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Title:
OPTICAL FILM AND ELECTRONIC INFORMATION DEVICE EMPLOYING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/088240
Kind Code:
A3
Abstract:
This invention relates to an optical film, which comprises aromatic group-based resin containing a chain having a hydroxyl group-containing part and an aromatic group part and has the in-plane phase difference (Rin) of 0-600nm and phase difference in the thickness direction (Rth) of 0-400nm, and a polarizing plate and an electronic information device employing the same.

Inventors:
KIM DONG-RYUL (KR)
JEONG BOONG-GOON (KR)
NAM DAE-WOO (KR)
KO MYEONG-GEUN (KR)
LEE MIN-HEE (KR)
UM JUN-GEUN (KR)
Application Number:
KR2009/000106
Publication Date:
October 15, 2009
Filing Date:
January 08, 2009
Export Citation:
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Assignee:
LG CHEM, LTD. (20 Yoido-dong, Youngdungpo-gu, Seoul 150-721, 150-721, KR)
International Classes:
C08J5/18; C08K5/09; C08K5/34; C08L33/06; C08L61/04; C08L61/12; G02B5/30; G02F1/133; G02F1/13363
Foreign References:
JP2005070534A2005-03-17
JP2006220726A2006-08-24
JP2003315557A2003-11-06
JP2007321108A2007-12-13
Other References:
See also references of EP 2233513A4
Attorney, Agent or Firm:
HANYANG PATENT FIRM (9F Keungil Tower, 677-25 Yeoksam-dong Gangnam-gu, Seoul 135-914, 135-914, KR)
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Claims:
히드록시기 함유부를 갖는 쇄 및 방향족부를 갖는 방향족계 수지를 포함하고, 하기 식에 따른 면 내 위상차 (R in ) 가 0 내지 600nm이고, 하기 식에 따른 두께 방향 위상차 (R th )가 0 내지 400nm인 광학 필름:

R in = (n x - n y ) × d , R th = [ (n x + n y )/2- n z ] × d

n x 는 광학 필름의 면 내 굴절율 중 가장 큰 굴절율이고,

n y 는 광학 필름의 면 내 굴절율 중 n x 와 수직인 방향의 굴절율이고,

n z 는 광학 필름의 두께 방향의 굴절율이고

d는 필름의 두께이다.

청구항 1에 있어서, 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 고리부를 갖는 고리계 유닛을 더 포함하는 광학 필름.
청구항 3에 있어서, 상기 고리부는 말레산 무수물, 말레이미드, 글루탈산 무수물, 글루탈이미드, 락톤 및 락탐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학 필름.
청구항 2에 있어서, 고리부를 갖는 고리계 유닛을 더 포함하는 광학 필름.
청구항 5에 있어서, 고리부를 갖는 고리계 유닛을 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함하는 광학 필름.
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.
청구항 6에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중의 고리부를 갖는 고리계 유닛의 함량은 약 1중량% 내지 약 50중량%인 것인 광학 필름.
청구항 2에 있어서, 상기 1종 이상의 (메트)아크릴레이트계 유도체를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지를 약 39중량% 내지 약 99중량% 포함하는 것인 광학 필름.
청구항 1에 있어서, 상기 방향족계 수지는 페녹시계 수지를 포함하는 것인 광학 필름.
청구항 10에 있어서, 상기 방향족계 수지는 1,500 내지 2,000,000g/mol의 수평균분자량을 갖는 것인 광학 필름.
청구항 10에 있어서, 상기 방향족계 수지는 화학식 1로 표시되는 적어도 1종의 유닛을 5 내지 10,000개를 포함하는 것인 광학 필름:

[화학식 1]

상기 식에 있어서, X는 적어도 하나의 벤젠 고리를 포함하는 2가기이고, R은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이다.

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]

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.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 광학 필름은 수분 투과도가 2 내지 100 g/m 2 day이고, 편광자 보호필름용인 것인 광학 필름.
청구항 1 또는 2에 있어서, 면 내 위상차가 0 내지 100nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 300nm인 광학 필름.
청구항 16에 있어서, VA 모드 액정표시장치용 위상차 필름인 것인 광학 필름.
청구항 1 또는 2에 있어서, 면 내 위상차가 0 내지 300nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 250nm인 광학 필름.
청구항 18에 있어서, TN 모드 액정표시장치용 위상차 필름인 것인 광학 필름.
청구항 1 또는 2에 있어서, 면 내 위상차가 0 내지 200nm이고, 두께 방향 위상차가 0 내지 200nm인 광학 필름.
청구항 20에 있어서, IPS 모드 액정표시장치용 위상차 필름인 것인 광학 필름.
편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 구비된 청구항 1 또는 2의 광학 필름을 포함하는 편광판.
청구항 22의 편광판을 포함하는 액정 표시 장치.
청구항 1 또는 2의 광학 필름을 포함하는 정보전자 장치.
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

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

R 1 은 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,

R 2 및 R 3 는 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

R 4 는 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

R 6 및 R 7 은 각각 직접결합, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌 또는 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬리덴이고,

R 5 및 R 8 는 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.

상기 (b) 방향족계 수지는 특히 하기 화학식 5로 표시되는 1종 이상의 페녹시계 유닛을 5 내지 10,000개 포함하는 것이 가장 바람직하다.

화학식 5

상기 식에 있어서, R 9 는 직접결합 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이고, R 10 은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이다.

상기 화학식 5는 하기 화학식 6으로 표시되는 것이 바람직하다.

화학식 6

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 R in >0, R th >0인 광학 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 광학 필름을 상기 c) 단계와 같이 일축으로 연신함으로써, R in > 0 및 R th = R in / 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/m 2 day인 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]

R in = (n x - n y ) ×d

[수학식 2]

R th = [ (n x + n y )/2- n z ] ×d

상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서,

n x 는 필름 면 내 굴절율 중 가장 큰 굴절율을,

n y 는 필름 면 내 굴절율 중 n x 와 수직인 방향의 굴절율을,

n z 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 TiO 2 , 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-메틸메타 릴레이트) 수지는 LGMMA사의 IH830HR 수지를 사용하였다. 페녹시계 수지는 InChem Corporation의 페녹시 수지 InChemRez Phenoxy PKFE®수지를 사용하였다.

폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메 크릴레이트) 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 (R in ) 및 두께 방향 위상차 (R th )를 측정하였다. 각 리타데이션 값은 다음과 같이 정의된다.

R in = (n x - n y ) x d

R th = [ (n x + n y ) / 2 - n z ] x d

여기에서 n x 는 필름 면 내 굴절율 중 가장 큰 굴절율을,

n y 는 필름 면 내 굴절율 중 n x 와 수직인 방향의 굴절율을,

n z 는 필름 두께 방향의 굴절율을

d 는 필름의 두께를 각각 의미한다.

<비교예>

페녹시계 (PKFE) 수지를 포함하지 않고 폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메타 릴레이트) 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

<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

<실시예 10>

폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메 크릴레이트) 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

<실시예 11>

폴리(N-사이클로헥실말레이미드-co-메틸메 크릴레이트) 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

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/m 2 day, 실시예 11의 경우에는 34 g/m 2 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.