KR100850794B1 - 내열성이 우수한 광학 이방성 필름 제조방법 및 그에 의해제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

내열성이 우수한 광학 이방성 필름 제조방법 및 그에 의해제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내열성이 우수한 광학 이방성 필름, 바람직하게는 내열성 및 내충격성이 우수한 (+) C-플레이트(positive C-plate)형 광학 이방성 필름 제조방법 및 그에 의해 제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치, 보다 상세하게는, (메타)아크릴레이트 단량체, 스티렌-무수말레인산계 공중합체 및 중합 개시제를 포함하는 중합용 조성물을 도포한 뒤 중합하여 무연신 필름을 제조하는 단계; 및 상기 무연신 필름을 일축 또는 이축연신하는 단계를 포함하는 광학 이방성 필름의 제조방법 및 그에 의해 제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 투명성, 내열성 및 내충격성이 우수한 광학 이방성 필름을 저렴하게 제조할 수 있으며, 특히 본 발명에 따라 제조된 (+) C-플레이트(positive C-plate)형 광학 이방성 필름은 광시야각에서의 선명한 화질 및 높은 콘트라스트 비를 얻게 할 수 있기 때문에 광학 보상 필름으로서 IPS 모드의 액정 디스플레이에 적합하게 사용될 수 있다.
보상 필름, 위상차, (+) C-플레이트, (메타)아크릴레이트 단량체, 스티렌-무수말레인산계 공중합체, 탄성체, 내열성, 내충격성, 투명성, 굴절률, 액정 디스플레이, IPS 모드

Description

내열성이 우수한 광학 이방성 필름 제조방법 및 그에 의해 제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치{A METHOD PREPARING AN OPTICAL ANISOTROPIC FILM WITH HIGH HEAT RESISTANCE AND A FILM PREPARED BY THE SAME, AND A LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THE FILM}
도 1은 본 발명의 광학 이방성 필름을 (+) C-플레이트형 광학 보상 필름으로서 포함하는 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치의 일 구체예의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 광학 이방성 필름을 (+) C-플레이트형 광학 보상 필름으로서 포함하는 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치의 일 구체예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명
11 : TFT 어레이 기판 12a : 게이트 전극 13 : 게이트 절연막
14 : 반도체층 15 : 데이터 배선 15a : 소스 전극
15b : 드레인 전극 16 : 보호막 17 : 화소전극
21 : 컬러필터 어레이 기판 22 : 블랙 매트릭스 23 : 컬러필터층
24 : 공통전극 30a, 30b : 배향막 31 : 액정층
50 : 액정패널 51 : (+) C 플레이트 보상필름
52 : A 플레이트 보상필름 53 : 제 1 편광필름 54 : 제 2 편광필름
본 발명은 내열성이 우수한 광학 이방성 필름, 바람직하게는 내열성 및 내충격성이 우수한 (+) C-플레이트(positive C-plate)형 광학 이방성 필름 제조방법 및 그에 의해 제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치, 보다 상세하게는, (메타)아크릴레이트 단량체, 스티렌-무수말레인산계 공중합체 및 중합 개시제를 포함하는 중합용 조성물을 도포한 뒤 중합하여 무연신 필름을 제조하는 단계; 및 상기 무연신 필름을 일축 또는 이축연신하는 단계를 포함하는 광학 이방성 필름의 제조방법 및 그에 의해 제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 종래의 음극선관 디스플레이에 비해 소비 전력이 낮고, 부피가 작고 가벼워 휴대가 용이하기 때문에 PDP와 함께 광학 디스플레이 용도로서 널리 사용되고 있으며, 특히 근래에는 소형 전자기기 만이 아닌 대형 TV 등의 광학 디스플레이 소자로서도 보급이 확산되고 있다. 일반적으로 액정 디스플레이는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가지며, 구동회로의 전계 인가여부에 따라 액정 셀의 배향이 변하게 되고, 그에 따라 편광판을 통해 나온 투과광의 특성이 달라지게 됨으로써 빛의 가시화가 이루어짐으로써 영상을 구현한다. 이 때 입사광의 입사 각도에 따라 빛의 경로와 복굴절성이 변화하게 되는데, 이는 액정이 두 개의 상이한 굴절률을 갖는 이방성 물질이기 때문이다. 이와 같은 특성으로 인해, 액정 디스플레이는 시야각(viewing angle)에 따라 상이 얼마나 뚜렷하게 보이는지를 가늠하는 척도인 콘트라스트 비(contrast ratio)가 달라지고 계조 반전(gray scale inversion) 현상이 발생하여 시인성이 떨어진다는 단점을 지닌다.
상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 액정 디스플레이 장치에는 액정 셀에서 발생하는 광학 위상차를 보상시켜 주는 광학 보상 필름(compensation film)이 사용되고 있으며, 이러한 광학 보상 필름으로는 연신 복굴절 고분자 필름이 종래부터 이용되고 있다.
연신 복굴절 고분자 필름의 재료로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 말레이미드계 공중합체 및 환상 폴리올레핀(COP) 등을 들 수 있다. 이 중에서 PC, 말레이미드계 공중합체 및 환상 폴리올레핀은 그 분자 사슬을 연신 배향시키면 배향 방향으로의 굴절률이 커지는, 즉, 양의 복굴절성(positive birefringence)을 갖는 광학 이방성 고분자 재료이다. 반면 PMMA나 PS는 그 분자 사슬을 연신 배향시키면 배향 방향과는 다른 방향으로의 굴절률이 커지는, 즉, 음의 복굴절성(negative birefringence)을 갖는 광학 이방성 고분자 재료이다. 액정 디스플레이 의 시야각 개선을 위한 광학 보상 필름에 현재 주로 사용되 고 있는 고분자 재료로는 PC, 말레이미드계 공중합체 그리고 환상 폴리올레핀을 들 수 있다.
한편, 액정 디스플레이에 있어서 선명한 화질 및 넓은 광시야각을 확보하기 위해 다양한 액정 모드가 개발되고 있으며, 대표적으로는 Double Domain TN (Twisted Nematic), ASM (axially symmetric aligned microcell), OCB (optically compensated blend), VA (vertical alignment), MVA (multidomain VA), SE (surrounding electrode), PVA (patterned VA), IPS (in-plane switching), FFS (fringe-field switching) 모드 등을 들 수 있다. 이들 각각의 모드는 고유한 액정 배열을 하고 있으며, 고유한 광학 이방성을 갖고 있다. 따라서 이들 액정 모드의 광학 이방성으로 인한 위상차를 보상하기 위해서는 각각의 모드에 대응하는 광학 이방성의 보상 필름이 요구된다. 특히 IPS 모드의 경우에는 양의 유전률 이방성을 갖는 액정이 편광판 사이에 채워져 있으며, 따라서 두께 방향의 굴절률보다 면 방향의 굴절률이 크게 배향되어 있기 때문에 그 광학 보상 필름으로는 두께 방향으로 양의 위상차를 갖는 (+) C-플레이트형 이방성 필름이 요구된다.
상기한 고분자 재료중 PC 및 COP는 고분자 사슬을 연장 배향시켰을 때 그 배향 방향으로 굴절률이 커지는 광학 이방성을 보이면서 양의 복굴절성(positive birefringence)을 갖기 때문에 IPS 모드에는 적합하지 않으며, 이러한 특성을 이용하여 VA모드 액정 디스플레이의 시야각 보상용 광학 필름인 (-) C-플레이트로서 사 용된다. 따라서 현재 IPS 모드의 광학 보상 필름으로 사용할 수 있는 (+) C-플레이트형 이방성 필름에 대한 연구는 액정 필름 또는 음의 복굴절성을 갖는 고분자 재료를 중심으로 진행되고 있으며, 그 결과, 수직 배향된 액정 필름 및 PS나 PMMA와 같이 음의 복굴절성을 갖는 고분자의 이축 연신 필름 등이 제안되었다. 그러나 수직 배향된 액정 필름의 경우 봉형의 저분자량 혹은 고분자량 액정 분자를 투명 지지체 위에 수 ㎛의 두께로 정밀 코팅하여 제조되기 때문에, 코팅 공정 비용이 발생될 뿐만 아니라 코팅 두께의 미소한 차이에 의해서도 상대적으로 큰 위상차의 불균일을 가져오며, 코팅 기재 필름 표면에 남아있거나 액정 용액에 존재하는 먼지 등의 이물로 인하여 광학적 결함이 발생하는 등과 같은 문제가 있고, PS나 PMMA와 같이 음의 복굴절성을 갖는 고분자의 이축 연신 필름의 경우에는 상기한 바와 같은 수직 배향된 액정 보상 필름의 문제는 없으나, 그 유리전이온도가 100oC 부근으로 내열성이 불충분하다는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 고분자 재료로서 일본 공개특허공보 제2005-248003호에서는 스티렌과 α-메틸스티렌의 공중합체를 제시하고 있고, 대한민국 공개특허공보 제2001-0067379호에서는 메타크릴레이트와 말레이미드 단량체의 공중합체를 제시하고 있으며, 일본 공개특허공보 제2004-318021호에는 스티렌과 메타크릴레이트의 공중합체 및 스티렌과 무수말레인산 공중합체로 이루어진 수지 조성물을 제시하고 있다. 그러나 이들 종래기술들은 내열성 문제를 어느 정도 개선할 수는 있지만 고분자 재료를 광학 용도에서 요구되는 분자 구조로 제어하는 데 있어 높은 비용을 필요로 하고, 또한 고분자 필름의 투명도 및 색상이 광학 필름의 용도로서 적합하지 않은 등의 문제를 갖고 있다. 또한, 일본 공개특허공보 제2001-337222호 및 제2003-90912호는 각각 노보넨계 수지와 스티렌-무수말레인산 공중합체를 용액 캐스팅하는 방법 및 노보넨계 필름과 스티렌-무수말레인산 공중합체 필름 각각을 적층하는 방법에 의하여 얻어지는 광학 보상 필름을 제시하고 있으나, 이들 방법에 있어서 노보넨계 수지 및 그 필름은 상대적으로 고가이고, 또한 적층 공정에 따른 제조 비용 상승 등의 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 본 발명의 목적은 제조 비용이 저렴하고 제조공정이 간단하면서도 내열성이 우수한 광학 이방성 필름, 바람직하게는 투명성, 내열성 및 내충격성이 우수한 (+) C-플레이트(positive C-plate)형 광학 이방성 필름 제조방법 및 그에 의해 제조된 필름, 및 그 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, (메타)아크릴레이트 단량체, 스티렌-무수말레인산계 공중합체 및 중합 개시제를 포함하는 중합용 조성물을 도포한 뒤 중합하여 무연신 필름을 제조하는 단계; 및 상기 무연신 필름을 일축 또는 이축연신하는 단계를 포함하 는 광학 이방성 필름의 제조방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 광학 이방성 필름이 제공된다. 본 발명에 따른 광학 이방성 필름은 바람직하게는 두께 방향으로 양의 복굴절성을 나타내는 (+) C-플레이트형 광학 이방성 필름이다.
또한 본 발명에 따르면, 본 발명의 내열성 광학 이방성 필름을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공된다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (메타)아크릴레이트 단량체, 스티렌-무수말레인산계 공중합체 및 중합 개시제를 포함하는 중합용 조성물을 도포한 뒤 중합하여 무연신 필름을 제조하는 단계; 및 상기 무연신 필름을 일축 또는 이축연신하는 단계를 포함하는 광학 이방성 필름의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 상기 중합용 조성물은 바람직하게는 (메타)아크릴레이트 단량체 30 내지 95 중량부, 더욱 바람직하게는 50 내지 80 중량부, 스티렌-무수말레인산계 공중합체 5 내지 70 중량부, 더욱 바람직하게는 20 내지 50 중량부, 및 중합 개시제 0.01 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부를 포함한다. (메타)아크릴레이트 단량체 함량이 30 중량부 미만이거나 스티렌-무수말레인산계 공중합체 함량이 70 중량부를 초과할 경우에는 중합후 형성된 필름의 투명성 및 기계적 강도가 저하되는 문제점이 있으며, (메타)아크릴레이트 중합체의 함량이 95 중량부를 초과하거나 스티렌-무수말레인산계 공중합체 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 내열성이 저하되거나 광학적 복굴절성이 작아지는 단점이 있다. 또한, 중합 개시제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 중합 개시 효과가 불충분해지고, 10 중량부를 초과하면 경화물의 물성, 특히 분자량 저하에 따른 기계적 강도 저하 문제가 있다.
본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate) [메타크릴산 메틸 에스테르 또는 메틸 메타크릴산으로도 불려진다], 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate) 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-ethylhexyl methacrylate) 등과 같은 치환 또는 비치환 지방족 C1 -12 알킬 메타크릴레이트 [메타크릴산 알킬 에스테르 또는 알킬 메타크릴산으로도 불려진다]; 시클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate)와 같은 치환 또는 비치환 지환족 C1 -12 알킬 메타크릴레이트; 페닐 메타크릴레이트(phenyl methacrylate) 및 벤질 메타크릴레이트(benzyl methacrylate) 등과 같은 치환 또는 비치환 방향족 C6 -12 아릴 메타크릴레이트; 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate) [아크릴산 메틸 에스테르 또는 메틸 아크릴산으로도 불려진다], 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate) 및 2-에틸헥실 아크 릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 등과 같은 치환 또는 비치환 지방족 C1 -12 알킬 아크릴레이트 [아크릴산 알킬 에스테르 또는 알킬 아크릴산으로도 불려진다]; 시클로헥실 아크릴레이트(cyclohexyl acrylate)와 같은 치환 또는 비치환 지환족 C1 -12 알킬 아크릴레이트; 및 페닐 아크릴레이트(phenyl acrylate) 및 벤질 아크릴레이트(benzyl methacrylate) 등과 같은 치환 또는 비치환 방향족 C6 -12 아릴 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 메틸 메타크릴레이트와 같은 지방족 C1 -12 알킬 메타크릴레이트 단독 또는 C1 -12 알킬 메타크릴레이트와 상기한 바와 같은 다른 (메타)아크릴레이트 단량체와의 혼합물인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체가 C1 -12 알킬 메타크릴레이트와 다른 (메타)아크릴레이트 단량체와의 혼합물인 경우에는 C1 -12 알킬 메타크릴레이트를 50 중량% 이상, 바람직하게는 50 내지 90 중량% 포함하는 것이 광학 이방성 필름의 투명성 및 내열성의 측면에서 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 중합용 조성물은 단량체로서 상기한 바와 같은 (메타)아크릴레이트 이외에, 예컨대 스티렌 또는 α-메틸 스티렌 등과 같이, C1 -4 알킬 또는 할로겐으로 치환되거나 비치환된 스티렌; 아크릴로니트릴(acrylonitrile); 및 예컨대 시클로헥실 말레이미드(cyclohexyl maleimide) 또는 페닐 말레이미 드(phenyl maleimide) 등과 같이, 치환 또는 비치환된 지환족 또는 지방족 C1 -12 알킬 또는 C6 -12 아릴 말레이미드와 같은 말레이미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체를 더 포함할 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 이외의 단량체의 사용량에는 특별한 제한은 없으나, (메타)아크릴레이트 단량체 사용량의 1 내지 50중량%의 범위 내에서 사용하는 것이 광학 이방성 필름의 투명성 및 내열성의 측면에서 바람직하다.
본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 상기 스티렌-무수말레인산계 공중합체는 내열성 증대를 위하여 사용되는 것으로서, 스티렌계 단량체와 무수말레인산계 단량체를 공중합하여 제조할 수 있다. 상기 스티렌계 단량체로는 C1 -4 알킬 또는 할로겐으로 치환되거나 비치환된 스티렌 화합물을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 스티렌, α-메틸 스티렌(a-methyl styrene), ρ-브로모 스티렌(r-bromo styrene), ρ-메틸 스티렌(r-methyl styrene), 및 ρ-클로로 스티렌(r-chloro styrene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 무수말레인산계 단량체로는 무수말레인산 단량체, 이미드화(imidized) 무수말레인산 단량체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 스티렌-무수말레인산계 공중합체는 바람직하게는 스티렌계 단량체 50 내지 96 중량%, 및 무수말레인산 단량체, 이미드화 무수말레인산 단량체 또는 이들의 혼합물과 같은 무수말레인산계 단량체 4 내지 50 중량%를 공중합하여 제조되며, 더욱 바람직하게는 스티렌계 단량체 70 내지 94 중량% 및 무수말레인산계 단량체 6 내지 30 중량%를 공중합하여 제조된다. 상기 스티렌-무수말레인산계 공중합체의 제조시 사용되는 무수말레인산계 단량체의 양이 4 중량% 미만일 경우에는 광학 이방성 필름의 내열성이 불충분해질 우려가 있으며, 50 중량%를 초과할 경우에는 광학 이방성 필름의 충격강도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 상기 중합 개시제로는 열중합 개시제 또는 광중합 개시제와 같이 (메타)아크릴레이트 단량체의 중합을 개시할 수 있는 화합물이 제한없이 사용가능하며, 바람직하게는 UV 조사에 의해 라디칼을 발생하는 광중합 개시제가 사용된다. 본 발명에 있어서, 광학 필름의 경화성이나 투명도의 저하가 없다면 사용되는 중합 개시제의 종류 및 수에는 제한이 없으며, 예컨대 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤 (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one), 2-메틸-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노 -1-프로판온(2-methyl-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholino-1-propanone), 벤질 디메틸케탈(benzyl dimethylketal), 4-(2-히드록시에톡시)페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤 (4-(2-hydroxyethoxy)phenyl(2-hydroxy-2-propyl)ketone), 2-벤질-2-디메틸아미노-1- (4-몰포리노페닐)부탄온(2-benzyl-2-methylamino-1-(4-morpholinophenyl)butanone) 및 디에톡시 아세토페논(diethoxy acetophenone)과 같은 아세토페논(acetophenone)계 또는 유사 아세토페논계 중합 개시제; 벤조일 안식향산 메틸 에스테르(benzoyl benzoic acid methyl ester), 4-메틸 벤조페논(4-methyl benzophenone), 4-벤조일-4’-메틸-디페닐 설파이드 (4- benzoyl-4’-methyl-diphenyl sulfide) 및 2,4,6-트리메틸 벤조페논(2.4.6-trimethyl benzophenone)과 같은 벤조페논계 중합 개시제; 벤조인(benzoin), 벤조인 메틸에테르(benzoin methylether), 벤조인 에틸에테르(benzoin ethylether) 및 벤조인 이소프로필에테르(benzoin isopropylether)와 같은 벤조인 에테르(benzoin ether)계 중합 개시제; 2-이소프로필 티오크산톤(2-isopropyl thioxanthone) 2,4-디에틸 티오크산톤(2,4-diethyl thioxanthone), 2,4-디클로로 티오크산톤(2,4-dichloro thioxanthone) 및 1-클로로-4-프로폭시 티오크산톤(1-chloro-4-propoxy thioxanthone)과 같은 티오크산톤계 중합 개시제; 2,4,6-트리메틸 벤조일 디페닐 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl benzoyl diphenyl phosphine oxide) 및 비스(2,6-디메톡시 벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드(bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide)과 같은 아실 포스핀 옥사이드(acyl phosphine oxide)계 중합 개시제; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기의 중합 개시제 중에서 아세토페논계 중합 개시제가 경화성 및 보존안정성이 우수하므로 바람직하고, 그 중에서도 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤이 경화시 황변도가 낮아 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 중합용 조성물은 내충격성 증대를 위하여 탄성체 성분을 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 (메타)아크릴레이트 단량체, 중합 개시제 및 스티렌-무수말레인산계 공중합체 총합 100 중량부에 대하여 1~20 중량부인 것이 바람직하고, 3~10 중량부인 것이 더욱 바람직하다. 이 함량이 1 중량부 미만일 경우 에는 필름 성형 후 필름의 내충격성이 향상되지 않는 문제가 있으며, 20 중량부를 초과할 경우에는 중합용 조성물 내의 다른 수지와의 상용성 저하 및 필름 투명도 저하의 문제가 있다.
본 발명에 있어서 사용가능한 상기 탄성체 성분의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 따라서 필름 성형시 투명도 및 내열성을 손상시키지 않는 한 다양한 천연 또는 합성 탄성체가 사용가능하고, 바람직하게는 합성 탄성체가 사용되며, 더욱 바람직하게는 스티렌계 탄성 중합체, 아크릴레이트계 탄성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 합성 탄성체가 사용된다. 상기 스티렌계 탄성 중합체로는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS)계 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS)계 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS)계 공중합체, 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS)계, 바람직하게는 코어-쉘 구조를 갖는 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌계 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하게 사용된다. 상기 스티렌계 탄성 중합체에 있어서 스티렌계 단량체로부터 중합된 부분의 함량은 30 내지 50 중량%인 것이 바람직한데, 이 함량이 30 중량% 미만이면 중합용 조성물 내의 다른 수지와의 상용성이 저하되는 문제가 있고 50 중량%를 초과하면 광학 필름의 내충격성 증대 효과가 감소한다. 또한, 상기 아크릴레이트계 탄성 중합체는 예컨대 부틸 아크릴산 및 에틸 아크릴산과 같은 아크릴산 알킬 에스테르 단량체의 호모 중합체 또는 공중합체인 것이 바람직하며, 그 중에서도 코어-쉘 구조의 부틸 아크릴레이트-메틸 메타크릴레이트 공중합체가 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용가능한 상기 탄성체 성분은 바람직하게는 0.1~1.0 미크론, 더욱 바람직하게는 0.2~0.8 미크론의 평균 입자 크기를 갖는다. 이 입자 크기가 0.1 미크론 미만이면 내충격성 증가 효과가 미약하고 1.0 미크론을 초과하면 광학 필름의 투명도가 저하되는 등 광학 물성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 필름 제조방법에서는 상기한 성분들 이외에도, 산화방지제, 열안정제, 가소제, 대전방지제, 핵제, 난연제, 내후안정제 및 활제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제가 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 상기 중합용 조성물에 더 첨가될 수 있다.
본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 상기 중합용 조성물의 중합은 광중합인 것이 바람직하며, 자외선 조사에 의한 광중합인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 중합용 조성물의 도포 공정에 사용되는 장치에는 특별한 제한이 없으며, 롤 코우터, 바 코우터 또는 용액 캐스팅 설비와 같은 공지의 도포 장치를 비롯하여 액상 조성물의 도포를 행할 수 있는 어떠한 장치라도 사용 가능하다.
또한, 본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 상기 연신으로는 자유폭 연신 또는 정폭 연신 등의 일축 연신이나 축차 연신 또는 동시 연신 등의 이축 연신이 모두 가능하며, 이축연신이 바람직하다.
본 발명의 필름 제조방법에 있어서, 고분자 사슬의 배향성을 증대시키기 위 해서는, 연신 공정을 상기 무연신 필름의 유리전이온도(T g)를 기준으로 했을 때 T g-30oC 내지 T g+30oC의 온도 범위에서 수행하는 것이 바람직하고, 특히 T g-20oC 내지 T g+20oC의 온도 범위에서 행하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 연신 속도 및 연신율은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다.
연신 공정에 사용되는 장치에는 특별한 제한이 없으며, 롤 연신기 또는 텐더형 연신기와 같은 공지의 연신 장치를 비롯하여 고분자 필름의 연신을 행할 수 있는 어떠한 장치라도 사용 가능하다.
본 발명에서는 스티렌-무수말레인산계 공중합체를 폴리알킬 (메타)아크릴레이트 수지와 블렌드하는 대신 (메타)아크릴레이트 단량체와 혼합함으로써 블렌드에 비하여 재료간의 상용성을 향상시키고, 또한 필름 제조 중에 단량체의 중합이 일어나도록 함으로써 중합체 분자량을 원하는 수준으로 용이하게 조절할 수 있도록 하며, 나아가 투명도를 가급적 저하시키지 않는 범위 내에서 탄성체 성분을 첨가함으로써 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 필름 제조방법에 의해 제조되는 광학 이방성 필름이 제공된다.
본 발명에 따른 광학 이방성 필름은 바람직하게는 두께 방향으로 양의 복굴 절성을 나타내는 (+) C-플레이트형 광학 이방성 필름이다.
본 발명의 광학 이방성 필름은 필름 두께가 30 내지 200 마이크로미터인 경우 하기 수학식 1로 표시되는 두께 방향의 위상차 값(Rth)이 바람직하게는 30 내지 1000 nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 500 nm인 것을 특징으로 한다.
Rth= (nz-ny) × d (1)
상기 수학식 1에서,
ny 및 nz는 각각 파장 550 nm에서 측정되는 면내의 고속 축(fast axis: y-축) 방향의 굴절률 및 두께(z-축) 방향의 굴절률을 나타내고,
d는 필름의 두께를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 두께 방향의 위상차 값(Rth)이 30 nm 미만이거나 1000 nm를 초과하면 액정 셀을 통과한 광의 위상차 값과 광학 이방성 필름의 위상차 값이 매치(match)되지 않아 광학 보상효과가 발현되지 못하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
광학 이방성 필름에 있어서 광학 이방성은 하기 수학식 2 및 수학식 3으로 각각 표시되는 면내의 위상차 값 (Re)과 두께 방향의 위상차 값 (Rth)으로 나눌 수 있다.
Re= (nx-ny) × d (2)
Rth= (nz-ny) × d (3)
상기 수학식 2 및 수학식 3에서 nx는 파장 550 nm에서 측정되는 면내의 저속 축(slow axis: x-축) 방향의 굴절률을, ny는 파장 550 nm에서 측정되는 면내의 고속 축(fast axis: y-축) 방향의 굴절률을, 그리고 nz는 두께(z-축) 방향의 굴절률을 나타내고, d는 필름의 두께를 나타낸다.
상기 수학식 2 및 3으로 표시되는 Re와 Rth 중 하나가 다른 것보다 아주 큰 필름은 일축 광학 이방성을 가진 보상 필름으로서 사용할 수 있으며, 두 위상차 값의 절대값이 모두 0보다 크고, 동시에 두 값이 유사한 필름은 이축 광학 이방성을 가진 보상 필름으로서 사용할 수 있다. 일축 광학 이방성을 가진 보상 필름은 굴절률의 상대적인 크기에 따라서 크게 A-플레이트와 C-플레이트로 분류되며, 굴절률의 상대적 크기 관계에 있어서 A-플레이트는 nx>ny=nz를, C-플레이트는 nx=ny≠nz를 각각 만족시키는 광학 이방성 필름으로 정의된다. 따라서 A-플레이트는 면내의 위상차 값 Re가 양의 값을 가지며, 두께 방향의 위상차 값 Rth은 거의 0의 값을 갖는다. 반면 C-플레이트에 있어서 면내의 위상차 값은 거의 0이고, nz와 ny(또는 nx)의 값에 따라 양 또는 음의 Rth를 갖게 되는데, 이를 각각 (+) C-플레이트 또는 (-) C-플레이트로 정의한다.
또한, 본 발명의 광학 이방성 필름은 400 내지 800 nm에서의 광 투과율이 90% 이상으로, 투명성이 매우 우수하며, 조성에 따라 정상 파장 분산특성(normal wavelength dispersion), 플랫 파장 분산특성(flat wavelength dispersion), 또는 역파장 분산특성(reverse wavelength dispersion) 등의 다양한 파장 분산특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 이방성 필름은 폴리비닐 알코올 등의 재질과의 접착성이 매우 우수하여 폴리비닐 알코올 편광판 등에 부착시켜 사용할 수 있으며, 또한 필요시 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 화염 처리, 산 처리, 알칼리 처리, 자외선 조사 처리 및 코팅 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 표면 처리를 하여 사용하여도 투명성 및 이방성 등이 저하되지 않는다.
본 발명의 광학 이방성 필름은 광학 보상 필름으로서 사용될 경우 넓은 각도의 광시야각에서 선명한 화질을 나타낼 수 있고, 구동 셀의 ON/OFF시의 밝기 콘트라스트 비를 향상시킬 수 있기 때문에, 액정 디스플레이 장치, 특히 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치에 사용되기에 적합하다.
따라서, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 내열성 광학 이방성 필름을 시야각 향상과 색상보상을 위한 보상필름으로서 포함하는 액정 디스플레이 장치, 바람직하게는 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치가 제공된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 광학 이방성 필름을 시야각 향상과 색상보 상을 위한 (+) C-플레이트형 광학 보상 필름으로서 포함하는 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 광학 이방성 필름을 (+) C-플레이트형 광학 보상 필름으로서 포함하는 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치의 일 구체예의 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같은 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치는, 서로 대향 배치되어 그 사이에 액정층(31)을 구비한 컬러필터 어레이 기판(21)과 TFT 어레이 기판(11)으로 구성된다.
상기 컬러필터 어레이 기판(21)에는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(22)와, 색상을 구현하기 위한 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터층(23)이 형성되어 있다.
상기 TFT 어레이 기판(11)에는 단위 화소를 정의하는 게이트 배선(도시하지 않음) 및 데이터 배선(15)과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 박막트랜지스터와, 서로 엇갈리게 교차되어 횡전계를 발생시키는 공통전극(24) 및 화소전극(17)이 형성되어 있다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선에서 분기되는 게이트 전극(12a)과, 상기 게이트 전극(12a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(13)과, 상기 게이트 전극(12a) 상부의 게이트 절연막(13) 상에 형성된 반도체층(14)과, 상기 데이터 배선(15)에서 분기되어 상기 반도체층(14) 양 끝에 각각 형성되는 소스 전극(15a) 및 드레인 전극(15b)으로 구성된다.
상기 화소전극(17)은 보호막(16)을 관통하여 상기 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(15b)에 연결되어 전압을 전달받고, 상기 공통전극(25)은 일체형으로 연결되어 액티브 영역 외곽에서 전압을 전달받는다.
이와 같이 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치는, 공통전극(24) 및 화소전극(17)을 동일한 기판 상에 형성하고, 상기 2개의 전극 사이에 전압을 걸어 기판에 대해서 수평방향의 횡전계(E)를 발생시킴으로써, 액정 분자를 기판에 대해서 수평을 유지한 상태로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
이 때, 각종 패턴이 형성된 상기 TFT 어레이 기판(11) 및 컬러필터 어레이 기판(21) 내측에는 배향막(30a, 30b)이 더 형성되어 액정층(31)의 액정분자를 초기 배향시킨다.
이와 같이, 두 기판과 액정층으로 구성되는 액정패널(50)의 외측면에는 제 1 및 제 2 편광필름(53, 54)이 부착되어 특정 파장의 빛만을 투과시키며, 상기 제 2 편광필름(54)과 액정패널(50) 사이에 A 플레이트 보상필름(52) 및 본 발명의 광학 이방성 필름인 (+) C 플레이트 보상필름(51)이 더 구비되어 시각 방향에 따른 빛의 위상변화를 보상한다.
도 2를 참고로 하여 IPS 모드의 액정 디스플레이 장치의 보상필름 및 편광필름에 대해서 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
IPS 모드 액정패널(50)의 일측면에는 본 발명의 광학 이방성 필름인 (+) C 플레이트 보상필름(51)과 A 플레이트 보상필름(52)이 더 구비되는데, 상기 (+) C 플레이트 보상필름(51)인 본 발명의 광학 이방성 필름은 수직방향의 위상을 보상해주는 역할을 하고, A 플레이트 보상필름(52)은 수평방향의 위상을 보상해주는 역할을 한다.
그리고, 액정패널(50) 최외곽에 각각 부착되는 제 1 및 제 2 편광필름(53, 54)은 연신 타입의 필름으로, TAC(Triacetate Cellulose) 필름, PVA(Poly Vinyl Alcohol) 필름, 보호필름, 이형필름 등 여러 겹의 필름으로 이루어지며, 360° 전방향의 진동면을 가지고 있는 자연광을 일정 방향의 진동면을 가진 광만을 투과시키고 나머지 광은 흡수하여 편광된 빛을 제공하는 역할을 한다.
이 때, 바람직하게는, 본 발명의 광학 이방성 필름인 (+) C 플레이트 보상필름(51)은 액정패널(50) 외측면 또는 내측면에 부착된다. 그리고 상기 제 1 및 제 2 편광필름(53, 54)은 이형필름을 떼어낸 접착면을 액정패널(50) 외측면에 각각 부착하여 형성한다. 예컨대, 액정패널(50) 상면에 본 발명의 광학 이방성 필름인 (+) C 플레이트 보상필름(51)을 부착하고, 그 위에 A 플레이트 보상필름(52)을 설치한 후, 마지막으로 상기 A 플레이트 보상필름 상에 제 2 편광필름(54)을 부착하고 반대편의 액정패널에 제 1 편광필름(53)을 부착하면 된다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
메틸 메타크릴레이트 단량체(LG MMA 제조) 90 중량부, 스티렌-무수말레인산 공중합체(상품명 Dylark 332, 무수말레인산 단량체 함량 14 중량%, NOVA Chemical 제조) 10 중량부, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체(상품명 G1651, 스티렌 단량체 함량 32 중량%, 평균 입경 0.8 미크론, Kraton 제조) 5 중량부, 및 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤(상품명 Irgacure 184, Ciba Specialty Chemical 제조) 0.9 중량부를 혼합하여 중합용 조성물을 제조하였다. 상기 중합용 조성물을 캐스팅 설비를 사용하여 유리판에 도포한 후, 30cm 거리에서 60W/cm의 고압 수은 램프로 30분간 자외선 조사함으로써 광중합된 무연신 필름을 얻고, 얻어진 필름을 유리판에서 박리하였다. 상기 무연신 필름에 대해 연신장치(Universal Test Machine, Zwick)를 이용하여 온도 110oC, 연신 속도 10 mm/분의 조건 하에서 100% 일축 연신하여 광학 이방성 필름을 제조하였다. 제조된 광학 이방성 필름의 특성을 다음과 같은 방법에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 유리전이온도(T g)
: 시차 주사 열량계(상품명 DSC 2010, TA instrument 제조)를 이용하여 10oC/분의 승온 속도로 측정하였다.
(2) 광투과율
: 투명성 평가를 위한 항목으로서, JIS K 7105에 의거하여 투과율계 (모델명 HR-100, Murakami Color Research Laboratory 제조)로 측정하였다.
(3) 광학 이방성
: 아베(Abbe) 굴절계를 이용하여 굴절률(n)을 측정하고, 시료경사형 자동 복굴절계(모델명 KOBRA-21 ADH, 왕자 계측기기 제조)를 이용하여 면내의 위상차 값(Re)을 측정하고, 입사광과 필름면의 각도가 50o일 때의 위상차 값(R θ )을 측정하여, 하기 수학식에 따라서 필름 두께 방향의 위상차 값(Rth)을 구하였다.
Figure 112006048483333-pat00001
(4) 충격강도
: 내충격성 평가를 위한 항목으로서, JIS L 7110과 ASTM D256에 의거하여 Izod 충격강도 시험계 (LT2200, Labtron)로 측정하였다.
[실시예 2]
메틸 메타크릴레이트 단량체(LG MMA 제조) 80 중량부, 스티렌-무수말레인산 공중합체(상품명 Dylark 332, 무수말레인산 단량체 함량 14 중량%, NOVA Chemical 제조) 20 중량부, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체(상품명 G1652, 스티렌 단량체 함량 29 중량%, 평균 입경 0.4 미크론, Kraton 제조) 7 중량부 및 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판 -1-온(상품명 Darocure 1173, Ciba Specialty Chemical 제조)을 0.8 중량부를 혼합하여 제조된 중합용 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였고, 제조된 광학 이방성 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
메틸 메타크릴레이트 단량체(LG MMA 제조) 60 중량부, 스티렌-무수말레인산 공중합체(상품명 Dylark 332, 무수말레인산 단량체 함량 14 중량%, NOVA Chemical 제조) 40 중량부, 코어-쉘 구조의 부틸 아크릴레이트-메틸 메타크릴레이트 공중합체(상품명 IM808A, 평균 입경 0.2 미크론, LG화학 제조) 7 중량부 및 비스(2,6-디메톡시 벤조일)-2,4,4- 트리메틸펜틸포스핀옥사이드와 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온의 혼합물(상품명 Irgacure 1700, Ciba Specialty Chemical 제조) 0.6 중량부를 혼합하여 제조된 중합용 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였고, 제조된 광학 이방성 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
탄성체 성분인 코어-쉘 구조의 부틸 아크릴레이트-메틸 메타크릴레이트 공중합체를 사용하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였고, 제조된 광학 이방성 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 5]
실시예 2와 동일한 방법으로 무연신 필름을 제조하였으며, 제조된 무연신 필름에 대하여 이축 연신 장치(Lab Stretcher, TOYOSEIKI)를 사용하여 x축과 y축 방향으로 각각 50% 동시 이축 연신을 행하여 광학 이방성 필름을 제조하였고, 제조된 광학 이방성 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 6]
스티렌-무수말레인산 공중합체로서 무수말레인산 단량체 함량이 8 중량%인 것(상품명 Dylark 232, NOVA Chemical 제조)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 무연신 필름을 제조하였으며, 제조된 무연신 필름에 대하여 실시예 5와 동일한 동시 이축 연신을 행하여 광학 이방성 필름을 제조하였고, 제조된 광학 이방성 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 7]
메틸 메타크릴레이트 단량체(LG MMA 제조) 40 중량부, 메틸 아크릴레이트 단량체(LG화학 제조) 20 중량부, 스티렌-무수말레인산 공중합체(상품명 Dylark 332, 무수말레인산 단량체 함량 14 중량%, NOVA Chemical 제조) 40 중량부, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체(상품명 G1651, 스티렌 단량체 함량 32 중량%, 평균 입경 0.8 미크론, Kraton 제조) 7 중량부, 및 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤(상품명 Irgacure 184, Ciba Specialty Chemical 제조) 0.6 중량부를 혼합하여 중합용 조성물을 제조하고 실시예 1과 같은 방법으로 무연신필름을 제조한 후, 제조된 무연신 필름에 대하여 실시예 5와 동일한 방법으로 동시 이축 연신을 행하여 광학 이방성 필름을 제조하였고, 제조된 광학 이방성 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 특성을 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
스티렌-무수말레인산 공중합체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 무연신 필름을 제조하였고, 제조된 무연신 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
실시예 2와 동일한 방법으로 무연신 필름을 제조하였고, 제조된 무연신 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
폴리메틸 메타크릴레이트(상품명 HP06, LG MMA 제조) 80 중량부 및 스티렌-무수말레인산 공중합체(상품명 Dylark 332, 무수말레인산 단량체 함량 14 중량%, NOVA Chemical 제조) 20 중량부로 구성된 수지 조성물을 드라이 블렌드한 후, 동방향 이축 압출기(스크류 직경 27mm, L/D=48, Leistritz)를 이용하여 펠렛 상태의 내열성 블렌드로 제조하였다. 상기 제조된 펠렛을 건조시킨 후 T-die를 포함한 압출기를 이용하여 무연신 필름을 제조하였다. 얻어진 무연신 필름에 대해 이축 연신 장치(Lab Stretcher, TOYOSEIKI)를 통해 x축과 y축 방향으로 각각 50% 동시 이축 연신된 필름을 제조하였다. 제조된 이축 연신 필름에 대하여 실시예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 4]
탄성체 성분으로서 실시예 2에서 사용된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체(상품명 G1652, 스티렌 단량체 함량 29 중량%, 평균 입경 0.4 미크론, Kraton 제조) 7 중량부를 더 사용했다는 점을 제외하고는 비교예 3과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였고, 제조된 광학 이방성 필름에 대하여 실시 예 1과 동일한 특성들을 동일한 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112006048483333-pat00002
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 메틸 메타크릴레이트 단량체와 스티렌-무수말레인산 공중합체를 포함하는 중합용 조성물 내에서의 스티렌-무수말레인산 공중합체 함량비가 증가할수록(실시예 1 내지 3) 유리전이온도 및 광학 위상차가 증가하였다. 특히 스티렌-무수말레인산 공중합체가 사용되지 않은 경우(비교예 1)와 비교하여 보면, 유리전이온도가 월등히 높음을 알 수 있었다. 또한, 스티렌-무수말레인산 공중합체를 동일한 양(20 중량부)으로 사용한 실시예 2와 비교예 3 및 4를 비교하여 보면, 유리전이온도 및 충격강도에 있어서 실시예 2가 비교예 3 및 4 보다 현저히 우수함을 알 수 있었으며, 특히 비교예 4의 경우에는 실시예 2와 동일한 종류 및 양의 탄성체 성분을 사용하였음에도 불구하고 내충격성 개선 효과가 실시예 2에 미치지 못하였다. 이는, (메타)아크릴레이트 단량체를 스티렌-무수말레인산 공중합체와 혼합한 후 중합하여 제조된 본 발명의 필름(실시예 2)이 폴리 (메타)아크릴레이트 중합체를 스티렌-무수말레인산 공중합체와 블렌드하여 제조된 종래의 필름(비교예 3 및 4) 보다 우수한 내열성 및 내충격성을 가짐을 보여준다.
한편, 이축 연신 공정을 적용하여 광학 이방성 필름을 제조한 결과(실시예 5 내지 7), Re는 0에 가까우면서 Rth가 양의 값을 나타내는 (+) C-플레이트형 광학 이방성 필름을 제조할 수 있었다. 또한 무수말레인산 단량체의 함량을 달리한 스티렌-무수말레인산 공중합체를 사용하여 이축 연신 필름을 제조한 결과(실시예 5 및 6), Rth 및 유리전이온도가 다른 (+) C-플레이트형 광학 이방성 필름을 제조할 수 있었으며, 서로 다른 종류의 (메타)아크릴레이트 단량체를 혼합하여 사용한 경우(실시예 7)에도 메틸 메타크릴레이트 단독 사용시와 동등 수준의 우수한 내열성과 광학특성을 보여 주는 것을 알 수 있었다.
반면 비교예 1 및 2의 무연신 필름은 복굴절성을 거의 나타내지 않았고, 스티렌-무수말레인산 공중합체를 사용하지 않은 비교예 1의 메틸 메타크릴레이트 중합체 필름은 복굴절성은 물론 내열성도 낮게 나타내었는 바, 어느 경우라도 광학 보상필름으로 사용하기에는 부적절함을 알 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 내열성 및 내충격성이 우수한 광학 이방성 필름을 저렴하고 간단하게 제조할 수 있으며, 특히 본 발명에 따라 제조된 (+) C-플레이트(positive C-plate)형 광학 이방성 필름은 광시야각에서의 선명한 화질 및 높은 콘트라스트 비를 얻게 할 수 있기 때문에 광학 보상 필름으로서 IPS 모드의 액정 디스플레이에 적합하게 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (22)

  1. (메타)아크릴레이트 단량체, 스티렌-무수말레인산계 공중합체 및 중합 개시제를 포함하는 중합용 조성물을 도포한 뒤 중합하여 무연신 필름을 제조하는 단계; 및 상기 무연신 필름을 일축 또는 이축연신하는 단계를 포함하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 중합용 조성물이 (메타)아크릴레이트 단량체 30 내지 95 중량부, 스티렌-무수말레인산계 공중합체 5 내지 70 중량부, 및 중합 개시제 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, (메타)아크릴레이트 단량체가 지방족 알킬 메타크릴레이트, 지환족 알킬 메타크릴레이트, 방향족 아릴 메타크릴레이트, 지방족 알킬 아크릴레이트, 지환족 알킬 아크릴레이트 및 방향족 아릴 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 중합용 조성물이 스티렌 화합물, 아크릴로니트릴 및 말레이미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 스티렌-무수말레인산계 공중합체는, 스티렌, α-메틸 스티렌, ρ-브로모 스티렌, ρ-메틸 스티렌 및 ρ-클로로 스티렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상의 스티렌계 단량체와 무수말레인산 단량체, 이미드화 무수말레인산 단량체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 무수말레인산계 단량체를 공중합하여 제조된 것임을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 스티렌-무수말레인산계 공중합체는 스티렌계 단량체 50 내지 96 중량% 및 무수말레인산계 단량체 4 내지 50 중량%를 공중합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 중합 개시제는 아세토페논계 중합 개시제, 벤조페논계 중합 개시제, 벤조인 에테르계 중합 개시제, 티오크산톤계 중합 개시제, 아실 포스핀 옥사이드계 중합 개시제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 중합용 조성물이 탄성체 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 중합용 조성물 내의 탄성체 성분 함량은 (메타)아크릴레이트 단량체, 중합 개시제 및 스티렌-무수말레인산계 공중합체 총합 100 중량부에 대하여 1~20 중량부인 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 탄성체 성분은 스티렌계 탄성 중합체, 아크릴레이트계 탄성 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 스티렌계 탄성 중합체는 스티렌-부타디엔-스티렌계 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌계 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌계 공중합체, 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌계 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 탄성체 성분은 0.1~1.0 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 중합용 조성물은 광중합되는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 무연신 필름은 이축연신되는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서, 연신은 무연신 필름의 유리전이온도(T g)를 기준으로 했을 때 T g-30oC 내지 T g+30oC의 온도 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름의 제조방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 광학 이방성 필름.
  17. 제16항에 있어서, 두께 방향으로 양의 복굴절성을 나타내는 (+)C-플레이트형인 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름.
  18. 제16항에 있어서, 필름 두께가 30 내지 200 마이크로미터인 경우 하기 수학식으로 표시되는 두께 방향의 위상차 값(Rth)이 30 내지 1000 nm인 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름:
    Rth= (nz-ny) × d
    상기 수학식에서,
    ny 및 nz는 각각 파장 550 nm에서 측정되는 면내의 고속 축 방향의 굴절률 및 두께 방향의 굴절률을 나타내고,
    d는 필름의 두께를 나타낸다.
  19. 제16항에 있어서, 코로나 방전처리, 글로우 방전처리, 화염 처리, 산 처리, 알칼리 처리, 자외선 조사 처리, 코팅 처리로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 방법으로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 광학 이방성 필름.
  20. 제16항에 따른 광학 이방성 필름을 시야각 향상과 색상보상을 위한 보상필름으로서 포함하는 액정 디스플레이 장치.
  21. 제20항에 있어서, IPS 모드인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  22. 제20항에 있어서, 보상필름은 액정패널의 외측면 또는 내측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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