KR20100081932A - 광학 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 1) 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지, 2) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 및 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지를 포함하는 블렌드 수지를 포함하는 광학 필름, 이의 제조방법, 및 상기 광학 필름을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광학 필름은 내열성, 광학적 투명성, 기계적 강도, 내구성 등이 우수하다.
광학 필름, 액정 표시 장치
Description
본 발명은 내열성 및 광학적 투명성이 뛰어나고, 헤이즈도 적고 잘 부서지지 않으며 기계적 강도가 우수한 광학 필름, 이의 제조방법, 및 상기 광학 필름을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 출원은 2009년 1월 6일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2009-0000765호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
근래 광학 기술의 발전을 발판으로 종래의 브라운관을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 등 여러 가지의 방식을 이용한 디스플레이 기술이 제안, 시판되고 있다. 이러한 디스플레이를 위한 폴리머 소재는 그 요구 특성이 한층 더 고도화하고 있다. 예를 들면, 액정 디스플레이의 경우 박막화, 경량화, 화면 면적의 대형화가 추진되면서 광시야각화, 고콘트라스트화, 시야각에 따른 화상 색조 변화의 억제 및 화면 표시의 균일화가 특히 중요한 문제가 되었다.
이에 따라 편광 필름, 편광자 보호 필름, 위상차 필름, 플라스틱 기판, 도광판 등에 여러 가지의 폴리머 필름이 사용되고 있으며, 액정으로서 트위스티드 네메틱(twisted nematic, TN), 슈퍼 트위스티드 네메틱(super twisted nematic, STN), 버티컬 얼라인먼트(vertical alignment, VA), 인플레인 스위칭 (in-plane switching, IPS) 액정 셀 등을 이용한 다양한 모드의 액정 표시 장치가 개발되고 있다. 이들 액정 셀은 모두 고유한 액정 배열을 하고 있어, 고유한 광학 이방성을 갖고 있으며, 이 광학 이방성을 보상하기 위하여 다양한 종류의 폴리머를 연신하여 위상차 기능을 부여한 필름이 제안되어 왔다.
편광판은 일반적으로 편광자에 보호 필름으로서 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 보호 필름이 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 경사 방향에서의 입사광에 대한 위상차의 변화가 크다. 이와 같은 특성을 갖는 TAC 필름을 보호 필름으로서 포함하는 편광판을 액정 표시 장치에 적용하면, 주변 온도/습도 환경의 변화 에 따라 시야각 특성이 변화하여 화상 품질이 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 화상 품질이 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.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 아크릴계 수지에 다른 수지나 강인성 개량제 등을 블렌딩하는 방법(일본 특개 2006-284881, 일본 특개 2006-284882)이나 다른 수지를 공압출하여 적층하는 방법(일본 특개 2006-243681, 일본 특개 2006-215463, 일본 특개 2006-215465, 일본 특개 2007-017555)들이 제안되고 있다. 그러나, 이런 방법들은 아크릴계 수지가 가지고 있는 본래의 고내열성, 고투명성이 충분히 반영되지 못하거나 복잡한 적층체 구조를 가지고 있는 문제가 있다.
본 발명은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명성도 우수한 필름을 제조할 수 있으며, 부서지기 쉬운 아크릴계 필름의 단점을 해소할 수 있고, 가공성도 우수하며, 내열성 등 내구성도 우수한 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름의 제조방법 및 상기 광학 필름을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 1) 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지, 2) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 및 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지를 포함하는 블렌드 수지를 포함하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 1) a) 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지, b) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 및 c) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지를 포함하는 블렌드 수지 조성물을 준비하는 단계; 및 2) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조방법을 제공한다. 이 제조방법은 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 하나 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학 필름은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명성도 우수하고, 기계적 물성이 우수하며, 가공성, 내열성, 위상차 특성 및 내구성이 우수하다.
본 발명에 따른 광학 필름은 1) 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지, 2) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 및 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지를 포함하는 블렌드 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 알킬 메타크릴레이트계 단량체의 알킬기는 탄소수 1 내지 10인 것이 바람직하고, 1 내지 4인 것이 더욱 바람직하며, 메틸기 또는 에틸기인 것이 더더욱 바람직하다.
상기 알킬 메타크릴레이트계 단량체의 구체적인 예로는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트 등을 들 수 있으며, 메틸 메타크릴레이트가 보다 바람직하나 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지의 지 방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체는 내열도 특성을 갖는 (메타)아크릴계 단량체를 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 3,3,5-트라이메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 나프틸 메타크릴레이트 등을 들 수 있고, 사이클로헥실 메타크릴레이트인 것이 보다 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지 내에 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함함으로써, 아크릴계 공중합체 수지의 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지 내 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체의 함량은 각각 0.1 내지 99.9 중량%의 범위 내에서 선택될 수 있다. 특히, 상기 알킬 메타크릴레이트계 단량체의 함량은 60 내지 99.9 중량%인 것이 바람직하고, 상기 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체의 함량은 0.1 내지 40 중량%인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지는 알파메틸 스티렌 및 말레이미드계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공단량체를 추가로 포함할 수 있다.
상기 말레이미드계 단량체로는 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 1) 아크릴계 공중합체 수지 내 알파메틸 스티렌 또는 말레이미드 단량체의 함량은 0.1 내지 40 중량%인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지 내에 알파메틸스티렌 또는 말레이미드계 단량체를 포함함으로써, 아크릴계 공중합체 수지의 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 2) 공중합체 수지의 방향족 비닐계 단량체로는, 벤젠 핵이 하나 이상의 C1 내지 C5의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 구조의 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 스티렌계 단량체가 바람직하다.
상기 2) 공중합체 수지의 산무수물계 단량체는 카르복실산 무수물을 사용할 수 있으며, 1가 또는 2가 이상의 다가 카르복실산 무수물을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 무수말레산 또는 이의 유도체를 사용할 수 있다.
상기 2) 공중합체 수지 내의 알킬 메타크릴레이트계 단량체의 함량은 50 ~ 90 중량%, 방향족 비닐계 단량체의 함량은 9 ~ 40 중량%, 및 산무수물계 단량체의 함량은 1 ~ 15 중량%인 것이 바람직하다.
상기 2) 공중합체 수지는 메틸 메타크릴레이트-스티렌-무수말레산 공중합체인 것이 더욱 바람직하다. 균일한 물성을 구현하기 위해서는 블록 형태로 구성되는 고분자보다는 랜덤의 형태가 더 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기 2) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산 무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지를 포함함으로써, 광학 필름의 접착성 및 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지는 폴리카보네이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리나프탈렌계 수지, 폴리노보넨계 수지 등을 이용할 수 있고, 폴리카보네이트계 수지인 것이 보다 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 블렌드 수지 내 1) 아크릴계 공중합체 수지의 함량이 80 중량% 이상 100 중량% 미만, 2) 공중합체 수지의 함량이 0 초과 20 중량% 이하, 및 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지의 함량이 0 초과 20 중량% 이하인 것이 바람직하고, 상기 블렌드 수지 내 1) 아크릴계 공중합체 수지의 함량이 85 중량% 이상 100 중량% 미만, 2) 공중합체 수지의 함량이 0 초과 15 중량% 이하, 및 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지의 함량이 0 초과 15 중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름에 있어서, 상기 블렌드 수지의 유리 전이 온도는 110℃ 이상인 것이 바람직하고, 120℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 블렌드 수지의 중량 평균 분자량은 내열성, 충분한 가공성, 생산성 등의 면에서 5만 내지 20만인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름은 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값이 -5 ~ 5nm 인 것이 바람직하고, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값이 -5 ~ 5nm 인 것이 바람직하다.
상기 수학식 1 및 수학식 2에서,
nx는 필름의 면 방향에 있어서, 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율이고,
ny는 필름의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nz는 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다.
본 발명에 따른 광학 필름은 편광자 보호 필름으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름이 편광자 보호 필름으로 사용되는 경우, 투명성, 광학 특성, 기계적 강도 등이 우수하고, 특히 내열성이 매우 우수한 특성이 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법은 1) a) 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지, b) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 및 c) 고분자 주쇄에 방 향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지를 포함하는 블렌드 수지 조성물을 준비하는 단계; 및 2) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계를 포함한다. 상기 광학 필름의 제조방법은 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 공중합체 수지, 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지 등의 구체적인 내용은 전술한 바와 동일하므로, 이에 대한 내용은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계의 수지 조성물은 전술한 성분들을 용융 혼합하여 블렌딩함으로써 제조할 수 있다. 상기 성분들의 용융 혼합은 용액 캐스트법, 압출법 등을 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법에서는 용액 캐스트법을 이용하여 필름으로 제조하고, 연신 공정을 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 경우에 따라서는 개량제를 첨가하여 압출법을 진행하는 것도 가능하다.
상기 수지 조성물은 당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 산화 방지제, UV 안정제, 열 안정제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법은 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 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 연신할 수도 있으며 다단계에 걸쳐 연신할 수도 있다. 종 방향으로 연신할 경우에는 롤 사이의 속도차에 의한 연신을 할 수 있고, 횡 방향으로 연신할 경우에는 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통산 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신시 생기는 보잉(Bowing) 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 Tg라고 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. 상기 연신 공정시의 온도는 필름의 유리 전이 온도인 것이 더욱 바람직하다.
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 m/min의 범위에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하며, 5 내지 300%의 연신율을 적용하여 필름을 연신하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름은 전술한 방법에 의하여 일축 또는 이축으로 연신됨으로써, 위상차 특성을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 하나 또는 2 이상 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
예컨대, 본원 발명은 광원, 제1 편광판, 액정 셀, 제2 편광판을 순차적으로 적층된 상태로 포함하고, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 보호 필름으로서 본 발명에 따른 광학 필름을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
상기 액정 셀은 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.
본 발명에 따른 광학 필름은 편광자의 양 면에 구비될 수 있다. 또한, 상기 광학 필름은 상기 편광자의 어느 한 면에 구비되고, 다른 한 면에는 당 기술분야에 알려진 편광자 보호필름, 예컨대 TAC 필름, PET 필름, COP 필름, PC 필름, 폴리노보넨계 필름 등이 구비될 수도 있다.
상기 편광자와 광학 필름의 접착은 접착제층을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 광학 필름과 편광판의 합지시 사용 가능한 접착제로는 당 기술분야에 알려져 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 일액형 또는 이액형의 폴리비닐알코올(PVA)계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스티렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제, 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 이들 예에만 한정되지 않는 다. 상기 접착제 중 폴리비닐알코올계 접착제가 보다 바람직하다.
상기 편광자와 광학 필름의 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 가열 압착하거나 상온 압착하여 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 5,000cps 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, 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, 합 성고무 또는 엘라스토머, 염화비닐/초산비닐 공중합체, 폴리비닐알킬에테르, 폴리아크릴레이트, 변성 폴리올레핀계 점착제 등과 여기에 이소시아네이트 등의 경화제를 첨가한 경화형 점착제를 들 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.
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실시예
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실시예
1>
메틸 메타크릴레이트(90 중량부) 및 사이클로헥실 메타크릴레이트(10 중량부)의 공중합체 수지 94 중량부, 메틸 메타크릴레이트(68 중량부), 스티렌(23 중량부) 및 무수말레산(9 중량부)의 공중합체 수지 4 중량부, 및 폴리카보네이트 2 중량부로 수지를 제조하였다. 제조된 수지의 유리 전이 온도와 중량 평균 분자량을 측정한 결과, 유리 전이 온도 123℃, 중량 평균 분자량이 10만인 수지를 얻을 수 있었다. 이 수지를 압출법을 이용하여 필름을 제조한 후, 유리 전이 온도에서 연신을 실시하고, 그 필름의 위상차 값을 측정하였다. 그 결과 면 방향 위상차 값/두께 방향 위상차 값이 2.5nm/3nm을 얻었다.
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실시예
2>
메틸 메타크릴레이트(90 중량부) 및 사이클로헥실 메타크릴레이트(10 중량부)의 공중합체 수지 93 중량부, 메틸 메타크릴레이트(68 중량부), 스티렌(23 중량부) 및 무수말레산(9 중량부)의 공중합체 수지 4 중량부, 및 폴리카보네이트 3 중 량부로 수지를 제조하였다. 제조된 수지의 유리 전이 온도와 중량 평균 분자량을 측정한 결과, 유리 전이 온도 123℃, 중량 평균 분자량이 10만인 수지를 얻을 수 있었다. 이 수지를 압출법을 이용하여 필름을 제조한 후, 유리 전이 온도에서 연신을 실시하고, 그 필름의 위상차 값을 측정하였다. 그 결과 면 방향 위상차 값/두께 방향 위상차 값이 2.3nm/0.5nm을 얻었다.
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실시예
3>
메틸 메타크릴레이트(87.5 중량부) 및 사이클로헥실 메타크릴레이트(10 중량부), 페닐 말레이미드(1.5중량부)의 공중합체 수지 95.5 중량부, 메틸 메타크릴레이트(68 중량부), 스티렌(23 중량부) 및 무수말레산(9 중량부)의 공중합체 수지 2.5 중량부, 및 폴리카보네이트 2 중량부로 수지를 제조하였다. 제조된 수지의 유리 전이 온도와 중량 평균 분자량을 측정한 결과, 유리 전이 온도 124℃, 중량 평균 분자량이 10만인 수지를 얻을 수 있었다. 이 수지를 압출법을 이용하여 필름을 제조한 후, 유리 전이 온도에서 연신을 실시하고, 그 필름의 위상차 값을 측정하였다. 그 결과 면 방향 위상차 값/두께 방향 위상차 값이 0.1nm/0.5nm을 얻었다.
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실시예
4>
메틸 메타크릴레이트(88 중량부) 및 사이클로헥실 메타크릴레이트(10 중량부), 페닐 말레이미드(2중량부)의 공중합체 수지 95.5 중량부, 메틸 메타크릴레이트(68 중량부), 스티렌(23 중량부) 및 무수말레산(9 중량부)의 공중합체 수지 2.5 중량부, 및 폴리카보네이트 2 중량부로 수지를 제조하였다. 제조된 수지의 유리 전이 온도와 중량 평균 분자량을 측정한 결과, 유리 전이 온도 124℃, 중량 평균 분 자량이 11만인 수지를 얻을 수 있었다. 이 수지를 압출법을 이용하여 필름을 제조한 후, 유리 전이 온도에서 연신을 실시하고, 그 필름의 위상차 값을 측정하였다. 그 결과 면 방향 위상차 값/두께 방향 위상차 값이 0.1nm/0.5nm을 얻었다.
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비교예
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메틸 메타크릴레이트(90 중량부) 및 사이클로헥실 메타크릴레이트(10 중량부)의 공중합체 수지 87 중량부, 메틸 메타크릴레이트(80 중량부), 스티렌(15 중량부) 및 무수말레산(5 중량부)의 공중합체 수지 3 중량부, 및 폴리카보네이트 10 중량부로 수지를 제조하였다. 제조된 수지의 유리 전이 온도와 중량 평균 분자량을 측정한 결과, 유리 전이 온도 126℃, 중량 평균 분자량이 11만인 수지를 얻을 수 있었다. 이 수지를 용액 캐스팅법을 이용하여 필름을 제조한 후, 유리 전이 온도에서 연신을 실시하고, 그 필름의 위상차 값을 측정하였다. 그 결과 면 방향 위상차 값/두께 방향 위상차 값이 103nm/-78nm을 얻었다.
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비교예
2>
메틸 메타크릴레이트(90 중량부) 및 사이클로헥실 메타크릴레이트(10 중량부)의 공중합체 수지 86 중량부, 메틸 메타크릴레이트(80 중량부), 스티렌(15 중량부) 및 무수말레산(5 중량부)의 공중합체 수지 4 중량부, 및 폴리카보네이트 10 중량부로 수지를 제조하였다. 제조된 수지의 유리 전이 온도와 중량 평균 분자량을 측정한 결과, 유리 전이 온도 126℃, 중량 평균 분자량이 11만인 수지를 얻을 수 있었다. 이 수지를 용액 캐스팅법을 이용하여 필름을 제조한 후, 유리 전이 온도에서 연신을 실시하고, 그 필름의 위상차 값을 측정하였다. 그 결과 면 방향 위상차 값/두께 방향 위상차 값이 67nm/-76nm을 얻었다.
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2의 블렌드 수지의 함량, 광학 필름의 특성 등을 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
MMA : 메틸 메타크릴레이트
CHMA : 사이클로헥실 메타크릴레이트
PMI : 페닐 말레이미드
MMA-SM-MAH : 메틸 메타크릴레이트-스티렌-무수말레산 공중합체
PC : 폴리카보네이트
(1) 중량 평균 분자량(Mw) : 제조된 수지를 테트라하이드로퓨란에 녹여 겔 삼투 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정하였다.
(2) 유리 전이 온도(Tg) : TA Instrument 사의 DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 사용하여 측정하였다.
(3) 위상차 값(Rin/Rth) : 필름의 유리 전이 온도에서 연신 후 Axometrics 사의 AxoScan을 사용하여 측정하였다.
상기 표 1 및 표 2의 결과로부터, 본 발명에 따른 광학 필름은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명성도 우수하고, 기계적 물성이 우수하며, 가공성, 내열성, 위상차 특성 및 내구성이 우수함을 할 수 있다.
Claims (18)
1) 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지, 2) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 및 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지를 포함하는 블렌드 수지를 포함하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 알킬 메타크릴레이트계 단량체는 메틸 메타크릴레이트 또는 에틸 메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지의 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체는 사이클로헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 3,3,5-트라이메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트 및 나프틸 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지는 알파메틸 스티렌 및 말레이미드계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 공단량체를 추가 로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 4에 있어서, 상기 1) 아크릴계 공중합체 수지 내 알파메틸 스티렌 또는 말레이미드 단량체의 함량은 0.1 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 2) 공중합체 수지의 방향족 비닐계 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 2) 공중합체 수지의 산무수물계 단량체는 카르복실산 무수물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 2) 공중합체 수지 내의 알킬 메타크릴레이트계 단량체의 함량은 50 ~ 90 중량%, 방향족 비닐계 단량체의 함량은 9 ~ 40 중량%, 및 산무수물계 단량체의 함량은 1 ~ 15 중량%인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 2) 공중합체 수지는 메틸 메타크릴레이트-스티렌-무수말레산 공중합체인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지는 폴리카보네이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리나프탈렌계 수지 및 폴리노보넨계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 블렌드 수지 내 1) 아크릴계 공중합체 수지의 함량이 80 중량% 이상 100 중량% 미만, 2) 공중합체 수지의 함량이 0 초과 20 중량% 이하, 및 3) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지의 함량이 0 초과 20 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 블렌드 수지의 유리 전이 온도는 110℃ 이상인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 블렌드 수지의 중량 평균 분자량은 5만 내지 20만인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 광학 필름의 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값이 -5 ~ 5nm 이고, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값이 -5 ~ 5nm 인 것을 특징으로 하는 광학 필름:
[수학식 1]
Rin = (nx - ny) × d
[수학식 2]
Rth = (nz - ny) × d
상기 수학식 1 및 수학식 2에서,
nx는 필름의 면 방향에 있어서, 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율이고,
ny는 필름의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nz는 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다.
청구항 1에 있어서, 상기 광학 필름은 편광자 보호 필름용인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
1) a) 알킬 메타크릴레이트계 단량체 및 지방족 고리 또는 방향족 고리를 포함하는 (메타)아크릴계 단량체를 포함하는 아크릴계 공중합체 수지, b) 알킬 메타크릴레이트계 단량체, 방향족 비닐계 단량체 및 산무수물계 단량체를 포함하는 공중합체 수지, 및 c) 고분자 주쇄에 방향족 고리 또는 지방족 고리를 포함하는 수지를 포함하는 블렌드 수지 조성물을 준비하는 단계; 및
2) 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계
를 포함하는 광학 필름의 제조방법.
청구항 16에 있어서, 상기 2) 단계 이후 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 하나의 항의 광학 필름을 하나 또는 2 이상 포함하는 액정 표시 장치.
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