KR20170094871A - 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름 - Google Patents

3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코어층 및 상기 코어층 양면에 스킨층이 존재하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름에 있어서, 상기 스킨층은 비결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름을 제공한다.
코어층과 양면의 스킨층으로 구성되는 광학용 폴리에스테르 필름의 휘도를 향상시키는 방법으로, 스킨층에 비결정성 폴리에스테르 수지를 사용, 필름 연신시 분자 배향을 억제하여 표면 반사율을 낮추어 전광선 투과율을 높여 휘도를 향상시킬수 있는 광학용 폴리에스테르 필름을 제공함을 목적으로 한다.

Description

3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름{3-layered polyester base film for optical use}
코어층과 양면의 스킨층으로 구성되는 광학용 폴리에스테르 필름의 휘도를 향상시키는 방법으로, 스킨층에 비결정성 폴리에스테르 수지를 사용, 필름 연신시 분자 배향을 억제하여 표면 반사율을 낮추어 전광선 투과율을 높여 휘도를 향상시킬수 있는 광학용 폴리에스테르 필름을 제공한다.
일반적으로, 폴리에스테르 필름은 치수 안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 디스플레이 기기뿐만 아니라 여러 산업용 재료로서 그 이용 범위가 매우 넓다. 특히, 최근 액정표시장치, 유기 발광표시장치, 전자종이에 대한 관심이 급증하면서 이들 표시장치의 기판을 유리 기판 대신 폴리에스테르 필름으로 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 이유는, 폴리에스테르 필름으로 유리 기판을 대체하면 표시장치의 전체 무게가 가벼워지고 디자인의 유연성을 부여할 수 있으며, 충격에 강하며 연속 공정으로 제조할 수 있어 유리 기판에 비해 생산성이 높기 때문이다.
본 발명은 이들의 여러 가지 용도중 특히 필름에 관한 것으로서 현재, 공업적으로 제조되고 있는 폴리에스테르 필름은 자기 기록 매체용 베이스필름, 각종 포장용 소재 및 기타 산업용 용도로서 광범위하게 사용되고 있으며, 최근에는 그래픽용 소재 및 각종 후가공용 소재로 사용되고 있다.
특히 광학분야에 사용되는 폴리에스테르 베이스필름은 투명성, 내스크래치성, 평면성 및 광투과성 등의 여러 가지 특성이 필요하다.
휘도 역시 중요한 특성 중 하나인데, 휘도를 높이는 방법으로 종래 필름 내부에 포함되는 무기 입자 크기와 함량을 조절하여 휘도를 높이는 방법이 개시되어 있다.
한국공개특허 10-2012-0033628
본 발명은 상기 선행 기술과 달리, 광학용 폴리에스테르 필름의 휘도를 향상시키기 위해서 스킨층에 비결정성 폴리에스테르 수지를 사용, 필름 연신시 분자 배향을 억제하여 평균 굴절율 및 반사율을 낮추어 휘도가 향상된 광학용 폴리에스테르 필름을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 코어층 및 상기 코어층 양면에 스킨층이 존재하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름에 있어서, 상기 스킨층은 비결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 비결정성 폴리에스테르 수지가 디카르복실산으로 테레프탈산, 디올 성분으로 1,4-시클로헥산디메탄올을 포함하는 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름을 제공한다.
또한 본 발명은 폴리에스테르 기재필름의 평균 굴절율이 1.60 이하이고, 필름 표면 반사율이 10%이하인 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름을 제공한다.
또한 본 발명은 폴리에스테르 기재필름의 전광성 투과율이 92%이상, 헤이즈가 1.5%이하, 필름의 표면조도가 0.5μm이하인 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름을 제공한다.
또한 상기 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름 편면 또는 양면에 이접착층을 추가하여 포함하는 광학용 폴리에스테르 필름을 제공한다.
코어층과 양면의 스킨층으로 구성되는 광학용 폴리에스테르 필름의 휘도를 향상시키는 방법으로, 스킨층에 비결정성 폴리에스테르 수지를 사용, 필름 연신시 분자 배향을 억제하여 표면 반사율을 낮추어 전광선 투과율을 높여 휘도를 향상시킬수 있는 광학용 폴리에스테르 필름을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서는 자명할 것이다.
본 발명은 코어층 및 상기 코어층 양면에 스킨층이 존재하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
상기 코어층에 사용되는 폴리에스테르 수지의 종류는 제한되지 않으나, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 또는 이들 수지의 구성성분을 주성분으로 하는 공중합체 등의 폴리에스테르계 수지가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 스킨층에 사용되는 폴리에스테르 수지는 비결정성 폴리에스테르 수지로, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 테레프탈산 이외의 디카르복실산성분 및/또는 에틸렌글리콜 이외의 글리콜성분을 공중합한 것이다.
테레프탈산과 함께 사용할 수 있는 다른 디카르복실산성분(공중합성분)으로서는 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 디페닐-4,4'-디카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산, p-옥시안식향산, 옥시카프론산 등의 옥시산, 아디프산, 세바신산, 호박산, 글루타르산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등을 들 수 있다.
비결정성을 위한 글리콜성분으로는 디에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 비스페놀 A 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 1,4-시클로헥산디메탄올이 특히 바람직하다.
상기 스킨층에 사용되는 폴리에스테르 수지는 비결정성 폴리에스테르 수지로 특히 디카르복실산 성분으로 테레프탈산, 글리콜 성분으로 에틸렌글리콜 및 사이클로헥산디메탄올(CHDM)이 사용된 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG) 또는 디카르복실산 성분으로 테레프탈산과 이소프탈산, 글리콜 성분으로 에틸렌글리콜 및 사이클로헥산디메탄올이 사용된 폴리(1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT)수지가 바람직하다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG) 수지는 글리콜 성분으로 사이클로헥산디메탄올의 함량이 50몰% 내지 70몰% 이 바람직하다. 50몰% 미만의 경우 유리전이온도가 낮아져 내열성 등의 필름의 물성이 떨어지며, 70몰%초과하는 경우 PETG가 비결정성의 특성을 잃는다.
본 발명에 의한 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름은 스킨층과 코어층을 구성하는 폴리에스테르가 각각 압출용융된 후, 공압출되고 이축연신 공정을 거쳐 권취된다.
상기 이축연신공정은 동시이축공정 또는 축차이축공정이 이용될 수 있다.
본 발명의 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름은 평균 굴절율이 1.60 이하이고, 기재필름 표면 반사율이 10%이하인 것이 바람직하다. 평균 굴절율이 1.60 초과이거나, 기재필름 표면 반사율이 10%초과이면 전광선 투과율이 높지 못해 충분한 휘도값을 얻을 수 없다.
또한 본 발명은 광학용 폴리에스테르 기재필름의 전광성 투과율이 92%이상, 헤이즈가 1.5%이하, 필름의 표면조도 Rz가 0.5μm이하인 것이 바람직하다. 전광성 투과율이 92%미만, 헤이즈가 1.5%초과 이면 광학용 필름으로서 충분한 시인성을 얻을 수 없고, 표면조도 Rz가 0.5μm 초과하면 평활성이 떨어져 바람직하지 않다.
또한 본 발명의 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 필름은 필름의 편면 또는 양면에, 동종 또는 이종의 수지를 포함하는 이접착층을 포함할 수 있다.
본 발명의 광학용 폴리에스테르 필름의 이접착층은 적층방법은 제한되지 않으나, 폴리에스테르 기재필름의 적어도 일면에 적층되어 있고, 미연신 또는 일축 연신 후의 폴리에스테르 기재필름의 적어도 일면에 이접착층을 마련하고, 그 후 적어도 일축 방향으로 연신하여 열고정 처리하는 인 라인 코팅법에 의해 적층하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광학용 폴리에스테르 필름의 이접착층에 포함되는 주요 수지성분에는 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지 등이 있다. 이 중에서도 특히 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지 또는 이들의 혼합물를 함유하여 되는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서, 이접착층 형성을 위한 도포액에 수성 도포액을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 도포액에는 경화제, 계면활성제 등의 첨가제가 포함될 수 있다.
본 발명의 이접착층에 사용하는 공중합 폴리에스테르계 수지란, 디카르복실산 성분과 분지된 글리콜 성분을 구성성분으로 하는 것이 바람직하다. 분지된 글리콜 성분으로서는 예컨대 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-이소프로필-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-n-헥실-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-n-부틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-n-헥실-1,3-프로판디올, 2,2-디-n-부틸-1,3-프로판디올, 2-n-부틸-2-프로필-1,3-프로판디올 및 2,2-디-n-헥실-1,3-프로판디올 등을 들 수 있다.
본 발명의 광학용 폴리에스테르 필름의 이접착층에 사용하는 폴리우레탄 수지로서는 용제형, 무용제형 또는 수성의 각종 코팅제로서 사용되고 있는 각종의 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 예컨대 블록형 이소시아네이트기를 함유하는 수지로서, 말단 이소시아네이트기를 친수성기로 봉쇄(이하 '블록'이라고 함)한 열반응형의 수용성 우레탄 등을 들 수 있다.
상기 이접착층은 0.01 내지 2μm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 이접착층으로서 충분한 기능을 발휘할 수 없다.
실시예1
코어층에 PET 수지(A)를, 스킨층에 PETG 수지(B)를 각 압출기에 투입하고, B/A/B 형태의 3층 구조의 폴리에스테르 필름으로 공압출, 길이`폭 방향으로 각각 3.5배 연신하여 3층 구조의 총50㎛(각 층별 두께: B/A/B=5/40/5) 폴리에스테르 기재필름을 제조하였다.
상기 PET수지는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 에스테르 교환반응시킨 후 중합하여 유도된 것이다. 상기 PETG 수지는 디카르복실산 성분으로 테레프탈산, 디올성분으로 에틸렌글리콜 40몰% 및 1,4-시클로헥산디메탄올 60몰%로 구성된 것이다.
위 폴리에스테르 기재필름의 평균 굴절율, 기재 표면 반사율, 전광성 투과율, 헤이즈, 표면조도를 각 측정하여 표1에 기재하였다.
비교예1
스킨층에 PET 수지(A)와 PETG 수지(B)를 50:50의 중량비로 혼합하여 투입한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 폴리에스테르 기재필름을 제조, 상기 값을 측정하였다.
비교예2
스킨층에 PET 수지(A)와 PETG 수지(B)를 75:25의 중량비로 혼합하여 투입한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 폴리에스테르 기재필름을 제조, 상기 값을 측정하였다.
비교예3
스킨층에 PET 수지(A)를 100% 투입한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 폴리에스테르 기재필름을 제조, 상기 값을 측정하였다.
측정방법
(1) 평균 굴절율
굴절율 nx는 필름층의 면내의 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이다. 굴절율 ny는 층의 면 내에서 상기 nx 방향과 직교하는 방향의 굴절율이다. 굴절율 nz는 상기 nx, ny의 각 방향에 대하여 직교하는 층의 두께 방향의 굴절율이다. 평균굴절율은 (nx+ny)/2로 계산된다.
(2) 표면 반사율(%)
표면 반사율은 상기 측정된 굴절율을 넣어 시물레이션 프로그램을 통해 계산되었다.
(3) 전광선 투과율(%) 및 헤이즈(%)
NIPPON DENSHOKU사에서 제조된 HAZE 측정기를 이용하여 헤이즈와 투과율을 측정하였다.
(4) 휘도
필름 상부에 프리즘 코팅을 한 후 휘도 측정기(모델명 : TOPCON, Model BM-7
Luminance Colormeter)를 이용하여 측정하였다. 휘도는 비교예3의 휘도를 기준값으로 하여 %로 나타내었다.
(5) 표면조도
DIN-4766에 준하여 측정하였다.
구분 스킨층 코어층 평균 굴절율 표면 반사율 (%) 전광선투과율 (%) Haze (%) 휘도
(%)		 표면조도Rz (㎛)
실시예1 PETG 100% PET 100% 1.58 9.2 92.1 0.3% 102.1% 0.36
비교예1 PETG 50% + PET 50% PET 100% 1.61 10.4 91.0 0.5% 101.5% 0.34
비교예2 PETG 25% + PET 75% PET 100% 1.62 10.6 90.6 0.6% 100.6% 0.41
비교예3 PET 100% PET 100% 1.64 11.4 89.8 0.7% 100%
(Ref.)		 0.38
실시예2 (기재+ 이접착층 )
코어층에 실시예1에서 사용된 PET 수지(A)를, 스킨층에 실시예1에서 사용된 PETG 수지(B)를 각 압출기에 투입하고, B/A/B 형태의 3층 구조의 폴리에스테르 기재필름으로 공압출, 이접착층 형성을 위해 도포액을 도포하였다. 상기 도포액은 70중량%의 물과 30중량%의 폴리우레탄 수지로 구성된 바인더 수지로 구성된 수분산액 20.0중량%와, 70중량%의 물과 멜라민 경화제 30중량%로 구성된 경화제 수분산액 5중량%와 물 63.9 중량%를 혼합하고, 90중량%의 물과 10 중량%의 음이온 계면활성제로 구성된 계면활성제 수분산액 1.0중량%와 실리카 입자는 30 중량%의 물과 실리카 입자 40중량%로 구성된 무기입자 수분산액 1중량% 및 잔량의 물을 이용하여 제조되었다. 이후 길이`폭 방향으로 각각 3.5배 연신하여 3층 구조의 50㎛ 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
상기 이접착층의 두께는 0.06μm로 측정되었다.
구분 스킨층 코어층 평균 굴절율 표면 반사율 (%) 전광선투과율 (%) Haze (%) 휘도
(%)		 표면조도 Rz (㎛)
실시예2 PETG 100% PET 100% 1.58 9.1 92.7 0.4% 102.3% 0.37
실시예1 PETG 100% PET 100% 1.58 9.2 92.1 0.3% 102.1% 0.36

Claims (5)

  1. 코어층 및 상기 코어층 양면에 스킨층이 존재하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름에 있어서, 상기 스킨층은 비결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비결정성 폴리에스테르 수지는 디카르복실산으로 테레프탈산, 디올 성분으로 1,4-시클로헥산디메탄올을 포함하는 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 기재필름의 평균 굴절율이 1.60 이하이고, 필름 표면 반사율이 10%이하인 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 기재필름의 전광선 투과율이 92%이상, 헤이즈가 1.5%이하, 필름의 표면조도가 0.5μm이하인 것을 특징으로 하는 3층 구조의 광학용 폴리에스테르 기재필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 폴리에스테르 기재필름 및
    상기 폴리에스테르 기재필름의 편면 또는 양면에 이접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 폴리에스테르 필름.
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