KR20150134347A - 광학 필름 및 그의 제조 방법, 및 광학 필름을 구비한 편광판, 액정 표시 장치, 편광 프로젝터용 스크린 - Google Patents

광학 필름 및 그의 제조 방법, 및 광학 필름을 구비한 편광판, 액정 표시 장치, 편광 프로젝터용 스크린 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교하는 편광 성분의 한쪽을 투과시키면서 또한 다른 쪽의 편광 성분을 산란시킬 수 있는 광학 필름 및 그의 제조 방법을 제공한다. 상기 광학 필름은, 광학적 등방성 연속상과 광학적 이방성 분산상을 포함하여 이루어지는 광학 필름이며, 광학적 등방성 연속상의 복굴절이 1.5×10-4 미만이고, 광학 필름의 면내 방향의 한 방향 D1에 있어서의 광학적 이방성 분산상의 평균 페렛 직경 L1과, 방향 D1과 직교하는 방향 D2에 있어서의 광학적 이방성 분산상의 평균 페렛 직경 L2의 비: L1/L2가 2.5 이상이며, 평균 페렛 직경 L2가 0.5㎛ 이하인 광학 필름으로 한다.

Description

광학 필름 및 그의 제조 방법, 및 광학 필름을 구비한 편광판, 액정 표시 장치, 편광 프로젝터용 스크린{OPTICAL FILM AND METHOD FOR FABRICATION OF SAME, AND POLARIZING PLATE, LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND POLARIZING PROJECTOR SCREEN PROVIDED WITH OPTICAL FILM}
본 발명은 광학 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 편광판, 액정 표시 장치 및 편광 프로젝터용 스크린에 적절하게 사용할 수 있는 광학 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 장치에서는, 흡수형 편광판이 사용되고, 흡수형 편광판이 백라이트로부터의 광 중 직교하는 편광 성분의 한쪽만을 흡수함으로써, 특정한 편광 성분만이 액정 셀에 공급되고 있다.
흡수형 편광판에 입사한 백라이트로부터의 광 중, 편광 성분의 한쪽이 모두 흡수형 편광판에 흡수되는 점에서, 백라이트로부터의 광의 이용 효율은 50％ 미만으로 된다. 그로 인해, 최근 편광판의 광원측에 휘도 향상 필름을 배치하여, 광 이용 효율의 향상을 도모하는 것이 검토되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3).
휘도 향상 필름은, 편광판을 투과하는 편광 성분은 투과시키면서, 편광판에 흡수되는 편광 성분을 백라이트측에 산란시킬 수 있는 필름이다. 백라이트측에 산란된 광은, 반사 필름 등에 의해 반사되어, 다시 휘도 향상 필름에 제공된다. 이 산란 및 반사를 반복하여 광의 편광 방향을 변화시킴으로써, 편광판을 투과하는 편광 성분의 광량을 증대시킬 수 있어, 백라이트로부터의 광을 효율적으로 액정 셀에 공급할 수 있다.
또한, 편광을 갖는 영상광을 전면측(관찰자측) 또는 배면측으로부터 투사하여 원하는 화상을 표시시키는 프로젝션 스크린이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 4 및 5). 이러한 편광 프로젝터용의 스크린에는 반사형 편광층이 형성되어 있고, 편광하고 있는 영상광만을 반사 확산시켜 화상을 투영할 수 있기 때문에, 편광하고 있지 않은 환경광(예를 들어 외광 등)의 스크린에의 투영에 의한 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.
일본 특허 공개 제2008-249970호 공보 일본 특허 공개 제2003-207631호 공보 일본 특허 공개 제2003-043260호 공보 일본 특허 공개 제2002-540445호 공보 일본 특허 공개 제2005-107096호 공보
본 발명자들은 이번에, 복굴절이 작은 광학적 등방성을 갖는 중합체를 연속상으로서, 광학적 이방성을 갖는 중합체를 연속상으로 분산시킨 경우에, 광학적 이방성 중합체의 분산 형태를 제어하여 제막함으로써, 직교하는 편광 성분의 한쪽을 투과시키면서 또한 다른 쪽의 편광 성분을 산란시킬 수 있는 필름이 얻어진다는 지견을 얻었다. 그리고, 당해 필름을 액정 표시 장치의 휘도 향상 필름으로서 사용함으로써, 광원으로부터의 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 필름은, 편광 프로젝션 스크린의 반사형 편광층으로서 사용할 수 있고, 또한, 종래의 반사형 편광층보다도 비추어진 영상의 시야각을 넓힐 수 있는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명은, 직교하는 편광 성분의 한쪽을 투과시키면서 또한 다른 쪽의 편광 성분을 산란시킬 수 있는 광학 필름 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 휘도 향상 효과가 우수한 광학 필름을 구비하는 편광판 및 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 환경광의 영향을 받기 어려운 선명한 화상을 투영할 수 있는 편광 프로젝터용 스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 광학 필름은, 광학적 등방성 연속상과 광학적 이방성 분산상을 포함하여 이루어지는 광학 필름이며,
상기 광학적 등방성 연속상의 복굴절이 1.5×10-4 미만이고,
상기 광학 필름의 면내 방향의 한 방향 D1에 있어서의 상기 광학적 이방성 분산상의 평균 페렛(feret) 직경 L1의, 상기 방향 D1과 직교하는 방향 D2에 있어서의 상기 광학적 이방성 분산상의 평균 페렛 직경 L2에 대한 비: L1/L2가 2.5 이상이며,
상기 평균 페렛 직경 L2가 0.5㎛ 이하이다.
본 발명의 광학 필름에 의하면, 직교하는 편광 성분의 한쪽을 투과시키면서, 또한 다른 쪽을 산란시킬 수 있어, 액정 표시 장치에 있어서의 휘도 향상 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 방향 D1은 상기 광학 필름의 흐름 방향 MD일 수도 있고, 상기 방향 D2는 상기 광학 필름의 폭 방향 TD일 수도 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 광학적 이방성 분산상은 막대상 액정 중합체를 포함하고 있을 수도 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 광학적 등방성 연속상을 구성하는 수지의 굴절률 N1과,
상기 막대상 액정 중합체를 배향 기판 상에서 배향시켰을 때의 배향 방향의 굴절률 N2 및 상기 배향 방향을 포함하는 면 내에 있어서 상기 배향 방향과 직교하는 방향의 굴절률 N3이, 하기 식 (A-1) 및 (A-2)를 만족하는 것이 바람직하다.
Figure pct00001
일 실시 형태에 있어서, 상기 광학적 등방성 연속상을 구성하는 수지의 유리 전이 온도 T1과 상기 광학적 이방성 분산상을 구성하는 수지의 유리 전이 온도 T2의 차 |T1-T2|가 25℃ 미만인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 의한 광학 필름의 제조 방법은, 상기 광학적 등방성 연속상을 형성하는 제1 수지와 상기 광학적 이방성 분산상을 형성하는 제2 수지를 포함하는 수지 재료를 용융시켜, T 다이로부터 연속적으로 토출하여 제막하는 제막 공정을 구비한다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 비: L1/L2가 2.5 이상인 광학 필름을 용이하게 생산성 좋게 얻을 수 있다.
일 실시 형태에서는, 상기 제막 공정에 있어서, 상기 T 다이의 립 클리어런스 d1에 대한 제막되는 필름의 막 두께 d2의 비: d2/d1이 0.5 미만으로 되도록, T 다이로부터의 토출물을 신장 변형시킬 수 있다. 이에 의해, 비: L1/L2가 2.5 이상인 광학 필름을 보다 확실하게 얻을 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 상기 제막 공정에서 제막된 필름을 적어도 한 방향으로 연신하는 연신 공정을 더 구비할 수도 있다. 이러한 연신 공정에 의하면, 광학 필름의 기계적 강도(내인열성, 내절곡성)의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 상기 광학 필름과 흡수형 편광자를 구비하는 편광판도 제공된다. 또한, 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 상기 광학 필름을 구비하는 액정 표시 장치도 제공된다. 이러한 편광판 및 액정 표시 장치는, 본 발명의 광학 필름에 의한 휘도 향상 효과에 의해, 높은 광 이용 효율을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 상기 광학 필름을 구비하는 편광 프로젝터용 스크린도 제공된다. 본 발명의 광학 필름을 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용함으로써, 환경광의 영향을 받지 않고 편광 프로젝터로부터의 영상광을 선명하게 투영시킬 수 있음과 함께, 종래의 편광 프로젝터용 스크린에 사용되고 있던 반사형 편광층보다도 비추어진 영상의 시야각을 넓힐 수 있다.
본 발명에 따르면, 직교하는 편광 성분의 한쪽을 투과시키면서 또한 다른 쪽의 편광 성분을 산란시키는 광학 필름 및 그의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 광학 필름을 도시하는 사시도이다.
도 2의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 필름의 I-I 단면을 도시하는 모식 단면도이며, (b)는 제2 실시 형태에 관한 필름의 II-II 단면을 도시하는 모식 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서, 광학 필름의 면내 방향에 수직인 방향으로부터 관찰되는 분산상의 투영도를 도시하는 모식도이다.
도 4는 실시예 1에서 얻어진 광학 필름의 단면의 주사형 전자 현미경 사진이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
(광학 필름)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 광학 필름을 도시하는 사시도이며, 도 2의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 광학 필름의 I-I 단면을 도시하는 모식 단면도이며, 도 2의 (b)는 제1 실시 형태에 관한 광학 필름의 II-II 단면을 도시하는 모식 단면도이다.
도 1에 도시하는 광학 필름(10)은, 광학적 등방성 연속상(1)(이하, 경우에 따라 간단히 「연속상(1)」이라고 함)과, 연속상(1) 중에 분산하여 존재하는 광학 이방성 분산상(3)(이하, 경우에 따라 간단히 「분산상(3)」이라고 함)을 포함한다.
연속상(1)은 광학적 등방성을 갖는 상이며, 그의 복굴절은 1.5×10-4 미만이다. 연속상(1)의 복굴절은 바람직하게는 1.2×10-4 미만이고, 보다 바람직하게는 1.15×10-4 미만이다. 이러한 복굴절은 고유 복굴절률이 작은 수지를 사용하여 연속상(1)을 형성함으로써 달성할 수 있다. 연속상(1)의 복굴절이 1.5×10-4 미만이면 광학 필름(10)의 면내 방향의 한 방향 D1에 있어서의 분산상(3)과의 굴절률차를 보다 크게 하면서, D1과 직교하는 방향 D2에 있어서의 분산상(3)과의 굴절률차를 보다 작게 할 수 있으며, 휘도 향상 효과가 우수한 광학 필름을 용이하게 제조할 수 있다는 현저한 효과가 발휘된다.
분산상(3)은, 연속상(1) 중에 분산된 광학적 이방성을 갖는 상이다. 분산상(3)은, 광학 필름(10)의 면내 방향의 한 방향 D1에 있어서의 평균 페렛 직경 L1의, 방향 D1에 직교하는 면내 방향의 한 방향 D2에 있어서의 평균 페렛 직경 L2에 대한 비: L1/L2가 2.5 이상이 되는 형상을 갖고 있다. 또한, 분산상(3)의 평균 페렛 직경 L2는 0.5㎛ 이하이다.
여기서, 광학 필름(10)의 면내 방향에 수직인 방향 D3으로부터 관찰되는 분산상(3)의 투영도에 있어서, 방향 D1에 평행한 2변과 방향 D2에 평행한 2변을 갖고 분산상(3)에 외접하는 직사각형을 그렸을 때, 방향 D1에 평행한 변의 길이가 페렛 직경 L1이며, 방향 D2에 평행한 변의 길이가 페렛 직경 L2이다. 도 3은 광학 필름의 면내 방향에 수직인 방향으로부터 관찰되는 분산상(3)의 투영도를 도시하는 모식도이다.
또한, 광학 필름의 평균 페렛 직경 L1은 이하와 같이 개산할 수 있다. 광학 필름(10)의 방향 D1에 평행한 단면(즉, I-I 단면)에 있어서, 분산상(3)을 방향 D1에 수직인 2개의 선분에 끼웠을 때의 선분간의 거리 l1을 구한다. 복수의 분산상(3)(예를 들어 10 이상)에 대하여 이 거리를 구하고, 그의 평균값을 평균 페렛 직경 L1로 할 수 있다.
또한, 광학 필름의 평균 페렛 직경 L2는, 이하와 같이 개산할 수 있다. 광학 필름(10)의 방향 D2에 평행한 단면(즉, II-II 단면)에 있어서, 분산상(3)을 방향 D2에 수직인 2개의 선분에 끼웠을 때의 선분간의 거리 l2를 구한다. 복수의 분산상(3)(예를 들어 10 이상)에 대하여 이 거리를 구하고, 그의 평균값을 평균 페렛 직경 L2로 할 수 있다.
이러한 분산상(3)이 연속상(1) 중에 분산하여 이루어지는 광학 필름(10)은, 광학 필름(10)에 입사하는 광 중 D1 방향의 편광 성분을 충분히 산란시키면서, 또한 D2 방향의 편광 성분을 충분히 투과시킬 수 있다. 그로 인해, 광학 필름(10)은 편광판에 적용되는 휘도 향상 필름으로서 적절하게 사용할 수 있다.
분산상(3)의 평균 페렛 직경의 비: L1/L2는 바람직하게는 5 이상이며, 보다 바람직하게는 10 이상이다. 이러한 분산상(3)에 의하면, 휘도 향상 효과를 한층 현저하게 얻을 수 있다.
분산상(3)의 평균 페렛 직경 L2는 0.5㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.3㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 평균 페렛 직경 L2가 0.5㎛를 초과하면, D2 방향의 편광 성분의 투과가 저해되어, 휘도 향상 효과가 저하되는 경향이 있다.
적합한 일 형태에 있어서, 상기 방향 D1은 광학 필름(10)의 흐름 방향(Machine Direction, MD)이며, 상기 방향 D2는 광학 필름(10)의 흐름 방향에 수직인 폭 방향(Transverse Direction, TD)이다.
연속상(1)을 구성하는 수지(이하, 경우에 따라 「제1 수지」라고 함)는 1.5×10-4 미만의 복굴절을 달성할 수 있는 것이면 되며, 바람직하게는 광투과율 80％ 이상의 수지이며, 보다 바람직하게는 광투과율 90％ 이상의 수지이다.
또한, 연속상(1)을 구성하는 제1 수지는, 바람직하게는 열가소성 수지를 포함하고, 해당 열가소성 수지로서는, 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체), 노르보르넨 수지, 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리-1,4-시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-1,2-디페녹시에탄-4,4'-디카르복실레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트), 폴리카르보네이트, 폴리스티렌(예를 들어, 신디오택틱 폴리스티렌), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지), 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리염화비닐, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스에스테르(예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 프로피오닐셀룰로오스, 부티릴셀룰로오스, 아세틸프로피오닐셀룰로오스, 니트로셀룰로오스), 폴리아미드(예를 들어, 나일론, 방향족 폴리아미드), 폴리에테르이미드, 아크릴 수지(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트), 폴리에테르케톤, 폴리페닐렌술피드, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐부티랄, 폴리옥시메틸렌 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지로서는, 예를 들어 시판되는 중합체인 제오넥스(닛본 제온 가부시키가이샤제), 제오노아(닛본 제온 가부시키가이샤제), ARTON(JSR 가부시키가이샤제), 후지택(후지 필름 가부시키가이샤제) 등을 사용할 수도 있다. 열가소성 수지는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 열가소성 수지에 저분자량 첨가제를 첨가할 수도 있다. 저분자량 첨가제로서는 산화 방지제, 자외선 흡수제, 상용화제, 분산제 및 굴절률 조정제를 사용할 수 있다.
또한 적합한 일 형태에 있어서, 제1 수지는 아크릴계 중합체이다. 이하에, 제1 수지로서 적절하게 사용되는 아크릴계 중합체에 대하여 상세하게 설명한다.
제1 수지로서 적절하게 사용되는 아크릴계 중합체는 (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)를 구성 단위로서 포함하는 것이며, 바람직하게는 N-치환 말레이미드 단위 (a) 및 (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)를 구성 단위로서 포함한다. N-치환 말레이미드 단위 (a)는 아크릴계 중합체에 대하여 양의 고유 복굴절을 부여하는 분자 구조를 갖는다.
아크릴계 중합체에 대하여 양의 고유 복굴절을 부여하는 N-치환 말레이미드 단위 (a)로서는, 예를 들어 N-알킬 치환 말레이미드 또는 N-방향족 치환 말레이미드를 들 수 있다. 치환기인 알킬기 또는 방향족기는, 예를 들어 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 방향족기이면 되고, 그 구조는 직쇄상일 수도 분지상일 수도 환상일 수도 있다.
N-알킬 치환 말레이미드 단위로서는, 예를 들어 N-메틸말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-이소프로필말레이미드, N-n-부틸말레이미드, N-이소부틸말레이미드, N-t-부틸말레이미드, N-n-헥실말레이미드, N-2-에틸헥실말레이미드, N-도데실말레이미드, N-라우릴말레이미드, N-시클로헥실말레이미드 등의 단량체에서 유래하는 구성 단위를 들 수 있고, N-방향족 치환 말레이미드 단위로서는, 예를 들어 N-페닐말레이미드, N-벤질말레이미드 등의 단량체에서 유래하는 구성 단위를 들 수 있다.
아크릴계 중합체는, 1종의 N-치환 말레이미드 단위 (a)를 포함하는 것일 수도 있고, 2종 이상의 N-치환 말레이미드 단위 (a)를 포함하는 것일 수도 있다. N-치환 말레이미드 단위 (a) 중 광학 필름의 열 안정성 및 광학 특성의 관점에서는, N-시클로헥실말레이미드 단위 또는 N-페닐말레이미드 단위가 바람직하다.
또한, N-방향족 치환 말레이미드 단위 중에는 아크릴계 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 것이 있다. 예를 들어, N-클로로페닐말레이미드 단위, N-메틸페닐말레이미드 단위, N-메톡시페닐말레이미드 단위, N-나프틸말레이미드 단위 등의 N-방향족 치환 말레이미드 단위이다. 아크릴계 중합체는, 이들 아크릴계 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 N-방향족 치환 말레이미드 단위를 포함하고 있을 수도 있지만, 그의 함유량은, 아크릴계 중합체에 양의 고유 복굴절을 부여하는 N-치환 말레이미드 단위 (a)에 대하여, 40질량％ 이하인 것이 바람직하다.
(메트)아크릴산에스테르 단위 (b)는 아크릴계 중합체에 대하여 음의 고유 복굴절을 부여하는 구성 단위이다.
아크릴계 중합체에 있어서, N-치환 말레이미드 단위 (a)가 양의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 갖고, (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)가 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 갖는다. 이로 인해, 이들 양쪽의 구성 단위를 포함하는 아크릴계 중합체에서는, 후술하는 연신 공정 시에 양쪽의 구성 단위에 의해 발생하는 복굴절이 서로 상쇄되어, 복굴절이 매우 작은 연속상(1)을 형성할 수 있다.
(메트)아크릴산에스테르 단위 (b)는 중합체에 음의 고유 복굴절을 부여하는 작용을 갖는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산n-프로필, (메트)아크릴산이소프로필, (메트)아크릴산n-부틸, (메트)아크릴산t-부틸, (메트)아크릴산n-헥실, (메트)아크릴산2-에틸헥실, (메트)아크릴산시클로헥실, (메트)아크릴산페닐, (메트)아크릴산나프틸, 메타크릴산벤질, (메트)아크릴산클로로메틸, (메트)아크릴산2-클로로에틸, (메트)아크릴산페녹시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산3-히드록시프로필, (메트)아크릴산2,3,4,5,6-펜타히드록시헥실, (메트)아크릴산2,3,4,5-테트라히드록시펜틸 등의 단량체에서 유래하는 구성 단위를 들 수 있다.
아크릴계 중합체는, 이들 (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)를, 1종 또는 2종 이상 포함하고 있을 수도 있다. 광학 필름의 열 안정성 및 광학 특성의 관점에서, (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)는 특히 바람직하게는, 메타크릴산메틸(MMA) 단위이다.
아크릴계 중합체에 있어서의 N-치환 말레이미드 단위 (a)의 함유율은, 아크릴계 중합체의 전량 기준으로, 바람직하게는 5질량％ 이상 30질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 5질량％ 이상 25질량％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 8질량％ 이상 22질량％ 이하이고, 특히 바람직하게는 10질량％ 이상 22질량％ 이하이다.
아크릴계 중합체에 있어서의 (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)의 함유율은, 아크릴계 중합체의 전량 기준으로, 바람직하게는 70질량％ 이상 95질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 75질량％ 이상 95질량％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 78질량％ 이상 92질량％ 이하이고, 특히 바람직하게는 78질량％ 이상 90질량％ 이하이다.
아크릴계 중합체에 있어서의 N-치환 말레이미드 단위 (a) 및 (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)의 함유율이 상술한 범위에 있는 경우, 광학 특성이 더욱 우수하고, 더욱 높은 내열성을 갖는 광학 필름이 얻어진다. 또한, 이에 더하여, 연신에 의한 면 내 위상차 Re 및 두께 방향의 위상차 Rth가 충분히 억제되기 때문에, 한층 더 휘도 향상 효과가 요망된다.
아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 2.0×103 내지 1.0×106이며, 더 바람직하게는 1.0×104 내지 5.0×105이며, 더욱 바람직하게는 5.0×104 내지 3.0×105이다.
또한, 본 명세서 중 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은, 도소 가부시키가이샤제의 HLC-8220 GPC에 의해 측정되는, 표준 폴리스티렌 분자량 환산의 값을 나타낸다. 또한, 칼럼은 도소 가부시키가이샤제의 슈퍼-멀티포어(Super-Multipore) HZ-M을 사용하고, 측정 조건은 용매 HPLC용 테트라히드로푸란(THF), 유량 0.35ml/min, 칼럼 온도 40℃로 할 수 있다.
아크릴계 중합체는, N-치환 말레이미드 단위 (a) 및 (메트)아크릴산에스테르 단위 (b) 이외의 구성 단위 (c)를 더 갖고 있을 수도 있다. 구성 단위 (c)의 함유량은, 바람직하게는 0 내지 10질량％이며, 보다 바람직하게는 0 내지 5질량％이며, 더욱 바람직하게는 0 내지 2질량％이며, 특히 바람직하게는 0 내지 1질량％이다.
아크릴계 중합체에 있어서의 구성 단위 (c)는, 「중합에 의해 N-치환 말레이미드 단위 (a)로 되는 단량체」 및 「중합에 의해 (메트)아크릴산에스테르 단위 (b)로 되는 단량체」 양쪽의 단량체와 중합할 수 있는 단량체에서 유래하는 구성 단위이다. 구성 단위 (c)로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 무수 말레산, 2-(히드록시메틸)아크릴산, 2-(히드록시에틸)아크릴산, (메트)아크릴산 시클로헥실, (메트)아크릴산벤질, (메트)아크릴산디시클로펜타닐, (메트)아크릴산디시클로펜타닐옥시에틸, 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, α-히드록시메틸스티렌, α-히드록시에틸스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메탈릴알코올, 알릴알코올, 에틸렌, 프로필렌, 4-메틸-1-펜텐, 아세트산비닐, 2-히드록시메틸-1-부텐, 메틸비닐케톤, N-비닐피롤리돈, N-비닐카르바졸 등의 단량체에서 유래하는 구성 단위를 들 수 있다. 아크릴 중합체는 구성 단위 (c)를 2종 이상 포함하고 있을 수도 있다. 또한, 구성 단위 (c)는, 예를 들어 아크릴계 중합체의 유리 전이 온도 Tg가 과도하게 높아지는 것을 억제하기 위하여, 아크릴계 중합체에 첨가할 수 있다.
제1 수지로서 적절하게 사용되는 상기한 아크릴계 중합체는, 상기한 바와 같은 단량체 구성 단위를 공중합함으로써 얻을 수 있다. 중합 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 괴상 중합, 현탁 중합, 유화 중합, 용액 중합 등의 방법에 의해 제조할 수 있다. 이들 중, 중합 후의 처리가 용이하고, 중합 후의 처리에 있어서 유기 용매의 제거를 위한 가열 등이 불필요한 관점에서, 현탁 중합이 적합하다. 현탁 중합의 조건은 특별히 제한되지 않고, 공지의 현탁 중합의 조건을 적절히 적용할 수 있다. 이하에, 현탁 중합에 의한 아크릴계 공중합체의 제조 방법의 일 형태를 나타내지만, 본 발명이 하기의 일례에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 원하는 질량 비율이 되도록 각 단량체를 각각 계량하여, 단량체 총량 100질량부에 대하여, 300질량부의 탈이온수 및 0.6질량부의 분산제로서의 폴리비닐알코올(가부시키가이샤 구라레이제의 구라레이포발)을 현탁 중합 장치에 투입하고, 교반을 개시한다. 계속해서, 계량한 단량체와, 중합 개시제로서 닛본 유시 가부시키가이샤제의 퍼로일 TCP를 1질량부와, 연쇄 이동제로서 1-옥탄티올 0.22질량부를 현탁 중합 장치에 투입한다.
그 후, 현탁 중합 장치에 질소를 통과시키면서, 반응계를 70℃까지 승온한 후, 70℃에서 3시간 유지하여 반응시킨다. 반응 후, 실온까지 냉각하고, 필요에 따라 여과, 세정 및 건조 등의 조작을 행하여, 입자상의 아크릴계 공중합체를 얻을 수 있다.
분산상(3)을 구성하는 수지(이하, 경우에 따라 「제2 수지」라고 함)는, 연속상(1)을 구성하는 제1 수지와 상용하지 않고, 광학 이방성을 발현할 수 있는 수지이면 특별히 한정되지 않는다. 제2 수지로서 바람직하게는 액정 중합체이며, 보다 바람직하게는 막대상 액정 중합체이다. 액정 중합체로서는, 공지의 액정 중합체를 사용할 수 있는데, 예를 들어 일본 특허 공개 제2000-73063호 공보에 기재된 고분자 액정, 일본 특허 공개 제2004-70345호 공보에 기재된 액정 중합체 등으로부터 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
분산상(3)을 구성하는 수지로서는, 예를 들어 액정성 폴리에스테르, 액정성 폴리펩티드, 액정성 폴리실란, (메트)아크릴계 측쇄형 액정 중합체, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리나프탈렌테레프탈레이트, 시클로올레핀 중합체, 폴리스티렌 등을 들 수 있고, 이들 중 큰 광학 이방성을 갖는다는 관점으로부터는, 액정성 폴리에스테르, 액정성 폴리펩티드, 액정성 폴리실란, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리나프탈렌테레프탈레이트가 바람직하고, 액정성 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리나프탈렌테레프탈레이트가 보다 바람직하다.
적합한 일형태에 있어서, 제1 수지의 유리 전이 온도 T1과 제2 수지의 유리 전이 온도 T2의 차의 절댓값 |T1-T2|는 25℃ 미만이다. 또한, 이 차 |T1-T2|는 15℃미만일 수도 있고, 10℃ 미만일 수도 있다.
이러한 유리 전이 온도의 관계를 만족하는 제1 수지와 제2 수지의 조합에 의하면, 후술하는 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 비: L1/L2의 큰 분산상(3)을 포함하여 이루어지는 광학 필름이 얻어지기 쉬워진다. 그로 인해, 이러한 제1 수지와 제2 수지의 조합에 의하면, 보다 한층, 현저하게 휘도 향상 효과가 얻어지는 광학 필름을 실현할 수 있다.
또한, 제1 수지의 유리 전이 온도 T1이 제2 수지의 유리 전이 온도 T2에 대하여 지나치게 낮으면, 후술하는 제막 공정에 있어서, 용융 압출에 있어서의 제2 수지의 유동성이 충분히 얻어지지 않아, 분산상(3)의 비: L1/L2를 충분히 크게 할 수 없게 되어, 그 결과, 얻어지는 광학 필름의 휘도 향상 효과가 떨어지는 경우가 있다. 또한, 제1 수지의 유리 전이 온도 T1이 제2 유리 전이 온도 T2에 대하여 지나치게 높으면, 후술하는 제막 공정에 있어서, 용융 압출에 고온이 필요해지는 점에서, 분산상(3) 중에서의 제2 수지의 배향도가 저하되어, 분산상(3)에 의한 D2 방향의 편광 성분의 산란이 충분히 달성될 수 없게 되는 경우가 있다.
또한, 제2 수지의 유리 전이 온도 T2는, 제1 수지의 유리 전이 온도 T1보다 낮은 것이 바람직하다. 즉, 유리 전이 온도 T1 및 T2는, 0℃<T1-T2<20℃를 만족하는 것이 바람직하다. 이러한 제1 수지와 제2 수지의 조합에 의하면, 후술하는 제막 공정에 있어서, 제1 수지가 용융되는 온도에서 제2 수지가 충분히 용융되어 있기 때문에, 비: L1/L2가 큰 분산상(3)을 보다 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서 중, 유리 전이 온도는, SII 나노테크놀로지사제의 시차 주사 열량 측정 장치 DSC7020을 사용하여, 승온 속도 10℃/분으로 승온시켰을 때의 유리 전이점의 온셋(onset) 온도로부터 구한 값을 나타낸다. 또한, 시료 중량은 5㎎ 내지 10㎎로 한다.
또한, 제1 수지 및 제2 수지는, 하기 식 (A-1) 및 (A-2)를 만족하는 것이 바람직하다.
Figure pct00002
식 (A-1) 및 (A-2) 중, N1은 연속상(1)을 구성하는 제1 수지의 굴절률을 나타내고, N2는 분산상(3)을 구성하는 제2 수지를 배향 기판 상에서 배향시켰을 때의 배향 방향의 굴절률을 나타내고, N3은 분산상(3)을 구성하는 제2 수지를 배향 기판 상에서 배향시켰을 때의 배향 방향을 포함하는 면 내에 있어서 상기 배향 방향과 직교하는 방향의 굴절률을 나타낸다.
제1 수지 및 제2 수지가 상기 식 (A-1)을 만족할 때, D1 방향의 편광 성분에 대한 굴절률이, 연속상(1)과 분산상(3)에서 크게 상이하게 되고, D2 방향의 편광 성분을 한층 더 효율적으로 산란시킬 수 있다. 또한, 제1 수지 및 제2 수지가 상기 식 (A-2)를 만족할 때, D2 방향의 편광 성분에 대한 굴절률이, 연속상(1)과 분산상(3)에서 동일 정도로 되고, D1 방향의 편광 성분을 한층 효율적으로 흡수형 편광자에 공급하는 것이 가능해져 휘도 향상 효과가 한층 현저하게 얻어지게 된다.
굴절률 N2와 굴절률 N1의 차 N2-N1은, 보다 바람직하게는 0.2를 초과하고, 0.3을 초과하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 굴절률 N1과 굴절률 N3의 차의 절댓값 |N1-N3|은 보다 바람직하게는 0.07 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.06 미만이다.
광학 필름(10) 중의 분산상(3)의 함유 비율은, 광학 필름(10)의 전체 부피를 기준으로 하여, 1 내지 50질량％인 것이 바람직하고, 2 내지 30질량％인 것이 보다 바람직하다. 이러한 함유 비율로 연속상(1) 중에 분산상(3)이 분산되어 있음으로써, 분산상(3)의 평균 페렛 직경 L2를 보다 작게 할 수 있다.
광학 필름(10)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 10 내지 200㎛로 할 수 있고, 바람직하게는 20 내지 100㎛이다.
(광학 필름의 제조 방법)
이어서, 본 발명에 의한 광학 필름의 제조 방법의 일 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 광학 필름의 제조 방법은, 연속상(1)을 구성하는 제1 수지와 분산상(3)을 구성하는 제2 수지를 포함하는 수지 재료를 용융시켜, T 다이로부터 연속적으로 토출하여 제막하는 제막 공정을 구비하는 것이다.
제막 공정은, 예를 들어 용융시킨 수지 재료를 T 다이로부터 냉각 롤 상에 연속하여 토출하여 실시할 수 있다. 이때, 냉각 롤 상에 토출된 수지 재료는, 냉각 롤에 의해 냉각되어, 인출 롤에 필름으로서 권취된다.
여기서, 수지 재료의 용융 온도 T0(℃)은, 제1 수지의 유리 전이 온도를 T1(℃)로 한 경우에, T1+30℃<T0<T1+250℃인 것이 바람직하고, T1+50℃<T0<T1+200℃인 것이 보다 바람직하다. 이러한 용융 온도로 함으로써, 제1 수지 및 제2 수지를 충분히 유동시켜, 제1 수지 중에 제2 수지가 분산된 광학 필름을 제조할 수 있다.
본 형태의 제조 방법에서는, 제막 공정에 있어서, T 다이의 립 클리어런스 d1에 대한 제막되는 필름의 막 두께 d2의 비: d2/d1이 0.5 미만으로 되도록, T 다이로부터의 토출된 수지 재료를 신장 변형시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 형성되는 분산상(3)의 비: L1/L2를 충분히 크게 할 수 있다. 이러한 신장 변형은, 예를 들어 T 다이로부터의 수지 재료의 토출 속도와, 냉각 롤 및 인취 롤에 의한 권취 속도를 적절히 조정하여 행할 수 있다.
T 다이의 립 클리어런스 d1이란, 용융 수지가 토출되는 슬릿의 간격이며, d1이 커지면 토출된 직후의 용융 수지 필름은 두꺼워진다. 제막되는 필름의 막 두께 d2란, 제막 공정에 있어서 냉각 고화된 후의 필름의 막 두께이며, 비: d2/d1이 0.5 미만이라는 것은, 제막 공정에서 용융 수지 필름을 크게 신장 변형시킨 것을 의미하고 있다.
제막 공정에서 얻어진 필름은, 그대로 광학 필름으로서 사용할 수도 있지만, 후술하는 연신 공정을 거친 후, 광학 필름으로서 사용하는 것이 보다 바람직하다.
즉, 본 발명에 의한 제조 방법은, 제막 공정에서 제막된 필름(이하, 경우에 따라 「원단 필름」이라고 함)을 적어도 한 방향으로 연신하는 연신 공정을 더 갖고 있을 수도 있다. 이러한 연신 공정에 의하면, 광학 필름의 기계적 강도(내인열성, 내절곡성 등)를 향상시킴과 함께, 광학 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
연신 공정에 있어서는, 원단 필름의 흐름 방향과 동일 방향으로 1축 연신하는 것이 바람직하다. 이러한 연신을 행함으로써, 분산상(3)의 비: L1/L2를 한층 크게 할 수 있어, 휘도 향상 효과에 한층 우수한 광학 필름이 얻어진다.
연신 온도는 제1 수지의 유리 전이 온도를 T1(℃)로 한 경우에, 예를 들어 T1 이상, T1+70℃ 이하로 할 수 있고, T1 이상, T1+40℃ 이하로 할 수도 있다. 이러한 연신 온도에 의하면, 광학 필름의 기계적 강도를 보다 향상시킴과 함께, 광학 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
연신 배율은, 요구되는 기계적 강도에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 예를 들어 1.2배 내지 8.0배로 할 수 있고, 1.3배 내지 6.0배로 할 수도 있다.
(편광판)
본 발명에 의한 편광판은, 흡수형 편광자와 상기 광학 필름을 구비하는 것이며, 본 발명에 의한 편광판에 있어서 상기 광학 필름은 휘도 향상 필름으로서 기능한다.
본 발명에 의한 편광판에 있어서, 광학 필름은 흡수형 편광자의 한쪽 면 상에 배치되어 있고, 해당 편광판을 액정 표시 장치에 적용할 때, 편광판은 백라이트로부터의 광이 광학 필름을 개재하여 흡수형 편광자에 입사하도록 배치된다.
또한, 본 발명에 의한 편광판에 있어서, 광학 필름 및 흡수형 편광자 이외의 구성 요소는 특별히 제한되지 않고, 공지의 편광판과 마찬가지의 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 편광판은, 필요에 따라 보호 필름, 광학 보상 필름 등을 더 구비하고 있을 수도 있다.
(액정 표시 장치)
본 발명에 의한 액정 표시 장치는, 상기 광학 필름을 구비하는 것이며, 본 발명에 의한 액정 표시 장치에 있어서 상기 광학 필름은 휘도 향상 필름으로서 기능한다.
본 발명에 의한 액정 표시 장치에 있어서, 상기 광학 필름 이외의 구성 요소는 특별히 제한되지 않고, 공지의 휘도 향상 필름을 구비하는 액정 표시 장치와 마찬가지의 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 의한 액정 표시 장치는, 액정 셀의 배면측에, 유리 기판, 흡수형 편광자, 상기 광학 필름, 프리즘 시트, 확산판, 백라이트 및 반사 시트 등을 순차 적층하여 이루어지는 구성을 갖고 있을 수도 있다.
본 발명에 의한 편광판 및 액정 표시 장치에서는, 상기 광학 필름을 휘도 향상 필름으로서 구비하기 때문에, 우수한 휘도 향상 효과를 얻을 수 있다.
(편광 프로젝터용 스크린)
본 발명에 의한 편광 프로젝터용 스크린은, 상기 광학 필름을 구비하는 것이다. 본 발명에 의한 편광 프로젝터용 스크린은, 광학 필름 이외의 구성 요소는 특별히 제한되지 않고, 공지의 프로젝터용 스크린과 마찬가지의 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 편광 프로젝터용 스크린은, 필요에 따라 렌티큘러 렌즈, 프레넬 렌즈, 광 확산판 등을 더 구비하고 있을 수도 있다.
본 발명에 의한 편광 프로젝터용 스크린에서는, 환경광의 영향을 받기 어려운 선명한 화상을 투영할 수 있음과 함께, 종래의 반사형 편광층보다도 비추어진 영상의 시야각을 넓힐 수 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2010-85617호 공보에 기재한 바와 같은 삼차원 표시 스크린으로서도 적용할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
(1) 광학적 등방성 연속상을 이루는 제1 수지의 합성
교반 장치, 온도 센서, 냉각관 및 질소 도입관을 구비한 반응 가마에, 탈이온수를 300질량부, 분산제로서 폴리비닐알코올(가부시키가이샤 구라레이사제 구라레이포발)을 0.6질량부를 합하여 투입하고, 교반을 개시했다. 다음에 메타크릴산메틸(MMA) 85질량부, N-시클로헥실말레이미드(CHMI) 15질량부, 중합 개시제로서 닛본 유시 가부시키가이샤제의 퍼로일 TCP를 1질량부, 연쇄 이동제로서 1-옥탄티올을 0.22질량부 투입하고, 질소를 통과시키면서 70℃까지 승온시켰다. 70℃에 달한 상태를 3시간 유지한 후, 냉각하고, 여과, 세정, 건조에 의해 입자상의 아크릴계 중합체를 얻었다.
얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 1.5×105이며, 유리 전이 온도 Tg는 125℃이었다. 또한, 무배향 상태의 굴절률 N1은 1.501이었다. 또한, 중량 평균 분자량 Mw는, 도소 가부시키가이샤제의 HLC-8220 GPC를 사용하여 측정한, 표준 폴리스티렌 분자량 환산의 값을 나타낸다. 또한, 칼럼은 도소 가부시키가이샤제의 슈퍼-멀티포어 HZ-M을 사용하고, 측정 조건은, 용매 HPLC용 테트라히드로푸란(THF), 유량 0.35ml/min, 칼럼 온도 40℃로 했다. 또한, Tg는 SII 나노테크놀로지사제의 시차 주사 열량 측정 장치 DSC7020을 사용하여, 승온 속도 10℃/분으로 승온시켰을 때의 유리 전이점의 온셋 온도로부터 구했다. 또한, 아크릴계 공중합체 시료의 질량은 5㎎ 이상 10㎎ 이하로 했다. 또한, 무배향 상태의 굴절률 N1은, 핫 프레스기로 막 두께 200㎛의 필름을 제작하고, 얻어진 필름을 아베 굴절계로 측정하여 구했다.
(2) 제1 수지로 형성되는 연속상의 복굴절 평가
상기 (1)에서 얻어진 아크릴계 중합체를, 테크노벨사제의 2축 스크류식 압출기 KZW-30MG로 필름으로 했다. 또한, 2축 압출기의 스크류 직경은 15㎜, 스크류 유효 길이(L/D)는 30이며, 압출기에는 어댑터를 개재하여, 행거 코트 타입의 T 다이가 설치되어 있다. 압출 온도는 240℃로 하고, 스크류 회전수는 355rpm, 필름 성형 인출 롤의 속도는 3m/분으로 하여, 원단 필름을 얻었다. T 다이의 립 클리어런스는 170㎛인 것에 대하여, 원단 필름의 두께는 80㎛이었다.
얻어진 원단 필름을 이모토 세이사쿠쇼제 배치식 연신기로 원단 필름의 흐름 방향과 동일한 방향으로 자유단 1축 연신을 실시했다(연신 온도: Tg+9℃, 연신 배율: 1.4배). 얻어진 연신 필름의 두께는 60㎛이며, 면 내 위상차 Re를 악소스캔(Axoscan)에 의해 측정한 결과, Re는 7.2㎚이었다. 즉, 복굴절은 1.2×10-4로 매우 작았다. 이것은 PMMA가 갖는 음의 고유 복굴절률을 PCHMI가 갖는 양의 고유 복굴절률로 상쇄되도록 공중합체의 조성비를 조정했기 때문이며, 구체적으로는 MMA:CHMI=85:15로 되도록 각 단량체의 투입비를 조정했기 때문이다.
(3) 광학적 이방성 분산상을 이루는 제2 수지의 합성
주쇄형 액정 중합체인 액정성 폴리에스테르를 이하의 방법으로 합성했다. 즉, 테레프탈산 20mmol, 2,6-나프탈렌디카르복실산 20mmol, 카테콜디아세테이트40mmol, p-아세톡시벤조산 10mmol, 6-아세톡시-2-나프토산 20mmol을 사용하여, 질소 분위기 하 260℃에서 4시간, 290℃에서 2시간, 계속하여 매분 100ml의 질소 기류 하 290℃에서 4시간 중합을 행하여, 액정성 폴리에스테르를 얻었다. 얻어진 액정성 폴리에스테르의 유리 전이 온도는 112℃이었다.
(4) 제2 수지의 굴절률 평가
또한, 액정성 폴리에스테르의 10질량％의 페놀/테트라클로로에탄 혼합 용매(6/4중량비) 용액을 제조하고, 당해 용액을 스핀 코터로 러빙 폴리이미드막을 구비한 고굴절률 유리 기판에 도포했다. 도포막을 건조하고, 220℃에서 5분 열처리한 후, 실온으로 되돌려 균일 배향한 액정성의 박막을 얻었다. 이 균일 배향한 액정성 박막의 굴절률을 아베 굴절계에 의해 측정한 바, 러빙 방향의 굴절률 N2는 1.82, 러빙 방향에 수직인 방향 및 막 두께 방향의 굴절률 N3은 1.58이었다.
(5) 광학 필름의 제작
상기 (1)에서 얻어진 아크릴계 중합체의 분말에, 상기 (3)에서 얻어진 액정성 폴리에스테르의 분말을 질량비로 3％로 되도록 첨가하고, 실온에서 균일하게 혼합했다. 혼합 후, 테크노벨사제의 2축 스크류식 압출기 KZW-30MG의 호퍼에 투입하여, 상기 (2)와 마찬가지로 원단 필름을 형성했다. 또한, 상기 (2)와 마찬가지로, 2축 압출기의 스크류 직경은 15㎜, 스크류 유효 길이(L/D)는 30이며, 압출기에는 어댑터를 개재하여, 행거 코트 타입의 T 다이가 설치되어 있다. 또한, 압출 온도는 240℃로 하고, 스크류 회전수는 355rpm, 필름 성형 인출 롤의 속도는 3m/분으로 했다. T 다이의 립 클리어런스는 170㎛인 것에 대해, 원단 필름의 두께는 80㎛이었다.
얻어진 원단 필름을 이모토 세이사쿠쇼제 배치식 연신기로 원단 필름의 흐름 방향과 동일한 방향으로 자유단 1축 연신을 실시하여(연신 온도: 134℃(연속상의 Tg+9℃), 연신 배율: 1.4배) 광학 필름을 얻었다. 얻어진 광학 필름의 두께는 60(㎛)이었다.
얻어진 광학 필름의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여, 분산상의 평균 페렛 직경 L1 및 평균 페렛 직경 L2를 측정했다. 구체적으로는, 광학 필름의 흐름 방향에 평행한 단면을 SEM으로 관찰하고, 랜덤하게 10개 선택한 분산상에 대하여, 두께 방향 D3에 평행한 2개의 선분에 끼웠을 때의 당해 선분간의 거리를 구하여, 그의 평균값을 평균 페렛 직경 L1로 했다. 또한, 광학 필름의 흐름 방향에 수직인 단면을 SEM으로 관찰하고, 랜덤하게 10개 선택한 분산상에 대하여, 두께 방향 D3에 평행한 2개의 성분으로 끼웠을 때의 당해 선분간의 거리를 구하여, 그의 평균값을 평균 페렛 직경 L2로 했다. 측정된 평균 페렛 직경 L1은 1.5㎛이며, 평균 페렛 직경 L2는 0.15㎛이며, 그의 비: L1/L2는 10이었다. 또한, 도 4의 (a)는 실시예 1의 광학 필름의 흐름 방향에 평행한 단면의 SEM 관찰 사진을 도시하는 도면이며, 도 4의 (b)는 실시예 1의 광학 필름의 흐름 방향에 수직인 단면의 SEM 관찰 사진을 도시하는 도면이다.
(6) 광학 필름의 휘도 향상률의 평가
백라이트(후지 필름제 후지 크롬 뷰어 5000)의 휘도가 안정된 상태에서, 백라이트, 흡수형 편광판의 순서로 배치한 광원 유닛에 대하여, 정면 1m 이격된 장소로부터 휘도계(코니카 미놀타제 크로마 미터(CHROMA METER) CS100A)로 5회 측정하여, 그의 평균값을 블랭크 휘도로 했다. 다음에 백라이트, 휘도 향상 필름 샘플, 흡수형 편광판의 순서로 배치한 광원 유닛에 대하여 마찬가지로 휘도를 측정하여, 블랭크 휘도에 대한 향상률을 휘도 향상률(％)로서 평가했다. 이때 광학 필름 샘플의 연신 방향과 흡수형 편광판의 흡수축의 방향을 정렬시켜 배치했다. 그 결과, 휘도 향상률은 10.5％이었다.
(7) 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용했을 때의 화상 시인성 평가
온쿄 디지털 솔루션(주)제의 모바일 LED 미니 프로젝터 PP-D1S의 화상 투영 렌즈로부터 2㎝ 이격된 위치에 요오드를 함침시킨 PVA를 포함하는 흡수형 편광판을 설치하고, 프로젝터로부터 1개의 편광 성분만 투영되도록 준비했다. 흡수형 편광판으로부터 30㎝ 이격된 위치에 얻어진 휘도 향상 필름을 설치하고, 휘도 향상 필름의 위치에 초점이 맞도록 프로젝터의 초점 조절기를 조정한다. 휘도 향상 필름으로부터 기울기 45도 후방과 기울기 45도 전방의 2개소로부터 휘도 향상 필름에 비추어진 화상의 시인성을 육안으로 평가했다. 휘도 향상 필름의 산란축 즉 MD 방향(주: 광학적 이방성 분산상의 장축 방향)을, PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 직교하도록 휘도 향상 필름을 설치했을 때는, 휘도 향상 필름에 프로젝터로부터 투영된 화상이 선명하게 비추어졌다. 한편, 휘도 향상 필름의 산란축이 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 병행하게 되도록 설치했을 때는, 화상은 시인할 수 없었다. 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서 적용할 수 있었다.
(실시예 2)
상기 (5)의 원단 필름의 연신 온도를 144℃로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 광학 필름을 제작했다. 또한, 상기 (2)의 평가를, 연신 온도를 144℃로 변경하여 행한 바, Re는 6.9㎚, 복굴절은 1.5×10-4이었다.
또한, 얻어진 광학 필름에 있어서, 분산상의 평균 페렛 직경 L1은 1.5㎛, 평균 페렛 직경 L2는 0.15㎛이며, 그의 비: L1/L2는 10이었다. 또한, 상기 (6)과 마찬가지로 하여 측정된 휘도 향상률은 9.8％이었다.
또한, 얻어진 광학 필름을, 실시예 1의 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용했을 때의 화상 시인성 평가와 마찬가지로 하여 평가한 바, 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서 적용할 수 있었다.
(실시예 3)
광학적 등방성 연속상을 이루는 제1 수지의 합성 방법에 있어서, 수지의 조성을 메타크릴산메틸(MMA) 81질량부, N-시클로헥실말레이미드(CHMI) 11질량부, N-페닐말레이미드(PhMI) 8질량부로 한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 얻었다. 얻어진 아크릴 중합체의 중량 평균 분자량은 1.5×105이며, Tg는 130℃이었다. 또한, 무배향 상태의 굴절률 N1은 1.502이었다. 얻어진 원단 필름을 이모토 세이사쿠쇼제 배치식 연신기로 원단 필름의 흐름 방향과 동일한 방향으로 자유단 1축 연신을 실시한(연신 온도: 연속상의 Tg+9℃(139℃), 연신 배율: 1.4배) 경우의 면 내 위상차 Re는 4.8㎚이었다. 즉, 복굴절은 8.0×10-5로 매우 작았다. 이것은 PMMA가 갖는 음의 고유 복굴절률을, 폴리N-시클로헥실말레이미드(CHMI)와 폴리N-페닐말레이미드(PhMI)가 갖는 양의 고유 복굴절률로 상쇄되도록 공중합체의 조성비를 조정했기 때문이다.
분산상을 첨가한 광학 필름의 분산상 평균 페렛 직경 L1은 1.4㎛이며, 평균 페렛 직경 L2는 0.15㎛이며, 그의 비 L1/L2는 9.3이었다. 휘도 향상률은 10.2％이었다.
또한, 얻어진 광학 필름을, 실시예 1의 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용했을 때의 화상 시인성 평가와 마찬가지로 하여 평가한 바, 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서 적용할 수 있었다.
(실시예 4)
광학적 등방성 연속상을 이루는 제1 수지의 합성 방법에 있어서, 수지의 조성을 메타크릴산메틸(MMA) 88질량부, 아크릴산페녹시에틸 12질량부로 한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체의 중량 평균 분자량은 1.5×105이며, Tg는 100℃이었다. 또한, 무배향 상태의 굴절률 N1은 1.493이었다. 얻어진 원단 필름을 이모토 세이사쿠쇼제 배치식 연신기로 원단 필름의 흐름 방향과 동일한 방향으로 자유단 1축 연신을 실시한(연신 온도: 분산상의 Tg+9℃(121℃), 연신 배율: 1.4배) 경우의 면 내 위상차 Re는 4.8㎚이었다. 즉, 복굴절은 8.0×10-5로 매우 작았다. 이것은 PMMA가 갖는 음의 고유 복굴절률을, 폴리페녹시에틸아크릴레이트가 갖는 양의 고유 복굴절률로 상쇄되도록 공중합체의 조성비를 조정했기 때문이다.
분산상을 첨가한 광학 필름의 분산상 평균 페렛 직경 L1은 1.5㎛이며, 평균 페렛 직경 L2는 0.20㎛이며, 그의 비: L1/L2는 7.5이었다. 휘도 향상률은 9％이었다.
또한, 얻어진 광학 필름을, 실시예 1의 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용했을 때의 화상 시인성 평가와 마찬가지로 하여 평가한 바, 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서 적용할 수 있었다.
(비교예 1)
제1 수지로서, 스미카 스타이론 폴리카르보네이트 가부시키가이샤의 시판 수지 SD2201W(Tg: 137℃, 무배향 상태의 굴절률: 1.582)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 원단 필름을 얻었다. 또한, SD2201W에 대하여 상기 (2)의 평가를 행한 바, Re는 450㎚, 즉 복굴절은 7.5×10-3이었다.
얻어진 원단 필름을 이모토 세이사쿠쇼제 배치식 연신기로 원단 필름의 흐름 방향과 동일한 방향으로 자유단 1축 연신을 실시하여(연신 온도: 146℃(연속상 Tg+9℃), 연신 배율: 1.4배) 광학 필름을 얻었다. 얻어진 광학 필름의 두께는 60㎛이었다.
또한, 얻어진 광학 필름에 있어서, 분산상의 평균 페렛 직경 L1은 0.40㎛, 평균 페렛 직경 L2는 0.08㎛이며, 그의 비: L1/L2는 5.0이었다. 또한, 상기 (6)과 마찬가지로 하여 측정된 휘도 향상률은 1.3％이었다.
또한, 얻어진 광학 필름을, 실시예 1의 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용했을 때의 화상 시인성 평가와 마찬가지로 하여 평가한 바, 산란축을 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 직교하도록 광학 필름을 설치했을 때에 비추어진 화상은, 실시예 1 내지 4에 비하여 콘트라스트가 저하되어 선명도가 떨어지는 것이었다. 또한, 산란축이 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 병행하게 되도록 설치했을 때에도 불선명하지만 화상을 시인할 수 있었다. 따라서, 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서는 실시예 1 내지 4에 비하여 떨어지는 것이었다.
(비교예 2)
상기 (5)의 원단 필름의 연신 온도를 156℃로 변경한 것 이외는, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로 광학 필름을 제작했다. 또한, 상기 (2)의 평가를, 연신 온도를 156℃로 변경하여 행한 바, Re는 420㎚, 즉 복굴절은 7.0×10-3이었다.
또한, 얻어진 광학 필름에 있어서, 분산상의 평균 페렛 직경 L1은 0.38㎛, 평균 페렛 직경 L2는 0.1㎛이며, 그의 비: L1/L2는 3.8이었다. 또한, 상기 (6)과 마찬가지로 하여 측정된 휘도 향상률은 0.8％이었다.
또한, 얻어진 광학 필름을, 실시예 1의 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용했을 때의 화상 시인성 평가와 마찬가지로 하여 평가한 바, 산란축을 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 직교하도록 광학 필름을 설치했을 때에 비추어진 화상은, 실시예 1 내지 4에 비하여 콘트라스트가 저하되어 선명도가 떨어지는 것이었다. 또한, 산란축이 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 병행하게 되도록 설치했을 때에도, 불선명하지만 화상을 시인할 수 있었다. 따라서, 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서는 실시예 1 내지 4에 비하여 떨어지는 것이었다.
(비교예 3)
상기 (5)의 광학 필름의 제작에 있어서, T 다이의 립 클리어런스를 100㎛, 스크류 회전수는 100rpm, 필름 성형 인출 롤의 속도를 1m/분으로 하여, 두께 80㎛의 원단 필름을 얻은 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름을 제작했다.
얻어진 광학 필름에 있어서, 분산상의 평균 페렛 직경 L1은 1.2㎛, 평균 페렛 직경 L2는 0.55㎛이며, 그의 비: L1/L2는 2.18이었다. 이것은, T 다이립으로부터 토출된 용융 수지의 신장 변형이 작기 때문이었다고 생각된다. 또한, 상기 (6)과 마찬가지로 하여 측정된 휘도 향상률은 4.5％이었다.
또한, 얻어진 광학 필름을, 실시예 1의 편광 프로젝터용 스크린으로 사용했을 때의 화상 시인성 평가와 마찬가지로 하여 평가한 바, 산란축을 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 직교하도록 광학 필름을 설치했을 때에 비추어진 화상은, 실시예 1 내지 4에 비하여 콘트라스트가 저하되어 선명도가 떨어지는 것이었다. 또한, 산란축이 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 병행하게 되도록 설치했을 때에도, 불선명하지만 화상을 시인할 수 있었다. 따라서, 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서는 실시예 1 내지 4에 비하여 떨어지는 것이었다.
(비교예 4)
테레프탈산 40mmol, 카테콜디아세테이트 20mmol, 메틸히드로퀴논디아세테이트 20mmol을 사용하여, 질소 분위기 하 260℃에서 4시간, 290℃에서 2시간, 계속하여 매분 100ml의 질소 기류 하 290℃에서 4시간 중합을 행하여, 액정성 폴리에스테르를 얻었다. 얻어진 액정성 폴리에스테르의 Tg는 97℃이었다. 또한, 얻어진 액정성 폴리에스테르에 대하여, 상기 (2)의 굴절률 평가와 마찬가지의 굴절률 평가를 행한 바, 러빙 방향의 굴절률 N2는 1.82, 러빙 방향에 수직인 방향 및 막 두께 방향의 굴절률 N3은 1.58이었다.
제2 수지로서 이 액정성 폴리에스테르를 사용한 것 이외는, 비교예 3과 마찬가지의 방법으로 광학 필름을 제작했다. 얻어진 광학 필름에 있어서, 분산상의 평균 페렛 직경 L1은 1.2㎛, 평균 페렛 직경 L2는 0.55㎛이며, 그의 비: L1/L2는 2.18이었다. 이것은, 제2 수지인 액정성 폴리에스테르의 Tg가 낮고, 연속상을 구성하는 아크릴계 중합체의 Tg와의 차가 크기 때문에, 분산상의 복굴절률이 작아졌기 때문으로 생각된다. 또한, 상기 (6)과 마찬가지로 하여 측정된 휘도 향상률은 1.5％이었다.
또한, 얻어진 광학 필름을, 실시예 1의 편광 프로젝터용 스크린으로서 사용했을 때의 화상 시인성 평가와 마찬가지로 하여 평가한 바, 산란축을 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 직교하도록 광학 필름을 설치했을 때에 비추어진 화상은, 실시예 1 내지 4에 비하여 콘트라스트가 저하되어 선명도가 떨어지는 것이었다. 또한, 산란축이 PVA 흡수형 편광판의 흡수축과 병행하게 되도록 설치했을 때에도, 불선명하지만 화상을 시인할 수 있었다. 따라서, 한 방향의 편광 성분만을 산란하여 상을 비추는 편광 프로젝터 스크린으로서는 실시예 1 내지 4에 비하여 떨어지는 것이었다.
1… 광학적 등방성 연속상 3… 광학 이방성 분산상 10… 광학 필름

Claims (11)

  1. 광학적 등방성 연속상과 광학적 이방성 분산상을 포함하여 이루어지는 광학 필름이며,
    상기 광학적 등방성 연속상의 복굴절이 1.5×10-4 미만이고,
    상기 광학 필름의 면내 방향의 한 방향 D1에 있어서의 상기 광학적 이방성 분산상의 평균 페렛(feret) 직경 L1의, 상기 방향 D1과 직교하는 방향 D2에 있어서의 상기 광학적 이방성 분산상의 평균 페렛 직경 L2에 대한 비: L1/L2가 2.5 이상이며,
    상기 평균 페렛 직경 L2가 0.5㎛ 이하인 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방향 D1이 상기 광학 필름의 흐름 방향 MD이며, 상기 방향 D2가 상기 광학 필름의 폭 방향 TD인 광학 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학적 이방성 분산상이 막대상 액정 중합체를 포함하는 광학 필름.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광학적 등방성 연속상을 구성하는 수지의 굴절률 N1과,
    상기 막대상 액정 중합체를 배향 기판 상에서 배향시켰을 때의 배향 방향의 굴절률 N2 및 상기 배향 방향을 포함하는 면 내에 있어서 상기 배향 방향과 직교하는 방향의 굴절률 N3이 하기 식 (A-1) 및 (A-2)를 만족하는 광학 필름.
    Figure pct00003
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 등방성 연속상을 구성하는 수지의 유리 전이 온도 T1과 상기 광학적 이방성 분산상을 구성하는 수지의 유리 전이 온도 T2의 차 |T1-T2|가 25℃ 미만인 광학 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름의 제조 방법이며,
    상기 광학적 등방성 연속상을 형성하는 제1 수지와 상기 광학적 이방성 분산상을 형성하는 제2 수지를 포함하는 수지 재료를 용융시켜, T 다이로부터 연속적으로 토출하여 제막하는 제막 공정을 구비하는 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제막 공정에 있어서, 상기 T 다이의 립 클리어런스 d1에 대한 제막되는 필름의 막 두께 d2의 비: d2/d1이 0.5 미만으로 되도록, T 다이로부터의 토출물을 신장 변형시키는 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제막 공정에서 제막된 필름을 적어도 한 방향으로 연신하는 연신 공정을 더 구비하는 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름과 흡수형 편광자를 구비하는 편광판.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 구비하는 액정 표시 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 구비하는 편광 프로젝터용 스크린.
KR1020157026266A 2013-03-29 2014-03-27 광학 필름 및 그의 제조 방법, 및 광학 필름을 구비한 편광판, 액정 표시 장치, 편광 프로젝터용 스크린 KR20150134347A (ko)

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