KR101067534B1 - 광학용 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, PDP, CRT, LCD 등의 화상표시소자의 표면의 광의 반사를 효과적으로 방지하고, 또한 내찰상성 및 광선투과성이 뛰어날 뿐만 아니라, 층간 밀착성이 양호하며, 또한 제조비용이 낮은 광학용 필름이 개시되어 있다. 그 필름은 기재 필름의 적어도 한 쪽 면에, (A) (a) 장축 평균입자지름이 0.05~10㎛이며, 또한 평균 애스펙트비가 3~100인 침형상의 안티몬 도프 산화주석과, (b) 다른 적어도 1종의 금속산화물과, (c) 전리방사선에 의한 경화물을 함유하고, 굴절률이 1.60~1.75의 범위에 있는 두께 2~20㎛의 고굴절률 하드코팅층, 및 (B) 굴절률이 1.30~1.45의 범위에 있는 두께 40~20O㎚의 저굴절률층을 순차적으로 적층해서 이루어지는 광학용 필름인 것을 특징으로 한 것이다.
Description
본 발명은 광학용 필름에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 플라스마 디스플레이(PDP), 브라운관(CRT), 액정 디스플레이(LCD) 등의 화상표시소자의 표면의 광의 반사를 효과적으로 방지하고, 또한 내찰상성이 뛰어날 뿐만 아니라, 간단한 층구성을 가지는 제조비용이 낮은 광학용 필름에 관한 것이다.
PDP, CRT, LCD 등의 디스플레이에 있어서는, 화면에 외부로부터 광이 입사되고, 이 광이 반사되어서 표시화상을 보기 힘들게 하는 경우가 있으며, 특히 최근, 플랫 패널 디스플레이의 대형화에 수반하여, 상기 문제를 해결하는 것이, 더욱더 중요한 과제로 여겨지고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 지금까지 다양한 디스플레이에 대해서, 여러 가지 반사방지처치나 방현(防眩)처치가 취해지고 있다. 그 하나로서 반사방지 필름을 각종의 디스플레이에 사용하는 것이 실시되고 있다.
이 반사방지 필름은, 종래, 증착이나 스퍼터링 등의 건식처리법에 의해, 기재(基材) 필름 위에, 저굴절률의 물질(MgF)을 박막화하는 방법이나, 굴절률이 높은 물질[ITO(주석 도프 산화인듐), TiO 등]과 굴절률이 낮은 물질(MgF, Si0 등)을 번갈아 적층하는 방법 등으로 제작되고 있다. 그러나, 이와 같은 건식처리법에 의해 제작된 반사방지 필름은, 제조비용이 비싸게 드는 것을 면할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 최근, 습식처리법, 즉, 코팅에 의해 반사방지 필름을 제작하는 것이 시도되고 있다. 그러나, 이 습식처리법에 의해 제작된 반사방지 필름에서는, 상기의 건식처리법에 의한 반사방지 필름에 비해서, 표면의 내찰상성에 뒤떨어진다고 하는 문제가 생긴다.
그래서, 이와 같은 내찰상성에 뒤떨어지는 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 예의 연구를 거듭하여, 우선 기재 필름의 적어도 한 쪽 측에, 전리방사선에 의한 경화수지를 함유하는 두께 2~20㎛의 하드코팅층, 전리방사선에 의한 경화수지와, 안티몬 도프 산화주석(ATO)을 함유하는 적어도 2종의 금속산화물을 함유하고, 굴절률이 1.65~1.80의 범위에 있는 두께 60~160㎚의 고굴절률층, 및 실록산계 폴리머를 함유하고, 굴절률이 1.37~1.47의 범위에 있는 두께 80~180㎚의 저굴절률층을, 기재 필름쪽으로부터 순차적으로 형성해서 이루어지는 광학용 필름을 출원하였다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이와 같은 구성의 광학용 필름에서는, 고굴절률층은, 광선투과율이 높고, 또한 상부층에 형성되는 저굴절률층 내의 실록산계 폴리머와의 밀착성이 양호한 것이 요망된다. 상기 특허문헌 1에 기재된 광학용 필름에 있어서, 고굴절률층은 ATO를 포함하기 때문에, 실록산계 폴리머와의 밀착성이 양호하지만, 상기 ATO는 구형상 입자이기 때문에, 밀착성을 유지하면서, 고굴절률층의 두께를 두껍게 하면 광선투과율이 저하된다고 하는 문제가 생기기 때문에, 밀착성과 광선투과율의 양방을 충 분히 만족시킬 수 없는 경우가 있었다.
또한, 금속산화물의 1종인 5산화안티몬도 실록산계 폴리머와의 밀착성이 양호하지만, 상기 5산화안티몬은 굴절률이 그다지 높지 않기 때문에, 다량으로 함유시키면, 밀착성은 향상하지만, 고굴절률층의 굴절률이 소망하는 값으로 되지 않는다고 하는 문제가 생긴다.
또, 상기 구성의 광학용 필름에 있어서, 실록산계 폴리머를 함유하는 저굴절률층에, 굴절률을 저하시킬 목적으로, 다공성 실리카를 함유시키는 것이 유리하지만, 이 경우, 실용적으로는, 또한 상기 저굴절률층의 상부층에 오염방지층(防汚層)을 형성하는 것이 필요해진다. 따라서, 오염방지층을 형성하지 않아도, 다공성 실리카 및 실록산계 폴리머를 함유하는 저굴절률층에 오염방지성능을 부여할 수 있으면, 생산효율이 상승하며 경제적으로 유리해진다.
[특허문헌 1]
특개2002-341103호 공보
본 발명은, 이와 같은 사정 하에서, PDP, CRT, LCD 등의 화상표시소자의 표면의 광의 반사를 효과적으로 방지하고, 또한 내찰상성 및 광선투과성이 뛰어날 뿐만 아니라, 층간 밀착성이 양호하며, 또한 제조비용이 낮은 광학용 필름을 제공하는 것을 목적으로 해서 이루어진 것이다.
본 발명자들은, 상기의 뛰어난 특성을 지니는 광학용 필름을 개발하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 기재 필름 위에, 습식처리에 의해, 특정의 형상을 가지는 침형상의 ATO와 다른 금속산화물을 함유하고, 또한 소정의 굴절률과 두께를 가지는 고굴절률 하드코팅층, 및 소정의 굴절률과 두께를 가지는 저굴절률층을 순차적으로 적층함으로써, 상기의 뛰어난 특성을 지니는 광학용 필름을 얻을 수 있음을 발견하였다.
또, 상기 저굴절률층에 다공성 실리카와 실록산계 폴리머를 함유시키고, 또한 실리콘계 블록 코폴리머를 함유시킴으로써, 소정의 저굴절률을 용이하게 얻을 수 있고, 또한 상기 저굴절률층에 오염방지성능이 부여되어, 별도의 오염방지층을 형성하지 않아도 됨을 발견하였다.
본 발명은, 이러한 식견에 의거해서 완성된 것이다.
즉, 본 발명은,
(1) 기재 필름의 적어도 한 쪽 면에, (A) (a) 장축 평균입자지름이 0.05~10㎛이며, 또한 평균 애스펙트비가 3~100인 침형상의 안티몬 도프 산화주석과, (b) 다른 적어도 1종의 금속산화물과, (c) 전리방사선에 의한 경화물을 함유하고, 굴절률이 1.60~1.75의 범위에 있는 두께 2~20㎛의 고굴절률 하드코팅층, 및 (B) 굴절률이 1.30~1.45의 범위에 있는 두께 40~200㎚의 저굴절률층을 순차적으로 적층한 것을 특징으로 하는 광학용 필름,
(2) (A)층에 있어서의 (b)성분의 금속산화물이, 산화지르코늄, 안티몬산 아연 및 5산화안티몬 중에서 선택되는 적어도 1종인 제 1항에 기재된 광학용 필름,
(3) (A)층 내의 전체 금속산화물의 함유량이 50~80중량%이며, 또한 (a)성분과 (b)성분과의 중량비가 4:1 내지 1:3인 제 1항 또는 제 2항에 기재된 광학용 필름,
(4) (B)층이, 다공성 실리카와 실록산계 폴리머를 함유하는 층인 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 기재된 광학용 필름,
(5) (B)층이, 또한 실리콘계 블록코폴리머를 함유하는 층인 제 4항에 기재된 광학용 필름,
(6) (B)층에 있어서의 다공성 실리카가, 비중 1.7~1.9, 굴절률 1.30~1.36 및 평균입경 20~100㎚의 것인 제 4항 또는 제 5항에 기재된 광학용 필름,
(7) (B)층 내의 실리콘계 블록코폴리머의 함유량이 2~50중량%인 제 5항 또는 제 6항에 기재된 광학용 필름,
(8) (A)층의 하드코팅층이, 안티글레어성 하드코팅층인 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 광학용 필름, 및
(9) (B)층의 저굴절률층이, 대전방지성능을 지니는 것인 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 광학용 필름,
을 제공하는 것이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 광학용 필름은, 습식처리법에 의해, 기재 필름의 적어도 한 쪽 면에, (A) 고굴절률 하드코팅층 및 (B) 저굴절률층이 순차적으로 적층된 구조를 가지는 반사방지 필름이다.
본 발명의 광학용 필름에 있어서의 기재 필름에 대해서는 특별히 제한은 없고, 종래 광학용 반사방지 필름의 기재로서 공지의 플라스틱 필름 중에서 적절히 선택해서 이용할 수 있다. 이와 같은 플라스틱 필름으로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르필름, 폴리에틸렌필름, 폴리프로필렌필름, 셀로판, 디아세틸셀룰로오스필름, 트리아세틸셀룰로오스필름, 아세틸셀룰로오스부틸레이트필름, 폴리염화비닐필름, 폴리염화비닐리덴필름, 폴리비닐알콜필름, 에틸렌-아세트산비닐공중합체필름, 폴리스티렌필름, 폴리카보네이트필름, 폴리메틸펜텐필름, 폴리술폰필름, 폴리에테르에테르케톤필름, 폴리에테르술폰필름, 폴리에테르이미드필름, 폴리이미드필름, 불소수지필름, 폴리아미드필름, 아크릴수지필름 등을 들 수 있다.
이들의 기재 필름은, 투명, 반투명 중 어느 것이어도 되고, 또, 착색되어 있어도 되며, 무착색의 것이어도 되고, 용도에 따라서 적절히 선택하면 된다. 예를 들면 액정표시체의 보호용으로서 이용하는 경우에는, 무색 투명의 필름이 매우 적합하다.
이들의 기재 필름의 두께는 특별히 제한은 없고, 적절히 선정되지만, 통상 15~250㎛, 바람직하게는 30~200㎛의 범위이다. 또, 이 기재 필름은, 그 표면에 형성되는 층과의 밀착성을 향상시킬 목적으로, 소망에 의해 한 쪽 면 또는 양면에, 산화법이나 凹凸화법 등에 의해 표면처리를 실시할 수 있다. 상기 산화법으로서는, 예를 들면 코로나 방전처리, 크롬산 처리(습식), 화염처리, 열풍처리, 오존ㆍ자외선 조사처리 등을 들 수 있고, 또, 凹凸화법으로서는, 예를 들면 모래분사법, 용제처리법 등을 들 수 있다. 이들의 표면처리법은 기재 필름의 종류에 따라서 적절히 선택되지만, 일반적으로는 코로나 방전처리법이 효과 및 조작성 등의 면에서, 바람 직하게 이용된다. 또, 한 쪽 면 또는 양면에 프라이머처리를 실시한 것도 이용할 수 있다.
본 발명의 광학용 필름에서는, 상기 기재 필름의 적어도 한 쪽 면에, 우선 (A) (a) 침형상의 안티몬 도프 산화주석과, (b) 다른 적어도 1종의 금속산화물과, (c) 전리방사선에 의한 경화물을 함유하는 고굴절률 하드코팅층이 형성된다.
본 발명에서는, 상기 (a)성분인 침형상의 안티몬 도프 산화주석(ATO)으로서, 장축 평균입자지름이 0.05~10㎛이며, 또한 평균 애스펙트비가 3~100의 범위에 있는 형상의 것이 이용된다. 이와 같은 침형상의 ATO를 이용함으로써, 하드코팅층에 소량 함유시켜도, 하드코팅층 표면에 ATO가 가지는 수산기가 효과적으로 작용되기 때문에, 상부층에 형성되는 저굴절률층 중의 실록산계 폴리머와의 밀착성은 양호해지고, 또한 함유량이 적은 것에 기인해서, 상기 하드코팅층의 투과율은 높은 것으로 된다. 따라서, 이 침형상의 ATO와 (b)성분의 금속산화물과의 병용으로, 고투과율, 고경도, 고굴절률을 가지고, 또한 상부층에 형성되는 저굴절률층과의 밀착성이 양호한 고굴절률 하드코팅층을 얻을 수 있다.
상기 침형상의 ATO의 바람직한 형상은, 장축 평균입자지름이 0.1~5.0㎛이고, 평균 애스펙트비가 5~60이며, 보다 바람직한 형상은, 장축 평균입자지름이 0.15~3.5㎛이고, 평균 애스펙트비가 10~40이다. 또, 단축 평균입자지름은, 통상 0.01~0.2㎛정도이다.
이와 같은 침형상의 ATO는, 종래 공지의 방법, 예를 들면 주석성분, 안티몬성분 및 붕소화합물을 함유하는 피소성처리물을 700~1200℃정도의 온도에서 소성처 리하고, 이어서, 이 소성생성물의 가용성 염류를 제거함으로써, 얻을 수 있다.
또한, 상기 침형상의 ATO의 장축 평균입자지름, 단축 평균입자지름 및 평균 애스펙트비는, 이하에 표시하는 방법에 의해 측정한 값이다.
투과형 전자현미경 사진으로부터 임의의 300개의 입자를 추출해서, 장축 및 단축의 치수를 측정하여, 각각의 평균입자지름을 산출하고, 또한 그 값으로부터 장축 평균입자지름/단축 평균입자지름(평균 애스펙트비)을 구한다.
(b)성분인 다른 금속산화물은, 하드코팅층에 고굴절률을 가져오는 금속산화물이 바람직하고, 이와 같은 금속산화물로서는, 예를 들면 산화지르코늄, 안티몬산 아연 및 5산화 안티몬 등을 이용할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종이상을 조합해서 이용해도 된다.
또, 이 (A)층의 고굴절률 하드코팅층은 안티글레어성을 지니는 것이 바람직하다. 안티글레어성은, 고굴절률 하드코팅층에 금속산화물 입자 혹은 유기물 입자 등을 첨가함으로써 부여되지만, 금속산화물 입자를 이용하는 것이 바람직하다. 안티글레어성을 부여하는 금속산화물 입자로서는, 종래 안티글레어성을 부여하기 위한 금속산화물로서 공지되어 있는 것 중에서 임의의 것을 적절히 선택해서 이용할 수 있다. 이와 같은 금속산화물로서는, 예를 들면 평균입경 0.5~10㎛정도의 실리카겔 입자나, 콜로이드형상 실리카 입자의 아민화합물에 의한 응집물로서, 평균입경이 0.5~10㎛정도의 것 등을 들 수 있다. 다만, 이들은 굴절률을 저하시키므로, 고굴절률 하드코팅층의 굴절률에 영향을 그다지 주지 않는 정도로 함유시키는 것이 중요하다.
이 고굴절률 하드코팅층에 있어서의 전체 금속산화물의 함유량은, 얻어지는 광학용 필름의 안티글레어성, 반사방지성, 내찰상성 등을 고려해서 적절히 선정되지만, 통상 50~80중량%, 바람직하게는 60~75중량%의 범위이다. 또한, 상기 (a)성분과 (b)성분과의 중량비는, 하드코팅층의 투과율, 굴절률, 상부층에 형성되는 (B)층의 저굴절률층과의 밀착성 등을 고려하면, 4:1 내지 1:3의 범위가 바람직하고, 또한 3:1 내지 1:1의 범위가 바람직하다.
본 발명에 있어서의 (A)층의 고굴절률 하드코팅층은, 상기의 (a)성분인 침형상의 ATO와, (b)성분인 다른 금속산화물과, 전리방사선에 의한 경화물을 함유하는 것으로서, 예를 들면 전리방사선 경화성 화합물과, 상기의 (a)성분 및 (b)성분과, 소망에 의해 광중합개시제 등을 포함하는 하드코팅층 형성용 도공액을, 기재 필름의 적어도 한 쪽 면에 코팅해서 도포막을 형성시키고, 전리방사선을 조사해서, 상기 도포막을 경화시킴으로써, 형성할 수 있다.
상기의 전리방사선 경화성 화합물로서는, 예를 들면 광중합성 프리폴리머 및/또는 광중합성 모노머를 들 수 있다. 상기 광중합성 프리폴리머에는, 라디칼 중합형과 양이온 중합형이 있으며, 라디칼 중합형의 광중합성 프리폴리머로서는, 예를 들면 폴리에스테르아크릴레이트계, 엑폭시아크릴레이트계, 우레탄아크릴레이트계, 폴리올아크릴레이트계 등을 들 수 있다. 여기서, 폴리에스테르아크릴레이트계 프리폴리머로서는, 예를 들면 다가 카르복시산과 다가 알콜의 축합에 의해서 얻어지는 양말단부에 수산기를 가지는 폴리에스테르올리고머의 수산기를 (메타)아크릴산으로 에스테르화함으로써, 혹은, 다가 카르복시산에 알킬렌옥시드를 부가해서 얻어지는 올리고머의 말단부의 수산기를 (메타)아크릴산으로 에스테르화함으로써 얻을 수 있다. 엑폭시아크릴레이트계 프리폴리머는, 예를 들면, 비교적 저분자량의 비스페놀형 에폭시수지나 노볼락형 에폭시수지의 옥실란 고리에, (메타)아크릴산을 반응하여 에스테르화함으로써 얻을 수 있다. 우레탄아크릴레이트계 프리폴리머는, 예를 들면, 폴리에테르폴리올이나 폴리에스테르폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응에 의해서 얻어지는 폴리우레탄올리고머를, (메타)아크릴산으로 에스테르화함으로써 얻을 수 있다. 또한, 폴리올아크릴레이트계 프리폴리머는, 폴리에테르폴리올의 수산기를 (메타)아크릴산으로 에스테르화함으로써 얻을 수 있다. 이들의 광중합성 프리폴리머는 1종 이용해도 되고, 2종이상을 조합해서 이용해도 된다.
한편, 양이온 중합형의 광중합성 프리폴리머로서는, 엑폭시계 수지가 통상 사용된다. 이 엑폭시계 수지로서는, 예를 들면 비스페놀수지나 노볼락수지 등의 다가 페놀류에 에피클로르히드린 등으로 엑폭시화한 화합물, 곧은사슬형상 올레핀화합물이나 고리형상 올레핀화합물을 과산화물 등으로 산화해서 얻어진 화합물 등을 들 수 있다.
또, 광중합성 모노머로서는, 예를 들면 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트디(메타)아크릴레이트, 히드록시피바린산 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤변성 디시클로펜테닐디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드변성 인산디(메타)아크릴레이트, 알릴화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 이소시아 누레이트디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드변성 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴록시에틸)이소시아누레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤변성 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등의 다관능 아크릴레이트를 들 수 있다. 이들의 광중합성 모노머는 1종 이용해도 되고, 2종이상을 조합해서 이용해도 되며, 또, 상기 광중합성 프리폴리머와 병용해도 된다.
한편, 소망에 의해 이용되는 광중합개시제로서는, 라디칼 중합형의 광중합성 프리폴리머나 광중합성 모노머에 대해서는, 예를 들면 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인-n-부틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 아세트페논, 디메틸아미노아세트페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세트페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세트페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2(히드록시-2-프로플케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-터샤리(tertiary)-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 2,4―디에틸티옥산톤, 벤질디메틸케탈, 아세트페논디메틸케탈, p-디메틸아민벤조산 에스테르 등을 들 수 있다. 또, 양이온 중합형의 광중합성 프리폴리머에 대한 광중합개시제로서는, 예를 들면 방향족 술포늄이온, 방향족 옥소술포늄이온, 방향족 요드늄이온 등의 오늄과, 테트라플루오르보레이트, 헥사플루오르포스페이트, 헥사플루오르안티모네이트, 헥사플루오르아르세네이트 등의 음이온으로 이루어지는 화합물을 들 수 있다. 이들은 1종 이용해도 되고, 2종이상을 조합해서 이용해도 되며, 또, 그 배합량은, 상기 광중합성 프리폴리머 및/또는 광중합성 모노머 100중량부에 대해서, 통상 0.2~10중량부의 범위에서 선택된다.
본 발명에서 이용되는 이 하드코팅층 형성용 도공액은, 필요에 따라서, 적당한 용제 속에, 상기의 전리방사선 경화성 화합물과, (a)성분 및 (b)성분과 소망에 의해 이용되는 상기의 광중합개시제, 나아가서는 각종 첨가제, 예를 들면 산화방지제, 자외선흡수제, 광안정제, 레벨링제, 소포제 등을, 각각 소정의 비율로 첨가하여, 용해 또는 분산시킴으로써, 조제할 수 있다.
이 때 이용하는 용제로서는, 예를 들면 헥산, 헵탄, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소, 염화메틸렌, 염화에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알콜, 아세톤, 메틸에틸케톤, 2-펜탄온, 이소포론 등의 케톤, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸 등의 에스테르, 에틸셀로솔브 등의 셀로솔브계 용제 등을 들 수 있다.
이와 같이 해서 조제된 도공액의 농도, 점도로서는, 코팅 가능한 농도, 점도이면 되고, 특별히 제한되지 않아, 상황에 따라서 적절히 선정할 수 있다.
다음에, 기재 필름의 적어도 한 쪽 면에, 상기 도공액을, 종래 공지의 방법, 예를 들면 바 코팅법, 나이프 코팅법, 롤 코팅법, 블레이드 코팅법, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법 등을 이용하여, 코팅해서 도포막을 형성시키고, 건조한 후, 이것에 전리방사선을 조사해서 상기 도포막을 경화시킴으로써, 고굴절률 하드코팅층이 형성된다.
전리방사선으로서는, 예를 들면 자외선이나 전자선 등을 들 수 있다. 상기 자외선은, 고압수은램프, 퓨전H램프, 크세논램프 등으로 얻어진다. 한편 전자선은, 전자선가속기 등에 의해서 얻어진다. 이 전리방사선 중에는, 특히 자외선이 매우 적합하다. 또한, 전자선을 사용하는 경우는, 중합개시제를 첨가하는 일없이, 경화막을 얻을 수 있다.
본 발명에서는, (A) 고굴절률 하드코팅층의 두께는 2~20㎛의 범위이다. 이 두께가 2㎛미만에서는 얻어지는 광학용 필름의 내찰상성이 충분히 발휘되지 않을 우려가 있고, 또 20㎛를 초과하면 하드코팅층에 균열이 발생되는 경우가 있다. 이 하드코팅층의 바람직한 두께는 3~15㎛의 범위이며, 특히 5~10㎛의 범위가 매우 적합하다.
본 발명의 광학용 필름에서는, 이 (A) 고굴절률 하드코팅층의 굴절률은, 1.60~1.75의 범위이다. 이 굴절률이 1.60미만에서는 반사방지성능이 뛰어나는 광학용 필름을 얻을 수 없다. 또, 상기 굴절률이 1.75를 초과하는 하드코팅층은 형성하기 어렵다.
본 발명의 광학용 필름에서는, 상기 고굴절률 하드코팅층 위에, (B) 저굴절률층이 형성된다.
이 저굴절률층은, 굴절률이 1.30~1.45의 범위에 있으며, 또한, 두께가 40~200㎚의 범위이다. 상기 굴절률이나 두께가 상기 범위를 일탈하면 반사방지성능이 뛰어나는 광학용 필름을 얻기 어렵다.
이 (B)층은, 다공성 실리카와 실록산계 폴리머를 함유하는 층인 것이 바람직하다. 상기 다공성 실리카로서는, 비중이 1.7~1.9, 굴절률이 1.3O~1.36 및 평균입경이 20~100㎚의 범위에 있는 다공성 실리카 미립자가 바람직하게 이용된다. 해당 (B)층 내의 상기 다공성 실리카 미립자의 양으로서는, (B)층의 굴절률이 상기 범위 내이면 되고, 특별히 제한은 없지만, 성막성이나 내찰상성 등의 점에서, 통상 실록산계 폴리머에 대해서, 1~2배 중량의 범위에서 선택된다.
한편, 해당 (B)층에 함유되는 실록산계 폴리머로서는, 예를 들면 무기 실리카계 화합물(폴리규산도 함유함), 폴리오르가노실록산계 화합물, 혹은 이들의 혼합계를 들 수 있다. 상기 무기 실리카계 화합물이나 폴리오르가노실록산계 화합물은 종래 공지의 방법에 따라서 제조할 수 있다.
예를 들면, 일반식 [1]
R1 nSi(OR2)4-n … [1]
[식 중의 R1은 비가수분해성기로서, 알킬기, 치환알킬기(치환기: 할로겐원자, 수산기, 티올기, 에폭시기, (메타)아크릴로일옥시기 등), 알케닐기, 아릴기 또는 아랄킬기, R2는 저급 알킬기이며, n은 0 또는 1~3의 정수이다. R1 및 OR2가 각각 복수 있는 경우, 복수의 R1은 동일해도 차이가 나도 되고, 또 복수의 OR2는 동일해도 차이가 나도 됨]
로 나타내지는 알콕시실란화합물을, 염산이나 황산 등의 무기산, 옥살산이나 아세트산 등의 유기산을 이용해서 부분 또는 완전 가수분해하고, 중축합시키는 방법이 바람직하게 이용된다.
이 경우, n이 O인 화합물, 즉 테트라알콕시실란을 완전 가수분해하면 무기 실리카계의 화합물을 얻을 수 있고, 부분 가수분해하면, 폴리오르가노실록산계 화합물 또는 무기 실리카계 화합물과 폴리오르가노실록산계 화합물과의 혼합계를 얻을 수 있다. 한편, n이 1~3인 화합물에서는, 비가수분해성기를 가지므로, 부분 또는 완전 가수분해에 의해, 폴리오르가노실록산계 화합물을 얻을 수 있다. 이 때, 가수분해를 균일하게 실시하기 위해서, 적당한 유기용매를 이용해도 된다.
상기 일반식 [1]로 나타내지는 알콕시실란화합물의 예로서는, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란, 테트라이소부톡시실란, 테트라-sec-부톡시실란, 테트라-tert-부톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 메틸페닐디메톡시실란, 비닐트 리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 디비닐디메톡시실란, 디비닐디에톡시실란, 트리비닐메톡시실란, 트리비닐에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 되고, 2종이상을 조합해서 이용해도 된다.
또, 이 때, 필요하면, 알루미늄화합물, 예를 들면 염화알루미늄이나 트리알콕시알미늄 등을 적당량 첨가할 수 있다.
또한, 다른 방법으로서, 원료의 규소화합물에 메타규산 나트륨, 오르토규산 나트륨 또는 물유리(규산 나트륨혼합물)를 이용하여, 염산, 황산, 질산 등의 산 또는 염화마그네슘, 황산 칼슘 등의 금속화합물을 작용시켜서, 가수분해처리하는 방법을 이용할 수 있다. 이 가수분해처리에 의해, 유리(遊離)의 규산이 생성되지만, 이 것은 중합하기 쉽고, 원료의 종류에 따라서 다르지만, 사슬형상, 고리형상, 그물코 형상의 것의 혼합물이다. 물유리로부터 얻어진 폴리규산은, 일반식 [2]
(식 중의 m은 중합도를 표시하고, R은 수소원자, 규소 또는 마그네슘이나 알루미늄 등의 금속임)
로 나타내지는 사슬형상 구조의 것이 주체가 된다.
이와 같이 해서, 완전한 무기 실리카계 화합물을 얻을 수 있다. 또한, 무기 실리카계 화합물로서, 실리카겔(SiOxㆍnH2O)도 사용할 수 있다.
해당 (B)층에서는, 상기 다공성 실리카와 실록산계 폴리머와 함께, 필요에 따라서, 실리콘계 블록코폴리머를 함유시킬 수 있다. 이 실록산계 블록코폴리머를 함유시킴으로써, 해당 (B)층에 오염방지성능이 부여되므로, 본 발명의 광학용 필름은 양호한 오염방지성을 지니는 것으로 된다. 상기 실리콘계 블록코폴리머를 함유시키지 않는 경우, 광학용 필름에 오염방지성능이 요구되는 경우에는, 통상 해당 (B)층 위에, 별도의 오염방지층을 형성하는 처치를 강구해야 된다.
상기 실리콘계 블록코폴리머로서는, 예를 들면 폴리오르가노실록산의 적어도 편말단부에 라디칼 중합성 작용기가 결합해서 이루어지는 단량체로부터 얻어진 (공)중합체인 세그먼트 A와, (메타)아크릴산 에스테르 등의 라디칼 중합성 단량체로부터 얻어진 (공)중합체인 세그먼트 B로 이루어지는 A-B형 블록 공중합체를 들 수 있다. 그리고, 상기 세그먼트 A를 형성하는 폴리오르가노실록산의 적어도 편말단부에 결합해서 이루어지는 라디칼 중합성 작용기 및 세그먼트 B를 형성하는 라디칼 중합성 단량체를 적절히 선택함으로써, 얻어지는 A-B형 블록 공중합체에, 유기용제에 대한 용해성이나 수성 매체에 대한 분산성 등의 성질을 부여할 수 있다.
이와 같은 실리콘계 블록코폴리머를 (B)층에 함유시키는 경우에는, (B)층 내의 상기 실리콘계 블록코폴리머의 함유량은, 통상 2~50중량%의 범위에서 선정된다. 이 함유량이 2중량%미만에서는 오염방지성능의 부여 효과가 충분히 발휘되지 않을 우려가 있으며, 한편 50중량%를 초과하면 소망하는 굴절률을 가지는 (B)층을 얻을 수 없는 경우가 있다. 상기 실리콘계 블록코폴리머의 바람직한 함유량은, 5~40중량%이며, 특히 10~30중량%의 범위가 바람직하다.
본 발명에서는, (B)층의 저굴절률층은, 상기의 다공성 실리카와 실록산계 폴 리머 또는 그 전구체와 필요에 따라서 실리콘계 블록코폴리머를 함유하는 도공액을, 종래 공지의 방법, 예를 들면 바 코팅법, 나이프 코팅법, 롤 코팅법, 블레이드 코팅법, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법 등을 이용해서, (A) 고굴절률 하드코팅층 위에 코팅하여, 도포막을 형성시키고, 80~150℃정도의 온도에서 가열 처리함으로써, 형성할 수 있다.
이와 같이 해서 형성된 다공성 실리카와 실록산계 폴리머와 필요에 따라서 실리콘계 블록코폴리머를 함유하는 저굴절률층에서, 상기 실록산계 폴리머가, 실라놀기나 그 이외 친수성기를 가지는 경우에는, 대전방지성능이 부여되고, 얻어지는 광학용 필름에 먼지 등이 부착되기 어려워져서, 바람직하다.
본 발명의 광학용 필름에서는, 상기 (B)층에 실리콘계 블록코폴리머를 함유시키지 않는 경우에는, 소망에 의해, 상기 (B)층 위에 (C) 오염방지 코팅층을 형성할 수 있다. 이 오염방지 코팅층은, 일반적으로 불소계 수지를 함유하는 도공액을, 종래 공지의 방법, 예를 들면 바 코팅법, 나이프 코팅법, 롤 코팅법, 블레이드 코팅법, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법 등을 이용해서, (B) 저굴절률층 위에 코팅하여, 도포막을 형성시키고, 건조 처리함으로써, 형성할 수 있다.
이 오염방지 코팅층의 두께는, 통상 1~10㎚, 바람직하게는 3~8㎚의 범위이다. 상기 오염방지 코팅층을 형성함으로써, 얻어지는 광학용 필름은, 표면의 미끄러짐성이 양호해지는 동시에, 오염되기 어려워진다.
본 발명의 광학용 필름에서는, 기재 필름의 한 쪽 면에 고굴절률 하드코팅층이 형성되어 있는 경우, 상기 하드코팅층과는 반대쪽 면에, 액정표시체 등의 피착 체에 펴붙여지게 하기 위한 점착제층을 형성시킬 수 있다. 이 점착제층을 구성하는 점착제로서는, 광학용도용의 것, 예를 들면 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제, 실리콘계 점착제가 바람직하게 이용된다. 이 점착제층의 두께는, 통상 5~100㎛, 바람직하게는 10~60㎛의 범위이다.
또한, 이 점착제층 위에, 박리필름을 배설할 수 있다. 이 박리필름으로서는, 예를 들면 글라신지, 코트지, 라미네이트지 등의 종이 및 각종 플라스틱필름에, 실리콘수지 등의 박리제를 덧칠한 것 등을 들 수 있다. 이 박리필름의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상 20~150㎛정도이다. 또, 본 발명의 광학용 필름의 전체 광선투과율은 85%이상이 바람직하고, 90%이상이 특히 바람직하다.
<실시예>
다음에, 본 발명을 실시예에 의해, 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은, 이들의 예에 의해서 하등 한정되는 것은 아니다.
또한, 각 예에서 얻어진 광학용 필름의 물성은, 이하에 표시하는 방법에 따라서 측정하였다.
(1) 파장 550㎚에 있어서의 반사율
분광광도계[(주) 시마즈 제작소 제품 「UV-3101PC」]에 의해 파장 550㎚에 있어서의 반사율을 측정하였다.
(2) 전체 광선투과율
닛폰 덴쇼쿠(Nippon Denshoku) 공업(주) 제품 헤이즈메터 「NDH-2000」을 사용해서 측정하였다.
(3) 내찰상성
스틸울(steel wool)#0000을 이용해서, 저굴절률층 표면을 하중 9.8×10-3N/mm2로 5회 반복 마찰 후에 육안 관찰하고, 하기의 판정기준에 의해 평가하였다.
○: 흠이 생기지 않음
×: 흠이 생김
(4) 안티글레어성능(60˚ 광택도)
닛폰 덴쇼쿠 공업(주) 제품 글로스메터를 사용하여, JIS K 7105에 준거해서 60˚ 광택도를 측정하였다.
(5) 오염방지성능(물의 접촉각)
23℃, 상대습도 50%의 환경 하에서, 저굴절률층 표면에 10μl의 순수한 물을 적하하고, 1분 후의 물의 접촉각을, 접촉각계[교와 카이멘 과학(주) 제품「CA-X형」]를 이용해서 측정하였다.
(6) 대전방지성능
광학용 필름을 실내에서 1개월 동안 방치하고, 먼지의 부착 유무를 관찰하여, 하기의 판정기준에 의해 평가하였다.
○: 먼지의 부착 없음
×: 먼지의 부착 있음
(7) 굴절률
(주) 아타고(ATAGO) 제품 압베굴절률계에 의해 측정하였다.
[실시예 1]
(1) 기재 필름으로서 두께 188㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름[토요 보우세키(주) 제품, 상품명 「A4100」]의 역(易)접착코팅면에, 광중합개시제 및 산화지르코늄 함유 자외선 경화형 아크릴계 하드코팅제(전리방사선 경화성 화합물)[제이에스알(JSR)(주) 제품, 상품명 「데소라이트(Desolite) KZ7252C」, 고형분농도 46중량%, 전체 고형분 중의 산화지르코늄 함유율 68중량%] 100중량부와, 광중합개시제 함유 아크릴계 하드코팅제(전리방사선 경화성 화합물)[아라카와 카가쿠(주) 제품, 상품명 「빔세트 575CB」, 고형분농도 100중량%] 46중량부와, 또한 침형상 ATO의 톨루엔 분산체[이시하라 테크노(주) 제품, 상품명 「FSS-10T」, 고형분농도 30중량%, ATO형상; 장축 평균입자지름 0.23㎛, 단축 평균입자지름 0.015㎛, 평균 애스펙트비 약 15] 310중량부를 혼합한 하드코팅층 형성용 도공액을, 완전 경화 후의 두께가 5㎛가 되도록 메이어 바(mayer bar) No.12로 도포하고, 80℃에서 3분간 건조한 후, 이것에 자외선을 광량 50OmJ/㎠로 조사해서 경화시키고, 굴절률 1.66의 고굴절률 하드코팅층을 형성하였다. 얻어진 고굴절률 하드코팅층 내의 전체 금속산화물(산화지르코늄과 ATO)의 함유량은 약 67중량%, ATO와 산화지르코늄의 중량비는 3:1이다.
(2) 실록산계 폴리머(대전방지제) [콜 코트(COL COAT)(주) 제품, 상품명 「콜코트 P」, 고형분농도 2중량%] 100중량부와, 다공성 실리카(비중 1.8~1.9, 굴절률 1.34~1.36, 평균입경 약 50㎚)의 용제분산액[소쿠바이 카세이 공업(주) 제품, 상품명 「ELCOM P-특수품 3」, 고형분농도 10중량%] 30중량부, 실리콘계 블록코폴리머 [니혼 유시(주) 제품, 상품명 「모디퍼 FS720」, 고형분농도 15중량%] 15중량부를 혼합하고, 또한 전체의 고형분농도가 2중량%가 되도록 이소부틸알콜로 희석해서 코팅제를 조제하였다.
다음에, 상기 (1)의 공정에서 형성된 하드코팅층 위에, 메이어 바 No.4로 가열 처리 후의 두께가 100㎚가 되도록 도포하고, 130℃에서 2분간 가열 처리해서, 다공성 실리카와 실리콘계 블록코폴리머와 실록산계 폴리머를 함유하는 굴절률 1.40의 저굴절률층을 형성하였다.
이와 같이 해서 얻어진 광학용 필름의 물성을 표 1에 표시한다.
[실시예 2]
실시예 1의 고굴절률 하드코팅층의 형성에 있어서, 하드코팅층 형성용 도공액의 광개시제 함유 아크릴계 하드코팅제(전리방사선 경화성 화합물)「빔세트 575CB」의 양을 23중량부로 하고, 침형상 ATO의 톨루엔 분산체 「FSS-10T」(전출)의 양을 200중량부로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학용 필름을 제작하였다. 이 광학용 필름의 고굴절률층 내의 전체 금속산화물 함유량은 약 70중량%, ATO와 산화지르코늄의 중량비는, 약 2:1이다.
얻어진 광학용 필름의 물성을 표 1에 표시한다.
[실시예 3]
실시예 1의 고굴절률 하드코팅층의 형성에 있어서, 하드코팅층 형성용 도공액을 광개시제 함유 아크릴계 하드코팅제(전리방사선 경화성 화합물)[다이니치 세이카 공업(주) 제품, 상품명 「세이카 빔 EXF-01L(NS)」, 고형분농도 100중량%] 100중량부와 안티몬산 아연의 분산액[닛산 카가쿠 공업(주) 제품, 상품명 「셀낙스 CX-Z610M-FA」, 고형분농도 60중량%] 100중량부와, 또한 ATO의 톨루엔 분산체 「FSS-10T」(전출) 500중량부를 혼합해서 조제한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학용 필름을 제작하였다. 이 광학용 필름의 고굴절률 하드코팅층 내의 전체 금속산화물 함유량은 약 68중량%, ATO와 안티몬산 아연의 중량비는, 2.5:1이다.
얻어진 광학용 필름의 물성을 표 1에 표시한다.
[실시예 4]
실시예 1의 고굴절률 하드코팅층의 형성에 있어서, 하드코팅층 형성용 도공액에 추가로 개시제 및 실리카겔 함유 아크릴계 하드코팅제(전리방사선 경화성 화합물)[다이니치 세이카 공업(주) 제품, 상품명 「세이카 빔 EXF-O1L(BS)」, 고형분농도 100중량%, 실리카겔 함유량 10중량%, 실리카겔의 평균입경 약 1.5㎛] 25중량부를 첨가한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학용 필름을 제작하였다. 이 광학용 필름의 고굴절률 하드코팅층 내의 전체 금속산화물 함유량은 약 60중량%, ATO와 다른 금속산화물(산화지르코늄과 실리카겔)의 중량비는, 약 2.75:1이다.
얻어진 광학용 필름의 물성을 표 1에 표시한다.
[비교예 1]
실시예 1에서 침형상 ATO의 톨루엔 분산체 「FSS-10T」(전출)을 구형상 ATO(평균입경 100㎚)의 메틸에틸케톤분산액[이시하라 테크노(주) 제품, 상품명 「SN-100P(MEK)」 고형분농도 30중량%]로 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학용 필름을 제작하였다.
얻어진 광학용 필름의 물성을 표 1에 표시한다.
| 고굴절률 하드코팅층 의 굴절률 |
550㎚ 반사율 (%) |
전체 광선투과율 (%) |
스틸울 경도 |
안티글레어성능 [60° 광택도] |
오염방지성능 [물의 접촉각] (도) |
대전 방지 성능 |
|
| 실시예 1 | 1.66 | 1.2 | 94.7 | ○ | 155 | 97 | ○ |
| 실시예 2 | 1.68 | 1.4 | 94.0 | ○ | 157 | 98 | ○ |
| 실시예 3 | 1.65 | 1.7 | 93.8 | ○ | 154 | 97 | ○ |
| 실시예 4 | 1.63 | 1.8 | 93.7 | ○ | 80 | 99 | ○ |
| 비교예 1 | 1.67 | 1.3 | 83.4 | ○ | 155 | 98 | ○ |
본 발명에 의하면, PDP, CRT, LCD 등의 화상표시소자의 표면의 광의 반사를 효과적으로 방지하고, 또한 내찰상성 및 광선투과성이 뛰어날 뿐만 아니라, 층간 밀착성이 양호하며, 또한 제조비용이 낮은 광학용 필름을 제공할 수 있다.
Claims (10)
- 기재 필름의 적어도 한 쪽 면에 직접, (A) (a) 장축 평균입자지름이 0.05~10㎛이며, 또한 평균 애스펙트비가 3~100인 침형상의 안티몬 도프 산화주석과, (b) 다른 적어도 1종의 금속산화물과, (c) 전리방사선에 의한 경화물을 함유하며, 굴절률이 1.60~1.75의 범위에 있는 두께 2~20㎛의 고굴절률 하드코팅층을 적층하고, 또 그 상부면에, (B) 굴절률이 1.30~1.45의 범위에 있는 두께 40~200㎚의 저굴절률층을 순차적으로 적층한 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 1항에 있어서,(A)층에 있어서의 (b)성분의 금속산화물이, 산화지르코늄, 안티몬산 아연 및 5산화안티몬 중에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,(A)층 내의 전체 금속산화물의 함유량이 50~80중량%이며, 또한 (a)성분과 (b)성분의 중량비가 4:1 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,(B)층이, 다공성 실리카와 실록산계 폴리머를 함유하는 층인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 4항에 있어서,(B)층이, 또한 실리콘계 블록코폴리머를 함유하는 층인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 4항에 있어서,(B)층에 있어서의 다공성 실리카가, 비중 1.7~1.9, 굴절률 1.30~1.36 및 평균입경 20~100㎚의 것인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 5항에 있어서,(B)층에 있어서의 다공성 실리카가, 비중 1.7~1.9, 굴절률 1.30~1.36 및 평균입경 20~100㎚의 것인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 5항에 있어서,(B)층 내의 실리콘계 블록코폴리머의 함유량이 2~50중량%인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,(A)층의 하드코팅층이, 평균입경 0.5~10㎛의 실리카겔 입자 또는 평균입경이 0.5~10㎛인 콜로이드 형상 실리카 입자의 아민화합물에 의한 응집물 중 어느 하나를 추가로 함유하는 것에 의해 안티글레어성이 부여된 것인 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
- 제 4항에 있어서,실록산계 폴리머가 친수성기를 가지는 것에 의해, (B)층의 저굴절률층이, 대전방지성능을 지니는 것을 특징으로 하는 광학용 필름.
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