KR102176881B1 - 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지; 스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제; 및 트리아진계 복굴절 조절제를 포함하는 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 위상차 필름으로, 상기 트리아진계 복굴절 조절제는 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준 5 중량부 이상 15 중량부 이하로 포함되는 것인 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

Description

위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치{RETARDATION FILM, POLARIZING PLATE COMPRISING SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
근래 광학 기술의 발전을 발판으로 종래의 브라운관을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 여러 가지의 방식을 이용한 디스플레이 장치들이 제안, 시판되고 있다. 최근 이러한 디스플레이 장치들에 요구되는 특성들이 한층 고도화 되어가고 있는 추세이며, 이에 따라, 디스플레이 장치에 적용되는 광학 필름과 같은 주변 부품들에 대한 요구 특성 역시 고도화 되어가고 있는 추세이다. 특히, 최근 디스플레이 장치들은 박막화, 경량화, 화면 면적의 대형화가 추진되면서 광시야각화, 고콘트라스트화, 시야각에 따른 화상 색조변화의 억제 및 화면 표시의 균일화가 특히 중요한 문제가 되고 있다.
위상차 필름은 시야각 개선, 표시 품질 향상 등의 목적을 위해 디스플레이 장치에 사용되는 광학 필름으로, 파장분산 특성에 따라 정파장 분산성, 플랫파장 분산성 및 역파장 분산성을 갖는 것으로 나눌 수 있다. 정파장 분산성을 갖는 위상차 필름은 입사광의 파장이 커짐에 따라 발생되는 위상차 값이 작아지는 특성을 갖는 위상차 필름을 의미하고, 플랫파장 분산성을 갖는 위상차 필름은 입사광의 파장에 무관하게 유사한 정도의 위상차 값이 발생하는 특성을 갖는 위상차 필름을 의미하며, 역파장 분산성을 갖는 위상차 필름은 입사광의 파장이 커짐에 따라 발생하는 위상차 값도 커지는 특성을 갖는 위상차 필름을 의미한다.
현재까지 개발된 대부분의 위상차 필름들은 정파장 분산성이나 플랫파장 분산성을 갖는데, 이와 같이 정파장 분산성이나 플랫 파장 분산성을 갖는 위상차 필름의 경우, 광 파장이 변하면 위상 지연 정도도 달라지기 때문에 균일한 색상이나 시감을 얻기 어렵다는 문제점이 있다. 이에 비해 역파장 분산성을 가질 경우, 광 파장이 커질수록 위상 지연값도 커지기 때문에, 상대적으로 넓은 광 파장 대역에서 비교적 균일한 위상 지연을 구현할 수 있다는 점에서 주목을 받고 있다.
그러나, 파장 분산성은 위상차 필름의 재료에 따라 고유하게 나타나는 특성이기 때문에, 1장으로 역파장 분산성을 갖는 위상차 필름은 제조하기 위해서는 새로운 원료 물질을 찾아내야 하는데, 이는 현실적으로 쉽지 않다. 따라서, 종래에는 파장 분산성이 상이한 2장 이상의 위상차 필름을 점착제나 접착제를 이용하여 적층하여 역파장 분산성을 갖는 위상차 필름을 제조하거나, 정의 위상차 값을 갖는 수지와 부의 위상차 값을 갖는 수지를 공압출하여 적층체를 형성하고, 이를 연신하여 역파장 분산성을 갖는 위상차 필름을 제조하는 방법 등이 제안되었다.
그러나 첫 번째 방법의 경우, 적층되는 2개의 위상차 필름의 광축이 정확하게 배치되지 않으면 역파장 분산성이 나타나지 않아 제조가 매우 까다롭다는 문제점이 있으며, 두 번째 방법의 경우, 각 층을 형성하는 수지의 유리전이온도가 비슷하지 않으면 연신이 제대로 일어나지 않기 때문에, 사용 가능한 수지가 제한된다는 문제점이 있었다.
또한, 파장 분산성을 역파장 분산 혹은 플랫파장 분산으로 개선한 위상차 필름의 경우 유리전이온도가 매우 낮아져 내열성이 취약한 문제점이 발생한다.
따라서, 제조가 용이하고 내열성이 우수한 역파장/플랫파장 분산성을 구현할 수 있는 위상차 필름 개발이 요구되고 있다.
한국 공개 공보 2005-0101743호
본 발명은 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는, 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지; 스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제; 및 트리아진계 복굴절 조절제를 포함하는 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 위상차 필름으로, 상기 트리아진계 복굴절 조절제는 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준 5 중량부 이상 15 중량부 이하로 포함되는 것인 위상차 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태는, 편광자; 및 본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 편광판을 제공한다.
또 다른 일 실시상태는, 액정 셀; 상기 액정 셀의 상층부에 구비되는 상부 편광판; 상기 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판; 및 상기 하부 편광판의 하층부에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 상부 편광판 및 상기 하부 편광판 중 적어도 하나는 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 배치되는 본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 위상차 필름은 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지; 스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제; 및 트리아진계 복굴절 조절제를 특정한 조건의 함량을 포함하여, 내열성이 우수한 위상차 필름을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름은 트리아진계 복굴절 조절제를 특정 함량 사용하여, 아크릴레이트계 수지와의 굴절률 차이를 이용하여 파장 분산성을 변화시켜 역파장/플랫파장 분산성을 구현할 수 있으며, 본 발명의 위상차 필름은 광 파장이 커질수록 위상 지연 값이 커지는 역파장 분산성을 갖기 때문에, 넓은 광 대역에서 비교적 균일한 정도의 위상 지연을 발생시킬 수 있다. 그 결과 편광판이나 표시장치에 본 발명의 위상차 필름을 적용할 경우, 종래에 비해 우수한 색상, 시감 및 광학 특성을 구현할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광판의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광판의 적층구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 따른 액정표시장치를 나타낸 도이다.
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 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 출원의 일 실시상태는, 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지; 스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제; 및 트리아진계 복굴절 조절제를 포함하는 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 위상차 필름으로, 상기 트리아진계 복굴절 조절제는 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준 5 중량부 이상 15 중량부 이하로 포함되는 것인 위상차 필름을 제공한다.
본 명세서에서 유리전이온도는 METTLER 사의 DSC(Differential Scanning Calorymeter) 장비를 이용하여 측정하였으며, 측정방법은 측정하고자 하는 레진(resin) 3mg 내지 20mg을 알루미늄 도가니에 넣고 30℃ 내지 250℃까지 분당 10℃의 승온 속도로 레진을 용융시키고, 다시 30℃까지 냉각 후 다시 200℃까지 분당 10℃의 승온 속도로 레진을 용융시킨다. 이때, METTLER 사의 DSC 장비를 통하여, 두 번째 용융시키는 과정에서 레진이 열을 비열 거동이 바뀌는 온도 범위의 중간 지점이 측정되며, 이 값이 유리전이온도 값으로 측정된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유리전이온도 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지는 중량 평균 분자량이 10만 g/mol 내지 500만 g/mol인 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함할 수 있다.
상기 중량 평균 분자량이란 분자량이 균일하지 않고 어떤 고분자 물질의 분자량이 기준으로 사용되는 평균 분자량 중의 하나로, 분자량 분포가 있는 고분자 화합물의 성분 분자종의 분자량을 중량 분율로 평균하여 얻어지는 값이다.
상기 중량 평균 분자량은 Gel Permeation Chromatography (GPC) 분석을 통하여 측정될 수 있다.
본 명세서에서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 포함하는 의미이다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 예를 들면, (메트)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체의 공중합체일 수 있다.
상기 (메트)아크릴산 에스테르계 단량체는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 알킬 (메트)아크릴레이트를 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 단량체로서, 펜틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트 및 데실 (메트)아크릴레이트 중 일종 또는 이종 이상을 포함할 수 있다.
상기 가교성 관능기 함유 단량체는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 히드록시기 함유 단량체, 카복실기 함유 단량체 및 질소 함유 단량체 중 일종 또는 이종 이상을 포함할 수 있다.
상기 히드록실기 함유 화합물의 예로는, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 또는 2-히드록시프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 카르복실기 함유 화합물의 예로는, (메트)아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시아세트산, 3-(메트)아크릴로일옥시프로필산, 4-(메트)아크릴로일옥시부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산, 또는 말레산 무수물 등을 들 수 있다.
상기 질소 함유 단량체의 예로는 (메트)아크릴로니트릴, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등을 들 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지에는 또한 상용성 등의 기타 기능성 향상의 관점에서, 초산비닐, 스틸렌 및 아크릴로니트릴 중 적어도 하나가 추가로 공중합될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유리전이온도 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지는 N-치환 말레이미드 구조, 락톤환 구조 및 글루타르이미드 구조로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 단량체를 아크릴레이트 분자쇄 중에 가질 수 있다.
상기 유리전이온도 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지에 있어, N-치환 말레이미드 구조, 락톤환 구조 및 글루타르이미드 구조는 핵자기공명(NMR, Nuclear magnetic resonace) 측정을 통하여, 상기 구조를 확인할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 N-치환 말레이미드 구조는 N-phenylmaleimide(PMI)일 수 있다.
상기 단량체를 아크릴레이트 분자쇄 중에 가진다는 것은 상기 아크릴계 수지 100 중량부 기준 상기 단량체 1 내지 40 중량부, 바람직하게는 5 내지 30 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 의미하며, 상기 단량체를 아크릴레이트 분자쇄 중에 포함하는 경우 공중합체를 이룰 수 있다.
상기 공중합체는 2종 이상의 다른 단위체를 중합함으로써 얻어지는 물건을 공중합체라고 하며, 공중합체는, 2종 이상의 단위체가 불규칙 또는 규칙적으로 배열하고 있을 수 있다.
상기 공중합체는 단량체들이 규칙없이 서로 섞인 형태를 갖는 불규칙 공중합체(Random Copolymer), 일정 구간별로 정렬된 블록이 반복되는 블록 공중합체(Block Copolymer) 또는 단량체가 교대로 반복되어 중합되는 형태를 갖는 교대 공중합체(Alternating Copolymer)가 있을 수 있으며, 본 출원의 일 실시상태에 따른 유리전이온도 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지는 불규칙 공중합체, 블록 공중합체 또는 교대 공중합체일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 유리전이온도 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지는 락톤-메틸메타크릴레이트(Lactone-MMA), 말레이미드-메틸메타크릴레이트(Maleimide-MMA) 또는 글루타이미드-메틸메타크릴레이트(Glutaimide-MMA)일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴레이트계 수지는 유리전이온도 120℃ 이상, 바람직하게는 125℃ 이상일 수 있으며, 150℃ 이하, 바람직하게는 145℃ 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제는 스티렌-아크릴로 니트릴(SAN, Styrene-Acrylonitrile)일 수 있다.
위상차 조절제로 스티렌(styrene)을 단독으로 사용하는 경우, 아크릴레이트계 수지와의 사용성이 나오지 않으나, 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)과 함께 사용한 스티렌-아크릴로 니트릴(SAN)을 사용함으로써, 아크릴레이트계 수지와의 사용성이 충분할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 조절제는, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준, 15 중량부 이상 80 중량부 이하로 포함될 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 조절제는, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준, 20 중량부 이상 80 중량부 이하, 바람직하게는 30 중량부 이상 75 중량부 이하로 포함될 수 있다.
상기 위상차 조절제가 상기 범위로 포함되는 경우, 위상차 필름에 있어, 파장 분산성을 적합한 범위로 변화시켜 역파장/플랫파장 분산성을 구현할 수 있는 특징을 갖게 된다. 또한, 위상차 조절제의 함량이 상기 범위의 중량부를 넘어가는 경우, 위상차 필름 조성물의 유리전이온도가 낮아져 내열성이 떨어지는 단점을 가질 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리아진계 복굴절 조절제는 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준 5 중량부 이상 15 중량부 이하로 포함되는 것인 위상차 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 트리아진계 복굴절 조절제는 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준 5.5 중량부 이상 14 중량부 이하, 바람직하게는 6.5 중량부 이상 13 중량부 이하로 포함될 수 있다.
본 출원에 있어서, 위상차 필름에 포함되는 트리아진계 복굴절 조절제의 경우, 일반적 UV 차단 목적으로 사용하는 것이 아닌, 아크릴계 수지와의 굴절률 차이를 이용하여 파장 분산성을 변화시켜주는 것을 목적으로 한다.
상기 트리아진계 복굴절 조절제가 상기 함량 범위로 포함되는 경우, 위상차 필름의 파장 분산성을 1.0 이하로 떨어뜨려 일반적 정분산에서 평/역분산을 구현할 수 있으며, 광학 특성이 우수한 특징을 갖는다. 트리아진계 복굴절 조절제의 중량부가 상기 범위보다 작아지는 경우, 파장분산성이 평분산/역분산이 아닌 정분산을 가지게 되며, 상기 범위보다 많아지는 경우, 위상차 발현이 작아져 충분한 위상차 발현이 어려워지는 단점을 갖는다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리아진계 복굴절 조절제는 2-하이드록시페닐-s-트리아진 유도체(2-hydroxyphenyl-s-triazine derivative)가 사용될 수 있으며, 구체적으로 BASF사의 Tinuvin 1600, Tinuvin 460, Tinuvin477, Tinuvin479, Tinuvin1577 및/또는 ADEKA사의 LA-F70, LA46 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리아진계 복굴절 조절제는 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112018038398251-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
L1 내지 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
Z1 내지 Z3은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며.
a, b, 및 c는 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,
p, q 및 r은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이며. a, b, c, p, q 및 r이 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 괄호 내 치환기는 서로 같거나 상이하다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 알콕시기; 알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 알킬기, 알콕시기 및 그 외 알킬기 부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 이종원자로 N, O, P, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 1 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로 고리기의 탄소수는 1 내지 30이다. 헤테로 고리기의 예로는 예로는 피리딜기, 피롤기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 퓨라닐기, 티오페닐기, 이미다졸기, 피라졸기, 옥사졸기, 이소옥사졸기, 티아졸기, 이소티아졸기, 트리아졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 디티아졸기, 테트라졸기, 피라닐기, 티오피라닐기, 피라지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 나프티리디닐기, 아크리딜기, 크산테닐기, 페난트리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인데닐기, 인돌기, 인돌리닐기, 인돌리지닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 벤조티아졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 디벤조카바졸기, 인돌로카바졸기, 인데노카바졸기, 페나지닐기, 이미다조피리딘기, 페녹사지닐기, 페난트리딘기, 페난트롤린(phenanthroline)기, 페노티아진(phenothiazine)기, 이미다조피리딘기, 이미다조페난트리딘기. 벤조이미다조퀴나졸린기, 또는 벤조이미다조페난트리딘기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로 고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 내지 L3은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 내지 L3은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴렌기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 내지 L3은 직접결합; 또는 페닐렌기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z1 내지 Z3은 수소; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Z1 내지 Z3은 수소; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Z1 내지 Z3은 수소; 히드록시기; 탄소수 6 내지 40의 아릴기; 또는 탄소수 1 내지 40의 알킬기로 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 Z1 내지 Z3은 수소; 히드록시기; 페닐기; 탄소수 1 내지 10의 분지쇄의 알킬기로 치환 또는 비치환된 알콕시기일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 나타낼 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112018038398251-pat00002
상기 화학식 2에 있어서, Z1 내지 Z3, p, q 및 r의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Z1 내지 Z3 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다.
특히, 상기 Z1 내지 Z3 중 적어도 하나가 페닐기를 가지는 경우, 그렇지 않은 경우보다 복굴절의 차이가 크게 나타나며, 트리아진계 복굴절 조절제의 구조적 차이로 인하여, 상기 Z1 내지 Z3이 페닐기를 갖지 않는 트리아진계 복굴절 조절제를 과랑 처방한 경우에도 그 효과가 작게 나타나게 되는 특성을 갖는다.
특히 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 트리아진계 복굴절 조절제로 BASF사의 Tinuvin 1600 (2-hydroxyphenyl-s-triazine derivative)을 사용한 경우, 유사 함량 대비, 파장분산성 개선 효과가 가장 크게 나타났으며, 이는 구조 차이에 의한 복굴절 차이로 인한 것일 수 있다.
본 출원에 따른 유리전이온도 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지; 스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제; 및 트리아진계 복굴절 조절제의 함량 및 성분은 핵자기공명(NMR, Nuclear magnetic resonace) 및 가스 크로마토그래피(GC, Gas Chromatography) 분석을 통하여 각각의 성분 및 함량을 확인할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리아진계 복굴절 조절제의 200nm 내지 400nm의 파장 영역에서의 이색성(dichroism)의 값이 하기 식 1을 만족하는 것인 위상차 필름을 제공한다.
[식 1]
0.01 ≤ㅣαe-α0ㅣ≤ 0.05
상기 식 1에 있어서,
αe는 이상광(extraordinary ray)의 흡광 계수이며,
α0는 상광(ordinary ray)의 흡광 계수이다.
본 발명에 있어서, 상기 이상광(extraordinary ray)의 흡광 계수 αe 및 상기 상광(ordinary ray)의 흡광 계수 α0는 트리아진계 복굴절 조절제가 포함된 필름의 편광 투과도를 측정하여 계산할 수 있다. 예를 들면, 투과도 측정 장치(예를 들면, 히타치 사의 U-3310 등)의 광원에 편광판을 부착하여 편광이 발생하도록 한 다음, 상기 편광을 시료 필름에 투과시켜 상광의 투과도 To를 측정한 후, 시료 필름을 90˚회전시킨 상태에서 편광을 투과시켜 이상광의 투과도 Te를 측정한다. 그런 다음, 측정된 상광 투과도와 이상광 투과도를 하기 식에 대입하여, 상광과 이상광의 흡광 계수를 계산할 수 있다.
-Log T = αbc
(T: 투과도, α: 흡광 계수, b: 시료 두께, c: 트리아진계 복굴절 조절제 농도)
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름은, 하기 식 2 및 식 3을 만족하는 것인 위상차 필름을 제공한다.
[식 2]
0.7 ≤ Rin(450)/Rin(550) ≤ 1.0
[식 3]
1.0 ≤ Rin(650)/Rin(550) ≤ 1.1
상기 식 2 및 식 3에 있어서,
Rin(λ)는 파장 λnm에서의 면 방향 위상차이며, (nx-ny) x d의 값이고,
상기 nx는 위상차 필름 면의 지상축(Slow Axis) 방향의 굴절률이고,
상기 ny는 위상차 필름 면의 진상축(Fast Axis) 방향의 굴절률이며,
상기 d는 위상차 필름의 두께이다.
상기 식 2 및 식 3에 있어서, Rin(λ)는 λnm 파장에서 면 방향 위상차를 측정한 것으로 측정은 Axometrics사의 Axoscan을 이용하여 측정한 값이다. 즉, 상기 식 2 및 식 3에 있어서, Rin(450), Rin(550) 및 Rin(650)은 각각 450nm, 550nm 및 650nm에서의 면 방향 위상차 값을 의미한다.
각 파장에서의 면 방향 위상차는 상기 식 2 및 식 3의 설명에 나와있듯이 지상축(Slow Axis) 방향의 굴절률과 진상축(Fast Axis) 방향의 굴절율의 차이와 위상차 필름의 두께에 의해 결정되는 값이다. 지상축(Slow Axis)과 진상축(Fast Axis)은 위상차 필름의 고분자 체인의 배향 방향에 따라 결정되는 것으로, 고분자 체인이 배향이 크게 되는 방향을 지상축(Slow Axis)이라 하며, 이는 각 파장에서 빛이 통과하는데 시간이 오래 걸려 위상차 지연이 가장 큰 방향을 지상축(Slow Axis)이라고 한다. 진상축(Fast Axis)은 이와 반대 개념으로, 고분자 체인이 배향이 작게 되는 방향을 진상축(Fast Axis)이라 하며, 이는 각 파장에서 빛이 통과하는데 시간이 짧게 걸려 위상차 지연이 가장 작은 방향을 진상축(Fast Axis)이라고 한다.
상기 식 2에 있어서, 550nm의 파장에서 면방향 위상차를 Rin(550)이라 하며 450nm의 파장에서 면방향 위상차를 Rin(450)이라고 할 수 있다. 두 파장에서의 위상차 비율인 Rin(450)/Rin(550)이 1 이하가 되면 역파장 분산이라 하며, 1 일 때 평파장 분산, 1 초과의 값을 갖는 경우, 정파장 분산을 나타낸다.
상기 식 3도 상기 식 2와 마찬가지로 Rin(650)/Rin(550)이 상기 식 3의 범위를 갖는 경우, 역파장 분산/ 평파장 분산을 나타냄을 알 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름은, 하기 식 4 및 식 5를 만족하는 것인 위상차 필름을 제공한다.
[식 4]
0nm ≤ Rin(550) ≤ 300nm
[식 5]
40nm ≤ Rth(550) ≤ 300nm
상기 식 4 및 식 5에 있어서,
Rin(550)은 파장 550nm에서의 면 방향 위상차이며, (nx-ny) x d의 값이고,
Rth(550)는 파장 550nm에서의 두께 방향 위상차이며, {nz-(nx+ny)/2} x d의 값이고,
상기 nx는 위상차 필름 면의 지상축(Slow Axis) 방향의 굴절률이고,
상기 ny는 위상차 필름 면의 진상축(Fast Axis) 방향의 굴절률이며,
상기 nz는 위상차 필름 두께 방향의 굴절률이고,
상기 d는 위상차 필름의 두께이다.
상기 식 4 및 식 5에 있어서, Rin(λ)는 λnm 파장에서 면 방향 위상차를 측정한 것으로 측정은 Axometrics사의 Axoscan을 이용하여 측정한 값이다. 또한, Rth(λ)는 λnm 파장에서 두께 방향의 위상차로, 두께 방향의 굴절율을 AxoScan 장비로 측정하여, 면 방향의 굴절율의 평균과의 차이의 값과 두께에 의해 결정되는 값이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름의 두께는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름의 두께는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 15 ㎛ 이상 95 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 15 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 식 2 내지 식 5에서 알 수 있듯, 위상차 필름의 두께에 따라 위상차 값이 변하며, 본 출원에 있어서, 위상차 필름의 두께가 상기 범위를 갖는 경우 평분산/역분산을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름의 상기 조성물의 유리전이온도는 115℃ 이상일 수 있다.
상기 조성물의 유리전이온도는 115℃ 이상이라는 의미는, 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지; 스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제; 및 트리아진계 복굴절 조절제를 포함하는 조성물에 대한 유리전이온도를 의미하며, 그 측정방법은 전술한 바와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름의 상기 조성물의 유리전이온도는 115℃ 이상일 수 있으며, 바람직하게는 118℃ 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름의 상기 조성물의 유리전이온도는 150℃ 이하일 수 있으며, 바람직하게는 130℃ 이하일 수 있다.
본 출원에 따른 위상차 필름의 경우, 유리전이온도 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지를 포함하여, 상기 조성물의 유리전이온도 값이 상기 범위를 유지할 수 있으며, 이에 따른 위상차 필름의 경우 내열성이 매우 우수한 특성을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름의 파장 분산성이 0.1 이상 1.0 이하인 것인 위상차 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름의 파장 분산성은 0.1 이상 1.0 이하, 바람직하게는 0.6 이상 1.0 이하일 수 있다.
한편, 상기와 같은 특성을 갖는 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 상기 조성물을 제조한 후 이를 필름 성형하고, 이를 연신하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 조성물은 예를 들어, 옴니 믹서 등 임의의 적절한 혼합기로 상기 필름 원료를 프리블렌드한 후 얻어진 혼합물을 압출 혼련하여 제조한다. 이 경우, 압출 혼련에 이용되는 혼합기는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기나 가압 니더(Kneader) 등 임의의 적절한 혼합기를 이용할 수 있다.
상기 필름 성형의 방법으로서는, 예를 들어 용액 캐스트법(용액 유연법), 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등 임의의 적절한 필름 성형법을 들 수 있다. 이들 필름 성형법 중 용액 캐스트 법(용액 유연법), 용융 압출법이 바람직하다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)에 이용되는 용매는 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 시클로헥산, 데칼린 등의 지방족 탄화수소류; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올류; 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류; 디메틸포름아미드; 디메틸술폭시드 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
상기 용액 캐스트법(용액 유연법)을 실시하기 위한 장치로는 예를 들어 드럼식 캐스팅 머신, 밴드식 캐스팅 머신, 스핀 코터 등을 들 수 있다. 한편, 상기 용융 압출법으로는 예를 들어, T 다이법, 인플레이션법 등을 들 수 있다. 성형 온도는 150~350℃, 또는 200~300℃일 수 있다.
상기 T 다이법으로 필름을 성형하는 경우에는, 공지된 단축 압출기나 2축 압출기의 선단부에 T 다이를 장착하고, 필름 형상으로 압출된 필름을 권취하여 롤 형상의 필름을 얻을 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해 필름이 제막된 후, 상기 필름을 연신한다. 연신 공정은 종 방향(MD) 연신, 횡 방향(TD) 연신을 각각 수행할 수도 있고, 모두 수행할 수도 있다. 또한, 종 방향 연신과 횡 방향 연신을 모두 수행하는 경우에, 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후에 다른 방향으로 연신할 수도 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수 있다. 또한, 상기 연신은 한 단계로 수행할 수도 있고, 다단계에 걸쳐 이루어질 수도 있다. 종 방향 연신의 경우, 롤 사이의 속도 차에 의한 연신을 수행할 수 있으며, 횡 방향 연신의 경우 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통상 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신시에 생기는 보잉(Bowing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다단계로 수행할 경우에도 보잉 억제 효과를 얻을 수 있다.
연신 온도는, 필름 원료인 조성물의 유리전이온도 근처의 범위인 것이 바람직하고, 상기 조성물의 유리전이온도를 Tg라 할 때, 바람직하게는 (Tg-30℃)~(Tg+100℃), 보다 바람직하게는 (Tg-20℃)~(Tg+80℃), 더욱 바람직하게는 (Tg-5℃)~(Tg+20℃)의 범위 내이다. 연신 온도가 (Tg-30℃) 미만이면 충분한 연신 배율이 얻어지지 않을 우려가 있다. 반대로, 연신 온도가 (Tg+100℃)를 초과하면, 수지 조성물의 유동(플로우)이 일어나, 안정적인 연신을 실시하지 못할 우려가 있다.
또한 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 필름을 연신 하는 단계에서의 연신비는 연신 방향의 길이를 기준으로 1.05 내지 10배인 일 수 있다.
또한, 총 연신비는 상기 기재 필름의 총 연신 면적을 기준으로 1.1배 이상, 또는 1.2배 이상, 또는 1.5배 이상이고, 25배 이하, 또는 10배 이하, 또는 7배 이하가 되도록 연신할 수 있다. 상기 연신비가 1.1배 미만인 경우 연신의 효과를 충분히 달성하지 못할 수 있고, 25배를 초과하는 경우 필름 층이 갈라질 수 있다.
상기 연신 전, 상기 조성물의 도포면을 평탄화하고, 상기 조성물에 포함된 용매를 휘발시키기 위해 건조하는 과정을 더 수행할 수 있다.
상기 위상차 필름은 이의 광학적 등방성이나 기계적 특성을 안정화시키기 위하여, 연신 처리 후에 열처리(어닐링) 등을 실시할 수 있다. 열처리 조건은 특히 제한되지 않으며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자에게 알려진 임의의 적절한 조건을 채용할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 위상차 필름은 편광판 및/또는 액정표시장치에 적용되어 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 본 발명은 편광자; 및 본 출원의 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 편광판을 제공한다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광판(103)의 적층 구조를 나타낸 도이다. 구체적으로, 편광판(103)은 편광자(102) 및 편광자의 일면에 위상차 필름(101)이 적층된 구조를 갖는다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 편광자는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에 잘 알려진 편광자, 예를 들면, 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름이 사용된다.
편광자는 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 빛만을 추출할 수 있는 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 요오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 달성할 수 있다. 예를 들어 보다 구체적으로, PVA 필름을 수용액에 담가 팽윤(swelling)시키는 팽윤하는 단계, 상기 팽윤된 PVA 필름에 편광성을 부여하는 이색성 물질로 염색하는 단계, 상기 염색된 PVA 필름을 연신(stretch)하여 상기 이색성 염료 물질을 연신 방향으로 나란하게 배열시키는 연신 단계, 및 상기 연신 단계를 거친 PVA 필름의 색을 보정하는 보색 단계를 거쳐 편광자를 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 편광판이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 편광자 및 위상차 필름은 접착제로 접착될 수 있으며, 사용 가능한 접착제로는 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 수계 접착제, 일액형 또는 이액형의 폴리비닐알콜(PVA)계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.
상기 위상차 필름은 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착될 수 있다. 또한, 편광자의 양면에 보호 필름이 부착된 종래의 편광판의 보호필름 상에 부착되어, 위상차 필름으로 유용하게 사용될 수 있다.
상기 위상차 필름을 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착시키는 경우, 예를 들어, 그 구조는 상 보호필름/편광자/위상차 필름 또는 위상차 필름/편광자/하 보호필름일 수 있다. 그 부착 방법은, 롤 코터, 그라비어 코터, 바코터, 나이프 코터, 캐필러리 코터, 또는 마이크로 챔버 닥터 블레이드(Micro Chamber Doctor blade) 코터 등을 사용하여 위상차 필름 또는 편광자의 표면에 프라이머를 코팅한 후, 점적방식으로 접착제를 뿌리고, 위상차 필름과 편광자를 포함하는 적층체를 합지 롤로 가열 합지하는 방법, 상온 압착하여 합지하는 방법, 또는 UV 경화하는 방법에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광판의 적층구조를 나타낸 도이다. 구체적으로 편광판(103)은 편광자 보호필름(104)/접착제층(105)/위상차 필름(101)/편광자(102)/편광자 보호필름(104)이 순서대로 적층된 구조를 가질 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 편광자의 일면에 편광자 보호필름이 부착되고, 상기 편광자의 상기 편광자 보호필름이 부착된 면의 반대면에 본 출원에 따른 위상차 필름이 부착되는 것인 편광판을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 편광자 보호필름은 COP(cycloolefin polymer)계 필름, 아크릴계 필름, TAC(triacetylcellulose)계 필름, COC(cycloolefin copolymer)계 필름, PNB(polynorbornene)계 필름 및 PET(polyethylene terephtalate)계 필름 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
또한, 본 출원의 일 실시상태는 액정 셀; 상기 액정 셀의 상층부에 구비되는 상부 편광판; 상기 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판; 및 상기 하부 편광판의 하층부에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 상부 편광판 및 상기 하부 편광판 중 적어도 하나는 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 배치되는 본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 상부 편광판은 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고, 상기 위상차 필름은 상기 액정셀에 대면되도록 배치되는 것인 액정표시장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 하부 편광판은 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고, 상기 위상차 필름은 상기 백라이트 유닛에 대면되도록 배치되는 것인 액정표시장치를 제공한다.
상기 상부 편광판은 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고, 상기 위상차 필름은 상기 액정셀에 대면되도록 배치되는 것은, 상기 상부 편광판이 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고, 이 때의 위상차 필름이 상기 액정표시장치 내에서 액정셀 방향으로 배치되는 것을 의미하며, 구체적으로 백라이트 유닛/하부 편광판/액정셀/위상차 필름/편광자가 순서대로 적층된 구조를 갖는 것을 의미한다.
상기 하부 편광판은 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고, 상기 위상차 필름은 상기 백라이트 유닛에 대면되도록 배치되는 것은, 상기 하부 편광판이 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고, 이 때의 위상차 필름이 상기 액정표시장치 내에서 백라이트 유닛 방향으로 배치되는 것을 의미하며, 구체적으로 백라이트 유닛/편광자/위상차 필름/액정셀/상부 편광판이 순서대로 적층된 구조를 갖는 것을 의미한다.
본 출원에 따른 액정표시장치에 있어서, 상기 상부 편광판 중 상기 위상차 필름 상기 액정셀에 대면되도록 배치되거나, 또는 상기 하부 편광판 중 상기 위상차 필름이 상기 백라이트 유닛에 대면되도록 배치되는 경우, 상기 위상차 필름에 포함되는 상기 트리아진계 복굴절 조절제가 자외선 흡수가 주 기능이 아닌 위상차 발현 기능으로 패널의 기능을 개선하는데 주 목적을 가질 수 있다.
백라이트 유닛은 액정 패널의 배면으로부터 광을 조사하는 광원을 포함하며, 상기 광원의 종류는 특별히 제한되지 않고, CCFL, HCFL 또는 LED 등 일반적인 LCD용 광원을 사용할 수 있다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 따른 액정표시장치를 나타낸 도이다. 구체적으로, 액정셀(10)의 양면에 상부 편광판(11) 및 하부 편광판(12)이 적층될 수 있으며, 백라이트 유닛(14)과 근접한 하부 편광판(12)의 액정셀(10)과 접하는 면과 반대면에 보호필름(13)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 상부 편광판(11) 및 하부 편광판(12)으로 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광판이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 하부 편광판(12)으로 본 출원의 일 실시상태에 따른 편광판이 사용될 수 있다.
상기 보호필름은 전술한 편광자 보호필름의 내용과 동일하다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 구체적으로 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
< 실시예 >
조성물의 제조
본원의 실시예 및 비교예로 사용된 조성물의 성분 및 중량비를 하기 표 1에 기재하였다.
아크릴레이트 수지
(함량)		 위상차 조절제
(함량)		 트리아진계 복굴절 조절제 (함량) 조성물의 유리전이온도
실시예 1 Lactone-MMA(100 중량부) SAN
(57.4 중량부)		 Tinuvin1600
(6.6 중량부)		 119℃
실시예 2 Lactone-MMA(100 중량부) SAN
(65.9 중량부)		 Tinuvin1600
(7.5 중량부)		 118℃
실시예 3 PMI-MMA(100 중량부) SAN
(66.3 중량부)		 Tinuvin1600
(8.2 중량부)		 118℃
실시예 4 PMI-MMA(100 중량부) SAN
(71.2 중량부)		 Tinuvin1600
(6.8 중량부)		 120℃
실시예5 Lactone-MMA(100 중량부) SAN
(65.9 중량부)		 LA-F70
(11.5 중량부)		 118℃
비교예 1 PMMA(100 중량부) SAN
(42.9 중량부)		 - 110℃
비교예 2 PMMA(100 중량부) SAN
(33.3 중량부)		 - 112℃
비교예 3 PMMA(100 중량부) SAN
(41.1 중량부)		 Tinuvin1600
(5.9 중량부)		 107℃
비교예 4 PMMA(100 중량부) SAN
(43.8 중량부)		 Tinuvin1600
(7.3 중량부)		 106℃
비교예 5 Lactone-MMA(100 중량부) SAN
(59.0 중량부)		 Tinuvin1600
(4.9 중량부)		 120℃
비교예 6 Lactone-MMA(100 중량부) SAN
(58.5 중량부)		 Tinuvin1600
(4.1 중량부)		 121℃
상기 표 1에 있어서, 트리아진계 복굴절 조절제로는 BASF 사의 Tinuvin1600 또는 ADEKA사의 LA-F70을 사용하였다.
상기 표 1의 조성 및 중량비를 갖는 조성물에 대하여 하기 표 2의 조건에 따라 연신하여, 위상차 필름을 제작하였다.
연신온도 연신비
(MD/TD)
실시예1 Tg+8℃ 1.35/3.5
실시예2 Tg+9℃ 1.35/3.5
실시예3 Tg+9℃ 1.35/3.45
실시예4 Tg+9℃ 1.35/3.45
실시예 5 Tg+9℃ 1.35/3.5
비교예 1 Tg+9℃ 1.35/3.45
비교예 2 Tg+9℃ 1.35/3.45
비교예 3 Tg+9℃ 1.35/3.45
비교예 4 Tg+9℃ 1.35/3.45
비교예 5 Tg+8℃ 1.35/3.5
비교예 6 Tg+4℃ 1.4/3.48
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 6의 위상차 필름에 대한 필름 물성 및 내열성을 측정한 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
필름물성 내열성@90℃ for 100h
Rin/Rth RD450/RD650 Rin/Rth
실시예 1 118/119 0.956/1.003 118/118
실시예 2 112/113 0.947/1.001 111/112
실시예 3 117/116 0.959/1.005 117/117
실시예 4 115/114 0.944/1.002 115/113
실시예 5 117/119 0.958/1.003 116/117
비교예 1 116/117 1.059/0.967 105/101
비교예 2 119/118 1.061/0.969 102/103
비교예 3 108/108 0.954/1.002 91/89
비교예 4 104/105 0.943/1.002 87/89
비교예 5 124/125 1.016/0.987 122/122
비교예 6 129/127 1.031/0.977 128/126
상기 표 3에서 알 수 있듯, 실시예 1 내지 5의 경우 유리전이온도가 높은 아크릴레이트계 수지를 사용하고, 일정 함량 이상의 자외선흡수제를 첨가하여 유리전이온도가 높고 또한 이로 인해 내열성이 양호하고 역파장 분산을 가지는 위상차 필름이 얻어진 것을 확인할 수 있었다.
반면 상기 표 3의 비교예 1 및 2의 경우에는 아크릴레이트계 수지로 유리전이온도가 낮은 일반 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethyl methacrylate)를 사용하고, 트리아진계 복굴절 조절제를 넣지 않아 유리전이온도가 낮아 내열성이 부족하고 또한 파장분산성 역시 정파장 분산을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.
상기 표 3의 비교예 3 및 4의 경우에는 유리전이온도가 낮은 PMMA를 사용하고 트리아진계 복굴절 조절제를 충분히 넣은 경우로 파장분산성은 역파장분산을 보여 양호하나 낮은 유리전이온도로 인해 내열성이 떨어짐을 알 수 있었다.
상기 표 3의 비교예 5 및 6의 경우에는 유리전이온도가 높은 아크릴계 수지를 사용하여 유리전이 온도가 높으나 트리아진계 복굴절 조절제의 함량이 충분하지 않은 경우로, 파장분산성이 1.0 이상을 보이고 있어 역파장/플랫파장 분산이 아닌, 정파장 분산을 보이고 있는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 상기 표 3의 실시예 1 내지 4의 경우, 트리아진계 복굴절 조절제로 BASF사의 Tinuvin1600을 사용한 경우로, 분자 내 벤젠고리의 개수가 많아(본원 화학식 1의 Z1 내지 Z3 중 적어도 하나가 페닐기인 경우에 해당), 연신 공정에서 복굴절의 차이가 특히 우수함을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 표 3의 실시예 5에 있어서, 트리아진계 복굴절 조절제로 BASF 사의 Tinuvin1600을 첨가한 경우와 유사한 효과를 나타내기 위해서, 상기 실시예 5에서는 더 많은 함량의 트리아진계 복굴절 조절제를 사용함을 알 수 있다. 이는 두 가지 트리아진계 복굴절 조절제의 구조의 차이에서 기인하는 것이다.
참고로, 표 3의 RD450은 Rin(450)/Rin(550)을 의미하며, RD650은 Rin(650)/Rin(550)을 의미하는 값으로, Rin(λ)는 λnm 파장에서 면 방향 위상차를 측정한 것으로 측정은 Axometrics사의 Axoscan을 이용하여 측정한 값이다.
101: 위상차 필름
102: 편광자
103: 편광판
104: 편광자 보호필름
105: 접착제층
10: 액정 셀
11: 상부 편광판
12: 하부 편광판
13: 보호 필름
14: 백라이트 유닛

Claims (14)

  1. 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지;
    스티렌 모노머를 포함하는 위상차 조절제; 및
    트리아진계 복굴절 조절제를 포함하는 조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 위상차 필름으로,
    상기 트리아진계 복굴절 조절제는 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준 5 중량부 이상 15 중량부 이하로 포함되며,
    상기 위상차 필름은, 하기 식 2 및 식 3을 만족하는 것인 위상차 필름:
    [식 2]
    0.7 ≤ Rin(450)/Rin(550) ≤ 1.0
    [식 3]
    1.0 ≤ Rin(650)/Rin(550) ≤ 1.1
    상기 식 2 및 식 3에 있어서,
    Rin(λ)는 파장 λnm에서의 면 방향 위상차이며, (nx-ny) x d의 값이고,
    상기 nx는 위상차 필름 면의 지상축(Slow Axis) 방향의 굴절률이고,
    상기 ny는 위상차 필름 면의 진상축(Fast Axis) 방향의 굴절률이며,
    상기 d는 위상차 필름의 두께이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 트리아진계 복굴절 조절제의 200nm 내지 400nm의 파장 영역에서의 이색성(dichroism)의 값이 하기 식 1을 만족하는 것인 위상차 필름:
    [식 1]
    0.01 ≤ㅣαe-α0ㅣ≤ 0.05
    상기 식 1에 있어서,
    αe는 이상광(extraordinary ray)의 흡광 계수이며,
    α0는 상광(ordinary ray)의 흡광 계수이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리전이온도(Tg, glass transition temperature) 120℃ 이상인 아크릴레이트계 수지는 N-치환 말레이미드 구조, 락톤환 구조 및 글루타르이미드 구조로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 단량체를 아크릴레이트 분자쇄 중에 가지는 것인 위상차 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 조절제는, 상기 아크릴레이트계 수지 100 중량부 기준,
    15 중량부 이상 80 중량부 이하로 포함되는 것인 위상차 필름.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름은, 하기 식 4 및 식 5를 만족하는 것인 위상차 필름:
    [식 4]
    0nm ≤ Rin(550) ≤ 300nm
    [식 5]
    40nm ≤ Rth(550) ≤ 300nm
    상기 식 4 및 식 5에 있어서,
    Rin(550)은 파장 550nm에서의 면 방향 위상차이며, (nx-ny) x d의 값이고,
    Rth(550)는 파장 550nm에서의 두께 방향 위상차이며, {nz-(nx+ny)/2} x d의 값이고,
    상기 nx는 위상차 필름 면의 지상축(Slow Axis) 방향의 굴절률이고,
    상기 ny는 위상차 필름 면의 진상축(Fast Axis) 방향의 굴절률이며,
    상기 nz는 위상차 필름 두께 방향의 굴절률이고,
    상기 d는 위상차 필름의 두께이다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름의 두께는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것인 위상차 필름.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물의 유리전이온도는 115℃ 이상인 것인 위상차 필름.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름의 파장 분산성이 0.1 이상 1.0 이하인 것인 위상차 필름.
  10. 편광자; 및
    청구항 1 내지 4 및 6 내지 9 중 어느 한 항의 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 편광판.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 편광자의 일면에 편광자 보호필름이 부착되고,
    상기 편광자의 상기 편광자 보호필름이 부착된 면의 반대면에 상기 위상차 필름이 부착되는 것인 편광판.
  12. 액정 셀;
    상기 액정 셀의 상층부에 구비되는 상부 편광판;
    상기 액정 셀의 하층부에 구비되는 하부 편광판; 및
    상기 하부 편광판의 하층부에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 상부 편광판 및 상기 하부 편광판 중 적어도 하나는 편광자; 및 상기 편광자의 일면에 배치되는 청구항 1 내지 4 및 6 내지 9 중 어느 하나의 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 상부 편광판은 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고,
    상기 위상차 필름은 상기 액정셀에 대면되도록 배치되는 것인 액정표시장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 하부 편광판은 상기 편광자; 및 상기 위상차 필름을 포함하고,
    상기 위상차 필름은 상기 백라이트 유닛에 대면되도록 배치되는 것인 액정표시장치.
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