KR20120005123A - (메트)아크릴계 수지 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (메트)아크릴계 수지 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광학 필름은 투명성, 광학 특성, 자외선 흡수 효과 등이 우수하다.
Description
본 발명은 (메트)아크릴계 수지 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름에 관한 것이다.
액정 표시 장치 등에 이용되는 편광판에서 PVA 편광자용 보호 필름은 액정이나 편광자를 자외선 열화로부터 방지하는 목적으로, 자외선 흡수 성능이 필요한 경우가 있다. 현재는, 편광자 보호 필름으로서의 트리아세틸셀룰로오스 필름(이하 TAC) 중에 자외선 흡수제를 첨가하여 자외선 흡수 성능을 갖게 하고 있다.
그러나, TAC 필름은 내습열성이 충분하지 않고, TAC 필름을 편광자 보호 필름으로서 이용한 편광판을 고온 또는 고습 하에서 사용하면, 편광도나 색상 등의 편광판의 성능이 저하된다는 결점이 있다. 따라서, 종래의 TAC 필름을 대신하는 편광자 보호 필름의 재료로서, 투명성의 아크릴계 수지가 검토되고 있고, 투명성의 아크릴계 수지에 자외선 흡수제를 첨가하여 자외선 흡수 성능을 갖게 하는 편광자 보호 필름도 보고되어 있다. 이 때 사용되는 자외선 흡수제로는 벤조트리아졸(benzotriazole)계 화합물 또는 벤조페논(benzophenone)계 화합물, 시아노 아크릴레이트(cyano acrylate)계 화합물, 살리실산계 화합물을 필름 제조시에 첨가하여 자외선에 의한 열화를 방지하고 있다.
하지만, 상술한 자외선 흡수제의 대부분은 고온 가공시에 분해되어 첨가량이 감소하고 자외선 흡수능력이 저하될 뿐 아니라, 수지 및 필름을 노랗게 착색시키는 문제를 안고 있었다. 따라서, 자외선 흡수제 역시 고온에서 분해되지 않으면서도 필름으로 제조된 후에도 필름의 투명도는 높게 유지하면서 효과적으로 자외선을 흡수할 수 있어야 한다. 뿐만 아니라, 자외선 흡수제를 첨가하기 전의 재료 수지의 유리 전이 온도(Tg)와 비교하여 첨가한 후의 유리 전이 온도(Tg)가 크게 저하되어 버린다는 문제(내열성 저하의 문제)와 장기간 자외선에 노출될 경우 자외선 흡수능력이 저하되거나 광학 필름 자체의 광학 물성이 변화하는 문제도 발생한다.
따라서, 편광자 보호용 광학 필름에서는 위와 같은 문제들을 해결하면서도 300 ~ 400nm에서의 자외선을 효과적으로 차단함과 동시에 400nm 이상의 가시광선 영역에서의 빛은 충분히 투과하는 것이 요구되고 있다.
이에 본 발명은 투명성, 광학 특성 등이 우수할 뿐만 아니라, 자외선 흡수 효과가 우수한 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름을 제공하고자 한다.
본 발명은 자외선 노광 전후의 필름의 색상 변화값(△a, △b)이 각각 하기 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물을 제공한다.
상기 수학식 1에서, a는 하기 관계식을 만족하고,
상기 수학식 2에서, b는 하기 관계식을 만족하고,
상기 는 광원의 투과도 스펙트럼이고, 는 각각 CIE 2o Standard Observer에서 정의한 Color-matching function 이며, 는 광학 필름의 투과도 스펙트럼이다.
또한, 본 발명은 자외선 노광 전후의 필름의 밝기 변화값(△L)이 하기 수학식 3을 만족하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물을 제공한다.
상기 수학식 3에서, L은 하기 관계식을 만족하고,
상기 는 광원의 투과도 스펙트럼이고, 는 CIE 2o Standard Observer에서 정의한 Color-matching function 이며, 는 광학 필름의 투과도 스펙트럼이다.
또한, 본 발명은 자외선 노광 전후의 필름의 변화값(△EH)이 하기 수학식 4를 만족하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물을 제공한다.
상기 수학식 4에서, L, a 및 b는 하기 관계식을 만족하고,
상기 는 광원의 투과도 스펙트럼이고, 는 각각 CIE 2o Standard Observer에서 정의한 Color-matching function 이며, 는 광학 필름의 투과도 스펙트럼이다.
또한, 본 발명은 상기 (메트)아크릴계 수지 조성물을 포함하는 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광학 필름을 포함하는 편광판 및 액정 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학 필름은 자외선 흡수 효과를 향상시킬 수 있으므로, 자외선으로 인한 광학 필름의 투과도, 색상 변화 등 광학 물성의 열화를 억제할 수 있는 우수한 특성이 있다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 (메트)아크릴계 수지 조성물은 상기 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3 또는 수학식 4를 만족하는 것을 특징으로 한다.
(메트)아크릴계 수지 조성물의 △a가 상기 수학식 1의 수치범위를 벗어나면, 단파장 영역에서의 색상변화가 매우 커서 필름이 청색 또는 녹색으로 변할 수 있고, △b가 상기 수학식 2의 수치범위를 벗어나면, 장파장 영역에서의 변화가 커서 필름이 적색 또는 황색으로 변할 수 있다.
본 발명에 따른 (메트)아크릴계 수지 조성물은 투명성, 광학 특성 등이 우수할 뿐만 아니라, 자외선 흡수 효과가 우수한 광학 필름을 제조할 수 있다. 따라서, 상기 광학 필름은 액정 표시 장치 내 다양한 용도의 광학 필름으로서 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 광학 필름은 편광자 보호 필름으로 보다 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 (메트)아크릴계 수지 조성물은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛; 및 적어도 1종의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 유닛을 포함하는 (메트)아크릴계 수지를 포함할 수 있다.
상기 방향족계 유닛과 상기 스티렌계 유닛의 함량비는 몰(mol)을 기준으로 65 ~ 75 : 100 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 방향족계 유닛과 상기 스티렌계 유닛의 함량비는 중량을 기준으로 45 ~ 55 : 100인 것이 바람직하다. 이 범위 내의 조성이 전술한 투명성, 광학 특성, 자외선 흡수 효과 등을 달성하는데 유리하다.
상기 (메트)아크릴계 수지는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 유닛을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 방향족계 유닛과 상기 스티렌계 유닛의 함량의 합과 상기 (메트) 아크릴레이트계 유닛의 함량의 비는 중량을 기준으로 1 : 99 내지 50 : 50인 것이 바람직하다. 이 범위 내의 조성이 전술한 투명성, 광학 특성, 자외선 흡수 효과 등을 달성하는데 유리하다.
상기 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 유닛; 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛; 및 상기 1종 이상의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 유닛은 각각 다른 화합물에 포함될 수도 있고, 상기 유닛들 중 2 이상의 유닛이 하나의 화합물에 포함될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따라 제조되는 광학 필름은 종래의 부서지기 쉬운 아크릴계 필름과 달리 기계적 물성이 우수하다. 또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛은 우수한 광학적 물성을 제공할 수 있고, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛은 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛을 포함하는 화합물과의 우수한 혼화성을 제공할 수 있다.
상기 (메트)아크릴계 수지는 고리부를 갖는 고리계 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛 및 상기 스티렌계 유닛 중 적어도 하나가 포함된 화합물에 포함될 수도 있고, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛 및 상기 스티렌계 유닛 중 적어도 하나가 포함된 화합물과 상이한 화합물에 포함될 수도 있다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 필름에 우수한 내열성을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛과 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛과 상기 스티렌계 유닛을 포함하는 공중합체, 상기 스티렌계 유닛과 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛 및 상기 스티렌계 유닛을 포함하는 공중합체가 사용될 수 있다. 이 때 상기 공중합체들은 상기 유닛들 중 적어도 하나를 2종 이상 포함할 수 있다.
구체적인 예로서, 메틸(메트)아크릴레이트와 같은 (메트)아크릴레이트계 유닛과 N-시클로헥실말레이미드와 같은 고리계 유닛을 포함하는 공중합체, 즉 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸(메트)아크릴레이트)를 사용할 수 있다. 또한, 스티렌과 같은 스티렌계 유닛과 무수말레산과 같은 고리계 유닛을 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, (메트)아크릴레이트계 유닛으로서 메틸메타크릴레이트, 스티렌계 유닛으로서 스티렌과 알파메틸 스티렌, 및 고리계 유닛으로서 N-시클로헥실말레이미드를 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, (메트)아크릴레이트계 유닛으로서 메틸메타크릴레이트, 스티렌계 유닛으로서 스티렌 또는 알파메틸스티렌, 및 고리계 유닛으로서 N-시클로헥실말레이미드 및 무수말레산을 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 그러나, 상기 예들은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 상기 예들로 한정되는 것은 아니다.
상기 각 유닛의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 전술한 각 성분들의 역할을 고려하여, 광학적 특성, 기계적 물성, 투명성, 혼화성 등을 달성하기 위하여 상기 각 유닛의 함량을 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛, 상기 스티렌계 유닛 및 상기 고리계 유닛의 함량은 각각 약 0.1 내지 99 중량%의 범위 내에서 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛의 함량은 약 50 내지 98 중량%인 것이 바람직하고, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛의 함량은 약 0.5 내지 40 중량%인 것이 바람직하며, 상기 스티렌계 유닛의 함량은 약 0.5 내지 30 중량%인 것이 바람직하다. 상기 고리계 유닛의 함량은 약 0.5 내지 45 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛, 상기 스티렌계 유닛 또는 상기 고리계 유닛을 포함하는 화합물은 호모중합체 또는 공중합체일 수 있으며, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛, 상기 스티렌계 유닛 및 상기 고리계 유닛 이외의 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 상기 공중합체는 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛은 (메트)아크릴레이트 뿐만 아니라 (메트)아크릴레이트 유도체도 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구체적으로 상기 (메트)아크릴레이트계 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 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛을 포함하는 화합물로서, (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체를 이용할 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체 내의 (메트)아크릴레이트계 유닛의 함량은 약 50 내지 99 중량%, 바람직하게는 약 70 내지 98 중량%이고, 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 약 2 내지 30 중량%이다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량이 50 중량% 이하이면 필름의 헤이즈(haze)값을 낮추는데 유리하다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체 중의 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 필름의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 예는 후술한다. 다만, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛과 함께 공중합체에 포함되는 고리부를 갖는 고리계 유닛은 말레이미드부를 포함하는 말레이미드계 유닛인 것이 가장 바람직하다. 상기 말레이미드계 유닛은 N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸말레이미드, N-부틸말레이미드 등으로부터 유래한 고리부를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 특히 N-시클로헥실말레이미드로부터 유래한 고리부를 포함하는 것이 가장 바람직하다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체는 (메트)아크릴계 단량체 및 말레이미드계 단량체와 같은 고리계 단량체를 이용하고, 괴상 중합, 용액 중합, 현탁 중합, 유화 중합 등의 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛의 수 평균 분자량은 1,500 내지 2,000,000 g/mol인 것이 바람직하다. 상기 방향족계 유닛은 페녹시계 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 페녹시계 수지는 벤젠 고리에 적어도 하나의 산소 라디칼이 결합된 구조를 포함한다. 예컨대, 상기 방향족계 유닛은 하기 화학식 1로 표시되는 유닛을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 방향족계 유닛은 하기 화학식 1의 유닛을 5 내지 10,000개, 더 바람직하게는 5 내지 7,000개, 더 바람직하게는 5 내지 5,000개 포함하는 것이 바람직하다. 상기 방향족계 유닛에 하기 화학식 1로 표시되는 유닛이 2종 이상 포함되는 경우, 이들은 랜덤, 교대 또는 블록의 형태로 포함될 수 있다.
상기 화학식 1에서,
X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
구체적으로, X는 하기 화학식 2 내지 화학식 4와 같은 화합물로부터 유래된 2가기인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 2에서,
R1은 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,
R2 및 R3는 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, n 및 m은 각각 1 내지 5의 정수이며,
상기 화학식 3에서,
R4는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, p는 1 내지 6의 정수이고,
상기 화학식 4에서,
R6 및 R7은 각각 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,
R5 및 R8는 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, q 및 r은 각각 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 화합물의 구체적인 예는 하기와 같으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
특히, 상기 방향족계 유닛은 하기 화학식 5로 표시되는 1종 이상의 페녹시계 유닛을 5 내지 10,000개 포함하는 것이 가장 바람직하다.
상기 화학식 5에서, R9는 직접결합 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이고, R10은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
상기 화학식 5는 하기 화학식 6으로 표시되는 것이 바람직하다.
상기 방향족계 유닛을 포함하는 화합물의 말단은 OH기일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스티렌계 유닛은 스티렌 뿐만 아니라 스티렌계 유도체도 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 스티렌계 유도체는 스티렌의 벤젠 고리 또는 비닐기에 지방족 탄화수소 또는 헤테로 원자를 포함하는 치환기를 1 이상 갖는 화합물을 포함하며, 구체적으로 알파메틸 스티렌도 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 유닛을 포함하는 화합물로서, 스티렌계 유닛과 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체를 이용할 수 있다. 상기 스티렌계 유닛 및 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체 내의 스티렌계 유닛의 함량은 약 1 내지 99 중량%, 바람직하게는 약 30 내지 99 중량%, 더욱 바람직하게는 약 40 내지 95 중량%이고, 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 1 내지 99 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 60 중량%이다. 상기 스티렌계 유닛 및 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체를 용융 혼화하여 사용함으로써 필름의 접착성 및 내열성을 향상시킬 수 있다. 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량이 너무 적으면 혼화성이 다소 떨어질 수 있다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 예는 후술한다. 다만, 상기 고리계 유닛과 함께 공중합체에 포함되는 고리부를 갖는 고리계 유닛은 무수말레산부를 포함하는 무수말레산계 유닛인 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 고리계 유닛은 필름의 내열성을 향상시킬 수 있다. 상기 고리계 유닛의 함량은 약 0.1 내지 99 중량%, 바람직하게는 약 0.5 내지 45중량%이다. 상기 고리계 유닛 중 고리부로는 무수말레산, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐 등이 포함되나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 유닛들을 포함하는 성분들로서, 1) (메트)아크릴레이트계 유닛 및 말레이미드계 유닛을 포함하는 공중합체, 2) 페녹시계(phenoxy-based) 유닛을 포함하는 수지 및 3) 스티렌계 유닛과 무수 말레산 유닛을 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다. 이 경우, 각각의 성분의 함량은 1 ~ 99 중량%인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 1) 공중합체는 약 50 내지 99 중량%인 것이 바람직하고 약 75 내지 98 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 2) 수지는 약 0.5 내지 40 중량%인 것이 바람직하며, 약 1 내지 30 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 3) 공중합체는 약 0.5 내지 30 중량%인 것이 바람직하고, 약 1 내지 20 중량%인 것이 더욱 바람직하다.
특히, 상기 1) (메트)아크릴레이트계 유닛 및 말레이미드계 유닛을 포함하는 공중합체 내 말레이미드계 단량체의 함량이 50 중량% 이하인 경우에는 상기 1) 내지 3) 성분들의 혼합 비율에 관계없이 전 영역에 대하여 혼화성(miscibility)을 나타낼 수 있고, 이러한 조성의 광학 필름은 단일 유리 전이 온도(Tg)를 나타낼 수 있는 우수한 장점이 있다.
본 발명에 따른 (메트)아크릴계 수지 조성물은 트리아졸계 자외선 흡수제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 트리아졸계 자외선 흡수제로는 Ciba Chemical 사의 Tinuvin 360 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 트리아졸계 자외선 흡수제의 함량은 (메트)아크릴계 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 2.0 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름의 두께는 5 ~ 500㎛, 더 바람직하게는 5 ~ 300㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 광학 필름의 유리 전이 온도는 100℃ 이상인 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에 있어서 상기 트리아졸계 자외선 흡수제의 첨가 전후에 있어서의 유리 전이 온도의 변화가 ±1℃ 이내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학 필름의 380nm에서의 투과도는 30% 이하이고, 550nm에서의 투과도는 92% 이상인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 광학 필름은 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛 및 스티렌계 유닛의 함량에 따라 광탄성 계수의 값을 극히 작게 조절할 수 있고, 이 경우 외부응력에 의한 위상차 값의 변화가 작은 특징을 가지게 되어, 빛샘 현상을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조방법은 전술한 수지 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계를 포함한다. 상기 광학 필름의 제조방법은 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수지 조성물은 전술한 성분들을 용융 혼합하여 블렌딩함으로써 제조할 수 있다. 상기 성분들의 용융 혼합은 압출기 등을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 수지 조성물은 일반적으로 사용되는 윤활제(lubricant), 산화 방지제, UV 안정제, 열 안정제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조시에는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있고, 구체적으로는 압출 성형법을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 수지 조성물을 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼로부터 압출기를 질소 치환한 싱글 또는 트윈 압출기에 공급하고, 고온에서 용융하여 원료 펠렛을 얻고, 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고, 원료 호퍼로부터 압출기까지를 질소 치환한 싱글 압출기로 용융한 후, 코트 행거 타입의 T-다이에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 필름을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조시에는 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 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 m/min의 범위에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하며, 5 내지 300%의 연신율을 적용하여 필름을 연신하는 것이 바람직하다.
상기 연신은 필름의 성형과 별개의 단계로서 진행될 수도 있고, 필름의 성형과 같은 공정에서 하나의 단계(one step)로 수행될 수도 있다.
전술한 유닛들 각각의 조성과 종 방향 연신비, 횡 방향 연신비, 연신온도 및 연신속도를 적절히 조합시킬 수 있다.
또한, 연신된 필름은 인성(toughness)이 상승하기 때문에 부서지기 쉬운 (메트)아크릴레이트계 필름의 단점을 효과적으로 보완할 수 있다.
또한, 본 발명은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 상기 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
편광자는 이색성 색소를 함유한 일축 연신된 폴리비닐알코올 필름으로 이루어지기 때문에 온도나 수분에 대한 내구성이 떨어지기 때문에 보호 필름으로 합지되어 있다. 편광판을 갖는 액정 표시 장치는 종래에 시계, 계기판 등과 표시 면적이 비교적 소면적인 것이 주류였거나, 또는 표면에 광 확산 방식의 반사 방지 처리를 실시한 것이 주류였다. 최근의 액정 표시 장치의 용도는 대화면 디스플레이 등 표시 면적이 큰 면적이거나, 또는 표면에 다층 간섭방식으로 광택면 등의 저헤이즈의 반사방지 처리를 실시하는 것으로 되어 있다. 이 경우, 편광판용 보호 필름 표면에 생기는 줄이나 굴곡, 흠집나기, 오염 등의 결점이 눈에 띄게 되는데, 이는 현재 주류의 편광판용 보호 필름이 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하고 있는 것이 주원인이다.
셀룰로오스 유도체는 투수성이 우수하기 때문에 편광판의 제조공정에 있어서 편광자에 함유된 수분을 필름을 통해 휘산시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 그러나, 한편으로 고온 고습 분위기하에서 흡습에 따른 치수 변화나 광학 특성의 변동이 비교적 크며, 실온 부근에서 습도가 변화되었을 경우의 위상차 값의 변화가 커서 안정된 시야각 개선에도 한계가 있으므로, 편광판의 광학 특성의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
그리고, 폴리카보네이트계에서는 유리 전이 온도가 높아서 고온에서의 연신가공이 필요할 뿐만 아니라 필름의 광탄성 계수가 크기 때문에 응력에 의한 광학변형이 생긴다. 노르보넨계 필름을 연신처리하는 경우 연신시의 응력이 높아지거나 연신시의 응력 불균일이 발생하는 등의 문제가 있다. 이러한 과제의 해결은 시야각 보상효과가 우수한 동시에 환경변화에도 위상차 값의 변화가 적은 아크릴계 위상차 필름을 채용함으로써 해결될 수 있다.
본 발명에 따른 편광자 보호필름은 상기 편광자의 일면에만 구비될 수도 있고, 양면에 구비될 수도 있다.
편광자의 일면에만 본 발명에 따른 편광자 보호 필름이 구비되는 경우 나머지 타면에는 당 기술분야에 알려진 보호 필름이 구비될 수 있다. 상기 공지된 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) 중합체 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.
상기 편광자로는 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.
본 발명에 있어서, 보호 필름과 편광자는 당 기술분야에 알려져 있는 방법으로 합지될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 예컨대, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판 중 적어도 하나가 본 발명에 따른 편광판인 것을 특징으로 한다.
상기 편광판의 액정셀과 반대측에 구비된 편광자 보호 필름은 UV 흡수제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
하나의 실시상태에 있어서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나와 상기 액정셀 사이에 본 발명에 따른 광학 필름이 구비될 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도하는 것은 아니다.
<
실시예
>
<
실시예
1>
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지는 LGMMA 사의 IH830HR 수지를 사용하였다. 페녹시계 수지는 InChem Corporation의 페녹시 수지 InChemRez Phenoxy PKFE® 수지를 사용하였고, 스티렌-무수말레산 공중합체 수지는 NOVA Chemicals 사의 DYLARK® 332(스티렌 85 중량%, 무수말레산 15 중량%)를 사용하였다. 자외선 흡수제로서 Ciba Chemical 사의 트리아졸계인 Tinuvin 360을 사용하였다.
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 100 중량부, 스티렌-무수말레산 공중합체 수지 3 중량부, 페녹시 수지 5 중량부를 포함한 조성물 100 중량부를 기준으로 Tinuvin 360 0.6 중량부를 균일하게 혼합한 다음, 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지 질소 치환한 24φ의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다.
펠렛을 진공 건조하고 시차주사형 열량계(Mettler Toledo 사, DSC823)를 사용하여 질소 분위기 하에서 승온 속도 분당 10℃로 유리 전이 온도를 측정하였다.
얻어진 원료 펠렛을 진공 건조한 후, 원료 호퍼로부터 압출기를 질소 치환한 트윈 압출기에 공급하고, 260℃에서 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 120㎛의 필름을 제조하였다.
<
실시예
2>
Tinuvin 360 0.9 중량부를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
<
실시예
3>
Tinuvin 360 1.3 중량부를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
상기 실시예 1 ~ 3에서 제조한 광학 필름을 이축 연신기를 이용하여 120℃에서 2분간 체류한 후, MD 방향으로 40%, TD 방향으로 60%로 연신하여 60㎛ 두께를 갖는 연신 필름을 제조하였다.
연신하여 얻은 광학 필름을 자외선 노광 시험기기(Atlas 사, UV2000)을 사용하여 온도 60℃에서 0.6 W/m2의 세기로 자외선을 500시간 동안 조사하였다. 분광 광도계(n&k Technology 사, n&k spectrometer)를 이용하여 제조된 필름의 투과도 및 색상을 측정하였다.
실시예 1 ~ 3에 따른 광학 필름의 물성으로서 투과도와 색상을 n&k로 측정하여 하기 표 1에 나타내었고, 광학 필름의 자외선 노광 전후 광학 물성 변화량을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
<
비교예
1>
자외선 흡수제가 처방되지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.
<
비교예
2>
Fuji 사의 60㎛ TD TAC 필름을 이용하였다.
상기 비교예 1 ~ 2의 필름을 실시예 1 ~ 3과 같이 n&k로 투과도와 색상을 측정하여 하기 표 1에 나타내었고 필름의 자외선 노광 전후 광학 물성 변화량을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
SAMPLE | Tg(℃) | %T @380nm | %T @550nm | a | b | |
실시예 1 | Tinuvin 360 0.6 중량부 첨가 |
120 | 30 | 92 | -0.2 | 0.3 |
실시예 2 | Tinuvin 360 0.9 중량부 첨가 |
119 | 20 | 92 | -0.2 | 0.3 |
실시예 3 | Tinuvin 360 1.3 중량부 첨가 |
119 | 9 | 92 | -0.2 | 0.3 |
비교예 1 | 자외선 흡수제 첨가하지 않음 |
120 | 90 | 92 | -0.1 | 0.2 |
비교예 2 | TAC 필름 | - | 3 | 92 | -0.3 | 0.5 |
SAMPLE | ΔL | Δa | Δb | ΔEH | |
실시예 1 | Tinuvin 360 0.6 중량부 첨가 |
0.08 | -0.1 | 0.3 | 0.3 |
실시예 2 | Tinuvin 360 0.9 중량부 첨가 |
0.08 | 0.0 | 0.2 | 0.2 |
실시예 3 | Tinuvin 360 1.3 중량부 첨가 |
0.04 | 0.0 | 0.1 | 0.1 |
비교예 1 | 자외선 흡수제 첨가하지 않음 |
-0.13 | -0.3 | 1.0 | 1.0 |
비교예 2 | TAC 필름 | 0.04 | -0.1 | 0.4 | 0.4 |
상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2의 결과를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 필름은 자외선 노광 전후의 투과도, 색상, 밝기 등의 변화값이 적음을 알 수 있다.
<비교예 3 ~ 8>
하기 표 3에 기재된 시료를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 실시하여 필름을 제조하였다. 그리고 실시예 1 ~ 3과 같이 n&k로 투과도와 색상을 측정하여 하기 표 3에 나타내었고, 필름에 대해 자외선을 144시간 동안 조사한 뒤 노광 전후 광학 물성 변화량을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다. 그 결과 실시예 1 ~ 3에서 500시간 자외선 조사를 한 것에 비해 단시간인 144시간만의 노광처리로도 광학 물성에 있어 큰 변화가 있음을 확인할 수 있다.
SAMPLE | Tg(℃) | %T @380nm | %T @550nm | a | b | |
비교예 3 | UV1164 0.2 중량부 첨가 |
- | 69 | 92 | -0.2 | 0.2 |
비교예 4 | UV1164 0.6 중량부 첨가 |
- | 72 | 92 | -0.1 | 0.2 |
비교예 5 | UV1164 1.0 중량부 첨가 |
- | 68 | 92 | -0.1 | 0.3 |
비교예 6 | Tinuvin1577 0.2 중량부 첨가 |
- | 60 | 92 | -0.1 | 0.3 |
비교예 7 | Tinuvin1577 0.6 중량부 첨가 |
- | 65 | 92 | -0.2 | 0.5 |
비교예 8 |
Tinuvin1577 1.0 중량부 첨가 |
- | 60 | 92 | -0.2 | 0.3 |
SAMPLE | ΔL | Δa | Δb | ΔEH | |
비교예 3 | UV1164 0.2 중량부 첨가 |
0.00 | -0.1 | 0.2 | 0.2 |
비교예 4 | UV1164 0.6 중량부 첨가 |
-0.10 | -0.1 | 0.1 | 0.2 |
비교예 5 | UV1164 1.0 중량부 첨가 |
0.1 | -0.1 | 0.2 | 0.3 |
비교예 6 | Tinuvin1577 0.2 중량부 첨가 |
-0.16 | -0.1 | 0.2 | 0.3 |
비교예 7 | Tinuvin1577 0.6 중량부 첨가 |
-0.10 | 0.0 | 0.1 | 0.1 |
비교예 8 | Tinuvin1577 1.0 중량부 첨가 |
-0.16 | 0.0 | 0.1 | 0.2 |
Claims (19)
- 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 (메트)아크릴계 수지 조성물은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 유닛; 및 적어도 1종의 스티렌계 유도체를 포함하는 스티렌계 유닛을 포함하는 (메트)아크릴계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물.
- 청구항 7에 있어서, 상기 (메트)아크릴계 수지 조성물은 적어도 1종의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 유닛을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물.
- 청구항 7에 있어서, 상기 (메트)아크릴계 수지 조성물은 고리부를 갖는 고리계 유닛을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물.
- 청구항 7에 있어서, 상기 방향족계 유닛은 페녹시계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물.
- 청구항 7에 있어서, 상기 (메트)아크릴계 수지 조성물은 트리아졸계 자외선 흡수제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물.
- 청구항 13에 있어서, 상기 트리아졸계 자외선 흡수제의 함량은 (메트)아크릴계 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 2.0 중량부인 것을 특징으로 하는 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물.
- 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항의 광학 필름 제조용 (메트)아크릴계 수지 조성물을 포함하는 광학 필름.
- 청구항 15에 있어서, 상기 광학 필름의 380nm에서의 투과도는 30% 이하이고, 550nm에서의 투과도는 92% 이상인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
- 청구항 15에 있어서, 상기 광학 필름은 편광판 보호 필름용인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
- 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 청구항 15의 광학 필름을 포함하는 편광판.
- 청구항 18의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100065708A KR101315512B1 (ko) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | (메트)아크릴계 수지 조성물 및 이를 포함하는 광학 필름 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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