KR20090076754A - 광학 필름, 위상차 필름, 보호 필름 및 이들을 포함하는액정 표시 장치 - Google Patents

광학 필름, 위상차 필름, 보호 필름 및 이들을 포함하는액정 표시 장치 Download PDF

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KR20090076754A
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Abstract

본 발명은 광학 필름, 위상차 필름, 편광소자 보호 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 페녹시계(phenoxy-based) 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 광학 필름, 위상차 필름, 편광소자 보호필름, 이의 제조방법 및 상기 필름을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광학 필름, 위상차 필름, 및 보호 필름은 페녹시계 수지의 함량에 따라 광탄성 계수의 값을 조절할 수 있으므로, 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 적은 필름을 제조할 수 있다.
페녹시계 수지, (메타)아크릴계 수지, 말레이미드, 광학 필름, 위상차 필름, 보호 필름, 액정 표시 장치

Description

광학 필름, 위상차 필름, 보호 필름 및 이들을 포함하는 액정 표시 장치{OPTICAL FILMS, RETARDATION FILMS, PROTECTIVE FILMS, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAMES}
본 발명은 광학 필름, 위상차 필름, 편광소자 보호 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2008년 1월 8일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2008-0002347호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
액정 표시 장치는 액정 분자가 가지는 높은 복굴절 특성과 배향을 이용하기 때문에 시야각에 따라 굴절율이 달라져 그에 따라 화면의 색상과 밝기가 변한다. 버티컬 얼라인먼트 방식에 사용하는 대부분의 액정 분자는 액정 표시면의 두께 방향으로 양의 위상차를 갖기 때문에 이를 보상하기 위해서 두께 방향으로 음의 위상차를 갖는 보상 필름이 필요하다. 또한, 서로 직교된 두 편광판의 정면에서는 빛을 통과시키지 않지만 각도를 기울이면 두 편광판의 광축이 직교하지 않게 되어 빛샘 현상이 나타난다. 이를 보상하기 위하여 면 방향 위상차를 갖는 보상 필름이 사용 된다. 액정을 이용한 표시 장치는 시야각을 넓게 하기 위해 두께 방향 위상차 보상과 면 방향 위상차 보상이 동시에 필요하다.
보상 필름으로 갖추어야 할 요건으로는 복굴절이 쉽게 조절되어야 한다. 필름의 복굴절은 물질이 가지는 근본적인 복굴절 뿐만 아니라 필름에 있어서 고분자 사슬의 배향에 의해서 이루어진다. 고분자 사슬의 배향은 대부분 외부에서 부가되는 힘에 의해 강제적으로 일어나거나 물질이 갖고 있는 고유 특성에 기인한다. 외부의 힘에 의해 분자를 배향하는 방법은 고분자 필름을 일축 또는 이축으로 연신하는 것이다.
페녹시 수지로 제조한 필름은 이를 연신 및 배향시킬 때 그 배향과 직교하는 두께 방향으로 굴절율이 작아지는 광학 이방성을 나타낸다. 광학적으로 탁월한 물성을 보이는 폴리메틸메타크릴레이트 수지는 페녹시 수지와 용융 혼합에 의하여 혼화성을 갖지만 페녹시 수지의 유리 전이 온도가 낮아서 혼합 조성물의 내열성이 떨어지는 단점이 있다.
그러므로, 상기와 같은 수지 조성물을 이용하여 편광소자의 보호 필름 또는 액정 표시 장치의 위상차 보상 필름 등의 광학 필름으로 제조하기에는 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 광학적 특성이 뛰어나고, 광탄성 계수를 조절할 수 있으며, 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 적은 광학 필름뿐만 아니라, 위상차 필름, 편광소자 보호 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이에 본 발명은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계; 및
b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계
를 포함하는 광학 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 위상차 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 편광소자 보호필름을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 페녹시계 수지, 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계;
b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계; 및
c) 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계
를 포함하는 위상차 필름 또는 편광소자 보호 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 위상차 필름 또는 편광소자 보호 필름을 하나 또는 그 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명은 페녹시계 수지의 함량에 따라 광탄성 계수의 값을 조절할 수 있고, 광학적 특성이 뛰어나며, 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 적고, 빛샘 현상이 감소된 광학 필름, 위상차 필름, 편광소자 보호 필름, 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 광학 필름은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 페녹시계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure 112008044668370-PAT00001
상기 화학식 1에서, n은 5 내지 7,000의 정수이다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 페녹시계 수지의 수 평균 분자량은 1,500 내지 2,000,000 인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 페녹시계 수지는 강인성(toughness)이 우수한 열가소성 물질(thermoplastic)로 알려져 있다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 페녹시계 수지의 함량은 1 ~ 99 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 2) (메타)아크릴계 수지를 제조할 수 있는 (메타)아크릴계 단량체는 (메타)아크릴레이트 뿐만 아니라 (메타)아크릴레이트 유도체를 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
구체적으로 상기 (메타)아크릴계 단량체로는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등이 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다. 특히 메틸메타크릴레이트(MMA)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 (메타)아크릴계 수지는 (메타)아크릴계 단량체의 호모중합체를 이용할 수 있고, (메타)아크릴계 단량체 및 말레이 미드계 단량체를 포함하는 (메타)아크릴계 공중합체를 이용할 수도 있다.
상기 말레이미드계 단량체는 N-사이클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸말레이미드, N-부틸말레이미드 등을 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 특히 N-사이클로헥실말레이미드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 (메타)아크릴계 공중합체 내 (메타)아크릴계 단량체의 함량은 50 ~ 99 중량%인 것이 바람직하고, 말레이미드계 단량체의 함량은 1 ~ 50 중량%인 것이 바람직하다. 상기 말레이미드계 단량체의 함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 광학 필름이 헤이즈(haze) 해 질 수 있다.
일반적인 (메타)아크릴계 공중합체 수지의 경우에는 유리 전이 온도(Tg)가 낮아 필름으로 제조시 내열성에 취약한 문제가 있을 수 있으나, 본 발명에 따른 광학 필름의 (메타)아크릴계 공중합체 수지는 말레이미드계 단량체를 포함함으로써 (메타)아크릴계 공중합체 수지의 내열성을 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 (메타)아크릴계 수지의 함량은 1 ~ 99 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 (메타)아크릴계 수지는 (메타)아크릴계 단량체 및 말레이미드계 단량체를 이용하고, 괴상 중합, 용액 중합, 현탁 중합, 유화 중합 등의 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기 페녹시계 수지의 함량, 및 상기 (메타)아크릴계 공중합체 수지의 말레이미드계 단량체의 함량에 따라 수지 조성물의 혼화성(miscibility)을 조절할 수 있다.
특히, 상기 (메타)아크릴계 공중합체 수지 내 말레이미드계 단량체의 함량이 50 중량% 이하인 경우에, 본 발명에 따른 광학 필름 제조시 사용되는 수지 조성물은 페녹시계 수지, 및 (메타)아크릴계 공중합체 수지의 혼합 비율에 관계없이 전 영역에 대하여 혼화성(miscibility)을 나타낼 수 있고, 이러한 수지 조성물을 이용하여 제조한 광학 필름은 단일 유리 전이 온도(Tg)를 나타낼 수 있는 우수한 장점이 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 두께는 5 내지 500㎛인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 광학 필름은 광투과도가 90% 이상이고, 헤이즈(haze) 특성이 2.5% 이하의 범위를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법은 a) 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계의 수지 조성물은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 용융 혼합하여 블렌딩함으로써 제조할 수 있다.
상기 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지의 용융 혼합시에는 압출기 등을 이용하여 혼합을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계의 수지 조성물은 당 기술분야에 일반적으로 사용되는 산화 방지제, UV 안정제, 열 안정제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 b) 단계는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있고, 구체적으로는 압출 성형법 등을 이용할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 a) 단계의 수지 조성물을 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 싱글 또는 트윈(single or twin) 압출기(extruder)에 공급하고, 고온에서 용융하여 원료 펠렛을 얻고, 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 원료 호퍼로부터 압출기까지를 질소 치환한 싱글 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 T-다이에 통과시키고 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 필름을 제조할 수 있다.
상기 광학 필름은 페녹시 수지의 함량에 따라 광탄성 계수의 값을 극히 작게 조절할 수 있으므로, 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 적은 특징을 가지게되어, 빛샘 현상을 줄일 수 있다.
특히, 후술하는 실시예에서와 같이 페녹시 수지와 N-사이클로헥실말레이미드의 함량이 6.5 중량%인 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 용융 혼합하여 필름을 제조한 후 광탄성 계수를 측정한 결과, 페녹시 수지의 함량이 8.5 중량% 일 때 광탄성 계수가 0.68 × 10-12 m2/N으로 최소값을 가졌다. 참고로 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 필름의 광탄성 계수는 -3.5 × 10-12 m2/N 이며, 페녹시 수지 필름의 광탄성 계수는 60.55 × 10-12 m2/N 이다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 하나 또는 2 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 액정 표시 장치는 본 발명에 따른 광학 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야의 일반적인 제조방법으로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 편광소자 보호 필름은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 위상차 필름 및 편광소자 보호 필름에 있어서, 상기 페녹시계 수지, (메타)아크릴계 수지 등의 구체적인 사항은 전술한 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 두께는 5 내지 300㎛인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 위상차 필름은 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값이 0 ~ 500nm 이고, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값이 0 ~ -500nm 인 것이 바람직하다.
Rin = (nx - ny) × d
Rth = [nz - (nx + ny)/2] × d
상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서,
nx는 연신 방향의 면상 굴절률이고,
ny는 연신 방향의 수직 방향의 면상 굴절률이며,
nz는 두께 방향의 굴절률이고,
d는 필름의 두께이다.
또한, 본 발명에 위상차 필름 또는 편광소자 보호 필름의 제조방법은 a) 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계; b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계; 및 c) 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 위상차 필름은 광학 필름 중에서 특수한 기능을 가져 특수한 목적으로 사용되는 필름으로서, 3차원 굴절률이 다르게 조절된 필름이다. 본 발명에 따른 위상차 필름은 전술한 방법에 의하여 제조된 광학 필름을 상기 c) 단계와 같이 일축 또는 이축으로 연신함으로써, Rth < 0 및 Rin > 0인 광학 특성을 가지는 위상차 필름을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상차 필름은 전술한 방법에 의하여 제조된 광학 필름을 상기 c) 단계와 같이 일축으로 연신함으로써, Rin > 0 및 Rth ≒ 0 인 광학 특 성을 가지는 위상차 필름인 A-플레이트 위상차 필름을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 제조방법에 있어서, 상기 c) 단계의 연신 공정은 종 방향(MD) 연신, 횡 방향(TD) 연신을 각각 행할 수도 있고 모두 행할 수도 있다. 종 방향과 횡 방향 모두 연신하는 경우에는 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후, 다른 방향으로 연신할 수 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수도 있다. 연신은 한 단계로 연장할 수도 있으며 다단계에 걸쳐 연신할 수도 있다. 종 방향으로 연신할 경우에는 롤 사이의 속도차에 의한 연신을 할 수 있고, 횡 방향으로 연신할 경우에는 텐타를 사용한다. 텐타의 레일 개시각은 통상 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신시 생기는 보잉(boeing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다단계로 하여 같은 보잉 억제 효과를 얻을 수도 있다.
상기 연신은, 상기 수지 조성물의 유리 전이 온도를 Tg 라고 할 때, (Tg - 20℃) ~ (Tg + 30℃)의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 유리 전이 온도는 수지 조성물의 저장 탄성율이 저하되기 시작하고, 이에 따라 손실 탄성율이 저장 탄성율보다 커지게 되는 온도로부터, 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실되는 온도까지의 영역을 가리키는 것이다. 유리 전이 온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다.
연신속도는 소형 연신기(Universal testing machine, Zwick Z010)의 경우는 1 내지 100 mm/min의 범위에서, 그리고 파일로트 연신 장비의 경우는 0.1 내지 2,000 mm/min의 범위에서 연신조작을 행하는 것이 바람직하며, 5 내지 300%의 연신율을 적용하여 필름을 연신하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 위상차 필름 또는 편광소자 보호 필름을 하나 또는 2 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 위상차 필름이 적용될 수 있는 액정 표시 장치는 특별히 제한되는 것은 아니나, 본 발명에 따른 위상차 필름은 Rth < 0 및 Rin > 0인 광학 특성을 가질 수 있으므로, 액정 표시 장치 중 VA(vertical alignment) 모드 액정 표시 장치에 적용하는 것이 바람직하다.
상기 위상차 필름을 하나 또는 2 이상 포함하는 액정 표시 장치를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서, 본 발명에 따른 위상차 필름은 상기 액정 셀과 상기 제1 편광판 및/또는 제2 편광판 사이에 구비될 수 있다. 즉, 제1 편광판과 액정 셀 사이에 위상차 필름이 구비될 수 있고, 제2 편광판과 액정 셀 사이에, 또는 제1 편광판과 액정 셀 사이와 제2 편광판과 액정 셀 사이 모두에 위상차 필름이 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다.
상기 제1 편광판 및 제2 편광판은 일면 또는 양면에 보호 필름을 포함할 수 있다. 상기 내부 보호 필름으로는 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름, 개환 상호교환 중합(ring opening metathesis polymerization; ROMP)으로 제조된 폴리노보넨계 필름, 개환 중합된 고리형 올레핀계 중합체를 다시 수소 첨가하여 얻어진 HROMP(ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation) 중합 체 필름, 폴리에스터 필름, 또는 부가중합(addition polymerization)으로 제조된 폴리노보넨계 필름 등일 수 있다. 이외에도 투명한 고분자 재료로 제조된 필름이 보호 필름 등이 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 편광막을 포함하고, 상기 편광막의 일면 또는 양면에 본 발명에 따른 위상차 필름을 보호 필름으로 포함하는 일체형 편광판을 제공한다.
편광막의 일면에만 본 발명에 따른 위상차 필름이 구비되는 경우 나머지 타면에는 당 기술분야에 알려진 보호 필름이 구비될 수 있다.
상기 편광막으로는 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알콜(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광막은 PVA 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시켜서 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 편광막은 보호 필름을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 편광막과 보호 필름을 포함하는 상태를 의미한다.
본 발명의 일체형 편광판에 있어서, 보호 필름과 편광막은 당기술 분야에 알려져 있는 방법으로 합지될 수 있다.
예컨대, 보호 필름과 편광막과의 합지는 접착제를 이용한 접착방식에 의하여 이루어질 수 있다. 즉, 먼저 편광막의 보호 필름 또는 편광막인 PVA 필름의 표면 상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 코팅한다. 접착제가 완전히 건조되기 전에 보호 필름과 편광막을 합지 롤로 가열 압착하거나 상온 압착하여 합지한다. 핫멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착롤을 사용하여야 한다.
상기 보호 필름과 편광판의 합지시 사용가능한 접착제는 일액형 또는 이액형의 PVA 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스타이렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 이들에만 한정되지 않는다. 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. 이 때 접착제 점도는 5,000cps 이하의 저점도형인 것이 바람직하다. 상기 접착제들은 저장안정성이 우수하면서도 400 내지 800nm에서의 광 투과도가 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, 계면 접착력도 커서 점착제가 부착된 양쪽 필름 중 어느 한 쪽의 파괴없이는 박리되지 않는 정도의 점착력을 갖는 것이 바람직하다.
사용가능한 점착제의 구체적인 예로서는 광학 투명성이 우수한 천연고무, 합성고무 또는 엘라스토머, 염화비닐/아세트산비닐 공중합체, 폴리비닐알킬에테르, 폴리아크릴레이트 또는 변성 폴리올레핀계 점착제 등과 여기에 이소시아네이트 등의 경화제를 첨가한 경화형 점착제를 들 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 일체형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한 다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치가 전술한 일체형 편광판을 포함하는 경우에도 본 발명에 따른 위상차 필름 1장 이상을 편광판과 액정 셀 사이에 추가로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 >
< 실시예 1> 일축연신에 의한 위상차 필름의 제조
페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 15 : 85의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 16φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다.
페녹시계 수지는 InChemRez® 사의 PKFE(Mw = 60,000, Mn = 16,000, Tg = 95℃)을 사용하였고, 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지는 NMR 분석 결과 N-사이클로헥실말레이미드의 함량이 6.5 중량%이었다.
상기 제조한 펠렛(pellet) 3g을 핫 프레스(hot press)를 이용하고, 240℃, 250bar의 조건에서 80㎛의 필름을 제조하였다. 이 필름을 하기 표 1에 기재된 조건으로 연신하여 위상차 필름을 제조하였다. 상기 위상차 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값은 하기 표 1에 나타내었다.
위상차 필름의 면 방향 및 두께 방향 위상차 값은 아래와 같이 측정하였다. Axometrics 사의 Axoscan(상품명)을 사용하여 550nm에서 면 방향에서 굴절률이 가장 큰 방향을 x축, x축에 면 방향으로 직각인 방향을 y축, xy 평면에 수직 방향을 z축으로 설정하고, 550nm에서 각 방향의 굴절률인 nx, ny, nz 를 측정하고, 필름층의 두께를 측정한 후 상기 수학식 1 및 수학식 2로 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값을 계산하였다.
Figure 112008044668370-PAT00002
Rin : 면 방향 위상차 값,
Rth : 두께 방향 위상차 값.
< 실시예 2> 일축연신에 의한 위상차 필름의 제조
상기 실시예 1에서 페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 8.5 : 91.5의 중량비로 균일하게 혼합한 것과 연신 온도를 유리 전이 온도인 120℃에서 실시한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112008044668370-PAT00003
< 실시예 3> 일축연신에 의한 위상차 필름의 제조
상기 실시예 1에서 페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 50 : 50의 중량비로 균일하게 혼합한 것과 연신 온도를 유리 전이 온도인 105℃에서 실시한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure 112008044668370-PAT00004
< 실시예 4> 일축연신에 의한 위상차 필름의 제조
상기 실시예 1에서 페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 75 : 25의 중량비로 균일하게 혼합한 것과 연신 온도를 유리 전이 온도인 98℃에서 실시한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
Figure 112008044668370-PAT00005
< 실시예 5> 이축연신 ( 축차연신 )에 의한 위상차 필름의 제조
페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 5 : 95의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 16φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다.
페녹시계 수지는 InChemRez® 사의 PKFE(Mw = 60,000, Mn = 16,000, Tg = 95℃)을 사용하였고, 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지는 NMR 분석 결과 N-사이클로헥실말레이미드의 함량이 6.5 중량%이었다.
얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 250℃에서 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 80μm의 필름을 제조하였다. 이 필름을 Tg인 120℃에서 MD 방향으로 50% 연신한 후 Tg 보다 낮은 온도인 108℃에서 TD 방향으로 하기 표 5에 기재된 조건으로 연신하여 위상차 필름을 제조하였다. 상기 위상차 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값은 하기 표 5에 나타내었다.
Figure 112008044668370-PAT00006
< 실시예 6> 이축연신 ( 축차연신 )에 의한 위상차 필름의 제조
상기 실시예 5에서 페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 10 : 90의 중량비로 균일하게 혼합한 것과 MD 방향 연신 온도를 유리 전이 온도인 117℃에서 실시한 것, 그리고 TD 방향 연신 온도를 104℃에서 실시한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
Figure 112008044668370-PAT00007
< 실시예 7> 이축연신 ( 축차연신 )에 의한 위상차 필름의 제조
상기 실시예 5에서 페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 15 : 85의 중량비로 균일하게 혼합한 것과 MD 방향 연신 온도를 유리 전이 온도인 116℃에서 실시한 것, 그리고 TD 방향 연신 온도를 103℃에서 실시한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
Figure 112008044668370-PAT00008
< 실시예 8> 이축연신에 의한 편광소자 보호필름의 제조
페녹시계 수지(PKFE) 및 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지를 5 : 95의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다.
페녹시계 수지는 InChemRez® 사의 PKFE(Mw = 60,000, Mn = 16,000, Tg = 95℃)을 사용하였고, 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지는 NMR 분석 결과 N-사이클로헥실말레이미드의 함량이 6.5 중량%이었다.
얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 250℃에서 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 120μm의 필름을 제조하였다. 이 필름을 파일로트 연신 장비를 사용하여 Tg인 120℃에서 MD 방향으로 롤의 속도차를 이용하여 30% 연신한 후, TD 방향으로 120℃에서 덴터를 이용하여 50% 및 100% 연신하여 편광소자 보호 필름을 제조하였다. 상기 편광소자 보호 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값은 하기 표 8에 나타내었다.
Figure 112008044668370-PAT00009

Claims (25)

  1. 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 광학 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 페녹시계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름:
    [화학식 1]
    Figure 112008044668370-PAT00010
    상기 화학식 1에서, n은 5 내지 7,000의 정수이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 페녹시계 수지의 수 평균 분자량은 1,500 내지 2,000,000 인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 페녹시계 수지의 함량은 1 ~ 99 중량%이고, 상기 (메타)아크릴계 수지의 함량은 1 ~ 99 중량%인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 (메타)아크릴계 수지는 (메타)아크릴계 단량체의 호모중합체, 또는 (메타)아크릴계 단량체 및 말레이미드계 단량체의 공중합체를 포 함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 (메타)아크릴계 단량체는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate)인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 말레이미드계 단량체는 N-사이클로헥실말레이미드인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 공중합체 내 (메타)아크릴계 단량체의 함량은 50 ~ 99 중량%이고, 말레이미드계 단량체의 함량은 1 ~ 50 중량%인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 (메타)아크릴계 수지는 괴상 중합, 용액 중합, 현탁 중합, 및 유화 중합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 광학 필름의 두께는 5 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  11. a) 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 제조하 는 단계; 및
    b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계
    를 포함하는 광학 필름의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 a) 단계의 수지 조성물은 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 용융 혼합하여 블렌딩하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 a) 단계의 수지 조성물은 산화 방지제, UV 안정제, 및 열 안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학필름의 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 b) 단계의 필름 형성은 압출 성형법을 이용하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
  15. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 광학 필름을 하나 또는 2 이상 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 위상차 필름.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 위상차 필름의 두께는 5 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 위상차 필름의 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값은 0 ~ 500nm 이고, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값은 0 ~ -500nm 인 것을 특징으로 하는 위상차 필름:
    [수학식 1]
    Rin = (nx - ny) × d
    [수학식 2]
    Rth = (nz - (nx + ny)/2) × d
    상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서,
    nx는 연신 방향의 면상 굴절률이고,
    ny는 연신 방향의 수직 방향의 면상 굴절률이며,
    nz는 두께 방향의 굴절률이고,
    d는 필름의 두께이다.
  19. a) 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계;
    b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계; 및
    c) 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계
    를 포함하는 위상차 필름의 제조방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 c) 단계의 연신속도는 1 내지 2,000 mm/min 이고, 연신율은 5 내지 300%인 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조방법.
  21. 청구항 16 내지 18 중 어느 한 항의 위상차 필름을 하나 또는 2 이상 포함하는 액정 표시 장치.
  22. 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 편광소자 보호 필름.
  23. a) 페녹시계 수지 및 (메타)아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 제조하는 단계;
    b) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 형성하는 단계; 및
    c) 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계
    를 포함하는 편광소자 보호 필름의 제조방법.
  24. 편광막을 포함하고, 상기 편광막의 일면 또는 양면에 청구항 16 내지 18 중 어느 한 항의 위상차 필름을 보호 필름으로 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 편광판.
  25. 청구항 24의 일체형 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
KR1020080058908A 2008-01-08 2008-06-23 광학 필름, 위상차 필름, 보호 필름 및 이들을 포함하는액정 표시 장치 KR20090076754A (ko)

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