KR20190012393A - 편광판 보호필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시예는 편광판 보호필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 면내 위상차 및 두께 방향 위상차가 낮아 편광무라가 관찰되지 않는 편광판 보호필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

편광판 보호필름 및 이의 제조방법{POLARIZING PLATE PROTECTIVE FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
실시예는 편광판 보호필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 면내 위상차 및 두께 방향 위상차가 낮아 편광무라가 관찰되지 않는 편광판 보호필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회로 접어들면서 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시패널(PDP), 전기영동 표시장치(ELD) 등의 다양한 디스플레이들이 개발 중이거나 상품화되고 있다. 상기 디스플레이 중 실내 전시용 디스플레이는 점점 대형화 및 박형화되는 추세이고, 실외 휴대용 디스플레이는 소형화 및 경량화되는 추세이다. 이러한 디스플레이의 기능을 보다 향상시키기 위하여, 일찍부터 각종 광학필름이 사용되고 있다.
일반적으로 편광판에는 폴리비닐알코올 재질의 편광자를 보호하기 위한 보호필름으로서 편광자의 일면 또는 양면에 편광판 보호필름을 부착한다. 이와 같은 편광판 보호필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용되었으나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 연신비에 따라 이방성이 크게 발생하기 때문에 편광판 보호필름으로 적용하는데 어려움이 있었다.
이에 대한 대안으로, 높은 투광도, 광학적 등방성, 무결점 표면 등의 특성을 지닌 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose, TAC) 필름이 널리 적용되었다. 구체적으로, 대한민국 등록특허 제10-1222363호는 주성분이 셀룰로오스 에스테르이고, 면내 위상차가 30 내지 300 nm이며 두께 방향 위상차가 80 내지 400 nm인 편광판 컬링 교정 필름을 개시하고 있다.
그러나 트리아세틸셀룰로오스 필름은 가격이 비싸고 공급처가 다양하지 않으며 수분에 취약하다는 단점을 갖는다. 따라서, 트리아세틸셀룰로오스 필름을 대체할 수 있는 다양한 재질의 보호필름들이 개발되고 있으며, 예를 들면, 사이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer), 아크릴, 폴리에스테르계 필름 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 방안이 제안되었다.
대한민국 등록특허 제10-1222363호
그러나, 아크릴 필름은 브리틀(brittle)한 성질로 인해 공정성이 낮고, 이를 극복하기 위해 다른 단량체와 공중합한 공중합체를 사용할 경우 제조단가가 상승하는 문제가 있었다.
따라서, 실시예의 목적은 면내 위상차 및 두께 방향 위상차가 낮아 편광무라가 관찰되지 않고, 브리틀(brittle)한 아크릴 수지의 단점을 보완한 편광판 보호필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 일 실시예는,
불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 편광판 보호필름으로서,
상기 보호필름이 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함하고,
면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50 ㎚ 이하이고,
두께가 100 ㎛ 이하인, 편광판 보호필름을 제공한다.
다른 실시예는,
백라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
상기 액정 패널이 상편광판, 액정셀 및 하편광판을 순차적으로 포함하며,
상기 상편광판 및 하편광판 중 적어도 일면에 상기 편광판 보호필름을 포함하는, 액정표시장치를 제공한다.
또 다른 실시예는,
(1) 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
(2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2 내지 3 배 연신하고, 폭 방향으로 3 내지 4 배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
(3) 상기 연신된 필름을 열고정하는 단계;를 포함하고,
상기 수지 조성물이 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함하고,
상기 열고정된 필름은 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50 ㎚ 이하이고, 두께가 100 ㎛ 이하인, 편광판 보호필름의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 편광판 보호필름은 브리틀(brittle)한 아크릴 수지의 단점을 보완하여 공정성이 우수하고, 면내 위상차 및 두께 방향 위상차가 낮아 편광무라가 관찰되지 않는다.
또한, 실시예에 따른 편광판 보호필름을 포함하는 액정표시장치는 광원으로 백색 LED 이외에 다양한 광원을 사용할 수 있다.
도 1은 일실시예의 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 보호필름, 및 TAC 및 COP 필름의 광 입사각 변화에 대한 면내 위상차 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3 및 4는 실시예 1의 편광판 보호필름의 편광무라 평가 결과이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 필름, 막, 패널, 또는 층 등이 각 필름, 막, 패널, 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
편광판 보호필름
일실시예는 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 편광판 보호필름으로서, 상기 보호필름이 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함하고, 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50 ㎚ 이하이고, 두께가 100 ㎛ 이하인, 편광판 보호필름을 제공한다.
상기 보호필름은 불소계 수지와 아크릴계 수지를 블렌딩(blending)한 혼합수지를 포함한다. 이로써, 음의 복굴절율을 가지며 브리틀(brittle)한 성질로 인한 낮은 공정성을 갖는 아크릴계 수지의 단점을 양의 복굴절율을 가지며, 낮은 경도를 갖는 불소계 수지로 보완할 수 있다. 이로 인해, 상기 보호필름은 공정성이 우수하고 면내 위상차 및 두께 방향 위상차가 낮아 편광무라가 관찰되지 않는다.
상기 보호필름은 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함한다. 구체적으로, 상기 보호필름은 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 20의 중량비, 1 : 10 내지 20의 중량비, 또는 1 : 15 내지 20의 중량비로 포함할 수 있다. 불소계 수지와 아크릴계 수지의 혼합비가 상기 범위 내일 경우, 아크릴계 수지의 브리틀한 성질로 인한 공정성 저하를 방지할 수 있으며, 편광판 보호필름으로서 적절한 위상차를 나타낼 수 있다.
상기 보호필름의 두께는 100 ㎛ 이하이다. 구체적으로, 상기 보호필름의 두께는 20 내지 80 ㎛일 수 있다.
불소계 수지
상기 불소계 수지는 불소를 포함하는 폴리머일 수 있다. 구체적으로, 상기 불소계 수지는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE) 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌(FEP) 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드(THV) 공중합체 및 폴리클로로 트리플로오로에틸렌(PCTFE 또는 PTFCE) 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 불소계 수지는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE) 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌(FEP) 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 불소계 수지는 단일 중합 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 공중합 폴리비닐리덴플루오라이드일 수 있다.
PVDF가 공중합 수지일 경우, 디플루오로에틸렌 및 공단량체가 50:50 내지 99:1의 중량비로 공중합될 수 있다.
상기 공단량체는 불소화된 단량체일 수 있다. 구체적으로, 상기 공단량체는 불화비닐; 트리플루오로에틸렌(VF3); 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE); 1,2-디플루오로에틸렌; 테트라플루오로에틸렌(TFE); 헥사플루오로프로필렌(HFP); 퍼플루오로(메틸비닐)에테르(PMVE), 퍼플루오로(에틸비닐)에테르(PEVE) 및 퍼플루오로(프로필비닐)에테르(PPVE) 등의 퍼플루오로(알킬비닐)에테르; 퍼플루오로(1,3-디옥솔); 및 퍼플루오로(2,2-디메틸-1,3-디옥솔)(PDD)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 공단량체는 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 트리플루오로에틸렌(VF3) 및 테트라플루오로에틸렌(TFE)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 불소계 수지는 압출 및 사출 성형의 적합성을 위해, 전단속도 100 s-1 및 230 ℃의 조건으로 모세관 유량계에 의해 측정한 점도가 100 내지 2,500 Pa·s일 수 있으며, 구체적으로, 500 내지 2,000 Pa·s일 수 있다.
상기 불소계 수지는 중량평균분자량이 50,000 내지 250,000 g/mol, 100,000 내지 250,000 g/mol, 또는 200,000 내지 240,000 g/mol일 수 있다.
또한, 상기 불소계 수지는 230 ℃에서의 용융지수(MI, melting index)가 5 내지 20 g/10분, 또는 5 내지 10 g/10분일 수 있다.
아크릴계 수지
상기 아크릴계 수지는 치환되거나 비치환된 단일 중합체일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 치환되거나 비치환된 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 폴리에틸(메트)아크릴레이트 수지, 폴리프로필(메트)아크릴레이트 수지, 폴리부틸(메트)아크릴레이트 수지 또는 폴리펜틸(메트)아크릴레이트 수지일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 비치환된 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지일 수 있다.
상기 아크릴계 수지에 치환될 수 있는 치환기는 특별히 제한하지 않는다.
상기 아크릴계 수지는 230 ℃에서의 용융지수(MI, melting index)가 1 내지 20 g/10분, 1 내지 10 g/10분, 또는 1 내지 5 g/10분일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 연화점이 100 ℃ 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 연화점이 100 내지 120 ℃, 105 내지 115 ℃, 또는 110 내지 120 ℃일 수 있다.
상기 불소계 수지는 아크릴계 수지와 블렌딩한 혼합 수지의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 2 내지 8 중량%, 또는 3 내지 7 중량%로 포함될 수 있다.
위상차
상기 보호필름은 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50 ㎚ 이하이다. 구체적으로, 상기 보호필름은 두께 방향 위상차(Rth) 및 면내 위상차(Ro)가 0 이상이고, Rth/Ro가 0.1 내지 50, 0.1 내지 40, 또는 0.1 내지 10일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 보호필름은 면내 위상차(Ro)가 0.1 내지 10 nm, 0.5 내지 5 ㎚, 또는 0.5 내지 4 nm이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 1 내지 40 nm, 1 내지 30 nm, 1 내지 10 ㎚, 또는 1 내지 5 nm일 수 있다.
면내 위상차란, 필름 상의 직교하는 이축의 굴절률의 이방성(△Nxy＝｜Nx-Ny｜)과 필름 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로 정의되는 파라미터로, 광학적 등방성 및 이방성을 나타내는 척도이다. 상기 면내 위상차(Ro)는 파장 550 nm에서의 면내 위상차 값으로서, 하기 수학식 1로 표시된다.
[수학식 1]
Ro = (nx－ny) × d
이때, nx는 필름 면내의 일축(x축) 방향의 굴절률이고, ny는 필름 면내의 x축에 직교하는 일축 방향의 굴절률이고, d는 필름의 두께(nm)이다.
상기 보호필름은 광 입사각이 - 50 내지 50 °일 때, 면내 위상차(Ro)가 3 nm이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 광 입사각이 - 50 내지 50 °일 때, 면내 위상차(Ro)가 0 내지 3 nm일 수 있다. 또한, 상기 보호필름은 광 입사각이 - 50 내지 50 °일 때, 면내 위상차(Ro)의 표준편차가 1.5 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 광 입사각이 - 50 내지 50 °일 때, 면내 위상차(Ro)의 표준편차가 1.1 이하일 수 있다. 상기 표준편차는 면내 위상차의 최대값과 최소값의 차이이다.
두께 방향 위상차란, 필름 두께방향 단면에서 봤을 때의 2 개의 복굴절 △Nxz(＝｜Nx-Nz｜)과 △Nyz(＝｜Ny-Nz｜)의 평균값에 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 위상차의 평균을 나타내는 파라미터이다. 상기 두께 방향 위상차(Rth)는 파장 550 nm에서의 두께 방향 위상차 값으로서, 하기 수학식 2로 표시될 수 있다.
[수학식 2]
Rth = {(nx＋ny)/2－nz}×d
이때, nx는 필름 면내의 일축(x축) 방향의 굴절률이고, ny는 필름 면내의 x축에 직교하는 일축 방향의 굴절률이고, nz는 필름의 두께 방향의 굴절률이며, d는 필름의 두께(nm)이다.
상기 보호필름은 면배향도(Rth/두께)가 0 내지 0.005일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 면배향도(Rth/두께)가 0 내지 0.001, 0 내지 0.0007, 0.00001 내지 0.001 또는 0.00001 내지 0.0007일 수 있다.
상기 면배향도(Rth/두께)는 파장 550 nm에서 두께방향 굴절률(nz)과 평면 굴절율값의 평균값((nx＋ny)/2)의 차이 값이다.
5 cm × 5 cm × 42 ㎛ (가로×세로×두께)의 상기 보호필름은 150 ℃에서 3 시간 열처리한 후 헤이즈가 0.1 내지 1 %일 수 있다. 구체적으로, 5 cm × 5 cm × 42 ㎛ (가로×세로×두께)의 상기 보호필름은 150 ℃에서 3 시간 열처리한 후 헤이즈가 0.1 내지 0.8 %일 수 있다.
상기 편광판 보호필름은 단층일 수 있다. 또한, 상기 편광판 보호필름은 다층일 수 있으며, 이때, 적층방법은 특별히 제한하지 않는다.
상기 편광판 보호 필름은 상술한 바와 같은 물성을 만족하는바, 측상방에서 관찰될 때, 편광무라 등이 관찰되지 않는다. 따라서, 상기 편광판 보호 필름은 향상된 광학적 특성을 가져 편광판의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.
액정표시장치
다른 실시예는,
백라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
상기 액정 패널이 상편광판, 액정셀 및 하편광판을 순차적으로 포함하며,
상기 상편광판 및 하편광판 중 적어도 일면에 상술한 바와 같은 편광판 보호필름을 포함하는, 액정표시장치를 제공한다.
일구현예에 따른 액정표시장치의 구조를 도 1에 도시하였다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치(A)는 액정 패널(10) 및 백라이트 유닛(20)을 포함하고, 상기 액정 패널(10)은 상편광판(101), 액정셀(102) 및 하편광판(103)을 순차적으로 포함한다.
상기 편광판 보호필름은 상편광판(101)의 상면, 상편광판(101)과 액정셀(102) 사이, 액정셀(102)과 하편광판(103)의 사이 및 하편광판(103)의 하면 중 적어도 한 면에 개재될 수 있다.
상기 상편광판 및 하편광판은 편광 기능을 수행하며, 요오드 등으로 염색된 폴리비닐알콜(PVA)층일 수 있다. 이때, 상기 폴리비닐알콜층에 포함된 폴리비닐알콜 분자는 일 방향으로 정렬될 수 있다.
그러나 실시예의 액정표시장치는 상술한 구조에 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양하게 변형가능하다.
편광판 보호필름의 제조방법
다른 실시예는,
(1) 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
(2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2 내지 3 배 연신하고, 폭 방향으로 3 내지 4 배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
(3) 상기 연신된 필름을 열고정하는 단계;를 포함하고,
상기 수지 조성물이 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함하고,
상기 열고정된 필름은 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50 ㎚ 이하이고, 두께가 100 ㎛ 이하인, 편광판 보호필름의 제조방법을 제공한다.
단계 (1)
본 단계에서는 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 용융압출하여 미연신 시트를 제조한다.
상기 불소계 수지 및 아크릴계 수지는 상기 편광판 보호필름에서 정의한 바와 같다.
상기 수지 조성물은 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함한다. 구체적으로, 상기 수지 조성물은 불소계 수지와 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 20의 중량비, 1 : 10 내지 20의 중량비, 또는 1 : 15 내지 20의 중량비로 포함할 수 있다. 불소계 수지와 아크릴계 수지의 혼합비가 상기 범위 내일 경우, 아크릴계 수지의 브리틀한 성질로 인한 공정성 저하 및 불소계 수지의 양의 복굴절률에 의한 위상차 저하를 방지하는 효과가 있다.
상기 수지 조성물은 비정형(비결정성) 특성을 보이며, 상기 용융압출은 아크릴의 용융온도인 200 내지 240 ℃에서 수행할 수 있다. 용융압출이 상기 온도 범위 내에서 수행될 경우, 수지의 용융이 원활하고 압출물의 점도가 적절하게 유지되는 효과가 있다.
단계 (2)
본 단계에서는 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2 내지 3 배 연신하고, 폭 방향으로 3 내지 4 배 연신하여 연신된 필름을 제조한다.
상기 연신은 폭 방향 및 길이 방향 연신비의 비율이 1.2 내지 1.5 : 1이 되도록 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 연신은 폭 방향 및 길이 방향 연신비의 비율이 1.2 내지 1.45 : 1이 되도록 수행할 수 있다.
또한, 상기 연신은 (2-1) 상기 미연신 시트를 5 내지 10 m/분의 속도로 이동시키면서 50 내지 110 ℃로 예열하는 단계;
(2-2) 예열된 상기 미연신 시트를 10 내지 20 m/분의 속도로 이동시키면서 100 내지 120 ℃에서 길이 방향으로 연신하는 단계; 및
(2-3) 길이 방향으로 연신된 시트를 10 내지 20 m/분의 속도로 이동시키면서 120 내지 140 ℃에서 폭 방향으로 연신하는 단계;를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연신은 (2-1) 상기 미연신 시트를 5 내지 10 m/분의 속도로 이동시키면서 50 내지 110 ℃로 예열하는 단계; (2-2) 예열된 상기 미연신 시트를 10 내지 20 m/분의 속도로 100 내지 120 ℃에서 길이 방향으로 2.3 내지 3.0 배 연신하면서, 원적외선 히터(R/H; radiation heater)를 이용하여 600 내지 650 ℃로 열처리하는 단계; 및 (2-4) 길이 방향으로 연신되고 예열된 시트를 10 내지 20 m/분의 속도로 이동시키면서 120 내지 140 ℃에서 폭 방향으로 3.0 내지 3.8 배 연신하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (3)
본 단계에서는 상기 연신된 필름을 열고정한다.
상기 열고정은 150 내지 170 ℃에서 1 내지 2 분 동안 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 열고정은 150 내지 165 ℃에서 1 내지 2 분 동안 수행될 수 있다. 열고정 온도가 상기 범위 내일 경우, 실시예에서 목적하는 필름의 두께 방향 및 면내 위상차를 갖는 편광판 보호필름을 제조하는데 보다 유리하다.
상기 열고정된 필름의 두께는 100 ㎛ 이하이다. 구체적으로, 상기 열고정된 필름의 두께는 20 내지 80 ㎛일 수 있다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예에서 사용한 원료 물질은 다음과 같다:
- PMMA: 비치환된 폴리메틸메타크릴레이트(230 ℃에서의 용융지수(MI, melting index): 2.3 g/10분, 연화점: 109 ℃)(제조사: LGMMA, 제품명: IH830)
- PVDF: 폴리비닐리덴플루오라이드(디플루오로에틸렌 100 몰%, 중량평균분자량: 224,000 g/mol, 230 ℃에서의 용융지수(MI, melting index) 5.9 g/10분, 유리전이온도: -32 ℃)(제조사: solvey, 제품명: solef 1008)
실시예 1.
PMMA를 90 ℃에서 6 시간 건조시킨 후 PMMA 95 중량% 및 PVDF 5 중량%를 리본믹서(ribbon mixer)에서 충분히 혼합하여 혼합수지를 얻었다. 상기 혼합수지를 230 ℃의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 25 ℃의 캐스팅롤에서 냉각하여, 미연신 시트를 제조하였다. 상기 미연신 시트를 5 m/분의 속도로 이동하면서 60 ℃로 예열한 후 13 m/분의 속도로 이동하면서 110 ℃에서 길이 방향으로 250 % 연신하면서 R/H(radiation heater)로 상부는 650 ℃, 하부는 600 ℃로 열처리했다. 이후, 13 m/분의 속도로 이동하면서 127 ℃에서 폭 방향으로 300 % 연신하였다. 이후, 상기 연신된 시트를 150 ℃의 온도에서 80 초 동안 열고정하여 두께 42 ㎛의 편광판 보호필름을 제조하였다.
실시예 2 내지 9 및 비교예 1 내지 4.
PMMA와 PVDF의 혼합비, 길이 방향 및 폭 방향의 연신비, 연신 온도 및 연신 속도, 열고정 온도 및 제조된 필름의 두께를 표 1 및 2와 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판 보호필름을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
수지의 혼합비(중량%) PMMA 95 95 95 95 95 95 95
PVDF 5 5 5 5 5 5 5
필름의 두께 (㎛) 42 58 31 48 35 42 49
길이 방향 연신 연신비 (%) 250 250 250 250 250 250 280
필름 이동속도 (m/분) 13 13 13 13 13 13 15
온도 (℃) 110 110 110 110 110 110 110
두께 방향 연신 연신비 (%) 300 300 300 320 340 360 340
필름 이동속도 (m/분) 13 13 13 13 13 13 15
온도 (℃) 127 127 130 130 130 130 130
연신비 (TD/MD) 1.20 1.20 1.20 1.28 1.36 1.44 1.21
R/H온도(상부/하부)(℃) 650/600 650/600 650/600 650/600 650/600 650/600 650/600
열고정온도 (℃) 150 155 160 160 160 160 160
실시예 8 실시예 9 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
수지의 혼합비(중량%) PMMA 95 90 100 100 100 85
PVDF 5 10 0 0 0 15
필름의 두께 (㎛) 78 42 54 48 38 64
길이 방향 연신 연신비 (%) 280 280 250 250 260 260
필름 이동속도
(m/분)		 15 15 13 13 14 14
온도 (℃) 110 110 110 110 110 110
두께 방향 연신 연신비 (%) 360 320 300 320 300 320
필름 이동속도
(m/분)		 15 15 13 13 14 14
온도 (℃) 130 130 130 130 130 120
연신비 (TD/MD) 1.29 1.14 1.20 1.28 1.15 1.23
R/H 온도(상부/하부)(℃) 650/600 650/600 650/600 650/600 650/600 550/500
열고정온도 (℃) 160 140 150 150 150 135
시험예 . 물성 측정
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 보호필름들을 하기와 같이 평가하여 그 결과를 표 3, 및 도 2 내지 4에 나타냈다.
(1) 면내 위상차(Ro)
필름의 배향축 방향과 상관없이 필름의 폭방향으로 필름을 4 ㎝×2 ㎝의 직사각형으로 잘라내어, 측정용 샘플로 사용하였다. 이 샘플에 대해서, 직교하는 이축의 굴절률(Nx, Ny) 및 두께방향의 굴절률(Nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정파장 550 nm)에 의해 구하고, 상기 이축의 굴절률차의 절대값(｜Nx-Ny｜)을 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 하였다. 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 사용해서 측정하고, 단위를 nm로 환산하였다. 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름의 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로부터, 면내 위상차(Ro)를 구하였다.
(2) 두께 방향 위상차(Rth)
상기 면내 위상차의 측정과 동일한 방법으로 Nx, Ny, Nz와 필름 두께 d(nm)를 구하고, (△Nxz×d)와 (△Nyz×d)의 평균값을 산출하여 두께 방향 위상차(Rth)를 구하였다.
(3) 헤이즈
필름을 5 ㎝ × 5 ㎝로 절단한 후 150 ℃ 오븐에서 3시간 동안 열처리한 후, 헤이즈 측정 장비(NDH-5000W, NIPPON 덴쇼쿠고교)를 이용하여 열처리 후 헤이즈를 측정하였다.
(4) 광의 입사각 변화에 따른 면내 위상차 변화
조사광의 입사각을 조절하여 측정한 것을 제외하고는, 상기 항목 (1)과 동일한 방법으로 면내 위상차를 측정하였다. 이때, 대조군으로 TAC 필름(제조사: Fuji, 제품명: n-tac, 두께 40 ㎛) 및 COP 필름(제조사: zeon, 제품명: zeoner, 두께 25 ㎛)을 사용하였으며, 측정 결과를 도 2에 나타냈다.
(5) 편광무라 발생 여부
상기 실시예 1 또는 비교예 1의 보호필름의 양면에 편광판(제조사: 삼성 SDI)을 적층한 후 색감을 평가하였다. 이후 편광판 사이에 2장의 보호필름을 개재한 후 색감을 평가하였다. 측정 결과는 도 3 및 에 나타냈다.
도 3의 (A)는 비교예 1의 필름을 1장 적층한 결과이고, (B)는 실시예 1의 필름을 2장 적층한 결과이다.
도 4의 (A)는 실시예 1의 필름을 2장 적층한 결과이고, (B)는 비교예 1의 필름을 2장 적층한 결과이다.
(6) 전광선 투과율
실시예 1 또는 비교예 1의 보호필름을 대상으로, 측정 장비(NDH-5000W, NIPPON 덴쇼쿠고교)를 이용하여 전광선 투과율을 측정하였다.
두께 (㎛) 위상차 면배향도
(Rth/d)		 헤이즈
(%)		 전광선 투과율 (%)
Ro Rth Nz (Rth/Ro)
실시예 1 42 2.954 3.696 1.3748 8.700E-05 0.5 92.99
실시예 2 58 3.067 2.147 0.5497 1.510E-04 0.6 93.08
실시예 3 31 0.907 2.121 3.0224 2.400E-05 0.5 92.88
실시예 4 48 1.758 2.295 1.4243 3.900E-05 0.6 92.81
실시예 5 35 2.025 1.935 0.9526 5.400E-05 0.6 93.02
실시예 6 42 2.47 2.308 0.9003 5.400E-05 0.6 92.85
실시예 7 49 2.194 1.756 0.7008 1.390E-04 0.5 92.99
실시예 8 62 1.069 2.135 2.5189 2.8E-05 0.5 93.04
실시예 9 42 5.00 13 2.6 3.095E-04 0.5 93.2
비교예 1 54 40.00 -45 -1.125 -8.333E-04 0.6 92.9
비교예 2 48 12.00 -18 -1.5 -3.750E-04 0.5 93.3
비교예 3 38 60.50 -20 -0.335537 -5.342E-04 0.4 93.03
비교예 4 64 8 24 3 3.750E-04 0.4 93.01
표 3에서 보는 바와 같이, 실시예의 보호필름은 면내 위상차(Ro) 및 두께 방향 위상차(Rth)가 낮고, Nz(Rth/Ro)가 0보다 크며, 헤이즈가 낮았다.
또한, 도 2에서 보는 바와 같이, TAC 필름 및 COP 필름과 비교하여, 실시예 1의 보호필름은 광의 입사각에 따른 면내 위상차 변화가 거의 없음을 알 수 있었다.
도 3 및 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 보호필름은 편광판 사이에 복수 개로 개재하여도 색변동이 적음을 알 수 있었다. 특히, 도 4의 (A)는 편광판 사이에 실시예 1의 보호필름을 2장 적층했음에도 불구하고 투명한 반면, (B)는 편광판 사이에 비교예 1의 보호필름을 2장 적층을 포함하여 투명성이 저하된 것을 확인할 수 있었다.
A: 액정표시장치
10: 액정 패널 20: 백라이트 유닛
101: 상편광판 102: 액정셀
103: 하편광판

Claims (14)

  1. 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 편광판 보호필름으로서,
    상기 보호필름이 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함하고,
    면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50 ㎚ 이하이고,
    두께가 100 ㎛ 이하인, 편광판 보호필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지가 치환되거나 비치환된 단일 중합체인, 편광판 보호필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지가 치환되거나 비치환된 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)인, 편광판 보호필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름은 두께 방향 위상차(Rth)가 1 내지 40 ㎚이고, 면내 위상차(Ro)가 0.1 내지 10 ㎚이며, Rth/Ro가 0.1 내지 40인, 편광판 보호필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름은 면배향도(Rth/두께)가 0 내지 0.001인, 편광판 보호필름.
  6. 제1항에 있어서,
    5 cm × 5 cm × 42 ㎛ (가로×세로×두께)의 상기 보호필름은 150 ℃에서 3 시간 열처리한 후 헤이즈가 0.1 내지 1 %인, 편광판 보호필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름은 광 입사각이 - 50 내지 50 °일 때, 면내 위상차(Ro)가 3 nm 이하인, 편광판 보호필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름은 광 입사각이 - 50 내지 50 °일 때, 면내 위상차(Ro)의 표준편차가 1.5 이하인, 편광판 보호필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름의 두께가 20 내지 80 ㎛인, 편광판 보호필름.
  10. 백라이트 유닛 및 액정 패널을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정 패널이 상편광판, 액정셀 및 하편광판을 순차적으로 포함하며,
    상기 상편광판 및 하편광판 중 적어도 일면에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 편광판 보호필름을 포함하는, 액정표시장치.
  11. (1) 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 수지 조성물을 용융압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
    (2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2 내지 3 배 연신하고, 폭 방향으로 3 내지 4 배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 연신된 필름을 열고정하는 단계;를 포함하고,
    상기 수지 조성물이 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함하고,
    상기 열고정된 필름은 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50 ㎚ 이하이고, 두께가 100 ㎛ 이하인, 편광판 보호필름의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (2)의 연신은 폭 방향 및 길이 방향 연신비의 비율이 1.2 내지 1.5 : 1이 되도록 수행하는, 편광판 보호필름의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (2)의 연신은
    (2-1) 상기 미연신 시트를 5 내지 10 m/분의 속도로 이동시키면서 50 내지 110 ℃로 예열하는 단계;
    (2-2) 예열된 상기 미연신 시트를 10 내지 20 m/분의 속도로 이동시키면서 100 내지 120 ℃에서 길이 방향으로 연신하는 단계; 및
    (2-3) 길이 방향으로 연신된 시트를 10 내지 20 m/분의 속도로 이동시키면서 120 내지 140 ℃에서 폭 방향으로 연신하는 단계;를 포함하는, 편광판 보호필름의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (3)의 열고정이 150 내지 170 ℃에서 1 내지 2 분 동안 수행되는, 편광판 보호필름의 제조방법.
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