KR101705942B1 - 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질 및 자외선 흡수제를 포함하고, 하기 식 (1) 및 (2)을 만족하며, 두께가 25㎛ 이하인 위상차 필름, 상기 위상차 필름을 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
식 (1): 110nm < R_in < 170nm
식 (2): T_380nm ≤ 20%
상기 식 (1) 및 (2)에서,
R_in은 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 550nm에서의 위상차 필름의 면 방향 위상차 값이고,
T_380nm는 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 380nm 에서의 위상차 필름의 광 투과도임.

Description

위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치{RETARDATION FILM, POLARIZING PLATE AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 박형으로 제조함에도 불구하고 λ/4를 만족함과 동시에 우수한 자외선 차단 효과를 가지며, 선글라스를 착용한 상태에서 디스플레이 장치를 시청하는 경우에도 시청 각도에 따른 시감 저하 문제를 해결할 수 있는 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD)는 최근 휴대 전화 등의 모바일 기기로부터 대형 TV에 이르기 까지 화면의 크기를 불문하고 여러 용도로 사용되고 있다. 또한, 액정표시장치(LCD) 외에 다른 디스플레이 장치로는 특히 유기발광표시장치(OLED)가 모바일에의 용도를 중심으로 수요가 크게 증가하고 있다. 이와 같은 디스플레이 장치에는 콘트라스트의 향상, 색조의 보상 등의 목적으로 다양한 종류의 위상차 필름이 사용되고 있으며, 예를 들면 일본 특허 공개 2005-208588호 등에 기재되어 있는 바와 같이 환상 폴리올레핀 등의 고분자 물질을 포함하며, λ/4 위상차 특성을 만족하는 위상차 필름 등이 다양한 용도로 사용되고 있다.

한편, 상기와 같은 위상차 필름의 위상차 특성은 일반적으로 위상차 필름의 두께에 영향을 받는다. 예를 들면, 필름의 면 방향 위상차 값은 필름의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율에서 상기 굴절율에 수직인 방향의 굴절율을 뺀 값에서 필름의 두께를 곱하여 계산이 가능하며, 따라서 필름의 두께가 두꺼운 경우에는 높은 위상차를 구현하기 용이하나, 필름의 두께가 얇은 경우에는 높은 위상차를 구현하기가 어렵다. 따라서, 종래에 사용되는 위상차 필름의 경우 예를 들어 상대적으로 높은 위상차에 해당하는 λ/4를 만족하기 위하여, 상대적으로 두꺼운 두께로 제조되고 있다. 다만, 이와 같이 위상차 필름의 두께가 두꺼운 경우에는 이를 포함하는 편광판이나 디스플레이장치의 박형 경량화 추세에 부응하기 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 상기와 같은 위상차 필름에 자외선 차단 효과를 함께 구현하는 연구들이 진행되고 있으며, 예를 들면 위상차 필름의 표면에 자외선 차단제를 포함하는 기능성 코팅층을 형성하는 방법 등이 제안된바 있다. 그러나, 이와 같이 별도의 기능성 코팅층을 형성하는 경우에는 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 필름의 두께가 더욱 두꺼워지는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서 위상차 필름의 제조 과정에서 자외선 차단제를 필름 내부에 첨가하여, 자외선 차단 효과를 자체적으로 가지는 위상차 필름을 제조하기 위한 연구들이 진행된바 있으나, 이 경우 유의미한 자외선 차단 효과를 얻기 위해서는 필름의 두께가 두꺼워야 하거나, 또는 상당한 양의 자외선 흡수제를 첨가해야 하는 문제점이 있다.

이와는 다른 문제로서, 상기와 같은 디스플레이 장치는 시인측 편광판에서 출사되는 빛이 직선 편광이 되어 강한 방향 의존성을 가지고 있기 때문에, 편광 선글라스와 같이 특정 방향의 편광이 차단되는 광학 필름을 통하여 디스플레이 기기를 시청하는 경우에는, 시청 각도에 따라 시감이 저하되는 문제가 있다. 이는 편광 선글라스의 투과축과 디스플레이 장치에서 출사되는 광의 축이 일치하지 않기 때문이다. 이를 해결하기 위하여, 디스플레이 장치를 제작하는데 있어서 편광 선글라스의 편광축을 고려하는 방법이 제안된바 있으나, 이 경우 설계상의 제약이 발생하게 되고, 또한 편광 선글라스의 편광축에 맞추어 디스플레이 장치를 설계하면, 예를 들면, 디스플레이 장치의 광 투과 특성이 떨어져서 표시 품질이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 25㎛ 이하의 박형으로 제조함에도 불구하고 λ/4를 만족함과 동시에 우수한 자외선 차단 효과를 가지며, 선글라스를 착용한 상태에서 디스플레이 장치를 시청하는 경우에도 시청 각도에 따른 시감 저하 문제를 해결할 수 있는 위상차 필름, 이를 포함하는 편광판 및 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.

한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

일 측면에서, 본 발명은 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질 및 자외선 흡수제를 포함하고, 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하며, 두께가 25㎛ 이하인 위상차 필름을 제공한다.

식 (1): 110nm < R_in < 170nm

식 (2): T_380nm ≤ 20%

상기 식 (1) 및 (2)에서, R_in은 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 550nm에서의 위상차 필름의 면 방향 위상차 값이며, T_380nm는 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 380nm 에서의 위상차 필름의 광 투과도임.

이때, 상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질은 평균 굴절율이 1.510 내지 1.600인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.515 내지 1.590 정도일 수 있다.

한편, 상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질은 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지 및 폴리에스테르계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상인 것이 바람직하다.

이때, 상기 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지 및 폴리에스테르계 수지는 각각 독립적으로 주쇄에 적어도 하나의 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 포함하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리카보네이트 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 유기기이고, m은 5~10,000의 정수이다.

또한, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리아마이드계 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 단위를 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에 있어서, A는 C_{2 -16} 알킬렌이고, B 및 C는 각각 독립적으로 시클로헥산 고리 또는 벤젠 고리이고, X₁, X₂ 및 X₃은 각각 독립적으로 할로겐원자 또는 C_{1 -6} 알킬이고, X₄은 단일결합 또는 C_{1 -6} 알킬렌이고, a, b 및 c는 각각 독립적으로 0~2의 정수이고, n은 5~10,000의 정수이다.

또한, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG)일 수 있다.

한편, 상기 자외선 흡수제는 트리아진계 자외선 흡수제인 것이 바람직하다.

이때, 상기 자외선 흡수제는 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 트리아진계 화합물을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서, R₁~R₃는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~18} 알킬임.

[화학식 4]

상기 화학식 4에서, R₄~R₆는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~18} 알킬이고, R₇~R₉는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~6} 알킬임.

한편, 상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질 100 중량부에 대하여, 상기 자외선 흡수제 0.1 내지 5.0 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 자외선 흡수제는 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.06 내지 0.13 phr^-1㎛^-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.20 phr^-1㎛^-1인 제 2 피크를 가지는 것이 바람직하다.

다른 측면에서, 본 발명은 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 적층되는 상술한 위상차 필름을 포함하며, 상기 위상차 필름의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 35°내지 55°의 각도를 이루는 편광판을 제공한다.

이때, 상기 편광판은 디스플레이 패널의 상부에 배치되어 상기 디스플레이 패널로부터 출사되는 빛을 편광하는 시인측 편광판이며, 이때 상기 위상차 필름은 편광자의 시인측에 적층되는 것이 바람직하다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 상부에 배치되어 상기 디스플레이 패널로부터 출사되는 빛을 편광하는 시인측 편광판을 포함하며, 이때 상기 편광판은 상술한 편광판인 디스플레이 장치를 제공한다.

덧붙여, 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 위상차 필름은 25㎛ 이하의 박형임에도 불구하고, λ/4 위상차를 만족하며, 이와 동시에 파장 380nm 근방의 자외선을 효과적으로 차단할 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 위상차 필름을 편광자의 흡수축과 대략 45°의 각도를 이루도록 편광자의 시인측에 적층하여 사용하는 경우, 편광 선글라스를 착용한 상태에서 디스플레이 장치를 시청하는 경우 발생하는 각도에 따른 시감이 저하 문제를 해결할 수 있으며, 나아가 별도의 처리 없이도 자외선으로부터의 편광자를 효과적으로 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 편광판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이다.

먼저 본 명세서에 사용되는 용어를 정의한다.

(1) n_x는 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이며, n_y는 면 방향에 있어서 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, n_z는 두께 방향의 굴절율을 의미한다. 이때, 상기 n_x, n_y, n_z는 550nm 파장의 광에서 측정한다. 한편, 상기 n_{x ,} n_{y ,} n_z은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, n_x, n_y, n_z를 측정하고자 하는 고분자 물질을 공지의 방법으로 용융 압출하여 미연신 필름 형태로 제조한 후 프리즘 커플러 장비(SAIRON TECHNOLOGY社 SPA-3DR) 등을 이용하여 측정이 가능하다.

(2) 평균 귤절율이란 550nm 파장의 광에서 측정한 상기 n_x, n_y, n_z의 평균값을 의미하는 것으로, 평균 굴절율 = (n_x+n_y+n_z)÷3에 의해 구해진다. 한편, 상기 평균 굴절율 역시 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, 평균 굴절율을 측정하고자 하는 고분자 물질을 공지의 방법으로 용융 압출하여 미연신 필름 형태로 제조한 후 상기한 프리즘 커플러 장비(SAIRON TECHNOLOGY社 SPA-3DR) 등을 이용하여 n_x, n_y, n_z를 측정한 후 평균값을 구하는 방법으로 측정이 가능하다.

(3) R_in은 550nm 파장의 광에서의 면 방향 위상차값을 의미하는 것으로, 면 방향 위상차값 R_in=(n_x-n_y)×d에 의해 구해진다. 이때, 상기 d는 필름의 두께를 의미한다. 한편, 상기 R_in은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.

(4) R_th은 550nm 파장의 광에서의 두께 방향 위상차값을 의미하는 것으로, 두께 방향 위상차값 R_th=(n_z-n_y)×d에 의해 구해진다. 이때, 상기 d는 필름의 두께를 의미한다. 한편, 상기 R_th은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.

(5) 정의 복굴절 특성이란, 연신 시에 연신 방향을 따라 최대 굴절율이 발현되는 것을 의미하며, 부의 복굴절 특성이란, 연신 시에 연신 방향에 대해 수직인 방향을 따라 최대 굴절율이 발현되는 것을 의미한다.

(6) 시인측이란, 디스플레이 장치에 있어서 시청자가 바라보는 방향에 위치하는 것을 의미하며, 백라이트 유닛측이란, 액정표시장치와 같이 광원으로 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치에 있어서 백라이트 유닛에 인접한 방향에 위치하는 것을 의미한다.

(7) 디스플레이 패널의 상부란, 상기 시인측과 마찬가지로 디스플레이 장치에 있어서 시청자가 바라보는 방향에 위치하는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 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. 도면에 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

먼저, 본 발명의 위상차 필름에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 위상차 필름은 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질 및 자외선 흡수제를 포함하고, 하기 식 (1) 및 (2)을 만족하며, 두께가 25㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

식 (1): 110nm < R_in < 170nm

식 (2): T_380nm ≤ 20%

상기 식 (1) 및 (2)에서, R_in은 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 550nm에서의 위상차 필름의 면 방향 위상차 값이며, T_380nm는 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 380nm 에서의 위상차 필름의 광 투과도이다.

먼저, 본 발명에 이용되는 상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질은 연신에 의하여 λ/4 위상차를 만족시키 위하여 사용하는 것으로, 연신 시 연신 방향을 따라 최대 굴절율이 발현되는 고분자 물질이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하며, 예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니나, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 환상 올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지 등을 들 수 있다.

한편, 상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질은, 이에 한정되는 것은 아니나, 그 중에서도 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지 및 폴리에스테르계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상이 바람직하게 사용될 수 있다. 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지 또는 폴리에스테르계 수지를 이용하여 위상차 필름을 제조하는 경우, 광 특성이 우수하고, 내열성, 내구성 등 역시 우수하며, 25㎛ 이하의 두께에서의 λ/4 위상차를 효과적으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.

이때, 상기 폴리카보네이트계 수지는 주쇄에 카보네이트기를 가지는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 다만, 그 중에서도 특히 높은 정의 복굴절 특성을 가지는 관점에서, 주쇄에 적어도 하나의 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 포함하는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 예컨대, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리카보네이트계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 유기기이고, m은 5~10,000의 정수이다.

이때, 상기 화학식 1에서, 상기 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가 유기기의 예로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 하기 구조식으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 들 수 있다. 이때, 상기 2가 유기기는 벤젠 고리의 임의의 위치에서 폴리카보네이트계 수지의 주 사슬과 연결될 수 있다.

또한, 상기 폴리아마이드계 수지는 주쇄에 아마이드기를 가지는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 다만, 폴리이미드계 수지 역시 그 중에서도 특히 높은 정의 복굴절 특성을 가지는 관점에서, 주쇄에 적어도 하나의 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 포함하는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 예컨대, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폴리아마이드계 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 단위를 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에 있어서, A는 C_{2 -16} 알킬렌이고, B 및 C는 각각 독립적으로 시클로헥산 고리 또는 벤젠 고리이고, X₁, X₂ 및 X₃은 각각 독립적으로 할로겐원자 또는 C_{1 -6} 알킬이고, X₄은 단일결합 또는 C_{1 -6} 알킬렌이고, a, b 및 c는 각각 독립적으로 0~2의 정수이고, n은 5~10,000의 정수이다.

이때, 상기 화학식 2의 A에 있어서, C_{2 -16} 알킬렌은 2 내지 16개, 또는 4 내지 14개, 또는 6 내지 12개의 탄소 원자의 탄화수소 사슬을 의미하며, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸렌, 에틸렌, 트리메틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 헥사메틸렌, 헵타메틸렌, 노나메틸렌, 데카메틸렌, 운데카메틸렌, 도데카메틸렌, 트리데카메틸렌, 테트라데카메틸렌, 펜타데카메틸렌, 헥사데카메틸렌 등을 그 예로 들 수 있다.

또한, 상기 화학식 2의 B 및 C에 있어서, 상기 B 및 C는 그 중에서도 특히 시클로헥산 고리인 것이 보다 바람직하며, 이때, 상기 B 및 C의 폴리아마이드계 수지계 수지의 주쇄와의 결합 위치는 특별히 제한되지 않으며, 비대칭 위치라도 좋고, 대칭 위치라도 좋다. 예컨대, 상기 B 및 C가 시클로헥산 고리인 경우, 1,3번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋고, 1,4번 탄소가 주쇄와 결합하는 시클로헥산 고리이어도 좋다.

또한, 상기 화학식 2에 있어서, X₁, X₂ 및 X₃의 C_{1 -6} 알킬로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, t-부틸 등을 그 예로 들 수 있다. 이때, 상기 X₁는 A의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합되고, X₂는 B의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합되며, X₃는 C의 임의의 위치의 수소에 치환되어 결합된다.

또한, 상기 화학식 2에 있어서, X₄의 C_{1 -6} 알킬렌으로는 메틸렌, 디메틸메틸렌, 에틸렌, 트리메틸렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 헥사메틸렌 등을 그 예로 들 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르계 수지는, 주쇄에 에스테르기를 가지는 것이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 다만, 그 중에서도 특히 높은 정의 복굴절 특성을 가지는 관점에서, 주쇄에 적어도 하나의 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 포함하는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 예컨대, 이에 한정되는 것은 아니나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜(PETG) 등이 바람직하게 사용될 수 있다.

한편, 상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질은 평균 굴절율이 1.510 내지 1.600인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.515 내지 1.590 정도일 수 있다. 제조되는 위상차 필름의 위상차 특성은 일반적으로 재료가 되는 고분자 물질의 평균 굴절율이 클수록 높게 발현이 되며, 본 발명의 경우 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질의 펑균 굴절율이 특히 상기 범위를 만족하는 경우 필름 두께 25㎛ 이하에서도 효과적으로 λ/4 위상차를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 상기 범위보다 평균 굴절율이 작은 경우에는 원하는 만큼의 위상차 구현이 어려울 수 있으며, 상기 범위보다 평균 굴절율이 큰 경우에는 너무 높은 위상차가 구현될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 이용되는 상기 자외선 흡수제는 외부로부터 유입되는 자외선을 효과적으로 차단하기 위하여 포함되는 것으로, 위상차 필름을 두께 20㎛으로 환산하여 측정하였을 때, 파장 380nm에서 광 투과율을 20% 이내로 할 수 있는 자외선 흡수제이면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 예컨대, 상기 자외선 흡수제로는 당해 기술분야에 잘 알려진 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 트리아진계 자외선 흡수제 등을 사용할 수 있다.

한편, 상기 자외선 흡수제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 그 중에서도 특히 트리아진계 자외선 흡수제인 것이 보다 바람직하다. 트리아진계 자외선 흡수제의 경우 특히 열 안정성과 자외선 흡수 효과가 우수하며, 따라서 적정량의 함량으로도 충분한 자외선 차단 효과를 가질 수 있으며, 나아가 제막 과정에서 발생할 수 있는 퓸(fume) 현상이나 마이그레이션(migration) 현상 등이 거의 발생하지 않는다는 장점이 있다. 본 발명에 사용 가능한 트리아진계 자외선 흡수제는 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 시판되는 다양한 트리아진계 자외선 흡수제가 사용될 수 있다.

한편, 상기 트리아진계 자외선 흡수제는, 이에 한정되는 것은 아니나. 그 중에서도 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 트리아진계 화합물을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 트리아진계 화합물을 포함하는 경우, 필름 두께 25㎛ 이하의 얇은 두께에서도 적정량의 함량을 첨가하여 우수한 자외선 차단 효과를 가질 수 있다는 장점이 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서, R₁~R₃는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~18} 알킬이다. 이때, 상기 R₁~R₃는 알킬기, 알콕시기, 하이드록시기, 할로겐원자로 치환되어 있어도 되고, 산소원자, 유황원자, 카르보닐기, 에스테르기, 아미드기 또는 이미노기로 중단되어 있어도 된다. 또한 상기의 치환 및 중단은 조합되어도 된다.

예를 들면, 상기 화학식 3에 있어서, R₁~R₃로 표시되는 치환 또는 비치환된 C_{1 -18} 알킬로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, 펜틸, 이소펜틸, 제2펜틸, 제3펜틸, 헥실, 헵틸, 2-메틸헥실, 이소헵틸, 제3헵틸, n-옥틸, 이소옥틸, 제3옥틸, 2-에틸헥실, 노닐, 이소노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 클로로메틸, 디클로로메틸, 트리클로로메틸, 2-히드록시에틸, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 2-메톡시에틸, 2-에톡시에틸, 2-부톡시에틸, 2-메톡시프로필, 3-메톡시프로필 등을 그 예로 들 수 있다.

한편, 상기 화학식 3의 R₁~R₃는 서로 동일한 C_{3 ~5} 직쇄 알킬, 예컨대 모두 프로필이거나, 모두 n-부틸이거나, 또는 모두 n-펜틸인 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 화학식 3-1과 같은 트리아진계 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

[화학식 3-1]

[화학식 4]

상기 화학식 4에서, R₄~R₆는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~18} 알킬이고, R₇~R₉는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~6} 알킬이다. 이때, 상기 R₄~R₉는 알킬기, 알콕시기, 하이드록시기, 할로겐원자로 치환되어 있어도 되고, 산소원자, 유황원자, 카르보닐기, 에스테르기, 아미드기 또는 이미노기로 중단되어 있어도 된다. 또한 상기의 치환 및 중단은 조합되어도 된다.

예를 들면, 상기 화학식 4에 있어서, R₄~R₆로 표시되는 치환 또는 비치환된 C_1-18 알킬로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, 펜틸, 이소펜틸, 제2펜틸, 제3펜틸, 헥실, 헵틸, 2-메틸헥실, 이소헵틸, 제3헵틸, n-옥틸, 이소옥틸, 제3옥틸, 2-에틸헥실, 노닐, 이소노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 클로로메틸, 디클로로메틸, 트리클로로메틸, 2-히드록시에틸, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 2-메톡시에틸, 2-에톡시에틸, 2-부톡시에틸, 2-메톡시프로필, 3-메톡시프로필 등을 그 예로 들 수 있다. 또한, 상기 R₇~R₉로 표시되는 치환 또는 비치환된 C_{1 ~6} 알킬로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 예컨대, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 제2펜틸, 제3펜틸, n-헥실 등을 그 예로 들 수 있다.

한편, 상기 화학식 4의 R₄~R₆는 서로 동일한 C_{4 ~8} 직쇄 알킬, 예컨대 모두 n-부틸이거나, 모두 n-펜틸이거나, 모두 n-헥실이거나, 모두 n-헵틸이거나, 모두 n-옥틸인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 화학식 4의 R₇~R₉는 서로 동일한 C_{1 ~3} 직쇄 알킬, 예컨대 모두 메틸이거나, 모두 에틸이거나, 또는 모두 프로필인 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 하기 화학식 4-1과 같은 트리아진계 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.

[화학식 4-1]

한편, 상기 트리아진계 자외선 흡수제는, 이에 한정되는 것은 아니나. 그 중에서도 특히 상기 화학식 3으로 표시되는 트리아진계 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 태양광 자외선은 320 내지 400㎚의 파장 대역을 UVA 영역, 290 내지 320㎚의 파장 대역을 UVB 영역이라 부르는데, UVA 영역은 오존층에 흡수되지 않고, 강도(Intensity) 또한 높기 때문에 반드시 차단해야 할 필요가 있고, UVB 영역은 대부분이 오존층에 흡수되지만, 파장이 짧은 만큼 에너지가 강하기 때문에 지표에 도달하는 양이 적을지라도 차단해야 할 필요가 있다. 이때, 상기 자외선 흡수제가 상기 화학식 3으로 표시되는 트리아진계 화합물을 포함하는 경우에는 하기 식 (4) ~ (5)를 이용하여 계산한 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼에 있어서, 광학 필름에 적용 시, 290 내지 320nm 파장대역 및 330 내지 400nm 파장대역에서 각각 제 1 피크 및 제 2 피크를 가지며, 구체적으로는 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.06 내지 0.13 phr^-1㎛^-1 또는 0.07 내지 0.10 phr^-1㎛^-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.20 phr^-1㎛^-1 또는 0.13 내지 0.18 phr^-1㎛^-1인 제 2 피크를 가지는바, 일반적인 UVA 영역뿐만 아니라 UVB 영역의 자외선을 역시 효과적으로 차단할 수 있다는 장점이 있다.

식 (4) A = -Log T

식 (5) A = εbc

상기 식 (4) ~ (5)에서, A는 흡광도, T는 투과도, ε는 흡광계수, b는 필름 두께(㎛), c는 자외선 흡수제의 농도(중량부)를 나타내는 것이며, 이때 흡광계수 값은 자외선 흡수제를 필름에 첨가 후 계산하여 획득되는 것으로, 그 단위는 phr^-1㎛^-1이며, 참고로 흡광도의 단위는 무차원이다(dimensionless).

한편, 상기 자외선 흡수제는 열중량분석기(TGA)에서 측정한 1중량% 열분해 온도가 250 내지 450℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 300 내지 450℃ 정도일 수 있다. 열중량분석기(TGA)에서 측정한 1중량% 열분해 온도가 상기 범위보다 낮으면 필름 압출시 자외선 흡수제가 쉽게 분해되어 캐스팅 롤이 오염되는 마이그레이션 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 자외선 흡수제는 가공성 및 생산성 측면을 고려할 때, 분자량이 300 내지 800g/mol인 것이 바람직하며, 400 내지 750g/mol인 것이 보다 바람직하다. 한편, 분자량이 상기 범위보다 작은 경우에는 열에 약하다는 문제점이 있으며, 분자량이 상기 범위보다 큰 경우에는 그만큼 첨가되는 몰수가 감소되기 때문에 자외선 흡수제의 함량을 높여야 하는 문제점이 있다. 자외선 흡수제는 최소량으로 최대의 효과를 발휘해야 하는바, 상기와 같은 적절한 범위의 분자량을 가지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 자외선 흡수제의 함량은 상기 고분자 물질 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부인 것이 바람직하며, 0.2 내지 3.0 중량부 또는 0.3 내지 1.0 중량부인 것이 보다 바람직하다. 자외선 흡수제가 상기 범위보다 적은 경우에는 충분한 자외선 차단 효과를 가지지 못하며, 자외선 흡수제가 상기 범위를 초과하는 경우에는, 위상차 필름 제조과정에서 압출기에서 높은 온도와 압력을 받아 용융되어 나온 열가소성 수지가 티-다이(T-die)를 지나 캐스팅 롤(Casting Roll)을 거치는 과정에서 갑자기 식을 때 자외선 흡수제가 분해되면서 필름 밖으로 빠져 나와 캐스팅 롤에 묻는 현상인 마이그레이션이 심해지게 되고, 이러한 마이그레이션이 심해지는 경우 열분해 되는 자외선 흡수제가 필름에도 묻어나게 되어, 결국 필름 외관이 불량해지기 때문이다.

한편, 본 발명의 위상차 필름은 상기한 고분자 물질 및 자외선 흡수제를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 위상차 필름은 상기 수지 조성물을 용액 캐스터법(용액 유연법), 용융 압출법, 캘린더법, 압축 성형법 등 당해 기술분야에 잘 알려진 임의의 적절한 필름 성형법에 따라 필름 형태로 제조함으로써 제조될 수 있다. 본 발명에 있어서는 이들 필름 성형법 중 용액 캐스트법, 용융 압출법이 바람직하게 이용될 수 있다. 상기 용액 캐스트법을 실시하기 위한 장치로는 예를 들면 드럼식 캐스팅 머신, 밴드식 캐스팅 머신, 스핀 코터등을 들 수 있으며, 상기 용융 압출법으로는 예를 들어 T 다이법, 인플레이션법 등을 들 수 있다. 성형 온도는 바람직하게는 150~350℃ 정도이다.

상기한 필름 성형 방법으로 미연신 필름을 제조한 후에는, 당해 기술분야에서 널리 알려진 연신 방법으로 미연신 필름을 연신한다. 이때, 상기 연신은 종 방향(MD) 연신, 횡 방향(TD) 연신을 각각 수행할 수도 있고, 모두 수행할 수도 있다. 또한, 종 방향 연신과 횡 방향 연신을 모두 수행하는 경우에, 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후에 다른 방향으로 연신할 수도 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수도 있다. 또한, 상기 연신은 한 단계로 수행될 수도 있고, 다단계에 걸쳐 이루어질 수도 있다. 종 방향 연신의 경우, 롤 사이의 속도 차에 의한 연신을 수행할 수 있으며, 횡 방향 연신의 경우 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통상 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신 시에 생기는 보잉(Bowing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다 단계로 수행할 경우에도 보잉 억제 효과를 얻을 수 있다. 한편, 종 방향(MD) 연신의 경우 고분자 배향이 종 방향(MD)으로 만 배향이 되기 때문에 연신 과정에서 필름이 쉽게 쪼개질 수 있는바, 종 방향(MD) 연신 보다는 폭 방향(TD) 연신이 보다 바람직하다.

한편, 연신 온도는 필름 원료 수지의 유리전이온도 근처의 범위인 것이 바람직하며, 예를 들면, 상기 수지의 유리전이온도를 Tg라 할 때, 바람직하게는 (Tg-30)℃~(Tg+100)℃, 보다 바람직하게는 (Tg-20)℃~(Tg+80)℃의 범위 내일 수 있다. 연신 온도가 상기 범위보다 낮은 경우에는 충분한 연신 배율이 얻어지지 않을 우려가 있으며, 반대로 연신 온도가 상기 범위보다 높은 경우에는 유동이 일어나, 안정적인 연신을 실시하지 못할 우려가 있다. 한편, 상기 유리전이온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다. 예컨대, 시차주사형 열량계(DSC)를 이용하는 경우, 약 10mg의 시료를 전용 펜(pan)에 밀봉하고 일정 승온 조건으로 가열할 때 상변이가 일어남에 따른 물질의 흡열 및 발열량을 온도에 따라 그려 유리전이온도를 측정할 수 있다.

한편, 연신 배율은 1.0배 내지 4.0배인 것이 바람직하며, 예를 들면, 1.5 내지 3.5배 또는 1.5 내지 3.0배 정도로 연신할 수 있다. 이때, 연신비가 너무 낮은 경우에는 필름의 인성이 저하되어, 제조된 위상차 필름이 편광판에 적용하기 어려울 수 있으며, 연신비가 너무 큰 경우에는 연신 과정에서 필름의 파단이 발생할 수 있어, 안정적인 필름 생산이 어려울 수 있다.

상기와 같은 방법에 의하여 제조된 본 발명의 위상차 필름은, 두께는 25㎛ 이하이며, 바람직하게는 5㎛ 내지 25㎛, 보다 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛ 정도이다. 본 발명의 위상차 필름은 이와 같이 박형인 것을 특징으로 하며, 두께가 상기 범위보다 두꺼운 경우에는 이를 포함하는 편광판이나 디스플레이 장치 등의 박형 경량화에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 원하는 λ/4 위상차 값을 가지지 못하는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 방법에 의하여 제조된 본 발명의 위상차 필름은 하기 식 (1)을 만족하며, 보다 바람직하게는 R_in의 범위가 120nm 내지 165nm 정도일 수 있다. 이와 같이 본 발명의 위상차 필름은 20㎛ 정도의 얇은 두께에서 측정하는 경우에도 λ/4 위상차를 만족하며, 나아가 이와 같이 λ/4 위상차를 만족하기 때문에, 편광자의 최외측에 편광자의 흡수축과 대략 45°틀어지게 적층되는 경우, 선글라스를 착용한 상태에서 디스플레이 장치를 시청하는 경우에 발생하는 시감 저하의 문제를 방지할 수 있다.

식 (1): 110nm < R_in < 170nm

상기 식 (1)에서, R_in은 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 550nm에서의 위상차 필름의 면 방향 위상차 값이다.

또한, 상기와 같은 방법에 의하여 제조된 본 발명의 위상차 필름은 하기 식 (2)을 만족하며, 보다 바람직하게는 T_380nm의 범위가 18% 이내, 또는 16.5% 이내 정도일 수 있다. 일반적으로 필름의 두께가 커지는 경우 흡광도가 증가하게 되므로, 자외선 차단 효과가 우수하나, 박형화를 추구하는 현대 산업의 특성상 두께가 너무 두꺼운 것은 바람직하지 않다. 또한, 일반적으로 필름의 두께가 너무 얇은 경우에는 자외선 차단 효과가 떨어지기 때문에 자외선 흡수제의 함량을 늘려야 하는데, 이 경우 비용 상승 등 이에 수반된 여러 문제가 생길 수 있다. 그러나, 본 발명의 경우 20㎛ 정도의 얇은 두께에서도 적정한 양의 자외선 흡수제를 통해 파장 380nm 근방의 자외선을 효과적으로 차단할 수 있으며, 따라서 상기한 바와 같은 문제들이 발생하지 않는다.

식 (2): T_380nm ≤ 20%

상기 식 (2)에서, T_380nm는 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 380nm 에서의 위상차 필름의 광 투과도이다.

또한, 상기와 같은 방법에 의하여 제조된 본 발명의 위상차 필름은 하기 식 (3)을 만족하는 것이 보다 바람직하며, 예를 들면 R_th의 범위가 -50nm 내지 50nm 정도일 수 있다. 두께 방향 위상차 값이 상기 범위를 만족하는 경우, 이를 포함하는 디스플레이 장치의 보다 넓은 시야각 구현이 가능하기 때문이다.

식 (3): -50nm < R_th < 100nm

상기 식 (3)에서, R_th는 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 550nm에서의 위상차 필름의 두께 방향 위상차 값이다.

한편, 상기와 같은 방법에 의하여 제조된 본 발명의 위상차 필름은 지상축이 위상차 필름의 길이 방향에 대하여 35°내지 55°의 각도를 이룰 수 있으며, 바람직하게는 40°내지 50°의 각도를 이룰 수 있다. 이 경우 위상차 필름을 편광판에 적용하는 경우, 롤-투-롤 방법으로 편광자의 흡수축과 대략 45°틀어지게 적층이 가능하다는 장점이 있다.

다음으로, 상기 위상차 필름을 포함하는 본 발명의 편광판 및 디스플레이 장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 편광판은 편광자; 및 상기 편광자의 적어도 일면에 적층되는 상술한 위상차 필름을 포함하며, 상기 위상차 필름의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 35°내지 55°의 각도를 이루는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 편광판은 디스플레이 패널의 상부에 배치되어 상기 디스플레이 패널로부터 출사되는 빛을 편광하는 시인측 편광판인 것이 바람직하며, 상기 위상차 필름은 편광자의 디스플레이 패널에 인접한 면의 반대면, 즉 시인측에 적층되는 것이 바람직하다. 이 경우, 디스플레이 패널로부터 출사된 빛이 편광자를 통과하여 직선 편광이 되고, 다시 상기 위상차 필름을 통과하여 원편광으로 변환이 되어, 선글라스 투과축에 영향을 받지 않게 되는바, 선글라스를 착용한 상태에서도 시청 각도에 따른 시감 저하 문제가 거의 발생하지 않으며, 나아가 별도의 처리 없이도 최외각에 위치하는 위상차 필름이 자외선을 효과적을 차단하여, 편광자를 효과적으로 보호할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 위상차 필름의 적층 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 당해 기술분야에서 사용되는 공지의 접착제들, 예컨대 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제, 양이온계 접착제 또는 라디칼게 접착제 등을 이용하여, 합지 롤로 가열 합지하거나, 상온 압착하여 합지하거나, 또는 합지 후 자외선을 조사하는 방법 등에 의하여 수행될 수 있다.

한편, 본 발명의 편광판은 상기 편광자와 위상차 필름 사이에 보호 필름을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 하기 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 편광판(10)은 상기 위상차 필름(13)이 편광자(11)에 직접 부착 될 수 있으며, 또는 하기 도 2에 도시한 바와 같이 편광자(11)에 보호 필름(12)이 부착되고, 상기 위상차 필름(13)이 보호 필름(12) 위에 부착될 수도 있다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 편광판(10)은 상기 위상차 필름(13)의 최외면에 기능성 코팅층(14)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 기능성 코팅층(14)으로는 당해 기술분야에 잘 알려진 정전기 방지층, 하드 코트층 등을 그 예로 들 수 있으며, 이들은 단일의 층으로 존재할 수 있고, 별도로 두 층 이상으로 존재할 수도 있다.

한편, 본 발명에 이용되는 상기 편광자는 당해 기술분야에 알려져 있는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광자는 폴리비닐알코올 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착 시켜서 제조될 수 있으나, 이의 제조방법 역시 특별히 한정되지 않는다.

또한, 본 발명에 이용되는 상기 보호 필름은 편광자를 보호해주기 위한 것으로, 본 발명에 있어서 상기 편광자 보호 필름은 저복굴절성이고, 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성 등이 우수한 폴리머로 이루어지는 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 아크릴계 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름, 폴리노르보넨(PNB) 필름, 싸이클로올레핀폴리머(COP) 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름 등을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 편광판을 포함하는 디스플레이 장치 역시 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 상부에 배치되어 상기 디스플레이 패널로부터 출사되는 빛을 편광하는 시인측 편광판을 포함하며, 상기 편광판은 상술한 편광판인 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 상기 디스플레이 장치는 하기 도 4에 도시한 바와 같이 액정표시장치(LCD)일 수 있다. 이때, 하기 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 편광판(10)이 액정표시장치의 시인측 편광판(10)으로 적용되고, 본 발명의 위상차 필름(13)은 편광자(11)의 액정 패널에 인접한 면의 반대면, 즉 시인측에 지상축이 편광자(11)의 흡수축에 대략 45°의 각도를 이루도록 적층되는 것이 바람직하다. 이 경우, 백라이트 유닛(40)으로부터 출사되는 광이 백라이트 유닛측 편광판(30)과 액정 패널(20)을 통과하여 시인측 편광판(10)의 편광자(11)를 통해 직선 편광으로 출사 되고, 다시 상기 위상차 필름(13)을 통과하여 원편광으로 변환이 되어, 편광 선글라스(50)의 투과축에 영향을 받지 않게 되며, 따라서 편광 선글라스(50)를 착용한 상태에서도 시청 각도에 따른 시감 저하 문제가 거의 발생하지 않고, 나아가 별도의 처리 없이도 최외각에 위치하는 위상차 필름이 자외선을 효과적을 차단하여, 편광자를 효과적으로 보호할 수 있다.

이때, 상기 액정표시장치(LCD)에 포함되는 액정 패널의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, TN(twisted nematic)형, STN(super twisted nematic)형, F(ferroelectic)형 또는 PD(polymer dispersed)형과 같은 수동 행렬 방식의 패널; 2단자형(two terminal) 또는 3단자형(three terminal)과 같은 능동행렬 방식의 패널; 횡전계형(IPS; In Plane Switching) 패널 및 수직배향형(VA; Vertical Alignment) 패널 등의 공지의 패널이 모두 적용될 수 있다.

또한, 액정표시장치(LCD)를 구성하는 기타 구성, 예를 들면, 상부 및 하부 기판(ex. 컬러 필터 기판 또는 어레이 기판) 등의 종류 역시 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에 공지되어 있는 구성이 제한 없이 채용될 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것으로 의도되지 않는다.

자외선 흡수제

하기 실험에 사용한 자외선 흡수제들은 하기 표 1에 표시한 바와 같은 트리아진계 화합물을 주 조성으로 포함하는 트리아진계 자외선 흡수제이다.

구분		트리아진계 화합물
자외선 흡수제 A	DKSH社 NST-5
자외선 흡수제 B	아데카社 LA F70

한편, 파장에 따른 흡광 계수를 보여주는 흡수 스펙트럼에 있어서, 1)상기 NST-5는 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 대략 0.07 내지 0.09 phr^-1㎛^-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 대략 0.13 내지 0.16 phr^-1㎛^-1인 제 2 피크를 가지는 것으로 나타났으며, 2)상기 LA F70은 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 대략 0.09 내지 0.10 phr^-1㎛^-1인 하나의 피크를 가진다.

실시예 1

주쇄에 벤젠 고리를 포함하는 폴리카보네이트계 수지(LG Chemical, DCD 1080, Tg=148℃, 평균 굴절율=1.586) 100 중량부에 상기 자외선 흡수제 A를 0.7 중량부를 균일하게 혼합한 수지 조성물을 250℃ 조건 하에서 30φ, L/D 40 Vent-type Co-rotating Twin Extruder에서 컴파운드하여 펠렛(pellet)을 제조하였다.

위에서 제조한 원료 펠렛을 250℃에서 같은 압출기에서 압출기로 용융한 뒤, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키는 방법으로, 두께 40㎛의 미연신 필름을 제조하였다.

이 필름을 실험용 필름 연신 장비를 사용하여 160℃에서 TD 방향으로 2.0배의 비율로 연신하여 20㎛ 두께의 연신 필름을 제조하였다.

실시예 2

주쇄에 시클로헥산 고리를 포함하는 폴리아마이드계 수지(Evonik, CX9704, Tg=130℃, 평균 굴절율=1.516) 100 중량부에 상기 자외선 흡수제 A를 0.7 중량부를 균일하게 혼합한 수지 조성물을 250℃ 조건 하에서 30φ, L/D 40 Vent-type Co-rotating Twin Extruder에서 컴파운드하여 펠렛(pellet)을 제조하였다.

위에서 제조한 원료 펠렛을 250℃에서 같은 압출기에서 압출기로 용융한 뒤, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키는 방법으로, 두께 40㎛의 미연신 필름을 제조하였다.

이 필름을 실험용 필름 연신 장비를 사용하여 145℃에서 TD 방향으로 2.0배의 비율로 연신하여 20㎛ 두께의 연신 필름을 제조하였다.

실시예 3

주쇄에 벤젠 고리를 포함하는 폴리에스테르계 수지(폴리에틸렌테레프탈레이트글리콜, SK Chemical, KN100, Tg=78℃, 평균 굴절율=1.570) 100 중량부에 상기 자외선 흡수제 A를 0.7 중량부를 균일하게 혼합한 수지 조성물을 250℃ 조건 하에서 30φ, L/D 40 Vent-type Co-rotating Twin Extruder에서 컴파운드하여 펠렛(pellet)을 제조하였다.

위에서 제조한 원료 펠렛을 250℃에서 같은 압출기에서 압출기로 용융한 뒤, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키는 방법으로, 두께 40㎛의 미연신 필름을 제조하였다.

이 필름을 실험용 필름 연신 장비를 사용하여 110℃에서 TD 방향으로 2.0배의 비율로 연신하여 20㎛ 두께의 연신 필름을 제조하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에 있어서, 자외선 흡수제 A 대신 자외선 흡수제 B를 0.8 중량부 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 20㎛ 두께의 연신 필름을 제조하였다.

실시예 5

상기 실시예 2에 있어서, 자외선 흡수제 A 대신 자외선 흡수제 B를 0.8 중량부 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 20㎛ 두께의 연신 필름을 제조하였다.

실시예 6

상기 실시예 3에 있어서, 자외선 흡수제 A 대신 자외선 흡수제 B를 0.8 중량부 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 20㎛ 두께의 연신 필름을 제조하였다.

비교예 1

폴리메틸메타크릴레이트 수지(LGMMA, HP202, Tg=107℃, 평균 굴절율=1.498) 100 중량부를 포함하는 수지 조성물을 250℃ 조건 하에서 30φ, L/D 40 Vent-type Co-rotating Twin Extruder에서 컴파운드하여 펠렛(pellet)을 제조하였다.

위에서 제조한 원료 펠렛을 250℃에서 같은 압출기에서 압출기로 용융한 뒤, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키는 방법으로, 두께 40㎛의 미연신 필름을 제조하였다.

이 필름을 실험용 필름 연신 장비를 사용하여 110℃에서 TD 방향으로 2.0배의 비율로 연신하여 20㎛ 두께의 연신 필름을 제조하였다.

비교예 2

시판되는 Fuji社의 25㎛ UZ TAC 위상차 필름을 사용하였다.

비교예 3

시판되는 Konica社의 25㎛ UZ TAC 위상차 필름을 사용하였다.

하기 표 2에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 위상차 필름의 위상차 및 광 투과도 측정 결과를 나타내었다. 이때, 위상차 값은 Axometrics社의 Axoscan 측정장치를 이용하여 측정하였으며, 광 투과도는 Hitachi社의 U-3310 spectrometer를 이용하여 측정하였다.

구 분	두께(㎛)	Rin(㎚)	Rth(㎚)	T290 ㎚(%)	T380 ㎚(%)
실시예 1 (PC+NST5)	20	123	-27	23.2	16.4
실시예 2 (PA+NST5)	20	162	-48	23.2	16.4
실시예 3 (PETG+NST5)	20	154	-40	23.2	16.4
실시예 4 (PC+LAF70)	20	123	-27	39.0	17.9
실시예 5 (PA+LAF70)	20	162	-48	39.0	17.9
실시예 6 (PETG+LAF70)	20	154	-40	39.0	17.9
비교예 1 (PMMA)	20	2	-20	92.0	92.0
비교예 2 (UZ TAC)	25	3	-50	0.7	18.5
비교예 3 (UZ TAC)	25	1	-24	0.8	17.7

상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 위상차 필름은 20㎛의 얇은 두께임에도 불구하고, 파장 550nm에서의 면 방향 위상차 값이 110 내지 170nm 범위에 포함되는 등 λ/4 위상차를 만족하며, 나아가 적은 양의 자외선 흡수제를 포함함에도 불구하고 T_{380 ㎚}이 20% 이내로 자외선 차단 효과가 우수한 것을 알 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이, 이와 같은 본 발명의 위상차 필름을 디스플레이 장치의 시인측 편광판의 최외각에 지상축이 편광자의 흡수축에 대략 45°의 각도를 이루도록 적층하여 사용하는 경우, 디스플레이 장치의 박형화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 편광자를 통해 출사되는 직선 편광이 상기 위상차 필름을 통과하여 원편광으로 변환이 되어, 편광 선글라스의 투과축에 영향을 받지 않게 되는바, 편광 선글라스를 착용한 상태에서 발생할 수 있는 시청 각도에 따른 시감저하 현상을 방지할 수 있으며, 나아가 자외선을 효과적으로 차단할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 비교예 1의 위상차 필름의 경우 두께 20㎛ 정도로 박형이나, 위상차 발현이 크지 않아 λ/4 위상차를 만족하지 못하며, 나아가 자외선 차단 효과 역시 좋지 못하다는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 2-3의 시판되는 위상차 필름의 경우 두께는 25㎛ 정도로 박형이나, λ/4 위상차를 만족하지 못하는 것을 알 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 가능 하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10: 시인측 편광판
11: 편광자
12: 보호 필름
13: 위상차 필름
14: 기능성 코팅층
20: 액정 패널
30: 백라이트 유닛측 편광판
40: 백라이트 유닛
50: 편광 선글라스

Claims (14)

1. 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질 및 자외선 흡수제를 포함하고, 하기 식 (1) 및 (2)을 만족하며, 두께가 5㎛ 내지 25㎛이고,
   상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질은 폴리아마이드계 수지이며,
   상기 폴리아마이드계 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 단위를 포함하는 것인 위상차 필름.
   식 (1): 110nm < R_in < 170nm
   식 (2): 0% < T_380nm ≤ 20%
   상기 식 (1) 및 (2)에서,
   R_in은 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 550nm에서의 위상차 필름의 면 방향 위상차 값이고,
   T_380nm는 두께 20㎛에서 환산하여 측정한 파장 380nm 에서의 위상차 필름의 광 투과도이며,
   [화학식 2]
   

   

   
   상기 화학식 2에 있어서, A는 C_2-16 알킬렌이고, B 및 C는 각각 독립적으로 시클로헥산 고리 또는 벤젠 고리이고, X₁, X₂ 및 X₃은 각각 독립적으로 할로겐원자 또는 C_1-6 알킬이고, X₄은 단일결합 또는 C_1-6 알킬렌이고, a, b 및 c는 각각 독립적으로 0~2의 정수이고, n은 5~10,000의 정수임.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질은 평균 굴절율이 1.510 내지 1.600인 위상차 필름.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 자외선 흡수제는 트리아진계 자외선 흡수제인 위상차 필름.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 자외선 흡수제는 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 트리아진계 화합물을 포함하는 것인 위상차 필름.
   [화학식 3]
   

   

   
   상기 화학식 3에서, R₁~R₃는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~18} 알킬임.
   
   [화학식 4]
   

   

   
   상기 화학식 4에서, R₄~R₆는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~18} 알킬이고, R₇~R₉는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C_{1 ~6} 알킬임.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 자외선 흡수제는 상기 정의 복굴절 특성을 가지는 고분자 물질 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5.0 중량부로 포함되는 것인 위상차 필름.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 자외선 흡수제는 290 내지 320㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.06 내지 0.13 phr^-1㎛^-1인 제 1 피크를 가지고, 330 내지 400㎚ 파장 대역에서 최대 흡광 계수가 0.11 내지 0.20 phr^-1㎛^-1인 제 2 피크를 가지는 것인 위상차 필름.
    
12. 편광자; 및
    상기 편광자의 적어도 일면에 적층되는 제 1 항, 제 2 항 및 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 위상차 필름을 포함하며, 상기 위상차 필름의 지상축이 편광자의 흡수축에 대하여 35°내지 55°의 각도를 이루는 편광판.
13. 제 12 항에 있어서.
    상기 편광판은 디스플레이 패널의 상부에 배치되어 상기 디스플레이 패널로부터 출사되는 빛을 편광하는 시인측 편광판이며, 이때 상기 위상차 필름은 편광자의 시인측에 적층되는 것인 편광판.
    
14. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 상부에 배치되어 상기 디스플레이 패널로부터 출사되는 빛을 편광하는 시인측 편광판을 포함하며, 이때 상기 편광판은 제 12 항의 편광판인 디스플레이 장치.

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