KR20120053279A - 위상차 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위상차 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명의 위상차 필름은 93% 이상의 고투과율을 나타내어 투명성이 높고, 우수한 PVA와의 접착성을 나타내므로 액정표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

위상차 필름 및 이의 제조방법{PHASE DIFFERENCE FILM AND METHOD FOR THE PREPARATION THEREOF}
본 발명은 위상차 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치(liquid crystal display; LCD)는 박형, 경량 및 저소비 전력 등의 특징이 있어서 최근 휴대기기 및 텔레비전 등에 그 이용이 급속히 증가하고 있다. 그러나 LCD는 액정에 의한 편광의 위상차로 인하여 측면에서 색상 왜곡이 나타나는 등 좁은 시야각이 단점이었다. 이에, 액정구동모드와 광학보상필름 등을 적용시킨 광시야각 기술로 시야각 문제를 개선시키고 있다. 특히, 반사형 액정표시장치에는 편광판과 λ/4 위상차 필름이 접합되어 직선편광을 원편광으로, 원편광을 직선편광으로 변환시켜 주는 원형 편광판이 사용된다. 이러한 원형 편광판의 사용으로 외광에 의한 반사방지가 가능하여 야외 시인성 향상에 도움을 준다. 또한, 최근에는 야외 시인성 향상을 목적으로 유기전계발광소자(OLED)에도 원형 편광판이 적용되고 있다.
종래부터 위상차 필름으로서 사용되어 온 폴리카보네이트, 트리아세틸 셀룰로오스 등의 필름은 광탄성계수가 크기 때문에 미소한 응력 변화에 의하여 위상차가 발현하거나 변화하는 문제가 있었다. 특히, LCD 및 OLED의 대면적이 요구되는 제품에 λ/4 위상차 필름으로 폴리카보네이트계 수지가 사용될 경우, 큰광탄성계수로 인하여 위상차 변화가 일어나고 이로 인한 얼룩 발생이 발생되는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일본특허공개 제2009-92769호는 노르보르넨계 수지와 같은 환형 올레핀계 수지(cyclic olefin polymer; COP)를 주성분으로 하는 필름을 개시하며, 이러한 환형 올레핀계 수지는 저비중, 저복굴절, 저광탄성계수 특성을 갖고 있어 대면적화에도 적용될 수 있음을 보고하였다. 하지만, 환형 올레핀계 필름은 낮은 흡수성으로 인하여 폴리비닐알콜(PVA)과의 접착성이 좋지 않아 편광판화에 어려움이 있는데, 예를 들면, PVA와 위상차 필름의 박리, 편광판의 컬(curl) 등의 문제를 야기시킨다. 이에 따라, 편광판 제조공정에서는 접착제의 개질, 이로 인한 건조공정의 추가 내지는 신규공정 도입이 필요하다(일본특허공개 제2009-151179호 참고).
따라서, 본 발명의 목적은 높은 투과율 및 PVA와의 접착성이 향상된 위상차 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 위상차 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 폴리락트산 및 폴리메틸메타크릴레이트의 블렌드 수지로 이루어지며, 2.5배 미만의 연신비로 제조되는 위상차 필름을 제공한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 1) 폴리락트산 및 폴리메틸메타크릴레이트를 블렌딩하여 제조된 블렌드 수지를 용융 압출하여 시트를 제조하는 단계; 및 2) 상기 시트를 2.5배 미만의 연신비로 1축 연신하여 필름을 성형하는 단계를 포함하는, 위상차 필름의 제조방법을 제공한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 위상차 필름은 93% 이상의 고투과율을 나타내어 투명성이 높고, 우수한 PVA와의 접착성을 나타내므로 액정표시장치에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 폴리락트산(poly lactic acid; PLA) 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA)를 포함하는 블렌드 수지로 이루어지며, 2.5배 미만의 연신비로 제조되는 위상차 필름을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 위상차 필름은 폴리락트산(PLA)과 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 블렌딩하여 제조된 블렌드 수지를 용융 압출하여 시트를 제조하고, 상기 시트를 2.5배 미만의 연신비로 1축 연신하여 필름을 성형함으로써 제조될 수 있다.
PLA 및 PMMA를 블렌딩함으로써 제조된 본 발명의 블렌드 수지는, 음의 광학 이방성을 갖는 PMMA로 양의 광학이방성을 갖는 PLA의 위상차 발현을 제어할 수 있고, 위상차 필름의 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 PLA는 D-락트산(D-Lactic acid) 및 L-락트산(L-lactic acid)을 포함하며, 이때 L-락트산은 PLA 총 중량을 기준으로 80중량% 이상, 바람직하게는 90중량% 이상을 포함하는 것이 좋다. 또한, PMMA는 ASTM D1003에 따른 광투과도가 92% 이상이고, 헤이즈(heze)가 0.5% 미만인 것이 바람직하다.
PLA와 PMMA의 블렌드 비율은 중량비로 50:50 내지 99:1, 보다 바람직하게는 60:40 내지 90:10이다. PMMA를 50중량%를 초과하는 양으로 사용하면 깨지기 쉬운 특성으로 인하여 가공성에 문제가 생길 수 있기 때문이다.
상기 블렌드 수지는 용융 압출하여 시트로 제조하고, 이를 2.5배 미만, 바람직하게는 2배 이하의 연신비로 1축 연신하여 필름으로 성형한다. 이때, 상기 시트를 2.5배 이상의 연신비로 연신하게 되면 PLA의 위상차 발현이 크게 증가하고 위치에 따른 위상차 균일성이 저하되어 위상차 얼룩을 유발할 수 있다.
이렇게 제조된 위상차 필름은 종래의 노르보르넨계 수지를 이용한 위상차 필름보다 높은 투과율을 가지며, PVA와의 접착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 일반적으로 사용되는 폴리카보네이트(PC)계 위상차 필름은 가시광선 영역에서의 전광선 투과율이 91%, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)계 및 노르보르넨계 위상차 필름은 92% 수준인 것과 비교하여, 본 발명의 위상차 필름은 350 nm 내지 1050 nm 파장에서 93% 이상의 고투과율을 나타내어 보다 투명성 높은 필름으로서 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 위상차 필름은 하기 수학식 1로 표시되는 위상차 발현성 값이 10,000 이하, 바람직하게는 5,000 이하, 더욱 바람직하게는 3,000 이하인 것을 특징으로 한다:
[수학식 1]
위상차 발현성 = (Ro / d) / 연신비 × 106
상기 식에서,
Ro는 550 nm 파장에서의 필름의 면내 위상차이고, d는 연신된 필름의 두께(nm)를 나타낸다.
본 발명의 위상차 필름은 550 nm 파장에서 λ/4 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 위상차 필름에는 통상의 정전인가제, 대전방지제, 자외선 차단제, 블로킹방지제 및 기타 무기활제가 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 첨가되어도 무방하다.
[실시예]
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
<위상차 필름의 제조>
실시예 1
PLA (제품명: 4032D 또는 4042D, 네이쳐웍스사(NatureWorks)) 80중량% 및 PMMA (제품명: IF850, LG MMA사) 20중량%를 블렌딩한 후 235℃에서 용융 압출하여 시트를 얻고, 이 시트를 2배의 연신비로 1축 연신하여 두께 70㎛의 위상차 필름을 얻었다.
실시예 2
PLA (제품명: 4032D 또는 4042D, 네이쳐웍스사) 60중량% 및 PMMA (제품명: IF850, LG MMA사) 40중량%를 블렌딩한 후 235℃에서 용융 압출하여 시트를 얻고, 이 시트를 2배의 연신비로 1축 연신한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 두께 70㎛의 위상차 필름을 얻었다.
비교예 1
삼성전자㈜의 스마트폰(갤럭시s)을 분해하여 얻어진 편광판 및 PC계 위상차 필름(비스페놀 A 성분 함유)을 분리하여 이의 투과율, 헤이즈 및 접촉각을 측정하였다.
비교예 2
PLA (제품명: 4032D 또는 4042D, 네이쳐웍스사) 80중량% 및 PMMA (제품명: IF850, LG MMA사) 20중량%를 블렌딩한 후 235℃에서 용융 압출하여 시트를 얻고, 이 시트를 3배의 연신비로 1축 연신한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 50㎛의 위상차 필름을 얻었다.
비교예 3
PLA (제품명: 4032D 또는 4042D, 네이쳐웍스사) 80중량% 및 PMMA (제품명: IF850, LG MMA사) 20중량%를 블렌딩한 후 235℃에서 용융 압출하여 시트를 얻고, 이 시트를 4배의 연신비로 1축 연신한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 두께 40㎛의 위상차 필름을 얻었다.
비교예 4
PLA (제품명: 4032D 또는 4042D, 네이쳐웍스사) 60중량% 및 PMMA (제품명: IF850, LG MMA사) 40중량%를 블렌딩한 후 235℃에서 용융 압출하여 시트를 얻고, 이 시트를 4배의 연신비로 1축 연신한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 두께 40㎛의 위상차 필름을 얻었다.
실험예 1: 광학 물성
상기 실시예 1 및 2, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 필름의 광학 물성을 확인하기 위하여, Nippon Denshoku Kogyo사의 헤이즈미터(모델명: NDH-5000W)와 HunterLab사의 분광광도계(모델명: 울트라스캔 프로(ultrascan pro))를 사용하여 350 nm 내지 1050 nm에서의 투과율(%) 및 헤이즈(%)를 측정하고, Ostuka사의 편광/위상차 필름 측정장치 (모델명: RETS-100)를 사용하여 550 nm의 파장에서 필름의 면내 위상차(Ro)를 측정하였다. 아울러, 하기 수학식 1을 이용하여 위상차 발현성을 표현하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[수학식 1]
위상차 발현성 = (Ro / d) / 연신비 × 106
상기 식에서,
Ro는 550 nm 파장에서의 필름의 면내 위상차이고,
d는 연신된 필름의 두께(nm)를 나타낸다.
실험예 2: 접촉각
상기 실시예 1 및 2, 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 필름의 접촉각을 SEO사의 접촉각 측정 장치(모델명: Phoenix 300)를 사용하여 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
투과율(%) 헤이즈(%) 면내 위상차 위상차 발현성 접촉각(˚)
실시예 1 93.4 1.3 151 1478 69
실시예 2 93.2 1.6 140 2092 72
비교예 1 89.5 0.2 140 - 100
비교예 2 93.4 1.4 1,322 8813 69
비교예 3 93.3 1.3 1,565 9780 68
비교예 4 93.3 1.3 1,048 6550 72
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 93% 이상의 투과도를 갖는 위상차 필름을 얻을 수 있으며, 연신비 및 PMMA의 중량%에 따라 원하는 위상차를 발현할 수 있다.
한편, PVA계 필름의 염색/연신/가교시킨 후의 접촉각은 60˚ 내외이고, COP계 필름의 접촉각은 100˚ 이상인 것과 비교하여, 본 발명의 PLA 및 PMMA를 블렌딩하여 얻은 필름이 PVA계 필름과 비슷한 접촉각 수준을 보이는 것으로 보아 본 발명의 필름은 접착성 향상에 기여할 수 있다.

Claims (9)

  1. 폴리락트산 및 폴리메틸메타크릴레이트의 블렌드 수지로 이루어지며, 2.5배 미만의 연신비로 제조되는 위상차 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리락트산 및 폴리메틸메타크릴레이트의 블렌드 비율이 중량비로 50:50 내지 99:1인 것을 특징으로 하는, 위상차 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리락트산이 D-락트산(D-Lactic acid) 및 L-락트산(L-lactic acid)을 포함하며, 이때 L-락트산이 PLA 총 중량을 기준으로 80중량% 이상인 것을 특징으로 하는, 위상차 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리메틸메타크릴레이트가 ASTM D1003에 따른 광투과도가 92% 이상이고, 헤이즈(heze)가 0.5% 미만인 것을 특징으로 하는, 위상차 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름이 350 nm 내지 1050 nm 파장에서 93% 이상의 투과율을 나타내는 것을 특징으로 하는, 위상차 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름이 하기 수학식 1로 표시되는 위상차 발현성 값이 5,000 이하인 것을 특징으로 하는, 위상차 필름:
    [수학식 1]
    위상차 발현성 = (Ro / d) / 연신비 × 106
    상기 식에서,
    Ro는 550 nm 파장에서의 필름의 면내 위상차이고,
    d는 연신된 필름의 두께(nm)를 나타낸다.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름이 550 nm 파장에서 λ/4 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는, 위상차 필름.
  8. 1) 폴리락트산 및 폴리메틸메타크릴레이트를 블렌딩하여 제조된 블렌드 수지를 용융 압출하여 시트를 제조하는 단계; 및
    2) 상기 시트를 2.5배 미만의 연신비로 1축 연신하여 필름을 성형하는 단계
    를 포함하는, 제 1 항의 위상차 필름의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치.
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