KR20080059097A - 광학 필름, 편광판, 및 화상 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
높은 내열성, 높은 투명성, 및 높은 기계적 강도를 가지고, 또한, 역 파장 분산 특성을 가져 충분한 위상차 보상 기능을 갖는 광학 필름, 및 이러한 광학 필름과 편광자를 갖는 편광판이 제공된다. 또한, 이러한 편광판을 이용한 높은 품질의 화상 표시 장치가 제공된다. 본 발명의 광학 필름은, 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 이 1.0 미만인, 락톤 링을 갖는 (메타)아크릴계 수지를 포함한다.
광학 필름, 편광판, 화상 표시 장치
Description
본 출원은, 2006 년 12 월 22 일 출원되고 본 명세서에 참조로서 인용된 일본 특허출원 제 2006-345677 호에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은, 광학 필름, 편광판, 및, 그 편광판을 적어도 하나 포함하는, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 또는 PDP 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 그 화상 형성 시스템으로 인해 액정 패널 표면을 형성하는 유리 기판의 양측에 배치된 편광판들을 가져야만 한다. 이러한 이용되는 편광판의 일례는, 일반적으로, 폴리비닐 알콜계 접착제를 이용하여 폴리비닐 알콜계 필름과 요오드와 같은 2 색성의 재료로 이루어지는 편광자의 양 측 상에 편광자 보호 필름을 부착하여 생산된다.
편광자 보호 필름에 요구되는 광학적 특성의 일예로는 파장 분산 특성이 있다. 액정 표시 장치에서, 액정을 통과한 편광 광의 각 파장에 대한 의존성을 최소화하는 것이 중요하고, 시뮬레이션 결과, 역 파장 분산 특성을 갖는 것에 의해 상기 의존성이 제거될 수 있다는 것이 발견되었다.
편광자 보호 필름으로서는, 트리아세틸 셀룰로스 등으로 이루어지는 셀룰로스계 필름이 널리 사용된다. 그러나, 셀룰로스계 수지 필름은, 내습성 및 내열성이 충분하지 않아서, 셀룰로스계 수지 필름을 편광자 보호 필름으로 사용한 편광판을 고온 또는 고습 하에서 사용하는 경우, 편광도 및 편광판의 색상 등의 특성이 저하되는 문제를 가진다. 또한, 셀룰로스계 수지 필름은 경사 방향의 입사광에 대해 위상차를 야기한다. 최근 액정 디스플레이의 대형화에 따라, 위상차는 현저하게 시야각 특성에 영향을 미치게 되었다.
내열성과 광학적 투명성이 우수한 수지 재료로서, 폴리메타크릴레이트와 같은 (메타)아크릴계 수지가 잘 알려져 있고, 편광자 보호 필름으로서 (메타)아크릴계 수지의 이용이 보고되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2000-356714 호, 제 2002-258051 호). 그러나, (메타)아크릴계 수지는 부서지기 쉽고, 파괴되기 쉬워, 필름 반송 동안 파단 등의 운반성의 문제, 및 열악한 생성산의 문제를 갖는다. 따라서, (메타)아크릴계 수지를 그대로 편광자 보호 필름으로 이용하는 것은 곤란하다.
종래 (메타)아크릴계 수지에 비해 더 높은 내열성, 더 높은 투명성, 및 더 높은 기계적 강도를 갖는 수지로서, 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지가 알려져 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 제 2000-230016 호, 제 2001-151814 호, 제 2002-120326 호, 및 제 2002-254544 호 참조). 그러나, 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지를 그대로 편광자 보호 필름으로 사용하는 경우, 편광자 보호 필름은 정 (正) 의 파장 분산 특성을 갖고, 액정을 통과한 편광 광의 각 파장 에 대한 의존성을 해소하는 것이 곤란하다는 것이 판명되었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 이루어졌고, 본 발명의 목적은, (1) 높은 내열성, 높은 투명성, 및 높은 기계적 강도를 갖고, 또한, 역 파장 분산 특성을 가져 충분한 위상차 보상 기능을 갖는 광학 필름, (2) 이러한 광학 필름과 편광자를 갖는 편광판, 및 (3) 이러한 편광판을 이용한 높은 품질의 화상 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은, 락톤 링을 갖는 (메타)아크릴 수지를 주성분으로 포함하고, 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 가 1.0 미만이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광학 필름은 부 (負) 의 복굴절 재료를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 부의 복굴절 재료는 락톤 링을 갖는 (메타)아크릴계 수지에 대해 5 내지 40중량%의 비율로 포함된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 부의 복굴절 재료는 스티렌계 중합체 및 플루오렌 중 적어도 한 종류이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 스티렌계 중합체는 스티렌/무수 말레인산 공중합체, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 및 스티렌/말레이미드 공중합체로부터 선택되는 적어도 한 종류이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 광학 필름은 110℃ 이상의 Tg 를 갖는다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 편광판이 제공된다. 본 발명에 따른 편광판은 편광자의 적어도 일 면 상에 본 발명의 광학 필름을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 편광판은 편광자와 광학 필름 사이에 접착제층을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 접착제층은 폴리비닐 알콜계 접착제로 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 편광판은 편광자와 광학 필름 사이에 용이접착층 (easy-adhesive layer) 을 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 본 발명의 편광판은 최외층의 적어도 일방으로서 점착제층 (pressure-sensitive adhesive layer) 을 추가로 구비한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 화상 표시 장치가 제공된다. 본 발명의 화상 표시 장치는, 본 발명의 편광판을 적어도 하나 포함한다.
본 발명에 따르면, 높은 내열성, 높은 투명성, 및 높은 기계적 강도를 갖고, 또한, 역 파장 분산 특성을 가져 충분한 위상차 보상 기능을 갖는 광학 필름이 제공될 수 있다. 또한, 이러한 광학 필름 및 편광자를 갖는 편광판이 제공될 수 있다. 또한, 이러한 편광판을 이용한 높은 품질의 화상 표시 장치가 제공될 수 있다.
전술한 효과들은, 락톤 링을 갖는 (메타)아크릴계 수지를 주성분으로 포함하는 광학 필름에 있어서, 예를 들어, 소정량의 부의 복굴절 재료를 포함하는 등의 임의의 적절한 수단에 의해, 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 을 1.0 미만으로 설정함으로써 발현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 높은 내열성, 높은 투명성, 및 높은 기계적 강도를 갖고, 또한, 역 파장 분산 특성을 가져 충분한 위상차 보상 기능을 갖는, 광학 필름이 제공될 수 있다. 또한, 이러한 광학 필름 및 편광자를 갖는 편광판이 제공될 수 있다. 또한, 이러한 편광판을 이용한 높은 품질의 화상 표시 장치가 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
(광학 필름)
본 발명에 따른 광학 필름은 락톤 링을 갖는 (메타)아크릴계 수지를 주성분으로 포함한다.
전술한 (메타)아크릴계 수지에서, Tg (유리 전이 온도) 는 115℃ 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상, 더더욱 바람직하게는 125℃ 이상, 특히 바람직하게는 130℃ 이상이다. 광학 필름이, Tg 가 115℃ 이상인 (메타)아크릴계 수지를 주성분으로 포함하면, 예를 들어, 광학 필름이 최종적으로 편광판에 실장되는 경우, 그 생산된 편광판은 내구성 면에서 우수하게 되기 쉽다. 전술한 (메타)아크릴계 수지의 Tg 의 상한치는 특별히 제한되지 않지만, 성형성 등의 면에서 170℃ 이하인 것이 바람직하다.
락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 예로는, 일본 공개특허공보 제 2002-120326 호 및 제 2002-254544 호에 기재된 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지를 들 수 있다.
락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지는, 바람직하게는, 하기 일반식 (1) 에 의해 표현되는 락톤 링 구조를 갖는다.
(일반식 (1) 에서, R1, R2, 및 R3 의 각각은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 20 의 유기 잔기 (organic residue) 를 나타낸다. 유기 잔기는 산소 원자들을 포함할 수도 있다.)
락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 구조의 일반식 (1) 에 의해 나타내어지는 락톤 링 구조의 함유율은 바람직하게는 5 내지 90중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 70중량%, 더더욱 바람직하게는 10 내지 60중량%, 그리고 특히 바람직하게는 10 내지 50중량% 이다. 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 구조의 일반식 (1) 에 의해 나타내어지는 락톤 링 구조의 함유율이 5중량% 미만인 경우, 내열성, 내용제성, 및 표면 경도가 불충분하게 될 가능성도 있다. 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지 구조의 일반식 (1) 에 의해 나타내어지는 락톤 링 구조의 함유율이 90중량% 를 초과하는 경우, 형성가공성이 열악해질 가능성도 있다.
락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 1,000 내지 2,000,000, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 1,000,000, 더더욱 바람직하게는 10,000 내지 500,000, 그리고 특히 바람직하게는 50,000 내지 500,000 이다. 중량 평균 분자량이 전술한 범위 밖인 경우, 본 발명의 효과가 충분히 발휘되지 못할 가능성도 있다.
락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지에서, 사출 성형에 의해 얻어진 성형품의, ASTM-D-1003 에 따른 방법으로 측정된 전광선투과율이 높으면 높을 수록 바람직하고, 바람직하게는 85% 이상, 더욱 바람직하게는 88% 이상, 그리고 더더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 전광선 투과율이 85% 미만인 경우, 투명성이 저하되고, 결과적으로, 생산된 성형품은 본래 목적으로 하는 용도에 사용되지 못할 가능성도 있다.
본 발명의 광학 필름의 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 함유량은, 바람직하게는 50 내지 99중량%, 더욱 바람직하게는 60 내지 98중량%, 그리고 더더욱 바람직하게는 70 내지 97중량% 이다. 광학 필름의 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 함유량이 50중량% 미만인 경우, 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 본래의 높은 내열성 및 높은 투명성이 충분히 반영되지 못할 가능성도 있고, 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지의 함유량이 99중량% 를 초과하는 경우, 생산된 광학 필름은 열악한 기계적 강도를 가질 수도 있다.
본 발명의 광학 필름의, 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 은 1.0 미만이고, 바람직하게는 0.99 이하, 더욱 바람직하게는 0.98 이하, 그리고 더더욱 바람직하게는 0.97 이하이다. 하한치는, 바람직하게는 0.01 이상, 더욱 바람직하게는 0.02 이상, 그리고 더더욱 바람직하게는 0.03 이상이다. 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 이 1.0 미만일 때, 역 파장 분산 특성을 가져 충분한 위상차 보상 기능을 갖는 광학 필름이 얻어질 수 있다.
본 발명의 광학 필름에서, 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 을 1.0 미만이 되도록 설정하기 위한 수단으로서 임의의 적절한 수단이 채택될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 광학 필름은 부의 복굴절 재료를 포함한다.
본 발명의 광학 필름이 부의 복굴절 재료를 포함하는 경우, 그 부의 복굴절 재료는, 전술한 락톤 링 구조를 갖는 (메타)아크릴계 수지에 대해, 바람직하게는 5 내지 40중량%, 더욱 바람직하게는 7 내지 35중량%, 그리고 더더욱 바람직하게는 10 내지 30중량%의 비율로 포함된다. 부의 복굴절 재료의 함유율이 전술한 범위 내라면, 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 가 1.0 미만으로 설정될 수 있다.
전술한 부의 복굴절 재료는 스티렌 중합체 및 플루오렌 중 적어도 한 종류이다.
전술한 스티렌 중합체의 예로는, 스티렌 모노머의 단독 중합체 (폴리스티렌 ), 및 스티렌 모노머와 다른 공중합 가능한 모노머의 공중합체를 들 수 있다. 또한, 전술한 스티렌 중합체는 이들 중합체들의 변성물일 수도 있다. 스티렌 모노머와 다른 공중합 가능한 모노머의 공중합체의 예로는, 스티렌/무수 말레인산 공중합체, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 및 스티렌/말레이미드 공중합체를 들 수 있다.
본 발명의 광학 필름의 Tg 는, 바람직하게는 110℃ 이상, 더욱 바람직하게는 113℃ 이상, 더더욱 바람직하게는 115℃ 이상, 그리고 특히 바람직하게는 118℃ 이상이다. 상한치는, 성형성 등의 면에서 170℃ 이하인 것이 바람직하다. Tg 가 전술한 범위 내일 때, 내열성이 우수한 광학 필름이 얻어질 수 있다.
본 발명의 광학 필름은 종연신 및/또는 횡연신에 의해 연신될 수도 있다.
전술한 연신은, 종연신만에 의한 연신 (자유단 일축 연신) 또는 횡연신만에 의한 연신 (고정단 일축 연신) 일 수도 있지만, 종연신 비율이 1.1 내지 3.0배 및 횡연신 비율이 1.1 내지 3.0배인, 축차 연신 (sequential stretching) 또는 동시 이축 연신 (simultaneous biaxial stretching) 이 바람직하다. 종연신만에 의한 연신 (자유단 일축 연신) 및 횡연신만에 의한 연신 (고정단 일축 연신) 에서는, 필름 강도는 연신 방향으로만 증가하고, 연신 방향에 직각인 방향으로는 증가하지 않는다. 따라서, 전체 필름에 충분한 필름 강도가 얻어지지 못할 가능성도 존재한다. 전술한 종연신 비율은 더욱 바람직하게는 1.2 내지 2.5배이고, 더더욱 바람직하게는 1.3 내지 2.0배이다. 전술한 횡연신 비율은 더욱 바람직하게는 1.2 내지 2.5 배이고, 더더욱 바람직하게는 1.4 내지 2.5 배이다. 종연신 비율 및 횡연신 비율이 1.1배 미만인 경우, 연신 비율이 너무 낮고, 따라서, 연신 효과가 거의 얻어질 수 없을 가능성이 있다. 종연신 비율 및 횡연신 비율이 3.0배를 초과하는 경우, 필름 단면의 평활성 문제로 인해 연신 파괴가 일어나기 쉽다.
전술한 연신 온도는 연신될 필름의 Tg 내지 (Tg+30℃) 가 바람직하다. 전술한 연신 온도가 Tg 보다 더 낮은 경우, 필름은 파괴될 수도 있다. 전술한 연신 온도가 (Tg+30℃) 를 초과하는 경우, 필름은 용융되기 시작해, 필름을 공급하는 것이 곤란하게 된다.
본 발명의 광학 필름이 종연신 및/또는 횡연신에 의해 연신되는 경우, 광학 필름은 더욱 우수한 광학적 특성을 갖고, 또한, 기계적 강도에서 우수하게 되며, 따라서, 생산성 및 리워크성 (reworkability) 이 더욱 향상된다.
본 발명의 광학 필름은 UV-흡수제, 및 안정제, 윤활제, 가공보조제, 가소제, 내충격보조제, 위상차저감제, 플래팅제 (flatting agent), 항균제, 및 살균제 등과 같은 일반적인 배합제를 포함할 수도 있다.
본 발명의 광학 필름의 두께는, 20 내지 200μm 가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25 내지 180μm, 더더욱 바람직하게는 30 내지 140μm 이다. 광학 필름의 두께가 20μm 이상인 경우, 광학 필름은 적절한 강도, 및 강성 (rigidity) 을 가지고, 라미네이션 및 프린팅과 같은 2 차 가공시에 광학 필름의 취급성이 만족스럽게 된다. 또한, 감아올릴 때의 응력으로 인해 발생하는 위상차도 쉽게 제어될 수 있고, 안정되고 용이하게 필름을 제조할 수 있다. 광학 필름의 두께가 200μm 이하인 경우, 필름을 감기가 용이하고, 라인 속도, 생산성, 및 제어성이 용 이하게 된다.
본 발명의 광학 필름의 두께 80μm 에서의 YI 는, 바람직하게는 1.3 이하, 더욱 바람직하게는 1.27 이하, 더더욱 바람직하게는 1.25 이하, 그보다 더 바람직하게는 1.23 이하, 그리고 특히 바람직하게는 1.20 이하이다. 80μm 두께에서의 YI 가 1.3 을 초과하는 경우, 우수한 광학적 투명성이 발휘될 수 없을 가능성도 있다. YI 는, 고속 적분 구식 분광 투과율 측정기 (상품명 DOT-3C: Murakami Color Research Laboratory 제조) 를 이용한 측정에 의해 얻어진 색의 3 자극치 (X, Y, Z) 에 의해, 다음 식에 따라 얻어질 수도 있다.
YI = ((1.28X-1.06Z)/Y)×100
본 발명의 광학 필름의 80μm 두께에서의 b-값 (Hunter 의 표색계 (colorimetric system) 에 따른 색상의 척도) 은 1.5 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.0 이하이다. b-값이 1.5 이상인 경우, 필름의 착색에 의해, 우수한 광학적 투명성이 발휘될 수 없을 가능성도 있다. b-값은, 예를 들어, 편광자 보호 필름 샘플을 사이드 당 3cm 로 절단하고, 고속 적분 구식 분광 투과율 측정기 (상품명 DOT-3C: Murakami Color Research Laboratory 제조) 를 이용하여 색상을 측정하여 얻어질 수 있다. 또한, 색상은 Hunter 의 표색계에 따라 b-값에 의해 평가될 수도 있다.
본 발명의 광학 필름에서, 투습도는, 바람직하게는 100g/m2·24hr 이하이고, 더욱 바람직하게는 60g/m2·24hr 이하이다. 전술한 투습도가 100g/m2·24hr 를 초과하는 경우, 광학적 시스템은 열악한 내습성을 가질 수도 있다.
본 발명의 광학 필름은 또한 우수한 기계적 강도를 갖는 것이 바람직하다. 인장 강도는 MD 방향으로, 바람직하게는 65N/mm2 이상, 더욱 바람직하게는 70N/mm2 이상, 더더욱 바람직하게는 75N/mm2 이상, 그리고 특히 바람직하게는 80N/mm2 이상이다. 인장 강도는 TD 방향으로, 바람직하게는 45N/mm2 이상, 더욱 바람직하게는 50N/mm2 이상, 더더욱 바람직하게는 55N/mm2 이상, 그리고 특히 바람직하게는 60N/mm2 이상이다. 인장 신장도는 MD 방향으로, 바람직하게는 6.5% 이상, 더욱 바람직하게는 7.0% 이상, 더더욱 바람직하게는 7.5% 이상, 그리고 특히 바람직하게는 8.0% 이상이다. 인장 신장도는 TD 방향으로, 바람직하게는 5.0% 이상, 더욱 바람직하게는 5.5% 이상, 더더욱 바람직하게는 6.0% 이상, 그리고 특히 바람직하게는 6.5% 이상이다. 인장 강도 또는 인장 신장도가 전술한 범위 밖인 경우, 우수한 기계적 강도가 발휘될 수 없을 가능성도 있다.
본 발명의 광학 필름의 광학적 투명성을 나타내는 헤이즈 (haze) 는 낮을 수록 바람직하고, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 3% 이하, 더더욱 바람직하게는 1.5% 이하, 그리고 특히 바람직하게는 1% 이하이다. 헤이즈가 5% 이하인 경우, 필름은 만족할 만한 클리어감을 시각적으로 제공할 수 있다. 또한, 헤이즈가 1.5% 이하인 경우, 생산된 광학 필름이 윈도우와 같은 채광 부재로 이용되는 경우에도, 시인성 (visibility) 과 채광성이 모두 얻어지고, 생산된 광학 필 름이 표시 장치의 전면판으로 이용될 때에도, 표시 내용이 만족스럽게 시인될 수 있어, 산업적 이용 가치가 높다.
본 발명의 광학 필름은 임의의 방법에 의해 제조될 수도 있다. 예를 들어, (메타)아크릴계 수지를 주성분으로 포함하는 필름을 형성하는 재료 (수지 조성물) 를, 압출 성형 (T-다이 방법 및 인플레이션 방법 등과 같은 용융 압출법), 캐스트 성형 (용융 캐스팅 등), 또는 캘린더 성형에 제공하는 것에 의한 필름 제조 방법이 바람직하게 예시될 수 있다.
압출 성형에서는, 드라이 라미네이션법과 달리, 가공시에 사용되는 접착제의 용제, 예를 들어, 드라이 라미네이션 용의 접착제의 유기 용매를 건조, 비산시킬 필요가 없고, 용매 건조 공정을 수행할 필요가 없어, 압출 성형은 생산성에서 뛰어나다. 구체적 예로는, T 다이에 연결된 압출기에 공급되는 재료로서 수지 조성물을 공급하고, 용융 혼연 (melt kneading), 압출, 수냉, 및 인출하여 필름을 형성하는 방법이 있다. 압출기는 단축 또는 2 축 스크류 타입일 수도 있고, 가소제 또는 산화 방지제 등의 첨가제가 첨가될 수도 있다.
압출 온도는 적절하게 설정될 수 있고, 재료로서의 수지 조성물의 유리 전이 온도가 Tg(℃) 인 경우, (Tg+80)℃ 내지 (Tg+180)℃ 가 바람직하고, (Tg+100)℃ 내지 (Tg+150)℃ 가 더욱 바람직하다. 압출용 온도가 너무 낮은 경우, 수지는 유동성 부족으로 인해 성형되지 않을 수도 있다. 압출 온도가 너무 높은 경우, 수지의 점도가 너무 낮게 되어, 성형물의 두께 불균일 등의 생산 안전성에 문제를 야기할 수도 있다.
본 발명의 수지 조성물을 형성하는 수지 조성물은 UV-흡수제, 및 안정제, 윤활제, 가공 보조제, 가소제, 내충격 보조제, 위상차 저감제, 플래팅제, 항균제, 및 살균제 등의 일반적인 첨가제를 포함할 수도 있다.
본 발명의 광학 필름은 다른 기재에 적층하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 광학 필름은 유리, 폴리올레핀 수지, 하이 배리어층이 되는 에틸렌 비닐리덴 공중합체, 또는 폴리에스테르 등과 같은 기재 상에, 접착성 수지층을 이용하여 다층 압축 성형 또는 다층 인플레이션 성형에 의해 적층될 수도 있다. 열접착성이 높은 경우, 접착층이 생략될 수도 있다.
본 발명의 광학 필름은 편광자 보호 용도 (편광자 보호 필름) 이외에, 예를 들어, 윈도우 및 자동차 차고 지붕 재료와 같은 건축용의 채광재, 윈도우와 같은 차량용 채광 부재, 온실 등의 농업용 채광용 부재, 조명 부재, 전면 필터와 같은 디스플레이 부재 등에 적층되어 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 필름은, 종래에 (메타)아크릴계 수지로 피복되는 가전 제품의 하우징, 자동차 내장 부재, 내장용 건축 재료, 벽지, 장식판, 현간 도어, 윈도우 프레임, 베이스보드 등에 적층되어 이용될 수 있다.
(편광판)
본 발명의 편광판은 본 발명의 광학 필름 및 편광자를 포함하는 편광판이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명에 따른 편광판은 편광자의 적어도 일방의 면 측 상에 본 발명의 광학 필름을 포함한다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 편광판의 일 바람직한 실시형태는, 편광자 (31) 의 일 면이, 접착층 (32) 및 용이 접 착층 (33) 을 통하여 본 발명의 광학 필름 (34) 에 접착되고, 편광자 (31) 의 다른 면은 접착층 (35) 을 통해 편광자 보호 필름 (36) 에 접착되는 실시형태이다. 편광자 보호 필름 (36) 은 본 발명의 광학 필름일 수도 있고, 임의의 적절한 편광자 보호 필름일 수도 있다.
전술한 편광자는 폴리비닐 알콜계 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 폴리비닐 알콜계 수지로 형성된 편광자로서, 폴리비닐 알콜계 수지 필름을 이색성 물질 (통상적으로, 요오드, 이색성 염료) 로 염색하여 일축 연신하여 얻어진 편광자가 이용될 수 있다. 폴리비닐 알콜계 수지 필름을 구성하는 폴리비닐 알콜계 수지의 중합도는, 바람직하게는 100 내지 5,000, 그리고 더욱 바람직하게는 1,400 내지 4,000 이다. 편광자를 구성하는 폴리비닐 알콜계 수지 필름은, 임의의 적절한 방법 (예를 들어, 수지를 물 또는 유기 용제에 용해한 용액을 플로우-캐스팅하는 플로우 캐스팅 방법, 캐스팅법, 및 압출법) 에 의해 형성될 수 있다. 편광자의 두께는, 편광판이 이용되는 LCD 의 목적 및 용도에 따라 적절하게 설정될 수 있고, 통상적으로 5 내지 80μm 이다.
편광자 제조 방법으로는, 목적, 사용될 재료, 및 조건 등에 따라 임의의 적절한 방법이 채택될 수도 있다. 통상적으로는, 폴리비닐 알콜계 수지 필름을, 팽윤 (swelling), 염색, 가교, 연신, 수세, 및 건조 공정을 포함하는 일련의 제조 공정에 제공하는 방법이 채택된다. 건조 공정을 제외한 각 처리 공정에서는, 폴리비닐 알콜계 수지 필름이 각각의 공정에 사용될 용액을 포함하는 처리조 (bath) 에 침지된다. 팽윤, 염색, 가교, 연신, 수세, 및 건조 공정의 순서, 횟 수, 및 실시의 유무는 목적, 사용될 재료, 조건들 등에 따라 적절하게 선택될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 처리를 하나의 공정에서 동시에 실시할 수도 있고, 또는, 특정 처리들이 생략될 수도 있다. 더욱 상세하게는, 연신 처리는, 염색 처리 후에 실시할 수도 있고, 염색 처리 전에 실시할 수도 있으며, 또는, 팽윤 처리, 염색 처리, 및 가교 처리와 동시에 실시할 수도 있다. 또한, 예를 들어,가교 처리는, 연신 처리 전에 및/또는 후에 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어, 수세 처리는 각각의 처리 후에 실시할 수도 있고, 특정 처리들 후에만 실시할 수도 있다.
팽윤 공정은 통상적으로 폴리비닐 알콜계 수지 필름을 물로 채워진 처리조 (팽윤조) 에 침지하여 실시된다. 이 처리는, 폴리비닐 알콜계 수지 필름 표면의 오염물 세정, 블록킹 방지제 세정, 및 폴리비닐 알콜계 수지 필름의 팽윤을 통해, 고르지 못한 염색과 같은 불균일성을 방지할 수 있게 한다. 팽윤조는 글리세린, 요오드화 칼륨 등을 적절히 포함할 수도 있다. 팽윤조의 온도는 통상적으로 약 20 내지 60℃ 이고, 팽윤조의 침지 시간은 통상적으로 약 0.1 내지 10 분이다.
염색 공정은 통상적으로 폴리비닐 알콜계 수지 필름을 요오드 등의 이색성 물질을 함유하는 처리조 (염색조) 에 침지하여 실시된다. 염색조의 용액으로 사용되는 용매로서는, 물이 일반적으로 이용되지만, 물과 호환성을 갖는 적절한 양의 유기 용매가 첨가될 수도 있다. 이색성 물질은 통상적으로 용매 100 중량부에 대해 0.1 내지 1.0 중량부의 비율로 이용된다. 요오드가 이색성 물질로 이 용되는 경우, 염색조의 용액은 염색 효율을 개선하는 요오드화물과 같은 보조제를 추가로 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 보조제는 용매 100 중량부에 대해 0.02 내지 20 중량부의 비율로 이용되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 중량부의 비율로 이용된다. 요오드의 구체적인 예로는, 요오드화 칼륨, 요오드화 리튬, 요오드화 나트륨, 요오드화 아연, 요오드화 알루미늄, 요오드화 납, 요오드화 구리, 요오드화 바륨, 요오드화 칼슘, 요오드화 주석, 및 요오드화 티타늄 등을 들 수 있다. 염색조 온도는 통상적으로 약 20 내지 70℃ 이고, 염색조에 침지 시간은 통상적으로 약 1 내지 20 분 정도이다.
가교 공정은 통상적으로, 염색 처리된 폴리비닐 알콜계 수지 필름을, 가교제를 함유하는 처리조 (가교조) 에 침지하여 실시된다. 채택되는 가교제는 임의의 적절한 가교제일 수도 있다. 가교제의 구체적인 예로는, 붕산 또는 붕사 (borax) 와 같은 붕소 화합물, 글리옥살, 및 글루타르알데히드 등을 들 수 있다. 가교제는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 가교조의 용액으로 이용되는 용매로서는, 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 호환성을 갖는 적절한 양의 유기 용제가 첨가될 수도 있다. 가교제는 통상적으로 용매 100 중량부에 대해 1 내지 10 중량부의 비율로 이용된다. 가교제의 농도가 1 중량부 미만인 경우, 충분한 광학적 특성들이 종종 얻어지지 않는다. 가교제의 농도가 10 중량부를 초과하는 경우, 연신 시에 필름 상에 발생되는 연신력은 증가하고, 획득되는 편광판은 수축할 수도 있다. 가교조의 용액은, 동일 평면에서 균일한 특성들을 얻기 위해 요오드화물과 같은 보조제를 추가로 함유하는 것이 바람직하다. 보조 제의 농도는 0.05 내지 15wt% 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 8wt% 이다. 요오드화물의 구체적인 예는, 염색 공정의 경우에서와 동일하다. 가교조의 온도는 통상적으로 약 20 내지 70℃ 이고, 바람직하게는 40 내지 60℃이다. 가교조에의 침지 시간은 통상적으로 약 1초 내지 15분 정도이고, 바람직하게는, 5초 내지 10분이다.
연신 공정은 전술한 임의의 단계에서 실시될 수도 있다. 구체적으로, 연신 공정은 염색 처리 후에 실시될 수도 있고, 염색 처리 전에 실시될 수도 있으며, 팽윤 처리, 염색 처리, 및 가교 처리와 동시에 실시될 수도 있고, 또는 가교 처리 후에 실시될 수도 있다. 폴리비닐 알콜계 수지 필름의 누적 연신율은 5배 이상일 필요가 있고, 바람직하게는 5 내지 7배, 더욱 바람직하게는 5 내지 6.5배이다. 누적 연신율이 5배 미만인 경우, 고편광도의 편광판을 얻기가 어려울 수도 있다. 누적 연신율이 7배를 초과하는 경우, 폴리비닐 알콜계 수지 필름 (편광자) 는 쉽게 파괴될 수도 있다. 채택되는 구체적인 연신 방법은 임의의 적절한 방법일 수도 있다. 예를 들어, 습식 연신 방법이 채택되는 경우, 폴리비닐 알콜계 수지 필름은 처리조 (연신조) 에서 소정 비율로 연신된다. 연신조의 용액으로는, 물 또는 (에탄올과 같은) 유기 용매 등의 용매에 각종 금속염 또는 요오드, 붕소, 또는 아연화 화합물이 첨가된 용액을 이용하는 것이 바람직하다.
수세 공정은 통상적으로 처리조 (수세조) 에 각종 처리를 거친 폴리비닐 알콜계 수지 필름을 침지하여 실시될 수 있다. 수세 공정은 폴리비닐 알콜계 수지 필름으로부터 불필요한 잔류물을 세정할 수 있다. 수세조는 순수를 포함할 수도 있고, 또는 요오드화물을 함유하는 수용액 (요오드화 칼륨 또는 요오드화 나트륨 등) 을 포함할 수도 있다. 요오드화물 수용액의 농도는 0.1 내지 10중량% 인 것이 바람직하다. 요오드화 수용액은 황산 아연 또는 염화 아연 등의 보조제를 포함할 수도 있다. 수세조의 온도는 바람직하게는 10 내지 60℃, 더욱 바람직하게는 30 내지 40℃ 이고, 침지 시간은 통상적으로 1초 내지 1분이다. 수세 공정은 단 한 번 실시될 수도 있고, 필요에 따라 복수회 실시될 수도 있다. 수세 공정이 복수회 실시되는 경우, 각각의 처리에 이용될 수세조에 포함되는 첨가제의 종류 및 농도는 적절하게 조정될 수도 있다. 예를 들어, 수세 공정은 중합체 필름을 요오드화 칼륨 수용액 (0.1 내지 10중량%, 10 내지 60℃) 에 1초 내지 1분 동안 침지시키는 공정 및 중합체 필름을 순수로 세정하는 공정을 포함한다.
건조 공정은 임의의 적적한 건조 방법 (예를 들어, 자연 건조, 송풍 건조, 또는 가열 건조) 을 채택할 수도 있다. 예를 들어, 가열 건조에서, 건조 온도는 통상적으로 20 내지 80℃ 이고, 건조 시간은 통상적으로 1 내지 10분이다. 전술한 방식으로, 편광자가 얻어진다.
본 발명에 따른 편광판은, 전술한 편광자와 본 발명에 따른 광학 필름을 포함하고, 접착제층이 전술한 편광자와 전술한 광학 필름 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 접착제층은 폴리비닐 알콜계 접착제로 형성되는 것이 바람직하다. 폴리비닐 알콜계 접착제는 폴리비닐 알콜계 수지 및 가교제를 포함한다.
전술한 폴리비닐 알콜계 수지의 예로는, 폴리비닐 아세테이트를 비누화하여 얻어진 폴리비닐 알콜; 그 유도체; 비닐 아세테이트와 공중합성을 갖는 모노머와 비닐 아세테이트를 공중합하여 얻어진 공중합체의 비누화물; 및 폴리비닐 알콜을 아세탈화, 우레탄화, 에테르화, 그래프트 중합화, 인산염화 등으로 변성시켜 얻어진 변성 폴리비닐 알콜 등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 모노머의 예로는, (무수)말레인산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, (메타)아크릴산 등의 불포화 카르복실산 및 그 에스테르류; 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀; (메타)알릴술폰산(소다); 술폰산 소다 (모노알킬말레이트); 디술폰산 소다 알킬말레이트; N-메틸롤 아크릴아미드; 아크릴아미드 알킬술폰산 알카리 염; N-비닐피롤리돈; 및 N-비닐피롤리돈의 유도체 등을 들 수 있다. 폴리비닐 알콜계 수지는 단독으로 또는 조합으로 이용될 수도 있다.
접착성의 면에서, 폴리비닐 알콜계 수지는 평균 중합도가 바람직하게는 100 내지 3,000, 더욱 바람직하게는 500 내지 3,000 을 갖고, 평균 비누화도는 바람직하게는 85 내지 100몰%, 더욱 바람직하게는 90 내지 100몰% 이다.
아세토아세틸기를 갖는 폴리비닐 알콜계 수지가 전술한 폴리비닐 알콜계 수지로서 이용될 수도 있다. 아세토아세틸기를 갖는 폴리비닐 알콜계 수지는 반응성이 높은 관능기 (functional group) 를 갖는 폴리비닐 알콜계 접착제이고, 편광판의 내구성의 향상의 면에서 바람직하다.
아세토아세틸기를 갖는 폴리비닐 알콜계 수지는 폴리비닐 알콜계 수지와 디케텐 (diketene) 을 공지의 방법으로 반응시켜 얻어질 수 있다. 공지의 방법의 예로는, 폴리비닐 알콜계 수지를 초산과 같은 용매에 분산시키고, 거기에 디케텐을 첨가하는 방법; 및 폴리비닐 알콜계 수지를 디메틸포름아미드 또는 디옥산과 같은 용매에 미리 용해시키고, 거기에 디케텐을 첨가하는 방법 등을 들 수 있다. 공지 방법의 다른 예로는, 디케텐 가스 또는 액상 디케텐을 폴리비닐 알콜과 직접 접촉시키는 방법을 들 수 있다.
아세토아세틸기를 갖는 폴리비닐 알콜계 수지의 아세토아세틸 변성도는 0.1몰% 이상이면 특별한 제한은 없다. 0.1몰% 미만의 아세토아세틸 변성도는 접착제층의 불충분한 내수성을 제공하여 적당하지 않다. 아세토아세틸 변성도는 0.1 내지 40몰% 인 것이 바람직하고, 1 내지 20몰% 인 것이 더욱 바람직하다. 40몰% 를 초과하는 아세토아세틸 변성도는 가교제의 반응점을 감소시키고, 내수성 향상 효과가 적다. 아세토아세틸 변성도는 NMR 로 측정된 값이다.
전술한 가교제로서는, 폴리비닐 알콜계 접착제에 이용되는 것들이 어떤 특별한 제한 없이 이용될 수 있다. 폴리비닐 알콜계 수지와 반응성을 갖는 관능기를 적어도 2 개 갖는 화합물이 가교제로서 이용될 수 있다. 이러한 화합물의 예로는, 에틸렌 디아민, 트리에틸렌 디아민, 및 헥사메틸렌 디아민 (이들 중 헥사메틸렌 디아민이 선호된다) 과 같은 알킬렌기와 2 개의 아미노기를 갖는 알킬렌 디아민류; 톨릴렌 디이소시아네이트, 수소화 톨릴렌 디이소시아네이트, 트리메틸렌 프로판 톨릴렌 디이소시아네이트 부가물, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 메틸렌 비스 (4-페닐메탄) 트리이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 및 이들의 케톡사임 블로킹된 (ketoxime blocked) 화합물들 및 그 페놀 블로킹된 화합물들 등과 같은 이소시아네이트류; 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 글리세린 디- 또는 트리-글리시딜 에테르, 1,6-헥산 디올 디글리시딜 에테르, 트리메틸올 프로판 트리글리시딜 에테르, 디글리시딜 아닐린, 및 디글리시딜 아민 등과 같은 에폭시류; 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온 알데히드, 및 부틸 알데히드 등과 같은 모노알데히드류; 글리옥살, 말론디알데히드, 숙신디알데히드, 글루타르디알데히드, 말레인디알데히드, 및 프탈디알데히드 등과 같은 디알데히드류; 메틸올 우레아, 메틸올 멜라민, 알킬화 메틸올 우레아, 알킬화 메틸올 멜라민, 아세트구아나민 또는 벤조구아나민과 포름알데히드와의 축합물과 같은 아미노-포름알데히드 수지; 및 나트륨, 칼륨과, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 철, 및 니켈 등의 2가 금속, 또는 3 가 금속의 염 및 그 산화물; 등을 들 수 있다. 멜라민계 가교제가 가교제로서 선호되고, 메틸올멜라민이 특히 선호된다.
가교제의 배합량은 폴리비닐 알콜계 수지 100중량부에 대해, 0.1 내지 35중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 25 중량부이다. 한편, 내구성 향상을 위해, 가교제가, 폴리비닐 알콜계 수지의 100중량부에 대해, 30중량부를 초과하고 46중량부 이하의 범위 내에서 배합될 수도 있다. 특히, 아세토아세틸기를 갖는 폴리비닐 알콜계 수지가 이용되는 경우에, 가교제는 30중량부를 초과한 양이 사용되는 것이 바람직하다. 가교제는 30중량부 초과 46중량부 이하의 범위 내에서 배합되고, 그에 의해, 내수성을 향상시킬 수 있다.
전술한 폴리비닐 알콜계 접착제에서, 실란 커플링제 및 티타늄 커플링제와 같은 커플링제들, 각종 점착부여제, UV-흡수제, 산화 방지제, 내열 안정제 및 내가수분해안정제와 같은 안정제들 등이 배합될 수 있다.
편광자와 접촉하게 되는 본 발명의 광학 필름의 표면에 대해, 접착성을 향상시키기 위해 용이접착 처리를 실시할 수 있다. 용이접착 처리의 예로는, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 저압 UV 처리, 및 비누화 처리 등이 있다.
본 발명의 광학 필름은, 편광자와 접촉하게 되는 면에 접착성을 향상시키기 위해 용이접착층 (앵커층; anchor layer) 을 형성하는 것이 바람직하다.
용이접착층의 예로는, 반응성 관능기를 갖는 실리콘층을 들 수 있다. 반응성 관능기를 갖는 실리콘층의 재료는, 특히 제한되지 않지만, 예를 들면, 이소시아네이트기를 포함하는 알콕시실라놀류, 아미노기를 포함하는 알콕시실라놀류, 메르카프토 (mercapto) 기를 포함하는 알콕시실라놀류, 카르복실기를 포함하는 알콕시실라놀류, 에폭시기를 포함하는 알콕시실라놀류, 비닐형 불포화기를 포함하는 알콕시실라놀류, 할로겐기를 포함하는 알콕시실라놀류, 이소시아네이트기를 포함하는 알콕시실라놀류, 및 아미노계 실라놀이 바람직하다. 전술한 실라놀을 효율적으로 반응시키는 티타늄계 촉매 또는 주석계 촉매를 첨가함으로써 접착 강도가 증가될 수 있다. 또한, 반응성 관능기를 갖는 전술한 실리콘에 다른 첨가제가 부가될 수도 있다. 구체적인 예로는, 테르핀 (terepene) 수지, 페놀 수지, 테르핀-페놀 수지, 로진 (rosin) 수지, 및 크실렌 수지와 같은 점착부여제, UV-흡수제, 산화 방지제, 내열 안정제 등을 들 수 있다.
반응성 관능기를 갖는 전술한 실리콘층은 공지의 기술에 따라 코팅 및 건조하여 형성된다. 건조 후에 실리콘의 두께는 1 내지 100nm 인 것이 바람직하고, 10 내지 80nm 인 것이 더욱 바람직하다. 코팅시에, 반응성 관능기를 갖는 실리 콘이 용매와 희석될 수도 있다. 희석 용매의 예로는 특별히 제한되지는 않지만, 알콜류를 들 수 있다. 희석 농도는 특별히 제한되지 않지만, 1 내지 5중량% 가 바람직하고, 1 내지 3중량% 인 것이 더욱 바람직하다.
전술한 접착제층은, 전술한 접착제를 본 발명의 광학 필름의 어느 한 측 또는 양 측에 및/또는 전술한 편광자의 어느 한 측 또는 양 측에 도포하여 형성된다. 본 발명의 광학 필름과 편광자는 서로 부착되고, 건조되어, 그에 의해, 도포 건조층으로 이루어진 접착제층이 형성된다. 접착제층이 형성된 후에, 본 발명의 광학 필름과 편광자가 서로 부착될 수 있다. 편광자 및 편광자 보호 필름은 롤 라미네이터 등을 이용하여 서로 부착될 수 있다. 가열 건조 온도 및 건조 시간은 접착제의 종류에 따라 적절하게 결정된다.
건조 후 접착제 층의 너무 큰 두께는 광학 필름의 접착성의 면에서 바람직하지 않다. 따라서, 접착제층의 두께는 0.01 내지 10μm 인 것이 바람직하고, 0.03 내지 5μm 가 더욱 바람직하다.
본 발명의 광학 필름은, 편광자의 양쪽 표면에 본 발명의 광학 필름의 일 측을 접착시켜서, 편광자에 부착된다.
또한, 본 발명의 광학 필름은, 편광자의 일 표면에 본 발명의 광학 필름의 일 측을 접착시키고, 편광자의 다른 표면에 셀룰로오스계 수지 필름을 부착시켜, 편광자에 부착될 수 있다.
셀룰로오스계 수지 필름은 특별히 제한되지 않는다. 하지만, 투명성 및 접착성의 면에서 트리아세틸 셀룰로오스가 선호된다. 셀룰로오스계 수지 필름 의 두께는 30 내지 100μm 인 것이 바람직하고, 40 내지 80μm 인 것이 더욱 바람직하다. 두께가 30μm 보다 작으면, 필름 강도가 감소하여 작업성이 열화되고, 두께가 100μm 보다 더 크면, 내구성의 면에서 광 투과율이 현저하게 감소한다.
본 발명에 따른 편광판은, 최외층의 적어도 일방으로서 점착제층을 가질 수도 있다 (이러한 편광판은 점착형 편광판으로 지칭될 수도 있다).
전술한 점착제층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 예를 들어, 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 플루오린계 폴리머, 또는 고무계 폴리머 등을 베이스 폴리머로 포함하는 점착제가 적절히 선택되어 이용될 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같은 광학적 투명성이 우수하고, 적절한 습윤성 (wettability) 및 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내고, 내기후성 및 내열성이 우수한 점착제가 바람직하게 이용된다. 특히, 탄소수가 4 내지 12 인 아크릴계 폴리머로 이루어지는 아크릴계 접착제가 바람직하다.
전술한 바에 추가하여, 흡습에 의해 야기되는 발포 현상 및 박리 현상의 방지, 열팽창 차이 등에 의해 야기되는 광학적 특성의 저하 및 액정 셀의 벤딩의 방지, 및 고품질이고 내구성이 우수한 액정 디스플레이의 형성성 등의 면에서, 낮은 흡습율 및 우수한 내열성을 갖는 점착제층이 선호된다.
전술한 점착제층은, 예를 들어, 천연물 또는 합성물의 수지류, 특히, 접착성 부여 수지, 유리 섬유, 유리 비즈 (glass beads), 금속분, 또는 그 외의 무기 분말 과 같은 충전제 (filler), 안료, 착색제, 및 산화 방지제 등의 점착제층에 부가되는 첨가제를 포함할 수도 있다.
미립자를 포함하고, 광확산성 등을 나타내는 점착제층이 이용될 수도 있다.
전술한 점착제층은 임의의 적절한 방법에 의해 제공될 수 있다. 그 예로서는, 톨루엔 또는 에틸 아세테이트 등의 임의의 적절한 단독 용매 또는 혼합물로 이루어지는 용매에 베이스 폴리머 또는 그 조성물을 용해 또는 분산시킨 약 10 내지 40중량% 의 점착제 용액을 조제하고, 이 점착제 용액을 플로우 캐스팅법 또는 코팅법과 같은 임의의 적절한 전개 방식으로 편광판 또는 광학 필름 상으로 직접 도포하는 방법, 또는, 상기 준비한 세퍼레이터 상에 점착제층을 형성하고, 그 점착제층을 편광자 보호 필름 면으로 이착하는 방식 등을 들 수 있다.
점착제층은, 상이한 조성들, 상이한 종류들 등의 중첩층들로서 편광판의 일 면 또는 양 면에 제공될 수도 있다. 점착제층을 편광판의 양면 상에 제공하는 경우, 편광판의 전면과 이면 상의 점착제층들은 상이한 조성들, 두께들 등을 가질 수 있다.
점착제층의 두께는 사용 목적 및 접착 강도 등에 따라 적절하게 결정될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 40μm, 더욱 바람직하게는 5 내지 30μm, 특히 바람직하게는 10 내지 25μm 이다. 점착제층의 두께가 1μm 미만인 경우, 층의 내구성이 열화된다. 점착제층의 두께가 40μm 보다 더 큰 경우에는, 발포 등으로 인해 부유 (float) 및 박리가 일어나기 쉽고, 따라서 외관이 불량하게 된다.
편광판의 표면과 전술한 점착층 사이의 접착성을 향상시키기 위해, 편광판의 표면과 상기 점착층 사이에 앵커층이 또한 제공될 수 있다.
전술한 앵커층으로서, 바람직하게는, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 및 분자 중에 아미노기를 포함하는 폴리머류로부터 선택되는 앵커층이 이용된다. 분자 중에 아미노기를 포함하는 폴리머에서, 분자 중의 아미노기가, 점착제의 카르복실기 또는 도전성 폴리머의 극성기와 반응하거나, 이온성 상호작용과 같은 상호작용을 나타내고, 만족할만한 밀착성이 확보된다.
분자에 아미노기를 포함하는 폴리머류의 예로는, 폴리에틸렌이민, 폴리알릴아민, 폴리비닐아민, 폴리비닐피리딘, 폴리비닐피롤리딘, 및 전술한 아크릴계 점착제의 공중합 모노머에서 나타낸 디메틸아미노에틸 아크릴레이트와 같은 아미노기 포함 모노머의 중합체 등을 들 수 있다.
전술한 앵커층에 대전 방지성을 제공하기 위해, 대전 방지제가 또한 첨가될 수 있다. 대전 방지성을 제공하기 위한 대전 방지제의 예로는, 이온성 계면활성제계, 폴리아닐린, 폴리시오펜, 폴리피롤, 폴리퀴녹스알린 등과 같은 도전성 폴리머계, 산화 주석, 산화 안티몬, 및 산화 인듐 등과 같은 금속 산화물계 등을 들 수 있다. 특히, 광학적 특성, 외관, 대전 방지 효과, 및 열과 습기 하에서의 대전 방지 효과의 안정성이라는 관점에서, 도전성 폴리머계가 이용되는 것이 바람직하다. 이들 중, 폴리아닐린 및 폴리시오펜 등의 수용성 도전성 폴리머, 또는, 수분산성 (water-dispersion) 도전성 폴리머가 이용되는 것이 특히 바람직하다. 그 이유는, 대전 방지층의 형성 재료로서 수용성 도전성 폴리머 또는 수분산성 도전성 폴리머를 이용하는 경우, 코팅 처리 시에 유기 용매에 의해 야기되는 광학 필름 기재의 열화가 억제될 수 있기 때문이다.
본 발명에서, 광학 필름, 편광자, 전술한 편광판을 형성하는 편광자 보호 필름, 및 점착제층의 각 층에는, 예를 들어, 살리실레이트계 화합물, 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 및 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 것 등에 의해, UV-흡수능이 제공될 수도 있다.
본 발명의 편광판은 액정 셀의 시인 (視認) 측 및 백라이트 측의 어느 일방 상에 제공될 수도 있고, 또는, 그 양 측 상에 제공될 수도 있으며, 특별한 제한은 없다.
(화상 표시 장치)
다음으로, 본 발명의 화상 표시 장치에 대해 설명할 것이다. 본 발명의 화상 표시 장치는 본 발명의 편광판을 하나 이상 포함한다. 여기서, 일예로서, 액정 표시 장치를 설명할 것이다. 그런, 본 발명은 편광판을 필요로 하는 임의의 표시 장치에 적용될 수 있다는 것은 당연하다. 본 발명의 편광판이 적용 가능한 화상 표시 장치의 구체적인 예로는, 일렉트로루미네센스 (EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 (PD), 및 전계 방출 디스플레이 (FED: Field Emission Display) 와 같은 자발광형 디스플레이 장치를 들 수 있다. 도 2 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 디스플레이 장치의 개략 단면도이다. 도시 예에서, 투과형 액정 표시 장치에 대해서 설명할 것이다. 하지만, 본 발명이 반사형 액정 표시 장치 등에도 또한 적용될 수 있다는 것은 당연하다.
액정 표시 장치 (100) 는 액정 셀 (10), 액정 셀 (10) 을 사이에 끼우도록 배치된 위상차 필름 (20, 20'), 위상차 필름 (20, 20') 의 외측에 배치된 편광판 (30, 30'), 도광판 (40), 광원 (50), 및 리플렉터 (60) 를 포함한다. 편광판 (30, 30') 은, 그 편광축이 서로 직교하도록 배치된다. 액정 셀 (10) 은, 한 쌍의 글래스 기판 (11, 11'), 및 그 기판 사이에 배치된 표시 매체로서 액정층 (12) 을 포함한다. 하나의 글래스 기판 (11) 에는, 액정의 전기 광학적 특성을 제어하는 스위칭 소자 (통상적으로, TFT), 그 스위칭 소자에 게이트 신호를 제공하는 주사선, 및 그 스위칭 소자에 소스 신호를 제공하는 신호선이 제공된다 (이 모두는 도시하지 않았다). 다른 글래스 기판 (11') 에는, 컬러 필터를 형성하는 컬러층과, 차광층 (블랙 매트릭스층) 이 제공된다 (이 양자 모두는 도시하지 않았다). 기판 (11, 11') 사이의 거리 (셀 갭) 는 스페이서 (13) 에 의해 제어된다. 본 발명의 액정 표시 장치에서, 전술한 본 발명의 편광판은 편광판 (30, 30') 의 적어도 하나로서 채택된다.
예를 들어, TN 방식을 채용하는 액정 표시 장치 (100) 의 경우에, 액정층 (12) 의 액정 분자들은 전압 무인가 동안 편광축이 90° 시프트된 상태로 배열된다. 이러한 상태에서, 편광판을 통해 일방향으로 투과된 광을 포함하는 입사광은 액정 분자에 의해 90°꼬이게 된다. 전술한 바와 같이, 편광판은, 각 편광축이 서로 직교하도록 배열되고, 따라서, 다른 편광판에 도달한 광 (편광 광) 은 당해 편광판을 투과한다. 따라서, 전압의 무인가시, 액정 표시 장치 (100) 는 백표시를 제공한다 (노멀리 화이트 방식; normally white mode). 한편, 전압이 액정 표시 장치 (100) 상으로 인가되는 경우, 액정층 (12) 의 액정 분자들의 배열 이 변화한다. 그 결과, 다른 편광판에 도달한 광 (편광 광) 은, 당해 편광판을 투과할 수 없고, 흑표시가 제공된다. 액티브 소자를 이용하여 화소마다 전술한 바와 같이 표시를 스위칭하여 이미지를 형성한다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 다르게 언급하지 않는 한, 실시예들에서 부 및 % 는 중량부를 의미한다.
<중량 평균 분자량>
중량 평균 분자량은, Showa Denko K.K. 에 의해 제조된 Shodex GPC 시스템-21H 를 이용하여 폴리스티렌 환산에 의해 측정되었다.
<Tg (유리 전이 온도, Tg 라 하기도 한다)>
중합체를 일단 테트라히드로푸란에 용해하여 얻어진 침전물을, 과잉 헥산에 투입하여 그것을 재침전시키고, 여과한 뒤, 감압 건조 (1mmHg (1.33hPa), 3 시간 이상) 하여, 휘발 성분을 제거한다. 그 다음, 얻어진 수지를 DSC 장치 (Rigaku Co., Ltd. 사 제조 DSC 8230) 를 이용하여 Tg 를 측정한다. 투명 수지층 또는 필름을 측정 셀 사이즈에 따라 작게 절단하고, 전술한 재침전 조작을 수행하지 않고 Tg 를 측정한다.
<탈알콜 반응율 (락톤 환화율)>
중합하여 얻어진 중합체 조성으로부터 모든 수산기가 탈알콜화하는 때에 일어나는 중량 감소량에 기초하여, 다이내믹 TG 측정에서 중량 감소가 시작되는 150℃ 에서 중합체의 분해가 시작되는 300℃ 까지의 탈알콜화 반응으로 인한 중량 감 소로부터, 탈알콜 반응율이 얻어진다.
더욱 구체적으로는, 락톤 링 구조를 갖는 중합체의 다이내믹 TG 측정에서 150℃ 에서 300℃ 까지 중량 감소가 측정되고, 그 얻어진 실측 중량 감소율을 (X) 로 한다. 한편, 당해 중합체의 조성에 포함된 전체 수산기가 락톤 링의 형성에 관여하기 위해 알콜로 되어 탈알콜화된다고 가정할 때의 이론 중량 감소율 (즉, 그 조성 상에 있어서 100% 탈알콜 반응이 일어난다고 가정하여 산출한 중량 감소율) 을 (Y) 로 한다. 더욱 구체적으로는, 이론 중량 감소율 (Y) 는, 중합체 중의 탈알콜화 반응에 관여하는 구조 (수산기) 를 갖는 재료 단량체의 몰비, 즉, 당해 중합체 조성에 있어서의 재료 단량체의 함유율로부터 산출될 수 있다. 이들 값 (X, Y) 을 탈알콜 계산식:
1 - (실측 중량 감소율 (X) / 이론 중량 감소율 (Y))
에 대입하여 값을 구하고, 그 값을 % 로 나타내면, 탈알콜 반응율 (락톤 환화율) 이 얻어진다.
<멜트 플로우 레이트>
멜트 플로우 레이트는 JIS-K6874 에 기초하여, 시험 온도 240℃, 하중 10kg 에서 측정된다.
<위상차 측정>
샘플 필름의 굴절률 nx, ny, 및 nz 를 자동 복굴절 측정 장치 (OJI SCIENTIFIC INSTRUMENTS CO., LTD. 제조 자동 복굴절 측정기 KOBRA21-ADH) 에 의해 계측하고, 면내 위상차 Re 및 두께 방향 위상차 Rth 를 계산한다. 측정 온도는 23℃ 였다. "면내 위상차 Re(λ) 는 23℃ 에서의 파장 λnm 를 갖는 광을 이용하여 측정된 필름(층) 표면의 위상차 값을 나타낸다. Re(λ) 는, 파장 λnm 에서의 필름(층) 의 지상축 방향, 진상축 방향의 굴절율을 각각 nx, ny 로 하고, d(nm) 를 필름(층) 의 두께로 할 때, 식 Re(λ) = (nx-ny)×d 에 의해 구해진다.
<두께의 측정>
두게가 10μm 미만인 경우, 박막용 분광광도계 (Otsuka Electrical Co., Ltd. 제조 (상표명) "순간 멀티-채널 측광 시스템 MCPD-2000") 을 이용하여 두께를 측정하였다. 두께가 10μm 이상인 경우에는 Anritsu Co., Ltd. 제조 디지털 마이크로미터 "KC-351C 형" 을 이용하여 두께를 측정하였다.
<파장 분산치 D>
파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 을 산출하여, "파장 분산치 D" 로 하였다.
<치수 변화율 (치수 거동, 내열 시험)>
광학 필름을 100℃ 에서 48시간 동안 방치하여 치수 변화율을 구하였다.
(제조예 1: 편광자의 제조)
두께 80μm 의 폴리비닐 알콜 필름을, 5중량% (중량비: 요오드/요오드화 칼륨 = 1/10) 의 요오드 수용액에서 염색하였다. 그 다음, 그 폴리비닐 알콜 필름을 3중량% 의 붕산 및 2중량% 의 요오드화 칼륨을 포함하는 수용액에 침지시킨다. 또한, 그 폴리비닐 알콜 필름을, 4중량% 의 붕산 및 3 중량% 의 요오드화 칼륨을 포함하는 용액 중에서 6.0 배까지 연신한 후, 5중량% 의 요오드화 칼륨 수용액에 침지한다. 그 후, 그 폴리비닐 알콜 필름을 40℃ 의 오븐에서 3분 동안 건조를 시켜, 두께 30μm 의 편광자를 얻는다.
(제조예 2: 락톤 환화율 20% 의 락톤 링을 포함하는 아크릴계 수지의 제조)
교반 장치, 온도 센서, 냉각관, 질소 도입관을 구비한 30L 반응 용기에, 8,000g 의 메틸 메타크릴레이트 (MMA), 2,000g 의 메틸 2-(하이드록시메틸) 아크릴레이트 (MHMA), 10,000g 의 4-메틸-2-펜타논(메틸이소부틸케톤, MIBK), 및 5g 의 n-도데실메르캅탄을 넣고, 이 얻어진 혼합물을, 질소 가스를 용기에 통과시면서 105℃ 까지 온도를 상승시켜, 혼합물이 환류되도록 한다. 이 때, 개시제로서 5.0g 의 터트-부틸 퍼옥시 이소프로필 카보네이트 (Kayaku Akzo Corporation 사 제조 (상표명) Kayacarbon Bic-75) 를 첨가하고, 10.0g 의 터트-부틸 퍼옥시 이소프로필 카보네이트와 230g 의 MIBK 로 형성된 용액을 4 시간 동안 적하하여, 환류 하 (약 105℃ 내지 120℃) 에서 용액 중합을 실시하고, 또한, 4 시간에 걸쳐 숙성을 실시한다.
얻어진 중합체 용액을, 30g 의 인산 스테아릴/인산 디스테아릴 혼합물 (Sakai Chemical Industrial Co., Ltd. 사 제조 (상표명) Phoslex A-19) 을 첨가하고, 환류하 (약 90℃ 내지 120℃) 에서 5 시간 동안 환화 축합 반응을 실시한다. 그 다음, 전술한 환화 축합 반응에서 얻어진 중합체 용액을, 배럴 온도 260℃, 회전수 100rpm, 감압도 13.3hPa (10 내지 300mmHg), 리어 벤트 (rear bent) 수 1 개, 프론트 벤트 수 4 개의 벤트-타입 스크류 이축 압출기 (φ = 29.75mm, L/D = 30) 에, 수지량 환상으로 2.0kg/시간의 처리 속도로 도입한다. 그 압출기 내에서 환화 축합 반응과 탈휘 (degassing) 를 실시하고, 중합체 용액을 압출하여, 락톤 링을 포함하는 아크릴계 수지의 투명한 펠렛을 얻는다.
락톤 링을 포함하는 아크릴계 수지의 펠렛의 락톤 환화율은 20%, 중량 평균 분자량은 156,000, 멜트 플로우 레이트는 3.9g/10분, Tg (유리 전이 온도) 는 123℃ 이었다.
(제조예 3: 폴리비닐 알콜계 접착제 수용액의 조제)
아세토아세틸기 변성 폴리비닐 알콜 수지 100중량부 (아세틸화도 13%) 에 대해 메틸올 멜라민 20 중량부를 포함하는 수용액을, 농도 0.5중량% 가 되도록 조정한 폴리비닐 알콜계 접착제 수용액을 조제하였다.
(실시예 1)
압출기에, 상기에서 얻어진 락톤 링을 포함하는 아크릴계 수지 (락톤 환화율은 20%) 400g 과 스티렌/무수 말레인산 공중합체 100g 을 공급하고, 250℃ 에서 용융 혼연 후, T 다이로부터 압출하여, 냉각 롤로 수냉시켜 감아올린 뒤, 축차 이축 압출기에서 연신하여, 두께 60μm 의 광학 필름 (1) 을 얻었다.
광학 필름 (1) 의 파장 분산치 D 는 0.83 이었다.
광학 필름 (1) 의 Tg 는 123℃ 이었다.
광학 필름 (1) 의 치수 변화율은 0.4% 이었다.
(실시예 2)
압출기에, 상기 얻은 락톤 링을 포함하는 아크릴계 수지 (락톤 환화율 20%) 400g 과 플루오렌 100g 을 공급하고, 250℃ 에서 용융 혼연 후, T 다이로부터 압출하여, 냉각 롤로 수냉하여 감아올린 후, 축차 이축 압출기로 연신하여, 두께 60μm 의 광학 필름 (2) 을 얻었다.
광학 필름 (2) 의 파장 분산치 D 는 0.80 이었다.
광학 필름 (2) 의 Tg 는 120℃ 이었다.
광학 필름 (2) 의 치수 변화율은 0.37% 이었다.
(실시예 3)
압출기에, 상기 얻은 락톤 링을 포함하는 아크릴계 수지 (락톤 환화율 20%) 400g 과 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체 100g 을 공급하고, 250℃ 에서 용융 혼연 후, T 다이로부터 압출하여, 냉각 롤로 수냉하여 감아올린 후, 축차 이축 압출기로 연신하여, 두께 60μm 의 광학 필름 (3) 을 얻었다.
광학 필름 (3) 의 파장 분산치 D 는 0.96 이었다.
광학 필름 (3) 의 Tg 는 106℃ 이었다.
광학 필름 (3) 의 치수 변화율은 1.3% 이었다.
(실시예 4)
(편광판의 제작)
제조예 1 에서 얻어진 편광자의 양 면에 실시예 1 에서 얻어진 광학 필름 (1) 을, 제조예 3 에서 얻어진 폴리비닐 알콜계 접착제를 이용하여 부착한다. 70℃ 에서 10 분간 건조시켜 편광판을 얻는다.
(점착제)
베이스 폴리머로서, 부틸 아크릴레이트:아크릴산:2-히드록시에틸 아크릴레이트 = 100:5:0.1 (중량비) 의 공중합체로 이루어지는 중량 평균 분자량 2,000,000 의 아크릴계 폴리머를 함유하는 용액 (고형분 30%) 을 이용하였다. 상기 아크릴계 폴리머 용액에 이소시아네이트계 관능기 화합물인 Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd. 제조의 COLONATE L 을 폴리머 고형분 100부에 대해 4 부, 및 첨가제 (Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. 제조 KBM403) 를 0.5부, 및 점도 조정을 위한 용제 (에틸 아세테이트) 를 첨가하여, 점착제 용액 (고형분 12%) 을 조제하였다. 이 점착제 용액을, 건조 후의 두께가 25μm 가 되도록, 이형 필름 (폴리 에틸렌 테레프탈레이트 기재: Mitsubishi Chemical Polyester Film Corporation 제조 Dia Foil MRF38) 상에 도포한 후, 열풍 순환식 오븐에서 건조시켜, 점착제층을 형성하였다.
(편광판 앵커층)
폴리아크릴산 에스테르의 폴리에틸렌이민 부가물 (Nippon Shokubai Co., Ltd. 제조 (상표명) Polyment NK380) 을 메틸이소부틸케톤으로 50배로 희석하였다. 이것을 편광판의 나일론 수지 측에 와이어 바 (#5) 를 이용하여 도포 후의 두께가 50nm 가 되도록 도포 건조하였다.
(점착형 편광판의 제작)
전술한 편광판의 앵커층에, 전술한 점착제층을 형성한 이형 필름을 부착시켜, 점착제형 편광판을 제작하였다.
(평가)
(광학 필름의 평가)
실시예 1 내지 실시예 3 에서 얻어진 광학 필름 (1) 내지 광학 필름 (3) 은, 높은 내열성, 높은 투명성, 높은 기계적 강도를 갖고, 역 파장 분산 특성을 가져 충분한 위상차 보상 기능을 갖는다.
(평광판의 평가)
얻어진 편광판에 있어서의 외관을 평가한 결과, 외관에 결함은 발견되지 않았다.
본 발명의 광학 필름 및 편광판은, 각종 화상 표시 장치 (액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, PDP 등) 에 바람직하게 이용될 수 있다.
당업자에게는 본 발명의 범위와 사상에서 벗어남이 없이 많은 다른 변형들이 명백하고, 쉽게 실시할 수 있다. 첨부된 청구범위의 권리 범위는 명세서의 상세한 내용에 한정되지 않고, 최광의의 범위로 해석되어야 한다.
도 1 은 본 발명의 편광판의 일예를 나타내는 단면도.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도.
Claims (12)
- 락톤 링을 갖는 (메타)아크릴계 수지를 주성분으로 포함하고, 파장 450nm 에서의 면내 위상차 Re(450)/파장 600nm 에서의 면내 위상차 Re(600) 가 1.0 미만인, 광학 필름.
- 제 1 항에 있어서,부 (負) 의 복굴절 재료를 포함하는, 광학 필름.
- 제 2 항에 있어서,상기 부의 복굴절 재료는, 상기 락톤 링을 갖는 (메타)아크릴계 수지에 대해 5 내지 40중량% 의 비율로 포함되는, 광학 필름.
- 제 2 항에 있어서,상기 부의 복굴절 재료는, 스티렌계 중합체 및 플루오렌 중 적어도 1 종류인, 광학 필름.
- 제 4 항에 있어서,상기 스티렌계 중합체는, 스티렌/무수 말레인산 공중합체, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 및 스티렌/말레이미드 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류인, 광학 필름.
- 제 1 항에 있어서,Tg (유리 전이 온도) 가 110℃ 이상인, 광학 필름.
- 편광자의 적어도 일면 측 상에, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 구비하는, 편광판.
- 제 7 항에 있어서,상기 편광자와 상기 광학 필름 사이에 접착제층을 구비하는, 편광판.
- 제 8 항에 있어서,상기 접착제층은, 폴리비닐 알콜계 접착제로 형성되는, 편광판.
- 제 7 항에 있어서,상기 편광자와 상기 광학 필름 사이에 용이접착층 (easy-adhesive layer) 을 구비하는, 편광판.
- 제 7 항에 있어서,최외층의 적어도 일방으로서 점착제층을 추가로 구비하는, 편광판.
- 제 7 항에 기재된 편광판을 적어도 1 매 구비하는, 화상 표시 장치.
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