KR20220052425A - 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 2축 연신된 기재필름, 기재필름의 일면에 형성된 제1 프라이머층 및 기재필름의 다른 일면에 형성된 제2 프라이머층을 포함하고, 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층의 굴절율 차이는 0.1 이상인 구성을 포함하며, 높은 전투과율과 높은 지문 인식율을 가지는 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 제공한다.

Description

디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름{POLYESTER FILM FOR DISPLAY PROTECTION}
본 발명은 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 부착력이 우수하고, 광학적, 기계적 성질이 우수한 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름에 관한 것이다.
최근 액정표시장치, 유기 발광표시장치 및 전자종이에 대한 관심이 급증하면서 이들 표시장치의 최외곽에 보호필름을 구성하여 내구성을 향상시키는 움직임이 활발히 진행되고 있다.
일반적으로 폴리에스테르 필름은 치수 안정성, 두께 균일성 및 광학적 투명성이 우수하여 디스플레이 기기뿐만 아니라 여러 산업용 재료로서 그 이용 범위가 매우 넓다. 특히, 이러한 폴리에스테르 필름에 대해 최근 높은 광학적 특성이 요구되는 디스플레이 보호용 필름으로의 검토도 활발히 진행되고 있다.
이와 같이 폴리에스테르 필름을 광학용 보호필름으로 사용하는 경우, 대부분의 휴대용 디스플레이 디바이스에서 채택하고 있는 광학식 지문인식 기능을 부여하기 위해 높은 전투과율 및 낮은 광손실율이 요구된다. 폴리에스테르 필름에 대한 광손실율의 경우 배향각 혹은 광축으로 대표되는 물성과 연관을 가지는데, 기본적으로 폴리에스테르 필름은 연신 과정에서 결정 및 보잉(Bowing)에 의해 배향각을 가지게 되며, 2축 연신의 경우 광축이 2개가 생김으로써, 편광자로부터 올라오는 편광을 타원이나 원편광 등으로 바꾸게 되고, 사람의 눈에 색감의 변화나 무지개 빛 얼룩이 보이는 경우가 많다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 폴리에스테르 필름을 이용한 발명이 활발히 진행되어 왔다. 이와 같은 발명의 하나로 일본 공개특허 제2011-532061호는 복굴절성에 의한 광학 이방성을 줄여 무지개 얼룩이 없는 시인성을 확보하고 있다. 그러나 이러한 발명의 경우, 표면가공을 해야 하는 디스플레이 보호필름에 대해서는 지문 인식율 저하 등이 문제로 대두되고 있으며, 이를 위한 주쇄의 배향각을 낮추려는 시도는 없었기 때문에, 실제 유효폭을 얻어내는데 있어서 생산성 저하 등의 문제가 발생하여, 폴리에스테르 필름을 디스플레이 보호용을 사용하는데 있어서 장애가 되고 있었다.
또한, 양면 이종코팅으로 전투과율을 높여 폴리에스테르 필름의 광학특성을 개선하는 연구 또한 진행되어 왔으나 일반적인 양면 이종코팅은 배향각 조정 혹은 광손실율 억제 및 올리고머 석출을 개선할 수 없는 문제를 가진다.
따라서 폴리에스테르 필름 자체의 광학적 특성과 더불어, 프라이머층 및 AG나 하드코팅등 각 층의 계면에서의 응력을 최소화할 수 있는 적절한 구조의 설계와 이물 발생 억제를 위한 설계가 반영된 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름이 요구되고 있는 실정이다.
일본 공개특허 제2011-532061호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 필름의 주쇄 결정 각도를 조절하고 주 배향각을 최대한 낮추어 비스듬히 관찰 시에 발생할 수 있는 무지개 얼룩을 최소화할 수 있는 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 높은 전투과율을 가지며, 광학식 지문인식 기능을 구비한 디스플레이 장치의 보호 필름으로 사용될 때 지문인식율을 떨어 뜨릴 수 있는 광손실을 억제하고, 이물 발생을 최소화할 수 있는 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 2축 연신된 기재필름, 기재필름의 일면에 형성된 제1 프라이머층 및 기재필름의 다른 일면에 형성된 제2 프라이머층을 포함하고, 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층의 굴절율 차이는 0.1 이상인 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름에 의해 달성된다.
여기서, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 150℃에서 1시간 열처리 후 헤이즈 변화가 1% 이하일 수 있다.
바람직하게는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 하기 식 1에 따른 광손실율이 11% 이하일 수 있다.
(식 1)
광손실율=(편광판 평행니콜 최대 광량-편광판 2매 사이에 필름 삽입후의 최대 광량)/(편광판 평행니콜 최대 광량).
바람직하게는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 배향각과 광축의 차이가 9도 이하일 수 있다.
바람직하게는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 센터부와 엣지부의 배향각 차이가 20도 이하일 수 있다.
바람직하게는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 주쇄의 배향각이 20도 이하일 수 있다.
바람직하게는, 제1 프라이머층의 굴절율은 1.58 내지 1.62이고, 제2 프라이머층의 굴절율은 1.45 내지 1.49일 수 있다.
바람직하게는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 MD방향: TD방향 연신비가 1:1.45 내지 1:1.75일 수 있다.
바람직하게는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 전투과율이 93% 이상일 수 있다.
바람직하게는, 제1 프라이머층은 폴리에스테르 공중합체 수지, 폴리우레탄계 수지, 옥사졸린계 경화제, 에폭시계 경화제, 음이온성 계면활성제 및 무기입자를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 프라이머층은 카르복실기를 관능기로 가지는 폴리아크릴 수지, 멜라민계 경화제, 음이온성 계면활성제 및 무기입자를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 프라이머층은 올리고머 블록 기능을 가지는 것일 수 있다.
바람직하게는, 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트 및 폴리카보네이트 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 기재필름의 두께는 25 내지 200㎛일 수 있다.
또한, 상기 목적은, 폴리에스테르 수지를 용융 압출하여 미연신 시트를 형성하는 제1 단계, 미연신 시트의 일면에 제1 프라이머층을 형성하는 도포액을 도포하고 건조하는 제2 단계, 미연신 시트의 다른 일면에 제2 프라이머층을 형성하는 도포액을 도포하고 건조하는 제3 단계, 제1 프라이머층과 제2 프라이머층이 형성된 미연신 시트를 길이 방향(MD)으로 1축 연신하는 제4 단계, 1축 연신된 시트를 폭 방향(TD)으로 2축 연신하는 제5 단계 및 2축 연신된 시트를 열고정하여 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 형성하는 제6 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층의 두께는 10 내지 200nm일 수 있다.
바람직하게는, 제6 단계의 열고정 온도는 180 내지 220℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 높은 전투과율을 통해 광손실율을 억제할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치인 LCD와 OLED 모두 편광판을 사용하고 있기 때문에 높은 지문인식률을 가질 수 있도록 하기 위하여 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 광축과 편광판의 광축을 일치시켜 광손실율을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 광축의 변화가 적어 높은 지문인식율을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 필름 내의 이물을 억제하고 올리고머 발생을 최소화하여 높은 지문인식율을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 열 공정상의 이물 발생을 최소화하여 타발 시의 수율을 높일 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 기재필름(2), 기재필름(2)의 일면에 형성된 제1 프라이머층(1) 및 기재필름(2)의 다른 일면(타면)에 형성된 제2 프라이머층(3)을 포함한다. 이때, 제1 프라이머층(1) 및 제2 프라이머층(3)의 위치는 변경되어도 무방하다.
일 실시예에서, 기재필름(2)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트 및 폴리카보네이트 중에서 선택된 적어도 하나의 폴리에스테르를 포함하는 것이 바람직하고, 2축 연신된 필름일 수 있다.
일 실시예에서, 기재필름(2)의 두께는 25 내지 250㎛인 것이 바람직하다. 기재필름(2)의 두께가 25㎛ 미만인 경우 표면 가공 및 편광판 합지 과정에서 주름이 혼입되기 쉬워 수율이 떨어질 수 있으며, 기재필름(1)의 두께가 250㎛를 초과하는 경우 위상차 제어가 어렵고 디스플레이 전체 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.
또한, 기재필름(2)은 필요 목적에 따라 자외선을 흡수할 수 있는 자외선 흡수제나 자외선 흡수제의 갈변을 억제하기 위한 산화방지제와 같은 첨가물질을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 기재필름(2)의 일면에 형성된 제1 프라이머층(1)과 다른 일면에 형성된 제2 프라이머층(3)의 굴절율 차이는 0.1 이상인 것이 바람직하다. 제1 프라이머층(1)과 제2 프라이머층(3)의 굴절율 차이가 0.1 미만인 경우 전투과율이 낮아져 필름의 광손실이 많아진다.
일 실시예에서, 제1 프라이머층(1)은 하드코팅을 구성하는 경우가 많기 때문에 표면에 하드코팅을 형성할 때 간섭에 의한 무지개 얼룩을 제어하기 위해 이의 굴절율은 1.58 내지 1.62인 것이 바람직하고, 1.59 내지 1.60인 것이 더욱 바람직하다.
일 실시예에서, 제1 프라이머층(1)은 바인더 수지로 폴리에스테르 공중합체 수지 및 폴리우레탄계 수지 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 주재를 포함한다. 바람직하게는 2종의 주재를 포함할 수 있다.
또한, 제1 프라이머층(1)은 경화제 수지로 옥사졸린계, 카보디이미드계 및 멜라민계 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 포함한다. 특히, 옥사졸린계 경화제는 내습성을 통해 필름에 투습되는 수분을 억제하며, 멜라민계 경화제는 주재와도 반응을 하지만 멜라민 사이의 자체적인 경화반응을 통하여 도막 강도를 향상시킴으로써 양면 코팅 시 발생할 수 잇는 블로킹 현상을 방지하는 역할을 수행한다. 바람직하게는 옥사졸린계 경화제와 멜라민계 경화제로 이루어진 경화제 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 제1 프라이머층(1)은 첨가제로서 음이온성 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 프라이머층(1)은 코팅성 및 기능성 향상을 위하여 코팅액에 추가적인 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 제1 프라이머층(1)에 사용되는 첨가제로는 유기입자, 무기입자, 소포제 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 제1 프라이머층(1)은 무기 입자를 통해 주행성을 확보할 수 있으며, 무기 입자의 평균입경은 10 내지 300nm인 것이 바람직하다. 무기 입자의 평균입경이 300nm를 초과하게 되면 헤이즈가 높아지는 문제가 발생하고, 10nm 미만인 경우 주행성을 확보할 수 없다.
또한, 무기입자는 실리카 입자 및 실리카-유기물 합성체 중 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하고, 제1 프라이머층(1)의 굴절율을 고려하여 무기 입자의 굴절율은 1.5 이상인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 제1 프라이머층(1)은 폴리에스테르 공중합체 수지와 폴리우레탄계 수지의 혼합물로 이루어진 바인더 수지, 옥사졸린계 경화제와 멜라민계 경화제의 혼합물로 이루어진 경화제, 음이온성 계면활성제 및 무기입자를 포함하는 도포액을 기재필름(2) 상에 도포하여 형성하는 것이 바람직하다.
제1 프라이머층(1)을 구성하는 상기 조성은 물과 함께 수분산액 형태의 도포액으로 제조되어 기재필름(2)의 일면에 도포된다. 일 실시예에서, 제1 프라이머층(1)의 도포 두께는 10 내지 200nm인 것이 바람직하다. 도포 두께가 10nm 미만인 경우 표면 가공 후 반사 레인보우가 관찰될 수 있고 부착력이 저하되는 문제가 있으며, 200nm를 초과하는 경우 반사 레인보우 및 블로킹이 발생한다.
일 실시예에서, 제1 프라이머층(1)과 기재필름(2) 사이의 부착력 및 내습부착력은 95 내지 100%인 것이 바람직하다.
다음으로, 제2 프라이머층(3)은 표면에 점착제 또는 접착제의 가공이 이루어 지기 때문에, 점착제 또는 접착제 가공을 할 수 있는 프라이머층을 구성하는 것이 바람직하며, 열처리 후 이물 발생을 억제하기 위해 올리고머 블록 기능을 가지는 것이 바람직하다. 제2프라이머층(3)은 주재에 경화제와 반응할 수 있는 관능기를 늘리고, 관능기와 반응성이 우수한 경화제를 사용함으로써, 프라이머층의 경화 후 네트워크 구조를 올리고머 크기보다 작게 함으로써 열처리 후 발생하는 올리고머가 프라이머층 위로 석출되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 열 공정상의 이물 발생을 최소화하여 타발 시의 수율을 높일 수 있다.
일 실시예에서, 제2 프라이머층의 굴절율은, 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층의 굴절율 차이가 0.1 이상이 되도록, 1.45 내지 1.49인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 제2 프라이머층(3)은 바인더 수지로 카르복실기를 관능기로 가지는 폴리아크릴 수지 및/또는 폴리알킬렌옥사이드 수지를 적용하고 특정가교시스템을 설계하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 카르복실기를 관능기로 가지는 폴리아크릴 수지를 포함할 수 있다.
또한, 제2 프라이머층(3)은 경화제로 옥사졸린계, 카보디이미드계 및 멜라민계 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 포함한다. 특히, 옥사졸린계 경화제는 필름에 투습되는 수분을 억제하고, 멜라민계 경화제는 주재와도 반응을 하지만 멜라민 사이의 자체적인 경화반응을 통하여 도막 강도를 향상시킴으로써 양면 코팅 시 발생할 수 잇는 블로킹 현상을 방지하는 역할을 수행한다. 바람직하게는 멜라민계 경화제를 포함할 수 있다.
또한, 제2 프라이머층(3)은 첨가제로서 음이온성 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 프라이머층(3)은 코팅성 및 기능성 향상을 위하여 코팅액에 추가적인 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 제2 프라이머층(3)에 사용되는 첨가제로는 유기입자, 무기입자, 소포제 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 제2 프라이머층(3)은 무기 입자를 통해 주행성을 확보할 수 있으며, 무기 입자의 평균입경은 10 내지 300nm인 것이 바람직하다. 무기 입자의 평균입경이 300nm를 초과하게 되면 헤이즈가 높아지는 문제가 발생하고, 10nm 미만인 경우 주행성을 확보할 수 없다. 그리고 무기입자는 실리카 입자 및 실리카-유기물 합성체 중 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다. 이때 무기 입자는 상술한 제1 프라이머층(1)의 무기 입자와 동일한 무기 입자를 사용할 수 있다.
제2 프라이머층(3)을 구성하는 상기 조성은 물과 함께 수분산액 형태의 도포액으로 제조되어 기재필름(2)의 다른 일면(제1 프라이머층이 도포되지 않은 면)에 도포된다. 일 실시예에서, 도포 두께는 10nm~200nm인 것이 바람직하다. 이때, 도포 두께가 10nm미만일 경우, 주행성 확보가 어렵고 점착제와의 부착력에 문제가 발생할 가능성이 높으며, 200nm초과의 경우, 필름 자체의 색이 황색으로 보일 가능성이 높기 때문에 바람직하지 않다.
일 실시예에서, 제2 프라이머층(3)과 기재필름(2) 사이의 부착력 및 내습부착력은 95 내지 100%인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 길이방향(MD) 및/또는 폭방향(TD)으로 2축 연신된 필름인 것이 바람직하다. 특히, 기재필름(2)을 구성하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 미연신 상태에서는 결정성을 가지지 않기 때문에 기계적인 강도가 약하고, 낮은 후도 제어에 어려움이 따르기 때문에 이축연신 필름인 것이 더욱 바람직하다.
디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름에서 주쇄 방향의 배향각은 연신 공정을 거쳐 열고정 처리를 할 때, 연신 방향으로 폴리에스테르계 재료의 결정성에 의해 방향이 설정된다.
주쇄의 배향각은 필름의 폭방향 대비 주쇄의 결정이 이루고 있는 각도를 의미한다. 필름은 2축 연신 공정을 거쳐 열고정 처리를 하는 과정에서 연신 방향에 대한 폴리에스테르계 재료(폴리에스테르 수지)의 결정성에 의해 주쇄 방향의 배향각 방향이 설정된다. 먼저, 폴리에스테르로 형성된 미연신 필름에 대해 길이방향(MD) 연신이 끝나고, 폭방향(TD)으로 연신을 하게 되는데, 이때 통상 폭방향의 연신 끝부분에서 주쇄의 배향각이 0도가 된다. 그리고 열고정 처리를 하면서, 연신 후 잔존 응력에 의해 보잉(bowing) 현상이 발생하게 되는데, 이러한 보잉 현상에 의해 필름 진행 방향의 반대 방향으로 활 모양의 구배를 갖게 된다.
이러한 주쇄 결정의 배향은 광축의 변화를 야기시키기 때문에, 배향각을 낮게 조정하지 않을 경우 보호필름 구성 후 광손실이 발생하여 지문 인식율을 떨어 뜨린다. 이러한 현상을 최소화하기 위해, 엣지부(필름의 모서리 부분)도 폭 중심의 물성과 최대한 유사하게 설정될 수 있도록, 보잉 현상을 억제할 필요가 있다. 보잉 현상을 억제하기 위해서는 MD방향의 연신 대비 TD방향의 연신을 크게 해야할 필요가 있으며, 이에 따라 MD연신:TD연신이 1:1.45 이상인 것이 바람직하며, 공정 안정성 및 후도 제어를 위해 1:1.75이하로 조절하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 주쇄의 배향각은 20도 이하가 바람직하며, 17도 이하가 더욱 바람직하고, 12도 이하가 더욱 더 바람직하다. 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 주쇄의 배향각이 20도를 초과하면 광축과 배향각의 편차가 커지기 때문에 광손실율이 커진다.
또한, 광손실율은 편광판 평행니콜에서 필름이 삽입되었을 때, 각도에 따른 빛의 손실을 나타내는 수치로서 식 1로 나타낼 수 있다.
(식 1)
광손실율=(편광판 평행니콜 최대 광량-편광판 2매 사이에 필름 삽입후의 최대 광량)/(편광판 평행니콜 최대 광량)
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 식 1에 따른 광손실율은 11% 이하인 것이 바람직하다. 광손실율이 11%를 초과하는 경우 높은 광손실로 인해 지문인식율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름에서 식 1에 따른 광손실율은 통상 배향각 0도 근방의 센터부에서 최소치를 가지며, 배향각이 올라갈수록 증가하는 경향이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름에서는 광손실율 최소화를 위해 상기의 배향각 조정을 통해, 엣지부도 최대한 센터부와 유사한 물성을 가질 수 있도록 한다. 이를 위해 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 센터부와 엣지부의 배향각 차이가 20도 이하인 것이 바람직하다. 센터부와 엣지부의 배향각 차이가 20도 초과인 경우 광손실율이 증가하게 된다.
일 실시예에서, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 배향각과 광축의 차이가 9도 이하인 것이 바람직하다. 배향각과 광축의 차이가 9도 초과인 경우 디스플레이 디바이스 안의 편광판과의 광축 차이가 커지게 되어, 편광판 광축에 맞추어 타발을 진행할 수 없으며, 타발을 할 경우에도 지문인식율이 크게 저하되고, 화면 색의 왜곡을 발생시켜 보호필름으로서의 기능을 할 수 없는 문제가 생긴다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 전광선 투과율이 93% 이상인 것이 바람직하고, 95% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 전광선 투과율이 93% 미만인 경우 지문인식율이 떨어지고 디스플레이 소재의 휘도가 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 150℃ 온도에서 1시간 열처리 후 헤이즈(Haze) 변화가 1% 이하인 것이 바람직하다. 헤이즈가 1%를 초과하는 경우 투명성이 낮아져 명암비가 낮아지는 문제가 발생한다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 제조방법은 폴리에스테르 수지를 용융 압출하여 미연신 시트를 형성하는 제1 단계, 미연신 시트의 일면에 제1 프라이머층을 형성하는 도포액을 도포하고 건조하는 제2 단계, 미연신 시트의 다른 일면에 제2 프라이머층을 형성하는 도포액을 도포하고 건조하는 제3 단계, 제1 프라이머층과 제2 프라이머층이 형성된 미연신 시트를 길이 방향(MD)으로 1축 연신하는 제4 단계, 1축 연신된 시트를 폭 방향(TD)으로 2축 연신하는 제5 단계 및 2축 연신된 시트를 열고정하여 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 형성하는 제6 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 열고정 처리 온도는 180 내지 220℃인 것이 바람직하며, 180 내지 200℃인 것이 더욱 바람직하다. 이때 열고정 처리 온도가 180℃ 미만인 경우 기재필름(2)과 제1 프라이머층(1) 및 제2 프라이머층(3)의 열고정이 제대로 이루어지지 않으며, 220℃를 초과하는 경우 보잉 현상이 발생하여 배향각과 광축의 차이가 커질 수 있다. 이와 같이, 통상의 열고정 처리 온도보다 낮은 온도에서 열처리하여, 연신부와 열고정부의 응력 차이를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 제조방법에서 상술한 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름과 중복된 설명은 생략한다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[제조예]
(도포액 1)
바인더 수지로 물 70중량%와 폴리우레탄 수지(H-15, 제일공업社) 30중량%의 주재1과 물 70% 중량%와 폴리에스테르계 공중합체 수지(TR620K, 타카마츠 유지社) 30% 중량%의 주재2를 각각 12.5중량%로 하여 혼합하였다. 이렇게 구성한 주재 수지 수분산액 20.0중량%와 내습성을 향상시키기 위한 경화제로 옥사졸린계 경화제(WS500, 니폰 카바이드社) 40중량%와 물 60 중량%로 구성된 경화제 1과 멜라민계 경화제(PM80, DIC社) 70 중량%와 물 30 중량%로 구성된 경화제 2를 각각 1.87중량%로 하여 혼합하였다. 이렇게 제조된 도포액에 물 90중량% 및 음이온계 계면활성제(RY-2, Goo Chemical社) 10중량%로 구성된 계면활성제 수분산액 1.0 중량%와 실리카 입자 70중량% 및 물 30중량%로 구성된 수분산 입자 도포액 0.5 중량%와 잔량의 물을 이용하여 도포액 1을 제조하였다.
(도포액 2)
바인더 수지로 물 70중량% 및 카르복실기를 관능기로 가지는 폴리아크릴 수지(RX-7013ED, 니폰 카바이드社) 30중량%의 주재 수지 수분산액 20중량%와 멜라민계 경화제(PM80, DIC社) 30중량% 및 물 70중량%의 경화제 수분산액 10중량%를 혼합하여 만들어진 혼합액에 물 90중량% 및 음이온성 계면활성제(RY-2, Goo Chemical社) 10중량%로 구성된 계면활성제 수분산액 1.0중량%와 실리카 입자 70중량% 및 물 30중량%로 구성된 수분산 입자 도포액 0.5중량%와 잔량의 물을 이용하여 도포액 2를 제조하였다.
(도포액 3)
바인더 수지로 폴리우레탄 수지(H-15, 제일공업社) 대신 폴리우레탄 수지(AP-40F, DIC社)을 사용한 것을 제외하고는 도포액 1과 동일하게 하여 도포액 3을 제조하였다.
[실시예 1~4]
폴리에틸렌테레프탈레이트 원료 칩을 용융 압출한 후 캐스팅 롤에서 미연신 형태의 시트를 제조한 다음 미연신 시트의 일면 및 다른 일면에 metal bar #4를 이용하여 도포액을 각각 도포하고 80℃에서 건조시켜 각각 두께가 100nm인 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층을 형성하였다. 다음으로 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)으로 각각 연신한 후 190℃에서 열고정하여 2축 연신된 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
이때 도포액의 조성, 연신 조건 및 필름 전체의 두께는 표 1에 나타내었고 제1 프라이머층과 제2 프라이머층의 굴절율은 각각 표 3에 나타내었다.
[비교예 1~5]
하기 표 1과 같이 도포액의 조성 및 연신 조건을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 제조하였다.
구분 MD
연신비
TD
연신비
MD : TD
연신비율
필름 두께
(㎛)
제1 프라이머층 제2 프라이머층
실시예1 3.0 4.35 1:1.45 125 도포액 1 도포액 2
실시예 2 3.0 4.65 1:1.55 125 도포액 1 도포액 2
실시예3 3.0 4.95 1:1.65 125 도포액 1 도포액 2
실시예4 3.0 5.25 1:1.75 125 도포액 1 도포액 2
비교예1 3.0 3.5 1:1.17 125 도포액 1 도포액 2
비교예2 3.0 3.5 1:1.17 125 도포액 1 도포액 3
비교예3 3.0 4.95 1:1.65 125 도포액 1 도포액 1
비교예4 3.0 4.95 1:1.65 125 도포액 2 도포액 2
비교예 5 3.0 3.0 1:1 125 도포액 1 도포액 2
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따른 폴리에스테르 필름을 사용하여 다음과 같은 실험예를 통해 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 2 및 3에 나타내었다.
[실험예]
(1) 전투과율 측정
헤이즈 미터기(NDH-4000, 니폰 덴쇼쿠社)로 필름의 전투과율을 측정하였다.
(2) 두께 측정
마이크로미터(VL-50aS, 미쯔도요社)를 이용하여 필름의 두께를 측정하였다.
(3) 광손실율 측정
필름을 가로 5㎝ 및 세로 5㎝로 재단한 후, 편광필름 2장을 100% 투과 상태(평행니콜)로 만들어 최대 광량을 확인하고, 2장의 편광필름 사이에 재단된 필름을 위치시킨 후, 필름의 각도를 변경하면서 최대 광량의 변화를 측정하고, 식 1을 통해 광손실율을 산출하였다.
(식 1)
광손실율=(편광판 평행니콜 최대 광량-편광판 2매 사이에 필름 삽입 후의 최대 광량)/(편광판 평행니콜 최대 광량)
(4) 배향각 측정
필름을 2축 연신한 후 필름 샘플을 배향각 측정장비(SST-4000, 노무라 쇼지社)로 필름 폭방향에 대한 주쇄의 결정 방향을 센터부와 엣지부에서 각각 측정하였다. 이때 센터부는 배향각이 0도이기 때문에 하기 표 2의 배향각은 엣지부의 배향각을 나타낸다.
(5) 광축 측정
편광판 크로스 니콜 상태에서 필름을 편광판 2매 사이에 넣은 후, 블랙모드가 구현되는 각도를 확인하여, 각도기로 측정하였다.
(6) 무지개 얼룩 검사
제조된 필름 뒷면에 절연테이프(Niito社)를 붙여 형광등 반사 하에서 육안으로 검사한 다음 하기와 같이 평가하였다.
○: 무지개 얼룩 미관측
X; 무지개 얼룩 관측
(7) 헤이즈 변화 측정
제조된 필름에 대해 헤이즈 미터기(NDH-4000, 니폰 덴쇼쿠社)를 이용하여 열처리 전 헤이즈를 측정하고, 150℃ 오븐에서 1시간 열처리한 후의 헤이즈를 각각 측정하였다.
(8) 부착력 측정
#20 와이어바를 사용하여 제1 프라이머층 표면에 아크릴계 UV 경화수지를 도포한 다음, 절단기로 제조된 필름에 절단선을 만들어서, 10 × 10의 매트릭스에 1㎜ × 1㎜ 정사각형들을 배치한다. 그리고 절단선이 형성된 필름에 셀로판 테이프(No. 405, NICHIBAN社, 넓이: 24㎜)를 붙이고, 벨벳을 이용하여 테이프를 문질러서 필름에 강력하게 부착시킨 후, 수직으로 테이프를 떼어낸다. 이때, 아크릴계 UV 경화수지로 형성된 코팅층에 남아있는 프라이머층의 면적을 하기 식 2에 대입하여 부착력을 산출하였다.
(식 2)
Figure pat00001
또한, 동일하게 준비된 필름을 60℃ 온도 및 90% 습도 환경에서 100시간을 방치한 후 동일한 방법으로 내습 부착력을 측정하였다.
(9) 프라이머층 굴절율 측정
유리판 상에 도포액 1 내지 3의 도포액을 각각 도포하여 열경화시킨 후, 도포액이 코팅되지 않은 유리판의 뒷면에 검은색 절연 테이프를 붙인 후, 엘립소미터(Elli-SE, ㈜엘립소테크놀러지社)를 이용하여 굴절율을 측정하였다.
구분 전투과율
(%)
배향각
(°)
광축
(°)
무지개
얼룩
헤이즈변화
(%)
광손실율
실시예 1 94.2 20 27 0.8 11
실시예 2 93.8 17 22 0.9 10.3
실시예 3 93.5 14 18 0.8 9.2
실시예 4 93 11 13 1.0 6.8
비교예1 93 47 52 0.9 15
비교예2 91 47 52 3.2 18
비교예3 89 14 18 3.1 20
비교예4 92 14 18 X 0.6 16
비교예 5 93 50 62 0.8 22
구분 제1 프라이머층 굴절율 제2 프라이머층 굴절율 프라이머층간
굴절율 차
부착력
(%)
내습부착력
(%)
실시예 1 1.59 1.47 0.12 100 100
실시예 2 1.59 1.47 0.12 100 100
실시예 3 1.59 1.47 0.12 100 100
실시예 4 1.59 1.47 0.12 100 100
비교예1 1.59 1.47 0.12 100 100
비교예2 1.59 1.55 0.04 100 100
비교예3 1.59 1.59 0 100 100
비교예4 1.47 1.47 0 100 100
비교예 5 1.59 1.47 0.12 100 100
상기 표 2 및 표 3에 기재된 바와 같이, 본원발명에 따른 실시예 1 내지 4는 모두 부착력이 우수하고, 광학적 및 기계적 성질이 우수한 것으로 전투과율, 광손실율, 배향각, 광축, 간섭에 의한 무지개 얼룩, 헤이즈 변화량이 모두 보호필름에 필요한 모든 물성을 충족하는 것을 알 수 있다.
반면에, 비교예 1은 기재필름 양면에 위치한 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층의 굴절율 차이가 0.1 이상이나 MD방향 및 TD방향의 낮은 연신비율로 인해 주쇄의 배향각이 20을 초과하고 과도한 광손실이 발생하는 것을 알 수 있다.
또한, 기재필름 양면에 위치한 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층의 굴절율 차이가 0.1 미만이고, MD방향 및 TD방향의 낮은 연신비율을 가진 비교예 2는 주쇄의 배향각이 20을 초과하고 헤이즈 변화가 크며, 과도한 광손실이 발생하는 것을 알 수 있다.
또한, 기재필름 양면에 위치한 제1 프라이머층 및 제2 프라이머층이 동일한 도포액으로 형성된 비교예 3 및 비교예 4는 프라이머층간 굴절율이 동일하여 낮은 전투과율을 가지며 무지개 얼룩이 발생하거나 높은 헤이즈 변화가 발생하는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 5는 배향각과 광축의 차이가 9도를 초과한 결과 광손실율이 11%를 초과하여 과도한 광손실이 발생하는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 표면에 하드코팅 가공 후 간섭무라 현상을 최소화하여 후가공시의 생산성을 좋게 할 수 있으며, 올리고머 블록 기능을 통해 이물 발생을 억제하고, 낮은 배향각에 따른 광손실율을 제어함으로써 지문이식율을 높일 수 있다. 또한, 광학적 특성이 우수하기 때문에 보호필름 이외의 광학용 필름으로도 널리 사용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 제1 프라이머층 2: 기재필름
3: 제2 프라이머층

Claims (17)

  1. 2축 연신된 기재필름;
    상기 기재필름의 일면에 형성된 제1 프라이머층; 및
    상기 기재필름의 다른 일면에 형성된 제2 프라이머층;
    을 포함하고,
    상기 제1 프라이머층 및 상기 제2 프라이머층의 굴절율 차이는 0.1 이상인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 150℃에서 1시간 열처리 후 헤이즈 변화가 1% 이하인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 하기 식 1에 따른 광손실율이 11% 이하인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
    (식 1)
    광손실율=(편광판 평행니콜 최대 광량-편광판 2매 사이에 필름 삽입 후의 최대 광량)/(편광판 평행니콜 최대 광량).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 배향각과 광축의 차이가 9도 이하인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 센터부와 엣지부의 배향각 차이가 20도 이하인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 주쇄의 배향각이 20도 이하인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프라이머층의 굴절율은 1.58 내지 1.62이고, 제2 프라이머층의 굴절율은 1.45 내지 1.49인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 MD방향:TD방향 연신비가 1:1.45 내지 1:1.75인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름은 전투과율이 93% 이상인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프라이머층은 폴리에스테르 공중합체 수지, 폴리우레탄계 수지, 옥사졸린계 경화제, 멜라민계 경화제, 음이온성 계면활성제 및 무기입자를 포함하는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프라이머층은 카르복실기를 가지는 폴리아크릴 수지, 멜라민계 경화제, 음이온성 계면활성제 및 무기입자를 포함하는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프라이머층은 올리고머 블록 기능을 가지는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기재필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트 및 폴리카보네이트 중에서 선택된 적어도 하나인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기재필름의 두께는 25 내지 250㎛인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름.
  15. 폴리에스테르 수지를 용융 압출하여 미연신 시트를 형성하는 제1 단계;
    상기 미연신 시트의 일면에 제1 프라이머층을 형성하는 도포액을 도포하고 건조하는 제2 단계;
    상기 미연신 시트의 다른 일면에 제2 프라이머층을 형성하는 도포액을 도포하고 건조하는 제3 단계;
    상기 제1 프라이머층과 상기 제2 프라이머층이 형성된 미연신 시트를 길이 방향(MD)으로 1축 연신하는 제4 단계;
    상기 1축 연신된 시트를 폭 방향(TD)으로 2축 연신하는 제5 단계; 및
    상기 2축 연신된 시트를 열고정하여 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름을 형성하는 제6 단계;
    를 포함하는, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 프라이머층 및 상기 제2 프라이머층의 두께는 10 내지 200nm인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제6 단계의 열고정 온도는 180 내지 220℃인, 디스플레이 보호용 폴리에스테르 필름의 제조방법.
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