KR101216759B1

KR101216759B1 - 광학 필름, 및 그의 제조 방법, 광학 필름을 사용한 편광판

Info

Publication number: KR101216759B1
Application number: KR1020060026796A
Authority: KR
Inventors: 게니찌 가자마
Original assignee: 코니카 미놀타 어드밴스드 레이어즈 인코포레이티드
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2012-12-28
Also published as: KR20060103856A; US7964127B2; CN1840321B; CN1840321A; US20100320627A1; US20060214319A1; TW200702156A

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치(LCD) 등의 각종 표시 장치에 사용되는 광학용 필름, 특히 표시 장치에 사용되는 편광판용 보호 필름, 및 위상차 필름에 유용한 광학 필름에 대하여, 필름의 폭 방향으로 지상축을 가지고, 균일한 리타데이션을 갖는 광학 필름, 및 그의 제조 방법, 광학 필름을 사용한 편광판을 제공한다.

셀룰로오스 에스테르계 수지 또는 시클로올레핀계 수지를 용융 유연 제막법에 의해 다이로부터 압출하고, 냉각 고화시켜 미연신 필름으로 하고, 연속해서 상기 미연신 필름의 양끝을 파지하여 폭 방향으로 연신하고, 얻어진 연신 필름을 권취하는 연속적인 광학 필름의 제조 방법이며, 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼에, 연신 전의 필름을 통과시킨다.

냉각 드럼, 편광판, 광학 필름, 액정 표시 장치

Description

광학 필름, 및 그의 제조 방법, 광학 필름을 사용한 편광판 {Optical Film, Manufacturing Method of the Same, and Polarizing Plate Using Optical Film}

도 1은 본 발명의 광학 필름의 제조 방법을 실시하는 장치의 제1 실시 형태를 나타내는 개략 플로우 시트이다.

도 2는 본 발명의 광학 필름의 제조 방법을 실시하는 장치의 제2 실시 형태를 나타내는 개략 플로우 시트이다.

도 3은 본 발명의 광학 필름의 제조 방법을 실시하는 장치에 있어서 사용하는 롤상의 냉각 드럼을 상세하게 나타내는 확대 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 롤상의 냉각 드럼의 추축(樞軸), 2: 제1 열 매체 도입 배관, 3: 제1 열 매체 배출 배관, 4: 제2 열 매체 도입 배관, 5: 제2 열 매체 배출 배관, 21: 압출기, 22: 필터, 23: 스태틱 믹서, 24: 다이(두께 조정 수단을 포함함) 25: 필름 밀착 수단, 26: 냉각 드럼, 27: 박리 롤, 28: 덴서 롤, 29: 연신기, 30: 슬릿터, 31: 두께 측정 수단, 32: 엠보스 링 및 백 롤, 33: 권취기, 34: 권취된 광학 필름

<특허 문헌 1> 일본 특허 공개 (평)10-10321호 공보

<특허 문헌 2> 일본 특허 공개 제2002-212312호 공보

<특허 문헌 3> 일본 특허 공개 제2003-236915호 공보

<특허 문헌 4> 일본 특허 공개 제2003-305765호 공보

<특허 문헌 5> 일본 특허 공개 (평)5-293884호 공보

<특허 문헌 6> 일본 특허 공개 (평)11-10728호 공보

<특허 문헌 7> 일본 특허 공개 (평)6-270227호 공보

본 발명은 액정 표시 장치(LCD) 등에 사용되는 편광판용 보호 필름, 위상차 필름, 시야각 확대 필름, 플라즈마 디스플레이에 사용되는 반사 방지 필름 등의 각종 기능 필름 또한 유기 EL 디스플레이 등에 사용되는 각종 기능 필름 등에도 사용할 수 있는 광학 필름, 및 그의 제조 방법, 광학 필름을 사용한 편광판에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 종래의 CRT 표시 장치에 비해 공간 및 에너지가 절약되기 때문에 모니터로서 널리 사용되고 있다. 또한, TV용으로도 보급이 진행되고 있다. 이러한 액정 표시 장치에는, 편광 필름이나 위상차 필름 등의 다양한 광학 필름이 사용되고 있다.

그런데, 액정 표시 장치에 사용되는 편광판의 편광 필름은, 연신 폴리비닐알코올 필름으로 이루어지는 편광자의 한쪽면 또는 양면에, 셀룰로오스 에스테르 필름으로 이루어지는 광학 필름이 보호막으로서 적층되어 있다. 또한, 위상차 필름 은 시야각의 확대나 콘트라스트의 향상 등의 목적으로 사용되고, 폴리카르보네이트, 지환식 구조를 갖는 중합체, 셀룰로오스 에스테르 등의 필름을 연신하여 리타데이션(retardation)을 부여한 것이나 투명 기재 상에 액정층을 도설(塗說)한 것 등이다. 광학 보상 필름이라 불리는 경우도 있다. 위상차 필름의 지상축이 폭 방향이면, 편광판과 롤 투 롤 (roll to roll) 접합할 수 있기 때문에, 종래의 배치(batch) 접합에 비해 생산 효율을 현저히 개선시킬 수 있다.

이들 광학 필름에서는, 광학적인 결함이 없고, 리타데이션이 균일한 것이 요구된다. 특히, 모니터나 TV의 대형화나 고정밀화가 진행되고, 이들의 요구 품질은 점점 더 엄격해지고 있다.

광학 필름의 제조 방법에는, 크게 구별하여 용액 유연 제막법과 용융 유연 제막법이 있다. 전자는, 중합체를 용매에 용해시키고, 그 용액을 지지체 상에 유연하여 용매를 증발시키며, 또한 필요에 따라서 연신하여 필름으로 하는 방법이다. 막 두께의 균일성이 우수한 등의 점에서 널리 채용되어 왔지만, 용매의 건조 때문에, 설비가 대형화되는 등의 문제점을 안고 있었다. 후자는, 중합체를 가열 용융하여 지지체 상에 유연하고, 냉각 고화시키며, 또한 필요에 따라서 연신하여 필름으로 하는 방법이고, 용매를 건조시킬 필요가 없기 때문에, 설비가 비교적 소형화된다는 이점이 있지만, 막 두께의 균일성이 열악해지고, 균일한 리타데이션이 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.

종래, 용융 유연 제막법을 사용하여 광학 필름을 제조하는 방법은, 예를 들면 상기한 특허 문헌 1 내지 7에서 제안되어 있다.

특허 문헌 1에는, 용융 수지 필름을, 폭 방향으로 균일한 온도로 유지된 냉각 롤과 무단 벨트에서 원호(圓弧) 상에 끼워 냉각시키는 방법이 제안되어 있다. 이 특허 문헌 1의 방법에 따르면, 리타데이션이 20 nm 이하, 리타데이션의 변동이 ±5 nm 이내인 광학 필름이 얻어지는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 2에는, 용융 수지 필름을 2개의 냉각 드럼에 끼워 냉각시키는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에 따르면, 막 두께의 변동이 5 ㎛ 이하, 리타데이션이 10 nm 이하, 리타데이션의 변동이 2 nm 이하인 광학 필름이 얻어지는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 3에는, 용융한 열가소성 수지를 폭 방향으로 균일한 특정 온도와 시간의 관계에서, 2개의 냉각 드럼의 주변을 따라서 순차로 통과시키는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에 따르면, 막 두께의 변동 10 ㎛ 이하, 리타데이션 10 nm 이하인 광학 필름이 얻어지는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 4에는, 포화 노르보르넨계 수지의 용융체를, 폭 방향으로 균일한 온도로 유지한 직경 1 m 이상 5 m 이하의 냉각 드럼 상에 압출하여, 길이 방향의 리타데이션 변동이 5 nm 이하인 포화 노르보르넨계 수지 필름으로 하는 방법이 제안되어 있다. 구체적으로는, 다이와 드럼 사이를 15 cm 이상으로 넓게 하고, 1 내지 30％ 폭을 감소시킴으로써, 필름 단부의 두께를 두껍게 하고, 냉각 드럼 상으로부터의 박리를 용이하게 할 수 있다는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 5에는, 연신기로부터 나오는 고분자 시트의 복굴절 특성을 측정하는 온라인 복굴절 측정 장치와, 이 측정 결과를 상기 연신기의 연신 기구에 피드백 하여 고분자의 연신율을 제어하는 연신 제어계를 구비한 고분자 연신 장치가 제안되어 있다.

특허 문헌 6에는, 세로 연신 후 또는 가로 연신 후의 필름 두께 및 배향도를 독립적으로 연속 측정하고, 그 연산 결과에 기초하여 연신 상태를 제어하는 연신 필름 제조 장치가 제안되어 있다.

특허 문헌 7에는, 리프 개구부의 양쪽 단부가, 중앙부보다 큰 개구량을 갖는 T 다이가 제안되어 있다.

그러나, 특허 문헌 1 및 2에 기재된 방법으로 얻어진 필름(미연신 필름)을 폭 방향으로 연신한 필름을 크로스 니콜 하에서 관찰하면, 전체가 균일한 암시야가 되지 않고, 명암의 불균일이 확인된다는 문제가 있었다. 이것은, 연신한 필름의 리타데이션이 균일하지 않은 것을 나타내고, 리타데이션이 균일하면, 전체 면이 암시야가 될 것이다. 또한, 이들 방법에서는, 필름의 폭 방향의 두께 프로파일은, 냉각 롤과 무단 벨트의 간극이나 냉각 드럼 사이의 간극으로 결정되기 때문에, 연신 필름의 폭 방향의 두께 분포를 제어할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 3에 기재된 방법으로 얻어진 필름(미연신 필름)을 폭 방향으로 연신한 필름을 크로스 니콜 하에서 관찰하면, 역시 전체가 균일한 암시야가 되지 않고, 명암의 불균일이 확인된다는 문제가 있었다. 또한, 이 방법은, 수지 필름을 수지의 유리 전이 온도(Tg) 근방에서 장시간 냉각 드럼과 접촉시키기 때문에, 자유롭게 필름의 두께 프로파일을 제어할 수 없다는 문제가 있었다.

특허 문헌 4의 방법에서는, 냉각 드럼과 다이의 간극을 크게 하면, 용융 상태의 필름에 소위 쏠림이 생기며, 평면성을 손상시킨다는 문제가 있었다.

특허 문헌 5 및 6에 기재된 방법은 모두, 연신 조건을 제어하는 방법이고, 필름의 폭 방향의 두께 분포나 리타데이션 분포를 제어하는 것은 곤란하다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 7에 기재된 방법은, 냉각 롤에 끼워 필름 성형할 때의 필름 중앙부의 광학적인 왜곡을 작게 하는 것이며, 연신 필름의 두께나 리타데이션의 균일성을 개선할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제를 해결하고, 필름의 폭 방향으로 지상축을 가지고, 균일한 리타데이션을 갖는 광학 필름, 및 그의 제조 방법, 광학 필름을 사용한 편광판을 제공하고자 하는 것에 있다.

본 발명자는 상기한 점을 감안하여 예의 연구를 거듭한 결과, 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼을 사용함으로써, 연신 필름으로 하였을 때의 리타데이션의 균일성을 개량할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

상술한 선행 특허 문헌에 공통되는 사고 방식은, 용융 제막에서는, 온도에 의한 용융 수지의 점도 변화가 큰 것이 폭 방향의 필름 물성 변동의 원인이고, 이 변동을 발생시키는 요인인 고온에서 용융 상태에 있는 필름에 접촉하는 롤, 드럼의 폭 방향의 온도를 전체로서 하나의 수단으로 균일화하는 것이, 필름의 폭 방향의 균일화를 개선하는 방향이라는 것이었다.

그러나, 본원 발명자는 상기 롤, 드럼 온도를 폭 방향으로 균일화하는 것이, 반드시 필름 물성의 폭 방향 균일화의 개선으로 연결되지 않는 것을 발견하고, 반대로 폭 방향에 대하여 영역 부분마다 독립적으로 제어하는 것이, 최종물인 필름의 폭 방향의 균일화에 결부되는 것을 발견하였다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 셀룰로오스 에스테르계 수지 또는 시클로올레핀계 수지를 용융 유연 다이로부터 압출하는 공정, 냉각 고화시키는 공정, 폭 방향으로 연신하는 공정, 얻어진 필름을 권취하는 공정을 적어도 1 공정씩 포함하는 광학 필름을 용융 유연 제막하는 제조 방법이며, 상기 냉각 고화를 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼에 의해서 행하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 냉각 고화 후의 필름의 폭이 1000 mm 이상 4000 mm 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 청구항 1 또는 2에 기재된 광학 필름의 제조 방법이며, 셀룰로오스 에스테르계 수지가, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트 및 셀룰로오스 프탈레이트로 이루어지는 군 중에서 선택된 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4에 기재된 광학 필름의 발명은, 상기 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름의 제조 방법으로 제조되고, 또한 두께 방향 리타데이션(Rt)값의 분포를 폭 방향으로 측정하였을 때의 최대값과 최소값과의 차가 15 nm 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 편광판의 발명은, 청구항 4에 기재된 광학 필름이, 편광 필름의 양측에 배치된 2매의 편광판 보호 필름 중 적어도 어느 하나를 구성하는 것인 것을 특징으로 한다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.

본 발명은 특히 액정 표시 장치(LCD)의 편광판용 보호 필름 등에 이용할 수 있는 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 셀룰로오스 에스테르계 수지 또는 시클로올레핀계 수지를 용융 유연 다이로부터 압출, 냉각 고화시켜 미연신 필름으로 하고, 연속해서 상기 미연신 필름의 양끝을 파지(把持)하여 폭 방향으로 연신하고, 얻어진 연신 필름을 권취하는 연속적인 광학 필름의 용융 연신 제막하는 제조 방법이며, 상기 냉각 고화를 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼에 의해서 행하고, 본 발명의 방법에 의해, 얻어지는 광학 필름의 연신 후의 리타데이션의 균일성을 개량하는 것을 특징으로 하고 있다.

그런데, 열가소성 수지를 다이로부터 용융 압출하여 냉각 드럼 상에서 냉각 고화하는 방법은 용융 유연 제막법이라 불린다. 용융 유연 제막법으로서는, 다이 를 사용한 방법이나 인플레이션법 등의 용융 압출법, 캘린더법, 열 압착법, 사출 성형법 등이 있지만, 본 발명에서는, 두께의 변동이 작고, 50 내지 500 ㎛ 정도의 두께로 가공하기 쉽고, 또한 막 두께의 변동이나 리타데이션의 변동을 작게 할 수 있는 다이를 사용한 방법을 채용하고 있다.

동 도를 참조하면, 용융 압출의 조건은 다른 폴리에스테르 등의 열가소성 수지에 사용되는 조건과 동일하게 하여 행할 수 있다. 예를 들면, 열풍이나 진공 또는 감압하에서 건조시킨 열가소성 수지를 일축이나 이축 타입의 압출기(21)를 사용하여, 압출 온도 200 내지 300℃ 정도에서 용융시키고, 리프 디스크(leaf disc) 타입의 필터(22) 등으로 여과하여 이물질을 제거한 후, T 다이(24)로부터 필름상으로 유연하여 냉각 드럼(26) 상에서 고화시킨다. 공급 호퍼로부터 압출기(21)에 도입할 때는, 진공하 또는 감압하, 또는 불활성 가스 분위기하로 하여 산화 분해 등을 방지하는 것이 바람직하다.

압출 유량은, 기어 펌프를 도입하거나 하여 안정적으로 행하는 것이 바람직하다. 또한, 이물질의 제거에 사용되는 필터는, 스테인레스 섬유 소결 필터가 바람직하게 사용된다. 스테인레스 섬유 소결 필터는, 스테인레스 섬유체가 복잡하게 얽힌 상태를 만들어 낸 후에 압축하고, 접촉 부분을 소결하여 일체화한 것이며, 그 섬유의 굵기와 압축량에 의해 밀도를 변화시켜 여과 정밀도를 조정할 수 있다. 여과 정밀도를 조(粗), 밀(密)로 연속적으로 복수회 반복한 다층체로 한 것이 바람직 하다. 또한, 여과 정밀도를 순차로 높여 가는 구성으로 하거나, 여과 정밀도의 조, 밀을 반복하는 방법을 사용함으로써, 필터의 여과 수명을 연장시키고, 이물질이나 겔 등의 보충 정밀도도 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

용융 유연 제막법에 있어서, 다이(24)에 흠집이나 이물질이 부착되면, 라인 형상의 결함이 발생하는 경우가 있다. 이러한 결함의 것을 다이 라인이라고 부르지만, 다이 라인 등의 표면의 결함을 작게 하기 위해서는, 압출기(21)에서 다이(24)까지의 배관에는 수지의 체류부가 최대한 적어지도록 하는 구조로 하는 것이 바람직하다. 다이(24)의 내부나 립에 흠집 등이 최대한 없는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 다이(24) 주변에 수지로부터 휘발 성분이 석출되어, 다이 라인의 원인이 되는 경우가 있기 때문에, 휘발 성분을 포함한 분위기는 흡인하는 것이 바람직하다. 또한, 정전 인가 등의 장치에도 석출되는 경우가 있기 때문에, 교류를 인가하거나, 다른 가열 수단으로 석출을 방지하는 것이 바람직하다.

가소제 등의 첨가제는 미리 수지와 혼합해 둘 수도 있고, 압출기(21)의 도중에서 혼합하여 넣을 수도 있다. 균일하게 첨가하기 위해서, 스태틱 믹서(23) 등의 혼합 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 광학 필름의 제조 방법을 실시하는 상기 도 1의 장치에서 사용하는 롤상의 냉각 드럼(26)을 상세하게 나타내는 확대 사시도이다.

동 도를 참조하면, 냉각 드럼(26)은 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정할 수 있도록 되어 있다. 온도 조정은 통상 냉각 드럼(26) 내부에 물이나 기름 등의 열 매체를 흐르게 함으로써 조정하지만, 이 열 매체의 유로가 롤상의 냉각 드럼(26) 내부에서 폭 방향으로 분할되어 흐른다.

여기서 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정할 수 있다는 것은, 롤상의 냉각 드럼의 폭 방향에 대하여, 원하는 폭 방향 위치에서 온도 조정이 필요한 영역으로 분할하여, 상기 분할 영역마다 따로따로 온도 조정할 수 있도록 하는 것을 말한다. 분할은, 2 이상 10 이하의 영역으로 하는 것이 설비의 복잡성 때문에 바람직하고, 2 내지 5의 영역이면, 냉각 고화 후의 폭이 1000 mm 이상 4000 mm 이하인 필름에 있어서 균일성을 개선할 수 있다. 도 3의 예에서는, A가 2 부분, B가 1 부분인 총 3 부분의 영역으로 분할하여 독립적으로 온도 조정하고 있다.

즉, 롤상의 냉각 드럼(26) 내부에, 열 매체를 흐르게 하는 배관이 설치되어 있고, 도시된 것은, 냉각 드럼(26)의 추축(1)의 단부에, 제1 열 매체를 도입하는 배관(2)와 제1 열 매체를 배출하는 배관(3)(A 계통)이 접속됨과 동시에, 동 추축(1)의 단부에, 제2 열 매체를 도입하는 배관(4)와 제2 열 매체를 배출하는 배관(5)(B 계통)가 접속되어, 2개의 계통으로 분할되어 있다. 각각에 다른 온도 또는 다른 열 용량의 매체를 흐르게 함으로써, 냉각 드럼(26)의 표면 온도를 독립적으로 조정할 수 있도록 되어 있다. 이 실시 형태에서는, 냉각 드럼(26)은, 필름 폭의 양끝으로부터 각각 1/5까지의 영역이 A 계통, 중앙부 영역이 B 계통으로 되어 있고, 이들이 서로 독립적으로 온도 제어할 수 있도록 되어 있으며, 예를 들면 양단부의 A 계통의 영역을 40℃, 중앙부의 A 계통의 영역을 30℃로 조정하고, 냉각 고화시켜 미연신 수지 필름을 얻도록 되어 있다.

본 발명을 사용한 경우, 냉각 드럼 폭 방향을 동일 온도로 하는 것에 대해서 도 유리하다.

본 발명에 있어서, 롤상의 냉각 드럼(26)의 갯수는 1개일 수도 있지만, 복수개일 수도 있다. 또한, 독립적으로 온도 조정하는 롤상의 냉각 드럼(26)은 1개일 수도 있지만, 복수개일 수도 있다. 냉각 드럼의 폭은 1100 mm 이상 4400 mm 이하, 직경은 300 mm 이상 3500 mm 이하가 바람직하고, 원하는 필름 폭에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

냉각 드럼(26)의 온도는, 열가소성 수지의 상온으로부터 유리 전이 온도(Tg) 이하의 범위가 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼에 의해서, 범위 내에서, 냉각 드럼(26)의 폭 방향 중앙부와 단부에 온도차를 두어, 연신 전의 필름(웹)을 통과시킴으로써 연신 후의 리타데이션의 변동을 억제할 수 있으며, 균일한 리타데이션 특성을 갖는 광학 필름을 제조할 수 있다.

동 도를 참조하면, 본 발명에 있어서, 롤상의 냉각 드럼(26)의 갯수가 3개인 경우에는, T 다이(24)로부터 용융 상태의 셀룰로오스 에스테르계 수지 또는 시클로올레핀계 수지를 필름상으로 제1 냉각 드럼(26a), 제2 냉각 드럼(26b), 제3 냉각 드럼(26c)에 차례로 밀착시켜 반송하면서 냉각 고화시켜, 미연신의 셀룰로오스 에스테르계 수지 또는 시클로올레핀계 수지를 얻는다. 본 발명에 있어서는, 이들 냉각 드럼(26a) 내지 (26c) 중의 1개 이상의 냉각 드럼을, 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 것으로 하고, 상기 범위 내에서, 냉각 드럼(26)의 폭 방향 중앙부와 단부에 온도차를 두어, 연신 전의 필름(웹)을 통과시킴으로써 연신 후의 리타데이션의 변동을 억제할 수 있으며, 균일한 리타데이션 특성을 갖는 광학 필름을 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 인접하는 영역에서 온도차를 두는 경우, 그 온도차는 5℃ 이상 30℃ 이내가 바람직하고, 폭 전체로서는 5℃ 이상 50℃ 이하가 바람직하다.

이 제2 실시 형태의 그 밖의 점은 상기 제1 실시 형태의 경우와 동일하기 때문에, 도면에 있어서 동일한 것에는 동일한 부호를 붙였다.

냉각 드럼(26)에 수지 필름을 밀착시키기 위해서는, 정전 인가에 의해 밀착시키는 방법, 풍압에 의해 밀착시키는 방법, 전체 폭 또는 단부를 닙(nip)하여 밀착시키는 방법, 감압으로 밀착시키는 방법 등을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, 본 발명의 용융 유연 제막법에 의한 광학 필름의 제조 방법으로 성형된 열가소성 수지 필름은, 용액 유연 제막법으로 성형된 수지 필름과 달리, 두께 방향 리타데이션(Rt)이 작다는 특징이 있으며, 이러한 열가소성 수지 필름을 연신함으로써 면내 방향 리타데이션(Ro)을 발현하기 쉬워질 수 있다는 특징도 갖는다. 또한, 연신 배율을 크게 할 필요가 없기 때문에, 파단의 위험성이 작고, 안정적으로 생산할 수 있다.

냉각 드럼(26)으로부터 박리 롤(27)에 의해서 박리된 냉각 고화된 필름(웹)은, 덴서 롤(필름 장력 조정 롤)을 경유하여 연신기(29)로 유도되고, 또한 필름을 폭 방향으로 연신된다. 이 연신에 의해, 필름 중의 분자가 배향된다. 필름을 폭 방향으로 연신하는 방법은, 공지된 텐터 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히 연신 방향을 폭 방향으로 함으로써, 편광 필름과의 적층을 롤 형태로 실시할 수 있기 때문에 바람직하다. 폭 방향으로 연신함으로써, 열가소성 수지 필름으로 이루어지는 광학 필름의 지상축은 폭 방향이 된다. 한편, 편광 필름의 투과축도 통상 폭 방향이다. 편광 필름의 투과축과 광학 필름의 지상축이 평행해지도록 적층한 편광판을 액정 표시 장치에 조립함으로써, 액정 표시 장치의 표시 콘트라스트를 높일 수 있음과 동시에, 양호한 시야각이 얻어진다.

상기 연신기(29)에 있어서의 연신 조건은, 원하는 리타데이션 특성이 얻어지 도록 온도, 배율을 선택할 수 있다. 통상, 연신 배율은 1.1 내지 2.0배, 바람직하게는 1.2 내지 1.5배이고, 연신 온도는, 필름을 구성하는 수지의 유리 전이 온도를 Tg라 하면, 통상 Tg 내지 Tg+50℃, 바람직하게는 Tg 내지 Tg+40℃의 온도 범위에서 행해진다. 연신 배율이 너무 작으면 원하는 리타데이션이 얻어지지 않는 경우가 있고, 반대로 너무 크면 필름이 파단되어 버리는 경우가 있다. 연신 온도가 너무 낮으면 필름이 파단되어 버리는 경우가 있고, 너무 높으면 원하는 리타데이션이 얻어지지 않는 경우가 있다.

필름의 폭 방향의 연신은 제어된 균일한 온도 분포하에서 행하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 ±2℃ 이내, 더욱 바람직하게는 ±1℃ 이내, 특히 바람직하게는 ±0.5℃ 이내이다.

상기 방법으로 제조한 열가소성 수지 필름의 리타데이션 조정이나 치수 변화율을 작게 할 목적으로, 필름을 길이 방향이나 폭 방향으로 연신 또는 수축시킬 수 도 있다. 길이 방향으로 수축시키기 위해서는, 예를 들면 폭 연신을 일시에 클립 아웃시켜 길이 방향으로 이완시키거나, 또는 가로 연신기의 인접하는 클립의 간격을 서서히 좁게 함으로써 필름을 수축시키는 방법이 있다. 후자의 방법은 일반적인 동시 이축 연신기를 사용하여, 세로 방향의 인접하는 클립 간격을 예를 들어 펜타그래프 방식이나 리니어 드라이브 방식으로 클립 부분을 구동하여 원활하게 서서히 좁히는 방법에 의해서 행할 수 있다. 필요에 따라서 임의의 방향(경사 방향)의 연신과 조합할 수도 있다. 길이 방향, 폭 방향 모두 0.5％ 내지 10％ 수축시킴으로써 광학 필름의 치수 변화율을 작게 할 수 있다.

광학 필름의 막 두께는 사용 목적에 따라서 다르지만, 완성 필름으로서, 본 발명에 있어서 사용되는 막 두께 범위는 30 내지 200 ㎛이고, 최근의 얇은 경향에서는, 필름의 막 두께는, 40 내지 120 ㎛의 범위가 바람직하고, 특히 40 내지 100 ㎛의 범위가 바람직하다. 필름의 평균 막 두께는, 원하는 두께가 되도록 압출 유량, 다이(24)의 유연구의 간극, 냉각 드럼(26)의 회전 속도 등을 제어함으로써 조정할 수 있다.

연신 후의 필름은, 권취기(33)에 의해서 권취하기 전에, 제품이 되는 폭에 필름 단부를 슬릿터(30)에 의해 슬릿하여 잘라낸다.

여기서, 본 발명에서는, 막 두께를 균일하게 하는 수단으로서, 막 두께 검출 수단(31)을 사용하여 연신 후 필름의 두께를 측정한 결과에 기초하여, 두께가 균일하게 되도록 다이(24)의 폭 방향으로 배치된 막 두께 조정 수단(도시 생략)에 반영시켜 조절한다. 용융 상태의 열가소성 수지를 다이(24)로부터 압출하여, 미연신 필름을 성형하는 공정에서, 일단 미연신 필름을 권취하지 않고, 미연신 필름을 연신하는 공정까지 연속하여 행함으로써, 연신 후의 필름 두께를 모니터링하면서, 리얼 타임에서 미연신 필름의 폭 두께 분포를 제어하는 것이 가능해져, 리타데이션이 균일한 광학 필름이 얻어지는 것이다.

필름 단부를 슬릿터(30)에 의해 제품이 되는 폭으로 슬릿하여 잘라낸 후, 권취된 광학 필름(권취체)(34) 중의 접합이나 찰상 방지를 위해, 엠보스 링 및 백 롤로 이루어지는 나알 가공 장치(32)에 의해, 나알 가공(엠보싱 가공)을 양끝에 실시할 수도 있다. 나알 가공의 방법은 요철의 패턴을 측면에 갖는 금속 링을 가열하거나 가압하여 가공할 수 있다. 또한, 필름 양단부의 클립의 파지 부분은 통상, 필름이 변형되어 있어 제품으로서 사용할 수 없기 때문에, 절제되어 원료로서 재이용된다.

이상과 같이 하여 얻어진 폭 방향으로 연신된 열가소성 수지 필름은, 연신에 의해 분자가 배향되고, 일정 크기의 리타데이션을 갖는다. 통상, 필름의 면내 방향 리타데이션(Ro)은 20 내지 200 nm, 두께 방향 리타데이션(Rt)은 90 내지 400 nm이고, 필름의 면내 방향 리타데이션(Ro)이 20 내지 100 nm, 두께 방향 리타데이션(Rt)이 90 내지 200 nm인 것이 바람직하다. 또한, Rt와 Ro의 비 Rt/Ro는 0.5 내지 2.5가 바람직하고, 특히 1.0 내지 2.0이 바람직하다.

또한, 필름의 지상축 방향의 굴절률 Nx, 진상축 방향의 굴절률 Ny, 두께 방향의 굴절률 Nz, 필름의 막 두께를 d(nm)라 하면,

Ro=(Nx-Ny)×d

Rt={(Nx+Ny)/2-Nz}×d로서 표시된다.

리타데이션의 변동은 작을수록 바람직하고, 통상 15 nm 이내, 바람직하게는 10 nm 이하, 보다 바람직하게는 4 nm 이하이다.

지상축 방향의 균일성도 중요하고, 필름의 폭 방향에 대하여, 각도가 -5 내지 +5°인 것이 바람직하고, 또한 -1 내지 +1°의 범위에 있는 것이 바람직하며, 특히 -0.5 내지 +0.5°의 범위에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 필름의 제조 방법에 사용되는 열가소성 수지는, 용융 유연 제막법에 의해 제막 가능하다면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 폴리카르보네이트, 시클로올레핀계 수지, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 셀룰로오스 에스테르 등을 들 수 있다. 그 중에서도 광탄성계수가 작기 때문에, 셀룰로오스 에스테르나 시클로올레핀계 수지가 바람직하다.

여기서, 셀룰로오스 에스테르는 편광자인 연신 폴리비닐알코올과의 접착성이 우수하다는 특징을 갖는다. 시클로올레핀계 수지는 내흡습성이 있고, 치수 변화가 작다는 특징을 갖는다.

셀룰로오스 에스테르로서는, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 부티레이트가 바람직하다. 상기 셀룰로오스 에스테르의 아세틸기의 치환도는, 적어도 1.5 이상인 것이, 얻어지는 필름의 치수 안정성이 우수하기 때문에 바람직하다.

셀룰로오스 에스테르의 아실기의 치환도의 측정 방법으로서는, ASTM의 D-817-91에 준하여 실시할 수 있다. 셀룰로오스 에스테르의 분자량은, 수평균 분자 량으로서 50,000 내지 300,000, 특히 60,000 내지 200,000인 것이, 얻어지는 필름의 기계적 강도를 강하게 할 수 있기 때문에 바람직하다.

시클로올레핀계 수지란, 반복 단위 중에 지환식 구조를 갖는 중합체이고, 지환식 구조는 주쇄, 측쇄 중 어느 것일 수도 있다. 지환식 구조로서는, 시클로알칸 구조, 시클로알켄 등을 들 수 있지만, 열 안정성이 우수하기 때문에, 시클로알칸 구조가 바람직하다.

시클로올레핀계 수지는, 노르보르넨환 구조를 갖는 단량체, 모노 환상 올레핀, 환상 공액 디엔, 비닐 방향족 화합물 및 비닐 지환식 탄화수소 화합물 등을 포함하는 단량체를, 복분해 개환 중합이나 부가 중합 등의 공지된 중합 방법으로 중합하고, 필요에 따라서 탄소-탄소 불포화 결합을 수소 첨가함으로써 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 시클로올레핀계 수지는, 시클로헥산 용액(중합체가 용해되지 않는 경우에는 톨루엔 용액)의 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 폴리이소프렌 또는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량(Mw)이, 25,000 내지 50,000인 것이 바람직하고, 30,000 내지 45,000인 것이 보다 바람직하다.

시클로올레핀계 수지의 분자량 분포(Mw/Mn)는 1.2 내지 3.5인 것이 바람직하고, 또한 1.5 내지 3.0인 것이 바람직하다. 또한, 시클로올레핀계 수지의 유리 전이 온도(Tg)는 80 내지 170℃인 것이 바람직하다. 시클로올레핀계 수지의 특성을 상기 범위로 함으로써, 양호한 내열성과 성형 가공성을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 광학 필름의 주요 재료인 열가소성 수지 중에는, 여러 목적으로 가소제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 매트제, 대전 방지제, 난연제, 염료 및 유제(油劑) 등의 첨가제를 함유시킬 수 있다.

가소제로서는, 예를 들면 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 옥틸디페닐포스페이트, 디페닐비페닐포스페이트, 트리옥틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리나프틸포스페이트, 트리크실릴포스페이트, 아릴렌비스(디아릴포스페이트)에스테르, 인산트리크레실 등의 인산에스테르계 가소제, 디에틸프탈레이트, 디메톡시에틸프탈레이트, 디메틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트 및 디-2-에틸헥실프탈레이트 등의 프탈산에스테르계 가소제, 트리아세틴, 트리부티린, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 메틸프탈릴에틸글리콜레이트 및 부틸프탈릴부틸글리콜레이트 등의 글리콜산에스테르계 가소제, 아세틸시트르산트리부틸 등의 시트르산계 가소제, 디프로필렌글리콜 벤조에이트, 트리프로필렌글리콜 디벤조에이트, 1,3-디부틸렌글리콜 디벤조에이트, 테트라에틸렌글리콜 디벤조에이트, 트리메틸올프로판 트리아세테이트, 트리메틸올프로판 트리벤조에이트 등의 다가 알코올 에스테르계 가소제, 그 외에 트리멜리트산 트리스(2-에틸헥실) 등을 들 수 있다. 필요에 따라서, 상기 중 2종 이상의 가소제를 병용하여 사용할 수도 있다. 이들 첨가량은, 가소제의 효과와 블리드 아웃의 균형 때문에, 열가소성 수지에 대하여 1 내지 30 중량％가 바람직하다.

또한, 폴리에스테르에테르, 폴리에스테르-우레탄, 폴리에스테르 등도 블렌딩함으로써, 가소성을 개량할 수 있기 때문에 바람직하게 사용할 수 있다.

폴리에스테르에테르로서는, 탄소 원자 8 내지 12개의 방향족 디카르복실산 또는 지환식 디카르복실산(예를 들면 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복실산 및 1,4-시클로헥산디카르복실산), 탄소 원자 2 내지 10개의 지방족 글리콜 또는 지환식 글리콜류(예를 들면, 에틸렌디올, 프로필렌디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 및 1,5-펜탄디올), 에테르 단위 사이에 탄소 원자 2 내지 4개를 갖는 폴리에테르글리콜류(예를 들면, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 특히 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디메탄올 및 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 구성 요소로 하는 코폴리에스테르에테르)가 바람직하다. 폴리에스테르에테르의 배합량은, 주된 열가소성 수지에 대하여 5 내지 30 중량％가 바람직하다. 배합량을 이 범위로 함으로써, 양호한 가소성을 나타내는 필름이 얻어진다.

폴리에스테르-우레탄으로서는, 폴리에스테르와 디이소시아네이트와의 반응에 의해 얻어지는 폴리에스테르-우레탄을 들 수 있다. 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 갖는다.

화학식 1 중, l은 2, 3 또는 4를 나타내고, m은 2, 3 또는 4를 나타내며, n은 1 내지 100을 나타낸다. R은 화학식 2 내지 7로 표시되는 구조 단위 중 어느 것을 나타낸다. 또한, 화학식 2 중, p는 2 내지 8을 나타낸다.

화학식 2 중 p는 2 내지 8을 나타낸다.

폴리에스테르-우레탄을 구성하는 폴리에스테르로서는, 글리콜 성분이 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올 또는 1,4-부탄디올이고, 이염기성 산 성분이, 숙신산, 글루타르산 또는 아디프산으로 이루어지는 양쪽 말단 히드록실기를 갖는 폴리에스테르이며, 그의 중합도 n은 1 내지 100이다. 폴리에스테르의 분자량으로는, 1,000 내지 4,500에 해당하는 것이 특히 바람직하다.

폴리에스테르-우레탄을 구성하는 디이소시아네이트 성분으로서는, 에틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등의 폴리메틸렌 이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, p,p'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 톨릴렌 디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트가 폴리우레탄화된 경우, 셀룰로오스 에스테르와의 상용성이 우수하기 때문에 바람직하다.

폴리에스테르-우레탄의 분자량은 2,000 내지 50,000이 바람직하고, 또한 5,000 내지 15,000이 바람직하다. 폴리에스테르-우레탄은 상기 폴리에스테르와 디이소시아네이트를 혼합하여 교반하에 가열시키는 통상법의 합성법에 의해 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 원료인 폴리에스테르도 통상법에 의해, 상당하는 이염기성 산, 또는 이들의 알킬에스테르류와 글리콜류와의 폴리에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응에 의한 열용융 축합법이나, 또는 이들 산의 산 클로라이드와 글리콜류와의 계면 축합법 중 어느 방법에 의해, 말단기가 히드록실기가 되도록 적절하게 조정하면 용이하게 합성할 수 있다.

폴리에스테르-우레탄의 배합량은, 주된 수지에 대하여 5 내지 30 중량％가 바람직하다. 배합량을 이 범위로 함으로써 양호한 가소성을 나타내는 필름이 얻어진다.

폴리에스테르로서는, 폴리에틸렌글리콜과 지방족 이염기성 산으로 이루어지는 폴리에스테르이며, 그의 평균 분자량은 700 내지 10,000이 바람직하다.

폴리에틸렌글리콜은, 화학식이

HO-(CH₂CH₂-O)_n-H (식 중, n은 정수임)로 표시된다. n은 4 이하가 바람직하다.

또한, 지방족 이염기성 산이란, 화학식이

HOOC-R-COOH (식 중, R은 지방족 2가 탄화수소기임)로 표시되는 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산 등이고, 탄소수 9 이하가 바람직하다.

폴리에스테르의 합성은, 통상법에 의해 상기 이염기성 산 또는 이들의 알킬에스테르류와 글리콜류와의 폴리에스테르화 반응, 또는 에스테르 교환 반응에 의한 열 용융 축합법이나, 또는 이들 산의 산 클로라이드와 글리콜류와의 계면 축합법의 어느 방법에 의해서도 용이하게 합성할 수 있다.

폴리에스테르의 배합량은, 주된 수지에 대하여 5 내지 30 중량％가 바람직하다. 배합량을 이 범위로 함으로써, 양호한 가소성을 나타내는 필름이 얻어진다.

산화 방지제로서는, 힌더드 페놀계의 화합물이 적당하고, 그의 구체예로서 는, 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 2,4-비스-(n-옥틸티오)-6-(4-히드록시-3,5-디-t-부틸아닐리노)-1,3,5-트리아진, 2,2-티오-디에틸렌비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 및 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트 등을 들 수 있다. 특히 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트] 및 트리에틸렌글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]가 바람직하다. 또한, 예를 들면 N,N'-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐]히드라진 등의 히드라진계의 금속 불활성제나 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 등의 인계 가공 안정제를 병용할 수도 있다. 이들 화합물의 첨가량은, 그의 효과를 얻기 위해서, 열가소성 수지에 대하여 중량 비율로 1 ppm 내지 1.0％가 바람직하고, 10 내지 1000 ppm이 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서 사용할 수 있는 자외선 흡수제로서는, 예를 들면, 옥심벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등을 들 수 있지만, 착색이 적은 벤조트리아졸계 화합물이 바람직하다. 또한, 일본 특허 공개 (평)10-182621호 공보, 일본 특허 공개 (평)8-337574호 공보에 기재된 자외선 흡수제, 일 본 특허 공개 (평)6-148430호 공보에 기재된 고분자 자외선 흡수제도 바람직하게 사용된다.

자외선 흡수제로서는, 편광자나 액정의 열화 방지의 관점에서, 파장 370 nm 이하의 자외선의 흡수능이 우수하고, 또한 액정 표시성의 관점에서, 파장 400 nm 이상의 가시광의 흡수가 적은 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 유용한 자외선 흡수제의 구체예로서는, 2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-(3",4",5",6"-테트라히드로프탈이미드메틸)-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2,2-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀), 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-6-(직쇄 및 측쇄 도데실)-4-메틸페놀, 옥틸-3-[3-tert-부틸-4-히드록시-5-(클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)페닐]프로피오네이트와 2-에틸헥실-3-[3-tert-부틸-4-히드록시-5-(5-클로로-2 H-벤조트리아졸-2-일)페닐]프로피오네이트의 혼합물 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다. 또한, 시판품으로서, 티누빈(TINUVIN) 109, 티누빈(TINUVIN) 171, 티누빈(TINUVIN) 326(모두 시바 스페셜티 케미컬즈사 제조)을 바람직하게 사용할 수 있다.

벤조페논계 화합물의 구체예로서, 2,4-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 비스(2-메톡시-4-히드록 시-5-벤조일페닐 메탄) 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.

이들 자외선 흡수제의 배합량은, 열가소성 수지에 대하여 0.01 내지 10 중량％의 범위가 바람직하고, 또한 0.1 내지 5 중량％가 바람직하다. 사용량이 너무 적으면 자외선 흡수 효과가 불충분한 경우가 있고, 너무 많으면 필름의 투명성이 열화되는 경우가 있다. 자외선 흡수제는 열 안정성이 높은 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 필름의 윤활성을 부여하기 위해서, 미립자를 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 미립자로서는, 용융시의 내열성이 있으면 무기 화합물 또는 유기 화합물 중 어느 것이어도 좋고, 예를 들면 무기 화합물로서는, 규소를 포함하는 화합물, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄산칼슘, 탈크, 점토, 소성 카올린, 소성 규산칼슘, 수화 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘 등이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 규소를 포함하는 무기 화합물이나 산화지르코늄이다. 그 중에서도 헤이즈를 작게 억제할 수 있기 때문에, 이산화규소가 특히 바람직하게 사용된다. 이산화규소의 구체예로서는, 아에로질 200V, 아에로질 R972V, 아에로질 R972, R974, R812, 200, 300, R202, OX50, TT600(이상, 닛본 아에로질 가부시끼가이샤 제조) 등의 상품명을 갖는 시판품을 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명에 의해 얻어지는 광학 필름은, 편광 필름의 적어도 한쪽면에 접합시킴으로써 타원 편광판으로 할 수 있다.

편광 필름은 종래부터 사용된, 예를 들면 폴리비닐알코올 필름과 같은 연신 배향 가능한 필름을, 요오드와 같은 2색성 염료로 처리하여 세로 연신한 것이다. 편광 필름 자체로는 충분한 강도, 내구성이 없기 때문에, 일반적으로는 그의 양면에 보호 필름으로서의 이방성이 없는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름을 접착하여 편광판으로 하고 있다. 본 발명에 의해 얻어지는 광학 필름은 상기 보호 필름이 부착된 편광판에 접합시켜 제조할 수도 있고, 또한 보호 필름도 함께, 직접 편광 필름과 접합시켜 제조할 수도 있다.

특히, 본 발명에 의해 얻어지는 광학 필름은 폭 방향으로 지상축을 가지고 있기 때문에, 편광 필름과, 재단하지 않고 긴 롤끼리 접합할 수 있어, 편광판의 생산성이 비약적으로 향상된다.

편광판은, 그의 한쪽면 또는 양면에 감압성 접착제층(예를 들면, 아크릴계 감압성 접착제층 등)을 개재하여 박리성 시트를 적층한 점착형의 것(박리성 시트를 박리함으로써, 액정 셀 등에 용이하게 점착할 수 있음)으로 할 수도 있다.

이와 같이 하여 얻어진 본 발명에 의한 편광판은 각종 표시 장치에 사용할 수 있다. 특히 전압 무인가시에 액정성 분자가 실질적으로 수직 배향되어 있는 VA 모드의 액정 셀을 사용한 액정 표시 장치가 바람직하다.

<실시예>

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.

실시예 1

셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 100 중량부

(아세틸기의 치환도 1.95, 프로피오닐기의 치환도 0.7, 수평균 분자량 75,000, 60℃에서 24 시간 진공 건조 종료)

트리페닐포스페이트 10 중량부

에틸프탈릴 에틸글리콜레이트 2 중량부

티누빈 109(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조) 0.5 중량부

티누빈 171(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조) 0.5 중량부

티누빈 326(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조) 0.3 중량부

산화 방지제 0.01 중량부

2,6-디-t-부틸-p-크레졸 + 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]

도 1을 참조하면, 상기 재료의 혼합물을 이축식 압출기(21)를 사용하여 230℃에서 용융 혼합하여 펠릿화하였다. 이 펠릿을 사용하여 T 다이(24)로부터 필름상으로 30℃의 냉각 드럼(26) 상에 용융 온도 250℃, 용융 상태로 압출하였다. 또한, 냉각 드럼(26)은 폭이 1950 mm인 것을 사용하였다.

본 발명에 있어서, 냉각 드럼(26)은, 필름의 폭의 양끝으로부터 각각 1/5까지의 영역과, 중앙부의 영역이, 독립적으로 온도 제어할 수 있도록 되어 있고, 필름의 폭의 양끝으로부터 각각 1/5까지의 영역의 냉각 드럼 표면 온도를 A 계통의 배관(2), (3)에 의해 40℃로 조정하고, 중앙부의 영역을 B 계통의 배관(4), (5)에 의해 30℃로 조정하며, 냉각 고화시켜 냉각 고화 후의 폭이 1750 mm인 미연신 수지 필름을 얻었다. 또한, 냉각 드럼의 표면 온도는, 적외선식 비접촉 온도계(기엔스사 제조)를 사용하여 드럼으로부터 1 m의 위치에서 측정하였다.

얻어진 미연신 수지 필름을 연속하여 텐터 연신기(29)에 도입하고, 폭 방향으로 160℃에서 1.5배 연신한 후, 폭 방향으로 3％ 완화시키면서 30℃까지 냉각시키고, 그 후 클립으로부터 개방하고, 클립 파지부를 잘라내어, 폭 1800 mm, 길이 300 m, 막 두께 80 ㎛의 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 필름으로 이루어지는 롤상 광학 필름을 얻었다.

얻어진 광학 필름에 대하여, 하기와 같이 하여 리타데이션의 균일성, 면내 방향 리타데이션(Ro), 두께 방향 리타데이션(Rt)의 평가를 행하였다. 또한, 실시예 1과 동일하게 하여 냉각 조건을 변화시켜 시료를 제조하고, 결과를 하기의 표 1에 나타내었다(실시예 1 내지 4).

또한, 냉각 드럼의 폭을 2450 mm로 하고, 냉각 고화 후의 필름의 폭을 2250 mm로 하며, 실시예 1과 동일하게 하여 최종적으로 폭 2200 mm, 길이 300 m, 막 두께 80 ㎛의 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 필름으로 이루어지는 롤상 광학 필름을 얻고, 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다(실시예 5 내지 8).

(리타데이션의 균일성)

얻어진 필름을 크로스 니콜 하에서 관찰하여 하기 기준으로 순위를 붙였다.

순위 기준

A 광의 투과는 없고, 전체적으로 균일한 암시야임

B 부분적으로 약간 명암이 확인됨

C 전체에 약간 명암이 확인됨

D 일부 명암이 확인됨

E 전체에 명암이 확인됨[면내 방향 리타데이션(Ro), 두께 방향 리타데이션(Rt)]

얻어진 필름에 대하여, 폭 방향으로 30 부분, 길이 방향에 대하여 30 부분에서 하기와 같이 하여 면내 방향 리타데이션(Ro), 두께 방향 리타데이션(Rt)을 측정하고, 각각의 평균값 및 최대값과 최소값의 차를 나타내었다. 평균값으로 나타내었다.

자동 복굴절률계 KOBRA-21ADH(오오시 게이소꾸 기끼 가부시끼가 제조)를 사용하여, 온도 23℃, 습도 55％ RH의 분위기하에, 590 nm의 파장에서 3 차원 굴절률 측정을 행하고, 지상축 방향의 굴절률 Nx, 진상축 방향의 굴절률 Ny, 두께 방향의 굴절률 Nz를 구한다. 두께 방향의 리타데이션(Rt) 및 면내 방향의 리타데이션(Ro)을 하기 식으로부터 산출한다.

Ro=(nx-ny)×d

Rt={(nx+ny)/2-nz}

단, 필름의 지상축 방향의 굴절률이 nx, 진상축 방향의 굴절률이 ny, 두께 방향의 굴절률이 nz, 필름의 막 두께가 d(nm)이다.

비교예 1

A, B의 배관이 하나로 된 냉각 드럼을 사용하여 이 냉각 드럼 표면 온도를 폭 방향으로 한결같이 30, 40℃로 조정한 것 이외에는, 상기 실시예 1의 경우와 동일하게 하여, 폭 1800 mm, 길이 300 m, 두께 80 ㎛의 광학 필름을 얻었다.

또한, 냉각 드럼의 폭을 2450 mm로 하고, 냉각 고화 후의 필름의 폭을 2250 mm로 하며, 비교예 1과 동일하게 하여 최종적으로 폭 2200 mm, 길이 300 m, 막 두께 80 ㎛의 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 필름으로 이루어지는 롤상 광학 필름을 얻었다.

얻어진 광학 필름에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여, 리타데이션의 균일성, 면내 방향 리타데이션(Ro) 및 두께 방향 리타데이션(Rt)을 측정하고, 각각의 평균값 및 최대값과 최소값의 차를 나타내었다. 평균값으로 나타내었다. 얻어진 결과를 하기의 표 1 및 2에 함께 나타내었다(비교예 1 내지 4).

상기 표 1 및 2의 결과로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는, 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼(26)에 연신 전의 필름(웹)을 통과시키고 있기 때문에, 본 발명에 따르면, 얻어진 광학 필름을 크로스 니콜 하에서 관찰한 결과, 광의 투과는 없고, 전체에 균일한 암시야로서, 본 발명의 광학 필름은 순위 A의 평가를 받았으며, 균일한 리타데이션 특성을 가지고 있고, 광학 필름으로서 충분히 사용할 수 있는 것이었다.

이에 대하여, 비교예에서는, 광학 필름을 크로스 니콜 하에서 관찰한 결과, 전체에 약간 명암이 확인되는 것이며, 비교예의 광학 필름은 순위 C의 평가를 받았으며, 리타데이션 특성이 균일하지 않았다. 광학 필름으로서 사용할 수 없는 것이었다.

실시예 2

두께 120 ㎛의 폴리비닐알코올 필름을 요오드 1 중량부, 붕산 4 중량부를 포함하는 수용액 100 중량부에 침지하고, 50℃에서 4배로 세로 연신하여 편광 필름을 만들었다.

한편, 보호 필름으로서 80 ㎛의 코니카 미놀타 태크(코니카 미놀타 옵트사 제조, 셀룰로오스 트리아세테이트 필름)를 60℃, 2 몰/ℓ의 농도의 수산화나트륨 수용액 중에 2 분간 침지하여 수세한 후, 100℃에서 10 분간 건조시켜 알칼리 비누화 처리한 셀룰로오스 트리아세테이트 필름을 만들었다.

얻어진 편광 필름과, 셀룰로오스 트리아세테이트 필름을, 완전 비누화형 폴리비닐알코올 5％ 수용액으로 이루어지는 접착제를 사용하여 접합시키고, 한쪽 면에 보호 필름을 갖는 편광 필름을 제조하였다.

이어서, 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 광학 필름을 50 dyn/cm의 처리량으로 코로나 처리를 행하고, 완전 비누화형 폴리비닐알코올 5％ 수용액을 접착제로서 사용하여, 상기 보호 필름 부착 편광 필름의 보호 필름이 없는 측에 접합시켜 편광판을 제조하였다. 또한, 광학 필름의 폭 방향과 편광 필름의 투과축(폭 방향)이 이루는 각도는 평행해지도록 접합시켰다.

얻어진 편광판을 사용하여, 하기와 같이 하여 시야각 특성의 평가를 행한 결과, 선명한 화상이 관찰되고, 양호한 시야각 특성이었다.

(시야각 특성의 평가)

시야각 특성의 평가는, 수직 배향형 액정 셀에 대하여 하기에 의해 육안에 의해 평가하였다.

즉, 수직 배향형 액정 셀을 사용한 액정 표시 장치(VL-1530S, 후지쯔 가부시끼가이샤 제조)의 편광판을 박리하고, 그 대신에 상기 실시예 1에서 제조한 편광판을 관찰자측의 편광판의 투과축이 상하 방향, 백 라이트측의 편광판의 투과축이 좌우 방향이 되도록 점착제로 접합시켰다. 이 액정 표시 장치를 사용하여, 화면의 법선 방향에 대하여 80 도 기울인 방향에서 화상을 관찰한 결과, 선명한 화상이 관찰되고, 양호한 시야각 특성이었다.

이와 같이, 본 발명의 방법에 따르면, 균일한 리타데이션 특성을 갖는 광학 필름을 제공할 수 있고, 또한 이 균일한 리타데이션 특성을 갖는 광학 필름이 편광판 보호 필름으로서 사용되어, 편광판을 구성하는 것이므로, 이 편광판을 액정 표시 장치에 사용함으로써, 액정 표시 장치의 표시 콘트라스트를 높일 수 있고, 양호한 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 발명은, 셀룰로오스 에스테르계 수지 또는 시클로올레핀계 수지를 용융 유연 제막법에 의해 다이로부터 압출, 냉각 고화시켜 미연신 필름으로 하고, 연속해서 상기 미연신 필름의 양끝을 파지하여 폭 방향으로 연신하고, 얻어진 연신 필름을 권취하는 연속적인 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼에, 연신 전의 필름(웹)을 통과시키는 것으로, 본 발명에 따르면, 균일한 리타데이션 특성을 갖는 광학 필름을 제조할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 광학 필름을 액정 표시 장치에 사용함으로써, 양호한 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다는 효과를 발휘한다.

냉각 고화 후의 필름의 폭은 1000 mm 이상 4000 mm 이하, 바람직하게는 1500 mm 이상, 3000 mm 이하이다. 여기서, 냉각 고화 후의 필름의 폭이 1000 mm 이상이면, 본 발명의 효과를 보다 명확하게 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 냉각 고화 후의 필름의 폭이 4000 mm를 초과하면, 본 발명에 의해서도 리타데이션의 폭 방향 균일성을 유지하는 것이 어려워진다. 여기서, 냉각 고화 후의 필름의 폭은, 최후의 냉각 드럼으로부터 박리하였을 때의 필름 폭을 말한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 청구항 1 또는 2에 기재된 광학 필름의 제 조 방법에 있어서는, 셀룰로오스 에스테르계 수지가, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 및 셀룰로오스 프탈레이트로 이루어지는 군 중에서 선택된 1종 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 이러한 셀룰로오스 에스테르계 수지는 광탄성계수가 작고, 우수한 광학 특성을 발휘하기 때문에 바람직하다.

청구항 4에 기재된 광학 필름의 발명은, 상기 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름의 제조 방법으로 제조되고, 또한 두께 방향 리타데이션(Rt)값의 분포를 폭 방향으로 측정하였을 때의 최대값과 최소값과의 차가 15 nm 이하인 것을 특징으로 하는 것이며, 본 발명의 광학 필름은 균일한 리타데이션 특성을 갖는 것이라는 효과를 발휘한다.

또한, 이러한 광학 필름을 액정 표시 장치에 사용함으로써, 양호한 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다는 효과를 발휘한다.

청구항 5에 기재된 편광판의 발명은, 청구항 4에 기재된 광학 필름이, 편광 필름의 양측에 배치된 2매의 편광판 보호 필름 중 적어도 어느 하나를 구성하는 것이며, 본 발명에 따르면, 균일한 리타데이션 특성을 갖는 광학 필름이 편광판 보호 필름으로서 사용되어 편광판을 구성하는 것이기 때문에, 이 편광판을 액정 표시 장치에 사용함으로써 양호한 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다는 효과를 발휘한다.

Claims

셀룰로오스 에스테르계 수지 또는 시클로올레핀계 수지를 용융 유연 다이로부터 압출하는 공정, 냉각 고화시키는 공정, 폭 방향으로 연신하는 공정, 얻어진 필름을 권취하는 공정을 적어도 1 공정씩 포함하며, 상기 냉각 고화를 폭 방향으로 독립적으로 온도 조정 가능한 롤상의 냉각 드럼에 의해서 행하고, 상기 냉각 드럼은 폭 방향으로 적어도 중앙부와 그의 양측의 주변부로 분할되어 상기 중앙부와 상기 주변부는 각각 독립적으로 온도 조정 가능하고, 상기 주변부의 표면 온도를 상기 중앙부의 표면보다 높아지도록 조정하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름을 용융 유연 제막하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 냉각 고화 후의 필름의 폭이 1000 mm 이상 4000 mm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르계 수지가, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트 및 셀룰로오스 프탈레이트로 이루어지는 군 중에서 선택된 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 냉각 드럼의 폭은 1100 mm 이상 4400 mm 이하, 직경은 300 mm 이상 3500mm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 냉각 드럼의 분할 영역이 2 이상 10 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 냉각 드럼의 분할 영역에 있어서, 인접하는 분할 영역에 있어서는, 온도차를 두는 경우, 그의 온도차는 5℃ 이상 30℃ 이내이며, 상기 냉각 드럼의 폭 전체로서는 5℃ 이상 50℃ 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 광학 필름의 막 두께가 40 내지 120 ㎛인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 연신 공정 후에 필름 폭 방향의 두께를 측정하여 그 측정 결과에 기초하여, 상기 압출 공정에서 필름 폭 방향의 두께를 조정하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 압출 공정에서는 상기 수지를 가열 용융하여 200 내지 300℃에서 상기 냉각 드럼 상에 압출하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 두께 방향 리타데이션값의 분포를 광학 필름 폭 방향으로 측정하였을 때의 리타데이션값의 최대값과 최소값의 차이를 15 nm 이하가 되도록 상기 냉각 드럼의 폭 방향의 표면 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 리타데이션값이 두께 방향 리타데이션(Rt)값인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.