KR101288269B1 - 투명 폴리머 필름 및 그 제조 방법, 그리고 그 필름을 포함하는 위상차 필름, 편광판 및 액정 표시 디바이스 - Google Patents

투명 폴리머 필름 및 그 제조 방법, 그리고 그 필름을 포함하는 위상차 필름, 편광판 및 액정 표시 디바이스 Download PDF

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Abstract

Rth/Re < 0.5, Re > 0 및 Rth > 0 를 만족하고, 40℃ 및 상대 습도 90% 에서의 투습도가 80㎛ 두께의 필름의 환산으로 적어도 100 g/(㎡·day) 인, 투명 폴리머 필름. 이 필름을 온-라인 공정에서 편광 필름에 부착할 수 있다.
액정 표시 디바이스, 위상차 필름, 투명 폴리머 필름, 투습도

Description

투명 폴리머 필름 및 그 제조 방법, 그리고 그 필름을 포함하는 위상차 필름, 편광판 및 액정 표시 디바이스 {TRANSPARENT POLYMER FILM AND METHOD FOR PRODUCING IT, AND RETARDATION FILM, POLARIZER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THE FILM}
본 발명은 광학 이방성을 가지고, 편광 필름에 직접 부착가능한 투명 폴리머 필름, 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 그리고 상기 투명 폴리머 필름을 포함하는 위상차 필름, 편광판 및 액정 표시 디바이스를 제공하는 것에 관한 것이다.
통상의 셀룰로오스 에스테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 시클로-올레핀 폴리머, 비닐 폴리머 및 폴리이미드의 폴리머 필름은 할로겐화은 사진 재료, 위상차 필름, 편광판 및 화상 표시 디바이스에 사용된다. 표면 평활성 (surface smoothness) 및 균일성이라는 점에서 보다 우수한 필름이 이들 폴리머로부터 제조될 수 있고, 따라서 상기 폴리머가 광학 필름용으로 널리 채용된다.
이들 중에서, 적합한 투습도 (moisture permeability) 를 가지는 셀룰로오스 에스테르 필름이, 온-라인 공정에서 폴리비닐 알코올 (PVA)/요오드로 형성된 가장 보편화된 편광 필름에 직접 부착될 수 있다. 따라서, 셀룰로오스 아실레이트, 특히 셀룰로오스 아세테이트가 편광판용 보호 필름으로 널리 채용된다.
한편, 투명 폴리머 필름이 광학용, 예를 들어, 위상차 필름, 위상차 필름용 지지체, 편광판용 보호 필름 및 액정 표시 디바이스에 적용되는 경우, 그 광학 이방성의 제어는 디스플레이 디바이스의 성능 (예를 들어, 가시성) 을 결정하는데 지극히 중요한 요소이다. 액정 표시 디바이스의 시야각을 확장하기 위한 최근 요구에 따라, 디바이스에서의 리타데이션 보상이 개선되는 것이 바람직하고, 이러한 이유 때문에 편광 필름 및 액정 셀 사이에 배치된 위상차 필름의 면내 리타데이션 Re (이를 Re로 약칭함) 및 두께 방향 리타데이션 Rth (이를 Rth로 약칭함) 를 적당히 제어하는 것이 바람직하다. 특히, Rth/Re < 0.5 를 만족하는 투명 폴리머 필름은 제조하기가 쉽지 않기 때문에, 그것을 간단한 방법으로 제조하는 것이 바람직하다.
Rth/Re < 0.5 를 만족하는 투명 폴리머 필름을 제조하기 위해서, 열-수축 필름을 투명 폴리머 필름에 부착한 후 그것을 열 연신한 다음 열-수축 필름을 박리하는 단계를 포함하는 연속식 제조 방법이 개시되어 있다 (예를 들어, JP-A-5-157911 및 JP-A-2000-231016 참조). 이들 인용 문헌에서의 실시예는 상기 방법에 따라 제조되는 폴리카보네이트 필름이 Rth/Re < 0.5 를 만족함을 나타낸다. 하지만, 상기 방법은 열-수축 필름의 많은 양을 소비하고 그 제조된 필름의 품질 (예를 들어, 리타데이션 값, 지상축 방향) 이 균일하지 않다는 점에서 문제이다. 상기 문제는 셀룰로오스 에스테르 및 친수성 폴리머 등의 고탄성 폴리머에서 특히 심각하다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 적합한 투습도를 가지고 Rth/Re < 0.5 를 만족하며, 리타데이션 값 및 지상축 방향에서의 변동이 작은 투명 폴리머 필름을 제공하고, 상기 필름의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 투명 폴리머 필름을 포함하는 위상차 필름을 제공하고, 위상차 필름, 위상차 필름의 지지체 또는 편광판의 보호 필름으로서의 본 발명의 투명 폴리머 필름을 편광 필름에 직접 부착하여 제작된 편광판을 제공하는 것이며, 따라서 우수한 광학 성질을 나타낼 수 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 필름 또는 편광판을 포함하는 고 신뢰성의 액정 표시 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 문제점들은 하기 수단에 의해 해결될 수 있다:
(1) 하기 식 (Ⅰ) 내지 식 (Ⅲ) 모두를 만족하고, 40℃ 및 상대 습도 90% 에서의 투습도가 두께 80㎛ 필름의 환산으로 적어도 100 g/(㎡·day) 인, 투명 폴리머 필름:
(Ⅰ): Rth/Re < 0.5
(Ⅱ): Re > 0
(Ⅲ): Rth > 0
식 중 Re 및 Rth 는 632.8nm 파장에서 면내 및 두께 방향 리타데이션 (단위: nm) 을 각각 나타낸다.
(2) 20 ㎛ ∼ 180 ㎛ 의 두께를 가지는, (1) 의 투명 폴리머 필름.
(3) 단일층 구조를 가지는, (1) 또는 (2) 의 투명 폴리머 필름.
(4) 최대 3%의 헤이즈를 가지는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름.
(5) 주성분인 폴리머가 셀룰로오스 아실레이트를 포함하는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름.
(6) 셀룰로오스 아실레이트는 셀룰로오스 아세테이트인, (5)의 투명 폴리머 필름.
(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름을 적어도 하나 포함하는 위상차 필름.
(8) Rth/Re < 0.5 및 120 ≤ Re ≤ 170nm 인, (7) 의 위상차 필름.
(9) (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름 및/또는 (7) 또는 (8) 의 위상차 필름 중 적어도 하나를 포함하는 편광판.
(10) 투명 폴리머 필름이 편광 필름에 직접 부착되는, (9) 의 편광판.
(11) (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름, 및/또는 (7) 또는 (8) 의 위상차 필름, 및/또는 (9) 또는 (10) 의 편광판을 적어도 포함하는 액정 표시 디바이스.
(12) (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름, 또는 (7) 또는 (8) 의 위상차 필름, 또는 (9) 또는 (10) 의 편광판 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 디바이스.
(13) 표시 모드가 VA 모드 또는 IPS 모드인, (11) 의 액정 표시 디바이스.
(14) 40℃ 및 상대 습도 90% 에서의 투습도가 두께 80㎛ 필름의 환산으로 적어도 100 g/(㎡·day) 인 투명 폴리머 필름을 반송하는 단계, 및
필름을 (Tg + 60)℃ 이상에서 가열하면서, 적어도 4500 MPa/㎟ 의 인장 탄성률을 가지는 방향으로 필름을 연신하는 단계를 포함하며, Tg가 폴리머 필름의 유리 전이 온도인, 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
(15) 셀룰로오스 아실레이트 필름을 반송하는 단계, 및
필름을 200℃ 이상에서 가열하면서, 적어도 4500 MPa/㎟ 의 인장 탄성률을 가지는 방향으로 필름을 연신하는 단계를 포함하는, 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
(16) 연신하는 단계는, 적어도 2개의 닙 롤 사이에 가열 존을 가지는 장치 내에서의 기계-방향 연신인, (14) 또는 (15) 의 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
(17) 연신 단계는 필름을 교차 방향으로 확장하기 위한 이축 연신과 텐더 폭을 기계 방향으로 감소시키는 것을 동시에 하는, (14) 내지 (16) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
(18) 필름의 복굴절의 양성/음성이 가열 처리 이전 및 이후에 반전되는, (14) 내지 (17) 중 어느 하나의 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
본 발명은 적합한 투습도를 가지고 Rth/Re < 0.5 를 만족하며, 리타데이션 값 및 지상축 방향에서의 변동이 작은 투명 폴리머 필름, 및 그 제조 방법을 제공하여, 우수한 위상차 필름을 제공한다. 본 발명의 투명 폴리머 필름이 적합한 투습도를 가지기 때문에, 이를 온-라인 공정에서 편광 필름에 부착할 수 있어, 높은 생산성으로 우수한 시인성의 편광판을 제공한다. 또한, 본 발명은 고 신뢰성 액정 표시 디바이스를 제공한다.
발명을 수행하기 위한 최적 모드
본 발명의 투명 폴리머 필름, 그 제조 방법, 및 본 발명의 위상차 필름, 편광판 및 액정 표시 디바이스를 이후 상세히 설명한다. 이후에 제공되는 본 발명의 구성 요소의 설명은 본 발명의 전형적인 실시형태의 일부에 대한 것일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되어서는 안 된다. 이 설명에서, 용어 "수치 ∼ 또 다른 수치" 로 표현되는 수치 범위는 범위의 최대 하한을 나타내는 앞 수치와 범위의 최대 상한을 나타내는 뒤 수치 사이의 범위를 의미한다.
<<투명 폴리머 필름>>
본 발명의 투명 폴리머 필름은, 하기 식 (Ⅰ) 내지 식 (Ⅲ) 모두를 만족하고, 40℃ 및 상대 습도 90% 에서의 투습도가 두께 80㎛ 필름의 환산으로 적어도 100 g/(㎡·day) 이라는 점에서 특징이 있다:
(Ⅰ): Rth/Re < 0.5
(Ⅱ): Re > 0
(Ⅲ): Rth > 0
식 중 Re 및 Rth 각각은 632.8nm 파장에서 면내 방향 및 두께 방향 리타데이션 (단위: nm) 을 각각 나타낸다.
[리타데이션]
본 발명의 리타데이션을 설명한다. 이 설명에 있어서, Re 및 Rth (단위: nm) 그리고 면내 지상축 방향 (이후, "지상축 방향"이라 간단히 약칭 가능함) 을 하기 방법에 따라서 획득한다. 분석할 필름을 24 시간 동안 25℃ 및 상대 습도 60% 에서 조건 설정한다. 632.8nm 에서 He-Ne 레이저를 사용하고 프리즘 커플러 (Metricon 에 의한 모델 2010 프리즘 커플러) 를 사용하여, 하기 식 (a) 로 표현되는 필름의 평균 굴절률 (n) 을 25℃ 및 상대 습도 60% 에서 획득한다.
(a): n = (nTE × 2 + nTM) / 3
식 중 nTE 는 필름의 면내 방향에서의 편광으로 측정된 굴절률이고; 그리고 nTM 은 필름의 면에 대한 법선 방향에서의 편광으로 측정된 굴절률이다.
다음, 632.8nm 에서 He-Ne 레이저를 사용하고 복굴절계 (Uniopt 에 의한 ABR-10A) 를 사용하여, 조건 설정된 필름의 리타데이션을 25℃ 및 상대 습도 60% 에서, 필름 표면에 대한 수직 방향 및 경사축 (회전축) 으로서의 필름의 지상축 방향에 대한 필름 면의 법선 방향으로부터 ±40°로 경사진 방향의 양자에서 결정한다. 경사 방향에서 관측된 리타데이션 값 (Re) 에 관해서, 면내 지상축 방향과 동일한 방향이 nx 방향으로 정의되기 때문에, 경우에 따라서, 경사 방향에서 결정된 리타데이션 값 (Re) 이 음의 값일 수 있다. 이후, 상기에서 획득된 평균 굴절률을 사용하여, nx, ny 및 nz를 산정한다. 하기 식 (b) 및 (c) 에 따라서, 필름의 면내 리타데이션 (Re) 및 두께 방향 리타데이션 (Rth) 을 산정한다:
(b): Re = (nx - ny) × d
(c): Rth = {(nx + ny)/2 - nd} × d
식 중 nx 는 필름 면의 지상축 (x) 방향에서의 굴절률이고; ny 는 필름 면의 방향 x에 대한 수직 방향에서의 굴절률이며; nz 는 필름의 두께 방향 (필름 면의 법선 방향) 에서의 굴절률이고; d 는 필름의 두께 (nm) 이며; 그리고 지상축은 굴절률이 필름 면에서 가장 큰 방향에 있다.
본 발명의 투명 폴리머 필름의 리타데이션은 상술한 식 (Ⅰ) 내지 식 (Ⅲ) 의 모두를 만족한다. 식 (Ⅰ) 로 표현된 Rth/Re 는 바람직하게 0.5 미만, 더 바람직하게 0.4 미만, 더욱 바람직하게 0.3 미만, 보다 더 바람직하게 0.25 미만이다. 식 (Ⅱ) 로 표현된 Re 는 0 보다 크고, 바람직하게 10 ∼ 600 nm 이고, 더 바람직하게 30 ∼ 500 nm 이며, 보다 더 바람직하게 50 ∼ 400 nm 이고, 더욱 더 바람직하게 100 ∼ 300 nm 이다. 식 (Ⅲ) 으로 표현된 Rth 는 0 보다 크고, 바람직한 Rth/Re 및 Re 의 조합을 만족하는 범위에 있는 임의의 것일 수 있다.
본 발명에서, 기계 방향 및 필름의 면내 지상축 Re 사이의 각도는 바람직하게 0 ± 10° 또는 90 ± 10°, 더 바람직하게 0 ± 5° 또는 90 ± 5°, 보다 더 바람직하게 0 ± 3° 또는 90 ± 3°, 경우에 따라서, 더욱 더 바람직하게 0 ± 1° 또는 90 ± 1°, 가장 바람직하게 90 ± 1°이다.
본 발명의 투명 폴리머 필름의, 리타데이션 값에서의 변동 및 지상축 방향에서의 변동은, 상술한 방법에 따라 테스트된 바와 같이, 필름의 교차 방향으로 5개 지점 (중앙부, 2개의 에지 (각각은 각 에지로부터 전체 폭의 5% 의 지점임), 및 중앙부 및 각 에지 사이의 2개의 중간지점) 에서, 그리고 그 기계 방향으로 3개 지점 (50 m 의 간격) 에서의 최대값 및 최소값 간의 차이로 나타낼 수 있다.
바람직하게, 리타데이션 변동은 다음과 같다: Re 는 ±5 nm 이고, Rth 는 ±10 nm 이다. 보다 바람직하게, Re 는 ±3 nm 이고, Rth 는 ±5 nm 이고, 보다 더 바람직하게, Re 는 ±1 nm 이고, Rth 는 ±2 nm 이다.
또한, 바람직하게, 지상축 방향 변동 범위는 5°미만이고, 더 바람직하게 2°미만이다. 조건을 만족한다는 것은, 액정 표시 디바이스의 표시 불균일 (밝기 불균일, 색상 불균일) 이 감소될 수 있다는 장점을 야기하기 때문에 바람직하다.
또한, 본 발명의 필름의 리타데이션을 하기 방법에 따라서 결정할 수도 있다.
먼저, 필름을 24 시간 동안 25℃ 및 상대 습도 60% 로 설정한다. 이후, 프리즘 커플러 (Metricon 에 의한 모델 2010 프리즘 커플러) 를 사용하고 532-nm 고체 레이저를 사용하여, 필름의 평균 굴절률 (n) 을 하기 식 (a) 에 따라서, 25℃ 및 상대 습도 60% 에서 측정한다:
(a): n = (nTE × 2 + nTM) / 3
식 중 nTE 는 필름의 면내 방향에서 편광으로 측정된 필름의 굴절률을 나타내고; nTM 은 필름 평면의 법선 방향에서 편광으로 측정된 필름의 굴절률을 나타낸다.
이 설명에서, Re(λ) 및 Rth(λ) 각각은 필름의 파장 λ에서의 면내 리타데이션 및 두께 방향 리타데이션을 나타낸다. Re(λ) 는 (Oji Scientific Instruments 에 의한) WR 또는 KOBRA 21ADH 를 사용하여, 파장 λnm의 광을 그 법선 방향으로 필름에 가함으로써 측정된다.
분석되는 필름이 단일축 또는 이축률 타원체로 표현되는 것인 경우, 이후 그 Rth(λ) 는 하기 방법에 따라서 계산될 수 있다.
Re(λ) 는 먼저 하기와 같이 결정된다: (WR 또는 KOBRA 21ADH 에 의해 판단되는) 면내 지상축은 필름의 경사축 (회전축) 으로 취해진다 (필름이 지상축을 가지지 않은 경우, 이후 필름의 임의의 면내 방향은 그 회전축일 수 있다). 파장 λnm 의 광은 필름의 법선 방향에 대해 상이한 경사 방향으로, 법선 방향으로부터 각 사이드에 대해 50도까지 10도 간격으로 필름에 가해지고, 11개 지점 모두가 분석된다. 이로써 측정된 리타데이션 데이터, 필름의 입력된 두께 및 평균 굴절률에 기초하여, Rth(λ) 가 WR 또는 KOBRA 21ADH 에 의해 산정된다.
상기에서, 필름이 회전각으로서 면내 지상축 주위의 법선 방향으로부터 일정한 경사각에서 방향을 가지는 경우, 여기서 그 리타데이션은 제로이고, 이후 필름의 리타데이션 값은 경사각보다 더 큰 경사각에서 음으로 바뀌며, 이후 Rth(λ) 가 WR 또는 KOBRA 21ADH 에 의해 산정된다.
또한, Rth 는 하기와 같이 계산될 수도 있다: 분석되는 필름의 지상축은 그 경사각 (회전각) 으로 취해진다 (필름이 지상축을 가지지 않는 경우, 이후 필름의 임의의 면내 방향이 그 회전축일 수 있다). 필름의 리타데이션은 2개의 임의의 경사진 방향에서 측정된다. 데이터 및 필름의 입력된 두께 및 평균 굴절률에 기초하여, 하기 식 (b) 및 (c) 에 의해 Rth 가 계산될 수 있다.
(b):
Figure 112008020173140-pct00001
식 중 Re(θ) 는 필름의 법선 방향으로부터 각 θ로 경사진 방향에서의 리타데이션을 나타내고; nx 는 지상축 방향에서의 필름의 면내 굴절률을 나타내며; ny 는 nx 에 수직하는 방향에서의 필름의 면내 굴절률을 나타내고; nz 는 nx 및 ny 에 수직하는 방향에서의 필름의 굴절률을 나타낸다.
(c); Rth = {(nx + ny)/2 - nz} × d
분석되는 필름이 단일축 또는 이축률 타원체로 표현될 수 없는 경우, 즉 필름이 광학축을 가지지 않는 경우, 이후 그 Rth(λ) 는 하기와 같이 계산될 수 있다:
Re(λ) 가 먼저 결정된다. (WR 또는 KOBRA 21ADH 에 의해 판단되는) 면내 지상축이 필름의 경사축 (회전축) 으로 취해진다. 파장 λnm 의 광이 법선 방향으로부터 -50도 및 50도 사이에서 10도의 간격으로, 필름의 법선 방향에 대하여 상이한 경사 방향으로 필름에 가해지고, 11개 지점이 모두 분석된다. 이로써 측정된 리타데이션 데이터, 필름의 입력된 두께 및 평균 굴절률에 기초하여, Rth(λ) 가 WR 또는 KOBRA 21ADH 에 의해 산정된다.
이들 평균 굴절률 및 필름 두께 데이터가 내부에 입력되고, WR 또는 KOBRA 21ADH 가 nx, ny 및 nz 를 산정한다. 이로써 산정된 데이터 nx, ny 및 nz 는 Nz = (nx - nz)/(nx - ny) 를 제공한다.
[필름 두께]
본 발명의 투명 폴리머 필름의 두께는 바람직하게 20 ㎛ ∼ 180㎛ 이고, 더 바람직하게 40 ㎛ ∼ 160㎛ 이며, 보다 더 바람직하게 60 ㎛ ∼ 140㎛ 이다. 필름 두께가 20 ㎛ 보다 작다면, 이후 필름을 편광판으로 가공함에 있어서 필름의 취급성이 불량해질 수도 있고 형성되는 편광판이 바람직하지 않게 컬링될 수도 있다. 본 발명의 투명 폴리머 필름의 두께 변동은 기계 방향 및 교차 방향의 양자에서 0% ∼ 2% 이고, 더 바람직하게 0% ∼ 1.5% 이며, 보다 더 바람직하게 0% ∼ 1% 이다.
[투습도]
투습도를 설명한다. 본 발명에서, "투습도" 는 하기와 같이 결정된 값이다: 내부에 염화 칼슘이 담겨진 컵은 분석될 필름 샘플로 커버되고 밀봉되며, 이것은 24 시간 동안 40℃ 및 상대 습도 90% 의 조건 하에서 방치된다. 조건 설정 테스트 이전 및 이후, 샘플의 질량 변화 (g/(m2·day)) 가 결정되고, 그것으로부터 필름의 투습도가 유도된다.
투습도는 주위 온도의 증가 및 주위 습도의 증가에 따라 증가하나, 조건 설정과 무관하게, 상이한 필름의 상대 투습도는 변하지 않는다. 따라서, 본 발명에서 40℃ 및 상대 습도 90% 에서의 필름의 질량 변화값이 그 투습도에 대한 표준으로서 취해진다. 한편, 투습도는 필름 두께의 증가에 따라 감소하고 필름 두께의 감소에 따라 증가한다. 따라서, 측정된 투습도는 측정된 필름 두께로 곱해진 다음 80으로 나누어지며, 그 결과 값이 본 명세서에서 칭해지는 것처럼 "두께 80 ㎛ 의 필름으로 환산된 투습도" 이다.
본 발명의 투명 폴리머 필름의 투습도는 두께 80 ㎛ 의 필름으로 환산되었을 때 적어도 100 g/(m2·day) 이다. 두께 80 ㎛ 의 필름으로 환산된 적어도 100 g/(m2·day) 의 투습도를 가지는 필름을 편광 필름에 직접 부착할 수 있다. 두께 80 ㎛ 의 필름으로 환산된 투습도는 바람직하게 100 ∼ 1500 g/(m2·day) 이고, 더 바람직하게 300 ∼ 1000 g/(m2·day) 이며, 보다 더 바람직하게 400 ∼ 800 g/(m2·day) 이다.
본 발명의 투명 폴리머 필름이 후술하는 바와 같이 편광 필름과 액정셀 사이에 샌드위칭되지 않는 외부 보호 필름으로 사용되는 경우, 본 발명의 투명 폴리머 필름의 투습도는 바람직하게 두께 80 ㎛ 의 필름으로 환산된 500 g/(m2·day) 미만이고, 더 바람직하게 50 ∼ 450 g/(m2·day) 이며, 보다 더 바람직하게 100 ∼ 400 g/(m2·day) 이며, 가장 바람직하게 150 ∼ 300 g/(m2·day) 이다. 이와 같이 하면, 습기 또는 습열 (wet heat) 에 대한 편광판의 내성이 개선되고, 이것에 의해 고 신뢰성의 액정 표시 디바이스가 제공될 수 있다.
[인장 탄성률]
길이 150 mm 및 폭 10 mm의 샘플 필름이 ISO1184-1983 의 표준에 따라, 초기 샘플 길이 100 mm 에 대해 10 mm/min 의 인장 속도로 테스트되고; 샘플 필름의 응력-변형도 곡선 (stress-strain curve) 의 초기 기울기로부터 그 인장 탄성률이 획득된다.
[투명 폴리머 필름]
본 발명에서, 투명 폴리머 필름은 구성 요소로서 후술되는 폴리머를 포함하고 적어도 87% 의 광투과율 및 최대 3% 의 헤이즈를 가진다. 투명 폴리머의 광투과율은 바람직하게 적어도 90% 이고, 더 바람직하게 적어도 92% 이며, 보다 더 바람직하게 적어도 93% 이다. 24 시간 동안 25℃ 및 상대 습도 60% 에서 조건 설정한 이후, 색차/탁도계 (Nippon Denshoku Kogyo 에 의한 COH-300A) 를 가지고 필름의 광투과율을 측정한다.
[헤이즈]
본 발명에서, 24 시간 동안 25℃ 및 상대 습도 60% 에서 조건 설정한 이후, 헤이즈 미터 (Nippon Denshoku Kogyo 에 의한 NDH 2000) 를 가지고, 투명 폴리머 필름의 헤이즈를 측정한다. 바람직하게, 본 발명의 투명 폴리머 필름의 헤이즈는 최대 3%이고, 더 바람직하게 0.0% ∼ 2.0% 이며, 보다 더 바람직하게 0.1% ∼ 1.0% 이고, 가장 바람직하게 0.1% ∼ 0.5%이다. 최대 3%의 헤이즈를 가지는 필름은 시각 관측시 선명한 백화 외관이 없는 광학 필름으로서 바람직하다.
[Tg]
20mg 의 샘플 필름을 DSC 팬에 넣고, 이것을 질소 대기에서 10℃/min 로 30℃ 에서 250℃ 까지 가열한 후, 30℃ 까지 -20℃/min 로 냉각한다. 다음, 이것을 30℃ 에서 250℃ 까지 재가열하고, 기저선이 저온측에서 벗어나기 시작하는 온도를 필름의 Tg라 칭한다.
[폴리머]
본 발명의 투명 폴리머 필름의 구성 요소인 폴리머는 셀룰로오스 에스테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 시클로-올레핀 폴리머, 비닐 폴리머, 폴리아미드 및 폴리이미드를 포함한다. 바람직하게, 폴리머는 적합한 투습도를 얻기 위해서 백본 사슬 또는 그 측 분기에 히드록실기, 아미도기, 이미도기 또는 에스테르기와 같은 친수성 구조를 가진다. 폴리머로서, 셀룰로오스 에스테르가 바람직하다.
폴리머는 분말 또는 과립 모양일 수 있거나, 또는 펠릿화될 수 있다.
바람직하게, 폴리머의 함수율은 최대 1.0 질량% 이고, 더 바람직하게 최대 0.7 질량% 이며, 가장 바람직하게 최대 0.5 질량% 이다. 경우에 따라서, 함수율은 바람직하게 최대 0.2 질량% 일 수 있다. 폴리머의 함수율이 바람직한 범위 밖인 경우이면, 폴리머를 사용하기 전에 가열하여 건조하는 것이 바람직하다.
하나 이상의 이러한 폴리머는 본 명세서에서 단독으로 또는 혼용하여 사용될 수 있다.
셀룰로오스 에스테르는 셀룰로오스 에스테르 화합물, 및 원료인 셀룰로오스에 관능기를 생물학적 또는 화학적으로 도입하여 획득된 에스테르-치환 셀룰로오스 골격을 가지는 화합물을 포함한다. 이 중에서, 셀룰로오스 아실레이트가 특히 바람직하다.
셀룰로오스 아실레이트는 본 발명의 투명 폴리머 필름의 주성분 폴리머로서 바람직하게 사용된다. 본 명세서에서 칭해지는 "주성분 폴리머" 는 필름이 단독 폴리머로 형성되는 경우 폴리머 그 자체를 나타내고, 필름이 상이한 폴리머로 형성되는 경우 필름을 구성하는 모든 필름 중에서 가장 높은 질량 분율을 가지는 폴리머를 나타내는 것을 의미한다.
셀룰로오스 에스테르는 산을 가지는 셀룰로오스의 에스테르이다. 에스테르를 구성하는 산은 바람직하게 유기산이고, 더 바람직하게 카르복실산이며, 보다 더 바람직하게 탄소 원자 2 ∼ 22 개를 가지는 지방산이며, 가장 바람직하게 탄소 원자 2 ∼ 4개를 가지는 저지방산이다.
셀룰로오스 아실레이트는 카르복실산을 가진 셀룰로오스의 에스테르이다. 셀룰로오스 아실레이트에서, 셀룰로오스를 구성하는 글루코오스 단위의 2-, 3- 및 6-위치에 존재하는 히드록실기의 수소 원자들 중 모두 또는 일부는 아실기로 치환된다. 아실기의 예는 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 이소부티릴, 피발로일, 헵타노일, 헥사노일, 옥타노일, 데카노일, 도데카노일, 트리데카노일, 테트라데카노일, 헥사데카노일, 옥타데카노일, 시클로헥산카르보닐, 올레오일, 벤조일, 나프틸카르보닐 및 신나모일이다. 아실기는 바람직하게 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 도데카노일, 옥타데카노일, 피발로일, 올레오일, 벤조일, 나프틸카르보닐, 신나모일이고, 가장 바람직하게 아세틸, 프로피오닐, 부티릴이다.
셀룰로오스 에스테르는 상이한 산을 가지는 셀룰로오스의 에스테르일 수 있다. 셀룰로오스 아실레이트는 상이한 아실기로 치환될 수 있다.
바람직하게, 셀룰로오스 아실레이트의 아실기 치환도는 2.50 ∼ 3.00 이고, 더 바람직하게 2.70 ∼ 2.99 이며, 보다 더 바람직하게 2.80 ∼ 2.98 이고, 가장 바람직하게 2.90 ∼ 2.98 이다.
본 발명의 투명 폴리머 필름에 있어서, 아세트산과 함께 에스테르를 가지는 셀룰로오스 아실레이트의 일 유형인 셀룰로오스 아세테이트가 특히 바람직하다. 용매에서의 그 용해도 관점에서, 2.70 ∼ 2.87 의 아세틸기의 치환도를 가지는 셀룰로오스 아세테이트가 바람직하고, 2.80 ∼ 2.86 의 셀룰로오스 아세테이트가 가장 바람직하다.
셀룰로오스 아실레이트를 제조하는 방법과 관련하여, 그 기본 원리는 Nobuhiko Migita 등에 의한 Wood Chemistry, 180 - 190 페이지 (Kyoritsu 출판, 1968) 에 기재된다. 셀룰로오스 아실레이트를 제조하기 위한 전형적인 일 방법은 카르복실산 무수물-카르복실산-황산 촉매를 사용하는 액상 아실화 방법이다. 구체적으로, 면 린터 또는 목재 펄프 등의 셀룰로오스에 대한 원료는 아세트산 등의 카르복실산의 적절량으로 전처리된 후, 에스테르화를 위해 미리 냉각된 아실화 혼합물에 넣어 완성된 셀룰로오스 아실레이트를 제조한다 (여기서 2-, 3- 및 6-위치에서의 아실기의 전체 치환도는 거의 3.00 이다). 아실화 혼합물은 일반적으로 용매 역할을 하는 카르복실산, 에스테르화제 역할을 하는 카르복실산 무수물, 및 촉매 역할을 하는 황산을 포함한다. 일반적으로, 공정에서 사용되는 카르복실산 무수물의 양은 화학량론적으로 무수물과 반응하는 셀룰로오스에 존재하는 그리고 시스템에 존재하는 수분의 전체 양을 초과한다.
다음, 아실화 이후, 시스템에 여전히 잔존하는 과잉 카르복실산 무수물이 가수분해되며, 이를 위해, 수분 또는 수분-함유 아세트산을 시스템에 첨가한다. 다음, 에스테르화 촉매를 부분 중화하기 위해서, 중화제 (예를 들어, 칼슘, 마그네슘, 철, 알루미늄 또는 아연의 산화물, 카보네이트, 아세테이트, 히드록시드) 를 포함하는 수용액을 여기에 첨가할 수 있다. 다음, 결과적으로 완성된 셀룰로오스 아실레이트를 비누화하고, 소량의 아실화 촉매 (일반적으로, 시스템에 잔존하는 황산) 의 존재하에서 이를 20 ∼ 90℃ 에서 유지함으로써 숙성시켜, 이로써 원하는 아실기의 치환도를 가지고 원하는 중합도를 가지는 셀룰로오스 아실레이트로 그것을 변환시킨다. 원하는 셀룰로오스 아실레이트가 획득되는 때, 시스템에 여전히 잔존하는 촉매를 상술한 중화제로 완전히 중화시키거나; 또는 내부의 촉매를 중화시키지 않고, 셀룰로오스 아실레이트 용액을 물 또는 묽은 아세트산에 넣어 (또는 물 또는 묽은 아세트산을 셀룰로오스 아실레이트 용액에 넣어) 셀룰로오스 아실레이트를 분리하고, 이후 이를 세정하고 안정화시켜 목적하는 생성물인 셀룰로오스 아실레이트를 획득한다.
셀룰로오스 아실레이트의 중합도는 그 점도-평균 중합도로서 바람직하게 150 ∼ 500 이고, 더 바람직하게 200 ∼ 400 이며, 보다 더 바람직하게 220 ∼ 350 이다. 점도-평균 중합도는 Uda 등에 의한 한계 점도법에 따라서 측정될 수 있다 (Kazuo Uda, Hideo Saito; Journal of the Fiber Society of Japan, 제 18 판, 제 1 권, 105 - 120 페이지, 1962). 점도-평균 중합도를 측정하기 위한 방법은 JP-A-9-95538 에도 또한 기재되어 있다.
저분자 성분의 양이 작은 셀룰로오스 아실레이트는 높은 평균 분자량 (높은 중합도) 을 가질 수 있으나, 그 점도는 기본 셀룰로오스 아실레이트의 점도보다 낮을 수 있다. 저분자 성분의 양이 작은 이러한 셀룰로오스 아실레이트는 기본 방법으로 제조된 셀룰로오스 아실레이트로부터 저분자 성분을 제거하여 획득할 수 있다. 저분자 성분의 제거는 셀룰로오스 아실레이트를 적합한 유기 용매로 세정하여 얻을 수 있다. 저분자 성분의 양이 작은 셀룰로오스 아실레이트는 저분자 성분을 합성하여 획득할 수 있다. 저분자 성분의 양이 작은 셀룰로오스 아실레이트가 합성되는 경우, 아실화에서의 황산 촉매의 양이 셀룰로오스 100 질량부에 대해서 0.5 ∼ 25 질량부로 조절되는 것이 바람직하다. 황산 촉매의 양이 상기 범위로 조절되는 경우, 바람직한 분자량 분포 (일정한 분자량 분포) 를 가지는 셀룰로오스 아실레이트가 제조될 수 있다.
셀룰로오스 에스테르에 대한 원료인 면 및 그 제조 방법이 발명 협회 공개기보 (제 2001-1745 호, 2001년 3월 15일 발행, 발명 협회), 7 - 12 페이지에 또한 기재되어 있다.
[투명 폴리머 필름의 제조]
본 발명의 투명 폴리머 필름은 용액 주조 필름 형성의 방법에 따라서, 폴리머 및 각종 첨가제를 함유하는 폴리머 용액으로부터 제조될 수 있다. 본 발명의 폴리머의 녹는점 또는 폴리머와 각종 첨가제의 혼합물의 녹는점이 그 분해 온도보다 낮고, 그 연신 온도보다 높은 경우이면, 폴리머 필름은 또한 멜트 필름 형성 방법에 따라서 제조될 수도 있다. 본 발명의 투명 폴리머 필름은 이러한 멜트 필름 형성 방법에 따라서 제조될 수 있으며, 멜트 필름 형성의 방법은 JP-A-2000-352620 에 기재되어 있다.
[폴리머 용액]
(용매)
본 발명의 투명 폴리머 필름은, 예를 들어, 폴리머를 함유하고 옵션으로 각종 첨가제를 함유하는 폴리머 용액이 필름으로 주조되는 용액 주조 필름 형성의 방법에 따라서 제조될 수 있다.
본 발명의 투명 폴리머 필름의 제조시 사용되는 폴리머 용액 (바람직하게, 셀룰로오스 에스테르 용액) 의 주요 용매는 폴리머에 대해 우수한 용매인 유기 용매인 것이 바람직하다. 상기 타입의 유기 용매는 건조시 부하를 줄이고자 하는 관점에서 80℃ 이하의 끓는점을 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 유기 용매는 10 ∼ 80℃ 의 끓는점을 가지고, 보다 더 바람직하게 20 ∼ 60℃ 의 끓는점을 가진다. 경우에 따라서, 30 ∼ 45℃ 의 끓는점을 가지는 유기 용매가 주요 용매로 또한 바람직하게 사용될 수도 있다.
주요 용매는 분기 구조 또는 환상 구조를 가질 수 있는 할로게노히드로카본, 에스테르, 케톤, 에테르, 알코올 및 히드로카본을 포함한다. 주요 용매는 임의의 에스테르, 케톤, 에테르 및 알코올 (즉, -O-, -CO-, -COO-, -OH) 중에서 2 이상의 관능기를 가질 수 있다. 또한, 이들 에스테르, 케톤, 에테르 및 알코올의 히드로카본 부분에서 수소 원자는 할로겐 원자 (특히, 불소 원자) 로 치환될 수 있다. 본 발명의 투명 폴리머 필름의 제조시 사용되는 폴리머 용액 (바람직하게는, 셀룰로오스 에스테르 용액) 의 주요 용매와 관련하여, 용액의 용매가 단일 용매인 경우이면, 그것이 주요 용매이나, 용매가 상이한 용매들의 혼합 용매인 경우이면, 모든 구성 용매 중에서 질량 분율이 가장 높은 용매가 주요 용매이다.
할로게노히드로카본은 바람직하게 디클로로메탄 및 클로로포름을 포함하는 클로로히드로카본이고 디클로로메탄이 보다 바람직하다.
에스테르는, 예를 들어, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트를 포함한다.
케톤은, 예를 들어, 아세톤, 메틸 에틸 케톤을 포함한다.
에테르는, 예를 들어, 디에틸 에테르, 메틸 tert-부틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 디메톡시메탄, 1,3-디옥솔란, 4-메틸디옥솔란, 테트라히드로푸란, 메틸테트라히드로푸란, 1,4-디옥산을 포함한다.
알코올은, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올을 포함한다.
히드로카본은, 예를 들어, n-펜탄, 시클로헥산, n-헥산, 벤젠, 톨루엔을 포함한다.
주요 용매와 혼용될 수 있는 유기 용매는 분기 구조 또는 환상 구조를 가질 수 있는 할로게노히드로카본, 에스테르, 케톤, 에테르, 알코올 및 히드로카본을 포함한다. 유기 용매는 임의의 에스테르, 케톤, 에테르 및 알코올 (즉, -O-, -CO-, -COO-, -OH) 중에서 2 이상의 관능기를 가질 수 있다. 또한, 이들 에스테르, 케톤, 에테르 및 알코올의 히드로카본 부분에서 수소 원자가 할로겐 원자 (특히, 불소 원자) 로 치환될 수 있다.
할로게노히드로카본은 바람직하게 디클로로메탄 및 클로로포름을 포함하는 클로로히드로카본이고 디클로로메탄이 보다 바람직하다.
에스테르는, 예를 들어, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 펜틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 펜틸 아세테이트를 포함한다.
케톤은, 예를 들어, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 디이소부틸 케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논을 포함한다.
에테르는, 예를 들어, 디에틸 에테르, 메틸 tert-부틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 4-메틸디옥솔란, 테트라히드로푸란, 메틸테트라히드로푸란, 아니솔, 페네톨을 포함한다.
알코올은, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, tert-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-2-부탄올, 시클로헥산올, 2-플루오로에탄올, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 2,2,3,3-테트라플루오로-1-프로판올을 포함한다.
히드로카본은, 예를 들어, n-펜탄, 시클로헥산, n-헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 포함한다.
2 이상의 상이한 종류의 관능기를 가지는 유기 용매는, 예를 들어, 2-에톡시에틸 아세테이트, 2-메톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 메틸 아세트아세테이트를 포함한다.
본 발명의 투명 폴리머 필름을 구성하는 폴리머가 셀룰로오스 아실레이트를 포함하는 경우에 있어서, 그것에 대한 전체 용매가 밴드로부터의 필름 박리를 위한 부하를 줄이는 관점에서 알코올의 5 ∼ 30 질량% 를 함유하는 것이 바람직하고, 7 ∼ 25 질량% 인 것이 더 바람직하며, 10 ∼ 20 질량% 인 것이 보다 더 바람직하다.
또한, Rth 저감의 관점으로부터, 본 발명의 투명 폴리머 필름의 제조시 사용되는 폴리머 용액은 그렇게 바람직하게 설계되어, 끓는점이 95℃ 이상이어서 초기 건조 단계에서 할로게노히드로카본과 함께 그렇게 많이 증발되지 않으나 점차 농축되는, 내부의 유기 용매의 함량, 즉 셀룰로오스 에스테르에 대한 이러한 열악한 용매의 함량은 1 ∼ 15 질량% 이고, 더 바람직하게 1.5 ∼ 13 질량% 이며, 보다 더 바람직하게 2 ∼ 10 질량% 이다.
본 발명의 투명 폴리머 필름의 제조시 사용되는 폴리머 용액에서 용매로서 사용하기 위한 유기 용매의 바람직한 혼용예는 아래에 언급되나, 본 발명을 이에 한정해서는 안된다. 비율에 대한 수치 데이터는 질량부이다.
(1) 디클로로메탄/메탄올/에탄올/부탄올 = 80/10/5/5
(2) 디클로로메탄/메탄올/에탄올/부탄올 = 80/5/5/10
(3) 디클로로메탄/이소부틸 알코올 = 90/10
(4) 디클로로메탄/아세톤/메탄올/프로판올 = 80/5/5/10
(5) 디클로로메탄/메탄올/부탄올/시클로헥산 = 80/8/10/2
(6) 디클로로메탄/메틸 에틸 케톤/메탄올/부탄올 = 80/10/5/5
(7) 디클로로메탄/부탄올 = 90/10
(8) 디클로로메탄/아세톤/메틸 에틸 케톤/에탄올/부탄올 = 68/10/10/7/5
(9) 디클로로메탄/시클로펜타논/메탄올/펜탄올 = 80/2/15/3
(10) 디클로로메탄/메틸 아세테이트/에탄올/부탄올 = 70/12/15/3
(11) 디클로로메탄/메틸 에틸 케톤/메탄올/부탄올 = 80/5/5/10
(12) 디클로로메탄/메틸 에틸 케톤/아세톤/메탄올/펜탄올 = 50/20/15/5/10
(13) 디클로로메탄/1,3-디옥솔란/메탄올/부탄올 = 70/15/5/10
(14) 디클로로메탄/디옥산/아세톤/메탄올/부탄올 = 75/5/10/5/5
(15) 디클로로메탄/아세톤/시클로펜타논/에탄올/이소-부틸 알코올/시클로헥사논 = 60/18/3/10/7/2
(16) 디클로로메탄/메틸 에틸 케톤/아세톤/이소부틸 알코올 = 70/10/10/10
(17) 디클로로메탄/아세톤/에틸 아세테이트/부탄올/헥산 = 69/10/10/10/1
(18) 디클로로메탄/메틸 아세테이트/메탄올/이소부틸 알코올 = 65/15/10/10
(19) 디클로로메탄/시클로펜타논/에탄올/부탄올 = 85/7/3/5
(20) 디클로로메탄/메탄올/부탄올 = 83/15/2
(21) 디클로로메탄 = 100
(22) 아세톤/에탄올/부탄올 = 80/15/5
(23) 메틸 아세테이트/아세톤/메탄올/부탄올 = 75/10/10/5
(24) 1,3-디옥솔란 = 100
(25) 디클로로메탄/메탄올 = 85/15
(26) 디클로로메탄/메탄올 = 92/8
(27) 디클로로메탄/메탄올 = 90/10
(28) 디클로로메탄/메탄올 = 87/13
(29) 디클로로메탄/에탄올 = 90/10
비할로겐 유기 용매가 주용매인 경우의 상세한 설명은 발명 협회 공개기보 (제 2001-1745호, 2001년 3월 15일 발행, 발명 협회) 에 제공되며, 이는 본 명세서에서 편리하게 인용될 수 있다.
(용액 농도)
본 명세서에서 조제되는 폴리머 용액에서의 폴리머 농도는 바람직하게 5 ∼ 40 질량% 이고, 보다 바람직하게 10 ∼ 30 질량% 이고, 가장 바람직하게 15 ∼ 30 질량% 이다.
폴리머 농도는 그렇게 조절되어, 폴리머가 용매에 용해되는 단계에서 소정의 농도일 수 있다. 이와 달리, 저농도의 용액 (예를 들어, 4 ∼ 14 질량%) 을 미리 조제한 다음, 용액으로부터 용매를 증발시킴으로써 용액을 농축시킬 수 있다. 한편, 고농도의 용액을 미리 조제하고, 그것을 희석시킬 수 있다. 용액 내의 폴리머 농도는 용액에 첨가제를 첨가함으로써 감소될 수도 있다.
(첨가제)
본 발명의 투명 폴리머 필름의 제조시 사용되는 폴리머 용액은 그 제조 단계에서 필름의 용도에 따라 각종 액체 또는 고체 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제의 예는 가소제 (그 바람직한 양은 폴리머의 0.01 ∼ 10 질량% 이고, 동일한 것이 이후 적용될 것이다), UV 흡수제 (0.001 ∼ 1 질량%), 5 ∼ 3000 nm의 평균 입자 크기를 가지는 분말 입자 (0.001 ∼ 1 질량%), 함불소 계면활성제 (0.001 ∼ 1 질량%), 이형제 (0.0001 ∼ 1 질량%), 산화방지제 (0.0001 ∼ 1 질량%), 광학 이방성 조절제 (0.01 ∼ 10 질량%), IR 흡수제 (0.001 ∼ 1 질량%) 이다.
가소제 및 광학 이방성 조절제는 최대 3000의 분자량을 가지는 유기 화합물이고, 바람직하게 친수성 부분과 소수성 부분의 양자를 가진다. 이들 화합물은 폴리머 사슬 사이에 정렬되어, 폴리머 필름의 리타데이션을 바꾼다. 본 발명에서 특히 바람직하게 사용되는 셀룰로오스 아실레이트와 혼용된, 이들 화합물은 폴리머 필름의 소수성을 향상시킬 수 있고, 그 리타데이션의 습기-의존성 변화를 감소시킬 수 있다. 상술한 UV 흡수제 또는 IR 흡수제와 혼용되는 경우, 폴리머 필름의 리타데이션의 파장 의존성을 효과적으로 제어할 수 있다. 본 발명의 투명 폴리머 필름에서 사용되는 첨가제는, 필름의 건조 단계에서 실질적으로 증발되지 않는 것이 바람직하다.
필름의 습기-의존성 리타데이션 변화를 감소시키는 관점으로부터, 폴리머 필름에 첨가되는 이들 첨가제의 양은 바람직하게 더 크지만, 그 양이 증가함에 따라 필름의 유리 전이 온도 (Tg) 가 낮아질 수 있고 필름 형성의 과정 중 첨가제가 증발하여 제거될 수 있다는 점에서 약간의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 바람직한 셀룰로오스 아세테이트가 폴리머로서 사용되는 경우, 최대 3000 의 분자량을 가지는 첨가제의 양이 폴리머에 대해 바람직하게 0.01 ∼ 30 질량% 이고, 보다 바람직하게 2 ∼ 30 질량% 이고, 보다 더 바람직하게 5 ∼ 20 질량% 이다.
셀룰로오스 아실레이트가 본 발명의 투명 폴리머 필름을 구성하는 폴리머로서 사용되는 경우에 있어서 바람직한 가소제는 JP-A-2001-151901 에 기재되어 있다. IR 흡수제는 JP-A-2001-194522 에 기재되어 있다. 첨가제의 첨가를 위한 시간은 첨가제 종류에 따라 결정될 수 있다. 상술한 첨가제는 발명 협회 공개기보 (제 2001-1745호, 2001년 3월 15일 발행, 발명 협회), 16-22 페이지에도 기재되어 있다.
(폴리머 용액의 조제)
폴리머 용액은, 예를 들어, JP-A-58-127737, JP-A-61-106628, JP-A-2-276830, JP-A-4-259511, JP-A-5-163301, JP-A-9-95544, JP-A-10-45950, JP-A-10-95854, JP-A-11-71463, JP-A-11-302388, JP-A-11-322946, JP-A-11-322947, JP-A-11-323017, JP-A-2000-53784, JP-A-2000-273184, JP-A-2000-273239 에 기재된 방법에 따라 조제될 수 있다. 구체적으로, 폴리머 및 용매를 혼합 및 교반하여 폴리머를 팽창시키고, 경우에 따라서, 폴리머를 용해시키기 위해서 냉각 또는 가열하며, 이후 여과하여 폴리머 용액을 획득한다.
[주조, 건조]
본 발명의 투명 폴리머 필름은 용액 주조 필름 형성의 종래 방법에 따라, 용액 주조 필름 형성을 위한 종래 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 용해기 (탱크) 에서 조제되는 도프 (폴리머 용액) 는 여과된 다음, 도프가 최종 도프로 되기 위해 탈가스되는 저장 탱크에 일단 저장된다. 도프는 30℃ 에서 유지되며, 예를 들어, 제어된 회전 (revolution) 에 기초하여, 도프의 소정량이 정확하게 공급될 수 있도록 하는 계측 압력 기어 펌프를 통해서, 탱크의 도프 배출구로부터 압력 다이로 공급된 다음, 계속해서 운행하는 주조 유닛의 금속 지지체 상에 압력 다이의 슬릿을 통해서 도프가 균일하게 주조된다 (주조 단계). 다음, 금속 지지체가 드럼 주위를 이동한 이후 거의 도달하는 박리점에서, 반건조 도프 필름 (이것을 웹이라 칭할 수 있음) 이 금속 지지체로부터 박리된 다음, 내부의 롤로 운반되면서 웹이 건조되는 건조 존으로 반송된다. 이 발명에서, 금속 지지체는 바람직하게 금속 드럼이다.
이와 같이 건조된 필름의 잔여 용매함량은 바람직하게 0 ∼ 2 질량%이고, 더 바람직하게 0 ∼ 1 질량%이다. 건조 이후, 필름이 직접 가열 존으로 반송될 수 있거나; 일단 권취된 후, 오프-라인 프로세스에서 연신될 수 있다. 바람직하게, 연신 이전의 투명 폴리머 필름의 폭은 0.5 ∼ 5 m 이고, 더 바람직하게 0.7 ∼ 3 m 이다. 필름이 일단 권취된 경우이면, 권취된 필름의 길이는 바람직하게 300 ∼ 30000 m 이고, 더 바람직하게 500 ∼ 10000 m 이며, 보다 더 바람직하게 1000 ∼ 7000 m이다.
[가열 처리]
이 발명에서, 형성된 투명 폴리머 필름은 목적하는 Re 및 Rth 를 얻기 위해서 운반되면서 가열-처리된다. 정의된 Re 및 Rth 를 가지고, 리타데이션 및 지상축 방향에서의 변동이 작은 투명 폴리머 필름을 획득하기 위해서는, 가열 처리 단계에서 온도 및 연신비 (draw ratio) 를 제어하는 것이 매우 중요하다. 필름이 적절히 제어된 조건 하에서 가열 처리되는 경우, 폴리머 집합체 및 내부의 배열 상태가 적절히 제어될 수 있으므로 필름은 목적하는 광학 특성을 가질 수 있다. 바람직하게, 필름의 복굴절성은 가열 처리 단계 이전 및 이후에 반전된다.
(온도)
본 발명의 제조 방법에서, 투명 폴리머 필름은 필름의 가열 처리 단계시 (Tg + 60)℃ 이상에서 유지된다. 더 바람직하게, 가열 처리 온도는 (Tg + 65) ∼ (Tg + 150)℃ 이고, 보다 더 바람직하게 (Tg + 70) ∼ (Tg + 100)℃ 이다. 주 성분인, 폴리머 필름의 폴리머가 셀룰로오스 아실레이트인 경우, 온도는 200℃ 이상이고, 바람직하게 210 ∼ 270℃ 이며, 보다 바람직하게 220 ∼ 250℃ 이다. 이와 같이 제어된 온도에서 가열 처리되었기 때문에, 본 발명의 투명 폴리머 필름은 종래 필름이 거의 가질 수 없는 큰 Re 및 음의 Rth 를 가질 수 있다.
[연신]
필름의 Re 및 Rth 를 제어하기 위해서, 가열 처리 존에서 처리되는 투명 폴리머 필름이 연신될 수 있다.
(연신 방법)
필름의 양단을 척으로 홀딩하고 기계 방향과 수직한 방향으로 필름을 팽창시킴으로써 연신할 수 있으나 (측방향 연신); 필름이 기계 방향으로 연신되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반출구 측의 주변 속도가 높게 유지되는 적어도 2개의 닙 롤 사이에 가열 존을 구비한 장치에서, 필름이 길이로 연신 (존-연신) 되는 것이 바람직하다. 본 발명에서의 연신은 텐더 폭을 기계 방향으로 감소시키면서 필름을 교차 방향으로 확장하기 위한 동시 이축 연신일 수 있다. 연신을 위한 연신비는 필름의 필요한 리타데이션에 따라 적절히 정의될 수 있고, 바람직하게 3 ∼ 500% 이고, 더 바람직하게 5 ∼ 100% 이며, 보다 더 바람직하게 10 ∼ 80 % 이고, 더욱 더 바람직하게 20 ∼ 60 % 이다. 연신은 일 단계에서 또는 다 단계에서 달성될 수 있다. "연신비 (%)"라 불리는 것은 하기 식에 의해 획득된다:
연신비 (%) = 100 × {(연신 이후 길이) - (연신 이전 길이)}/(연신 이전 길이).
Rth 에 대한 Re 의 비를 자유롭게 제어하기 위해서, 닙 롤 거리를 필름 폭으로 나누어 얻은 값 (애스펙트비) 을 기계 방향 연신에서 제어할 수 있다. 애스펙트비는 필름의 필요한 리타데이션에 따라 적절히 정의될 수 있고, 바람직하게 1 ∼ 50 이고, 보다 바람직하게 1.5 ∼ 20 이며, 보다 더 바람직하게 2 ∼ 10 이다.
일반적으로, 애스펙트비가 8 이상인 경우, 필름의 Rth/Re 비는 더 이상 낮아질 수 없고, Rth/Re = 0.5 정도의 레벨로 포화된다. 본 발명에서 Rth/Re 비를 더욱 더 낮추기 위해서, 투명 폴리머 필름은 필름이 적어도 4500 MPa/mm2 의 인장 탄성률을 가지는 방향으로 연신된다.
연신 속도는 바람직하게 10 ∼ 10000 %/min 이고, 보다 바람직하게 20 ∼ 1000 %/min 이며, 보다 더 바람직하게 30 ∼ 800 %/min 이다.
바람직하게, 본 발명의 투명 폴리머 필름은 단일층 구조를 가지고 본 발명의 목적하는 특성을 만족한다. 본 발명의 단일층 투명 폴리머 필름은 광학 이방성 파트, 방현성 파트, 가스-배리어 파트, 내습성 파트와 같은 내부에 형성된 각종 기능 파트를 가질 수 있다. 본 명세서에서 칭해지는 "단일층 구조" 는 필름이 함께 적층된 복수장의 폴리머 필름으로 형성되지 않고 한장의 폴리머 필름이라는 것을 의미한다. 따라서, 단일층 필름은 연속 주조 시스템 또는 공-주조 시스템에서 상이한 폴리머 용액으로부터 한장의 폴리머 필름과 같은 것을 제조하는 실시형태를 포함한다. 이 실시형태에서, 사용되는 첨가제의 종류, 그 혼합비는 물론, 폴리머의 분자량 분포 및 그 종류는 적절히 조절되거나 가변될 수 있고, 두께 방향에서 분포를 가지는 폴리머 필름이 획득될 수 있다. 필름이 단층 구조를 가지는지의 여부에 관한 문제는 전자 현미경으로 필름의 단면을 관찰함으로써 판단될 수 있다.
[표면 처리]
본 발명의 투명 폴리머 필름은 임의의 원하는 방법으로 표면 처리될 수 있고, 그것에 의해 각종 기능층 (예를 들어, 언더코트층, 배면층 (back layer), 광학 이방성층) 에 대한 그 접착성이 개선된다. 표면 처리는 글로우 방전 처리, UV 조사 처리, 코로나 처리, 화염 처리, 비누화 처리 (산 비누화 처리, 알칼리 비누화 처리) 를 포함한다. 특히, 글로우 방전 처리 및 알칼리 비누화 처리가 바람직하다. 본 명세서에서 칭해지는 "글로우 방전 처리" 는 플라즈마-여기 기체의 존재시 필름 표면을 처리하는 플라즈마 처리이다. 표면 처리의 세부내용은 발명 협회 공개기보 (제 2001-1745 호, 2001년 3월 15일 발행, 발명 협회) 에 기재되어 있고 본 명세서에서 편리하게 참조될 수 있다.
본 발명의 투명 폴리머 필름의 필름 표면과 그 위에 형성된 기능층 사이의 접착성을 향상시키기 위해서, 언더코트층 (접착층) 이 상기의 표면 처리 대신에 또는 그에 부가하여 필름 상에 형성될 수 있다. 언더 코트층은 발명 협회 공개기보 (제 2001-1745 호, 2001년 3월 15일 발행, 발명 협회), 32 페이지에 기재되어 있고, 본 명세서에서 편리하게 참조될 수 있다. 본 발명의 투명 폴리머 필름 상에 형성될 수 있는 기능층은 발명 협회 공개기보 (제 2001-1745 호, 2001년 3월 15일 발행, 발명 협회), 32 - 45 페이지에 기재되어 있고, 본 명세서에서 편리하게 참조될 수 있다.
<<위상차 필름>>
본 발명의 투명 폴리머 필름이 위상차 필름으로 사용될 수 있다. "위상차 필름" 은 액정 표시 디바이스 등의 표시 디바이스에서 일반적으로 사용되고 광학 이방성을 가지는 광학 재료를 의미하고, 그 의미는 리타더, 광학 보상 필름, 광학 보상 시트의 의미와 동일할 수 있다. 액정 표시 디바이스에 있어서, 위상차 필름은 표시 패널의 콘트라스트를 증가시키고 시야각 특성 및 그 착색을 개선하기 위한 목적으로 사용된다.
본 발명의 투명 폴리머 필름을 사용하는 것은, Re 및 Rth 가 임의의 원하는 방법으로 제어될 수 있는 위상차 필름을 제조하는 것을 용이하게 한다. 예를 들어, 시야각에 의존하여 리타데이션이 변하지 않는 λ/4 필름으로서, Rth/Re < 0.5 및 120 ≤ Re ≤ 170 nm 를 만족하는 필름이 보다 바람직하게 제조될 수 있으며; 그리고 Rth/Re < 0.3 및 125 ≤ Re ≤ 160 nm 를 만족하는 필름이 보다 바람직하게 제조될 수 있다.
본 발명의 투명 폴리머 필름은 그 자체로 직접 위상차 필름으로 사용될 수 있다. 본 발명의 투명 폴리머 필름의 복수장이 적층되거나, 또는 본 발명의 투명 폴리머 필름이 본 발명의 범위에 있지 않는 다른 필름과 적층될 수 있으며, 이로써 적절히 제어된 Re 및 Rth 를 가지는 형성된 적층 필름이 또한 위상차 필름으로서 사용될 수도 있다. 필름을 적층하기 위해서, 페이스트 또는 접착제가 사용될 수 있다.
경우에 따라서, 본 발명의 투명 폴리머 필름이 위상차 필름의 지지체로 사용될 수도 있다. 액정의 광학 이방성층이 지지체 상에 제공되어 위상차 필름을 제공할 수 있다. 본 발명의 위상차 필름에 적용가능한 광학 이방성층은, 예를 들어, 액정성 화합물 또는 복굴절성을 가지는 폴리머 필름을 함유하는 조성물로 형성될 수 있다.
액정성 화합물은 바람직하게 디스코틱 액정성 화합물 또는 봉상 액정성 화합물이다.
[디스코틱 액정성 화합물]
본 발명에서 사용가능한 디스코틱 액정성 화합물의 예는 각종 공개문헌 (예를 들어, C. Destrade 등, Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 71, 111 페이지 (1981); Chemical Society of Japan 에 의한 Quarterly Outline of Chemistry, No. 22, Chemistry of Liquid Crystal, Chap. 5, Chap. 10, Sec. 2 (1994); B. Kohne 등, Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., 1794 페이지 (1985); J. Zhang 등, J. Am. Chem. Soc., Vol. 116, 2655 페이지 (1994)) 에 기재되어 있다.
바람직하게, 디스코틱 액정성 분자는 광학 이방성층에 배향된 채로 고정되고; 가장 바람직하게, 중합을 통해서 고정된다. 디스코틱 액정성 분자의 중합은 JP-A-8-27284 에 기재되어 있다. 중합을 통해 디스코틱 액정성 분자를 고정하기 위해서는, 중합성기의 치환기가 디스코틱 액정성 분자의 디스크 코어에 결합되는 것이 필요하다. 하지만, 중합성기가 디스크 코어에 직접 결합되는 경우, 중합동안 분자는 그 정렬 상태를 거의 유지할 수 없다. 따라서, 디스크 코어 및 중합성기 사이에 연결기가 도입된다. 중합성기를 가지는 디스코틱 액정성 분자는 JP-A-2001-4387 에 기재되어 있다.
[봉상 액정성 화합물]
본 발명에 사용가능한 봉상 액정성 화합물의 예는 아조메틴류, 아족시 화합물류, 시아노비페닐류, 시아노페닐 에스테르류, 벤조에이트류, 페닐 시클로헥산카르복실레이트류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노-치환 페닐피리미딘류, 알콕시-치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 톨란류 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴류이다. 하지만, 이러한 저분자 봉상 액정성 화합물에 한정되지 않으며, 고분자 봉상 액정 화합물이 또한 여기서 사용가능하다.
광학 이방성층에 있어서, 봉상 액정성 분자는 바람직하게 그 내부에서 배향된 채로 고정되고; 가장 바람직하게 중합을 통해서 고정된다. 본 발명에 사용가능한 중합성 봉상 액정성 화합물의 예는, 예를 들어, Macromol. Chem., Vol. 190, 2255 페이지 (1989); Advanced materials, Vol. 5, 107 페이지 (1993); 미국 특허 4,683,327, 미국 특허 5,622,648, 미국 특허 5,770,107; WO95/22586, WO95/24455, WO97/00600, WO98/23580, WO98/52905, JP-A-1-272551, JP-A-6-16616, JP-A-7-110469, JP-A-11-80081 및 JP-A-2001-328973 에 기재되어 있다.
(폴리머 필름의 광학 이방성층)
광학 이방성층은 폴리머 필름으로 형성될 수 있다. 폴리머 필름은 광학 이방성을 발현할 수 있는 폴리머로 형성될 수 있다. 광학 이방성을 발현할 수 있는 폴리머의 예는 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보르넨 폴리머), 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리비닐 알코올, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 및 셀룰로오스 에스테르 (예를 들어, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트) 이다. 폴리머는 코폴리머이거나 이들 폴리머의 폴리머 혼합물일 수 있다.
<<편광판>>
본 발명의 투명 폴리머 필름 또는 위상차 필름은 편광판 (본 발명의 편광판) 의 보호 필름으로 사용될 수 있다. 본 발명의 편광판은 1개의 편광 필름 및 상기 필름의 양 표면을 보호하는 2개의 편광판-보호필름 (투명 폴리머 필름) 을 포함하고, 본 발명의 투명 폴리머 필름 또는 위상차 필름은 적어도 하나의 편광판-보호필름으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 투명 폴리머 필름이 편광판-보호필름으로 사용되는 경우, 본 발명의 투명 폴리머 필름은 친수성을 위해 상술된 표면 처리 (또한, JP-A-6-94915, JP-A-6-118232 에 기재됨) 를 받을 수 있다. 예를 들어, 필름은 바람직하게 글로우 방전 처리, 코로나 방전 처리 또는 알칼리 비누화 처리될 수 있다. 특히, 본 발명의 투명 폴리머 필름을 구성하는 폴리머가 셀룰로오스 아실레이트인 경우, 표면 처리는 알칼리 비누화 처리인 것이 가장 바람직하다.
편광 필름으로서, 예를 들어, 요오드 용액에서 침지 및 연신된 폴리비닐 알코올 필름이 여기서 사용될 수 있다. 요오드 용액에서 침지 및 연신된 이러한 폴리비닐 알코올이 편광 필름으로 사용되는 경우, 본 발명의 투명 폴리머 필름의 처리된 표면이 편광 필름의 양 표면에 접착제로 직접 부착될 수 있다. 본 발명의 제조 방법에서, 투명 폴리머 필름이 이러한 방법으로 편광 필름에 직접 부착되는 것이 바람직하다. 접착제는 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 아세탈 (예를 들어, 폴리비닐 부티랄) 의 수용액이거나, 또는 비닐릭 폴리머 (예를 들어, 폴리부틸 아크릴레이트) 의 라텍스일 수 있다. 접착제의 특히 바람직한 예는 완전히 비누화된 폴리비닐 알코올의 수용액이다.
액정 표시 디바이스에 있어서, 일반적으로, 액정셀은 2개의 편광판 사이에 제공되므로, 디바이스는 4개의 편광판-보호 필름을 가진다. 본 발명의 투명 폴리머 필름은 4개의 편광판-보호 필름 중에서 임의의 것으로 사용될 수 있다. 이러한 액정 표시 디바이스에서 특히 유리하게는, 본 발명의 투명 폴리머 필름이 편광 필름과 액정층 (액정셀) 사이에 배치된 보호 필름으로 사용된다. 사이에 있는 편광 필름을 통해서 본 발명의 투명 폴리머 필름의 반대측 상에 배치된 보호 필름 상에, 투명 하드-코트층, 방현성층 또는 반사방지층이 선택적으로 제공된다. 특히, 본 발명의 필름이 액정 표시 디바이스의 표시 패널의 최외측 상에 편광판-보호필름으로서 바람직하게 사용된다.
<<액정 표시 디바이스>>
본 발명의 투명 폴리머 필름, 위상차 필름 및 편광판이 각종 표시 모드의 액정 표시 디바이스에 사용될 수 있다. 필름이 적용가능한 액정 표시 모드를 아래에 기재한다. 이들 모드 중에서, 본 발명의 투명 폴리머 필름, 위상차 필름 및 편광판이 VA 모드 및 IPS 모드의 액정 표시 디바이스에서 바람직하게 사용될 수 있다. 액정 표시 디바이스는 투과형, 반사형 또는 반투과형 중 임의의 것일 수 있다.
(TN 형 액정 표시 디바이스)
본 발명의 투명 폴리머 필름은 TN 모드 액정셀을 가지는 TN 형 액정 표시 디바이스의 위상차 필름의 지지체로서 사용될 수 있다. TN 모드 액정셀 및 TN 형 액정 표시 디바이스는 이전부터 주지되어 있는 것이다. TN 형 액정 표시 디바이스에 사용되는 위상차 필름은 JP-A-3-9325, JP-A-6-148429, JP-A-8-50206, JP-A-9-26572; 및 Mori 등의 보고서 (Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 36 (1997), 143 페이지; Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 36 (1997), 1068 페이지) 에 기재되어 있다.
(STN 형 액정 표시 디바이스)
본 발명의 투명 폴리머 필름은 STN 모드 액정셀을 가지는 STN 형 액정 표시 디바이스의 위상차 필름의 지지체로서 사용될 수 있다. 일반적으로, STN 형 액정 표시 디바이스에서, 액정셀의 봉상 액정성 분자는 90 ∼ 360 도의 범위내에서 트위스트되고, 봉상 액정성 분자의 굴절 이방성 (△n) 과 셀 갭 (d) 의 곱 (△nd)은 300 ∼ 1500 nm 범위 이내이다. STN 형 액정 표시 디바이스에서 사용되는 위상차 필름은 JP-A-2000-105316 에 기재되어 있다.
(VA 형 액정 표시 디바이스)
본 발명의 투명 폴리머 필름은 VA 모드 액정 셀을 가지는 VA 형 액정 표시 디바이스의 위상차 필름 또는 위상차 필름의 지지체로서 사용되는 것이 특히 유리하다. VA 형 액정 표시 디바이스는, 예를 들어, JP-A-10-123576 에서와 같이 멀티 도메인 시스템일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 본 발명의 투명 폴리머 필름을 포함하는 편광판은 표시 패널의 시야각을 확장하고 그 콘트라스트비를 개선하는데 이바지한다.
(IPS 형 액정 표시 디바이스 및 ECB 형 액정 표시 디바이스)
본 발명의 투명 폴리머 필름은 IPS 모드 또는 ECB 모드 액정셀을 가지는 IPS 형 액정 표시 디바이스 및 ECB 형 액정 표시 디바이스에서 위상차 필름, 위상차 필름의 지지체, 또는 편광판의 보호 필름으로 사용되는 것이 특히 유리하다. 이들 모드의 디바이스에서, 액정 재료는 블랙 표시에서 거의 평행하게 배열되는데, 즉, 전압이 인가되지 않는 동안 액정 분자가 기판 면에 평행하게 배열되어, 블랙 표시를 제공한다. 이들 실시형태에서, 본 발명의 투명 폴리머 필름을 포함하는 편광판은 표시 패널의 시야각을 확장하고 그 콘트라스트비를 개선하는데 이바지한다.
(OCB 형 액정 표시 디바이스 및 HAN 형 액정 표시 디바이스)
본 발명의 투명 폴리머 필름은 OCB 모드 액정셀을 가지는 OCB 형 액정 표시 디바이스 및 HAN 모드 액정셀을 가지는 HAN 형 액정 표시 디바이스에서 위상차 필름의 지지체로서 사용되는 것이 또한 특히 유리하다. OCB 형 액정 표시 디바이스 및 HAN 형 액정 표시 디바이스에서 사용되는 위상차 필름이 그렇게 바람직하게 설계되어, 필름의 리타데이션의 절대값이 가장 작은 방향이, 위상차 필름의 면내 방향 및 그 법선 방향 모두에서 존재하지 않게 된다. OCB 형 액정 표시 디바이스 및 HAN 형 액정 표시 디바이스에서 사용되는 위상차 필름의 광학 특성은 내부의 광학 이방성층의 광학 특성, 내부의 지지체의 광학 특성, 및 내부의 광학 이방성층과 지지체의 상대적 위치에 따라 달라질 수 있다. OCB 형 액정 표시 디바이스 및 HAN 형 액정 표시 디바이스에서 사용되는 위상차 필름은 JP-A-9-197397 에 기재되어 있다. 또한, Mori 등의 보고서 (Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 38 (1999), 2837 페이지) 에 기재되어 있다.
(반사형 액정 표시 디바이스)
본 발명의 투명 폴리머 필름은 TN 모드, STN 모드, HAN 모드 및 GH (guest-host) 모드 반사형 액정 표시 디바이스에서 위상차 필름으로도 또한 사용될 수 있다. 이들 표시 모드는 이전부터 주지되어 있다. TN 모드 반사형 액정 표시 디바이스는 JP-A-10-123478, WO98/48320, 일본 특허 3022477 에 기재되어 있다. 반사형 액정 표시 디바이스에서 사용하기 위한 위상차 필름은 WO00/65384 에 기재되어 있다.
(다른 액정 표시 디바이스)
본 발명의 투명 폴리머 필름은 ASM (axially symmetric aligned microcell) 모드 액정셀을 가지는 ASM 형 액정 표시 디바이스에서 위상차 필름의 지지체로서 또한 유리하게 사용될 수 있다. ASM 모드 액정셀은 위치 조절가능한 수지 공간에 의해 셀 두께가 유지된다는 점에서 특징이 있다. 셀의 다른 특성은 TN 모드 액정셀의 특성과 동일하다. ASM 모드 액정셀 및 ASM 형 액정 표시 디바이스는 Kume 등의 보고서 (Kume 등, SID 98 Digest 1089 (1988)) 에 기재되어 있다.
(하드 코트 필름, 방현성 필름, 반사방지 필름)
경우에 따라서, 본 발명의 투명 폴리머 필름은 하드 코트 필름, 방현성 필름, 반사방지 필름에 적용될 수 있다. LCD, PDP, CRT, EL 등의 평판 패널 표시 장치의 시인성을 향상시키기 위해서, 하드 코트 층, 방현성 층 및 반사방지 층 중 임의의 것 또는 모두를 본 발명의 투명 폴리머 필름의 일 표면 또는 양 표면에 제공할 수 있다. 이러한 방현성 필름 및 반사방지 필름의 바람직한 실시형태는 발명 협회 공개기보 (제 2001-1745 호, 2001년 3월 15일 발행, 발명 협회), 54 - 57 페이지에 상세히 기재되어 있고, 본 발명의 투명 폴리머 필름으로 또한 바람직하게 채용된다.
<<측정 방법>>
하기 실시예에서 참조되는 특성을 측정 및 평가하기 위한 방법이 기재된다.
[리타데이션]
샘플 5㎝×5㎝ 를 필름으로부터 절단하여 상술된 방법에 따라 분석 및 테스트한다. 상이한 지점에서의 데이터를 평균하여 Re 및 Rth, 지상축 방향, Re 및 Rth에서의 변동, 및 지상축 방향에서의 변동을 획득한다.
[투습도]
상술된 방법에 따라 결정된 값은 두께 80 ㎛ 의 필름으로 환산된다.
[Tg]
상술된 방법에 따라 결정된 값은 분석되는 필름의 Tg 이다.
[인장 탄성률]
크기가 150mm×10mm 인 샘플을 필름으로부터 절단하여 가열 처리 (연신) 이전에 분석하고, 상술된 방법에 따라 테스트하며, 이로써 측정된 값이 필름의 인장 탄성률이다. 형성된 샘플의 150-mm 측이 기계 방향이 될 수 있도록 필름을 샘플링한다.
[편광도]
여기서 제조된 2장의 편광판을, 그 흡수축이 서로 평행을 유지하도록 같이 부착하고 그 투과율 (Tp) 을 측정하며; 그리고 그 흡수축이 서로 수직을 유지하도록 같이 부착하고 그 투과율 (Tc) 을 측정한다. 편광판의 편광도 (P) 는 하기 식에 따라 산정된다:
편광도, P = ((Tp - Tc)/(Tp + Tc))0.5
본 발명의 특징은 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 보다 구체적으로 설명된다. 하기 실시예에서, 본 발명의 사상 및 범위를 넘지 않으면서, 사용되는 재료, 그 양 및 비율, 처리 및 처리 공정의 세부 내용을 적절히 수정 또는 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명은 아래에 언급된 실시예에 의해 제한적으로 해석되어서는 안된다.
[실시예 101 ∼ 실시예 111, 비교예 101 ∼ 비교예 105]
(필름의 제작)
다음 필름을 아래의 표 1에서와 같이, 실시예 및 비교예에서 사용한다.
필름 A:
필름을 JP-A-2005-104148 에서의 실시예 12 에 따라 형성하며, 이것이 필름 A 이다.
필름 B:
시판되는 FUJITAC (후지 포토 필름에 의한 TD80UF) 이 그 자체로 직접 사용되며, 이것이 필름 B 이다.
필름 C:
시판되는 FUJITAC (후지 포토 필름에 의한 T80UZ) 이 그 자체로 직접 사용되며, 이것이 필름 C 이다.
필름 D:
시판되는 FUJITAC (후지 포토 필름에 의한 TDY80UL) 이 그 자체로 직접 사용되며, 이것이 필름 D 이다.
(가열 처리)
이로써 획득된, 투명 필름을 롤 연신기를 사용하여, 고정된 그 기계 방향으로 가열 처리한다. 롤 연신기의 롤은 경면 마무리된 인덕션-가열 자켓 롤들이고, 그 온도에 대해 별도로 제어된다. 가열 처리 존은 케이싱으로 커버되고, 그 온도는 표 1 에서와 같이 제어된다. 가열 처리 존의 선단 부분에서의 롤이 제어되어 표 1에서와 같은 연신 온도를 유지할 수 있다. 롤-투-롤 거리가 제어되어, 애스펙트비 (길이/폭) 가 3.3 일 수 있고, 가열 처리 존의 이전 및 이후에서 각 롤의 주변 속도를 변화시킴으로써 연신비가 적절히 정의된다. 연신 속도는 연신 거리에 대해서 10%/min이다. 연신 이후, 필름을 냉각시키고 권취한다. 연신에 있어서 연신비 및 필름 두께가 표 1에 주어진다.
(투명 폴리머 필름의 평가)
획득된 투명 필름이 평가된다. 결과가 표 1 에 주어진다.
실시예 101 ∼ 실시예 111 및 비교예 103 ∼ 비교예 104 에서는, 필름의 Re 지상축이 교차 방향에서 보여지고; 비교예 105 에서는, 그 필름의 Re 지상축이 기계 방향에서 보여진다.
실시예 101 ∼ 실시예 111 및 비교예 103 ∼ 비교예 105의 모든 샘플에서, Re 및 Rth 에서의 변동은 다음과 같다: Re는 ±2nm 이고, Rth는 ±5nm 이다. 이 중에서, 지상축 방향에서의 변동은 2°미만이다.
[표면 상태]
획득된 투명 폴리머 필름의 표면은 하기 기준에 따라 그 표면 상태를 평가하기 위해서 시각적으로 관측된다:
O: 필름 표면 상태가 우수하고, 필름이 광학용으로 바람직하다.
X: 필름이 전체적으로 백화되고, 광학용으로 부적합하다.
Figure 112008020173140-pct00002
표 1에서와 같이, 시야각 의존성 리타데이션 변화가 작은, Rth/Re ＜ 0.5 의 필름이 본 발명의 방법에 따라 획득될 수 있다.
[실시예 112]
Re = 130nm 및 Rth = 25nm 의 필름을 실시예 103 과 동일한 방법으로 획득하고, 다만 실시예 103 에서의 가열 처리 단계를 다음과 같이 변경한다.
(가열처리)
2개의 닙 롤 사이에서 240℃ 로 조절된 가열 존을 구비한 기계를 사용하여 획득된 투명 필름을 가열 처리한다. 닙 롤의 주변 속도를 제어함으로써 연신비가 40%가 되도록 조절하고, 애스펙트비 (닙 롤 사이의 거리/베이스 폭) 를 3.3 으로 조절한다. 연신 이후, 필름을 냉각하고 권취한다.
[비교예 106]
필름 A의 연신을 JP-A-5-157911 의 실시예 5에 따라 시도하나, 필름 A가 연신되는 동안 백화된 후, 파쇄된다. 그 결과, 복굴절 필름이 획득될 수 없다.
[실시예 201 ∼ 실시예 210, 비교예 201 ∼ 비교예 205]
(편광판의 형성)
획득된 필름을 비누화하고 편광판으로 가공한다.
1) 필름의 비누화:
아래의 표 2에 도시된 필름 α 및 필름 β를 2분 동안 55℃ 로 조건 설정된 NaOH 수용액 (1.5 mol/L)(비누화한 용액) 에 침지한 다음 물로 세정하고 이후 황산 수용액 (0.05 mol/L) 에 30 초 동안 침지한 다음, 수세욕을 더 통과시킨다. 다음, 이것을 에어 나이프로 3회 탈수하여 물을 제거한 다음, 15초 동안 70℃의 건조 존에 유지시켜 건조함으로써 비누화된 필름을 제조한다.
2) 편광층의 형성:
JP-A-2001-141926 의 실시예 1에 따라, 상이한 주변 속도로 운행하는 2쌍의 닙 롤 사이에서 기계 방향으로 필름을 연신하여, 두께 20㎛의 편광층을 형성한다.
3) 부착:
이로써 획득된 편광층을, 각 필름의 비누화된 표면이 편광층에 대면하고 편광층이 2개의 필름 사이에 샌드위칭될 수 있도록, 상술된 비누화 필름으로부터 선택된 2개의 필름 (그것은 필름 α, 필름 β이고, 각 실시예 및 각 비교예에 대한 그 조합은 표 2에 도시됨) 에 적용하고, 그리고 편광층의 편광축이 필름의 기계 방향에 수직할 수 있도록 접착제인 PVA (Kuraray's PVA-117H) 의 3% 수용액으로 이들을 같이 부착시킨다.
아래 표 2 에서, "폴리카보네이트" 는 (Teijin Chemical 에 의해 제작되고, (두께 80㎛의 필름으로 환산되어) 40℃ 및 상대 습도 90%에서 30g/(㎡·day) 의 투습도를 가지는) Panlite C1400 이고; "COP1" 은 (JSR 에 의해 제작되고 두께 80㎛ 이고; (두께 80㎛의 필름으로 환산되어) 40℃ 및 상대 습도 90%에서 30g/(㎡·day) 의 투습도를 가지는) Arton 필름이며; "COP2" 는 (Nippon Zeon 에 의해 제작되고 두께 100㎛ 이고; (두께 80㎛의 필름으로 환산되어) 40℃ 및 상대 습도 90%에서 0g/(㎡·day) 의 투습도를 가지는) Zeonoa 필름이다.
비교예 204 에서, 필름의 표면 처리는 그 부착을 위해 코로나 처리로 변경한다.
(편광판의 평가)
[초기 편광도]
편광판의 편광도를 상술한 방법에 따라 측정한다. 그 결과가 표 2에 주어진다.
[에이징 이후 편광도 1]
편광판의 필름 A의 측면을 접착제를 사용하여 유리판에 부착하고, 60℃ 및 상대 습도 95%에서 500 시간 동안 방치한다. 방치한 이후, 편광판의 (에이징 이후의) 편광도를 상술된 방법에 따라서 측정한다. 결과가 표 2에 주어진다.
[에이징 이후 편광도 2]
편광판의 필름 A의 측면을 접착제를 사용하여 유리판에 부착하고, 90℃ 및 상대 습도 0%에서 500 시간 동안 방치한다. 방치한 이후, 편광판의 (에이징 이후의) 편광도를 상술된 방법에 따라서 측정한다. 결과가 표 2에 주어진다.
Figure 112008020173140-pct00003
(IPS 형 액정 표시 디바이스 상에 탑재한 상태에서의 평가)
원래 조립된 편광판 대신에, 실시예 201 ∼ 실시예 210 의 편광판을 IPS 형 액정 표시 디바이스 (Hitachi에 의해 제작된 32V-크기의 고정세 액정 텔레비젼 모니터 (W32-L7000)) 에 조립하여, 디바이스의 시야각 특성을 개선하였다. 이와 반대로, 비교예의 편광판을 디바이스에 조립한 경우, 시야각 특성이 향상되지 않았다.
본 발명은 적합한 투습도를 가지고 Rth/Re ＜ 0.5 를 만족하며, 그리고 리타데이션 값 및 지상축 방향에서의 변동이 작은 투명 폴리머 필름을 제공하고, 이로써 우수한 위상차 필름을 제공한다. 본 발명의 투명 폴리머 필름이 적합한 투습도를 가지기 때문에, 온-라인 공정에서 편광 필름에 부착될 수 있고, 이로써 우수한 가시성의 편광판을 높은 생산율로 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 고 신뢰성의 액정 표시 디바이스를 제공한다. 따라서, 본 발명의 산업상 이용가능성이 우수하다.

Claims (12)

  1. 하기 식 (Ⅰ) 내지 식 (Ⅲ) 의 모두를 만족하고, 40℃ 및 상대 습도 90% 에서의 투습도가 두께 80㎛ 필름의 환산으로 적어도 100 g/(㎡·day) 이며,
    (Ⅰ): Rth/Re < 0.5
    (Ⅱ): 500≥Re≥30
    (Ⅲ): Rth > 0
    식 중 Re 및 Rth 는 632.8nm 파장에서 면내 리타데이션 및 두께 방향 리타데이션 (단위: nm) 을 각각 나타내는, 투명 폴리머 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    20 ㎛ ∼ 180 ㎛ 의 두께를 가지는, 투명 폴리머 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    단일층 구조를 가지는, 투명 폴리머 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    주성분인 폴리머가 셀룰로오스 아실레이트를 포함하는, 투명 폴리머 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아실레이트는 셀룰로오스 아세테이트인, 투명 폴리머 필름.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 투명 폴리머 필름을 적어도 하나 포함하는, 위상차 필름.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 투명 폴리머 필름을 적어도 하나 포함하는, 편광판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 투명 폴리머 필름은 편광 필름에 직접 부착되는, 편광판.
  9. 40℃ 및 상대 습도 90% 에서의 투습도가 두께 80㎛ 필름의 환산으로 적어도 100 g/(㎡·day) 인 투명 폴리머 필름을 반송하는 단계, 및
    상기 투명 폴리머 필름을 (Tg + 65)℃ ~(Tg + 150)℃에서 가열하면서, 적어도 4500 MPa/㎟ 의 인장 탄성률을 가지는 방향으로 상기 투명 폴리머 필름을 연신하는 단계를 포함하고, Tg가 상기 폴리머 필름의 유리 전이 온도인, 제 1 항에 기재된 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
  10. 셀룰로오스 아실레이트 필름을 반송하는 단계, 및
    상기 셀룰로오스 아실레이트 필름을 200℃ 이상에서 가열하면서, 적어도 4500 MPa/㎟ 의 인장 탄성률을 가지는 방향으로 상기 셀룰로오스 아실레이트 필름을 연신하는 단계를 포함하는, 제 1 항에 기재된 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 연신하는 단계는, 적어도 2개의 닙 롤 사이에 가열 존을 구비하는 장치 내에서 기계 방향 연신인, 투명 폴리머 필름의 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 투명 폴리머 필름 중 적어도 하나를 포함하는, 액정 표시 디바이스.
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