KR20140146902A - 인장 탄성률이 낮은 광학필름 및 이를 포함하는 편광판 - Google Patents

인장 탄성률이 낮은 광학필름 및 이를 포함하는 편광판 Download PDF

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KR20140146902A
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엄준근
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 아크릴계 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 광학필름이며, 기계방향(MD)의 인장 탄성률이 1800 ㎫ 내지 2300 ㎫이며, 두께가 10㎛ 내지 55㎛인 것을 특징으로 하는 광학필름에 관한 것이며, 이를 포함하는 편광판 및 편광판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

인장 탄성률이 낮은 광학필름 및 이를 포함하는 편광판 {OPTICAL FILM HAVING LOW TENSILE MODULUS AND POLARIZING PLATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 아크릴계 공중합체 및 방향족계 수지를 포함하는 광학필름 및 이를 포함하는 편광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 인장 탄성률을 가짐으로써, 편광판의 휨을 방지하여, 빛샘 현상을 방지할 수 있는 광학필름 및 편광판에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 음극선관 디스플레이에 비해 소비 전력이 낮고, 부피가 작고 가벼워 휴대가 용이하기 때문에 광학 디스플레이 소자로서 보급이 확산되고 있다. 일반적으로 액정 디스플레이는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가지며, 구동회로의 전계 인가여부에 따라 액정 셀의 배향이 변하게 되고, 그에 따라 편광판을 통해 나온 투과광의 특성이 달라지게 됨으로써 빛의 가시화가 이루어진다.
일반적으로 편광판은 여러 개의 성분으로 구성되어 있는데, 먼저 편광자의 양면에 보호막이 되는 편광자 보호필름이 접착제를 통해 부착되어 있다. 편광필름의 한쪽 면에는 점착제를 통해 편광필름용 보호필름이 부착되어 있고, 또 다른 한쪽 면에는 광시야각 위상차 필름을 접착하고 그 위에 점착층를 통해 이형 보호필름이 부착되어 있다.
편광자는 폴리비닐알코올(PVA) 등의 친수성 고분자에 요오드 또는 2색성 염료를 흡착시키고, 연신 배향 시킨 것이 사용된다. 편광자의 내구성 및 기계적 물성을 증대시키기 위해 편광자 보호필름이 사용되며, 이때 보호필름은 편광자의 편광특성과 같은 광학특성을 유지시키는 것이 중요하다. 따라서 상기 편광자 보호필름은 광학적으로 투명성 및 등방성이 요구되며, 내열성 및 점착제/접착제와의 접착성이 중요한 인자로 작용한다.
상기 편광판 내의 편광자, 편광자 보호필름, 이형 보호필름, 광시야각 위상차 필름 등은 상호 간에 접착제 또는 점착제로 부착되어 있는데, 각 구성 필름 사이의 접착력은 편광판의 광학특성 및 내구성에 중요한 인자로 작용한다.
상기 편광자 보호필름으로는 요구특성에 기초하여 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리아크릴레이트계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 환상올레핀계 필름, 노르보르넨계 필름 등이 적용될 수 있으며, 특히 트리아세틸 셀룰로오스계 필름이 가장 광범위하게 사용되고 있다.
한편, 고 연신된 PVA를 포함하는 편광판을 이용하여 액정표시장치에 부착하는 경우, 주변환경의 변화에 따라 PVA가 수축, 팽창할 수 있다. 또한, 액정표시장치를 구동하면서 발생하는 열에 의해, 또는 구동 환경이 고온인 경우 환경의 열에 의해, 편광판내의 PVA로부터 수분이 건조되어 건조수축이 발생하며, 연신된 방향으로도 수축이 발생할 수 있다. 이렇게 발생된 편광판의 수축, 팽창은 액정표시장치의 휨(Warpage)을 유발할 수 있으며, 이 휨은 액정표시장치의 빛을 새게 하는 영향을 주는 문제를 발생시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광학필름의 휨으로 인해 발생하는 빛샘 현상을 방지하는 광학필름 및 이를 포함하는 편광판을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 아크릴계 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 광학필름이며, 기계방향(MD)의 인장 탄성률이 1800㎫ 내지 2300㎫이며, 두께가 10㎛ 내지 55㎛인 것인 광학필름을 제공한다.
한편, 본 발명은 상기의 광학필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
한편, 본 발명은 (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 아크릴계 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계, 상기 수지 조성물을 압출하는 단계, 및 상기 수지 조성물을 기계방향(Machine Drection)으로 1.5배 내지 3.0배 연신하고, 기계방향에 수직인 방향(Traverse Drection)으로 1.5배 내지 3.0배 연신하는 단계를 포함하는 광학필름 제조방법을 제공한다.
덧붙여, 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 광학필름은 두께와 인장 탄성률을 조절함으로써, 편광판의 치수변화에 의한 휨 현상을 줄여, 휨 현상에 의해 발생할 수 있는 액정표시장치의 빛샘 현상을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 광학필름과 같이, 함습율 및 투습도가 낮을 경우, 편광판의 건조수축을 줄일 수 있어, 휨에 의한 빛샘 현상을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 발명자들은 편광판의 치수변화로 인해 발생하는 휨 현상을 방지하는 광학필름을 개발하기 위해, 연구를 거듭한 결과, 아크릴계 공중합체 및 방향족계 수지를 포함하는 광학필름이 특정한 범위의 인장 탄성률 및 특정 두께를 가짐으로써, 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 광학필름은, (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 아크릴계 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하며, 기계방향(MD)의 인장 탄성률이 1800 ㎫내지 2300 ㎫이며, 두께가 10㎛ 내지 55㎛인 것을 그 특징으로 한다.
이때, 상기 인장 탄성률은 탄성 범위에서 응력에 대한 비틀림의 값을 결정하는 수를 의미한다. 한편, 본 발명의 광학필름과 같이, 기계방향(MD)의 인장 탄성률이 1800 ㎫ 내지 2300 ㎫ 을 만족할 경우에는 편광판에 적용되었을 때, 고온 고습한 환경에서도 휨 발생이 적은 편광판을 구현할 수 있다. 상기와 같이, 본 발명의 인장 탄성률 범위를 만족한다면, 편광판의 PVA로부터 수분이 건조되어 건조수축이 발생할 때, 기계방향(MD)으로의 수축을 편광판 전체에 전달하는 강도를 줄여, 편광판의 휨을 줄일 수 있다.
종래의 편광판에 사용되는 광학필름의 경우, 액정표시장치를 구동하면서 발생하는 열에 의해, 또는 구동하는 환경이 고온, 고습도의 환경일 경우, 편광판의 PVA로부터 수분이 건조되어 건조수축이 발생하게 되었다. 이때, PVA의 건조수축으로 인한 치수변화는, 편광자의 상부에 적층된 광학필름에 전달되어, 편광판 전체의 치수변화를 유발하게 되며, 편광판의 휨 현상이 발생하게 되었다. 이에 본 발명은, 광학필름의 두께와 인장 탄성률을 조절함으로써, PVA의 치수변화가 편광판 전체에 전달되는 강도를 줄여, PVA의 건조수축으로 인해 편광판 전체의 휨 현상이 발생하는 것을 줄일 수 있게 되었다.
보다 구체적으로, PVA의 치수변화는 수분의 건조수축 및 열 수축에 의해 발생하고, 이렇게 발생된 PVA의 치수변화는 전체적으로 액정표시장치의 휨 발생을 일으켰다. 이때, 액정표시장치의 휨을 유발하려면 PVA의 함습률이 일정한 수준에서 액정표시장치의 패널을 들어올릴 수 있을 만큼의 힘이 필요하므로, 편광판의 수축에 의해서 액정표시장치를 변형시키려는 힘을 줄여주게 되면, 동일한 PVA의 치수변화에도 액정표시장치의 패널을 변형시키려는 힘이 원래의 형태를 유지하려는 힘에 비해 약해져, 액정표시장치의 휨을 방지할 수 있다. 결과적으로 액정표시장치의 휨 발생 억제는 빛샘 현상을 억제시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 광학필름은 기계방향(MD)의 인장 탄성률이 1800 ㎫ 내지 2300 ㎫인 것이 바람직하며, 예를 들면, 1800 ㎫ 내지 2100 ㎫ 또는 1800 ㎫ 내지 2000 ㎫ 정도 일 수 있다.
광학필름의 기계방향(MD)의 인장 탄성률이 1800 ㎫ 보다 작을 경우, 편광판의 외관불량을 일으킬 수 있으며, 2300 ㎫ 보다 클 경우, 광학필름의 휨이 전체 편광판으로 전달되는 힘이 커져서 편광판 전체의 휨 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 광학필름은 기계방향에 수직인 방향(TD)의 인장 탄성률이 1800 내지 2300 ㎫인 것이 바람직하며, 예를 들면 1800 ㎫ 내지 2100 ㎫ 또는 1800 ㎫ 내지 2000 ㎫ 정도 일 수 있다.
광학필름의 기계방향에 수직인 방향(TD)의 인장 탄성률이 1800㎫ 보다 작을 경우, 편광판의 외관불량을 일으킬 수 있으며, 2300㎫ 보다 클 경우, 광학필름의 휨이 전체 편광판으로 전달되는 힘이 커져 편광판 전체의 휨 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로, 광학필름의 수축 등에 의해 발생되는 휨 현상이 편광판 전체에 영향을 미쳐, 편광판 전체의 휨 현상을 발생시키는 것은 기계방향에 수직인 방향(TD)의 인장 탄성률 보다 기계방향(MD)의 인장 탄성률에 의한 영향이 더욱 크다. 일반적으로 편광 소자의 경우 기계방향(MD)으로 5배 이상의 고연신비로 연신되므로, 기계방향의 인장 탄성률이 상당히 크며, 따라서, 편광판 전체로 보았을 때, 기계방향으로의 휨 현상의 발생이 기계방향에 수직인 방향(TD) 보다 더 크게 발생하게 된다. 결과적으로, 편광판의 휨 현상의 발생을 효과적으로 방지하기 위해서는 기계방향의 인장 탄성률을 낮추는 것이 더욱 효과적이다.
또한, 본 발명의 광학필름 두께는 10㎛ 내지 55㎛인 것이 바람직하며, 예를 들면, 10㎛ 내지 50㎛, 10㎛ 내지 45㎛ 또는 10㎛ 내지 35㎛일 수 있다. 이때, 상기 광학필름의 두께가 10㎛보다 작을 경우, 광학필름이 너무 얇아 파단이 발생하거나, 편광소자의 기능을 하지 못할 수 있으며, 광학필름의 두께가 55㎛ 보다 클 경우, 광학필름의 치수변화가 편광판 전체에 전달되는 힘이 커져 편광판에 휨 현상이 발생할 수 있다. 일반적으로 인장 탄성률은 광학필름의 두께와 관계되며, 인장 탄성률에는 두께의 팩터(Factor)가 포함되어 있어, 광학필름의 두께가 두꺼울수록 인장 탄성률은 커지게 되어 편광판 전체에 미치는 영향이 커질 수 있다. 따라서, 액정표시장치에 전달되는 힘은 인장 탄성률과 두께 모두 낮을 경우 더욱 유리하다.
한편, 상기 인장 탄성률은, 광학필름을 연신하는 조건인 연신비와 연신 온도 및 연신에 의한 광학필름의 두께에 의해 조절이 가능하며, 후술할 연신 이후의 이완 단계에 의해서도 조절이 가능하다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하는 광학필름의 제조방법에서 설명한다.
한편, 인장 탄성률은 일반적으로 크게는 폴리머 자체의 성질, 즉 폴리머의 구조에 의해 정해지며, 예를 들면, 폴리카보네이트계(Polycarbonate: PC) 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트계(Polymethylmethacrylate: PMMA) 폴리머, 폴리에틸렌계(Polyethylene: PE) 폴리머 등의 폴리머에서 큰 골격에 따라 인장 탄성률이 정해진다. 본 발명에서는 폴리메틸메타크릴레이트계 폴리머의 구조에서 사이클로헥실 말레이미드(Cyclohexyl Maleimide: CHMI) 작용기가 포함되어 있어, 인장 탄성률이 낮게 형성될 수 있다.
또한, 광학필름의 제조시에 연신온도 및 연신비에 따라 인장 탄성률이 달라질 수 있는데, 광학필름의 연신온도가 높을수록 폴리머의 배향도가 낮아지고 인장 탄성률이 낮아질 수 있다. 그러나, 연신온도가 너무 낮으면, 폴리머의 배향도가 너무 낮아져서 인장 탄성률이 지나치게 감소해 편광판에 광학필름을 합지할 때, 외관불량을 일으킬 수 있다. 한편, 연신온도와 마찬가지로 광학필름을 일정 수준 이상의 연신비로 연신을 하지 않을 경우, 폴리머의 배향도가 낮아져 인장 탄성률이 감소하게 된다. 따라서, 폴리머의 배향도를 높이는 방안으로 일정한 수준 이상의 연신비 및 적정한 수준의 연신비가 필요하다.
본 발명의 두께와 인장 탄성률의 수치범위를 만족하는 광학필름의 경우, 상기한 바와 같이, PVA의 건조수축으로 인해 편광판 전체의 휨 현상이 발생하는 것을 줄일 수 있다.
한편, 상기 광학필름은, 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값(Rin)의 절대값이 20㎚ 이하 또는 10㎚이하인 것이 바람직하며, 예를 들어, 0 ㎚ 내지 10㎚ 일 수 있다. 또한, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값(Rth)의 절대값이 20㎚ 이하 또는 10㎚이하인 것이 바람직하며, 예를 들어, 0㎚ 내지 5㎚ 일 수 있다.
[수학식 1]
Rin = (nx - ny) × d
[수학식 2]
Rth = (nz - ny) × d
상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서,
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.
이때, 상기 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값의 절대값이 20㎚를 초과할 경우, 편광판에서 편광된 빛이 위상지연을 거쳐 빛이 새거나 색감을 변화시키는 등의 액정표시장치에서의 광특성이 변화하는 문제점이 발생할 수 있다.
이때, 상기 위상차 값의 측정은, 550㎚ 파장대역의 빛에서 Ellipso Tech사의 Elli-SE 측정기기를 이용하여 측정하였다.
한편, 상기 연신된 광학필름은, 수분율이 0.5% 내지 1.2%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.5% 내지 1.0% 또는 0.5% 내지 0.9%일 수 있다.
이때, 상기 수분율의 측정방법은, 100 X 100㎜ 크기로 자른 광학필름 시편을 24℃, 상대습도 50%조건에서 3일 이상 보관한 후 초기 무게(W1)를 측정하고, 80℃ 열풍 건조 오븐에서 3일간 건조한 직후의 무게(W2)를 측정하여 하기 수학식 3을 이용하여 계산하여 측정된 값이다.
[수학식 3]
수분율(%)=(W1-W2)/W1 X 100
한편, 상기 연신된 광학필름의 치수변화는 수분율에 의해 영향을 받는데, 연신된 광학필름의 전체 수분율이 높다면, 수분양의 변화에 따라 치수변화가 커질 수 있다. 즉, 연신된 광학필름의 휨 현상이 발생하는 것은, 연신된 광학필름 내부에 존재하는 수분의 건조에 따른 건조수축으로 인해 발생할 수 있는데, 만약, 수분율이 높다면, 연신된 광학필름이 건조될 때, 수축하는 정도가 커져서 휨이 발생하는 정도가 커질 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 수분율 범위를 만족함으로써, 연신된 광학필름의 건조수축으로 인한 치수 변화를 줄여, 휨 현상이 발생하는 정도를 줄일 수 있다.
이때, 상기 연신된 광학필름이 편광자 및 편광판에 사용될 경우, 상기 수분율을 만족함으로써, 편광자 및 편광판의 건조수축에 의한 휨 현상을 억제하여, 액정표시장치의 휨을 방지할 수 있다.
한편, 상기 광학필름은, 투습도가 100 g/㎡ㆍday 이하인 것이 바람직하며, 예를 들면, 70 g/㎡ㆍday 이하 또는 50 g/㎡ㆍday 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 광학필름은, 10㎛ 내지 50㎛의 두께에서, 투습도가 10 g/㎡ㆍday 내지 50 g/㎡ㆍday 일 수 있으며, 두께 10㎛ 내지 45㎛ 에서, 투습도가 10 g/㎡ㆍday 내지 40 g/㎡ㆍday 일 수 있다.
한편, 상기 투습도는 낮을수록, 광학필름의 건조수축을 줄일 수 있기 때문에 광학필름에 유리하다. 또한, 광학필름의 두께는 얇아질수록 투습도가 증가하는 것이 일반적이며, 본 발명의 두께 범위와 투습도 범위를 만족할 경우, 광학필름의 파단을 방지하고, 인장 탄성률을 작게 하면서, 광학필름의 건조수축을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 투습도는 ASTM E96에 의거하여 측정된 값이다. 보다 구체적으로 TSY-T3라는 장비로 측정하며, 투습도를 측정하는 컵에 일정량의 물을 넣고 필름과 함께 밀봉한 뒤 주변 환경을 40℃ 10% 의 상대습도(relative humidity)로 맞춘 후 필름내부와 필름외부의 습도차를 90%가 되도록 설정하여 시간에 따른 무게 변화량으로 산출된 값으로 측정된 값이다.
한편, 상기 광학필름은, 편광자가 건조될 때, 편광자로부터 수분이 편광판의 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 만약, 투습도가 높다면, 광학필름으로부터 건조되는 수분의 많은 양이 외부로 빠져나가게 되어, 광학필름이 건조수축 되는 비율이 높아질 수 있다. 즉, 상기 광학필름이 예를 들어, 편광자로서 고온의 구동환경인 액정표시장치의 내부에서 사용될 때, 액정표시장치 내부의 자제 열로 인해 편광자에서는 수분이 건조되는 현상이 발생하게 되며, 투습도가 높아 건조되는 수분의 많은 양이 편광판 외부로 빠져나가게 된다면, 건조수축은 더욱 많이 발생할 수 있다. 결과적으로, 건조수축으로 인한 영향이 편광판 전체에 영향을 미쳐, 휨이 발생하고 빛샘 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 광학필름이 본 발명과 같이 낮은 범위의 투습도를 만족한다면, 건조수축이 발생할 때, 수분이 외부로 빠져나가지 못하게 하여, 광학필름의 휨을 방지할 수 있다
한편, 상기 광학필름은, 광탄성 계수가 기계방향에 대하여 -5 x 10-12 ㎡/N 내지 5 x 10-12 ㎡/N 인 것이 바람직하며, 예를 들면, -0.1 x 10-12 ㎡/N 내지 0.5 x 10-12 ㎡/N 일 수 있다.
또한, 기계방향에 수직인 방향에 대하여 -3 x 10-12 ㎡/N 내지 3 x 10-12 ㎡/N 인 것이 바람직하며, 예를 들면, -0.5 x 10-12 ㎡/N 내지 -0.1 x 10-12 ㎡/N 일 수 있다.
이때, 상기 범위의 광탄성 범위를 만족할 경우, 응력에 따른 위상차 변화가 적게 발생한다. 한편, 광학필름의 치수변화가 휨으로 발생하지 않고, 잔류응력으로 남을 경우, 잔류응력에 따라 광학필름의 위상차가 변할 수 있으며, 이에 의해 원하지 않는 위상차 변화가 발생할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 광학필름이 액정표시장치에 사용되는 편광자로 사용될 때, 광탄성 계수가 크다면, 치수변화가 휨으로 유발되지 않고 잔류응력으로 남게 되고, 잔류응력에 의해 편광자의 위상차 값이 변할 수 있으며, 이에 의해 빛샘 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 상기 빛샘 현상에 의해 액정표시장치의 시감이 변할 수 있다.
이때, 본 발명의 상기 광탄성 계수는 광학필름을 기계방향 및 기계방향에 수직인 방향으로 100 X 10㎜ 사이즈로 재단한 후, 시료의 장축에 대해 응력을 가하여 리타데이션을 Ellipso Tech사의 Elli-SE로 측정하여, 응력에 대한 리타데이션의 변화량으로부터 광탄성 계수를 측정하였다.
이하, 본 발명의 광학필름의 조성 및 함량에 대해서 설명한다.
본 발명의 광학필름은, (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 아크릴계 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함한다.
한편, 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위는 연신 과정에서 필름에 부의 면 내 위상차(Rin)와 음의 두께 방향 위상차(Rth)를 약한 정도로 부여하고, 상기 스티렌계 단위는 강한 부의 면 내 위상차(Rin)와 음의 두께 방향 위상차(Rth)를 부여할 수 있다. 한편, 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지는 정의 면 내 위상차(Rin) 특성 및 양의 두께 방향 위상차(Rth) 특성을 부여할 수 있다.
여기서, 부의 면내 위상차란 연신 방향과 면내에서 수직한 방향으로 굴절률이 가장 커지는 것을 의미하고, 정의 면내 위상차란 연신방향으로 굴절율이 가장 커지는 것을 의미하며, 음의 두께 방향 위상차는 두께 방향의 굴절율이 면 방향 평균 굴절률보다 큰 것을 의미하고, 양의 두께 방향 위상차는 면 내 평균 굴절률이 두께 방향 굴절률보다 큰 것을 의미한다.
전술한 각 단위의 특성에 의해, 이로부터 제조되는 광학필름의 위상차 특성은 각 성분들의 조성, 연신 방향, 연신비 및 연신방법에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 각 성분의 조성과 연신 방법을 조절하여, 특히 제로(0) 위상차 필름, 즉 보호 필름으로 사용할 수 있는 광학필름을 제조할 수 있다.
본 명세서에서 공중합체라 함은, 본 명세서에서 '단위'로 언급된 요소가 단량체로 중합되어 공중합체 수지 내에서 반복 단위로서 포함되는 것을 의미하며, 본 명세서에서 상기 공중합체는 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있으나, 공중합 형태가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 '알킬(메트)아크릴레이트계 단위' 의미는, '알킬아크릴레이트계 단위' 및 '알킬메타크릴레이트계 단위'모두 포함할 수 있는 것을 의미한다. 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬 부(moiety)는 탄소수가 1 내지 4인 것이 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기인 것이 더욱 바람직하다. 상기 알킬메타크릴레이트계 단위는 메틸메타크릴레이트인 것이 보다 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 스티렌계 단위(B)는 치환되지 않은 스티렌 단위를 사용할 수 있으나, 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기에 지방족 탄화수소 및 헤테로 원자를 포함하는 기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하며, 보다 상세하게는 C1 - 4알킬 또는 할로겐으로 치환된 단위를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 α-메틸 스티렌, p-브로모 스티렌, p-메틸 스티렌 및 p-클로로 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는 스티렌, α-메틸 스티렌, 및 p-메틸 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 치환된 것이다.
한편, 상기 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지는 하기 화학식 I로 표시되는 적어도 1종의 단위를 5 내지 10,000 개 포함하는 것이 바람직하다.
[화학식 I]
Figure pat00001

이때, 상기 식에서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 기이다. 보다 상세하게, 상기 X는 하기 구조식으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가 기인 것이 바람직하다.
Figure pat00002

한편, 상기 아크릴계 공중합체는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위를 80 내지 99.9 중량부 및 스티렌계 단위 0.1 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위가 80 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학필름의 투과도가 저해되는 문제가 있을 수 있으며, 99.9 중량부를 초과하여 포함되는 경우 광학필름의 내열도에 문제가 있을 수 있기 때문이다. 한편, 상기 스티렌계 단위가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학필름의 위상차 제어에 문제가 있을 수 있으며, 20 중량부를 초과하여 포함되는 경우 방향족계 수지와 혼화성에 문제가 있을 수 있기 때문이다.
한편, 상기 아크릴계 공중합체와 방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며, 95:5 내지 99:1로 혼합되는 것이 보다 바람직하다. 왜냐하면, 아크릴계 공중합체가 이보다 적은 양으로 포함되는 경우 광학필름의 위상차 제어에 문제가 있을 수 있으며, 이를 초과하는 양으로 포함되는 경우 아크릴계 공중합체와 방향족계 수지에 혼화성에 문제가 있어 광학필름의 투과도를 저해할 수 있기 때문이다.
한편, 나아가, 상기 아크릴계 공중합체는 (C)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 헤테로고리 단위는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
이때, 상기와 같이, 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 포함할 경우, 광학필름에 우수한 내열성을 제공할 수 있다. 또한, 상기 나열된 헤테로고리 단위는 방향족계 수지와 우수한 상용성을 나타내며, 상기 나열된 (C) 단위와 (A) 알킬(메트)아크릴레이트계 단위가 아크릴계 공중합체를 구성하는 경우 아크릴계 공중합체와 방향족계 수지의 상용성을 향상시킬 수 있다.
한편, (C)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함하는 상기 아크릴계 공중합체는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대해 (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.8 중량부, (B)스티렌계 단위 0.1 내지 10 중량부 및 (C)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위가 80 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학필름의 투과도를 저해하는 문제가 있을 수 있으며, 99.8 중량부를 초과하여 포함되는 경우 광학필름의 내열특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 스티렌계 단위가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학필름의 위상차 제어에 문제가 있을 수 있으며, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우 방향족계 수지와 혼화성에 문제가 있어 광학필름의 투과도를 저해하는 헤이즈를 유발할 수 있다. 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학필름의 내열성이 저하되는 문제가 있을 수 있으며, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우 수지 특성이 불안정(brittle)하게 되어 제조된 광학필름이 부러지기 쉬운 상태가 될 수 있다.
(C)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함하는 상기 아크릴계 공중합체와 방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 아크릴계 공중합체가 이보다 적은 양으로 포함되는 경우 광학필름의 위상차 제어에 문제가 있을 수 있으며, 이를 초과하는 양으로 포함되는 경우 방향족계 수지와 혼화성에 문제가 있을 수 있기 때문이다.
나아가, 상기 광학필름은 일반적으로 사용되는 윤활제, 산화방지제, UV안정제, 열안정제 등 당해 기술분야에 잘 알려진 첨가제를 필요에 따라 0.01 내지 1.0 중량부 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 광학필름의 제조방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 광학필름 제조방법은, 전술한 조성물들을 포함하여 수지 조성물을 준비하는 단계를 포함하며, 상기 조성물과 관련해서는 이미 전술하였는바, 상세한 설명은 생략한다. 이때, 전술한 수지 조성물은 컴파운딩법과 같은 당해 기술분야에서 널리 알려진 방법에 따라 블렌딩함으로써 제조할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 광학필름 제조방법은, 상기 수지 조성물을 압출하는 단계를 포함한다. 압출하는 단계는 당해 기술분야에서 널리 알려진 방법에 의해서 수행될 수 있으며, 예를 들면, 상기 수지 조성물을 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼(hopper)로부터 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 광학필름을 제조할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 광학필름 제조방법은, 상기 압출하는 단계 후 상기 수지 조성물을 기계방향으로 연신하고, 기계방향에 수직인 방향으로 연신하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 수지 연신하는 단계는, 당해 기술분야에 알려진 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들면, 롤투롤(Roll to roll) 방법에 의해 수행될 수 있다.
이때, 상기 기계방향(Machine Drection)으로의 연신은 1.5배 내지 3배로 연신 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 1.7배 내지 2.7배 또는 1.9배 내지 2.5배로 연신 할 수 있다. 또한, 상기 기계방향에 수직인 방향(Traverse Drection)으로의 연신은 1.5배 내지 3배로 연신 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 1.7배 내지 2.7배 또는 1.9배 내지 2.5배 연신 할 수 있다.
이때, 기계방향으로의 연신이 1.5배 미만일 경우에는 인장강도가 저하되고, 광학필름의 강도가 저하될 수 있으며, 3배 초과일 경우에는 광학필름에 파단이 발생하여 가공성에 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 연신하는 단계는 상기 수지 조성물의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg+5)℃ 내지 (Tg+20)℃에서 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면, (Tg+10)℃ 내지 (Tg+15)℃ 또는 (Tg+10)℃ 내지 (Tg+15)℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이때, 상기 연신하는 단계가 (Tg+5)℃ 미만의 온도에서 수행될 경우 연신이 잘 되지 않아 가공성에 문제가 발생할 수 있으며, (Tg+20)℃ 초과의 온도에서 수행될 경우, 수지 조성물의 가소화가 진행되어 광학필름의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광학필름 제조방법은 상기 연신하는 단계 이후에 이완 단계를 거치는 것이 바람직하다. 이때, 이완 단계는 상기 연신하는 단계에서 수행되는 온도를 Tr 이라 할 때, (Tr-15)℃ 내지 (Tr-0)℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면, (Tr-10)℃ 내지 (Tr-1)℃ 또는 (Tr-8)℃ 내지 (Tr-3)℃의 온도에서 수행될 수 있다.
이때, 상기 수지 조성물은 상기 이완 단계에 의해 연신하는 단계의 연신비에 대비하여, 90% 내지 99% 정도로 수축 이완 될 수 있으며, 이완 단계를 거칠 경우, 광학필름의 기계방향으로의 인장 탄성률을 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 마찬가지로 기계방향에 수직인 방향으로의 인장 탄성률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 이완 단계를 거침으로서 편광자의 투습도 및 치수 변화율을 감소시킬 수 있다. 결과적으로 상기와 같은 효과에 의해, 전체적인 편광판의 휨 발생을 감소시켜, 빛샘 현상을 효과적으로 억제시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 광학필름을 포함하는 편광판을 제공하며, 본 발명의 편광판의 제조방법은 당해 기술분야에 널리 알려진 방법에 의해 수행될 수 있으며, 본 명세서에서는 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 본 발명의 광학필름이 편광판에 사용될 경우 편광판용 보호필름의 용도로 사용될 수 있다. 편광판은 일반적으로 편광자에 보호 필름으로서 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름을 폴리비닐알코올계 수용액으로 이루어진 수계 접착제로 적층시킨 구조를 갖는데, 편광자로 사용된 폴리비닐알코올(PVA) 필름과 편광자용 보호 필름으로 사용된 TAC 필름은 모두 내열성과 내습성이 충분하지 않다. 따라서, 상기 필름들로 이루어지는 편광판을 고온 또는 고습의 분위기 하에서 장시간 사용하면, 편광도가 저하되고, 편광자와 보호필름이 분리되거나 광특성이 저하되기 때문에 용도 면에서 여러 가지 제약을 받고 있는 바, 본 발명의 광학필름은 이러한 보호필름을 대체하는 편광자 보호필름으로 사용될 수 있다.
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
메틸 메타크릴레이트 단량체 92 중량부, 사이클로헥실말레이미드 단량체 6 중량부, 알파메틸스티렌 단량체 2 중량부를 현탁 중합법을 통해 하얀 비드 타입(bead type)의 수지 조성물을 얻었다. 한편, 상기 비드 타입의 수지 조성물을 연속 괴상 중합으로 145℃에서 2시간 동안 중합한 후 250℃, 진공도 20torr의 휘발조에서 미반응 모노머 및 용매를 탈휘한 후 메틸 메타크릴레이트 단위, 벤질 메타크릴레이트 단위, 메타크릴산 단위 및 글루타르산 무수물 단위를 포함하는 수지를 펠렛 상태로 제조하였다.
이때, 제조된 수지의 유리전이온도를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
한편, 상기 펠렛 상태의 수지를 T-다이 압출기를 이용하여 185㎛ 두께의 필름으로 제조한 후 표 1에 기재된 수지의 유리전이온도보다 10℃ 높은 온도의 연신 온도에서 MD, TD 방향으로 각각 1.9 배의 연신비로 이축 연신을 실시하여 50㎛ 두께의 광학필름을 제조하였다. 이때, 상기 연신 단계를 거친 후에, 상기 연신 온도에 비해 -5℃의 온도에서 이완 단계를 거친 후 제조된 필름의 위상차값, 헤이즈, 인장 탄성률, 수분율, 투습도, 광탄성 계수를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
또한, 상기에서 제조된 광학필름을 25㎛ 두께의 폴리비닐알코올 편광자의 양면에 둔 후, 그 사이에 UV 접착제를 주입하고 압착롤을 이용하여 합착 하고, UV 경화기를 사용하여 경화시켜 편광판 반제품을 제조하였다. 이때, 제조된 편광판 반제품의 광학필름 면에 50 W/m2·min의 조건으로 코로나 처리를 실시한 후, 20㎛ 두께의 접착제가 코팅되어 있는 PET 이형 필름을 롤 라미네이터를 이용하여 합지하고, 그 반대 면에는 PET 보호 필름을 합지하여 편광판 완제품을 제조하였다. 이렇게 제조된 편광판의 특성을 비교하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
연신비를 하기 표 1에 기재된 범위로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 3
연신온도를 하기 표 1에 기재된 범위로 조절한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 4
연신비를 하기 표 1에 기재된 범위로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 5
연신온도를 하기 표 1에 기재한 범위 조절한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1
연신비를 하기 표 2에 기재한 범위로 조절하고, 이완 단계를 거치지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 2
연신비를 하기 표 2에 기재한 범위로 조절하고, 이완 단계를 거치지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 3
연신온도를 하기 표 2에 기재한 범위로 조절하고, 이완 단계를 거치지 않은 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 4
일반적으로 편광판 보호필름으로 사용하는 트라아세틸셀룰로오스(TAC) 필름(Fuji사)으로 제조된 광학필름을 이용하여 하기와 같이 편광판을 제조하였다. 먼저 25㎛ 두께의 PVA 편광자의 양면에 TAC 필름을 둔 후 그 사이에 UV 접착제를 주입하고 압착롤을 이용하여 압착한 후 UV경화기를 통해 경화하여 편광판 반제품을 제조하였다. 제조된 편광판 반제품의 한 편 면에 50 W/m2·min의 조건으로 코로나 처리를 실시한 후 20㎛ 두께의 점착제가 코팅되어 있는 PET 이형 필름을 롤 라미네이터를 이용하여 합지하고, 그 반대 필름 면에는 PET 보호 필름을 합지하여 편광판 완제품을 제조하였다. 이렇게 제조된 편광판의 특성을 비교하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 5
연신 후 이완 단계를 거치지 않는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수지, 필름, 편광판을 제조하였으며, 이들의 주요 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실험예
상기 실시예와 비교예에서의 연신필름의 물성과 편광판의 물성을 아래와 같은 방법으로 측정하여, 실시예의 결과는 하기 표 1에 나와 있으며, 비교예의 결과는 하기 표 2에 나타나 있다.
실험예 1
실험예와 비교예의 유리전이온도(Tg)를 TA Instrument사의 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 측정하였다.
실험예 2
실험예와 비교예의 위상차 값을 Ellipso Tech사의 Elli-SE를 이용하여 측정하였다. 이때, 측정파장대역은 550㎚ 이었다.
실험예 3
실험예와 비교예의 헤이즈 값을 ASTM1003 방법에 의거하여 측정하였다.
실험예 4
실험예와 비교예에서의 연신 필름과 편광판의 인장 탄성률을 JIS-K6251-1 규격으로 Universal Test Machine (ZWICK사 Roell Z010)을 이용하여 측정하였다.
실험예 5
실험예와 비교예의 수분율을 100 X 100㎜ 크기로 자른 필름 시편을 24℃, 상대습도 50% 조건에서 3일 이상 보관 후 초기 무게(W1)를 측정하고, 상기 필름을 80℃ 열풍 건조 오븐에서 3일간 건조한 직후의 무게(W2)를 측정한 후 하기 식을 이용하여 계산하였다.
수분율(%)=(W1-W2)/W1 X 100
실험예 6
실험예와 비교예의 투습도를 ASTM E96에 의거하여 (Labthink 사의 TSY―T3)로 측정하였다. 보다 구체적인 측정 방법은, 투습도를 측정하는 컵에 일정량의 물을 넣고 필름과 함께 밀봉한 뒤 주변 환경을 40℃ 10% RH(상대습도)로 맞춰서 필름내부와 외부와의 습도차가 90%가 되도록 설정한 후, 시간에 따른 무게 변화량을 산출한 수치를 투습도로 하였다.
실험예 7
실험예와 비교예의 기계방향, 기계방향에 수직인 방향으로 100 X 10㎜ 사이즈로 재단한 후, 시료의 장축에 대해 응력을 가하여 리타데이션을 Ellipso Tech사의 Elli-SE로 측정하여, 응력에 대한 리타데이션의 변화량으로부터 광탄성 계수를 산출하였다.
실험예 8
실험예와 비교예의 치수변화율은 편광판을 양면으로 합지한 후, 140 X 10㎜ 사이즈로 편광판의 기계방향, 기계방향에 수직인 방향으로 각각 재단하여 초기길이(L1)를 측정하고, 60℃ 챔버에 72시간 보관한 다음, 24℃, 상대습도 50% 조건에서 24시간 보관 후의 길이(L2)를 측정하여 하기 식을 이용하여 계산하였다.
치수변화율(%)=(L2-L1)/L1 X 100
실험예 9
실험예와 비교예의 휨(Bending)은 편광판을 기계방향, 기계방향에 수직인 방향으로 각각 405 X 35㎜로 재단한 후, 410 X 400㎜의 Soda-Lime Glass에 부착하여 샘플을 만든 뒤, 60℃ 챔버에서 72시간 보관한 직후, 한쪽 면을 눌렀을 때 반대쪽 면의 높이를 측정하였다.
실험예 10
실험예와 비교예의 빛샘 정도를 액정셀에 편광판을 부착한 후 60℃ 챔버에 72시간 보관한 후, 24℃, 상대습도 50% 조건에서 24시간 보관한 후 구동시켰을 때의 정도를 확인하였다. 이때, 빛샘 현상이 개선된 정도에 따라, ◎, ○, △, X, 순서대로 표시하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
수지물성 Tg(℃) 125.1 125.7 125.4 125 125.5
연신조건 연신온도(℃) Tg+10 Tg+10 Tg+15 Tg+10 Tg+15
연신 후 이완 단계 온도 (℃) Tr-5 Tr-5 Tr-5 Tr-5 Tr-5
연신비(MD/TD)(배) 1.9/1.9 2.1/2.1 2.1/2.1 2.5/2.5 2.5/2.5
연신필름 물성 두께(㎛) 50 40 40 30 30
Rin/Rth 1.7/2.5 1.6/2.8 1.1/2.8 1.7/2.4 1.8/3
헤이즈(%) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
인장 탄성률(MD/TD) (㎫) 1970/1980 1980/2040 1950/1990 1990/2020 1980/1980
수분율(%) 0.81 0.81 0.79 0.78 0.72
투습도(g/㎡ㆍday) 36.9 42.3 43.5 47.5 47.7
광탄성 계수(MD/TD)(10-12㎡/N) -2.7/-2.5 -2.5/-2.4 -2.5/-2.4 -2.8/-2.6 -2.1/-1.9
편광판 물성 인장 탄성률(MD/TD) (㎫) 4140/2290 4530/2380 4490/2280 5010/2440 4980/2390
치수변화율(MD/TD) (%) -0.24/-0.28 -0.23/-0.22 -0.25/-0.24 -0.25/-0.23 -0.24/-0.22
휨(MD/TD)(㎜) 10.1/9.8 8.4/8.2 8.4/7.9 7.3/6.9 7.4/6.4
빛샘정도 ○ ◎ ◎ ◎ ◎
비교예1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예5
수지물성 Tg(℃) 125.6 125.6 125.4 - 125.7
연신조건 연신온도(℃) Tg+10 Tg+10 Tg+15 Acetate계 필름으로 연신작업을 거치지 않음. Tg+10
연신비(MD/TD)(배) 1.3/1.3 1.6/1.6 1.6/1.6 2.1/2.1
연신필름 물성 두께(㎛) 80 60 60 60 40
Rin/Rth 1.4/1.8 1.3/2.2 1.4/2.1 1.2/-0.3 1.6/2.8
헤이즈(%) 0.3 0.3 0.4 0.3 0.2
인장 탄성률(MD/TD)
(㎫)		 1790/1770 1910/1940 1900/1890 2800/2300 2010/2070
수분율(%) 1.02 0.95 0.93 1.97 0.81
투습도(g/㎡ㆍday) 28.7 32.5 32.6 313.5 43.1
광탄성 계수(MD/TD) (10-12㎡/N) -3.3/-3.4 -3.2/-3.4 -3.1/-2.8 9.1/9.7 -3.2/-3.4
편광판 물성 인장 탄성률(MD/TD) (㎫) 외관 불량 및 합지시 파단 문제 발생 3610/2120 3590/2110 5020/2480 4630/2580
치수변화율(MD/TD) (%) -0.25/-0.26 -0.27/-0.28 -0.3/-0.35 -0.25/
-0.26
휨(MD/TD)(㎜) 13.2/12.4 13.1/11.4 15.1/10.4 12.5/12.3
빛샘 정도 X X △ △
상기 표 1 및 2의 결과에서 볼 수 있듯이 광학필름이 본 발명의 두께범위와 인장 탄성률의 범위를 만족할 경우, 광학필름이 얇은 두께이면서도 낮은 수치의 인장 탄성률, 수분율, 투습도 및 광탄성 계수 값을 가질 수 있어, 휨 현상을 효과적으로 억제할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 광학필름을 적용한 편광판의 경우, 기계방향 및 기계방향에 수직인 방향으로의 인장 탄성률, 치수 변화율 및 휨값이 작아, 빛샘 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 이완 단계를 거친 실시예와 이완 단계를 거치지 않은 비교예의 결과에서 볼 수 있듯이, 연신하는 단계 이후에 이완 단계를 거치는 경우, 기계방향 및 기계방향에 수직인 방향으로의 인장 탄성률이 감소하며, 투습도와 치수 변화율도 감소하는 효과가 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 전체적인 편광판의 휨 발생이 감소하며, 빛샘 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (20)

  1. (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 아크릴계 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하며,
    기계방향(MD)의 인장 탄성률이 1800㎫ 내지 2300㎫이며,
    두께가 10㎛ 내지 55㎛인 광학필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은 기계방향에 수직인 방향(TD)의 인장 탄성률이 1800㎫ 내지 2300㎫인 것인 광학필름.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은, 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값(Rin)의 절대값이 20㎚ 이하이고, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값(Rth)의 절대값이 20㎚ 이하인 것인 광학필름.
    [수학식 1]
    Rin = (nx - ny) × d
    [수학식 2]
    Rth = (nz - ny) × d
    상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서,
    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 두께임.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은, 수분율이 0.5% 내지 1.2%인 것인 광학필름.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은, 투습도가 70 g/㎡ㆍday 이하인 것인 광학필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은, 두께가 10㎛ 내지 50㎛ 에서, 투습도가 10 g/㎡ㆍday 내지 50 g/㎡ㆍday 인 것인 광학필름.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광학필름은, 광탄성 계수가 기계방향에 대하여 -5 x 10-12 ㎡/N 내지 5 x 10-12 ㎡/N이고, 기계방향에 수직인 방향에 대하여 -3 x 10-12 ㎡/N 내지 3 x 10-12 ㎡/N인 것인 광학필름.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬 부(moiety)는 메틸기 또는 에틸기인 광학필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 스티렌계 단위는 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기에, C1-C4의 알킬 및 할로겐을 포함하는 기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하는 광학필름.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 방향족계 수지는 하기 화학식 I로 표시되는 적어도 1종의 단위를 5개 내지 10,000개 포함하는 광학필름.
    [화학식 I]
    Figure pat00003

    이때, 상기 식에서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 기이다.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 X는 하기 구조식으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가 기인 광학필름.
    Figure pat00004

  12. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위를 80 내지 99.9 중량부 및 스티렌계 단위를 0.1 내지 20 중량부를 포함하는 광학필름.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체와 방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합되는 것인 광학필름.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체는 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 더 포함하는 광학필름.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 헤테로고리 단위는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학필름.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체는 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대해 알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.8 중량부, 스티렌계 단위 0.1 내지 10 중량부 및 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 광학필름.
  17. 제 1항 내지 16항 중 어느 한 항의 광학필름을 포함하는 편광판.
  18. (A)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 스티렌계 단위를 포함하는 아크릴계 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 수지 조성물을 준비하는 단계;
    상기 수지 조성물을 압출하는 단계; 및
    상기 수지 조성물을 기계방향(MD)으로 1.5 내지 3.0배 연신하고, 기계방향에 수직인 방향(TD)으로 1.5 내지 3.0배 연신하는 단계를 포함하는 광학필름 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 연신하는 단계는, 상기 수지 조성물의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg+5)℃ 내지 (Tg+20)℃의 온도에서 수행되는 것인 광학필름 제조방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 연신하는 단계 이후에 이완 단계를 거치며,
    상기 이완 단계는 상기 연신하는 단계에서 수행되는 온도를 Tr이라 할때, (Tr-15)℃ 내지 (Tr-0)℃의 온도에서 수행되는 것인 광학필름 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016159645A1 (ko) * 2015-03-31 2016-10-06 삼성에스디아이 주식회사 편광판 및 이를 포함하는 광학표시장치
KR20180082343A (ko) * 2017-01-09 2018-07-18 주식회사 엘지화학 인성이 우수한 편광판 보호필름 및 이를 포함하는 편광판
WO2021193521A1 (ja) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社クラレ メタクリル系共重合体、組成物、成形体、フィルム又はシートの製造方法および積層体
KR20220154458A (ko) 2021-05-13 2022-11-22 동우 화인켐 주식회사 편광판 및 이를 구비한 화상표시장치

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