KR101627975B1 - 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판 - Google Patents

인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판 Download PDF

Info

Publication number
KR101627975B1
KR101627975B1 KR1020150102482A KR20150102482A KR101627975B1 KR 101627975 B1 KR101627975 B1 KR 101627975B1 KR 1020150102482 A KR1020150102482 A KR 1020150102482A KR 20150102482 A KR20150102482 A KR 20150102482A KR 101627975 B1 KR101627975 B1 KR 101627975B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical film
meth
film
unit
acrylic
Prior art date
Application number
KR1020150102482A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150091450A (ko
Inventor
곽상민
한창훈
서재범
김범석
강병일
이남정
엄준근
윤석일
이중훈
박세정
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020150102482A priority Critical patent/KR101627975B1/ko
Publication of KR20150091450A publication Critical patent/KR20150091450A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101627975B1 publication Critical patent/KR101627975B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10—Esters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 알킬 (메타)아크릴레이트 단위, 벤질 (메타)아크릴레이트 단위, (메타)아크릴산 단위 및 화학식 I로 표시되는 단위를 포함하는 수지 조성물로 형성된 아크릴계 광학 필름으로, 상기 아크릴계 광학 필름의 두께를 d, 상기 아크릴계 광학 필름의 낙하 충격 시험을 통해 측정되는 충격 에너지 값을 IE라 할 때, 식 (1) 0.03kg·m2/m3 ≤ d×IE ≤0.18kg·m2/m3을 만족하는 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판에 관한 것이다.

Description

인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판{ACRYL-BASED OPTICAL FILM HAVING EXCELLENT TOUGHNESS AND SLIM POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것이다.
최근 광학 기술의 발전에 따라 종래의 브라운관(CRT)를 대체하는 플라즈마 디스플레이(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 유기 EL 디스플레이(LED) 등과 같은 다양한 디스플레이 기술이 제안되고 시판되고 있다. 한편, 이러한 디스플레이 장치들에는 편광필름, 편광자 보호 필름, 위상차 필름, 도광판, 플라스틱 기판과 같은 다양한 폴리머 필름들이 사용되고 있으며, 이러한 디스플레이용 폴리머 소재는 그 요구 특성이 한층 고도화되고 있는 추세이다.
현재 디스플레이용 폴리머 필름으로 가장 많이 사용되고 있는 것은, 편광판 보호 필름 등으로 사용되는 트리아세틸 셀룰로오스 필름(TriAcetyl Cellulose, TAC)으로, TAC 필름은 고온 또는 고습의 분위기 하에서 장시간 사용할 경우, 편광도가 저하되고 편광자와 필름이 분리되거나 광 특성이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, TAC 필름의 대안으로, 폴리스티렌, 메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴계 필름, 또는 폴리카보네이트 계열의 폴리머 필름들이 제안되었다. 이들 폴리머 필름들의 경우, 내열성이 우수하다는 장점이 있으나, 폴리스티렌이나 폴리카보네이트 필름의 경우 폴리머 내에 방향환을 가지기 때문에 배향시 복굴절이 발생하여 광학 특성에 악 영향을 미친다는 문제점이 있고, 메틸 메타크릴레이트의 경우, 폴리스티렌이나 폴리카보네이트에 비해서 위상차 값이 상대적으로 적지만 고정밀도가 요구되는 액정 소자와 같은 광학용 소재에 적용하기에는 충분하지 않다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 내열성이 우수하면서도 위상차값이 낮은 폴리머 필름용 소재로 양의 복굴절을 갖는 단량체 또는 폴리머와, 음의 복굴절을 갖는 단량체 또는 폴리머를 공중합하거나 블렌드하여 제조된 아크릴 필름들이 제안되었다. 대표적인 것으로 벤질 메타크릴레이트와 메틸 메타크릴레이트의 공중합체수지로 제조된 아크릴 필름을 들 수 있다.
그러나 이제까지 제안된 아크릴계 필름들은 내습성과 내구성이 우수하고, 저렴하다는 장점은 있으나, TAC 필름에 비해 인성(toughness)이 낮기 때문에, 이들 아크릴 필름을 보호 필름으로 사용하는 편광판의 경우, 편광판을 액정 패널에 붙였다 다시 떼는 과정에서 편광판이 찢어지거나 부러지는 문제가 발생한다는 문제점이 있다.
한편, 종래 편광판은 편광 소자 양면에 보호 필름을 부착하는 구조로 이루어져 있었으나, 최근 편광 소자의 편면에만 보호 필름을 부착하는, 이른바, 박형 편광판이 제안되었다. 이러한 박형 편광판의 경우, 편광판 두께가 얇기 때문에 슬림한 화상표시장치를 구현할 수 있다는 장점이 있을 뿐 아니라, 보호 필름에 의해 필연적으로 야기되는 위상차 변화를 최소화하여 보다 우수한 광 특성을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 박형 편광판의 경우, 편광 소자의 지지체가 되는 보호 필름이 편면에만 부착되어 있기 때문에, 양면에 보호 필름이 부착된 편광판에 비해 파손되거나 부러지기 쉽다는 문제점이 있다. 특히 보호 필름으로 인성이 약한 아크릴 필름을 사용할 경우에는 이와 같은 문제점이 더욱 두드러진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광학 특성, 내구성 및 인성이 우수하여, 박형 편광판에 사용되어도 쉽게 손상되지 않는 아크릴계 광학 필름을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 이러한 아크릴계 광학 필름을 포함하는 박형 편광판을 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명은 일 측면에서, 알킬 (메타)아크릴레이트 단위, 벤질 (메타)아크릴레이트 단위, (메타)아크릴산 단위 및 하기 화학식 I로 표시되는 단위를 포함하는 수지 조성물로 형성된 아크릴계 광학 필름으로, 상기 아크릴계 광학 필름의 두께를 d, 상기 아크릴계 광학 필름의 낙하 충격 시험을 통해 측정되는 충격 에너지 값을 IE라 할 때, 식 (1) 0.03kg·m2/m3 ≤ d×IE ≤0.18kg·m2/m3을 만족하는 아크릴계 광학 필름을 제공한다.
[화학식 I]
Figure 112015070159417-pat00001
상기 [화학식 1]에서, X는 NR3 또는 O이며,
상기 R1, R2 및 R3는 각각 수소, C1 ~ 10알킬, C3 ~ 20 시클로알킬 또는 C3 ~ 20아릴임.
한편, 상기 아크릴계 광학 필름의 두께 d는 20㎛ 내지 80㎛ 정도인 것이 바람직하며, 상기 수지 조성물은 중량평균분자량이 10만 내지 20만인 것이 바람직하다.
다른 측면에서, 본 발명은 편광자, 상기 편광자의 일면에 부착되는 상기 본 발명의 아크릴계 광학 필름; 및 상기 편광자의 타면에 형성되는 점착제층을 포함하는 박형 편광판 및 이를 포함하는 화상 표시장치를 제공한다.
본 발명의 아크릴계 광학 필름은 인성이 우수하기 때문에, 본 발명의 아크릴계 광학 필름을 박형 편광판에 적용하는 경우 편광판을 액정 패널에 붙였다 떼어내는 공정, 이른바, 리워크(rework) 공정에서 쉽게 손상되지 않는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명자들은 우수한 인성(toughness) 특성을 갖는 아크릴계 광학 필름을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 특정 성분을 포함하는 수지 조성물로 형성되며, 필름의 두께를 d, 필름의 낙하 충격 시험을 통해 측정되는 충격 에너지 값을 IE라 할 때, d×IE 값이 특정 범위를 만족시킬 때, 우수한 인성(toughness)를 갖는 아크릴계 광학 필름을 제조할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 아크릴계 광학 필름은 알킬 (메타)아크릴레이트 단위, 벤질 (메타)아크릴레이트 단위, (메타)아크릴산 단위 및 하기 화학식 I로 표시되는 단위를 포함하는 수지 조성물로 형성된 아크릴계 광학 필름으로, 상기 아크릴계 광학 필름의 두께를 d, 상기 아크릴계 광학 필름의 낙하 충격 시험을 통해 측정되는 충격 에너지 값을 IE라 할 때, 식 (1) 0.03kg·m2/m3 ≤ d×IE ≤0.18kg·m2/m3을 만족하는 것을 그 특징으로 한다.
[화학식 I]
Figure 112015070159417-pat00002
이때, 상기 [화학식 1]에서, X는 NR3 또는 O이며, 상기 R1, R2 및 R3는 각각 수소, C1~10알킬, C3 ~ 20 시클로알킬 또는 C3 ~20아릴이다.
이때, 상기 본 발명의 아크릴계 광학 필름을 형성하는 상기 수지 조성물은 각각의 단위들이 반복 단위 형태로 포함되는 공중합체 수지일 수도 있고, 각각의 단위들로 이루어진 단량체 또는 호모폴리머들이 블랜드된 블랜드 수지이거나, 2 이상의 단위들로 이루어진 2 이상의 공중합체가 블랜드된 블랜드 수지일 수 있다. 이 중에서도 특히, 상기 각각의 단위 성분들이 반복 단위 형태로 포함된 4원 공중합체 수지인 것이 바람직하다.
상기 수지 조성물에 있어서, 상기 알킬 (메타)아크릴레이트 단위는 알킬 아크릴레이트 및 알킬 메타크릴레이트를 모두 의미하는 것으로, 이로써 한정되는 것은 아니나, 광학적 투명성, 상용성, 가공성 및 생산성을 고려할 때, 상기 알킬 (메타)아크릴레이트의 알킬기의 탄소수는 1 ~ 10 정도인 것이 바람직하며, 탄소수 1 ~ 4 정도인 것이 더 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기인 것이 가장 바람직하다. 한편, 상기 알킬 (메타)아크릴레이트 단위의 함량은 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여, 55 내지 94중량부 정도인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 60 내지 90중량부, 가장 바람직하게는 70 내지 90중량부일 수 있다. 알킬 (메타)아크릴레이트 단위의 함량이 상기 범위일 때 우수한 위상차 특성 및 광학 특성을 얻을 수 있기 때문이다.
또한 상기 수지 조성물에 있어서, 상기 벤질 (메타)아크릴레이트 단위는 본 발명의 광학 필름에 적절한 위상차값을 부여하는 역할과 알킬 (메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산 간의 상용성을 부여하기 위한 것으로, 벤질 메타크릴레이트 또는 벤질 아크릴레이트일 수 있으며, 특히 벤질 메타크릴레이트인 것이 바람직하다. 한편, 상기 벤질 (메타)아크릴레이트 단위의 함량은 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여, 2 내지 20중량부 정도인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 2 내지 18중량부일 수 있다. 벤질 (메타)아크릴레이트의 함량이 상기 범위 내일 때 원하는 위상차 특성을 얻을 수 있기 때문이다.
한편, 상기 수지 조성물에 있어서, 상기 (메타)아크릴산 단위는 내열성을 향상시키고, 극성기를 도입하여 열팽창계수를 낮추는 역할을 하는 것으로, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴산, 메틸메타크릴산, 에틸아크릴산, 에틸메타크릴산, 부틸아크릴산 또는 부틸 메타크릴산일 수 있으며, 특히 메타크릴산인 것이 바람직하다. 한편, 상기 (메타)아크릴산 단위의 함량은 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여, 1 내지 10중량부 정도인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 1 내지 5중량부, 가장 바람직하게는 1 내지 3중량부일 수 있다. (메타)아크릴산 단위의 함량이 상기 범위일 때, 바람직한 내열 특성을 얻을 수 있기 때문이다. 특히, (메타)아크릴산의 함량이 3 중량부 이하인 경우에는 제막 공정에서 기포 발생을 현저하게 줄일 수 있다는 부가적인 장점이 있다.
한편, 상기 수지 조성물에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 단위는 수지 조성물의 열 팽창계수를 낮추기 위한 것이다. 고분자 사슬 회전(chain conformation)을 억제하는 벌키한 관능기를 고분자 주쇄에 도입할 경우, 고분자의 열팽창계수를 낮출 수 있다. 그러나, 예를 들면, 스티렌이나 폴리카보네이트와 같이 벌키한 관능기를 포함하는 폴리머들을 사용할 경우, 열팽창계수를 낮출 수는 있으나, 연신에 의해 복굴절성이 발현되어 광학 특성에 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명과 같이, 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용할 경우, 광학 특성에 악영향을 미치지 않으면서 열팽창계수를 효과적으로 낮출 수 있다. 하기 화학식 1로 표시되는 단위의 구체적인 예로는, 글루타르산 무수물, 글루타르산 이미드 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 글루타르산 무수물이 특히 바람직하다. 한편, 상기 화학식 1로 표시되는 단위의 함량은 전체 수지 조성물 100중량부에 대하여, 3 내지 15중량부 정도인 것이 바람직하다. 화학식 1로 표시되는 단위의 함량이 상기 범위 내일 때, 위상차 특성을 해하지 않으면서 낮은 열팽창계수를 구현할 수 있다.
상기와 같은 성분들을 포함하는 본 발명의 광학 필름용 수지 조성물은 유리전이온도가 100℃내지 500℃ 정도인 것이 바람직하며, 110℃ 내지 500℃ 인 것이 더 바람직하고, 110℃ 내지 200℃인 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 수지 조성물의 중량평균분자량은 10만 내지 20만인 것이 바람직하다. 중량평균분자량이 10만 미만인 경우에는 상기 수지를 이용하여 제작된 광학 필름의 인성이 부족하여 편광판에 적용이 어려운 문제가 있으며, 중량평균분자량이 20만을 초과하는 경우에는 용융 점도가 높아 상기 수지의 용융 압출을 통한 필름 제조 시에 다이 라인(die line), 겔(gel), 기포 등의 필름 외관 불량이 발생하기 쉬운 문제가 있다.
또한, 상기 수지 조성물의 투명도(헤이즈)는 0.1 내지 3% 정도인 것이 바람직하며, 광 투과도가 90%이상인 것이 바람직하다. 또한, 엘로우 인덱스 값이 0.3 내지 2.0 정도인 것이 바람직하다. 상기의 값을 벗어나게 되면 디스플레이 색감이 변할 수 있다.
한편, 상기 수지 조성물은 당해 기술 분야에 잘 알려진 공중합체 수지 제조 방법 또는 블랜드 수지 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 상기 수지 조성물은 각 성분의 단량체를 혼합한 후, 용액 중합, 괴상 중합, 현탁 중합 또는 유화 중합하여 형성되거나, 각 성분의 단량체 또는 호모 폴리머 수지 또는 2 이상의 성분들의 공중합체 수지를 블랜딩하여 제조될 수 있다.
한편, 상기 수지 조성물의 화학식 1의 성분이 글루타르산 무수물인 경우에는, 화학식 1의 성분을 첨가하지 않고, 알킬 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산 및 벤질 (메타)아크릴레이트의 3 성분을 괴상 중합하거나, 또는, 현탁 중합한 후 열처리하는 방법으로 본 발명의 수지 조성물을 제조할 수도 있다. 이 경우 알킬 (메타)아크릴레이트 및/또는 벤질 (메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산이 열에 의해 가수 축합 반응하면서 글루타르산 무수물을 생성하면서 4원 공중합체를 형성하게 된다.
본 발명의 아크릴계 광학 필름은 상기 수지 조성물을 용액 캐스터법이나 압출법과 같은 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법에 따라 필름 형태로 제조한 후, 연신함으로써 제조될 수 있다. 경제적인 면을 고려할 때 압출법을 사용하는 것이 더 바람직하다. 경우에 따라 필름 제조 공정 시에, 필름의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 개량제와 같은 첨가제를 추가로 첨가할 수 있다.
한편, 연신은 종방향(MD)으로 1.4 ~ 3 배, 횡방향(TD)으로 1.4 ~ 3.0 배의 2축 연신으로 수행되는 것이 바람직하다. 연신비가 1.4 배 미만인 경우에는 필름의 인성이 저하되어 편광판에 적용이 어려운 문제가 있으며, 3 배를 초과하는 경우는 연신 과정에서 필름의 파단으로 인해 안정적인 필름 생산이 불가능한 문제가 있다.
한편, 상기 연신 단계는 종 방향(MD) 연신, 횡 방향(TD) 연신을 각각 수행할 수도 있고, 모두 수행할 수도 있다. 또한, 종 방향 연신과 횡 방향 연신을 모두 수행하는 경우에, 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후에 다른 방향으로 연신할 수도 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수도 있다. 또한, 상기 연신은 한 단계로 수행될 수도 있고, 다단계에 걸쳐 이루어질 수도 있다. 종 방향 연신의 경우, 롤 사이의 속도 차에 의한 연신을 수행할 수 있으며, 횡 방향 연신의 경우 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통상 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신 시에 생기는 보잉(Bowing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다 단계로 수행할 경우에도 보잉 억제 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 연신은 상기 광학필름을 제조하기 위한 수지 조성물의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-20)℃ ~ (Tg+30)℃에서 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 Tg ~ Tg+20℃ 의 온도에서 수행된다. Tg-20℃는 수지 조성물의 저장 탄성율이 저하되기 시작하고, 이에 따라 손실 탄성율이 저장 탄성율보다 커지게 되는 온도이며, 이러한 온도로부터 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실되는 온도인 Tg+30℃까지의 영역에서 수행되는 것이 바람직하다. 다만, 필름의 안정적인 생산과 필름 인성을 고려할 때, Tg ~ Tg+20℃ 의 온도에서 수행되는 것이 보다 바람직하다. 수지 조성물의 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다.
연신속도는 소형 연신기(lab. 동시이축연신기)의 경우는 1 내지 100 mm/min의 범위에서, 그리고 파일로트 연신 장비의 경우는 0.1 내지 2 m/min의 범위에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 아크릴계 광학 필름은 상기 아크릴계 광학 필름의 두께를 d, 상기 아크릴계 광학 필름의 낙하 충격 시험을 통해 측정되는 충격 에너지 값을 IE라 할 때, 식 (1) 0.03kg·m2/m3 ≤ d×IE ≤0.18kg·m2/m3을 만족한다. 실험 결과, 아크릴계 광학 필름이 상기 식 (1)을 만족할 경우, 편광판에 적용된 후, 편광판을 액정 패널에 붙였다 떼어내는 리워크 공정에서 쉽게 파손되거나 부서지지 않는 특성을 갖는 것으로 나타났다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 낙하 충격 시험은 낙하 충격 시험기 (Drop impact tester)를 이용하여 실험 대상 필름에 지름 15.9mm, 중량 16.3g의 쇠구슬을 낙하시켜 필름이 파괴되기 직전의 최대 낙하 높이를 구하는 방법으로 수행되었으며, 충격 에너지 값 IE는 상기 방법에 의해 구해진 최대 낙하 높이로부터 필름 단위 부피 당 충격 에너지를 환산하여 계산하였다.
또한, 본 발명의 아크릴계 광학 필름은 열팽창계수가 50 내지 70ppm/K 정도로, 종래의 아크릴계 필름에 비해 낮은 열팽창계수를 갖는다. 이와 같이 열팽창계수가 낮기 때문에, 본 발명의 광학 필름을 편광판에 적용할 경우, 컬 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 아크릴계 광학 필름은 그 두께가 20~100㎛, 더 바람직하게는 20~80㎛ 정도인 것이 바람직하다. 필름의 두께가 20㎛ 미만일 경우에는 필름 및 편광판의 취급성이 불량하여 제조 공정 및 제품의 취급 과정에서 꺾임, 파단 등이 발생하는 문제가 있으며, 80㎛를 초과할 경우에는 편광판의 박형화가 불가능한 문제가 있다.
또한, 본 발명의 아크릴계 광학필름은 투명도가 0.1 내지 3% 정도이며, 광 투과도가 90% 이상인 것이 바람직하다. 필름의 두께, 투명도 및 투과도가 상기 범위 내일 때 편광판 보호 필름으로 사용되기 적합하기 때문이다.
한편, 본 발명은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 본 발명의 아크릴계 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다. 이때 상기 아크릴계 광학 필름은 편광자의 양면에 부착되어도 되고, 일면에만 부착되어도 된다. 그 중에서도 특히 본 발명의 아크릴계 광학 필름을 편광자의 편면에 부착하고, 편광자의 다른 면에 점착층을 구비한 박형 편광판이 바람직하다.
한편, 상기 편광자와 본 발명의 광학 필름 및/또는 보호 필름의 부착은, 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 필름 또는 편광자의 표면에 접착제를 코팅한 후, 보호 필름과 편광자를 합지 롤로 가열 합지하거나, 상온 압착하여 합지하는 방법에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 접착제로는 당해 기술 분야에서 사용되는 접착제들, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명은 상기 본 발명의 편광판이 포함된 화상표시장치에 관한 것이다. 이때 상기 화상표시장치는, 예를 들면, 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 전계발광장치(LED) 등일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시에는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 물성 평가 방법은 하기와 같다.
1. 수지 조성: C13-NMR을 이용하여 측정하였다
2. 중량평균분자량(Mw): 제조된 수지를 테트라하이드로퓨란에 녹여 겔 삼투 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정하였다.
3. 유리전이온도(Tg): TA Instrument사의 시차주사열량체(DSC)를 이용하여 측정하였다.
4. 필름 충격에너지 (Impact Energy, IE): Withlab사의 낙하 충격 시험기(Drop impact tester)를 이용하여 필름에 지름 15.9mm, 중량 16.3g의 쇠구슬을 낙하시켜 필름이 파괴되기 직전의 최대 낙하 높이를 구하고, 이로부터 필름 단위 부피 당 충격에너지를 계산하였다.
5. 편광판 리워크(rework)성: 100mm×20mm 크기의 편광판을 0.7mm 두께의 무알칼리 유리에 부착하고, 이를 상온에서 24시간 보관 후 편광판을 유리에서 박리할 때의 편광판 파괴 유무를 확인하였다. 편광판 시편은 편광자의 흡수축 방향으로 길게 자른 시편과 흡수축에 수직인 방향으로 길게 자른 시편을 각각 5개씩, 총 10개의 시편을 평가하였으며, 하기와 같은 기준으로 리워크성 평가 결과를 기재하였다.
OK : 10개 시편 모두 파괴되지 않고 깨끗하게 박리됨
NG : 10개 시편 중 1개 이상 파괴됨
6. 필름 연신 파단성: 이축 연신기를 이용하여 필름을 연신하는 과정에서의 파단 유무를 확인하였다. 총 10개 시편에 대해 연신 파단 평가를 실시하였으며, 하기와 같은 기준으로 연신 파단성 평가 결과를 기재하였다.
OK : 10개 시편 모두 파단없이 연신됨
NG : 10개 시편 중 1개 이상 파단됨
7. 편광판 편광도: N&K Technology사의 분광광도계(N&K Spectrometer)를 이용하여 두 개의 편광판의 흡수축이 서로 평행이 되도록 한 상태의 투과도(평행 투과도, Tp)와 직교가 되도록 한 상태의 투과도(직교 투과도, Tc)를 측정한 후 하기 식을 이용하여 편광도(P)를 계산하였다.
편광도(P) = ((Tp-Tc)/(Tp+Tc))1/2 ×100 (%)
8. 액정 패널 명암비(Contrast Ratio): LG Display사의 IPS 모드 32인치 액정 패널에서 기 접합되어 있던 편광판을 박리하고 본 발명의 편광판을 부착한 후 백색 및 흑색 표시 상태에서의 광량을 Konica Minolta사의 CA-210을 이용하여 측정하였다. 이로부터 하기 식을 이용하여 명암비(Contrast Ratio)를 계산하였다.
명암비(CR, Contrast Ratio) = 백색 표시 상태의 광량 / 흑색 표시 상태의 광량
제조예 1 : 수지 (A)
메틸 메타크릴레이트 단량체 82중량부, 벤질 메타크릴레이트 단량체 8중량부, 메타크릴산 단량체 10중량부를 중합 용매인 톨루엔에 혼합하고, 이 혼합 용액 100중량부에 대하여 개시제인 다이큐밀퍼록사이드 0.03중량부, 분자량 조절제인 t-도데실머캡탄 0.5중량부, 산화방지제인 Irganox 245 0.2중량부를 넣어 중합 용액을 제조하였다.
상기 중합 용액을 연속 괴상 중합으로 145℃에서 2시간 동안 중합한 후 250℃, 진공도 20torr의 휘발조에서 미반응 모노머 및 용매를 탈휘한 후 메틸 메타크릴레이트 단위, 벤질 메타크릴레이트 단위, 메타크릴산 단위 및 글루타르산 무수물 단위를 포함하는 수지(A)를 펠렛 상태로 제조하였다. 제조된 수지(A)의 조성, 중량평균분자량, 유리전이온도를 측정하여 그 결과를 [표1]에 나타내었다.
제조예 2 : 수지 (B)
분자량 조절제인 t-도데실머캡탄을 0.8중량부로 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 수지 (B)를 제조하였다. 제조된 수지(B)의 조성, 중량평균분자량, 유리전이온도를 측정하여 그 결과를 [표1]에 나타내었다.
제조예 3 : 수지 (C)
메틸 메타크릴레이트 단량체 90중량부, 시클로헥실 메타크릴레이트 단량체 5중량부, 페닐 말레이미드 단량체 5중량부를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 수지 (C)를 제조하였다. 제조된 수지(C)의 조성, 중량평균분자량, 유리전이온도를 측정하여 그 결과를 [표 1]에 나타내었다.
구분 제조예 1 제조예 2 제조예 3
공중합체
중합 용액		 MMA 82 82 90
BzMA 8 8 0
MAA 10 10 0
CHMA 0 0 5
PMI 0 0 5
최종
공중합체
성분		 MMA 82.2 82.5 90.9
BzMA 8.1 8.0 0
MAA 2.0 1.7 0
G/A 7.7 7.8 0
CHMA 0 0 4.9
PMI 0 0 4.2
수지 물성 중량평균분자량 119,000 92,000 105,000
유리전이온도(℃) 124 123 121
수지 약칭 A B C
<실시예 1>
제조예 1에 의해 제조된 수지 (A)를 T-다이 압출기를 이용하여 185㎛ 두께의 필름을 제조한 후 수지의 유리전이온도보다 3℃ 높은 온도에서 MD, TD 방향으로 각각 1.8배의 연신비로 이축 연신을 실시하여 50㎛ 두께의 광학 필름을 제조하였다. 제조된 필름의 충격에너지를 측정하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다. 필름 가공 과정에서의 파단 현상은 발생하지 않았다.
상기 방법으로 제조된 본 발명의 광학 필름과 18㎛ 두께의 PVA 편광자의 사이에 변성 PVA계 수성 접착제를 주입하고 압착 롤을 이용하여 압착한 후 70℃ 온도로 5분 간 열풍 건조하여 편광판 반제품을 제조하였다. 제조된 편광판 반제품의 편광자 면에 13㎛ 두께의 점착제가 코팅되어 있는 PET 이형 필름을 롤 라미네이터를 이용하여 합지하고, 그 반대 면인 본 발명의 광학 필름 면에는 PET 보호 필름을 합지하여 편광판 완제품을 제조하였다. 이렇게 제조된 편광판의 리워크성 평가를 실시하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다.
<실시예 2>
연신 온도가 Tg+8℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다.
<실시예 3>
연신 온도가 Tg+13℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다.
<실시예 4>
연신 전 필름의 두께가 150㎛이고, 연신 온도가 Tg+8℃이고, 연신비가 1.6배인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다.
<실시예 5>
연신 전 필름의 두께가 225㎛이고, 연신 온도가 Tg+8℃이고, 연신비가 2.0배인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다.
<실시예 6>
연신 전 필름의 두께가 375㎛이고, 연신 온도가 Tg+13℃이고, 연신비가 2.4배인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다.
<실시예 7>
연신 전 필름의 두께가 110㎛이고, 연신 온도가 Tg+8℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표2]에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
수지 A A A A A A A
연신온도 (℃) Tg+3 Tg+8 Tg+13 Tg+8 Tg+8 Tg+13 Tg+8
연신비 (배), MD/TD 1.8/1.8 1.8/1.8 1.8/1.8 1.6/1.6 2.0/2.0 2.4/2.4 1.8/1.8
두께 (㎛) 50 50 51 51 50 61 31
충격에너지 (kg·m/m3) 1021 835 647 686 1088 1169 1102
두께×충격에너지(kg·m2/m3) 0.051 0.042 0.033 0.035 0.054 0.071 0.034
편광판 리워크성 OK OK OK OK OK OK OK
필름 연신 파단성 OK OK OK OK OK OK OK
<비교예 1>
수지 (A) 대신 수지 (B)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표3]에 나타내었다.
<비교예 2>
연신 온도가 Tg+8℃인 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표3]에 나타내었다.
<비교예 3>
연신 온도가 Tg+13℃인 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표3]에 나타내었다.
<비교예 4>
수지(A) 대신 수지(C)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표3]에 나타내었다.
<비교예 5>
연신 온도가 Tg+8℃인 것을 제외하고는 비교예 4와 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표3]에 나타내었다.
<비교예 6>
연신 온도가 Tg+13℃인 것을 제외하고는 비교예 4와 동일한 방법으로 광학 필름 및 편광판을 제조하였다. 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 [표3]에 나타내었다.
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
수지 B B B C C C
연신온도 (℃) Tg+3 Tg+8 Tg+13 Tg+3 Tg+8 Tg+13
연신비 (배), MD/TD 1.8/1.8 1.8/1.8 1.8/1.8 1.8/1.8 1.8/1.8 1.8/1.8
두께 (㎛) 50 50 51 50
충격에너지
(kg·m/m3)		 724 535 438 230
두께×충격에너지
(kg·m2/m3)		 0.036 0.027 0.022 0.012
편광판 리워크성 OK NG NG NG
필름 연신 파단성 NG OK NG OK
비고 파단으로 제조 불가 파단으로 제조 불가
참고예
실시예 1에서 제조된 광학 필름을 이용하여 하기와 같이 편광판을 제조하였다. 먼저 25㎛ 두께의 PVA 편광자의 일면에 상기 광학 필름을 두고, 타면에는 60㎛ 두께의 TAC 필름 (Fuji사, UZ TAC)을 둔 후 그 사이에 변성 PVA계 수성 접착제를 주입하고 압착 롤을 이용하여 압착한 후 80℃ 온도로 5분 간 열풍 건조하여 편광판 반제품을 제조하였다. 제조된 편광판 반제품의 아크릴 필름 면에 50W/m2·min의 조건으로 코로나 처리를 실시한 후 20㎛ 두께의 점착제가 코팅되어 있는 PET 이형 필름을 롤 라미네이터를 이용하여 합지하고, 그 반대 면인 TAC 필름 면에는 PET 보호 필름을 합지하여 편광판 완제품을 제조하였다. 이렇게 제조된 편광판의 편광도 및 이를 액정 패널에 부착한 후의 명암비를 측정하여 실시예 2에서 제조된 편광판, 즉, 과 비교하였으며, 그 결과를 [표4]에 나타내었다.
구분 실시예 2 참고예
편광판 구조 A/P TAC/P/A
편광판 두께 (㎛) 81 155
편광도 (%) 99.992 99.983
명암비 1230 1050
상기 [표 4]를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 광학 필름은, 보호 필름이 편광자의 일면에만 형성되는 박형 편광판에 적용되어 우수한 편광도 및 광학 특성을 나타낸다.

Claims (11)

  1. 알킬 (메타)아크릴레이트 단위, 벤질 (메타)아크릴레이트 단위, (메타)아크릴산 단위 및 하기 화학식 I로 표시되는 단위를 포함하는 수지 조성물로 형성된 아크릴계 광학 필름으로,
    상기 수지 조성물은 전체 수지 조성물 100 중량부에 대하여 60 내지 85 중량부의 알킬 (메타)아크릴레이트 단위, 8 내지 20 중량부의 벤질 (메타)아크릴레이트 단위, 1 내지 5 중량부의 (메타)아크릴산 단위, 및 3 내지 15 중량부의 하기 화학식 I로 표시되는 단위를 포함하고,
    상기 수지 조성물의 투명도(헤이즈)는 0.1 내지 3%이며, 광 투과도가 90%이상이고, 옐로우 인덱스 값이 0.3 내지 2.0이며,
    상기 아크릴계 광학 필름은 열팽창계수가 50 내지 70ppm/℃이며,
    상기 아크릴계 광학 필름의 두께를 d, 상기 아크릴계 광학 필름의 낙하 충격 시험을 통해 측정되는 충격 에너지 값을 IE라 할 때, 식 (1) 0.03kg·m2/m3≤d×IE ≤0.18kg·m2/m3을 만족하는 아크릴계 광학 필름.
    [화학식 I]
    Figure 112016042373358-pat00004

    상기 [화학식 1]에서, X는 NR3 또는 O이며,
    상기 R1, R2 및 R3는 각각 수소, C1~10알킬, C3 ~ 20 시클로알킬 또는 C6 ~20아릴임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 광학 필름의 두께 d는 20㎛ 내지 100㎛인 아크릴계 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 중량평균분자량이 10만 내지 20만인 아크릴계 광학 필름.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 알킬 (메타)아크릴레이트 단위는 메틸 메타크릴레이트인 아크릴계 광학 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벤질 (메타)아크릴레이트 단위는 벤질 메타크릴레이트인 아크릴계 광학 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴산 단위는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴산, 메틸메타크릴산, 에틸아크릴산, 에틸메타크릴산, 부틸아크릴산 및 부틸 메타크릴산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아크릴계 광학 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I로 표시되는 단위는 글루타르산 무수물인 아크릴계 광학 필름.
  9. 삭제
  10. 편광자;
    상기 편광자의 일면에 부착되는 청구항 1 내지 3 및 5 내지 8 중 어느 한 항의 아크릴계 광학 필름; 및
    상기 편광자의 타면에 형성되는 점착제층을 포함하는 박형 편광판.
  11. 청구항 10의 박형 편광판을 포함하는 화상 표시 장치.
KR1020150102482A 2015-07-20 2015-07-20 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판 KR101627975B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150102482A KR101627975B1 (ko) 2015-07-20 2015-07-20 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150102482A KR101627975B1 (ko) 2015-07-20 2015-07-20 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120090331A Division KR20140023825A (ko) 2012-08-17 2012-08-17 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150091450A KR20150091450A (ko) 2015-08-11
KR101627975B1 true KR101627975B1 (ko) 2016-06-07

Family

ID=54056321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150102482A KR101627975B1 (ko) 2015-07-20 2015-07-20 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101627975B1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200636032A (en) * 2005-04-13 2006-10-16 Lg Chemical Ltd Acrylic adhesive composition having excellent impact resistance, optical film using the adhesive composition, and liquid crystal display comprising the optical film
US8779076B2 (en) * 2007-12-27 2014-07-15 Asahi Kasei Chemicals Corporation Thermoplastic acrylic resin and molded body for optical member
JP5532927B2 (ja) * 2007-12-28 2014-06-25 コニカミノルタ株式会社 アクリル樹脂含有フィルム、それを用いた偏光板及び表示装置
KR101188759B1 (ko) * 2009-03-18 2012-10-10 주식회사 엘지화학 아크릴계 공중합체 수지, 이를 포함하는 광학 필름 및 액정표시 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150091450A (ko) 2015-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101105423B1 (ko) 광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치
EP3054322B1 (en) Resin composition for optical film, optical film formed using same, and polarizing plate and image display device comprising same
US8399567B2 (en) Optical film and liquid crystal display device comprising the same
KR101091534B1 (ko) 광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치
TWI458775B (zh) 光學膜用之樹脂組成物及使用其之光學膜
KR101347021B1 (ko) 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름
KR101409208B1 (ko) 연속괴상중합법에 의한 광학 필름용 수지 조성물의 제조 방법, 이를 이용한 광학 필름의 제조 방법 및 편광판 제조 방법
KR101127914B1 (ko) 광학 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
EP2352059B1 (en) Retardation film, method of manufacturing the same, and a liquid-crystal display device comprising the same
KR101304588B1 (ko) 아크릴계 공중합체 및 이를 포함하는 광학필름
KR20140146902A (ko) 인장 탄성률이 낮은 광학필름 및 이를 포함하는 편광판
TWI500685B (zh) 用於光學薄膜之樹脂組成物及使用其之光學薄膜
KR101627975B1 (ko) 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판
KR101521682B1 (ko) 보관 안정성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판
KR101477847B1 (ko) 광학필름용 아크릴계 공중합체 및 이를 이용하여 형성된 광학필름
KR101514111B1 (ko) 고온 안정성이 우수한 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판
KR101497183B1 (ko) 광학 필름용 아크릴계 공중합체 수지, 이를 이용한 광학 필름
KR101304589B1 (ko) 투명성, 인성 및 내열성이 우수한 광학 필름용 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름
KR101497182B1 (ko) 아크릴계 공중합체, 이를 포함하는 광학 필름
KR101565629B1 (ko) 광학 필름용 수지 조성물 및 이를 이용한 광학 필름
KR20140023825A (ko) 인성이 우수한 아크릴계 광학 필름 및 이를 포함하는 박형 편광판
KR101522074B1 (ko) 광학 필름, 그 제조 방법, 이를 포함하는 편광판 및 화상표시장치
KR101546197B1 (ko) 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름
KR20150033514A (ko) 광학 필름, 그 제조 방법, 이를 포함하는 편광판 및 화상표시장치
KR20190073103A (ko) 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 4