WO2017091031A1 - 편광자 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

편광자 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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tensile strength
protective film
polarizer protective
longitudinal
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이장원
허영민
강호천
이세철
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Definitions

  • Embodiments relate to a polarizer protective film, a polarizing plate, and a display device including the same.
  • LCD liquid crystal display
  • PDP plasma display panel
  • ELD electrophoretic display
  • the materials used for the optical film are different depending on the type of display, but generally have high transmittance, optical isotropy, defect-free surface, high heat resistance and moisture resistance, high flexibility, high surface hardness, low shrinkage, and processability. Should be equipped.
  • triacetyl cellulose (TAC) film having high transmittance, optical isotropy, and defect-free surface on most of the polarizers is mostly used as a protective film for protecting the polarizer made of polyvinyl alcohol.
  • TAC triacetyl cellulose
  • triacetylcellulose films have the disadvantage of being expensive, not having a variety of sources, and vulnerable to moisture.
  • the present inventors conducted an intensive study to solve the above-described problems of the prior art, while minimizing the difference in the orientation angle between the center and the end of the film while generating a difference in the length / width direction of the film, while providing excellent mechanical strength.
  • the present invention was completed by devising a polarizer protective film in which no rainbow spots were observed.
  • the embodiment minimizes the difference in the orientation angles of the film center portion and the end portion while generating a difference in the length / width direction, thereby providing a polarizer protective film having excellent mechanical strength and no rainbow staining, a polarizing plate including the same, and a display including the same.
  • a polarizer protective film having excellent mechanical strength and no rainbow staining
  • a polarizing plate including the same
  • a display including the same.
  • the uniaxial or biaxially stretched polyester film stretched 4.15 times or more in the width direction (TD), 2.0 times or less in the longitudinal direction (MD),
  • the film has a ratio of longitudinal tensile strength of 9.0 to 18 kgf / mm 2 , width tensile strength of 24 to 35 kgf / mm 2 , and longitudinal tensile strength to width tensile strength of 0.25 to 0.6, 3,000 nm
  • the polarizer protective film which has the above-mentioned in-plane phase difference is provided.
  • the polarizer layer Furthermore, according to one embodiment, the polarizer layer; And the polarizer protective film adjacent to at least one of an upper surface and a lower surface of the polarizer layer.
  • the display panel And a polarizer disposed on at least one of an upper surface and a lower surface of the display panel, wherein the polarizer includes a polarizer layer; And a polarizer protective film adjacent to at least one of an upper surface and a lower surface of the polarizer layer.
  • the step of casting a polyester resin to prepare an unstretched sheet is stretched 2.0 times or less in a longitudinal direction; And stretching the unstretched sheet by 4.15 times or more in the width direction.
  • the stretched film has a ratio of longitudinal tensile strength of 9.0 to 18 kgf / mm 2 , width tensile strength of 24 to 35 kgf / mm 2 , and longitudinal tensile strength to width tensile strength of 0.25 to 0.6,
  • the manufacturing method of a polarizer protective film which has an in-plane phase difference of 3,000 nm or more is provided.
  • the polarizer protective film according to the embodiment minimizes the difference in the orientation angles of the center and the end of the film while generating a difference in the length / width direction, thereby improving mechanical strength and minimizing the occurrence of rainbow stains, and thus may be usefully used as the polarizer protective film. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an orientation angle measuring system used in Test Example 1.
  • Figure 2 is used to check whether the rainbow stain of Test Example 4, it is a schematic diagram equipped with a film on the display.
  • the example is a uniaxial or biaxially stretched polyester film stretched 4.15 times or more in the width direction (TD) and 2.0 times or less in the longitudinal direction (MD),
  • the film has a ratio of longitudinal tensile strength of 9.0 to 18 kgf / mm 2 , width tensile strength of 24 to 35 kgf / mm 2 , and longitudinal tensile strength to width tensile strength of 0.25 to 0.6, 3,000 nm
  • the polarizer protective film which has the above-mentioned in-plane phase difference is provided.
  • the polarizer protective film is a single-layer film containing a polyester resin, is stretched 4.15 times or more in the width direction, may be stretched 2.0 times or less in the longitudinal direction.
  • it may be stretched at least 4.15 times in the width direction, 4.15 times to 4.5 times in detail, not stretched in the longitudinal direction, or stretched at 2.0 times or less, 1.5 times or less in detail, and 1.0 times to 1.3 times in more detail.
  • the protective film drawn at the magnification was ⁇ 2.5 deg. It may have the following orientation angle deviation. Specifically, ⁇ 0.5 to ⁇ 2.5 deg. It may have a deviation in the orientation angle of. When the protective film has a deviation in the alignment angle in the above range, color distortion such as rainbow stains can be prevented.
  • the following method can be used to improve the mechanical strength of the protective film.
  • a method of increasing the stretching load (stress) during stretching may be used.
  • stress the stretching load
  • lowering the stretching temperature to reduce the amount of preheating received by the film increases the stress applied when stretching, thereby increasing the orientation of the crystal and thus improving mechanical strength.
  • the protective film can be produced by a low drawing speed. Due to the low drawing speed, the protective film can have improved tensile strength and modulus in the width direction and the length direction. In addition, due to the low drawing speed, the protective film may have a low retardation deviation, for example, the film may have a retardation deviation of 400 nm or less.
  • the protective film has a tensile strength of 9.0 to 18 kgf / mm 2 in the longitudinal direction and a tensile strength of 24 to 35 kgf / mm 2 in the width direction.
  • the ratio of the longitudinal tensile strength to the widthwise tensile strength may be 0.25 to 0.6, specifically 0.25 to 0.4, more specifically 0.25 to 0.35.
  • Mechanical strength can be improved when the protective film has a tensile strength and tensile strength ratio in the above range.
  • TMS temperature the heat treatment temperature during heat setting after stretching.
  • Increasing the TMS temperature accelerates crystal growth in the film and increases the amount of crystals, thereby improving mechanical strength.
  • the protective film may have improved tensile strength and modulus in the width direction and the longitudinal direction.
  • the protective film may have a low phase difference deviation.
  • the film may have a ratio of longitudinal modulus to width modulus of 0.4 to 0.6, and in detail, may be 0.4 to 0.55.
  • the longitudinal modulus of the film is 225kgf / mm 2 to 290kgf / mm 2, particularly 225kgf / mm 2 to may be 270kgf / mm 2, the transverse direction modulus of the film is 480kgf / mm 2 to 560kgf / mm 2, particularly It may be 480kgf / mm 2 to 550kgf / mm 2, and more particularly, 500kgf / mm 2 to 550kgf / mm 2.
  • In-plane retardation (Re) of the protective film may be about 3,000nm or more, in detail, may be 3,500nm or more. In more detail, the in-plane retardation of the protective film may be about 7,000 nm or more. In more detail, the in-plane retardation of the protective film may be 7,500nm or more.
  • the thickness of the protective film may be about 30 to 300 ⁇ m, in detail about 30 to 200 ⁇ m, more specifically 40 to 200 ⁇ m.
  • an embodiment includes the steps of casting a polyester resin to prepare an unstretched sheet; The unstretched sheet is stretched 2.0 times or less in a longitudinal direction; And stretching the unstretched sheet by 4.15 times or more in the width direction.
  • the stretched film has a ratio of longitudinal tensile strength of 9.0 to 18 kgf / mm 2 , width tensile strength of 24 to 35 kgf / mm 2 , and longitudinal tensile strength to width tensile strength of 0.25 to 0.6,
  • the manufacturing method of a polarizer protective film which has an in-plane phase difference of 3,000 nm or more is provided.
  • a polyester resin such as polyethylene terephthalate resin, melt-extruded resin that can be used as a raw material of the film to prepare an unstretched sheet, then stretch the unstretched sheet in the width direction, stretched in the longitudinal direction to protect Prepare a film.
  • the polyester resin such as polyethylene terephthalate resin, etc. may be directly produced or commercially available by directly esterifying and polymerizing a diol component such as ethylene glycol and a dicarboxylic acid component such as terephthalic acid.
  • the resin is melt-extruded and then cooled to prepare an unstretched sheet, the unstretched sheet is stretched 2.0 times or less in the longitudinal direction, stretched in the width direction, for example, 4.15 times or more, and then heat-set to produce a protective film. have.
  • the unstretched sheet is stretched in the longitudinal direction, it can be stretched directly in the width direction without a special process.
  • the melt extrusion may be performed at a temperature of Tm + 30 ° C. to Tm + 60 ° C. When melt extrusion is performed within the above temperature range, smooth melting is achieved and the viscosity of the extrudate can be properly maintained.
  • the cooling may be carried out at a temperature of 30 °C or less, specifically, may be carried out at 15 °C to 30 °C.
  • the stretching temperature may be in the range of Tg + 5 ° C. to Tg + 50 ° C., and the lower the Tg, the better the elongation, but breakage may occur.
  • Tg + 5 ° C. to Tg + 50 ° C. the lower the Tg, the better the elongation, but breakage may occur.
  • in order to improve the brittleness may be a stretching temperature range of Tg + 10 °C to Tg + 40 °C.
  • the stretching speed in the width direction may be 350% / min to 800% / min.
  • the stretching speed in the width direction may be about 350% / minute to about 770% / minute.
  • the stretching temperature may be about 85 °C to about 100 °C.
  • the stretched film includes a step of heat setting, and after starting the heat setting, the film may be relaxed in the longitudinal direction and / or the width direction.
  • the heat setting temperature may be 200 °C to 210 °C
  • the heat setting time may be about 6 seconds to about 13 seconds.
  • a protective film having an appropriate thickness and an in-plane retardation of 3,000 nm or more and improved mechanical strength without rainbow staining can be produced.
  • the protective film may include various additives such as a conventional electrostatic agent, an antistatic agent, an antiblocking agent, other inorganic lubricants within a range that does not impair the effects of the present embodiment.
  • the embodiment is a polarizer layer; And a polarizer protective film adjacent to at least one of an upper surface and a lower surface of the polarizer layer,
  • the polarizer protective film is a uniaxial or biaxially stretched polyester film stretched 4.15 times or more in the width direction (TD), 2.0 times or less in the longitudinal direction (MD),
  • the polarizer protective film has a ratio of longitudinal tensile strength of 9.0 to 18 kgf / mm 2 , longitudinal tensile strength of 24 to 35 kgf / mm 2 , and longitudinal tensile strength to widthwise tensile strength of 0.25 to 0.6, A polarizing plate having an in-plane retardation of 3,000 nm or more is provided.
  • the polarizing plate may have improved optical, mechanical and thermal properties by including the polarizer protective film as described above.
  • an embodiment includes a display panel; And a polarizer disposed on at least one of an upper surface and a lower surface of the display panel,
  • the polarizing plate is a polarizer layer; And a polarizer protective film adjacent to at least one of an upper surface and a lower surface of the polarizer layer,
  • the polarizer protective film is a uniaxial or biaxially stretched polyester film stretched 4.15 times or more in the width direction (TD), 2.0 times or less in the longitudinal direction (MD),
  • the polarizer protective film has a ratio of longitudinal tensile strength of 9.0 to 18 kgf / mm 2 , longitudinal tensile strength of 24 to 35 kgf / mm 2 , and longitudinal tensile strength to widthwise tensile strength of 0.25 to 0.6, A display device having an in-plane retardation of 3,000 nm or more is provided.
  • the polarizer protective film according to the embodiment minimizes the difference in the orientation angles of the film center portion and the end while generating the difference in the length / width direction strength, thereby improving the mechanical strength and minimizing the occurrence of rainbow stains as the polarizer protective film. It may be usefully used and may be applied to a display device such as a liquid crystal display, an organic light emitting display, and the like.
  • Polyethylene terephthalate resin (100 mol% of ethylene glycol + 100 mol% of terephthalic acid, IV 0.61 dl / g, SKC) was melt extruded through an extruder of about 280, then cooled in a casting roll at about 25 ° C. Was prepared.
  • the pre-stretched sheet was preheated to 100 ° C., then stretched about 1.2 times in the longitudinal direction at 90 ° C., and then stretched 4.16 times only in the width direction. At this time, the stretching speed in the width direction was about 396.2% / minute. Thereafter, the uniaxially stretched sheet was heat-set for about 0.21 minutes at a temperature of about 210 ° C. to produce a single layer film having a thickness of 188 ⁇ m.
  • a monolayer film was produced in the same manner as in Example 1, except that the draw ratios in the longitudinal direction and the width direction and the thickness of the final film were changed as shown in Table 1 below.
  • a monolayer film was produced in the same manner as in Example 1, except that the draw ratios in the longitudinal direction and the width direction and the thickness of the final film were changed as shown in Table 1 below.
  • the Toyobo SRF product was used.
  • the orientation angle of the film was measured using the orientation angle measuring system as shown in FIG. 1, and the deviation of the measured orientation angles is shown in Table 3 below.
  • the modulus in the longitudinal direction and the width direction were respectively measured based on KS B 5521, and the ratio of the longitudinal modulus to the width modulus was measured. was obtained.
  • the tensile strength was measured by dividing the maximum load by the original cross-sectional area of the film at a value that is increased by applying a load to the films of Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 2 below.
  • the biaxial orthogonal refractive index (nx, ny) and the refractive index (nz) in the thickness direction were measured using an Abbe refractometer (NAR-4T, measurement wavelength 589 nm, Atago), and the thickness d (nm) of the film was measured using an electric micrometer.
  • the measurement was performed using a meter (Millitron 1245D, Pineryu Corp.) and the units were converted to nm.
  • the difference between each of the measured biaxial indices of refraction is determined as an absolute value (nx-ny
  • the films (sample films) of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 are pasted so that the absorption axis of the polarizer and the orientation major axis of the film are perpendicular to each other.
  • TAC film 80 micrometers, FUJIFILM Corporation
  • the polarizing plate is provided on the exiting light side of a liquid crystal display device using a white LED composed of a light emitting element combining a blue light emitting diode and a yttrium aluminum garnet-based yellow phosphor as a light source (NSPW500CS, Nichia Chemical).
  • the liquid crystal display device had a polarizing plate having two TAC films as polarizer protective films on the incident light side of the liquid crystal cell (see FIG. 2). Observation was made with the naked eye in the front and oblique directions of the polarizing plate of the liquid crystal display device to observe the occurrence of rainbow spots (polarization mura), and the results are shown in Table 3 below.
  • the polarizer protective film was cut
  • Example 1 188 1.2 4.16 90.0 396.2 210.0 0.21 (12.6 s)
  • Example 2 145 1.3 4.34 85.0 535.8 200.0 0.18 (10.8 sec)
  • Example 3 100 1.3 4.44 85.0 716.1 200.0 0.14 (8.4 seconds)
  • Example 4 100 1.5 4.44 85.0 727.9 200.0 0.13 (7.8 seconds)
  • Example 5 80 1.3 4.42 85.0 762.0 200.0 0.13 (7.8 seconds) Comparative Example 1 100 3.1 4.25 140 1100 220 0.50 (30 seconds) Comparative Example 2 80 - - - - - - - - - -

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Abstract

실시예는 편광자 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 실시예에 따른 편광자 보호 필름은 길이/폭 방향 강도의 차이를 발생시키면서 필름 중앙부와 단부의 배향각 차이를 최소화해, 기계적 강도가 향상되고 무지개 얼룩 발생이 최소화되어 편광자 보호 필름으로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

편광자 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치
실시예는 편광자 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회로 접어들면서 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시패널(PDP), 전기영동 표시장치(ELD) 등의 다양한 디스플레이들이 개발 중이거나 상품화되어 있으며, 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.
상기 광학필름에 사용되는 재료는 디스플레이의 종류에 따라 차이는 있지만 일반적으로 높은 투광도, 광학적 등방성, 무결점 표면, 높은 내열성 및 내습성, 높은 유연성, 높은 표면경도, 낮은 수축율, 공정상의 처리용이성 등의 물성을 갖추어야 한다.
일반적으로 편광판에는 폴리비닐알코올 재질의 편광자를 보호하기 위한 보호 필름으로서 편광자의 일면 또는 양면에 높은 투광도, 광학적 등방성, 무결점 표면 등의 특성을 지닌 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 대부분 사용하였다. 그러나 트리아세틸셀룰로오스 필름은 가격이 비싸고 공급처가 다양하지 않으며 수분에 취약하다는 단점을 갖는다.
따라서, 최근에는 트리아세틸셀룰로오스 필름을 대체할 수 있는 다양한 재질의 보호 필름들이 개발되고 있으며, 예를 들면, 싸이클로올레핀 폴리머(COP, cycloolefin polymer), 아크릴, 폴리에스테르계 필름 등을 단독 또는 혼합하여 사용하는 방안이 제안되었다. 이에 따라, 일본 특허공보 제4962661호에 폴리에스테르 필름을 폭 방향(TD 방향)으로 4배 이상 연신하여 편광자 보호 필름으로 사용할 수 있는 기술이 개시되어 있으나, 폭/길이 방향 불균일 연신 등의 문제가 있고 박형화에 한계가 있었다.
이에, 본 발명자들은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 부단한 연구를 수행한 결과, 필름의 길이/폭 방향 강도의 차이를 발생시키면서 필름 중앙부와 단부의 배향각 차이를 최소화해, 기계적 강도가 우수하면서도 무지개 얼룩이 관찰되지 않는 편광자 보호 필름을 고안함으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 실시예는 길이/폭 방향 강도의 차이를 발생시키면서 필름 중앙부와 단부의 배향각 차이를 최소화해, 기계적 강도가 우수하면서도 무지개 얼룩이 관찰되지 않는 편광자 보호 필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따르면, 폭 방향(TD)으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향(MD)으로 2.0배 이하 연신된 일축 또는 이축 연신 폴리에스테르 필름으로서,
상기 필름이 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는 편광자 보호 필름을 제공한다.
나아가, 일 실시예에 따르면, 편광자층; 및 상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 상기 편광자 보호 필름을 포함하는, 편광판을 제공한다.
또한, 일 실시예에 따르면, 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 배치되는 편광판을 포함하고, 상기 편광판은 편광자층; 및 상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 편광자 보호 필름을 포함하는, 표시장치를 제공한다.
나아가, 일 실시예에 따르면, 폴리에스테르 수지를 캐스팅하여 미연신 시트를 제조하는 단계; 상기 미연신 시트가 길이 방향으로 2.0배 이하 연신되는 단계; 및 상기 미연신 시트가 폭 방향으로 4.15배 이상 연신되는 단계를 포함하고,
상기 연신된 필름이 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 편광자 보호 필름의 제조 방법을 제공한다.
실시예에 따른 편광자 보호 필름은 길이/폭 방향 강도의 차이를 발생시키면서 필름 중앙부와 단부의 배향각 차이를 최소화해, 기계적 강도가 향상되고 무지개 얼룩 발생이 최소화되어 편광자 보호 필름으로서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 시험예 1에서 사용된 배향각 측정 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 2는 시험예 4의 무지개 얼룩 여부 확인에 사용되는 것으로, 필름을 디스플레이에 장착한 모식도이다
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예는 폭 방향(TD)으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향(MD)으로 2.0배 이하 연신된 일축 또는 이축 연신 폴리에스테르 필름으로서,
상기 필름이 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 편광자 보호 필름을 제공한다.
상기 편광자 보호 필름은 폴리에스테르 수지를 포함하는 단층 필름으로서, 폭 방향으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향으로 2.0배 이하 연신될 수 있다.
예를 들어, 폭 방향으로 4.15배 이상, 자세하게 4.15배 내지 4.5배로 연신될 수 있고, 길이 방향으로 연신되지 않거나 2.0배 이하, 자세하게 1.5배 이하, 더 자세하게 1.0배 내지 1.3배로 연신될 수 있다.
상기 배율로 연신된 보호 필름은 전폭에 대하여 ±2.5 deg. 이하의 배향각 편차를 가질 수 있다. 자세하게는, ±0.5 내지 ±2.5 deg. 의 배향각 편차를 가질 수 있다. 보호 필름이 상기 범위의 배향각 편차를 가질 때 무지개 얼룩 등의 색상 왜곡 현상을 방지할 수 있다.
상기 보호 필름의 기계적 강도를 향상시키기 위해 다음과 같은 방법이 사용될 수 있다.
구체적으로 연신 시 연신 부하(응력)를 높이는 방법이 사용될 수 있다. 상기 보호 필름이 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 연신될 때, 연신 온도를 낮추어 필름이 받는 예열량을 줄이게 되면 연신될 때 걸리는 응력이 높아지면서 결정의 배향성이 증가하게 되므로 기계적 강도가 향상될 수 있다.
또한, 상기 보호 필름은 낮은 연신 속도에 의해서 제조될 수 있다. 낮은 연신 속도로 인하여, 상기 보호 필름은 폭 방향 및 길이 방향으로 향상된 인장 강도 및 모듈러스를 가질 수 있다. 또한, 낮은 연신 속도로 인하여 상기 보호 필름은 낮은 위상차 편차를 가질 수 있고, 예컨대, 상기 필름은 위상차 편차가 400nm 이하일 수 있다.
상기 보호 필름은 길이 방향으로 9.0 내지 18 kgf/mm2의 인장 강도, 폭 방향으로 24 내지 35 kgf/mm2의 인장 강도를 갖는다. 상기 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율은 0.25 내지 0.6일 수 있고, 자세하게는 0.25 내지 0.4, 더 자세하게는 0.25 내지 0.35일 수 있다. 상기 보호 필름이 상기 범위의 인장 강도 및 인장 강도 비율을 가질 때 기계적 강도가 향상될 수 있다.
이 외에도, 연신 후 열고정 시 열처리 온도(TMS 온도)를 높여 결정화시키는 방법이 사용될 수 있다. 상기 TMS 온도를 높이게 되면 필름 내 결정 성장이 가속화되고 결정의 양도 많아지게 되어 기계적 강도가 향상될 수 있다.
또한, 연신 후 열고정 시 열처리 시간을 짧게 함으로써, 상기 보호 필름은 폭 방향 및 길이 방향으로 향상된 인장 강도 및 모듈러스를 가질 수 있다. 또한, 상기 짧은 열처리 시간으로 인하여, 상기 보호 필름은 낮은 위상차 편차를 가질 수 있다.
상기 필름은 폭 방향 모듈러스에 대한 길이 방향 모듈러스의 비율이 0.4 내지 0.6일 수 있고, 자세하게는, 0.4 내지 0.55일 수 있다.
상기 필름의 길이 방향 모듈러스는 225kgf/mm2 내지 290kgf/mm2, 자세하게는 225kgf/mm2 내지 270kgf/mm2일 수 있고, 상기 필름의 폭 방향 모듈러스는 480kgf/mm2 내지 560kgf/mm2, 자세하게는 480kgf/mm2 내지 550kgf/mm2, 더 자세하게는, 500kgf/mm2 내지 550kgf/mm2일 수 있다.
상기 보호 필름의 면내 위상차(Re)는 약 3,000nm 이상일 수 있고, 자세하게는, 3,500nm 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 보호 필름의 면내 위상차는 약 7,000nm 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 보호 필름의 면내 위상차는 7,500nm 이상일 수 있다.
상기 보호 필름의 두께는 약 30 내지 300㎛, 자세하게는 약 30 내지 200㎛, 더 자세하게는 40 내지 200㎛일 수 있다.
나아가, 실시예는 폴리에스테르 수지를 캐스팅하여 미연신 시트를 제조하는 단계; 상기 미연신 시트가 길이 방향으로 2.0배 이하 연신되는 단계; 및 상기 미연신 시트가 폭 방향으로 4.15배 이상 연신되는 단계를 포함하고,
상기 연신된 필름이 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 편광자 보호 필름의 제조 방법을 제공한다.
구체적으로, 폴리에스테르 수지, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등 필름의 원료로 사용될 수 있는 수지를 용융압출하여 미연신 시트를 제조한 후, 상기 미연신 시트를 폭 방향으로 연신하고, 길이 방향으로 연신하여 보호 필름을 제조한다.
보다 구체적으로, 상기 폴리에스테르 수지, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등은 에틸렌글리콜과 같은 디올 성분과 테레프탈산과 같은 디카복실산 성분을 에스테르화 반응 및 중합 반응시켜 직접 제조하거나 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있다. 상기 수지를 용융 압출한 후 냉각시켜 미연신 시트를 제조하고, 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 2.0배 이하 연신한 후, 폭 방향으로 예컨대 4.15배 이상 연신한 후, 열고정하여 보호 필름을 제조할 수 있다. 이때, 상기 미연신 시트가 길이 방향으로 연신된 후, 특별한 공정 없이 바로 폭 방향으로 연신될 수 있다.
상기 용융 압출은 Tm+30℃ 내지 Tm+60℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 온도 범위 내에서 용융 압출을 수행할 경우, 원활한 용융이 이루어지고 압출물의 점도가 적절하게 유지될 수 있다. 또한, 상기 냉각은 30℃ 이하의 온도에서 수행할 수 있고, 구체적으로는 15℃ 내지 30℃에서 수행할 수 있다.
연신 온도는 Tg+5℃ 내지 Tg+50℃의 범위일 수 있으며, Tg가 낮을수록 연신성이 좋아지나, 파단이 일어날 수 있다. 특히, 취성을 개선하기 위해서는 Tg+10℃ 내지 Tg+40℃의 연신 온도 범위일 수 있다.
상기 폭 방향으로 연신되는 단계에서, 상기 폭 방향으로의 연신 속도가 350%/분 내지 800%/분 일 수 있다. 자세하게, 상기 폭 방향으로 연신 속도는 약 350%/분 내지 약 770%/분일 수 있다. 이때, 연신 온도는 약 85℃ 내지 약 100℃일 수 있다.
상기 연신된 필름은 열고정되는 단계를 포함하고, 상기 열고정을 시작한 후에 필름은 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 이완될 수 있다. 상기 열고정 온도는 200℃ 내지 210℃일 수 있고, 상기 열고정 시간은 약 6초 내지 약 13초 일 수 있다.
상기 제조방법에 따르면, 적절한 두께 및 3,000nm 이상의 면내 위상차를 가져 무지개 얼룩을 갖지 않으면서도 기계적 강도가 향상된 보호 필름이 제조될 수 있다. 또한, 상기 보호 필름은 통상의 정전인가제, 대전방지제, 블로킹방지제, 기타 무기활제 등의 각종 첨가제를 본 실시예의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 포함할 수 있다.
또한, 실시예는 편광자층; 및 상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 편광자 보호 필름을 포함하고,
상기 편광자 보호 필름은 폭 방향(TD)으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향(MD)으로 2.0배 이하 연신된 일축 또는 이축 연신 폴리에스테르 필름이고,
상기 편광자 보호 필름은 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 편광판을 제공한다.
상기 편광판은 상술한 바와 같은 편광자 보호 필름을 포함함으로써 향상된 광학적 특성, 기계적 특성 및 열적 특성을 가질 수 있다.
나아가, 실시예는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 배치되는 편광판을 포함하고,
상기 편광판은 편광자층; 및 상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 편광자 보호 필름을 포함하며,
상기 편광자 보호 필름은 폭 방향(TD)으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향(MD)으로 2.0배 이하 연신된 일축 또는 이축 연신 폴리에스테르 필름이고,
상기 편광자 보호 필름은 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 표시장치를 제공한다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 편광자 보호 필름은 길이/폭 방향 강도의 차이를 발생시키면서 필름 중앙부와 단부의 배향각 차이를 최소화해, 기계적 강도가 향상되고 무지개 얼룩 발생이 최소화되어 편광자 보호 필름으로서 유용하게 사용될 수 있으며, 액정표시장치, 유기전계발광 표시장치 등과 같은 표시장치에 적용될 수 있다.
이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(에틸렌글리콜 100몰% + 테레프탈산 100몰%, IV 0.61dl/g, SKC 사)를 약 280의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 약 25℃의 캐스팅롤에서 냉각하여, 미연신 시트를 제조하였다. 상기 미연신 시트를 100℃로 예열한 후, 90℃에서 길이 방향으로 약 1.2배 연신한 후, 폭 방향으로만 4.16배 연신하였다. 이때, 폭 방향으로의 연신 속도는 약 396.2%/분이었다. 이후, 상기 일축 연신된 시트를 약 210℃의 온도에서 약 0.21분 동안 열고정하여 두께 188㎛의 단층 필름을 제조하였다.
실시예 2 내지 5
길이 방향과 폭 방향의 연신비 및 최종 필름의 두께를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 단층 필름을 제조하였다.
비교예 1
길이 방향과 폭 방향의 연신비 및 최종 필름의 두께를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 단층 필름을 제조하였다.
비교예 2
도요보사 SRF 제품을 사용하였다.
<시험예>
(1) 배향각 평가
도 1에 도시한 바와 같은 배향각 측정 시스템을 이용하여 필름의 배향각을 측정하고, 측정된 배향각의 편차를 하기 표 3에 나타내었다.
(2) 모듈러스 및 인장 강도 평가
상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 및 2의 필름(시료필름)에 대하여, KS B 5521에 의거하여 길이 방향 및 폭 방향의 모듈러스를 각각 측정하고, 폭 방향 모듈러스에 대한 길이 방향 모듈러스의 비율을 구하였다. 또한, 상기 실시예 및 비교예의 필름들에 하중을 가하여 늘어나는 값에서 최대하중을 필름의 원래 단면적으로 나누어 인장 강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 면내 위상차 평가
직교하는 이축의 굴절률(nx, ny) 및 두께 방향의 굴절률(nz)을 아베 굴절률계(NAR-4T, 측정파장 589nm, 아타고 사)를 이용하여 측정하고, 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(밀리트론 1245D, 파인류프 사)를 이용해서 측정한 후 단위를 nm로 환산하였다. 상기 측정된 이축의 굴절률 각각의 차이를 절대값(｜nx-ny｜)으로 구하고, 필름의 두께 d(nm)를 곱하여(△nxy×d) 면내 위상차(Re)를 구해 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(4) 무지개 얼룩 관찰 여부
PVA와 요오드로 이루어진 편광자의 편측에, 상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 및 2의 필름(시료필름)을 편광자의 흡수축과 필름의 배향 주축이 수직이 되도록 첩부(貼付)하고, 그 반대편에 TAC필름(80㎛, 후지필름㈜)을 첩부하여 편광판을 제작하였다. 상기 편광판을, 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가넷계 황색 형광체를 조합한 발광소자로 이루어진 백색 LED를 광원(NSPW500CS, 니치아 화학)으로 사용하는 액정표시장치의 출사광측에 설치하되, 시료필름을 시인측에 위치시켰다. 상기 액정표시장치는 액정셀의 입사광측에 2매의 TAC필름을 편광자 보호 필름으로 하는 편광판을 가졌다(도 2 참조). 액정표시장치의 편광판의 정면 및 경사방향에서 육안으로 관찰하여 무지개 얼룩(편광무라)의 발생 유무에 대해 관찰하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(5) TD 방향 절단면 상태 평가
재단기를 사용하여 편광자 보호 필름을 TD 방향으로 절단하였다. 이후, 절단면을 현미경을 통하여 육안 관찰하여, 절단면에 버(burr)가 발생되었으면 불량으로, 발생되지 않았으면 양호로 평가하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 두께 연신비(배) 연신온도 (℃) 연신속도 (%/분) 열고정온도 (℃) 열고정시간 (분)
MD TD
실시예1 188 1.2 4.16 90.0 396.2 210.0 0.21 (12.6초)
실시예2 145 1.3 4.34 85.0 535.8 200.0 0.18 (10.8 초)
실시예3 100 1.3 4.44 85.0 716.1 200.0 0.14 (8.4 초)
실시예4 100 1.5 4.44 85.0 727.9 200.0 0.13 (7.8 초)
실시예5 80 1.3 4.42 85.0 762.0 200.0 0.13 (7.8 초)
비교예1 100 3.1 4.25 140 1100 220 0.50 (30 초)
비교예2 80 - - - - - -
구분 모듈러스(kgf/mm2) 인장강도(kgf/mm2)
MD TD MD/TD MD TD MD/TD
실시예1 228.2 500.8 0.46 9.2 28.4 0.32
실시예2 255.7 517.2 0.49 9.8 32.3 0.30
실시예3 252.9 532.1 0.48 9.1 30.8 0.30
실시예4 264.3 528.9 0.50 9.8 32.8 0.30
실시예5 266.8 544.6 0.49 10.0 34.1 0.29
비교예1 382.7 435.7 0.88 19.6 26.0 0.75
비교예2 222.1 583.0 0.38 8.2 24.7 0.33
구분 배향각 편차 (±deg.) +750/-750mm 면내위상차 (Re) 폭방향 위상차 편차 +750/-750mm 편광무라 TD방향 절단면 상태
실시예1 1.1 17563.0 ±68 無 불량
실시예2 1.2 15232.0 ±89 無 양호
실시예3 1.3 11052.0 ±91 無 양호
실시예4 1.6 10523.0 ±151 無 양호
실시예5 1.3 7929.0 ±95 無 양호
비교예1 25~30 4691.0 ±1473 강시인 양호
비교예2 2.5 8480.0 ±432 無 불량
(+750/-750mm : 필름 전폭 1,500mm 기준)
상기 표 2 및 3의 결과로부터, 실시예 1 내지 5에서 제조된 필름은 모두 인장 강도가 우수하면서 0.4 이하의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 나타내었고, 배향각 편차가 2.5 deg. 미만으로 낮으며 면내 위상차가 3,000nm 이상으로 높아 무지개 얼룩이 거의 관찰되지 않음을 알 수 있다. 반면, 비교예 1에서 제조된 필름은 기계적 강도는 우수하였으나 배향각 편차가 크고, 면내 위상차가 낮아 무지개 얼룩이 강하게 나타났다. 또한, 비교예 2의 필름은 기계적 강도가 낮아, TD 방향 절단면에 버(burr)가 관찰되었다. 따라서, 실시예에서 제조된 편광자 보호 필름은 무지개 얼룩 발생이 최소화될 뿐만 아니라 기계적 강도가 크게 향상되었음을 알 수 있다.

Claims (18)

  1. 폭 방향(TD)으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향(MD)으로 2.0배 이하 연신된 일축 또는 이축 연신 폴리에스테르 필름으로서,
    상기 필름이 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 편광자 보호 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필름이 전폭에 대하여 ±2.5 deg. 이하의 배향각 편차를 갖는, 편광자 보호 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필름이 위상차 편차가 400nm 이하인, 편광자 보호 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필름의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율이 0.25 내지 0.4인, 편광자 보호 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필름의 면내 위상차가 7,500nm 이상인, 편광자 보호 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필름의 폭 방향 모듈러스에 대한 길이 방향 모듈러스의 비율이 0.4 내지 0.6인, 편광자 보호 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필름의 길이 방향 모듈러스가 225kgf/mm2 내지 290kgf/mm2 이고, 상기 필름의 폭 방향 모듈러스가 480kgf/mm2 내지 560kgf/mm2인, 편광자 보호 필름.
  8. 편광자층; 및
    상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 편광자 보호 필름을 포함하고,
    상기 편광자 보호 필름은 폭 방향(TD)으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향(MD)으로 2.0배 이하 연신된 일축 또는 이축 연신 폴리에스테르 필름이고,
    상기 편광자 보호 필름은 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 편광판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필름이 전폭에 대하여 ±2.5 deg. 이하의 배향각 편차를 갖는, 편광판.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 필름이 위상차 편차가 400nm 이하인, 편광판.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 필름의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율이 0.25 내지 0.4인, 편광판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필름의 면내 위상차가 7500nm 이상인, 편광판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 필름의 폭 방향 모듈러스에 대한 길이 방향 모듈러스의 비율이 0.4 내지 0.6인, 편광판.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 필름의 길이 방향 모듈러스가 225kgf/mm2 내지 290kgf/mm2 이고, 상기 필름의 폭 방향 모듈러스가 480kgf/mm2 내지 560kgf/mm2 인, 편광판.
  15. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 배치되는 편광판을 포함하고,
    상기 편광판은 편광자층; 및 상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 편광자 보호 필름을 포함하며,
    상기 편광자 보호 필름은 폭 방향(TD)으로 4.15배 이상 연신되고, 길이 방향(MD)으로 2.0배 이하 연신된 일축 또는 이축 연신 폴리에스테르 필름이고,
    상기 편광자 보호 필름은 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 표시장치.
  16. 폴리에스테르 수지를 캐스팅하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
    상기 미연신 시트가 길이 방향으로 2.0배 이하 연신되는 단계; 및
    상기 미연신 시트가 폭 방향으로 4.15배 이상 연신되는 단계를 포함하고,
    상기 연신된 필름이 9.0 내지 18 kgf/mm2의 길이 방향 인장 강도, 24 내지 35 kgf/mm2의 폭 방향 인장 강도 및 0.25 내지 0.6의 폭 방향 인장 강도에 대한 길이 방향 인장 강도의 비율을 가지며, 3,000nm 이상의 면내 위상차를 갖는, 편광자 보호 필름의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방법이 상기 연신된 필름을 열고정하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 열고정 온도는 200℃ 내지 210℃이며,
    상기 열고정 시간은 6초 내지 13초인, 편광자 보호 필름의 제조 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 폭 방향으로 연신되는 단계에서,
    상기 폭 방향으로의 연신 속도가 350%/분 내지 800%/분인, 편광자 보호 필름의 제조 방법.
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