KR20060050706A - 위상차 필름 및 이를 제조하는 방법, 및 모두 위상차필름을 이용하는 광학 필름, 액정 패널, 및 액정 표시 장치 - Google Patents

위상차 필름 및 이를 제조하는 방법, 및 모두 위상차필름을 이용하는 광학 필름, 액정 패널, 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

위상차 값의 불균일이나 시프트가 거의 발생하지 않고, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일 (즉, 0 < Rth[590]/Re[590] < 1) 을 갖는 위상차 필름을 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따른 위상차 필름은, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하고 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 연신된 폴리머 필름을 포함한다.
100 nm
Figure 112005047460853-PAT00001
Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00002
350 nm ...(1)
0.2
Figure 112005047460853-PAT00003
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00004
0.8 ...(2)
위상차 필름, 광학 필름, 액정 패널

Description

위상차 필름 및 이를 제조하는 방법, 및 모두 위상차 필름을 이용하는 광학 필름, 액정 패널, 및 액정 표시 장치{RETARDATION FILM AND METHOD OF PRODUCING THE SAME, AND OPTICAL FILM, LIQUID CRYSTAL PANEL, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS ALL USING THE RETARDATION FILM}
도 1은 본 발명에 따른 위상차 필름의 제조 방법의 실시예를 설명하는 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 광학 필름의 실시예를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 광학 필름의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 광학 필름의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 광학 필름의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 액정 패널의 실시예를 나타내는 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 액정 패널의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 액정 패널의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 9는 본 발명에 따른 액정 패널의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 액정 패널의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 11은 본 발명에 따른 액정 패널의 실시예를 나타내는 개략도.
도 12는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 표시 불균일을 나타내는 사진.
도 13은 종래의 액정 표시 장치의 표시 불균일을 나타내는 사진.
도 14는 본 발명에 따른 위상차 필름의 Re[590] 과 Rth[590]/Re[590] 사이의 관계를 나타내는 그래프.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1A, 1B, 1C, 1D：편광판 1a：편광자
1b, 1c：투명보호필름 2：위상차 필름
3A, 3B, 3C：광학필름 4：편광판
4a：편광자 4b, 4c：투명보호필름
5：액정 셀 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F：액정 패널
402：폴리머 필름 418：위상차 필름
본 발명은 위상차 필름과 그의 제조 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 위상차 값의 불균일이나 시프트를 거의 유발하지 않고, 우수한 기계적 강도를 가지며, 대형 액정 표시 장치에 적용할 수 있는 위상차 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 모두 위상차 필름을 이용하는 광학 필름, 액정 패널, 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 액정셀의 양면 상에 편광자를 구비한다. 또한, 액정 표시 장치는 일반적으로 정면 방향과 경사 방향에서의 액정셀의 복굴절 에 의한 위상차의 광학 보상을 위하여, 액정셀과 편광자 사이에 위상차 필름을 구비한다. 경사 방향에서의 액정 표시 장치의 표시 특성을 개선하기 위하여, 위상차 필름의 위상차 값을 경사 방향에서 다양한 각도로 어떻게 변경하는지를 결정하는 것이 매우 중요하다.
위상차 값이 각도에 상관 없이 실질적으로 일정한 위상차 필름이 개시되어 있다 (예를 들어, 일본국 공개특허공보 평 02-160204호). 위상차 필름은 nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일을 갖고, 여기서, nx, ny, 및 nz 는 각각 필름의 지상축 (遲相軸) 방향의 굴절율, 진상축 (進相軸) 방향의 굴절율, 및 두께 방향의 굴절율을 나타낸다. 위상차 필름을 이용한 편광판을 이용하거나 위상차 필름을 이용하여, 경사방향에서의 시야각 특성이 개선된 IPS 모드 또는 VA 모드의 액정 표시 장치가 개시되어 있다 (예를 들어, 일본국 공개특허공보 평11-305217호, 일본국 특허공개공보 제 2000-39610호, 및 일본국 공개특허공보 평 04-305602호).
적층체를 형성하기 위하여 수축성 필름을 폴리머 필름의 일면 또는 양면 상에 결합하는 단계; 및 적층체를 가열 연신 처리하는 단계를 포함하는, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일을 갖는 위상차 필름을 제조하는 방법이 개시되어 있다 (예를 들어, 일본국 공개특허공보 평 05-157911호). 제조 방법에서, 폴리머 필름의 굴절율 프로파일이 연신 전후로 크게 변경되어야만 한다. 따라서, 바람직하게 이용되는 폴리머 필름은 낮은 연신률로 위상차를 쉽게 유발하고, 일반적으로 이용되는 그 예는, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리술폰계 수지 등의 방향족 폴리머 필름을 포함한다. 그러나, 방향족 폴리머 필름은 광탄성 계수가 크고, 응력에 의해 쉽게 변화하는 위상차를 갖는다. 따라서, 방향족 폴리머 필름은 하기한 바와 같이, 표시 특성을 저하시키는 문제를 갖는다. 액정셀과 편광자 사이에 접착된 방향족 폴리머 필름을 고온에 노출한 경우, 위상차 값이 편광자의 수축 응력에 의해 설계된 값으로부터 벗어날 수 있다. 방향족 폴리머 필름을 액정 표시 장치에 이용하는 경우, 백라이트의 열에 의해 발생된 불균일한 응력이 위상차 값의 불균일을 유발할 수 있다. 한편, 노르보넨계 수지 필름과 같은 지방족 수지 필름은 광탄성 계수가 작다. 그러나, 지방족 수지 필름은 위상차를 거의 유발하지 않아, 방향족 폴리머 필름에서와 같이 낮은 연신률로 연신하거나 높은 연신률로 연신하여도 바람직한 위상차 값을 획득할 수 없다. 높은 연신률로 연신하면 필름이 파열되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 관점에서 이루어졌고, 따라서 본 발명의 목적은, 위상차 값의 불균일이나 시프트를 거의 유발하지 않고, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일 (즉, 0 < Rth[590]/Re[590] < 1) 을 갖는 위상차 필름; 및 위상차 필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 모두 위상차 필름을 이용하는 광학 필름, 액정 패널, 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과, 하기 위상차 필름 및 위상차 필름의 제조방법으로 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 알아내어 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
본 발명의 실시형태에 따른 위상차 필름은, 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 함유하고, 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 연신된 폴리머 필름을 포함한다.
100 nm
Figure 112005047460853-PAT00005
Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00006
350 nm ...(1)
0.2
Figure 112005047460853-PAT00007
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00008
0.8 ...(2)
본 발명의 일 실시형태에서, 총 고체 함유량 100 중량부에 대한 스티렌계 수지의 함유량은 10 내지 40 중량부이다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 폴리카보네이트계 수지는 하기 식 (3) 및 (4) 로 나타낸 반복 단위를 포함한다.
Figure 112005047460853-PAT00009
식 (3) 및 (4) 에서, n 은 2 이상의 정수를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 23 ℃ 에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측 정된 위상차 필름의 광탄성 계수의 절대값은, 2.0 × 10-11 내지 8.0 × 10-11 m2/N 이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 광학 필름이 제공된다. 광학 필름은 편광자와 편광자의 적어도 일면 상에 적층된 위상차 필름을 포함하고; 위상차 필름의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 평행하거나 수직하며; 위상차 필름이 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름을 포함하고; 위상차 필름이 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족한다.
100 nm
Figure 112005047460853-PAT00010
Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00011
350 nm ...(1)
0.2
Figure 112005047460853-PAT00012
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00013
0.8 ...(2)
본 발명의 일 실시형태에서, 광학 필름은 편광자의 적어도 일면 상에 투명 보호 필름을 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 투명 보호 필름이 편광자의 양면 상에 제공되어 있고; 위상차 필름이 투명 보호 필름의 적어도 일면 상에 적층되어 있으며; 위상차 필름이 적층된 투명 보호 필름이 하기 식 (5) 및 (6) 을 만족한다.
0 nm < Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00014
5 nm ...(5)
0 nm < Rth[590]
Figure 112005047460853-PAT00015
10 nm ...(6)
본 발명의 다른 양태에 따르면, 액정 패널이 제공된다. 액정 패널은 액정셀과 액정셀의 적어도 일면 상의 위상차 필름을 포함하고; 위상차 필름은 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름을 포함하며; 위 상차 필름이 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족한다.
100 nm
Figure 112005047460853-PAT00016
Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00017
350 nm ...(1)
0.2
Figure 112005047460853-PAT00018
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00019
0.8 ...(2)
본 발명의 다른 실시형태에 따른 액정 패널은 액정셀과 액정셀의 적어도 일면 상에 광학 필름을 포함하고; 광학 필름은 편광자와 편광자의 적어도 일면 상에 적층된 위상차 필름을 포함하며; 위상차 필름의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 평행하거나 수직하고; 위상차 필름이 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름을 포함하며; 위상차 필름이 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족한다.
100 nm
Figure 112005047460853-PAT00020
Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00021
350 nm ...(1)
0.2
Figure 112005047460853-PAT00022
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00023
0.8 ...(2)
본 발명의 일 실시형태에서, 액정셀은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드, 및 OCB 모드 중 하나의 모드의 액정셀을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 상기 액정 패널을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 액정 TV 가 제공된다. 액정 TV 는 상기 액정 패널을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 위상차 필름을 제조하는 방법이 제공된다. 위상차 필름의 제조 방법은, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름의 일면 또는 양면에 수축성 필름을 접착하는 단계; 및 그 결과물을 가열 연신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 수축성 필름은 이축 연신된 폴리프로필렌 필름을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 수축성 필름은 140 ℃ 에서, 필름의 종방향으로 2.7 내지 9.4 % 의 수축률 S140(MD) 을 갖고, 필름의 폭방향으로 4.6 내지 15.8 % 의 수축률 S140(TD) 을 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 필름의 폭방향 수축률 S140(TD) 와 필름의 종방향 수축률 S140(MD) 사이의 차 △S140 = S140(TD) - S140(MD) 가, 140 ℃ 에서 0.1 %
Figure 112005047460853-PAT00024
△S140
Figure 112005047460853-PAT00025
3.9 % 범위 이내이다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 수축성 필름은 160 ℃ 에서, 필름의 종방향으로 13 내지 23 % 의 수축률 S160(MD) 을 갖고, 필름의 폭방향으로 30 내지 48 % 의 수축률 S160(TD) 을 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 필름의 폭방향 수축률 S160(TD) 과 필름의 종방향 수축률 S160(MD) 사이의 차 △S160 = S160(TD) - S160(MD) 가, 160 ℃ 에서 8 %
Figure 112005047460853-PAT00026
△S160
Figure 112005047460853-PAT00027
30 % 범위 이내이다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 수축성 필름은 140 ℃에서, 0.15 내지 0.75 N/2 mm 의 폭방향 수축 응력을 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 수축성 필름은 150 ℃에서, 0.20 내지 0.85 N/2 mm 의 폭방향 수축 응력을 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 폴리머 필름의 연신 온도는 (상기 폴리머 필름의 Tg + 1 ℃) 내지 (Tg + 30 ℃) 이다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 폴리머 필름의 연신률이 1.05 내지 2.00 배이다.
본 발명에 따른 위상차 필름은, 폴리카보네이트계 수지와 스티렌계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름이다. 위상차 필름은 폴리카보네이트계 수지와 스티렌계 수지를 함유하여, 광탄성 계수가 작다. 따라서, 액정 표시 장치에 이용되는 위상차 필름은 위상차 값의 불균일이나 시프트를 거의 유발하지 않는다. 지금까지, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일 (즉, 0 < Rth[590]/Re[590] < 1) 을 갖는 위상차 필름은 작은 광탄성 계수를 갖는 폴리머 필름을 연신하여 획득되지 않았다. 그러나, 본 발명에서, 소정의 수축률을 갖는 수축성 필름을 폴리머 필름의 양면 또는 일면에 접착하고, 전체를 가열 연신하여, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일을 갖고, 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 위상차 필름을 제공한다.
100 nm
Figure 112005047460853-PAT00028
Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00029
350 nm ...(1)
0.2
Figure 112005047460853-PAT00030
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00031
0.8 ...(2)
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조 방법은, 폴리카보네이트계 수지와 스티 렌계 수지를 함유하는 폴리머 필름을 연신하는 경우, 낮은 연신률로 광범위한 위상차 값을 제어하게 하여, 우수한 기계적 강도를 갖는 대형 위상차 필름을 제공한다. 따라서, 대형 액정 표시 장치용 위상차 필름을 제공할 수 있다.
A. 위상차 필름
본 발명의 실시형태에 따른 위상차 필름은, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하고, 하기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 연신된 폴리머 필름을 포함한다.
100 nm
Figure 112005047460853-PAT00032
Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00033
350 nm ...(1)
0.2
Figure 112005047460853-PAT00034
Rth[590]/Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00035
0.8 ...(2)
식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 과 Rth[590] 은 각각 23 ℃에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 필름의 면내 위상차 값과 두께 방향 위상차 값을 나타낸다.
본 발명에 이용된 스티렌계 수지는 임의의 적절한 방법으로 스티렌계 모노머를 중합하여 획득된 스티렌계 폴리머를 의미한다. 스티렌계 모노머의 상세한 예는, 스티렌,
Figure 112005047460853-PAT00036
-메틸스티렌, 및 2,4-디메틸스티렌을 포함한다. 또한, 상용가능한 스티렌계 수지 등을 이용할 수 있다. 그의 상세한 예는, 스티렌 수지, 아크릴로니트릴/스티렌 수지, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 수지, 아크릴로니트릴/에틸렌/스티렌 수지, 스티렌/말레이미드 공중합체, 및 스티렌/말레산 무수물 코폴 리머를 포함한다. 이러한 모노머나 수지는 단독으로 이용하거나 병용할 수 있다. 또한 스티렌계 수지와 스티렌계 모노머를 병용할 수 있다.
스티렌계 수지는 테트라히드로푸란이 전개용제로서 이용되는 GPC법으로 측정된 폴리스티렌 당량으로, 바람직하게는 20,000 이하, 보다 바람직하게는 1,000 내지 10,000, 특히 바람직하게는 1,000 내지 6,000, 및 가장 바람직하게는 1,000 내지 3,000 의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 갖는다. 스티렌계 수지가 상기 범위 내의 중량 평균 분자량을 갖는 경우, 스티렌계 수지 및 폴리카보네이트계 수지를 균질하게 혼합하여, 매우 투명한 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 위상차 필름 내 스티렌계 수지의 함유량이 총 고체 함유량의 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 10 내지 40 중량부, 보다 바람직하게는 20 내지 40 중량부, 특히 바람직하게는 22 내지 38 중량부, 및 가장 바람직하게는 25 내지 35 중량부이다. 스티렌계 수지는 본 발명의 위상차 필름의 광탄성 계수의 절대값을 감소시키는데 이용된다. 상기 범위 내의 스티렌계 수지의 함유량은 위상차 필름의 광탄성 계수를 충분히 감소시킬 수 있고, 유리 전이 온도 (Tg 라고도 함) 또는 내구성을 위한 적절한 강성률, 자기 지지성, 연신성 등을 보증할 수 있다. 그 결과, 응력에 의해 위상차값의 불균일 또는 시프트가 거의 발생하지 않고, 액정 표시 장치에 이용된 경우 nx > nz > ny 의 굴절률 프로파일을 갖는 위상차 필름을 획득할 수 있다.
스티렌계 수지의 함유량을 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 위상차 필름을 GPC 측정하여 결정할 수 있다. 상세하게는, 위상차 필름을 테트라히드로푸란에 용해하여, 0.1 wt% 의 용액을 제조하고, 8 시간 동안 방치한다. 그런 다음, 용액을 0.45 ㎛ 멤브레인 필터를 통해 여과하고, 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 법으로 여과액을 측정한다. 획득된 미분 분자량 분포 곡선을 피크 사이의 골에서 저분자량 성분과 고분자량 성분으로 나눌 수 있다. 스티렌계 수지의 함유량을 식 [저분자량 성분의 총 피크 면적/(저분자량 성분의 총 피크 면적 + 고분자량 성분의 총 피크 면적)] × 100 으로부터 결정할 수 있다.
방향족 2가 페놀 성분과 카보네이트 성분으로 구성된 방향족 폴리카보네이트를 본 발명의 위상차 필름에 이용되는 폴리카보네이트계 수지로서 이용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 방향족 폴리카보네이트는 방향족 2가 페놀 화합물과 카보네이트 전구물질 사이의 반응을 통해 획득한다. 즉, 방향족 폴리카보네이트는, 부식성 알칼리와 용매의 존재하에서 방향족 2가 페놀 화합물에 포스겐을 불어넣는 포스겐법; 또는 촉매 존재하에서 방향족 2가 페놀 화합물과 비스아크릴카보네이트를 에스테르 교환하는 에스테르 교환법을 통해 획득할 수 있다. 카보네이트 전구물질의 상세한 예는, 포스겐; 2가 페놀의 비스클로로포르메이트; 디페닐 카보네이트; 디-p-톨릴 카보네이트; 페닐-p-톨릴 카보네이트; 디-p-클로로페닐 카보네이트; 및 디나프틸 카보네이트를 포함한다. 이들 중, 포스겐과 디페닐 카보네이트가 바람직하다.
카보네이트 전구 물질과 반응하는 방향족 2가 페놀 화합물의 상세한 예는, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판; 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판; 비스(4-히드록시페닐)메탄; 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄; 2,2-비스(4-히드록시페 닐)부탄; 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)부탄; 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디프로필페닐)프로판; 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산; 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 포함한다. 방향족 2가 페놀 화합물을 단독으로 이용하거나 병용할 수 있다. 그의 바람직한 예는, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판; 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산; 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 포함한다. 특히 바람직하게는, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 병용하여, 충분히 작은 광탄성 계수, 및 적절한 Tg 와 강성을 갖는 위상차 필름을 제공한다.
2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판과 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 방향족 2가 페놀 화합물로서 병용하는 경우, 이용되는 1,1-비스(-4히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산에 대한 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판의 비율을 변화하여, 위상차 필름의 Tg 또는 광탄성 계수를 조정할 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트계 수지에서 고함유량의 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산은 Tg 를 증가시키고 광탄성 계수를 감소시킬 수 있다. 폴리카보네이트계 수지에서 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산에 대한 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판의 중량비가, 바람직하게는 2:8 내지 8:2, 보다 바람직하게는 3:7 내지 6:4, 특히 바람직하게는 3:7 내지 5:5, 및 가장 바람직하게는 4:6 이다. 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판과 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 상기 중량비로 병용하면, 우수한 내구성, 자기 지 지성, 및 연신성의 Tg 와 강성을 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
본 발명에서, 방향족 2가 페놀 화합물로서 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판과 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 병용하는 폴리카보네이트계 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 폴리카보네이트계 수지는 하기 식 (3) 및 (4) 로 나타낸 반복 단위를 함유한다.
Figure 112005047460853-PAT00037
식 (3) 및 (4) 에서, n 은 2 이상의 정수를 나타낸다.
본 발명의 위상차 필름에 이용되는 폴리카보네이트계 수지가 테트라히드로푸란이 전개용제로 이용되는 GPC 법으로 측정된 폴리스티렌 당량으로, 바람직하게는 25,000 내지 200,000, 보다 바람직하게는 30,000 내지 150,000, 특히 바람직하게는 40,000 내지 100,000, 및 가장 바람직하게는 50,000 내지 80,000 의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 갖는다. 상기 범위 내의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리카보네이 트계 수지는 우수한 기계적 강도를 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
폴리카보네이트계 수지와 스티렌계 수지의 중량 평균 분자량 (Mw) 의 차 (폴리카보네이트계 수지의 Mw - 스티렌계 수지의 Mw) 가, 바람직하게는 24,000 내지 92,000, 보다 바람직하게는 29,000 내지 87,000, 특히 바람직하게는 39,000 내지 77,000, 및 가장 바람직하게는 49,000 내지 67,000이다. 상기 범위 내의 차는 우수한 기계적 강도를 갖는 매우 투명한 위상차 필름을 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 위상차 필름은 폴리카보네이트계 수지와 스티렌계 수지를 함유하는 폴리머 필름을 연신하여 (바람직하게는 가열 연신하여) 획득된다. 연신 전 폴리머 필름의 두께는 설계된 위상차 값, 연신성, 위상차 발생 용이성 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 상세하게는, 연신전 폴리머 필름의 두께가, 바람직하게는 20 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 30 내지 300 ㎛, 특히 바람직하게는 40 내지 100 ㎛, 및 가장 바람직하게는 50 내지 80 ㎛이다. 상기 범위 내의 두께는 필름의 충분한 자기 지지성과 목적에 따라 광범위한 위상차 값을 제공할 수 있다.
연신전 폴리머 필름과 본 발명의 위상차 필름 (연신 필름) 은 각각 가능한 한 높은 광투과율을 갖는 것이 바람직하다. 상세하게는, 파장 590 nm 에서의 광투과율이, 바람직하게는 80 % 이상, 보다 바람직하게는 85 % 이상, 및 특히 바람직하게는 90 % 이상이다. 광투과율의 이론적 상한은 100 % 이고, 실행 가능한 상한은 94 % 이다.
폴리머 필름의 유리 전이 온도 (Tg) 는 특별히 제한되지 않는다. 유리 전이 온도 (Tg) 가, 바람직하게는 110 내지 185 ℃, 보다 바람직하게는 120 내지 170 ℃, 및 특히 바람직하게는 125 내지 150 ℃이다. 110 ℃ 이상의 Tg 는 우수한 온도 안정성을 갖는 필름의 제조를 용이하게 한다. 185 ℃ 이하의 Tg 는 연신에 의해 필름의 면내 위상차 값과 두께 방향 위상차 값의 제어를 용이하게 한다. JIS K7121에 따른 DSC 법을 통해 유리 전이 온도 (Tg) 를 결정할 수 있다.
폴리머 필름은, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계수지를 혼합하고; 그 혼합물로 필름을 형성하여 획득할 수 있다. 임의의 적절한 혼합법과 형성법을 이용할 수 있다. 형성법의 상세한 예는, 용액으로부터의 캐스트법과 용융 압출법을 포함한다. 형성법을 아래에 상세하게 설명한다. 예를 들어, 캐스트법을 통해 필름을 제조하는 경우, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 소정 비율로 교반하고 용매와 혼합하여, 필름의 형성에 이용되는 균질한 용액을 제조한다. 한편, 용융 압출법을 통해 필름을 제조하는 경우, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 소정 비율로 용융하고 혼합한 뒤 압출하여, 필름을 형성한다. 폴리머 필름은 캐스트법을 통해 획득하는 것이 바람직하다. 캐스트법을 통해 획득된 폴리머 필름은 우수한 평활성과 광학적 균일성을 갖는다.
캐스트법에 이용되는 용매의 예는, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시벤젠, 및 1,2-디메톡시벤젠과 같은 방향족 탄화수소; 클로로포름, 디클로로메탄, 4염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 및 오르토디클로로벤젠과 같은 할로겐화 탄화수소; 페놀 및 파라클로로페놀과 같은 페놀류; 디에틸 에테르, 디부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 아니솔, 및 디 옥산과 같은 에테르류; 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-펜타논, 3-펜타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 2,6-디메틸-4-헵타논, 2-피롤리돈, 및 N-메틸-2-피롤리돈과 같은 케톤류; n-부탄올, 2-부탄올, 시클로헥산올, 이소프로필 알코올, t-부틸 알코올, 글리세린, 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 및 2-메틸-2,4-펜탄디올과 같은 알코올류; 디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아미드와 같은 아미드류; 아세토니트릴 및 부티로니트릴과 같은 니트틸류; 메틸 셀로솔브 및 메틸 셀로솔브 아세테이트와 같은 셀로솔브류; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 및 메틸 락테이트와 같은 에스테르류; 염화 메틸렌; 이황화 탄소; 에틸 셀로솔브; 및 부틸 셀로솔브를 포함한다. 이러한 용매를 단독으로 이용하거나 병용할 수 있다.
바람직한 용매의 예는, 디클로로메탄, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 디글라임, 톨루엔, 에틸 아세테이트, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 및 클로로벤젠을 포함한다. 특히 바람직한 용매의 예는, 테트라히드로푸란 및 디클로로메탄을 포함한다. 이들은 용해성과 도프 안정성에 있어서 특히 우수하다.
캐스트법에 이용되는 용액 중 총 고체 함유량은, 수지의 용해성, 도공 점도, 기재 상의 젖음성, 도공 후의 두께 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 상세하게는, 총 고체 함유량이 용매 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 2 내지 100 중량부, 보다 바람직하게는 4 내지 50 중량부, 및 특히 바람직하게는 5 내지 40 중량 부이다. 상기 범위 내의 총 고체 함유량의 농도는 우수한 평활성을 갖는 폴리머 필름을 제공할 수 있다.
폴리머 필름은 필요한 경우, 본 발명의 목적을 손상시키지 않고 임의의 적절한 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제의 상세한 예는, 안정제, 가소제, 자외선 흡수제, 및 대전방지제를 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 위상차 필름은 폴리머 필름의 연신 필름이다. 본 발명의 상세한 설명에서, "연신 필름" 은 적절한 온도에서 연신되지 않은 필름에 장력을 가하고 연신 방향을 따라 분자의 배향을 높여 제조된 필름을 말한다. 또한, "연신 필름" 은 미리 연신된 필름에 장력을 가하고 연신 방향에 따라 분자의 배향을 높여 제조된 필름을 포함한다.
위상차 필름 (연신 필름) 의 두께가, 바람직하게는 22 내지 550 ㎛, 보다 바람직하게는 33 내지 330 ㎛, 특히 바람직하게는 44 내지 110 ㎛, 및 가장 바람직하게는 55 내지 88 ㎛이다. 상기 범위 내의 두께는 목적에 따라 광범위한 위상차 값과 필름의 자가 지지성을 제공할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서, Re[590] 은 23 ℃에서 파장 590 nm 의 광에 의해 측정된 면내 위상차 값을 말한다. Re[590] 은 식 Re[590] = (nx-ny)×d (여기서, nx 와 ny 는 각각 파장 590 nm 에서의 지상축 방향의 필름의 굴절율과 진상축 방향의 필름의 굴절율을 나타내고, d (nm) 는 필름의 두께를 나타낸다) 으로부터 결정할 수 있다. 지상축은 최대 면내 굴절율을 나타내는 방향을 말한다.
본 발명의 위상차 필름은 식 (1) 으로 설명한 바와 같이 100 내지 350 nm, 바람직하게는 200 내지 350 nm, 보다 바람직하게는 240 내지 300 nm, 특히 바람직하게는 260 내지 280 nm, 및 가장 바람직하게는 265 내지 275 nm 의 Re[590] 을 갖는다. Re[590] 를 측정 파장의 약 1/2 로 조절하여, 액정 표시 장치의 표시 특성을 높인다.
본 발명의 상세한 설명에서, Rth[590] 은 23 ℃에서 파장 590 nm 의 광에 의해 측정된 두께 방향 위상차 값을 말한다. Rth[590] 은 식 Rth[590] = (nx-nz)×d (여기서, nx 와 nz 는 각각 파장 590 nm 에서의 지상축 방향의 필름의 굴절율과 두께 방향의 필름의 굴절율을 나타내고, d (nm) 는 필름의 두께를 나타낸다) 으로부터 결정할 수 있다.
본 발명의 위상차 필름이, 바람직하게는 35 내지 190 nm, 보다 바람직하게는 90 내지 190 nm, 특히 바람직하게는 100 내지 165 nm, 및 가장 바람직하게는 120 내지 155 nm 의 Rth[590] 을 갖는다.
Re[590] 과 Rth[590] 은 "KOBRA-21ADH (상품명, Oji계측기기(주) 제조)" 를 이용하여 결정할 수 있다. 굴절율 nx, ny, 및 nz 는, 23 ℃, 파장 590 nm 에서 측정된 필름의 면내 위상차 값 (Re), 지상축을 경사각으로서 40 °로 기울여 측정된 위상차 값 (R40), 위상차 필름의 두께 (d), 및 위상차 필름의 평균 굴절율 (n0) 을 이용하고; 하기 식 (i) 내지 (vi) 을 컴퓨터 수치 계산에 이용하여 결정할 수 있다. 그런 다음, Rth 를 하기 식 (iv) 로부터 계산할 수 있다. 여기서, φ 및 ny' 는 각각 하기 식 (v) 및 (vi) 로 나타낸다.
Re = (nx - ny) × d...(i)
R40 = (nx - ny') × d / cos(φ)...(ii)
(nx + ny + nz)/3 = n0...(iii)
Rth = (nx - nz) × d...(iv)
φ = sin-1[sin(40°)/n0]...(v)
ny' = ny × nz [ny2 × sin2(φ) + nz2 × cos2(φ)]1/2...(vi)
본 발명의 상세한 설명에서, Rth[590]/Re[590] 은 23 ℃에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 면내 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비를 말한다 (Nz 계수라고도 함).
본 발명의 위상차 필름의 Rth[590]/Re[590] 는 식 (2) 로 설명한 바와 같이, 0.2 내지 0.8, 바람직하게는 0.2 내지 0.7, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.6, 특히 바람직하게는 0.4 내지 0.6, 및 가장 바람직하게는 0.45 내지 0.55 이다. 위상차 필름의 Rth[590]/Re[590] 을 0.5 에 근접하게 조절하여, 각도에 상관 없이 실질적으로 일정한 위상차 값의 특성을 실현하고, 액정 표시 장치의 표시 특성을 개선한다. 또한, Rth[590]/Re[590] 을 0 보다 크고 1 보다 작게 조절하여, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일을 갖는 위상차 필름을 제공한다.
위상차 필름의 광탄성 계수는 일반적으로 광학 필름에 외력이 가해졌을 때 복굴절의 발생을 용이하게 하여, 내부 응력을 유발하는 것을 말한다. 위상차 필름의 광탄성 계수의 절대값은 작은 것이 바람직하여, 우수한 광학 균일성을 제공하고 비틀림 등에 의한 위상차의 불균일을 억제한다. 광탄성 계수는 분광 엘립 소미터 "M-220 (상품명, JASCO 사 제조)" 를 이용하고; 응력하에서, 23 ℃, 파장 590 nm 의 광을 이용하여 2 cm × 10 cm 의 시험편의 면내 위상차 값을 측정하며; 위상차 값과 응력의 함수의 기울기로부터 광탄성 계수를 계산하여 결정할 수 있다.
23 ℃에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 본 발명의 위상차 필름의 광탄성 계수의 절대값 C[590](m2/N) 이, 바람직하게는 2.0 ×10-11 내지 8.0 ×10-11, 보다 바람직하게는 2.0 ×10-11 내지 6.0 ×10-11, 특히 바람직하게는 3.0 ×10-11 내지 6.0 ×10-11, 및 가장 바람직하게는 4.0 ×10-11 내지 6.0 ×10- 11 이다. 상기 범위 내의 광탄성 계수는, 편광자의 수축응력이나 백라이트의 열에 의해 위상차 값의 불균일이나 시프트를 거의 유발하지 않고, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일을 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
위상차 필름의 파장 분산 특성은 일반적으로 위상차 값의 파장 의존성을 말한다. 파장 분산 특성은, 23 ℃에서 파장 480 nm 및 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 면내 위상차 값 Re[480]/Re[590] 의 비로 나타낼 수 있다.
본 발명의 위상차 필름의 파장 분산 특성 Re[480]/Re[590] 이, 바람직하게는 1.02 내지 1.30, 보다 바람직하게는 1.02 내지 1.20, 및 특히 바람직하게는 1.02 내지 1.10 이다. 상기 범위 내에서 파장 분산 특성이 작을수록, 넓은 가시광 영역에서 일정한 위상차 값을 제공한다. 그 결과, 액정 패널의 콘트라스트비와 컬러 시프트를 상당히 개선할 수 있다. Re[480] 및 Re[590] 은 각각 23 ℃에서 파장 480 nm 및 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 면내 위상차 값을 나타낸다.
위상차 필름의 지상축 방향의 편차 (배향각) 는 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 편차가 크면 위상차 필름을 편광자나 편광판 상에 적층할 때 편광도가 감소될 수 있다. 필름의 폭방향에서 동일한 간격으로 제공된 5 개의 측정 지점 중 배향각의 편차 범위가, 바람직하게는 ±2.0 ° 내지 ±1.0 °, 보다 바람직하게는 ±1.0 ° 내지 ±0.5 °, 및 특히 바람직하게는 ±0.5 ° 내지 ±0.1 °이다. 배향각은, 예를 들어 "KOBRA-21ADH (상품명, Oji계측기계(주) 제조)" 를 이용하여 결정할 수 있다.
B. 위상차 필름 제조 방법
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법은, 수축성 필름을 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름의 일면 또는 양면에 접착하는 단계; 및 그 결과물을 가열 연신하는 단계를 포함한다.
가열 연신하는 동안, 연신 방향에 대하여 수직한 방향으로 수축 응력을 가하고 두께 방향으로 획득되는 위상차 필름의 굴절율을 증가시키기 위하여 수축성 필름을 이용한다. 수축성 필름에 이용된 재료의 예는, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 및 폴리염화비닐리덴을 포함한다. 우수한 수축 균일성과 내열성의 관점에서 폴리프로필렌 필름을 이용하는 것이 바람직하다.
수축성 필름은 이축 연신 필름 또는 일축 연신 필름과 같은 연신 필름인 것이 바람직하다. 수축성 필름은, 압출법을 통해 연신되지 않은 필름을 형성하고; 그 연신되지 않은 필름을 소정 연신률로 동시 이축 연신기 등을 이용하여 기계 및/또는 횡방향 연신하여 획득할 수 있다. 형성 및 연신 조건은 목적, 조성, 또는 수지의 종류 등에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 우수한 수축 균일성과 내열성의 관점에서, 이축 연신 폴리프로필렌 필름을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 수축성 필름은 140 ℃에서, 필름의 종방향으로, 2.7 내지 9.4 % 의 수축률 S140(MD) 를 갖고, 필름의 폭방향으로 4.6 내지 15.8 % 의 수축률 S140(TD) 를 갖는다. S140(MD) 가, 보다 바람직하게는 2.7 내지 8.7 %, 특히 바람직하게는 3.7 내지 7.7%, 및 가장 바람직하게는 4.7 내지 6.7 %이다. S140(TD) 가, 보다 바람직하게는 4.6 내지 10.6 %, 특히 바람직하게는 5.6 내지 9.6 %, 및 가장 바람직하게는 6.6 내지 8.6 %이다. 상기 범위 내의 수축률은 목적하는 위상차 값과 우수한 균일성을 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 수축성 필름은 160 ℃에서, 필름의 종방향으로 13 내지 23 % 의 수축률 S160(MD) 를 갖고, 필름의 폭방향으로 30 내지 48 %의 수축률 S160(TD) 를 갖는다. S160(MD) 가, 보다 바람직하게는 15 내지 21 %, 특히 바람직하게는 16 내지 20 %, 및 가장 바람직하게는 17 내지 19 %이다. S160(TD) 가, 보다 바람직하게는 31 내지 44 %, 특히 바람직하게는 32 내지 40 %, 및 가장 바람직하게는 33 내지 38 %이다. 상기 범위 내의 수축률은 목적하는 위상차 값 과 우수한 균일성을 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 140 ℃에서, 필름의 폭방향 수축률 S140(TD) 와 필름의 종방향 수축률 S140(MD) 의 차 △S140 = S140(TD) - S140(MD) 는 0.1 %
Figure 112005047460853-PAT00038
△S140
Figure 112005047460853-PAT00039
3.9 %의 범위 내인 것이 바람직하다. 수축률의 차 △S140 가, 보다 바람직하게는 0.9 내지 2.9 %, 특히 바람직하게는 1.4 내지 2.4 %, 및 가장 바람직하게는 1.8 내지 2.1 % 이다. MD 방향의 수축률이 크면, 연신 장력 외에 연신기 상의 위상차 필름의 수축 응력으로 인해 균일한 연신을 행하기 어려울 수 있다. 상기 범위 내의 수축률의 차는, 연신기와 같은 설비에 과도한 부하를 인가하지 않고 균일한 연신을 행하게 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 160 ℃에서, 필름의 폭방향 수축률 S160(TD) 와 필름의 종방향 수축률 S160(MD) 의 차 △S160 = S160(TD) - S160(MD) 는 8 %
Figure 112005047460853-PAT00040
△S160
Figure 112005047460853-PAT00041
30 %의 범위 내인 것이 바람직하다. 수축률의 차 △S160 가, 보다 바람직하게는 10 내지 28 %, 특히 바람직하게는 12 내지 26 %, 및 가장 바람직하게는 14 내지 22 % 이다. MD 방향의 수축률이 크면, 연신 장력 외에 연신기 상의 위상차 필름의 수축 응력으로 인해 균일한 연신을 행하기 어려울 수 있다. 상기 범위 내의 수축률의 차는, 연신기와 같은 설비에 과도한 부하를 인가하지 않고 균일한 연신을 행하게 한다.
수축성 필름은 140 ℃에서, 폭방향으로 0.15 내지 0.75 N/2 mm 의 2 mm 당 수축 응력 TA 140(TD) 을 갖는 것이 바람직하다. 수축 응력 TA 140(TD) 가, 보다 바람직하게는 0.15 내지 0.70 N/2 mm, 특히 바람직하게는 0.25 내지 0.65 N/2 mm, 및 가장 바람직하게는 0.35 내지 0.55 N/2 mm 이다. 수축성 필름은 140 ℃에서, 폭방향으로 2.5 내지 12.5 N/mm2 의 단위 면적 당 수축 응력 TB 140(TD) 을 갖는 것이 바람직하다. 상기 범위 내의 수축 응력은 목적하는 위상차 값과 균일한 연신을 제공할 수 있다.
수축성 필름은 150 ℃에서, 폭방향으로 0.20 내지 0.85 N/2 mm 의 2 mm 당 수축 응력 TA 150(TD) 을 갖는 것이 바람직하다. 수축 응력 TA 150(TD) 가, 보다 바람직하게는 0.25 내지 0.80 N/2 mm, 특히 바람직하게는 0.35 내지 0.75 N/2 mm, 및 가장 바람직하게는 0.45 내지 0.65 N/2 mm 이다. 수축성 필름은 150 ℃, 폭방향으로 3.3 내지 14.2 N/mm2 의 단위 면적 당 수축 응력 TB 150(TD) 을 갖는 것이 바람직하다. 상기 범위 내의 수축 응력은 목적하는 위상차 값과 균일한 연신을 제공할 수 있다.
수축률 S(MD) 및 S(TD) 는 JIS Z1712 의 열 수축률 A 법에 따라 결정할 수 있다(상기한 바와 같이, 가열 온도가 120 ℃에서 140 ℃ 또는 160 ℃로 변경되고; 3 g 의 하중이 시험편에 추가되는 점은 제외). 상세하게는, 20 nm의 폭과 150 nm의 길이를 갖는 5 개의 샘플을 각각 종방향 (기계방향 MD) 과 폭방향 (횡방향 TD) 으로부터 채취한다. 시험편을 중앙에서 약 100 mm 의 간격으로 표시한다. 3 g의 하중을 갖는 각 시험편을 140 ℃ ± 3 ℃ 또는 160 ℃ ± 3 ℃로 유지되는 공기 순환식 항온조에 수직으로 매달아 놓는다. 시험편을 15 분간 가열하고, 항온조에서 꺼내어, 표준 상태 (실온) 에서 30 분간 방치한다. 그런 다음, JIS B7507 에 따른 캘리퍼스를 이용하여 표시 사이의 간격을 측정하여, 5 개의 측정치의 평균값을 획득한다. 식 S(%) = [(가열 전 표시 사이의 간격 (mm) - 가열 후 표시 사이의 간격 (mm))/가열 전 표시 사이의 간격 (mm)] × 100 으로부터 수축률을 계산할 수 있다.
일반 포장용, 식품 포장용, 팔레트 포장용, 수축성 라벨용, 캡실용, 및 전기절연용 등과 같은 용도로 이용되는 상용 가능한 수축성 필름을 적절하게 선택하고, 본 발명의 목적을 충족할 수 있는 한 상기한 바와 같은 수축성 필름을 이용할 수 있다. 상용 가능한 수축성 필름을 그대로 이용하거나, 연신 처리나 수축 처리와 같은 제조 과정을 거친 뒤 이용할 수 있다. 상용 가능한 수축성 필름의 상세한 예는, "ALPHAN" (상품명, Oji제지(주) 제조), "FANCYTOP 시리즈" (상품명, Gunze사 제조), "TORAYFAN 시리즈" (상품명, Toray산업 제조), "SUN·TOX-OP 시리즈" (상품명, SUN·TOX 사 제조), 및 "TOHCELLO OP 시리즈" (상품명, TOHCELLO사 제조) 를 포함한다.
가열 연신 전 수축성 필름은 수축률, 위상차값 등에 따른 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 상세하게는, 두께가, 바람직하게는 10 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 20 내지 300 ㎛, 특히 바람직하게는 30 내지 100 ㎛, 및 가장 바람직하게는 40 내지 80 ㎛이다. 상기 범위 내의 두께는 충분한 수축률을 제공하여, 우수한 광학 균일성을 갖는 위상차 필름을 제조할 수 있게 한다.
수축성 필름의 수축 방향이 연신 방향에 대하여 수직한 방향의 하나 이상의 성분을 포함하도록, 수축성 필름을 폴리머 필름에 접착한다. 즉, 수축성 필름의 수축 응력이 전체적으로 또는 부분적으로 폴리머 필름의 연신 방향에 대하여 수직한 방향으로 작용하도록, 수축성 필름을 폴리머 필름에 접착한다. 따라서, 수축성 폴리머의 수축 방향은 폴리머 필름의 연신 방향에 대하여 경사질 수 있고, 완전히 수직하지 않아도 된다.
수축성 필름을 접착하는데 임의의 적절한 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 그 바람직한 방법은 폴리머 필름과 수축성 필름 사이에 감압 점착제층을 제공하여 결합하는 것을 포함한다. 본 방법은 작업성과 생산성이 우수하다. 폴리머 필름과 수축성 필름 중 일면 또는 양면 상에 감압 점착제층을 형성할 수 있다. 수축성 필름은 일반적으로 위상차 필름을 제조한 후에 박리된다. 따라서, 바람직한 감압 점착제는 가열 연신 단계를 진행하는 동안 우수한 점착성과 내열성을 가지고, 후속하는 박리 단계에서 쉽게 박리되며, 위상차 필름의 표면상에 잔류하지 않는다. 감압 점착제층을 수축성 필름 상에 형성하여, 우수한 박리성을 제공하는 것이 바람직하다.
감압 점착제층을 형성하는 감압 점착제의 예는 아크릴계, 합성 고무계, 고무계, 및 실리콘계 감압 점착제를 포함한다. 베이스 폴리머로서 아크릴계 폴리머 를 갖는 아크릴계 감압 점착제가 우수한 점착성, 내열성, 및 박리성에 있어서 바람직하다. 아크릴계 폴리머가 폴리스티렌 당량으로, 30,000 내지 2,500,000 의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 갖는 것이 바람직하다. 테트라히드로푸란이 전개용제로 이용되는 GPC 법으로 중량 평균 분자량 (Mw) 을 계산한다.
아크릴계 폴리머에 이용되는 모노머의 예는 다양한 알킬 (메스)아크릴레이트를 포함한다. 그의 상세한 예는, 메틸 (메스)아크릴레이트, 에틸(메스)아크릴레이트, 프로필 (메스)아크릴레이트, 부틸 (메스)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메스)아크릴레이트, 이소옥틸 (메스) 아크릴레이트, 이소노닐 (메스)아크릴레이트, 이소데실 (메스)아크릴레이트, 도데실 (메스)아크릴레이트, 라우릴 (메스)아크릴레이트, 트리데실 (메스)아크릴레이트, 펜타데실 (메스)아크릴레이트, 헥사데실 (메스)아크릴레이트, 헵타데실 (메스)아크릴레이트, 헥사데실 (메스)아크릴레이트, 옥타데실 (메스)아크릴레이트, 노나데실 (메스)아크릴레이트, 및 에이코실 (메스)아크릴레이트와 같은 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 (메스)아크릴레이트를 포함한다. 이러한 모노머는 단독으로 이용하거나 병용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 획득되는 아크릴계 폴리머에 극성을 부여한다. 예를 들어, 극성을 부여하는 방법은 알킬 (메스)아크릴레이트 및 소정의 모노머의 공중합을 포함한다. 공중합에 이용되는 모노머의 예는, (메스)아크릴산 및 이타콘산과 같은 카르복실기 함유 모노머; 히드록시에틸 (메스)아크릴레이트 및 히드록시프로필 (메스)아크릴레이트와 같은 히드록실기 함유 모노머; N-메티롤아크릴아미드와 같은 아미드기 함유 모노머; (메스) 아크릴로니트릴과 같은 시아노기 함유 모노머; 글리시딜 (메스)아크릴레이트와 같은 에폭시기 함유 모노머; 비닐 아세테이트와 같은 비닐 에스테르; 및 스티렌 및
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-메틸스티렌과 같은 스티렌계 모노머를 포함한다.
임의의 적절한 방법을 아크릴계 폴리머의 중합 방법으로 이용할 수 있다. 그의 상세한 예는, 용액 중합, 유화 중합, 현탁 중합, 및 UV 중합을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 감압 점착제 (조성물) 는 가교결합제를 더 함유할 수 있다. 가교결합제의 예는 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리아민 화합물, 멜라민 수지, 우레아 수지, 및 에폭시 수지를 포함한다. 감압 점착제는 필요한 경우 임의의 적절한 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제의 종류와 양을 선택하여, 적절한 점착력 및/또는 목적에 따른 그 밖의 특성을 갖는 감압 점착제층을 형성할 수 있다. 첨가제의 상세한 예는, 촉매, 점착 부여제 (예를 들어, 천연 수지 또는 합성 수지), 가소제, 충전제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 및 실란 결합제를 포함한다.
임의의 적절한 방법을 감압 점착제층을 형성하는 방법으로 이용할 수 있다. 그의 상세한 예는, 직사 (直寫) 법 또는 전사 (轉寫) 법을 포함한다. 직사법은, 감압 점착제를 수축성 필름 상에 직접 도포하는 단계; 및 그 결과물을 건조하는 단계를 포함한다. 전사법은, 박형 필름 상에 감압 점착제를 도포하는 단계; 그 결과물을 건조하는 단계; 및 박형 필름으로부터 수축성 필름으로 감압 점착제를 전사시키는 단계를 포함한다.
감압 점착제층은 점착력, 위상차 필름의 표면 상태 등에 따라 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 상세하게는, 두께가, 바람직하게는 1 내지 100 ㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 50 ㎛, 및 특히 바람직하게는 10 내지 30 ㎛이다. 상기 범위 내의 두께는 충분한 수축률을 제공하여, 우수한 광학 균일성을 갖는 위상차 필름을 제조할 수 있게 한다. 서로 다른 종류 및/또는 서로 다른 조성을 갖는 복수의 점착제를 적층하여 감압 점착제층을 형성할 수 있다.
실제로 사용하기 전까지, 감압 점착제층의 노출된 표면 상에 세퍼레이터를 임시적으로 접착하여, 표면을 커버한다. 이러한 식으로, 취급시 조작자가 감압 점착제층에 접촉하는 경우, 감압 접착제층의 오염을 방지할 수 있다. 임의의 적절한 박리지나 박형 필름을 세퍼레이터로 이용할 수 있다. 그의 상세한 예는, 박리제로 얇은 기판을 코팅하여 제조된 박리지나 박형 필름을 포함한다. 기판의 예는, 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네트, 발포 시트, 금속박, 및 그들의 적층체를 포함한다. 박리제의 예는, 실리콘계 박리제, 장쇄 알킬계 박리제, 불소계 박리제, 및 황화 몰리브덴계 박리제를 포함한다.
23 ℃, 폴리머 필름과 감압 점착제층 사이의 계면에서의 점착력은 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 않는다. 상세하게는, 점착력이, 바람직하게는 0.1 내지 10.0 N/50 mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5.0 N/50 mm, 및 특히 바람직하게는 0.2 내지 3.0 N/50 mm이다. JIS Z0237에 따라 수축성 필름 상에서 수동 롤러로 이리저리 3 회 롤링하여 폴리머 필름에 대한 수축성 필름의 압착을 통해 점착력을 측정하기 위한 샘플을 제조하고; 샘플을 오토클레이브 처리 (50 ℃, 15 분, 5 kg/cm2) 하며; JIS Z0237에 따라 90 °에서 JIS B7721에 따른 장치를 이용하여 필링법 (인상 속도: 300 mm/분) 을 통해 점착력을 측정하여, 점착력을 측정할 수 있다. 임의의 적절한 시스템을 통해 점착력을 제어할 수 있다. 그의 예는, 감압 점착제층을 구비하는 폴리머 필름의 표면 상에 코로나 처리 또는 플라즈마 처리와 같은 임의의 적절한 표면 처리를 제공하는 시스템; 수축성 필름이 접착되어 있는 상태에서 폴리머 필름 상에 열 처리 또는 오토클레이브 처리와 같은 임의의 적절한 처리를 제공하는 시스템; 및 그들 시스템의 조합을 포함한다.
설계된 수축 응력, 목적하는 광학 특성 등에 따라, 임의의 적절한 개수의 수축성 필름, 즉 하나 또는 2 개 이상의 수축성 필름을 폴리머 필름의 일면 또는 양면에 접착할 수 있다. 복수의 수축성 필름을 이용하는 경우 (예를 들어, 복수의 수축성 필름이 양면에 접착되어 있거나, 복수의 수축성 필름이 일면에 접착되어 있는 경우), 목적에 따라 각 수축성 필름의 수축률을 적절하게 설정할 수 있다. 따라서, 각 수축성 필름의 수축률은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
다음으로, 수축성 필름이 접착되어 있는 폴리머 필름 (이하, 적층체라 함) 을 연신한다 (일반적으로 가열 연신). 연신법이 폴리머 필름의 연신 방향으로 장력을 가하고, 연신 방향에 대하여 수직한 방향으로 수축 응력을 가할 수 있는 한, 임의의 적절한 연신법을 이용할 수 있다. 그의 상세한 예는, 종 일축 연신법, 횡 일축 연신법, 종횡 동시 이축 연신법, 및 종횡 순차 이축 연신법을 포함한다. 연신은 임의의적절한 연신기를 이용하여 수행한다. 연신기의 상세한 예는, 롤 연신기; 텐터; 및 이축 연신기를 포함한다. 연신을 한 단계에서 수행하거나, 2 개 이상의 단계에서 수행할 수 있다. 연신 방향은 필름의 종방향 (기계방향 MD) 또는 폭방향 (횡방향 TD) 이다. 다르게는, 일본국 공개특허공보 제 2003-262721호의 도 1에 설명된 연신법을 이용하여 연신 방향이 경사방향일 수 있다.
적층체를 연신하는 동안 온도 (연신 온도) 는 획득되는 위상차 필름의 위상차 값이 쉽게 균일해지고 필름이 거의 결정화 (백탁) 되지 않기 때문에, 폴리머 필름의 유리 전이 온도 (Tg) 이상인 것이 바람직하다. 연신 온도가, 바람직하게는 (폴리머 필름의 Tg + 1 ℃) 내지 (Tg + 30 ℃), 보다 바람직하게는 (Tg + 2 ℃) 내지 (Tg + 20 ℃), 특히 바람직하게는 (Tg + 3 ℃) 내지 (Tg + 15 ℃), 및 가장 바람직하게는 (Tg + 5 ℃) 내지 (Tg + 10 ℃) 이다. 상기 범위 내의 연신 온도는 균일한 가열 연신을 하게 한다. 연신 온도가 필름의 폭방향으로 일정하여, 위상차 값의 편차가 작고 우수한 광학 균일성을 갖는 위상차 필름을 제조하는 것이 바람직하다.
임의의 적절한 온도 조절 수단을 일정한 연신 온도를 유지하는 수단으로 이용할 수 있다. 그의 상세한 예는, 뜨거운 공기와 찬 공기 등이 순환하는 공기 순환식 항온 오븐; 전자파나 원적외선을 이용하는 히터; 온도 조절용 가열 또는 냉각 롤러; 및 열 파이프 롤러나 금속 벨트를 이용하는 가열 또는 냉각 수단 포함한다.
연신 온도의 변화량은 가능한 한 작은 것이 바람직하다 (일반적으로, 필름의 폭방향에서의 변화). 변화량이 크면 대부분 연신 불균일이 발생하여, 결과적으로 획득되는 위상차 필름의 위상차 값의 편차가 발생할 수 있다. 필름의 폭방향에서 연신 온도의 편차가, 바람직하게는 ±3.0 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 ±1.0 ℃ 이하이다.
연신하는 동안, 폴리머 필름에 이용되는 스티렌계 수지의 함유량, 휘발성 성분 등의 종류, 휘발성 성분 등의 잔기의 양, 설계된 위상차 값 등에 따라 연신률을 적절하게 설정할 수 있다. 상세하게는, 연신률이, 바람직하게는 1.05 내지 2.00 배, 보다 바람직하게는 1.10 내지 1.50 배, 특히 바람직하게는 1.20 내지 1.40 배, 및 가장 바람직하게는 1.25 내지 1.30 배이다. 상기 범위 내의 연신률은 필름 폭방향으로 수축률이 적고 기계적 강도가 우수한 위상차 필름을 제공할 수 있다.
연신하는 동안 적층체의 송출 속도는 특별히 제한되지 않는다. 송출 속도가 연신 장치의 기계 정확성, 안정성 등을 고려하여, 바람직하게는 0.5 m/분 이상, 및 보다 바람직하게는 1 m/분 이상이다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조 방법의 예를 도 1 을 참조하여 설명한다. 도 1 은 본 발명의 위상차 필름의 일반적인 제조 프로세스의 개념을 나타내는 개략도이다. 예를 들어, 스티렌계 수지와 폴리카르보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름 (402) 을 제 1 송출부 (401) 로부터 송출한다. 감압 점착제층을 구비하고 제 2 송출부 (403) 로부터 송출된 수축성 필름 (404), 및 감압 점착제층을 구비하고 제 3 송출부 (405) 로부터 송출된 수축성 필름 (406) 을 폴리머 필름 (402) 의 양면에 적층 롤러 (407 및 408) 로 접착한다. 폴리머 필름의 양면에 접착된 수축성 필름을 갖는 적층체를 건조 수단 (409) 에 의해 적층체를 일정한 온도로 유지하면서, 롤러 (410, 411, 412, 및 413) 에 의해 서로 다른 속도비로 필름의 종방향으로 장력을 가하여 (동시에 수축성 필름에 의해 두께 방향으로 장력을 가하여) 연신처리 한다. 감압 점착제층과 함께 수축성 필름 (404 및 406) 을 제 1 권취부 (414) 및 제 2 권취부 (412) 에서 연신처리된 적층체로부터 박리하여, 위상차 필름 (연신 필름)(418) 을 획득한다. 획득된 위상차 필름 (418) 을 제 3 권취부 (419) 에서 권취한다.
C. 다른 위상차 필름과 본 발명의 위상차 필름의 병용
본 발명에 따른 위상차 필름을 감압 접착제, 점착제 등을 통해 다른 위상차 필름 상에 적층할 수 있고, 이러한 적층체를 화상 표시 장치에 이용할 수 있다. 본 발명의 위상차 필름과 병용하는 다른 위상차 필름으로, 목적에 따라 임의의 적절한 광학적 특성, 화학적 특성, 및 기계적 특성을 갖는 위상차 필름을 이용할 수 있다. 다른 위상차 필름의 재료의 상세한 예는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴/스티렌 코폴리머, 스티렌 수지, 아크릴로니트릴/스티렌 수지, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 수지, 아크릴로니트릴/에틸렌/스티렌 수지, 스티렌/말레이미드 코폴리머, 및 스티렌/말레산 무수물 코폴리머와 같은 스티렌계 수지; 및 폴리카보네이트계 수지를 포함한다. 또한, 그 의 예는, 시클로올레핀계 수지, 노르보넨계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머와 같은 폴리올레핀계 수지; 염화 비닐계 수지; 나일론 및 방향족 폴리아미드와 같은 아미드계 수지; 방향족 폴리이미드 및 폴리이미드아미드와 같은 이미드계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 폴리페닐렌술피드계 수지; 비닐 알코올계 수지; 염화 비닐리덴계 수지; 비닐 부티랄계 수지; 아릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지를 포함한다. 상기 수지의 혼합 생성물로 형성된 폴리머 필름에 복굴절 특성을 부여하여 제조된 필름 및 액정 화합물을 함유하는 혼합 용액을 기판 상에 도포하고 그 결과물을 경화하여 제조된 필름도 예로 들 수 있다. 복굴절 특성은 폴리머 필름을 형성하는 동안 자발적으로 생성되거나, 폴리머필름을 일축 또는 이축 연신하여 부여될 수 있다.
본 발명의 위상차 필름의 복굴절 특성, 이용되는 액정 표시 장치의 표시 모드 등에 따라, 임의의 적절한 복굴절 특성을 다른 위상차 필름의 복굴절 특성으로 이용할 수 있다. 다른 위상차 필름을 TN 모드, IPS 모드, FFS 모드, VA 모드, 또는 OCB 모드의 액정 표시 장치에 이용하는 경우, 다른 위상차 필름의 예는, Re[590] = 80 내지 140 nm (Rth[590]/Re[590] = 0.9 내지 1.3) 인 일축 위상차 필름; Re[590] = 0 내지 5 nm 이고 Rth[590] = 90 내지 400 nm 인 부 (negative) 의 일축 위상차 필름; 기판의 법선 대하여 10 내지 80 °로 경사진 광학축을 갖는 일축 경사 배향 위상차 필름; Re[590] = 30 내지 60 nm (Rth[590]/Re[590] = 2.0 내지 6.0) 인 이축 위상차 필름; Re[590] = 100 내지 300 nm (Rth[590]/Re[590] = 0.2 내지 0.8) 인 이축 위상차 필름; 및 기판의 법선에 대하여 점차 경사진 로드형 액정 분자나 디스코틱 액정 분자를 갖는 혼성 배향 위상차 필름을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 위상차 필름을 본 발명의 위상차 필름과 병용하여, 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선한다.
D. 광학 필름
본 발명에 따른 광학 필름은 편광자, 및 편광자의 적어도 일면 상에 적층된 본 발명에 따른 위상차 필름을 포함한다. 편광자와 위상차 필름을 임의의 적절한 수단 (예를 들어, 감압 점착제층 또는 점착제층을 통해) 으로 적층한다. 본 발명의 광학 필름은 본 발명의 단일 위상차 필름, 또는 적층된 2 개 이상의 위상차 필름을 포함할 수 있다. 2 개 이상의 위상차 필름이 적층된 경우, 위상차 필름은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 서로 다른 위상차 필름이 적층된 경우, 각 위상차 필름의 광학 특성을 목적에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 광학 필름의 실시형태에서, 위상차 필름은 λ/2 판이다. 이 경우, λ/2 판을 단일층으로서 위상차 필름으로 이용하거나, λ/4 판을 지상축 각각이 서로에 대하여 실질적으로 평행하도록 배열하고 위상차 필름으로 총괄하여 이용할 수 있다. 본 발명의 광학 필름은 필요한 경우, 다른 적절한 위상차 필름 (예를 들어, 상기 C 항에서 설명한 다른 위상차 필름) 을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 본 발명의 광학 필름은 편광자의 적어도 일면 상에 투명 보호 필름을 더 포함한다. 이 경우, 본 발명의 위상차 필름을 일반적으로 투명 보호 필름의 반대측 편광자 상에 적층한다. 본 발명의 다른 실시 형태에서, 본 발명의 광학 필름은 편광자의 양면 상에 투명 보호 필름을 포함하고, 본 발명의 위상차 필름이 투명 보호 필름의 적어도 일면 상에 적층된다. 즉, 본 발명의 광학 필름은, 하나 이상의 편광판 상에 적층된 본 발명의 위상차 필름 (일반적으로 편광자와 이 편광자의 적어도 일면 상에 적층된 투명 보호 필름을 포함한다) 을 포함한다. 투명 보호 필름이 편광자의 양면 상에 제공된 경우, 투명 보호 필름을 동일한 재료 또는 상이한 재료로 형성할 수 있다.
본 발명의 광학 필름에서, 위상차 필름의 지상축은 편광자의 흡수축에 대하여 실질적으로 평행하거나 수직한 것이 바람직하다. 본 발명의 상세한 설명에서, "실질적으로 평행" 하다는 것은 위상차 필름의 지상축과 편광자의 흡수축이 0 °± 2.0 °, 바람직하게는 0 °± 1.0 °, 및 보다 바람직하게는 0 °± 0.5 ° 의 각도를 형성하는 것을 의미한다. 본 발명의 상세한 설명에서, "실질적으로 수직" 하다는 것은 위상차 필름의 지상축과 편광자의 흡수축이 90 °± 2.0 °, 바람직하게는 90 °± 1.0 °, 및 보다 바람직하게는 90 °± 0.5 °의 각도를 형성하는 것을 의미한다. 상기 범위로부터 크게 벗어난 각도는 편광판의 편광도를 저하시킬 수 있고, 광학 필름을 액정 표시 장치에 이용하는 경우 콘트라스트를 저하시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 광학 필름의 상세한 구성을 예시한다. 도 2 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 광학 필름을 설명하는 개략 사시도이다. 도 2 의 광학 필름 (3A) 에서, 투명 보호 필름 (1c) 을 편광자 (1a) 의 일면 상에 배열하고, 본 발명의 위상차 필름 (2) 을 편광자 (1a) 의 다른면 상에 배 열한다. 즉, 도 2 의 광학 필름 (3A) 은 편광판 (1A) (편광자 (1a) 및 투명 보호 필름 (1c) 을 포함하는) 에 적층된 위상차 필름 (2) 을 갖는다. 도 2 는, 위상차 필름 (2) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광학 필름을 설명하는 개략 사시도이다. 도 3 의 광학 필름 (3B) 에서, 투명 보호 필름 (1b 및 1c) 을 편광자 (1a) 의 양면 상에 배열하고, 위상차 필름 (2) 을 편광자 (1a) 의 반대측 면 상의 투명 보호 필름 (1b) 상에 배열한다. 즉, 도 3 의 광학 필름 (3B) 은 편광판 (1B) (편광자 (1a) 및 투명 보호 필름 (1b 및 1c) 을 포함하는) 에 적층된 위상차 필름 (2) 을 갖는다. 도 3 은 위상차 필름 (2) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광학 필름을 설명하는 개략 사시도이다. 도 4 의 광학 필름 (3C) 에서, 투명 보호 필름 (1c) 을 편광자 (1a) 의 일면 상에 배열하고, 본 발명의 2 개의 위상차 필름 (2a 및 2b) 을 편광자 (1a) 의 다른면 상에 배열한다. 즉, 도 4 의 광학 필름 (3C) 은 편광판 (1C) (편광자 (1a) 및 투명 보호 필름 (1c) 를 포함하는) 에 적층된 2 개의 위상차 필름 (2a 및 2b) 을 갖는다. 도 4 는 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 이상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다. 또한 도 4 는 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 서로에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축은 목적하는 바에 따라 서로에 대하여 수직할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광학 필름을 설명하는 개략 사시도이다. 도 5 의 광학 필름 (3D) 에서, 투명 보호 필름 (1b 및 1c) 을 편광자 (1a) 의 양면 상에 배열하고, 본 발명의 2 개의 위상차 필름 (2a 및 2b) 을 편광자 (1a) 의 반대측 면 상의 투명 보호 필름 (1b) 상에 배열한다. 즉, 도 5 의 광학 필름 (3D) 은 편광판 (1D) (편광자 (1a) 및 투명 보호 필름 (1b 및 1c) 을 포함하는) 에 적층된 2 개의 위상차 필름 (2a 및 2b) 을 갖는다. 도 5는 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 서로 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 서로 수직할 수 있다. 또한, 도 5 는 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 서로에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 목적하는 바에 따라 서로에 대하여 수직할 수 있다.
임의의 적절한 편광자를 목적하는 바에 따라, 본 발명의 광학 필름에 이용되는 편광자로 이용할 수 있다. 그의 예는, 요오드나 이색성 염료와 같은 이색성 물질을 폴리비닐 알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐 알코올계 필름, 또는 부분 비누화 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머계 필름과 같은 친수성 폴리머 필름 상에 흡착하고 일축 연신하여 제조된 필름; 및 폴리비닐 알코올계 필름의 탈수 처리물 또는 폴리염화비닐계 필름의 탈염소처리물과 같은 폴리엔계 배향 필름을 포함한 다. 이들 중, 높은 편광 이색비로 인해, 요오드와 같은 이색성 물질을 폴리비닐 알코올계 필름 상에 흡착하고 필름을 일축 연신하여 제조한 편광자가 특히 바람직하다. 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 약 5 내지 80 ㎛이다. 액정셀의 양면 상에 배열된 편광자는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
폴리비닐 알코올계 필름 상에 요오드를 흡착하고 필름을 일축 연신하여 제조된 편광자는, 예를 들어 염색하기 위해 폴리비닐 알코올계 필름을 요오드 수성 용액에 침지하는 단계; 및 그 필름을 원 길이의 3 내지 7 배로 연신하는 단계에 의해 제조할 수 있다. 수성 용액은 필요한 경우, 붕산, 황산 아연, 염화 아연 등을 함유할 수 있고, 폴리비닐 알코올계 필름을 요오드화 칼륨 등의 수성 용액에 침지할 수 있다. 또한, 필요한 경우, 폴리비닐 알코올계 필름을 염색하기 전에 물에 침지하고 세정할 수 있다.
폴리비닐 알코올계 필름을 물로 세정하는 것은, 필름 표면 상의 오염을 제거하고 블로킹 방지제를 세척해줄 뿐만 아니라, 폴리비닐 알코올계 필름의 팽창으로 인해 염색이 불균일해지는 것과 같은 불균일을 방지하는 효과도 제공한다. 필름의 연신은, 요오드로 필름을 염색한 후, 필름을 염색하는 동안, 또는 요오드로 필름을 염색하기 전에 수행할 수 있다. 연신은 붕산이나 요오드화 칼륨 수용액 또는 수조에서 수행할 수 있다.
투명 필름은 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성, 위상차값의 안정성 등이 우수한 것이 바람직하다. 투명 필름을 형성하는 재료의 예는, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 수지; 디아세틸 셀룰로오스 및 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴/스티렌 코폴리머, 스티렌 수지, 아크릴로니트릴/스티렌 수지, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 수지, 아크릴로니트릴/에틸렌/스티렌 수지, 스티렌/말레이미드 코폴리머, 및 스티렌말레산 무수물 코폴리머와 같은 스티렌계 수지; 및 폴리카르보네이트계 수지를 포함한다. 그의 예는, 시클로올레핀계 수지; 노르보넨계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 에틸렌/프로필렌 코폴리머와 같은 폴리올레핀계 수지; 염화 비닐계 수지; 나일론 및 방향족 폴리아미드와 같은 아미드계 수지; 방향족 폴리이미드 및 폴리이미드아미드와 같은 이미드계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 폴리페닐렌술피드계 수지; 비닐 알코올계 수지; 염화 비닐리덴계 수지; 비닐 부티랄계 수지; 아릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 및 에폭시계 수지를 더 포함한다. 그의 예는 상기한 수지의 혼합 생성물로 구성된 폴리머 필름을 더 포함한다. 투명 보호 필름을 아크릴계, 우리탄계, 아크릴 우레탄계, 에폭시계, 또는 실리콘계 열 경화성 수지나 UV 경화성 수지의 경화된 층으로 형성할 수 있다.
우수한 편광 특성, 내구성 등으로 인해, 트리아세틸 셀룰로오스계 또는 노르보넨계 수지와 같은 셀룰로오스계 수지를 투명 보호 필름으로 이용하는 것이 바람직하다. 셀룰로오스계 수지의 상세한 예는 "FUJITAC" (상품명, Fuji Photo Film 사 제조) 을 포함한다. 노르보넨계 수지의 상세한 예는 "ZEONOR" (상품 명, Zeon 사 제조) 및 "ARTON" (상품명, JSR 사 제조) 을 포함한다.
투명 보호 필름의 두께를 목적하는 바에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 투명 보호 필름은 일반적으로 1 내지 500 ㎛ 의 두께를 갖는다. 이러한 두께는 취급성과 같은 작업성과 강도가 우수하고, 액정 표시 장치의 두께를 감소하는데 기여한다. 투명 보호 필름의 두께가, 보다 바람직하게는 5 내지 200 ㎛, 및 특히 바람직하게는 10 내지 150 ㎛이다. 상기 범위 내의 두께는 편광자를 기계적으로 보호하고, 편광자를 고온 고습한 환경 하에 노출한 경우에도 편광자의 수축을 방지하며, 안정된 광학 특성을 유지해준다.
이용되는 투명 보호 필름이 최적화된 광학 특성을 가져, 액정 표시 장치의 시야각 특성에 대한 필름의 효과를 실질적으로 제거하는 것이 바람직하다. 상세하게는, 투명 보호 필름의 복굴절 및 광탄성 계수가 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 편광자와 액정셀 사이에 배열된 투명 보호 필름은 최적화된 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다. 반대로, 편광자의 외측면 (액정셀로부터 먼 측면) 상에 배열된 투명 보호 필름은 액정 표시 장치의 광학 특성에 대한 효과를 나타내지 않기 때문에, 최적화된 위상차 값을 갖지 않아도 된다.
본 발명의 광학 필름에서, 위상차 필름은 일반적으로 액정셀의 일면 상에 배열된다. 따라서, 본 발명의 광학 필름에서, 위상차 필름이 적층되어 있는 투명 보호 필름 (예를 들어, 도 3 및 도 5 의 투명 보호 필름 (1b)) 은 최적화된 광학 특성을 갖는 것이 바람직하다.
투명 보호 필름 (특히, 본 발명의 위상차 필름이 적층되어 있는 투명 보호 필름) 이 하기 식 (5) 및 식 (6) 을 만족하는 것이 바람직하다:
0 nm < Re[590]
Figure 112005047460853-PAT00043
5 nm ... (5)
0 nm < Rth[590]
Figure 112005047460853-PAT00044
10 nm ... (6)
상기 식 (5) 에서, 투명 보호 필름의 Re[590] 이, 바람직하게는 0 nm 이상 5 nm 이하, 보다 바람직하게는 0 nm 이상 3 nm 이하, 특히 바람직하게는 0 nm 이상 2 nm 이하, 및 가장 바람직하게는 0 nm 이상 1 nm 이하이다. 상기 식 (6) 에서, 투명 보호 필름의 Rth[590] 이, 바람직하게는 0 nm 이상 10 nm 이하, 보다 바람직하게는 0 nm 이상 6 nm 이하, 특히 바람직하게는 0 nm 이상 4 nm 이하, 및 가장 바람직하게는 0 nm 이상 3 nm 이하이다. 상기 범위 내의 면내 위상차 Re[590] 과 두께 방향 위상차 Rth[590] 는 투명 보호 필름을 액정 표시 장치에 이용하는 경우, 콘트라스트비 및 컬러 시프트와 같은 표시 특성에 역효과를 주지 않고 우수한 표시 특성을 제공할 수 있다.
23 ℃에서 파장 590 nm의 광을 이용하여 측정된 투명 보호 필름 광탄성 계수 C[590] (m2/N) 의 절대값이, 바람직하게는 2.0 × 10-13 내지 2.0 × 10-11, 보다 바람직하게는 5.0 × 10-13 내지 8.0 × 10-12, 특히 바람직하게는 2.0 × 10-12 내지 6.0 × 10-12, 및 가장 바람직하게는 2.0 × 10-12 내지 5.0 × 10-12이다.
본 발명의 위상차 필름은 종래의 방향족 폴리머 필름의 광탄성 계수보다 작은 광탄성 계수를 갖는다. 따라서, 본 발명의 위상차 필름을 편광자 상에 직접 적층하는 경우에도 (실제로 감압 점착제나 점착제를 통해), 위상차 필름은 액정 표시 장치에 이용되는 경우 편광자의 수축응력이나 백라이트의 열에 의한 위상차 값의 불균일이나 시프트를 거의 유발하지 않아, 우수한 표시 특성을 제공한다. 그러나, 아주 작은 광탄성 계수를 갖는 본 발명의 위상차 필름을 상기 최적화된 광학 특성을 갖는 투명 보호 필름 (상세하게는, 작은 복굴절 또는 광탄성 계수를 갖는 투명 보호 필름) 의 표면 상에 적층하는 것이 바람직하다. 그 결과, 편광자의 수축 응력이나 위상차 필름에 투과된 백라이트의 열을 감소시켜, 위상차 값의 불균일이나 시프트를 더 감소시킬 수 있다.
작은 광탄성 계수 및 복굴절을 갖는 투명 보호 필름의 재료의 상세한 예는, 일본국 공개특허공보 평 06-51117호에 설명되어 있고, 필요한 경우 노르보넨계 모노머의 개환 (코)폴리머를 말레산 첨가 또는 시클로펜타디엔 첨가와 같이 폴리머 변성한 후, 그 변성된 생성물을 수소첨가하여 제조된 노르보넨계 수지; 노르보넨계 모노머의 첨가 중합을 통해 제조된 노르보넨계 수지; 및 노르보넨계 모노머 및 올레핀계 모노머 (에틸렌이나
Figure 112005047460853-PAT00045
-올레핀과 같은) 의 첨가 공중합을 통해 제조된 노르보넨계 수지를 포함한다. 그의 다른 예는, 일본국 공개특허공보 제 2002-348324호에 설명되어 있고, 용액 상태, 현탁 상태, 또는 용해된 모노머 상태나 메탈로센 촉매의 존재하에서 기체 상태로 노르보넨, 단환식 시클로올레핀 모노머, 및 비환식 1-올레핀 모노머와 같은 다환식 시클로올레핀 모노머 중 하나 이상의 중합을 통해 제조된 시클로올레핀계 수지를 포함한다.
그의 예는, 일본국 공개특허공보 제 2001-253960호에 설명되어 있고, 측쇄 상에 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌을 갖는 폴리카보네이트계 수지; 및 일본국 공개특허공보 평 07-112446호에 설명되어 있는 셀룰로오스계 수지를 더 포함한다. 그의 다른 예는, 일본국 공개특허공보 제 2001-343529호에 설명되어 있는 폴리머 필름, 즉 측쇄 상에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지 (A), 및 측쇄 상에 치환 및/또는 비치환 페닐기와 니트릴기를 갖는 열가소성 수지 (B) 를 함유하는 수지 조성물로부터 획득된 필름을 포함한다. 그의 상세한 예는, 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드의 교호 (交互) 코폴리머 및 아크릴로니트릴/스티렌 코폴리머를 함유하는 수지 조성물로부터 획득된 폴리머 필름이다. 그의 추가 예는, "광학 폴리머 재료의 개발 및 적용 기술" (194 ~ 207쪽, NTS 사 출판, 2003년) 에 설명되어 있고, 정 (positive) 의 복굴절을 나타내는 폴리머를 형성하는 모노머 및 부 (negative) 의 복굴절을 나타내는 폴리머를 형성하는 모노머의 랜덤 코폴리머; 및 이방성 저분자량 분자 및/또는 복굴절성 결정으로 도프된 폴리머를 포함한다.
투명 보호 필름과 편광자의 적층법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 투명 보호 필름과 편광자를, 아크릴계 폴리머나 비닐 알코올계 폴리머를 함유하는 점착제; 또는 비닐 알코올계 폴리머와 붕산이나 붕사, 글루탈알데히드, 멜라민, 또는 옥살산과 같은 비닐 알코올계 폴리머에 대하여 수용성인 가교결합제를 함유하는 점착제를 통해 적층할 수 있다. 이러한 점착제의 이용은 습도나 열에 의한 투명 보호 필름과 편광자의 박리를 방지하여, 우수한 광 투과율이나 평광도를 갖는 광학 필름을 제공한다. 편광자의 원료인 폴리비닐 알코올과의 점착성이 우수하기 때문에, 폴리비닐 알코올계 점착제를 이용하는 것이 바람직하다.
노르보넨계 수지를 함유하는 폴리머 필름을 투명 보호 필름으로 이용하는 경우, 필름과 편광자를 적층하는 감압 점착제는, 우수한 투명성을 갖고, 작은 복굴절 등을 가지며, 투명 보호 필름을 박층으로 이용하는 경우에도 충분한 점착력을 나타낼 수 있는 감압 점착제인 것이 바람직하다. 이용할 수 있는 점착제의 예는, 폴리우레탄계 수지 용액과 폴리이소시아네이트계 수지 용액을 혼합하여 제조된 건조 적층용 점착제; 스티렌/부타디엔 고무계 점착제; 및 에폭시계 2-성분 경화성 점착제 (에폭시 수지 용액과 폴리티올 용액의 2 개의 성분으로 구성된 점착제; 에폭시 수지 용액과 폴리아미드 용액의 2 개의 성분으로 구성된 점착제 등) 를 포함한다. 용매 점착제, 및 에폭시계 2 성분 경화성 점착제가 바람직하고, 투명 점착제가 보다 바람직하다. 일부 점착제는 적절한 점착용 하도제 (下塗劑) 를 이용하여 점착력을 개선할 수 있고, 이러한 점착제는 점착용 하도제를 이용하는 것이 바람직하다.
개선된 점착성을 갖는 층을 형성할 수 있는 임의의 적절한 하도제를 점착용 하도제로 이용할 수 있다. 하도제의 상세한 예는, 분자 내 가수분해성 알콕시시릴기와 반응성 기능기 (아미노기, 비닐기, 에폭시기, 메르캅토기, 또는 클로로기와 같은) 를 갖는 실란계 결합제, 분자 내 티타늄을 함유하는 가수분해성 친수성기와 유기 기능기를 갖는 티탄산염계 결합제, 및 분자 내 알루미늄을 함유하는 가수분해성 친수성기와 유기 기능기를 갖는 알루민산염계 결합제와 같은 소위 결합제; 및 각각 에폭시계 수지, 이소시아네이트계 수지, 우레탄계 수지, 및 에스테르 우레 탄계 수지와 같은 유기 반응기를 갖는 수지를 포함한다. 이들 중, 공업적 취급이 용이한 점에서, 실란 결합제가 바람직하다.
광학 필름은 그의 양면 또는 일면 상에 점착제층 또는 감압 점착제층을 구비하여, 액정셀에 광학 필름을 적층하는 것을 용이하게 하는 것이 바람직하다.
점착제층 또는 감압 점착제층은 특별히 제한되지 않는다. 점착제층을 형성하는 점착제 및/또는 감압 점착제층을 형성하는 감압 점착제를 적절하게 선택할 수 있다. 그의 예는, 각각 베이스 폴리머로 아크릴계 코폴리머, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 에테르, 비닐 아세테이트/염화 비닐 코폴리머, 변성 폴리올레핀, 에폭시계 폴리머, 불소계 폴리머, 또는 고무계 폴리머 (천연 고무계 폴리머나 합성 고무계 폴리머와 같은) 와 같은 폴리머를 함유하는 것을 포함한다. 특히, 우수한 광학 투명성, 적절한 젖음성을 포함하는 점착 특성, 응집성과 점착성, 및 우수한 내구성과 내열성의 관점에서, 아크릴계 감압 점착제를 이용하는 것이 바람직하다.
점착제 또는 감압 점착제는 베이스 폴리머에 따라 가교결합제를 함유할 수 있다. 또한, 점착제 또는 감압 점착제는 목적하는 바에 따라 임의의 적절한 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제의 상세한 예는, 천연 수지 및 합성 수지와 같은 수지; 유리 섬유 및 유리 비즈; 금속 분말 또는 그 밖의 무기 분말로 구성된 충전제; 안료; 착색제; 및 산화 방지제를 포함한다. 본 발명의 실시형태에서, 투명 미립자를 함유하는 감압 점착제층을 형성하여, 광 확산 특성을 나타낼 수 있다.
투명 미립자의 예는, 평균 입경이 0.5 내지 20 ㎛ 이고, 실리카, 산화 칼슘, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화 주석, 산화 인듐, 산화 카드뮴, 및 산화 안티몬과 같이 전기적 전도성을 가질 수 있는 무기 투명 미립자; 및 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 폴리우레탄과 같은 임의의 적절한 폴리머로 구성된 가교결합 또는 미가교결합된 유기 미립자를 포함한다. 이러한 투명 미립자를 독립적으로 또는 2 가지 이상을 병용할 수 있다.
점착제 또는 감압 점착제는 일반적으로 베이스 폴리머 또는 베이스 폴리머 조성물을 용매에 용해하거나 분산하여 제조되고, 고체 함유량의 농도가 약 10 내지 50 wt% 인 점착제 용액 또는 분산액의 형태로 이용된다. 임의의 적절한 용매 (예를 들어, 톨루엔 또는 에틸 아세테이트와 같은 유기 용매, 또는 물) 를 점착제의 종류에 따라 용매로 이용할 수 있다.
점착제 또는 감압 점착제는 점착제층 및/또는 감압 점착제층의 적층체를 서로 다른 조성, 종류 등으로 형성할 수 있다. 점착제 (층) 또는 감압 점착제 (층) 의 두께는 목적하는 바, 점착력 등에 따라 결정할 수 있고, 바람직하게는 1 내지 50 ㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 200 ㎛, 및 특히 바람직하게는 10 내지 100 ㎛ 이다.
점착제층, 감압 점착제층 등의 노출 표면 상에 세퍼레이터를 임시적으로 접착하여, 사용 전까지 표면을 커버한다. 이러한 식으로, 취급하면서 작업자 등이 감압 점착제층에 접촉하는 경우, 감압 점착제층의 오염을 방지할 수 있다. 세퍼레이터의 상세한 예는, 수축성 필름의 접착에 관하여 상기한 것들을 포함한다.
편광자를 접착하지 않고 투명 보호 필름의 표면을 하드 코트 처리, 반사 방 지 처리, 스티킹 방지 처리, 또는 확산 처리 (안티 글레어 처리라고도 함) 한다.
편광판의 표면 상의 손상을 방지하기 위하여 하드 코트 처리를 수행하고, 우수한 경도, 미끄럼 특성 등을 갖는 경화 가능하게 코팅된 필름을 아크릴계 수지나 실리콘계 수지와 같은 임의의 적절한 UV-경화성 수지를 이용하여 투명 보호 필름의 표면 상에 형성할 수 있다. 편광판의 표면에서 외광의 반사에 대한 반사 방지 처리를 수행한다. 편광판과 그에 접착된 층의 밀착을 방지하기 위하여 스티킹 방지 처리를 수행한다. 편광판의 표면에서 외광의 반사를 방지하기 위한 안티글레어 처리를 수행하여, 편광판을 통해 투과하는 광의 시인을 방해하고, 이 반사 방지 처리를, 예를 들어 샌드블라스팅이나 엠보싱에 의한 조면화 시스템 또는 투명 미립자의 혼합 시스템과 같은 임의의 적절한 시스템을 통해 투명 보호 필름의 표면 상에 미세 불균일 구조를 제공하여 수행할 수 있다. 안티글레어 처리를 통해 형성된 안티글레어층은 편광판을 통해 투과하는 광을 확산하고 시야각 등을 확대하는 확산층 (예를 들어, 시야각 확대 기능) 으로 작용한다.
다음으로, 본 발명의 위상차 필름이나 광학 필름과 병용하는 다른 광학 부재를 설명한다. 다른 광학 부재는 특별히 제한되지 않고, 그의 예는, 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 또는 확산 처리 (또는 안티글레어 처리라고도 함) 한 광학 필름을 포함한다. 그의 다른 예는, 반사판이나 반투과판을 타원 편광판이나 원형 편광판 상에 적층하여 제조된 반사형 편광판이나 반투과형 편광판을 포함한다. 그의 다른 예는, 반사형 편광판이나 반투과형 편광판을 위상차 필름과 결합하여 제조된 반사형 타원 편광판이나 반투과형 타원 편광판을 포 함한다. 본 발명의 위상차판 또는 광학 필름을 투과형 또는 반투과형 액정 표시 장치에 이용하는 경우, 본 발명의 위상차판 또는 광학 필름을 상용 가능한 휘도 향상 필름 (예를 들어, 편광 선택층을 갖는 편광 분리 필름, D-BEF, 3M 사 제조) 과 병용하여, 보다 나은 표시 특성을 갖는 표시 장치를 획득한다.
본 발명의 광학 필름은 액정 표시 장치의 제조 프로세스에서 각 층을 순차 적층하여 형성하거나, 미리 적층된 층을 갖는 적층체 필름 형태로 이용할 수 있다. 우수한 품질 안정성과 작업성으로 인해, 광학 필름을 적층체 필름으로서 이용하여, 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 개선하는 것이 바람직하다.
E. 액정 패널
본 발명에 따른 액정 패널은, 본 발명의 위상차 필름이나 본 발명의 광학 필름; 및 액정셀을 포함한다. 이하에, 그의 상세한 예를 설명한다.
도 6 의 액정 패널 (6A) 에서, 광학 필름 (3A) (투명 보호 필름 (1c), 편광자 (1a), 및 본 발명의 위상차 필름 (2) 을 포함하는) 을, 위상차 필름 (2) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 일면 상에 배열한다. 편광판 (4) (투명 보호 필름 (4b 및 4c) 을 편광자 (4a) 의 양면 상에 포함하는) 을, 투명 보호 필름 (4b) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 다른면 상에 배열한다. 도 6 은 위상차 필름 (2) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다.
도 7 의 액정 패널 (6B) 에서, 광학 필름 (3B) (투명 보호 필름 (1c), 편광 자 (1a), 투명 보호 필름 (1b), 및 본 발명의 위상차 필름 (2) 을 포함하는) 을, 위상차 필름 (2) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 일면 상에 배열한다. 편광판 (4) (투명 보호 필름 (4b 및 4c) 을 편광자 (4a) 의 양면 상에 포함하는) 을, 투명 보호 필름 (4b) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 다른면 상에 배열한다. 도 7 은 위상차 필름 (2) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다.
도 8 의 액정패널 (6C) 에서, 광학 필름 (3A) (투명 보호 필름 (1c), 편광자 (1a), 및 본 발명의 위상차 필름 (2) 을 포함하는) 을, 위상차 필름 (2) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 양면 상에 배열한다. 위상차 필름 (2) 의 지상축을 서로에 대하여 수직하게 배열한다. 도 8 은 광학 필름 내 각 위상차 필름 (2) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 각 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다.
도 9 의 액정패널 (6D) 에서, 광학 필름 (3B) (본 발명의 투명 보호 필름 (1c), 편광자 (1a), 투명 보호 필름 (1b), 및 본 발명의 위상차 필름 (2) 을 포함하는) 을, 위상차 필름 (2) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 양면 상에 배열한다. 위상차 필름 (2) 의 지상축을 서로에 대하여 수직하게 배열한다. 도 9 는 광학 필름 내 각 위상차 필름 (2) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 각 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 위상차 필름이 적층되어 있는 액정 패널 (6E) 을 나타낸다. 도 10 의 액정 패널 (6E) 에서, 광학 필름 (3C) (투명 보호 필름 (1c), 편광자 (1a), 및 2 개의 위상차 필름 (2a 및 2b) 을 포함하는 본 발명의 위상차 필름 (2) 을 포함하는) 을, 위상차 필름 (2) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 일면 상에 배열한다. 편광판 (4) (투명 보호 필름 (4b 및 4c) 을 편광자 (4a) 의 양면 상에 포함하는) 을, 투명 보호 필름 (4b) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 다른면 상에 배열한다. 도 10 은 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 서로에 대하여 평행하게 적층된 경우를 나타내지만, 위상차 필름의 지상축은 서로에 대하여 수직할 수 있다. 또한, 도 10 은 위상차 필름 (2 (2a 및 2b)) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 각각 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수도 있다.
도 11 도 본 발명의 위상차 필름이 적층되어 있는 액정 패널 (6F) 을 나타낸다. 도 11의 액정 패널 (6F) 에서, 광학 필름 (3D) (투명 보호 필름 (1c), 편광자 (1a), 투명 보호 필름 (1b), 및 2 개의 위상차 필름 (2a 및 2b) 을 포함하는 본 발명의 위상차 필름 (2) 을 포함하는) 을, 위상차 필름 (2) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 일면 상에 배열한다. 편광판 (4) (투명 보호 필름 (4b 및 4c) 을 편광자 (4a) 의 양면 상에 포함하는) 을, 투명 보호 필름 (4b) 이 액정셀 (5) 에 근접하도록 액정셀 (5) 의 다른면 상에 배열한다. 도 11 은 위상차 필름 (2a 및 2b) 의 지상축이 서로에 대하여 평행하게 적층된 경우를 나타내 지만, 위상차 필름의 지상축은 서로에 대하여 수직할 수 있다. 또한, 도 11 은 위상차 필름 (2 (2a 및 2b)) 의 지상축이 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 평행한 경우를 나타내지만, 위상차 필름 (2) 의 지상축은 편광자 (1a) 의 흡수축에 대하여 수직할 수 있다.
F. 위상차 필름 및 광학 필름의 용도
본 발명의 위상차 필름 및 광학 필름은, PC (personal computer), 액정 TV, 휴대폰, 또는 PDA (personal digital assistance) 와 같은 액정 표시 장치; 또는 유기 전기 발광 디스플레이 (유기 EL), 프로젝터, 프로젝션 TV, 또는 플라즈마 TV와 같은 화상 표시 장치에 이용할 수 있다.
액정 표시 장치의 종류는 특별히 제한되지 않고, 투과형, 반사형, 또는 반투과형 액정 표시 장치를 포함할 수 있다. 액정 표시 장치에 이용되는 액정셀의 예는, TN (twisted nematic) 모드, STN (super twisted nematic) 모드, ECB (electrically controlled birefringence) 모드, VA (vertical alignment) 모드, IPS (in-plane switching) 모드, FFS (fringe field switching) 모드, HAN (hybrid alignment) 모드, OCB (optically compensated bend) 모드, SSFLC (surface stabilized ferroelectric liquid crystal) 모드, 및 AFLC (antiferroelectric liquid crystal) 모드와 같은 다양한 액정셀을 포함한다. 이들 중, 본 발명의 위상차 필름과 광학 필름은, TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드, 또는 OCB 모드의 액정셀과 병용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 위상차 필름과 광학 필름은, IPS 모드 또는 FFS 모드의 액정셀과 병용하는 것이 가장 바람직하다.
TN 모드의 액정셀은 2 개의 기판 사이에 정의 유전 이방성의 네마틱 액정을 갖는 액정셀을 나타내고, 유리 기판의 표면 배향 처리를 통해 90 °로 비틀려진 액정 분자 배향을 갖는다. 그의 상세한 예는, "액정 사전 (158 쪽, Baifukan 사 출판, 1989년)" 설명되어 있는 액정셀; 및 일본국 공개특허공보 소 63-279229호에 설명되어 있는 액정셀을 포함한다.
VA 모드의 액정셀은, 전압이 인가되지 않은 경우 ECB 효과를 이용하여 투명 전극 사이에 수직 배향된 부의 유전 이방성의 네마틱 액정을 갖는 액정셀을 나타낸다. 그의 상세한 예는, 일본국 공개특허공보 소 62-210423호 및 일본국 공개특허공보 평 04-153621호에 설명되어 있는 액정셀을 포함한다. 또한, 일본국 공개특허공보 평 11-258605호에 설명되어 있는 바와 같이, VA 모드의 액정셀은, 시야각 확대를 위해 픽셀 내에 슬릿을 구비한 액정셀; 및 표면에 돌기가 형성되어 있는 기판을 이용한 MVA (multi domain vertical alignment) 모드의 액정셀을 포함할 수 있다. 또한, 일본국 공개특허공보 평 10-123576호에 설명되어 있는 바와 같이, VA 모드의 액정셀은, 전압이 인가되지 않은 경우 네마틱 액정을 실질적으로 수직 배향하고 전압이 인가된 경우 액정의 비틀린 다중 도메인 배향을 제공하기 위해 액정에 키랄제가 첨가된 VATN (vertically aligned twisted nematic) 모드의 액정셀을 포함할 수 있다.
IPS 모드의 액정셀은, 전계가 없는 경우 수평 배향된 네마틱 액정이, 예를 들어 ECB 효과를 이용하여 각각 금속으로 형성된 카운터 전극과 픽셀 전극 사이에 생성된 기판에 평행한 전계 (수평 전계라고도 함) 에 응답하는 액정셀을 나타낸다. 상세하게는, "월간 디스플레이 7월호" (83 내지 88 쪽, Techno Times 사 출판, 1997년) 또는 "액정 vol. 2, No. 4" (303 내지 316 쪽, 일본 액정학회 출판, 1998년) 에 설명되어 있는 바와 같이, NB (normally black) 모드는 전계가 없는 경우, 전계가 인가되지 않은 경우의 하나의 편광자의 흡수축에 액정셀의 배향 방향을 배향하고; 서로에 대하여 수직하도록 액정셀의 위 아래로 편광판을 배열하여 완전한 흑표시를 제공한다. 전계 인가시, 액정 분자는 기판을 평행하게 유지하면서 회전하여, 회전 각도에 따라 투과율을 획득한다. IPS 모드는, V-형 전극, 지그재그 전극 등을 이용하는 S-IPS (super in-plane switching) 모드와 AS-IPS (advanced super in-plane switching) 모드를 포함한다. 상용 가능한 IPS 모드의 액정 표시 장치의 예는, 20 인치 와이드 액정 TV "Wooo" (상품명, Hitachi 제조); 19 인치 액정 디스플레이 "ProLite E481S-1" (상품명, Iiyama 제조); 및 17 인치 TFT 액정 디스플레이 "FlexScan L565" (상품명, Eizo Nanao 제조) 를 포함한다.
FFS 모드의 액정셀은, 전계가 없는 경우 수평배향된 네마틱 액정이, 예를 들어 ECB 효과를 이용하여 각각 투명 전도체로 형성된 카운터 전극과 픽셀 전극 사이에 생성된 기판에 평행한 전계 (수평 전계라고도 함) 에 응답하는 액정셀을 나타낸다. FFS 모드의 수평 전계는, 투명 전도체로 형성된 카운터 전극과 픽셀 전극 사이에 셀 갭의 간격보다 좁게 간격을 설정하여 생성할 수 있는 프린지 전계를 나타낸다. 상세하게는, "SID (society for information display, 2001 Digest, 484 내지 487 쪽)" 또는 일본국 공개특허공보 제 2002-031812호에 설명되어 있는 바와 같이, NB 모드는 전계가 없는 경우, 전계가 인가되지 않은 경우의 하나의 편광자의 흡수축에 액정셀의 배향 방향을 배향하고; 서로에 대하여 수직하도록 액정셀의 위 아래로 편광판을 배열하여 완전한 흑표시를 제공한다. 전계 인가시, 액정 분자는 기판을 평행하게 유지하면서 회전하여, 회전 각도에 따라 투과율을 획득한다. FFS 모드는, V-형 전극, 지그재그 전극 등을 이용하여 A-FFS (advanced fringe field switching) 모드 또는 U-FFS (ultra fringe field switching) 모드를 포함한다. 상용 가능한 FFS 모드의 액정 표시 장치의 예는, 타블렛 PC "M1400" (상품명, Motion Computing 사 제조) 를 포함한다.
OCB (optically compensated bend 또는 optically compensated birefringence) 모드의 액정셀은 전계가 없는 경우 ECB 효과를 이용하여 정의 유전 이방성의 네마틱 액정이 투명 전극 사이에 벤드 배향된 (중앙부에 비틀어진 배향이 존재) 액정셀을 나타낸다. OCB 모드의 액정셀은 "π셀" 을 지시하기도 한다. 그의 상세한 예는, "Jisedai 액정 디스플레이 (11 내지 27 쪽, Kyoritsu Shuppan사 출판, 2000년)" 에 설명되어 있는 액정을 포함한다.
본 발명의 위상차 필름 및/또는 광학 필름을 다양한 액정셀에 이용하여, 경사 방향에서의 콘트라스트비, 컬러 시프트 등을 개선하고, 장기간 기능을 유지한다.
G. 본 발명의 액정 패널 및 액정 표시 장치의 용도
본 발명의 액정 패널 및 액정 표시 장치의 용도는 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 액정 패널 및 액정 표시 장치를, PC 모니터, 랩톱 PC, 및 복사기와 같은 사 무 자동화 (OA) 장치; 휴대폰, 시계, 디지털 카메라, PDA, 휴대용 게임기와 같은 휴대용 장치; 비디오 카메라, 액정 TV, 및 전자 레인지와 같은 가정용 전기 기기; 백 모니터, 차량용 네비게이션 시스템 모니터, 및 차량용 오디오와 같은 차량용 장치; 상업용 정보 모니터와 같은 표시 장치; 감시용 모니터와 같은 안전 장치; 및 간호용 모니터 및 의료용 모니터와 같은 간호 및 의료용 장치와 같이 다양한 용도로 이용할 수 있다.
특히, 본 발명의 액정 패널과 액정 표시 장치를 대형 액정 TV 에 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 액정 패널과 액정 표시 장치를 이용하는 액정 TV 의 스크린 사이즈가, 바람직하게는 폭 17 인치 (373 mm × 224 mm) 이상, 보다 바람직하게는 폭 23 인치 (499 mm × 300mm) 이상, 특히 바람직하게는 폭 26 인치 (566 mm × 339mm) 이상, 및 가장 바람직하게는 폭 32 인치 (687 mm × 412mm) 이상이다.
하기 실시예와 비교예를 이용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 하기 예들로 제한되지 않는다. 실시예에 이용된 분석법을 이하에 설명한다.
(1) 폴리카보네이트계 수지의 특정: 하기 조건하에서 하기 장치를 이용하여 1H-NMR 측정을 수행하였고, 획득된 스펙트럼의 피크의 적분비로부터 폴리카보네이트계 수지를 결정하였다.
· 분석기: "JNM-EX400 (JEOL 사 제조)"
· 관측핵: 1H
· 주파수: 400 MHz
· 펄스 폭: 45 °
· 펄스 반복 시간: 10 초
· 측정 온도: 실온
(2) 분자량, 및 스티렌계 수지의 함유량 측정 방법: 분자량과 스티렌계 수지의 함유량을 표준 시료로 폴리스티렌을 이용하여 GPC (겔 투과 크로마토그래피) 법을 통해 계산하였다. 상세하게는, 분자량과 스티렌계 수지의 함유량을 하기 측정 조건 하에서 하기 장치 및 기구를 이용하여 측정하였다.
· 측정 샘플: 샘플 수지를 테트라히드로푸란에 용해하고, 상온에서 하룻밤 방치하여, 0.1 wt% 용액을 제조하였다. 그런 다음, 용액을 0.45 ㎛ 멤브레인 필터를 통해 여과하여, 측정용 여과액을 획득하였다.
· 분석기: "HLC-8120GPC (Tosoh 사 제조)"
· 칼럼: TSKgel SuperHM-H/H4000/H3000/H2000
· 칼럼 사이즈: 6.0 mm I.D. × 150 mm
· 용리액: 테트라히드로푸란
· 유량: 0.6 ml/분
· 검출기: RI
· 칼럼 온도: 40 ℃
· 주입량: 20 ㎕
(3) 유리 전이 온도 (Tg) 의 측정 방법: 유리 전이 온도를 JIS K7121 에 따라 하기 측정 조건 하에서 하기 장치를 이용하여 측정하였다.
· 분석기: 시차주사열량계 "DSC5500 (Seiko 전자기기 주식회사 제조)"
· 측정 분위기: 20 ml/분의 질소 하
· 승온 속도: 10 ℃/분
(4) 위상차 값, 파장 분산 특성, 지상축의 각도, 및 광 투과율의 측정 방법: 위상차 값, 파장 분산 특성, 지상축의 각도, 및 광 투과율을, 평행 니콜 회전법의 원리로 23 ℃, 파장 590 nm 의 광을 이용하여 자동 볼굴절 분석기 ("KOBRA-21ADH (상품명, Oji 계측 기기사 제조)") 로 측정하였다.
(5) 광탄성 계수의 측정 방법: 샘플의 위상차 값을 응력 하에서 분광 에립소미터 "M-220 (상품명, JASCO 사 제조)" 을 이용하여 측정하였고, 응력과 위상차값의 함수의 기울기로부터 광탄성 계수를 계산하였다. 상세하게는, 2 cm × 10 cm 의 시험편의 면내 위상차 값을 5 N 내지 15 N 의 응력 하에서 23 ℃, 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정하였다.
(6) 두께의 측정 방법: 두께를 디지털 마이크로미터 "K-351C-형 (Anritsu 사 제조)" 을 이용하여 측정하였다.
(7) 수축성 필름의 수축률의 측정 방법: 수축률 S(MD) 및 S(TD) 를 JIS Z1712 의 열 수축률 A 법에 따라 (단, 가열 온도를 120 ℃ 에서 140 ℃ 또는 160 ℃로 변경하고; 3 g 의 하중을 시험편에 추가하였다) 결정하였다. 상세하게는, 폭 20 mm, 및 길이 150 mm 인 5 개의 샘플을 각각 종방향 (기계방향 (MD)) 및 폭방 향 (횡방향 (TD)) 으로부터 채취하였다. 시험편을 중앙에서 약 100 mm 의 간격으로 표시하였다. 각각 3 g 의 하중이 가해진 시험편을, 140 ℃ ± 3 ℃ 또는 160 ℃ ± 3 ℃ 로 유지된 공기 순환식 항온조에 수직으로 매달아두었다. 시험편을 15 분간 가열한 뒤, 항온조에서 꺼내어, 표준 조건 (실온) 하에서 30 분간 방치하였다. 그런 다음, 표시 사이의 간격을 JIS B7507 에 따라 캘리퍼스를 이용하여 측정하였고, 5 개의 측정된 값의 평균치를 획득하였다. 식 S(%) = [(가열 전 표시 사이의 간격 (mm) - 가열 후 표시 사이의 간격 (mm)) / 가열 후 표시 사이의 간격 (mm)] × 100 으로 수축률을 계산하였다.
(8) 수축성 필름의 폭방향 (TD) 에서의 수축응력의 측정 방법: 폭방향 (TD) 에서의 수축응력을 140 ℃ 및 150 ℃ 에서 TMA법을 통해 하기 장치를 이용하여 측정하였다.
· 장치: "TMA/SS 6100 (Seiko 전자기기 주식회사 제조)"
· 데이터 처리: "EXSTAR 6000 (Seiko 전자기기 주식회사 제조)"
· 측정 모드: 등속 승온 측정 (10 ℃/분)
· 측정 분위기: 대기중 (실온)
· 하중: 20 mN
· 샘플 사이즈: 15 mm × 2 mm (폭방향 (TD) 에 대응하는 장변)
· 필름 두께: 60 ㎛
(9) 액정 패널의 표시 불균일 평가 방법: 표시 화면을 하기 액정셀과 측정 장치를 이용하여 촬영하였다. 표 2에서, "양호" 는 패널 전면에 걸쳐 1.5680 이하의 휘도차를 나타내는 액정셀을 나타내고, "불량" 은 1.7920 이상의 휘도차를 나타내는 액정셀을 나타낸다.
· 액정셀: "KLV-17HR2 (Sony 사 제조)" 에 설치된 액정셀
· 패널 사이즈: 375 mm × 230 mm
· 측정 장치: 2 차원 색분포 측정 장치 "CA-1500 (Konica Minolta Holdings 제조)"
· 측정 환경: 암실 (23 ℃)
[실시예 1]
공지의 방법을 통해 포스겐을 카보네이트 전구체로, (A) 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 및 (B) 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 방향족 2가 페놀 화합물로 이용하여, 중량 평균 분자량 (Mw) 이 60,000 이고, 하기 식 (3) 및 (4) (수평균 분자량 (Mn) 33,000, Mw/Mn 1.78, (A):(B) 중량비 4:6) 로 나타낸 반복 단위를 함유하는 폴리카보네이트계 수지를 획득하였다. 폴리카보네이트계 수지 70 중량부, 및 1,300 의 중량 평균 분자량 (Mw) 을 갖는 스티렌계 수지 (HIMER SB75, Sanyo 화학 산업 제조) (수평균 분자량 (Mn) 716, Mw/Mn 1.78) 30 중량부를 디클로로메탄 300 중량부에 첨가하였다. 실온에서 4 시간 동안 교반하며 전체 혼합하여, 맑은 용액을 제조하였다. 용액을 유리판 상에서 캐스트하고 실온에서 15 분간 방치하였다. 그런 다음, 용액을 유리판으로부터 박리하고, 80 ℃ 에서 10 분간, 120 ℃ 에서 20 분간 오븐에서 건조하여, 55 ㎛ 의 두께와 140 ℃ 의 유리 전이 온도 (Tg) 를 갖는 폴리머 필름을 획득하였다. 결과물 인 폴리머 필름의 파장 590 nm 에서의 광 투과율은 93 %였다. 폴리머 필름은 5.0 nm 의 면내 위상차 값 Re[590], 12.0 nm 의 두께 방향 위상차 값 Rth[590], 및 1.576 의 평균 굴절율를 가졌다.
Figure 112005047460853-PAT00046
실시예 1 에서 획득된 폴리머 필름을 테트라히드로푸란에 용해하고, 실온에 8 시간 동안 방치하여, 0.1 wt% 의 용액을 제조하였다. 그런 다음, 0.45 ㎛ 멤브레인 필터를 통해 용액을 여과고, 그 여과액을 GPC 측정하였다. GPC 측정을 통해 결정된 스티렌계 수지의 함유량은 총 고체 함유량 100 중량부에 대하여 27 중량부였다.
방향족 2가 페놀 화합물 성분의 중량비를 실시예 1 에서 획득된 폴리머 필름의 1H-NMR 측정을 통해 결정하였다. 상세하게는, 폴리머 필름을 클로로포름에 용해하고, 클로로포름 용액을 메탄올 100 중량부에 적하하여, 23 ℃ 에서 백색 고 체를 침전 (재침전) 시켰다. 용액을 여과하고 메탄올 가용부와 메탄올 불용부로 분리하였다. 1H-NMR 측정을 위해, 메탄올 불용부를 클로로포름-D에 용해하였다. 그 결과, 1H-NMR 스펙트럼에서, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판의 메틸기로부터 유도된 1.68 ppm (6H) 에서의 피크의 적분비와 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산의 시클로헥실 고리의 3-위치에서 치환된 메틸기로부터 유도된 2.69 ppm (6H) 에서의 피크의 적분비로 결정된 성분의 중량비가 4:6 이었다.
표 1 에 나타낸 특성을 갖는 이축 연신된 폴리프로필렌 필름 "TORAYFAN" (상품명, 두께 60 ㎛, Toray 산업 제조) 을 아크릴계 감압 점착제층 (두께 15 ㎛) 을 통해 폴리머 필름 (두께 55 ㎛) 의 양면에 접착하였다. 그런 다음, 필름의 종방향을 유비하면서 (송출 속도 1m/분) 결과물을 147 ℃ (필름의 뒷면으로부터 3 cm 간격에서의 온도, 온도 변화 ± 1 ℃), 공기 순환식 항온 오븐에서 롤 연신 장치를 이용하여 1.29 배 연신하여, 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
Figure 112005047460853-PAT00047
Figure 112005047460853-PAT00048
실시예 1 에 이용된 아크릴계 감압 점착제는, 베이스 폴리머로 용액 중합을 통해 합성된 이소노닐 아크릴레이트 (중량 평균 분자량 550,000) 를 이용하고; 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 폴리이소시아네이트 화합물 "Collonate L" (상품명, Nippon Polyurethane 사 제조) 의 가교결합제 3 중량부와 촉매 "OL-1" (상품명, Tokyo Fine Chemical 사 제조) 10 중량부를 혼합하여 제조하였다.
[실시예 2]
연신 온도를 147 ℃ 로부터 146 ℃로 변경하고 연신률을 1.29 배에서 1.09 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[실시예 3]
연신 온도를 147 ℃ 로부터 141 ℃로 변경하고 연신률을 1.29 배에서 1.10 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[실시예 4]
연신 온도를 147 ℃ 로부터 145 ℃로 변경하고 연신률을 1.29 배에서 1.14 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[실시예 5]
연신 온도를 147 ℃ 로부터 153 ℃로 변경하고 연신률을 1.29 배에서 1.18 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[실시예 6]
연신 온도를 147 ℃ 로부터 154.5 ℃로 변경하고 연신률을 1.29 배에서 1.22 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[실시예 7]
연신 온도를 147 ℃ 로부터 146 ℃로 변경하고 연신률을 1.29 배에서 1.25 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[실시예 8]
연신률을 1.29 배에서 1.27 배로 변경하였다는 점을 제외하고, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[실시예 9]
실시예 1 에서와 동일한 가열 연신법을 통해, 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름 "ElmechPF" (상품명, 두께 55 ㎛, Kaneka사 제조) 를 이용하여 위상차 필름을 획득하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[비교예 1]
종래의 방법을 통해, 포스겐을 카보네이트 전구 물질로 이용하고, 비스페놀 A 를 방향족 2가 페놀 성분으로 이용하여 폴리카보네이트계 수지를 획득하였다. 그 다음, 이축 연신된 폴리프로필렌 필름을 폴리카보네이트계 수지로 구성된 폴리머 필름 (두께 60 ㎛) 의 양면에 아크릴계 감압 점착제층을 통해 접착하였다. 그런 다음, 필름의 종방향을 유지하면서 (송출 속도 1 m/분), 필름을 롤 연신기를 이용하여 160 ℃ 에서 1.10 배 연신하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다. 비교예 1 에 이용된 이축 연신된 프로필렌 필름과 아크릴계 감압 점착제는 실시예 1 에 이용된 것과 동일하였다. 폴리카보네이트계 수지로 구성된 폴리머 필름은 150 ℃ 의 유리 전이 온도 (Tg), 7.0 nm 의 연신전 Re[590], 및 15.0 nm 의 연신전 Rth[590] 를 가졌다.
[비교예 2]
비교예 1 의 폴리머 필름의 두께를 60 ㎛ 에서 40 ㎛ 로 변경하고, 연신률을 1.10 배에서 1.05 배로 변경한 점을 제외하고, 비교예 1 에서와 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다.
[비교예 3]
이축 연신된 폴리프로필렌 필름을 노르보넨계 수지 필름 "ARTON F" (상품명, JSR사 제조) 의 양면에 아크릴계 감압 접착제층을 통해 접착하였다. 그런 다음, 필름의 종방향을 유지하면서, 필름을 롤 연신기를 이용하여 175 ℃ 에서 1.30 배로 연신하였다. 표 2 는 획득된 위상차 필름의 특성을 나타낸다. 비교예 3 에 이용된 이축 연신된 프로필렌 필름과 아크릴계 감압 점착제는 실시예 1 에 이용된 것과 동일하였다. 노르보넨계 수지로 구성된 폴리머 필름은 171 ℃ 의 유리 전이 온도 (Tg), 2.0 nm 의 연신전 Re[590], 및 10.0 nm 의 연신전 Rth[590] 를 가졌다.
[실시예 10]
(편광판의 제조)
폴리비닐 알코올 필름을 요오드를 함유하는 수용액에서 염색하고, 붕산을 함유하는 수용액 중의 서로 다른 속도비의 롤러 사이에서 일축 연신하여, 편광자를 획득하였다. 점착용 하도제 "A-1110" (상품명, Nippon Unicar 사 제조) 를 편광자의 점착 표면 상에 0.1 ㎛의 두께로 도포한 후, 폴리비닐 알코올계 점착제 "GOHSEFIMER-Z" (상품명, Nippon Synthetic Chemical사 제조) 를 통해 40 ㎛의 두께의 노르보넨계 수지 필름 "ZEONOR ZF14-040" (상품명, Zeon 사 제조) 을 편광자의 일면에 접착하였다. 그런 다음, 40 ㎛ 두께의 트리아세틸 셀룰로오스 필름 "FUJITAC" (상품명, Fuji Photo Film 제조) 을 폴리비닐 알코올계 점착제를 통해 다른면에 접착하여, 편광판 (P) 을 획득하였다. 노르보넨계 수지 필름은 1.0 nm 의 Re[590], 3.0 nm 의 Rth[590], 및 3.0 × 10-12 (m2/N) 의 광탄성 계수의 절대값 C[590] 을 가졌다.
(광학 필름의 제조)
위상차 필름의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 평행 (0 °± 1.0°) 하도록, 실시예 1 에서 획득된 위상차 필름을 편광판 (P) 의 노르보넨계 수지 필름의 표면에 아크릴계 감압 점착제를 통해 접착하여, 광학 필름 (Q) 을 획득하였다.
(액정 표시 장치의 제조)
IPS 모드의 액정셀을 포함하는 액정 표시 장치 "KLV-17HR2" (Sony사 제조) 에서 액정 패널을 취하였다. 액정셀의 상하로 배열된 편광판을 제거하고, 유리 표면 (앞면 및 뒷면) 을 세척하였다. 그런 다음, 광학 필름 (Q) 을 액정셀의 시인측에 아크릴계 감압 점착제를 통해 접착하고, 편광판 (P) 을 액정셀의 백라이트측에 아크릴계 감압 점착제를 통해 접착하여, 액정 패널 (I) 을 획득하였다. 광학 필름 (Q) 을, 위상차 필름이 액정셀에 근접하도록 액정셀 상에 배열하였다. 편광판 (P) 을, 노르보넨계 수지 필름이 액정셀에 근접하도록 액정셀 상에 배열하였다.
액정 패널 (I) 을 본래의 액정 표시 장치에 결합하고, 백라이트를 8 시간 동안 켰다. 그런 다음, 암실에서 액정 표시 장치의 표시 화면을 2 차원 색분포 측정 장치 "CA-1500" (상품명, Konica Minolta Holdings 제조) 를 이용하여 촬영하였다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 백라이트의 열에 의해 표시 불균일이 약가 존재하였다.
[비교예 4]
실시예 10 의 (광학 필름 제조) 부분 에서, 비교예 1 에서 획득된 위상차 필름을 실시예 1 에서 획득된 위상차 필름 대신 이용하여, 액정 패널 (II) 을 제조하였다. 액정 패널 (II) 을 액정 표시 장치 "KLV-17HR2" (Sony사 제조) 에 결합하고, 백라이트를 8 시간 동안 켰다. 그런 다음, 액정 표시 장치의 표시 화면을 실시예 10 에서와 동일한 방식으로 촬영하였다. 도 13 에 나타낸 바와 같이, 백라이트에 의해 표시 불균일이 심하였다.
[평가]
도 14 는 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3 의 각각의 위상차 필름의 면내 위상차 값 Re[590] 과 Rth[590]/Re[590] 의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 14 에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 9 는 각각 0 < Rth[590]/Re[590] < 1 (즉, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일을 가짐) 및 광범위한 위상차 값의 위상차 필름이 제공하였다. 또한, 실시예 1 내지 9 의 위상차 필름은 연신 방향에 평행한 방향으로 거의 찢어지지 않고, 실용상 충분한 기계적 강도를 가졌다. 도 12 에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 의 위상차 필름을 이용한 액정과 결합하는 실시예 10 의 액정 표시 장치는 백라이트에 의한 표시 불균일이 적었다. 실시예 2 내지 9 의 위상차 필름을 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 평가한 결과, 표시 불균일이 적었다. 실시예 2 내지 5 에서, 각 지상축이 서로에 대하여 평행하도록 2 개의 위상차 필름을 이용하였다. 반대로, 비교예 3 에 나타낸 바와 같이, 지방족계 수지 필름은 0.90 미만의 Rth[590]/Re[590] 값을 갖지 못하였다. 또한, 비교예 3 에서 획득된 위상차 필름은 연신 방향에 평행한 방향으로 쉽게 찢어지고, 실용상 충분치 못한 기계적 강도를 가졌다. 한편, 비교예 1 및 2 에서, 각각 실시예 1 및 3 과 유사한 Rth[590]/Re[590] 값을 갖는 위상차 필름을 제조하였다. 그러나, 도 13 에 나타낸 바와 같이, 실시예 10 의 위상차 필름 대신에, 종래의 기술을 통해 획득된 비교예 1 의 위상차 필름을 결합하는 액정 표시 장치는 백라이트의 열에 의해 표시 불균일이 심하였다. 비교예 2 의 위상차 필름을 비교예 1 에서와 동일한 방식으로 평가한 결과, 표시 불균일이 심하였다. 소정의 양의 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지의 혼합 생성물로 형성된 폴리머 필름을 연신하여 위상차 필름을 제조하여, 백라이트에 의한 표시 불균일을 개선함을 알 수 있다. 비교예 2 에서, 각 지상축이 서로에 대하여 평행하도록 2 개의 위상차 필름을 이용하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 액정 표시 장치에 이용되는 경우, 응력에 의한 위상차 값의 시프트나 불균일이 거의 일어나지 않고, nx > nz > ny 의 굴절율 프로파일과 광범위한 위상창 값을 갖는 위상차 필름을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 위상차 필름은 액정 표시 장치의 표시 특성을 개선하는데 매우 유용하다.
본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 다수의 변형이 가능하며, 당업자에 의해 쉽게 실행될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위는 본 명세서의 상세한 설명으로 제한하지 않고, 보다 광범위하게 해석한다.
본 발명에 의하면, 폴리카보네이트계 수지와 스티렌계 수지를 함유하는 폴리머 필름을 연신하는 경우, 낮은 연신률로 광범위한 위상차 값을 제어하게 하여, 우수한 기계적 강도를 갖는 대형 위상차 필름을 제공하여, 대형 액정 표시 장치용 위상차 필름을 제공할 수 있다.

Claims (25)

  1. 스티렌계 수지와 노르보넨계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름을 포함하는 위상차 필름으로서,
    상기 위상차 필름은,
    100 nm
    Figure 112005047460853-PAT00049
    Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00050
    350 nm ...(1)
    0.2
    Figure 112005047460853-PAT00051
    Rth[590]/Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00052
    0.8 ...(2) 를 만족하고,
    상기 식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 과 Rth[590] 이 각각 23 ℃ 에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 면내 위상차 값과 두께 방향 위상차 값을 나타내는, 위상차 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    총 고체 함유량 100 중량부에 대한 상기 스티렌계 수지의 함유량은 10 내지 40 중량부인, 위상차 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리카보네이트계 수지는,
    Figure 112005047460853-PAT00053
    로 나타낸 반복 단위를 포함하고,
    상기 식 (3) 및 (4) 에서, n 은 2 이상의 정수를 나타내는, 위상차 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    23 ℃ 에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 광탄성 계수의 절대값은, 2.0 × 10-11 내지 8.0 × 10-11 m2/N 인, 위상차 필름.
  5. 편광자와 상기 편광자의 적어도 일면 상에 적층된 위상차 필름을 포함하는 광학 필름으로서,
    상기 위상차 필름의 지상축 (遲相軸) 은 상기 편광자의 흡수축에 대하여 평 행하거나 수직하고;
    상기 위상차 필름은 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름을 포함하며;
    상기 위상차 필름은,
    100 nm
    Figure 112005047460853-PAT00054
    Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00055
    350 nm ...(1)
    0.2
    Figure 112005047460853-PAT00056
    Rth[590]/Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00057
    0.8 ...(2) 를 만족하고,
    상기 식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 과 Rth[590] 이 각각 23 ℃ 에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 면내 위상차 값과 두께 방향 위상차 값을 나타내는, 광학 필름.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 편광자의 적어도 일면 상에 투명 보호 필름을 더 포함하는, 광학 필름.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명 보호 필름이 상기 편광자의 양면 상에 제공되고;
    상기 위상차 필름이 상기 투명 보호 필름의 적어도 일면 상에 적층되어 있으며;
    상기 위상차 필름이 적층되어 있는 상기 투명 보호 필름이,
    0 nm < Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00058
    5 nm ...(5)
    0 nm < Rth[590]
    Figure 112005047460853-PAT00059
    10 nm ...(6) 을 만족하는, 광학 필름.
  8. 액정셀과 상기 액정셀의 적어도 일면 상에 위상차 필름을 포함하는 액정 패널로서,
    상기 위상차 필름이 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름을 포함하고;
    상기 위상차 필름이,
    100 nm
    Figure 112005047460853-PAT00060
    Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00061
    350 nm ...(1)
    0.2
    Figure 112005047460853-PAT00062
    Rth[590]/Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00063
    0.8 ...(2) 를 만족하며,
    상기 식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 과 Rth[590] 이 각각 23 ℃ 에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 면내 위상차 값과 두께 방향 위상차 값을 나타내는, 액정 패널.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액정셀은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드, 및 OCB 모드 중 하나의 모드의 액정셀을 포함하는, 액정 패널.
  10. 제 8 항에 따른 액정 패널을 포함하는, 액정 표시 장치.
  11. 제 8 항에 따른 액정 패널을 포함하는, 액정 TV.
  12. 액정셀과 상기 액정셀의 적어도 일면 상에 광학 필름을 포함하는 액정 패널로서,
    상기 광학 필름이 편광자와 상기 편광자의 적어도 일면 상에 적층된 위상차 필름을 포함하고;
    상기 위상차 필름의 지상축이 상기 편광자의 흡수축에 대하여 평행하거나 수직하며;
    상기 위상차 필름이 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 연신된 폴리머 필름을 포함하고;
    상기 위상차 필름이,
    100 nm
    Figure 112005047460853-PAT00064
    Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00065
    350 nm ...(1)
    0.2
    Figure 112005047460853-PAT00066
    Rth[590]/Re[590]
    Figure 112005047460853-PAT00067
    0.8 ...(2) 를 만족하며,
    상기 식 (1) 및 (2) 에서, Re[590] 과 Rth[590] 이 각각 23 ℃ 에서 파장 590 nm 의 광을 이용하여 측정된 상기 위상차 필름의 면내 위상차 값과 두께 방향 위상차 값을 나타내는, 액정 패널.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액정셀은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드, 및 OCB 모드 중 하나의 모드의 액정셀을 포함하는, 액정 패널.
  14. 제 12 항에 따른 액정 패널을 포함하는, 액정 표시 장치.
  15. 제 12 항에 따른 액정 패널을 포함하는, 액정 TV.
  16. 스티렌계 수지와 폴리카보네이트계 수지를 함유하는 폴리머 필름의 일면 또는 양면에 수축성 필름을 접착하는 단계; 및
    그 결과물을 가가열 연신하는 단계를 포함하는, 위상차 필름의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 수축성 필름은 이축 연신된 폴리프로필렌 필름을 포함하는, 위상차 필름의 제조 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 수축성 필름은 140 ℃ 에서,
    상기 필름의 종방향으로 2.7 내지 9.4 % 의 수축률 S140(MD) 을 갖고,
    상기 필름의 폭방향으로 4.6 내지 15.8 % 의 수축률 S140(TD) 을 갖는, 위상차 필름의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 필름의 폭방향 수축률 S140(TD) 과 상기 필름의 종방향 수축률 S140(MD) 사이의 차 △S140 = S140(TD) - S140(MD) 는, 140 ℃ 에서 0.1 %
    Figure 112005047460853-PAT00068
    △S140
    Figure 112005047460853-PAT00069
    3.9 % 범위 이내인, 위상차 필름의 제조 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 수축성 필름은 160 ℃ 에서,
    상기 필름의 종방향으로 13 내지 23 % 의 수축률 S160(MD) 을 갖고,
    상기 필름의 폭방향으로 30 내지 48 % 의 수축률 S160(TD) 을 갖는, 위상차 필름의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 필름의 폭방향 수축률 S160(TD) 과 상기 필름의 종방향 수축률 S160(MD) 사이의 차 △S160 = S160(TD) - S160(MD) 는, 160 ℃ 에서 8 %
    Figure 112005047460853-PAT00070
    △S160
    Figure 112005047460853-PAT00071
    30 % 범위 이내인, 위상차 필름의 제조 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 수축성 필름은 140 ℃에서, 0.15 내지 0.75 N/2 mm 의 폭방향 수축 응력을 갖는, 위상차 필름의 제조 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 수축성 필름은 150 ℃에서, 0.20 내지 0.85 N/2 mm 의 폭방향 수축 응력을 갖는, 위상차 필름의 제조 방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 폴리머 필름의 연신 온도는, (상기 폴리머 필름의 Tg + 1 ℃) 내지 (Tg + 30 ℃) 인, 위상차 필름의 제조 방법.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 폴리머 필름의 연신률은 1.05 내지 2.00 인, 위상차 필름의 제조 방법.
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