KR20120102054A - 광학 필름의 제조 방법, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents

광학 필름의 제조 방법, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

보다 용이하면서도 높은 생산성으로 굴절률 경사 하드 코트층을 구비하는 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 광학 필름의 제조 방법은, (i) 광투과성 기재를 준비하는 공정, (ii) 제1 바인더 성분 및 제1 용제를 포함하고, 고굴절률 미립자를 포함하지 않고, 점도가 3 내지 100mPa?s인 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물, 및 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자, 제2 바인더 성분 및 제2 용제를 포함하고, 점도가 10 내지 100mPa?s인 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 준비하는 공정, (iii) 광투과성 기재의 일면측에, 광투과성 기재측에서, 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 및 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 인접해서 동시 도포하여 도막으로 하는 공정, (iv) (iii) 공정에서 얻어진 도막에 광 조사를 행하여 경화시켜 굴절률 경사 하드 코트층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광학 필름의 제조 방법, 광학 필름, 편광판 및 화상 표시 장치{METHOD FOR PRODUCING OPTICAL FILM, OPTICAL FILM, POLARIZING PLATE, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액정 디스플레이(LCD), 음극관 표시 장치(CRT), 유기 일렉트로 루미네센스(유기 EL) 또는 플라즈마 디스플레이(PDP) 등의 디스플레이(화상 표시 장치)의 전면 등에 설치되는 광학 필름, 상기 광학 필름을 구비하는 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 디스플레이에서는, 디스플레이의 화상 표시면에 취급시에 상처가 나지 않도록 내찰상성을 부여할 것이 요구된다. 이에 대해, 기재 필름 상에 하드 코트(이하, 간단히 "HC"라고도 함)층을 설치한 광학 필름이나 HC 필름을 이용함으로써, 디스플레이의 화상 표시면에 내찰상성을 부여하는 것이 일반적으로 이루어지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
또한, 상기와 같은 디스플레이에서는, 그 표시면의 시인성을 향상시키기 위해서, 형광등 등의 외부 광원으로부터 조사된 광선의 반사가 적을 것이 요구된다. 외부 광의 반사를 억제하는 방법으로서, 표시면 최표면에 가장 굴절률이 낮은 저굴절률층을 설치하고, 또한, 저굴절률층의 디스플레이측에 굴절률이 높은 고굴절률층을 인접해서 설치한 반사 방지 필름을 디스플레이의 전면에 설치하는 방법이 일반적으로 알려져 있다. 또한, 디스플레이측에서 굴절률이 중간 정도인 층, 굴절률이 높은 층 및 굴절률이 낮은 층을 설치한 반사 방지 필름도 알려져 있다.
이러한 굴절률이 중간 정도 내지 높은 층을 형성하기 위해서, 고굴절률 미립자를 함유하는 굴절률층을 저굴절률층에 인접해서 설치하거나, 저굴절률층에 인접하는 HC층이나 대전 방지층 등의 기능층에 고굴절률 미립자를 함유시키는 것이 일반적으로 이루어지고 있다(예를 들어, 특허문헌 2).
그러나, 중굴절률층 또는 고굴절률층과 HC층 등의 기능층을 따로따로 1층씩 순서대로(순차적으로) 형성하는 경우, 공정수가 증가해서 제조 비용이 상승하는 문제 및 상기 고굴절률층과 HC층 등의 밀착성이 낮다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 2의 발명에서는, 고굴절률 미립자가 하드 코트층의 저굴절률층측의 계면 부근에 편재해서 스킨층을 형성하고 있는데, 하드 코트층 내의 스킨층과 그 이외의 부분의 경계가 명료하기 때문에 그 경계에서 간섭 무늬가 발생하는 경우가 있다는 문제가 있었다.
특허문헌 3의 발명에서는, 저 반사화가 가능하고, 또한 간섭 무늬의 발생을 방지할 수 있는 광학 필름의 제공을 의도하여, 기재 상에 하드 코트층, 고굴절률 경사 하드 코트층 및 저굴절률층을 순서대로 적층한 광학 필름이며, 특정한 제법에 의해 하드 코트층과 고굴절률 경사 하드 코트층이 일체가 되서 고굴절률 경사 하드 코트층을 형성하여, 간섭 무늬가 방지되는 광학 필름을 제안하고 있다.
그러나, 특허문헌 3의 발명에서도 굴절률 경사 하드 코트층을 효율적으로 얻기가 어려워, 보다 용이하면서도 높은 생산성으로 굴절률 경사 하드 코트층을 얻을 수 있는 방법이 요구되었다.
일본 특허 출원 공개 제2008-165040호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-086360호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-265658호 공보
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 보다 용이하면서도 높은 생산성으로 굴절률 경사 하드 코트층을 구비하는 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 그러한 광학 필름을 구비하는 편광판 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들이 예의 검토한 결과, 특정한 점도를 갖는 고굴절률 미립자를 포함하는 조성물과 특정한 점도를 갖는 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 조성물의 2개의 조성물을 준비하여, 기재측에서부터의 적층 순서가 상기 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 조성물 및 고굴절률 미립자를 포함하는 조성물의 순서로 배치되도록 동시 도포함으로써, 고굴절률 미립자의 확산을 제어하고, 용이하면서도 높은 생산성으로 굴절률 경사 하드 코트층을 구비하는 광학 필름을 얻을 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 상기 문제점을 해결하는 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법은, (i) 광투과성 기재를 준비하는 공정, (ii) 제1 바인더 성분 및 제1 용제를 포함하고, 고굴절률 미립자를 포함하지 않고, 점도가 3 내지 100mPa?s인 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물, 및 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자, 제2 바인더 성분 및 제2 용제를 포함하고, 점도가 10 내지 100mPa?s인 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 준비하는 공정, (iii) 상기 광투과성 기재의 일면측에, 상기 광투과성 기재측에서부터, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 및 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 인접하여, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물이 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물보다 상기 광투과성 기재측에 위치하도록 동시 도포해서 도막으로 하는 공정, (iv) 상기 (iii) 공정에서 얻어진 도막에 광 조사를 행하여 경화시켜 굴절률 경사 하드 코트층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
고굴절률 미립자를 포함하지 않고, 점도가 3 내지 100mPa?s인 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물(이하, 간단히 "제1 조성물"이라고도 함)과, 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자를 포함하고, 점도가 10 내지 100mPa?s인 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물(이하, 간단히 "제2 조성물"이라고도 함)를, 상기 제1 조성물이 광투과성 기재측이 되도록 인접해서 동시 도포하여 경화시킴으로써, 굴절률 경사 하드 코트층을 용이하면서도 높은 생산성으로 얻을 수 있다.
여기서, 굴절률 경사 HC층의 굴절률은, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면의 굴절률을 의미한다.
또한, 굴절률의 경사란, 굴절률 경사 HC층 내에서, 광투과성 기재와는 반대측의 계면에서 광투과성 기재측의 계면을 향해 굴절률이 연속적으로 변화하고 있는 것을 의미한다.
굴절률 경사 HC층 내에서 굴절률이 경사져 있는 것은, 다음 방법에 의해 확인할 수 있다. 굴절률 경사 HC층을 아르곤?스퍼터링함으로써 에칭해서 굴절률 경사 HC층의 특정 깊이의 부분을 노출시키고, 그 노출 부분에서의 고굴절률 미립자의 함유량을 X선 광전자 분광 장치(XPS)를 사용해서 측정한다.
이 방법에 의해, 굴절률 경사 HC층의 깊이 방향의 고굴절률 미립자의 존재량 분포가 특정된다.
굴절률 경사 HC층의 각 깊이 지점에서의 굴절률은, 고굴절률 미립자의 존재량과 상관하므로, 굴절률 경사 HC층의 깊이 방향의 고굴절률 미립자의 존재량 분포가 경사져 있음을 확인함으로써, 굴절률이 경사져 있는 것도 확인할 수 있다.
또한, 광학 필름을 열경화성 수지를 사용해서 포매하고, 그 포매한 광학 필름으로부터 LEICA사제 울트라 마이크로톰을 사용해서 80nm 두께의 초박 절편을 제작하여, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 관찰함으로써 측정할 수도 있다.
고굴절률 미립자란, 굴절률이 1.50 내지 2.80인 미립자를 의미한다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 및/또는 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물이 증점제를 더 포함하는 것이, 굴절률 경사 하드 코트층 내의 고굴절률 미립자의 분포를 제어하기 쉬운 점에서 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물의 점도와 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물의 점도의 차의 절대값이 30 이하인 것이, 굴절률 경사 하드 코트층 내의 고굴절률 미립자의 분포를 제어하기 쉬운 점에서 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 상기 광투과성 기재가, 트리아세틸셀룰로오스 기재이며, 상기 제1 용제가 상기 트리아세틸셀룰로오스 기재에 대한 침투성을 갖는 것이, 광학 필름에서의 간섭 무늬를 억제하는 관점에서 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 상기 (iv) 공정 후에, (v) 상기 굴절률 경사 하드 코트층 상에 직접 또는 고굴절률층을 개재해서 저굴절률층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것도 가능하다. 이렇게 굴절률 경사 HC층 상에 직접 또는 고굴절률층을 개재해서 저굴절률층을 설치함으로써, 광학 필름의 반사 방지성을 보다 높일 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이 중공 실리카 미립자를 포함하는 것이, 광학 필름에 우수한 반사 방지성을 부여할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이, 금속 불화물 및 경화성 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 재료를 포함하는 경우라도, 충분한 반사 방지성을 갖는 광학 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 금속 불화물 및 경화성 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 재료를 포함하는 것이, 충분한 반사 방지성과 내비누화성을 양립시키는 관점에서 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 상기 (i) 공정과 (iii) 공정의 사이에, (vi) 상기 광투과성 기재의 굴절률 경사 하드 코트층을 설치하는 면에 대전 방지층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것도 가능하다. 대전 방지층에 의해 광학 필름의 대전 방지성이 향상된다.
본 발명에 관한 광학 필름은, 상기 어느 하나의 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 광학 필름이다.
본 발명에 관한 광학 필름은, 광투과성 기재의 일면측에, 적어도 굴절률 경사 하드 코트층이 설치되어 있는 광학 필름이며, 상기 굴절률 경사 하드 코트층은, 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자를 포함하고, 상기 굴절률 경사 하드 코트층에 있어서, 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 막 두께 방향에서는, 상기 고굴절률 미립자의 존재량이 상기 광투과성 기재측에 가까울수록 적은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 굴절률 경사 하드 코트층에 있어서, 상기 광투과성 기재와는 반대측의 계면으로부터 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 막 두께의 70％까지의 영역에, 상기 고굴절률 미립자의 전체량의 90％ 이상을 존재시키는 것도 가능하다. 이와 같이, 고굴절률 미립자를 분포시킴으로써, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면측의 굴절률을 효율적으로 높일 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 굴절률 경사 하드 코트층에는 증점제가 포함되어 있는 형태로 하는 것도 가능하다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 광투과성 기재가 트리아세틸셀룰로오스 기재이며, 상기 굴절률 경사 하드 코트층을 구성하고 있는 매트릭스가, 상기 트리아세틸셀룰로오스 기재의 굴절률 경사 하드 코트층측의 계면에도 존재하는 것이, 광학 필름에서의 간섭 무늬를 억제하는 관점에서 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 광투과성 기재와는 반대측의 면에, 저굴절률층 또는 상기 굴절률 경사 하드 코트층측에서 고굴절률층 및 저굴절률층이 더 설치되어 있는 것이, 광학 필름의 반사 방지성을 보다 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 저굴절률층이 중공 실리카 미립자를 포함하는 것이, 광학 필름에 우수한 반사 방지성을 부여할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 저굴절률층이, 금속 불화물 및 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 성분을 포함하는 경우라도 충분한 반사 방지성을 갖는다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 저굴절률층이 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 금속 불화물 및 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 성분을 포함함으로써, 충분한 반사 방지성과 내비누화성을 양립시킬 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 광투과성 기재와 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 사이에 대전 방지층이 더 설치되어 있는 것이, 광학 필름의 대전 방지성을 보다 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 광학 필름을, 55℃로 유지된 2규정의 수산화나트륨 수용액에 넣어 2분 침지시키고, 계속해서, 수세한 후, 70℃에서 5분 건조시키고, 계속해서 #0000번의 스틸 울을 사용해서 마찰 하중 0.98N로 저굴절률층 표면을 10회 왕복 마찰했을 때, 저굴절률층에 흠집 및 벗겨짐이 없는 성능을 부여하는 것도 가능하다.
본 발명에 관한 편광판은, 편광 소자의 일면측에, 상기 광학 필름을, 상기 광학 필름의 광투과성 기재측을 상기 편광 소자를 향해 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 화상 표시 장치는, 상기 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 특정한 점도의 제1 조성물과 고굴절률 미립자를 포함하는 특정한 점도의 제2 조성물의 2개의 조성물을 인접하여, 상기 제1 조성물이 광투과성 기재측에 위치하도록 동시 도포해서 굴절률 경사 HC층을 형성함으로써, 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서의 고굴절률 미립자의 분포를 제어하기 쉬워진다. 그 때문에, 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법을 사용하면, 용이하면서도 높은 생산성으로 굴절률 경사 HC층을 구비하는 광학 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 편광판 및 화상 표시 장치는, 상기 굴절률 경사 HC층을 갖는 광학 필름을 구비하기 때문에 상처나기 어렵다.
도 1은 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 일례를 모식적으로 도시한 도다.
도 2는 압출형의 다이 코터를 사용한 동시 도포 방법의 일례를 나타낸 모식도다.
도 3은 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성 및 굴절률 경사 HC층 내의 막 두께 방향에서의 고굴절률 미립자의 분포의 일례를 모식적으로 도시한 단면도다.
도 4는 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 모식적으로 도시한 단면도다. 단, 입자의 존재를 생략한다.
도 5는 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 모식적으로 도시한 단면도다. 단, 입자의 존재를 생략한다.
도 6은 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 모식적으로 도시한 단면도다. 단, 입자의 존재를 생략한다.
이하, 우선 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에 대해서 설명하고, 계속해서 광학 필름에 대해서 설명한다.
본 발명에서, (메타)아크릴레이트는, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 나타낸다.
또한, 본 발명의 광에는, 가시 및 비가시 영역의 파장의 전자파뿐만 아니라, 전자선과 같은 입자선 및 전자파와 입자선을 총칭하는 방사선 또는 전리 방사선이 포함된다.
본 발명에서, 미립자의 평균 입경이란, 경화막의 단면의 투과형 전자 현미경(TEM) 사진에 의해 관찰되는 입자 20개의 평균값을 의미하고, 1차 입경 및 2차 입경 중 어느 것이어도 좋다. 즉, 이것은, 1차 입경 및 2차 입경을 포함하는 입자군 전체의 평균 분산 입경이다.
본 발명에서, 분자량이란, 분자량 분포를 갖는 경우에는, THF를 용제로 하는 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 폴리스티렌 환산값인 중량 평균 분자량을 의미하고, 분자량 분포를 갖지 않을 경우에는, 화합물 그 자체의 분자량을 의미한다.
본 발명에서, "하드 코트층"이란, JIS K5600-5-4(1999)에 규정하는 연필 경도 시험(4.9N 하중)에서 "H" 이상의 경도를 나타내는 것을 말한다.
또한, 필름과 시트의 JIS-K6900에서의 정의로는, 시트란, 얇고 일반적으로 그 두께가 길이와 폭에 비해서는 작은 평평한 제품을 말하며, 필름이란, 길이 및 폭에 비해 두께가 지극히 작고, 최대 두께가 임의로 한정되어 있는 얇은 평평한 제품이며, 일반적으로 롤의 형태로 공급되는 것을 말한다. 따라서, 시트 중에서도 두께가 특히 얇은 것이 필름이라고 할 수 있는데, 시트와 필름의 경계는 확실하지 않아 명확하게 구별하기 어려우므로, 본 발명에서는, 두께가 두꺼운 것 및 얇은 것 모두의 의미를 포함해서 "필름"이라고 정의한다.
굴절률은, 분광 광도계((주)시마츠 제작소제의 UV-3100PC)를 사용하여, 파장 380 내지 780nm의 평균 반사율(R)을 측정했다. 얻어진 평균 반사율(R)로부터, 이하의 식을 사용해서 굴절률(n)의 값을 구했다.
R(％)=(1-n2)/(1+n2)
건조 막 두께의 측정은 ((주)미쯔토요제의 IDF-130)을 사용해서 행하였다.
(광학 필름의 제조 방법)
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법은, (i) 광투과성 기재를 준비하는 공정, (ii) 제1 바인더 성분 및 제1 용제를 포함하고, 고굴절률 미립자를 포함하지 않고, 점도가 3 내지 100mPa?s인 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물, 및 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자, 제2 바인더 성분 및 제2 용제를 포함하고, 점도가 10 내지 100mPa?s인 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 준비하는 공정, (iii) 상기 광투과성 기재의 일면측에, 상기 광투과성 기재측에서, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 및 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 인접하여, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물이 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물보다 상기 광투과성 기재측에 위치하도록 동시 도포하여 도막으로 하는 공정, (iv) 상기 (iii) 공정에서 얻어진 도막에 광 조사를 행하여 경화시켜 굴절률 경사 하드 코트층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
고굴절률 미립자를 포함하지 않고, 점도가 3 내지 100mPa?s인 제1 조성물과, 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자를 포함하고, 점도가 10 내지 100mPa?s인 제2 조성물을, 상기 제1 조성물이 광투과성 기재측이 되도록 인접해서 동시 도포하여 경화시킴으로써, 굴절률 경사 HC층을 용이하면서도 높은 생산성으로 얻을 수 있다.
또한, 제1 조성물 및 제2 조성물의 점도는, Anton Paar사제의 MCR301을 사용하여, 측정 지그는 PP50으로 하고, 측정 온도는 25℃, 전단 속도는 10000[1/s]의 조건에서 측정 대상의 조성물(잉크)을 적당량 스테이지에 적하하여 측정한다.
제1 조성물과 제2 조성물의 점도가 상기 범위를 만족하지 않을 경우, 굴절률 경사 HC층 내에 있어서, 상기 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서의 고굴절률 미립자의 분포를 제어하는 것이 어려워, 고굴절률 미립자가 굴절률 경사 HC층 내에서 균일하게 분포하기 쉬워진다.
고굴절률 미립자가 층 내에서 균일하게 분포되면, 굴절률 경사 HC층과 인접하는 광투과성 기재나 대전 방지층과의 계면에서 굴절률차가 커진다. 그리고, 상기 계면에서 간섭 무늬가 발생하여 광학 필름의 외관이 악화하는 문제가 발생한다. 또한, 고굴절률 미립자의 함유량이 많아져 제조 비용도 증가한다.
그밖에, 제1 조성물과 제2 조성물의 점도가 상기 범위를 만족하지 않을 경우, 굴절률 경사 HC층 표면에 도포 시공 라인이 발생해서 외관이 악화하는 문제도 있다.
이에 대해, 제1 조성물과 제2 조성물의 점도가 상기 특정한 범위인 것에 의해, 이들 2종의 조성물이 동시 도포되어도 고굴절률 미립자의 확산 또는 침강이 적절하게 제어되어, 굴절률 경사 HC층을 용이하면서도 높은 생산성으로 얻을 수 있다.
제1 조성물 및 제2 조성물의 점도는, 각각 3 내지 100mPa?s 및 10 내지 100mPa?s이지만, 제1 조성물의 점도는 3 내지 50mPa?s가 바람직하고, 5 내지 30mPa?s가 보다 바람직하다. 제2 조성물의 점도는 10 내지 50mPa?s가 바람직하고, 15 내지 30mPa?s가 보다 바람직하다. 제1 조성물과 제2 조성물의 점도를 각각 상기 범위로 조절함으로써 용이하게 고굴절률 미립자의 확산 또는 침강을 제어할 수 있어, 굴절률 경사 HC층을 형성하기 쉽다. 또한, 제1 조성물의 점도가 5 내지 30mPa?s이면서 제2 조성물의 점도가 20 내지 30mPa?s인 것이, 보다 용이하게 고굴절률 미립자의 확산 또는 침강을 제어할 수 있어, 굴절률 경사 HC층을 형성하기 쉽기 때문에 바람직하다.
제1 조성물과 제2 조성물의 점도는 상기 범위 내라면 원하는 고굴절률 미립자의 분포에 따라서 적절하게 조절하면 되는데, 제1 조성물의 점도보다, 경화하여 굴절률 경사 HC층의 상층측이 되는 제2 조성물의 점도가 큰 것이 생산성 면에서 바람직하다.
또한, 제1 조성물과 제2 조성물의 점도(mPa?s)의 차의 절대값이 30 이하인 것이, 보다 용이하게 고굴절률 미립자의 확산 또는 침강을 제어할 수 있어, 굴절률 경사 HC층을 형성하기 쉽기 때문에 바람직하다.
도 1은, 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 일례를 모식적으로 도시한 도다.
도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 광투과성 기재(10)를 준비한다. 그리고, 광투과성 기재(10)에 상기 제1 조성물과 제2 조성물을, 제1 조성물이 광투과성 기재(10)측에 위치하도록 인접시켜서 동시 도포하여 도막으로 하고, 광 조사를 행하여 경화시켜, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 층 내에서 광투과성 기재측에 가까울수록 고굴절률 미립자(30)의 존재량이 적은 굴절률 경사 하드 코트층(20)을 형성하여 광학 필름(1)을 얻는다.
이하, 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서 사용되는 광투과성 기재 및 제1 조성물 및 제2 조성물을 설명한다.
(광투과성 기재)
본 발명의 광투과성 기재는, 광학 필름의 광투과성 기재로서 사용할 수 있는 물성을 만족하는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지의 하드 코트 필름이나 광학 필름에 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 또는 시클로올레핀폴리머(COP) 등을 적절하게 선택해서 사용할 수 있다.
가시광 영역 380 내지 780nm에서의 광투과성 기재의 평균 광투과율은 50％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70％ 이상, 특히 바람직하게는 85％ 이상이다. 또한, 광투과율의 측정은, 자외 가시 분광 광도계(예를 들어, (주)시마츠 제작소제 UV-3100PC)를 사용하여 실온, 대기중에서 측정한 값을 사용한다.
또한, 광투과성 기재에 비누화 처리나 프라이머층을 설치하는 등의 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 또한, 광투과성 기재에는 대전 방지제 등의 첨가제가 포함되어 있어도 된다.
광투과성 기재의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 통상 20 내지 300㎛ 정도이며, 바람직하게는 40 내지 200㎛이다.
종래와 같은 고굴절률 미립자를 포함하는 HC층을 1종류의 조성물을 사용해서 1회에 형성하는 방법(이하, "단층 1회 도공법"이라고 함)에서는, 광투과성 기재가 TAC 기재인 경우, 조성물에 포함되는 용제나 바인더 성분이 TAC 기재에 침투해도, 고굴절률 미립자가 HC층 내에서 균일하게 분포하여, HC층의 TAC 기재측의 계면이나 그 근방에도 존재하기 쉬워진다. 그리고, 상기 계면에서, TAC 기재(굴절률:1.49)과 고굴절률 미립자(굴절률:1.50 내지 2.80)의 굴절률차에 의해 간섭 무늬가 발생하여, 외관이 악화하였다.
이에 대해, 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에 따르면, 굴절률 경사 HC층에 있어서, 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서는, 고굴절률 미립자의 존재량(단위 체적당의 입자 밀도)이 광투과성 기재측에 가까울수록 적어, 굴절률 경사 HC층과 광투과성 기재의 계면이나 그 근방에 고굴절률 미립자가 존재하지 않거나 적다. 그로 인해, TAC 기재를 사용한 경우라도 제1 용제나 제1 바인더 성분이 TAC 기재에 침투하기 쉬워, 굴절률 경사 HC층과 TAC 기재의 계면에서 간섭 무늬가 발생하지 않아, 양호한 외관의 광학 필름을 얻을 수 있다.
(제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물)
본 발명의 광학 필름의 제조 방법에서 사용하는 제1 조성물은, 제1 바인더 성분 및 제1 용제를 포함하고, 고굴절률 미립자를 포함하지 않고, 점도가 3 내지 100mPa?s다. 그리고 제1 조성물은, 후술하는 제2 조성물보다 광투과성 기재측에 위치하도록 인접해서 동시 도포된다.
고굴절률 미립자를 포함하지 않는 제1 조성물이 고굴절률 미립자를 포함하는 제2 조성물보다 광투과성 기재측에 동시 도포됨으로써, 이들 2종의 조성물에 의해 형성되는 굴절률 경사 HC층에 있어서, 상기 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서는, 고굴절률 미립자가 광투과성 기재측에 가까울수록 존재량이 적어진다. 또한, 제1 조성물과 제2 조성물을 동시 도포하는 경우에는, 상기 2종의 조성물을 따로따로 도포, 경화시키는 순차 도포의 경우에 비해, 제1 조성물과 제2 조성물이 일체가 되어 막을 형성하여, 제2 조성물에 포함되는 고굴절률 미립자가 상기 일체가 된 막에 광투과성 기재측에 가까울수록 적어지도록 적절하게 분포한다. 이에 의해, 제1 조성물은, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재측 계면에 있어서, 고굴절률 미립자와 광투과성 기재 또는 대전 방지층 등의 하층의 굴절률차에 의해 간섭 무늬가 발생하는 것을 억제하여, 광학 필름의 외관이 악화하는 것을 방지하는 작용을 갖는다.
이하, 제1 조성물에 포함되는 제1 바인더 성분 및 제1 용제 및 필요에 따라서 포함되어 있어도 되는 기타 광중합 개시제, 증점제, 미립자, 대전 방지제 및 레벨링제에 대해서 설명한다.
(제1 바인더 성분)
제1 바인더 성분은, 경화하여 굴절률 경사 HC층의 매트릭스가 되는 성분이다.
제1 바인더 성분으로는, 예를 들어, (i) 광에 감응해서 경화하는 반응성 바인더 성분(이하, 간단히 "광경화성 바인더 성분"이라고도 함), (ii) 열에 감응해서 경화하는 반응성 바인더 성분(이하, 간단히 "열경화성 바인더 성분"이라고도 함) 및 (iii) 광 및 열에 감응하지 않고 건조 또는 냉각에 의해 고화하는 비반응성 바인더 성분을 들 수 있다.
또한, 광경화성 바인더 성분 및 열경화성 바인더 성분은, 광 및 열에 감응해서 경화하는 광 및 열경화성 바인더 성분이어도 좋다.
광경화성 바인더 성분 중에서도, 특히 전리 방사선에 의해 경화하는 바인더 성분(이하, 간단히 "전리 방사선 경화성 바인더 성분"이라고도 함)은, 도포 시공 적성이 우수한 코팅 조성물을 조제할 수 있어, 균일한 대면적 도막을 형성하기 쉽다. 또한, 도막 중의 전리 방사선에 의해 경화하는 바인더 성분을 도포 시공 후에 광중합에 의해 경화시킴으로써 비교적 강도가 높은 경화막을 얻을 수 있다.
전리 방사선 경화성 바인더 성분으로는, 종래 공지의 전리 방사선에 의해 중합 등의 반응을 일으키는 중합성 관능기를 갖는 모노머, 올리고머 또는 폴리머를 사용할 수 있다.
중합성 관능기는, 예를 들어 아크릴로일기, 비닐기 및 알릴기 등의 에틸렌성 불포화 결합인 것이 바람직하다. 중합성 관능기는, 그밖에 에폭시기이어도 좋다.
전리 방사선 경화성 바인더 성분은, 경화시의 바인더 성분끼리의 가교를 늘리는 점에서 중합성 관능기를 1 분자 중에 2개 이상 갖는 바인더 성분인 것이 바람직하다.
전리 방사선 경화성 바인더 성분으로는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2004-300210호 공보에 기재된 단관능 (메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴레이트, 트리(메타)아크릴레이트 및 다관능 (메타)아크릴레이트 및 이것들의 EO(에틸렌옥사이드) 변성품 등의 유도체, 이것들의 라디칼 중합성 모노머가 중합한 올리고머 및 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 에폭시기 함유 화합물과 같은 광 양이온 중합성의 모노머나 올리고머를 사용해도 된다.
열경화성 바인더 성분으로는, 예를 들어 에폭시기를 갖는 화합물 및 일본 특허 출원 공개 제2006-106503호 공보에 기재된 바인더성 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.
비반응성 바인더 성분으로는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2004-300210호 공보에 기재된 폴리아크릴산, 폴리이미드 및 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다.
상기 (i) 내지 (iii)의 바인더 성분은 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
(제1 용제)
제1 용제는, 제1 조성물의 점도를 조정하여, 제1 조성물에 도포 시공성을 부여하는 작용을 갖는다.
제1 용제는 특별히 한정되지 않으며, 사용하는 광투과성 기재에 따라서 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
제1 용제로는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2005-316428호 공보에 기재된 알코올류, 케톤류, 에스테르류, 할로겐화 탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 에테르류 등을 들 수 있다.
제1 용제로는, 그밖에, 예를 들어 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 디옥소란 및 디이소프로필에테르 등의 에테르류 등을 사용할 수 있다.
간섭 무늬의 발생을 방지하기 위해서는, 광투과성 기재에 대하여 침투성이 있는 용제(침투성 용제)를 사용하는 것이 바람직하다. 침투성 용제는, 비침투성 용제와 병용해도 좋다.
또한, 본 발명에서 침투성이란, 광투과성 기재에 대한 침투하는 성질(즉 협의의 침투성) 외에, 광투과성 기재를 팽윤 또는 습윤시키는 개념을 포함하는 의미다.
침투성 용제의 구체예로는, 이소프로필알코올, 메탄올 및 에탄올 등의 알코올류, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산메틸, 아세트산에틸 및 아세트산부틸 등의 에스테르류, 할로겐화 탄화수소, 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 및 페놀류를 들 수 있다.
광투과성 기재가 트리아세틸셀룰로오스(TAC)인 경우에 사용하는 용제 및 광투과성 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 경우에 사용하는 용제는, 일본 특허 출원 공개 제2005-316428호 공보에 기재된 용제를 들 수 있다.
특히, 광투과성 기재가 트리아세틸셀룰로오스(TAC)인 경우에 사용하는 용제는, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸 및 메틸에틸케톤이 바람직하다.
광투과성 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 경우에 사용하는 용제는, 페놀, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 클로로페놀 및 헥사플루오로이소프로판올이 바람직하다.
또한, 상기 케톤류의 용제는, 침투성 외에, 제1 조성물을 광투과성 기재 표면에 용이하게 균일하게 도포할 수 있고, 또한, 도포 후에 용제의 증발 속도가 적당하여 건조 불균일을 일으키기 어렵다는 효과를 갖는다. 이로 인해, 균일한 두께의 대면적 도막을 용이하게 얻을 수 있다.
제1 용제는, 상기 용제를 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
제1 용제로서 침투성 용제 및 비침투성 용제를 조합해서 사용하는 경우, 제1 용제의 전체 질량에 대하여 침투성 용제의 비율이 50질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 80질량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
(제1 조성물의 기타 성분)
제1 조성물에는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 제1 바인더 성분의 경화 촉진, 점도 조정, 경도 또는 대전 방지성의 부여 등을 목적으로 하여, 광중합 개시제, 증점제, 미립자, 대전 방지제 및 레벨링제 등의 기타 성분이 포함되어 있어도 된다.
(광중합 개시제)
광중합 개시제로는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2007-272132호 공보에 기재된 아세토페논류 및 벤조페논류 등의 광개시제를 사용할 수 있다.
그 중에서도, 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 및 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온은, 소량으로도 광중합 반응을 개시하여 촉진하므로, 본 발명에서 바람직하게 사용된다.
광 양이온 중합성의 바인더 성분을 사용하는 경우에는, 필요에 따라서 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2010-107823호 공보에 기재된 양이온 중합 개시제를 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
상기 광중합 개시제는 시판품을 사용해도 좋고, 예를 들어 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤은 이가큐어 184(IRGACURE 184)의 상품명으로 치바 스페셜티 케미컬즈(주)에서 입수할 수 있다.
상기 광중합 개시제는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
광중합 개시제를 사용하는 경우, 그 함유량은, 제1 조성물의 전체 고형분에 대하여 0.1 내지 20질량％로 사용하는 것이 바람직하다.
(증점제)
제1 조성물에는 점도의 조정을 목적으로 하여, 유기 화합물 및/또는 무기 화합물의 증점제가 포함되어 있어도 된다. 증점제가 포함됨으로써, 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합을 적절하게 제어할 수 있어, 제2 조성물에 포함되는 고굴절률 미립자의 분포를 제어하기 쉬워진다.
유기 화합물의 증점제로는, 예를 들어 에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 아크릴 수지, 지방산 아마이드 왁스, 산화 폴리에틸렌, 고분자 폴리에스테르의 아민염, 직쇄 폴리아미노아미드와 고분자산 폴리에스테르의 염, 폴리카르본산의 아미드 용액, 알킬술폰산염, 알킬알릴술폰산염, 콜로이달계 에스테르, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 폴리이미드 수지 등 및 이것들을 분쇄한 것을 들 수 있다.
무기 화합물의 증점제로는, 예를 들어 스테아린산칼슘, 스테아린산아연, 스테아린산알루미늄, 산화 알루미늄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 유리, 규조토, 산화 티탄, 산화 지르코늄, 2산화 규소, 탈크, 운모, 장석, 카올리나이트(카올린크레이), 파이로필라이트(납석 클레이), 세리사이트(견운모), 벤트나이트, 스멕타이트?버미큘라이트류(몬모릴로나이트, 베이델라이트, 논트로나이트 및 사포나이트 등), 유기 벤트나이트 및 유기 스멕타이트 등을 들 수 있다.
증점제는 시판품을 사용해도 된다. 유기 화합물의 증점제의 시판품으로는, 예를 들어 니혼소다(주)제의 셀니 HPC-H, HPC-M, HPC-L, HPC-SL 및 HPC-SSL, 미츠비시레이온(주)제의 다이아날 BR 시리즈, 구스모토화성(주)제의 디스파론 #6900-20X, 디스파론 #4200, 디스파론 KS-873N 및 디스파론 #1850, 빅케미 재팬사제의 BYK-405 및 BYK-410, 롬앤하스사제의 플라이멀 RW-12W, 이토세이유(주)제의 A-S-AT-20S, A-S-AT-350F, A-S-AD-10A 및 A-S-AD-160 등을 들 수 있다.
무기 화합물의 증점제의 시판품으로는, 예를 들어 시라이시공업(주)의 크라운 클레이, 버기스 클레이 #60, 버기스 클레이 KF 및 옵티화이트, 츠치야 카올린 공업(주)제의 카올린 JP-100, NN 카올린 클레이, ST 카올린 클레이 및 하드실, 엔젤 하드(주)제의 ASP-072, 새틴톤플러스, 트랜스 링크 37 및 하이드러스델라미 NCD, 마루오칼슘(주)제의 SY 카올린, OS 클레이, HA 클레이 및 MC 하드 클레이, 코프 케미컬사제의 루센타이트 SWN, 루센타이트 SAN, 루센타이트 STN, 루센타이트 SEN 및 루센타이트 SPN, 구니미네공업사제의 스멕톤, 호준(주)제의 벤겔, 벤겔 FW, 에스벤, 에스벤 74, 오르가나이트 및 오르가나이트 T, 윌버 엘리스사제의 호타카인, 올벤, 250M, 벤톤 34 및 벤톤 38, 일본 실리카 공업(주)제의 라포나이트, 라포나이트 RD 및 라포나이트 RDS 등을 들 수 있다.
투명성의 관점에서 바람직한 증점제는 상기 유기 화합물계의 증점제이며, 이들 중에서도 히드록시프로필셀룰로오스, 아크릴 수지가 바람직하다.
상기 증점제를 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
증점제를 사용하는 경우, 그 함유량은, 제1 조성물의 전체 고형분에 대하여 0.1 내지 10질량％로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 후술하는 제2 조성물에도 증점제가 포함되어 있어도 된다. 이 경우, 제1 조성물 및 제2 조성물의 증점제는, 동일해도 좋고 상이해도 된다.
(미립자)
미립자는, 굴절률 경사 HC층의 경도 향상을 목적으로 해서 사용된다.
이러한 경도 향상을 위한 미립자로는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 반응성 관능기를 표면에 갖는 실리카 미립자 등을 들 수 있다.
경도 부여를 위한 미립자를 사용하는 경우, 그 함유량은, 제1 조성물의 제1 바인더 성분의 질량에 대하여 5 내지 80질량％로 사용하는 것이 바람직하다.
(대전 방지제)
대전 방지제는, 굴절률 경사 HC층에 대전 방지성을 부여하기 위한 성분이다.
대전 방지제는 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다.
대전 방지제로는, 예를 들어 특허문헌 3에 기재된 음이온성 대전 방지제, 양이온성 대전 방지제, 양성 대전 방지제, 비이온성 대전 방지제, 전해질 및 이온성 액체 등을 들 수 있다.
대전 방지제의 함유량은 특별히 한정되지 않으며, 적절하게 조절해서 사용하면 좋다. 예를 들어, 굴절률 경사 HC층의 표면 저항률은 1.0×1013Ω/□ 이하인 것이 바람직하고, 1.0×1011Ω/□ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.0×109Ω/□ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1.0×108Ω/□ 이하인 것이 특히 바람직하기 때문에, 굴절률 경사 HC층의 표면 저항률이 이 범위가 되도록 사용하면 좋다.
(레벨링제)
레벨링제는, 굴절률 경사 HC층의 형성시에 그 표면에 대하여 도포 시공성 및/또는 평활성을 부여하는 작용을 한다.
레벨링제로는, 종래 공지의 반사 방지 필름에 사용되고 있는 불소계, 실리콘계 및 아크릴계 등의 레벨링제를 사용할 수 있다. 예를 들어, DIC(주)제 메가팩 시리즈(MCF350-5) 등의 전리 방사선 경화성기를 갖지 않는 레벨링제, 신에츠화학공업(주)제의 X-22-163A 등의 전리 방사선 경화성기를 갖는 레벨링제 모두 사용할 수 있다.
레벨링제를 사용하는 경우, 그 함유량은, 제1 바인더 성분의 질량에 대하여 5.0질량％ 이하로 사용하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 3.0질량％로 사용하는 것이 보다 바람직하다.
제1 조성물은, 통상 제1 용제에 제1 바인더 성분 및 광중합 개시제 등의 임의로 사용할 수 있는 성분을 일반적인 조제법에 따라 혼합하여 분산 처리함으로써 조제된다. 혼합 분산에는, 페인트 쉐이커 또는 비즈 밀 등을 사용할 수 있다.
후술하는 제2 조성물도 마찬가지로 조제할 수 있다.
(제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물)
본 발명의 광학 필름의 제조 방법에서 사용하는 제2 조성물은, 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자, 제2 바인더 성분 및 제2 용제를 포함하고, 점도가 10 내지 100mPa?s다. 그리고, 상기 제1 조성물이 상기 제2 조성물보다 광투과성 기재측에 위치하도록 인접해서 동시 도포된다.
제2 조성물은, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면 및 그 근방을 효율적으로 고굴절률화하는 작용도 한다. 이에 의해, 도 4에 도시한 바와 같이, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와 반대측의 면(굴절률 경사 HC층 상)에 저굴절률층을 설치한 경우나, 도 5에 도시한 바와 같이, 굴절률 경사 HC층 상에 상기 굴절률 경사 HC층측에서 고굴절률층 및 저굴절률층을 설치함으로써, 광학 필름의 반사 방지성을 보다 높일 수 있다.
이하, 제2 조성물에 포함되는 고굴절률 미립자, 제2 바인더 성분 및 제2 용제 및 필요에 따라서 포함되어 있어도 좋은 기타 광중합 개시제, 증점제, 미립자, 대전 방지제 및 레벨링제에 대해서 설명한다.
(고굴절률 미립자)
본 발명의 제2 조성물에 포함되는 고굴절률 미립자는 평균 입경이 1 내지 100nm이다.
고굴절률 미립자의 평균 입경은, 투명성 면에서 100nm 이하이며, 분산성의 제어 면에서 1nm 이상이다.
고굴절률 미립자의 평균 입경은, 투명성의 면에서 50nm 이하인 것이 바람직하고, 20nm 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 제1 조성물과 제2 조성물의 점도를 특정한 범위로 함으로써, 이들 2종의 조성물을 동시 도포해도 제2 조성물에 포함되는 고굴절률 미립자가 도막 중에서 균일하게 분산되는 것을 억제할 수 있다.
고굴절률 미립자의 평균 입경은, 경화막(굴절률 경사 HC층)의 단면의 투과형 전자 현미경(TEM) 사진에 의해 관찰되는 입자 20개의 평균값을 의미하며, 1 내지 100nm이면 1차 입경 및 2차 입경 중 어느 것이어도 좋다.
고굴절률 미립자의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 구 형상, 쇄 형상 및 침 형상 등의 것을 사용할 수 있다.
고굴절률 미립자로는, 굴절률이 1.50 내지 2.80이면 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지의 고굴절률 미립자를 사용할 수 있다.
상기 고굴절률 미립자로는, 금속 산화물 미립자를 들 수 있다. 금속 산화물 미립자로는, 구체적으로는 예를 들어 산화 티탄(TiO2, 굴절률:2.71), 산화 지르코늄(ZrO2, 굴절률:2.10,), 산화 세륨(CeO2, 굴절률:2.20), 산화 주석(SnO2, 굴절률:2.00), 안티몬 주석 산화물(ATO, 굴절률:1.75 내지 1.95), 인듐 주석 산화물(ITO, 굴절률:1.95 내지 2.00), 인 주석 화합물(PTO, 굴절률:1.75 내지 1.85), 산화안티몬(Sb2O5, 굴절률:2.04), 알루미늄 아연 산화물(AZO, 굴절률:1.90 내지 2.00), 갈륨 아연 산화물(GZO, 굴절률:1.90 내지 2.00) 및 안티몬산 아연(ZnSb2O6, 굴절률:1.90 내지 2.00) 등을 들 수 있다.
상기 금속 산화물 미립자 중에서도 산화 주석(SnO2), 안티몬 주석 산화물(ATO), 인듐 주석 산화물(ITO), 인 주석 화합물(PTO), 산화안티몬(Sb2O5), 알루미늄 아연 산화물(AZO), 갈륨 아연 산화물(GZO) 및 안티몬산 아연(ZnSb2O6)은 도전성 금속 산화물이며, 입자의 확산 상태를 제어하고 도전 패스를 형성함으로써, 대전 방지성을 부여할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 면에 설치하는 저굴절률층 또는 고굴절률층에 따라서, 제2 조성물에 포함되는 고굴절률 미립자의 종류 및 함유량을 선택 또는 조정하여, 굴절률 경사 HC층의 굴절률을 조정하면 좋다.
구체적으로는 예를 들어, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 면에 저굴절률층을 설치하는 경우, 굴절률 경사 HC층의 굴절률은 1.50 내지 2.80인 것이 바람직하다.
굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 면에 굴절률 경사 HC층측에서부터 고굴절률층 및 저굴절률층을 설치하는 경우, 굴절률 경사 HC층의 굴절률은 고굴절률층보다 낮고, 또한, 저굴절률층보다 높게 한다. 이 경우에는 예를 들어, 굴절률 경사 HC층의 굴절률은 1.50 내지 2.00으로 할 수 있다.
또한, 굴절률 경사 HC층의 굴절률은, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면의 굴절률을 의미한다.
제2 조성물에 포함되는 고굴절률 미립자는, 평균 입경, 형상, 굴절률 및 재료 등이 서로 다른 것을 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
(제2 바인더 성분)
제2 바인더 성분은, 경화하여 굴절률 경사 HC층의 매트릭스가 되는 성분이다.
제2 바인더 성분은, 제1 바인더 성분에서 예로 든 것을 사용할 수 있다.
이밖에, 특허문헌 3에 기재된 방향환을 포함하는 수지, 불소 이외의 염소, 브롬 및 요오드 등의 할로겐 원소를 포함하는 수지 및 유황 원자, 질소 원자 및 인 원자 등의 원자를 포함하는 수지 등의 고굴절률 바인더 성분을 사용할 수도 있다.
제1 바인더 성분과 제2 바인더 성분은 동일해도 좋고, 상이해도 된다.
제2 바인더 성분도, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
(제2 용제)
제2 용제는, 제1 용제에서 예로 든 것을 사용할 수 있다.
제1 용제와 제2 용제는 동일해도 좋고, 상이해도 된다.
제2 용제도, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
(제2 조성물의 기타 성분)
제2 조성물에는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 제2 바인더 성분의 경화 촉진, 경도 또는 대전 방지성의 부여 등을 목적으로 하여, 광중합 개시제, 증점제, 미립자, 분산제, 대전 방지제, 방오제 및 레벨링제 등의 기타 성분이 포함되어 있어도 된다.
제2 조성물에 포함되어 있어도 되는 광중합 개시제, 증점제 및 대전 방지제는, 상기 제1 조성물에서 예로 든 것을 사용할 수 있다.
제1 및 제2 조성물에 포함되는 광중합 개시제, 증점제 및 대전 방지제는, 각각 동일해도 좋고, 상이해도 된다.
(미립자)
굴절률 경사 HC층의 경도 향상을 목적으로 해서 제2 조성물에 포함되는 미립자는, 실리카(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3) 등을 사용할 수 있다.
(분산제)
고굴절률 미립자의 분산성을 제어하기 위해서 분산제를 사용해도 된다.
분산제로는, 예를 들어 특허문헌 3에 기재된 빅케미?재팬(주)제의 Disperbyk 시리즈 등의 음이온성의 극성기를 갖는 분산제를 들 수 있다.
(방오제)
방오제는, 광학 필름의 최표면의 오염을 방지하고, 또한 굴절률 경사 HC층에 내찰상성을 부여할 수도 있다.
방오제로는, 종래 공지의 불소계 화합물 또는 규소계 화합물 등의 방오제(오염 방지제)를 사용해도 좋다.
방오제로는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2007-264279호 공보에 기재된 오염 방지제를 들 수 있다.
시판품의 방오제를 사용하는 것도 바람직하다. 이러한 시판품의 방오제(비반응성)로는, DIC(주)제의 메가팩 시리즈, 예를 들어 상품명 MCF350-5, F445, F455, F178, F470, F475, F479, F477, TF1025, F478 및 F178K 등, 도시바 실리콘(주)제의 TSF 시리즈 등, 신에츠화학공업(주)제의 X-22 시리즈 및 KF 시리즈 등 및 칫소(주)제의 사일라플레인 시리즈 등을 들 수 있다.
시판품의 방오제(반응성)로는, 신나카무라화학공업(주)제의 상품명 SUA1900L10 및 상품명 SUA1900L6, 다이셀유시비(주)제의 상품명 Ebecryl350, 상품명 Ebecryl1360 및 상품명 KRM7039, 니혼합성화학공업(주)제의 UT3971, DIC(주)제의 상품명 디펜서 TF3001, 상품명 디펜서 TF3000 및 상품명 디펜서 TF3028, 교에이사화학(주)제의 상품명 라이트프로코트 AFC3000, 신에츠화학공업(주)제의 상품명 KNS5300, GE 도시바 실리콘(주)제의 상품명 UVHC1105 및 UVHC8550 및 니혼페인트(주)제의 상품명 ACS-1122 등을 들 수 있다.
(레벨링제)
제2 조성물에 사용하는 레벨링제로는, 상기 제1 조성물에서 예로 든 것을 사용할 수 있다.
레벨링제를 사용하는 경우, 그 함유량은, 제2 바인더 성분의 질량에 대하여 5.0질량％ 이하로 사용하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 3.0질량％로 사용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 상기 (iv) 공정 후에, (v) 상기 굴절률 경사 하드 코트층 상에 직접 또는 고굴절률층을 개재해서 저굴절률층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것도 가능하다.
이렇게 저굴절률층을 적층함으로써, 광학 필름의 반사 방지성을 보다 높일 수 있다.
고굴절률층은, 굴절률 경사 HC층보다 굴절률이 높은 층이며, 굴절률 경사 HC층과 저굴절률층의 사이에 설치됨으로써, 광학 필름의 반사 방지성을 보다 높이는 작용을 갖는다.
고굴절률층은, 종래 공지의 반사 방지 필름에서 사용되고 있는 고굴절률층으로 할 수 있다.
예를 들어, 상기 굴절률 경사 HC층에서 예로 든 고굴절률 미립자, 바인더 성분 및 용제를 포함하는 조성물을 사용해서 형성할 수 있다.
고굴절률층의 굴절률은, 상기 고굴절률층의 광투과성 기재측에 설치되는 굴절률 경사 HC층보다 높으면 좋다.
또한, 상기 고굴절률 미립자 중에서, 도전성 금속 산화물을 사용함으로써 대전 방지성을 부여하는 것이 가능해진다.
고굴절률층의 막 두께는 적절하게 설정하면 되며, 예를 들어 10 내지 300nm인 것이 바람직하다.
(저굴절률층)
저굴절률층은, 굴절률 경사 HC층 또는 고굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 면에 설치됨으로써, 광학 필름의 반사 방지성을 보다 높이는 작용을 갖는다.
저굴절률층의 굴절률은, 굴절률 경사 HC층 및 고굴절률층보다 낮으면 되며, 예를 들어 1.49 이하인 것이 바람직하고, 1.47 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.42 이하인 것이 특히 바람직하다.
저굴절률층의 막 두께는 적절하게 설정하면 되며, 예를 들어 10 내지 300nm인 것이 바람직하다.
저굴절률층은, 바인더 성분, 용제 외에, 저굴절률화를 위한 저굴절률 미립자, 저굴절률 수지 등의 저굴절률 재료를 함유하는 조성물(이하, "저굴절률층용 조성물"이라고 함)을 사용해서 형성할 수 있다.
이 바인더 성분 및 용제는, 상기 굴절률 경사 HC층에서 예로 든 고굴절률 미립자, 고굴절률 바인더 성분 이외의 바인더 성분 및 용제를 사용할 수 있다.
저굴절률 미립자로는, 특허문헌 1에 기재된 공극을 갖는 미립자(중공 미립자)나 금속 불화물을 사용하는 것이 바람직하다.
공극을 갖는 미립자의 재료는, 저굴절률층의 굴절률을 저감하기 위해서 실리카 또는 불소 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
공극을 갖는 미립자의 평균 입경은 5 내지 300nm인 것이 바람직하고, 10 내지 80nm인 것이 바람직하다.
금속 불화물로는, 종래 공지의 저굴절률 재료에 사용되고 있는 것을 사용해도 되며, 예를 들어 LiF(굴절률 1.4), MgF2(불화 마그네슘, 굴절률 1.4), 3NaF?AlF3(굴절률 1.4), AlF3(굴절률 1.4), Na3AlF6(빙정석, 굴절률 1.33) 및 NaMgF3(굴절률 1.36) 등을 사용할 수 있다.
저굴절률 수지로는, 예를 들어 경화성 불소 수지를 들 수 있다. 경화성 불소 수지는, 광경화성기 및/또는 열경화성기를 갖는 불소 수지를 들 수 있다.
광경화성기로는, 예를 들어 상기 제1 바인더 성분에서 예로 든 아크릴로일기, 비닐기, 알릴기 등의 에틸렌성 불포화 결합 및 에폭시기 등의 중합성 관능기를 들 수 있다.
열경화성기로는, 예를 들어 수산기, 카르복실기, 아미노기, 에폭시기, 글리시딜기, 이소시아네이트기 및 알콕실기 등을 들 수 있다.
광경화성기를 갖는 경화성 불소 수지로는, 예를 들어 플루오로에틸렌, 비닐리덴플루오리드, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로부타디엔, 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔 등의 플루오로올레핀류를 들 수 있다.
그밖에, 광경화성기를 갖는 경화성 불소 수지로서, 2,2,2-트리플루오로에틸(메타)아크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸(메타)아크릴레이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸(메타)아크릴레이트, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸(메타)아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸(메타)아크릴레이트, α-트리플루오로메타크릴산메틸, α-트리플루오로메타크릴산에틸 등의 (메타)아크릴레이트 화합물, 1 분자 중에 불소 원자를 적어도 3개 갖는 탄소수 1 내지 14의 플루오로알킬기, 플루오로시클로알킬기 또는 플루오로알킬렌기와, 적어도 2개의 (메타)아크릴로일옥시기를 갖는 불소 함유 다관능 (메타)아크릴산에스테르 화합물 등을 들 수 있다.
열경화성기를 갖는 경화성 불소 수지로서, 예를 들어 4-플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 플루오로에틸렌-탄화수소계 비닐에테르 공중합체 및 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 셀룰로오스 수지, 페놀 수지 및 폴리이미드 수지 등의 불소 변성품 등을 사용할 수 있다.
그밖에, 일본 특허 출원 공개 제2010-122603호 공보에 기재된 불소 원자를 함유하는 중합성 화합물의 중합체, 공중합체 및 실리콘 함유 불화 비닐리덴 공중합체를 사용해도 된다.
상기 저굴절률 재료는 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.
저굴절률 미립자의 함유량은 적절하게 조절해서 사용하면 되며, 저굴절률층용 조성물의 바인더 성분과 저굴절률 미립자의 합계 질량에 대하여 50 내지 90질량％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 55 내지 70질량％이다.
경화성 불소 수지를 사용하는 경우, 그 함유량은 적절하게 조절해서 사용하면 되며, 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분에 대하여 5 내지 95질량％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 60질량％이다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 바람직한 실시 형태에서는, 경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이, 중공 실리카 미립자를 포함한다. 이에 의해 우수한 반사 방지성을 갖는 광학 필름을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에 의해 얻어지는 광학 필름에서는, 후술하는 바와 같이, 굴절률 경사 HC층에 있어서, 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서는, 고굴절률 미립자의 존재량이 광투과성 기재측에 가까울수록 적다. 즉, 굴절률 경사 HC층에 있어서, 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서는, 저굴절률층측의 계면에 가까운 부분일수록 고굴절률 미립자의 존재량이 많기 때문에, 굴절률 경사 HC층의 저굴절률층측의 계면 및 그 근방의 굴절률을, 동일한 막 두께로 동일한 함유량의 고굴절률 미립자를 포함하는 HC층을 순차 도포로 형성한 경우나 단층 1회 도공법으로 형성한 경우에 비해 효율적으로 높일 수 있다. 그로 인해, 중공 실리카 미립자를 포함하는 저굴절률층용 조성물을 경화시켜서 형성한 저굴절률층을 상기 굴절률 경사 HC층 상에 형성함으로써, 굴절률 경사 HC층의 저굴절률층측의 계면 부분과 저굴절률층과의 굴절률차를 크게 하여, 우수한 반사 방지성을 갖는 광학 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이, 금속 불화물 및 경화성 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 재료를 포함한다. 이렇게 저굴절률층용 조성물이 저굴절률 재료로서 불소계 저굴절률 재료를 포함하는 경우에도, 충분한 반사 방지성을 갖는 광학 필름을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
금속 불화물이나 경화성의 불소 수지 등의 불소계 저굴절률 재료는, 중공 실리카 미립자만큼 굴절률이 낮지 않기 때문에, 저굴절률층의 굴절률을 내리는 효과가 중공 실리카 미립자에 비해 작다.
종래의 순차 도포나 단층 1회 도포에 의해 형성한, 저굴절률층/고굴절률층(고굴절률 HC층)/기재라는 층 구성의 광학 필름에서는, 상술한 바와 같이 고굴절률층(고굴절률 HC층)의 저굴절률층측의 계면 및 그 근방의 굴절률을 효율적으로 높일 수 없기 때문에, 저굴절률층을 형성하기 위한 조성물에 상기 불소계 저굴절률 재료를 사용하면, 충분한 반사 방지성을 얻을 수 없었다. 또한, 종래의 순차 도포에 의해 고굴절률층(고굴절률 HC층)의 저굴절률층측의 계면 및 그 근방의 굴절률을 높일 수 있어도, 상기 고굴절률층(고굴절률 HC층)과 기재 또는 상기 층의 기재측의 층과의 사이에 층 계면이 발생하여, 간섭 무늬가 발생하였다.
이에 대해, 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 상기 바람직한 실시 형태에 따르면, 상술한 바와 같이, 굴절률 경사 HC층의 저굴절률층측의 계면 및 그 근방의 굴절률을 효율적으로 높여, 간섭 무늬의 발생도 억제할 수 있기 때문에, 저굴절률층용 조성물에 불소계 저굴절률 재료를 사용해도 충분한 반사 방지성을 갖는 광학 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이, 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 금속 불화물 및 경화성 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 재료를 포함한다. 이렇게 저굴절률층용 조성물이, 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 저굴절률 재료로서 불소계 저굴절률 재료를 포함하는 경우, 충분한 반사 방지성과 내비누화성을 양립시킬 수 있다는 이점이 있다.
통상, 광학 필름을 편광 소자의 일면측에 접합해서 편광판을 제작할 때에, 광학 필름을 알칼리 용액에 침지하여, 상기 광학 필름의 기재측의 표면을 친수화하는 처리(이하, "비누화 처리"라고 함)가 행해진다. 그러나, 광학 필름의 최표면의 층에 실리카 미립자(중공 실리카 미립자)가 포함되는 경우, 상기 중공 실리카 미립자는, 비누화 처리에 의해 상기 최표면의 층에서 탈락하거나, 알칼리 용액 중으로 유출 또는 용해하기 쉬운 성질이 있다.
중공 실리카 미립자를 포함하는 저굴절률층을 최표면에 갖는 광학 필름을 비누화 처리하는 경우, 중공 실리카 미립자가 비누화 처리에 의해 탈락하면 중공 실리카 미립자의 함유량이 감소하기 때문에 저굴절률층의 굴절률이 높아져, 원하는 반사 방지성을 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 알칼리 용액 중으로 중공 실리카 미립자가 유출 또는 용해하면 알칼리 용액이 오염될 우려가 있다.
종래에는, 내비누화성이 낮은 광학 필름을 비누화 처리하는 경우에는, 실리카 미립자(중공 실리카 미립자)를 포함하는 최표면의 층(저굴절률층)에 보호 필름을 부착하여, 비누화 처리의 알칼리 용액으로부터 최표면의 층(저굴절률층)을 보호하였다. 그러나, 보호 필름을 부착하고, 비누화 처리 후에 보호 필름을 제거하는 방법에서는, 공정수나 보호 필름의 비용이 증가하여, 광학 필름의 제조 비용이 증대하였다.
이에 대해, 본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 상기 바람직한 실시 형태에 따르면, 상술한 바와 같이, 굴절률 경사 HC층의 저굴절률층측의 계면 및 그 근방의 굴절률을 효율적으로 높일 수 있기 때문에, 저굴절률층용 조성물이 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 불소계 저굴절률 재료를 포함함으로써, 충분한 반사 방지성과 내비누화성을 양립시킨 광학 필름을 얻을 수 있다.
그로 인해, 상기 바람직한 실시 형태의 광학 필름을 사용해서 비누화 처리를 행하는 경우, 보호 필름이 불필요하게 되어, 공정수나 제조 비용을 저감할 수 있다.
저굴절률층에는, 상기 굴절률 경사 HC층에서 예로 든 광중합 개시제나 방오제가 포함되어 있어도 된다.
저굴절률층이나 고굴절률층은, 상술한 바와 같이, 바인더 성분이나 용제를 포함하는 조성물을 하드 코트층과 마찬가지로 도포하고 경화시켜서 형성하면 된다. 그밖에, 저굴절률층이나 고굴절률층은, 진공 증착, 스퍼터링, 플라즈마 CVD, 이온 플레이팅 등에 의한 기상법(내지 드라이 코팅법)에 의해 형성해도 좋다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 상기 (i) 공정과 (iii) 공정의 사이에, (vi) 상기 광투과성 기재의 굴절률 경사 하드 코트층을 설치하는 면에 대전 방지층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것도 가능하다.
대전 방지층을 설치함으로써, 광학 필름의 대전 방지성을 보다 높일 수 있다.
대전 방지층은, 대전 방지제, 바인더 성분 및 용제를 포함하는 조성물을 사용해서 형성할 수 있다.
대전 방지제는, 상기 굴절률 경사 HC층에서 예로 든 것을 사용할 수 있다.
대전 방지제의 함유량은, 대전 방지층을 형성하기 위한 조성물의 바인더 성분의 질량에 대하여 50 내지 400질량％로 사용하는 것이 바람직하다.
대전 방지층을 형성하기 위한 조성물에 포함되는 바인더 성분 및 용제는, 상기 굴절률 경사 HC층에서 예로 든 바인더 성분 및 용제를 사용할 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법에서는, 광학 필름의 반사 방지성을 손상시키지 않는 범위에서, 광학 필름의 굴절률 경사 HC층을 갖는 면측의 최표면(광학 필름의 광투과성 기재와는 반대측의 면)에, 오염 방지층을 더 설치하는 공정이 포함되어 있어도 된다.
오염 방지층을 최표면에 설치함으로써, 광학 필름에 방오성 및 내찰상성 등을 부여할 수 있다.
오염 방지층은, 방오제, 바인더 성분 및 용제를 포함하는 조성물을 사용해서 형성할 수 있다.
방오제는, 상기 굴절률 경사 HC층에서 예로 든 레벨링제나 방오제를 사용할 수 있다.
방오제의 함유량은, 요구되는 성능에 따라서 적절하게 조절하면 된다.
오염 방지층을 형성하기 위한 조성물에 포함되는 바인더 성분 및 용제는, 상기 굴절률 경사 HC층에서 예로 든 고굴절률 바인더 성분 이외의 바인더 성분 및 용제를 사용할 수 있다.
오염 방지층의 막 두께는 적절하게 설정하면 되며, 예를 들어 10 내지 300nm인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 (iii) 공정에서, 제1 조성물과 제2 조성물을 동시 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지의 동시 도포 방법을 사용할 수 있다.
동시 도포 방법으로는, 예를 들어 2 이상의 슬릿(토출구)을 갖는 다이 코팅 및 슬라이드 코팅 등을 들 수 있다.
도 2는, 압출형의 다이 코터를 사용한 동시 도포 방법의 일례를 나타낸 모식도다.
광투과성 기재(10) 상에 다이 코터 헤드(40)의 슬릿(51 및 52)으로부터 각각, 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물(60) 및 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물(70)을 광투과성 기재측에 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물(60)이 위치하도록 인접해서 동시 도포하고, 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물의 도막(61) 및 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물의 도막(71)으로 한다. 또한, 도 2에서, 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물과 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물은 원래 일체가 되어 하나의 하드 코트층을 형성하지만, 설명의 편의상 상기 2종의 조성물이나 그 도막을 구분해서 기재하고 있다.
또한, 동시 도포할 때의 제1 조성물과 제2 조성물의 웨트 막 두께는, 요구되는 성능 등에 따라서 적절하게 조절하면 된다.
제1 조성물의 웨트 막 두께를 T1, 제2 조성물의 도막의 웨트 막 두께를 T2라고 했을 때, T2/T1(즉, T2÷T1)를 0.01 내지 1로 하는 것이, 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에 있어서, 광투과성 기재와는 반대측의 계면으로부터 굴절률 경사 HC층의 건조 막 두께의 70％까지의 영역에, 고굴절률 미립자의 전량의 70 내지 100％가 존재하는 분포로 하기 쉬워, 효율적으로 고굴절률 미립자의 분포를 제어할 수 있는 점에서 바람직하다.
또한, 웨트 막 두께는, 피도포 시공체의 반송 속도 및 면적 및 조성물의 토출량으로부터 구할 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 제조 방법의 (iv) 공정에서, 광 조사에는, 주로 자외선, 가시광, 전자선 또는 전리 방사선 등이 사용된다. 자외선 경화의 경우에는, 초고압 수은등, 고압 수은등, 저압 수은등, 카본 아크, 크세논 아크 또는 메탈 할라이드 램프 등의 광선으로부터 발하는 자외선 등을 사용한다. 광 조사량은, 자외선 파장 365nm에서의 적산 노광량으로서 50 내지 300mJ/cm2이면 된다.
또한, (iv) 공정에서는, 광 조사 전에 필요에 따라서 적절하게 건조를 행해도 좋다. 건조 방법으로는, 예를 들어 감압 건조 또는 가열 건조, 나아가 이들 건조를 조합하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 상압에서 건조시키는 경우에는, 30 내지 110℃에서 건조시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 또는 제2 용제로서 메틸이소부틸케톤을 사용하는 경우에는, 통상 실온 내지 80℃, 바람직하게는 40℃ 내지 70℃의 범위 내의 온도에서, 20초 내지 3분, 바람직하게는 30초 내지 1분 정도의 시간으로 건조가 행해진다.
(iv) 공정에서 형성되는 굴절률 경사 HC층의 막 두께는, 요구되는 경도 및 반사 방지성 등에 따라서 적절하게 조절하면 된다. 굴절률 경사 HC층의 막 두께는, 예를 들어 1 내지 20㎛로 할 수 있다.
(광학 필름)
본 발명에 관한 제1 광학 필름은, 상기의 광학 필름의 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제2 광학 필름은, 광투과성 기재의 일면측에, 적어도 굴절률 경사 하드 코트층이 설치되어 있는 광학 필름이며, 상기 굴절률 경사 하드 코트층은, 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자를 포함하고, 상기 굴절률 경사 하드 코트층에 있어서, 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 막 두께 방향에서는, 상기 고굴절률 미립자의 존재량이, 상기 광투과성 기재측에 가까울수록 적은 것을 특징으로 한다.
도 3은, 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성 및 굴절률 경사 HC층 내의 막 두께 방향에서의 고굴절률 미립자의 분포의 일례를 모식적으로 도시한 단면도다.
도 3에서, 광학 필름(1)은, 광투과성 기재(10) 상에 굴절률 경사 하드 코트층(20)이 설치되어 이루어진다. 그리고, 굴절률 경사 하드 코트층(20)에서, 굴절률 경사 하드 코트층의 막 두께 방향에서는, 고굴절률 미립자의 존재량이 광투과성 기재측에 가까울수록 적다.
도 4는, 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 모식적으로 도시한 단면도다. 또한, 설명의 간략화를 위해 도 4 내지 6에서, 굴절률 경사 HC층 내의 고굴절률 미립자는 생략한다.
광투과성 기재(10) 상에 상기 광투과성 기재측에서 순서대로, 굴절률 경사 하드 코트층(20) 및 저굴절률층(80)이 설치되어 있다.
상기 광학 필름의 제조 방법에 있어서, (iv) 공정 후에, (v) 상기 굴절률 경사 하드 코트층 상에 직접 저굴절률층을 형성하는 공정을 더 설치함으로써 이와 같은 층 구성의 광학 필름을 얻을 수 있다.
도 5는, 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 모식적으로 도시한 단면도다.
광투과성 기재(10) 상에 상기 광투과성 기재측에서 순서대로, 굴절률 경사 하드 코트층(20), 고굴절률층(90) 및 저굴절률층(80)이 설치되어 있다.
상기 광학 필름의 제조 방법에서, (iv) 공정 후에, (v) 상기 굴절률 경사 하드 코트층 상에 고굴절률층을 개재해서 저굴절률층을 형성하는 공정을 더 설치함으로써 이와 같은 층 구성의 광학 필름을 얻을 수 있다.
도 6은, 본 발명에 관한 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 모식적으로 도시한 단면도다.
광투과성 기재(10) 상에 상기 광투과성 기재측에서 순서대로, 대전 방지층(100), 굴절률 경사 하드 코트층(20), 고굴절률층(90) 및 저굴절률층(80)이 설치되어 있다.
상기 광학 필름의 제조 방법에서, (i) 공정과 (iii) 공정의 사이에, (vi) 상기 광투과성 기재의 굴절률 경사 하드 코트층을 설치하는 면에 대전 방지층을 형성하는 공정을 더 설치함으로써 이와 같은 층 구성의 광학 필름을 얻을 수 있다. 대전 방지층이 설치되어 있음으로써, 광학 필름에 대전 방지성이 부여된다.
본 발명에 관한 제1 광학 필름은, 상술한 바와 같이, 특정한 점도의 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 제1 조성물과 특정한 점도의 고굴절률 미립자를 포함하는 제2 조성물을 사용하여, 상기 2종의 조성물을 제1 조성물이 제2 조성물보다 광투과성 기재측에 위치하도록 인접해서 동시 도포하여 형성되는 굴절률 경사 HC층을 가짐으로써, 상기 굴절률 경사 HC층에 있어서, 상기 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서는, 고굴절률 미립자가 광투과성 기재측에 가까울수록 존재량이 적어진다. 그로 인해, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재측 계면에 있어서, 고굴절률 미립자와 광투과성 기재 또는 대전 방지층 등의 하층의 굴절률차에 의한 간섭 무늬의 발생이 억제되어, 광학 필름의 외관이 우수하다.
또한, 고굴절률 미립자가 굴절률 경사 HC층 내에 균일하게 분포하지 않고, 상층측에 많이 분포하고 있기 때문에, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 면을 효율적으로 고굴절률화할 수 있다. 그로 인해, 상기 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재와는 반대측의 면측에, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이 저굴절률층이 설치됨으로써, 광학 필름의 반사 방지성이 향상된다.
본 발명에 관한 광학 필름의 바람직한 실시 형태에서는, 상기 저굴절률층이 중공 실리카 미립자를 포함한다. 이에 의해 광학 필름이 우수한 반사 방지성을 갖는다는 이점이 있다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 굴절률 경사 HC층에 있어서, 굴절률 경사 HC층의 막 두께 방향에서는, 저굴절률층측의 계면에 가까운 부분일수록 고굴절률 미립자의 존재량이 많기 때문에, 굴절률 경사 HC층의 저굴절률층측의 계면 및 그 근방의 굴절률이 높다. 그리고, 상기 굴절률 경사 HC층 상의 저굴절률층에 중공 실리카 미립자가 포함되어 있는 경우, 굴절률 경사 HC층의 저굴절률층측의 계면 부분과 저굴절률층과의 굴절률차가 커서, 광학 필름이 우수한 반사 방지성을 갖는다.
본 발명에 관한 광학 필름의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 저굴절률층이, 금속 불화물 및 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 성분을 포함하는 경우에도, 충분한 반사 방지성을 갖는 광학 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 저굴절률층이, 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 금속 불화물 및 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 성분을 포함하는 것이, 충분한 반사 방지성과 내비누화성을 양립시키는 관점에서 바람직하다. 또한, 이 바람직한 실시 형태의 광학 필름을 사용하면, 비누화 처리에서 보호 필름이 불필요하게 되어, 편광판을 저비용으로 제작할 수 있다.
본 발명에 관한 광학 필름에 적절하게 설치되는 저굴절률층, 고굴절률층, 대전 방지층 및 오염 방지층은, 광학 필름의 제조 방법에서 설명했기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
본 발명에 관한 광학 필름의 바람직한 실시 형태에서는, 상기 굴절률 경사 하드 코트층에 있어서, 상기 광투과성 기재와는 반대측의 계면으로부터 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 막 두께의 70％까지의 영역에, 상기 고굴절률 미립자의 전량의 90％ 이상이 존재한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 굴절률 경사 HC층에 있어서, 광투과성 기재와는 반대측의 계면으로부터 광투과성 기재측까지 굴절률 경사 HC층의 막 두께의 70％까지의 영역에, 고굴절률 미립자의 90％ 이상이 존재함으로써, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재측의 계면에 존재하는 고굴절률 미립자가 적어져, 굴절률 경사 HC층과 광투과성 기재나 대전 방지층과의 사이에서의 간섭 무늬의 발생이 보다 억제된다.
또한, 도 3을 예로 설명했지만, 이 굴절률 경사 HC층 내에서의 고굴절률 미립자의 분포는, 도 4 내지 6과 같이 다른 층이 설치되어 있어도 형성된다.
본 발명에 관한 광학 필름에서는, 상기 굴절률 경사 하드 코트층에 있어서,상기 광투과성 기재측의 계면 근방의 영역에는 증점제가 포함되어 있는 형태 및 굴절률 경사 하드 코트층 전체에 증점제가 포함되어 있는 형태로 하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 굴절률 경사 HC층을 형성하기 위한 제1 조성물에 점도 조정을 위하여 증점제가 포함되어 있는 경우, 굴절률 경사 HC층의 광투과성 기재측의 계면 근방의 영역은 주로 제1 조성물에 의해 형성되기 때문에, 그 영역에는 그 증점제가 포함되게 된다.
또한, 제1 조성물 및 제2 조성물 양쪽에 증점제가 포함되어 있는 경우, 굴절률 경사 HC층 전체에 증점제가 포함되게 된다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이들 기재에 의해 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
고굴절률 미립자 졸(1)로서, 닛산화학공업(주)제의 ZnSb2O6의 이소프로판올 분산액, 상품명 CX-Z210IP-F2(평균 입경 15nm, 고형분 20％ 분산액)를 사용했다.
고굴절률 미립자 졸(2)로서, 닛산화학공업(주)제의 PTO:인산 도프 산화 주석의 이소프로판올 분산액, 상품명 CX-S303IP(평균 입경 15nm, 고형분 30％ 분산액)를 사용했다.
고굴절률 미립자 졸(3)로서, 닛산화학공업(주)제의 ZrO2의 MEK 분산액, 상품명 OZ-S30K(평균 입경 10nm, 고형분 30％ 분산액)를 사용했다.
저굴절률 미립자로서, 중공 실리카 미립자(평균 1차 입경 50nm, 고형분 20％, 공극률 40％)를 사용했다.
금속 불화물로서, CI 화성(주)제의 빙정석(Na3AlF6), 고형분 15％ MIBK 용액을 사용했다.
바인더 성분(1)으로서, 신나카무라화학공업(주)제의 다관능 우레탄아크릴레이트, 상품명 U-4HA(분자량 600, 관능기수 4)를 사용했다.
바인더 성분(2)으로서, 니혼카야쿠(주)제의 상품명 KAYARAD-DPHA[DPPA(디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트:5관능)와 DPHA(디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트:6관능)의 혼합물]를 사용했다.
바인더 성분(3)으로서, 니혼카야쿠(주)제의 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트를 사용했다.
바인더 성분(4)으로서, 교에이사화학공업(주)제의 상품명 LINC-3A(불소 모노머)를 사용했다.
용제(1)로서, TAC 기재에 침투성을 갖는 메틸에틸케톤을 사용했다.
용제(2)로서, TAC 기재에 대한 침투성을 갖지 않는 이소프로필알코올을 사용했다.
용제(3)로서, 메틸이소부틸케톤을 사용했다.
증점제로서, 니혼소다(주)제의 상품명 셀니 HPC-M(히드록시프로필셀룰로오스)을 사용했다.
광중합 개시제(1)로서, 치바 스페셜티 케미컬즈(주)제의 상품명 이가큐어 184를 사용했다.
광중합 개시제(2)로서, 치바 스페셜티 케미컬즈(주)제의 상품명 이가큐어 127을 사용했다.
방오제로서, 신에츠화학공업(주)제의 X-22-164E(반응성 실리콘계 방오제)를 사용했다.
광투과성 기재로서, 후지 필름(주)제의 TAC 기재, 상품명 TF80UL(두께 80㎛, 굴절률 1.47)을 사용했다.
각 화합물의 약어는 각각 이하와 같다.
IPA: 이소프로판올
MEK: 메틸에틸케톤
MIBK: 메틸이소부틸케톤
PETA: 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트
TAC: 트리아세틸셀룰로오스
(조성물의 조제)
각각, 하기에 나타내는 조성의 성분을 배합해서 조성물을 조제했다.
(제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 1, 점도 5.3mPa?s)
바인더 성분 (1) U-4HA: 20 질량부
바인더 성분 (2) KAYARAD-DPHA: 30 질량부
용제 (1) MEK: 37.5 질량부
용제 (2) IPA: 12.5 질량부
광중합 개시제 (1) 이가큐어 184: 2 질량부
(제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 1, 점도 25.7mPa?s)
고굴절률 미립자 졸 (1) CX-Z210IP-F2: 83.3 질량부
바인더 성분 (1) U-4HA: 8.3 질량부
용제 (1) MEK: 8.4 질량부
광중합 개시제 (1) 이가큐어 184: 0.3 질량부
(제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 2, 점도 15.1mPa?s)
고굴절률 미립자 졸 (2) CX-S303IP: 66.6 질량부
바인더 성분 (1) U-4HA: 20.0 질량부
용제 (1) MEK: 13.4 질량부
광중합 개시제 (1) 이가큐어 184: 0.8 질량부
(제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 3, 점도 28.5mPa?s)
고굴절률 미립자 졸 (2) CX-S303IP: 87.5 질량부
바인더 성분 (1) U-4HA: 8.7 질량부
용제 (1) MEK: 3.8 질량부
광중합 개시제 (1) 이가큐어 184: 0.4 질량부
증점제 히드록시프로필셀룰로오스: 0.2 질량부
(제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 4, 점도 24.2mPa?s)
고굴절률 미립자 졸 (3) OZ-S30K: 87.5 질량부
바인더 성분 (1) U-4HA: 8.7 질량부
용제 (1) MEK: 3.8 질량부
광중합 개시제 (1) 이가큐어 184: 0.4 질량부
증점제 히드록시프로필셀룰로오스: 0.3 질량부
(고굴절률층용 조성물)
고굴절률 미립자 졸 (1) CX-Z210IP-F2: 28.6 질량부
바인더 성분 (3) PETA: 2.3 질량부
용제 (3) MIBK: 69.1 질량부
광중합 개시제 (2) 이가큐어 127: 0.1 질량부
(저굴절률층용 조성물 1)
중공 실리카 미립자: 15.0 질량부
바인더 성분 (3) PETA: 1.0 질량부
바인더 성분 (4) LINC-3A: 1.0 질량부
용제 (3) MIBK: 83.0 질량부
광중합 개시제 (2) 이가큐어 127: 0.1 질량부
(저굴절률층용 조성물 2)
바인더 성분 (4) LINC-3A: 3.0 질량부
광중합 개시제 (2) 이가큐어 127: 0.15 질량부
방오제 X-22-164E: 0.06 질량부
용제 (3) MIBK: 96.91 질량부
(저굴절률층용 조성물 3)
금속 불화물(빙정석): 10 질량부
바인더 성분 (3) PETA: 0.5 질량부
바인더 성분 (4) LINC-3A: 0.5 질량부
광중합 개시제 (2) 이가큐어 127: 0.05 질량부
방오제 X-22-164E: 0.05 질량부
용제 (3) MIBK: 88.9 질량부
(실시예 1)
TAC기재 상에, 2 슬롯 다이 코터를 사용하여, 상기 제1 조성물 1이 상기 제2 조성물 1보다 기재(하층)측에 위치하도록 상기 제1 조성물 1 및 제2 조성물 1을, 도포 속도 20m/min으로 인접해서 동시 도포를 행하여 도막을 형성했다. 그 도막을 30초간 건조하여 용제를 제거했다. 다음으로, 그 도막에 자외선 조사 장치를 사용하여 조사량 80mJ/cm2로 자외선 조사를 행해서 도막을 경화시켜, 건조 막 두께 12㎛의 굴절률 경사 HC층을 형성했다.
계속해서, 그 굴절률 경사 HC층 상에 상기 저굴절률층용 조성물 1을 슬롯 다이를 사용해서 도포하여 도막을 형성했다. 그 도막에 굴절률 경사 HC층과 마찬가지로 건조, 자외선 조사를 행하여, 건조 막 두께 100nm의 저굴절률층을 형성하고, TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 2)
실시예 1에서, 제2 조성물 1 대신에 제2 조성물 2를 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 3)
실시예 2에서, 제1 조성물 1에 증점제(셀니 HPC-M)를 0.5 질량부 가해서 점도를 14.8mPa?s로 조정한 것 외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 4)
실시예 1에서, 제1 조성물 1에 증점제(셀니 HPC-M)를 1.0 질량부 가해서 점도를 20.4mPa?s로 조정하고, 제2 조성물 1 대신에 제2 조성물 3을 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 5)
실시예 1에서, 제2 조성물 1 대신에 제2 조성물 4를 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 6)
실시예 5에서, 제1 조성물 1에 증점제(셀니 HPC-M)를 1.0 질량부 가해서 점도를 20.4mPa?s로 조정한 것 외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 7)
굴절률 경사 HC층의 형성까지를 실시예 1과 마찬가지로 행했다.
계속해서, 그 굴절률 경사 HC층 상에 상기 고굴절률층용 조성물을 슬롯 다이를 사용해서 도포하여 도막을 형성했다. 그 도막에 굴절률 경사 HC층과 마찬가지로 건조, 자외선 조사를 행하여, 건조 막 두께 160nm의 고굴절률층을 형성했다.
계속해서, 그 고굴절률층 상에 상기 저굴절률층용 조성물 1을 슬롯 다이를 사용해서 도포하여 도막을 형성했다. 그 도막에 굴절률 경사 HC층과 마찬가지로 건조, 자외선 조사를 행하여, 건조 막 두께 100nm의 저굴절률층을 형성하고, TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층, 고굴절률층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 8)
굴절률 경사 HC층의 형성까지를 실시예 5와 마찬가지로 행했다.
계속해서, 그 굴절률 경사 HC층 상에 상기 저굴절률층용 조성물 2를 슬롯 다이를 사용해서 도포하여 도막을 형성했다. 그 도막에 굴절률 경사 HC층과 마찬가지로 건조, 자외선 조사를 행하여, 건조 막 두께 100nm의 저굴절률층을 형성하고, TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(실시예 9)
실시예 8에서, 저굴절률층용 조성물 2 대신에 저굴절률층용 조성물 3을 사용한 것 외에는 실시예 8과 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 1)
실시예 5에서, MEK와 IPA의 비를 바꾸지 않고 이 2종의 혼합 용제를 제1 조성물 1에 가해서 제1 조성물 1의 점도를 1.2mPa?s로, MEK를 제2 조성물 4에 가해서 제2 조성물 4의 점도를 2.5mPa?s로 조정하여 사용한 것 외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여, TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 2)
실시예 1에서, 제1 조성물 1에 증점제(셀니 HPC-M)를 10.0 질량부 가하고, 또한, 제1 조성물 1의 MEK와 IPA의 비를 바꾸지 않고 이 2종의 혼합 용제의 양을 줄여서, 제1 조성물 1의 점도를 109.5mPa?s로 조정한 것 및 제2 조성물 1에 증점제(셀니 HPC-M)를 5.0 질량부 가하고, 또한, 제2 조성물 1의 용제를 바꾸지 않고 양을 줄여서 제2 조성물 2의 점도를 110.3mPa?s로 조정한 것을 사용한 것 외에는 실시예 1와 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 3)
실시예 1에서, MEK와 IPA의 비를 바꾸지 않고 이 2종의 혼합 용제를 제1 조성물 1에 가하여, 제1 조성물 1의 점도를 1.2mPa?s로 조정해서 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 4)
실시예 1에서, 제1 조성물 1에 증점제(셀니 HPC-M)를 10.0 질량부 가하고, 또한, 제1 조성물 1의 MEK와 IPA의 비를 바꾸지 않고 이 2종의 혼합 용제의 양을 줄여서, 제1 조성물 1의 점도를 109.5mPa?s로 조정해서 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 5)
실시예 5에서, 제2 조성물 4에 증점제를 사용하지 않고, 점도를 2.5mPa?s로 조정해서 사용한 것 외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여, TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 6)
실시예 1에서, 제2 조성물 1에 증점제(셀니 HPC-M)를 5.0 질량부 가하고, 또한, 제2 조성물 1의 용제의 양을 줄여서 점도를 110.3mPa?s로 조정해서 사용한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 TAC 기재 상에 굴절률 경사 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 7)
TAC 기재 상에, 상기 제1 조성물 1을 슬롯 다이를 사용해서 도포하여 도막을 형성했다. 그 도막을 30초간 건조하여 용제를 제거했다. 그 다음에 그 도막에 자외선 조사 장치를 사용하여 조사량 80mJ/cm2로 자외선 조사를 행하여 도막을 경화시켜, 건조 막 두께 12㎛의 HC층을 형성했다.
계속해서, 그 HC층 상에 상기 저굴절률층용 조성물 1을 슬롯 다이를 사용해서 도포하여 도막을 형성했다. 그 도막에 HC층과 마찬가지로 건조, 자외선 조사를 행하여, 건조 막 두께 100nm의 저굴절률층을 형성하고, TAC 기재 상에 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 8)
비교예 7에서, 저굴절률층용 조성물 1 대신에 저굴절률층용 조성물 3을 사용한 것 외에는 비교예 7과 마찬가지로 하여, TAC 기재 상에 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 9)
TAC 기재 상에, 슬롯 다이 코터를 사용하여 제1 조성물 1을 도포하고, 그 도막을 온도 70℃의 열 오븐 중에서 30초간 건조하여 용제를 제거했다. 그 다음에 그 도막에 자외선 조사 장치를 사용하여 조사량 50mJ/cm2가 되도록 조사해서 경화시켜, 막 두께 7㎛의 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 HC층을 형성했다. 계속해서, 그 HC층 상에 제2 조성물 1을 슬롯 다이 코터를 사용해서 도포하고, 그 도막을 온도 70℃의 열 오븐 중에서 30초간 건조하여 용제를 제거했다. 그 다음에 그 도막에 자외선 조사 장치를 사용하여 조사량 100mJ/cm2가 되도록 조사하여 고굴절률 미립자를 포함하는 HC층을 형성하고, 상하 2층의 합계 막 두께가 11㎛인 HC층을 형성했다.
계속해서, 그 HC층 상에 상기 저굴절률층용 조성물 1을 사용해서 실시예 1과 마찬가지로 건조 막 두께 100nm의 저굴절률층을 형성하고, TAC 기재 상에 TAC 기재측에서부터, 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 HC층, 고굴절률 미립자를 포함하는 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
(비교예 10)
비교예 9에서, 저굴절률층용 조성물 1 대신에 저굴절률층용 조성물 2를 사용한 것 외에는 비교예 9와 마찬가지로 하여, TAC 기재 상에 TAC 기재측에서부터, 고굴절률 미립자를 포함하지 않는 HC층, 고굴절률 미립자를 포함하는 HC층 및 저굴절률층을 갖는 광학 필름을 제작했다.
상기 실시예 및 비교예의 제1 조성물 및 제2 조성물의 종류, 점도, 도포 방식 및 웨트 막 두께 및 사용한 기타 조성물에 대해서 정리한 것을 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
(광학 필름의 평가)
상기 실시예 및 비교예의 광학 필름에 대해서, 각각 하기에 나타낸 바와 같이 반사율에 대해서 측정을 행했다. 상기 실시예 및 비교예의 광학 필름에 대해서, 각각 하기에 나타낸 바와 같이 간섭 무늬, 밀착성, 면 형상(도포 시공 라인의 유무), 고굴절률 미립자의 분포 및 생산성(도포 시공 적성과 간편성)의 평가를 행했다. 또한, 실시예 8과 9, 비교예 7 내지 10에 대해서 내비누화성의 평가를 행했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
(반사율의 측정)
반사율의 측정은, 니혼분코(주)제의 상품명 V7100형 자외 가시 분광 광도계 및 니혼분코(주)제의 상품명 VAR-7010 절대 반사율 측정 장치를 사용하여, 입사각을 5°, 편광자를 N 편광, 측정 파장 범위를 380 내지 780nm으로 하고, 광학 필름의 TAC 기재측에 흑 테이프를 접합하여, 그것을 장치에 설치해서 측정을 행했다. 또한, 측정 파장 범위에서 구해진 측정 결과의 평균값을 반사율로 했다.
(간섭 무늬의 평가)
후나테크(주)제의 간섭 무늬 검사 램프(Na 램프)를 사용하여, 육안으로 검사해서 하기 기준으로 평가했다.
○: 간섭 무늬의 발생이 거의 나타나지 않은 것
×: 간섭 무늬가 선명하게 나타난 것
(밀착성의 평가)
상기 실시예 및 비교예의 광학 필름에 대해서, 각각 하기에 나타내는 바둑판 눈 밀착성 시험의 밀착률의 측정을 행했다.
(바둑판 눈 밀착성 시험)
광학 필름의 저굴절률층측 표면에 1mm각으로 합계 100눈의 바둑판 눈을 넣고, 니치반(주)제 공업용 24mm 셀로 테이프(등록 상표)를 사용해서 5회 연속 박리 시험을 행하여, 하기 기준에 기초해서 산출되는 벗겨지지 않고 남은 눈의 비율을 구했다.
밀착률(％)=(벗겨지지 않은 눈의 수/합계 눈의 수 100)×100
(면 형상의 평가)
광학 필름의 외관의 면 형상(도포 시공 라인의 유무)에 대해서 육안에 의해 평가를 행했다.
○: 도포 시공 라인이 나타나지 않은 것
△: 도포 시공 라인이 흐릿하게 나타난 것
×: 도포 시공 라인이 선명하게 나타난 것
(굴절률 경사 HC층에서의 고굴절률 미립자의 분포)
광학 필름의 단면을 TEM 사진으로 관찰하여, 굴절률 경사 HC층 또는 HC층에 있어서 고굴절률 미립자의 전량의 90％가 포함되는 저굴절률층측 계면으로부터의 막 두께의 비율을 구했다.
(생산성(도포 시공 적성))
상기 각 실시예 및 비교예에서, 도포 시공 속도만을 바꾸었을 때의 TAC 기재에 대한 제1 조성물 및 제2 조성물의 도포 시공(도포) 적성을 하기 기준으로 평가했다.
○: 도포 시공 속도 10m/min 이상에서도 도포 시공 라인이 발생하지 않고 도포 시공이 가능한 것
△: 도포 시공 라인을 발생하지 않고 도포 시공 가능한 도포 시공 속도가 1m/min 이하인 것
×: 어떤 속도에서도 도포 시공 라인이 발생하는 것
(내비누화성)
광학 필름을, 55℃로 유지된 2규정의 수산화나트륨 수용액에 넣고 2분 침지시켰다. 계속해서, 충분히 수세한 후, 70℃에서 5분 건조시켰다. 계속해서, #0000번의 스틸 울을 사용하고, 마찰 하중 0.98N(100gf)에서 10회 왕복 마찰하여, 그 후의 저굴절률층의 흠집, 벗겨짐의 유무를 육안으로 관찰해서 하기 기준으로 평가했다.
○: 저굴절률층에 흠집 및 벗겨짐이 없음
×: 저굴절률층에 흠집 또는 벗겨짐이 있음
또한, 얻어진 반사율의 결과와, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6의 광학 필름의 굴절률 경사 HC층에 대해서, 막 두께 방향에서의 고 굴절 미립자의 존재량의 변화를 XPS로 측정한 결과로부터, 모든 굴절률 경사 HC층이 저굴절률층측의 계면으로부터 TAC 기재측의 계면을 향해 굴절률이 연속적으로 저하하고 있음을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 및 비교예에 대해서, 동시 도포를 행한 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6에서는, 공정수가 적고, 간편하게 광학 필름의 제작을 행할 수 있었다.
그러나, 순차 도포 시공을 행한 비교예 9 및 10에서는, 조성물의 도포와 광 조사에 의한 경화 공정이 복수회에 미쳐 간편성의 면에서 뒤떨어졌다.
Figure pct00002
(결과의 정리)
표 2로부터, 실시예 1 내지 7, 비교예 1 내지 6 및 9의 광학 필름은 양호한 반사율이 얻어졌다. 특히, 굴절률 경사 HC층, 고굴절률층 및 저굴절률층의 층 구성의 실시예 7은 낮은 반사율이 얻어졌다.
저굴절률층용 조성물에 불소계 저굴절률 재료를 사용한 실시예 8 및 9의 광학 필름에서는, 반사율이 각각 1.01과 0.75가 되어, 충분한 반사 방지성이 얻어졌다. 특히, 실시예 9의 광학 필름에서는 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 불소계 저굴절률 재료를 사용해도, 중공 실리카 미립자를 사용한 비교예 7의 광학 필름보다 낮은 반사율이 되었다. 실시예 9의 광학 필름과 비교예 10의 광학 필름을 대비하면, 모두 동일한 저굴절률층을 갖고, 저굴절률층에 인접한 HC층에 고굴절률 미립자를 포함하지만, 실시예 9의 광학 필름이 반사율이 더 낮았다. 이것은, 실시예 9의 광학 필름은 굴절률 경사 HC층 내에서, 저굴절률층측의 계면 부근을 효율적으로 고굴절률화하고 있기 때문에, 상층의 HC층 전체에 균일하게 고굴절률 미립자가 분포하고 있는 비교예 10의 광학 필름보다 저굴절률층과 굴절률 경사 HC층의 굴절률차를 크게 할 수 있었기 때문으로 추측된다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 8의 광학 필름은 간섭 무늬의 평가가 양호했다.
그러나, 순차 도포 시공에 의해 상하의 HC층을 별개로 형성한 비교예 9 및 10의 광학 필름에서는, 층 계면이 발생하고 간섭 무늬가 발생했다.
실시예 1 내지 9의 광학 필름은 밀착성과 면 형상의 평가가 양호했다.
그러나, 비교예 1 내지 6의 광학 필름은 실시예보다 밀착성이 낮고, 면 형상도 도포 시공 라인이 발생하였다. 특히, 비교예 2, 4 및 6의 광학 필름의 경우에는, 제1 조성물과 제2 조성물의 적어도 한쪽의 점도가 지나치게 높아, 도포 시공 속도 20m/min에서는 도포 시공 라인이 발생하기 쉬워, 면 형상의 평가가 ×가 되었다. 도포 시공 라인이 발생함으로써 도포 시공면의 상태가 나쁘기 때문에, 비교예 2, 4 및 6의 광학 필름에서는 밀착성의 평가 결과도 나빠진 것으로 추측된다.
비교예 7 및 8의 광학 필름은, 밀착성과 면 형상의 평가가 양호했다. 이것은, 제1 조성물 1만을 사용해서 1회에 HC층을 형성했기 때문으로 추측된다.
비교예 9 및 10의 광학 필름은, 면 형상의 평가는 양호했지만, 밀착성이 불충분해졌다. 이것은, 상하층을 별개로 형성했기 때문에, 층 계면에서의 밀착성이 불충분해졌기 때문으로 추측된다.
실시예의 광학 필름의 굴절률 경사 HC층에서는, 단면 관찰에 의해 고굴절률 미립자의 90％가 굴절률 경사 HC층의 저굴절률층측 계면으로부터 70％까지의 막 두께에 존재하고 있었다.
그러나, 비교예 2 이외의 비교예 1 및 3 내지 6의 광학 필름에서는 고굴절률 미립자가 TAC 기재측 계면에 가까운 90％나 95％의 막 두께까지 분포하고 있었다.
순차 도포 시공을 행한 비교예 9 및 10의 광학 필름에서는, 상층측의 고굴절률 미립자를 포함하는 HC층의 막 두께 방향 전체에 균일하게 고굴절률 미립자가 분포하고 있었다.
실시예의 제1 조성물 및 제2 조성물의 점도에서는 생산성(도포 시공 적성)이 양호했다.
그러나, 제1 비교예 내지 6에서는, 도포 시공 라인을 발생하지 않고 생산할 수 있는 도포 시공 속도가 낮거나, 또는 도포 시공 속도를 느리게 해도 도포 시공 라인이 발생하는 결과가 되었다. 비교예 7 내지 10의 광학 필름은 동시 도포를 행하지 않고, 1종류의 조성물을 도포하거나, 또는 조성물을 1종류씩 도포했기 때문에, 도포 시공 적성은 양호했다.
저굴절률층에 중공 실리카 미립자를 포함하는 비교예 7 및 9의 광학 필름은, 내비누화성이 불충분했다. 이에 대해, 저굴절률층에 중공 실리카 미립자를 포함하지 않는 실시예 8 및 9의 광학 필름은, 충분한 반사 방지성과 내비누화성을 양립시킬 수 있었다.
1 : 광학 필름
10 : 광투과성 기재
20 : 굴절률 경사 하드 코트층
30 : 고굴절률 미립자
40 : 다이 코터 헤드
51, 52 : 슬릿
60 : 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물
70 : 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물
80 : 저굴절률층
90 : 고굴절률 미립자
100 : 대전 방지층

Claims (22)

  1. (i) 광투과성 기재를 준비하는 공정,
    (ii) 제1 바인더 성분 및 제1 용제를 포함하고, 고굴절률 미립자를 포함하지 않고, 점도가 3 내지 100mPa?s인 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물, 및 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자, 제2 바인더 성분 및 제2 용제를 포함하고, 점도가 10 내지 100mPa?s인 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 준비하는 공정,
    (iii) 상기 광투과성 기재의 일면측에, 상기 광투과성 기재측에서부터, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 및 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 인접하여, 상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물이 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물보다 상기 광투과성 기재측에 위치하도록 동시 도포해서 도막으로 하는 공정,
    (iv) 상기 (iii) 공정에서 얻어진 도막에 광 조사를 행하여 경화시켜 굴절률 경사 하드 코트층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물 및/또는 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물이 증점제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드 코트층용 경화성 수지 조성물의 점도와 상기 제2 하드 코트층용 경화성 수지 조성물의 점도(mPa?s)의 차의 절대값이 30 이하인 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기재가, 트리아세틸셀룰로오스 기재이며, 상기 제1 용제가 상기 트리아세틸셀룰로오스 기재에 대한 침투성을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (iv) 공정 후에, (v) 상기 굴절률 경사 하드 코트층 상에 직접 또는 고굴절률층을 개재해서 저굴절률층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이 중공 실리카 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이, 금속 불화물 및 경화성 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    경화하여 상기 저굴절률층을 형성하는 저굴절률층용 조성물이 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 금속 불화물 및 경화성 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (i) 공정과 (iii) 공정의 사이에, (vi) 상기 광투과성 기재의 굴절률 경사 하드 코트층을 설치하는 면에 대전 방지층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  11. 광투과성 기재의 일면측에, 적어도 굴절률 경사 하드 코트층이 설치되어 있는 광학 필름이며,
    상기 굴절률 경사 하드 코트층은, 평균 입경 1 내지 100nm의 고굴절률 미립자를 포함하고,
    상기 굴절률 경사 하드 코트층에 있어서, 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 막 두께 방향에서는, 상기 고굴절률 미립자의 존재량이 상기 광투과성 기재측에 가까울수록 적은 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 굴절률 경사 하드 코트층에 있어서, 상기 광투과성 기재와는 반대측의 계면으로부터 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 막 두께의 70％까지의 영역에, 상기 고굴절률 미립자의 전체량의 90％ 이상이 존재하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 굴절률 경사 하드 코트층에는 증점제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 광투과성 기재가 트리아세틸셀룰로오스 기재이며, 상기 굴절률 경사 하드 코트층을 구성하고 있는 매트릭스가, 상기 트리아세틸셀룰로오스 기재의 굴절률 경사 하드 코트층측의 계면에도 존재하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 굴절률 경사 하드 코트층의 광투과성 기재와는 반대측의 면에, 저굴절률층 또는 상기 굴절률 경사 하드 코트층측에서 고굴절률층 및 저굴절률층이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 저굴절률층이 중공 실리카 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 저굴절률층이, 금속 불화물 및 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 저굴절률층이 중공 실리카 미립자를 포함하지 않고, 금속 불화물 및 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 저굴절률 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 광투과성 기재와 상기 굴절률 경사 하드 코트층의 사이에 대전 방지층이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 광학 필름을, 55℃로 유지된 2규정의 수산화나트륨 수용액에 넣어 2분 침지시키고, 계속해서, 수세한 후, 70℃에서 5분 건조시키고, 계속해서 #0000번의 스틸 울을 사용해서 마찰 하중 0.98N로 상기 저굴절률층 표면을 10회 왕복 마찰했을 때, 상기 저굴절률층에 흠집 및 벗겨짐이 없는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
  21. 편광 소자의 일면측에, 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항의 광학 필름을, 상기 광학 필름의 광투과성 기재측을 상기 편광 소자를 향해 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 편광판.
  22. 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항의 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 표시 장치.
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