KR20140133996A - 광학필름 - Google Patents

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KR20140133996A KR1020130053551A KR20130053551A KR20140133996A KR 20140133996 A KR20140133996 A KR 20140133996A KR 1020130053551 A KR1020130053551 A KR 1020130053551A KR 20130053551 A KR20130053551 A KR 20130053551A KR 20140133996 A KR20140133996 A KR 20140133996A
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박민상
김명래
조용균
김원엽
임민정
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Abstract

본 발명은 셀룰로오스아실레이트 필름에 관한 것으로, 광학보상시트, 입체영상용 광학 필터, 편광판 및 액정표시장치 등에 사용될 수 있는 광학필름용 셀룰로오스아실레이트 필름에 관한 것이다.

Description

광학필름{OPTICAL FILM}
본 발명은 셀룰로오스아실레이트 필름에 관한 것으로, 광학보상시트, 입체영상용 광학 필터, 편광판 및 액정표시장치 등에 사용될 수 있는 광학필름용 셀룰로오스아실레이트 필름에 관한 것이다.
가시광 영역에서 장파장일수록 높은 리타데이션을 갖는 것이 요구되고 있다. 이와 같은 광학 필름은 폴리카보네이트 등의 통상적인 수지를 사용한 1매를 포함하는 광학 필름의 파장 분산과 역의 경향을 나타내기 때문에 통칭으로서 역파장 분산 필름이라고 불린다.
역파장 분산 필름은 반사형 액정 표시 장치 등에서 직선 편광을 원편광으로, 원편광을 직선 편광으로 변환하기 위한 위상차 필름으로서 사용할 수 있다. 또한, 최근에는 편광판의 시야각에 의한 색 변화를 감소시키는 목적, 즉 편광판 보상 필름으로서 기대되고 있으며, 나아가서는 위상차가 있는 편광자 보호 필름으로서도 기대되고 있다.
현재 LCD의 보상필름으로 널리 사용되고 있는 셀룰로오스 아실레이트 수지를 이용해 제조된 필름은 아무 첨가제를 첨가하지 않고 필름으로 제조하는 경우, 역파장분산성 복굴절을 가지고 있다. 하지만, 리타데이션(Retardation) 조절제, 가소제 등의 첨가제를 함유함으로써 제조된 필름의 굴절률은 역파장분산성 정도가 감소하고, 일정부분 이상의 첨가제 함유에 의해 역분산에서 정분산으로 변화하는 거동을 보인다. 이는 상기 첨가제가 강한 복굴절 정분산성을 보이고 있기 때문에 셀룰로오스아실레이트 수지의 역파장분산성을 보상하여, 결과적으로 감소된 역파장분산성 굴절률을 보이며, 때로는 정분산성으로 변하게 되는 것이다.
따라서 역파장분산성 복굴절을 가지는 물질의 필요성이 대두되고 있으며, 역파장분산성을 갖는 필름을 제조하기 위한 것으로, 미국 등록특허 제6,141,075호, 일본 공개특허공보 제2007-086748호 에서는 역파장분산성 복굴절을 가지는 물질의 합성 및 이를 적용한 광학필름에 대해 보고하였다. 하지만 이러한 물질들은 열이나 UV등에 의해 반응성을 보이므로 고온의 필름제작 공정에는 적합하지 않다.
미국 등록특허 제6,141,075호(2000.10.31) 일본 공개특허공보 제2007-086748호(2007.04.05)
본 발명은 열이나 UV 등에 의해 반응하지 않고, 셀룰로오스 아실레이트수지와 혼합하여 필름을 제조하였을 때 필름 두께방향의 리타데이션(Rth)이 복굴절의 역파장분산성을 나타내는 광학필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 광학보상시트, 입체영상용 광학 필터, 편광판 및 액정표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 표시장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 하기 화학식 1에서 선택되는 어느 하나 이상의 스테롤계 화합물을 포함하는 광학필름에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 식에서, 상기 R1은 L-R5이고, L은 화학결합 또는 -O-, -CO-, -OCO-, -COO- 및 -OCOO-에서 선택되는 2가의 연결기이고, R5는 이중결합을 1개 이상 포함하는 (C1-C30)알케닐이며,
R2 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 히드록시, (C1-C10)알킬, (C2-C10)알케닐 에서 선택되고, 점선은 선택적인 이중결합이다.)
본 발명의 일 양태에서, 상기 광학필름은 광학보상시트, 입체영상용 광학 필터, 편광판 및 액정표시장치에 사용되는 것일 수 있다.
본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광학필름은 열이나 UV 등에 의해 반응하지 않고, 내열성이 우수하며, 역파장 분산성이 우수한 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스테롤계 화합물은 셀룰로오스아실레이트수지와 혼합하여 필름 제조 시, 첨가량이 증가함에 역파장 분산성이 더욱 향상된 필름을 제공할 수 있다.
이하는 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 복굴절 역분산성을 갖는 광학필름 및 이러한 필름의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 광학필름은 디스플레이 및 다른 광학 응용 분야에 유용하다.
본 발명자들은 Rth가 역파장 분산성을 갖는 광학필름을 제공하기 위해 연구한 결과, 스테롤계 화합물로써 이중결합을 한 개 이상 포함하고, 탄소의 개수가 1 ~ 30개, 보다 바람직하게는 5 ~ 30개인 치환기를 포함하는 스테롤계 화합물을 사용함으로써, 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
또한, 상기 스테롤계 화합물을 사용함으로써 역파장 분산성 뿐만 아니라, UV 및 열에 안정한 물성을 가지므로, 필름 제조 후 후공정 시 필름의 리타데이션 변화가 적은 필름을 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태는 하기 화학식 1에서 선택되는 어느 하나 이상의 스테롤계 화합물을 포함하는 광학필름에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00002
(상기 식에서, 상기 R1은 L-R5이고, L은 화학결합 또는 -O-, -CO-, -OCO-, -COO- 및 -OCOO-에서 선택되는 2가의 연결기이고, R5는 이중결합을 1개 이상 포함하는 (C1-C30)알케닐이며,
R2 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 히드록시, (C1-C10)알킬, (C2-C10)알케닐 에서 선택되고, 점선은 선택적인 이중결합이다.)
특히, 본 발명은 상기 R1의 치환기가 이중결합을 1개 이상 포함하고, 보다 구체적으로는 이중결합이 1 ~ 5개이며, 탄소 개수가 1 ~ 30개인 경우, 광학필름, 구체적으로 셀룰로오스아실레이트 필름의 두께방향의 리타데이션 값(Rth)이 역파장 분산성을 나타내며, 그 함량이 증가하여도 역파장분산성을 나타낸다.
본 발명에 기재된 알킬 및 그 외 알킬 부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 R1은 L-R5이고, L은 -O-, -CO-, -OCO-, -COO- 및 -OCOO-에서 선택되는 2가의 연결기이고, R5는 이중결합을 1 ~ 5개 포함하는 (C5-C30)알케닐이며,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고,
R4는 수소 또는 (C5-C10)알킬 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 R1은
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
Figure pat00006
에서 선택되고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고,
R4는
Figure pat00007
인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2에서 선택되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
본 발명의 일 양태에서, 상기 광학필름은 셀룰로오스아실레이트필름인 것일 수 있으며, 셀룰로오스아실레이트 수지 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물을 0.1 ~ 50 중량부, 더욱 바람직하게는 1 ~ 30 중량부 포함하는 것일 수 있다. 0.1 중량부 미만으로 포함하는 경우는 그 효과가 미미하고, 50중량부를 초과하여 사용하는 경우는 상분리에 의한 블리딩 아웃 현상이 발생 할 수 있으므로, 상기 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 셀룰로오스 아실레이트 수지는 셀룰로오스를 구성하는 글루코오스 단위의 2위, 3위 및 6위에 존재하는 히드록실기의 수소원자의 전부 또는 일부가 아세틸기로 치환되거나, 또는 아세틸기, 프로피오닐기, 부티릴기에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상으로 치환될 수 있다. 셀룰로오스아세테이트의 치환도는 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 2.0 이상이고, 보다 바람직하게는 2.0 ~ 3.0, 더욱 바람직하게는 2.7 ~ 3.0이다. 상기 치환도는 ASTM 의 D-817-91 에 준하여 측정할 수 있다. 셀룰로오스아실레이트 수지의 분자량 범위는 제한되는 것은 아니나, 중량평균분자량이 200,000 ~ 350,000범위인 것이 바람직하다. 또한, 셀룰로오스아실레이트 수지의 분자량분포도 Mw/Mn(Mw는 중량평균분자량, Mn은 수평균분자량)가 1.4 ~ 1.8 인 것이 바람직하고, 1.5 ~ 1.7인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 셀룰로오스아실레이트 필름은 자외선방지제, 미립자, 가소제, 열화방지제, 박리제, 적외선흡수제, 광학이방성컨트롤제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 셀룰로오스아실레이트 필름은 셀룰로오스아실레이트 도프 용액을 사용하는 솔벤트 캐스트법에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법은 셀룰로오스아실레이트를 용매 중에 용해한 용액(도프)을 지지체 상에 캐스팅하고, 용매를 증발시켜 필름을 형성한다.
셀룰로오스아실레이트 도프 용액의 원료로는 셀룰로오스아실레이트 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 셀룰로오스아실레이트 입자의 90 중량% 이상은 평균입경이 0.5 내지 5㎜ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 셀룰로오스아실레이트 입자의 50 중량% 이상이 평균입경이 1 내지 4㎜ 인 것이 바람직하다.
셀룰로오스아실레이트 입자는 가능한 한 구형에 가까운 형상을 갖는 것이 바람직하며, 상기 셀룰로오스아실레이트 입자는 함수율이 2 중량% 이하, 보다 바람직하게는 1 중량% 이하가 되도록 건조시킨 후 도프용액으로 제조하는 것이 바람직하다.
다음으로 본 발명의 일 양태의 셀룰로오스아실레이트 필름에 사용되는 첨가제에 대하여 설명한다.
솔벤트 캐스트법에 사용하는 셀룰로오스아실레이트 용액(도프)에는, 각 조제공정에서 용도에 따른 각종 첨가제, 예를 들면, 가소제, 자외선 방지제, 열화방지제, 미립자, 박리제, 적외선흡수제, 광학이방성 컨트롤제 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 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. 바람직하게는 프탈산에스테르(DMP, DEP, DBP, DOP, DPP, DEHP) 가소제를 사용하는 것이 좋다. 가소제의 함량은 셀룰로오스아세테이트 100 중량부에 대하여, 2 ~ 20 중량부, 더욱 바람직하게는 5 ~ 15 중량부를 사용한다.
상기 자외선 방지제는 히드록시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 등을 사용할 수 있다. 자외선 방지제의 양은 셀룰로오스아세테이트 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량부를 사용한다.
상기 열화방지제로는 예를 들어, 산화방지제, 과산화물 분해제, 라디칼 억제제, 금속불활성화제, 탈산소제, 광안정화제(힌더드 아민 등) 등이 사용 가능하다. 특히 바람직한 열화억제제의 예로는 부틸화히드록시톨루엔(BHT) 및 트리벤질아민(TBA)을 들 수 있다. 열화억제제의 양은 셀룰로오스아세테이트 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.
또한 필요에 따라 광학 이방성 조정제, 파장분산조정제 등을 더 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제는 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
다음으로 본 발명의 광학필름의 제조방법에 대하여, 셀룰로오스아실레이트 필름을 일 예로 하여 제조방법을 설명한다.
본 발명에서 셀룰로오스아실레이트 필름을 제조하기 위해서는 다음과 같은 셀룰로오스아실레이트 조성물, 즉 도프 용액을 제조한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스아실레이트 조성물은 셀룰로오스아실레이트 수지 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1의 스테롤계 화합물을 0.1 ~ 50 중량부, 더욱 바람직하게는 1 ~ 30 중량부 포함하는 것일 수 있다. 상기 범위로 사용하는 경우 목적으로 하는 역파장분산성을 달성할 수 있다.
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 발명의 일 양태에서, 셀룰로오스아실레이트의 함량은 고형분 전체의 함량 중 70 중량% 이상, 바람직하게는 70 ~ 90 중량%, 보다 바람직하게는 80 ~ 85 중량%를 사용한다. 또한 상기 셀룰로오스아실레이트는 치환도, 중합도 또는 분자량분포가 상이한 2종 이상의 셀룰로오스아실레이트를 혼합하여 사용할 수 있다.
솔벤트 캐스팅 방법으로 필름을 제조하는 경우, 셀룰로오스아실레이트 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, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 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.
셀룰로오스아실레이트 조성물은 상온, 고온 또는 저온 용해법에 따라 제조할 수 있다.
셀룰로오스아실레이트 조성물의 점도는 40℃에서 1 내지 400Paㆍs 인 것이 바람직하고, 10 내지 200Paㆍs 인 것이 더욱 바람직하다.
셀룰로오스아실레이트 필름은 통상의 솔벤트 캐스팅 방법에 따라 제조할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제조된 도프(셀룰로오스아실레이트 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 캐스팅 필름을 금속지지체로부터 박리한다. 제조된 웹의 양단을 클립에 끼워 폭을 유지하면서 텐터로 반송하여 건조시키고, 이어서 건조장치의 롤러로 반송하여 건조하고 귄취기에 의해 소정 길이로 감는다. 또한, 상기 캐스팅 필름 제조 시 잔류 용매량이 10 ~ 40 중량%인 상태에서 기계방향 및 폭방향으로 일축 및 이축연신하는 것도 가능하다. 또는 캐스팅 필름의 제조 후 오프 라인에서 연신하는 것도 가능하다. 연신도는 0 ~ 100% 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 ~ 80% 범위이며, 가장 바람직하게는 20 ~ 50% 범위이다.
용액의 도포 시 공간온도는, －50℃ 내지 50℃ 가 바람직하고, －30℃ 내지 40℃ 가 더욱 바람직하고, －20℃ 내지 30℃가 가장 바람직하다. 낮은 공간온도에서 도포된 셀룰로오스아세테이트 용액은 지지체 상에서 순간적으로 냉각되어 겔강도가 향상되므로 유기용매가 많이 잔존하는 필름이 얻어진다. 따라서 셀룰로오스아실레이트로부터 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.
셀룰로오스아실레이트 용액을 도포하는 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 셀룰로오스아실레이트 필름에 표면처리를 실시할 수 있다. 표면처리는, 일반적으로, 셀룰로오스아실레이트 필름의 접착성을 개선하기 위하여 실시한다. 표면처리 방법으로는 글로방전처리, 자외선조사처리, 코로나처리, 화염처리, 비누화처리 등이 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 셀룰로오스아실레이트 필름의 두께는 바람직하게는 연신 후 두께가 20 ~ 150 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 25 ~ 100 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀룰로오스아실레이트 필름은 Rth(λ)가 하기 식을 만족하는 일 수 있다.
0.3 ≤Rth(450)/Rth(550) ≤ 1.0
1.0 ≤ Rth(650)/Rth(550) ≤ 1.5
0.65 ≤ Rth(700)/Rth(550) - Rth(400)/Rth(550) < 1.5
(상기 식에서 Re(λ)는 파장 λnm에서 면내의 리타데이션치(단위:nm)이고, Rth(λ)는 파장 λnm에서 막두께 방향의 리타데이션치(단위:nm)이다.)
본 발명에 따른 셀룰로오스아실레이트 필름은 여러 장을 적층하거나, 본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름과 다른 종류의 필름을 적층하여 사용할 수 있으며, 적층 시 점착제 또는 접착제를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 셀룰로오스아실레이트 필름은 편광판, 광학보상시트, 입체영상용 광학필터 및 액정표시장치에 사용될 수 있으며, 1장 또는 2장 이상으로 적층하여 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름은 편광판의 보호필름으로 사용될 수 있다. 본 발명의 편광판의 일 예는 편광막과 그 양면을 보호하는 2장의 편광판 보호필름으로 이루어지고, 상기 보호필름 중 적어도 한장이 본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름일 수 있다.
본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름을 상기 편광판 보호필름으로 사용하는 경우는 셀룰로오스아실레이트 필름의 표면에 표면처리를 한 것일 수 있으며, 표면처리는 친수화처리, 글로방전처리, 코로나방전처리, 알칼리 검화 등을 행하는 것일 수 있다.
일반적으로 액정표시장치는 2장의 편광판의 사이에 액정 셀이 위치하기 때문에, 2장의 편광판 보호필름을 가진다. 본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름은 4장의 편광판 보호필름의 어느 쪽에 이용해도 무방하나, 액정표시장치의 편광막과 액정셀 사이에 위치하는 보호필름으로 사용하는데 적합하다. 본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름의 반대측에 위치하는 보호필름은 투명하드코팅층, 방현성 코팅층, 반사방지 코팅층 등을 형성할 수 있다.
본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름을 포함하는 광학보상필름, 또는 편광판을 가지는 액정표시장치도 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 셀룰로오스아실레이트 필름은 다양한 표시 모드의 액정 표시장치에 사용될 수 있고, 구체적으로는 TN, IPS, FLC, AFLC, OCB, STN, ECB, VA 및 HAN 등의 모드에 사용될 수 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하 필름의 물성은 다음의 측정방법에 의하여 측정하였다.
1) 광학이방성
Re는 복굴절 측정기(Axoscan, 상품명, Axometrics, Inc 제조)에서 각각 파장 400nm, 450nm, 550nm, 650nm, 700nm의 빛을 필름 법선 방향으로 입사시켜 측정하였다. Rth는 상기 Re 면내의 지상축(Slow Axis)을 경사축으로 하여 각각 400nm, 450nm, 550nm, 650nm, 700nm의 빛을 필름 법선 방향에 대하여 0도에서 50도까지 10도 간격으로 측정하여 얻어진 굴절율 타원체의 세 굴절율 성분을 이용하여 아래의 수식으로부터 구한 값이다.
Rth=[(nx+ny)/2-nz] × d
nx: 평면의 두 굴절율 중 굴절율이 큰 방향의 굴절율
ny: 평면의 두 굴절율 중 굴절율이 작은 방향의 굴절율
nz: 두께 방향의 굴절율
d : 필름의 두께
2) 치환도
치환도는 ASTM 의 D-817-91 에 준하여 측정하였다.
[실시예 1]
1) 셀룰로오스아세테이트 조성물(도프)의 제조
하기의 조성물을 교반기에 넣고 30℃ 온도에서 용해하였다.
하기 조성에서 자외선 방지제는 2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-6-(1-methyl-1-phenylethyl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol를 사용하였다.
치환도 2.87 인 셀룰로오스트리아세테이트 분체 100 중량부
스테롤 화합물 1 2.5 중량부
자외선 방지제 2 중량부
이산화규소, 평균입경 16nm 0.5 중량부
염화메틸렌 440 중량부
메탄올 50 중량부
얻어진 도프를 30℃ 로 가온한 후 기어 펌프로 송액하고, 절대 여과 정밀도 0.01mm 의 여과지로 여과하고, 다시 절대 여과 정밀도 5㎛ 의 카트리지 여과 장치로 여과하였다.
[스테롤 화합물 1]
Figure pat00011
2) 셀룰로오스 에스테르 필름의 제조
여과 공정을 통해 얻어진 도프를 캐스팅 다이를 통해서 경면 스테인리스 지지체 상에 캐스팅하고 박리하였다. 박리시의 잔류 용매량은 20 wt%가 되도록 조절하였다. 텐터에 연결 후 필름의 폭 방향으로 10%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 10mm 부분에 높이 100㎛ 의 너링가공을 실시하여, 롤형상으로 권취하였다.
제조된 필름의 두께는 60㎛이었으며, 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 화합물1의 함량을 5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 화합물1의 함량을 7.5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 화합물 1을 대신하여, 하기 화합물2를 2.5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[스테롤 화합물 2]
Figure pat00012
[실시예 5]
상기 실시예 4에서 화합물2의 함량을 5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 6]
상기 실시예 4에서 화합물2의 함량을 7.5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 7]
상기 실시예 1에서 화합물 1을 대신하여, 하기 화합물3를 2.5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[스테롤 화합물 3]
Figure pat00013
[실시예 8]
상기 실시예 6에서 화합물3의 함량을 5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 9]
상기 실시예 6에서 화합물3의 함량을 7.5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 10]
상기 실시예 1에서 화합물 1을 대신하여, 하기 화합물4를 2.5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[스테롤 화합물 4]
Figure pat00014
[실시예 11]
상기 실시예 10에서 화합물4의 함량을 5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 12]
상기 실시예 10에서 화합물4의 함량을 7.5중량부로 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 스테롤 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 얻어진 시료는 전술한 방법으로 물성을 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00015
상기 표 1 및 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 스테롤 화합물은 그 함량이 증가하여도 역파장분산성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1에서 선택되는 어느 하나 이상의 스테롤계 화합물을 포함하는 광학필름.
    [화학식 1]
    Figure pat00016

    (상기 식에서, 상기 R1은 L-R5이고, L은 화학결합 또는 -O-, -CO-, -OCO-, -COO- 및 -OCOO-에서 선택되는 2가의 연결기이고, R5는 이중결합을 1개 이상 포함하는 (C1-C30)알케닐이며,
    R2 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 히드록시, (C1-C10)알킬, (C2-C10)알케닐 에서 선택되고, 점선은 선택적인 이중결합이다.)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 R1은 L-R5이고, L은 -O-, -CO-, -OCO-, -COO- 및 -OCOO-에서 선택되는 2가의 연결기이고, R5는 이중결합을 1 ~ 5개 포함하는 (C5-C30)알케닐이며,
    R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고,
    R4는 수소 또는 (C5-C10)알킬인 광학필름.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 R1은
    Figure pat00017
    ,
    Figure pat00018
    ,
    Figure pat00019

    Figure pat00020
    에서 선택되고,
    R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이고,
    R4는
    Figure pat00021
    인 광학필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2에서 선택되는 것인 광학필름.
    [화학식 2]
    Figure pat00022

    Figure pat00023

    Figure pat00024
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은 셀룰로오스아실레이트 수지 100 중량부에 대하여, 화학식 1에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물을 0.1 ~ 50 중량부 포함하는 것인 광학필름.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 셀룰로오스아실레이트 수지는 셀룰로오스의 히드록시기의 수소원자가 아세틸기로 치환되고, 아세틸기의 치환도가 2.0 ~ 3.0인 광학필름.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 셀룰로오스아실레이트 수지는 셀룰로오스의 히드록시기의 수소원자가 아세틸기, 프로피오닐기, 부티릴기에서 선택되는 2종 이상으로 치환되고, 총 치환도가 2.0 ~ 3.0인 광학필름.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은 연신 후 두께가 30 ~ 150㎛인 광학필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은 Rth(λ)가 하기 식을 만족하는 것인 광학필름.
    0.3 ≤Rth(450)/Rth(550) ≤ 1.0
    1.0 ≤ Rth(650)/Rth(550) ≤ 1.5
    0.65 ≤ Rth(700)/Rth(550) - Rth(400)/Rth(550) < 1.5
    (상기 식에서 Re(λ)는 파장 λnm에서 면내의 리타데이션치(단위:nm)이고, Rth(λ)는 파장 λnm에서 막두께 방향의 리타데이션치(단위:nm)이다.)
  10. 제 1항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학필름은 광학보상시트, 입체영상용 광학 필터, 편광판 및 액정표시장치에 사용되는 것인 광학필름.
  11. 제 1항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 광학필름을 포함하는 표시장치.
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