KR100738315B1 - 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법 - Google Patents

하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, (a) 10rpm 내지 7000rpm의 회전 조건 하에, 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서, (메트)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, 메타아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나인 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머, 또는 프리폴리머가 단독 또는 혼합된 형태의 배향막 수지 15중량% 내지 40중량% 및 용매 60중량% 내지 85중량%가 코팅된 배향막 위에, 액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 네마틱 액정성 고분자, 콜레스테릭 액정성 고분자, 및 카이랄스메틱 C 액정성고분자 중 적어도 하나인 하이브리드 배향 액정이 5중량% 내지 50 중량% 함유되고, 잔부는 용매로 이루어진 하이브리드 배향 액정 코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계와; (b) 상기 코팅액이 코팅된 편광필름을 20rpm 내지 5000rpm의 회전속도로 회전시켜 건조하는 단계; 및 (c) 상기 (b)단계에서 건조된 편광필름을 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2 의 에너지 범위로 자외선을 조사하여 경화시켜 편광필름 일면에 액정 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여 수행된다.

Description

하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법{Method for Manufacturing hybrid type compensation film for angular field of view}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 시야각 보상필름의 구성도,
도 2는 도 1에서 위상차 필름이 게재된 시야각 보상필름의 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예 1에서 얻어진 보상필름의 위상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예 1에서 얻어진 보상필름의 진상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예 2에서 얻어진 보상필름의 위상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예 2에서 얻어진 보상필름의 진상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프,
도 7은 비교예 1에서 기존 보상 필름의 위상축에 대한 경사각에 따른 위상차의 변화를 나타내는 그래프,
도 8은 비교예 1에서 기존 보상 필름의 진상축에 대한 경사각에 따른 위상차 의 변화를 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 하이브리드 네마틱 액정 200: 위상차 필름
300: 배향막 400: 기저필름
본 발명은 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 하이브리드형 시야각 보상필름에 관한 것으로, 특히 투명지지체 혹은 완성된 편광필름에 신규 연속식 회전 방법을 적용하여 제조함으로써, 제조공정을 단축시키면서도 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율증가를 통해 생산성을 극대화할 수 있고, 균일한 코팅을 통해 광학특성이 우수한 시야각 보상필름을 구비한 광학필터를 연속식 회전 코팅을 이용한 STN LCD(Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display), C-STN LCD(Color Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display) 용 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 하이브리드형 시야각 보상필름에 관한 것이다.
연속적 액정의 고착화 및 액정분자에 의한 빛의 지연을 보상하기 위해서 하이브리드 액정을 사용하여 하이브리드 타입(hybrid type)의 배향을 가지도록 한 하이브리드 타입(hybrid type) 시야각 보상필름을 제조하여 사용하였다. 종래의 하이브리드 타입 시야각 보상필름의 제조방법은 고분자형 액정을 사용하면서 PET(Poly Ethylene Terephthalatate) 등의 기저필름에 위에 배향막을 형성하고 그 위에 전사물질과 액정을 도포한 것을, 투명지지체 또는 편광필름에 전사하는 방식을 사용하였다.
그러나 종래의 하이브리드 타입 시야각 보상필름의 제조방법은 전사하는 공정을 일일이 거치기에 공정상의 복잡함이 있었고, 또 그 복잡한 공정으로 인해 대량생산에는 적합하지 못하고, 수율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 전사공정으로 인해 광학특성이 반대로 배향되도록 배향막이나 액정을 배향시켜야 하므로 제조공정을 컨트롤할 때 공차가 커지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 투명지지체 혹은 완성된 편광필름에 신규 연속식 회전 방법을 적용하여 제조함으로써, 제조공정을 단축시키면서도 대형 크기의 편광 필름의 양산에서 발생하는 수율증가를 통해 생산성을 극대화할 수 있고, 균일한 코팅을 통해 광학특성이 우수한 시야각 보상필름을 구비한 광학필터를 연속식 회전 코팅을 이용한 STN LCD(Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display), C-STN LCD(Color Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display), TFT-LCD(Thin flim Transistor Liquid Crystal Display)용 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 하이브리드형 시야각 보상필름을 제공하는데 있다.
이하, 기술적 구성을 중심으로 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법은
(a) 10rpm 내지 7000rpm의 회전 조건 하에,
배향막 코팅용액 100중량%에 있어서, (메트)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, 메타아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나인 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머, 또는 프리폴리머가 단독 또는 혼합된 형태의 배향막 수지 15중량% 내지 40중량% 및 용매 60중량% 내지 85중량%가 코팅된 배향막 위에,
액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 네마틱 액정성 고분자, 콜레스테릭 액정성 고분자, 및 카이랄스메틱 C 액정성고분자 중 적어도 하나인 하이브리드 배향 액정이 5중량% 내지 50 중량% 함유되고, 잔부는 용매로 이루어진 하이브리드 배향 액정 코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계와;
(b) 상기 코팅액이 코팅된 편광필름을 20rpm 내지 5000rpm의 회전속도로 회전시켜 건조하는 단계; 및
(c) 상기 (b)단계에서 건조된 편광필름을 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2 의 에너지 범위로 자외선을 조사하여 경화시켜 편광필름 일면에 액정 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여 수행된다.
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이하, 본 발명을 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.
(1) 스핀 코팅단계
스핀 코팅단계(1)에서는 10rpm 내지 7000rpm 회전 조건하에, 소정의 크기로 절단된 유기물질 배향막이 코팅된 편광필름에 균일하게 액정을 배향시키기 위해 러빙공정을 거친 편광필름에 하이브리드 액정 코팅용액을 적하하여 스핀코팅을 수행한다.
본 발명에서 스핀 코팅의 회전속도 10rpm 내지 7,000rpm에서 하이브리드 액정을 코팅하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100rpm 내지 5,000rpm이다. 더더욱 바람직한 스핀코팅의 회전속도는 500rpm 내지 4,000rpm이다.
스핀코팅의 회전속도가 10rpm보다 작으면, 박막을 얻을 수 없음은 물론 투명지지층 표면에 하이브리드 액정이 고르게 도포되지 못한다. 또한, 7,000rpm보다 크면 높은 원심력으로 인하여 액정 코팅층의 중앙부와 바깥 부분에서 두께 차이가 발생한다. 또한, 높은 회전속도를 유지하기 위하여 스핀코팅 장치에 무리가 갈 수 있으며 투명지지층 자체의 내구성에 영향을 줄 수 있다.
상기 편광필름 및 배향막은 인라인 코팅(in-line coating) 방식으로 제작된 것으로, 광학 필터에 적용 가능한 소정의 크기로 절단한다.
상기 편광필름은 광학 필터에 통상적으로 도입되어 사용되는 것으로, 대표적으로 요오드와 같은 이색성 염료가 포함된 기저필름과 상기 기저필름의 양측에 투명 보호층이 구비된 것이다.
상기 기저필름은 투명성을 나타내는 고분자가 바람직하며 폴리비닐알코올, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌, 또는 아크릴계 고분자 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐알코올 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사 용한다.
상기 투명 보호층은 단순히 투명 보호 필름의 형태로 적용될 수 있으며, 경우에 따라 공지된 전자 차폐 처리 및 표면 반사 방지 처리를 하여 사용할 수 있다. 사용가능한 투명 보호층은 TAC(tri-acetate cellulose), CAB(cellulose acetate butylene), 폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 환 올레핀계 필름, 비환 올레핀계 필름, 글루코오스(Glucose) 계열을 비롯한 단당류, 이당류, 다당류 및 탄수화물 계열의 필름으로 이루어진 그룹 중에서 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 구성한다. STN(Super Twisted Nematic), C-STN(Color Super Twisted Nematic) LCD(Liquid Crystal Display)는 액정이 비틀림 구조로 되어 있으므로 보상필름인 위상차 필름을 사용하여 시야각을 보상할 수 있는데, 이 때 사용되는 위상차 필름은 씨클로 올레핀 계열, 폴리카보네이트 계열 등을 소정 각도로 점착제를 사용하여 합지하여 광학필터를 제조한다. 후술할 하이브리드 액정을 일정한 방향으로 배향시키기 위해 배향막이 사용되는데 배향막은 위상차 필름면에 자외선 경화성 수지 조성물을 적하 또는 도포함과 동시에 회전하여 상기 광학필터 일면에 코팅시킨다.
배향막 수지와 용매로 이루어진 배향막 코팅용액은 배향막 수지 대 용매의 비가 1대1 내지 1대5인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는 배향막 코팅용액 100중량%에 있어서 배향막 수지 15중량% 내지 40중량%, 용매를 60중량% 내지 85중량% 혼합하여 용액의 형태로 투명 보호층이 구비된 기저필름에 도포함으로써 이루어진다. 상기 용매는 후술할 배향성 수지 와 잘 용해될 수 있는 것이라면 가능하다. 대표적인 예로는 IPA(Iso Propyl Alcohol)이 있다. 보다 바람직하게는 상기 용매와 배향막 수지로 이루어진 코팅용액 100중량%에 있어서 배향막 수지 20중량% 내지 35중량%, 용매로 IPA(Iso Propyl Alcohol)을 65중량% 내지 80중량%를 혼합하여 용액의 형태로 투명 보호층이 구비된 기저필름 양측에 구비된 투명 보호층에 도포한다.
상기의 배향막을 코팅하는 단계에서 사용되는 배향막 수지로는 다음과 같은 것이 사용된다.
(메트)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, 및 메타아크릴로일옥시기, 우레탄기 등 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머 또는 프리폴리머를 단독 또는 둘 이상 혼합하여 사용한다. 이 때 사용가능한 모노머는 스티렌, 메타아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌 글리콜아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필아크릴레이트 등이 가능하며, 바람직하게는 기능성 물질의 가교 밀도를 높이기 위해 1관능기 또는 2관능기의 아크릴레이트계 모노머를 사용하고, 경화막의 내열성, 내용제성을 올리기 위해서는 3작용 이상의 아크릴레이트계의 모노머를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 다관능 아크릴레이트 계열 및 다관능 메타 아크릴레이트 계열의 배향막으로서 디펜타아크릴로일 아크릴레이트와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 상기 디펜타아크릴로일 아크릴레이트와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트의 혼합비는 중량비를 기준으로 20대1 내지 5대1인 것이 적당하다.
또한, 상기 배향막 수지는 분자 내 1개 이상의 극성기와 1개 이상의 관능기를 갖는 화합물을 사용한다. 여기서 1개 이상의 극성기는 화합물 내에 히드록시기, 아미노기, 우레탄기 또는 이소시아네이트 고리 중 적어도 하나인 경우가 적당하며 상이한 극성기가 존재하여도 상관없다.
다음으로, 상기 절단된 편광필름을 러빙장치를 통과시켜 표면에 일정한 방향으로 배향을 돕는 공정을 수행한다. 러빙공정은 특별히 제한되지 않지만 나중에 액정성 화합물의 배향 및 균일성에 영향을 주기 때문에 상기 공정은 평활한 것이 바람직하다. 러빙 처리란, 예컨대 레니온, 나일론, 코튼, 아라미드 등의 섬유를 식모한 벨벳 모양의 천을 롤에 붙인 러빙 롤을 제작하고, 이 롤을 고속회전시킨 상태로 유기물질이 코팅된 표면을 처리하는 방법이다. 또는 러빙 롤을 고정한 상태로 고속회전시켜 필름을 러빙 롤에 접촉시키면서 반송시킴으로써, 러빙 공정을 수행할 수 있다. 러빙 처리의 조건은 사용하는 고분자 필름이나 적층하는 코팅층 또는 천의 종류, 러빙 롤의 직경 또는 러빙 롤의 회전수 및 회전방향, 고분자 필름 또는 러빙 롤의 이동속도 및 고분자 필름에의 러빙 롤의 가압 정도 등에 의해서 다르게 설정된다.
한편, 본 발명의 스핀 코팅단계에서는 상술한 회전속도 및 하이브리드 액정 코팅액의 점도를 조절함으로써, 코팅막의 두께 및 표면 조도를 균일하게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에서 하이브리드 액정 코팅액의 점도는 1cps 내지 600cps인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10cps 내지 450cps이다. 더더욱 바람직하게는 50cps 내지 300cps이다.
상기 하이브리드 액정 코팅액의 점도가 1cps보다 작으면 점착력이 떨어져 용이하게 코팅액을 도포시키기 힘들며, 600cps보다 크면 점착력이 지나치게 커서 공정을 제어하기 어렵다.
더불어, 본 발명의 스핀코팅단계에서 회전시간은 1초 내지 500초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3초 내지 400초이다. 더더욱 바람직하게는 10초 내지 300초이다. 회전시간은 하이브리드 액정 코팅액의 점도, 코팅시키고자 하는 하이브리드 액정 코팅층의 두께에 따라서 변할 수 있다.
회전시간이 1초 보다 작으면 투명지지층에 하이브리드 액정 코팅층을 고르게 도포시키는 충분한 시간을 확보하기 힘들고, 500초 보다 크면 경제성이 떨어진다.
스핀코팅단계에서 코팅되는 하이브리드 액정 코팅층의 두께는 5㎚ 내지 40㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10㎚ 내지 10㎛이다. 하이브리드 액정 코팅층의 두께는 스핀코팅단계에서 회전속도, 회전시간, 하이브리드 액정 코팅액의 점도 등에 영향을 받는다. 본 발명에서는 롤투롤 코팅방식, 다이 코팅방식 등의 기존 코팅방식 대신 스핀코팅방식을 이용하여 보다 얇은 초박막의 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 스핀 코팅단계에서 사용되는 하이브리드 액정 코팅액은 하이브리드 액정을 용매에 용해한 것을 사용한다. 상기 하이브리드 액정을 하이브리드 배열을 갖는데 하이브리드 배열이란 액정분자가 한 쪽 기판면에 대하여는 수직이고, 다른 한 쪽 기판면에 대하여는 동일 방위로 평행하게 배열되어 있는 것을 말한다. 또한 액 정 분자의 배열은 양기판 간에 연속적으로 90도 돌아가면서 비틀어져 있다.
사용되는 하이브리드 액정으로서는, 배향기판상에 균일하고 모노도메인인 네마틱 배향성 또는 스메틱 배향성을 나타내고, 또한 그 배향상태를 용이하게 고정할 수 있는 액정성 고분자에 소정량의 광학활성 성분을 첨가한 네마틱 액정성 고분자, 콜레스테릭 액정성 고분자, 카이랄스메틱 C 액정성고분자, 또는 균일하고 모노도메인인 콜레스테릭 배향성, 카이랄 스멕틱 C 배향성을 나타내고, 또한 그 배향상태를 용이하게 고정화할 수 있는 콜레스테릭 액정성 고분자, 카이랄 스멕틱 C 액정성 고분자가 있다.
또한, 네마틱 액정성 고분자, 스메틱 C 액정성 고분자에 비틀림을 주고, 콜레스테릭 배향 또는 카이랄스멕틱 C 배향을 형성시키기 위해서 배합되는 광학활성인 성분으로서는, 광학활성인 저분자 화합물 또는 저분자 조성물을 들 수 있다. 또한 광학활성인 성분으로서, 광학활성인 고분자 화합물 또는 고분자 조성물도 예시로서 들 수 있다. 분자내에 광학활성인 기를 갖는 것이라면 어느 것도 사용할 수 있는데, 상기 액정성 고분자와의 상용성의 관점으로부터 광학활성인 액정성 고분자 화합물 또는 액정성 고분자 조성물인 것이 바람직하다. 그 액정성 고분자로서는, 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르아미드, 폴리카보네이트, 폴리펩티드, 셀룰로스 또는 이들 액정성 고분자를 주성분으로 하는 조성물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 방향족 주체의 광학활성인 액정성 폴리에스테르가 바람직한 예로서 포함된다.
또는 분자내에 광학활성인 기를 갖는 액정성 고분자로서는, 고분자 주쇄중에 광학활성인 기를 갖는 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르이미드 또는 고분자의 측쇄에 광학활성인 기를 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산 등을 예시로서 들 수 있다. 그 중에서도 배향성이 좋고, 합성도 비교적 용이한 액정성 폴리에스테르가 바람직하다. 폴리머의 구성단위로서는 방향족 혹은 지방족 디올단위, 방향족 혹은 지방족 디카르본산 단위, 방향족 혹은 지방족 히드록시카르본산 단위를 호적한 예로서 들 수 있다.
상기 광학활성 성분은 액정 코팅용액 100중량부에 대하여 1 내지 10이 바람직하다. 보다 바람직하게는 3 내지 8 이다. 광학활성 성분의 중량부가 1이하이면 광학활성 기능을 제대로 수행할 수 없고, 10이상은 효과면에서 별반 차이가 없으므로 무의미하다.
기판상 또는 배향막상에 액정을 도포하는 수단으로서는, 용융도포, 용액도포를 들 수 있는데, 프로세스상 용액도포가 바람직하다.
용액도포는, 액정을 소정의 비율로 용매에 용해하고, 소정농도의 용액을 조제한다. 이 때의 용매는, 사용하는 종류에 따라 다른데, 통상 클로로폼, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소, 이들과 페놀류와의 혼합용매, 켄톤류, 에테르류, 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸필롤리돈, 설폴란, 씨클로헥사논, 자일렌, 톨루엔 등의 용매를 사용할 수 있다.
또한 상기 액정과 용매로 이루어진 액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 상기 액정 함량은 바람직하게는 5중량% 내지 50중량%, 더욱 바람직하게는 10중량% 내지 40중량% 이다.
특히, 후술할 경화단계(3)에서 보다 효율적인 경화를 위해 사용되는 하이브리드 액정은 하이브리드 배향 네마틱 경화성 액정 용액(Merck社 RMS03-011)을 이용하여 코팅을 수행할 수 있다. 상기 네마틱 액정은 톨루엔과 씨클로헥사논의 혼합 용매에 용해된 것을 사용할 수 있다.
이 때, 상기 하이브리드 액정 코팅액을 도포하기 전에 균일한 박막의 형성 및 균일한 도포를 위해 코팅되기 전의 편광필름의 표면 온도를 25℃로 조절한다. 상기 편광필름의 표면 온도가 상기 범위보다 낮거나 높은 경우는 낮은 코팅성을 나타내기에 균일한 코팅막을 형성하기 어렵다.
(2) 건조단계
건조단계에서는 상기 (1)단계에서 코팅액이 균일하게 도포된 편광 필름을 건조하는 공정을 수행하게 된다. 즉, 건조단계에서는 스핀 코팅단계(1)에서 도포된 용매를 휘발시킨다.
건조단계에서는 회전공정에 의한 건조를 수행함으로써 하이브리드 액정 코팅액내 잔류하는 용매를 보다 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 결과적으로 하이브리드 액정 코팅액이 투명지지층 표면에 더욱 쉽게 흡착되어 건조단계를 단시간에 마칠 수 있다.
건조단계에서 수행하는 건조온도는 15℃ 내지 85℃가 바람직하고, 더욱 바람 직하게는 25℃ 내지 75℃이다. 건조온도가 15℃보다 낮으면 용매를 제거하는데 걸리는 시간이 길어지고, 건조온도가 85℃보다 높으면 하이브리드 액정 코팅액의 물성에 영향을 줄 수 있다.
건조단계에서 수행하는 회전속도는 20rpm 내지 5,000rpm으로 용매를 건조하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50rpm 내지 4,000rpm이다. 더더욱 바람직한 회전속도는 70rpm 내지 3,000rpm이다.
건조단계의 회전속도가 20rpm보다 작으면, 회전에 의한 건조 효과를 충분히 얻기 힘들고, 5,000rpm보다 크면 회전속도 대비 건조 효율이 떨어진다.
또한, 건조시간은 15초 내지 300초 정도가 바람직하다. 더 바람직하게는 55초 내지 200초, 더더욱 바람직하게는 60초 내지 100초 이다. 건조시간의 15초 이하이면 건조의 효과가 제대로 나타나지 못하고, 300초 이상의 건조는 물성에 영향을 줄 수 있다.
(3) 경화단계
경화단계에서는 상기 (2)단계에서 건조된 편광필름에 자외선(UV)을 가해 경화하여 코팅막을 형성한다.
상기 경화단계는 건조된 하이브리드 액정 코팅막을 시야각 보상필름에 완전히 부착시키고 건조공정에서 미처 제거하지 못한 용매를 완전히 제거하기 위해 수행한다.
또한, UV의 에너지 범위는 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2 인 것이 바람직하다. 에너지 조사량이 250mJ/cm2 이하인 경우 충분한 경화효과가 나타나지 못하고 600mJ/cm2 이상인 경우는 배향막 및 하이브리드 액정 수지의 물성에 영향을 줄 수 있다.
경화시간은 UV의 에너지 조사량에 대응하여 상대적으로 결정되며, 경화시간이 45초 이하인 경우는 경화의 효과가 충분히 나타나지 못하고, 130초 이상인 경우는 배향막 및 액정 수지의 물성 및 내구성에 영향을 미쳐 배향막 및 액정 수지의 기능을 떨어뜨릴 수 있다.
상술한 본 발명에 의해서 제조된 하이브리드형 시야각 보상필름의 구성도를 살펴보면 도 1과 같다. 이에 도시된 바와 같이 대략적인 구성도는 일반적인 시야각 보상필름과 다를 바가 없다. 즉, 기저필름(400)위에 배향막(300)이 코팅되고, 그 위에 네마틱 액정(100)이 코팅된 형태이다.
또한, 필요에 따라서 하이브리드 네마틱 액정(100)과 배향막(300) 사이에 위상차 필름(200)이 코팅될 수도 있다. 그러한 구성도는 도 2에 도시되어 있다. 상기의 위상차 필름(200)이 코팅하는 방법은 일반적인 코팅법이 이용될 수 있다.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
1) 배향막으로는 다관능 아크릴레이트 계열 및 다관능 메타아크릴레이트 계열의 배향막으로서 디펜타아크릴로일 아크릴레이트(니뽕 가야꾸 제조 Kayard D-310)와 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(니뽕 가야꾸 제조 Kayarad PET-30)을 무게비 9:1롤 혼합하여 사용하였다.
2) 액정으로는 하이브리드 배향 네마틱 경화성 액정 용액(Merck社 RMS03-011)을 사용하여 코팅을 수행하였다. 상기 네마틱 액정은 30중량%가 톨루엔과 씨클로헥사논의 혼합 용매에 용해된 것을 사용하였다.
3) 본 발명인 하이브리드형 시야각 보상 필름의 제조는 스핀 코팅(Spin Coating)법으로 도포하여, 2000rpm의 회전속도로 60℃에서 120초 동안 건조 후 300mJ/cm2 UV를 조사하여 제조하였다.
4) 하이브리드 액정 코팅층의 두께는 50nm로 조절하였다.
실시예 2
하이브리드 액정 코팅층의 두께를 5㎛로 조절하는 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 하이브리드 시야각 보상필름을 제조하였다.
비교예 1
하이브리드 배향 폴리아크릴레이트를 기저필름인 PET 필름에 코팅을 한 후, 투명지지체(TAC)에 전사하는 공정을 이용하여 하이브리드형 시야각 보상필름을 제조 하였다.
표 1에는 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1의 보상필름에 대한 굴절률 및 평균 선경사각이 나타나 있다.
항목 실시예 1 실시예 2 비교예1
위상축 진상축 위상축 진상축 위상축 진상축
Nx 1.58671 1.51662 1.60524 1.55337 1.57502 1.50265
Ny 1.58570 1.51602 1.60469 1.55262 1.57394 1.50150
Nz 1.58589 1.51506 1.60417 1.55270 1.57334 1.50274
Nave 1.58610 1.51590 1.60470 1.55290 1.57410 1.50230
β(°) -1.0 39.3 -0.2 32.0 -0.6 33.2
Nx, Ny, Nz는 x축, y축, z축에 대한 굴절률을 의미하고, β(°)는 액정의 배향상태에 따른 선경사각을 의미한다. 하이브리드 배향 액정의 선경사각β(°)은 0°내지 45°인 것이 하이브리드 배향의 특성을 잘 나타낼 수 있기에 바람직하다.
이하, 경사각에 따른 보상필름의 위상차를 측정하여 보면 다음과 같다. 상기 실시예1, 실시예 2, 비교예 1에서 제조된 보상필름의 경사각에 따른 위상차 변화를 위상축과 진상축에 대하여 경사각에 따라 측정하여 도 3 내지 도 8에 도시하였다. New oji paper 사 모델명 KOBRA-21ADH를 사용하여 위상축과 진상축에 대해 -50도에서 50도까지의 영역에서 위상차 변화를 측정하였다.
도 4, 도 6, 도 8은 실시예1, 실시예 2, 비교예 1에서 얻어진 보상필름에 대해 진상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기의 그래프들은 경사각 변화에 따라 위상차의 값이 거의 직선형태를 유지하는데, 이는 하이브리드 배향 네마틱 액정을 사용했기 때문이다. 상기의 그래프를 비교해 보면, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예 1에 비해 보다 직선성이 있는데, 이는 실시예1 및 실시예 2가 비교예 1보다 더욱 하이브리드 배향이 잘 되었음을 나타낸다. 또한, 경사각에 따른 위상차 변화를 살펴보면, -50에서 위상차 변화는 도 4의 그래프가 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 6, 도 8이다. 위상차 변화가 작다는 것은 상대적으로 시야각 보상이 개선 되었음을 의미한다. 그리고 50도에서의 위상차 변화는 도 8이 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 4, 도 6이 된다. 즉 평균적(-50와 50도에서의 위상차 변화의 평균)으로는 도 4가 위상차 변화가 가장 작고, 도 6과 도 8이 비슷하다고 할 수 있다. 즉 시야각 개선의 효과는 도 4가 가장 좋고, 도 6과 도 8은 거의 동일하다고 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라서 스핀 코팅방식을 이용하여 하이브리드형 시야각 보상필름을 제조한다고 하더라도 시야각의 개선의 효과는 적어도 동일하거나 우수하고, 하이브리드 배향의 효과는 기존 방법으로 한 것 이상이 된다.
도 3, 도 5, 도 7은 실시예1, 실시예 2, 비교예 1에서 얻어진 보상필름에 대해 위상축에 대한 경사각에 따른 위상차 변화를 나타내는 그래프이다.
경사각에 따른 위상차 변화를 살펴보면, -50에서 위상차 변화는 도 3의 그래프가 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 7, 도 5이다. 위상차 변화가 작다는 것은 상대적으로 시야각 보상이 개선 되었음을 의미한다. 그리고 50도에서의 위상차 변화는 도 3이 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 7, 도 5이 된다. 즉 평균적(-50와 50도에서의 위상차 변화의 평균)으로는 도 3가 위상차 변화가 가장 작고, 그 다음으로 도 7과 도 5이다. 즉 시야각 개선의 효과는 도 3이 가장 좋고, 그다음으로 도 7과, 도 5이다. 본 발명에 따른 실시예 2는 실시예 1에 비해 하이브리드 액정이 코팅되는 코팅층에 두께만 변화를 준 것이기에 그 두께를 잘 조절한다면 시야각은 개선된다고도 말 할 수 있는 것이다. 그리고 본 발명에서와 같은 스핀 코팅방법을 사용한다면 그 두께의 조절이 용이하다.
결국, 본 발명에서와 같은 스핀 코팅방법을 이용하여 제조한 하이브리드형 시야각 보상필름은 제조 공정이 기존의 것보다 간편하고, 대량생산이 가능하며 코팅층의 두께조절이 용이하여 시야각 보상기능이 우수하다.
이상, 본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기저의 범위 내에 있는 것으로 본다.
또한, 본 발명에서의 바람직한 범위, 더욱 바람직한 범위, 더더욱 바람직한 범위 한정은 그 효과를 더욱 극대화 시키기 위한 것으로서, 한정 범위가 좁혀짐으로써 더욱 만족스러운 기술적 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법 및 이를 이용한 하이브리드형 시야각 보상필름은 기존에 사용하던 전 사법을 사용하지 않고 스핀 코팅법을 이용하기에 제조공정이 간편하고, 대량생산이 가능하여 보다 높은 수율을 높일 수 있으며, 박막의 보상필름을 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 하이브리드 액정 코팅층의 두께 조절이 용이하여 시야각 보상 기능이 우수하다는 장점도 있다.

Claims (12)

  1. (a) 10rpm 내지 7000rpm의 회전 조건 하에,
    배향막 코팅용액 100중량%에 있어서, (메트)아크릴레이트기, 에테르기, 아미노기, 아크릴로일옥시기, 메타아크릴로일옥시기, 우레탄기 중 적어도 하나인 중합성 불포화 결합을 가지는 모노머, 올리고머, 또는 프리폴리머가 단독 또는 혼합된 형태의 배향막 수지 15중량% 내지 40중량% 및 용매 60중량% 내지 85중량%가 코팅된 배향막 위에,
    액정 코팅용액 100중량%에 있어서, 네마틱 액정성 고분자, 콜레스테릭 액정성 고분자, 및 카이랄스메틱 C 액정성고분자 중 적어도 하나인 하이브리드 배향 액정이 5중량% 내지 50 중량% 함유되고, 잔부는 용매로 이루어진 하이브리드 배향 액정 코팅액을 적하하여 스핀 코팅하는 단계와;
    (b) 상기 코팅액이 코팅된 편광필름을 20rpm 내지 5000rpm의 회전속도로 회전시켜 건조하는 단계; 및
    (c) 상기 (b)단계에서 건조된 편광필름을 250mJ/cm2 내지 600mJ/cm2 의 에너지 범위로 자외선을 조사하여 경화시켜 편광필름 일면에 액정 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)단계의 하이브리드 배향 액정 코팅액은 광학활성 성분이 하이브리드 액정 코팅용액 100중량부에 대하여 1내지 10이 첨가된 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학활성 성분은 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리말로네이트, 폴리실록산, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르아미드, 폴리카보네이트, 폴리펩티드, 셀룰로스 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)단계의 스핀 코팅은 1초 내지 500초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)단계의 하이브리드 액정 코팅액은 점도가 1cps 내지 600cps 인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)단계의 하이브리드 액정 코팅액은 그 두께가 5㎚ 내지 40㎛로 코팅되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)단계는 15℃ 내지 85℃의 온도로 건조하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)단계는 15초 내지 300초 동안 건조하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c)단계는 45초 내지 130초 동안 자외선을 조사하여 경화하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)단계의 하이브리드 액정 코팅액에 사용되는 용매는 클로로폼, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, O-디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소, 이들과 페놀류와의 혼합용매, 켄톤류, 에테르류, 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸필롤리돈, 설폴란, 씨 클로헥사논, 자일렌, 톨루엔 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법은 평균 선경사각(β°)이 0°내지 45°인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 시야각 보상필름의 제조방법.
  12. 삭제
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