KR102056513B1 - 접착력 및 내구성이 우수한 광학 필름, 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 투명필름 및 상기 투명필름의 적어도 일면에 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄계 수지를 포함하며, 상기 폴리에스테르계 수지 및 상기 폴리우레탄계 수지의 최소 필름 형성 온도 차이가 40 내지 100℃인 조성물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
Description
본 명세서는 접착력 및 내구성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
편광판은 통상 이색성 염료 또는 요오드로 염색된 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, 이하 'PVA'라 함)계 수지로 이루어진 편광자의 일면 또는 양면에 접착제를 이용하여 보호필름을 적층한 구조로 사용되어 왔다. 종래에는 편광판 보호 필름으로 트리아세틸셀룰로오스(TAC, triacetyl cellulose)계 필름이 주로 사용되어 왔으나, 이러한 TAC 필름의 경우 고온, 고습 환경에서 쉽게 변형된다는 문제점이 있었다. 따라서, 최근에는 TAC 필름을 대체할 수 있는 다양한 재질의 보호 필름들이 개발되고 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer) 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 방안이 제안되었다.
그러나, 점점 다양한 편광판 모델이 개발되면서 그 안에 들어가는 광학 필름이 다양한 편광판 모델에 적용될 필요성이 커지는 반면에, 상기 필름들의 경우 필름 표면이 비극성 특성을 갖기 때문에, 종래에 편광자와 보호 필름 부착을 위해 사용하였던 수계 접착제를 사용할 경우 접착력이 충분히 확보되지 않는다는 문제가 있다. 또한, 상기 수계 접착제로서 주로 사용되는 폴리비닐알코올계 접착제는, 주성분인 폴리비닐알코올계 수지가 수용성 고분자이기 때문에, 가습 조건하에서는, 편광자와 보호 필름과의 계면에서 박리가 발생되는 경우가 종종 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 비수계 접착제를 이용하는 방안이 제안되었으나, 표면 마찰력이 높고 유기 용제에 대한 저항성이 나빠 접착층 코팅이 어렵고, 유기 용제를 포함하는 접착제를 사용할 경우, 필름 표면이 손상되는 등의 문제가 발생한다.
또한, 광학 필름은 편광판으로 제작된 후에 여러 공정을 거치면서도 그 특성이 변하지 않는 것이 중요하기 때문에 고온, 고습, 내수 등의 내구성도 중요시 된다. 따라서, 편광자와의 접착력뿐만 아니라 내구성도 뛰어난 광학 필름의 개발이 요구되고 있다.
본 명세서는 접착력 및 내구성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 투명필름; 및 상기 투명필름의 적어도 일면에 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄계 수지를 포함하며, 상기 폴리에스테르계 수지 및 상기 폴리우레탄계 수지의 최소 필름 형성 온도 차이가 40 내지 110℃인 조성물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는, 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 본 명세서에 따른 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 광학 필름은, 접착제의 종류, 즉 수계 건조형이나 자외선 경화형 등의 종류에 관계없이 다양한 접착제와의 접착력이 우수하며, 고온 및 고습의 편광판 내구성 테스트 이후에도 접착력 및 내구성이 우수하여 편광자와의 접착이 용이하다.
이하, 본 명세서의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 명세서의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 본 명세서의 광학 필름은 투명필름 및 상기 투명필름의 적어도 일면에 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄계 수지를 포함하며, 상기 폴리에스테르계 수지 및 상기 폴리우레탄계 수지의 최소 필름 형성 온도 차이가 40 내지 110℃인 조성물을 이용하여 형성될 수 있다.
최소 필름 형성 온도는 코팅액, 분산액, 접착제, 페인트 등이 얇은 필름의 기재 표면에 발라졌을 때 균일하게 합쳐지는 최소 온도를 말한다. 즉, 최소 필름 형성 온도 이상에서는 내부에 빈 공간이 없는 투명한 필름 혹은 코팅이 형성될 수 있다. 최소 필름 형성 온도가 되지 않으면, 불투명하고 금이 있거나, 분말상이 필름 혹은 코팅 표면에 형성될 수 있다.
최소 필름 형성 온도는 최소 필름 형성 온도 측정기로 측정하게 되며, 구체적으로는, 온도 구배를 가지고 있는 평평한 판에 코팅액을 도포하여 코팅층 혹은 필름을 형성한 후, 투명한 필름이 형성된 온도를 확인하는 방식으로 측정할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 조성물은 전체 100 중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르계 수지 70 내지 95중량부 및 상기 폴리우레탄계 수지 5 내지 30중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리에스테르계 수지 및 상기 폴리우레탄계 수지의 최소 필름 형성 온도는 각각 80 내지 110℃ 및 0 내지 40℃일 수 있다.
본 명세서에서, 상기 폴리에스테르계 수지는 주쇄에 카르복시산과 알코올의 반응에 의해 형성되는 에스테르기를 포함하는 수지를 의미하는 것으로, 바람직하게는 수분산성 폴리에스테르 수지일 수 있으며, 더 바람직하게는, 다염기산(polybasic acid)과 폴리올(polyol)의 반응에 의해 형성되는 폴리에스테르 글리콜을 포함한다.
이때, 상기 다염기산 성분으로는, 예를 들어 오쏘(ortho)-프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복시산, 2,5-나프탈렌디카르복시산, 2,6-나프탈렌디카르복시산, 비페닐디카르복시산, 테트라히드로프탈산 등의 방향족 디카르복시산; 옥살산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라인산, 세바스산, 리놀레산, 말레산, 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 지방족 디카르복시산; 헥사히드로프탈산, 테트라히드로프탈산, 1,3-시클로헥산디카르복시산, 1,4-시클로헥산디카르복시산 등의 지환식 디카르복시산; 또는 이들의 산 무수물, 알킬 에스테르, 산 할라이드 등의 반응성 유도체 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이 중에서도 테레프탈산, 이소프탈산, 숙신산 등이 특히 바람직하다. 또한, 술폰산염으로 치환된 이소프탈산을 염기산으로 사용할 경우, 수분산성 측면에서 특히 바람직하다.
상기 폴리올은 분자 중에 히드록시기를 2개 이상 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 폴리올로는, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판온디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 4,4'-디히드록시페닐프로판, 4,4'-디히드록시메틸메탄, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 디프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디올, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 글리세린, 1,1,1-트리메틸올프로판, 1,2,5-헥사트리올, 펜타에리트리올, 글루코오스, 수크로오스, 및 소르비톨로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 폴리올로서 카르복시기를 함유한 디메틸올알칸산, 디메틸올아세트산, 디메틸올프로피온산, 디메틸롤부틸산으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하는 경우, 수분산성 측면에서 특히 바람직하다.
상기 폴리에스테르 글리콜은 다염기산과 폴리올을 2.5:1 내지 1:2.5 의 몰비, 바람직하게는 2.3:1 내지 1:2.3 의 몰비, 더 바람직하게는, 2:1 내지 1:2의 몰비로 반응시켜 형성되는 것이 바람직하다. 다염기산과 폴리올의 반응 몰비를 벗어나는 경우, 미반응 단량체에 의해 냄새가 발생하거나, 코팅 불량을 유발할 수 있기 때문이다.
상기 폴리에스테르 수지의 제조 방법은 당해 기술 분야로 잘 알려져 있는, 예를 들면, 다염기산과 폴리올의 에스테르화반응 후, 중축합하는 방법 또는 다염기산 무수물과 폴리올의 에스테르화반응 후, 축중합 하는 방법 등에 의해 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 방법들은 (1) 폴리에스테르의 중합을 위한 중합원료를 혼합하여 원료혼합물을 수득하는 원료혼합단계, (2) 상기 원료혼합물을 에스테르화시키는 에스테르화반응단계 및 (3) 에스테르화된 원료혼합물을 중축합시켜 폴리에스테르를 수득하는 중축합단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기와 같은 방법을 통해 제조되는 본 명세서의 폴리에스테르계 수지는 하기 [화학식 1]로 표시되는 반복 단위를 포함한다;
[화학식 1]
상기 [화학식 1]에서, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C 1~20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5~20 시클로알킬기이고, R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 적어도 하나는 카르복시기, 히드록시기, 또는 술폰산염기이며, 각각 독립적으로, 수소, 카르복시기, 히드록시기, 술폰산염기, 치환 또는 비치환된 C1~20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5~20 시클로알킬기이다. 이 때, R3 또는 R4가 카르복시기 또는 술폰산염기인 것이 특히 바람직하다.
보다 바람직하게는, 본 명세서에서 사용되는 상기 폴리에스테르 수지는 하기 [화학식 2]으로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
상기 [화학식 2]에서, 상기 R, R' 및 R''은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C 1~20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5~20 시클로알킬기이다.
한편, 상기 폴리에스테르 수지는, 본 명세서의 물성을 해하지 않는 범위에서 상기 성분들 이외에 추가적인 성분들이 더 포함될 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 주쇄에 이소시아네이트와 폴리올(polyol)의 반응에 의해 형성된 우레탄 반복 단위를 포함하는 수지를 의미하는 것으로, 이때, 상기 이소시아네이트는 2 이상의 NCO기를 갖는 화합물이며, 상기 폴리올(polyol)은 2 이상의 수산기를 포함하는 화합물로서, 예를 들면, 폴리에스테르계 폴리올, 폴리카보네이트계 폴리올, 폴리에테르 폴리올 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 이소시아네이트의 예로는, 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 톨리딘 디이소시아네이트(TODI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 이소프론디이소시아네이트(IPDI), p-페닐렌 디이소시아네이트, 트랜스시클로헥산, 1,4-디이소시아네이트, 및 자이렌디이소시아네이트(XDI) 등이 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이들은 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르계 폴리올은 다염기산 성분과 폴리올 성분을 반응시킴으로써 얻을 수 있으며, 이때, 상기 다염기산 성분의 예로는, 오쏘(ortho)-프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복시산, 2,5-나프탈렌디카르복시산, 2,6-나프탈렌디카르복시산, 비페닐디카르복시산, 테트라히드로프탈산 등의 방향족 디카르복시산; 옥살산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라인산, 세바스산, 리놀레산, 말레산, 푸마르산, 메사콘산, 이타콘산 등의 지방족 디카르복시산; 헥사히드로프탈산, 테트라히드로프탈산, 1,3-시클로헥산디카르복시산, 1,4-시클로헥산디카르복시산 등의 지환식 디카르복시산; 또는 이들의 산 무수물, 알킬에스테르, 산 할라이드 등의 반응성 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합할 수 있다.
또한, 상기 폴리카보네이트계 폴리올은 카보네이트기를 갖는 화합물과 폴리올 성분을 반응시켜 얻을 수 있으며, 이때. 상기 카보네이트기를 갖는 화합물의 예로는, 디페닐카보네이트, 디알킬카보네이트, 알킬렌 카보네이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 폴리에테르 폴리올은 폴리올 성분에 알킬렌옥사이드를 개환 중합하여 부가시킴으로써 얻을 수 있다.
상기 폴리올 성분은 분자 중에 히드록시기를 2 이상 갖는 것이면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들면, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판온디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네올펜틸글리콜, 펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 4,4'-디히드록시페닐프로판, 4,4'-디히드록시메틸메탄, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 디프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디올, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 글리세린, 1,1,1-트리메틸올프로판, 1,2,5-헥사트리올, 펜타에리트리올, 글루코오스, 수크로오스, 및 소르비톨로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이 중에서도 특히, 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다.
한편, 상기 폴리우레탄계 수지는 본 명세서의 물성을 해하지 않는 범위에서 상기 성분들에 다른 폴리올이나 사슬 연장제를 더 포함할 수 있다.
상기의 다른 폴리올은, 예를 들면, 소르비톨, 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등의 수산기 수가 3개 이상인 폴리올 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다른 사슬 연장제는, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 펜탄디올, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 폴리우레탄계 수지는, 필요에 따라, 중화제를 더 포함할 수 있다. 중화제를 포함할 경우, 수중에 있어서의 우레탄 수지의 안정성이 향상된다. 상기 중화제는, 예를 들면, 암모니아 N-메틸모르폴린, 트리에틸아민, 디메틸에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리에탄올알킨, 모르폴린, 트리프로필아민, 에탄올 아민, 트리이소프로판올아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지의 제조는 상기 이소시아네이트에 대하여 불활성이고 물에 대해 상용성을 갖는 유기 용제에서 수행되는 것이 바람직하다. 당해 유기 용제로는 아세트산에틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용제, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용제, 디옥산 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용제로 이루어진 군으로 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 명세서의 상기 폴리우레탄계 수지는 당해 기술 분야에 잘 알려진 원샷법 및 다단법 등을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 원샷법은 상기 각 성분을 한번에 반응시키는 방법이며, 다단법은 상기 각 성분을 단계적으로 반응시키는 방법이다. 또한, 상기 폴리우레탄계 수지의 제조 시에 우레탄 반응 촉매를 더 포함할 수 있다.
한편, 이로써 제한되는 것은 아니나, 분산성과 투명도의 관점에서, 상기 폴리우레탄 수지는 폴리카보네이트계 폴리올을 반응물로 사용하는 카보네이트계 폴리우레탄 수지 또는 폴리에스테르계 폴리올을 반응물로 사용하는 에스테르계 폴리우레탄 수지인 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 폴리우레탄계 수지의 중량 평균분자량은 1만 내지 100만인 것이 바람직하다. 폴리우레탄계 수지의 중량평균분자량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 충분한 접착력을 구현할 수 있고, 수분산성이 우수한 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리우레탄계 수지는 카르복시기, 히드록시기, 술폰산염기, 및 3급 아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리우레탄계 수지에 상기 작용기들이 포함될 경우, 접착층에 대한 접착력 및 수분산성이 크게 향상되기 때문이다. 한편, 상기와 같은 작용기를 포함하는 폴리우레탄계 수지는, 폴리올 및/또는 이소시아네이트로 상기 작용기들을 포함하는 화합물을 사용하거나, 폴리올과 이소시아네이트 반응 시에 상기 작용기들을 포함하는 사슬 연장제를 첨가하는 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 카르복시기 또는 3급 아민기를 포함하는 폴리우레탄계 수지는 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트에 반응시에 유리 카르복시기 또는 유리 아민기를 갖는 사슬 연장제를 첨가하여 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이때, 상기 유리 카르복시기를 갖는 사슬 연장제로는, 예를 들면, 디히드록시 카르복시산, 디히드록시 숙신산 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 디히드록시 카르복시산으로는, 예를 들면 디메틸올아세트산, 디메틸올부탄산, 디메틸올프로피온산, 디메틸올부틸산, 디메틸올펜탄산 등의 디메틸올알칸산을 포함하는 디알킬올알칸산로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 유리 아민기를 갖는 사슬 연장제로는, 예를 들면, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 1,4-부탄디아민, 아미노에틸에칸올아민 등의 지방족 디아민; 이소포론디아민, 4,4'-디시클로헥실메탄디아민 등의 지환족 디아민; 자일릴렌디아민, 톨릴렌디아민 등의 방향족 디아민 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 폴리우레탄 수지는, 본 명세서의 물성을 해하지 않는범위에서 상기 성분들 이외에 추가적인 성분들이 더 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 조성물은 수분산성 미립자 및 수성 가교제를 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수분산성 미립자는 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 및 안티몬계 미립자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 따른 조성물에 있어서, 상기 수분산성 미립자는 실리카인 것이 바람직하다. 실리카는 블로킹 억제능이 더욱 우수하고, 또한 투명성이 우수하여, 헤이즈를 거의 발생시키지 않고, 착색도 없으므로, 편광판의 광학 특성에 미치는 영향이 보다 작기 때문이다. 또한, 콜로이달 실리카는 조성물에 대한 분산성 및 분산 안정성이 양호하므로, 코팅층 형성시의 작업성도 보다 우수하다.
한편, 상기 수분산성 미립자는 평균 직경(평균 1차 입자 직경)이 50nm 내지 500nm 정도인 것이 바람직하다. 수분산성 미립자의 평균 직경이 50nm 보다 작을 때는 표면 에너지가 높아지므로, 코팅 조성물 내에서 수분산성 입자의 응집 및 침전이 일어나 용액의 안정성이 저해될 수 있고, 평균 직경이 500nm 보다 큰 경우에는 수분산성 입자가 코팅 조성물 내에서 분산이 고르게 일어나지 않고, 입자가 뭉치면서 가시광선(400nm-800nm) 파장보다 크기가 커져서 400nm 이상의 빛을 산란하여 헤이즈가 상승하게 된다. 따라서, 상기와 같은 범위의 평균 직경을 갖는 미립자를 이용함으로써, 코팅층 표면에 적절히 요철을 형성하여, 특히 아크릴계 필름과 코팅층의 접촉면, 코팅층끼리의 접촉면 등에 있어서의 마찰력을 효과적으로 저감시킨다. 그 결과, 블로킹 억제능력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 조성물은 수계이므로, 바람직하게 상기 미립자는 수분산체로 배합된다. 구체적으로, 미립자로서 실리카를 채용하는 경우, 바람직하게는 콜로이달 실리카로서 배합된다. 콜로이달 실리카로서는 당해 기술 분야에서 시판되는 제품을 그대로 이용할 수 있으며, 예를 들면 닛산 화학 공업(주) 제조의 스노우텍스 시리즈, 에어프로덕트의 AEROSIL 시리즈, 일본촉매의 epostar 시리즈 및 soliostar RA 시리즈, Ranco의 LSH 시리즈 등을 사용할 수 있다.
상기 수분산성 미립자의 함량은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 30 중량부이고, 0.01 중량부 내지 20 중량부인 것이 바람직하며, 0.01 중량부 내지 10 중량부인 것이 보다 바람직하다. 수분산성 미립자의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 권취시 필름간 슬립이 잘 되고, 안티블로킹성이 향상되어 권취성도 좋아지며, 권취 후 필름의 불량률도 현저히 개선된다. 또한, 내스크래치성이 향상되며, 헤이즈(Haze) 값이 낮아 필름의 투명성이 우수한 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수성 가교제는 옥사졸린계 가교제, 유기실란계 가교제, 블록된 이소시아네이트계 가교제, 카보디이미드계 가교제, 유기티타네이트계 가교제, 유기지르코네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 디히드라지드계 및 멜라민계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 수성 가교제는 일정 온도 이상에서 해리 또는 반응되어 일액형 코팅제로 쓸 수 있으므로 유용하다.
구체적으로, 상기 수성 가교제의 함량은 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 20 중량부이고, 보다 바람직하게 0.01 중량부 내지 10 중량부이다. 가교제의 함량이 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 미만인 경우 내용제성 개선 효과가 없고, 20 중량부를 초과하는 경우에는 코팅성이 나빠 작업성이 현저히 저하되고, 저장 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 상기 조성물은 수분산성 미립자 및 수성 가교제뿐만 아나라 다른 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 계면활성제, 대전방지제, 산화방지제, 자외선흡수제, 소포제, 분산제, 분산안정제, 증점제, 방부제 등이 있을 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층의 두께는 50 내지 1000nm이다. 구체적으로, 상기 코팅층의 두께는 150nm 내지 800nm이다. 코팅층의 두께가 상기 수치범위를 만족하는 경우 접착성, 부착성, 및 내구성이 우수하다.
또한, 상기 코팅층의 마찰계수는 예를 들면, 0 내지 0.6이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 코팅층의 마찰계수는 낮을수록 슬립성이 우수해지며 마찰계수가 상기 수치범위를 만족하는 경우 권취성이 우수하다. 이때, 상기 마찰계수는 마찰력을 수직항력으로 나눈 상대적인 비를 의미한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 상기 코팅층의 투명도(haze)는 0 내지 5 또는 0.1 내지 3일 수 있다. 코팅층의 투명도는 낮을수록 좋으며, 투명도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 필름의 투명성이 우수하다.
상기 투명필름은 단일의 층이거나 또는 2층 이상의 필름이 적층된 구조이며, 2층 이상의 필름이 적층된 구조인 경우 적층되는 필름들은 서로 동일하거나 상이한 재료로 이루어진다.
상기 투명필름은 아크릴계 필름일 수 있다. 이때, 상기 아크릴계 필름은 아크릴레이트계 단위 또는 메타크릴레이트계 단위를 포함하는 수지를 주 성분으로 하는 필름을 의미하는 것으로, 아크릴레이트계 단위 또는 메타크릴레이트계 단위로 이루어진 호모폴리머 수지뿐 아니라 아크릴레이트계 단위 및/또는 메타크릴레이트계 단위 이외에 다른 단량체 단위가 공중합된 공중합체 수지를 주 성분으로 하는 필름 및 상기와 같은 아크릴 수지에 다른 수지가 블랜드된 블랜드 수지에 의해 형성된 필름도 포함하는 개념이다.
이때, 상기 아크릴계 필름은 예를 들면, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체; 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 필름, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로 고리 단위를 포함하는 필름, 또는 알킬(메트)아크릴레이트계 단위, 스티렌계 단위, 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로 고리 단위 및 비닐 시아나이드 단위를 포함하는 필름이거나 락톤 구조를 갖는 아크릴계 필름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴계 수지에 공중합될 수 있는 단량체 단위로는 방향족 비닐계 단위, 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원 헤테로 고리 단위, 아크릴산 단위, 글리시딜 단위 등이 포함될 수 있다. 이때, 상기 방향족 비닐계 단위는 예를 들면, 스티렌, α-메틸 스티렌 등으로부터 유도된 단위를 말하며, 상기 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원 헤테로 고리 단위는, 예를 들면, 락톤 환, 글루타르산 무수물, 글루타르이미드, 말레이미드, 말레산 무수물 등으로부터 유도된 단위를 말한다.
예를 들면, 상기 아크릴계 필름은 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 10원 헤테로 고리 단위를 포함하는 공중합체를 포함하는 필름이며, 상기 카르보닐기로 치환된 3 내지 10원 헤테로고리 단위는 락톤 환, 글루타르산 무수물, 글루타르이미드, 말레산 무수물, 말레이미드등 이다.
상기 아크릴계 필름의 또 다른 예로는 아크릴 수지에 주쇄에 카보네이트부를 갖는 방향족 수지를 블랜딩한 블랜딩 수지를 포함하는 필름이 있다. 이때, 상기 주쇄에 카보네이트부를 갖는 방향족 수지는, 예를 들면, 폴리카보네이트 수지, 페녹시 수지 등이 있다.
상기 아크릴계 수지 필름의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 아크릴계 수지와 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 임의의 적절한 혼합 방법에 의해 충분히 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조한 후 이를 필름 성형하여 제조하거나, 또는 아크릴계 수지와, 그 밖의 중합체, 첨가제 등을 별도의 용액으로 제조한 후 혼합하여 균일한 혼합액을 형성한 후 이를 필름 성형한다.
상기 열가소성 수지 조성물은, 예를 들어, 옴니 믹서 등 임의의 적절한 혼합기로 상기 필름 원료를 프리블렌드한 후 얻어진 혼합물을 압출 혼련하여 제조된다. 이 경우, 압출 혼련에 이용되는 혼합기는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기나 가압 니더 등 임의의 적절한 혼합기를 이용한다.
상기 필름 성형의 방법으로서는, 예를 들어, 용액 캐스트법(용액 유연법), 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등이 있다. 이들 필름 성형법 중 용액 캐스트 법(용액 유연법), 용융 압출법이 바람직하다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)에 이용되는 용매는, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 시클로헥산, 데칼린 등의 지방족 탄화수소류; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올류; 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류; 디메틸포름아미드; 디메틸술폭시드 등이 있으나 이에 한정되지 않으며, 이들로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종을 포함하는 것일 수 있다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)을 실시하기 위한 장치로는, 예를 들어, 드럼식 캐스팅 머신, 밴드식 캐스팅 머신, 스핀 코터 등이 있다. 상기 용융 압출법으로는, 예를 들어, T 다이법, 인플레이션법 등이 있다. 성형 온도는 바람직하게는 150~350℃, 보다 바람직하게는 200~300℃이다.
상기 T 다이법으로 필름을 성형하는 경우에는, 공지된 단축 압출기나 2축 압출기의 선단부에 T 다이를 장착하고, 필름 형상으로 압출된 필름을 권취하여 롤 형상의 필름을 제조한다. 이 때, 권취롤의 온도를 적절히 조정하여 압출 방향으로 연신을 가함으로써 1축 연신할 수 있고, 압출 방향과 수직인 방향으로 필름을 연신함으로써 동시 2축 연신, 축차 2축 연신 등을 실시할 수도 있다.
상기 아크릴계 필름은 미연신 필름 또는 연신 필름이다. 연신 필름인 경우에는 1축 연신 필름 또는 2축 연신 필름이고, 2축 연신 필름인 경우에는 동시 2축 연신 필름 또는 축차 2축 연신 필름이다. 2축 연신한 경우에는 기계적 강도가 향상되어 필름 성능이 향상된다. 아크릴계 필름은 다른 열가소성 수지를 혼합함으로써, 연신하는 경우에도 위상차의 증대를 억제할 수 있고, 광학적 등방성을 유지할 수 있다.
연신 온도는, 필름 원료인 열가소성 수지 조성물의 유리전이 온도 근처의 범위인 것이 바람직하고, 바람직하게는 (유리 전이 온도 - 30℃)~(유리 전이 온도 + 100℃), 보다 바람직하게는 (유리전이온도 - 20℃)~(유리전이온도 + 80℃)의 범위 내이다. 연신 온도가 (유리 전이 온도 - 30℃) 미만이면 충분한 연신 배율이 얻어지지 않고, 반대로, 연신 온도가 (유리 전이 온도 + 100℃)를 초과하면, 수지 조성물의 유동(플로우)이 일어나, 안정적인 연신을 실시하지 못한다.
면적비로 정의한 연신 배율은, 바람직하게는 1.1~25배, 보다 바람직하게는 1.3~10배이다. 연신 배율이 1.1배 미만이면, 연신에 수반되는 인성의 향상으로 이어지지 않고, 연신 배율이 25 배를 초과하면, 연신 배율을 높인 만큼의 효과를 얻을 수 없다.
연신 속도는, 일 방향으로 바람직하게는 10~20,000%/min, 보다 바람직하게는 100~10,000%/min 이다. 연신 속도가 10%/min 미만인 경우에는 충분한 연신 배율을 얻기 위해 다소 오랜 시간이 소요되어 제조 비용이 높아지고, 연신 속도가 20,000%/min을 초과하면 연신 필름의 파단 등이 일어난다.
아크릴계 필름은 이의 광학적 등방성이나 기계적 특성을 안정화시키기 위하여, 연신 처리 후에 열처리(어닐링)등을 실시할 수 있다.
본 명세서에 따른 아크릴계 필름은 접착제와의 접착력 또는 코팅층과의 부착력 향상을 위하여, 코팅층 형성 전후에 상기 아크릴계 필름의 적어도 일면에 표면처리가 수행될 수 있으며, 이때 상기 표면 처리 방법으로는 알칼리 처리, 코로나 처리 및 플라즈마 처리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 광학 필름은 선택적으로, 상기 코팅층이 형성된 투명필름의 적어도 일면에 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 눈부심방지층, 하드코팅층, 반사방지층, 자외선차단층, 대전방지층, 내오염방지층, 점착제 층 등이다.
상기와 같은 본 명세서의 광학 필름은 편광판용 보호 필름으로 유용하게 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 명세서의 편광판은, 편광자, 상기 편광자의 적어도 일면에 배치되는 본 명세서에 따른 상기 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 편광자는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면, 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름이 사용된다. 본 명세서에 있어서, 편광자는 보호필름(투명필름)을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 보호필름(투명필름)을 포함하는 상태를 의미한다.
한편, 본 명세서에 따른 편광판은 상기 편광자와 광학 필름의 부착을 위하여, 편광자의 일면 또는 양면에 접착제층을 더 포함할 수 있으며, 예를 들면, 본 명세서의 편광판은 편광자를 기준으로, 그 편면의 구조가 [투명필름/코팅층/접착제층/편광자]로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 접착제층 형성시 사용 가능한 접착제는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 수계 또는 비수계 접착제가 사용될 수 있으며, 비수계 접착제로는, 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 양이온계 접착제 또는 라디칼계 접착제가 사용될 수 있다.
상기 수계 접착제로는, 접착제 성분을 물에 용해한 것 또는 물에 분산시킨 것이다. 바람직하게 이용되는 수계 접착제는, 예컨대 주성분으로서 폴리비닐알콜계 수지 또는 우레탄 수지를 이용한 접착제 조성물이다.
수계 접착제의 주성분으로서 폴리비닐알콜계 수지를 이용하는 경우, 그 폴리비닐알콜계 수지는, 부분 비누화 폴리비닐알콜, 완전 비누화 폴리비닐알콜 외에, 카르복시기 변성 폴리비닐알콜, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알콜, 메틸올기 변성 폴리비닐알콜, 아미노기 변성 폴리비닐알콜과 같은 변성된 폴리비닐알콜계 수지이어도 좋다. 폴리비닐알콜계 수지는, 아세트산비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐을 비누화 처리하여 얻어지는 비닐알콜 호모폴리머 외에, 아세트산비닐과 이것에 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체를 비누화 처리하여 얻어지는 폴리비닐알콜계 공중합체이어도 좋다.
폴리비닐알콜계 수지를 접착제 성분으로 하는 수계 접착제는 통상 폴리비닐알콜계 수지의 수용액이다. 접착제 중의 폴리비닐알콜계 수지의 농도는, 물 100 중량부에 대하여, 통상 1∼10 중량부, 바람직하게는 1∼5 중량부이다.
폴리비닐알콜계 수지의 수용액으로 이루어진 접착제에는, 접착성을 향상시키기 위해, 다가 알데히드, 멜라민계 화합물, 티타늄 화합물, 지르코늄 화합물, 아연 화합물, 글리옥살, 글리옥실산 화합물, 수용성 에폭시 수지와 같은 경화성 성분이나 가교제를 첨가하는 것이 바람직하다. 카르복시산이들 경화성 성분이나 가교제의 첨가량(경화성 성분 및 가교제로서 함께 첨가하는 경우에는 그 합계량)은, 폴리비닐알콜계 수지 100 중량부에 대하여, 통상 1∼100 중량부, 바람직하게는 1∼50 중량부이다. 상기 경화성 성분이나 가교제의 첨가량이 폴리비닐알콜계 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만인 경우에는, 접착성 향상의 효과가 작아지는 경향이 있고, 또한, 상기 경화성 성분이나 가교제의 첨가량이 폴리비닐알콜계 수지 100 중량부에 대하여 100 중량부를 초과하는 경우에는, 접착제층이 취약해지는 경향이 있다.
또한, 접착제의 주성분으로서 우레탄 수지를 이용하는 경우, 적당한 접착제 조성물의 예로서, 폴리에스테르계 아이오노머형 우레탄 수지와 글리시딜옥시기를 갖는 화합물의 혼합물을 들 수 있다. 폴리에스테르계 아이오노머형 우레탄 수지란, 폴리에스테르 골격을 갖는 우레탄 수지로서, 그 중에 소량의 이온성 성분(친수 성분)이 도입된 것이다. 이러한 아이오노머형 우레탄 수지는, 유화제를 사용하지 않고 직접 수중에서 유화하여 에멀젼이 되기 때문에, 수계의 접착제로서 적합하다.
여기서, 상기 수계 접착제를 이용한 편광자와 광학 필름의 접착은 광학 필름 또는 편광자인 PVA 필름의 표면 상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 먼저 코팅하고, 접착제가 완전히 건조되기 전에 보호 필름과 편광막을 합지 롤로 가열압착하거나 상온압착하여 합지하는 방법에 의하여 수행될 수 있다. 핫 멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착롤을 사용하여야 한다.
상기 비수계 접착제의 종류로는, 양이온성 접착제 또는 라디칼계 접착제가 있을 수 있으며, 상기 양이온성 접착제는 광 양이온 중합반응을 이용하는 것으로, 특별히 한정이 있는 것은 아니나, (a) 호모폴리머의 유리전이온도가 120℃ 이상인 에폭시 화합물, (b) 호모폴리머의 유리전이온도가 60℃ 이하인 에폭시 화합물, (c) 옥세탄계 화합물 및 (d) 양이온성 개시제를 포함하는 것을 의미할 수 있으며, 이에 아크릴레이트계 화합물을 추가로 포함하는 것을 의미할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 라디칼계 개시제를 추가로 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 상기 (a) 호모폴리머의 유리전이온도가 120℃ 이상인 에폭시 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 지환식 에폭시 화합물 구조를 포함하는 하기 화학식 4 내지 7로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
[화학식 3]
[화학식 4]
상기 R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 5]
상기 R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 6]
상기 R9는 수소 또는 알킬기를 나타낸다.
[화학식 7]
상기 R10은 수소, 또는 알킬기를 나타낸다.
단, 화학식 4 내지 화학식 7에서, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 20의 직쇄형, 분지쇄형, 또는 고리형의 치환 또는 비치환된 알킬기이고, 상기 알킬기에 치환될 수 있는 치환기는, 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 또는 아릴기이다.
또한, 상기 (b) 호모폴리머의 유리전이온도가 60℃ 이하인 에폭시 화합물은 지방족 다가 알코올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올의 알킬렌옥시드 부가물의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리올의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 카복실산의 폴리글리시딜에테르; 지방족 다가 알코올과 지방족 다가 카복실산의 폴리에스테르 폴리카복실산의 폴리글리시딜에테르; 글리시딜아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트의 비닐 중합에 의해 얻어지는 다이머, 올리고머 또는 폴리머; 및 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트와 다른 비닐계 단량체의 비닐 중합에 의해 얻어지는 올리고머 또는 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 (c) 옥세탄계 화합물은 양이온 중합이 가능한 옥세탄기를 포함하는 유도체라면 그 종류에 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 3-에틸-3-(하이드록시메틸)옥세탄과, m-테트라메틸-자일렌 디이소시아네이트, 아젤라오일 클로라이드, 테레프탈로일 클로라이드 및 1,3,5-벤젠-트리카르보닐 트리클로라이드를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상과의 반응을 통해 얻어지는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 (d) 양이온성 개시제는 활성 에너지 선의 조사에 의해 양이온(cation) 종이나 루이스산을 만들어내는 화합물로서, 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 방향족 디아조늄염, 방향족 요오드 알루미늄염이나 방향족 설포늄염과 같은 오늄염, 철-아렌 착제 등을 들수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트계 화합물은 아크릴레이트기를 포함하는 화합물이면 특별히 제한이 없으며, 디메틸올트리시클로데칸 디아크릴레이트, (트리스히드록시에틸이소시아누레이트)디아크릴레이트, 9,9-비스[4-(2-아크릴로옥시에톡시)페닐플로렌, 히드록시피바알데히드 모디파이드 트리메틸올프로판 디아크릴레이트, (트리스히드록시에틸이소시아누레이트)트리아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 디메틸올프로판 테트라트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트 및 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레트를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.또한, 상기 라디칼 개시제로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 라디칼 개시제들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 1-하이드록시-시클로헥실-펜닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone), 2-히드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy) phenyl]-2-methyl-1-propanone), 메틸벤조일포르메이트(Methylbenzoylformate), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-옥소-2-페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid -2-[2 oxo-2phenylacetoxy-ethoxy]-ethyl ester), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-하이드록시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenylacetic acid-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester), 알파-디메톡시-알파-페닐아세토페논(alpha-dimethoxy-alphaphenylacetophenone), 2-벤질-2-(디메틸아미노)1-[4-(4-모르폴리닐) 페닐]-1-부타논(2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl) phenyl]-1-butanone), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온(2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl] -2-(4-morpholinyl)-1-propanone), 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드(Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide), 페닐 비스 (2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드 (phenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl) phosphine oxide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 라디칼계 접착제는 라디칼 개시 반응을 이용한 접착제로, 그 종류로는 특별히 한정이 있는 것은 아니나, 하기 화학식 8로 표시되는 화합물, 비닐 에테르계 화합물, 적어도 하나 이상의 불포화 이중 결합을 포함하는 카르복시산 화합물 및 라디칼 개시제를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 8]
상기 R11은 에스테르기 또는 에테르기이고, R12는 적어도 하나 이상의 히드록시 치환기를 갖는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 적어도 하나 이상의 히드록시 치환기를 갖는 탄소수 4 내지 10의 시클로알킬기이며, R13는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
또한, 상기 비닐 에테르계 화합물은 에틸렌글리콜 모노비닐에테르, 1,4-부탄올비닐에테르, 디(에틸렌글리콜)디비닐에테르, 트리(에틸렌글리콜)디비닐에테르, tert-부틸 비닐에테르, 1-(비닐옥시)-2,2-비스((비닐옥시)메틸)부탄, 1,3-비스(비닐옥시)-2,2-비스((비닐옥시)메틸)프로판 및 시클로헥실 비닐에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 불포화 이중 결합을 포함하는 카르복시산 화합물은 말레산, 푸마르산, 안젤산 및 티글린산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 라디칼 개시제는 라디칼 중합성을 촉진하여 경화 속도를 향상시키기 위한 것이다. 이때, 상기 라디칼 개시제로는 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 라디칼 개시제들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 1-하이드록시-시클로헥실-펜닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone), 2-히드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy) phenyl]-2-methyl-1-propanone), 메틸벤조일포르메이트(Methylbenzoylformate), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-옥소-2-페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid -2-[2 oxo-2phenylacetoxy-ethoxy]-ethyl ester), 옥시-페닐-아세트산-2-[2-하이드록시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenylacetic acid-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester), 알파-디메톡시-알파-페닐아세토페논(alpha-dimethoxy-alphaphenylacetophenone), 2-벤질-2-(디메틸아미노)1-[4-(4-모르폴리닐) 페닐]-1-부타논(2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl) phenyl]-1-butanone), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로판온(2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl] -2-(4-morpholinyl)-1-propanone), 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드(Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide), 페닐 비스 (2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드 (phenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl) phosphine oxide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
여기서, 상기 비수계 접착제를 이용한 편광자와 광학 필름의 접착은 광학필름 또는 편광자인 PVA 필름의 표면 상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 먼저 코팅하고, 보호 필름과 편광자를 합지한 후 광 조사를 통해 접착제 조성물을 경화시키는 방법으로 수행된다.
상기와 같은 본 명세서에 따른 편광판은 접착층 및 표면 코팅층과의 접착력이 우수하고, 슬립성 및 안티 블록킹성도 우수하며, 내수성도 우수하다.
나아가, 상기와 같이 제조되는 본 명세서에 따른 편광판은 각종 용도에 이용될 수 있다. 구체적으로, 액정표시장치(LCD)용 편광판, 유기 EL 표시장치의 반사 방지용 편광판 등을 포함하는 화상표시장치에 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 따른 편광판은 각종 기능성 막, 예를 들면 λ/4판, λ/2판 등의 위상차판, 광확산판, 시야각 확대판, 휘도 향상판, 반사판 등의 여러 가지 광학층을 조합한 복합 편광판에 적용될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
1. 폴리에스테르 수지 A 합성
500ml 둥근바닥 플라스크를 질소로 치환하고 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 소듐술폰닐이소프탈산, 이소프탈산을 0.5:0.5:0.1:0.9의 몰비로 투입하고 200℃에서 2시간 동안 에스테르화 반응을 진행시켜 이론량의 물을 유출시켰다.
촉매로는 테트라메틸티타네이트, 안티몬 아세테이트, 티부틸틴 옥사이드를 사용하였으며, 안정제로는 트리메틸 포스페이트를 첨가하여 물을 계속 유출시킨 후 255℃에서 2.5Torr 이하 감압 하에서 150분 동안 축중합 반응을 실시하여 폴리에스테르수지 A를 제조하였다. 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30% 이며, 유리전이온도는 60℃, 최소필름형성온도는 90℃이다.
2. 폴리에스테르 아크릴 수지 B 합성
폴리에스테르수지 A에 글리시딜 에틸(메트) 아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트를 40:60의중량비로 투입하고 냉각시켰다가 물에 고속 교반시키며 반응물과 열개시제를 투입하고 온도를 80℃로 상승시켜 2시간 동안 폴리에스테르 아크릴 수지 B를 제조하였다. 폴리에스테르와 아크릴의 중량비는 5:5이다. 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30% 이며, 유리전이온도는 60℃, 최소필름형성온도는 80℃이다.
3. 폴리에스테르 아크릴 수지 C 합성
500ml 둥근바닥 플라스크를 질소로 치환하고, 에틸렌 글리콜, 소듐술폰닐이소프탈산, 이소프탈산를 1.0:0.1:0.9의 몰비로 투입하고 200℃에서 2시간 에스테르화 반응을 진행시켜 이론량의 물을 유출시켰다.
촉매로는 테트라메틸티타네이트, 안티몬 아세테이트, 티부틸틴 옥사이드를 사용하였으며, 안정제로는 트리메틸 포스페이트를 첨가하여 물을 계속 유출시킨 후 2.5Torr 이하 감압 하에서 50분동안 축중합 반응을 실시하였다. 그 후 글리시딜 에틸(메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트를 40:60의중량비로 투입하고 냉각시켰다가 물에 고속 교반시키며 반응물과 열개시제를 투입하고 온도를 80℃로 상승시켜2시간 동안 폴리에스테르 아크릴 수지 C를 제조하였다. 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30% 이며, 폴리에스테르와 아크릴의 중량비는 5:5이다. 유리전이온도는 65℃, 최소필름형성온도는 80℃이다.
4. 폴리우레탄 수지 D 합성
폴리카보네이트디올(Asahi Kasei, 분자량 2000) 48g에 메틸에틸케톤 60g을 첨가한 후 충분히 교반시켜 용해시키고, 여기에 이소포론디이소시아네이트(isophoron diisocyanate) 40g을 첨가한 후, 75℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후, 60℃까지 냉각하고, 디메티롤프로피온산 12g을 첨가하고, 75℃에서 반응시켜 프리폴리머 용액을 얻었다. 그런 다음. 이프리폴리머 용액을 40℃까지 냉각하고, 물 233g를 더하여 호모 믹서로 고속 교반하여 유화를 행한 후 트리에틸아민으로 중화하고 아이소포론 디아민으로 사슬연장하고 이 유화액을 가열 감압하여 메틸에틸케톤을 제거하고, 수성 폴리우레탄 수지 D 용액을 얻었다. 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30%이며, 유리전이온도는 30℃, 최소필름형성온도는 0℃이다.
5. 폴리우레탄 수지 E 합성
500ml 둥근바닥 플라스크를 질소로 치환하고 에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 아디픽산, 이소프탈릭산을 0.5:0.5:0.5:0.5의 몰비로 투입하고 200℃에서 2시간 동안 에스테르화 반응을 진행시켜 이론량의 물을 유출시켰다.
촉매로는 테트라메틸티타네이트, 안티몬 아세테이트, 티부틸틴 옥사이드를 사용하였으며, 안정제로는 트리메틸 포스페이트를 첨가하여 물을 계속 유출시킨 후 255℃에서 2.5Torr 이하 감압 하에서 150분 동안 축중합 반응을 실시하여 폴리에스테르수지를 제조하였다. 그 후 폴리에스테르 수지 48g에 메틸에틸케톤 60g을 첨가한 후 충분히 교반시켜 용해시키고, 여기에 이소포론 디이소시아네이트(isophoron diisocyanate) 40g을 첨가한 후 75℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후, 60℃까지 냉각하고, 디메티롤프로피온산 12g을 첨가하고, 75℃에서 반응시켜 프리폴리머 용액을 얻었다. 그런 다음. 이 프리폴리머 용액을 40℃까지 냉각하고, 물 233g를 더하여 호모 믹서로 고속 교반하여 유화를 행 한 후 트리에틸아민으로 중화하고, 아이소포론 디아민으로 사슬연장하고 이 유화액을 가열 감압하여 메틸에틸케톤을 제거하고, 수성 폴리우레탄 수지 E 용액을 얻었다. 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30% 이며, 유리전이온도는 40℃, 최소필름형성온도는 5℃이다.
유리전이온도는 상기와 같은 수분산 수지를 건조 한 후, 시차주사열량계(DSC Mettler 社)를 이용하여 -30 내지 150℃로 승온시켜 세컨드 런(second run)에서의 유리전이 온도를 측정하였으며, 최소필름형성온도는 최소필름형성온도측정기(rhopoint instrument사)를 이용하여 측정하였다.
상기 합성예와 시판된 바인더 및 미립자를 사용하여 하기 표 1과 같이 배합한 후 교반하여 코팅액을 제조 하였다.
| 구분 | 바인더 1 | 바인더 2 | 미립자 | 물 | ||
| 종류 | 중량부 | 종류 | 중량부 | 종류/ 중량부 |
76.9 | |
| 실시예 1 | 폴리에스테르 A | 15.6 | 폴리우레탄 D | 6.7 | ST-ZL/0.8 | 76.9 |
| 실시예 2 | 폴리에스테르아크릴 B | 15.6 | 폴리우레탄 D | 6.7 | ST-ZL/0.8 | 76.9 |
| 실시예 3 | 폴리에스테르아크릴 C | 15.6 | 폴리우레탄 E | 6.7 | ST-ZL/0.8 | 76.9 |
| 실시예 4 | PESRESIN A645GH | 17.8 | CK-PUD-PF | 4.4 | ST-ZL/0.8 | 76.9 |
| 비교예 1 | 폴리에스테르 A | 22.2 | ST-ZL/0.8 | 76.9 | ||
| 비교예 2 | 폴리에스테르아크릴 B | 22.2 | ST-ZL/0.8 | 76.9 | ||
| 비교예 3 | PESRESIN A645GH | 22.2 | NEOREZ R2202 | 5.7 | ST-ZL/0.8 | 76.9 |
| 비교예 4 | 폴리우레탄 D | 22.2 | CK-PUD-PF | 15.6 | ST-ZL/0.8 | 76.9 |
| 비교예 5 | CK-PUD-PF | 22.2 | CK-PUD-PF | 0.2 | ST-ZL/0.8 | 76.9 |
| 비교예 6 | PESRESIN A645GH | 15.6 | ST-ZL/0.8 | 77.9 | ||
| 비교예 7 | PESRESIN A645GH | 6.7 | 76.9 | |||
| 비교예 8 | PESRESIN A645GH | 22.0 | 76.9 |
상기 표 1에서, PESRESIN A-645GH는 Takamatsu oil&fat에서 판매되는 폴리에스테르아크릴계 수지의 상품명이고 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30% 이며, 유리전이온도는 80℃, 최소필름형성온도는 80℃이다.
CK-PUD-PF는 조광페인트사에서 판매되는 폴리우레탄계 수지의 상품명이고, 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 30% 이며, 유리전이온도는 25℃, 최소필름형성온도는 10℃이다.
Snowtex ST-ZL은 Nissan chemical에서 판매되는 수성 실리카의 상품명이고, 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 40%이다.
Neorez R2202는 DSM에서 판매되는 폴리우레탄계 수지의 상품명이고 수지에서 물을 제외한 전체 고형분은 35% 이며, 최소필름형성온도는 81℃(DSM사 측정)이다.
6. 광학 필름의 제조
메타크릴레이트 중합체를 주성분으로 하는 아크릴 수지를 가지고 250℃, 250rpm 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 필름을 제막한 후, 135℃에서 MD 방향으로 1.8배 연신한 필름을 제조하였으며, 코팅 전 필름의 일면에 50W/m2/min 조건으로 코로나 처리를 실시하였다.
다음으로, 상기 코로나 처리한 아크릴 필름의 일면에 메이어바(Maryer bar)로 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 8을 각각 코팅하였다. 그런 다음, 135℃에서 TD방향으로 2.5배 연신하여 일면에 코팅층이 형성된 필름을 각각 제조하였다. 이때, 코팅층의 두께는 모두 300nm였다.
<실험예 1. 수계 접착력 평가>
실시예 및 비교예에서 제조된 필름을 이용하여 TAC/PVA소자/제조 필름 순으로 적층하고, 각 필름 사이에 4% PVA 수계 접착제를 도포한 후 최종 접착층의 두께가 1 내지 2㎛이 되도록 조건을 설정하여, 라미네이터를 통과시켰다.
80℃오븐에서 5분간 건조하여 편광판을 제조하였다. 제조한 편광판을 재단하여 폭 2cm의 시편을 제조하여 TA.XT.Plus(Stable Micro Systems) texture analyser를 이용하여 속도 300mm/min, 90°로 박리시의 박리력을 측정하였다. 박리력이 2N/cm를 초과하는 경우를 우수로, 1.0N/cm ~ 2N/cm인 경우를 양호로, 1.0N/cm 미만인 경우를 나쁨으로 표시하였다.
<실험예 2. 자외선 경화형 접착력 평가>
실시예 및 비교예에서 제조된 조성물을 통해 제조한 필름을 이용하여 일반 아크릴계 광학 필름/PVA 소자/제조 필름의 순으로 적층하고, 각 필름 사이에 자외선 경화형 접착제를 도포한 후 최종 접착층의 두께가 1~2㎛이 되도록 조건을 설정하여, 라미네이터를 통과시켰다. 그런 다음, 자외선 조사장치를 이용하여, 일반 아크릴계 광학필름이 적층된 면으로 자외선을 조사하여 편광판을 제조하였다. 제조한 편광판을 재단하여 폭 2cm 의 시편을 제조하여 TA.XT.Plus(Stable Micro Systems) texture analyser 를 이용하여 속도 300mm/min, 90°로 박리시의 박리력을 측정하였다.
박리력이 2N/cm를 초과하는 경우를 우수로, 1.0N/cm ~ 2N/cm인 경우를 양호로, 1.0N/cm 미만인 경우를 나쁨으로 표시하였다.
<실험예 3. 고온고습 내구성 평가>
실험예 2에서 제조한 편광판을 유리 기판에 라미네이션(glass lamination)하고, 이를 온도 80℃, 습도 90%에서 500시간 동안 방치하는 것을 수행하였다. 그런 다음, 편광판 외관에 변형 여부를 육안으로 평가하였다. 편광판의 외관이 양호한 경우 OK, 가장자리가 완전히 벌어지거나 들뜸이 발생하는 경우를 NG로 평가하였다.
그 결과를 하기 표 2로 나타내었다.
| 조성물 | 수계접착력 | 자외선 경화형 접착력 | 고온고습 내구 후 외관 |
| 실시예 1 | 우수 | 우수 | OK |
| 실시예 2 | 우수 | 우수 | OK |
| 실시예 3 | 우수 | 우수 | OK |
| 실시예 4 | 우수 | 우수 | OK |
| 비교예 1 | 나쁨 | 양호 | NG |
| 비교예 2 | 나쁨 | 우수 | NG |
| 비교예 3 | 양호 | 우수 | NG |
| 비교예 4 | 우수 | 나쁨 | OK |
| 비교예 5 | 우수 | 나쁨 | OK |
| 비교예 6 | 나쁨 | 양호 | NG |
| 비교예 7 | 양호 | 양호 | NG |
| 비교예 8 | 나쁨 | 우수 | OK |
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 수계접착력, 자외선 경화형 접착력 및 고온고습 내구 후 외관에서 모두 원하는 결과를 얻는 것은 본 명세서의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 4의 조성물로 제작된 광학 필름인 것을 알 수 있다.
Claims (11)
- 투명필름; 및
상기 투명필름의 적어도 일면에 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄계 수지를 포함하며,
상기 폴리에스테르계 수지 및 상기 폴리우레탄계 수지의 최소 필름 형성 온도 차이가 40 내지 110℃인 조성물을 이용하여 형성되고,
상기 조성물은 전체 100 중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르계 수지 66.76 내지 95중량부 및 상기 폴리우레탄계 수지 5 내지 30중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 청구항 1에 있어서,
상기 조성물은 전체 100 중량부에 대하여, 상기 폴리에스테르계 수지 70 내지 95중량부 및 상기 폴리우레탄계 수지 5 내지 30중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 청구항 1에 있어서,
상기 폴리에스테르계 수지 및 상기 폴리우레탄계 수지의 최소 필름 형성 온도는 각각 80 내지 110℃ 및 0 내지 40℃인 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 청구항 1에 있어서,
상기 폴리에스테르계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5~20 시클로알킬기이고,
R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 적어도 하나는 카르복시기, 히드록시기, 또는 술폰산염기이며, 각각 독립적으로, 수소, 카르복시기, 히드록시기, 술폰산염기, 치환 또는 비치환된 C1~20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C5~20 시클로알킬기이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 폴리우레탄계 수지는 카르복시기, 히드록시기, 술폰산염기, 및 3급 아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 청구항 1에 있어서,
상기 조성물은 수분산성 미립자 및 수성 가교제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 청구항 6에 있어서,
상기 수분산성 미립자는 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아 및 안티몬계 미립자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 청구항 6에 있어서,
상기 수성 가교제는 옥사졸린계 가교제, 유기실란계 가교제, 블록된 이소시아네이트계 가교제, 카보디이미드계 가교제, 유기티타네이트계 가교제, 유기지르코네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 디히드라지드계 및 멜라민계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 청구항 1에 있어서,
상기 코팅층의 두께는 50 내지 1000nm인 광학 필름. - 청구항 1에 있어서,
상기 투명필름은 아크릴계 필름인 것을 특징으로 하는 광학 필름. - 편광자; 및
상기 편광자의 적어도 일면에 청구항 1 내지 10항 중 어느 한 항의 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| KR1020160104480A KR102056513B1 (ko) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 접착력 및 내구성이 우수한 광학 필름, 및 이를 포함하는 편광판 |
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