KR102502543B1 - 광학 필름 및 광학 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 본 발명의 과제는 (메트)아크릴계 수지를 함유하고, 내취성이 우수하고, 저위상차 특성을 가지며, 권상 안정성이 우수한 광학 필름과 그의 제조 방법을 제공한다.
[해결수단] 본 발명의 광학 필름은 무기 입자와 (메트)아크릴계 수지를 함유하고, 상기 (메트)아크릴계 수지를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여 50 내지 95질량％의 메타크릴산메틸로부터 유래하는 구조 단위, 1 내지 25질량％의 페닐말레이미드로부터 유래하는 구조 단위, 1 내지 25질량％의 아크릴산알킬에스테르로부터 유래하는 구조 단위를 포함하는 공중합체이고, 추가로 고무 입자를 함유하고, 필름 중의 무기 입자의 2차 입자경에 대한 고무 입자의 평균 1차 입자경의 비의 값이 (식 1)로 나타내는 범위에 있는 무기 입자의 2차 입자수 비율이, 전체 무기 2차 입자수의 5.0 내지 50개수％의 범위 내인 것을 특징으로 한다.
(식 1) 0.9≤(고무 입자 평균 1차 입자경)/(무기 입자 2차 입자경)≤1.1

Description

광학 필름 및 광학 필름의 제조 방법 {OPTICAL FILM AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 광학 필름과 그의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, (메트)아크릴계 수지를 함유하고, 내취성이 우수하고, 저위상차 특성을 가지며, 권상(卷狀) 안정성이 우수한 광학 필름과 그의 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 표시 디바이스인 액정 표시 장치나 유기 일렉트로루미네센스 표시 장치용 편광판 보호 필름이나 위상차 필름 등의 광학 필름, 터치 패널용 기재 필름이나 가스 배리어성 기재 필름 등의 기재 필름뿐만 아니라, 나노임프린트용 기판 필름이나 플렉시블 전자 회로용 기판 필름 등의 기판 필름 등, 고투명성, 고기능성 및 경량화를 실현한 가요성을 갖는 수지 필름에 대한 요망은 크다.

그 중에서도 저흡습성에 추가하여, 우수한 투명성이나 치수 안정성을 나타낸다는 점에서, 광학 필름으로서 아크릴 수지가 적합하게 사용되고 있다.

또한, 근년에는 광학 필름에 대하여 높은 내수성이 요구되고 있으며, 아크릴계 필름이 내수성을 구비한 IPS(In Plan Switching) 방식의 액정 표시 장치용 위상차 필름으로서 사용되고 있다. 일반적으로 아크릴계 재료는, 그의 낮은 취성으로부터 핸들링이 곤란하며, 특히 IPS용 위상차 필름 용도와 같이 위상차 발현성이 보다 낮은 아크릴계 재료는, 그 구조상, 특히 취성이 낮은 경향이 있기 때문에, 그 대책으로서 고무 입자를 함유시킴으로써 취성을 개량한 광학 필름이 알려져 있다.

한편, 최근의 액정 표시 장치의 대형화나 생산성 향상의 요청에 수반하여, 광학 필름의 장척화나 광폭화에 의해 생산 효율을 높이는 것이 요구되고 있지만, 일반적으로 장척화나 광폭화에 수반하여, 제막 후에 필름을 롤상으로 안정되게 권취하는 것이 곤란해져, 형성한 롤 적층체의 권상 열화가 문제가 되고 있다.

상기 문제에 대하여, 광학 필름의 제막 시의 반송성, 특히 박막, 장척이나 광폭의 광학 필름을 권취할 때 첩부를 억제하고, 또한 양호한 권상을 얻기 위해, 필름에 무기 입자를 첨가하여 연신을 실시함으로써, 표면에 요철을 형성하고, 미끄럼성을 부여하는 방법이 알려져 있다.

또한, 저복굴절 수지인 아크릴 수지와, 아크릴계 고무 입자와, 추가로 복굴절을 갖는 무기 입자를 함유한 필름이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 당해 방법에 따르면, 이물 결함이 없고, 기계적 강도를 갖고, 높은 투명성을 갖는 필름이 얻어진다고 되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서 개시되어 있는 방법에서는 필름의 저복굴절과 취성은 개량되지만, 무기 미립자는 필름에 있어서의 저복굴절을 부여하는 것을 목적으로 하는 재료로서 함유되고 있는 것이며, 더불어 개시되어 있는 필름은 미연신 필름이고, 연신한 후의 필름의 미끄럼성에 대해서는 언급되어 있지 않다.

본 발명자들이 저복굴절의 아크릴 수지와 고무 입자에 무기 입자를 첨가하여 연신한 필름에 대하여 검토를 진행시킨 결과, 상기 필름에서는 취성은 개량되지만, 위상차가 증대화되고, 미끄럼성도 부족하여, 장척이나 광폭의 광학 필름을 제조하였을 때에는 양호한 롤 적층체를 얻을 수 없는 것을 알 수 있었다.

본 발명자들은 아크릴 수지와 고무 입자와 무기 입자에 의해 구성되어 있는 광학 필름에 대하여 더 검토를 진행시킨 결과, 이러한 구성의 광학 필름에서는 연신 시의 응력은 고무 입자가 흡수함으로써 변형되어 위상차가 발현되고, 더불어 무기 입자에 의한 표면 요철 형성이 불충분한 것이 밝혀졌다. 고무 입자에 의한 위상차 발현은 저복굴절성의 고무 입자를 사용하는 것이, 입자가 변형되어도 위상차 발현성을 개선할 수 있지만, 표면 요철 형성에 의한 미끄럼성의 개량에 관해서는 유효한 수단이 발견되지 않은 것이 현실이다.

일본 특허 제5666751호 공보

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 과제는 (메트)아크릴계 수지를 함유하고, 내취성이 우수하고, 저위상차 특성을 가지며, 권상 안정성이 우수한 광학 필름과 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기 과제를 감안하여 예의 검토를 진행시킨 결과, 광학 필름 중의 고무 입자의 평균 1차 입자경과 무기 입자의 2차 입자경을 제어함으로써, 필름 연신 시의 응력을 분산/확산시켜, 고무 입자의 변형 억제와, 무기 입자에 의한 표면 요철 구조를 형성할 수 있음으로써, 내취성이 우수하고, 저위상차 특성을 가지며, 권상 안정성이 우수한 광학 필름을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명의 상기 과제는, 하기 수단에 의해 해결된다.

1. 적어도 무기 입자와 (메트)아크릴계 수지를 함유하는 광학 필름이며,

상기 (메트)아크릴계 수지가,

(메트)아크릴계 수지를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여,

50 내지 95질량％의 범위 내의 메타크릴산메틸로부터 유래하는 구조 단위와,

1 내지 25질량％의 범위 내의 N-페닐말레이미드로부터 유래하는 구조 단위와,

1 내지 25질량％의 범위 내의 아크릴산알킬에스테르로부터 유래하는 구조 단위

를 포함하는 공중합체이고,

추가로 고무 입자를 함유하고,

필름 중에 있어서의 상기 무기 입자의 2차 입자경에 대한 고무 입자의 평균 1차 입자경의 비의 값이 하기 (식 1)로 나타내는 범위에 있는 무기 입자의 2차 입자수의 비율이, 전체 무기 2차 입자수에 대하여 5.0 내지 50개수％의 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 필름.

(식 1) 0.9≤(고무 입자 평균 1차 입자경)/(무기 입자 2차 입자경)≤1.1

2. 상기 무기 입자가 구상 실리카 입자이고, 또한 2차 입자경이 50 내지 500nm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 광학 필름.

3. 상기 고무 입자가 (메트)아크릴산벤질로부터 유래하는 구조, (메트)아크릴산디시클로펜타닐로부터 유래하는 구조 및 (메트)아크릴산페녹시에틸로부터 유래하는 구조로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위를 갖는 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 광학 필름.

4. 제1항부터 제3항까지 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 제조하는 광학 필름의 제조 방법이며,

무기 입자의 분산액을 조제하는 공정과, 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정을 갖고,

상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 At(분)라고 하고, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 Bt(분)라고 하였을 때,

하기 (식 2)로 규정하는 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.

(식 2) At>Bt

5. 상기 무기 입자의 분산 시의 처리 시간 At(분)와, 상기 고무 입자의 분산 시의 처리 시간 Bt(분)의 비(At/Bt)의 값이 1.05 내지 15의 범위 내인 것을 특징으로 하는 제4항에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

6. 상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 무기 입자의 분산 시 전단 속도를 As(1/sec)라고 하고, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 고무 입자의 분산 시 전단 속도를 Bs(1/sec)라고 하였을 때,

하기 (식 3)으로 규정하는 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 제4항 또는 제5항에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

(식 3) As>Bs

7. 상기 무기 입자의 분산 시 전단 속도 As(1/sec)와, 상기 고무 입자의 분산 시 전단 속도 Bs(1/sec)의 비(As/Bs)의 값이, 하기 (식 4)의 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 제6항에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

(식 4) As/Bs≥1×10²

본 발명의 상기 수단에 의해, 내취성이 우수하고, 저위상차 특성을 가지며, 권상 안정성이 우수한 광학 필름과 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 목적 효과를 달성할 수 있었던 발현 기구ㆍ작용 기구에 대해서는 명확하게는 되어 있지 않지만, 이하와 같이 추정하고 있다.

전술한 바와 같이, 아크릴 수지, 고무 입자 및 무기 입자 등에 의해 구성되어 있는 광학 필름은, 연신 시의 응력은 고무 입자가 흡수함으로써 변형되어 위상차가 발현되고, 무기 입자에 의한 표면 요철 형성이 불충분하기 때문에, 표면 요철에 의한 미끄럼성이 부족하며, 장척이나 광폭의 광학 필름을 제막하여 롤상으로 적층하였을 때, 안정되게 양호한 권상 롤을 얻을 수 없었다.

본 발명자는 상기 문제에 대하여 검토를 진행시킨 결과, 저복굴절의 아크릴 수지와 고무 입자에 무기 입자를 첨가하여 연신한 필름은 취성이 개량되지만 위상차가 발현되며, 미끄럼성도 부족하여, 양호한 권상이 얻어지지 않는 것을 알 수 있었다.

상기 문제에 대하여 예의 검토를 진행시킨 결과, 광학 필름 중의 고무 입자의 평균 1차 입자경과 무기 입자의 2차 입자경을 제어함으로써, 필름 연신 시의 응력을 분산/확산시켜, 고무 입자의 변형 억제와, 무기 입자에 의한 표면 요철 구조를 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이것은 무기 입자가 광학 필름 중에 어느 정도의 2차 입자경 응집체로서 존재함으로써, 연신 시에 필름에 응력이 부여되었을 때, 응력을 고무 입자와 무기 입자로 분산시킬 수 있어, 고무 입자의 변형을 억제하면서, 무기 입자로의 움직임을 부여함으로써, 필름 표면에 요철이 형성되고, 제막 공정의 권취 시에 블로킹 등을 발생시키지 않고, 안정된 권상을 얻을 수 있었다고 추측하고 있다.

도 1은 무기 입자와 고무 입자가 존재하고 있는 본 발명의 광학 필름의 단면의 일례를 도시하는 전자 현미경 사진.
도 2는 본 발명에 있어서의 무기 입자와 고무 입자의 전단 속도와 분산 처리 시간의 관계의 일례를 도시하는 모식도.

본 발명의 광학 필름은, 적어도 무기 입자와 (메트)아크릴계 수지를 함유하는 광학 필름이며, 상기 (메트)아크릴계 수지가 (메트)아크릴계 수지를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여, 1) 50 내지 95질량％의 범위 내의 메타크릴산메틸로부터 유래하는 구조 단위와, 2) 1 내지 25질량％의 범위 내의 N-페닐말레이미드로부터 유래하는 구조 단위와, 3) 1 내지 25질량％의 범위 내의 아크릴산알킬에스테르로부터 유래하는 구조 단위를 포함하는 공중합체이고, 추가로 고무 입자를 함유하고, 필름 중에 있어서의 상기 무기 입자의 2차 입자경에 대한 고무 입자의 평균 1차 입자경의 비의 값이 상기 (식 1)로 나타내는 범위에 있는 무기 입자의 2차 입자수의 비율이, 전체 무기 2차 입자수에 대하여 5.0 내지 50개수％의 범위 내인 것을 특징으로 한다. 이 특징은, 하기 각 실시 형태에 공통 또는 대응하는 기술적 특징이다.

본 발명의 실시 양태로서는, 본 발명의 목적으로 하는 효과를 보다 발현할 수 있는 관점에서, 상기 무기 입자가 구상 실리카 입자이고, 또한 평균 2차 입자경이 50 내지 500nm의 범위 내인 것이, 보다 안정되게 광학 필름 표면에 요철 구조를 형성할 수 있어, 보다 우수한 권상 안정성을 얻을 수 있어 바람직하다.

또한, 상기 고무 입자가 (메트)아크릴산벤질로부터 유래하는 구조, (메트)아크릴산디시클로펜타닐로부터 유래하는 구조 및 (메트)아크릴산페녹시에틸로부터 유래하는 구조로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위를 갖는 단량체를 포함하는 것이, 본 발명의 상기 효과를 보다 높일 수 있다는 점에서 바람직하다.

본 발명의 광학 필름의 제조 방법에서는, 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정과, 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정을 갖고, 상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 At(분)라고 하고, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 Bt(분)라고 하였을 때, 상기 (식 2)로 규정하는 조건을 충족하는 것을 특징으로 한다. 즉, 고무 입자의 1차 입자경과 무기 입자의 2차 입자경을 분산 시간에 의해 제어함으로써, 필름 연신 시의 응력을 분산 및 확산시켜, 고무 입자의 변형 억제와, 무기 입자에 의한 표면 요철 구조의 형성을 행할 수 있다.

또한, 상기 무기 입자의 분산 시의 처리 시간 At(분)와, 상기 고무 입자의 분산 시의 처리 시간 Bt(분)의 비(At/Bt)의 값이 1.05 내지 15의 범위 내로 하는 것이, 연신 시의 고무 입자의 변형 억제와, 무기 입자에 의한 표면 요철 구조를 형성할 수 있어, 보다 우수한 권상 안정성을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다.

또한, 상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 무기 입자의 분산 시 전단 속도 As(1/sec)와, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 고무 입자의 분산 시 전단 속도 Bs(1/sec)를, 상기 (식 3)으로 규정하는 조건으로 함으로써, 연신 시의 고무 입자의 변형 억제와, 무기 입자에 의한 표면 요철 구조를 형성할 수 있어, 보다 우수한 권상 안정성을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다.

또한, 마찬가지로 무기 입자의 분산 시 전단 속도 As(1/sec)와, 고무 입자의 분산 시 전단 속도 Bs(1/sec)의 비(As/Bs)의 값이, 상기 (식 4)의 관계를 충족함으로써, 연신 시의 고무 입자의 변형 억제와, 무기 입자에 의한 표면 요철 구조를 형성할 수 있어, 보다 우수한 권상 안정성을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다.

이하, 본 발명과 그의 구성 요소 및 본 발명을 실시하기 위한 형태ㆍ양태에 대하여 상세한 설명을 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 나타내는 「내지」는, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용한다.

<<광학 필름>>

본 발명의 광학 필름은 적어도 무기 입자와 (메트)아크릴계 수지를 함유하는 광학 필름이며,

상기 (메트)아크릴계 수지가,

(메트)아크릴계 수지를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여,

50 내지 95질량％의 범위 내의 메타크릴산메틸로부터 유래하는 구조 단위와,

1 내지 25질량％의 범위 내의 N-페닐말레이미드로부터 유래하는 구조 단위와,

1 내지 25질량％의 범위 내의 아크릴산알킬에스테르로부터 유래하는 구조 단위

를 포함하는 공중합체이고,

추가로 고무 입자를 함유하고,

필름 중에 있어서의 상기 무기 입자의 2차 입자경에 대한 고무 입자의 평균 1차 입자경의 비의 값이 하기 (식 1)로 나타내는 범위에 있는 무기 입자의 2차 입자수의 비율이, 전체 무기 2차 입자수에 대하여 5.0 내지 50개수％의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

(식 1) 0.9≤(고무 입자 평균 1차 입자경)/(무기 입자 2차 입자경)≤1.1

[무기 입자의 2차 입자경 및 고무 입자의 평균 1차 입자경의 측정]

본 발명에 있어서, 상기에서 규정하는 광학 필름 중에 있어서의 무기 입자의 2차 입자경 및 고무 입자의 평균 1차 입자경은, 하기 방법에 의해 구할 수 있다.

본 발명의 광학 필름의 단면부를 마이크로톰 등으로 트리밍한 후, 그 단면의 초박 절편을 제작한 후, 투과형 전자 현미경(TEM)으로 촬영하는 방법, 또는 주사형 전자 현미경(SEM)으로 단면을 직접 촬영하는 방법에 의해, 명시야상 관찰을 행한다.

광학 필름의 단면부를 투과형 전자 현미경으로 촬영한 단면 사진의 일례를 나타낸다. 전자 현미경으로 촬영한 명시야 화상에 있어서는, 관찰 대상으로 되는 물질(무기 입자 및 고무 입자)이 갖는 입사 전자의 산란 강도는, 물질을 구성하고 있는 원자 번호(원자량)에 비례한다. 본 발명에 있어서는, 원자 번호가 큰 원자, 예를 들어 Si 원자로 구성되어 있는 무기 입자는 어두운 콘트라스트를 나타내고, 원자 번호가 작은 원자, 예를 들어 C 원자 등으로 구성되어 있는 고무 입자는 밝은 콘트라스트를 나타낸다. 이에 의해, 광학 필름 중의 무기 입자의 응집체인 2차 입자경과, 고무 입자의 1차 입자를 확인할 수 있다.

도 1은, 무기 입자와 고무 입자가 존재하고 있는 본 발명의 광학 필름의 단면의 일례를 도시하는 전자 현미경 사진이며, 도면 부호 1로 나타내는 검게 관찰되는 화상부가 무기 입자(2차 입자)이고, 도면 부호 G로 나타내는 다수 존재하는 타원형의 흰색 화상이 고무 입자(1차 입자)이다.

본 발명에 있어서는, 무기 입자의 2차 입자경은, 상기한 바와 같이 광학 필름 단면을, 투과형 전자 현미경을 사용하여 50만배로 무기 입자의 관찰을 행하고, 검게 관찰되는 무기 입자(2차 입자)를 관찰하여 입자경을 측정하여 구할 수 있으며, 또한 무기 입자의 평균 2차 입자경은, 그의 평균값에 의해 구할 수 있다.

마찬가지로, 고무 입자의 평균 1차 입자경에 대해서도, 상기한 바와 같이 광학 필름 단면을, 투과형 전자 현미경을 사용하여 50만배로 고무 입자(1차 입자)의 관찰을 행하고, 도 1에서 도시하는 바와 같이 타원상이고 희게 관찰되는 고무 입자(G)(1차 입자)를 관찰하여, 타원의 장경을 고무 입자의 1차 입경으로서 측정하고, 그의 평균값을 구하여 고무 입자의 평균 1차 입자경으로 한다.

본 발명의 광학 필름에 있어서는, 고무 입자 평균 1차 입자경/무기 입자 2차 입자경의 값이 0.9 내지 1.1로 되는 무기 입자의 2차 입자수의 비율이, 전체 무기 2차 입자수에 대하여 5.0 내지 50개수％의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

도 1의 (a)에서 도시하는 화상에서는 5㎛×5㎛의 영역을 관찰 영역으로 한 경우, 무기 2차 입자의 총수는 234개이며, 그 중에서 (식 1)로 규정하는 조건을 충족하는 무기 2차 입자수는 35개이고, 그 비율은 15.0개수％이다. 또한, 도 1의 (b)에서 도시하는 화상에서는 5㎛×5㎛의 영역을 관찰 영역으로 한 경우, 무기 2차 입자의 총수는 206개이며, 그 중에서 (식 1)로 규정하는 조건을 충족하는 무기 2차 입자수는 53개이고, 그 비율은 25.7개수％이다.

상기 조건을 충족하는 구성으로 함으로써, 광학 필름 연신 시의 응력을 분산 및 확산시킬 수 있고, 고무 입자의 변형 억제와 무기 입자에 의한 표면 요철의 형성을 행할 수 있다.

이하, 본 발명의 광학 필름의 주요 구성 요소의 상세에 대하여 설명한다.

[(메트)아크릴계 수지]

본 발명의 광학 필름에 적용하는 (메트)아크릴계 수지로서는, (메트)아크릴계 수지를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여,

1) 50 내지 95질량％의 범위 내의 메타크릴산메틸로부터 유래하는 구조 단위와,

2) 1 내지 25질량％의 범위 내의 N-페닐말레이미드로부터 유래하는 구조 단위와,

3) 1 내지 25질량％의 범위 내의 아크릴산알킬에스테르로부터 유래하는 구조 단위

를 포함하는 공중합체인 것을 특징으로 한다.

메타크릴산메틸로부터 유래하는 구조 단위의 비율로서는 50 내지 95질량％의 범위 내이지만, 바람직하게는 50 내지 85질량％의 범위 내이다.

또한, N-페닐말레이미드로부터 유래하는 구조 단위의 비율로서는 1 내지 25질량％의 범위 내이지만, 10 내지 25질량％의 범위 내가 바람직하다.

또한, 아크릴산알킬에스테르로부터 유래하는 구조 단위의 비율로서는 1 내지 25질량％의 범위 내이지만, 5 내지 25질량％의 범위 내가 바람직하다.

본 발명에 적용 가능한 아크릴산알킬에스테르의 구체예로서는, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산헥실, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산옥틸 등을 들 수 있다.

본 발명에 관한 (메트)아크릴계 수지로서는, 유리 전이 온도(Tg)가 110℃ 이상인 것이 바람직하다. (메트)아크릴계 수지의 유리 전이 온도(Tg)가 110℃ 이상이면, 동일한 연신 온도라도 유동성이 억제되고, 고무 입자도 움직이기 어렵게 할 수 있다. 그에 의해, 고무 입자가 과도하게 너무 확산되지 않기 때문에, 적절하게 근접시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 (메트)아크릴계 수지로서는, 중량 평균 분자량 Mw가 20만 내지 200만의 범위 내인 것이 바람직하다. (메트)아크릴계 수지의 중량 평균 분자량 Mw가 상기 범위이면, 필름에 충분한 기계적 강도(인성)를 부여하면서, 제막성도 손상되기 어렵다. (메트)아크릴계 수지의 중량 평균 분자량 Mw는, 상기 관점에서 30만 내지 200만인 것이 보다 바람직하고, 50만 내지 200만인 것이 더욱 바람직하다. 중량 평균 분자량 Mw는, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 폴리스티렌 환산으로 측정할 수 있다.

본 발명에 관한 (메트)아크릴계 수지는, 종래 공지된 제조 방법에 따라 합성함으로써 얻을 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2006-321871호 공보, 제2012-153743호 공보, 제2012-184364호 공보, 제2017-178975호 공보, 제2018-003005호 공보, 일본 특허 제5798690호 공보, 국제 공개 제2016/052600호 등에 기재되어 있는 방법에 따라 얻을 수 있다.

[고무 입자]

본 발명에 관한 고무 입자는, 광학 필름에 유연성이나 인성을 부여하면서, 광학 필름의 표면에 요철을 형성하여 미끄럼성을 부여하는 기능을 가질 수 있다.

본 발명에 관한 고무 입자는, 고무상 중합체(가교 중합체)를 포함하는 그래프트 공중합체, 즉 고무상 중합체(가교 중합체)를 포함하는 코어부와, 그것을 덮는 셸부를 갖는 코어ㆍ셸형의 고무 입자인 것이 바람직하다.

당해 고무 입자의 유리 전이 온도(Tg)는 -10℃ 이하인 것이 바람직하다. 고무 입자의 유리 전이 온도(Tg)가 -10℃ 이하이면, 필름에 충분한 인성을 부여하기 쉽다. 고무 입자의 유리 전이 온도(Tg)는 -15℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, -20℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 고무 입자의 유리 전이 온도(Tg)는, 전술과 마찬가지의 방법으로 측정된다.

고무상 중합체로서는, 부타디엔계 가교 중합체, (메트)아크릴계 가교 중합체 및 오르가노실록산계 가교 중합체가 포함된다. 그 중에서도 (메트)아크릴계 수지와의 굴절률차가 작고, 광학 필름의 투명성이 손상되기 어려운 관점에서는, 아크릴계 고무상 중합체가 바람직하다.

즉, 고무 입자는 아크릴계 고무상 중합체 (a)를 포함하는 아크릴계 그래프트 공중합체, 즉 아크릴계 고무상 중합체 (a)를 포함하는 코어부와, 그것을 덮는 셸부를 갖는 코어ㆍ셸형의 입자인 것이 바람직하다. 당해 코어ㆍ셸형의 입자는, 아크릴계 고무상 중합체 (a)의 존재 하에서, 메타크릴산에스테르를 주성분으로 하는 모노머 혼합물 (b)를 적어도 1단 이상 중합하여 얻어지는 다단 중합체(또는 다층 구조 중합체)이다. 중합은 유화 중합법으로 행할 수 있다.

(코어부: 아크릴계 고무상 중합체 (a)에 대하여)

아크릴계 고무상 중합체 (a)는, 아크릴산에스테르를 주성분으로 하는 가교 중합체이다. 아크릴계 고무상 중합체 (a)는, 아크릴산에스테르를 50 내지 100질량％와, 그것과 공중합 가능한 다른 모노머 50 내지 0질량％를 포함하는 모노머 혼합물 (a'), 및 1분자당 2개 이상의 비공액의 반응성 이중 결합을 갖는 다관능성 모노머 0.05 내지 10질량부(모노머 혼합물 (a') 100질량부에 대하여)를 중합시켜 얻어지는 가교 중합체이다. 당해 가교 중합체는, 이들 모노머를 전부 혼합하여 중합시켜 얻어도 되고, 모노머 조성을 변화시켜 2회 이상 중합시켜 얻어도 된다.

아크릴계 고무상 중합체 (a)를 구성하는 아크릴산에스테르는, 아크릴산메틸, 아크릴산부틸 등의 알킬기의 탄소수 1 내지 12의 아크릴산알킬에스테르인 것이 바람직하다. 아크릴산에스테르는 1종류여도 되고, 2종류 이상이어도 된다. 고무 입자의 유리 전이 온도를 -10℃ 이하로 하는 관점에서는, 아크릴산에스테르는 적어도 탄소수 4 내지 10의 아크릴산알킬에스테르를 포함하는 것이 바람직하다.

아크릴산에스테르의 함유량은, 모노머 혼합물 (a') 100질량％에 대하여 50 내지 100질량％인 것이 바람직하고, 60 내지 99 질량인 것이 보다 바람직하고, 70 내지 99질량％인 것이 더욱 바람직하다. 아크릴산에스테르의 함유량이 50중량％ 이상이면, 필름에 충분한 인성을 부여하기 쉽다.

또한, 고무 입자의 유리 전이 온도를 -10℃ 이하로 하는 관점에서는, 알킬기의 탄소수가 4 이상인 아크릴산알킬에스테르/모노머 혼합물 (a')의 질량비를 3 이상으로 하는 것이 바람직하며, 4 이상 10 이하인 것이 보다 바람직하다.

공중합 가능한 모노머의 예에는, 메타크릴산메틸 등의 메타크릴산에스테르; 스티렌, 메틸스티렌 등의 스티렌류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 불포화 니트릴류 등도 포함된다.

다관능성 모노머의 예에는, 알릴(메트)아크릴레이트, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴말레에이트, 디비닐아디페이트, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 테트로메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트가 포함된다.

다관능성 모노머의 함유량은, 모노머 혼합물 (a')의 합계 100질량％에 대하여 0.05 내지 10질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.1 내지 5질량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 다관능성 모노머의 함유량이 0.05질량％ 이상이면, 얻어지는 아크릴계 고무상 중합체 (a)의 가교도를 높이기 쉽기 때문에, 얻어지는 필름의 경도, 강성이 손상되는 일이 없고, 10질량％ 이하이면, 필름의 인성이 손상되기 어렵다.

(셸부: 모노머 혼합물 (b)에 대하여)

모노머 혼합물 (b)는 아크릴계 고무상 중합체 (a)에 대한 그래프트 성분이며, 셸부를 구성한다. 모노머 혼합물 (b)는 메타크릴산에스테르를 주성분으로서 포함하는 것이 바람직하다.

모노머 혼합물 (b)를 구성하는 메타크릴산에스테르는, 메타크릴산메틸 등의 알킬기의 탄소수 1 내지 12의 메타크릴산알킬에스테르인 것이 바람직하다. 메타크릴산에스테르는 1종류여도 되고, 2종류 이상이어도 된다.

메타크릴산에스테르의 함유량은, 모노머 혼합물 (b) 100질량％에 대하여 50질량％ 이상인 것이 바람직하다. 메타크릴산에스테르의 함유량이 50질량％ 이상이면, 얻어지는 필름의 경도, 강성을 저하시키기 어렵게 할 수 있다. (메트)아크릴계 수지와 고무 입자의 친화성을 낮추는(ΔSP를 크게 하는) 관점에서는, 메타크릴산에스테르의 함유량은, 모노머 혼합물 (b) 100질량％에 대하여 70질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 80질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

모노머 혼합물 (b)는, 필요에 따라 다른 모노머를 더 포함해도 된다. 다른 모노머의 예에는, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산n-부틸 등의 아크릴산에스테르; (메트)아크릴산벤질, (메트)아크릴산디시클로펜타닐, (메트)아크릴산페녹시에틸 등의 지환식 구조, 복소환식 구조 또는 방향족기를 갖는 (메트)아크릴계 모노머류(환 구조 함유 (메트)아크릴계 모노머)가 포함된다.

본 발명에 관한 고무 입자에 있어서는, (메트)아크릴산벤질로부터 유래하는 구조, (메트)아크릴산디시클로펜타닐로부터 유래하는 구조 및 (메트)아크릴산페녹시에틸로부터 유래하는 구조로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위를 갖는 단량체를 포함하는 것이 바람직하다.

(코어ㆍ셸형의 고무 입자: 아크릴계 그래프트 공중합체에 대하여)

유리 전이 온도(Tg)가 -15℃ 이하로 되는 아크릴계 그래프트 공중합체, 즉 코어ㆍ셸형의 고무 입자의 예에는, (메트)아크릴계 고무상 중합체 (a)로서의 아크릴계 고무상 중합체 5 내지 90질량부(바람직하게는 5 내지 75질량부)의 존재 하에서, 메타크릴산에스테르를 주성분으로 하는 모노머 혼합물 (b) 95 내지 25질량부를 적어도 1단계로 중합시킨 중합체가 포함된다.

아크릴계 그래프트 공중합체는, 필요에 따라, 아크릴계 고무상 중합체 (a)의 내측에 경질 중합체를 더 포함해도 된다. 그러한 아크릴계 그래프트 공중합체는, 이하의 중합 공정 (I) 내지 (III)을 거쳐 얻을 수 있다.

중합 공정 (I)

메타크릴산에스테르 40 내지 100질량％와, 이것과 공중합 가능한 다른 모노머 60 내지 0질량％를 포함하는 모노머 혼합물 (c1), 및 다관능성 모노머 0.01 내지 10질량부(모노머 혼합물 (c1)의 합계 100질량부에 대하여)를 중합하여 경질 중합체를 얻는 공정.

중합 공정 (II)

아크릴산에스테르 60 내지 100질량％와, 이것과 공중합 가능한 다른 모노머 0 내지 40질량％를 포함하는 모노머 혼합물 (a1), 및 다관능성 모노머 0.1 내지 5질량부(모노머 혼합물 (a1)의 합계 100질량부에 대하여)를 중합하여 연질 중합체를 얻는 공정.

중합 공정 (III)

메타크릴산에스테르 60 내지 100질량％와, 이것과 공중합 가능한 다른 모노머 40 내지 0질량％를 포함하는 모노머 혼합물 (b1), 및 다관능성 모노머 0 내지 10질량부(모노머 혼합물 (b1)의 합계 100질량부에 대하여)를 중합하여 경질 중합체를 얻는 공정.

(I) 내지 (III)의 각 중합 공정의 사이에 다른 중합 공정이 더 포함되어도 된다.

아크릴계 그래프트 공중합체는, 또한 중합 공정 (IV)를 거쳐 얻어져도 된다.

중합 공정 (IV)

메타크릴산에스테르 40 내지 100질량％, 아크릴산에스테르 0 내지 60질량％ 및 공중합 가능한 다른 모노머 0 내지 5질량％를 포함하는 모노머 혼합물 (b2), 그리고 다관능성 모노머 0 내지 10질량부(모노머 혼합물 (b2) 100질량부에 대하여)를 중합하여 경질 중합체를 얻는다.

각 중합 공정에서 사용되는 메타크릴산에스테르, 아크릴산에스테르, 공중합 가능한 다른 모노머 및 다관능성 모노머는, 전술과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.

연질층은 광학 필름에 충격 흡수성을 부여할 수 있다. 연질층의 예에는, 아크릴산에스테르를 주성분으로 하는 아크릴계 고무상 중합체 (a)를 포함하는 층이 포함된다. 경질층은 광학 필름의 인성을 손상시키기 어렵게 하며, 또한 고무 입자의 제조 시에 입자의 조대화나 괴상화를 억제할 수 있다. 경질층의 예에는, 메타크릴산에스테르를 주성분으로 하는 중합체를 포함하는 층이 포함된다.

아크릴계 그래프트 공중합체의 그래프트율(아크릴계 고무상 중합체 (a)에 대한 그래프트 성분(셸부)의 질량비)은 10 내지 250％인 것이 바람직하고, 40 내지 230％인 것이 보다 바람직하고, 60 내지 220％인 것이 더욱 바람직하다. 그래프트율이 10％ 이상이면, 셸부의 비율이 지나치게 적어지지 않기 때문에, 필름의 경도나 강성이 손상되기 어렵다. 아크릴계 그래프트 공중합체의 그래프트율이 250％ 이하이면, 아크릴계 고무상 중합체 (a)의 비율이 지나치게 적어지지 않기 때문에, 필름의 인성이나 취성 개선 효과가 손상되기 어렵다.

광학 필름에 있어서, 고무 입자를 적절하게 근접시키기 위해서는, 고무 입자의 종류(구체적으로는 셸부의 모노머 조성)와 (메트)아크릴계 수지의 종류의 조합을 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 필름에 있어서는, 그 단면을 관찰하였을 때의 고무 입자는 타원상으로 존재하고 있는 경우가 많으며, 타원 형상의 고무 입자의 평균 애스펙트비는 1.2 내지 3.0인 것이 바람직하다. 고무 입자의 평균 애스펙트비가 1.2 이상이면, 고무 입자의 연신 장력에 대한 응력(줄어들려고 하는 힘)이 권취 직후의 광학 필름에 가해지기 쉽기 때문에, 광학 필름에 잔류하는 응력을 완화하기 쉽고, 권상 고장을 억제할 수 있다.

고무 입자의 평균 애스펙트비가 3.0 이하이면, 근접하는 고무 입자끼리의 접점이 지나치게 적어지지 않기 때문에, 광학 필름에 잔류하는 응력을 분산시키는 효과가 손상되기 어렵고, 권상 고장을 억제할 수 있다. 고무 입자의 평균 애스펙트비는 1.5 내지 2.8의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 2.0 내지 2.5의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

애스펙트비란, 고무 입자의 장경의 단경에 대한 비(장경/단경)를 의미한다. 또한, 평균 애스펙트비란, 복수의 고무 입자의 애스펙트비의 평균값을 의미한다.

고무 입자의 장경은, 상기 도 1에서 도시한 전자 현미경 촬영 화상에 있어서, 고무 입자가 외접하는 직사각형의 긴 변 방향의 길이(긴 변의 길이)로서 측정할 수 있다. 고무 입자의 단경은, 후술하는 TEM 화상에 있어서, 고무 입자가 외접하는 직사각형의 짧은 변 방향의 길이(짧은 변의 길이)로서 측정할 수 있다.

고무 입자의 평균 장경은, 200 내지 500nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 고무 입자의 평균 장경이 200nm 이상이면, 고무 입자의 연신 장력에 대한 응력(줄어들려고 하는 힘)이 권취 직후의 광학 필름에 가해지기 쉽기 때문에, 권상 고장을 충분히 억제하기 쉽다. 고무 입자의 평균 장경이 500nm 이하이면, 근접하는 고무 입자끼리의 접점이 지나치게 적어지지 않기 때문에, 응력을 분산시키는 효과가 손상되기 어렵고, 권상 고장을 충분히 억제하기 쉽다. 고무 입자의 평균 장경은 220 내지 400nm의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 250 내지 350nm의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 고무 입자의 평균 장경은 고무 입자의 장경의 평균값이다.

고무 입자의 함유량은, (메트)아크릴계 수지에 대하여 5 내지 20질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 고무 입자의 함유량이 5질량％ 이상이면, (메트)아크릴계 수지 필름에 충분한 유연성이나 인성을 부여하기 쉬울 뿐만 아니라, 표면에 요철을 형성하여 미끄럼성도 부여할 수 있다. 고무 입자의 함유량이 20질량％ 이하이면, 헤이즈가 지나치게 상승하지 않는다. 고무 입자의 함유량은, 상기 관점에서, (메트)아크릴계 수지에 대하여 5 내지 15질량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 5 내지 10질량％의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

[무기 입자]

본 발명의 광학 필름에 적용 가능한 무기 입자는, 통상, 필름의 매트제로서 사용되는 것이며, 표면의 미끄럼성이 나쁜 것을 개량하기 위해 무기 입자를 함유시켜, 광학 필름의 거칠기를 증가시켜, 소위 매트화함으로써, 접착성을 감소시키고, 내찰과성의 향상을 도모하기 위해 사용되는 것이다.

본 발명에 사용하는 무기 입자로서는, 평균 1차 입자경이 1 내지 1000nm의 범위 내인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 내지 500nm의 범위 내이고, 특히 바람직하게는 3 내지 100nm의 범위 내이다. 또한, 평균 2차 입자경으로서는 50 내지 500nm의 범위 내인 것이 바람직하다.

무기 입자로서는, 예를 들어 황산바륨, 망간콜로이드, 이산화티타늄, 황산스트론튬바륨, 이산화규소 등의 무기물 미립자를 들 수 있지만, 또한 예를 들어 습식법이나 규산의 겔화로부터 얻어지는 합성 실리카 등의 이산화규소나 티타늄 슬래그와 황산에 의해 생성되는 이산화티타늄(루틸형이나 아나타제형) 등을 들 수 있다.

본 발명에 적용하는 무기 입자로서는, 규소를 포함하는 것이 탁도 및 필름의 헤이즈를 저감할 수 있다는 점에서 바람직하다. 이산화규소와 같은 미립자는 유기물에 의해 표면 수식되어 있는 것이 많은데, 이러한 것은 필름의 표면 헤이즈를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 표면 수식에서 바람직한 유기물로서는 할로실란류, 알콕시실란류, 실라잔, 실록산 등을 들 수 있다.

상기 각 무기 입자 중에서도 이산화규소 입자(실리카 입자)인 것이 바람직하다. 무기 입자는 시판품을 바람직하게 사용할 수 있으며, 하기 닛폰 에어로실 가부시키가이샤의 제품 에어로실 시리즈가 적합하다.

R972V, R812, R805, R816, NKC130, R711, R7200, R202, RY200, RY200S, RY300, R104, R105, RA200H, RA200HS(이상, 닛폰 에어로실 가부시키가이샤제)의 상품명으로 시판되고 있으며, 사용할 수 있다.

[광학 필름의 그 밖의 첨가제]

본 발명의 광학 필름에는, 상기 설명한 (메트)아크릴계 수지, 고무 입자, 무기 입자 외에, 본 발명의 목적 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 종래 공지된 각종 첨가제를 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

적용 가능한 첨가제로서는, 예를 들어 가소제, 산화 방지제, 광안정제, 대전 방지제, 박리제 등을 포함해도 된다. 이하에 주요한 첨가제의 상세를 기재한다.

(가소제)

본 발명의 광학 필름에 있어서는, 종래 공지된 가소제를 함유해도 된다. 공지된 가소제로서는, 예를 들어 프탈산에스테르계, 지방산에스테르계, 트리멜리트산에스테르계, 인산에스테르계, 폴리에스테르계, 당에스테르계, 아크릴계 폴리머계의 가소제 등을 들 수 있다. 이 중에서는 폴리에스테르계 가소제 및 당에스테르계 가소제가 바람직하게 사용된다.

폴리에스테르계 가소제는 디카르복실산과 디올을 중합함으로써 얻어지며, 디카르복실산 구성 단위(디카르복실산으로부터 유래하는 구성 단위)의 70몰％ 이상이 방향족 디카르복실산으로부터 유래하고, 또한 디올 구성 단위(디올로부터 유래하는 구성 단위)의 70몰％ 이상이 지방족 디올로부터 유래하는 것이 바람직하다.

당에스테르계 가소제로서는, 푸라노오스환 또는 피라노오스환 중 적어도 어느 것을 포함하는 화합물이며, 단당이어도 되고, 당 구조가 2 내지 12개 연결된 다당이어도 된다.

당에스테르는, 당 구조가 갖는 OH기 중 적어도 하나가 에스테르화된 화합물이며, 평균 에스테르 치환도가 4.0 내지 8.0의 범위 내인 것이 바람직하고, 5.0 내지 7.5의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

가소제의 사용량은, 가소제의 종류, 사용 조건 등에 따라 균일하지 않지만, 상기 (메트)아크릴계 수지에 대하여 0.5 내지 10질량％의 범위 내가 바람직하고, 0.6 내지 5질량％의 범위 내가 더욱 바람직하다.

(자외선 흡수제)

본 발명의 광학 필름에 적용 가능한 자외선 흡수제는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 옥시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 트리아진계 화합물, 니켈 착염계 화합물, 무기 분체 등을 들 수 있다.

자외선 흡수제의 사용량은, 자외선 흡수제의 종류, 사용 조건 등에 따라 균일하지는 않지만, 상기 (메트)아크릴계 수지에 대하여 0.5 내지 10질량％의 범위 내가 바람직하고, 0.6 내지 4질량％가 더욱 바람직하다.

(산화 방지제)

본 발명의 광학 필름에서는, 산화 방지제로서는, 통상 알려져 있는 화합물을 사용할 수 있다. 특히, 락톤계, 황계, 페놀계, 이중 결합계, 힌더드 아민계, 인계의 각 산화 방지제를 바람직하게 사용할 수 있다.

예를 들어, BASF 재팬 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 「Irgafos XP40, Irgafos XP60」 등을 들 수 있다.

상기 황계 산화 방지제로서는, 예를 들어 스미토모 가가쿠 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 「Sumilizer TPL-R」 및 「Sumilizer TP-D」를 들 수 있다.

상기 페놀계 산화 방지제로서는 2,6-디알킬페놀 구조를 갖는 것이 바람직하며, 예를 들어 BASF 재팬 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 「Irganox 1076」, 「Irganox 1010」, (주)ADEKA로부터 시판되고 있는 「ADEKA STAB AO-50」 등을 들 수 있다.

상기 이중 결합계 산화 방지제로서는, 스미토모 가가쿠 가부시키가이샤로부터 「Sumilizer GM」 및 「Sumilizer GS」라는 상품명으로 시판되고 있다.

상기 힌더드 아민계 산화 방지제로서는, 예를 들어 BASF 재팬 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 「Tinuvin144」 및 「Tinuvin770」, 가부시키가이샤 ADEKA로부터 시판되고 있는 「ADK STAB LA-52」를 들 수 있다.

상기 인계 산화 방지제로서는, 예를 들어 스미토모 가가쿠 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 「Sumilizer GP」, 가부시키가이샤 ADEKA로부터 시판되고 있는 「ADK STAB PEP-24G」, 「ADK STAB PEP-36」 및 「ADK STAB 3010」, BASF 재팬 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 「Irgafos P-EPQ」, 사카이 가가쿠 고교 가부시키가이샤로부터 시판되고 있는 「GSY-P101」을 들 수 있다.

[광학 필름의 특성값]

(헤이즈)

본 발명의 광학 필름은 투명성이 높은 것이 바람직하다. 광학 필름의 헤이즈는 4.0％ 이하인 것이 바람직하고, 2.0％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.0％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 헤이즈는, 시료 40mm×80nm를 25℃, 60％ RH에서, 헤이즈미터(HGM-2DP, 스가 시켄키)를 사용하여 JIS K-6714에 따라 측정할 수 있다.

(위상차 Ro 및 Rt)

본 발명의 광학 필름은, 예를 들어 IPS용 위상차 필름으로서 사용하는 관점에서는, 측정 파장 550nm, 23℃ 55％ RH의 환경 하에서 측정되는 면 내 방향의 위상차 Ro는 0 내지 10nm인 것이 바람직하고, 0 내지 5nm인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 광학 필름의 두께 방향의 위상차 Rt는 -20 내지 +20nm인 것이 바람직하고, -10 내지 +10nm인 것이 보다 바람직하며, 특히 바람직하게는 -5 내지 +5nm의 범위 내이다.

Ro 및 Rt는, 각각 하기 식으로 정의된다.

식 (1a) Ro=(n_x-n_y)×d

식 (1b) Rt=((n_x+n_y)/2-n_z)×d

상기 식 중, n_x는 필름의 면 내 지상축 방향(굴절률이 최대로 되는 방향)의 굴절률을 나타내고, n_y는 필름의 면 내 지상축에 직교하는 방향의 굴절률을 나타내고, n_z는 필름의 두께 방향의 굴절률을 나타내고, d는 필름의 두께(nm)를 나타낸다.

본 발명의 광학 필름의 면 내 지상축이란, 필름면에 있어서 굴절률이 최대로 되는 축을 말한다. 광학 필름의 면 내 지상축은, 자동 복굴절률계 액소 스캔(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter: 액소 매트릭스사제)에 의해 확인할 수 있다. 면 내 지상축은, 통상, 연신 배율이 최대로 되는 방향과 일치한다.

Ro 및 Rt는, 이하의 방법으로 측정할 수 있다.

1) 본 발명의 광학 필름을 23℃ 55％ RH의 환경 하에서 24시간 조습한다. 이 필름의 평균 굴절률을 아베 굴절계로 측정하고, 두께 d를 시판 중인 마이크로미터를 사용하여 측정한다.

2) 조습 후의 필름의 측정 파장 550nm에 있어서의 리타데이션 Ro 및 Rth를, 각각 자동 복굴절률계 액소 스캔(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter: 액소 매트릭스사제)을 사용하여, 23℃ 55％ RH의 환경 하에서 측정한다.

본 발명의 광학 필름의 위상차 Ro 및 Rt는, 예를 들어 (메트)아크릴계 수지의 종류에 따라 조정할 수 있다. 광학 필름의 위상차 Ro 및 Rt를 낮추기 위해서는, 부의 복굴절을 갖는 구조 단위와 정의 복굴절을 갖는 구조 단위에서 위상차를 상쇄할 수 있는 함유 비율인 것이 바람직하다.

(필름 두께)

본 발명의 광학 필름의 두께는, 예를 들어 5 내지 100㎛의 범위 내로 할 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 40㎛의 범위 내이다.

<<광학 필름의 제조 방법>>

[무기 입자와 고무 입자의 분산 공정]

본 발명의 광학 필름의 제조 방법으로서는, 본 발명의 광학 필름에 있어서의 무기 입자의 2차 입자경에 대한 고무 입자의 평균 1차 입자경의 비의 값이 상기 (식 1)로 나타내는 범위에 있는 무기 입자의 2차 입자수의 비율을, 전체 무기 2차 입자수에 대하여 5.0 내지 50개수％의 범위 내로 하기 위해, 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정과, 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정을 갖고, 상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 At(분)라고 하고, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 Bt(분)라고 하였을 때, 하기 (식 2)로 규정하는 조건을 충족하는 것을 특징으로 한다.

(식 2) At>Bt

상기 식 2로 규정하는 각 분산액의 처리 시간 At와 Bt는, 각각의 분산액의 조제량에 따라 의존하기 때문에, 동일량의 도프를 조제할 때의 각각의 적절한 조제량에 의해 결정되는 팩터이며, 절대적인 분산 시간을 규정하기가 어렵기 때문에, 본 발명에서는 식 2로 규정하는 At>Bt의 관계를 유지함과 함께, 무기 입자의 분산 시의 처리 시간 At(분)와, 고무 입자의 분산 시의 처리 시간 Bt(분)의 상대 관계로서, 비(At/Bt)의 값을 1.05 내지 15의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직한 제조 조건으로서는, 상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 무기 입자의 분산 시 전단 속도를 As(1/sec)라고 하고, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 고무 입자의 분산 시 전단 속도를 Bs(1/sec)라고 하였을 때, 하기 (식 3)으로 규정하는 조건을 충족하는 것이 바람직하다.

(식 3) As>Bs

또한, 본 발명에 있어서는, As 및 Bs에 대해서도 마찬가지로, 각각의 조제량이나 조제 처방에 따라 의존하기 때문에, 더욱 바람직한 제조 조건은, 상기 무기 입자의 분산 시 전단 속도 As(1/sec)와, 상기 고무 입자의 분산 시 전단 속도 Bs(1/sec)의 비(As/Bs)의 값이, 하기 (식 4)의 관계를 충족하는 것이다.

(식 4) As/Bs≥1×10²

보다 바람직하게는, As/Bs가 1×10² 내지 1×10⁸의 범위 내이다.

도 2에, 본 발명에 있어서의 무기 입자 분산액과 고무 입자 분산액을 조제할 때의 전단 속도와 분산 처리 시간의 관계의 일례를, 모식도로 나타낸다.

도 2에 있어서, 횡축에 분산 공정에 있어서의 처리 시간(분), 종축에 분산 시의 전단 속도(1/sec, 로그)로 하였을 때, 무기 입자에 관한 분산 시 전단 속도 As(1/sec)와 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간 At(분)에 의해 둘러싸이는 면적을 S1, 고무 입자의 분산 시 전단 속도 Bs(1/sec)와 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간 Bt(분)로 둘러싸이는 면적을 S2라고 하였을 때, S1>S2로 하는 것이 바람직한 조건이다. 즉, 무기 입자 분산액 조제 시의 분산 조건을, 고무 입자 분산액 조제 시의 분산 조건보다 높은 조건으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 무기 입자의 분산 시 전단 속도 As(1/sec) 및 고무 입자의 분산 시 전단 속도 Bs(1/sec)를 원하는 조건 범위로 제어하는 방법으로서는, 고무 입자 분산액 조제 시의 전단 속도 Bs는, 분산 장치의 분산 조건, 예를 들어 마일더 분산기(다이헤이요우 기코우 가부시키가이샤제)를 사용하는 경우에는, 회전수와 로터ㆍ스테이터의 종류를 적절하게 선택하여 조정하고, 무기 입자 분산액 조제 시의 전단 속도 As는, 고압 분산 장치로서 만톤 가울린 분산기를 사용하는 경우에는, 만톤 가울린 분산기의 제1단째의 밸브 압력 및 제2단째의 밸브 압력을 조정하여, 표 1의 A-1에 나타내는 전단 속도의 관계와, 전단 속도비(As/Bs)로 되도록 적절하게 조정함으로써, 원하는 특성을 얻을 수 있다.

분산 방법으로서는, 고무 입자 또는 무기 입자와, 필요에 따라 용매(예를 들어, 디클로로메탄, 에탄올 등)를 첨가한 혼합액을 조제하고, 종래 공지된 분산 장치, 예를 들어 고압 분산기로서, 예를 들어 Microfluidics Corporation사제의 초고압 호모게나이저(상품명 마이크로플루이다이저), 나노마이저사제의 나노마이저를 들 수 있고, 만톤 가울린형 고압 분산 장치, 이즈미 푸드 머시너리제의 호모게나이저, 다이헤이요우 기코우사제의 마일더 분산기, 초음파 분산기 등을 들 수 있다.

[광학 필름의 제막 방법]

본 발명의 광학 필름은, 상기 분산 공정에서 고무 입자 분산액과 무기 입자 분산액을 조제한 후, 하기 방법에 따라 용액 유연 방식(캐스트법)에 의해 제조된다. 즉, 본 발명의 광학 필름은 고무 입자 분산액과 무기 입자 분산액을 조제한 후,

1) 적어도 본 발명에 관한 (메트)아크릴계 수지와, 고무 입자 분산액과, 무기 입자 분산액과, 용매를 포함하는 도프를 얻는 공정(도프 조제 공정)과,

2) 얻어진 도프를 지지체 상에 유연하고, 건조 및 박리하여 막상의 필름을 얻는 공정(유연 공정)과,

3) 얻어진 필름을 연신하는 공정(연신 공정)과,

4) 연신된 필름을 롤상으로 권취하는 공정(권취 공정)을 거쳐 제조된다.

(1. 도프 조제 공정)

본 발명에 관한 (메트)아크릴계 수지와, 고무 입자 분산액과, 무기 입자 분산액과, 필요에 따라 용매 등을 첨가하여 도프를 조제한다.

도프의 조제에 사용되는 용매는, 적어도 (메트)아크릴계 수지를 용해시킬 수 있는 유기 용매(양용매)를 포함한다. 양용매의 예에는, 디클로로메탄 등의 염소계 유기 용매나 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세톤, 테트라히드로푸란 등의 비염소계 유기 용매가 포함된다. 그 중에서도 디클로로메탄이 바람직하다.

도프의 조제에 사용되는 용매로서, 빈용매를 더 포함하고 있어도 된다. 빈용매의 예에는, 탄소 원자수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄상의 지방족 알코올이 포함된다. 도프 중의 알코올의 비율이 높아지면, 막상물이 겔화되기 쉽고, 금속 지지체로부터의 박리가 용이해지기 쉽다. 탄소 원자수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄상의 지방족 알코올로서는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, iso-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올을 들 수 있다. 이들 중 도프의 안정성, 비점도 비교적 낮고, 건조성도 좋다는 점 등에서 에탄올이 바람직하다.

도프의 고형분 농도는, 특별히 제한되지 않지만, 건조에 의한 압축 효과에 의해, 얻어지는 광학 필름에 있어서 고무 입자나 무기 입자를 적절하게 근접시키기 쉽게 하는 관점에서, 낮은 쪽이 바람직하다. 구체적으로는, 도프의 고형분 농도는 25질량％ 이하인 것이 바람직하고, 20질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 15질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 소정의 두께의 막상물을 얻기 쉽게 하는 관점에서는, 도프의 고형분 농도의 하한값은, 예를 들어 9질량％ 정도로 하는 것이 바람직하다.

도프의 조제는, 전술한 용매에 (메트)아크릴계 수지, 고무 입자 분산액, 무기 입자 분산액 및 그 밖의 첨가제를 직접 첨가하여 혼합해서 조제해도 되고, 전술한 용매에 (메트)아크릴계 수지를 용해시킨 수지 용액, 고무 입자 분산액, 무기 입자 분산액 및 그 밖의 첨가제를 각각 미리 조제해 두고, 그것들을 혼합하여 조제해도 된다.

(2. 유연 공정)

얻어진 도프를 지지체 상에 유연한다. 도프의 유연은 유연 다이로부터 토출시켜 행할 수 있다.

다음에, 지지체 상에 유연된 도프 중의 용매를 증발시켜 건조시킨다. 건조된 도프를 지지체로부터 박리하여, 막상의 웹을 얻는다.

지지체로부터 박리할 때의 도프의 잔류 용매량(박리 시의 막상물의 잔류 용매량)은, 얻어지는 (메트)아크릴계 수지 필름의 위상차를 저감하기 쉽게 한다는 점에서는 10 내지 150질량％인 것이 바람직하고, 20 내지 40질량％인 것이 보다 바람직하다. 박리 시의 잔류 용매량이 10질량％ 이상이면, 건조 또는 연신 시에 (메트)아크릴계 수지가 유동되기 쉽고, 무배향으로 되기 쉽기 때문에, 얻어지는 (메트)아크릴계 수지 필름의 위상차를 저감하기 쉽다. 박리 시의 잔류 용매량이 150질량％ 이하이면, 도프를 박리할 때 요하는 힘이 과잉으로 커지기 어려우므로, 도프의 파단을 억제하기 쉽다.

박리 시의 도프의 잔류 용매량은, 하기 식으로 정의된다. 이하에 있어서도 마찬가지이다.

도프의 잔류 용매량(질량％)=(도프의 가열 처리 전 질량-도프의 가열 처리 후 질량)/도프의 가열 처리 후 질량×100

또한, 잔류 용매량을 측정할 때의 가열 처리란, 140℃ 30분의 가열 처리를 말한다.

박리 시의 잔류 용매량은, 지지체 상에서의 도프의 건조 온도나 건조 시간, 지지체의 온도 등에 의해 조정할 수 있다.

(3. 연신 공정)

박리하여 얻어진 웹(필름이라고도 함)을 건조시키면서 연신한다.

연신은, 요구되는 광학 특성에 따라 행하면 되며, 적어도 한쪽 방향(예를 들어, 필름의 폭 방향(TD 방향))으로 연신하는 것이 바람직하고, 서로 직교하는 2방향으로 연신(예를 들어, 필름의 폭 방향(TD 방향)과, 그것과 직교하는 반송 방향(MD 방향)의 2축 연신)해도 된다.

연신 배율은, 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 20 내지 200％의 범위 내인 것이 바람직하고, 30 내지 100％의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 50 내지 70％의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 여기서 말하는 연신 배율(％)은,

(연신 전후의 필름의 연신 방향의 길이의 변화량)/(연신 전의 필름의 연신 방향의 길이)×100(％)

으로서 정의된다. 또한, 2축 연신을 행하는 경우에는, TD 방향과 MD 방향의 각각에 대하여, 상기 연신 배율로 하는 것이 바람직하다.

또한, 광학 필름의 면 내 지상축 방향(면 내에 있어서 굴절률이 최대로 되는 방향)은, 통상, 연신 배율이 최대로 되는 방향이다.

연신 온도(건조 온도)는, (메트)아크릴계 수지의 유리 전이 온도를 Tg라고 하였을 때, (Tg-65)℃ 내지 (Tg+60)℃의 범위 내인 것이 바람직하고, (Tg-50)℃ 내지 (Tg+50)℃의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, (Tg-30)℃ 내지 (Tg+50)℃의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 연신 온도가 (Tg-30)℃ 이상이면, 막상물을 연신에 적합한 유연함으로 하기 쉬울 뿐만 아니라, 연신 시에 막상물에 가해지는 장력이 지나치게 커지지 않으므로, 얻어지는 (메트)아크릴계 수지 필름에 과잉의 잔류 응력이 남기 어렵게 할 수 있다. 연신 온도가 Tg 이하이면, 막상물 중의 용매의 기화에 의한 기포의 발생 등을 억제하기 쉽다. 연신 온도는, 구체적으로는 60 내지 220℃의 범위 내로 할 수 있다.

연신 온도는, (a) 텐터 연신기 등과 같이 비접촉 가열형으로 건조시키는 경우에는, 연신기 내 온도 또는 열풍 온도 등의 분위기 온도, (b) 열 롤러 등의 접촉 가열형으로 건조시키는 경우에는, 접촉 가열부의 온도, 또는 (c) 막상물(피건조면)의 표면 온도 중 어느 온도로서 측정할 수 있다. 그 중에서도 (a) 텐터 연신기 등과 같이 비접촉 가열형으로 건조시키는 경우에는, 연신기 내 온도 또는 열풍 온도 등의 분위기 온도가 바람직하다.

연신 개시 시의 막상물 중의 잔류 용매량은, 예를 들어 5 내지 30질량％인 것이 바람직하다. 연신 개시 시의 잔류 용매량은, 전술과 마찬가지의 방법으로 측정할 수 있다.

막상물의 TD 방향(폭 방향)의 연신은, 예를 들어 막상물의 양단을 클립이나 핀으로 고정하고, 클립이나 핀의 간격을 진행 방향으로 확장시키는 방법(텐터법)으로 행할 수 있다. 막상물의 MD 방향의 연신은, 예를 들어 복수의 롤에 주속차를 주어, 그 사이에서 롤 주속차를 이용하는 방법(롤법)으로 행할 수 있다.

(4. 권취 공정)

연신 후에 얻어진 필름을, 필요에 따라 더 건조시키면서 롤상으로 권취하여 광학 필름의 롤 적층체를 얻는다.

건조 온도는, 상기 (3. 연신 공정)의 연신 온도와 마찬가지의 범위로 조정할 수 있다. 건조 온도는, 상기 (3. 연신 공정)과 마찬가지의 방법으로 측정된다. 또한, 상기 (b)에서 설명한 열 롤러 등의 접촉 가열형으로 건조시키는 경우에는, 접촉 가열부의 온도로 하여 측정되는 것이 바람직하다.

권취는, 통상, 막상물의 MD 방향으로 장력(권취 장력)을 걸면서 행한다.

권취 후에 얻어지는 롤 적층체에 있어서, 고무 입자의 장경 방향은, 광학 필름의 두께 방향에 대하여 대략 수직인 것이 바람직하다. 또한, 권취 후의 광학 필름의 권상 고장을 보다 억제하기 쉽게 하는 관점에서는, 고무 입자의 장경 방향은, 광학 필름의 연신 방향(바람직하게는 폭 방향)에 대하여 대략 평행인 것이 바람직하다.

얻어지는 롤체에 있어서의, 광학 필름의 길이(MD 방향의 길이)는 2000 내지 8000m의 범위 내인 것이 바람직하고, 5000 내지 7000m의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 광학 필름의 폭(TD 방향의 길이)은 1.3 내지 3.0m의 범위 내인 것이 바람직하고, 2.3 내지 2.5m의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

전술한 바와 같이, 권취 장력에 의해, 권취 직후의 롤체의 광학 필름에는 긴 변 방향으로 수축하려고 하는 힘(응력)이 작용하고, 폭 방향으로 신장하려고 하는 힘(응력)이 작용하기 쉽다. 이에 비해, 본 발명의 광학 필름은 고무 입자가 적절하게 근접한 구조를 갖는다. 그에 의해, 고무 입자의 입자경을 크게 하지 않아도, 권취 후의 롤체의 광학 필름은 상기 응력을 효과적으로 완화할 수 있다. 그에 의해, 긴 변 방향으로 수축하려고 하는 힘에 의한 권취 코어의 전사나, 폭 방향으로 신장하려고 하는 힘에 의한 체인상 고장을 억제할 수 있다. 따라서, 광학 필름의 헤이즈를 증대시키지 않고, 권취 형상을 개선할 수 있다.

특히, 광학 필름이 장척이고(MD 방향의 길이가 길고), 또한 광폭(TD 방향의 길이가 길다)인 것일수록 권상 고장이 발생하기 쉽다. 본 발명은 그러한 광학 필름의 롤체에 있어서도, 권상 고장을 양호하게 억제할 수 있다.

얻어지는 광학 필름은, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 각종 표시 장치에 있어서의 편광판 보호 필름이나 위상차 필름으로서 바람직하게 사용된다.

<실시예>

이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서 「부」 또는 「％」라는 표시를 사용하는데, 특별히 언급이 없는 한 「질량부」혹은 「질량％」를 나타낸다.

<<(메트)아크릴계 수지의 준비>>

하기의 조성을 포함하는 (메트)아크릴계 수지 1 내지 5를, 종래 공지된 합성법에 따라 합성하였다.

[(메트)아크릴계 수지 1의 합성]

통상법에 따라, 메타크릴산메틸(85몰％)/N-페닐말레이미드(10몰％)/아크릴산2-에틸헥실(5몰％)로 이루어지는 (메트)아크릴계 수지 1을 합성하였다. (메트)아크릴계 수지 1의 중량 평균 분자량 Mw는 200만이다.

[(메트)아크릴계 수지 2의 합성]

통상법에 따라, 메타크릴산메틸(50몰％)/N-페닐말레이미드(25몰％)/아크릴산2-에틸헥실(25몰％)로 이루어지는 (메트)아크릴계 수지 2를 합성하였다. (메트)아크릴계 수지 2의 중량 평균 분자량 Mw는 200만이다.

[(메트)아크릴계 수지 3의 합성]

통상법에 따라, 메타크릴산메틸(85몰％)/N-페닐말레이미드(10몰％)/아크릴산메틸(5몰％)로 이루어지는 (메트)아크릴계 수지 3을 합성하였다. (메트)아크릴계 수지 3의 중량 평균 분자량 Mw는 200만이다.

[(메트)아크릴계 수지 4의 합성]

통상법에 따라, 메타크릴산메틸(85몰％)/N-페닐말레이미드(10몰％)/아크릴산부틸(5몰％)로 이루어지는 (메트)아크릴계 수지 4를 합성하였다. (메트)아크릴계 수지 4의 중량 평균 분자량 Mw는 200만이다.

[(메트)아크릴계 수지 5의 합성]

메타크릴산메틸(100몰％) 단독으로 이루어지는 (메트)아크릴계 수지 5를 합성하였다. (메트)아크릴계 수지 5의 중량 평균 분자량 Mw는 200만이다.

<<고무 입자의 준비>>

[고무 입자 G1의 준비: (메트)아크릴산벤질계 고무 입자]

일본 특허 제5798690호 공보의 단락 (0379) 내지 (0382)에 기재된 다층 구조 중합체 (B2)의 제조 방법에 준하여, 평균 1차 입자경이 121nm인 (메트)아크릴산벤질계의 고무 입자 G1을 조제하였다.

[고무 입자 G2의 준비: (메트)아크릴산디시클로펜타닐계 고무 입자]

일본 특허 제5798690호 공보의 단락 (0387) 내지 (0390)에 기재된 다층 구조 중합체 (B4)의 제조 방법에 준하여, 평균 1차 입자경이 127nm인 (메트)아크릴산디시클로펜타닐계의 고무 입자 G2를 조제하였다.

[고무 입자 G3의 준비: (메트)아크릴산페녹시에틸계 고무 입자]

일본 특허 제5798690호 공보의 단락 (0383) 내지 (0386)에 기재된 다층 구조 중합체 (B3)의 제조 방법에 준하여, 평균 1차 입자경이 133nm인 (메트)아크릴산페녹시에틸계의 고무 입자 G3을 조제하였다.

<<광학 필름의 제작>>

[광학 필름 1의 제작]

(고무 입자 분산액 1의 조제)

25질량부의 고무 입자 G1과, 475질량부의 메틸렌 클로라이드를 디졸버로 50분간 교반 혼합한 후, 마일더 분산기(다이헤이요우 기코우 가부시키가이샤제)를 사용하여 1500rpm 조건 하에서 40분간 분산하여, 고무 입자 분산액 1을 얻었다.

(무기 입자 분산액 1의 조제)

하기 성분을 디졸버로 50분간 교반 혼합한 후, 만톤 가울린 분산기를 사용하여 100분간의 분산을 행하였다. 다음에, 닛폰 세이센(주)제의 파인메트 NF로 여과하여, 무기 입자 분산액 1을 조제하였다.

무기 입자: 에어로실 R812(닛폰 에어로실사제, 1차 평균 입자경: 7nm, 겉보기 비중 50g/L) 4질량부

디클로로메탄 48질량부

에탄올 48질량부

(분산 조건 A-1)

상기 고무 입자 분산액 1과 무기 입자 분산액 1의 분산 조건은, 표 1의 A-1에 나타내는 바와 같다.

고무 입자 분산액 조제 시의 전단 속도 Bs는, 회전수와 로터ㆍ스테이터의 종류를 적절하게 선택하여 조정하고, 무기 입자 분산액 조제 시의 전단 속도 As는, 만톤 가울린 분산기의 제1단째의 밸브 압력 및 제2단째의 밸브 압력을 조정하여, 표 1의 A-1에 나타내는 전단 속도의 관계와, 전단 속도비(As/Bs)로 되도록 적절하게 조정하였다.

(필름 제막)

<도프의 조제>

하기 방법에 따라 하기 조성을 포함하는 도프를 조제하였다. 처음에, 가압 용해 탱크에 메틸렌 클로라이드 및 에탄올을 첨가하였다. 다음에, 가압 용해 탱크에 (메트)아크릴계 수지 1을 교반하면서 투입하였다. 다음에, 상기 조제한 고무 입자 분산액 1을 투입하여, 이것을 교반하면서 첨가하고, 다음에 무기 입자 분산액 1을 첨가하여 도프를 조제하였다.

얻어진 도프의 점도는 16000mmPaㆍs이며, 함수율은 0.50％였다. 이것을 (주)로키 테크노제의 SHP150을 사용하여, 여과 유량 300L/㎡ㆍh, 여과압 1.0×10⁶Pa로 여과하여 도프를 얻었다.

(메트)아크릴계 수지 1 100질량부

디클로로메탄 175질량부

에탄올 90질량부

고무 입자 분산액 1 500질량부

무기 미립자 분산액 1 20질량부

<제막>

일본 특허 공개 제2017-102319호 공보의 도 1에 기재된 용액 유연법의 도프 조제 공정, 유연 공정 및 건조 공정을 갖는 제막 장치를 사용하여, 하기 방법에 의해 광학 필름 1을 제작하였다.

유연 공정에서는, 무단 벨트 유연 장치를 사용하여, 상기 조제한 도프를 온도 30℃, 1900mm 폭으로 스테인리스 벨트 지지체 상에 균일하게 유연하였다. 스테인리스 벨트 지지체의 온도는 28℃로 제어하였다. 스테인리스 벨트 지지체의 반송 속도는 20m/min으로 하였다.

다음에, 스테인리스 벨트 지지체 상에서, 유연(캐스트)한 도프 중의 잔류 용제량이 30질량％로 될 때까지 용매를 증발시켜 웹을 형성한 후, 박리 장력 128N/m으로 스테인리스 벨트 지지체로부터 웹을 박리하였다. 박리한 웹을 다수의 롤러로 반송시키면서, 얻어진 웹을 텐터로 (Tg+15)℃의 조건에서 폭 방향으로 30％ 연신하였다. 연신 개시 시의 웹 중의 잔류 용매량은 10질량％였다. 그 후, 롤러로 반송하면서 추가로 건조 공정에서 건조시키고, 텐터 클립으로 끼운 단부를 레이저 커터로 슬릿하여 권취하여, 폭 방향의 길이가 2.3m, 긴 변 방향의 길이가 7000m, 막 두께가 40㎛인 장척의 광학 필름 1을 얻었다.

[광학 필름 2의 제작]

상기 광학 필름 1의 제작에 있어서, 제작에 사용한 무기 입자 분산액 1의 분산 시간을 80분으로 변경하여 조제한 무기 입자 분산액 2를 사용하고, 표 1에 기재된 분산 조건 A-2로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 2를 제작하였다.

[광학 필름 3의 제작]

상기 광학 필름 1의 제작에 있어서, 제작에 사용한 무기 입자 분산액 1의 분산 시간을 60분으로 변경하여 조제한 무기 입자 분산액 3을 사용하고, 표 1에 기재된 분산 조건 A-3으로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 3을 제작하였다.

[광학 필름 4의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, (메트)아크릴계 수지 1을 (메트)아크릴계 수지 2로 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 4를 제작하였다.

[광학 필름 5의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, 무기 입자 분산액 2와 고무 입자 분산액 1의 분산 조건을 적절하게 변경하고, 전단 속도의 관계가 표 1에 기재된 분산 조건 B로 되도록 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 5를 제작하였다.

[광학 필름 6의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, 무기 입자 분산액 2와 고무 입자 분산액 1의 분산 조건을 적절하게 변경하고, 전단 속도의 관계가 표 1에 기재된 분산 조건 C로 되도록 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 6을 제작하였다.

[광학 필름 7의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, 무기 입자 분산액 2와 고무 입자 분산액 1의 분산 조건을 적절하게 변경하고, 전단 속도의 관계가 표 1에 기재된 분산 조건 D로 되도록 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 7을 제작하였다.

[광학 필름 8의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, 고무 입자 분산액 1을, (메트)아크릴산디시클로펜타닐계 고무 입자 G2를 포함하는 고무 입자 분산액 2로 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 8을 제작하였다.

[광학 필름 9의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, 고무 입자 분산액 1을, (메트)아크릴산페녹시에틸계 고무 입자 G3을 포함하는 고무 입자 분산액 3으로 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 9를 제작하였다.

[광학 필름 10의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, (메트)아크릴계 수지 1을 (메트)아크릴계 수지 3으로 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 10을 제작하였다.

[광학 필름 11의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, (메트)아크릴계 수지 1을 (메트)아크릴계 수지 4로 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 11을 제작하였다.

[광학 필름 12의 제작]

상기 광학 필름 1의 제작에 있어서, 제작에 사용한 무기 입자 분산액 1의 분산 시간을 40분으로 변경하여 조제한 고무 입자 분산액 4를 사용하고, 표 1에 기재된 분산 조건 E로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 12를 제작하였다.

[광학 필름 13의 제작]

상기 광학 필름 1의 제작에 있어서, 제작에 사용한 고무 입자 분산액 1의 분산 시간을 80분으로 변경하여 조제한 고무 입자 분산액 5와, 무기 입자 분산액 1의 분산 시간을 40분으로 변경하여 조제한 무기 입자 분산액 4를 사용하고, 표 1에 기재된 분산 조건 F로 한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 13을 제작하였다.

[광학 필름 14의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, (메트)아크릴계 수지 1을 (메트)아크릴계 수지 5로 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 14를 제작하였다.

[광학 필름 15의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, 고무 입자 분산액 1을 제외한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 15를 제작하였다.

[광학 필름 16의 제작]

상기 광학 필름 2의 제작에 있어서, 무기 입자 분산액 1 대신에, 하기 방법으로 조제한 유기 입자 분산액 5를 사용한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 16을 제작하였다.

(유기 입자 분산액 5의 조제)

<종입자의 조제>

교반기, 온도계를 구비한 중합기에 탈이온수 1000g을 넣고, 여기에 메타크릴산메틸 50g, t-도데실머캅탄 6g을 투입하고, 교반 하에 질소 치환하면서 70℃까지 가온하였다. 내온을 70℃로 유지하고, 중합 개시제로서 과황산칼륨 1g을 용해한 탈이온수 20g을 첨가한 후, 10시간 중합시켰다. 얻어진 에멀전 중의 종입자의 평균 입자경은 0.05㎛였다.

<유기 입자의 조제>

교반기, 온도계를 구비한 중합기에, 겔화 억제제로서 라우릴황산나트륨 2.4g을 용해한 탈이온수 800g을 넣고, 여기에 모노머 혼합물로서 메타크릴산메틸 66g, 스티렌 20g 및 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 64g과, 중합 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴 1g의 혼합액을 넣었다. 다음에, 혼합액을 T.K.호모 믹서(도쿠슈 기카 고교사제)로 교반하여 분산액을 얻었다.

얻어진 분산액에, 상기 종입자를 포함하는 에멀전 60g을 첨가하고, 30℃에서 1시간 교반하여 종입자에 모노머 혼합물을 흡수시켰다. 다음에, 흡수시킨 모노머 혼합물을, 질소 기류 하에서 50℃, 5시간 가온하여 중합시킨 후, 실온(약 25℃)까지 냉각하여 중합체 미립자(유기 입자 4)의 슬러리를 얻었다. 얻어진 유기 입자 5의 평균 입자경은 0.14㎛이고, Tg는 280℃였다.

(유기 입자의 집합체의 제작)

이 에멀전을 분무 건조기로서의 사카모토 기켄사제의 스프레이 드라이어(형식: 아토마이저 테이크 업 방식, 형번: TRS-3WK)로 다음 조건 하에서 분무 건조하여 유기 입자의 집합체를 얻었다. 유기 입자의 평균 2차 입자경은 200㎛였다.

공급 속도: 25mL/min

아토마이저 회전수: 11000rpm

풍량: 2㎥/min

분무 건조기의 슬러리 입구 온도: 100℃

중합체 입자 집합체 출구 온도: 50℃

유기 입자의 평균 2차 입자경은, 제타 전위ㆍ입자경 측정 시스템(오츠카 덴시 가부시키가이샤제 ELSZ-2000ZS)으로 측정하였다.

하기 표 1에 분산 조건의 일람을 나타낸다.

하기 표 2에 상기 제작한 각 광학 필름의 구성을 나타낸다.

<<입자 특성값의 측정>>

[무기 입자의 평균 2차 입자경의 측정]

마이크로톰을 사용하여 단면을 트리밍한 광학 필름의 단면에 대하여, 투과형 전자 현미경을 사용하여 50만배로 무기 입자의 관찰을 행하고, 2차 입자의 무기 입자를 관찰하여 입자경을 측정하고, 이것을 무기 입자의 2차 입자경으로 하였다. 또한, 그의 평균값을 구하여 평균 2차 입자경으로 하였다.

[광학 필름 중의 고무 입자 평균 1차 입자경과 무기 입자 2차 입자경의 비의 값의 측정]

상기와 마찬가지로 하여, 마이크로톰을 사용하여 단면을 트리밍한 광학 필름의 단면에 대하여, 투과형 전자 현미경을 사용하여 50만배로 고무 입자와 무기 입자의 관찰을 행하고, 고무 입자를 관찰하여 구한 평균 1차 입자경과, 무기 입자를 관찰하여 구한 2차 입자경에 대하여, 식 (1)에 따라 (고무 입자 평균 1차 입자경)/(무기 입자 2차 입자경)의 비의 값을 구하였다.

[광학 필름의 평가]

(내취성의 평가: 파단 신도의 측정)

JIS K 7127(1999)에 준거한 방법에 따라 파단 신도를 측정하고, 하기 기준에 따라 내취성의 평가를 행하였다.

◎: 일방향의 파단 신도가 20％ 이상이다

○: 일방향의 파단 신도가 15％ 이상 20％ 미만이다

△: 일방향의 파단 신도가 10％ 이상 15％ 미만이다

×: 일방향의 파단 신도가 10％ 미만이다

△ 이상이면, 실용상 가능한 특성이라고 판단하였다.

(위상차 특성: Rt의 측정)

상기 제작한 각 광학 필름에 대하여, 자동 복굴절계 KOBRA-21ADH(오지 게이소쿠 기키사제)를 사용하여, 23℃, 55％ RH의 환경 하에서, 590nm의 파장에 있어서 3차원 굴절률 측정을 행하여, 지상축 방향의 굴절률 n_x, 진상축 방향의 굴절률 n_y, 두께 방향의 굴절률 n_z를 구하고, 광학 필름의 두께(nm)를 d로 하여, 하기 (식 5)에 따라 두께 방향의 리타데이션 Rt를 구하고, 하기 기준에 따라 위상차를 평가하였다.

(식 5) Rt=[(n_x+n_y)/2-n_z]×g(nm)

상기로부터 측정한 두께 방향의 리타데이션 Rt에 대하여, 하기 랭크로 분류하고, (저)위상차 특성의 평가를 행하였다.

◎: Rt가 -5nm 이상 +5nm 미만이다

○: Rt가 -10nm 이상 -5nm 미만, 또는 +5nm 이상 +10nm 미만이다

△: Rt가 -20nm 이상 -10nm 미만, 또는 +10nm 이상 +20nm 미만이다

×: Rt가 -20nm 미만, 또는 +20nm 이상이다

(미끄럼성의 평가)

<첩부 내성의 평가>

상기 제작한 7000m 길이의 롤상 적층체인 광학 필름에 대하여, 23℃, 55％ RH의 환경 하에서, 광학 필름을 각각 전체 길이 조출하고, 필름끼리의 첩부 발생의 유무를 눈으로 관찰하여, 하기 기준에 따라 첩부 내성의 평가를 행하였다.

◎: 전체 길이에 걸쳐 첩부가 전혀 발생하지 않았다

○: 극히 약간 첩부의 발생이 확인되지만, 양호한 품질이다

△: 부분적으로 첩부의 발생은 확인되지만, 용이하게 박리된다

×: 전체 길이에 걸쳐 첩부의 발생이 많고, 박리되기 어렵다

<롤 적층체의 권상의 관찰>

상기 제작한 7000m 길이의 롤상 적층체에 대하여, 40℃, 80％ RH의 분위기 하에서 10일간 보존한 후, 감아 풀어 권취 코어로부터의 전사가 발생한 광학 필름의 길이(m)를 측정하고, 하기 기준에 따라 권상의 평가를 행하였다.

◎: 권취 코어로부터의 전사 발생 위치가 10m 미만이다

○: 권취 코어로부터의 전사 발생 위치가 10m 이상 50m 미만이다

△: 권취 코어로부터의 전사 발생 위치가 50m 이상 100m 미만이다

×: 권취 코어로부터의 전사 발생 위치가 100m 이상이다

상기 평가에서, △ 이상이면 양호하다고 판단하였다.

이상에 의해 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3에 기재된 결과로부터, 본 발명의 특성을 구비한 광학 필름은, 비교예에 비해 내취성(파단 신도)이 우수하고, 낮은 위상차 특성을 유지함과 함께, 미끄럼성(첩부 내성이나 롤상으로 적층하였을 때의 권상)이 우수한 것을 알 수 있다.

1: 무기 입자의 2차 입자
G: 고무 입자의 1차 입자
S1: 무기 입자의 분산 영역
S2: 고무 입자의 분산 영역

Claims (7)

1. 적어도 무기 입자와 (메트)아크릴계 수지를 함유하는 광학 필름이며,
   상기 (메트)아크릴계 수지가,
   (메트)아크릴계 수지를 구성하는 전체 구조 단위에 대하여,
   50 내지 95질량％의 범위 내의 메타크릴산메틸로부터 유래하는 구조 단위와,
   1 내지 25질량％의 범위 내의 페닐말레이미드로부터 유래하는 구조 단위와,
   1 내지 25질량％의 범위 내의 아크릴산알킬에스테르로부터 유래하는 구조 단위
   를 포함하는 공중합체이고,
   추가로 고무 입자를 함유하고,
   필름 중에 있어서의 상기 무기 입자의 2차 입자경에 대한 고무 입자의 평균 1차 입자경의 비의 값이 하기 (식 1)로 나타내는 범위에 있는 무기 입자의 2차 입자수의 비율이, 전체 무기 2차 입자수에 대하여 5.0 내지 50개수％의 범위 내이며,
   상기 무기 입자가 구상 실리카 입자이고, 또한 평균 2차 입자경이 50 내지 500nm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
   (식 1) 0.9≤(고무 입자 평균 1차 입자경)/(무기 입자 2차 입자경)≤1.1
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 고무 입자가 (메트)아크릴산벤질로부터 유래하는 구조, (메트)아크릴산디시클로펜타닐로부터 유래하는 구조 및 (메트)아크릴산페녹시에틸로부터 유래하는 구조로부터 선택되는 적어도 1종의 구조 단위를 갖는 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
4. 제1항에 기재된 광학 필름을 제조하는 광학 필름의 제조 방법이며,
   무기 입자의 분산액을 조제하는 공정과, 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정을 갖고,
   상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 At(분)라고 하고, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 처리 시간을 Bt(분)라고 하였을 때,
   하기 (식 2)로 규정하는 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
   (식 2) At>Bt
5. 제4항에 있어서, 상기 무기 입자의 분산 시의 처리 시간 At(분)와, 상기 고무 입자의 분산 시의 처리 시간 Bt(분)의 비(At/Bt)의 값이 1.05 내지 15의 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 무기 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 무기 입자의 분산 시 전단 속도를 As(1/sec)라고 하고, 상기 고무 입자의 분산액을 조제하는 공정에 있어서의 고무 입자의 분산 시 전단 속도를 Bs(1/sec)라고 하였을 때,
   하기 (식 3)으로 규정하는 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
   (식 3) As>Bs
7. 제6항에 있어서, 상기 무기 입자의 분산 시 전단 속도 As(1/sec)와, 상기 고무 입자의 분산 시 전단 속도 Bs(1/sec)의 비(As/Bs)의 값이, 하기 (식 4)의 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
   (식 4) As/Bs≥1×10²

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