KR101922290B1 - 위상차 필름, 이의 제조방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

위상차 필름, 이의 제조방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

위상차 필름은 헤테로고리 그룹(group)과 C1-10 탄화수소 그룹을 포함하는 헤테로고리 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하고 광탄성계수가 15 × 10-12 pa-1 이하인 고분자 수지로 구성되며, 하기 식 1 내지 하기 식 3을 모두 만족한다:
(식 1) │△n1│ = │nx - ny│〈 0.0001%
(식 2) │△n2│ = │ny - nz│〈 0.0001%
(식 3) │△n3│ = │(nx+ny)/2 - nz│〈 0.0001%
(nx, ny, nz, │△n1│, │△n2│, │△n3│, │nx - ny│, │ nx - nz│, │(nx+ny)/2 - nz│는 명세서에 정의된 바와 같다.)

Description

위상차 필름, 이의 제조방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치{RETARDATION FILM, METHOD FOR PREPARING THE SAME, POLAZIER COMPRISING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 위상차 필름, 이의 제조방법, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
위상차 필름은 특정한 위상차 값을 갖는 고분자 필름으로서, 액정에 의한 위상 지연을 보상하여 액정표시장치의 표시품질을 개선할 수 있다. 상기 위상차 필름은, 일반적으로 고분자 수지를 염화 메틸렌 등의 용매에 용해시킨 후 지지체 상에 액상의 막을 형성하고, 상기 액상의 막으로부터 용매를 증발시켜 미연신 필름을 얻은 후, 상기 미연신 필름을 연신하는 과정을 포함하는 유연법에 의해 제조되고 있다.
상기 유연법은, 용매의 건조 및 회수에 대량의 에너지가 필요하고 생산 설비가 고가이므로 생산성이 떨어지고, 할로겐계 용매인 염화 메틸렌을 사용함으로써 친환경적이지 않으며, 잔존 용매로 인한 품질 저하 등의 문제가 있다.
이에, 비결정성 환상 폴리올레핀을 용융압출하여 위상차 필름을 제조하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 비결정성 환상 폴리올레핀은 그 자체이 가격이 높고, 극성이 낮기 때문에 다른 부재와 접착하기 위해서는 특별한 접착제가 요구되었다.
한편, 기존의 폴리카보네이트 수지는 광탄성계수가 커서 빛에 대한 내구성이 약하므로, 위상차 필름에 적용하기에 어려움이 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 개량된 폴리카보네이트계 수지를 용융압출하여 제조된 초저위상차 필름 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 개량된 폴리카보네이트계 수지를 용융압출하여 제조된 초저위상차 필름을 포함하는 편광판 및 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위상차 필름은 헤테로고리 그룹(group)과 C1-10 탄화수소 그룹을 포함하는 헤테로고리 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하고 광탄성계수가 15 × 10-12 pa-1 이하인 고분자 수지로 구성되며, 하기 식 1 내지 하기 식 3을 만족한다:
(식 1) │△n1│ = │nx - ny│〈 0.0001%
(식 2) │△n2│ = │ny - nz│〈 0.0001%
(식 3) │△n3│ = │(nx+ny)/2 - nz │〈 0.0001%
상기 식 1 내지 식 3 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률이고, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이며, │△n1│, │△n2│, │△n3│, │nx - ny│, │ nx - nz│, │(nx+ny)/2 - nz │는 각각 절대값을 의미한다.
발명의 다른 실시예에 따른 위상차 필름의 제조방법은, 헤테로고리 그룹(group)과 C1-10 탄화수소 그룹을 포함하는 헤테로고리 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하고 광탄성계수는 15 × 10-12 pa-1 이하인 고분자 수지를 용융 및 압출하여 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 제조하는 단계; 및 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 유리전이온도(Tg) 이하의 표면 온도를 가진 냉각롤의 외주면 상에 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 공급하고, 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트의 온도와 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트의 주행 속도를 제어하여 상기 냉각롤의 외주면 상에서 하기 식 1 내지 하기 식 3 을 만족하는 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름을 제조하는 단계; 를 포함한다.
상기 위상차 필름과 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름은 두께가 5 ㎛ 내지 80 ㎛ 이며, 하기 식 4를 만족한다:
(식 4) │△T│ = │TMD - TTD│〈 0.5%
상기 식 4 에서, TMD 는 기계방향의 두께이며, TTD 는 폭방향 두께이고, │△T│, │TMD - TTD│는 각각 절대값을 의미한다.
상기 위상차 필름과 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름은 하기 식 5 내지 하기 식 7 을 만족한다:
(식 5) Rth = ((nx + ny)/2 - nz) × T < 5
(식 6) Ro = (nx - ny) × T < 3
(식 7) Nz = (nx - nz)/(nx - ny) ≤ 2
상기 식 5 내지 식 7 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이고, T는 위상차 필름의 두께이며, Rth 는 두께 방향 위상 지연값이고, Ro는 면내 위상 지연값이며, Nz 는 이축성 정도를 나타내는 계수이다.
상기 헤테로고리 그룹은 산소 헤테로고리 그룹일 수 있다.
상기 헤테로고리 반복단위의 함량은 상기 고분자 수지의 전체 중량을 기준으로 30 중량% 내지 50 중량% 일 수 있다.
발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판은 상기 위상차 필름, 편광자 보호필름 및 상기 위상차 필름과 상기 편광자 보호필름의 사이에 배치된 편광자를 포함한다.
발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널과 상기 액정표시패널의 적어도 하나의 일면에 배치된 상기 위상차 필름을 포함하고, 액정 모드가 IPS 모드(In-plane switching mode)인 액정표시장치일 수 있다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법은, 광탄성계수가 낮은 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 냉각롤의 외주면 상에서 필름 성형함으로써, 빛에 대한 내구성 및 가격 경쟁력이 개선된 폴리카보네이트계 위상차 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법은, 상기 냉각롤의 온도, 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 온도 및 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 주행 속도를 제어함으로써, 두께 편차 및 x축, y축, z축의 축간 굴절률의 차이가 실질적으로 없는 폴리카보네이트계 초저위상차 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법은 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 냉각롤의 외주면 상에서 필름 성형하는 때, 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름에 위상차를 부여할 수 있으므로, 필름 성형 공정 이후 연신 공정을 생략할 수도 있어서, 공정성 내지 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 위상차 필름은, 기존의 폴리카보네이트 수지에 비해 낮은 광탄성계수를 가지므로, 향상된 빛에 대한 내구성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름은, 두께 편차 및 x축, y축, z축의 축간 굴절률 차이가 실질적으로 없는 폴리카보네이트계 초저위상차 필름으로써, 시인각과 시인방향에 따른 액정표시장치의 색감차이 및 휘도차이 등을 최소화할 수 있으므로, 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 발명의 일 실시예의 편광판의 개략적인 단면도이다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 위상차 필름 제조장치의 개략적인 배치도이다.
도 3은 도 2의 위상차 필름 제조장치를 도 2의 A 방향에서 바라본 개략적인 평면도이다.
도 4는 발명의 일 실시예의 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 발명의 실시예들은 발명의 개시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 명세서에 개시된 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
용어 "A 내지 B" 는 "A 이상 B 이하"인 것을 의미한다.
용어 "CA-B"는 "탄소수가 A 이상 B 이하"인 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들과 실험예들을 기반으로 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 편광판(100)의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 편광판(100)은 편광자(10), 제1 접착층(20), 편광자 보호필름(30), 제2 접착층(40) 및 위상차 필름(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
편광자(10)는 자연광이나 편광으로부터 임의의 편광으로 변환할 수 있는 것으로서, 편광판(100)의 제조 시 통상적으로 사용되는 편광자(10)라면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 편광자(10)는 폴리비닐알코올(PVA)계 필름에 이색성 물질을 흡착시키고 1축 연신하여 제조된 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 편광자(10)는 팽윤 단계, 염색 단계, 연신 단계를 거쳐 제조될 수 있으며, 상기한 각 단계는 당해 업계의 통상의 기술자들에게 알려져 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명들은 생략하기로 한다.
예를 들어, 상기 폴리비닐알코올(PVA)계 필름은 변성화되지 않은 순수한(bare) 폴리비닐알코올 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올 필름, 아세토아세틸기 변성 폴리비닐알코올 필름 등의 변성 폴리비닐알코올 필름을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 PVA계 필름의 중합도는 1,700 이상 내지 4,000 이하일 수 있고, 상기한 중합도의 범위 내에서, 편광 기재로 기능할 수 있다.
일반적으로, 편광자(10)의 두께는 대략 2 ㎛ 내지 60 ㎛ 일 수 있다. 편광자(10)의 두께가 대략 10 ㎛ 내지 35 ㎛ 인 경우, 단체 투과율이 42% 이상이고, 편광도가 99.9% 이상인 광학특성을 가질 수 있다.
제1 접착층(20)은 편광자(10)의 일면에 배치되어 편광자(10)와 편광자 보호필름(30)을 서로 결합시킬 수 있다. 제1 접착층(20)은 통상의 접착제, 예를 들면, 수계 접착제, 무용제형 접착제, 감압형 접착제 등으로 형성될 수 있다.
상기 PVA계 필름은 친수성이며, 높은 흡습성을 가지기 때문에 상기 PVA계 필름을 이용하여 제조된 편광자(10)는 온도나 습도의 변화에 민감하고 주위의 환경 변화에 의해 변형을 일으키기 쉽다. 편광자 보호필름(30)은 외부 환경 변화로부터 편광자(10)를 보호하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 편광자 보호필름(30)은 셀룰로오스계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate) 필름, 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer) 필름 또는 아크릴계 필름 등일 수 있다.
예를 들어, 편광자 보호필름(30)은 일축 연신된 투명 고분자 필름일 수 있다. 일축 연신된 투명 고분자 필름은 결정화도의 상승으로 탄성계수(Modulus) 및 인성(Toughness)을 증가시켜 표면 경도의 상승 효과를 제공할 수 있다.
제2 접착층(40)은 편광자(10)와 위상차 필름(50)을 서로 결합시킬 수 있다. 제2 접착층(40)은 통상의 접착제, 예를 들면, 수계 접착제, 무용제형 접착제, 감압형 접착제 등으로 형성될 수 있다.
위상차 필름(50)은 특정한 위상차 값을 갖는 고분자 필름으로서, 액정에 의한 위상 지연을 보상할 수 있다. 위상차 필름(50)은 헤테로고리 그룹(group)과 C1-10 탄화수소 그룹을 포함하는 헤테로고리 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하고 광탄성계수가 15 × 10-12 pa-1 이하인 고분자 수지(이하, '개량된 폴리카보네이트계 수지'라 함)로 구성되며, 하기 식 1 내지 하기 식 3을 만족한다:
(식 1) │△n1│ = │nx - ny│〈 0.0001%
(식 2) │△n2│ = │ny - nz│〈 0.0001%
(식 3) │△n3│ = │(nx+ny)/2 - nz │〈 0.0001%
상기 식 1 내지 식 3 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이고, │△n1│, │△n2│, │△n3│, │nx - ny│, │ nx - nz│, │(nx+ny)/2 - nz │는 각각 절대값을 의미한다.
기존의 폴리카보네이트 수지는 광탄성계수가 커서 빛에 대한 내구성이 약하므로, 위상차 필름에 적용하기에 어려움이 있었지만, 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지는 광탄성계수가 15 × 10-12 pa-1 이하로써, 기존의 폴리카보네이트 수지에 비해 향상된 빛에 대한 내구성을 가진 위상차 필름(50)을 제공할 수 있다.
상기 광탄성계수가 15×10-12 pa-1 초과인 경우, 빛에 대한 내구성이 약해지고, 열적 변동에 따른 광특성 변화율이 커저 액정표시장치의 엣지(edge) 부분에서 빛샘 현상이 발생하기 쉽다.
위상차 필름(50)은, x축, y축, z축의 축간 굴절률 차이가 실질적으로 없는 폴리카보네이트계 초저위상차 필름으로써, 시인각과 시인방향에 따른 액정표시장치의 색감차이 및 휘도차이 등을 최소화할 수 있으므로, 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.
상기 헤테로고리 그룹은 산소 헤테로고리 그룹일 수 있고, 상기 C1-10 탄화수소 그룹은 C1-10 알킬기, C2-10 알케닐기, C1-10 에스터기 등일 수 있으며, 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지는, 예를 들어, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물일 수 있다. 하기 화학식 1에서와 같이, 상기 산소 헤테로고리 그룹은 이소소르바이드 에스터(Isosorbide ester) 그룹을 포함할 수 있으나, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
(화학식 1)
Figure 112016015202180-pat00001
상기 화학식 1에서, n, m 은 각각 1 내지 300 의 범위의 자연수이다.
상기 헤테로고리 반복단위의 함량은 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지의 전체 중량을 기준으로 30 중량% 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 헤테로고리 그룹의 함량이 증가될수록 분자 내에 자유전자가 증가하게 되고 자외선(UV) 등과 같은 강한 빛에 대한 반응성이 커지므로, 분자 자체의 분해 및 새로운 결합 생성에 따른 황변 현상이 발생되므로, 상기 헤테로고리 반복단위의 함량은 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지의 전체 중량을 기준으로 50 중량% 이하인 것이 바람직하고, 상기 헤테로고리 그룹의 함량이 적을수록 광탄성계수가 커져서 빛에 대한 내구성이 저하되므로, 상기 헤테로고리 반복단위의 함량은 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지의 전체 중량을 기준으로 30 중량% 이상인 것이 바람직하다.
상기 개량된 폴리카보네이트계 수지는 산화 방지제, 윤활제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화 방지제의 예로는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 유황계 산화 방지제, 힌더드 아민계 산화 방지제(HALS) 등을 들 수 있고, 상기 자외선 흡수제의 예로는 2-하이드록시벤조페논계 자외선 흡수제 또는 하이드록시트리아졸계 자외선 흡수제 등을 들 수 있으며, 상기 자외선 차단제의 예로는 벤조에이트계 자외선 차단제 등을 들 수 있고, 상기 윤활제의 예로는 엘루카산 아미드, 올레인산 아미드 등의 고급 지방산 아미드나, 스테아린산 등의 고급 지방산 등을 들 수 있다.
위상차 필름(50)은 하기의 단계들을 포함하는 위상차 필름(50)의 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 도 2에는 발명의 일 실시예에 따른 위상차 필름 제조장치의 개략적인 배치도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 위상차 필름 제조장치를 도 2의 A 방향에서 바라본 개략적인 평면도가 도시되어 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참고하여 위상차 필름(50)의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 위상차 필름 제조장치(200)는, 압출기(210), 압출기(210)에 결합된 압출 다이(220), 압출 다이(220)의 하부에 배치된 냉각 롤(230)과 정전식 엣지 피닝기(240)를 포함한다.
압출기(210)와 압출기(210)에 결합된 압출 다이(220)는, 개량된 폴리카보네이트계 수지를 용융 및 압출하여 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 제조할 수 있다.
압출기(210)는, 공지의 압출기를 사용할 수 있다. 압출 다이(220)는 공지의 압출 다이(220)가 사용될 수 있고, 예를 들어, 압출 다이(220)는 T-다이(T-die)일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 압출기(210)는 원재료 투입부, 상기 원재료를 용용시키는 가열부, 상기 원재료와 상기 원재료의 용융 수지를 이송하는 이송부 및 상기 용융 수지를 배출하는 배출부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 개량된 폴리카보네이트계 수지는, 필요에 따라, 산화 방지제, 윤활제, 자외선 흡수제, 자외선 차단제 등의 첨가제가 첨가될 수 있다. 상기 산화 방지제의 예로는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 유황계 산화 방지제, 힌더드 아민계 산화 방지제(HALS) 등을 들 수 있고, 상기 자외선 흡수제의 예로는 2-하이드록시벤조페논계 자외선 흡수제 또는 하이드록시트리아졸계 자외선 흡수제 등을 들 수 있으며, 상기 자외선 차단제의 예로는 벤조에이트계 자외선 차단제 등을 들 수 있고, 상기 윤활제의 예로는 엘루카산 아미드, 올레인산 아미드 등의 고급 지방산 아미드나, 스테아린산 등의 고급 지방산 등을 들 수 있다.
냉각롤(230)은 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 필름 성형하여 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름(F)을 제조할 수 있다. 냉각롤(230)은 중공(CH)에 냉매 유로가 형성되어 있는 중공형 원기둥(231)일 수 있다. 냉각롤(230)의 표면 온도는 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트의 유리전이온도(Tg) 이하일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 냉각롤(230)에는 중공형 원기둥(231)을 화살표 방향으로 회전운동시키는 구동부와 냉매의 유량, 유속 또는 유동을 제어하는 제어부가 더 포함될 수 있다.
정전식 엣지 피닝기(240)는 정전식 엣지 피닝법을 이용하여 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 중공형 원기둥(231)의 외주면에 밀착시킬 수 있다. 정전식 엣지 피닝법은 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 끝단 영역들(ED) 내의 소정의 엣지 피닝 포인트(edge pinning point)(PP)에 정전하를 제공함으로써, 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 표면과 중공형 원기둥(231)의 외주면의 전하들 간의 쿨롱힘에 의해 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 중공형 원기둥(231)의 외주면에 밀착시키는 방법이다.
정전식 엣지 피닝기(240)는 중공형 원기둥(231)의 장축의 끝단 영역들(E2)에 각각 중첩되게 배치된 전극들(241)과 전극들(241)에 공급되는 전력을 제어하는 제어부(242)를 포함하여 구성될 수 있다.
위상차 필름(50)의 제조방법은, 상기 개량된 폴리카보네이트계 수지를 용융 및 압출하여 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트를 제조하는 단계; 및 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트의 유리전이온도(Tg) 이하의 표면 온도를 가진 냉각롤(230)의 외주면 상에 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트를 공급하고, 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트의 온도와 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트의 주행 속도(주행방향: y 방향), 즉, 냉각롤(230)의 주행 속도를 제어하여 냉각롤(230)의 외주면 상에서 상기 식 1 내지 상기 식 3 을 만족하는 개량된 폴리카보네이트 수지 미연신 필름(F)을 제조하는 단계; 를 포함한다.
위상차 필름(50)의 제조방법은, 상기 개량된 폴리카보네이트 용융 수지 시트를 상기 냉각롤(230)의 외주면에 밀착시키는 단계를 포함한다. 전술한 바와 같이, 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 냉각롤(230)의 외주면에 밀착시키는 방법으로는 정전식 엣지 피닝법이 사용될 수 있다. 상기 정전식 엣지 피닝법은 개량된 폴리카보네이트 수지 미연신 필름(F)의 폭 방향(x 방향)의 수축을 제어할 수 있다.
위상차 필름(50)은 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 끝단 영역들(ED)이 제외된 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 유효폭(EW) 내에서 제조될 수 있다.
위상차 필름(50)의 제조방법은, 광탄성계수가 낮은 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 냉각롤(230)의 외주면에서 필름 성형함으로써, 빛에 대한 내구성 및 가격 경쟁력이 개선된 폴리카보네이트계 위상차 필름(50)을 제공할 수 있다.
또한, 위상차 필름(50)의 제조방법은, 냉각롤(230)의 외주면에서 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름으로 제조함으로써 내부응력을 최소화할 수 있고, 냉각롤(230)의 온도, 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 온도 및 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 주행 속도(주행방향: y 방향), 냉각롤(230)의 주행 속도를 제어함으로써, 두께 편차 및 x축, y축, z축의 축간 굴절률 차이가 실질적으로 없는 폴리카보네이트계 초저위상차 필름(50)을 제공할 수 있다.
위상차 필름(50)의 두께는 5 ㎛ 내지 80 ㎛ 일 수 있으며, 하기 식 4를 만족할 수 있다:
(식 4) │△T│ = │TMD - TTD│〈 0.5%
상기 식 4 에서, TMD 는 기계방향의 두께이며, TTD 는 폭방향 두께이고, │△T│, │TMD - TTD│는 각각 절대값을 의미한다.
또한, 위상차 필름(50)은 파장 550nm 에서의 두께 방향 위상지연값(Rth)이 하기 식 5를 만족할 수 있고, 파장 550nm 에서의 면내 위상 지연값(Ro)이 하기 식 6을 만족할 수 있으며, 이축성 정도를 나타내는 계수(Nz)가 하기 식 7을 만족할 수 있다.
(식 5) Rth = ((nx + ny)/2 - nz) × T < 5
(식 6) Ro = (nx - ny) × T < 3
(식 7) Nz = (nx - nz)/(nx - ny) ≤ 2
상기 식 5 내지 식 7 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이며, T는 위상차 필름(50)의 두께이다.
위상차 필름(50)이 상기 식 6을 만족하는 경우, 위상차 필름(50)은 무지개 얼룩을 발생시키지 않고, 측면에서 빛이 새어 나오는 빛샘 현상이나 입사각에 따라 위상차 값이 변하지 않게 하며, 파장에 따라 위상차 값의 차이를 최소화할 수 있다. 위상차 필름(50)이 상기 식 7을 만족하는 경우, 위상차 필름(50)은 액정표시장치의 시야각을 개선할 수 있다.
또한, 위상차 필름(50)의 제조방법은 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 필름 성형 시, 폭 방향(x 방향)의 수축을 계산하여 냉각롤(230)의 주행속도를 조절함으로써 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름(F)의 위상차를 조절할 수 있으므로, 필름 성형 공정 이후 연신 공정을 생략할 수도 있다. 따라서, 위상차 필름(50)의 제조방법은 공정성 내지 생산성이 향상될 수 있다.
다만, 필름 성형 공정 이후 연신 공정을 수행하는 것을 완전히 배제하는 것은 아니므로, 위상차 필름(50)의 제조방법은 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름(F)을 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름(F)은 2 축 연신될 수 있으며, 냉각롤(230)의 주행 반대 방향(TD, x 방향)으로 주행 방향(MD, y 방향) 대비 1.01 배 내지 3 배로 연신할 수 있다. 바람직하게는 상기 연신 공정은 주행 반대 방향(TD)으로 주행 방향(MD) 대비 1.01 배 내지 2 배로 연신할 수 있다.
<실시예 1 내지 6>
광탄성계수가 9 × 10-12 pa- 1 이고 이소소르바이드 에스터 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하는 개량된 폴리카보네이트계 수지(T7450; 듀라비오(Durabio), 미츠비시 케미칼(Mitsubishi Chemical))를 용융 및 압출하여 개량된 폴리카보네이트계 수지 시트를 제조하고, 개량된 폴리카보네이트계 수지 시트를 하나의 냉각롤의 표면으로 공급하여 필름으로 성형하여 위상차 필름을 제조하였다. 표 1에는 각 실시예들의 구체적인 공정 조건이 정리되어 있다.
<비교예 1>
이소소르바이드 에스터 반복단위를 포함하지 않고 폴리카보네이트 반복단위만을 포함하는 폴리카보네이트 수지(PC-1220S, 호남석유)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 1에는 비교예 1의 구체적인 공정 조건이 정리되어 있다.
<비교예 2>
광탄성계수가 9 × 10-12 pa- 1 이고 이소소르바이드 에스터 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하는 개량된 폴리카보네이트계 수지(T7450)를 용융 및 압출하여 개량된 폴리카보네이트계 수지 시트를 제조하고, 개량된 폴리카보네이트계 수지 시트를 두 개의 냉각롤들의 사이로 공급하여 필름으로 성형하여 위상차 필름을 제조하였다. 표 1에는 비교예 2의 구체적인 공정 조건이 정리되어 있다.
수지 광특성계수
(pa-1)		 용융압출 직후 수지의 온도
(℃)		 냉각롤의 온도(℃) 필름의 주행속도(m/min)
실시예 1 T7450 9×10-12 235 135 13
실시예 2 T7450 9×10-12 235 130 13
실시예 3 T7450 9×10-12 235 128 13
실시예 4 T7450 9×10-12 235 135 16
실시예 5 T7450 9×10-12 230 130 13
실시예 6 T7450 9×10-12 240 130 13
비교예 1 PC-1220S 79×10-12 235 130 13
비교예 2 T7450 9×10-12 235 130/130 13
<실험예>
실시예들에 따른 위상차 필름들과 비교예들에 따른 위상차 필름들을 이용하여 필름의 두께, x 축 방향의 굴절률(nx), y 축 방향의 굴절률(ny), z 축 방향(두께 방향)의 굴절률(nz), 면내 위상 지연값(Ro), 두께 방향 위상지연값(Rth), 이축성 정도(Nz) 등을 측정하였고, 표 2에는 측정결과가 정리되어 있다.
두께
(㎛)		 nx ny nz Ro Rth Nz
실시예 1 35 1.510066 1.510000 1.509934 2.31 3.465 2.0
실시예 2 35 1.510079 1.509994 1.509937 2.975 3.4825 1.7
실시예 3 35 1.510075 1.509980 1.509945 3.325 2.8875 1.4
실시예 4 35 1.510058 1.509999 1.509943 2.065 2.9925 1.9
실시예 5 35 1.510067 1.510002 1.509945 2.275 3.1325 1.9
실시예 6 35 1.510084 1.510003 1.509948 2.835 3.3425 1.7
비교예 1 35 1.580150 1.579999 1.579854 5.285 7.7175 2.0
비교예 2 35 1.510200 1.509904 1.509407 10.36 22.575 2.7
표 3에는 │nx-nz│, │ny-nz│, │(nx+ny)/2-nz│ 의 계산 결과들이 정리되어 있다.
│ny-nx│ │nz-ny│ │ (nx+ny)/2-nz│
실시예 1 0.000066 0.000066 0.000099
실시예 2 0.000085 0.000057 0.000099
실시예 3 0.000095 0.000035 0.000082
실시예 4 0.000059 0.000056 0.000085
실시예 5 0.000065 0.000057 0.000090
실시예 6 0.000081 0.000055 0.000096
비교예 1 0.015100 0.014500 0.02205
비교예 2 0.029600 0.049700 0.06450
도시하지는 않았지만, 편광판(100)은 편광판 보호필름(미도시), 이형필름(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 편광판 보호필름은 점착층을 이용하여 편광자 보호필름(30) 상에 적층될 수 있고, 상기 이형필름은 점착층을 이용하여 위상차 필름(50) 상에 적층될 수 있다. 상기 편광판 보호필름과 상기 이형필름은 편광판(100)을 액정표시패널(도 4의 300)에 결합 내지 부착시키기 전에 제거될 수 있다.
도 4는 발명의 일 실시예의 액정표시장치(300)의 개략적인 단면도이다. 도 4를 참고하면, 액정표시장치(300)는 상부 편광판(310), 하부 편광판(320), 액정표시패널(330), 백라이트 유닛(340)을 포함하고, 상부 편광판(310)은 액정표시패널(330)의 시인 측에 배치되며, 하부 편광판(320)은 액정표시패널(330)과 백라이트 유닛(340) 사이에 배치된다.
상부 편광판(310)과 하부 편광판(320) 중 하나는 생략될 수 있고, 상부 편광판(310)과 하부 편광판(320)이 모두 사용되는 경우, 상부 편광판(310)의 편광자의 투과축과 하부 편광판(320)의 편광자의 투과축은 서로 직교 또는 평행일 수 있다.
액정표시패널(330)은 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 마주하는 대향 기판 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 배치된 액정층을 포함하여 구성될 수 있다. 컬러필터는 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판 중 어느 하나에 배치될 수 있고, 예를 들어, 상기 대향 기판에 컬러필터가 배치되는 경우, 일반적으로 상기 대향 기판은 컬러필터 기판으로 이해되고, 상기 박막트랜지스터 기판에 컬러필터가 배치되는 경우, 일반적으로 상기 박막트랜지스터 기판은 컬러필터 온 어레이(color filter on array) 기판으로 이해된다.
액정층은 양의 유전율 이방성을 액정 분자들과 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액정표시패널(330)은 양의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 모드이거나, 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들을 포함하고 수직 배향(VA) 모드이거나, 또는 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들을 포함하고 수평 배향(IPS, FFS) 모드 등일 수 있다.
액정표시패널(330)은, 예를 들어, IPS 모드 액정표시패널일 수 있고, 이 때, 위상차 필름(도 1의 50)을 사용함으로써, 0 ° 내지 360 ° 방향에서의 색감 및 휘도의 차이를 없앨 수 있다.
백라이트 유닛(340)은 일반적으로 광원, 도광판 및 반사막 등을 포함할 수 있다. 백라이트의 구성에 따라 직하 방식, 사이드 라이트 방식, 면 형상 광원 방식 등으로 임의로 구분할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 편광자, 20: 제1 접착층
30: 편광자 보호필름, 40: 제2 접착층
50: 위상차 필름
100, 310, 320: 편광판
300: 액정표시장치

Claims (12)

  1. 헤테로고리 그룹(group)과 C1-10 탄화수소 그룹을 포함하는 헤테로고리 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하고 광탄성계수가 15 × 10-12 pa-1 이하인 고분자 수지로 구성되며, 하기 식 1 내지 하기 식 3을 만족하는 위상차 필름으로서,
    (식 1) │△n1│ = │nx - ny│〈 0.0001%
    (식 2) │△n2│ = │ny - nz│〈 0.0001%
    (식 3) │△n3│ = │(nx + ny)/2 - nz│〈 0.0001%
    (상기 식 1 내지 상기 식 3 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이고, │△n1│, │△n2│, │△n3│, │nx - ny│, │ nx - nz│, │(nx + ny)/2 - nz│는 각각 절대값을 의미한다),
    상기 위상차 필름은 하기 식 5 내지 하기 식 7 을 만족하는 위상차 필름:
    (식 5) Rth = ((nx + ny)/2 - nz) × T < 5
    (식 6) Ro = (nx - ny) × T < 3
    (식 7) Nz = (nx - nz)/( nx - ny) ≤ 2
    (상기 식 5 내지 상기 식 7 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이고, T는 위상차 필름의 두께이며, Rth는 두께 방향 위상 지연값이고, Ro는 면내 위상 지연값이며, Nz는 이축성 정도를 나타내는 계수이다).
  2. 제1 항에 있어서,
    두께가 5 ㎛ 내지 80 ㎛ 이며, 하기 식 4를 만족하는 위상차 필름:
    (식 4) │△T│ = │TMD - TTD│〈 0.5%
    상기 식 4 에서, TMD 는 기계방향의 두께이며, TTD 는 폭방향 두께이고, │△T│, │TMD - TTD│는 각각 절대값을 의미한다.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 헤테로고리 반복단위의 함량은 상기 고분자 수지의 전체 중량을 기준으로 30 중량% 내지 50 중량% 인 위상차 필름.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 헤테로고리 그룹은 산소 헤테로고리 그룹인 위상차 필름.
  6. 제1 항, 제2 항, 제4 항, 제5 항 중 어느 한 항에 따른 위상차 필름;
    편광자 보호필름; 및
    상기 위상차 필름과 상기 편광자 보호필름의 사이에 배치된 편광자;
    를 포함하는 편광판.
  7. 액정표시패널; 및
    상기 액정표시패널의 적어도 하나의 일면 상에 배치된 제6 항에 따른 편광판;
    을 포함하고, 액정 모드가 IPS 모드(In-plane switching mode)인 액정표시장치.
  8. 헤테로고리 그룹(group)과 C1-10 탄화수소 그룹을 포함하는 헤테로고리 반복단위와 폴리카보네이트 반복단위를 포함하고 광탄성계수는 15 × 10-12 pa-1 이하인 고분자 수지를 용융 및 압출하여 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 제조하는 단계; 및
    상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 유리전이온도(Tg) 이하의 표면 온도를 가진 냉각롤의 외주면 상에 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트를 공급하고, 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 온도와 상기 개량된 폴리카보네이트계 용융 수지 시트의 주행 속도를 제어하여 상기 냉각롤의 외주면 상에서 하기 식 1 내지 하기 식 3 을 만족하는 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름을 제조하는 단계;
    를 포함하는 위상차 필름의 제조방법으로서,
    (식 1) │△n1│ = │nx - ny│〈 0.0001%
    (식 2) │△n2│ = │ny - nz│〈 0.0001%
    (식 3) │△n3│ = │(nx+ny)/2 - nz│〈 0.0001%
    (상기 식 1 내지 상기 식 3 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이고, │△n1│, │△n2│, │△n3│, │nx - ny│, │ nx - nz│, │(nx + ny)/2 - nz│는 각각 절대값을 의미한다),
    상기 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름은 하기 식 5 내지 하기 식 7 을 만족하는 위상차 필름의 제조방법:
    (식 5) Rth = ((nx + ny)/2 - nz) × T < 5
    (식 6) Ro = (nx - ny) × T < 3
    (식 7) Nz = (nx - nz)/( nx - ny) ≤ 2
    (상기 식 5 내지 상기 식 7 에서, nx, ny, nz 는 각각 x 축 방향의 굴절률, y 축 방향의 굴절률, z 축 방향(두께 방향)의 굴절률이고, T는 위상차 필름의 두께이며, Rth는 두께 방향 위상 지연값이고, Ro는 면내 위상 지연값이며, Nz는 이축성 정도를 나타내는 계수이다).
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 개량된 폴리카보네이트계 수지 미연신 필름은 두께가 5 ㎛ 내지 80 ㎛ 이며, 하기 식 4를 만족하는 위상차 필름의 제조방법:
    (식 4) │△T│ = │TMD - TTD│〈 0.5%
    상기 식 4 에서, TMD 는 기계방향의 두께이며, TTD 는 폭방향 두께이고, │△T│, │TMD - TTD│는 각각 절대값을 의미한다.
  10. 삭제
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 헤테로고리 반복단위의 함량은 상기 고분자 수지의 전체 중량을 기준으로 30 중량% 내지 50 중량% 인 위상차 필름의 제조방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 헤테로고리 그룹은 산소 헤테로고리 그룹(group)인 위상차 필름의 제조방법.
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