KR101727357B1 - 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정의 위상차 특성을 가지며 이축 연신 된 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성되고, 부의 위상차 특성을 가지며 일축 연신 된 코팅층;을 포함하며, 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
식 (1): R_{in ,b}(450)/R_{in ,b}(550) > R_{in ,a}(450)/R_{in ,a}(550)
식 (2): R_{in ,a}(550) > R_{in ,b}(550)
상기 식 (1) 및 (2)에서, R_{in ,a}(450), R_{in ,a}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, R_{in ,b}(450), R_{in ,b}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이다.

Description

역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름 및 그 제조 방법{RETADATION FILM HAVING ANTI-WAVELENGTH DISPERSIBILITY AND PREPARING METHOD FOR RETADATION FILM}

본 발명은 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 우수한 역파장분산 특성을 구현할 수 있으며, VA 모드 액정표시장치에 위상차 필름으로 이용이 가능한 위상차 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD)나 유기발광소자(OLED) 등과 같은 디스플레이 장치에 있어서, 시야각 개선, 표시 품질 향상 또는 반사 방지 등의 목적을 위해 위상차 필름이 사용되고 있으며, 위상차 필름은 파장분산 특성에 따라 정파장분산 특성, 플랫파장분산 특성 및 역파장분산 특성을 가지는 것으로 나눌 수 있다. 상기 정파장분산 특성을 가지는 위상차 필름은 입사광의 파장이 커짐에 따라 발생되는 위상차값이 작아지는 특성을 가지는 위상차 필름을 의미하고, 플랫파장분산 특성을 가지는 위상차 필름은 입사광의 파장에 무관하게 유사한 정도의 위상차값이 발생하는 특성을 가지는 위상차 필름을 의미하며, 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름은 입사광의 파장이 커짐에 따라 발생하는 위상차값도 커지는 특성을 가지는 위상차 필름을 의미한다.

한편, λ를 입사광의 파장, Re를 발생하는 위상차값이라 할 때, 일반적으로 투과도 T는 T=sin²(Re/λ)로 정의가 된다. 상기 투과도 T를 나타내는 식에서 알 수 있듯이, 플랫파장분산 특성을 가지는 위상차 필름이나 정파장분산 특성을 가지는 위상차 필름은 단파장에서와 장파장에서 측정한 Re/λ의 차이가 크기 때문에 투과도가 불균일 해지며, 그 결과 시감이 나빠지고, 보는 방향에 따라 색감이 틀려지는 문제가 발생한다. 따라서, 색상 및 시감의 변화가 거의 없는 위상차 필름을 필요로 하는 VA 모드 액정표시장치 등에 있어서 적용성이 떨어지게 된다. 이와 달리, 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 경우에는 입사광의 파장이 커짐에 따라 발생하는 위상차값도 커지기 때문에 투과도가 파장에 상관없이 균일해지므로 상기와 같은 문제가 발생하지 않는다. 그러나, 현재까지 개발된 대부분의 위상차 필름들은 정파장분산 특성이나 플랫파장분산 특성을 가지는이다.

한편, 파장 분산성은 위상차 필름의 재료에 따라 고유하게 나타나는 특성이기 때문에, 한 장으로 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름은 제조하기 위해서는 새로운 원료 물질을 찾아내야 하는데, 이는 현실적으로 쉽지 않으며, 따라서, 종래에는 파장 분산성이 상이한 두 장 이상의 위상차 필름을 점착제나 접착제를 이용하여 적층하여 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름을 제조하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이 경우 점착제층의 존재에 기인하여 광학특성이 저하되는 문제가 있었으며, 또한 적층되는 2개의 위상차 필름의 광축이 정확하게 배치되지 않으면 역파장분산 특성이 나타나지 않아 제조가 매우 까다롭다는 문제점이 있었다.

또한, 현재 역파장분산 특성을 가지는 VA 모드 액정표시장치용 위상차 필름으로는 아세틸기와 프로피오닐기로 이루어진 셀룰로오스 에스테르를 주성분으로 하는 고분자 필름인 코니카社의 N-TAC이 주로 이용되고 있으나, N-TAC의 경우 분자사슬 구조 내에 친수성 작용기가 많아 투습도가 크게 되고, 이로 인해 내열 및 내습 조건에서 변형이 발생하거나 편광자에서 요오드 이온의 해리가 발생하여 편광자의 편광 성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 점착제 또는 접착제를 이용하지 않고, 투습도가 낮은 소재를 사용하며, 역파장분산 특성을 가지고, VA 모드 액정표시장치에도 이용이 가능한 위상차 필름 및 간소한 공정으로 이러한 위상차 필름을 제조할 수 있는 위상차 필름의 제조 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 점착제 또는 접착제를 이용하지 않고, 투습도가 낮은 소재를 사용하며, 역파장분산 특성을 가지고, VA 모드 액정표시장치에도 이용이 가능한 위상차 필름 및 간소한 공정으로 이러한 위상차 필름을 제조할 수 있는 위상차 필름의 제조 방법을 제공하고자 한다.

일 측면에서, 본 발명은 정의 위상차 특성을 가지며 이축 연신 된 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성되고, 부의 위상차 특성을 가지며 일축 연신 된 코팅층;을 포함하며, 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름을 제공한다.

식 (1): R_{in ,b}(450)/R_{in ,b}(550) > R_{in ,a}(450)/R_{in ,a}(550)

식 (2): R_{in ,a}(550) > R_{in ,b}(550)

상기 식 (1) 및 (2)에서, R_{in ,a}(450), R_{in ,a}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, R_{in ,b}(450), R_{in ,b}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이다.

한편, 상기 위상차 필름은 하기 식 (3) 및 (4)를 만족하는 것이 바람직하다.

식 (3): 20nm < R_{in ,a} < 300nm

식 (4): -400nm < R_{th ,a} < 0nm

상기 식 (3) 및 (4)에서, R_{in ,a}은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, R_{th ,a}은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 두께 방향 위상차값이다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (5) 및 (6)을 만족하는 것이 바람직하다.

식 (5): 10nm < R_{in ,b} < 250nm

식 (6): 10nm < R_{th ,b} < 300nm

상기 식 (5) 및 (6)에서, R_{in ,b}은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이고, R_{th ,b}은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 두께 방향 위상차값이다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (7) 및 (8)을 만족하는 것이 바람직하다.

식 (7): 0nm < R_{in , total} < 200nm

식 (8): -300nm < R_{th , total} < 0nm

상기 식 (7) 및 (8)에서, R_{in , total}은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고, R_{th , total}은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (9) 및 (10)를 만족하는 것이 바람직하다.

식 (9): 0.8 < R_{in , total}(450)/R_{in , total}(550) < 1.0

식 (10): 1.0 < R_{in , total}(650)/R_{in , total}(550) < 1.2

상기 식 (9) 및 (10)에서, R_{in , total}(450), R_{in , total}(550), R_{in , total}(650)은 각각 파장 450㎚, 550㎚, 650㎚에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (11)을 만족하는 것이 바람직하다.

(11): n_{x , total} > n_{y , total} > n_{z , total}

상기 식 (8)에 있어서, n_{x , total}는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고, n_{y , total}는 위상차 필름 전체의 상기 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, n_{z , total}는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이고, 이때, 상기 n_{x , total}, n_{y , total}, n_{z , total}는 가시광 파장대역에서 측정한 값이다.

또한, 상기 기재 필름은 시클로올레핀폴리머, 시클로올레핀코폴리머, 지환족 폴리카보네이트, 지환족 폴리에스테르 및 폴리아마이드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코팅층은 스티렌계 수지, 플루오렌계 수지, 폴리비닐카바졸 및 폴리비닐나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 위상차 필름은 투습도가 140 g/m²·day 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 위상차 필름은 VA 모드 액정표시장치용인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치 역시 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명은 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 단계; 상기 길이 방향(MD)으로 일축 연신 된 기재 필름의 적어도 일면에 부의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 폭 방향(TD)으로 일축 연신하는 단계;를 포함하며, 이때, 상기 기재 필름과 코팅층은 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하도록 형성되는 것인 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 제조 방법을 제공한다.

식 (1): R_{in ,b}(450)/R_{in ,b}(550) > R_{in ,a}(450)/R_{in ,a}(550)

식 (2): R_{in ,a}(550) > R_{in ,b}(550)

상기 식 (1) 및 (2)에서, R_{in ,a}(450), R_{in ,a}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, R_{in ,b}(450), R_{in ,b}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이다.

한편, 상기 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 단계는 1.1 내지 4.0의 연신 배율로 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 단계는 상기 기재 필름을 20 내지 250㎛ 두께로 연신 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 코팅층을 1 내지 30㎛ 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 폭 방향(TD)로 일축 연신하는 단계 1.2 내지 4.0의 배율로 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 폭 방향(TD)으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 5 내지 80㎛ 두께로 연신 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 위상차 필름은 위상차 발현 특성이 상대적으로 낮은 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 연신 한 후 위상차 발현 특성이 상대적으로 높은 부의 위상차 특성을 가지는 코팅층을 형성하여, 동시에 연신함으로써, 우수한 역파장분산 특성을 구현할 수 있고, VA 모드용 위상차 필름으로 이용시 시야각 개선 효과가 매우 우수하며, 복잡한 공정을 거치지 않고 간단하게 제조가 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 위상차 필름은 종래 기술과 다르게 투습도가 낮은 소재를 사용하기 때문에, 내열 및 내습 조건에서의 변형이 발생하지 않고, 편광자의 요오드 이온의 해리가 발생하지 않으며, 따라서 편광자의 편광 성능이 저하되는 문제점이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 위상차 필름은 종래 기술과 다르게 접착제를 이용하여 적층 하는 공정이 요구되지 않기 때문에, 접착제층의 존재에 의한 광학 특성의 저하, 또는 위상차 판 축의 어긋남 등이 발생하지 않는다.

먼저 본 명세서에 사용되는 용어를 정의한다.

(1) n_x는 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이며, n_y는 면 방향에 있어서 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, n_z는 두께 방향의 굴절율을 의미한다. 상기 n_x, n_y, n_z는 일반적으로 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm의 파장의 광에서 측정한다. 예를 들면, 450nm, 550nm 또는 650nm의 광에서 측정할 수 있다.

한편, n_{x , total}는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고, n_{y , total}는 위상차 필름 전체의 상기 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, n_{z , total}는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이다.

한편, 상기 n_{x ,} n_{y ,} n_z은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.

(2) R_in은 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm의 파장의 광에서의 면 방향 위상차값을 의미하는 것으로, 면 방향 위상차값 R_in=(n_x-n_y)×d에 의해 구해진다. 이때, n_x는 상기 파장에 있어서, 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향이며, n_y는 상기 x축에 수직이 되는 되는 방향이고, d는 위상차값을 측정하고자 하는 기재 필름, 위상차 필름 또는 코팅층의 두께를 나타낸다.

이때, R_in(450), R_in(550), R_in(650)은 상기 가시광 파장대역 중에서도 특히 각각 450nm, 550nm 및 650nm 파장에서 측정된 면 방향 위상차값을 의미한다. 또한, R_in,a, R_{in ,b}, R_{in , total}는 각각 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm의 파장의 광에서의 기재 필름, 코팅층, 기재필름과 코팅층을 포함하는 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값을 나타낸다.

한편, 상기 R_in은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.

(3) R_th은 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm의 파장의 광에서의 두께 방향 위상차값을 의미하는 것으로, 두께 방향 위상차값 R_th=(n_z-n_y)×d에 의해 구해진다. 이때, n_x는 상기 파장에 있어서, 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향이며, n_y는 상기 x축에 수직이 되는 되는 방향이고, n_z는 두께 방향이고, d는 위상차값을 측정하고자 하는 기재 필름, 위상차 필름 또는 코팅층의 두께를 나타낸다.

이때, R_th(450), R_th(550), R_th(650)은 상기 가시광 파장대역 중에서도 특히 각각 450nm, 550nm 및 650nm 파장에서 측정된 두께 방향 위상차값을 의미한다. 또한, R_{th ,a}, R_{th ,b}, R_{th , total}는 각각 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm의 파장의 광에서의 기재 필름, 코팅층, 기재필름과 코팅층을 포함하는 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값을 나타낸다.

한편, 상기 R_th은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.

(4) 정의 위상차 특성이란, 연신 시에 연신 방향을 따라 최대 굴절율이 발현되는 것을 의미하며, 부의 위상차 특성이란, 연신 시에 연신 방향에 대해 수직인 방향을 따라 최대 굴절율이 발현되는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명의 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 투습도가 낮고, 파장분산 특성이 상대적으로 낮은 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 연신 한 후 파장분산 특성이 상대적으로 높은 부의 위상차 특성을 가지는 코팅층을 형성하고, 이들을 동시에 연신하여 위상차 필름으로 사용하는 경우, 우수한 역파장분산 특성을 구현할 수 있고, VA 모드용 위상차 필름으로 이용시 시야각 개선 효과가 매우 우수하며, 내열성 및 내습성이 우수하다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

보다 구체적으로, 본 발명은 정의 위상차 특성을 가지며 이축 연신 된 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성되고, 부의 위상차 특성을 가지며 일축 연신 된 코팅층;을 포함하며, 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 역파장분산 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.

식 (1): R_{in ,b}(450)/R_{in ,b}(550) > R_{in ,a}(450)/R_{in ,a}(550)

식 (2): R_{in ,a}(550) > R_{in ,b}(550)

상기 식 (1) 및 (2)에서, R_{in ,a}(450), R_{in ,a}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, R_{in ,b}(450), R_{in ,b}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이다.

이와 같이, 본 발명의 위상차 필름은 정의 위상차 특성을 가지며 이축 연신 된 기재 필름과 부의 위상차 특성을 가지며 일축 연신 된 코팅층을 포함하며, 기재 필름의 광축과 코팅층의 광축이 서로 직교한다.

또한, 본 발명의 위상차 필름은 상기 식 (1) 및 (2)를 만족함으로써, 낮은 파장에서의 기재 필름과 코팅층의 위상차값의 차이보다 높은 파장에서의 기재 필름과 코팅층의 위상차값의 차이가 크게 되고, 또한 위상차 필름 전체의 파장분산 특성, 예컨대 R_{in , total}(450)/R_{in , total}(550) 값이 기재 필름의 파장분산 특성, 예컨대 R_in,a(450)/R_in,a(550) 값 보다 작아지게 되는바, 본 발명의 위상차 필름은 우수한 역파장분산 특성을 가지게 된다. 따라서, VA 모드 액정표시장치 등에 위상차 필름으로 이용시 시야각 개선 효과가 우수하다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (3) 및 (4)를 만족하는 것이 바람직하다.

식 (3): 20nm < R_{in ,a} < 300nm

식 (4): -400nm < R_{th ,a} < 0nm

상기 식 (3) 및 (4)에서, R_{in ,a}은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, R_{th ,a}은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 두께 방향 위상차값이다. 즉, 본 발명의 위상차 필름은 상기 R_{in ,a} 및 R_{th ,a}가 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm 파장 중 어느 임의의 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 식 (3) 및 (4)를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (5) 및 (6)을 만족하는 것이 바람직하다.

식 (5): 10nm < R_{in ,b} < 250nm

식 (6): 10nm < R_{th ,b} < 300nm

상기 식 (5) 및 (6)에서, R_{in ,b}은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이고, R_{th ,b}은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 두께 방향 위상차값이다. 즉, 본 발명의 위상차 필름은 상기 R_{in ,b} 및 R_{th ,b}가 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm 파장 중 어느 임의의 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 식 (5) 및 (6)을 만족하는 것이 바람직하다.

본 발명의 위상차 필름의 기재 필름과 코팅층이 상기 면 방향 위상차값 및 두께 방향 위상차값을 가지는 경우, 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값 및 두께 방향 위상차값을 VA 모드용 위상차 필름으로 적용하기 위한 적절한 수치로 조절할 수 있다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (7) 및 (8)을 만족하는 것이 바람직하다. 본 발명의 위상차 필름이 하기 식 (7) 및 (8)를 만족하는 경우, VA 모드 액정표시장치에 위상차 필름으로 이용시 넓은 시야각 확보가 가능하다.

식 (7): 0nm < R_{in , total} < 200nm

식 (8): -300nm < R_{th , total} < 0nm

상기 식 (7) 및 (8)에서, R_{in , total}은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고, R_{th , total}은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이다. 즉, 본 발명의 위상차 필름은 상기 R_{in , total} 및 R_th,total이 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm 파장 중 어느 임의의 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 식 (7) 및 (8)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (9) 및 (10)를 만족하는 것이 바람직하다. 본 발명의 위상차 필름이 하기 식 (9) 및 (10)을 만족하는 경우, 가시광 파장대역의 전 영역에서 동일한 시야각 보상 효과를 얻을 수 있다.

식 (9): 0.8 < R_{in , total}(450)/R_{in , total}(550) < 1.0

식 (10): 1.0 < R_{in , total}(650)/R_{in , total}(550) < 1.2

상기 식 (9) 및 (10)에서, R_{in , total}(450), R_{in , total}(550), R_{in , total}(650)은 각각 파장 450㎚, 550㎚, 650㎚에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이다.

또한, 상기 위상차 필름은 하기 식 (11)을 만족하는 것이 바람직하다. 이 경우 VA 모드 액정표시장치에 위상차 보상 필름으로 매우 유용하게 적용될 수 있다.

(11): n_{x , total} > n_{y , total} > n_{z , total}

상기 식 (11)에 있어서, n_{x , total}는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고, n_{y , total}는 위상차 필름 전체의 상기지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, n_{z , total}는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이고, 이때, 상기 n_{x , total}, n_{y , total} 및 n_{z , total}는 모두 가시광 파장대역에서 측정한 값이다. 즉, 본 발명의 위상차 필름은 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400 내지 780nm 파장 중 어느 임의의 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 식 (11)을 만족하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 식 (1) 및 (2); 및 식 (3) 내지 (11) 중 하나 이상을 만족하는 본 발명의 위상차 필름은 기재 필름과 코팅층을 형성하는 원료 물질 및 연신 조건 등을 적절하게 제어함으로써 제조될 수 있다.

먼저, 본 발명에 있어서 상기 기재 필름의 원료 물질은 정의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질로서, 투습도가 종래의 N-TAC 필름 등에 비하여 낮고, 상기 식 (1) 및 (2)를 만족할 수 있는 것이면 되고, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 시클로올레핀폴리머, 시클로올레핀코폴리머, 지환족 폴리카보네이트, 지환족 폴리에스테르, 폴리아마이드 등을 사용할 수 있다.

이때, 상기 시클로올레핀폴리머, 시클로올레핀코폴리머는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 시클로올레핀폴리머, 시클로올레핀폴리머면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.

또한, 상기 지환족 폴리카보네이트는 분자 내에 4 내지 14개, 또는 4 내지 10개, 또는 4 내지 8개의 고리 원자의 비방향족 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소 부위를 포함하는 것으로서, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 지환족 폴리카보네이트면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 한편, 상기 고리 원자는 탄소뿐만 아니라 산소 원자 등도 포함할 수 있다.

또한, 상기 지환족 폴리에스테르는 분자 내에 4 내지 14개, 또는 4 내지 10개, 또는 4 내지 8개의 고리 원자의 비방향족 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소 부위를 포함하는 것으로서, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 지환족 폴리에스테르면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 한편, 상기 고리 원자는 탄소뿐만 아니라 산소 원자 등도 포함할 수 있다.

또한, 상기 폴리아마이드는 주쇄에 아마이드기를 가지는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 예컨대, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리아마이드는 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서, A는 C_{2 -16} 지방족 탄화수소 사슬, C_{5 -14} 지방족 탄화수소 고리 또는 C_{6 -14} 방향족 탄화수소 고리이고, X₁은 할로겐원자 또는 C_{1 -6} 알킬기이고, a는 0~3의 정수이고, n는 5~10,000의 정수이다.

이때, 상기 화학식 1의 A에 있어서, C_{2 -16} 지방족 탄화수소 사슬은 2 내지 16개, 또는 4 내지 14개, 또는 6 내지 12개의 탄소 원자의 탄화수소 부위를 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기, 운데카메틸렌기, 도데카메틸렌기, 트리데카메틸렌기, 테트라데카메틸렌기, 펜타데카메틸렌기, 헥사데카메틸렌기 등을 그 예로 들 수 있다.

또한, 상기 화학식 1의 A에 있어서, C_{5 -14} 지방족 탄화수소 고리는 5 내지 14개, 또는 5 내지 10개, 또는 5 내지 6개의 고리 탄소의 포화된 또는 불포화된 비방향족 모노시클릭, 바이시클릭, 트리시클릭 탄화수소 부위를 의미하며, 이에 한정된는 것은 아니나, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리 등의 시클로알칸(cycloalkane) 고리와 시클로펜텐 고리, 시클로헥센 고리, 시클로옥텐 고리 등의 시클로알켄(cycloalkene) 고리 등을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 화학식 1의 A에 있어서, C_{6 -14} 방향족 탄화수소 고리는 6 내지 14개, 또는 6 내지 12개의 고리 원자를 가지는 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 부위를 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 비페닐 고리 등을 그 예로 들 수 있다.

한편, 상기 화학식 1에 있어서 A의 폴리아마이드계 수지의 주쇄와의 결합 위치는 특별히 제한되지 않으며, 비대칭 위치라도 좋고, 대칭 위치라도 좋다. 예컨대, 상기 A가 시클로헥산 고리인 경우, 1,3번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋고, 1,4번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋다.

또한, 상기 화학식 1의 X₁에 있어서, C_{1 - 6}알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기 등을 그 예로 들 수 있다. 이때, 상기 X₁은 A의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합된다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에 있어서, B 및 C는 각각 독립적으로 C_{2 -16} 지방족 탄화수소 사슬, C_{5 -14} 지방족 탄화수소 고리 또는 C_{6 -14} 방향족 탄화수소 고리이고, X₂ 및 X₃는 각각 독립적으로 할로겐원자 또는 C_{1 -6} 알킬기이고, b 및 c는 각각 독립적으로 0~3의 정수이고, m은 5~10,000의 정수이다.

이때, 상기 화학식 2의 B 및 C에 있어서, C_{2 -16} 지방족 탄화수소 사슬은 2 내지 16개, 또는 4 내지 14개, 또는 6 내지 12개의 탄소 원자의 탄화수소 부위를 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기, 운데카메틸렌기, 도데카메틸렌기, 트리데카메틸렌기, 테트라데카메틸렌기, 펜타데카메틸렌기, 헥사데카메틸렌기 등을 그 예로 들 수 있다.

또한, 상기 화학식 2의 B 및 C에 있어서, C_{5 -14} 지방족 탄화수소 고리는 5 내지 14개, 또는 5 내지 10개, 또는 5 내지 6개의 고리 탄소의 포화된 또는 불포화된 비방향족 모노시클릭, 바이시클릭, 트리시클릭 탄화수소 부위를 의미하며, 이에 한정된는 것은 아니나, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리 등의 시클로알칸(cycloalkane) 고리와 시클로펜텐 고리, 시클로헥센 고리, 시클로옥텐 고리 등의 시클로알켄(cycloalkene) 고리 등을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 화학식 2의 B 및 C에 있어서, C_{6 -14} 방향족 탄화수소 고리는 6 내지 14개, 또는 6 내지 12개의 고리 원자를 가지는 모노시클릭, 바이시클릭 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 부위를 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 비페닐 고리 등을 그 예로 들 수 있다.

한편, 상기 화학식 2에 있어서 B 및 C의 폴리아마이드계 수지의 주쇄와의 결합 위치는 특별히 제한되지 않으며, 비대칭 위치라도 좋고, 대칭 위치라도 좋다. 예컨대, 상기 B 또는 C가 시클로헥산 고리인 경우, 1,3번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋고, 1,4번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋다.

또한, 상기 화학식 2에 있어서, X₂ 및 X₃의 C_{1 - 6}알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기 등을 그 예로 들 수 있다. 이때, 상기 X₂는 B의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합되며, X₃는 C의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합된다.

한편, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리아마이드는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우 보다 효과적으로 정의 위상차 특성을 구현할 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에 있어서, D는 C_{2 -16} 지방족 탄화수소 사슬이고, E₁ 및 E₂는 각각 독립적으로 시클로헥산 고리 또는 벤젠 고리이고, X₄, X₅ 및 X₆은 각각 독립적으로 할로겐원자 또는 C_{1 -6} 알킬기이고, X₇은 단일결합, 메틸렌기 또는 디메틸메틸렌기이고, d, e1 및 e2는 각각 독립적으로 0~2의 정수이고, k는 5~10,000의 정수이다.

이때, 상기 화학식 3의 D에 있어서, C_{2 -16} 지방족 탄화수소 사슬은 2 내지 16개, 또는 4 내지 14개, 또는 6 내지 12개의 탄소 원자의 탄화수소 부위를 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸렌기, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 헵타메틸렌기, 노나메틸렌기, 데카메틸렌기, 운데카메틸렌기, 도데카메틸렌기, 트리데카메틸렌기, 테트라데카메틸렌기, 펜타데카메틸렌기, 헥사데카메틸렌기 등을 그 예로 들 수 있다.

또한, 상기 화학식 3의 E₁ 및 E₂에 있어서, 상기 E₁ 및 E₂는 그 중에서도 특히 시클로헥산 고리인 것이 보다 바람직하며, 이때, 상기 E₁ 및 E₂의 폴리아마이드계 수지의 주쇄와의 결합 위치는 특별히 제한되지 않으며, 비대칭 위치라도 좋고, 대칭 위치라도 좋다. 예컨대, 상기 E₁ 및 E₂가 시클로헥산 고리인 경우, 1,3번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋고, 1,4번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋다.

또한, 상기 화학식 3에 있어서, X₄, X₅ 및 X₆의 C_{1 - 6}알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기 등을 그 예로 들 수 있다. 이때, 상기 X₄는 D의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합되고, X₅는 E₁의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합되며, X₆는 E₂의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합된다.

다음으로, 본 발명에 있어서 상기 코팅층의 원료 물질은 부의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질로서, 상기 식 (1) 및 (2)를 만족할 수 있는 것이면 되고, 역시 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 스티렌계 수지, 플루오렌계 수지, 폴리비닐카바졸, 폴리비닐나프탈렌 등을 사용할 수 있다.

이때, 상기 스티렌계 수지는 스티렌계 단량체를 주 성분으로 포함하는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 이때 상기 스티렌계 단량체의 예로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 2,5-디메틸스티렌, 2-메틸-4-클로로스티렌, 2,4,6-트리메틸스티렌, cis-β-메틸스티렌, trans-β-메틸스티렌, 4-메틸-α-메틸스티렌, 4-플루오르-α-메틸스티렌, 4-클로로-α-메틸스티렌, 4-브로모-α-메틸스티렌, 4-t-부틸스티렌, 2-플루오르스티렌, 3-플루오르스티렌, 4-플루오로스티렌, 2,4-디플루오로스티렌, 2,3,4,5,6-펜타플루오로스티렌, 2-클로로스티렌, 3-틀로로스티렌, 4-틀로로스티렌, 2,4-디클로로스티렌, 2,6-디클로로스티렌, 옥타클로로스티렌, 2-브로모스티렌, 3-브로모스티렌, 4-브로모스티렌, 2,4-디브로모스티렌, α-브로모스티렌, β-브로모스티렌, 2-하이드록시스티렌, 4-하이드록시스티렌 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 스티렌 및 α-메틸스티렌인 것이 보다 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

한편, 상기 스티렌계 수지에는 상기한 스티렌계 단량체 외에 말레산 무수물계 단량체, 말레이미드계 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 등이 2종 이상 혼합되어 스티렌계 단량체와 함께 사용될 수도 있다. 예컨대, 상기 스티렌계 수지에는 스티렌계 단량체; 및 말레산 무수물계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 단량체가 포함될 수 있다.

이때, 상기 말레산 무수물계 단량체로는 말레산 무수물, 메틸 말레산 무수물, 에틸 말레산 무수물, 프로필 말레산 무수물, 이소프로필 말레산 무수물, 시클로헥실 말레산 무수물, 페닐 말레산 무수물 등을 그 예로 들 수 있고; 상기 말레이미드계 단량체로는 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-프로필 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-시클로헥실 말레이미드, N-페닐 말레이미드 등을 그 예로 들 수 있으며; 상기 아크릴로니트릴계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴 등을 그 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

보다 구체적으로, 상기 스티렌계 수지는, 이에 한정되는 것은 아니나, 스티렌-말레산 무수물 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, N-페닐 말레이미드-α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, N-페닐 말레이미드-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, N-페닐 말레이미드-α-메틸스티렌-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 등일 수 있다.

또한, 상기 플루오렌계 수지는, 분자 내에 플루오렌 골격을 가지는 것으로, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 플루오렌계 수지이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.

또한, 상기 폴리비닐카보졸은, 폴리(9-비닐카바졸)과 같이 분자 내에 카바졸 골격을 가지는 것으로, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 폴리비닐카바졸이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.

또한, 상기 폴리비닐나프탈렌은, 폴리(2-비닐나프탈렌)과 같이 분자 내에 나프탈렌 골격을 가지는 것으로, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 폴리비닐나프탈렌이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 기재 필름은 두께가 5 내지 100㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 80㎛ 또는 10 내지 50㎛ 정도일 수 있다. 또한, 상기 코팅층은 두께가 1 내지 30㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 내지 15㎛ 또는 1 내지 10㎛ 정도일 수 있다. 또한, 이들을 포함하는 상기 위상차 필름의 두께는 5 내지 80㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 70㎛ 또는 10 내지 60㎛ 정도일 수 있다. 위상차 필름의 두께가 5㎛ 미만일 경우에는 필름의 두께가 너무 얇아져 필름 및 편광판의 취급성이 불량하게 될 수 있어, 필름 및 편광판의 제조 공정이나 제품의 취급 과정에서 꺾임, 파단 등이 발생할 수 있으며, 80㎛를 초과할 경우에는 편광판의 박형화가 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 위상차 필름은 투습도가 140 g/m²·day 이하인 것이 바람직하며, 예를 들면 0 내지 120 또는 0.1 내지 100 g/m²·day 정도일 수 있다. 본 발명은 기재 필름 또는 코팅층이 상기 범위 정도의 투습도를 가지면 위상차 필름 전체의 투습도가 상기 범위를 만족할 수 있으며, 다만 기재 필름의 투습도가 상기 범위 정도로 낮은 것이 보다 바람직하다. 한편, 위상차 필름 전체의 투습도가 상기 범위보다 높은 경우에는 내열 및 내습 조건에서 변형이 발생하거나 편광자에서 요오드 이온의 해리가 발생하여 편광자의 편광 성능이 저하되는 문제점이 있다. 투습도의 측정 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 온도 40℃, 상대 습도차 90%의 조건에서 하루 동안 필름을 투과하는 수분의 무게를 측정하는 방법으로 측정할 수 있다.

다음으로 본 발명의 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 위상차 필름의 제조 방법은, 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 단계; 상기 길이 방향(MD)으로 일축 연신 된 기재 필름의 적어도 일면에 부의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 폭 방향(TD)으로 일축 연신하는 단계;를 포함하며, 이때, 상기 기재 필름과 코팅층은 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기한 바와 같이, 기재 필름과 코팅층의 형성 재료 및 연신 조건 등을 적절하게 제어함으로써 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 위상차 필름을 형성할 수 있다.

식 (1): R_{in ,b}(450)/R_{in ,b}(550) > R_{in ,a}(450)/R_{in ,a}(550)

식 (2): R_{in ,a}(550) > R_{in ,b}(550)

상기 식 (1) 및 (2)에서, R_{in ,a}(450), R_{in ,a}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, R_{in ,b}(450), R_{in ,b}(550)은 각각 파장 450㎚, 550㎚에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이다.

본 발명에 있어서, 상기 기재 필름은 종래의 N-TAC 필름 등에 비하여 투습도가 낮은 정의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질을 이용하여 당해 기술 분야에 잘 알려진 필름 성형 방법, 예를 들면, 압출 성형, 용액 캐스팅, 캘린더 성형, 필름 유연법 등을 이용하여 제조할 수도 있고, 또는 다른 고분자와 공압출을 통하여 다층 필름으로 제조하여 사용할 수도 있다. 또는, 종래의 N-TAC 필름 등에 비하여 투습도가 낮은 정의 위상차 특성을 가지는 시판되는 필름을 사용하여도 무방하다. 상기 투습도가 낮은 정의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질의 구체적인 예들은 상기한 바와 동일하다.

한편, 본 발명의 상기 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 길이 방향(MD)으로 일축 연신 하는 단계는, 당해 기술분야에서 널리 알려진 연신 방법으로 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 기재 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-30)℃ 내지 (Tg+30)℃ 온도에서 길이 방향으로 롤투롤(roll-to-toll) 방식으로 1.1 내지 4.0배 연신하는 방법으로 수행될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 있어서 상기 길이 방향으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 기재 필름을 1.1 내지 4.0배 연신 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 1.2 내지 3.5배 또는 1.3배 내지 3.0배 정도 연신 할 수 있다. 이때, 연신비가 1.1배 미만인 경우에는 필름의 인성이 저하되어, 제조된 위상차 필름이 편광판에 적용하기 어려울 수 있으며, 연신비가 4.0배를 초과하는 경우는 연신 과정에서 필름의 파단이 발생할 수 있어, 안정적인 필름 생산이 어려울 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 길이 방향으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 기재 필름의 두께가 20 내지 250㎛이 되도록 연신 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 두께가 25 내지 230㎛ 또는 30 내지 200㎛가 되도록 연신 할 수 있다. 이때, 길이 방향으로 일축 연신 후의 필름의 두께가 20㎛ 미만일 경우에는 폭 방향으로 연신을 진행하였을 때 필름의 두께가 너무 얇아져 필름 및 편광판의 취급성이 불량하게 될 수 있어, 필름 및 편광판의 취급과정에서 꺾임이나 파단 등이 발생할 수 있으며, 250㎛를 초과할 경우에는 편광판의 박형화가 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 길이 방향으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 기재 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-30)℃ 내지 (Tg+30)℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 (Tg-20)℃ 내지 (Tg+20)℃ 정도의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 범위보다 온도가 높은 경우에는 원하는 수준의 인성 및 고분자 배향이 어려우며, 상기 범위보다 온도가 낮은 경우에는 파단이 발생할 가능성이 크다. 한편, 상기 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다. 예컨대, 시차주사형 열량계(DSC)를 이용하는 경우, 약 10mg의 시료를 전용 펜(pan)에 밀봉하고 일정 승온 조건으로 가열할 때 상변이가 일어남에 따른 물질의 흡열 및 발열량을 온도에 따라 그려 유리전이온도를 측정할 수 있다.

상기 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 길이 방향으로 일축 연신 한 후, 상기 기재 필름의 적어도 일면에 일면에 부의 위상차 특성을 가지는 코팅층을 형성하는 단계를 수행한다. 상기 코팅층을 형성하는 단계는 당해 기술분야에서 널리 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 부의 위상차를 가지는 고분자 물질과 용매를 포함하는 조성물을 마이크로 그라비아 코팅법, 콤마 코팅법, 바 코팅법, 롤러 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 딥 코팅법, 유연 성막법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법, 그라비아 인쇄 법 등의 방법을 이용하여 도포하여 건조하는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 투습도가 낮은 부의 위상차를 가지는 고분자 물질의 구체적인 예는 상기한 바와 동일하며, 사용 가능한 용매로는 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란(THF), 1,3-디옥살레인, 시클로펜타논, N-메틸 피롤리돈(NMP), 디메틸폼아마이드(DMF), 디메틸아세트아마이드(DMAc), 에탄올, 메탄올 등의 알코올류, 물 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병행해도 된다.

한편, 상기 부의 위상차 특성을 가지는 코팅층을 형성하는 단계는, 코팅층의 두께가 1 내지 30㎛ 정도가 되도록 코팅하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 코팅층의 두께가 2 내지 20㎛ 정도가 되도록 코팅 할 수 있다. 코팅층의 두께는 위상차를 발현하는 특성과 관련이 있는 것으로, 1㎛ 미만의 두께로 코팅하였을 경우, 부의 위상차를 발현하는 특성이 떨어져 원하는 수준의 위상차를 발현하지 못할 수 있으며, 반대로 30㎛를 초과하는 두께로 코팅하였을 경우, 의 위상차를 발현하는 특성이 너무 커질 수 있는 문제점이 발생할 수 있고, 필름의 두께가 두꺼워져 위상차 필름의 박막화가 어려울 수 있다.

상기와 같은 과정을 거쳐 기재 필름 상에 코팅층이 형성되면, 상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 폭 방향(TD)으로 연신한다. 폭 방향으로 연신 할 경우, 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름과 부의 위상차 특성을 가지는 코팅층을 한 번의 연신 과정으로 동시에 연신 할 수 있다. 따라서, 상기 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름은 길이 방향 및 폭 방향으로 이축 연신 되고, 부의 위상차 특성을 가지는 코팅층은 폭 방향으로 일축 연신 된다.

한편, 본 발명의 상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 폭 방향(TD)으로 일축 연신 하는 단계는, 마찬가지로 당해 기술분야에서 널리 알려진 연신 방법으로 수행될 수 있다. 예컨대, 기재 필름의 유리전이 온도를 Tg 라고 할 때 (Tg-30) 내지 (Tg+30)℃ 온도에서 폭 방향으로 텐터 방식으로 1.1 내지 4.0 배 연신하는 방법으로 수행될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 있어서 상기 폭 방향으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 1.1 내지 4.0 배 연신 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 1.2 내지 3.5배 또는 1.3 내지 3.5배 정도 연신 할 수 있다. 연신비가 1.1배 미만인 경우에는 필름의 인성이 저하되어, 제조된 위상차 필름이 편광판에 적용하기 어려울 수 있으며, 연신비가 4.0배를 초과하는 경우는 연신 과정에서 필름의 파단이 발생할 수 있어, 안정적인 필름 생산이 어려울 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 폭 방향으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 코팅층이 형성된 기재 필름의 두께가 5 내지 80㎛가 되도록 연신 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 두께가 10 내지 70㎛ 가 되도록 연신 할 수 있다. 이때, 상기 폭 방향으로 일축 연신 한 후의 상기 코팅층이 형성된 기재 필름의 두께는 본 발명의 위상차 필름의 최종 두께가 된다. 두께가 5㎛ 미만일 경우에는 필름의 두께가 너무 얇아져 필름 및 편광판의 취급성이 불량하게 될 수 있어, 필름 및 편광판의 제조 공정이나 제품의 취급 과정에서 꺾임, 파단 등이 발생할 수 있으며, 80㎛를 초과할 경우에는 편광판의 박형화가 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 폭 방향으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 기재 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-10)℃ 내지 (Tg+20)℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 (Tg)℃ 내지 (Tg+15)℃ 정도의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 범위보다 낮은 온도에서는 파단 등이 발생할 수 있으며, 상기 범위보다 높은 온도에서는 고분자 사슬의 배향이 완화되어 필름의 인성이 저하되고, 위상차 발현이 저하될 수 있기 때문이다. 한편, 상기 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다. 예컨대, 시차주사형 열량계(DSC)를 이용하는 경우, 약 10mg의 시료를 전용 펜(pan)에 밀봉하고 일정 승온 조건으로 가열할 때 상변이가 일어남에 따른 물질의 흡열 및 발열량을 온도에 따라 그려 유리전이온도를 측정할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 위상차 필름은 VA 모드 액정표시장치에서 적용되는 경우 시야각 개선 효과가 매우 우수한바, VA 모드 액정표시장치용 위상차 필름으로 매우 적합하게 사용될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 편광판을 제공한다. 이 경우, 본 발명에 따른 상기 위상차 필름은 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착 되거나, 편광자의 양면에 보호 필름이 부착된 편광판의 보호 필름 상에 부착되어, 유용하게 사용될 수 있다.

상기 위상차 필름을 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착시키는 경우, 예를 들어, 그 구조는 상 보호필름/편광자/위상차 필름, 위상차 필름/편광자/하 보호필름, 위상차 필름/상 보호필름/편광자/하 보호필름 또는 상 보호필름/편광자/하 보호필름/위상차 필름 일 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 액정표시장치를 제공한다. 예컨대 본 발명은 상기 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 VA 모드 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 액정표시장치는 액정 셀 및 상기 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 위상차 필름은 상기 액정 셀과 상기 제 1 편광판 및/또는 제 2 편광판 사이에 구비될 수 있다. 즉, 제 1 편광판과 액정 셀 사이에 위상차 필름이 구비될 수 있고, 제 2 편광판과 액정 셀 사이에, 또는 제 1 편광판과 액정 셀 사이와 제 2 편광판과 액정 셀 사이 모두에 위상차 필름이 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것으로 의도되지 않는다.

실시예 1

정의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질인 폴리아마이드(Evonik社, CX9704)를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 70㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 147℃의 온도에서 MD 방향으로 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 1.3배 연신하여 62㎛ 두께의 일축 연신 필름을 제조하였다.

상기 일축 연신 필름에 폴리(9-비닐카바졸)(Aldrich社 製品)이 7중량% 포함되어 있는 용액(용매: 1,3-dioxolane)을 도포하고, 바 코터를 이용하여 3㎛ 두께로 코팅하였다.

상기 코팅된 필름을 147℃의 온도에서 폭 방향으로 텐터 연신으로 2.0배 연신하여 두께 32㎛의 연신 다층 필름 구조의 위상차 필름을 제조하였다.

실시예 2

정의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질인 폴리아마이드(Evonik社, CX9704)를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 125㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 145℃의 온도에서 MD 방향으로 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 1.6배 연신하여 100㎛ 두께의 일축 연신 필름을 제조하였다.

상기 일축 연신 필름에 폴리(2-비닐나프탈렌)(Aldrich社 製品, Mw 175,000, Tg 135℃)이 7중량% 포함되어 있는 용액(용매: 1,3-dioxolane)을 도포하고, 바 코터를 이용하여 9㎛ 두께로 코팅하였다.

다음으로, 상기 코팅된 필름을 145℃의 온도에서 폭 방향으로 텐터연신 방식으로 2.2배 연신하여 두께 50㎛의 연신 다층 필름 구조의 위상차 필름을 제조하였다.

실시예 3

정의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질인 사이클로올레핀코폴리머(Ticona사, Topas)를 250℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 120㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 142℃의 온도에서 MD 방향으로 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 1.4배 연신하여 102㎛ 두께의 일축 연신 필름을 제조하였다.

상기 일축 연신 필름에 스티렌-말레산 무수물 공중합체(Nova社 Dylark)가 20중량% 포함되어 있는 용액(용매: 1,3-dioxolane)을 도포하고, 바 코터를 이용하여 15㎛ 두께로 코팅하였다.

다음으로, 상기 코팅된 필름을 142℃의 온도에서 폭 방향으로 텐터 연신 방식으로 2.2배 연신하여 두께 52㎛의 연신 다층 필름 구조의 위상차 필름을 제조하였다.

비교예 1

현재 시판되는 N-TAC 필름(코니카社, 아세틸기와 프로피오닐기로 이루어진 셀룰로오스 에스테르를 주 성분으로 하는 고분자 필름)을 비교예 1로 사용하였다.

비교예 2

일반적인 방향족 폴리카보네이트(LG Chem사, LUPOY DVD1080)를 260℃ 조건 하에서 T-다이 제막기를 이용하여 폭 800mm, 두께 50㎛의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 147℃의 온도에서 MD 방향으로 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 1.3배 연신하여 45㎛ 두께의 일축 연신 필름을 제조하였다.

상기 일축 연신 필름에 α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(Chemtura社, B-587)이 20중량% 포함되어 있는 용액(용매: 1,3-dioxolane)을 도포하고, 바 코터를 이용하여 24㎛ 두께로 코팅하였다.

다음으로, 상기 코팅된 필름을 147℃의 온도에서 폭 방향으로 텐터 연신 방식으로 2.0배 연신하여 두께 35㎛의 연신 다층 필름 구조의 위상차 필름을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 위상차 필름의 위상차 특성 및 파장분산 특성과 투습도를 측정하여 하기 [표 1]에 나타내었다. 측정 방법은 다음과 같다.

1. 위상차값 및 파장분산 특성의 측정: Axomatrics社의 axoscan 장비를 이용하여 측정하였다.

2. 위상차 필름의 투습도: 온도 40℃, 상대 습도차 90%의 조건에서 하루 동안 필름을 투과하는 수분의 무게를 측정하는 방법으로 측정하였다.

구분		최종 두께 (㎛)	Rin(550) (nm)	Rth(550) (nm)	파장분산특성		위상차 필름 투습도 (g/m2·day)
					Rin(450) / Rin(550)	Rin(650) / Rin(550)
실시예 1	기재필름	30	93	-115	1.02	0.98	37
	코팅층	2	44	52	1.10	0.94
	위상차 필름	32	49	-105	0.95	1.02
실시예 2	기재필름	46	100	-220	1.02	0.98	27
	코팅층	4	50	62	1.09	0.95
	위상차 필름	50	50	-200	0.95	1.02
실시예 3	기재필름	46	97	-117	1.01	0.99	12
	코팅층	7	46	63	1.06	0.96
	위상차 필름	53	51	-104	0.97	1.02
비교예 1	위상차 필름	43	41	-105	0.96	1.02	459
비교예 2	기재필름	23	101	-119	1.08	0.96	82
	코팅층	12	45	60	1.06	0.96
	위상차 필름	35	56	-105	1.1	0.95

상기 [표 1]에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 위상차 필름은, 간소화된 단계를 거치는 제조방법을 이용하면서도, 우수한 역파장 분산 특성을 가지며, VA 모드 액정표시장치용 위상차 필름에 적합한 위상차값을 가지는 것을 알 수 있다. 또한, 투습도가 낮은 소재를 사용함으로써 제조되는 위상차 필름의 투습도가 매우 낮은 것을 알 수 있다.

그러나, 비교예 1에서와 같이 종래의 N-TAC의 경우에는 투습도가 매우 높아 내습 환경에서 이용하기에 부적합하며, 비교예 2에서와 같이 본원발명의 상기 식 (1)을 만족하지 못하는 기재필름 및 코팅층을 사용하는 경우에는 제조되는 위상차 필름이 역파장분산 특성을 가지지 못하는 것을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (17)

1. 정의 위상차 특성을 가지며 이축 연신 된 기재 필름; 및
   상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성되고, 부의 위상차 특성을 가지며 일축 연신 된 코팅층;
   을 포함하며, 하기 식 (1), (2), (3), (4), (7) 및 (8)을 만족하는 역파장분산 특성을 가지고,
   상기 코팅층은 폴리비닐나프탈렌을 포함하며,
   투습도가 0.1 g/m²·day 이상 27 g/m²·day 이하인 위상차 필름.
   식 (1): R_in,b(450)/R_in,b(550) > R_in,a(450)/R_in,a(550)
   식 (2): R_in,a(550) > R_in,b(550)
   식 (3): 20nm < R_in,a < 300nm
   식 (4): -400nm < R_th,a < 0nm
   식 (7): 0nm < R_in,total < 200nm
   식 (8): -300nm < R_th,total < 0nm
   상기 식 (1), (2), (3), (4), (7) 및 (8)에서,
   R_in,a(450) 및 R_in,a(550)은 각각 파장 450㎚ 및 550㎚에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고,
   R_in,b(450) 및 R_in,b(550)은 각각 파장 450㎚ 및 550㎚에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이며,
   R_in,total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고,
   R_th,total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이며,
   R_in,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고,
   R_th,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 두께 방향 위상차값임.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차 필름은 하기 식 (5) 및 (6)을 만족하는 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름.
   식 (5): 10nm < R_{in ,b} < 250nm
   식 (6): 10nm < R_{th ,b} < 300nm
   상기 식 (5) 및 (6)에서,
   R_{in ,b}은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이고,
   R_{th ,b}은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 두께 방향 위상차값임.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차 필름은 하기 식 (9) 및 (10)을 만족하는 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름.
   식 (9): 0.8 < R_{in , total}(450)/R_{in , total}(550) < 1.0
   식 (10): 1.0 < R_{in , total}(650)/R_{in , total}(550) < 1.2
   상기 식 (9) 및 (10)에서,
   R_{in , total}(450), R_{in , total}(550) 및 R_{in , total}(650)은 각각 파장 450㎚, 550㎚ 및 650㎚에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값임.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차 필름은 하기 식 (11)을 만족하는 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름.
   (11): n_{x , total} > n_{y , total} > n_{z , total}
   상기 식 (11)에 있어서,
   n_{x , total}는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고,
   n_{y , total}는 위상차 필름 전체의 상기 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며,
   n_{z , total}는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이고,
   이때, 상기 n_{x , total}, n_{y , total} 및 n_{z , total}는 가시광 파장대역에서 측정한 값임.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 기재 필름은 시클로올레핀폴리머, 시클로올레핀코폴리머, 지환족 폴리카보네이트, 지환족 폴리에스테르 및 폴리아마이드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상차 필름은 VA 모드 액정표시장치용인 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름.
    
11. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 및 제 10 항 중 어느 한 항의 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치.
12. 정의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 단계;
    상기 길이 방향(MD)으로 일축 연신 된 기재 필름의 적어도 일면에 부의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 폭 방향(TD)으로 일축 연신하는 단계;
    를 포함하며, 이때, 상기 기재 필름과 코팅층은 하기 식 (1), (2), (3), (4), (7) 및 (8)을 만족하도록 형성되는 것인 역파장분산 특성을 가지고,
    상기 코팅층은 폴리비닐나프탈렌을 포함하며,
    투습도가 0.1 g/m²·day 이상 27 g/m²·day 이하인 위상차 필름의 제조 방법.
    식 (1): R_in,b(450)/R_in,b(550) > R_in,a(450)/R_in,a(550)
    식 (2): R_in,a(550) > R_in,b(550)
    식 (3): 20nm < R_in,a < 300nm
    식 (4): -400nm < R_th,a < 0nm
    식 (7): 0nm < R_in,total < 200nm
    식 (8): -300nm < R_th,total < 0nm
    상기 식 (1), (2), (3), (4), (7) 및 (8)에서,
    R_in,a(450) 및 R_in,a(550)은 각각 파장 450㎚ 및 550㎚에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고,
    R_in,b(450) 및 R_in,b(550)은 각각 파장 450㎚ 및 550㎚에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이며,
    R_in,total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고,
    R_th,total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이며,
    R_in,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고,
    R_th,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 두께 방향 위상차값임.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 단계는 1.1 내지 4.0의 연신 배율로 수행되는 것인 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 제조 방법.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 단계는 상기 기재 필름을 20 내지 250㎛ 두께로 연신 하는 것인 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 제조 방법.
    
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 코팅층을 1 내지 30㎛ 두께로 코팅하는 것인 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 제조 방법.
    
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 폭 방향(TD)로 일축 연신하는 단계 1.2 내지 4.0의 배율로 수행되는 것인 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 제조 방법.
    
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 폭 방향(TD)으로 일축 연신 하는 단계는, 상기 코팅층이 형성된 기재 필름을 5 내지 80㎛ 두께로 연신 하는 것인 역파장분산 특성을 가지는 위상차 필름의 제조 방법.