KR20090028913A - 광학필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴계 수지 및 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체 20 내지 65 중량부를 포함하는 광학필름 및 위상차 필름과 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
광학 필름, 위상차 필름

Description

광학필름 및 이의 제조방법{OPTICAL FILMS AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 광학필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 열안정성 및 인성(toughness)이 크게 향상된 광학필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 광학필름은 LCD와 같은 표시 장치 등의 전자 장치에 유용하게 사용될 수 있다.
근래 광학 기술의 발전에 따라 종래의 브라운관을 대신하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 유기/무기 EL 디스플레이(ELD) 등 여러 가지의 방식을 이용한 디스플레이 기술이 제안되고 시판되고 있다. 상기와 같은 디스플레이에서는 다양한 플라스틱 필름의 이용이 제안되고 있고, 그 요구 특성이 보다 고도화되고 있다. 예컨대, 액정 디스플레이의 경우, 박형화 및 경량화를 위하여, 그리고 표시 특성을 향상시키기 위하여, 편광판, 위상차 필름, 플라스틱 기판, 도광판 등에 여러 가지 플라스틱 필름이 사용되고 있다.
편광판의 경우, 일반적으로 편광자에 보호필름으로서 트리아세틸 셀룰로오스 필름(triacetyl cellulose 필름, 이하 TAC 필름)을 폴리비닐알코올계 수용액으로 이루어진 수계 접착제로 적층시킨 구조를 갖는다. 그런데, 편광자로서 사용된 폴리비닐알코올 필름과 편광자용 보호 필름으로서 사용된 TAC 필름은 모두 내열성과 내습성이 충분하지 않다. 따라서, 상기 필름들로 이루어지는 편광판을 고온 혹은 고습의 분위기하에서 장시간 사용하면, 편광도가 저하되고, 편광자와 보호필름이 분리되거나 광특성이 저하되기 때문에 용도면으로 여러 가지 제약을 받고 있다. 또한, TAC 필름은 주변 온도/습도 환경변화에 따라 기존에 가지고 있는 면내 위상차 (Rin)와 두께 방향 위상차 (Rth)의 변화가 심하며, 특히 경사방향에서의 입사광에 대한 위상차의 변화가 크다. 이와 같은 특성을 갖는 TAC 필름을 보호필름으로서 포함하는 편광판을 액정표시장치에 적용하면, 주변 온도/습도 환경의 변화에 따라 시야각 특성이 변화하여 화상품질이 저하되는 문제점이 있다. 또한, TAC 필름은 주변 온도/습도 환경 변화에 따른 치수변화율이 클 뿐만 아니라 광탄성계수 값도 상대적으로 커서, 내열, 내습열 환경에서의 내구성 평가 후 국부적으로 위상차 특성의 변화가 발생하여 화상품질이 저하되기 쉽다.
이러한 TAC 필름의 여러 단점들을 보완하기 위한 소재로서 메타크릴(methacryl)계 수지가 잘 알려져 있다. 하지만 메타크릴(methacryl)계 수지는 부서지거나 갈라지기 쉬워 편광판 생산시 반송성에 문제가 되기 쉽고 생산성이 부족하다고 알려져 있다. 또한, 필름의 재료로서 아크릴레이트 수지를 이용하는 경우 캐스팅 방법을 이용하여야 하기 때문에 제조방법이 어렵고, 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
위상차 필름의 경우, 스티렌계 수지로 제조한 필름은 이를 연신 및 배향시킬 때 그 배향 방향과 직교하는 방향으로 굴절율이 커지는 광학 이방성을 나타내는 재료로서, 이를 연신하여 양의 값의 두께 방향 위상차값(Rth)을 갖는 필름을 제조하는 데 적합한 재료로 알려져 있다. 또한, 스티렌계 수지는 경제성이 우수하고 투명성이 뛰어난 장점이 있다. 그러나, 고가의 특수한 단량체를 함께 사용하여 제조하는 경우를 제외하고는 내열성에서 불충분하고, 기계적 물성이 열등한 문제점이 있다. 또한, 폴리카보네이트 수지를 연신하여 위상차 필름을 제조하는 경우에는 충분한 위상차 기능의 부여가 가능하지만, 연신 정도에 대한 위상차 변화율이 크고, 균일하고 안정적인 위상차 기능을 갖는 필름을 제공하기 어렵다.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 압출 방식 등으로 제조할 수 있어 제조 방법이 용이하고 제조 비용이 저렴하면서도, 내열성과 인성(toughness)이 우수하고, 연신 전에는 광학적 등방성이 우수하여 편광판 보호필름 등 다양한 용도로 사용될 수 있고, 연신 후에는 균일하고 안정적인 위상차를 제공할 수 있어 위상차 필름으로 사용될 수 있는 광학필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 아크릴계 수지 및 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체 20 내지 65 중량부를 포함하는 광학필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 아크릴계 수지 및 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체 20 중량부 내지 65 중량부를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계, 및 b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계를 포함하는 광학필름의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름을 연신한 위상차 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 아크릴계 수지 및 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체 20 중량부 내지 65 중량부를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계, b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계, 및 c) 상기 필름을 1축 또는 2축 연신하는 단계를 포함하는 위상차 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름 또는 위상차 필름을 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학필름은 내열성과 인성(toughness)이 우수하고, 연신 전에는 광학적 등방성이 우수하여 편광판 보호필름 등 다양한 용도로 사용될 수 있어 기존의 고가인 TAC 수지를 대체할 수 있고, 연신 후에는 균일하고 안정적인 위상차를 제공할 수 있어 위상차 필름으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학필름은 압출 방식으로 제조할 수 있어 제조 방법이 용이하고 제조 비용이 저렴하므로 기존 아크릴레이트 수지만으로 이루어진 필름보다 우수한 효과를 갖는다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 광학필름은 아크릴계 수지 이외에 공액 디엔계 고무 성분을 포함하는 그라프트 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
LCD와 같은 화상 표시 장치에 사용되는 필름 재료는 자외선 등에 대한 안정성 및 내열성이 크게 요구되기 때문에, 이중 결합을 포함하는 공액 디엔계 화합물을 사용하지 않는 것으로 알려져 있다. 따라서, LCD와 같은 화상 표시 장치 등의 내열성을 요하는 용도에 사용되는 필름의 재료로서, 공액 디엔계 고무를 포함하는 충격보강제를 매트릭스 수지인 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 65 중 량부와 같이 다량으로 사용한 예는 종래에 없었다. 그러나, 본 발명에서는 상기 공액 디엔계 고무 성분을 특정 구조의 공중합체 형태로 사용하는 동시에, 공중합체의 성분 및 성분비 등을 조절함으로써, 공액 디엔계 화합물에 따른 필름의 인성 향상을 도모하는 한편, 종래에 공액 디엔계 화합물의 문제점으로 알려져 있는 안정성 및 내열성 저하를 해소할 수 있다는 사실을 밝혀내었다.
본 발명에 있어서, 상기 공액 디엔계 고무 성분을 포함하는 그라프트 공중합체는 매트릭스 역할을 하는 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 65 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 그라프트 공중합체가 20 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학필름의 인성이 저하되고, 65 중량부를 초과하여 포함되는 경우 필름의 가공이 어려울 뿐만 아니라 필름의 헤이즈가 증가하며 유리전이온도가 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체는 공액 디엔계 고무 성분과 아크릴계 수지의 그라프트 공중합체인 것이 바람직하다. 상기 그라프트 공중합체의 형태는 특별히 한정되지 않으나, 상기 공액 디엔계 고무 성분이 코어(core)를 구성하고, 그 주변에 상기 아크릴계 수지가 쉘(shell)을 구성하는 코어-쉘 구조인 것이 바람직하다.
상기 그라프트 공중합체 중에서 공액 디엔계 고무 성분과 아크릴계 수지의 중량비는 10~50:90~50인 것이 바람직하고, 15~45:85~55인 것이 더욱 바람직하다. 상기 그라프트 공중합체 중에서 공액 디엔계 고무 성분의 중량비가 10 중량% 미만인 경우에는 광학필름의 인성이 충분하지 않은 문제가 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 분산성이 저하되어 헤이즈와 열팽창계수가 급격이 상승하며 유리전이온도도 낮아질 수 있다.
상기 그라프트 공중합체 중 공액 디엔계 고무 성분으로는 특별히 한정되지 않으나, 에틸렌-프로필렌 디엔계 고무와 부타디엔계 고무 등을 사용할 수 있으며, 부타디엔계 고무가 더욱 바람직하다.
상기 그라프트 공중합체 중 아크릴계 수지로는 특별히 한정되지 않으나, 아크릴계 단량체의 호모 또는 공중합체; 아크릴계 단량체와 방향족 비닐계 단량체의 공중합체; 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체의 공중합체; 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무수물의 공중합체; 또는 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 및 산 무수물의 공중합체 등일 수 있다.
상기 아크릴계 단량체로는 에스테르기의 카보닐기와 공액화된(conjugated) 탄소들 간의 이중결합을 가지는 화합물이면 족하고 그것의 치환기는 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 기재되는 아크릴계 단량체는 아크릴레이트 뿐만 아니라 아크릴레이트 유도체를 포함하는 것을 의미하는 것으로서, 알킬아크릴레이트, 알킬메타크릴레이트, 알킬 부타크릴레이트 등을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 예컨대, 상기 아크릴계 단량체의 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함된다:
Figure 112007067024640-PAT00001
상기 화학식 1에 있어서,
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소원자, 헤테로 원자를 포함하거나 하지 않는 탄소수 1 내지 30의 1가 탄화수소기를 나타내고, R1, R2 및 R3 중 적어도 하나는 에폭시기일 수 있으며; R4는 수소원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.
구체적으로, 상기 아크릴계 단량체는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 메틸에타크릴레이트, 및 에틸에타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아크릴계 단량체가 사용될 수 있으며, 특히 메틸메타크릴레이트(MMA)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 방향족 비닐계 단량체로는, 벤젠 핵이 하나 이상의 C1 내지 C5의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 구조의 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대 스티렌 또는 α-메틸스티렌 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 스티렌계 단량체가 바람직하다.
상기 아크릴로니트릴계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴, 및 에타아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아크릴로니크릴계 단량체가 바람직하다.
상기 산 무수물로는 카르복실산 무수물을 사용할 수 있으며, 1가 또는 2가 이상의 다가 카르복실산 무수물을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 말레산 무수물 또는 이의 유도체를 사용할 수 있으며, 예컨대 하기 화학식 2의 화합물을 사용할 수 있다.
Figure 112007067024640-PAT00002
상기 식에서,
R7 및 R8 는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 그라프트 공중합체 중 아크릴계 수지로서 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체의 공중합체; 또는 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무수물의 공중합체를 사용하는 경우 중량비는 55~80:10~35:4~15인 것이 바람직하다.
상기 공액 디엔계 고무 성분과 아크릴계 수지는 당기술 분야에 알려져 있는 방법을 이용하여 그라프트 중합될 수 있으며, 예컨대 통상의 유화 중합법을 이용할 수 있고, 그라프트율이 30 내지 60%인 것인 바람직하다. 상기 공액 디엔계 고무 성분을 포함하는 코어의 입경은 150~400 nm인 것이 바람직하고, 바람직하게는 200~300 nm인 것이 더욱 바람직하나, 본 발명의 범위가 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 광학필름의 매트릭스 역할을 하는 아크릴계 수지로는 당 기술 분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있으며, 특히 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체의 공중합체; 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무수물의 공중합체; 또는 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 및 산 무수물의 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
매트릭스 수지로서 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체의 공중합체 또는 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무수물의 공중합체를 사용하는 경우, 각 단량체의 중량비는 55~80:10~35:4~15인 것이 바람직하다. 상기 단량체들의 예는 그라프트 공중합체 중의 아크릴계 수지에 대하여 기재한 성분의 예시와 같다. 상기 아크릴계 단량체는 광학적 물성에 기여할 수 있고, 상기 방향족 비닐계 단량체는 필름 성형성 및 위상차 부여에 기여할 수 있으며, 아크릴로니트릴계 단량체 및 산 무수물은 내열성에 기여할 수 있다. 상기 매트릭스 수지는 당 기술분야에 알려져 있는 방법을 이용하여 중합될 수 있으며, 예컨 대 괴상 중합법을 이용할 수 있다.
상기 매트릭스 역할을 하는 아크릴계 수지를 구성하는 공중합체는 추가의 공단량체로서 (메타)아크릴산 및 이미드계 단량체 중에서 선택되는 1 종 이상의 단량체를 추가로 포함할 수 있다. 상기 (메타)아크릴산으로는 아크릴산 및 메타크릴산 또는 이의 유도체를 사용할 수 있다. 상기 이미드계 단량체로는 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드 등이 사용될 수 있다. 상기 (메타)아크릴산 및 이미드계 단량체가 포함되는 경우 각각 공중합체 100 중량부에 대하여 15 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
전술한 매트릭스 수지는 유리전이온도가 120~130℃, 분자량 12~15만, MI(220℃, 10kg) 10 이하, 바람직하게는 4~10, 헤이즈 0.1~2%인 특징을 갖는다. 상기 MI는 수지의 흐름을 나타내는 척도로 220℃에서 하중 10kg으로 눌렸을 때 분당 흐르는 양을 나타낸다. 또한, 상기 매트릭스 수지는 광학필름에 요구되는 정도의 투명성을 달성할 수 있도록, 굴절율이 1.48 내지 1.545인 것이 바람직하고, 1.485 내지 1.535인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 광학필름은 전술한 그라프트 공중합체 및 아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하여 제조할 수 있다.
필름 형성 방법은 당 기술분야에 알려져 있는 방법을 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 광학필름은 아크릴계 수지로 이루어진 필름과 달리 캐스팅법 이외에도 압출 공정을 이용하여 제조할 수 있다.
상기 광학필름을 제조하기 위해서 상기 수지 조성물에 일반적인 첨가제, 예 를 들면 가소제, 윤활제, 충격완화제, 안정제, 자외선 흡수제 등을 첨가될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 광학필름이 편광자의 보호필름으로 사용되는 경우, 편광자 및 액정패널을 외부 자외선으로부터 보호하기 위하여, 상기 수지 조성물에 자외선 흡수제를 첨가하는 것이 바람직하다. 자외선 흡수제의 종류는 특별히 한정되어 있지 않지만, 벤조트리아졸계 자외선흡수제, 트리아진계 자외선흡수제의 사용이 바람직하며 비스 (bis) (2,2,6,6-테트라메틸(tetramethyl)-4-피페리딜(piperidyl)) 세바케이트(sebaceate) 등의 힌더드 아민(hindered amine)계 광안정제 등을 사용할 수 있다. 바람직하게로는 Tinuvin328, Tinuvin321 및 Tinuvin 360이 사용될 수 있다. 열안정제로는 Igafos168, Iganox 1076, Iganox 245 등이 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 광학필름의 두께는 20~200 ㎛, 바람직하게는 40~120 ㎛로 할 수 있다. 본 발명에 따른 광학필름의 유리전이온도는 110~130℃이고, 열변형온도(Vicat)는 110~140℃이며, MI(220℃, 10kg) 2~6이고, 인성(toughness)이 매우 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 광학필름은 바람직하게는 열팽창계수 CTE(ppm/K, 40~90℃)가 50~120이고, 헤이즈는 0.5~3%이며, 투과도는 88~93%이다.
전술한 본 발명에 따른 광학필름은 연신 전 면방향 위상차 및 두께 방향 위상차 값이 0 내지 10 nm일 수 있으며, 이를 1축 또는 2축 연신할 경우 면방향 위상차 및 두께 방향 위상차 값이 80~200 nm의 범위내일 수 있다.
상기 광학 등방성 필름의 연신 공정은 수지 조성물의 유리전이온도(Tg)를 기준으로 했을 때 Tg-30℃ 내지 Tg+30℃의 온도 범위에서 수행하는 것이 바람직하고, 특히 Tg-10℃ 내지 Tg+20℃의 온도 범위에서 행하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 연신 속도 및 연신율은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 광학필름은 편광자 보호필름으로 사용될 수 있다. 이 경우, 접착력 향상을 위해 표면을 개질할 수 있다. 개질 방법으로는 코로나 처리, 플라즈마 처리, UV 처리 등으로 보호필름의 표면을 처리하는 방법과 보호필름의 표면에 프라이머층을 형성하는 방법 등이 있고, 상기 두 방법을 동시에 사용할 수도 있다. 프라이머의 종류는 특별히 한정되지 않지만 실란 커플링제와 같이 반응성 관능기를 가지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학필름을 보호필름으로 포함하는 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 보호필름을 포함하고, 상기 보호필름 중 적어도 하나가 본 발명에 따른 광학필름인 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 편광자로는 당 기술 분야에 알려져 있는 것을 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예컨대 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알콜(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광자는 PVA 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시켜서 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 편광자는 보호 필름을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 편광자와 보호 필름을 포함하는 상태를 의미한다.
상기 편광자와 보호필름의 접착은 접착제층을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 보호 필름과 편광판의 합지시 사용 가능한 접착제로는 당기술 분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대 일액형 또는 이액형의 폴리비닐알 콜(PVA)계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 이들 예에만 한정되지 않는다.
상기 접착제 중 폴리비닐알콜계 접착제가 바람직하며, 특히 아세트아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 및 아민계 금속화합물 가교제를 포함하는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 편광판용 접착제는 상기 아세트아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지 100 중량부 및 상기 아민계 금속화합물 가교제 1 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올계 수지는 상기 편광자와 보호필름을 충분히 접착할 수 있고, 광학적 투시도가 우수하며, 경시적인 황변 등의 변화가 없는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 특히 가교제와의 원활한 가교반응을 고려하면 아세트아세틸기가 함유된 폴리비닐알코올계 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 폴리비닐알코올계 수지의 중합도 및 검화도는 아세트아세틸기를 함유하기만 하면 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 중합도가 200 내지 4,000의 범위내이고, 검화도가 70몰% 내지 99.9몰%의 범위내인 것이 좋다. 분자 움직임의 자유로움에 따른 함유 물질과의 유연한 혼합을 고려하면, 중합도는 1,500 내지 2,500의 범위내이고, 검화도는 90몰% 내지 99.9몰%의 범위내인 것이 더욱 바람직하다. 이때, 상기 폴리비닐알코올계 수지는 상기 아세트아세틸기를 0.1 내지 30몰%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아세트아세틸기의 범위에서 가교제와의 반응이 원활할 수 있으며, 목적하는 접착제의 내수성 및 접착력에 충분히 유의하기 때문이다.
상기 아민계 금속화합물 가교제는 상기 폴리비닐알코올계 수지와의 반응성을 갖는 관능기를 가지는 수용성 가교제로서, 아민계 리간드를 함유하는 금속 착물 형태인 것이 바람직하다. 가능한 금속으로는 지르코늄(Zr), 타이타늄(Ti), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등의 전이 금속이 가능하며, 중심 금속에 결합된 리간드로는 일차아민, 이차아민(다이아민), 삼차아민이나 암모늄하이드록사이드 등의 적어도 하나 이상의 아민기를 포함한 것이 모두 가능하다. 그 사용량은 상기 폴리비닐알콜계 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 50 중량부의 범위로 조절되는 것이 바람직하다. 상기한 범위에서 목적하는 접착제에 충분히 유의적인 접착력을 부여할 수 있으며, 접착제의 저장 안정성(pot life)을 향상시킬 수 있기 때문이다.
상기 아세트아세틸기를 함유하는 폴리비닐알코올계 수지와 상기 아민계 금속화합물 가교제를 함유하는 접착제 수용액은 pH 조절제를 사용하여 그 pH를 9이하로 조절하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 pH를 2초과 9이하의 범위로 조절할 수 있고, 더욱 바람직하게는 pH를 4 내지 8.5 범위로 조절할 수 있다.
상기 편광자와 보호필름의 접착은 편광자용 보호 필름 또는 편광자인 PVA 필름의 표면 상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 먼저 코팅하고, 접착제가 완전히 건조되기 전에 보호 필름과 편광막을 합지 롤로 가열압착하거나 상온압착하여 합지하는 방법에 의하여 수행될 수 있다. 핫멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착롤을 사용하여야 한다.
폴리우레탄계 접착제를 사용하는 경우 광에 의해 황변되지 않는 지방족 이소시아네이트계 화합물을 이용하여 제조된 폴리우레탄계 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 일액형 또는 이액형의 드라이 라미네이트용 접착제 또는 이소시아네이트와 하이드록시기와의 반응성이 비교적 낮은 접착제를 사용하는 경우에는 아세테이트계 용제, 케톤계 용제, 에테르계 용제, 또는 방향족계 용제 등으로 희석된 용액형 접착제를 사용할 수도 있다. 이때 접착제 점도는 5,000 cps 이하의 저점도형인 것이 바람직하다. 상기 접착제들은 저장안정성이 우수하면서도 400 ~ 800nm에서의 광투과도가 90% 이상인 것이 바람직하다.
충분한 점착력을 발휘할 수 있으면 점착제도 사용될 수 있다. 점착제는 합지 후 열 또는 자외선에 의하여 충분히 경화가 일어나 기계적 강도가 접착제 수준으로 향상되는 것이 바람직하며, 계면접착력도 커서 점착제가 부착된 양쪽 필름 중 어느 한 쪽의 파괴없이는 박리되지 않는 정도의 점착력을 갖는 것이 바람직하다.
사용가능한 점착제의 구체적인 예로서는 광학투명성이 우수한 천연고무, 합성고무 또는 엘라스토머, 염화비닐/초산비닐 공중합체, 폴리비닐알킬에테르, 폴리아크릴레이트, 변성 폴리올레핀계 점착제 등과 여기에 이소시아네이트 등의 경화제를 첨가한 경화형 점착제를 들 수 있다.
상기와 같이 제조되는 편광판은 각종 용도에 이용될 수 있다. 구체적으로, 액정표시장치(LCD)용 편광판, 유기 EL 표시장치의 반사 방지용 편광판 등을 포함하 는 화상표시장치에 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학필름은 각종 기능성 막, 예를 들면 λ/4판, λ/2판 등의 위상차판, 광확산판, 시야각 확대판, 휘도 향상판, 반사판 등의 여러 가지 광학층을 조합한 복합 편광판에 적용될 수 있다.
상기 편광판은 이후 화상표시장치 등에의 적용이 용이하도록 적어도 일면에 점착제층을 구비할 수 있다. 또한, 상기 편광판이 화상표시장치 등에 적용될 때까지 점착제층을 보호하기 위하여 상기 점착제층 상에 이형필름을 추가로 구비할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름 또는 위상차 필름을 포함하는 전자 장치를 제공한다. 상기 전자 장치는 LCD와 같은 화상표시장치일 수 있다.
예컨대, 본원 발명은 광원, 제1 편광판, 액정셀, 제2 편광판을 순차적으로 적층된 상태로 포함하고, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 보호필름으로서 또는 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나와 액정셀 사이에 구비된 위상차 필름으로서 본 발명에 따른 광학필름 또는 위상차 필름을 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
상기 액정셀은 액정층; 이를 지지할 수 있는 기판; 및 상기 액정에 전압을 인가하기 위한 전극층을 포함한다. 이때, 본 발명에 따른 편광판은 횡전계방식(In-Plane Switching mode; IPS mode), 수직배향방식(Vertically Aligned mode; VA mode), OCB 방식(Optically Compensated Birefringence mode), 비틀린 네마틱(Twisted Nematic mode; TN mode), FFS(Fringe Field Switching mode; FFS mode) 방식 등의 모든 액정 모드에 적용될 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
실시예 1
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:70:7 중량%이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 80 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어(부타디엔 고무)와 쉘(SM-MMA-AN=25:70:5)의 비가 25:75인 충격보강제 20 중량%로 구성된 수지 조성물을 드라이 블렌드한 후 동방향 이축압출기를 이용하여 펠렛 상태의 내열성 블렌드를 제조하였다. 상기 제조된 펠렛을 건조시킨 후 T- 다이를 포함한 압출기를 이용하여 80㎛ 두께의 압출 필름을 제조하였다. 상기 제조된 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:70:7중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 75 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 25:75인 충격보강제 25 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 3
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:70:7중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 80 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 30:70인 충격보강제 20 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 4
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:67:10중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 75 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 30:70인 충격보강제 25 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 5
SM-MMA-MAH-AN(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산-아크릴로니트릴)의 비가 23:65:7:5중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 80 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 30:70인 충격보강제 20 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 6
SM-MMA-CHMI(스티렌-메틸메타아크릴레이트-시클로헥실말레이미드)의 비가 23:70:7중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 70 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 20:80인 충격보강제 30 중량%로 구성 된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 7
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:70:7중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 80 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 40:60인 충격보강제 20 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 8
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:70:7중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 80 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 50:50인 충격보강제 20 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:70:7중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 90 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 30:70인 충격보강제 10 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 2
SM-MMA-MAH(스티렌-메틸메타아크릴레이트-무수말레산)의 비가 23:70:7중량% 이고 중량평균분자량이 13만인 매트릭스 수지 60 중량%, 고무 부분을 제외한 분자량이 13만이고 코어와 쉘의 비가 30:70인 충격보강제 40 중량%로 구성된 수지 조성물을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름의 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 3
무연신 TAC 필름(두께 80㎛, 후지필름)에 대해 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 번호 1 2 3 4 5 6 7 8
Tg(℃) 120 119 118 125 116 117 115 118
Haze(%) 0.9 1.2 1.1 1.5 1.1 1.3 1.6 2.3
Toughness ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
직진투과율(%) 92 91 90 90 90 91 89 88
연신전 위상차 Rin 1 1 1 1 1 1 1 1
Rth 7 8 7 9 9 7 9 8
연신후 위상차 Rin 150 148 150 150 165 130 120 100
Rth 150 150 150 150 170 130 120 110
열팽창계수 (CTE) 82 89 86 100 85 90 110 150
비교예 번호 1 2 3
Tg(℃) 123 107 130
Haze(%) 0.7 2.8 0.3
Toughness × ○ ○
직진투과율(%) 93 87 92
연신전 위상차 Rin 1 1 1
Rth 7 8 -50
연신후 위상차 Rin 120 120
Rth 150 121
열팽창계수 (CTE) 79 160 40
(1) Haze및 직진투과율 측정 - ASTM 1003 방법에 의거하여 측정하였다.
(2) Toughness - 80㎛ 필름을 손으로 10번을 굽혀 끊어지는 상태로 측정하였다. (○: 한번도 끊어지지 않음, △: 1~3번, X: 4번이상)
(3) Tg(유리전이온도) - Perkin Elmer사의 Pyris 6 DSC(Differential Scanning Calroimeter)를 사용하여 측정하였다.
(4) 위상차 - 아베굴절계로 굴절률을 측정하고 시료경사형 자동 복굴절계를 이용하여 하기 계산식에 의해 측정하였다.
Rin = d × (nx-ny)
Rth = d × (nz-ny)
(상기 식에 있어서, d는 필름의 두께를, nx는 면상 굴절율 중 x축 방향의 굴절율, ny는 면상 굴절율 중 y축 방향의 굴절율, nz는 두께 방향 굴절율을 나타낸다)
(5) 열팽창계수(CTE) - DMA 기기로 필름을 온도를 올리면서 측정하였다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8에서 제조된 광학필름은 모두인성이 우수하고, 유리전이온도가 115℃ 이상으로서 유리전이온도가 저하되지 않았다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 8에서 제조된 광학필름은 연신전 우수한 광학적 등방성을 나타내었으며, 연신 후에도 균일하고 안정된 위상차를 나타내었다. 반면, 표 2에 나타난 바와 같이, 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체를 소량으로 사용한 비교예 1에서는 충분한 인성을 얻을 수 없었다. 또한, 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체를 과량으로 사용한 비교예 2에서는 헤이즈가 크게 증가하고 유리전이온도가 크게 저하되는 문제가 있었다.

Claims (19)

  1. 아크릴계 수지 및 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체 20 내지 65 중량부를 포함하는 광학필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 유리전이온도는 110~130℃이고, 열변형온도 (Vicat)는 110~140℃이며, MI(220℃, 10kg)는 2~6이고, 열팽창계수 CTE(ppm/K, 40~90℃)가 50~120이며, 헤이즈는 0.5~3%이고, 투과도는 88~93%인 광학필름.
  3. 청구항 1에 있어서, 면방향 위상차 및 두께 방향 위상차 값이 0 내지 10 nm인 광학필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 아크릴계 수지는 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체의 공중합체; 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무수물의 공중합체; 및 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 및 산 무수물의 공중합체 중에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 광학필름.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체의 공중합체; 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무 수물의 공중합체; 및 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 및 산 무수물의 공중합체 중에서 선택되는 공중합체가 추가의 공단량체로서 (메타)아크릴산 및 이미드계 단량체 중 1종 이상의 단량체를 포함하는 공중합체인 것인 광학필름.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 공액 디엔계 고무는 에틸렌-프로필렌 디엔계 고무 및 부타디엔계 고무 중에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 광학필름.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 그라프트 공중합체는 공액 디엔계 고무와 아크릴계 수지의 그라프트 공중합체인 것인 광학필름.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 그라프트 공중합체 중 공액 디엔계 고무와 아크릴계 수지의 중량비는 10~50:90~50인 것인 광학필름.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 그라프트 공중합체는 공액 디엔계 고무가 코어(core)를 이루고, 상기 아크릴계 수지가 쉘(shell)을 이루는 코어-쉘 구조인 것인 광학필름.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 그라프트 공중합체 중 공액 디엔계 고무와 아크릴계 수지의 중량비는 10~50:90~50인 것인 광학필름.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 그라프트 공중합체 중 아크릴계 수지는 아크릴계 단량체의 호모 또는 공중합체; 아크릴계 단량체와 방향족 비닐계 단량체의 공중합체; 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체의 공중합체; 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무수물의 공중합체; 또는 아크릴계 단량체, 방향족 비닐계 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 및 산 무수물의 공중합체 중에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 광학필름.
  12. a) 아크릴계 수지 및 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 공액 디엔계 고무 성분을 포함하는 그라프트 공중합체 20 중량부 내지 65 중량부를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계, 및 b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계를 포함하는 광학필름의 제조 방법.
  13. 청구항 1 내지 11 중 어느 하나의 항의 광학필름을 연신한 위상차 필름.
  14. 청구항 13에 있어서, 면방향 위상차 및 두께 방향 위상차 값이 80~200 nm인 위상차 필름.
  15. a) 아크릴계 수지 및 상기 아크릴계 수지 100 중량부에 대하여 공액 디엔계 고무를 포함하는 그라프트 공중합체 20 중량부 내지 65 중량부를 포함하는 수지 조 성물을 준비하는 단계, b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계, 및 c) 상기 필름을 1축 또는 2축 연신하는 단계를 포함하는 위상차 필름의 제조방법.
  16. 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 보호필름을 포함하는 편광판으로서, 상기 보호필름 중 적어도 하나가 청구항 1 내지 11 중 어느 하나의 항의 광학필름인 것인 편광판.
  17. 청구항 1 내지 11 중 어느 하나의 항의 광학필름을 포함하는 전자 장치.
  18. 청구항 13의 위상차 필름을 포함하는 전자 장치.
  19. 청구항 16의 편광판을 포함하는 전자 장치.
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