KR102166886B1

KR102166886B1 - 광학 필름 적층체, 그 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치, 및 투명 보호 필름

Info

Publication number: KR102166886B1
Application number: KR1020177009494A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 노모토; 노부유키 하이타; 타케하루 기타가와
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2020-10-16
Also published as: WO2016052732A1; CN115576046A; US20180017714A1; TWI568589B; JPWO2016052732A1; JP6983510B2; CN107250850A; KR20170054457A; CN115576046B; TW201627143A

Abstract

편광막 그 자체에는 변경을 가하지 않고, 대신에, 편광막의 치수 변화를 고려해 투명 보호 필름을 적당하게 선택하는 것에 의해서, 편광막과 투명 보호 필름과의 계면에 생길 수 있는 편광막의 치수 변화에 기인하는 응력을 경감시킬 수 있는 광학 필름 적층체 등을 제공한다. 이색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 이루어지는 두께가 10μm 이하의 편광막과, 편광막의 한 면에 접착층을 개재시켜서 배치된 열가소성 수지로 이루어지는 투명 보호 필름을 포함한 광학 필름 적층체에 있어서, 투명 보호 필름은, 두께가 40μm 이하이며, 100mm×100mm의 시험편을 85℃의 환경하에 48시간 방치한 후의, 편광막의 흡수축에 직교하는 방향에서의 치수 변화율이 0.2％ 이상이다.

Description

광학 필름 적층체, 그 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치, 및 투명 보호 필름{Optical film layered body, optical display device using optical film layered body, and transparent protective film}

본 발명은, 편광막과 투명 보호 필름을 포함한 광학 필름 적층체, 그 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치, 및 투명 보호 필름에 관한 것이다.

텔레비전, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말, 그 외의 전자 기기의 광학적 표시 장치용으로서, 박형의 편광막의 개발이 진행되고 있다. 예를 들면, 특허 제4815544호 공보(특허 문헌 1)에 의하면, 두께 10μm 이하라고 하는 박형의 편광막까지도 제작할 수 있다.

특허 문헌 1의 편광막을 포함하고, 편광막의 재료로는 일반적으로, 필름 모양으로 제막한 폴리비닐 알코올계 수지(이하,「PVA계 수지」라고 한다.)가 사용된다. 그렇지만, 이 PVA계 수지는 친수성으로 높은 흡습성을 가져, 온도나 습도의 변화의 영향을 받기 쉽고, 주위의 환경 변화에 의해서 신장·수축해 치수 변화를 일으키기 쉽다고 하는 결점을 가진다. 편광막의 이 치수 변화에 기인하는 응력은, 편광막에 인접해서 배치된 표시 패널 등의 부재에 휨 등의 변형을 일으켜, 표시 품질을 저하시키는 것이 알려져 있다.

편광막의 치수 변화를 억제하는 것 등을 목적으로서, 통상, 텔레비전용의 편광막에는, 그 양면에, 투명 보호 필름으로서 40~80μm의 TAC(트리아세틸셀룰로오스계) 필름이 첩합된다. 종래, 두께 10μm 이하라고 하는 박형의 편광막은, 편광막에 첩합되어진 이들 투명 보호 필름의 작동에 의해서, 또, 두께가 10μm 이하로 매우 작은 경우에는 편광막의 치수 변화에 기인하는 응력은 후형의 편광막에 비해 매우 작아질 것이므로, 인접하는 표시 패널 등의 부재에 문제를 일으키는 것은 비교적 적다고 생각되어 왔다.

(특허 문헌 1) 특허 제4815544호 공보 (특허 문헌 2) 특개 2009－161744호 공보 (특허 문헌 3) 특개 2010－072135호 공보

그렇지만, 제품화를 진행시킴에 따라, 박형의 편광막에 기인하는 새로운 문제가 밝혀졌다. 즉, 박형의 편광막에서는, 확실히, 인접하는 표시 패널 등의 부재에 편광막이 문제를 일으키는 것은 적지만, 반대로, 편광막의 치수 변화에 의해서 생기는 응력이 그대로 얇은 편광막에 걸려, 이 결과, 편광막 그 자체에 크랙을 일으켜 버린다고 하는 새로운 문제가 생기는 것이 밝혀졌다. 또, 기능 필름의 박형화가 진행됨에 따라, 종래와 같이 편광막의 양면이 아니고, 한 면만을 투명 보호 필름에 의해서 보호하는 층 구성이 제안되고 있지만, 이 한 면 보호의 구성을 박형의 편광막에 적용했을 경우에는, 편광막으로의 영향이 커져, 상기의 문제가 더욱 커져 버린다. 편광막에 생긴 크랙은, 비록 미소해도, 액정 표시 장치에 표시 얼룩짐을 발생시키는 원인이 되는 것이므로, 표시 얼룩짐의 발생을 저감시키기 위해서, 광학 필름 적층체에 사용되는 부재의 재료를 주의 깊게 선택한다, 라고 하는 설계상의 배려가 필요하게 된다.

본 발명은, 이러한 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 편광막 그 자체에는 변경을 가하지 않고, 대신에, 편광막의 치수 변화를 고려해 투명 보호 필름을 적당하게 선택하는 것에 의해, 편광막과 투명 보호 필름과의 계면에 생길 수 있는 편광막의 치수 변화에 기인하는 응력을 경감시킬 수 있는 광학 필름 적층체, 그 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치, 및 투명 보호 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명자들은, 상기 과제에 감안해 예의 검토한 결과, 이색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 이루어지는 두께가 10μm 이하의 편광막과, 상기 편광막의 한 면에 접착층을 개재시켜서 배치된 열가소성 수지로 이루어지는 투명 보호 필름을 포함한 광학 필름 적층체에 있어서, 상기 투명 보호 필름은, 두께가 40μm 이하이며, 100mm×100mm의 시험편을 85℃의 환경하에 48시간 방치한 후의, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향에서의 치수 변화율이 0.2％ 이상인, 광학 필름 적층체에 의하면, 편광막과 투명 보호 필름과의 계면에 생길 수 있는 편광막의 치수 변화에 기인하는 응력을 경감시킬 수 있는 것을 찾아내, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

(2) 상기 (1)에 기재의 광학 필름 적층체에 있어서, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향에 있어서, 상기 투명 보호 필름의 치수 변화율과 상기 편광막의 치수 변화율의 비가 0.05 이상 1 이하여도 좋다. 이 경우, 편광막과 투명 보호 필름과의 계면에 생길 수 있는 편광막의 치수 변화에 기인하는 응력을 효과적으로 경감시킬 수 있다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재의 광학 필름 적층체에 있어서, 상기 접착층과 상기 편광막과의 사이에 역접착층이 설치되어 있어도 좋다.

(4) 상기 (1) 내지 (3)의 어느 것인가에 기재의 광학 필름 적층체에 있어서, 상기 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 필름, 또는 폴리올레핀계 수지 필름의 어느 것이어도 좋다.

(5) 상기 (1) 내지 (4)의 어느 것인가에 기재의 광학 필름 적층체에 있어서, 상기 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름이며, 그 필름의 유리 전이 온도를 Tg로 했을 때에, Tg 이상의 온도로, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향으로 연신된 것이어도 좋다.

(6) 상기 (5)에 기재의 광학 필름 적층체에 있어서, 상기 투명 보호 필름은, 주쇠(主鎖)에 글루타르이미드환 또는 락톤환을 가지는 아크릴계 수지를 이용해 형성되어 있어도 좋다.

(7) 상기 (1) 내지 (6)의 어느 것인가에 기재의 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치로서도 좋다.

(8) 또, 본 발명에 의하면, 열가소성 수지로 이루어지는 투명 보호 필름이며, 상기 투명 보호 필름은, 두께가 40μm 이하이며, 100mm×100mm의 시험편을 85℃의 환경하에 48시간 방치한 후의, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향에 있어서의 치수 변화율이 0.2％ 이상인, 투명 보호 필름이 제공된다. 이 투명 보호 필름은, 두께가 10μm 이하의 편광막과 함께 광학 필름 적층체를 제조하는데 매우 유용한 것이다.

(9) 상기 (8)에 기재의 투명 보호 필름에 있어서, 이색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 이루어지는 두께가 10μm 이하의 편광막의 한 면에 접착층을 개재시켜서 배치되어도 좋다.

(10) 상기 (8) 또는 (9)에 기재의 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 필름, 또는 폴리올레핀계 수지 필름의 어느 것이어도 좋다.

(11) 상기 (8) 내지 (10)의 어느 것인가에 기재의 투명 보호 필름에 있어서, 상기 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름이며, 그 필름의 유리 전이 온도 이상의 온도로, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향으로 연신된 것이어도 좋다.

(12) 상기 (11)에 기재의 투명 보호 필름에 있어서, 상기 투명 보호 필름은, 주쇠에 글루타르이미드환 또는 락톤환을 가지는 아크릴계 수지를 이용해 형성되어 있어도 좋다.

본 발명에 의하면, 편광막의 치수 변화를 고려해 투명 보호 필름을 적당하게 선택하는 것에 의해, 편광막과 투명 보호 필름과의 계면에 생길 수 있는 편광막의 치수 변화에 기인하는 응력을 경감시킬 수 있는 광학 필름 적층체, 그 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치, 및 투명 보호 필름이 제공된다.

도 1은, 편광막의 제작 방법의 일례를 나타내는 도이다.
도 2는, 투명 보호 필름의 TD연신 배율과 치수 변화율과의 관계를 나타내는 도이다.
도 3은, 투명 보호 필름의 TD연신 온도와 치수 변화율과의 관계를 나타내는 도이다.
도 4는, 본 발명의 광학 필름 적층체의 크랙 평가용을 잘라낸 형상을 나타내는 도이다.
도 5a는, 본 발명의 광학 필름 적층체를 이용한 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5b는, 본 발명의 광학 필름 적층체를 이용한 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5c는, 본 발명의 광학 필름 적층체를 이용한 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5d는, 본 발명의 광학 필름 적층체를 이용한 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5e는, 본 발명의 광학 필름 적층체를 이용한 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5f는, 본 발명의 광학 필름 적층체를 이용한 여러 가지의 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6a는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 6b는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 6c는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 6d는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 6e는, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치의 예를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 매우 적합한 하나의 실시 형태에 대해 설명한다.

편광막과 투명한 보호 필름과의 계면에 생기는 응력은, 주로, 가열, 냉각에 수반하는 편광막의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율과 보호 필름의 그것과의 차이에 의해서 생기는 것으로 생각될 수 있다. 이 견해에 근거해, 먼저, 여러 가지 두께의 편광막에 대해서, 가열, 냉각에 수반하는 치수 변화율을 측정했다. 이 측정에는, 세이코 인스투루멘트사(Seiko Instruments Inc.)제 TMA를 이용했다. 또한, 이 편광막의 치수 변화율의 측정 방법은, 후술하는「(3) 보호 필름의 치수 변화율」의 측정 방법과는 다르지만, 이들의 측정 방법은, 실질적으로 호환할 수 있는 것이다. 편광막을, 후술의「(3) 보호 필름의 치수 변화율」의 방법으로 측정하는 것은 곤란하기 때문에, 대체 수법으로서 이용했을 뿐인 것이다.

먼저, 두께 5μm의 편광막을, 그 흡수축 방향(이하, MD 방향으로 한다)으로 4mm, 흡수축과 직교하는 방향(이하, TD 방향으로 한다)으로 25mm의 가늘고 긴(短冊) 모양으로 잘라낸 후, 척간 거리 20mm로서 시료를 TD 방향으로 인장하도록 설치하고, 인장 하중이 19.6mg중을 유지하도록 하중 제어하고, 분위기 온도를 25℃에서 85℃로 10℃／분의 속도로 온도 상승시켜, 10분간 85℃인 채 계속 유지했다. 그 후, 10℃／분의 속도로 온도 하강시키고, 이것을 반복해 48시간 행한 후, TMA에 의해서 그 치수의 변화율을 측정했다. 이 결과, 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은 대략 3.0％에 이르렀다. 또한, 치수 변화율의 값은, 클수록 더욱 크게 수축하고 있는 것을 의미한다.

이 치수 변화율은, 후술하는「2. 편광막의 제작」에 의해서 제작된 두께 5μm의 편광막에 대한 것이지만, 후술하는 비교예 1이나 비교예 4에 기재되어 있다, 예를 들면, 두께 12μm의 편광막의 TD 방향에 있어서의 치수 변화율에 대해서도, 같은 방법으로 치수 변화율을 측정했다. 이 결과, 두께 12μm의 편광막에 대해서는, 4.0％라고 하는 값을 얻었다. 이 두께 12μm의 편광막은, 예를 들면, 특허4913787호에 개시되어 있는 바와 같은 공지의 제작 방법, 즉, PVA 단층의 필름을 그대로 염색 및 연신하는 방법으로 얻은 것이다. 분명히, 편광막의 치수 변화율은, 그 두께만으로 정해지는 것이 아니고, 예를 들면, 연신 배율 등의 연신 조건에 의해서도 변화하는 것으로 생각할 수 있지만, 치수 변화율에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 요인으로서, 편광막의 두께를 생각할 수 있다. 왜냐하면, 편광막의 막 두께가 커지는 경우, 즉, 편광막의 두께 방향에 대해서 수직인 방향에 중립면을 생각했을 때에 그 중립면으로부터 편광막과 투명 보호 필름의 접착 경계면까지의 거리가 커지는 경우에는, 접착 경계면에 있어서의 응력은 중립면으로부터 접착 경계면까지의 거리에 비례해 커져, 이 응력이 편광막의 파괴 응력을 넘었을 경우에 크랙이 발생하게 된다고 생각할 수 있기 때문이다. 따라서, 예를 들면, 12μm의 편광막은, 5μm의 편광막에 비교해 치수 변화율이 큰 것이므로, 그만큼, 크랙이 발생하기 쉽다고 할 수 있다. 단, 실험의 결과, 두께가 10μm 이하의 편광막의 TD 방향에 있어서의 치수 변화율은, 그 제작 방법 등에 의해서 약간의 차이는 있지만, 두께 5μm의 편광막과 같이 3.0％ 이하이며, 12μm의 편광막보다도 수축하지 않는 것이 밝혀졌다.

이것에 대해, 종래의 보호 필름, 즉, 40~80μm의 TAC(트리아세틸셀룰로오스계) 필름의 치수 변화율은, 같은 방법으로 측정했을 때, 약 0.01~0.5％ 정도이며, 편광막의 치수 변화율과의 사이에는 10배의 격차가 있는 것이 밝혀졌다.

분명히, 편광막과 보호 필름과의 계면에 생기는 응력을 경감시키려면, 양자의 치수 변화율을 접근시킬(환언하면, 그들 사이의 비의 값을「1」에 근접할) 필요가 있다. 그렇지만, 오늘의 기술로서는, 10μm 두께로 한 박형의 편광막의 치수 변화율을 제어하는 것은 용이하지 않다. 거기서 본 발명에서는, 편광막의 치수 변화율은 그대로 하고, 대신에 편광막의 한 면에 접착층을 개재시켜서 배치된 보호 필름의 치수 변화율에 주목했다. 구체적으로는, 보호 필름의 치수 변화율을, 주로, 2개의 관점에서 검토해, 박형의 편광막에 최적인 보호 필름의 치수 변화율을 구했다. 1개의 관점은, 광학 필름 적층체에 소정의 히트 사이클을 준 후의 크랙의 유무이며, 또 하나의 관점은, 광학 필름 적층체에 소정 깊이의 크랙이 생기기까지에 필요로 하는 히트 사이클의 회수이다. 이하, 상세하게 설명한다.

1. 보호 필름의 제작

본 발명의 광학 필름 적층체에 이용할 수 있는 보호 필름의 제작 방법의 일례를 설명한다. 또한, 이 제작 방법은, 단순한 일례에 지나지 않고, 그 외의 제작 방법을 이용해도 좋은 것은 물론이다. 위에 설명한 것처럼, 보호 필름에 요구되는 조건은, 편광막의 치수 변화율을 허용하는 치수 변화율을 가지는 것이고, 그 이외의 조건은, 여기에서는 문제로 하지 않는다.

예를 들면, 보호 필름은, 용해 압출법, 즉, 고온으로 폴리카보네이트와 같은 열가소성 수지를 용해한 용해물을, T다이립으로부터 압출해, 냉각롤로 권취하는 방법에 따라 제작할 수 있다.

또, 보호 필름의 재료도 특히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 아크릴계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지, 광학 필름 용도로서 이용되고 있는 시클로 올레핀계 폴리머(COP)와 같은 폴리올레핀계 수지 등을 이용할 수도 있다. PET는, 예를 들면, 하기「적층체 작성 공정(A)」에 기재된 비정성 PET기재를 포함한다. COP는, 예를 들면,「상품명：제오노아(ZEONOR), 일본 제온(주)제」,「제오넥스(ZEONEX), 일본 제온(주)제」,「상품명：아톤, JSR(주)제」,「상품명：Topas, TOPAS ADVANCED POLYMERS GmbH사제」,「상품명：아펠, 미츠이 화학(주)제」등의 시판품을 포함한다.

또한, 아크릴계 수지에 관해서, 본원에서는, 주로 내열성의 향상을 목적으로 해, 락톤환이나 글루타르이미드환 등의 환상 구조를 이 아크릴계 수지의 주쇄 중에 짜 넣는 것으로 하고 있지만, 이들은 임의의 것이며, 그들을 포함하지 않는 것이어도 좋다. 주쇠에 글루타르이미드환 또는 락톤환을 가지는 이러한 아크릴계 수지는, 예를 들면, 이하의 방법으로 제작된다.

(1) 글루타르이미드환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지를 이용한 보호 필름의 제작

이 제법은, 특허 문헌 2에 개시된 제법에 준거한다. 먼저, 원료의 수지로서 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체(스틸렌량 11몰％), 이미드화제로서 모노메틸아민을 이용해, 이미드화 수지를 제조했다.

사용한 압출기는 구경 15mm의 맞물림형 동방향 회전식 이축 압출기이다. 압출기의 각 온도 조절 존의 설정 온도를 230~250℃, 스크루 회전수는 150rpm로 했다. 메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체(이하,「MS수지」라고도 한다)를 2kg／hr로 공급해, 니딩 블록(Kneading block)에 의해서 수지를 용해, 충만시킨 후, 노즐로부터 수지에 대해서 16중량부의 모노메틸아민(미츠비시 가스 화학 주식회사제)을 주입했다. 반응 존의 말단에는 리버스 플라이트(reverse flight)를 넣어 수지를 충만시켰다. 반응 후의 부생성물 및 과잉의 메틸아민을 벤트구(vent port)의 압력을 -0.092MPa로 감압해 제거했다. 압출기 출구에 설치된 다이스로부터 스트랜드(strand)로서 나온 수지를, 수조에서 냉각한 후, 펠리타이저(pellitizer)로 펠릿화하는 것에 의해, 이미드화 MS수지(1)를 얻었다.

그 다음에, 구경 15mm의 맞물림형 동방향 회전식 이축 압출기에서, 압출기 각 온도 조절 존의 설정 온도를 230℃, 스크루 회전수 150rpm로 했다. 호퍼로부터 얻어진 이미드화 MS수지(1)를 1kg／hr로 공급하고, 니딩 블록에 의해서 수지를 용해, 충만시킨 후, 노즐로부터 수지에 대해서 0.8중량부의 탄산 디메틸과 0.2중량부의 트리에틸아민의 혼합액을 주입해 수지 중의 카르복실기의 저감을 행했다. 반응 존의 말단에는 리버스 플라이트를 넣어 수지를 충만시켰다. 반응 후의 부생성물 및 과잉의 탄산 디메틸을 벤트구의 압력을 -0.092MPa으로 감압해 제거했다. 압출기 출구에 설치된 다이스로부터 스트랜드로서 나온 수지를, 수조에서 냉각한 후, 펠리타이저로 펠릿화해, 산가를 저감한 이미드화 MS수지(2)를 얻었다.

또한, 이미드화 MS수지(2)를, 구경 15mm의 맞물림형 동방향 회전식 이축 압출기에, 압출기 각 온도 조절 존의 설정 온도를 230℃, 스크루 회전수 150rpm, 공급량 1kg／hr의 조건으로 투입했다. 벤트구의 압력을 -0.095MPa로 감압해 다시 미반응의 부원료 등의 휘발분을 제거했다. 압출기 출구에 설치된 다이스로부터 스트랜드로서 나온 탈휘(脫揮)한 이미드 수지를, 수조에서 냉각한 후, 펠리타이저로 펠릿화하는 것으로, 이미드화 MS수지(3)를 얻었다.

또한, 이미드화 MS수지(3)는, 상기 설명의 실시 형태에 기재한 일반식(1)으로서 나타내지는 글루타르이미드 단위와, 일반식(2)으로 나타내지는 (메타)아크릴산 에스테르 단위와, 일반식(3)으로 나타내지는 방향족 비닐 단위가 공중합한 글루타르이미드 수지에 상당한다.

이미드화 MS수지(3)에 대해서, 상기의 방법에 따라서, 이미드화율, 유리 전이 온도, 및 Sp치를 측정했다. 그 결과, 이미드화율은 70몰％, 유리 전이 온도는 143℃, 산가는 0.2mmol／g, Sp치는 9.38이었다.

이렇게 해 얻어진 이미드화 MS수지(3) 100중량％와, SEESORB 151(시프로 화성제, 자외선 흡수제, 1％중량 감소 온도：341℃, Sp치：11.33) 1.0중량％를 단축 압출기를 이용해 펠릿으로 했다.

그 후, 이 글루타르이미드환 단위를 가지는 (메타)아크릴 수지 펠릿을, 100.5kPa, 100℃로 12시간 건조시켜, 단축의 압출기로 다이스 온도 270℃로 T다이로부터 압출해 필름상태로 성형했다. 또한, 해당 필름을, 그 반송 방향(MD 방향)으로 수지의 유리 전이 온도(Tg)보다 10℃ 높은 분위기하에서 2배로 연신하고, 그 다음에 필름 반송 방향과 직교하는 방향(TD 방향)으로, 수지의 Tg보다 7℃ 높은 분위기하에서 2배로 연신해, 두께 40μm의 이축 연신 필름, 즉, 보호 필름을 얻었다. 또한, 잘 알려져 있는 바와 같이, 글루타르이미드환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지의 Tg는 126℃이다.

(2) 락톤환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지를 이용한 보호 필름의 제작

이 제법은, 특허 문헌 3에 개시된 제법에 준거한다. 교반 장치, 온도계, 냉각기, 질소 도입관을 갖춘 1000L 반응솥에, 메타크릴산 메틸 40부, 2－(히드록시 메틸) 아크릴산 메틸 10부, 톨루엔 50부, 아데카스타브 2112(ADEKA제) 0.025부를 넣고, 이것에 질소를 통하면서, 105℃까지 온도 상승시켜, 환류한 것에, 개시제와 t－아밀 페르옥시 이소노나노에이트(아토피나 요시토미제, 상품명：루파졸(LUPASOL) 570)를 0.05부 첨가함과 동시에, 0.10부의 t－아밀 페르옥시 이소노나노에이트를 2시간 걸쳐 적하(滴下)하면서, 환류하(약 105~110℃)에서 용액 중합을 행하고, 또한, 4시간 걸쳐 숙성을 행했다.

상기 집합체 용액에, 인산 스테아릴(사카이 화학공업제, 상품명：Phoslex A－18)을 0.05부 더해, 환류하( 약 90~110℃)에 있어서 2시간 환화 축합 반응을 진행시켰다.

그 다음에, 상기 환화 축합 반응으로 얻어진 집합체 용액을, 240℃로 가열한 다관식 열교환기를 통해 환화 축합 반응을 완결시킨 후, 배럴 온도 240℃, 회전수 120rpm, 감압도 13.3~400hPa, 리어 벤트수 1개, 포어 벤트수 4개(상류 측으로부터 제1, 제2, 제3, 제4 벤트로 칭한다) 제3 벤트와 제4 벤트의 사이에 사이드 피더를 가지는 벤트 타입 스크루 이축 압출기(φ=44mm, L／D=52.5)에, 수지량 환산으로 20kg／시간의 처리 속도로 도입해, 탈휘를 행했다. 그때, 별도 준비해 둔 산화 방지제·실활제 혼합 용액을, 제2 벤트의 뒤로부터 고압 펌프를 이용해 0.3kg／시간의 투입 속도로 주입했다. 또, 제1 벤트의 뒤 및 사이드 피더의 뒤로부터 고압 펌프를 이용해 이온 교환수를 각각 0.33kg／시간의 투입 속도로 주입했다.

또, 사이드 피더로부터 AS수지(아사히화성 케미컬즈제, 상품명：스타이락크(Stylac) AS783L)를 2.12kg/시간의 공급 속도로 첨가했다.

또한, 용해 혼련 한 수지를 리프(leaf) 디스크형의 폴리머 필터(나가세 산업제, 여과 정도 5μm)로 여과했다.

산화 방지제·실활제 혼합 용액은 아데카스타브(ADEKASTAB) AO－60(ADEKA제) 50부, 옥틸산아연(일본 화학산업제, 닉카 옥티스(NIKKA OCTHIX)아연 3.6％) 40부를 톨루엔 210부에 용해해 조제했다.

상기 탈휘조작에 의해, 열가소성 아크릴 수지 조성물(A－1)의 펠릿을 얻었다. 수지부의 중량 평균 분자량은 132000, 유리 전이 온도는 125℃였다.

그 후, 이 락톤환 단위를 가지는 (메타)아크릴 수지 펠릿을, 글루타르이미드환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지와 모두 같이, 100.5kPa, 100℃로 12시간 건조시켜, 단축의 압출기로 다이스 온도 270℃로 T다이로부터 압출해 필름상태로 성형했다. 또한, 해당 필름을, 그 반송 방향(MD 방향)으로 수지의 Tg보다 10℃ 높은 분위기하에서 2배로 연신하고, 그 다음에 필름 반송 방향과 직교하는 방향(TD 방향)으로, 수지의 Tg보다 12℃ 높은 분위기하에서 2.65배로 연신하고, 두께 20μm의 이축 연신 필름, 즉, 보호 필름을 얻었다. 또한, 잘 알려져 있는 바와 같이, 락톤환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지의 Tg는 127℃이다.

(3) 도 2는, 상기「(2) 락톤환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지를 이용한 보호 필름의 제작」으로 얻어진 보호 필름에 대해서, 연신 온도를 일정(Tg＋12℃)으로 했을 때의, TD연신 배율과 치수 변화율과의 관계를 나타내는 도면, 또, 도 3은, 역시 (2)로 얻어진 보호 필름에 대해서, 연신 배율을 일정(MD 방향에 대해서는 2배, TD 방향에 대해서는 2.65배)으로 했을 때의, TD연신 온도와 치수 변화율과의 관계를, 각각 나타내는 것이다.

도 2로부터 분명히, TD연신 배율과 치수 변화율은 대략 비례 관계에 있다. 또한, 그래프에는 나타내고 있지 않지만, 연신 배율이 2.0배 부근(후술하는 실시예 1로 이용한)에 있어도 같은 관계가 성립된다고 생각해도 좋다.

또, 도 3으로부터 분명히, 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, TD연신 온도의 상승과 함께 작아져, 소정의 온도에 이른 시점에서 최소치가 되고, 그것 이하에서는 내려가지 않는다. 따라서, 소정의 연신 배율의 밑에 있어서, TD연신 온도를, 소정의 온도, 예를 들면, Tg 이상으로 설정함으로써, 수축 방향에 있어서의 치수 변화율을, 예를 들면, 0.2％ 이상으로 유지할 수 있다.

원리적으로는, 고온일수록 고분자의 열운동에 의해서 분자 배향이 등방적으로 되기 때문에, 연신 배율을 올려도 분자 배향도는 비교적 낮다고 생각된다. 치수 변화율에서는 최종적으로 완성된 필름의 분자 배향도가 크게 의존하고 있다고 생각되며, 배향도가 높으면 재차 가열시에 등방적으로 되려고 해 수축의 치수 변화율이 커지고, 배향도가 낮으면 재차 가열해도 그다지 크게 수축하려고 하지 않는다. 이 결과, 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, TD연신 온도는 일정하게 TD연신 배율을 바꾸었을 경우, 연신 배율이 큰 것이 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은 커지고, 한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, TD연신 배율은 일정하게 TD연신 온도를 바꾸었을 경우, 연신 온도가 낮은 것이 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은 커진다고 생각된다.

2. 편광막의 제작

다음에, 본 발명의 광학 필름 적층체에 이용할 수 있는 편광막의 제작 방법의 일례를, 그 편광막을 제작할 때에 이용되는 열가소성 수지의 일반적 재료 특성과 함께 설명한다. 단, 이 제작 방법은, 단순한 일례에 지나지 않고, 그 외의 제작 방법을 이용해도 물론 좋다.

열가소성 수지는, 고분자가 규칙적이게 배열하는 결정 상태에 있는 것과, 고분자가 규칙적인 배열을 가지지 않는, 혹은, 극히 일부만 규칙적인 배열을 가지지 않는 무정형 또는 비정상태에 있는 것으로 크게 나눌 수 있다. 전자를 결정 상태라고 하고, 후자를 무정형 또는 비정상태라고 한다. 이것에 대응해, 결정 상태로는 아니지만, 조건에 따라서는 결정 상태를 만들 수 있는 성질을 가진 열가소성 수지는, 결정성 수지로 불리고, 그러한 성질을 갖지 않는 열가소성 수지는 비정성 수지로 불린다. 한편, 결정성 수지든 비정성 수지든지를 불문하고, 결정 상태가 아닌 수지 또는 결정 상태에 이르지 않는 수지를 아몰퍼스(amorphous) 또는 비정질의 수지라 한다. 여기에서는, 아몰퍼스 또는 비정질이라고 하는 용어는, 결정 상태를 만들지 않는 성질을 의미하는 비정성이라고 하는 용어와는 구별해서 이용된다.

결정성 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)을 포함한 올레핀계 수지와, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 포함한 에스테르계 수지가 있다. 결정성 수지의 특징의 하나는, 일반적으로 가열 및／또는 연신 배향에 의해서 고분자가 배열해 결정화가 진행되는 성질을 가지는 것이다. 수지의 물성은, 결정화의 정도로 따라 여러 가지로 변화한다. 한편, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 결정성 수지에서도, 가열 처리나 연신 배향에 의해서 일어나는 고분자의 배열을 저해하는 것에 의해서, 결정화의 억제가 가능하다. 결정화가 억제된 이들의 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를, 각각 비정성 폴리프로필렌 및 비정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트라고 하고, 이것들을, 각각 총칭해 비정성 올레핀계 수지 및 비정성 에스테르계 수지라고 한다.

예를 들면 폴리프로필렌(PP)의 경우, 입체 규칙성이 없는 어택틱(atactic) 구조로 하는 것에 의해서, 결정화를 억제한 비정성 폴리프로필렌(PP)을 작성할 수 있다. 또, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 경우, 중합 모노머로서 이소프탈산, 1, 4－시크로헥산디메타놀과 같은 변성기를 공중합하는 것, 즉, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 결정화를 저해하는 분자를 공중합시키는 것에 의해서, 결정화를 억제한 비정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 작성할 수 있다.

도 1은, 10μm 이하, 예를 들면, 5μm이하의 편광막도 제작할 수 있는 제조 공정의 개요도이다.

［적층체 작성 공정(A)］

편광막을 도공하는 기재가 되는 열가소성 수지기재로서, 두께 200μm의 이소프탈산을 6mol％ 공중합시킨 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하「비정성 PET」라고 기재한다)의 연속 웹의 기재(미츠비시수지(주)제 상품명：노바클리어(NOVACLEAR) SH046 200μm)를 이용했다. 이 열가소성 수지는, 비정성이며, 열을 가해도 결정화하기 어렵고, 연신 배율이 저하하기 어렵다. 또, 이 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 연속 웹의 기재는, 유리 전이 온도가 75℃이다. 또한, PVA층의 유리 전이 온도는, 80℃이다.

중합도 1200, 비누화도(saponification degree) 99％, 아세토아세틸 변성도 4.6％의 아세토아세틸 변성 PVA(일본 합성화학공업(주)제 상품명：고세파이머(GOHSEFIMER) Z200)를 1중량％ 첨가한, 중합도 4200, 비누화도 99.2％의 PVA 분말을 물에 용해한 4~5％ 농도의 PVA 수용액을 준비했다. 다음에, 도공 수단(21), 건조 수단(22) 및 표면 개질 처리 장치( 23)를 갖춘 적층체 작성 장치(20)에 있어서, 비정성 PET기재(1)에 PVA 수용액을 건조 후의 막 두께가 12μm가 되도록 도포하고, 60℃의 분위기하에 있어서 열풍 건조에 의해 10분간 건조하여, 기재상에 PVA계 수지를 제막한 적층체를 작성했다. 이하, 이와 같이 해 얻어진 적층체를「비정성 PET기재에 PVA층이 제막된 적층체」,「PVA층을 포함한 적층체」또는,「적층체(7)」라고 기재한다.

PVA층(2)을 포함한 적층체(7)는, 공중 보조 연신 및 붕산 수중 연신의 2단 연신 공정을 포함한 이하의 공정을 거쳐, 최종적으로 5μm 두께의 편광막(3)으로서 제조된다. 단, 비정성 PET기재(1)상에 제막되는 PVA계 수지층의 두께 및 후술의 연신 배율을 적당히 변경하는 것에 의해서, 두께 10μm 이하의 임의의 두께, 예를 들면, 6μm, 4μm 혹은 3μm나, 반대로, 10μm 이상의 두께, 예를 들면, 12μm의 편광막을 작성할 수도 있다.

［공중 보조 연신 공정(B)］

제1단의 공중 보조 연신 공정(B)에 의해서, 12μm 두께의 PVA층(2)을 포함한 적층체(7)를 비정성 PET기재(1)와 일체로 연신해, PVA층(2)을 포함한「연신 적층체(8)」를 생성했다. 구체적으로는, 오븐(33) 내에 연신 수단(31)이 배비된 공중 보조 연신 처리 장치(30)에 있어서, PVA층(2)을 포함한 적층체(7)를, PVA층 및 기재의 유리 전이 온도보다 높은 120℃의 연신 온도 환경으로 설정된 오븐(33) 내에서 연신 수단(31)을 통해, 연신 배율이 2.0배가 되도록, 자유단 일축 연신해, 두께 8μm의 연신 적층체(8)를 생성했다. 이 단계에서, 오븐(33)에 병설시킨 권취 장치(32)에 권취해 연신 적층체(8)의 롤(8＇)을 제조할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 공중 보조 연신의 연신 배율을 2.0배로 하고 있지만, 목적의 두께나 편광도에 따라서, 본 공정도의 3.5배까지 연신 배율을 올리는 것이 가능하다.

여기서, 자유단 연신과 고정단 연신에 대해 개설한다. 장척 필름을 반송 방향으로 연신하면, 연신할 방향에 대해서 수직 방향 즉 폭 방향으로 필름이 수축한다. 자유단 연신은, 이 수축을 억제하는 일 없이 연신하는 방법을 말한다. 또, 세로 일축 연신이란, 세로 방향에 만으로 연신하는 연신 방법인 것이다. 자유단 일축 연신은, 일반적으로 연신 방향에 대해서 수직 방향으로 일어나는 수축을 억제하면서 연신하는 고정단 일축 연신과 대비되는 것이다. 이 자유단 일축의 연신 처리에 의해서, 적층체(7)에 포함되는 12μm 두께의 PVA층(2)은, PVA 분자가 연신 방향으로 배향된 8μm 두께의 PVA층(2)이 된다.

［제1 불용화 공정(C)］

다음에, 제1 불용화 공정(C)에 있어서, 롤(8＇)을 장착한 조출 장치(43)로부터 조출(繰出)되는 연신 적층체(8)에 불용화 처리를 행해, 불용화된 연신 적층체(9)를 생성했다. 당연한 것이지만, 이 공정으로 불용화된 연신 적층체(9)는, 불용화된 PVA층(2)을 포함한다. 이하, 이것을 「불용화 연신 적층체(9)」라고 한다.

구체적으로는, 제1 붕산 불용화 수용액(41)을 갖춘 제1 불용화 처리 장치(40)에 있어서, 연신 적층체(8)를 액체의 온도 30℃의 제1 붕산 불용화 수용액(41)에 30초간 침지한다. 이 공정에 이용되는 제1 붕산 불용화 수용액(41)은, 물 100중량부에 대해서 붕산을 3중량부 포함한(이하,「제1 붕산 불용화 수용액」이라 한다.) 것이다. 이 공정은, 적어도 직후의 염색공정(D)에 있어서, 연신 적층체(8)에 포함되는 PVA층을 용해시키지 않기 위한 불용화 처리를 행하는 것을 목적으로 한다.

［염색공정(D)］

다음에, 염색공정(D)에 의해서, PVA 분자가 배향된 8μm 두께의 PVA층(2)에 이색성 물질의 요오드를 흡착시킨 착색 적층체(10)를 생성했다. 구체적으로는, 염색액(51)의 염색욕(52)을 갖춘 염색 장치(50)에 있어서, 제1 불용화 처리 장치(40)로부터 조출되는 불용화 연신 적층체(9)를 액체의 온도 30℃의 요오드 및 요오드화칼륨을 포함한 염색액(51)에, 불용화 연신 적층체(9)의 배향된 PVA층(2)에 요오드를 흡착시킨 착색 적층체(10)를 생성했다.

본 공정에 있어서, 염색액(51)은, 연신 적층체(8)에 포함되는 PVA층(2)을 용해시키지 않도록 하기 위해, 요오드 농도가 0.08~0.25중량％의 범위 내로 하고, 요오드화칼륨 농도를 0.56~1.75중량％의 범위 내로 하고, 요오드와 요오드화칼륨의 농도의 비는 1대 7로 했다. 본 공정에 있어서의, 요오드 농도 및 요오드화칼륨 농도, 및, 침지 시간이, PVA층에 포함되는 요오드 원소의 농도에 크게 영향을 준다고 생각된다. 그 때문에, 본 공정의 요오드 농도 및 요오드화칼륨 농도와 침지 시간을 조절하는 것에 의해서, 최종적인 편광막의 단체 투과율을 조절하는 것이 가능하다. 예를 들면, 본 실시 형태에 있어서는, 상기의 요오드 농도 및 요오드화칼륨 농도의 범위에서, 요오드와 요오드화칼륨의 농도를 조절함과 동시에, 침지 시간을 조절하는 것에 의해서, 최종적으로 생성되는 편광막(3)을 구성하는 PVA층의 단체 투과율이 45.0％가 되도록, 불용화 연신 적층체(9)의 배향된 PVA층(2)에 요오드를 흡착시킬 수 있다. 또한, 단체 투과율은 45.0％로 한정하지 않고, 44.0％, 44.3％ 혹은, 44.5％ 혹은, 45.5％로 조정하는 것도 가능하다.

［제2 불용화 공정(E)］

이하에 설명하는 제2 불용화 공정(E)은, 이하의 목적에 의해 이루어진다. 본 공정은, 제1로, 후공정의 붕산 수중 연신 공정(F)에 있어서, 착색 적층체(10)에 포함되는 PVA층(2)을 용해시키지 않도록 하는 불용화와, 제2로, PVA층(2)에 착색된 요오드를 용출시키지 않도록 하는 착색 안정화와, 제3으로, PVA층(2)의 PVA 분자끼리를 가교하는 것에 의해서 결절점을 생성하는 결절점의 생성을 목적으로 하고, 제2 불용화 공정은, 이 제1과 제2의 목적을 특히 달성하는 것이다.

제2 불용화 공정(E)은, 붕산 수중 연신 공정(F)의 전 공정으로서 행해진다. 염색공정(D)에 있어서 생성된 착색 적층체(10)에 불용화 처리를 행하는 것에 의해서, 불용화된 착색 적층체(11)가 생성된다. 이하, 이것을「불용화 착색 적층체(11)」라고 한다. 불용화 착색 적층체(11)는, 불용화된 PVA층(2)을 포함한다. 구체적으로는, 붕산과 요오드화칼륨으로 이루어지는 수용액(이하,「제2 붕산 불용화 수용액」이라고 한다)(61)을 수용하는 제2 불용화 처리 장치(60)에 있어서, 착색 적층체(10)를 40℃의 제2 붕산 불용화 수용액(61)에 60초간 침지해, 요오드를 흡착시킨 PVA층의 PVA 분자끼리를 가교하는 것에 의해서, 불용화 착색 적층체(11)가 생성된다. 이 공정에서 사용되는 제2 붕산 불용화 수용액은, 물 100중량부에 대해서 붕산을 3중량부 포함하고, 물 100중량부에 대해서 요오드화칼륨을 3중량부 포함한다.

［붕산 수중 연신 공정(F)］

제2단의 붕산 수중 연신 공정에 의해서, 요오드를 배향시킨 PVA층(2)을 포함한, 불용화 착색 적층체(11)를 더 연신해, 5μm 두께의 편광막(3)을 구성하는 요오드를 배향시킨 PVA층을 포함한 적층체(12)를 생성했다. 구체적으로는, 붕산 수용액(71)의 붕산욕(72)과 연신 수단(73)을 갖춘 붕산 수중 연신 처리 장치(70)에 있어서, 제2 불용화 처리 장치(60)로부터 연속적으로 조출된, 불용화 착색 적층체(11)를 붕산과 요오드화칼륨을 포함한 액체의 온도 70℃의 연신 온도 환경으로 설정된 붕산 수용액(71)에 침지하고, 다음에 붕산 수중 연신 처리 장치(70)에 배비된 연신 수단(73)을 통해, 연신 배율이 2.7배가 되도록 자유단 일축으로 연신하는 것에 의해서, 적층체(12)를 생성했다. 본 실시 형태의 총연신 배율은, 5.5배이지만, 공중 보조 연신 공정의 연신 배율 및 붕산 수중 연신 공정의 연신 배율을 조정하는 것에 의해서, 5.0배 이상 6.5배 이하로 해도 좋다.

보다 상세하게는, 붕산 수용액(71)은, 물 100중량부에 대해서 붕산을 6.5중량부 포함하고, 물 100중량부에 대해서 요오드화칼륨을 5중량부 포함하도록 조정했다. 본 발명의 편광막은, 투과율이 높고, 폴리 요오드이온이 PVA에 흡착하는 가교점의 양이 적기 때문에, 본 공정 및 후의 세정 공정에 있어서, 폴리 요오드이온 및 요오드이온이, 용출하기 쉬워진다. 거기서, 종래 기술보다도, 본 공정의 붕산 수용액의 붕산 농도를 높게 하는 것에 의해서, PVA에 흡착한 폴리 요오드이온(및 요오드이온이나 칼륨이온)의 용출량을 저감해, 착색의 안정화를 도모하고 있다.

본 공정에 있어서는, 요오드 흡착량을 조정한, 불용화 착색 적층체(11)를, 우선 5~10초간 붕산 수용액(71)에 침지했다. 그 다음에, 그 불용화 착색 적층체(11)를 그대로 붕산 수중 연신 처리 장치(70)의 연신 수단(73)인 주속이 다른 복수의 조의 롤 사이를 통해, 30~90초 걸쳐 연신 배율이 2.7배가 되도록 자유단 일축으로 연신했다. 이 연신 처리에 의해서, 가교한 착색 적층체(11)에 포함되는 PVA층은, 폴리 요오드이온(I₃ ^-나 I₅ ^-)이 PVA에 흡착한 PVA－요오드 착체로서 한 방향으로 고차로 배향한 5μm 두께의 PVA층으로 변화했다. 이 PVA층이 적층체(12)의 편광막(3)을 구성한다.

［세정 공정(G)］

불용화 착색 적층체(11)는, 붕산 수중 연신 공정(F)에 있어서 연신 처리되어, 붕산 수용액(71)으로부터 꺼내진다. 꺼내진 편광막(3)을 포함한 적층체(12)는, 세정 공정(G)에 보내진다. 세정 공정(G)은, 박형 고성능 편광막(3)의 표면에 부착한 불요 잔존물을 씻어 없애는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는, 적층체(12)를 세정 장치(80)에 이송하고, 박형 고성능 편광막(3)의 PVA가 용해하지 않도록, 액체의 온도 30℃의 요오드화칼륨을 포함한 세정액(81)에 1~10초간 침지한다. 세정액(81) 중의 요오드화칼륨 농도는, 물 100중량부에 대해서, 4중량부이다.

［건조 공정(H)］

세정된 적층체(12)는, 건조 공정(H)으로 보내져, 여기서 건조된다. 그 다음에, 건조된 적층체(12)는, 건조 장치(90)에 병설된 권취 장치(91)에 의해서, 연속 웹의 적층체(12)로서 권취되어, 박형 고성능 편광막(3)을 포함한 적층체(12)의 롤이 생성된다. 건조 공정(H)으로서, 임의의 적절한 방법, 예를 들면, 자연 건조, 송풍 건조, 가열 건조를 채용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 오븐의 건조 장치(90)에 있어서, 60℃의 온풍으로, 240초간, 건조를 행했다.

이상의 공정에 의해, 5μm 두께의 편광막(3)이 제작된다.

3. 광학 필름 적층체의 제작

본 발명의 광학 필름 적층체는,「1. 보호 필름의 제작」으로 얻어진 보호 필름과,「2. 편광막의 제작」으로 얻어진 편광막의 조합으로부터 이루어진다. 예를 들면, 도 1의 공정(I), 즉,［첩합／전사 공정(I)］에 의해서, 광학 필름 적층체를 만들 수 있다. 이 경우, 편광막(3)은, 그 편광막(3)이 제막된 열가소성 기재, 예를 들면 비정성 PET기재(1)상에 그대로 남겨진 상태로, 보호 필름(4)(그 외의 광학 필름을 포함하고 있어도 좋다)을 첩합하면서 권취된다. 이 권취 공정에 있어서, 편광막(3)을 보호 필름(4)에 전사하면서 비정성 PET기재(1)를 박리하는 것에 의해, 광학 필름 적층체(13)가 생성되게 된다. 구체적으로는, 첩합／전사 장치(100)에 포함되는 조출／첩합 장치(101)에 의해서 적층체(12)가 롤로부터 조출되고, 조출된 적층체(12)의 편광막(3)이, 권취／전사 장치(102)에 의해서 보호 필름(4)에 전사되고, 그 과정에서, 편광막(3)이 기재(1)로부터 박리되어, 광학 필름 적층체(13)가 생성된다. 특히 도시하고 있지 않지만, 편광막(3)과 보호 필름(4)과의 사이에는 접착층이 설치된다. 이 접착층은, N-히드록시 에틸 아크릴 아미드(HEAA) 40중량부와 아크릴 아크릴로일모르폴린(ACMO) 60중량부와 광개시제「IRGACURE 819」(BASF사제) 3중량부를 혼합하는 것에 의해서 조정된, 광경화성의 접착제에 의해서 구성된다. 조정한 접착제는, 경화 후의 접착층의 두께가 0.5μm가 되도록 편광막(3)의 위에 도포되고, 이 도포 측을 보호 필름(14)의 역접착층 측에 첩합하고, 활성 에너지선으로서 자외선을 조사해, 접착제를 경화시켰다. 자외선 조사는, 갈륨 봉입 메탈 할로겐램프, 조사 장치：Fusion UV Systems, Inc 사제의 Light HAMMER10, 밸브：V밸브, 피크 조도：1600mW／cm², 적산 조사량 1000／mJ／cm²(파장 380~440nm)를 사용하고, 자외선의 조도는, Solatel사제의 Sola－Check 시스템을 사용해 측정했다.

또, 상기「적층체 작성 공정(A)」에 기재되어 있는 바와 같이 비정성 PET기재(1)와는 별개로 설치한 보호 필름을 이용하는 것이 아니라, 이 비정성 PET기재(1)를 보호 필름으로서 이용해도 좋다. 예를 들면, 비정성 PET기재(1)를 편광막(3)으로부터 일단 박리하고, 소망한 두께로 연신한 후에, 보호 필름으로서 편광막(3)과 첩합해도 좋다. 또, 편광막(3)과 비정성 PET기재(1)를 박리하지 않고, 그대로 소망한 두께로 연신하고, 광학 필름 적층체(13)를 생성할 수도 있다.

4. 광학 필름 적층체의 평가방법

보호 필름이나, 편광막, 및 광학 필름 적층체에 대해서, 이하의 각 평가를 행했다.

(1) 보호 필름의 두께의 측정

제작한 보호 필름의 두께를, 편광막과 첩합하기 전의 상태에 있어서, 다이얼 게이지(오자키제작소제)를 이용해 폭 방향 5점으로 측정했다.

(2) 편광막의 두께 측정

제작한 편광막을, 보호 필름과 첩합 직전의 상태, 즉, 도 1의 조출／첩합 장치(101)에 의해서, 적층체(12)가 롤로부터 조출되었을 때에 샘플링하고, 열가소성 수지로부터 박리한 후, (1)에 기재의 다이얼 게이지를 이용해 편광막의 두께를 측정했다.

(3) 보호 필름의 치수 변화율

편광막과 첩합 전의 보호 필름, 즉, 도 1의 조출／첩합 장치(101)에 있어서, 편광막(3)을 전사하기 위해서 조출된 보호 필름(4)에 대해서, 이하의 치수 변화율 측정을 행했다.

제작된 보호 필름 샘플로부터, 시험편을, 보호 필름의 반송 방향(MD 방향)에 대해 100mm, 보호 필름의 반송 방향에 대해서 수직인 방향(TD 방향)에 대해 100mm의 정방형 형상으로 잘라내고, 4변의 중점 근방에 목표점을 만들고, 25℃ 50％RH의 실온 환경하로, 서로 마주보는 변끼리의 목표점간 거리「a」를 측정했다. 다음에 85℃의 건조 오븐(espec사제)에 48시간 투입하고, 85℃의 환경 시험기 내로부터 측정 전과 같은 25℃ 50％RH의 실온 환경하에 꺼낸 후, 30분 후에, 평면 이축 치수 측정기(미튜토요(Mitutoyo)제 QV606)로, 똑같이 서로 마주보는 변끼리의 평점간 거리「a＇」를 측정했다. 이때, {(a＇－a)／a}×100(％)을 각각 TD 방향의 치수 변화율로 했다.

(4) 광학 필름 적층체의 크랙 평가

얻어진 광학 필름 적층체에 대해서, 이하의 크랙 평가를 실시했다.

(4－1) 소정의 히트 사이클을 준 후의 크랙의 유무에 관한 평가 제작한 광학 필름 적층체의 샘플을, MD 방향으로 200mm, TD 방향으로 150mm의 장방형형으로 잘라내어, 점착제 측을 길이 250mm, 폭 170mm, 두께 1mm의 무알칼리 유리판의 중앙부에 첩부했다. 다음에 가압탈포장치(쿠리하라(Kurihara) 제작소제)를 이용해, 0.5MPa의 압력하에서, 50℃로 15분간의 가압탈포 처리를 행했다. 그 후, 유리에 첩부한 채로 샘플을 환경 시험기에 투입하고, －40℃에서 85℃까지의 냉열 충격을 100 사이클 주어, MD 방향으로 크랙이 발생할지를 확인했다.

(4－2) 소정 깊이의 크랙이 생기기까지에 필요로 한 히트 사이클의 회수에 관한 평가

제작한 광학 필름 적층체의 샘플을, 적층 방향을 지면에 대해서 수직으로 보았을 때에, TD 방향을 장변으로서 도 4에 나타내는 형상으로 잘라냈다. 또한, 편광막과 보호 필름은 지면에 대해서 수직 방향으로 적층되어 있다. 잘라내는 가공에는 레이저 가공기를 이용했다. 다음에 점착제 측을 길이 250mm, 폭 170mm, 두께 1mm의 무알칼리 유리판의 중앙부에 첩합하고, 가압탈포장치(쿠리하라 제작소제)를 이용해, 0.5MPa의 압력하에서, 50℃로 15분간의 가압탈포 처리를 행했다. 그 후, 유리에 첩합한 채로 샘플을 환경 시험기에 투입하고, －40℃에서 85℃까지의 냉열 충격을 10 사이클 주어, 도 4 중「a」부에 발생하는 크랙의 길이를 비교했다. 냉열 충격시험은 합계로 최대 100 사이클까지 주어, 크랙이 변「b」까지 달하는데에 필요한 사이클 수를 카운트했다.

5. 보호 필름의 치수 변화율과 편광막의 치수 변화율의 비

편광막과 보호 필름과의 계면에 생기는 응력을 경감시키는 관점으로부터, 보호 필름의 치수 변화율(εf)과 편광막의 치수 변화율(εp)과의 비(εf／εp)를 구했다. 분명히, 이들의 치수 변화율의 차이는 작으면 작을수록 좋은, 즉, 비의 값은 1에 가까울수록, 바람직하다. 후술하는 표 1에서는, 실제로 실험에 이용한 편광막의 치수 변화율에 대한 보호 필름의 치수 변화율의 비를 구했다.

[실시예 1]

상기「(1) 글루타르이미드환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지를 이용한 보호 필름의 제작」에 기재된 방법으로, 두께 40μm의 보호 필름을 얻었다. 또, 상기「2. 편광막의 제작」에 기재된 방법으로, 두께 5μm의 편광막을 얻었다. 이들 보호 필름과 편광막으로 구성되는 광학 필름 적층체에 대해서 평가를 행했다.

이 결과, 보호 필름의 TD 방향에 있어서의 수축 방향의 치수 변화율은, 0.21이 되고, 또, 크랙의 발생은 없고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은, 70회로, 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.07이 되었다.

[실시예 2]

기본적으로 실시예 1과 같지만, 보호 필름의 제작시에 TD 방향의 연신 배율을 30％ 올려 2.65배로 해, 두께 20μm의 보호 필름을 얻었다. 이 보호 필름을, 상기「2. 편광막의 제작」에 기재된 방법으로 얻은 두께 5μm의 편광막과 접착해, 얻어진 광학 필름 적층체에 대해서 평가를 행했다.

이 경우, 보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, 0.42가 되고, 또, 크랙의 발생은 없고, 히트 사이클을 100회 이상 반복해도 소정 깊이까지 크랙은 달하지 않아, 실시예 1보다 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.14가 되었다.

[실시예 3]

보호 필름의 제작시에 있어서의 TD 방향의 연신 온도가 실시예 1보다 3℃ 높은 것 이외는, 실시예 2와 같다.

이 경우의 보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, 0.3이었다. 또, 크랙의 발생은 없고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은, 90회였다. 또, 이때 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.1이 되었다.

[실시예 4]

보호 필름의 제작시에 있어서의 TD 방향의 연신 온도가 실시예 1보다 6℃ 높은 것 이외는, 실시예 2와 같다.

이 경우의 보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, 0.22였다. 또, 크랙의 발생은 없고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은, 70회였다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.073이 되었다.

[실시예 5]

기본적으로 실시예 1과 같지만, 보호 필름의 제작시에 TD 방향의 연신 배율을 30％ 올려 연신하고, 이것에 수반해 MD 방향의 연신 배율을 조정하는 것에 의해 보호 필름의 두께를 40μm로 했다. 또, 상기「2. 편광막의 제작」에 기재된 방법으로, 두께 5μm의 편광막을 얻었다. 이들 보호 필름과 편광막으로 구성되는 광학 필름 적층체에 대해서, 평가를 행했다.

이 결과, 보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, 0.53이 되고, 또, 크랙의 발생은 없고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은, 80회가 되어, 실시예 1보다 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.177이 되었다.

[실시예 6]

상기「(2) 락톤환 단위를 가지는 (메타)아크릴계 수지를 이용한 보호 필름의 제작」에 기재된 방법으로, 두께 20μm의 보호 필름을 얻었다. 이 경우의 TD 방향에 있어서의 연신 온도(139℃)와 연신 배율(2.65배)은, 실시예 4와 같다. 또, 상기「2. 편광막의 제작」에 기재된 방법으로, 두께 5μm의 편광막을 얻었다. 이들 보호 필름과 편광막으로 구성되는 광학 필름 적층체에 대해서, 평가를 행했다.

이 결과, 보호 필름의 TD 방향에 있어서의 수축 방향의 치수 변화율은, 0.36이 되고, 또, 크랙의 발생은 없고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은, 70회이며, 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.12가 되었다.

[실시예 7]

상기「적층체 작성 공정(A)」에 기재된 비정성 PET기재를, 편광막으로부터 박리한 후, 두께가 20μm가 되도록 연신했다. 이 경우의 TD 방향에 있어서의 연신 온도는 100℃이며, 연신 배율은 2.0배였다.

이 경우의 보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, 1.78이 되고, 또, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은 80회이며, 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.59가 되었다. 또한, 크랙의 유무에 대해서는, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클의 회수나 실시예 1 내지 6 등의 결과로부터 분명하기 때문에, 즉, 크랙이 생기지 않는 것은 분명하기 때문에, 특히 실험을 행하지 않았다(실시예 8에 대해서도 같다).

[실시예 8]

일본 제온(주)제 제오노아(ZEONOR) 필름(두께 50μm)을 사용해, TD 방향의 연신 온도를 130℃, 연신 배율을 2.0배로 연신했다.

이 경우의 보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, 0.24가 되고, 또, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은, 70회이며, 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.08이 되었다.

[비교예 1]

기본적으로 실시예 6과 같지만, 편광막의 두께를 12μm로 한 점에서 상위하다. 이 12μm두께의 편광막은, 상기와 같이, PVA 단층의 필름을 그대로 염색 및 연신하는 방법으로 얻어진 것이다. 이 경우, 보호 필름의 치수 변화율은, ＋0.36으로 양호한 결과를 얻을 수 있었지만, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클은, 10회이며, 실용에 견디지 못하는 것인 것이 판명되었다. 또, 두께 12μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.09가 되었다. 또한, 크랙의 유무에 대해서는, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클의 회수나 비교예 2, 3 등의 결과로부터 분명하기 때문에, 즉, 크랙이 생기는 것은 분명하기 때문에, 특히 실험을 행하지 않았다(비교예 4 내지 6에 대해서도 같다).

[비교예 2]

보호 필름의 제작시에 있어서의 TD 방향의 연신 온도가 실시예 6보다 12℃ 높은 것 이외는, 실시예 6과 같다. 이 경우, 보호 필름의 치수 변화율은, ＋0.18이며, 크랙이 발생하고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클도, 10회로 악화를 볼 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.06이 되었다.

[비교예 3]

보호 필름의 제작시에 있어서의 TD 방향의 연신 온도가 실시예 5보다 12℃ 높고, 연신 배율이 2.05배인 것 이외는, 실시예 5와 같다.

이 경우, 보호 필름의 치수 변화율은, ＋0.1이었지만, 크랙이 발생하고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클도, 30회로 악화를 볼 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.033이 되었다.

[비교예 4]

보호 필름의 제작시에 있어서의 TD 방향의 연신 온도가 실시예 6보다 11℃ 높고, 편광막의 두께를 12μm로 한 것 이외는, 실시예 6과 같다. 또한, 두께 12μm의 편광막은, 비교예 1과 같은 방법으로 얻었다. 이 경우, 보호 필름의 치수 변화율은, ＋0.18이었지만, 크랙이 발생하고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클도, 10회로 악화를 볼 수 있었다. 또, 두께 12μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.045가 되었다.

[비교예 5]

보호 필름의 작성시에 있어서의 TD 방향의 연신 배율이 1.0배인 이외는, 실시예 7과 같다.

이 경우, 보호 필름의 팽창 방향에 있어서의 치수 변화율은, 0.88이며, 팽창한 결과가 되고, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클도, 10회로 악화를 볼 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.29가 되었지만, 팽창이기 때문에, 의미가 없다.

[비교예 6]

보호 필름의 작성시에 있어서의 TD 방향의 연신 온도가 140℃인 이외는, 실시예 8과 같다.

이 경우, 보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율은, 0.12이며, 소정 깊이의 크랙에 이르기까지에 필요로 한 히트 사이클도, 10회로 악화를 볼 수 있었다. 또, 두께 5μm의 편광막의 치수 변화율과의 비는, 0.04가 되었다.

실시예 1 내지 8, 및 비교예 1~6의 시험 결과를 표 1에 나타낸다.

	보호 필름의 재료	보호 필름 두께 (μm)	편광 막 두께 (μm)	TD연신 온도 (℃)	TD연신 배율 (배)	보호 필름의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율 (%)	편광막의 수축 방향에 있어서의 치수 변화율(%)	보호 필름의 치수 변화와 편광막의 치수 변화율과의 비	크랙의 유무	히트 사이클의 회수 (회)
실시예 1	아크릴계 수지 글루타르이미드환 함유	40	5	Tg+7	2.0	0.21	3.0	0.07	무	70
실시예 2	아크릴계 수지 글루타르이미드환 함유	20	5	Tg+7	2.65	0.42	3.0	0.14	무	>100
실시예 3	아크릴계 수지 글루타르이미드환 함유	20	5	Tg+10	2.65	0.3	3.0	0.1	무	90
실시예 4	아크릴계 수지 글루타르이미드환 함유	20	5	Tg+13	2.65	0.22	3.0	0.073	무	70
실시예 5	아크릴계 수지 글루타르이미드환 함유	40	5	Tg+7	2.6	0.53	3.0	0.177	무	80
실시예 6	아크릴계 수지 락톤환 함유	20	5	Tg+13	2.65	0.36	3.0	0.12	무	70
실시예 7	폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지	20	5	Tg+25	2.0	1.78	3.0	0.59	-	80
실시예 8	폴리올레핀계 수지	25	5	Tg+30	2.0	0.24	3.0	0.08	-	70
비교예 1	아크릴계 수지 락톤환 함유	20	12	Tg+13	2.65	0.36	4.0	0.09	-	<10
비교예 2	아크릴계 수지 락톤환 함유	20	5	Tg+25	2.65	0.18	3.0	0.06	유	<10
비교예 3	아크릴계 수지 글루타르이미드환 함유	40	5	Tg+19	2.05	0.1	3.0	0.033	유	30
비교예 4	아크릴계 수지 락톤환 함유	20	12	Tg+24	2.65	0.18	4.0	0.045	-	<10
비교예 5	폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지	20	5	Tg+25	1.0	0.88 (팽창 방향)	3.0	0.29	-	<10
비교예 6	폴리올레핀계 수지	25	5	Tg+40	2.0	0.12	3.0	0.04	-	<10

위의 표로부터 분명히, 아크릴계 수지에 대해서는, 예를 들면, 글루타르이미드환을 함유한 것이건, 락톤환을 함유한 것에 있어서, 편광막의 두께가 10μm 이하, 예를 들면, 5μm이며, 보호 필름의 두께가 40μm 이하, 예를 들면, 40μm나 20μm이며, 또한, 그 수축 방향에 있어서의 치수 변화율이 0.2％ 이상의 경우에는, 광학 필름 적층체에 소정의 히트 사이클을 주었을 경우에도 크랙은 발생하지 않고, 또, 광학 필름 적층체에 소정 깊이의 크랙이 생기기까지에 필요로 하는 히트 사이클의 회수는 70회 이상으로 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 크랙의 발생 및 히트 사이클에 대해 양호한 결과를 얻을 수 있었을 때의, 투명 보호 필름의 치수 변화율과 편광막의 치수 변화율의 비는, 0.07(오차를 고려하면 0.05 이상) 이상이 되었다.

또한, 본 실시예에서는, 락톤환에 대한 실시예는 실시예 6뿐이지만, 락톤환의 Tg(126℃)와 글루타르이미드환의 Tg(127℃)는 거의 같은 것이기 때문에, 치수 변화율의 관점, 환언하면, 분자 배향성의 관점에서 보면, 양자는 실질적으로 같은 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 비록 실시예가 존재하지 않아도, 락톤환을 함유한 아크릴계 수지에 대해서는, 기본적으로, 글루타르이미드환을 함유한 그것과 같이 생각할 수 있다. 또한, 글루타르산 무수물 구조를 도입했을 경우나, 페닐말레이미드, 시크로헥실말레이미드, 메틸말레이미드 등의 N－치환 말레이미드를 공중합했을 경우도, 같은 결과를 얻을 수 있는 것은 당업자에게는 분명할 것이다.

또, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지에 대해서는, 편광막의 두께가 10μm 이하, 예를 들면, 5μm이며, 보호 필름의 두께가 40μm 이하, 예를 들면, 20μm이며, 또한, 그 연신 배율이 2.0(이상)의 경우에는, 광학 필름 적층체에 소정 깊이의 크랙이 생기기까지에 필요로 하는 히트 사이클의 회수는 80회 이상으로 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 히트 사이클에 대해 양호한 결과를 얻을 수 있었을 때의, 투명 보호 필름의 치수 변화율과 편광막의 치수 변화율의 비는, 0.59 이상이 되었다. 또한, 본 실시예에서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지로서 PET를 예시하고 있지만, 폴리에스텔계 수지이기 때문에, PET 이외의, 예를 들면, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트 등에 대해서도, 같은 결과를 얻을 수 있는 것은 당업자에게는 분명할 것이다.

또한, 폴리올레핀계 수지에 대해서는, 편광막의 두께가 10μm 이하, 예를 들면, 5μm이며, 보호 필름의 두께가 40μm 이하, 예를 들면, 25μm이며, 또한, 그 연신 온도가 Tg＋30(이하)의 경우에는, 광학 필름 적층체에 소정 깊이의 크랙이 생기기까지에 필요로 하는 히트 사이클의 회수는 70회 이상으로 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 히트 사이클에 대해 양호한 결과를 얻을 수 있었을 때의, 투명 보호 필름의 치수 변화율과 편광막의 치수 변화율의 비는, 0.08 이상이 되었다.

6. 장치 구성

도 5 및 도 6에, 본 발명에 의한 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치(층 구성)의 실시 형태를 나타낸다.

도 5(a)는, 본 발명의 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치의 가장 기본적인 구성을 나타내는 단면도이며, 이 광학적 표시 장치(200)는, 예를 들면 액정 표시 패널 또는 유기 EL표시 패널로 할 수 있는 광학적 표시 패널(201)을 갖추고, 그 표시 패널(201)의 한편의 면에, 광학적으로 투명한 점착제층(202)을 개재시켜 편광막(203)이 접합된다. 그 편광막(203)의 외측의 면에는, 광학적으로 투명한 수지 재료로 이루어지는 보호 필름(이하,「보호층」이라 한다)(204)이 접착층(도시되어 있지 않음)을 개재시켜 접착된다. 임의이지만, 광학적 표시 장치의 시인 측이 되는 보호층(204)의 외측에는, 파선으로 나타낸 것처럼, 투명한 윈도우(205)를 배치할 수 있다.

층이나 막 등을 접합 또는 접착시키는 재료로서는, 상술한 광경화성의 접착제 외, 예를 들면 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스텔, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계, 이소시아네이트계, 폴리비닐 알코올계, 젤라틴계, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스텔 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적당하게 선택해 이용할 수 있다.

이 구성에 있어서, 점착제층(202)으로서, 확산 기능을 갖춘 재료를 사용하든지, 혹은, 점착제층과 확산제층의 2층 구성으로 할 수도 있다.

점착제층(202)의 접착력을 향상시키는 재료로서, 예를 들면 특개 2002－258269호 공보, 특개 2004－078143호 공보, 특개 2007－171892호 공보에 기재가 있는 것 같은 앵커층(도시되어 있지 않음)을 설치할 수도 있다. 바인더 수지로서는 점착제의 투묘력을 향상할 수 있는 층일 수 있으면 특히 제한은 없고, 구체적으로는, 예를 들면, 에폭시계 수지, 이소시아네이트계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스텔계 수지, 분자 중에 아미노기를 포함한 폴리머류, 에스테르 우레탄계 수지, 옥사졸린기 등을 함유하는 각종 아크릴계 수지 등의 유기 반응성기를 가지는 수지(폴리머)를 이용할 수 있다.

또, 상기 앵커층에는, 대전 방지성을 부여하기 위해서, 예를 들면 특개 2004－338379호 공보에 기재가 있는 것 같이 대전 방지제를 첨가할 수도 있다. 대전 방지성 부여를 위한 대전 방지제로서는, 이온성 계면활성제계, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피놀, 폴리퀴녹살린 등의 도전성 폴리머계, 산화주석, 산화안티몬, 산화 인듐 등의 금속 산화물계 등을 들 수 있지만, 특히 광학 특성, 외관, 대전 방지 효과, 및 대전 방지 효과의 가열, 가습시에서의 안정성이라고 하는 관점에서, 도전성 폴리머계가 바람직하게 사용된다. 이 중에서도, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등의 수용성 도전성 폴리머, 혹은 수분산성 도전성 폴리머가 특히 바람직하게 사용된다. 대전 방지층의 형성 재료로서 수용성 도전성 폴리머나 수분산성 도전성 폴리머를 이용했을 경우, 도공시에 유기용제에 의한 광학 필름기재에의 변질을 억제할 수 있다.

보호층(204)의 편광막(203)을 접착시키지 않는 면에는, 표면 처리층으로서, 하드 코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹(sticking) 방지나, 확산 내지 안티 글레어(glare)를 목적으로 한 처리를 행한 것이어도 좋다. 또, 표면 처리층에는 자외선 흡수제가 함유하고 있어도 좋다. 또한, 표면 처리층은 편광막의 가습 내구성을 향상시키는 목적으로 투습도가 낮은 층인 것이 바람직하다. 하드 코트 처리는 편광판 표면의 상처 방지 등을 목적으로 행해지는 것이고, 예를 들면 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄러짐 특성 등이 뛰어난 경화 피막을 투명 보호막의 표면에 부가하는 방식 등에 의해 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 행해지는 것이고, 종래에 준한, 예를 들면, 특개 2005－248173호 공보에 기재가 있는 것 같은 빛의 간섭 작용에 의한 반사광을 없애는 효과를 이용해 반사를 방지하는 박층 타입이나, 특개 2011－2759호 공보에 기재가 있는 것 같은 표면에 미세 구조를 부여하는 것으로써 저반사율을 발현시키는 구조 타입 등의 저반사층의 형성에 의해 달성할 수 있다. 스티킹 방지 처리는 인접층(예를 들면, 백라이트 측의 확산판)과의 밀착 방지를 목적으로 행해진다. 안티 글레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사해 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 행해지는 것이고, 예를 들면 샌드블라스트 방식이나 엠보싱 가공 방식에 의한 조면화 방식이나 투명 미립자의 배합 방식 등의 적당한 방식으로 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여하는 것에 의해 형성할 수 있다. 안티 글레어층은, 편광판 투과광을 확산해 시각 등을 확대하기 위한 확산층(시각 확대 기능 등)을 겸하는 것이어도 좋다. 상기 하드 코트층으로서는, 연필 경도가 2H 이상이 되는 하드 코트층이 바람직하다.

도 5(b)에 나타내는 광학적 표시 장치의 구성은, 도 5(a)에 나타내는 것과 거의 동일한 구성이지만, 편광막(203)과 보호층(204)과의 사이에 확산층(206)이 배치된 구성을 가진다. 도 5(c)에 나타내는 구성에서는, 확산층(206)은 점착층(202)과 편광막(203)의 사이에 배치된다. 도 5(d)에 나타내는 광학적 표시 장치는, 기본적으로 도 5(a)에 나타내는 것과 동일하지만, 편광막(203)은, 접착을 용이하게 하는 역접착층(207)을 개재시켜 보호층(204)에 접착된다. 역접착층으로서는, 예를 들면, 특개 2010－55062호 공보에 개시된 재료를 이용할 수 있다.

도 5(e)에 나타내는 광학적 표시 장치는, 보호층(204)의 외측의 면에 대전 방지층(208)이 설치되어 있는 점뿐으로, 도 5(d)에 나타내는 광학적 표시 장치와 다르다. 도 5(f)에 나타내는 광학적 표시 장치(200)에 있어서는, 도 5(e)에 나타내는 광학적 표시 장치의 구성에 있어서, 보호층(204)과 대전 방지층(208)과의 사이에 1／4 파장 위상차막(209)이 배치된다. 또, 1／4 파장 위상차막은 대전 방지층보다도 시인 측에 배치할 수도 있다. 이 구성에 의하면, 편광막(203)보다도 시인 측에 1／4 파장 위상차막이 배치되어 있기 때문에, 표시 패널(201)로부터 편광막(203)을 거쳐 출사하는 빛은, 1／4 파장 위상차막을 나올 때 원편광으로 변환된다. 이 구성의 광학적 표시 장치는, 예를 들면 시청자가 편광 선글라스를 착용하고 있는 경우에도, 시인에 지장이 없게 된다, 라고 하는 이점을 가져온다.

도 6(a)은, 광학적 표시 패널로서 투과형 액정 표시 패널(301)을 갖추는 광학적 표시 장치(300)의 실시 형태를 나타낸다. 액정 표시 패널(301)에서 시인 측의 패널 구성은, 도 5(f)에 나타내는 광학적 표시 장치(200)에 있어서의 구성과 거의 동일하다. 즉, 액정 표시 패널(301)의 시인 측의 면에, 점착제층(302)을 개재시켜 제1의 편광막(303)이 접합되고, 그 제 1의 편광막(303)에 역접착층(307)을 개재시켜 보호층(304)이 접합된다. 보호층(304)에는 1／4 파장 위상차층(309)이 접합된다. 1／4 파장 위상차층(309)에는, 임의이지만, 대전 방지층(308)이 형성된다. 1／4 파장 위상차층(309)의 외측에는, 이것도 임의이지만, 윈도우(305)가 배치된다. 도 6(a)에 나타내는 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 패널(301)의 다른 한편의 면에, 제2의 점착제층(302a)을 개재시켜 제2의 편광막(303a)이 배치된다. 제2의 편광막(303a)의 뒤편에는, 투과형 액정 표시 장치에 있어서 주지하는 바와 같이, 백라이트(310)가 배치된다.

도 6(b)은, 표시 패널로서 반사형 액정 표시 패널(401)을 갖추는 광학적 표시 장치(400)의 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에 있어서, 액정 표시 패널(401)에서 시인 측의 패널 구성은, 도 6(a)에 나타내는 광학적 표시 장치(300)에 있어서의 구성과 거의 동일하다. 즉, 액정 표시 패널(401)의 시인 측의 면에 점착제층(402)을 개재시켜 제1의 편광막(403)이 접합되고, 그 제 1의 편광막(403)에 역접착층(407)을 개재시켜 보호층(404)이 접합된다. 보호층(404)에는, 1／4 파장 위상차층(409)이 접합된다. 1／4 파장 위상차층(409)에는, 임의이지만, 대전 방지층(408)이 형성된다. 1／4 파장 위상차층(409)의 외측에는, 이것도 임의이지만, 윈도우(405)가 배치된다.

도 6(b)에 나타내는 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 패널(401)의 다른 한편의 면에, 제2의 점착제층(402a)를 개재시켜 제2의 편광막(403a)이 접합되고, 그 제 2의 편광막(403a)에 역접착층(407a)을 개재시켜 제2의 보호층(404a)이 접합된다. 제2의 보호층(404a)에는, 임의이지만, 대전 방지층(408a)이 형성된다. 제2의 보호층(404a)의 뒤편에는, 액정 표시 패널(401)을 투과한 빛을 그 액정 표시 패널(401)을 향해서 반사하기 위한 미러(411)가 배치된다. 이 구성에 있어서는, 시인 측으로부터 입사하는 외광이 미러(411)에 의해 반사되어 액정 표시 패널(401)을 투과해, 밖으로 나오는 것에 의해서, 시인 측으로부터 표시를 볼 수 있다.

이 구성에 있어서는, 미러(411)는, 입사광의 일부를 투과시키는 하프 미러(half mirror)로 할 수 있다. 미러(411)를 하프 미러로서 구성하는 경우에는, 도 6(b)에 이점쇄선(想像線)으로 나타내는 것처럼, 미러(411)의 배후에 백라이트(410)를 배치한다. 이 구성에 의하면, 외광이 어두울 때에, 백라이트(410)를 점등시켜서 표시를 행하는 것이 가능하다.

도 6(c)에 다른 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태가 도 6(b)에 나타내는 실시 형태와 다른 점은, 제1의 편광막(403)과 액정 표시 패널(401)과의 사이에 1／4 파장 위상차층(409a)이 배치되고, 제2의 편광막(403a)과 액정 표시 패널(401)과의 사이에 1／4 파장 위상차층(409b)이 배치되어 있는 것이다. 구체적으로 말하면, 그 제1의 편광막(403)에 1／4 파장 위상차층(409a)이 접합되고, 그 1／4 파장 위상차층(409a)이 점착제층(402)을 개재시켜 액정 표시 패널(401)의 시인 측의 면에 접합된다. 마찬가지로, 제2의 편광막(403a)에 1／4 파장 위상차층(409b)이 접합되고, 그 1／4 파장 위상차층(409b)이 점착제층(402a)을 개재시켜 액정 표시 패널(401)의 뒤편의 면에 접합된다.

이러한 구성에 있어서는 그 1／4 파장 위상차층(409a) 및 그 1／4 파장 위상차층(409b)은, “SID Digest of Tech. Papers, 2000, pp902~905,「Improvement of Transmitted Light Efficiency in SH-LCDs Using Quarter-Wave Retardation Films」, Y. Iwamoto 외”에 기재되어 있는 바와 같이, 표시 장치의 표시 휘도를 향상시키는 기능을 가진다.

상술한 각 실시 형태에 있어서, 각 보호층은, 전술한 재료에 의해 형성할 수 있다.

도 6(d)는, 유기 EL표시 패널 또는 반사형 액정 표시 패널로서 구성되는 광학적 표시 패널(501)을 사용한 광학적 표시 장치(500)의 예를 나타낸다. 표시 패널(501)의 시인 측의 면에는 점착제층(502)을 개재시켜 위상차막(512)이 접합되고, 그 위상차막(512)에 편광막(503)이 접합된다. 편광막(503)은, 역접착층(507)을 개재시켜 보호층(504)에 접합되고, 그 보호층(504)에는 1／4 파장 위상차층(509)이 접합된다. 임의이지만, 1／4 파장 위상차층(509)에는 대전 방지층(508)을 형성할 수 있다. 그 1／4 파장 위상차층(509)의 외측에는, 임의이지만, 윈도우(505)를 배치할 수 있다. 위상차막(512)은 편광막(503)의 시인 측으로부터 내부로 입사한 빛이 내부 반사해 시인 측에 사출되는 것을 방지하기 위해서 이용된다.

편광막(503)과 표시 패널(501)의 사이에 배치되는 위상차막(512)은, 1／4 파장 위상차층으로 할 수 있다. 이 경우에 있어서, 지상축 방향의 굴절률을 nx로 하고, 그것과 직교하는 면내 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, 이들의 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축 위상차막으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 위상차막(512)은, 지축 방향이 편광막(503)의 흡수축에 대해 45^о의 관계가 되도록 배치한다. 이 구성에 의하면, 경사 방향의 반사 방지 기능도 얻을 수 있다. 도에는 나타내고 있지 않지만, 표시 패널(501)의 뒤편에는, 통상은, 미러가 배치된다.

도 6(e)에 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 광학적 표시 장치(600)를 나타낸다. 이 실시 형태에 있어서는, 광학적 표시 패널은, 투과형의 IPS 액정 표시 패널(601)에 의해 구성되고, 그 표시 패널(601)의 시인 측의 면에는 점착제층(602)을 개재시켜 위상차막(612)이 접합되고, 그 위상차막(612)에 편광막(603)이 접합된다. 편광막(603)은, 역접착층(607)을 개재시켜 보호층(604)에 접합되고, 그 보호층(604)에는, 패턴 위상차층(613)이 접합된다. 이 패턴 위상차층(613)은, 「EKISHO」Vol. 14, No. 4, 2010, pp219~232 「Xpol와 그 3D－TV로의 응용」, 마츠히로 켄지(MATSUHIRO Kenji)에 기재되어 있는 것 같은, 패턴 위상차막을 형성한다. 패턴 위상차층이란 3D표시를 가능하게 하기 위해 표시 패널로부터 출력된 우안용의 화상과 좌안용의 화상을 각각 다른 편광 상태로 변화시키는 기능을 가진다. 그 패턴 위상차층(613)의 외측에는, 임의이지만, 윈도우(605)를 배치할 수 있다. 또한, 상기의 IPS 모드는, V자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한, 슈퍼·인프레인스잇팅(S－IPS) 모드나, 어드밴스드·슈퍼·인프레인스잇팅(AS－IPS) 모드를 포함한다.

액정 표시 패널(601)의 뒤편의 면에는, 제2의 점착제층(602a)을 개재시켜 위상차막(612a)이 접합되고, 그 위상차막(612a)에, 제2의 편광막(603a)이 접합된다. 그 제2의 편광막(603a)에는, 역접착층(607a)을 개재시켜 제2의 보호층(604a)이 접합된다. 제2의 보호층(604a)에는, 임의이지만, 대전 방지층(608a)이 형성된다. 액정 표시 패널(601)이 반사형 액정 패널인 경우에는, 제2의 보호층(604a)의 뒤편에는, 액정 표시 패널(601)을 투과한 빛을 그 액정 표시 패널(601)을 향해서 반사하기 위한 미러(611)가 배치된다. 그 미러(611)가 하프 미러로서 구성되는 경우에는, 그 미러(611)의 배후에 백라이트(610)가 배치된다. 액정 표시 패널(601)이 투과형인 경우에는, 미러(611)는 생략되고, 백라이트(610)만이 배치된다.

이 구성에 있어서, 이들 위상차막(612, 612a)의 각각, 혹은 한편은, 지상축 방향의 굴절률을 nx로 하고, 그것과 직교하는 면내 방향의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 했을 때, 이들의 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축 위상차막으로 할 수 있다. 또, 위상차막(612a)은, 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축 위상차막과, nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 2축 위상차막과의 2층 구성으로 할 수 있다. 이들의 구성에 있어서는, 위상차막은, 지상축의 방향이 편광막의 흡수축의 방향에 대해서, 0^о또는 90^о의 관계가 되도록 배치한다. 이 배치는, 경사 방향으로부터 보았을 때의 편광막 교차각의 보정에 효과가 있다.

도 6(e)의 패널 구성은, 액정 표시 패널(601)이 투과형의 VA액정인 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우에는, 위상차막(612, 612a)은, 굴절률이 nx＞nz＞ny의 관계를 가지는 2축 위상차막, 혹은, nx＞ny＞nz의 관계를 가지는 2축 위상차막으로 한다. 혹은, 이들 위상차막(612, 612a)은, 굴절률이 nx＞ny≒nz의 관계를 가지는 위상차막, 또는, nx≒ny＞nz의 관계를 가지는 위상차막으로 한다. 어느 경우에 있어서도, 위상차막은, 지상축의 방향이 편광막의 흡수축의 방향에 대해서, 0^о또는 90^о의 관계가 되도록 배치한다. 이 배치는, 경사 방향으로부터 보았을 때의 편광막 교차각의 보정에 더해, 액정이 가지는 두께 방향의 위상차 보상에 효과가 있다.

본 발명의 광학 필름 적층체는, 텔레비전, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말 그 외의 광학적 표시 장치용으로서 폭넓게 이용할 수 있다.

3: 편광막
4: 보호 필름
13: 광필름 적층체

Claims

이색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 이루어지는 두께가 10μm 이하의 편광막과, 상기 편광막의 한 면에 접착층을 개재시켜서 배치된 열가소성 수지로 이루어지는 투명 보호 필름을 포함한 광학 필름 적층체에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 두께가 40μm 이하이며, 100mm×100mm의 시험편을 85℃의 환경하에 48시간 방치한 후의, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향에 있어서의 하기에 의해 정의되는 치수 변화율의 수축 방향의 값이 0.2％ 이상 3.0％ 이하인, 광학 필름 적층체.
(치수 변화율)
100mm×100mm의 투명 보호 필름의 시험편의 4변의 중점 근방에 목표점을 만들고, 25℃ 50％RH의 실온 환경하로, 서로 마주보는 변끼리의 목표점간 거리「a」를 측정하고, 다음에 85℃의 건조 오븐에 48시간 투입하고, 85℃의 환경 시험기 내로부터 측정 전과 같은 25℃ 50％RH의 실온 환경하에 꺼낸 후, 30분 후에, 똑같이 서로 마주보는 변끼리의 평점간 거리「a＇」를 측정했을 때, {(a＇－a)／a}×100(％)에 의해 구해지는 값.
제 1항에 있어서,
상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향에서, 상기 투명 보호 필름의 치수 변화율과 상기 편광막의 치수 변화율의 비가 0.05 이상 1 이하인, 광학 필름 적층체.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 접착층과 상기 편광막과의 사이에 역접착층이 설치되어 있는, 광학 필름 적층체.
제 1항에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 필름, 또는 폴리올레핀계 수지 필름 중 어느 하나인, 광학 필름 적층체.
제 1항에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름이며, 그 아크릴계 수지 필름의 유리 전이 온도 이상의 온도에서, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향으로 연신된 것인, 광학 필름 적층체.
제 5항에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 주쇠(主鎖)에 글루타르이미드환 또는 락톤환을 가지는 아크릴계 수지를 이용해 형성되어 있는 광학 필름 적층체.
청구항 1에 기재된 광학 필름 적층체를 이용한 광학적 표시 장치.
편광막의 한쪽 면에 접착층을 개재시켜서 배치된, 두께가 10μm 이하의 상기 편광막을 위해서 사용되는 열가소성 수지로 이루어지는 투명 보호 필름에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 두께가 40μm 이하이며, 100mm×100mm의 시험편을 85℃의 환경하에 48시간 방치한 후의, 편광막의 흡수축에 직교하는 방향에 있어서의 하기에 의해 정의되는 치수 변화율의 수축 방향의 값이 0.2％ 이상 3.0％ 이하인, 투명 보호 필름.
(치수 변화율)
100mm×100mm의 투명 보호 필름의 시험편의 4변의 중점 근방에 목표점을 만들고, 25℃ 50％RH의 실온 환경하로, 서로 마주보는 변끼리의 목표점간 거리「a」를 측정하고, 다음에 85℃의 건조 오븐에 48시간 투입하고, 85℃의 환경 시험기 내로부터 측정 전과 같은 25℃ 50％RH의 실온 환경하에 꺼낸 후, 30분 후에, 똑같이 서로 마주보는 변끼리의 평점간 거리「a＇」를 측정했을 때, {(a＇－a)／a}×100(％)에 의해 구해지는 값.
제 8항에 있어서,
이색성 물질을 배향시킨 폴리비닐 알코올계 수지로 이루어지는 두께가 10μm 이하의 편광막의 한 면에 접착층을 개재시켜서 배치되는, 투명 보호 필름.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 필름, 또는 폴리올레핀계 수지 필름 중 어느 하나인, 투명 보호 필름.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 아크릴계 수지 필름이며, 그 아크릴계 수지 필름의 유리 전이 온도 이상의 온도에서, 상기 편광막의 흡수축에 직교하는 방향으로 연신된 것인, 투명 보호 필름.
제 11항에 있어서,
상기 투명 보호 필름은, 주쇠에 글루타르이미드환 또는 락톤환을 가지는 아크릴계 수지를 이용해 형성되어 있는 투명 보호 필름.