KR101065200B1 - 광학 필름, 편광자 보호 필름, 이를 이용한 편광판, 및 이를 이용한 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) (메타)아크릴계 단량체, (b) 방향족 비닐계 단량체, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체, 및 (d) 비닐시안 단량체를 포함하는 공중합체를 포함하는 광학 필름, 편광자 보호 필름, 이를 이용한 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.

광학 필름, 편광자 보호 필름, 편광판

Description

광학 필름, 편광자 보호 필름, 이를 이용한 편광판, 및 이를 이용한 화상 표시 장치{OPTICAL FILM, PROTECTION FILM FOR POLARIZER, POLARIZING PLATE FABRICATED THEREFROM, AND DISPLAY DEVICE EMPLOYING THEREOF}

본 발명은 광학 필름, 편광자 보호 필름, 이를 이용한 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 광학적 투명성 및 광학적 특성이 우수할 뿐만 아니라 필름의 접착성 및 내화학성이 우수한 광학 필름, 편광자 보호 필름, 이를 이용한 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.

본 출원은 2008년 1월 3일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2008-0000638호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.

편광판은 일반적으로 편광자에 보호 필름으로서 트리아세틸 셀룰로오스 필름(triacetyl cellulose 필름, 이하 TAC 필름)을 폴리비닐알코올계 수용액으로 이루어진 수계 접착제로 적층시킨 구조를 갖는다. 그런데, 편광자로서 사용된 폴리비닐알코올 필름과 편광자용 보호 필름으로서 사용된 TAC 필름은 모두 내열성과 내습 성이 충분하지 않다. 따라서, 상기 필름들로 이루어지는 편광판을 고온 혹은 고습의 분위기하에서 장시간 사용하면, 편광도가 저하되고, 편광자와 보호 필름이 분리되거나 광특성이 저하되기 때문에 용도면으로 여러 가지 제약을 받고 있다.

또한, TAC 필름은 주변 온도/습도 환경변화에 따라 기존에 가지고 있는 면내 위상차(R_in)와 두께 방향 위상차(R_th)의 변화가 심하며, 특히 경사 방향에서의 입사광에 대한 위상차의 변화가 크다. 이와 같은 특성을 갖는 TAC 필름을 보호 필름으로서 포함하는 편광판을 액정 표시 장치에 적용하면, 주변 온도/습도 환경의 변화에 따라 시야각 특성이 변화하여 화상 품질이 저하되는 문제점이 있다. 또한, TAC 필름은 주변 온도/습도 환경 변화에 따른 치수변화율이 클 뿐만 아니라 광탄성계수 값도 상대적으로 커서, 내열, 내습열 환경에서의 내구성 평가 후 국부적으로 위상차 특성의 변화가 발생하여 화상 품질이 저하되기 쉽다.

이러한 TAC 필름의 여러 단점들을 보완하기 위한 소재로서 아크릴(acryl)계 수지가 잘 알려져 있다. 하지만, 아크릴계 수지는 부서지거나 갈라지기 쉬워 편광판 생산시 반송성에 문제가 되기 쉽고 생산성이 부족하다고 알려져 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 아크릴계 수지에 다른 수지나 강인성 개량제 등을 블렌딩하는 방법(일본 특개 2006-284881, 일본 특개 2006-284882)이나 다른 수지를 공압출하여 적층하는 방법(일본 특개 2006-243681, 일본 특개 2006-215463, 일본 특개 2006-215465, 일본 특개 2007-017555)들이 제안되고 있다. 그러나, 이런 방법들은 아크릴계 수지가 가지고 있는 본래의 고내열성, 고투명성이 충 분히 반영되지 못하거나 복잡한 적층체 구조를 가지고 있는 문제가 있다.

본 발명은 광학적 투명성 및 광학적 특성이 우수할 뿐만 아니라 필름의 접착성 및 내화학성이 우수한 광학 필름, 편광자 보호 필름, 이를 이용한 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 (a) (메타)아크릴계 단량체 30 내지 90 중량%, (b) 방향족 비닐계 단량체 8 내지 40 중량%, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체 1 내지 15 중량%, 및 (d) 비닐시안 단량체 1 내지 15 중량%를 포함하는 공중합체를 포함하는 광학 필름을 제공한다.

또한, 본 발명은 (a) (메타)아크릴계 단량체 30 내지 90 중량%, (b) 방향족 비닐계 단량체 8 내지 40 중량%, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체 1 내지 15 중량%, 및 (d) 비닐시안 단량체 1 내지 15 중량%를 포함하는 공중합체를 포함하는 편광자 보호 필름을 제공한다.

또한, 본 발명은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 보호 필름을 포함하고, 상기 보호필름 중 적어도 하나는 (a) (메타)아크릴계 단량체, (b) 방향족 비닐계 단량체, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체, 및 (d) 비닐시안 단량체를 포함하는 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 광학 필름 또는 편광판을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 광학 필름은 광학적 투명성 및 광학적 특성이 우수할 뿐만 아니라, 내화학성이 우수하다. 따라서, 편광자의 보호 필름으로 사용하는 경우 이것을 포함하는 편광판 및 화상 표시 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 광학 필름은 (a) (메타)아크릴계 단량체 30 내지 90 중량%, (b) 방향족 비닐계 단량체 8 내지 40 중량%, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체 1 내지 15 중량%, 및 (d) 비닐시안 단량체 1 내지 15 중량%를 포함하는 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 공중합체는 (a) (메타)아크릴계 단량체, (b) 방향족 비닐계 단량체, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체, 및 (d) 비닐시안 단량체가 중합되어 형성되는 공중합체를 일컫는 것으로서, 편의상 단량체들의 용어로 그 구조를 표현한 것이며, 실제로 공중합체의 주쇄 사슬에 단량체들의 이중결합이 그대로 존재하는 것이 아님은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 (a) (메타)아크릴계 단량체는 필름의 광학적 투명성 및 광학적 특성에 기여할 수 있다. 상기 (a) (메타)아크릴계 단량체로는 에스테르기의 카보닐기와 공액화된(conjugated) 탄소들 간의 이중결합을 가지는 화합물이면 족하고 그것의 치환기는 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 기재되는 (메타)아크릴계 단량체는 아크릴레이트 뿐만 아니라 아크릴레이트계 유도체를 포함하는 것을 의미하는 것으로서 알킬아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 알킬 부타크릴레이트 등을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.

구체적으로, 상기 (메타)아크릴계 단량체의 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함된다:

상기 화학식 1에서,

R₁, R₂ 및 R₃은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄소수 1 내지 30의 1가 탄화수소기를 나타내고; R₄는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.

또 다른 예로서, (메타)아크릴계 단량체는 알킬의 탄소수가 1 내지 12인 직쇄 또는 분지형 알킬기를 포함하는 알킬 아크릴레이트, 알킬의 탄소수가 1 내지 12인 직쇄 또는 분지형 알킬기를 포함하는 알킬 메타크릴레이트, 또는 알킬의 탄소수가 1 내지 12인 직쇄 또는 분지형 알킬기를 포함하는 알킬 부타크릴레이트일 수 있다.

상기 공중합체 중 상기 (메타)아크릴계 단량체의 함량은 30 내지 90 중량%, 바람직하게는 55 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 60 내지 90 중량%인 것이 좋다. 상기 (메타)아크릴계 단량체의 함량이 30 중량% 미만인 경우 투명성이 저하될 수 있고, 90 중량%를 초과할 경우 내열성이 저하될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (b) 방향족 비닐계 단량체는 필름 성형성 및 위상차에 기여할 수 있다. 상기 (b) 방향족 비닐계 단량체로는 특별히 한정되지 않으나, 벤젠 고리에 하나 이상의 C₁ 내지 C₅의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 구조의 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 스티렌이나, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔과 같은 스티렌 유도체가 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 공중합체 중 (b) 방향족 비닐계 단량체의 함량은 8 내지 40 중량%인 것이 바람직하다. 상기 방향족 비닐계 단량체의 함량이 8 중량% 미만인 경우 중합 전환율이 저하될 수 있고, 필름 성형성이 저하될 수 있으며, 40 중량%를 초과하는 경우 투명성이 저하될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (c)의 단량체 중 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체는 필름의 접착성 및 내열성에 기여할 수 있다. 특히, 상기 불포화 유기산 단량체가 포함되는 경우 공중합체가 높은 유리 전이 온도를 가지게 될 뿐만 아니라, 자체적으로 갖고 있는 관능기로 인하여 편광자 등과의 접착력 향상에 기여할 수 있다.

상기 산무수물 단량체로는 카르복실산 무수물을 사용할 수 있으며, 1가 또는 2가 이상의 다가 카르복실산 무수물을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 말레산 무수물 또는 이의 유도체를 사용할 수 있으며, 예컨대 하기 화학식 2의 화합물을 사용할 수 있다:

상기 화학식 2에서,

R₇ 및 R₈는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.

상기 불포화 유기산 단량체는 이중결합을 하나 이상 가지고 있어 그 이중결합에 의하여 라디칼 중합이 가능한 것을 지칭하며, 특별히 이중결합을 하나 이상 가진다는 한정이 없더라도 특별히 달리 지정하지 않는 한 이중결합을 하나 이상 가지는 것으로 이해되어야 한다.

상기 불포화 유기산 단량체는 카르복실산을 하나 이상 갖는 것이 바람직하다. 상기 불포화 유기산 단량체는 카르복실기와 공액화된(conjugated) 탄소들 간의 이중결합을 가지는 불포화 카르복실산 화합물이 더욱 바람직하며, 그것들의 치환기는 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로 상기 불포화 유기산 단량체로는 (메타)아크릴산과 같은 1가 카르복실산, 말레산과 같은 2가 카르복실산 등과 같은 1가 또는 다가 카르복실산이 바람직하게 사용될 수 있으나, 반드시 이것들에 한정되는 것은 아니다.

상기 불포화 유기산 단량체가 (메타)아크릴산인 경우에, 그 (메타)아크릴산은 아래 화학식 3으로 표시되는 (메타)아크릴산 화합물인 것이 바람직하지만, 알킬 메타아크릴산과 같은 다른 (메타)아크릴산 유도체도 사용될 수 있다:

상기 화학식 3에서,

R₆는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.

상기 2가 카르복실산으로는 말레산, 최소한 하나의 알킬기가 치환된 말레산 유도체 등을 들 수 있다.

상기 공중합체 중 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체의 함량은 1 내지 15 중량%인 것이 바람직하다. 1 중량% 미만일 경우에는 내열성이 저하될 수 있고, 15 중량%를 초과할 경우에는 투명성이 저하될 수 있다.

상기 (d) 비닐시안 단량체는 본 발명에 따른 광학 필름의 내화학성을 향상시킬 수 있다. 비닐시안 단량체의 함량은 1 내지 15 중량%인 것이 바람직하다. 1 중량% 미만일 경우 내화학성 효과가 나타나지 않으며, 15 중량%를 초과할 경우에는 색상과 열안정성이 나빠지는 문제가 있다.

상기 비닐시안 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴, 및 에타아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체가 바람직하다.

상기 (a) (메타)아크릴계 단량체, (b) 방향족 비닐계 단량체, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체 및 (d) 비닐시안 단량체를 포함하는 공중합체는 공단량체로 이미드계 단량체를 추가로 포함할 수 있다. 상기 이미드계 단량체로는 말레이미드, 메틸말레이미드, 에틸말레이미드, 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드 등이 사용될 수 있다. 상기 이미드계 단량체가 포함되는 경우 15 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 전술한 단량체들은 각각 1종씩 공중합체에 포함될 수도 있으나, 어느 하나 이상의 단량체가 2종 이상씩 포함될 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 공중합체의 바람직한 예로는, (메타)아크릴계 단량체-방향족 비닐계 단량체-산무수물 단량체-비닐시안 단량체 공중합체, (메타)아크릴계 단량체-방향족 비닐계 단량체-불포화 유기산 단량체-비닐시안 단량체 공중합체 등이 있다. 구체적으로, 메틸메타크릴레이트(MMA)-스티렌(SM)-무수말레산(MAH)-아크릴로니트릴(AN) 공중합체, 메틸메타크릴레이트(MMA)-스티렌(SM)-메타크릴산(MAA)-아크릴로니트릴(AN) 공중합체 등이 있다.

상기 공중합체는 당 기술분야에 알려져 있는 방법을 이용하여 중합될 수 있으며, 예컨대 괴상 중합법을 이용할 수 있다.

전술한 공중합체는 랜덤 공중합체인 것이 바람직하다. 상기 공중합체는 유리 전이 온도가 120 ~ 130℃, 중량 평균 분자량 8만 ~ 15만, MI(220℃, 10kg) 10 이하, 바람직하게는 4 ~ 10, 헤이즈 0.1 ~ 2%인 특징을 갖는다. 상기 MI는 수지의 흐름을 나타내는 척도로 220℃에서 하중 10kg으로 눌렸을 때 분당 흐르는 양을 나타낸다. 또한, 상기 공중합체는 광학 필름에 요구되는 정도의 투명성을 달성할 수 있도록, 굴절율이 1.48 내지 1.545인 것이 바람직하고, 1.485 내지 1.535인 것이 더욱 바람직하다.

상기 중량 평균 분자량이 8만 미만인 경우에는 충분한 강인성(toughness)을 나타내기 어렵고, 15만을 초과하는 경우에는 흐름이 나빠 작업성에 문제가 생길 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름은 전술한 공중합체를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하여 제조할 수 있다. 필름 형성 방법은 특별히 한정되어 있는 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 방법을 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 광학 필름은 예컨대 용융 압출법, 캘린더 제막법, 용액 캐스트 제막법 등을 이용할 수 있다. 상기 용융 압출법은 공중합체를 실린더 중에서 가열 용융하고, 스크류로 가압한 후, T 다이 등의 다이로부터 밖으로 배출하는 방법이다. 용융 압출 온도에 대해서 설명하면, 압출기 내부 온도는 압출기 주입구에서부터 230℃, 240℃, 250℃, 260℃로 하는 것이 바람직하며, 다이(Die) 온도는 265℃로 하는 것이 바람직하다. 상기 용액 캐스트 제막법은 유기용매로 공중합체 수지 용액을 제조한 후, 제막하고, 용매를 건조시키고, 권취하는 방법이다.

상기 광학 필름을 제조하기 위해서 상기 수지 조성물에 고무 성분을 추가로 첨가할 수 있다. 상기 고무 성분으로는 당 기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있으며, 부틸아크릴레이트와 같은 아크릴계 고무 성분, 부타디엔과 같은 공액디엔계 고무 성분이나, 상기 고무 성분들로 이루어진 코어와 아크릴계 수지로 이루어진 쉘을 포함하는 코어-쉘 형 그라프트 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 고무 성분 또는 코어-쉘 형 그라프트 공중합체는 전술한 공중합체 100 중량부에 대하여 5 내지 40 중량부, 바람직하게는 10 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광학 필름을 제조시 수지 조성물에 일반적인 첨가제, 예를 들면 가소제, 윤활제, 충격완화제, 안정제, 자외선 흡수제 등을 첨가될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 광학 필름이 편광자의 보호 필름으로 사용되는 경우, 편광자 및 액정 패널을 외부 자외선으로부터 보호하기 위하여, 상기 수지 조성물에 자외선 흡수제를 첨가하는 것이 바람직하다. 자외선 흡수제의 종류는 특별히 한정되어 있지 않지만, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 트리아진계 자외선 흡수제의 사용이 바람직하며 비스 (bis) (2,2,6,6-테트라메틸(tetramethyl)-4-피페리딜(piperidyl)) 세바케이트(sebaceate) 등의 힌더드 아민(hindered amine)계 광안정제 등을 사용할 수 있다. 바람직하게로는 Tinuvin P, Tinuvin 328, Tinuvin 321 및 Tinuvin 360이 사용될 수 있다. 열안정제로는 Irganox 259, Irganox 1010, Irgafos 168, Irganox 1076, Irganox 245 등이 첨가될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름의 두께는 20 ~ 200㎛, 바람직하게는 40 ~ 120㎛로 할 수 있다. 본 발명에 따른 광학 필름은 전술한 단량체들의 특성에 의하여 광학적 투명성, 광학적 특성 및 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 편광자와 같은 기재와의 접 착력 및 내화학성이 우수하다. 본 발명에 따른 광학 필름의 유리 전이 온도는 105 ~ 140℃이고, 열변형온도(Vicat)는 110 ~ 150℃이며, MI(220℃, 10kg) 3 ~ 10이고, 인성(toughness)이 매우 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 광학 필름은 바람직하게는 열팽창계수 CTE(ppm/K, 40 ~ 90℃)가 50 ~ 120이고, 헤이즈는 0.1 ~ 2%이며, 투과도는 88 ~ 93%이다.

전술한 본 발명에 따른 광학 필름은 연신 전 면 방향 위상차 및 두께 방향 위상차 값이 0 내지 10nm일 수 있으며, 이를 1축 또는 2축 연신할 경우 면 방향 위상차 및 두께 방향 위상차 값이 80 ~ 200nm의 범위 내일 수 있다.

상기 광학 등방성 필름의 연신 공정은 수지 조성물의 유리 전이 온도(Tg)를 기준으로 했을 때 (Tg - 30℃) 내지 (Tg + 10℃)의 온도 범위에서 수행하는 것이 바람직하고, 특히 (Tg - 10℃) 내지 Tg의 온도 범위에서 행하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 연신 속도 및 연신율은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름은 편광자 보호 필름으로 사용될 수 있다. 이 경우, 접착력 향상을 위해 표면을 개질할 수 있다. 개질 방법으로는 코로나 처리, 플라즈마 처리, UV 처리 등으로 보호 필름의 표면을 처리하는 방법과 보호 필름의 표면에 프라이머층을 형성하는 방법 등이 있고, 상기 두 방법을 동시에 사용할 수도 있다. 프라이머의 종류는 특별히 한정되지 않지만 실란 커플링제와 같이 반응성 관능기를 가지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광학 필름을 보호 필름으로 포함하는 편광판은 편광자 및 상 기 편광자의 적어도 일면에 구비된 보호 필름을 포함하고, 상기 보호 필름 중 적어도 하나가 본 발명에 따른 광학 필름인 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 편광자로는 당 기술분야에 알려져 있는 것을 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예컨대 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알콜(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광자는 PVA 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시켜서 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 편광자는 보호 필름을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 편광자와 보호 필름을 포함하는 상태를 의미한다.

상기 편광자와 보호 필름의 접착은 접착제층을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 보호 필름과 편광판의 합지시 사용 가능한 접착제로는 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 일액형 또는 이액형의 폴리비닐알콜(PVA)계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 이들 예에만 한정되지 않는다.

상기 접착제 중 폴리비닐알콜계 접착제가 바람직하며, 특히 아세트아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 및 아민계 금속 화합물 가교제를 포함하는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 편광판용 접착제는 상기 아세트아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 100 중량부 및 상기 아민계 금속 화합물 가교제 1 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.

상기 폴리비닐알코올계 수지는 상기 편광자와 보호 필름을 충분히 접착할 수 있고, 광학적 투시도가 우수하며, 경시적인 황변 등의 변화가 없는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 특히 가교제와의 원활한 가교반응을 고려하면 아세트아세틸기가 함유된 폴리비닐알코올계 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 폴리비닐알코올계 수지의 중합도 및 검화도는 아세트아세틸기를 함유하기만 하면 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 중합도가 200 내지 4,000의 범위 내이고, 검화도가 70 몰% 내지 99.9 몰%의 범위 내인 것이 좋다. 분자 움직임의 자유로움에 따른 함유 물질과의 유연한 혼합을 고려하면, 중합도는 1,500 내지 2,500의 범위내이고, 검화도는 90 몰% 내지 99.9 몰%의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 이 때, 상기 폴리비닐알코올계 수지는 상기 아세트아세틸기를 0.1 내지 30 몰%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아세트아세틸기의 범위에서 가교제와의 반응이 원활할 수 있으며, 목적하는 접착제의 내수성 및 접착력에 충분히 유의하기 때문이다.

상기 아민계 금속 화합물 가교제는 상기 폴리비닐알코올계 수지와의 반응성을 갖는 관능기를 가지는 수용성 가교제로서, 아민계 리간드를 함유하는 금속 착물 형태인 것이 바람직하다. 가능한 금속으로는 지르코늄(Zr), 타이타늄(Ti), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등의 전이 금속이 가능하며, 중심 금속에 결합된 리간드로는 일차아민, 이차아민(다이아민), 삼차아민이나 암모늄하이드록사이드 등의 적어도 하나 이상의 아민기를 포함한 것이 모두 가능하다. 그 사용량은 상기 폴리비닐알콜계 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 50 중량부의 범위로 조절되는 것이 바람직하다. 상기한 범위에서 목적하는 접착제에 충분히 유의적인 접착력을 부여할 수 있으며, 접착제의 저장 안정성(pot life)을 향상시킬 수 있기 때문이다.

상기 아세트아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지와 상기 아민계 금속 화합물 가교제를 함유하는 접착제 수용액은 pH 조절제를 사용하여 그 pH를 9이하로 조절하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 pH를 2 초과 9 이하의 범위로 조절할 수 있고, 더욱 바람직하게는 pH를 4 내지 8.5 범위로 조절할 수 있다.

상기 편광자와 보호 필름의 접착은 편광자용 보호 필름 또는 편광자인 PVA 필름의 표면 상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 먼저 코팅하고, 접착제가 완전히 건조되기 전에 보호 필름과 편광막을 합지 롤로 가열압착하거나 상온압착하여 합지하는 방법에 의하여 수행될 수 있다. 핫멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착롤을 사용하여야 한다.

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. 이때 접착제 점도는 5,000cps 이하의 저점도형인 것이 바람직하다. 상기 접착제들은 저장안정성이 우수하면서도 400 ~ 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, 계면접착력도 커서 점착제가 부착된 양쪽 필름 중 어느 한 쪽의 파괴없이는 박리되지 않는 정도의 점착력을 갖는 것이 바람직하다.

사용가능한 점착제의 구체적인 예로서는 광학 투명성이 우수한 천연고무, 합성고무 또는 엘라스토머, 염화비닐/초산비닐 공중합체, 폴리비닐알킬에테르, 폴리아크릴레이트, 변성 폴리올레핀계 점착제 등과 여기에 이소시아네이트 등의 경화제를 첨가한 경화형 점착제를 들 수 있다.

상기와 같이 제조되는 편광판은 각종 용도에 이용될 수 있다. 구체적으로, 액정 표시 장치(LCD)용 편광판, 유기 EL 표시 장치의 반사 방지용 편광판 등을 포함하는 화상 표시 장치에 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학 필름은 각종 기능성 막, 예를 들면 λ/4판, λ/2판 등의 위상차판, 광확산판, 시야각 확대판, 휘도 향상판, 반사판 등의 여러 가지 광학층을 조합한 복합 편광판에 적용될 수 있다.

상기 편광판은 이후 화상 표시 장치 등에의 적용이 용이하도록 적어도 일면에 감압 점착제층을 구비할 수 있다. 또한, 상기 편광판이 화상 표시 장치 등에 적용될 때까지 감압 점착제층을 보호하기 위하여 상기 감압 점착제층 상에 이형 필름을 추가로 구비할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 광학 필름 또는 위상차 필름을 포함하는 화상 표시 장 치를 제공한다. 상기 화상 표시 장치는 LCD를 포함한다.

예컨대, 본원 발명은 광원, 제1 편광판, 액정셀, 제2 편광판을 순차적으로 적층된 상태로 포함하고, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 보호 필름으로서 또는 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나와 액정 셀 사이에 구비된 위상차 필름으로서 본 발명에 따른 광학 필름 또는 위상차 필름을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.

상기 액정 셀은 액정층; 이를 지지할 수 있는 기판; 및 상기 액정에 전압을 인가하기 위한 전극층을 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 편광판은 횡전계방식(In-Plane Switching mode; IPS mode), 수직 배향 방식(Vertically Aligned mode; VA mode), OCB 방식(Optically Compensated Birefringence mode), 비틀린 네마틱(Twisted Nematic mode; TN mode), FFS(Fringe Field Switching mode; FFS mode) 방식 등의 모든 액정 모드에 적용될 수 있다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.

<실시예>

중합에 필요한 유기 시약과 용매는 알드리치(Aldrich)사 제품으로 표준 방법에 의해 정제하였으며, 에틸렌은 어플라이드 가스 테크놀로지(Applied Gas Technology)사의 고순도 제품을 수분 및 산소 여과 장치를 통과시킨 후 중합을 진행하였다.

분자량 및 분자량 분포는 워터스(Waters) 사에서 GPC(gel permeation chromatography) 분석을 통해 얻었다. 분석 온도는 25℃ 이었고 테트라하이드로퓨란(THF)을 용매로 사용하였고, 폴리스티렌으로 표준화하여 수 평균 분자량(Mn) 및 중량 평균 분자량(Mw)을 구했다.

<실시예 1>

교반기 및 온도계 등이 부착된 3구 플라스크에 아조비스이소부티로니트릴 0.1g, 말레무수물 5g, 메틸메타크릴레이트 67g, 스티렌 18g, 아크릴로니트릴 10g을 넣고, 불활성 질소 가스도 연속적으로 주입하면서 괴상중합하였다. 이 때, 플라스크 내부 온도는 80℃로, 교반속도는 분당 150rpm였다. 5시간 동안 중합 반응하였으며, 반응이 완료된 후, 실온으로 냉각시켜 메탄올에 침전 잡아 수지를 수득하였다.

SM-MMA-MAH-AN(스티렌-메틸메타크릴레이트-무수말레산-아크릴로니트릴)의 비가 23 : 65 : 7 : 5 중량%이고 중량 평균 분자량이 13만인 수지로 구성된 수지 조성물을 건조시킨 후 T-다이를 포함한 압출기를 이용하여 80㎛ 두께의 압출 필름을 제조하였다. 그리고, 이 필름을 각각의 Tg 근처에서 이축 방향으로 연신한 후 상기 제조된 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 2>

SM-MMA-MAH-AN(스티렌-메틸메타크릴레이트-무수말레산-아크릴로니트릴)의 비가 23 : 57 : 7 : 13 중량%이고 중량 평균 분자량이 13만인 수지로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 3>

SM-MMA-MAA-AN(스티렌-메틸메타크릴레이트-메타크릴산-아크릴로니트릴)의 비가 23 : 65 : 7 : 5 중량%이고 중량 평균 분자량이 13만인 수지로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<비교예 1>

SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23 : 70 : 7 중량%이고 중량 평균 분자량이 13만인 수지로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<비교예 2>

SM-MMA-MAA(스티렌-메틸메타아크릴레이트-메타크릴산)의 비가 23 : 63 : 16 중량%이고 중량 평균 분자량이 13만인 수지로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<비교예 3>

SM-MMA-AN(스티렌-메틸메타아크릴레이트-아크릴로니트릴)의 비가 23 : 70 : 7 중량%이고 중량 평균 분자량이 13만인 수지로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<비교예 4>

무연신 TAC 필름(두께 80㎛, 후지필름)에 대해 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(1) Haze 및 직진투과율 측정 - ASTM 1003 방법에 의거하여 측정하였다.

(2) 내화학성 - 톨루엔과 에틸알콜 50 : 50 용액에 80㎛ 두께의 필름을 1분 동안 담근 후 다음과 같이 표면 상태를 육안으로 확인하여 측정하였다(○: 표면 크랙 없음, △: 표면 크랙, X: 녹는 부분 생김).

(3) Tg(유리 전이 온도) - Perkin Elmer 사의 Pyris 6 DSC(Differential Scanning Calroimeter)를 사용하여 측정하였다.

(4) 열팽창계수(CTE) - DMA 기기로 필름을 온도를 올리면서 측정하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 ~ 3에서 제조된 광학 필름은 광학 필름으로서의 특성을 모두 만족하면서 내화학성이 우수한 반면, 비교예 1, 2 및 4에서는 충분한 내화학성을 얻을 수 없었으며 비교예 3에서는 충분한 내열성을 얻을 수 없었다.

<실험예> 편광판 제조

1) 편광자 제조

두께 75㎛의 폴리비닐 알코올(PVA) 필름(중합도: 2400)을 요오드(I₂)와 요오드화칼륨(KI)을 포함하는 수용액에서 침지시킨 후, 5배 연신하였다. 이어서, 상기 필름을 붕산과 요오드화칼륨 수용액 조 안으로 투입하여 가교 처리를 하고, 80℃에서 5분간 건조하여 편광자를 제조하였다.

2) 편광자 보호 필름 표면처리

편광자와의 접착력 향상을 위하여 실시예 1 ~ 3과 비교예 1 ~ 4에서 제조된 편광자 보호 필름 표면에 코로나 처리를 하고 실란계 프라이머를 도포하였다. 실란계 프라이머로서 3-아미노트리메톡시 실란(3-aminotrimethoxy silane, Fluka 사)을 이소프로필알콜(isopropylalcohol)과 물의 공용매(95/5 중량비)에 2%의 농도로 용해시키고 24시간 동안 교반시킨 후 코로나 처리된 보호 필름 표면에 와이어 바(wire bar, #5)를 이용하여 코팅하고, 60℃ 오븐에서 10분 동안 건조하였다. 비교예 4의 TAC 필름의 경우에는 15 중량%의 수산화나트륨 수용액에 5분 동안 침지하고 60℃ 오븐에서 10분 동안 건조하여 표면 처리를 하였다.

3) 접착제, 편광판 제조

순수에 아세트아세틸기(5%)를 함유하는 폴리비닐알코올(평균중합도 2000, 감화도 94%)를 녹여 3.8%의 수용액을 제조하였다.

순수에 지르코늄 아민 화합물(AC-7, Daichi Kigenso Kagaku Kogyo 사제)를 녹여 3.8%의 수용액을 제조하였다. 이 지르코늄 아민 화합물 수용액을 상기에서 제조한 폴리비닐알코올 수용액에 폴리비닐알코올 100 중량부당 20 중량부의 비로 첨가하여 교반하면서 혼합하였다. 이 혼합 용액에 1M의 염산 수용액을 첨가하여 pH를 8.5로 조절하여 접착제를 제조하였다.

상기에서 제조한 접착제를 이용하여, 폴리비닐알코올계 편광자의 양면에 보호 필름으로서 비교예와 실시예에서 제조되고 전술한 바와 같이 표면 처리된 필름을 라미네이트(laminate)한 후 80℃오븐에서 10분 동안 건조, 접착시켜 편광판을 제조하였다.

4) 광학 물성 평가

분광광도계(n&k spectrometer, n&k Technology 사제)를 이용하여 제조된 편광판의 단체 투과도와 직교 투과도를 측정하였다.

제조된 편광판의 물성 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 편광판을 제조한 후의 실험예 1 ~ 3의 편광 특성은 TAC 필름을 적용한 비교실험예 1 ~ 4와 큰 차이가 없으므로, 본 발명에 따른 광학 필름을 편광자 보호 필름으로 사용할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (17)

1. (a) (메타)아크릴계 단량체 30 내지 90 중량%, (b) 방향족 비닐계 단량체 8 내지 40 중량%, (c) 산무수물 단량체 및 불포화 유기산 단량체 중 적어도 하나의 단량체 1 내지 15 중량%, 및 (d) 비닐시안 단량체 1 내지 15 중량%를 포함하는 공중합체를 포함하는 광학 필름.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) (메타)아크릴계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 광학 필름:

   [화학식 1]

   

   상기 화학식 1에 있어서,

   R₁, R₂ 및 R₃은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함할 수 있는 탄소수 1 내지 30의 1가 탄화수소기를 나타내고; R₄는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 (b) 방향족 비닐계 단량체는 벤젠 고리에 하나 이 상의 C₁ 내지 C₅의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 구조의 단량체를 포함하는 것인 광학 필름.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 (c)의 산무수물 단량체는 1가 또는 2가 이상의 카르복실산 무수물을 포함하는 것인 광학 필름.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 (c)의 불포화 유기산 단량체는 1가 또는 다가 카르복실산을 포함하는 것인 광학 필름.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 (d) 비닐시안 단량체는 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴 또는 에타아크릴로니트릴을 포함하는 것인 광학 필름.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 공중합체는 (메타)아크릴계 단량체-방향족 비닐계 단량체-산무수물 단량체-비닐시안 화합물 공중합체 및 (메타)아크릴계 단량체-방향족 비닐계 단량체-불포화 유기산 단량체-비닐시안 화합물 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 광학 필름.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트(MMA)-스티렌(SM)-무수말레산(MAH)-아크릴로니트릴(AN) 공중합체 또는 메틸메타크릴레이트(MMA)-스티 렌(SM)-메타크릴산(MAA)-아크릴로니트릴(AN) 공중합체를 포함하는 것인 광학 필름.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 공중합체는 유리 전이 온도가 120 ~ 130℃이고, 중량 평균 분자량이 8만 ~ 15만인 것인 광학 필름.
10. 청구항 1에 있어서, 고무 성분, 가소제, 윤활제, 충격완화제, 안정제 및 자외선 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것인 광학 필름.
11. 청구항 1 내지 10 중 어느 하나의 항에 따른 광학 필름을 포함하는 편광자 보호 필름.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 편광자 보호 필름의 적어도 하나의 표면이 접착력 향상 처리된 것인 편광자 보호 필름.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 접착력 향상 처리는 코로나 처리, 플라즈마 처리, UV 처리 및 프라이머층 형성 중에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 편광자 보호 필름.
14. 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 보호 필름을 포함하는 편광 판으로서, 상기 보호 필름 중 적어도 하나가 청구항 11에 따른 편광자 보호 필름인 것인 편광판.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 편광자와 보호 필름 사이에 접착제층이 구비된 것인 편광판.
16. 청구항 1 내지 10 중 어느 하나의 항에 따른 광학 필름을 포함하는 화상 표시 장치.
17. 청구항 14에 따른 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.