KR101562575B1 - 광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름 - Google Patents

광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기화한 저분자량 화합물이 베이스 필름 이면 및 도포막면에 부착하는 것에 의한 오염이나 불균일이 없는 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 연속 반송되는 띠 형상 베이스 필름(14) 위에, 경화성 도포액을 도포하고, 건조 존(zone)(32)에서 도포층을 가열풍으로 건조시킨 후, 경화 존(36)에서 그 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법에서, 건조 존(32)과 경화 존(36) 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존(34)을 마련하고, 중간 존(34)의 온도를 건조 존(32)의 온도와 경화 존(36)의 온도 중 어느 것보다도 낮아지도록 제어하고, 또한, 결로(結露) 억제 수단으로 건조 존(32) 및 경화 존(36)에서 발생하는 기화한 저분자량 화합물의 결로를 방지한다.
Figure R1020090015166
광학 필름, 띠 형상 베이스 필름, 중간 존, 결로 억제 수단

Description

광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름{METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL FILM AND OPTICAL FILM}
본 발명은, 광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름에 관하며, 특히, 연속 반송되는 띠 형상의 베이스 필름 위에 경화성 도포액을 도포하고, 그 도포층을 가열풍 건조한 후에, 그 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름에 관한 것이다.
근래, 액정 표시 장치에 사용하는 다양한 광학 필름이 필요로 되고 있다. 이 중에서도, 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선하기 위해서, 한 쌍의 편광판과 액정 셀 사이에 위상차판으로서 사용하는 위상차 필름, 액정 표시 장치의 시야성을 향상시키는 반사 방지 필름의 수요가 증가하고 있다. 위상차 필름은, 액정 표시 장치의 콘트라스트비나 화면 휘도의 향상에 따라, 불균일을 보다 적게 하는 것이 강하게 요구되고 있다. 또한, 반사 방지 필름도 클리어화, 표시 화면의 고정세화(高精細化)에 따라, 불균일을 보다 적게 하는 것이 강하게 요구되고 있다.
이 불균일의 발생 요인으로서는, 건조풍 등에 의한 도포막의 건조 불균일이거나, 투명 필름 혹은 경화성 도포액에 함유되는 저분자량 화합물이 기화함으로써 생긴 결로(結露)가 도포막을 건조하는 건조 존(zone)이나 도포막을 광이나 열로 경화하는 경화 존을 오염시켜, 그 결로가 도포막 혹은 투명 필름 이면에 부착하는 것에 의한 오염이다.
이들의 대책 방법으로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에서는 웹의 도포면에 접하는 건조풍의 풍향이나 풍속의 흐트러짐을 관리함으로써 도포막의 건조 불균일의 발생을 방지하는 방법이 제안되어 있다. 그리고, 예를 들면, 특허문헌 2에서는, 용액 제막법에 있어서의 필름의 제조 공정이지만, 건조 존 내에서 필름을 건조시킬 때, 기화한 저분자량 화합물에 의한 건조 존 벽면의 오염을 방지하는 방법이 제안되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특개2004-361015호 공보
[특허문헌 2] 일본 특개2001-198934호 공보
그러나, 특허문헌 1 및 2의 방법으로는, 띠 형상 필름 위에 경화성 도포액을 도포한 후에, 건조 존에서 그 도포층을 건조시키고, 경화 존에서 상기 건조시킨 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법에서, 상기와 같은 불균일을 억제할 수 있는 것은 아니다.
본 발명은 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 불균일을 억제할 수 있는 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 연속 반송되는 띠 형상의 베이스 필름 위에, 경화성 도포액을 도포하고, 건조 존에서 도포층을 가열풍으로 건조시킨 후, 경화 존에서 그 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법에서, 상기 건조 존과 상기 경화 존 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존을 마련함과 함께, 그 중간 존의 온도를 상기 건조 존의 온도와 상기 경화 존의 온도 중 어느 것보다도 낮아지도록 제어하고, 상기 중간 존의 내압이 상기 건조 존의 내압보다 낮고, 또한, 상기 중간 존의 내압이 상기 경화 존의 내압보다 낮게 제어하며, 상기 중간 존에 신선풍을 공급하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법을 제공한다.
또, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 연속 반송되는 띠 형상의 베이스 필름 위에, 경화성 도포액을 도포하고, 건조 존(zone)에서 도포층을 가열풍으로 건조시킨 후, 경화 존에서 그 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법에서, 상기 건조 존과 상기 경화 존 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존을 마련함과 함께, 그 중간 존의 온도를 상기 건조 존의 온도와 상기 경화 존의 온도 중 어느 것보다도 낮아지도록 제어하고, 상기 중간 존의 내압이 상기 건조 존의 내압보다 낮고, 또한, 상기 중간 존의 내압이 상기 경화 존의 내압보다 낮게 제어하며, 상기 중간 존에 있어서의 기화한 저분자량 화합물의 분위기 농도를 1ppb 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법을 제공한다.
여기서, 칸막이를 거쳐 연속한다 함은, 이웃하는 존끼리가 베이스 필름이 반송되는 개구를 갖는 칸막이를 거쳐 연속하고 있는 것을 말한다. 또한, 존의 온도란, 존 내의 분위기 온도를 말하고, 저분자량 화합물이란, 분자량이 1000 이하의 것을 말한다.
종래 기술과 같이, 중간 존을 갖지 않고 건조 존으로부터 바로 경화 존으로 도포층이 반송되면, 건조 존에서 가열된 베이스 필름 및 도포층에서 기화한 저분자량 화합물이 건조 존보다도 온도가 낮은 경화 존에서 결로하는 경우가 있어, 결로에 의해 석출된 석출물이 베이스 필름 이면 및 도포막면에 부착하여 오염시킨다. 또한, 경화 존의 벽면 등에서 결로한 석출물이 베이스 필름 이면 및 도포막면에 낙하 부착하여 오염시킨다.
이에 대해, 본원 발명과 같이, 건조 존과 경화 존 사이에 중간 존을 마련하여, 중간 존의 온도가 경화 존의 온도보다도 낮아지도록 온도 제어를 행하므로, 경화 존에서 결로할 가능성이 있는 기화한 저분자량 화합물은 경화 존보다도 온도가 낮은 중간 존에서 결로하므로, 경화 존에서의 결로를 방지한다. 또한, 결로 억제 수단으로, 중간 존에서 증발한 저분자량 화합물이 결로하는 것을 방지한다.
이에 의해, 건조 존, 중간 존, 경화 존으로 반송되는 베이스 필름 이면 및 도포막면이 기화한 저분자량 화합물이 결로한 석출물로 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 종래와 같이 건조 존과 경화 존이 인접하고 있으면, 인접 근방에서는 서로의 존에서 취출된 가열풍끼리가 왕래하여 건조 불균일이나 경화 불균일을 발생한다.
이에 대해, 본원 발명에서는 건조 존과 경화 존 사이에, 가열풍의 완충 존인 중간 존을 마련했으므로, 건조 불균일이나 경화 불균일을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 건조 존의 내압을 P1, 상기 중간 존의 내압을 P2, 상기 경화 존의 내압을 P3으로 표시했을 때, P2와 P1의 내압차 ΔP21이, 0〔Pa〕>ΔP21>-10〔Pa〕의 관계를 만족하도록 제어함과 함께, P3과 P2의 내압차 ΔP32가 5〔Pa〕 이하이도록 제어하는 것이 바람직하다.
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내압차 ΔP21이, 0〔Pa〕>ΔP21>-10〔Pa〕의 관계를 만족하도록 제어함과 함께, P3과 P2의 내압차 ΔP32가 5〔Pa〕 이하이도록 제어함으로써, 중간 존에서 기화하지 않은 저분자량 화합물이 경화 존에서 기화했다 해도, 기화한 저분자량 화합물을 포함하는 풍이 중간 존으로 흘러 제거된다. 또한, 중간 존에서 제거되지 않은 기화한 저분자량 화합물을 포함하는 풍이 건조 존으로 흘러들어도, 건조 존은 분위기 온도가 가장 높으므로 결로하는 경우는 없다. 이에 의해, 저분자량 화합물이 기화한 저분자량 화합물의 결로물로 베이스 필름 이면 및 도포막면이 오염되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 경화 존으로부터 중간 존을 거쳐 건조 존으로 흐르는 풍은, ΔP32를 5Pa 이하로 함으로써 극히 미풍이므로, 이 미풍에 의해 도포층에 건조 불균일이 발생하는 경우도 없다. 또한, 중간 존에서 경화 존으로의 풍의 흐름이 일어나지 않으므로, 경화 존에서의 도포막의 막면 온도가 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있으므로, 경화시에 생기는 불균일을 억제할 수 있다.
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본 발명은, 중간 존에서의 기화한 저분자량 화합물의 분위기 농도를 1ppb 이하로 함으로써, 기화한 저분자량 화합물이 중간 존에서 결로하는 것을 억제할 수 있어, 베이스 필름 이면 및 도포막면의 오염을 더욱 확실히 방지할 수 있다. 또, 구체적인 결로 제어 수단의 일례로서는, 중간 존에 그 존과 근사한 온도를 갖는 신선풍을 공급함으로써 실현할 수 있다.
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본 발명에 의하면, 기화한 저분자량 화합물의 결로물이 베이스 필름 및 도포막에 부착하는 것에 의한 오염이나 불균일이 없는 광학 필름의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면에 의해 본 발명의 광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름의 바람직한 실시 형태에 대해 상세 설명한다. 또, 본 실시 형태에서는 광학 필름이 광학 보상 필름의 경우에 대해 설명하지만, 광학 필름은 광학 보상 필름에 한정되지 않고, 띠 형상의 베이스 필름 위에 경화성 도포액을 도포한 후에 건조 존에서 가열풍에 의해 도포층을 건조시키고, 경화 존에서 건조시킨 도포층을 경화시키는 각종 광학 필름, 예를 들면, 방현(防眩) 필름, 반사 방지 필름 등의 제조 방법에도 적용할 수 있다.
도 1은, 본 발명을 실시하기 위한 광학 보상 필름의 제조 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 미리 배향막 형성용의 투명 수지층이 형성된 띠 형상 베이스 필름(14)이, 송출기(12)로부터 송출된다. 띠 형상 베이스 필름(14)은, 가이드 롤러(16)에 의해 가이드되면서 하류측에 배치된 러빙 처리 장치(18)로 송입되고, 러빙 롤러(20)에 의해 투명 수지층이 러빙 처리된다. 이에 의해, 배향막이 형성된다.
러빙 처리 장치(18)에서는, 러빙 롤(20)이 띠 형상 베이스 필름(14)의 연속 반송 공정 내에 있는 두 반송용 롤 사이에 배치되어 있다. 그리고, 띠 형상 베이스 필름(14)이 회전하는 러빙 롤(20)로 러빙되어 반송됨으로써, 연속적으로 러빙 처리된다. 이 경우, 러빙 롤(20)은, 그 회전축이 띠 형상 베이스 필름(14)의 반송 방향에 대해 기울어지도록 배치되어도 좋다.
러빙 처리 장치(18)의 하류측에는 제진기(22)가 배치되어 있어, 띠 형상 베이스 필름(14) 표면에 부착한 먼지가 제거된다. 또한, 제진기(22)의 하류측에는 그라비어 도포 장치(24)가 배치되어, 액정성 화합물을 함유하는 도포액이 띠 형상 베이스 필름(14)의 배향막 위에 도포된다. 액정성 화합물로서는, 가교성 관능기를 갖는 액정성 디스코틱 화합물이 바람직하게 사용된다.
그라비어 도포 장치(24)는, 그라비어 롤러(26)와, 그 그라비어 롤러(26)의 하방에 배치되고, 액정성 화합물을 함유하는 도포액이 채워진 액받이 팬(28)을 구비하고 있고, 그라비어 롤러(26)의 약 하반은 도포액에 침지되어 있다. 또한, 그라비어 롤러(26)의 약 10시의 위치에 블레이드(29)가 배치되어 있다. 이에 의해, 그라비어 롤러(26) 표면의 셀에 도포액이 공급되고, 블레이드(29)로 여분의 도포액이 긁어 떨어뜨려진 후, 웹(14) 표면에 도포된다. 도포액의 도포량은, 10mL/m2 이하인 것이 바람직하다.
상류 가이드 롤러(17) 및 하류 가이드 롤러(19)는, 그라비어 롤러(26)와 거의 평행한 상태로 배치되어 있다. 또한, 상류 가이드 롤러(17) 및 하류 가이드 롤 러(19)는, 그 양단부가 도시하지 않는 축수(軸受) 부재(볼 축수 등)에 의해 회동 자재(自在)로 지지되고, 구동 기구를 갖지 않는 것이 바람직하다. 그라비어 도포 장치(24)는, 크린룸 등의 청정한 분위기로 마련되는 것이 바람직하다. 청정도는, 클래스 1000 이하가 바람직하고, 클래스 100 이하가 보다 바람직하고, 클래스 10 이하가 더욱 바람직하다.
도포 장치로서는, 도 1에서는, 그라비어 도포 장치(24)의 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 딥 코팅법, 에어 나이프 코팅법, 커튼 코팅법, 롤러 코팅법, 와이어 바 코팅법, 마이크로그라비어법이나 익스트루젼 코팅법 등의 방법을 적절히 사용할 수 있다. 띠 형상 베이스 필름(14)의 반송 속도는, 5∼200m/분이 바람직하다. 또한, 띠 형상 베이스 필름(14)에 형성되는 도포층의 폭은, 0.5∼3m인 것이 바람직하다.
액정성 화합물을 함유하는 도포층이 형성된 띠 형상 베이스 필름(14)은, 곧 하류측에 마련된 초기 건조 존(30)에 의해 건조된다. 또한, 초기 건조 존(30)의 하류측에는 건조 존(32)이 마련되어, 건조된 띠 형상 베이스 필름(14)의 도포층이 더욱 건조된다. 그리고, 건조 존(32)의 하류측에는 경화 존(36)이 마련되어, 건조된 띠 형상 베이스 필름(14)의 도포층은 경화된다.
그러나, 중간 존(34)을 갖지 않고 건조 존(32)으로부터 바로 경화 존(36)에 도포층이 반송되면, 건조 존(32)에서 가열된 띠 형상 베이스 필름(14) 및 도포막으로부터 증발한 저분자량 화합물이 건조 존(32)보다도 온도가 낮은 경화 존(36)에서 결로하는 경우가 있어, 결로에 의해 석출된 석출물(결로물)이 띠 형상 베이스 필름 이면 및 도포막면에 부착하여 오염시킨다. 또한, 경화 존(36)의 벽면 등에서 결로한 결로물이 띠 형상 베이스 필름 이면 및 도포막면에 낙하 부착하여 오염시킨다. 또, 여기서, 저분자량 화합물이란, 분자량이 1000 이하의 것을 말한다. 광학 보상 필름의 제조에 있어서, 이 저분자량 화합물로서는, 예를 들면, 가소제로서, 트리페닐·포스페이트(TPP), 비페닐·디페닐·포스페이트(BPP)가, 경막제로서, 이루가큐어 184, 실란 커플링제로서, 아크로일옥시프로필트리메톡시실란 등이 있다.
그래서, 본 발명은, 연속 반송되는 띠 형상 베이스 필름(14) 위에, 경화성 도포액을 도포하고, 건조 존(32)에서 도포층을 가열풍으로 건조시킨 후, 경화 존(36)에서 그 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법에서, 건조 존(32)과 경화 존(36) 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존(34)을 마련하고, 그 중간 존(34)의 온도를 건조 존(32)의 온도와 경화 존(36)의 온도 중 어느 것보다도 낮아지도록 제어하고, 또한, 결로 억제 수단으로 건조 존(32) 및 경화 존(36)에서 발생하는 기화한 저분자량 화합물의 결로를 방지하도록 했다.
여기서, 칸막이를 거쳐 연속한다고 함은, 이웃하는 존끼리가 띠 형상 베이스 필름(14)이 반송되는 개구를 갖는 칸막이를 거쳐 연속하고 있는 것을 말한다. 또한, 존의 온도란, 존 내의 분위기 온도를 말하고, 저분자량 화합물이란, 분자량이 1000 이하의 것을 말한다.
본원 발명과 같이, 건조 존(32)과 경화 존(36) 사이에 중간 존(34)을 마련하고, 온도 제어 공정에서는, 중간 존(34)의 온도가 경화 존(36)의 온도보다도 낮아지도록 온도 제어를 행하므로, 경화 존(36)에서 결로할 가능성이 있는 저분자량 화 합물은 경화 존(36)보다도 온도가 낮은 중간 존(34)에서 결로하므로, 경화 존(36)에서의 결로를 방지한다. 또한, 결로 억제 수단으로, 중간 존(34)에서 기화한 저분자량 화합물이 결로하는 것을 방지할 수 있다.
이에 의해, 건조 존(32), 중간 존(34), 경화 존(36)으로 반송되는 띠 형상 베이스 필름(14)의 이면 및 도포면이 기화한 저분자량 화합물의 결로물로 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 종래와 같이 건조 존(32)과 경화 존(36)이 인접하고 있으면, 인접 근방에서는 서로의 존에서 취출된 가열풍끼리가 왕래하여 건조 불균일이나 경화 불균일을 발생한다.
이에 대해, 본원 발명에서는 건조 존(32)과 경화 존(36) 사이에, 가열풍의 완충 존인 중간 존(34)을 마련했으므로, 건조 불균일이나 경화 불균일을 억제할 수 있다.
결로 제어 수단은, 기화한 저분자량 화합물이 중간 존(34)으로 유입하는 것을 방지하기 위해서, 건조 존(32)의 내압을 P1, 중간 존(34)의 내압을 P2, 경화 존(36)의 내압을 P3으로 표시할 때, 내압차(P2-P1)(이하, ΔP21로 표기한다)가, 0Pa>ΔP21>-10Pa의 관계를 만족시킴과 함께, 내압차(P3-P2)(이하, ΔP32로 표기한다)가 5Pa 이하이도록 제어한다. 이렇게 함으로써, 경화 존(36)으로부터 중간 존(34), 중간 존(34)으로부터 건조 존(32)이라는 풍의 흐름이 생기는데 그 풍은 미풍이다. 따라서, 기화한 저분자량 화합물이 중간 존(34)에 머물지 않고, 기화한 저분자량 화합물을 포함하는 풍이 비교적 기화한 저분자량 화합물의 농도가 낮은 건조 존(32)으로 흐르고 있으므로, 중간 존(34)에서도 결로하는 경우가 없게 되어, 저분자량 화합물의 결로물이 도포막면에 부착하는 것에 의한 도포막의 오염을 더욱 방지할 수 있다. 그리고, 미풍으로 도포층이 건조됨으로써 건조 불균일도 방지할 수 있다. 또한, 중간 존(34)으로부터 경화 존(36)으로의 풍의 흐름이 일어나지 않으므로, 경화 존에서의 도포막의 막면 온도가 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있으므로, 경화시에 생기는 불균일을 억제할 수 있다.
또한, 결로 억제 수단으로서는, 중간 존(34)에서의 기화한 저분자량 화합물의 분위기 농도를 1ppb 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
중간 존(34)에서의 기화한 저분자량 화합물의 농도를 1ppb 이하로 함으로써, 저분자량 화합물이 중간 존(34)에서 결로하는 것을 억제할 수 있어, 도포막면의 오염을 더욱 확실히 방지할 수 있다. 여기서, 중간 존(34)에서의 기화한 저분자량 화합물의 농도 측정은, 예를 들면, 기화한 저분자량 화합물을 함유하는 기체를 샘플링하여, 필터에 흡착 후, 유기 용제로 추출하여, GC-MS로 정량화하는 방법을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 구체적인 결로 제어 수단의 일례로서는, 중간 존에 그 존과 근사한 온도를 갖는 신선풍을 공급함으로써 실현할 수 있다.
또한, 중간 존(34)에서의 띠 형상 베이스 필름(14)에서의 폭 방향의 건조풍 성분의 풍속이 0.7m/초 이하인 것이 바람직하다. 도포층의 불균일은, 특히 띠 형상 베이스 필름(14)의 도포층 근방에 생기는 폭 방향의 건조풍 성분에 의해 흐트러지기 쉽다. 띠 형상 베이스 필름(14)의 도포층 근방에서의 폭 방향의 건조풍 성분의 풍속을 0.7m/초 이하로 함으로써, 풍에 의한 흐트러짐이 도포층면에 고정되는 것을 억제할 수 있으므로, 광학 필름의 불균일을 저감할 수 있다. 또, 여기서, 폭 방향의 건조풍 성분이란, 띠 형상 베이스 필름(14)의 도포층으로부터 40mm 이내의 범위에서의 풍속을 말한다.
풍속의 계측은, 폭 방향의 건조풍 성분의 풍속을 측정할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는데, 예를 들면, 일본 카노맥스사제의 「클리모마스터(climomaster) 풍속계」를 사용할 수 있고, 특히, 풍향의 지향성이 있는 「클리모마스터 풍속계 6531형 또는 6541형」을 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의해, 풍속계에서의 측정 결과에 의거하여, 건조 존(32)이나 경화 존(36)에서의 건조풍의 풍량을 조절함으로써, 중간 존에서의 띠 형상 베이스 필름에서의 폭 방향의 건조풍 성분의 풍속을 0.7m/초 이하로 할 수 있다.
중간 존(34)을 나온 띠 형상 베이스 필름(14)은, 그 하류측에 마련된 경화 존(36)을 통과함으로써, 연속적으로 광조사되어 디스코틱 액정이 경화된다. 경화 존(36)에는, 띠 형상 베이스 필름(14)의 도포층에 자외선을 조사하는 자외선 조사 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 자외선 조사 수단은, 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 자외선 램프 등을 사용할 수 있다. 또한, 건조풍에 의해, 경화 존(36)내를 적당한 온도로 함으로써, 열경화를 촉진한다.
여기서, 건조 존(32)으로부터 경화 존(36)에서의 자외선 조사가 종료할 때까지의 공정에서는, 정상적인 배열 상태로 고정된다.
그리고, 배향막 위에 액정성 화합물을 함유하는 도포층이 형성된 띠 형상 베이스 필름(14)은, 권취기(38)에 권취된다.
또, 본 실시 형태에서는, 경화 존(36)에서 도포층을 자외선 조사하는 예로 설명했지만, 도포액에 따라서는 도포층을 가열하여 경화하는 것도 생각된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 광학 보상 필름의 제조 방법에 의해, 도포막의 건조 불균일이나 저분자량 화합물의 증발물이 도포막에 부착하는 것에 의한 오염이나 불균일이 없는 광학 보상 필름을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 사용되는 각종 재료에 대해 설명한다.
본 실시 형태에서 사용되는 디스코틱 화합물(액정성 화합물)로서는, 일본 특개평7-267902호, 특개평7-281028호, 특개평7-306317호의 각 공보에 기재된 것을 사용할 수 있다. 이들에 의하면, 광학이방층(액정성 화합물을 함유하는 도포층)은, 디스코틱 구조 단위를 갖는 화합물로 형성되는 층이다. 즉, 광학이방층은, 모노머 등의 저분자량의 액정성 디스코틱 화합물층, 또는 중합성의 액정성 디스코틱 화합물의 중합(경화)에 의해 얻어지는 폴리머층이다.
디스코틱(원반상) 화합물로서는, 예를 들면, C. Destrade들의 연구 보고, Mol. Cryst. 71권, 111페이지(1981년)에 기재되어 있는 벤젠 유도체, C.Destrade들의 연구 보고, Mol. Cryst. 122권, 141페이지(1985년), Physics lett, A, 78권, 82페이지(1990)에 기재되어 있는 토르키센 유도체, B. Kohne들의 연구 보고, Angew. Chem. 96권, 70페이지(1984년)에 기재된 시클로헥산 유도체 및 J. M. Lehn들의 연구 보고, J. Chem. Commun., 1794페이지(1985년), J. Zhang들의 연구 보고, J. Am. Chem. Soc. 116권, 2655페이지(1994년)에 기재되어 있는 아자크라운계나 페닐아세틸렌계 매크로사이클 등을 들 수 있다.
상기 디스코틱(원반상) 화합물은, 일반적으로 이들을 분자 중심의 모핵으로 하고, 직쇄의 알킬기나 알콕시기, 치환 벤조일옥시기 등을 그 직쇄로 하여 방사선상으로 치환된 구조이며, 액정성을 나타내고, 일반적으로 디스코틱 액정이라 불리는 것이 포함된다. 단, 분자 자신이 부(-)의 일축성을 갖고, 일정한 배향을 부여할 수 있는 것이면 상기 기재에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 공보에서, 원반상 화합물로 형성했다고 함은, 최종적으로 생긴 것이 상기 화합물일 필요는 없고, 예를 들면, 상기 저분자 디스코틱 액정이 열, 광 등으로 반응하는 기를 갖고 있고, 결과적으로 열, 광 등으로 반응에 의해 중합 또는 가교하여, 고분자량화하여 액정성을 소실한 것도 포함된다. 또한, 디스코틱 네마틱상 또는 일축성의 주상상(柱狀相)을 형성할 수 있는, 원반상 화합물의 적어도 1종을 함유하고, 또한 광학이방성을 갖는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 원반상 화합물이 트리페닐렌 유도체인 것이 바람직하다. 여기서, 트리페닐렌 유도체가, 일본 특개평7-306317호 공보에 기재된 (화2)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
배향막층의 지지체가 되는 웹(14)으로서는, 셀룰로오스아실레이트 필름이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, 일본 특개평9-152509호 공보에 상세하게 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다. 즉, 배향막은 셀룰로오스아실레이트 필름 위 또는 그 셀룰로오스아실레이트 필름 위에 도설(塗說)된 언더코팅층 위에 마련된다. 배향막은, 그 위에 마련되는 액정성 디스코틱 화합물의 배향 방향을 규정하도록 기능한다. 여기서 배향막은, 광학이방층에 배향성을 부여할 수 있는 것이면, 어떤 층이어도 좋다.
배향막의 바람직한 예로서는, 유기 화합물(바람직하게는 폴리머)의 러빙 처리된 층, 무기 화합물의 사방 증착층, 및 마이크로그루브(micro-groove)를 갖는 층, 또한 ω-트리코산산, 디옥타데실메틸암모늄클로라이드 및 스테아릴산메틸 등의 랭뮤어·브로지트법(LB막)에 의해 형성되는 누적막, 혹은 전장 혹은 자장의 부여에 의해 유전체를 배향시킨 층을 들 수 있다.
배향막용의 유기 화합물로서는, 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴산/메타크릴산 공중합체, 스티렌/말레이미드 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 스티렌/비닐톨루엔 공중합체, 클로로설폰화 폴리에틸렌, 니트로셀룰로오스, 폴리염화비닐, 염소화 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리이미드, 아세트산비닐/염화비닐 공중합체, 에틸렌/아세트산비닐 공중합체, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트 등의 폴리머 및 실란커플링제 등의 화합물을 들 수 있다. 바람직한 폴리머의 예로서는, 폴리이미드, 폴리스티렌, 스티렌 유도체의 폴리머, 젤라틴, 폴리비닐알코올 및 알킬기(탄소 원자수 6 이상이 바람직하다)를 갖는 알킬 변성 폴리비닐알코올을 들 수 있다.
그 중에서도, 알킬 변성의 폴리비닐알코올은 특히 바람직하고, 액정성 디스코틱 화합물을 균일하게 배향시키는 능력이 뛰어나다. 이것은, 배향막 표면의 알킬쇄와 디스코틱 액정의 알킬측쇄의 강한 상호 작용 때문으로 추찰된다. 또한, 알킬기는, 탄소 원자수 6∼14가 바람직하고, 또한, -S-, -(CH3)C(CN)- 또는 -(C2H5)N-CS-S-를 거쳐 폴리비닐알코올에 결합하고 있는 것이 바람직하다. 상기 알킬 변성 폴리비닐알코올은, 말단에 알킬기를 갖는 것이며, 비누화도 80% 이상, 중합도 200 이상이 바람직하다. 또한, 상기 측쇄에 알킬기를 갖는 폴리비닐알코올은, 쿠라레이(주)제의 MP103, MP203, R1130 등의 시판품을 이용할 수 있다.
또한, 액정 표시 장치(LCD)의 배향막으로서 널리 사용되고 있는 폴리이미드막(바람직하게는 불소 원자 함유 폴리이미드)도 유기 배향막으로서 바람직하다. 이것은, 폴리아믹산(예를 들면, 히다치카세이(주)제의 LQ/LX 시리즈, 닛산가가쿠(주)제의 SE 시리즈 등)을 웹면에 도포하고, 100∼300℃에서 0.5∼1시간 소성한 후, 러빙함으로써 얻어진다.
또한, 셀룰로오스아실레이트 필름에 적용되는 배향막은, 상기 폴리머에 반응성기를 도입함으로써, 혹은 상기 폴리머를 이소시아네이트 화합물 및 에폭시 화합물 등의 가교제와 함께 사용하여, 이들 폴리머를 경화시킴으로써 얻어지는 경화막인 것이 바람직하다.
배향막에 사용되는 폴리머와, 광학이방층의 액정성 화합물이, 이들 층의 계면을 거쳐 화학적으로 결합하고 있는 것이 바람직하다. 배향막의 폴리머가, 비닐 부분, 옥시라닐 부분 또는 아지리디닐 부분을 갖는 기에서, 적어도 1개의 히드록시기가 치환된 폴리비닐알코올로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 비닐 부분, 옥시라닐 부분 또는 아지리디닐 부분을 갖는 기가, 에테르 결합, 우레탄 결합, 아세탈 결합 또는 에스테르 결합을 거쳐 폴리비닐알코올 유도체의 폴리머쇄에 결합하고 있는 것이 바람직하다. 비닐 부분, 옥시라닐 부분 또는 아지리디닐 부분을 갖는 기가, 방향족환을 갖지 않는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐알코올이, 일본 특개평 9-152509호 공보에 기재된 (화22)인 것이 바람직하다.
상기 러빙 처리는, LCD의 액정 배향 처리 공정으로서 널리 채용되고 있는 처리 방법을 이용할 수 있다. 즉, 배향막의 표면을, 종이나 가아제, 펠트, 고무 혹은 나일론, 폴리에스테르 섬유 등을 사용하여 일정 방향으로 마찰시킴으로써 배향을 얻는 방법을 사용할 수 있다. 일반적으로는, 길이 및 굵기가 균일한 섬유를 평균적으로 식모한 천 등을 사용하여 수회 정도 러빙을 행함으로써 실시된다.
또한, 무기 사방 증착막의 증착 물질로서는, SiO를 대표로 하여, TiO2, ZnO2 등의 금속 산화물, 또는 MgF2 등의 불화물, Au, Al 등의 금속을 들 수 있다. 또, 금속 산화물은, 고유전율의 것이면 사방(斜方) 증착 물질로서 사용할 수 있고, 상기에 한정되는 것은 아니다. 무기 사방 증착막은, 증착 장치를 사용하여 형성할 수 있다. 웹을 고정하여 증착하거나, 또는 장척 웹을 이동시켜 연속적으로 증착함으로써 무기 사방 증착막을 형성할 수 있다. 배향막을 사용하지 않고 광학이방층을 배향시키는 방법으로서, 웹상의 광학이방층을, 디스코틱 액정층을 형성할 수 있는 온도로 가열하면서, 전장 또는 자장을 부여하는 방법을 들 수 있다.
셀룰로오스아실레이트 필름 위에 광학이방층이 형성된 광학 보상 필름의 액정 표시 장치에서의 적용 방법으로서는, 편광판의 편측에 상기 광학 보상 필름을 점착제를 거쳐 접합시키는, 혹은, 편광 소자의 편측에 보호 필름으로서, 상기 광학 보상 필름을 접착제를 거쳐 접합시키는 것이 바람직하다. 광학이방 소자는, 적어도 디스코틱 구조 단위(디스코틱 액정이 바람직하다)를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디스코틱 구조 단위의 원반면이, 셀룰로오스아실레이트 필름면에 대해 기울어져 있고, 또한 디스코틱 구조 단위의 원반면과 셀룰로오스아실레이트 필름이 이루는 각도가 광학이방층의 깊이 방향에 있어서 변화하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광학 보상 필름은, 특히 투과형 액정 표시 장치에 바람직하게 사용된다. 투과형 액정 표시 장치는, 액정 셀 및 그 양측에 배치된 2매의 편광판으로 이루어진다. 액정 셀은, 2매의 전극 기판 사이에 액정을 담지(擔持)하고 있다. 광학 보상 필름은, 액정 셀과 한쪽 편광판 사이에, 1매 배치되거나, 또는 액정 셀과 쌍방의 편광판 사이에 2매 배치된다. 액정 셀의 모드는, VA 모드, TN 모드, 또는 OCB 모드인 것이 바람직하다.
도 1에 나타낸 광학 보상 필름의 제조 장치(10)를 사용하여, 표 1의 조건에서 광학 필름의 제조를 행했다. 즉, 실시예1∼15에서는, 건조 존(32)과 경화 존(36) 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존(34)을 마련하여 제조를 행했다. 비교예1∼5에서는, 중간 존(34)을 마련하지 않고 제조를 행했다.
띠 형상 베이스 필름(14)으로서는, 두께 80㎛의 트리아세틸셀룰로오스(후지택, 후지필름(주)제)를 사용했다. 그리고, 띠 형상 베이스 필름(14)의 표면에, 장쇄 알킬 변성 포발(MP-203, 쿠라레이(주)제)의 2중량% 용액을 필름 1m2당 25ml 도포 후, 60℃에서 1분간 건조시켜 형성한 배향막용 수지층을 형성한 웹(14)을, 30m/분 으로 반송시키면서, 배향막용 수지층 표면에 러빙 처리를 행하여 배향막을 형성했다.
그리고, 배향막용 수지층을 러빙 처리하여 얻어진 배향막 위에, 도포액으로서는, 디스코틱 화합물 TE-8의 (3)과 TE-8의 (5)의 중량비로 4:1의 혼합물에, 광중합 개시제(이루가큐어 907, 일본 치바-가이기(Ciba-Geigy)(주) 제조)를 상기 혼합물에 대해 1중량% 첨가한 혼합물의 40중량% 메틸에틸케톤 용액으로 하는 액정성 화합물을 함유하는 도포액을 사용했다. 띠 형상 베이스 필름(14)을, 30m/분으로 주행시키면서, 이 도포액을 배향막 위에 도포액량이 띠 형상 베이스 필름 1m2당 5mL∼7mL가 되도록 그라비어 도포 장치(24)로 도포했다. 그리고, 도포 후에, 135℃로 조정된 건조 존(32)에서 건조시켰다. 그 후, 실시예1∼7 및 비교예1, 2에서는 중간 존(34)을 거치고, 비교예3, 4에서는 직후에 띠 형상 베이스 필름(14)을 연속 반송하여 경화 존(36)의 자외선 램프에 의해 자외선을 조사했다. 중간 존(34)의 온도는 60℃, 경화 존(36)의 온도는 95℃로 했다.
여기서, 건조 존과 중간 존의 내압차 ΔP21과, 중간 존과 경화 존의 내압차 ΔP32를 표 1에 기재된 바와 같이 설정했다. 내압차는, 라인 운전 상태에서, 미차압계(야마모토덴키세이사쿠쇼 FR51)에 의해 측정했다. 그리고, 중간 존(34)의 저분자량 화합물의 분위기 농도(TPP 농도)를 표 1에 기재된 값으로 했다. TPP 농도는, 필터로 가스류(流)를 통과시켜, TPP를 부착시키고, 그 후 필터에 부착하여 있는 TPP를 아세톤으로 추출하여, GC-MS(가스 질량 분석 장치)으로 정량했다. 또한, 제조된 광학 보상 필름(광학 필름)의 오염의 정도에 대해 판정을 행했다. 판정은, 이하의 기준에 의해 행했다. 즉, 육안 검사에 의거하여, 품질상 문제가 없는 것을 ○, TV 용도 등의 고품위 용도에서는 품질상 문제가 있는 것을 △, 품질상 문제가 있는 것을 ×로 했다.
[표 1]
Figure 112009011268652-pat00001
표 1의 판정 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 건조 존과 경화 존 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존을 마련하고, 중간 존의 온도를 건조 존의 온도와 경화 존의 온도 중 어느 것보다도 낮아지도록 제어하고, 또한, 결로 억제 수단으로 건조 존 및 상기 경화 존에서 발생하는 기화한 저분자량 화합물의 결로를 방지한 실시예1∼15에서는, 좋은 결과가 얻어졌다.
또한, 실시예1∼15의 중에서도, 결로 억제 수단에 의해, 내압차 ΔP21을 0〔Pa〕>ΔP21>-10〔Pa〕를 만족하도록 제어함과 함께 내압차 ΔP32를 5〔Pa〕 이하로 제어하고, 중간 존에서의 기화한 저분자량 화합물의 분위기 농도를 1ppb 이하로 제어한 실시예1∼13에서는, TV 용도 등의 고품위 용도에서도 품질상 문제가 없는 고품질의 광학 필름을 얻을 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 보상 필름의 제조 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도.
[부호의 설명]
10…광학 보상 필름의 제조 장치, 14…띠 형상 베이스 필름, 32…건조 존, 34…중간 존, 36…경화 존

Claims (6)

  1. 연속 반송되는 띠 형상의 베이스 필름 위에, 경화성 도포액을 도포하고, 건조 존(zone)에서 도포층을 가열풍으로 건조시킨 후, 경화 존에서 그 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법에서,
    상기 건조 존과 상기 경화 존 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존을 마련함과 함께, 그 중간 존의 온도를 상기 건조 존의 온도와 상기 경화 존의 온도 중 어느 것보다도 낮아지도록 제어하고,
    상기 중간 존의 내압이 상기 건조 존의 내압보다 낮고, 또한, 상기 중간 존의 내압이 상기 경화 존의 내압보다 낮게 제어하며,
    상기 중간 존에 신선풍을 공급하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
  2. 연속 반송되는 띠 형상의 베이스 필름 위에, 경화성 도포액을 도포하고, 건조 존(zone)에서 도포층을 가열풍으로 건조시킨 후, 경화 존에서 그 도포층을 경화시키는 광학 필름의 제조 방법에서,
    상기 건조 존과 상기 경화 존 사이에 칸막이를 거쳐 중간 존을 마련함과 함께, 그 중간 존의 온도를 상기 건조 존의 온도와 상기 경화 존의 온도 중 어느 것보다도 낮아지도록 제어하고,
    상기 중간 존의 내압이 상기 건조 존의 내압보다 낮고, 또한, 상기 중간 존의 내압이 상기 경화 존의 내압보다 낮게 제어하며,
    상기 중간 존에 있어서의 기화한 저분자량 화합물의 분위기 농도를 1ppb 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 건조 존의 내압을 P1, 상기 중간 존의 내압을 P2, 상기 경화 존의 내압을 P3으로 표시했을 때, P2와 P1의 내압차 ΔP21이, 0〔Pa〕>ΔP21>-10〔Pa〕의 관계를 만족하도록 제어함과 함께, P3과 P2의 내압차 ΔP32가 5〔Pa〕 이하이도록 제어하는 것임을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
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