相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年9月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0120101号和于2017年9月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0119827号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种具有高的滑动特性和优异的阻挡UV光的特性的光学膜及包括其的偏光板。
背景技术：
液晶显示器使用偏振光。为此，使用偏光板，并且通常使用PVA元件。然而，偏光板例如PVA元件自身具有弱的机械特性并且容易受外部环境例如温度或湿度影响。因此，需要用于保护偏光板的保护膜。
这样的保护膜应具有优异的光学特性和优异的机械特性。TAC膜(三乙酰纤维素膜)常被用作用于偏光板中使用的PVA元件的保护膜。然而，近年来，已使用具有优于TAC膜的耐热性和耐吸收性的丙烯酸类膜。
用于保护偏光板的丙烯酸类膜通过拉伸过程来制备。在这方面，通常使用玻璃化转变温度为120℃或更高的丙烯酸类树脂，使得在高温下的尺寸变化小并且可以稳定地保持光学特性。此外，为了进一步改善丙烯酸类树脂的尺寸稳定性和光学特性，向其主链中引入环结构，并且为此，引入赋予耐热性的具有环结构的单体。然而，问题是，当引入具有环结构的单体时，不仅原料的价格增加而且必须在更高温度下进行处理。
同时，丙烯酸类树脂特别是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优异的透明性，并因此可以用作偏光板的保护膜。然而，玻璃化转变温度低，因此，在高温下拉伸滞后松弛，导致尺寸稳定性劣化。此外，当聚甲基丙烯酸甲酯被拉伸并制成膜时，存在对PVA元件(其为偏光板)的粘合性随着拉伸条件变化的问题。
此外，用于保护偏光板的丙烯酸类膜由于摩擦而具有大的静电，并且具有膜之间彼此粘着接触的严重阻塞现象。因此，为了膜的卷绕，需要使用聚烯烃型或聚酯型掩蔽膜或者引入能够赋予滑动特性的底漆层。然而，在去除这样的掩蔽膜的过程中，可能在丙烯酸类膜上留下痕迹，这可能导致丙烯酸类膜的品质劣化。此外，不仅需要用于添加或去除掩蔽膜或者用于引入底漆层的设备，而且还存在由于使用额外的膜或底漆而导致产品单价上升的经济问题。
因此，本发明人进行了广泛的研究以便即使在使用主链中不含具有环结构的单体的丙烯酸类树脂时也在不使用单独的掩蔽膜的情况下制备不仅能够具有优异的阻挡UV光的特性而且还能够表现出高的滑动特性从而能够自卷绕的光学膜。结果，发现稍后描述的通过包含紫外线吸收剂和有机颗粒并拉伸膜而制造的光学膜满足上述要求，由此完成了本发明。
技术实现要素：
技术问题
本发明的一个目的是提供一种具有高的滑动特性和优异的阻挡UV光的特性的双轴拉伸光学膜。
本发明的另一个目的是提供一种包括双轴拉伸光学膜的偏光板。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种双轴拉伸光学膜，其包括基底层，其中基底层包含丙烯酸类树脂、平均颗粒直径为0.3μm至3μm的基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒、和紫外线吸收剂，以及光学膜的膜之间静摩擦系数为0.7或更小。
丙烯酸类树脂具有优异的透明性并因此可以用作光学膜，特别是用作用于偏光板的保护膜。然而，当将丙烯酸类树脂制成膜时，必须使用拉伸过程以提高机械强度，但由于丙烯酸类树脂的玻璃化转变温度低，通过拉伸制备的光学膜存在在高温下拉伸滞后松弛的问题，这导致尺寸稳定性劣化。为了改善这样的问题，提出了在丙烯酸类树脂的主链中引入环结构的方法，然而不仅制备过程复杂以及基础材料的成本增加，而且必须在更高温度下进行处理。
此外，为了卷绕偏光板保护膜，需要使用掩蔽膜或底漆层以免引起阻塞现象，但由于使用掩蔽膜或底漆层，存在品质劣化且单价增加的问题。
因此，在本发明中，提供了这样的双轴拉伸光学膜，其不仅如稍后所述通过在丙烯酸类树脂中使用紫外线吸收剂而具有优异的阻挡UV光的特性，而且还由于通过引入有机颗粒所引起的表面不平坦而具有高的滑动特性，并因此不需要使用另外的掩蔽膜。
下文中，将更详细地描述本发明。
丙烯酸类树脂
如本文使用的，术语‘丙烯酸类树脂’是指通过基于丙烯酸酯的单体的聚合制备的树脂，并且在本发明中为构成基底层的主要组分。特别地，‘丙烯酸类树脂’具有在主链中不含环结构的特征。
优选地，基于丙烯酸酯的单体在主链中不具有环结构，并且可以使用选自以下中的至少一者：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸苄酯。
此外，根据需要，丙烯酸类树脂还可以包含基于苯乙烯的单体，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、苯甲酰苯乙烯或丙烯腈。
丙烯酸类树脂的玻璃化转变温度为100℃至120℃。如果玻璃化转变温度小于100℃，则存在当制造成膜时热稳定性劣化的问题。
此外，丙烯酸类树脂的重均分子量为100,000g/mol至150,000g/mol。如果重均分子量小于100,000g/mol，则存在当制造成膜时机械特性劣化的问题，而如果重均分子量超过150,000g/mol，则存在难以进行挤出过程的问题。
特别地，丙烯酸类树脂可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其是甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯的共聚物。具体地，可以使用甲基丙烯酸甲酯和/或丙烯酸甲酯作为基于丙烯酸酯的单体。优选地，丙烯酸类树脂包含90重量％至99重量％的甲基丙烯酸甲酯和1重量％至10重量％的丙烯酸甲酯单体。丙烯酸甲酯用于抑制共聚物降解。
聚甲基丙烯酸甲酯可以通过已知的方法来制备，不同之处在于除甲基丙烯酸甲酯之外还使用丙烯酸甲酯。例如，其可以通过诸如乳液聚合、乳液-悬浮聚合、悬浮聚合等方法制备。此外，为了向聚甲基丙烯酸甲酯的末端引入丙烯酸甲酯单体，首先可以聚合聚甲基丙烯酸甲酯，然后可以使丙烯酸甲酯单体聚合。
基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒
如本文使用的，术语“基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒”与无机细颗粒例如硅氧化物、锆氧化物、锌氧化物等不同，并且是指通过以50重量％或更大的量使用基于(甲基)丙烯酸酯的单体制备的聚合物颗粒。此时，基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒与弹性聚合物或包含弹性层的软颗粒的不同之处在于其是硬颗粒和没有弹性的有机珠。
引入基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒以便通过赋予本发明的光学膜的表面滑动特性而使得能够自卷绕。具体地，将基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒分散在上述丙烯酸类树脂和聚碳酸酯树脂中以赋予膜的表面不平坦性，从而改善光学膜的滑动特性。如稍后所述的，滑动特性的改善可以通过测量膜之间的摩擦系数来确定。可以看出，根据本发明的光学膜表现出0.7或更小的膜之间静摩擦系数，因此具有高的滑动特性。
为了使包含在基底层中的基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒即使在赋予双轴拉伸光学膜的表面不平坦性时也不降低透光率，有机颗粒的平均颗粒直径在0.3μm至3μm的范围内。如果有机颗粒的颗粒尺寸小于0.3μm，则可能在光学膜的表面上形成太小的不平坦，因此可能由于膜之间的摩擦系数增加而不易自卷绕。如果颗粒尺寸超过3μm，则不仅表面雾度增加和膜的透光率降低，而且可能在挤出加工期间产生问题。优选地，基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒的颗粒尺寸可以为0.35μm至2μm或0.4μm至1.5μm。
此外，基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒可以为单分散颗粒。具体地，基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒的颗粒尺寸分布优选为-20％至+20％。通过使用具有上述分布的有机颗粒，可以防止光学膜的雾度增加和透光率降低。
此外，基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒可以为交联聚合物颗粒。具体地，基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒可以为具有以下结构的交联聚合物颗粒：其中由源自基于(甲基)丙烯酸酯的单体的重复单元构成的主链用交联剂交联。当使用交联聚合物颗粒时，其与非交联聚合物颗粒相比具有优异的耐热性，因此是优选的。
具体地，作为基于(甲基)丙烯酸酯的单体，可以使用选自以下中的一种或更多种基于(甲基)丙烯酸酯的单体：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯和(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯，但不限于此。
此外，作为交联剂，可以使用选自以下中的一种或更多种单体化合物或单分子化合物：乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、烯丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、2,2-二甲基丙烷-1,3-二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、聚(丁二醇)二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、甘油基丙氧基三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基苯(DVB)、乙烯基氨基甲酸酯、二烯丙基醚、二烯丙基酯、乙烯基聚酯、三乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二烯丙氧基乙酸、二乙烯基吡啶、二乙烯基萘、乙烯基二甲苯、二乙二醇二乙烯基醚、双丙烯酰胺、三烯丙基氰脲酸酯、三乙烯基环己烷、二乙烯基硅烷、三乙烯基硅烷、二甲基二乙烯基硅烷、二乙烯基甲基硅烷、甲基三乙烯基硅烷、二苯基二乙烯基硅烷、三乙烯基苯基硅烷、二乙烯基甲基苯基硅烷、四乙烯基硅烷、二甲基乙烯基二硅氧烷、聚(甲基乙烯基硅氧烷)、聚(乙烯基氢硅氧烷)和聚(苯基乙烯基硅氧烷)，但不限于此。
此外，可以选择基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒使得与为基底层的主要组分的丙烯酸类树脂(特别地聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))的折射率(1.49)之间的差值变为0.05或更小。这是为了防止由于细颗粒与其中分散有细颗粒的树脂之间的折射率差值较大而导致膜中的散射引起内部雾度增加。
因此，基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒的折射率优选为1.44至1.54。
基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒的10％的热分解温度(Td，在空气中)可以为250℃或更高。此时，“有机颗粒的10％的热分解温度”意指在通过热重分析测量时,当通过热分解有机颗粒的重量减小的比例达到10％时的温度。热分解温度小于250℃的有机颗粒没有足够的耐热性，因此可能在膜的拉伸和/或成型加工期间分解而产生烟、气泡等，这可能导致膜的外观有缺陷。具体地，有机颗粒的10％的热分解温度(Td)优选为250℃至270℃。
因此，在具有弹性的软颗粒(非硬颗粒例如本发明的基于聚(甲基)丙烯酸酯的有机颗粒)的情况下，其具有低的热分解温度，因此热稳定性劣化并且在挤出过程中热分解而产生烟，这可能引起膜外观差的问题。
基于100重量份的丙烯酸类树脂和聚碳酸酯，有机颗粒可以以0.01重量份至0.5重量份的量被包含在内。当含量小于0.01重量份时，由于膜之间的摩擦系数增加而不能自卷绕。如果含量大于0.5重量份，则膜的雾度可能由于膜的表面不平坦增加而增加，并且膜在拉伸时可能破裂。优选地，基于100重量份的丙烯酸类树脂和聚碳酸酯，有机颗粒的含量(重量份)为0.05重量份或更大、0.06重量份或更大、或者0.07重量份或更大和0.4重量份或更小、或者0.3重量份或更小、或者0.2重量份或更小。
紫外线吸收剂
在本发明中，紫外线吸收剂被包含在基底层中并且用于有效地阻挡从外部进入的紫外光。
作为可用于本发明的紫外线吸收剂，根据本发明的双轴拉伸光学膜可以没有特别限制地使用，只要其在光学膜的厚度为40μm的条件下在380nm的波长下的透光率可以为20％或更小优选地10％或更小即可。例如，作为紫外线吸收剂，可以使用本领域公知的基于二苯甲酮的紫外线吸收剂、基于苯并三唑的紫外线吸收剂、基于三嗪的紫外线吸收剂、基于水杨酸酯的紫外线吸收剂等。
其中，优选基于三嗪的紫外线吸收剂。在这种情况下，热稳定性和紫外线吸收效果优异，并因此即使在以适当的量被包含在内时也可以获得足够的紫外线阻挡效果。此外，可以防止在膜形成过程期间可能发生的烟现象或迁移现象。基于三嗪的紫外线吸收剂的实例包括具有2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪骨架作为主要组分的化合物，并且可以使用本领域市售的各种基于三嗪的紫外线吸收剂而没有特别限制。
基于100重量份的丙烯酸类树脂，紫外线吸收剂优选以0.1重量份至5重量份的量被包含在内。如果紫外线吸收剂的含量小于上述范围，则其不具有足够的紫外线阻挡效果。如果紫外线吸收剂的含量超过上述范围，则存在这样的问题，当紫外线吸收剂在制造光学膜的过程中分解时，发生迁移出膜的迁移现象。
基底层
在本发明中，基底层被制备成包含如上所述的丙烯酸类树脂、有机颗粒和紫外线吸收剂的组合物。例如，将丙烯酸类树脂、有机颗粒和紫外线吸收剂进行熔体捏合以形成组合物，然后形成为未拉伸的膜，从而制备基底层。
此外，基底层还可以包含用于控制延迟的延迟控制剂。当丙烯酸类树脂被拉伸时，其具有其中折射率在垂直于拉伸方向的方向上增加的负双折射特性。因此，为了实现延迟，需要具有其中折射率在拉伸方向上增加的正双折射特性的延迟控制剂。
优选地，延迟控制剂可以使用聚碳酸酯。如本文使用的，术语‘聚碳酸酯’通过使芳族二醇化合物与碳酸酯前体反应而形成，并且可以通过界面聚合或溶液聚合来制备。例如，其可以通过双酚A和光气的界面聚合来制备。
当额外地包含聚碳酸酯时，考虑到其与丙烯酸类树脂的相容性，聚碳酸酯的重均分子量优选为10,000至20,000。当聚碳酸酯的重均分子量超过20,000时，与丙烯酸类树脂的相容性降低，并且整体上形成不透明的组合物，这对于用作光学膜是不优选的。
此外，基于丙烯酸类树脂和聚碳酸酯的总重量，聚碳酸酯以10重量％或更小的量被包含在内。如果其含量超过10重量％，则整体上形成不透明组合物，这是不优选的。此外，优选地，基于丙烯酸类树脂和聚碳酸酯的总重量，聚碳酸酯以1重量％或更大或者2重量％或更大的量被包含在内。
此外，根据需要，组合物可以包含添加剂，例如热稳定剂、润滑剂等。此时，添加剂可以以在不损害组合物的物理特性的范围内的适当量被包含在内，并且基于100重量份总的组合物，可以例如以0.1重量份至5重量份的量被包含在内。
此外，作为用于由组合物制备膜的方法，可以使用本领域已知的任何方法，例如溶液流延法、挤出法等。在一个实例中，可以使用熔体挤出成型法。
具体地，将用于光学材料的树脂组合物干燥以除去水分，然后从原料料斗至单螺杆或双螺杆挤出机来给挤出机进料，并使组合物在高温下熔化以获得原料丸粒。然后将由此获得的原料丸粒干燥，从原料料斗至挤出机通过单螺杆挤出机熔化，然后通过衣架式T型模头，由此通过镀铬铸辊、冷却辊等形成膜。此时，膜成型温度优选为150℃至350℃，更优选为200℃至300℃。同时，如上所述，当通过T型模头法形成膜时，将T型模头附接至已知单螺杆或双螺杆挤出机的末端，并将以膜形式挤出的膜卷绕以获得卷状膜。此外，在膜成型期间可以使用聚合物过滤器以除去外来物质。
底漆层
光学膜还可以包括形成在基底层的一个表面上的底漆层。此时，根据需要，在基底层的待被附接至偏光板的一个表面上形成底漆层。当如稍后所述通过双轴拉伸制造光学膜时，对偏光板例如PVA元件的粘合性可以得到改善。此外，底漆层在涂覆光学膜的表面时可以防止膜被涂覆液腐蚀。
底漆层包含基于聚酯的树脂、基于聚氨酯的树脂、或其混合物。当底漆层包含基于聚酯的树脂和基于聚氨酯的树脂二者时，其包含70重量份至95重量份的基于聚酯的树脂和5重量份至30重量份的基于聚氨酯的树脂。
基于聚酯的树脂是指在主链中包含通过使羧酸与醇反应而形成的酯基的树脂。优选地，其可以为水分散性聚酯树脂，并且更优选地，可以包含通过使多元酸与多元醇反应而形成的聚酯二醇。
此外，基于聚氨酯的树脂是指在主链中包含通过异氰酸酯与多元醇之间的反应形成的氨基甲酸酯重复单元的树脂。在此，异氰酸酯为具有两个或更多个NCO基团的化合物，多元醇为具有两个或更多个羟基的化合物，并且其实例包括基于聚酯的多元醇、基于聚碳酸酯的多元醇、聚醚多元醇等，但不限于此。
此外，根据需要，底漆层还可以包含水分散性细颗粒和水分散性交联剂。作为水分散性细颗粒，可以使用选自以下中的至少一者：二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆和基于锑的细颗粒，并且优选地，可以使用二氧化硅。当使用二氧化硅时，可以优选使用胶态二氧化硅。水分散性细颗粒的直径为50nm至500nm，优选为100nm至300nm。
底漆层可以通过涂覆包含基于聚酯的树脂和基于聚氨酯的树脂的底漆溶液来制备，并且涂覆方法没有特别限制。例如，可以使用棒涂法、微型凹版涂覆法、狭缝模涂覆法、逗点涂覆法等。
此外，根据需要，底漆层可以具有抗静电特性。为此，底漆层可以以0.1重量％至10重量％的量包含表面活性剂、有机盐、无机盐、导电填料、导电聚合物、嵌段共聚物、金属氧化物等。此外，根据需要，底漆层可以具有阻挡UV的特性。为此，底漆层可以以0.1重量％至10重量％的量包含紫外线吸收剂。紫外线吸收剂没有特别限制，只要其用于光学膜即可，例如可以使用基于三嗪、基于苯并三唑或基于苯并苯酚(benzophenol)的紫外线吸收剂。
当使用上述底漆层时，基底层与底漆层之间的粘合强度优异，并且即使在双轴拉伸基础层和底漆层时，也可以在保持各层的特性的同时改善底漆层的粘合。
双轴拉伸光学膜
根据本发明的双轴拉伸光学膜包括上述基底层。双轴拉伸意指对包括基底层的未拉伸膜进行双轴拉伸。具体地，双轴拉伸意指在纵向上对包括基底层的未拉伸膜进行单轴拉伸然后在横向上进行拉伸，或者意指在横向上对未拉伸膜进行单轴拉伸然后在纵向上进行拉伸。
在这种情况下，双轴拉伸光学膜通过包括以下步骤的制备方法来制备：制备包括上述基底层的未拉伸膜；以及对未拉伸膜进行双轴拉伸。
替代地，如果需要，双轴拉伸光学膜通过包括以下步骤的制备方法来制备：通过形成上述基底层和在该基底层上的底漆层来制备未拉伸膜；以及对未拉伸膜进行双轴拉伸。替代地，双轴拉伸光学膜通过包括以下步骤的制备方法来制备：在纵向上对上述基底层进行单轴拉伸；在经单轴拉伸的基底层上形成底漆层；以及在横向上对基底层和底漆层进行拉伸。
优选地，拉伸倍数为在MD方向(纵向)上1.2倍至3.0倍和在TD方向(横向)上1.5倍至4.0倍。拉伸使聚合物取向并根据拉伸程度影响制备的双轴拉伸光学膜的特性。更优选地，在MD方向上的拉伸倍数与在TD方向上的拉伸倍数的比率(TD拉伸倍数/MD拉伸倍数)为1.0至2.5。
此外，优选拉伸在基于玻璃化转变温度的-10℃至+20℃的温度范围内进行。拉伸温度影响双轴拉伸光学膜的粘合性，并且如果温度在该范围之外，则存在粘合性可能不足的问题。
此外，根据本发明的双轴拉伸光学膜具有优异的尺寸稳定性，并且为了评估这样的热尺寸稳定性，引入了被称为TTS(Temperature of Thermal Shrinkage，热收缩温度)的变量。
TTS是指拉伸步骤中制备的光学膜在拉伸滞后松弛时开始急剧收缩的温度。具体地，当向光学膜施加温度时，其是指光学膜在随着温度增加膨胀之后开始收缩的温度。优选地，根据本发明的双轴拉伸光学膜的在MD方向上的TTS和在TD方向上的TTS分别为95℃或更高，并且优选为100℃至120℃。
同时，根据需要，可以适当地调节根据本发明的双轴拉伸光学膜的厚度，例如其可以优选为10μm至100μm。
同时，如上所述，根据本发明的双轴拉伸光学膜由于引入有机颗粒而在膜的表面上具有nm尺寸的不平坦结构，并因此表现出0.7或更小的膜之间静摩擦系数。当静摩擦系数超过0.7时，由于膜之间的摩擦可能发生阻塞现象，并且不能自卷绕。优选地，双轴拉伸光学膜的膜之间静摩擦系数为0.6或更小、0.5或更小、或者0.45或更小。静摩擦系数越低，滑动特性越好。因此，其下限没有限制，但其下限可以为例如0.01或更大、0.05或更大、0.1或更大、或者0.2或更大。
此外，双轴拉伸光学膜的膜之间动摩擦系数可以为0.7或更小。优选地，双轴拉伸光学膜的膜之间动摩擦系数可以为0.6或更小、0.5或更小、或者0.45或更小，并且其下限可以为例如0.01或更大、0.05或更大、0.1或更大、或者0.2或更大。
静摩擦系数可以由在向两个接触光学膜施加恒定负载之后在静态下两个膜中的一者开始移动时的负载值来测量。动态摩擦系数可以由在向两个接触光学膜施加恒定负载之后膜中的一者移动期间的负载值来测量。
同时，双轴拉伸光学膜的不平坦表面形状可以通过测量表面的平均粗糙度(Ra)来确定。
具体地，双轴拉伸光学膜的表面的平均粗糙度(Ra)可以为4nm至30nm。当由表面不平坦引起的平均粗糙度(Ra)小于4nm时，由于膜之间的摩擦系数值增加，滑动特性可能不良好。当平均粗糙度(Ra)超过30nm时，膜的雾度可能增加。具体地，表面的平均粗糙度(Ra)优选为4.5nm至20nm，更优选为4.5nm至10nm。
在此，平均表面粗糙度(Ra)表示表面的不平坦形状的高度的绝对值的算术平均值，其由以下数学式1计算并且可以通过AFM(原子力显微术)来测量。
[数学式1]
在数学式1中，
L意指用于进行测量的参考长度，函数f(x)意指通过测量获得的粗糙度曲线。
此外，双轴拉伸光学膜的内部雾度为0.5％或更小，外部雾度可以为0.3％至3.5％。在光学膜表现出上述范围内的雾度的情况下，有机颗粒的引入表现出高的滑动特性并且不使透光性劣化，使得其可以用作用于偏光板的保护膜。优选地，双轴拉伸光学膜的内部雾度可以为大于0％且0.3％或更小，外部雾度可以为0.4％至1.0％。
在此，双轴拉伸光学膜的内部雾度可以通过将雾度为0的压敏粘合剂附接至表面以制备平坦化层或者通过将平坦化层涂覆至碱处理表面上来测量。光学膜的外部雾度可以通过从测量膜自身的雾度而获得的总雾度中减去内部雾度值来测量。
此外，根据本发明的光学膜具有优异的阻挡UV光的特性。具体地，光学膜具有以下特征：在光学膜的厚度为40μm的条件下在380nm的波长下的透光率为20％或更小，优选为10％或更小。这是因为基底层中包含紫外线吸收剂。优选地，在380nm下的透光率为9％或更小、8％或更小、7％或更小、6％或更小、或者5％或更小。此外，在380nm下的透光率的值越小，下限越好。因此理论上为0％，例如，其下限可以为0.5％、1％或2％。透射率可以通过光谱测定设备例如由Hitachi制造的U-3310测量。
偏光板
此外，本发明提供了一种偏光板，其包括起偏振器和设置在起偏振器的至少一个表面上的上述双轴拉伸光学膜。如上所述，根据本发明的双轴拉伸光学膜可以用作用于偏光板的保护膜并因此其可以补充偏光板的机械特性并保护偏光板免受外部环境的影响，例如免受温度或湿度的影响。
如本文使用的，偏光板意指其中包括起偏振器和保护膜的状态。作为起偏振器，可以使用包含碘或二色性染料的由聚乙烯醇(PVA)构成的膜。起偏振器可以通过使碘或二色性染料浸渍到PVA膜中来制备，但是其制备方法没有特别限制。
此外，根据本发明的保护膜可以设置在起偏振器的两个表面上，或者可以仅设置在起偏振器的一个表面上。当本发明的光学膜设置在起偏振器的一个表面上时，在另一表面上，可以没有限制地使用本领域公知的起偏振器保护膜，例如丙烯酸类膜、TAC膜、PET膜、COP膜、PC膜、基于降冰片烯的膜等。
保护膜和起偏振器可以通过本领域通常使用的可紫外线固化粘合剂(其为基于水的粘合剂或非水性粘合剂)粘附。此时，不论其上施加有保护膜的底漆层的表面还是其上未施加有底漆层的表面，都可以进行施加粘合剂。具体地，作为粘合剂，可以使用基于聚乙烯醇的粘合剂、基于(甲基)丙烯酸酯的粘合剂、基于烯/硫醇的粘合剂、基于不饱和聚酯的粘合剂、环氧粘合剂或基于氨基甲酸酯的粘合剂而没有限制。
此外，本发明提供了包括偏光板的图像显示装置，更优选地，其可以为液晶显示装置。例如，根据本发明的液晶显示装置为包括液晶单元以及分别设置在液晶单元的两个表面上的第一偏光板和第二偏光板的液晶显示装置，其中第一偏光板和第二偏光板中的至少一者为根据本发明的偏光板。在这种情况下，设置在偏光板的与液晶单元相对的一侧上的光学膜或起偏振器保护膜优选为根据本发明的包含紫外线吸收剂的保护膜，此外，其可以经受表面涂覆例如AG涂覆(防眩光涂覆)、LR涂覆(低反射涂覆)等。
有益效果
如上所述，根据本发明的双轴拉伸光学膜即使在使用不含具有环结构的单体的丙烯酸类树脂时也具有优异的阻挡UV光的特性并且表现出高的滑动特性并因此能够自卷绕。
具体实施方式
下文中，提供优选实施例以帮助理解本发明。然而，提供以下实施例仅为了帮助理解本发明，并且本发明的范围不限于此。
制备例1：聚甲基丙烯酸甲酯
将1000g包含98重量％的甲基丙烯酸甲酯和2重量％的丙烯酸甲酯的单体混合物添加至5L反应器，并添加2000g蒸馏水、8.4g 5％聚乙烯醇溶液(POVAL PVA217，由Kuraray制造)和0.1g作为分散助剂的硼酸并溶解。向其中添加2.5g作为链转移剂的正辛基硫醇和1.5g作为聚合引发剂的2,2'-偶氮二异丁腈并分散在水相中，同时在400rpm下搅拌以制备悬浮溶液。将温度升高至80℃以进行聚合90分钟，然后使所得物冷却至30℃。用蒸馏水洗涤由此获得的珠，脱水，然后干燥以制备聚甲基丙烯酸甲酯树脂。测量所制备的树脂的玻璃化转变温度和分子量，结果，玻璃化转变温度为114℃，重均分子量为120,000g/mol。玻璃化转变温度使用由Mettler Toledo制造的差示扫描量热计(DSC)以10℃/分钟的升温速率测量。
制备例2：聚碳酸酯
作为聚碳酸酯，使用玻璃化转变温度为134℃和重均分子量为16,000g/mol的聚碳酸酯树脂(UF 1004A，由LG Chem制造)。
实施例1至3
如下表1中所示分别添加制备例1中制备的聚甲基丙烯酸甲酯和制备例2的聚碳酸酯，向其中添加如下表1中所示的有机颗粒(由Soken Chemical&Engineering制造的MX-80H 3WT，一种折射率为1.49且平均颗粒尺寸为0.8μm的球状交联丙烯酸类聚合物单分散颗粒)和紫外线吸收剂(LAF70，由Adeka制造)。以0.4phr的量添加抗氧化剂(Irganox 1010，由BASF制造)并进行干式共混，接着用双螺杆挤出机混配以制备树脂组合物。在265℃下使树脂组合物熔化并通过T型模头经受片形式的挤出流延以获得厚度为180μm的片。
通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
实施例4
以与实施例1中相同的方式制备光学膜，不同之处在于使用折射率为1.49且平均颗粒尺寸为0.4μm的球状有机颗粒(MX-80H3WT，由Soken Chemical&Engineering制造)。
比较例1
以与实施例3中相同的方式制造未拉伸膜，不同之处在于未使用紫外线阻挡剂。通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
比较例2
以与实施例3中相同的方式制造未拉伸膜，不同之处在于未使用有机颗粒和紫外线阻挡剂。通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
比较例3
以与实施例3中相同的方式制造未拉伸膜，不同之处在于未使用紫外线阻挡剂，并且添加有机颗粒(由Soken Chemical&Engineering制造的SX-130H，一种折射率为1.59且平均颗粒尺寸为3μm的球状交联苯乙烯单分散颗粒)代替实施例的有机颗粒。通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
比较例4
以与实施例1中相同的方式制造未拉伸膜，不同之处在于未使用有机颗粒。通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
比较例5
以与实施例1中相同的方式制造未拉伸膜，不同之处在于添加有机颗粒(由Soken制造的SX-130H，一种折射率为1.59且平均颗粒尺寸为3μm的球状交联苯乙烯单分散颗粒)代替实施例的有机颗粒。通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
比较例6
以与实施例2中相同的方式制造未拉伸膜，不同之处在于添加有机颗粒(一种折射率为1.49且平均颗粒尺寸为0.2μm的球状交联丙烯酸类颗粒)代替实施例的有机颗粒。通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
比较例7
以与实施例2中相同的方式制造未拉伸膜，不同之处在于使用如下表1中所示的有机颗粒的含量。通过使用如下表1中所示的拉伸温度和拉伸倍数对未拉伸膜进行双轴拉伸来制备光学膜。
实验例
通过以下方法评估以上实施例和比较例中制备的光学膜。
1)TTS(热收缩温度)：在制备尺寸为10mm×4.5mm的样品之后用TA TMA(Q400)设备对光学膜进行测量。具体地，当在升温速率为10℃/分钟和负载为0.02N的条件下施加温度时，将样品在MD和TD方向上膨胀之后开始收缩的拐点温度(切线斜率为0)设定为TTS值。
2)延迟值：使用双折射计(AxoScan，由Axometrics制造)在550nm的波长下测量延迟值。根据在光学膜的平面内折射率最大的方向上的折射率(nx)、在垂直于nx的方向上的折射率(ny)、在光学膜的厚度方向上的折射率(nz)以及光学膜的厚度(d，nm)的测量值，根据以下数学式计算面内延迟(Rin)和在厚度方向上的延迟(Rth)。
Rin(nm)＝(nx-ny)×d
Rth(nm)＝(nz-ny)×d
3)透光率：使用光谱测定设备(U-3310，由Hitachi制造)测量在380nm的波长下的透光率。此时，光学膜的厚度为40μm。
4)雾度值：光学膜的总雾度是内部雾度和外部雾度的总和。通过以下方式测量总雾度和内部雾度，然后通过所测量的总雾度与内部雾度之间的差值来计算外部雾度。具体地，使用雾度测量设备(HM-150，A光源，Murakami Co.)根据JIS K 7105标准测量雾度三次，并计算相应的平均值以获得总雾度。此外，为了使所制造的光学膜的表面平坦，将雾度为0的粘合剂附接至表面，然后外部不平坦被埋入粘合剂中。之后，用雾度测量设备测量雾度三次，然后计算平均值以获得内部雾度。随后，从所获得的总雾度值中减去内部雾度值以获得外部雾度。
5)摩擦系数：根据ASTM D1894中所示的膜的静摩擦系数测量标准，向两个接触光学膜施加恒定负载，然后测量在静态下当两个膜中的一者开始移动时的力，并测量膜之间的静摩擦系数。
6)平均表面粗糙度(Ra)：根据以上数学式1通过其中使用AFM(原子力显微术)以恒定速度轻敲样品表面的轻敲模式测量光学膜的平均表面粗糙度(Ra)。
结果在下表1和2中示出。
[表1]
[表2]
如表1和2中所示，根据本发明的实施例1至4均表现出在380nm下的透光率为5％或更小并且具有低的雾度和0.5或更小的摩擦系数。在另一方面，在比较例1至3中，由于不包含紫外线吸收剂，确定在380nm下的透光率高，紫外线吸收剂基本上未吸收。在比较例2和4中，由于不包含有机颗粒，在膜的表面上不能形成不平坦，导致平均粗糙度低，并因此无法测量静摩擦系数。此外，在比较例3和5中，由于使用了折射率高且平均颗粒尺寸大的有机颗粒，确定内部雾度和外部雾度高。此外，在比较例6中，由于使用了平均颗粒尺寸小的有机颗粒，膜表面具有较低的不平坦并且静摩擦系数较高，因此使滑动特性劣化。此外，在比较例7中，由于有机颗粒的含量高，膜在拉伸时破裂并因此无法制造双轴拉伸光学膜。
因此，确定根据本发明的光学膜即使在具有优异的阻挡UV光的特性时也表现出高的滑动特性。