KR20190122316A - 저투습 패널 - Google Patents

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KR20190122316A
KR20190122316A KR1020180045899A KR20180045899A KR20190122316A KR 20190122316 A KR20190122316 A KR 20190122316A KR 1020180045899 A KR1020180045899 A KR 1020180045899A KR 20180045899 A KR20180045899 A KR 20180045899A KR 20190122316 A KR20190122316 A KR 20190122316A
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강경륜
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효성화학 주식회사
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Abstract

R은 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고, m과 n의 구성비는 70 : 30이며, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.
[화학식 1]
Figure pat00029

상기 화학식 1에서,R1은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기이며, m과 n의 구성비는 100 : 0 내지 50 : 50이고, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.

Description

저투습 패널{Low Moisture Permeability Panel}
본 발명은 위상차가 조절된 아크릴 필름을 적용한 편광판 이용하여 제작한 투습도가 낮은 패널에 관한 것이다.
최근, 소비 전력이 작고 저전압으로 동작하며, 경량이고 박형인 액정 표시장치가, 휴대 전화, 휴대 정보 단말 컴퓨터용 모니터, 텔레비젼 등의 정보 표시 디바이스에 널리 이용되고 있다. 이러한 정보 표시 디바이스는, 용도에 따라서는 가혹한 환경하에서의 신뢰성이 요구된다. 예컨대, 카 내비게이션 시스템용 액정 표시장치는, 그것이 놓이는 차내의 온도나 습도가 매우 높아지는 경우가 있어, 통상의 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터용 모니터에 비교하면, 요구되는 온도 및 습도 조건이 엄격하다. 그리고 액정 표시 장치에는, 그 표시를 가능하게 하기 위해 편광판이 이용되는데, 이러한 엄격한 온도 및/또는 습도 조건이 요구되는 액정 표시 장치에 있어서는, 그것을 구성하는 편광판에도 높은 내구성을 갖는 것이 요구되고 있다.
편광판은 통상, 이색성 색소가 흡착 배향되어 있는 폴리비닐알콜계 수지로이루어진 편광 필름의 양면 또는 한 면에 투명한 보호 필름이 적층된 구조를 갖는다. 그리고 종래부터 이 보호 필름에는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)가 널리 이용되며, 이 보호 필름은, 폴리비닐알콜계 수지의 수용액으로 이루어진 접착제를 통해 편광 필름과 접착되어 있다. 그런데, 트리아세틸셀룰로오스로 이루어진 보호 필름이 적층된 편광판은, 트리아세틸셀룰로오스의 투습도가 높기 때문에, 고습열 환경하에서 장시간 사용했을 때에, 편광 성능이 저하되거나, 보호 필름과 편광 필름이 박리되거나 하는 경우가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 트리아세틸셀룰로오스 필름에 비하여 투습도가 낮은 (메트)아크릴계 수지 필름을 편광판의 보호필름으로서 이용하는 것이 시도되었다.
기존의 아크릴계 보호 필름은 멜트 캐스팅(Melt Casting) 방식으로 제조되어왔으나, 솔벤트 캐스팅(Solvent Casting) 공법으로 제조 시 박형화, 대량 생산, 수지의 재활용 등 친환경적 측면에서 장점이 많다. 솔벤트 캐스팅법은 아크릴 필름을 용매에 녹여서 T-Die로 압출.한 후, Belt에서 용제를 건조하여 필름을 만들게 되는데, 최적화된 입자를 첨가하여 충격강도를 높이고 필름 이송을 위한 Slip성을 확보해야만 위와 같은 공정이 가능하다. 또한 이때 첨가된 입자는 용매에 녹거나 변형이 생겨서는 안된다.
아울러, 액정 디스플레이 기술은 액정의 초기 배열 및 전기장이 인가되는 방식에 따라 여러 가지 모드로 분류되는데, 대표적으로 TN(Twisted Nematic), VA(Vertical Alignmant), IPS(In-Plane Switching), FFS(Fringe Field Switching) 모드가 있다. VA 모드는 광 시야각을 구현하기 위해서 반드시 위상차 필름을 적용해야 하지만 IPS 모드 및 FFS 모드는 위상차 필름을 적용하지 않아도 어느 정도의 시야각을 구현할 수 있다. 그러나, TV가 대형화되면서 IPS 모드와 FFS 모드에 대한 시야각 요구가 발생하고 있어, 위상차 필름의 적용이 필수적으로 요구되고 있다.
따라서, 내습 특성이 요구되면서, 위상차 필름의 소재로 아크릴이 확대되고 있는데, 대부분의 아크릴 필름은 용융압출 방식으로 생산되고 있어, 아크릴계 보호 필름을 솔벤트 캐스팅법에 의해 제조할 때에 제막 공정을 용이하게 하고, 위상차가 조절된 아크릴 필름을 적용한 편광판을 이용하여 제조하는 패널에 관한 기술 개선이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 솔벤트 캐스팅 공법으로 제작되며, 위상차가 조절된 아크릴 필름을 적용한 편광판을 이용하여 제조한 투습도가 낮은 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 저투습 패널은 액정 셀 및 상기 액정 셀의 일면 또는 양면에 배치되는 편광판을 포함하고, 상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 배치되는 보호필름을 포함하고, 상기 보호필름은 메틸 메트아크릴레이트 단위 및 메틸 메트아크릴레이트를 제외한 알킬 아크릴레이트 단위를 포함하는 아크릴 수지; 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1 내지 20중량부를 포함하는 주 도프액을 이용하여 솔벤트 캐스팅 공법으로 제막될 수 있다.
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,R1은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기이며, m과 n의 구성비는 100 : 0 내지 50 : 50이고, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.
상기 보호필름은 23℃, 55％RH의 조건하에서 측정한 면내 리타데이션 Ro가 0 내지 5nm 이고, 두께 방향 리타데이션 Rth가 -10 내지 -3nm일 수 있다.
상기 보호필름은 막 두께가 10내지 60㎛이고, 60℃, 90%RH 조건 하에서 측정한 필름의 투습도는 150g/m2·24h 이하일 수 있다.
상기 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 화학식 2 내지 4 에서,
R은 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고, m과 n의 구성비는 70 : 30이며, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.
본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하여 위상차가 조절된 저투습 아크릴 필름을 적용한 편광판을 이용하여 제조한 패널을 제공하고, 시감이 우수하며 수분에 강한 패널을 만들 수 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것이 아니다.
본 발명자들은 박막의 아크릴 필름을 솔벤트 캐스팅 공법으로 제조시 필름의 제막 및 필름 이송이 용이한 아크릴 필름을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 아크릴 수지의 분자량이 300,000~2,500,000g/mol의 범위로, 특정 성분을 포함하는 아크릴 수지에 의한 제막시, 제막 및 이송이 용이한 보호 필름이 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
본 발명에 따른 패널은 액정 셀; 및 상기 액정 셀의 일면 또는 양면에 배치되는 편광판을 포함할 수 있다.
이때, 상기 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 배치되는 보호필름을 포함할 수 있다. 상기 보호필름은 아크릴 수지 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 주 도프액을 이용하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 주 도프액은 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다.
우선 본 발명의 아크릴 수지에 대하여 설명한다.
본 발명의 아크릴 수지는 메틸 메트아크릴레이트 단위, 알킬 아크릴레이트 단위로 이루어지고, 상기 각각의 단량체 단위들이 반복 단위 형태로 포함되는 공중합체 수지이다. 상기 아크릴 수지는 하기 화학식 5로 표시되는 메틸 메트아크릴레이트 단위와 부틸 메트아크릴레이트 단위가 중합된 아크릴 수지인 것이 바람직하다
Figure pat00005
광학 특성, 투명성, 상용성, 가공성 및 생산성을 고려할 때 아크릴 수지 100 중량부에 대하여, 메틸 메트아크릴레이트(Methyl Methacylate) 단위 70내지 96중량부와 메틸 메트아크릴레이트를 제외한 알킬 아크릴레이트 단위 4 내지 30중량부로 이루어진 것이 바람직하다.
메틸 메트아크릴레이트 단위 함량이 70중량부 미만일 경우 보호 필름의 광학적 성능이 나빠지게 되고, 96중량부를 초과할 경우 보호필름의 잔류용제 제거가 어렵다.
또한, 아크릴 수지 100중량부에 대하여, 상기 메틸 메트아크릴레이트를 제외한 알킬 아크릴레이트 단위의 함량은 4내지 30중량부 정도인 것이 바람직하다. 알킬 아크릴레이트 단위의 함량이 상기 범위일 때 광학 특성을 만족하면서 잔류용제 제어가 용이하다.
본 발명의 아크릴 수지는 분자량이 300,000~2,500,000g/mol인 것이 바람직하다. 이때 분자량이 300,000g/mol 미만인 경우 필름의 생산 효율이 떨어지고, 2,500,000g/mol을 초과하는 경우 성형 가공이 용이하지 않기 때문이다. 또한 본 발명의 아크릴 수지의 유리전이온도(Tg)는 110℃이상인 것이 바람직하다. 유리전이온도가 상기 범위 미만이게 되어도 취급성이 떨어져 바람직하지 않다.
상기 알킬 아크릴레이트는 메틸아크릴레이트(Methyl Acrylate), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate), 부틸 메트아크릴레이트(Buthyl Methacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 공중합 모노머를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 아크릴 수지와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00006
상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고,
R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기이며, m과 n의 구성비는 100 : 0 내지 50 : 50이고, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.
이때, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 페닐기이고, 상기 R2는 메틸기이며, 상기 R3는 치환 또는 비치환된 메틸기, 또는 치환 또는 비치환된 부틸기인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 예로, 하기 화학식 2 내지 4 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 화학식 1로 표시되는 화합물은 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 이루어진 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 1 내지 10 중량부일 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물의 단위 함량이 상기 범위일 때 필름의 위상차를 제어할 수 있고, 필름의 내열특성 향상으로 고온공정이 가능하여, 잔류용제를 제거하는데도 효과적이다.
화학식 1로 표시되는 화합물의 단위 함량이 1중량부 미만일 경우 위상차 제어 효과가 미비하고 고온공정 불가로 잔류 용제가 남아 필름의 지지성이 부족해져 박리 장력에 의해 필름이 늘어나는 문제가 될 수 있고, 20 중량부 초과일 경우 아크릴 수지와의 상용성 떨어져 광학특성이 저하된다.
[화학식 2]
Figure pat00007
[화학식 3]
Figure pat00008
[화학식 4]
Figure pat00009
상기 화학식 2 내지 4 에서,
R은 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고,
m과 n의 구성비는 70: 30이며, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.
본 발명에서의 첨가제는 상기 아크릴 수지에 용매에 녹지 않고 변형이 생기지 않는 나노 입자를 첨가함으로써, 필름의 충격 강도가 향상되어 제막 및 필름 이송이 용이해진다. 본 발명의 나노 입자는 실리카(Silica) 또는 코어-쉘 고무 입자(CSR)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종의 나노 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 나노 입자의 직경이 100 내지 300nm인 것이 바람직하다. 나노 입자의 직경이 100nm 미만일 경우 목적하는 발명의 효과가 충분히 나타나지 않고, 300nm를 초과할 경우 보호 필름의 품위가 불량해진다.
실리카 입자의 함량은 주 도프액 100중량부에 대하여, 0.01중량부 내지 0.1중량부가 바람직하고, CSR 입자의 함량은 주 도프액 100중량부에 대하여 2중량부 내지 10중량부가 바람직하다. 본 발명의 나노 입자의 함량이 상기 범위일 때, 경도와 가요성이 모두 우수한 아크릴 필름을 제공할 수 있다.
상기 아크릴 필름의 제조에서는 보조첨가제들이 더 사용될 수 있다. 상기 주 도프액에는 각 제조공정에서 용도에 따른 각종 보조첨가제, 예를 들면, 자외선 방지제, 미립자, 적외선 흡수제, 박리제 등의 보조첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제들의 구체적인 종류는 해당 분야에서 통상적으로 사용하는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 그 함량은 필름의 물성을 저하시키지 않는 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물인 첨가제를 첨가함으로써, 아크릴 필름의 위상차 조절이 가능할 뿐만 아니라, 내열 특성 향상으로 고온공정이 가능하여 잔류용제 제거 용이로 잔류용제에 의한 필름의 품질 저하를 방지할 수 있다. 잔류용제에 의한 필름의 품질 저하는 솔벤트 캐스팅 공정에 있어서 아크릴 수지를 용제에 용해시킨 주 도프액을 금속 지지체 상에 도포하여 반건조 상태의 필름을 형성한 후 금속 지지체로부터 박리할 때 발생할 수 있는 문제로, 아크릴 필름의 품질에 중대한 영향을 미칠 수 있어 이의 제어는 필수적이다. 예를 들어 잔류용제의 양이 지나치게 적을 경우, 지지체로부터 필름을 박리하는 것이 어려워지고, 잔류용제의 양이 지나치게 많을 경우, 필름이 지나치게 부드럽고 자기 지지성이 부족해져 박리 장력에 의해 필름이 늘어나 문제가 될 수 있다. 그뿐만 아니라 필름에 잔류하는 유기용매의 양이 많으면 제품의 유해성 측면에서 문제가 될 수 있다.
본 발명에 적용되는 아크릴 필름은 막 두께가 10 이상 60㎛이하인 것이 바람직하다. 보호 필름의 두께가 10㎛미만일 경우 충분한 위상차 특성을 발현하지 못하고, 보호필름의 두께가 60㎛ 초과할 경우 박형의 편광판에 사용하기 부적당하다.
본 발명에 적용되는 아크릴 필름은 23℃, 55%RH의 조건하에서 면내 리타데이션 Ro가 0 내지 5nm 이고, 두께 방향 리타데이션 Rth가 -10 내지 -3nm인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
아크릴 수지의 제조
본 발명의 아크릴 필름을 제조하기 위하여, 우선 메틸 메트아크릴레이트 및 알킬 아크릴레이트 단량체의 공중합체 수지(아크릴 수지)를 제조한다. 이들 단량체들의 공중합체 제조 방법에는 특별한 제한은 없고, 현탁 중합, 유화 중합, 괴상 중합 혹은 용액 중합 등의 당해 기술 분야에 잘 알려진 공중합체 수지 제조 방법에 따라 제조될 수 있다.
아크릴 수지 100중량부에 대하여, 상기 메틸 메트아크릴레이트를 제외한 알킬 아크릴레이트 단위의 함량은 4 내지 30중량부 정도인 것이 바람직하다.
상기 알킬(메트)아크릴레이트는 메틸아크릴레이트(Methyl Acrylate), 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate), 부틸 메트아크릴레이트(Buthyl Methacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 공중합 모노머를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 메틸 메트아크릴레이트 및 부틸 메트아크릴레이트를 중합한 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
아크릴 수지 및 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 주 도프액의 제조
본 발명은 아크릴 수지, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 첨가제, 및 용매를 인라인 믹서로 충분히 혼합하여 주 도프액을 제조한다.
본 발명에 있어서는 솔벤트 캐스팅 공법(용액 필름 형성법)에 의해 필름을 제조하고 있다. 솔벤트 캐스팅 공법은, 캐스팅 용매 중에 아크릴 수지, 상기 화학식1 로 표시되는 화합물, 및 첨가제를 용해시켜 수득되는 주 도프액을 지지체 상에 캐스팅하고, 용매를 증발시켜 필름을 형성하는 방법이다. 주 도프액의 제조는 캐스팅 용매에 상기 제조된 아크릴 수지, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 및 보조첨가제를 혼합하는 방법에 의한다.
솔벤트 캐스팅 공법으로 필름을 제조하는 경우, 주 도프액을 제조하기 위한 용매는 유기용매가 바람직하다. 유기용매로는 할로겐화탄화수소를 사용하는 것이 바람직하며, 할로겐화탄화수소로는 염소화 탄화수소, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름이 있고, 이 중 메틸렌클로라이드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 필요에 따라 할로겐화탄화수소 이외의 유기용매를 혼합하여 사용할 수 도 있다. 할로겐화탄화수소 이외의 유기용매로는 에스테르, 케톤, 에테르, 알코올 및 탄화수소를 포함한다. 에스테르로는 메틸포르메이트, 에틸포르메이트, 프로필포르메이트, 펜틸포르메이트, 메틸아실레이트, 에틸아실레이트, 펜틸아실레이트 등이 사용 가능하며, 케톤으로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논 등이 사용 가능하고, 에테르로는 디이소프로필에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 테트라히드로푸란, 아니솔, 페네톨 등이 사용 가능하고, 알코올로는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, t-부탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 2-메틸-2-부탄올, 시클로헥산올, 2-플루오로에탄올, 2,2,2,-트리플로오로에탄올, 2,2,3,3-테트라플루오로-1-프로판올 등을 사용한다.
보다 바람직하게는 메틸렌클로라이드를 주용매로 사용하고, 알코올을 부용매로 사용할 수 있다. 구체적으로는 메틸렌클로라이드와 알코올의 혼합비는 80 : 20 내지 95 : 5의 범위 이내의 중량비로 혼합된 혼합용매가 바람직하다.
상기 주 도프액에는 각 제조공정에서 용도에 따른 각종 보조첨가제, 예를 들면, 자외선 방지제, 미립자, 적외선 흡수제, 박리제 등의 보조첨가제를 첨가할 수 있다. 첨가제를 첨가하는 시기는 첨가제의 종류에 따라 결정하며, 주 도프액 조제의 마지막에 첨가제를 첨가하는 공정을 실시할 수도 있다.
본 발명에서는 첨가제로써 코어-쉘 고무 입자(CSR)를 사용하였고, 상기 CSR 입자의 직경은 100 내지 300nm인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 다른 첨가제로써 실리카(silica) 나노 입자를 사용하였고, 상기 나노 입자의 직경은 100 내지 300nm, 그 함량은 주도프액 100중량부에 대하여 0.01내지 0.1 중량부인 것이 바람직하다.
상기와 같이 얻어진 주 도프액은 상온, 고온 또는 저온 용해법에 따라 제조할 수 있다.
제막공정
본 발명의 솔벤트 캐스팅법은, 주 도프액을 가압 다이의 노즐로부터 금속 지지체 상에 유연하여 소정 시간 방치시켜, 반건조 상태의 필름을 형성한다. 그 후, 상기 반건조상태의 필름을 금속 지지체로부터 박리하고, 건조시스템으로 이행하여 건조를 행하는 것에 의해 상기 용제를 제거한다. 그리고, 건조상태로 된 필름에 대하여 1축 연신공정 또는 2축 연신공정을 실시한다. 이 연신공정의 실시에 의하여 보호 필름의 막 균일성 및 위상차 값을 조절하는 것이 가능하다.
구체적으로, 상기와 같이 얻어진 주 도프액을 캐스팅 다이를 통해 지지체 상에 캐스팅하여 아크릴 시트를 형성한다. 여기서 상기 지지체는 다이에서 압출된 시이트상의 주 도프액을 이송하면서, 주 도프액에 존재하는 용매를 증발시켜, 아크릴 필름으로 제막하는 역할을 한다. 상기 지지체 또는 그의 표면은 금속으로 이루어져, 표면을 경면 마무리한 것이 바람직하며, 상기 지지체로서는 스테인레스 스틸 벨트 등의 금속 벨트(steel belt)가 바람직하게 사용된다. 상기 금속 지지체의 표면 온도는, 온도가 높을수록 주 도프액에 존재하는 용매의 증발을 빠르게 할 수 있기 때문에 유리하지만, 지나치게 높으면 주 도프액이 발포되거나 평면성이 나빠지는 문제가 발생하여, 사용하는 용매에 따라 달라질 수 있으나, 0 내지 75℃ 가 바람직하고, 5 내지 45℃이면 더욱 바람직하다. 상기 지지체로는 평면상 컨베이어 벨트 형태의 금속 지지체가 사용될 수 있다.
이렇게 형성된 아크릴 시트를 텐더 내에서 연신 단계를 거치게 되며, 예열공정은 아크릴 플레이크(flake)의 유리전이온도(Tg)는 110℃이상이다. 본 발명의 아크릴 필름은 상기의 조건으로 텐더에서 연신단계를 거친 후, 텐더의 클립 또는 핀에 의하여 표면이 손상된 필름의 좌우측 말단을 제거한 후 건조기에서의 건조단계를 거쳐 필름이 완성될 수 있다.
텐더 연신 장치를 사용하는 경우에는, 텐더의 좌우 파지 수단에 의해 필름의 파지 길이를 좌우에서 제어할 수 있는 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 연신 조작은 다단계로 분할하여 실시하여도 되고, 유연 방향, 폭 방향으로 이축 연신을 실시하는 것도 바람직하다. 또한 이축 연신을 행하는 경우에는 동시 이축 연신을 행하여도 되고, 단계적으로 실시하여도 된다. 이 경우 단계적이란, 연신 방향이 다른 연신을 순차적으로 행하는 것도 가능하고, 동일 방향의 연신을 다단계로 분할하고, 또한 다른 방향의 연신을 그 중 어느 하나의 단계에 추가하는 것도 가능하다. 또한, 동시 2축 연신에는 일 방향으로 연신하고, 다른 한쪽을 장력을 완화하여 수축시키는 경우도 포함된다. 동시 2축 연신의 바람직한 연신 배율은 폭 방향, 길이 방향 모두 1.01배 내지 2.0배의 범위에서 취할 수 있다.
건조 수단은 웹의 양면에 열풍을 불게 하는 것이 일반적이지만, 바람 대신에 마이크로 웹을 대어 가열하는 수단도 있다. 너무 급격한 건조는 완성된 필름의 평면성을 손상시키기 쉽다.
상기의 방법에 따라 제조된 본 발명의 아크릴 필름인 제 1보호필름은 60℃, 90%RH 조건하에서 측정한 투습도가 150g/m2·24h 이하인 것을 특징으로 한다.
편광판
본 발명에 따른 편광판은, 본 발명의 아크릴 필름인 제1 보호필름; 상기 제1 보호필름 상에 형성되는 편광자; 및 상기 편광자 상에 형성되는 제2 보호필름을 포함할 수 있다.
이때, 제1 보호필름은 전술한 아크릴 필름일 수 있다.
상기 제1 보호필름 상에 배치되는 편광자는 폴리비닐알코올을 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올은 요오드 염착된 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 편광자의 막 두께는 3 내지 30㎛인 것이 바람직하며, 막 두께가 상기 범위일 경우 최종 생산품인 편광판의 두께에 큰 영향을 미치지 않으면서, 편광층으로서의 역할을 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 편광판은 제2 보호필름을 포함할 수 있다.
상기 제2 보호필름은 편광자 상에 형성되며, 메틸 메트아크릴레이트 단위 및 메틸 메트아크릴레이트를 제외한 알킬 아크릴레이트 단위를 포함하는 아크릴 수지를 포함하는 주 도프액으로 제조될 수 있다. 또한, 제2 보호필름은 본 발명의 제1 보호필름과 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 제2 보호필름의 막 두께는 20 내지 100㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전술한 제1 보호필름 상에 형성되는 편광자와 상기 제2 보호필름을 맞닿게 배치시킨 후, 편광판을 완성한다. 상기 편광자와 상기 제2 보호필름 사이에는 둘이 접착을 도와주는 접착층이 더 포함될 수 있다.
패널
본 발명에 따른 패널은 액정 셀; 상기 액정 셀의 일측에 배치되는 제1 편광판; 및 상기 액정 셀의 타측에 배치되는 제2 편광판을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판은 전술한 편광판인 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1-1
<단계 1> 아크릴 수지
부틸 아크릴레이트　단위의 함량이 11중량부 이고, 하기 화학식 5에 나타낸 분자량 950,000g/mol의 Tg 116℃인 아크릴 수지를 사용하였다.
[화학식 5]
Figure pat00010
<단계 2> 주 도프액의 제조
상기 아크릴 수지 17.11중량부, CSR 입자 3.26중량부, 실리카 입자 0.03중량부, 메틸렌 클로라이드 64.12중량부, 메탄올 14.08 중량부 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 1.40중량부 포함하여 인라인 믹서로 충분히 혼합하여 주 도프액을 제조하였다.
[화학식 2]
Figure pat00011
상기 화학식 2에서,
m과 n의 구성비는 70 : 30이고, 분자량은 150,000g/mol이다.
<단계 3> 제1 보호필름의 제조: 제막과정
이후 상기 주 도프액을 벨트 유연 장치를 이용하여 폭 2000mm의 스테인레스 밴드 지지체에 균일하게 유연하였다. 스테인레스 밴드 지지체 상에서 용매를 증발시켜, 스테인레스 밴드 지지체로부터 박리하였다. 이어서 텐더로 웹 양단부를 파지하고, 130°°C 온도 환경에서 TD 방향의 연신 배율이 1.5배가 되도록 연신하였다. 연신 후, 그 폭을 유지한 상태로 몇 초간 유지하고, 폭 방향의 장력을 완화시킨 후, 폭방향 이완을 하고, 또한 90°°C로 설정된 건조 구간에서 35분간 반송시켜 건조를 행하여 폭 1900mm, 또한 단부에 폭 10mm, 높이 8㎛의 널링을 갖는 막 두께 40㎛의 아크릴 필름인 제1 보호필름을 제조하였다.
<단계 4> 편광자 제조
두께 120㎛의 폴리비닐알코올 필름을 일축 연신(온도 110℃, 연신 배율 5배)하였다. 이것을 요오드 0.075g, 요오드화칼륨 5g, 물 100g을 포함하는 수용액에 60초간 침지하고, 이어서 요오드화칼륨 6g, 붕산 7.5g, 물 100g을 포함하는 68℃의 수용액에 침지하였다. 이것을 수세, 건조하여 PVA 필름을 이용한 편광자를 얻었다
<단계 5> 제2 보호필름의 제조
상기 화학식 2로 표시되는 화합물 제외한 상기 아크릴 수지 18.51중량부, CSR 입자 3.26중량부, 실리카 입자 0.03중량부, 메틸렌 클로라이드 64.12중량부, 메탄올 14.08중량부를 포함하여 인라인 믹서로 충분히 혼합하여 제조한 주 도프액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 단계 3과 동일한 과정을 통하여 제2 보호필름인 아크릴 필름을 제조하였다.
<단계 6> 편광판 제조
상기 제조된 아크릴 필름 및 PVA를 접합하여 편광판을 제조하였다.
상기 편광자를 고형분 2질량％의 폴리비닐알코올 접착제 조(槽) 중에 1 내지 3 초간 침지하고, 편광자에 부착된 과잉의 접착제를 가볍게 닦아 내고, 제1 보호필름 일측 상에 편광자를 얹어 배치하였다. 또한, 제1 보호필름이 배치되지 않은 편광자의 타측 상에 제2 보호필름을 배치하였다. 적층한 제1 보호필름, 편광자 및 제2 보호필름을 압력 20 내지 30N/cm2, 반송 속도 약 2m/분으로 접합하였다. 80℃의 건조기 중에 상기 편광자와 제1 보호필름과, 제2 보호필름을 접합시킨 시료를 2 분간 건조하여, 편광판을 제조하였다.
<단계 7> 패널의 제조
상기 제조된 편광판에 대해서 편광판 제2 보호필름 면에 점착제를 코팅한 후, 편광판 제2 보호필름이 액정 셀 쪽으로 향하도록 편광판을 각각 부착하여 패널을 제조하였다.
실시예 1-2
주 도프액 제조시, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 2.40중량부, 화학식 5로 표시되는 아크릴 수지를 16.11중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하였다.
실시예 1-3
주 도프액 제조시, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 4.00중량부, 화학식 5로 표시되는 아크릴 수지를 14.51중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하였다.
실시예 2-1 내지 2-3
제1 보호필름의 주 도프액 제조시, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 첨가한 것을 제외하고는 각각 실시예 1-1 내지 1-3과 동일하게 실시하였다.
[화학식 3]
Figure pat00012
상기 화학식 3에서,
R은 메틸기이고, m과 n의 구성비는 70 : 30 이고, 분자량은 150,000g/mol이다.
실시예 3-1 내지 3-3
제1 보호필름의 주 도프액 제조시, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 첨가한 것을 제외하고는 각각 실시예 1-1 내지 1-3과 동일하게 실시하였다.
[화학식 4]
Figure pat00013
상기 화학식 4에서,
R은 메틸기이고, m과 n의 구성비는 70 : 30이고, 분자량은 150,000g/mol이다.
비교예 1
기존 위상차 값이 높은 편광판이 적용된 패널을 제조하였다.
비교예 2
TAC 계열 위상차 필름을 제1 보호필름 및 제2 보호필름으로 사용한 편광판이 적용된 패널을 제조하였다.
물성 평가
1. 위상차 값의 측정
상기 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 제1 보호필름에 대해서, AxoScan(OPMF-1, Axometrics社) 광학 측정 장비를 이용하여 23℃, 55％RH의 환경 하에 파장 590 nm에서 위상차 값 Ro와 Rth를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
2. 투습도 측정
상기 실시예 1-1 내지 3-3, 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 아크릴 필름에 대해서, 60℃, 90%RH의 환경하에 투습도를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
투습도 측정은 투습컵에 염화칼슘(CaCl2)을 넣고 투습컵 윗면에 실시예 1-1 내지 3-3, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 필름을 올려 파라핀으로 샘플을 고정시키고, 항온항습기(60℃, 90%)에 투입하기 전의 무게와 투입 후 24시간이 지난 후의 무게의 차이를 투습 면적으로 나누어 정량화하였다.
위상차 투습도 패널 대각 시감
Ro(nm) Rth(nm) 150g/m2··24h
실시예 1-1 2.5 -4.9 90
Figure pat00014
실시예 1-2 2.1 -7.1 90
Figure pat00015
실시예 1-3 2.9 -8.4 90
Figure pat00016
실시예 2-1 2.4 -5.0 90
Figure pat00017
실시예 2-2 2.1 -7.2 90
Figure pat00018
실시예 2-3 2.8 -8.2 90
Figure pat00019
실시예 3-1 2.5 -5.0 90
Figure pat00020
실시예 3-2 2.1 -7.2 90
Figure pat00021
실시예 3-3 2.5 -8.0 90
Figure pat00022
비교예 1 3.2 -2.1 90
Figure pat00023
비교예 2 5.4 0.5 700
Figure pat00024
상기 표 1과 같이, 본 발명에 따라 솔벤트 캐스팅 방법으로 제조된 아크릴 필름이 적용된 편광판을 사용하여 제조된 패널은 화학식 2의 화합물을 함유하여 대각 시감이 우수하면서, 수분에 강한 패널을 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 액정 셀; 및
    상기 액정 셀의 일면 또는 양면에 배치되는 편광판을 포함하고,
    상기 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 배치되는 보호필름을 포함하고,
    상기 보호필름은 메틸 메트아크릴레이트 단위 및 메틸 메트아크릴레이트를 제외한 알킬 아크릴레이트 단위를 포함하는 아크릴 수지; 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 1 내지 20중량부를 포함하는 주 도프액을 이용하여 솔벤트 캐스팅 공법으로 제막되는 패널:
    [화학식 1]
    Figure pat00025

    상기 화학식 1에서,R1은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고,
    R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기이며,
    m과 n의 구성비는 100 : 0 내지 50 : 50이고, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호필름은 23℃℃, 55％RH의 조건하에서 측정한 면내 리타데이션 Ro가 0 내지 5nm 이고, 두께 방향 리타데이션 Rth가 -10 내지 -3nm인 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보호필름은 막 두께가 10내지 60㎛이고, 60℃℃, 90%RH 조건 하에서 측정한 필름의 투습도는 150g/m2·24h 이하인 패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 4 중 어느 하나로 표시되는 패널:
    [화학식 2]
    Figure pat00026

    [화학식 3]
    Figure pat00027

    [화학식 4]
    Figure pat00028

    R은 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6~50의 아릴기이고, m과 n의 구성비는 70 : 30이며, 분자량은 130,000g/mol 내지 200,000g/mol이다.
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