KR101814015B1 - 편광 필름용 조성물, 편광 필름, 그 제조 방법 및 상기 편광 필름을 구비하는 액정 표시 장치 - Google Patents

편광 필름용 조성물, 편광 필름, 그 제조 방법 및 상기 편광 필름을 구비하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 포함하는 편광 필름용 조성물, 상기 편광 필름용 조성물을 포함하고 일축 연신되어 있는 편광 필름, 그 제조 방법 및 상기 편광 필름을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

편광 필름용 조성물, 편광 필름, 그 제조 방법 및 상기 편광 필름을 구비하는 액정 표시 장치{COMPOSITION FOR POLARIZING FILM, POLARIZING FILM, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY PROVIDED WITH THE POLARIZING FILM}
편광 필름용 조성물, 편광 필름, 그 제조 방법 및 상기 편광 필름을 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나이다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하며, 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 전기장으로 인하여 액정이 회전하면서 빛의 투과율이 변하게 되며 이러한 투과율의 변화에 따라서 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 표시판의 외측에 부착되어 있는 편광판(polarizing plate)을 포함한다. 편광판은 특정한 방향으로 진동하는 빛만 투과하고 그 밖의 빛은 흡수 또는 반사함으로써 표시판으로 입사되는 빛 또는 표시판으로부터 나가는 빛의 방향을 제어한다.
편광판은 일반적으로 편광자 및 이를 보호하기 위한 보호층을 포함한다. 편광자는 예컨대 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)이 사용될 수 있으며 보호층은 예컨대 트리아세틸셀룰로오즈(triacetyl cellulose, TAC)가 사용될 수 있다.
그러나 편광자 및 보호층을 포함하는 편광판은 공정이 복잡하고 생산 비용이 높을 뿐만 아니라 편광판의 두께가 두꺼워져 표시 장치의 두께에도 영향을 미칠 수 있다.
일 구현예는 공정을 단순화하고 생산 비용을 낮추며 박형 표시 장치를 구현할 수 있는 편광 필름용 조성물을 제공한다.
다른 일 구현예는 상기 편광 필름용 조성물을 포함하고 일축 연신되어 있는 편광 필름을 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 일 구현예는 상기 편광 필름을 구비하는 액정 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 포함하는 편광 필름용 조성물을 제공한다.
다른 일 구현예에 따르면, 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 포함하고, 일축 연신되어 있는 편광 필름을 제공한다.
또 다른 일 구현예에 따르면, 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 혼합하여 용융하는 단계, 상기 용융된 혼합물을 틀에 넣고 가압하여 시트(sheet)를 제조하는 단계, 그리고 상기 시트를 일축 연신하는 단계를 포함하는 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 일 구현예에 따르면, 서로 마주하는 제1 표시판 및 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 액정층, 그리고 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 적어도 하나의 외측에 위치하는 편광 필름을 포함하고, 상기 편광 필름은 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 포함하고 일축 연신되어 있는 것인 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 폴리프로필렌은 약 0.1 g/10min 내지 약 5 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 에틸렌기를 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 약 5 g/10min 내지 약 15 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 약 1:9 내지 약 9:1의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 1 g/10min 내지 약 15 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 5% 이하의 헤이즈를 가질 수 있고, 약 50% 이하의 결정화도를 가질 수 있다.
상기 이색성 염료는 이색비(dichroic ratio)가 약 1.5 내지 약 14일 수 있다.
상기 이색성 염료는 380nm 내지 780nm의 모든 파장의 빛에서 약 0.38 이하의 흡광도를 가질 수 있다.
상기 이색성 염료는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 약 0.05 중량부 내지 약 2 중량부로 포함될 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터의 차이는 약 10 이하일 수 있다.
상기 편광 필름은 가시광선 영역(예컨대, 약 380 nm 내지 약 780 nm)의 파장 범위에서 약 20% 이상의 총 광투과도를 가질 수 있다.
상기 편광 필름은 가시광선 영역(예컨대, 약 380 nm 내지 약 780 nm)의 파장 범위에서 약 85% 이상의 광 편광효율을 가질 수 있다.
상기 편광 필름은 약 25㎛ 내지 약 150㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 제조 방법에서, 상기 시트를 일축 연신하는 단계는 약 300% 내지 약 1000% 연신율로 연신할 수 있다.
공정을 단순화하고 생산 비용을 낮추며 박형 표시 장치를 구현할 수 있는 편광 필름용 조성물, 이를 사용하여 제조한 편광 필름 및 그를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
먼저 일 구현예에 따른 편광 필름용 조성물 및 편광 필름에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 편광 필름용 조성물은 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 포함한다.
또한 다른 일 구현예에 따른 편광 필름은 상기 편광 필름용 조성물을 포함하고 일축 연신되어 있다.
상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 단순 혼합(blend)되어 있을 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 소수성 수지(hydrophobic resin)로서 내습성이 우수하다.
상기 폴리프로필렌은 기계적 강도가 우수하며, 상기 폴리에틸렌은 헤이즈 특성이 우수하다.
상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함함으로써, 우수한 기계적 강도를 가지면서도 폴리프로필렌의 결정화를 방지하여 헤이즈 특성을 개선할 수 있다. 또한 상기 폴리올레핀 수지는 상기 폴리에틸렌을 상기 폴리프로필렌과의 공중합체 형태로 포함함으로써 폴리에틸렌이 상분리되는 것을 방지할 수 있다.
상기 폴리프로필렌은 약 0.1 g/10min 내지 약 5 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다. 여기서 용융흐름지수(MFI)는 10분당 용융 상태의 고분자가 흘러내리는 양을 나타내는 것으로, 용융 상태의 고분자의 점도와 관련이 있다. 즉 용융흐름지수(MFI)가 작을수록 고분자의 점도가 크고 용융흐름지수(MFI)가 클수록 고분자의 점도가 작음을 알 수 있다. 상기 폴리프로필렌의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리프로필렌은 약 0.5 g/10min 내지 약 5 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 에틸렌기를 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체에서 에틸렌기의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체의 상분리를 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 또한, 우수한 광 투과도 및 배향성을 가지면서도 연신할 때 연신율을 증가시킬 수 있어서 개선된 편광 특성을 구현할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 25 중량%의 에틸렌기를 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 5 g/10min 내지 15 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다. 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 가공성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 최종 제품의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 약 10 g/10min 내지 약 15 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 약 1:9 내지 약 9:1의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 우수한 기계적 강도를 가지면서도 폴리프로필렌의 결정화를 방지하여 헤이즈 특성을 효과적으로 개선할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리올레핀 수지는 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 약 4:6 내지 약 6:4의 중량비, 더욱 구체적으로는 약 5:5로 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 1 g/10min 내지 약 15 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가질 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지의 용융흐름지수(MFI)가 상기 범위 내인 경우, 수지에 과도한 결정이 형성되지 않아 우수한 광 투과도를 확보할 수 있는 동시에 필름으로 제조하기에 적합한 점도를 가질 수 있어 가공성을 개선할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리올레핀 수지는 약 5 g/10min 내지 약 15 g/10min의 용융흐름지수(MFI)를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 5% 이하의 헤이즈를 가질 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지의 헤이즈가 상기 범위 내인 경우, 투과도가 증가하여 우수한 광학 특성을 가질 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리올레핀 수지는 약 2% 이하의 헤이즈를 가질 수 있으며, 더욱 구체적으로는 약 0.5% 내지 약 2%의 헤이즈를 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 약 50% 이하의 결정화도를 가질 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지의 결정화도가 상기 범위 내인 경우, 헤이즈를 낮출 수 있어 우수한 광학 특성을 달성할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리올레핀 수지는 약 30% 내지 약 50%의 결정화도를 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 약 45% 이하의 결정화도를 가질 수 있다.
상기 이색성 염료는 소정의 파장 영역에 대하여 두 개의 편광 직교 성분들 중 하나의 편광 직교 성분을 투과시키는 성질을 가진 물질이다.
상기 이색성 염료는 상기 폴리올레핀 수지 내에 분산되어 있고 일축 방향으로 연신되어 일 방향으로 배열될 수 있다.
이러한 이색성 염료로는 예컨대 아조계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아조메틴(azomethine)계 화합물, 인디고이드(indigoid) 또는 티오인디고이드(thioindigoid)계 화합물, 메로시아닌 (merocyanine)계 화합물, 1,3-비스 다이시아노메틸렌 인단(1,3- bis(dicyanomethylene)indan)계 화합물, 아쥴렌(azulene)계 화합물, 퀴노프탈로닉(quinophthalonic)계 화합물, 트리페노다이옥사진(triphenodioxazine)계 화합물, 인돌로[2,3,b]퀴녹살린(indolo[2,3,b]quinoxaline)계 화합물, 이미다조[1,2-b]-1,2,4 트리아진(imidazo[1,2-b]-1,2,4 triazines)계 화합물, 테트라진(tetrazines)계 화합물, 벤조(benzo)계 화합물, 나프토퀴논 (naphtoquinones)계 화합물 또는 이들의 조합에서 선택되는 분자 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다.
상기 이색성 염료는 이색비(dichroic ratio)가 약 1.5 내지 약 14일 수 있다. 여기서 이색비는 고분자의 축에 평행한 방향의 편광 흡수를 그의 수직한 방향의 편광 흡수로 나눈 값으로, 상기 이색성 염료가 일 방향으로 나란히 배열되어 있는 정도를 나타낼 수 있다.
본 구현예에서는 이색성 염료가 약 1.5 내지 약 14의 이색비를 가질 수 있는데, 상기 범위의 이색비를 가짐으로써 상기 이색성 염료가 상기 폴리올레핀과 충분한 친화성(compatibility)을 가질 수 있다. 구체적으로는 상기 이색성 염료의 이색비는 약 1.5 내지 약 10일 수 있다.
상기 범위의 이색비를 가짐으로써 고분자와의 용융 혼련이 가능하고 고분자 사슬의 배향에 따른 염료의 배향을 유도할 수 있어서 편광 특성을 개선할 수 있다.
상기 이색성 염료는 약 380nm 내지 약 780nm의 모든 파장의 빛에서 약 0.38 이하의 흡광도를 가질 수 있다. 상기 이색성 염료의 흡광도가 상기 범위 내인 경우, 우수한 색상 재현성을 나타낼 수 있다. 구체적으로는 상기 이색성 염료는 약 380nm 내지 약 780nm의 모든 파장의 빛에서 약 0.31 내지 약 0.37의 흡광도를 가질 수 있다.
상기 이색성 염료는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 약 0.05 중량부 내지 약 2 중량부로 포함될 수 있다. 상기 이색성 염료가 상기 범위로 포함됨으로써 충분한 편광 특성을 나타낼 수 있다. 구체적으로는 상기 이색성 염료는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 약 0.05 중량부 내지 약 1.5 중량부, 더욱 구체적으로는 약 0.05 중량부 내지 약 1 중량부로 포함될 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터(solubility parameter)와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터의 차이는 약 10 이하일 수 있다. 이 경우, 상기 폴리올레핀과 상기 이색성 염료는 우수한 친화성(compatibility) 내지 혼융성을 가질 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터(solubility parameter)와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터의 차이는 약 5 이하일 수 있다.
상기 편광 필름은 가시광선(약 380 nm 내지 약 780 nm) 파장 범위에서 약 20% 이상의 총 광 투과도(total transmittance)를 가질 수 있다. 상기 편광필름의 광 투과도가 상기 범위 내인 경우, 선명한 화상 재현을 할 수 있다. 구체적으로는 상기 편광필름은 약 380 nm 내지 약 780 nm 파장의 빛에서 약 30% 이상, 구체적으로는 약 30% 내지 약 50%의 총 광 투과도를 가질 수 있다.
상기 편광필름은 가시광선(약 380 nm 내지 약 780 nm) 파장 범위에서 약 85% 이상의 편광효율(PE, polarizing efficiency)을 가질 수 있다. 상기 편광필름의 편광효율이 상기 범위 내인 경우, 선명한 화상 재현을 할 수 있다. 구체적으로는 상기 편광필름은 약 380 nm 내지 약 780 nm 파장의 빛에서 약 90% 내지 약 99%의 편광효율을 가질 수 있다.
상기와 같이 충분한 광 투과도와 편광효율을 가짐으로써 액정 표시 장치 등에 효율적으로 적용할 수 있다.
상기 편광 필름은 약 25㎛ 내지 약 150㎛의 두께를 가질 수 있다.
이하 상기 편광 필름의 제조 방법에 대하여 설명한다.
상기 편광 필름의 제조 방법은 상기 편광 필름용 조성물, 구체적으로는 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 혼합하여 용융하는 단계, 상기 용융된 혼합물을 틀(mold)에 넣고 가압하여 시트(sheet)를 제조하는 단계, 그리고 상기 시트를 일축 연신하는 단계를 포함한다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 편광 필름용 조성물, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체, 폴리올레핀 수지, 이색성 염료 및 편광 필름에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 폴리올레핀 수지 및 이색성 염료를 혼합하여 용융하는 단계에서 상기 이색성 염료는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 약 0.05 중량부 내지 약 2 중량부로 혼합될 수 있다.
상기 용융된 혼합물의 시트를 제조하는 단계는 약 200℃ 내지 약 230℃의 비교적 고온에서 고압 프레스기로 가압하여 형성하거나, 또는 티다이(T-die)를 통해 칠롤(chill roll)에 토출하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 시트를 일축 연신하는 단계는 약 110℃ 내지 약 150℃에서 수행할 수 있다.
또한 상기 시트를 일축 연신하는 단계는 약 300% 내지 약 1000%의 연신율로 연신할 수 있고, 구체적으로는 약 400% 내지 약 1000%의 연신율로 연신할 수 있다. 여기서 연신율은 상기 시트의 연신 전 길이와 연신 후 길이의 비율을 말하는 것으로, 일축 연신 후 시트가 늘어난 정도를 의미한다.
이하 상기 편광 필름을 포함한 액정 표시 장치에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(10) 및 상기 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 위치하는 편광 필름(20)을 포함한다.
액정 표시 패널(10)은 트위스트 네마틱(twist nematic, TN) 모드, 수직 배향(patterned vertical alignment, PVA) 모드일 수 있다.
액정 표시 패널(10)은 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 개재되어 있는 액정층(300)을 포함한다.
제1 표시판(100)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 이에 연결되어 있는 제1 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 제2 표시판(200)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 색 필터(도시하지 않음) 및 제2 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
액정층(300)은 복수의 액정 분자를 포함할 수 있다. 액정 분자는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향될 수 있다. 이와 반대로, 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 수직하게 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 거의 평행하게 배향될 수 있다.
편광 필름(20)은 액정 표시 패널(10)의 외측에 위치하며, 도면에는 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부에 각각 형성된 것으로 도시하였지만 이에 한정되지 않고 액정 표시 패널(10)의 하부 및 상부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
편광 필름(20)은 상술한 바와 같이 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지; 및 이색성 염료를 포함하는 일축 연신 필름이며, 별도의 보호층 없이 단일층으로 이루어져 있다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체, 폴리올레핀 수지, 이색성 염료 및 편광 필름에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 폴리올레핀 수지는 소수성을 가지므로 충분한 내습성을 가질 뿐만 아니라 기계적 강도 또한 우수하므로 별도의 보호층을 둘 필요가 없다. 따라서 트리아세틸셀룰로오즈(TAC)와 같이 고비용의 보호층을 둘 필요가 없어서 제조 비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 편광 필름의 전체 두께 또한 얇게 형성할 수 있다.
상기에서는 상기 편광 필름을 액정 표시 장치에 적용한 예만 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 상기 편광 필름은 편광 필름이 사용될 수 있는 모든 표시 장치, 예컨대 유기 발광 장치 등에도 동일하게 적용할 수 있다.
실시예
이하 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 수지(HU300, 삼성토탈사제)와 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 수지(폴리에틸렌 비율: 10 중량%, RJ565, 삼성토탈사제)를 5:5(중량비)로 포함하는 폴리올레핀 수지 100 중량부, 그리고 CIBA-BLACK 이색성 염료 0.5 중량부를 혼합하여 편광 필름용 조성물을 제조한다. 이어서 상기 편광 필름용 조성물을 약 230℃의 온도에서 용융한다. 이어서 상기 용융된 혼합물을 시트 모양의 틀에 넣은 후 롤러로 가압하여 필름을 제조한다. 이어서 115℃에서 상기 필름을 일축 연신한다. 이로써, 편광 필름을 제조한다. 상기 제조한 편광 필름의 두께는 50㎛이다.
실시예 2: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
CIBA-BLACK 이색성 염료 0.25 중량부를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름용 조성물 및 편광 필름을 제조한다. 상기 제조한 편광 필름의 두께는 50㎛이다.
실시예 3: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 수지(HU300, 삼성토탈사제)와 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 수지(폴리에틸렌 비율: 10 중량%, RJ565, 삼성토탈사제)를 4:6(중량비)으로 포함하는 폴리올레핀 수지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름용 조성물 및 편광 필름을 제조한다. 상기 제조한 편광 필름의 두께는 50㎛이다.
실시예 4: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 수지(HU300, 삼성토탈사제)와 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 수지(폴리에틸렌 비율: 10 중량%, RJ565, 삼성토탈사제)를 6:4(중량비)로 포함하는 폴리올레핀 수지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광 필름용 조성물 및 편광 필름을 제조한다. 상기 제조한 편광 필름의 두께는 50㎛이다.
비교예 1: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 수지(HU300, 삼성토탈사제) 100 중량부 및 CIBA-BLACK 이색성 염료 0.5 중량부를 혼합하여 편광 필름용 조성물을 제조한다. 이어서 상기 편광 필름용 조성물을 약 230℃의 온도에서 용융한다. 이어서 상기 용융된 혼합물을 시트 모양의 틀에 넣은 후 롤러로 가압하여 필름을 제조한다. 이어서 115℃에서 상기 필름을 일축 연신한다. 이로써, 편광 필름을 제조한다. 상기 제조한 편광 필름의 두께는 50㎛이다.
비교예 2: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 수지(HU300, 삼성토탈사제) 100 중량부에 대하여 CIBA-BLACK 이색성 염료 0.25 중량부를 혼합한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 편광 필름용 조성물 및 편광 필름을 제조한다. 상기 제조한 편광 필름의 두께는 50㎛이다.
비교예 3: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 수지 대신 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 수지(폴리에틸렌 비율: 10 중량%, RJ565, 삼성토탈사제)를 사용하고, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 CIBA-BLACK 이색성 염료 0.5 중량부를 혼합한 것을 제외하고는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 편광 필름용 조성물 및 편광 필름을 제조한다.
비교예 4: 편광 필름용 조성물 및 편광 필름의 제조
폴리프로필렌 수지 대신 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 수지(폴리에틸렌 비율: 10 중량%, RJ565, 삼성토탈사제)를 사용하고, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 수지 100 중량부에 대하여 CIBA-BLACK 이색성 염료 0.25 중량부를 혼합한 것을 제외하고는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 편광 필름용 조성물 및 편광 필름을 제조한다.
시험예 1: 헤이즈 측정
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 사용한 수지의 헤이즈를 spectrophotometer 장비(KONICA MINOLTA, CM-3600d)를 사용하여 샘플을 투과하여 나타나는 흐림도를 측정하여 헤이즈를 구한다. 이때, 연신율을 1000%로 했을 때의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
시험예 2: 결정화도 측정
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 사용한 수지의 결정화도를 Dynamic Scanning Calorimetry 장비(Perkin-Elmar, 8500)를 사용하여 측정한다. 여기서 결정화도는 연신에 의해 얻어진 필름샘플의 가열, 냉각에 의해 발생되는 발열피크의 적분값을 결정화도 100%일 경우에 나타나는 발열피크의 적분값으로 나눈 값으로 정의한다. 이때, 연신율을 1000%로 했을 때의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
헤이즈(%) 결정화도(%)
실시예 1(연신율: 1000%) 1.58 42.5
실시예 3(연신율: 1000%) 1.70 41.0
실시예 4(연신율: 1000%) 1.72 44.0
비교예 1(연신율: 1000%) 9.80 58.0
비교예 3(연신율: 1000%) 5.40 55.0
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4에서 사용한 수지의 헤이즈 및 결정화도 특성이 비교예 1 내지 4에서 사용한 수지의 헤이즈 및 결정화도 특성보다 우수함을 확인할 수 있다.
시험예 3: 이색비 및 편광 효율 측정
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에 따른 편광 필름의 연신율에 따른 가시광선 영역(예컨대, 약 380 nm 내지 약 780nm)의 파장 범위에서의 광 투과도, 구체적으로는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도 및 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도를 UV-VIS Spectrophotometer(JASCO, V-7100)를 사용하여 측정한다.
상기 측정한 광 투과도를 사용하여 이색비(dichroic ratio, DR) 및 편광효율(polarizing efficiency, PE)을 구한다.
이색비는 하기 수학식 1에 의하여 구한다.
[수학식 1]
DR = Abs∥/Abs⊥
상기 수학식 1에서,
DR은 이색비이고,
Abs∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 흡광도이고,
Abs⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 흡광도이다.
편광효율은 하기 수학식 2에 의하여 구한다.
[수학식 2]
PE (%) = [(T∥-T⊥)/(T∥+T⊥)]1/2 ⅹ 100
상기 수학식 2에서,
PE는 편광 효율이고,
T∥는 편광 필름의 투과축에 평행으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이고,
T⊥는 편광 필름의 투과축에 수직으로 입사한 빛에 대한 편광 필름의 광 투과도이다.
그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
연신율(%) 300 600 1000
실시예 1
T∥(%) 1.54 1.67 3.44
T⊥(%) 0.0072 0.0082 0.012
이색비 3.32 3.35 3.51
편광효율(%) 99.53 99.51 99.65
투과도(%) 29.95 33.20 36.73
실시예 3
T∥(%) 16.48 17.056 15.368
T⊥(%) 1.3 1.175 0.325
이색비 2.41 2.43 2.82
편광효율(%) 92.40 93.33 97.91
투과도(%) 28.01 29.82 30.19
실시예 4
T∥(%) 22.66 23.452 21.131
T⊥(%) 0.884 0.799 0.221
이색비 2.82 2.85 3.30
편광효율(%) 96.17 96.65 98.96
투과도(%) 29.31 30.82 32.67
비교예 1
T∥(%) 16.9 21.34 25.7
T⊥(%) 1.04 0.71 1.28
이색비 2.56 3.2 3.21
편광효율(%) 94.02 96.73 95.14
투과도(%) 24.10 25.66 28.21
비교예 3
T∥(%) 20.59 29.47 32.27
T⊥(%) 1.152 0.923 0.864
이색비 2.56 3.2 3.21
편광효율(%) 94.55 96.92 97.36
투과도(%) 26.58 27.93 30.69
실시예 2
T∥(%) 22.66 23.45 21.13
T⊥(%) 0.68 0.61 0.17
이색비 2.12 2.21 2.62
편광효율(%) 97.06 97.43 99.20
투과도(%) 25.16 29.69 32.63
비교예 2
T∥(%) 22.53 20.7 16.84
T⊥(%) 1.73 1.68 1.22
이색비 3.3 3.21 3.43
편광효율(%) 92.59 92.19 93.00
투과도(%) 22.95 23.20 26.73
비교예 4
T∥(%) 23.66 21.74 17.68
T⊥(%) 1.095 0.96 0.33
이색비 3.3 3.21 3.43
편광효율(%) 95.47 95.68 98.15
투과도(%) 24.82 24.44 28.71
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 3 및 4에서 제조한 편광 필름의 편광 효율 및 투과도가 비교예 1 및 3에서 제조한 편광 필름의 편광 효율 및 투과도보다 우수하거나 적어도 상응하는 수준임을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 2에서 제조한 편광 필름의 편광 효율 및 투과도가 비교예 2 및 4에서 제조한 편광 필름의 편광 효율 및 투과도보다 우수함을 확인할 수 있다.
이러한 결과는 실시예 1 내지 4에서 사용한 수지의 헤이즈 및 결정화도 특성이 비교예 1 내지 4에서 사용한 수지의 헤이즈 및 결정화도 특성보다 우수하기 때문에 나타난 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 액정 표시 패널, 20: 편광 필름,
100: 제1 표시판, 200: 제2 표시판,
300: 액정층

Claims (18)

  1. 폴리프로필렌, 그리고 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지;
    및 이색성 염료
    를 포함하고,
    상기 이색성 염료는 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 1.5 중량부로 포함되어 있는 것인 편광 필름용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌은 0.1 g/10min 내지 5 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가지는 것인 편광 필름용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 상기 공중합체의 총 함량에 대하여 1 내지 50 중량%의 에틸렌기를 포함하는 것인 편광 필름용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체는 5 g/10min 내지 15 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가지는 것인 편광 필름용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체를 1:9 내지 9:1의 중량비로 포함하는 것인 편광 필름용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 1 g/10min 내지 15 g/10min의 용융흐름지수(melt flow index, MFI)를 가지는 것인 편광 필름용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 5% 이하의 헤이즈를 가지는 것인 편광 필름용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 50% 이하의 결정화도를 가지는 것인 편광 필름용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이색성 염료는 이색비(dichroic ratio)가 1.5 내지 14인 것인 편광 필름용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이색성 염료는 380nm 내지 780nm의 모든 파장의 빛에서 0.38 이하의 흡광도를 가지는 것인 편광 필름용 조성물.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지의 용해도 파라미터와 상기 이색성 염료의 용해도 파라미터의 차이는 10 이하인 것인 편광 필름용 조성물.
  13. 제1항 내지 제10항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 편광 필름용 조성물을 포함하고,
    일축 연신되어 있는 편광 필름.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 편광 필름은 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에서 20% 이상의 총 광 투과도와 85% 이상의 편광효율을 가지는 것인 편광 필름.
  15. 제13항에서,
    상기 편광 필름은 25㎛ 내지 150㎛의 두께를 가지는 것인 편광 필름.
  16. 제1항 내지 제10항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 편광 필름용 조성물을 용융하는 단계,
    상기 용융된 혼합물을 틀에 넣고 가압하여 시트(sheet)를 제조하는 단계, 그리고
    상기 시트를 일축 연신하는 단계
    를 포함하는 편광 필름의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 시트를 일축 연신하는 단계는 300% 내지 1000% 연신율로 연신하는 것인 편광 필름의 제조 방법.
  18. 서로 마주하는 제1 표시판 및 제2 표시판,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 액정층, 그리고
    상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 적어도 하나의 외측에 위치하는 편광 필름
    을 포함하고,
    상기 편광 필름은 제13항에 따른 편광 필름인 것인
    액정 표시 장치.
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