KR20120072474A - 셀룰로오스 아실레이트 필름 및 이를 이용한 편광판, 액정표시장치 - Google Patents

셀룰로오스 아실레이트 필름 및 이를 이용한 편광판, 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학보상용으로 사용되는 셀룰로오스 아실레이트 필름에 관한 것으로, 리타데이션 조절이 가능한 조성물과, 이를 이용한 셀룰로오스 아실레이트 필름에 관한 것이다.

Description

셀룰로오스 아실레이트 필름 및 이를 이용한 편광판, 액정표시장치{Cellulose acylate film, polarizing plate and liquid crystal display}
본 발명은 광학보상용으로 사용되는 셀룰로오스 아실레이트 필름에 관한 것으로, 셀룰로오스 아실레이트와 혼화성이 있는 고분자 첨가제를 사용하여 리타데이션 조절이 가능하고, 필름의 광학 특성을 조절할 수 있는 셀룰로오스 아실레이트 필름에 관한 것이다.
셀룰로오스 아실레이트 필름은 역학 특성, 투명성, 높은 광학 등방성의 특성으로 인하여 사진용 필름의 지지체나 액정표시장치의 편광자 보호 필름으로 사용되고 있다.
최근, 액정표시장치는 화질 개선과 같은 고 기능화의 요구가 커지고 있으며 이의 재료인 편광판용 셀룰로오스 아실레이트 필름 또한 이에 만족하는 특성을 필요로 하고 있다.
본 발명은 셀룰로오스 아실레이트와 혼화성이 있는 고분자 첨가제를 첨가하여 투명하면서도 첨가되는 고분자의 종류에 따라 물성의 조절이 가능한 셀룰로오스 아실레이트 필름 제조용 조성물을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기 조성물을 사용한 셀룰로오스 아실레이트 필름을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기 필름을 사용한 광학보상시트, 편광판, 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 광학적 특성이 우수한 셀룰로오스 아실레이트 필름에 관한 것으로, 필름의 리타데이션을 조절하기 위한 고분자 첨가제 및 이를 사용한 조성물, 이를 사용한 필름에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은 지방족 폴리카보네이트(Aliphatic Polycarbonate)계 고분자를 리타데이션 첨가제로 포함하며, Re(λ) 및 Rth(λ)가 하기 식 (Ⅰ), (Ⅱ)를 만족하는 셀룰로오스 아실레이트 필름에 관한 것이다.
(Ⅰ) 0 ≤ Re(589) ≤ 5 이고, |Rth(589)|≤40,
(Ⅱ) |Re(400) - Re(700)|≤2 이고, |Rth(400) - Rth(700)|≤10,
(상기 식에서 Re(λ)는 파장 λnm에서 면내의 리타데이션치(단위:nm)이고, Rth(λ)는 파장 λnm에서 막두께 방향의 리타데이션치(단위:nm)이다.)
또한 상기 Aliphatic Polycarbonate계 폴리머는 프로필렌 옥사이드(Propylene oxide), 사이클로펜텐 옥사이드(Cyclopentene oxide) 및 사이클로헥센 옥사이드(Cyclohexene oxide)에서 선택되는 어느 하나 이상의 옥사이드 화합물과 이산화탄소(Carbon dioxide)를 반응시킨 중합체 또는 공중합체이다.
상기 지방족 폴리카보네이트는 구체적으로 예를 들면, 우리나라 특허출원 10-2007-0043417, 10-2008-0015454, 10-2009-0054569, 10-2009-0054481, 10-2009-0054600, 10-2010-0017049 등에 기재된 촉매 및 제조방법에 의해 제조된 것을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 Aliphatic Polycarbonate계 폴리머는 중량평균분자량이 10,000 ~ 200,000인 것이 바람직하다.
상기 Aliphatic Polycarbonate계 폴리머는 셀룰로오스아실레이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 필름은 광학보상시트, 편광판, 액정표시장치에 사용할 수 있다.
이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 셀룰로오스 아실레이트필름에 대하여 설명하면, 셀룰로오스 아실레이트는 셀룰로오스와 카르복실산의 에스테르이다. 상기 셀룰로오스 아실레이트는, 셀룰로오스를 구성하는 글루코오스 단위인 2 위치, 3 위치 및 6 위치에 존재하는 히드록실기의 수소 원자의 전체 또는 일부가, 아실기로 치환되어 있다. 상기 아실기의 예로서는, 예를 들어, 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 이소부티릴, 피발로일, 헵타노일, 헥사노일, 옥타노일, 데카노일, 도데카노일, 트리데카노일, 테트라데카노일, 헥사데카노일, 옥타데카노일, 시클로헥산카르보닐, 올레오일, 벤조일, 나프틸카르보닐 및, 신나모일을 들 수 있다. 상기 아실기로서는, 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 도데카노일, 옥타데카노일, 피발로일, 올레오일, 벤조일, 나프틸카르보닐, 신나모일이 바람직하고, 아세틸, 프로피오닐, 부티릴이 가장 바람직하다.
셀룰로오스 아실레이트의 치환도는 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 2.0 이상이고, 보다 바람직하게는 2.5 ~ 3.0이다. 상기 치환도는 ASTM 의 D-817-91 에 준하여 측정할 수 있다.
본 발명에서 셀룰로오스 아실레이트의 분자량 범위는 제한되는 것은 아니나, 중량평균분자량이 200,000 ~ 350,000범위인 것이 바람직하다. 또한, 셀룰로오스 아실레이트의 분자량분포도 Mw/Mn(Mw는 중량평균분자량, Mn은 수평균분자량)가 1.4 ~ 1.8 인 것이 바람직하고, 1.5 ~ 1.7인 것이 더욱 바람직하다.
셀룰로오스 아실레이트 필름은 셀룰로오스 아실레이트 도프 용액을 사용하는 솔벤트 캐스트법에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법은 셀룰로오스 아실레이트를 용매 중에 용해한 용액(도프)을 지지체 상에 캐스팅하고, 용매를 증발시켜 필름을 형성한다.
셀룰로오스 아실레이트 도프 용액의 원료로는 셀룰로오스 아실레이트 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 셀룰로오스 아실레이트 입자의 90 중량% 이상은 평균입경이 0.5 내지 5㎜ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 셀룰로오스 아실레이트 입자의 50 중량% 이상이 평균입경이 1 내지 4㎜ 인 것이 바람직하다.
셀룰로오스 아실레이트 입자는 가능한 한 구형에 가까운 형상을 갖는 것이 바람직하며, 상기 셀룰로오스 아실레이트 입자는 함수율이 2 중량% 이하, 보다 바람직하게는 1 중량% 이하가 되도록 건조시킨 후 도프용액으로 제조하는 것이 바람직하다.
다음으로 셀룰로오스 아실레이트 필름에 사용되는 첨가제에 대하여 설명한다.
솔벤트 캐스트법에 사용하는 셀룰로오스 아실레이트 용액(도프)에는, 각 조제공정에서 용도에 따른 각종 첨가제, 예를 들면, 가소제, 자외선 안정제, 열화방지제, 미립자, 박리제, 적외선흡수제, 광학이방성 조절제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제들의 구체적인 종류는 해당 분야에서 통상적으로 사용하는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 그 함량은 필름의 물성을 저하시키지 않는 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 첨가제를 첨가하는 시기는 첨가제의 종류에 따라 결정한다. 도프 조제의 마지막에 첨가제를 첨가하는 공정을 실시할 수도 있다.
상기 가소제는 필름의 기계적 강도를 향상시키기 위하여 사용되는 것으로 가소제를 사용하는 경우 필름의 건조공정시간을 단축시킬 수 있다. 가소제로는 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으며 예를 들면, 인산에스테르 및 프탈산에스테르 또는 시트르산에스테르에서 선택되는 카복실산에스테르 등이 있다. 인산에스테르의 예로는, 트리페닐포스페이트(TPP), 비페닐디페닐포스페이트(BDP) 및 트리크레실포스페이트(TCP) 등을 들 수 있다. 프탈산에스테르의 예로는 디메틸프탈레이트(DMP), 디에틸프탈레이트(DEP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디옥틸프탈레이트(DOP), 디페닐프탈레이트(DPP) 및 디에틸헥실프탈레이트(DEHP) 등을 들 수 있다. 시트르산에스테르의 예로는 o-아세틸트리에틸시트레이트(OACTE) 및 o-아세틸트리부틸시트레이트(OACTB) 등을 들 수 있다. 다른 카복실산에스테르의 예로는 부틸올레이트, 메틸아세틸리신올레이트, 디부틸세바케이트 및 각종 트리멜리트산에스테르를 들 수 있다. 가소제의 함량은 셀룰로오스아실레이트 100 중량부에 대하여, 2 ~ 20 중량부, 더욱 바람직하게는 5 ~ 15 중량부를 사용한다.
상기 자외선 안정제는 히드록시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 등을 사용할 수 있다. 자외선 방지제의 양은 셀룰로오스아실레이트 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량부를 사용한다.
열화방지제로는 예를 들어, 산화방지제, 과산화물 분해제, 라디칼 억제제, 금속불활성화제, 탈산소제, 광안정화제(힌더드 아민 등) 등이 사용 가능하다. 열화방지제의 양은 셀룰로오스아실레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부를 사용한다.
상기 미립자는 필름의 컬 억제, 반송성, 롤 형태에서의 접착방지 또는 내상성(耐傷性)을 양호하게 유지하기 위해 첨가되는 것으로, 무기 화합물, 유기 화합물에서 선택되는 어느 것을 사용해도 된다. 예들 들면, 무기 화합물로는 규소를 함유하는 화합물, 이산화규소, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 산화바륨, 산화지르코늄, 산화스트론튬, 산화안티몬, 산화주석, 산화주석ㆍ안티몬, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 소성카올린, 소성 규산칼슘, 수화규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘 등이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 규소를 함유하는 무기 화합물이나 산화지르코늄 등이 사용 가능하다. 상기 미립자는 평균 1차 입경이 80㎚ 이하이고, 바람직하게는 5 ~ 80㎚ 이며, 보다 바람직하게는 5 ~ 60㎚, 특히 바람직하게는 8 ~ 50㎚ 이다. 평균 1차 입경이 80㎚를 초과하면, 필름의 표면평활성이 손상된다.
다음으로 본 발명에 사용되는 고분자 첨가제에 대하여 설명한다.
고분자 첨가제는 프로필렌옥사이드(Propylene oxide), 사이클로펜텐 옥사이드(Cyclopentene oxide) 및 사이클로헥센 옥사이드(Cyclohexene oxide)에서 선택되는 옥사이드화합물과 이산화탄소(Carbon dioxide)의 반응으로 만들어지는 중합체 또는 공중합체이다.
상기 지방족폴리카보네이트(Aliphatic Polycarbonate)계 폴리머는 중량평균분자량이 10,000 ~ 200,000인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20,000 ~ 150,000이다. 분자량 범위가 10,000 미만인 경우는 제막 후의 필름의 강도가 약하여 연신과 같은 후가공에 제약이 발생하고, 200,000을 초과하는 경우 도프의 점도가 높아 생산성이 낮아지게 된다. 상기 Aliphatic Polycarbonate계 폴리머는 셀룰로오스 아실레이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 40 중량부로 포함되며, 바람직하게는 0.5 ~ 20, 보다 바람직하게는 1 ~ 10 중량부로 사용한다. 함량이 0.1 중량부 이하이면 리타데이션 저하 성능의 발현이 용이하지 않고, 함량이 40 중량부를 초과하면 필름의 치수 안정성과 같은 내구성이 저하된다. 이 밖에도 필요에 따라 리타데이션저하제, 광학 이방성 조절제, 파장분산조정제 등을 더 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제는 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
다음으로 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명에서 셀룰오로오스 아실레이트 필름을 제조하기 위해서는 다음과 같은 셀룰로오스 아실레이트 조성물을, 즉 도프 용액을 제조한다.
셀룰로오스 아실레이트 조성물은 셀룰로오스 아실레이트 100 중량부에 대하여, Aliphatic Polycarbonate계 폴리머를 0.1 ~ 40 중량부로 포함한다.
본 발명에서 도프의 고형분 농도는 15 ~ 25 중량%, 보다 바람직하게는 16 ~ 23 중량%인 것이 좋다. 도프의 고형분 농도가 15 중량% 미만인 경우는 유동성이 너무 높아 필름의 형성이 어렵고, 25 중량%를 초과하는 경우는 완벽한 용해가 되기 어렵다.
본 발명에서 셀룰로오스 아실레이트의 함량은 고형분 전체의 함량 중 70 중량% 이상, 바람직하게는 70 ~ 90 중량%, 보다 바람직하게는 80 ~ 85 중량%를 사용한다. 또한 상기 셀룰로오스 아실레이트는 치환도, 중합도 또는 분자량분포가 상이한 2종 이상의 셀룰로오스 아실레이트를 혼합하여 사용할 수 있다.
솔벤트 캐스팅 방법으로 필름을 제조하는 경우, 셀룰로오스 아실레이트 조성물(도프)을 제조하기 위한 용매는 유기용매가 바람직하다. 유기용매로는 할로겐화탄화수소를 사용하는 것이 바람직하며, 할로겐화탄화수소로는 염소화 탄화수소, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름이 있으며, 이 중 메틸렌클로라이드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
또한 필요에 따라 할로겐화탄화수소 이외의 유기용매를 혼합하여 사용할 수도 있다. 할로겐화탄화수소 이외의 유기용매로는 에스테르, 케톤, 에테르, 알코올 및 탄화수소를 포함한다. 에스테르로는 메틸포르메이트, 에틸포르메이트, 프로필포르메이트, 펜틸포르메이트, 메틸아실레이트, 에틸아실레이트, 펜틸아세테이트 등이 사용 가능하며, 케톤으로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논 등이 사용가능하고, 에테르로는 디이소프로필에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 테트라히드로푸란, 아니솔, 페네톨 등이 사용가능하고, 알코올로는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올, 2-메틸-2-부탄올, 시클로헥산올, 2-플루오로에탄올, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 2,2,3,3-테트라플루오로-1-프로판올 등을 사용한다.
보다 바람직하게는 메틸렌클로라이드를 주용매로 사용하고, 알코올을 부용매로 사용할 수 있다. 구체적으로는 메틸렌클로라이드와 알코올을 80 : 20 ~ 95 : 5 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
셀룰로오스 아실레이트 조성물은 상온, 고온 또는 저온 용해법에 따라 제조할 수 있다.
셀룰로오스 아실레이트 조성물의 점도는 40℃에서 1 내지 400Paㆍs 인 것이 바람직하고, 10 내지 200Paㆍs 인 것이 더욱 바람직하다.
셀룰로오스 아실레이트 필름은 통상의 솔벤트 캐스팅 방법에 따라 제조할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제조된 도프(셀룰로오스 아실레이트 조성물)는 저장조에서 일단 저장하고, 도프에 함유되어 있는 거품을 탈포한다. 탈포된 도프는 도프 배출구로부터 회전수에 따라 고정밀도로 정량 송액할 수 있는 가압형 정량기어펌프를 통하여 가압형 다이에 보내고, 도프를 가압형 다이의 구금(슬릿)으로부터 엔드리스하게 주행하고 있는 금속지지체 위에 균일하게 캐스팅하여, 금속지지체가 거의 일주한 박리점에서 덜 마른 도프막(웹이라고도 함)을 금속지지체로부터 박리한다. 제조된 웹의 양단을 클립에 끼워 폭을 유지하면서 텐터로 반송하여 건조시키고, 이어서 건조장치의 롤러로 반송하여 건조하고 귄취기에 의해 소정 길이로 감는다.
용액의 도포 시 공간온도는, －50℃ 내지 50℃ 가 바람직하고, －30℃ 내지 40℃ 가 더욱 바람직하고, －20℃ 내지 30℃ 가 가장 바람직하다. 낮은 공간온도에서 캐스팅된 셀룰로오스 아실레이트 용액은 지지체 상에서 순간적으로 냉각되어 겔강도가 향상되므로 유기용매가 많이 잔존하는 필름이 얻어진다. 따라서 셀룰로오스 아실레이트로부터 유기용매를 증발시키지 않고, 지지체로부터 필름을 단시간에서 벗겨낼 수 있다. 공간을 냉각하는 기체는, 통상의 공기, 질소, 아르곤 또는 헬륨을 사용할 수 있다. 상대습도는, 0 내지 70% 가 바람직하고, 0 내지 50% 가 더욱 바람직하다.
셀룰로오스 아실레이트 용액을 캐스팅하는 지지체(캐스팅부)의 온도는, －50 내지 130℃ 가 바람직하고, －30℃ 내지 25℃가 더욱 바람직하고, －20℃ 내지 15℃ 가 가장 바람직하다. 캐스팅부를 냉각하기 위해, 캐스팅부로 냉각시킨 기체를 도입할 수 있다. 냉각장치를 캐스팅부에 배치하여 공간을 냉각할 수도 있다. 냉각에서는, 캐스팅부에 물이 부착되지 않도록 주의하는 것이 중요하다. 기체로 냉각하는 경우는, 기체를 건조시켜 두는 것이 바람직하다.
또한, 필요에 따라 셀룰로오스 아실레이트 필름에 표면처리를 실시할 수 있다. 표면처리는, 일반적으로, 셀룰로오스 아실레이트 필름의 접착성을 개선하기 위하여 실시한다. 표면처리 방법으로는 글로방전처리, 자외선조사처리, 코로나처리, 화염처리, 비누화처리 등이 있다.
또한 셀룰로오스 아실레이트 필름은 지연도를 조절하도록 연신될 수 있다. 연신도는 -10?100% 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 -10?50% 범위이며, 가장 바람직하게는 -5?30% 범위이다.
셀룰로스 아실레이트 필름의 두께는 바람직하게는 20 ~ 140 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 40?100㎛ 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 셀룰로오스 아실레이트 필름은 편광판, 광학보상시트 및 액정표시장치에 사용될 수 있으며, 1장 또는 2장 이상으로 적층하여 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름은, 액정 표시 장치의 광학 보상 필름으로서 사용할 수 있다. 또한, '광학 보상 필름'이란 일반적으로 액정 표시 장치에 사용되고, 위상 차이를 보상하는 광학 재료를 의미하며, 위상차판 및 광학 보상 시트 등과 동일한 의미이다. 또, 광학 보상 필름은 복굴절성을 갖고, 액정 표시 장치의 표시 화면의 착색을 없애거나 시야각 특성을 개선하는 목적으로 사용된다. 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름은 파장이나 측정 환경에 의하지 않고 Re 및 Rth 가 작기 때문에, 이것을 광학 보상 필름의 지지체로서 사용하고, 그 위에 액정 등으로 이루어지는 광학 이방성층을 형성하면, 상정한 광학 성능을 갖고, 또한, 습도 등의 환경 변화에 수반하는 리타데이션 값의 변동이 적은 광학 보상 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름을 액정 표시 장치의 광학 보상 필름으로서 사용하는 경우, 병용하는 광학 이방성층의 Re 및 Rth 는 0 ≤ Re ≤ 200㎚, 또한 │Rth│ ≤ 400㎚ 인 것이 바람직하고, Re 및 Rth 가 이 범위이면 어떠한 광학 이방성층이어도 된다. 또한, 이 경우에 있어서의 Re 및 Rth 도, 측정 파장이 589㎚ 인 경우를 의미한다. 또, 본 발명의 광학 보상 필름에는, 액정 표시 장치의 액정 셀의 광학 성능이나 구동 방식으로 제한되지 않고, 광학 보상 필름으로서 요구되는 어떠한 광학 이방성층으로서도 적용할 수 있다. 본 발명의 광학 보상 필름에 적용되는 광학 이방성층은, 예를 들어, 액정성 화합물을 함유하는 조성물로부터 형성해도 되고, 복굴절을 갖는 폴리머 필름으로부터 형성해도 된다. 상기 액정성 화합물로는, 디스코틱 액정성 화합물 또는 봉형상 액정성 화합물이 바람직하다.
본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름 또는 광학 보상 필름은, 편광판의 보호 필름으로서 사용할 수 있다. 본 발명의 편광판은, 편광막과 그 양면을 보호하는 2 장의 편광판 보호 필름(셀룰로오스 아실레이트 필름)으로 이루어지고, 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름 등은 적어도 일방의 편광판 보호 필름으로서 사용할 수 있다.
상기 편광막으로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올 필름을 옥소 용액 중에 침지하여 연신한 것 등을 사용할 수 있다. 폴리비닐알코올 필름을 옥소 용액 중에 침지하여 연신한 편광막을 사용하는 경우, 접착제를 사용하여 편광막의 양면에 본 발명의 투명 폴리머 필름의 표면 처리면을 부착시킬 수 있다. 상기 접착제로서는, 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐아세탈(예, 폴리비닐부티랄) 의 수용액이나, 비닐계 폴리머(예, 폴리부틸아크릴레이트) 의 라텍스를 사용할 수 있다. 특히 바람직한 접착제는, 완전 비누화 폴리비닐알코올의 수용액이다. 편광판의 제조 후, 그 편광판을 사용하기 전에는, 편광판의 일방의 면에 외부 보호 필름, 반대면에 세퍼레이트 필름이 부착되어 있다. 외부 보호 필름 및 세퍼레이트 필름은, 편광판의 출하나 제품 검사에 있어서 편광판을 보호하는 목적으로 사용된다. 외부 보호 필름은, 편광판을 액정 셀에 부착하는 면의 반대면측에 사용된다. 또, 세퍼레이트 필름은, 편광판을 액정셀에 부착하기 위한 접착층을 커버하는 목적으로 사용된다. 일반적으로 액정 표시 장치는, 2 장의 편광판에 액정 셀이 형성되고, 또, 일반적으로 액정 셀은, 2 장의 기판 사이에 액정주입된다. 따라서, 통상의 액정 표시 장치에서는, 4 장의 편광판 보호 필름을 갖는다. 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름은, 4 장의 편광판 보호 필름 중 어느 하나에 사용해도 된다. 단, 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름은 투습도가 높다는 특징을 갖고 있고, 액정 표시 장치로서 사용할 때의 편광판의 시간 경과에 따른 열화를 보다 개선하기 위해서, 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름은, 액정 표시 장치에 있어서의 편광막과 액정층 (액정 셀) 사이에 배치되는 보호 필름으로서 특히 유리하게 사용할 수 있다. 이 경우, 액정 표시 장치로서 사용할 때의 편광판의 시간 경과에 따른 열화를 보다 개선하기 위해서, 편광막을 합지하고 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름의 반대측에 배치되는 보호 필름으로서는, 40℃?상대 습도 90％ 에 있어서의 투습도가 막 두께 80㎛ 환산으로 500g/(㎡?day) 미만인 셀룰로오스 아실레이트 필름이 바람직하게 사용되며, 구체적으로는, 투습도가 막 두께 80㎛ 환산으로 100 이상 500 g/(㎡?day) 미만인 것이 보다 바람직하고, 250 이상 500 g/(㎡?day) 미만인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 폴리머 필름으로서 예를 들어, 셀룰로오스 에스테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 시클로올레핀폴리머, 비닐폴리머, 폴리아미드나 폴리이미드 등의 필름을 들 수 있지만, 이 중, 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름과 팽창 계수와 같은 물리적 성질이 근사한 필름이 바람직하게 사용된다. 상기 편광막을 합지하고 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름의 반대측에 배치되는 보호 필름에는, 투명 하드 코트층, 방현층, 반사 방지층 등을 형성할 수 있고, 특히 액정 표시 장치의 표시측 최표면의 편광판 보호 필름으로서 바람직하게 사용된다.
본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름, 광학 보상 필름 및 편광판은, 각종 표시 모드의 액정 표시 장치에 사용할 수 있다.
이들 모드 중, 본 발명의 셀룰로오스 아실레이트 필름, 광학 보상 필름 및 편광판은 특히 IPS 모드의 액정 표시 장치에 바람직하게 사용된다. 이들 액정 표시 장치는, 투과형, 반사형 및 반투과형 중 어느 것이어도 된다.
본 발명은 IPS 모드의 액정 셀을 갖는 IPS 형 액정 표시 장치의 위상차판이나 위상차판의 지지체, 또는 편광판의 보호 필름으로서 특히 유리하게 사용된다. 이들 모드는 흑표시 시에 액정 재료가 대략 평행으로 배향하는 양태이고, 전압 무인가 상태에서 액정 분자를 기판면에 대해서 평행 배향시켜, 흑표시한다. 이들 양태에 있어서 본 발명의 투명 폴리머 필름을 사용한 편광판은 시야각 확대, 콘트라스트의 양화에 기여한다.
본 발명에 따른 셀룰로오스 아실레이트 필름은 두께방향의 리타데이션 값이 낮은 셀룰로오스 아실레이트 필름을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 셀룰로오스 아실레이트와 혼화성이 있는 고분자 첨가제를 사용하여 투명한 필름을 제조할 수 있으며, 첨가하는 고분자 첨가제의 종류와 조성에 따라 광학 특성을 조절할 수 있다.
또한 본 발명은 IPS Mode 액정표시장치의 색도 변이 및 대비비가 개선된 광학보상시트를 공업적으로 제공할 수 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하 필름의 물성은 다음의 측정방법에 의하여 측정하였다.
1) 광학이방성
Re는 복굴절 측정기(KOBRA-WPR, 상품명, Oji Scientific Instrument 제조)에서 파장 400nm, 589nm 및 700nm의 빛을 필름 법선 방향으로 입사시켜 측정하였다. Rth는 상기 Re 면내의 Slow Axis (KOBRA-WPR에 의해 판단됨)을 경사축으로 하여 필름 법선 방향에 대하여 40도 경사진 방향에서 각 파장의 빛을 입사시켜 측정한 리타데이션(Retardation) 값을 측정하였다.
2) 투과도(transmittance, %)
시료 20㎜×70㎜ 를, 25℃, 60%RH 에서 투명도 측정기 (AKA 광전관비색계, KOTAKI 제작소) 로 가시광 (615㎚) 의 투과율을 측정하였다.
3) 헤이즈(%)
헤이즈의 측정은 셀룰로오스 아실레이트 필름 시료 40㎜×80㎜ 를, 25℃, 60%RH 에서 헤이즈 미터 (HGM-2DP, 가스시험기)를 사용하여 JISK-6714 에 따라서 측정하였다.
본 발명에서 사용할 수 있는 셀룰로오스 아실레이트 필름의 헤이즈는 0.01?0.5% 인 경우 사용 가능한 것으로 판단하였다.
[비교예 1, 실시예 1 내지 4]
셀룰로오스 아실레이트 조성물(도프)의 제조
하기의 표 1에 기재된 조성물을 교반기에 넣고 30℃ 온도에서 용해하였다.
중량평균분자량이 250,000이며, 치환도는 2.8인 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)를 사용하였으며, 1차 평균 입자가 약 20nm 정도의 SiO2를 사용하였다.
[표 1] (이하 표 1의 함량은 중량부임)
Figure pat00001
1) Propylene oxide 및 Cyclopentene과 CO2의 반응으로 이루어진 Aliphatic Polycarbonate계 공중합체, 분자량 Mw=96,000, Mole fraction Propylene oxide : Cyclopentene = 31 : 69
2) Propylene oxide 및 Cyclopentene과 CO2의 반응으로 이루어진 Aliphatic Polycarbonate계 공중합체, 분자량 Mw=91,000, Mole fraction Propylene oxide : Cyclopentene = 58 : 42
3) Propylene oxide와 CO2의 반응으로 이루어진 Aliphatic Polycarbonate계 폴리머, 분자량 Mw=83,000
얻어진 도프를 30℃ 로 가온한 기어 펌프로 송액하고, 절대 여과 정밀도 0.01mm 의 여과지로 여과하고, 다시 절대 여과 정밀도 5㎛의 카트리지 여과 장치로 여과하였다.
셀룰로오스 아실레이트 필름의 제조
여과 공정을 통해 얻어진 도프를 캐스팅 다이를 통해서 경면 스테인리스 지지체 상에 캐스팅하고 박리하였다. 박리시의 잔류 용매량은 30wt%가 되도록 조절하였다. 텐터에 연결 후 필름의 폭 방향으로 101%를 연신하고, 텐터에서 필름이 나온 후 필름의 좌우측 말단을 150mm씩 제거하였다. 말단이 제거된 필름을 건조기를 통하여 건조시키고, 건조기에서 나온 필름의 양단을 3cm 재단하고, 다시 끝으로부터 2mm 부분에 높이 10㎛의 너링가공을 실시하여, 롤형상으로 권취하였다.
전술한 방법으로 셀룰로오스 아실레이트 필름의 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pat00002
상기 표에서 보이는 바와 같이, 고분자 첨가제가 첨가되는 경우 그 함량이 증가함에 따라 두께 방향의 리타데이션이 감소하는 것을 알 수 있었으며, 투과도 및 헤이즈가 우수한 것을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 지방족 폴리카보네이트(Aliphatic Polycarbonate)계 폴리머를 포함하며, Re(λ) 및 Rth(λ)가 하기 식 (Ⅰ), (Ⅱ)를 만족하는 셀룰로오스 아실레이트 필름.
    (Ⅰ) 0 ≤ Re(589) ≤ 5 이면서, |Rth(589)|≤40,
    (Ⅱ) |Re(400) - Re(700)|≤2이면서, |Rth(400) - Rth(700)|≤10,
    (상기 식에서 Re(λ)는 파장 λnm에서 면내의 리타데이션치(단위:nm)이고, Rth(λ)는 파장 λnm에서 막두께 방향의 리타데이션치(단위:nm)이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리카보네이트계 폴리머는 셀룰로오스 아실레이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 40 중량부로 포함되는 셀룰로오스 아실레이트 필름.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리카보네이트계 폴리머는 프로필렌옥사이드(Propylene oxide), 사이클로펜텐 옥사이드(Cyclopentene oxide) 및 사이클로헥센 옥사이드(Cyclohexene oxide)에서 선택되는 어느 하나 이상의 옥사이드화합물과 이산화탄소(Carbon dioxide)을 반응시킨 중합체 또는 공중합체인 셀룰로오스 아실레이트 필름.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리카보네이트계 폴리머는 중량평균분자량이 10,000 ~ 200,000인 셀룰로오스 아실레이트 필름.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에서 선택되는 어느 한 항의 셀룰로오스 아실레이트 필름을 포함하는 광학보상시트.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항에서 선택되는 어느 한 항의 셀룰로오스 아실레이트 필름을 포함하는 편광판.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항에서 선택되는 어느 한 항의 셀룰로오스 아실레이트 필름을 포함하는 액정표시장치.
  8. 셀룰로오스아실레이트 100 중량부에 대하여, 지방족 폴리카보네이트계 폴리머를 0.1 ~ 40 중량부로 포함하는 셀룰로오스 아실레이트 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리카보네이트계 폴리머는 프로필렌옥사이드(Propylene oxide), 사이클로펜텐 옥사이드(Cyclopentene oxide) 및 사이클로헥센 옥사이드(Cyclohexene oxide)에서 선택되는 어느 하나 이상의 옥사이드화합물과 이산화탄소(Carbon dioxide)을 반응시킨 중합체 또는 공중합체인 셀룰로오스 아실레이트 필름.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 조성물은 자외선방지제, 미립자, 가소제, 열화방지제, 박리제, 적외선흡수제, 광학이방성컨트롤제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제가 더 첨가되는 셀룰로오스 아실레이트 조성물.
  11. 제 8항 내지 제 10항에서 선택되는 어느 한 항의 조성물로부터 제조된 셀룰로오스 아실레이트 필름.

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