KR20200112015A - 위상차 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은, 아크릴계 필름; 및 상기 아크릴계 필름 상에 직접 접하여 구비된 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층을 포함하고, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층은 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함한다.
Description
본 출원은 위상차 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
근래 광학 기술의 발전을 발판으로 종래의 브라운관을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 등 여러 가지의 방식을 이용한 디스플레이 기술이 제안, 시판되고 있으며, 이러한 디스플레이를 위한 폴리머 소재는 그 요구 특성이 한층 더 고도화되고 있다.
예를 들면, 액정 디스플레이의 경우 박막화, 경량화, 화면 면적의 대형화가 추진되면서 광시야각화, 고콘트라스트화, 시야각에 따른 화상 색조 변화의 억제 및 화면 표시의 균일화가 특히 중요한 문제가 되었다.
이에 따라 편광 필름, 위상차 필름, 플라스틱 기판, 도광판 등에 여러 가지의 폴리머 필름이 사용되고 있다.
액정 디스플레이에선 Double Domain TN(Twisted Nematic), STN(super twisted nematic), ASM(axially symmetric aligned microcell), OCB(optically compensated blend), VA(vertical alignment), MVA(multidomain VA), SE(surrounding electrode), PVA(patterned VA), IPS(in-plane switching), FFS(fringe-field switching) 모드 등 다양한 모드가 존재하며, 이들 각각의 모드는 사용되는 액정 종류에 따라 각각의 고유한 액정 배열과 그에 따른 광학 이방성을 보이는데, 이는 액정디스플레이의 좁은 시야각의 주 요인이 된다. 따라서, 시야각 개선을 위해서는 이들 액정의 광학 이방성을 적절히 보상해 주어야 하며, 이를 위해서 각각의 모드에 대응하는 위상차 필름이 요구된다. 이 중 IPS 모드 액정 디스플레이의 경우, 수평 배향성 액정을 사용하기 때문에 비구동 상태에서 경사각에서의 광학 이방성이 타 모드 대비 크지 않아 등방성 보호필름 사용만으로도 비교적 우수한 광시야각을 확보할 수 있다고 알려져 있다. 하지만, 이 경우 경사각에서의 편광자의 흡수축에 대한 보상은 전혀 이루어지지 않기 때문에 여전히 시야각에 따른 콘트라스트 저하, 색상변조 등이 일어날 수 있으며, 따라서 완벽한 광시야각 확보를 위해서는 IPS 모드 액정디스플레이 또한 적절한 위상차 필름을 사용해야 한다.
IPS 모드용 보상을 위해서는 nx > nz > ny 조건을 만족하는 위상차 보상층이 필요하다. 여기서 nx, ny, nz는 필름 각 방향으로의 굴절률을 나타내며, x, y, z방향은 필름 면에서 굴절률이 가장 큰 방향, 면에서 굴절률이 가장 작은 방향, 두께방향을 각각 나타낸다. 그런데, nx > nz > ny 조건을 만족하는 위상차 보상층은 일반적으로 일축/이축 연신 필름 단독으로는 구현하기 어렵다고 알려져 있다. 따라서, 상기 굴절율 조건을 만족하는 위상차 보상층을 형성하기 위해, 종래에 수축 필름을 사용하여 연신시 과도한 폭 수축을 유도하는 방법, 연신된 필름에 강한 전기장을 가하는 방법 등 3차원적으로 굴절률을 제어하는 여러 방안들이 제안되었으나, 현재까지 여러 가지 기술적/설비적 문제들로 인해 광폭의 필름을 연속적으로 생산하는 데는 한계가 있다.
따라서, IPS 모드용 위상차 필름은 두 층 이상의 다층 필름으로 구성하는 구조가 현실적으로 제시되고 있다. 예를 들면, A-plate/(+)C-plate, (+)B-plate/(-)C-plate 등을 들 수 있으며, 재료적 측면에서 각 층은 연신된 고분자 필름, 액정성 유기 코팅층, 위상차 발현성 고분자 코팅층, 유무기 복합재 등으로 구성할 수 있다. 이러한 다층 복합 필름을 구성하는 방법으로는 다층 압출(multi-layer extrusion), 접착/점착, 직접 코팅(direct coating), 열 적층(thermal lamination), 등 여러 가지 방법이 가능하지만, 다층 압출법은 각 층의 위상차를 제어하기 위한 기술적/설비적 난이도가 너무 높으며, 접착제 또는 점착제를 사용하여 적층(lamination)하는 방법의 경우 각층의 필름을 각각 제조해야 하며, 그 후 접착, 건조 등 여러 공정을 거쳐야 하기 때문에 제조단가가 높고, 접착제 또는 점착제 사용에 따른 얼룩, 쿠닉, 이물 혼입 등의 불량 발생률이 높은 단점이 있다.
직접코팅법이나 고온 열 적층의 경우에는 재료에 따라 고온 및 유기 용매의 침식 등에 의해 그 위상차 값이 쉽게 변할 수 있기 때문에 적용 폭이 넓지 못하며, 직접 코팅법의 경우, 사용 가능한 기재 필름이 제한된다는 문제점이 있다. 연신된 필름 위에 위상차 발현물질을 직접 코팅하기 위해서는 사용하는 용제에 대한 기재 필름의 내용제성이 무엇보다 중요한데, 셀룰로오스계나 올레핀계 위상차 필름의 경우는 비교적 내용제성이 우수하기 때문에 기재에 직접 코팅하는 방법이 가능할 수 있으나, 그 위상차 발현 범위가 달라 IPS 모드용으로 적용할 수 없으며, 아크릴계/스틸렌계 위상차 필름의 경우에는 톨루엔, 자이렌 등의 방향족탄화수소계, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계, 디클로로메탄, 클로로포름 등의 유기염소계 등의 범용 유기 용제에 매우 취약하여, 이들 용제를 포함한 코팅제로 코팅할 경우 접착성 불량, 취성(brittleness) 증가, 위상차 저하 및 얼룩 발생 등을 유발하기 때문에 코팅제 선택에 많은 제약이 있다. 따라서, 유기 용제 차단성이 뛰어나면서도 아크릴계 필름 및 코팅제와의 계면 접착성이 우수한 위상차 필름의 개발에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 명세서에는 위상차 필름 및 이의 제조방법이 기재된다.
본 출원의 일 실시상태는,
아크릴계 필름; 및
상기 아크릴계 필름 상에 직접 접하여 구비된 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층을 포함하고,
상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층은 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함하는 것인 위상차 필름을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
아크릴계 필름을 준비하는 단계; 및
상기 아크릴계 필름의 적어도 일 면에 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함하는 조성물을 코팅하여 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 위상차 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 위상차 필름을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 아크릴계 필름과 네가티브 C 타입 물질의 코팅층이 서로 직접 접하여 구비된 위상차 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 아크릴계 필름과 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 간의 부착력이 우수한 특성이 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 위상차 필름의 제조공정이 단순화될 수 있고, 이에 따라 재료 및 공정 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서, 본 출원에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이, 액정 디스플레이는 대형화가 추진되면서 시야각에 따른 화상 색조 변화의 억제 및 화면 표시의 균일화가 중요한 문제이다. 시야각의 보상을 위해서 위상차 보상층이 필요한데, IPS 모드용 위상차 필름은 보통 두 층 이상의 다층 필름으로 구성하는 구조가 현실적으로 제시되고 있다.
한 층의 단층 필름으로 위상차 필름을 구현하기 위하여 직접 코팅법이나 고온 열 적층이 고려되고 있으나, 고온 및 유기 용매의 침식으로 인한 위상값 변화나 부착력 열세 등의 문제가 있다. 종래에는 두 층 이상의 다층 필름의 위상차 필름에, 프라이머층을 중간에 도입하여 이를 구현하는 방법을 제시하였다. 그러나, 상기 프라이머층이 다층 필름의 중간에 있으므로 공정 비용이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 출원에서는 종래에 적용하였던 프라이머층을 배제할 수 있고, 층 간의 부착력이 우수한 위상차 필름 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은, 아크릴계 필름; 및 상기 아크릴계 필름 상에 직접 접하여 구비된 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층을 포함하고, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층은 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴계 필름은 아크릴계 고분자를 이용하여 용융 압출법 또는 용액 캐스팅법으로 필름을 제조한 후, 연신 공정을 수행하여 제조될 수 있다.
이 때, 상기 아크릴계 필름은 아크릴 수지 조성물로부터 제조될 수 있으며, 상기 아크릴 수지는 아크릴 단위를 포함하기만 하면 되고, 그 성분이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 아크릴 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 호모지니어스 아크릴계 중합체 수지이거나, 아크릴 단위와 다른 이종의 단위가 공중합된 공중합체 수지일 수 있으며, 또는 아크릴 수지와 다른 수지의 블랜딩 수지일 수도 있다.
이 때, 상기 아크릴계 단위는 에스테르기의 카보닐기와 공액화된(conjugated) 탄소들 간의 이중결합을 가지는 화합물이면 족하고, 그것의 치환기는 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 기재되는 아크릴계 단위는 아크릴레이트 뿐만 아니라 아크릴레이트 유도체를 포함하는 것을 의미하는 것으로서, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 알킬 부타크릴레이트 등을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 예컨대, 상기 아크릴계 단위의 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함된다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 30의 1가 탄화수소기를 나타내고, R1, R2 및 R3 중 적어도 하나는 에폭시기일 수 있으며,
R4는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.
구체적으로, 상기 아크릴계 단위는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 프로필 메타크릴레이트(propyl methacrylate), n-부틸 메타크릴레이트(n-butyl methacrylate), t-부틸 메타크릴레이트(t-butyl methacrylate), 시클로 헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate), 벤질 메타크릴레이트(benzyl methacrylate), 메톡시에틸 메타크릴레이트(methoxyethyl methacrylate), 에톡시에틸 메타크릴레이트(ethoxyethyl methacrylate), 부톡시메틸 메타크릴레이트(butoxymethyl methacrylate) 등일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 아크릴계 수지는 상기 아크릴계 단위 이외에 말레산계 단위, 말레이미드계 단위, 락톤환계 단위, 방향족 비닐계 단위, 방향족 비닐계 단위 및 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 성분들은 아크릴 단량체와 함께 중합단계에서 투입하여 아크릴계 단량체와 함께 공중합된 형태로 포함될 수도 있고, 상기 성분들을 1종 이상 포함하는 중합체 또는 공중합체 수지와 아크릴 단위를 포함하는 중합체 또는 공중합체 수지를 블렌딩하는 형태로 포함될 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 아크릴 수지는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 아크릴레이트-말레이미드 공중합체 수지와 스티렌-무수말레산 공중합체 수지의 블랜드 수지일 수 있다.
한편, 상기 말레산계 또는 말레이미드계 단위의 구체적인 예로는 무수 말레산, 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-프로필 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, 시클로헥실 말레이미드 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 말레산계 단위, 말레이미드계 단위 또는 락톤 환 단위 등이 포함될 경우, 아크릴 필름의 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 방향족 비닐계 단위의 구체적인 예로는, 스티렌, α-메틸 스티렌, 4-메틸 스티렌 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 방향족 비닐계 단위가 포함될 경우, 수지 자체의 고유 복굴절을 높아지게 되고, 그 결과 IPS 모드용 보상 필름에서 요구되는 위상차값을 보다 용이하게 구현할 수 있도록 해준다. 이 때, 상기 방향족 비닐계 단위는 아크릴 단량체와 공중합된 형태로 포함될 수도 있고, 아크릴계 수지에 방향족 비닐계 단위를 포함하는 중합체 수지 또는 공중합체 수지를 블렌딩한 형태로 포함될 수도 있다. 방향족 비닐계 단위를 포함하는 중합체 또는 공중합체 수지로는 상용화된 제품들을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 스티렌-무수말레산 공중합체(SMA), 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), α-메틸 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(AMSAN) 등을 들 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다. IPS 보상을 위해서는, 상기 방향족 비닐계 단위의 함량이 전체 수지 조성물에 대하여 5 중량% 내지 30 중량% 정도인 것이 바람직하며, 10 중량% 내지 25 중량% 정도인 것이 더 바람직하다.
상기 아크릴계 필름은 전술한 구성성분들을 이용하여 필름을 형성한 후, 일축 일축 또는 이축 연신하여 제조할 수 있다. 상기 필름 형성방법, 일축 또는 이축 연신방법 등은 특별히 제한되는 것은 아니고, 당 기술분야에 널리 알려진 방법들을 이용할 수 있다.
상기 아크릴계 필름은 필요에 따라 산화방지제, UV 흡수제, 열 안정제, 파장조절제 등을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴계 필름의 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값(Rin)은 50nm 내지 200nm 일 수 있고, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값(Rth)은 50nm 내지 250nm 일 수 있다.
[수학식 1]
Rin = (nx - ny) × d
[수학식 2]
Rth = (nz - ny) × d
상기 수학식 1 및 2에 있어서,
nx는 필름의 면 방향에 있어서, 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율이고,
ny는 필름의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nz는 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴계 필름의 두께는 20㎛ 내지 80㎛ 일 수 있고, 30㎛ 내지 70㎛ 일 수 있다. 상기 아크릴계 필름의 두께는 낮을수록 바람직하나, 공정의 한계 또는 필름의 기계적 강도가 필요하기 때문에 일정 두께 이상이 필요하고, 적절한 위상차 값을 가지기 위하여 전술한 두께범위를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 아크릴계 필름의 두께가 80㎛를 초과하는 경우에는 필름의 두께가 과도하게 두꺼워져 탁도 등이 발생할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층은 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값이 -5nm 내지 5nm 일 수 있고, 하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값이 -30nm 내지 -200nm 일 수 있다.
[수학식 1]
Rin = (nx - ny) × d
[수학식 2]
Rth = (nz - ny) × d
상기 수학식 1 및 2에 있어서,
nx는 필름의 면 방향에 있어서, 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율이고,
ny는 필름의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nz는 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층의 두께는 3㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다. 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층의 두께는 낮을수록 바람직하나, 원하는 위상차 값을 위해서 전술한 두께범위를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층의 두께가 20㎛를 초과하는 경우에는 두께가 과도하게 두꺼워져서 원하는 위상차 값을 초과할 수 있으며, 코팅 건조시의 수축으로 인하여 필름의 휨이 발생하고 건조에 따른 공정 생산성이 저하될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층은 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지의 중량 평균 분자량은 50,000 g/mol 내지 350,000 g/mol 일 수 있다. 상기 셀룰로오스계 수지의 중량 평균 분자량이 50,000 g/mol 미만인 경우에는 코팅에 의한 위상차 발현특성이 급격히 저하될 수 있고, 350,000 g/mol을 초과하는 경우에는 위상차 발현특성은 우수하지만 점도가 너무 높아 코팅하기 곤란할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지로는 메틸셀룰로오스(methyl cellulose, MC), 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose, HPMC), 히드록시 에틸 메틸 셀룰로오스(hydroxyl ethyl methyl cellulose, HEMC), 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose, EC) 등일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 총중량을 기준으로, 상기 반응성 아크릴계 바인더의 함량은 5 중량% 내지 30 중량% 일 수 있고, 7 중량% 내지 20 중량% 일 수 있다. 상기 반응성 아크릴계 바인더의 함량이 높을수록 위상 발현이 저해되므로 함량이 낮을수록 적절하나, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 총중량을 기준으로, 상기 반응성 아크릴계 바인더의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 상기 네가티브 C타입 물질의 코팅층의 부착력이 확보되지 않을 수 있다.
상기 반응성 아크릴계 바인더는 전술한 아크릴계 수지를 포함할 수 있다. 상기 반응성 아크릴계 바인더를 구성하는 아크릴계 모노머는 아크릴계 필름에의 부착력이 대부분 좋기 때문에 아크릴계 필름에 사용될 수 있는 모노머는 대부분 사용 가능하다. 그러나, 아크릴계 바인더는 아크릴계 필름에 부착력이 좋으나 셀룰로오스계 수지와의 상용성이 좋지 못하다. 따라서, 본 출원에서는 아크릴계 바인더에 셀룰로오스계 수지와 혼합이 될 수 있는 모노머를 도입하여 사용하였다. 본 출원에서는 카르복실산을 가진 모노머를 사용하였으나, 하이드록실계 등 기타 셀룰로오스계 수지와 혼합이 가능한 모노머를 도입하여도 문제 없다. 또한, 카르복실산이나 하이드록실계 등 셀룰로오스계 수지와 혼합이 가능한 모노머를 도입할 경우, 반응성 관능기를 가지는 아크릴계 바인더로서 적절한 가교제를 사용하여 셀룰로오스계 수지와 함께 반응이 유도하여 기계적 강도와 내화학성을 높일 수 있다. 따라서, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 반응성 아크릴계 바인더는 카르복실산계 모노머 또는 하이드록실계 모노머를 5 중량% 내지 50 중량%가 포함된 아크릴 바인더가 적절하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층은 유기금속 가교제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 유기금속 가교제로는 테트라이소프로필티타네이트, 테트라놀말부틸티타네이트, 부틸티타네이트다이머, 테트라옥틸티타네이트, 티탄아세틸아세트네이트, 티탄테트라아세틸아세트네이트, 티탄에틸아세트아세테이트, 티탄옥틸렌글리코레이트, 티텐에틸아세트아세테이트, 티탄락테이트, 티탄트리에타놀아미테이트, 타샤리아밀티타네이트, 테트라타샤리부틸티타네이트, 테트라스테아릴티타네이트, 티탄아세틸아세트네이트, 티탄-1,3-프로판디옥시비즈(에틸아세트아세테이트), 티탄디에탄올아미네이트, 티탄아미노에틸아미노에타노네이트, 노르말프로필지르코네이트, 노르말부틸지르코네이트, 지르코늄테트라아세틸아세트네이트, 지르코늄모노아세틸아세트네이트, 스테아린산지르코늄, 지르코늄락테이트 등이 있다.
또한, 상기 유기금속 가교제는 하기 화학식 2로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2]
상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 총중량을 기준으로, 상기 유기금속 가교제의 함량은 0.1 중량% 내지 20 중량% 일 수 있고, 0.5 중량% 내지 10 중량% 일 수 있다. 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 총중량을 기준으로, 상기 유기금속 가교제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 셀룰로오스계 수지나 반응성 아크릴계 바인더의 가교를 유도하는 것이 부족할 수 있고, 20 중량%를 초과하는 경우에는 위상차 발현이 저해되거나 코팅층 색상이 변색될 수 있고, 코팅 혼합액의 안정성이 저해될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층은 상기 아크릴계 필름의 한 면에만 구비될 수도 있고, 양면 모두에 구비될 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은, 상기 아크릴계 필름과 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 각각의 위상차를 조절하여 IPS 모드용 보상을 위한 nx > nz > ny 조건을 만족하는 위상차를 제공할 수 있다. 전체 위상차 필름의 면 방향 위상차값(Rin)은 50nm 내지 200nm 일 수 있고, 70nm 내지 150nm 일 수 있으며, 두께 방향 위상차값(Rth)은 10nm 내지 200nm 범위에서 면 방향 위상차값(Rin) 보다 작은 값을 가져야 한다. 즉 Rin에 대한 Rth 비(Rth/Rin)가 0.2 내지 0.8 일 수 있고, 0.3 내지 0.7 일 수 있다.
전체 위상차 필름의 두께는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 30㎛ 내지 120㎛ 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름의 제조방법은, 아크릴계 필름을 준비하는 단계; 및 상기 아크릴계 필름의 적어도 일 면에 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함하는 조성물을 코팅하여 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 위상차 필름의 제조방법에 있어서, 상기 아크릴계 필름, 셀룰로오스계 수지, 반응성 아크릴계 바인더, 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 등에 대한 내용은 전술한 내용과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함하는 조성물은 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 용해성, 코팅성, 건조능력, 저장 안정성 등을 고려할 때, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류; 아세테이트류; 시클로헥산 등의 시클로알칸류 등을 일정 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 용매로서 시클로알칸류를 포함하는 경우에는, 상기 용매 총중량을 기준으로 상기 시클로알칸류의 함량범위는 5 중량% 내지 50 중량% 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층을 형성하는 코팅방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 연속 공정 및 코팅 두께를 고려할 때, 슬롯다이 코팅, 콤마 코팅 등을 이용하는 것이 바람직하다. 코팅 후, 건조 조건 또한 특별히 한정되는 것은 아니지만, 아크릴계 필름의 위상차가 변하지 않는 50℃ 내지 100℃의 온도에서 1분 내지 10분 동안 열풍으로 건조하는 것이 바람직하다.
또한, 본 출원의 일 실시상태는, 상기 위상차 필름을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 IPS(in-plane switching) 모드 액정 표시 장치일 수 있다.
상기 위상차 필름을 포함하는 액정 표시 장치를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서, 위상차 필름은 상기 액정 셀과 상기 제1 편광판 및/또는 제2 편광판 사이에 구비될 수 있다. 즉, 제1 편광판과 액정 셀 사이에 위상차 필름이 구비될 수 있고, 제2 편광판과 액정 셀 사이에, 또는 제1 편광판과 액정 셀 사이와 제2 편광판과 액정 셀 사이 모두에 위상차 필름이 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다.
상기 제1 편광판 및 제2 편광판은 일면 또는 양면에 보호필름을 포함할 수 있다. 상기 내부 보호필름으로는 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름, 개환 상호교환 중합(ring opening metathesis polymerization; ROMP)으로 제조된 폴리노보넨계 필름, 개환 중합된 고리형 올레핀계 중합체를 다시 수소 첨가하여 얻어진 HROMP(ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation) 중합체 필름, 폴리에스터 필름, 또는 부가중합(addition polymerization)으로 제조된 폴리노보넨계 필름 등일 수 있다. 이외에도 투명한 고분자 재료로 제조된 필름이 보호필름 등이 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 명세서에 기재된 실시상태를 예시한다. 그러나, 이하의 실시예에 의하여 상기 실시상태들의 범위가 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
<
실시예
>
<
제조예
1> 반응성 아크릴계 바인더의 제조
냉각관과 마개와 질소 투입이 가능한 반응기를 준비한 후, 용제인 프로필렌 글리콜 메틸 에테르를 투입하고 모노머를 투입하였다. 모노머는 메틸메타크릴레이트를 30 중량%, 에틸아크릴레이트를 20 중량%, 메타크릴릭엑시드를 20 중량%, 스타이렌을 30 중량%로 하였다. 이 때, 고형분은 40%가 되도록 하였다. 250rpm으로 교반을 하고, 냉각기 온도는 25℃로 고정하며, 반응기 온도를 올리기 전 질소 퍼징을 진행하였다. 온도를 60℃까지 상승시킨 후 개시제를 투입하였다. 이 때, 사용한 개시제는 터트-부틸 퍼벤조에이트(Tert-butyl perbenzoate) 이고, 함량은 모노머 대비 15%를 추가하였다. 개시제를 추가한 후 반응은 6시간 이상 진행하였고, 점도가 2,000cps 이상이 되었을 때 반응을 종료시켰다. 이 때, 제조된 합성물의 산가는 51.51 mmgKOH/g 이었다.
<
제조예
2> 반응성 아크릴계 바인더의 제조
제조예 1에서, 상기 스타이렌 대신에 벤질메타크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일하게 수행하였다.
<
실시예
1>
폴리(시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) (㈜LGMMA, PMMA830HR), 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (㈜LG화학, SAN80HF, 아크릴로니트릴 함량 24중량%)를 각각 80:20의 중량비로, 트윈 압출기를 이용하여 250℃, 200rpm 조건으로 컴파운딩하여 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지 조성물을 가지고 250℃, 250rpm 조건 하에서 T- 다이 제막기를 이용하여 폭 800mm의 미연신 필름을 제조하였다. 상기 미연신 필름을 125℃의 온도에서 MD 방향으로 roll-to-roll 방식으로 1.5배 연신한 후, 동일 온도에서 텐터 연신기를 이용하여 TD 방향으로 3.0배 연신하여 아크릴계 +B-plate를 제조하였다. 얻어진 최종 연신필름의 두께는 약 55㎛, 면 방향 위상차 값(Rin) 및 두께 방향 위상차 값(Rth)은 각각 126nm, 188nm이었다.
네가티브(negative) C 코팅액은 에틸 셀룰로오스(Dow사 EC100, Mw 21만, Ethoxyl content: 49%) 및 제조예 1의 반응성 아크릴계 바인더를 톨루엔/에탄올(2/8) 혼합 용매에 상온에서 서서히 교반하면서 용해시켰다. 이 때의 고형분 함량은 10%가 되도록 하였다. 완전히 용해된 코팅액은 아크릴 필름 위에 어플리케이터로 최종 코팅 두께가 14.2㎛가 되도록 코팅한 후 오븐에서 90℃에서 5분간 건조하였다.
<
실시예
2 내지 7>
하기 표 1에 기재된 구성성분 및 함량을 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
네가티브 C 코팅액 제조시, 실시예 2 내지 6에서는 실시예 1과 동일하게 톨루엔/에탄올(2/8) 혼합 용매를 적용하였고, 실시예 7에서는 톨루엔/에탄올/시클로헥산(2/6/2) 혼합 용매를 적용하였다.
<
비교예
1 내지 3>
하기 표 1에 기재된 구성성분 및 함량을 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[표 1]
BUTVAR B98: Eastman 사 부티랄(butyral) 수지
가교제: 화학식 2로 표시되는 유기금속 가교제
A: 에틸셀룰로오스 DOW EC STD 100 (Mw 210,000 g/mol)
B: 에틸셀룰로오스 DOW EC STD 10 (Mw 80,000 g/mol)
C: 에틸셀룰로오스 DOW EC STD 200 (Mw 260,000 g/mol)
D: 에틸셀룰로오스 DOW EC STD 300 (Mw 300,000 g/mol)
<
실험예
>
실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 3의 위상차 필름의 위상차값 및 부착력을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
상기 위상차값, 부착력 등은 아래와 같은 방법으로 측정하였다.
1) 위상차값: 필름의 위상차값은 Axometrics 사의 Axoscan으로 측정하였다.
2) 부착력: 부착력은 astm d3359 기준으로 평가하였다. 1mm 간격 11cut으로 100격자로 하여 측정하였다. 판정기준은 떨어진 면이 20% 이상일 때 접착력 불량, 5% 내지 20%일 때 접착력 양호, 1% 내지 5%일 때 접착력 우수로 판정하였다.
X: 불량
○: 양호
◎: 우수
[표 2]
상기 표 2에서, Rth/㎛는 (전체 위상차필름 Rth - 아크릴필름 Rth)/네가티브 코팅층 두께로 표기하였는데, 이는 네가티브 C 코팅층의 위상이 얼마나 효율적으로 발현했는지 보기 위한 수치로서 두께당 Rth가 얼마나 발현되었는가를 의미한다.
또한, 상기 실험결과에 따르면, 위상물질인 셀룰로오스계 수지의 분자량이 낮으면 부착력이 좋으나 위상 발현성도 낮기 때문에 분자량을 적절히 조합하여 사용하면 위상발현성(Rth/㎛)이 높아질 수 있으며, 용제인 시클로헥산(Cyclohexane)을 포함하는 경우에는 휘발시 위상 발현을 위한 고분자 배열에 도움이 되어 위상발현성이 높아질 수 있다.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 아크릴계 필름과 네가티브 C 타입 물질의 코팅층이 서로 직접 접하여 구비된 위상차 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 아크릴계 필름과 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 간의 부착력이 우수한 특성이 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 위상차 필름의 제조공정이 단순화될 수 있고, 이에 따라 재료 및 공정 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
Claims (13)
- 아크릴계 필름; 및
상기 아크릴계 필름 상에 직접 접하여 구비된 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층을 포함하고,
상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층은 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함하는 것인 위상차 필름. - 청구항 1에 있어서, 상기 아크릴계 필름의 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값(Rin)은 50nm 내지 200nm 이고,
하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값(Rth)은 50nm 내지 250nm인 것인 위상차 필름:
[수학식 1]
Rin = (nx - ny) × d
[수학식 2]
Rth = (nz - ny) × d
상기 수학식 1 및 2에 있어서,
nx는 필름의 면 방향에 있어서, 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율이고,
ny는 필름의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nz는 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다. - 청구항 1에 있어서, 상기 아크릴계 필름의 두께는 20㎛ 내지 80㎛인 것인 위상차 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층은 하기 수학식 1로 표시되는 면 방향 위상차 값이 -5nm 내지 5nm 이고,
하기 수학식 2로 표시되는 두께 방향 위상차 값이 -30nm 내지 -200nm인 것인 위상차 필름:
[수학식 1]
Rin = (nx - ny) × d
[수학식 2]
Rth = (nz - ny) × d
상기 수학식 1 및 2에 있어서,
nx는 필름의 면 방향에 있어서, 가장 굴절율이 큰 방향의 굴절율이고,
ny는 필름의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nz는 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다. - 청구항 1에 있어서, 상기 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층의 두께는 3㎛ 내지 20㎛인 것인 위상차 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지의 중량 평균 분자량은 50,000 g/mol 내지 350,000 g/mol인 것인 위상차 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지는 메틸셀룰로오스(methyl cellulose, MC), 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxy propyl methyl cellulose, HPMC), 히드록시 에틸 메틸 셀룰로오스(hydroxyl ethyl methyl cellulose, HEMC) 및 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose, EC) 중에서 선택되는 것인 위상차 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층 총중량을 기준으로, 상기 반응성 아크릴계 바인더의 함량은 5 중량% 내지 30 중량%인 것인 위상차 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 반응성 아크릴계 바인더는 카르복실산계 모노머 또는 하이드록실계 모노머를 5 중량% 내지 50 중량%로 포함하는 것인 위상차 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 네가티브 C 타입 물질의 코팅층은 유기금속 가교제를 추가로 포함하는 것인 위상차 필름.
- 아크릴계 필름을 준비하는 단계; 및
상기 아크릴계 필름의 적어도 일 면에 셀룰로오스계 수지 및 반응성 아크릴계 바인더를 포함하는 조성물을 코팅하여 네가티브(negative) C 타입 물질의 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 위상차 필름의 제조방법. - 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 위상차 필름을 포함하는 액정 표시 장치.
- 청구항 12에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 IPS(in-plane switching) 모드 액정 표시 장치인 것인 액정 표시 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190031819A KR102681962B1 (ko) | 2019-03-20 | 위상차 필름 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190031819A KR102681962B1 (ko) | 2019-03-20 | 위상차 필름 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200112015A true KR20200112015A (ko) | 2020-10-05 |
| KR102681962B1 KR102681962B1 (ko) | 2024-07-04 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150009864A (ko) | 2013-07-17 | 2015-01-27 | 동우 화인켐 주식회사 | 위상차 필름 및 이를 구비하는 화상 표시 장치 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150009864A (ko) | 2013-07-17 | 2015-01-27 | 동우 화인켐 주식회사 | 위상차 필름 및 이를 구비하는 화상 표시 장치 |
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