KR20170001163A - 위상차 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20170001163A
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곽상민
이남정
신창훈
오현택
윤석일
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 명세서는 층상 무기물, 수분산 우레탄계 수지 및 용매를 포함하고, 상기 수분산 우레탄계 수지는 지방족 단위를 포함하는 것인 코팅액 조성물, 상기 코팅액 조성물을 이용하여 형성된 코팅층, 상기 코팅층을 포함하는 위상차 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 IPS 모드 액정 표시 장치에 위상차 필름으로 적용이 가능한 위상차 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

위상차 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 {RETARDATION FILM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 코팅액 조성물, 상기 코팅액 조성물을 이용하여 형성된 코팅층, 상기 코팅층을 포함하는 위상차 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 IPS 모드 액정 표시 장치에 위상차 필름으로 적용이 가능한 위상차 필름 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 음극선관 디스플레이에 비해 소비 전력이 낮고, 부피가 작고, 가벼워 휴대가 용이하기 때문에 광학 디스플레이 소자로서 보급이 확산되고 있다. 일반적으로 액정 디스플레이는 액정 셀의 양측에 편광판을 설치한 기본 구성을 가지며, 구동회로의 전계 인가 여부에 따라 액정 셀의 배향이 변하게 되고, 그에 따라 편광판을 통해 나온 투과광의 특성이 달라지게 됨으로써 빛의 가시화가 이루어진다. 이 때 입사광의 입사 각도에 따라 빛의 경로와 복굴절성이 변화하게 되는데, 이는 액정이 두 개의 상이한 굴절률을 갖는 이방성 물질이기 때문이다.
이와 같은 특성으로 인해, 액정 디스플레이는 시야각(viewing angle)에 따라 상이 얼마나 뚜렷하게 보이는지를 가늠하는 척도인 콘트라스트 비(contrast ratio)가 달라지고 계조 반전(gray scale inversion) 현상이 발생하여 시인성이 떨어진다는 단점을 지닌다. 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 액정 디스플레이 장치에는 액정 셀에서 발생하는 광학 위상차를 발현시켜 주는 광학 위상차 필름(compensation film)이 사용되고 있다.
한편, 액정 디스플레이에 있어서 선명한 화질 및 넓은 광시야각을 확보하기 위해 다양한 액정 모드가 개발되고 있으며, 대표적으로는 Double Domain TN(Twisted Nematic), ASM(axially sy㎜etric aligned microcell), OCB(optically compensated blend), VA(vertical alig㎚ent), MVA(multidomain VA), SE(surrounding electrode), PVA(patterned VA), IPS(in-plane switching), FFS(fringe-field switching) 모드 등을 들 수 있다. 이들 각각의 모드는 고유한 액정 배열을 하고 있으며, 고유한 광학 이방성을 갖고 있다.
따라서, 이들 액정 모드의 광학 이방성으로 인한 위상차를 발현하기 위해서는 각각의 모드에 대응하는 광학 이방성의 위상차 필름이 요구된다. 특히 IPS 모드의 경우에는 양의 유전률 이방성을 갖는 액정이 수평 배향되어 있기 때문에 비구동 상태에서 경사각에서의 광학 이방성이 타 모드 대비 크지 않아 등방성 보호필름 사용만으로도 우수한 광시야각을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 이 경우 고경사각에서 편광자의 흡수축에 대한 보상은 전혀 이루어지지 않아 여전히 시야각에 따른 콘트라스트 저하, 색상 변조 등이 일어날 수 있으며, 따라서 완벽한 광시야각 확보를 위해서는 IPS 모드 액정디스플레이 또한 적절한 위상차 필름을 사용해야 한다.
IPS 모드용 위상차 필름은 두 층 이상의 다층 필름으로 구성되는 구조가 현실적으로 제시되고 있으며, 다층 필름을 구현하기 위해서는 각각의 다른 필름을 점착제를 이용하여 적층하는 방법이 제시되고 있다. 또는, 별도의 연신 과정을 통해 연신 필름을 제조한 후에 액정 또는 위상차를 발현하는 물질을 코팅하는 공정을 별도로 수행하고 있다.
그러나, 상기와 같이 점착제를 이용하여 적층하는 경우 필름의 박형화가 어려우며, 또한 적층되는 2개의 필름의 광축이 정확하게 배치되지 않으면 원하는 위상차 특성을 나타내지 않는 등 제조가 매우 까다롭다는 문제점이 있으며, 별도의 연신 과정을 통해 연신 필름을 제조한 후에 액정을 코팅하는 공정을 별도로 수행하는 경우 별도의 배향 공정 등의 여러 단계를 거치기 때문에 제조 공정이 복잡하고, 제조원가를 높이는 단점이 있다.
또한, 위상차를 발현하는 물질로 유기물을 코팅하는 경우, 컬(curl)이 발생하거나, 유기 용매에 의한 기재 침식으로, 기재 필름의 위상차가 변하는 문제점도 있다.
따라서, IPS 모드 액정 표시 장치에 적용시 시야각 개선 효과가 매우 우수하며, 박형으로 제조가 가능하고, 간소한 공정으로 제조가 가능한 위상차 필름 및 그 제조방법이 요구되고 있다.
한국 공개 공보 2005-0101743
본 명세서는 코팅액 조성물, 상기 코팅액 조성물을 이용하여 형성된 코팅층, 상기 코팅층을 포함하는 위상차 필름 및 상기 위상차 필름을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 명세서는 층상 무기물, 수분산 우레탄계 수지 및 용매를 포함하고, 상기 수분산 우레탄계 수지는 지방족 단위를 포함하는 것인 코팅액 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 측면에서 상기 층상 무기물은 스멕타이트(smectite)계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 층상 무기물은 층상 무기물은 헥토라이트, 몬모릴로나이트 및 벤토나이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1 종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
또 하나의 측면에서 상기 층상 무기물의 평균 지름은 10 nm 내지 30 nm이고, 두께는 0 nm 초과 2 nm 이하이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물은 판상 디스크 형태이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물은 하기 구조식 1로 표시된다.
[구조식 1]
Na+ 0.7[(Si8Mg5.5Li0.3)O20(OH)4]-0.7
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅액 조성물의 전체 중량 대비 상기 층상 무기물 및 수분산 우레탄계 수지의 함량은 4 중량% 내지 15 중량%이고, 상기 용매의 함량은 85 중량% 내지 96 중량%이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 용매는 알코올류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 용매를 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매의 전체 중량 대비 상기 물의 함량은 50 중량% 내지 100 중량%이고, 상기 알코올류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 용매의 함량은 0 중량% 내지 50 중량%이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물은 상기 물에 분산된 형태로 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수분산 우레탄계 수지의 신율은 50% 이상이다.
본 명세서의 다른 측면에서 전술한 코팅액 조성물을 이용하여 형성된 코팅층을 제공한다.
하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅층은 -C 플레이트이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 코팅층의 하기 식 1로 표시되는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)은 -400 nm 내지 0 nm이다.
식 (1):Rth = (nz - ny) × d
식 (1)에 있어서,
ny는 코팅층의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nx는 코팅층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고,
nz는 두께 방향의 굴절율을 의미하고,
d는 코팅층의 두께를 의미한다.
또한, 본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 0 초과 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 명세서는 또한, 전술한 코팅층을 포함하는 위상차 필름을 제공한다.
본 명세서는 또한, 부의 복굴절성 물질을 포함하는 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면 상에 구비되는 전술한 코팅층을 포함하고, 하기 식 (2) 내지 식 (4)를 만족하는 복합 위상차 필름을 제공한다.
식 (2): 50 nm ≤ Rin ≤ 300 nm
식 (3): 10 nm ≤ Rth ≤ 300 nm
식 (4): 0.1 ≤ Nz < 1
상기 식 (2) 내지 식 (4)에 있어서,
Rin는 파장 550nm에서 측정한 필름의 면 방향 위상차 값이고,
Rth는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값이며,
Nz는 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(Rth/Rin)이다.
본 명세서의 일 측면에서, 상기 기재 필름은 아크릴계 수지; 스티렌계 수지; 및 아크릴 단량체 및 스티렌 단량체를 포함하는 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 명세서의 또 하나의 측면에서 상기 기재 필름은 +B 플레이트이다.
본 명세서의 다른 측면에서 상기 기재 필름의 두께는 80㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름과 상기 코팅층은 접하여 구비된다.
본 명세서는 전술한 위상차 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
본 명세서는 또한, 전술한 복합 위상차 필름을 포함하는 편광판을 제공한다.
마지막으로 본 명세서는 전술한 편광판을 포함하는 IPS 모드 액정 표시 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 IPS 모드용 위상차 필름으로 이용하기에 적합한 위상차 특성을 가지며, 따라서 IPS 모드용 위상차 필름으로 적용시 시야각 개선 효과가 우수하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 별도의 점착제층을 필요로 하지 않기 때문에 제조의 시간 및/또는 비용 면에서 경제적이다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 별도의 배향 공정 등이 불필요하며, 따라서 종래의 액정 및 위상차 발현 물질을 코팅하는 방법에 비하여 제조 방법이 매우 간단하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 점착제를 이용하여 적층하는 공정이 요구되지 않기 때문에, 점착제층의 존재에 의한 광학 특성의 저하, 또는 위상차 판 축의 어긋남 등이 발생하지 않는다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 컬(curl) 등의 불량 발생이 최소화된다는 장점이 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 IPS 모드 액정 표시 장치를 나타낸 도이다.
도 2는 실시예 1과 비교예 3의 컬의 발생한 것을 비교한 도이다.
이하, 본 명세서를 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 본 명세서에 사용되는 용어를 정의한다.
(1) 본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
(2) 본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
(3) 본 명세서에서 nx는 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고, ny는 면 방향에 있어서 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며, nz는 두께 방향의 굴절율을 의미한다.
또한, 상기 nx, ny, nz는 550nm 파장의 광에서 측정된 값을 의미한다. 한편, 상기 nx , ny, nz는 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, 프리즘 커플러 장비(SAIRON TECHNOLOGY社 SPA-3DR) 등을 이용하여 평균 굴절율을 측정하고, Axomatrics 社의 액소스캔(Axoscan)으로 복굴절을 측정하여, nx , ny, nz를 각각 계산할 수 있다.
(4) 본 명세서에서 Rin은 550 nm 파장의 광에서 측정한 면 방향 위상차 값을 의미하는 것으로, 면 방향 위상차 값 Rin = (nx - ny) × d에 의해 구해진다. 이때, 상기 nx 및 ny는 전술한 바와 동일하며, d는 광학 필름의 두께를 의미한다. 한편, 상기 Rin은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.
(5) 본 명세서에서 Rth는 550 nm 파장의 광에서 측정한 두께 방향 위상차 값을 의미하는 것으로, 두께 방향 위상차 값 Rth = (nz - ny) × d에 의해 구해진다. 이때, 상기 ny 및 nz는 전술한 바와 동일하며, d는 광학 필름의 두께를 의미한다. 한편, 상기 Rth은 당해 기술분야에 있어서 잘 알려진 공지의 방법으로 측정이 가능하며, 예를 들면, Axomatrics社의 Axoscan 장비를 이용하여 측정할 수 있다.
(6) 본 명세서에서 Nz는 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비를 의미하는 것으로, Nz = Rth/Rin에 의해 구해진다.
(7) 본 명세서에서 상기 부의 복굴절성 물질은 연신 후(배향 후), 연신 방향에 수직한 방향으로 광축(면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율: nx)을 발현하는 물질을 의미하며, 코팅만 할 경우(연신 전), nz > nx = ny의 굴절률 분포를 발현하는 물질을 의미한다. 정의 복굴절성 물질은 연신 후(배향 후), 연신 방향과 평행한 방향으로 광축을 발현하는 물질을 의미하며, 코팅만 할 경우(연신 전), nx = ny > nz의 굴절률 분포를 발현하는 물질을 의미한다.
(8) 본 명세서에서 상기 두께란 어떤 부재의 일 표면과 상기 표면과 대향하는 일 표면 사이의 평균 너비를 의미한다.
(9) 본 명세서에서 상기 +B 플레이트란 nz ≥ nx > ny 또는 nx > nz > ny 의 굴절율 분포를 갖는 필름을 의미한다. 상기 nx, ny 및 nz는 전술한 바와 동일하다.
(10) 본 명세서에서 -C 플레이트란 nx = ny > nz의 굴절율 분포를 갖는 필름을 의미한다. 상기 nx, ny 및 nz는 전술한 바와 동일하다.
이하, 본 명세서의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 명세서의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
<코팅액 조성물>
본 명세서는 층상 무기물, 수분산 우레탄계 수지 및 용매를 포함하고, 상기 수분산 우레탄계 수지는 지방족 단위를 포함하는 것인 코팅액 조성물을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태와 같이, 층상 무기물을 포함하는 코팅액 조성물을 사용하여 코팅층을 형성하는 경우, 컬(curl) 발생이 최소화되며, 얇은 층의 두께로도 목적하는 위상차 필름을 구현할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 코팅액 조성물은 층상 무기물뿐만 아니라 수분산 우레탄계 수지를 포함하여, 상기 다른 부재와의 부착력을 향상시키고, 부서지는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에서 상기 층상 무기물은 스멕타이트(smectite)계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 층상 무기물은 헥토라이트, 몬모릴로나이트 및 벤토나이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1 종 또는 2종 이상일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 이들과 유사한 결정 구조를 갖는 합성물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물의 평균 지름은 10 nm 내지 30 nm이고, 두께는 0 nm 초과 2 nm 이하이다. 하나의 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물의 평균 지름은 15 nm 내지 25 nm 이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 두께는 0.5 nm 내지 1 nm 이다.
본 명세서에서 상기 층상 무기물은 판상 디스크 형태일 수 있다. 상기 평균 지름은 상기 판상의 단면의 평균 지름을 의미할 수 있으며, 두께는 층상 무기물의 하면 및 상면 사이의 거리를 의미할 수 있다. 상기의 평균 지름 및 두께는 당업계에서 사용되는 방법으로 측정될 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물은 하기 구조식 1로 표시된다.
[구조식 1]
Na+ 0.7[(Si8Mg5.5Li0.3)O20(OH)4]-0.7
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물은 상기 구조식 1로 표시되는 것이 위상차 발현성, 투명성, 수분산 바인더와의 분산성, 층간의 팽윤성, 양이온의 교환 능력 및/또는 표면의 개질면에서 더욱 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 층상 무기물은 물에 분산된 형태로 구비될 수 있다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 층상 무기물은 수분산이 가능한 층상 무기물 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
이 경우, 유기 용매에 분산된 형태인 층상 무기물을 포함하는 경우에 비하여, 다른 부재의 침식을 방지할 수 있어, 위상차 값의 발현의 변형을 방지할 수 있다.
본 명세서에서 상기 코팅액 조성물은 수분산 우레탄계 수지를 포함한다. 본 명세서의 일 실시상태에 따라 코팅층에 포함된 수분산 우레탄계 수지는 전술한 층상 무기물로 인한 균열을 방지하고, 다른 부재와 코팅층과의 부착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
본 명세서에서 상기 "수분산 우레탄계 수지"란 물에 분산된 상태로 존재할 수 있는 우레탄계 수지를 의미한다.
상기와 같이, 수분산 우레탄계 수지를 사용하는 경우에는 유해한 용매의 방출에 따른 환경 오염을 방지할 수 있으며, 수분산 상에서 입자의 안정성이 우수한 효과가 있다. 또한, 수분산 수지를 사용하는 경우, 유기 용매에 의하여 기재 침식이 나타나 기재 필름의 위상차가 변하는 문제를 방지할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅액 조성물의 전체 중량 대비 상기 층상 무기물 및 수분산 우레탄계 수지의 함량은 4 중량% 내지 15 중량%이고, 상기 용매의 함량은 85 중량% 내지 96 중량%이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 코팅액 조성물의 전체 중량 대비 고형분 함량은 4 중량% 내지 15 중량% 이고, 용매의 함량은 85 중량% 내지 96 중량% 이다.
본 명세서에서 상기 코팅액 조성물에서 고형분의 함량이 15 중량%을 초과하는 경우, 무기 소재의 분산이 잘 이루어지지 않아, 점도가 너무 높아 균일한 코팅이 어려워 위상차의 불균일성 및/또는 외관 불량이 야기될 수 있다. 또한, 상기 고형분의 함량이 4 중량% 미만인 경우, 점도가 낮아, 코팅 시 흐르는 문제가 발생할 수 있으며, 건조 효율이 떨어지고, 코팅 용액의 양 대비 얻을 수 있는 코팅층의 면적이 적어 비경제적이다.
따라서, 본 명세서의 일 실시상태와 같이, 층상 무기물 및 수분산 우레탄계 수지의 함량이 상기 범위인 경우가 공정 및 위상차 특성 면에서 바람직하다.
본 명세서에서 상기 고형분이란, 용액의 전체 질량에서 용매를 제외한 용질 또는 고형물을 의미한다. 본 명세서의 상기 코팅액 조성물에서의 고형분이란 층상 무기물 및 수분산 우레탄계 수지를 의미할 수 있다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 용매는 물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 용매는 에탄올, 메탄올 등의 알코올류; 및 아세톤, 및 메틸에틸케톤(MEK)등의 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2 종 이상의 용매를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 코팅액 조성물의 전체 중량 대비 상기 물의 함량은 85 중량% 내지 96 중량%일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매의 전체 중량 대비 상기 물의 함량은 50 중량% 내지 100 중량%이고, 상기 알코올류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 용매의 함량은 0 중량% 내지 50 중량%이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알코올류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 용매의 함량은 상기 물의 전체 함량 대비 0 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태와 같이, 용매의 전체 함량 중, 물의 함량이 50 중량% 이상인 경우에는 유기 용매를 사용함에 따른 기재의 침식을 방지하고, 기재의 침식으로 인한 위상차의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 코팅액 조성물을 이용하여 형성되는 코팅층의 컬의 발생을 최소화하여, 시야각 보상 효과의 상승, 내구성의 향상 및 다른 부재와의 합지 과정에서 발생하는 불량을 방지하는 것을 효과적으로 구현할 수 있다. 상기와 같은 면에서 용매 전체 함량 중 물의 함량이 70 중량% 이상인 것이 바람직하며, 80 중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 코팅액 조성물의 전체 중량 대비 상기 물의 함량은 75 중량% 내지 96 중량%이고, 상기 알코올류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 용매의 함량은 0 중량% 내지 10 중량%이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 코팅액 조성물에 포함되는 수분산 우레탄계 수지는 지방족 단위를 포함한다. 이 경우, 인성(toughness)이 우수한 코팅층의 형성이 가능하다. 더욱 바람직하게는 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수분산 우레탄계 수지는 지방족 단위만을 포함한다. 즉, 방향족 단위를 포함하지 않는다.
본 명세서에서 상기 "지방족(aliphatic) 단위"란 구조 단위로 벤젠과 같은 방향족 구조를 포함하지 않는 구조를 의미할 수 있다. 상기 방향족 구조를 포함하지 않는 경우라면, 직쇄형, 분지쇄형, 고리형을 한정하지 않으며, 탄화수소로만 구성될 수 있으나, 발명의 효과가 손상되지 않는 한 헤테로 원자를 포함할 수 있다.
예컨대, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 포화 지방족 단위; 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 시클로헥세닐 등의 불포화 지방족 단위 등이 있을 수 있으며, 상기 전술한 예시 중 탄소 원자 대신에 S, O, N 등의 헤테로원자로 치환된 구조를 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 우레탄계 수지는 분자 중에 우레탄 결합을 갖는 구조로, 당 기술 분야에서 알려진 방법으로 제조될 수 있으며, 예컨대, 디이소시아네이트(-NCO)와 폴리올과의 반응에 의하여 제조될 수 있으나 이를 한정하지 않는다.
본 명세서에서의 상기 우레탄계 수지는 "-O-(C=O)-NH-R-HN-(C=O)-O-"의 우레탄 단량체를 포함하면 족하고, 추가의 단량체를 더 포함하여도 좋다. 상기 R은 2가의 지방족 단위일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 상기 인성 면에서는 상기 R이 지환족 구조이거나, 직쇄의 포화 지방족 단위인 것이 바람직하다.
구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수분산 우레탄계 수지는 전술한 우레탄 단량체만을 포함하는 수지일 수 있다.
또 다른 실시상태에 따른 수분산 우레탄계 수지는 전술한 우레탄 단량체 및 추가의 단량체를 포함하는 공중합체일 수 있다.
상기 추가의 단량체는 당 기술 분야에서 알려진 단량체라면 한정하지 않으나, 카보네이트기(carbonate; "-O-(C=O)-O-")를 포함하는 단량체; 에스터기(ester "-(C=O)-O-")를 포함하는 단량체; 및 에테르기(ether; "-O-")를 포함하는 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2 종 이상일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 수분산 우레탄계 수지는 우레탄 단량체와 카보네이트 단량체를 포함하는 공중합체를 포함하는 수지일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수분산 우레탄계 수지는 지방족 단위를 포함하는 우레탄 단량체; 또는 지방족 단위를 포함하는 우레탄 단량체와 카보네이트기를 포함하는 단량체, 에스터기를 포함하는 단량체 및 에테르기를 포함하는 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2 종 이상의 단량체와의 공중합체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수분산 우레탄계 수지의 신율은 50% 이상이다. 이 경우, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 코팅액 조성물을 이용하여 형성된 코팅층의 부서짐을 방지하여, 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 인성(toughness) 및 다른 부재와의 부착력 면에서 우수한 효과를 기대할 수 있다.
본 명세서에서 상기 신율(elongation)이란, 재료 인장 시험시 재료가 늘어나는 비율을 의미하며, 신율의 측정 방법은 당 기술분야에서 알려진 방법을 이용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅액 조성물은 상기 층상 무기물과 상기 수분산 우레탄계 바인더 수지가 1 : 0.6 내지 1 : 2의 중량비로 포함될 수 있다.
층상 무기물과 수분산 우레탄계 바인더 수지의 중량비가 상기 범위 내인 경우, 층의 균열 방지에 유리하여, IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차 필름의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
<코팅층>
본 명세서의 일 실시상태는 전술한 코팅액 조성물을 이용하여 형성한 코팅층을 제공한다. 본 명세서에서 상기 코팅액 조성물은 전술한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅층은 -C 플레이트이다. 이 경우, + B 플레이트의 기재 필름에 상기 코팅층을 도입하여 IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차 필름에서 요구되는 광특성을 발현시킬 수 있으며, 높은 시야각 보상 성능을 제공할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 코팅층은 당 기술 분야에서 공지된 방법으로 진행될 수 있으며, 예컨대, 상기 층상 무기물은 물에 분산시킨 뒤, 수분산 우레탄계 바인더 수지와 혼합 및 도포하고, 건조시켜 제조할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 상기 코팅층을 형성하는 방법은 당 기술분야에서 알려진 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 상기 기재 필름에 직접 코팅층을 형성하는 방법을 이용하거나, 상기 코팅층을 형성한 후 접착제나 점착제를 이용하여 형성하는 방법이 있으나, 직접 코팅하는 방법이 공정의 시간 및 비용적으로 경제적이며, 위상차 발현 면에서 바람직하다.
한편, 기재 필름 상에 직접 코팅층을 형성하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 바 코팅, 슬롯 다이(slot die) 코팅, 스프레이 코팅, 플로우 코팅, 롤 코팅, 딥코팅, 마이크로 그라비아 코터, 콤마 코터 등을 이용할 수 있다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 코팅층의 하기 식 1로 표시되는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)은 -400 nm 내지 0 nm이다. 상기의 두께 방향 위상차 값을 갖는 코팅층의 경우에는 후술하는 기재 필름과 함께 IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차 필름으로 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅층의 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)이 -120 nm 내지 -100 nm 인 것이 더욱 바람직하다.
식 (1):Rth = (nz- ny) × d
식 (1)에 있어서,
ny는 코팅층의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
nx는 코팅층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고,
nz는 두께 방향의 굴절율을 의미하고,
d는 코팅층의 두께를 의미한다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 코팅층의 두께는 0 초과 20㎛ 이하이다. 보다 바람직하게는 0 초과 15㎛ 이하일 수 있다. 코팅층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 건조 불량, 필름 컬(curl) 등의 문제를 최소화함과 동시에 디스플레이 분야의 박형화 추세에 부응할 수 있다는 장점이 있다.
< 위상차 필름 및 복합 위상차 필름>
본 명세서는 상기 코팅층을 포함하는 위상차 필름을 제공한다.
본 명세서는 부의 복굴절성 물질을 포함하는 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면 상에 구비되는 전술한 코팅층을 포함하고, 상기 식 (2) 내지 식 (4)를 만족하는 복합 위상차 필름을 제공한다. 이 경우, IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차 필름으로 매우 유용하게 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 위상차 필름은 IPS 모드 액정 표시 장치 용이다.
또한, 본 명세서에서 상기 위상차 필름의 Rin의 값이 90 nm 내지 250 nm 가 더욱 바람직하며, 상기 위상차 필름의 Rth의 값이 30 nm 내지 100 nm 인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 위상차 필름의 Nz 값이 0.2 내지 0.9인 것이 바람직하다.
종래에는 상기 기재 필름의 적어도 일면에 구비되는 층의 재료로 폴리아마이드, 환상오레핀계 폴리머, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 이미드계 폴리머 등의 고분자 물질을 사용하였으나, 이 경우 제조 과정에서 건조되면서 수축이 일어나 컬(curl)이 발생하는 문제가 있었다. 컬(curl)의 발생을 시야각 보상 효과의 효율적인 구현을 저해하며, 이를 포함하는 액정 표시 장치의 내구성 등의 열화의 원인이 되기도 한다. 또한, 다른 부재와의 합지 공정 등에서 주름이 발생하는 등의 불량 발생의 원인이 되기도 한다.
이에, 본 명세서의 일 실시상태와 같이, 기재 필름의 적어도 일면 상에 층상 무기물을 포함하는 코팅층을 포함하는 경우, 컬(curl) 발생이 최소화되며, 얇은 층의 두께로도 목적하는 위상차를 구현할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 코팅층에 층상 무기물뿐만 아니라 수분산 우레탄계 수지를 포함하여, 상기 기재 필름과의 부착력을 향상시키고, 부서지는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에서 상기 위상차 필름의 코팅층은 전술한 바와 동일하다.
- 기재 필름
본 명세서에 있어서, "부의 복굴절성 물질을 포함하는"이란 "부의 위상차 특성을 가지는"으로 해석될 수도 있다. 다시 말해, 부의 복굴절성 물질을 포함하는 상기 기재 필름은 부의 위상차 특성을 가지는 기재 필름일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재필름은 아크릴계 수지; 스티렌계 수지; 및 아크릴 단량체 및 스티렌 단량체를 포함하는 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재필름은 아크릴계 수지; 아크릴계 수지와 스티렌계 수지의 블렌드 수지; 또는 아크릴 단량체 및 스티렌 단량체를 포함하는 공중합체를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 상기 "블렌드 수지"란 2 이상의 수지를 섞는 것을 의미하고, "공중합체"란 2 이상의 단량체를 중합하여 형성된 하나의 중합체를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아크릴계 수지는 아크릴레이트계 단량체 및/또는 메타크릴레이트계 단량체를 주성분으로 포함하는 것으로, 아크릴레이트계 단량체 또는 메타크릴레이트계 단량체로 이루어진 호모폴리머 수지뿐 아니라 아크릴레이트계 단량체 및/또는 메타크릴레이트계 단량체 이외에 다른 단량체가 공중합된 공중합체 수지를 포함하는 개념이다.
이때, 상기 메타크릴레이트계 단량체는 메타크릴레이트 뿐만 아니라 메타크릴레이트 유도체를 포함하는 개념으로, 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 메톡시에틸 메타크릴레이트, 에톡시에틸 메타크릴레이트, 부톡시메틸 메타크릴레이트 또는 이들의 올리고머 등 들 수 있으며, 그 중에서도 메틸 메타크릴레이트인 것이 보다 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트계 단량체는 아크릴레이트 뿐만 아니라 아크릴레이트 유도체를 포함하는 개념으로, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 메톡시에틸 아크릴레이트, 에톡시에틸 아크릴레이트, 부톡시 메틸 아크릴레이트 또는 이들의 올리고머 등 일 수도 있으며, 그 중에서도 메틸 아크릴레이트인 것이 보다 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
또한 본 명세서에서 상기 스티렌계 수지는 스티렌계 단량체를 포함하는 것으로, 스티렌, α-메틸스티렌, 4-메틸 스티렌 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기의 스티렌계 단량체는 아크릴계 단량체와 공중합 형태로 제조되는 것이 바람직하나, 택일적으로 별도의 스티렌계 공중합체를 상기 아크릴계 단량체로 이루어지는 중합체와 블렌딩하여 포함시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 단량체 및 스티렌 단량체를 포함하는 공중합체는 스티렌-무수말레산 공중합체(SMA), 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), α-메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(AMSAN) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 내열성을 향상시키기 위하여, 상기 아크릴계 수지는 상기 (메트)아크릴계 단량체 이외의 다른 단량체로 락톤계 단량체, 말레산 무수물계 단량체, 말레이미드계 단량체 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 말레산 무수물계 단량체로는 말레산 무수물, 메틸 말레산 무수물, 에틸 말레산 무수물, 프로필 말레산 무수물, 이소프로필 말레산 무수물, 시클로헥실 말레산 무수물, 페닐 말레산 무수물 등을 그 예로 들 수 있으며; 상기 말레이미드계 단량체로는 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-프로필 말레이미드, N-이소프로필 말레이미드, N-시클로헥실 말레이미드, N-페닐 말레이미드 등을 그 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 기재필름은 아크릴계 수지와 스티렌계 수지의 블렌드 수지를 사용하는 경우, 아크릴계 수지의 높은 내열성 및 스티렌계 수지의 높은 위상차 발현성을 기대할 수 있다.
상기 기재 필름의 유리 전이 온도(Tg)는 100 ℃ 내지 160 ℃인 것이 바람직하다. 상기 유리 전이 온도(Tg)가 상기 범위인 경우에는 우수한 내구성을 가질 수 있으며, 한편 유리 전이 온도가 100 ℃ 미만인 경우에는 내열성이 부족하여 고온 고습 조건에서 필름의 변형이 일어나기 쉽고 그로 인해 필름의 보상 특성이 불균일하게 되는 문제가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름은 파장 550 nm에서 측정한 필름의 면 방향 위상차 값(Rin)은 95 nm 내지 120 nm 이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름은 파장 550 nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)은 150 nm 내지 160 nm 이다.
상기 면방향 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값은 전술한 방법으로 계산할 수 있다.
상기 기재 필름은 폭 방향으로 1축 연신 처리된 필름 또는 길이 방향(MD) 및 폭 방향(TD)으로 2축 연신 처리된 필름일 수 있다.
상기의 1축 또는 2축 연신은 당 기술 분야에서 공지된 방법으로 진행될 수 있으며, 예컨대, 상기의 연신은 예열부, 연신부 및 열처리부가 구비된 텐더에서 제조될 수 있다. 예열이란 다음 공정인 연신 공정에서 양호하게 연신될 수 있도록 미리 기재 필름을 가열에 의해 연화시키는 처리를 말하며, 예열 장치 내에 도입되는 기재 필름은 Tg보다 낮은 온도에서 가열되며, 이후 연신부에서 필름의 Tg보다 높은 온도에서 연신 처리를 수행하게 된다. 이후, 연신된 기재 필름은 열처리부에서 필름의 배향을 고정하는 등의 목적으로 열처리를 행하게 된다. 이때 획득하고자 하는 위상차 값에 따라 연신부에서 연신 배율을 조정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름은 +B 플레이트이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재 필름의 두께는 80㎛ 이하이다. 구체적으로, 70㎛ 이하 또는 60㎛ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 0㎛ 초과 50㎛ 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름의 두께는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 위상차 필름은 nx,total > nz,total > ny,total의 관계를 만족할 수 있다.
nx,total는 위상차 필름 전체의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절율이고,
ny,total는 위상차 필름 전체의 상기 지상축에 수직인 방향인 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절율이며,
nz,total는 위상차 필름 전체의 두께 방향의 굴절율이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름과 상기 코팅층은 접하여 구비된다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름과 상기 코팅층은 일체형 복합 위상차 필름을 제공한다.
즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름은 기재 필름과 상기 코팅층 사이에 프라이머층이나, 접착제층, 점착제층 등 추가의 부재를 포함하지 않을 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이, 코팅층에 포함되는 수분산 우레탄계 수지가 부착력을 향상시키기 때문이다.
이 경우, 추가의 부재로 인하여, 외부로부터의 응력에 의한 영향을 최소화할 수 있으며, 광학 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 필름의 박형화가 용이하고, 제조의 공정, 비용 면에서 용이하다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름과 상기 코팅층 사이에 추가의 부재를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재 필름 및 상기 코팅층을 포함하는 위상차 필름의 전체 두께는 20㎛ 내지 100㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 20 ㎛ 미만인 경우, 위상차 필름이 편광자를 제대로 지지하지 못해 편광자 수축, 편광자 크랙, 컬 등이 발생할 가능성이 높으며, 100 ㎛를 초과하는 경우, 이를 포함하는 전체 편광판의 두께가 두꺼워지고, 편광판 합지 시 점착제의 건조 불량에 의한 불량이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름의 제조에 있어서, 필요에 따라, 당 기술분야에 알려진 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 첨가제의 비제한적인 예로는 분산제, 표면용 첨가제, 윤활제, 열안정제, UV 흡수제, 가소제, 산화방지제 등을 들 수 있으며, 전체 IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차 필름 100 중량부 당 0 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 전술한 위상차 필름의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 부의 위상차 특성을 가지는 기재 필름을 준비하는 단계; 및 상기 기재 필름의 적어도 일면 상에 층상 무기물 및 수분산 우레탄계 수지를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.
상기 기재 필름, 코팅층에 포함되는 층상 무기물, 수분산 우레탄계 수지는 전술한 바와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 전술한 위상차 필름을 포함하는 편광판을 제공한다. 이때, 편광판은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려진 구성요소, 적층순서 등을 가질 수 있다. 예를 들어, 보호필름 등을 추가로 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 폴리비닐알코올계 편광자의 적어도 일면에 본 명세서의 일 실시상태에 따른 위상차 필름을 포함하는 편광판일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 전술한 편광판을 포함하는 IPS 모드 액정 표시 장치를 제공한다.
이때, 상기 IPS 모드 액정 표시 장치는 액정 셀 및 상기 액정 셀의 양면에 각각 구비된 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차 필름은 상기 액정 셀과 상기 제 1 편광판 및/또는 제 2 편광판 사이에 구비될 수 있다. 즉, 상기 위상차 필름은 제 1 편광판과 액정 셀 사이에 구비될 수 있고, 제 2 편광판과 액정 셀 사이에 구비될 수도 있으며, 또는 제 1 편광판과 액정 셀 사이와 제 2 편광판과 액정 셀 사이 모두에 하나 또는 2 이상 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 일면 또는 양면에 보호 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 보호필름은 당 기술 분야에 알려진 것이면 사용할 수 있으며, 예컨대, 내부 보호 필름으로는 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름, 아크릴계 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 필름이 보호 필름 등이 사용될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 보호필름 상에 표면 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 표면 처리층으로는, 고경도층, AG(Anti-glare)층 또는 SG(Semi-glare)층과 같은 눈부심 방지층 또는 AR(Anti reflection)층 또는 LR(Low reflection)층과 같은 저반사층 등이 예시될 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 명세서의 범위가 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
헥토라이트계(hectorite)인 라포나이트(laponite) (BYK社) 3.0 wt%와 수분산 우레탄계 수지인 상품명 R600 (DSM사) 3.6wt%를 증류수에 혼합하여 제조한 코팅액 조성물을 +B 플레이트인 기재 필름 상품명 FN-A 필름 (Okura사) 위에 바(bar) 코터를 이용하여 -C 플레이트의 코팅층을 코팅한 후, 100℃에서 5분간 건조하여 위상차 필름을 제조하였다.
< 실시예 2>
R600 대신 수분산 우레탄계 수지인 상품명 460S(DKS社)을 2.1wt% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 1>
헥토라이트계(hectorite)인 라포나이트(laponite)를 사용하지 않고, 증류수에 수분산 우레탄계 수지인 상품명 R600 (DSM社) 6.6 wt%를 분산시킨 코팅액 조성물을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 2>
헥토라이트계(hectorite)인 라포나이트(laponite) (BYK社)를 사용하지 않고, 증류수에 수분산 우레탄계 바인더인 460S(Dai-ichi Kogyo Seiyaku社) 5.1wt% 분산시킨 코팅액 조성물을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 3>
헥토라이트계(hectorite)인 라포나이트(laponite) (BYK社)를 사용하지 않고, 폴리아릴레이트계(polyarylate) 수지인 상품명 M2040(Unitika社)를 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK) (3:2) 혼합용매에 13 wt%로 용해시킨 코팅액 조성물을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 4>
헥토라이트계(hectorite)인 라포나이트(laponite) (BYK社)를 사용하지 않고, 열가소성 폴리이미드(Sabic社, XH6050)가 18wt% 포함되어 있는 코팅액 조성물(용매: 1,3-디옥솔란(1,3-dioxolane))을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 5>
수분산 우레탄계 바인더를 사용하지 않고, 헥토라이트계(hectorite)인 라포나이트(laponite) 대신 루센타이트(Lucentite) SPN (kobo社) 3 wt%가 포함되어 있는 코팅액 조성물(용매: 메틸렌 클로라이드(Methylene chloride))를 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 6>
수분산 우레탄계 바인더를 사용하지 않고, 헥토라이트계(hectorite)인 라포나이트(laponite) (BYK社)를 2.75 wt% 를 증류수에 분산시킨 코팅액 조성물을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 7>
R600 대신 수분산 아크릴계 수지인 상품명 A1127을 3.0wt를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 비교예 8>
R600 대신 방향족을 포함하는 수분산 우레탄계 수지인 상품명 AP40F(Dainippon Ink and Chemical 社)을 3.0wt를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제조하였다.
< 실험예 >
실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 8에 따라 제조된 위상차 필름의 두께, Rin, Rth, 부착력을 하기 표 1로 정리하였다. 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 8에서 사용된 +B 플레이트인 기재 필름의 두께는 모두 35㎛이며, Rin 은 110nm이고, Rth은 160nm이다.
코팅층 전체 위상차 필름
두께(㎛) Rin(nm) Rth(nm) 두께(㎛) Rin(nm) Rth(nm) 부착성
실시예 1 10 0 -101 45 110 59 OK
실시예 2 7 0 -110 42 110 50 OK
비교예 1 10 0 -1 45 110 159 OK
비교예 2 7 0 -3 42 110 157 OK
비교예 3 6 2 -90 41 95 55 OK
비교예 4 4 0 -98 39 2 -5 기재 침식
비교예 5 5 0 -64 39 2 -7 기재 침식
비교예 6 2 0 -78 37 110 82 코팅층 부스러짐
비교예 7 7 0 -91 42 110 69 코팅층 깨지며 박리
비교예 8 4 0 -102 39 110 58 코팅층 깨지며 박리
상기 표 1에서 코팅층과 기재 필름과의 부착성 평가 방법은 코팅된 위상차 필름의 코팅면에 칼집을 내고 3M 테이프(tape)를 이용하여 박리하면서 부착 정도를 평가하였다.
상기 표 1의 결과로 보아, 수분산 우레탄계 바인더를 포함하지 않고, 층상 무기물만 포함한 비교예 6의 경우에는 코팅층 자체가 부스러지는 것을 확인할 수 있었으며, 지방족 단위를 포함하는 수분산 우레탄계 바인더 대신에 수분산 아크릴계 수지를 사용한 비교예 7 및 방향족 단위를 포함하는 수분산 우레탄계 바인더를 사용한 비교예 8의 경우에는 코팅층이 쉽게 깨지며, 기재 필름에서 박리가 발생되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 층상 무기물을 포함하지 않고, 수분산 우레탄계 바인더를 포함한 비교예 1 및 2의 경우, 0.1 ≤ Nz < 1의 식 (4)의 값을 만족하지 못하여, IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차를 발현하지 못함을 확인할 수 있다.
층상 무기물 및 상기 수분산 우레탄계를 포함하지 않고, 폴리 아릴레이트계 수지 및 유기 용매를 사용한 비교예 3의 경우, 유기 용매에 의한 기재 필름의 침식으로 인하여, 복합 위상차 필름의 면 방향 위상차 값(Rin)이 감소하고, 컬이 발생한 것을 확인할 수 있었다.
도 2는 실시예 1과 비교예 3의 컬의 발생한 것을 비교한 도이다. 상기 도 2의 결과로 보아, 본원 발명의 일 실시상태에 따른 코팅액 조성물을 사용하여 코팅층을 형성하는 경우, 컬의 발생을 방지하는 것을 확인할 수 있다.
마지막으로, 유기 용매 및 바인더 수지(폴리이미드(Sabic社, XH6050))를 포함하는 코팅액 조성물을 사용한 비교예 4와 유기 용매 및 층상 무기물(루센타이트(Lucentite) SPN (kobo社))와 같이, 유기 용매를 사용하는 경우에는 기재 필름의 침식이 발생하였으며, 복합 위상차 필름의 면 방향 위상차 값(Rin)이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
상기의 결과로 보아, 본원 발명의 일 실시상태에 따른 층상 무기물, 지방족 단위를 포함하는 수분산 우레탄계 수지를 동시에 포함하는 경우, IPS 모드 액정 표시 장치용 위상차 필름에 부합하는 위상차를 발현하며, 제조 공정이 간단하고, 컬의 발생을 방지하며, 층상 무기물로 인한 균열을 방지하고, 다른 부재와의 부착력이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본원 발명의 일 실시상태에 따른 코팅액 조성물은 유기 용매 대신 물을 사용함으로써, 기재의 침식을 방지하였으며, 유기 고분자 대신 층상 무기물을 사용함으로써 컬의 발생을 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
801: 표면 코팅층
701: 보호필름
601: 편광자
501: 프라이머층
401: 기재 필름
301: 코팅층
201: 점착제층
101: IPS 패널

Claims (24)

  1. 층상 무기물, 수분산 우레탄계 수지 및 용매를 포함하고,
    상기 수분산 우레탄계 수지는 지방족 단위를 포함하는 것인 코팅액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 층상 무기물은 스멕타이트(smectite)계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것인 코팅액 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 층상 무기물은 헥토라이트, 몬모릴로나이트 및 벤토나이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1 종 또는 2종 이상을 포함하는 것인 코팅액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 층상 무기물의 평균 지름은 10 nm 내지 30 nm이고,
    두께는 0 nm 초과 2 nm 이하인 것인 코팅액 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 층상 무기물은 판상 디스크 형태인 것인 코팅액 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 층상 무기물은 하기 구조식 1로 표시되는 것인 코팅액 조성물.
    [구조식 1]
    Na+ 0.7[(Si8Mg5.5Li0.3)O20(OH)4]-0.7
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅액 조성물의 전체 중량 대비 상기 층상 무기물 및 수분산 우레탄계 수지의 함량은 4 중량% 내지 15 중량%이고,
    상기 용매의 함량은 85 중량% 내지 96 중량%인 것인 코팅액 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 물을 포함하는 것인 코팅액 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 용매는 알코올류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 용매를 더 포함하는 것인 코팅액 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 용매의 전체 중량 대비 상기 물의 함량은 50 중량% 내지 100 중량%이고,
    상기 알코올류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 용매의 함량은 0 중량% 내지 50 중량%인 것인 코팅액 조성물.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 층상 무기물은 상기 물에 분산된 형태로 구비되는 것인 코팅액 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 수분산 우레탄계 수지의 신율은 50% 이상인 것인 코팅액 조성물.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 따른 코팅액 조성물을 이용하여 형성된 코팅층.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 코팅층은 -C 플레이트인 것인 코팅층.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 코팅층의 하기 식 1로 표시되는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값(Rth)은 -400 nm 내지 0 nm인 것인 코팅층:
    식 (1):Rth = (nz - ny) × d
    식 (1)에 있어서,
    ny는 코팅층의 면 방향에 있어서, nx 방향의 수직 방향의 굴절율이며,
    nx는 코팅층의 면 방향 굴절율이 최대가 되는 방향의 굴절율이고,
    nz는 두께 방향의 굴절율을 의미하고,
    d는 코팅층의 두께를 의미한다.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 0 초과 20㎛ 이하인 것인 코팅층.
  17. 청구항 13에 따른 코팅층을 포함하는 위상차 필름.
  18. 부의 복굴절성 물질을 포함하는 기재 필름; 및
    상기 기재 필름의 적어도 일면 상에 구비되는 청구항 13에 따른 코팅층을 포함하고,
    하기 식 (2) 내지 식 (4)를 만족하는 복합 위상차 필름:
    식 (2): 50 nm ≤ Rin ≤ 300 nm
    식 (3): 10 nm ≤ Rth ≤ 300 nm
    식 (4): 0.1 ≤ Nz < 1
    상기 식 (2) 내지 식 (4)에 있어서,
    Rin는 파장 550nm에서 측정한 필름의 면 방향 위상차 값이고,
    Rth는 파장 550nm에서 측정한 필름의 두께 방향 위상차 값이며,
    Nz는 파장 550nm에서 측정한 면 방향 위상차 값에 대한 두께 방향 위상차 값의 비(Rth/Rin)이다.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기재 필름은 아크릴계 수지; 스티렌계 수지; 및 아크릴 단량체 및 스티렌 단량체를 포함하는 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것인 복합 위상차 필름.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 기재 필름은 +B 플레이트인 것인 복합 위상차 필름.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 기재 필름의 두께는 80㎛ 이하인 것인 복합 위상차 필름.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 기재 필름 및 상기 코팅층은 접하여 구비되는 것인 복합 위상차 필름.
  23. 청구항 18에 따른 복합 위상차 필름을 포함하는 편광판.
  24. 청구항 23에 따른 편광판을 포함하는 IPS 모드 액정 표시 장치.
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