KR100889889B1

KR100889889B1 - 광학 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR100889889B1
Application number: KR1020077015743A
Authority: KR
Inventors: 가쯔야 하다; 이쿠오 가와모토; 히데유끼 요네자와; 다까시 가미조우; 세이지 우메모토
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2009-03-20
Also published as: TW200636324A; JP2006235611A; CN101107548A; KR20070094911A; US20090017203A1; JP4086310B2; WO2006080310A1

Abstract

본 발명은 장척의 플라스틱 필름 (F)의 표면을 기모포 (4a)를 권회한 러빙 롤 (4)에 의해 문지르는 러빙 처리 공정과, 필름의 표면에 액정성 분자를 도포하는 도포 공정과, 액정성 분자를 고정하는 고정 공정을 포함하는 광학 필름의 제조 방법이며, 러빙 처리 공정에 있어서 금속 표면을 갖는 반송 벨트 (3)에 의해 필름을 지지하여 반송함과 동시에, 필름을 지지하는 반송 벨트의 밑면을 지지하고 러빙 롤에 대향하도록 복수의 백업 롤 (5)를 배치하고, 이하의 수학식 1로 정의되는 러빙 강도 RS를 2600 mm 이상(보다 바람직하게는 3400 mm 이상)으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

<수학식 1>

RS=NㆍM(1+2πrㆍnr/v)

광학 필름, 러빙 처리, 기모포, 러빙 강도, 백업 롤

Description

광학 필름의 제조 방법 {Process for Producing Optical Flim}

본 발명은 액정 표시 장치 등의 광학 보상이나 반사 방지 등에 사용되는 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 저비용으로 균일한 광학 특성을 갖는 광학 필름을 제조하는 것이 가능한 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 기재의 표면 상에 액정 재료를 도포하여 배향시킴으로써 제조되는 여러가지 광학 소자가 알려져 있다. 이러한 광학 소자의 제조 공정에 있어서는, 액정 재료를 기재 표면 상에서 배향시키기 때문에, 기모포(起毛佈)에 의해 기재 표면을 한쪽 방향으로 문지르는 러빙(rubbing) 처리를 실시하는 것이 일반적이다. 예를 들면, 광학 소자가 액정 셀인 경우에는, 기재로서의 유리 기판 단위로 러빙 처리가 실시된다. 그러나, 기재로서 플라스틱 필름을 사용하는 광학 소자(광학 필름)의 경우에는, 재단한 필름 단위로 러빙 처리를 실시하는 것보다 장척(丈尺)의 플라스틱 필름을 이용하여, 이른바 롤ㆍ투ㆍ롤 방식으로 연속적으로 러빙 처리를 실시하는 것이 제조 효율, 나아가 비용면에서 압도적으로 유리하다.

따라서, 광학 필름을 제조할 때, 상기와 같은 롤ㆍ투ㆍ롤 방식에 의해 장척 필름에 연속적으로 러빙 처리를 실시하는 방법으로서, 종래부터 여러가지 방법이 제안되어 있다.

예를 들면, 일본 특허 공개 제2004-170454호 공보에는, 경면 마무리된 금속 표면을 갖는 반송 벨트로 장척 필름을 반송하면서, 반송 벨트 상에 배치된 러빙 롤로 상기 필름 표면에 러빙 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 러빙 방법이 제안되어 있다.

또한, 일본 특허 공개 (평)6-110059호 공보에는, 장척 필름을 러빙 롤과 이 러빙 롤에 대향하여 배치된 백업 롤 사이에 연속적으로 반송시키면서, 상기 러빙 롤로 상기 필름 표면에 러빙 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 러빙 방법이 제안되어 있다.

한편, 광학 필름을 제조할 때, 러빙 처리를 실시하는 기재로서는, 일반적으로 직쇄상의 구조를 갖는 재료, 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이나 폴리비닐알코올(PVA) 필름 등이 사용되고 있다. 또한, 러빙 처리를 실시한 기재(필름)의 표면에 도포하는 액정 재료로서는, 하나 또는 그 이상의 관능기를 갖는 액정성 분자가 사용되고 있다. 또한, 액정성 분자를 적절한 유기 용매 등을 사용하여 용액화하고, 러빙 처리를 실시한 필름의 표면에 도포한 후, 건조ㆍ배향시키고, 적절한 자외선 등을 노광하여 가교시켜 고정함으로써 광학 필름을 제조하고 있다.

그러나, 예를 들면 장척의 TAC 필름을 기재로서 사용하여 롤ㆍ투ㆍ롤 방식에 의해 연속적으로 러빙 처리를 실시하는 경우, 러빙 처리를 실시하기 전의 롤에 권회한 상태의 기재에 블록킹(기재끼리 광학적으로 계면을 갖지 않고 밀착되는 현상)이 발생하는 경우가 있다.

상기와 같은 기재에 있어서는, 블록킹이 발생한 부분의 표면 상태가 변화하기 때문에, 해당 기재에 러빙 처리를 실시해도 블록킹이 발생한 부분과 그 이외의 부분에서는 배향 특성이 변화하며, 액정성 분자에 도메인이 발생함으로써 균일한 배향 상태가 얻어지지 않는 경우가 있다는 문제가 있다. 예를 들면, 제조하는 광학 필름이 액정 디스플레이에 사용하는 위상차 필름인 경우, 화면 내에서의 균일성이 중요하기 때문에, 상기와 같은 불균일한 배향 상태의 위상차 필름에서는 거의 상품 가치가 얻어지지 않게 된다.

블록킹이 발생한 기재에 대해서도 균일한 배향 특성을 얻기 위해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2004-170454호 공보에 기재된 방법에 있어서 러빙 롤의 압입량을 크게 하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 압입량을 어느 정도 크게 하면 좋은지에 대하여, 일본 특허 공개 제2004-170454호 공보에는 개시 및 시사도 되어 있지 않은데다가, 압입량을 지나치게 크게 하면 반송 벨트의 이완 영향 등에 의해 안정된 상태로 러빙 처리를 실시할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 일본 특허 공개 (평)6-110059호 공보에 기재된 방법에 있어서 러빙 롤의 압입량을 크게 함에 따라서도, 블록킹이 발생한 기재에 대하여 균일한 배향 특성이 얻어질 가능성이 있다고 여겨진다. 그러나, 압입량을 어느 정도 크게 하면 좋은지에 대하여, 일본 특허 공개 (평)6-110059호 공보에는 개시 및 시사도 되어 있지 않은데다가, 압입량을 크게 하고 안정된 상태로 러빙 처리를 실시하기 위해서는, 러빙 롤과 백업 롤 사이에 고도의 설치 정밀도 등이 필요해지기 때문에 현실적이지 못하다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하고자 이루어진 것이며, 설령 블록킹이 발생하는 기재를 사용하는 경우라도 저비용으로 균일한 광학 특성을 갖는 광학 필름을 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 발명자들이 예의 검토한 결과, (1) 러빙 처리를 실시할 때, 기재로서의 장척 플라스틱 필름을 지지하여 반송하는 반송 벨트의 밑면을 지지하는 복수의 백업 롤을 배치함으로써, 러빙 롤의 압입량을 크게 했어도 안정된 상태로 러빙 처리를 실시하는 것이 가능하다는 것, (2) 플라스틱 필름에 블록킹이 발생하는 경우라도 「러빙 강도」라고 칭해지는 파라미터의 값을 소정치 이상으로 함으로써, 균일한 배향 특성을 얻을 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시킨 것이다.

즉, 본 발명은 장척의 플라스틱 필름의 표면을 기모포를 권회한 러빙 롤에 의해 문지르는 러빙 처리 공정과, 상기 러빙 처리 공정을 거친 플라스틱 필름의 표면에 액정성 분자를 도포하는 도포 공정과, 상기 도포한 액정성 분자를 고정하는 고정 공정을 포함하는 광학 필름의 제조 방법이며, 상기 러빙 처리 공정에 있어서 금속 표면을 갖는 반송 벨트에 의해 상기 장척의 플라스틱 필름을 지지하고 반송함과 동시에, 상기 플라스틱 필름을 지지하는 반송 벨트의 밑면을 지지하여 상기 러빙 롤에 대향하도록 복수의 백업 롤을 배치하고, 하기 수학식 1로 정의되는 러빙 강도 RS를 2600 mm 이상(보다 바람직하게는 3400 mm 이상)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것이다.

RS=NㆍM(1+2πrㆍnr/v)

여기서, N은 러빙 회수(러빙 롤의 개수)(무차원량), M은 러빙 롤의 압입량(mm), π는 원주율, r은 러빙 롤(기모포를 포함함)의 반경(mm), nr은 러빙 롤의 회전수(rpm), v는 플라스틱 필름의 반송 속도(mm/sec)를 의미한다.

이러한 발명에 따르면, 롤ㆍ투ㆍ롤 방식에 의해 장척의 플라스틱 필름에 연속적으로 러빙 처리를 실시하는 것이 가능하기 때문에, 비용이 적게 들고, 플라스틱 필름에 균일한 배향 특성을 부여할 수 있으며, 나아가 균일한 광학 특성을 갖는 광학 필름을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에서의 「러빙 롤의 압입량」이란, 플라스틱 필름 표면에 대하여 러빙 롤의 위치를 변동시킨 경우에 있어서, 러빙 롤에 권회한 기모포의 털끝이 최초로 플라스틱 필름 표면에 접한 위치를 원점(0점)으로 하고, 해당 원점으로부터 플라스틱 필름을 향하여 러빙 롤을 압입한 양(위치의 변동량)을 의미한다.

또한, 본 발명의 발명자들은 예의 검토한 결과, 하기 (A) 및 (B)의 사상을 발견하였다.

(A) 러빙 처리를 실시할 때, 기재로서의 장척 플라스틱 필름을 지지하여 반송하는 반송 벨트의 밑면을 지지하는 복수의 막대상 백업 롤을 서로 대략 평행하게 배치함으로써, 백업 롤에 지지되는 반송 벨트의 평탄도가 높아지기 쉽다.

(B) 상기 (A)에 있어서, 인접하는 백업 롤의 축간 거리를 50 mm보다 작게 설정하는 경우에는, 백업 롤의 외경을 필연적으로 작게 할 필요가 있다. 이 경우, 플라스틱 필름의 반송 속도가 일정하다고 하면, 백업 롤의 외경이 큰 경우와 비교 하여 러빙 처리시에 백업 롤이 고속 회전하게 되며, 이 때 발생하는 열에 의해 반송 벨트에 지지된 플라스틱 필름이 변형되는 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 한편, 인접하는 백업 롤의 축간 거리를 90 mm보다 크게 설정하는 경우에는, 반송 벨트의 평탄도가 저하함으로써, 배향 불균일이 생겨 외관 불량이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 따라서, 상기와 같은 문제를 회피하기 위해서는, 인접하는 백업 롤의 축간 거리를 50 mm 이상 90 mm 이하로 설정하는 것이 바람직하며, 60 mm 이상 80 mm 이하로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

즉, 바람직하게는 상기 복수의 백업 롤은 서로 대략 평행하게 배치된 복수의 막대상 백업 롤이 되며, 인접하는 각 백업 롤의 축간 거리를 50 mm 이상 90 mm 이하(보다 바람직하게는 60 mm 이상 80 mm 이하)로 설정한다.

이러한 바람직한 구성에 따르면, 플라스틱 필름에 의해 한층 균일한 배향 특성을 부여할 수 있고, 나아가 한층 더 균일한 광학 특성을 갖는 광학 필름을 제조할 수 있다.

또한, 상기 백업 롤의 외경(직경)을 30 mm보다 작게 설정하는 경우에는, 플라스틱 필름의 반송 속도가 일정하다고 하면, 백업 롤의 외경이 큰 경우와 비교하여 러빙 처리시에 백업 롤이 고속 회전하게 되며, 이 때 발생하는 열에 의해 반송 벨트에 지지된 플라스틱 필름이 변형되는 등의 문제가 생길 우려가 있다. 한편, 백업 롤의 외경을 80 mm보다 크게 설정하는 경우에는, 반송 벨트의 평탄도가 저하함으로써, 배향 불균일이 생겨 외관 불량이 발생하기 쉽다는 문제가 있다.

따라서, 상기 백업 롤의 외경은 30 mm 이상 80 mm 이하(보다 바람직하게는 40 mm 이상 70 mm 이하)로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 제조 방법은, 상기 플라스틱 필름이 트리아세틸셀룰로오스 필름인 경우에 특히 유효하다.

또한, 상기 트리아세틸셀룰로오스 필름은 비누화 처리되어 있는 것이 바람직하다.

트리아세틸셀룰로오스 필름을 비누화 처리함으로써, 본 발명에 관한 제조 방법에 의해 제조된 광학 필름을 롤상으로 권취했을 때, 트리아세틸셀룰로오스 필름의 표면에 고정된 액정성 분자층이 파괴되는 현상(이른바, 블록킹)을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 상기 기모포로서는, 예를 들면 레이온, 코튼 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반송 벨트의 두께로서는 쉽게 느슨해지지 않도록 하는 한편, 가요성을 부여하도록 바람직하게는 0.5 mm 내지 2.0 mm(보다 바람직하게는 O.7 내지 1.5 mm)가 된다.

본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에 따르면, 저비용으로 균일한 광학 특성을 갖는 광학 필름을 제조하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 광학 필름의 제조 방법에서의 러빙 처리 공정을 실시하기 위한 러빙 처리 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 러빙 처리 장치를 부분적으로 나타내는 정면도로서, 도 2(a)는 러빙 롤 근방의 정면도이고, 도 2(b)는 러빙 롤과 플라스틱 필름 표면과의 접촉 부분 근방을 확대하여 나타낸 정면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 러빙 처리 장치의 백업 롤의 다른 예를 나타내는 외관 사진이다.

도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조한 위상차 필름의 외관 사진의 일례를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조한 위상차 필름의 외관 사진의 다른 예를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시예에서 러빙 처리를 실시한 트리아세틸셀룰로오스 필름의 외관 사진의 예를 나타낸다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 광학 필름의 제조 방법에서의 러빙 처리 공정을 실시하기 위한 러빙 처리 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 러빙 처리 장치 (100)은, 구동 롤 (1, 2)와, 구동 롤 (1, 2) 사이에 가설되고 장척의 플라스틱 필름 (F)를 지지하여 반송하는 무한 궤도의 반송 벨트 (3)과, 반송 벨트 (3)의 상측에서 상하 방향으로 승강이 가능하도록 배치된 러빙 롤 (4)와, 플라스틱 필름 (F)를 지지하는 반송 벨트 (3)의 밑면을 지지하고 러빙 롤 (4)에 대향하도록 배치된 복수(본 실시 형태에서는 5개)의 막대상의 백업 롤 (5)를 구비하고 있다. 또한, 러빙 장치 (100)의 전 후에는, 필요에 따라 적절한 정전기 제거 장치나 제진 장치 등을 설치할 수도 있다.

반송 벨트 (3)은, 플라스틱 필름 (F)를 지지하는 측의 표면이 경면 마무리된 금속 표면(반송 벨트 (3) 전체를 금속제로 할 수도 있음)으로 되어 있다. 이러한 금속으로서는 구리나 철 등의 각종 금속 재료를 사용할 수 있지만, 강도, 경도, 내구성의 점에서 스테인레스강을 사용하는 것이 바람직하다. 플라스틱 필름 (F)와의 밀착성을 확보하기 위해, 경면 마무리 정도로서는 표면 조도(Ra)를 0.02 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.01 ㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 플라스틱 필름 (F)의 이완을 방지하기 위해서는, 이것을 지지하는 반송 벨트 (3)의 이완을 방지할 필요가 있다. 반송 벨트 (3)의 이완을 방지함과 동시에, 구동 롤 (1, 2) 사이에 가설하기 위해 어느 정도의 가요성을 부여할 필요가 있다는 점을 감안하면, 반송 벨트 (3)의 두께는 0.5 mm 내지 2.0 mm로 하는 것이 바람직하고, 0.7 mm 내지 1.5 mm로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 반송 벨트 (3)의 이완을 방지함과 동시에, 반송 벨트 (3)의 장력 강도를 고려하면, 반송 벨트 (3)에 부여하는 장력은 0.5 내지 20 kg 중량/mm²로 하는 것이 바람직하고, 2 내지 15 kg 중량/mm²로 하는 것이 보다 바람직하다.

러빙 롤 (4)는 그 외주면에 기모포가 권회되어 있다. 기모포의 재질이나 형상 등은, 러빙 처리가 실시되는 플라스틱 필름 (F)의 재질에 따라 적절하게 선택하면 된다. 일반적으로는 기모포로서 레이온, 코튼 또는 이들의 혼합물 등을 적용할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 러빙 롤 (4)의 회전축은, 플라스틱 필름 (F)의 반송 방향(도 1의 화살표로 나타낸 방향)에 대하여 직각 방향으로부터 경사(예를 들면, 경사 각도 0°내지 45°)가 생기도록, 즉 플라스틱 필름 (F)의 긴 변에 대하여 임의의 축 각도로 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 러빙 롤 (4)의 회전 방향은 러빙 처리의 조건에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

복수의 백업 롤 (5)는, 상술한 바와 같이 플라스틱 필름 (F)를 지지하는 반송 벨트 (3)의 밑면을 지지하고 러빙 롤 (4)에 대향하도록 배치되어 있다. 이러한 복수의 백업 롤 (5)가 배치되어 있음으로써, 러빙 롤 (4)의 회전축을 경사진 상태로 압입했다고 해도, 또한 러빙 롤 (4)의 압입량을 크게 했다고 해도 안정된 상태로 러빙 처리를 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 구성을 갖는 러빙 장치 (100)을 이용하여 플라스틱 필름 (F)에 러빙 처리를 실시할 때, 소정의 롤(미도시)에 권회한 상태의 장척의 플라스틱 필름 (F)의 선단이, 복수의 반송 롤(미도시)을 거쳐 반송 벨트 (3) 상으로 공급된다. 또한, 구동 롤 (1, 2)를 회전 구동시킴으로써, 반송 벨트 (3)의 상부가 도 1의 화살표로 나타낸 방향으로 이동하고, 이에 따라 플라스틱 필름 (F)도 반송 벨트 (3)과 함께 반송되며, 러빙 롤 (4)에 의해 러빙 처리가 실시된다.

여기서, 본 실시 형태에 관한 러빙 처리 공정에 있어서는, 하기 수학식 1로 정의되는 러빙 강도 RS를 2600 mm 이상(보다 바람직하게는 3400 mm 이상)으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

<수학식 1>

RS=NㆍM(1+2πrㆍnr/v)

도 2는 도 1에 나타낸 러빙 처리 장치 (100)을 부분적으로 나타내는 정면도로서, 도 2(a)는 러빙 롤 (4) 근방의 정면도이고, 도 2(b)는 러빙 롤 (4)와 플라스틱 필름 (F) 표면과의 접촉 부분 근방을 확대하여 나타낸 정면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 수학식 1에 있어서, N은 러빙 회수(러빙 롤 (4)의 개수에 해당하며, 본 실시 형태에서는 1)(무차원량), M은 러빙 롤 (4)의 압입량(mm), π는 원주율, r은 러빙 롤 (4)(기모포 (4a)를 포함함)의 반경(mm), nr은 러빙 롤의 회전수(rpm), v는 플라스틱 필름 (F)의 반송 속도(mm/sec)를 의미한다. 또한, 러빙 롤의 압입량 M이란, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 플라스틱 필름 (F) 표면에 대하여 러빙 롤 (4)의 위치를 변동시킨 경우에 있어서, 러빙 롤 (4)에 권회한 기모포 (4a)의 털끝이 최초로 플라스틱 필름 표면 (F)에 접한 위치(도 2(b)에 있어서 점선으로 나타낸 위치)를 원점(0점)으로 하고, 해당 원점으로부터 플라스틱 필름 (F)를 향하여 러빙 롤 (4)를 압입한 양(도 2(b)에 있어서 실선으로 나타낸 위치까지 압입한 양)을 의미한다.

상기한 바와 같이, 러빙 강도 RS를 2600 mm 이상으로 설정함으로써, 설령 플라스틱 필름 (F)에 블록킹이 발생했다고 해도 균일한 배향 특성을 부여할 수 있고, 나아가 균일한 광학 특성을 갖는 광학 필름을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 관한 제조 방법의 적용 대상이 되는 플라스틱 필름 (F)로서는, 그 표면을 러빙 처리하거나, 또는 그 표면에 형성한 배향막을 러빙 처리함으로써, 후술하는 바와 같이 표면에 도포한 액정성 분자를 배향시킬 수 있는 기능이 부여되는 한, 그 재질에 특별히 제한은 없다.

예를 들면, 플라스틱 필름 (F)로서는 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸펜텐-1) 등의 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리케톤술파이드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리페닐렌술파이드, 폴리페닐렌옥시드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리아릴레이트, 아크릴 수지, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 셀룰로오스계 플라스틱, 에폭시 수지, 페놀 수지 등을 포함하는 필름을 들 수 있다. 또한, 상기 필름에 일축 연신 등의 연신 처리를 실시한 복굴절성을 갖는 연신 필름 등을 배향막으로서 적층한 적층체도 플라스틱 필름 (F)로서 사용할 수 있다.

그러나, 본 실시 형태에 관한 제조 방법은 블록킹이 발생하기 쉬운 필름, 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스 필름 등에 특히 유효하다. 또한, 본 실시 형태에 관한 제조 방법에 의해 제조된 광학 필름을 롤상으로 권취했을 때, 트리아세틸셀룰로오스 필름의 표면에 고정된 액정성 분자층이 파괴되는 현상을 방지하기 위해서는 트리아세틸셀룰로오스 필름을 비누화 처리하는 것이 바람직하다.

또한, 러빙 강도 RS를 2600 mm 이상으로 설정하는 한, 각 파라미터는 임의로 선택 가능하지만, 장치 사양 등의 관계상, 일반적으로는 플라스틱 필름 (F)의 반송 속도 v는 1 내지 50 m/min, 바람직하게는 1 내지 10 m/min의 범위이고, 러빙 롤 (4)의 회전수 nr은 1 내지 3000 rpm, 바람직하게는 500 내지 2000 rpm의 범위이고, 러빙 롤 (4)의 압입량 M은 100 내지 2000 ㎛, 바람직하게는 100 내지 1000 ㎛의 범위이고, 러빙 강도 RS가 2600 mm 이상이 되는 조합에서 각각 선택된다.

이상과 같이 하여 러빙 처리가 실시된 플라스틱 필름 (F)의 표면에는 액정성 분자가 도포되고, 해당 도포한 액정성 분자를 경화 또는 고화함으로써 광학 필름이 제조된다.

액정성 분자를 도포할 때에는, 일반적으로 액정 화합물이 용해된 용액이 사용된다. 상기 용액에 함유되는 액정 분자로서는 액정 중합체, 액정 예비중합체, 액정 단량체 등이 적절하게 사용된다.

액정 중합체를 사용하는 경우, 액정 중합체 용액을 플라스틱 필름 (F)의 표면에 도포한 후, 액정상을 나타내는 온도 영역 이상이 될 때까지 가열하여 건조시킨 후, 액정상을 나타내는 상태로 실온까지 급냉함으로써 광학 이방성을 나타내는 액정 상태를 고정화하는 것이 가능하다.

액정 예비중합체나 액정 단량체를 사용하는 경우, 이들 용액을 플라스틱 필름 (F)의 표면에 도포한 후, 액정상을 나타내는 온도 영역 이상이 될 때까지 가열하여 건조시킨 후, 액정상을 나타내는 상태의 온도까지 냉각하고, 자외선 등을 노광함으로써 가교시켜 광학 이방성을 나타내는 액정 상태를 고정화하는 것이 가능하다.

상기 액정 단량체로서는, 예를 들면 하기 화학식 (2) 내지 (17) 중 어느 하나로 표시되는 단량체를 선택하는 것이 가능하다.

또한, 액정 단량체 용액에는, 바람직하게는 중합제나 가교제가 포함된다. 이들 중합제 및 가교제로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 이하와 같은 것을 사용할 수 있다. 상기 중합제로서는, 예를 들면 벤조일퍼옥시드(BPO), 아조비 스이소부티로니트릴(AIBN) 등을 사용할 수 있고, 상기 가교제로서는, 예를 들면 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 금속 킬레이트 가교제 등을 사용할 수 있다. 이들은 어느 1종일 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

액정 단량체 용액의 도공액은, 예를 들면 상기 액정 단량체를 적당한 용매에 용해ㆍ분산시킴으로써 제조할 수 있다. 상기 용매로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 염화메틸렌, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류, 페놀, p-클로로페놀, o-클로로페놀, m-크레졸, o-크레졸, p-크레졸 등의 페놀류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸 등의 에스테르계 용매, t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올과 같은 알코올계 용매, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드와 같은 아미드계 용매, 아세토니트릴, 부티로니트릴과 같은 니트릴계 용매, 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산과 같은 에테르계 용매, 또는 이황화탄소, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, MEK, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 아세트산 프로필, 아세트산 에틸셀로솔브이다. 이들 용제는, 예를 들면 1종일 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 도공액은, 예를 들면 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 와이어 바 코팅법, 침지 코팅법, 익스트루전법, 커튼 코팅법, 분무 코팅법 등의 종래 공지된 방법에 의해 유동 전개시키는 것이 바람직하며, 이 중에서도 도포 효율면에서 스핀 코팅, 익스트루전 코팅이 바람직하다.

액정 단량체 용액의 도공액을 플라스틱 필름 (F)의 표면에 도포한 후의 가열 처리의 온도 조건은, 예를 들면 사용하는 액정 단량체의 종류, 구체적으로는 액정 단량체가 액정성을 나타내는 온도에 따라 적절하게 결정할 수 있지만, 통상 40 내지 120 ℃의 범위이고, 바람직하게는 50 내지 100 ℃의 범위이며, 보다 바람직하게는 60 내지 90 ℃의 범위이다. 상기 온도가 40 ℃ 이상이면, 통상적으로 충분히 액정 단량체를 배향할 수 있고, 상기 온도가 120 ℃ 이하이면, 예를 들면 내열성면에서 플라스틱 필름 (F)의 선택지가 넓어지게 된다.

상기 용해하는 액정 화합물로서는 도포 가능한 것인 한 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 막대상 액정 화합물, 평판상 액정 화합물, 또는 이들의 중합물이 사용된다. 보다 구체적으로는 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 벤조산 에스테르류, 시클로헥산카르복실산 페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 토란류, 알케닐시클로헥실벤조니트릴류 등의 액정 화합물이나, 이들의 중합물이 바람직하게 사용된다.

이상 설명한 본 실시 형태에 관한 제조 방법에 의해 제조되는 광학 필름에 는, 공지된 방법을 적절하게 적용함으로써 위상차, 색 보상, 시야각 확대, 반사 방지 등의 기능을 부여하는 것이 가능하고, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, EL 디스플레이 등의 각종 표시 장치용 광학 필름으로서 사용하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는 바람직한 구성으로서, 서로 대략 평행하게 배치된 복수의 막대상의 백업 롤 (5)에 대하여, 인접하는 각 백업 롤 (5)의 축간 거리(도 2의 L1 내지 L4)가 50 mm 이상 90 mm 이하(보다 바람직하게는 60 mm 이상 80 mm 이하)로 설정되어 있다.

이러한 구성에 의해, 백업 롤 (5)에 지지되는 반송 벨트 (3)의 평탄도가 높아지기 쉽다. 또한, 축간 거리 L1 내지 L4가 50 mm 이상으로 설정되어 있기 때문에(이에 따라 백업 롤의 외경이 필연적으로 어느 정도 커짐), 러빙 처리시에 백업 롤 (5)가 고속 회전하지 않고, 이 때 발생하는 열에 의해 반송 벨트 (3)에 지지된 플라스틱 필름 (F)가 변형되는 등의 문제가 생기지 않는다. 또한, 축간 거리 L1 내지 L4가 90 mm 이하로 설정되어 있기 때문에, 반송 벨트 (3)의 평탄도가 저하하지도 않고, 플라스틱 필름 (F)에 균일한 배향 특성을 부여할 수 있다.

각 백업 롤 (5)의 외경은, 바람직하게는 30 mm 이상 80 mm 이하(보다 바람직하게는 40 mm 이상 70 mm 이하)로 설정된다. 백업 롤 (5)의 외경을 30 mm 이상으로 설정함으로써, 러빙 처리시에 백업 롤 (5)가 고속 회전하지 않고, 이 때 발생하는 열에 의해 반송 벨트 (3)에 지지된 플라스틱 필름 (F)가 변형되는 등의 문제가 생기지 않는다. 또한, 백업 롤의 외경을 80 mm 이하로 설정함으로써, 반송 벨트 (3)의 평탄도가 저하하지도 않고, 플라스틱 필름 (F)에 균일한 배향 특성을 부여할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 백업 롤 (5)가 막대상 롤로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 도 3에 나타낸 바와 같이 백업 롤로서 복수의 구상체를 구비하는 플레이트(베어링 플레이트)를 적용하는 것도 가능하다.

이하, 실시예 및 비교예를 나타냄으로써, 본 발명의 특징을 한층 더 명확히 한다.

우선, 이하의 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1에서는 러빙 처리에서의 러빙 롤의 압입량을 차례로 변경하여 위상차 필름을 제조하였다. 이하, 구체적으로 설명한다.

<실시예 1-1>

(1) 러빙 처리

도 1 및 도 2에 나타낸 러빙 처리 장치 (100)을 이용하여 두께 40 ㎛의 비누화 처리를 실시한 트리아세틸셀룰로오스 필름에 러빙 처리를 실시하였다. 또한, 반송 벨트 (3) 표면의 경면 마무리는 Ra=0.01 ㎛, 구동 롤 (1, 2)의 외경은 550 mm, 필름의 반송 속도는 5 m/min, 백업 롤 (5)의 외경은 50 mm, 인접하는 각 백업 롤 (5)의 축간 거리 L1 내지 L4는 모두 80 mm로 하였다. 또한, 러빙 롤 (4)(기모포 (4a)를 포함함)의 반경은 76.89 mm로 하고, 레이온제의 기모포를 권회한 것을 사용하였다. 러빙 롤 (4)의 회전축은 필름의 반송 방향에 대하여 24.3°경사시키 고, 그 회전수는 1500 rpm, 압입량은 0.3 mm로 하였다. 이러한 조건에서의 러빙 강도는 2609 mm였다.

(2) 액정 화합물을 함유하는 도포액의 조정

하기 화학식으로 표시되는 자외선 중합성 네마틱 액정 화합물 1 g에 광중합 개시제(시ㅇ

(3) 액정성 분자의 도포ㆍ고정

상기 트리아세틸셀룰로오스 필름의 러빙 처리를 실시한 표면에, 캡 코터를 이용하여 상기 도포액을 도포하고 90 ℃에서 2 분간 건조시킨 후, 실온으로 냉각하고, 자외선을 누적 광량으로 100 mJ/cm² 조사함으로써 액정성 분자를 경화시켜 위상차 필름을 제조하였다.

<실시예 1-2>

러빙 롤 (4)의 압입량을 0.4 mm로 설정(이 때의 러빙 강도는 3479 mm)한 것 이외에는, 실시예 1에 준하여 위상차 필름을 제조하였다.

<실시예 1-3>

러빙 롤 (4)의 압입량을 0.5 mm로 설정(이 때의 러빙 강도는 4349 mm)한 것 이외에는, 실시예 1에 준하여 위상차 필름을 제조하였다.

<비교예 1>

러빙 롤 (4)의 압입량을 0.2 mm로 설정(이 때의 러빙 강도는 1739 mm)한 것 이외에는, 실시예 1에 준하여 위상차 필름을 제조하였다.

<평가 결과>

도 4에 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1에서 제조한 위상차 필름의 외관 사진을 나타내었다. 또한, 외관 사진은 서로의 흡수축이 직교하도록 배치한 2장의 편광판 사이에 위상차 필름을 끼워, 시인측(촬상측)의 편광판의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 평행해지도록 적층한 상태로 촬상하였다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 러빙 강도 2600 mm 이상의 조건으로 러빙 처리를 실시하여 제조한 실시예 1-1 내지 1-3의 위상차 필름에 대해서는 균일한 배향 상태를 관찰할 수 있었지만(특히, 러빙 강도를 3400 mm 이상으로 한 실시예 1-2, 1-3의 위상차 필름은 매우 균일한 배향 상태였음), 러빙 강도 2600 mm 미만의 조건으로 러빙 처리를 실시하여 제조한 비교예 1의 위상차 필름은 배향 상태가 불균일하고, 얼룩이 발생한다는 것을 알 수 있었다.

이어서, 하기 실시예 2-1, 2-2 및 비교예 2-1, 2-2에서는 러빙 처리에서의 러빙 롤의 회전수를 차례로 변경하여 위상차 필름을 제조하였다. 이하, 구체적으로 설명한다.

<실시예 2-1>

러빙 롤 (4)의 압입량을 0.4 mm로 설정(이 때의 러빙 강도는 3479 mm)한 것 이외에는, 실시예 1에 준하여(러빙 롤의 회전수는 1500 rpm) 위상차 필름을 제조하였다(즉, 실시예 1-2와 동일한 조건으로 위상차 필름을 제조하였음).

<실시예 2-2>

러빙 롤 (4)의 회전수를 2000 rpm, 압입량을 0.4 mm로 설정(이 때의 러빙 강도는 4638 mm)한 것 이외에는, 실시예 1에 준하여 위상차 필름을 제조하였다.

<비교예 2-1>

러빙 롤 (4)의 회전수를 500 rpm, 압입량을 0.4 mm로 설정(이 때의 러빙 강도는 1160 mm)한 것 이외에는, 실시예 1에 준하여 위상차 필름을 제조하였다.

<비교예 2-2>

러빙 롤 (4)의 회전수를 1000 rpm, 압입량을 0.4 mm로 설정(이 때의 러빙 강도는 2319 mm)한 것 이외에는, 실시예 1에 준하여 위상차 필름을 제조하였다.

<평가 결과>

도 5에 실시예 2-1, 2-2 및 비교예 2-1, 2-2에서 제조한 위상차 필름의 외관 사진을 나타내었다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 러빙 강도 2600 mm 이상의 조건으로 러빙 처리를 실시하여 제조한 실시예 2-1, 2-2의 위상차 필름에 대해서는 균일한 배향 상태를 관찰할 수 있었지만, 러빙 강도 2600 mm 미만의 조건으로 러빙 처리를 실시하여 제조한 비교예 2-1, 2-2의 위상차 필름은 배향 상태가 불균일하고, 얼룩이 발생한다는 것을 알 수 있었다.

<실시예 3-1>

백업 롤 (5)의 축간 거리를 70 mm로 설정하고, 러빙 강도를 3479 mm로 설정한 것 이외에는, 실시예 1-1에 준하여 두께 40 ㎛의 비누화 처리를 실시한 트리아세틸셀룰로오스 필름에 러빙 처리를 실시하였다.

<실시예 3-2>

백업 롤 (5)의 축간 거리를 90 mm로 설정한 것 이외에는, 실시예 3-1에 준하여 러빙 처리를 실시하였다.

<실시예 3-3>

백업 롤 (5)의 축간 거리를 110 mm로 설정한 것 이외에는, 실시예 3-1에 준하여 러빙 처리를 실시하였다.

<평가 결과>

도 6에 실시예 3-1 내지 3-3에서 러빙 처리를 실시한 트리아세틸셀룰로오스 필름의 외관 사진을 나타내었다. 보다 구체적으로는, 도 6에 나타낸 외관 사진은 러빙 처리 후의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 기엔스 제조의 레이저 현미경(제품형 VK-8500)으로 촬상하고, 상기 촬상화(256 계조의 흑백 농담 화상)를 화상 처리 소프트인 adobe photoshop에 의해 동일한 2치화 수준으로 2치화(256 계조의 151 이상을 백색, 150 이하를 흑색으로 함)한 화상을 나타내는 것이다. 또한, 도 6에 나타낸 각 외관 사진은 좌측으로부터 순서대로 트리아세틸셀룰로오스 필름의 폭 방향 단부로부터 50 mm, 210 mm, 370 mm, 530 mm, 690 mm의 각 위치에서의 2치화 화상이다.

도 6에 나타낸 실시예 3-1 및 3-2에 관한 필름에 대해서는, 2치화에 따라 추출된 백색점(필름에 부착된 이물질에 해당)의 영역 면적이 작아졌다. 이것은 실시예 3-1 및 3-2에 관한 필름의 배향 특성이 균일하고, 이에 기인하여 이물질의 부착이 적어졌기 때문이라고 생각된다. 한편, 실시예 3-3에 관한 필름에 대해서는, 실시예 3-1 및 실시예 3-2에 관한 필름보다 백색점의 영역 면적은 커졌지만, 실용상 문제가 없는 수준이었다.

Claims

장척의 플라스틱 필름의 표면을 기모포를 권회한 러빙 롤에 의해 문지르는 러빙 처리 공정과, 상기 러빙 처리 공정을 거친 플라스틱 필름의 표면에 액정성 분자를 도포하는 도포 공정과, 상기 도포한 액정성 분자를 고정하는 고정 공정을 포함하며,

상기 러빙 처리 공정에 있어서, 금속 표면을 갖는 반송 벨트에 의해 상기 장척의 플라스틱 필름을 지지하여 반송함과 동시에, 상기 플라스틱 필름을 지지하는 반송 벨트의 밑면을 지지하고 상기 러빙 롤에 대향하도록 상기 러빙 롤 1개에 대하여 서로 평행하게 배치된 복수의 막대상의 백업 롤을 배치하고, 인접하는 각 백업 롤의 축간 거리를 50 mm 이상 90 mm 이하로 설정하고, 상기 백업 롤의 외경을 30 mm 이상 80 mm 이하로 설정하며, 하기 수학식 1로 정의되는 러빙 강도 RS를 2600 mm 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.

<수학식 1>

RS=NㆍM(1+2πrㆍnr/v)

여기서, N은 러빙 회수(러빙 롤의 개수)(무차원량), M은 러빙 롤의 압입량(mm), π는 원주율, r은 러빙 롤(기모포를 포함함)의 반경(mm), nr은 러빙 롤의 회전수(rpm), v는 플라스틱 필름의 반송 속도(mm/sec)를 의미한다.
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제1항에 있어서, 상기 플라스틱 필름이 트리아세틸셀룰로오스 필름인 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 트리아세틸셀룰로오스 필름이 비누화 처리되는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기모포가 레이온, 코튼 및 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로, 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반송 벨트의 두께가 0.5 mm 이상 2.0 mm 이하인 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.