KR20190067143A - 광학 필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

광학 필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 낮은 광택도 및 반사율과, 적절한 수준의 헤이즈 특성 등의 우수한 광학 특성을 나타내는 광학 필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 상기 광학 필름은 광투과성 기재 필름; (메트)아크릴레이트계 가교 중합체를 포함한 바인더와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 미크론(㎛) 스케일의 유기 미립자와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 나노(nm) 스케일의 무기 미립자를 포함한 방현층; 및 상기 방현층 상에 형성되어 있고, 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함한 저굴절층;을 포함하고, 상기 유기 및 무기 미립자가 소정의 입경 분포, 굴절율 차이 및 함량 범위를 나타내는 것이다.

Description

광학 필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{OPTICAL FILM AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 낮은 광택도 및 반사율과, 적절한 수준의 헤이즈 특성 등의 우수한 광학 특성을 나타내는 광학 필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자 (OELD), 또는 액정 표시 소자 (LCD) 와 같은 화상 표시 장치에 있어서는, 외광의 반사 또는 상의 비침에 의한 콘트라스트의 저하나, 시인성의 저하를 방지하는 것이 요구된다. 이를 위해, 광의 산란 또는 광학 간섭 등을 이용해 상의 비침이나 반사 등을 줄이기 위해, 화상 표시 장치의 표면에 반사 방지 필름 등의 광학 적층 필름이 형성되고 있다.
예를 들어, 액정 표시 소자 등에 있어서는 이전부터 방현층을 포함하는 광학 적층 필름이 일반적으로 형성되어 왔다. 이러한 방현층은 주로 바인더와, 이러한 바인더 내에 포함된 미립자를 포함하며, 이러한 미립자는 통상 바인더 표면에 일부가 돌출되게 형성되어 있다. 즉, 상기 방현층은 상기 바인더 표면에 돌출된 미립자가 광 산란/광 반사 등을 제어하여 화상 표시 장치의 시인성 저하 등을 억제할 수 있다.
그러나, 이전에 알려진 방현층 및 광학 필름의 경우, 표면의 광택도가 높은 경우가 많아, 여전히 외광의 반사 등이 억제되기 어려운 경우가 많았으며, 이로 인해 화상 표시 장치의 콘트라스트/시인성 저하 등을 충분히 억제하지 못하였다. 또, 이전의 방현층 및 광학 필름에서는, 표면 요철의 적절한 제어가 어려워 불규칙한 요철에 의한 반짝임 불량이 나타나는 경우가 많았으며, 외부 광의 산란 또는 반사 등을 적절히 제어하지 못하였다. 이 또한, 광학 필름의 헤이즈 특성 또는 광택도와 같은 광학 특성을 저하시키는 일 요인이 되었다.
결국, 기존의 방현층 및 광학 필름은 헤이즈 특성, 반사율 또는 광택도와 같은 광학 특성이 충분치 못하여, 화상 표시 장치의 콘트라스트/시인성을 충분히 향상시키지 못하게 되는 단점이 있었으며, 이로 인해 광학 필름의 광학 특성에 대한 추가적인 향상이 계속적으로 요청되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 낮은 광택도 및 반사율과, 적절한 수준의 헤이즈 특성 등의 우수한 광학 특성을 나타내는 광학 필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한, 상기 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 광투과성 기재 필름;
(메트)아크릴레이트계 가교 중합체를 포함한 바인더와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 미크론(㎛) 스케일의 유기 미립자와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 나노(nm) 스케일의 무기 미립자를 포함한 방현층; 및
상기 방현층 상에 형성되어 있고, 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함한 저굴절층; 을 포함하고,
상기 유기 및 무기 미립자의 전체 평균 입경을 D평균, 상기 유기 및 무기 미립자를 입경이 작은 것부터 큰 순으로 나열하였을 때 누적 25개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D25, 그리고, 누적 75개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D75로 정의하였을 때, (D75-D25)/D평균은 0.25 이하이고,
상기 유기 및 무기 미립자와, 바인더의 굴절율 차이의 절대 값은 0.01 내지 0.25이고,
상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량은 상기 방현층의 총 함량의 1 내지 30 중량% 이며,
60° 광택도 편차 값이 3% 내지 10% 이고, 전체 헤이즈가 1 내지 5%인 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 광투과성 기재 필름;
(메트)아크릴레이트계 가교 중합체를 포함한 바인더와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 서브-미크론(sub-㎛) 스케일의 복수 종의 투광성 미립자를 포함한 방현층; 및
상기 방현층 상에 형성되어 있고, 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함한 저굴절층; 을 포함하고,
상기 투광성 미립자의 전체 평균 입경을 D평균, 상기 투광성 미립자를 입경이 작은 것부터 큰 순으로 나열하였을 때 누적 25개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D25, 그리고, 누적 75개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D75로 정의하였을 때, (D75-D25)/D평균은 0.04 내지 0.15이고,
상기 투광성 미립자와, 바인더의 굴절율 차이의 절대 값은 0.02 내지 0.25이고,
상기 투광성 미립자의 총 함량은 상기 방현층의 총 함량의 1 내지 30 중량%이며,
반사율이 0.5% 내지 2.5%이고,
60° 광택도 편차 값이 3 내지 10%이고, 전체 헤이즈가 1 내지 5%인 광학 필름을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 광학 필름 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 대해 설명하기로 한다.
본 명세서에서, 미크론(㎛) 스케일이라 함은, 1mm 미만, 즉, 1000㎛ 미만의 입자 크기 또는 입경을 가짐을 지칭하며, 나노(nm) 스케일이라 함은 1㎛ 미만, 즉, 1000 nm 미만의 입자 크기 또는 입경을 가짐을 지칭하고, 서브-미크론(sub-㎛) 스케일이라 함은 미크론 스케일 또는 나노 스케일의 입자 크기 또는 입경을 가짐을 지칭한다.
또한, 광중합성 화합물은 빛이 조사되면, 예를 들어 가시 광선 또는 자외선이 조사되면 가교, 경화 또는 중합 반응을 일으키는 화합물을 통칭한다.
또한, (메트)아크릴[(meth)acryl]은 아크릴(acryl) 및 메타크릴(methacryl) 양쪽 모두를 포함하는 의미이다.
또한, (공)중합체는 공중합체(co-polymer) 및 단독 중합체(homo-polymer) 양쪽 모두를 포함하는 의미이다.
또한, 중공 실리카 입자(silica hollow particles)라 함은 규소 화합물 또는 유기 규소 화합물로부터 도출되는 실리카 입자로서, 상기 실리카 입자의 표면 및/또는 내부에 빈 공간이 존재하는 형태의 입자를 의미한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 광투과성 기재 필름;
(메트)아크릴레이트계 가교 중합체를 포함한 바인더와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 미크론(㎛) 스케일의 유기 미립자와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 나노(nm) 스케일의 무기 미립자를 포함한 방현층; 및
상기 방현층 상에 형성되어 있고, 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함한 저굴절층; 을 포함하고,
상기 유기 및 무기 미립자의 전체 평균 입경을 D평균, 상기 유기 및 무기 미립자를 입경이 작은 것부터 큰 순으로 나열하였을 때 누적 25개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D25, 그리고, 누적 75개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D75로 정의하였을 때, (D75-D25)/D평균은 0.25 이하이고,
상기 유기 및 무기 미립자와, 바인더의 굴절율 차이의 절대 값은 0.01 내지 0.25이고,
상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량은 상기 방현층의 총 함량의 1 내지 30 중량% 이며,
60° 광택도 편차 값이 3% 내지 10%인 광학 필름을 제공한다.
본 발명자들의 계속적인 실험 결과에 따르면, (메트)아크릴레이트계 바인더 내에 분산된 유기 및 무기 미립자를 포함한 방현층에서, 유기 및 무기 미립자의 입경 분포를 적절한 수준으로 제어하여, 상기 (D75-D25)/D평균의 값이 0.25 이하, 혹은 0.04 내지 0.15로 제어되도록 하고, 바인더 조성 및, 상기 바인더와, 상기 미립자들의 굴절율 차이를 제어함으로서, 우수한 방현 특성을 갖는 방현층 및 광학필름의 제공이 가능해 짐을 확인하였다.
이는 상기 입경 분포 제어를 통해 방현층 내의 미립자 크기가 균일하게 될 수 있으므로, 방현층 표면으로 돌출되는 요철의 크기가 균일하고도 적절하게 제어되어 방현층의 헤이즈 특성이나, 광택도가 바람직한 범위로 조절될 수 있기 때문으로 보인다. 또한, 상기 바인더와, 상기 미립자들의 굴절율 차이를 제어함으로서, 외부 광의 산란 또는 반사 등을 효과적으로 억제하여, 방현 특성 및 광학 특성이 우수한 방현층 및 광학 필름이 제공될 수 있다. 만일, 상기 입경 분포 범위가 상술한 범위를 벗어나거나, 상기 굴절율 차이를 벗어나는 경우, 광학 필름의 헤이즈 특성의 편차가 심해지거나, 광택도가 높아져 그 광학 특성/방현 특성이 크게 저하될 수 있다.
또한, 일 구현예의 광학 필름에서는 상기 방현층 내에 포함되는 상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량이, 예를 들어, 1 내지 30 중량%, 혹은 2 내지 20 중량%, 혹은 3 내지 10 중량%, 혹은 3 내지 5 중량%의 적절한 수준으로 제어될 수 있다. 이로서, 상기 광학 필름의 광학 특성/방현 특성이 더욱 향상될 수 있음이 확인되었다. 만일, 상기 미립자의 총 함량이 지나치게 작으면 방현층 상의 표면 요철 구현이 제대로 되지 않아 외부 광의 산란/반사 등이 제대로 제어되지 못하여 방현 특성이 크게 저하될 수 있다. 반대로, 상기 미립자의 총 함량이 지나치게 크면 투과 이미지 광의 굴절이 증가하여 광학 필름의 상 선명도가 크게 저하될 수 있다.
부가하여, 상기 일 구현예의 광학 필름은 후술하는 특정 바인더 조성을 포함하며, 구체적으로, 3 내지 6 관능의 화합물과, 10 관능 이상의 화합물을 사용하여 바인더가 형성될 수 있다. 그 결과, 바인더의 광학적 특성이 최적화되는 동시에, 이미 상술한 미립자들과의 굴절율 차이가 적절히 제어되어 광학 필름의 헤이즈 특성 또는 광택도 등의 광학 특성/방현 특성이 최적화될 수 있다.
이에 더하여, 상기 일 구현예의 광학 필름은 상기 방현층 상에 형성된 중공 실리카 입자 함유 저굴절층을 더 포함한다. 이러한 저굴절층의 형성에 의해, 상기 광학 필름의 외부 광 반사가 더욱 억제될 수 있고, 이로서 상기 광학 필름의 광학 특성이 더욱 향상될 수 있다.
이와 같이, 일 구현예의 광학 필름은 방현층의 구성을 최적화하고, 저굴절층을 형성함에 따라, 낮은 광택도, 광택도 편차 및 반사율과, 적절한 수준의 헤이즈 특성 등의 우수한 광학 특성 및 방현 특성을 나타낼 수 있다.
이하, 일 구현예의 광학 필름을 각 요소별로 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 일 구현예의 광학 필름은 적어도 가시광선에 대한 투광성을 나타내는 광투과성 기재 필름을 포함하며, 대표적인 예로서 셀룰로오스에스테르계 기재 필름, 폴리에스테르계 기재 필름, 폴리(메트)아크릴레이트계 기재 필름 또는 폴리카보네이트계 기재 필름을 포함할 수 있다. 이러한 광투과성 기재 필름의 보다 구체적인 예로는, 예를 들어, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 기재 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)계 기재 필름, 폴리아크릴레이트(PA)계 필름, 폴리 카보네이트(PC)계 기재 필름 또는 폴리메타크릴레이트(PMMA)계 기재 필름 등을 들 수 있으며, 이외에도 광학 필름의 기재 필름으로 적용 가능한 것으로 알려진 임의의 수지 필름을 사용할 수도 있음은 물론이다.
또, 기재 필름의 우수한 기계적 물성과, 내수성, 그리고, 일 구현예의 광학 필름의 우수한 광학 특성 등을 고려하여, 상기 광투과성 기재 필름은 20내지 500㎛, 혹은30 내지 200㎛, 혹은 40 내지 150㎛의 두께를 갖는 필름으로 될 수 있다.
또한, 일 구현예의 광학 필름은 상기 기재 필름 상에 형성되어 있는 방현층을 포함한다. 이미 상술한 바와 같이, 이러한 방현층에 포함된 미립자의 굴절율 및 바인더 굴절율 차이, 미립자의 입경 분포 및 함량 범위 등을 제어하여, 상기 방현층 및 광학 필름의 방현 특성 및 광학 특성 등을 크게 향상시킬 수 있다.
이러한 방현층에서, 상기 바인더는 3 관능 이상의 (메트)아크릴레이트계 작용기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물의 가교 (공) 중합체로 될 수 있다. 보다 구체적인 예에서, 상기 3관능 이상의 (메트)아크릴레이트기를 갖는 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물로는, 3 내지 6 관능의 단분자 형태의 (메트)아크릴레이트계 화합물 및/또는 10 관능 이상의 (메트)아크릴레이트계 작용기를 갖는 폴리우레탄계 중합체, 폴리(메트)아크릴계 중합체 또는 폴리에스테르계 중합체를 함께 사용할 수 있다.
이러한 바인더의 조성에 의해, 바인더의 굴절율 및 미립자와의 굴절율 차이를 보다 적절한 수준으로 제어할 수 있다. 또, 상기 방현층 및 광학 필름의 헤이즈 특성을 적절한 수준으로 유지하고, 상선명도를 보다 향상시키는데 기여할 수 있다. 만일, 3 내지 6 관능의 단분자 형태의 (메트)아크릴레이트계 화합물만을 사용할 경우, 상기 헤이즈 특성이 적절한 범위를 벗어나거나, 상선명도 등이 저하될 수 있으며, 더 나아가 방현층의 광학 특성이 저하되어 낮은 수준의 광택도 및 이의 편차 값이 달성되기 어렵게 된다.
상기 3 내지 6 관능의 단분자 형태의 (메트)아크릴레이트계 화합물의 구체적인 예로는, 분자량 3 내지 6개의 (메트)아크릴레이트계 작용기와, 방향족 고리를 갖는 단분자 형태의 화합물(예를 들어, 하기 실시예에서 사용된 UA-306T 등), 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트 또는 트리알킬올프로판 트리(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
그리고, 상기 10 관능 이상의 (메트)아크릴레이트계 작용기를 갖는 폴리우레탄계 중합체, 폴리(메트)아크릴계 중합체 또는 폴리에스테르계 중합체로는, 폴리우레탄계 중합체, 폴리(메트)아크릴계 중합체 또는 폴리에스테르계 중합체의 주쇄에 평균 10 내지 80 개, 혹은 평균 10 내지 50 개의 (메트)아크릴레이트계 작용기가 결합된 중합체를 사용할 수 있고, 이러한 중합체는 1000 내지 200000의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
또한, 상기 3 내지 6 관능의 단분자 형태의 (메트)아크릴레이트계 화합물과, 상기 10 관능 이상의 (메트)아크릴레이트계 작용기를 갖는 중합체는, 예를 들어, 1 : 1 내지 10 : 1의 중량비, 혹은 2 : 1 내지 5 : 1의 중량비로 사용될 수 있다.
상술한 조성을 사용하여 가교 (공) 중합체 형태의 바인더를 얻음에 따라, 바인더의 굴절율을, 예를 들어, 1.50 내지 1.60, 혹은 1.50 내지 1.54, 혹은 1.51 내지 1.53의 적절한 범위로 제어하여, 방현층에 포함되는 미립자와의 적절한 굴절율 차이를 보다 효과적으로 조절할 수 있고, 방현층 및 광학 필름의 헤이즈 특성이나 상선명도 또는 광택도 및 편차 등을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 방현층 내에는, 바인더 상에 분산되어 있는 서브-미크론(sub-㎛) 스케일을 갖는 복수 종의 투광성 미립자, 예를 들어, 미크론(㎛) 스케일의 유기 미립자와, 나노(nm) 스케일의 무기 미립자를 포함한다. 이러한 투광성 미립자는 상술한 바인더와의 굴절율 차이의 절대 값이 0.01 내지 0.25, 혹은 0.02 내지 0.25, 혹은 0.02 내지 0.10으로 되는 굴절율을 가짐에 따라, 방현층이 낮은 광택도, 적절한 헤이즈 특성 및 우수한 방현 특성을 나타낼 수 있다.
상기 유기 미립자로는, 이전부터 방현층 등에 사용 가능한 것으로 알려진 수지 입자를 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있고, 이의 구체적인 예로는, 폴리스티렌계 수지, 폴리(메트)아크릴레이트계 수지 또는 폴리(메트)아크릴레이트-co-스티렌계 공중합체 수지를 포함하는 수지 미립자를 들 수 있다.
또, 이러한 유기 미립자는, 예를 들어, 1 내지 5㎛, 혹은 1.5 내지 4㎛의 입경을 갖는 구형 입자로서, 1.5 내지 1.57, 혹은 1.51 내지 1.56, 혹은 1.53 내지 1.56의 굴절율을 갖는 것으로 될 수 있다.
그리고, 상기 무기 미립자로는 실리카, 알루미나, 지르코니아 또는 티타니아를 포함하는 금속 산화물 미립자를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 10nm 내지 300nm, 혹은 50 내지 200nm의 입경을 갖는 구형 입자로서, 1.4 내지 1.75, 혹은, 1.4 내지 1.65, 혹은 1.42 내지 1.48, 혹은 1.42 내지 1.45의 굴절율을 갖는 것으로 될 수 있다.
상술한 유기/무기 미립자를 포함하는 투광성 미립자는 이미 상술한 바와 같은 균일한 입경 분포를 가질 수 있으며, 이로 인해, 상기 방현층 표면으로 돌출되는 요철의 크기가 균일하고도 적절하게 제어되어 방현층의 헤이즈 특성이나, 광택도가 바람직한 범위로 조절될 수 있으며, 그 결과, 상기 방현층 및 일 구현예의 광학 필름이 우수한 방현 특성/광학 특성을 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 투광성 미립자들의 D평균은 1.7㎛ 내지 2.3㎛, 혹은 1.8㎛ 내지 2.2㎛로 될 수 있으며, 상기 D25는 1.5㎛ 내지 2.1㎛, 혹은 1.8㎛ 내지 2.0㎛로 될 수 있고, D75는 1.9㎛ 내지 2.5㎛, 혹은 1.9㎛ 내지 2.2㎛로 될 수 있다. 이로서, 상기 (D75-D25)/D평균의 값이 0.25 이하, 혹은 0.04 내지 0.15로 제어되어 일 구현예의 광학 필름이 우수한 광학 특성 등을 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 복수 종의 투광성 미립자, 예를 들어, 상술한 유기 및 무기 미립자는 이들의 총 함량이, 예를 들어, 상기 방현층의 총 함량에 대해, 1 내지 30 중량%, 혹은 2 내지 20 중량%, 혹은 3 내지 10 중량%, 혹은 3 내지 5 중량%의 적절한 수준으로 제어될 수 있다. 또, 상기 유기 미립자 및 무기 미립자는 4 : 1 내지 1 : 2의 중량비로 사용될 수 있다. 이미 상술한 바와 같이, 각 투광성 미립자들의 함량이 적절한 범위로 조절되어, 일 구현예의 광학 필름이 더욱 우수한 광학 특성 등을 나타낼 수 있다. 만일, 상기 미립자들의 함량 범위가 적절한 범위를 벗어나면, 방현층 상의 표면 요철 구현이 제대로 되지 않아 외부 광의 산란/반사 등이 제대로 제어되지 못하고 방현 특성이 저하되거나, 광의 굴절이 증가하여 광학 필름의 상 선명도가 크게 저하될 수 있다.
또, 상기 방현층은 1 내지 10㎛, 혹은 2 내지 8㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상술한 각 미립자는 방현층 내에 분산되거나, 적어도 일부가 돌출된 상태로 외부 광의 반사 또는 산란을 억제할 수 있다.
상술한 조성 및 두께와, 투광성 미립자의 입경 분포 등을 갖도록 형성된 방현층은 외부 광의 산란이나 반사를 적절하게 억제하여 우수한 방현 특성을 가질 수 있으며, 낮은 광택도 및 반사율과, 적절한 헤이즈 특성 등의 우수한 광학 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 방현층의 뛰어난 광학 특성은 그 표면의 낮은 광택도/반사율이나, 헤이즈 특성 등으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 방현층 및 광학 필름은 반사율이 0.5% 내지 2.5%, 혹은 0.7% 내지 2.0%로 될 수 있고, 60° 광택도가 45% 내지 70%, 혹은 50% 내지 65%, 혹은 50% 내지 60%로 될 수 있으며, 상기 60° 광택도를 10회 측정하여 [(최대 측정 값 - 최소 측정 값)/평균 값]의 식으로 계산되는 60° 광택도 편차 값이 3% 내지 10%, 혹은 3% 내지 8%, 혹은 5% 내지 8%로 될 수 있다.
또, 상기 방현층 및 광학 필름은 전체 헤이즈가 1 내지 5%, 혹은 2 내지 4%, 혹은 2.5 내지 3.5%로 되어 적절한 수준을 유지할 수 있다. 상기 전체 헤이즈가 지나치게 높아지는 경우 광학 특성이 저하됨은 자명하며, 전체 헤이즈 값이 지나치게 낮아지는 경우에도, 외부 반사 이미지가 산란되지 못하고 시인되므로, 화면의 시인성 및 상선명도가 악화될 수 있다.
한편, 상술한 방현층은 이미 상술한 바와 같은 조성을 갖는 (메트)아크릴레이트계 화합물을 포함한 광중합성 화합물, 광개시제, 및 유기 용매를 포함하는 조성물에 의해 형성될 수 있다.
이러한 조성물에서, 상기 광개시제로는 통상적으로 알려진 광개시제를 큰 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 광개시제의 예로는 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤질 디메틸케탈, 히드록시디메틸아세토페논, 벤조인, 벤조인메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인이소프로필 에테르, 및 벤조인 부틸 에테르 중 선택된 하나의 단일물 또는 둘 이상의 혼합물을 들 수 있다.
이때, 상기 광개시제는 상술한 (메트)아크릴레이트계 화합물의 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 광개시제가 상기 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우, 자외선 조사에 의한 충분한 광경화가 일어나지 않을 수 있으며, 상기 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우, 상기 방현층과 기재 필름 등의 부착성이 저하될 수 있다. 더 나아가, 상기 광개시제가 지나치게 큰 함량으로 포함될 경우, 시간의 경과에 따라 미반응 개시제에 의해 방현층 및 이를 포함한 광학필름이 황변을 나타내게 되어 상기 광학필름의 광학 특성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 조성물은 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 유기 용매가 첨가되는 경우, 그 구성의 한정은 없으나, 조성물의 적절한 점도 확보 및 최종 형성되는 필름의 막강도 등을 고려하여, 상기 광중합성 화합물 100 중량부에 대해, 바람직하게는 50 내지 700 중량부, 더욱 바람직하게는 100 내지 500 중량부, 가장 바람직하게는 150 내지 450 중량부를 사용할 수 있다.
이때, 사용 가능한 유기 용매의 종류는 그 구성의 한정은 없으나, 탄소수 1 내지 6의 저급 알코올류, 아세테이트류, 케톤류, 셀로솔브류, 디메틸포름아마이드, 테트라하이드로퓨란, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 톨루엔 및 자이렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 1 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
이때, 상기 저급 알코올류는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부틸알코올, 이소부틸알코올, 또는 디아세톤 알코올 등을 예로 들 수 있다. 그리고, 상기 아세테이트류는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 또는 셀로솔브아세테이트가 이용될 수 있으며, 상기 케톤류는메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤, 또는 아세톤이 이용될 수 있다.
한편, 상기 방현층 형성용 조성물은 분산제, 레벨링제, 웨팅제, 소포제 및 대전 방지제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제는 각각 상기 광중합성 화합물 100 중량부에 대해 0.01 내지 10 중량부의 범위 내에서 첨가될 수 있다.
상기 방현층은 상술한 조성물을 광투과성 기재 필름의 일면에 도포하고 건조 및 광경화를 진행하여 형성할 수 있고, 이러한 건조 및 광경화의 조건은 일반적인 방현층의 형성 공정 조건에 따를 수 있으며, 구체적인 공정 조건은 이하의 실시예에도 기술되어 있다.
한편, 상술한 일 구현예의 광학 필름은 상기 방현층 상에 형성된 저굴절층을 더 포함한다. 이러한 저굴절층은 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함할 수 있다.
이러한 저굴절층을 포함함에 따라, 상기 광투과성 기재 필름에서의 반사 자체가 줄어들 수 있으며, 그 결과 일 구현예의 광학 필름에서 간섭 무늬의 발생 및 반사율이 더욱 감소될 수 있다. 또한, 이러한 저굴절층을 사용해 화상 표시 장치의 표시면에서의 난반사를 줄여 해상도 및 시인성을 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 저굴절층은 상기 기재 필름에서의 반사나, 표시 장치의 표시면에서의 난반사 등을 효과적으로 억제하기 위해, 예를 들어, 1.3 내지 1.5의 굴절율을 가지며, 1 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다.
한편, 상기 저굴절층은 광중합성 화합물 및 중공 실리카 입자를 포함하는 저굴절층 형성용 광경화성 코팅 조성물로부터 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 저굴절층은 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지 및 상기 바인더 수지에 분산된 중공 실리카 입자를 포함할 수 있다.
상기 저굴절층에 포함되는 광중합성 화합물은 (메트)아크릴레이트 또는 비닐기를 포함하는 단량체 또는 올리고머를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 광중합성 화합물은 (메트)아크릴레이트 또는 비닐기를 1이상, 또는 2이상, 또는 3이상 포함하는 단량체 또는 올리고머를 포함할 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트를 포함한 단량체 또는 올리고머의 구체적인 예로는, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨 헵타(메트)아크릴레이트, 트릴렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 폴리에톡시 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 부탄디올 디메타크릴레이트, 헥사에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 또는 이들의 2종 이상의 혼합물이나, 또는 우레탄 변성 아크릴레이트 올리고머, 에폭사이드 아크릴레이트 올리고머, 에테르아크릴레이트 올리고머, 덴드리틱 아크릴레이트 올리고머, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 이때 상기 올리고머의 분자량은 1,000 내지 10,000인 것이 바람직하다.
상기 비닐기를 포함하는 단량체 또는 올리고머의 구체적인 예로는, 디비닐벤젠, 스티렌 또는 파라메틸스티렌을 들 수 있다.
한편, 상기 저굴절층 형성용 광경화성 코팅 조성물은 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 저굴절층의 바인더 수지는 이미 상술한 광중합성 화합물 및 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물간의 가교 중합체를 포함할 수 있다.
상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물은 1이상의 광반응성 작용기가 포함 또는 치환될 수 있으며, 상기 광반응성 작용기는 빛의 조사에 의하여, 예를 들어 가시 광선 또는 자외선의 조사에 의하여 중합 반응에 참여할 수 있는 작용기를 의미한다. 상기 광반응성 작용기는 빛의 조사에 의하여 중합 반응에 참여할 수 있는 것으로 알려진 다양한 작용기를 포함할 수 있으며, 이의 구체적인 예로는 (메트)아크릴레이트기, 에폭사이드기, 비닐기(Vinyl) 또는 싸이올기(Thiol)를 들 수 있다.
상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물은 1 중량% 내지 25중량%의 불소 함량을 가질 수 있다. 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물에서 불소의 함량이 너무 작으면, 상기 저굴절층의 내오염성이나 내알칼리성 등의 물성을 충분히 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물에서 불소의 함량이 너무 크면, 상기 저굴절층의 내스크래치성 등 표면 특성이 저하될 수 있다.
상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물은 규소 또는 규소 화합물을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물은 선택적으로 내부에 규소 또는 규소 화합물을 함유할 수 있다.
상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물은 2,000 내지 200,000의 중량평균분자량(GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량)을 가질 수 있다. 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물의 중량평균분자량이 너무 작으면, 상기 구현예의 광경화성 코팅 조성물로부터 얻어진 저굴절층이 충분한 내알카리 특성을 갖지 못할 수 있다. 또한, 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물의 중량평균분자량이 너무 크면, 상기 구현예의 광경화성 코팅 조성물로부터 얻어진 저굴절층이 충분한 내구성이나 내스크래치성을 갖지 못할 수 있다.
상기 광경화성 코팅 조성물은 상기 (메트)아크릴레이트 또는 비닐기를 포함하는 단량체 또는 올리고머의 광중합성 화합물의 100 중량부를 기준으로, 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물 0.1 내지 10중량부를 포함할 수 있다. 상기 광중합성 화합물 대비 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물이 과량으로 첨가되는 경우 상기 광경화성 코팅 조성물의 코팅성이 저하되거나 상기 광경화성 코팅 조성물로부터 얻어진 저굴절층이 충분한 내구성이나 내스크래치성을 갖지 못할 수 있다. 또한, 상기 광중합성 화합물 대비 상기 광반응성 작용기를 포함한 불소계 화합물의 양이 너무 작으면, 상기 광경화성 코팅 조성물로부터 얻어진 저굴절층이 충분한 내알카리 특성을 갖지 못할 수 있다.
한편, 상기 중공 실리카 입자는 200 ㎚ 미만의 최대 직경을 가지며 그 표면 및/또는 내부에 빈 공간이 존재하는 형태의 실리카 입자를 의미한다. 상기 중공 실리카 입자는 1 내지 200㎚, 또는 10 내지 100㎚ 의 직경을 가질 수 있다.
상기 중공 실리카 입자로는 그 표면이 불소계 화합물로 코팅된 것을 단독으로 사용하거나, 불소계 화합물로 표면이 코팅되지 않는 중공 실리카 입자와 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 중공 실리카 입자의 표면을 불소계 화합물로 코팅하면 표면 에너지를 보다 낮출 수 있으며, 이에 따라 상기 광경화성 코팅 조성물 내에서 상기 중공 실리카 입자가 보다 균일하게 분포할 수 있고, 상기 광경화성 코팅 조성물로부터 얻어지는 필름의 내구성이나 내스크래치성을 보다 높일 수 있다.
그리고, 상기 중공 실리카 입자는 소정의 분산매에 분산된 콜로이드상으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 중공 실리카 입자를 포함하는 콜로이드상은 분산매로 유기 용매를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분산매 중 유기 용매로는 메탄올, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 부탄올 등의 알코올류; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 디메틸포름아미드. 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류; 초산에틸, 초산부틸, 감마부틸로락톤 등의 에스테르류; 테트라하이드로퓨란, 1,4-디옥산 등의 에테르류; 또는 이들의 혼합물이 포함될 수 있다.
상기 광경화성 코팅 조성물은 상기 광중합성 화합물 100 중량부에 대하여 상기 중공 실리카 입자 10 내지 500 중량부, 또는 50 내지 400중량부를 포함할 수 있다. 상기 중공 실리카 입자가 과량으로 첨가될 경우 바인더의 함량 저하로 인하여 코팅막의 내스크래치성이나 내마모성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 중공 실리카 입자가 소량으로 첨가될 경우 중공 실리카 입자의 균일한 막형성이 이루어지지 않을 수 있고, 반사율 및 굴절율이 높아져 원하는 효과가 제대로 나타나지 않을 수 있다.
상기 광중합 개시제로는 광경화성 코팅 조성물에 사용될 수 있는 것으로 알려진 화합물이면 크게 제한 없이 사용 가능하며, 구체적으로 벤조 페논계 화합물, 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 광중합성 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 광중합 개시제는 1 내지 100 중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
한편, 상기 광경화성 코팅 조성물은 유기 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 용매의 비제한적인 예를 들면 케톤류, 알코올류, 아세테이트류 및 에테르류, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
이러한 유기 용매의 구체적인 예로는, 메틸에틸케논, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤 또는 이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, 또는 t-부탄올 등의 알코올류; 에틸아세테이트, i-프로필아세테이트, 또는 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 등의 아세테이트류; 테트라하이드로퓨란 또는 프로필렌글라이콜 모노메틸에테르 등의 에테르류; 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
상기 유기 용매는 상기 광경화성 코팅 조성물에 포함되는 각 성분들을 혼합하는 시기에 첨가되거나 각 성분들이 유기 용매에 분산 또는 혼합된 상태로 첨가되면서 상기 광경화성 코팅 조성물에 포함될 수 있다.
한편, 일 구현예의 광학 필름에 포함되는 저굴절층은 상술한 광경화성 코팅 조성물을 방현층 위에 도포하고 도포된 결과물을 건조 및 광경화함으로서 얻어질 수 있다. 이러한 저굴절층의 구체적인 공정 조건은 당업자에게 자명한 조건에 따를 수 있고, 이하의 실시예에도 구체적으로 기재되어 있으므로, 이에 관한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
상술한 광학 필름의 다른 일 예는, 광투과성 기재 필름;
(메트)아크릴레이트계 가교 중합체를 포함한 바인더와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 서브-미크론(sub-㎛) 스케일의 복수 종의 투광성 미립자를 포함한 방현층; 및
상기 방현층 상에 형성되어 있고, 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함한 저굴절층; 을 포함하고,
상기 투광성 미립자의 전체 평균 입경을 D평균, 상기 투광성 미립자를 입경이 작은 것부터 큰 순으로 나열하였을 때 누적 25개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D25, 그리고, 누적 75개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D75로 정의하였을 때, (D75-D25)/D평균은 0.04 내지 0.15이고,
상기 투광성 미립자와, 바인더의 굴절율 차이의 절대 값은 0.02 내지 0.25이고,
상기 투광성 미립자의 총 함량은 상기 방현층의 총 함량의 1 내지 30 중량%이며,
반사율이 0.5% 내지 2.5%이고,
60° 광택도 편차 값이 3% 내지 10%이고, 전체 헤이즈가 1 내지 5%인 광학 필름으로 될 수 있다.
이러한 광학 필름은 이미 상술한 바와 같이, 우수한 방현 특성, 특히, 화상 표시 장치 표면에서 외부 광의 산란 또는 반사를 효과적으로 억제할 수 있고, 낮은 광택도 및 반사율과, 적절한 수준의 헤이즈 특성 등의 우수한 광학 특성을 나타낼 수 있다. 따라서, 이러한 광학 필름은 다양한 화상 표시 장치에서 매우 바람직하게 사용될 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치가 제공된다.
이러한 화상 표시 장치의 일 예는 다음과 같이 이루어질 수 있다.
상기 화상 표시 장치는 서로 대향하는 1쌍의 편광판; 상기 1쌍의 편광판 사이에 순차적으로 적층된 박막트랜지스터, 컬러필터 및 액정셀; 및 백라이트 유닛을 포함하는 액정디스플레이 장치일 수 있으며, 이러한 액정디스플레이 장치의 화상 표시면 측에는 상술한 일 구현예의 광학 필름이 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 낮은 광택도 및 반사율과, 적절한 수준의 헤이즈 특성 등의 우수한 광학 특성 및 방현 특성 등을 나타내는 광학 필름이 제공될 수 있다.
이러한 광학 필름은 다양한 화상 표시 장치에서 바람직하게 사용되어 그 시인성 등을 크게 향상시킬 수 있다.
발명의 구체적인 구현예를 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명의 구체적인 구현예를 예시하는 것일 뿐, 발명의 구체적인 구현예의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 : 방현층 형성용 조성물 및 저굴절층 형성용 광경화성 코팅 조성물의 제조>
(1) 방현층 형성용 조성물의 제조
하기 표 1의 성분을 균일하게 혼합하여 방현층 형성용 조성물을 제조하였다. 표 1에서 사용된 모든 성분의 함량은 중량부 단위로 나타내었다.
제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조
예5		 비교
제조예1		 비교
제조예2		 비교
제조예3		 비교
제조예4		 비교
제조예5
바인더 UA-306T 4.804 4.426 4.434 5.103 4.804 4.804 4.426 3.426 4.804
8BR-500 8.948 8.223 6.771 6.241 8.948 8.948 4.40 8.223 6.223
TMPTA 22.161 12.313 14.180 22.161 22.161 26.316 22.161
PETA 20.234 11.084 6.241 20.234 15.044 8.948
유기미립자
(굴절율)		 113BQ
(1.555)		 0.999 1.266 0.739 0.849 0.999 0.999 0.202 11.000 0.999
97BQ
(1.525)		 1.266
무기미립자
(굴절율)		 9600A(100nm)
(1.430)		 0.310 0.359
MA-ST(12nm)
(1.430)		 0.200 0.087 0.200 0.220 0.200 0.200 0.03 0.03 0.200
개시제 I184 2.537 2.278 2.337 2.697 2.537 2.536 2.024 2.278 2.024 2.537
분산제 BYK300 0.269 0.253 0.250 0.280 0.269 0.270 0.506 0.253 0.253 0.269
용매 IPA 40.058 63.233 61.562 42.550 40.058 40.058 66.522 63.320 62.000 40.058
EtOH 20.024 21.280 20.024 20.024 20.024
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
방현층 총 함량1)
(중량부)		 37.11 34.24 35.85 33.19 37.11 37.12 30.95 34.12 35.72 37.11
미립자 함량/방현층 함량(중량%) 3.231 3.95 3.48 4.30 3.231 3.23 0.75 3.71 30.88 3.231
굴절율 바인더2) 1.517 1.526 1.521 1.520 1.517 1.517 1.512 1.526 1.526 1.517
유기미립자
(평균)		 1.555 1.555 1.555 1.555 1.555 1.555 1.555 1.525 1.555 1.555
무기미립자(평균) 1.430 1.430 1.430 1.430 1.43 1.430 1.430 1.430 1.430 1.430
굴절율차이절대값
(바인더&
유기미립자)		 0.038 0.029 0.034 0.035 0.038 0.038 0.043 0.001 0.029 0.038
굴절율차이절대값
(바인더&
무기미립자)		 0.087 0.096 0.091 0.09 0.087 0.087 0.082 0.096 0.096 0.087
1) 방현층 총 함량은 상기 방현층 형성용 조성 중, 형성 과정에서 제거되는 분산제, 용매, 개시제를 제외하고, 바인더, 유기/무기 미립자의 총 함량으로 산출된 것이다.
2) 바인더의 굴절율은 상기 조성 및 후술하는 제조예에 따라, 가교 (공)중합을 실시한 후에 측정된 것이며, 유기/무기 미립자의 굴절율은 2 종 이상 사용시 평균 값으로 도출된 것이다.
1) UA-306T: (Kyoeisha): 톨루엔 디이소시아네이트에 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트 2개가 반응하여 형성된 6관능 아크릴레이트계 화합물
2) 8BR-500 (TAISEI FINE CHEMICAL):
폴리아크릴 주쇄에, 40 관능 내외의 우레탄 아크릴레이트 작용기가 결합된 중합체
3) TMPTA: 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트
4) PETA: Pentaerythritol triacrylate
5) I184(Irgacure 184): 광개시제, Ciba사 제품.
6) BYK 300: PDMS계 분산제
7) 113BQ(XX-113BQ, Sekisui Plastic사 제품): 굴절율 1.555, 평균 입경 2㎛인 PMMA-PS 가교 공중합체 미립자
8) 97BQ(XX-97, Sekisui Plastic사 제품): 굴절율 1.525(약 1.53), 평균 입경 2㎛인 PMMA-PS 가교 공중합체 미립자
9) 9600A: 부피 평균 입경이 100nm이고, 굴절율이 1.43인 구형의 실리카 미립자 (X24-9600A; Shinetsu 사 제품)
10) MA-ST: 부피 평균 입경이 12nm이고, 굴절율이 1.43인 구형의 실리카 미립자 (Nissan Chemical사 제품)가 30%의 농도로 methanol에 분산되어있는 분산용액
(2) 저굴절층 형성용 광경화성 코팅 조성물의 제조
하기 표 2의 나머지 성분을 혼합한 후, MIBK(methyl isobutyl ketone) 및 IPA의 혼합 용액(중량비 = 1 : 1)에 희석하여, 저굴절층 형성용 광경화성 코팅 조성물을 제조하였다. 표 2에서 사용된 모든 성분의 함량은 중량부 단위로 나타내었다.
제조예 5
DPHA 1.38
THRULYA 4320 4.56
Irgacure-127 0.55
RS-907 0.51
IPA 46.50
MIBK 46.50
합계 100
1) DPHA: Dipentaerythritol hexaacrylate, 분자량 524.51 g/mol, Kyoeisha사 제품.
2) THRULYA 4320: 중공 실리카 분산액, MIBK 용매 중 고형분 20 wt%, 촉매화성 사 제품.
3) Irgacure-127: 광개시제, BASF 사 제품.
4) RS-907: 광반응성 작용기를 포함하는 불소계 화합물, MIBK 용매 중 고형분 30 wt%, DIC 사 제품.
<실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6: 광학 필름의 제조>
하기 표 3에 나타난 바와 같이, 두께 100㎛ 및 굴절율 1.6~1.7의 PET 기재 필름에, 상기 제조예 1 내지 4 또는 비교 제조예 1 내지 5에서 각각 제조된 방현층 조성물을 도포하고 90℃에서 1분 건조한 이후, 150 mJ/㎠의 자외선을 조사하여 방현층을 제조하였다.
그리고, 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6에서, 방현층 상의 저굴절층은 다음과 같이 형성하였다.
상기 제조예 5에서 제조된 조성물을 Meyer Bar #3으로 방현층 위에 도포 하고, 90℃에서 1분 건조하였다. 그리고, 질소 퍼징하에서 상기 건조물에 180 mJ/㎠의 자외선을 조사하여 100㎚의 두께를 갖는 저굴절층을 형성함으로서 광학 필름을 형성하였다.
<실험예: 광학필름의 물성 측정>
상기 제조된 광학필름의 물성을 하기의 방법에 따라 측정하고, 이를 하기 표 3 에 함께 나타내었다.
1. 투광성(유기/무기) 미립자의 입경 분포 측정
제조예 1 내지 4 및 비교 제조예 1 내지 5에 포함된 유기/무기 미립자의 투광성 미립자의 각 입경을 COULTER PARTICLE SIZE ANALYZER로 측정하여 작은 것부터 큰 순으로 나열하였고, 이로부터 투광성 미립자의 입경 분포 곡선을 도출하였다. 이 때 유기미립자는 ethanol, methanol, Isopropyl alcohol 등의 용매와 혼합하여 분산용액을 제조한 후 측정하였다. 분산액 상태로 공급되는 무기미립자의 경우, 분산용매와 동일한 용매로 희석하여 분석을 하였다.
상기 입경 분포 곡선으로부터 투광성 미립자의 전체 평균 입경을 D평균으로 구하고, 상기 투광성 미립자를 입경이 작은 것부터 큰 순으로 나열하였을 때 누적 25개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D25, 그리고, 누적 75개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D75로 각각 구하였다. 이러한 측정 값으로부터, (D75-D25)/D평균의 값을 산출하였다.
2. 굴절율(Refractive Index) 측정
광학 필름에 포함된 바인더, 방현층, 저굴절층 등의 굴절율은 ellipsometer를 이용하여 웨이퍼 위에 코팅된 상태로 각각 측정하였다. 보다 구체적으로, 바인더나, 방현층 및 저굴절층의 굴절율은 각 조성물을 3cm X 3cm 웨이퍼에 도포하고, 스핀코터를 이용하여 코팅을 진행한 후(코팅 조건: 1500rpm, 30초), 90℃에서 2분간 건조하고 질소 퍼징 하에 180mJ/cm2 의 조건으로 자외선을 조사하였다. 이를 통해 100nm의 두께를 갖는 각 코팅층을 형성하였다.
이러한 코팅층에 대해, J. A. Woollam Co.의 굴절율 측정 장비(모델명: M-2000)를 사용하여, 70°의 입사각을 적용하고, 380nm 내지 1000nm의 파장 범위에서 선편광을 측정하였다. 상기 측정된 선평광 측정 데이터(ellipsometry data (Ψ,Δ))를 Complete EASE software를 이용하여 하기 일반식 1의 코쉬 모델(Cauchy model)로 MSE가 3 이하가 되도록 최적화(fitting)하였다.
Figure pat00001
상기 식에서, n(λ)는 λ 파장(300nm~1800nm)에서의 굴절율이고, A, B, C,는 코쉬 파라미터이다.
한편, 기재 필름 및 각 미립자의 굴절율은 시판품에 관하여 제공되는 정보를 사용하였다.
3. 전체/내부/외부 헤이즈 평가
4cm x 4cm의 광학 필름 시편을 준비하고 헤이즈 측정기(HM-150, A 광원, 무라카미사)로 3회 측정하여 평균값을 계산하고, 이를 전체 헤이즈 값으로 산출하였다. 측정시, 투과율은 JIS K 7361 규격, 헤이즈는 JIS K 7105 규격에 의해 측정하였다. 내부 헤이즈 측정시에는, 측정 대상 광학 필름의 코팅면에 전체 헤이즈가 0인 점착 필름을 붙여 표면의 요철을 평탄하게 만들어준 후, 위 전체 헤이즈와 동일 방법으로 내부 헤이즈를 측정하였다.
외부 헤이즈는 전체 헤이즈와, 내부 헤이즈의 측정 값 차이를 계산한 값의 평균 값으로 산출하였다.
4. 20°/60°광택도 및 그 편차 값 평가
BYK Gardner 사의 micro-TRI-gloss 를 사용하여 20°/60° 광택도를 각각 측정하였다. 측정시, 기재 필름의 코팅층이 형성되지 않은 면에 광이 투과하지 못하도록 검정 테이프(3M)를 붙이고, 빛의 입사각을 각각 20°/60°로 달리하여 20°/60° 광택도를 측정하였고, 5회 이상 측정한 평균값을 각 광택도 값으로 산출하였다.
60° 광택도의 편차 값은 위 방법으로 10회에 걸쳐 광택도를 측정한 후, 그 데이터로부터 편차를 계산하여 산출하였다.
5. 반사율
반사율은 SHIMADZU사의 SolidSpec 3700을 이용하여 평균 반사율로서 측정하였다.
구체적으로, 광학필름에서 코팅층이 형성되지 않은 면에 광이 투과하지 못하도록 검정 테이프(Vinyl tape 472 Black, 3M사 제조)를 붙이고, sampling interval 1mm, time constant 0.1sec, slit width 20nm, medium scanning speed로 측정 조건을 고정한 후, 100T 모드를 적용하여 상기 광학 필름에 380nm 내지 780nm 파장의 빛을 조사하여 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예 6
기재 필름 PET PET PET PET PET PET PET PET PET PET PET
기재필름 굴절율 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)		 1.6~1.7
(복굴절)
방현층 조성 제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4 제조예5 비교제조예1 비교제조예2 비교제조예3 비교제조예4 제조예1 비교 제조예5
방현층 두께(㎛) 4.5 5.0 4.5 4.0 5.0 4.0 4.5 5.0 4.5 4.5 5.0
D평균(㎛) 2.1 1.98 2.1 1.98 2.03 2.02 1.98 2.01 1.98 2.1 2.03
D25(㎛) 1.96 1.84 1.96 1.84 1.96 1.76 1.84 1.85 1.84 1.96 1..96
D75(㎛) 2.15 2.02 2.15 2.02 2.09 2.29 2.02 2.03 2.02 2.15 2.09
(D75-D25)/D평균 0.090 0.091 0.090 0.091 0.064 0.262 0.091 0.090 0.091 0.090 0.064
저굴절층 형성 형성 형성 형성 형성 형성 형성 형성 형성 미형성 형성
저굴절층 두께(nm) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 X 100
저굴절층 굴절율 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 X 1.41
전체헤이즈 3.4 3.3 3.3 3.5 3.5 3.1 0.9 0.6 11.5 3.4 5.4
내부헤이즈 3.1 2.9 3.1 3.1 3.2 2.8 0.8 0.1 9.2 3.1 5.0
외부헤이즈 0.3 0.4 0.3 0.4 0.3 0.3 0.1 0.5 2.3 0.3 0.4
광택도(20도) 27.3 28.1 27.6 28.5 28.2 27.8 26.3 27.2 12.4 68.7 23.1
광택도(60도) 53.2 52.8 52.6 52.3 53.2 53 51.5 52 48.8 86.6 52.4
60도 광택도 편차(%) 6.5 6.6 6.5 6.7 6.2 15.1 5.8 8.6 14.3 5.7 7.2
반사율(%) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 3.9 1.5
상기 표 3를 참고하면, 실시예의 광학 필름은 낮은 광택도 및 반사율과, 적절한 수준의 헤이즈 특성 등 우수한 광학 특성을 나타낼 수 있는 것으로 확인되었다. 이에 비해, 비교예 1 및 4는 광택도 편차 값이 지나치게 높아 광학적 특성의 균일성이 크게 저하된 것으로 확인되었다. 또한, 비교예 5 는 광택도가 지나치게 높고 반사율이 높아 외부 광의 반사를 제대로 억제할 수 없는 것으로 확인되었다.
그리고, 비교예 2, 3은 헤이즈 값이 지나치게 낮아 외부 반사 이미지가 산란되지 못하고 시인되므로, 화면의 시인성 및 상선명도가 열악한 것으로 확인되었다. 또, 비교예 6은 반대로 내부 헤이즈 및 전체 헤이즈 값이 지나치게 높아 광학적 특성이 충분치 못하고, 화면의 시인성 등이 열악한 것으로 확인되었다.

Claims (13)

  1. 광투과성 기재 필름;
    (메트)아크릴레이트계 가교 중합체를 포함한 바인더와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 미크론(㎛) 스케일의 유기 미립자와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 나노(nm) 스케일의 무기 미립자를 포함한 방현층; 및
    상기 방현층 상에 형성되어 있고, 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함한 저굴절층; 을 포함하고,
    상기 유기 및 무기 미립자의 전체 평균 입경을 D평균, 상기 유기 및 무기 미립자를 입경이 작은 것부터 큰 순으로 나열하였을 때 누적 25개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D25, 그리고, 누적 75개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D75로 정의하였을 때, (D75-D25)/D평균은 0.25 이하이고,
    상기 유기 및 무기 미립자와, 바인더의 굴절율 차이의 절대 값은 0.01 내지 0.25이고,
    상기 유기 및 무기 미립자의 총 함량은 상기 방현층의 총 함량의 1 내지 30 중량%이며,
    60° 광택도 편차 값이 3% 내지 10%이고, 전체 헤이즈가 1 내지 5%인 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광투과성 기재 필름은 20 내지 500㎛의 두께를 갖는 셀룰로오스에스테르계 기재 필름, 폴리에스테르계 기재 필름, 폴리(메트)아크릴레이트계 기재 필름 또는 폴리카보네이트계 기재 필름인 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 가교 중합체는 3 내지 6 관능의 단분자 형태의 (메트)아크릴레이트계 화합물과, 10 관능 이상의 (메트)아크릴레이트계 작용기를 갖는 폴리우레탄계 중합체, 폴리(메트)아크릴계 중합체 또는 폴리에스테르계 중합체를 포함한 다관능 (메트)아크릴레이트계 화합물의 가교 (공)중합체를 포함하는 광학 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 1.50 내지 1.60의 굴절율을 갖는 광학 필름.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 미립자는 폴리스티렌계 수지, 폴리(메트)아크릴레이트계 수지 또는 폴리(메트)아크릴레이트-co-스티렌계 공중합체 수지를 포함하는 수지 미립자인 광학 필름.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 미립자는 1 내지 5㎛의 입경을 갖는 구형 입자로서, 1.5 내지 1.57의 굴절율을 갖는 광학 필름.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 무기 미립자는 실리카, 알루미나, 지르코니아 또는 티타니아를 포함하는 금속 산화물 미립자인 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 무기 미립자는 10nm 내지 300nm의 입경을 갖는 구형 입자로서, 1.4 내지 1.75의 굴절율을 갖는 광학 필름.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 D평균은 1.7㎛ 내지 2.3㎛이고, 상기 D25는 1.5㎛ 내지 2.1㎛이고, D75는 1.9㎛ 내지 2.5㎛인 광학 필름.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 방현층은 1 내지 10㎛의 두께를 갖는 광학 필름.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 저굴절층은 1.3 내지 1.5의 굴절율을 가지며, 1 내지 300nm의 두께를 갖는 광학 필름.
  12. 광투과성 기재 필름;
    (메트)아크릴레이트계 가교 중합체를 포함한 바인더와, 상기 바인더 상에 분산되어 있는 서브-미크론(sub-㎛) 스케일의 복수 종의 투광성 미립자를 포함한 방현층; 및
    상기 방현층 상에 형성되어 있고, 광중합성 화합물의 (공)중합체를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산되어 있는 중공 실리카 입자를 포함한 저굴절층; 을 포함하고,
    상기 투광성 미립자의 전체 평균 입경을 D평균, 상기 투광성 미립자를 입경이 작은 것부터 큰 순으로 나열하였을 때 누적 25개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D25, 그리고, 누적 75개수%에 해당하는 미립자의 입경을 D75로 정의하였을 때, (D75-D25)/D평균은 0.04 내지 0.15이고,
    상기 투광성 미립자와, 바인더의 굴절율 차이의 절대 값은 0.02 내지 0.25이고,
    상기 투광성 미립자의 총 함량은 상기 방현층의 총 함량의 1 내지 30 중량%이며,
    반사율이 0.5% 내지 2.5%이고,
    60° 광택도 편차 값이 3% 내지 10%이며, 전체 헤이즈가 1 내지 5%인 광학 필름.
  13. 제 1 항 또는 제 12 항의 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치.
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