KR102536610B1

KR102536610B1 - 광학 필름 및 이를 포함하는 패널

Info

Publication number: KR102536610B1
Application number: KR1020210086974A
Authority: KR
Inventors: 김영수; 강지혜; 강혁모; 김경수; 은종혁; 이호준
Original assignee: 효성화학 주식회사
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2023-05-26
Also published as: KR20230006144A; WO2023277647A1

Abstract

본 발명에 따른 광학 필름 및 이를 포함하는 패널에 관한 것으로 필름 제조 시 셀룰로오스 에스테르 수지의 치환도, 분자량을 조절하고, 첨가제를 처방하며, 필름 제조 시 4단 건조 공정을 수행함으로 최적의 위상차 범위를 확보하고 FFS 모드의 패널의 좌, 우 대각 시감 차이를 개선할 수 있다.

Description

광학 필름 및 이를 포함하는 패널{Optical film and panel comprising the same}

본 발명은 광학 필름 및 이를 포함하는 패널에 관한 것으로, FFS 모드에서의 패널에서의 좌우 시감 차이를 개선한 광학 필름 및 이를 포함하는 패널에 관한 것이다.

액정 디스플레이 기술은 액정의 초기 배열 및 전기장이 인가되는 방식에 따라 여러 가지 모드로 분류되는데, 대표적으로 TN(Twisted Nematic), VA(Vertical Alignment), IPS(In-Plane Switching), FFS(Fringe Field Switching) 모드가 있다. VA 모드는 광 시야각을 구현하기 위해서 반드시 위상차 필름을 적용해야 하지만 IPS 모드 및 FFS 모드는 위상차 필름을 적용하지 않아도 어느 정도의 시야각을 구현할 수 있다.

FFS(Fringe Field Switching) 액정 모드는 IPS(In-Plane Switching) 모드와 비슷한 구동원리를 가지고 있으나, IPS 모드 대비 화소 간 간격이 작아서 투과율을 더 높일 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이러한 액정 모드는 패널 크기가 65인치 이상으로 대형화되면서, IPS 모드와 FFS 모드에 대한 시야각 요구가 발생하고 있어, 위상차 필름의 적용이 필수적으로 요구되고 있다.

그러나, 대형화에 따른 FFS 모드에 있어서는, 종래의 IPS 모드에 이용되는 시야각 보상 필름을 적용하더라도, 좌측 대각 방향과 우측 대각 방향에서의 위상차의 왜곡이 나타나고, 이로 인하여 색상 차이가 발생하는 문제가 있었다.

현재, 광학 보상용 위상차 필름 중 FFS 액정 모드의 좌우 대각방향 시감 차이의 단점을 개선하는 제품은 없다. 기존 IPS 모드용 시야각 보상 필름인 Fuji 및 Konica의 Zero-TAC 위상차 필름의 경우에도 FFS 모드 적용시에는 시감 차이가 발생하였다.

FFS 모드의 경우, IPS 모드 대비 좁은 화소 간격 및 금속 전극의 미채용 효과로 인한 투과율이 높고, 액정 배향 각도가 일부 발현되어 있으므로, 목표하는 편광도 구현을 위해 Ro 값의 관리가 더욱 중요하다. 특히 FFS 모드에서의 단점인 좌우 시감 차이 개선과 더불어, FFS 모드의 편광도를 적절히 확보하는 기술에 대한 요구 사항이 있었다.

따라서, FFS 액정 모드에서도 좌우 시감 개선 및 적절한 편광도 확보를 위한 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한국등록특허공보 제 17444381 호 일본등록특허공보 제 6021686 호 일본등록특허공보 제 4594131 호 일본공개특허공보 제 2018-163291 호 일본공개특허공보 제 2017-021236 호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, FFS 액정 모드 발현 시에도 좌우 시감 차이를 개선하고 적절한 편광도 확보가 가능한 광학 필름 및 이를 포함하는 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

아실(acyl) 치환도가 2.85 내지 3.0이고, 프로피오닐(propionyl)기의 치환도는 1.25 내지 1.75이며, 중량 평균 분자량(Mw)이 200,000 내지 500,000g/mol인 셀룰로오스 에스테르 수지; 및 하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나인 첨가제;를 포함하고, Rth 값이 -22 내지 -14nm이고, Ro값이 1.5nm이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름을 제공한다.

[화학식 1]

B-G-(A1-G)m-(G)n-(A2-G)l-B

[화학식 2]

B-G-(A1-G)m-(G-A2-G)n-B

(여기서, B는 벤젠 모노카르복실산(benzene mono-carboxylic acid)이고, G는 탄소수 3 내지 5인 알킬 글라이콜(alkyl glygol)이며, A1 및 A2는 각각 탄소수 8 내지 11, 탄소수 6 내지 9인 알킬기(alkyl), 아릴기(aryl) 또는 알릴기(allyl) 중 선택된 1종 또는 2종 이상이고, 상기 m, n 및 l은 0 이상의 정수이다.)

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 첨가제의 함량은 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 전체 중량을 기준으로 2 내지 12중량%이다.

본 발명의 다른 일 실시 형태에 따르면, 상기 첨가제는 중량 평균 분자량이 5000g/mol 이하일 수 있으며, 500g/mol 이상일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태에 따르면, 상기 첨가제는 하기 화학식 3 내지 11으로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

본 발명의 다른 일 실시 형태에 따르면, 광학 필름의 두께는 20 내지 50㎛이고, 모듈러스(modulus)는 2,000 내지 4,000 N/mm²일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태에 따르면, 상기 광학 필름의 전폭 내 Rth 값의 편차인 |Rth 최대값(Max) - Rth 최소값(Min) | 가 2.0nm이하일 수 있다.

본 발명은 상기 광학 필름 및 편광판을 포함하고, 편광도가 99.995% 이상인 것을 특징으로 하는 패널(panel)을 제공한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 패널은 하기 수학식 1 에 의해 계산되는 패널의 좌/우 대각에서의 색 차이인 △CS (color shift) 값이 0.1 이하일 수 있다.

<수학식 1>

(x1 및 y1은 좌측 대각(φ=135°, θ=60°) 방향에서의 색좌표(x1, y1)이고, x2 및 y2는 우측 대각(φ=45°, θ=60°) 방향에서의 색좌표(x2, y2)이며, 여기서 φ는 방위각이고, θ는 위상각이다.)

또한, 본 발명은 셀룰로오스 에스테르 수지, 중량 평균 분자량이 5000g/mol 이하인 첨가제를 포함하는 도프를 준비하는 단계; 도프를 지지체 상에 유연하고 용매를 증발시키는 단계; 및 지지체로부터 박리 후 건조 공정을 수행하여 필름을 수득하는 단계를 포함하고, 상기 첨가제의 함량은 필름 100중량% 대비 2 내지 12중량%이며, Rth 값이 -22 내지 -14nm이고, Ro값이 1.5nm이하인 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 건조 공정은, 건조 온도(T1)가 25 내지 130℃인 1단 건조 공정; 건조 온도(T2)가 100 내지 200℃인 2단 건조 공정; 건조 온도(T3)가 170 내지 220℃인 3단 건조 공정; 및 건조 온도(T4)가 150 내지 200℃인 4단 건조 공정을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시 형태에 따르면, 상기 건조 온도는 하기 조건 1및 2를 만족할 수 있다.

<조건 1> T1<T2<T3

<조건 2> T3>T4

본 발명의 또 다른 일 실시 형태에 따르면, 상기 첨가제는 위에서 설명한 첨가제를 이용할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 광학 필름 및 이를 포함하는 패널은 FFS 모드 장착 시에도 좌우 대각 시감 차이를 개선할 수 있고, 또한 편광도도 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해 색 좌표를 측정하기 위한 패널을 바라보는 각도를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 비교예에 대한 FFS 용 패널 좌우 대각에 대한 시감을 측정한 사진이다.

본 발명은 광학 필름에 관한 것으로, 아실(acyl) 치환도가 2.85 내지 3.0이고, 프로피오닐(propionyl)기의 치환도는 1.25 내지 1.75이며, 중량 평균 분자량(Mw)이 200,000 내지 500,000g/mol인 셀룰로오스 에스테르 수지; 및

하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나인 첨가제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

B-G-(A1-G)m-(G)n-(A2-G)l-B

[화학식 2]

B-G-(A1-G)m-(G-A2-G)n-B

여기서, 상기 광학 필름의 두께 방향 위상차 값인 Rth값은 -22 내지 -14nm이고, 면 방향 위상차 값인 Ro값은 1.5nm이하인 것을 특징으로 한다.

상기 광학 필름은 위상차 필름 또는 액정 표시 장치에 적용되는 보상 필름으로 이용 가능하다.

일반적으로 사용되는 셀룰로오스 에스테르는 바람직하게는 셀룰로오스의 저급 지방산 에스테르이다. 셀룰로오스의 저급 지방산 에스테르 제조에 사용된 저급지방산은 탄소 원자수가 6이하인 지방산을 의미한다. 저급 지방산 에스테르의 예로는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부틸레이트 및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 또는 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트와 같은 혼합된 셀룰로오스의 지방산 에스테르가 바람직하다. 상기 셀룰로오스의 저급지방산 에스테르 중에서, 셀룰로오스 트리아세테이트 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트가 특히 바람직하다.

셀룰로오스 에스테르의 구조는 일반적으로 하기 화학식 12와 같다.

[화학식 12]

(여기서 R1 ~ R3는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수가 1 내지 15인 아실기이며, n은 1 이상이다)

즉, 본 발명의 셀룰로오스 에스테르는 셀룰로오스를 구성하는 글루코오스 단위의 2,3,6 위치의 OH기가 지방산의 아실기로 치환된 셀룰로오스 아실레이트인 것이 바람직하다. 셀룰로오스 에스테르에서 3개의 수산기가 모두 아실기가 치환되어 있는 경우에는 아실 치환도가 3이 된다. 구체적으로 본 발명에서는 셀룰로오스 에스테르의 아실 치환도가 2.85 내지 3.0인 것이 특징이다. 아실 치환도가 2.85 미만인 경우, 수산기가 많아지면서, 수분에 취약하여 흡습 시 위상차가 변하는 문제가 있으며, 수산기는 필름의 Ro값을 높이게 하여, 최적의 Ro값을 설정하는 데에 문제가 될 수 있다.

상기 아실기로는 아세틸기, 프로피오닐기, 부타노일기, 헵타노일기, 헥사노일기 등 탄소수가 1 내지 15인 아실기인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 아세틸기, 프로피오닐기 또는 부타노일기인 것이 좋다. 즉 구체적으로 셀룰로오스 에스테르는 상기 화학식 12의 세 개의 치환기(R1, R2 및 R3) 중 하나 이상에 아세트산, 프로피오닉산 또는 부티르산을 치환한 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

셀룰로오스 에스테르의 세 개의 치환기가 모두 아세틸기를 가지는 것은 트리아세테이트 셀룰로오스(Tri Acetate Cellulose, TAC)라하고, 세 개의 치환기가 모두 프로피오닐기를 가지는 것을 셀룰로오스 트리프로피오네이트(Cellulose Tripropionate, CTP)라 하며, 셀룰로오스 에스테르의 세 개의 치환기가 적어도 하나의 아세틸기와 적어도 하나의 프로피오닐기를 가지는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(Cellulose acetate propionate, CAP)이라고 한다.

한편, 본 발명의 셀룰로오스 에스테르의 프로피오닐기(propionyl)의 치환도는 1.25 내지 1.75인 것을 특징으로 한다.

상기 프로피오닐기의 치환도는 높을수록 음의 Rth 값을 확보하는 것이 가능하다. 즉, Rth 값이 -22nm 미만인 경우에는 빛이 새는 문제점이 있다. 따라서, 프로피오닐기의 치환도를 적절하게 조절함으로써 본 발명에서 요구하는 Rth 값을 확보할 수 있으며, 프로피오닐기는 일반적으로 Rth 값을 음의 값으로 낮추는 역할을 한다.

본 발명의 셀룰로오스 에스테르의 분자량(Mw)은 200,000 내지 500,000g/mol인 것이 바람직하다. 상기 분자량을 일정 수준 이상으로 함으로써 필름의 강도가 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같은 범위의 분자량 범위를 벗어나는 경우에는 음의 Rth 값의 확보가 어려워지는 문제가 있다. 그리고, 분자량을 일정 수준 이하로 함으로써 셀룰로오스 에스테르 용액(도프)의 점도를 일정 수준 이하로 유지하여 솔벤트 캐스팅법에 의한 광학 필름 제작이 용이해진다.

한편, 본 발명의 광학 필름은 전술한 셀룰로오스 에스테르와 함께 중량 평균 분자량이 5000g/mol 이하이고, 500g/mol 이상인 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 첨가제는 셀룰로오스 에스테르 수지와 첨가제를 포함하는 광학 필름의 전체 중량 대비 2 내지 12중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 첨가제의 함량이 2중량% 미만인 경우에는 패널의 편광도가 저하하는 문제점이 있으며, 12중량%을 초과하는 경우에는 적절한 위상차 값을 확보하지 못하거나, 필름의 모듈러스 값이 저하되는 문제가 있다. 상기 첨가제 함량은 바람직하게 3 내지 12중량%일 수 있다.

구체적으로, 첨가제의 함량은 필름 전체중량을 기준으로 2 내지 12중량% 포함하는 것이 특징이며, 이를 도프로 환산할 경우에는 용매를 제외한 고형분 전체를 기준으로 환산될 수 있다. 즉, 본 발명의 첨가제 함량은 필름의 전체 중량 대비 2 내지 12중량%이며, 이는 도프 내 고형분 전체 중량 대비 2 내지 12중량%과 같다.

일 예를 들어, 도프 내 용매의 비율이 도프 전체 중량 대비 70%인 경우, 고형분 함량은 30%가 될 것이고, 여기서, 상기 고형분 중량의 2 내지 12%에 해당되는 함량이 첨가제의 함량으로 계산될 수 있다. 즉, 도프 내 고형분 함량이 30중량%인 경우, 이의 2% 내지 12%를 곱한 0.6 내지 3.6중량%이 첨가제의 처방량으로 계산할 수 있다.

다시 말해, 도프 내에서의 첨가제 함량값은 곧 고형분 내에서의 중량비로 계산할 수 있고, 도프 내 용매의 함량이 달라지는 경우 실제 처방되는 첨가제 함량값은 달라질 수 있다. 그러나, 첨가제의 함량 비율은 필름 전체 또는 도프 내 고형분 전체 중량을 기준으로 2 내지 12중량%인 것이 특징이다.

구체적으로, 상기 첨가제는 하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

B-G-(A1-G)m-(G)n-(A2-G)l-B

[화학식 2]

B-G-(A1-G)m-(G-A2-G)n-B

더욱 구체적으로, 상기 첨가제는 하기 화학식 3 내지 11으로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 일 수 있다.

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

본 발명에서는 상기 구조를 갖는 화합물을 첨가제로 이용함으로써, 광학 필름을 포함하는 패널의 FFS 모드 구동 시, 편광도를 우수한 범위로 확보하면서도, 동시에 필름 전폭 내 Rth의 편차를 낮추게 되고, 결과적으로 패널 시감의 품질 균일성을 우수하게 확보하는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 광학 필름은 두께가 20 내지 50㎛이고, 모듈러스(modulus)는 2,000 내지 4,000 N/mm2일 수 있다. 여기서, 필름의 모듈러스가 2,000N/mm2 미만인 경우 필름이 열처리 공정에서 변형이 발생하는 문제가 있고, 4,000N/mm2 초과인 경우, 필름의 기계적 물성이 과도하게 우수해져서 가공성이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 본 발명의 광학 필름은 1층의 단층 구조 또는 2층 이상의 다층 구조로 제조될 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 필름은 전폭 내 Rth 값의 편차인 |Rth 최대값(Max) - Rth 최소값(Min) | 가 2.0nm이하인 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 광학 필름의 전폭 내 Rth 값의 편차는 필름의 2,000mm 전폭에 대하여 5cm 간격으로 Rth 값을 측정하고, 측정된 값 중 최대값과 최소값의 차이를 통해 얻어진다. 본 발명에서는 상술한 첨가제를 포함하여 광학 필름을 제조함으로써, 필름 전폭 내 Rth 값의 편차값을 2.0nm 이하로 설정하는 것이 가능하며, 이를 통해 패널의 시감이 개선될 수 있다.

즉, 광학 필름의 전폭 내 Rth 값의 편차가 2.0nm 을 초과하는 경우에는 패널 시감의 균일성이 저하되는 문제가 있다.

한편, 본 발명의 광학 필름은 편광판 및 액정 표시장치인 패널에 적용될 수 있다. 상기 편광판 및 패널은 본 발명의 광학 필름을 포함하여 적용될 수 있다. 상기 편광판은 편광자의 양측으로 보호 필름을 붙인 것이고, 보호 필름 중 적어도 1매는 본 발명의 광학 필름일 수 있다. 상기 패널은 액정 셀 및 그 액정 셀의 양측으로 배치된 2매의 편광판을 갖는 것이다.

즉, 본 발명의 패널은 광학 필름 및 편광판을 포함하는 것이며, 편광도가 99.995% 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 편광판은 통상적인 방법에 따라서 제조될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 셀룰로오스 에스테르 광학 필름을 알칼리 검화시키고, 생성된 필름을 폴리비닐알코올(PVA) 필름을 요오드 용액에 침지시키고 필름을 연신시켜 제조된 편광 필름의 양 면에 완전히 검화된 폴리비닐 알코올 수용액을 사용하여 접합시킨다. 알칼리 검화는 수성 접착제에 대한 필름의 습윤성을 향상시키고 필름에 대한 양호한 접착성을 제공하기 위해 셀룰로오스 에스테르 광학 필름을 고온의 강알칼리 용액에 침지시키는 처리를 말한다.

한편, 본 발명에 의해 제조된 패널은 하기 수학식 1 에 의해 계산되는 패널의 좌/우 대각에서의 색 차이인 △CS (color shift) 값이 0.1 이하인 것을 특징으로 한다.

<수학식 1>

본 발명의 광학 필름과 편광판을 포함하는 패널은 좌우 대각에서의 색 차이인 △CS (color shift) 값이 0.1 이하인 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 패널의 좌우 시감 차이가 개선되는 효과를 발휘함을 알 수 있었다.

먼저, 패널의 좌/우 대각의 색 차이를 구하기 위해서는 좌측 대각 및 우측 대각에서의 색 좌표 측정이 필요하다.

이 때, 색 좌표는 x-y CIE 1931 color coordinates으로, 분광 조도계로 측정된다.

먼저, 시야각이란 패널의 한 점을 관찰자가 바라보는 방향을 의미한다. 색 좌표 측정 시에는 관찰자가 아닌, 색 좌표 측정기가 관찰자를 대신하여 위치할 수 있다. 일반적으로 시야각은 위상각과 방위각으로 구분되며, 이는 도 1을 통해 자세히 설명할 수 있다.

구체적으로 도 1은 패널을 바라보는 각도에 관한 것으로, x축은 패널의 좌/우 방향을 의미하고, y축은 패널의 상/하 방향을 의미하며, z축은 패널을 바라보는 각도를 의미한다.

상기 방위각은 측정 지점(패널을 바라보는 지점)을 기준으로 x-y 평면에 대한 z축의 각도를 의미하는 것으로 φ로 표시하며, 위상각은 측정 지점(패널을 바라보는 지점)을 기준으로 x축에 대한 측정 지점(패널을 바라보는 지점)의 각도를 의미하는 것으로 θ로 표시한다. 즉, θ의 각도가 90도이면 패널을 정면에서 바라보는 것이며, θ의 각도가 45도인 경우, 45도만큼 기울인 상태에서 패널을 바라보는 것으로 이해할 수 있다.

도 1은 좌표의 방향을 표시한 것으로서, 도 1의 붉은 화살표가 향하는 지점은 우측 대각에 대한 방향을 표시한 것이다. 도 1에서는 도시하지 않았지만, 좌측 대각에 대한 방향은 우측 대각에 대해서 위상각인 θ의 각도는 유지하면서 방위각인 φ의 각도를 180도에서 우측 대각의 방위각을 뺀 각도로 생각할 수 있다. 즉, 좌측 및 우측 대각은 방위각에서만 각도 차이가 있을 뿐이다.

상기와 같이 우측 및 좌측의 위상각 및 방위각을 통한 측정 지점에서 전술한 분광 조도계를 통해 좌우 색 좌표를 측정한다.

본 발명에서는 좌측 대각 방향에서 측정된 색 좌표를 x1, y1으로, 우측 대각 방향에서의 측정된 색 좌표를 x2, y2라고 지정하였다.

본 발명의 △CS (color shift) 값은 분광 조도계로 측정된 좌측 및 우측 대각 방향에서 측정된 각 색 좌표(x1, y1) 및 (x2, y2)의 지점간의 거리이다. 즉, 패널을 좌상 방향에서 색 좌표를 측정하고, 우상 방향에서 색 좌표를 측정한 이후, x-y 좌표계에 두 점인 각 색 좌표 간의 거리가 곧 △CS (color shift) 값이다. 이는, 상기 수학식 1에 의하여 거리 계산이 가능하다. 측정된 두 색 좌표 지점 간의 거리가 짧다는 것은 좌상 및 우상에서 패널을 바라보았을 경우에 색 차이가 적다는 것을 의미하며, 본원 발명에서 △CS (color shift)를 0.1 이하로 함으로써 패널의 좌우 시감 차이를 개선할 수 있는 것이다.

본 발명에서는 △CS (color shift) 값이 0.1 이하인 패널인 것이 특징이며, 더욱 바람직하게는 값이 낮을수록 유리하다.

이하, 본 발명의 광학 필름의 제조방법에 대해 서술한다.

본 발명에 따른 광학 필름은 셀룰로오스 에스테르 수지, 중량 평균 분자량이 5000g/mol 이하인 첨가제를 포함하는 도프를 준비하는 단계; 도프를 지지체 상에 유연하고 용매를 증발시키는 단계; 및 지지체로부터 박리 후 건조 공정을 수행하여 필름을 수득하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.

먼저, 셀룰로오스 에스테르 수지와 첨가제를 포함하는 도프를 준비하는 단계를 수행한다.

구체적으로 본 발명에서는 셀룰로오스 에스테르 수지와 첨가제를 포함하는 포함하는 도프를 솔벤트 캐스팅(Solvent casting)하여 제조될 수 있다. 솔벤트 캐스팅법은 셀룰로오스 에스테르 수지 및 첨가제와 더불어, 가소제, UV 흡수제, 매트제 등의 기타 첨가제와, 용매로서 메틸렌 클로라이드와 메탄올 등의 혼합 용매를 사용하여 교반기에서 용해시켜 도프를 제조하고, 여과장치를 사용하여 여과하여 사용할 수 있다.

솔벤트 캐스팅 법으로 광학 필름을 제조하는 경우, 도프를 제조하기 위한 용매는 유기용매가 바람직하다. 유기용매로는 할로겐화탄화수소를 사용하는 것이 바람직하며, 할로겐화탄화수소로는 염소화 탄화수소, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름이 있으며, 이 중 메틸렌클로라이드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 필요에 따라 할로겐화탄화수소 이외의 유기용매를 혼합하여 사용할 수도 있다. 할로겐화탄화수소 이외의 유기용매로는 에스테르, 케톤, 에테르, 알코올 및 탄화수소를 포함한다. 에스테르로는 메틸포르메이트, 에틸포르메이트, 프로필포르메이트, 펜틸포르메이트, 메틸아실레이트, 에틸아실레이트, 펜틸아세테르 등이 사용 가능하며, 케톤으로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논 등이 사용가능하고, 에테르로는 디이소프로필에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 테트라히드로푸란, 아니솔, 페네톨 등이 사용가능하고, 알코올로는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-2-부탄올, 시클로헥산올, 2-플루오로에탄올, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 2,2,3,3-테트라플루오로-1-프로판올 등을 사용한다.

보다 바람직하게는 메틸렌클로라이드를 주 용매로 사용하고, 알코올을 부용매로 사용할 수 있다. 구체적으로는 메틸렌클로라이드와 알코올을 80:20 내지 95:5 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 가장 적절하게는 메틸클로라이드와 메탄올을 80:20 내지 90:10의 혼합비로 사용하는 바람직하다.

본 발명의 광학 필름의 제조에는 상기 첨가제 외에도 기타 첨가제, 예를 들면 UV차단제, 가소제, 열화방지제, 미립자, 광학 특성 조정제 등을 더 첨가할 수 있고, 또한 그 첨가하는 시기에는 각 도프 제조 공정에서 무엇을 첨가해도 된다. 또한 도프 제조 공정의 마지막 조제 공정에 기타 첨가제를 첨가하여 조제하는 공정을 추가하여 실시해도 된다.

구체적으로 솔벤트 캐스팅법에 사용하는 도프는 각 조제공정에서 용도에 따른 각종 기타 첨가제, 예를 들면, 가소제, 열화방지제, 매트제 미립자, 박리제, 자외선안정제, 자외선흡수제, 적외선흡수제 등의 파장분산 조정제, 광학 이방성 조절제, 슬립제등의 기타 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 기타 첨가제들의 구체적인 종류는 해당 분야에서 통상적으로 사용하는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 그 함량은 필름의 물성을 저하시키지 않는 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 기타 첨가제를 첨가하는 시기는 첨가제의 종류에 따라 결정한다. 셀룰로오스 에스테르 도프 조제의 마지막에 첨가제를 첨가하는 공정을 실시할 수도 있다.

상기 슬립제로는 폴리메타크릴레이트 입자를 포함함으로써, 표면 조도 발현하며 이로 인하여 필름간 공기층을 유도하여 필름 표면의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 필름의 표면 조도 발현으로 인하여 표면 결함이 발생하지 않으며, 이에 따라 필름을 3,900m 이상 장권취가 가능하며, 필름 및 이를 포함하는 편광판의 수율을 개선할 수 있고, 경시 안정성 확보도 가능하다.

한편, 광학 필름은 기계적 강도 향상, 양호한 캐스팅성 및 내흡수성 부여, 수분 투과율의 감소 등을 위해 가소제를 함유할 수 있다. 가소제로는 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들면, 인산에스테르 및 프탈산에스테르 또는 시트르산에스테르에서 선택되는 카복실산에스테르 등이 있으며, 말단 비대칭 방향족 화합물과 말단 대칭 지방족 화합물을 사용하는 것도 가능하다. 다가 알코올 에스테르계 가소제, 폴리에스테르계 가소제 및 다가 카르복실산계 가소제를 사용하는 것도 바람직하다.

상기 가소제를 함유시키는 경우, 그 함유량은 치수 안정성, 가공성의 점을 고려하면, 전체 도프에 대하여 2중량% 내지 15중량% 포함하는 것이 바람직하고, 만일 가소제의 함유량이 지나치게 적으면, 필름의 투습도를 저감시키는 효과가 적고, 슬릿 가공이나 펀칭 가공을 행하였을 때 매끄러운 절단면을 얻을 수 없고, 절삭 찌꺼기의 발생이 많아지는 경향이 있다. 즉, 가소제를 함유시키는 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 또한 지나치게 많으면, 수지 필름으로부터 가소제가 블리드 아웃하여 필름의 물성이 열화되는 경향이 있다.

한편, UV차단제로는, 투명성이 높고, 편광판이나 액정 소자의 열화를 방지하는 효과가 우수한 벤조트리아졸계 UV차단제나 트리아진계 UV차단제가 바람직하고, 분광흡수 스펙트럼이 보다 적절한 벤조트리아졸계 UV차단제가 특히 바람직하다.

UV차단제와 함께 특히 바람직하게 사용되는 종래 공지의 벤조트리아졸계 UV차단제는, 비스화 한 것이어도 좋고, 예를 들어, 6,6'-메틸렌 비스(2-(2H-벤조[d][1,2,3]트리아졸-2-일))-4-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)페놀, 6,6'- 메틸렌비스(2-(2H-벤조[d][1,2,3]트리아졸-2-일))-4-(2-히드록시에틸)페놀 등을 들 수 있다. UV차단제는 0.1질량% 내지 20 질량% 첨가하는 것이 바람직하고, 또한 0.5질량% 내지 10 질량% 첨가하는 것이 바람직하고, 또한 1질량% 내지 5질량% 첨가하는 것이 바람직하다. 이들은 2종 이상을 병용해도 좋다.

본 발명의 광학 필름의 제조 시 사용하는 솔벤트 캐스팅법은 다른 제조 방법과 비교해서 광학적 성질 등의 물성이 우수한 필름을 제조할 수 있다. 솔벤트 캐스팅법에서는 우선 메틸클로라이드를 주용매로 하는 혼합용매에 셀룰로오스 에스테르 수지 및 본 발명의 첨가제, UV 흡수제, 매트제, 리타데이션 제어제, 가소제 등의 각종 첨가제를 혼합해서 도프를 조제할 수 있다.

도프를 제조한 이후에는, 도프를 유연 다이 또는 T-다이로부터 지지체(스틸 벨트) 상에 유연하고 용매를 증발시키는 단계를 거친다. 구체적으로, 지지체 상에 유연된 시트는 용매가 증발 내지 휘발되는 과정을 통해 자기 지지성을 얻게 된다.

본 발명에서는 도프의 유연 및 용매 증발 단계 이후 지지체(스틸 벨트)로부터 필름은 시트 형태로 박리된다. 용매가 증발된 시트는 먼저, Pre-dryer 내부에서 건조되고, 이후, 텐터에서 예열, 연신 및 열 고정을 거치고, 최종 Dryer 에서 시트 내 용매가 완전히 증발되어 최종적으로 광학 필름이 제조된다.

상기 Pre-dryer는 박리후 필름내 잔류용제가 많은 상태에서 텐터로 진입시, 텐터의 갑작스러운 열처리에 의해 열충격을 받을수 있으므로 이를 방지하기 위해 잔류용제량을 조정하는 역할을 한다. 상기 연신 공정은 일반적으로 Tg-50℃Tg+50℃의 온도 범위에서 이루어지며 연신율은 폭방향 또는 길이 방향으로 100~150% 범위로 하게 되는데, 용매를 완전히 제거함과 동시에 열 고정 효과를 얻을 수 있으므로 필름의 주름 등의 외관을 제어하고 열수축 및 습열 팽창율 등의 치수 안정성을 증가시킬 수 있다.

특히, 본 발명에서는 상기 건조 공정을 건조 온도에 따라 4단 공정으로 수행하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 상기 건조 공정은, 지지체로부터 시트 형태의 필름이 박리된 직후부터 진행된다. 구체적으로, 박리 이후 건조 온도(T1)가 25 내지 130℃인 1단 건조 공정; 건조 온도(T2)가 100 내지 200℃인 2단 건조 공정; 건조 온도(T3)가 170 내지 220℃인 3단 건조 공정; 및 건조 온도(T4)가 150 내지 200℃인 4단 건조 공정을 포함할 수 있다.

여기서, T1의 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 본 발명의 Ro 값의 범위를 벗어나게 되어 제조된 패널의 편광도가 낮아지고, 필름 제조가 불가한 문제가 있다. 또한, T2의 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우 본 발명의 Ro 값의 범위를 벗어나게되어 제조된 패널의 편광도가 낮아지는 문제가 발생한다. 또한, T3의 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우 본 발명의 Rth값의 범위를 벗어나게 되어 패널 시감이 개선되지 않는 문제가 있다. 그리고, T4의 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우 패널의 편광도가 저하되는 문제가 발생한다.

종합하면, 본원 발명에서는 광학 필름을 제조하는 것에 있어서, 건조 공정을 적절히 조절함으로써 최적의 건조 온도 범위를 발견할 수 있었으며, 4단 건조 공정을 통하여 패널 시감 개선과 높은 편광도를 달성할 수 있는 광학 필름을 제조할 수 있었다.

또한, 건조 온도는 하기 조건 1및 2를 만족할 수 있다.

<조건 1> T1 < T2 < T3

<조건 2> T3 > T4

상기 조건 1 및 2를 만족함으로써 4단 건조 공정을 통한 패널 시감 개선 효과를 확인 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 도프를 이용한 단층 구조의 위상차 필름을 제조하였으나, 2층 이상 다층 구조의 위상차 필름으로 제조하는 것도 가능하다. 상기 도프를 솔벤트 캐스팅함으로서 최소 한층 이상 포함할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 제조된 광학 필름은 20㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는다. 특히 20㎛ 미만인 경우 물성이 떨어지고, 50㎛ 초과인 경우 지나친 Ro 위상차의 발현으로 편광도 저하를 야기한다. 바람직한 두께는 30 내지 40㎛, 더욱 바람직하게는 32 내지 35㎛이다.

또한, 본 발명에 의해 제조된 광학 필름은 위상차가 +C Plate 특성을 만족시키는데, Ro는 1.5nm 이하이고, Rth는 -22~-14nm인 범위이다. 본 발명의 필름은 상기와 같은 조건을 만족할 때 대각 시감성이 개선된 +C 플레이트 특성이 발현될 수 있다.

상기 면 방향의 위상차 값인 Ro와, 두께 방향의 위상차 값인 Rth는 다음 수학식2 및 3으로 표시된다.

<수학식 2> Ro = (nx-ny)×d

<수학식 3> Rth = (nx+ny)/2-nz×d

+C : nz>nx=ny

(단, d는 필름의 두께(nm), nx은 필름의 면내의 최대의 굴절율, ny은 필름 면내에서 nx에 직각인 방향의 굴절율, nz은 두께 방향에 있어서 필름의 굴절율이다)

또한 상기 첨가제는 전술한 첨가제의 함량 및 종류를 포함할 수 있다.

종합하면, 본 발명의 발명자들은 셀룰로오스 에스테르 수지와 특정 첨가제를 포함하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름에 관한 것으로, 셀룰로오스 에스테르의 프로피오닐기 치환도와 셀룰로오스 에스테르 수지의 분자량, 특정 구조를 갖는 첨가제의 처방을 통해 FFS 모드 적용 시의 최적의 패널 시감성을 구현하기 위한 Rth 값 및 Ro 값을 도출할 수 있었으며, 더 나아가 필름 전폭에 대한 Rth 위상차 값의 편차를 낮게 발현하고, 필름 제조 시 4단 건조 공정을 수행함으로써 최종적으로 제조되는 패널의 좌우 대각에 대한 시감을 개선할 수 있었으며, 이는 △CS 값을 통하여 개선을 확인할 수 있었다.

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

<측정방법>

(1) 위상차 측정

Axoscan 장비를 이용하여 23℃55%RH의 환경하에서 파장 550㎚로 면내 방향의 위상차 값인 Ro와 두께 방향의 위상차 값인 Rth을 측정한다.

(2) 광학 필름의 전폭 내 Rth 값의 편차값 측정

필름의 2,000mm 전폭에 대하여 5cm 간격으로 Rth 값을 측정하고, 측정된 값 중 최대값과 최소값의 차이를 측정하였다.

(3) 필름의 모듈러스 값 측정

만능 재료 시험기(Universal Testing Machine, UTM)을 이용하여 필름의 모듈러스를 측정하였다.

(4) 색 좌표 측정

패널 좌, 우 대각에서의 색 좌표는x-y CIE 1931 color coordinates인 분광 조도계로 측정하였다.

(5) 패널 시감 측정

패널 시감은 좌우 대각 방향에서의 색 좌표의 차이로, 색 좌표는 x-y CIE 1931 color coordinates으로, 분광 조도계로 측정하였다.

(6) 패널 편광도 측정

편광도 측정 기기로 측정하며, Jasco 장비를 이용하였다.

(7) △CS (color shift) 측정

패널의 좌/우 대각에서의 색 차이인 △CS (color shift) 값은 하기 수학식 1에 의해 측정된다.

<수학식 1>

1. 셀룰로오스 에스테르 수지의 프로피오닐기 치환도 및 분자량에 따른 Rth 값 최적값 설정 및 패널 시감 평가

셀룰로오스 에스테르 수지 중 프로피오닐기의 치환도를 0.5 부터 2.75까지 0.25 단위로 증가시키고, 셀룰로오스 에스테르 수지의 분자량을 달리하여, 셀룰로오스 에스테르 수지를 포함하는 광학 필름의 Rth 값을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

여기서 광학 필름의 제조방법은 상술한 바와 같이, 프로피오닐 치환도 및 분자량을 달리한 셀룰로오스 에스테르 수지를 포함하는 도프를 준비하고, 도프를 지지체 상에 유연하고 용매를 증발시키는 단계를 거친 이후, 지지체로부터 박리 후 건조 공정을 수행하여 필름을 수득하는 단계를 수행하여 제조하였으며, 이 때 최적의 셀룰로오스 에스테르 수지의 조건을 평가하기 위하여 첨가제를 도프 내에 처방하지 않았다.

Rth (nm)		프로피오닐(propionyl)기 치환도
Rth (nm)		0.5	0.75	1	1.25	1.5	1.75	2	2.25	2.5	2.75
분 자 량 (g/mol)	110k	-1.1	-1.9	-2	-5.4	-8.8	-9.7	-23.8	-24.9	-32.1	-40.1 (실험예 13)
	154k	-0.8 (실험예 14)	-2	-5.4	-8.8	-12.2 (실험예 9)	-13.1	-23.2	-24.6	-24.8	-35.9
	207k	-2	-5.4	-8.8	-14.1 (실험예 8)	-16.9 (실험예 5)	-19.5 (실험예 3)	-24.5	-25.3	-28.2	-34.6
	255k	-4.4	-7.8	-11.2	-14.8 (실험예 7)	-18 (실험예 4)	-21.9 (실험예 1)	-24.8	-27.7	-30.6	-31.5
	491k	-2	-5.4	-8.8	-14.3	-15.8 (실험예 6)	-20.4 (실험예 2)	-24 (실험예 11)	-26.9 (실험예 12)	-29.8	-35.6
	605k	-1.6	-0.6	-4	-7.4	-10.8 (실험예 10)	-13.2	-23.4	-24.3	-27.2	-30.5

상기 표 1에 따르면, 동일 분자량에 대하여는, 프로피오닐기 치환도가 증가할수록, 광학 필름의 Rth 값은 점차 낮아지는 경향을 확인할 수 있다. 또한, 동일한 프로피오닐기 치환도 조건에서는 셀룰로오스 에스테르 수지의 분자량이 일정수준 증가함에 따라, 필름의 Rth 값도 증가하나, 수지의 분자량이 491k초과인 경우에는 오히려 Rth 값이 다소 감소하는 경향을 보인다.

이후, 상기 표 1에서 프로피오닐기 치환도 및 분자량을 달리한 샘플 14개를 뽑아서, 각 실험예 1 내지 14로 선정하였고, 실험예에 의해 제조된 광학 필름을 PVA 편광자 양면에 개재한 편광판을 제조하고, 액정 셀의 양면에 접합하여 FFS 용 패널을 제조하였다. 제조된 FFS 패널에 대해 좌상 및 우상에 대해 색좌표를 측정하고, 이에 따른 △CS 값을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다. 이때, 좌상 및 우상은 도 1을 참고하여 설명하면, 우상 색좌표는 φ=45°, θ=60°인 방향에서 측정한 색 좌표이며, 좌상 좌표는 φ=135°, θ=60° 방향에서 측정한 색 좌표를 의미한다.

구분	위상차 (Rth, nm)	색 좌표				△CS
		좌상 (φ=135°, θ=60°)		우상 (φ=45°, θ=60°)
		x1	y1	x2	y2
실험예 1	-21.9	0.2327	0.2323	0.2992	0.2984	0.094
실험예 2	-20.4	0.2313	0.228	0.2622	0.267	0.050
실험예 3	-19.5	0.243	0.239	0.264	0.2569	0.028
실험예 4	-18	0.2447	0.2901	0.2442	0.2883	0.002
실험예 5	-16.9	0.2422	0.222	0.2502	0.2604	0.039
실험예 6	-15.8	0.2427	0.2323	0.2313	0.2889	0.058
실험예 7	-14.8	0.2425	0.2321	0.2902	0.2804	0.068
실험예 8	-14.1	0.2427	0.2323	0.3002	0.3104	0.097
실험예 9	-12.2	0.2227	0.2323	0.3008	0.3077	0.109
실험예 10	-10.8	0.2403	0.2318	0.3121	0.3231	0.116
실험예 11	-24	0.2427	0.2423	0.3222	0.3204	0.111
실험예 12	-26.9	0.2428	0.2421	0.3311	0.3361	0.129
실험예 13	-40.1	0.2402	0.2443	0.3636	0.3698	0.176
실험예 14	-0.8	0.2402	0.2443	0.3636	0.3398	0.156

상기 표 2에 따르면, 실험예 1 내지 8의 경우, △CS값이 0.1 이하의 범위인 것으로 실험예 1 내지 8에 의한 셀룰로오스 수지를 광학 필름으로 이용하는 경우 FFS 모드의 패널에 대해서도 좌우 시감을 개선할 수 있음을 알아내었다. 더불어, △CS값이 0.1 이하로 우수한 경우에 따른 광학 필름의 위상차 값은 -22 내지 -14nm범위인 경우가 우수함을 알 수 있었다.

상기 표 2에 따르면, 위상차 값이 -22nm 이하인 경우인 실험예 11 내지 13에서는 △CS값이 다소 높고, 위상차 값이 -14nm 이상인 실험예 9, 10 및 14의 경우에도 △CS값이 다소 높은 경향을 띄는 것을 알 수 있었다. 이는 곧, 종래에 Rth 가 음의 값인 필름을 단순히 적용한다고 해도 -22 내지 -14nm인 범위를 벗어나면 오히려 시감이 악화되는 단점을 발견할 수 있었다.

이는, 단순히 광학 필름의 Rth 값이 낮을수록 FFS 모드에서 패널 시감이 개선되는 것을 의미하지는 않으며, 본 발명자들은 본 실험을 통하여 FFS 모드에도 패널 좌우 시감을 개선하는 광학 필름의 최적의 위상차 값의 범위를 확보 하고, 동시에 이를 달성하기 위한 적절한 수지의 구성을 찾아내기에 이르렀다.

따라서, 실험예 1 내지 8에 의해 제조된 광학필름의 경우, 최적의 위상차 값(-22 내지 -14nm)을 확보하면서도, 동시에 패널 좌우 시감을 개선할 수 있는 것을 알아냈으며, 표 1을 참고하면, 이 경우, 셀룰로오스 에스테르 수지에서 분자량의 범위로는 200,000 내지 500,000g/mol, 바람직하게는 207,000 내지 491,000g/mol 이고, 프로피오닐기 치환도는 1.25 내지 1.75인 경우가 가장 최적의 범위인 것을 알아냈다.

또한, 상기 실험예 4에 의해 제조된 패널과, 실험예 14에 의해 제조된 패널에 대해서 FFS 용 패널 좌우 대각에 대한 시감을 좌상 및 우상 방향에 대해 측정하였다. 도 2를 참고하면, 실험예 4에 의해 제조된 패널의 좌상 및 우상은 모두 블루(blue) 계열의 색상으로 비슷한 수준을 나타나고 있으나, 실험예 14에 의해 제조된 패널의 좌상 및 우상의 경우, 우상의 시감이 노란색(yellowish)을 띄는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 의해 제조된 광학 필름 및 이를 패널에 적용 시 FFS 모드에서도 육안으로 확인하기에 시감 차이가 적은 것을 알 수 있다.

2. 첨가제 화합물 함량 별 Rth 편차 평가

실험예 4에서 이용된 셀룰로오스 에스테르 수지 (프로피오닐기 치환도 1.5, 분자량 255k)와 화학식 3 내지 11의 구조를 갖는 화합물을 첨가제로 이용하여 셀룰로오스 에스테르 광학 필름을 제조하였다. 광학 필름의 제법은 상술한 바와 동일하게 셀룰로오스 에스테르 수지 및 일정량의 첨가제, 용매를 포함하는 도프를 준비하고, 도프를 지지체 상에 유연하고 용매를 증발시키는 단계를 거친 이후, 지지체로부터 박리 후 건조 공정을 수행하여 필름을 수득하는 단계를 수행하여 제조하였다. 첨가제의 함량은 도프 내 고형분 기준으로 하였으며, 최종 필름 전체 중량 대비 중량%와 동일하다.

이후, 전체 광학 필름폭이 2000mm이고, TD 전폭에 대하여 첨가제의 함량에 따른 Rth 편차를 측정하였다. Rth 편차는 |Rth 최대값(Max) - Rth 최소값(Min) |으로 계산하였고, 측정방법은 상술한 바와 같이 필름의 2,000mm 전폭에 대하여 5cm 간격으로 Rth 값을 측정하고, 측정된 값 중 최대값과 최소값의 차이를 측정하였다.

그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.

화학식 3 내지 11의 구조를 갖는 화합물의 구조는 하기와 같다.

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

Rth (nm) 편차 (ㅣMax-Minㅣ)	첨가제 함량 (필름 전체 중량 기준) (wt%)
Rth (nm) 편차 (ㅣMax-Minㅣ)	0	1	2	7	12	15
화학식3	5	2.9	1	0.8	1.3	3
화학식4	4.9	3.4	0.9	0.3	1.2	2.8
화학식5	4.7	4.2	1.4	0.2	1.7	3.2
화학식6	4.1	3.7	1.2	0.1	0.9	2.7
화학식7	4.2	2.8	0.7	0.4	1.3	2.8
화학식8	4.5	3.6	0.9	0.7	1.4	3.2
화학식9	4.4	3.9	1.1	0.8	1.7	2.7
화학식10	4.8	2.9	1.7	0.9	1.2	2.9
화학식11	5.2	3	1.8	0.7	1.7	3.1

상기 표 3을 참고하면, 각 화학식 3 내지 11의 화합물 구조를 갖는 첨가제를 필름 (도프 내 고형분) 전체 중량 대비 2 내지 12중량% 함유하여 제조한 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 경우, Rth 편차가 낮으며, 구체적으로 편차는 2.0nm 이하인 것으로 나타났다. 반면, 첨가제의 함량이 0, 1, 15중량%인 경우, Rth 편차가 다소 높게 나타났다. 구체적으로 이 경우 편차는 2.0nm을 초과하는 값을 나타내었고, Rth 값의 편차가 큼에 따라, 패널 시감의 품질 균일성도 저하됨을 알 수 있다.

3. 첨가제 및 건조 공정에 따른 Ro 값 선정 및 편광도 평가

본 실험에서는 첨가제의 함량 및 필름 제조 시 건조 온도에 따른 FFS 용 패널의 시감 개선을 위한 최적의 광학 필름 및 패널 조건을 알아보고자 한다.

<첨가제 함량에 따른 필름의 Ro 값 선정 및 패널 편광도 평가>

실시예 1

먼저, 아세틸 치환도가 1.4이고, 프로피오닐기 치환도가 1.5이며, 분자량이 350,000g/mol인 셀룰로오스 에스테르 수지와 하기 화학식 3 구조를 갖는 첨가제를 준비한다.

이후, 셀룰로오스 에스테르 수지 97.8중량%, 화학식 3 구조를 갖는 첨가제 2중량% 및 슬립제로 입자 직경이 0.5~10㎛인 단분산 폴리메틸메타크릴레이트 입자(PMMA Bead) 0.3중량%을 혼합하여 고형분을 제조하고, 용매로 염화메틸렌과 메탄올을 80:20의 비율로 혼합한 용매와 혼합하여 도프를 제조하였다. 이 때, 도프 내 고형분과 용매의 중량비는 22.5중량% : 77.5중량%였다.

<화학식 3>

이후, 도프를 벨트 유연장치를 이용하여 폭 2000mm의 스테인레스 밴드 지지체에 균일하게 유연하고, 스테인레스 밴드 지지체 상에서 용매를 증발시켰다.

용매를 증발시키고 박리한 후, 4단 건조 공정을 수행하였다. 건조 온도 및 유지시간은 1단 건조 공정에서는 50℃에서 98초 유지하고, 2단 건조 공정에서는 건조온도를 높여 170℃에서 9초 유지하였으며, 3단 건조 공정에서는 온도를 더욱 높여 185℃에서 8초 유지하였으며, 마지막으로 4단 건조 공정에서는 온도를 낮춘 180℃에서 12초 유지하여 4단 건조 공정을 수행하였다. 이어서, 최종적으로 Dryer 100℃에서 건조를 행하여 막 두께 35.2㎛의 셀룰로오스 에스테르 광학 필름을 제조하였다. 또한 실시예 1에 의해 제조된 광학 필름을 PVA 편광자 양면에 개재한 편광판을 제조하고, 액정 셀의 양면에 접합하여 FFS 용 패널을 제조하였다.

실시예 2 내지 36 및 비교예 1 내지 28

첨가제의 종류와 함량을 하기 표 4에 나타난 것으로 변경하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 광학 필름 및 패널을 제조하였다. 이후 각 첨가제 종류와 함량에 따른 필름과 두께, 위상차값, 모듈러스 및 패널의 최대 및 최소 편광도는 하기표 4와 같았다.

첨가제의 종류로 화학식 4 내지 화학식 11은 상술한 화합물의 구조와 동일하다.

구분	첨가제		필름						패널
	종류	함량 (중량%)	두께 (㎛)	Ro(nm)		Rth(nm)		모듈러스 (N/mm2)	편광도(%)
	종류	함량 (중량%)	두께 (㎛)	최대	최소	최대	최소	모듈러스 (N/mm2)	최대	최소
비교예1	화학식3	0	35.2	2.7	1.1	-25.6	-22.4	4700	99.997	99.985
비교예2	화학식3	1	34.4	1.8	1	-23.5	-22.1	4300	99.998	99.992
실시예1	화학식3	2	34.7	1.2	0.7	-21.4	-20.8	3700	99.999	99.997
실시예2	화학식3	3	34.2	1.1	0.2	-18.2	-17.8	3200	99.999	99.997
실시예3	화학식3	6	33.5	0.8	0.4	-17.2	-16.2	2700	99.999	99.999
실시예4	화학식3	12	34.1	1.1	0.3	-15.1	-14.8	2200	99.999	99.997
비교예3	화학식3	13	34.2	0.9	0.5	-13	-12.5	1700	99.999	99.999
비교예4	화학식3	15	34.8	0.8	0.4	-10	-8.9	1450	99.999	99.999
비교예5	화학식4	1	35.2	1.9	1.1	-24.5	-23.1	4350	99.998	99.992
실시예5	화학식4	2	34.2	1.3	0.8	-21.7	-20.7	3600	99.999	99.996
실시예6	화학식4	3	34.8	0.9	0.3	-17.8	-16.6	3200	99.999	99.999
실시예7	화학식4	6	33.8	0.8	0.4	-17.8	-16.9	2650	99.999	99.999
실시예8	화학식4	12	35.1	1.1	0.3	-15.2	-14.8	2250	99.999	99.997
비교예6	화학식4	13	34.6	1	0.5	-12.7	-11.2	1650	99.999	99.999
비교예7	화학식4	15	34.7	0.9	0.8	-9.8	-9	1350	99.999	99.999
비교예8	화학식5	1	33.2	1.7	1.1	-25.5	-24.1	4300	99.996	99.993
실시예9	화학식5	2	33.4	1.2	0.7	-20.1	-19.2	3650	99.999	99.997
실시예10	화학식5	3	33.5	0.6	0.5	-18.1	-17.3	3250	99.999	99.999
실시예11	화학식5	6	34.5	0.5	0.1	-16.8	-15.8	2600	99.999	99.999
실시예12	화학식5	12	35.8	0.8	0.2	-15.7	-15.2	2300	99.999	99.999
비교예9	화학식5	13	35.1	0.9	0.5	-11.8	-10.5	1750	99.999	99.999
비교예10	화학식5	15	35.1	0.9	0.6	-8.5	-7.2	1450	99.999	99.999
비교예11	화학식6	1	34.8	1.9	1.1	-26.2	-24	4300	99.998	99.991
실시예13	화학식6	2	34.5	1.3	0.9	-21.4	-20.4	3650	99.999	99.997
실시예14	화학식6	3	34.8	0.9	0.2	-19.2	-18	3250	99.999	99.999
실시예15	화학식6	6	34.9	1.1	0.3	-17.5	-15.8	2600	99.999	99.997
실시예16	화학식6	12	34.7	0.8	0.4	-15.2	-14.2	2300	99.999	99.999
비교예12	화학식6	13	34.5	0.9	0.8	-10.8	-8.5	1750	99.999	99.999
비교예13	화학식6	15	34.6.	1.1	0.9	-9.1	-8.8	1350	99.999	99.999
비교예14	화학식7	1	35.2	1.8	1.2	-24.3	-23.5	4300	99.997	99.993
실시예17	화학식7	2	3.4.	1.4	1	-20.9	-20.1	3700	99.999	99.996
실시예18	화학식7	3	33.8	0.5	0.2	-18.7	-18	3250	99.999	99.999
실시예19	화학식7	6	33.9	0.2	0.3	-17	-15.8	2650	99.999	99.999
실시예20	화학식7	12	33.9	0.9	0.6	-16	-15.1	2250	99.999	99.999
비교예15	화학식7	13	33.9	0.9	0.8	-11.2	-8.9	1750	99.999	99.999
비교예16	화학식7	15	33.5	1.1	1	-10.8	-8	1350	99.999	99.999
비교예17	화학식8	1	34.2	1.7	1.1	-24.5	-23.1	4400	99.996	99.992
실시예21	화학식8	2	35.1	1.3	1	-21.5	-20.5	3750	99.999	99.996
실시예22	화학식8	3	34.8	0.7	0.7	-18.7	-17.7	3250	99.999	99.999
실시예23	화학식8	6	35.2	0.8	0.1	-17.8	-16.5	2650	99.999	99.999
실시예24	화학식8	12	34.6	1.1	0.6	-15.9	-14.5	2300	99.999	99.998
비교예18	화학식8	13	34.2	0.9	0.7	-12.4	-10.8	1700	99.999	99.999
비교예19	화학식8	15	34.3	1.2	0.9	-9.2	-7.8	1300	99.999	99.999
비교예20	화학식9	1	35.1	1.8	1.1	-24.5	-22.4	4400	99.996	99.993
실시예25	화학식9	2	34.6	1.3	0.9	-21	-20	3750	99.999	99.996
실시예26	화학식9	3	35.2	0.8	0.7	-18.5	-17.2	3250	99.999	99.999
실시예27	화학식9	6	34.4	0.8	0.6	-16.9	-15.2	2950	99.999	99.999
실시예28	화학식9	12	34.5	0.9	0.6	-15.9	-14.8	2300	99.999	99.999
비교예21	화학식9	13	34.6	0.9	0.9	-11.1	-10.2	1700	99.999	99.999
비교예22	화학식9	15	35.1	0.9	0.9	-10.9	-9	1350	99.999	99.999
비교예23	화학식10	1	34.2	1.9	1.1	-25.1	-23.9	4450	99.997	99.993
실시예29	화학식10	2	34.5	1.4	0.9	-21.7	-19.5	3700	99.999	99.996
실시예30	화학식10	3	35.1	0.8	0.9	-20.5	-19.2	3250	99.999	99.999
실시예31	화학식10	6	35.2	1.1	1	-17	-16	2850	99.999	99.997
실시예32	화학식10	12	35	0.9	0.9	-15.9	-14	2300	99.999	99.999
비교예24	화학식10	13	34	1.1	0.9	-10	-8.5	1600	99.999	99.999
비교예25	화학식10	15	33.6	1.2	1	-9.4	-8.9	1300	99.999	99.999
비교예26	화학식11	1	34.2	1.7	1	-26.1	-24.8	4350	99.998	99.993
실시예33	화학식11	2	35.1	1.2	0.9	-21.2	-19.5	3750	99.999	99.997
실시예34	화학식11	3	35.4	0.2	0.8	-17.5	-16.8	3350	99.999	99.999
실시예35	화학식11	6	34.1	0.7	0.5	-16.5	-15.5	2900	99.999	99.999
실시예36	화학식11	12	34.2	0.9	0.3	-15.7	-14	2400	99.999	99.999
비교예27	화학식11	13	33.9	1.2	0.7	-11.2	-9.9	1800	99.999	99.999
비교예28	화학식11	15	33.7	0.9	0.9	-9.5	-8	1350	99.999	99.999

표 4를 참고하면, 동일한 4단 건조 공정을 유지한 채, 첨가제의 종류와 함량을 달리한 광학 필름 및 패널의 물성을 측정하였다.

구체적으로, 첨가제를 도프 내 고형분 전체 대비, 즉 필름 전체 중량 대비 2 내지 12 중량%로 함유하여 광학 필름을 제조한 실시예 1 내지 36의 경우에는, 앞선 실험예 1 내지 8의 실험에서 도출되었듯, Rth 최소값이 최적화 범위인 -22 내지 14nm에 포함되는 것을 알 수 있었고, 동시에 필름의 모듈러스도 높으며, 패널의 편광도 또한 우수한 것을 알 수 있다. 반면, 비교예 1의 경우는 첨가제를 포함하지 않은 경우를 나타낸 것으로, 첨가제를 처방하지 않는 경우, 필름의 Rth 값이 높아 본원 발명에서 설정한 최적의 범위인 -22 내지 -14nm에 해당되지 않으며, 필름의 모듈러스 값도 다소 높아 가공성이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 이를 패널로 제작시에도 편광도가 다소 낮은 점에서 패널로서의 활용도 또한 떨어지는 한계가 존재하는 것으로 나타났다.

한편, 각 화학식 3 내지 11의 화합물 구조를 갖는 첨가제를 전체 고형분 대비(이는 필름 전체 중량 대비와 동일한 의미) 1중량%로 함유하여 필름을 제조하는 비교예 2,5,8,11,14,17,20,23 및 26의 경우에는, 공통적으로 광학 필름의 Rth 값의 범위가 최적 값을 벗어나는 경향이 있었으며, 패널의 최소 편광도가 99.993% 이하로 다소 낮은 수치를 나타내었다. 비교예 2,5,8,11,14,17,20,23 및 26을 통해 패널의 편광도 값을 높이기 위해서는 본 발명의 첨가제를 일정 함량 이상 포함해야 하며, 이 경우, 최대 Ro 값도 1.7nm 미만으로 설정하는 것이 본 발명의 필름의 모듈러스 및 패널의 편광도 확보에 있어서 바람직함을 시사한다.

한편, 각 화학식 3 내지 11의 화합물 구조를 갖는 첨가제를 전체 고형분 대비 각각 13중량%, 15중량%로 처방한 비교예 3,4,6,7,9,10,12,13,15,16,18,19,21,22,24,25,27 및 28을 참고하면, 각 첨가제를 13중량% 포함하는 경우에는 필름의 Rth 값이 다소 낮은 값을 나타내어 최적의 범위를 확보하지 못하였고, 필름의 모듈러스 값이 모두 2,000N/mm2 미만으로 나타나 열에 의한 필름 변형에 취약한 것으로 나타났다. 또한 각 첨가제를 15중량% 포함하는 경우에도, 이와 마찬가지로 더 낮은 Rth 값이 발현되고, 더욱 낮은 필름의 모듈러스 값이 나타나서 동일한 문제점이 심화되는 경향을 나타내었다.

따라서, 본 발명에서는 앞서 프로피오닐기의 치환도와 분자량을 특정 조건으로 유지하고, Rth 값을 적절한 범위인 -22 내지 -14nm로 확보함으로 패널 시감을 개선하는 것과 더불어, Ro 값 또한 1.5 nm 미만으로 설정하며, 첨가제의 함량 또한 2 내지 12중량%로 함으로써 필름의 모듈러스와 패널의 편광도도 우수한 범위로 확보할 수 있음을 시사한다.

<건조 온도에 따른 Ro 값 선정 및 편광도 평가>

실시예 37

아세틸 치환도가 1.4이고, 프로피오닐기 치환도가 1.5이며, 분자량이 350,000g/mol인 셀룰로오스 에스테르 수지와 하기 화학식 5 구조를 갖는 첨가제를 준비한다.

이후, 셀룰로오스 에스테르 수지 89.7중량%, 화학식 5 구조를 갖는 첨가제 10중량% 및 슬립제로 입자 직경이 0.5~10㎛인 단분산 폴리메틸메타크릴레이트 입자 0.3중량%을 혼합하여 고형분을 제조하고, 용매로 염화메틸렌과 메탄올을 80:20의 비율로 혼합한 용매와 혼합하여 도프를 제조하였다. 이 때, 도프 내 고형분과 용매의 중량비는 22.5중량% : 77.5중량%였다.

<화학식 5>

실시예 38

1단 건조 공정에서의 건조 온도를 100℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

실시예 39

2단 건조 공정에서 건조 온도를 130℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

실시예 40

2단 건조 공정에서 건조 온도를 200℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

실시예 41

3단 건조 공정에서 건조 온도를 170℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

실시예 42

3단 건조 공정에서 건조 온도를 220℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

실시예 43

4단 건조 공정에서 건조 온도를 150℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

실시예 44

3단 건조 공정에서 건조 온도를 200℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

실시예 45 내지 48

첨가제 물질을 각각 화학식 3, 4, 6, 11의 구조를 갖는 화합물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

비교예 29

1단 건조 공정을 수행하지 않는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름을 제조하였다.

비교예 30

1단 건조 공정에서의 건조 온도를 150℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

비교예 31

2단 건조 공정에서의 건조 온도를 70℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

비교예 32

2단 건조 공정에서의 건조 온도를 200℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

비교예 33

3단 건조 공정에서의 건조 온도를 130℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

비교예 34

3단 건조 공정에서의 건조 온도를 250℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

비교예 35

4단 건조 공정에서의 건조 온도를 130℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

비교예 36

4단 건조 공정에서의 건조 온도를 220℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 37과 동일한 공정을 통해 광학 필름 및 패널을 제조하였다.

상기 실시예 37 내지 48 및 비교예 29 내지 36에 대한 광학 필름에 대한 필름의 위상차, 모듈러스를 측정하고, 패널에 대해서는 최대 및 최소 편광도를 측정하여, 하기 표 5 및 표 6에 나타내었다.

구분			실시예37	실시예38	실시예39	실시예40	실시예41	실시예42	실시예43	실시예44	실시예45	실시예46	실시예47	실시예48
수지	치환도	acetyl	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4
		propionyl	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
		butyryl	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	분자량(g/mol)		350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k
첨가제	종류		화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식3	화학식4	화학식6	화학식11
첨가제	함량(중량%)		10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
공정	건조온도	1구간 (℃)	50	100	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50
		2구간 (℃)	170	170	130	200	170	170	170	170	170	170	170	170
		3구간(℃)	185	185	185	185	170	220	185	185	185	185	185	185
		4구간(℃)	180	180	180	180	180	180	150	200	200	200	200	200
필름	두께(㎛)		35	35	32	32	34	35	32	32	32	32	32	32
	Ro (nm)	최대	1.1	0.5	0.5	1.5	0.9	1.5	0.7	1.4	1.2	1.3	1.1	1.2
	Ro (nm)	최소	0.2	0.2	0.3	0.7	0.4	1.3	0.2	0.4	0.2	0.1	0.3	0.2
	Rth (nm)	최대	-16.9	-17.2	-12.9	-19.9	-15.1	-16.3	-13.1	-20	-15.2	-16.2	-15.8	-16.4
	Rth (nm)	최소	-17.5	-18.1	-14.4	-21.3	-18.9	-19	-14.4	-21.3	-19.2	-18.2	-18.8	-19.0
	모듈러스 (N/mm2)		2800	2800	2800	2800	2750	2800	2800	2800	2800	2800	2800	2800
패널	편광도	최대 (%)	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999
패널	편광도	최소 (%)	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999	99.999

구분			비교예29	비교예 30	비교예 31	비교예32	비교예33	비교예34	비교예35	비교예36
수지	치환도	acetyl	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4
		propionyl	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
		butyryl	-	-	-	-	-	-	-	-
	분자량(g/mol)		350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k	350k
첨가제	종류		화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5	화학식 5
첨가제	함량(중량%)		10	10	10	10	10	10	10	10
공정	건조온도	1구간 (℃)	X	150	50	50	50	50	50	50
		2구간 (℃)	170	170	70	200	170	170	170	170
		3구간(℃)	185	185	185	185	130	250	185	185
		4구간(℃)	180	180	180	180	180	180	130	220
필름	두께(㎛)		31	필름 제조 불가	36	34	34	필름 제조 불가	32	32
	Ro (nm)	최대	2.3		3.3	5.8	0.9		0.7	2.8
	Ro (nm)	최소	0.1		0.2	0.1	0.4		0.2	0.2
	Rth (nm)	최대	-18.1		-15.2	-20.1	-8.5		-10.1	-25.6
	Rth (nm)	최소	-19.8		-17.1	-21.9	-9.4		-13.4	-23.8
	모듈러스 (N/mm2)		2800		2750	2800	2750		2800	2800
패널	편광도	최대 (%)	99.999		99.999	99.999	99.999		99.999	99.999
패널	편광도	최소 (%)	99.989		99.985	99.98	99.999		99.999	99.987

상기 표 5 및 표 6을 참고하면, 동일한 함량의 동일 물질의 첨가제를 이용하여 본 발명의 셀룰로오스 에스테르 광학 필름을 제조하는 경우, 4단 건조 온도에 따라 광학 필름 및 패널의 물성에 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

구체적으로, 실시예 37 내지 48을 참고하면, 4단 건조 에서 각 구간의 건조 온도를 본원 발명의 범위에 따라 설정함으로써 필름의 위상차 값에 있어서 적절한 범위를 확보 할 수 있다. 즉, 실시예 37 내지 48에 따르면, 앞서 본 필름의 적절범위인 Rth 값은 -22 내지 -14nm 범위 내에 속하면서 동시에 Ro 값도 1.5nm 이하인 경향을 보인다. 이를 통해, 실시예 37 내지 48의 광학 필름은 적절한 위상차 값을 확보하면서도, 필름의 모듈러스 값도 확보할 수 있으며, 패널의 편광도에 있어서도 최소 편광도 값이 99.999%로, 모두 우수한 경향을 나타낸다.

이와 달리, 비교예 29는 4단 공정 중 1단 공정을 행하지 않음으로, Ro 값이 2.3nm을 발현하여, 패널의 최소 편광도 값이 99.989%로 다소 낮은 문제가 있음을 알 수 있다. 비교예 30에서는 1단 건조 공정의 온도를 150℃로 본원 발명의 온도 범위보다 높게 설정하였는데, 이 경우에는 필름 제조가 불가하였다. 이는, 필름 내에 용제가 많이 포함된 상태에서 1단 건조 공정 시 고온을 수행하게 되면, 필름이 이송 과정에서 늘어지고, 처지는 문제가 발생하여 필름 제조가 불가하였다.

비교예31과 32는 본원 발명의 2단 건조 공정 온도보다 낮거나 높은 경우로서, 2단 공정의 온도가 낮거나 높은 경우 모두 필름의 Ro 값이 높아지는 경향을 나타내었으며, 이로 인해 패널의 편광도 값도 떨어지는 문제가 발생하였다.

비교예 33과 34는 본원 발명의 3단 건조 공정 온도보다 낮거나 높은 경우로서, 3단 공정의 온도가 낮은 경우에는, Rth 값이 본원 발명에서 의도한 최적 수치 범위인 -22 내지 -14nm에 해당되지 않는 것으로 나타났으며, 이로 인해 패널의 좌우 시감 개선 효과가 낮을 것으로 추측된다. 한편 3단 공정의 온도가 높은 경우에는 필름 제조가 불가하였다. 이는, 텐터 내에서 온도가 수지의 Tg 값보다 과도하게 높아짐에 따라 필름이 열풍 바람에도 늘어지거나 처짐이 발생하게 되고, 이에 따라 이송이 불가하고 파단이 발생하기 때문이다.

비교예 35 및 36은 본원 발명의 4단 건조 공정 온도보다 낮거나 높은 경우로서, 4단 공정의 온도를 너무 낮게 하는 경우, 3단에서 고온 열처리된 필름이 급격하게 낮은 온도를 겪으면서, 온도 차이가 발생하면 필름에 열 쇼크 등의 부작용이 발생하는 문제가 발생한다. 또한 4단 공정의 온도를 높게 하는 경우에는, Ro 값이 커짐에 따라, 패널의 편광도 값도 낮아지고 최적의 Rth 값의 범위도 만족하지 못하는 것으로 나타났다.

본 발명에서는 또한 상기 4단 건조 공정의 건조 온도와 관련하여 하기 조건식 1 및 2를 만족하는 것이 바람직하다.

<조건 1> T1<T2<T3

<조건 2> T3>T4

이와 관련하여, 비교예 32, 33의 경우, 상기 조건 1을 만족하지 않으며, 비교예 36의 경우 상기 조건 2를 만족하지 않는 것을 알 수 있다. 이를 통해 상기 조건 1 또는 조건 2를 하나라도 만족하지 않는 경우에는 필름의 Ro 값이 높아지는 경향을 나타내고, 이로 인해 제조된 패널의 최소 편광도 값이 다소 낮아지는 문제가 있는 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명에서는 상기 조건 1 및 조건 2를 모두 만족하는 건조 공정을 수행하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

정리하면, 본 발명은 앞서 프로피오닐기의 치환도와 분자량을 특정 조건으로 유지하면서도, Rth 값을 적절한 범위로 확보함으로 패널 시감을 개선하는 것과 더불어, Ro 값 또한 1.5 nm 미만으로 설정하며, 첨가제의 함량 또한 2 내지 12중량%로 함으로써 필름의 모듈러스와 패널의 편광도도 우수한 범위로 확보할 수 있으며, 더 나아가, 필름의 제조 시 4단 건조 공정을 수행하고, 적절한 건조 온도 범위를 확보함으로써 필름의 위상차 값의 최적 범위를 확보 할 수 있었으며 (Rth 값은 - 22 내지 -14nm이고, Ro값은 1.5nm 이하), 필름의 모듈러스 값도 높으면서, 패널 편광도도 높은 것을 확보할 수 있음을 발견하였다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

아실(acyl) 치환도가 2.85 내지 3.0이고, 프로피오닐(propionyl)기의 치환도는 1.25 내지 1.75이며, 중량 평균 분자량(Mw)이 200,000 내지 500,000g/mol인 셀룰로오스 에스테르 수지; 및
하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나인 첨가제;를 포함하고,
상기 첨가제의 함량은 셀룰로오스 에스테르 광학 필름 전체 중량을 기준으로 2 내지 12중량%이고,
Rth 값이 -22 내지 -14nm이고, Ro값이 1.5nm이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름.
[화학식 1]
B-G-(A1-G)m-(G)n-(A2-G)l-B
[화학식 2]
B-G-(A1-G)m-(G-A2-G)n-B
(여기서, B는 벤젠 모노카르복실산(benzene mono-carboxylic acid)이고, G는 탄소수 3 내지 5인 알킬 글라이콜(alkyl glygol)이며, A1 및 A2는 각각 탄소수 8 내지 11, 탄소수 6 내지 9인 알킬기(alkyl), 아릴기(aryl) 또는 알릴기(allyl) 중 선택된 1종 또는 2종 이상이고,
상기 m, n 및 l은 0 이상의 정수이다.)
삭제
제 1항에 있어서,
상기 첨가제는, 중량 평균 분자량이 5000g/mol 이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름.
제 1항에 있어서,
상기 첨가제는 하기 화학식 3 내지 11으로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름.
[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]
제 1항에 있어서,
상기 광학 필름의 두께는 20 내지 50㎛이고, 모듈러스(modulus)는 2,000 내지 4,000 N/mm²인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름.
제 1항에 있어서,
상기 광학 필름의 전폭 내 Rth 값의 편차인
|Rth 최대값(Max) - Rth 최소값(Min) | 가 2.0nm이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름.
제1항의 광학 필름 및 편광판을 포함하고,
편광도가 99.995% 이상인 것을 특징으로 하는 패널(panel).
제7항에 있어서,
하기 수학식 1 에 의해 계산되는 패널의 좌/우 대각에서의 색 차이인 △CS (color shift) 값이 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 패널.
<수학식 1>

(x1 및 y1은 좌측 대각(φ=135°, θ=60°) 방향에서의 색좌표(x1, y1)이고, x2 및 y2는 우측 대각(φ=45°, θ=60°) 방향에서의 색좌표(x2, y2)이며, 여기서 φ는 방위각이고, θ는 위상각이다.)
아실(acyl) 치환도가 2.85 내지 3.0이고, 프로피오닐(propionyl)기의 치환도는 1.25 내지 1.75이며, 중량 평균 분자량(Mw)이 200,000 내지 500,000g/mol인 셀룰로오스 에스테르 수지 및 중량 평균 분자량이 5000g/mol 이하인 첨가제를 포함하는 도프를 준비하는 단계;
도프를 지지체 상에 유연하고 용매를 증발시키는 단계; 및
지지체로부터 박리 후 건조 공정을 수행하여 필름을 수득하는 단계를 포함하고,
상기 첨가제의 함량은 필름 100중량% 대비 2 내지 12중량%이며,
Rth 값이 -22 내지 -14nm이고, Ro값이 1.5nm이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 제조방법.
제 9항에 있어서,
상기 건조 공정은,
건조 온도(T1)가 25 내지 130℃인 1단 건조 공정;
건조 온도(T2)가 100 내지 200℃인 2단 건조 공정;
건조 온도(T3)가 170 내지 220℃인 3단 건조 공정; 및
건조 온도(T4)가 150 내지 200℃인 4단 건조 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 제조방법.
제 10항에 있어서,
상기 건조 온도는 하기 조건 1및 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 제조방법.
<조건 1> T1<T2<T3
<조건 2> T3>T4
제 9항에 있어서,
상기 첨가제는, 하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 제조방법.
[화학식 1]
B-G-(A1-G)m-(G)n-(A2-G)l-B
[화학식 2]
B-G-(A1-G)m-(G-A2-G)n-B

(여기서, B는 벤젠 모노카르복실산(benzene mono-carboxylic acid)이고, G는 탄소수 3 내지 5인 알킬 글라이콜(alkyl glygol)이며, A1 및 A2는 각각 탄소수 8 내지 11, 탄소수 6 내지 9인 알킬기(alkyl), 아릴기(aryl) 또는 알릴기(allyl) 중 선택된 1종 또는 2종 이상이고,
상기 m, n 및 l은 0 이상의 정수이다.)
제 9항에 있어서,
상기 첨가제는 하기 화학식 3 내지 11으로 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에스테르 광학 필름의 제조방법.
[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]