KR101499899B1 - 광학필름용 고분자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광학필름 - Google Patents

광학필름용 고분자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광학필름 Download PDF

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Abstract

화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 반복단위 A; 그리고 상기 반복단위 A와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체로부터 유도된 반복단위 B를 포함하는 광학필름용 고분자, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 광학필름 및 상기 광학필름을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

광학필름용 고분자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광학필름{POLYMER FOR OPTICAL FILM, METHOD OF PREPARING SAME, AND OPTICAL FILM INCLUDING SAME}
광학필름용 고분자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 광학필름에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD), 유기발광다이오드(OLED) 등의 디스플레이 분야에서는 위상차를 보상하여 광 시야각 및 색 변이(color shift)를 개선하기 위해 역파장 분산 위상차 보상필름을 사용하고 있다. 한편, 액정 표시 장치(LCD), 유기발광다이오드(OLED) 등의 디스플레이 제조에는 고온 공정이 포함되어 있다.
이에 내열성이 우수하며 역파장 분산 위상차 보상필름에 사용할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다.
(선행기술문헌) 1. 한국공개특허공보 제1993-0022132호(공개일: 1993.11.23)
일 구현예는 음의 복굴절성, 내열성 및 내습성이 우수한 광학필름용 고분자를 제공하는 것이다.
다른 일 구현예는 상기 광학필름용 고분자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또 다른 일 구현예는 상기 광학필름용 고분자를 포함하는 광학필름을 제공하는 것이다.
또 다른 일 구현예는 상기 광학필름을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
일 구현예는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 반복단위 A; 그리고 상기 반복단위 A와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체로부터 유도된 반복단위 B를 포함하는 광학필름용 고분자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112011104048889-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R8은 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이고,
R9는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있다.
구체적으로는 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 11-1 내지 11-3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 11-1] [화학식 11-2]
Figure 112011104048889-pat00002
Figure 112011104048889-pat00003
[화학식 11-3]
Figure 112011104048889-pat00004
상기 화학식 11-1 내지 11-3에서,
R30 내지 R32는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 C1 내지 C20 알킬기이고,
L1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-이고,
n30 및 n32는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
n31은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 0 내지 11의 정수이다.
더욱 구체적으로는 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 21-1 내지 21-3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 21-1] [화학식 21-2] [화학식 21-3]
Figure 112011104048889-pat00005
Figure 112011104048889-pat00006
Figure 112011104048889-pat00007
상기 반복단위 B는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위, 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112011104048889-pat00008
상기 화학식 2에서,
R10 내지 R12는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이다.
R13은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 에스테르기, 카르복실기, 또는 N(R100)(R101)(여기서, R100 및 R101은 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기임)이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있다.
n1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
[화학식 3]
Figure 112011104048889-pat00009
상기 화학식 3에서,
R14는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 메틸기이다.
R15 및 R16은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이다.
R17은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10 를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10 를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있다.
구체적으로는 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 22-1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있고, 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 23-1로 표시되는 반복단위, 하기 화학식 23-2로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 22-1]
Figure 112011104048889-pat00010
[화학식 23-1] [화학식 23-2]
Figure 112011104048889-pat00011
Figure 112011104048889-pat00012
상기 광학필름용 고분자는 상기 반복단위 A와 상기 반복단위 B를 약 0.1:99.9 내지 약 50:50의 몰비로 포함할 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 10,000 g/mol 내지 약 200,000 g/mol의 수평균 분자량(Mn)을 가질 수 있고, 약 1.0 내지 약 5.0의 다분산 지수를 가질 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 1.40 내지 약 1.69의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 80℃ 내지 약 200℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다.
다른 일 구현예는 하기 화학식 1-1로 표시되는 단량체, 그리고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체를 혼합하는 단계; 퍼옥사이드계 개시제를 첨가하는 단계; 및 중합하는 단계를 포함하는 것인 광학필름용 고분자의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1-1]
Figure 112011104048889-pat00013
상기 화학식 1-1에서,
R1 내지 R8 및 R9는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체는 하기 화학식 2-1로 표시되는 단량체, 하기 화학식 3-1로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure 112011104048889-pat00014
상기 화학식 2-1에서,
R10 내지 R12, R13 및 n1은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
[화학식 3-1]
Figure 112011104048889-pat00015
상기 화학식 3-1에서,
R14, R15 및 R16, 그리고 R17은 상기 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
또 다른 일 구현예는 상기 광학필름용 고분자를 포함하는 광학필름을 제공한다.
상기 광학필름은 약 550nm의 파장에서 약 0 nm 내지 약 500 nm의 면내 위상차 값(Re)을 가질 수 있고, 약 550nm의 파장에서 약 0 nm 내지 약 -1000 nm의 두께방향 위상차 값(Rth)을 가질 수 있다.
상기 광학필름은 Re(450nm/550nm)의 파장 분산이 약 0.81 내지 약 1.20일 수 있고, Re(650nm/550nm)의 파장 분산이 약 0.90 내지 약 1.18일 수 있다.
상기 광학필름은 약 380 nm 내지 약 780 nm의 파장 범위에서 총 광선 투과율이 약 80% 이상일 수 있고, 약 3% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 광학필름은 약 80℃ 내지 약 200℃의 유리전이온도를 가질 수 있다.
또 다른 일 구현예는 상기 광학필름을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
일 구현예에 따른 광학필름용 고분자는 음의 복굴절성, 내열성 및 내습성이 우수하여, 이를 포함하는 광학필름의 음의 복굴절성, 내열성 및 내습성을 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 　다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환" 내지 "치환된"이란, 본 발명의 작용기 중의 하나 이상의 수소가 할로겐(-F, -Cl, -Br 또는 -I), 하이드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기(NH2, NH(R200) 또는 N(R201)(R202)이고, 여기서 R200, R201 및 R202는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬기임), 아미디노기, 하이드라진기, 하이드라존기, 카르복실기, 에스테르기, 케톤기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 치환된 것을 의미하며, 상기 치환기들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수도 있다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "알킬기"란 C1 내지 C30 알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C15 알킬기를 의미하고, "사이클로알킬기"란 C3 내지 C30 사이클로알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C18 사이클로알킬기를 의미하고, "알콕시기"란 C1 내지 C30 알콕시기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C18 알콕시기를 의미하고, "에스테르기"란 C2 내지 C30 에스테르기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C18 에스테르기를 의미하고, "케톤기"란 C2 내지 C30 케톤기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C18 케톤기를 의미하고, "아릴기"란 C6 내지 C30 아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C18 아릴기를 의미하고, "알케닐기"란 C2 내지 C30 알케닐기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C18 알케닐기를 의미하고, "알킬렌기"란 C1 내지 C30 알킬렌기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C18 알킬렌기를 의미하고, "아릴렌기"란 C6 내지 C30 아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴렌기를 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "지방족 유기기"란 C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C1 내지 C30 알킬렌기, C2 내지 C30 알케닐렌기, 또는 C2 내지 C30 알키닐렌기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C15 알킬기, C2 내지 C15 알케닐기, C2 내지 C15 알키닐기, C1 내지 C15 알킬렌기, C2 내지 C15 알케닐렌기, 또는 C2 내지 C15 알키닐렌기를 의미하고, "지환족 유기기"란 C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C30 사이클로알케닐기, C3 내지 C30 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, C3 내지 C30 사이클로알케닐렌기, 또는 C3 내지 C30 사이클로알키닐렌기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C15 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C3 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C15 사이클로알킬렌기, C3 내지 C15 사이클로알케닐렌기, 또는 C3 내지 C15 사이클로알키닐렌기를 의미하고, "방향족 유기기"란 C6 내지 C30 아릴기 또는 C6 내지 C30 아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴기 또는 C6 내지 C16 아릴렌기를 의미하고, "헤테로 고리기"란 O, S, N, P, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 하나의 고리 내에 1개 내지 3개 함유하는 C2 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알케닐렌기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알키닐기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알키닐렌기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 O, S, N, P, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 하나의 고리 내에 1개 내지 3개 함유하는 C2 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C15의 헤테로사이클로알킬렌기, C2 내지 C15의 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C15의 헤테로사이클로알케닐렌기, C2 내지 C15의 헤테로사이클로알키닐기, C2 내지 C15의 헤테로사이클로알키닐렌기, C2 내지 C15 헤테로아릴기, 또는 C2 내지 C15 헤테로아릴렌기를 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "조합"이란 혼합 또는 공중합을 의미한다. 이때, "공중합"이란 랜덤 공중합, 블록 공중합 또는 그래프트 공중합을 의미한다.
또한 본 명세서에서 "＊"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
일 구현예는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 반복단위 A; 그리고 상기 반복단위 A와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체로부터 유도된 반복단위 B를 포함하는 광학필름용 고분자를 제공한다. 구체적으로는 상기 광학필름용 고분자는 랜덤 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1]
Figure 112011104048889-pat00016
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R8은 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이고, 구체적으로는 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 지방족 유기기일 수 있고, 더욱 구체적으로는 수소일 수 있다.
R9는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있다. 구체적으로는 상기 R9는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로 고리기일 수 있고, 더욱 구체적으로는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로 고리기일 수 있다.
구체적으로는 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 11-1 내지 11-3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 11-1] [화학식 11-2]
Figure 112011104048889-pat00017
Figure 112011104048889-pat00018
[화학식 11-3]
Figure 112011104048889-pat00019
상기 화학식 11-1 내지 11-3에서,
R30 내지 R32는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 C1 내지 C20 알킬기이고, 구체적으로는 수소, 또는 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.
L1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-이고, 구체적으로는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C3 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-일 수 있고, 더욱 구체적으로는 메틸렌기, 에틸렌기, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-일 수 있다.
n30 및 n32는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
n31은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 0 내지 11의 정수이다.
더욱 구체적으로는 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 21-1 내지 21-3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 21-1] [화학식 21-2] [화학식 21-3]
Figure 112011104048889-pat00020
Figure 112011104048889-pat00021
Figure 112011104048889-pat00022
상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 반복단위 A는 나드이미드 내지 나드이미드의 유도체로부터 유도된 것으로서, 내열성 및 내습성이 우수하므로, 이를 포함하는 광학필름용 고분자의 내열성 및 내습성을 개선할 수 있다.
상기 반복단위 B는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위, 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2]
Figure 112011104048889-pat00023
상기 화학식 2에서,
R10 내지 R12는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이고, 구체적으로는 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 지방족 유기기일 수 있고, 더욱 구체적으로는 수소일 수 있다.
R13은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 에스테르기, 카르복실기, 또는 N(R100)(R101)(여기서, R100 및 R101은 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기임)이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있다. 구체적으로는 상기 R13은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로 고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 에스테르기, 카르복실기, 또는 N(R100)(R101)(여기서, R100 및 R101은 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기임)일 수 있고, 더욱 구체적으로는 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15 헤테로 고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 에스테르기, 카르복실기, 또는 N(R100)(R101)(여기서, R100 및 R101은 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기임)일 수 있다.
n1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
[화학식 3]
Figure 112011104048889-pat00024
상기 화학식 3에서,
R14는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 메틸기이다.
R15 및 R16은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이고, 구체적으로는 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 지방족 유기기일 수 있고, 더욱 구체적으로는 수소일 수 있다.
R17은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있다. 구체적으로는 상기 R17은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로 고리기일 수 있고, 더욱 구체적으로는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15 헤테로 고리기일 수 있다.
구체적으로는 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 22-1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있고, 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 23-1로 표시되는 반복단위, 하기 화학식 23-2로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 22-1]
Figure 112011104048889-pat00025
[화학식 23-1] [화학식 23-2]
Figure 112011104048889-pat00026
Figure 112011104048889-pat00027
상기 화학식 2로 표시되는 반복단위, 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함하는 반복단위 B는 음의 복굴절성 및 내습성이 우수하므로, 이를 포함하는 광학필름용 고분자의 음의 복굴절성 및 내습성을 개선할 수 있다. 또한 상기 반복단위 B를 유도하기 위한 단량체는 퍼옥사이드계 개시제에 의해 용이하게 중합이 개시될 수 있으므로, 금속 촉매를 사용하지 않고도 상기 광학필름용 고분자를 용이하게 얻을 수 있어, 우수한 공정성 및 경제성을 확보할 수 있다.
따라서, 상기 반복단위 A 및 상기 반복단위 B를 포함하는 광학필름용 고분자는 우수한 음의 복굴절성을 유지하면서 동시에 우수한 내열성 및 내습성을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 광학필름용 고분자를 포함하는 광학필름은 우수한 음의 복굴절성, 내열성 및 내습성을 가질 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 상기 반복단위 A와 상기 반복단위 B를 약 0.1:99.9 내지 약 50:50의 몰비로 포함할 수 있다. 상기 반복단위 A와 상기 반복단위 B를 상기 범위 내로 포함하는 경우, 상기 광학필름용 고분자의 음의 복굴절성, 내열성 및 내습성을 효과적으로 개선할 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름용 고분자는 상기 반복단위 A와 상기 반복단위 B를 약 1:99 내지 약 30:70의 몰비로 포함할 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 10,000 g/mol 내지 약 200,000 g/mol의 수평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다. 상기 광학필름용 고분자의 수평균 분자량이 상기 범위 내인 경우, 상기 광학필름용 고분자는 적당한 용융 점도를 가지기 때문에 필름을 형성하는데 용이하게 사용될 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름용 고분자는 약 50,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol의 수평균 분자량을 가질 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 30,000 g/mol 내지 약 500,000 g/mol의 중량평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 광학필름용 고분자의 중량평균 분자량이 상기 범위 내인 경우, 상기 광학필름용 고분자는 적당한 용융 점도를 가지기 때문에 필름을 형성하는데 용이하게 사용될 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름용 고분자는 약 100,000 g/mol 내지 약 300,000 g/mol의 중량평균 분자량을 가질 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 1.0 내지 약 5.0의 다분산지수(poly dispersity index, PDI)를 가질 수 있다. 상기 광학필름용 고분자의 다분산지수가 상기 범위 내인 경우, 상기 광학필름용 고분자를 사용하여 필름을 제조할 때 상기 필름의 우수한 품질 재현성 및 균일한 품질을 확보할 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름용 고분자는 약 1.2 내지 약 2.5의 다분산지수를 가질 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 1.40 내지 약 1.69의 굴절률을 가질 수 있다. 상기 광학필름용 고분자의 굴절률이 상기 범위 내인 경우, 상기 광학필름용 고분자를 사용하여 제조한 광학필름은 광학필름으로서 적절한 위상차 값을 가질 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름용 고분자는 약 1.45 내지 약 1.65의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 광학필름용 고분자는 약 80℃ 내지 약 200℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 상기 광학필름용 고분자의 유리전이온도가 상기 범위 내인 경우, 상기 광학필름용 고분자를 사용하여 제조한 광학필름은 우수한 내열성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광학필름용 고분자의 유리전이온도(Tg)가 상용하는 양의 복굴절 수지의 유리전이온도(Tg)와 비슷해지므로 상기 광학필름용 고분자는 상기 양의 복굴절 수지와 용이하게 합지(lamination) 또는 공압출(coextrusion)될 수 있으며, 연신공정 등에서의 공정 조건 범위도 보다 넒게 가져갈 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름용 고분자는 약 100℃ 내지 약 150℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다.
이로써, 상기 광학필름용 고분자는 광 시야각을 보상하기 위한 다양한 광학필름의 재료로 사용될 수 있다.
이하 상기 광학필름용 고분자를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
다른 일 구현예는 하기 화학식 1-1로 표시되는 단량체, 그리고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체를 혼합하는 단계; 퍼옥사이드계 개시제를 첨가하는 단계; 및 중합하는 단계를 포함하는 것인 광학필름용 고분자의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1-1]
Figure 112011104048889-pat00028
상기 화학식 1-1에서,
R1 내지 R8 및 R9는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체는 하기 화학식 2-1로 표시되는 단량체, 하기 화학식 3-1로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2-1]
Figure 112011104048889-pat00029
상기 화학식 2-1에서,
R10 내지 R12, R13 및 n1은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
[화학식 3-1]
Figure 112011104048889-pat00030
상기 화학식 3-1에서,
R14, R15 및 R16, 그리고 R17은 상기 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
구체적으로는 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체는 하기 화학식 31-1 내지 31-3으로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 31-1] [화학식 31-2]
Figure 112011104048889-pat00031
Figure 112011104048889-pat00032
[화학식 31-3]
Figure 112011104048889-pat00033
상기 화학식 31-1 내지 31-3에서,
R30 내지 R32, L1, n30 및 n32, 그리고 n31은 상기 화학식 11-1 내지 11-3에서 정의한 바와 같다.
구체적으로는 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체는 하기 화학식 41-1 내지 41-3으로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있고, 상기 화학식 2-1로 표시되는 단량체는 하기 화학식 42-1로 표시되는 단량체를 포함할 수 있고, 상기 화학식 3-1로 표시되는 단량체는 하기 화학식 43-1로 표시되는 단량체, 하기 화학식 43-2로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 41-1] [화학식 41-2] [화학식 41-3]
Figure 112011104048889-pat00034
Figure 112011104048889-pat00035
Figure 112011104048889-pat00036
[화학식 42-1]
Figure 112011104048889-pat00037
[화학식 43-1] [화학식 43-2]
Figure 112011104048889-pat00038
Figure 112011104048889-pat00039
상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체, 그리고 상기 화학식 2-1로 표시되는 단량체, 상기 화학식 3-1로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 혼합하는 단계에서, 용매를 더 사용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 상기 화학식 2-1로 표시되는 단량체, 상기 화학식 3-1로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나가 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 용해시킬 수 있는 경우에는 용매를 사용하지 않고도 상기 단량체들을 용이하게 혼합할 수 있다.
상기 용매는 상기 단량체들을 용해하고, 반응열을 상쇄하여 효과적으로 중합이 이루어지도록 하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 용매로는 벤젠, 에틸 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 크레졸 등의 벤젠계 용매; 헥산, 시클로헥산 등의 지방족계 용매; 메틸렌클로라이드, 클로로포름 등의 할로겐계 용매; 테트라하이드로퓨란; 에틸아세테이트; 디메틸포름아마이드; 디메틸아세트아마이드; 및 이들의 조합에서 선택되는 용매를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매를 사용하는 경우, 상기 용매는 상기 단량체 전체 100 중량부에 대하여 약 10 중량부 내지 약 50 중량부로 사용할 수 있으나, 원하는 분자량 및 분산도를 위해 적절히 선택할 수 있으며, 상기 범위에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체가 상기 화학식 2-1로 표시되는 단량체, 상기 화학식 3-1로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나와 혼합되어 중합되는 경우 퍼옥사이드계 개시제에 의해 용이하게 중합이 개시될 수 있으므로, 금속 촉매를 사용하지 않고도 상기 광학필름용 고분자를 용이하게 제조할 수 있어, 우수한 공정성 및 경제성을 확보할 수 있다.
상기 퍼옥사이드계 개시제 대신 금속 촉매를 개시제로 사용할 수도 있으나, 금속 촉매를 개시제로 사용하는 경우, 제조 공정을 제어하기 어렵고, 금속의 정제 과정이 복잡하여, 공정성 및 경제성이 열악하다. 또한, 금속 촉매가 완전히 정제되지 않아 잔존하는 경우, 빛을 산란시킬 수 있고, 색상을 나타낼 수도 있다.
상기 퍼옥사이드계 개시제는 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트, 디큐밀 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산, 디벤조일 퍼옥사이드, 2-부탄논 퍼옥사이드, t-부틸 퍼벤조에이트, 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, 비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, t-부틸 하이드로퍼옥사이드 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 퍼옥사이드계 개시제는 상기 단량체 전체 100 중량부에 대하여 약 0.001 중량부 내지 약 10 중량부로 사용할 수 있다.
상기 중합하는 단계는 약 60℃ 내지 약 200℃의 온도에서 수행할 수 있고, 구체적으로는 약 70℃ 내지 약 150℃, 더욱 구체적으로는 약 80℃ 내지 약 150℃의 온도에서 수행할 수 있다. 또한, 상기 중합하는 단계는 약 1 시간 내지 약 48 시간 동안 중합반응을 시켜 이루어질 수 있고, 구체적으로는 약 10 시간 내지 약 24 시간 동안 중합반응을 시켜 이루어질 수 있다. 상기 중합하는 단계가 상기 공정 조건의 범위 내에서 수행되는 경우, 원하는 수준의 수평균 분자량, 중량평균 분자량 및 분산도를 가질수 있으며, 안정적인 중합 수율, 예를 들면 약 60% 이상의 중합 수율을 나타낼 수 있다.
상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체, 그리고 상기 화학식 2-1로 표시되는 단량체, 상기 화학식 3-1로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나는 약 0.1:99.9 내지 약 50:50의 몰비로 혼합될 수 있다. 각 단량체의 혼합량이 상기 범위 내인 경우, 퍼옥사이드계 개시제에 의한 중합이 효과적으로 이루어질 수 있고, 이로부터 형성되는 광학필름용 고분자의 음의 복굴절성, 내열성 및 내습성을 효과적으로 개선할 수 있다. 구체적으로는 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체, 그리고 상기 화학식 2-1로 표시되는 단량체, 상기 화학식 3-1로 표시되는 단량체 및 이들의 조합에서 선택되는 하나는 약 5:95 내지 약 20:80의 몰비로 혼합될 수 있다.
또 다른 일 구현예는 상기 광학필름용 고분자를 포함하는 광학필름을 제공한다.
상기 광학필름은 상기 광학필름용 고분자를 포함함으로써, 음의 복굴절성, 내열성 및 내습성이 우수하다.
상기 광학필름은 약 550nm의 파장에서 약 0 nm 내지 약 500 nm의 면내 위상차 값(Re)을 가진다. 상기 광학필름의 면내 위상차 값(Re)이 상기 범위 내인 경우, 다양한 용도의 광학필름으로 효과적으로 사용될 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름은 약 550nm의 파장에서 약 50 nm 내지 약 200 nm의 면내 위상차 값(Re)을 가질 수 있다.
상기 광학필름은 약 550nm의 파장에서 약 0 nm 내지 약 -1000 nm의 두께방향 위상차 값(Rth)을 가진다. 상기 광학필름의 두께방향 위상차 값(Rth)이 상기 범위 내인 경우, 다양한 용도의 광학필름으로 효과적으로 사용될 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름은 약 550nm의 파장에서 약 0 nm 내지 약 -500 nm의 두께방향 위상차 값(Rth)을 가질 수 있다.
상기 광학필름은 Re(450nm/550nm)의 파장 분산(wavelength dispersion)이 약 0.81 내지 약 1.20일 수 있고, 구체적으로는 약 0.81 내지 약 1.16일 수 있다. 또한, 상기 광학필름은 Re(650nm/550nm)의 파장 분산이 약 0.90 내지 약 1.18일 수 있고, 구체적으로는 약 0.95 내지 약 1.18일 수 있다. 이때, 상기 Re(450nm/550nm)는 약 450nm의 파장에서의 면내 위상차 값을 약 550nm의 파장에서의 면내 위상차 값으로 나눈 값을 의미하고, 상기 Re(650nm/550nm)는 약 650nm의 파장에서의 면내 위상차 값을 약 550nm의 파장에서의 면내 위상차 값으로 나눈 값을 의미한다. 상기 광학필름의 파장 분산이 상기 범위 내인 경우, 효과적인 음의 복굴절을 나타내므로 양의 복굴절과 조합되어 효과적인 역파장분산을 나타낼 수 있다.
상기 광학필름은 약 380 nm 내지 약 780 nm의 파장 범위에서 총 광선 투과율이 약 80% 이상일 수 있다. 상기 광학필름의 광선 투과율이 상기 범위 내인 경우, 상기 광학필름은 휘도특성 및 색재현성을 저해하지 않을 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름은 약 380 nm 내지 약 780 nm의 파장 범위에서 총 광선 투과율이 약 90% 이상일 수 있다.
상기 광학필름은 약 3% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 광학필름의 헤이즈의 범위가 상기 범위 내인 경우, 상기 광학필름은 충분히 투명하여 우수한 선명도를 가질 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름은 약 1.5% 이하, 더욱 구체적으로는 약 1% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 광학필름은 약 3 이하의 황색도(yellow index, YI)를 가질 수 있다. 상기 광학필름의 황색도가 상기 범위 내인 경우, 투명하게 무색으로 나타날 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름은 약 0.5 내지 약 3의 황색도(YI)를 가질 수 있다.
상기 광학필름은 약 0.01 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 용도에 따라 두께를 적절하게 조절할 수 있다.
상기 광학필름은 약 80℃ 내지 약 200℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 상기 광학필름의 유리전이온도가 상기 범위 내인 경우, 우수한 내열성을 가질 수 있고, 연신공정 등에서의 공정 조건 범위도 보다 넒게 가져갈 수 있다. 구체적으로는 상기 광학필름은 약 100℃ 내지 약 150℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다.
상기 광학필름은 상기 광학필름용 고분자를 용융(melt)하거나 유기 용매에 용해시켜서 틀(mold)에 넣고 가압하여 시트로 제조한 후, 연신함으로써 제조할 수 있다. 이때, 연신은 1축 또는 2축으로 축차 연신하거나 동시 연신할 수 있다. 연신에 의해 연신 축 방향으로 고분자 주쇄가 배향을 하게 되며 배향축과 직교한 방향으로 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 반복단위 A, 그리고 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위, 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함하는 반복단위 B가 늘어서게 되므로 효과적으로 음의 복굴절성을 나타낼 수 있다.
상기 시트를 제조하는 단계는 약 200℃ 내지 약 300℃의 온도에서 고압 프레스기로 가압하여 형성하거나, 또는 티다이(T-die)를 통해 칠롤(chill roll)에 토출하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 시트를 연신하는 단계는 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도에서 수행할 수 있다.
또한 상기 시트를 연신하는 단계는 약 10% 내지 약 300%의 연신율로 연신할 수 있고, 구체적으로는 약 20% 내지 약 200%, 더욱 구체적으로는 약 20% 내지 약 100%의 연신율로 연신할 수 있다. 여기서 연신율은 하기 수학식 1에 따라 계산할 수 있다.
[수학식 1]
연신율(%) = (L-Lo/Lo)ⅹ100
상기 수학식 1에서,
Lo는 시트의 연신 전의 길이이고,
L은 시트의 연신 후의 길이이다.
상기 광학필름은 음의 복굴절 고분자로 상기 광학필름용 고분자를 사용하여 단층 또는 복층으로 제조할 수 있다. 이 경우, 당업계에 일반적으로 사용되는 양의 복굴절 고분자, 예를 들면 환형 올레핀 고분자(cyclic olefin polymer, COP)를 포함하는 필름을 상기 광학필름 위에 적층할 수 있다. 이로써, 역파장 분산 특성을 가져 광 시야각을 보상할 수 있는 보상 필름을 형성할 수 있다. 보상 필름이 역파장 분산 특성을 가지는 경우, 색 변이(color shift)를 방지 내지 완화할 수 있고, 콘트라스트 비(contrast ratio)를 증가시킬 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않으며, 상기 광학필름은 상기 광학필름용 고분자로 나타낸 음의 복굴절 고분자, 그리고 당업계에 일반적으로 사용되는 양의 복굴절 고분자를 혼합(blending) 또는 공중합(copolymerization)하여 단층 또는 복층으로 제조할 수도 있다. 이 경우, 하나의 광학필름으로 보상 필름을 형성할 수 있다.
또 다른 일 구현예에 따르면 상기 광학필름을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 구체적으로는 상기 디스플레이 장치는 액정 표시 장치(liquid cryatal display device, LCD), 유기발광다이오드(organic light emitting diode, OLED) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 일 예로서 상기 광학필름을 포함한 액정 표시 장치(LCD)에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(10) 및 상기 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 위치하는 광학필름(20)을 포함한다.
액정 표시 패널(10)은 트위스트 네마틱(twist nematic, TN) 모드, 수직 배향(patterned vertical alignment, PVA) 모드일 수 있다.
액정 표시 패널(10)은 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(300)을 포함한다.
제1 표시판(100)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 이에 연결되어 있는 제1 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 제2 표시판(200)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 색 필터(도시하지 않음) 및 제2 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
액정층(300)은 복수의 액정 분자를 포함할 수 있다. 액정 분자는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향될 수 있다. 이와 반대로, 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직하게 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행하게 배향될 수 있다.
광학필름(20)은 액정 표시 패널(10)의 외측에 위치하며, 도면에는 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 각각 형성된 것으로 도시하였지만 이에 한정되지 않고 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
광학필름(20)은 상술한 바와 같이 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 반복단위 A; 그리고 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위, 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함하는 반복단위 B를 포함하는 광학필름용 고분자를 포함하는 연신 필름이며, 보상 필름으로 사용될 수 있다.
실시예
이하에서 본 발명을 실시예　및 비교예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예　및 비교예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1: 광학필름용 고분자의 제조
하기 화학식 41-1로 표시되는 화합물 10 g(35.54 mmol), 스티렌 33.31 g(319.86 mmol) 및 톨루엔 13 g을 혼합한다.
이어서, perhexa C(NOF社, 일본) 0.054 g을 넣고, 질소(N2) 분위기, 약 110℃에서 약 24 시간 동안 교반하여 반응시켜 흰색 고체 상태인 광학필름용 고분자를 제조한다. 수율은 약 77%이다.
상기 제조한 광학필름용 고분자의 수평균 분자량은 약 56,000 g/mol이고, 중량평균 분자량은 약 114,000 g/mol이고, 다분산 지수는 약 2.03이다. 또한, 상기 제조한 광학필름용 고분자의 굴절률은 약 1.583이다.
[화학식 41-1]
Figure 112011104048889-pat00040
실시예 2: 광학필름용 고분자의 제조
상기 화학식 41-1로 표시되는 화합물 대신 하기 화학식 41-3으로 표시되는 화합물 35.54 mmol을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 광학필름용 고분자를 제조한다. 수율은 약 70%이다.
상기 제조한 광학필름용 고분자의 수평균 분자량은 약 51,000 g/mol이고, 중량평균 분자량은 약 107,000 g/mol이고, 다분산 지수는 약 2.10이다. 또한, 상기 제조한 광학필름용 고분자의 굴절률은 약 1.581이다.
[화학식 41-3]
Figure 112011104048889-pat00041
실시예 3: 광학필름용 고분자의 제조
상기 화학식 41-1로 표시되는 화합물 대신 하기 화학식 41-2로 표시되는 화합물 35.54 mmol을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 광학필름용 고분자를 제조한다. 수율은 약 75%이다.
상기 제조한 광학필름용 고분자의 수평균 분자량은 약 71,000 g/mol이고, 중량평균 분자량은 약 161,000 g/mol이고, 다분산 지수는 약 2.26이다. 또한, 상기 제조한 광학필름용 고분자의 굴절률은 약 1.583이다.
[화학식 41-2]
Figure 112011104048889-pat00042
비교예 1: 광학필름용 고분자의 제조
상기 화학식 7-1로 표시되는 화합물 대신 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물 35.54 mmol을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 광학필름용 고분자를 제조한다. 수율은 약 80%이다.
상기 제조한 광학필름용 고분자의 수평균 분자량은 약 65,000 g/mol이고, 중량평균 분자량은 약 158,000 g/mol이고, 다분산 지수는 약 2.43이다. 또한, 상기 제조한 광학필름용 고분자의 굴절률은 약 1.580이다.
[화학식 10]
Figure 112011104048889-pat00043
실시예 4: 광학필름의 제조
실시예 1에서 제조한 광학필름용 고분자를 약 250℃의 온도에서 용융하여 틀(mold)에 넣고 가압하여 시트를 제조한다.
이어서, 상기 시트를 약 150℃의 온도에서 약 80% 연신한 후, 상온으로 냉각하여 광학필름을 제조한다.
실시예 5: 광학필름의 제조
실시예 1에서 제조한 광학필름용 고분자 대신 실시예 2에서 제조한 광학필름용 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하여 광학필름을 제조한다.
실시예 6: 광학필름의 제조
실시예 1에서 제조한 광학필름용 고분자 대신 실시예 3에서 제조한 광학필름용 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하여 광학필름을 제조한다.
비교예 2: 광학필름의 제조
실시예 1에서 제조한 광학필름용 고분자 대신 비교예 1에서 제조한 광학필름용 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하여 광학필름을 제조한다.
시험예 1: 유리전이온도 측정
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조한 광학필름용 고분자 각각 약 10mg을 DSC 장비(METTLER TOLEDO社, 스위스) 측정 홀더에 위치시킨 후 약 10℃/min의 속도로 약 30℃ 내지 약 150℃의 온도 범위에서 1차 스캔을 실시하고, 약 30℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에서 2차 스캔을 실시하여 유리전이온도를 측정한다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
시험예 2: 파장 분산 측정
상기 실시예 4 내지 6 및 비교예 2에서 제조한 광학필름의 시편을 1cm ⅹ 1cm의 크기로 절삭하여 Axoscan(Axometrics社, 미국) 상에 위치시킨 후 약 400nm 내지 약 700nm에 걸쳐 시편의 파장 분산을 측정한다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
유리전이온도
(℃)		 파장 분산
(wavelength dispersion)
Re(450nm/550nm) Re(650nm/550nm)
실시예 1 110 실시예 4 1.06 0.97
실시예 2 120 실시예 5 1.058 0.97
실시예 3 135 실시예 6 1.056 0.97
비교예 1 132 비교예 2 1.06 0.96
상기 표 1에 나타난 바에 따르면, 실시예 1 내지 3에서 제조한 광학필름용 고분자는 약 100℃ 내지 약 140℃의 유리전이온도를 가짐을 확인할 수 있고, 이는 상용하는 양의 복굴절 고분자의 유리전이온도와 유사한 수준으로 공정 상에서 상기 광학필름용 고분자와 상기 양의 복굴절 고분자 간의 유리전이온도(Tg)의 차이로 인해 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.
한편, 실시예 1 내지 3에서 각각 스티렌에 대한 상기 화학식 7-1 내지 7-3으로 표시되는 화합물의 사용 비율(몰비)을 늘려서 광학필름용 고분자를 제조하는 경우 보다 높은 내열성을 달성할 수 있다.
또한, 상기 실시예 4 내지 6에서 제조한 광학필름은 Re(450nm/550nm)의 파장 분산이 약 0.81 내지 약 1.16의 범위 내이고, Re(650nm/550nm)의 파장 분산이 약 0.95 내지 약 1.18의 범위 내여서 음의 복굴절성 및 파장 분산의 기울기를 다양화시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 액정 표시 패널, 20: 광학필름,
100: 제1 표시판, 200: 제2 표시판,
300: 액정층

Claims (20)

  1. 하기 화학식 11-1 내지 11-3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함하는 반복단위 A; 그리고
    상기 반복단위 A와 공중합할 수 있는 불포화 결합을 포함하는 단량체로부터 유도된 반복단위 B를 포함하는 광학필름용 고분자:
    [화학식 11-1] [화학식 11-2]
    Figure 112014099330665-pat00060
    Figure 112014099330665-pat00061

    [화학식 11-3]
    Figure 112014099330665-pat00062

    상기 화학식 11-1 내지 11-3에서,
    R30 내지 R32는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 C1 내지 C20 알킬기이고,
    L1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기, -C(=O)NH-, -NHC(=O)-, -C(=O)O- 또는 -OC(=O)-이고,
    n30 및 n32는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
    n31은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 0 내지 11의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반복단위 A는 하기 화학식 21-1 내지 21-3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함하는 것인 광학필름용 고분자:
    [화학식 21-1] [화학식 21-2] [화학식 21-3]
    Figure 112014099330665-pat00048
    Figure 112014099330665-pat00049
    Figure 112014099330665-pat00050
    .
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반복단위 B는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위, 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함하는 것인 광학필름용 고분자:
    [화학식 2]
    Figure 112014099330665-pat00051

    상기 화학식 2에서,
    R10 내지 R12는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이고,
    R13은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 에스테르기, 카르복실기, 또는 N(R100)(R101)(여기서, R100 및 R101은 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기임)이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있고,
    n1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
    [화학식 3]
    Figure 112014099330665-pat00052

    상기 화학식 3에서,
    R14는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 메틸기이고,
    R15 및 R16은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 지방족 유기기이고,
    R17은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 지방족 유기기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 고리기이고, 상기 방향족 유기기는 단독으로 존재하거나; 2개 이상이 서로 접합되어 축합 고리를 형성하거나; 2개 이상이 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, p는 1≤p≤10를 만족하는 정수), (CF2)q(여기서, q는 1≤q≤10를 만족하는 정수), C(CH3)2, C(CF3)2 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 연결되어 있다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 22-1로 표시되는 반복단위를 포함하고, 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위는 하기 화학식 23-1로 표시되는 반복단위, 하기 화학식 23-2로 표시되는 반복단위 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함하는 것인 광학필름용 고분자:
    [화학식 22-1]
    Figure 112011104048889-pat00053

    [화학식 23-1] [화학식 23-2]
    Figure 112011104048889-pat00054
    Figure 112011104048889-pat00055
    .
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학필름용 고분자는 상기 반복단위 A와 상기 반복단위 B를 0.1:99.9 내지 50:50의 몰비로 포함하는 것인 광학필름용 고분자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학필름용 고분자는 10,000 g/mol 내지 200,000 g/mol의 수평균 분자량(Mn)을 가지는 것인 광학필름용 고분자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학필름용 고분자는 1.0 내지 5.0의 다분산 지수를 가지는 것인 광학필름용 고분자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학필름용 고분자는 1.40 내지 1.69의 굴절률을 가지는 것인 광학필름용 고분자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광학필름용 고분자는 80℃ 내지 200℃의 유리전이온도(Tg)를 가지는 것인 광학필름용 고분자.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항, 및 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 광학필름용 고분자를 포함하는 광학필름.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광학필름은 550nm의 파장에서 0 nm 내지 500 nm의 면내 위상차 값(Re)을 가지는 것인 광학필름.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 광학필름은 550nm의 파장에서 0 nm 내지 -1000 nm의 두께방향 위상차 값(Rth)을 가지는 것인 광학필름.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 광학필름은 Re(450nm/550nm)의 파장 분산(wavelength dispersion)이 0.81 내지 1.20이고, Re(650nm/550nm)의 파장 분산이 0.90 내지 1.18인 것인 광학필름.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 광학필름은 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 총 광선 투과율이 80% 이상인 것인 광학필름.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 광학필름은 3% 이하의 헤이즈를 가지는 것인 광학필름.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 광학필름은 80℃ 내지 200℃의 유리전이온도(Tg)를 가지는 것인 광학필름.
  20. 제13항에 따른 광학필름을 포함하는 디스플레이 장치.
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