KR101618945B1 - 위상차 필름 및 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 위상차 필름 및 액정 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 하기 화학식 1로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제를 함유하고, 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름 및 이를 포함하는 액정 표시장치에 관한 것이다. 본 발명은, 위상차를 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30 이내의 범위로 제어하는 것에 매우 효과적이다.
[화학식 1]
OH-E-(G-A-G)n-E-OH
여기서, E는 알칸족, 알켄족, 알킨족 화합물, 또는 프로필렌글리콜이고, G는 모노카르복실산 잔기, 또는 지방족 카르복실산 화합물이고, A는 폴리에틸렌 화합물이고, n은 1이상의 정수이다.
[수학식 1]
(1) Re(λ) = (nx - ny) × d
(2) Rth(λ) = ((nx + ny)/2 - nz) × d
(3) 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30
(4) │Re(450)-Re(550)│≤10, │Rth(450)-Rth(550)│≤15
여기서, Re(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 면 방향 리타데이션치, Rth(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 두께 방향 리타데이션치이다. nx는 필름의 면 내 x축 방향의 굴절률이고, ny는 필름의 면 내 y축 방향의 굴절률이고, nz는 필름의 두께 방향의 굴절률이고, d는 필름의 두께이다.

Description

위상차 필름 및 액정 표시장치{RETARDATION FILM, AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은, 위상차 필름 및 액정 표시장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 고성능ㆍ고품질화에 따라, 편광판에 이용되는 편광판 보호 필름으로서, 편광판의 치수 안정성, 편광판의 컬링 특성, 편광판의 표면성에 대하여 가혹한 환경 변동에 견딜 수 있는 성능을 갖는 편광판 보호 필름이 필요하였다.
현재 일반적으로 이용되고 있는 액정 표시 장치의 편광판 보호필름으로서는, 셀룰로오스 에스테르를 재료로 한 필름이 이용되고 있다. 셀룰로오스 에스테르 필름은 일반적으로 평면성 확보 등의 관점에서 용액 유연 제막법이 이용되고 있고, 용매의 증발에 따라서 막 두께 방향으로 필름이 팽창하여 필름면 내 굴절률에 대하여 두께 방향의 굴절률이 낮다. 액정 표시 장치의 표시 모드나, 다른 위상차 필름, 부재의 위상차를 가미한 결과로서, 액정표시 장치의 시야각을 확보하기 위해서 최적인 편광자 보호 필름에, 두께 방향과 면 내 방향의 굴절률이 동일한 필름, 또한 면 내의 굴절률 쪽이 높은 편광판 보호 필름이 요구되어 왔다.
액정패널 필름 등의 디스플레이용 필름은, 광학적 등방성이 요구되지만, 통상적으로, 플라스틱 필름은 대부분 유리에 비해 광학적 등방성이 떨어진다.
셀룰로오스아세테이트 필름은, 투명성, 평활성, 광학적 등방성이 비교적 양호한 특성을 나타내지만, 셀룰로오스아세테이트 필름의 광학적 등방성을 실현시키기 위해서 면 방향 및 두께 방향의 배향성을 억제해야 하며, 이는 위상차 저하제의 이용을 통해 가능하다.
그러나, 광학적 등방성 셀룰로오스아세테이트 필름에 사용되는 위상차 저하제는, 분자량이 낮은 화합물이 대부분인데, 이러한 저분자량 계열의 첨가제의 경우 저하 효과는 있으나, 셀룰로오스아세테이트와의 상용성에서 다소 좋지 않고 제막 시 휘발성이 높기 때문에 함량이 높아짐에 따라 필름의 브리드 아웃(bleed-out) 문제를 야기하여 위상차 발현성 억제가 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명은, 종래 기술의 문제점을 해결하고, 특정 위상차 저해제를 이용하여, IPS용 위상차 보상 필름으로 사용할 수 있는 광학적 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공하고자 한다.
본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
하기 화학식 1로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제를 함유하고, 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공한다.
[화학식 1]
OH-E-(G-A-G)n-E-OH
여기서, E는 알칸족, 알켄족, 알킨족 화합물, 또는 프로필렌글리콜이고, G는 모노카르복실산 잔기, 또는 지방족 카르복실산 화합물이고, A는 폴리에틸렌 화합물이고, n은 1이상의 정수이다.
[수학식 1]
(1) Re(λ) = (nx - ny) × d
(2) Rth(λ) = ((nx + ny)/2 - nz) × d
(3) 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30
(4) │Re(450)-Re(550)│≤10, │Rth(450)-Rth(550)│≤15
여기서, Re(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 면 방향 리타데이션치, Rth(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 두께 방향 리타데이션치이다. nx는 필름의 면 내 x축 방향의 굴절률이고, ny는 필름의 면 내 y축 방향의 굴절률이고, nz는 필름의 두께 방향의 굴절률이고, d는 필름의 두께이다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 가소제는, 하기 화학식 2로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112014022206584-pat00001
여기서, n은 1이상의 정수이다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 가소제는, 하기 화학식 3으로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공한다.
[화학식 3]
Figure 112014022206584-pat00002
여기서, n은 1이상의 정수이다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 가소제는, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공한다.
[화학식 4]
Figure 112014022206584-pat00003
여기서, n은 1이상의 정수이다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 가소제는, 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부 포함된 것임을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 가소제는 화학식 1의 가소제 이외의, 다가 알코올 에스테르계 가소제, 다가 카르복실산에스테르계 가소제, 글리콜레이트계 가소제, 프탈산에스테르계 가소제, 지방산 에스테르계 가소제 및 다가 알코올에스테르계 가소제, 폴리에스테르계 가소제, 및 아크릴 가소제에서 선택되어지는 1종 이상의 다른 가소제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 필름의 용도는 IPS 용 위상차 보상 필름인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제공한다.
또한, 본 발명의 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명은, 위상차를 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30 이내의 범위로 제어하는 것에 매우 효과적이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일측면은,
하기 화학식 1로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제를 포함하고, 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름이다.
[화학식 1]
OH-E-(G-A-G)n-E-OH
여기서, E는 알칸족, 알켄족, 알킨족 화합물, 또는 프로필렌글리콜이고, G는 모노카르복실산 잔기, 또는 지방족 카르복실산 화합물이고, A는 폴리에틸렌 화합물이고, n은 1이상의 정수이다.
[수학식 1]
(1) Re(λ) = (nx - ny) × d
(2) Rth(λ) = ((nx + ny)/2 - nz) × d
(3) 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30
(4) │Re(450)-Re(550)│≤10, │Rth(450)-Rth(550)│≤15
여기서, Re(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 면 방향 리타데이션치, Rth(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 두께 방향 리타데이션치이다. nx는 필름의 면 내 x축 방향의 굴절률이고, ny는 필름의 면 내 y축 방향의 굴절률이고, nz는 필름의 두께 방향의 굴절률이고, d는 필름의 두께이다.
상기 화학식 1의 화합물은, 하기 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014022206584-pat00004

[화학식 3]
Figure 112014022206584-pat00005
[화학식 4]
Figure 112014022206584-pat00006
상기 가소제는, 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부 포함된 것이 바람직하다. 5 미만이면, 위상차 발현성 억제에 충분하지 않을 수 있고, 15 초과하면, 가소제가 브리드 아웃(bleed-out)될 수 있어, 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름은, 상기한 본 발명의 가소제 이외의 종래의 다른 가소제를, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 더 포함할 수도 있다. 이에 대한 예시로, 다가 알코올 에스테르계 가소제, 다가 카르복실산에스테르계 가소제, 글리콜레이트계 가소제, 프탈산에스테르계 가소제, 지방산 에스테르계 가소제 및 다가 알코올에스테르계 가소제, 폴리에스테르계 가소제, 아크릴 가소제 등을 들 수 있다.
상기 다가 알코올 에스테르는, 다가 알코올과 모노카르복실산이 중합된 화합물일 수 있다.
상기 다가 알코올은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 다가 알코올의 예로서는 예를 들면, 아도니톨, 아라비톨, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 디부틸렌글리콜, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 헥산트리올, 갈락티톨, 만니톨, 3-메틸펜탄-1,3,5-트리올, 피나콜, 소르비톨, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄 및 크실리톨 등을 예로 들 수 있다. 특히, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 소르비톨, 트리메틸올프로판 및 크실리톨이 바람직하다.
상기 모노카르복실산은, 특별히 한정되지 않고, 공지된 지방족 모노카르복실산, 지환족 모노카르복실산 및 방향족 모노카르복실산 등을 모두 사용할 수 있지만, 바람직한 모노카르복실산의 예로서는 예를 들면, 하기와 같다.
바람직한 지방족모노카르복실산으로서는 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 페랄곤산, 카프르산, 2-에틸-헥산카르복실산, 운데실산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 헵타데실산, 스테아르산, 노나데칸산, 아라킨산, 베헨산, 리그노세린산, 세로트산, 헵타코산산, 몬탄산, 멜리스산 및 락셀산 등의 포화 지방산, 운데실렌산, 올레산, 소르브산, 리놀레산, 리놀렌산 및 아라퀴돈산 등의 불포화 지방산 등을 예로 들 수 있다.
바람직한 지환족 모노카르복실산의 예로서는 시클로펜탄카르복실산, 시클로헥산카르복실산, 시클로옥탄카르복실산 또는 이들의 유도체를 예로 들 수 있다.
바람직한 방향족 모노카르복실산의 예로서는 벤조산 및 톨루일산 등의 벤조산의 벤젠환에 알킬기를 도입한 것, 비페닐카르복실산, 나프탈렌카르복실산 및 테트라인카르복실산 등의 벤젠환을 2개 이상 갖는 방향족 모노카르복실산 또는 이들의 유도체를 예로 들 수 있다. 특히 벤조산이 바람직하다.
다가 알코올 에스테르의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 300 내지 1500인 것이 바람직하며, 350 내지 750인 것이 더욱 바람직하다. 분자량이 큰 것이 휘발되기 어려워지기 때문에 바람직하며, 투습성 및 셀룰로오스에스테르와의 상용성의 면에서는 작은 것이 바람직하다.
다가 알코올에스테르에 이용되는 카르복실산은 1종류일 수도 있으며, 2종 이상의 혼합일 수도 있다. 또한 다가 알코올 중의 히드록시(OH)기는 전부 에스테르화할 수도 있으며, 일부를 히드록시(OH)기 그대로 남길 수도 있다.
글리콜레이트계 가소제는 특별히 한정되지 않지만, 알킬프탈릴알킬글리콜레이트류를 바람직하게 이용할 수 있다. 알킬프탈릴알킬글리콜레이트류로는, 예를 들면 메틸프탈릴메틸글리콜레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 프로필프탈릴프로필글리콜레이트, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 메틸프탈릴에틸글리콜레이트, 에틸프탈릴메틸글리콜레이트, 에틸프탈릴프로필글리콜레이트, 메틸프탈릴부틸글리콜레이트, 에틸프탈릴부틸글리콜레이트, 부틸프탈릴메틸글리콜레이트, 부틸프탈릴에틸글리콜레이트, 프로필프탈릴부틸글리콜레이트, 부틸프탈릴프로필글리콜레이트, 메틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 에틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴메틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴에틸글리콜레이트 등을 들 수 있다.
프탈산에스테르계 가소제로는 디에틸프탈레이트, 디메톡시에틸프탈레이트, 디메틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디-2-에틸헥실프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디시클로헥실프탈레이트, 디시클로헥실테레프탈레이트 등을 들 수 있다.
시트르산에스테르계 가소제로는 시트르산아세틸트리메틸, 시트르산아세틸트리에틸, 시트르산아세틸트리부틸 등을 들 수 있다.
지방산 에스테르계 가소제로서 올레산부틸, 리시놀산메틸아세틸, 세박산디부틸 등을 들 수 있다.
인산에스테르계 가소제로는 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 옥틸디페닐포스페이트, 디페닐비페닐포스페이트, 트리옥틸포스페이트, 트리부틸포스페이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 필름은, 위상차 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30 이내의 범위인 바, IPS용 위상차 보상 필름으로서, 적합하다.
본 발명의 다른 측면은,
본 발명의 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 표시장치이다.
상기 본 발명의 표시장치는, 본 발명의 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 표시 장치에 조립함으로써 제조될 수 있고, 그 외의 표시 장치 구성이나 제조방법은 종래에 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 널리 알려진 기술을 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명의 표시장치는, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)이고, 반사형, 투과형, 반투과형 LCD 또는 TN형, STN형, OCB형, HAN형, VA형(PVA형 및 MVA 형) 및 IPS형을 모두 포함하고, IPS형이 바람직하다.
특히, 본 발명의 편광판을 시판용 IPS(In Plane Switching) 모드형 액정 표시 장치에 조립함으로써 시인성이 우수하고, 시야각이 확대된 본 발명의 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
IPS 모드로는, 프린지 전계 스위칭(FFS: Fringe-Field Switching) 모드도 본 발명에 포함되고, IPS 모드와 동일하게 본 발명의 편광판을 조립할 수 있으며 동일한 효과를 갖는 본 발명의 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
이하 본 발명에 대하여, 실시예를 들어 보다 더 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 한다.
실시예
실시예 1
[도프 용액의 제조]
셀룰로오스 에스테르(아세틸기 치환도 2.86), 및 상기 셀룰로오스 아세테이트 중량 대비 약 12 중량%의 하기 화학식 2로 표시되는 가소제 화합물을, 메틸렌클로라이드 : 메탄올 = 9 : 1 용매에 넣고 혼합하였다. 혼합은 믹싱 탱크를 이용하였으며, 고형분은 교반하여 완전히 용해시켰다.
[화학식 2]
Figure 112014022206584-pat00007
여기서, n은 1이상의 정수이다.
[필름의 제조]
용해된 도프 용액을 이용하여 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제조하였다. 건조온도 150℃ (40분)에서 건조하였다. 필름의 두께는 40㎛였다.
실시예2
가소제 화합물로 하기 화학식 3의 것을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다.
[화학식 3]
Figure 112014022206584-pat00008
여기서, n은 1이상의 정수이다.
실시예3
가소제 화합물로 하기 화학식 4의 것을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다.
[화학식 4]
Figure 112014022206584-pat00009
여기서, n은 1이상의 정수이다.
비교예
가소제 화합물로 하기 화학식 A의 것을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다.
[화학식 A]
Figure 112014022206584-pat00010
여기서, n은 1이상의 정수이다.
실험예
리타데이션 및 헤이즈 측정 미
상기 실시예 1내지 3, 및 비교예에서 제작된 필름의 리다데이션 및 헤이즈를 측정하였다. 리타데이션은 Axoscan장비를 이용하였고, 헤이즈는 헤이즈메터기를 이용하였다.
결과는 하기 표 1과 같았다.
Figure 112014022206584-pat00011
상기 표1에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 언급된 첨가제 사용시, 위상차를 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30 이내 범위로 제어 하는 것에 매우 효과적임을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제를 셀룰로오스아세테이트 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부 함유하고,
    하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름.
    [화학식 1]
    OH-E-(G-A-G)n-E-OH
    여기서, E는 알칸족, 알켄족, 알킨족 화합물, 또는 프로필렌글리콜이고, G는 모노카르복실산 잔기, 또는 지방족 카르복실산 화합물이고, A는 폴리에틸렌 화합물이고, n은 1이상의 정수이다.
    [수학식 1]
    (1) Re(λ) = (nx - ny) × d
    (2) Rth(λ) = ((nx + ny)/2 - nz) × d
    (3) 0≤Re(550)≤20, -30≤Rth(550)≤30
    (4) │Re(450)-Re(550)│≤10, │Rth(450)-Rth(550)│≤15
    여기서, Re(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 면 방향 리타데이션치, Rth(λ)는 기준 파장 λ㎚에서 두께 방향 리타데이션치이다. nx는 필름의 면 내 x축 방향의 굴절률이고, ny는 필름의 면 내 y축 방향의 굴절률이고, nz는 필름의 두께 방향의 굴절률이고, d는 필름의 두께이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 가소제는, 하기 화학식 2로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름.
    [화학식 2]
    Figure 112014022206584-pat00012

    여기서, n은 1이상의 정수이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 가소제는, 하기 화학식 3으로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름.
    [화학식 3]
    Figure 112014022206584-pat00013

    여기서, n은 1이상의 정수이다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 가소제는, 하기 화학식 4로 표시되는 히드록시기 말단 에스테르계 광학 필름용 가소제인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름.
    [화학식 4]
    Figure 112014022206584-pat00014

    여기서, n은 1이상의 정수이다.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 가소제는 화학식 1의 가소제 이외의, 다가 알코올 에스테르계 가소제, 다가 카르복실산에스테르계 가소제, 글리콜레이트계 가소제, 프탈산에스테르계 가소제, 지방산 에스테르계 가소제 및 다가 알코올에스테르계 가소제, 폴리에스테르계 가소제, 및 아크릴 가소제에서 선택되어지는 1종 이상의 다른 가소제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름.
  7. 청구항 1에 있어서, 필름의 용도는 IPS 용 위상차 보상 필름인 것을 특징으로 하는 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름.
  8. 청구항 1의 등방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 표시장치.


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