WO2013051814A2 - 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름 - Google Patents

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WO2013051814A2
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엄준근
이남정
곽상민
김범석
윤석일
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a resin composition and an optical film formed using the same, and more particularly, to a copolymer including an alkyl (meth) acrylate-based unit and a styrene-based unit, and a resin including an aromatic resin having a carbonate portion in a main chain thereof. It relates to a composition, and a protective film for a polarizing plate formed using the same.
  • Liquid crystal displays have a lower power consumption, smaller volume, and lighter weight than portable cathode ray tube displays.
  • the liquid crystal display has a basic configuration in which polarizers are provided on both sides of the liquid crystal cell, and the orientation of the liquid crystal cell is changed depending on whether an electric field is applied to the driving circuit, thereby changing the characteristics of the transmitted light emitted through the polarizer. Visualization takes place.
  • the polarizing plate is composed of a plurality of components, first, a polarizer protective film which is a protective film on both sides of the polarizer is attached through an adhesive. On one side of the polarizing film is a protective film for polarizing film is attached via an adhesive, on the other side is a wide viewing angle retardation film is adhered to the release protective film is attached to the adhesive layer thereon.
  • a polarizer As a polarizer, an iodine or a dichroic dye is adsorbed on a hydrophilic polymer such as polyvinyl alcohol (PVA) and stretched orientated.
  • a polarizer protective film is used to increase the durability and mechanical properties of the polarizer, and it is important for the protective film to maintain optical characteristics such as polarization characteristics of the polarizer. Therefore, the polarizer protective film requires optical transparency and isotropy, and the heat resistance and adhesion to the adhesive / adhesive act as an important factor.
  • the polarizer, the polarizer protective film, the release protective film, the wide viewing angle retardation film, etc. in the polarizing plate are attached to each other with an adhesive or a pressure-sensitive adhesive, the adhesive force between each component film acts as an important factor for the optical properties and durability of the polarizing plate.
  • a cellulose-based film such as triacetyl cellulose, a polyester-based film, a polyacrylate-based film, a polycarbonate-based film, a cyclic olefin-based film, a norbornene-based film, etc. may be applied based on the required characteristics.
  • triacetyl cellulose-based film is most widely used.
  • the triacetyl cellulose-based film is small in-plane retardation value, but the retardation value in the thickness direction is relatively large, there is a problem that the retardation value due to the action of the external stress is expressed.
  • the triacetyl cellulose-based film has a large hydrophilic functional group in the molecular chain structure, so that the moisture permeability is increased, which results in deformation of the protective film under heat / humidity conditions or dissociation of iodine ions in the polarizer, thereby improving polarization performance of the polarizer.
  • There is a problem of deterioration In particular, during the high temperature and high humidity test of the liquid crystal display device, deformation of the triacetyl cellulose film causes uneven optical anisotropy in the film, and as a result, problems such as light leakage occur.
  • acrylic resins such as polymethyl (meth) acrylates are also known, but acrylic resins are fragile due to external impact and are brittle and have low heat resistance. There is a risk of deterioration.
  • one aspect of the present invention is to provide a resin composition for producing an optical film having excellent optical properties and at the same time excellent in durability and heat resistance.
  • Another aspect of the present invention is to provide an optical film produced using the resin composition as described above.
  • a resin comprising (A) a copolymer comprising an alkyl (meth) acrylate unit and a (b) styrene unit, and (B) a resin comprising an aromatic resin having a carbonate moiety in the main chain.
  • a composition is provided.
  • the alkyl moiety of the said (a) alkyl (meth) acrylate type unit is a methyl group or an ethyl group.
  • the (b) styrene-based unit preferably includes styrene substituted with one or more substituents selected from the group containing benzene ring or vinyl group of C 1-4 alkyl and halogen.
  • the aromatic resin having a carbonate moiety in the main chain (B) preferably contains 5 to 10,000 units of at least one unit represented by the following formula (I), wherein X is a divalent group containing at least one benzene ring. to be.
  • X is preferably a divalent group selected from the group consisting of the following structural formulas.
  • the (A) copolymer and the (B) aromatic resin are preferably mixed in a weight ratio of 90:10 to 99.5: 0.5.
  • the copolymer (A) preferably further comprises (c) 3 to 6 membered heterocyclic units substituted with at least one carbonyl group.
  • the (c) 3-6 membered heterocyclic unit substituted with at least one carbonyl group is preferably selected from the group consisting of maleic anhydride, maleimide, glutaric anhydride, glutalimide, lactone and lactam.
  • the (A) copolymer is a binary member selected from the group consisting of (a) alkyl (meth) acrylate units, (b) styrene units and (c) 3 to 6 membered heterocyclic units substituted with at least one carbonyl group It is preferable to include a combination of copolymers.
  • the copolymer (A) preferably contains 80 to 99.9 parts by weight of the (a) alkyl (meth) acrylate unit and 0.1 to 20 parts by weight of the (b) styrene unit with respect to 100 parts by weight of the copolymer.
  • the copolymer (A) may comprise 80 to 99.9 parts by weight of (a) alkyl (meth) acrylate units, 0.1 to 10 parts by weight of styrene units, and (c) at least one carbonyl group based on 100 parts by weight of the copolymer. It is preferable to include 0.1 to 10 parts by weight of a 3 to 6 membered heterocyclic unit substituted with.
  • the (A) copolymer and the (B) aromatic resin are preferably mixed in a weight ratio of 90:10 to 99.5: 0.5.
  • the said resin composition is a compounding resin.
  • an optical film formed using the resin composition is provided, and the optical film is preferably a protective film for a polarizing plate.
  • the resin composition according to the present invention can provide an optical film having excellent optical properties and excellent optical transparency, low haze, excellent mechanical strength and heat resistance, and thus the optical film formed by using the resin composition of the present invention It can be used in information electronic devices such as display devices.
  • a resin composition comprising a copolymer comprising (A) (a) alkyl (meth) acrylate units and (b) styrene units and (B) an aromatic resin having a carbonate moiety in the main chain thereof. do.
  • the (a) alkyl (meth) acrylate-based unit imparts a negative in- plane retardation (R in ) and negative thickness direction retardation (R th ) to the film in the stretching process to a weak degree
  • the styrene-based The unit can give a strong negative in-plane retardation R in and a negative thickness direction retardation R th
  • the aromatic resin having a carbonate portion in the main chain (B) can provide positive in-plane retardation (R in ) and positive thickness direction retardation (R th ).
  • the negative in-plane retardation means that the refractive index is greatest in the direction perpendicular to the stretching direction
  • the positive in-plane retardation means that the refractive index is greatest in the stretching direction
  • the negative thickness retardation means that the refractive index in the thickness direction is the plane. It means larger than the direction average refractive index
  • a positive thickness direction retardation means that in-plane average refractive index is larger than thickness direction refractive index.
  • the retardation characteristics of the optical film produced therefrom may vary depending on the composition, the stretching direction, the stretching ratio and the stretching method of each component. Therefore, in this invention, the composition and the extending
  • a copolymer means that an element referred to herein as a 'unit' is polymerized into a monomer to be included as a repeating unit in the copolymer resin, wherein the copolymer is a block copolymer or random air. It may be a copolymer, but the copolymerized form is not limited thereto.
  • alkyl (meth) acrylate-based unit means that it can include both the “alkyl acrylate-based unit” and "alkyl methacrylate-based unit.”
  • the alkyl moiety of the alkyl (meth) acrylate-based unit preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group.
  • the alkyl methacrylate-based unit is more preferably methyl methacrylate, but is not limited thereto.
  • the (b) styrene-based unit may be an unsubstituted styrene unit, styrene substituted with one or more substituents selected from the group containing aliphatic hydrocarbons and hetero atoms in the benzene ring or vinyl group of the styrene More specifically, a unit substituted with C 1-4 alkyl or halogen may be used, more preferably a group consisting of ⁇ -methyl styrene, p-bromo styrene, p-methyl styrene and p-chloro styrene One or more types selected from can be used. Most preferably, at least one selected from the group consisting of styrene, ⁇ -methyl styrene, and p-methyl styrene can be used.
  • the aromatic resin having a carbonate moiety in the main chain (B) preferably contains 5 to 10,000 units of at least one unit represented by the following general formula (I).
  • X is a divalent group comprising at least one benzene ring. More specifically, X is preferably a divalent group selected from the group consisting of the following structural formulas.
  • the copolymer (A) preferably contains 80 to 99.9 parts by weight of (a) alkyl (meth) acrylate-based unit and 0.1 to 20 parts by weight of (b) styrene-based unit, based on 100 parts by weight of the copolymer. a) When the alkyl (meth) acrylate-based unit is included in less than 80 parts by weight, there is a problem that the transmittance of the optical film is inhibited, and when included in excess of 99.9 parts by weight may have a problem in the heat resistance of the optical film.
  • the (A) copolymer and the (B) aromatic resin are preferably mixed in a weight ratio of 90:10 to 99.5: 0.5, and more preferably 95: 5 to 99: 1. If the copolymer is contained in a smaller amount than this, there is a problem in controlling the phase difference of the optical film, if it is included in an amount exceeding this, there is a problem of miscibility between the copolymer and the aromatic resin may inhibit the transmittance of the optical film. .
  • the (A) copolymer preferably further comprises (c) a 3-6 membered heterocyclic unit substituted with at least one carbonyl group, wherein the heterocyclic unit is maleic anhydride, maleimide, glutaric anhydride , Glutalimide, lactone and lactam.
  • 3-6 membered heterocyclic units substituted with at least one carbonyl group can provide excellent heat resistance to the film produced by the resin composition.
  • the units listed above exhibit excellent compatibility with aromatic resins, and when the above-mentioned (c) units and (a) alkyl (meth) acrylate-based units constitute a copolymer, the compatibility of the copolymer with the aromatic resin is Can be improved.
  • the copolymer (A) further comprising a 3-6 membered heterocyclic unit substituted with at least one carbonyl group, based on 100 parts by weight of the copolymer (a) alkyl (meth) acrylate-based unit 80 to 99.9 It is preferred to include parts by weight, (b) 0.1 to 10 parts by weight of styrene-based units and (c) 0.1 to 10 parts by weight of 3 to 6 membered heterocyclic units substituted with at least one carbonyl group.
  • the (A) copolymer and the (B) aromatic resin further comprising a 3-6 membered heterocyclic unit substituted with at least one carbonyl group are preferably mixed in a weight ratio of 90:10 to 99.5: 0.5.
  • the copolymer is included in a smaller amount than this, there is a problem in controlling the phase difference of the optical film, and when included in an amount exceeding this, there is a problem in compatibility with the aromatic resin.
  • the resin composition according to the present invention can be prepared by blending the above components according to methods well known in the art, such as compounding method, the melt mixing of the components can be carried out using an extruder or the like.
  • the resin composition may include 0.01 to 1.0 parts by weight of additives well known in the art, such as lubricants, antioxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers generally used.
  • additives well known in the art, such as lubricants, antioxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers generally used.
  • the optical film according to the present invention can be formed using the above resin composition. Specifically, after obtaining the resin composition, the optical film according to the present invention may be prepared, including forming a film, and may further include uniaxially or biaxially stretching the film.
  • any method known in the art may be used, and specifically, an extrusion molding method may be used.
  • the resin composition is dried in vacuo to remove moisture and dissolved oxygen, and then fed from a raw material hopper to a single or twin extruder substituted with nitrogen, and melted at a high temperature to obtain raw material pellets, and thus obtained raw material pellets.
  • the method may further include uniaxially or biaxially stretching the film.
  • the optical film formed using the resin composition of the present invention preferably has a thickness of 5 to 300 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the optical transmittance of the optical film is 90% or more, and the haze characteristic is 2.5%. Or less, preferably 1% or less, and more preferably 0.5% or less.
  • the light transmittance of the optical film is less than 90% and the haze is more than 2.5%, the brightness of the liquid crystal display device in which such an optical film is used may decrease.
  • the glass transition temperature of the optical film which concerns on this invention it is more preferable that it is 120 degreeC or more.
  • the glass transition temperature of the resin composition may be 200 ° C. or less, but is not limited thereto. If the glass transition temperature is less than 110 ° C, there is a problem that the deformation of the film is likely to occur under high temperature and high humidity conditions due to lack of heat resistance, thereby resulting in non-uniform compensation characteristics of the film.
  • the weight average molecular weight of the resin composition is preferably 50,000 to 500,000 in terms of heat resistance, processability, productivity and the like.
  • the optical film according to the present invention may be preferably used for the use of a protective film for a polarizing plate.
  • the polarizing plate generally has a structure in which a triacetyl cellulose (TAC) film is laminated on a polarizer with an aqueous adhesive made of a polyvinyl alcohol-based aqueous solution as a protective film.
  • TAC triacetyl cellulose
  • both the polyvinyl alcohol film used as the polarizer and the TAC film used as the protective film for the polarizer do not have sufficient heat resistance and moisture resistance.
  • the polarizing plate made of the above films is used for a long time in an atmosphere of high temperature or high humidity, the polarization degree is lowered, the polarizer and the protective film are separated, or the optical properties are deteriorated.
  • the optical film of may be used as a polarizer protective film to replace such a protective film.
  • phase difference of the optical film of the present invention may be defined according to the following equation, and is divided into in- plane phase difference R in and thickness direction phase difference R th .
  • measurement reference wavelength of the said in-plane phase difference and thickness direction phase difference is 550 nm.
  • n x is the largest refractive index of the in-plane refractive index of the optical film
  • n y is the refractive index in the direction perpendicular to n x of the in-plane refractive index of the optical film
  • n z is a refractive index in the thickness direction of the optical film
  • d is the thickness of the film.
  • the N-cyclohexylmarimide content of co- ⁇ -methylstyrene) resin was 6.0% by weight of N-cyclohexylmarimide and 2.0% by weight of ⁇ -methylstyrene.
  • Example 1 Glass transition as in Example 1 except that poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate-co- ⁇ -methylstyrene) and polycarbonate resin were uniformly mixed in a weight ratio of 94: 6 Temperature (Tg) was measured and the results are shown in Table 1 below.
  • Example 1 Glass transition as in Example 1 except that poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate-co- ⁇ -methylstyrene) and polycarbonate resin were uniformly mixed in a weight ratio of 100: 0 Temperature (Tg) was measured and the results are shown in Table 1 below.
  • the glass transition temperature (Tg) was measured in the same manner as in Example 1 except that the poly (methyl methacrylate) and the polycarbonate resin were uniformly mixed in a weight ratio of 100: 0, and the results are shown in Table 1 below. It was.
  • the glass transition temperature (Tg) was measured in the same manner as in Example 1 except that the poly (methyl methacrylate) and the polycarbonate resin were uniformly mixed in a weight ratio of 98: 2, and the results are shown in Table 1 below. It was.
  • Example 1 Glass transition as in Example 1 except that poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate-co- ⁇ -methylstyrene) and polycarbonate resin were uniformly mixed in a weight ratio of 89:11 Temperature (Tg) was measured and the results are shown in Table 1 below.
  • Example 1 Glass transition as in Example 1 except that poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate-co- ⁇ -methylstyrene) and polycarbonate resin were uniformly mixed in a weight ratio of 83:17. Temperature (Tg) was measured and the results are shown in Table 1 below.
  • the raw material pellets obtained in Examples 1, 2 and Comparative Examples 1 to 5 were vacuum dried and melted with an extruder at 250 ° C., and then passed through a T-die of a coat hanger type, followed by chromium plating.
  • the film of 240 micrometers in thickness was produced through the casting roll, the drying roll, etc.
  • the biaxially stretched film was produced in the ratio shown in Table 2 in MD and TD direction at 129-133 degreeC which is 5 degreeC higher than the glass transition temperature (Tg) of each film using this film using the experimental film drawing equipment.
  • Tg glass transition temperature
  • the plane direction retardation value and the thickness direction retardation value of the film are shown in Table 2 below.
  • the optical film according to the present invention can obtain a value close to zero by absolute ratios of in-plane retardation and thickness direction retardation through mixing ratio adjustment.

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Abstract

본 발명은 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름에 관한 것으로, 알킬(메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 수지 조성물, 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 따른 수지 조성물은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명도가 우수하며, 헤이즈가 적고, 기계적 강도 및 내열성이 우수한 광학필름을 제공할 수 있으며, 따라서 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학필름은 다양한 용도로 디스플레이 장치 등 정보전자 장치에 사용될 수 있다.

Description

수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름
본 발명은 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알킬(메트)아크릴레이트계 단위와 스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 및 주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 수지 조성물, 및 이를 이용하여 형성된 편광판용 보호필름에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 음극선관 디스플레이에 비해 소비 전력이 낮고, 부피가 작고 가벼워 휴대가 용이하기 때문에 광학 디스플레이 소자로서 보급이 확산되고 있다. 일반적으로 액정 디스플레이는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가지며, 구동회로의 전계 인가여부에 따라 액정 셀의 배향이 변하게 되고, 그에 따라 편광판을 통해 나온 투과광의 특성이 달라지게 됨으로써 빛의 가시화가 이루어진다.
일반적으로 편광판은 여러 개의 성분으로 구성되어 있는데, 먼저 편광자의 양면에 보호막이 되는 편광자 보호필름이 접착제를 통해 부착되어 있다. 편광필름의 한쪽 면에는 점착제를 통해 편광필름용 보호필름이 부착되어 있고, 또 다른 한쪽 면에는 광시야각 위상차 필름을 접착하고 그 위에 점착층를 통해 이형 보호필름이 부착되어 있다.
편광자는 폴리비닐알코올(PVA) 등의 친수성 고분자에 요오드 또는 2색성 염료를 흡착시키고, 연신 배향 시킨 것이 사용된다. 편광자의 내구성 및 기계적 물성을 증대시키기 위해 편광자 보호필름이 사용되며, 이때 보호필름은 편광자의 편광특성과 같은 광학특성을 유지시키는 것이 중요하다. 따라서 상기 편광자 보호필름은 광학적으로 투명성 및 등방성이 요구되며, 내열성 및 점착제/접착제와의 접착성이 중요한 인자로 작용한다.
상기 편광판 내의 편광자, 편광자 보호필름, 이형 보호필름, 광시야각 위상차 필름 등은 상호 간에 접착제 또는 점착제로 부착되어 있는데, 각 구성 필름 사이의 접착력은 편광판의 광학특성 및 내구성에 중요한 인자로 작용한다.
상기 편광자 보호필름으로는 요구특성에 기초하여 트리아세틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리아크릴레이트계 필름, 폴리카보네이트계 필름, 환상올레핀계 필름, 노르보르넨계 필름 등이 적용될 수 있으며, 특히 트리아세틸 셀룰로오스계 필름이 가장 광범위하게 사용되고 있다.
하지만 트리아세틸 셀룰로오스계 필름은 면내의 위상차 값은 작지만 두께 방향의 위상차 값이 비교적 커, 외부 응력의 작용에 따른 위상차 값이 발현되는 문제가 있다. 특히, 트리아세틸 셀룰로오스계 필름은 분자사슬 구조 내에 친수성 작용기가 많아 투습율이 크게 되고, 이로 인해 내열/내습 조건에서 보호필름의 변형이 발생하거나 편광자에서 요오드 이온의 해리가 발생하여 편광자의 편광 성능이 저하되는 문제점이 있다. 특히 액정 디스플레이 장치의 고온고습 시험 시, 트리아세틸 셀룰로오스 필름의 변형 발생은 필름 내에 불균일한 광학적 이방성을 발현시키며, 그 결과 빛샘 현상과 같은 문제가 발생한다.
한편, 투명성과 광학 등방성이 우수한 재료로서, 폴리메틸 (메트)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지가 또한 알려져 있으나, 아크릴계 수지는 외부 충격에 약하여 부서지기 쉽고 낮은 내열성으로 인해 고온고습 조건에서 편광판의 편광 성능이 저하될 우려가 있다.
이에 본 발명의 한 측면은 광학적 특성이 뛰어나며 동시에 강도 및 내열 등 내구성이 우수한 광학 필름을 제조하기 위한 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기와 같은 수지 조성물을 이용하여 제조된 광학 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면, (A)(a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위와 (b)스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 수지 조성물이 제공된다.
상기 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬 부(moiety)는 메틸기 또는 에틸기인 것이 바람직하다.
상기 (b)스티렌계 단위는 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기에 C1-4알킬 및 할로겐을 포함하는 기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지는 하기 화학식 I로 표시되는 적어도 1종의 단위를 5 내지 10,000 개 포함하는 것이 바람직하며, 이 때 X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 기이다.
Figure PCTKR2012007752-appb-I000001
[화학식 I]
상기 X는 하기 구조식으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가 기인 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2012007752-appb-I000002
상기 (A)공중합체와 (B)방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합된 것이 바람직하다.
상기 (A)공중합체는 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 (A)공중합체는 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위, (b)스티렌계 단위 및 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2원 공중합체의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (A)공중합체는 공중합체 100 중량부에 대해 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.9 중량부 및 (b)스티렌계 단위 0.1 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (A)공중합체는 공중합체 100 중량부에 대해 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.9 중량부, (b)스티렌계 단위 0.1 내지 10 중량부 및 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (A)공중합체와 (B)방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합된 것이 바람직하다.
상기 수지 조성물은 컴파운딩 수지인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학필름이 제공되며, 상기 광학필름은 편광판용 보호필름인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 수지 조성물은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명도가 우수하며, 헤이즈가 적고, 기계적 강도 및 내열성이 우수한 광학필름을 제공할 수 있으며, 따라서 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학필름은 다양한 용도로 디스플레이 장치 등 정보전자 장치에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 의하면, (A)(a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위와 (b)스티렌계 단위를 포함하는 공중합체 및 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 수지 조성물이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위는 연신 과정에서 필름에 부의 면 내 위상차(Rin)와 음의 두께 방향 위상차(Rth)를 약한 정도로 부여하고, 상기 스티렌계 단위는 강한 부의 면 내 위상차(Rin)와 음의 두께 방향 위상차(Rth)를 부여할 수 있다. 한편, (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지는 정의 면 내 위상차(Rin) 특성 및 양의 두께 방향 위상차(Rth) 특성을 부여할 수 있다.
여기서, 부의 면내 위상차란 연신 방향과 면내에서 수직한 방향으로 굴절률이 가장 커지는 것을 의미하고, 정의 면내 위상차란 연신방향으로 굴절율이 가장 커지는 것을 의미하며, 음의 두께 방향 위상차는 두께 방향의 굴절율이 면 방향 평균 굴절률보다 큰 것을 의미하고, 양의 두께 방향 위상차는 면 내 평균 굴절률이 두께 방향 굴절률보다 큰 것을 의미한다.
전술한 각 단위의 특성에 의해, 이로부터 제조되는 광학 필름의 위상차 특성은 각 성분들의 조성, 연신 방향, 연신비 및 연신방법에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 각 성분의 조성과 연신 방법을 조절하여, 특히 제로(0) 위상차 필름, 즉 보호 필름으로 사용할 수 있는 광학 필름을 제조할 수 있다.
본 명세서에서 공중합체라 함은, 본 명세서에서 '단위'로 언급된 요소가 단량체로 중합되어 공중합체 수지 내에서 반복 단위로서 포함되는 것을 의미하며, 본 명세서에서 상기 공중합체는 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있으나, 공중합 형태가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 '알킬(메트)아크릴레이트계 단위' 의미는, '알킬아크릴레이트계 단위' 및 '알킬메타크릴레이트계 단위'모두 포함할 수 있는 것을 의미한다. 상기 알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬 부(moiety)는 탄소수가 1 내지 4인 것이 바람직하고, 메틸기 또는 에틸기인 것이 더욱 바람직하다. 상기 알킬메타크릴레이트계 단위는 메틸메타크릴레이트인 것이 보다 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)스티렌계 단위는 치환되지 않은 스티렌 단위를 사용할 수 있으나, 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기에 지방족 탄화수소 및 헤테로 원자를 포함하는 기로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하며, 보다 상세하게는 C1-4알킬 또는 할로겐으로 치환된 단위를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 α-메틸 스티렌, p-브로모 스티렌, p-메틸 스티렌 및 p-클로로 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는 스티렌, α-메틸 스티렌, 및 p-메틸 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지는 하기 화학식 I로 표시되는 적어도 1종의 단위를 5 내지 10,000 개 포함하는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2012007752-appb-I000003
[화학식 I]
상기 식에서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 기이다. 보다 상세하게, 상기 X는 하기 구조식으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가 기인 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2012007752-appb-I000004
상기 (A)공중합체는 공중합체 100 중량부에 대해 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.9 중량부 및 (b)스티렌계 단위 0.1 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위가 80 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학 필름의 투과도가 저해되는 문제가 있으며, 99.9 중량부를 초과하여 포함되는 경우 광학 필름의 내열도에 문제가 있을 수 있다. 한편, 상기 (b)스티렌계 단위가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학 필름의 위상차 제어에 문제가 있으며, 20 중량부를 초과하여 포함되는 경우 방향족계 수지와 혼화성에 문제가 있다.
상기 (A)공중합체와 (B)방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며, 95:5 내지 99:1로 혼합되는 것이 보다 바람직하다. 공중합체가 이보다 적은 양으로 포함되는 경우 광학 필름의 위상차 제어에 문제가 있으며, 이를 초과하는 양으로 포함되는 경우 공중합체와 방향족계 수지에 혼화성에 문제가 있어 광학필름의 투과도를 저해할 수 있다.
나아가, 상기 (A)공중합체는 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 상기 헤테로고리 단위는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위는 수지 조성물에 의해 제조된 필름에 우수한 내열성을 제공할 수 있다. 또한 상기 나열된 단위는 방향족계 수지와 우수한 상용성을 나타내며, 상기 나열된 (c) 단위와 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위가 공중합체를 구성하는 경우 공중합체와 방향족계 수지의 상용성을 향상시킬 수 있다.
(c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함하는 상기 (A)공중합체는 공중합체 100 중량부에 대해 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.9 중량부, (b)스티렌계 단위 0.1 내지 10 중량부 및 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위가 80 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학 필름의 투과도를 저해하는 문제가 있으며, 99.9 중량부를 초과하여 포함되는 경우 광학필름의 내열특성 저하의 문제가 있다. (b)스티렌계 단위가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학필름의 위상차 제어에 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우 방향족계 수지와 혼화성에 문제가 있어 광학 필름의 투과도를 저해하는 헤이즈를 유발할 수 있다. (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 광학 필름의 내열성이 저하되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하여 포함되는 경우 수지 특성이 불안정(brittle)하게 되어 제조된 광학 필름이 부러지기 쉬운 상태가 될 수 있다.
(c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함하는 상기 (A)공중합체와 (B)방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며, 공중합체가 이보다 적은 양으로 포함되는 경우 광학 필름의 위상차 제어에 문제가 있으며, 이를 초과하는 양으로 포함되는 경우 방향족계 수지와 혼화성에 문제가 있다.
본 발명에 따른 수지 조성물은 전술한 성분들을 컴파운딩법과 같은 당해 기술분야에 잘 알려진 방법에 따라 블렌딩함으로서 제조할 수 있으며, 상기 성분들의 용융 혼합은 압출기 등을 이용하여 수행할 수 있다.
나아가, 상기 수지 조성물은 일반적으로 사용되는 윤활제, 산화방지제, UV안정제, 열안정제 등 당해 기술분야에 잘 알려진 첨가제를 필요에 따라 0.01 내지 1.0 중량부 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기와 같은 수지 조성물을 이용하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 광학 필름은 상기 수지 조성물을 획득한 후, 필름을 성형하는 단계를 포함하여 제조될 수 있으며, 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조 시에는 당해 기술분야에 알려진 어떠한 방법을 이용할 수 있고, 구체적으로는 압출 성형법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 조성물을 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기를 질소 치환한 싱글 또는 트윈 압출기에 공급하고, 고온에서 용융하여 원료 펠렛을 얻고, 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고, 원료 호퍼로부터 압출기까지를 질소 치환한 싱글 압출기로 용융한 후, 코트 행거 타입의 T-다이에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 필름을 제조할 수 있으며, 상기 필름을 일축 또는 이축 연신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학필름은 두께가 5~300㎛인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 광학 필름의 광투과도는 90% 이상이고, 헤이즈(haze) 특성은 2.5%이하, 바람직하게는 1% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5% 이하의 범위를 가질 수 있다. 상기 광학필름의 광투과도가 90% 미만이고, 헤이즈가 2.5%를 초과하는 경우, 이러한 광학필름이 사용되는 액정표시장치의 휘도가 감소할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 유리 전이 온도는 110℃ 이상인 것이 바람직하고, 120℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상기 수지 조성물의 유리 전이 온도는 200℃ 이하일 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다. 유리전이온도가 110℃ 미만인 경우, 내열성이 부족하여 고온 고습 조건에서 필름의 변형이 일어나기 쉽고 그로 인해 필름의 보상 특성이 불균일해지는 문제가 있다.
또한, 상기 수지 조성물의 중량평균 분자량은 내열성, 가공성, 생산성의 측면 등에서 5만 내지 50만인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름은 바람직하게는 편광판용 보호필름의 용도로 제조될 수 있다. 특히, 편광판은 일반적으로 편광자에 보호 필름으로서 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름을 폴리비닐알코올계 수용액으로 이루어진 수계 접착제로 적층시킨 구조를 갖는다. 그런데, 편광자로 사용된 폴리비닐알코올 필름과 편광자용 보호 필름으로 사용된 TAC 필름은 모두 내열성과 내습성이 충분하지 않다. 따라서, 상기 필름들로 이루어지는 편광판을 고온 또는 고습의 분위기 하에서 장시간 사용하면, 편광도가 저하되고, 편광자와 보호필름이 분리되거나 광특성이 저하되기 때문에 용도 면에서 여러 가지 제약을 받고 있는 바, 본 발명의 광학필름은 이러한 보호필름을 대체하는 편광자 보호필름으로 사용될 수 있다.
본 발명의 광학 필름의 위상차는 하기 식에 따라 정의될 수 있으며, 면내 위상차(Rin) 및 두께 방향 위상차(Rth)로 구분된다. 또한, 상기 면내 위상차 및 두께 방향 위상차의 측정 기준 파장은 550nm이다.
Rin=(nx - ny)×d,
Rth=[(nx + ny)/2 - nz)]×d,
nx 는 광학 필름의 면내 굴절율 중 가장 큰 굴절율이고,
ny 는 광학 필름의 면내 굴절율 중 nx 와 수직인 방향의 굴절율이고,
nz 는 광학 필름의 두께 방향의 굴절율이고,
d는 필름의 두께이다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더 자세히 설명한다.
실시예
1. 본 발명에 따른 수지 조성물의 제조
<실시예 1>
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α-메틸스티렌), 폴리카보네이트 수지를 98:2의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24Φ 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다. 상기 제조된 수지는 DSC를 이용하여 유리전이 온도(Tg)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
폴리카보네이트 수지는 LG-DOW 폴리카보네이트 사의 1080DVD(MFR: 80g/10min(300℃, 1.2 kg), Tg=143℃)을 사용하였고, 폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α-메틸스티렌) 수지는 NMR 분석 결과 N-시클로헥실마레이미드의 함량이 6.0 중량%, α-메틸스티렌의 함량은 2.0 중량%였다.
<실시예 2>
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α-메틸스티렌), 폴리카보네이트 수지를 94:6의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유리전이 온도(Tg)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 1>
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α-메틸스티렌), 폴리카보네이트 수지를 100:0의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유리전이 온도(Tg)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 2>
폴리(메틸메타크릴레이트)와 폴리카보네이트 수지를 100:0의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유리전이 온도(Tg)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 3>
폴리(메틸메타크릴레이트) 및 폴리카보네이트 수지를 98:2의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유리전이 온도(Tg)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 4>
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α-메틸스티렌), 폴리카보네이트 수지를 89:11의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유리전이 온도(Tg)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
< 비교예 5>
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트-co-α-메틸스티렌), 폴리카보네이트 수지를 83:17의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유리전이 온도(Tg)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
혼합비율 (%) Tg (℃)
실시예 1 98:2 126
실시예 2 94:6 126
비교예 1 100:0 124
비교예 2 100:0 100
비교예 3 98:2 101
비교예 4 89:11 126
비교예 5 83:17 126
2. 본 발명에 따른 수지 조성물을 이용한 광학 필름의 제조
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 5에서 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고 250℃에서 압출기로 용융한 뒤, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 두께 240㎛의 필름을 제조하였다.
이 필름을 실험용 필름 연신 장비를 사용하여 각 필름의 유리전이온도(Tg) 보다 5℃ 높은 조건인 129~133℃에서 MD 및 TD 방향으로 표 2에 기재한 비율로 이축 연신 필름을 제조하였다. 상기 필름의 면 방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값을 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
연신온도 (℃) 연신율 (%) 위상차 (nm) 두께 (㎛)
MD TD Rin Rth
실시예 1 131 100 0 7.8 -16.9 105
실시예 2 131 100 100 0.6 -9.5 60
비교예 1 129 100 100 2.1 -81.1 60
비교예 2 105 100 0 31 -46.5 105
비교예 3 106 100 0 12 -26.0 105
비교예 4 131 100 100 3.1 55.4 60
비교예 5 131 100 0 41 -61.5 100
상기 실시예들을 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 광학 필름은 혼합비 조절을 통해 면내 위상차 및 두께 방향 위상차의 절대값이 0에 가까운 값을 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. (A)(a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 및 (b)스티렌계 단위를 포함하는 공중합체; 및
    (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지를 포함하는 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위의 알킬 부(moiety)는 메틸기 또는 에틸기인 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b)스티렌계 단위는 스티렌의 벤젠고리 또는 비닐기에 C1-4알킬 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 스티렌을 포함하는 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (B)주쇄에 카보네이트 부를 갖는 방향족계 수지는 하기 화학식 I로 표시되는 적어도 1종의 단위를 5 내지 10,000 개 포함하는 수지 조성물.
    Figure PCTKR2012007752-appb-I000005
    [화학식 I]
    상기 식에서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 기이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 X는 하기 구조식으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2가 기인 수지 조성물.
    Figure PCTKR2012007752-appb-I000006
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (A)공중합체는 공중합체 100 중량부에 대해 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.9 중량부 및 (b)스티렌계 단위 0.1 내지 20 중량부를 포함하는 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (A)공중합체와 (B)방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합된 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (A)공중합체는 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위를 추가로 포함하는 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 수지 조성물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 (A)공중합체는 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위, (b)스티렌계 단위 및 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2원 공중합체의 조합을 포함하는 수지 조성물.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 (A)공중합체는 공중합체 100 중량부에 대해 (a)알킬(메트)아크릴레이트계 단위 80 내지 99.9 중량부, (b)스티렌계 단위 0.1 내지 10 중량부 및 (c)적어도 하나의 카르보닐기로 치환된 3 내지 6원소 헤테로고리 단위 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 수지 조성물.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 (A)공중합체와 (B)방향족계 수지는 90:10 내지 99.5:0.5의 중량비로 혼합된 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물은 컴파운딩 수지인 수지 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 수지 조성물을 이용하여 형성된 광학필름.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광학필름은 편광판용 보호필름인 광학필름.
PCT/KR2012/007752 2011-10-04 2012-09-26 수지 조성물 및 이를 이용하여 형성된 광학 필름 WO2013051814A2 (ko)

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