KR20160038697A - 광학 필름의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수축성 필름 상에, 부의 복굴절성 물질을 이용하여 복굴절층을 형성하여 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 적층체를 열 수축하는 단계를 포함하고, 상기 열 수축하는 단계는 상기 복굴절층이 하기 식 (1)을 만족하도록 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정표시장치에 관한 것이다.
식 (1): n_x > n_z > n_y
상기 식 (1)에 있어서, n_x는 복굴절층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, n_y는 복굴절층의 상기 n_x 방향에 수직인 방향의 굴절율이며, n_z는 복굴절층의 두께 방향의 굴절율임.

Description

광학 필름의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정표시장치{PREPARING METHOD FOR THE OPTICAL FILM, OPTICAL FILM BY THE SAME METHOD, POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 2014년 9월 30일에 한국특허청에 제출된 한국 특허출원 제10-2014-0130914호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 광학 필름의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 음극선관 디스플레이에 비해 소비 전력이 낮고, 부피가 작고, 가벼워 휴대가 용이하기 때문에 광학 디스플레이 소자로서 보급이 확산되고 있다. 일반적으로 액정표시장치는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가지며, 구동회로의 전계 인가 여부에 따라 액정 셀의 배향이 변하게 되고, 그에 따라 편광판을 통해 나온 투과광의 특성이 달라지게 됨으로써 빛의 가시화가 이루어진다. 이 때 입사광의 입사 각도에 따라 빛의 경로와 복굴절성이 변화하게 되는데, 이는 액정이 두 개의 상이한 굴절률을 가지는 이방성 물질이기 때문이다.

이와 같은 특성으로 인해, 액정표시장치는 시야각(viewing angle)에 따라 상이 얼마나 뚜렷하게 보이는지를 가늠하는 척도인 콘트라스트 비(contrast ratio)가 달라지고 계조 반전(gray scale inversion) 현상이 발생하여 시인성이 떨어진다는 단점을 지닌다. 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 액정표시장치 장치에는 액정 셀에서 발생하는 광학 위상차를 발현시켜 주는 광학 위상차 필름(compensation film)이 사용되고 있다.

한편, 액정 디스플레이에 있어서 선명한 화질 및 넓은 광시야각을 확보하기 위해 다양한 액정 모드가 개발되고 있으며, 대표적으로는 Double Domain TN(Twisted Nematic), ASM(axially sy㎜etric aligned microcell), OCB(optically compensated blend), VA(vertical alig㎚ent), MVA(multidomain VA), SE(surrounding electrode), PVA(patterned VA), IPS(in-plane switching), FFS(fringe-field switching) 모드 등을 들 수 있다. 이들 각각의 모드는 고유한 액정 배열을 하고 있으며, 고유한 광학 이방성을 갖고 있다.

따라서, 이들 액정 모드의 광학 이방성으로 인한 위상차를 발현하기 위해서는 각각의 모드에 대응하는 광학 이방성의 위상차 필름이 요구된다. 특히 IPS 모드의 경우에는 양의 유전률 이방성을 갖는 액정이 수평 배향되어 있기 때문에 비구동 상태에서 경사각에서의 광학 이방성이 타 모드 대비 크지 않아 등방성 보호필름 사용만으로도 우수한 광시야각을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 이 경우 고경사각에서 편광자의 흡수축에 대한 보상은 전혀 이루어지지 않아 여전히 시야각에 따른 콘트라스트 저하, 색상 변조 등이 일어날 수 있으며, 따라서 완벽한 광시야각 확보를 위해서는 IPS 모드 액정디스플레이 또한 적절한 위상차 필름을 사용해야 한다.

IPS(In-Plane Switching) 모드 액정패널에 적용되는 위상차 필름으로는, 예를 들면, n_x ＞ n_z ＞ n_y 의 굴절률 분포를 가지는 광학 필름이 사용되어야 한다. 이때, 상기와 같은 굴절률 분포를 가지는 광학 필름은 일반적으로 일축/이축 연신 필름 단독으로는 구현이 어렵다고 알려져 있다. 따라서, 상기 굴절률 분포 조건을 만족하는 위상차 보상층을 형성하기 위해, 두 층 이상의 다층 필름 형태로 제조하는 방법이 제안되었다. 그러나, 다층 필름으로 제조하는 경우, 필름의 박형화가 어려우며, 또한 적층되는 두 층 이상의 필름의 광축이 정확하게 배치되지 않으면 원하는 위상차 특성을 나타내지 않는 등 제조가 매우 까다롭다는 문제점이 있었다.

따라서, 한 장의 필름으로 위와 같은 굴절률 분포를 가지는 광학 필름을 제조하기 위한 연구가 계속하여 진행되고 있으며, 예를 들면, 수지 필름의 편면 또는 양면에 아크릴계 점착제 등을 개재하여 수축성 필름을 부착하여 적층체를 형성하고, 상기 적층체를 연신 처리하여, 상기 연신 방향과 직교하는 방향으로 수축력을 부여하는 방법이 제안된 바 있다.

그러나, 상기와 같이 수지 필름 형태로 수축성 필름 상에 부착하여 광학 필름을 제조하는 경우, 각 층의 필름을 각각 제조해야 하고, 그 후 접착 및 건조 등의 여러 공정을 거쳐야 하기 때문에 생산 공정이 복잡하고, 제조 단가가 높으며, 제조되는 위상차 필름의 두께가 두꺼워지므로, 이를 포함하는 디스플레이 장치의 박형 경량화 추세에 부응하지 못하는 단점이 있다. 또한, 점착제 사용에 따른 얼룩, 쿠닉, 이물 혼입 등의 불량 발생률이 높은 문제점도 있다.

일본 공개 특허 제1993-157911호

본 발명은 비교적 생산 공정이 단순하고, 외관 특성이 우수하며, 박형으로 제조가 가능하면서도, n_x ＞ n_z ＞ n_y 의 굴절률 분포를 가지는 단일의 광학 필름의 제조 방법, 이를 이용하여 제조되는 광학 부재 및 광학 필름, 이를 포함하는 편광판 및 액정표시장치를 제공하고자 한다.

본 명세서의 일 측면에서, 본 발명은 수축성 필름 상에 부의 복굴절성 물질을 이용하여 복굴절층을 형성하여 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 적층체를 열 수축 하는 단계를 포함하고, 상기 열 수축하는 단계는 상기 복굴절층이 하기 식 (1)을 만족하도록 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법을 제공한다:

식 (1): n_x > n_z > n_y

상기 식 (1)에 있어서, n_x는 복굴절층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, n_y는 복굴절층의 상기 n_x 방향에 수직인 방향의 굴절율이며, n_z는 복굴절층의 두께 방향의 굴절율임.

이때, 상기 부의 복굴절성 물질은 폴리비닐카바졸, 폴리비닐나프탈렌, 스티렌계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지 및 플루오렌계 단량체로부터 중합된 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 복굴절층을 형성하는 단계는 마이크로 그라비아 코팅법, 콤마 코팅법, 바 코팅법, 롤러 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 딥 코팅법, 유연 성막법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법 및 그라비아 인쇄 법으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 방법으로 수행될 수 있다.

한편, 상기 적층체를 열 수축하는 단계는 하기 식 (3)를 만족하는 것이 바람직하다:

식 (3): 0% ≤ S₂ - S₁ ≤ 5%

상기 식 (3)에 있어서, S₁은 적층체 상태에서의 복굴절층의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률이며, S₂는 적층체 상태에서의 수축성 필름의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률임.

또한, 상기 적층체를 열 수축하는 단계 후 상기 복굴절층의 두께는 20㎛ 이하이다.

또한, 상기 적층체를 열 수축하는 단계 후 복굴절층이 하기 식 (7)을 만족하는 것이 바람직하다:

식 (7): R_in(450)/R_in(550) < 1

상기 식 (7)에 있어서, R_in(450)은 450nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값이고, R_in(550)은 550nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값임.

한편, 상기 열 수축하는 단계는 상기 적층체를 길이 방향(MD 방향)으로 1축 연신하는 방법으로 수행될 수 있다. 또 하나의 측면에서, 상기 열 수축하는 단계는 상기 적층체를 폭 방향(TD 방향)으로 연신하고, 길이 방향(MD 방향)으로 수축하는 방법으로 수행될 수 있다.

본 명세서에서 상기 연신은 수축성 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg)℃ 내지 (Tg + 100)℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 연신 배율은 1배 내지 3배의 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법은, 필요에 따라, 상기 적층체를 열 수축하는 단계 후에 복굴절층을 수축성 필름으로부터 박리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시상태에 있어서, 전술한 방법에 의하여 제조된 광학 필름을 제공한다.

또한, 본 명세서는 수축성 필름; 및 상기 수축성 필름의 적어도 일면에 형성되는 하기 식 (1)을 만족하는 복굴절층을 포함하며, 상기 복굴절층은 부의 복굴절성 물질을 이용하여 형성된 것인 광학 필름을 제공한다:

식 (1): n_x > n_z > n_y

상기 식 (1)에 있어서, n_x는 복굴절층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, n_y는 복굴절층의 상기 n_x 방향에 수직인 방향의 굴절율이며, n_z는 복굴절층의 두께 방향의 굴절율임.

또 다른 측면에서, 상기 광학 필름은 하기 식 (4) 내지 (6)을 만족하는 광학 필름을 제공한다:

식 (4): 150nm ≤ R_in ≤ 350nm

식 (5): 50nm ≤ R_th ≤ 250nm

식 (6): 0.1 ≤ Nz < 1

상기 식 (4) 내지 (6)에 있어서, R_in는 파장 550nm에서 측정한 필름의 면 방향 위상차 값이고, R_th는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값이며, Nz는 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)임.

또한, 본 발명은 상기 복굴절층이 하기 식 (7)을 만족하는 것인 광학 필름을 제공한다:

식 (7): R_in(450)/R_in(550) < 1

상기 식 (7)에 있어서, R_in(450)은 450nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값이고, R_in(550)은 550nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값임.

또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.

또 하나의 측면에서, 상기 편광판은 2층 이상의 광학 필름을 포함하고, 적어도 2층의 상기 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하며, Nz 값은 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)인 것인 편광판을 제공한다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 광학 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

또 하나의 측면에서, 상기 액정표시장치는 2층 이상의 광학 필름을 포함하고, 적어도 2층의 상기 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하며, Nz 값은 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)인 것인 액정표시장치를 제공한다.

본 발명의 제조 방법으로 제조되는 광학 필름은, 한 장의 필름으로도 효과적으로 n_x > n_z > n_y 굴절률 분포를 가지는 위상차 특성을 구현할 수 있으며, 박형으로 제조가 가능하고, 제조 방법이 간단하여 종래에 비해 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 제조 방법은 수축성 필름 상에 부의 복굴절성 물질을 도포하여 복굴절층을 형성한 후, 열 수축 공정을 통해 수축성 필름 상에 n_x ＞ n_z ＞ n_y 의 굴절률 분포를 만족하는 복굴절층을 형성하는바, 별도의 점착제를 사용할 필요가 없으므로 얼룩, 쿠닉, 이물 혼입 등의 불량 발생률을 현저히 저감될 수 있으며, 그 결과 제조되는 필름의 광학 물성 및 외관 특성 등이 매우 우수하다는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 광학 필름은 얇은 두께의 광학 필름을 제공함과 동시에 시감성이 우수한 장점이 있다.

도 1은 실시예 1 및 2에 따른 적층체의 열 수축 결과를 예시적으로 나타낸 것이다.

먼저 본 명세서에 사용되는 용어를 정의한다.

(1) n_x는 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고, n_y는 면 방향에 있어서 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, n_z는 두께 방향의 굴절율을 의미한다. 또한, 상기 n_x, n_y, n_z는 550nm 파장의 광에서 측정된 값을 의미한다. 한편, 상기 n_{x ,} n_y, n_z는 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, 프리즘 커플러 장비(SAIRON TECHNOLOGY社 SPA-3DR) 등을 이용하여 평균 굴절율을 측정하고, Axomatrics 社의 액소스캔(Axoscan)으로 복굴절을 측정하여, n_{x ,} n_y, n_z를 각각 계산할 수 있다.

(2) R_in은 550nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값을 의미하는 것으로, 면 방향 위상차 값 R_in=(n_x-n_y)×d에 의해 구해진다. 이때, 상기 n_x 및 n_y는 상기한 바와 동일하며, d는 광학 필름의 두께를 의미한다. 한편, 상기 R_in은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.

(3) R_th는 550nm 파장의 광에서 측정한 두께 방향 위상차 값을 의미하는 것으로, 두께 방향 위상차 값 R_th=(n_z-n_y)×d에 의해 구해진다. 이때, 상기 n_y 및 n_z는 상기한 바와 동일하며, d는 광학 필름의 두께를 의미한다. 한편, 상기 R_th은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.

(4) Nz는 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비를 의미하는 것으로, Nz = R_th/R_in에 의해 구해진다.

(5) n₁은 적층체 열 수축 전 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층의 두께방향 굴절율의 평균값을 의미하고, n₂는 적층체 열 수축 전 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층의 평면방향 굴절율의 평균값을 의미한다. 즉, n₁ 및 n₂는 각각 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층의 연신 및 수축 전의 두께방향 굴절율의 평균값과 평면방향 굴절율 평균값을 의미한다. 한편, 상기 n₁ 및 n₂의 측정방법은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, 프리즘 커플러 장비(SAIRON TECHNOLOGY社 SPA-3DR) 등을 이용하여 평균 굴절율을 측정하고, Axomatrics 社의 액소스캔(Axoscan)으로 복굴절을 측정하여, n_1, n₂를 각각 계산할 수 있다.

(6) 부의 복굴절성 물질은 연신 후(배향 후), 연신 방향에 수직한 방향으로 광축을 발현하는 물질을 의미하며, 코팅만 할 경우(연신 전), n_z > n_x = n_y의 굴절률 분포를 발현하는 물질을 의미한다. 정의 복굴절성 물질은 연신 후(배향 후), 연신 방향과 평행한 방향으로 광축을 발현하는 물질을 의미하며, 코팅만 할 경우(연신 전), n_x = n_y > n_z의 굴절률 분포를 발현하는 물질을 의미한다.

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 상기 과제를 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 수축성 필름 상에 부의 복굴절성 물질을 이용하여 복굴절층을 형성한 후 동시에 열 수축 공정을 수행하는 경우, 비교적 간단한 방법으로 n_x > n_z > n_y 굴절률 분포를 가질 수 있을 뿐만 아니라, 두께가 매우 얇은 광학 필름을 제조할 수 있음을 알아내었다.

보다 구체적으로, 본 발명의 광학 필름의 제조 방법은 수축성 필름 상에 부의 복굴절성 물질을 이용하여 복굴절층을 형성하여 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 적층체를 열 수축 하는 단계를 포함하고, 상기 열 수축하는 단계는 상기 복굴절층이 하기 식 (1)을 만족하도록 수행되는 것을 특징으로 한다:

식 (1): n_x > n_z > n_y

상기 식 (1)에 있어서, n_x는 복굴절층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, n_y는 복굴절층의 상기 n_x 방향에 수직인 방향의 굴절율이며, n_z는 복굴절층의 두께 방향의 굴절율이다.

상기한 바와 같이, 수축성 필름 상에 복굴절층을 도포하여 적층체를 형성한 다음, 이를 열 수축하게 되면, 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층은 수축성 필름에 의하여 고온 연신 과정에서 연신 방향에 수직한 방향으로 강제적으로 수축이 되며, 연신 방향에 수직한 방향으로 최대 굴절률을 가지는 바, 그 결과 연신 방향의 굴절률이 두께 방향의 굴절률보다 작게 발현이 되어, 최종적으로 n_x > n_z > n_y를 만족하게 된다. 이와 같이 복굴절층이 최종적으로 n_x > n_z > n_y를 만족하는 경우, IPS 모드 위상차 필름으로 매우 유용하게 사용할 수 있다.

한편, 상기 부의 복굴절성 물질은 하기 식 (2)로 표시되는 복굴절률이 0.0005 이상인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로 예를 들면, 0.0005 내지 0.05 또는 0.001 내지 0.5 범위일 수 있다.

식 (2): △n₁₂ = n₁ - n₂

상기 식 (2)에 있어서, n₁은 적층체 열 수축 전 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층의 두께방향 굴절율의 평균값을 의미하고, n₂는 적층체 열 수축 전 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층의 평면방향 굴절율의 평균값을 의미한다.

본 명세서의 또 다른 구현예예 있어서, 상기 적층체를 열 수축하는 단계는 상기 식 (1)을 만족함과 동시에, 하기 식 (3)을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이, 적층체 상태에서 복굴절층이 수축성 필름과 실질적으로 동일한 배율로 수축을 하는 경우, 최종적으로 제조되는 광학 필름의 전구체인 복굴절층이 모두 충분히 수축될 수 있는바, 매우 우수한 품질의 광학 필름 제조가 가능하다. 이와 달리, 적층체 상태에서의 복굴절층의 수축률과 수축성 필름의 수축률의 차이가 큰 경우에는, 최종적으로 제조되는 광학 필름의 전구체인 복굴절층이 충분히 수축될 수 없기 때문에, 상기와 같은 우수한 품질의 광학 필름 제조가 어렵다. 보다 바람직하게는, 적층체 상태에서의 수축성 필름의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률과 적층체 상태에서의 복굴절층의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률의 차는 0% 내지 3% 정도, 0% 내지 2%, 또는 0% 내지 1% 정도일 수 있다:

식 (3): 0% ≤ S₂ - S₁ ≤ 5%

상기 식 (3)에 있어서, S₁은 적층체 상태에서의 복굴절층의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률이며, S₂는 적층체 상태에서의 열 수축 성 필름의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률이다.

이때, 상기 적층체 상태에서의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, 적층체를 형성한 후 복굴절층과 수축성 필름 모두 일면에 점을 1cm 간격으로 찍은 후, 적층체를 UTM 장비에서 연신 및 열 수축 후 박리한 다음, 각각의 점 간격을 재는 방법으로 측정할 수 있다.

본 명세서의 또 하나의 구현예에 있어서, 상기 적층체를 열 수축하는 단계 이후 상기 복굴절층이 하기 식 (7)을 만족한다.

식 (7): R_in(450)/R_in(550) < 1

상기 식 (7)에 있어서, R_in(450)은 450nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값이고, R_in(550)은 550nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값임.

상기 면 방향 위상차 값의 계산 방법은 전술한 바와 동일하다.

상기와 같이 식 (7)을 만족하는 복굴절층은 역파장 분산성을 갖는다. 이 경우, 파장에 따른 투과도 (T=1/2 sin²(Re/λ)π)의 차이가 균일해져, 상기 복굴절층을 포함하는 광학 필름은 시감성이 우수한 효과를 나타낼 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 광학 필름의 제조 방법을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 수축성 필름 상에 부의 복굴절성 물질을 이용하여 복굴절층을 형성함으로써 적층체를 형성하는 단계를 수행한다. 상기 복굴절층을 형성하는 단계는, 예를 들면 부의 복굴절성 물질과 용매를 포함하는 복굴절층 형성 조성물을 수축성 필름상에 직접 도포하는 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 도포 방법은 예를 들면, 부의 복굴절성 물질과 용매를 포함하는 복굴절층 형성 조성물을 마이크로 그라비아 코팅법, 콤마 코팅법, 바 코팅법, 롤러 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 딥 코팅법, 유연 성막법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법 및 그라비아 인쇄 법 등의 방법을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 부의 복굴절성 물질은 예를 들면, 폴리비닐카바졸, 폴리비닐나프탈렌, 스티렌계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지 및 플루오렌계 단량체로부터 중합된 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 상기 폴리비닐카바졸은, 폴리(9-비닐카바졸)과 같이 분자 내에 카바졸 골격을 가지는 것으로, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 폴리비닐카바졸이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.

또한, 상기 폴리비닐나프탈렌은, 폴리(2-비닐나프탈렌)과 같이 분자 내에 나프탈렌 골격을 가지는 것으로, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 폴리비닐나프탈렌이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.

나아가, 상기 스티렌계 수지는, 스티렌계 단량체를 주 성분으로 포함하는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 이때 상기 스티렌계 단량체의 예로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 2,5-디메틸스티렌, 2-메틸-4-클로로스티렌, 2,4,6-트리메틸스티렌, cis-β-메틸스티렌, trans-β-메틸스티렌, 4-메틸-α-메틸스티렌, 4-플루오르-α-메틸스티렌, 4-클로로-α-메틸스티렌, 4-브로모-α-메틸스티렌, 4-t-부틸스티렌, 2-플루오르스티렌, 3-플루오르스티렌, 4-플루오로스티렌, 2,4-디플루오로스티렌, 2,3,4,5,6-펜타플루오로스티렌, 2-클로로스티렌, 3-클로로스티렌, 4-클로로스티렌, 2,4-디클로로스티렌, 2,6-디클로로스티렌, 옥타클로로스티렌, 2-브로모스티렌, 3-브로모스티렌, 4-브로모스티렌, 2,4-디브로모스티렌, α-브로모스티렌, β-브로모스티렌, 2-하이드록시스티렌, 4-하이드록시스티렌 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 스티렌 및 α-메틸스티렌인 것이 보다 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.

다음으로, 상기 폴리아크릴레이트계 수지는, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 폴리아크릴레이트이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.

한편, 상기 플루오렌계 단량체로부터 중합된 수지는, 분자 내 2 이상의 히드록시기를 가지는 플루오렌계 단량체로부터 중합된 수지인 것이 바람직하다.

이때, 상기 분자 내 2 이상의 히드록시기를 가지는 플루오렌계 단량체는, 분자 내 플루오렌 골격을 포함하고, 2 이상의 히드록시기를 가지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 상기 분자 내 2 이상의 히드록시를 가지는 플루오렌계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물을 그 예로 들 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, X₁~X₄는 각각 독립적으로 C_1-6 알킬기, C_5-6 시클로알킬기, C_6-10 아릴기, C_7-14 아릴알킬기, C_1-6 알콕시기, C_5-10 시클로알콕시기, C_6-10 아릴옥시기, C_7-14 아릴알킬옥시기, C_1-6 아실기, C_1-4 알콕시카보닐기, 할로겐원자, 나이트로기, 사이아노기 또는 아미노기를 나타내고; a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 0~4의 정수이고; Y₁~Y₂은 각각 독립적으로 단일결합, -O-(CH)_n- 또는 -(CH)_m-을 나타내고; n은 1~6의 정수이고; m은 1~6의 정수이다.

이때, 상기 화학식 1에 있어서, 이에 한정되는 것은 아니나, X₁~X₄의 C_{1- 6}알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기 등을 그 예로 들 수 있고; C_5-6 시클로알킬기로는 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 그 예로 들 수 있고; C_6-10 아릴기로는 페닐기, 메틸페닐기, 2-메틸페닐기, 디메틸 페닐기, 나프틸기 등을 그 예로 들 수 있고; C_7-14 아릴알킬기로는 벤질기 등을 그 예로 들 수 있고; C_1-6 알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 이소부톡시기, t-부톡시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_5-10 시클로알콕시기는 시클로헥사녹시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_6-10 아릴옥시기로는 페녹시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_7-14 아릴알킬옥시기로는 벤질옥시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_1-6 아실기로는 아세틸기 등을 그 예로 들 수 있고; C_1-4 알콕시카보닐기로는 메톡시 카르보닐기 등을 그 예로 들 수 있다.

예컨대, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 9,9-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(3-에틸-4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(3-프로필-4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(3-부틸-4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스[4-(히드록시메톡시)페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-메틸페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디메틸페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-에틸페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디에틸페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-프로필페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디프로필페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-이소프로필페닐]플루오렌, 9,9-비스 [4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디이소프로필페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-n-브틸페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디-n-부틸페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-이소부틸]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디이소부틸페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-(1-메틸프로필페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-비스(1-메틸프로필페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-페닐페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디페닐페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3-벤질페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디벤질페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(3-히드록시프로폭시)페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(4-히드록시부톡시)페닐]플루오렌 등을 그 예로 들 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서, X₅~X₆은 각각 독립적으로 C_1-6 알킬기, C_5-6 시클로알킬기, C_6-10 아릴기, C_7-14 아릴알킬기, C_1-6 알콕시기, C_5-10 시클로알콕시기, C_6-10 아릴옥시기, C_7-14 아릴알킬옥시기, C_1-6 아실기, C_1-4 알콕시카보닐기, 할로겐원자, 나이트로기, 사이아노기 또는 아미노기를 나타내고; e 및 f는 각각 독립적으로 0~4의 정수이고; Y₃~Y₄은 각각 독립적으로 단일결합, -O-(CH)_p- 또는 -(CH)_q-을 나타내고; p는 1~6의 정수이고; q는 1~6의 정수이다.

이때, 상기 화학식 2에 있어서, 이에 한정되는 것은 아니나, X₅~X₆의 C_{1- 6}알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기 등을 그 예로 들 수 있고; C_5-6 시클로알킬기로는 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 그 예로 들 수 있고; C_6-10 아릴기로는 페닐기, 메틸페닐기, 2-메틸페닐기, 디메틸 페닐기, 나프틸기 등을 그 예로 들 수 있고; C_7-14 아릴알킬기로는 벤질기 등을 그 예로 들 수 있고; C_1-6 알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 이소부톡시기, t-부톡시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_5-10 시클로알콕시기는 시클로헥사녹시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_6-10 아릴옥시기로는 페녹시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_7-14 아릴알킬옥시기로는 벤질옥시기 등을 그 예로 들 수 있고; C_1-6 아실기로는 아세틸기 등을 그 예로 들 수 있고; C_1-4 알콕시카보닐기로는 메톡시 카르보닐기 등을 그 예로 들 수 있다.

예컨대, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 9,9-비스(히드록시메틸)플루오렌, 9,9-비스(2-히드록시에틸)플루오렌, 9,9-비스(3-히드록시프로필)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시부틸)플루오렌, 9,9-비스(히드록시메톡시)플루오렌, 9,9-비스(2-히드록시에톡시)플루오렌, 9,9-비스(3-히드록시프로톡시)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시부톡시)플루오렌, 9,9-비스(3-히드록시시클로헥실), 9,9-비스(히드록시시클로펜틸) 등을 그 예로 들 수 있다.

한편, 상기 복굴절층 형성 조성물에 포함되는 용매는 부의 복굴절성 물질을 용해할 수 있는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하며, 사용하는 부의 복굴절성 물질에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 용매로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란(THF), 1,3-디옥살레인, N-메틸 피롤리돈(NMP), 디메틸폼아마이드(DMF), 디메틸아세트아마이드(DMAc), 에탄올, 메탄올 등의 알코올류, 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸 이소프로필 케톤(MIPK), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 시클로펜타논(CPO) 등의 케톤류, 1,3-디옥살란(1,3-dioxolane), 물 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병행해도 된다.

이때, 상기 복굴절층에 포함된 상기 용매를 건조하기 위하여, 당해 기술분야에 잘 알려진 방법으로 건조 공정을 수행할 수 있으며, 예를 들면, (용매의 끓는점 - 50)℃ 내지 (용매의 끓는점 + 50)℃ 온도 범위에서 및 1분 내지 10 분간 열풍이나 IR 히터 등을 이용하여 건조시킬 수 있다.

한편, 상기 복굴절층 형성 조성물에 포함되는 부의 복굴절성 물질의 농도는 1wt% 내지 40wt%인 것이 바람직하며, 예를 들면, 5wt% 내지 25wt% 정도일 수 있다. 농도가 1wt% 미만인 경우에는 코팅층의 두께가 얇아지는 문제가 있으며, 농도가 40wt%를 초과하는 경우에는 코팅 조성물의 점도가 높아지기 때문에 균일한 두께로 코팅하기가 어렵고, 건조시간도 길어지므로 생산성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기 복굴절층의 유리전이온도는 후술할 수축성 필름의 유리전이온도 보다 20℃ 이상 큰 것이 바람직하며, 예를 들면, 20℃ 내지 100℃ 또는 30℃ 내지 80℃ 정도 차이가 날 수 있다. 유리전이온도의 측정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다. 예컨대, 시차주사형 열량계(DSC)를 이용하는 경우, 약 10mg의 시료를 전용 팬(pan)에 밀봉하고 일정 승온 조건으로 가열할 때 상변이가 일어남에 따른 물질의 흡열 및 발열량을 온도에 따라 그려 유리전이온도를 측정할 수 있다.

다음으로, 본 발명에서 사용 가능한 수축성 필름은 상기 복굴절층 보다 큰 열 수축성을 갖는 것이면 공지의 수지 필름을 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니나, 아크릴계 수지, 노르보르넨계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리아세테이트계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지 등을 포함하는 것을 사용할 수 있다. 다만, 동일한 열 수축 조건에서 단일 필름 상태로 측정한 연신 방향에 대하여 수직한 방향의 수축률이 복굴절층 보다는 커야 하며, 예를 들면 약 10% 이상 커야 한다. 한편, 상기 수축률은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하다. 예를 들면, 필름에 1cm 간격으로 점을 찍은 후, Zwick社의 UTM(Universe Testing Machine) 장비를 이용하여 필름을 수축시키고, 수축시킨 후의 점의 거리를 측정하는 방법으로 계산할 수 있다.

특히, 상기 수축성 필름은, 폴리에스테르계 수지, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우 가격 경쟁력이 우수할 뿐만 아니라, 유리전이온도가 낮아 고온 연신 과정에서 열 수축성이 우수하기 때문이다.

한편, 상기 수축성 필름은 폭 방향(TD)으로 1축 연신 처리된 필름 또는 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)으로 2축 연신 처리된 필름인 것이 상기 복굴절층을 효과적으로 수축시키기 위하여 바람직하다. 이때, 본 발명은 시판되는 수축성 필름으로써 폭 방향(TD)으로 1축 연신 처리된 필름 또는 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)으로 2축 연신 처리된 필름을 사용할 수 있으며, 또는 시판되는 수축 특성을 가지는 미연신 고분자 필름을 폭 방향(TD)으로 1축 연신 처리하거나, 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)으로 2축 연신 처리하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기 수축성 필름은 두께가 10㎛ 내지 100㎛ 인 것이 바람직하며, 20㎛ 내지 80㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 필름의 두께가 두꺼울수록 수축력이 강하여 복굴절층의 위상차를 크게 발현시킬 수 있는 장점이 있으나, 목표 위상차를 얻기 위해서는 적절한 두께를 가져야 하며, 이러한 관점에서 필름의 두께가 상기 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 수축성 필름의 두께가 너무 얇을 경우, 복굴절층을 수축성 필름 위에 도포 후 건조 과정에서 필름이 크게 휘어 버리는 컬 문제가 심하게 발생하므로 10㎛ 이상인 것이 유리하다.

다음으로, 상기와 같은 방법으로 수축성 필름 상에 복굴절층이 형성된 적층체를 형성한 후, 상기 적층체를 열 수축하는 단계를 수행할 수 있다.

이때, 상기 열 수축하는 단계는 적층체를 공지의 연신 장비 등을 이용하여 길이 방향(MD)으로 1축 연신하는 방법으로 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 고온 조건의 오븐 안에서 적층체의 길이 방향(MD)의 양 끝을 잡아준 상태에서 UTM 장비를 이용하여 적층체를 길이 방향(MD)으로 당기는 방법으로 1축 연신할 수 있다. 본 발명에 사용한 상기 복굴절층은 연신 방향에 수직하게 최대 굴절율이 발현되는 부의 복굴절층인 것이 바람직하다. 상기 고온 연신에 의하여 폭 방향(TD)으로 적층체가 수축하게 된다(도 1 참고).

한편, 상기 열 수축하는 단계는 동시 이축 연신기를 이용하여 수행될 수도 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열 수축하는 단계는 상기 적층체를 폭 방향(TD 방향)으로 연신하고 길이 방향(MD 방향)으로 수축하는 방법으로 수행될 수 있다. 이 방법은 수축성 필름 위에 복굴절층을 도포하고 건조한 후, 폭 방향(TD)으로 연신하면서 동시에 길이 방향(MD)으로는 수축하는 방법이다. 따라서 상기 UTM을 이용하는 방법보다 필름의 폭을 크게 할 수 있다는 점에서 생산성이 높은 장점이 있다.

이때, 상기 연신은 수축성 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg) 내지 (Tg + 100℃)의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면, (Tg + 20℃) 내지 (Tg + 80℃)의 온도에서 수행될 수 있다. 연신 온도가 이와 같은 범위를 만족해야지만 높은 위상차 구현이 가능하다. 구체적으로, 이와 같은 연신 온도에서 복굴절층은 수축을 잘 안 하려고 하나, 수축성 필름은 매우 강하게 수축을 하려고 하며, 이때 이들은 수지층에 의하여 부착되어 있는바, 복굴절층은 연신 과정에서 강한 폭 수축이 일어나게 되며, 그 결과 높은 위상차를 가질 수 있다.

또한, 상기 연신은 1배 내지 3배의 연신 배율로 수행되는 것이 바람직하며, 예를 들면, 1배 내지 2.5배 또는 1배 내지 2배의 연신 배율로 수행될 수 있다. 이와 같은 연신 배율로 연신이 수행되는 경우, 복굴절층을 본 발명이 원하는 만큼 폭 방향으로 수축시킬 수 있으며, 본 발명이 원하는 만큼의 높은 위상차를 구현시킬 수 있다.

한편, 상기 적층체를 열 수축하는 단계 후 복굴절층의 두께는 20㎛ 이하인 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 예를 들면, 1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 15㎛ 또는 1㎛ 내지 10㎛ 정도일 수 있다. 연신 후 복굴절층의 두께가 이보다 두꺼운 경우에는 이를 포함하는 편광판이나 디스플레이 장치의 박형 경량화 추세에 부응할 수 없을 뿐만 아니라, 본 발명이 추구하는 위상차 값의 범위를 벗어날 수 있다.

한편, 본 발명의 제조 방법은 상기 적층체를 형성하는 단계 전에 수축성 필름을 텐터 연신기 등을 이용하여 폭 방향(TD)으로 1축 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 상기 수축성 필름을 폭 방향(TD)으로 1축 연신 된 상태로 사용하기 위한 것으로, 상기한 바와 같이, 상기 수축성 필름이 폭 방향(TD)으로 1축 연신 처리된 필름인 경우 상기 복굴절층을 효과적으로 수축시키기 위하여 바람직하다. 이때, 상기 연신은 수축성 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-20)℃ 내지 (Tg+50)℃의 온도에서, 1.5배 내지 5배의 연신 배율로 수행될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 적층체를 열 수축하는 단계 후 복굴절층의 두께는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 15㎛ 또는 1㎛ 내지 10㎛이며, 복굴절층은 상기 식 (7)을 만족한다. 이 경우, 이를 포함하는 편광판이나 디스플레이 장치의 박형 경량화 추세에 부응함과 동시에, 시감 측면에서도 유리하다는 장점이 있다.

본 명세서의 또 다른 측면에서, 상기 열 수축하는 단계 후에 복굴절층을 수축성 필름으로부터 박리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 복굴절층을 단일의 위상차 필름으로 사용하기 위해서는 박리하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 박리하는 단계는 상온에서 진행될 수 있으며, 박리 방법은 특별히 한정되지 않는다.

본 명세서의 또 하나의 구현예에 있어서, 본 발명은 상기한 제조 방법에 의하여 제조되는 광학 필름을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 수축성 필름; 및 상기 수축성 필름의 적어도 일면에 형성되고, 상기 식 (1)을 만족하는 복굴절층을 포함하며, 상기 복굴절층은 부의 복굴절성 물질을 이용하여 형성된 것인 광학 필름을 제공한다.

본 명세서에서 상기 복굴절층은 폴리비닐카바졸, 폴리비닐나프탈렌, 스티렌계 수지 및 폴리아크릴레이트계 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함하는 부의 복굴절성 물질을 이용하여 형성될 수 있다.

이때, 상기 수축성 필름, 복굴절층의 재료 및 형성 방법 등은 전술한 것과 동일하며, 상기 광학 필름 역시 전술한 상기 식 (3)을 더 만족하는 것이 보다 바람직하다.

본 명세서의 또 하나의 측면에서, 상기 광학 필름은 하기 식 (4) 내지 식 (6) 중 적어도 하나 이상을 만족하는 것이 바람직하다. 이 경우 IPS 모드용 위상차 필름으로 매우 유용하게 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 광학 필름은 R_in의 범위가 200nm 내지 300nm 정도 이고, R_th의 범위가 100nm 내지 200nm 정도이며, Nz 값이 0.2 내지 0.9 또는 0.3 내지 0.7 정도일 수 있다:

식 (4): 150nm ≤ R_in ≤ 350nm

식 (5): 50nm ≤ R_th ≤ 250nm

식 (6): 0.1 ≤ Nz < 1

상기 식 (4) 내지 식 (6)에 있어서, R_in는 파장 550nm에서 측정한 필름의 면 방향 위상차 값이고, R_th는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값이며, Nz는 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)이다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광학 필름에 포함되는 복굴절층은 전술한 식 (7)을 만족한다. 이 경우, 전술한 바와 같이 상기 복굴절층을 포함하는 광학 필름은 역파장 분산성을 가져, 시감 면에서 유리한 효과를 나타낸다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광학 필름의 복굴절층의 두께는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 15㎛ 또는 1㎛ 내지 10㎛이며, 복굴절층은 상기 식 (7)을 만족한다. 전술한 바와 같이, 복굴절층이 상기 두께 범위 및 식 (7)을 만족할 경우, 이를 포함하는 편광판이나 디스플레이 장치의 박형 경량화 추세에 부응함과 동시에, 시감 측면에서도 유리하다는 장점이 있다.

또 하나의 측면에서, 본 발명은 상기 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다. 상기 편광판은 상기 광학 필름을 1층 또는 2층 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 광학 필름은 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착되거나, 편광자의 양면에 보호 필름이 부착된 편광판의 보호 필름 상에 부착되어, 위상차 필름으로 유용하게 사용될 수 있다.

상기 광학 필름을 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착시키는 경우, 예를 들어, 그 구조는 상 보호필름/편광자/광학 필름, 광학 필름/편광자/하 보호필름, 광학 필름/상 보호필름/편광자/하 보호필름 또는 상 보호필름/편광자/하 보호필름/광학 필름 일 수 있다.

또 하나의 측면에서, 상기 편광판은 2층 이상의 광학 필름을 포함하고, 적어도 2층의 상기 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하며, 상기 Nz 값은 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)이다.

상기와 같이 적어도 2층의 Nz 값이 서로 상이한 광학 필름을 포함하는 경우에는 보다 더 블랙(black)에 가까운 색을 구현할 수 있다.

본 명세서의 또 하나의 측면에서 상기 편광판은 2층의 광학필름을 포함하고, 상기 2층의 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하다.

또 하나의 측면에서 상기 서로 Nz 값이 서로 상이한 적어도 2층 이상의 광학 필름은 적층된 형태로 편광판에 구비된다.

본 명세서의 일 측면에서 상기 서로 Nz 값이 서로 상이한 적어도 2층 이상의 광학 필름은 서로 접하여 구비된다.

또 하나의 측면에서, 본 발명은 상기 광학 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다. 예컨대 본 발명은 상기 광학 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 IPS 모드 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 액정표시장치는 액정 셀 및 상기 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 광학 필름은 상기 액정 셀과 상기 제 1 편광판 및/또는 제 2 편광판 사이에 위상차 필름으로써 구비될 수 있다. 즉, 제 1 편광판과 액정 셀 사이에 광학 필름이 구비될 수 있고, 제 2 편광판과 액정 셀 사이에, 또는 제 1 편광판과 액정 셀 사이와 제 2 편광판과 액정 셀 사이 모두에 광학 필름이 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다.

또 하나의 일 측면에서 상기 액정표시장치는 2층 이상의 광학 필름을 포함하고, 적어도 2층의 상기 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하며, 상기 Nz 값은 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)이다.

상기와 같이 적어도 2층의 Nz 값이 서로 상이한 광학 필름을 포함하는 경우에는 보다 더 블랙(black)에 가까운 색을 구현할 수 있다.

본 명세서의 또 하나의 측면에서 상기 액정표시장치는 2층의 광학필름을 포함하고, 상기 2층의 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하다.

또 하나의 측면에서 상기 서로 Nz 값이 서로 상이한 적어도 2층 이상의 광학 필름은 적층된 형태로 액정표시장치에 구비된다.

본 명세서의 일 측면에서 상기 서로 Nz 값이 서로 상이한 적어도 2층 이상의 광학 필름은 서로 접하여 구비된다.

본 명세서에서 "적층"이란 어떤 부재 상에 다른 부재가 위치하는 것을 의미하며, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라, 두 부재 사이에 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

수축성 필름으로 시판되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 연신 필름 (SKC社 TP69C, 2축 연신, Tg=77℃)를 사용하였다. 상기 수축성 필름 상에 폴리비닐카바졸(Aldrich社)이 17.5wt%로 포함되어 있는 용액(용매 1,3-dioxolane)을 바 코터를 이용하여 3㎛ 두께로 코팅하여, 수축성 필름 상에 복굴절층이 형성된 적층체를 제조하였다. 다음으로, 상기 적층체를 155℃ 오븐에서, UTM 장비를 이용하여 MD 방향으로 10% 1축 연신 한 후, 적층체를 상온으로 꺼내어 수축성 필름을 박리하여 제거하였다. 그 결과 최종적으로 두께가 5㎛인 광학 필름을 얻었다. 한편, 상기 복굴절층의 폭 방향(TD) 수축률은 30%였다.

실시예 2

수축성 필름으로 시판되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 연신 필름 (SKC社 TP69C, 2축 연신, Tg=77℃)를 사용하였다. 상기 수축성 필름 상에 폴리비닐나프탈렌(Aldrich社)이 12wt%로 포함되어 있는 용액(용매 1,3-dioxolane)을 바 코터를 이용하여 5㎛ 두께로 코팅하여, 수축성 필름 상에 복굴절층이 형성된 적층체를 제조하였다. 다음으로, 상기 적층체를 145℃ 오븐에서, UTM 장비를 이용하여 MD 방향으로 10% 1축 연신 한 후, 적층체를 상온으로 꺼내어 수축성 필름을 박리하여 제거하였다. 그 결과 최종적으로 두께가 7㎛인 광학 필름을 얻었다. 한편, 상기 복굴절층의 폭 방향(TD) 수축률은 30%였다.

비교예 1

이형 필름으로 시판되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(SKC社, SG31)을 사용하고, 상기 이형 필름 상에 폴리비닐카바졸(Aldrich社)이 7wt% 포함되어 있는 용액(용매 1,3-dioxolane)을 바 코터를 이용하여 3㎛ 두께로 코팅하였다. 이형 필름 상에 상기 복굴절층이 형성된 적층체를 155℃ 오븐에서, UTM 장비를 이용하여 MD 방향으로 10% 1축 연신하였다. 그 후, 상기 복굴절층을 박리하여 최종적으로 두께 3㎛인 광학 필름을 얻었다.

비교예 2

이형 필름으로 시판되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(SKC社, SG31)을 사용하고, 상기 이형 필름 상에 폴리비닐나프탈렌(Aldrich社)이 12wt% 포함되어 있는 용액(용매 1,3-dioxolane)을 바 코터를 이용하여 5㎛ 두께로 코팅하였다. 이형 필름 상에 상기 복굴절층이 형성된 적층체를 155℃ 오븐에서, UTM 장비를 이용하여 MD 방향으로 10% 1축 연신하였다. 그 후, 상기 복굴절층을 박리하여 최종적으로 두께 5㎛인 광학 필름을 얻었다.

실험예 1 - 폭 수축률(S ₁ , S ₂ ) 측정

상기 실시예 1 및 2에 있어서, 적층체 상태에서의 복굴절층의 폭 수축률(S₁) 및 수축성 필름의 폭 수축률(S₂)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 상기 폭 수축률(S₁, S₂)는 열 수축 전 적층체의 양면, 즉 복굴절층과 수축성 필름 각각에 점을 1cm 간격으로 찍은 후, 열 수축 후 박리한 다음, 각각의 점 간격을 재는 방법으로 측정하였다.

구 분	S1 (%)	S2 (%)
실시예 1	30	30
실시예 2	30	30
비교예 1	7	-
비교예 2	5	-

상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조된 적층체의 경우, 복굴절층과 수축성 필름의 폭 수축률(S₁, S₂)이 상기 식 (3)를 만족한다. 그 결과, 본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조된 적층체의 경우, 하기 도 1 (a)에 예시적으로 도시한 바와 같이 복굴절층이 수축성 필름과 실질적으로 동일하게 수축되었다는 것을 알 수 있다.

그러나, 비교예 1 및 2에서 제조된 광학 필름의 경우, 수축성 필름을 사용하지 않았기 때문에 S₂ 값을 얻을 수 없었다. 그러나, S₁ 값을 참조하였을 때, 실시예 1 및 2에 비해 광학 필름의 폭 수축률이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다.

실험예 2 - 위상차 특성 측정

상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2 에서 제조한 광학 필름의 위상차 특성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. n_x, n_y, n_z는 프리즘 커플러 장비(SAIRON TECHNOLOGY社 SPA-3DR)를 이용하여 측정하였으며, 위상차 값은 Axometrics社의 Axoscan 측정장비를 이용하여 측정하였다.

구 분	두께(㎛)	nx/ny/nz	Rin(㎚)	Rth(㎚)	Nz
실시예 1	5	1.622/1.573/1.604	238	149	0.63
실시예 2	7	1.611/1.589/1.603	152	100	0.66
비교예 1	3	1.621/1.572/1.621	130	146	1.12
비교예 2	5	1.609/1.593/1.615	78	109	1.40

상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조된 광학 필름은 IPS 모드용 액정표시장치에 위상차 필름으로 사용하기에 매우 적합한 위상차 값을 가지는 것을 알 수 있다.

그러나, 비교예 1 및 2에 따른 광학 필름은 n_x/n_y/n_z 값이 식 (1)의 n_x > n_z > n_y 관계를 만족하지 않으며, Rin 값 및 Nz 값이 식 (4) 및 식 (6)의 범위를 만족하지 않으므로 IPS 모드용 액정표시장치에 위상차 필름으로 사용하기에는 적합하지 않은 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.

2: 복굴절층
3: 수축성 필름
W: 폭
L: 길이

Claims (20)

1. 수축성 필름 상에 부의 복굴절성 물질을 이용하여 복굴절층을 형성하여 적층체를 형성하는 단계; 및
   상기 적층체를 열 수축하는 단계를 포함하고,
   상기 열 수축하는 단계는 상기 복굴절층이 하기 식 (1)을 만족하도록 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법:
   식 (1): n_x > n_z > n_y
   상기 식 (1)에 있어서, n_x는 복굴절층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, n_y는 복굴절층의 상기 n_x 방향에 수직인 방향의 굴절율이며, n_z는 복굴절층의 두께 방향의 굴절율임.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 부의 복굴절성 물질은 하기 식(2)로 표시되는 굴절률이 0.0005 이상인 광학 필름의 제조 방법:
   식 (2): △n₁₂ = n₁ - n₂
   상기 식 (2)에 있어서, n₁은 적층체 열 수축 전 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층의 두께방향 굴절율의 평균값을 의미하고, n₂는 적층체 열 수축 전 수축성 필름 상에 형성된 복굴절층의 평면방향 굴절율의 평균값을 의미함.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 부의 복굴절성 물질은 폴리비닐카바졸, 폴리비닐나프탈렌, 스티렌계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지 및 플루오렌계 단량체로부터 중합된 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함하는 것인 광학 필름의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복굴절층을 형성하는 단계는 마이크로 그라비아 코팅법, 콤마 코팅법, 바 코팅법, 롤러 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 딥 코팅법, 유연 성막법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법 및 그라비아 인쇄법으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 방법으로 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 적층체를 열 수축하는 단계는 하기 식 (3)를 만족하는 것인 광학 필름의 제조 방법:
   식 (3): 0% ≤ S₂ - S₁ ≤ 5%
   상기 식 (3)에 있어서, S₁은 적층체 상태에서의 복굴절층의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률이며, S₂는 적층체 상태에서의 수축성 필름의 연신 방향에 수직한 방향의 수축률임.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 적층체를 열 수축하는 단계 후 상기 복굴절층의 두께는 20㎛ 이하인 광학 필름의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 적층체를 열 수축하는 단계 후 복굴절층이 하기 식 (7)을 만족하는 것이 광학 필름의 제조 방법:
   식 (7): R_in(450)/R_in(550) < 1
   상기 식 (7)에 있어서, R_in(450)은 450nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값이고, R_in(550)은 550nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값임.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 열 수축하는 단계는 상기 적층체를 길이 방향(MD 방향)으로 1축 연신하는 방법으로 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 열 수축하는 단계는 상기 적층체를 폭 방향(TD 방향)으로 연신하고 길이 방향(MD 방향)으로 수축하는 방법으로 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 연신은 수축성 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg)℃ 내지 (Tg + 100)℃의 온도 범위에서 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 연신은 1배 내지 3배의 연신 배율로 수행되는 것인 광학 필름의 제조 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층체를 열 수축하는 단계 후에 복굴절층을 수축성 필름으로부터 박리하는 단계를 더 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
13. 수축성 필름; 및 상기 수축성 필름의 적어도 일면에 형성되고 하기 식 (1)을 만족하는 복굴절층을 포함하며,
    상기 복굴절층은 부의 복굴절성 물질을 이용하여 형성된 것인 광학 필름:
    식 (1): n_x > n_z > n_y
    상기 식 (1)에 있어서, n_x는 복굴절층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고, n_y는 복굴절층의 상기 n_x 방향에 수직인 방향의 굴절율이며, n_z는 복굴절층의 두께 방향의 굴절율임.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 부의 복굴절성 물질은 폴리비닐카바졸, 폴리비닐나프탈렌, 스티렌계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지 및 플루오렌계 단량체로부터 중합된 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수지를 포함하는 것인 광학 필름.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 광학 필름은 하기 식 (4) 내지 식 (6)을 만족하는 광학 필름:
    식 (4): 150nm ≤ R_in ≤ 350nm
    식 (5): 50nm ≤ R_th ≤ 250nm
    식 (6): 0.1 ≤ Nz < 1
    상기 식 (4) 내지 식 (6)에 있어서, R_in는 파장 550nm에서 측정한 필름의 면 방향 위상차 값이고, R_th는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값이며, Nz는 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)임.
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 복굴절층은 하기 식 (7)을 만족하는 것인 광학 필름:
    식 (7): R_in(450)/R_in(550) < 1
    상기 식 (7)에 있어서, R_in(450)은 450nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값이고, R_in(550)은 550nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값임.
17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 광학 필름을 포함하는 편광판.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 편광판은 2층 이상의 광학 필름을 포함하고,
    적어도 2층의 상기 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하며,
    Nz 값은 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)인 것인 편광판.
19. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 광학 필름을 포함하는 액정표시장치.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 2층 이상의 광학 필름을 포함하고,
    적어도 2층의 상기 광학 필름은 Nz 값이 서로 상이하며,
    Nz 값은 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(R_th/R_in)인 것인 액정표시장치.

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