KR101655631B1 - 노르보넨 필름용 첨가제, 및 이를 포함하는 광학 필름 - Google Patents

노르보넨 필름용 첨가제, 및 이를 포함하는 광학 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노르보넨 필름용 첨가제 및 이를 포함하는 광학 필름에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 하기 [화학식 6]으로 표현되며, 상기 [화학식 6]의 치환도가 하기 [수학식 1]로 정의되고 2.5/8.0 이상인 첨가제를 포함하는 노르보넨계 필름이다. 본 발명은 노보넨 필름의 모듈러스 상승시켜, 편광판 특성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, ANB 필름의 기계적 물성 저하에 의한 편광판 합지 공정에서의 문제점을 개선할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112016039079087-pat00011

여기서, 상기 R은, 수소, 또는 벤조일기이다.
[수학식 1]
치환도 = 벤조일기로 치환된 R의 갯수/ 총 R의 갯수

Description

노르보넨 필름용 첨가제, 및 이를 포함하는 광학 필름{ADDITIVE FOR NORBORNENE FILM, AND OTICAL FILM COMPRISING THE SAME}
본 발명은, 노르보넨 필름용 첨가제, 및 이를 포함하는 광학 필름에 관한 것이다.
렌즈 등의 광학 부품, 액정 표시 소자, 컬러 필터나 EL 표시 소자 기판 등의 디스플레이 기판, 백라이트, 도광판 등의 광학 재료 분야에서는, 종래, 무기 유리가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 무기 유리에는, 깨지기 쉽고, 유연성이 결여되어 있고, 비중이 크고, 가공성이 나쁜 등의 결점이 있어, 최근의 경량화, 소형·고밀도화의 요구에 응하기 위해서는 불충분하고, 따라서, 투명 수지에 의한 대체가 강하게 요구되고 있다.
투명 수지를 광학 재료 용도에 이용하는데 있어서는, 투명성 이외에도 내열성, 내약품성, 저흡수성 등의 면에서 매우 높은 성능이 요구되고 있다. 예컨대, 표시 소자 기판의 제조에 있어서는, 금속 또는 금속 산화물 박막을 적층시키는 공정에서 고온에서의 가공이 필요하지만, 열에 의한 기판의 변형이나 흡수(吸水)에 의한 치수 변동 등이 큰 문제로 된다.
이 가운데, 기존의 셀룰로오스 계열 위상차 필름의 경우 수분에 의한 위상차 변화가 크게 일어나는 문제점을 가지고 있어(△Ro>5㎚, △Rth>10㎚), 수분에 대한 안정성이 우수한 필름 개발에 대한 요구가 있어왔다.
특히, 오픈 셀 비지니스(Open Cell Business)를 통한 패널 운반이 하나의 트랜드가 되면서, 보상 필름의 고온다습 환경 아래서의 광학 안정성(△Ro<0.5㎚, △Rth<0.5㎚)은, 당해 기술분야에서 매우 요청되고 있는 사항이다.
이 때문에, 투명성, 내열성, 내약품성, 저흡수성 및 광학 특성을 만족시키는 수지로서 환상 올레핀 부가 중합체, 폴리노보넨이 제안되고, 이 중합체를 이용한 액정 표시 기판 재료가 제안되게 되었다(특허 문헌 1 참조).
환상 올레핀 부가 중합체, 특히, 폴리노보넨은 유리 전이 온도가 250℃ 이상으로 높으므로, 고온 가공 시의 내열변형성이 우수한 재료이다. 더구나, 폴리노보넨은 흡습성이 매우 낮으므로 사용 환경에서의 습도 변화에 대한 치수 안정성이 우수하고, 또한, 선팽창율이 55ppm 정도로 낮으므로 열 변동에 대한 치수 안정성이 우수하다고 하는 특징을 갖고 있다.
그러나 노보넨 계열 수지인 ANB 필름의 가장 큰 단점은 기계적 물성 저하이다. 특히, ANB 필름의 모듈러스는 셀룰로오스 필름의 0.3배 수준이다.
JP 특개 平05-061026 A (1993.03.12.)
상술한 바와 같이, 노보넨 계열 수지인 ANB 필름의 가장 큰 단점은 기계적 물성 저하인데, 모듈러스 저하에 의한 문제점은, 편광판 합지 공정 및 결과에서 명확히 확인할 수 있다.
첫째, 편광자 역할을 하는 PVA 수축을 이겨내지 못해 크게 수축하게 되어 편광판의 치수 안정성에 영향을 미친다.
둘째, ANB 필름 변형에 의해 광학 물성이 틀어지게 되어 편광판 특성(빛샘 또는 편광도) 저하를 유발하게 된다.
이에 본 발명은, 물성 개선에 보다 유리한 첨가제를 제공하고자 한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
하기 [화학식 6]으로 표현되며, 하기 [화학식 6]의 치환도가 하기 [수학식 1]로 정의되고 2.5/8.0 이상인 첨가제를 포함하는 노르보넨계 필름을 제공한다.
[화학식 6]
Figure 112014128206457-pat00001
여기서, 상기 R은, 수소, 또는 벤조일기이다.
삭제
[수학식 1]
치환도 = 벤조일기로 치환된 R의 갯수 / 총 R의 갯수
삭제
본 발명은, 노보넨 필름의 모듈러스 상승시켜, 편광판 특성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, ANB 필름의 기계적 물성 저하에 의한 편광판 합지 공정에서의 문제점을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일측면은, 하기 화학식 6으로 표현되는 화합물이다.
[화학식 6]
Figure 112014128206457-pat00002
여기서, 상기 R은, 수소, 또는 벤조일기이다.
상기 화합물은, 노르보넨계 필름 첨가제로서 유용하게 사용될 수 있고, 특히, 필름의 모듈러스를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 하기 수학식 1로 정의되는 치환도가 2.5/8.0 이상인 것이 바람직하며, 4.5/8.0 이상인 것이 더 바람직하다. 치환기에서 있어서, 아로마틱 계열 치환도가 높을 수록 기계적 물성 개선 측면에서 유리하기 때문이다.
[수학식 1]
치환도 = 벤조일기로 치환된 R의 갯수 / 총 R의 갯수
본 발명의 노르보넨계 필름은, 상술한 화학식 6으로 표현되는 화합물을 첨가제로서 포함하고, 하기 화학식 1로 표현되는 반복단위를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112014128206457-pat00003
여기서, R1은, 수소, 또는 탄소수 1 내지 2의 알콕시로 치환된 포르밀기이고, R2는, 탄소수 4 이상의 알콕시로 치환된 포르밀기, 또는 아세톡시 메틸기이며, m, 및 n은, 각각, 1 이상의 정수이다.
상기 반복 단위는, 연신성 향상 모노머(B)와 중합성 향상 모노머(M)로 구성된 것으로서, 예시하면 아래 그림과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014128206457-pat00004
상기 연신성 향상 모노머(B)는, 하기 화학식 2 내지 3에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112014128206457-pat00005
[화학식 3]
Figure 112014128206457-pat00006
[화학식 4]
Figure 112014128206457-pat00007
[화학식 5]
Figure 112014128206457-pat00008
상기 노르보넨계 수지의 분자량은 350,000 내지 600,000g/mol 인 것이 바람직하다. 분자량 350,000g/mol 미만이거나 분자량 600,000g/mol 초과에서는 고형분 함량 증가 혹은 감소에 의한 공정 및 잔류용제 제어에 어려움이 있을 수 있다.
상기 연신성 향상 모노머(B) : 중합성 향상 모노머(M) = 5.5 : 4.5 ~ 7.5 : 2.5 몰 공중합 비율인 것이 바람직하다. 상기 범위 이내일 경우, 당해 기술분야에서 요구되는 필름을 물성을 달성할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 필름은, Rth/Ro < 3.2 이고, 전폭의 필름에서 채취한 샘플을 하루 동안 수조에 방치하였을 시에, 위상차 변화량이 △Ro<0.5㎚, △Rth<0.5㎚이고, 필름 두께가 40㎛ 인 경우에, 연신성 120% 이상, 초기 위상차(Rth) 200㎚ 이하, 연신에 따른 위상차 발현성 30㎚/10% 이하, 모듈러스 1300N/㎚2 이상, 광탄성계수(RT) 30×10-12㎡/N이하인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 보다 더 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐이므로, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 해둔다.
실시예
실시예 1
기본적으로 아래와 같은 Recipe 및 공정을 거쳐 두께 40㎛인 필름을 제작하되, 첨가제를 벤조일기 치환도 2.5인 화학식 6의 화합물 사용하였다.
* 공정 : Silica 고압 분산 → Silica Dope Mixing → 제막 (습도 20% 이하) → P/D (95℃) → 연신 (연신 185℃, 연신율 100%) → 수세 → Air-Knife 및 Squeeze통과, 건조 (70℃) → 권취 (※ 잔류용제 10% 이하 박리, 잔류용제 실질적으로 0% 연신)
* Recipe : ANB (B : M = 6 : 4) + 첨가제 + Silica 2500ppm
실시예 2
첨가제로서 벤조일기 치환도가 5.5인 화학식 6의 화합물 사용한 것을 사용한 점을 제외하고 실시예 1과 동일하게 필름을 수득하였다.
실시예 3
첨가제로서 벤조일기로 치환된 치환도가 7.5인 것을 사용한 점을 제외하고 실시예 1과 동일하게 필름을 수득하였다.
실시예 4
첨가제로서 벤조일기 치환도가 7.5인 화학식 6의 화합물 사용하고, ANB (B : M = 7 : 3) 것을 사용한 점을 제외하고 실시예 1과 동일하게 필름을 수득하였다.
비교예 1
첨가제를 사용하지 않은 점을 제외하고 실시예 1과 동일하게 필름을 수득하였다.
비교예 2
첨가제를 사용하지 않은 점을 제외하고 실시예 4와 동일하게 필름을 수득하였다.
실험예
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 필름에 대해, 모듈러스를 측정하였다. 측정 방법은 하기와 같았다.
- Modulus, 인장강도, 신도 : UTM 이용
결과는 하기 표 1과 같았다.
Figure 112016039079087-pat00012

Claims (3)

  1. 하기 [화학식 6]으로 표현되며, 하기 [화학식 6]의 치환도가 하기 [수학식 1]로 정의되고 2.5/8.0 이상인 첨가제를 포함하는 노르보넨계 필름.
    [화학식 6]
    Figure 112016039079087-pat00010

    여기서, 상기 R은, 수소, 또는 벤조일기이다.
    [수학식 1]
    치환도 = 벤조일기로 치환된 R의 갯수 / 총 R의 갯수
  2. 삭제
  3. 삭제
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