WO2018080227A2 - 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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resin
polarizing plate
fluorine
acrylic resin
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이세철
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박진석
유중원
정다우
강호천
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin

Definitions

  • Embodiments relate to a 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 in the optical film vary depending on the type of display, but generally have high light transmittance, optical isotropy, defect-free surface, high heat resistance and moisture resistance, high flexibility, high surface hardness, low shrinkage rate, and ease of processing in a process ( Low fracture properties).
  • a protective film for protecting polarizers on one or both sides of a polyvinyl alcohol polarizer when manufacturing a polarizing plate triacetyl cellulose (TAC), acrylic, polyethylene terephthalate having characteristics of high light transmittance, optical isotropy, and defect-free surface
  • TAC triacetyl cellulose
  • acrylic acrylic
  • PET polyethylene terephthalate
  • the film manufactured using resin, such as (PET) was mainly used.
  • PET triacetyl cellulose
  • PET triacetyl cellulose
  • PET triacetyl cellulose
  • Japanese Patent Publication No. 4962661 discloses a protective film using a polyester resin, but there are problems such as non-uniform stretching in width / length direction, and there is a limitation in thinning. Not.
  • the present inventors conducted an intensive study to solve the above-described problems of the prior art, and as a result, when the mixed resin blended fluorine resin and acrylic resin in a certain ratio is used as a protective film for a polarizing plate (fairness)
  • the present invention has been found to have a low in-plane retardation (R o ) and a thickness direction retardation (R th ), thereby not exhibiting polarization mura and completing the present invention.
  • the embodiment improves the breaking property (fairness) without deterioration of hardness, and has a low in-plane retardation (R o ) and a thickness direction retardation (R th ), so that the polarizing plate does not exhibit polarizing film, and a polarizing plate including the same. And to provide a display device including the same.
  • a polarizing plate protective film comprising a fluorine resin and an acrylic resin, in-plane retardation (R o ) is 10nm or less, thickness direction retardation (R th ) is 50nm or less.
  • melt-extruding a mixed resin composition comprising a fluorine resin and an acrylic resin to prepare an unstretched sheet; (2) drawing the stretched film by stretching the unstretched sheet 1.5 to 4 times in the length direction and stretching the width to 1.5 to 4 times in the width direction; And (3) heat-setting the stretched film; provides a method for producing a protective film for a polarizing plate comprising a.
  • the polarizer layer provides a polarizing plate comprising a protective film for the polarizing plate adjacent to at least one of the upper and lower surfaces of the polarizer layer.
  • a display panel Furthermore, according to one embodiment, a display panel; And the polarizing plate disposed on at least one of an upper surface and a lower surface of the display panel.
  • the protective film for a polarizing plate according to the embodiment improves the elongation without deterioration of hardness, thereby improving processability (breakability) and producing a low in-plane retardation (R o ) and thickness direction retardation (R th ) while producing sheets and films. It does not represent mura, and exhibits excellent reliability due to low heat shrinkage, and thus may be usefully used as a protective film for polarizing plates.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a polarizer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG 3 is a graph showing a change in in-plane retardation with respect to the change in the light incident angle of the protective film for polarizing plates according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are photographs showing the results of evaluation of the polarization of the polarizing plate protective film according to an embodiment of the present invention.
  • One embodiment provides a protective film for a polarizing plate comprising a fluorine-based resin and an acrylic resin, the in-plane retardation (R o ) is less than 10nm, the thickness direction retardation (R th ) is 50nm or less.
  • one embodiment provides a protective film for a polarizing plate comprising a fluorine resin and an acrylic resin.
  • the protective film may include a blended resin blended with the fluorine resin and the acrylic resin to compensate for the breakage of the acrylic resin and the low hardness of the fluorine resin, and the protective film drawn therefrom has an appropriate level of elongation and It may have a hardness.
  • the protective film may include the fluorine-based resin: acrylic resin in a weight ratio of 1: 1.5 to 19, in detail 1: 1: 4 to 9, while maintaining the hardness at an appropriate level within the range Elongation can be improved.
  • the protective film is the fluorine-based resin: the acrylic resin in a weight ratio of 1: 1.5 to 99, 1: 9 to 99 weight ratio, specifically, 1: 10 to 30 weight ratio, specifically, 1: 9 It may include a weight ratio of to 20, specifically, a weight ratio of 1: 10 to 20, specifically, a weight ratio of 1: 15 to 20.
  • the mixing ratio of the fluorine resin and the acrylic resin is within the above range, it is possible to prevent a decrease in processability due to the brittle nature of the acrylic resin, and may exhibit an appropriate phase difference as a protective film for a polarizing plate.
  • the fluorine-based resin may be a polymer containing fluorine.
  • fluorine-based resin examples include ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoro Ropropylene-vinylidene fluoride (THV) copolymers, polychloro trifluoroethylene (PCTFE or PTFCE) copolymers, copolymers thereof, and mixtures thereof.
  • EFE ethylene-tetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene
  • TSV tetrafluoroethylene-hexafluoro Ropropylene-vinylidene fluoride
  • PCTFE or PTFCE polychloro trifluoroethylene
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene
  • the fluorine resin may be a homopolymerized polyvinylidene fluoride (PVDF) resin or a copolymerized polyvinylidene fluoride (PVDF) resin.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVDF copolymerized polyvinylidene fluoride
  • the fluorine resin is a copolymerized polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride (VF2) and the comonomer may be copolymerized in a weight ratio of 50:50 to 99: 1.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • VF2 vinylidene fluoride
  • comonomer may be copolymerized in a weight ratio of 50:50 to 99: 1.
  • the comonomer may be a fluorinated monomer.
  • the comonomer may be vinyl fluoride; Trifluoroethylene (VF 3); Chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; Tetrafluoroethylene (TFE); Hexafluoropropylene (HFP); Perfluoro (alkylvinyl) ethers such as perfluoro (methylvinyl) ether (PMVE), perfluoro (ethylvinyl) ether (PEVE) and perfluoro (propylvinyl) ether (PPVE); Perfluoro (1,3-diosol); And perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-diosol) (PDD).
  • chlorotrifluoroethylene (CTFE) hexafluoropropylene
  • HFP hexafluoropropylene
  • TFE tetrafluoroethylene
  • the fluorine resin may have a viscosity of 100 to 2,500 Pa ⁇ s, or 500 to 2,000 Pa ⁇ s measured by a capillary flow meter under conditions of shear rates of 100 s ⁇ 1 and 230 ° C. in order to be suitable for extrusion and injection molding.
  • the fluorine resin may have a weight average molecular weight of 50,000 to 250,000 g / mol, or 100,000 to 200,000 g / mol.
  • the fluorine-based resin may have a melting index (MI, melting index) of 5 to 20g / 10 minutes, or 10 to 15g / min at 230 °C.
  • MI melting index
  • the content of the fluorine-based resin is 1 to 40% by weight, 1 to 20% by weight, 1 to 10% by weight, 2 to 8% by weight, or 3 to 7% by weight based on the total weight of the mixed resin of the fluorine-based resin and the acrylic resin. May be%.
  • the acrylic resin may be a homopolymer or copolymer of alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the acrylic resin may be methyl (meth) acrylate ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl It may be a homopolymer or copolymer polymerized from one acrylate monomer selected from the group consisting of (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, and combinations thereof.
  • the acrylic resin may be a copolymer in which the aforementioned acrylate monomer and the comonomer are copolymerized.
  • the comonomer may include one selected from the group consisting of acrylonitrile, butadiene, styrene, isoprene, and combinations thereof.
  • the acrylic resin may include a homopolymer of methyl (meth) acrylate or a copolymer of methyl (meth) acrylate and comonomer.
  • the acrylic resin is a copolymer resin of methyl (meth) acrylate and comonomer
  • the methyl (meth) acrylate: the comonomer may be a resin copolymerized in a weight ratio of 50:50 to 99: 1. More specifically, the methyl acrylate and / or ethyl acrylate comonomer may be copolymerized in an amount of 1 to 20% by weight, particularly 5 to 15% by weight of the total monomer weight of the acrylic resin.
  • the acrylic resin may be a substituted or unsubstituted homopolymer, and when substituted, the substituent is not particularly limited.
  • the acrylic resin may be substituted or unsubstituted polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the acrylic resin may have a melting index (MI, Melting index) of 1 to 20 g / 10 minutes, 1 to 10 g / 10 minutes, or 1 to 5 g / 10 minutes at 230 ° C.
  • MI melting index
  • the acrylic resin may have a softening point of 100 ° C. or more. Specifically, the acrylic resin may have a softening point of 100 ° C to 120 ° C, 105 ° C to 115 ° C, or 110 ° C to 120 ° C.
  • the content of the acrylic resin is 60 to 99% by weight, 80 to 99% by weight, 90 to 99% by weight, 92 to 98% by weight, or 93 to 97% by weight based on the total weight of the mixed resin of the fluorine resin and the acrylic resin May be%.
  • the protective film may have a thickness of 100 ⁇ m or less. Specifically, the thickness of the protective film may be 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, 20 ⁇ m to 80 ⁇ m, or 20 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the protective film may have an in-plane retardation Ro of 10 nm or less, and a thickness direction retardation R th of 50 nm or less.
  • the protective film may have a thickness retardation (R th ) and an in-plane retardation (R o ) of 0 or more, respectively, and R th / R o of 1 to 50.
  • the protective film may have an in-plane retardation (R o ) of 0.1 nm to 10 nm, a thickness direction retardation (R th ) of 1 nm to 40 nm, and R th / R o of 1 to 40.
  • R o in-plane retardation
  • R th thickness direction retardation
  • the protective film may have an in-plane retardation (R o ) of 0.5 nm to 5 nm, or 0.5 nm to 4 nm, and a thickness direction retardation (R th ) of 1 nm to 30 nm, 1 nm to 10 nm, or 1 nm to 5 nm. Can be.
  • R o in-plane retardation
  • R th thickness direction retardation
  • the in-plane retardation Ro is an in-plane retardation value at a wavelength of 550 nm, which is represented by Equation 1 below:
  • n x is a refractive index in the uniaxial direction in the film plane
  • n y is a refractive index in the uniaxial direction orthogonal to the x axis in the film plane
  • d is the thickness (nm) of the film.
  • the protective film may not generate polarization mura.
  • the protective film may have an in-plane retardation Ro less than or equal to 3 nm under the condition that the light incident angle is ⁇ 50 ° to 50 °.
  • the protective film may have an in-plane retardation (R o ) of 0 nm to 3 nm under the condition that the light incident angle is ⁇ 50 ° to 50 °.
  • the protective film may be a difference between the maximum value and the minimum value of the in-plane retardation (R o ) of 1.5 or less under the condition that the light incident angle is -50 ° to 50 °.
  • the protective film may have a difference between a maximum value and a minimum value of the in-plane retardation Ro at 1.1 or less under a condition where the light incident angle is ⁇ 50 ° to 50 °.
  • ) and Nyz (
  • the thickness direction retardation R th is a thickness direction retardation value at a wavelength of 550 nm, and may be represented by Equation 2 below:
  • n x is a refractive index in the uniaxial (x-axis) direction in the film plane
  • n y is a refractive index in the uniaxial direction orthogonal to the x axis in the film plane
  • n z is a refractive index in the thickness direction of the film
  • d is a film Thickness (nm).
  • the protective film may have a surface orientation (R th / thickness) of 0 to 0.005. Specifically, the protective film may have a surface orientation (R th / thickness) of 0 to 0.001.
  • the plane orientation (R th / thickness) is a difference value between an average value ((n x + n y ) / 2) of a thickness direction refractive index n z and a plane refractive index at a wavelength of 550 nm.
  • the protective film of 5 cm ⁇ 5 cm ⁇ 42 ⁇ m may have a haze of 0.1 to 1%, or 0.1 to 0.8% after heat treatment at 150 ° C. for 3 hours.
  • the protective film may have an elongation of 28% to 61% and a pencil hardness of HB to 2H. Within this range, no fracture occurs in the sheet and film manufacturing process, and the film may have an appropriate level of elongation and hardness.
  • the protective film may have a shrinkage of 1% or less in the longitudinal direction and the width direction after the treatment for 24 hours at 85 °C.
  • the shrinkage in the longitudinal direction and the width direction after the treatment at 85 ° C. for 24 hours may be 0.5% or less, 0.01 to 1%, 0.01 to 0.9%, or 0.01 to 0.5%, respectively.
  • the heat treatment shrinkage is within the above range, the cell may be prevented from bending when the cell is formed after the polarizer is formed to prevent light leakage.
  • Another embodiment provides a method of manufacturing the protective film for the polarizing plate.
  • the manufacturing method of the protective film for polarizing plate is (1) melt extrusion of a mixed resin composition comprising a fluorine-based resin and an acrylic resin to prepare an unstretched sheet, (2) 1.5 in the longitudinal direction of the unstretched sheet To 4 times stretching, 1.5 to 4 times stretching in the width direction to prepare a stretched film, and (3) heat-setting the stretched film.
  • the mixed resin in which the fluorine resin and the acrylic resin are blended may be melt-extruded with an extruder and cooled to prepare an unstretched sheet.
  • the acrylic resin may be a pretreatment process, for example, a drying process of 4 to 10 hours at 80 °C to 150 °C depending on the type of the extruder, in the case of using a vent extruder or twin extruder melt extrusion without pretreatment Can be done.
  • the mixed resin composition exhibits amorphous (amorphous) characteristics, and the melt extrusion may be performed at about 200 ° C to about 240 ° C.
  • the temperature range of the melt extrusion satisfies the above range, melting of the mixed resin is smooth and the viscosity of the mixed resin composition melt-extruded can be properly maintained.
  • the unstretched sheet may be stretched 1.5 to 4 times in the width direction, for example, 3 to 4 times.
  • the unstretched sheet may be stretched 1.5 to 4 times in the longitudinal direction, for example, 2 to 3 times.
  • the stretching may be performed such that a ratio of the width direction: the lengthwise stretching ratio is 1.2 to 1.5: 1. Specifically, the stretching may be performed so that the ratio of the widthwise direction and the longitudinal direction draw ratio is 1.2 to 1.45: 1.
  • the stretching comprises: (2-1) preheating the unstretched sheet to 100 ° C. to 110 ° C. while moving at a speed of 5 m / min to 10 m / min; (2-2) stretching the preheated unstretched sheet in the longitudinal direction at 100 ° C. to 120 ° C. while moving at a speed of 10 m / min to 20 m / min; And (2-3) stretching the sheet stretched in the longitudinal direction in the width direction at 120 ° C. to 140 ° C. while moving at a speed of 10 m / min to 20 m / min.
  • the stretching may include (2-1) preheating the unstretched sheet at 100 ° C. to 110 ° C. while moving the unstretched sheet at a speed of 5 m / min to 10 m / min; (2-2) While extending the preheated unstretched sheet at a speed of 10 m / min to 20 m / min, a far-infrared heater (R / H, radiation heater) is drawn while stretching 2.3 to 3.0 times in the longitudinal direction at 100 ° C to 120 ° C. Heat treatment to 600 to 650 °C using; And (2-3) stretching the sheet stretched in the longitudinal direction at a speed of 10 m / min to 20 m / min at a temperature of 120 to 140 ° C. in a width direction of 3.0 to 3.8 times.
  • R / H far-infrared heater
  • the heat setting may be performed at 150 °C to 250 °C, for example, 150 °C to 170 °C, may be performed for about 1 minute to 2 minutes. More specifically, the heat setting may be performed for 1 to 2 minutes at 150 °C to 165 °C.
  • the film is relaxed in the longitudinal direction and / or the width direction, and when heat setting under the above conditions, it may be advantageous to implement the phase difference characteristics of the protective film in a desired range.
  • the heat-fixed film may have a thickness of 100 ⁇ m or less, for example, 20 ⁇ m to 80 ⁇ m, or 20 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • a protective film with improved elongation can be produced without showing a polarization mura having a suitable thickness, low in-plane retardation and thickness direction retardation.
  • the protective film of the present invention may include a variety of additives, such as a conventional electrostatic agent, antistatic agent, antiblocking agent and other inorganic lubricants within a range that does not impair the effects of this embodiment.
  • Yet another embodiment includes a polarizer layer; And it provides a polarizing plate comprising a protective film for the polarizing plate adjacent to at least one of the upper and lower surfaces of the polarizer layer.
  • the polarizer may have improved optical, mechanical and thermal properties.
  • the polarizing plate 100 has a structure in which the protective film 20 is disposed on each of the polarizer layer 10 and the upper and lower surfaces of the polarizer layer 10.
  • the polarizer layer 10 may be, for example, a polyvinyl alcohol (PVA) layer dyed with iodine or the like.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the polyvinyl alcohol molecules included in the polyvinyl alcohol layer may be aligned in one direction.
  • Another embodiment is a display panel; And the polarizing plate disposed on at least one of an upper surface and a lower surface of the display panel.
  • the display device A includes a display panel 200 and a structure in which the polarizer 100 is disposed on upper and lower surfaces of the display panel, respectively.
  • the polarizing plate 100 has a structure in which the protective film 20 is disposed on each of the upper and lower surfaces of the polarizer layer 10 and the polarizer layer 10.
  • the display device A may be a liquid crystal display or an organic light emitting display.
  • the display device is not limited to the above-described structure, and may be variously modified as necessary.
  • the protective film 20 as described above when the protective film 20 as described above is applied to the display device A, all of the polarizing plates 100 positioned on the upper and lower sides of the display panel 200 are respectively provided. Can be applied.
  • the protective film 20 does not generate polarization mura even when several sheets are overlapped by the above-described components and manufacturing methods, and as a result, excellent optical characteristics may be realized even if several sheets are applied in one display device.
  • PVDF II 100 mol% of vinylidene fluoride, melt temperature (MI) of 5.9g / 10min at 230 ° C, glass transition temperature of -32 ° C, weight average molecular weight (Mw) 224,000 g / mol, Solvey, solef1008
  • PMMA I Polymethylmethacrylate
  • PVDF I polyvinylidene fluoride
  • the mixed resin was melt extruded through an extruder at about 230 ° C., and then cooled in a casting roll at about 25 ° C. to prepare an unstretched sheet.
  • the unstretched sheet was biaxially stretched continuously at a stretching temperature of 110 ° C. in a length direction of 2.2 times and in a width direction of 2.6 times, and heat-set the stretched sheet at a temperature of about 210 ° C. for about 20 seconds to obtain a protective film having a thickness of 30 ⁇ m. Prepared.
  • a protective film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of PMMA I: PVDF I and / or the thickness of the final protective film was changed as described in Table 1 below.
  • Polymethylmethacrylate (PMMA II) and polyvinylidene fluoride (PVDF II) were prepared and the PMMA II was dried at 90 ° C. for 6 hours. 95% by weight of dried PMMA II and 5% by weight of PVDF II were sufficiently mixed in a ribbon mixer to obtain a mixed resin.
  • the mixed resin was melt extruded through an extruder at 230 ° C., and then cooled in a casting roll at 25 ° C. to prepare an unstretched sheet.
  • the unstretched sheet was preheated to 60 ° C. while moving at a speed of 5 m / min, and then stretched 250% 2.5 times in the longitudinal direction at 110 ° C.
  • Example 6 except that the mixing ratio of PMMA II and PVDF II, the stretching ratio in the longitudinal and width directions, the stretching temperature, the stretching speed, the heat setting temperature and / or the thickness of the produced film were changed as shown in Tables 2 and 3. In the same manner as in the polarizing plate protective film was prepared.
  • the protection was carried out in the same manner as in Example 1, except that acrylic (IF850, LG Chemical), triacetyl cellulose (TAC) (FujiTAC, Fuji) or polyethylene terephthalate (PET) (PET, SKC) was used as the resin.
  • acrylic IF850, LG Chemical
  • TAC triacetyl cellulose
  • PET polyethylene terephthalate
  • a film was prepared.
  • Example 6 except that the mixing ratio of PMMA II and PVDF II, the stretching ratio in the longitudinal and width directions, the stretching temperature, the stretching speed, the heat setting temperature and / or the thickness of the produced film were changed as shown in Tables 2 and 3. In the same manner as in the polarizing plate protective film was prepared.
  • the film was cut out into a rectangle of 4 cm ⁇ 2 cm in the width direction of the film irrespective of the orientation axis direction of the film and used as a sample for measurement. It was.
  • the refractive indices (Nx, Ny) and the refractive indices (Nz) in the thickness direction orthogonal to each other were determined by an Abbe refractive index meter (manufactured by Atago, NAR-4T, measurement wavelength 550 nm), and the refractive index difference of the biaxial
  • ) was made into the anisotropy ((DELTA) Nxy) of refractive index.
  • the thickness d (nm) of the film was measured using the electric micrometer (Millitron 1245D by Pineryuf Co., Ltd.), and the unit was converted into nm. From the product ( ⁇ Nxy ⁇ d) of the anisotropy ( ⁇ Nxy) and the film thickness d (nm) of the refractive index was determined in-plane retardation (R o). The results are shown in Table 4 below.
  • the in-plane retardation was measured in the same manner as in item (3) (ii), except that the incident angle of the irradiation light was measured.
  • a TAC film manufactured by Fuji, product name: n-tac, thickness 40 ⁇ m
  • COP film manufactured by zeon, product name: zeoner, thickness 25 ⁇ m
  • Example 6 The color was evaluated after laminating a polarizing plate (manufacturer: Samsung SDI) on both surfaces thereof. Thereafter, two protective films were interposed between the polarizing plates to evaluate color. The measurement result was shown to FIG. 4 and FIG.
  • FIG. 5A is a result of laminating two films of Example 6, and (B) is a result of laminating two films of Comparative Example 4.
  • FIG. 5A is a result of laminating two films of Example 6, and (B) is a result of laminating two films of Comparative Example 4.
  • Shrinkage (%) (initial length-length after heat treatment) / initial length x 100
  • the protective film prepared in Examples 1 to 5 exhibits an elongation in the MD direction of more than 25% and a hardness of HB or more to be flexible compared to the protective film prepared from the acrylic resin of Comparative Example 1 (brittle The breakability (fairness) was improved, and it was confirmed that the polarization mura was not exhibited due to the in-plane retardation (R o ) value of about 5 nm or less and the thickness retardation (R th ) value of about 26 nm.
  • the protective film prepared in the Example was the total transmittance and haze value was equal to or superior to the case of Comparative Example 2.
  • the protective films prepared in Comparative Examples 1 to 3 in particular, the protective film of Comparative Example 3 was found to exhibit a polarization mura high in in-plane retardation and thickness direction retardation value.
  • the protective film of Examples 6 to 13 has a low in-plane retardation (R o ) and thickness direction retardation (R th ), Nz (R th / R o ) is greater than 0, and the haze It was low, and the shrinkage in the longitudinal direction (MD) and the width direction (TD) after heat treatment were both lower than 1%, showing high reliability.
  • the protective films of Comparative Examples 4 to 8 have a high in-plane retardation, thickness direction retardation, or shrinkage after heat treatment, so that polarization mura was generated or reliability was low.

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Abstract

본 발명은 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 편광판용 보호필름은 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 일정 비율로 블렌딩(blending)한 혼합수지를 포함함으로써, 신도가 향상되어 시트 및 필름 제작 시 공정성(파단성)이 개선됨과 동시에 낮은 면내 위상차(Ro) 및 두께방향 위상차(Rth)를 가져 편광무라를 나타내지 않는다.

Description

보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치
실시예는 보호필름, 편광판 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회로 접어들면서 액정표시장치(LCD), 플라즈마 표시패널(PDP), 전기영동 표시장치(ELD) 등의 다양한 디스플레이들이 개발 중이거나 상품화되고 있다. 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(낮은 파단성) 등의 물성을 갖추어야 한다.
일반적으로 편광판 제조 시 폴리비닐알코올 재질의 편광자의 일면 또는 양면에 편광자를 보호하기 위한 보호필름으로서, 높은 투광도, 광학적 등방성, 무결점 표면 등의 특성을 지닌 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 수지를 사용하여 제조된 필름을 주로 사용하였다. 그러나 상기 TAC는 가격이 비싸고 공급처가 다양하지 않으며 수분에 취약하고, 아크릴은 파단성이 높아 시트, 필름 제작 공정이 용이하지 못하며, PET는 위상차가 높아 편광무라가 발생하기 쉽다는 단점이 있다.
따라서, 최근에는 상기 단점들을 개선하기 위한 연구가 다수 진행되고 있다. 예를 들면, 일본 특허공보 제4962661호는 폴리에스테르 수지를 이용한 보호필름을 개시하고 있으나, 폭/길이 방향 불균일 연신 등의 문제가 있고 박형화에 한계가 있으며, 파단성 개선 또는 신도 향상에 대해서는 개시하고 있지 않다.
이에, 본 발명자들은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 부단한 연구를 수행한 결과, 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 일정 비율로 블렌딩(blending)한 혼합수지를 편광판용 보호필름으로 사용 시 파단성(공정성)이 개선됨과 동시에 낮은 면내 위상차(Ro) 및 두께방향 위상차(Rth)를 가져 편광무라를 나타내지 않음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 실시예는 경도의 저하가 없으면서 파단성(공정성)을 개선하고, 낮은 면내 위상차(Ro) 및 두께방향 위상차(Rth)를 가져 편광무라를 나타내지 않는 편광판용 보호필름, 이를 포함하는 편광판 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따르면, 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하고, 면내 위상차(Ro)가 10nm 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50nm 이하인, 편광판용 보호필름을 제공한다.
나아가, 일 실시예에 따르면, (1) 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 혼합수지 조성물을 용융 압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계; (2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 1.5 내지 4배 연신하고, 폭 방향으로 1.5 내지 4배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계; 및 (3) 상기 연신된 필름을 열고정하는 단계;를 포함하는, 편광판용 보호필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 일 실시예에 따르면, 편광자층; 및 상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 상기 편광판용 보호필름을 포함하는, 편광판을 제공한다.
나아가, 일 실시예에 따르면, 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 배치되는 상기 편광판을 포함하는, 표시장치를 제공한다.
실시예에 따른 편광판용 보호필름은 경도의 저하가 없으면서 신도가 향상되어 시트 및 필름 제작 시 공정성(파단성)이 개선됨과 동시에 낮은 면내 위상차(Ro) 및 두께방향 위상차(Rth)를 가져 편광무라를 나타내지 않고, 열수축률이 낮아 우수한 신뢰성을 나타냄으로써 편광판용 보호필름으로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판용 보호필름의 광 입사각의 변화에 대한 면내 위상차의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판용 보호필름의 편광무라 평가 결과를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
일 실시예는 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하고, 면내 위상차(Ro)가 10nm이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50nm 이하인, 편광판용 보호필름을 제공한다.
구체적으로, 일 실시예는 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 편광판용 보호필름을 제공한다. 상기 보호필름은 상기 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 블렌딩(blending)한 혼합수지를 포함함으로써 아크릴계 수지의 파단성 및 불소계 수지의 낮은 경도를 보완할 수 있고, 이로부터 제도된 보호필름은 적정한 수준의 신도 및 경도를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 보호필름은 상기 불소계 수지 : 아크릴계 수지를 1 : 1.5 내지 19의 중량비, 자세하게는 1 : 4 내지 9의 중량비로 포함할 수 있고, 상기 범위 내일 때 경도가 적정한 수준으로 유지되면서 신도가 향상될 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 보호필름은 상기 불소계 수지 : 상기 아크릴계 수지를 1 : 1.5 내지 99의 중량비, 1 : 9 내지 99의 중량비, 구체적으로, 1 : 10 내지 30의 중량비, 구체적으로, 1 : 9 내지 20의 중량비, 구체적으로, 1 : 10 내지 20의 중량비, 구체적으로, 1 : 15 내지 20의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지의 혼합비가 상기 범위 내일 경우, 상기 아크릴계 수지의 브리틀(brittle)한 성질로 인한 공정성 저하를 방지할 수 있으며, 편광판용 보호필름으로서 적절한 위상차를 나타낼 수 있다.
상기 불소계 수지는 불소를 포함하는 폴리머일 수 있다.
상기 불소계 수지의 구체적인 예로는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE) 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌(FEP) 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드(THV) 공중합체, 폴리클로로 트리플로오로에틸렌(PCTFE 또는 PTFCE) 공중합체, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE) 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌(FEP) 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
더 자세하게, 상기 불소계 수지는 단일중합 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지 또는 공중합 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지일 수 있다.
상기 불소계 수지가 공중합 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)일 경우, 비닐리덴플루오라이드(VF2) 및 공단량체가 50:50 내지 99:1의 중량비로 공중합 될 수 있다.
상기 공단량체는 불소화된 단량체일 수 있다. 예를 들어, 상기 공단량체는 불화비닐; 트리플루오로에틸렌(VF3); 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE); 1,2-디플루오로에틸렌; 테트라플루오로에틸렌(TFE); 헥사플루오로프로필렌(HFP); 퍼플루오로(메틸비닐)에테르(PMVE), 퍼플루오로(에틸비닐)에테르(PEVE) 및 퍼플루오로(프로필비닐)에테르(PPVE) 등의 퍼플루오로(알킬비닐)에테르; 퍼플루오로(1,3-디옥솔); 및 퍼플루오로(2,2-디메틸-1,3-디옥솔)(PDD)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 이 중에서도, 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 트리플루오로에틸렌(VF3) 또는 테트라플루오로에틸렌(TFE)인 것이 바람직하다.
상기 불소계 수지는 압출 및 사출 성형에 적합하기 위해서, 전단속도 100s-1 및 230℃의 조건으로 모세관 유량계에 의해 측정한 점도가 100 내지 2,500 Pa·s, 또는 500 내지 2,000 Pa·s일 수 있다.
상기 불소계 수지는 중량평균분자량이 50,000 내지 250,000g/mol, 또는 100,000 내지 200,000g/mol일 수 있다.
또한, 상기 불소계 수지는 230℃에서 5 내지 20g/10분, 또는 10 내지 15g/분의 용융 지수(MI, melting index)를 가질 수 있다.
상기 불소계 수지의 함량은 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지의 혼합수지 총 중량을 기준으로 1 내지 40중량%, 1 내지 20중량%, 1 내지 10중량%, 2 내지 8중량%, 또는 3 내지 7중량%일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬(메트)아크릴레이트의 단일 중합체 또는 공중합체일 수 있다.
예를 들어, 상기 아크릴계 수지는 메틸(메트)아크릴레이트 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 아크릴레이트 단량체로부터 중합된 단일 중합체 또는 공중합체일 수 있다.
예를 들어, 상기 아크릴계 수지는 전술한 아크릴레이트 단량체와 공단량체가 공중합된 공중합체일 수 있다. 이때, 상기 공단량체는 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌, 이소프렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 아크릴계 수지는 메틸(메트)아크릴레이트의 단일 중합체 또는 메틸(메트)아크릴레이트와 공단량체의 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 수지가 메틸(메트)아크릴레이트와 공단량체의 공중합 수지일 경우, 상기 메틸(메트)아크릴레이트 : 상기 공단량체가 50:50 내지 99:1의 중량비로 공중합된 수지일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 아크릴계 수지를 이루는 전체 단량체 중량 중에 메틸아크릴레이트 및/또는 에틸아크릴레이트 공단량체가 1 내지 20 중량%, 특히 5 내지 15 중량%의 함량으로 공중합된 것일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 치환되거나 비치환된 단일 중합체일 수 있고, 치환된 경우 치환기는 특별히 제한되지 않는다.
일 구현예에서, 상기 아크릴계 수지는 치환되거나 비치환된 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 230℃에서 용융지수(MI, Melting index)가 1 내지 20g/10분, 1 내지 10g/10분, 또는 1 내지 5g/10분일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 연화점이 100℃ 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴계 수지는 연화점이 100℃ 내지 120℃, 105℃ 내지 115℃, 또는 110℃ 내지 120℃일 수 있다.
상기 아크릴계 수지의 함량은 상기 불소계 수지와 상기 아크릴계 수지의 혼합수지 총 중량을 기준으로 60 내지 99중량%, 80 내지 99중량%, 90 내지 99중량%, 92 내지 98중량%, 또는 93 내지 97중량%일 수 있다.
상기 보호필름의 두께는 100㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름의 두께는 10㎛ 내지 100㎛, 20㎛ 내지 80㎛, 또는 20㎛ 내지 60㎛일 수 있다.
상기 보호필름은 면내 위상차(Ro)가 10nm 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50nm 이하일 수 있다. 또한, 상기 보호필름은 두께 방향 위상차(Rth) 및 면내 위상차(Ro)가 각각 0 이상이고, Rth/Ro가 1 내지 50일 수 있다.
구체적으로, 상기 보호필름은 면내 위상차(Ro)가 0.1nm 내지 10nm이고, 두께 방향 위상차(Rth)가 1nm 내지 40nm이며, Rth/Ro가 1 내지 40일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 보호필름은 면내 위상차(Ro)가 0.5nm 내지 5nm, 또는 0.5nm 내지 4nm일 수 있고, 두께 방향 위상차(Rth)가 1nm 내지 30nm, 1nm 내지 10nm, 또는, 1nm 내지 5nm일 수 있다.
면내 위상차(Ro)란, 필름 상의 직교하는 이축의 굴절률의 이방성(Nxy＝｜Nx-Ny｜)과 필름 두께 d(nm)의 곱(Nxy×d)으로 정의되는 파라미터로, 광학적 등방성 및 이방성을 나타내는 척도이다. 상기 면내 위상차(Ro)는 파장 550nm에서의 면내 위상차 값으로서, 하기 수학식 1로 표시된다:
[수학식 1]
Ro = (nx－ny) × d
이때, nx는 필름 면내의 일축 방향의 굴절률이고, ny는 필름 면내의 x축에 직교하는 일축 방향의 굴절률이고, d는 필름의 두께(nm)이다.
상기 면내 위상차 및 두께방향 위상차가 상기 범위 내일 때 상기 보호필름이 편광무라를 발생시키지 않을 수 있다.
상기 보호필름은 광 입사각이 - 50° 내지 50°인 조건 하에서, 면내 위상차(Ro)가 3nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 광 입사각이 - 50°내지 50°인 조건 하에서, 면내 위상차(Ro)가 0nm 내지 3nm일 수 있다.
또한, 상기 보호필름은 광 입사각이 - 50°내지 50°인 조건 하에서, 면내 위상차(Ro)의 최대값과 최소값의 차이가 1.5 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 광 입사각이 - 50°내지 50° 인 조건 하에서, 면내 위상차(Ro)의 최대값과 최소값의 차이가 1.1 이하일 수 있다.
두께 방향 위상차란, 필름 두께방향 단면에서 봤을 때의 2 개의 복굴절 Nxz(＝｜Nx-Nz｜)과 Nyz(＝｜Ny-Nz｜)의 평균값에 필름 두께 d를 곱하여 얻어지는 위상차의 평균을 나타내는 파라미터이다. 상기 두께 방향 위상차(Rth)는 파장 550nm에서의 두께 방향 위상차 값으로서, 하기 수학식 2로 표시될 수 있다:
[수학식 2]
Rth = {(nx＋ny)/2－nz}×d
이때, nx는 필름 면내의 일축(x축) 방향의 굴절률이고, ny는 필름 면내의 x축에 직교하는 일축 방향의 굴절률이고, nz는 필름의 두께 방향의 굴절률이며, d는 필름의 두께(nm)이다.
상기 보호필름은 면배향도(Rth/두께)가 0 내지 0.005일 수 있다. 구체적으로, 상기 보호필름은 면배향도(Rth/두께)가 0 내지 0.001일 수 있다.
상기 면배향도(Rth/두께)는 550nm의 파장에서 두께방향 굴절률(nz)과 평면 굴절률값의 평균값((nx＋ny)/2)의 차이 값이다.
5 cm × 5 cm × 42 ㎛ (가로×세로×두께)의 상기 보호필름은 150℃에서 3시간 열처리한 후 헤이즈가 0.1 내지 1 %, 또는 0.1 내지 0.8%일 수 있다.
나아가, 상기 보호필름은 28% 내지 61%의 신도 및 HB 내지 2H의 연필 경도를 가질 수 있다. 상기 범위 내일 때 시트 및 필름 제작 공정 시 파단이 일어나지 않고, 필름이 적정한 수준의 신도 및 경도를 가질 수 있다.
또한, 상기 보호필름은 85℃에서 24시간 처리 후 길이 방향 및 폭 방향으로의 수축률이 각각 1% 이하의 수축률을 가질 수 있다. 구체적으로, 85℃에서 24시간 처리 후 길이 방향 및 폭 방향으로의 수축률이 각각 0.5% 이하, 0.01 내지 1%, 0.01 내지 0.9%, 또는 0.01 내지 0.5%일 수 있다. 열처리 수축률이 상기 범위 내일 경우, 편광판을 만든 후 셀(cell) 형성 시 셀의 휨을 방지하여 빛샘 등을 방지할 수 있다.
다른 실시예는 상기 편광판용 보호필름의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 편광판용 보호필름의 제조방법은 (1) 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 혼합수지 조성물을 용융 압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계, (2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 1.5 내지 4배 연신하고, 폭 방향으로 1.5 내지 4배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계, 및 (3) 상기 연신된 필름을 열고정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 불소계 수지 및 상기 아크릴계 수지 각각 및 이들의 혼합수지에 관한 사항은 모두 전술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 단계 (1)에서, 상기 불소계 수지 및 상기 아크릴계 수지가 블렌딩된 혼합수지를 압출기로 용융 압출한 후 냉각시켜 미연신 시트를 제조할 수 있다. 이때, 상기 아크릴계 수지에 대해 압출기의 종류에 따라 전처리 공정, 예컨대 80℃ 내지 150℃에서 4 내지 10시간의 건조 공정을 수행할 수도 있으나, vent 압출기 또는 twin 압출기를 사용하는 경우에는 전처리 없이 용융 압출을 수행할 수 있다.
상기 혼합수지 조성물은 비정형(비결정성)의 특성을 보이며, 상기 용융 압출은 약 200℃ 내지 약 240℃에서 수행될 수 있다. 상기 용융 압출의 온도 범위가 상기 범위를 만족할 경우, 상기 혼합 수지의 용융이 원활하고, 용융 압출된 상기 혼합 수지 조성물의 점도가 적절하게 유지될 수 있다.
나아가, 상기 단계 (2)에서, 상기 미연신 시트는 폭 방향으로 1.5 내지 4배 연신될 수 있고, 예를 들어, 3 내지 4배 연신될 수 있다. 또한, 상기 미연신 시트는 길이 방향으로 1.5 내지 4배 연신될 수 있고, 예를 들어, 2 내지 3배 연신될 수 있다.
상기 연신은 폭 방향 : 길이 방향 연신비의 비율이 1.2 내지 1.5 : 1이 되도록 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 연신은 폭 방향 및 길이 방향 연신비의 비율이 1.2 내지 1.45 : 1이 되도록 수행될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연신은 (2-1) 상기 미연신 시트를 5m/분 내지 10m/분의 속도로 이동시키면서 100℃ 내지 110℃로 예열하는 단계; (2-2) 예열된 상기 미연신 시트를 10m/분 내지 20m/분의 속도로 이동시키면서 100℃ 내지 120℃에서 길이 방향으로 연신하는 단계; 및 (2-3) 길이 방향으로 연신된 시트를 10m/분 내지 20m/분의 속도로 이동시키면서 120℃ 내지 140℃에서 폭 방향으로 연신하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 연신은 (2-1) 상기 미연신 시트를 5m/분 내지 10m/분의 속도로 이동시키면서 100℃ 내지 110℃로 예열하는 단계; (2-2) 예열된 상기 미연신 시트를 10m/분 내지 20m/분의 속도로 이동시키면서 100℃ 내지 120℃에서 길이 방향으로 2.3 내지 3.0배 연신하면서 원적외선 히터(R/H, radiation heater)를 이용하여 600℃ 내지 650℃로 열처리하는 단계; 및 (2-3) 길이 방향으로 연신된 시트를 10m/분 내지 20m/분의 속도로 이동시키면서 120℃ 내지 140℃에서 폭 방향으로 3.0 내지 3.8배 연신하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 (3)에서, 상기 열고정은 150℃ 내지 250℃, 예를 들어, 150℃ 내지 170℃에서 수행될 수 있고, 약 1분 내지 2분 동안 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 열고정은 150℃ 내지 165℃에서 1 내지 2분 동안 수행될 수 있다. 열고정을 시작한 후에 필름은 길이 방향 및/또는 폭 방향으로 이완되며, 상기 조건으로 열고정하는 경우 보호필름의 위상차 특성을 목적하는 범위로 구현하기 유리할 수 있다.
상기 열고정된 필름의 두께는 100㎛ 이하이고, 예를 들어, 20㎛ 내지 80㎛, 또는 20㎛ 내지 60㎛일 수 있다.
상기 제조방법에 따르면, 적절한 두께, 낮은 면내 위상차 및 두께방향 위상차를 가져 편광무라를 나타내지 않으면서도 신도가 향상된 보호필름이 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 보호필름은 통상의 정전인가제, 대전방지제, 블로킹방지제 및 기타 무기활제 등의 각종 첨가제를 본 실시예의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 포함할 수 있다.
또 다른 실시예는 편광자층; 및 상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 상기 편광판용 보호필름을 포함하는, 편광판을 제공한다. 상기 편광판은 향상된 광학적 특성, 기계적 특성 및 열적 특성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 상기 편광판(100)은 편광자층(10), 및 상기 편광자층(10)의 상면 및 하면 각각에 상기 보호필름(20)이 배치된 구조를 갖는다.
상기 편광자층(10)은 예를 들어, 요오드 등으로 염색된 폴리비닐알콜(PVA) 층일 수 있다. 이때, 상기 폴리비닐알콜층에 포함된 폴리비닐알콜 분자는 일 방향으로 정렬될 수 있다.
또 다른 실시예는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 배치되는 상기 편광판을 포함하는, 표시장치를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 상기 표시 장치(A)는 표시 패널(200), 및 상기 표시 패널의 상면 및 하면에 각각 상기 편광판(100)이 배치된 구조를 포함한다. 이때, 상기 편광판(100)은 전술한 바와 같이, 편광자층(10) 및 상기 편광자층(10)의 상면 및 하면 각각에 상기 보호필름(20)이 배치된 구조를 갖는다.
이때, 상기 표시 장치(A)는 액정 표시 장치 또는 유기 전계 발광 표시 장치일 수 있다. 상기 표시 장치는 상술한 구조에 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양하게 변형 가능하다.
도 2를 참조할 때, 상기 표시 장치(A)에 전술한 바에 따른 상기 보호필름(20)이 적용되는 경우, 상기 표시 패널(200)을 기준으로 상부 및 하부에 위치한 편광판(100) 각각에 모두 적용될 수 있다. 상기 보호필름(20)은 전술한 성분 및 제조방법에 의하여 여러 장 겹쳤을 경우에도 편광 무라 등이 발생하지 않고, 그 결과 하나의 표시 장치 내에 여러 장 적용되어도 우수한 광학적 특성을 구현할 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 및 비교예]
이하, 실시예 및 비교예에서 사용한 원료 물질은 다음과 같다.
-PMMA I: 230℃ 용융지수(MI) 12g/10분, 굴절률(n) 1.49, LGMMA社, IF850
-PMMA II: 비치환된 PMMA, 230℃ 용융지수(MI) 2.3g/10분, 연화점 109℃, LGMMA社, IH830
-PVDF I: 230℃ 용융지수(MI) 5~11g/10분, 굴절률(n) 1.425, Solvey社, MP9009
-PVDF II: 비닐리덴플루오라이드 100몰%, 230℃ 용융지수(MI) 5.9g/10분, 유리전이온도 -32℃, 중량평균분자량(Mw) 224,000 g/mol, Solvey社, solef1008
실시예 1
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA I) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF I)를 준비하고, 상기 PMMA I은 90℃에서 6시간 건조시켰다. 상기 건조된 PMMA Ⅰ 95중량%에 PVDF I 5중량%를 첨가하여 리본믹서(ribbon mixer)에서 충분히 혼합해 PMMA I과 PVDF I의 혼합수지를 얻었다.
상기 혼합수지를 약 230℃의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 약 25℃의 캐스팅롤에서 냉각하여, 미연신 시트를 제조하였다. 상기 미연신 시트를 연신온도 110℃에서 길이방향으로 2.2배, 폭 방향으로 2.6배로 축차 이축연신하고, 상기 연신된 시트를 약 210℃의 온도에서 약 20초 동안 열고정하여 두께 30㎛의 보호필름을 제조하였다.
실시예 2 내지 5
PMMA Ⅰ : PVDF Ⅰ의 중량비 및/또는 최종 보호필름의 두께를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 보호필름을 제조하였다.
실시예 6
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA II) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF II)를 준비하고, 상기 PMMA II 는 90℃에서 6시간 건조시켰다. 건조된 PMMA II 95중량% 및 PVDF II 5 중량%를 리본믹서에서 충분히 혼합하여 혼합수지를 얻었다. 상기 혼합수지를 230℃의 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 25℃의 캐스팅롤에서 냉각하여, 미연신 시트를 제조하였다. 상기 미연신 시트를 5m/분의 속도로 이동하면서 60℃로 예열한 후 13m/분의 속도로 이동하면서 110℃에서 길이 방향으로 250% 2.5배 연신하면서 R/H(radiation heater)로 상부는 650℃, 하부는 600℃로 열처리했다. 이후, 13m/분의 속도로 이동하면서 127℃에서 폭 방향으로 300% 3.0배 연신하였다. 이후, 상기 연신된 시트를 150℃의 온도에서 80초 동안 열고정하여 두께 42㎛의 편광판 보호필름을 제조하였다.
실시예 7 내지 13
PMMA II 와 PVDF II의 혼합비, 길이 방향 및 폭 방향의 연신비, 연신 온도, 연신 속도, 열고정 온도 및/또는 제조된 필름의 두께를 표 2 및 3과 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 편광판 보호필름을 제조하였다.
비교예 1 내지 3
수지로서 아크릴(IF850, LG화학), 트리아세틸셀룰로오스(TAC)(FujiTAC, Fuji) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)(PET, SKC)를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 보호필름을 제조하였다.
비교예 4 내지 8
PMMA II 와 PVDF II의 혼합비, 길이 방향 및 폭 방향의 연신비, 연신 온도, 연신 속도, 열고정 온도 및/또는 제조된 필름의 두께를 표 2 및 3과 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 편광판 보호필름을 제조하였다.
[시험예]
(1) 유리전이온도(Tg) 측정
상기 실시예 1 내지 5의 PMMA와 PVDF와의 혼합수지 및 비교예 1 내지 3의 다양한 수지(아크릴, TAC 및 PET)에 대하여, 시차주사열량계(DSC-Q100, TA Instrument사)를 이용하여 10℃/분의 속도로 가열하면서 수지의 Tg(℃)를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(2) 신도 측정
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 보호필름에 대하여, UTM 측정 장비(5566A, Instron사)를 이용하여 길이(MD) 방향 신도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(3) 위상차 측정
(i) 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 보호필름에 대하여, 위상차 측정 장비(RETS-100, OTSUKA전자)를 사용하여 면내 위상차(Ro) 값과 두께방향 위상차(Rth)값을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(ii) 실시예 6 내지 13, 비교예 4 내지 8의 보호필름에 대하여, 필름의 배향축 방향과 상관없이 필름의 폭방향으로 필름을 4㎝×2㎝의 직사각형으로 잘라내어, 측정용 샘플로 사용하였다. 이 샘플에 대해서, 직교하는 이축의 굴절률(Nx, Ny) 및 두께방향의 굴절률(Nz)을 아베 굴절률계(아타고사 제조, NAR-4T, 측정파장 550nm)에 의해 구하고, 상기 이축의 굴절률차의 절대값(｜Nx-Ny｜)을 굴절률의 이방성(△Nxy)으로 하였다. 필름의 두께 d(nm)는 전기 마이크로미터(파인류프사 제조, 밀리트론 1245D)를 사용해서 측정하고, 단위를 nm로 환산하였다. 굴절률의 이방성(△Nxy)과 필름의 두께 d(nm)의 곱(△Nxy×d)으로부터, 면내 위상차(Ro)를 구하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
(iii) 실시예 6 내지 13, 비교예 4 내지 8의 보호필름에 대하여, 상기 (ii)의 면내 위상차(Ro)의 측정과 동일한 방법으로 Nx, Ny, Nz와 필름 두께 d(nm)를 구하고, (△Nxz×d)와 (△Nyz×d)의 평균값을 산출하여 두께 방향 위상차(Rth)를 구하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
(4) 총투과율, 헤이즈, 전광선 투과율 측정
(i) 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 보호필름에 대하여, 투과도 측정 장비(NDH-5000W, NIPPON 덴쇼쿠고교)를 사용하여 총투과율(Total Transmittance) 및 헤이즈(Haze) 값을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(ii) 상기 실시예 6 내지 13, 비교예 4 내지 8의 보호필름에 대하여, 5㎝ × 5㎝로 절단한 후 150℃ 오븐에서 3시간 동안 열처리한 후, 헤이즈 측정 장비(NDH-5000W, NIPPON 덴쇼쿠고교)를 이용하여 열처리 후 헤이즈를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
(iii) 상기 실시예 6 내지 13, 비교예 4 내지 9의 보호필름에 대하여, 상기 (i)의 측정 장비를 사용하여 전광선 투과율을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
(5) 경도 측정
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 8의 보호필름에 대하여, 연필 경도계(연필경도측정기, 큐머시스(주))를 사용하여 경도값을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 4에 나타내었다.
(6) 광의 입사각 변화에 따른 면내 위상차 변화
상기 실시예 6의 보호필름에 대하여, 조사광의 입사각을 조절하여 측정한 것을 제외하고는, 상기 항목 (3)(ii)와 동일한 방법으로 면내 위상차를 측정하였다. 이때, 대조군으로 TAC 필름(제조사: Fuji, 제품명: n-tac, 두께 40㎛) 및 COP 필름(제조사: zeon, 제품명: zeoner, 두께 25㎛)을 사용하였으며, 측정 결과를 도 3에 나타냈다.
(7) 편광무라 발생 여부
상기 실시예 6 및 비교예 4의 보호필름에 대하여, 이의 양면에 편광판(제조사: 삼성 SDI)을 적층한 후 색감을 평가하였다. 이후 편광판 사이에 2장의 보호필름을 개재한 후 색감을 평가하였다. 측정 결과는 도 4 및 도 5에 나타냈다.
도 4의 (A)는 비교예 4의 필름을 1장 적층한 결과이고, (B)는 실시예 6의 필름을 2장 적층한 결과이다.
도 5의 (A)는 실시예 6의 필름을 2장 적층한 결과이고, (B)는 비교예 4의 필름을 2장 적층한 결과이다.
(8) 수축률
상기 실시예 6 내지 13, 비교예 4 내지 8의 보호필름에 대하여, 85℃ 오븐에서 24시간 열처리 후, 하기 수학식 1에 따라 길이 방향(MD, 기계 방향) 및 폭 방향(TD, 텐터 방향)으로의 수축률(%)을 계산하였다. 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
[수학식 1]
수축률(%) = (초기 길이 - 열처리 후 길이) / 초기 길이 x 100
Figure PCTKR2017011990-appb-T000001
Figure PCTKR2017011990-appb-T000002
Figure PCTKR2017011990-appb-T000003
Figure PCTKR2017011990-appb-T000004
Figure PCTKR2017011990-appb-T000005
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 5에서 제조된 보호필름은 25%를 초과하는 MD 방향의 신도 및 HB 이상의 경도를 나타내어 비교예 1의 아크릴 수지로부터 제조된 보호필름에 비해 유연하여(brittle하지 않음) 파단성(공정성)이 개선되었고, 약 5nm 이하의 면내 위상차(Ro) 값 및 약 26nm의 두께방향 위상차(Rth) 값을 가져 편광무라를 나타내지 않음을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예에서 제조된 보호필름은 총투과율 및 헤이즈 값이 비교예 2의 경우와 동등하거나 우수하였다.
반면, 비교예 1 내지 3에서 제조된 보호필름, 특히 비교예 3의 보호필름은 면내 위상차 및 두께방향 위상차 값이 높아 편광무라를 나타냄을 알 수 있었다.
표 4 및 5에서 보는 바와 같이, 실시예 6 내지 13의 보호필름은 면내 위상차(Ro) 및 두께 방향 위상차(Rth)가 낮고, Nz(Rth/Ro)가 0보다 크며, 헤이즈가 낮고, 열처리 후 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)으로의 수축률이 모두 1 % 이하로 낮아 높은 신뢰성을 보였다. 반면, 비교예 4 내지 8의 보호필름은 면내 위상차, 두께 방향 위상차, 또는 열처리 후 수축률이 높아, 편광무라가 발생하거나 신뢰성이 낮았다.
[부호의 설명]
100: 편광판
10: 편광자층
20: 편광판용 보호필름
200: 표시패널
A: 표시장치

Claims (21)

  1. 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하고,
    면내 위상차(Ro)가 10nm 이하이며, 두께 방향 위상차(Rth)가 50nm 이하인, 편광판용 보호필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름이 상기 불소계 수지 : 상기 아크릴계 수지를 1 : 1.5 내지 99의 중량비로 포함하는, 편광판용 보호필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호필름이 상기 불소계 수지 : 상기 아크릴계 수지를 1 : 9 내지 99의 중량비로 포함하는, 편광판용 보호필름.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보호필름이 상기 불소계 수지 : 상기 아크릴계 수지를 1 : 10 내지 30의 중량비로 포함하는, 편광판용 보호필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지가 치환되거나 비치환된 단일 중합체인, 편광판용 보호필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지의 연화점이 100℃ 이상인, 편광판용 보호필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지가 230℃에서 1 내지 20g/10분의 용융 지수(MI, melting index)를 갖는, 편광판용 보호필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 수지가 치횐되거나 비치환된 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)인, 편광판용 보호필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 수지가 단일중합 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지 또는 공중합 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지인, 편광판용 보호필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 수지가 50,000 내지 250,000g/mol의 중량평균분자량을 갖는, 편광판용 보호필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 수지가 230℃에서 5 내지 20g/10분의 용융 지수(MI, melting index)를 갖는, 편광판용 보호필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름은, 면내 위상차(Ro)가 0.1nm 내지 10nm이고, 두께 방향 위상차(Rth)가 1nm 내지 40nm이며, Rth/Ro가 1 내지 40인, 편광판용 보호필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름이 28% 내지 61%의 신도를 갖는, 편광판용 보호필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름이 HB 내지 2H의 연필 경도를 갖는, 편광판용 보호필름.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름이 85℃에서 24시간 처리 후 길이 방향 및 폭 방향으로 각각 1% 이하의 수축률을 갖는, 편광판용 보호필름.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름이 광 입사각이 - 50°내지 50°인 조건 하에서, 면내 위상차(Ro)가 0nm 내지 3nm인, 편광판용 보호필름.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름이 광 입사각이 - 50°내지 50°인 조건 하에서, 면내 위상차(Ro)의 최대값과 최소값의 차이가 1.5 이하인, 편광판용 보호필름.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름이 0 내지 0.005의 면배향도(Rth/두께)를 갖는, 편광판용 보호필름.
  19. (1) 불소계 수지 및 아크릴계 수지를 포함하는 혼합수지 조성물을 용융 압출하여 미연신 시트를 제조하는 단계;
    (2) 상기 미연신 시트를 길이 방향으로 1.5 내지 4배 연신하고, 폭 방향으로 1.5 내지 4배 연신하여 연신된 필름을 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 연신된 필름을 열고정하는 단계;를 포함하는, 편광판용 보호필름의 제조방법.
  20. 편광자층; 및
    상기 편광자층의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 인접하는 제1항의 편광판용 보호필름을 포함하는, 편광판.
  21. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 배치되는 제20항의 편광판을 포함하는, 표시장치.
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