KR20160051506A - 위상차 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

위상차 필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 구비되고, 코팅층을 포함하는 위상차 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

위상차 필름 및 이의 제조방법{A RETARDATION FILM AND A METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 명세서는 2014년 10월 31일에 한국특허청에 제출된 한국 특허출원 제 10-2014-0150726호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 위상차 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 IPS 모드 액정표시장치에 위상차 필름으로 적용이 가능한 위상차 필름 및 이의 제조방법에 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 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 갖는 이방성 물질이기 때문이다.
이와 같은 특성으로 인해, 액정 디스플레이는 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 액정 디스플레이 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 모드용 위상차 필름은 두 층 이상의 다층 필름으로 구성되는 구조가 현실적으로 제시되고 있으며, 다층 필름을 구현하기 위해서는 각각의 다른 필름을 접착제를 이용하여 적층하는 방법이 제시되고 있다. 또는, 별도의 연신 과정을 통해 연신 필름을 제조한 후에 액정과 위상차를 발현하는 물질을 코팅하는 공정을 별도로 수행하고 있다.
그러나, 상기와 같이 접착제를 이용하여 적층하는 경우 접착제층의 존재로 필름의 박형화가 어려우며, 또한 적층되는 2개의 필름의 광축이 정확하게 배치되지 않으면 원하는 위상차 특성을 나타내지 않는 등 제조가 매우 까다롭다는 문제점이 있으며, 별도의 연신 과정을 통해 연신 필름을 제조한 후에 액정과 위상차를 발현하는 물질을 코팅하는 공정을 별도로 수행하는 경우 여러 단계를 거치기 때문에 제조 공정이 복잡하고, 제조원가를 높이는 단점이 있다.
따라서, IPS 모드 액정표시장치에 적용시 시야각 개선 효과가 매우 우수하며, 박형으로 제조가 가능하고, 간소한 공정으로 제조가 가능한 위상차 필름 및 그 제조방법이 요구되고 있다.
한국 공개 공보 2008-0095207
본 명세서는 위상차 필름 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로, IPS 모드 액정표시장치에 적용 가능한 위상차 필름 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기재 필름; 및
상기 기재 필름의 적어도 일면에 구비되고, 하기 반복단위 2를 포함하며, 하기 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지를 포함하는 코팅층을 포함하는 위상차 필름을 제공한다:
[반복단위 1]
Figure pat00001
[반복단위 2]
Figure pat00002
[반복단위 3]
Figure pat00003
상기 반복단위 1에 있어서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
상기 반복단위 2에 있어서,
n은 1 내지 10의 정수이며,
n이 2 이상의 정수일 경우, 복수의 R3는 서로 동일하거나 상이하고,
R3는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 상기 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 기재 필름을 제공하는 단계; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 전술한 반복단위 2를 포함하고, 전술한 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 위상차 필름의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 IPS 모드용 위상차 필름으로 이용하기에 적합한 위상차 특성을 가지며, 따라서 IPS 모드용 위상차 필름으로 적용시 시야각 개선 효과가 우수하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 별도의 접착제층을 필요로 하지 않기 때문에 박형으로 제조가 가능하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 이축 연신 또는 폭 방향으로 일축 연신 된 부의 위상차 특성을 갖는 기재 필름 상에 정의 위상차 특성을 갖는 고분자 물질을 코팅함으로써 제조하는바 별도의 배향 공정 등이 불필요하며, 따라서 종래의 액정 및 위상차 발현 물질을 코팅하는 방법에 비하여 제조 방법이 매우 간단하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 접착제를 이용하여 적층하는 공정이 요구되지 않기 때문에, 접착제층의 존재에 의한 광학 특성의 저하, 또는 위상차 판 축의 어긋남 등이 발생하지 않는다.
이하, 본 명세서를 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 본 명세서에 사용되는 용어를 정의한다.
본 명세서에 있어서,
Figure pat00004
는 다른 반복단위와 연결되는 부분을 의미한다.
nx는 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이며, ny는 면 방향에 있어서 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, nz는 두께 방향의 굴절율을 의미한다. 상기 nx, ny, nz는 일반적으로 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서 측정한다. 예를 들면, 450nm, 550nm 또는 650nm의 광에서 측정할 수 있다.
한편, nx , total는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고, ny , total는 위상차 필름 전체의 상기 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, nz , total는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이다.
한편, 상기 nx , ny , nz은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.
Rin은 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 면 방향 위상차값을 의미하는 것으로, 면 방향 위상차값 Rin=(nx-ny)×d에 의해 구해진다. 이때, nx는 상기 파장에 있어서, 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이며, ny는 상기 x축에 수직이 되는 되는 방향의 굴절율이고, d는 위상차값을 측정하고자 하는 대상, 즉 기재 필름, 위상차 필름 또는 코팅층의 두께를 나타낸다. 예를 들어, Rin은 파장 450nm, 550nm 또는 650nm의 광에서의 면 방향 위상차값일 수 있다.
한편, Rin ,a는 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 기재 필름의 면 방향 위상차값을 나타내며, Rin ,b는 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 코팅층의 면 방향 위상차값을 나타내고, Rin , total는 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 기재필름과 코팅층을 포함하는 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값을 나타낸다.
한편, 상기 Rin은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.
Rth은 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 두께 방향 위상차값을 의미하는 것으로, 두께 방향 위상차값 Rth=(nz-ny)×d에 의해 구해진다. 이때, nx는 상기 파장에 있어서, 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이며, ny는 상기 x축에 수직이 되는 되는 방향의 굴절율이고, nz는 두께 방향의 굴절율이고, d는 위상차값을 측정하고자 하는 대상 즉, 기재 필름, 위상차 필름 또는 코팅층의 두께를 나타낸다. 예를 들어, Rth은 파장 450nm, 550nm 또는 650nm의 광에서의 두께 방향 위상차값일 수 있다.
한편, Rth ,a는 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 기재 필름의 두께 방향 위상차값을 나타내며, Rth ,b는 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 코팅층의 두께 방향 위상차값을 나타내고, Rth , total는 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 기재필름과 코팅층을 포함하는 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값을 나타낸다.
한편, 상기 Rth은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.
Nz는 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm의 파장의 광에서의 면 방향 위상차값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비를 의미하는 것으로, Nz = Rth,total/Rin,total에 의해 구해진다. 예를 들어, Nz는 파장 450nm, 550nm 또는 650nm의 광에서의 면 방향 위상차값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비일 수 있다.
정의 위상차 특성이란, 연신 시에 연신 방향을 따라 최대 굴절율이 발현되는 것을 의미하며, 부의 위상차 특성이란, 연신 시에 연신 방향에 대해 수직인 방향을 따라 최대 굴절율이 발현되는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 구비되고, 상기 반복단위 2를 포함하고, 상기 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지를 포함하는 코팅층을 포함하는 위상차 필름을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 부의 위상차 특성을 가진다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신된 기재 필름이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 부의 위상차 특성을 가지고, 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신된 기재 필름일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 부의 위상차 특성을 가지는 +B plate이고, Rin 값은 100 내지 110 정도이며, Rth 값은 160 내지 170 정도이고, 두께는 30㎛ 내지 50㎛ 정도이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 정의 위상차 특성을 가진다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 미연신 코팅층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 정의 위상차 특성을 가지는 미연신 코팅층일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층은 정의 위상차 특성을 가지는 -C plate이고, Rin 값은 0 정도이며, Rth 값은 -80 내지 -100 정도이고, 두께는 4㎛ 내지 5㎛ 정도이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름 및 상기 코팅층을 적층하여 Rin 값이 100 내지 110 정도이고, Rth 값이 60 내지 80 정도인 위상차 필름, 바람직하게는, 면상 스위칭(IPS) 모드 액정표시장치용 위상차 필름을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태는 부의 위상차 특성을 가지며 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신된 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 구비되고, 정의 위상차 특성을 가지는 미연신 코팅층을 포함하고, 상기 미연신 코팅층은 상기 반복단위 2를 포함하고, 상기 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지를 포함하는 것인 위상차 필름을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 부의 위상차 특성을 가지며 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신 된 기재 필름, 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 구비되고, 정의 위상차 특성을 가지는 미연신 코팅층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 수지를 포함하는 미연신 코팅층을 포함하며, 상기 수지는 하기 반복단위 2를 필수 구성요소로 한다.
[반복단위 2]
Figure pat00005
반복단위 2는 기존의 수지에 포함되는 반복단위와 달리, 두 개의 페닐기(또는 페놀기) 사이에 치환 또는 비치환된 시클로알킬기를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3는 수소; 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 R3는 수소; 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R3는 수소; 또는 메틸기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 반복단위 2는 하기 반복단위 2-1로 표시될 수 있다:
[반복단위 2-1]
Figure pat00006
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 메틸기일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 반복단위 3은 하기 반복단위 3-1 및 반복단위 3-2 중 어느 하나로 표시될 수 있다:
[반복단위 3-1]
Figure pat00007
[반복단위 3-2]
Figure pat00008
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지는 하기 반복단위 4를 포함하는 것일 수 있다:
[반복단위 4]
Figure pat00009
상기 A1 및 A2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 전술한 반복단위 3으로 표시되고,
상기 B는 전술한 반복단위 2로 표시되며,
상기 C는 전술한 반복단위 1로 표시되고,
상기 p는 1 내지 50의 정수이며,
상기 q는 0 내지 50의 정수이다.
상기 p는 상기 수지에 포함되는 (A1-B) 구조의 개수를 의미하며, (A1-B) 구조가 연속적으로 분포할 수도 있고 연속적으로 분포하지 않을 수도 있다. 또한 상기 q는 상기 수지에 포함되는 (A2-C) 구조의 개수를 의미하고, (A2-C) 구조가 연속적으로 분포할 수도 있고, 연속적으로 분포하지 않을 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지는 하기의 [반복단위 5]를 포함하는 것일 수 있다:
[반복단위 5]
Figure pat00010
상기 R1 내지 R3 및 n은 전술한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 반복단위 5는 하기 반복단위 5-1로 표시될 수 있다:
[반복단위 5-1]
Figure pat00011
본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 상기 수지를 코팅층의 재료로 이용하며, 상기 반복단위 2를 포함하고, 상기 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지는 종래와 달리 코팅 공정에 적용하기 용이한 용매, 비제한적인 예로, 톨루엔에 대한 용해도가 우수하다. 보다 구체적으로, 스타이렌계 수지의 경우, 대부분의 용매에 취약하여 종래에는 사용하기 어려웠으나, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 수지의 경우, 톨루엔 등 용매에 대한 향상된 용해도를 보인다. 더욱이, 전술한 바와 같이 반복단위 2가 반복단위 2-1로 표시되는 경우, 용해도 향상의 효과가 극대화됨을 알아내었다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지는 수지의 총중량을 기준으로 반복단위 1이 0 이상 99 이하로 포함되고, 반복단위 2가 0.01 이상 99 이하로 포함되며, 반복단위 3이 0 이상 99 이하로 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지는 반복 단위 1 내지 3을 모두 포함하고, 반복단위 1 내지 3의 몰비는 1:1:2일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 수지는 말단기로서 3차 부틸 페닐기(t-butyl phenyl)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며 당 기술분야에 알려진 말단기를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지의 중량평균분자량은 1,000 내지 5,000,000(g/mol)일 수 있고, 구체적으로 10,000 내지 2,000,000(g/mol)일 수 있으며, 더욱 구체적으로 30,000 내지 1,000,000(g/mol)일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지의 중량평균분자량은 가장 바람직하게는 30,000 내지 50,000(g/mol)일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 IPS 모드 액정표시장치에 적용되는 경우 시야각 개선 효과가 매우 우수한 바, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름은 IPS(면상 스위칭) 모드 액정표시장치용일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름은 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 것일 수 있다.
식 (1): 50nm < Rin , total < 300nm
식 (2): 10nm < Rth , total < 300nm
상기 식 (1) 및 (2)에서,
Rin , total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고,
Rth , total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 상기 Rin , total 및 Rth , total이 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm 파장 중 어느 특정 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 것을 특징으로 한다.
위상차 필름이 상기 식(1) 및 (2)를 만족하는 경우, IPS 모드 액정표시장치에 위상차 필름으로 이용시 시야각 개선 효과가 우수한 것으로 나타났다.
한편, 상기 위상차 필름은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이 50nm 내지 200nm 또는 60nm 내지 150nm인 것이 보다 바람직하고, 두께 방향 위상차값이 10nm 내지 250nm 또는 20nm 내지 200nm인 것이 보다 바람직하다. 이 경우 전술한 시야각 개선 효과가 더욱 효과적으로 발현될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름은 하기 식 (3)으로 표시되는 Nz 값이 1 미만인 것일 수 있다. 구체적으로 Nz 값이 0.3 내지 0.9일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 0.4 내지 0.7일 수 있다. 이 경우 다양한 모드의 액정표시장치, 특히 IPS 모드의 액정표시장치의 위상차 필름으로서 사용하기에 매우 적합하다.
식 (3): Nz = Rth , total/Rin , total
상기 식 (3)에서, Rin , total은 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고, Rth , total은 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이며, 이때, 상기 Rin , total 및 Rth , total은 모두 가시광 파장대역에서 측정한 위상차값이다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 상기 Nz가 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm 파장 중 어느 특정 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름은 하기 식 (4) 및 (5)을 만족하는 것일 수 있다. 이 경우, 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값 및 두께 방향 위상차값을 IPS 모드용 위상차 필름으로 적용하기 위한 적절한 수치로 조절할 수 있다.
식 (4): 0nm < Rin ,a < 300nm
식 (5): 0nm < Rth ,a < 300nm
상기 식 (4) 및 (5)에서, Rin ,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고, Rth ,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 두께 방향 위상차값이다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 상기 Rin ,a 및 Rth ,a가 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm 파장 중 어느 특정 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 식 (4) 및 (5)를 만족하는 것일 수 있다.
한편, 상기 위상차 필름은 가시광 파장대역에서 측정한 상기 기재 필름의 면 방향 위상차값이 0nm 내지 250nm 또는 10nm 내지 200nm이고, 두께 방향 위상차값이 0nm 내지 280nm 또는 10nm 내지 250nm인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값 및 두께 방향 위상차값을 IPS 모드용 위상차 필름으로 적용하기 위한 적절한 수치로 더욱 효과적으로 조절할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름은 하기 식 (6) 및 (7)을 만족하는 것일 수 있다. 이 경우, 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값 및 두께 방향 위상차값을 IPS 모드용 위상차 필름으로 적용하기 위한 적절한 수치로 조절할 수 있다.
식 (6): 0nm < Rin ,b < 200nm
식 (7): -200nm < Rth ,b < 0nm
상기 식 (6) 및 (7)에서, Rin ,b은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이고, Rth ,b은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 두께 방향 위상차값이다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 상기 Rin ,b 및 Rth ,b가 가시광 파장대역, 보다 구체적으로 400nm 내지 780nm 파장 중 어느 특정 파장의 광, 예를 들면 450nm, 550nm, 또는 650nm의 파장의 광에서 측정하여도 상기 식 (6) 및 (7)을 만족하는 것일 수 있다.
한편, 상기 위상차 필름은 가시광 파장대역에서 측정한 상기 코팅층의 면 방향 위상차값이 0nm 내지 90nm 또는 0nm 내지 70nm이고, 두께 방향 위상차값이 -180nm 내지 -10nm 또는 -150nm 내지 -20nm인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값 및 두께 방향 위상차값을 IPS 모드용 위상차 필름으로 적용하기 위한 적절한 수치로 더욱 효과적으로 조절할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름은 하기 식 (8)을 만족하는 것일 수 있다. 이 경우 IPS 모드 액정표시장치에 위상차 보상 필름으로 매우 유용하게 적용될 수 있다.
(8): nx , total > nz , total > ny , total
상기 식 (8)에 있어서, nx , total는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고, ny , total는 위상차 필름 전체의 상기 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, nz , total는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이다.
상기와 같은 식 (1) 내지 (8) 중 하나 이상을 만족하는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 기재 필름의 물질 및 연신 조건 등을 적절하게 제어함으로써 제조될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름의 원료 물질은 부의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질이면 되며, 그 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 스티렌계 수지를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 상기 스티렌계 수지 이외에 (메트)아크릴계 수지를 추가로 더 포함할 수도 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 호모폴리머(homopolymer)인 스티렌계 수지를 포함하거나, 스티렌계 수지와 (메트)아크릴계 수지의 블렌드 수지를 포함하거나, 스티렌계 단량체와 (메트)아크릴계 단량체를 포함하는 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 호모폴리머인 스티렌계 수지란 스티렌계 반복단위의 함량이 100%인 수지를 의미한다.
상기 스티렌계 수지와 (메트)아크릴계 수지의 블렌드 수지에 포함되는 스티렌계 수지 중 스티렌계 단량체의 함량 및 상기 스티렌계 단량체와 (메트)아크릴계 단량체를 포함하는 공중합체에 포함되는 스티렌계 단량체의 함량은 각각 1 내지 99 중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 30 내지 99 중량% 또는 50 내지 99 중량%로 포함될 수 있다. 스티렌계 단량체의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 위상차 발현성의 저하로 원하는 위상차 값을 내는 위상차 필름을 제작하기 곤란한 문제가 있으며, 따라서, 원하는 위상차 값을 내기 위해서는 필름의 두께가 두꺼워질 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
기재 필름이 2 이상의 원료 물질을 포함하는 경우, 어느 하나의 물질의 함량이 높을수록 기재 필름의 물성 불균일 가능성을 낮출 수 있으며, 부의 위상차 특성을 효율적으로 구현하기 위해서는 스티렌계 단량체의 함량이 높을수록 바람직하다. 이러한 관점에서 볼 때, 상기 기재 필름은 호모폴리머인 스티렌계 수지를 포함하는 것이 가장 바람직하다.
상기 기재필름은 필요에 따라, 다양한 첨가제들을 포함할 수 있으며, 첨가제의 종류, 원료는 당 기술분야에 알려져 있는 것이라면 제한없이 채용될 수 있다.
한편, 상기 기재 필름의 유리전이온도는 100℃이상인 것이 바람직하며, 구체적으로는 100℃ 내지 150℃, 또는 120℃ 내지 140℃일 수 있다. 더욱 바람직하게는 125℃ 내지 140℃일 수 있다. 이 경우, 충분한 내열성을 가질 수 있는 바, 원하는 위상차 값을 얻기 위하여 연신 공정을 수행할 때 기재 필름이 파단되는 문제점을 피할 수 있으며, 백라이트에서 나오는 열에 장시간 노출되는 편광판용 광학필름으로 사용될 경우에도 위상차 등의 광특성 변화없이 효율적으로 사용될 수 있다는 장점이 있다. 한편, 상기 기재 필름의 유리전이온도가 150℃를 초과할 경우, 압출시 용융이 어렵다는 문제가 있다.
이때, 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-틀로로스티렌, 4-틀로로스티렌, 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 또는 α-메틸스티렌인 것이 보다 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 스티렌계 수지에는 상기한 스티렌계 단량체 외에 말레산 무수물계 단량체, 말레이미드계 단량체, 아크릴로니트릴계 단량체 등이 2종 이상 혼합되어 스티렌계 단량체와 함께 사용될 수도 있다. 예컨대, 상기 스티렌계 수지에는 스티렌계 단량체; 및 말레산 무수물계 단량체, 말레이미드계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 단량체가 포함될 수 있다.
이때, 상기 말레산 무수물계 단량체로는 말레산 무수물, 메틸 말레산 무수물, 에틸 말레산 무수물, 프로필 말레산 무수물, 이소프로필 말레산 무수물, 시클로헥실 말레산 무수물, 페닐 말레산 무수물 등을 그 예로 들 수 있고; 상기 말레이미드계 단량체로는 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-프로필 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-시클로헥실 말레이미드, N-페닐 말레이미드 등을 그 예로 들 수 있으며; 상기 아크릴로니트릴계 단량체로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 에타크릴로니트릴, 페닐아크릴로니트릴 등을 그 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 상기 스티렌계 수지는, 이에 한정되는 것은 아니나, 스티렌-말레산 무수물 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, N-페닐 말레이미드-α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, N-페닐 말레이미드-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, N-페닐 말레이미드-α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 등일 수 있다.
상기 공중합체에 포함되는 스티렌계 단량체는 상기 스티렌계 수지에 포함되는 스티렌계 단량체에 관한 설명이 적용될 수 있다.
또한, 상기 (메트)아크릴계 수지는 아크릴레이트계 단량체 및/또는 메타크릴레이트계 단량체를 주성분으로 포함하는 것으로, 아크릴레이트계 단량체 또는 메타크릴레이트계 단량체로 이루어진 호모폴리머 수지뿐 아니라 아크릴레이트계 단량체 및/또는 메타크릴레이트계 단량체 이외에 다른 단량체가 공중합된 공중합체 수지를 포함하는 개념이다.
이때, 상기 메타크릴레이트계 단량체는 메타크릴레이트 뿐만 아니라 메타크릴레이트 유도체를 포함하는 개념으로, 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 메톡시에틸 메타크릴레이트, 에톡시에틸 메타크릴레이트, 부톡시메틸 메타크릴레이트 또는 이들의 올리고머 등 들 수 있으며, 그 중에서도 메틸 메타크릴레이트인 것이 보다 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트계 단량체는 아크릴레이트 뿐만 아니라 아크릴레이트 유도체를 포함하는 개념으로, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 메톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시에틸 아크릴레이트, 부톡시 메틸 아크릴레이트 또는 이들의 올리고머 등 일 수도 있으며, 그 중에서도 메틸 아크릴레이트인 것이 보다 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
한편, 내열성을 향상시키기 위하여, 상기 (메트)아크릴계 수지는 상기 메타크릴레이트계 단량체 및/또는 아크릴레이트계 단량체 이외의 다른 단량체로 말레산 무수물계 단량체, 말레이미드계 단량체 등을 포함할 수 있다. 그 중에서도 말레산 무수물계 단량체 또는 말레이미드계 단량체를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 상기 말레산 무수물계 단량체로는 말레산 무수물, 메틸 말레산 무수물, 에틸 말레산 무수물, 프로필 말레산 무수물, 이소프로필 말레산 무수물, 시클로헥실 말레산 무수물, 페닐 말레산 무수물 등을 그 예로 들 수 있으며; 상기 말레이미드계 단량체로는 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-프로필 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-시클로헥실 말레이미드, N-페닐 말레이미드 등을 그 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
한편, 부의 위상차 특성을 보다 향상시키기 위하여, 상기 (메트)아크릴계 수지는 상기 메타크릴레이트계 단량체 및/또는 아크릴레이트계 단량체 이외의 단량체로 스티렌계 단량체를 포함할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 스티렌계 단량체 중에서도 스티렌 또는 α-메틸스티렌이 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 한편, 이와 같이 (메트)아크릴계 수지에 스티렌계 단량체가 포함되는 경우, (메트)아크릴계 수지를 스티렌계 수지와 블렌딩 하지 않고, 그 자체로 부의 위상차 특성을 갖는 고분자 물질로 사용할 수도 있다.
한편, 상기 (메트)아크릴계 수지에는 상기한 스티렌계 단량체, 말레산 무수물계 단량체, 말레이미드계 단량체 등이 2종 이상 혼합되어 메타크릴레이트계 단량체 및/또는 아크릴레이트계 단량체와 함께 사용될 수도 있다. 예컨대, 상기 (메트)아크릴계 수지에는 메타크릴레이트계 단량체 및 아크릴레이트계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 단량체; 및 스티렌계 단량체, 말레산 무수물계 단량체 및 말레이미드계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 단량체가 포함될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 (메트)아크릴계 수지는, 이에 한정되는 것은 아니나, 시클로헥실 말레산 무수물-메틸 메타크릴레이트 공중합체, N-시클로헥실 말레이미드-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-시클로헥실 말레산 무수물-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-N-시클로헥실 말레이미드-메틸 메타크릴레이트 공중합체, α-메틸스티렌-N-시클로헥실 말레이미드-메틸 메타크릴레이트 공중합체, α-메틸스티렌-N-페닐 말레이미드-메틸 메타크릴레이트 공중합체, α-메틸스티렌-N-시클로헥실 말레이미드-메틸 메타크릴레이트-시클로헥실 메타크릴레이트 공중합체 등일 수 있다.
상기 공중합체에 포함되는 (메트)아크릴계 단량체는 상기 (메트)아크릴계 수지에 포함되는 (메트)아크릴계 단량체에 관한 설명이 적용될 수 있다.
상기 기재 필름의 원료 물질로 호모폴리머인 스티렌계 수지, 스티렌계 수지와 (메트)아크릴계 수지의 블렌드 수지 및 스티렌계 단량체와 (메트)아크릴계 단량체를 포함하는 공중합체에 관하여 구체적으로 기재하였지만, 전술한 바와 같이, 상기 기재 필름의 원료 물질은 부의 위상차 특성을 가지는 고분자 물질이면 되며, 그 종류는 당 기술분야에 알려진 것이라면 제한없이 채용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름의 두께는 80㎛이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 전술한 일 실시상태들에 따른 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 액정표시장치를 제공한다. 더욱 구체적으로, 상기 액정표시장치는 IPS 모드 액정표시장치일 수 있다.
이때, 상기 액정표시장치는 액정 셀 및 상기 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 위상차 필름은 상기 액정 셀과 상기 제 1 편광판 및/또는 제 2 편광판 사이에 구비될 수 있다. 즉, 제 1 편광판과 액정 셀 사이에 위상차 필름이 구비될 수 있고, 제 2 편광판과 액정 셀 사이에, 또는 제 1 편광판과 액정 셀 사이와 제 2 편광판과 액정 셀 사이 모두에 위상차 필름이 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다. 또한, 상기 액정표시장치는 편광자의 적어도 일면에 상기 위상차 필름이 구비된 편광판을 포함할 수 있다.
또한, 액정표시장치를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(예를 들어, 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않고, 이 분야에 공지되어 있는 구성이 제한없이 채용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 전술한 실시상태들에 따른 위상차 필름의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 기재 필름을 제공하는 단계; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면에 전술한 반복단위 2를 포함하고, 전술한 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 위상차 필름의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름을 제공하는 단계에서 기재 필름은 부의 위상차 특성을 가지고, 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신된 기재 필름일 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차 필름의 제조방법은 부의 위상차 특성을 갖는 기재 필름을 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신 하는 단계; 및 상기 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신된 기재 필름의 적어도 일면에 정의 위상차 특성을 가지는 수지 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 수지 조성물은 전술한 반복단위 2를 포함하고, 전술한 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지인 것인 위상차 필름의 제조방법일 수 있다.
이와 같이 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름의 제조방법은 보다 간소화된 공정으로 IPS 모드 액정표시장치에도 적용이 가능한 위상차 필름을 제조할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 반복단위 2를 포함하고, 상기 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지는 톨루엔 등과 같이 코팅 공정에 적용이 용이한 용매에 대한 용해도가 우수하여 결과적으로 위상차 필름의 제조과정에 재료로 적용이 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 부의 위상차 특성을 갖는 고분자 물질을 이용하여 당해 기술 분야에 잘 알려진 필름 성형 방법, 예를 들면, 압출 성형, 용액 캐스팅, 캘린더 성형, 필름 유연법 등을 이용하여 제조할 수도 있고, 또는 부의 위상차 특성을 갖는 시판되는 필름을 사용하여도 무방하다. 상기 정의 위상차 특성을 갖는 고분자 물질의 구체적인 예들은 상기한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이축 연신된 기재 필름은 기재 필름을 길이 방향(MD)으로 일축 연신 한 후 폭 방향(TD)으로 일축 연신한 것일 수 있다. 폭 방향(TD)으로 일축 연신한 후 길이 방향(MD)으로 일축 연신하는 경우에는 폭 수축이 일어나면서 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이축 연신된 기재 필름은 상기 기재 필름을 길이 방향(MD)으로 1.1 내지 4 배율, 보다 바람직하게는 1.3 내지 3 배율로 일축 연신 한 후, 폭 방향(TD)으로 1.1 내지 4 배율, 보다 바람직하게는 1.3 내지 3 배율로 일축 연신한 것일 수 있다. 이때, 연신비가 1.1 배 미만인 경우에는 필름의 인성이 저하되어, 제조된 위상차 필름이 편광판에 적용하기 어려울 수 있으며, 연신비가 4 배를 초과하는 경우는 연신 과정에서 필름의 파단이 발생할 수 있어, 안정적인 필름 생산이 어려울 수 있다.
한편, 본 명세서의 상기 기재 필름을 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)으로 연신 하는 방법은 당해 기술분야에서 널리 알려진 연신 방법으로 수행될 수 있으며, 예컨대, 상기 길이 방향(MD)으로의 연신은 롤간 연신 방법, 압축 연신 방법 등을 이용할 수 있으며, 상기 폭 방향(TD)으로의 연신은 텐터를 이용한 연신 방법 등을 이용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름을 제공하는 단계는 부의 위상차 특성을 갖는 기재 필름을 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이축 연신 하는 단계는, 이축 연신에 의하여 상기 기재 필름의 두께가 5㎛ 내지 80㎛이 되도록 연신 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 두께가 5㎛ 내지 75㎛ 또는 10㎛ 내지 70㎛가 되도록 연신 할 수 있다. 바람직하게는, 전술한 바와 같이 두께가 30㎛ 내지 70㎛가 되도록 연신 할 수 있다. 상기 연신 후 기재 필름의 두께가 5㎛ 이상일 경우에는 필름의 두께가 너무 얇아져 필름 및 편광판의 취급성이 어려운 문제를 피할 수 있으며, 필름 및 편광판의 제조 공정이나 제품의 취급 과정에서 꺾임, 파단 등이 발생하는 문제를 최소화할 수 있으며, 80㎛ 이하일 경우에는 편광판의 박형화를 효과적으로 실현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이축 연신 하는 단계는, 상기 기재 필름의 유리전이온도를 Tg라 할 때, (Tg-20)℃ 내지 (Tg+30)℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 (Tg)℃ 내지 (Tg+20)℃ 또는 (Tg)℃ 내지 (Tg+10)℃ 정도의 온도에서 수행될 수 있다. 이때, 길이 방향으로 일축 연신 하는 단계가 (Tg-20)℃ 이상의 온도에서 수행될 경우, 필름의 저장 탄성율이 저하되어 손실 탄성률이 저장 탄성률보다 커지는 문제를 피할 수 있다. 또한, (Tg+30)℃ 이하의 온도에서 수행될 경우, 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실되는 문제를 피할 수 있다. 한편, 상기 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다. 예컨대, 시차주사형 열량계(DSC)를 이용하는 경우, 약 10mg의 시료를 전용 펜(pan)에 밀봉하고 일정 승온 조건으로 가열할 때 상변이가 일어남에 따른 물질의 흡열 및 발열량을 온도에 따라 그려 유리전이온도를 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연신 하는 단계는 부의 위상차 특성을 갖는 기재 필름을 폭 방향(TD)으로만 일축 연신 하는 것일 수도 있다. 이때, 상기 폭 방향(TD)으로만 일축 연신 하는 단계는 폭 방향(TD)으로 1.1 내지 4 배, 보다 바람직하게는 1.3 내지 3 배의 연신 배율로 수행될 수 있다. 연신비가 1.1배 이상인 경우에는 필름의 인성이 저하되어, 제조된 위상차 필름이 편광판에 적용하기 어려운 문제를 피할 수 있으며, 연신비가 4 배 이하인 경우는 연신 과정에서 필름의 파단이 발생하는 문제를 최소화할 수 있어, 안정적인 필름 생산이 가능하다는 장점이 있다. 연신 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 텐터를 이용한 연신 방법 등 당해 기술분야에서 널리 알려진 연신 방법으로 수행될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폭 방향(TD)으로만 일축 연신 하는 단계는, 상기 기재 필름의 두께가 5㎛ 내지 80㎛이 되도록 연신 할 수 있으며, 구체적으로, 두께가 10㎛ 내지 75㎛ 또는 15㎛ 내지 70㎛가 되도록 연신 할 수 있고, 보다 구체적으로, 두께가 30㎛ 내지 70㎛가 되도록 연신 할 수 있다. 상기 연신 후 기재 필름의 두께가 5㎛ 이상일 경우에는 필름의 두께가 충분하여 필름 및 편광판의 취급이 용이하며, 필름 및 편광판의 제조 공정이나 제품의 취급 과정에서 꺾임, 파단 등이 발생하는 문제를 피할 수 있으며, 80㎛ 이하일 경우에는 편광판의 박형화를 효과적으로 실현할 수 있다는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층을 형성하는 단계는 정의 위상차 특성을 갖는 코팅층을 형성하는 단계일 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 부의 위상차 특성을 갖는 기재 필름을 연신 한 후, 상기 기재 필름의 적어도 일면에 정의 위상차 특성을 갖는 코팅층을 형성하는 단계를 수행한다. 상기 코팅층을 형성하는 단계는 당해 기술분야에서 널리 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 정의 위상차를 갖는 고분자 물질과 용매를 포함하는 조성물을 마이크로 그라비아 코팅법, 콤마 코팅법, 바 코팅법, 롤러 코팅법, 스핀 코팅법, 프린트법, 딥 코팅법, 유연 성막법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법, 그라비아 인쇄 법 등의 방법을 이용하여 도포하여 건조하는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 부의 위상차를 갖는 고분자 물질의 물질은 전술한 바와 같이, 반복단위 2를 포함하고, 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지이며, 사용 가능한 용매의 비제한적인 예로는 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK, methylethylketone)등이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅층을 형성하는 단계는, 코팅층의 두께가 1㎛ 내지 30㎛ 정도가 되도록 코팅하는 것일 수 있으며, 구체적으로, 코팅층의 두께가 2㎛ 내지 20㎛ 또는 2㎛ 내지 15㎛ 정도가 되도록 코팅 할 수 있다. 보다 구체적으로, 코팅층의 두께가 4㎛ 내지 5㎛가 되도록 코팅 할 수 있다. 이때, 코팅층의 두께는 위상차를 발현하는 특성과 관련이 있는 것으로, 1㎛ 이상의 두께로 코팅하였을 경우, 원하는 수준의 위상차를 효과적으로 발현할 수 있으며, 30㎛ 이하의 두께로 코팅하였을 경우, 정의 위상차를 발현하는 특성이 너무 커질 수 있는 문제점을 피할 수 있는 장점이 있으며, 또한, 위상차 필름의 박형화 실현에 도움이 될 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 명세서의 범위가 한정되는 것은 아니다.
당 기술분야에 알려져 있는 코팅층의 재료와 본 명세서의 일 실시상태에 따른 코팅층의 재료의 용해도를 하기 [표 1]과 같이 비교하였다.
용매 반복단위 1 내지 3을 포함하는 수지 종래 코팅층 재료로 사용되는 수지 1 종래 코팅층 재료로 사용되는 수지 2
톨루엔(Toluene) X
자일렌(Xylene) X
N-메틸-2-피롤리돈
(N-methyl-2-pyrolidone)
X
N,N-디메틸포름아마이드
(N,N-dimethylformamide)
X
테트라하이드로퓨란
(THF, tetrahydrofuran)
X
씨클로펜탄온
(Cyclopentanone)
X
메틸에틸케톤
(MEK, methylethylketone)
X
1,3-디옥솔란
(1,3-dioxolane)
상기 표 1에서 ○는 20 wt% 농도에서 완전히 용해되는 경우이고, △는 스웰링(swelling) 또는 젤화(gelation)되는 경우이며, □는 10 wt% 농도에서 완전히 용해되는 경우이고, 상기 X는 용해되지 않는 경우(insoluble)를 의미한다. 또한, 상기 용해도는 23℃에서 70rpm으로 믹스쳐 로터(mixture rotor)를 이용하여 12시간 동안 교반하여 측정하였다.
상기 표 1에서 사용된 반복단위 1 내지 3을 포함하는 수지는 구체적으로 전술한 [반복단위 5], 보다 구체적으로, 전술한 [반복단위 5-1]을 포함하는 수지이며, 보다 구체적으로, M-2040(상품명)이다.
한편, 상기 코팅층 재료로 사용되는 수지 1 및 2는 하기의 구조를 가지는 반복단위의 중합체이고, 보다 구체적으로, 상기 코팅층 재료로 사용되는 수지 1은 U-100(상품명)이며, 상기 코팅층 재료로 사용되는 수지 2는 ULTEM(상품명)이다.
Figure pat00012
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 반복단위 1 내지 3을 포함하는 수지는 종래의 수지보다 용매에 대한 용해도가 우수하다.
다시 말해, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수지는 코팅층의 재료로 적용이 용이함을 알 수 있다.

Claims (24)

  1. 기재 필름; 및
    상기 기재 필름의 적어도 일면에 구비되고,
    하기 반복단위 2를 포함하며,
    하기 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지를 포함하는 코팅층을 포함하는 위상차 필름:
    [반복단위 1]
    Figure pat00013

    [반복단위 2]
    Figure pat00014

    [반복단위 3]
    Figure pat00015

    상기 반복단위 1에 있어서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
    상기 반복단위 2에 있어서,
    n은 1 내지 10의 정수이며,
    n이 2 이상의 정수일 경우, 복수의 R3는 서로 동일하거나 상이하고,
    R3는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재 필름은 부의 위상차 특성을 가지고, 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신된 기재 필름인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 정의 위상차 특성을 가지는 미연신 코팅층인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 R3이 수소; 또는 메틸기인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반복단위 2가 하기 반복단위 2-1로 표시되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름:
    [반복단위 2-1]
    Figure pat00016
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 R1 및 R2가 메틸기인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지는 반복 단위 1 내지 3을 모두 포함하고,
    상기 반복단위 1 내지 3의 몰비는 1:1:2인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지는 말단기로서 3차 부틸 페닐기(t-butyl phenyl)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름은 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름:
    식 (1): 50nm < Rin , total < 300nm
    식 (2): 10nm < Rth , total < 300nm
    상기 식 (1) 및 (2)에서,
    Rin , total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고,
    Rth , total은 가시광 파장대역에서 측정한 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이다.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름은 하기 식 (3)으로 표시되는 Nz 값이 1 미만인 것을 특징으로 하는 위상차 필름:
    식 (3): Nz = Rth , total/Rin , total
    상기 식 (3)에서,
    Rin , total은 위상차 필름 전체의 면 방향 위상차값이고,
    Rth , total은 위상차 필름 전체의 두께 방향 위상차값이며,
    이때, 상기 Rin , total 및 Rth , total은 모두 가시광 파장대역에서 측정한 위상차값이다.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름은 하기 식 (4) 및 (5)을 만족하는 위상차 필름:
    식 (4): 0nm < Rin ,a < 300nm
    식 (5): 0nm < Rth ,a < 300nm
    상기 식 (4) 및 (5)에서,
    Rin ,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 면 방향 위상차값이고,
    Rth ,a은 가시광 파장대역에서 측정한 기재 필름의 두께 방향 위상차값이다.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름은 하기 식 (6) 및 (7)을 만족하는 위상차 필름:
    식 (6): 0nm < Rin ,b < 200nm
    식 (7): -200nm < Rth ,b < 0nm
    상기 식 (6) 및 (7)에서,
    Rin ,b은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 면 방향 위상차값이고,
    Rth ,b은 가시광 파장대역에서 측정한 코팅층의 두께 방향 위상차값이다.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름은 하기 식 (8)을 만족하는 위상차 필름:
    (8): nx , total > nz , total > ny , total
    상기 식 (8)에 있어서,
    nx , total는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고,
    ny , total는 위상차 필름 전체의 상기 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며,
    nz , total는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이다.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재 필름은 스티렌계 수지를 포함하는 것인 위상차 필름.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재 필름은 호모폴리머(homopolymer)인 스티렌계 수지를 포함하거나, 스티렌계 수지와 (메트)아크릴계 수지의 블렌드 수지를 포함하거나, 스티렌계 단량체와 (메트)아크릴계 단량체를 포함하는 공중합체를 포함하는 것인 위상차 필름.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름은 두께가 80㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상차 필름이 면상 스위칭(IPS) 모드 액정표시장치용인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항의 위상차 필름을 포함하는 액정표시장치.
  19. 기재 필름을 제공하는 단계; 및
    상기 기재 필름의 적어도 일면에 하기 반복단위 2를 포함하고, 하기 반복단위 1 및 3 중 적어도 1 이상의 반복단위를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 위상차 필름의 제조방법:
    [반복단위 1]
    Figure pat00017

    [반복단위 2]
    Figure pat00018

    [반복단위 3]
    Figure pat00019

    상기 반복단위 1에 있어서,
    R1 및 R2는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
    상기 반복단위 2에 있어서,
    n은 1 내지 5의 정수이며,
    n이 2 이상의 정수일 경우, 복수의 R3는 서로 동일하거나 상이하고,
    동일한 탄소에 2 이상의 동일하거나 상이한 R3가 치환될 수 있으며,
    R3는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 기재 필름은 부의 위상차 특성을 가지고, 이축 연신 또는 폭 방향(TD)으로 일축 연신된 기재 필름인 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 이축 연신된 기재 필름은 상기 기재 필름을 길이 방향(MD)으로 1.1 내지 4 배로 일축 연신 한 후, 폭 방향(TD)으로 1.1 내지 4 배로 일축 연신한 것인 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조방법.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 폭 방향(TD)으로 연신된 기재 필름은 상기 기재 필름을 1.1 내지 4 배로 폭 방향으로 일축 연신한 것인 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조방법.
  23. 청구항 19에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 코팅층을 1㎛ 내지 30㎛ 두께로 코팅하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조방법.
  24. 청구항 19에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계는, 정의 위상차 특성을 갖는 코팅층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조방법.
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