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WO2009088240A2 - 광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치 - Google Patents

광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치 Download PDF

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Publication number
WO2009088240A2
WO2009088240A2 PCT/KR2009/000106 KR2009000106W WO2009088240A2 WO 2009088240 A2 WO2009088240 A2 WO 2009088240A2 KR 2009000106 W KR2009000106 W KR 2009000106W WO 2009088240 A2 WO2009088240 A2 WO 2009088240A2
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WO
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optical film
film
retardation
meth
resin
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Application number
PCT/KR2009/000106
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English (en)
French (fr)
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WO2009088240A3 (ko
Inventor
Dong-Ryul Kim
Boong-Goon Jeong
Dae-Woo Nam
Myeong-Geun Ko
Min-Hee Lee
Jun-Geun Um
Original Assignee
Lg Chem, Ltd.
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Publication date
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Priority to JP2010542169A priority patent/JP5220129B2/ja
Priority to CN2009801018739A priority patent/CN101932636B/zh
Publication of WO2009088240A2 publication Critical patent/WO2009088240A2/ko
Publication of WO2009088240A3 publication Critical patent/WO2009088240A3/ko

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Definitions

  • the present invention is excellent in heat resistance, durability, processability and optical transparency, low haze, excellent optical properties, poor breakage, excellent mechanical strength, light leakage phenomenon, easy in-plane retardation and thickness direction retardation
  • various polymer films are used for polarizing films, polarizer protection films, retardation films, plastic substrates, light guide plates, and the like.
  • Various liquid crystal display devices using a vertical alignment (VA), an in-plane switching (IPS) liquid crystal cell, and the like have been developed. All of these liquid crystal cells have an inherent liquid crystal array, have inherent optical anisotropy, and in order to compensate for this optical anisotropy, films have been proposed in which various kinds of polymers are stretched to impart a retardation function.
  • VA vertical alignment
  • IPS in-plane switching
  • the liquid crystal display uses high birefringence characteristics and orientations of the liquid crystal molecules, the refractive index is changed according to the viewing angle, and thus the color and brightness of the screen are changed. Therefore, phase difference compensation according to the type of liquid crystal molecules is required.
  • most liquid crystal molecules used in the vertical alignment method require a compensation film having a thickness refractive index smaller than the surface direction average refractive index in order to compensate for the thickness direction refractive index of the liquid crystal display surface larger than the surface direction average refractive index. .
  • the front of the two polarizers orthogonal to each other do not pass light, but when the angle is tilted, the optical axis of the two polarizers are not orthogonal to cause light leakage, and a compensation film having an in-plane retardation is required to compensate for this.
  • the display device using the liquid crystal requires both phase difference compensation and in-plane phase difference compensation in the thickness direction to widen the viewing angle.
  • a requirement for retardation compensation films is that birefringence must be easily controlled.
  • the birefringence of the film is made not only by the fundamental birefringence of the material but also by the orientation of the polymer chain in the film. Orientation of the polymer chain is mostly caused by the force applied from the outside or due to the inherent properties of the material, the method of aligning the molecule by the external force is to stretch the polymer film uniaxially or biaxially.
  • the present invention has excellent optical properties, excellent optical transparency, low haze, and unlike acrylic film that is brittle in the stretching orientation process, it does not break easily and has excellent mechanical strength, excellent workability, and excellent durability such as heat resistance. It is an object of the present invention to provide an optical film having a reduced light leakage phenomenon and having various in-plane retardation and thickness direction retardation, and a polarizing plate and an information electronic device including the same.
  • This invention provides the optical film which contains the chain
  • the present invention provides a polarizer including a polarizer and the optical film provided on at least one surface of the polarizer.
  • the present invention provides a liquid crystal display device including the polarizing plate.
  • the present invention provides an information electronic device including the optical film.
  • the optical film according to the present invention has excellent optical properties, excellent optical transparency, low haze, and unlike acrylic film that is brittle in the stretching orientation process, does not easily break, has excellent mechanical strength, and has excellent workability and heat resistance. This is excellent, and the in-plane retardation and thickness direction retardation can be easily adjusted. Therefore, the optical film may be applied to IT (information electronics) devices such as display devices for various purposes.
  • IT information electronics
  • an optical film comprising an aromatic resin having a chain having an hydroxyl group-containing portion and an aromatic portion, having an in-plane retardation of 0 to 600 nm and a thickness direction retardation of 0 to 400 nm.
  • the optical film may further include a (meth) acrylate-based resin including at least one (meth) acrylate-based derivative.
  • the (meth) acrylate-based resin can impart a phase difference characteristic in which the thickness direction refractive index is larger than the average direction refractive index in the plane direction, and the aromatic resin having a chain and an aromatic portion having the hydroxy group-containing portion is in the thickness direction. It is possible to give the phase difference characteristic that the refractive index is smaller than the surface direction average refractive index.
  • the retardation characteristics of the optical film vary depending on the composition and stretching of each component of the optical film, the stretching method, the stretching direction, the stretching ratio, uniaxial or biaxial stretching. Therefore, in the present invention, a film having various retardation characteristics can be produced by adjusting the composition and the stretching method of each component, so that a film having excellent optical characteristics can be produced. In addition, an optical film with little residual phase difference may be provided by adjusting the composition and the stretching method as described above.
  • the optical film according to the present invention has excellent mechanical properties unlike acrylic films that are brittle.
  • the (meth) acrylate-based resin may provide excellent optical properties, and the resin having a chain and an aromatic portion having the hydroxy group-containing portion may provide excellent miscibility with the (meth) acrylate-based resin.
  • the optical film according to the present invention is excellent in mechanical properties including toughness by the aromatic resin having a chain having an hydroxy group-containing portion and an aromatic portion.
  • the optical film according to the present invention may further include a ring-based unit having a ring portion.
  • the ring-based unit having the ring portion may be included in the (meth) acrylate-based resin, or may be included as a separate compound from the (meth) acrylate-based resin or a resin having a chain and an aromatic portion having the hydroxy group-containing portion.
  • the ring-based unit having the ring portion can provide excellent heat resistance to the film.
  • the optical film according to the present invention controls miscibility of the resin composition according to the content of the (meth) acrylate resin, the aromatic resin having a chain having a hydroxy group containing portion and the aromatic portion, and the cyclic unit having a ring portion. Can be.
  • the content of each resin is not particularly limited, and in consideration of the role of the above-described components, in order to achieve the optical properties, mechanical properties, transparency, miscibility, etc., including the desired in-plane retardation and thickness direction retardation
  • the content of can be determined.
  • the content of the (meth) acrylate-based resin, the chain having the hydroxy group-containing portion and the aromatic resin having the aromatic portion, and the ring-based unit having the ring portion may be each selected within the range of about 0.1 to about 99% by weight. Can be.
  • the content of the (meth) acrylate-based resin is preferably about 39 to about 99% by weight
  • the content of the aromatic resin having a chain and the aromatic portion having the hydroxy group containing portion is about 0.5 to about 60% by weight
  • the content of the ring-based unit having the ring portion is preferably about 0.5 to about 40% by weight.
  • the compound containing the (meth) acrylate-based resin, the chain having the hydroxy group containing portion and the aromatic resin having an aromatic moiety, or the ring-based unit having the ring portion may be a homopolymer or a copolymer,
  • the comonomer may be further included within the scope of not impairing the object of the present invention.
  • the copolymer may be a random or block copolymer.
  • the (meth) acrylate resin may include not only (meth) acrylate but also (meth) acrylate derivatives.
  • the (meth) acrylate monomers include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, benzyl methacrylate, and the like. It is not limited only to this. In particular, it is most preferable to use methyl methacrylate (MMA).
  • the (meth) acrylate-based resin may be a homopolymer or a copolymer of the (meth) acrylate-based derivative and may be a copolymer including other types of comonomers.
  • the (meth) acrylate-based resin may be a copolymer including a (meth) acrylate-based unit and a ring-based unit having the ring portion.
  • the (meth) acrylate-based resin when the (meth) acrylate-based resin includes a ring-based unit having the ring portion, the (meth) acrylate-based resin is selected from (meth) acrylate-based derivatives and ring-based units. It may include two or more kinds.
  • the content of the (meth) acrylate-based unit in the copolymer including the (meth) acrylate-based unit and the cyclic-based unit having the cyclic moiety is about 50 to about 99% by weight, preferably about 70 to about 98% by weight.
  • the content of the ring-based unit having the ring portion is about 1 to 50% by weight, preferably about 2 to about 30% by weight.
  • the content of the ring-based unit having the ring portion is 50% by weight or less is advantageous to lower the haze value of the film.
  • the ring-based unit having the ring portion in the copolymer including the (meth) acrylate-based unit and the ring-based unit having the ring portion serves to improve the heat resistance of the film.
  • the ring system unit having the ring portion will be described later.
  • the ring-based unit having a ring portion included in the copolymer together with the (meth) acrylate-based unit is most preferably a maleimide unit including a maleimide portion.
  • the maleimide-based unit may include a ring portion derived from N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-methylmaleimide, N-butylmaleimide, and the like, but is not limited thereto. Most preferably it comprises a ring moiety derived from cyclohexylmaleimide.
  • the above examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the above examples.
  • the copolymer including the (meth) acrylate-based unit and the cyclic-based unit having the cyclic moiety includes a cyclic monomer such as a (meth) acryl-based monomer and a maleimide-based monomer, and may include bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, It may be prepared by a method such as emulsion polymerization.
  • the number average molecular weight of the aromatic resin having a chain having an hydroxy group-containing portion and an aromatic moiety is preferably 1,500 to 2,000,000 g / mol. It is preferable that the said aromatic resin contains phenoxy clock resin.
  • the phenoxy resin includes a structure in which at least one oxygen radical is bonded to a benzene ring.
  • the aromatic resin having a chain having an hydroxy group-containing portion and an aromatic portion may include at least one unit represented by the following general formula (1).
  • the aromatic resin preferably contains 5 to 10,000 units, more preferably 5 to 7,000 units, more preferably 5 to 5,000 units of Formula 1 below. When two or more units represented by the following Chemical Formula 1 are included in the aromatic resin, they may be included in the form of random, alternating or block.
  • X is a divalent group containing at least one benzene ring, and R is a straight or branched chain alkylene having 1 to 6 carbon atoms.
  • X is preferably a divalent group derived from a compound such as the following Chemical Formulas 2 to 4, but is not limited thereto.
  • R 1 is a direct bond, straight or branched alkylene having 1 to 6 carbon atoms or cycloalkylidene having 3 to 20 carbon atoms,
  • R 2 and R 3 are each hydrogen, straight or branched chain alkyl of 1 to 6 carbon atoms or straight or branched chain alkenyl of 2 to 6 carbon atoms, and n and m are each an integer of 1 to 5;
  • R 4 is hydrogen, straight or branched chain alkyl of 1 to 6 carbon atoms or straight or branched chain alkenyl of 2 to 6 carbon atoms, and p is an integer of 1 to 6;
  • R 6 and R 7 are each a direct bond, straight or branched chain alkylene having 1 to 6 carbon atoms, or cycloalkylidene having 3 to 20 carbon atoms,
  • R 5 and R 8 are hydrogen, straight or branched chain alkyl of 1 to 6 carbon atoms or straight or branched chain alkenyl of 2 to 6 carbon atoms, respectively, and q and r each represent an integer of 1 to 5;
  • the aromatic resin (b) most preferably comprises 5 to 10,000 one or more phenoxy clock units represented by the following general formula (5).
  • R 9 is a direct bond or a straight or branched chain alkylene having 1 to 6 carbon atoms
  • R 10 is a straight or branched chain alkylene having 1 to 6 carbon atoms.
  • Formula 5 is preferably represented by the following formula (6).
  • the terminal of the anti-aromatic resin may be an OH group.
  • the ring-based unit having the ring portion can improve the heat resistance of the film.
  • the content of the ring-based unit having the ring portion is about 0.1 to about 99% by weight, preferably about 0.5 to about 40% by weight.
  • the ring portion of the ring-based unit having the ring portion includes maleic anhydride, maleimide, glutaric anhydride, glutalimide, lactone, lactam, and the like, but is not limited thereto.
  • 1) a copolymer comprising a (meth) acrylate-based unit and a maleimide-based unit, and 2) a phenoxy-based resin can be used as a material of the above-described optical film.
  • the content of each component is preferably 1 to 99% by weight.
  • the 1) copolymer is preferably about 40 to about 99% by weight, more preferably about 70 to about 98% by weight.
  • the resin is preferably about 1 to about 60% by weight, more preferably about 2 to about 30% by weight.
  • the content of the maleimide monomer in the copolymer including the 1) (meth) acrylate unit and the maleimide unit is 50% by weight or less, Miscibility with respect to the area can be exhibited, and optical films of this composition have an excellent advantage of exhibiting a single glass transition temperature (Tg).
  • the thickness of the optical film according to the present invention is preferably 5 to 500 ⁇ m, more preferably 5 to 300 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the optical transmittance of the optical film is 90% or more, haze (haze) characteristics may be in the range of 2.5% or less, preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less. It is preferable that the glass transition temperature of the optical film which concerns on this invention is 100 degreeC or more.
  • the optical film according to the present invention comprises the steps of preparing the above-described resin composition; And it may be prepared by the step of molding a film using the resin composition.
  • the optical film may further be uniaxially or biaxially stretched.
  • the resin composition may be prepared by melting and blending the aforementioned components. Melt mixing of the components may be performed using an extruder or the like.
  • the resin composition may further include a lubricant, an antioxidant, a UV stabilizer, a heat stabilizer, and the like, which are generally used.
  • the resin composition is dried in vacuo to remove moisture and dissolved oxygen, and then fed from a raw material hopper to a single or twin extruder substituted with nitrogen, and melted at a high temperature to obtain raw material pellets, and vacuum drying the obtained raw material pellets, After melt
  • the optical film according to the present invention may have optical properties of R in > 0 and R th > 0 by uniaxial or biaxial stretching.
  • the stretching step may be performed in the longitudinal direction (MD) stretching or in the transverse direction (TD) stretching, or both.
  • stretching both a longitudinal direction and a lateral direction after extending
  • stretching in a longitudinal direction extending
  • the starting angle of the tenter is 10 degrees or less in total, suppressing the bowing phenomenon which arises at the time of a lateral stretch, and controls the angle of an optical axis regularly.
  • the same boeing suppression effect can also be obtained by making transverse stretching into multiple stages.
  • the stretching may be performed at a temperature of (Tg-20 ° C) to (Tg + 30 ° C) when the glass transition temperature of the resin composition is Tg.
  • the glass transition temperature refers to a region from the temperature at which the storage modulus of the resin composition begins to decrease, and thus the loss modulus becomes larger than the storage modulus, at which the orientation of the polymer chain is relaxed and lost. Glass transition temperatures can be measured by differential scanning calorimetry (DSC).
  • the drawing speed is preferably in the range of 1 to 100 mm / min in the case of a universal drawing machine (Zwick Z010) and in the range of 0.1 to 2 m / min in the case of a pilot drawing machine. It is preferable to stretch the film by applying an elongation of 5 to 300%.
  • the stretching may proceed as a separate step from the forming of the film, or may be carried out in one step in the same process as the forming of the film.
  • the optical film according to the present invention may be uniaxially or biaxially stretched by the above-described method, and thus may have a phase difference characteristic different from that before stretching.
  • the optical film which can be used as retardation film can be manufactured easily.
  • the thickness variation of the film fabric before stretching is preferably within 3% of the film thickness.
  • the phase difference of the film fabric before stretching is preferably as small as possible, and preferably 5 nm or less on the basis of retardation (the product of the difference in in-plane birefringence and the film thickness).
  • stretching is 5 nm or less.
  • the stretched film can effectively compensate for the disadvantages of the brittle (meth) acrylate-based film because the toughness is increased.
  • the optical film has an in-plane retardation of 0 to 600 nm and a thickness direction retardation of 0 to 400 nm.
  • the optical film may be used as a polarizer protective film. At this time, it is preferable that the optical film has a moisture transmittance of 2 to 100 g / m 2 day.
  • the optical film has an in-plane retardation of 0 to 100 nm, preferably 30 to 80 nm, and a thickness direction retardation of 0 to 300 nm, preferably 100 to 250 nm.
  • Such an optical film may be used as a retardation film for a VA mode liquid crystal display device.
  • the optical film has an in-plane retardation of 0 to 300 nm, preferably 170 to 210 nm, and a thickness direction retardation of 0 to 250 nm, preferably 170 to 210 nm.
  • Such an optical film may be used as a retardation film for a TN mode liquid crystal display device.
  • the optical film has an in-plane retardation of 0 to 200 nm, preferably 70 to 130 nm, and a thickness direction retardation of 0 to 200 nm, preferably 30 to 90 nm.
  • Such an optical film may be used as a retardation film for an IPS mode liquid crystal display device.
  • the in-plane retardation value and the thickness direction retardation value of the retardation film according to the present invention may be calculated by the following Equations 1 and 2, respectively.
  • n x is the largest index of refraction in the film plane
  • n y is the refractive index in the direction perpendicular to n x of the in-plane refractive index of the film
  • n z is the refractive index of the film thickness direction
  • d represents the thickness of the film.
  • the optical film according to the present invention may have an additional layer including at least one of an organic material and an inorganic material on at least one surface thereof to adjust the retardation value and the compensation characteristic and / or the adhesion to the polarizer.
  • an organic material include cellulose, polyimide, polyester, polyurethane, liquid crystal, and / or derivatives thereof
  • the inorganic material includes TiO 2 , ITO, and the like, but is not limited thereto.
  • the present invention also provides an integrated polarizer including the polarizer and the optical film provided on at least one surface of the polarizer.
  • the polarizer is made of a uniaxially stretched polyvinyl alcohol film containing a dichroic dye and is laminated with a protective film because it is inferior in temperature and moisture.
  • the main protective film for polarizing plates is a triacetyl cellulose (TAC) film.
  • TAC film Since TAC film is excellent in moisture permeability, it has the advantage that the water contained in the polarizer can be volatilized through a film in the manufacturing process of a polarizing plate.
  • the dimensional change and optical property change due to moisture absorption are relatively large, and the phase difference value when the humidity is changed near room temperature is large, so that there is a limit in improving the stable viewing angle. There is a problem that the durability is lowered.
  • the polycarbonate-based film has a high glass transition temperature and requires stretching at high temperatures, and also has a large photoelastic coefficient, thereby causing optical deformation due to stress.
  • stretching a norbornene-type film there exists a problem of the stress at the time of extending
  • the solution of this problem can be solved by adopting an acrylate-based film having a good viewing angle compensation effect and a small change in retardation value even with environmental changes.
  • the optical film according to the present invention may be provided only on one surface of the polarizer, or may be provided on both surfaces.
  • the optical film according to the present invention may be disposed on the side in contact with the liquid crystal cell of the polarizer or on the opposite side of the liquid crystal cell, but is preferably on the side in contact with the liquid crystal cell.
  • the other surface may be provided with a protective film known in the art.
  • the known protective film includes a triacetate cellulose (TAC) film, a polynorbornene-based film prepared by ring opening metathesis polymerization (ROMP), and a HROMP obtained by hydrogenating a ring-opened polymerized cyclic olefin-based polymer again.
  • TAC triacetate cellulose
  • ROMP ring opening metathesis polymerization
  • HROMP ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation
  • a film made of a transparent polymer material may be used, but is not limited thereto.
  • the optical film according to the present invention When the optical film according to the present invention is provided on both sides of the polarizer, they may have the same retardation value, but may also have different retardation values.
  • the polarizer a film made of polyvinyl alcohol (PVA) containing iodine or dichroic dye may be used.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the polarizer may be prepared by dyeing iodine or dichroic dye on the PVA film, but a method of manufacturing the same is not particularly limited.
  • the polarizer means a state not including a protective film
  • the polarizing plate means a state including a polarizer and a protective film.
  • the optical film and the polarizer may be laminated by a method known in the art.
  • the lamination of the optical film and the polarizing film may be made by an adhesive method using an adhesive. That is, first, an adhesive is coated on the surface of the PVA film, which is an optical film or a polarizing film, by using a roll coater, a gravure coater, a bar coater, a knife coater or a capillary coater. Before the adhesive is completely dried, the optical film and the polarizing film are laminated by heating or pressing at room temperature with a lamination roll. In the case of using a hot melt adhesive, a heat press roll should be used.
  • Adhesives that can be used when laminating the optical film and the polarizing plate include one-component or two-component PVA adhesives, polyurethane adhesives, epoxy adhesives, styrene butadiene rubber (SBR) adhesives, or hot melt adhesives, but are not limited thereto. Do not. When using a polyurethane adhesive, it is preferable to use the polyurethane adhesive manufactured using the aliphatic isocyanate type compound which does not yellow by light.
  • a solution-type adhesive diluted with an acetate solvent, a ketone solvent, an ether solvent, or an aromatic solvent may be used. Can also be used.
  • adhesive viscosity is a low viscosity type of 5,000 cps or less. It is preferable that the adhesives have excellent storage stability and have a light transmittance of 90% or more at 400 to 800 nm.
  • a tackifier can also be used if it can exert sufficient adhesive force. It is preferable that the adhesive is sufficiently cured by heat or ultraviolet rays after lamination, and thus the mechanical strength is improved to the level of the adhesive. The adhesive strength is also large so that the adhesive does not peel off without breaking of either film to which the adhesive is attached. It is preferable.
  • pressure-sensitive adhesives that can be used include natural rubber, synthetic rubber or elastomer having excellent optical transparency, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, polyvinyl alkyl ether, polyacrylate or modified polyolefin-based pressure-sensitive adhesive, and a curing type in which a curing agent such as isocyanate is added thereto.
  • An adhesive is mentioned.
  • the present invention provides a liquid crystal display device including the polarizing plate.
  • the liquid crystal display according to the present invention is a liquid crystal display including a liquid crystal cell and a first polarizing plate and a second polarizing plate respectively provided on both surfaces of the liquid crystal cell, wherein at least one of the first polarizing plate and the second polarizing plate is It is characterized in that the polarizing plate according to the present invention.
  • the optical film or polarizer protective film provided on the side opposite to the liquid crystal cell of the polarizing plate preferably comprises a UV absorber.
  • liquid crystal display device includes the aforementioned polarizing plate
  • one or more optical films according to the present invention may be further included between the polarizing plate and the liquid crystal cell.
  • the present invention provides an information electronic device including the optical film.
  • the information electronic device includes a liquid crystal display (LCD) and a display device such as an organic light emitting diode (OLED).
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light emitting diode
  • the liquid crystal display according to the present invention is a liquid crystal display comprising a liquid crystal cell and a first polarizing plate and a second polarizing plate respectively provided on both sides of the liquid crystal cell, wherein the first polarizing plate and the second polarizing plate
  • An optical film according to the present invention may be provided between at least one of the liquid crystal cells. That is, one or two or more optical films according to the present invention are provided between the first polarizing plate and the liquid crystal cell, between the second polarizing plate and the liquid crystal cell, or between the first polarizing plate and the liquid crystal cell and between the second polarizing plate and the liquid crystal cell. It may be provided.
  • LGHMA IH830HR resin As poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate) resin, LGHMA IH830HR resin was used. Phenoxy resin was used as InChem Corporation's phenoxy resin InChemRez Phenoxy PKFE® resin.
  • PKFE phenoxy
  • the obtained raw material pellets were dried, melted with an extruder at 260 ° C., and passed through a T-die of a coat hanger type, and a film having a thickness of 150 ⁇ m was produced through a chrome plated casting roll and a drying roll.
  • the drawing temperature and the drawing ratio were changed to draw at a speed of 50 mm / min in one axis direction.
  • In-plane retardation (R in ) and thickness direction retardation (R th ) of the film before and after stretching were measured using a birefringence measuring device (Axoscan, Axometrics). Each retardation value is defined as follows.
  • n x is the largest index of refraction in the film plane
  • n y is the refractive index in the direction perpendicular to n x of the in-plane refractive index of the film
  • n z is the refractive index in the film thickness direction
  • d means the thickness of a film, respectively.
  • a film was prepared and stretched in the same manner as in Examples 1 to 5, except that the film was made of only poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate) resin without containing a phenoxy (PKFE) resin.
  • the physical properties were measured.
  • the in-plane retardation value and the thickness direction retardation value of the optical film according to the resin composition and uniaxial stretching conditions in Examples 1 to 5 and Comparative Examples are shown in Table 1 below.
  • Films were prepared in the same manner as in Examples 1 to 5, except that the poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate) resin and the phenoxy (PKFE) resin were uniformly mixed in a weight ratio of 85:15.
  • PKFE phenoxy
  • a film was prepared in the same manner as in Example 10, except that the poly (N-cyclohexylmaleimide-co-methylmethacrylate) resin and the phenoxy (PKFE) resin were uniformly mixed in a weight ratio of 80:20. It extended and measured the physical property. The measured results are shown in Table 4 below.
  • Moisture permeability measuring device of the stretching conditions (MD elongation 70% / TD elongation 125%) specimens of Example 10 and the specimens of the elongation conditions (MD elongation 30% / TD elongation 200%) of Example 11 (PERMATRAN-W Model 398 And Mocon) were measured under 40 ° C / 90% RH.
  • a value of 30 g / m 2 day and 34 g / m 2 day in Example 11 were measured.
  • the stretched optical film according to the embodiment is excellent in heat resistance, durability, processability and optical transparency, excellent optical properties, not easily broken, excellent mechanical strength, in-plane retardation and thickness direction retardation optical It can be applied as a film.

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Abstract

본 발명은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 면 내 위상차 (Rin) 가 0 내지 600nm이고, 두께 방향 위상차 (Rth)가 0 내지 400nm인 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판 및 정보전자 장치에 관한 것이다.

Description

광학 필름 및 이를 포함하는 정보전자 장치
본 발명은 내열성, 내구성, 가공성 및 광학적 투명성이 뛰어나고, 헤이즈도 적고, 광학적 특성이 우수하며, 잘 부서지지 않으며 기계적 강도가 우수하고, 빛샘현상이 감소되고, 면 내 위상차 및 두께 방향 위상차가 용이하게 조절되는 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판 및 정보전자 장치에 관한 것이다.
본 발명은 2008년 1월 8일 및 2008년 6월 23일에 각각 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2008-0002347호 및 제10-2008-0058908호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
근래 광학 기술의 발전을 발판으로 종래의 브라운관을 대체하는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 등 여러 가지의 방식을 이용한 디스플레이 기술이 제안, 시판되고 있다. 이러한 디스플레이를 위한 폴리머 소재는 그 요구 특성이 한층 더 고도화하고 있다. 예를 들면, 액정 디스플레이의 경우 박막화, 경량화, 화면 면적의 대형화가 추진되면서 광시야각화, 고콘트라스트화, 시야각에 따른 화상 색조 변화의 억제 및 화면 표시의 균일화가 특히 중요한 문제가 되었다.
이에 따라 편광 필름, 편광소자 보호 필름, 위상차 필름, 플라스틱 기판, 도광판 등에 여러 가지의 폴리머 필름이 사용되고 있으며, 액정으로서 트위스티드 네메틱(twisted nematic, TN), 슈퍼 트위스티드 네메틱(super twisted nematic, STN), VA(vertical alignment), IPS(in-plane switching) 액정 셀 등을 이용한 다양한 모드의 액정 표시 장치가 개발되고 있다. 이들 액정 셀은 모두 고유한 액정 배열을 하고 있어, 고유한 광학 이방성을 갖고 있으며, 이 광학 이방성을 보상하기 위하여 다양한 종류의 폴리머를 연신하여 위상차 기능을 부여한 필름이 제안되어 왔다.
구체적으로, 액정 표시 장치는 액정 분자가 가지는 높은 복굴절 특성과 배향을 이용하기 때문에 시야각에 따라 굴절율이 달라지고 그에 따라 화면의 색상과 밝기가 변하므로, 액정 분자의 종류에 따른 위상차 보상이 필요하다. 예컨대, 버티컬 얼라인먼트 방식에 사용하는 대부분의 액정 분자는 액정 표시면의 두께 방향 굴절율이 면 방향 평균 굴절율 보다 크기 때문에 이를 보상하기 위해서 두께 방향 굴절율이 면 방향 평균 굴절율 보다 작은 값을 갖는 보상 필름이 필요하다. 또한, 서로 직교된 두 편광판의 정면에서는 빛을 통과시키지 않지만 각도를 기울이면 두 편광판의 광축이 직교하지 않게 되어 빛샘 현상이 나타나며, 이를 보상하기 위하여 면 내 위상차를 갖는 보상 필름이 필요하다. 또한, 액정을 이용한 표시 장치는 시야각을 넓게 하기 위해 두께 방향의 위상차 보상과 면 내 위상차 보상이 동시에 필요하다.
위상차 보상 필름으로 갖추어야 할 요건으로는 복굴절이 쉽게 조절되어야 한다는 것이다. 그런데, 필름의 복굴절은 물질이 가지는 근본적인 복굴절 뿐만 아니라 필름에 있어서 고분자 사슬의 배향에 의하여 이루어진다. 고분자 사슬의 배향은 대부분 외부에서 부가되는 힘에 의해 강제적으로 일어나거나 물질이 갖고 있는 고유 특성에 기인하며, 외부의 힘에 의해 분자를 배향하는 방법은 고분자 필름을 일축 또는 이축으로 연신하는 것이다.
당 기술분야에서는 디스플레이에 사용되기 위하여 전술한 요구 특성들을 만족하는 폴리머 소재의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명성이 우수하고 헤이즈가 적으며, 연신 배향 과정에서 부서지기 쉬운 아크릴계 필름과 달리 잘 부서지지 않으며 기계적 강도가 우수하고, 가공성도 우수하며, 내열성 등 내구성도 우수하고, 빛샘 현상이 감소되고, 다양한 면 내 위상차 및 두께 방향 위상차를 가질 수 있는 광학 필름 및 이를 포함하는 편광판 및 정보전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 면 내 위상차가 0 내지 600nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 400nm인 광학 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 상기 광학 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 정보전자 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 광학 필름은 광학적 특성이 뛰어난 동시에 광학적 투명성도 우수하고, 헤이즈가 적으며, 연신 배향 과정에서 부서지기 쉬운 아크릴계 필름과 달리 잘 부서지지 않고 기계적 강도가 우수하며, 가공성도 우수하고, 내열성이 우수하며, 면 내 위상차 및 두께 방향 위상차가 용이하게 조절될 수 있다. 따라서, 상기 광학 필름은 다양한 용도로 디스플레이 장치 등 IT(정보전자) 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시상태에 따르면 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 면 내 위상차가 0 내지 600nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 400nm인 광학 필름을 제공한다.
상기 광학 필름은 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 필름에 두께 방향 굴절율이 면 방향 평균 굴절율 보다 큰 위상차 특성을 부여할 수 있고, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지는 두께 방향 굴절율이 면 방향 평균 굴절율 보다 작은 위상차 특성을 부여할 수 있다. 광학 필름의 위상차 특성은 상기 광학 필름의 각 성분들의 조성과 연신 유무, 연신 방향, 연신비, 일축 또는 이축 연신 등의 연신방법에 따라 달라진다. 따라서, 본 발명에서는 상기 각 성분의 조성과 연신방법을 조절함으로써 다양한 위상차 특성을 가지는 필름을 제조할 수 있으므로, 광학적 특성이 뛰어난 필름을 제조할 수 있다. 또한, 상기와 같은 조성 및 연신방법의 조절에 의하여 잔류 위상차가 거의 없는 광학 필름을 제공할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학 필름은 부서지기 쉬운 아크릴계 필름과 달리 기계적 물성이 우수하다. 또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 우수한 광학적 물성을 제공할 수 있고, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 수지는 상기 (메트)아크릴레이트계 수지와의 우수한 혼화성을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학 필름은 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지에 의하여 인성(toughness)을 비롯한 기계적 물성이 우수하다.
본 발명에 따른 광학 필름은 고리부를 갖는 고리계 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 상기 (메트)아크릴레이트계 수지에 포함될 수도 있고, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 또는 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 수지와 별개의 화합물로 포함될 수도 있다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 필름에 우수한 내열성을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지, 및 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량에 따라 수지 조성물의 혼화성(miscibility)을 조절할 수 있다.
상기 각 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 전술한 각 성분들의 역할을 고려하여, 목적하는 면 내 위상차 및 두께 방향 위상차를 비롯한 광학적 특성, 기계적 물성, 투명성, 혼화성 등을 달성하기 위하여 상기 각 유닛의 함량을 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지, 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 각각 약 0.1 내지 약 99 중량%의 범위 내에서 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 함량은 약 39 내지 약 99 중량%인 것이 바람직하고, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 함량은 약 0.5 내지 약 60중량%인 것이 바람직하며, 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 0.5 내지 약 40 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지, 또는 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 화합물은 호모중합체 또는 공중합체일 수 있으며, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 공단량체를 추가로 포함할 수 있다. 상기 공중합체는 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 (메트)아크릴레이트 뿐만 아니라 (메트)아크릴레이트 유도체도 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구체적으로 상기 (메트)아크릴레이트계 단량체로는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등이 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다. 특히, 메틸메타크릴레이트(MMA)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 (메트)아크릴레이트계 유도체의 호모중합체 또는 공중합체일 수 있고, 다른 종류의 공단량체를 포함하는 공중합체일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체를 이용할 수 있다. 본 발명의 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지가 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 경우, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 (메트)아크릴레이트계 유도체 및 고리계 유닛 중 적어도 하나를 2종 이상 포함할 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체 내의 (메트)아크릴레이트계 유닛의 함량은 약 50 내지 약 99 중량%, 바람직하게는 약 70 내지 약 98 중량%이고, 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 약 2 내지 약 30중량%이다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량이 50 중량% 이하인 것이 필름의 헤이즈(haze)값을 낮추는데 유리하다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체 중의 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 필름의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 예는 후술한다. 다만, 상기 (메트)아크릴레이트계 유닛과 함께 공중합체에 포함되는 고리부를 갖는 고리계 유닛은 말레이미드부를 포함하는 말레이미드계 유닛인 것이 가장 바람직하다. 상기 말레이미드계 유닛은 N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸말레이미드, N-부틸말레이미드 등으로부터 유래한 고리부를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 특히 N-시클로헥실말레이미드로부터 유래한 고리부를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 상기 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 상기 예들로 한정되는 것은 아니다.
상기 (메트)아크릴레이트계 유닛 및 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 공중합체는 (메트)아크릴계 단량체 및 말레이미드계 단량체와 같은 고리계 단량체를 이용하고, 괴상 중합, 용액 중합, 현탁 중합, 유화 중합 등의 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 수 평균 분자량은 1,500 내지 2,000,000 g/mol인 것이 바람직하다. 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 페녹시계 수지는 벤젠 고리에 적어도 하나의 산소 라디칼이 결합된 구조를 포함한다. 예컨대, 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 유닛을 1종 이상 포함할 수 있다. 상기 방향족계 수지는 하기 화학식 1의 유닛을 5 내지 10,000개, 더 바람직하게는 5 내지 7,000개, 더 바람직하게는 5 내지 5,000개 포함하는 것이 바람직하다. 상기 방향족계 수지에 하기 화학식 1로 표시되는 유닛이 2종 이상 포함되는 경우, 이들은 랜덤, 교대 또는 블록의 형태로 포함될 수 있다.
화학식 1
Figure PCTKR2009000106-appb-C000001
상기 화학식 1에 있어서,
X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
구체적으로, X는 하기 화학식 2 내지 4와 같은 화합물로부터 유래된 2가기인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
화학식 2
Figure PCTKR2009000106-appb-C000002
R1은 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,
R2 및 R3는 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, n 및 m은 각각 1 내지 5의 정수이다.
화학식 3
Figure PCTKR2009000106-appb-C000003
R4는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, p는 1 내지 6의 정수이다.
화학식 4
Figure PCTKR2009000106-appb-C000004
R6 및 R7은 각각 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,
R5 및 R8는 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐이며, q 및 r은 각각 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물의 구체적인 예는 하기와 같으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2009000106-appb-I000001
Figure PCTKR2009000106-appb-I000002
Figure PCTKR2009000106-appb-I000003
Figure PCTKR2009000106-appb-I000004
Figure PCTKR2009000106-appb-I000005
Figure PCTKR2009000106-appb-I000006
Figure PCTKR2009000106-appb-I000007
Figure PCTKR2009000106-appb-I000008
상기 (b) 방향족계 수지는 특히 하기 화학식 5로 표시되는 1종 이상의 페녹시계 유닛을 5 내지 10,000개 포함하는 것이 가장 바람직하다.
화학식 5
Figure PCTKR2009000106-appb-C000005
상기 식에 있어서, R9는 직접결합 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이고, R10은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.
상기 화학식 5는 하기 화학식 6으로 표시되는 것이 바람직하다.
화학식 6
Figure PCTKR2009000106-appb-C000006
상기 방항족계 수지의 말단은 OH기일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛은 필름의 내열성을 향상시킬 수 있다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 0.1 내지 약 99 중량%, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 40중량%이다. 상기 고리부를 갖는 고리계 유닛 중 고리부로는 무수말레산, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐 등이 포함되나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 광학필름의 재료로서 1) (메트)아크릴레이트계 유닛 및 말레이미드계 유닛을 포함하는 공중합체, 및 2) 페녹시계(phenoxy-based) 수지를 사용할 수 있다. 이 경우, 각각의 성분의 함량은 1 ~ 99 중량%인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 1) 공중합체는 약 40 내지 약 99중량%인 것이 바람직하고 약 70 내지 약 98중량%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 2) 수지는 약 1 내지 약 60 중량%인 것이 바람직하며, 약 2 내지 약 30 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 상기 1) (메트)아크릴레이트계 유닛 및 말레이미드계 유닛을 포함하는 공중합체 내 말레이미드계 단량체의 함량이 50 중량% 이하인 경우에는 상기 1) 내지 2) 성분들의 혼합 비율에 관계없이 전 영역에 대하여 혼화성(miscibility)을 나타낼 수 있고, 이러한 조성의 광학 필름은 단일 유리 전이 온도(Tg)를 나타낼 수 있는 우수한 장점이 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 두께는 5 ~ 500㎛, 더 바람직하게는 5 ~ 300㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광학 필름의 광투과도는 90% 이상이고, 헤이즈(haze) 특성은 2.5% 이하, 바람직하게는 1% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5% 이하의 범위를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 광학 필름의 유리 전이 온도는 100℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 필름은 전술한 수지 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 이용하여 필름을 성형하는 단계에 의하여 제조될 수 있다. 상기 광학 필름은 추가로 일축 또는 이축 연신될 수 있다.
상기 수지 조성물은 전술한 성분들을 용융 혼합하여 블렌딩함으로써 제조할 수 있다. 상기 성분들의 용융 혼합은 압출기 등을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 수지 조성물은 일반적으로 사용되는 윤활제(lubricant), 산화 방지제, UV 안정제, 열 안정제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름의 제조시에는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있고, 구체적으로는 압출 성형법을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 수지 조성물을 진공 건조하여 수분 및 용존 산소를 제거한 후, 원료 호퍼로부터 압출기를 질소 치환한 싱글 또는 트윈 압출기에 공급하고, 고온에서 용융하여 원료 펠렛을 얻고, 얻어진 원료 펠렛을 진공 건조하고, 원료 호퍼로부터 압출기까지를 질소 치환한 싱글 압출기로 용융한 후, 코트 행거 타입의 T-다이에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤 등을 거쳐 필름을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 일축 또는 이축 연신에 의하여 Rin>0, Rth>0인 광학 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 광학 필름을 상기 c) 단계와 같이 일축으로 연신함으로써, Rin > 0 및 Rth = Rin / 2 인 광학 특성을 가지는 위상차 필름인 A-플레이트 위상차 필름을 제조할 수 있다.
상기 연신 공정은 종 방향(MD) 연신, 횡 방향(TD) 연신을 각각 행할 수도 있고 모두 행할 수도 있다. 종 방향과 횡 방향 모두 연신하는 경우에는 어느 한 쪽을 먼저 연신한 후, 다른 방향으로 연신할 수 있고, 두 방향을 동시에 연신할 수도 있다. 연신은 한 단계로 연신할 수도 있으며 다단계에 걸쳐 연신할 수도 있다. 종 방향으로 연신할 경우에는 롤 사이의 속도차에 의한 연신을 할 수 있고, 횡 방향으로 연신할 경우에는 텐타를 사용할 수 있다. 텐타의 레일 개시각은 통산 10도 이내로 하여, 횡 방향 연신시 생기는 보잉(Bowing) 현상을 억제하고 광학 축의 각도를 규칙적으로 제어한다. 횡 방향 연신을 다단계로 하여 같은 보잉 억제 효과를 얻을 수도 있다.
상기 연신은, 상기 수지 조성물의 유리 전이 온도를 Tg라고 할 때, (Tg - 20℃) ~ (Tg + 30℃)의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 유리 전이 온도는 수지 조성물의 저장 탄성율이 저하되기 시작하고, 이에 따라 손실 탄성율이 저장 탄성율보다 커지게 되는 온도로부터, 고분자 사슬의 배향이 완화되어 소실되는 온도까지의 영역을 가리키는 것이다. 유리 전이 온도는 시차주사형 열량계(DSC)에 의해 측정될 수 있다.
연신속도는 소형 연신기(Universal testing machine, Zwick Z010)의 경우는 1 내지 100 mm/min의 범위에서, 그리고 파일로트 연신 장비의 경우는 0.1 내지 2 m/min의 범위에서 연신 조작을 행하는 것이 바람직하며, 5 내지 300%의 연신율을 적용하여 필름을 연신하는 것이 바람직하다.
상기 연신은 필름의 성형과 별개의 단계로서 진행될 수도 있고, 필름의 성형과 같은 공정에서 하나의 단계(one step)로 수행될 수도 있다. 본 발명에 따른 광학 필름은 전술한 방법에 의하여 일축 또는 이축으로 연신됨으로써, 연신 전과 다른 위상차 특성을 가질 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지 및 상기 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지의 조성과 종방향 연신비, 횡방향 연신비, 연신온도 및 연신 속도를 적절히 조합시킴으로써, 액정디스플레이의 시야각 보상을 위한 위상차 필름으로 사용될 수 있는 광학 필름을 용이하게 제조할 수 있다. 광학 필름의 물성에 대한 균일성을 확보하기 위해서 연신되기 전 필름 원단의 두께 편차는 필름 두께의 3 % 이내인 것이 바람직하다. 연신 필름의 목표 위상차를 안정적으로 구현하기 위하여 연신 전 필름 원단의 위상차는 되도록 작은 값을 가지는 것이 좋으며, 리타데이션 (면 내 복굴절율 차이와 필름 두께의 곱) 기준으로 5nm 이하인 것이 바람직하다. MD방향과 TD방향의 위상차 균일성을 확보하기 위하여 연신 전 필름 원단의 리타데이션 편차가 5nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 연신된 필름은 인성(toughness)이 상승하기 때문에 부서지기 쉬운 (메트)아크릴레이트계 필름의 단점을 효과적으로 보완할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광학필름은 면 내 위상차가 0 내지 600nm 이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 400nm이다. 상기 광학 필름은 편광자 보호필름으로 사용될 수 있다. 이 때 상기 광학 필름은 수분 투과도가 2 내지 100 g/m2day인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광학필름은 면 내 위상차가 0 내지 100nm, 바람직하게는 30 내지 80nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 300nm, 바람직하게는 100 내지 250nm이다. 이와 같은 광학필름은 VA 모드 액정표시장치용 위상차 필름으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광학필름은 면 내 위상차가 0 내지 300nm, 바람직하게는 170 내지 210nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 250nm, 바람직하게는 170 내지 210nm이다. 이와 같은 광학필름은 TN 모드 액정표시장치용 위상차 필름으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광학필름은 면 내 위상차가 0 내지 200nm, 바람직하게는 70 내지 130nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 200nm, 바람직하게는 30 내지 90nm이다. 이와 같은 광학필름은 IPS 모드 액정표시장치용 위상차 필름으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 위상차 필름의 면 내 위상차값 및 두께 방향 위상차값은 각각 하기 수학식 1 및 2로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Rin = (nx - ny) ×d
[수학식 2]
Rth = [ (nx + ny)/2- nz ] ×d
상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서,
nx는 필름 면 내 굴절율 중 가장 큰 굴절율을,
ny 는 필름 면 내 굴절율 중 nx와 수직인 방향의 굴절율을,
nz 는 필름 두께 방향의 굴절율을,
d는 필름의 두께를 나타낸다.
본 발명에 따른 광학 필름은 적어도 일면에 유기물 및 무기물 중 적어도 하나를 포함하는 추가 층을 구비하여 위상차 값 및 보상 특성 및/또는 편광자에 대한 부착성이 조절될 수 있다. 상기 유기물의 예로는 셀룰로오즈, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 액정 및/또는 이들의 유도체 등이 있고, 상기 무기물로는 TiO2, ITO 등이 있으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 상기 광학 필름을 포함하는 일체형 편광판을 제공한다.
편광자는 이색성 색소를 함유한 일축 연신된 폴리비닐알코올 필름으로 이루어져 있어 온도나 수분에 대한 내구성이 떨어지기 때문에 보호 필름으로 합지되어 있다. 현재 주류의 편광판용 보호필름은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이다.
TAC 필름은 투습성이 우수하기 때문에 편광판의 제조공정에 있어서 편광자에 함유된 수분을 필름을 통해 휘산시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 그러나, 한편으로 고온 고습 분위기하에서 흡습에 따른 치수 변화나 광학 특성의 변동이 비교적 크며, 실온 부근에서 습도가 변화되었을 경우의 위상차 값의 변화가 커서 안정된 시야각 개선에도 한계가 있으므로, 편광판의 광학 특성의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
그리고, 폴리카보네이트계 필름은 유리 전이 온도가 높아서 고온에서의 연신가공이 필요할 뿐만 아니라 필름의 광탄성계수가 크기 때문에 응력에 의한 광학변형이 생긴다. 노르보넨계 필름을 연신처리하는 경우 연신시의 응력이 높아지거나 연신시의 응력 불균일이 발생하는 등의 문제가 있다. 이러한 과제의 해결은 시야각 보상효과가 우수한 동시에 환경변화에도 위상차 값의 변화가 적은 아크릴레이트계 필름을 채용함으로써 해결될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 필름은 상기 편광자의 일면에만 구비될 수도 있고, 양면에 구비될 수도 있다. 특히, 본 발명에 따른 광학 필름은 편광자의 액정셀과 접하는 측 또는 액정셀의 반대측에 배치될 수 있으나, 액정셀과 접하는 측에 되는 것이 바람직하다.
편광자의 일면에만 본 발명에 따른 광학 필름이 구비되는 경우 나머지 타면에는 당 기술분야에 알려진 보호필름이 구비될 수 있다. 상기 공지된 보호필름으로는 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름, 개환 상호교환 중합(ring opening metathesis polymerization; ROMP)으로 제조된 폴리노보넨계 필름, 개환 중합된 고리형 올레핀계 중합체를 다시 수소 첨가하여 얻어진 HROMP(ring opening metathesis polymerization followed by hydrogenation) 중합체 필름, 폴리에스터 필름, 또는 부가중합(addition polymerization)으로 제조된 폴리노보넨계 필름 등일 수 있다. 이외에도 투명한 고분자 재료로 제조된 필름 등이 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
편광자의 양면에 본 발명에 따른 광학 필름이 구비되는 경우, 이들은 동일한 위상차 값을 가질 수도 있으나, 서로 상이한 위상차값을 가질 수도 있다.
상기 편광자로는 요오드 또는 이색성 염료를 포함하는 폴리비닐알콜(PVA)로 이루어진 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광자는 PVA 필름에 요오드 또는 이색성 염료를 염착시켜서 제조될 수 있으나, 이의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 편광자는 보호필름을 포함하지 않는 상태를 의미하며, 편광판은 편광자와 보호필름을 포함하는 상태를 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 광학필름과 편광자는 당 기술분야에 알려져 있는 방법으로 합지될 수 있다.
예컨대, 광학 필름과 편광막과의 합지는 접착제를 이용한 접착방식에 의하여 이루어질 수 있다. 즉, 먼저 광학 필름 또는 편광막인 PVA 필름의 표면 상에 롤 코터, 그라비어 코터, 바 코터, 나이프 코터 또는 캐필러리 코터 등을 사용하여 접착제를 코팅한다. 접착제가 완전히 건조되기 전에 광학 필름과 편광막을 합지 롤로 가열 압착하거나 상온 압착하여 합지한다. 핫멜트형 접착제를 이용하는 경우에는 가열 압착롤을 사용하여야 한다.
상기 광학 필름과 편광판의 합지시 사용가능한 접착제는 일액형 또는 이액형의 PVA 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 스타이렌 부타디엔 고무계(SBR계) 접착제 또는 핫멜트형 접착제 등이 있으나, 이들에만 한정되지 않는다. 폴리우레탄계 접착제를 사용하는 경우, 광에 의해 황변되지 않는 지방족 이소시아네이트계 화합물을 이용하여 제조된 폴리우레탄계 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 일액형 또는 이액형의 드라이 라미네이트용 접착제 또는 이소시아네이트와 하이드록시기와의 반응성이 비교적 낮은 접착제를 사용하는 경우에는 아세테이트계 용제, 케톤계 용제, 에테르계 용제 또는 방향족계 용제 등으로 희석된 용액형 접착제를 사용할 수도 있다. 이 때 접착제 점도는 5,000cps 이하의 저점도형인 것이 바람직하다. 상기 접착제들은 저장안정성이 우수하면서도 400 내지 800nm에서의 광 투과도가 90% 이상인 것이 바람직하다.
충분한 점착력을 발휘할 수 있으면 점착제도 사용될 수 있다. 점착제는 합지 후 열 또는 자외선에 의하여 충분히 경화가 일어나 기계적 강도가 접착제 수준으로 향상되는 것이 바람직하며, 계면 접착력도 커서 점착제가 부착된 양쪽 필름 중 어느 한 쪽의 파괴없이는 박리되지 않는 정도의 점착력을 갖는 것이 바람직하다.
사용가능한 점착제의 구체적인 예로서는 광학 투명성이 우수한 천연고무, 합성고무 또는 엘라스토머, 염화비닐/아세트산비닐 공중합체, 폴리비닐알킬에테르, 폴리아크릴레이트 또는 변성 폴리올레핀계 점착제 등과 여기에 이소시아네이트 등의 경화제를 첨가한 경화형 점착제를 들 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 편광판을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다. 예컨대, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 제1 편광판 및 상기 제2 편광판 중 적어도 하나가 본 발명에 따른 편광판인 것을 특징으로 한다. 상기 편광판의 액정셀과 반대측에 구비된 광학필름 또는 편광자 보호필름은 UV 흡수제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치가 전술한 편광판을 포함하는 경우에도 편광판과 액정 셀 사이에 본 발명에 따른 광학 필름 1장 이상을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 정보전자 장치를 제공한다. 상기 정보전자 장치로는 액정 표시 장치 (LCD), 유기발광다이오드 (OLED)와 같은 디스플레이 장치 등이 있다.
하나의 실시상태에 있어서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 셀 및 이 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제1 편광판 및 제2 편광판을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나와 상기 액정셀 사이에 본 발명에 따른 광학 필름이 구비될 수 있다. 즉, 제1 편광판과 액정셀 사이에, 제2 편광판과 액정셀 사이에, 또는 제1 편광판과 액정셀 사이와 제2 편광판과 액정셀 사이 모두에 본 발명에 따른 광학 필름이 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도하는 것은 아니다.
<실시예 1 ~ 5>
폴리(N-시클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지는 LGMMA사의 IH830HR 수지를 사용하였다. 페녹시계 수지는 InChem Corporation의 페녹시 수지 InChemRez Phenoxy PKFE®수지를 사용하였다.
폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지와 페녹시계 (PKFE) 수지를 90 : 10 내지 50 : 50의 중량비로 균일하게 혼합한 수지 조성물을 원료 호퍼(hopper)로부터 압출기까지를 질소 치환한 24φ 의 압출기에 공급하여 250℃에서 용융하여 원료 펠렛(pellet)을 제조하였다.
얻어진 원료 펠렛을 건조하고 260℃에서 압출기로 용융, 코트 행거 타입의 티-다이(T-die)에 통과시키고, 크롬 도금 캐스팅 롤 및 건조 롤을 거쳐 두께 150㎛의 필름을 제조하였다. 실험용 간이 연신기를 이용하여 연신온도, 연신비를 변경하여 1축 방향으로 50mm/min의 속도로 연신하였다.
복굴절 측정장치(Axoscan, Axometrics사)를 이용하여 연신 전후 필름의 면내 위상차 (Rin) 및 두께 방향 위상차 (Rth)를 측정하였다. 각 리타데이션 값은 다음과 같이 정의된다.
Rin = (nx - ny) x d
Rth = [ (nx + ny) / 2 - nz ] x d
여기에서 nx는 필름 면 내 굴절율 중 가장 큰 굴절율을,
ny 는 필름 면 내 굴절율 중 nx와 수직인 방향의 굴절율을,
nz 는 필름 두께 방향의 굴절율을
d 는 필름의 두께를 각각 의미한다.
<비교예>
페녹시계 (PKFE) 수지를 포함하지 않고 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지 만으로 필름을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1 내지 5와 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 상기 실시예 1 내지 5와 비교예에서의 수지 조성, 1축 연신조건에 따른 광학 필름의 면 내 위상차 값과 두께 방향 위상차 값을 하기 표 1에 표시하였다.
표 1
Figure PCTKR2009000106-appb-T000001
<실시예 6 ~ 9>
실험용 간이 연신기를 이용하여 2축 연신을 실시한 것을 제외하고는 실시예 1 내지 5와 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2
Figure PCTKR2009000106-appb-T000002
<실시예 10>
폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지와 페녹시계 (PKFE) 수지를 85 : 15의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 내지 5와 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 파이로트 연신기를 이용하여 여러 가지 MD방향 연신 조건과 TD방향 연신 조건을 조합하여 연신 필름을 얻었고 측정된 위상차를 하기 표 3에 표시하였다.
표 3
Figure PCTKR2009000106-appb-T000003
<실시예 11>
폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타크릴레이트) 수지와 페녹시계 (PKFE) 수지를 80 : 20의 중량비로 균일하게 혼합한 것을 제외하고는 실시예 10 과 동일한 방법으로 필름을 제조하고 연신하여 물성을 측정하였다. 측정된 결과를 하기 표 4에 표시하였다.
표 4
Figure PCTKR2009000106-appb-T000004
상기 실시예 10 중 연신조건 (MD연신율 70% / TD연신율 125%) 시편과 실시예 11 중 연신조건 (MD연신율 30% / TD연신율 200%) 시편의 투습도를 투습도 측정장치(PERMATRAN-W Model 398, Mocon 사제)로 40℃/90%RH 조건하에서 측정하였다. 실시예 10의 경우 30 g/m2 day, 실시예 11의 경우에는 34 g/m2 day의 값이 측정되었다.
상기 실시예에 의한 연신 광학 필름을 이용하면 내열성, 내구성, 가공성 및 광학적 투명성이 뛰어나 광학적 특성이 우수하며, 잘 부서지지 않으며 기계적 강도가 우수하고, 면 내 위상차 및 두께 방향 위상차가 용이하게 조절되는 광학 필름으로 적용이 가능하다.

Claims (24)

  1. 히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 하기 식에 따른 면 내 위상차 (Rin) 가 0 내지 600nm이고, 하기 식에 따른 두께 방향 위상차 (Rth)가 0 내지 400nm인 광학 필름:
    Rin = (nx - ny) × d , Rth = [ (nx + ny)/2- nz ] × d
    nx는 광학 필름의 면 내 굴절율 중 가장 큰 굴절율이고,
    ny 는 광학 필름의 면 내 굴절율 중 nx와 수직인 방향의 굴절율이고,
    nz 는 광학 필름의 두께 방향의 굴절율이고
    d는 필름의 두께이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 광학 필름.
  3. 청구항 1에 있어서, 고리부를 갖는 고리계 유닛을 더 포함하는 광학 필름.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 고리부는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학 필름.
  5. 청구항 2에 있어서, 고리부를 갖는 고리계 유닛을 더 포함하는 광학 필름.
  6. 청구항 5에 있어서, 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 광학 필름.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 고리계 유닛은 N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸말레이미드 및 N-부틸말레이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물로부터 유래한 고리부를 포함하는 것인 광학 필름.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중의 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 1중량% 내지 약 50중량%인 것인 광학 필름.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 약 39중량% 내지 약 99중량% 포함하는 것인 광학 필름.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것인 광학 필름.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 방향족계 수지는 1,500 내지 2,000,000g/mol의 수평균분자량을 갖는 것인 광학 필름.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 방향족계 수지는 화학식 1로 표시되는 적어도 1종의 유닛을 5 내지 10,000개를 포함하는 것인 광학 필름:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2009000106-appb-I000009
    상기 식에 있어서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이다.
  13. 청구항 1에 있어서, (메트)아크릴레이트 유도체와 말레이미드의 공중합체 및 하기 화학식 6으로 표시되는 유닛을 5 내지 5,000개 포함하는 방향족계 수지를 포함하는 광학 필름:
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2009000106-appb-I000010
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트 유도체 및 말레이미드의 공중합체의 함량은 약 40% 내지 약 99%이고, 상기 방향족계 수지의 함량은 약 1% 내지 약 60%인 것인 광학 필름.
  15. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 광학 필름은 수분 투과도가 2 내지 100 g/m2 day이고, 편광자 보호필름용인 것인 광학 필름.
  16. 청구항 1 또는 2에 있어서, 면 내 위상차가 0 내지 100nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 300nm인 광학 필름.
  17. 청구항 16에 있어서, VA 모드 액정표시장치용 위상차 필름인 것인 광학 필름.
  18. 청구항 1 또는 2에 있어서, 면 내 위상차가 0 내지 300nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 250nm인 광학 필름.
  19. 청구항 18에 있어서, TN 모드 액정표시장치용 위상차 필름인 것인 광학 필름.
  20. 청구항 1 또는 2에 있어서, 면 내 위상차가 0 내지 200nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 200nm인 광학 필름.
  21. 청구항 20에 있어서, IPS 모드 액정표시장치용 위상차 필름인 것인 광학 필름.
  22. 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 청구항 1 또는 2의 광학 필름을 포함하는 편광판.
  23. 청구항 22의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
  24. 청구항 1 또는 2의 광학 필름을 포함하는 정보전자 장치.
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