KR101244996B1

KR101244996B1 - 셀룰로오스 필름의 제조 방법, 제조 장치, 상기 제조장치에 의해 제조된 광학 필름, 이 광학 필름을 이용한 편광판 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101244996B1
Application number: KR1020087015045A
Authority: KR
Inventors: 겐이찌 가자마
Original assignee: 코니카 미놀타 어드밴스드 레이어즈 인코포레이티드
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2013-03-18
Also published as: JPWO2007074588A1; CN101346217A; KR20080089353A; US20070148371A1; WO2007074588A1; EP1967343A1; CN101346217B; JP4888395B2; EP1967343A4; TW200736037A; TWI409159B; US8349228B2

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 위상차 필름 등에 이용할 수 있는 평면성이 높은 광학 필름, 및 용융 유연 제막법에 의한 광학 필름의 제조 방법 등을 제공한다. 셀룰로오스 수지를 포함하는 용융물을 유연 다이 (4)로부터 회전 지지체 (5)(냉각 롤) 상에 압출시킨다. 이 회전 지지체 (5)에는 협압 회전체 (6)(터치 롤)이 압박되고, 협압 회전체 (6)이 회전 지지체 (5) 사이에서 용융물을 협압시킴으로써 다이 라인을 해소시키고, 또한 두께 불균일을 해소한다. 그 때문에 협압 회전체로서는, 회전 지지체와의 사이에서 닙을 형성할 수 있다. 또한, 탄성 롤의 선압, 및 닙에 협압되기 직전의 용융물의 온도를 소정의 범위로 설정함으로써 필름의 평면성을 효과적으로 교정할 수 있다.

셀룰로오스 필름, 광학 필름, 편광판, 액정 표시 장치

Description

셀룰로오스 필름의 제조 방법, 제조 장치, 상기 제조 장치에 의해 제조된 광학 필름, 이 광학 필름을 이용한 편광판 및 액정 표시 장치 {PROCESS FOR PRODUCING CELLULOSE FILM, APPARATUS FOR PRODUCING CELLULOSE FILM, OPTICAL FILM PRODUCED BY SAID PRODUCTION APPARATUS, POLARIZING PLATE USING SAID OPTICAL FILM, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 셀룰로오스 필름의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 또한, 그의 제조 장치에 의해 제조된 광학 필름, 특히 액정 표시 장치에서 사용되는 각종 기능 필름으로서 바람직한 광학 필름에 관한 것이다. 또한 이 광학 필름을 이용한 편광판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치에는 편광 필름이나 위상차 필름 등의 각종 광학 필름이 사용되고 있다. 예를 들면, 액정 표시 장치에 이용되는 편광판의 편광 필름은, 연신 폴리비닐알코올 필름을 포함하는 편광자의 한쪽면 또는 양면에 셀룰로오스 필름으로 이루어지는 광학 필름을 보호막으로서 적층되어 이루어진다. 또한, 위상차 필름은 시야각의 확대나 콘트라스트의 향상 등의 목적으로 이용되었고, 셀룰로오스에스테르 등의 필름을 연신시켜 리타데이션이 부여된 것이나 투명 기재 상에 액정층을 도설된 것 등이다. 광학 보상 필름이라 불리는 경우도 있다.

이들 광학 필름에서는 광학적인 결함이 없으며 리타데이션이 균일한 것이 요구된다. 특히 모니터나 TV의 대형화나 고정밀 미세화가 진행되고, 이들의 요구 품질은 점점 더 엄격해졌다.

광학 필름의 제조 방법에는 크게 구별하여 용액 유연 제막법과 용융 유연 제막법이 있다. 전자는, 중합체를 용매에 녹여 그 용액을 지지체 상에 유연시키고, 용매를 증발시키고 또한 필요에 따라서 연신시켜 필름으로 하는 방법이다. 막 두께의 균일성이 우수한 등의 관점에서 널리 채용되어 왔다. 후자는, 중합체를 가열 용융시켜 지지체 상에 유연시키고 냉각 고화시키고, 필요에 따라서 더 연신시켜 필름으로 하는 방법이다. 이 용융 유연 제막법은 용매를 건조시킬 필요가 없기 때문에, 설비가 비교적 콤팩트하게 될 수 있다는 이점이 있다.

용융 유연 제막법을 이용하여 광학 필름을 제조하는 방법은, 예를 들면 하기 특허 문헌 1과 2에서 제안되었다. 특허 문헌 1에는 용융 수지를 폭 방향으로 균일한 온도로 유지된 냉각 롤과 무단(無端) 벨트에서 원호 상에 끼워 냉각시키는 방법이 제안되었다. 특허 문헌 2에는 용융 수지를 2개의 냉각 드럼 사이에 끼워 냉각시키는 방법이 제안되었다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (평)10-10321호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-212312호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그러나, 셀룰로오스 수지를 가열 용융시킨 용융물은 셀룰로오스 수지를 용매에 녹인 것에 비해 점도가 높기 때문에, 용액 유연 제막법으로 제조한 필름에 비교하여 용융 유연 제막법으로 제조한 필름은 평면성이 열악한, 구체적으로는 다이 라인이나 두께 불균일이 생기기 쉽다고 하는 결점이 있다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 셀룰로오스 수지를 용융 유연법으로 제막하면서 리타데이션의 균일성이 우수한 광학 필름의 제조 방법, 제조 장치, 상기 제조 장치에 의해 제조된 광학 필름, 이 광학 필름을 이용한 편광판 및 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 이하의 특징을 갖는 것이다.

1. 셀룰로오스 수지를 포함하는 용융물을 시트형으로 압출시키는 유연 다이와, 상기 유연 다이로부터 압출된 시트형 용융물을 회전시키면서 차례로 표면에서 지지하는 회전 지지체와, 상기 회전 지지체에 대하여 압박되어 닙을 형성하고, 상기 닙부에서 상기 용융물을 협압시키면서 성형하는 협압 회전체를 구비한 셀룰로오스 필름의 제조 장치이며, 상기 협압 회전체가 상기 회전 지지체에 압박되는 힘 F를, 닙에 있어서의 필름의 폭 W로 나눈 값이 1 kN/m 이상 15 kN/m 이하이고, 상기 협압 회전체는 두께 0.1 mm 이상 1.5 mm 이하이고 가요성인 금속 슬리브에 의해 덮인 롤러, 또는 그 반경의 0.008배 이상 0.05배 이하 두께의 금속제 외통을 갖는 롤러이고, 상기 닙에 협압되기 직전의 상기 용융물의 온도 T가 상기 셀룰로오스 수지의 유리 전이 온도 Tg에 대하여 Tg<T<Tg+110 ℃인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

2. 상기 1에 있어서, 상기 협압 회전체에 의해 협압되기 직전에서의 상기 셀룰로오스 필름의, 상기 회전 지지체의 회전 방향에 직교하는 폭 방향에 관한 단부로부터 30 mm의 범위에서의 평균 두께를 d1이라 하고, 상기 범위보다 내측에서의 평균 두께를 d2라 하였을 때, d1<d2인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

3. 상기 1에 있어서, 상기 금속 슬리브의 내측에는 유체가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

4. 상기 1에 있어서, 상기 금속 슬리브에 덮인 롤러가 탄성 롤이며, 상기 탄성 롤에 의해 상기 금속 슬리브가 상기 회전 지지체에 의해서 가압되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

5. 상기 4에 있어서, 상기 탄성 롤이, 회전이 자유롭게 축 지지된 금속제 내통(內管)의 표면에 고무가 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

6. 상기 1에 있어서, 상기 금속제 외통이 회전축에 설치된 한쌍의 플랜지에 부착되어 있고, 내부에 공간이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

7. 상기 6에 있어서, 상기 공간에 유체 통로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

8. 상기 1에 있어서, 상기 협압 회전체가 상기 회전 지지체에 압박되는 힘 F를, 닙에 있어서의 필름의 폭 W로 나눈 값이 5 kN/m 이상 10 kN/m 이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.

9. 상기 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 셀룰로오스 필름의 제조 장치에 의해서 제조된 것을 특징으로 하는 광학 필름.

10. 상기 9에 기재된 광학 필름을 보호 필름으로서 이용한 것을 특징으로 하는 편광판.

11. 상기 10에 기재된 편광판을 이용한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

12. 셀룰로오스 수지를 포함하는 용융물을 유연 다이로부터 시트형으로 압출시키고, 상기 유연 다이로부터 압출된 용융물을, 회전 지지체가 회전하면서 차례로 표면에서 지지되고, 상기 회전 지지체에 대하여 압박되어 닙을 형성하는 협압 회전체로 상기 닙부에서 상기 용융물을 협압시키면서 성형하는 셀룰로오스 필름의 제조 방법이며, 상기 협압 회전체가 상기 회전 지지체에 압박되는 힘 F를, 닙에 있어서의 필름의 폭 W로 나눈 값이 1 kN/m 이상 15 kN/m 이하이고, 상기 협압 회전체는 두께 0.1 mm 이상 1.5 mm 이하이고 가요성인 금속 슬리브에 의해 덮인 롤러, 또는 그 반경의 0.008배 이상 0.05배 이하 두께의 금속제 외통을 갖는 롤러이고, 상기 협압 회전체는 상기 셀룰로오스 수지의 유리 전이 온도 Tg에 대하여 상기 용융물의 온도 T가 Tg<T<Tg+110 ℃인 관계를 만족시킬 때, 상기 용융물을 협압시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 방법.

<발명의 효과>

본 발명자는 셀룰로오스 수지의 점도는 온도에 의해서 크게 변화되는 것에 착안하였다. 즉, 필름의 평면성을 효과적으로 교정하기 위해서는, 협압 회전체로 용융물을 협압시키는 데 적합한 점도의 용융물을, 적절한 힘으로 협압시켜 다이 라인이나 두께 불균일을 교정하는 것이 중요하다. 그 때문에, 본 발명에서는 협압 회전체가 회전 지지체에 압박되는 힘 F를, 닙에 있어서의 필름의 폭 W로 나눈 값(이하, 선압이라 부르는 경우가 있음)을 1 kN/m(≒1 kg중/cm) 이상 15 kN/m(≒15 kg중/cm) 이하로 설정하고, 회전 지지체와 협압 회전체의 닙에 협압되기 직전의 상기 용융물의 온도 T를, 상기 셀룰로오스 수지의 유리 전이 온도 Tg에 대하여 Tg<T<Tg+110 ℃인 관계를 만족시키도록 하였다. 온도 T가 유리 전이 온도 Tg보다 낮으면 용융물의 점도가 너무 높아 평면성을 교정할 수 없게 된다. 온도 T가 유리 전이 온도 Tg+110 ℃보다 높으면 필름이 백화된다고 하는 다른 문제가 생긴다. 본 발명의 경우에는, 필름의 평면성을 충분히 교정시키면서 필름의 백화를 막을 수 있다.

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

도 2는 도 1의 제조 장치의 주요부 확대 플로우 시트이다.

도 3에서 도 3(a)는 유연 다이 주요부의 외관도, 도 3(b)는 유연 다이 주요부의 단면도이다.

도 4는 협압 회전체의 제1 실시 형태의 단면도이다.

도 5는 협압 회전체의 제2 실시 형태의 회전축에 수직인 평면에서의 단면도 이다.

도 6은 협압 회전체의 제2 실시 형태의 회전축을 포함하는 평면에서의 단면도이다.

도 7은 액정 표시 장치의 구성도의 개략을 나타내는 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 다이

5 회전 지지체(제1 냉각 롤)

6 협압 회전체(터치 롤)

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 특히 액정 표시 장치의 편광판용 보호 필름 등에 이용할 수 있는 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명이 대상으로 하는 광학 필름은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 각종 디스플레이, 특히 액정 디스플레이에 이용되는 기능 필름을 말하고, 편광판 보호 필름, 위상차 필름, 반사 방지 필름, 휘도 향상 필름, 시야각 확대 등의 광학 보상 필름 등, 특히 위상차 필름을 포함하는 것이다.

본 발명의 광학 필름의 제조 방법은 용융 유연 제막법에 의한 것이다. 용융 유연 제막법은 필름 구성 재료를 가열하여 그의 유동성을 발현시킨 후, 회전 지지체(냉각 롤, 냉각 드럼 또는 엔드리스 벨트 등) 위에 상기 재료를 용융 압출시켜 제막하는 방법이다.

용융 유연 제막법에 의한 제막은, 유연되는 재료에 휘발 성분이 존재하면 광학 필름으로서의 기능을 활용하기 위한 필름의 평면성 및 투명성 확보의 관점에서 바람직하지 않다. 이것은, 제막된 필름에 휘발 성분이 혼입되면 투명성이 저하되는 것, 및 다이-슬릿으로부터 압출되어 제막된 필름을 얻는 경우, 필름 표면에 줄(筋)(다이 라인)이 들어가는 요인이 되어 평면성 열화를 유발하는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 필름 구성 재료를 제막 가공하는 경우, 가열 용융시에 휘발 성분의 발생을 회피하는 관점에서, 제막하기 위한 용융 온도보다 낮은 온도 영역에서 휘발하는 성분이 존재하는 것은 바람직하지 않다.

휘발 성분으로서는 필름 구성 재료가 흡습한 수분이나 필름 구성 재료의 구입 전 또는 합성시에 혼입되어 있는 용매를 들 수 있고, 이들 성분의 가열에 의한 증발, 승화 또는 분해에 의한 휘발이 발생한다.

본 발명의 광학 필름을 구성하는 재료는 셀룰로오스 수지, 필요에 따라서 안정화제, 가소제, 필요에 따라서 자외선 흡수제, 슬립제로서 매트제, 리타데이션 제어제가 더 포함된다. 이들 재료는 목적으로 하는 광학 필름의 요구 특성에 의해 적절하게 선택된다.

본 발명의 광학 필름을 구성하는 셀룰로오스 수지는 셀룰로오스에스테르의 구조를 가지고, 지방산 아실기, 치환 또는 비치환된 방향족 아실기 중에서 어느 하나 이상의 구조를 포함하는 셀룰로오스의 단독 또는 혼합산 에스테르이고, 비정질성의 것이다. 「비정질성」이란 불규칙한 분자 배치로 결정이 되지는 않고 고체가 된 물질을 의미하고, 원료시의 결정 상태를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 사용에 유용한 셀룰로오스 수지에 대하여 예시하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다.

셀룰로오스 수지가 방향족 아실기를 포함하는 경우, 방향족환이 벤젠환일 때 벤젠환의 치환기의 예로서 할로겐 원자, 시아노, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기, 아실기, 카르복실아미드기, 술폰아미드기, 우레이도기, 아랄킬기, 니트로, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아랄킬옥시카르보닐기, 카르바모일기, 술파모일기, 아실옥시기, 알케닐기, 알키닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 알킬옥시술포닐기, 아릴옥시술포닐기, 알킬술포닐옥시기 및 아릴옥시술포닐기, -S-R, -NH-CO-OR, -PH-R, -P(-R)₂, -PH-O-R, -P(-R)(-O-R), -P(-O-R)₂, -PH(=O)-R-P(=O)(-R)₂, -PH(=O)-O-R, -P(=O)(-R)(-O-R), -P(=O)(-O-R)₂, -O-PH(=O)-R, -O-P(=O)(-R)₂-O-PH(=O)-O-R, -O-P(=O)(-R)(-O-R), -O-P(=O)(-O-R)₂, -NH-PH(=O)-R, -NH-P(=O)(-R)(-O-R), -NH-P(=O)(-O-R)₂, -SiH₂-R, -SiH(-R)₂, -Si(-R)₃, -O-SiH₂-R, -O-SiH(-R)₂및 -O-Si(-R)₃이 포함된다. 상기 R은 지방족기, 방향족기 또는 헤테로환기이다.

치환기의 수는 1개 내지 5개, 바람직하게는 1개 내지 4개, 보다 바람직하게는 1개 내지 3개, 보다 더 바람직하게는 1개 또는 2개이다. 또한, 방향족환에 치환되는 치환기의 수가 2개 이상일 때, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있지만, 또한 서로 연결되어 축합 다환 화합물(예를 들면, 나프탈렌, 인덴, 인단, 페난트렌, 퀴 놀린, 이소퀴놀린, 크로멘, 크로만, 프탈라진, 아크리딘, 인돌, 인돌린 등)을 형성할 수도 있다.

치환기로서는 할로겐 원자, 시아노, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기, 아실기, 카르복실아미드기, 술폰아미드기 및 우레이도기가 바람직하고, 할로겐 원자, 시아노, 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실기 및 카르복실아미드기가 보다 바람직하고, 할로겐 원자, 시아노, 알킬기, 알콕시기 및 아릴옥시기가 더욱 바람직하고, 할로겐 원자, 알킬기 및 알콕시기가 가장 바람직하다.

상기 할로겐 원자에는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 및 요오드 원자가 포함된다.

상기 알킬기는 환상 구조 또는 분지를 가질 수도 있다. 알킬기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 6인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 4인 것이 가장 바람직하다.

상기 알킬기의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, t-부틸, 헥실, 시클로헥실, 옥틸 및 2-에틸헥실이 포함된다.

상기 알콕시기는 환상 구조 또는 분지를 가질 수도 있다. 알콕시기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 6인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 4인 것이 가장 바람직하다. 알콕시기는 또한 다른 알콕시기로 치환될 수도 있다. 알콕시기의 예로는 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, 2-메톡시-2-에톡시에톡시, 부틸옥시, 헥실옥시 및 옥틸옥시가 포함된다.

상기 아릴기의 탄소 원자수는 6 내지 20인 것이 바람직하고, 6 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. 아릴기의 예로는 페닐 및 나프틸이 포함된다. 상기 아릴옥시기의 탄소 원자수는 6 내지 20인 것이 바람직하고, 6 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 아릴옥시기의 예로는 페녹시 및 나프톡시가 포함된다. 상기 아실기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 아실기의 예로는 포르밀, 아세틸 및 벤조일이 포함된다. 상기 카르복실아미드기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 카르복실아미드기의 예로는 아세트아미드 및 벤즈아미드가 포함된다. 상기 술폰아미드기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 술폰아미드기의 예로는 메탄술폰아미드, 벤젠술폰아미드 및 p-톨루엔술폰아미드가 포함된다. 상기 우레이도기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 우레이도기의 예로는 (비치환) 우레이도가 포함된다.

상기 아랄킬기의 탄소 원자수는 7 내지 20인 것이 바람직하고, 7 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. 아랄킬기의 예로는 벤질, 페네틸 및 나프틸메틸이 포함된다.

상기 알콕시카르보닐기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 2 내 지 12인 것이 더욱 바람직하다. 알콕시카르보닐기의 예로는 메톡시카르보닐이 포함된다.

상기 아릴옥시카르보닐기의 탄소 원자수는 7 내지 20인 것이 바람직하고, 7 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. 아릴옥시카르보닐기의 예로는 페녹시카르보닐이 포함된다.

상기 아랄킬옥시카르보닐기의 탄소 원자수는 8 내지 20인 것이 바람직하고, 8 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. 아랄킬옥시카르보닐기의 예로는 벤질옥시카르보닐이 포함된다.

상기 카르바모일기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. 카르바모일기의 예로는 (비치환)카르바모일 및 N-메틸카르바모일이 포함된다.

상기 술파모일기의 탄소 원자수는 20 이하인 것이 바람직하고, 12 이하인 것이 더욱 바람직하다. 술파모일기의 예로는 (비치환) 술파모일 및 N-메틸술파모일이 포함된다. 상기 아실옥시기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 2 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 아실옥시기의 예로는 아세톡시 및 벤조일옥시가 포함된다.

상기 알케닐기의 탄소 원자수는 2 내지 20인 것이 바람직하고, 2 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. 알케닐기의 예로는 비닐, 알릴 및 이소프로페닐이 포함된다.

상기 알키닐기의 탄소 원자수는 2 내지 20인 것이 바람직하고, 2 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. 알키닐기의 예로는 티에닐이 포함된다.

상기 알킬술포닐기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 아릴술포닐기의 탄소 원자수는 6 내지 20인 것이 바람직하고, 6 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 알킬옥시술포닐기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 아릴옥시술포닐기의 탄소 원자수는 6 내지 20인 것이 바람직하고, 6 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

상기 알킬술포닐옥시기의 탄소 원자수는 1 내지 20인 것이 바람직하고, 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 수지에 있어서 셀룰로오스의 수산기 부분의 수소 원자가 지방족 아실기와의 지방산 에스테르일 때, 지방족 아실기는 탄소 원자수가 2 내지 20이며 구체적으로는 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 이소부티릴, 발레릴, 피발로일, 헥사노일, 옥타노일, 라우로일, 스테아로일 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 지방족 아실기란, 또한 치환기를 갖는 것도 포함하는 의미이고, 치환기로서는 상술한 방향족 아실기에 있어서 방향족환이 벤젠환일 때, 벤젠환의 치환기로서 예시한 것을 들 수 있다.

광학 필름으로서 위상차 필름을 제조하는 경우에는, 셀룰로오스 수지로서 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프탈레이트 및 셀룰로오스프탈레이트로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 일본 특허 제3715100호에 기재된 셀룰로오스 유도체의 존재하에서 환상 에스테르의 개환 중합 촉매를 첨가하여 락톤과 락티드를 개환 혼성 그래프트 중합시킨 생분해성을 구비한 셀룰로오스 유도체 혼성 그래프트 중합체도 바람직하게 이용된다. 특히 락톤이 β-프로피오락톤, δ-발레로락톤, ε-카프로락톤, α,α-디메틸-β-프로피오락톤, β-에틸-δ-발레로락톤, α-메틸-ε-카프로락톤, β-메틸-ε-카프로락톤, γ-메틸-ε-카프로락톤 및 3,3,5-트리메틸-ε-카프로락톤으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 셀룰로오스 유도체로서는 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트프탈레이트 및 질산셀룰로오스 등의 셀룰로오스에스테르류, 또는 에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스 및 히드록시프로필메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스에테르류 등을 들 수 있다. 이들은 일본 특허 제3715100호에 기재된 방법으로 제조할 수 있다.

이들 중에서 특히 바람직한 셀룰로오스 수지는 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트나 셀룰로오스아세테이트부티레이트를 들 수 있다.

혼합 지방산 에스테르인 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트나 셀룰로오스 아세테이트부티레이트는 탄소 원자수 2 내지 4의 아실기를 치환기로서 가지고, 아세틸기의 치환도를 X라 하고, 프로피오닐기 또는 부티릴기의 치환도를 Y라 하였을 때, 하기 수학식 I 및 II를 동시에 만족시키는 것이 바람직하다. 치환도란 아실기에 치환된 수산기의 수를 글루코오스 단위로 나타낸 수치라 정의한다.

2.6≤X+Y≤3.0

0≤X≤2.5

특히 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트가 바람직하게 이용되고, 그 중에서도 1.9≤X≤2.5이고, 0.1≤Y≤0.9인 것이 바람직하다. 상기 아실기로 치환되지 않은 부분은 통상 수산기로서 존재하는 것이다. 이들은 공지된 방법으로 합성할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 수지의 원료 셀룰로오스는 목재 펄프일 수도 면화 린터일 수도 있고, 목재 펄프는 침엽수일 수도 활엽수일 수도 있지만, 침엽수의 경우가 보다 바람직하다. 제막시 박리성의 관점에서는 면화 린터가 바람직하게 이용된다. 이들로부터 만들어진 셀룰로오스 수지는 적절하게 혼합하거나 또는 단독으로 사용할 수 있다.

필름 구성 재료의 셀룰로오스 수지 이외의 구성 재료를 이 수지와 균일하게 혼합하는 것은 가열시의 용융성에 있어서 균일한 용융성을 제공하는 것에 기여할 수 있다.

셀룰로오스 수지 이외의 고분자 재료나 올리고머를 적절하게 선택하여 셀룰로오스 수지와 혼합할 수도 있다. 이러한 고분자 재료나 올리고머는 셀룰로오스 수지와 상용성이 우수한 것이 바람직하고, 필름으로 하였을 때의 전체 가시 영역(400 nm 내지 800 nm)에 걸쳐 투과율이 80 ％ 이상, 바람직하게는 90 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 92 ％ 이상이 얻어지도록 한다. 셀룰로오스 수지 이외의 고분자 재료나 올리고머의 적어도 1종 이상을 혼합하는 목적은, 가열 용융시의 점도 제어나 필름 가공 후의 필름 물성을 향상시키기 위해서 행하는 의미를 포함한다. 이 고분자 재료나 올리고머는 기타 첨가제로서의 개념으로서 파악할 수도 있다.

필름 구성 재료 중에 안정화제의 1종 이상을 상기 셀룰로오스 수지의 가열 용융 전 또는 가열 용융시에 첨가하도록 한다. 안정화제는 제막하기 위한 용융 온도에서도 안정화제 자체가 분해되지 않고 기능하는 것이 요구된다.

안정화제로서는 힌더드 페놀 산화 방지제, 산 포착제, 힌더드 아민 광 안정제, 과산화물 분해제, 라디칼 포착제, 금속 불활성화제, 아민류 등을 포함한다. 이들은 일본 특허 공개 (평)3-199201호 공보, 일본 특허 공개 (평)5-1907073호 공보, 일본 특허 공개 (평)5-194789호 공보, 일본 특허 공개 (평)5-271471호 공보, 일본 특허 공개 (평)6-107854호 공보 등에 기재가 있다.

필름 구성 재료의 산화 방지, 분해되어 발생한 산의 포착, 광 또는 열에 의한 라디칼종 기인의 분해 반응을 억제 또는 금지하는 등, 해명할 수 없었던 분해 반응을 포함하여 착색이나 분자량 저하로 대표되는 변질이나 재료 분해에 의한 휘발 성분의 생성을 억제하기 위해서 안정화제를 이용한다. 즉, 필름 구성 재료 중 의 안정화제의 첨가는 안정화제 이외의 필름 구성 재료의 변질이나 분해에 의한 휘발 성분의 발생을 억제 또는 방지하는 관점에서 우수하다.

또한, 안정화제 자체도 필름 구성 재료의 용융 온도 영역에서 휘발 성분을 발생하지 않는 것이 요구된다.

한편, 필름 구성 재료를 가열 용융시키면 분해 반응이 현저해지고, 이 분해 반응에 의해서 착색이나 분자량 저하에서 유래한 상기 구성 재료의 강도 열화를 수반하는 경우가 있다. 또한 필름 구성 재료의 분해 반응에 의해서, 분해 반응에 의해서 생기는 바람직하지 않은 휘발 성분의 발생도 병발하는 경우도 있다.

필름 구성 재료는 재료의 변질이나 흡습성을 회피할 목적으로, 구성하는 재료가 1종 또는 복수종의 펠릿으로 분할하여 보존할 수 있다. 펠릿화는 가열시 용융물의 혼합성 또는 상용성을 향상시킬 수 있고, 또는 얻어진 필름의 광학적인 균일성을 확보할 수 있는 경우도 있다.

필름 구성 재료를 가열 용융시킬 때, 안정화제가 존재하는 것은, 재료의 열화나 분해에 기초하는 강도의 열화를 억제하는 것 또는 재료 고유의 강도를 유지할 수 있는 관점에서 우수하다.

위상차 필름을 제조하는 경우에 안정화제를 함유시키는 것이 바람직하다. 필름 제조시, 위상차 필름으로서의 리타데이션을 부여하는 공정에서 상기 필름 구성 재료의 강도 열화를 억제하고, 또는 재료 고유의 강도를 유지할 수 있다. 필름 구성 재료의 현저한 열화에 의해서 취약해지면, 필름 성막시의 연신 공정에서 파단이 생기기 쉬워지고, 위상차 필름으로서의 리타데이션값을 발현할 수 없게 되는 경 우가 있기 때문이다.

또한, 안정화제의 존재는 가열 용융시에 가시광 영역의 착색물 생성을 억제하는 것, 또는 휘발 성분이 필름 중에 혼입됨으로써 생기는 투과율이나 헤이즈값이라는 위상차 필름으로서 바람직하지 않은 성능을 억제 또는 소멸할 수 있는 점에서 우수하다. 헤이즈값은 1 ％ 미만, 보다 바람직하게는 0.5 ％ 미만이다.

필름 구성 재료의 보존 또는 제막 공정에서 공기 중의 산소에 의한 열화 반응이 병발하는 경우가 있다. 이 경우, 안정화제의 안정화 작용을 이용하는 것과 함께 공기 중의 산소 농도를 감소시키는 수단을 사용할 수도 있다. 이러한 수단으로서, 공지된 기술로서 불활성 가스로서 질소나 아르곤의 사용, 감압 내지 진공에 의한 탈기 조작 및 밀폐 환경하에 의한 조작을 들 수 있다. 이들 3 가지 중 하나 이상의 방법을 상기 안정화제를 존재시키는 방법과 병용하도록 할 수도 있다. 필름 구성 재료가 공기 중의 산소와 접촉되는 확률을 감소시킴으로써 상기 재료의 열화를 억제할 수 있다.

위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 활용하는 경우, 편광판 및 편광판을 구성하는 편광자에 대하여 경시 보존성을 향상시키는 관점에서 필름 구성 재료 중에 상술한 안정화제를 함유시키도록 한다.

편광판을 이용한 액정 표시 장치에 있어서 위상차 필름에 상술한 안정화제가 존재하면, 위상차 필름의 경시 보존성이 향상되어 광학적인 보상 기능이 장기간에 걸쳐 발현할 수 있게 된다.

필름 구성 재료에 있어서 열 용융시의 안정화를 위해 유용한 힌더드 페놀 산 화 방지제 화합물로서는, 이미 알려진 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들면 미국 특허 제4,839,405호 명세서의 제12 내지 14란에 기재되어 있는 등의 2,6-디알킬페놀 유도체 화합물이 포함된다. 힌더드 페놀계 산화 방지제 화합물은, 예를 들면 시바 스페셜티 케미컬즈사(Ciba Specialty Chemicals)로부터 「Irganox1076」이나 「Irganox1010」이라는 상품명으로 시판되고 있다.

필름 구성 재료에 있어서 열 용융시의 안정화를 위해 유용한 산 포착제로서는, 미국 특허 제4,137,201호 명세서에 기재되어 있는 에폭시 화합물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 화합물은 상기 기술 분야에서 이미 알려져 있고, 각종 폴리글리콜의 디글리시딜에테르, 특히 폴리글리콜 1 몰당 약 8 내지 40 몰의 에틸렌옥시드 등의 축합에 의해서 유도되는 폴리글리콜, 글리세롤의 디글리시딜에테르 등, 금속 에폭시 화합물(예를 들면, 염화비닐 중합체 조성물에 있어서, 및 염화비닐 중합체 조성물과 함께 종래부터 이용되었던 것), 에폭시화 에테르 축합 생성물, 비스페놀 A의 디글리시딜에테르(즉, 4,4'-디히드록시디페닐디메틸메탄), 에폭시화 불포화 지방산 에스테르(특히 2 내지 22개의 탄소 원자의 지방산의 4 내지 2개 정도의 탄소 원자의 알킬에스테르(예를 들면, 부틸에폭시스테아레이트) 등, 및 각종 에폭시화 장쇄 지방산 트리글리세리드 등(예를 들면, 에폭시화 대두유 등의 조성물에 의해서 대표되고, 예시될 수 있는 에폭시화 식물유 및 다른 불포화 천연유(이들은 경우에 따라서 에폭시화 천연 글리세리드 또는 불포화 지방산이라 불리며, 이들 지방산은 일반적으로 12 내지 22개의 탄소 원자를 함유함))이 포함된다. 사용하는 것이 가능한 산 포착제로서는, 일본 특허 공개 (평)5-194788호 공보 의 단락 87 내지 105에 기재된 것이 더 포함된다.

필름 구성 재료의 열 용융시의 안정화에 유용한 힌더드 아민 광 안정제(HALS)는 이미 알려진 화합물이 사용 가능하고, 예를 들면 미국 특허 제4,619,956호 명세서의 제5 내지 11란 및 미국 특허 제4,839,405호 명세서의 제3 내지 5란에 기재되는 바와 같이, 2,2,6,6-테트라알킬피페리딘 화합물 또는 이들의 산 부가염 또는 이들과 금속 화합물과의 착체가 포함된다.

안정화제는 적어도 1종 이상 선택할 수 있고, 첨가되는 양은 셀룰로오스 수지의 질량에 대하여 바람직하게는 0.001 질량％ 이상 5 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.005 질량％ 이상 3 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 질량％ 이상 0.8 질량％ 이하이다.

안정화제의 첨가량이 너무 적으면, 열 용융시 안정화 작용이 낮기 때문에 안정화제의 효과가 얻어지지 않고, 또한 첨가량이 너무 많으면 수지에 대한 상용성의 관점에서 필름으로서의 투명성 저하를 야기하고, 또한 필름이 취약해지는 경우도 있기 때문에 바람직하지 않다.

안정화제는 수지를 용융시키기 전에 혼합해두는 것이 바람직하다. 혼합은 혼합기 등에 의해 행할 수도 있고, 또한 상기한 바와 같이 셀룰로오스 수지 제조 과정에서 혼합할 수도 있다. 혼합을 수지의 융점 이하, 안정화제의 융점 이상의 온도에서 혼합함으로써, 안정화제만을 용융시켜 수지 표면에 안정화제를 흡착시키도록 할 수도 있다.

가소제를 첨가하는 것은 기계적 성질 향상, 유연성 부여, 내흡수성 부여, 수 분 투과율의 감소 등, 필름 개질의 관점에서 바람직하다.

또한 본 발명에서 행하는 용융 유연 제막법에 있어서는 가소제의 사용은, 사용되는 셀룰로오스 수지 단독의 유리 전이 온도보다 필름 구성 재료의 용융 온도를 저하시키는 목적, 또는 동일한 가열 온도에서 셀룰로오스 수지 단독보다 가소제를 포함하는 필름 구성 재료의 용융 점도를 저하시키는 목적을 포함한다.

여기서, 본 발명에 있어서 필름 구성 재료의 용융 온도란, 상기 재료가 가열되어 유동성이 발현된 상태에 있어서 재료가 가열된 온도를 의미한다.

셀룰로오스 수지 단독에서는 유리 전이 온도보다 낮으면 필름화하기 위한 유동성은 발현되지 않는다. 그러나 이 수지는 유리 전이 온도 이상에서 열량의 흡수에 의해 탄성률 또는 점도가 저하되어 유동성이 발현된다. 필름 구성 재료의 용융 온도를 저하시키기 위해서는, 첨가하는 가소제가 셀룰로오스 수지의 유리 전이 온도보다 낮은 융점 또는 유리 전이 온도를 갖는 것이 상기 목적을 만족시키기 때문에 바람직하다.

가소제로서는, 예를 들면 인산에스테르 유도체, 카르복실산에스테르 유도체가 바람직하게 이용된다. 또한, 일본 특허 공개 제2003-12859호 공보에 기재된 중량 평균 분자량이 500 이상 10000 이하인 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시켜 얻어지는 중합체, 아크릴계 중합체, 방향환을 측쇄에 갖는 아크릴계 중합체 또는 시클로헥실기를 측쇄에 갖는 아크릴계 중합체 등도 바람직하게 이용된다.

인산에스테르 유도체로서는, 예를 들면 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 페닐디페닐포스페이트 등을 들 수 있다.

카르복실산에스테르 유도체로서는 프탈산에스테르 및 시트르산에스테르 등을 들 수 있고, 프탈산에스테르 유도체로서는, 예를 들면 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디시클로헥실프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 및 디에틸헥실프탈레이트 등, 또한 시트르산에스테르로서는 시트르산아세틸트리에틸 및 시트르산아세틸트리부틸을 들 수 있다.

그 밖에 올레산부틸, 리시놀산메틸아세틸, 세박산디부틸, 트리아세틴, 트리메틸올프로판트리벤조에이트 등도 들 수 있다. 알킬프탈릴알킬글리콜레이트도 이 목적으로 바람직하게 이용된다. 알킬프탈릴알킬글리콜레이트의 알킬은 탄소 원자수 1 내지 8의 알킬기이다. 알킬프탈릴알킬글리콜레이트로서는 메틸프탈릴메틸글리콜레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 프로필프탈릴프로필글리콜레이트, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 메틸프탈릴에틸글리콜레이트, 에틸프탈릴메틸글리콜레이트, 에틸프탈릴프로필글리콜레이트, 프로필프탈릴에틸글리콜레이트, 메틸프탈릴프로필글리콜레이트, 메틸프탈릴부틸글리콜레이트, 에틸프탈릴부틸글리콜레이트, 부틸프탈릴메틸글리콜레이트, 부틸프탈릴에틸글리콜레이트, 프로필프탈릴부틸글리콜레이트, 부틸프탈릴프로필글리콜레이트, 메틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 에틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴메틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴에틸글리콜레이트 등을 들 수 있고, 메틸프탈릴메틸글리콜레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 프로필프탈릴프로필글리콜레이트, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴옥틸글리콜레이트가 바람직하고, 특히 에틸프탈릴에틸글리콜레이트가 바람직하게 이용된다. 또한, 이들 알킬프탈릴알킬글리콜레이트 등을 2종 이 상 혼합하여 사용할 수도 있다.

가소제의 첨가량은 필름 구성 재료를 구성하는 수지에 대하여 바람직하게는 0.5 질량％ 이상 내지 20 질량％ 미만, 보다 바람직하게는 1 질량％ 이상 내지 11 질량％ 미만이다.

상기 가소제 중에서도 열 용융시에 휘발 성분을 생성하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는 일본 특허 공표 (평)6-501040호 공보에 기재되어 있는 불휘발성 인산에스테르를 들 수 있고, 예를 들면 아릴렌비스(디아릴포스페이트)에스테르나 상기 예시 화합물 중에서는 트리메틸올프로판트리벤조에이트 등이 바람직하지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 휘발 성분이 가소제의 열 분해에서 기인할 때, 가소제의 열 분해 온도 Td(1.0)는 1.0 질량％ 감소되었을 때의 온도라고 정의하면, 필름 구성 재료의 용융 온도(Tm)보다 높은 것이 요구된다. 가소제는, 그의 첨가 목적을 위해서 셀룰로오스 수지에 대한 첨가량이 다른 필름 구성 재료보다 많고, 휘발 성분의 존재는 얻어지는 필름의 품질 열화에 큰 영향을 주기 때문이다. 또한, 열 분해 온도 Td(1.0)는 시판되는 시차 열 중량 분석(TG-DTA) 장치로 측정할 수 있다.

자외선 흡수제는 편광자나 표시 장치의 자외선에 대한 열화 방지의 관점에서 파장 370 nm 이하의 자외선의 흡수능이 우수하면서 또한 액정 표시성의 관점에서 파장 400 nm 이상의 가시광의 흡수가 적은 것이 바람직하다. 자외선 흡수제로서는, 예를 들면 옥시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등을 들 수 있지만, 벤조페논계 화합물이나 착색이 적은 벤조트리아졸계 화합물이 바람직하다. 또한, 일본 특허 공개 (평)10-182621호 공보, 일본 특허 공개 (평)8-337574호 공보에 기재된 자외선 흡수제, 일본 특허 공개 (평)6-148430호 공보에 기재된 고분자 자외선 흡수제를 이용할 수도 있다.

벤조트리아졸계 자외선 흡수제로서는 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-2H-벤조트리아졸-2-일)페닐]프로피오네이트의 혼합물 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.

시판품으로서 티누빈(TINUVIN) 109, 티누빈(TINUVIN) 171, 티누빈(TINUVIN) 326(모두 시바 스페셜티 케미컬즈사 제조)을 사용할 수 있다.

벤조페논계 화합물로서는 2,4-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 비스(2-메톡시-4-히드록시-5-벤조일페닐메탄) 등을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

자외선 흡수제는 첨가하는 경우, 셀룰로오스 수지의 질량에 대하여 0.1 내지 20 질량％, 바람직하게는 0.5 내지 10 질량％, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 질량％ 첨가한다. 이들은 2종 이상을 병용할 수도 있다.

광학 필름에는 슬립성, 반송성이나 권취를 행하기 쉽게 하기 위해서 매트제를 첨가할 수도 있다.

매트제는 가능한 한 미립자인 것이 바람직하고, 미립자로서는, 예를 들면 이산화규소, 이산화티탄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄산칼슘, 카올린, 탈크, 소성 규산칼슘, 수화규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘, 인산칼슘 등의 무기 미립자나 가교 고분자 미립자를 들 수 있다.

그 중에서도 이산화규소가 필름의 헤이즈를 낮게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 이산화규소와 같은 미립자는 유기물에 의해 표면 처리되어 있는 경우가 많지만, 이러한 것은 필름의 헤이즈를 저하시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

표면 처리에서 바람직한 유기물로서는 할로실란류, 알콕시실란류, 실라잔, 실록산 등을 들 수 있다. 미립자의 평균 입경이 큰 것이 슬립성 효과는 크고, 반대로 평균 입경이 작은 것은 투명성이 우수하다. 또한, 미립자의 이차 입자의 평균 입경은 0.05 내지 1.0 ㎛의 범위이다. 바람직한 미립자의 이차 입자의 평균 입경은 5 내지 50 nm이고 더욱 바람직하게는, 7 내지 14 nm이다. 이들 미립자는 필름 표면에 0.01 내지 1.0 ㎛의 요철을 생성시키기 때문에 바람직하게 이용된다. 미립자의 함유량은 셀룰로오스 수지에 대하여 0.005 내지 0.3 질량％인 것이 바람직하다.

이산화규소의 미립자로서는 닛본 아에로질 가부시끼가이샤 제조의 아에로 질(AEROSIL) 200, 200V, 300, R972, R972V, R974, R202, R812, OX50, TT600 등을 들 수 있고, 바람직하게는 아에로질 200V, R972, R972V, R974, R202, R812이다. 이들 미립자는 2종 이상 병용할 수도 있다. 2종 이상 병용하는 경우, 임의의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우, 평균 입경이나 재질이 다른 미립자, 예를 들면 아에로질 200V와 R972V를 질량비로 0.1:99.9 내지 99.9:0.1의 범위에서 사용할 수 있다.

매트제는 필름 구성 재료의 용융 전에 첨가하거나, 또는 미리 필름 구성 재료 중에 함유시켜 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, 미리 용매에 분산시킨 미립자와 셀룰로오스 수지 및/또는 가소제, 자외선 흡수제 등의 다른 첨가제를 혼합 분산시킨 후, 용매를 휘발시키거나 또는 침전법에 의해서 매트제를 미리 필름 구성 재료 중에 함유시킨다. 이러한 필름 구성 재료를 이용함으로써 매트제를 셀룰로오스 수지 중에 균일하게 분산시킬 수 있다.

매트제로서 이용되는 필름 중의 미립자는 다른 목적으로서 필름의 강도 향상을 위해서 기능시킬 수도 있다.

광학 필름으로서, 예를 들면 위상차 필름을 제조하는 경우에, 리타데이션을 조절하기 위해서 리타데이션 제어제를 첨가할 수도 있다. 리타데이션 제어제로서는 유럽 특허 911,656 A2호 명세서에 기재되어 있는 것과 같은, 2개 이상의 방향족환을 갖는 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 또한 2종류 이상의 방향족 화합물을 병용할 수도 있다. 상기 방향족 화합물의 방향족환에는 방향족 탄화수소환뿐 아니라 방향족성 헤테로환을 포함한다. 방향족성 헤테로환인 것이 특히 바람직하고, 방향족성 헤테로환은 일반적으로 불포화 헤테로환이다. 그 중에서도 1,3,5-트리아진환이 특히 바람직하다.

셀룰로오스 수지에 첨가하는 안정화제, 가소제 및 상기 기타 첨가제를 첨가할 때는, 이들을 포함시킨 총량이 셀룰로오스 수지의 질량에 대하여 1 질량％ 이상 30 질량％ 이하, 바람직하게는 5 질량％ 이상 20 질량％ 이하가 되도록 한다.

필름 구성 재료는 용융 및 제막 공정에서 휘발 성분이 적거나 또는 발생하지 않는 것이 요구된다. 이것은, 가열 용융시에 발포되어 필름 내부의 결함이나 필름 표면의 평면성 열화를 감소 또는 회피하기 위해서이다.

필름 구성 재료가 용융될 때의 휘발 성분의 함유량은 1 질량％ 이하, 바람직하게는 0.5 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 질량％ 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 질량％ 이하인 것이 요구된다. 본 발명에 있어서는 시차 열 중량 측정 장치(세이코 덴시 고교사 제조 TG/DTA200)를 이용하여 30 ℃에서 250 ℃까지의 가열 감량을 구하고, 그 양을 휘발 성분의 함유량으로 한다.

사용되는 필름 구성 재료는, 상기 수분이나 상기 용매 등으로 대표되는 휘발 성분을 제막하기 전에 또는 가열시에 제거하는 것이 바람직하다. 제거하는 방법은 소위 공지된 건조 방법을 적용할 수 있고, 가열법, 감압법, 가열 감압법 등의 방법으로 행할 수 있고, 공기 중 또는 불활성 가스로서 질소를 선택한 분위기하에서 행할 수도 있다. 이들 공지된 건조 방법을 행할 때, 필름 구성 재료가 분해되지 않는 온도 영역에서 행하는 것이 필름의 품질상 바람직하다.

제막 전에 건조시킴으로써 휘발 성분의 발생을 감소시킬 수 있고, 수지 단 독, 또는 수지와 필름 구성 재료 중, 수지 이외의 적어도 1종 이상의 혼합물 또는 상용물로 분할하여 건조시킬 수도 있다. 건조 온도는 100 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 건조시키는 재료에 유리 전이 온도를 갖는 물질이 존재할 때에는, 그 유리 전이 온도보다 높은 건조 온도로 가열하면, 재료가 융착되어 취급이 곤란해지는 경우가 있기 때문에, 건조 온도는 유리 전이 온도 이하인 것이 바람직하다. 복수개의 물질이 유리 전이 온도를 갖는 경우에는, 유리 전이 온도가 낮은 것의 유리 전이 온도를 기준으로 한다. 보다 바람직하게는 100 ℃ 이상, (유리 전이 온도-5) ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 110 ℃ 이상, (유리 전이 온도-20) ℃ 이하이다. 건조 시간은 바람직하게는 0.5 내지 24 시간, 보다 바람직하게는 1 내지 18 시간, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 12 시간이다. 건조 온도가 너무 낮으면 휘발 성분의 제거율이 낮아지고, 또한 건조시키는 데 시간이 너무 걸리게 된다. 또한, 건조 공정은 2 단계 이상으로 나눌 수도 있고, 예를 들면 건조 공정이 재료 보관을 위한 예비 건조 공정 및 제막하기 직전 내지 1 주간 전 사이에 행하는 직전 건조 공정을 포함하는 것일 수도 있다.

용융 유연 성막법은 가열 용융시키는 성형법으로 분류되고, 용융 압출 성형법, 프레스 성형법, 인플레이션법, 사출 성형법, 블로우 성형법, 연신 성형법 등을 적용할 수 있다. 이들 중에서 기계적 강도 및 표면 정밀도 등이 우수한 광학 필름을 얻기 위해서는 용융 압출법이 우수하다. 이하, 용융 압출법을 예로 들어 본 발명의 필름의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 광학 필름의 제조 방법을 실시하는 장치의 전체 구성을 나 타내는 개략 플로우 시트이고, 도 2는 유연 다이로부터 냉각 롤 부분의 확대도이다.

도 1과 도 2에 있어서 본 발명에 의한 광학 필름의 제조 방법은 셀룰로오스 수지 등의 필름 재료를 혼합한 후, 압출기 (1)을 이용하여 유연 다이 (4)로부터 제1 냉각 롤 (5) 상에 용융 압출시키고, 제1 냉각 롤 (5)에 외접시킴과 함께, 또한 제2 냉각 롤 (7), 제3 냉각 롤 (8)의 총 3개의 냉각 롤에 순서대로 외접시키고, 냉각 고화하여 필름 (10)으로 만든다. 계속해서 박리 롤 (9)에 의해서 박리된 필름 (10)을, 이어서 연신 장치 (12)에 의해 필름의 양단부를 파지하여 폭 방향으로 연신시킨 후, 권취 장치 (16)에 의해 권취한다. 또한, 평면성을 교정하기 위해서 용융 필름을 제1 냉각 롤 (5) 표면에 협압시키는 터치 롤 (6)이 설치되어 있다. 이 터치 롤 (6)은 표면이 탄성을 가지고, 제1 냉각 롤 (5) 사이에서 닙을 형성하고 있다. 터치 롤 (6)에 대한 상세한 설명은 후술한다.

본 발명에 의한 광학 필름의 제조 방법에 있어서 용융 압출의 조건은 다른 폴리에스테르 등의 열가소성 수지에 이용되는 조건과 동일하게 하여 행할 수 있다. 재료는 미리 건조시켜 두는 것이 바람직하다. 진공 또는 감압 건조기나 제습 열풍 건조기 등으로 수분을 1000 ppm 이하, 바람직하게는 200 ppm 이하로 건조시키는 것이 바람직하다.

예를 들면, 열풍이나 진공 또는 감압하에서 건조시킨 셀룰로오스에스테르계 수지를 압출기 (1)을 이용하여 압출 온도 200 내지 300 ℃ 정도로 용융시키고, 리프 디스크 타입의 필터 (2) 등으로 여과하여 이물을 제거한다.

공급 호퍼(도시 생략)로부터 압출기 (1)에 도입할 때는, 진공하 또는 감압하나 불활성 가스 분위기하로 하여 산화 분해 등을 방지하는 것이 바람직하다.

가소제 등의 첨가제를 미리 혼합하지 않은 경우에는, 압출기의 도중에 혼입할 수도 있다. 균일하게 첨가하기 위해서 스테틱 믹서 (3) 등의 혼합 장치를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 셀룰로오스 수지와 그 밖에 필요에 따라서 첨가되는 안정화제 등의 첨가제는, 용융하기 전에 혼합해두는 것이 바람직하다. 셀룰로오스 수지와 안정화제를 최초로 혼합하는 것이 더욱 바람직하다. 혼합은 혼합기 등에 의해 행할 수도 있고, 또한 상기한 바와 같이 셀룰로오스 수지 제조 과정에서 혼합할 수도 있다. 혼합기를 사용하는 경우에는 V형 혼합기, 원추 스크류형 혼합기, 수평 원통형 혼합기 등, 헨셀 믹서, 리본 믹서, 일반적인 혼합기를 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이 필름 구성 재료를 혼합한 후에, 그 혼합물을 압출기 (1)을 이용하여 직접 용융시켜 제막하도록 할 수도 있지만, 일단 필름 구성 재료를 펠릿화한 후, 상기 펠릿을 압출기 (1)에서 용융시켜 제막하도록 할 수도 있다. 또한, 필름 구성 재료가 융점이 다른 복수개의 재료를 포함하는 경우에는, 융점이 낮은 재료만이 용융되는 온도에서 일단, 소위 밥풀 과자(오꼬시)형 반용융물을 제조하고, 반용융물을 압출기 (1)에 투입하여 제막하는 것도 가능하다. 필름 구성 재료에 열 분해되기 쉬운 재료가 포함되는 경우에는, 용융 횟수를 감소시킬 목적으로, 펠릿을 제조하지 않고 직접 제막하는 방법이나, 상기한 것과 같은 밥풀 과자형 반용융물을 만들고 나서 제막하는 방법이 바람직하다.

압출기 (1)은 시장에서 입수 가능한 각종 압출기를 사용 가능하지만, 용융 혼련 압출기가 바람직하고, 단축 압출기일 수도 2축 압출기일 수도 있다. 필름 구성 재료로부터 펠릿을 제조하지 않고 직접 제막을 행하는 경우, 적당한 혼련도가 필요하기 때문에 2축 압출기를 이용하는 것이 바람직하지만, 단축 압출기일 수도, 스크류 형상을 마독(Madoc)형, 유니멜트형, 덜메이지 등의 혼련형 스크류로 변경함으로써 적당한 혼련이 얻어지기 때문에 사용 가능하다. 필름 구성 재료로서 일단, 펠릿이나 밥풀 과자형 반용융물을 사용하는 경우에는 단축 압출기이어도 2축 압출기이어도 사용 가능하다.

압출기 (1) 내 및 압출시킨 후의 냉각 공정은 질소 가스 등의 불활성 가스로 치환하거나 또는 감압시킴으로써 산소 농도를 내리는 것이 바람직하다.

압출기 (1) 내의 필름 구성 재료의 용융 온도는 필름 구성 재료의 점도나 토출량, 제조하는 시트의 두께 등에 의해서 바람직한 조건이 다르지만, 일반적으로는 필름의 유리 전이 온도 Tg에 대하여 Tg 이상, Tg+100 ℃ 이하, 바람직하게는 Tg+10 ℃ 이상, Tg+90 ℃ 이하이다. 압출시의 용융 점도는 10 내지 100000 포이즈, 바람직하게는 100 내지 10000 포이즈이다. 또한, 압출기 (1) 내에서의 필름 구성 재료의 체류 시간은 짧은 것이 바람직하고, 5 분 이내, 바람직하게는 3 분 이내, 보다 바람직하게는 2 분 이내이다. 체류 시간은 압출기 (1)의 종류, 압출하는 조건에도 좌우되지만, 재료의 공급량이나 L/D, 스크류 회전수, 스크류의 홈 깊이 등을 조정함으로써 단축시키는 것이 가능하다.

압출기 (1)의 스크류 형상이나 회전수 등은 필름 구성 재료의 점도나 토출량 등에 의해 적절하게 선택된다. 본 발명에 있어서 압출기 (1)에서의 전단 속도는 1/초 내지 10000/초, 바람직하게는 5/초 내지 1000/초, 보다 바람직하게는 10/초 내지 100/초이다.

본 발명에 사용할 수 있는 압출기 (1)로서는 일반적으로 플라스틱 성형기로서 입수 가능하다.

압출기 (1)로부터 압출된 필름 구성 재료는 유연 다이 (4)에 보내지고, 유연 다이 (4)의 슬릿으로부터 필름형으로 압출된다. 유연 다이 (4)는 시트나 필름을 제조하기 위해서 이용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 유연 다이 (4)의 재질로서는 하드 크롬, 탄화크롬, 질화크롬, 탄화티탄, 탄질화티탄, 질화티탄, 초강, 세라믹(텅스텐카바이드, 산화알루미늄, 산화크롬) 등을 용사 또는 도금하고, 표면 가공으로서 버프, #1000번수 이후의 지석을 이용하는 랩핑, #1000번수 이상의 다이아몬드 지석을 이용하는 평면 절삭(절삭 방향은 수지의 유동 방향에 수직인 방향), 전해 연마, 전해 복합 연마 등의 가공을 실시한 것 등을 들 수 있다. 유연 다이 (4)의 립부의 바람직한 재질은 유연 다이 (4)와 동일하다. 또한 립부의 표면 정밀도는 0.5 S 이하인 것이 바람직하고, 0.2 S 이하인 것이 보다 바람직하다.

이 유연 다이 (4)의 슬릿은 그의 갭이 조정 가능하도록 구성되어 있다. 이것을 도 3에 나타낸다. 유연 다이 (4)의 슬릿 (32)를 형성하는 한쌍의 립 중, 하나는 강성이 낮아서 변형되기 쉬운 연성 립 (33)이고, 나머지는 고정 립 (34)이다. 또한, 다수의 히트 볼트 (35)가 유연 다이 (4)의 폭 방향, 즉 슬릿 (32)의 길이 방향으로 일정 피치로 배열되어 있다. 각 히트 볼트 (5)에는 매립 전기 히터 (37)과 냉각 매체 통로를 구비한 블록 (36)이 설치되고, 각 히트 볼트 (35)가 각 블록 (36)을 세로로 관통하고 있다. 히트 볼트 (35)의 기초부는 다이 본체 (31)에 고정되고, 선단은 연성 립 (33)의 외면에 접촉되어 있다. 또한 블럭 (36)을 항상 공냉시키면서 매립 전기 히터 (37)의 입력을 증감시켜 블록 (36)의 온도를 상하시키고, 이에 따라 히트 볼트 (35)를 열 신축시키고 연성 립 (33)을 변위시켜 필름의 두께를 조정한다. 다이 후류(後流)의 소요 개소에 두께계를 설치하고, 이에 의해서 검출된 웹 두께 정보를 제어 장치에 피드백하고, 이 두께 정보를 제어 장치에서 설정 두께 정보와 비교하여 동일 장치로부터 오는 보정 제어량의 신호에 의해서 히트 볼트의 발열체 전력 또는 온-레이트(on-rate)를 제어하도록 할 수도 있다. 히트 볼트는 바람직하게는 길이 20 내지 40 cm, 직경 7 내지 14 mm를 가지고, 복수개, 예를 들면 수십개의 히트 볼트가 바람직하게는 피치 20 내지 40 mm로 배열되어 있다. 히트 볼트 대신에 수동으로 축 방향으로 앞뒤로 움직임으로써 슬릿 갭을 조절하는 볼트를 주체로 하는 갭 조절 부재를 설치할 수도 있다. 갭 조절 부재에 의해서 조절된 슬릿 갭은 통상 200 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 300 내지 800 ㎛, 보다 바람직하게는 400 내지 600 ㎛이다.

제1 내지 제3 냉각 롤은 두께가 20 내지 30 mm 정도인 심리스(seamless) 강관 제품이며, 표면이 경면으로 마무리되어 있다. 그의 내부에는 냉각액을 흐르게 하는 배관이 배치되어 있고, 배관을 흐르는 냉각액에 의해서 롤 상의 필름으로부터 열을 흡수할 수 있도록 구성되어 있다. 이 제1 내지 제3 냉각 롤 내, 제1 냉각 롤 (5)가 본 발명의 회전 지지체에 상당한다.

한편, 제1 냉각 롤 (5)에 접촉하는 터치 롤 (6)은 표면이 탄성을 가지고, 제1 냉각 롤 (5)에의 가압력에 의해서 제1 냉각 롤 (5)의 표면을 따라서 변형되고, 제1 롤 (5)와의 사이에 닙을 형성한다. 즉, 터치 롤 (6)이 본 발명의 협압 회전체에 상당한다.

도 4에 터치 롤 (6)의 한 실시 형태(이하, 터치 롤 (A))의 개략 단면을 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이 터치 롤 (A)는 가요성 금속 슬리브 (41)의 내부에 탄성 롤러 (42)를 배치한 것이다.

금속 슬리브 (41)은 두께 0.3 mm의 스테인레스제이고, 가요성을 갖는다. 금속 슬리브 (41)이 너무 얇으면 강도가 부족하고, 반대로 너무 두꺼우면 탄성이 부족하다. 이로부터, 금속 슬리브 (41)의 두께로서는 0.1 mm 이상 1.5 mm 이하인 것이 바람직하다. 즉, 금속 슬리브 (41)의 두께가 0.1 mm를 하회하면 강도가 부족하기 때문에 단기간의 사용으로도 파단되게 된다. 한편, 금속 슬리브 (41)의 두께가 1.5 mm를 상회하면 탄성이 부족하기 때문에 제1 냉각 롤 (5)의 표면을 따라서 변형할 수 없게 된다. 탄성 롤러 (42)는, 베어링을 통해 회전이 자유롭게 금속제 내통 (43)의 표면에 고무 (44)를 설치하여 롤형으로 만든 것이다. 또한, 터치 롤 (A)가 제1 냉각 롤 (5)를 향해 가압되면, 탄성 롤러 (42)가 금속 슬리브 (41)을 제1 냉각 롤 (5)에 가압시키고, 금속 슬리브 (41) 및 탄성 롤러 (42)는 제1 냉각 롤 (5)의 형상에 따른 형상에 대응하면서 변형되고, 제1 냉각 롤 사이에 닙을 형성한다. 금속 슬리브 (41) 내부에서 탄성 롤러 (42) 사이에 형성되는 공간에는 냉각수 (45)가 흐른다.

도 5, 도 6은 협압 회전체의 다른 실시 형태인 터치 롤 (B)를 나타낸다. 터치 롤 (B)는 가요성을 갖는, 심리스 스테인레스 강관 제품(두께 4 mm)의 외통 (51)과, 이 외통 (51)의 내측에 동일축심형으로 배치된 고강성 금속 내통 (52)로 개략 구성되어 있다. 외통 (51)과 내통 (52) 사이의 공간 (53)에는 냉각액 (54)가 흐른다. 상세하게는 터치 롤 (B)는 양끝의 회전축 (55a), (55b)에 외통 지지 플랜지 (56a), (56b)가 부착되고, 이들 양쪽 외통 지지 플랜지 (56a), (56b)의 외주부 사이에 박육 금속 외통 (51)이 부착되어 있다. 또한, 한쪽 회전축 (55a)의 축심부에 형성되어 유체 복귀 통로 (57)을 형성하는 유체 배출 구멍 (58) 내에, 유체 공급관 (59)가 동일축심형으로 배치되고, 이 유체 공급관 (59)가 박육 금속 외통 (51) 내의 축심부에 배치된 유체축통(流體軸筒) (60)에 접속 고정되어 있다. 이 유체축통 (60)의 양단부에 내통 지지 플랜지 (61a), (61b)가 각각 부착되고, 이들 내통 지지 플랜지 (61a), (61b)의 외주부 사이에서 타단측 외통 지지 플랜지 (56b)에 걸쳐 약 15 내지 20 mm 정도의 두께를 갖는 금속 내통 (52)가 부착되어 있다. 또한 이 금속 내통 (52)와 박육 금속 외통 (51) 사이에, 예를 들면 10 mm 정도의 냉각액의 유송 공간 (53)이 형성되고, 또한 금속 내통 (52)에 양단부 근방에는 유송 공간 (53)과 내통 지지 플랜지 (61a), (61b) 외측의 중간 통로 (62a), (62b)를 연통하는 유출구 (52a) 및 유입구 (52b)가 각각 형성되어 있다.

또한, 외통 (51)은, 고무 탄성에 가까운 유연성과 가요성, 복원성을 가지게 하기 위해서 탄성 역학의 박육 원통 이론을 적용할 수 있는 범위 내에서 박육화가 도모되고 있다. 이 박육 원통 이론으로 평가되는 가요성은, 두께 t/롤 반경 r로 표시되고, t/r이 작을수록 가요성이 높아진다. 이 터치 롤 (B)에서는 t/r≤0.03의 경우에 가요성이 최적인 조건이 된다. 통상 일반적으로 사용되고 있는 터치 롤은 롤 직경 R=200 내지 500 mm(롤 반경 r=R/2), 롤 유효 폭 L=500 내지 1600 mm이며, r/L<1로 가로 길이의 형상이다. 또한 도 6에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 롤 직경 R=300 mm, 롤 유효 폭 L=1200 mm의 경우, 두께 t의 적정 범위는 150×0.03=4.5 mm 이하이지만, 용융 시트 폭 1300 mm에 대하여 평균 선압을 10 kN/m로 협압하는 경우, 동일 형상의 고무 롤과 비교하여 외통 (51)의 두께를 3 mm로 함으로써 상당 용수철 상수도 동일하고, 외통 (51)과 냉각 롤과의 닙의 롤 회전 방향의 닙폭 k도 약 9 mm로, 이 고무 롤의 닙폭 약 12 mm와 거의 가까운 값을 나타내고, 동일한 조건하에서 협압시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 닙폭 k에서의 휨량은 0.05 내지 0.1 mm 정도이다.

여기서, t/r≤0.03을 최적인 조건으로 하였지만, t/r≤0.05로 하면 가요성이 충분히 얻어진다. t/r이 0.05를 상회하면 가요성이 부족하여 제1 냉각 롤 (5)의 표면을 따라서 변형할 수 없게 된다. 일반적인 롤 직경 R=200 내지 500 mm의 경우에는 특히 2 mm≤t≤5 mm의 범위로 하면 가요성도 충분히 얻어지고, 또한 기계 가공에 의한 박육화도 용이하게 실시할 수 있어, 매우 실용적인 범위가 된다. 두께가 2 mm 이하이면 가공시의 탄성 변형으로 고정밀도 가공을 행할 수 없어, 제조가 곤란해진다.

이 2 mm≤t≤5 mm의 환산값은 일반적인 롤 직경에 대하여 0.008≤t/r≤0.05가 된다. 즉, t/r이 0.008을 하회하면 제조가 곤란해진다. 실용에서는 t/r≒0.03 의 조건하에서 롤 직경에 비례하여 두께도 크게 할 수 있다. 예를 들면, 롤 직경 R=200에서는 t=2 내지 3 mm, 롤 직경 R=500에서는 t=4 내지 5 mm의 범위에서 선택한다.

이 터치 롤 (A), (B)는 도시되지 않은 압박 수단에 의해 제1 냉각 롤을 향해 압박된다. 그 압박 수단의 압박력을 F, 닙에 있어서의 필름의, 제1 냉각 롤 (5)의 회전축에 따른 방향의 폭 W를 나눈 값 F/W(선압)는 1 kN/m 이상 15 kN/m로 설정된다. 본 실시 형태에 따르면, 터치 롤 (A), (B)와 제1 냉각 롤 (5) 사이에 닙이 형성되고, 상기 닙을 필름이 통과하는 사이에 평면성을 교정할 수 있다. 따라서, 터치 롤이 강체로 구성되고, 제1 냉각 롤 사이에 닙이 형성되지 않은 경우와 비교하여, 작은 선압으로 장시간에 걸쳐 필름을 협압시키기 때문에, 평면성을 보다 확실하게 교정할 수 있다. 즉, 선압이 1 kN/m보다 작으면, 다이 라인을 충분히 해소할 수 없게 된다. 반대로, 선압이 15 kN/m보다 크면, 필름이 닙을 통과하기 어려워지고, 필름의 두께에 오히려 불균일이 생긴다. 선압을 5 kN/m 이상 10 kN/m 이하로 하면, 다이 라인을 해소하는 효과가 특히 높고, 필름의 두께의 불균일도 특히 작게 할 수 있다.

또한, 터치 롤 (A), (B)의 표면을 금속으로 구성함으로써, 터치 롤의 표면이 고무인 경우보다 터치 롤 (A), (B)의 표면을 평활하게 할 수 있기 때문에, 평활성이 높은 필름을 얻을 수 있다. 또한, 탄성 롤러 (42)의 탄성체 (44)의 재질로서는 에틸렌프로필렌 고무, 네오프렌 고무, 실리콘 고무 등을 사용할 수 있다.

그런데, 터치 롤 (6)에 의해서 다이 라인을 양호하게 해소하기 위해서는, 터 치 롤 (6)이 필름을 협압시킬 때의 필름의 점도가 적절한 범위인 것이 중요해진다. 또한, 셀룰로오스 수지는 온도에 의한 점도의 변화가 비교적 큰 것으로 알려져 있다. 따라서, 터치 롤 (6)이 셀룰로오스 필름을 협압시킬 때의 점도를 적절한 범위로 설정하기 위해서는, 터치 롤 (6)이 셀룰로오스 필름을 협압시킬 때의 필름의 온도를 적절한 범위로 설정하는 것이 중요해진다. 또한, 본 발명자는 광학 필름의 유리 전이 온도를 Tg라 하였을 때, 필름이 터치 롤 (6)에 협압되기 직전의 필름의 온도 T를, Tg<T<Tg+110 ℃를 만족시키도록 설정하면 되는 것을 발견하였다. 필름 온도 T가 Tg보다 낮으면 필름의 점도가 너무 높아 다이 라인을 교정할 수 없게 된다. 반대로 필름의 온도 T가 Tg+110 ℃보다 높으면, 필름 표면과 롤이 균일하게 접착되지 않아 역시 다이 라인을 교정할 수 없다. 바람직하게는 Tg+10 ℃<T2<Tg+90 ℃, 더욱 바람직하게는 Tg+20 ℃<T2<Tg+70 ℃이다. 터치 롤 (6)이 셀룰로오스에스테르 필름을 협압시킬 때의 필름의 온도를 적절한 범위로 설정하기 위해서는, 유연 다이 (4)로부터 압출된 용융물이 제1 냉각 롤 (5)에 접촉되는 위치 (P1)로부터 제1 냉각 롤 (5)와 터치 롤 (6)과의 닙의, 제1 냉각 롤 (5)의 회전 방향에 따른 길이 (L)을 조정할 수 있다.

본 발명에 있어서 제1 롤 (5), 제2 롤 (6)에 바람직한 재질은 탄소강, 스테인레스강, 수지 등을 들 수 있다. 또한, 표면 정밀도는 높게 하는 것이 바람직하여, 표면 조도로서 0.3 S 이하, 보다 바람직하게는 0.01 S 이하로 한다.

본 발명에 있어서는 유연 다이 (4)의 개구부(립)로부터 제1 롤 (5)까지의 부분을 70 kPa 이하로 감압시킴으로써 상기 다이 라인의 교정 효과가 보다 크게 발현 되는 것을 발견하였다. 바람직하게는 감압은 50 kPa 이상 70 kPa 이하이다. 유연 다이 (4)의 개구부(립)로부터 제1 롤 (5)까지의 부분 압력을 70 kPa 이하로 유지하는 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 유연 다이 (4)로부터 롤 주변을 내압 부재로 덮어 감압시키는 등의 방법이 있다. 이 때, 흡인 장치는 장치 자체가 승화물의 부착 장소가 되지 않도록 히터로 가열하는 등의 처치를 실시하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 흡인압이 너무 작으면 승화물을 효과적으로 흡인할 수 없기 때문에, 적당한 흡인압으로 할 필요가 있다.

본 발명에 있어서 T 다이 (4)로부터 용융 상태의 필름형 셀룰로오스에스테르계 수지를, 제1 롤(제1 냉각 롤) (5), 제2 냉각 롤 (7) 및 제3 냉각 롤 (8)에 차례로 밀착시켜 반송하면서 냉각 고화시켜 미연신 셀룰로오스에스테르계 수지 필름 (10)을 얻는다.

도 1에 나타내는 본 발명의 실시 형태에서는 제3 냉각 롤 (8)로부터 박리 롤 (9)에 의해서 박리한 냉각 고화된 미연신 필름 (10)은, 댄서 롤(필름 장력 조정 롤)(11)을 거쳐 연신기 (12)로 유도하고, 거기에서 필름 (10)을 가로 방향(폭 방향)으로 연신시킨다. 이 연신에 의해 필름 중의 분자가 배향된다.

필름을 폭 방향으로 연신시키는 방법은 공지된 텐터 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히 연신 방향을 폭 방향으로 함으로써, 편광 필름과의 적층이 롤 형태로 실시할 수 있기 때문에 바람직하다. 폭 방향으로 연신시킴으로써 셀룰로오스에스테르계 수지 필름을 포함하는 광학 필름의 지상축은 폭 방향이 된다.

한편, 편광 필름의 투과축도 통상적으로 폭 방향이다. 편광 필름의 투과축 과 광학 필름의 지상축이 평행해지도록 적층한 편광판을 액정 표시 장치에 조립함으로써, 액정 표시 장치의 표시 콘트라스트를 높게 할 수 있음과 동시에 양호한 시야각이 얻어진다.

필름 구성 재료의 유리 전이 온도 Tg는 필름을 구성하는 재료종 및 구성하는 재료의 비율을 다르게 함으로써 제어할 수 있다. 광학 필름으로서 위상차 필름을 제조하는 경우, Tg는 120 ℃ 이상, 바람직하게는 135 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 액정 표시 장치에 있어서는, 화상의 표시 상태에 있어서 장치 자체의 온도 상승, 예를 들면 광원 유래의 온도 상승에 의해서 필름의 온도 환경이 변화된다. 이 때 필름의 사용 환경 온도보다 필름의 Tg가 낮으면, 연신에 의해서 필름 내부에 고정된 분자의 배향 상태에서 유래하는 리타데이션값 및 필름으로서의 치수 형상에 큰 변화를 제공하게 된다.

필름의 Tg가 너무 높으면, 필름 구성 재료를 필름화할 때 온도가 높아지기 때문에 가열하는 에너지 소비가 커지고, 또한 필름화할 때의 재료 자체의 분해, 그에 의한 착색이 발생하는 경우가 있고, 따라서 Tg는 250 ℃ 이하인 것이 바람직하다.

또한 연신 공정에는 공지된 열 고정 조건, 냉각, 완화 처리를 행할 수도 있고, 목적으로 하는 광학 필름에 요구되는 특성을 갖도록 적절하게 조정할 수 있다.

위상 필름의 물성과 액정 표시 장치의 시야각 확대를 위한 위상 필름의 기능을 부여하기 위해서, 상기 연신 공정, 열 고정 처리는 적절하게 선택하여 행해진다. 이러한 연신 공정, 열 고정 처리를 포함하는 경우, 본 발명의 가열 가압 공정 은 이들 연신 공정, 열 고정 처리 전에 행하도록 한다.

광학 필름으로서 위상차 필름을 제조하여 편광판 보호 필름의 기능을 더 복합시키는 경우, 굴절률 제어를 행할 필요가 생기지만, 그 굴절률 제어는 연신 조작에 의해 행하는 것이 가능하고, 또한 연신 조작이 바람직한 방법이다. 이하, 그 연신 방법에 대하여 설명한다.

위상차 필름의 연신 공정에서 셀룰로오스 수지의 1 방향으로 1.0 내지 2.0배및 필름면 내에 그것과 직교하는 방향으로 1.01 내지 2.5배 연신시킴으로써 필요한 리타데이션 Ro 및 Rth를 제어할 수 있다. 여기서 Ro란 면 내 리타데이션을 나타내고, 면 내의 길이 방향 MD의 굴절률과 폭 방향 TD의 굴절률과의 차에 두께를 곱한 것, Rth란 두께 방향 리타데이션을 나타내고, 면 내의 굴절률(길이 방향 MD와 폭 방향 TD의 평균)과 두께 방향의 굴절률과의 차에 두께를 곱한 것이다.

연신은, 예를 들면 필름의 길이 방향 및 그것과 필름면 내에서 직교하는 방향, 즉 폭 방향에 대하여 축차 또는 동시에 행할 수 있다. 이 때 1 방향 이상에 대한 연신 배율이 너무 작으면 충분한 위상차가 얻어지지 않고, 너무 크면 연신이 곤란해져 필름 파단이 발생하는 경우가 있다.

서로 직교하는 2축 방향으로 연신시키는 것은, 필름의 굴절률 nx, ny, nz를 소정의 범위에 들어가기 때문에 효과적인 방법이다. 여기서, nx는 길이 MD 방향의 굴절률, ny는 폭 TD 방향의 굴절률, nz는 두께 방향의 굴절률이다.

예를 들면, 용융 유연 방향으로 연신시킨 경우, 폭 방향의 수축이 너무 크면 nz값이 너무 커진다. 이 경우, 필름의 폭 수축을 억제 또는, 폭 방향으로도 연신 시킴으로써 개선할 수 있다. 폭 방향으로 연신시키는 경우, 폭 방향으로 굴절률에 분포가 생기는 경우가 있다. 이 분포는 텐터법을 이용한 경우에 나타나는 경우가 있고, 필름을 폭 방향으로 연신시킴으로써 필름 중앙부에 수축력이 발생하고, 단부는 고정되어 있음으로써 생기는 현상으로, 소위 보잉(bowing) 현상이라 불리는 것으로 생각된다. 이 경우에도 유연 방향으로 연신시킴으로써 보잉 현상을 억제할 수 있고, 폭 방향의 위상차 분포를 적게 개선할 수 있는 것이다.

또한, 서로 직행하는 2축 방향으로 연신시킴으로써 얻어지는 필름의 막 두께 변동을 감소시킬 수 있다. 광학 필름의 막 두께 변동이 너무 크면 위상차의 불균일이 생기고, 액정 디스플레이에 이용하였을 때 착색 등의 불균일이 문제가 되는 경우가 있다.

셀룰로오스 수지 필름의 막 두께 변동은 ±3 ％, 또한 ±1 ％의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이상과 같은 목적에 있어서, 서로 직교하는 2축 방향으로 연신시키는 방법은 효과적이고, 서로 직교하는 2축 방향의 연신 배율은 각각 최종적으로는 유연 방향으로 1.0 내지 2.0배, 폭 방향으로 1.01 내지 2.5배의 범위로 하는 것이 바람직하고, 유연 방향으로 1.01 내지 1.5배, 폭 방향으로 1.05 내지 2.0배의 범위에서 행하는 것이 필요한 리타데이션값을 얻기 때문에 보다 바람직하다.

길이 방향으로 편광자의 흡수축이 존재하는 경우, 폭 방향으로 편광자의 투과축이 일치하게 된다. 장척(長尺)형 편광판을 얻기 위해서는, 위상차 필름은 폭 방향으로 지상축을 얻도록 연신시키는 것이 바람직하다.

응력에 대하여 양의 복굴절을 얻는 셀룰로오스 수지를 이용하는 경우, 상술 한 구성에서 폭 방향으로 연신시킴으로써 위상차 필름의 지상축을 폭 방향으로 부여할 수 있다. 이 경우, 표시 품질의 향상을 위해서는, 위상차 필름의 지상축이 폭 방향에 있는 경우가 바람직하고, 목적으로 하는 리타데이션값을 얻기 위해서는 식: (폭 방향의 연신 배율)>(유연 방향의 연신 배율)의 조건을 만족시키는 것이 필요하다.

연신 후, 필름 단부를 슬릿터 (13)에 의해 제품이 되는 폭으로 슬릿하여 잘라낸 후, 엠보싱 링 (14) 및 백 롤 (15)로 이루어지는 널(knurl) 가공 장치에 의해 널 가공(엠보싱 가공)을 필름 양단부에 실시하고, 권취기 (16)에 의해서 권취함으로써 광학 필름(원권(元券))(F) 중의 접합이나 찰상의 발생을 방지한다. 널 가공 방법은 요철의 패턴을 측면에 갖는 금속 링을 가열이나 가압에 의해 가공할 수 있다. 또한, 필름 양단부의 클립 파지 부분은 통상 변형되어 있고, 필름 제품으로서 사용할 수 없기 때문에 절제하여 원료로서 재이용된다.

위상차 필름을 편광판 보호 필름으로 한 경우, 이 보호 필름의 두께는 10 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다. 특히 하한은 20 ㎛ 이상, 바람직하게는 35 ㎛ 이상이다. 상한은 150 ㎛ 이하, 바람직하게는 120 ㎛ 이하이다. 특히 바람직한 범위는 25 이상 내지 90 ㎛이다. 위상차 필름이 두꺼우면 편광판 가공 후의 편광판이 너무 두꺼워지고, 노트북 컴퓨터나 모바일형 전자 기기에 이용하는 액정 표시에 있어서는, 특히 박형 경량의 목적에는 적합하지 않다. 한편, 위상차 필름이 얇으면 위상차 필름으로서의 리타데이션의 발현이 곤란해지고, 첨가하여 필름의 투습성이 높아져 편광자를 습도로부터 보호하는 능력이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

위상차 필름의 지상축 또는 진상축이 필름면 내에 존재하고, 제막 방향과 이루는 각을 θ1이라 하면 θ1은 -1° 이상 +1° 이하인 것이 바람직하고, -0.5° 이상 +0.5° 이하가 되도록 한다.

이러한 θ1은 배향각으로서 정의할 수 있고, θ1의 측정은 자동 복굴절계 KOBRA-21ADH(오오지 게이소꾸 기끼사 제조)를 이용하여 행할 수 있다.

θ1이 각각 상기 관계를 만족시키는 것은, 표시 화상에 있어서 높은 휘도를 얻는 것, 광 누설을 억제 또는 방지하는 것에 기여할 수 있고, 컬러 액정 표시 장치에 있어서는 충실한 색 재현에 기여한다.

본 발명의 위상차 필름이 멀티도메인화된 VA 모드에 이용될 때, 위상차 필름의 배치는, 위상차 필름의 진상축이 θ1로서 상기 영역에 배치됨으로써 표시 화질의 향상에 기여하고, 편광판 및 액정 표시 장치로서 MVA 모드로 하였을 때, 예를 들면 도 7에 나타내어지는 구성을 취할 수 있다.

도 7에 있어서 21a, 21b는 보호 필름, 22a, 22b는 위상차 필름, 25a, 25b는 편광자, 23a, 23b는 필름의 지상축 방향, 24a, 24b는 편광자의 투과축 방향, 26a, 26b는 편광판, 27은 액정 셀, 29는 액정 표시 장치를 나타낸다.

광학 필름면 내 방향의 리타데이션 Ro 분포는 5 ％ 이하로 조정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 ％ 이하이고, 특히 바람직하게는 1.5 ％ 이하이다. 또한, 필름의 두께 방향의 리타데이션 Rt 분포를 10 ％ 이하로 조정하는 것이 바람직하지만, 더욱 바람직하게는 2 ％ 이하이고, 특히 바람직하게는 1.5 ％ 이하이다.

위상차 필름에 있어서 리타데이션값의 분포 변동이 작은 것이 바람직하고, 액정 표시 장치에 위상차 필름을 포함하는 편광판을 이용할 때, 상기 리타데이션 분포 변동이 작은 것이 색 불균일 등을 방지하는 관점에서 바람직하다.

위상차 필름을, VA 모드 또는 TN 모드의 액정 셀의 표시 품질 향상에 적합한 리타데이션값을 갖도록 조정하고, 특히 VA 모드로서 상기 멀티도메인으로 분할하여 MVA 모드에 바람직하게 이용되도록 하기 위해서는, 면 내 리타데이션 Ro를 30 nm보다 크고, 95 nm 이하이면서 두께 방향 리타데이션 Rt를 70 nm보다 크고, 400 nm 이하의 값으로 조정하는 것이 요구된다.

상기 면 내 리타데이션 Ro는, 2매의 편광판이 크로스니콜로 배치되고, 편광판 사이에 액정 셀이 배치된, 예를 들면 도 7에 나타내는 구성일 때, 표시면의 법선 방향에서 관찰할 때를 기준으로 하여 크로스니콜 상태에 있을 때, 표시면의 법선으로부터 비스듬하게 관찰하였을 때, 편광판의 크로스니콜 상태로부터의 변이가 생기고, 이것이 요인이 되는 광 누설을 주로 보상한다. 두께 방향의 리타데이션은 상기 TN 모드나 VA 모드, 특히 MVA 모드에 있어서 액정 셀이 흑 표시 상태일 때, 동일하게 비스듬하게 보았을 때 확인되는 액정 셀의 복굴절을 주로 보상하기 위해서 기여한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치에 있어서 액정 셀의 상하에 편광판이 2매 배치된 구성인 경우, 도면 중의 22a 및 22b는 두께 방향 리타데이션 Rt의 배분을 선택할 수 있고, 상기 범위를 만족시키면서 두께 방향 리타데이션 Rt의 양자의 총 값이 140 nm보다 크면서 500 nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 때 22a 및 22b의 면 내 리타데이션 Ro, 두께 방향 리타데이션 Rt가 양자 동일한 것이, 공 업적인 편광판의 생산성 향상에 있어서 바람직하다. 특히 바람직하게는 면 내 리타데이션 Ro가 35 nm보다 크면서 65 nm 이하이면서 또한 두께 방향 리타데이션 Rt가 90 nm 보다 크고 180 nm 이하이며, 도 7의 구성으로 MVA 모드의 액정 셀에 적용하는 것이다.

액정 표시 장치에 있어서 한쪽 편광판에, 예를 들면 시판되는 편광판 보호 필름으로서 면 내 리타데이션 Ro=0 내지 4 nm 및 두께 방향 리타데이션 Rt=20 내지 50 nm이며 두께 35 내지 85 ㎛의 TAC 필름이, 예를 들면 도 7의 22b의 위치에서 사용된 경우, 다른쪽 편광판에 배치되는 편광 필름, 예를 들면 도 7의 22a에 배치되는 위상차 필름은, 면 내 리타데이션 Ro가 30 nm보다 크며 95 nm 이하이면서 또한 두께 방향 리타데이션 Rt가 140 nm보다 크며 400 nm 이하인 것을 사용하도록 한다. 표시 품질이 향상되면서 필름의 생산면에서도 바람직하다.

(액정 표시 장치)

본 발명의 위상차 필름을 포함하는 편광판은 통상적인 편광판과 비교하여 높은 표시 품질을 발현시킬 수 있고, 특히 멀티도메인형 액정 표시 장치, 보다 바람직하게는 복굴절 모드에 의해서 멀티도메인형 액정 표시 장치에의 사용에 적합하다.

본 발명의 편광판은 MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 모드, PV A(Patterned Vertical Alignment) 모드, CPA(Continuous Pinwheel Alignment) 모드, OCB(Optical Compensated Bend) 모드 등에 사용할 수 있고, 특정 액정 모드, 편광판의 배치로 한정되지 않는다.

액정 표시 장치는 컬러화 및 동화상 표시용 장치로서도 계속 응용되고, 본 발명에 의해 표시 품질이 개량되어 콘트라스트의 개선이나 편광판의 내성이 향상됨으로써 쉽게 피로해지지 않고 충실한 동화상 표시가 가능해진다.

본 발명의 위상차 필름을 포함하는 편광판을 적어도 포함하는 액정 표시 장치에 있어서는, 본 발명의 위상차 필름을 포함하는 편광판을 액정 셀에 대하여 1매 배치하거나 또는 액정 셀의 양측에 2매 배치한다. 이 때 편광판에 포함되는 본 발명의 위상차 필름측이 액정 표시 장치의 액정 셀에 면하도록 이용함으로써 표시 품질의 향상에 기여할 수 있다. 도 7에 있어서는 22a 및 22b의 필름이 액정 표시 장치의 액정 셀에 접하게 된다.

이러한 구성에 있어서, 본 발명의 위상차 필름은 액정 셀을 광학적으로 보상할 수 있다. 본 발명의 편광판을 액정 표시 장치에 이용하는 경우에는, 액정 표시 장치의 편광판 중 하나 이상의 편광판을 본 발명의 편광판으로 할 수 있다. 본 발명의 편광판을 이용함으로써 표시 품질이 향상되고, 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 편광판에 있어서 편광자로부터 볼 때 위상차 필름과는 반대측 면에는, 셀룰로오스 유도체의 편광판 보호 필름이 이용되고, 범용 TAC 필름 등을 사용할 수 있다. 액정 셀에서 먼 측에 위치하는 편광판 보호 필름은 표시 장치의 품질을 향상시키는 데에 있어서 다른 기능성층을 배치하는 것도 가능하다.

예를 들면, 반사 방지, 방현, 내흠집, 먼지 부착 방지, 휘도 향상을 위해 디스플레이로서의 공지된 기능층을 구성물로서 포함하는 필름이나, 또는 본 발명의 편광판 표면에 접착시킬 수도 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다.

일반적으로 위상차 필름으로서는, 상술한 리타데이션값으로서 Ro 또는 Rth의 변동이 적은 것이 안정한 광학 특성을 얻기 위해서 요구된다. 특히 복굴절 모드의 액정 표시 장치는, 이들 변동이 화상의 불균일을 야기하는 원인이 되는 경우가 있다.

본 발명에 따라서 용융 유연 제막법에 의해 제조되는 장척형 위상차 필름은 셀룰로오스 수지를 주체로서 구성되기 때문에, 셀룰로오스 수지 고유의 비누화를 활용하여 알칼리 처리 공정을 활용할 수 있다. 이것은, 편광자를 구성하는 수지가 폴리비닐알코올일 때, 종래의 편광판 보호 필름과 동일하게 완전 비누화 폴리비닐알코올 수용액을 이용하여 본 발명의 위상차 필름과 접합시킬 수 있다. 이 때문에 본 발명은 종래의 편광판 가공 방법을 적용할 수 있는 점에서 우수하고, 특히 장척형인 롤 편광판이 얻어지는 점에서 우수하다.

본 발명에 의해 얻어지는 제조적 효과는 특히 10O m 이상의 장척 권취물에 있어서 보다 현저해지고, 1500 m, 2500 m, 5000 m로 보다 장척화할수록 편광판 제조의 제조적 효과를 얻는다.

예를 들면, 위상차 필름 제조에 있어서 롤 길이는 생산성과 운반성을 고려하면 10 m 이상 5000 m 이하, 바람직하게는 50 m 이상 4500 m 이하이고, 이 때의 필름폭은 편광자의 폭이나 제조 라인에 적합한 폭을 선택할 수 있다. 0.5 m 이상 4.0 m 이하, 바람직하게는 0.6 m 이상 3.0 m 이하의 폭으로 필름을 제조하여 롤형으로 권취하여 편광판 가공에 사용할 수도 있고, 또한 목적하는 배폭 이상의 필름 을 제조하여 롤에 권취한 후, 재단하여 목적하는 폭의 롤을 얻고, 이러한 롤을 편광판 가공에 이용하도록 할 수도 있다.

본 발명의 위상차 필름 제조시 연신 전 및/또는 후에 대전 방지층, 하드 코팅층, 슬립 용이성층, 접착층, 방현층, 배리어층 등의 기능성 층을 도설할 수도 있다. 이 때, 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 약액 처리 등의 각종 표면 처리를 필요에 따라서 실시할 수 있다.

제막 공정에서 커팅된 필름 양끝의 클립 파지 부분은 분쇄 처리된 후, 또는 필요에 따라서 조립 처리를 행한 후, 동일 품종의 필름용 원료로서 또는 다른 품종의 필름용 원료로서 재이용할 수도 있다.

상술한 가소제, 자외선 흡수제, 매트제 등의 첨가물 농도가 다른 셀룰로오스 수지를 포함하는 조성물을 공압출시켜 적층 구조의 광학 필름을 제조할 수도 있다. 예를 들면 스킨층/코어층/스킨층이라는 구성의 광학 필름을 만들 수 있다. 예를 들면, 매트제는 스킨층에 많고, 또는 스킨층에만 넣을 수 있다. 가소제, 자외선 흡수제는 스킨층보다 코어층에 많이 넣을 수 있고, 코어층에만 넣을 수도 있다. 또한, 코어층과 스킨층에서 가소제, 자외선 흡수제의 종류를 변경할 수도 있고, 예를 들면 스킨층에 저휘발성 가소제 및/또는 자외선 흡수제를 포함시키고, 코어층에 가소성이 우수한 가소제, 또는 자외선 흡수성이 우수한 자외선 흡수제를 첨가할 수도 있다. 스킨층과 코어층의 유리 전이 온도가 상이할 수도 있고, 스킨층의 유리 전이 온도보다 코어층의 유리 전이 온도가 낮은 것이 바람직하다. 이 때, 스킨과 코어 양자(兩者)의 유리 전이 온도를 측정하고, 이들 부피 분율로부터 산출한 평균 값을 상기 유리 전이 온도 Tg라고 정의하여 동일하게 취급할 수도 있다. 또한, 용융 유연시의 셀룰로오스에스테르를 포함하는 용융물의 점도도 스킨층과 코어층에서 상이할 수도 있고, 스킨층의 점도>코어층의 점도일 수도 코어층의 점도≥스킨층의 점도일 수도 있다.

본 발명의 광학 필름은, 치수 안정성이 23 ℃ 55 ％RH에 24 시간 방치한 필름의 치수를 기준으로 하였을 때, 80 ℃ 90 ％RH에서의 치수 변동값이 ±2.0 ％ 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.0 ％ 미만이고, 특히 바람직하게는 0.5 ％ 미만이다.

본 발명의 광학 필름을 위상차 필름으로서 편광판의 보호 필름으로서 이용할 때에, 위상차 필름 자체에 상기 범위 이상의 변동을 가지면, 편광판으로서의 리타데이션의 절대값과 배향각이 당초 설정과 어긋나기 때문에, 표시 품질의 향상능의 감소 또는 표시 품질의 열화를 야기하는 경우가 있다.

본 발명의 위상차 필름은 편광판 보호 필름용으로서 사용할 수 있다. 편광판 보호 필름으로서 이용하는 경우, 편광판의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고 일반적인 방법으로 제조할 수 있다. 얻어진 위상차 필름을 알칼리 처리하고, 폴리비닐알코올 필름을 요오드 용액 중에 침지 연신시켜 제조된 편광자의 양면에 완전 비누화 폴리비닐알코올 수용액을 이용하여 편광자의 양면에 편광판 보호 필름을 접합시키는 방법이 있고, 적어도 한쪽면에 본 발명의 편광판 보호 필름인 위상차 필름이 편광자에 직접 접합된다.

상기 알칼리 처리 대신에 일본 특허 공개 (평)6-94915호 공보, 일본 특허 공 개 (평)6-118232호 공보에 기재되어 있는 것과 같은 접착 용이 가공을 실시하여 편광판 가공을 행할 수도 있다.

편광판은 편광자 및 그의 양면을 보호하는 보호 필름으로 구성되어 있고, 또한 상기 편광판의 한쪽면에 프로텍트 필름을, 반대면에 세퍼레이트 필름을 접합시켜 구성할 수 있다. 프로텍트 필름 및 세퍼레이트 필름은 편광판 출하시, 제품 검사시 등에 있어서 편광판을 보호할 목적으로 이용된다. 이 경우, 프로텍트 필름은 편광판의 표면을 보호할 목적으로 접합되고, 편광판을 액정판에 접합시키는 면의 반대면측에 이용된다. 또한, 세퍼레이트 필름은 액정판에 접합시키는 접착층을 커버할 목적으로 이용되고, 편광판을 액정 셀에 접합시키는 면측에 이용된다.

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.

실시예 1

셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 100 질량부

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

트리페닐포스페이트 10 질량부

에틸프탈릴에틸글리콜레이트 2 질량부

티누빈 109 0.5 질량부

티누빈 171 0.5 질량부

티누빈 326 0.3 질량부

2,6-디-t-부틸-p-크레졸 0.01 질량부

펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트](시바 스페셜티 케미컬즈사 제조 IRGANOX 1010) 0.01 질량부

이상의 혼합물을 2축식 압출기를 이용하여 230 ℃에서 용융 혼합하고 펠릿화하였다. 또한, 이 펠릿의 유리 전이 온도 Tg는 136 ℃였다. 이 펠릿을 이용하여 온도 250 ℃에서 용융시켜 유연 다이 (4)로부터 제1 냉각 롤 (5) 상에 압출시키고, 제1 냉각 롤 (5)와 터치 롤 (6) 사이에 필름을 협압하여 성형하였다. 유연 다이 (4)의 슬릿 갭이 필름의 폭 방향 단부로부터 30 mm 이내에서는 0.5 mm, 그 밖의 장소에서는 1 mm가 되도록 히트 볼트를 조정하였다. 터치 롤로서는 터치 롤 (A)를 사용하고, 그의 내부에 냉각수로서 80 ℃의 물을 흘렸다. 유연 다이 (4)로부터 압출된 수지가 제1 냉각 롤 (5)에 접촉되는 위치 (P1)로부터 제1 냉각 롤 (5)와 터치 롤 (6)과의 닙의 제1 냉각 롤 (5) 회전 방향 상류단의 위치 (P2)까지의, 제1 냉각 롤러 (5)의 주위면에 따른 길이 (L)을 20 mm로 설정하였다. 그 후, 터치 롤 (6)을 제1 냉각 롤 (5)로부터 격리시키고, 제1 냉각 롤 (5)와 터치 롤 (6)과의 닙에 협압되기 직전의 용융부의 온도 T를 측정하였다. 본 실시예 및 이후의 모든 실시예 및 비교예에 있어서 제1 냉각 롤 (5)와 터치 롤 (6)과의 닙에 협압되기 직전의 용융부의 온도 T는, 닙 상류단 (P2)보다 1 mm 더 상류측의 위치에서, 온도계(안리쯔 게이끼 가부시끼가이샤 HA-200E)에 의해 측정하였다. 본 실시예에서는 측정 결과, 온도 T는 141 ℃였다. 터치 롤 (6)의 제1 냉각 롤 (5)에 대한 선압은 1.5 kN/m로 하 였다.

이와 같이 하여 얻어진 광학 필름에 대하여 막 두께 및 리타데이션을 측정하였다. 막 두께 d는 리니어 게이지(가부시끼가이샤 미쯔토요 제조: VL-50)로써 필름의 폭 방향 전역에 걸쳐 5 mm 간격으로 측정하였다. 필름의 양단부 30 mm에서의 막 두께의 평균값 d1과, 상기 양단부보다 내측에서 측정한 막 두께의 평균값 d2를 산출하였다. 단, 본 제조 공정의 각 제조 조건은 평균값 d2=80 ㎛가 되도록 조정한다.

리타데이션은 필름의 폭 방향으로 다른 30 개소에서 측정하였다. 구체적으로는 각 측정 개소에 대하여 자동 복굴절률계 KOBRA-21ADH(오지 게이소꾸 기끼(주) 제조)를 이용하여 23 ℃, 55 ％RH의 분위기하에서 590 nm의 파장에 있어서 3차원 굴절률 측정을 행하고, 지상축 방향의 굴절률 Nx, 진상축 방향의 굴절률 Ny, 두께 방향의 굴절률 Nz를 구한다. 그 결과로부터, 다음 식에 따라서 두께 방향의 리타데이션 Rt를 산출하였다.

Rt={(Nx+Ny)/2-Nz}×d2

또한, 필름의 양단부 30 mm를 제외하고, 그 내측의 폭 방향 30 개소에서 측정하거나 리타데이션 Rt의 최대값과 최소값과의 차 ΔRt를 구하였다.

실시예 1 외, 터치 롤 (6)의 제1 냉각 롤에 대한 선압, 필름이 닙에 협압되기 직전의 온도 T, 터치 롤의 종류를 다양하게 변경하여 필름 단부의 평균막 두께 d1, 리타데이션 Rt의 폭 방향에서의 최대값과 최소값과의 차ΔRt를 구하였다. 또한, 비교예 3에 대해서는 유연 다이 (4)의 갭의 폭이 필름의 폭 방향 전역에 걸쳐 1 mm가 되도록 히트 볼트를 조정하였다.

그 결과를 하기 표 1, 표 2에 나타낸다. 표 1에 기재된 실시예 1, 4 내지 8, 비교예 7 내지 12는 터치 롤로서 터치 롤 (B)를 이용하였고, 두께 t2와 롤의 반경 r과의 비도 함께 기재하였다. 측정 결과를 표 1에 기재하였다. 또한, 표 2에 기재된 실시예 2, 3, 9 내지 11, 비교예 1 내지 6은 터치 롤로서 터치 롤 (A)를 이용하였고, 금속 슬리브의 두께 t1도 함께 기재하였다.

그 결과, 실시예 1 내지 11 모두, 단부의 막 두께 d1은 원하는 값이 얻어지고, 리타데이션 Rt의 최대값과 최소값과의 차ΔRt도 매우 작게 할 수 있었다.

한편, 비교예 1, 9는 터치 롤 (6)의 선압이 너무 강하고, 비교예 2, 8은 터치 롤 (6)의 선압이 너무 약하여 ΔRt가 커져 버렸다. 또한, 비교예 3, 5, 11은 닙 돌입 온도 T가 너무 낮기 때문에 ΔRt도 커져 버렸다. 또한, 비교예 3은 유연 다이 (4)의 갭을 전역에 걸쳐 1 mm로 설정하였기 때문에, 단부의 막 두께 d1이 상당히 커졌다. 또한, 비교예 4, 12는 닙 돌입 온도 T가 너무 높았기 때문에, ΔRt가 커져 버렸음과 동시에 필름이 백화되었다. 비교예 6, 7, 10은 터치 롤 (6)의 탄성이 부족하였기 때문에 ΔRt가 커졌다.

Claims

셀룰로오스 수지를 포함하는 용융물을 시트형으로 압출시키는 유연 다이와,

상기 유연 다이로부터 압출된 시트형 용융물을 회전시키면서 차례로 표면에서 지지하는 회전 지지체와,

상기 회전 지지체에 대하여 압박되어 닙을 형성하고, 상기 닙부에서 상기 용융물을 협압시키면서 성형하는 협압 회전체를 구비한 셀룰로오스 필름의 제조 장치이며,

상기 협압 회전체가 상기 회전 지지체에 압박되는 힘 F를, 닙에 있어서의 필름의 폭 W로 나눈 값이 1 kN/m 이상 15 kN/m 이하이고,

상기 협압 회전체는 두께 0.1 mm 이상 1.5 mm 이하이고 가요성인 금속 슬리브에 의해 덮인 롤러, 또는 그 반경의 0.008배 이상 0.05배 이하 두께의 금속제 외통을 갖는 롤러이고,

상기 닙에 협압되기 직전의 상기 용융물의 온도 T가 상기 셀룰로오스 수지의 유리 전이 온도 Tg에 대하여 Tg<T<Tg+110 ℃인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 협압 회전체에 의해 협압되기 직전에서의 상기 셀룰로오스 필름의, 상기 회전 지지체의 회전 방향에 직교하는 폭 방향에 관한 단부로부터 30 mm의 범위에서의 평균 두께를 d1이라 하고, 상기 범위보다 내측에서의 평균 두께를 d2라 하였을 때, d1<d2인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 금속 슬리브의 내측에는 유체가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 금속 슬리브에 덮인 롤러가 탄성 롤이며, 상기 탄성 롤에 의해 상기 금속 슬리브가 상기 회전 지지체에 의해서 가압되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제4항에 있어서, 상기 탄성 롤이, 회전이 자유롭게 축 지지된 금속제 내통(內管)의 표면에 고무가 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 금속제 외통이 회전축에 설치된 한쌍의 플랜지에 부착되어 있고, 내부에 공간이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제6항에 있어서, 상기 공간에 유체 통로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제1항에 있어서, 상기 협압 회전체가 상기 회전 지지체에 압박되는 힘 F를, 닙에 있어서의 필름의 폭 W로 나눈 값이 5 kN/m 이상 10 kN/m 이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 셀룰로오스 필름의 제조 장치에 의해서 제조된 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제9항에 기재된 광학 필름을 보호 필름으로서 이용한 것을 특징으로 하는 편광판.
제10항에 기재된 편광판을 이용한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
셀룰로오스 수지를 포함하는 용융물을 유연 다이로부터 시트형으로 압출시키고,

상기 유연 다이로부터 압출된 용융물을, 회전 지지체가 회전하면서 차례로 표면에서 지지하고, 상기 회전 지지체에 대하여 압박되어 닙을 형성하는 협압 회전체로 상기 닙부에서 상기 용융물을 협압시키면서 성형하는 셀룰로오스 필름의 제조 방법이며,

상기 협압 회전체가 상기 회전 지지체에 압박되는 힘 F를, 닙에 있어서의 필름의 폭 W로 나눈 값이 1 kN/m 이상 15 kN/m 이하이고,

상기 협압 회전체는 두께 0.1 mm 이상 1.5 mm 이하이고 가요성인 금속 슬리브에 의해 덮인 롤러, 또는 그 반경의 0.008배 이상 0.05배 이하 두께의 금속제 외통을 갖는 롤러이고,

상기 협압 회전체는 상기 셀룰로오스 수지의 유리 전이 온도 Tg에 대하여 상기 용융물의 온도 T가 Tg<T<Tg+110 ℃인 관계를 만족시킬 때, 상기 용융물을 협압시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 필름의 제조 방법.