KR101304442B1

KR101304442B1 - 광학필름

Info

Publication number: KR101304442B1
Application number: KR1020120047880A
Authority: KR
Inventors: 김원엽; 김명래; 김혁전; 조용균; 임민정; 조영민; 이승언; 곽효신
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-09-05
Also published as: WO2013168950A1; CN104284923A; US20150068427A1; JP2015518583A; TW201404808A

Abstract

본 발명은 광학보상용으로 사용되는 광학 필름에 관한 것으로 첨가제를 첨가함으로써 두께방향(Rth) 리타데이션값이 낮으면서도 고온고습 안정성이 우수하고 색도, Haze 및 내습성이 향상된 광학 필름에 관한 것이다.

Description

광학필름{OPTICAL FILM}

본 발명은 광학보상용으로 사용되는 광학필름에 관한 것으로, 두께방향(Rth) 리타데이션이 낮은 광학 필름에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 광학필름을 사용한 광학구조체 및 표시장치에 관한 것이다.

광학 필름으로 널리 사용되는 셀룰로오스아세테이트 필름은 강도가 강하고, 난연성이므로 각종 사진 또는 광학 재료에서 사용되고 있다. 셀룰로오스아세테이트 필름은 기타 중합체 필름과 비교하여 광학 이방성이 낮아 상대적으로 낮은 리타데이션을 제공한다. 따라서 편광판 등에서 사용되고 있다.

최근, 액정표시장치는 화질 개선과 같은 고 기능화의 요구가 커지고 있으며 이의 재료인 편광판용 셀룰로오스 아세테이트 필름 또한 이에 만족하는 특성을 필요로 하고 있다. 특히 IPS (In Plain Switching)Mode 액정 표시장치에서는 색도 변이 문제 및 대비비 개선의 한가지 방법으로 셀룰로오스 아세테이트 필름의 광학적 이방성(Re: 필름면내의 리타데이션 값, Rth: 필름 두께방향에서의 리타데이션 값)이 낮은 값을 요구하고 있다.

대한민국 공개특허 제2008-0051060호(특허문헌 1)에는 두께 방향의 리타데이션을 감소시킬 수 있는 화합물에 대한 언급은 있으나, 주로 메타크릴산계 폴리머 및 파장분산 조절제를 첨가하는 것이며, 일본 공개특허 2009-242989호(특허문헌 2)에는 구연산 유도체를 첨가하여 내습성을 향상시키는 기술을 기재하고 있으나, 두께 방향의 리타데이션값의 감소는 기재하고 있지 않고 있다.

따라서, 광학 필름의 헤이즈, 내열성, 내습성을 향상시키면서 두께 방향의 리타데이션값이 충분히 감소된 셀룰로오스 아세테이트 필름의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제2008-0051060호 일본 공개특허 2009-242989호

본 발명은 광학필름으로서 두께방향의 리타데이션 값이 낮은 광학필름을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 본 발명은 IPS Mode 액정표시장치에 사용 가능하며, IPS 모드 액정표시장치의 색도 변이 및 대비비가 개선된 광학보상필름을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 이러한 광학특성을 만족하기 위한 첨가제를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 광학필름을 사용한 광학구조체 및 표시장치를 제공하고자 한다.

이에 본 발명자들은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

하기 화학식 1의 화합물에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 포함하는 광학 필름을 제공한다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, X는 O, S 또는 N-R₅ 이고, Y는 O, S, N-R₂₅ 또는 화학결합이며, 상기 R₁, R₃, R₅ 및R₂₅는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C20)알콕시, (C3-C20)시클로알킬, (C2-C7)알케닐, (C1-C10)알콕시카보닐(C1-C10)알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20)의 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₂, R₄는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C3-C20)시클로알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20) 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 동시에 수소가 아니며,

상기 R₁, R₂, R₃ _, R₄, R₅ 및R₂₅의 알킬, 아릴, 알콕시, 시클로알킬, 알케닐, 알콕시카보닐알킬, 카보닐알킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로아릴은 (C1-C7)알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록시, 아미노, (C6-C20)아릴, (C2-C7)알케닐, (C3-C20)시클로알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬 또는 (C4-C20)헤테로아릴로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.)

또한, 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 1 ~ 20 중량부 포함하는 광학 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, X는 O, S 또는 N-R₅ 이고, Y는 O, S, N-R₂₅ 또는 화학결합이며, 상기 R₁, R₃, R₅ 및 R₂₅는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C20)알콕시, (C3-C20)시클로알킬, (C2-C7)알케닐, (C1-C10)알콕시카보닐(C1-C10)알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20)의 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₂ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C3-C20)시클로알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20) 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 동시에 수소가 아니며,

또한, 광학 필름을 사용하는 광학구조체 및 표시장치를 제공한다.

본 발명에 따른 광학필름은 두께방향의 리타데이션 값이 낮은 광학 필름을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광학 필름은 위상차가 작아 IPS 모드 표시장치의 시야각, 콘트라스트 비, 컬러 시프트 현상을 개선할 수 있다.

본 발명은 광학적 특성이 우수한 광학필름에 관한 것으로, 면내의 리타데이션치가 0 ~ 10 nm이고, 두께 방향의 리타데이션치가 -10 ~ 10nm인 콘트라스트비 및 컬러 시프트 현상을 개선하여 우수한 광학적 특성을 나타내는 광학 필름에 관한 것이다.

보다 구체적으로 본 발명은 Re(λ) 및 Rth(λ)가 하기 식(Ⅰ), (Ⅱ)를 만족하는 광학 필름에 관한 것이다.

(Ⅰ) 0 ≤ Re(587) ≤ 10

(Ⅱ) -10 ≤ Rth(587) ≤ 10

(상기 식에서 Re(λ)는 파장 λnm에서 면내의 리타데이션치(단위:nm)이고, Rth(λ)는 파장 λnm에서 막두께 방향의 리타데이션치(단위:nm)이다.)

이러한 조건을 만족하기 위한 첨가제로서 본 발명은 하기 화학식 1의 화합물을 1종 이상 포함하는 것이 바람직하다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, X는 O, S 또는 N-R₅ 이고, Y는 O, S, N-R₂₅ 또는 화학결합이며, 상기 R₁, R₃, R₅ 및R₂₅는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C20)알콕시, (C3-C20)시클로알킬, (C2-C7)알케닐, (C1-C10)알콕시카보닐(C1-C10)알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20)의 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₂ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C3-C20)시클로알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20) 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 동시에 수소가 아니며,

상기 R₁, R₂, R₃ _, R₄, R₅ 및 R₂₅의 알킬, 아릴, 알콕시, 시클로알킬, 알케닐, 알콕시카보닐알킬, 카보닐알킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로아릴은 (C1-C7)알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록시, 아미노, (C6-C20)아릴, (C2-C7)알케닐, (C3-C20)시클로알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬 또는 (C4-C20)헤테로아릴로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.)

이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 광학필름에 대하여 설명하면, 광학 필름은 그 밀도가 제한되는 것은 아니나 1.2 ~ 1.35 정도를 가진다.

광학필름의 베이스 필름은 통상적으로 사용되는 고분자 필름이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에스터, 폴리이미드, 폴리스티렌 또는 이들의 공중합체 필름을 사용할 수 있다. 보다 실질적인 일 예로 셀룰로오스 아세테이트 필름인 것이 광학구조체 또는 표시장치용으로 바람직하다.

본 발명의 광학필름의 베이스 필름으로 사용되는 셀룰로오스아세테이트는 셀룰로오스와 아세트산의 에스테르로서, 셀룰로오스를 구성하는 글루코오스 단위의 2위, 3위 및 6위에 존재하는 히드록실기의 수소원자의 전부 또는 일부가 아세틸기로 치환되어 있다. 치환도는 ASTM 의 D-817-91에 준하여 측정할 수 있으며, 셀룰로오스 아세테이트의 치환도는 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 2.7 이상이고, 보다 바람직하게는 2.7 ~ 3.0인 것이 셀룰로오스 아세테이트 필름의 리타데이션 감소에 효과적이다.

본 발명의 광학필름의 베이스 필름으로 사용되는 셀룰로오스아세테이트 분자량 범위는 제한되는 것은 아니나, 중량평균분자량이 200,000 ~ 350,000범위인 것이 바람직하다. 또한, 셀룰로오스 아세테이트의 분자량분포도 Mw/Mn(Mw는 중량평균분자량, Mn은 수평균 분자량)가 1.4 ~ 1.8 인 것이 바람직하고, 1.5 ~ 1.7인 것이 광학필름에 적합한 기계적 물성 및 투과도를 구현하기 위하여 더욱 바람직하다.

다음으로 광학 필름에 사용되는 기타 첨가제에 대하여 설명한다.

솔벤트 캐스트법에 사용하는 용액(도프)에는, 각 조제공정에서 용도에 따른 각종 기타 첨가제, 예를 들면, 가소제, 자외선 방지제, 열화방지제, 미립자, 박리제, 적외선흡수제, 광학이방성 컨트롤제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제들의 구체적인 종류는 해당 분야에서 통상적으로 사용하는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 그 함량은 필름의 물성을 저하시키지 않는 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 기타 첨가제를 첨가하는 시기는 첨가제의 종류에 따라 결정한다. 도프 조제의 마지막에 첨가제를 첨가하는 공정을 실시할 수도 있다.

상기 가소제는 필름의 기계적 강도를 향상시키기 위하여 사용되는 것으로 가소제를 사용하는 경우 필름의 건조공정시간을 단축시킬 수 있다. 가소제로는 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으며 예를 들면, 인산에스테르 및 프탈산에스테르 또는 시트르산에스테르에서 선택되는 카복실산에스테르 등이 있다. 인산에스테르의 예로는, 트리페닐포스페이트(TPP), 비페닐디페닐포스페이트 및 트리크레실포스페이트(TCP) 등을 들 수 있다. 프탈산에스테르의 예로는 디메틸프탈레이트(DMP), 디에틸프탈레이트(DEP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디옥틸프탈레이트(DOP), 디페닐프탈레이트(DPP) 및 디에틸헥실프탈레이트(DEHP) 등을 들 수 있다. 시트르산에스테르의 예로는 o-아세틸트리에틸시트레이트(OACTE) 및 o-아세틸트리부틸시트레이트(OACTB) 등을 들 수 있다. 다른 카복실산에스테르의 예로는 부틸올레이트, 메틸아세틸리신올레이트, 디부틸세바케이트 및 각종 트리멜리트산에스테르를 들 수 있다. 바람직하게는 프탈산에스테르(DMP, DEP, DBP, DOP, DPP, DEHP) 가소제를 사용하는 것이 좋다. 가소제의 함량은 광학필름 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 2 ~ 20 중량부, 더욱 바람직하게는 5 ~ 15 중량부를 사용한다.

자외선 방지제는 히드록시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 등을 사용할 수 있다. 자외선 방지제의 양은 광학필름 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량부를 사용한다.

열화방지제로는 예를 들어, 산화방지제, 과산화물 분해제, 라디칼 억제제, 금속불활성화제, 탈산소제, 광안정화제(힌더드 아민 등) 등이 사용 가능하다. 특히 바람직한 열화억제제의 예로는 부틸화 히드록시톨루엔(BHT) 및 트리벤질아민(TBA)을 들 수 있다. 열화억제제의 양은 광학필름 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부를 사용한다.

미립자는 필름의 컬 억제, 반송성, 롤 형태에서의 접착방지 또는 내상성(耐傷性)을 양호하게 유지하기 위해 첨가되는 것으로, 무기 화합물, 유기 화합물에서 선택되는 어느 것을 사용해도 된다. 예들 들면, 무기 화합물로는 규소를 함유하는 화합물, 이산화규소, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 산화바륨, 산화지르코늄, 산화스트론튬, 산화안티몬, 산화주석, 산화주석ㆍ안티몬, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 소성카올린, 소성 규산칼슘, 수화규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘 등이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 규소를 함유하는 무기 화합물이나 산화지르코늄이 사용 가능하다. 미립자는 평균 1차 입경이 80㎚ 이하이고, 바람직하게는 5 ~ 80㎚ 이며, 보다 바람직하게는 5 ~ 60㎚, 특히 바람직하게는 8 ~ 50㎚ 이다. 평균 1차 입경이 80㎚를 초과하면, 필름의 표면평활성이 손상된다.

다음으로 본 발명에 사용되는 첨가제에 대하여 자세하게 설명한다. 첨가제는 광학필름의 두께 방향의 리타데이션 값(Rth)를 감소시키기 위하여 첨가되는 것으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 1]

본 발명에 기재된 “알킬", "알콕시" 및 그 외 “알킬”부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함하며, "알케닐"은 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖고 하나 이상의 이중결합을 함유하는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.

본 발명에 기재된 "(C3-C20)시클로알킬"은 탄소 원자수가 3 내지 20개인 포화모노시클릭 또는 포화바이시클릭 고리 구조형태를 모두 포함한다.

본 발명에 기재된 "아릴"은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함한다. 구체적인 예로 페닐, 나프틸, 비페닐, 톨릴 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

본 발명에 기재된 "헤테로시클로알킬"은 포화시클릭 탄화수소 골격 원자로서 N, O, S로부터 선택되는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 포화모노시클릭 또는 바이시클릭 고리 골격 원자가 탄소인 시클로알킬 그룹을 의미하는 것으로, 피롤리디닐, 아제티디닐, 피라졸리디닐, 옥사졸리디닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 모르폴리닐, 티오모르폴리닐,티아졸리디닐, 히단토이닐, 발레로락타밀, 옥시라닐, 옥세타닐, 디옥솔라닐, 디옥사닐, 옥사티올라닐, 옥사티아닐, 디티아닐, 디히드로푸라닐, 테트라히드로푸라닐, 디히드로피라닐, 테트라히드로피라닐, 테트라히드로피리디닐, 테트라히드로피리미디닐, 테트라히드로티오페닐, 테트라히드로티오피라닐, 디아제파닐 및 아제파닐을 들 수 있다.

본 발명에 기재된 "헤테로아릴"은 방향족 고리 골격 원자로서 N, O, S로부터 선택되는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 방향족 고리 골격 원자가 탄소인 아릴 그룹을 의미하는 것으로, 상기 헤테로아릴기는 고리 내 헤테로원자가 산화되거나 사원화되어, 예를 들어 N-옥사이드 또는 4차 염을 형성하는 2가 아릴 그룹을 포함한다. 구체적인 예로 퓨릴, 티오펜일, 피롤릴, 피란일, 이미다졸릴, 피라졸릴, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 옥사디아졸릴, 트리아진일, 테트라진일, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 퓨라잔일, 피리딜, 피라진일, 피리미딘일, 피리다진일 등이 포함되며, 이에 제한되지 않는다.

화학식 1은 보다 구체적으로 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4로 나타낼 수 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

상기 R₁₁ 및 R₂₁은 각각 독립적으로 수소, (C1-C5)알킬, (C6-C10)아릴, (C3-C20)시클로알킬, (C3-C10)의 헤테로시클로알킬 또는 (C4-C10)의 헤테로아릴로부터 선택되고, 상기 R₃₁은 수소, (C1-C5)알킬, 카보닐(C1-C5)알킬, (C6-C10)아릴로부터 선택되며, 상기 R₄₁은 수소, (C1-C5)알킬, (C6-C10)아릴, (C1-C10)알콕시로부터 선택되며,

상기 R₁₁, R₂₁, R₃₁ 및 R₄₁의 알킬, 아릴, 시클로알킬, 알콕시, 카보닐알킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로아릴은 (C1-C7)알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록시, 아미노로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.

단, 상기 화학식 2 또는 화학식 3에서는 R₁₁, R₂₁ 및 R₃₁ 중에서 적어도 2개 이상은 (C3-C20)시클로알킬, (C6-C20)아릴, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20)헤테로아릴에서 선택되는 고리형 치환체를 포함한다.

화학식 1의 화합물은 보다 구체적으로 하기의 화학식에 기재된 화합물로서 예시될 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.

이와 같은 첨가제가 포함됨으로써, 기존의 가소제를 첨가했을 때보다 두께 방향의 리타데이션의 우수한 감소 효과를 발현하는 동시에 고온 고습에서의 안정성 및 내습성 등의 광학적 특성이 현저히 향상될 수 있다.

이 밖에도 필요에 따라 광학 이방성 조절제, 파장분산조정제 등을 더 참가할 수 있으며, 이러한 기타 첨가제는 통상적으로 해당분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 광학필름의 제조방법에 대하여 설명한다. 본 발명에서 광학필름을 제조하기 위해서는 다음과 같은 광학필름용 조성물, 즉 도프 용액을 제조한다.

광학필름용 조성물은 베이스 수지 100중량부에 대하여 하기 화학식 1에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 1 내지 20 중량부 포함하는 것이 바람직하다.

[화학식 1]

본 발명에서 도프의 고형분 농도는 15 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 16 내지 23 중량%인 것이 바람직하다. 도프의 고형분 농도가 15중량%미만인 경우에는 유동성이 너무 높아 균일한 필름의 형성이 어렵고, 25중량% 초과할 경우에는 광학필름용 조성물의 완벽한 용해가 어려워 균일한 필름의 형성이 어려운 문제가 발생한다.

광학필름용 베이스 수지로 사용되는 셀룰로오스아세테이트의 함량은 고형분 전체의 함량 중 70 중량% 이상, 바람직하게는 70 ~ 90 중량%, 보다 바람직하게는 80 ~ 85 중량%를 사용한다. 또한 셀룰로오스아세테이트는 치환도, 중합도 또는 분자량 분포가 상이한 2종 이상의 셀룰로오스 아세테이트를 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 광학필름용 베이스 수지로 사용되는 셀룰로오스아세테이트는 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 셀룰로오스 아세테이트 입자의 90 중량% 이상은 평균입경이 0.5 내지 5㎜인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 셀룰로오스아세테이트 입자의 50 중량% 이상이 평균입경이 1 내지 4㎜인 것이 효과적이다.

셀룰로오스아세테이트 입자는 가능한 한 구형에 가까운 형상을 갖는 것이 바람직하며, 셀룰로오스아세테이트 입자는 함수율이 2 중량% 이하, 보다 바람직하게는 1 중량% 이하가 되도록 건조시킨 후 도프용액으로 제조하는 것이 필름으로 제조했을 때 물성 발현을 위하여 효과적이다.

첨가제는 광학필름용 베이스 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 범위로 사용하는 경우 목적으로 하는 위상차 범위를 달성할 수 있다. 1 중량부 미만으로 사용하는 경우는 리타데이션 저하 효과가 낮으며, 20 중량부를 초과하여 사용하는 경우는 비용상승 및 Bleed out 문제가 발생할 수 있다.

광학 필름은 도프 용액을 사용하는 솔벤트 캐스트법에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법은 광학필름용 조성물을 용매 중에 용해한 용액(도프)을 지지체 상에 캐스팅하고, 용매를 증발시켜 필름을 형성한다.

이러한 방법으로 필름을 제조하는 경우, 광학필름용 조성물(도프)을 제조하기 위한 용매는 유기용매가 바람직하다. 유기용매로는 할로겐화 탄화수소를 사용하는 것이 바람직하며, 할로겐화 탄화수소로는 염소화 탄화수소, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름이 있으며, 이 중 메틸렌 클로라이드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 필요에 따라 할로겐화 탄화수소 이외의 유기용매를 혼합하여 사용할 수도 있다. 할로겐화 탄화수소 이외의 유기용매로는 에스테르, 케톤, 에테르, 알코올 및 탄화수소를 포함한다. 에스테르로는 메틸포르메이트, 에틸포르메이트, 프로필포르메이트, 펜틸포르메이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 펜틸아세테이트 등이 사용 가능하며, 케톤으로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논 등이 사용가능하고, 에테르로는 디이소프로필에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 테트라히드로푸란, 아니솔, 페네톨 등이 사용가능하고, 알코올로는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-2-부탄올, 시클로헥산올, 2-플루오로에탄올, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 2,2,3,3-테트라플루오로-1-프로판올 등을 사용한다.

보다 바람직하게는 메틸렌클로라이드를 주용매로 사용하고, 알코올을 부용매로 사용할 수 있다. 구체적으로는 메틸렌클로라이드와 알코올을 80 : 20 ~ 95 : 5 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 광학필름용 베이스수지가 용매에 균일하게 용해되는 것에 효과적이다. .

광학필름용 조성물은 상온, 고온 또는 저온 용해법에 따라 제조할 수 있다.

광학필름용 조성물의 점도는 40℃에서 1 내지 400Paㆍs 인 것이 바람직하고, 10 내지 200Paㆍs 인 것이 더욱 바람직하다.

광학필름은 통상의 솔벤트 캐스팅 방법에 따라 제조할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제조된 도프(광학필름용 조성물)는 저장조에서 일단 저장하고, 도프에 함유되어 있는 거품을 탈포한다. 탈포된 도프는 도프 배출구로부터 회전수에 따라 고정밀도로 정량 송액할 수 있는 가압형 정량기어펌프를 통하여 가압형 다이에 보내고, 도프를 가압형 다이의 구금(슬릿)으로부터 엔드리스하게 주행하고 있는 금속지지체 위에 균일하게 캐스팅하여, 금속지지체가 거의 일주한 박리점에서 덜 마른 도프막(웹이라고도 함)을 금속지지체로부터 박리한다. 제조된 웹의 양단을 클립에 끼워 폭을 유지하면서 텐터로 반송하여 건조시키고, 이어서 건조장치의 롤러로 반송하여 건조하고 귄취기에 의해 소정 길이로 감는다.

용액의 도포 시 공간온도는, －50℃ 내지 50℃ 가 바람직하고, －30℃ 내지 40℃ 가 더욱 바람직하고, －20℃ 내지 30℃ 가 가장 바람직하다. 낮은 공간온도에서 도포된 광학필름용 용액은 지지체 상에서 순간적으로 냉각되어 겔강도가 향상되므로 유기용매가 많이 잔존하는 필름이 얻어진다. 따라서 광학으로부터 유기용매를 증발시키지 않고, 지지체로부터 필름을 단시간에서 벗겨낼 수 있다. 공간을 냉각하는 기체는, 통상의 공기, 질소, 아르곤 또는 헬륨을 사용할 수 있다. 상대습도는, 0 내지 70% 가 바람직하고, 0 내지 50% 가 더욱 바람직하다.

광학필름용 용액을 도포하는 지지체(캐스팅부)의 온도는, －50 내지 130℃ 가 바람직하고, －30℃ 내지 25℃가 더욱 바람직하고, －20℃ 내지 15℃ 가 가장 바람직하다. 캐스팅부를 냉각하기 위해, 캐스팅부로 냉각시킨 기체를 도입할 수 있다. 냉각장치를 캐스팅부에 배치하여 공간을 냉각할 수도 있다. 냉각에서는, 캐스팅부에 물이 부착되지 않도록 주의하는 것이 중요하다. 기체로 냉각하는 경우는, 기체를 건조시켜 두는 것이 바람직하다.

또한, 필요에 따라 광학필름에 표면처리를 실시할 수 있다. 표면처리는, 일반적으로, 광학필름의 접착성을 개선하기 위하여 실시한다. 표면처리 방법으로는 글로방전처리, 자외선조사처리, 코로나처리, 화염처리, 비누화처리 등이 있다.

또한, 광학필름은 지연도를 조절하도록 연신될 수 있다. 연신도는 -10 ~ 100% 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 -10 ~ 50% 범위이며, 가장 바람직하게는 -5 ~ 30% 범위이다.

광학 필름의 두께는 바람직하게는 20 ~ 140 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 40 ~ 100㎛ 범위인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광학필름은 광보상 적층 필름, 하드코팅 필름, 안티글래어 필름, 저반사 필름, 반사방지 필름, 입체영상용 광학필터 또는 편광판인 광학구조체로 사용될 수 있으며, 1장 또는 2장 이상으로 적층하여 사용할 수 있다.

또한, 이러한 광학필름 또는 광학구조체를 사용하여 액정표시장치를 제조할 수 있다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하 필름의 물성은 다음의 측정방법에 의하여 측정하였다.

1) 광학이방성

Re는 복굴절 측정기(KOBRA-WPR, Oji Scientific Instrument 제조)에서 파장 587nm의 빛을 필름 법선 방향으로 입사시켜 측정하였다. Rth는 Re 면내의 Slow Axis (KOBRA-WPR에 의해 판단됨)을 경사축으로 하여 필름 법선 방향에 대하여 40도 경사진 방향에서 파장 587nm의 빛을 입사시켜 리타데이션(Retardation) 값을 측정하였다.

2) HAZE 측정

Haze는 ASTM D1003 Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics 규격을 적용하여 Haze 측정기(Haze Meter HM-150, Murakami Color Research Laboratory 제조)에서 측정하였다.

3) 색도 측정

색도는 색도 측정기(ColorQuest XE, Hunter Associates Laboratory 제조)에서 ASTM D1209 의 규격을 적용하여 Colorimeter 의 광원으로부터 흡수, 반사, 투과에 의해 나타나는 필름의 흡수도를 측정하여 수치화하였다.

4) 내습성 측정

필름의 내습성은 투습도 측정기(PERMATRAN-W Model 3/33, MOCON 제조)에서 측정하였다. 필름 시편에 가해지는 압력 760mmHg, 온도 37.8℃, 외부셀의 RH(relative humidity) 100%, N₂ carrier gas 조건하에서 외부셀로부터 필름을 통과하여 내부셀로 투과된 수분을 측정하였다.

5) 고온고습 안정성

필름 시편을 항온항습장치(KCL-2000, EYELA 제조)에서 RH(relative humidity) 90%, 온도 60℃ 조건하에 150시간 동안 방치한 후 상온에서 annealing 하고 전술한 방법으로 두께 방향의 리타데이션(Rth), Haze, 색도 값을 측정하여 초기값과 비교하였다.

[실시예 1]

광학 조성물( 도프 )의 제조

하기[표 1] 조성물을 교반기에 넣고 30℃ 온도에서 용해하였다.

하기 조성에서 자외선 방지제는 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-6-(1-methyl-1-phenylethyl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol를 사용하였다.

[표 1]

얻어진 도프를 30℃ 로 가온한 후 기어 펌프로 송액하고, 절대 여과 정밀도 0.01mm 의 여과지로 여과하고, 다시 절대 여과 정밀도 5㎛ 의 카트리지 여과 장치로 여과하였다.

광학 필름의 제조

여과 공정을 통해 얻어진 도프를 캐스팅 다이를 통해서 경면 스테인리스 지지체 상에 캐스팅하고 박리하였다. 박리시의 잔류 용매량은 25 wt%가 되도록 조절하였다. 텐터에 연결 후 필름의 폭 방향으로 105%(%는 길이%임)를 연신하고, 텐터에서 필름이 나온 후 필름의 좌우측 말단을 150mm씩 제거하였다. 말단이 제거된 필름을 건조기를 통하여 건조시키고, 건조기에서 나온 필름의 양단을 30mm 재단하였다. 다시 필름 양단에 폭 10mm, 높이 68㎛ 의 너링가공을 실시한 후, 롤형상으로 권취하였다. 얻어진 시료는 60㎛의 두께를 가지며, 전술한 방법으로 광학 필름의 두께 방향의 리타데이션(Rth) 값을 측정하였다.

[실시예 2 ~ 8]

광학 필름의 제조

실시예 1의 조성물 중에서 2-Methoxy-2-phenylacetophenone 대신 하기 표 2에 기재된 첨가제를 첨가한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.

[표 2]

[비교예 1]

광학 조성물( 도프 )의 제조

하기의 조성물을 교반기에 넣고 30℃ 온도에서 용해하였다.

하기 [표 3]의 조성에서 첨가제는 후지필름 가부시키가이샤(Fujifilm Corporation)의 첨가제인 2,2'-(ethane-1,2-diylbis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) dipentanoate(미국특허 7671947호)을 사용하였으며, 자외선 방지제는 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-6-(1-methyl-1-phenylethyl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol를 사용하였다.

[표 3]

광학 필름의 제조

제조된 도프를 이용하여 비교예와 동일한 방법으로 필름을 제조하였으며, 그에 따른 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

표 4에서 보이는 바와 같이, 기존의 가소제와는 달리 실시예에 기재된 첨가제를 투입할 경우 587nm에서 낮은 Rth를 나타냄과 동시에 고온고습 안정성이 우수하고 Haze 및 내습성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 화합물에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 포함하는 광학필름.
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, X는 O, S 또는 N-R₅ 이고, Y는 O, S, N-R₂₅ 또는 상기 이중결합의 탄소와 R₂를 다른 치환기 또는 연결기 없이 바로 연결시켜주는 화학결합이며, 상기 R₁, R₃, R₅및 R₂₅는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C20)알콕시, (C3-C20)시클로알킬, (C2-C7)알케닐, (C1-C10)알콕시카보닐(C1-C10)알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20)의 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₂ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C3-C20)시클로알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20) 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₁, R₂, R₃및 R₄는 동시에 수소가 아니며,
상기 R₁, R₂, R_3, R₄, R₅및R₂₅의 알킬, 아릴, 알콕시, 시클로알킬, 알케닐, 알콕시카보닐알킬, 카보닐알킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로아릴은 (C1-C7)알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록시, 아미노, (C6-C20)아릴, (C2-C7)알케닐, (C3-C20)시클로알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬 또는 (C4-C20)헤테로아릴로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.)
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4에서 선택되는 광학필름.
[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

상기 R₁₁및 R₂₁은 각각 독립적으로 수소, (C1-C5)알킬, (C6-C10)아릴, (C3-C20)시클로알킬, (C3-C10)의 헤테로시클로알킬 또는 (C4-C10)의 헤테로아릴로부터 선택되고, 상기 R₃₁은 수소, (C1-C5)알킬, 카보닐(C1-C5)알킬, (C6-C10)아릴로부터 선택되며, 상기 R₄₁은 수소, (C1-C5)알킬, (C6-C10)아릴, (C1-C10)알콕시로부터 선택되고,
상기 R₁₁, R₂₁, R₃₁및 R₄₁의 알킬, 아릴, 시클로알킬, 알콕시, 카보닐알킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로아릴은 (C1-C7)알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록시, 아미노로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.)
제 2항에 있어서,
상기 화학식 2 또는 화학식 3에서 상기 R₁₁, R₂₁ 및R₃₁은 수소, (C1-C5)알킬, (C3-C20)시클로알킬, (C3-C10)헤테로시클로알킬, (C6-C10)아릴 또는 (C4-C10)헤테로아릴에서 선택되며,
상기 R₁₁, R₂₁ 및R₃₁의 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴은 (C1-C7)알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록시, 아미노로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있고,
단, R₁₁, R₂₁ 및 R₃₁ 중에서 적어도 2개 이상은 (C3-C20)시클로알킬, (C6-C20)아릴, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20)헤테로아릴에서 선택되는 고리형 치환체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학필름.
제 2항에 있어서,
상기 화학식 2 또는 화학식 3의 화합물은 하기 화학식에서 선택되는 광학필름.
제 2항에 있어서,
상기 화학식 2, 화학식 3 또는 화학식 4의 화합물은 하기 화학식에서 선택되는 광학필름.
제 1 항에 있어서,
상기 광학필름은 Re(λ) 및 Rth(λ)가 하기 식 (Ⅰ), (Ⅱ)를 만족하는 광학필름.
(Ⅰ) 0 ≤ Re(587) ≤ 10
(Ⅱ) -10 ≤ Rth(587) ≤ 10
(상기 식에서 Re(λ)는 파장 λnm에서 면내의 리타데이션치(단위:nm)이고, Rth(λ)는 파장 λnm에서 막두께 방향의 리타데이션치(단위:nm)이다.)
제 1항에 있어서,
상기 광학필름은 ASTM D-817-91로 측정된 치환도가 2.7 내지 3.0인 셀룰로오스아세테이트 필름인 것을 특징으로 하는 광학필름
베이스 수지 100중량부에 대하여, 하기 화학식 1에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 1 ~ 20 중량부 포함하는 광학필름용 조성물.
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, X는 O, S 또는 N-R₅ 이고, Y는 O, S, N-R₂₅ 또는 상기 이중결합의 탄소와 R₂를 다른 치환기 또는 연결기 없이 바로 연결시켜주는 화학결합이며, 상기 R₁, R₃, R₅및R₂₅는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C1-C20)알콕시, (C3-C20)시클로알킬, (C2-C7)알케닐, (C1-C10)알콕시카보닐(C1-C10)알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20)의 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₂ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C6-C20)아릴, (C3-C20)시클로알킬, 카보닐(C1-C10)알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬, (C4-C20) 헤테로아릴에서 선택되고, 상기 R₁, R₂, R₃및 R₄는 동시에 수소가 아니며,
상기 R₁, R₂, R_3, R₄, R₅및R₂₅의 알킬, 아릴, 알콕시, 시클로알킬, 알케닐, 알콕시카보닐알킬, 카보닐알킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로아릴은 (C1-C7)알킬, 할로겐, 니트로, 시아노, 히드록시, 아미노, (C6-C20)아릴, (C2-C7)알케닐, (C3-C20)시클로알킬, (C3-C20)헤테로시클로알킬 또는 (C4-C20)헤테로아릴로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.)
제 8항에 있어서,
상기 조성물은 자외선방지제, 미립자, 가소제, 열화방지제, 박리제, 적외선흡수제, 광학이방성컨트롤제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제가 더 첨가되는 광학필름용 조성물.
제 1 항 내지 제 7 항 중에서 선택되는 어느 한 항의 광학필름을 사용한 광학 구조체.
제 10항에서 있어서,
상기 광학 구조체는 광보상 적층 필름, 하드코팅 필름, 안티글래어 필름, 저반사 필름, 반사방지 필름, 입체영상용 광학필터 또는 편광판인 광학구조체.
제 1 항 내지 제 7 항 중에서 선택되는 어느 한 항의 광학필름을 사용하여 제조되는 표시장치.
제 10항의 광학구조체를 사용하여 제조되는 표시장치.