KR101137118B1 - 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 고분자 수지 및 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 위상차 필름, 보다 구체적으로 광학용 투명 필름 중에 특정의 분자량을 갖는 광학 이방성의 고분자 화합물을 함유시키고, 연장 가공에 의하여 이방성의 고분자 화합물을 배향시켜 위상차를 발현시킨 위상차 필름, 상기 위상차 필름을 포함하는 편광판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정 표시 장치 {RETARDATION FILM AND POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 투명 고분자 수지 및 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 위상차 필름, 보다 구체적으로 광학용 투명 필름 중에 특정의 분자량을 갖는 광학 이방성의 고분자 화합물을 함유시키고, 연장 가공에 의하여 이방성의 고분자 화합물을 배향시켜 위상차를 발현시킨 위상차 필름, 상기 위상차 필름을 포함하는 편광판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 디스플레이 시장의 확대에 따라서 보다 선명한 화상을 요구하고 단순한 투명 재료가 아니라 보다 고도의 광학 특성이 부여되는 광학 재료가 요구된다. 특히 노트북, 모니터 TV에 사용되는 액정표시 장치(LCD)의 경우 브라운관, PDP와 비교하여 시야각 특성이 뒤떨어져 이를 해결하기 위한 다양한 검토가 이루어져 왔다.
예를 들면, 시야각 특성의 개선 방법으로 폴리 카보네이트, 셀룰로스수지 또는 환상 올레핀계 수지 등의 투명 필름에 1축 또는 2축 연신 가공하여 얻어지는 연장 필름을 위상차 필름으로 사용하는 방법이 있다.
폴리카보네이트를 사용하는 경우 연신에 의한 위상차의 발현은 비교적 크지 만, 빛의 탄성 계수가 크기 때문에 연신 공정 조건에 따라 또는 사용 환경에 따라 위상차가 변화하기 쉽고, 위상차 얼룩이 발생하기 쉽다.
한편 환상 올레핀계 수지 또는 셀룰로스 아세테이트 계 수지의 경우 필름의 투명성은 매우 우수하나, 연신 가공에 의한 위상차의 발현이 작고, 큰 위상차를 얻으려고 하는 경우 많은 연신이 필요하고, 많은 연신으로 인하여 위상차 얼룩이 발생할 수 있다.
최근 일본공개특허 2004-035347에서는 위상차 필름 제조 방법으로 환상의 올레핀 필름에 침상의 무기 입자를 도입하여 위상차 필름을 제조한 경우가 보고 되고 있으나, 무기 미립자의 경우 용매에 대한 용해도가 낮고, 밀도가 높아 용매에 고루 분산 시키기 어렵고, 안정성이 떨어져 응집 되기 쉬워 고분자 필름의 투명성을 저해시킬 우려가 있다.
또한, 일본공개특허 2006-154760에서는 투명 고분자 필름 내에 저분자 유기화합물을 첨가하고 연신하여 위상차 필름을 발현하였으나, 사용된 유기 화합물의 이방 특성이 낮고 고분자 필름의 연장에 의해 위상차 발현 효과가 제한적이고 원하는 위상차 발현을 위하여 많은 연신이 필요하다.
또한, 일반적으로 이방성이 큰 화합물들은 결정화도가 높고, 용매에 대한 용해도가 떨어지며, 고분자 필름 내에서의 상용성이 떨어지고, 혼합 및 가공 후에 석출/상분리 됨으로 인하여 투명 필름의 제조에 어려움이 있는데, 이에 대한 해결책을 제시하지 못하고 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해, 투명 고분자 수지와의 상용성이 우수하고 이방성이 큰 특정 고분자 화합물을 상기 투명 고분자 수지를 포함하는 광학용 투명 필름 중에 함유시키고, 연장 가공에 의하여 상기 이방성의 고분자 화합물을 배향시켜 위상차를 발현시킨 위상차 필름, 및 상기 위상차 필름을 포함하는 편광판 및 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 (a) 투명 고분자 수지; 및 (b) 중량 평균 분자량이 500~100,000인 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 위상차 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 위상차 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은 (i) 상기 본 발명의 위상차 필름 및 (ii) 본 발명의 위상차 필름을 포함하는 편광판 중 어느 하나 또는 모두를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따라 특정한 분자량을 갖는 광학 이방성의 고분자 화합물 및 투명 고분자 수지를 이용하여 위상차 필름을 제조할 경우, 상기 이방성의 고분자 화합물의 소량 첨가 및 필름의 작은 연장 가공으로도 원하는 위상차의 발현이 가능하며, 이에 따라 위상차 얼룩의 발생이 적고 균일한 위상차 필름의 제조가 가능하다.
본 발명의 위상차 필름은 (a) 투명 고분자 수지 및 (b) 중량 평균 분자량이 500~100,000인 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 것으로서, 바람직하게는 상기 광학 이방성의 고분자 화합물이 연장(연신) 가공에 의해 배향되어 있는 위상차 필름이다. 이때, 상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물의 중량 평균 분자량은 폴리스티렌을 기준액으로 하여 GPC로 측정한 것이다.
본 발명의 위상차 필름은 필름면 내의 위상차(Re)가 10 ~ 500 nm 이고 두께 방향의 위상차(Rth)가 10 ~ 500 nm 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 위상차 필름은 연장 가공에 의하여 제조되는 것이 바람직하고, 상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물의 배향으로 인하여 많은 연장 없이 충분히 원하는 위상차의 발현이 가능하여 투명성이 우수한 위상차 필름의 제조가 가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 투명 고분자 수지는 투명성이 우수한 고분자 수지이면서 단독으로 필름 제조가 가능하면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 고분자 수지는 지환식 구조 함유 중합체 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리에테르케톤계 수지, 폴리스티렌계 수지, 쇄상 폴리올레핀계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리메타아크릴레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리케톤설파이드계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아릴렌에테르계 수지, 폴리아세탈계 수지 및 셀룰로오스계 수지로 이루어진 군 에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이들 중에서 특히 광학 특성이 우수한 지환식 구조 함유 중합체 수지, 셀룰로오스 수지, 또는 폴리아크릴레이트 수지 등이 바람직하다.
상기 지환식 구조 함유 중합체 수지는 중합체 수지의 반복 단위 중에 지환식 구조를 갖는 것이다. 지환식 구조 함유 중합체 수지의 예로는, 노보넨계 중합체, 단환의 환상 올레핀계 중합체, 환상 공액 다이엔계 중합체, 비닐 지환식 탄화수소 중합체 및 이들의 수소화물 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 노보넨계 중합체가 사용될 수 있다.
또한, 상기 노보넨계 중합체의 예로는, 노보넨계 단량체의 개환 중합체, 노보넨계 단량체와 개환 공중합 가능한 다른 단량체와의 개환 공중합체, 및 그들의 수소화물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체, 노보넨계 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체와의 부가 공중합체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 노보넨계 단량체, 상기 노보넨계 단량체와 개환 공중합 가능한 다른 단량체, 상기 노보넨 단량체와 부가 공중합 가능한 다른 단량체들은 특별히 제한되지 않으며 통상적으로 사용되는 공지된 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 셀룰로오스 수지는 셀룰로오스의 저급 지방산 에스테르인 것이 바람직하다. 셀룰로오스의 저급 지방산 에스테르에 있어서, 저급 지방산이란 탄소 원자수 6 이하의 지방산을 의미하고, 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부틸레이트 등이 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 중량 평균 분자량이 500~100,000인 광학 이방성의 고분자 화합물은, 독자적인 필름 제조는 어렵지만, 투명 고분자 수지와의 상용성이 우수하고, 높은 위상차를 부여할 수 있는 물질이면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 상기 (b) 중량 평균 분자량이 500~100,000인 광학 이방성의 고분자 화합물은 특정의 구조로 한정되지 않고, 이방성을 가지면서 중량 평균 분자량이 500 내지 100,000인 고분자 화합물, 바람직하게는 중량 평균 분자량이 1,000 내지 30,000인 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 중량 평균 분자량이 500 미만인 경우에는 이방성을 구현하는데 제약이 있고, 중량 평균 분자량이 100,000 초과인 경우에는 고분자 수지와의 상용성이 떨어져 투명한 필름의 제조에 어려움이 있다.
상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 광학 이방성의 고분자 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112008088645384-pat00001
화학식 1에서, R1은 -H, -CN, -CO2H, -OH, -NH2, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C2~C30의 알키닐기, 페닐기, C6~C30의 아릴기, C1~C30의 알킬케톤기, C6~C30의 아릴케톤기, C1~C30의 알킬에스테르기, C6~C30의 아릴에스테르기, 또는 할로겐기이며;
R2는 -O-, -NH-, -O(CH2)nO-, -NH(CH2)nNH-, -O(CH2)nNH-, -NH(CH2)nO-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -C(=O)-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, C1~C30의 알킬렌기, C2~C30의 알케닐렌기, C2~C30의 알키닐렌기, 페닐렌기, 또는 C6~C30의 아릴렌기이고, n은 0~12의 정수이다.
이때, 상기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 광학 이방성의 고분자 화합물은, 상기 화학식 1로 표시되는 구조와 중합성 작용기를 함께 갖는 모노머를 통상의 방법에 따라 단독 중합 또는 공중합하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 중합성 작용기는 아크릴기, 메타크릴기, 비닐기, 에폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않으며; 상기 공중합 시 사용 가능한 모노머는 중합성 작용기를 갖고 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 등이 있다.
상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 광학 이방성의 고분자 화합물이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112008088645384-pat00002
화학식 2에서, R3은 -H, -CN, -CO2H, -OH, -NH2, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C2~C30의 알키닐기, 페닐기, C6~C30의 아릴기, C1~C30의 알킬케톤기, C6~C30의 아릴케톤기, C1~C30의 알킬에스테르기, C6~C30의 아릴에스테르기, 또는 할로겐기이며;
R4 및 R5는 각각 독립적으로 -O-, -NH-, -O(CH2)nO-, -NH(CH2)nNH-, -O(CH2)nNH-, -NH(CH2)nO-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -C(=O)-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, C1~C30의 알킬렌기, C2~C30의 알케닐렌기, C2~C30의 알키닐렌기, 페닐렌기, 또는 C6~C12의 아릴렌기이고, n은 0~12의 정수이다.
이때, 상기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 광학 이방성의 고분자 화합물은, 상기 화학식 2로 표시되는 구조와 중합성 작용기를 함께 갖는 모노머를 통상의 방법에 따라 단독 중합 또는 공중합하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 중합성 작용기는 아크릴기, 메타크릴기, 비닐기, 에폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않으며; 상기 공중합 시 사용 가능한 모노머는 중합성 작용기를 갖고 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 등이 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2로 표시되는 구조와 중합성 작용기를 함께 갖는 모노머는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure 112008088645384-pat00003
화학식 3에서, R3, R4 및 R5는 화학식 2에 정의된 바와 같다.
한편, 본 발명의 위상차 필름에 있어서, 상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물은 1종 또는 2종 이상이 포함될 수 있다. 또한, 본 발명의 위상차 필름에 있어 서, 상기 (a) 투명 고분자 수지: (b) 광학 이방성의 고분자 화합물의 중량비는 80: 20 ~ 99.9: 0.1 이며, 바람직하게는 85: 15 ~ 99.5: 0.5 일 수 있다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상의 방법에 따를 수 있다.
비제한적인 예로, 본 발명의 위상차 필름은, 상기 (a) 투명 고분자 수지 및 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 혼합물로부터 투명 필름을 형성한 후, 상기 필름을 연장하여 상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물을 배향시켜 제조할 수 있다. 그리고, 상기 광학 이방성의 고분자 화합물의 첨가량 및 필름의 연장율을 조절하여 위상차 필름의 복굴절성을 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름의 제조에 있어서, 상기 (a) 투명 고분자 수지 및 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 혼합물은 이들 이외에 필요에 따라서 유기 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매가 포함됨으로써 상기 혼합물의 사용이 용이해질 수 있다.
상기 유기 용매는 특별히 제한되는 것은 아니고, 당업계에 알려진 통상의 것을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로는, 시클로헥산, 시클로펜탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 부틸벤젠 등의 탄화수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 감마-부티로락톤 등의 에스테르류; 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류; 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 테 트라클로로에틸렌, 클로로벤젠 등의 할로겐류; t-부틸알콜, 디아세톤알콜, 글리세린, 모노아세틴, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류; 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜다이메틸에테르, 에틸렌글리콜다이에틸에테르, 프로필렌글리콜다이메틸에테르, 프로필렌글리콜다이에틸에테르, 다이에틸렌글리콜다이메틸에테르, 다이에틸렌글리콜다이에틸에테르, 다이프로필렌글리콜다이메틸에테르, 다이프로필렌글리콜다이에틸에테르 등의 에테르류 등이 있다. 또한, 이들 유기 용매는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조에 있어서, 상기 (a) 투명 고분자 수지 및 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물의 고형분은 용매를 포함하는 전체 혼합물에 대하여 통상 1~70 중량%, 바람직하게는 2~50 중량%, 보다 바람직하게는 3~50 중량%로 한다. 전체 혼합물에 대한 상기 고형분의 농도가 1 중량% 미만이면 필름의 두께를 확보하기가 어려워지며, 70 중량% 초과인 경우에는 전체 혼합물의 점도가 너무 커서 균일한 두께의 필름을 얻기가 어렵다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름의 제조에 있어서, 상기 (a) 투명 고분자 수지 및 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 혼합물을 사용하여 투명 필름을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고 당업계에 알려진 통상의 방법에 따를 수 있다. 비제한적인 예를 들면 용제 캐스팅법 또는 압출 성형법에 의해 제조할 수 있다.
상기 용제 캐스팅법에 의해 투명 필름을 제조하는 경우에는, 상기 혼합물을 금속 드럼, still belt, 폴리에스테르 필름, 테프론, 또는 유리 등의 지지체 위에 도포하고, roller를 이용하여 건조로에서 용매를 건조 후 지지체로부터 필름을 박리하여 제조할 수 있다. 투명 필름 중의 잔류 용매양은 통상 10 중량% 이하이며, 바람직하게는 5 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1 중량% 이하이다. 잔류 용매량이 상기 상한을 넘는 경우에 필름의 내열성이 낮아지는 경향을 보인다.
상기와 같이 (a) 투명 고분자 수지 및 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 혼합물로부터 형성되는 투명 필름은 연장 가공이 진행될 수 있다. 상기 필름의 연장에 의하여 투명 고분자 수지의 분자가 배향되고, 상기 고분자 수지의 배향에 수반하여 이방성의 고분자 화합물이 필름 평면에 대하여 평행하게 배열되며 연장의 정도에 따라서 배열의 정도가 조절될 수 있다.
이때, 위상차 부여 성능은 상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물의 종류, 함량 및 연장 배율에 의하여 제어될 수 있다. 즉, 연장 전의 필름의 두께가 일정할 경우 이방성 화합물이 많은 정도 또는 연장 배율이 큰 필름 정도에 따라 위상차의 절대치가 커지는 경향이 있기 때문에, 이방성 고분자 화합물의 함량과 연장 배율을 변경하는 것에 의해 원하는 위상차를 갖는 위상차 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물은 큰 이방성으로 인하여 소량의 첨가로도 충분히 큰 위상차의 부여가 가능하고 작은 연장으로도 원하는 위상차의 발현이 가능하므로, 위상차 얼룩의 발생이 적고 균일한 위상차 필름의 제조가 용이하다.
본 발명의 광학 위상차 필름은 공정성 및 필름의 물성 향상을 위한 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제의 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 일반적으로 광학용 필름 제조에 사용되는 첨가제가 가능하다. 이의 비제한적인 예를 들면, 응력 완화제, 레벨링제, UV 억제제, 산화방지제, 필링 촉진제, 미립자, 적외선 흡수제 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 편광판은 본 발명에 따른 위상차 필름을 포함하는 것이 특징이며, 또한 본 발명의 액정 표시 장치는 본 발명에 따른 위상차 필름 및/또는 본 발명에 따른 편광판을 포함하는 것이 특징이다.
편광판 및 액정 표시 장치의 기타 구성들과 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에 별도의 설명이 없더라도 충분히 재현이 가능할 것이므로 이에 대한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(합성예 1)
Figure 112008088645384-pat00004
1.0 당량의 화합물 1을 에탄올:물 = 7:3 (v:v) 혼합 용매에 녹인 후 1.2 당량의 2-bromoethanol과 2.7 당량의 KOH를 넣고 85℃에서 18시간 정도 교반하였다. 에탄올을 감압 증류하여 완전히 제거 한 후 추가로 물을 넣었다. 여기에 10% HCl(aq)을 서서히 가하여 pH를 1~3 사이로 조절하면 고체가 석출되었고, 이를 필터하여 80% 이상의 수율로 화합물 2를 얻었다. 2.0 당량의 화합물 2를 DMAc 용매에 녹인 후, 0℃에서 1.2 당량의 acryloxy chloride를 넣고 실온에서 1시간 교반하였다. 반응 종료 후, ether로 work-up하고 소량의 ether로 재결정하여 90% 이상의 수율로 화합물 3을 얻었다. 이 화합물 3과 1.0 당량의 4-Cyano-biphenol을 CH2Cl2에 용해시켰다. 여기에 1.3 당량의 EDC와 0.1 당량의 DMAP를 넣고 상온에서 18시간 정도 교반하였다. 반응 종료 후 CH2Cl2로 work-up 하고 실리카겔을 이용해 정제한 다음 메탄올로 재결정하여 화합물 4 (액정 모노머)를 90% 이상의 수율로 만들었다. 이 0.65 당량의 액정 모노머 화합물 4와 0.35 당량의 Stearyl acrylate를 THF에 용 해시켰다. 여기에 AIBN을 소량 넣고 4시간 교반하였다. 반응 종료 후, 메탄올를 가하여 석출된 고체를 필터하여 액정 폴리머인 최종 화합물 5 (중량 평균 분자량 3500)를 얻었다.
(합성예 2)
0.65 당량의 아래 화합물 6과 0.35 당량의 Stearyl acrylate를 THF에 용해시켰다. 여기에 AIBN을 소량 넣고 4시간 교반하였다. 반응 종료 후, 메탄올를 가하여 석출된 고체를 필터하여 액정 폴리머인 아래 화합물 7 (중량 평균 분자량 3500)을 얻었다.
Figure 112008088645384-pat00005
Figure 112008088645384-pat00006
(합성예 3)
화합물 6 대신 아래 화합물 8을 모노머로 사용하고 Stearyl acrylate를 사용하지 않은 것을 제외하고는 합성예 2와 같은 방법으로 중합하여 아래 화합물 9 (중량 평균 분자량 3300)를 얻었다.
Figure 112008088645384-pat00007
Figure 112008088645384-pat00008
(실시예 1)
100 중량부의 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 및 합성예 1에서 제조한 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5를 400 중량부의 메틸렌클로라이드에 녹인 후 유리판 위에 캐스팅 방법으로 필름을 제조하였다. 110℃에서 1시간 동안 건조하면서 잔류용매를 제거하였다. 필름을 유리판에서 떼어내고 적당한 크기로 절단한 후 100℃에서 1.5배로 연신하였다. 연신 후의 필름은 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(실시예 2)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 합성예 2에서 제조한 0.5 중량부의 고분자 이방성 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(실시예 3)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 합성예 2에서 제조한 1.5 중량부의 고분자 이방성 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(실시예 4)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 합성예 2에서 제조한 3.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(실시예 5)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 합성예 3에서 제조한 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 9를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(비교예 1)
합성예 1에서 제조한 이방성 화합물 5를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(비교예 2)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 1.0 중량부의 이방성 화합물 4를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(비교예 3)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 3.0 중량부의 이방성 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(비교예 4)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 1.0 중량부의 이방성 화합물 8을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께가 균일하고 위상차 얼룩이 없는 투명한 필름이었다.
(비교예 5)
실시예 1에서 1.0 중량부의 고분자 이방성 화합물 5 대신 10.0 중량부의 이방성 화합물 4를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 같은 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 필름의 두께는 균일하나 위상차 얼룩이 발생하고 헤이즈가 증가하여 필름의 투명도가 떨어졌다.
(필름의 특성 평가)
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 및 비교예 5에서 얻어진 필름은 헤이즈 측정기로 헤이즈를 측정하였고, Axometrics사의 위상차 측정기(axoscan)로 필름의 위상차를 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
필름의 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)는 아래의 식으로 정의된다. 이때 nx 및 ny는 면내 굴절율이고, nz는 두께 방향의 굴절율이며, d는 필름의 두께로서 70㎛이다.
Re = (nx-ny) x d
Rth = ((nx+ny)/2 - nz) x d
Haze Re Rth
실시예 1 0.2 101 57
실시예 2 0.2 40 21
실시예 3 0.2 105 61
실시예 4 0.2 157 80
실시예 5 0.2 89 46
비교예 1 0.2 8 -4
비교예 2 0.2 15 7
비교예 3 0.2 30 14
비교예 4 0.2 13 7
비교예 5 1.5 95 49
위의 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 특정의 분자량 분포를 갖는 이방성의 고분자 화합물을 함유시키고 고분자 수지의 연장으로 위상차를 발현하는 경우, 이방성의 고분자 화합물을 함유하지 않거나 저분자량의 이방성 화합물을 포함한 수지로 위상차를 발현하는 경우보다 매우 작은 연신으로 큰 위상차 발현이 가능함을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (13)

  1. (a) 투명 고분자 수지; 및
    (b) 중량 평균 분자량이 500~100,000인 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하고,
    상기 광학 이방성의 고분자 화합물은 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표시되는 구조를 포함하는 광학 이방성의 고분자 화합물인 것이 특징인 위상차 필름:
    [화학식 1]
    Figure 112011082300919-pat00012
    [화학식 2]
    Figure 112011082300919-pat00013
    [화학식 3]
    Figure 112011082300919-pat00014
    상기 화학식 1 내지 3에서,
    R1 및 R3은 -H, -CN, -CO2H, -OH, -NH2, C1~C30의 알킬기, C2~C30의 알케닐기, C2~C30의 알키닐기, 페닐기, C6~C30의 아릴기, C1~C30의 알킬케톤기, C6~C30의 아릴케톤기, C1~C30의 알킬에스테르기, C6~C30의 아릴에스테르기, 또는 할로겐기이고;
    R2, R4 및 R5는 각각 독립적으로 -O-, -NH-, -O(CH2)nO-, -NH(CH2)nNH-, -O(CH2)nNH-, -NH(CH2)nO-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -C(=O)-, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, C1~C30의 알킬렌기, C2~C30의 알케닐렌기, C2~C30의 알키닐렌기, 페닐렌기, 또는 C6~C30의 아릴렌기이며;
    n은 0~12의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 투명 고분자 수지는 지환식 구조 함유 중합체 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리에테르케톤계 수지, 폴리스티렌계 수지, 쇄상 폴리올레핀계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리메타아크릴레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리케톤설파이드계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아릴렌에테르계 수지, 폴리아세탈계 수지 및 셀룰로오스계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 특징인 위상차 필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 광학 이방성의 고분자 화합물은, 상기 화학식 1로 표시되는 구조와 중합성 작용기를 함께 갖는 모노머를 단독 중합 또는 공중합하여 제조한 것이 특징인 위상차 필름.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 광학 이방성의 고분자 화합물은, 상기 화학식 2로 표시되는 구조와 중합성 작용기를 함께 갖는 모노머를 단독 중합 또는 공중합하여 제조한 것이 특징인 위상차 필름.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 위상차 필름은 필름면 내의 위상차(Re)가 10 ~ 500 nm 이고, 두께 방향의 위상차(Rth)가 10 ~ 500 nm 인 것이 특징인 위상차 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 (a) 투명 고분자 수지: (b) 광학 이방성의 고분자 화합물의 중량비는 80: 20 ~ 99.9: 0.1인 것이 특징인 위상차 필름.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (a) 투명 고분자 수지 및 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물을 포함하는 혼합물로 필름을 형성한 후, 상기 필름을 연장하여 상기 (b) 광학 이방성의 고분자 화합물을 배향시킨 것이 특징인 위상차 필름.
  11. 제1항에 있어서, 응력 완화제, 레벨링제, UV 억제제, 산화방지제, 필링 촉진제, 미립자 및 적외선 흡수제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것이 특징인 위상차 필름.
  12. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 위상차 필름을 포함하는 편광판.
  13. (i) 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 위상차 필름 및 (ii) 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 위상차 필름을 포함하는 편광판 중 어느 하나 또는 모두를 포함하는 액정 표시 장치.
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