KR100953492B1 - 광학 필름, 위상차 필름 및 이들을 포함하는 액정 표시장치 - Google Patents

광학 필름, 위상차 필름 및 이들을 포함하는 액정 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 광학 필름, 이것을 이용한 위상차 필름, 이들의 제조방법 및 상기 필름을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
비닐 중합 블록체, 폴리디메틸실록산 중합 블록체, 나이트록사이드 라디칼, 블록 공중합체, 광학 필름, 위상차 필름, 액정 표시 장치

Description

광학 필름, 위상차 필름 및 이들을 포함하는 액정 표시 장치{OPTICAL FILMS, RETARDATION FILMS, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAMES}
본 발명은 광학 필름, 이를 이용한 위상차 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2007년 4월 13일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2007-0036540호 및 2007년 4월 30일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2007-0042080호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
스타이렌계 수지는 이의 제조에 사용되는 단량체의 가격이 싸서 경제성이 우수하고 투명성이 뛰어난 장점이 있다. 또한, 스타이렌계 수지로 제조한 필름은 이를 연신 및 배향시킬 때, 그 배향 방향과 직교하는 방향으로 굴절율이 커지는 광학 이방성을 나타내는 재료로서, 이를 연신하여 양의 값의 두께 방향 위상차 값(Rth)을 가지는 필름을 제조하는데 적합한 재료로 알려져 있다.
그러나, 상기 스타이렌계 수지로 제조한 필름은 고가의 특수한 단량체를 함 께 사용하여 제조하는 경우를 제외하고는 내열성에서 불충분하고, 기계적 물성이 열등한 문제점이 있다. 이러한 스타이렌계 수지의 단점을 극복하기 위해 비정질 폴리에스터 중합 블록체와 블렌딩을 하면 상용성이 낮아서, 대부분의 경우 그 결과 얻어진 조성물의 성능이 떨어진다.
한편, 위상차 필름의 제조와 관련하여 일본 특허 공개 제2000-162436호 및 제2000-304925호에는 열가소성 수지의 필름에 역수축성 필름을 접착하여 연신 가공 조작단계에서 위상차 필름을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 발명은 z축 방향의 굴절율을 높이기 위해 굴절율을 제어하는 것이 어렵다.
대한민국 특허 등록 제0484085호에는 하나 이상의 광학 지연 필름 및 하나 이상의 광대역 반사 편광자를 포함하는 광학 소자의 조합물을 이용하여 z축 방향의 굴절율을 부여하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 발명은 까다로운 공정을 요구한다.
대한민국 특허 공개 제2004-29251호에는 올레핀과 N-페닐치환 말레이미드를 공중합하여 얻은 공중합체를 사용하여 필름을 만들고, 이를 일축 또는 이축 연신함으로써 z축 방향의 굴절율을 부여하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 발명은 유리 전이 온도가 높은 재료를 사용함으로써 220℃ 이상의 고온의 연신 공정을 요구하고, +50% 연신 후 100㎛의 두께를 갖는 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)이 100nm 이하로서 위상차 조절에 미흡한 단점이 있다.
본 발명자들은 본 발명에서 제시하는 블록 공중합체를 광학 필름의 재료로 사용시 투명성, 내열성 및 기계적 물성이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다는 것을 밝혀내었다. 또한, 본 발명자들은 본 발명에서 제시하는 상기 광학 필름을 일축 또는 이축 연신함으로써 투명성, 내열성 및 기계적 물성이 우수한 위상차 필름을 제공할 수 있다는 것을 밝혀내었다.
이에 본 발명은 상기 블록 공중합체로부터 얻은 광학 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 일축 또는 이축 연신함으로써 스타이렌계 수지 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체의 특성에서 유래하는 바람직한 물성을 가져 투명성, 내열성 및 기계적 물성이 우수한 위상차 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 준비하는 단계; 및
2) 상기 블록 공중합체를 이용하여 필름을 형성하는 단계
를 포함하는 광학 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 위상차 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 준비하는 단계;
2) 상기 블록 공중합체를 이용하여 필름을 형성하는 단계; 및
3) 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계
를 포함하는 위상차 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 위상차 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 편광막을 포함하고, 상기 편광막의 일면 또는 양면에 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 위상차 필름을 보호 필름으로 하나 또는 그 이상 포함하는 일체형 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 일체형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한 다.
본 발명은 비닐 중합 블록체와 폴리디메틸실록산 중합 블록체의 블록 공중합체로부터 투명도, 내열성 및 기계적 강도가 우수한 광학 필름을 제공한다. 또한, 본 발명을 통하여 제조된 필름을 일축 또는 이축 연신함으로써 Rth > 0 및 Rin = 0이거나, Rth > 0 및 Rin ≠ 0이 되도록 위상차를 부여한 위상차 필름은 스타이렌계 수지의 단점을 극복하여, 충분한 투명도 및 내열성을 가지면서도 기계적 강도가 우수한 위상차 필름을 제공하여 액정 표시 장치의 높은 콘트라스트 특성과 낮은 색 변화를 구현한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 광학 필름은 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함한다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 비닐 중합 블록체를 제조하기 위한 스타이렌계 모노머는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
Figure 112008026322119-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소이거나, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 아릴, 알킬아릴 및 아릴알킬 중에서 선택되는 탄화수소 라디칼, 할로겐, 나이트로 또는 알콕시이고, 인접하는 기와 축합 고리를 이룰 수 있으며,
n은 0 내지 5의 정수이다.
상기 스타이렌계 모노머의 구체적인 예를 들면, 스타이렌, α-메틸스타이렌, 3-메틸스타이렌, p-메틸스타이렌, p-에틸스타이렌, p-프로필스타이렌, 4-(p-메틸페닐)스타이렌, 1-비닐나프탈렌, p-클로로스타이렌, m-클로로스타이렌 및 p-니트로스타이렌으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 화합물 등이 있으며, 바람직하게는 스타이렌 또는 메틸스타이렌이나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 비닐 중합 블록체는 전술한 스타이렌계 모노머 이외에 다른 단량체를 더 포함할 수 있다. 구체적으로는 (메타)아크릴릭 에스터 화합물, 비닐 사이아나이드 화합물, 말레이미드 화합물 등을 들 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 (메타)아크릴릭 에스터 화합물의 구체적인 예를 들면, 메틸 메타크릴레 이트, 에틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 비닐 사이아나이드 화합물의 구체적인 예를 들면, 아크릴로나이트릴 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 말레이미드 화합물의 구체적인 예를 들면, N-페닐말레이미드, N-사이클로헥실말레이미드, N-메틸말레이미드, N-부틸말레이미드 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
스타이렌 또는 이의 유도체에 추가될 수 있는 단량체로는 스타이렌 또는 이의 유도체와 공중합시킬 수 있는 비닐계 단량체, 바람직하게는 라디칼 중합에 의해 공중합이 될 수 있는 비닐계 단량체를 사용할 수 있으나, 상기 기술한 단량체들로만 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 스타이렌 또는 이의 유도체는 광학적 특성을 갖기 위해 비닐 중합 블록체 중 50 몰% ~ 100 몰%의 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산 중합 블록체는 일반적으로 디메틸디클로로실란과 디메틸하이드로클로로실란을 반응시켜 히드로 실릴기 함유 폴리디메틸실록산 블록체를 얻을 수 있고, 상기 히드로 실릴기 함유 폴리디메틸실록산 블록체를 탄소수 4 ~ 18의 α-올레핀으로 히드로 실릴화 반응시켜, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리디메틸실록산 블록체를 얻을 수 있다.
Figure 112008026322119-pat00002
상기 화학식 2에서,
R2, R3, R4, R5, R6, 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬(alkyl), 탄소수 6 내지 12의 아릴알킬(arylalkyl), 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)이고,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬(alkyl), 탄소수 6 내지 12의 아릴알킬(arylalkyl), 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)이며,
n은 1 이상의 정수이다.
상기 화학식 2에서, X1 및 X2는 하이드록시, 아민, 이소이아네이트, 및 에폭시 중에서 선택되는 말단기와 추가로 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 블록 공중합체는 A-(B-A)n-B, A-(B-A)m 또는 이들의 혼합 형태로 제조될 수 있다. 여기서 A는 폴리디메틸실록산 중합 블록체이고, B는 비닐 중합 블록체이며, n은 0 ~ 3의 정수이고, m은 1 ~ 3의 정수이다.
또한, 상기 블록 공중합체에 있어서, 폴리디메틸실록산 중합 블록체와 비닐 중합 블록체의 중량비는 90 : 10 내지 5 : 95 인 것이 바람직하나, 이에만 한정되 는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 광학 필름은 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물로는 대표적으로 TEMPO(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), MTEMPO(2,2,4,6,6-pentamethylpiperidine-1-oxyl)를 들 수 있으며, 이 외에도 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
Figure 112008026322119-pat00003
상기 화학식 3에서,
n은 1, 2, 3 또는 4이고,
R1, R2, R3, 및 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸이거나, R1 및 R2, 또는 R3 및 R4는 함께 펜타메틸렌을 형성할 수 있고,
n이 1일 때, E는 C1 ~ C19의 알킬, C2 ~ C17의 알케닐, 페닐, 또는 C1 ~ C4의 알킬이 1 ~ 3개 치환된 페닐이며,
n이 2일 때, E는 C2 ~ C12의 알킬렌, 오르소 페닐렌, 메타 페닐렌, 또는 파라 페닐렌이고,
n이 3일 때, E는 C3 ~ C7의 알칸트리일, 1,2,4-벤젠트리일, 또는 1,3,5-벤젠트리일이며,
n이 4일 때, E는 C4 ~ C8의 알칸테트라일, 또는 1,2,4,5-벤젠테트라일이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 나이트록사이드 라디칼을 포함하는 화합물은 미국 특허 제5,574,163호를 통해 알려져 있다.
본 발명의 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체의 제조방법은 아래의 방법으로 제조될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
첫째로는 말단이 알킬하이드록시 또는 알킬아민으로 처리된 폴리디메틸실록산과 아조개시제기를 포함하는 화합물간의 반응을 통하여, 아조기가 포함된 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 제조하고 이를 비닐중합시 개시제로 사용하여 라디칼 중합을 실시하여, 결과적으로 본 발명에 따른 블록 공중합체를 얻을 수 있다.
둘째로는 말단이 카르복실산, 아실클로라이드, 또는 하이드록시 아민으로 치환된 개시제를 이용하여 스타이렌과 라디칼 중합을 실시한다. 이 과정에서 폴리스타이렌의 분자량을 조절하기 위하여 개시제는 1 내지 30 몰%, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 몰%를 투입하여 중합을 실시한다. 이 과정을 통하여 얻은 폴리스타이렌을 말단이 하이드록시, 아민, 이소시아네이트, 또는 카르복실산으로 처리된 폴리디메 틸실록산 중합체와 반응을 실시하여, 결과적으로 본 발명에 따른 블록 공중합체를 제조할 수 있다.
본 발명은 블록 공중합체의 제조시 나이트록사이드 라디칼(nitroxide radical)을 함유하는 화합물을 첨가함으로써, 블록 공중합체를 제조함에 있어서 스타이렌의 중합 전환율을 높일 수 있고, 폴리디메틸실록산의 도메인 크기의 조절이 가능하여 이로 인하여 저비용의 광학 필름 및 위상차 필름을 제조할 수 있다. 여기서 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물은 아조 화합물로부터 생성되는 라디칼과 반응하여 일정 온도 이하에서는 안정한 상태를 유지하나, 일정 온도 이상에서는 라디칼로 유리되어 중합액 내에서 리빙 중합이 가능하도록 한다. 그리하여 중합액 내에 일정 라디칼 농도를 공급하여 중합이 지속적으로 진행되게 된다.
본 발명에 있어서 첨가되는 나이트록사이드 라디칼(nitroxide radical)을 함유하는 화합물의 양은, 첨가하는 폴리디메틸실록산 매크로 아조 화합물 내의 아조 몰수 대비 0.5 내지 1 당량의 몰수로 첨가되는 것이 바람직하다. 0.5 미만으로 첨가되는 경우에는 분자량 제어가 어렵고, 1을 초과하여 첨가되는 경우에는 나이트록사이드 라디칼(nitroxide radical)로 인한 순수 비닐 중합체가 형성되어 얻어지는 블록 공중합체의 물성을 저해할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법은 1) 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 준비하는 단계; 및 2) 상기 블록 공중합체를 이용하여 필름을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계의 블록 공중합체는 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 첨가하여 제조된 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명의 광학 필름은 블록 공중합체 중 비닐 중합 블록체의 크기 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체의 크기를 조절함으로써 다양한 조성 및 평균 분자량을 가지는 블록 공중합체를 재료로 사용할 수 있다.
상기 블록 공중합체로부터 필름을 제조하는 경우, 표준 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량이 5,000 내지 1,000,000인 블록 공중합체를 1차 성형가공으로서 일반적인 필름의 제조방법인 압출 성형법, 인플레이션 성형법, 또는 용액 유연법 등의 방법에 의해 광학 필름을 제조할 수 있다.
상기 광학 필름은 그 자체로 산업적인 용도로 사용할 수도 있고, 다음 단계에서 2차 성형가공인 연신 가공조작으로 위상차를 부여하여 위상차 필름으로 사용할 수도 있다.
1차 성형가공으로서 압출 성형법에 의해 필름을 제조하는 경우, T-다이로 불리는 다이의 얇은 간극을 통과시켜 임의의 두께의 필름을 제조할 수 있다. 이 때 가스 발포에 의한 외관 불량을 방지하기 위해 미리 블록 공중합체를 80 내지 130℃의 범위의 온도에서 가열 및 건조시키는 것이 바람직하다. 압출 성형의 조건은 분자쇄의 배향을 억제하기 위하여 블록 공중합체가 용융 유동하는 유리 전이 온도보다 충분히 높은 온도에서 전단율 1,000/초 미만으로 성형하는 것이 바람직하다. 다이 통과 후 용융 상태인 필름의 냉각고화를 위하여 저온도 금속 롤러나 스틸벨트를 사용할 수 있다.
1차 성형가공으로서 용액 유연법에 의해서 필름을 제조하는 경우, 블록 공중합체가 가용될 수 있는 용제를 선택하고, 필요에 따라서 복수의 용제가 사용될 수 있다. 상기 용액 유연법에 사용될 수 있는 용제의 구체적인 예로는, 염화메틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 1,4-다이옥산, 1,3-다이옥소레인, 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있으나, 상기 용제는 이들에 한정되는 것은 아니다. 특히, 휘발 속도의 제어를 위하여 블록 공중합체에 대한 양용제(good solvent)와 빈용제(poor solvent)를 조합시킬 수 있다. 용액 유연법에 의한 기재의 건조에 있어서는 가열 조건의 설정에 의해 필름 내에서 기포 또는 내부 공극이 형성되지 않도록 하며, 잔류용제의 농도가 0.1 질량% 이하인 것이 바람직하다.
상기 방법에 의하여 1차 성형가공으로 제조된 광학 필름은 두께가 30 내지 500㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 광학 필름은 액정 표시 장치를 구성하는 편광판의 보호 필름으로 사용될 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 본 발명에 따른 광학 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야의 일반적인 제조방법으로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름은 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함한다.
본 발명에 따른 위상차 필름은 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법은 1) 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 준비하는 단계; 2) 상기 블록 공중합체를 이용하여 필름을 형성하는 단계; 및 3) 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계의 블록 공중합체는 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 첨가하여 제조된 블록 공중합체일 수 있다.
상기 위상차 필름은 광학 필름 중에서 특수한 기능을 가져 특수한 목적으로 사용되는 필름으로서, 3차원 굴절율이 다르게 조절된 필름이다. 전술한 방법에 의하여 제조된 블록 공중합체로부터 압출 성형법, 인플레이션 성형법 또는 용액 유연법(solvent casting) 등으로 제조한 필름을 일축 또는 이축으로 연신함으로써 Rth > 0 및 Rin = 0인 광학 특성을 가지는 필름을 제조하거나, Rth > 0 및 Rin ≠ 0인 광학 특성을 가지는 위상차 필름을 제조할 수 있다. 통상적으로, 두 축의 연신율을 동일하게 이축 연신하여 Rth > 0 및 Rin = 0인 위상차 필름을 구현할 수 있다. 또한, 일축 연신하거나, 두 축의 연신율을 다르게 이축 연신하여 Rth > 0 및 Rin ≠ 0인 위상차 필름을 구현할 수 있다. 또한, 용액 유연법(solvent casting) 또는 압출 방식 등으로 필름을 제조할 때 부여될 수 있는 위상차를 고려하여 용도에 따라 최종적으로 목적하는 Rth 및 Rin의 값을 부여한다. 여기서, 필름 면 내의 연신 방향을 x축, 필름 면 내의 직교 방향을 y축, 필름 면 외의 수직 방향(두께 방향)을 z축으로 하는 경우 x축 방향 굴절율을 nx, y축 방향 굴절율을 ny, z축 방향 굴절율을 nz라 한다. Rth는 두께 방향의 위상차 값을 나타내며, Rth = d × (nz - ny)로 정의한다. 또한, Rin은 면 방향 위상차 값을 나타내며, Rin = d × (nx - ny)로 정의한다(단, d는 필름의 두께). 일축 연신 가공에 있어서는, 자유폭 일축 연신 및 정폭 일축 연신 등의 일축 연신 가공을 행함으로써 제조할 수 있다. 또한, 이축 연신 가공에 있어서는, 축차 이축 연신 및 동시 이축 연신 등의 이축 연신 가공을 행함으로써 제조할 수 있다.
위상차 필름을 구현하기 위하여 2차 성형가공인 연신 조작에 있어서는, 상기 블록 공중합체의 유리 전이 온도보다 20℃ 낮은 온도 내지 상기의 유리 전이 온도보다 30℃ 높은 온도의 범위에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하다. 상기 유리 전이 온도는 블록 공중합체의 저장 탄성율이 저하되기 시작하고, 이에 따라 손실 탄성율이 저장 탄성율보다 커지게 되는 온도로부터, 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실되는 온도까지의 영역을 가리키는 것이다. 유리 전이 온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다. 연신 속도는 10 내지 100 mm/min의 범위에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하며, 10 내지 200%의 연신율을 적용하여 필름을 연신하는 것이 바람직하다. 단, 연신율(%) = [(연신 후 시편 길이 - 연신 전 시편 길 이)/(연신 전 시편 길이)] × 100으로 정의한다.
연신 가공 후에 얻어진 필름의 균일한 복굴절성을 발현시키기 위해서, 1차 성형가공에 의해 얻어진 필름은 불균일한 배향이나 잔류 왜곡이 없고, 광학적으로 등방성인 것이 바람직하다. 이와 같은 방법으로서 용액 유연법이 바람직하다. 1차 성형가공으로서 용액 유연법에 의해 제작된 필름은 2차 성형가공인 연신 가공 조작 시점에서 잔류용제의 농도가 0.1 질량% 이하인 것이 바람직하다. 1차 성형가공으로서 압출 성형법을 통해 필름을 제작한 경우에는 고분자 사슬의 배향을 완화시키기 위해 유리 전이 온도로부터 이보다 30℃ 높은 온도의 범위에서 열처리하는 것이 바람직하다.
상기 방법에 의하여 2차 성형가공으로 제조된 위상차 필름은 두께가 30 내지 300㎛인 것이 바람직하다. 상기 위상차 필름의 면 방향 위상차 값이 0 내지 +500㎚, 두께 방향 위상차 값이 0 내지 +500㎚가 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 위상차 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 의해 제조된 위상차 필름은 액정 표시 장치용 광학 보상 부재로서 호적하게 사용된다. 예로서는, STN(Super Twist Nematic)형 LCD, TFT-TN(Thin Film Transistor-Twisted Nematic)형 LCD, VA(Vertical Alignment)형 LCD, IPS(In-Plane Switching)형 LCD 등의 위상차 필름; 1/2 파장판; 1/4 파장판; 역파장 분산 특성 필름; 광학 보상 필름; 컬러 필터; 편광판과의 적층 필름; 편광판 보상 필름 등을 들 수 있다. 본 발명이 적용되는 용도는 이것에 한정되지 않으며, 본 발명은 Rth > 0의 복굴절 특성을 사용하는 경우라면 광범위하게 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 방법에 의해 제조된 위상차 필름은 양의 유전율 이방성을 갖는 액정으로 채워진 IPS 모드의 액정 표시 장치에 적용하여 시야각 특성을 개선하는 데에 유리하다.
상기 블록 공중합체로 이루어진 위상차 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 액정 표시 장치를 도 1을 통해 살펴보면 다음과 같다.
액정 셀(6) 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판(11) 및 제2 편광판(12)을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서 위상차 필름은 상기 액정 셀(6)과 상기 제1 편광판(11) 및/또는 제2 편광판(12) 사이에 구비될 수 있다. 도 1에서는 제1 편광판(11)과 액정 셀(6) 사이에 위상차 필름이 구비된 경우가 도시되어 있으나, 제2 편광판(12)과 액정 셀(6) 사이에, 또는 제1 편광판(11)과 액정 셀(6) 사이와 제2 편광판(12)과 액정 셀(6) 사이 모두에 위상차 필름이 하나 또는 그 이상 구비될 수 있다.
또한, 도 1에는 백라이트가 제2 편광판 측에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 백라이트는 제1 편광판 측에 배치될 수 있다.
상기 제1 편광판(11) 및 제2 편광판(12)은 일면 또는 양면에 보호 필름을 포함할 수 있다. 상기 내부 보호 필름으로는 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름, 개환 상호교환 중합(ring opening metathesis polymerization; ROMP)으로 제조된 폴리노보넨계 필름, 개환 중합된 고리형 올레핀계 중합체를 다시 수소 첨가하여 얻어진 HROMP(ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation) 중합체 필름, 폴리에스터 필름, 또는 부가중합(addition polymerization)으로 제조된 폴리노보넨계 필름 등일 수 있다. 이외에도 투명한 고분자 재료로 제조된 필름이 보호 필름 등으로 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 편광막을 포함하고, 상기 편광막의 일면 또는 양면에 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 위상차 필름을 보호 필름으로 포함하는 일체형 편광판을 제공한다.
편광막의 일면에만 위상차 필름이 구비되는 경우 나머지 타면에는 당 기술분야에 알려진 보호 필름이 구비될 수 있다.
상기 편광막으로는 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알콜(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광막은 PVA 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시켜서 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 편광막은 보호 필름을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 편광막과 보호 필름을 포함하는 상태를 의미한다.
본 발명의 일체형 편광판에 있어서, 보호 필름과 편광막은 당기술 분야에 알려져 있는 방법으로 합지될 수 있다.
예컨대, 보호 필름과 편광막과의 합지는 접착제를 이용한 접착방식에 의하여 이루어질 수 있다. 즉, 먼저 편광막의 보호 필름 또는 편광막인 PVA 필름의 표면 상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 코팅한다. 접착제가 완전히 건조되기 전에 보호 필름과 편광막을 합지 롤로 가열 압착하거나 상온 압착하여 합지한다. 핫멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착 롤을 사용하여야 한다.
상기 보호 필름과 편광판의 합지시 사용가능한 접착제는 일액형 또는 이액형의 PVA 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스타이렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 이들에만 한정되지 않는다. 폴리우레탄계 접착제를 사용하는 경우, 광에 의해 황변되지 않는 지방족 이소시아네이트계 화합물을 이용하여 제조된 폴리우레탄계 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 일액형 또는 이액형의 드라이 라미네이트용 접착제 또는 이소시아네이트와 하이드록시기와의 반응성이 비교적 낮은 접착제를 사용하는 경우에는 아세테이트계 용제, 케톤계 용제, 에테르계 용제 또는 방향족계 용제 등으로 희석된 용액형 접착제를 사용할 수도 있다. 이 때 접착제 점도는 5,000cps 이하의 저점도형인 것이 바람직하다. 상기 접착제들은 저장 안정성이 우수하면서도 400 내지 800nm에서의 광투과도가 90% 이상인 것이 바람직하다.
충분한 점착력을 발휘할 수 있으면 점착제도 사용될 수 있다. 점착제는 합지 후 열 또는 자외선에 의하여 충분히 경화가 일어나 기계적 강도가 접착제 수준으로 향상되는 것이 바람직하며, 계면 접착력도 커서 점착제가 부착된 양쪽 필름 중 어느 한 쪽의 파괴없이는 박리되지 않는 정도의 점착력을 갖는 것이 바람직하다.
사용 가능한 점착제의 구체적인 예로서는 광학 투명성이 우수한 천연고무, 합성고무 또는 엘라스토머, 염화비닐/아세트산비닐 공중합체, 폴리비닐알킬에테르, 폴리아크릴레이트, 또는 변성 폴리올레핀계 점착제 등과 여기에 이소시아네이트 등의 경화제를 첨가한 경화형 점착제를 들 수 있다.
또한, 본 발명은 또한 상기 일체형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 일체형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 예시한 도 2를 통해 살펴보면 다음과 같다. 위상차 필름(4)은 제1 편광판(11)의 편광막(2)과 액정 셀(6) 사이에 배치되어 있다. 이 때 백라이트(Backlight)는 제2 편광판(12)과 인접해 있으며, 관찰자의 위치는 제1 편광판(11)에 인접해 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이 액정 표시 장치는 액정 셀(6) 및 이 액정 셀(6)의 양면에 각각 배치된 제1 편광판(11) 및 제2 편광판(12)을 포함하는 구조에서, 상기 제1 편광판(11), 제2 편광판(12) 또는 제1 편광판(11)과 제2 편광판(12) 모두 전술한 본 발명에 따른 일체형 편광판일 수 있다.
도 2에서는 제1 편광판(11)의 편광막(2)과 액정 셀(6) 사이에 위상차 필름이 구비된 경우가 도시되어 있으나, 제2 편광판(12)의 편광막(8)과 액정 셀(6) 사이에, 또는 제1 편광판(11)의 편광막(2)과 액정 셀(6) 사이와 제2 편광판(12)의 편광막(8)과 액정 셀(6) 사이 모두에 위상차 필름이 구비될 수 있으며, 상기 위상차 필름은 상기 각각의 편광막 일면 또는 양면에 하나 또는 그 이상 구비될 수 있다.
또한, 도 3에 예시된 바와 같이 위상차 필름(4)은 제1 편광판(11)의 편광막(2)과 액정 셀(6) 사이에 배치되어 있다. 이 때, 백라이트는 제1 편광판(11)과 인접해 있으며, 관찰차의 위치는 제2 편광판(12)에 인접해 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치가 전술한 일체형 편광판을 포함하는 경우에도 본 발명에 따른 위상차 필름 1장 이상을 편광판과 액정 셀 사이에 추가로 포함할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 >
<매크로개시제( macroinitiator )의 제조>
1) 폴리디메틸실록산 매크로개시제 I의 제조
1,13-비스페놀폴리디메틸실록산(1,13-bisphenol-polydimethylsiloxane, Mn = 3,500) 32g을 클로로포름 50g에 녹이고, 이어서 트리에틸아민 2.1g을 넣고 실온에서 5분간 교반하였다. 이후 5℃의 냉각수를 장치하고 아조비스-4-시아노펜타노일클로라이드(azobis-4-cyanopentanoyl chloride) 3g을 클로로포름 50g에 녹인 용액을 30분에 걸쳐서 적가하여 반응하였다. 24시간 동안 반응한 후에 메탄올을 부어 부산물과 미반응물을 씻어내었다. 이후 감압의 조건에서 건조하여 매크로개시제 I 30g을 얻었다(Mn = 32,000, PDI = 2.0).
2) 폴리디메틸실록산 매크로개시제 II 의 제조
양말단 아민 변성 실리콘(상품명: KF-8008 신예츠 사 제품, Mn = 5,700) 32g 을 클로로포름 50g에 녹이고, 이어서 트리에틸아민 2.1g을 넣고 실온에서 5분간 교반하였다. 이후 5℃의 냉각수를 장치하고 아조비스-4-시아노펜타노일클로라이드(azobis-4-cyanopentanoyl chloride) 3g을 클로로포름 50g에 녹인 용액을 30분에 걸쳐서 적가하여 반응하였다. 24시간 동안 반응한 후에 메탄올을 부어 부산물과 미반응물을 씻어내었다. 이후 감압의 조건에서 건조하여 매크로개시제 II 32g을 얻었다(Mn = 60,000, PDI = 2.2).
3) 폴리디메틸실록산 매크로개시제 III 의 제조
양말단 아민 변성 실리콘(상품명: FLUID NH130D wacker 사 제품, Mn = 10,000) 50g을 클로로포름 60g에 녹이고, 이어서 트리에틸아민 1.2g을 넣고 실온에서 5분간 교반하였다. 이후 5℃의 냉각수를 장치하고 아조비스-4-시아노펜타노일클로라이드(azobis-4-cyanopentanoyl chloride) 1.55g을 클로로포름 50g에 녹인 용액을 30분에 걸쳐서 적가하여 반응하였다. 24시간 동안 반응한 후에 메탄올을 부어 부산물과 미반응물을 씻어내었다. 이후 감압의 조건에서 건조하여 매크로개시제 III 32g을 얻었다(Mn = 70,000, PDI = 1.9).
<블록 공중합체의 제조>
< 실시예 1>
교반기가 부착된 90℃로 준비된 100mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 I 2g을 아크릴로니트릴(acrylonitrile: AN) 4g과 스타이렌(styrene: SM) 16g을 투입하여 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고, 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 13g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 115℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 316,000 이었다.
< 실시예 2>
교반기가 부착된 90℃로 준비된 100mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 II 2g을 아크릴로니트릴(acrylonitrile: AN) 2g과 스타이렌(styrene: SM) 18g을 투입하여 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고, 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 13g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 110℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 250,000 이었다.
< 실시예 3>
교반기가 부착된 90℃로 준비된 100mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 I 2g과 스타이렌(styrene: SM) 20g을 투입하여 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고, 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 13g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 107℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 190,000 이었다.
< 실시예 4 ~ 7>
하기 표 1의 중합 조성을 제외하고는 상기 실시예 3과 같은 조건에서 중합을 실시하였다.
Figure 112008026322119-pat00004
< 실시예 8>
교반기가 부착된 100mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 I 2g, 스타이렌(styrene: SM) 20g, TEMPO 0.32g, 아세틱언하이드라이드 0.6g을 투입하여 130℃에서 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 15g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 115℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 222,000 이었다.
< 실시예 9>
교반기가 부착된 100mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 I 2g, 스타이렌(styrene: SM) 16g, 아크릴로니트릴(acrylonitrile: AN) 4g, TEMPO 0.32g, 아세틱언하이드라이드 0.6g을 투입하여 130℃에서 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 15g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 115℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 202,000 이었다.
< 실시예 10>
교반기가 부착된 100mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 II 2g, 스타이렌(styrene: SM) 20g, TEMPO 0.28g, 아세틱언하이드라이드 0.55g을 투입하여 130℃에서 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 15g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 115℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 190,000 이었다.
< 실시예 11>
교반기가 부착된 100mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 II 2g, 스타이렌(styrene: SM) 16g, 아크릴로니트릴(acrylonitrile: AN) 4g, TEMPO 0.28g, 아세틱언하이드라이드 0.5g을 투입하여 130℃에서 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 15g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 115℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 182,000 이었다.
< 실시예 12>
교반기가 부착된 250mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 I 15g, 스타이렌(styrene: SM) 76g, 아크릴로니트릴(acrylonitrile: AN) 24g, bis(1-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-4-yl) sebacate(CIBA product) 5g, 아세틱언하이드라이드 1.2g을 투입하여 130℃에서 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 15g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 115℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 290,000 이었다.
< 실시예 13>
교반기가 부착된 250mL 플라스크 반응기에 상기에서 제조한 매크로개시제 III 15g, 스타이렌(styrene: SM) 100g, bis(1-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-4-yl) sebacate(CIBA product) 2.3g, 아세틱언하이드라이드 5g을 투입하여 130℃에서 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 15g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 115℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 300,000 이었다.
< 비교예 1>
교반기가 부착된 90℃로 준비된 100mL 플라스크 반응기에 AIBN(azobis(isobutyronitrile)) 0.2g과 스타이렌(styrene: SM) 20g을 투입하여 중합을 개시하였다. 18시간이 지난 후에, THF(tetrahydrofuran) 100mL로 희석시켜 반응을 정지하고, 상온에서 계속 교반하여 완전히 용해시킨 뒤, 과량의 메탄올에 천천히 적가하고 건조하여 흰색 침전물 18g을 얻었다. DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정한 유리 전이 온도는 100℃이고, GPC(Gel Permeation Chromatography)를 이용하여 측정한 폴리스타이렌 환산 중량 평균 분자량은 270,000 이었다.
<광학 필름의 제조>
디클로로에탄 42.5g에 상기 블록 공중합체 7.5g을 투입하고, 30℃에서 24시간 동안 교반하여 제조된 용액을 5㎛ 필터로 여과하여 불용물과 먼지가 제거된 15 질량%의 캐스팅 용액을 제조하였다. LCD 기판용 유리판에 캐스팅 용액을 붓고, 닥터블레이드로 0.3 m/min의 속도로 캐스팅하고, 실온에서 60분간 건조하고 60℃에서 60분간, 115℃에서 90분간 건조하여 용매를 제거한 다음 고분자 필름을 박리하였다.
제조된 광학 필름의 두께, 전투과율 및 헤이즈(haze)를 하기의 표 2에 기술하였다. 전투과율 및 헤이즈는 MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY 사의 HR-100을 이용하여 측정하고, 3회 평균값으로 하여 결과를 얻었다.
또한, 제조된 광학 필름의 toughness는 손으로 180도까지 구부렸을 때에 필름이 부러지는 정도를 가지고 평가하였다. 제조된 광학 필름의 특성 중 tough의 의미는 180도까지 구부렸을 때에 필름이 부러지지 않음을 의미하며, 제조된 광학 필름의 특성 중 brittle의 의미는 180도까지 구부렸을 때에 필름이 부러짐을 의미한다.
Figure 112008026322119-pat00005
< 위상차 필름의 제조>
상기 광학 필름을 이용하여 위상차 필름을 제조하고, 그 광학 특성을 측정하였다. 각각의 연신 조건, 위상차 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값의 측정 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
각각의 위상차 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값은 아래와 같이 측정하였다.
두께 방향의 위상차 값은 오지사이언티픽 인스트루먼트사의 Kobra21-ADH(상품명)를 사용하여 590nm에서 면 방향에서 굴절율이 가장 큰 방향을 x축, x축에 면 방향으로 직각인 방향을 y축, xy평면에 수직 방향을 z축으로 설정하고, 590nm에서 각 방향의 굴절율인 nx, ny, nz를 측정하고, 필름층의 두께를 측정하여 각 축 방향의 굴절율인 nx, ny, nz를 측정한 후 하기의 수학식 1 및 수학식 2로 필름의 두께 방향 위상차 값 및 면 방향 위상차 값을 계산하였다.
Rth = (nz - ny) × d
상기 수학식 1에서, nx는 필름 면에서 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율, ny는 필름 면에서 nx의 직각 방향의 굴절율, nz는 필름 면의 수직 방향의 굴절율, d는 필름의 두께 및 Rth는 두께 방향의 위상차 값을 나타낸다.
Rin = (nx - ny) × d
상기 수학식 2에서, nx는 필름 면에서 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율, ny는 필름 면에서 nx의 직각 방향의 굴절율, d는 필름의 두께 및 Rin는 면 방향 위상차 값을 나타낸다.
또한, 연신율의 정의는 하기 수학식 3과 같다.
연신율(%) = [(연신 후 시편 길이 - 연신 전 시편 길이)/연신 전 시편 길이] × 100
Figure 112008026322119-pat00006
도 1은 본 발명의 위상차 필름을 적용한 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일체형 편광판을 적용한 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일체형 편광판을 적용한 액정 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 외부 보호 필름
2 : 편광막
4 : 위상차 필름
6 : 액정 셀
7 : 내부 보호 필름
8 : 편광막
10 : 외부 보호 필름
11 : 제1 편광판
12 : 제2 편광판

Claims (26)

  1. 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 광학 필름이고,
    상기 블록 공중합체는 A-(B-A)n-B, A-(B-A)m 또는 이들의 혼합 형태이며, 여기서 A는 폴리디메틸실록산 중합 블록체, B는 비닐 중합 블록체, n은 0 ~ 3의 정수, m은 1 ~ 3의 정수인 광학 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 비닐 중합 블록체는 하기 화학식 1로 표시되는 스타이렌계 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름:
    [화학식 1]
    Figure 112008026322119-pat00007
    상기 화학식 1에서,
    R1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소이거나, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 아릴, 알킬아릴 및 아릴알킬 중에서 선택되는 탄화수소 라디칼, 할로겐, 나이트로 또는 알콕시이고, 인접하는 기와 축합 고리를 이룰 수 있으며,
    n은 0 내지 5의 정수이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 비닐 중합 블록체는 (메타)아크릴릭 에스터 화합물, 비닐 사이아나이드 화합물, 및 말레이미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택 되는 1종 이상의 공단량체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 비닐 중합 블록체 중 스타이렌 또는 이의 유도체의 함량범위는 50 몰% ~ 100 몰%인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산 중합 블록체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 광학 필름:
    [화학식 2]
    Figure 112009073873461-pat00008
    상기 화학식 2에서,
    R2, R4, R5, 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬(alkyl), 탄소수 6 내지 12의 아릴알킬(arylalkyl), 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)이고, R3 및 R6는 메틸이고,
    X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬(alkyl), 탄소수 6 내지 12의 아릴알킬(arylalkyl), 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)이며,
    n은 1 이상의 정수이다.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 화학식 2의 X1 및 X2는 하이드록시, 아민, 이소시아네이트, 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택되는 말단기와 추가로 결합하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산 중합 블록체와 비닐 중합 블록체의 중량비는 90 : 10 내지 5 : 95 인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 광학 필름은 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물은 TEMPO(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), MTEMPO(2,2,4,6,6-pentamethylpiperidine-1-oxyl), 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 광학 필름:
    [화학식 3]
    Figure 112008026322119-pat00009
    상기 화학식 3에서,
    n은 1, 2, 3 또는 4이고,
    R1, R2, R3, 및 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸 또는 에틸이거나, R1 및 R2, 또는 R3 및 R4는 함께 펜타메틸렌을 형성할 수 있고,
    n이 1일 때, E는 C1 ~ C19의 알킬, C2 ~ C17의 알케닐, 페닐, 또는 C1 ~ C4의 알킬이 1 ~ 3개 치환된 페닐이며,
    n이 2일 때, E는 C2 ~ C12의 알킬렌, 오르소 페닐렌, 메타 페닐렌, 또는 파라 페닐렌이고,
    n이 3일 때, E는 C3 ~ C7의 알칸트리일, 1,2,4-벤젠트리일, 또는 1,3,5-벤젠트리일이며,
    n이 4일 때, E는 C4 ~ C8의 알칸테트라일, 또는 1,2,4,5-벤젠테트라일이다.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 광학 필름은 두께가 30 내지 500㎛인 것을 특징으 로 하는 광학 필름.
  12. 1)ⅰ)스타이렌 또는 이의 유도체 및 ⅱ) (메타)아크릴릭 에스터 화합물, 비닐 사이아나이드 화합물, 및 말레이미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공단량체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 준비하는 단계; 및
    2) 상기 블록 공중합체를 이용하여 필름을 형성하는 단계
    를 포함하는 광학 필름의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 1) 단계의 블록 공중합체는 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 2) 단계에서 필름 형성시 압출 성형법, 인플레이션 성형법, 및 용액 유연법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
  15. 청구항 1 내지 6 및 8 내지 11 중 어느 한 항에 따른 광학 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. ⅰ)스타이렌 또는 이의 유도체 및 ⅱ) (메타)아크릴릭 에스터 화합물, 비닐 사이아나이드 화합물, 및 말레이미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공단량체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 위상차 필름.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 위상차 필름은 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 위상차 필름의 두께는 30 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 위상차 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)은 0 내지 +500nm이고, 면 방향 위상차 값(Rin)은 0 내지 +500nm인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  20. 1)ⅰ)스타이렌 또는 이의 유도체 및 ⅱ) (메타)아크릴릭 에스터 화합물, 비닐 사이아나이드 화합물, 및 말레이미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공단량체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 준비하는 단계;
    2) 상기 블록 공중합체를 이용하여 필름을 형성하는 단계; 및
    3) 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계
    를 포함하는 위상차 필름의 제조방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 1) 단계의 블록 공중합체는 나이트록사이드 라디칼을 함유하는 화합물을 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제 조방법.
  22. 청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 따른 위상차 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하고, 상기 위상차 필름은 제1 편광판과 액정 셀 사이, 제2 편광판과 액정 셀 사이, 또는 제1 편광판과 액정 셀 사이와 제2 편광판과 액정 셀 사이 모두에 하나 또는 그 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  24. 편광막을 포함하고, 상기 편광막의 일면 또는 양면에 스타이렌 또는 이의 유도체를 포함하는 비닐 중합 블록체, 및 폴리디메틸실록산 중합 블록체를 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 위상차 필름을 보호 필름으로 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 편광판.
  25. 액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1 편광판, 제2 편광판 또는 제1 편광판과 제2 편광판 모두가 청구항 24의 일체형 편광판인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나와 액정 셀 사이에 청구항 16의 위상차 필름을 하나 이상 더 포함하는 액정 표시 장치.
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