KR20170134334A - 불소폴리머계 폴리머 블렌드, 폴리머 필름 및 편광자 보호 필름 - Google Patents

불소폴리머계 폴리머 블렌드, 폴리머 필름 및 편광자 보호 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명의 폴리머 블렌드는 아크릴계 폴리머와 스티렌계 불소폴리머의 조합을 포함한다. 이 폴리머 블렌드는 단일의 유리 전이 온도를 갖는 폴리머 필름, 편광판, 또는 향상된 광학 특성을 갖는 디스플레이의 제조에 사용될 수 있다.

Description

불소폴리머계 폴리머 블렌드, 폴리머 필름 및 편광자 보호 필름
관련 출원
본 출원은, "불소폴리머계 폴리머 블렌드, 폴리머 필름 및 편광자 보호 필름"으로 표제되고 2015년 1월 23일에 제출된 미국 가출원 제62/106,777호를 우선권으로 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 스티렌계 불소폴리머 및 아크릴계 폴리머를 포함하는 폴리머 블렌드, 폴리머 필름 및 편광자 보호 필름에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 스티렌계 불소폴리머와 아크릴계 폴리머의 혼합시에 투명한 필름을 형성하는 특유한 능력을 나타내는 폴리머 블렌드에 관한 것이며, 상기 필름은 광학 기기, 예컨대 액정 디스플레이, OLED 디스플레이, 3D 안경, 광 스위치, 또는 제어된 광 관리가 필요한 도파관에서 편광자의 보호 필름으로서 사용된다.
폴리스티렌은 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나이다. 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 지방족 폴리머에 비해서, 폴리스티렌은 경질의 편광성 방향 고리가 존재하기 때문에 특유한 기계적 특성 및 광학 특성을 제공할 수 있다. 그러나, 폴리스티렌 본질적으로 취약성이어서, 그의 다양한 적용에 있어서 결함을 일으킨다. 따라서, 이 단점을 극복할 수 있는 폴리머를 생성하는 것이 이로울 것이다.
불소폴리머는, 폴리머의 주쇄에 불소 원자들이 부착된 폴리머이다. 일반적인 불소폴리머로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE) 코폴리머, 테트라플루오로에틸렌(TFE) 및 헥사플루오로프로필렌(HFP) 코폴리머, 및 폴리(비닐리딘 플루오라이드)(PVDF)가 있다.
불소폴리머는 고온, 화학물질, 부식 및 마모에 특출한 내성을 나타내는 것으로 공지되어 있다. 이것은 기계적 인성, 낮은 마찰성, 비점착성, 그리고 그 외에 고성능 플라스틱, 필름 및 코팅에 바람직한 특성을 제공할 수 있다.
폴리스티렌과는 달리, 폴리(α,β,β-트리플루오로스티렌)과 같은 스티렌계 불소폴리머는 매우 향상된 기계적 특성 및 바람직한 광학 특성을 가져서 광학 필름 적용에 적합한 것으로 알려져 있다. 대부분 결정질이며 난용성인 다른 일반적 불소폴리머와는 달리, 스티렌계 불소폴리머는 비정질이며 가용성이다. 스티렌계 불소폴리머는 우수한 용해성을 나타내기 때문에, 다른 폴리머들에 있어서 그들의 기계적 특성을 향상시키거나 바람직한 광학 특성을 갖게 하는 개질제로서 사용될 수 있다. 이를 달성하기 위해서, 스티렌계 불소폴리머는 개질하고자 하는 폴리머와의 상용성이 또한 우수해야 한다. 그러나, 스티렌계 불소폴리머는 다수의 표적 폴리머, 예컨대 폴리이미드와의 상용성이 양호하지 않아서, 조합될 때에 불균질의 불투명한 용액을 생성한다는 것이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 높은 기계적 강도 및 광학적 투명도를 필요로 하는 응용분야, 예컨대 광학 기기 및 보호 코팅에서 사용하기에 적합한 균질 혼합물을 형성할 수 있는 스티렌계 불소폴리머를 함유하는 폴리머 블렌드를 제공하는 것이 이로울 것이다.
한 실시양태에서, 본 발명은
i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
ii. 아크릴계 폴리머
를 포함하는 폴리머 블렌드를 제공한다:
Figure pct00001
상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
다른 실시양태에서, 본 발명은
i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
ii. 아크릴계 폴리머
를 포함하는 폴리머 블렌드로 제조된 폴리머 필름을 제공한다:
Figure pct00002
상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은
(a) 편광자, 및
(b) 편광자 보호 필름으로서,
i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
ii. 아크릴계 폴리머
를 포함하는 폴리머 블렌드로 제조된 편광자 보호 필름
을 포함하는 편광판을 제공한다:
Figure pct00003
상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
도 1은 필름 ID 1∼6의 면외 복굴절률(out-of-plane birefringence) 대 폴리머 블렌드 중 PMMA의 중량%의 관계의 그래프도이다.
도 2는 연신된 폴리머 필름 61∼64의, 그들의 연신비에 따른 면내 복굴절률(in-plane birefringence)의 그래프도이다.
도 3은 연신된 폴리머 필름 61∼64의, 그들의 연신비에 따른 면외 복굴절률의 그래프도이다.
도 4는 연신된 폴리머 필름 76∼79의, 그들의 연신비에 따른 면내 복굴절률의 그래프도이다.
도 5는 연신된 폴리머 필름 76∼79의, 그들의 연신비에 따른 면외 복굴절률의 그래프도이다.
본 발명자들은 스티렌계 불소폴리머가, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 셀룰로오스 에스테르 및 환형 폴리올레핀(COP)과 같은 폴리머와의 상용성이 유난히 부족함을 발견하였는데, 이는 다른 폴리머 내의 작용기와 상호 작용하는 데 필요한 극성 기의 결핍과, 수소 결합의 형성이 불가능함에 기인하는 것으로 짐작된다. 스티렌계 불소폴리머 용액을 다른 폴리머 용액과 혼합하는 시도는 불균질 혼합물 또는 불투명한 용액을 형성하는 것이 일반적이며, 따라서 우수한 투명도를 갖는 폴리머 필름이 제조될 수 없다. 그러나, 특정 아크릴계 폴리머를 스티렌계 불소폴리머와 블렌딩하는 것이 투명한 균질 용액을 생성하고, 그로부터 생성된 폴리머가 광학 기기에서의 적용에 적합한, 높은 광 투과율을 갖는 폴리머 필름으로 캐스팅될 수 있음을 발견하였다.
따라서, 한 실시양태에서,
i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
ii. 아크릴계 폴리머
를 포함하는 폴리머 블렌드가 제공된다:
Figure pct00004
상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
한 실시양태에서, R1, R2 및 R3 중 2 이상은 불소 원자이고, 다른 실시양태에서, R1, R2 및 R3은 모두 불소 원자이다.
스티렌 고리 상의 치환기 R의 예는 알킬, 치환된 알킬, 할로겐, 히드록실, 카르복실, 니트로, 알콕시, 아미노, 술포네이트, 포스페이트, 아실, 아실옥시, 페닐, 알콕시카르보닐, 시아노 등을 포함할 수 있다.
다른 실시양태에서, 폴리머 블렌드는 단일의 유리 전이 온도(Tg)를 가지며, 이는, 블렌드의 성분들이 상용성이고 균질 용액을 생성할 가능성이 있다는 암시이다.
폴리머 블렌드는 약 1 ∼ 약 99, 5 ∼ 95, 10 ∼ 90, 15 ∼ 85, 20 ∼ 80, 25 ∼ 75, 30 ∼ 70, 35 ∼ 65, 또는 40 ∼ 60 퍼센트의 불소폴리머(i) 및 약 1 ∼ 약 99, 5 ∼ 95, 10 ∼ 90, 15 ∼ 85, 20 ∼ 80, 25 ∼ 75, 30 ∼ 70, 35 ∼ 65, 또는 40 ∼ 60 퍼센트의 아크릴계 폴리머(ii)를 포함할 수 있다((i)과 (ii)의 총 중량을 기준으로 함). 한 실시양태에서, (i)과 (ii)의 총 중량을 기준으로 불소폴리머(i)의 중량%는 10% ∼ 30%이고, 아크릴계 폴리머(ii)의 중량%는 70% ∼ 90%이다.
본 발명의 불소폴리머(i)는 단독중합체 또는 코폴리머일 수 있다. 단독중합체는 하기 구조를 갖는 불소 함유 모노머의 중합에 의해 제조될 수 있다:
Figure pct00005
상기 구조에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, 여기서 R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이다. R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고, n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
이러한 불소 함유 모노머의 예는 α,β,β-트리플루오로스티렌, α,β-디플루오로스티렌, β,β-디플루오로스티렌, α-플루오로스티렌, 및 β-플루오로스티렌을 포함하나, 이들로 한정되지 않는다. 한 실시양태에서, 단독중합체는 폴리(α,β,β-트리플루오로스티렌)이다.
불소폴리머(i) 코폴리머는 하나 이상의 불소 함유 모노머와 하나 이상의 에틸렌성 불포화 모노머의 공중합에 의해 제조될 수 있다. 에틸렌성 불포화 모노머의 예는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소프렌, 옥틸 아크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 이소-옥틸 아크릴레이트, 이소-옥틸 메타크릴레이트, 트리메틸올프로필 트리아크릴레이트, 스티렌, α-메틸 스티렌, 니트로스티렌, 브로모스티렌, 요오도스티렌, 시아노스티렌, 클로로스티렌, 4-t-부틸스티렌, 4-메틸스티렌, 비닐 비페닐, 비닐 트리페닐, 비닐 톨루엔, 클로로메틸 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 말레산 무수물, 테트라플루오로에틸렌(및 그 밖의 플루오로에틸렌), 글리시딜 메타크릴레이트, 카르보디이미드 메타크릴레이트, C1-C18 알킬 크로토네이트, 디-n-부틸 말레에이트, 디-옥틸말레에이트, 알릴 메타크릴레이트, 디-알릴 말레에이트, 디-알릴말로네이트, 메티옥시부테닐 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 히드록실부틸(메트)아크릴레이트, 아세토아세톡시 에틸 메타크릴레이트, 아세토아세톡시 에틸 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 비닐 클로라이드, 비닐리덴클로라이드, 비닐 아세테이트, 비닐 에틸렌 카보네이트, 에폭시 부텐, 3,4-디히드록시부텐, 히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 메타크릴아미드, 아크릴아미드, 부틸 아크릴아미드, 에틸 아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 부타디엔, 비닐 에스테르 모노머, 비닐(메트)아크릴레이트, 이소프로페닐(메트)아크릴레이트, 시클로지방족에폭시(메트)아크릴레이트, 에틸포름아미드, 4-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 2,2-디메틸-4 비닐-1,3-디옥솔란, 3,4-디-아세톡시-1-부텐, 및 모노비닐 아디페이트 t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필 메타크릴아미드, 2-t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, N-(2-메타크릴로일옥시-에틸)에틸렌 우레아, 및 메타크릴아미도-에틸에틸렌 우레아를 포함하나, 이들로 한정되지 않는다. 추가의 적합한 에틸렌성 불포화 모노머는 문헌[The Brandon Associates, 2nd edition, 1992 Merrimack, N.H.], 및 문헌[Polymers and Monomers, the 1966-1997 Catalog from Polyscience, Inc., Warrington, Pa., U.S.A.]에 기술되어 있다.
한 실시양태에서, 불소폴리머는 α,β,β-트리플루오로스티렌과, 스티렌, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, α-메틸 스티렌, 4-메틸스티렌, 비닐 비페닐, 아크릴로니트릴 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 에틸렌성 불포화 모노머와의 코폴리머이다.
중합은 벌크, 용액, 에멀션 또는 현탁 중합과 같은, 당업계에 공지된 방법으로 수행될 수 있다. 반응은 유리 라디칼, 양이온성, 음이온성, 양성이온성, 지글러-나타, 또는 원자 이동 라디칼 유형의 중합일 수 있다. 에멀션 중합은, 특히 높은 분자량을 갖는 코폴리머가 필요한 경우에 사용될 수 있다. 고분자량 코폴리머는 보다 우수한 필름 품질을 유도할 수 있다.
모노플루오로, 디플루오로 및 트리플루오로 스티렌로 된 코폴리머 및 단독중합체의 제조 방법은, 그의 내용이 본원에 참조로 인용되어 있는 문헌[Progress in Polymer Science, Volume 29 (2004), pages 75-106, Elsevier Ltd., MO, USA]에서 확인할 수 있다.
스티렌계 불소폴리머의 제조 방법은, 미국 특허 제8,871,882호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 그 내용 전체가 본원에 참고로 인용되어 있다.
아크릴계 폴리머(ii)는 일반적으로 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머로 된 코폴리머 또는 비닐 단독중합체로 지칭될 수 있다. 이러한 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머의 예는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소프렌, 옥틸 아크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 이소-옥틸 아크릴레이트, 이소-옥틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 히드록시메틸 (메트)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 히드록실부틸 (메트)아크릴레이트, 아세토아세톡시 에틸 메타크릴레이트, 아세토아세톡시 에틸 아크릴레이트, 메틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, 에틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, 이소프로필 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, n-부틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, 및 t-부틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트 등을 포함하나, 이들로 한정되지 않는다. 한 실시양태에서, 아크릴계 폴리머는 메타크릴레이트의 단독중합체, 또는 2 이상의 메타크릴레이트로 된 코폴리머이다. 다른 실시양태에서, 아크릴계 폴리머(ii)는 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 폴리이소프로필 메타크릴레이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
(메트)아크릴레이트 모노머 이외의 다른 에틸렌성 불포화 모노머가 또한 아크릴계 코폴리머의 형성에 사용될 수 있다. 이러한 모노머의 예는 스티렌, 말레이미드, N-알킬말레이미드, N-페닐말레이미드, N-아릴말레이미드, 및 기타 N-치환된 말레이미드를 포함한다. 다른 실시양태에서, 아크릴계 폴리머(ii)는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 말레이미드, N-알킬말레이미드, N-페닐말레이미드, N-아릴말레이미드 및 N-치환된 말레이미드를 포함하는 군으로부터 선택된 2 이상의 모노머들로 된 코폴리머이다.
아크릴계 폴리머(ii)는, 예를 들어 하기의 락톤 고리 구조(1)를 형성하도록 가열함으로써, 사용 전에 더 처리될 수 있다. 락톤 고리 구조를 갖는 이러한 아크릴계 폴리머는, 그의 내용이 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 출원 제2009-0202822 A1호에 기술된 바와 같이 기계적 강도에 있어서 유리하다:
Figure pct00006
락톤 고리 구조를 갖는 아크릴계 폴리머를 제조하기 위해서, 아크릴레이트의 알파 위치에 2-히드록시메틸 치환기를 갖는 아크릴계 모노머가 코폴리머 조성물에 필요하다. 이러한 모노머의 예로는 메틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, 에틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, 이소프로필 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, n-부틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트, 및 t-부틸 2-(히드록시메틸)아크릴레이트가 있다.
다른 실시양태에서, 폴리머 블렌드로 제조된 폴리머 필름이 제공된다. 그 폴리머 블렌드는
i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
ii. 아크릴계 폴리머
를 포함할 수 있다:
Figure pct00007
상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
한 실시양태에서, 본 발명의 폴리머 필름은, UV-가시광 분광광도계에 의해 측정될 때, 400 nm ∼ 800 nm의 파장 범위의 전반에 걸쳐 85% 초과, 90% 초과, 또는 95% 초과의 광 투과율을 갖는다.
폴리머 필름은 용매 또는 핫 멜트 압출에서 폴리머 블렌드의 용액 캐스트(solution cast)에 의해 제조될 수 있다. 기재상으로의 폴리머 용액의 캐스팅은, 예를 들어, 스핀 코팅, 분무 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅 또는 딥 코팅과 같은, 당업계에 공지된 방법으로 수행될 수 있다. 용융 압출은, 압출 전에 분말 형태로 폴리머들을 혼합하는 것, 또는 고체 폴리머 성분들의 공-압출에 의해 수행될 수 있다.
폴리머 블렌드의 제조에 적합한 용매는 톨루엔, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로펜타논, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 메틸 아밀 케톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소프로필 케톤, 메틸 이소아밀 케톤, 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이들로 한정되지 않는다.
스티렌계 불소폴리머를 함유하는 용액으로부터 폴리머 필름을 캐스팅하는 방법은, 내용 전체가 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제8,889,043호에 개시되어 있다.
폴리머 블렌드 용액은 다른 성분, 예컨대 다른 폴리머 또는 첨가제를 더 함유할 수 있다. 필름 특성을 향상시키기 위해 필름 형성에 가소제가 사용될 수 있다. 적합한 가소제의 예로는 Eastman Chemical Company로부터 입수 가능한 것들: Abitol E(수소화된 검 로진), Permalyn 3100(펜타에리트리톨의 톨유 로진 에스테르), Permalyn 2085(글리세롤의 톨유 로진 에스테르), Permalyn 6110(펜타에리트리톨의 검 로진 에스테르), Foralyn 110(펜타에리트리톨의 수소화된 검 로진 에스테르), Admex 523(2염기산 글리콜 폴리에스테르), 및 Optifilm Enhancer 400(전매 저 VOC, 저 악취 유착); Unitex Chemical Corp.로부터 입수 가능한 것들: Uniplex 552(펜타에리트리톨 테트라벤조에이트), Uniplex 280(수크로오스 벤조에이트), 및 Uniplex 809(PEG 디-2-에틸헥소에이트); 트리페닐포스페이트, 트리(에틸렌 글리콜) 비스(2-에틸헥사노에이트), 트리(에틸렌 글리콜) 비스(n-옥타노에이트), 및 이들의 혼합물이 있다.
용액 캐스트 폴리머 필름은, 약 400 nm ∼ 약 800 nm의 파장 범위의 전반에 걸쳐 약 0.001 ∼ 약 0.02 범위의 면외 복굴절률(또는 필름 두께 방향의 복굴절률, Δnth)을 가질 수 있다. 편광자 보호 필름에서 Δnth를 갖는 능력은, 그것이 또한 위상차 보상 필름으로서 기능하여 디스플레이의 이미지를 향상시킬 수 있다는 점에서 이롭다.
파장판의 복굴절률(n)은 약 400 nm ∼ 약 800 nm의 파장 범위에 걸쳐, 상이한 증가량으로 파장판의 복굴절률을 확인함으로써 측정할 수 있다. 다르게는, 복굴절률은 특정 광파장에서 측정할 수 있다.
폴리머 필름은 기계적 강도를 증가시키거나 바람직한 광학 특성, 예컨대 특정한 면내 위상차(Re) 또는 면외 위상차(Rth)를 얻기 위해서, 당업계에 공지된 방법으로 연신될 수 있다. 연신에 적합한 방법으로는 1축 및 2축 연신이 있다. 본 발명의 폴리머 필름은, 일반적으로 충분히 연신하기에 너무 취약한 아크릴계 필름에 비해서, 연신에 특히 적합하다.
폴리머 필름은 일반적으로 높은 내열성, 우수한 기계적 강도, 및 높은 투명성을 나타낼 수 있으며, 따라서, 광학 기기에서 편광자용 보호 필름으로서 사용될 수 있다. 공지의 편광자는 일반적으로, 열 및 수분에 쉽게 영향을 받을 수 있는 폴리비닐 알코올(PVA)을 기초로 할 수 있다. 보호 필름은 그의 광학 특성을 유지하기 위해서 PVA 필름을 끼워 넣을 필요가 있다. 셀룰로오스 에스테르 필름은 일반적으로 편광자용 보호 필름으로서 사용되어 왔다. 그러나, 셀룰로오스계 필름의 내습성 부족 때문에, 셀룰로오스계 필름을 아크릴계 폴리머로 대체하려는 의도가 산업계에서 증가하고 있다. 통상적인 아크릴계 폴리머는 향상된 내습성을 제공할 수 있으나, 이것은 취성이고 기계적 강도가 부족한 것으로 알려져 있다. 게다가, 일반적인 아크릴계 폴리머의 유리 전이 온도(Tg)는 약 100℃ ∼ 120℃ 범위에 있기 때문에, 보호 필름으로서 충분한 내열성을 제공하지 않는다.
락톤 고리 구조를 갖는 공지된 아크릴계 수지는, 높은 기계적 강도를 가져서 편광자용 보호 필름으로서 사용하기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 아크릴계 폴리머는 편광자 필름에 대해 충분한 접착력을 얻기 위해서 셀룰로오스 박막으로 코팅되어야 하는데, 폴리머 상의 극성 기의 결핍 때문인 것으로 생각된다. 그에 반해서, 스티렌계 불소폴리머로 개질된 개시의 아크릴계 폴리머는 필름의 기계적 강도 및 내열성을 증가시키기 때문에, 락톤 고리 구조를 갖는 아크릴계 폴리머의 사용을 불필요하게 한다. 결과적으로, 락톤 고리 구조를 갖는 아크릴계 폴리머가 보이는 접착력 부족은 해소된다.
또 다른 실시양태에서, 편광판이 제공된다. 이 편광판은
(a) 편광자, 및
(b) 편광자 보호 필름으로서,
i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
ii. 아크릴계 폴리머
를 포함하는 폴리머 블렌드로부터 제조된 편광자 보호 필름
을 포함한다:
Figure pct00008
상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
편광자 보호 필름(b)은 편광자(a)의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 배치될 수 있다. 이것은 접착제를 사용하여 편광자(a)에 직접 적층될 수 있거나, 편광판을 생성하기 위해서 편광자 보호 필름(b)과 편광자(a) 사이에 또 다른 층(필름 또는 코팅)이 있을 수 있다.
한 실시양태에서, 편광자 보호 필름(b)의 두께는 5 ∼ 150 ㎛일 수 있다. 다른 실시양태에서, 그 두께는 10 ∼ 80 ㎛일 수 있다.
편광판은 디스플레이 장치, 예컨대 액정 디스플레이 장치, OLED 디스플레이에서, 또는 3D 안경에서 사용하기에 적합할 수 있다. 이들 디스플레이 장치는 텔레비전, 컴퓨터, 휴대폰, 카메라 등에 사용될 수 있다.
폴리머 필름(또는 파장판)의 위상차(R)는 R = Δn×d로 정의되며, 상기 식에서 Δn은 복굴절률이고 d는 파장판의 두께이다. 복굴절률은 면내 복굴절률 Δn = nx-ny와 면외 복굴절률 Δn = nz-(nx+ny)/2로 분류되며, 상기 식에서 nx 및 ny는 면내 굴절률을 나타내고, nz는 두께 방향 굴절률을 나타낸다. 따라서, 면내 위상차는 Re = (nx-ny)×d로 나타내고, 면외 위상차는 Rth = [nz-(nx+ny)/2]×d로 나타낸다.
일반적으로, 디스플레이 장치, 예컨대 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이 장치에서 사용되는 교차 편광자(crossed polarizer)는, 편각 광의 상 변화를 보상하기 위해서 파장판을 필요로 한다. 포지티브(positive) 면외 복굴절률을 갖는 폴리머 필름은 이러한 목적으로 사용될 수 있으며, 포지티브 면외 복굴절률을 갖는 이러한 광학 필름은 통상, nx=ny<nz의 굴절률 프로파일을 갖는 포지티브 C-판으로 지칭된다. 교차 편광자를 보충하는 한 가지 방법은 포지티브 C-판을 nx>ny=nz의 굴절률 프로파일을 갖는 포지티브 A-판과 조합하여 사용하는 것이다.
따라서, 다른 실시양태에서, 디스플레이 장치는
(a) 편광자,
(b) 폴리머 블렌드로부터 제조된 편광자 보호 필름, 및
(c) nx>ny=nz의 굴절률 프로파일을 갖는 포지티브 A-판으로서, 상기 식에서 nx 및 ny는 면내 굴절률을 나타내고, nz는 두께 방향 굴절률을 나타내는 것인 포지티브 A-판
을 포함할 수 있으며, 상기 폴리머 블렌드는
i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
ii. 아크릴계 폴리머
를 포함한다:
Figure pct00009
상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
한 양태에서, 편광자 보호 필름(b)은 약 400 nm ∼ 약 800 nm의 파장 범위의 전반에 걸쳐 약 30 nm ∼ 약 250 nm 또는 약 40 nm ∼ 약 120 nm 범위의 면외 위상차(Rth)를 갖고, 5 ∼ 100 ㎛의 필름 두께를 갖는다. 다른 실시양태에서, 디스플레이 장치는 IPS(면내 스위칭) 모드 LCD이다.
개시한 실시양태 이외에도, 폴리머 필름은 다양한 광학 기기에서 그 밖의 용도를 가질 수 있다. 추가의 실시양태는 nx<ny<nz의 굴절률 프로파일을 갖는 연신된 폴리머 필름을 포함하며, 이것은 통상, 2축성 필름으로 지칭된다. 이러한 연신된 폴리머 필름은 면내 복굴절률뿐만 아니라 면외 복굴절률도 제공할 수 있다. 연신 후의 면외 복굴절률은 미연신된 필름의 면외 복굴절률보다 높기 때문에, 원하는 위상차 값을 박막으로 달성할 수 있으며, 이는 광학 기기에 있어서 이롭다.
추가의 실시양태에서, nx<ny=nz의 굴절률 프로파일을 갖는 네거티브 A-판(negative A-plate)인, 연신된 폴리머 필름이 제공된다. 이것은, 예를 들어 1축 또는 2축 연신과 같은, 적합한 연신 방법을 사용하여 성취할 수 있다. 네거티브 A-판은, 편각 광에 의해 야기되는 교차 편광자의 상 변화를 보상하기 위해서, nx=ny>nz의 굴절률 프로파일을 갖는 네거티브 C-판과 조합되어 사용될 수 있다. 추가로, 네거티브 A-판은 면내 복굴절률에서 역 분산 특성을 가질 수 있으며, 이는 모든 가시광 파장에 있어서 바람직한 보상을 달성하는 데에 유리하다. 역 분산은 면내 위상차(Re)가 Re450/Re550 <1 및 Re650/Re550 >1의 수학식을 충족하는 것으로서 정의되며, 상기 식에서 Re450, Re550 및 Re650은 각각 450 nm, 550 nm 및 650 nm의 파장에서의 Re의 값이다. 상기 역 분산 특성은, 연신 전의 본 발명의 폴리머 필름에, 첨가제, 예컨대 작은 분자 또는 폴리머를 도입하는 것에 의해 얻을 수 있다. 바람직하게는, 첨가제는 연신시에 필름의 면에 정렬될 수 있는 경질의 막대형 모이어티를 갖는다. 경질의 막대형 모이어티의 화학 구조는 특별히 한정되지 않는다. 이러한 분자의 예를 하기에 도시한다:
Figure pct00010
다른 실시양태에서, nx<nz<ny or nx>nz>ny의 굴절률 프로파일을 갖는 NRZ 필름이 제공된다. NRZ 필름은 0<Nz<1의 관계식을 충족하며, 상기 식에서 Nz = (nx-nz)/(nx-ny) 또는 Nz= (Rth/Re) + 0.5이다. 이러한 NRZ 필름은 교차 편광자의 보상에 특히 적합한 면내 복굴절률 값을 가질 수 있고, 또한 낮거나 0인 면외 복굴절률을 가질 수 있으며, 이는 교차 편광자의 보상의 목적에 유리하다.
또 다른 실시양태에서, nx=ny=nz의 굴절률 프로파일을 갖는 등방성 필름이 제공된다. 다양한 방법, 예컨대 열 처리 및 첨가제 도입을 이용하여, 폴리머 필름에 존재하는 복굴절률을 제거함으로써 등방성 필름을 얻을 수 있다. 등방성 필름은 복굴절률이 상기 적용의 목적으로 바람직하지 않은 경우에 유용하다.
실시예
실시예 1: 다양한 비율의 PTFS와 PMMA의 폴리머 블렌드 제조
폴리(α,β,β-트리플루오로스티렌)(PTFS)을, 미국 특허 제8,871,882호에 개시된 방법에 따라, 나트륨 도데실 설페이트 및 도데실아민 히드로클로라이드의 존재 하에, α,β,β-트리플루오로스티렌의 에멀션 중합으로 제조하였다. PTFS 폴리머의 유리 전이 온도는, 시차 주사 열량 측정법(DSC)에 의해 측정될 때 208℃였다. PTFS 폴리머의 고유 점성도(IV)는, 30℃에서, 용매로서 시클로펜타논을 사용하는 Cannon 자동 모세관 점도계에 의해 측정될 때, 1.16 dL/g이었다. 달리 명시하지 않은 한, 실시예 섹션 전반에서 사용된 PTFS 폴리머는 약 1.16 dL/g의 IV를 가졌다.
폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)는 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 에멀션 중합으로 제조하였다. PMMA는 Tg 125℃ 및 IV 2.99 dl/g를 가졌다.
PTFS 폴리머와 PMMA를 다양한 비율로 조합하여 폴리머 블렌드를 제조하였다. 시클로펜타논 중 PTFS 분말을 혼합하여 PTFS 폴리머의 10 중량% 용액을 제조하였고, 별개로 시클로펜타논 중 PMMA 고형분을 혼합하여 6 중량% 용액을 제조하였다. 이어서, PTFS 폴리머 용액과 PMMA 용액을, PMMA 및 PTFS 고형분의 총 중량을 기준으로 PMMA/PTFS = 0/100, 20/80, 40/60, 60/40, 80/20 및 100/0 %의 비율로 혼합하여 폴리머 블렌드를 제조하였다. 생성된 용액은 균질이고 투명하였다.
실시예 2: 용액 캐스트에 의한 PTFS /PMMA 폴리머 필름의 제조 및 그의 특성
실시예 1에서 제조된 폴리머 블렌드의 용액을, 블레이드 캐스팅법을 이용하여 편평한 유리 기판에 도포하였다. 코팅 필름은 공기 중에서 하룻밤 동안 건조되도록 한 후, 진공 오븐에서 실온으로 8 시간 동안 두었다. 건조 후, 필름을 박리하였다. 자립 필름의 복굴절률 및 두께를, Metricon Model 2010/M 프리즘 결합기에 의해 단일 필름 모드를 사용하여 633 nm의 파장에서 측정하였다. 투과율(%T)을 UV-가시광 분광광도계에 의해 측정하였다. 제조된 폴리머 필름의 특성을 하기 표 1에 나타내며, 표에서 d는 필름의 두께이고, n은 굴절률이며, Δn은 면외 복굴절률이다.
Figure pct00011
표 1에 나타난 바와 같이, 필름 ID 2 ∼ 5에서는 높은 투과율을 얻었는데, 이는 높은 필름 투명도 및 폴리머 블렌드의 우수한 상용성을 의미하는 것이다. 생성된 폴리머 필름의 면외 복굴절률 대 폴리머 블렌드 조성물 중 PMMA의 중량%의 관계를 도 1에 나타낸다. 아크릴계 폴리머 함량이 증가함에 따라, 그에 비례하여 복굴절률이 감소된다.
실시예 3: 폴리머 필름의 연신
PMMA/PTFS(80/20)의 블렌드로부터 제조된 폴리머 필름의 스트립을 환경 챔버를 구비한 Instron® Universal Materials Testing Machine에 고정하였다. 이어서, 필름을 110℃에서 50 mm/min의 인발 속도로 다양한 신장비로 1축 연신하였다. 다양한 신장비로 연신된 필름의 굴절률들 nx, ny 및 nz를 Metricon Corp. 제조의 프리즘 결합기(Model 2010)를 사용하여 633 nm에서 측정하였으며, 여기서 nx는 필름 연신 방향과 평행한 면내 굴절률이고, ny는 nx에 수직인 면내 굴절률이며, nz는 두께 굴절률이다. 별도로, 대조군 실험에서는, PMMA 필름(100%)을 70℃ ∼ 120℃ 범위의 다양한 온도에서 각각 연신하였다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 필름은 낮은 연신비에서 파괴되거나 불투명한 필름으로 생성됨이 확인되었으며, 이는 광학 필름 적용에 있어 쓸모가 없음을 의미한다.
Figure pct00012
비교예 1: 불소폴리머와 대조 폴리머의 폴리머 블렌드의 제조
표 3에 열거된 바와 같이, N,N-디메틸아세트아미드(DMAc) 중 PTFS 용액을 with either a DMAc 중 폴리이미드 용액, 또는 DMAc 중 폴리아미드 용액과 각각 혼합하여 3개의 폴리머 블렌드(11∼13)를 제조하였다. 사용된 폴리이미드는 광학 필름 적용을 위한 전매 폴리머였고, 사용된 폴리아미드는 테레프탈산 클로라이드, 이소프탈산 클로라이드 및 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘의 축합 폴리머였다. 낮은 투과율 값으로 입증되는 바와 같이, 3개의 폴리머 블렌드로부터 제조된 폴리머 필름은 불투명했고, 광학 필름으로서 쓸모가 없었다.
추가로, 폴리머 필름 14, 15 및 16은, 시클로펜타논(CPN) 중 PTFS 용액을 CPN 중 폴리스티렌(PS) 용액과 다양한 비율로 혼합한 후, 용액 캐스팅함으로써 제조하였다. 폴리머 필름 17은 시클로펜타논(CPN) 중 PTFS 용액을 CPN 중 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(Eastman Chemical Co.로부터 입수 가능한 CAB-381-0.5) 용액과 혼합한 후, 용액 캐스팅함으로써 제조하였다. 폴리머 필름 18 및 19는, N,N-디메틸아세트아미드(DMAc) 중 PTFS 용액을, 각각, DMAc 중 폴리아크릴로니트릴(PAN) 용액 및 DMAc 중 폴리비닐디플루오라이드(PVDF) 용액과 혼합한 후, 용액 캐스팅함으로써 제조하였다. 낮은 투과율 값으로 입증되는 바와 같이, 이렇게 제조된 폴리머 필름은 불투명하고, 광학 필름으로서 쓸모가 없었다.
Figure pct00013
실시예 4: 불소폴리머와 다양한 아크릴계 폴리머의 폴리머 블렌드의 제조
이 실시예는, 투명한 용액, 단일의 Tg, 및 높은 투과율을 제공하기 때문에 불소폴리머와 블렌딩하기에 보다 바람직한 아크릴계 폴리머를 보여준다. 표 4는 블렌딩에 사용된 아크릴계 폴리머의 목록이다. 각각의 아크릴계 폴리머는 PTFS와 50/50 중량% 비율로 블렌딩하였다. 표 5는 이렇게 제조된 블렌드로부터의 용액 및 캐스트 필름 특성을 나타내며, 여기서 폴리(에틸 메타크릴레이트)를 기초로 하는 것이 상용성이 가장 우수하여 투명한 용액, 투명한 필름, 높은 투과율 및 단일의 Tg를 형성하였다.
Figure pct00014
Figure pct00015
실시예 5: 불소폴리머와 PEMA의 다양한 비율에서의 폴리머 블렌드의 제조
시클로펜타논(10 중량%) 용액 중 PTFS를, 시클로펜타논(10 중량%) 용액 중 폴리(에틸 메타크릴레이트)(PEMA)와, 표 6에 열거된 바와 같이 다양한 비율로 혼합하여 폴리머 블렌드를 제조하였다. 모든 블렌드들이 투명한 용액, 투명한 필름, 높은 투과율, 및 단일 Tg를 형성하였다.
Figure pct00016
실시예 6: PTFS(상이한 IV를 갖는 것)와 PiPMA 및 PBMA의 폴리머 블렌드의 제조
PTFS(표 7에 열거된 바와 같이 상이한 고유 점성도(IV)를 가짐, CPN 중, 10 중량%) 용액을, 폴리(이소프로필 메타크릴레이트)(PiPMA, 표 4에 열거된 바와 같은 MW를 가짐) 및 폴리(n-부틸 메타크릴레이트)(PBMA, 표 4에 열거된 바와 같은 MW를 가짐) 용액(CPN, 10 중량%)과 50/50 중량비로 혼합하여 폴리머 블렌드를 제조하였다. PTFS/PBMA의 모든 블렌드는 투명한 용액 및 낮은 투과율의 불투명한 필름을 형성하였으며, 이는 불상용성을 나타낸다. PTFS가 1.16 dL/g의 IV를 갖는 경우, PTFS/PiPMA의 블렌드는 다소 불투명한 용액 및 다소 불투명한 필름을 형성하였다. PTFS가 0.80 dL/g 이하의 IV을 갖는 경우, PTFS/PiPMA의 블렌드는 투명한 용액 및 높은 투과율을 갖는 투명한 필름을 형성하였으며, 이는 우수한 상용성을 나타낸다.
Figure pct00017
실시예 7: 폴리머와 불소폴리머의 폴리머 블렌드로부터의 폴리머 필름 캐스트의 광학 특성
폴리머 필름을, 시클로펜타논 중 PEMA/PTFS(50/50) 및 시클로펜타논 중 PiPMA(폴리이소프로필 메타크릴레이트)/PTFS(50/50)(PTFS IV = 0.80 dL/g)의 블렌드로부터 각각 캐스팅하였으며, 이들의 Rth는 표 8에 열거된 바와 같이 측정되었다.
Figure pct00018
실시예 8: 폴리머 필름의 연신
실시예 7로부터 제조된 폴리머 필름 45∼47의 필름 연신에 제한 2축 연신법을 사용하였다. 상기 제조된 필름을 열 챔버를 구비한 연신 기계(Brueckner로부터 입수 가능한 Karo IV 실험실 필름 연신기) 상에 고정하였다. 필름을 25초간 예비 가열하여 약 110℃의 연신 온도에 도달하게 한 후, 기계 방향(MD)으로 7.0 mm/sec의 속도로 소정의 연신비까지 연신하였다. 횡 방향(TD)은 제한되었다. 연신된 필름의 광학 특성은, 표 9에 열거된 바와 같이 측정되었다.
Figure pct00019
실시예 9: 폴리머 블렌드용 첨가제로서의 경질의 막대형 분자의 합성
질소 유입구, 기계식 교반자, 딘 스타크 트랩(Dean Stark trap), 응축기 및 질소 유출구를 구비한 500 mL 3목 둥근 바닥 플라스크 내에, 4-페닐에티닐 프탈산 무수물(PEPA) 49.68 gram(0.200 mol), 2,2'-비스(트리플루오로메틸) 벤지딘(PFMB) 32.03 gram(0.100 mol), m-크레졸(320 ml) 및 이소퀴놀린(0.2 ml)을 첨가하였다. 반응은, 이하 기술하는 바와 같이, 오일 배쓰에서 질소 하에 180℃ ∼ 200℃로 24 시간 동안 수행하였다. 냉각 후, 그 용액을 1000 ml 메탄올에 주입하여 담황색 분말을 얻었다. 이어서, 그 생성물을 수집하고, 신선한 메탄올로 3회 세정한 다음, 진공 오븐에서 80℃로 16 시간 동안 건조하였다. PEPA-PFMB의 수율은 97%였다.
Figure pct00020
실시예 10: 첨가제의 존재 및 부재 하의 폴리머 필름의 제조
실시예 9에서 제조된 첨가제(PEPA-PFMB)가 존재 및 부재하는 폴리머 필름을, 표 10에 열거한 블렌드(용매 N,N'-디메틸아세트아미드 중)로부터 캐스팅하였다. 필름 51 및 52는 첨가제를 함유하지 않는 반면, 필름 53 및 54는 10% 첨가제를 함유하고, 필름 38은 20% 함유한다.
Figure pct00021
실시예 11: 실시예 10으로부터 제조된 폴리머 필름의 연신
실시예 10으로부터 제조된 폴리머 필름 51∼55를 통제의 존재 및 부재 하에 실시예 8에 기술된 방법에 따라 연신하고, 그들의 광학 특성을 측정하였다. 그 결과를 표 11에 열거한다.
Figure pct00022
실시예 12: 첨가제의 존재 및 부재 하의 폴리머 필름의 제조
폴리머 필름을 PEMA와 PTFS의 폴리머 블렌드(용매 N,N'-디메틸아세트아미드 중)로부터 표 12에 도시된 바와 같이 다양한 수준의 PEPA-PFMB 첨가제와 함께, 캐스팅하였다.
Figure pct00023
실시예 13: 다양한 비율을 갖는 PEMA / PTFS / PEPA - PFMB의 블렌드로부터의 폴리 머 필름 캐스트의 연신
실시예 12로부터 제조된 폴리머 필름 61∼64를 실시예 3에 기술된 방법에 따라 연신하고, 그들의 광학 특성을 ?G겅하여, 도 2 및 도 3에 플롯하였다.
실시예 14: 메틸 메타크릴레이트와 N-치환된 말레이미드의 코폴리머의 합성
폴리(메틸 메타크릴레이트-co-N-페닐 말레이미드) 코폴리머를, 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 에멀션 중합에 의해 제조하고, 그 폴리머 및 필름 특성을 표 13에 열거하였다.
Figure pct00024
실시예 15: PTFS , 및 메틸 메타크릴레이트와 N-페닐 말레이미드의 코폴리머 의 다양한 비율의 블렌드로부터의 폴리머 필름의 제조
폴리머 필름을, 표 14에 나타낸 바와 같이 PMMA-co-P(N-페닐 말레이미드)와 PTFS의 폴리머 블렌드(시클로펜타논 용액)로부터 캐스팅하였다.
Figure pct00025
실시예 16: 메틸 메타크릴레이트 및 N-페닐 말레이미드와 PTFS의 코폴리머 및 PEPA-PFMB 첨가제의 다양한 비율의 블렌드로부터의 폴리머 필름의 제조
폴리머 필름 76∼79를, 메틸 메타크릴레이트 및 N-페닐 말레이미드(PMMA-co-P(N-페닐 말레이미드))와 PTFS의 코폴리머, 및 PEPA-PFMB 첨가제와의 다양한 비율의 폴리머 블렌드로부터 캐스팅하였으며, 이들의 광학 특성은 표 15에 열거된 바와 같이 측정되었다.
Figure pct00026
실시예 17: 메틸 메타크릴레이트 및 N-치환된 말레이미드와 PTFS의 코폴리머 및 PEPA - PFMB 첨가제의 다양한 비율의 블렌드로부터의 폴리머 필름의 연신
실시예 16으로부터 제조된 폴리머 필름을 실시예 3에 기술된 방법에 따라 연신하고, 이들의 광학 특성을 측정하였다. 면내 및 면외 복굴절률 대 연신비를 도 4 및 도 5에 플롯하였다.
용어 "포함한다(include)" 또는 "포함하는(including)"이 명세서 또는 청구범위에서 사용된 경우, 그 용어가 청구항에서 전환 어구로서 사용될 때에 해석되는 바와 같이, 용어 "포함하는(comprising)"과 유사한 방식으로 포괄하는 것을 의도한 것이다. 추가로, 용어 "또는"이 사용되는 경우(예컨대 A 또는 B), 이것은 "A 또는 B 또는 둘 다"를 의미하는 것으로 의도한 것이다. 본 출원인이 "오직 A 또는 B이고, 둘 다는 아님"을 나타내고자 하는 때에는, 용어 "오직 A 또는 B이고, 둘 다는 아님"을 사용할 것이다. 따라서, 본원에서 용어 "또는"의 사용은 포괄적인 용도이며, 배타적인 용도가 아니다. 문헌[Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2d. Ed. 1995)]를 참조할 수 있다. 또한, 용어 "중(in)" 또는 "내에(into)"가 명세서 또는 청구범위에서 사용된 경우, "상에(on)" 또는 "위에(onto)"를 추가로 의미하고자 한 것이다. 용어 "실질적으로"가 명세서 또는 청구범위에서 사용된 경우, 제조에서의 신뢰도 또는 확인 가능한 정밀도를 참작하고자 한 것이다. 용어 "작동 가능하게 연결된"이 명세서 및 청구범위에서 사용된 경우, 이는, 소정의 구성요소들이 원하는 기능을 수행하기 위한 방식으로 연결되어 있음을 의미하고자 한 것이다. 명세서 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수형 "하나", "한", 및 "그"는 복수형을 포함한다. 마지막으로, 용어 "약"이 숫자와 함께 사용된 경우, 이는 그 숫자의 ±10%을 포함하고자 의도한 것이다. 달리 말해, "약 10"은 9 ∼ 11을 의미할 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 본 출원을 그의 실시양태의 설명에 의해 예시하고, 그 실시양태를 매우 상세히 기술하였지만, 첨부의 청구범위를 어떤 식으로든 이러한 상세 설명으로 제한하거나 한정하는 것은 본 출원인의 의도가 아니다. 추가의 이점 및 변형은, 본 출원을 활용할 수 있는 당업자에게 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 본 출원은, 그의 광범위한 양태에 있어서, 특정 설명, 제시한 예시, 또는 언급된 임의의 장치로 한정되지 않는다. 일반적인 발명의 개념의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서, 상기의 상세 설명, 실시예, 및 장치로부터 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (29)

  1. i. 하기 화학식의 모이어티를 갖는 불소폴리머, 및
    ii. 아크릴계 폴리머
    를 포함하는 폴리머 블렌드:
    Figure pct00027

    상기 화학식에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 치환된 알킬기 또는 할로겐이고, R1, R2 및 R3 중 1 이상은 불소 원자이며,
    R은 독립적으로 스티렌 고리 상의 치환기이고,
    n은 스티렌 고리 상의 R 치환기의 개수를 나타내는 0 ∼ 5의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 폴리머 블렌드는 단일의 유리 전이 온도를 갖는 것인 폴리머 블렌드.
  3. 제1항에 있어서, 스티렌 고리 상의 각각의 치환기 R은 알킬, 치환된 알킬, 할로겐, 히드록실, 카르복실, 니트로, 알콕시, 아미노, 술포네이트, 포스페이트, 아실, 아실옥시, 페닐, 알콕시카르보닐 및 시아노로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 폴리머 블렌드.
  4. 제1항에 있어서, 불소폴리머는 폴리(α,β,β-트리플루오로스티렌)(PTFS)인 폴리머 블렌드.
  5. 제1항에 있어서, 아크릴계 폴리머는 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 폴리이소프로필 메타크릴레이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 폴리머 블렌드.
  6. 제1항에 있어서, 아크릴계 폴리머는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 말레이미드, N-알킬말레이미드, N-페닐말레이미드, N-아릴말레이미드 및 N-치환된 말레이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 2 이상의 모노머들로 된 코폴리머인 폴리머 블렌드.
  7. 제1항에 있어서, 불소폴리머와 아크릴계 폴리머의 총 충량을 기준으로, 불소폴리머의 중량 백분율이 약 5% ∼ 약 95%이고, 아크릴계 폴리머의 중량 백분율이 5% ∼ 95%인 폴리머 블렌드.
  8. 제1항에 있어서, 불소폴리머와 아크릴계 폴리머의 총 충량을 기준으로, 불소폴리머의 중량 백분율이 10% ∼ 30%이고, 아크릴계 폴리머의 중량 백분율이 70% ∼ 90%인 폴리머 블렌드.
  9. 제1항의 폴리머 블렌드로 제조된 폴리머 필름.
  10. 제9항에 있어서, 폴리머 필름은 제1항의 폴리머 블렌드의 용융 압출에 의해 제조된 것인 폴리머 필름.
  11. 제9항에 있어서, 폴리머 필름은 제1항의 폴리머 블렌드의 용액 캐스트(solution cast)에 의해 제조된 것인 폴리머 필름.
  12. 제9항에 있어서, 폴리머 필름은 10 ∼ 80 ㎛의 두께를 갖는 것인 폴리머 필름.
  13. 제9항에 있어서, 폴리머 필름은, UV-가시광 분광광도계로 측정될 때, 400 nm ∼ 800 nm의 파장 범위의 전반에 걸쳐 85% 초과의 광 투과율을 갖는 것인 폴리머 필름.
  14. 제9항에 있어서, 폴리머 필름은 약 400 nm ∼ 약 800 nm의 파장 범위의 전반에 걸쳐 약 0.001 ∼ 약 0.02 범위의 면외 복굴절률(out-of-plane birefringence)을 갖는 것인 폴리머 필름.
  15. 제9항에 있어서, 폴리머 필름은 nx=ny=nz의 굴절률 프로파일을 갖는 등방성 필름이며, 상기 식에서 nx 및 ny는 면내 굴절률을 나타내고, nz는 두께 방향 굴절률을 나타내는 것인 폴리머 필름.
  16. 제9항에 있어서, 폴리머 필름은 1축 연신 또는 2축 연신된 것인 폴리머 필름.
  17. 제16항에 있어서, 폴리머 필름은 nx<ny=nz의 굴절률 프로파일을 갖는 네거티브 A 판(negative A plate)이며, 상기 식에서 nx 및 ny는 면내 굴절률을 나타내고, nz는 두께 방향 굴절률을 나타내는 것인 폴리머 필름.
  18. 제16항에 있어서, 폴리머 필름은 nx<ny<nz의 굴절률 프로파일을 갖는 2축성 필름인 폴리머 필름.
  19. 제16항에 있어서, 폴리머 필름은 Re450/Re550 <1 및 Re650/Re550 >1의 수학식을 충족하는 역 파장 분산의 특성을 갖고, 상기 식에서 Re450, Re550 및 Re650는 각각 450 nm, 550 nm 및 650 nm의 파장에서의 면내 위상차인 폴리머 필름.
  20. 제16항에 있어서, 폴리머 필름은 0<Nz<1의 관계식을 충족하는 굴절률 프로파일을 갖고, 상기 식에서 Nz = (nx-nz)/(nx-ny) 또는 Nz = (Rth/Re) + 0.5인 폴리머 필름.
  21. a. 편광자, 및
    b. 제1항의 폴리머 블렌드로부터 제조된 편광자 보호 필름
    을 포함하는 편광판.
  22. 제21항에 있어서, 편광자 보호 필름은 접착제에 의해 편광자에 직접 적층된 것인 편광판.
  23. 제21항에 있어서, 편광자와 편광자 보호 필름 사이에 배치된 층을 추가로 포함하는 편광판.
  24. 제21항의 편광판을 포함하는 액정 디스플레이.
  25. 제21항의 편광판을 포함하는 OLED 디스플레이.
  26. 제21항의 편광판을 포함하는 3D 안경.
  27. 액정 디스플레이로서,
    a. 편광자,
    b. 제9항의 폴리머 필름, 및
    c. nx>ny=nz의 굴절률 프로파일을 갖는 포지티브 A-판(positive A-plate)으로서, 상기 식 중에서 nx 및 ny는 면내 굴절률을 나타내고, nz는 두께 방향 굴절률을 나타내는 것인 포지티브 A-판
    을 포함하는 액정 디스플레이.
  28. 제27항에 있어서, 제9항의 폴리머 필름은 약 400 nm ∼ 약 800 nm의 파장 범위의 전반에 걸쳐 약 0.001 ∼ 약 0.02 범위의 면외 복굴절률(Δnth)을 갖는 것인 액정 디스플레이.
  29. 제27항에 있어서, 제9항의 폴리머 필름은, 약 400 nm ∼ 약 800 nm의 파장 범위의 전반에 걸쳐 약 40 nm ∼ 250 nm 범위의 면외 위상차(Rth)를 갖고, 5 ∼ 100 ㎛의 필름 두께를 갖는 것인 액정 디스플레이.
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