KR101377201B1 - 자외선 차단 기능이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
본 발명은 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.07 내지 0.10 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.16 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가지는 자외선 흡수제 및 아크릴계 수지를 포함하고, 상기 자외선 흡수제의 함량이 아크릴계 수지 100 중량부에 대해 0.3 내지 1.0 중량부인 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
Description
본 발명은 자외선 차단 기능이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적은 함량의 자외선 흡수제를 포함하여도 넓은 파장대역의 자외선을 효과적으로 차단할 수 있는 광학 필름 및 이를 이용한 편광판에 관한 것이다.
현재 액정표시장치와 같은 화상표시장치에서 사용되는 편광판은 일반적으로 폴리비닐 알코올 편광자를 보호하기 위한 보호 필름으로 트리아세틸셀룰로오스 필름(이하, TAC 필름)을 주로 사용하고 있다. 그러나, TAC 필름은 내습열성이 충분하지 않아, 고온 또는 고습 하에서 사용되면 필름 변형에 의해 편광도나 색상 등의 편광판 특성이 저하된다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 최근에는 편광자 보호 필름의 재료로 TAC 필름 대신 내습열성이 우수한 투명한 아크릴계 수지 필름을 사용하는 방안이 제안되었다.
한편, 최근에는 폴리비닐알코올 편광자를 자외선으로부터 보호하기 위해, 보호 필름에 자외선 흡수제를 첨가하는 기술이 제안되고 있다. 태양광 자외선은 320~400㎚의 파장 대역을 UVA 영역, 290~320㎚의 파장 대역을 UVB 영역이라 부르는데, UVA 영역은 오존층에 흡수되지 않고, 강도(Intensity) 또한 높기 때문에 반드시 차단해야 할 필요가 있고, UVB 영역은 대부분이 오존층에 흡수되지만, 파장이 짧은 만큼 에너지가 강하기 때문에 지표에 도달하는 양이 적을지라도 차단해야 할 필요가 있다. 그러나, 현재까지 제안된 자외선 흡수제를 포함하는 보호 필름들의 경우, 자외선 차단 영역이 320~400㎚ 파장대에 국한되어 있다는 문제점이 있다.
또한, 현재까지 제안된 자외선 흡수제를 포함하는 아크릴계 광학 필름의 경우, 유의미한 자외선 차단 효과를 얻기 위해서는 상당한 양의 자외선 흡수제를 첨가하여야 하나, 이와 같이 다량의 자외선 흡수제를 첨가시킬 경우, 아크릴 필름 제조과정에서 압출기에서 높은 온도와 압력을 받아 용융되어 나온 아크릴 수지가 티-다이(T-die)를 지나 캐스팅 롤(Casting Roll)을 거치는 과정에서 갑자기 식을 때 자외선 흡수제가 분해되면서 필름 밖으로 빠져 나와 캐스팅 롤에 묻는 현상인 마이그레이션이 심하였으며, 그 결과 열분해 되는 자외선 흡수제가 필름에도 묻어나게 되어, 필름 외관이 불량해지는 문제점이 있다.
또한, 자외선 흡수제는 분자량 및 유리전이온도가 낮기 때문에, 자외선 흡수제의 함량이 증가하는 경우, 이를 포함하는 아크릴계 필름의 분자량과 유리전이온도가 낮아지게 되어, 내열성이 감소하는 문제점도 있다.
따라서, 적은 함량의 자외선 흡수제를 포함하여도, 상기 320~400㎚ 파장 대역의 자외선(UVA 영역)과 290~320㎚ 파장 대역의 자외선(UVB 영역)을 모두 효과적으로 차단할 수 있는 아크릴계 광학 필름이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적은 함량의 자외선 흡수제를 포함하여도, UVA 영역과 UVB 영역의 자외선을 모두 효과적으로 차단할 수 있는 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.07 내지 0.10 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.16 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가지는 자외선 흡수제 및 아크릴계 수지를 포함하고, 상기 자외선 흡수제의 함량이 아크릴계 수지 100 중량부에 대해 0.3 내지 1.0 중량부인 광학 필름을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 편광자 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 상기 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 광학 필름은 자외선 흡수 성능이 뛰어나고, 두께 50㎛로 환산하여 측정한, 290㎚ 파장에서의 광 투과도 및 380㎚ 파장에서의 광 투과도를 모두 5.5% 이하로 낮출 수 있는 우수한 효과를 가지며, 조성이 단순하고 함량이 적어 열가공 압출과정에서 열분해 되어 손실되는 양이 적다.
또한, 본 발명에 따른 광학 필름에 포함되는 자외선 흡수제는 기존의 자외선 흡수제에 비해 가격이 저렴하므로, 상기 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 화상표시장치의 가격 경쟁력을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 DKSH사의 자외선 흡수제 NST5의 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼이다.
도 2는 Adeka사의 자외선 흡수제 LA F70의 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼이다.
도 3은 BASF사의 자외선 흡수제 Tinuvin 460의 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼이다.
도 4는 DKSH사의 자외선 흡수제 NST5, Adeka사의 자외선 흡수제 LA F70 및 BASF사의 자외선 흡수제 Tinuvin 460의 파장에 따른 흡광 계수를 비교하는 흡수 스펙트럼이다.
도 2는 Adeka사의 자외선 흡수제 LA F70의 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼이다.
도 3은 BASF사의 자외선 흡수제 Tinuvin 460의 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼이다.
도 4는 DKSH사의 자외선 흡수제 NST5, Adeka사의 자외선 흡수제 LA F70 및 BASF사의 자외선 흡수제 Tinuvin 460의 파장에 따른 흡광 계수를 비교하는 흡수 스펙트럼이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 광학 필름은 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.07 내지 0.10 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.16 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가지는 자외선 흡수제 및 아크릴계 수지를 포함하고, 상기 자외선 흡수제의 함량이 아크릴계 수지 100 중량부에 대해 0.3 내지 1.0 중량부인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 자외선 흡수제는, 하기 식 (1) ~ (2)를 이용하여 계산한 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼에 있어서, 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.07 내지 0.10 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.16 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가지며, 보다 바람직하게는, 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.075 내지 0.085 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.125 내지 0.155 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가진다.
식 (1) A = -Log T
식 (2) A = εbc
상기 식 (1) ~ (2)에서, A는 흡광도, T는 투과도, ε는 흡광계수, b는 필름 두께(㎛), c는 자외선 흡수제의 농도(중량부)를 나타내는 것이며, 이때 흡광계수 값은 자외선 흡수제를 필름에 첨가 후 계산하여 획득되는 것으로, 그 단위는 phr-1㎛-1이며, 참고로 흡광도의 단위는 무차원이다(dimensionless).
상기와 같은 경우, 자외선 흡수제가 290 내지 400㎚의 넓은 파장 대역에서도 효과적으로 자외선을 흡수할 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 태양광 자외선은 320 내지 400㎚의 파장 대역을 UVA 영역, 290 내지 320㎚의 파장 대역을 UVB 영역이라 부르는데, UVA 영역은 오존층에 흡수되지 않고, 강도(Intensity) 또한 높기 때문에 반드시 차단해야 할 필요가 있고, UVB 영역은 대부분이 오존층에 흡수되지만, 파장이 짧은 만큼 에너지가 강하기 때문에 지표에 도달하는 양이 적을지라도 차단해야 할 필요가 있다. 상기 자외선 흡수제가 상기 조건들을 만족하는 경우 이러한 UVA 영역 및 UVB 영역의 자외선을 모두 효과적으로 흡수하게 되며, 따라서 자외선이 편광자의 광학 물성에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 자외선 흡수제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 자외선 흡수제이거나, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 자외선 흡수제이거나, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 모두 포함하는 자외선 흡수제인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, R1~R3는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 18 이하의 알킬기를 나타냄)
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, R4~R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 18 이하의 알킬기를 나타냄)
상기 화학식 1에 있어서, R1~R3로 표시되는 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 18 이하의 알킬기로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, 아밀, 이소아밀, 제3아밀, 헥실, 헵틸, 2-메틸헥실, 이소헵틸, 제3헵틸, n-옥틸, 이소옥틸, 제3옥틸, 2-에틸헥실, 노닐, 이소노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 클로로메틸, 디클로로메틸, 트리클로로메틸, 2-히드록시에틸, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 2-메톡시에틸, 2-에톡시에틸, 2-부톡시에틸, 2-메톡시프로필, 3-메톡시프로필 등을 그 예로 들 수 있다.
상기 화학식 2에 있어서, R4~R5로 표시되는 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 18 이하의 알킬기로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, 아밀, 이소아밀, 제3아밀, 헥실, 헵틸, 2-메틸헥실, 이소헵틸, 제3헵틸, n-옥틸, 이소옥틸, 제3옥틸, 2-에틸헥실, 노닐, 이소노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 클로로메틸, 디클로로메틸, 트리클로로메틸, 2-히드록시에틸, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 2-메톡시에틸, 2-에톡시에틸, 2-부톡시에틸, 2-메톡시프로필, 3-메톡시프로필 등을 그 예로 들 수 있다.
한편, 상기 화학식 1의 R1~R3는 각각 독립적으로 치환되지 않은 탄소수 1~6의 알킬기인 것이 보다 바람직하고, 상기 화학식 2의 R4~R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환되지 않은 탄소수 1~6의 알킬기인 것이 보다 바람직하다.
상기 화학식 1에 있어서, R1~R3로 표시되는 치환되지 않은 탄소수 1~6의 알킬기로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, 아밀, 이소아밀, 제3아밀, 헥실 등을 그 예로서 들 수 있다.
상기 화학식 2에 있어서, R4~R5로 표시되는 치환되지 않은 탄소수 1~6의 알킬기로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, 아밀, 이소아밀, 제3아밀, 헥실 등을 그 예로서 들 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 자외선 흡수제는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물 및 화학식 2-1로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
[화학식 1-1]
[화학식 2-1]
또한, 본 발명의 상기 자외선 흡수제의 함량은 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 1.0 중량부인 것이 바람직하다. 자외선 흡수제가 0.3 중량부 미만인 경우에는 충분한 자외선 차단 효과를 가지지 못하며, 자외선 흡수제가 1.0 중량부를 초과하는 경우에는, 아크릴 필름 제조과정에서 압출기에서 높은 온도와 압력을 받아 용융되어 나온 아크릴 수지가 티-다이(T-die)를 지나 캐스팅 롤(Casting Roll)을 거치는 과정에서 갑자기 식을 때 자외선 흡수제가 분해되면서 필름 밖으로 빠져 나와 캐스팅 롤에 묻는 현상인 마이그레이션이 심해지게 되고, 이러한 마이그레이션이 심해지는 경우 열분해 되는 자외선 흡수제가 필름에도 묻어나게 되어, 결국 필름 외관이 불량해지기 때문이다.
또한, 본 발명의 상기 자외선 흡수제는 가공성 및 생산성 측면을 고려할 때, 분자량이 400 내지 600g/mol인 것이 바람직하며, 500 내지 600g/mol인 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 있어서 상기 아크릴계 수지는 아크릴레이트계 단위 및/또는 메타크릴레이트계 단위를 포함하는 수지를 주 성분으로 하는 것으로, 아크릴레이트계 단위 또는 메타크릴레이트계 단위로 이루어진 호모폴리머 수지뿐 아니라 아크릴레이트계 단위 및/또는 메타크릴레이트계 단위 이외에 다른 단량체 단위가 공중합된 공중합체 수지 및 상기와 같은 아크릴계 수지에 다른 수지가 블랜드된 블랜드 수지도 포함하는 개념이다.
본 발명에서 사용가능한 상기 아크릴계 수지는 예를 들어, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지이거나, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위, 스티렌계 단위 및 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로 고리 단위를 포함하는 공중합체 수지이거나, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위, 스티렌계 단위, 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로 고리 단위 및 비닐 시아나이드 단위를 포함하는 공중합체 수지일 수 있다. 또한, 상기와 같은 공중합체 수지 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 블랜드 수지일 수 있다.
또는 상기 아크릴계 수지는 방향족 고리를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지일 수 있다. 방향족 고리를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지로서는 한국공개특허 10-2009-0115040에 기재된 (a) 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 유닛; (b) 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족 부를 갖는 방향족계 유닛; 및(c) 1종 이상의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 유닛을 포함하는 수지 조성물을 들 수 있다. 상기 (a) 내지 (c) 유닛들은 각각 별도의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있고, 상기 (a) 내지 (c) 유닛들 중 2 이상의 유닛이 하나의 공중합체 형태로 수지 조성물에 포함될 수도 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 광학 필름은 상기 자외선 흡수제를 아크릴 수지에 혼합하여 제조된 수지 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 광학 필름은 상기 자외선 흡수제가 혼합된 아크릴 수지를 용액 캐스터법이나 압출법과 같은 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법에 따라 필름 형태로 제조함으로써 제조될 수 있다. 경제적인 면을 고려할 때 압출법을 사용하는 것이 더 바람직하다. 경우에 따라 필름 제조 공정 시에, 필름의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 개량제와 같은 첨가제를 추가로 첨가할 수 있으며, 일축 또는 이축 연신 단계가 추가로 수행될 수 있다.
연신 공정은 종 방향(MD) 연신, 횡 방향(TD) 연신을 각각 수행할 수도 있고, 모두 수행할 수도 있다. 또한, 종 방향 연신과 횡 방향 연신을 모두 수행하는 경우에, 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후에 다른 방향으로 연신할 수도 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수도 있다. 또한, 상기 연신은 한 단계로 수행될 수도 있고, 다단계에 걸쳐 이루어질 수도 있다. 종 방향 연신의 경우, 롤 사이의 속도 차에 의한 연신을 수행할 수 있으며, 횡 방향 연신의 경우 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통상 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신 시에 생기는 보잉(Bowing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다 단계로 수행할 경우에도 보잉 억제 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 연신은, (Tg-20)℃~(Tg+30)℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위는 수지 조성물의 저장 탄성율이 저하되기 시작하고, 이에 따라 손실 탄성율이 저장 탄성율보다 커지게 되는 온도부터, 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실되는 온도까지의 영역을 가리키는 것이다. 또는, 상기 연신 공정시의 온도는 수지 조성물의 유리전이온도일 수 있다. 수지 조성물의 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다.
연신 속도는 소형 연신기(universal testing machine, Zwick Z010)의 경우는 1 내지 100m/min의 범위 내에서, 그리고 파일로트 연신 장비의 경우는 0.1 내지 2m/min의 범위 내에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하며, 연신 배율은 5 내지 300% 정도인 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 광학 필름은, 두께 50㎛로 환산하여 측정한, 290㎚ 파장에서의 광 투과도 및 380㎚ 파장에서의 광 투과도가 5.5% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 가시 광선 영역에서의 광 투과도는 92%이상인 것이 바람직하다. 290㎚ 파장에서의 광 투과도 및 380㎚ 파장에서의 광 투과도가 모두 5.5% 이하인 경우 UVA 영역 및 UVB 영역의 자외선을 효과적으로 차단할 수 있으며, 가시 광선 영역에서의 광 투과도가 92%이상인 경우에 필름의 투명성 및 색상이 우수하기 때문이다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 광학 필름은 두께가 5 내지 80㎛인 것이 바람직하며, 5 내지 50㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 식 (1) ~ (2)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 두께와 관련한 b 값이 커질수록 흡광도가 증가하므로 필름의 두께가 두꺼울수록 흡광도가 증가하나, 박형화를 추구하는 현대 산업의 특성상 두께가 너무 두꺼워지는 것은 바람직하지 않다. 한편, 두께가 얇으면 자외선 차단 효과가 떨어지기 때문에 자외선 흡수제의 함량을 늘려야 하는데, 이 경우 비용 상승 등 이에 수반된 여러 문제가 생실 수 있다. 따라서, 적절한 두께 범위를 가지면서 경제적인 함량의 자외선 흡수제를 사용하여 효율적으로 자외선을 흡수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광학 필름은 편광자의 일면 또는 양면에 부착되어 편광판 보호 필름으로 유용하게 사용될 수 있다. 이때 편광자와 본 발명의 광학 필름의 부착은 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 필름 또는 편광자의 표면에 접착제를 코팅한 후, 보호 필름과 편광자를 합지 롤로 가열 합지하거나, 상온 압착하여 합지하는 방법에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 접착제로는 당해 기술 분야에서 사용되는 접착제들, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 필름은 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이, 전계발광장치와 같은 다양한 화상표시장치에 적용될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
자외선 흡수제
실험을 위해 시판되는 다양한 종류의 자외선 흡수제들의 성분 및 파장에 따른 흡광 계수를 측정하였다. 이때, 각 자외선 흡수제들의 흡광 계수는 하기의 식 (1) ~ (2)를 이용하여 계산하였으며, 측정 결과는 하기 도 1 ~ 도 4에 나타내었다.
식 (1) A = -Log T
식 (2) A = εbc
상기 식 (1) ~ (2)에서, A는 흡광도, T는 투과도, ε는 흡광 계수, b는 필름 두께(㎛), c는 자외선 흡수제의 농도(중량부)를 나타내는 것이며, 이 때 흡광 계수 값은 자외선 흡수제를 필름에 첨가 후 계산하여 획득되는 것으로, 그 단위는 phr-1㎛-1이며, 참고로 흡광도의 단위는 무차원이다(dimensionless).
하기 도 1 ~ 도 4에서 볼 수 있듯이, ⅰ)NST5는 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.073 내지 0.074 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.130 내지 0.131 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가지는 것으로 나타났으며, ⅱ)LA F70은 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.094 내지 0.095 phr-1㎛-1인 하나의 피크를 가지는 것으로 나타났으며, ⅲ)Tinuvin 460은 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.060 내지 0.061 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.103 내지 0.104 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가지는 것으로 나타났다.
또한, 각각의 자외선 흡수제들은 하기 표 1에 도시된 바와 같은 화합물들을 주성분으로 포함한다. 이 중 DKSH사 NST5의 경우, 화합물 a와 화합물 b를 모두 포함한다.
| 상품명 | 구분 | 구조식 |
| DKSH사 NST5 |
화합물 a |
 |
| 화합물 b |
 |
|
| Adeka사 LA F70 |
화합물 c |
 |
| BASF사 Tinuvin 460 |
화합물 d |
 |
실시예
1
유리전이온도가 120℃인 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α메틸-스티렌) 100 중량부에 스위스 DKSH사의 NST5 0.5 중량부를 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α메틸- 스티렌) 수지는 NMR 분석 결과 N-시클로헥실마레이미드의 함량이 6.0 중량%, α메틸-스티렌의 함량은 2.0 중량%였다.
위에서 제조한 원료 펠렛을 진공 건조하고 250℃에서 압출기로 용융한 뒤, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 160㎛의 필름을 제조하였다.
이 필름을 실험용 필름 연신 장비를 사용하여 130~135℃에서 MD 및 TD 방향으로 각각 2배의 비율로 연신하여 50㎛ 두께의 이축 연신 필름을 제조하였다.
실시예
2
자외선 흡수제로 스위스 DKSH사의 NST5 0.7 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
실시예
3
자외선 흡수제로 스위스 DKSH사의 NST5 1.0 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
1
자외선 흡수제로 스위스 DKSH사의 NST5 2.5 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
2
자외선 흡수제로 스위스 DKSH사의 NST5 4.0 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
3
자외선 흡수제로 BASF사의 Tinuvin460 0.5 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
4
자외선 흡수제로 BASF사의 Tinuvin460 0.7 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
5
자외선 흡수제로 BASF사의 Tinuvin460 1.0 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
6
자외선 흡수제로 BASF사의 Tinuvin460 2.5 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
7
자외선 흡수제로 BASF사의 Tinuvin460 4.0 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
8
자외선 흡수제로 Adeka사의 LA F70 0.5 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
9
자외선 흡수제로 Adeka사의 LA F70 0.7 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
10
자외선 흡수제로 Adeka사의 LA F70 1.0 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
11
자외선 흡수제로 Adeka사의 LA F70 2.5 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
비교예
12
자외선 흡수제로 Adeka사의 LA F70 4.0 중량부를 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 아크릴계 광학 필름을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 12의 광학 필름의 광 투과도 및 마이그레이션 발생 정도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 측정 방법은 하기와 같다.
1. 광 투과도: Hitachi사의 U-3310 spectrometer로 광 투과도를 측정하였다.
2. 마이그레이션 발생 정도: 각 실시예에 기재한 아크릴 수지와 자외선 흡수제의 종류와 함량대로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 이 원료 펠렛을 동일한 압출기에서 290℃의 고운에서 필름으로 압출하여 5시간 동안 캐스팅 롤이 오염되는 정도를 육안으로 관찰하여 상 중 하로 표기하였다. '상'은 가장 마이그레이션이 적은 상태이고, '하'는 가장 심한 상태이다.
| 자외선 흡수제 | 함량(중량부) | 광 투과도(%T) | 마이그레이션 | |||
| %T_290㎚ | %T_320㎚ | %T_380㎚ | ||||
| 실시예 1 | NST5 | 0.5 | 5.3 | 1.8 | 4.6 | 상 |
| 실시예 2 | 0.7 | 1.8 | 0.4 | 1.4 | 상 | |
| 실시예 3 | 1.0 | 0.3 | 0.0 | 0.2 | 상 | |
| 비교예 1 | 2.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 중 | |
| 비교예 2 | 4.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 하 | |
| 비교예 3 | Tinuvin 460 | 0.5 | 4.9 | 2.7 | 39.0 | 상 |
| 비교예 4 | 0.7 | 1.6 | 0.7 | 27.9 | 상 | |
| 비교예 5 | 1.0 | 0.3 | 0.1 | 16.8 | 중 | |
| 비교예 6 | 2.5 | 0.0 | 0.0 | 1.4 | 하 | |
| 비교예 7 | 4.0 | 0.0 | 0.0 | 0.1 | 하 | |
| 비교예 8 | LA F70 | 0.5 | 25.5 | 1.0 | 9.3 | 상 |
| 비교예 9 | 0.7 | 15.9 | 0.2 | 3.8 | 상 | |
| 비교예 10 | 1.0 | 7.8 | 0.0 | 1.0 | 상 | |
| 비교예 11 | 2.5 | 0.2 | 0.0 | 0.0 | 중 | |
| 비교예 12 | 4.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 하 | |
상기 표 2의 광 투과도(%T)는 필름의 광 투과도를 나타낸 것으로, 전체 광 투과도를 100으로 설정하는 경우 그 중 빛의 투과량 %로 나타낸 것으로, 실시예 1 ~ 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 광학 필름은 자외선 흡수제의 적은 함량으로도 290㎚, 320㎚ 및 380㎚ 파장 영역에서의 광 투과도가 모두 5.5% 이하로써, UVA 및 UVB 영역 모두에서의 광 투과도를 모두 효과적으로 낮출 수 있는 우수한 효과를 가진다는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 1 ~ 2를 통하여 자외선 흡수제의 함량이 1.0을 초과하는 경우 마이그레이션이 발생하는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 3 ~ 12를 통하여 본 발명에 해당하지 않는 광학 필름의 경우 290㎚ 영역에서의 광 투과도가 5.5% 보다 높거나 380㎚ 영역에서의 광 투과도가 5.5% 보다 높아, UVA 및 UVB 영역 모두에서의 광 투과도를 모두 효과적으로 낮추지 못하고 있으며, 또한 자외선 흡수제를 많이 첨가하여 광 투과도를 모두 낮추는 경우에는 마이그레이션이 발생한다는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
Claims (11)
- 분자량이 400 내지 600 g/mol이며, 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.07 내지 0.10 phr-1㎛-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.16 phr-1㎛-1인 제 2 피크를 가지는 자외선 흡수제; 및
아크릴계 수지를 포함하고,
상기 자외선 흡수제의 함량이 아크릴계 수지 100 중량부에 대해 0.3 내지 1.0 중량부이며,
상기 자외선 흡수제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 것인 광학 필름.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, R1~R3는 각각 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 이하의 알킬기를 나타냄)
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, R4~R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 이하의 알킬기를 나타냄)
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 화학식 1의 R1~R3는 각각 독립적으로 치환되지 않은 탄소수 1~6의 알킬기이고, 상기 화학식 2의 R4~R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환되지 않은 탄소수 1~6의 알킬기인 광학 필름.
- 제 1 항에 있어서,
상기 자외선 흡수제는 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물 및 화학식 2-1로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 화합물을 포함하는 것인 광학 필름.
[화학식 1-1]
[화학식 2-1]
- 제 1 항에 있어서,
상기 광학 필름은 두께 50㎛로 환산하여 측정한, 290㎚ 파장에서의 광 투과도 및 380㎚ 파장에서의 광 투과도가 5.5% 이하인 광학 필름.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광학 필름은 가시광선영역에서의 광 투과도가 92% 이상인 광학 필름.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광학 필름의 두께는 5㎛ 내지 80㎛인 광학 필름.
- 제 1 항에 있어서,
상기 아크릴계 수지는 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지인 광학 필름.
- 삭제
- 편광자; 및
상기 편광자의 일면 또는 양면에 청구항 1항 및 3항 내지 8항 중 어느 한 항의 광학 필름을 포함하는 편광판.
- 제 10 항의 편광판을 포함하는 화상표시장치.
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