KR20070054459A

KR20070054459A - 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를이용한 시야각 보상필름

Info

Publication number: KR20070054459A
Application number: KR1020050112474A
Authority: KR
Inventors: 김용운; 최성혁; 이상국
Original assignee: 주식회사 에이스 디지텍
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2007-05-29
Also published as: KR100738318B1

Abstract

본 발명은 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, (a) 배향막 수지와 경화제를 포함하여 구성된 배향막 코팅 조성물을 용매에 혼합한 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서, ⅰ) 상기 배향막 수지는 10중량% 내지 45중량% ⅱ) 상기 경화제는 0.1중량% 내지 10중량%로 혼합한 배향막 코팅용액을 투명지지체 위에 인라인 코팅방식에 따라 코팅하고, 건조, 자외선 경화하여 배향막을 형성하는 배향막 형성단계; (b) 상기 단계에서 형성된 배향막을 수평방향과 0ㅀ 내지 90ㅀ의 각도를 부여하여 러빙처리하는 러빙단계; 및 (c) 상기 러빙처리된 배향막 위에 5중량% 내지 50중량%로 네마틱 액정이 혼합된 액정 코팅용액을 인라인 코팅방식으로 코팅하고 , 건조, 자외선 경화하여 액정층을 형성하는 액정층 형성단계를 포함하여 이루어진다.

네마틱, 하이브리드, 액정, 시야각, 보상

Description

네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 시야각 보상필름{Method for Manufacturing compensation film for angular field of view by using Nematic Crystal and compensation film for angular field of view using thereof}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예 1에서 얻어진 보상필름의 위상축에 대한 입사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예 1에서 얻어진 보상필름의 진상축에 대한 입사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예 2에서 얻어진 보상필름의 위상축에 대한 입사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예 2에서 얻어진 보상필름의 진상축에 대한 입사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예 3에서 얻어진 보상필름의 위상축에 대한 입사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예 3에서 얻어진 보상필름의 진상축에 대한 입사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,

도 8은 비교예 1에서 기존 보상 필름의 위상축에 대한 입사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,

도 9는 비교예 1에서 기존 보상 필름의 진상축에 대한 입사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 액정층 200: 배향막

300: 기저필름

본 발명은 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 시야각 보상필름에 관한 것으로, 특히 네마틱 액정을 기저필름과 에어(air)층 사이에 인라인(In-line) 코팅방식을 이용하여 연속적으로 배향시킴으로써 액정셀(cell) 내의 액정에 대한 시야각을 보상할 수 있는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 시야각 보상필름에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시 장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 상기 액정에 가하는 전장의 세기를 조절하여 광투과량을 조절하는 구조로 되어 있다.

이때, 액정 물질은 분자의 장축 방향과 단축 방향으로의 굴절률이 서로 다른 복굴절성을 갖는데, 이 복굴절성에 의해 액정 표시 장치를 보는 위치에 따라 빛이 느끼는 굴절률이 차이가 생긴다. 따라서 선편광된 빛이 액정을 통과하면서 편광상태가 바뀌는 비율에 차이가 생겨 정면에서 벗어난 위치에서 볼 때의 빛의 양과 색특성이 정면에서 볼 경우와는 달라진다. 이로 인하여 액정 표시 장치는 시야각에 따라 대비비(contrast ratio)의 변화, 색상 변이(color shift), 계조 반전(gray inversion) 등의 현상이 발생한다.

따라서 상기와 같은 저조한 시야각을 보상하기 위하여 하이브리드 액정을 사용하여 하이브리드(hybrid)의 배향을 가지도록 한 하이브리드 타입(hybrid type) 시야각 보상필름을 사용한다.

종래의 하이브리드 타입 시야각 보상필름의 제조방법은 고분자형 액정을 사용하면서 PET(Poly Ethylene Terephthalatate) 등의 기저필름 위에 배향막을 형성하고 그 위에 전사물질과 액정을 도포한 것을, 투명지지체 또는 편광필름에 전사하는 방식을 사용하였다.

그러나 종래의 하이브리드 타입 시야각 보상필름의 제조방법은 전사하는 공정을 일일이 거치기에 공정상의 복잡함이 있었고, 또 그 복잡한 공정으로 인해 대량생산에는 적합하지 못하고, 수율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 전사공정으로 인해 광학특성이 반대로 배향되도록 배향막이나 액정을 배향시켜야 하므로 제조공정을 컨트롤할 때 공차가 커지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 기저필름인 투명지지체와 에어층 사이에 인라인 코팅방법 을 이용하여 네마틱 액정을 배향시킴으로써, 제조공정을 간소화하여 수율증가를 통해 생산성을 극대화할 수 있는 STN LCD(Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display), C-STN LCD(Color Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display), TFT-LCD(Thin flim Transistor Liquid Crystal Display)용 하이브리드형 시야각 보상필름인 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 하이브리드형 시야각 보상필름을 제공하는데 있다.

이하, 기술적 구성을 중심으로 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법은 기저필름 위에 배향막 수지와 용매를 포함하여 이루어진 용액을 도포하여 배향막을 코팅하고, 건조, 경화하여 배향막을 형성하는 배향막 형성단계; 상기 배향막에 소정각도를 부여하여 러빙 처리하는 러빙단계; 상기 러빙처리된 배향막 위에 액정을 코팅하고 건조, 경화하는 액정층 형성단계를 포함하여 이루어진다.

상기 기저필름은 투명성을 나타내는 고분자를 사용하여 투명보호층을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 고분자의 예로는 폴리비닐알코올, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌, 또는 아크릴계 고분자 등이 있으며, 바람직하게는 폴리비닐알코올 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한다.

상기 투명 보호층은 단순히 투명 보호 필름의 형태로 적용될 수 있으며, 경우에 따라 공지된 전자 차폐 처리 및 표면 반사 방지 처리를 하여 사용할 수 있다.

사용가능한 투명 보호층은 TAC(tri-acetate cellulose), CAB(cellulose acetate butylene), 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 환 올레핀계 필름, 비환 올레핀계 필름, 글루코오스(Glucose) 계열을 비롯한 단당류, 이당류, 다당류 및 탄수화물 계열의 필름으로 이루어진 그룹 중에서 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 구성한다.

이하, 본 발명을 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.

(1) 배향막 형성단계

배향막은 배향막 수지, 경화제를 포함하여 구성된 배향막 코팅 조성물을 용매에 혼합하여 용액의 형태로 제조한 다음 상기 기저필름 위에 인라인 코팅방식에 의해 코팅을 수행한 후, 건조, 경화하는 배향막 경화단계로 이루어진다.

1) 배향막 코팅단계

본 발명의 인라인 코팅방식에서 사용되는 코팅헤드는 , 예컨대 나이프(Knife), 콤마(Comma), 다이(Die), 마이크로 그라비아, 그라비아, 닙(nip), 스프레이 등이 있다. 본 발명에서와 같은 인라인 코팅방식은 상기에 열거한 코팅헤드를 사용함으로써 발생하는 미세한 공극화 현상을 없애거나 최소화한다. 또한, 공극에 공기가 차게되면 굴절율에 변화를 가져올 수 있고, 빛을 산란시켜서 전체적인 투과율을 감소시킨다.

본 발명에서는 배향막 수지, 경화제를 포함하여 구성된 배향막 코팅 조성물을 용매와 제조한 형태의 용액을 배향막 코팅용액이라 정의한다.

본 발명에서 사용되는 배향막 수지는 자외선 경화성수지를 사용하는 것이 바람직하다. 그 예로 불포화 폴리에스테르 수지, 다관능 아크릴레이트 수지, 다관능 메타아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지 등을 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 배향막 수지는 동일한 작용 효과를 나타낸다면 그 범위가 상기 나열된 수지에 한정되지 않음은 물론이다.

또한, 상기 배향막 수지는 분자 내 1개 이상의 극성기와 1개 이상의 관능기를 갖는 화합물을 사용한다. 여기서 1개 이상의 극성기는 화합물 내에 히드록시기, 아미노기, 우레탄기 또는 이소시아네이트 고리 중 적어도 하나인 경우가 적당하며 상이한 극성기가 존재하여도 상관없다.

상기 배향막 수지의 함량은 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서, 10중량% 내지 45중량%가 바람직하다. 더 바람직하게는 15중량% 내지 40중량%이다. 상기 배향막 수지의 함량이 10중량% 미만이면 경도가 낮아 배향막을 형성하기에 부족하고, 45중량% 보다 많으면 필요 이상으로 배향막 수지가 포함되어 경제성이 떨어진다는 단점이 있다.

또한, 상기 경화제는 배향막 수지의 종류에 따라서 하나의 경화제를 선택하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕사이드 금속염, 아민 화합물, 히드리진 화합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

본 발명에서는 배향막 수지로 자외선 경화성수지만을 사용하므로 경화제도 자외선 경화성 경화제만을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 경화성수지의 종류, 물리화학적 성질 등에 따라서 경화제의 종류, 크기, 함량 등을 조정하여 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 이소시아네이트계 화합물은 트리메틸렌 디이소시아네이트(trimethylene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 디페닐메탄 이소시아네이트(diphenylmethane isocyanate), 자이렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate) 등의 방향족 디이소시아네이트계 화합물, 헥사메틸 디이소시아네이트(hexamethyl diisocyanate) 등의 지방족 디이소시아네이트 화합물(aliphatic diisocyanate) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

또한, 본 발명에서의 에폭시계 화합물은 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether), 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르(trimethylol propane triglycidyl ether) 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

본 발명의 배향막을 형성하기 위해 사용되는 경화제는 배향막 코팅용액 100중량%에 대하여 0.1중량% 내지 10중량% 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5중량% 내지 5중량%이다.

본 발명에서 경화제는 배향막 코팅 조성물의 분자량 또는 사슬 구조를 제어 하기 위하여 사용하는 첨가제로서, 전술한 범위에서 경화제를 사용하면 상 분리 현상 등을 억제하는 효과가 두드러진다. 경화제의 함량이 0.1중량% 보다 작으면 경화제 기능을 기대하기 힘들고, 10중량% 보다 크면 경화성 수지의 함량이 상대적으로 낮아 경도를 높이기 어렵다.

또한, 배향막 코팅단계에서 사용되는 용매는 상기 배향막 코팅 조성물(배향막 수지와 경화제를 포함하여 구성되는 조성물)과 잘 혼합될 수 있는 것이면 적당하다. 대표적인 예로는 이소프로필알콜(IPA, Iso Propyl Alcohol)이 있다.

그리고 상기 배향막 수지가 함유되어 있는 용액의 점도는 1cps 내지 500cps인 것이 바람직하다. 점도가 1cps 이하에서는 제조되는 배향막의 두께를 얇게 조절할 수 있으나, 상기 배향막의 경도가 낮아져 배향막을 기능하기에 불충분할 우려가 있으며, 점도 500cps 이상에서는 제조되는 배향막의 두께가 필요 이상으로 두꺼워져 배향막의 두께 조절이 어렵고, 막의 일부가 두껍게 되는 문제점이 나타난다.

2) 배향막 건조단계

배향막 건조단계에서는 상기 1)단계에서 배향막이 균일하게 도포된 기저필름을 건조하는 공정을 수행하게 된다. 즉, 배향막 건조단계에서는 배향막 코팅단계에서 도포된 용매를 휘발시킨다.

건조단계에서 수행하는 건조온도는 20℃ 내지 70℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25℃ 내지 60℃이다. 건조온도가 20℃보다 낮으면 용매를 제거하는데 걸리는 시간이 길어지고, 건조온도가 70℃보다 높으면 배향막의 물성에 영향을 줄 수 있다.

또한, 건조시간은 15초 내지 300초 정도가 바람직하다. 더 바람직하게는 55초 내지 200초, 더더욱 바람직하게는 60초 내지 100초 이다. 건조시간의 15초 이하이면 건조의 효과가 제대로 나타나지 못하고, 300초 이상의 건조는 물성에 영향을 줄 수 있다.

3) 배향막 경화단계

배향막 경화단계에서는 상기 2)단계에서 건조된 배향막에 자외선(UV)을 가해 경화하여 배향막층을 형성한다.

상기 UV 경화단계는 건조된 배향막을 기저필름에 완전히 부착시키고 건조공정에서 미처 제거하지 못한 용매를 완전히 제거하기 위해 수행한다.

또한, UV의 에너지 범위는 250mJ/cm² 내지 600mJ/cm²인 것이 바람직하다. 에너지 조사량이 250mJ/cm² 이하인 경우 충분한 경화효과가 나타나지 못하고 600mJ/cm²이상인 경우는 배향막의 물성에 영향을 줄 수 있다.

경화시간은 UV의 에너지 조사량에 대응하여 상대적으로 결정되며, 경화시간은 45초 내지 130초가 바람직하다. 경화시간이 45초 이하인 경우는 경화의 효과가 충분히 나타나지 못하고, 130초 이상인 경우는 배향막의 물성 및 내구성에 영향을 미쳐 배향막의 기능을 떨어뜨릴 수 있다. 상기의 자외선 경화는 초고온 수은등, 고압 수은등, 저압 수은등, 카본아크, 크세논아크, 메탈할라이드 램프 등의 광원으로 부터 발하는 자외선 등을 사용한다.

상기 배향막은 그 두께를 0.01㎛ 내지 5㎛로 되게 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.05㎛ 내지 2㎛이다. 두께가 5㎛ 보다 두꺼워지면 시야각 보상필름의 두께가 필요 이상으로 두꺼워지며, 0.01㎛ 보다 얇으면 후술할 액정이 하이브리드 배향을 하기가 힘들어진다는 단점이 있다.

(2) 러빙단계

러빙단계는 상기 (1)단계에서 형성된 배향막을 러빙장치를 통과시켜 표면에 일정한 방향으로의 배향을 돕는 공정을 수행한다. 러빙단계는 특별히 제한되지 않지만 나중에 액정성 화합물의 배향 및 균일성에 영향을 주기 때문에 상기 공정은 평활한 것이 바람직하다. 상기 러빙단계에서 수행하는 러빙처리란, 예컨대 레니온, 나일론, 코튼, 아라미드 등의 섬유를 식모한 벨벳 모양의 천을 롤에 붙인 러빙 롤을 제작하고, 이 롤을 고속회전시킨 상태로 유기물질이 코팅된 표면을 처리하는 방법이다. 또는 러빙 롤을 고정한 상태로 고속회전시켜 필름을 러빙 롤에 접촉시키면서 반송시킴으로써, 러빙공정을 수행할 수 있다. 러빙처리의 조건은 사용하는 고분자 필름이나 적층하는 플라스틱 필름 또는 천의 종류, 러빙 롤의 직경 또는 러빙 롤의 회전수 및 회전방향, 고분자 필름 또는 러빙 롤의 이동속도 및 고분자 필름에의 러빙 롤의 가압 정도 등에 의해서 다르게 설정된다.

상기 러빙단계에서는 소정각도를 부여하여 러빙처리를 하는 것이 바람직하다. 소정각도라 함은 90ㅀ이하를 말한다. 상기와 같은 각도를 부여함으로써, 하이 브리드용 시야각 보상필름으로서의 역할이 제대로 수행될 수 있다. 상기와 같은 각도로 인해 평균선경사각이 0ㅀ 내지 45ㅀ를 형성하는 것이다.

(3) 액정층 형성단계

본 발명에서 액정층 형성단계는 상기 러빙단계에서 러빙처리된 배향막 위에 인라인 코팅방식에 의해 액정층을 코팅하고, 건조, 경화함으로써 수행된다.

1) 액정층 코팅단계

본 발명의 인라인 코팅방식에서 사용되는 코팅헤드는 예컨대 나이프(Knife), 콤마(Comma), 다이(Die), 마이크로 그라비아, 그라비아, 닙(nip), 스프레이 등이 있다. 본 발명에서와 같은 인라인 코팅방식은 상기에 열거한 코팅헤드를 사용함으로써 발생하는 미세한 공극화 현상을 없애거나 최소화한다. 또한, 공극에 공기가 차게되면 굴절율에 변화를 가져올 수 있고, 빛을 산란시켜서 전체적인 투과율을 감소시킨다.

TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic), C-STN(Color Super Twisted Nematic) LCD(Liquid Crystal Display)는 액정이 비틀림 구조로 되어 있으므로 하이브리드 배향을 하는 시야각 보상필름을 이용한다. 이 때 사용되는 액정은 네마틱 액정을 사용하는 것이 바람직하다.

네마틱 액정이라함은 분자 위치에 규칙성이 없지만 분자축을 전제로 한 방향으로 향한 질서(orientation order)를 가지고 있는 액정으로 분자의 방향은 위, 아 래가 거의 동등하기 때문에 분극이 상쇄되어 일반적으로 강유전성을 나타낸다.

액정층 코팅단계는 상기 네마틱 액정이 포함된 액정 조성물을 용매에 용해시킨 용액(이하 '액정 코팅용액')의 형태로 인라인 코팅방식에 의해 상기 배향막 위에 코팅하게 된다.

사용되는 네마틱 액정으로는, 배향기판상에 균일하고 모노도메인인 네마틱 배향성을 나타내고, 또한 그 배향상태를 용이하게 고정할 수 있는 액정성 고분자에 소정량의 광학활성 성분을 첨가한 네마틱 액정성 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.

광학활성 성분으로서는 어느 것이나 가능하지만 광학활성인 고분자 화합물 또는 고분자 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 분자내에 광학활성인 기를 갖는 것이라면 어느 것도 사용할 수 있는데, 상기 액정성 고분자와의 상용성의 관점으로부터 광학활성인 액정성 고분자 화합물 또는 액정성 고분자 조성물인 것이 바람직하다. 그 액정성 고분자로서는, 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르아미드, 폴리카보네이트, 폴리펩티드, 셀룰로스 또는 이들 액정성 고분자를 주성분으로 하는 조성물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 방향족 주체의 광학활성인 액정성 폴리에스테르가 바람직한 예로서 포함된다.

또 분자내에 광학활성인 기를 갖는 액정성 고분자로서는, 고분자 주쇄중에 광학활성인 기를 갖는 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르이미드 또는 고분자의 측쇄에 광학활성인 기를 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산 등을 예시로서 들 수 있다. 그 중에서도 배향성이 좋고, 합성도 비교적 용이한 액정성 폴리에스테르가 바람직하다. 폴리머의 구성단위로서는 방향족 혹은 지방족 디올단위, 방향족 혹은 지방족 디카르본산 단위, 방향족 혹은 지방족 히드록시카르본산 단위를 호적한 예로서 들 수 있다.

또한, 상기 네마틱 액정을 포함하여 구성된 액정 조성물을 용해시키기 위해 사용되는 용매로는 통상 클로로폼, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, o-디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소, 이들과 페놀류와의 혼합용매, 켄톤류, 에테르류, 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸필롤리돈, 설폴란, 씨클로헥사논, 자일렌, 톨루엔 등이 있다.

상기 액정 조성물의 함량은 액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 5중량% 내지 50중량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10중량% 내지 40중량%이다.

액정 조성물의 함량이 5중량% 보다 작으면 원하는 시야각 보상 기능을 제대로 수행할 수 없고, 50중량% 보다 많으면 액정 조성물이 필요 이상으로 많이 함유되어 공정의 제어가 힘들어질 뿐 아니라 경제성이 떨어진다는 단점이 있다.

또한, 상기 광학활성 성분은 네마틱 액정성 고분자 100중량%에 있어서, 10중량% 내지 25%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 13중량% 내지 18중량%이다. 광학활성 성분의 함량이 10중량% 이하이면 광학활성 기능을 제대로 수행할 수 없고, 25중량% 이상은 효과 면에서 별반 차이가 없으므로 무의미하다.

또한, 상기 액정 코팅용액은 점도는 1cps 내지 600cps인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10cps 내지 450cps이다. 더더욱 바람직하게는 50cps 내지 300cps이다.

상기 액정 코팅용액의 점도가 1cps보다 작으면 점착력이 떨어져 용이하게 액정 코팅용액을 도포시키기 힘들며, 600cps보다 크면 점착력이 지나치게 커서 공정을 제어하기 어렵다.

2) 건조단계

건조단계에서는 상기 액정층 코팅단계에서 액정층에 도포된 용매를 제거시키기 위해서 수행된다.

건조단계에서 수행하는 건조온도는 15℃ 내지 60℃가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25℃ 내지 55℃이다. 건조온도가 15℃보다 낮으면 용매를 제거하는데 걸리는 시간이 길어지고, 건조온도가 60℃보다 높으면 액정층의 물성에 영향을 줄 수 있다.

3) 액정층 경화단계

액정층 경화단계에서는 상기 건조단계에서 건조된 액정층에 자외선(UV)을 가 해 경화하여 액정층을 형성한다.

상기 액정층 경화단계는 건조된 액정층을 배향막에 완전히 부착시키고 건조공정에서 미처 제거하지 못한 용매를 완전히 제거하기 위해 수행한다.

경화시간은 UV의 에너지 조사량에 대응하여 상대적으로 결정되며, 경화시간은 45초 내지 130초가 바람직하다. 경화시간이 45초 이하인 경우는 경화의 효과가 충분히 나타나지 못하고, 130초 이상인 경우는 액정층의 물성 및 내구성에 영향을 미쳐 액정층의 기능을 떨어뜨릴 수 있다. 상기의 자외선 경화는 초고온 수은등, 고압 수은등, 저압 수은등, 카본아크, 크세논아크, 메탈할라이드 램프 등의 광원으로부터 발하는 자외선 등을 사용한다.

상기 액정층은 그 두께를 0.01㎛ 내지 40㎛로 되게 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1㎛ 내지 20㎛이다. 액정층의 두께가 0.01㎛ 보다 얇아지면 원하는 시야각 보상기능을 수행하기가 힘들고, 10㎛ 보다 두꺼워지면 시야각 보상필름의 두꺼워진다는 단점이 있다.

상기의 과정을 거쳐 제조된 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 구성도가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필 름은 기저필름(300)위에 배향막(200)이 코팅되고, 그 위에 네마틱 액정을 포함된 액정층(100)이 코팅된 형태이다. 이에 도 1에 도시된 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름은 종래의 전사법에 의한 시야각 보상필름과 대략적인 구성도는 동일하나 제조공정이 보다 간단해진 것이다.

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

1) 배향막 수지로는 다관능 아크릴레이트 계열 및 다관능 메타아크릴레이트 계열의 배향막 수지으로서 디펜타아크릴로일 아크릴레이트(니뽕 가야꾸 제조 Kayard D-310)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(니뽕 가야꾸 제조 Kayarad PET-30)을 무게비 9:1로 혼합한 배향막 수지를 35중량%, 경화제로는 트리메틸렌 디이소시아네이트를 3중량% 혼합하여, 상기의 혼합 조성물(배향막 수지+경화제)을 이소프로필 알콜에 용해시켜 용액의 형태로 인라인 코팅방식에 의해 기저필름 위에 코팅하고, 건조, 자외선 경화하여 배향막을 형성하였다. 상기 건조는 온도를 25℃로, 시간은 1분 동안 수행하였다. 경화는 300mJ/cm²UV를 조사하여 수행하였다.

2) 상기 배향막은 수평방향과 45ㅀ의 각도를 부여하여 러빙처리를 하였다.

3) 액정으로는 하이브리드 배향 네마틱 경화성 액정 용액(Merck社 RMS03- 011)을 사용하여 코팅을 수행하였다. 상기 네마틱 액정을 30중량%를 톨루엔과 씨클로헥사논의 혼합 용매에 용해된 것(액정 코팅용액)을 사용하였다. 그리고 상기 액정 코팅용액을 배향막 위에 인라인 코팅방식에 의해 코팅하고 25℃에서 1분 동안 건조 후, 300mJ/cm²의 에너지로 자외선 경화하여 액정층을 형성하되, 액정층의 두께가 3㎛가 되게 시야각 보상필름을 제조하였다.

실시예 2

상기 액정층의 두께를 5㎛로 증가시키는 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 시야각 보상필름을 제조하였다.

실시예 3

상기 액정층의 두께를 6㎛로 증가시키는 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 시야각 보상필름을 제조하였다.

비교예 1

하이브리드 배향 폴리아크릴레이트를 기저필름인 PET 필름에 코팅을 한 후, 투명지지체(TAC)에 전사하는 공정을 이용하여 하이브리드형 시야각 보상필름을 제조 하였다.

표 1에는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1의 시야각 보상필름의 위상축 및 진상축에 대한 평균 선경사각이 나타나 있다.

항목	실시예 1		실시예 2		실시예 3		비교예
항목	위상축	진상축	위상축	진상축	위상축	진상축	위상축	진상축
β(°)	0	37.3	-0.6	31.2	-0.6	36.2	-0.6	33.2

β(°)는 액정의 배향상태에 따른 평균선경사각을 의미한다. 하이브리드 배향 액정의 평균선경사각β(°)은 0°내지 45°인 것이 하이브리드 배향의 특성을 잘 나타낼 수 있기에 바람직하다. 상기 [표 1]에 기재된 평균선경사각β(°) 상기 각도(0° 내지 45°)를 모두 만족시킨다.

이하, 입사각에 따른 보상필름의 위상차를 측정하여 보면 다음과 같다. 상기 실시예1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1에서 제조된 보상필름의 입사각에 따른 위상차 변화를 위상축과 진상축에 대하여 입사각에 따라 측정하여 도 3 내지 도 9에 도시하였다. New oji paper 사 모델명 KOBRA-21ADH를 사용하여 위상축과 진상축에 대해 -60도에서 60도까지의 영역에서 위상차 변화를 측정하였다.

도 4, 도 6, 도 8은 실시예1, 실시예 2, 비교예 1에서 얻어진 보상필름에 대해 진상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기의 그래프들은 경사각 변화에 따라 위상차의 값이 거의 직선형태를 유지하는데, 이는 하이브리드 배향 네마틱 액정을 사용했기 때문이다. 상기의 그래프를 비교해 보면, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예 1에 비해 보다 직선성이 있는데, 이는 실시예1 및 실시예 2가 비교예 1보다 더욱 하이브리드 배향이 잘 되었음을 나타낸다. 또한, 경사각에 따른 위상차 변화를 살펴보면, -50에서 위상차 변화는 도 4의 그래프가 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 6, 도 8이다. 위상차 변화가 작다는 것은 상대적으로 시야각 보상이 개선 되었음을 의미한다. 그리고 50도에서의 위상차 변화는 도 8이 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 4, 도 6이 된다. 즉 평균적(-50와 50도에서의 위상차 변화의 평균)으로는 도 4가 위상차 변화가 가장 작고, 도 6과 도 8이 비슷하다고 할 수 있다. 즉 시야각 개선의 효과는 도 4가 가장 좋고, 도 6과 도 8은 거의 동일하다고 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라서 스핀 코팅방식을 이용하여 하이브리드형 시야각 보상필름을 제조한다고 하더라도 시야각의 개선의 효과는 적어도 동일하거나 우수하고, 하이브리드 배향의 효과는 기존 방법으로 한 것 이상이 된다.

도 2, 도 4, 도 6, 도 8은 실시예1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1에서 얻어진 보상필름에 대해 위상축에 대한 입사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프이다.

입사각에 따른 위상차 변화를 살펴보면, -50에서 위상차 변화는 도 3의 그래프가 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 4,와 도 8이 비슷하고, 그 다음이 도 6이다. 입사각에 따라 위상차 변화가 작다는 것은 상대적으로 시야각이 개선 되었음을 의미한다. 그리고 50도에서의 위상차 변화는 도 3이 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 4,와 도 8이 비슷하고, 그 다음이 도 6이다.

즉, 평균적(-50와 50도에서의 위상차 변화의 평균)으로는 도 3가 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 4,와 도 8이 비슷하고, 그 다음이 도 6이다. 즉 상기와 같은 순서로 시야각 개선의 효과가 좋다고도 할 수 있으나, 그 차이는 그리 크지 않다. 이는 결국 시야각 개선 효과는 실시예나 비교예 모두 거의 비슷한 효과를 나타낸다고 할 수 있다. 그 약간의 위상차 값의 차이는 코팅층의 두께에 따라 차이가 나는 것이므로 그 두께를 잘 조절한다면 시야각은 개선된다고도 말 할 수 있는 것이다. 결국 보다 복잡한 공정을 통해 제조된 비교예 1에서 얻어진 보상필름이나 보다 간단한 공정을 통해 제조된 실시예 1, 2, 3에서 얻어진 보상필름인 비슷하다. 이는 상기 본 발명에서 추구하는 제조방법에 따라 제조하는 것이 보다 간단하고 제조공정을 줄일 수 있기에 생산수율을 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 진상축이라 함은 위상축에 대해 90ㅀ만큼 회전하여 측정한 값을 의미하므로 결국 위상축을 해석한 것과 비슷하게 해석할 수 있다.

이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기저의 범위 내에 있는 것으로 본다.

또한, 본 발명에서의 바람직한 범위, 더욱 바람직한 범위, 더더욱 바람직한 범위 한정은 그 효과를 더욱 극대화시키기 위한 것으로서, 한정 범위가 좁혀짐으로써 더욱 만족스러운 기술적 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 시야각 보상필름은 기저필름인 투명지지체와 에어층 사이에 인라인 코팅방법을 이용하여 네마틱 액정을 배향시킴으로써, 제조공정을 간소화하여 수율증가를 통해 생산성을 극대화할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

(a) 배향막 수지와 경화제를 포함하여 구성된 배향막 코팅 조성물을 용매에 혼합한 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서,

ⅰ) 상기 배향막 수지는 10중량% 내지 45중량%

ⅱ) 상기 경화제는 0.1중량% 내지 10중량%로 혼합한 배향막 코팅용액을 투명지지체 위에 인라인 코팅방식에 따라 코팅하고, 건조, 자외선 경화하여 배향막을 형성하는 배향막 형성단계;

(b) 상기 단계에서 형성된 배향막을 수평방향과 90ㅀ이하의 각도를 부여하여 러빙 처리하는 러빙단계; 및

(c) 상기 러빙 처리된 배향막 위에 5중량% 내지 50중량%로 네마틱 액정이 혼합된 액정 코팅용액을 인라인 코팅방식으로 코팅하고 , 건조, 자외선 경화하여 액정층을 형성하는 액정층 형성단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (a)단계에서 배향막 수지는 불포화 폴리에스테르 수지, 다관능 아크릴레이트 수지, 다관능 메타아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지를 단독 또는 혼합한 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c)단계에서 네마틱 액정은 액정성 고분자에 광학활성 성분을 첨가한 네마틱 액정성 고분자를 사용하되, 상기 광학활성의 함량은 상기 네마틱 액정성 고분자 100중량%에 있어서, 10중량% 내지 25중량%인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 네마틱 액정성 고분자는 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르아미드, 폴리카보네이트, 폴리펩티드, 셀룰로스 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (a)단계의 상기 배향막 코팅용액의 점도는 1cps 내지 500cps인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c)단계의 상기 액정 코팅용액의 점도는 1cps 내지 600cps인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c)단계에서 형성된 액정층은 그 두께가 0.01㎛ 내지 40㎛로 코팅되는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c)단계에서 사용되는 용매는 클로로폼, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소, 이들과 페놀류와의 혼합용매, 켄톤류, 에테르류, 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸필롤리돈, 설폴란, 씨클로헥사논, 자일렌, 톨루엔 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 네마틱 액정을 이용한 시야각 보상필름의 제조방법.