KR20110118092A - 광학 필름, 편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents

광학 필름, 편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 광학 필름은, N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)를 포함한다. N－치환 말레이미드 단위(a)는, (메타)아크릴 중합체(c)에 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이다. (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, (메타)아크릴 중합체(c)에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이다. 본 발명의 광학 필름은, 파장 589㎚의 광에 대한, 0㎚ 이상 10㎚ 이하의 면내 위상차(Re)를 나타내고, －10㎚ 이상 10㎚ 이하의 두께 방향의 위상차(Rth)를 나타낸다. 본 발명의 광학 필름은, 2축 연신 필름이다. 본 발명의 광학 필름은, 2축 연신 필름이면서, 나타내는 위상차가 작고, 높은 내열성을 가진다.

Description

광학 필름, 편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치{OPTICAL FILM, POLARIZER PROTECTIVE FILM, POLARIZING PLATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 2축 연신 필름인, 저위상차의 광학 필름에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 편광자 보호 필름, 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
근래, 액정표시 장치(LCD)와 같은 플랫 패널형의 화상 표시 장치의 시장이 확대되어 있다. 화상 표시 장치에는, 광학 필름이 사용된다. 광학 필름에는, 단순한 투명성뿐만 아니라, 화상 표시 장치의 광학 설계에 대응하도록 엄밀하게 조정된 광학이 요구된다. 광학 특성 중 하나가 위상차이다. 예를 들면, LCD의 편광판에 사용되는 편광자 보호 필름에는, 제로에 가까운 위상차가 요구된다. 광학 필름에 사용되는 고분자 재료는, 일반적으로 고분자의 주쇄를 따르는 방향과, 당해 주쇄에 직교하는 방향의 사이에서 굴절률이 다른 것에 기초하는 복굴절을 나타낸다. 이 때문에, 단지 투명성이 높은 고분자 재료를 선택하는 것만으로는, 편광자 보호 필름에 이용될 수 있는, 위상차가 작은 광학 필름을 얻을 수 없다.
상기 굴절률차가 작은 고분자 재료의 사용에 의해, 위상차가 작은 광학 필름을 얻을 수 있다. 이러한 재료는, 대표적으로는, 트리아세틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 유도체이다. 그러나, 셀룰로오스 유도체로 이루어지는 광학 필름은 두께 방향의 위상차가 크고, 이 때문에, 경사 방향으로부터의 입사광에 대한 복굴절이 크다. 셀룰로오스 유도체가 나타내는 이러한 복굴절 특성은, 화상 표시 장치, 특히, 근래 개발이 진행되는 대화면의 화상 표시 장치의 시야각 특성을 저하시킨다.
셀룰로오스 유도체 이외의 고분자 재료가, 편광자 보호 필름에 사용될 수 있다. 특허 문헌 1(일본국 특허공개2000－206333호 공보)은, 폴리메타크릴산 메틸(P㎜A)의 2축 연신 필름으로 이루어지는 편광자 보호 필름을 개시한다. 이 편광자 보호 필름은, 작은 위상차, 및 PMMA에 유래하는 특장, 예를 들면, 양호한 성형 가공성, 높은 표면 경도, 높은 광선 투과율 및 낮은 파장 의존성을 가진다.
이것과는 별도로, 광학 필름에 이용될 수 있는 고분자 재료로서, 주쇄에 환구조를 가지는 (메타)아크릴 중합체가 알려져 있다. 주쇄에 환구조를 가지는 (메타)아크릴 중합체는, 주쇄에 환구조를 가지지 않는 (메타)아크릴 중합체에 비해, 유리 전이 온도(Tg)가 높다. 높은 Tg는, 내열성이 뛰어난 광학 필름을 실현한다. 내열성이 뛰어난 광학 필름은, 예를 들면, 화상 표시 장치에 있어서의 광원 등의 발열부에 근접한 배치가 용이해진다. 내열성이 뛰어난 광학 필름은, 그 외에도, 실용 상의 여러가지 이점을 가진다. 특허 문헌 2(일본국 특허공개 2007－31537호 공보)는, 치환기 Ar1이 방향족기인 N－치환 말레이미드환 구조와, (메타)아크릴산 에스테르 단위의 공중합체로 이루어지는 광학 필름을 개시한다. 특허 문헌 2의 광학 필름은, 편광자 보호 필름이 아니라, 최대 400㎚의 큰 면내 위상차를 나타낸다.
[특허 문헌 1]일본국 특허공개 2000－206333호 공보 [특허 문헌 2]일본국 특허공개 2007－31537호 공보
특허 문헌 1에 있어서 이용되는 PMMA는, 작으면서도 고유 복굴절을 가진다. 이로 인해, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 편광자 보호 필름은, 2축 연신에 의해 생긴, 두께 방향의 위상차를 나타낸다. 두께 방향의 위상차는, 당해 편광자 보호 필름을 구비하는 화상 표시 장치의 시야각 특성을 저하시킨다. 이에 더하여, PMMA의 Tg는 100℃정도로 낮다. 이 때문에, 높은 내열성이 요구되는 화상 표시 장치에의 당해 편광자 보호 필름의 사용은, 현실에는 어렵다.
한편, 특허 문헌 2가 개시하는 N－치환 말레이미드 구조를 가지는 공중합체로 이루어지는 수지 필름은, N－치환 말레이미드 구조가 당해 공중합체의 주쇄에 위치하기 때문에, 딱딱하고, 가요성이 부족하다. 당해 수지 필름을 연신함으로써, 강도 및 가요성과 같은 기계적 특성이 향상되고, 광학 필름으로서의 사용이 가능해진다. 실제, 특허 문헌 2의 광학 필름은 연신 필름이다. 그러나, 연신에 의해, N－치환 말레이미드 구조에 유래하는 복굴절이 생기기 때문에, 제로에 가까운 작은 위상차가 요구되는 편광자 보호 필름으로서의 사용은 곤란하다.
또한, 2축 연신에 의해, 강도 및 가요성과 같은 수지 필름의 기계적 특성은, 1축 연신을 행했을 때보다도 향상된다. 그러나, 2축 연신에서는, 통상, 두께 방향의 위상차가 1축 연신에 비해 커진다. 편광자 보호 필름에 있어서, 면내 위상차뿐만 아니라 두께 방향의 위상차에 대해서도, 가능한 한 작은 것이 바람직하다.
본 발명은, 2축 연신 필름이면서, 나타내는 위상차가 작고, 높은 내열성을 가지는 광학 필름의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 광학 필름은, N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)를 포함한다. 상기 N－치환 말레이미드 단위(a)는, 상기 (메타)아크릴 중합체(c)에 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이다. 상기 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, 상기 (메타)아크릴 중합체(c)에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이다. 본 발명의 광학 필름이 나타내는, 파장 589㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는, 0㎚ 이상 10㎚ 이하이다. 본 발명의 광학 필름이 나타내는, 파장 589㎚의 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는, －10㎚ 이상 10㎚ 이하이다. 본 발명의 광학 필름은, 2축 연신 필름이다.
여기서, 상기 광학 필름의 면내에 있어서의 지상축(遲相軸)의 방향의 굴절률을 nx, 상기 면내에 있어서의 진상축(進相軸)의 방향의 굴절률을 ny, 상기 광학 필름의 두께 방향의 굴절률을 nz, 상기 광학 필름의 두께를 d로 했을 때에, 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)는, 각각, 식 Re=(nx－ny)×d 및 식 Rth=｛(nx＋ny)/2－nz｝×d에 의해 정의되는 값이다.
중합체에 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위란, 당해 구성 단위의 호모폴리머를 형성했을 때에, 당해 호모폴리머가 양의 고유 복굴절을 나타내는 구성 단위를 말한다. 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위란, 당해 구성 단위의 호모폴리머를 형성했을 때에, 당해 호모폴리머가 음의 고유 복굴절을 나타내는 구성 단위를 말한다.
중합체의 고유 복굴절의 음양은, 중합체의 분자쇄가 1축 배향한 층(예를 들면, 필름)에 있어서, 당해 층의 주면에 수직으로 입사한 광 중, 당해 층에 있어서의 분자쇄가 배향하는 방향(배향 축)에 평행한 진동 성분에 대한 층의 굴절률(n1)로부터, 배향 축에 수직인 진동 성분에 대한 층의 굴절률(n2)을 뺀 값 「n1－n2」에 기초하여 판단할 수 있다. 고유 복굴절의 값은, 각각의 중합체에 대해서, 그 분자 구조에 기초하는 계산에 의해 구할 수 있다.
본 발명의 편광자 보호 필름은, 상기 본 발명의 광학 필름에 의해 구성된다.
본 발명의 편광판은, 상기 본 발명의 편광자 보호 필름과, 편광자를 구비한다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 본 발명의 광학 필름을 구비한다.
본 발명에 있어서, 중합체에 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 N－치환 말레이미드 단위(a)와, 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)가, 광학 필름에 사용된다. 이로 인해, 2축 연신 필름이면서, 나타내는 위상차가 작고, 높은 내열성을 가지는 광학 필름이 실현된다.
도 1은, 본 발명의 광학 필름의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 편광자 보호 필름의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 편광판의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 화상 표시 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태가 설명된다. 본 발명은, 이하의 실시 형태로 한정되지 않는다.
［(메타)아크릴 중합체(c)］
본 발명의 광학 필름에 이용되는 (메타)아크릴 중합체(c)는, 구성 단위로서, N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)를 가진다. N－치환 말레이미드 단위(a)는, 당해 단위를 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)에 대해서, 양의 고유 복굴절을 부여하는 분자 구조를 가진다.
N－치환 말레이미드 단위(a)는, 중합체에 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 N－알킬 치환 말레이미드가 바람직하다. 치환기인 알킬기는, 예를 들면, 탄소수 1~20의 알킬기이며, 탄소수 1~20의 지방족 알킬기가 바람직하다. 알킬기는, 직쇄상, 분기상 및 환상일수 있다. N－치환 말레이미드 단위(a)는, 예를 들면, N－메틸말레이미드, N－에틸말레이미드, N－이소프로필말레이미드, N－n－부틸말레이미드, N－이소부틸말레이미드, N－t－부틸말레이미드, N－n－헥실말레이미드, N－2－에틸헥실말레이미드, N－도데실말레이미드, N－라우릴말레이미드, N－시클로헥실말레이미드, N－벤질말레이미드의 각 단량체에 유래하는 구성 단위이다. (메타)아크릴 중합체(c)는, 이들 N－치환 말레이미드 단위를, 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있다. 광학 필름의 열안정성 및 광학 특성이 높아짐으로써, N－치환 말레이미드 단위(a)는, 특히 바람직하게는, N－시클로헥실말레이미드 단위이다.
또한, 특허 문헌 2(일본국 특허공개 2007－31537호 공보)에 개시되어 있는 바와 같은, 방향족기 Ar1를 치환기로 하는 N－치환 말레이미드 단위(예를 들면, N－페닐말레이미드 단위, N－클로로페닐말레이미드 단위, N－메틸페닐말레이미드 단위, N－메톡시페닐말레이미드 단위, N－나프틸말레이미드 단위)는, 통상, 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가진다.
(메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, 당해 단위를 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)에 대해서, 음의 고유 복굴절을 부여하는 분자 구조를 가진다.
(메타)아크릴 중합체(c)에 있어서, N－치환 말레이미드 단위(a)가 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지며, (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)가 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가진다. 이 때문에, 쌍방의 구성 단위를 가지는 공중합체인 (메타)아크릴 중합체(c)가 연신되었을 때에, 쌍방의 구성 단위에 의해 생기는 복굴절을 서로 없앤다. 이로 것에 의해, 2축 연신 필름이면서, 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)가 모두 작은 광학 필름을 얻을 수 있다.
(메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 한, 한정되지 않는다. (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, 예를 들면, (메타)아크릴산 메틸, (메타)아크릴산 에틸, (메타)아크릴산 n－프로필, (메타)아크릴산 이소프로필, (메타)아크릴산 n－부틸, (메타)아크릴산 t－부틸, (메타)아크릴산 n－헥실, (메타)아크릴산 2－에틸헥실, (메타)아크릴산 클로로메틸, (메타)아크릴산 2－클로로에틸, (메타)아크릴산 2－히드록시에틸, (메타)아크릴산 3－히드록시프로필, (메타)아크릴산 2,3,4,5,6－펜타히드록시헥실, (메타)아크릴산 2,3,4,5－테트라히드록시펜틸의 각 단량체에 유래하는 구성 단위이다. (메타)아크릴 중합체(c)는, 이들 (메타)아크릴산 에스테르 단위를, 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있다. 광학 필름의 열안정성 및 광학 특성이 높아짐으로써, (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, 특히 바람직하게는, 메타크릴산 메틸(MMA) 단위이다. 또한, MMA 단위의 호모폴리머인 PMMA로 이루어지는 광학 필름은, 2축 연신에 의해, 특히, 두께 방향의 위상차(Rth)가 커지는 경향을 나타낸다.
(메타)아크릴 중합체(c)에 있어서의 N－치환 말레이미드 단위(a)의 함유율은, 바람직하게는 5질량% 이상 30질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 5질량% 이상 25질량% 이하이며, 더 바람직하게는 8질량% 이상 22질량% 이하, 특히 바람직하게는 10질량% 이상 22질량% 이하이다. (메타)아크릴 중합체(c)에 있어서의 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)의 함유율은, 바람직하게는 70질량% 이상 95질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 75질량% 이상 95질량% 이하이며, 더 바람직하게는 78질량% 이상 92질량% 이하, 특히 바람직하게는 78질량% 이상 90질량% 이하이다. (메타)아크릴 중합체(c)에 있어서의 N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)의 함유율이 이들 범위에 있는 경우, 2축 연신 필름이면서, 나타내는 위상차가 더 작고, 더 높은 내열성을 가지는 광학 필름을 얻을 수 있다. 이에 더하여, 2축 연신 필름이면서, 가시광역(대략 380㎚ 이상 750㎚ 이하)의 전체에 걸쳐, 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)가 억제된다.
(메타)아크릴 중합체(c)가 N－치환 말레이미드 단위(a)를 구성 단위로서 가짐으로써, 당해 중합체(c)의 유리 전이 온도(Tg)가 향상된다. 이로 인해, 당해 중합체(c)를 포함하는 광학 필름의 내열성이 향상된다. (메타)아크릴 중합체(c)의 Tg는, 예를 들면 110℃ 이상이다. N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)의 종류 및 함유율에 따라서는, (메타)아크릴 중합체(c)의 Tg는, 115℃ 이상, 120℃ 이상, 또한 125℃ 이상이 된다. (메타)아크릴 중합체(c)의 Tg가 이와 같이 높기 때문에, 본 발명의 광학 필름은, 전원, 광원 및 반도체 회로와 같은 발열체가 좁은 공간에 고밀도로 수용되어 있는 화상 표시 장치에의 사용에 적합하다. (메타)아크릴 중합체(c)의 Tg의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 당해 중합체 및 당해 중합체를 포함하는 수지 조성물의 성형이 용이해지기 때문에, 200℃ 이하가 바람직하다.
또한, N－치환 말레이미드 단위(a)의 함유율이 많을 수록, (메타)아크릴 중합체(c)의 Tg가 향상된다. 그러나, 당해 함유율이 30질량%를 넘으면, (메타)아크릴 중합체(c)에 잔류하는 모노머의 양이 많아지는 경향이 있다. 잔류하는 모노머의 양이 많은 경우, (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 수지 조성물을 성형 가공할 때의 작업성이 저하되고, 광학 필름의 생산성이 저하되는 경우가 있다.
N－치환 말레이미드 단위(a)는, (메타)아크릴 중합체(c)의 주쇄에 위치하는 환구조이다. Tg 및/또는 광학 특성의 조정을 위해서 (메타)아크릴 중합체의 주쇄에 도입하는 환구조로서는, 그 외에, 무수 말레산 구조 및 무수 글루타르산 구조가 알려져 있다. N－치환 말레이미드 단위(a)를 가지는 (메타)아크릴 중합체(G)는, 이들 다른 환구조를 주쇄로 가지는 (메타)아크릴 중합체에 비해, 열분해하기 어렵다. 이 특징에 의해, 예를 들면, (메타)아크릴 중합체(c) 및 당해 중합체(G)를 포함하는 수지 조성물을 용융 여과(예를 들면, 폴리머 필터에 의한 용융 여과) 및/또는 용융 성형할 때에, (메타)아크릴 중합체(c)의 열분해에 의한 발포가 억제된다. 발포는, 광학 필름에 있어서의 광학 결점이 된다. 이 때문에, 주쇄로 환구조를 가지면서도, 열분해에 의한 발포가 억제된 (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 본 발명의 광학 필름은, 화상 표시 장치를 시작으로 하는 광학 용도에의 사용에 적합하다.
(메타)아크릴 중합체(c)의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 2,000~1,000,000이며, 보다 바람직하게는 10,000~500,000이며, 더 바람직하게는 50,000~300,000이다.
(메타)아크릴 중합체(c)는, 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 한, N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b) 이외의 구성 단위(d)를 가질 수 있다. (메타)아크릴 중합체(c)에 있어서의 구성 단위(d)의 함유율은, 바람직하게는 0~10질량%이며, 보다 바람직하게는 0~5질량%이며, 더 바람직하게는 0~2질량%이며, 특히 바람직하게는 0~1질량%이다.
(메타)아크릴 중합체(c)에 있어서의 구성 단위(d)는, 「중합에 의해 N－치환 말레이미드 단위(a)가 되는 단량체」 및 「중합에 의해 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)가 되는 단량체」의 쌍방의 단량체와 중합할 수 있는 단량체에 유래하는 구성 단위이다. 구성 단위(d)는, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 무수말레산, 2－(히드록시메틸)아크릴산, 2－(히드록시에틸)아크릴산, (메타)아크릴산 시클로헥실, (메타)아크릴산 벤질, (메타)아크릴산 디시클로펜타닐, (메타)아크릴산 디시클로펜타닐옥시에틸, 스티렌, 비닐톨루엔, α－메틸스티렌, α－히드록시메틸스티렌, α－히드록시에틸스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메타릴알코올, 아릴알코올, 에틸렌, 프로필렌, 4－메틸－1－펜텐, 아세트산 비닐, 2－히드록시메틸－1－부텐, 메틸비닐케톤, N－비닐피롤리돈, N－비닐카바졸의 각 단량체에 유래하는 구성 단위이다. 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 한, (메타)아크릴 중합체(c)는, 2종 이상의 구성 단위(d)를 가질 수 있다.
구성 단위(d)는, 예를 들면, (메타)아크릴 중합체(c)의 Tg가 과도하게 높아지는 것을 억제하기 위해서, 당해 중합체(c)에 더할 수 있다.
［광학 필름］
도 1에, 본 발명의 광학 필름의 일례를 나타낸다. 도 1에 나타내는 광학 필름(1)은, N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)를 포함한다. 전형적으로는, 광학 필름(1)은, (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 수지 조성물로 이루어진다.
광학 필름(1)은, 파장 589㎚의 광에 대해서, 0㎚ 이상 10㎚ 이하의 면내 위상차(Re)를 나타낸다. 광학 필름(1)은, 파장 589㎚의 광에 대해서, －10㎚ 이상 10㎚ 이하의 두께 방향의 위상차(Rth)를 나타낸다. 광학 필름(1)은, 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth) 모두 나타내는 위상차가 작고, 편광자 보호 필름으로서의 사용에 적합하다. 특히, 두께 방향의 위상차(Rth)가 작은 것은, 대화면의 화상 표시 장치에 있어서, 충분한 시야각 특성을 확보할 수 있는 것을 의미한다.
광학 필름(1)은, 2축 연신 필름이다. 2축 연신에 의해, 광학 필름(1)은, 광학 필름으로서, 특히 편광자 보호 필름으로서, 충분한 기계적 특성(예를 들면, 강도 및 가요성)을 나타낸다. 2축 연신 필름에서는, 통상, 면내 위상차(Re)가 억제되었다고 해도, 두께 방향의 위상차(Rth)가 커지는 경향이 있다. 그러나, 광학 필름(1)은, 2축 연신 필름이면서, 두께 방향의 위상차(Rth)도 작다.
광학 필름(1)을 구성하는 재료의 조성에 따라서는, 2축 연신에 의해, 광학 필름으로서, 특히 편광자 보호 필름으로서 충분한 기계적 특성을 나타내면서, 면내 위상차(Re) 및/또는 두께 방향의 위상차(Rth)가 더 작아진다. 광학 필름(1)에 있어서, 파장 589㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는, 바람직하게는 0㎚ 이상 10㎚ 미만이며, 보다 바람직하게는 0㎚ 이상 5㎚ 이하이며, 더 바람직하게는 0㎚ 이상 3㎚ 이하이며, 특히 바람직하게는 0㎚ 이상 2㎚ 이하이다. 광학 필름(1)에 있어서, 파장 589㎚의 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는, 바람직하게는 －5㎚ 이상 5㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 －3㎚ 이상 3㎚ 이하이며, 더 바람직하게는 －2㎚ 이상 2㎚ 이하이다. 이러한 작은 면내 위상차(Re) 및/또는 두께 방향의 위상차(Rth)를 나타내는 광학 필름(1)은, LCD를 시작으로 하는 화상 표시 장치에의 사용에 특히 적합하다. 양호한 시야각 특성, 콘트라스트 특성을 얻을 수 있다.
광학 필름(1)은, 2축 연신에 의해, 광학 필름으로서, 특히 편광자 보호 필름 으로서 충분한 기계적 특성을 나타내면서, 가시광역의 전체에 걸쳐서 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)가 작다. 예를 들면, 파장 400㎚의 광 및 파장 750㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)가 0㎚ 이상 10㎚ 이하이다. 광학 필름(1)을 구성하는 재료의 조성에 따라서는, 파장 400㎚의 광 및 파장 750㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)가 0㎚ 이상 5㎚ 이하, 0㎚ 이상 3㎚ 이하, 또한 0㎚ 이상 2㎚ 이하가 된다. 예를 들면, 파장 400㎚의 광 및 파장 750㎚의 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)가 －10㎚ 이상 10㎚ 이하이다. 광학 필름(1)을 구성하는 재료의 조성에 의해서는, 파장 400㎚의 광 및 파장 750㎚의 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)가, －5㎚ 이상 5㎚ 이하, －3㎚ 이상 3㎚ 이하, 또한 －2㎚ 이상 2㎚ 이하가 된다.
광학 필름(1)은, 파장 400㎚ 및 파장 750㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)가 0㎚ 이상 5㎚ 이하이며, 파장 400㎚ 및 파장 750㎚의 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)가 －10㎚ 이상 10㎚ 이하인 것이 바람직하다.
광학 필름(1)은, Rth/d로 나타내어지는, 필름의 두께 방향의 복굴절이, 바람직하게는 －2×10－4 이상 2×10－4 이하이며, 보다 바람직하게는 －1×10－4 이상 1×10－4 이하이며, 더 바람직하게는 －0.5×10－4 이상 0.5×1－4 이하이다. 이들 범위에 있어서, 광학 필름(1)의 두께 방향의 복굴절이 작음으로써, 당해 필름의 두께의 설정의 자유도가 증가한다. 보다 구체적으로는, 광학 필름(1)의 두께를 과도하게 작게 하지 않고, 강도 및 가요성을 충분히 고려한 두께를 설정할 수 있다. 즉, 이들 범위로 하는 것은, 광학 필름(1)의 강도 및 가요성에 유리해진다. 또한, Rth는, 파장 589㎚의 광에 대한, 광학 필름의 두께 방향의 위상차(단위는 ㎚)이며, d는 광학 필름의 두께(단위는 ㎚)이다.
광학 필름(1)은, N－치환 말레이미드 단위(a)를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하기 때문에, 내열성이 뛰어나다. 광학 필름(1)의 Tg는, 예를 들면, 110℃ 이상이다. (메타)아크릴 중합체(c)의 조성 및 광학 필름(1)에 있어서의 당해 중합체(c)의 함유율에 따라서는, 115℃ 이상, 120℃ 이상, 또한 125℃ 이상이 된다. 이러한 높은 Tg를 가지는 광학 필름(1)은, 전원, 광원 및 반도체 회로와 같은 발열체가 좁은 공간에 고밀도로 수용되어 있는 화상 표시 장치에의 사용에 적합하다. 높은 Tg를 가지는 광학 필름(1)은, 화상 표시 장치에 있어서의 광원 등의 발열부의 근방에의 배치가 용이해지는 등, 당해 필름(1)을 구비하는 화상 표시 장치의 설계의 자유도도 향상된다. 광학 필름(1)의 Tg의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 당해 필름(1)의 성형성의 관점으로부터, 200℃ 이하가 바람직하고, 180℃ 이하가 보다 바람직하다.
광학 필름(1)에 있어서의 (메타)아크릴 중합체(c)의 함유율은, 바람직하게는 60질량% 이상 100질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 70질량% 이상 100질량% 이하이며, 더 바람직하게는 80질량% 이상 100질량% 이하이며, 특히 바람직하게는 90질량% 이상 100질량% 이하이다. 광학 필름(1)은, (메타)아크릴 중합체(c)로 이루어질 수 있다.
광학 필름(1)은, (메타)아크릴 중합체(c) 이외의 재료를, 광학 필름(1)을 구성하는 수지 조성물에 있어서의 함유율로 하여 40질량% 미만, 바람직하게는 10질량% 미만, 포함할 수 있다.
당해 재료는, 예를 들면, (메타)아크릴 중합체(c) 이외의, 당해 중합체(c)와 상용성을 가지는 열가소성 수지이다. 당해 열가소성 수지는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌－프로필렌 공중합체, 폴리(4－메틸－1－펜텐) 등의 올레핀폴리머;염화 비닐, 염소화 비닐 수지 등의 할로겐 함유 폴리머；폴리스티렌, 스티렌－메타크릴산 메틸 공중합체, 스티렌－아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴－부타디엔－스티렌블록 공중 합체 등의 스티렌폴리머；폴리메타크릴산 메틸 등의 (메타)아크릴폴리머;폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르；트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스에스테르；나일론 6, 나일론 66, 나일론 610 등의 폴리아미드；폴리아세탈:폴리카보네이트；폴리페닐렌옥시드；폴리페닐렌설파이드:폴리에테르에테르케톤;폴리에테르니트릴;폴리술폰;폴리에테르술폰；폴리옥시펜디렌；폴리아미드이미드이다.
당해 재료는, 예를 들면, 첨가제이다. 첨가제는, 예를 들면, 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 살리실레이트계, 벤조에이트계, 트리아진계 등의 자외선 흡수제；페놀계, 인산계, 티오에테르계 등의 산화 방지제；위상차 상승제, 위상차 저감제 등의 위상차 조정제；위상차 안정제, 내광안정제, 내후안정제, 열안정제 등의 안정제；유리 섬유, 탄소 섬유 등의 보강재；근적외선 흡수제；트리스(디브로모프로필)포스페이트, 트리아릴포스페이트, 산화 안티몬 등의 난연제；음이온계, 양이온계, 비이온계의 계면활성제로 대표되는 대전 방지제；무기 안료, 유기 안료, 염료 등의 착색제；유기 필러, 무기 필러；수지 개질제；가소제；윤활제；난연제；ASA나 ABS 등의 고무질 중합체 등이다. 광학 필름(1)에 대한 이들 첨가제의 첨가량은, 예를 들면 0질량% 이상 5질량% 이하이며, 바람직하게는 0질량% 이상 2질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0질량% 이상 0.5%질량% 이하이다. 첨가제의 첨가량이 과도하게 많으면, 광학 필름(1)을 형성할 때에 블리드 아웃 및/또는 실버 스트릭이 발생하기 쉬어진다.
광학 필름(1)의 두께는 한정되지 않는다. 광학 필름(1)의 두께는, 예를 들면, 5㎛이상 250㎛이하이며, 바람직하게는 10㎛ 이상 150㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 80㎛ 이하이다. 두께가 5㎛보다도 작은 경우, 광학 필름으로서의 강도가 부족한 경우가 있다. 두께가 250㎛보다도 두꺼워지면, 필름의 복굴절이 과도하게 커지는 경우가 있다.
광학 필름(1)의 제조 방법은 한정되지 않는다. 공지의 방법을 응용하여, 광학 필름(1)을 제조할 수 있다. 예를 들면, (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 수지 조성물을 성형하여 필름을 형성하고, 얻어진 필름을 2축 연신함으로써, 광학 필름(1)이 제조된다.
수지 조성물을 성형하여 필름을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 캐스트 성형, 용융 압출 성형, 프레스 성형이다.
상술한 바와 같이, (메타)아크릴 중합체(c)는 열분해하기 어렵다. 이 때문에, 광학 필름(1)은, 용융 압출 성형에 의해 적합하게 제조할 수 있다.
용융 압출 성형은, 예를 들면, (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 수지 조성물에 대해서 실시된다. 수지 조성물은, 예를 들면, (메타)아크릴 중합체(c)와, 당해 수지 조성물에 있어서의 그 외의 성분을 옴니믹서 등의 혼합기로 프리브렌드한 후, 얻어진 혼합물을 혼련기로부터 압출 혼련함으로써 형성할 수 있다. 혼련기에는 공지의 혼련기, 예를 들면, 단축 압출기, 2축 압출기와 같은 압출기, 및 가압 니더를 적용할 수 있다.
용융 압출 성형은, 예를 들면, T다이법, 인플레이션법에 따른다. 용융 압출 성형의 온도(성형 온도)는, 바람직하게는 200℃ 이상 350℃ 이하, 보다 바람직하게는 250℃ 이상 300℃ 이하, 더 바람직하게는 255℃ 이상 300℃ 이하, 특히 바람직하게는 260℃ 이상 300℃ 이하이다.
T다이법에 의하면, 선단부에 T다이를 부착한 압출기로부터 밀어 낸 필름을 감음으로써, 롤에 감은 필름을 얻을 수 있다. 이 때, 권취의 온도 및 속도를 제어하여, 필름의 압출 방향으로 연신(1축 연신)을 더할 수 있다.
용융 압출 성형에 압출기를 이용하는 경우, 압출기의 종류는 특별히 한정되지 않고, 단축, 2축 및 다축일수 있다. 압출기의 L/D값은 (L은 압출기의 실린더의 길이, D는 실린더의 내경), (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 수지 조성물을 충분히 가소화하여 양호한 혼련 상태를 얻기 위해서, 바람직하게는 10 이상 100 이하이며, 보다 바람직하게는 15 이상 80 이하이며, 더 바람직하게는 20 이상 60 이하이다. L/D값이 10 미만인 경우, 수지 조성물을 충분히 가소화할 수 없고, 양호한 혼련 상태를 얻을 수 없는 경우가 있다. L/D값이 100을 넘는 경우, 수지 조성물에 대해서 과도하게 전단 발열이 더해짐으로써, 수지 조성물에 포함되는 성분이 열분해하기 쉬워진다.
이 경우, 실린더의 설정 온도는, 바람직하게는 200℃ 이상 350℃ 이하이며, 보다 바람직하게는 250℃ 이상 320℃ 이하이다. 설정 온도가 200℃ 미만인 경우, (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 수지 조성물의 용융 점도가 과도하게 높아져, 필름의 생산성이 저하된다. 설정 온도가 350℃를 넘는 경우, 수지 조성물에 포함되는 성분이 열분해하는 경우가 있다.
용융 압출 성형에 압출기를 이용하는 경우, 압출기의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 압출기가 1개 이상인 개방 벤트부를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 압출기를 이용함으로써, 개방 벤트부로부터 분해 가스를 흡인할 수 있다. 이로 인해, 얻어진 필름에 잔존하는 휘발 성분의 양이 저감된다. 개방 벤트부로부터 분해 가스를 흡인하기 위해서는, 예를 들면, 개방 벤트부를 감압 상태로 한다. 이 경우의 감압도는, 개방 벤트부의 압력(절대압)으로 하여, 바람직하게는 1.3hPa 이상 931hPa 이하이며, 보다 바람직하게는 13.3hPa 이상 798hPa 이하이다. 개방 벤트부의 압력이 931hPa보다 높은 경우, 휘발 성분 및/또는 수지 조성물에 포함되는 성분의 분해에 의해 발생하는 단량체가, 얻어진 필름에 잔존하기 쉽다. 한편, 개방 벤트부의 압력을 1.3hPa보다 낮게 유지하는 것은, 공업적으로 곤란하다.
용융 압출 성형 시에는, 용융 상태에 있는, (메타)아크릴 중합체(G)를 포함하는 수지 조성물을, 폴리머 필터를 이용하여 용융 여과하는 것이 바람직하다. 용융 여과에 의해, 수지 조성물 중에 존재하는 이물이 제거된다. 이 때문에, 최종적으로 얻어진 광학 필름에 있어서의 광학 결점 및 외관 상의 결점의 양이 저감된다. 상술한 바와 같이, (메타)아크릴 중합체(c)는, 열분해하기 어렵고, 따라서 용융 여과시에 발포가 생기기 어렵다. 그러나, 과도하게 높은 온도에서의 용융 여과는, 얻어진 필름에, 구멍 뚫림, 흐름 모양 및 흐름 선과 같은 결점이 생기는 원인이 된다. 이들 결점은, 특히, 필름의 연속 성형시에 발생하기 쉽다. 이것들을 고려하면, 용융 압출 성형의 온도는, 수지 조성물의 용융 온도를 저하시킴으로써 폴리머 필터에 있어서의 당해 조성물의 체류 시간을 짧게 하기 위해서, 예를 들면, 200℃ 이상 35℃ 이하이며, 바람직하게는 250℃ 이상 320℃ 이하이다.
폴리머 필터의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 하우징 내에 다수매의 리프 디스크형 필터를 배치한 폴리머 필터가, 적합하게 사용될 수 있다. 리프 디스크형 필터의 여재는, 금속 섬유 부직포를 소결한 타입, 금속 분말을 소결한 타입, 금망을 수매 적층한 타입, 혹은 이것들을 조합한 하이브리드 타입 모두 이용할 수 있다. 금속 섬유 부직포를 소결한 타입이, 가장 바람직하다.
폴리머 필터의 여과 정밀도는 특별히 한정되지 않는다. 여과 정밀도는, 통상, 15㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 여과 정밀도가 1㎛ 이하인 경우, 폴리머 필터에 있어서의 수지 조성물의 체류 시간이 길어짐으로써, 당해 조성물의 열열화가 커진다. 또, 필름의 생산성이 저하한다. 여과 정밀도가 15㎛를 넘는 경우, 수지 조성물에 포함되는 이물의 제거가 불충분해지기 쉽다.
폴리머 필터의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 폴리머 필터는, 예를 들면, 복수의 수지 유통구를 가지며, 센터폴 내에 수지의 유로를 가지는 내류형；단면이 복수의 정점 혹은 면에 있어서 리프 디스크 필터의 내주면에 접하고, 센터폴의 외면에 수지의 유로가 있는 외류형；이다. 수지의 체류 개소가 적기 때문에, 외류형의 사용이 바람직하다.
폴리머 필터에 있어서의 수지의 체류 시간은, 바람직하게는 20분 이하이며, 보다 바람직하게는 10분 이하이며, 더 바람직하게는 5분 이하이다. 용융 여과에 있어서의, 폴리머 필터의 입구압 및 당해 필터의 출구압은, 예를 들면, 각각, 3MPa 이상 15MPa 이하 및 0.3MPa 이상 10MPa 이하이다. 용융 여과에 있어서의 압력 손실(폴리머 필터의 입구압과 출구압의 압력차)은, 바람직하게는 1MPa 이상 15MPa 이하이다. 압력 손실이 1MPa 미만인 경우, 수지 조성물이 폴리머 필터를 통과하는 유로에 치우침이 생기기 쉽다. 유로의 치우침은, 얻어진 필름의 품질이 저하하는 원인이다. 압력 손실이 15MPa를 넘는 경우, 폴리머 필터가 파손되기 쉽다.
폴리머 필터에 의한 용융 여과는, 용융 압출 성형시 이외에도, 수지 조성물의 형성시 등, 임의의 타이밍에 실시할 수 있다.
수지 조성물을 용융 여과할 때에는, 압출기와 폴리머 필터의 사이에 기어 펌프를 설치함으로써, 폴리머 필터 내에 있어서의 수지 조성물의 압력을 안정화하는 것이 바람직하다.
각종의 성형법에 의해 얻어진 필름은, 다음에, 2축 연신되어 광학 필름(1)이 형성된다. 필름을 성형할 때에, 이미 1축 연신이 더해져 있는 경우는, 남는 1축 연신을 행함으로써, 2축 연신 필름이 된다.
광학 필름(1)이 얻어지는 한, 2축 연신의 방법은 한정되지 않는다. 2축 연신은, 예를 들면, 종연신－횡연신의 2단 연신일 수 있다. 2축 연신은, 예를 들면, 종연신－횡연신－종연신 또는 횡연신－종연신－횡연신과 같은 3단 연신(혹은 3단 이상의 다단 연신)일 수 있다. 광학 필름(1)은, 2축 연신 필름이며, 이 때문에, 강도가 높고, 막두께의 균일성이 뛰어나다. 미연신 필름은, 나타내는 위상차가 작지만, 광학 필름으로서의 사용에 충분한 강도를 가지지 않는다. 1축 연신 필름은, 광학 특성 및 강도에 이방성이 생기기 쉽고, 나타내는 위상차가 크다.
연신 온도는 한정되지 않는다. 연신 온도는, (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하는 수지 조성물의 Tg 근방의 온도가 바람직하다. 연신 온도는, 예를 들면, Tg－20℃ 이상 Tg＋50℃ 이하이며, 바람직하게는 Tg－10℃ 이상 Tg＋30℃ 이하이다. 연신 온도가 Tg－20℃ 미만인 경우, 연신 시에 필름이 파단되기 쉽다. 연신 온도가 Tg＋50℃ 초과인 경우, 연신에 의한 효과를 충분히 얻을 수 없다. 연신 속도는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 10%/분 이상 20000%/분 이하이며, 바람직하게는 100%/분 이상 10000%/분 이하이다. 연신 속도가 10%/분 미만인 경우, 연신을 완료할 때까지의 시간이 길어지기 때문에, 광학 필름의 제조 코스트가 높아진다. 연신 속도가 20000%/분을 넘는 경우, 연신 시에 필름이 파단되기 쉽다.
연신 배율은, 면적비로 하여, 바람직하게는 1.2배 이상 25배 이하이며, 보다 바람직하게는 1.5배 이상 15배 이하이며, 더 바람직하게는 2배 이상 10배 이하이다. 연신 배율이 1.2배 미만인 경우, 충분한 기계적 특성(예를 들면, 강도 및 가요성)을 얻을 수 없다. 연신 배율이 25배를 넘으면, 그 이상 연신 배율을 크게 함에 따른 메리트가 없고, 또한 연신 시에 필름이 파단되기 쉽다.
광학 필름의 광학 특성 및 기계적 특성을 안정시키기 위해서, 연신 후, 필요에 따라서 열처리(어닐링)를 실시할 수 있다.
본 발명의 광학 필름의 표면에는, 필요에 따라서, 각종 기능성 코팅층이 형성될 수 있다. 기능성 코팅층은, 예를 들면, 대전 방지층, 점접착제층, 접착층, 역접착층, 방현(논 글레어)층, 광촉매층 등의 방오층, 반사 방지층, 하드 코트층, 자외선 차폐층, 열선 차폐층, 전자파 차폐층, 가스 배리어층이다.
본 발명의 광학 필름의 용도는 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 광학 필름은, 작은 위상차, 높은 투명성 및 높은 내열성에 기초하여, 이하의 용도에 적합하다. 당해 용도는, 예를 들면, 광학용 보호 필름, 구체적으로는, 각종의 광디스크(VD, CD, DVD, MD, LD 등)의 기판의 보호 필름, LCD 등의 화상 표시 장치가 구비하는 편광판에 이용하는 편광자 보호 필름이다. 시야각 보상 필름, 광확산 필름, 반사 필름, 반사 방지 필름, 방현 필름, 휘도 향상 필름, 터치 패널용 도전 필름, 위상차 필름(단, 파장 589㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)가 10㎚ 이하, 또한 두께 방향의 위상차(Rth)가 －10㎚ 이상 10㎚ 이하) 등의 광학 필름으로서, 본 발명의 광학 필름을 이용할 수 있다. 본 발명의 광학 필름은, 특히, 편광자 보호 필름으로서의 사용에 적합하다.
［편광자 보호 필름 및 편광판］
도 2에, 본 발명의 편광자 보호 필름의 일례를 나타낸다. 도 2에 나타내는 편광자 보호 필름(2)은, 본 발명의 광학 필름에 의해 구성된다. 즉, 편광자 보호 필름(2)은, N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)를 포함한다. N－치환 말레이미드 단위(a)는, (메타)아크릴 중합체(c)에 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이다. (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, (메타)아크릴 중합체(c)에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이다. 편광자 보호 필름(2)은, 파장 589㎚의 광에 대해서, 0㎚ 이상 10㎚ 이하의 면내 위상차(Re)를 나타낸다. 편광자 보호 필름(2)은, 파장 589㎚의 광에 대해서, －10㎚ 이상 10㎚ 이하의 두께 방향의 위상차(Rth)를 나타낸다. 편광자 보호 필름(2)은, 2축 연신 필름이다.
도 3에, 본 발명의 편광판의 일례를 나타낸다. 도 3에 나타내는 편광판(3)은, 본 발명의 편광자 보호 필름(2)과, 편광자(4)를 구비한다. 편광자(4)는, 한 쌍의 편광자 보호 필름(2) 사이에 끼워 지지되어 있다. 편광자(4)와 편광자 보호 필름(2)은, 서로 접한다.
편광자(4)는 한정되지 않고, 편광판(3)으로서 필요한 기능에 따라, 임의의 적절한 편광자를 채용할 수 있다. 편광자(4)는, 예를 들면, 폴리비닐 알코올(PVA) 계 필름, 부분 포멀화 PVA계 필름, 에틸렌－아세트산 비닐 공중합체(EVA)의 부분 비누화 필름과 같은 친수성의 고분자 필름에, 요오드 또는 이색성 염료와 같은 이색성 물질을 흡착시켜 1축 연신한 필름；PVA의 탈수 처리물 혹은 폴리염화비닐의 탈염산 처리물을 이용한 폴리엔계 배향 필름이다. 그 중에서도, PVA계 필름에 이색성 물질을 흡착시켜 일축 연신한 필름이, 편광자(4)로서 바람직하다. 이 편광자는, 높은 편광 이색비를 나타낸다. 편광자(4)의 두께는 한정되지 않고, 일반적으로, 1~80㎛ 정도이다.
편광판(3)은, 전형적으로는, 편광자 보호 필름(2)과 편광자(4)를 접착층을 개재하여 적층함으로써 제조된다. 구체적으로는, 예를 들면, 편광자(4) 또는 편광자 보호 필름(2)으로부터 선택되는 어느 한쪽의 표면에, 건조 후에 접착층이 되는 접착제 조성물을 도포한 후, 양자를 붙여 건조시킨다. 접착제 조성물의 도포 방법은, 예를 들면, 롤법, 분무법, 침지법이다. 접착제 조성물이 금속 화합물 콜로이드를 포함하는 경우, 건조 후의 접착층의 두께가 금속 화합물 콜로이드 입자의 평균 입자 지름보다도 커지도록, 접착제 조성물을 도포한다. 건조 온도는, 전형적으로는, 5℃ 이상 150℃ 이하, 바람직하게는 30℃ 이상 120℃ 이하이다. 건조 시간은, 전형적으로는, 120초 이상, 바람직하게는 300초 이상이다.
본 발명의 편광판은, 적어도 1개의 편광자 보호 필름(2)를 구비하면 된다.
본 발명의 편광자 보호 필름 및 편광판은, 화상 표시 장치에의 사용에 적합하다. 화상 표시 장치는, 예를 들면, 일렉트로 루미네선스(EL) 디스플레이 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 방출 디스플레이(FED:Field Emission Display), LCD이다. LCD는, 액정 셀과, 액정 셀의 적어도 한쪽의 주면에 배치된 편광판을 구비한다. 당해 편광판에, 본 발명의 편광판이 적합하다.
［화상 표시 장치］
본 발명의 화상 표시 장치는, 본 발명의 광학 필름을 구비한다. 광학 필름은, 예를 들면, 편광자 보호 필름이다. 화상 표시 장치는, 예를 들면, EL 디스플레이 패널, PDP, FED, LCD이다.
본 발명의 광학 필름을 구비하는 화상 표시 장치(본 발명의 화상 표시 장치)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 전원, 백 라이트부, 조작부 등의 부재를, 필요에 따라서 적절히 구비할 수 있다.
도 4에, 본 발명의 화상 표시 장치에 있어서의 화상 표시부의 구조의 일례를 나타낸다. 도 4에 나타내는 화상 표시부(11)는 LCD의 화상 표시부이며, 액정 셀(5)과, 액정 셀(5)을 사이에 끼워 지지하도록 배치된 한 쌍의 편광판(3a, 3b)과, 액정 셀(5) 및 편광판(3a, 3b)의 적층체에 있어서의 한쪽의 면에 배치된 백 라이트(8)를 구비한다. 각각의 편광판(3a, 3b)은, 편광자(4a, 4b)와, 당해 편광자를 사이에 끼워 지지하도록 배치된 한 쌍의 편광자 보호 필름(2a, 2b, 2c, 2d)을 구비한다. 액정 셀(5)은 공지의 구조를 가지고 있고, 예를 들면, 액정층, 유리 기판, 투명 전극, 배향막 등을 구비한다. 백 라이트(8)는 공지의 구조를 가지고 있고, 예를 들면, 광원, 반사 시트, 도광판, 확산판, 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도 향상 필름 등을 구비한다.
화상 표시부(11)에서는, 예를 들면, 4개의 편광자 보호 필름(2a~2d)으로부터 선택되는 적어도 1개가 본 발명의 광학 필름이다. 모든 편광자 보호 필름이 본 발명의 광학 필름일 수 있다. 화상 표시부(11)는 필요에 따라서, 위상차 필름 혹은 광학 보상 필름 등의 임의의 광학 필름 및 광학 부재를 더 가질 수 있다. 당해 광학 필름이 본 발명의 광학 필름일 수 있다. 당해 광학 부재가 본 발명의 광학 필름을 구비할 수 있다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 본 발명의 편광자 보호 필름 및/또는 본 발명의 편광판을 구비할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해, 본 발명이 더 상세하게 설명된다. 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
최초로, 본 실시예에 있어서 제작한 중합체 및 광학 필름의 평가 방법을 나타낸다.
［유리 전이 온도(Tg)］
중합체의 Tg는, JlS K7121의 규정에 준거하여, 시점법에 의해 구했다. 구체적으로는, 시차 주사 열량계(리가크제, DSC－8230)를 이용하고, 질소 가스 분위기 하, 약 10㎎의 샘플을 상온으로부터 200℃까지 승온(승온 속도 20℃／분)하여 얻어진 DSC 곡선으로부터 평가했다. 레퍼런스에는, α－알루미나를 이용했다.
［중량 평균 분자량］
중합체의 중량 평균 분자량은, 겔퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)를 이용하여, 폴리스티렌 환산에 의해 구했다. 측정에 이용한 장치 및 측정 조건은 이하와 같다.
시스템:도소제 GPC 시스템 HLC－8220
측정측 컬럼 구성
·가이드 컬럼:도소제, TSKguardcolumn SuperHZ－L
·분리 컬럼:도소제, TSKgel SuperHZM－M 2개 직렬 접속
레퍼런스측 컬럼 구성
·레퍼런스 컬럼:도소제, TSKgel SuperH－RC
전개 용매:클로로포름(와코 순약공업제, 특급)
전개 용매의 유량:0.6mL/분
표준 시료:TSK 표준 폴리스티렌(도소제, PS－올리고머키트)
컬럼 온도:40℃
［필름의 두께］
필름의 두께(d)(㎛)는, 디지털매틱 마이크로미터(미츠도요제)를 이용하여 측정했다.
［굴절률 이방성］
파장 400㎚, 589㎚ 및 750㎚의 각각의 광에 대한, 필름의 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)는, 위상차 필름·광학 재료 검사 장치(오오츠카전자제, RETS－100)를 이용하여 측정했다.
또한, 두께 방향의 위상차값(Rth)은, 압베굴절률계로 측정한 필름의 평균 굴절률, 필름의 두께(d), 필름을 40℃ 경사시켜 측정한 면내 위상차(Re(40°)), 및 필름의 삼차원 굴절률 nx, ny 및 nz의 각 값을 얻은 후, 이하의 식으로부터 구했다. nx, ny 및 nz에 대해서는, 상술한 대로이다.
두께 방향의 위상차(Rth)(㎚)=｛(nx＋ny)/2－nz｝×d(㎚)
［발포성 시험］
중합체의 발포성은, 이하와 같이 평가했다. 최초로, 건조한 중합체를, JlS K7210에 규정되는 멜트인덱서의 실린더 내에 충전했다. 다음에, 중합체를 충전한 실린더를 280℃에서 20분간 유지한 후, 실린더 내의 중합체를, 실린더의 선단으로부터 스트랜드형상으로 밀어 냈다. 이와 같이 하여 얻어진 스트랜드의 상부 표선과 하부 표선의 사이에 존재하는 장경 0.5㎜ 이상의 거품의 발생 개수를 육안으로 계측하고, 이것을 중합체 1g당의 개수로 평가했다. 평가 기준은, 이하와 같다.
◎(우수):1개 이하
○(양호):2개 이상 5개 이하
△(가능):6개 이상 10개 미만
×(불가)：10개 이상
(제조예 1)
교반 장치, 온도 센서, 냉각관 및 질소 도입관을 구비한 반응솥에, 메타크릴산 메틸(MMA) 45질량부, N－시클로헥실말레이미드(CHMI) 5질량부 및 중합 용매로서 톨루엔 50질량부를 넣고, 이것에 질소를 통과시키면서, 105℃까지 승온시켰다. 승온에 따른 환류가 시작되었을 즈음에, 중합 개시제로서 t－아밀퍼옥시이소노나노에이트(아트피나 요시토미제, 상품명:르페록스 570) 0.04질량부를 첨가함과 더불어, 상기 t－아밀퍼옥시이소노나노에이트 0.16질량부를 4시간 걸쳐 적하하면서, 약 105~110℃의 환류 하에서 용액 중합을 진행시키고, 또한 4시간의 숙성을 행했다. 다음에, 얻어진 중합체 용액을 감압 하, 200℃에서 1시간 건조하여, CHMI 단위 및 MMA 단위를 구성 단위로서 가지는, (메타)아크릴 중합체(A－1)의 투명한 고체를 얻었다. 중합체(A－1)의 중량 평균 분자량은 23만이며, Tg는 126℃였다. 중합체(A－1)에 대한 발포성 시험의 평가 결과는, 「○(양호)」였다. CHMI 단위는, 중합체에 양의 고유 복굴절을 부여하는 구성 단위이다. MMA 단위는, 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 구성 단위이다. 중합체(A－1)에 있어서의 CHMI 단위의 함유율은 10질량%, MMA 단위의 함유율은 90질량%였다.
(제조예 2)
MMA 및 CHMI의 삽입량을, 각각 40질량부 및 10질량부로 하고, 숙성의 시간을 5시간으로 하고, 얻어진 중합 용액의 건조 온도를 220℃로 한 이외는, 실시예 1과 같이 하여, CHMI 단위 및 MMA 단위를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(A－2)의 투명한 고체를 얻었다. 중합체(A－2)의 중량 평균 분자량은 22만이며, Tg는 128℃였다. 중합체(A－2)에 대한 발포성 시험의 평가 결과는, 「◎(우수)」였다. 중합체(A－2)에 있어서의 CHMI 단위의 함유율은 20질량%, MMA 단위의 함유율은 80질량%였다.
(실시예 1)
제조예 1에서 제작한 중합체(A－1)를, 프레스 성형기를 이용하여 성형 온도 250℃에서 프레스 성형하여, 두께 152㎛의 필름(B－1)을 얻었다. 다음에, 제작한 필름(B－1)을, 2축 연신 시험 장치(도요정기제작소제, X－6S)를 이용하여, 연신 온도 146℃, 연신 속도 1000%/분의 연신 조건에서, 종방향 및 횡방향의 순서로, 각각 연신 배율 2배 및 1.5배로, 순차적으로 2축 연신했다. 또한, 종방향은 이른바 MD방향, 횡방향은 이른바 TD방향을 의미한다. 2축 연신 후, 시험 장치로부터 신속하게 필름을 취출하여 냉각하고, 두께 55㎛의 2축 연신 필름(C－1)을 얻었다. 얻어진 필름(C－1)의 Tg는 126℃, 파장 589㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 1.2㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 －3.9㎚, 파장 400㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 1.3㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 －6.2㎚, 파장 750㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 2.0㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 －2.8㎚였다.
(실시예 2)
제조예 2에서 제작한 중합체(A－2)를, 프레스 성형기를 이용하여 성형 온도 255℃에서 프레스 성형하여, 두께 138㎛의 필름(B－2)을 얻었다. 다음에, 제작한 필름(B－2)를, 2축 연신 시험 장치(도요정기제작소제, X－6S)를 이용하여, 연신 온도 148℃, 연신 속도 1000%/분의 연신 조건으로, 종방향 및 횡방향의 순서대로, 각각 연신 배율 2배 및 1.5배로 순차적으로 2축 연신했다. 2축 연신 후, 시험 장치로부터 신속하게 필터를 취출하여 냉각하고, 두께 43㎛의 2축 연신 필름(C－2)을 얻었다. 얻어진 필름(C－2)의 Tg는 128℃, 파장 589㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 0.4㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 0.8㎚, 파장 400㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 0.3㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 1.0㎚, 파장 750㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 0.4㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 0.8㎚였다.
(비교예 1)
폴리메타크릴산 메틸(스미토모 화학제, 상품명:스미펙스 EX)을, 프레스 성형기를 이용하여 성형 온도 230℃에서 프레스 성형하여, 두께 146㎛의 필름(B－3)을 얻었다. 다음에, 제작한 필름(B－3)을, 2축 연신 시험 장치(도요정기제작소제, X－6S)를 이용하여, 연신 온도 129℃, 연신 속도 1000%/분의 연신 조건으로, 종방향 및 횡방향의 순서로, 각각 연신 배율 2배 및 1.5배로 순차적으로 2축 연신했다. 2축 연신 후, 시험 장치로부터 신속하게 필름을 취출하여 냉각하고, 두께 51㎛의 2축 연신 필름(C－3)을 얻었다. 얻어진 필름(C－3)의 Tg는 109℃, 파장 589㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 6.1㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 －11.1㎚, 파장 400㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 6.2㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 －12.4㎚, 파장 750㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)는 5.7㎚, 당해 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)는 －10.8㎚였다.
비교예 1에 이용한 폴리메타크릴산 메틸에 대한 발포성 시험의 평가 결과는, 「×(불가)」였다.
실시예 및 비교예의 평가 결과를, 이하의 표 1에 정리한다. 또한, Rth/d는, 파장 589㎚의 광에 대한 값이다.
Figure pat00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 및 2, 특히 실시예 2에서는, 얻어진 2축 연신 필름이 나타내는 위상차가, 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth) 모두 작아졌다. 이에 더하여, 실시예 1 및 2, 특히 실시예 2에서는, 가시광역의 전체에 걸쳐서, 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)가 작아지는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 1 및 2에 이용한 중합체, 특히 실시예 2에 이용한 중합체는, 열분해하기 어렵고, 필름 성형시의 발포가 억제되었다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 광학 필름은, 각종의 화상 표시 장치(액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, PDP 등)에의 사용에 적합하다.

Claims (9)

  1. N－치환 말레이미드 단위(a) 및 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)를 구성 단위로서 가지는 (메타)아크릴 중합체(c)를 포함하고,
    상기 N－치환 말레이미드 단위(a)는, 상기 (메타)아크릴 중합체(c)에 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이며,
    상기 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)는, 상기 (메타)아크릴 중합체(c)에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 가지는 구성 단위이며,
    파장 589㎚의 광에 대한 면내 위상차(Re)가 0㎚ 이상 10㎚ 이하, 상기 광에 대한 두께 방향의 위상차(Rth)가 －10㎚ 이상 10㎚ 이하이며,
    2축 연신 필름인, 광학 필름.
    여기서, 상기 광학 필름의 면내에 있어서의 지상축(遲相軸) 방향의 굴절률을 nx, 상기 면내에 있어서의 진상축(進相軸) 방향의 굴절률을 ny, 상기 광학 필름의 두께 방향의 굴절률을 nz, 상기 광학 필름의 두께를 d로 했을 때에, 면내 위상차(Re) 및 두께 방향의 위상차(Rth)는, 각각, 식 Re=(nx－ny)×d 및 식 Rth=｛(nx＋ny)/2－nz｝×d에 의해 정의되는 값이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 N－치환 말레이미드 단위(a)가, 시클로헥실말레이미드 단위인, 광학 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)가, 메타크릴산 메틸 단위인, 광학 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (메타)아크릴 중합체(c)에 있어서의 상기 N－치환 말레이미드 단위(a)의 함유율이 5질량% 이상 30질량% 이하이며,
    상기 (메타)아크릴 중합체(c)에 있어서의 상기 (메타)아크릴산 에스테르 단위(b)의 함유율이 70질량% 이상 95질량% 이하인, 광학 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    파장 400㎚의 광 및 파장 750㎚의 광에 대한 상기 면내 위상차(Re)가, 5㎚ 이하이며,
    파장 400㎚의 광 및 파장 750㎚의 광에 대한 상기 두께 방향의 위상차(Rth)가, －10㎚ 이상 10㎚ 이하인, 광학 필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    유리 전이 온도가 110℃ 이상인, 광학 필름.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름에 의해 구성되는 편광자 보호 필름.
  8. 청구항 7에 기재된 편광자 보호 필름과, 편광자를 구비하는 편광판.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 구비하는 화상 표시 장치.
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