KR20200006226A

KR20200006226A - 위상차 필름 및 위상차 필름의 용도

Info

Publication number: KR20200006226A
Application number: KR1020180079686A
Authority: KR
Inventors: 문병준; 이남정; 이중훈; 황성호
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-20
Also published as: KR102268269B1

Abstract

본 출원은 위상차 필름 및 위상차 필름의 용도에 관한 것이다. 본 출원은 역파장 분산성이 우수하고 위상차 발현이 높은 위상차 필름을 제공할 수 있다. 상기 위상차 필름은 편광판 또는 표시장치에 사용되어 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

위상차 필름 및 위상차 필름의 용도{Retardation film and use of retardation film}

본 출원은 위상차 필름 및 위상차 필름의 용도에 관한 것이다.

근래 광학 기술의 발전을 발판으로 종래의 브라운관을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 여러 가지의 방식을 이용한 디스플레이 장치들이 제안, 시판되고 있다. 최근 이러한 디스플레이 장치들에 요구되는 특성들이 한층 고도화되어가고 있는 추세이며, 이에 따라, 디스플레이 장치에 적용되는 광학 필름과 같은 주변 부품들에 대한 요구 특성 역시 고도화되어가고 있는 추세이다. 특히, 최근 디스플레이 장치들은 박막화, 경량화, 화면 면적의 대형화가 추진되면서 광시야각화, 고콘트라스트화, 시야각에 따른 화상 색조 변화의 억제 및 화면 표시의 균일화가 특히 중요한 문제가 되고 있다.

위상차 필름은 시야각 개선, 표시 품질 향상 등의 목적을 위해 디스플레이 장치에 사용되는 광학 필름으로, 파장 분산 특성에 따라 정파장 분산성, 플랫파장 분산성 및 역파장 분산성을 갖는 것으로 나눌 수 있다. 정파장 분산성을 갖는 위상차 필름은 입사광의 파장이 커짐에 따라 발생되는 위상차 값이 작아지는 특성을 갖는 위상차 필름을 의미하고, 플랫파장 분산성을 갖는 위상차 필름은 입사광의 파장에 무관하게 유사한 정도의 위상차 값이 발생하는 특성을 갖는 위상차 필름을 의미하며, 역파장 분산성을 갖는 위상차 필름은 입사광의 파장이 커짐에 따라 발생하는 위상차 값도 커지는 특성을 갖는 위상차 필름을 의미한다.

현재까지 개발된 대부분의 위상차 필름들은 정파장 분산성이나 플랫파장 분산성을 갖는데, 이와 같이 정파장 분산성이나 플랫파장 분산성을 갖는 위상차 필름의 경우, 광 파장이 변하면 위상 지연 정도도 달라지기 때문에 균일한 색상이나 시감을 얻기 어렵다는 문제점이 있다. 특히 LCD 및 OLED와 같은 표시 장치에 사용되는 위상차 필름 중 정파장 분산성을 가지는 아크릴계 위상차 필름은 패널의 시감을 Redish하게 만드는 문제 등이 있다. 이에 비해 역파장 분산성을 가질 경우, 광 파장이 커질수록 위상 지연 값도 커지기 때문에, 상대적으로 넓은 광 파장 대역에서 비교적 균일한 위상 지연을 구현할 수 있다는 점에서 주목을 받고 있다.

위상차 필름이 양호한 역파장 분산성을 나타내기 위해서는, R(450)/R(550) 및 R(650)/R(550)와 같은 분산 값도 제어될 필요가 있다. 예를 들어, 양호한 역파장 분산성을 나타내기 위해, R(450)/R(550) 값은 낮추고 R(650)/R(550) 값은 높일 필요가 있다. 특허문헌 1에는 자외선 흡수제를 첨가하여 정분산에서 역분산으로 파장 분산성을 개선하는 방법이 있으나, 이는 R(450)/R(550) 값을 낮추는 데에는 효과가 있으나 R(650)/R(550) 값을 높이는 데에는 한계를 보이고 있다.

대한민국 특허등록공보 제10-1645776호

본 출원은 역파장 분산성이 우수하고 위상차 발현이 높은 위상차 필름 및 위상차 필름의 용도를 제공한다.

본 출원은 위상차 필름에 관한 것이다. 본 명세서에서 위상차 필름은 광학 이방성층으로서 복굴절을 제어함으로써 입사 편광을 변환할 수 있는 소자를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 위상차 필름의 x축, y축 및 z축을 기재하면서 특별한 언급이 없는 한, 상기 x축은 위상차 필름의 면내 지상축과 평행한 방향 의미하고, y 축은 위상차 필름의 면내 진상축과 평행한 방향을 의미하며, z축은 위상차 필름의 두께 방향을 의미한다. 상기 x축과 y축은 면내에서 서로 직교를 이룰 수 있다. 본 명세서에서 위상차 필름의 광축을 기재하면서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 지상축을 의미한다. 본 명세서에서 위상차 필름의 굴절률을 기재하면서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 약 550nm 파장의 광에 대한 굴절률을 의미한다.

본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어를 사용하는 경우, 이는 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 수평, 직교 또는 평행을 의미하는 것으로, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 오차를 포함하는 것이다. 예를 들면, 상기 각각의 경우는, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.

도 1은 본 출원의 위상차 필름을 예시적으로 나타낸다. 본 출원의 위상차 필름(1)은 기재층(10) 및 염료층(20)을 포함할 수 있다. 상기 기재층 및 염료층은 각각 스티렌 모노머를 포함하는 수지 성분을 포함할 수 있다. 상기 기재층은 자외선 흡수제를 포함할 수 있다. 상기 염료층은 근적외선 흡수 염료를 포함할 수 있다.

본 출원은 자외선 흡수제를 포함하는 기재층과 근적외선 흡수 염료를 포함하는 염료층의 조합을 통해 역파장 분산성이 우수하고 및 위상차 발현이 높은 위상차 필름을 제공할 수 있다.

본 명세서에서 자외선 흡수제는 파장에 대한 흡광도 스펙트럼에서 자외선, 예를 들어, 10nm 내지 400nm, 구체적으로, 200nm 내지 400nm의 파장 영역에서 최대 흡광도(최대 흡수 피크)를 나타내는 화합물을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 근적외선 흡수 염료는 파장에 대한 흡광도 스펙트럼에서 근적외선, 예를 들어, 800nm 이상의 파장 대역에서 최대 흡광도(최대 흡수 피크)를 나타내는 염료를 의미할 수 있다.

상기 기재층과 염료층은 서로 직접 접하고 있을 수 있다. 본 명세서에서 A와 B가 직접 접한다는 것은 A와 B 사이에 접착제나 점착제 등의 매개체 없이 A와 B가 서로 접하고 있음을 의미할 수 있다.

상기 기재층과 염료층은 각각 면내 지상축을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 기재층과 염료층의 광축은 서로 평행할 수 있다. 이를 통해 역파장 분산성이 양호하고 위상차 발현이 높은 위상차 필름을 제공하는데 유리할 수 있다. 상기 기재층과 염료층의 광축을 평항하게 제어하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 위상차 필름의 제조 시에, 기재층과 염료층에 위상차 발현 물질로 동종의 물질을 사용하고, 필름 형태로 성형된 기재층에 염료층 수지 조성물을 코팅한 후, 연신하는 공정에 의해 제어될 수 있다.

기재층 및 염료층에 포함되는 수지 성분에서 스티렌계 모노머는 위상차 조절제로 기능할 수 있다. 스티렌계 모노머로는 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, o-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-클로로 스티렌, p-니트로스티렌, p-아미노스티렌, p-카르복시 스티렌, p-페닐스티렌, 2,5-디클로로스티렌, p-t-부틸스티렌 등을 예시할 수 있다.

상기 스티렌 모노머는 수지 성분 100 중량부 대비 15 내지 30 중량부로 기재층 및 염료층에 각각 포함될 수 있다. 스티렌 모노머의 함량이 지나치게 낮은 경우 위상차 발현이 작아져 목표로 하는 위상차 값을 발현하기 어려우며, 지나치게 높은 경우 위상차 발현은 높아질 수 있으나 정파장 분산성이 커지므로 역파장 분산성 발현을 위한 자외선 흡수제와 근적외선 흡수 염료를 과다 첨가해야 하는 문제가 발생할 수 있다.

상기 스티렌 모노머는 스티렌계 공중합체의 형태로 기재층과 염료층에 각각 포함될 수 있다. 상기 스티렌계 공중합체는 스티렌-말레산 무수물 공중합체(SMA), 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 메타크릴산메틸-스티렌(MS) 공중합체, 스티렌-말레인산무수물-메타크릴산메틸 공중합체 등을 포함할 수 있다. 위상차 필름의 내열성 확보 측면에서 유리전이온도가 높은 SMA을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같이, 수지 성분에 포함되는 아크릴계 수지로 고내열성의 아크릴계 수지를 사용하는 경우, SAN을 사용하더라도 위상차 필름의 내열성을 확보할 수 있다.

스티렌계 공중합체는 수지 성분 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부로 기재층 및 염료층에 각각 포함될 수 있다. 상기 함량은 구체적으로 15 중량부 이상 또는 20 중량부 이상일 수 있고, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하 또는 40 중량부 이하일 수 있다. 스티렌 공중합체 함량의 기술적 의의는 상기 스티렌 모노머 함량의 기술적 의의와 유사할 수 있다. 즉, 스티렌 공중합체의 지나치게 낮은 경우 위상차 발현이 작아져 목표로 하는 위상차 값을 발현하기 어려우며, 지나치게 높은 경우 위상차 발현은 높아질 수 있으나 정파장 분산성이 커지므로 역파장 분산성 발현을 위한 자외선 흡수제와 근적외선 흡수 염료를 과다 첨가해야 해야 하는 문제가 발생할 수 있다.

기재층과 염료층에 각각 포함되는 수지 성분은 아크릴계 수지를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 수지 성분 100 중량부를 기준으로 첨가제의 함량을 기재하는 경우, 아크릴계 수지 및 스티렌계 공중합체를 합한 수지 성분을 기준으로 할 수 있다.

본 명세서에서 아크릴계 수지는 아크릴계 단량체를 주성분으로 포함하는, 예를 들어, 50 중량％ 초과, 70 중량％초과 또는 90 중량％ 초과로 포함한 수지를 의미할 수 있다. 상기 아크릴계 단량체란 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 유도체를 의미할 수 있다.

아크릴계 수지는 예를 들면 아크릴계 모노머를 중합시킴으로써 얻어질 수 있다. 아크릴계 모노머로는 예를 들면 메타크릴산 사이클로헥실, 메타크릴산 t-부틸 사이클로헥실, 메타크릴산 메틸 등의 메타크릴산 에스테르；아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 아크릴산 이소프로필, 아크릴산2-에틸헥실 등의 아크릴산 에스테르 등의 단량체를 예시할 수 있다. 아크릴계 수지는 상기 단량체 중 1종 이상의 단량체를 중합한 중합체이거나 또는 다른 단량체와의 공중합체일 수 있다. 아크릴계 수지로는, 예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실메타크릴레이트 등을 예시할 수 있다.

상기 아크릴계 수지로는 분자쇄 중에 N-치환 말레이미드를 공중합하여 이루어지는 구조, 락톤환 구조 및 글루타르이미드 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 환 구조를 가지는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.

상기 아크릴계 수지는 음의 복굴절을 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 「음의 복굴절」은 수지를 연신 등에 의해 배향시켰을 경우에 그 연신 방향의 굴절률이 상대적으로 작아지고, 연신 방향과 직교하는 방향의 굴절률이 상대적으로 커지는 특성을 의미할 수 있다. 따라서, 음의 복굴절을 나타내는 수지를 연신하는 경우 연신 방향에 직교하는 방향으로 지상축 방향을 나타낼 수 있다.

상기 아크릴계 수지는 고내열성을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 아크릴계 수지의 유리전이온도는 120℃ 이상일 수 있다. 이를 통해 내열성이 우수한 위상차 필름을 제공할 수 있다.

상기 자외선 흡수제는 하기 수식 1로 표시되는 이색성 (dichroism)의 최대값이 0.01 이상일 수 있다.

[수식 1]

이색성 = |α_e　-　α_o|

수식 1에서　α_e는 이상 광 (extraordinary ray)의 흡광 계수이며,　α_o는 정상 광(ordinary ray)의 흡광 계수이다.

상기 이상 광(extraordinary ray)의 흡광 계수 α_e 및 정상 광(ordinary ray)의 흡광 계수 α_o는 자외선 흡수제가 포함된 필름의 편광 투과도를 측정하여 계산할 수 있다. 예를 들면, 투과도 측정 장치(예를 들면, 히타치사의 U-3310 등)의 광원에 편광판을 부착하여 편광이 발생하도록 한 다음, 상기 편광을 시료 필름에 투과시켜 정상 광의 투과도 To를 측정한 후, 시료 필름을 90˚회전시킨 상태에서 편광을 투과시켜 이상 광의 투과도 Te를 측정한다. 그런 다음, 측정된 정상 광 투과도와 이상 광 투과도를 하기 식에 대입하여, 정상 광과 이상 광의 흡광 계수를 계산한다.

-Log T = αbc

(T: 투과도, α: 흡광 계수, b: 시료 두께, c: 자외선 흡수제 농도)

상기 자외선 흡수제는 200nm 내지 400nm 파장 영역에 있어서 상기 수식 1로 정의되는 이색성 (dichroism)의 최대값이 0.01 이상, 바람직하게는 0.01 내지 0.1, 0.01 내지 0.05일 수 있다.

200nm 내지 400nm 파장 영역, 즉 자외선 파장 대역에서의 이색성의 최대값이 0.01 이상인 자외선 흡수제가 포함된 필름을 연신할 경우, 필름 연신 후 상기 자외선 흡수제에 의해 가시광선 파장 영역에서 정의 복굴절 특성이 발현되면서 위상 지연이 유도되게 되며, 이와 같이 유도된 자외선 흡수제의 위상 지연과 음의 복굴절 특성을 갖는 수지의 위상차가 상쇄되면서 역파장 분산성이 발현될 수 있다. 그러나 이러한 특성은 자외선 파장 대역에서의 이색성의 최대값이 0.01 이상인 자외선 흡수제를 사용하는 경우에만 발생하고, 등방성이거나, 이색성의 최대값이 0.01 미만인 자외선 흡수제를 사용하는 경우에는 역파장 분산성이 발현되지 않는다.

상기 자외선 흡수제는 200nm 내지 400nm 파장 영역에 있어서 수식 1로 정의되는 이색성의 최대값이 0.01 이상이면 되고, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 수지 성분과의 상용성 및 열안정성을 고려할 때, 트리아진계 자외선 흡수제인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서 사용 가능한 트리아진계 자외선 흡수제로 BASF사의 Tinuvin 460, Tinuvin477, Tinuvin479, Tinuvin1577 및/또는 ADEKA사의 LA46 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 자외선 흡수제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 1]

화학식 1에서, 상기 R₁ 내지 R₆은 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 탄소수 1 내지 18의 알콕시기, 탄소수 2 내지 18의 디알킬아미노기, 탄소수 2 내지 18의 알킬카르보닐옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 치환된 페닐기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬옥시기, 탄소수 7 내지 24의 아릴카르보닐옥시기 및 탄소수 3 내지 14의 시클로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기기일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 R₁ 내지 R₆ 중 적어도 하나 이상은 탄소수 1 내지 18의 알콕시기, 페닐기, 페닐옥시기, 벤질기 또는 벤질 옥시기일 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 자외선 흡수제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 2]

화학식 2에 있어서, R₇ 내지 R₁₀은 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 7의 알킬기일 수 있으며, 상기 R₇ 내지 R₁₀은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

상기 자외선 흡수제는 수지 성분 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부, 구체적으로, 3 내지 7 중량부로 포함될 수 있다. 자외선 흡수제의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 역파장 분산성 발현 효과 및 광학 특성이 우수한 위상차 필름을 제공한다는 측면에서 유리할 수 있다.

기재층의 일면에는 염료층이 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 염료층은 스티렌 모노머를 함유하는 수지 성분 및 근적외선 흡수 염료를 포함할 수 있다. 스티렌 모노머를 함유하는 수지 성분에 대한 구체적은 내용은 기재층의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 본 출원의 위상차 필름은 기재층과 염료층에 동종의 위상차 발현 물질을 적용함으로써, 기재층과 염료층의 단위 두께당 위상차 발현을 유사하게 하고 광축을 일치시킬 수 있다.

근적외선 흡수 염료는 800nm 이상, 900nm 이상 또는 1000nm 이상의 파장 대역에서 최대 흡광도(최대 흡수 피크)를 나타내는 염료를 의미할 수 있다. 상기 근적외선 흡수 염료의 최대 흡광도를 나타내는 파장 대역의 상한은 예를 들어 1300nm일 수 있다.

위상차 필름에 자외선 흡수제만을 첨가하는 경우 수지 성분과 자외선 흡수제의 함량 조절을 통해, R(450)/R(550) 값은 일정 수준 이상 낮출 수 있으나 R(650)/R(550) 값은 높이는 데는 한계가 있거나 또는 파장 분산성은 향상시킨다 하더라도 위상차 발현이 낮을 수 있다.

본 출원에서는 가시광선보다 장파장의 영역에서 최대 흡수 피크를 갖는 근적외선 흡수 염료를 첨가함으로써, 위상차 발현을 충분히 확보하면서, R(450)/R(550) 값뿐만 아니라 R(650)/R(550) 값도 높일 수 있다. 근적외선 흡수 염료로 인한 역분산 발현과 관련하여, 필름을 연신하게 되면, 스티렌은 부의 위상차 재료이므로 연신 방향과 수직하게 배향이 되나 근적외선 흡수 염료는 정의 위상차 재료이므로 연신 방향으로 배향이 발생하게 된다. 즉 스티렌과 근적외선 흡수 염료는 각각 다른 방향으로 복굴절을 나타내게 되므로, 이러한 경우 각각의 복굴절의 차이만큼 파장 분산성이 발현되어 역파장 분산성의 발현이 가능해진다.

근적외선 흡수 염료는 낮은 내열성으로 인해 용융압출에 적용하기 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 근적외선 흡수 염료를 포함하는 단일층의 위상차 필름을 제조하기 위해서는 용액 캐스팅(solution casting)을 하거나 위상차 발현을 위하여 후막의 코팅을 이용할 필요가 있을 수 있다. 본 출원은 근적외선 흡수 염료를 포함하는 염료층을 별도로 포함함으로써, 간단한 제조 공정으로, 양호한 역파장 분산성을 나타내고 위상차 발현이 높은 위상차 필름을 제공할 수 있다.

근적외선 흡수 염료로는, 800nm 이상의 파장 대역에서 최대 흡수 피크를 나타내면, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 디이모니움계　염료, 프탈로시아닌계　염료 또는 나프탈로시아닌계　염료를 사용할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 디이모니움계　염료를 사용할 수 있고, 디이모니움계　염료로는, 예를 들어, 시판되는 CIR1085, CIR1081, PDC-220C, ADS1065 등의 제품을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

하나의 예시에서, 근적외선 흡수 염료로는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.

[화학식 3]

화학식 3에서, R₁ 내지 R₈은 서로 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 16의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 1 내지 16의 알콕시기, 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 16의 알킬 아미노기, 탄소수 6 내지 20의 아릴 아미노기, 트리플루오로 메틸기, 탄소수 1 내지 16의 알킬 티오기, 탄소수 6 내지 29의 아릴 티오기, 니트로기, 시아노기, 또는 할로겐 원자이며, R₉ 내지 R₁₂은 서로 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 카르복실기, 알킬기, 알콕시기이며, X는 유기산 1가 음이온, 유기산 2가 음이온 또는 무기산 1가 음이온이다.

상기 근적외선 흡수 염료는 수지 성분 100 중량부 대비 5 내지 30 중량부로 염료층에 포함될 수 있다. 근적외선 흡수 염료의 함량은 구체적으로, 5 중량부 이상, 8 중량부 이상 또는 10 중량부 이상일 수 있고, 30 중량부 이하, 25 중량부 이하, 20 중량부 이하 또는 15 중량부 이하일 수 있다. 근적외선 흡수 염료의 함량이 상기 범위를 만족할 때, 양호한 역파장 분산성을 나타내고 위상차 발현이 높은 위상차 필름을 제공할 수 있다.

하나의 예시에서, 스티렌 모노머가 스티렌계 공중합체의 형태로 염료층에 포함되는 경우, 근적외선 흡수 염료는 스티렌계 공중합체 100 중량부 대비 10 내지 40 중량부로 염료층에 포함될 수 있다. 상기 근적외선 흡수 염료의 함량은 구체적으로, 10 중량부 이상, 13 중량부 이상, 15 중량부 이상, 17 중량부 이상 또는 20 중량부 이상일 수 있고, 40 중량부 이하, 37 중량부 이하, 35 중량부 이하, 33 중량부 이하 또는 30 중량부 이하일 수 있다. 스티렌계 공중합체 대비 근적외선 흡수 염료의 함량이 지나치게 적은 경우 R(650)/R(550)이 충분히 증가하지 않아 역분산성이 충분히 발현되기 어려울 수 있다. 반면, 스티렌계 공중합체 대비 근적외선 흡수 염료의 함량이 지나치게 높은 경우, R(650)/R(550)은 충분히 높아져 역분산성은 충분히 발현되지만, 단위 두께당 위상차 발현이 낮아질 수 있다. 이 경우 목적하는 위상차 값을 얻기 위해 위상차 필름의 두께를 매우 두껍게 할 필요가 있으므로 브리틀(brittle)해지거나 또는 연신 온도를 매우 낮추거나 연신 배율을 매우 높여 연신할 필요가 있으므로 내열성이 악화될 수 있다.

하나의 예시에서, 자외선 흡수제는 염료층에 포함되는 근적외선 흡수 염료 100 중량부 대비 20 내지 80 중량부로 기재층에 포함될 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 함량은 구체적으로 20 중량부 이상, 25 중량부 이상, 30 중량부 이상, 35 중량부 이상 또는 40 중량부 이상일 수 있고, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하 또는 65 중량부 이하일 수 있다. 근적외선 흡수 염료의 연신 필름의 R(650)/R(550)을 높여주는 효과가 동일 함량의 자외선 흡수제가 연신 필름의 R(450)/R(550)을 낮추어주는 효과보다 작다. 따라서, 근적외선 흡수 염료를 자외선 흡수제보다 더 많이 첨가하는 것이 균일한 역분산성을 발현한다는 측면에서 바람직할 수 있다.

상기 위상차 필름은 우수한 내열성을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 위상차 필름은 유리전이온도가 118℃ 이상일 수 있다. 위상차 필름의 우수한 내열성은 유리전이온도가 높은 수지 성분을 사용함으로써 확보할 수 있다. 전술한 바와 같이, 위상차 필름의 우수한 내열성은 아크릴계 수지로 유리전이온도가 120℃ 이상인 아크릴계 수지를 사용하거나 또는 스티렌계 공중합체로 SMA 공중합체를 사용함으로 얻을 수 있다.

본 출원의 위상차 필름은 역파장 분산성을 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 역파장 분산성(reverse wavelength dispersion property)은 하기 수식 2를 만족하는 특성을 의미할 수 있다. 상기 역파장 분산성은 R(450)/R(550) > R(650)/R(550)를 만족하는 정파장 분산성(normal wavelength dispersion property), R(450)/R(550) = R(650)/R(550)를 만족하는 플랫파장 분산성(flat wavelength dispersion property)과 구분될 수 있다.

[수식 2]

R(450)/R(550) < R(650)/R(550)

수식 2에서 R(λ)는 λnm 광에 대한 위상차 필름의 면상 위상차이다.

상기 위상차 필름의 우수한 역파장 분산성을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 위상차 필름은 하기 수식 3 및/또는 수식 4를 만족할 수 있다. 하기 수식 3 및 수식 4에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 위상차 필름은 Rin(450)/Rin(550) < Rin(650)/Rin(550)의 역파장 분산성을 만족할 뿐만 아니라, Rin(650)/Rin(550) 값도 1.05 이상으로서 높은 값을 나타낼 수 있다. 이에 따라 본 출원의 위상차 필름은 편광판 또는 표시장치에 적용되어 우수한 시감 및 색상을 구현할 수 있다.

[수식 3]

0.7 ≤ Rin(450)/Rin(550) ≤ 1.0

[수식 4]

1.05 ≤ Rin(650)/Rin(550) ≤ 1.2

수식 3 및 4에서 Rin(λ)는 λnm 파장에 대한 위상차 필름의 면상 위상차 값이다.

상기 위상차 필름은 위상차 값은 위상차 필름의 용도에 따라 적절히 조절될 수 있다. 위상차 필름의 위상차 값은 기재층의 위상차 값과 염료층의 위상차 값의 합계일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 위상차 필름이 1/4 파장판으로 기능하는 것이 필요한 경우에 위상차 필름의 550nm 파장의 광에 대한 Rin 값은 130nm 내지 200nm 또는 130nm 내지 180nm, 또는 130nm 내지 150nm 일 수 있다.

상기 위상차 필름은 높은 위상차 발현을 나타낼 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 위상차 필름은 하기 수식 5 및/또는 수식 6을 만족할 수 있다. 하기 수식 5의 Rin(550)/μm는 예를 들어 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상 또는 0.6 이상일 있고, 상한은 예를 들어, 10 이하, 8 이하, 6 이하, 4 이하, 2 이하 또는 1 이하일 수 있다. 하기 수식 6의 Rth(550)/μm는 예를 들어 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상 또는 0.7 이상일 있고, 상한은 예를 들어, 10 이하, 8 이하, 6 이하, 4 이하, 2 이하 또는 1 이하일 수 있다.

[수식 5]

0nm ≤ Rin(550)/μm ≤ 10nm

[수식 6]

0.5nm ≤ Rth(550)/μm ≤ 10nm

수식 5에서 Rin(550)/μm는 위상차 필름의 단위 두께(μm)당 Rin(550) 값(nm)을 의미하고, Rin(550)는 550nm 파장에 대한 위상차 필름의 면상 위상차 값이다. 수식 6에서 Rin(550)/μm는 위상차 필름의 단위 두께(μm)당 Rin(550) 값(nm)을 의미하고, Rth(550)는 550nm 파장에 대한 위상차 필름의 두께 방향 위상차 값이다.

본 명세서에서 위상차 필름의 두께 방향 위상차(Rth) 값 및 면상 위상차(Rin) 값은 각각 하기 수식 7 및 8로 정의될 수 있다.

[수식 7]

Rth(단위: nm) = {nz-(nx-ny)/2} × d

[수식 8]

Rin(단위: nm) = (nx - ny) × d

수식 7 내지 8에서 d는 위상차 필름의 두께(nm)이며, nx, ny 및 nz는 각각 상기 정의한 x축, y축 및 z축 방향의 굴절률이다. 본 명세서에서 위상차 필름의 면상 위상차 및 두께 방향 위상차를 기재하면서 특별히 달리 규정하지 않는 한 약 550nm 파장의 광에 대한 위상차를 의미한다.

상기 기재층의 두께는, 예를 들어, 30㎛ 내지 150㎛일 수 있다. 상기 염료층의 두께는, 예를 들어, 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 상기 기재층 또는 염료층의 두께가 지나치게 얇은 경우 위상차가 충분히 발현되지 않을 수 있고, 지나치게 두꺼운 경우 장치의 박형화가 어려울 수 있다.

본 출원의 위상차 필름은 수지 조성물을 필름 성형하고 이를 연신하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 위상차 필름은, 수지 성분과 자외선 흡수제를 혼합한 수지 조성물을 용융 압출하여 기재층을 필름 형태로 성형하고, 기재 필름에 수지 성분과 근적외선 흡수 염료를 혼합한 수지 조성물을 코팅한 후에, 연신함으로써 제조할 수 있다.

상기 수지 조성물은, 예를 들어, 옴니 믹서 등 임의의 적절한 혼합기로 상기 필름 원료를 프리블렌드한 후 얻어진 혼합물을 압출 혼련하여 제조할 수 있다. 이 경우, 압출 혼련에 이용되는 혼합기는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기나 가압 니더(Kneader) 등 임의의 적절한 혼합기를 이용할 수 있다.

수지 조성물을 필름 형태로 성형하는 방법으로는 사출 성형, 시트 성형, 블로우 성형, 사출 블로 성형, 인플레이션 성형, 압출 성형, 발포 성형, 캐스트 성형 등을 이용할 수 있고, 압공 성형, 진공 성형 등의 2차 가공 성형법도 이용할 수 있다. 그 중에서도 압출 성형, 캐스트 성형이 바람직하게 이용될 수 있다.

상기 용액 캐스트법(용액 유연법)에 이용되는 용매는 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 시클로헥산, 데칼린 등의 지방족 탄화수소류; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올류; 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류; 디메틸포름아미드; 디메틸술폭시드 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.

상기 용액 캐스트법(용액 유연법)을 실시하기 위한 장치로는 예를 들어 드럼식 캐스팅 머신, 밴드식 캐스팅 머신, 스핀 코터 등을 들 수 있다. 한편, 상기 용융 압출법으로는 예를 들어, T 다이법, 인플레이션법 등을 들 수 있다. 성형 온도는 150℃ 내지 350℃, 또는 200℃ 내지 300℃일 수 있다.

상기 T 다이법으로 필름을 성형하는 경우에는, 공지된 단축 압출기나 2축 압출기의 선단부에 T 다이를 장착하고, 필름 형상으로 압출된 필름을 권취하여 롤 형상의 필름을 얻을 수 있다.

상기와 같은 과정을 통해 필름이 제막된 후, 수지 성분과 근적외선 흡수 염료를 혼합한 수지 조성물을 코팅한 후에, 코팅된 필름을 연신한다. 연신 공정은 종 방향(MD) 연신, 횡 방향 (TD) 연신을 각각 수행할 수도 있고, 모두 수행할 수도 있다. 또한, 종 방향 연신과 횡 방향 연신을 모두 수행하는 경우에, 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후에 다른 방향으로 연신할 수도 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수도 있다. 또한, 상기 연신은 한 단계로 수행할 수도 있고, 다단계에 걸쳐 이루어질 수도 있다. 종 방향 연신의 경우, 롤 사이의 속도 차에 의한 연신을 수행할 수 있으며, 횡 방향 연신의 경우 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통상 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신시에 생기는 보잉(Bowing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다단계로 수행할 경우에도 보잉 억제 효과를 얻을 수 있다.

연신 온도는, 필름 원료인 수지 조성물의 유리전이 온도 근처의 범위인 것이 바람직하고, 상기 수지 조성물의 유리전이온도를 Tg라 할 때, 바람직하게는 (Tg-30℃) 내지 (Tg+100℃), 보다 바람직하게는 (Tg-20℃) 내지 (Tg+80℃)의 범위 내이다. 연신 온도가 (Tg-30℃) 미만이면 충분한 연신 배율이 얻어지지 않을 우려가 있다. 반대로, 연신 온도가 (Tg+100℃)를 초과하면, 수지 조성물의 유동(플로우)이 일어나, 안정적인 연신을 실시하지 못할 우려가 있다.

또는, 상기 연신은, (Tg-20℃) 내지 (Tg+30℃)의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위는 수지 조성물의 저장 탄성율이 저하되기 시작하고, 이에 따라 손실 탄성율이 저장 탄성율보다 커지게 되는 온도부터, 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실되는 온도까지의 영역을 가리키는 것이다. 또는, 상기 연신 공정시의 온도는 수지 조성물의 유리전이온도일 수 있다. 수지 조성물의 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다.

면적비로 정의한 연신 배율은, 바람직하게는 1.1배 내지 25배, 보다 바람직하게는 1.3배 내지 10배이다. 연신 배율이 1.1배 미만이면, 연신에 수반되는 인성의 향상으로 이어지지 않을 우려가 있다. 연신 배율이 25배를 초과하면, 연신 배율을 높인 만큼의 효과가 나타나지 않을 우려가 있다.

또한, 연신 속도는 소형 연신기(universal testing machine, Zwick/Roell Z010)의 경우는 1m/min 내지 100m/min의 범위 내에서, 그리고 파일로트 연신 장비의 경우는 0.1m/min 내지 2m/min의 범위 내에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하며, 연신 배율은 5% 내지 300% 정도인 것이 바람직하다.

연신 방향, 연신 속도 또는 연신 배율 등은 원하는 위상차 특성에 따라 적절하게 조절될 수 있으나, 필름의 파장분산특성, 위상차값 및 연신 용이성 등을 감안할 때, 바람직하게는, (Tg-20℃) 내지 (Tg+30℃)의 온도 범위에서 MD 방향으로 100% 내지 300%의 배율로 실시되는 것이 바람직하다.

상기 위상차 필름은 이의 광학적 등방성이나 기계적 특성을 안정화시키기 위하여, 연신 처리 후에 열처리(어닐링) 등을 실시할 수 있다. 열처리 조건은 특히 제한되지 않으며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자에게 알려진 임의의 적절한 조건을 채용할 수 있다.

본 출원은 또한 상기 위상차 필름의 용도에 관한 것이다. 상기 위상차 필름은 편광판 및/또는 표시장치에 적용되어 유용하게 사용될 수 있다.

하나의 예시에서, 본 출원은 편광자 및 상기 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 편광판에 관한 것이다.

본 명세서에서 용어 편광자는 편광 기능을 가지는 필름, 시트 또는 소자를 의미한다. 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자이다.

위상차 필름의 광축과 편광자의 흡수축은 적용하는 용도에 따라 적절히 설계될 수 있다. 위상차 필름으로 원 편광판을 구현하고자 하는 경우에는, 위상차 필름의 광축과 편광자의 흡수축은 약 30도 내지 60도의 범위 내의 각도를 이룰 수 있다. 상기 각도는 예를 들어 35도 이상 또는 40도 이상일 수 있고, 또한 55도 이하 또는 50도 이하일 수 있다.

상기 위상차 필름은 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착될 수 있다. 또한, 편광자의 양면에 보호 필름이 부착된 종래의 편광판의 보호필름 상에 부착되어, 위상차 필름으로 유용하게 사용될 수 있다.

상기 위상차 필름을 편광자의 일면 또는 양면에 직접 부착시키는 경우, 예를 들어, 그 구조는 상 보호필름/편광자/위상차 필름 또는 위상차 필름/편광자/하 보호필름일 수 있다. 그 부착 방법은, 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터, 캐필러리 코터, 또는 마이크로 챔버 닥터 블레이드(Micro Chamber Doctor blade) 코터 등을 사용하여 위상차 필름 또는 편광자의 표면에 프라이머를 코팅한 후, 점적방식으로 접착제를 뿌리고, 위상차 필름과 편광자를 포함하는 적층체를 합지 롤로 가열 합지하는 방법, 상온 압착하여 합지하는 방법, 또는 UV 경화하는 방법에 의해 수행될 수 있다.

예를 들어, 수계 접착제를 이용해 편광자의 일면 또는 양면에 위상차 필름을 직접 부착시키는 경우, 위상차 필름의 표면에 바 코터 방식에 의해 폴리우레탄디아민(Polyurethanediamine) 계열의 프라이머를 코팅한 후, 상기 위상차 필름과 편광자 사이에 접착제를 점적방식으로 뿌리고, 상기 위상차 필름과 편광자의 적층체를 합지 롤로 가열 합지하거나, 상온 압착하여 합지하는 방법에 의해 수행될 수 있다.

또한, UV 경화형 접착제를 이용해 편광자의 일면 또는 양면에 위상차 필름을 직접 부착시키는 경우, 위상차 필름의 표면에 마이크로 챔버 닥터 블레이드 코터에 의해 프라이머를 코팅한 후, 위상차 필름과 편광자 사이에 접착제를 점적방식으로 뿌리고, 합지한 후, UV 경화하는 방법에 의해 수행될 수 있다.

상기 종래의 편광판의 보호필름 상에 본 발명의 위상차 필름을 부착하는 경우, 예를 들어, 그 구조는 상 보호필름/편광자/하 보호필름/위상차 필름 또는 위상차 필름/상 보호필름/편광자/하 보호필름일 수 있다. 이때, 상기 보호필름과 위상차 필름은 점착층 및/또는 접착층을 통해 부착될 수 있다. 그 부착 방법은, 예를 들어, 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 위상차 필름 또는 보호필름의 표면에 접착제를 코팅한 후, 위상차 필름 및 보호필름을 포함하는 적층체를 합지 롤로 가열 합지하거나, 상온 압착하여 합지하는 방법에 의해 수행될 수 있다.

상기 접착제로는 당해 기술분야에서 사용되는 접착제들, 예를 들면, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 점착층 또한 당해 기술분야에서 사용되는 것이면 어떤 것이라도 제한되지 않는다.

본 출원은 또한, 상기 편광판을 포함하는 표시장치 또는 상기 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 표시장치에 관한 것이다. 이때, 상기 표시장치는 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이, 유기발광소자 등일 수 있으며, VA 모드 액정표시장치 또는 유기발광 소자에 특히 적합하다.

본 출원은 역파장 분산성이 우수하고 위상차 발현이 높은 위상차 필름 및 위상차 필름의 용도를 제공한다. 이러한 위상차 필름은 편광판 또는 표시장치에 사용되어 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 출원의 위상차 필름을 예시적으로 나타낸다.

이하, 본 출원에 따른 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

아크릴계 수지로서 폴리메틸메타크릴레이트 수지(이하, PMMA라 함, 제품명: 830HR, LGMMA사 제품) 60 중량부와 위상차 조절제로서 스티렌과 말레산 무수물의 공중합체 (이하, SMA이라 함, 제품명: R00, Denka사 제품) 40 중량부를 혼합한 수지 성분 100 중량부에 대비 자외선 흡수제(제품명: Tinuvin 460, BASF사 제품) 5 중량부를 배합하여 기재층 수지 조성물을 준비하였다. SMA 공중합체에서 스티렌 함량은 약 65wt%이고, 말레산 무수물의 함량은 약 5wt%이다. 상기 자외선 흡수제의 200nm 내지 400nm 영역에서 이색성의 최대값은 0.03이다. 기재층 수지 조성물의 유리전이온도는 122℃였다.

아크릴계 수지로서 PMMA 60 중량부와 위상차 조절제로서 SMA 공중합체 40 중량부를 혼합한 수지 성분 100 중량부 대비 근적외선 흡수 염료(제품명: CIR1085, Japan Carlit사 제품) 8 중량부를 배합하여 염료층 수지 조성물을 준비하였다. 상기 근적외선 흡수 염료의 최대 흡수 피크는 1050nm 내지 1150nm에서 나타난다. 염료층 수지 조성물의 유리전이온도는 121℃였다.

상기 기재층 수지 조성물을 압출기에 넣고 용융압출하여 필름 형태로 성형하였다. 필름 형태로 성형된 기재층의 일면에 상기 염료층 수지 조성물을 코팅하고 UTM(Universal Testing Machine Z010, Zwick/Roell 제품)에서 132℃ 온도로 승온 후 MD 방향으로 2배 연신하여 위상차 필름을 제조하였다.

실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 4.

아크릴계 수지와 위상차 조절제의 종류와 함량, 자외선 흡수제와 근적외선 흡수 염료의 함량을 하기 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 위상차 필름의 제조 하였다. 하기 표 2에서 Lactone-MMA는 락톤-메틸메타아크릴레이트 공중합체이다(제품명: RN240, 일본 촉매사 제품). SAN은 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(제품명: 82TR, LG화학 제품)이고, 스티렌:아크릴로니트릴의 함량 비율은 약 8:2이다.

하기 표 1에서 자외선 흡수제 및 근적외선 흡수 염료의 phr 단위는 아크릴계 수지 및 위상차 조절제의 중량 합 100 중량부를 기준으로 한다. 하기 표 1에서 자외선 흡수제의 기재가 없는 비교예 3 및 4는 기재층에 자외선 흡수제를 사용하지 않은 것이며, 근적외선 흡수 염료의 기재가 없는 비교예 1 내지 4는 염료층을 형성하지 않고, 기재층 수지 조성물의 필름만으로 연신을 수행한 것을 의미한다.

표 2는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 기재층과 염료층의 수지 조성물의 유리전이온도 및 연신 조건을 나타낸다. 기재층 및 염료층 수지 조성물의 유리전이온도는 METTLER 사의 DSC(Differential Scanning Calorymeter) 장비에 의해 측정한다. 구체적으로, 유리전이온도를 측정하고자 하는 수지 조성물 3mg 내지 20mg을 알루미늄 도가니에 넣고 30℃ 내지 250℃까지 분당 10℃의 승온 속도로 수지 조성물을 용융시키고, 다시 30℃까지 냉각 후 다시 200℃까지 분당 10℃의 승온 속도로 수지 조성물을 용융시킨다. 이때, METTLER 사의 DSC 장비를 통하여, 두 번째 용융시키는 과정에서 수지 조성물이 열을 비열 거동이 바뀌는 온도 범위의 중간 지점이 측정되며, 이 값이 유리전이온도 값으로 측정된다.

	기재층 및 염료층 공통				기재층	염료층
	아크릴계 수지		위상차 조절제		자외선 흡수제	근적외선 흡수 염료
	종류	함량	종류	함량	함량	함량
실시예 1	PMMA	60wt%	SMA	40wt%	5phr	8phr
실시예 2	PMMA	60wt%	SMA	40wt%	5phr	8phr
실시예 3	Lactone-MMA	65wt%	SAN	35wt%	4phr	10phr
실시예 4	Lactone-MMA	65wt%	SAN	35wt%	4phr	10phr
비교예 1	PMMA	60wt%	SMA	40wt%	5phr	-
비교예 2	Lactone-MMA	65wt%	SAN	35wt%	4phr	-
비교예 3	PMMA	60wt%	SMA	40wt%	-	-
비교예 4	Lactone-MMA	65wt%	SAN	35wt%	-	-

	기재층 수지 조성물 Tg	염료층 수지 조성물 Tg	연신 조건
	기재층 수지 조성물 Tg	염료층 수지 조성물 Tg	연신온도(℃)	연신비
실시예 1	122	121	132	2.0
실시예 2	122	121	132	2.5
실시예 3	120	118	130	2.0
실시예 4	120	118	130	2.5
비교예 1	122	-	132	2.0
비교예 2	120	-	130	2.5
비교예 3	123	-	133	2.0
비교예 4	122	-	132	2.5

평가예 1. 위상차 필름의 물성 평가

엑소메트릭스(Axometrics)사의 엑소스캔(Axoscan) 장비를 사용하여, 실시예 및 비교예의 위상차 필름에 대하여 550nm 파장의 광에 대한 Rin/㎛ 및 Rth/㎛ 값과 RD(450) 및 RD(650) 값을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다. Rin/㎛ 및 Rth/㎛은 각각 위상차 필름의 단위 두께(㎛)당 Rin 및 Rth 값(nm)을 의미하고, 위상차 필름의 두께는 하기 표 3의 기재층과 염료층의 두께의 합이다. RD(450)은 Rin(450)/Rin(550) 값을 의미하고, RD650은 Rin(650)/Rin(550) 값을 의미한다.

	두께(㎛)		위상차 값		분산 값
	기재층	염료층	Rin/㎛	Rth/㎛	RD(450)	RD(650)
실시예 1	81	14	0.65	0.79	0.901	1.053
실시예 2	62	10	0.81	0.91	0.902	1.052
실시예 3	79	13	0.69	0.87	0.891	1.063
실시예 4	59	9	0.72	0.95	0.889	1.062
비교예 1	80	-	0.66	0.81	0.922	1.011
비교예 2	61	-	0.75	0.97	0.911	1.020
비교예 3	81	-	0.83	1.19	1.060	0.962
비교예 4	60	-	0.95	1.27	1.059	0.967

위상차 필름의 물성 평가 결과, 자외선 흡수제 및 근적외선 흡수 염료를 적용하지 않은 비교예 3 및 4는 RD(450)이 RD(650)보다 큰 정분산성을 나타냈다. 자외선 흡수제를 적용한 비교예 1 및 비교예 2는 RD(450)이 RD(650)보다 작은 역분산성을 발현하였지만, RD(450)의 감소량에 비해 RD(650)의 증가량이 충분하지 못했다. 반면, 자외선 흡수제와 근적외선 흡수 염료를 모두 적용한 실시예 1 내지 4는 RD(450)의 감소량과 RD(650)의 증가량이 모두 향상되어 우수한 역분산성을 나타냈다.

1: 위상차 필름, 10: 기재층, 20; 염료층

Claims

스티렌 모노머를 포함하는 수지 성분 및 하기 수식 1로 정의되는 이색성의 최대값이 0.01 이상인 자외선 흡수제를 포함하는 기재층 및 스티렌 모노머를 포함하는 수지 성분 및 800nm 이상의 파장 대역에서 최대 흡수 피크를 갖는 근적외선 흡수 염료를 포함하는 염료층을 포함하며, 하기 수식 2를 만족하는 위상차 필름:
[수식 1]
이색성 = |α_e　-　α_o|
수식 1에서　α_e는 이상 광 (extraordinary ray)의 흡광 계수이며,　α_o는 정상 광(ordinary ray)의 흡광 계수이다.
[수식 2]
Rin(450)/Rin(550) < Rin(650)/Rin(550)
수식 2에서 Rin(λ)는 λnm 파장에 대한 위상차 필름의 면상 위상차 값이다.
제 1 항에 있어서, 기재층과 염료층은 직접 접하는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 기재층의 광축과 염료층의 광축은 서로 평행하는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 스티렌 모노머는 수지 성분 100 중량부 대비 15 내지 30 중량부로 기재층 및 염료층에 각각 포함되는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 스티렌 모노머는 스티렌계 공중합체의 형태로 기재층과 염료층에 각각 포함되는 위상차 필름.
제 5 항에 있어서, 스티렌계 공중합체는 수지 성분 100 중량부 대비 20 내지 50 중량부로 기재층 및 염료층에 각각 포함되는 위상차 필름.
제 5 항에 있어서, 스티렌계 공중합체는 스티렌-말레산 무수물 공중합체 또는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 포함하는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 기재층과 염료층에 각각 포함되는 수지 성분은 아크릴계 수지를 더 포함하는 위상차 필름.
제 8 항에 있어서, 아크릴계 수지의 유리전이온도는 120℃ 이상인 위상차 필름.
제 8 항에 있어서, 아크릴계 수지는 분자쇄 중에 N-치환 말레이미드를 공중합하여 이루어지는 구조, 락톤환 구조 및 글루타르이미드 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 환 구조를 가지는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 자외선 흡수제는 트리아진계 자외선 흡수제인 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 자외선 흡수제는 수지 성분 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부로 기재층에 포함되는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 근적외선 흡수 염료는 디이모니움계　염료, 프탈로시아닌계　염료 또는 나프탈로시아닌계　염료를 포함하는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 근적외선 흡수 염료는 수지 성분 100 중량부 대비 5 내지 30 중량부로 염료층에 포함되는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 스티렌 모노머는 스티렌계 공중합체의 형태로 염료층에 포함되고, 근적외선 흡수 염료는 스티렌계 공중합체 100 중량부 대비 10 내지 40 중량부로 포함되는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 자외선 흡수제는 염료층에 포함되는 근적외선 흡수 염료 100 중량부 대비 20 내지 80 중량부 비율로 기재층에 포함되는 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 유리전이온도가 118℃ 이상인 위상차 필름.
제 1 항에 있어서, 하기 수식 3 및 수식 4를 만족하는 위상차 필름:
[수식 3]
0.7 ≤ Rin(450)/Rin(550) ≤ 1.0
[수식 4]
1.05 ≤ Rin(650)/Rin(550) ≤ 1.2
수식 3 및 수식 4에서 Rin(λ)는 λnm 파장에 대한 위상차 필름의 면상 위상차 값이다.
제 1 항에 있어서, 하기 수식 5 및 6을 만족하는 위상차 필름:
[수식 5]
0nm ≤ Rin(550)/μm ≤ 10nm
[수식 6]
0.5nm ≤ Rth(550)/μm ≤ 10nm
수식 5에서 Rin(550)/μm는 위상차 필름의 단위 두께(μm)당 Rin(550) 값(nm)을 의미하고, Rin(550)는 550nm 파장에 대한 위상차 필름의 면상 위상차 값이며, 수식 6에서 Rth(550)/μm는 위상차 필름의 단위 두께(μm)당 Rth(550) 값(nm)을 의미하고, Rth(550)는 550nm 파장에 대한 위상차 필름의 두께 방향 위상차 값이며, 상기 두께 방향 위상차 값은 하기 수식 7로 계산된다.
[수식 7]
Rth = {nz-(nx-ny)/2} × d
수식 7에서 nx, ny 및 nz는 각각 위상차 필름의 진상축, 지상축 및 두께 방향의 굴절률이고, d는 위상차 필름의 두께(nm)이다.
편광자 및 제 1 항의 위상차 필름을 적어도 하나 이상 포함하는 편광판.
제 20 항의 편광판을 포함하는 표시장치.