KR101613781B1 - 셀프 와인딩이 가능한 아크릴계 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름 제조시 셀프 와인딩(Self-Winding)이 가능하여 마스킹 필름(Masking Film) 없이 권취가 가능한 아크릴계 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름에 관한 것으로, 본 발명의 아크릴계 수지 조성물은 (1) 알킬 (메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지; (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지; 및 (3) 알킬 (메트)아크릴레이트 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 입자를 포함하며, 상기 (3) 공중합체 입자의 압축 강도가 0.5kgf/mm² 내지 2.5kgf/mm²이다.

Description

셀프 와인딩이 가능한 아크릴계 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름{RESIN COMPOSITIONS HAVING PROPERTY OF SELF WINDING AND OPTICAL FILMS FORMED BY USING THE SAME}

본 발명은 필름 제조시 셀프 와인딩(Self-Winding)이 가능하여 마스킹 필름(Masking Film) 없이 권취가 가능한 아크릴계 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름에 관한 것이다.

액정 디스플레이는 음극선관 디스플레이에 비해 소비 전력이 낮고, 부피가 작고 가벼워 휴대가 용이하기 때문에 광학 디스플레이 소자로서 보급이 확산되고 있다. 일반적으로 액정 디스플레이는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가지며, 구동회로의 전계 인가여부에 따라 액정 셀의 배향이 변하게 되고, 그에 따라 편광판을 통해 나온 투과광의 특성이 달라지게 됨으로써 빛의 가시화가 이루어진다.

현재 사용되고 있는 편광판은, 일반적으로, 편광 기능을 수행하는 편광자의 일면 또는 양면에 보호 필름을 부착한 구성으로 이루어지며, 필요에 따라, 액정패널에 편광판을 부착하기 위한 점착제층이나 광시야각 위상차 필름 등의 보상 필름들이 추가로 구비되는 구성으로 이루어져 있다.

편광자는 폴리비닐알코올(PVA) 등의 친수성 고분자에 요오드 또는 2색성 염료를 흡착시키고, 연신 배향 시킨 것이 사용된다. 한편, 보호 필름은 편광자의 내구성 및 기계적 물성을 증대시키기 위한 것으로, 보호필름으로 사용되기 위해서는 편광자의 편광특성과 같은 광학특성을 유지시키는 것이 중요하다. 따라서 상기 편광자 보호필름은 광학적으로 투명성 및 등방성이 요구되며, 내열성 및 점착제/접착제와의 접착성이 중요한 인자로 작용한다.

상기 편광판 내의 편광자, 편광자 보호필름, 이형 보호필름, 광시야각 위상차 필름 등은 상호 간에 접착제 또는 점착제로 부착되어 있는데, 각 구성 필름 사이의 접착력은 편광판의 광학특성 및 내구성에 중요한 인자로 작용한다.

상기 편광자 보호필름으로는 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리아크릴레이트계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 환상올레핀계 필름, 노르보르넨계 필름 등이 적용될 수 있으며, 특히 트리아세틸 셀룰로오스계 필름이 가장 광범위하게 사용되고 있다. 하지만 트리아세틸 셀룰로오스계 필름은 면내의 위상차 값은 작지만 두께 방향의 위상차 값이 비교적 커, 외부 응력의 작용에 따른 위상차 값이 발현되는 문제가 있다. 특히, 트리아세틸 셀룰로오스계 필름은 분자사슬 구조 내에 친수성 작용기가 많아 투습율이 크게 되고, 이로 인해 내열/내습 조건에서 보호필름의 변형이 발생하거나 편광자에서 요오드 이온의 해리가 발생하여 편광자의 편광 성능이 저하되는 문제점이 있다. 특히 액정 디스플레이 장치의 고온고습 시험 시, 트리아세틸 셀룰로오스 필름의 변형 발생은 필름 내에 불균일한 광학적 이방성을 발현시키며, 그 결과 빛샘 현상과 같은 문제가 발생한다.

한편, 투명성과 광학 등방성이 우수한 재료로서, 폴리메틸 (메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지가 또한 알려져 있다. 그러나, 아크릴계 수지는 필름화 했을 경우 마찰에 의한 정전기가 크고, 필름간 접촉시 들러붙는 블로킹(Blocking) 현상이 심해 폴리올레핀 또는 폴리에스테르계의 마스킹 필름(Masking Film)을 사용하지 않으면 필름 권취가 어렵다는 단점이 있다. 그러나 마스킹 필름을 사용하는 경우 마스킹 필름을 제거하는 과정에서 필름에 흔적을 남길 수 있는 품질적인 문제가 있을 수 있으며, 마스킹 필름을 추가하고 제거하기 위한 설비가 필요하다는 공정적인 문제도 있을 수 있다. 또한 추가 필름 사용으로 인한 제품 가격이 상승한다는 경제적인 문제도 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마스킹 필름(Masking Film)을 사용하지 않아도 블로킹 현상이 억제되는 광학 필름을 제조할 수 있는 아크릴 수지 조성물을 제공하는 것이며, 동시에 필름이 지닌 본래의 광학적 특성은 유지하며 강도 및 내열 등 내구성이 우수한 광학 필름을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해 일 측면에서, 본 발명은 (1) 알킬 (메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지; (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지; 및 (3) 알킬 (메트)아크릴레이트 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 입자를 포함하며, 상기 (3) 공중합체 입자의 압축 강도가 0.5kgf/mm² 내지 2.5kgf/mm²인 아크릴계 수지 조성물을 제공한다.

한편, 상기 아크릴계 수지 조성물에 있어서, 상기 (1) 알킬 (메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지와 (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지는 99.99 ~ 90 : 0.01~10의 중량비로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 (3)공중합체 입자는 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여 0.03 중량부 내지 8 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (3) 공중합체 입자의 알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬 부(moiety)는 메틸기 또는 에틸기인 것이 바람직하다.

상기 (3) 공중합체 입자의 스티렌계 단위는 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기가 C_{1 - 4}알킬 및 할로겐을 포함하는 기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 (3) 공중합체 입자는 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 70 내지 99 중량% 및 스티렌계 단위 1 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 (3) 공중합체 입자는 평균 직경이 0.1㎛ 내지 10㎛정도이고, 굴절율이 1.47 내지 1.53 정도인 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 수지 조성물은 상기 (1) 알킬 (메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지; (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지; 및 (3) 알킬 (메트)아크릴레이트 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 입자를 컴파운딩하여 제조되는 컴파운딩 수지인 것이 바람직하다.

다른 측면에서, 본 발명은 상기와 같은 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학 필름을 제공한다.

본 발명의 광학 필름은 표면간 정지 마찰계수가 0.6 이하이고, 최대 정지 마찰력이 7N 이하인 것이 바람직하며, 표면 거칠기(Ra)가 5㎛ 이하이고, 헤이즈(Haze)가 5% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 광학 필름은 면내 위상차값이 0.1nm 내지 15nm 정도이고, 두께 방향 위상차 값이 -10nm 내지 15nm 정도이다.

본 발명에 따른 공중합체 입자를 포함한 수지 조성물은 필름간 표면 마찰계수가 낮아 우수한 셀프-와인딩(Self-Winding)을 나타냄과 동시에 광학적 투명도가 우수하며, 헤이즈가 적고, 기계적 강도 및 내열성이 우수한 광학필름을 제공할 수 있으며, 따라서 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학필름은 다양한 용도로 디스플레이 장치 등 정보전자 장치에 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 수지 조성물은 (1) 알킬(메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지, (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지, 및 (3) 알킬(메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 입자를 포함한다.

이때 상기 (1) 공중합체 수지의 알킬 (메트)아크릴레이트계 단위는, 예를 들면, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 아크릴 산 등일 수 있다. 한편, 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 단위는 (1) 공중합체 100중량부에 대하여 80중량부 내지 99.9중량부, 바람직하게는 80중량부 내지 99.8중량부의 함량으로 포함될 수 있다.

또한, 상기 (1) 공중합체 수지의 스티렌 단위는 스티렌계 화합물로부터 유도되는 것으로, 예를 들면 스티렌, α메틸-스티렌 p메틸-스티렌, m메틸-스티렌, 벤조일 스티렌 등일 수 있다. 이 중에서도 특히 α메틸-스티렌인 것이 바람직하다. 한편, 상기 스티렌 단위는 (1) 공중합체 수지 100중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 (1) 공중합체 수지는 알킬 (메트)아크릴레이트와 스티렌 이외에 다른 성분을 더 포함하여도 무방하며, 예를 들면, 에틸 말레이미드, n-부틸 말레이미드, t-부틸 말레이미드, 시클로헥실 말레이미드, 페닐 말레이미드 등과 같은 말레이미드 유도체와, 말레산 무수물과 같은 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위는 (1) 공중합체 수지 100중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.

가장 바람직하게는, 본 발명의 상기 (1)공중합체 수지는 알킬 메타크릴레이트 단위, 스티렌 단위 및 말레이미드 단위를 포함하는 3원 공중합체 수지일 수 있으며, 더 바람직하게는 (1) 공중합체 수지 100중량부에 대하여, 알킬 메타크릴레이트 단위 80 내지 99.8 중량부, 스티렌 단위 0.1 내지 10 중량부 및 말레이미드 단위 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 3원 공중합체 수지일 수 있다.

다음으로, 상기 (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지는, 예를 들면, 비스페놀 A 반복단위를 갖는 폴리카보네이트, 비스페놀 S 반복단위를 갖는 폴리카보네이트, 시클로헥실 비스페놀 A 반복단위를 갖는 폴리카보네이트, 이소소비드 반복단위를 갖는 폴리카보네이트 수지 등일 수 있다.

다음으로, 상기 (3) 공중합체 입자는, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함한다.

이때 상기 공중합체 입자의 알킬 (메트)아크릴레이트 단위는, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 아크릴 산 등일 수 있다.

또한, 상기 (3) 공중합체 입자의 스티렌 단위는 스티렌계 화합물로부터 유도되는 것으로, 예를 들면, 스티렌, α-메틸-스티렌 p-메틸-스티렌, m-메틸-스티렌, 벤조일 스티렌 등일 수 있다. 이 중에서도 특히 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기가 C_{1 - 4}알킬 및 할로겐을 포함하는 기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 (3) 공중합체 입자는 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 70 중량% 내지 99.9 중량% 및 스티렌계 단위 0.1 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 스티렌계 단위 함량이 너무 낮거나, 높은 경우 공중합체 입자의 굴절율과 광학 필름을 구성하는 수지 굴절율 차이가 커져 필름 헤이즈를 유발하는 요인이 되므로 스티렌계 단위 함량을 조절하는 것이 필요하다.

한편, 상기 (3) 공중합체 입자는 0.50kgf/mm² 내지 2.50 kgf/mm²의 압축 강도를 갖는 것이 바람직하다. 공중합체 입자의 압축 강도가 0.50kgf/mm² 미만인 경우에는 공중합체 입자의 변형이 용이하여, 필름 표면에 블록킹 현상을 증가시킬 수 있으며, 2.50kgf/mm²를 초과하는 경우에는 필름 연신 시에 공중합체 입자의 변형이 거의 발생하지 않아, 수지 조성물과 공중합체 입자의 계면에서 빈 공간이 발생할 수 있고, 이로 인해, 필름의 헤이즈가 증가하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 한편, 상기 공중합체 입자의 압축 강도는 Micro UTM(Instron 사, model 5948) 장치를 이용하여 측정할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 직경 d인 공중합체 입자 시료를 측정 장치에 투입한 후, 일정한 속도, 예를 들면, 0.2㎛/min의 속도로 시료에 압축력 P를 가하면서, 상기 시료가 0.1d만큼 변형되는데 필요한 힘을 측정하는 방법으로 수행될 수 있다.

또한, 상기 (3) 공중합체 입자는 평균 직경이 0.1㎛ 내지 10㎛정도인 것이 바람직하다. 공중합체 입자 평균 직경이 너무 작은 경우 필름 표면 요철이 매우 작게 형성되어 필름간 마찰계수가 증가하여 자가 권취가 어렵게 되고, 입자의 평균 직경이 너무 큰 경우 필름 표면 헤이즈가 매우 높게 형성되어 필름의 광 투과도가 감소하며, 필름 가공 시 폴리머 필터에 여과되어 압출 가공시 문제를 발생시킬 뿐 아니라, 필름 내에 포함되지 않아 그 기능을 나타낼 수 없을 수 있다.

또한, 상기 (3)공중합체 입자는 직경 분포가 -15% ~ 15%인 것이 바람직하다. 입자 분포가 상기 기재된 범위를 벗어나는 경우 필름 표면 거칠기(Ra)가 증가하여 필름 헤이즈가 높게 형성되고, 필름의 광 투과도가 감소하게 된다.

또한, 본 발명의 수지 조성물은, 필름의 투명성을 저하시키지 않도록, 공중합체 입자와 매트릭스 수지 조성물간 굴절율의 차가 0.05 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 매트릭스 수지 조성물은 (1) 공중합체 수지와 (2) 수지의 혼합물을 의미한다. 공중합체 입자의 굴절율 조절은 앞서 기술된 스티렌계 단위의 함량을 조절함으로써 가능하다. 매트릭스 수지와 공중합체 입자의 굴절율 차이가 0.05를 초과할 경우, 필름 내의 산란에 의해 헤이즈를 유발할 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로는, 상기 (3)공중합체 입자는 굴절율이 1.47 내지 1.53 정도인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 수지 조성물에 있어서, 매트릭스 수지를 구성하는 상기 (1) 공중합체 수지와 (2) 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 수지는 99.99~90 : 0.01~10의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 혼합비가 상기 수지 범위를 벗어날 경우, (1) 공중합체 수지와 (2) 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 수지 간에 상분리 현상이 발생하여 필름 헤이즈가 증가하거나, 위상차값이 커진다는 문제점이 있다.

한편, 상기 (3) 공중합체 입자는 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여 0.03 내지 8 중량부로 혼합되는 것이 바람직하며, 0.05 내지 3 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 공중합체 입자가 8 중량부를 초과하는 경우 필름 표면 요철이 증가하고, 헤이즈가 증가하게 되어 필름의 광 투과도를 저해하게 되고, 0.03 중량부 미만으로 포함되는 경우 필름간 마찰계수가 증가하여 자가 권취가 불가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 (3) 공중합체 입자는 연신 과정에서 필름 표면에 nm 또는 ㎛ 크기의 돌기를 부여하여 표면 거칠기(Ra)를 증가시키는 효과를 나타나게 하기 위한 것으로, 그에 따라 필름 표면간 마찰계수를 저하시켜 필름의 슬립 특성을 향상시키고, 그 결과 셀프 와인딩(Self-Winding)이 가능하게 하는 특성을 부여할 수 있다. 이때 슬립(Slip) 특성에 영향을 미치는 공중합체 입자의 특성은 입자의 직경과 함량이며 입자의 직경이 클수록, 함량이 높을수록 슬립(Slip) 특성은 증가하는 경향을 나타낸다. 그러나 입자의 직경이 클 경우 수지 조성물 가공시 사용하는 폴리머 필터(Polymer Filter)를 통과하는 것이 어려워져 전체적인 가공성에 영향을 미칠 수 있으며, 함량이 증가하는 경우 필름 전체적인 헤이즈(Haze)가 큰 폭으로 증가하여 필름 내 분포하는 Haze 편차가 증가할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 수지 조성물에 포함되는 (3)공중합체의 입자 크기 및 함량은 상기 범위 내인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수지 조성물은 전술한 성분들을 컴파운딩법과 같은 당해 기술분야에 잘 알려진 방법에 따라 블렌딩함으로서 제조할 수 있으며, 상기 성분들의 용융 혼합은 압출기 등을 이용하여 수행할 수 있다.

나아가, 상기 수지 조성물은 일반적으로 사용되는 윤활제, 산화방지제, UV안정제, 열안정제 등 당해 기술분야에 잘 알려진 첨가제를, 필요에 따라, 수지 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 중량부 내지 1.0 중량부로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름은 상기와 같은 수지 조성물을 이용하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 광학 필름은 상기 수지 조성물을 획득한 후, 필름을 성형하는 단계를 포함하여 제조될 수 있으며, 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름의 제조 시에는 당해 기술분야에 알려진 임의의 방법을 이용할 수 있고, 구체적으로는 압출 성형법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 조성물을 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼(hopper)로부터 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 있으며, 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

한편, 상기와 같이 제조된 본 발명의 광학 필름은 표면 거칠기가 0.5㎛ 이하인 것이 바람직하며, 표면간 정마찰계수가 0.6 이하이고, 최대 정지 마찰력이 7N 이하인 것이 바람직하다.

여기서, 표면거칠기(Ra)란 하기 식 1로 정의되는 표면의 평균 거칠기 값을 의미한다. 또한 상기 전술한 필름 표면간 마찰계수란 필름간 접촉 후 가해지는 일정 압력에서의 정마찰계수로 정의될 수 있다. 정마찰계수는 하기 식 2로 표현될 수 있다.

(식 1)

여기서 Ra값은 시료 표면의 평균 거칠기 값을 나타내며, L은 측정을 실시하는 기준 길이를, 함수 f(x)는 측정을 통해 얻은 거칠기 곡선을 의미한다.

(식 2)

μ_s=A_s/B

여기서 μ_s는 정마찰계수를 의미하며, A_s는 최대정지마찰력을 B는 시료에 가해진 하중을 의미한다.

상기 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학필름은 두께가 5~200?인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 광학 필름의 광투과도는 90% 이상이고, 헤이즈(haze) 특성은 5%이하, 바람직하게는 2% 이하, 더욱 바람직하게는 1% 이하의 범위를 가질 수 있다. 상기 광학필름의 투과도가 90% 미만이고, 헤이즈가 5%를 초과하는 경우, 이러한 광학필름이 사용되는 액정표시장치의 휘도가 감소할 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름의 유리 전이 온도는 110℃ 이상인 것이 바람직하고, 120℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상기 수지 조성물의 유리 전이 온도는 150℃ 이하일 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다. 유리전이온도가 110℃ 미만인 경우, 내열성이 부족하여 고온 고습 조건에서 필름의 변형이 일어나기 쉽고 그로 인해 필름의 보상 특성이 불균일해지는 문제가 있다.

또한, 상기 수지 조성물의 중량평균 분자량은 내열성, 가공성, 생산성의 측면 등에서 5만 내지 50만인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광학 필름은 바람직하게는 제로(0) 위상차 필름, 보호 필름의 용도로 제조될 수 있다. 특히, 편광판은 일반적으로 편광자에 보호 필름으로서 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름을 폴리비닐알코올계 수용액으로 이루어진 수계 접착제로 적층시킨 구조를 갖는다. 그런데, 편광자로 사용된 폴리비닐알코올 필름과 편광자용 보호 필름으로 사용된 TAC 필름을 모두 내열성과 내습성이 충분하지 않다. 따라서, 상기 필름들로 이루어지는 편광판을 고온 또는 고습의 분위기 하에서 장시간 사용하면, 편광도가 저하되고, 편광자와 보호필름이 분리되거나 광특성이 저하되기 때문에 용도 면에서 여러 가지 제약을 받고 있는 바, 본 발명의 광학필름은 이러한 보호필름을 대체하는 편광자 보호필름을 사용될 수 있다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 광학 필름은 550nm 파장에서의 면내 위상차값이 0.1nm 내지 15nm 정도, 바람직하게는 0.1nm 내지 10nm 정도, 더 바람직하게는, 0.1nm 내지 5nm 정도 이고, 550nm 파장에서의 두께 방향 위상차 값이 -10nm 내지 15nm 정도, 바람직하게는 -5nm 내지 10nm 정도, 더 바람직하게는, -1 nm 내지 5nm 정도이다.

이때, 상기 면내 위상차(Rin) 및 두께 방향 위상차(Rth)은 하기와 같이 정의된다.

(식 3) R_in=(n_x-n_y)×d,

(식 4) R_th=[(n_x+n_y)/2 - n_z)]×d

상기 (식 3) 및 (식 4)에 있어서,

n_x는 광학 필름의 면내 굴절율 중 가장 큰 굴절율이고,

n_y는 광학 필름의 면내 굴절율 중 n_x와 수직인 방향의 굴절율이고,

n_z는 광학 필름의 두께 방향의 굴절율이고,

d는 필름의 두께이다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더 자세히 설명한다.

1. 수지 조성물의 제조

<실시예 1>

폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α메틸-스티렌), 폴리카보네이트 수지를 98:2의 중량비로 혼합한 수지와, 메틸메타크릴레이트 단량체 및 스티렌 단량체를 90:10의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.50, 평균 직경 0.3㎛, 압축 강도 1.20kgf/mm²의 공중합체 입자 0.1 중량부를 균일하게 혼합한 원료 수지 조성물을 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

사용한 공중합체 입자는 Sekisui plastics사의 Polymer bead xxBQ Series를 사용하였으며, 사용된 입자는 직경, 압축강도 및 굴절율을 조정하여 혼합 수지 조성물에 적용하였다.

폴리카보네이트 수지는 LG-DOW 폴리카보네이트 사의 1080DVD(MFR: 80g/10min(300℃, 1.2 kg), Tg=143℃)을 사용하였고, 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α메틸- 스티렌) 수지는 NMR 분석 결과 N-시클로헥실마레이미드의 함량이 6.0 중량%, α-메틸-스티렌의 함량은 2.0 중량%였다.

<실시예 2>

메틸메타크릴레이트 단량체 및 스티렌 단량체를 90:10의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.50, 평균 직경 2.0㎛, 압축 강도 1.20kgf/mm²의 공중합체 입자를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 3>

메틸메타크릴레이트 단량체 및 스티렌 단량체를 90:10의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.50, 평균 직경 8.0㎛, 압축 강도 1.20kgf/mm²의 공중합체 입자를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 4>

메틸메타크릴레이트 단량체 및 스티렌 단량체를 70:30의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.52, 평균 직경 0.3㎛, 압축 강도 1.20kgf/mm²의 공중합체 입자를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 5>

메틸메타크릴레이트 단량체 및 스티렌 단량체를 90:10의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.50, 평균 직경 0.3㎛, 압축 강도 2.00kgf/mm²의 공중합체 입자를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 6>

메틸메타크릴레이트 단량체 및 스티렌 단량체를 90:10의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.50, 평균 직경 0.3㎛, 압축 강도 0.70kgf/mm²의 공중합체 입자를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 7>

공중합체 입자를 0.8중량부 함량으로 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<비교예 1>

공중합체 입자를 혼합하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<비교예 2>

메틸메타크릴레이트 단량체 및 스티렌 단량체를 90:10의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.56, 평균 직경 0.3㎛, 압축 강도 2.70kgf/mm²의 공중합체 입자를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.

<비교예 2>

메틸메타크릴레이트 단량체, 스티렌 단량체 및 메타크릴레이트 단량체를 70:10:20의 중량비로 공중합하여 제조된 굴절율 1.49, 평균 직경 0.3㎛, 압축 강도 0.4kgf/mm²의 공중합체 입자를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 제조된 원료 펠렛 수지의 유리전이 온도(Tg)를 DSC를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.

	공중합체 입자 함량 (중량부)	공중합체 입자 압축강도 (kgf/mm2)	공중합체 입자 굴절율	공중합체 입자 평균 직경 (㎛)	수지 조성물 Tg(℃)
실시예 1	0.10	1.20	1.50	0.3	126
실시예 2	0.10	1.20	1.50	2.0	126
실시예 3	0.10	1.20	1.50	8.0	126
실시예 4	0.10	1.20	1.52	0.3	126
실시예 5	0.10	2.0	1.50	0.3	126
실시예 6	0.10	0.7	1.50	0.3	125
실시예 7	0.80	1.20	1.50	0.3	126
비교예 1	-		-	-	126
비교예 2	0.10	2.70	1.50	0.3	125
비교예 3	0.10	0.4	1.49	0.3	125

상기 [표 1]을 통해, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 ~ 7의 수지 조성물의 유리전이온도 Tg가 공중합체 입자를 첨가하지 않은 비교예 1의 수지 조성물의 유리전이온도와 동등 수준임을 알 수 있다.

2. 광학 필름의 제조

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~3에서 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 260℃ 온도 조건에서 단축 압출기로 용융하여 10㎛ 이상의 겔 및 이물을 여과할 수 있는 폴리머 필터에 용융된 수지를 공급하여 여과한 뒤, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)를 통해 시트 성형하고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 180㎛의 필름들을 제조하였다.

상기와 같이 얻어진 필름들을 실험용 필름 연신 장비를 사용하여 각 필름을 136℃에서 MD 및 TD 방향으로 [표 2]에 기재한 비율로 이축 연신하여 두께 약 40㎛의 필름을 제조하였다. 상기 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값을 하기 [표 2]에 나타내었다.

	연신 온도(℃)	연신율(%)		위상차(nm)		두께(?)
		MD	TD	Rin	Rth
실시예 1	136	100	100	0.6	-1.0	40
실시예 2	136	100	100	0.7	-1.4	40
실시예 3	136	100	100	0.4	-1.2	40
실시예 4	136	100	100	0.5	-1.8	39
실시예 5	136	100	100	0.8	-1.6	40
실시예 6	136	100	100	0.6	-1.2	40
실시예 7	136	100	100	0.7	-1.4	39
비교예 1	136	100	100	0.7	-0.9	40
비교예 2	136	100	100	0.6	-0.7	41
비교예 3	136	100	100	0.7	-1.1	39

상기 [표 2]을 통해, 공중합체 입자 첨가에 따른 수지 조성물을 이용하여 제조된 본 발명의 광학 필름들의 면 방향 및 두께 방향의 위상차 값이 0에 가깝게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

다음으로 상기 필름들의 헤이즈, 평균 표면 거칠기 및 정마찰계수 값을 측정하였다. 결과는 [표 3]에 나타내었다.

헤이즈값은 Haze Meter HM150를 이용하여 측정하였으며, 전체(total) 헤이즈는 상기와 같이 제조된 필름을 가지고 측정한 헤이즈값이고, 내부 헤이즈는 상기와 같이 제조된 필름 상에 필름과 동일한 굴절율을 갖는 수지를 코팅하여 필름 표면에서의 반사를 제거한 후에 측정한 헤이즈 값이다.

상기 측정된 필름의 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscopy)를 이용하였으며, 시료 표면을 일정한 속도로 두드리는 탭핑 모드를 통하여 측정하였다. 또한 필름간 정마찰계수 측정은 ASTM D1894에 나타난 필름의 정 마찰계수 측정 표준을 따라 진행되었다. 구체적으로는 접지된 2장의 필름에 일정 하중을 부가하고, 그 중 1장의 필름을 이동시키면서 가해진 하중에 대한 필름 간 마찰력을 측정하는 방법으로 마찰계수를 측정하였다.

	Haze(%)		정마찰계수	최대정지마찰력(N)	Ra (nm)
	전체(total)	내부
실시예 1	0.8	0.2	0.52	5.15	1.8
실시예 2	2.3	0.2	0.55	5.55	1.8
실시예 3	4.7	0.3	0.40	4.02	5.7
실시예 4	2.4	2.0	0.59	5.75	2.0
실시예 5	1.4	0.4	0.52	5.15	1.9
실시예 6	0.6	0.2	0.59	5.87	1.6
실시예 7	2.5	0.3	0.40	4.02	2.2
비교예 1	0.2	0.2	1.58	15.7	0.8
비교예 2	5.4	4.8	0.59	5.91	2.0
비교예 3	0.6	0.3	0.61	6.05	1.6

상기 [표 3]에서 나타난 바와 같이, 실시예 1~7의 수지 조성물로 제조된 필름들의 경우, 비교예 1의 수지 조성물로 제조된 필름에 비해 정마찰계수는 저하되고, 표면 거칠기 (Ra)값은 증가된 것을 확인할 수 있다. 정마찰계수 저하는 슬립(Slip) 특성의 향상을 의미하는 것으로, 이는 표면 거칠기 증가에 따라 필름간 접촉하는 표면적이 감소하기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 공중합체 입자의 압축 강도가 높은 비교에 2의 수지 조성물로 제조된 필름의 경우, 헤이즈가 심하게 발생하였으며, 공중합체의 압축 강도가 낮은 비교예 3의 수지 조성물로 제조된 필름의 경우, 정마찰계수가 0.6 이상으로 슬립 특성 개선 효과가 미미함을 알 수 있다.

Claims (14)

1. (1) 알킬 (메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지;
   (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지; 및
   (3) 알킬 (메트)아크릴레이트 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 입자를 포함하며,
   상기 (3) 공중합체 입자의 압축 강도가 0.5kgf/mm² 내지 2.5kgf/mm²인 아크릴계 수지 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 아크릴계 수지 조성물에 있어서, 상기 (1) 알킬 (메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 수지와 (2) 주쇄에 카보네이트 부를 가지며, 방향족 고리, 지방족 고리 또는 헤테로 고리 단위를 포함하는 수지는 99.99 ~ 90 : 0.01~10의 중량비로 포함되는 것인 아크릴계 수지 조성물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 (3)공중합체 입자는 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여 0.03 중량부 내지 8 중량부의 함량으로 포함되는 것인 아크릴계 수지 조성물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 (3) 공중합체 입자의 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬 부(moiety)는 메틸기 또는 에틸기인 아크릴계 수지 조성물.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 (3) 공중합체 입자의 상기 스티렌계 단위는 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기에 C_{1 -4}알킬 또는 할로겐을 포함하는 기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하는 아크릴계 수지 조성물.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 (3) 공중합체 입자는 평균 직경이 0.1㎛ 내지 10㎛ 인 아크릴계 수지 조성물.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 (3) 공중합체 입자의 굴절율이 1.47 내지 1.53 인 아크릴계 수지 조성물.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 (3) 공중합체 입자는 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 70 내지 99 중량% 및 (b)스티렌계 단위 1 내지 30 중량%을 포함하는 것인 아크릴계 수지 조성물.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 아크릴계 수지 조성물은 컴파운딩 수지인 아크릴계 수지 조성물.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 아크릴계 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학 필름.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 광학 필름은 표면간 정마찰계수가 0.6 이하이고, 최대 정지 마찰력이 7N 이하인 광학 필름.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 광학 필름은 표면거칠기(Ra)가 5㎛ 이하인 광학 필름.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 광학 필름은 Haze 값이 5% 이하인 광학 필름.
    
14. 제10항에 있어서,
    상기 광학필름은 면내 위상차값이 0.1nm 내지 15nm이고, 두께 방향 위상차 값이 -10nm 내지 15nm인 광학 필름.