(57)【要約】【課題】本発明は、ディスプレイ素子の保護フィルム表面に帯電防止コーティング膜を形成できる導電性コーティング組成物及びこれを用いたコーティング膜の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、１〜３０重量％のポリエチレンジオキシチオフェン水分散液；５〜１５重量％の水溶性バインダー樹脂；０.２〜１０重量％のメラミン樹脂；６〜４０重量％のアルコール溶媒；５〜３０重量％のジメチルスルホキシド、プロピレングリコールメチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、３−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトール及びこれらの混合物からなる群から選択される有機溶媒；及び１０〜５０重量％の水を含む。また、前記コーティング方法は、前記導電性コーティング組成物を基板にコーティングするステップ；及び前記コーティングされた組成物を乾燥するステップを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜３０重量％のポリエチレンジオキシチオフェン水分散液；
５〜１５重量％の水溶性バインダー樹脂；
０.２〜１０重量％のメラミン樹脂；
６〜４０重量％のアルコール溶媒；
５〜３０重量％のジメチルスルホキシド、プロピレングリコールメチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、３−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトール及びこれらの混合物からなる群から選択される有機溶媒；及び、
１０〜５０重量％の水を含むことを特徴とする、導電性コーティング組成物。
【請求項２】
前記水溶性バインダー樹脂は、水溶性熱硬化型ポリウレタン樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性コーティング組成物。
【請求項３】
前記アルコール溶媒は、５〜２０重量％のエタノールと、１〜２０重量％のイソプロピルアルコールとの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性コーティング組成物。
【請求項４】
前記ポリエチレンジオキシチオフェン水分散液におけるポリエチレンジオキシチオフェンの含量は、１.４重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性コーティング組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の導電性コーティング組成物を基板にコーティングするステップ；及び、前記コーティングされた組成物を乾燥するステップを含むことを特徴とする、導電性コーティング膜の製造方法。
【請求項６】
前記コーティング組成物は、
ジメチルスルホキシド、プロピレングリコールメチルエーテル 、Ｎ−メチルピロリドン、３−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトール及びこれらの混合物からなる群から選択される有機溶媒、水及びアルコール溶媒を混合するステップ；
前記混合溶媒に水溶性バインダー樹脂を添加して混合するステップ；
前記混合物にメラミン樹脂を添加して混合するステップ；及び、
前記混合物にポリエチレンジオキシチオフェン水分散液を添加して混合するステップにより製造されることを特徴とする、請求項５に記載の導電性コーティング膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護フィルム用導電性コーティング組成物及びこれを用いたコーティング膜の製造方法に関し、詳しくは、優れた帯電防止機能を持つと共に、帯電防止機能の経時変化が少なく、ポリエチレンテレフタルレート(ＰＥＴ)のようなプラスチック基材に対してコーティング性に優れ、特に、ＬＣＤ偏光板保護フィルム上の帯電防止コーティング膜の形成に效果的に適用できる保護フィルム用導電性コーティング組成物及びこれを用いたコーティング膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性高分子は、帯電防止及び電磁波遮蔽用コーティング膜、燃料電池、透明電極等のように多様に商用化されている。このうち、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ等のようなディスプレイ素子の外面ガラスの帯電防止コーティング膜、半導体素子運搬用トレイ、ＬＣＤ偏光板又はバックライトユニット保護フィルムなどの分野において急速に導電性高分子の商用化が進行されつつある。最近は、平板ディスプレイ素子の大型化に伴い、スクラッチ及びホコリから製品を保護できる機能の他に、静電気による製品の損傷を防止できる導電性コーティング膜が要求されている。例えば、大型ＬＣＤ基板の生産過程のなかでＬＣＤ偏光板の保護フィルム除去段階において、フィルム粘着剤による静電気が発生し、このような静電気はＬＣＤモジュールに致命的な損傷を引き起こす恐れがある。
【０００３】
このような帯電防止コーティング膜の導電性成分としては、アルミニウムなどの金属、カーボンブラック、水分と反応すればイオン導電性を示す界面活性剤などの導電性添加剤を含む非導電性高分子、或いは、ポリチオフェン(polythiopene)、ポリピロール(polypyrrole)、ポリアニリン(polyaniline)などのそれら自体に導電性を持つ導電性高分子が知られている。界面活性剤は、二価の第４級アンモニウム塩型の界面活性剤が使用されているが、帯電防止特性が悪いために高品質のＴＦＴのＬＣＤ保護フィルム用としては限界があった。また、通常の導電性高分子は、大量生産が困難であり、溶解性、光透過性、熱的安全性及び外部環境安全性が低いという短所がある。このような短所を解消して加工性、光透過度及び耐湿水性を向上させた導電性高分子物質として、ポリエチレンジオキシチオフェン(polyethylene dioxithiophene;ＰＥＤＴ)がバイエル(Bayer)社により開発され(特許文献１)、これを高分子酸であるポリスチレンスルホン酸でドーピングさせたＢａｙｔｒｏｎ ＰやＢａｙｔｒｏｎ ＰＨが商業化されて市販されている。しかしながら、Ｂａｙｔｒｏｎ ＰやＢａｙｔｒｏｎ ＰＨなどのＰＥＤＴも、それ自体が水分散溶液なので、高分子フィルム、ガラスなどの基板に対する接着力、膜強度、乾燥性などのコーティング性が低いという限界を持つ。
【０００４】
一般的に、導電性コーティング膜は、導電性高分子、水溶性又はアルカリ可溶性バインダー及びアルコールなどの揮発性溶媒を含むコーティング組成物を、ガラスや高分子フィルムなどの基板(被コーティング物)にコーティングし、一定温度で乾燥して形成される。このようなコーティング組成物の例としては、導電性高分子であるＢａｙｔｒｏｎ Ｐと共に、バインダーとして自己乳化型ポリエステル樹脂水分散体を含む帯電防止コーティング組成物が公知となっている(特許文献２及び特許文献３)。前述したコーティング組成物は、コーティングの後に形成されたコーティング膜の表面抵抗が、初期には１０５〜６Ω／□であったが、１０日後から急激に増加して１０１２Ω／□まで上昇する。よって、経時変化によって帯電防止機能が悪くなる。前記経時変化の特性が悪いので初期の低い表面抵抗は無意味になり、そして高品質及び大型ＬＣＤに適用するのには問題がある。  
【特許文献１】米国特許第５,０３５,９２６号明細書
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００２−００１６５４９号明細書
【特許文献３】特開２００５−２８１７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明の目的は、帯電防止機能に優れ、帯電防止機能の経時変化の特性が向上した導電性コーティング組成物及びこれを用いたコーティング膜の製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、プラスチック基材に対する付着性及び膜強度が向上した導電性コーティング組成物及びこれを用いたコーティング膜の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、１〜３０重量％のポリエチレンジオキシチオフェン水分散液；５〜１５重量％の水溶性バインダー樹脂；０.２〜１０重量％のメラミン樹脂；６〜４０重量％のアルコール溶媒；５〜３０重量％のジメチルスルホキシド、プロピレングリコールメチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、３−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトール及びこれらの混合物からなる群から選択される有機溶媒；及び、１０〜５０重量％の水を含む導電性コーティング組成物を提供する。また、本発明は、前記導電性コーティング組成物を基板にコーティングするステップ；及び、前記コーティングされた組成物を乾燥させるステップを含む導電性コーティング膜の製造方法を提供する。
【０００８】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に使用されるポリエチレンジオキシチオフェン水分散液は、水にポリエチレンジオキシチオフェン(polyethylene dioxithiophene;ＰＥＤＴ)が分散されているもので、水分散液は、必要に応じてポリスチレンスルホン酸(ＰＳＳ)などの少量の導電性ドーピング剤をさらに含むことができ、商業的に市販されている製品としては、バイエル(Bayer)社の商品名Ｂａｙｔｒｏｎ ＰやＢａｙｔｒｏｎ ＰＨなどを使用することができる。水分散液において、ＰＥＤＴの含量は１.４重量％である。また、全体コーティング組成物に対して、ＰＥＤＴ水分散液の使用量は１〜３０重量％であるのが好ましい。ここで、全体コーティング組成物内のＰＥＤＴの含量を一定に維持させる場合、必要に応じてＰＥＤＴ水分散液の濃度を変化させることができる。例えば、水分散液の中のＰＥＤＴの含量が２.８重量％に増加すると、全体コーティング組成物に投入されるＰＥＤＴ水分散液の使用量を１／２に減少させることで、ＰＥＤＴの含量を一定に維持させることができる。ＰＥＤＴ水分散液の使用量が１重量％未満であると、コーティング膜の表面抵抗が増加して帯電防止及び電磁波遮蔽の性能が低下するという問題があり、３０重量％を超過すると、帯電防止及び電磁波遮蔽の性能の特別な向上なしに、コーティング組成物のコーティング性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明に使用される水溶性バインダー樹脂は、導電性高分子の分散性を向上させ、生成されるコーティング膜の均一性、付着性、強度などを向上させる役割をする。バインダー樹脂としては、通常の光硬化又は熱硬化型バインダーを幅広く使用することができる。光硬化又は熱硬化型バインダー樹脂の非限定的な例としては、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、これらの混合物などが挙げられる。特に、バインダー樹脂として水溶性熱硬化型ポリウレタン樹脂を使用する場合、形成されるコーティング膜の付着性及び強度が向上するので好ましい。また、全体コーティング組成物に対して、水溶性バインダー樹脂の使用量は５〜１５重量％であるのが好ましい。水溶性バインダー樹脂の使用量が５重量％未満であると、コーティング膜の均一性、付着性及び強度が低下し、１５重量％を超過すると、導電性高分子の分散性が低下され、大面積コーティング時にむらが頻繁に発生する。
【００１０】
本発明に使用されるメラミン樹脂は、コーティング膜の帯電防止機能に対する経時変化の特性を向上させるためのもので、コーティングの後に時間が経過しても初期の表面抵抗を維持させる役割をする。メラミン樹脂の使用量は、全体コーティング組成物に対して０.２〜１０重量％であるのが好ましい。使用量が０.２重量％未満であると、コーティング膜の経時変化の特性を十分に向上させることができず、１０重量％を超過すると、コーティング膜の表面抵抗が増加し、コーティング時にむらが頻繁に発生して好ましくない。
【００１１】
本発明による導電性コーティング組成物は、全体のコーティング組成物に対し、６〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％のアルコール溶媒を含む。アルコール溶媒は、コーティング組成物の乾燥性等のコーティング性を向上させる役割をする。アルコール溶媒としては、通常、高分子コーティング組成物に使用されるアルコール化合物を幅広く使用することができ、好ましくは炭素数１〜５の低級アルコールを使用することができ、より好ましくはイソプロピルアルコール(ＩＰＡ)、エタノール、これらの混合物などを使用することができ、最も好ましくは５〜２０重量％のエタノールと１〜２０重量％のイソプロピルアルコールとの混合物を使用することができる。アルコール溶媒の使用量が、全体コーティング組成物に対して６重量％未満であると、乾燥性が低下し、４０重量％を超過すると、導電性高分子の分散性が低下し、表面抵抗が上昇するという問題がある。
【００１２】
本発明によるコーティング組成物は、アルコール溶媒と共に、コーティング組成物の溶解性、分散性、乾燥性、膜均一性などのコーティング性を向上させる機能性有機溶媒をさらに含む。有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド(dimethyl sulfoxide;DMSO)、プロピレングリコールメチルエーテル(propyleneglycol methylether;PGME)、Ｎ−メチルピロリドン(N-methylpyrrolidone;NMP)、３−エトキシプロピオン酸エチル(ethyl-3-ethoxypropionate;EEP)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(propyleneglycol monomethyletheracetate;PGMEA)、ブチルカルビトール(butylcarbitol;BC)及びこれらの混合物などを使用することができ、好ましくはジメチルスルホキシドを使用する。有機溶媒の使用量は、全体のコーティング組成物に対し、５〜３０重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。有機溶媒の使用量が、５重量％未満であると、コーティング組成物のコーティング性が低下し成膜が不均一になり、３０重量％を超過すると、コーティング性の特別な向上なしに乾燥性が低下する。
【００１３】
本発明による導電性コーティング組成物の残りの成分は、水、好ましくは脱イオン水(deionized water;D.I.W)であり、水の使用量は、全体のコーティング組成物に対して１０〜５０重量％が好ましい。水の使用量が、１０重量％未満であると、組成物の濃度が高すぎてコーティング性が低下し、５０重量％を超過すると、特別な利益なしに経済的に不利になる。 
【００１４】
本発明によるコーティング組成物は、各成分を混合し、必要に応じて撹拌して製造できる。好ましくは、アルコール溶媒、有機溶媒及び水を混合し、撹拌した後、各々水溶性バインダー樹脂、メラミン樹脂及びポリエチレンジオキシチオフェン水分散液を、順次投入及び撹拌を繰返してコーティング組成物を製造する。また、製造されたコーティング組成物をガラスや高分子フィルム等のような基板(被コーティング物)にバーコーティング、スプレイコーティング、スピンコーティングなどの方法によりコーティングし、一定温度、例えば、約８０℃で乾燥させることで、導電性コーティング膜を形成できる。基板(被コーティング物)の非限定的な例としては、ガラス、ポリメチルメタクリル酸樹脂フィルム、ポリアクリル樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタルレート樹脂フィルム、ＰＶＣ樹脂フィルムなどが挙げられる。形成されたコーティング膜は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰなどのようなディスプレイ素子の外面ガラスの帯電防止コーティング膜、ＬＣＤ素子の偏光板又はバックライトユニット保護フィルム、半導体素子運搬用トレイ及び包装シートのコーティング膜等に適用でき、中でも、ＬＣＤ偏光板保護フィルムのＰＥＴ基板に最も效果的に適用できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、保護フィルム用導電性コーティング組成物及びコーティング組成物がコーティングされた被コーティング物は、帯電防止機能に優れると共に、メラミン樹脂を含むことにより、時間が経過しても初期の帯電防止機能を維持できる改善された経時変化特性を持っており、そして、水溶性溶媒の使用により環境親和的であり、ディスプレイの保護フィルムに適したコーティング性及び透明性を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、実施例及び比較例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。下記の実施例及び比較例において、百分率及び混合比は、別途の言及がなければ、重量を基準とする。
【００１７】
実施例１  導電性高分子コーティング膜の製造
下記の表１に示すような成分及び含量に従い、アルコール溶媒、有機溶媒及び水を混合し、撹拌した後、水溶性ポリウレタン樹脂を投入して撹拌した。ここに、メラミン樹脂を投入及び撹拌した後、ポリエチレンジオキシチオフェン(ＰＥＤＴ)水分散液を投入及び撹拌して、コーティング組成物を製造した。ポリエチレンジオキシチオフェン水分散液としては、ポリスチレンスルホン酸でドープしたバイエル社のBaytron P(ＰＥＤＴ濃度１.４重量％)を使用した。下記の表１において、ＩＰＡはイソプロピルアルコール、ＤＭＳＯはジメチルスルホキシド、ＭＥＫはメチルエチルケトン、Ｄ.Ｉ.Ｗは脱イオン水(deionized water)を示す。
【表１】
2007246905.tif 000002
【００１８】
製造されたコーティング組成物をバーコーター(bar coater)を用いてポリエチレンテレフタルレート樹脂(ＰＥＴ)フィルム上にコーティングし、８０℃のホットプレートで１分間乾燥した後、フィルム上に形成されたコーティング膜の物性(表面抵抗、膜均一性)を測定し、１０日後に表面抵抗を再測定して、下記の表２に示した。表２において、コーティング膜の表面抵抗は、ＳＩＭＣＯ社の表面抵抗測定器であるＳＴ−３を用いて測定し、コーティング膜の均一性は、目で観察して評価した。
【表２】
2007246905.tif 000003
【００１９】
上記表２において、比較例１によるコーティング膜は、コーティング性(膜均一性)が良好であり、初期の表面抵抗が低くて帯電防止機能に優れるが、１０日後の表面抵抗が大幅上昇して帯電防止機能の経時変化特性が不良であった。比較例１とは異なり、メラミン樹脂が含まれた実施例１は、初期の表面抵抗が低く、１０日後の表面抵抗の増加幅も非常に小さいため、帯電防止機能の経時変化特性が非常に優れることが分かる。比較例２は、コーティングは良好であるが、初期の表面抵抗が高く、経時変化特性が不良であった。比較例３は、メラミン樹脂を含有しなくても、他の成分の含量調節により帯電防止機能及び経時変化特性が良好であるが、コーティング性が不良なので、膜にむらが発生した。比較例４は、経時変化特性を改善するために導入されたメラミン樹脂の含量が不足して、経時変化特性の向上に効果的でなかった。