KR102566308B1 - 위상차 필름 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 위상차 필름 및 상기 위상차 필름의 용도에 관한 것이다. 본 출원의 위상차 필름은 편광판에 적용할 때 넓은 범위에서 우수한 광 시야각 특성을 갖고, 고온 다습 조건에서도 안정된 위상차 값을 제공하며, 박형으로 제조가 가능한, nx＞nz>ny 의 굴절률 분포를 가질 수 있다. 상기 위상차 필름은 편광판 및/또는 액정표시장치에 적용되어 넓은 범위에서 우수한 광 시야각 특성을 구현할 수 있다.

Description

위상차 필름{Retardation film}
본 출원은 위상차 필름에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가지며, 구동회로의 전계 인가 여부에 따라 액정 셀의 배향이 변하게 되고, 그에 따라 편광판을 통해 나온 투과광의 특성이 달라지게 됨으로써 빛의 가시화가 이루어진다. 이때 입사광의 입사 각도에 따라 빛의 경로와 복굴절성이 변화하게 되는데, 이는 액정이 두 개의 상이한 굴절률을 가지는 이방성 물질이기 때문이다.
이와 같은 특성으로 인해 액정 표시장치는 시야각(viewing angle)에 따라 상이 얼마나 뚜렷하게 보이는지를 가늠하는 척도인 콘트라스트 비(contrast ratio)가 달라지고 계조 반전(gray scale inversion) 현상이 발생하여 시인성이 떨어지는 단점을 갖는다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 액정표시장치에는 액정 셀에서 발생하는 광학 위상차를 발현시켜 주는 광학 위상차 필름(compensation film)이 사용되고 있다.
IPS(In-Plane Switching) 모드의 경우에는 양의 유전률 이방성을 갖는 액정이 수평 배향되어 있기 때문에 비구동 상태에서 경사각에서의 광학 이방성이 타 모드 대비 크지 않아 등방성 보호필름 사용만으로도 우수한 광 시야각을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 이 경우 고 경사각에서 편광자의 흡수축에 대한 보상은 전혀 이루어지지 않아 여전히 시야각에 따른 콘트라스트 저하, 색상 변조 등이 일어날 수 있으며, 따라서 완벽한 광 시야각 확보를 위해서는 IPS 모드 액정디스플레이 또한 적절한 위상차 필름을 사용해야 한다.
IPS 모드 액정 패널에 적용되는 위상차 필름으로는, 예를 들면, nx＞nz＞ny 의 굴절률 분포를 가지는 위상차 필름이 사용되어야 한다. 이때, 상기와 같은 굴절률 분포를 가지는 위상차 필름은 일반적으로 일축/이축 연신 필름 단독으로는 구현이 어렵다고 알려져 있다. 따라서, 상기 굴절률 분포 조건을 만족하는 위상차 보상층을 형성하기 위해, 두 층 이상의 다층 필름 형태로 제조하는 방법이 제안되었다. 그러나, 다층 필름으로 제조하는 경우, 필름의 박형화가 어려우며, 또한 적층되는 두 층 이상의 필름의 광축이 정확하게 배치되지 않으면 원하는 위상차 특성을 나타내지 않는 등 제조가 매우 까다롭다는 문제점이 있다.
따라서, 한 장의 필름으로 위와 같은 굴절률 분포를 가지는 위상차 필름을 제조하기 위한 연구가 계속하여 진행되고 있으며, 예를 들면, 수지 필름의 편면 또는 양면에 아크릴계 점착제 등을 도포하고 수축성 필름을 부착하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 가열하여 연신 처리함과 동시에 상기 연신 방향과 직교하는 방향으로 수축력을 부여하는 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 제1993-157911호
본 발명은 편광판에 적용할 때 넓은 범위에서 우수한 광 시야각 특성을 갖고, 고온 다습 조건에서도 안정된 위상차 값을 제공하며, 박형으로 제조가 가능한, nx＞nz＞ny 의 굴절률 분포를 가지는 위상차 필름의 제조 방법, 상기 위상차 필름을 포함하는 편광판 및 액정표시장치를 제공한다.
본 출원은 위상차 필름에 관한 것이다. 상기 위상차 필름은 복굴절 수지층을 연신된 상태로 포함할 수 있다. 본 출원의 위상차 필름은 하기 식 1의 굴절률 분포를 가질 수 있다. 하기 식 1을 만족하는 위상차 필름을 Z-Plate로 호칭할 수 있다.
[식 1]
nx ＞ nz ＞ ny
식 1에서 nx는 면 방향에 대하여 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, ny는 면내에서 nx 방향에 수직인 방향의 굴절율을 의미하며, nz는 두께 방향의 굴절율을 의미한다. 본 명세서에서 위상차 필름의 굴절률을 기재하면서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 약 550nm 파장의 광에 대한 굴절률을 의미한다.
본 명세서에서 위상차 필름의 Nz 값은 하기 식 2로 정의될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 위상차 필름의 면내 위상차(Rin) 값은 하기 식 3으로 정의될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 위상차 필름의 두께 방향 위상차(Rzy) 값은 하기 식 4로 정의될 수 있다.
[식 2]
Nz = (nx-nz)/(nx-ny)
[식 3]
Rin(단위: nm) = (nx-ny) × d
[식 4]
Rth(단위: nm) = (nz-ny) × d
식 2, 3 내지 4에서 d는 위상차 필름의 두께(nm)이며, nx, ny 및 nz는 상기 정의한 바와 같다.
상기 위상차 필름은 Nz 값이 0.4 내지 0.6의 범위 내일 수 있다. 상기 위상차 필름은 550nm 파장에 대한 면내 위상차 값이 220nm 내지 320nm 범위 내일 수 있다. 이러한 광학 특성을 갖는 위상차 필름은 패널의 시감 측면에서 유리할 수 있다.
상기 광학 특성을 갖는 위상차 필름을 확보하기 위해서는, 특히 두께 방향의 복굴절 값을 높이는 것이 필요한데, 폭 방향의 열 수축력 부여 및 수축 방향과 수직하는 방향으로 연신하는 방법에 의한 위상차 필름의 제조 시에, 열 수축성 기재의 수축력을 높여야 하는 등의 제약이 있다. 열 수축성 기재의 수축력이 지나치게 큰 경우 열 수축성 기재 상에 적층된 복굴절성 물질의 수축 치수 변화율이 커서 수축 변화에 의한 주름이 발생하거나 힘줄과 같은 형상의 외관 불량이 나타나는 문제가 발생할 수 있다.
본 출원에 따르면, 위상차 필름이 열가소성 셀룰로오스 수지 및 하기 화학식 1의 위상차 조절제를 포함하는 복굴절 수지층을 포함함으로써, 상기 광학 물성을 용이하게 얻을 수 있다. 이하, 상기 위상차 필름에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 위상차 필름은 열가소성 셀룰로오스 수지 및 하기 화학식 1의 위상차 조절제를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기, 하이드록실기, 카르복실기 또는 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 갖는 하이드록실기이거나 카르복실기이다.
화학식 1의 구조의 화합물은 Fluorene 구조를 평면 상에 배치했을 때 이에 연결된 두 개의 벤젠 고리가 입체적으로 두께 방향으로 배치가 되기 때문에 열 수축성 기재의 수축 및 수축 방향에 직교한 방향으로의 연신 공정을 통해 평면 및 두께 방향으로 효과적으로 배치되게 될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 위상차 조절제는 분자량이 1,000 g/mol 이하일 수 있다. 상기 위상차 조절제의 분자량은 구체적으로 300 g/mol 내지 500 g/mol 범위 내일 수 있다. 이러한 저분자량 화합물을 사용함으로써 복굴절성 물질에 첨가하게 되면 가소 역할을 하여 복굴절성 필름이 열 수축성 기재의 폭 방향 수축 및 이에 직교한 방향으로의 연신 공정에서 고분자 사슬이 보다 효과적으로 배향되어 각각의 방향으로 복굴절 값이 증가하는데 기여할 수 있다.
하나의 예서에서, 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 갖는 하이드록실기, 구체적으로, 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 갖는 하이드록실기, 탄소수 1 내지 4의 탄화수소기를 하이드록실기일 수 있다. 하나의 예서에서, 화학식 1에서 R3 및 R4는 각각 수소일 수 있다.
상기 열가소성 셀룰로오스 수지는 정의 복굴절을 나타내는 복굴절 재료일 수 있다. 본 명세서에서 「정의 복굴절」은 수지를 연신 등에 의해 배향시켰을 경우에 그 연신 방향의 굴절률이 상대적으로 커지고, 연신 방향과 직교하는 방향의 굴절률이 상대적으로 작아지는 특성을 의미할 수 있다.
상기 열가소성 셀룰로오스 수지는 셀룰로오스 구조의 하이드록실기(-OH) 중 적어도 하나가 에톡시기(-OCH2CH3)로 치환되어 있는 구조를 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 치환된 에톡시기의 함량이 40% 내지 60% 범위 내일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 열가소성 셀룰로오스 수지는 하기 화학식 2의 셀룰로오스 수지의 하이드록실기(-OH) 중 적어도 하나가 에톡시기(-OCH2CH3)로 치환되어 있는 구조를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 치환된 에톡시기의 함량이 40% 내지 60% 범위 내일 수 있다.
[화학식 2]
상기 열가소성 셀룰로오스 수지의 분자량은 예를 들어 표준 Polystyrene(PS)수지를 이용하여 측정한 중량평균분자량(Mw) 값이 100,000 내지 300,000 g/mol의 범위가 적당하다. 열가소성 셀룰로오스 수지의 중량평균 분자량이 100,000g/mol 미만인 경우 필름으로 제작된 위상차 필름의 강도 및 toughness 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있고, 300,000 이상인 경우에는 열 수축성 기재 위에 적층체를 형성하는데 있어서 높은 점도로 인하여 코팅 가공성이 저하되는 문제가 있다.
상기 열가소성 셀룰로오스 수지의 유리전이온도(Tg)는 예를 들어 100℃ 내지 150℃ 범위 또는 120℃ 내지 150℃ 범위 내일 수 있다. 열가소성 셀룰로오스 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내인 경우 연신 가공성 측면에서 유리하다.
상기 복굴절 수지층 내의 위상차 조절제의 함량은 1 중량% 내지 20 중량% 범위 내일 수 있다. 위상차 조절제의 함량이 지나치게 낮은 경우 전술한 위상차 조절제의 첨가로 인한 효과를 얻기 어려우며, 위상차 조절제의 함량이 지나치게 높은 경우 용매에 대한 용해성이 저하되고, 또한 가소 효과가 커져 복굴절성 수지의 유리전이온도(Tg) 값이 크게 낮아지는 문제가 발생하여, 함량 비율은 상기 범위 내인 것이 유리하다.
상기 위상차 필름의 Nz 값은 0.4 내지 0.5 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 위상차 필름의 550nm 파장에 대한 면내 위상차 값은 200nm 내지 320nm 범위 내일 수 있다. 위상차 필름의 Nz 값과 면내 위상차 값이 상기 범위 내인 경우 1 장의 위상차 필름으로도 우수한 광 시야각 특성을 부여하여 패널의 시감을 개선하고 박형으로 제조가 가능하여 유리하게 된다.
상기 위상차 필름은 하기 식 5의 파장 분산성을 가질 수 있다. 일반적으로 대부분의 고분자 재료의 파장분산 값은 1.05 이상의 정 파장분산 특성을 갖는데, 하기 식 5의 파장 분산성을 갖는 경우 가시광 빛의 파장에 따라(ex. 450nm, 550nm, 650nm) 거의 일정하게 동일한 위상차 값을 갖는 것을 의미하므로 패널의 시야각 측면에서 유리할 수 있다.
[식 5]
0.98 ≤ Rin(450nm)/Rin(550nm) ≤1.02
식 5에서 Rin(450nm)는 450nm 파장에 대한 면내 위상차 값이고, Rin(550nm)는 550nm 파장에 대한 면내 위상차 값이다.
상기 방법에 따라 제조된 위상차 필름은 단위 두께당 위상차 발현이 우수할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 위상차 필름은 단위 두께당 Rin 값이 5 nm/㎛ 이상일 수 있다.
상기 위상차 필름의 두께는 예를 들어 50㎛ 이하일 수 있다. 위상차 필름의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 장치의 박형화가 어려울 수 있으므로, 두께는 상기 범위 내인 것이 유리할 수 있다.
상기 위상차 필름은 상기 복굴절 수지층의 하부에 열 수축성 기재를 더 포함할 수 있다. 상기 위상차 필름은 열 수축성 기재를 사용함으로써 두께 방향의 굴절률 값을 키울 수 있으므로, 전술한 굴절률 분포 및/또는 위상차 값을 갖는 위상차 필름을 제공하는데 유리할 수 있다. 열 수축성 기재에 대해서는 하기 위상차 필름의 제조 방법에서 상세히 기술한다.
본 출원은 또한 상기 위상차 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 이하, 위상차 필름의 항목에서 특별히 언급하지 않는 경우 위상차 필름에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제조 방법은 열 수축성 기재 및 상기 열 수축성 기재 상에 적층된 열가소성 셀룰로오스 수지 및 하기 화학식 1의 위상차 조절제를 포함하는 복굴절 수지층을 포함하는 적층체를 폭 방향으로 열 수축시키면서 상기 열 수축 방향에 대하여 수직인 방향으로 연신하는 단계를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기, 하이드록실기, 카르복실기 또는 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 갖는 하이드록실기이거나 카르복실기이다.
본 명세서에서 「열 수축성 기재」는 고온 환경에서 수축하는 특성을 가지는 기재를 의미할 수 있다. 상기 열 수축성 기재의 고온 수축률 및 고온 수축력은 본 출원의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 조절될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 열 수축성 기재의 150℃ 온도에서의 수축률은 60% 이하일 수 있다. 열 수축성 기재의 고온 수축율이 지나치게 높은 경우에는 열 수축성 기재 상에 적층된 복굴절성 물질의 수축 치수 변화율이 커서 수축 변화에 의한 주름이 발생하거나 힘줄과 같은 형상의 외관 불량이 나타나는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 열 수축성 기재의 고온 수축률은 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 열 수축성 기재의 수축률이 지나치게 낮은 경우 두께 방향의 굴절률이 효과적으로 증가하지 못할 수 있으므로, 150℃ 온도에서의 수축률의 하한은 예를 들어 5% 이상일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 열 수축성 기재의 150℃ 온도에서의 최대 수축력은 10N/20㎜*50㎜ 이상일 수 있다. 열 수축성 기재의 고온 수축력이 지나치게 낮은 경우에는 수축력이 충분하지 않아 수축성 기재 위에 적층된 복굴절성 물질을 충분히 수축시켜 주지 못해 두께 방향의 굴절률이 효과적으로 증가하지 못할 수 있다. 따라서, 열 수축성 기재의 수축력은 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 열 수축성 기재의 최대 수축력이 지나치게 높은 경우 외관 불량이 발생할 수 있으므로, 상기 열 수축성 기재의 150℃ 온도에서의 최대 수축력의 상한은 예를 들어 30N/20㎜*50㎜ 이하일 수 있다.
하나의 예시에서, 열 수축성 기재와 복굴절 수지층의 적층체의 150℃ 온도에서의 수축률은 10% 이상일 수 있다. 열 수축성 기재와 복굴절 수지층의 적층체의 150℃ 온도에서의 수축률의 상한은 예를 들어 60% 이하일 수 있다.
상기 열 수축성 기재는 상기 수축률 범위 및 상기 최대 수축력 범위를 만족하는 기재를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상기 열 수축성 기재는 예를 들어 수지 성분을 포함할 수 있다. 상기 열 수축성 기재는 예를 들어 PET(polyethylene terephthalate), 폴리에스테르(polyester), PC(Polycarbonate), 폴리올레핀(Polyolefin), PCO(polycylicolefin), 폴리스티렌(Polystyrene), COP(cycloolefin polymer), 아크릴폴리머(Acrylic polymer), PVA(Polyvinylalcohol), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), PEEK(polyether ether ketone), PAR(polyarylate), 폴리노보넨(polynorbornene), 및 PES(polyethersulphone)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
열가소성 셀룰로오스 수지 및 화학식 1의 위상차 조절제에 대해서는, 상기 위상차 필름에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 적층체는 열 수축성 기재 상에 상기 열가소성 셀룰로오스 수지 및 화학식 1의 위상차 조절제를 포함하는 용액을 코팅함으로써 제조할 수 있다.
상기 용액은 상기 열가소성 셀룰로오스 수지, 화학식 1의 위상차 조절제 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매로는 예를 들어 탄화수소계, 알코올계, 할로겐화 탄화수소계, 에테르계의 용매를 사용할 수 있다. 탄화수소계의 예로서는 펜탄, 헥산, 헵탄, 사이클로헥산, n-데칸, n-도데칸, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시 벤젠 등을 들 수 있다. 알코올계의 예로서는 메탄올, 에탄올, 펜탄올, 헥산올 등을 들 수 있다. 할로겐화 탄화수소계의 예로서는 사염화탄소, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 디클로로메탄, 클로로 벤젠 등을 들 수 있다. 에테르계의 예로서는 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 프로필렌글리콜 모노 메틸에테르 아세테이트 등을 들 수 있다. 상기 유기 용매는 용해성 및 코팅 가공성을 고려하여 1개의 용매를 단독으로 사용하거나 2개 이상의 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기 용매 중 수지의 함량은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.
열 수축성 기재 상에 상기 용액을 코팅하는 방법으로는, 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 스핀 코팅, 바 코팅, 롤 코팅, 그라비아 코팅, 블레이드 코팅 등의 방법을 사용할 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 상기 적층체는 화학식 1의 위상차 조절제를 함유하는 열가소성 셀룰로오스 필름의 일면 또는 양면에 점착제를 매개로 열 수축성 기재를 부착함으로써 제조될 수 있다. 상기 화학식 1의 위상차 조절제를 열가소성 셀룰로오스 필름을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않고 예를 들어 열가소성 셀룰로오스 수지 및 화학식 1의 위상차 조절제를 포함하는 조성물을 용융압출하여 필름 형태로 성형함으로써 제조할 수 있다. 상기 점착제는 예를 들어 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 고무계 점착제, 우레탄 점착제 등의 공지의 점착제를 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
상기 적층체의 열 수축은 적층체의 면상에 있어서 한쪽 방향으로, 예를 들어 MD(Machine direction) 축 방향 또는 TD(Transverse direction) 축 방향에 대하여 한쪽으로 수행될 수 있다. 상기 적층체의 연신은 적층체가 수축하는 방향과 수직하는 방향으로 수행될 수 있다.
상기 적층체의 열 수축 및 연신은 동시에 수행되거나 축차적으로 수행될 수 있다. 상기 적층체에 열을 가한 상태에서 한쪽 방향으로의 수축 및 수축 방향에 대하여 수직 방향으로의 연신이 동시에 수행되거나, 적층체의 한쪽 방향으로의 열 수축이 수행되고 이후 순차적으로 수축 방향에 대하여 수직인 방향으로 연신이 수행될 수 있다. 상기 열을 가한 상태는 예를 들어 하기의 열 수축 및 연신이 수행되는 온도 범위 내일 수 있다.
상기 적층체의 열 수축 및 연신은 각각 Tg (℃) 이상이고 Tg + 100 (℃) 이하인 온도 범위 내에서 수행될 수 있다. 상기 Tg는 상기 열가소성 셀룰로오스 수지의 유리전이온도를 의미할 수 있다. 상기 열가소성 셀룰로오스 수지의 유리전이온도는 100℃ 내지 150℃ 범위 또는 120℃ 내지 150℃ 범위 내일 수 있다. 이러한 유리전이온도를 갖는 복굴절성 수지를 사용함으로써, 내열성이 우수한 위상차 필름을 제공할 수 있다.
상기 적층체의 열 수축 및 연신 시의 온도가 지나치게 낮은 경우 열 수축성 기재의 수축이 원활하게 발생하지 않고 또한 그 위에 적층된 복굴절성 물질도 연화되지 않은 상태에서 강제로 수축력이 발생하여 두께 방향의 굴절율이 효과적으로 발현되지 않게 된다. 반대로 열 수축 및 연신 시의 온도가 지나치게 높은 경우 가공성 측면에서 바람직하지 않으므로, 그 온도는 상기 범위 내인 것이 유리할 수 있다.
상기 적층체의 연신 시의 연신 배율은 2배 이하일 수 있다. 연신 배율이 지나치게 높은 경우 연신 방향으로의 복굴절 값이 커져 후술하는 범위 내의 Nz의 굴절률 분포를 나타내기 어려울 수 있으므로, 연신 배율을 상기 범위 내인 것이 유리할 수 있다. 상기 연신 배율의 하한은 예를 들어 1배 이상일 수 있다.
상기 열 수축성 기재 상에 적층되는 복굴절 수지층의 두께는 40㎛ 이하일 수 있다. 이와 같이 본 출원은 얇은 두께로도 본 출원에서 목적하는 물성을 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
본 출원은 또한 상기 위상차 필름의 용도에 관한 것이다. 상기 위상차 필름은 편광판 및/또는 표시장치에 적용되어 유용하게 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원은 편광자 및 상기 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 편광판에 관한 것이다.
상기 위상차 필름은 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착될 수 있다. 이러한 구조의 경우 위상차 필름이 편광자의 보호 필름으로서의 기능도 수행할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 편광자의 일면 또는 양면에 보호필름이 부착되어 있는 경우 위상차 필름은 상기 편광자의 보호필름에 부착되어 있을 수 있다. 상기 위상차 필름과 편광자의 부착 및/또는 상기 위상차 필름과 편광자의 보호 필름의 부착은 접착제를 매개로 수행될 수 있다. 상기 접착제로는 당해 기술분야에서 사용되는 접착제들, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 등을 제한 없이 사용할 수 있다.
본 출원은 또한, 상기 위상차 필름 및/또는 편광판을 포함하는 표시장치에 관한 것이다. 하나의 예시에서, 상기 표시장치는 액정표시장치일 수 있다. 상기 액정표시장치는 구동 모드에 따라, IPS(In-plane Switching) 모드, VA(Vertical Alignmnet) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드 등이 있다. 상기 위상차 필름 및/또는 편광판은 액정표시장치의 광학 보상 필름으로 유용하게 사용될 수 있다.
본 출원의 위상차 필름은 편광판에 적용할 때 넓은 범위에서 우수한 광 시야각 특성을 갖고, 고온 다습 조건에서도 안정된 위상차 값을 제공하며, 박형으로 제조가 가능한, nx＞nz>ny 의 굴절률 분포를 가질 수 있다. 상기 위상차 필름은 편광판 및/또는 액정표시장치에 적용되어 넓은 범위에서 우수한 광 시야각 특성을 구현할 수 있다
이하, 본 출원에 따른 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
복굴절 수지 조성물로 ethyl cellulose 수지 95 wt% 및 BPEF(Bisphenoxy ethanol fluorene) 5 wt%를 포함하는 용액(용매: Toluene/Ethanol = 50/50wt%)을 준비하였다. 상기 BPEF 저 분자량 물질이 5wt% 첨가된 ethyl cellulose 수지의 유리전이온도는 120℃이고, 하이드록실기가 에톡시기로 치환된 비율은 49%이다.
열 수축성 기재로서 수축율이 38%이고, 수축력은 20N인 폴리에스테르계 필름을 준비하였다. 폴리에스테르계 필름의 Tg는 80℃이고, 두께는 60㎛이다. 수축율은 하기 측정예 1의 수축율 측정 방법에 따라 측정된 값이고, 수축력은 하기 측정예 2의 수축력 측정 방법에 따라 측정된 값이다.
열 수축성 기재 상에 복굴절 수지 조성물을 건조 후 두께가 25㎛가 되도록 도포한 후 건조하여 적층체를 형성하였다. 상기 적층체를 145℃ 온도 조건의 연신기에서 1분 동안 예열을 시킨 후 길이 방향으로 1.2 배 연신하여 위상차 필름을 제조하였다. 열 수축성 기재는 145℃ 온도의 고온 조건에서 예열하는 과정에서 폭 방향으로 수축이 되어 열 수축성 기재 상의 복굴절 수지층도 수축됨과 동시에 상기 수축 방향과 직교인 방향으로 연신이 수행된다.
실시예 2
열 수축성 기재로 수축율이 37%이고, 수축력은 12N인 폴리에스테르계 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 방법으로, 위상차 필름을 제조하였다. 열 수축성 폴리에스테르계 필름의 Tg는 80℃이고, 두께는 40㎛이다.
실시예 3
복굴절 수지 조성물로 ethyl cellulose 수지 90wt% 및 BPEF(Bisphenoxy ethanol fluorene) 10wt%를 포함하는 용액(용매: Toluene/Ethanol = 50/50wt%)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
비교예 1
복굴절 수지 조성물로 ethyl cellulose 수지 100wt%를 포함하는 용액(용매: Toluene/Ethanol = 50/50wt%)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
비교예 1
복굴절 수지 조성물로 ethyl cellulose 수지 90wt% 및 Tinuvin 1600(Triazine계 UV 흡수제) 10wt%를 포함하는 용액(용매: Toluene/Ethanol = 50/50wt%)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
측정예 1. 수축률 측정
상기 열 수축성 기재의 수축율은 상기 열 수축성 기재의 초기 길이를 L1, 수축한 후의 길이를 L2라고 하는 경우 (L1-L2)/L1*100(%)의 값을 의미할 수 있다. 상기 수축율은 수축성 기재를 가로×세로 각각 5cm의 정사각형 모양으로 제단하여 150℃ 온도에서 5분 동안 체류시킨 후 수축된 길이를 측정하여 수축율을 계산할 수 있다. 이렇게 측정된 수축률의 결과를 표 1에 기재하였다.
측정예 2. 수축력 측정
열 수축성 기재의 수축력은 수축성 기재 필름을 폭 2cm, 길이 10cm로 재단한 후 고온 oven chamber가 장착된 UTM (Universal Tensile Machine) 장비에 샘플 길이(UTM zig 길이)가 5cm가 되도록 장착한 후, 수축성 기재 샘플이 장착된 zig 부위가 고온 150℃ 온도로 설정된 챔버(chamber)에 들어가도록 하여 150℃ 온도에서 수축되는 가장 큰 힘(Force, N)을 기록하여 측정할 수 있으며, 수축되는 힘(N)을 측정 필름의 폭(2cm)과 길이 (5cm) 값에 대하여 수축력(N/20㎜*50㎜)으로 표시한 값이다.
측정예 3. 위상차 및 Nz 측정
위상차 필름에 대하여, 위상차(Rin/Rzy), Nz 값 및 Rin(450m)/Rin(550m)을 측정하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다. 위상차 측정은, Axometrics사의 Axoscan을 이용하여 측정하였다. Rin(450nm) 및 Rin(550nm)은 각각 450nm 및 550nm 파장에서의 면 방향 위상차 값을 의미한다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
복굴절
수지		 Ethyl cellulose 95 wt% 95 wt% 90 wt% 100 wt% 90 wt%
BPEF 5 wt% 5 wt% 10 wt% - -
Tinuvin 1600 - - - - 10 wt%
수축성
기재		 두께(㎛) 60 40 60 60 60
수축율(%) 38 37 38 38 38
수축력(N) 20 12 20 20 20
위상차
필름
물성		 두께(㎛) 24 23 24 24 25
위상차(Rin/Rzy) 280/143 296/175 265/127 298/191 347/184
Nz 0.51 0.59 0.53 0.64 0.53
Rin(450nm)/Rin(550nm) 1.01 1.01 1.01 1.01 1.06

Claims (13)

  1. 셀룰로오스 구조의 하이드록실기(-OH) 중 적어도 하나가 에톡시기(-OCH2CH3)로 치환되어 있는 구조를 갖는 열가소성 셀룰로오스 수지 및 하기 화학식 1의 위상차 조절제를 포함하는 복굴절 수지층; 및 상기 복굴절 수지층의 하부에 열 수축성 기재를 포함하며, 하기 식 2로 정의되는 Nz 값이 0.4 내지 0.6의 범위 내이고, 하기 식 5의 파장 분산성을 갖는 위상차 필름:
    [화학식 1]

    화학식 1에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기, 하이드록실기, 카르복실기 또는 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 갖는 하이드록실기이거나 카르복실기이다.
    [식 2]
    Nz = (nx-nz)/(nx-ny)
    식 2에서 nx는 면 방향에 대하여 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, ny는 면내에서 nx 방향에 수직인 방향의 굴절율을 의미하며, nz는 두께 방향의 굴절율을 의미한다.
    [식 5]
    0.98 ≤ Rin(450nm)/Rin(550nm) ≤1.02
    식 5에서 Rin(450nm)는 450nm 파장에 대한 면내 위상차 값이고, Rin(550nm)는 550nm 파장에 대한 면내 위상차 값이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 화학식 1의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 갖는 하이드록실기인 위상차 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 치환된 에톡시기의 함량이 40% 내지 60% 범위 내인 위상차 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 복굴절 수지층 내의 위상차 조절제의 함량은 1 중량% 내지 20 중량% 범위 내인 위상차 필름.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 위상차 필름의 550nm 파장에 대한 면내 위상차 값은 200nm 내지 320nm 범위 내인 위상차 필름.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 위상차 필름은 단위 두께당 Rin 값이 5 nm/㎛ 이상이며, 두께가 50㎛ 이하인 위상차 필름.
  8. 제 1 항의 위상차 필름의 제조 방법으로서,
    열 수축성 기재 및 상기 열 수축성 기재 상에 적층된 셀룰로오스 구조의 하이드록실기(-OH) 중 적어도 하나가 에톡시기(-OCH2CH3)로 치환되어 있는 구조를 갖는 열가소성 셀룰로오스 수지 및 하기 화학식 1의 위상차 조절제를 포함하는 복굴절 수지층을 포함하는 적층체를 면상에 대하여 한쪽 방향으로 열 수축시키면서 상기 열 수축 방향에 대하여 수직인 방향으로 연신하는 단계를 포함하는 위상차 필름의 제조 방법:
    [화학식 1]

    화학식 1에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기, 하이드록실기, 카르복실기 또는 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 갖는 하이드록실기이거나 카르복실기이다.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 열 수축성 기재의 150℃ 온도에서의 수축률이 60% 이하인 위상차 필름의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 열 수축성 기재의 150℃에서 최대 수축력이 10N/20㎜*50㎜ 이상인 위상차 필름의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 적층체의 열 수축 및 연신은 각각 Tg (℃) 이상이고 Tg + 100 (℃) 이하인 온도 범위 내에서 수행되며, 상기 Tg는 상기 열 수축성 기재의 유리전이온도를 의미하는 위상차 필름의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 적층체의 연신 시의 연신 배율은 1.0배 내지 2.0배 범위 내인 위상차 필름의 제조 방법.
  13. 제 1 항의 위상차 필름 및 상기 위상차 필름의 일면에 배치된 편광자를 포함하는 편광판.
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