KR101336301B1 - 광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량에 따라 광탄성계수값이 용이하게 조절된 광학 필름, 이의 제조방법 및 상기 광학 필름을 포함하는 정보전자 장치에 관한 것이다.

Description

광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치{OPTICAL FILM AND INFORMATION TECHNOLOGY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 내열성, 내구성, 가공성 및 광학적 투명성이 뛰어나고, 헤이즈도 적고, 광학적 특성이 우수하며, 잘 부서지지 않으며 기계적 강도가 우수하고, 광탄성계수가 조절되어 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 작고, 빛샘 현상이 감소된 광학 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 정보전자 장치에 관한 것이다.
본 발명은 2008년 1월 8일 및 2008년 6월 23일에 각각 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2008-0002347호 및 제10-2008-0058908호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
근래 광학 기술의 발전을 발판으로 종래의 브라운관을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 등 여러 가지의 방식을 이용한 디스플레이 기술이 제안, 시판되고 있다. 이러한 디스플레이를 위한 폴리머 소재는 그 요구 특성이 한층 더 고도화하고 있다. 예를 들면, 액정 디스플레이의 경우 박막화, 경량화, 화면 면적의 대형화가 추진되면서 광시야각화, 고콘트라스트화, 시야각에 따른 화상 색조 변화의 억제 및 화면 표시의 균일화가 특히 중요한 문제가 되었다.
이에 따라 편광 필름, 편광소자 보호 필름, 위상차 필름, 플라스틱 기판, 도광판 등에 여러 가지의 폴리머 필름이 사용되고 있으며, 액정으로서 트위스티드 네메틱(twisted nematic, TN), 슈퍼 트위스티드 네메틱(super twisted nematic, STN), VA(vertical alignment), IPS(in-plane switching) 액정 셀 등을 이용한 다양한 모드의 액정 표시 장치가 개발되고 있다. 이들 액정 셀은 모두 고유한 액정 배열을 하고 있어, 고유한 광학 이방성을 갖고 있으며, 이 광학 이방성을 보상하기 위하여 다양한 종류의 폴리머를 연신하여 위상차 기능을 부여한 필름이 제안되어 왔다.
구체적으로, 액정 표시 장치는 액정 분자가 가지는 높은 복굴절 특성과 배향을 이용하기 때문에 시야각에 따라 굴절율이 달라지고 그에 따라 화면의 색상과 밝기가 변하므로, 액정 분자의 종류에 따른 위상차 보상이 필요하다. 예컨대, 버티컬 얼라인먼트 방식에 사용하는 대부분의 액정 분자는 액정 표시면의 두께 방향 굴절율이 면 방향 평균 굴절율 보다 크기 때문에 이를 보상하기 위해서 두께 방향 굴절율이 면 방향 평균 굴절율 보다 작은 값을 갖는 보상 필름이 필요하다.
또한, 서로 직교된 두 편광판의 정면에서는 빛을 통과시키지 않지만 각도를 기울이면 두 편광판의 광축이 직교하지 않게 되어 빛샘 현상이 나타나며, 이를 보상하기 위하여 면 내 위상차를 갖는 보상 필름이 필요하다. 또한, 액정을 이용한 표시 장치는 시야각을 넓게 하기 위해 두께 방향의 위상차 보상과 면 내 위상차 보상이 동시에 필요하다.
위상차 보상 필름으로 갖추어야 할 요건으로는 복굴절이 쉽게 조절되어야 한다는 것이다. 그런데, 필름의 복굴절은 물질이 가지는 근본적인 복굴절 뿐만 아니라 필름에 있어서 고분자 사슬의 배향에 의하여 이루어진다. 고분자 사슬의 배향은 대부분 외부에서 부가되는 힘에 의해 강제적으로 일어나거나 물질이 갖고 있는 고유 특성에 기인하며, 외부의 힘에 의해 분자를 배향하는 방법은 고분자 필름을 일축 또는 이축으로 연신하는 것이다.
당 기술분야에서는 디스플레이에 사용되기 위하여 전술한 요구 특성들을 만족하는 폴리머 소재의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명성이 우수하고 헤이즈가 적으며, 연신 배향 과정에서 부서지기 쉬운 아크릴계 필름과 달리 잘 부서지지 않으며 기계적 강도가 우수하고, 가공성도 우수하며, 내열성 등 내구성도 우수할 뿐만 아니라, 빛샘 현상이 감소되고, 광탄성계수가 용이하게 조절되어 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 작은 광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 광탄성계수로서 -3.5 X 10-12m2/N 초과 60.55 X 10-12m2/N 미만의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 상기 방향족계 수지의 함량(x)과 광탄성계수(y)가 직선비례식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름을 제공한다. 상기 직선비례식은 식[y = ax - b (여기서, a와 b는 상수)]으로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명은 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 및 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지를 포함하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량을 조절함으로써 광학 필름의 광탄성계수를 조절하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 및 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계를 포함하고, 상기 수지 조성물의 준비시 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지의 함량을 조절하여 필름의 광탄성계수를 조절하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 정보전자 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학 필름은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명성도 우수하고, 헤이즈가 적으며, 연신 배향 과정에서 부서지기 쉬운 아크릴계 필름과 달리 잘 부서지지 않고 기계적 강도가 우수하며, 가공성도 우수하고, 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 빛샘 현상이 감소되고 광탄성계수가 조절되어 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 작다. 특히, 본 발명에서는 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지의 함량과 광탄성계수가 직선비례식을 만족하는 것을 밝혀냄으로써, 상기 방향족 수지의 함량을 조절함으로써 필름의 광탄성계수를 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 상기 광학 필름은 다양한 용도로 디스플레이 장치 등 IT(정보전자) 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 실시예에서 제조된 광학 필름 중 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량과 광탄성계수의 관계를 도시한 것이다.
도 2는 실시예에서 제조된 광학 필름의 유리전이온도를 나타낸 것이다.
본 발명의 하나의 실시상태에 따른 광학 필름은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 광탄성계수로서 -3.5 X 10-12m2/N 초과 60.55 X 10-12m2/N 미만의 값을 갖는 것을 특징으로 한다. 다시 말하면, 본 발명은 -3.5 X 10-12m2/N 초과 60.55 X 10-12m2/N 미만의 범위 내의 어떠한 값의 광탄성계수값을 갖는 광학필름도 용이하게 제공할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 광학 필름의 용도나 기타 조건 등을 고려하여, 상기 범위 내에서 원하는 광탄성계수값을 갖는 광학 필름을 선택할 수 있다. 예컨대, 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 작은 광학 필름을 제조하고자 한다면, 광탄성계수가 -3.5 X 10-12m2/N 초과 50 X 10-12m2/N이하, 바람직하게는 -3.05 X 10-12m2/N 이상 27 X 10-12m2/N이하, 더욱 바람직하게는 -1.1 X 10-12m2/N 이상 2 X 10-12m2/N이하인 광학필름을 사용할 수 있다. 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 작은 광학 필름을 사용하는 경우 빛샘 효과가 크게 감소된 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따른 광학 필름은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 상기 방향족계 수지의 함량(x)과 광탄성계수(y)가 직선비례식을 만족하는 것을 특징으로 한다. 상기 직선비례식은 식[y = ax - b (여기서, a와 b는 상수)]으로 표현될 수 있다. 상기 상수 a 및 b는 실험조건, 상기 방향족계 수지와 함께 사용되는 성분들의 조성, 측정오차 등에 따라 달라질 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 광탄성계수는 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량에 따라 용이하게 조절될 수 있다.
상기 광학 필름은 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 더 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 하나의 실시상태에 따른 광학 필름은 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 및 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광학 필름은 부서지기 쉬운 아크릴계 필름과 달리 기계적 물성이 우수하다. 또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 우수한 광학적 물성을 제공할 수 있고, 상기 방향족계 수지는 상기 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 화합물과의 우수한 혼화성을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학 필름은 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지에 의하여 인성(toughness)을 비롯한 기계적 물성이 우수하다. 본 발명에 따른 광학 필름은 고리부를 갖는 고리계 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 상기 고리계 유닛은 상기 (메트)아크릴레이트계 수지에 포함될 수도 있고, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 또는 상기 방향족계 수지와 별개의 화합물로 포함될 수도 있다. 상기 고리계 유닛은 필름에 우수한 내열성을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지, 및 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량에 따라 수지 조성물의 혼화성(miscibility)을 조절할 수 있다.
상기 각 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 전술한 각 성분들의 역할을 고려하여, 목적하는 광학적 특성, 기계적 물성, 투명성, 혼화성 등을 달성하기 위하여 상기 각 유닛의 함량을 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 각각 약 0.1 내지 약 99 중량％의 범위 내에서 선택될 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 함량은 약 39 내지 약 98 중량％인 것이 바람직하고, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량은 약 0.5 내지 약 60중량％인 것이 바람직하며, 상기 고리계 유닛의 함량은 약 0.5 내지 약 40 중량％인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 광학 필름이 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 작은 광학 필름 용도로 사용되는 경우, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지는 0 중량％ 초과 80 중량％ 이하인 것이 더 바람직하고, 2 중량％ 내지 50 중량％인 것이 더욱 바람직하며, 5 중량％ 내지 10 중량％인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지, 또는 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 화합물은 호모중합체 또는 공중합체일 수 있으며, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 공단량체를 추가로 포함할 수 있다. 상기 공중합체는 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 (메트)아크릴레이트 뿐만 아니라 (메트)아크릴레이트 유도체도 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구체적으로 상기 (메트)아크릴레이트계 단량체로는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등이 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다. 특히, 메틸메타크릴레이트(MMA)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 (메트)아크릴레이트계 유도체의 호모중합체 또는 공중합체일 수 있고, 다른 종류의 공단량체를 포함하는 공중합체일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체를 이용할 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지가 상기 고리계 유닛을 포함하는 경우 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 공중합체는 (메트)아크릴레이트계 유도체 및 고리계 유닛 중 적어도 하나를 2종 이상 포함할 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체 내의 (메트)아크릴레이트계 유닛의 함량은 약 50 내지 약 99 중량％, 바람직하게는 약 70 내지 약 98 중량％이고, 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 1 내지 50 중량％, 바람직하게는 약 2 내지 약 30중량％이다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량이 50 중량％ 이하인 것이 필름의 헤이즈(haze)값을 낮추는데 유리하다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체 중의 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 필름의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 예는 후술한다. 다만, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛과 함께 공중합체에 포함되는 고리부를 갖는 고리계 유닛은 말레이미드부를 포함하는 말레이미드계 유닛인 것이 가장 바람직하다. 상기 말레이미드계 유닛은 N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸말레이미드, N-부틸말레이미드 등으로부터 유래한 고리부를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 특히 N-시클로헥실말레이미드로부터 유래한 고리부를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 상기 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 상기 예들로 한정되는 것은 아니다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체는 (메트)아크릴계 단량체 및 말레이미드계 단량체와 같은 고리계 단량체를 이용하고, 괴상 중합, 용액 중합, 현탁 중합, 유화 중합 등의 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 수 평균 분자량은 1,500 내지 2,000,000 g/mol인 것이 바람직하다. 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 페녹시계 수지는 벤젠 고리에 적어도 하나의 산소 라디칼이 결합된 구조를 포함한다. 예컨대, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 유닛을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 방향족계 수지는 하기 화학식 1의 유닛을 5 내지 10,000개, 더 바람직하게는 5 내지 7,000개, 더 바람직하게는 5 내지 5,000개 포함하는 것이 바람직하다. 상기 방향족계 수지에 하기 화학식 1로 표시되는 유닛이 2종 이상 포함되는 경우, 이들은 랜덤, 교대 또는 블록의 형태로 포함될 수 있다.
Figure 112012500258423-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
구체적으로, X는 하기 화학식 2 내지 4와 같은 화합물로부터 유래된 2가기인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112012500258423-pat00002
R1은 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,
R2 및 R3는 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, n 및 m은 각각 1 내지 5의 정수이다.
Figure 112012500258423-pat00003
R4는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, p는 1 내지 6의 정수이다.
Figure 112012500258423-pat00004
R6 및 R7은 각각 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,
R5 및 R8는 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, q 및 r은 각각 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물의 구체적인 예는 하기와 같으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112012500258423-pat00005
Figure 112012500258423-pat00006
Figure 112012500258423-pat00007
상기 방향족계 수지는 특히 하기 화학식 5로 표시되는 1종 이상의 페녹시계 유닛을 5 내지 10,000개 포함하는 것이 가장 바람직하다.
Figure 112012500258423-pat00008
상기 식에 있어서, R9는 직접결합 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이고, R10은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
상기 화학식 5는 하기 화학식 6으로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure 112012500258423-pat00009
상기 방항족계 수지의 말단은 OH기일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 필름의 내열성을 향상시킬 수 있다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 0.1 내지 약 99 중량％, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 40중량％이다. 상기 고리계 유닛 중 고리부로는 무수말레산, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐 등이 포함되나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 광학필름의 재료로서 1) (메트)아크릴레이트계 유닛 및 말레이미드계 유닛을 포함하는 공중합체, 및 2) 페녹시계(phenoxy-based) 수지를 사용할 수 있다. 이 경우, 각각의 성분의 함량은 1 ∼ 99 중량％인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 1) 공중합체는 약 40 내지 약 99중량％인 것이 바람직하고 약 70 내지 약 98중량％인 것이 더욱 바람직하다. 상기 2) 수지는 약 1 내지 약 60 중량％인 것이 바람직하며, 약 2 내지 약 30 중량％인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 상기 1) (메트)아크릴레이트계 유닛 및 말레이미드계 유닛을 포함하는 공중합체 내 말레이미드계 단량체의 함량이 50 중량％ 이하인 경우에는 상기 1) 내지 2) 성분들의 혼합 비율에 관계없이 전 영역에 대하여 혼화성(miscibility)을 나타낼 수 있고, 이러한 조성의 광학 필름은 단일 유리 전이 온도(Tg)를 나타낼 수 있는 우수한 장점이 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 두께는 5 ∼ 500㎛, 더 바람직하게는 5 ∼ 300㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광학 필름의 광투과도는 90％ 이상이고, 헤이즈(haze) 특성은 2.5％ 이하, 바람직하게는 1％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5％ 이하의 범위를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 광학 필름의 유리 전이 온도는 95℃ 이상, 더 바람직하게는 100℃ 이상인 것이 바람직하며, 유리전이온도가 125℃ 이상까지 달할 수 있다.
본 발명은 또한 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량을 조절함으로써 광학 필름의 광탄성계수를 조절하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 및 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계를 포함하고, 상기 수지 조성물의 준비시 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지의 함량을 조절하여 필름의 광탄성계수를 조절하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법을 제공한다. 상기 광학 필름은 추가로 일축 또는 이축 연신될 수 있다.
상기 수지 조성물은 전술한 성분들을 용융 혼합하여 블렌딩함으로써 제조할 수 있다. 상기 성분들의 용융 혼합은 압출기 등을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 수지 조성물은 일반적으로 사용되는 윤활제(lubricant), 산화 방지제, UV 안정제, 열 안정제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조시에는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있고, 구체적으로는 압출 성형법을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 수지 조성물을 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼로부터 압출기를 질소 치환한 싱글 또는 트윈 압출기에 공급하고, 고온에서 용융하여 원료 펠렛을 얻고, 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고, 원료 호퍼로부터 압출기까지를 질소 치환한 싱글 압출기로 용융한 후, 코트 행거 타입의 T-다이에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 필름을 제조할 수 있다.
상기 연신 공정은 종 방향(MD) 연신, 횡 방향(TD) 연신을 각각 행할 수도 있고 모두 행할 수도 있다. 종 방향과 횡 방향 모두 연신하는 경우에는 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후, 다른 방향으로 연신할 수 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수도 있다. 연신은 한 단계로 연신할 수도 있으며 다단계에 걸쳐 연신할 수도 있다. 종 방향으로 연신할 경우에는 롤 사이의 속도차에 의한 연신을 할 수 있고, 횡 방향으로 연신할 경우에는 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통산 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신시 생기는 보잉(Bowing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다단계로 하여 같은 보잉 억제 효과를 얻을 수도 있다.
상기 연신은, 상기 수지 조성물의 유리 전이 온도를 Tg라고 할 때, (Tg - 20℃) ∼ (Tg + 30℃)의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 유리 전이 온도는 수지 조성물의 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.
연신속도는 소형 연신기(Universal testing machine, Zwick Z010)의 경우는 1 내지 100 mm/min의 범위에서, 그리고 파일로트 연신 장비의 경우는 0.1 내지 2 m/min의 범위에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하며, 5 내지 300％의 연신율을 적용하여 필름을 연신하는 것이 바람직하다.
상기 연신은 필름의 성형과 별개의 단계로서 진행될 수도 있고, 필름의 성형과 같은 공정에서 하나의 단계(one step)로 수행될 수도 있다.
연신된 필름은 인성(toughness)이 상승하기 때문에 부서지기 쉬운 (메트)아크릴레이트계 필름의 단점을 효과적으로 보완할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 적어도 일면에 유기물 및 무기물 중 적어도 하나를 포함하는 추가 층을 구비하여 위상차 값 및 보상 특성 및/또는 편광자에 대한 부착성이 조절될 수 있다. 상기 유기물의 예로는 셀룰로오즈, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 액정 및/또는 이들의 유도체 등이 있고, 상기 무기물로는 TiO2, ITO 등이 있으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 정보전자 장치를 제공한다. 상기 정보전자 장치로는 액정 표시 장치, 유기발광다이오드 (OLED)와 같은 디스플레이 장치 등이 있다.
하나의 실시상태에 있어서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나와 상기 액정셀 사이에 본 발명에 따른 광학 필름이 구비될 수 있다. 즉, 제1 편광판과 액정셀 사이에, 제2 편광판과 액정셀 사이에, 또는 제1 편광판과 액정셀 사이와 제2 편광판과 액정셀 사이 모두에 본 발명에 따른 광학 필름이 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도하는 것은 아니다.
＜실시예＞
＜폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지의 중합＞
＜제조예 1＞
메틸메타크릴레이트 247.8g, N-사이클로헥실말레이미드 24.8g, 톨루엔 295.8g을 1L 초자반응기에 투입하고, 15분 동안 질소 버블링을 실시하여 용존산소를 제거한 후 온도를 80℃로 유지하였다. 개시제 AIBN 1g, 1-옥틸머캡탄 0.25g을 톨루엔 197.2g에 녹인 용액과 메틸메타크릴레이트 223.0g에서 용존산소를 제거한 후, 각각 4시간 동안 반응기로 적가하면서 반응액을 교반하여 중합을 진행하였다. 추가로 2시간 동안 80℃에서 반응을 진행한 후 반응온도를 90℃로 승온하였다. 반응 8시간 경과 후, AIBN 0.13g을 톨루엔에 녹여서 투입한 후 10시간 동안 추가로 반응을 진행하였다.
반응종결 후 단량체 전환율은 85％ 이었으며, 분자량은 중량 평균 분자량(Mw)이 97,000 이고, 수 평균 분자량(Mn)이 46,000 이었다. 최종 고분자 내의 N-사이클로헥실말레이미드의 함량은 원소 분석결과 6.5 중량％ 이었다.
＜제조예 2＞
메틸메타크릴레이트 272.6g, N-사이클로헥실말레이미드 99.1g, 톨루엔 345.1g을 1L 초자반응기에 투입하고, 15분 동안 질소 버블링을 실시하여 용존산소를 제거한 후 온도를 80℃로 유지하였다. 개시제 AIBN 1g, 1-옥틸머캡탄 0.25g을 톨루엔 147.9g에 녹인 용액과 메틸메타크릴레이트 123.9g에서 용존산소를 제거한 후, 각각 4시간 동안 반응기로 적가하면서 반응액을 교반하여 중합을 진행하였다. 추가로 2시간 동안 80℃에서 반응을 진행한 후 반응온도를 90℃로 승온하였다. 반응 8시간 경과 후, AIBN 0.13g을 톨루엔에 녹여서 투입한 후 10시간 동안 추가로 반응을 진행하였다.
반응종결 후 단량체 전환율은 82％ 이었으며, 분자량은 중량 평균 분자량(Mw)이 97,500 이고, 수 평균 분자량(Mn)이 48,100 이었다. 최종 고분자 내의 N-사이클로헥실말레이미드의 함량은 원소 분석결과 24 중량％ 이었다.
＜제조예 3＞
메틸메타크릴레이트 223.0g, N-사이클로헥실말레이미드 198.2g, 톨루엔 419.0g을 1L 초자반응기에 투입하고, 15분 동안 질소 버블링을 실시하여 용존산소를 제거한 후 온도를 80℃로 유지하였다. 개시제 AIBN 1.13g, 1-옥틸머캡탄 0.25g을 톨루엔 74.0g에 녹인 용액과 메틸메타크릴레이트 74.3g에서 용존산소를 제거한 후, 각각 4시간 동안 반응기로 적가하면서 반응액을 교반하여 중합을 진행하였다. 추가로 2시간 동안 80℃에서 반응을 진행한 후 반응온도를 90℃로 승온하였다. 반응 8시간 경과 후, AIBN 0.13g을 톨루엔에 녹여서 투입한 후 10시간 동안 추가로 반응을 진행하였다.
반응종결 후 단량체 전환율은 94％ 이었으며, 분자량은 중량 평균 분자량(Mw)이 93.500 이고, 수 평균 분자량(Mn)이 38,500 이었다. 최종 고분자 내의 N-사이클로헥실말레이미드의 함량은 원소 분석결과 50 중량％ 이었다.
＜페녹시 수지와 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지의 혼합＞
＜실시예 1 ∼ 9 및 비교예 1∼2＞
하기 표 1에 기재된 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 16φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 얻고, 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 250℃에서 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 80μm의 필름을 제조하였다. 상기 필름의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
페녹시계 수지는 InChemRez® 사의 PKFE(Mw = 60,000, Mn = 16,000, Tg = 98℃)을 사용하였고, (메타)아크릴계 수지는 상기 제조예 1에서 중합한 N-사이클로헥실말레이미드의 함량이 6.5 중량％인 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트)수지를 사용하였다.
필름의 유리 전이 온도(Tg)는 TA instrument 사의 시차주사형 열량계(DSC2010)에 의하여 측정하였다. 질소분위기 하에서 10℃/min의 승온속도로 분석하였는데, 측정된 유리 전이 온도는 제2 스캔에서 열용량 급변 구간의 중간 온도로 결정하였다.
필름의 광투과도와 헤이즈는 JIS K 7105에 의해 반사도-투과도 미터(reflectance-transmittance meter, HR-100, Murakami color research Lab.)로 측정하고 3회 평균값으로 하여 결과를 얻었다. 광투과도는 투과한 광선의 전량을 나타내는 전광선 투과율(Tt)에 해당하며, 이중에서 적분구의 5％로 확산투과율(Td)를 측정하여 Haze(= Td/Tt × 100)를 계산한다.
광탄성계수는 필름을 장력계에 걸어 힘을 증가시키면서 필름을 당긴 후, 각각의 경우에 대한 위상차를 측정하고 '스트레스(stress) vs 위상차'를 도시(plotting)한 후 기울기를 구함으로써 측정하였다. 상기 실시예에 따른 필름 중 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량과 광탄성계수의 관계를 도 1에 도시하였다. 도 1에 따르면, 상기 방향족계 수지의 함량(x)과 광탄성계수(y)는 상수 a가 0.6573이고, 상수 b가 4.3567인 직선 비례식의 관계를 만족한다. 또한, 상기 실시예에 따른 필름의 유리전이온도를 도 2에 나타내었다.
Figure 112012500258423-pat00010

Claims (15)

  1. 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 광탄성계수로서 -3.5×10-12m2/N 초과 60.55×10-12m2/N 미만의 값을 가지며, 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것인 광학필름.
  2. 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 상기 방향족계 수지의 함량(x)과 광탄성계수(y)가 직선비례식을 만족하며, 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것인 광학 필름.
  3. 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 및 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지를 포함하고, 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것인 광학 필름.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 더 포함하는 광학 필름.
  5. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 항에 있어서, 고리부를 갖는 고리계 유닛을 더 포함하는 광학 필름.
  6. 청구항 5에 있어서, 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하고, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지가 고리부를 갖는 고리계 유닛을 추가로 포함하는 것인 광학 필름.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 고리부는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학 필름.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 고리계 유닛은 N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸말레이미드 및 N-부틸말레이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물로부터 유래한 고리부를 포함하는 것인 광학 필름.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트 수지 중의 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 1중량％ 내지 50중량％인 것인 광학 필름.
  10. 삭제
  11. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방향족계 수지는 1,500 내지 2,000,000g/mol의 수 평균분자량을 갖는 것인 광학 필름.
  12. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방향족계 수지는 화학식 1로 표시되는 적어도 1종의 유닛을 5 내지 10,000개를 포함하는 것인 광학 필름:
    [화학식 1]
    Figure 112013068876441-pat00011

    상기 식에 있어서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이다.
  13. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 항의 광학 필름을 포함하는 정보전자 장치.
  14. 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량을 조절함으로써 광학 필름의 광탄성계수를 조절하는 방법이며, 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것인 광학 필름의 광탄성계수를 조절하는 방법.
  15. 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 및 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계; 및
    상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계를 포함하고,
    상기 수지 조성물의 준비시 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족 수지의 함량을 조절하여 필름의 광탄성계수를 조절하며,
    상기 히드록시 함유부 및 방향족부를 갖는 방향족 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것인 광학 필름의 광탄성계수를 조절하는 방법.
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