KR101440978B1 - 광학 필름의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 필름의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 1) (메타)아크릴계 수지 및 위상차 조절용 수지를 혼합하여 수지 조성물을 준비하는 단계, 2) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계, 및 3) 상기 필름을 종 방향 및 횡 방향으로 이축 연신하는 단계를 포함하며, 상기 이축 연신하는 단계는 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

광학 필름의 제조방법{PREPARATION METHOD FOR OPTICAL FILMS}
본 발명은 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값을 쉽게 조절할 수 있는 광학 필름의 제조방법에 관한 것이다.
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 달라져 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 굴절율보다 크기 때문에 이를 보상하기 위해서 두께 방향 굴절율이 면 방향 평균 굴절율보다 작은 위상차 특성을 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 보상을 모두 가지는 보상필름이 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 위상차 보상 필름 개발이 요구되고 있다.
본 발명자들은 무연신 필름을 종 방향과 횡 방향으로 이축 연신시 종 방향과 횡 방향의 연신율 차이에 의하여 면 방향의 위상차 값이 쉽게 조절될 수 있고, 또한 두께 수축율을 제어함으로써 두께 방향의 위상차 값의 조절이 용이하다는 사실을 밝혀내었다. 이에 본 발명은 연신율 차이와 두께 수축율을 제어함으로써 소정의 면 방향 및 두께 방향 위상차 값을 갖는 광학 필름의 제조방법을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은, 1) (메타)아크릴계 수지 및 위상차 조절용 수지를 혼합하여 수지 조성물을 준비하는 단계, 2) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계, 및 3) 상기 필름을 종 방향 및 횡 방향으로 이축 연신하는 단계를 포함하며, 상기 이축 연신하는 단계는 하기 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법을 제공한다.
식 (1) : Rin - 10 ≤ KRin×△E ×D × C ≤ Rin + 10
식 (2) : Rth - 10 ≤ KRth×△D × D × C ≤ Rth + 10
상기 식 (1) 및 (2)에 있어서,
△E는 횡방향 연신비(%) - 종방향 연신비(%),
△D는 {(연신후 필름 두께 - 연신전 필름 두께) / 연신전 필름 두께}×100,
Rin은 최종 광학 필름에서 구현하고자 하는 면 방향 위상차값,
Rth는 최종 광학 필름에서 구현하고자 하는 두께 방향 위상차값,
KRin 은 위상차 조절용 수지의 고유 면방향 위상차 상수,
KRth는 위상차 조절용 수지의 고유 두께방향 위상차 상수,
D는 연신 후 필름의 두께,
C는 위상차 조절용 수지의 함량비(위상차 조절용 수지 무게/전체수지무게)이다.
본 발명의 제조 방법에 따르면, 종 방향과 횡 방향의 연신율 차이(△E)와 두께 수축율(△D)을 조절함으로써 원하는 값의 면 방향 및 두께 방향 위상차 값을 갖는 광학 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 종 방향 및 횡 방향의 연신율차에 따른 면 내 위상차 값을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 두께 수축율에 따른 두께 방향 위상차 값을 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명자들은 부단한 연구를 거듭한 결과, 필름 연신 시에 광학 필름의 원료가 되는 수지 조성물의 고유 위상차값 상수 및 위상차 조절용 수지의 함량에 따라 종 방향과 횡 방향의 연신율 및/또는 두께 수축율을 특정함으로써, 원하는 면 방향 위상차값과 두께 방향 위상차값을 갖는 광학 필름을 손쉽게 제조할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
보다 구체적으로는, 본 발명은 1) (메타)아크릴계 수지 및 위상차 조절용 수지를 혼합하여 수지 조성물을 준비하는 단계, 2) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계, 및 3) 상기 필름을 종 방향 및 횡 방향으로 이축 연신하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 3) 단계의 이축 연신은 하기 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나를 만족하도록 수행되는 것을 그 특징으로 한다.
식 (1) : Rin - 10 ≤ KRin×△E ×D × C ≤ Rin + 10
식 (2) : Rth - 10 ≤ KRth×△D × D × C ≤ Rth + 10
상기 식 (1) 및 (2)에 있어서, Rin은 최종 광학 필름에서 구현하고자 하는 면 방향 위상차값을 의미하며, Rth는 최종 광학 필름에서 구현하고자 하는 두께 방향 위상차값을 의미한다.
한편, 상기 △E는 광학 필름의 면 방향 위상차값을 조절하기 위한 파라미터로, 필름 연신시의 횡방향 연신비(%)-종방향 연신비(%) 값을 의미한다. 상기 △E는 구현하고자 하는 면 방향 위상차값, 원료 수지의 성분 및 조성에 따라 다양하게 조절될 수 있으며, 일반적으로 0 ~ 250% 정도인 것이 바람직하다. 횡 방향의 연신 배율이 종 방향 연신 배율보다 크게 되면 고분자 체인의 배향각 분포가 횡 방향으로 생성되어 횡 방향의 굴절율이 커지게 된다. 반대로 종 방향의 연신 배율이 큰 경우 종 방향의 굴절율 값이 커지게 된다. 또한, 연신율 배율차가 크면 클수록 굴절율의 크기는 더욱 크게 발생한다. 다만, △E 값이 250%를 초과할 경우에는 한 방향의 고분자 체인의 배향이 지나치게 커지게 되어 반대 방향으로 필름이 쉽게 부러지는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로 상기 식 (2)에서 △D는 광학 필름의 두께 방향 위상차값을 조절하기 위한 파라미터로, 필름 연신 후 두께 수축율, 구체적으로는 [(연신후 필름 두께 -연신전 필름 두께) / 연신전 필름 두께]×100의 값을 말한다. 상기 △D는 구현하고자 하는 두께 방향 위상차값, 필름의 원료가 되는 수지 조성물의 성분 및 함량 등에 따라 다양하게 조절될 수 있으나, 일반적으로 -20 ~ -80% 정도인 것이 좋다. 연신 후 두께 방향 수축율이 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 위상차 발현이 어렵거나, 필름이 너무 얇아져 핸들링성이 떨어질 수 있다. 한편, 연신에 따른 두께 수축이 크면 클수록 두께 방향 굴절율(nz)이 작아지게 되어 두께 방향의 위상차 값이 발달하는 경향을 보이게 된다.
다음으로, 상기 KRin 은 위상차 조절용 수지의 고유 면방향 위상차 상수를 의미하는 것으로, 보다 구체적으로는 위상차 조절용 수지만을 위상차 조절용 수지의 유리전이 온도에서 연신하였을 때 발현되는 단위두께당 Rin/연신율를 의미한다.
상기 KRin 값은 사용되는 수지의 종류에 따라 고유하게 결정될 수 있으며, 예를 들어, 위상차 조절용 수지로 페녹시 수지를 사용하는 경우, KRin 은 0.09257이 된다.
한편, 상기 KRth는 상기 위상차 조절용 수지의 고유 두께방향 위상차 상수를 의미하는 것으로, 보다 구체적으로는 위상차 조절용 수지만을 유리전이 온도에서 연신하였을 때 발현되는 단위두께당 Rth/수축율를 의미한다. 상기 KRth 값은 사용되는 수지의 종류에 따라 고유하게 결정될 수 있으며, 예를 들어, 위상차 조절용 수지로 페녹시 수지를 사용하는 경우, KRth 은 -0.1628이 된다.
한편, D는 연신 후 필름의 두께를 의미하며, C는 전체 수지 조성물에 있어서, 위상차 조절용 수지의 함량 비율, 즉, 위상차 조절용 수지 무게/전체수지무게를 의미한다.
상기와 같이 식 (1) 및/또는 식 (2)를 만족하는 특정 연신 조건에 따라 연신을 수행할 경우, 사용되는 수지에 따라, 위상차 조절용 수지의 함량 비율과 연신 조건을 조절함으로써, 원하는 크기의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값을 가지는 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계의 (메타)아크릴계 수지는 (a) (메타)아크릴계 단위를 포함할 수 있으며, 필요에 따라, (b) 고리부를 갖는 고리계 단위로 추가로 포함할 수 있다.
이때, 상기 (a) (메타)아크릴계 단위는, (메타)아크릴레이트 뿐만 아니라 (메타)아크릴레이트 유도체도 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구체적으로 상기 (메타)아크릴레이트계 단량체로는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등이 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다. 특히, 메틸 메타크릴레이트(MMA)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
다음으로, 상기 고리부를 갖는 고리계 단위는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 말레이미드부를 포함하는 말레이미드계 단위인 것이 가장 바람직하다. 상기 말레이미드계 단위는 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. 상기 고리부를 갖는 고리계 단위가 포함될 경우 필름에 우수한 내열성을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
보다 바람직하게는, 상기 1) 단계의 (메타)아크릴계 수지는 (메타)아크릴계 단위 및 상기 고리부를 갖는 고리계 단위를 포함하는 공중합체, 예를 들면, 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸(메트)아크릴레이트) 등일 수 있다. 상기 (메타)아크릴계 단위 및 상기 고리부를 갖는 고리계 단위를 포함하는 공중합체 내의 (메트)아크릴계 단위의 함량은 약 50 내지 99 중량%, 바람직하게는 약 70 내지 98 중량%이고, 상기 고리부를 갖는 고리계 단위의 함량은 약 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 약 2 내지 30 중량%이다. 상기 고리부를 갖는 고리계 단위의 함량이 50 중량% 이하이면 필름의 헤이즈(haze)값을 낮추는데 유리하다.
상기 (메트)아크릴계 단위 및 상기 고리부를 갖는 고리계 단위를 포함하는 공중합체는 (메타)아크릴계 단량체 및 말레이미드계 단량체와 같은 고리계 단량체를 이용하고, 괴상 중합, 용액 중합, 현탁 중합, 유화 중합 등의 방법으로 제조될 수 있다. 이때, 상기 (메트)아크릴계 단위 및 상기 고리부를 갖는 고리계 단위의 구체적인 예는 상기한 바와 동일하다.
한편, 본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계의 위상차 조절용 수지는 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 단위를 포함하는 것이 바람직하며, 이때 상기 방향족계 단위의 수 평균 분자량은 1,500 내지 2,000,000 g/mol인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 방향족계 단위는 페녹시계 수지일 수 있으며, 여기서, 페녹시계 수지는 벤젠 고리에 적어도 하나의 산소 라디칼이 결합된 구조를 포함하는 수지를 의미한다. 예컨대, 상기 방향족계 단위는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 방향족계 단위는 하기 화학식 1의 단위를 5 내지 10,000개, 더 바람직하게는 5 내지 7,000개, 더 바람직하게는 5 내지 5,000개 포함하는 것이 바람직하다. 상기 방향족계 단위에 하기 화학식 1로 표시되는 단위가 2종 이상 포함되는 경우, 이들은 랜덤, 교대 또는 블록의 형태로 포함될 수 있다.
Figure 112012044235881-pat00001
상기 화학식 1에서,
X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
구체적으로, X는 하기 화학식 2 내지 화학식 4와 같은 화합물로부터 유래된 2가기인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112012044235881-pat00002
상기 화학식 2에서,
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 정수이며,
Figure 112012044235881-pat00003
상기 화학식 3에서,
R4는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, p는 1 내지 6의 정수이고,
Figure 112012044235881-pat00004
상기 화학식 4에서,
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 화학식 4로 표시되는 화합물의 구체적인 예는 하기와 같으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Figure 112012044235881-pat00005
Figure 112012044235881-pat00006
Figure 112012044235881-pat00007
Figure 112012044235881-pat00008
Figure 112012044235881-pat00009
Figure 112012044235881-pat00010
Figure 112012044235881-pat00011
Figure 112012044235881-pat00012
특히, 상기 방향족계 단위는 하기 화학식 5로 표시되는 1종 이상의 페녹시계 단위를 5 내지 10,000개 포함하는 것이 가장 바람직하다.
Figure 112012044235881-pat00013
상기 화학식 5에서, 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 112012044235881-pat00014
상기 방향족계 단위를 포함하는 화합물의 말단은 OH기일 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계의 수지 조성물은 상기한 (메타)아크릴계 수지와 위상차 조절용 수지를 용융 혼합하여 블렌딩함으로써 제조할 수 있다. 상기 성분들의 용융 혼합은 압출기 등을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 수지 조성물은 당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 산화 방지제, UV 안정제, 열 안정제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 2) 단계의 필름의 형성 시에는 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 광학 필름을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 3) 이축 연신 단계는 종 방향 연신 및 횡 방향 연신을 포함한다. 이 때, 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 필름의 원료가 되는 전체 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 연신기의 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.
본 발명에 의해 제조되는 광학 필름은 하기 식(3)으로 표시되는 면 방향 위상차 값(Rin)이 0 ~ 300nm 인 것이 바람직하고, 0 ~ 200nm 인 것이 더욱 바람직하며, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값(Rth)이 0 ~ 350nm 인 것이 바람직하고, 100 ~ 300nm 인 것이 더욱 바람직하다.
식(3) : Rin = (nx - ny)×d
식(4) : Rth = [(nx + ny)/2 - nz] ×d
상기 식(3) 및 식(4)에서,
nx는 필름의 면 방향에 있어서, 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율이고,
ny는 필름의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nz는 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 필름을 제공한다.
본 발명에 의해 제조되는 광학 필름의 두께는 5 ~ 500㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광학 필름의 광투과도는 90% 이상이고, 헤이즈(haze) 특성은 2.5% 이하의 범위를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 광학 필름의 유리 전이 온도는 110℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름은 액정 표시 장치에 있어서 위상차 필름으로 사용될 수 있다.
예컨대, 상기 액정 표시 장치의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 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 액정 셀 사이에 본 발명에 따른 광학 필름이 구비될 수 있다.
이하 하기 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
<실시예 1>
폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 및 페녹시계 수지(PKFE)를 82 : 18의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다.
페녹시계 수지는 InChemRez®사의 PKFE(Mw = 60,000, Mn = 16,000, Tg = 95℃)을 사용하였고, 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지는 NMR 분석 결과 N-사이클로헥실말레이미드의 함량이 6.5 중량%이었다.
얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 260℃에서 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 무연신 필름을 제조하였다. 이 필름을 Tg(117℃)에서 종 방향 및 횡 방향의 연신율을 달리함으로써 연신율 차이를 0 ~ 125%까지 두고, 또한 두께 수축율이 -20 ~ -80%로 되도록 연신하여 광학 필름을 제조하였다. 연신율 차이에 따른 면방향 위상차 결과를 도1, 두께 수축율에 따른 두께방향 위상차 결과를 도2에 나타내었다. 도 1 및 도 2를 통해 광학 필름의 면 방향 위상차값이 횡 방향 연신율과 종 방향의 연신율의 차에 비례하며, 광학 필름의 두께 방향 위상차값이 두께 수축율에 비례함을 알 수 있다.
또한 종 방향 및 횡 방향의 구체적인 연신율과 이에 따른 광학 필름(60um)의 위상차 값 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112012044235881-pat00015
<실시예 2>
폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 및 페녹시계 수지(PKFE)를 85 : 15의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 이용하여 실시예1 과 같은 방법으로 제막 및 연신하여 그 결과를 표 2에 나타내었다
Figure 112012044235881-pat00016
<실시예 3>
폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 및 페녹시계 수지(PKFE)를 80 : 20의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 이용하여 실시예1 과 같은 방법으로 제막 및 연신하여 그 결과를 표 3에 나타내었다
Figure 112012044235881-pat00017
상기 실시예들을 통해, 수지 조성물의 성분 및 함량, 제조하고자 하는 필름의 두께가 결정되어 있을 경우, △E 값 및 △D 을 조절하여 원하는 면상 위상차값 및 두께 방향 위상차값을 구현할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (14)

1) (메타)아크릴계 수지 및 위상차 조절용 수지를 혼합하여 수지 조성물을 준비하는 단계,
2) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계, 및
3) 상기 필름을 종 방향 및 횡 방향으로 이축 연신하는 단계를 포함하며,
상기 이축 연신하는 단계는 하기 식 (1) 및 식 (2) 중 적어도 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.

식 (1) : Rin - 10 ≤ KRin×△E ×D × C ≤ Rin + 10
식 (2) : Rth - 10 ≤ KRth×△D × D × C ≤ Rth + 10

상기 식(1) 및 식 (2)에 있어서,
△E는 횡방향 연신비(%) - 종방향 연신비(%),
△D는 {(연신후 필름 두께 - 연신전 필름 두께) / 연신전 필름 두께}×100,
Rin은 최종 광학 필름에서 구현하고자 하는 면 방향 위상차값,
Rth는 최종 광학 필름에서 구현하고자 하는 두께 방향 위상차값,
KRin 은 위상차 조절용 수지의 고유 면방향 위상차 상수,
KRth는 위상차 조절용 수지의 고유 두께방향 위상차 상수,
D는 연신 후 필름의 두께,
C는 위상차 조절용 수지의 함량비(위상차 조절용 수지 무게/전체수지무게)임.
제1항에 있어서,
상기 △E가 0 ~ 250%인 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 △D 가 -20 ~ -80%인 광학 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계의 (메타)아크릴계 수지는 (a) (메타)아크릴계 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 (a) (메타)아크릴계 단위는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트 및 벤질 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 1) 단계의 (메타)아크릴계 수지는 (b) 고리부를 갖는 고리계 단위를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 고리계 단위는 말레이미드계 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계의 위상차 조절용 수지는 페녹시계 수지인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 페녹시계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112012044235881-pat00018

상기 화학식 1에서,
X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
제9항에 있어서,
상기 화학식 1의 X는 하기 화학식 2 내지 화학식 4와 같은 화합물로부터 유래된 2가기인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법:
[화학식 2]
Figure 112012044235881-pat00019

상기 화학식 2에서,
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 정수이며,
[화학식 3]
Figure 112012044235881-pat00020

상기 화학식 3에서,
R4는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, p는 1 내지 6의 정수이고,
[화학식 4]
Figure 112012044235881-pat00021

상기 화학식 4에서,
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.
제8항에 있어서,
상기 페녹시 수지는 하기 화학식 5로 표시되는 1종 이상의 페녹시계 단위를 5 내지 10,000개 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법:
[화학식 5]
Figure 112012044235881-pat00022

상기 화학식 5에서, R9는 직접결합 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이고, R10은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계의 (메타)아크릴계 수지는 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸(메트)아크릴레이트)이고, 상기 1) 단계의 위상차 조절용 수지는 페녹시계 수지인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 2) 단계의 필름의 형성시에는 압출 성형법을 이용하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 식 (1)의 Rin은 0 ~ 300nm이고,
상기 식 (2)의 Rth는 0 ~ 300nm인 광학 필름의 제조 방법.
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