여 반사방지 성능과 내구성을 향상시킨 반사방지필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰 또는 테블릿PC로 대표되는 스마트기기에 DMB, 디지털 카메라, 화상통화, 인터넷검색 등의 기능이 기본적으로 제공되면서 디스플레이의 화질에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있다. 특히, 휴대단말기의 경우 다양한 외부광 조건에서 사용되기 때문에 실외 태양광이나 실내 조명 등이 디스플레이 표면에 반사될 경우 본래의 화면 영상을 제대로 볼 수 없는 경우가 빈번하여 중요한 문제점으로 부각되고 있다. 따라서, 디스플레이 표면에서 발생하는 각종 외부광의 반사를 줄여 디스플레이의 시인성을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
이를 위해 외부광에 대한 반사를 가장 효율적으로 줄일 수 있는 방법으로 자연계의 나방눈(모스아이, moth-eye)을 모방한 구조가 제안되어 왔다. 밤에 활동하는 나방의 눈은 수십 내지 수백 나노미터 크기의 지름을 가진 나노 돌기가 표면에 돌출되어 있으며, 상기 돌기가 두께 방향으로 굴절률이 연속적으로 변화하도록 원뿔형의 독특한 나노 구조 형태를 가지고 있다. 이와 같은 연속적인 굴절률 변화는 반사의 근본적인 원인인 굴절률차를 근원적으로 제거하기 때문에 표면에서 거의 반사가 일어나지 않는 이상적인 무반사 성능 구현이 가능하다.
상기와 같은 맥락에서, 일본공개특허 제2013-190504호에서는 가시광선 파장 보다 짧은 주기로 배열되는 미세 요철 형상(모스아이 구조)으로, 각 돌기가 뿌리로 갈수록 지름이 커지는 형상을 가진 미세요철로 이루어진 반사방지필름에 대해 개시되어 있으며, 미국공개특허 제2013-0309452호에서는 내구성이 우수한 아크릴 레진을 기재로 사용하고, 상기 기재 상에 뾰족한 형상의 모스아이 구조를 형성하여 반사방지성능을 개선한 반사방지필름 기술에 대해 개시되어 있다.
하지만, 상기 일본공개특허 제2013-190504호 및 미국공개특허 제2013-0309452호에서 개시된 반사방지필름의 경우, 미세 돌기의 상단부가 뾰족한 형상으로 되어 있어, 반사방지성능은 우수하나 외부의 반복적인 충격이나 압력에 대해 내구성이 취약한 문제가 있어 제품화하는데 한계가 있어왔다.
따라서, 현 시점에서 모스아이 구조를 응용한 반사방지필름 제품이 본격적으로 상용화되기 위해서는 우수한 반사방지성능을 가지면서, 동시에 상용화할 수 있을 정도의 높은 내구성을 가지는 반사방지필름 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 우수한 반사방지성능과 내구성을 가지면서, 동시에 접착력이 증가된 반사방지필름 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기재층의 상면과 하면에 나노주조체층을 형성하여 반사방지성능을 향상시킨 반사방지필름 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적과제들은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반사방지필름은 디스플레이어로부터 발광되는 빛이 투과되도록 투명한 재질로 이루어진 기재층; 상기 기재층의 일측면에 적층되고, 복수의 나노 구조체가 볼록하게 돌출되어 모스아이(moth-eye) 패턴을 이루는 상단 나노구조체층; 상기 기재층의 타측면에 적층되고, 복수의 나노 구조체가 오목하게 함몰되어 음각 패턴을 이루고, 상기 음각패턴을 이루는 나노 구조체 사이에는 상기 디스플레이어 상면에 대응되는 평면을 이루는 접착면이 구비되는 하단 나노구조체층;을 포함하여, 상기 상단 나노구조체층과 상기 하단 나노구조체층에 의해 난반사가 향상되고, 상기 하단 나노구조체층의 상기 접착면이 상기 디스플레이부에 밀착되어 접착력이 향상된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 나노구조체는 측면부가 둥근 형상이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 나노구조체는 상단부가 둥근 형상이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 나노구조체는 중단부의 폭이 40 내지 100 nm이고, 높이 또는 깊이가 80 내지 320nm이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 상단 나도구조체층의 상기 나노구조체는 종 형상을 이루도록 돌출되고 종단부에서 상단부와 하단부를 향할수록 그 폭이 점점 작아지고, 상기 하단 나도구조체층의 상기 나노구조체는 종 형상을 이루도록 함몰되고 중단부에서 상단부와 하단부를 향할수록 그 내경 폭이 점점 작아진다.
또한, 보다 바람직하게는, 반사율이 1% 이하이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반사방지필름의 제조방법은 표면에 복수의 나노 기공이 기공 직경 대비 1/3 이상의 기공간 간격으로 형성되어 있는 상단 몰드와, 표면에 복수의 나노 기공이 형성된 하단 몰드를 준비하는 단계; 기재필름의 상면과 하면에 자외선 경화 수지 조성물을 도포하는 단계; 상기 자외선 경화 수지 조성물이 도포된 기재필름과 상기 복수의 나노 기공이 형성되어 있는 상단 및 하단 몰드를 가압 접촉시켜 상기 자외선 경화 수지 조성물에 상기 상단 및 하단 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체를 전사하는 단계; 상기 기재필름에 대해 상단 및 하단 몰드 이형 전 자외선을 1차 조사하여 상기 자외선 경화 수지 조성물을 부분 경화시키는 1차 경화 단계; 및 상기 1차 경화 후 기재필름으로부터 상단 및 하단 몰드를 이형한 후 추가로 자외선을 2차 조사하여 상기 자외선 경화 수지 조성물을 완전 경화될 때까지 2차 경화시키는 단계;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 기재필름의 상면 및 하면에 자외선 경화 수지 조성물을 도포하는 단계는 3 내지 7 ㎛ 의 두께로 도포한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 자외선 경화 수지 조성물에 상단 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체를 전사하고, 상기 자외선 경화 수지 조정물에 하단 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체와 접착면을 전사하는 단계는 롤투롤 방식을 이용한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 1차 경화 단계는 자외선 조사시 노광량이 70 ~ 150 mJ/cm2 이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 2차 경화시키는 단계는 자외선 조사시 노광량이 1000 ~ 2000 mJ/cm2 이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 2차 경화시키는 단계는 상기 1차 경화가 이루어진 후 5초 내지 5분 사이에 자외선 조사가 이루어진다.
이와 같이 본 발명에 의한 반사방지필름은 이와 같이 본 발명에 의한 반사방지필름은 기재층의 양면에 나노구조체를 형성하여 반사방지성능이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 반사방지필름은 기재층의 하면에 형성되는 나노구조체에는 접착면을 구비함으로서 접착력이 향상되어 내구성이 증가되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 반사방지필름은 기재층의 상면에는 볼록하게 돌출되는 요철형상을 형성하고, 하면에는 오목하게 함몰되는 요철형상을 형성하여 반사방지성능이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 반사방지필름은 나노구조체의 형상이 중단부에서 상단부 및 하단부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 되어 있어, 외부 충격에 대한 내구성이 뛰어나며, 동시에 반사방지필름으로서의 반사방지 성능 또한 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 반사방지필름을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 반사방지필름을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 반사방지필름을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 반사방지필름의 제조방법을 도시한 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는 본 발명에 대해 상세히 설명하되, 발명의 이해를 돕기 위해 필요한 경우 도면과 함께 설명하도록 한다. 다만, 하기 도면과 관련된 설명은 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 반사방지필름을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 반사방지필름을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 반사방지필름을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 반사방지필름의 제조방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예인 반사방지필름은 반사방지필름을 이루는 기재층의 양면에 복수의 나노구조체가 형성되고, 바람직하게는 모스아이(moth-eye) 패턴을 이루는 반사방지필름에 있어서, 상기 나노구조체의 형상이 중단부에서 상단부 및 하단부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상인 반사방지필름에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 반사방지필름은
투명한 재질로 이루어진 기재층(10)과 상기 기재층 위에 형성되고, 표면에서 볼록하게 돌출된 복수의 나노 구조체(21)가 형성되어 모스아이(moth-eye) 패턴을 이루는 상단 나노구조체층(20)과, 표면에 복수의 오목한 나노 구조체(32)가 형성되어 모스아이의 음각 패턴을 이루는 하단 나노구조체층(30)을 포함한다.
상단 나노구조체층(20)은 볼록하게 양각을 이루도록 돌출되는 다수개의 나노 구조체(21)가 상면에 다수개 형성된다. 나노 구조체(21)는 등간격을 이루도록 형성되는 것이 바람직하나, 각 나노 구조체(21)의 간격이 서로 다른 패턴을 이루도록 형성될 수도 있다. 나노 구조체(21)는 단면 투영시 호 형상을 이루는 것이 바람직하다.
상단 나노구조체층(20)은 볼록하게 양각을 이루도록 돌출되는 모든 구조를 포함하나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상단 나노구조체층(120)이 전체적으로 종 형상을 이루도록 돌출되고, 중단부(122)의 폭이 상단부(121) 및 하단부(123)에 비해 크며, 상기 중단부(122)에서 상단부(121) 및 하단부(123)로 갈수록 나노구조체(120)의 폭이 작아지는 형상을 가지도록 형성될 수도 있다.
하단 나노구조체층(30)는 오목하게 음각패턴을 이루도록 나노 구조체(32)가 함몰된 구조로 구성된다. 나노구조체(32)와 이웃하는 나노구조체(32) 사이에는 디스플레이(1)와의 접착력이 향상되도록 디스플레이(1) 상면에 대응되는 평면을 이루는 접착면(31)이 구비된다. 나노구조체(32)는 도 1에 도시된 바와 같이 호 형상을 이루도록 오목하게 함몰된 구조로 형성된다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이 하단 구조체층(130)의 나노 구조체(132)는 오목하게 사각홈 형상을 이루도록 함몰된 구조로 형성될 수도 있다. 나노구조체(132)와 이웃하는 나노구조체(132) 사이에는 디스플레이(1)와의 접착력이 향상되도록 디스플레이(1) 상면에 대응되는 평면을 이루는 접착면(131)이 구비된다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이 하단 나노구조체층(230)이 전체적으로 종 형상을 이루도록 함몰되고, 중단부(122)의 내경 폭이 상단부(232) 및 하단부(234)의 내경 폭에 비해 크며, 상기 중단부(233)에서 상단부(232) 및 하단부(234)로 갈수록 하단 나노구조체(230)의 내경 폭이 작아지는 형상을 가지도록 형성될 수도 있다.
상기 반사방지필름에서 기재층(10)은 빛을 투과할 수 있는 투명한 재질로 형성되고, 사출 성형, 압출 성형, 캐스트(cast) 성형에 의해 플레이트 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 상기 기재층(10)은 일 예로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)중합체, 폴리카보네이트(polycarbonate), 스틸렌(styrene) 중합체, 메틸 메타 크릴레이트(methyl methacrylate)-스틸렌(styrene)공중합체, 셀룰로오스 디아세테이트(cellulose diacetate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate), 폴리에스테르(Polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리 에테르 술폰(poly ether sulfone), 포리슬폰, 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리 메틸 펜텐(poly methyl pentene), 폴리 염화 비닐, 폴리비닐아세탈(polyvinyl acetal), 폴리 에테르 케톤(poly ether ketone), 폴리우레탄(polyurethane), 유리(glass), 수정 등이 사용될 수 있다.
또한, 기재층(10)은 상단 나노구조체층(20, 120)이나 하단 나노구조체층(30, 130, 230)의 소재인 경화성 조성물과의 밀착성이나, 대전 방지성, 내찰상성, 내후성 등의 개량을 위해, 그 표면에 각종 코팅(coating)이나 코로나 방전 처리가 수행될 수 있다. 특히, 상기 기재층(10)은 상단 및 하단 나노구조체층의 소재인 고분자 수지 조성물과 굴절률 차이가 작은 것을 사용하는 것이 반사방지 효과의 향상을 위해 바람직할 수 있다.
상기 기재층(10)의 두께는 특별히 제한적인 것은 아니나, 반사방지필름의 내구성 및 반사방지 성능을 고려할 때 50 내지 250㎛인 것이 바람직하다.
상기 반사방지필름에서 상단 및 하단 나노구조체층은 자외선, 전자선 등의 빛 에너지에 의해 경화되는 광 경화성 수지 또는 열에 의해 경화되는 열 경화성 수지 등의 경화성 조성물의 경화물로 이루어진다. 다만, 제조비용을 절감하는 차원에서 광 경화성 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 본 발명에서는 상기 광 경화성 수지 조성물 중에서도 나노구조체에 탄성을 부여하기 위해 자외선 경화 수지 조성물을 나노구조체층의 소재로사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 자외선 경화 수지 조성물은 조성물 총중량 대비 불포화 이중결합을 갖는 자외선 경화형 화합물(모노머) 30 내지 80 중량%, 자외선 경화형 레진(올리고머 또는 폴리머) 1 내지 40 중량%, 광개시제 1 내지 10 중량% 및 슬립제 10 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
① 자외선 경화형 화합물(모노머)
본 발명에서 상기 불포화 이중결합을 갖는 자외선 경화형 화합물은 비닐기를 갖는 모노머, (메타)아크릴옥시기를 갖는 모노머 및 알릴기를 갖는 모노머로 이루어진 군으로 부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
비닐기를 갖는 모노머로는 사이클로헥실 비닐에테르, 2-에틸헥실 비닐에테르, 도데실 비닐에테르, 1,4-부탄다이올 디비닐에테르, 1,6-헥산다이올 디비닐에테르, 디에틸렌글리콜 디비닐에테르, 에틸렌글리콜 부틸 비닐에테르, 에틸렌글리콜 디비닐에테르, 트리에틸렌글리콜 메틸 비닐에테르, 트리에틸렌글리콜 디비닐에테르, 트리메틸올프로판 트리비닐에테르, 1,4-사이클로헥산 디메탄올 디비닐에테르, 비닐아세테이트, 비닐클로로아세테이트, N-비닐피롤리돈, N-비닐카바졸, N-비닐카프로락탐, 비닐톨루엔, 스타이렌, 알파메틸스타이렌 등을 예로 들 수 있다,
(메타)아크릴옥시기를 갖는 모노머로는 이소보닐 아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부타디엔 디메타아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트, 알콕실레이티드 테트라아크릴레이트, 옥틸데실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트 등을 예로 들 수 있다.
알릴기를 갖는 모노머로는 알릴 프로필 에테르, 알릴 부틸에테르, 알릴 에테르, 펜타에리스리톨 트리알릴에테르, 디페닉에시드 다이아릴, 트리메틸올프로판 디알릴에테르, 트리메틸올프로판 트리알릴에테르, 디알릴프탈레이트, 디알릴이소프탈레이트, 트리알릴 트리메리테이트 등을 예로 들 수 있다.
조성물 중 전체 자외선 경화형 화합물의 함량은 30 내지 80 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 자외선 경화형 화합물은 2관능성 메타아크릴레이트 모노머, 3관능성 메타아크릴레이트 모노머 및 5관능성 메타아크릴레이트 모노머의 혼합물일 수 있고, 이들의 혼합비는 화합물 총중량을 기준으로 2관능성 메타아크릴레이트 모노머 20 내지 60 중량%, 3관능성 메타아크릴레이트 모노머 5 내지 40 중량% 및 5관능성 메타아크릴레이트 모노머 1 내지 40 중량% 일 수 있다.
② 자외선 경화형 레진(올리고머 또는 폴리머)
본 발명에서 상기 자외선 경화형 레진은 비닐기, (메타)아크릴옥시기, 알릴기 또는 알릴옥시기 중 하나 이상의 관능기를 갖는 자외선 경화형 레진을 의미한다.
상기 자외선 경화형 레진은 분자량 1000 이상의 올리고머 또는 폴리머인 것이 바람직하며, 구체적인 예로는 2개 이상의 반응성 관능기를 가진 (고리형)지방족(cycloaliphatic) 혹은 방향족(aromatic) 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 폴리에테르(메타)아크릴레이트, 에폭시(메타)아크릴레이트 또는 폴리카보네이트 (메타)아크릴레이트 올리고머 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 관능기를 갖는 자외선 경화형 레진의 함량은 조성물 총중량을 기준으로 1 내지 40 중량%인 것이 바람직하다. 이는 이 범위를 초과할 경우 경화도막의 치밀도가 낮아져 경화물의 유리전이온도(Tg)의 저하로 내열성이 취약해질 뿐만 아니라, 내구성이 현저히 떨어질 수 있기 때문이다.
③ 광개시제
본 발명에서 상기 광개시제는 자외선에 의해 자유라디칼 또는 양이온을 발생하는 화합물인 것이 바람직하다. 자유라디칼 개시제로는 벤질 케탈류, 벤조인 에테르류, 아세토페논 유도체, 케톡심에테르류, 벤조페논, 벤조 또는 티옥산톤계 화합물 등이 있고, 상기 양이온성 개시제는 오늄 염(onium salts), 페로세늄 염(ferrocenium salts), 또는 디아조늄 염(diazonium salts) 등이 있다.
④ 슬립제
본 발명에서 상기 슬립제는 이형성 조절을 위해 첨가하는 것으로, 실리콘기 또는 불소기를 갖거나 실리콘기 및 불소기를 모두 갖는 화합물을 조성물 총중량을 기준으로 10 내지 30 중량% 포함하는 것이 바람직하다.
상기 실리콘기 또는 불소기를 갖거나 실리콘기 및 불소기를 모두 갖는 화합물 역시 자외선 경화형 화합물로서, 비닐계, (메타)아크릴레이트계 또는 알릴계 레진, 계면활성제 또는 오일일 수 있다. 바람직한 예로는 실리콘기 함유 비닐 화합물 또는 실리콘기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물, (메타)아크릴옥시기 함유 오가노실록산, 실리콘 폴리에테르아크릴레이트, 플루오로알킬기 함유 비닐 화합물, 플루오로알킬기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물, 불소 폴리아크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 불소 중합체, 디메틸 실리콘 오일 등이 있다.
바람직하게는 상기 나노구조체층에 형성되어 있는 나노구조체는 형상이 중단부에서 상단부 및 하단부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로서, 도 2에 나타난 일예를 참고하면, 나노구조체의 형상이 중단부(122)의 폭이 상단부(121) 및 하단부(123)에 비해 크며, 상기 중단부(122)에서 상단부(121) 및 하단부(123)로 갈수록 나노구조체의 폭이 작아지는 형상을 가지고 있다.
상기 반사방지필름은 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 제2 실시예와 같이 상기 상단 나노구조체(120)의 형상이 중단부(122)가 상단부(121) 및 하단부(123) 보다 크며, 중단부에서 상단부 및 하단부로 갈수록 점점 폭이 작아지는 형상을 취함으로써, 나노구조체에 외부의 충격이 가해지더라도 구조적인 특징으로 인해 외부의 충격에 의한 압력과 이에 대항하는 응력이 두께가 가장 두꺼운 나노구조체의 중단부에 집중된 후 분산되기 때문에 충격을 효과적으로 완화 시킬 수 있는 이점이 있으며, 이에 따라 기존의 상단부에서 하단부로 갈수록 폭이 점점 커지는 형상(ex:테이퍼 형상)을 가지는 상단 나노구조체를 포함하는 반사방지필름 보다 내구성이 우수한 효과가 있다.
상기 상단 나노구조체(120)는 중단부(122)에서 상단부(121) 및 하단부(123)로 갈수록 폭이 좁아지는 형상이라면 측면부의 형상에 있어 특별히 제한적인 것은 아니나, 도 2에 도시된 예와 같이 측면부의 형상이 둥근 형상인 것이 바람직할 수 있다. 이는 측면부의 형상이 둥근 형상일 때, 구조적으로 나노구조체 자체의 탄성이 가장 높으며, 이에 따라 외부 충격이 가해질 때 나노구조체의 자체 탄성에 의한 복원력에 의해 나노구조체의 형상의 파손을 최소화할 수 있는 이점이 있기 때문이다.
또한, 상기 상단 나노구조체(20, 120)는 상단부의 형상에 있어 특별히 한정적인 것은 아니나, 외부 충격에 대한 내구성을 높이고, 반사 방지 성능의 저하도 최소화하면서, 특히 손가락으로 표면을 터치할 때, 부드럽게 미끄러지듯이 터치되도록 하기 위하여 평면 형상 또는 뾰족한 형상 보다는 도 1 내지 도 3에 도시된 예와 같이 둥근 형상인 것이 바람직하다.
상기 상단 나노구조체(20, 120)는 중단부의 폭 사이즈를 수 nm에서 수백 nm 범위까지 다양하게 설정할 수 있으나, 가시광선 파장 영역에서 빛의 반사율을 최소화하면서 동시에 나노구조체의 높은 내구성 또한 충족시키기 위해 중단부의 폭이 40 내지 100 nm 이고, 높이가 80 내지 320nm 것이 바람직하다.
상기 상단 나노구조체(20, 120)는 일정수준의 탄성을 가지고 있는 것이 내충격성ㅇ내구성 향상 측면에서 유리하며, 상기 상단 나노구조체의 부피탄성률은 사용되는 소재에 따라 다양하며 특별히 제한적인 것은 아니나, 일상생활의 다양한 외부 충격이 반복적으로 가해지더라도 자가복원력에 의해 나노구조체의 형상이 잘 복원되어 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 반사방지필름은 상단 나노구조체(120)의 형상이 중단부에서 상단부 및 하단부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 되어 있어, 외부 충격에 대한 내구성이 뛰어나며, 동시에 반사방지필름으로서의 반사방지 성능 또한 우수한 특징을 가지고 있다. 상기 반사방지필름의 반사율은 특별히 제한적인 것은 아니나, 디스플레이의 최적의 시인성을 고려할 때 1% 이하인 것이 바람직하다.
상기 반사방지필름의 제조방법은 대량양산을 위한 제조공정 효율을 고려할 때 표면에 복수의 나노 기공이 형성되어 있는 상단몰드와 복수의 나노 기공과 접착면이 형성되어 있는 하단 몰드를 이용하여 나노 패턴을 전사하는 나노임프린트 공정을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 4는 본 발명의 반사방지필름의 제조방법의 일예로 나노임프린트 공정을 이용한 반사방지필름의 제조방법에 대한 순서도를 도시한 것으로, 도 4를 참고하여 상기 반사방지필름의 제조방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 4에 의하면, 상기 반사방지필름의 제조방법은 표면에 복수의 나노 기공이 기공 직경 대비 1/3 이상의 기공간 간격으로 형성되어 있는 상단 몰드 및 하단 몰드를 준비하는 단계(S10); 기재필름의 상면 과 하면에 자외선 경화 수지 조성물을 도포하는 단계(S11); 상기 자외선 경화 수지 조성물이 도포된 기재필름과 상기 복수의 나노 기공이 형성되어 있는 상단 몰드 및 하단 몰드를 가압 접촉시켜 상기 자외선 경화 수지 조성물에 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체를 전사하는 단계(S12); 상기 기재필름에 대해 상단 및 하단 몰드 이형 전 자외선을 1차 조사하여 상기 자외선 경화 수지 조성물을 부분 경화시키는 1차 경화 단계(S13); 및 상기 1차 경화 후 기재필름으로부터 상단 및 하단 몰드를 이형한 후 추가로 자외선을 2차 조사하여 상기 자외선 경화 수지 조성물을 완전 경화될 때까지 2차 경화시키는 단계(S14);를 포함한다.
상기 상단 및 하단 몰드를 준비하는 단계(S10)는 하드 몰드 또는 소프트 몰드 모두 가능하며, 상기 상단 및 하단 몰드의 표면에는 복수의 나노 기공이 형성되어 있다. 상기 하드 몰드는 평판 또는 롤 형상의 알루미늄 기재의 표면을 양극산화하여 복수의 나노기공을 형성한 것일 수 있다. 또한, 상기 소프트 몰드는 통상적으로 수지 조성물 소재로 이루어지고, 시트 형상의 수지층의 표면에 복수의 나노 기공이 형성되어 있는 것으로, 상기의 하드 몰드(마스터 몰드)를 이용하여 시트 형상의 수지층의 표면에 복수의 나노 기공을 전사하여 제조된 것일 수 있다.
상기 상단 및 하단 몰드에 형성되어 있는 나노 기공의 간격은 특별히 제한적인 것은 아니나, 이후 공정단계에서 UV 경화 후 나노구조체간 들러붙는 것을(sticking) 방지하기 위해 나노구조체간 최소한의 간격 유지가 필요하며, 이를 위해 상기 몰드에 형성되어 있는 나노 기공의 기공간 간격은 기공 직경 대비 1/3 이상인 것이 바람직하다.
상기 기재필름의 양면에 자외선 경화 수지 조성물을 도포하는 단계(S11)는 기재필름의 일면에 자외선 경화 수지 조성물의 코팅층을 형성하는 것으로서, 상기 자외선 경화 수지 조성물의 코팅층의 두께는 특별히 한정적인 것은 아니나, 가시광선 영역대 빛의 반사율을 최대한 낮게 유지하기 위해 3 내지 7 ㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 자외선 경화 수지 조성물에 상단 및 하단 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체를 전사하는 단계(S12)는 어떠한 나노임프린트 방식이라도 적용이 가능하나, 반사방지필름의 대량 양산 효율을 극대화하기 위해 롤투롤 방식을 적용하는 것이 바람직하다.
상기 자외선 경화 수지 조성물을 1차 경화시키는 단계(S13)는 상기 기재필름에 대해 상단 및 하단 몰드 이형 전 자외선을 1차 조사하여 상기 자외선 경화 수지 조성물을 부분 경화시키는 단계로서, 상기와 같이 1차 경화를 마친 상태에서 자외선 조사를 중지하고 상기 기재필름을 상단 및 하단 몰드로부터 이형 함으로써, 나노구조체를 견고하게 형성한다. 또한 이때 상기 자외선 경화 수지 조성물에 전사된 원기둥 형상의 나노구조체가 남아있는 점성에 의해 중단부의 폭이 상단부 및 하단부에 비해 크면서, 볼록한 형상의 중단부를 가진 나노구조체를 일시적으로 형성할 수도 있게 된다. 상기 자외선 1차 조사에서는 노광량이 70 ~ 150 mJ/cm2 인 것이 나노구조체의 적정 점도를 유지하면서, 이형성의 지나친 저하를 방지하는 차원에서 바람직하다.
상기 자외선 경화 수지 조성물을 2차 경화시키는 단계(S14)에서는 바로 전 단계(S13)를 거쳐 볼록하게 돌출된 구조나 중단부가 볼록한 형상의 나노구조체가 형성된 자외선 경화 수지 조성물에 대해 상기 형상을 고정하기 위하여 완전 경화가 이루어질 때까지 자외선을 조사해 준다. 상기 자외선 2차 조사는 자외선 경화 수지 조성물의 충분한 경화를 위해 노광량이 1000 ~ 2000 mJ/cm2 인 것이 바람직하며, 나노구조체의 형상이 중단부가 볼록한 형상에서 나아가 주저앉아 형상 변화가 일어나기 전에 고정시키기 위해 상기 1차 경화가 이루어진 후 5초 내지 5분 사이에 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반사방지필름은 상기 모스아이 패턴을 이루는 복수의 나노구조체 중 일부 또는 전부가 인접하는 나노구조체와 서로 중단부(122)가 밀착되는 구조로 형성될 수도 있다. 본 발명의 다른 예에 따른 반사방지필름은 상면에 돌출된 나노구조체의 중단부(122)가 인접하는 나노구조체의 중단부(122)와 밀착되어 있으며, 중단부(122)가 밀착되어 있는 나노구조체가 총 5개 존재하며, 각각 3개, 2개씩 군을 이루도록 형성되는 것도 가능하다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 나노구조체의 형상이 중단부가 상단부 및 하단부 보다 크며, 중단부에서 상단부 및 하단부로 갈수록 점점 폭이 작아지는 형상을 취함으로써, 나노구조체에 외부의 충격이 가해지더라도 구조적인 특징으로 인해 외부의 충격에 의한 압력과 이에 대항하는 응력이 두께가 가장 두꺼운 나노구조체의 중단부에 집중된 후 분산되기 때문에 충격을 효과적으로 완화 시킬 수 있는 이점이 있으며, 이에 따라 기존의 상단부에서 하단부로 갈수록 폭이 점점 커지는 형상(ex:테이퍼 형상)을 가지는 나노구조체를 포함하는 방사방지재 보다 내구성이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 나노구조체의 중단부가 인접하는 나노구조체의 중단부와 밀착되는 구조를 형성함으로써, 밀착되는 각각의 나노구조체가 인접하는 나노구조체를 지지하게 되므로, 내구성이 한층 더 강화될 수 있는 이점이 있으며, 나노구조체의 중단부간 밀착이 이루어져 나노구조체의 상단부는 밀착된 나노구조체 각각에 대해 여전히 독립적으로 돌기를 형성하고 있기 때문에 기존의 나노구조체의 상단부가 밀착되는 구조보다는 훨씬 낮은 반사율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명의 제작과정 및 구조를 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1 : 중단부가 볼록한 형상의 나노구조체를 포함하는 반사방지필름의 제조
우선, 표면에 원기둥 형상의 나노 기공(기공 평균직경: 60nm, 평균높이 : 120 nm)이 복수 개 형성되어 있는 알루미늄 롤 몰드를 준비하고(나노 기공의 기공간 간격은 기공 직경 대비 1/2 이상임), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 소재의 투명 기재필름(두께 188㎛)의 양면에 자외선 경화 수지 조성물을 5 ㎛ 두께로 도포하였다. 상기 자외선 경화 수지 조성물의 조성은 조성물 총중량 대비 2관능성 메타아크릴레이트 모노머(1,4-부타디엔디메타아크릴레이트) 25중량%, 3관능성 메타아크릴레이트 모노머(트리메틸올프로판 트리메타아크릴레이트) 10 중량% 및 5관능성 메타아크릴레이트 모노머(다이펜타에리스리톨 펜타 아크릴레이트) 5 중량%, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 중량%, 에폭시 아크릴레이트 올리고머 10중량%, 벤조페논 5 중량%, 폴리디메틸실록산 20 중량% 이다.
상기 자외선 경화 수지 조성물이 도포된 기재필름을 상기에서 준비된 알루미늄 롤 몰드와 서브 롤 사이로 롤링방식으로 지나게 하면서 가압접촉시키고, 상기 기재필름이 상기 알루미늄 롤 몰드와 접촉하기 직전부터 이형되기 전까지의 구간에서 자외선을 1차 조사(100 mJ/cm2)하여 자외선 경화 수지 조성물의 점성이 어느 정도 남아있는 정도까지 1차 경화를 시켰다.
기재필름이 상단 및 하단 몰드를 이루는 롤 몰드로부터 이형되고 2분 경화 후 자외선을 2차 조사(1500 mJ/cm2)하여 자외선 경화 수지 조성물이 충분히 경화될 때가지 2차 경화를 진행하여 반사방지필름을 제조하였다.
실시예 1에서 제조된 반사방지필름의 나노구조체층에 중단부가 불룩하거나(상단면) 오목하게(하단면) 나노구조체가 형성되어 있음을 알 수 있다.
실시예 2 : 나노구조체간 중단부가 밀착되는 구조를 가지는 반사방지필름
표면에 원기둥 형상의 나노 기공(기공 평균직경: 60nm, 평균높이 : 100 nm)이 복수 개 형성되어 있되, 상기 나노 기공 중 일부가 기공 직경 대비 1/3 미만의 기공간 간격으로 형성되어 있는 상단 및 하단 몰드를 준비하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일 공정 및 조건으로 반사방지필름을 제조하였다.
실시예 2에서 제조된 반사방지필름의 상단 나노구조체층에 중단부과 불룩한 나노구조체가 형성되어 있고, 일부 나노구조체는 인접하는 나노구조체와 서로 중단부가 밀착되는 구조로 되어 있음을 확인할 수 있다. 그리고 하단 나노구조체층은 오목한 요철이 형성된다.
비교예 : 원기둥 형상의 나노구조체를 가지는 반사방지필름
본 발명에 대한 비교예로는 상기 실시예 1과 동일한 롤 몰드와 자외선 경화 수지 조성물이 도포된 기재필름을 사용하였으며, 자외선 경화 수지 조성물이 도포된 기재필름을 알루미늄 롤 몰드와 서브 롤 사이로 롤링방식으로 지나게 하면서 가압접촉시키고, 상기 기재필름이 상기 알루미늄 롤 몰드와 접촉하기 직전부터 이형되기 전까지의 구간에서 자외선을 충분히 조사(2000 mJ/cm2)하여 자외선 경화 수지 조성물이 완전히 경화될 때까지 경화를 진행시킨 후, 상기 기재필름을 몰드로부터 이형하여 상단부, 중단부 및 하단부의 폭이 거의 같은 원기둥 형상의 나노구조체를 가지는 반사방지필름을 제조하였다.
실험예 1 : 내구성 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예에서 제조된 반사방지필름 각각의 표면을, 면압 392 ㎩로 5000회 왕복하여 문지른 후에 있어서의 손상의 발생 상태를 육안 확인에 의해 관찰하고, 손상의 발생을 확인할 수 있는 것을「ㅧ」, 발생이 인정되지 않은 것을「○」로 하여 내구성을 평가하였으며, 그 결과는 아래 표 1에 나타난 바와 같다.
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 반사방지필름이 기존 반사방지필름에 관한 비교예 보다 내구성이 높음을 확인할 수 있다.
실험예 2 : 반사율 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예에서 제조된 반사방지필름 각각에 대해 파장 555 ㎚의 가시광선을 조사하고, 입사 각도 0도, 측정 각도 0에 있어서의 반사율을 측정하고, 반사 방지 성능을 평가하였으며, 그 결과는 아래 표 1에 나타난 바와 같다.
표 1에 의하면, 본 발명에 따른 실시예 1(반사율 0.62%) 및 실시예 2(반사율 0.80%)의 반사방지필름이 기존 반사방지필름에 관한 비교예(반사율 1.20%) 보다 반사율이 현저히 낮은 것으로 나타나, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 반사방지성능이 훨씬 더 우수함을 알 수 있다.
구분 성능 시험
내구성 반사율(%)
실시예 1 0.62
실시예 2 0.80
비교예 1.20
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 기재층
20, 120, 상단 나노구조체층
30, 130, 230 : 하단 나노구조체층
21, 32 : 나노구조체
31, 131 : 접착면
121, 232 : 상단부
122, 233 : 중단부
123, 234 : 하단부

Claims (12)

  1. 디스플레이어로부터 발광되는 빛이 투과되도록 투명한 재질로 이루어진 기재층;
    상기 기재층의 일측면에 적층되고, 복수의 나노 구조체가 볼록하게 돌출되어 모스아이(moth-eye) 패턴을 이루는 상단 나노구조체층;
    상기 기재층의 타측면에 적층되고, 복수의 나노 구조체가 오목하게 함몰되어 음각 패턴을 이루고, 상기 음각패턴을 이루는 나노 구조체 사이에는 상기 디스플레이어 상면에 대응되는 평면을 이루는 접착면이 구비되는 하단 나노구조체층;을 포함하여,
    상기 상단 나노구조체층과 상기 하단 나노구조체층에 의해 난반사가 향상되고, 상기 하단 나노구조체층의 상기 접착면이 상기 디스플레이부에 밀착되어 접착력이 향상되는 반사방지필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 나노구조체는 측면부가 둥근 형상인 것을 특징으로 하는 반사방지필름.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 나노구조체는 상단부가 둥근 형상인 것을 특징으로 하는 반사방지필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 나노구조체는 중단부의 폭이 40 내지 100 nm이고, 높이 또는 깊이가 80 내지 320nm인 것을 특징으로 하는 반사방지필름.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상단 나도구조체층의 상기 나노구조체는 종 형상을 이루도록 돌출되고 종단부에서 상단부와 하단부를 향할수록 그 폭이 점점 작아지고,
    상기 하단 나도구조체층의 상기 나노구조체는 종 형상을 이루도록 함몰되고 중단부에서 상단부와 하단부를 향할수록 그 내경 폭이 점점 작아지는 반사방지필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    반사율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 반사방지필름.
  7. 표면에 복수의 나노 기공이 기공 직경 대비 1/3 이상의 기공간 간격으로 형성되어 있는 상단 몰드와, 표면에 복수의 나노 기공이 형성된 하단 몰드를 준비하는 단계;
    기재필름의 상면과 하면에 자외선 경화 수지 조성물을 도포하는 단계;
    상기 자외선 경화 수지 조성물이 도포된 기재필름과 상기 복수의 나노 기공이 형성되어 있는 상단 및 하단 몰드를 가압 접촉시켜 상기 자외선 경화 수지 조성물에 상기 상단 및 하단 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체를 전사하는 단계;
    상기 기재필름에 대해 상단 및 하단 몰드 이형 전 자외선을 1차 조사하여 상기 자외선 경화 수지 조성물을 부분 경화시키는 1차 경화 단계; 및
    상기 1차 경화 후 기재필름으로부터 상단 및 하단 몰드를 이형한 후 추가로 자외선을 2차 조사하여 상기 자외선 경화 수지 조성물을 완전 경화될 때까지 2차 경화시키는 단계;를 포함하는 반사방지필름의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기재필름의 상면 및 하면에 자외선 경화 수지 조성물을 도포하는 단계는 3 내지 7 ㎛ 의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 자외선 경화 수지 조성물에 상단 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체를 전사하고, 상기 자외건 경화 수지 조정물에 하단 몰드의 나노 기공에 대응하는 복수의 나노구조체와 접착면을 전사하는 단계는 롤투롤 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 1차 경화 단계는 자외선 조사시 노광량이 70 ~ 150 mJ/cm2 인 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 2차 경화시키는 단계는 자외선 조사시 노광량이 1000 ~ 2000 mJ/cm2 인 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 2차 경화시키는 단계는 상기 1차 경화가 이루어진 후 5초 내지 5분 사이에 자외선 조사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사방지필름의 제조방법.
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