KR101952364B1 - 편광판용 보호 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

편광판용 보호 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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이중규
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Abstract

실시예는 편광판용 보호필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 면내 위상차 및 전폭에 대한 배향각이 낮아 편광무라가 관찰되지 않는 편광판용 보호 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

편광판용 보호 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치{POLARIZING PLATE PROTECTIVE FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
실시예는 편광판용 보호 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 면내 위상차 및 전폭에 대한 배향각이 낮아 편광무라가 관찰되지 않는 편광판용 보호 필름 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회로 접어들면서 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시패널(PDP), 전기영동 표시장치(ELD) 등의 다양한 디스플레이들이 개발 중이거나 상품화되어 있으며, 실내 전시용 디스플레이는 점점 대형화 및 박형화되는 추세이고, 실외 휴대용 디스플레이는 소형화 및 경량화되는 추세이다. 이러한 디스플레이의 기능을 보다 향상시키기 위하여, 일찍부터 각종 광학필름이 사용되고 있다.
일반적으로 편광판에는 폴리비닐알코올 재질의 편광자를 보호하기 위한 보호 필름으로서 편광자의 일면 또는 양면에 편광자 보호필름을 부착한다. 이와 같은 편광자 보호 필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용되었으나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 연신비에 따라 이방성이 크게 발생하기 때문에 편광자 보호필름으로 적용하는데 어려움이 있었다.
이에 대한 대안으로, 편광자 보호 필름으로 높은 투광도, 광학적 등방성, 무결점 표면 등의 특성을 지닌 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이 널리 적용되었다. 그러나 트리아세틸셀룰로오스 필름은 가격이 비싸고 공급처가 다양하지 않으며 수분에 취약하다는 단점을 갖는다.
따라서, 트리아세틸셀룰로오스 필름을 대체할 수 있는 다양한 재질의 보호 필름들이 개발되고 있으며, 예를 들면, 사이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer), 아크릴, 폴리에스테르계 필름 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 방안이 제안되었다. 또한, 최근에는 이방성을 극대화한 PET 필름을 편광자 보호 필름으로 사용하는 방안이 제안되었다.
구체적으로, 일본 등록특허 제4962661호는 3,000 내지 30,000 nm의 면내 위상차를 갖는 폴리에스테르 필름을 포함하는 편광자 보호 필름을 개시하고 있다.
일본 등록특허 제4962661호
그러나, 상기 일본 등록특허와 같이 큰 면내 위상차를 갖기 위해서는 필름의 두께를 60 ㎛ 이하로 낮추는 것이 불가하며, 광원으로 백색 LED를 적용한 LCD에만 적용 가능하다는 한계가 있었다.
따라서, 실시예의 목적은 60 ㎛ 이하의 두께를 가지며 낮은 위상차를 가져 백색 LED 이외에 다양한 광원을 포함하는 LCD에 적용가능한 편광판용 보호 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 일 실시예는,
디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위 또는 80 내지 100 몰%의 에틸렌글리콜 반복단위를 포함하는 디올 반복단위 및 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 테레프탈산 반복단위와 0 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지를 포함하고,
면내 위상차가 100 내지 500 ㎚이며,
두께 방향 위상차가 2,000 내지 7,000 ㎚이고,
두께 방향 위상차와 면내 위상차의 비가 10 내지 30 : 1이며,
전폭에 대한 배향각의 최대값이 5 내지 25 °이고,
평균 두께가 20 내지 60 ㎛이며,
제1 방향의 굴절률과 상기 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향의 굴절률 차이가 0.0001 내지 0.1인, 편광판용 보호 필름을 제공한다.
다른 실시예는,
백라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
상기 백라이트 유닛이 백색 발광소자 패키지 또는 양자점을 포함하고,
상기 액정 패널이 상편광판, 액정셀 및 하편광판을 순차적으로 포함하며,
상기 상편광판 및 하편광판의 일면 또는 양면에 상기 편광판용 보호 필름을 포함하는, 액정표시장치를 제공한다.
또 다른 실시예는,
(1) 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위 또는 80 내지 100 몰%의 에틸렌글리콜 반복단위를 포함하는 디올 반복단위 및 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 테레프탈산 반복단위와 0 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
(2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2.5 내지 3.0 배 연신하고, 폭 방향으로 3.0 내지 3.8 배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
(3) 상기 연신된 필름을 200 내지 230 ℃에서 열고정하는 단계를 포함하는, 편광판용 보호 필름의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 편광판용 보호 필름은 면내 위상차 및 전폭에 대한 배향각이 낮아 편광무라가 관찰되지 않으며, 상기 편광판용 보호 필름을 포함하는 액정표시장치는 광원으로 백색 LED 이외에 다양한 광원을 포함할 수 있다.
도 1 및 2는 일실시예의 액정표시장치의 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 편광판용 보호 필름의 배향각 측정시 사용한 배향각 측정 시스템의 모식도이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 필름, 막, 패널, 또는 층 등이 각 필름, 막, 패널, 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
편광판용 보호 필름
일실시예는 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위 또는 80 내지 100 몰%의 에틸렌글리콜 반복단위를 포함하는 디올 반복단위 및 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 테레프탈산 반복단위와 0 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지를 포함하고,
면내 위상차가 100 내지 500 ㎚이며,
두께 방향 위상차가 2,000 내지 7,000 ㎚이고,
두께 방향 위상차와 면내 위상차의 비가 10 내지 30 : 1이며,
전폭에 대한 배향각의 최대값이 5 내지 25 °이고,
평균 두께가 20 내지 60 ㎛이며,
제1 방향의 굴절률과 상기 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향의 굴절률 차이가 0.0001 내지 0.1인, 편광판용 보호 필름을 제공한다.
상기 편광판용 보호 필름의 폭은 0.5 내지 7 m일 수 있다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름의 폭은 1 내지 6 m일 수 있다. 또한, 상기 편광판용 보호 필름의 폭은 1 내지 2 m, 2 내지 3 m, 또는 3 내지 6 m일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 디올 반복단위 및 디카르복실산 반복단위를 포함한다. 상기 디올 반복단위는 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위를 포함하거나, 또는 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 에틸렌글리콜 반복단위를 포함한다. 상기 디카르복실산 반복단위는 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 테레프탈산 반복단위와 0 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위를 포함한다.
구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지는 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위와 80 내지 99 몰%의 테레프탈산 반복단위 및 1 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 폴리(1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트)(PCTA), 또는 에틸렌글리콜 반복단위와 테레프탈산 반복단위를 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지는 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위와 80 내지 97 몰%의 테레프탈산 반복단위 및 3 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 폴리(1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트)(PCTA), 또는 에틸렌글리콜 반복단위와 테레프탈산 반복단위를 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다.
이소프탈산 반복단위를 포함하지 않는 폴리(1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)(PCT)로 구성된 필름은 편광자 보호 필름으로 사용할 경우, 수지의 결정성이 너무 빨라 필름 제작의 공정성이 낮고, 필름의 위상차가 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 반면, 이소프탈산 반복단위를 포함하는 폴리(1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트)(PCTA)로 구성된 필름은 편광자 보호 필름으로 사용할 경우, 필름의 내화학성 및 내가수분해성이 우수하고 수지의 결정화도를 조절하여 필름의 위상차를 낮추는데 효과적이다.
상기 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.6 내지 0.9 ㎗/g일 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지는 230 ℃에서의 용융지수(MI, melting index)가 5 내지 10 g/10분일 수 있다.
상기 편광판용 보호 필름은 단층일 수 있다. 또한, 상기 편광판용 보호 필름은 다층일 수 있으며, 이때, 적층방법은 특별히 제한하지 않는다.
상기 편광판용 보호 필름의 평균 두께가 20 내지 60 ㎛이다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름의 평균 두께가 20 내지 50 ㎛, 또는 25 내지 50 ㎛일 수 있다.
위상차
면내 위상차란, 필름 상의 직교하는 이축의 굴절률의 이방성(△Nxy ＝ Nx-Ny)과 필름 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로 정의되는 파라미터로, 광학적 등방성 및 이방성을 나타내는 척도이다. 상기 면내 위상차(Ro)는 파장 589 nm에서의 면내 위상차 값으로서, 하기 수학식 1로 표시된다.
[수학식 1]
Ro = (Nx－Ny) × d
이때, Nx는 필름 면내의 일축 방향의 굴절률이고, Ny는 필름 면내의 x축에 직교하는 일축 방향의 굴절률이고, d는 필름의 두께(nm)이다.
상기 편광판용 보호 필름의 면내 위상차는 100 내지 500 ㎚이다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름의 면내 위상차는 150 내지 450 ㎚, 180 내지 450 nm 또는 180 내지 440 nm일 수 있다.
두께 방향 위상차란, 필름 두께방향 단면에서 봤을 때의 2 개의 복굴절 △Nxz(＝Nx-Nz)과 △Nyz(＝Ny-Nz)의 평균값에 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 위상차의 평균을 나타내는 파라미터이다. 상기 두께 방향 위상차(Rth)는 파장 589 nm에서의 두께 방향 위상차 값으로서, 하기 수학식 2로 표시될 수 있다.
[수학식 2]
Rth = {(Nx＋Ny)/2－Nz}×d
이때, Nx는 필름 면내의 일축 방향의 굴절률이고, Ny는 필름 면내의 x축에 직교하는 일축 방향의 굴절률이고, Nz는 필름의 두께 방향의 굴절률이며, d는 필름의 두께(nm)이다.
상기 편광판용 보호 필름의 두께 방향 위상차는 2,000 내지 7,000 ㎚이다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름의 두께 방향 위상차는 2,500 내지 7,000 ㎚, 2,500 내지 6,800 nm 또는 2,500 내지 6,600 nm일 수 있다.
상기 면배향도(Rth/두께)는 파장 589 nm에서 두께방향 굴절률(Nz)과 평면 굴절률값의 평균값((Nx＋Ny)/2)과의 차이에 해당하는 값이다.
상기 보호필름은 면배향도(Rth/두께)가 0 내지 0.3일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 면배향도(Rth/두께)가 0.001 내지 0.3, 0.01 내지 0.3, 0.01 내지 0.2, 0.05 내지 0.2, 또는 0.08 내지 0.2일 수 있다.
상기 편광판용 보호 필름의 두께 방향 위상차와 면내 위상차의 비는 10 내지 30 : 1이다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름의 두께 방향 위상차와 면내 위상차의 비는 10 내지 25 : 1, 10 내지 20 : 1, 또는 11 내지 20 : 1일 수 있다.
상기 편광판용 보호 필름의 전폭에 대한 배향각의 최대값은 5 내지 25 °이다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름의 전폭에 대한 배향각의 최대값은 5 내지 20 °, 6 내지 20 °, 또는 6 내지 13 °일 수 있다. 편광판용 보호 필름이 상기 범위의 배향각의 최대값을 가질 경우, 무지개 얼룩 등의 색상 왜곡 현상을 방지할 수 있다.
상기 배향각이란 연신에 의한 배향축의 폭 (횡) 방향과 이루는 각이다. 이축연신에 의한 통상적인 폴리에스테르 필름은 제막시의 폭방향의 중앙부에서는 약한 횡배향 또는 균등배향으로 이 배향각을 0 도로 한다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배향각이 측정될 수 있다. 먼저, 상기 편광판용 보호 필름이 소정의 폭 및 길이로 절단되어, 다수 개의 샘플이 제조될 수 있다. 상기 샘플들은 예를 들어, 10㎝ X 10㎝의 정사각형으로 절단되어 제조될 수 있다.
각각의 샘플은 도 3의 배향각 측정 장치에 의해서 측정된다. 상기 배향각 측정 장치는 광원측에 배치되는 출사측 편광판과 편광분석기측에 배치되는 입사측 편광판을 포함한다. 상기 출사측 편광판과 입사측 편광판은 서로 대향된다. 또한, 상기 출사측 편광판의 편광축과 상기 입사측 편광판의 편광축이 서로 직교된다.
각각의 샘플은 상기 출사측 편광판과 상기 입사측 편광판 사이에 배치되고, 각각의 샘플의 수평 방향에 대한 수직한 회전축으로 회전된다. 각각의 샘플이 회전될 때, 상기 편광분석기로 입사되는 광의 휘도를 분석하고, 상기 휘도가 최소가 될 때, 각각의 샘플의 배향축이 결정된다. 즉, 상기 휘도가 최소가 될 때, 각각의 샘플의 배향축은 상기 출사측 편광판의 편광축과 일치하거나, 상기 입사측 편광판의 편광축과 일치하게 된다.
이에 따라서, 각각의 샘플의 배향축이 측정되고, 상기 배향축과 상기 폭방향이 서로 이루는 배향각이 측정될 수 있다.
상기 편광판용 보호 필름은 제1 방향의 굴절률과 상기 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향의 굴절률 차이가 0.0001 내지 0.1이다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름은 제1 방향의 굴절률과 상기 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향의 굴절률 차이가 0.0005 내지 0.1, 0.001 내지 0.1, 0.001 내지 0.05, 0.005 내지 0.05, 또는 0.005 내지 0.01일 수 있다.
상기 편광판용 보호 필름은 상술한 바와 같은 물성을 만족하는바, 측상방에서 관찰될 때, 편광무라 등이 관찰되지 않는다. 따라서, 상기 편광판용 보호 필름은 향상된 광학적 특성을 가져 편광판의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
액정표시장치
다른 실시예는 백라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
상기 백라이트 유닛이 백색 발광소자 패키지 또는 양자점을 포함하고,
상기 액정 패널이 상편광판, 액정셀 및 하편광판을 순차적으로 포함하며,
상기 상편광판 및 하편광판의 일면 또는 양면에 상기 편광판용 보호 필름을 포함하는, 액정표시장치를 제공한다.
일구현예에 따른 액정표시장치의 구조를 도 1에 도시하였다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치(A)는 액정 패널(10) 및 백라이트 유닛(20)을 포함하고, 상기 액정 패널(10)은 상편광판(101), 액정셀(102) 및 하편광판(103)을 순차적으로 포함한다.
상기 편광판용 보호 필름은 상편광판(101)의 상면, 상편광판(101)과 액정셀(102) 사이, 액정셀(102)과 하편광판(103)의 사이 및 하편광판(103)의 하면 중 적어도 한 면에 개재될 수 있다. 구체적으로, 상기 편광판용 보호 필름은 상편광판(101)의 상면 및 하편광판(103)의 하면 중 적어도 한 면에 개재될 수 있다.
도 2를 참조하면, 액정표시장치(A)는 액정 패널(10) 및 백라이트 유닛(20)을 포함하고, 상기 액정 패널(10)은 제1 편광판용 보호 필름(104), 상편광판(101), 액정셀(102), 하편광판(103) 및 제2 편광판용 보호 필름(105)을 순차적으로 포함한다. 이때, 제1 편광판용 보호 필름 및 제2 편광판용 보호 필름 중 적어도 하나는 실시예의 편광판용 보호 필름일 수 있다.
상기 상편광판 및 하편광판은 편광 기능을 수행하며, 요오드 등으로 염색된 폴리비닐알콜(PVA)층일 수 있다. 이때, 상기 폴리비닐알콜층에 포함된 폴리비닐알콜 분자는 일 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 백색 발광소자 패키지 또는 양자점을 포함한다.
상기 양자점은 광을 흡수한 다음 양자점이 갖는 밴드갭에 대응하는 파장을 갖는 광을 방출하는 등 광의 파장을 변환시키는 기능을 한다. 상기 양자점은 구형의 나노 물질로서 2 내지 10 nm의 평균 입경을 가질 수 있다.
상기 백색 발광소자 패키지는 수평형 또는 수직형 발광 소자가 모두 이용될 수 있으며, 구체적으로, K-Si-F계 형광체 또는 백색 LED(light emitting diode) 소자를 포함할 수 있다.
상기 K-Si-F계 형광체는 K2SiF6:Mn 적색 형광체일 수 있다. 상기 K2SiF6:Mn는 4가 망간(즉 Mn4 +)으로 도핑된 K2SiF6를 의미하는 것으로, 4가 양이온인 실리콘의 일부가 망간에 의해 치환됨을 의미한다. 구체적으로, 4가 망간으로 도핑된 K2SiF6는 K2Si1-mMnmF6로 나타낼 수 있으며, 상기 m은 0.001 내지 0.15, 또는 0.01 내지 0.12일 수 있다.
상기 백색 LED 소자는 시중에서 구매 또는 제작한 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
그러나 본 발명의 액정표시장치는 상술한 구조에 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양하게 변형가능하다.
편광판용 보호 필름의 제조방법
또 다른 실시예는 (1) 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위 또는 80 내지 100 몰%의 에틸렌글리콜 반복단위를 포함하는 디올 반복단위 및 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 테레프탈산 반복단위와 0 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
(2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2.5 내지 3.0 배 연신하고, 폭 방향으로 3.0 내지 3.8 배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
(3) 상기 연신된 필름을 200 내지 230 ℃에서 열고정하는 단계를 포함하는, 편광판용 보호 필름의 제조방법을 제공한다.
단계 (1)
본 단계에서는 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위 또는 에틸렌글리콜 반복단위를 포함하는 디올 반복단위 및 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 테레프탈산 반복단위와 0 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조한다.
상기 폴리에스테르 수지는 상기 편광판용 보호 필름에서 설명한 바와 같은 디올 반복단위와 디카르복실산 반복단위의 에스테르화 반응 및 중합 반응에 의해서 형성될 수 있다.
상기 용융압출은 Tm+30 내지 Tm+60 ℃의 온도에서 수행할 수 있다. 이때, 상기 Tm은 상기 폴리에스테르 수지의 용융점이다. 용융압출 온도가 상기 범위 내일 때, 폴리에스테르 수지의 원활한 용융이 이루어져 생산성이 우수하고, 폴리에스테르 수지의 열분해에 의한 해중합으로 수지의 분자량이 떨어지는 문제 및 올리고머에 의한 문제가 방지되는 효과가 있다.
단계 (2)
본 단계에서는 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2.5 내지 3.0 배 연신하고, 폭 방향으로 3.0 내지 3.8 배 연신하여 연신된 필름을 제조한다.
상기 길이 방향으로의 연신은 70 내지 90 ℃에서 수행되고, 폭 방향으로의 연신은 130 내지 150 ℃에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 길이 방향으로의 연신은 75 내지 85 ℃에서 수행되고, 폭 방향으로의 연신은 140 내지 150 ℃에서 수행될 수 있다.
상기 길이 방향으로 연신된 필름은 130 내지 150 ℃의 온도에서 폭 방향으로 연신될 수 있다.
필름의 배향각은 필름의 길이 방향으로의 결정화 상태에 따라 달라질 수 있다. 이로 인해, 길이 방향으로 연신된 필름을 폭 방향으로 연신하면서 상기 온도 범위 내로 열처리할 경우, 본 발명에서 목적하는 필름의 배향각을 유지하는데 보다 유리하다.
상기 길이 방향으로의 연신은 10 내지 20 m/분의 속도로 수행되고, 폭 방향으로의 연신은 20 내지 40 m/분의 속도로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 길이 방향으로의 연신은 10 내지 15 m/분의 속도로 수행되고, 폭 방향으로의 연신은 25 내지 40 m/분의 속도로 수행될 수 있다.
상기 연신은 폭 방향 및 길이 방향 연신비의 비율이 1.3 내지 1.4 : 1이 되도록 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 연신은 폭 방향 및 길이 방향 연신비의 연신비의 비율이 1.30 내지 1.38 : 1이 되도록 수행할 수 있다.
또한, 폭 방향으로의 연신 온도 및 연신 속도, 및 길이 방향으로의 연신 온도 및 속도가 상기 범위 내일 경우, 본 발명에서 목적하는 필름의 배향각을 유지하는데 보다 유리할 수 있다.
단계 (3)
본 단계에서는 상기 연신된 필름을 200 내지 230 ℃에서 열고정한다. 구체적으로, 상기 연신된 필름은 205 내지 225 ℃에서 열고정할 수 있다. 열고정 온도가 상기 범위 내일 경우, 본 발명에서 목적하는 필름의 배향각을 유지하는데 보다 유리하다.
[실시예]
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예에서 사용한 원료 물질은 다음과 같다:
- PCTA: 폴리(1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트), 즉 PCT + IPA 12 몰% (조성: 1,4-시클로헥산디메탄올 100 몰%, 테레프탈산 88 몰%, 이소프탈산 12 몰%, 고유점도(IV): 0.8 dl/g)
- PET: 폴리에틸렌테레프탈레이트 (조성: 에틸렌 글리콜 100 몰%, 테레프탈산 100 몰%, 고유점도(IV): 0.61 dl/g)
실시예 1.
PCTA를 280 ℃의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 25 ℃의 캐스팅롤에서 냉각하여 미연신 시트를 제조하였다. 이후 미연신 시트를 80 ℃로 예열한 후 길이 방향으로 275 % 및 14 m/분의 속도 연신하였다. 이후 145 ℃에서 폭 방향으로 362 % 및 40 m/분의 속도로 연신하면서, R/H(radiation heater)로 상부는 650 ℃, 하부는 600 ℃로 열처리하였다. 연신된 시트를 220 ℃의 온도에서 15 초 동안 열고정하여 두께 28 ㎛ 및 폭 6 m의 편광판용 보호 필름을 제조하고, 50 cm씩 양쪽을 절단하여 두께 28 ㎛ 및 폭 5 m의 편광판용 보호 필름을 제조하였다.
실시예 2 및 3 및 비교예 1 내지 3.
PCTA 또는 PET를 사용하고, 길이 방향 및 폭 방향의 연신비, 연신 온도 및 연신 속도, 열고정 온도 및 R/H의 온도를 표 1과 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판용 보호 필름을 제조하였다.
　 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
사용한 수지 PCTA PET PCTA PCTA PET PET
제조된 편광판
보호 필름의 두께(㎛)		 28 42 44 32 29 25
길이 방향 연신 연신비(%) 275 270 260 310 330 280
속도(m/분) 14 12 10 13 15 15
온도(℃) 80 80 80 80 82 80
폭 방향
연신		 연신비(%) 362 357 353 390 410 354
속도(m/분) 40 34 27 42 52 44
온도(℃) 145 145 147 150 152 145
연신비(TD/MD) 1.32 1.32 1.36 1.26 1.24 1.26
R/H 온도(상부/하부)(℃) 650/600 650/600 650/600 580/550 670/630 650/600
열고정 온도 220 ℃ 210 ℃ 210 ℃ 230 ℃ 240 ℃ 210 ℃
시험예 . 물성 측정
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 보호 필름들을 하기와 같이 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) 면내 위상차 ( Ro )
필름의 배향축 방향과 상관없이 필름의 폭방향으로 4 ㎝×2 ㎝의 직사각형을 잘라내어, 측정용 샘플로 하였다. 이 샘플에 대해서, 직교하는 이축의 굴절률(Nx, Ny) 및 두께방향의 굴절률(Nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정파장 589 nm)에 의해 구하고, 상기 이축의 굴절률차의 절대값(｜Nx-Ny｜)을 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 하였다. 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 사용해서 측정하고, 단위를 nm로 환산하였다. 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름의 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로부터, 면내 위상차(Ro)를 구하였다.
(2) 두께 방향 위상차 ( Rth )
상기 면내 위상차의 측정과 동일한 방법으로 Nx, Ny, Nz와 필름 두께 d(nm)를 구하고, (△Nxz×d)와 (△Nyz×d)의 평균값을 산출하여 두께 방향 위상차(Rth)를 구하였다.
(3) 편광무라 발생 여부
PVA와 요오드로 이루어진 편광판(제조사: 삼성 SDI)의 일면에, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 필름을 편광자의 흡수축과 필름의 배향 주축이 수직이 되도록 첩부(貼付)하였다. 상기 편광판의 타면에 액정셀(제조사: 삼성디스플레이)을 첩부하고, 상기 액정셀의 타면에 편광판을 첩부하였다. 이후 상기 편광판의 타면에 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 필름을 편광자의 흡수축과 필름의 배향 주축이 수직이 되도록 첩부하여 액정 패널을 제조하였다. K-Si-F계 형광체를 포함하는 백라이트 유닛(제조사: 삼성디스플레이)의 출사광층에 얻어진 액정 패널이 시인측이 되도록 설치하였다. 이후 액정표시장치의 편광판의 정면, 및 경사방향에서 육안으로 관찰하였다.
(4) 굴절율
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 필름을 대상으로 아베 굴절계(제조사: 4T 1240 ATAGO. CO. Ltd)를 이용하여 589.3 nm(D-ray)에서의 굴절율을 측정하였다.
(5) 배향각
배향각 측정 장비(오츠카 일렉트로닉스 사의 RETS RFI)를 이용하여 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 필름(시료 필름)의 전폭에 대한 배향각을 측정하였다. 상기 필름을 10cm × 10cm으로 절단하여 사용하였으며, 측정된 배향각 중 최대값을 표 2에 기재하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
필름 두께(㎛) 28 42 44 32 29 25
굴절율 nx 1.589 1.652 1.591 1.596 1.63 1.642
ny 1.596 1.662 1.598 1.61 1.73 1.664
nz 1.501 1.501 1.496 1.489 1.46 1.504
평균 n값 1.5620 1.6050 1.5617 1.5650 1.6067 1.6033
｜nx-ny｜ 0.0070 0.0100 0.0070 0.0140 0.1000 0.0220
Ro(nm) 196 420 308 448 2900 550
Rth(nm) 2562 6552 4334 3648 6380 3725
Rth/Ro 13.1 15.6 14.1 8.1 2.2 6.8
면배향도 (Rth/두께) 0.0915 0.156 0.0985 0.114 0.22 0.149
최대 배향각(°) 10 9 12 28 34 14
편광무라 미시인 미시인 미시인 강시인 강시인 약시인
표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 편광자 보호 필름을 포함하는 액정표시장치는 편광무라가 발생하지 않으며, 필름의 최대 배향각이 25 °이하이고, 두께 방향 위상차와 면내 위상차의 비가 10:1 이상으로 백색 LED 이외에 다양한 광원을 갖는 액정표시장치의 편광자 보호필름으로 적용하기 적합했다.
반면, 비교예 1 내지 3의 보호 필름을 포함하는 액정표시장치는 편광무라가 발생하였으며, 필름의 최대 배향각이 25 ° 초과이거나, 두께 방향 위상차와 면내 위상차의 비가 10:1 미만으로 편광자 보호필름으로 적합하지 않았다.
A: 액정표시장치 10: 액정 패널
101: 상편광판 102: 액정셀
103: 하편광판 104: 제1 편광판용 보호 필름
105: 제2 편광판용 보호 필름 20: 백라이트 유닛

Claims (9)

  1. 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위를 포함하는 디올 반복단위; 및
    디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 99 몰%의 테레프탈산 반복단위와 1 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위;를 포함하는 폴리에스테르 수지를 포함하고,
    면내 위상차가 100 내지 500 ㎚이며, 두께 방향 위상차가 2,000 내지 7,000 ㎚이고, 두께 방향 위상차와 면내 위상차의 비가 10 내지 14.1 : 1이며,
    폭 방향의 중앙부의 배향각을 0°로 할 때 전폭에 대한 배향각의 최대값이 5 내지 25 °이고,
    평균 두께가 20 내지 60 ㎛이며, 제1 방향의 굴절률과 상기 제1 방향에 대하여 수직한 제2 방향의 굴절률 차이가 0.0001 내지 0.1이고,
    폭 방향 및 길이 방향 연신비의 비가 1.3 내지 1.4 : 1인, 편광판용 보호 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지가 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 97 몰%의 테레프탈산 반복단위와 3 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는, 편광판용 보호 필름.
  3. 백라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 백라이트 유닛이 백색 발광소자 패키지 또는 양자점을 포함하고,
    상기 액정 패널이 상편광판, 액정셀 및 하편광판을 순차적으로 포함하며,
    상기 상편광판 및 하편광판 중 적어도 일면에 제1항 또는 제2항에 따른 편광판용 보호 필름을 포함하는, 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 백색 발광소자 패키지가 K-Si-F계 형광체 또는 백색 LED(light emitting diode) 소자를 포함하는, 액정표시장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 액정 패널이 상편광판의 상면 및 하편광판의 하면 중 적어도 한 면에 상기 편광판용 보호 필름을 포함하는, 액정표시장치.
  6. (1) 디올 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 100 몰%의 1,4-시클로헥산디메탄올 반복단위를 포함하는 디올 반복단위 및 디카르복실산 반복단위의 총량을 기준으로 80 내지 99 몰%의 테레프탈산 반복단위와 1 내지 20 몰%의 이소프탈산 반복단위를 포함하는 디카르복실산 반복단위를 포함하는 폴리에스테르 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
    (2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2.5 내지 3.0 배 연신하고, 폭 방향으로 3.0 내지 3.8 배 연신하되 폭 방향 및 길이 방향 연신비의 비가 1.3 내지 1.4 : 1로 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 연신된 필름을 200 내지 230 ℃에서 열고정하는 단계를 포함하는, 제 1 항의 편광판용 보호 필름의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 (2)에서 길이 방향으로의 연신이 70 내지 90 ℃에서 수행되고, 폭 방향으로의 연신이 130 내지 150 ℃에서 수행되는, 편광판용 보호 필름의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단계 (2)에서 길이 방향으로의 연신이 10 내지 20 m/분의 속도로 수행되고, 폭 방향으로의 연신이 20 내지 40 m/분의 속도로 수행되는, 편광판용 보호 필름의 제조방법.
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