KR100670902B1 - 박막형 위상차 필름과 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막형 위상차 필름과 이를 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 것으로, 그 목적은 TAC(tri-acetate cellulose)나 편광필름, 또는 기타 투명지지체 등의 기저필름 위에 배향막과 액정을 스핀코팅하는 공정을 수행하여 제조공정을 단축시키면서도 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율증가를 통해 생산성을 극대화시킬 수도 있고, 또한 보다 박막의 λ/2 위상차 필름이 제조 가능한 박막형 위상차 필름과 이를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
스핀코팅, 위상차, 필름, λ/2, 박막

Description

박막형 위상차 필름과 이를 제조하기 위한 방법{Thin retardation film and for manufacturing thin retardation film}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 박막형 위상차 필름의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 위상차 필름의 위상축에 대해 경사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 위상차 필름의 진상축에 대해 경사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,
도 4는 비교예 1에서 기존 위상차 필름의 위상축에 대해 경사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,
도 5는 비교예 1에서 기존 위상차 필름의 진상축에 대해 경사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,
도 6은 비교예 2에서 기존 위상차 필름의 위상축에 대해 경사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,
도 7은 비교예 2에서 기존 위상차 필름의 진상축에 대해 경사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,
도 8은 실시예 1, 비교예 1, 2에서 얻어진 위상차 필름의 전방위 위상차의 변화를 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 네마틱 액정 200: 배향막
300: 기저필름
본 발명은 박막형 위상차 필름과 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 TAC(tri-acetate cellulose), 편광필름, 또는 기타 투명지지체 등의 기저필름 위에 배향막과 액정을 코팅하는 공정을 수행함으로써 제조공정을 단축시키면서도 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율증가를 통해 생산성을 극대화할 수 있는 λ/2 위상차 필름을 제조할 수 있는 박막형 위상차 필름의 제조방법과 그 방법을 이용하여 제조한 박막형 위상차 필름에 관한 것이다.
일반적으로 위상차필름은 액정표시장치 등의 표시장치에 사용되고, 색보상, 시야각확대, 반사방지 등의 기능을 갖는다. 이 위상차필름의 재료로는 일반적으로 비스페놀A 를 중축합한 폴리카보네이트나, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리비닐알코올, 노르보르넨 수지의 열가소성 폴리머가 사용되고 있다. 위상차필름은, 예컨대 슈퍼 트위스트 네마틱(STN)모드의 액정표시장치에 있어서는, 통상, 색보상이나 시야각확대를 목적으로 사용되고 있다. 이 위상차필름의 제조방법에 관해서는 2 개의 폴리머를 혼합하여 제조하는 방법으로서, 다음과 같은 것이 알려져 있다.
일본 공개특허공보 평4-194902 호에는, 양의 복굴절을 발생하는 폴리머와 음 의 복굴절을 발생하는 폴리머를 혼합하여 위상차필름을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는, 폴리(2,6디메틸-1,4-페닐렌옥사이드)와 폴리스틸렌을 혼합하거나, 폴리염화비닐과 폴리메틸메타크릴레이트를 혼합하여 형성한 필름을 일축연신하여, 각각 시야각 의존성이 작은 위상차필름을 얻을 수 있는 것이 각각 기재되어 있다.
특허 제2780190 호에는, 적어도 2 종류의 고분자의 혼합체 혹은 공중합 필름을 일축연신하여 이루어지는 위상차필름이 기재되어 있다. 여기에서는, 광탄성 상수의 음양이 다른 고분자를 조합하는 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는 폴리스틸렌과 폴리프로필렌을 1:2.6 의 비율로 혼합한 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 평6-174922 호에는, 광탄성 상수가 특정의 관계를 충족하는 2 개의 폴리카보네이트 수지를 혼합하여 이루어진 조성물로 형성된 위상차필름이 기재되어 있다. 구체적으로는 비스페놀 A형 폴리카보네이트 수지와, 비스페놀A의 중앙탄소의 2 개의 메틸기를 페닐기로 치환한 비스페놀A 유도체를 주성분으로 하고, 소량의 비스페놀A 를 함유하는 원료에서 얻어진 폴리카보네이트수지를 혼합한 것이 기재되어 있다. 반사형 액정표시장치, 특히 편광판을 1장만 사용한 반사형 액정표시장치에 있어서는, 위상차필름은 편광판과 조합하여 원편광을 발생시키는 기능을 발현시키도록 광학적으로 설계되어 있는 경우가 있다.
이와 같은 액정표시장치에 있어서는, 통상, 이 표시장치 전체로서의 광학적인 특성을 최적화하기 위해 위상차필름의 광학설계를 실행한다. 그러나, 광학적인 특성의 하나인 위상차의 파장분산특성은 위상차필름을 구성하는 재료에 의해 거의 결정되어 버린다. 또, 실용가능한 재료가 한정되어 있다. 일반적으로 폴리머끼리는 상용성(相溶性)이 나쁘므로, 이들을 혼합한 경우에는 상분리한다. 따라서 얻어진 혼합물을 광학적으로 관찰하면 헤이즈가 높아 위상차필름에는 부적당하다. 서로 상용(相溶)되는 폴리머의 조합은 상기 일본 공개특허공보 평4-194902 호에 기재된 것 등으로 매우 적다.
따라서, 위상차필름의 위상차의 파장분산을 액정 셀의 위상차의 파장분산과 맞추는 광학적 설계를 실행하는 것은, 실용가능한 폴리머 재료의 종류가 한정되므로 어려운 것이 현상이다. 또, 대부분의 액정표시장치 메이커가 요구하는 위상차의 파장분산특성을 갖는 여러가지의 위상차필름을 제공하기 위해서는, 위상차필름의 제조업자로서는 매우 많은 재료를 보유하여 필름화하는 것을 고려하지 않으면 안된다는 문제가 있었다.또한, 상기한 바와 같은 상용될 수 있는 폴리머의 조합은 이종의 폴리머의 조합이지만, 종류에 한계가 있고, 또 열적 내구성이나 생산성의 점에서 문제가 있었다.
또 일본 공개특허공보 평6-230368 호에는, 가시광이 있는 파장에서 복굴절율이 제로인 위상차필름이 기재되어 있다. 이와 같은 위상차필름은, 리타데이션의 파장의존성이 다르거나, 광탄성 상수의 음양이 다른 2 장의 위상차필름을 어느 방향에서 적층하거나, 복수의 고분자의 혼합체나 공중합체를 연신하는 방법에 의해 얻어지는 것이 기재되어 있다.
그러나, 복수의 고분자 혼합체나 공중합체를 연신하는 방법에 관해서는, 구체적으로는 어떠한 고분자나 공중합체를 사용할 수 있는 지에 대하여 전혀 기재되 어 있지 않다.
위상차의 파장분산이 제어된 위상차필름을 제조하는 방법으로, 2 장의 필름을 적층한다는 하기의 기술이 알려져 있다.
일본 공개특허공보 평5-27119 호에는, 특정의 리타데이션을 갖는 2 장의 복굴절성 필름을 적층하여 제조하는 것이 기재되어 있다. 특허 제 2609139 호에는, 위상차의 파장의존성이 다른 특정의 2 장 이상의 복굴절성 필름을 특정 각도로 적층하여 제조하는 것이 기재되어 있다.
그러나 이들의 경우, 위상차필름을 복수장 사용하므로, 이들을 접합하거나, 접합하는 각도를 조정하는 공정이 필요하여 생산성에 문제가 있었다. 또, 위상차필름 전체의 두께가 커지기 때문에, 광선투과율이 저하되어, 표시장치에 장착했을 때에 두꺼워지거나 어두워진다는 문제도 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 TAC(tri-acetate cellulose)나 편광필름, 또는 기타 투명지지체 등의 기저필름 위에 배향막과 액정을 코팅하는 공정을 수행하여 제조공정을 단축시키면서도 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율증가를 통해 생산성을 극대화시킬 수도 있고, 또한 보다 박막의 λ/2 위상차 필름이 제조 가능한 박막형 위상차 필름과 이를 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
이하, 기술적 구성을 중심으로 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 박막형 위상차 필름은 기저필름 위에 배향막이 코팅되고, 상기 배향막 위에 액정이 코팅된 액정 코팅층이 적층된 형태이다.
상기 기저필름은 TAC나 완제품인 편광필름 또는 기타 투명지지체로 구성될 수 있다. 상기 편광필름이나 기타 투명지지체는 후술할 배향막 코팅단계에서 상세히 언급하기로 한다.
그리고 상기 기저필름 위에 배향막과 액정 코팅층이 코팅되어 적층된다. 상기 배향막과 액정에 대해서는 하기에 상세히 기술하도록 하겠다.
본 발명에 따른 박막형 위상차 필름은 λ/2 위상차 필름으로 사용되는데, 그렇게 사용되기 위해서는 배향막과 액정의 두께가 5㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 그리고 λ/2의 위상차 값은 200nm 내지 500nm인 것이 바람직하다. 이것은 보통 측정파장이 550nm일 때의 파장을 기준으로 한 것이다.
한 편, 본 발명에 따른 박막형 위상차 필름은 기저필름 위에 배향막을 코팅하는 단계-배향막 건조단계-UV(Ultra Violet) 경화단계-러빙(Rubbing)단계-액정 코팅단계-액정 건조단계-UV(Ultra Violet) 경화단계로 이루어진다.
(1) 배향막 코팅단계
배향막 코팅단계는 기저필름 위에 배향막을 코팅을 과정을 통해 이루어진다. 상기 기저필름으로는 TAC(tri-acetate cellulose)나 완제품인 편광필름, 또는 기타 투명지지체가 사용될 수 있다. 배향막을 코팅하는 과정은 스핀코팅(Spin coating) 방식을 이용하여 후술할 배향막 수지를 도포하는 공정을 통해 수행된다.
상기 TAC나 기타 투명 지지체 표면 위에 배향막을 코팅하는 과정과 편광필름 위에 배향막을 코팅하는 과정은 대동소이하므로 편광필름 위에 배향막을 코팅하은 과정을 중심으로 설명하도록 하겠다.
이하, 스핀코팅방식을 사용하여 편광필름에 배향막 수지를 도포하여 배향막을 형성하는 제조공정에 대해 상세히 기술하면 다음과 같다.
상기의 편광필름은 보편적인 편광필름을 예를들어 설명하기로 한다.
편광필름은 편광자 보호층이 접착제에 의해 편광자 상면에 접착되어 있고, 편광자 하면은 접착제에 의해 TAC와 접착되어 있는 구조이다.
상기의 구조에서 편광자는 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol, PVA)을 요오드(Iodine)나 이색성 염료 용액으로 처리한 후 연신하여 요오드나 염료 분자가 연신방향으로 나란하게 배열하도록 하여 편광기재 필름으로 하는 층을 말한다.
상기 편광자 보호층은 소수성 투명수지 필름 또는 글래스를 사용하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 트리아세틸셀룰로스(TAC), 폴리올레핀, 무정형 폴리올레핀, 사이클로 올레핀, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA; Poly methylmethcrylate) 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 셀로판, 방향족 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜 등의 각종 투명수지 필름 및 석영 유리, 소다 유리 등의 유리기재 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 투명지지층은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐 성, 등방성, 경제성 등을 감안하여 동일한 작용효과를 나타낸다면 상기 열거된 물질에 한정되지 않는다.
TAC 대신 사용하는 편광자 보호층에 소수성 투명수지 필름을 사용할 수 있다.
상기의 소수성 투명수지 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET;Poly ethylene terephtalate), 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴계 중합체, 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스타이렌 공중합체(AS 수지) 등의 스타이렌계 중합체, 폴리카보네이트계 중합체 등이 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 사이클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 중합체, 염화비닐계 중합체, 나일론 및 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 중합체, 이미드계 중합체, 설폰계 중합체, 폴리에테르 설폰계 중합체, 폴리에테르-에테르 케톤계 중합체, 폴리페닐렌 설파이드계 중합체, 비닐 알콜계 중합체, 비닐리덴 클로라이드계 중합체, 비닐 부티랄계 중합체, 알릴레이트계 중합체, 폴리옥시메틸렌계 중합체, 에폭시계 중합체, 상기 중합체의 블렌드 중합체, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴 우레탄계 또는 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 또는 자외선경화형 수지는 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 소수성 투명수지 필름의 성분은 투명수지 필름 100 중량%에 있어서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 50 중량% 내지 98 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 60중량% 내지 85중량%이며, 더더욱 바람직하게는 65중량% 내지 75중량%이다. PET가 50 중량%보다 작을 때는 고가의 TAC을 대체하여 얻어지는 경제적인 효과가 그다지 크지 않으며, PET가 98 중량%보다 클 때는 PET 자제로 야기되는 편광도, 굴절율, 색차 등이 커서 다른 화합물이나 추가 필터를 첨가하여 편광도, 굴절율, 색차 등을 보정하기 힘들다. 보다 바람직한 범위에서는 범위 한정의 효과가 더욱 뚜렷하게 나타나며, 다른 물질의 범위도 동일하다.
상술한 편광필름 표면 위에 배향막 수지를 용액의 형태로 스핀코팅하는 공정이 수행된다.
배향막 수지, 경화제, 레벨링제 및 용매로 이루어진 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서,배향막 수지는 바람직하게는 15중량% 내지 40중량%가 혼합된다. 보다 바람직하게는 20중량% 내지 35 중량%이다. 상기 용매는 후술할 배향성 수지와 잘 용해될 수 있는 것이라면 가능하다. 대표적인 예로는 IPA(Iso Propyl Alcohol)이 있다.
상기의 배향막 코팅단계에서 사용되는 배향막 수지로는 다음과 같은 것이 사용된다.
(메트)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, 및 메타아크릴로일옥시기, 우레탄기 등 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머 또는 프리폴리머를 단독 또는 둘 이상 혼합하여 사용한다. 이 때, 사용가능한 모노머는 스티렌, 메타아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌 글리콜아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필아크릴레이 트 등이 가능하며, 바람직하게는 기능성 물질의 가교 밀도를 높이기 위해 1관능기 또는 2관능기의 아크릴레이트계 모노머를 사용하고, 경화막의 내열성, 내용제성을 올리기 위해서는 3작용 이상의 아크릴레이트계의 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 다관능 아크릴레이트 계열 및 다관능 메타 아크릴레이트 계열의 배향막으로서 디펜타아크릴로일 아크릴레이트와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 상기 디펜타아크릴로일 아크릴레이트와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트의 혼합비는 중량비를 기준으로 20대1 내지 5대1인 것이 적당하다.
또한, 후술할 UV 경화단계(3)에서의 보다 효율적인 경화를 위해 경화제를 첨가하여 배향막 코팅용액을 사용한다. 경화제의 함량은 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서, 0.1중량% 내지 15중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5중량% 내지 10중량%이다. 더더욱 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%이다.
본 발명에서 경화제는 배향막 수지와 용매를 혼합한 조성물의 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위하여 사용하는 첨가제로서, 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제하는 효과가 두드러진다. 경화제의 함량이 0.1중량% 보다 작으면 경화제 기능을 기대하기 힘들고, 15중량% 보다 크면 경화성수지의 함량이 상대적으로 낮아 경도를 높이기 어렵다.
UV 경화단계를 수행하기 위해 사용되는 경화제는 아래의 다관능기 아크릴레이트 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지로 디펜타에리트리톨 헥사 아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylte), 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트(tetramethylolmethane tetraacrylate), 테트라메틸올메탄 트리아크렐레이트(tetramethylolmethane triacrylate), 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-비스(3-아크릴오일옥시-2-하이드록시프로필옥시)헥산[1,6-bis(3-acryloyloxy-2-hydroxypropyl)hexane] 등과 같은 다관능기 알콜 유도체, 폴리에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate)와 같은 우레탄 아크릴레이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 선행고분자(hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
전술한 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 경화제 100중량%에 있어서, 10중량% 내지 90중량% 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30중량% 내지 87중량%이다. 더더욱 바람직하게는 50중량% 내지 85중량% 사용하는 것이 바람직하다.
경화성수지 100중량%에 있어서 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지가 10중량% 보다 작으면 절대적인 관능기 수가 적어서 관능기의 결합에 따른 고경도를 얻기 힘들고, 90중량% 보다 많을 때는 경도는 높아지지만 배향성 수지와의 혼합성이 떨어진다는 단점이 있다.
그리고 상기 배향막 수지가 함유되어 있는 용액의 점도는 1 cps 내지 500 cps 인 것이 바람직하다. 점도가 1 cps 이하에서는 제조되는 코팅막의 두께를 얇게 조절할 수 있으나, 상기 배향막 코팅이 전면에 걸쳐 골고루 코팅되지 못하고, 점도 500 cps 이상에서는 제조되는 배향막의 두께가 필요 이상으로 두꺼워져 배향막의 두께 조절이 어렵고, 막의 일부가 두껍게 되는 문제점이 나타난다.
상술한 배향막 코팅용액을 편광자 보호층이 형성된 편광필름에 스핀코팅 방식을 이용하여 도포한다. 물론 전술한 바와 같이, 배향막 코팅용액은 단순히 TAC 표면 위나 기타 투명지지체 위에 바로 코팅될 수도 있다. TAC 대신 사용 가능한 기타 투명지지체로는 소수성 투명수지 필름을 사용할 수 있고, 그러한 예로는 상술한 바와 같이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스테르 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 중합체, 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스타이렌 공중합체(AS 수지) 등의 스타이렌계 중합체, 폴리카보네이트계 중합체 등이 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 사이클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 중합체, 염화비닐계 중합체, 나일론 및 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 중합체, 이미드계 중합체, 설폰계 중합체, 폴리에테르 설폰계 중합체, 폴리에테르-에테르 케톤계 중합체, 폴리페닐렌 설파이드계 중합체, 비닐 알콜계 중합체, 비닐리덴 클로라이드계 중합체, 비닐 부티랄계 중합체, 알릴레이트계 중합체, 폴리옥시메틸렌계 중합체, 에폭시계 중합체, 상기 중합체의 블렌드 중합체, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴 우레탄계 또는 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 또는 자외선경화형 수지는 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있다.
그리고 스핀코팅방식에서 적용되는 회전속도 및 회전시간은 다음과 같다.
본 발명에서 스핀코팅의 회전속도 10rpm 내지 5,000rpm에서 액정을 코팅하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100rpm 내지 4,000rpm이다. 더더욱 바람직한 스핀코팅의 회전속도는 500rpm 내지 3,000rpm이다.
스핀코팅의 회전속도가 10rpm보다 작으면, 박막을 얻을 수 없음은 물론 TAC나 완제품인 편광필름 또는 기타 투명지지체 등으로 된 기저필름 표면에 배향막 수지가 고르게 도포되지 못한다. 또한, 5,000rpm보다 크면 높은 원심력으로 인하여 배향막 코팅층의 중앙부와 바깥 부분에서 두께 차이가 발생한다. 또한, 높은 회전속도를 유지하기 위하여 스핀코팅 장치에 무리가 갈 수 있으며 편광필름, TAC 또는 기타 투명지지체 자체의 내구성에 영향을 줄 수 있다.
더불어, 본 발명의 스핀코팅단계에서 회전시간은 1초 내지 500초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3초 내지 400초이다. 더더욱 바람직하게는 10초 내지 300초이다. 회전시간은 배향막 코팅용액의 점도, 코팅시키고자 하는 배향막의 두께에 따라서 변할 수 있다.
회전시간이 1초 보다 작으면 편광필름, TAC 또는 기타 투명지지체에 배향막 코팅용액을 고르게 도포시키는 충분한 시간을 확보하기 힘들고, 500초 보다 크면 경제성이 떨어진다.
(2) 배향막 건조단계
배향막 건조단계에서는 상기 (1)단계에서 배향막이 균일하게 도포된 편광 필름, TAC 또는 기타 투명지지체를 건조하는 공정을 수행하게 된다. 즉, 배향막 건조 단계에서는 배향막 코팅단계(1)에서 도포된 용매를 휘발시킨다.
배향막 건조단계에서는 회전공정에 의한 건조를 수행함으로써 배향막 코팅용액내 잔류하는 용매를 보다 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 결과적으로 배향막이 편광필름, TAC, 기타 투명지지체 표면에 더욱 쉽게 흡착되어 건조단계를 단시간에 마칠 수 있다.
건조단계에서 수행하는 건조온도는 15℃ 내지 85℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25℃ 내지 75℃이다. 건조온도가 15℃보다 낮으면 용매를 제거하는데 걸리는 시간이 길어지고, 건조온도가 85℃보다 높으면 액정 코팅액의 물성에 영향을 줄 수 있다.
건조단계에서 수행하는 회전속도는 20rpm 내지 5,000rpm으로 용매를 건조하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50rpm 내지 4,000rpm이다. 더더욱 바람직한 회전속도는 70rpm 내지 3,000rpm이다.
건조단계의 회전속도가 20rpm보다 작으면, 회전에 의한 건조 효과를 충분히 얻기 힘들고, 5,000rpm보다 크면 회전속도 대비 건조 효율이 떨어진다.
또한, 건조시간은 15초 내지 300초 정도가 바람직하다. 더 바람직하게는 55초 내지 200초, 더더욱 바람직하게는 60초 내지 100초 이다. 건조시간의 15초 이하이면 건조의 효과가 제대로 나타나지 못하고, 300초 이상의 건조는 물성에 영향을 줄 수 있다.
(3) UV 경화단계
UV 경화단계에서는 상기 (2)단계에서 건조된 배향막에 자외선(UV)을 가해 경화하여 배향막층을 형성한다.
상기 UV 경화단계는 건조된 배향막을 편광필름, TAC, 기타 투명 지지체에 완전히 부착시키고 건조공정에서 미처 제거하지 못한 용매를 완전히 제거하기 위해 수행한다.
또한, UV의 에너지 범위는 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2 인 것이 바람직하다. 에너지 조사량이 250mJ/cm2 이하인 경우 충분한 경화효과가 나타나지 못하고 600mJ/cm2 이상인 경우는 배향막 수지의 물성에 영향을 줄 수 있다.
경화시간은 UV의 에너지 조사량에 대응하여 상대적으로 결정되며, 경화시간은 45초 내지 130초가 바람직하다. 경화시간이 45초 이하인 경우는 경화의 효과가 충분히 나타나지 못하고, 130초 이상인 경우는 배향막 및 액정 수지의 물성 및 내구성에 영향을 미쳐 배향막 수지의 기능을 떨어뜨릴 수 있다.
(4) 러빙단계
러빙단계는 상기 (3)단계에서 경화된 배향막을 러빙장치를 통과시켜 표면에 일정한 방향으로의 배향을 돕는 공정을 수행한다. 러빙단계는 특별히 제한되지 않지만 나중에 액정성 화합물의 배향 및 균일성에 영향을 주기 때문에 상기 공정은 평활한 것이 바람직하다. 상기 러빙단계에서 수행하는 러빙처리란, 예컨대 레니온, 나일론, 코튼, 아라미드 등의 섬유를 식모한 벨벳 모양의 천을 롤에 붙인 러빙 롤 을 제작하고, 이 롤을 고속회전시킨 상태로 유기물질이 코팅된 표면을 처리하는 방법이다. 또는 러빙 롤을 고정한 상태로 고속회전시켜 필름을 러빙 롤에 접촉시키면서 반송시킴으로써, 러빙공정을 수행할 수 있다. 러빙처리의 조건은 사용하는 고분자 필름이나 적층하는 플라스틱 필름 또는 천의 종류, 러빙 롤의 직경 또는 러빙 롤의 회전수 및 회전방향, 고분자 필름 또는 러빙 롤의 이동속도 및 고분자 필름에의 러빙 롤의 가압 정도 등에 의해서 다르게 설정된다.
(5) 액정 코팅단계
상기 (4)단계 후에 액정을 코팅하는 단계가 수행된다. 액정은 배향막 수지가 코팅건조되고, 경화된 필름 위에 코팅을 시킨다. 상기의 코팅은 스핀코팅 방식을 사용한다.
본 발명에서 스핀코팅의 회전속도는 10rpm 내지 5,000rpm에서 액정을 코팅하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100rpm 내지 4,000rpm이다. 더더욱 바람직한 스핀코팅의 회전속도는 500rpm 내지 3,000rpm이다.
스핀코팅의 회전속도가 10rpm보다 작으면, 박막을 얻을 수 없음은 물론 배향막 표면에 액정이 고르게 도포되지 못한다. 또한, 5,000rpm보다 크면 높은 원심력으로 인하여 액정 코팅층의 중앙부와 바깥 부분에서 두께 차이가 발생한다. 또한, 높은 회전속도를 유지하기 위하여 스핀코팅 장치에 무리가 갈 수 있으며, 편광필름, TAC 또는 기타 투명지지체 자체의 내구성에 영향을 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 액정 코팅단계에서는 상술한 회전속도 및 액정 코팅용액의 점도를 조절함으로써, 코팅막의 두께 및 표면 조도를 균일하게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에서 액정 코팅용액의 점도는 1cps 내지 600cps인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10cps 내지 450cps이다. 더더욱 바람직하게는 50cps 내지 300cps이다.
상기 액정 코팅용액의 점도가 1cps보다 작으면 점착력이 떨어져 용이하게 코팅액을 도포시키기 힘들며, 600cps보다 크면 점착력이 지나치게 커서 공정을 제어하기 어렵다.
더불어, 본 발명의 스핀코팅단계에서 회전시간은 1초 내지 500초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3초 내지 400초이다. 더더욱 바람직하게는 10초 내지 300초이다. 회전시간은 액정 코팅용액의 점도, 코팅시키고자 하는 액정 코팅층의 두께에 따라서 변할 수 있다.
회전시간이 1초 보다 작으면 배향막에 액정 코팅층을 고르게 도포시키는 충분한 시간을 확보하기 힘들고, 500초 보다 크면 경제성이 떨어진다.
상기의 액정 코팅용액은 액정과 경화제를 용매에 용해시킨 용액의 형태로 사용한다.
사용되는 액정으로서는, 배향기판상에 균일하고 모노도메인인 네마틱 배향성 또는 스멕틱 배향성을 나타내고, 또한 그 배향상태를 용이하게 고정할 수 있는 액정성 고분자에 소정량의 광학활성 성분을 첨가한 네마틱 액정성 고분자, 콜레스테릭 액정성 고분자, 카이랄스멕틱 C 액정성고분자, 또는 균일하고 모노도메인인 콜레스테릭 배향성, 카이랄 스멕틱 C 배향성을 나타내고, 또한 그 배향상태를 용이하 게 고정화할 수 있는 콜레스테릭 액정성 고분자, 카이랄 스멕틱 C 액정성 고분자가 있다.
또한, 네마틱 액정성 고분자, 스멕틱 C 액정성 고분자에 비틀림을 주고, 콜레스테릭 배향 또는 카이랄스멕틱 C 배향을 형성시키기 위해서 배합되는 광학활성인 성분으로서는, 광학활성인 저분자 화합물 또는 저분자 조성물을 들 수 있다. 또한 광학활성인 성분으로서, 광학활성인 고분자 화합물 또는 고분자 조성물도 예시로서 들 수 있다. 분자내에 광학활성인 기를 갖는 것이라면 어느 것도 사용할 수 있는데, 상기 액정성 고분자와의 상용성의 관점으로부터 광학활성인 액정성 고분자 화합물 또는 액정성 고분자 조성물인 것이 바람직하다. 그 액정성 고분자로서는, 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르아미드, 폴리카보네이트, 폴리펩티드, 셀룰로스 또는 이들 액정성 고분자를 주성분으로 하는 조성물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 방향족 주체의 광학활성인 액정성 폴리에스테르가 바람직한 예로서 포함된다.
또는 분자내에 광학활성인 기를 갖는 액정성 고분자로서는, 고분자 주쇄중에 광학활성인 기를 갖는 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르이미드 또는 고분자의 측쇄에 광학활성인 기를 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산 등을 예시로서 들 수 있다. 그 중에서도 배향성이 좋고, 합성도 비교적 용이한 액정성 폴리에스테르가 바람직하다. 폴리머의 구성단위로서는 방향족 혹은 지방족 디올단위, 방향족 혹은 지방족 디카르본산 단위, 방향족 혹은 지방족 히드록시카르본산 단위를 호적한 예로서 들 수 있다.
상기 광학활성인 기를 갖는 액정성 고분자는 액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 1중량% 내지 10중량%가 바람직하다. 보다 바람직하게는 3중량% 내지 8중량%이다. 광학활성 성분의 중량%가 1중량% 이하이면 광학활성 기능을 제대로 수행할 수 없고, 10중량% 이상은 효과면에서 별반 차이가 없으므로 무의미하다.
기판상 또는 배향막상에 액정을 도포하는 수단으로서는, 용융도포, 용액도포를 들 수 있는데, 프로세스상 용액도포가 바람직하다.
용액도포는, 액정을 소정의 비율로 용매에 용해하고, 소정농도의 용액을 조제한다. 이 때의 용매는 통상 클로로폼, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소, 이들과 페놀류와의 혼합용매, 켄톤류, 에테르류, 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸필롤리돈, 설폴란, 씨클로헥사논, 자일렌, 톨루엔 등의 용매를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 액정의 함량은 액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 바람직하게는 20중량% 내지 60중량%, 더욱 바람직하게는 25중량% 내지 50중량%이다.
특히, 후술할 경화단계(7)에서 보다 효율적인 경화를 위해 사용되는 액정은 네마틱 경화형 액정 용액(Base社 LC-242)을 이용하여 코팅을 수행할 수 있다. 상기 네마틱 액정은 톨루엔과 씨클로헥사논의 혼합 용매에 용해된 것을 사용할 수 있다.
이 때, 상기 액정 코팅용액을 도포하기 전에 균일한 박막의 형성 및 균일한 도포를 위해 코팅되기 전의 편광필름의 표면 온도를 25℃로 조절한다. 상기 편광필 름의 표면 온도가 상기 범위보다 낮거나 높은 경우는 낮은 코팅성을 나타내기에 균일한 코팅막을 형성하기 어렵다.
또한, 후술할 UV 경화단계(7)에서의 보다 효율적인 경화를 위해 경화제를 첨가한 액정 코팅용액을 사용한다. 상기 경화제의 함량은 액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 0.1중량% 내지 15중량%를 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5중량% 내지 10중량%이다. 더더욱 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%이다.
본 발명에서 경화제는 액정 수지와 용매를 혼합한 조성물의 분자량 또는 사슬 구조를 제어하기 위하여 사용하는 첨가제로서, 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제하는 효과가 두드러진다. 경화제의 함량이 0.1중량% 보다 작으면 경화제 기능을 기대하기 힘들고, 15중량% 보다 크면 경화성 수지의 함량이 상대적으로 낮아 경도를 높이기 어렵다.
UV 경화단계를 수행하기 위해 사용되는 경화제는 다음과 같은 것이 사용된다.
즉, 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지로 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylte), 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트(tetramethylolmethane tetraacrylate), 테트라메틸올메탄 트리아크렐레이트(tetramethylolmethane triacrylate), 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 1,6-비스(3-아크릴오일옥시-2-하이드록시프로필옥시)헥산[1,6-bis(3-acryloyloxy-2-hydroxypropyl)hexane] 등과 같은 다관능기 알콜 유도체, 폴리에틸 렌 글라이콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate)와 같은 우레탄 아크릴레이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 선행고분자(hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
전술한 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지는 경화제 100중량%에 있어서, 10중량% 내지 90중량% 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30중량% 내지 87중량%이다. 더더욱 바람직하게는 50중량% 내지 85중량% 사용하는 것이 바람직하다.
경화제 100중량%에 있어서, 자외선 경화성 다관능기 아크릴레이트계 수지가 10중량% 보다 작으면 절대적인 관능기 수가 적어서 관능기의 결합에 따른 고경도를 얻기 힘들고, 90중량% 보다 많을 때는 경도는 높아지지만 배향성 수지와의 혼합성이 떨어진다는 단점이 있다.
또한, 본 발명에서는 액정 코팅층의 표면을 고르게 하기 위하여 상기 액정 코팅용액에 레벨링제를 혼합한 것을 용액의 형태로 사용한다. 상기 레벨링제는 실리콘 수지에 케톤이나 에스테르계 용제를 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 의한 레벨링제로는 실리콘 디아크릴레이트나 실리콘 폴리아크릴레이트 화합물을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
레벨링제의 함량은 액정 코팅용액 100중량%에 있어서 0.1중량% 내지 3중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람작하게는 0.5중량% 내지 2중량%이다. 레벨링제가 0.1중량%보다 작으면 레벨링 효과를 기대하기 힘들고, 3중량% 보다 클 때는 경도가 약화될 우려가 있다.
(6) 액정 건조단계
액정 건조단계에서는 상기 (5)단계에서 배향막 위에 액정이 균일하게 도포된 편광 필름, TAC 또는 기타 투명지지체를 건조하는 공정을 수행하게 된다. 즉, 액정 건조단계에서는 액정 코팅단계(5)에서 도포된 용매를 휘발시킨다.
액정 건조단계에서는 회전공정에 의한 건조를 수행함으로써 액정 코팅용액 내 잔류하는 용매를 보다 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 결과적으로 액정이 배향막 표면에 더욱 쉽게 흡착되어 건조단계를 단시간에 마칠 수 있다.
건조단계에서 수행하는 건조온도는 15℃ 내지 85℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25℃ 내지 75℃이다. 건조온도가 15℃보다 낮으면 용매를 제거하는데 걸리는 시간이 길어지고, 건조온도가 85℃보다 높으면 액정 코팅액의 물성에 영향을 줄 수 있다.
건조단계에서 수행하는 회전속도는 20rpm 내지 5,000rpm으로 용매를 건조하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50rpm 내지 4,000rpm이다. 더더욱 바람직한 회전속도는 70rpm 내지 3,000rpm이다.
건조단계의 회전속도가 20rpm보다 작으면, 회전에 의한 건조 효과를 충분히 얻기 힘들고, 5,000rpm보다 크면 회전속도 대비 건조 효율이 떨어진다.
또한, 건조시간은 15초 내지 300초 정도가 바람직하다. 더 바람직하게는 55초 내지 200초, 더더욱 바람직하게는 60초 내지 100초 이다. 건조시간의 15초 이하 이면 건조의 효과가 제대로 나타나지 못하고, 300초 이상의 건조는 물성에 영향을 줄 수 있다.
(7) UV 경화단계
UV 경화단계에서는 상기 (6)단계에서 건조된 액정 코팅막에 자외선(UV)을 가해 경화하여 액정 코팅층을 형성한다.
상기 UV 경화단계는 건조된 액정을 배향막에 완전히 부착시키고 건조공정에서 미처 제거하지 못한 용매를 완전히 제거하기 위해 수행한다.
또한, UV의 에너지 범위는 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2 인 것이 바람직하다. 에너지 조사량이 250mJ/cm2 이하인 경우 충분한 경화효과가 나타나지 못하고 600mJ/cm2 이상인 경우는 액정의 물성에 영향을 줄 수 있다.
경화시간은 UV의 에너지 조사량에 대응하여 상대적으로 결정되며, 경화시간은 45초 내지 130초가 바람직하다. 경화시간이 45초 이하인 경우는 경화의 효과가 충분히 나타나지 못하고, 130초 이상인 경우는 배향막 및 액정 수지의 물성 및 내구성에 영향을 미쳐 액정의 기능을 떨어뜨릴 수 있다.
상기와 같은 단계(1단계~7단계)를 거쳐 제조된 박막형 위상차 필름의 일실시예를 도 1에 도시하였다. 도시된 바와 같이, 기저필름(300) 위에 배향막(200)이 코팅되고 배향막(200) 위에 네마틱 액정(100)이 코팅되어 적층된 형태이다. 이와 같 은 형태의 위상차 필름은 배향막과 액정 코팅층의 두께를 5㎛ 내지 10㎛로 제조하여 λ/2 위상차 필름으로 사용한다. 그리고 λ/2의 파장은 200nm 내지 500nm인 것이 바람직하다. 이 값은 용도에 따라 설정되며, 측정파장이 550nm일 때를 고려한 값이다. 즉, λ/2 위상차 필름으로 사용되기 위해서는 배향막과 액정 코팅층의 두께가 5㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 본 발명에서는 스핀코팅 방식으로 배향막이나 액정을 코팅함으로써, 보다 박막형태의 위상차 필름을 얻을 수 있다. 상기와 같은 본 발명에 따른 박막형 위상차 필름은 필요에 따라 1장만 사용하거나 여러 장을 적층하여 사용할 수 있다.
상기와 같은 λ/2 위상차 필름은 λ/4 위상차 필름의 용도와 달리 직선편광의 편광방향을 바꾸는데 사용된다. 직선편광은 진동면이 일정한 편광을 말한다. 이와 같은 λ/2 위상차 필름은 액정 프로젝트로 이용되는 등, 다양한 용도로 이용된다.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
1) 배향막으로는 다관능 아크릴레이트 계열 및 다관능 메타아크릴레이트 계열의 배향막으로서 디펜타아크릴로일 아크릴레이트(니뽕 가야꾸 제조 Kayard D- 310)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(니뽕 가야꾸 제조 Kayarad PET-30)을 무게비 9:1롤 혼합하여 사용하였다.
2) 액정으로는 네마틱 경화형 액정(Base社 LC-242) 35중량%를 자일렌과 씨클로헥사논의 혼합 용제(8:2)에 녹이고 레℃벨링제 BYK-396(BYK社)를 경화형 액정 100중량부에 대하여 2중량부의 비율로 혼합하여 사용하여 스핀코팅시켜 제작하였다.
3) 본 발명인 코팅타입 위상차 필름의 제조는 스핀코팅(Spin Coating)법으로 도포하여, 2000rpm의 회전속도로 60℃에서 120초 동안 건조 후 300mJ/cm2 UV를 조사하여 제조하였다.
실시예 2
네마틱 경화형 액정의 농도를 45중량%로 증가시키는 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 코팅타입 위상차 필름을 제조하였다.
실시예 3
네마틱 경화형 액정의 농도를 50중량%로 증가시키는 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 코팅타입 위상차 필름을 제조하였다.
비교예 1
연신법에 의해 제조된 위상차 필름(폴리카보네이트 필름)으로 TEIJIN사 M-275를 사용하여 위상차를 측정하였다.
비교예 2
연신법에 의해 제조된 위상차 필름(폴리카보네이트 필름)으로 TEIJIN사 MER-270을 사용하여 위상차를 측정하였다.
이하, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 2의 위상차 필름으로 위상차를 측정한 값을 표 1에 나타내었다.
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
R0 (nm) 274.2 380.5 487.5 274.0 265.9
(R0 : 입사각이 0도 일 때의 면방향 위상차)
표 1에서 기재된 바와 같이 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 2 모두 그 파장의 범위가 200nm 내지 500nm이다. 이는 모두 λ/2 위상차 필름으로 사용가능하다는 말이다. 상기 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2은 거의 유사한 파장범위이나 실시예 1, 실시예 2는 그 값이 약간의 차이를 보이고 있다. 이는 배향막이나 액정 성분에 따른 굴절률 차이에 기인하거나 두께에 차이에서 기인하는 현상이다. 하지만 상기의 값 모두가 200nm 내지 500nm의 범위에 속하기에 λ/2 위상차 필름으로 사용하기에는 문제가 없다.
또한, 도 2 내지 도 7은 그 파장범위가 비슷한 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2의 위상차 필름의 위상축 또는 진상축을 기준으로 측정한 위상차 값을 입사각에 따라 나타낸 그래프이고, 도 8은 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2의 위상차 필름의 전방위에 따른 위상차 값을 동시에 나타낸 그래프이다. 상기의 그래프는 New oji paper사 모델명 KOBRA-21ADH를 사용하여 측정한 것이다.
실시예 1에서 얻어진 위상차 필름의 위상축과 진상축에 대해 경사각에 따른 위상차 변화를 나타낸 그래프가 도 2와 도 3에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 그래프와 도 3에 도시된 그래프의 형태가 반대로 형태로 되어 있는 것은 위상축을 기준으로 측정했느냐 진상축을 기준으로 측정했느냐에 기인한 것이고, 양자 모두 입사각 0도에서의 면방향 위상차 값은 274.2nm로 동일하다.
그리고, 비교예 1에서 얻어진 기존 위상차 필름의 위상축과 진상축에 대해 경사각에 따른 위상차 변화를 나타낸 그래프가 도 4와 도 5에 도시되어 있고, 비교예 2에서 얻어진 기존 위상차 필름의 위상축과 진상축에 대해 경사각에 따른 위상차 변화를 나타낸 그래프가 도 6와 도 7에 도시되어 있다. 도 4 내지 도 7에 도시된 그래프 역시 상술한 도 2와 도 3에 도시된 그래프와 같이 면방향 위상차 값은 274.0nm와 265.9로 위상축을 기준으로 측정할 때와 진상축을 기준으로 측정할 때의 값이 동일하고, 다만 위상축을 기준으로 측정했느냐 진상축을 기준으로 측정했느냐에 따라 그래프의 모양이 달라진다.
상기의 그래프에서도 알 수 있듯이 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2의 위상차 필름의 위상차는 거의 유사하다. 따라서 본 발명에서와 같은 박막형 위상필름은 비교예 1, 비교예 2의 연신필름과 동일하게 λ/2 위상차 필름으로 사용될 수 있다.
이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기저의 범위 내에 있는 것으로 본다.
또한, 본 발명에서의 바람직한 범위, 더욱 바람직한 범위, 더더욱 바람직한 범위 한정은 그 효과를 더욱 극대화 시키기 위한 것으로서, 한정 범위가 좁혀짐으로써 더욱 만족스러운 기술적 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 박막형 위상차 필름과 이를 제조하기 위한 방법은 TAC, 편광필름, 또는 기타 투명지지체 등의 기저필름 위에 배향막과 액정을 스핀코팅하는 공정을 수행함으로써 제조공정을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율증가를 통해 생산성을 극대화할 수 있으며, 보다 박막의 위상차 필름을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 기저필름 위에 (메트)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, 메타아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나인 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머 또는 프리폴리머가 단독 또는 혼합된 형태로 이루어진 배향막이 코팅되어 적층되고, 상기 배향막 위에 네마틱 액정성 고분자, 콜레스테릭 액정성 고분자, 카이랄스멕틱 C 액정성고분자, 또는 균일하고 모노도메인인 콜레스테릭 배향성, 카이랄 스멕틱 C 배향성을 나타내고, 또한 그 배향상태를 용이하게 고정화할 수 있는 콜레스테릭 액정성 고분자, 카이랄 스멕틱 C 액정성 고분자 중 적어도 하나인 액정과 경화제와 레벨링제로 이루어진 액정 코팅층이 적층된 형태로 구성된 위상차 필름에서 상기 배향막과 액정의 두께가 5㎛ 내지 10㎛가 되어 λ/2 위상차 필름으로 이용되며, 상기 λ/2 위상차 필름의 위상차 값은 200nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 박막형 위상차 필름.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기저필름은 트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로 올레핀, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테페프탈레이트, 폴리카보네이트 또는 편광필름 중 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 위상차 필름.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 레벨링제는 실리콘 디아크릴레이트나 실리콘 폴리아크릴레이트 화합물을 단독 또는 혼합된 형태로 구성된 것을 특징하는 박막형 위상차 필름.
  5. (a) 10rpm 내지 5000rpm의 회전 조건 하에, 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서, (메트)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, 메타아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나인 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머 또는 프리폴리머가 단독 또는 혼합된 형태의 배향막 수지 15중량% 내지 40중량%인 배향막 코팅용액을 기저필름 위에 스핀코팅하는 배향막 코팅단계와;
    (b) 상기 배향막이 코팅된 기저필름을 20rpm 내지 5000rpm의 회전속도로 회전시켜 건조하는 배향막 건조단계와;
    (c) 에너지 범위 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2인 UV를 45초 내지 130초 동안 조사하여 경화하는 단계와;
    (d) 상기 (c)단계 후, 상기 배향막을 러빙하는 단계와;
    (e) 10rpm 내지 5000rpm의 회전 조건 하에, 액정성 고분자, 경화제, 레벨링제 및 용매를 포함하여 구성되는 액정 코팅용액에서,
    상기 액정성 고분자는 네마틱 액정성 고분자, 콜레스테릭 액정성 고분자, 카 이랄스멕틱 C 액정성고분자, 또는 균일하고 모노도메인인 콜레스테릭 배향성, 카이랄 스멕틱 C 배향성을 나타내고, 또한 그 배향상태를 용이하게 고정화할 수 있는 콜레스테릭 액정성 고분자, 카이랄 스멕틱 C 액정성 고분자 중 적어도 하나인 액정을 액정 코팅용액 100중량%에 대하여 20중량% 내지 60중량% 함유하고,
    상기 경화제는 액정 코팅용액 100중량%에 대하여 0.1중량% 내지 15중량%를 함유하고,
    상기 레벨링제는 액정 코팅용액 100중량%에 대하여 0.1중량% 내지 3중량%가 함유된 액정 코팅용액을 스핀코팅하여 액정 코팅층을 형성하는 액정 코팅단계와;
    (f) 상기 배향막 위에 액정 코팅층이 코팅된 기저필름을 20rpm 내지 5000rpm의 회전속도로 회전시켜 건조하는 액정 건조단계와; 및
    (g) 에너지 범위 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2인 UV를 45초 내지 130초 동안 조사하여 경화하는 단계를 포함하여 수행하되, 상기 배향막과 액정 코팅층의 두께가 5㎛ 내지 10㎛가 되게 끔 하여 λ/2 위상차 필름으로 제조하는 것을 특징으로 하는 박막형 위상차 필름의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (e)단계의 액정 코팅용액에 사용되는 용매는 클로로폼, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠 중 적어도 하나인 할로겐화 탄화수소, 이들과 페놀류와의 혼합용매, 켄톤류, 에테르류, 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸필롤리돈, 설폴란, 씨클로헥사논, 자일렌, 톨루엔 중 적어도 하나 이상인 것을 특징하는 박막형 위상차 필름의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 (b)단계와 상기 (f)단계는 건조온도를 15℃ 내지 85℃로 하고, 건조시간은 15초 내지 300초로 하는 것을 특징으로 하는 박막형 위상차 필름의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 (a)단계의 배향막 코팅용액은 점도가 1cps 내지 500cps인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막형 위상차 필름의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 (e)단계의 액정 코팅용액은 점도가 1cps 내지 600cps인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막형 위상차 필름의 제조방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 (a)단계와 상기 (e)단계에서 스핀코팅을 수행할 때의 회전시간은 1초 내지 500초로 하는 것을 박막형 위상차 필름의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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