KR20170083485A - 광학 필름, 광학 필름의 제조 방법, 편광판 및 화상 표시 장치 - Google Patents

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

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다카히로 다카기
히로키 우메다
고지 다사카
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Abstract

본 발명의 과제는, 반송성이 양호하고 헤이즈가 낮은 광학 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 광학 필름은, 시클로올레핀 수지와, 미립자와, 표면 조정제를 함유하는 광학 필름이며, 상기 표면 조정제가, 실리콘 재료, 불소계 재료, 비닐계 재료 및 아크릴계 재료 중 적어도 1종을 함유하고, 필름 양면 중 표면 조도 Ra가 높은 면의 표면 조도 Ra가, 3.0 내지 50.0㎚의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

Description

광학 필름, 광학 필름의 제조 방법, 편광판 및 화상 표시 장치 {OPTICAL FILM, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, POLARIZING PLATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 광학 필름, 광학 필름의 제조 방법, 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 반송성이 양호하고 헤이즈가 낮은 광학 필름, 그러한 광학 필름의 제조 방법, 그러한 광학 필름을 구비한 편광판 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
종래, 텔레비전, 노트북 컴퓨터 및 스마트폰 등의 화상 표시 장치에는 편광판이 탑재되며, 당해 편광판은 편광자 및 보호 필름 등을 구비하여 구성되어 있다.
보호 필름을 구성하는 재료로서는, 예를 들어, 셀룰로오스에스테르 수지, 폴리카르보네이트 및 시클로올레핀 수지 등이 알려져 있다. 이들 중에서도, 높은 내열성과 내습성을 갖는 관점에서, 시클로올레핀 수지가 바람직하게 사용된다.
또한, 최근 들어, 화상 표시 장치에 사용되는 광학 부재는 박막화가 진행되고 있으며, 시클로올레핀 수지 필름도 박막의 상태로 사용되고 있다. 박막의 시클로올레핀 수지 필름은, 당해 필름의 제조 시 및 당해 필름을 사용한 편광판의 제조 시 등에 있어서, 필름 품질을 유지하고자, 필름 양면 중 한쪽 면에 프로텍트 필름이 접합된 상태로 반송되는 경우가 있다.
그러나, 프로텍트 필름을 사용하면, 당해 프로텍트 필름에 결함이 존재하고 있는 경우에, 그 결함이 시클로올레핀 수지 필름에 전사되어 버린다는 문제가 있다. 또한, 프로텍트 필름과 시클로올레핀 수지 필름의 열팽창 계수 차에 기인하여, 편광판의 제조 시에 실시되는 열 교정에 의하여 시클로올레핀 수지 필름이 변형되어 버린다는 문제도 있었다.
이 때문에, 시클로올레핀 수지 필름에 프로텍트 필름을 접합하지 않은 상태로 반송하여 편광판을 제작하면, 반송 시에 시클로올레핀 수지 필름에 쓸림이나 주름, 파단 등이 발생하여, 편광판의 수율을 크게 저하시켜 버린다. 이는, 시클로올레핀 수지 필름이 반송 롤러 상에서 미끄러지지 않음으로써, 시클로올레핀 수지 필름에 걸리는 반송 장력이 과잉으로 되는 데 기인한다.
시클로올레핀 수지 필름을 반송 롤러에 대하여 미끄러지게 하는 방법으로서는, 시클로올레핀 수지 필름에 실리카 미립자를 첨가하여, 표면 조도 Ra를 조정하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 시클로올레핀 수지의 경우, 필름 표면을 소정의 표면 조도 Ra로 하기 위해서는 다량의 실리카 미립자를 첨가할 필요가 있으며, 이것에 의하여 필름에 입사된 광이 산란하는 것 등에 의하여 헤이즈가 상승한다. 헤이즈가 상승한 시클로올레핀 수지 필름을 화상 표시 장치에 사용하면, 정면 콘트라스트가 저하된다는 문제가 발생하여, 품질의 저하가 일어나 버린다. 또한, 예를 들어, 금속 미립자를 함유하는 하드 코트층을 필름 표면에 형성함으로써(예를 들어, 특허문헌 1 참조), 필름을 반송 롤러에 대하여 미끄러뜨리는 것도 생각되지만, 필름 표면에 하드 코트층이 적층되는 만큼, 필름 전체의 두께가 증대되어, 헤이즈가 상승해 버린다.
일본 특허 공개 제2007-219485호 공보
본 발명은 상기 문제·상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 해결 과제는, 반송성이 양호하고 헤이즈가 낮은 광학 필름, 그러한 광학 필름의 제조 방법, 그러한 광학 필름을 구비한 편광판 및 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 상기 과제를 해결하고자, 상기 문제의 원인 등에 대하여 검토한 결과, 시클로올레핀 수지를 함유하는 광학 필름에 미립자 및 표면 조정제를 함유시키고, 당해 광학 필름 양면 중 표면 조도 Ra가 높은 면의 표면 조도 Ra를 소정 수치 범위 내로 함으로써, 반송성이 양호하고 헤이즈가 낮은 광학 필름을 제공할 수 있음을 알아내었다.
즉, 본 발명에 따른 과제는, 이하의 수단에 의하여 해결된다.
1. 시클로올레핀 수지와, 미립자와, 표면 조정제를 함유하는 광학 필름이며,
상기 표면 조정제가, 실리콘 재료, 불소계 재료, 비닐계 재료 및 아크릴계 재료 중 적어도 1종을 함유하고,
필름 양면 중 표면 조도 Ra가 높은 면의 표면 조도 Ra가, 3.0 내지 50.0㎚의 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
2. 필름 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면의 표면 조도 Ra가, 2.0 내지 20.0㎚의 범위 내이고,
필름 양면의 표면 조도 Ra의 차가, 1.0㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 광학 필름.
3. 상기 미립자가, 규소 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 기재된 광학 필름.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 제조하는 광학 필름의 제조 방법이며,
2종 이상의 용매를 사용한 용액 유연법에 의하여 제조하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
5. 편광자와,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
6. 상기 편광자가, 상기 광학 필름의 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 제5항에 기재된 편광판.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
본 발명에 의하면, 반송성이 양호하고 헤이즈가 낮은 광학 필름, 그러한 광학 필름의 제조 방법, 그러한 광학 필름을 구비한 편광판 및 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과의 발현 기구 내지 작용 기구에 대해서는, 명확히 되어 있지는 않지만, 이하와 같이 추정하고 있다.
일반적으로, 광학 필름의 조성물을 함유하는 도프를 지지체 상에 유연(流涎)하고, 당해 막 형상물로부터 용매를 건조시켜 필름을 얻는 용액 유연법에 의하여 광학 필름을 제조할 때, 지지체로부터 막 형상물을 박리할 때의 박리성의 관점에서, 도프에 저비점 용매를 양용매로서 함유시키는 것이 바람직하다.
당해 방법에 의하여 광학 필름을 제작하는 경우에 있어서, 상술한 미립자와 표면 조정제는 도프나 막 형상물 중에서 회합체를 형성하고 있어, 당해 회합체는 양용매와의 친화성이 높은 것으로 추정하고 있다. 이 때문에, 지지체 상에 유연된 막 형상물이 건조되는 과정에서, 막 형상물로부터 휘발되는 양용매와 함께, 상기 회합체가 막 형상물의 공기 계면측의 표면으로 이동하고, 이 상태로 고정화되어 광학 필름이 제조된다. 이것에 의하여, 미립자를 표면 조정제와 함께 광학 필름의 편면에 편재시킬 수 있으며, 광학 필름의 양면 중 한쪽 면(공기 계면측의 표면)이 선택적으로 거칠어지는 결과, 현저한 미끄럼성이 발현된다. 광학 필름에 미끄럼성이 부여됨으로써 반송성이 향상되어, 프로텍트 필름이나 하드 코트층을 형성하지 않고, 쓸림이나 주름의 발생을 억제하여, 편광판을 고수율로 제작할 수 있다. 또한, 미립자를 표면 조정제와 함께 함유시킴으로써, 미립자를 광학 필름의 편면에 편재시켜 선택적으로 미끄럼성을 부여할 수 있기 때문에, 미립자의 함유량을 저감시킬 수 있어, 헤이즈가 낮은 광학 필름으로 할 수 있다. 나아가, 광학 필름 제조 시의 권취 공정에 있어서도, 광학 필름의 편면에 미끄럼성이 부여됨으로써, 권취 어긋남 등의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 광학 필름은, 시클로올레핀 수지와, 미립자와, 표면 조정제를 함유하는 광학 필름이며, 상기 표면 조정제가, 실리콘 재료, 불소계 재료, 비닐계 재료 및 아크릴계 재료 중 적어도 1종을 함유하고, 필름 양면 중 표면 조도 Ra가 높은 면의 표면 조도 Ra가, 3.0 내지 50.0㎚의 범위 내인 것을 특징으로 한다. 이 특징은, 각 청구항에 공통되거나 또는 대응되는 기술적 특징이다.
본 발명에 있어서는, 필름 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면의 표면 조도 Ra가, 2.0 내지 20.0㎚의 범위 내이고, 필름 양면의 표면 조도 Ra의 차가, 1.0㎚ 이상인 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 상기 표면 조도 Ra가 낮은 면에 편광자를 접합하여 편광판을 제작했을 때, 다른 한쪽 면보다도 요철이 적은 만큼, 당해 편광자와의 접착 계면에 간극이 발생하기 어려워 광의 산란을 억제할 수 있어, 화상 표시 장치에 탑재했을 때 광 누설 등의 문제를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 표면 조도 Ra가 낮은 면의 표면 조도 Ra가 상기 범위 내임으로써, 당해 면에도 미끄럼성이 발현되어, 반송성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 필름 양면의 표면 조도 Ra에 차가 있음으로써, 헤이즈값을 낮게 유지하면서 광학 필름의 반송성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 미립자가, 규소 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 미립자와 표면 조정제의 친화성이 향상되어, 보다 확실히 광학 필름 제막 시에 미립자를 필름 내에서 이동시킬 수 있어, 양호한 반송성을 보다 확실히 얻을 수 있다.
본 발명의 광학 필름의 제조 방법은, 상기 광학 필름을 제조하는 광학 필름의 제조 방법이며, 2종 이상의 용매를 사용한 용액 유연법에 의하여 제조하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 반송성이 양호하고 헤이즈가 낮은 광학 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 편광판은, 편광자와, 상기 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 헤이즈가 낮은 편광판으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 편광자가, 상기 광학 필름의 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면에 접착되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 편광판 제작 시에 광학 필름의 반송성을 확보할 수 있어, 편광판을 고수율로 얻을 수 있다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 시인성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명과 그 구성 요소, 및 본 발명을 실시하기 위한 형태·태양에 대하여 상세한 설명을 한다. 또한, 본원에 있어서, 「내지」는, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용한다.
《1. 광학 필름의 개요》
본 발명의 광학 필름은, 시클로올레핀 수지와, 미립자와, 표면 조정제를 함유하는 광학 필름이며, 표면 조정제가, 실리콘 재료, 불소계 재료, 비닐계 재료 및 아크릴계 재료 중 적어도 1종을 함유하고, 필름 양면 중 표면 조도 Ra가 높은 면의 표면 조도 Ra가, 3.0 내지 50.0㎚의 범위 내인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 광학 필름은, 후술하는 각종 첨가제나, 필름 제막 시에 사용되는 용매를 잔류 용매로서 더 함유하는 것이어도 된다.
1-1. 시클로올레핀 수지
본 발명의 광학 필름에 함유되는 시클로올레핀 수지는, 시클로올레핀 단량체의 중합체, 또는 시클로올레핀 단량체와 그 이외의 공중합성 단량체와의 공중합체인 것이 바람직하다.
시클로올레핀 단량체로서는, 노르보르넨 골격을 갖는 시클로올레핀 단량체인 것이 바람직하고, 하기 일반식 (A-1) 또는 (A-2)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체인 것이 보다 바람직하다.
Figure pat00001
일반식 (A-1) 중, R1 내지 R4는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소 원자수 1 내지 30의 탄화수소기, 또는 극성기를 나타낸다. p는, 0 내지 2의 정수를 나타낸다. 단, R1 내지 R4 모두가 동시에 수소 원자를 나타내는 일은 없고, R1과 R2가 동시에 수소 원자를 나타내는 일은 없으며, R3과 R4가 동시에 수소 원자를 나타내는 일은 없는 것으로 한다.
일반식 (A-1)에 있어서 R1 내지 R4로 표시되는 탄소 원자수 1 내지 30의 탄화수소기로서는, 예를 들어, 탄소 원자수 1 내지 10의 탄화수소기인 것이 바람직하고, 탄소 원자수 1 내지 5의 탄화수소기인 것이 보다 바람직하다. 탄소 원자수 1 내지 30의 탄화수소기는, 예를 들어, 할로겐 원자, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 또는 규소 원자를 포함하는 연결기를 더 갖고 있어도 된다. 그러한 연결기의 예에는, 카르보닐기, 이미노기, 에테르 결합, 실릴에테르 결합, 티오에테르 결합 등의 2가의 극성기가 포함된다. 탄소 원자수 1 내지 30의 탄화수소기의 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기 등이 포함된다.
일반식 (A-1)에 있어서 R1 내지 R4로 표시되는 극성기의 예에는, 카르복시기, 히드록시기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아미노기, 아미드기 및 시아노기가 포함된다. 그 중에서도, 카르복시기, 히드록시기, 알콕시카르보닐기 및 아릴옥시카르보닐기가 바람직하고, 용액 제막 시의 용해성을 확보하는 관점에서, 알콕시카르보닐기 및 아릴옥시카르보닐기가 바람직하다.
일반식 (A-1)에 있어서의 p는, 광학 필름의 내열성을 높이는 관점에서, 1 또는 2를 나타내는 것이 바람직하다. p가 1 또는 2를 나타내면, 얻어지는 중합체의 체적이 커져, 유리 전이 온도가 향상되기 쉽기 때문이다.
Figure pat00002
일반식 (A-2) 중, R5는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 5의 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기를 갖는 알킬실릴기를 나타낸다. R6은, 카르복시기, 히드록시기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아미노기, 아미드기, 시아노기, 또는 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자)를 나타낸다. p는, 0 내지 2의 정수를 나타낸다.
일반식 (A-1)에 있어서의 R5는, 탄소수 1 내지 5의 탄화수소기를 나타내는 것이 바람직하고, 탄소수 1 내지 3의 탄화수소기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
일반식 (A-2)에 있어서의 R6은, 카르복시기, 히드록시기, 알콕시카르보닐기 및 아릴옥시카르보닐기를 나타내는 것이 바람직하고, 용액 제막 시의 용해성을 확보하는 관점에서, 알콕시카르보닐기 및 아릴옥시카르보닐기가 보다 바람직하다.
일반식 (A-2)에 있어서의 p는, 광학 필름의 내열성을 높이는 관점에서, 1 또는 2를 나타내는 것이 바람직하다. p가 1 또는 2를 나타내면, 얻어지는 중합체의 체적이 커져, 유리 전이 온도가 향상되기 쉽기 때문이다.
일반식 (A-2)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체는, 유기 용매에 대한 용해성을 향상시키는 점에서 바람직하다. 일반적으로 유기 화합물은 대칭성을 무너뜨림으로써 결정성이 저하되기 때문에, 유기 용매에의 용해성이 향상된다. 일반식 (A-2)에 있어서의 R5 및 R6은, 분자의 대칭 축에 대하여 편측의 환 구성 탄소 원자만으로 치환되어 있으므로, 분자의 대칭성이 낮고, 이것에 의하여, 일반식 (A-2)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체는 용해성이 높아, 광학 필름을 용액 유연법에 의하여 제조하는 경우에 적합하다.
시클로올레핀 단량체의 중합체에 있어서의 일반식 (A-2)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체의 함유 비율은, 시클로올레핀 수지를 구성하는 전체 시클로올레핀 단량체의 합계에 대하여, 예를 들어 70몰% 이상, 바람직하게는 80몰% 이상, 보다 바람직하게는 100몰%로 할 수 있다. 일반식 (A-2)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체를 일정 이상 포함하면, 수지의 배향성이 높아지기 때문에, 위상차값이 상승하기 쉽다.
이하, 일반식 (A-1)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체의 구체예를 예시 화합물 1 내지 14로 나타내고, 일반식 (A-2)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체의 구체예를 예시 화합물 15 내지 34로 나타낸다.
Figure pat00003
시클로올레핀 단량체와 공중합 가능한 공중합성 단량체의 예에는, 시클로올레핀 단량체와 개환 공중합 가능한 공중합성 단량체, 및 시클로올레핀 단량체와 부가 공중합 가능한 공중합성 단량체 등이 포함된다.
개환 공중합 가능한 공중합성 단량체의 예에는, 시클로부텐, 시클로펜텐, 시클로헵텐, 시클로옥텐 및 디시클로펜타디엔 등의 시클로올레핀이 포함된다.
부가 공중합 가능한 공중합성 단량체의 예에는, 불포화 2중 결합 함유 화합물, 비닐계 환상 탄화수소 단량체 및 (메트)아크릴레이트 등이 포함된다. 불포화 2중 결합 함유 화합물의 예에는, 탄소 원자수 2 내지 12(바람직하게는 2 내지 8)의 올레핀계 화합물이 포함되며, 그 예에는, 에틸렌, 프로필렌 및 부텐 등이 포함된다. 비닐계 환상 탄화수소 단량체의 예에는, 4-비닐시클로펜텐 및 2-메틸-4-이소프로페닐시클로펜텐 등의 비닐시클로펜텐계 단량체가 포함된다. (메트)아크릴레이트의 예에는, 메틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트 및 시클로헥실(메트)아크릴레이트 등의 탄소 원자수 1 내지 20의 알킬(메트)아크릴레이트가 포함된다.
시클로올레핀 단량체와 공중합성 단량체와의 공중합체에 있어서의 시클로올레핀 단량체의 함유 비율은, 공중합체를 구성하는 전체 단량체의 합계에 대하여, 예를 들어 20 내지 80몰%, 바람직하게는 30 내지 70몰%로 할 수 있다.
시클로올레핀 수지는, 상술한 바와 같이, 노르보르넨 골격을 갖는 시클로올레핀 단량체, 바람직하게는 일반식 (A-1) 또는 (A-2)로 표시되는 구조를 갖는 시클로올레핀 단량체를 중합 또는 공중합하여 얻어지는 중합체이며, 그 예에는, 이하의 것이 포함된다.
(1) 시클로올레핀 단량체의 개환 중합체
(2) 시클로올레핀 단량체와, 그와 개환 공중합 가능한 공중합성 단량체와의 개환 공중합체
(3) 상기 (1) 또는 (2)의 개환 (공)중합체의 수소 첨가물
(4) 상기 (1) 또는 (2)의 개환(공)중합체를 프리델-크래프츠 반응에 의하여 환화시킨 후, 수소 첨가한 (공)중합체
(5) 시클로올레핀 단량체와 불포화 2중 결합 함유 화합물과의 포화 공중합체
(6) 시클로올레핀 단량체의 비닐계 환상 탄화수소 단량체와의 부가 공중합체 및 그의 수소 첨가물
(7) 시클로올레핀 단량체와 (메트)아크릴레이트와의 교호 공중합체
상기 (1) 내지 (7)의 중합체는, 모두 공지된 방법, 예를 들어 일본 특허 공개 제2008-107534호 공보나 일본 특허 공개 제2005-227606호 공보에 기재된 방법으로 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 (2)의 개환 공중합에 사용되는 촉매나 용매는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2008-107534호 공보의 단락 0019 내지 0024에 기재된 것을 사용할 수 있다. 상기 (3) 및 (6)의 수소 첨가에 사용되는 촉매는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2008-107534호 공보의 단락 0025 내지 0028에 기재된 것을 사용할 수 있다. 상기 (4)의 프리델-크래프츠 반응에 사용되는 산성 화합물은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2008-107534호 공보의 단락 0029에 기재된 것을 사용할 수 있다. 상기 (5) 내지 (7)의 부가 중합에 사용되는 촉매는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2005-227606호 공보의 단락 0058 내지 0063에 기재된 것을 사용할 수 있다. 상기 (7)의 교대 공중합 반응은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2005-227606호 공보의 단락 0071 및 0072에 기재된 방법으로 행할 수 있다.
그 중에서도, 상기 (1) 내지 (3) 및 (5)의 중합체가 바람직하고, 상기 (3) 및 (5)의 중합체가 보다 바람직하다. 즉, 시클로올레핀 수지는, 얻어지는 시클로올레핀 수지의 유리 전이 온도를 높게 하고, 또한 광 투과율을 높게 할 수 있는 점에서, 하기 일반식 (B-1)로 표시되는 구조 단위 및 하기 일반식 (B-2)로 표시되는 구조 단위 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이 바람직하고, 일반식 (B-2)로 표시되는 구조 단위만을 포함하거나, 또는 일반식 (B-1)로 표시되는 구조 단위와 일반식 (B-2)로 표시되는 구조 단위의 양쪽을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 일반식 (B-1)로 표시되는 구조 단위는, 상술한 일반식 (A-1)로 표시되는 시클로올레핀 단량체 유래의 구조 단위이고, 일반식 (B-2)로 표시되는 구조 단위는, 상술한 일반식 (A-2)로 표시되는 시클로올레핀 단량체 유래의 구조 단위이다.
Figure pat00004
일반식 (B-1) 중, X는, -CH=CH- 또는 -CH2CH2-를 나타낸다. R1 내지 R4 및 p는, 각각 일반식 (A-1)의 R1 내지 R4 및 p와 동의이다.
Figure pat00005
일반식 (B-2) 중, X는, -CH=CH- 또는 -CH2CH2-를 나타낸다. R5, R6 및 p는, 각각 일반식 (A-2)의 R5, R6 및 p와 동의이다.
본 발명에 따른 시클로올레핀 수지는, 시판품이어도 된다. 시클로올레핀 수지의 시판품의 예에는, JSR(주) 제조의 아톤(Arton) G(예를 들어, G7810 등), 아톤 F, 아톤 R(예를 들어, R4500, R4900 및 R5000 등), 및 아톤 RX가 포함된다.
시클로올레핀 수지의 고유 점도〔η〕 inh는, 30℃에 있어서, 0.2 내지 5㎤/g인 것이 바람직하고, 0.3 내지 3㎤/g인 것이 보다 바람직하며, 0.4 내지 1.5㎤/g인 것이 더욱 바람직하다.
시클로올레핀 수지의 수 평균 분자량(Mn)은, 8000 내지 100000인 것이 바람직하고, 10000 내지 80000인 것이 보다 바람직하며, 12000 내지 50000인 것이 더욱 바람직하다. 시클로올레핀 수지의 중량 평균 분자량(Mw)은, 20000 내지 300000인 것이 바람직하고, 30000 내지 250000인 것이 보다 바람직하며, 40000 내지 200000인 것이 더욱 바람직하다. 시클로올레핀 수지의 수 평균 분자량이나 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 폴리스티렌 환산으로 측정할 수 있다.
고유 점도〔η〕 inh, 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량이 상기 범위에 있으면, 시클로올레핀 수지의 내열성, 내수성, 내약품성, 기계적 특성 및 필름으로서의 성형 가공성이 양호해진다.
시클로올레핀 수지의 유리 전이 온도(Tg)는, 통상 110℃ 이상이며, 110 내지 350℃인 것이 바람직하고, 120 내지 250℃인 것이 보다 바람직하며, 120 내지 220℃인 것이 더욱 바람직하다. Tg가 110℃ 이상이면, 고온 조건 하에서의 변형을 억제하기 쉽다. 한편, Tg가 350℃ 이하이면, 성형 가공이 용이해지고, 성형 가공 시의 열에 의한 수지의 열화도 억제하기 쉽다.
시클로올레핀 수지의 함유량은, 광학 필름을 구성하는 재료 중의 용제를 제외한 전체 성분에 대하여, 70질량% 이상인 것이 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.
1-2. 미립자
본 발명에 따른 미립자란, 투과형 전자 현미경에 의하여 측정했을 경우에 있어서의 수 평균 입자 직경이 400㎚ 이하인 입자를 가리킨다. 이 경우, 각 입자의 입경은 투과형 전자 현미경에 있어서의 투영면을 동일한 면적의 원으로 환산했을 경우의 직경으로서 정의된다. 불필요한 산란을 발생시키지 않기 위해서는, 미립자의 입경은 가시광의 파장보다 충분히 작은 것이 바람직하며, 구체적으로는 1 내지 200㎚가 바람직한 범위이고, 보다 바람직하게는 1 내지 100㎚의 범위이며, 특히 바람직하게는 5 내지 60㎚의 범위이다. 입자의 형상은, 구상에 한정되지 않으며 부정형의 형상이어도 된다.
본 발명에 따른 미립자로서는, 무기 미립자여도 되고, 유기 미립자여도 된다. 또한, 유기 화합물로 표면 수식된 무기 미립자여도 된다.
무기 미립자로서는, 예를 들어, 규소를 포함하는 화합물(규소 화합물), 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 소성 카올린, 소성 규산칼슘, 수화규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘 등인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 규소 화합물이나 산화알루미늄인데, 이산화규소가 특히 바람직하게 사용된다. 이들은, 구상, 평판형 또는 무정 형상 등의 형상의 입자를 들 수 있다.
이산화규소의 미립자로서는, 예를 들어 에어로실 R972, R972V, R972CF, R974, R812, 50, 200, 200V, 300, R202, OX50, TT600, R711, RY300, R106, R816, RA200HS, MOX170(이상, 니혼 에어로실(주) 제조) 등의 시판품을 사용할 수 있다.
산화알루미늄의 미립자로서는, 예를 들어 에어로실 Alu C, Alu 130 및 Alu C805(이상, 니혼 에어로실(주) 제조) 등의 시판품을 사용할 수 있다.
또한, 유기 미립자로서는, 예를 들어, 폴리스티렌 수지, 실리콘 수지, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 폴리카르보네이트 수지, 멜라민 수지 등, 아크릴-스티렌 수지, 멜라민-실리카 등 복합된 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이들 무기 미립자 및 유기 미립자는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 병용해도 된다. 또한, 유기 미립자를 사용하는 경우에는, 단분산에 있어서의 굴절률과 수지의 굴절률의 차가 적은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
미립자의 함유량은, 광학 필름을 구성하는 재료 중의 용제를 제외한 전체 성분에 대하여, 0.01 내지 5.0질량%의 범위 내가 바람직하고, 0.05 내지 3.0질량%의 범위 내가 보다 바람직하다.
1-3. 표면 조정제
본 발명에 있어서 표면 조정제란, 실리콘 재료, 불소계 재료, 비닐계 재료 및 아크릴계 재료 중 적어도 1종을 함유하는 것을 말한다.
실리콘 재료로서는, 예를 들어, 실리콘계 계면 활성제 등, 불소계 재료로서는, 예를 들어, 불소계 계면 활성제, 불소-실록산 그래프트 화합물 또는 불소계 화합물 등, 비닐계 재료로서는, 예를 들어, 비닐 공중합물, 비닐-실록산 그래프트 화합물 등, 아크릴계 재료로서는, 예를 들어, 아크릴-실리콘 그래프트 화합물, 아크릴 공중합물 등이 사용되는 것이 바람직하다.
여기서, 실리콘 재료란, 실록산 골격을 반복 단위로서 갖는 올리고머 또는 중합체이다. 이 실록산 반복 구조는, 주쇄로서 갖고 있어도 되고, 그래프트된 측쇄로서 갖고 있어도 된다.
불소계 재료란, 불소 원자를 적어도 하나 반복 단위 중에 함유하는 올리고머 또는 중합체이다. 이 불소 함유 반복 구조는, 주쇄로서 갖고 있어도 되고, 그래프트된 측쇄로서 갖고 있어도 된다.
비닐계 재료란, 비닐기, 비닐리덴기, 비닐렌기 중 적어도 1종을 반복 단위 중에 갖는 올리고머 또는 중합체이다. 이 비닐기 함유 반복 구조는, 주쇄로서 갖고 있어도 되고, 그래프트된 측쇄로서 갖고 있어도 된다.
아크릴계 재료란, 아크릴로일기를 반복 단위 중에 갖는 올리고머 또는 중합체이다. 이 비닐기 함유 반복 구조는, 주쇄로서 갖고 있어도 되고, 그래프트된 측쇄로서 갖고 있어도 된다.
실리콘계 계면 활성제로서는, 예를 들어, 폴리에테르 변성 실리콘이나 아크릴 변성 실리콘 등을 들 수 있으며, 하기 교에이샤 가가쿠사 제조의 GL 시리즈(예를 들어, GL-01, GL-02R, GL-03, GL-04R 등)나, 닛신 가가쿠 고교사 제조의 실페이스 시리즈(예를 들어, 실페이스 SAG002, 실페이스 SAG005, 실페이스 SAG008, 실페이스 SAG503A 등) 등을 들 수 있다.
불소계 계면 활성제로서는, 예를 들어, DIC 가부시키가이샤 제조의 메가팩 RS 시리즈, 메가팩 F-444, 메가팩 F-556 등을 들 수 있다.
불소-실록산 그래프트 화합물이란, 적어도 불소계 수지에, 실록산 및/또는 오르가노실록산 단체를 포함하는 폴리실록산 및/또는 오르가노폴리실록산을 그래프트화시켜 얻어지는 공중합체의 화합물을 말한다. 또한, 시판품으로서는, 후지 가세이 고교 가부시키가이샤 제조의 ZX-022H, ZX-007C, ZX-049, ZX-047-D 등을 들 수 있다.
또한, 불소계 화합물로서는, 다이킨 고교 가부시키가이샤 제조의 옵툴 DSX, 옵툴 DAC 등을 들 수 있다.
아크릴 공중합물로서는, 빅 케미 저팬사 제조의 BYK-350, BYK-352 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 표면 조정제로서, 상술한 것 외에, 다음의 시판품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 가오 가부시키가이샤 제조: 에멀겐 102KG, 에멀겐 104P, 에멀겐 105, 에멀겐 106, 에멀겐 108, 에멀겐 109P, 에멀겐 120, 에멀겐 123P, 에멀겐 147, 에멀겐 210P, 에멀겐 220, 에멀겐 306P, 에멀겐 320P, 에멀겐 404, 에멀겐 408, 에멀겐 409PV, 에멀겐 420, 에멀겐 430, 에멀겐 705, 에멀겐 707, 에멀겐 709, 에멀겐 1108, 에멀겐 1118S-70, 에멀겐 1135S-70, 에멀겐 2020G-HA, 에멀겐 2025G, 에멀겐 LS-106, 에멀겐 LS-110, 에멀겐 LS114, 닛신 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조: 서피놀 104E, 서피놀 104H, 서피놀 104A, 서피놀 104BC, 서피놀 104DPM, 서피놀 104PA, 서피놀 104PG-50, 서피놀 104S, 서피놀 420, 서피놀 440, 서피놀 465, 서피놀 485, 서피놀 SE, 신에쓰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조: FA-600, KC-89S, KR-500, KR-516, X-40-9296, KR-513, X-22-161A, X-22-162C, X-22-163, X-22-163A, X-22-164, X-22-164A, X-22-173BX, X-22-174ASX, X-22-176DX, X-22-343, X-22-2046, X-22-2445, X-22-3939A, X-22-4039, X-22-4015, X-22-4272, X-22-4741, X-22-4952, X-22-6266, KF-50-100cs, KF-96L-1cs, KF-101, KF-102, KF-105, KF-351, KF-352, KF-353, KF-354L, KF-355A, KF-393, KF-615A, KF-618, KF-857, KF-859, KF-860, KF-862, KF-877, KF-889, KF-945, KF-1001, KF-1002, KF-1005, KF-2012, KF-2201, X-22-2404, X-22-2426, X-22-3710, KF-6004, KF-6011, KF-6015, KF-6123, KF-8001, KF-8010, KF-8012, X-22-9002 등을 들 수 있다.
표면 조정제의 함유량은, 광학 필름을 구성하는 재료 중의 용제를 제외한 전체 성분에 대하여, 0.01 내지 5.0질량%의 범위 내가 바람직하고, 0.05 내지 3.0질량%의 범위 내가 보다 바람직하다. 표면 조정제의 함유량이, 0.01질량% 이상임으로써, 본 발명의 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 5.0질량% 이하임으로써, 필름의 헤이즈를 낮게 억제하면서 미끄럼성을 보다 확실히 부여할 수 있다.
1-4. 그 외의 첨가제
상술한 바와 같이, 본 발명의 광학 필름에는, 다른 첨가제가 더 함유되어 있어도 된다. 그러한 첨가제로서는, 예를 들어, 자외선 흡수제나 산화 방지제 등을 들 수 있다.
(자외선 흡수제)
본 발명의 광학 필름은, 첨가제로서 자외선 흡수제를 함유하고 있어도 된다.
자외선 흡수제는, 400㎚ 이하의 자외선을 흡수하기 때문에, 광학 필름의 내구성을 향상시킬 수 있다. 자외선 흡수제는, 특히 파장 370㎚에서의 투과율이 10% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하이다.
자외선 흡수제의 구체예로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 옥시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 트리아진계 화합물, 니켈 착염계 화합물, 무기 분체 등을 들 수 있으며, 특히 바람직하게는 벤조트리아졸계 화합물 및 벤조페논계 화합물 등이다.
자외선 흡수제로서는, 보다 구체적으로는, 예를 들어 5-클로로-2-(3,5-디-sec-부틸-2-히드록실페닐)-2H-벤조트리아졸, (2-2H-벤조트리아졸-2-일)-6-(직쇄 및 측쇄 도데실)-4-메틸페놀, 2-히드록시-4-벤질옥시벤조페논, 2,4-벤질옥시벤조페논 등을 사용할 수 있다. 이들은, 시판품을 사용해도 되며, 예를 들어, BASF 저팬사 제조의 티누빈 109(옥틸-3-[3-tert-부틸-4-히드록시-5-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)페닐]프로피오네이트와 2-에틸헥실-3-[3-tert-부틸-4-히드록시-5-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)페닐]프로피오네이트의 혼합물), 티누빈 171, 티누빈 234, 티누빈 326, 티누빈 327, 티누빈 328, 티누빈 928(2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-6-(1-메틸-1-페닐에틸)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페놀) 등의 티누빈류를 바람직하게 사용할 수 있다.
이 외에, 1,3,5-트리아진환을 갖는 화합물 등의 원반형 화합물도 자외선 흡수제로서 바람직하게 사용된다. 또한, 자외선 흡수제로서는 고분자 자외선 흡수제도 바람직하게 사용할 수 있으며, 특히 중합체 타입의 자외선 흡수제가 바람직하게 사용된다.
트리아진계 자외선 흡수제로서는, 시판품인 BASF 저팬사 제조의 티누빈 400(2-(4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-5-히드록시페닐과 옥시란의 반응 생성물), 티누빈 460(2,4-비스[2-히드록시-4-부톡시페닐]-6-(2,4-디부톡시페닐)-1,3,5-트리아진), 티누빈 405(2-(2,4-디히드록시페닐)-4,6-비스-(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진과 (2-에틸헥실)-글리시드산에스테르의 반응 생성물) 등을 사용할 수 있다.
자외선 흡수제의 첨가 방법으로서는, 메탄올, 에탄올, 부탄올 등의 알코올, 메틸렌클로라이드, 아세트산메틸, 아세톤 혹은 디옥솔란 등의 유기 용매, 또는 이들의 혼합 용매에 자외선 흡수제를 용해시키고 나서, 광학 필름의 제조에 사용되는 수지 용액(도프)에 첨가하거나, 또는 직접 도프에 첨가해도 된다. 무기 분체와 같이 유기 용제에 용해되지 않는 것은, 유기 용제와 셀룰로오스아세테이트 중에 디졸버나 샌드 밀을 사용하여, 분산시키고 나서 도프에 첨가한다.
자외선 흡수제의 함유량으로서는, 예를 들어, 광학 필름에 대하여 0.5 내지 10질량%의 범위가 바람직하고, 0.6 내지 4질량%의 범위가 더욱 바람직하다.
(산화 방지제)
본 발명의 광학 필름은, 그 외의 첨가제로서 산화 방지제(열화 방지제)를 함유하고 있어도 된다.
산화 방지제로서는, 힌더드페놀계의 화합물이 바람직하게 사용되며, 예를 들어 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 펜타에리트리틸-테트라키스〔3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트〕, 트리에틸렌글리콜-비스〔3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트〕, 1,6-헥산디올-비스〔3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트〕, 2,4-비스-(n-옥틸티오)-6-(4-히드록시-3,5-디-t-부틸아닐리노)-1,3,5-트리아진, 2,2-티오-디에틸렌비스〔3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트〕, 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신남아미드), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트 등을 들 수 있다.
산화 방지제의 함유량은, 예를 들어, 광학 필름에 대하여 1 내지 10000질량ppm의 범위가 바람직하고, 10 내지 1000질량ppm의 범위가 더욱 바람직하다.
1-5. 광학 필름의 물성
(표면 조도 Ra)
본 발명의 광학 필름의 양면 중 표면 조도 Ra가 높은 면의 표면 조도 Ra는, 3.0 내지 50.0㎚의 범위 내이고, 4.0 내지 40.0㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 표면 조도 Ra가 3.0㎚ 이상이면, 광학 필름의 미끄럼성이 향상되어, 반송 중의 쓸림이나 주름을 억제할 수 있다. 표면 조도 Ra가 50㎚ 이하이면, 광학 필름 표면의 요철에 의한 광의 산란을 억제할 수 있어, 헤이즈값을 낮은 값으로 할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 표면 조도 Ra는, JIS B0601: 2001에서 규정되는 산술 평균 조도(Ra)인 것으로 한다.
또한, 본 발명의 광학 필름의 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면의 표면 조도 Ra는, 2.0 내지 30.0㎚의 범위 내인 것이 바람직하고, 2.0 내지 20.0㎚의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 표면 조도 Ra값이 당해 범위 내에 있음으로써, 광학 필름의 표면 조도 Ra가 낮은 면에 편광자를 접합하여 편광판을 제작했을 때, 표면 조도 Ra가 높은 면보다도 요철이 적은 만큼, 당해 편광자와의 접착 계면에 간극이 발생하기 어려워 광의 산란을 억제할 수 있기 때문에, 액정 표시 장치에 탑재했을 때 광 누설을 효과적으로 억제할 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 시클로올레핀 수지를 함유하는 필름에 미립자를 표면 조정제와 함께 함유시킴으로써, 미립자 및 표면 조정제를 필름의 한쪽 면(제막 시에 있어서의 공기 계면측의 표면)에 많이 존재시킬 수 있지만, 당해 미립자 및 표면 조정제는 필름의 다른 쪽 면(제막 시에 있어서의 지지체(예를 들어, 후술하는 금속 지지체)측의 표면)에도 일부 존재한다.
이는, 광학 필름의 제조에 있어서의 막 형상물의 건조 공정에 있어서, 용매는 양용매부터 우선적으로 휘발되지만, 건조의 최종 단계까지 휘발되지 않는 양용매 성분도 약간 존재하기 때문에, 그 양용매에 용매화된 상기 회합체는 필름의 다른 쪽 면에도 존재한다고 생각된다. 이 때문에, 필름의 한쪽 면에 비하면 미립자 및 표면 조정제의 존재량은 적지만, 미립자와 표면 조정제가 회합체를 형성하고 있는 만큼, 입경이 커서, 상술한 바와 같은 범위의 표면 조도 Ra를 얻을 수 있다.
상기 다른 쪽 면 표면 조도 Ra를 상기 범위 내로 제어하는 방법으로서는, 미립자 및 표면 조정제의 함유량이나, 필름 제조 시의 연신 조건을 적절히 조정하는 방법을 들 수 있다.
또한, 광학 필름 양면의 표면 조도 Ra의 차가, 1.0㎚ 이상인 것이 바람직하다. 필름 양면의 표면 조도 Ra에 차가 있음으로써, 헤이즈값을 낮게 유지하면서 광학 필름의 반송성을 향상시킬 수 있다.
또한, 표면 조도 Ra는, 광 간섭식 표면 조도 측정기로 측정할 수 있으며, 예를 들어, 광학 간섭식 표면 조도계 RST/PLUS(WYKO사 제조)를 사용하여 측정할 수 있다.
(광학 특성)
광학 필름은, 전체 광선 투과율이 90% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 92% 이상이다. 또한, 현실적인 상한으로서는 99% 정도이다. 헤이즈값은 10% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2% 이하이다. 전체 광선 투과율 및 헤이즈값은, 각각 JIS K7361 및 JIS K7136에 준하여 측정할 수 있다.
(리타데이션값)
본 발명의 광학 필름의 사용 용도는 특별히 한정되지 않으며, 편광판 보호 필름으로서 사용되어도 되고, 위상차 필름으로서 사용되어도 된다. 위상차 필름으로서 사용되는 경우에는, 그 용도에 따라 다양한 리타데이션값을 취할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 광학 필름이 VA 액정용 위상차 필름으로서 사용되는 경우, 측정 파장 590㎚, 23℃·55% RH의 환경 하에서 측정되는 면 내 방향의 리타데이션값 Ro는, 10㎚≤Ro≤100㎚를 만족시키는 것이 바람직하고, 20㎚≤Ro≤80㎚를 만족시키는 것이 보다 바람직하다. 두께 방향의 리타데이션값 Rt는, 70㎚≤Rt≤200㎚를 만족시키는 것이 바람직하고, 90㎚≤Rt≤150㎚를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
또한, 리타데이션값 Ro 및 Rt는 하기 식 (ⅰ) 및 (ⅱ)로 정의되는 값이다.
식 (ⅰ): Ro=(nx-ny)×d
식 (ⅱ): Rt={(nx+ny)/2-nz}×d
(식 (ⅰ) 및 (ⅱ) 중, nx는 광학 필름 면 내의 지상(遲相) 축 방향의 굴절률, ny는 광학 필름 면 내에서 지상 축에 직교하는 방향의 굴절률, nz는 광학 필름의 두께 방향의 굴절률, d는 광학 필름의 두께(㎚)를 각각 나타냄)
본 발명의 광학 필름이 λ/4 필름으로서 사용되는 경우, 측정 파장 590㎚, 23℃·55% RH의 환경 하에서 측정되는 면 내 방향의 리타데이션값 Ro는, 50㎚≤Ro≤250㎚를 만족시키는 것이 바람직하고, 70㎚≤Ro≤200㎚를 만족시키는 것이 보다 바람직하다. 두께 방향의 리타데이션값 Rt는, -200㎚≤Rt≤200㎚를 만족시키는 것이 바람직하고, -120㎚≤Rt≤120㎚를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 광학 필름이 제로 위상차 필름으로서 사용되는 경우, 측정 파장 590㎚, 23℃·55% RH의 환경 하에서 측정되는 면 내 방향의 리타데이션값 Ro는, 0㎚≤Ro≤5㎚를 만족시키는 것이 바람직하고, 두께 방향의 리타데이션값 Rt는, -5㎚≤Rt≤5㎚를 만족시키는 것이 바람직하다.
상기 리타데이션값은, 예를 들어, 자동 복굴절률계 액소 스캔(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter: 액소 매트릭스사 제조)을 사용하여, 23℃·55% RH의 환경 하에서, 파장 590㎚로 구할 수 있다. 상기 리타데이션값으로 제어한 광학 필름을 사용함으로써, 터치 패널이나 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 사용했을 때의 시인성이 우수한 점에서 바람직하다. 리타데이션값은, 미립자, 표면 조정제 및 그 외의 첨가제의 종류나 첨가량, 광학 필름의 두께나 연신 조건 등으로 조정할 수 있다.
(두께)
광학 필름의 두께는, 상기 리타데이션값 Ro와 Rt가 상기 범위를 만족시키며, 또한 박막화의 관점에서, 예를 들어 3 내지 200㎛인 것이 바람직하고, 5 내지 100㎛인 것이 보다 바람직하며, 7 내지 40㎛인 것이 더욱 바람직하다. 특히 본 발명의 광학 필름은, 미끄럼성이 부여되어 있기 때문에 반송 장력을 완화할 수 있어, 박막화하더라도 양호한 반송성을 가질 수 있다.
2. 광학 필름의 제조 방법
본 발명의 광학 필름은, 2종 이상의 용매를 사용한 용액 유연법으로 제조된다. 즉, 본 발명의 광학 필름의 제조 방법은, 적어도 시클로올레핀 수지와 미립자와 표면 조정제를 2종류 이상의 용매에 용해시켜 도프(수지 용액)를 얻는 공정(도프 조제 공정)과, 도프를 지지체 상에 유연한 후, 박리하여 막 형상물을 얻는 공정(유연·박리 공정)과, 막 형상물을 건조시키는 공정(건조 공정)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 광학 필름의 제조 방법은, 유연·박리 공정과 건조 공정 사이에, 막 형상물을 연신하는 공정(연신 공정)을 갖는 것이 바람직하고, 건조 공정 후에, 얻어진 광학 필름을 권취하는 공정(권취 공정)을 갖는 것이 바람직하다.
2-1. 도프 조제 공정
도프 조제 공정에 대하여 설명한다. 도프 중의 수지 농도는, 짙은 편이 금속 지지체에 유연한 후의 건조 부하를 저감시킬 수 있어 바람직하지만, 수지의 농도가 지나치게 짙으면 여과 시의 부하가 증가하여, 여과 정밀도가 나빠진다. 이들을 양립시키는 농도로서는, 10 내지 45질량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 15 내지 40질량%이다.
도프에 함유되는 용매는, 2종 이상이 병용되지만, 수지의 양용제와 빈용제를 혼합하여 사용하는 것이 생산 효율의 관점에서 바람직하고, 양용제가 많은 편이 수지의 용해성의 관점에서 바람직하다. 양용제와 빈용제의 혼합 비율의 바람직한 범위는, 양용제가 70 내지 98질량%이고, 빈용제가 2 내지 30질량%이다. 여기서, 양용제 및 빈용제란, 사용하는 수지를, 단독으로 용해시키는 것을 양용제, 단독으로는 팽윤시키거나 또는 용해시키지 않는 것을 빈용제로 정의하고 있다.
또한, 도프의 조제에 유용한 유기 용매의 조합으로서는, 시클로올레핀 수지나, 그 외의 첨가제를 동시에 용해시키는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 염소계 유기 용매로서는, 디클로로메탄, 클로로포름, 비염소계 유기 용매로서는, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산아밀, 아세톤, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 시클로헥산, 시클로헥사논, 톨루엔, p-크실렌, 포름산에틸, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 2,2,3,3-헥사플루오로-1-프로판올, 1,3-디플루오로-2-프로판올, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-메틸-2-프로판올, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올, 2,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로판올, 니트로에탄, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, iso-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올 등을 들 수 있으며, 디클로로메탄, 톨루엔, 테트라히드로푸란, 에탄올, 아세톤을 바람직하게 사용할 수 있다.
도프는, 시클로올레핀 수지, 미립자, 표면 조정제 및 그 밖의 첨가제를, 상기 용매에 계 15 내지 45질량% 용해시킨 도프인 것이 바람직하다.
상기 도프를 조제할 때의, 용매에의 수지의 용해 방법으로서는 일반적인 방법을 이용할 수 있다. 특히 용해 장치에의 부담 저감이나, 수지의 착색을 방지하는 관점에서, 상온, 상압에서의 용해가 바람직하다.
다음으로, 이 수지를 용해시킨 용액을 여과지 등의 적당한 여과재를 사용하여 여과한다. 여과재로서는, 불용물 등을 제거하기 위하여 절대 여과 정밀도가 작은 편이 바람직하지만, 절대 여과 정밀도가 지나치게 작으면 여과재의 눈막힘이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 이 때문에 절대 여과 정밀도가 0.008㎜ 이하인 여과재가 바람직하고, 0.001 내지 0.008㎜인 여과재가 보다 바람직하며, 0.003 내지 0.006㎜인 여과재가 더욱 바람직하다.
여과재의 재질은 특별히 제한은 없으며, 통상의 여과재를 사용할 수 있지만, 폴리프로필렌, 테플론(등록 상표) 등의 플라스틱제의 여과재나, 스테인레스 스틸 등의 금속제의 여과재가 섬유의 탈락 등이 없어 바람직하다. 여과에 의하여, 원료의 수지에 포함되어 있었던 불순물, 특히 휘점 이물을 제거, 저감시키는 것이 바람직하다.
휘점 이물이란, 2매의 편광판을 크로스 니콜 상태로 하여 배치하고, 그 사이에 광학 필름 등을 두어, 한쪽 편광판측으로부터 광을 접촉시키고, 다른 쪽 편광판측으로부터 관찰했을 때 반대측으로부터의 광이 누설되어 보이는 점(이물)이며, 직경이 0.01㎜ 이상인 휘점의 수가 200개/㎠ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 100개/㎠ 이하이고, 더욱 바람직하게는 50개/㎠ 이하이며, 특히 바람직하게는 0 내지 10개/㎠의 범위 내이다. 또한, 0.01㎜ 이하의 휘점도 적은 편이 바람직하다.
도프의 여과는 통상의 방법으로 행할 수 있지만, 용매의 상압에서의 비점 이상이자, 또한 가압 하에서 용매가 비등하지 않는 범위의 온도에서 가열하면서 여과하는 방법이, 여과 전후의 여과압의 차(차압이라 함)의 발현이 작아, 바람직하다. 바람직한 온도는 45 내지 120℃이고, 45 내지 70℃가 더욱 바람직하며, 45 내지 55℃인 것이 더욱 바람직하다.
여과압은 작은 편이 바람직하다. 구체적으로는, 여과압이 1.6㎫ 이하인 것이 바람직하고, 1.2㎫ 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0㎫ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
2-2. 유연·박리 공정
얻어진 도프를 유연 다이로부터 토출시켜 금속 지지체 상에 유연하고, 얻어진 유연막을 건조 및 박리하여 막 형상물을 얻는다. 유연 폭은, 예를 들어, 1 내지 4m로 할 수 있다. 금속 지지체로서는, 스테인레스 스틸 벨트 또는 주물로 표면을 도금 마무리한 드럼을 사용할 수 있다. 금속 지지체의 표면은, 경면(鏡面) 마무리 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 도프가 유연되는 지지체는 금속제에 한정되는 것은 아니며, 수지제 등, 어느 재질이어도 된다.
금속 지지체의 표면 온도는, -50℃ 내지 용매의 비점 미만의 온도이며, 높은 편이 막 형상물의 건조 속도를 높게 할 수 있으므로 바람직하지만, 지나치게 높으면 막 형상물이 발포되거나, 평면성이 열화되거나 한다. 따라서, 금속 지지체의 표면 온도는, 0 내지 40℃인 것이 바람직하고, 5 내지 30℃인 것이 보다 바람직하다.
금속 지지체의 온도를 제어하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 온풍 또는 냉풍을 분사하는 방법이나, 금속 지지체의 이측에 온수를 접촉시키는 방법을 들 수 있다. 온수를 사용하는 편이 열의 전달이 효율적으로 행해지기 때문에, 금속 지지체의 온도가 일정해지기까지의 시간이 짧아 바람직하다.
온풍을 사용하는 경우에는 용매의 증발 잠열에 의한 웹의 온도 저하를 고려하여, 용매의 비점 이상의 온풍을 사용하면서, 발포도 방지하면서 목적으로 하는 온도보다도 높은 온도의 바람을 사용하는 경우가 있다.
양호한 평면성을 갖는 막 형상물을 얻기 위해서는, 금속 지지체로부터 박리할 때의 막 형상물의 잔류 용매량이, 10 내지 150질량%인 것이 바람직하고, 20 내지 40질량% 또는 60 내지 130질량%인 것이 보다 바람직하며, 20 내지 30질량% 또는 70 내지 120질량%인 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 막 형상물의 잔류 용매량은, 하기 식으로 정의된다.
잔류 용매량(질량%)={(M-N)/N}×100
(상기 식 중, M은, 막 형상물의 질량을 나타내고, N은, 당해 막 형상물을 120℃에서 1시간 가열한 후의 질량을 나타냄)
2-3. 건조 공정
건조 공정은, 금속 지지체로보다 박리한 막 형상물을, 잔류 용매량이 1질량% 이하로 되기까지 건조하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1질량% 이하, 특히 바람직하게는 0 내지 0.01질량%의 범위 내이다. 이것에 의하여, 광학 필름을 얻을 수 있다.
건조 공정에서는, 일반적으로 롤러 건조 방식(상하로 배치한 다수의 롤러에 막 형상물을 교대로 통과시켜 건조시키는 방식)이나 텐터 방식으로 막 형상물을 반송시키면서 건조하는 방식이 채용된다.
특히 유연으로부터 박리하기까지의 사이에, 상기 금속 지지체의 온도 및 건조풍의 온도를 변경하여, 효율적으로 건조를 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 도프나 막 형상물 중에서 미립자와 표면 조정제가 회합체를 형성하고, 당해 회합체가 양용매와 친화성이 높음으로써, 건조 공정에 있어서 막 형상물로부터 휘발되는 양용매와 함께, 당해 회합체가 필름의 공기 계면측의 표면으로 이동하여, 미립자 및 표면 조정제가 편면측에 편재된 광학 필름이 얻어지는 것으로 생각하고 있다.
이것에 의하여, 2종 이상의 용매를 사용한 용액 유연법으로 광학 필름을 제조함으로써, 광학 필름에 미끄럼성을 부여하여 반송성을 향상시킬 수 있어, 프로텍트 필름을 사용하지 않고 고수율로 편광판 등을 제작할 수 있다.
2-4. 연신 공정
연신 공정에서는, 박리하여 얻어진 막 형상물을 연신하여 위상차의 조정을 행한다.
연신은, 적어도 일 방향으로 행할 수 있다. 연신 방향은, 막 형상물의 길이 방향(MD 방향), 막 형상물의 길이 방향과 직교하는 폭 방향(TD 방향), 및 막 형상물의 길이 방향에 대하여 경사 방향 중 어느 것이어도 된다. 연신은, 축차 연신이어도 되고, 동시 연신이어도 된다.
서로 직교하는 2축 방향의 연신 배율은, 각각 최종적으로는 MD 방향으로 1.0 내지 2.0배의 범위 내, TD 방향으로 1.05 내지 2.0배가 범위 내로 하는 것이 바람직하고, MD 방향으로 1.0 내지 1.5배의 범위 내, TD 방향으로 1.05 내지 2.0배의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 복수의 롤러에 주속 차를 두고, 그 사이에서 롤러 주속 차를 이용하여 MD 방향으로 연신하는 방법, 막 형상물의 양 단부를 클립이나 핀으로 고정하고, 클립이나 핀의 간격을 진행 방향으로 확장하여 MD 방향으로 연신하는 방법, 마찬가지로 가로 방향으로 확장하여 TD 방향으로 연신하는 방법, 또는 MD 방향 및 TD 방향으로 동시에 확장하여 양쪽 방향으로 연신하는 방법 등을 들 수 있다.
연신 공정에서의 이들 폭 유지 또는 폭 방향의 연신은, 텐터에 의하여 행하는 것이 바람직하며, 핀 텐터여도 클립 텐터여도 된다.
텐터 등의 필름 반송 장력은 온도에 따라 상이하지만, 120 내지 200N/m의 범위 내가 바람직하고, 140 내지 200N/m의 범위 내가 더욱 바람직하며, 140 내지 160N/m의 범위 내가 가장 바람직하다.
연신할 때의 온도는, 광학 필름의 유리 전이 온도를 Tg라 하면, (Tg-30) 내지 (Tg+100)℃의 범위 내가 바람직하고, (Tg-20) 내지 (Tg+80)℃의 범위 내가 보다 바람직하며, (Tg-5) 내지(Tg+20)℃의 범위 내가 더욱 바람직하다.
광학 필름의 Tg는, 광학 필름을 구성하는 재료종 및 구성하는 재료의 비율에 따라 제어할 수 있다. 광학 필름의 건조 시의 Tg는, 110℃ 이상이 바람직하고, 120℃ 이상이 더욱 바람직하며, 150℃ 이상이 특히 바람직하다. 또한, 광학 필름의 Tg는, 190℃ 이하가 바람직하고, 170℃ 이하가 보다 바람직하다. 광학 필름의 Tg는, JIS K7121에 기재된 방법 등에 준거하여 구할 수 있다.
연신할 때의 광학 필름의 온도를 Tg+10℃ 이상으로 하고, 연신 배율을 1.10배 이상으로 하면, 광학 필름의 표면에 적당한 조도를 부여할 수 있기 때문에 바람직하다. 광학 필름 표면에 적당한 조도를 부여함으로써, 미끄럼성이 향상됨과 함께, 표면 가공성이 향상되기 때문에 바람직하다.
2-5. 권취 공정
권취 공정에서는, 얻어진 광학 필름을, 권취기로 권취한다. 권취 방법은, 일반적으로 사용되는 방법을 채용할 수 있으며, 예를 들어, 정 토크법, 정 텐션법, 테이퍼 텐션법, 내부 응력 일정한 프로그램 텐션 컨트롤법 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 광학 필름은, 긴 형상인 것이 바람직하며, 구체적으로는, 길이가 100 내지 7000m 정도인 것이 바람직하다. 이러한 긴 형상의 광학 필름은, 통상, 길이 방향에 대하여 직교하는 방향을 권취 축으로 하여 권취한 롤체로 제공될 수 있다. 광학 필름의 폭은, 1.3 내지 4m인 것이 바람직하고, 1.4 내지 2m인 것이 보다 바람직하다. 광학 필름의 길이 및 폭을 당해 범위 내로 함으로써, 기능성층 등의 도포에 있어서의 가공 적성이나 광학 필름 자체의 핸들링성이 우수하다.
권취하기 전에, 제품으로 되는 폭으로 되도록, 광학 필름의 단부를 슬릿하여 절제하고, 권취 중의 부착이나 찰상 방지를 위하여, 널링 가공(엠보싱 가공)을 양 단부에 실시해도 된다. 널링 가공의 방법으로서는, 요철의 패턴을 측면에 갖는 금속 링을 사용하여, 광학 필름에 대하여 가열이나 가압을 함으로써 가공하는 방법을 들 수 있다. 광학 필름 양 단부의 클립에 의한 파지 부분은, 통상, 변형되어 있어 제품으로서 사용할 수 없기 때문에 절제되며, 그 절제편은 원료로서 재이용된다.
《3. 편광판》
본 발명의 편광판은, 편광자와, 상기 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 편광판은, 일반적인 방법으로 제작할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 광학 필름을 코로나 처리하고, 처리한 광학 필름을, 요오드 용액 중에 침지 연신하여 제작한 편광자 중 적어도 한쪽 면에, 완전 비누화형 폴리비닐알코올 수용액을 사용하여 접합하는 것이 바람직하다. 또한, 편광자는, 본 발명의 광학 필름의 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면에 접착되어 있는 것이 바람직하다.
편광자의 다른 한쪽 면에는, 상기 광학 필름이나, 시판품인 KC8UX, KC4UX, KC4UY, KC8UY, KC6UA, KC4UA, KC4UE, KC4CZ, KC8UCR, KC4FR(코니카 미놀타(주) 제조), 아톤 필름(JSR(주) 제조), 제오노아 필름(닛폰 제온(주) 제조) 등을 접합할 수 있다.
편광자는, 일정 방향의 편파면(偏波面)의 광만을 통과시키는 소자이며, 현재 알려져 있는 대표적인 편광자는, 폴리비닐알코올계 편광 필름이다. 폴리비닐알코올계 편광 필름에는, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 염색시킨 것과, 2색성 염료를 염색시킨 것이 있다.
폴리비닐알코올계 편광 필름은, 폴리비닐알코올계 필름을 1축 연신한 후, 요오드 또는 2색성 염료로 염색한 필름(바람직하게는 붕소 화합물로 내구성 처리를 더 실시한 필름)이어도 되고, 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 또는 2색성 염료로 염색한 후, 1축 연신한 필름(바람직하게는, 붕소 화합물로 내구성 처리를 더 실시한 필름)이어도 된다. 편광자의 흡수 축은, 통상, 최대 연신 방향과 평행이다.
편광자로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2003-248123호 공보 또는 일본 특허 공개 제2003-342322호 공보 등에 기재된 에틸렌 단위의 함유량 1 내지 4몰%, 중합도 2000 내지 4000, 비누화도 99.0 내지 99.99몰%의 에틸렌 변성 폴리비닐알코올이 사용된다. 그 중에서도, 열수 절단 온도가 66 내지 73℃인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올 필름이 바람직하게 사용된다.
편광자의 두께는, 5 내지 30㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 편광판을 박형화하는 관점 등에서, 5 내지 20㎛의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
《4. 화상 표시 장치》
본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하여, 시인성이나 불균일에 있어서 우수한 성능이 발휘되는 점에서 바람직하다. 화상 표시 장치로서는, 반사형, 투과형, 반투과형 액정 표시 장치, 또는 TN형, STN형, OCB형, VA형, IPS형, ECB형 등의 각종 구동 방식의 액정 표시 장치, 터치 패널 표시 장치, 유기 EL 표시 장치나 플라즈마 디스플레이 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 필름은, 예를 들어, 액정 표시 장치(상면측 편광판/액정 셀/하면측 편광판 구성)의 상면측 편광판 아래에 터치 패널 부재를 사용한 이너 터치 패널이나 정전 용량 방식의 터치 패널 등에도 사용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서 「부」 또는 「%」의 표시를 사용하는데, 특별히 단서가 없는 한 「질량부」 또는 「질량%」를 나타낸다.
먼저, 본 실시예에 있어서 사용하는 각종 재료에 대하여 설명한다.
(1) 시클로올레핀 수지
아톤 G7810: ARTON-G7810(JSR사 제조), 시클로올레핀 수지(식 (A-2)로 표시되는 단량체와 다른 단량체와의 공중합체(상술한 (5)의 중합체), 중량 평균 분자량 Mw=140000)
아톤 R5000: ARTON-R5000(JSR사 제조), 시클로올레핀 수지(식 (A-1)로 표시되는 단량체와, 식 (A-2)로 표시되는 단량체와, 다른 단량체와의 공중합체(상술한 (5)의 중합체), 중량 평균 분자량 Mw=50000)
아톤 RX4500: ARTON-RX4500(JSR사 제조), 시클로올레핀 수지(식 (A-1)로 표시되는 단량체와, 식 (A-2)로 표시되는 단량체와, 다른 단량체와의 공중합체(상술한 (5)의 중합체), 중량 평균 분자량 Mw=63000)
아톤 RH4900: ARTON-RH4900(JSR사 제조), 시클로올레핀 수지(식 (A-1)로 표시되는 단량체와, 식 (A-2)로 표시되는 단량체와, 다른 단량체와의 공중합체(상술한 (5)의 중합체), 중량 평균 분자량 Mw=57000)
(2) 미립자
(2-1) 규소 화합물을 함유하는 미립자
R812: 트리메틸실릴기로 표면 수식된 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 7㎚
R816: 아크릴기로 표면 수식된 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 12㎚
R106: 옥타메틸시클로테트라실릴기로 표면 수식된 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 7㎚
R972V: 디메틸실릴기로 표면 수식된 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 12㎚
200V: 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 12㎚
300V: 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 7㎚
RY300: 디메틸실리콘 오일로 표면 수식된 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 12㎚
RA200HS: 트리메틸실릴기와 아미노기로 표면 수식된 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 12㎚
R711: 메타크릴옥시실란으로 표면 수식된 실리카 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 12㎚
MOX170: 실리카/알루미나 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 13㎚
(2-2) 그 외의 미립자
Alu 130: 알루미나 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 20㎚
TiO2P90: 티타니아 미립자(니혼 에어로실사 제조), 평균 1차 입경 20㎚
크레이튼 RP6935: 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체(크레이튼 폴리머 저팬 가부시키가이샤 제조), 평균 1차 입경 18㎚
(3) 표면 조정제
(3-1) 실리콘 재료
GL-01: 아크릴 변성 실리콘(교에이샤 가가쿠사 제조), 중량 평균 분자량 Mw=5200
GL-03: 아크릴 변성 실리콘(교에이샤 가가쿠사 제조), 중량 평균 분자량 Mw=4100
GL-04R: 아크릴 변성 실리콘(교에이샤 가가쿠사 제조), 중량 평균 분자량 Mw=4700
SAG005: 폴리에테르 변성 실리콘(닛신 가가쿠 고교사 제조, 실페이스 SAG005), 중량 평균 분자량 Mw=2800
SAG008: 폴리에테르 변성 실리콘(닛신 가가쿠 고교사 제조, 실페이스 SAG008), 중량 평균 분자량 Mw=7900
(3-2) 불소계 재료
루브론: 4불화에틸렌 수지(다이킨사 제조), 중량 평균 분자량 Mw=2000
(3-3) 비닐계 재료
P-410EF: 비닐 중합체(구스모토 가세이사 제조), 중량 평균 분자량 Mw=4500
(3-4) 아크릴계 재료
LF-1984: 아크릴 중합체(구스모토 가세이사 제조), 중량 평균 분자량 Mw=3000
230: 아크릴 중합체(구스모토 가세이사 제조), 중량 평균 분자량 Mw=3500
《광학 필름 101의 제작》
(이산화규소 분산 희석액의 조제)
10질량부의 에어로실 R812와, 80질량부의 에탄올을 디졸버에서 30분 간 교반 혼합한 후, 만톤 가울린에서 분산을 행하여, 이산화규소 분산액을 조제하였다. 조제한 이산화규소 분산액에, 80질량부의 디클로로메탄을 교반하면서 투입하고, 디졸버에서 30분 간 교반 혼합한 후, 미립자 분산 희석액 여과기(어드밴텍 도요(주): 폴리프로필렌 와인드 카트리지 필터 TCW-PPS-1N)로 여과하여 이산화규소 분산 희석액을 조제하였다.
(도프의 조제)
시클로올레핀 수지: 아톤 G7810 120질량부
표면 조정제: GL-01 3.0질량부
자외선 흡수제: TINUVIN 928(BASF 저팬(주) 제조) 3질량부
미립자: 이산화규소 분산 희석액 10질량부
디클로로메탄 357질량부
에탄올 19질량부
이상을 밀폐 용기에 투입하고, 가열하고, 교반하면서, 완전히 용해시키고, 아즈미 로시(주) 제조의 아즈미 로시 No. 24를 사용하여 여과하여, 도프를 조제하였다.
다음으로, 벨트 유연 제막 장치를 사용하여, 스테인레스 밴드 지지체 상에 균일하게 유연하였다. 스테인레스 밴드 지지체에서, 잔류 용제량이 80질량%로 되기까지 용매를 증발시키고, 스테인레스 밴드 지지체 상에서 박리하였다. 얻어진 웹을 35℃로 유지하고 더 용매를 증발시키고, 1.15m 폭으로 슬릿하고, 160℃의 건조 온도에서 건조시켰다. 그 후, 130℃의 건조 장치 내에서 다수의 롤러로 반송 시키면서 15분 간 건조시킨 후, 1.0m 폭으로 슬릿하고, 필름 양 단부에 폭 10㎜, 높이 5㎛의 널링 가공을 실시하고, 권취 코어에 권취하여, 광학 필름 101을 얻었다. 광학 필름 101의 두께는 20㎛, 권취 길이는 5000m였다. 또한, 스테인레스 밴드 지지체의 회전 속도와 텐터의 운전 속도로부터 산출되는 MD 방향의 연신 배율은 1.01배였다.
《광학 필름 102 내지 109의 제작》
상기 광학 필름 101의 제작에 있어서, 표면 조정제를 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 102 내지 109를 제작하였다.
《광학 필름 110 내지 116의 제작》
상기 광학 필름 102의 제작에 있어서, 최종적으로 얻어지는 필름의 미립자 및 표면 조정제의 함유량이 표 1에 기재된 바와 같이 되도록 미립자 및 표면 조정제의 첨가량을 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 110 내지 116을 제작하였다.
《광학 필름 117 내지 128의 제작》
상기 광학 필름 102의 제작에 있어서, 미립자를 표 2에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 117 내지 128을 제작하였다.
《광학 필름 129 내지 131의 제작》
상기 광학 필름 102의 제작에 있어서, 시클로올레핀 수지를 표 2에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 129 내지 131을 제작하였다.
《광학 필름 132의 제작(비교예)》
상기 광학 필름 102의 제작에 있어서, 최종적으로 얻어지는 필름의 미립자 및 표면 조정제의 함유량이 표 2에 기재된 바와 같이 되도록 미립자 및 표면 조정제의 첨가량을 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 132를 제작하였다.
《광학 필름 133의 제작(비교예)》
상기 광학 필름 101의 제작에 있어서, 도프 제조 시에 표면 조정제를 첨가하지 않은 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 133을 제작하였다.
《광학 필름 134의 제작(비교예)》
상기 광학 필름 101의 제작에 있어서, 도프 제조 시에 미립자 및 표면 조정제를 첨가하지 않은 것 이외에는 마찬가지로 하여, 광학 필름 134를 제작하였다.
《광학 필름 135의 제작(비교예)》
시판 중인 닛폰 제온사 제조의 제오노아 필름 ZF14로부터, 프로텍트 필름을 박리·제거한 것을 광학 필름 135로 하였다.
《광학 필름 101 내지 135의 물성 측정 및 평가》
제작한 광학 필름 101 내지 135에 대하여, 이하의 물성 측정 및 평가를 행하였다. 측정 결과 및 평가 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(표면 조도 Ra의 측정)
제작한 각 광학 필름의 양면 산술 표면 조도 Ra의 값을, JIS B0601에 준하여, 23℃·55% RH의 조건 하에서, 광학 간섭식 표면 조도계 RST/PLUS(WYKO사 제조)로 측정하였다.
이때, 각 광학 필름의 양면 중, 광학 필름 제작 시에 공기 계면과 접촉하고 있었던 면을 A면, 광학 필름 제작 시에 스테인레스 밴드 지지체에 접촉하고 있었던 면을 B면이라 하였다.
(헤이즈값의 평가)
제작한 각 광학 필름을 3.0cm×3.0cm의 크기로 잘라내어 시험편으로 하였다. 이 시험편을, JIS K7136에 준하여, 23℃·55% RH의 조건 하에서, 헤이즈미터 NDH-2000(닛폰 덴쇼쿠 고교 가부시키가이샤 제조)로 헤이즈값을 측정하여, 이하의 기준에 기초하여 평가하였다.
○: 헤이즈값이 2.0 미만
△: 헤이즈값이 2.0 이상 5.0 미만
×: 헤이즈값이 5.0 이상
Figure pat00006
Figure pat00007
《화상 표시 장치의 제작 201》
(편광자의 제작)
두께 120㎛의 폴리비닐알코올 필름을, 필름의 길이 방향으로 1축 연신(온도 110℃, 연신 배율 5배)하였다. 이를 요오드 0.075g, 요오드화칼륨 5g, 물 100g을 포함하는 수용액에 60초 간 침지시키고, 이어서 요오드화칼륨 6g, 붕산 7.5g, 물 100g을 포함하는 68℃의 수용액에 침지시켰다. 이를 수세, 건조하여, 두께 20㎛의 편광자를 얻었다. 편광자의 흡수 축은, 그 길이 방향에 평행이었다.
(제1 편광판(시인측 편광판)의 제작)
이어서, 하기 공정 1 내지 4에 따라, 상기 제작한 편광자의 한쪽 면에 상기 제작한 광학 필름 102를 접합하고, 다른 쪽 면에 코니카 미놀타사 제조의 KC4UA(편광자 보호 필름)를 접합하여, 편광판을 제작하였다.
공정 1: 제작한 광학 필름 102의 B면에 대하여 코로나 방전을 행하여, 코로나 처리를 실시하였다. 별도로, 코니카 미놀타사 제조의 KC4UA(편광자 보호 필름)를 60℃의 2몰/L의 수산화나트륨 용액에 90초 간 침지시킨 후, 수세 및 건조시켜, 편광자와 접합하는 측의 면을 비누화하였다.
공정 2: 편광자를, 고형분 2질량%의 폴리비닐알코올 접착제조 내에 1 내지 2초 간 침지시켰다. 이어서, 편광자에 부착된 과잉된 접착제를 가볍게 닦아낸 후, 공정 1에서 코로나 처리를 실시한 광학 필름 102의 B면 상에 배치하였다.
공정 3: 광학 필름 102 및 편광자와, 공정 1에서 비누화 처리한 편광자 보호 필름을, 압력 20 내지 30N/㎠, 반송 속도는 약 2m/분으로 접합하여, 적층체를 얻었다.
공정 4: 공정 3에서 얻어진 적층체를, 80℃의 건조기 내에서 2분 간 건조시켜, KC4UA(편광자 보호 필름)/편광자/광학 필름 102의 적층 구조를 갖는 제1 편광판을 얻었다.
(제2 편광판(백라이트측 편광판)의 제작)
제1 편광판의 제작과 마찬가지로 하여, 광학 필름 102/편광자/KC4UA(편광자 보호 필름)의 적층 구조를 갖는 제2 편광판을 제작하였다.
(화상 표시 장치의 제작)
휴대용 액정 표시 장치로서, IPS 방식의 Xperia Z2 D6502(Sony 가부시키가이샤 제조)를 준비하였다. 이 장치로부터 2매의 편광판을 박리하고, 액정 셀의 시인측의 면에 상기 제작한 제1 편광판을, 백라이트측의 면에 상기 제작한 제2 편광판을, 각각 점착제를 개재하여 부착하여 화상 표시 장치 1을 제작하였다.
제1 편광판의 부착은, KC4UA가 시인측으로 되도록 행하였다. 또한, 제2 편광판의 부착은, KC4UA가 백라이트측으로 되도록 행하였다.
《화상 표시 장치 202 내지 216의 제작》
상기 액정 표시 장치 201의 제작에 있어서, 광학 필름 102를 표 3에 기재된 바와 같이 변경한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 화상 표시 장치 202 내지 216을 제작하였다.
《화상 표시 장치 217의 제작》
상기 액정 표시 장치 201의 제작에 있어서, 광학 필름 102 대신, 프로텍트 필름이 박리·제거되기 전의 상태 광학 필름 135(표 3 중, 「135(PF 있음)」로 나타냄)를 사용한 것 이외에는 마찬가지로 하여, 화상 표시 장치 217을 제작하였다.
《화상 표시 장치 201 내지 217의 평가》
제작한 화상 표시 장치 201 내지 217에 대하여 이하의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
(반송 시의 쓸림의 평가)
상기 제1 편광판을 제작할 때, 편광자와의 접합 직전에 있어서의 반송 중 광학 필름을 육안으로 확인하여, 이하의 기준에 따라 평가하였다.
○: 쓸림을 전혀 인식할 수 없음
△: 쓸림이 필름 단부에 확인됨
×: 쓸림이 필름 전체에 확인됨
(반송 시의 주름의 평가)
상기 제1 편광판을 제작할 때, 편광자와의 접합 직전에 있어서의 반송 중 광학 필름을 육안으로 확인하여, 이하의 기준에 따라 평가하였다.
○: 주름을 전혀 인식할 수 없음
△: 주름이 필름 단부에 확인됨
×: 주름이 필름 전체에 확인됨
(결함 전사의 평가)
프로텍트 필름에 기인한 결함 전사에 대하여, 다음과 같이 하여 평가하였다.
즉, 상기 제작한 제1 편광판을 1㎡ 크기로 잘라내어 시험편으로 하고, 당해 시험편을 광원을 향하게 한 상태로, 점 형상으로 빛나는 점의 개수를 육안으로 측정하여, 이하의 기준에 따라 평가하였다. 측정된 점 형상으로 빛나는 점을, 프로텍트 필름으로부터 전사된 결함인 것으로 하였다.
○: 결함의 개수가 1개/㎡ 미만
×: 결함의 개수가 1개/㎡ 이상
(광 누설의 평가)
23℃ 55% RH의 환경에서, 상기 제작한 화상 표시 장치 201 내지 217의 백라이트를 1주일 연속 점등한 후, 당해 화상 표시 장치의 표시 화면의 법선 방향으로부터 60° 경사지게 한 방향에 있어서의 콘트라스트(60° 콘트라스트)를 측정하였다. 구체적으로는, ELDIM사 제조의 EZ-Contrast160D를 사용하여, 화상 표시 장치를 백색 표시시켰을 때의 60° 방향의 휘도와, 흑색 표시시켰을 때의 60° 방향의 휘도를 각각 측정하여, 그들의 비(60° 콘트라스트=60° 방향에 있어서의 백색 표시 시의 휘도/60° 방향에 있어서의 흑색 표시 시의 휘도)를 구하였다. 정면으로부터의 콘트라스트를 100으로 했을 때, 60° 콘트라스트를 이하의 기준에 기초하여 평가하였다.
○: 60° 콘트라스트가 90 이상 100 미만
△: 60° 콘트라스트가 80 이상 90 미만
×: 60° 콘트라스트가 80 미만
Figure pat00008
화상 표시 장치 201 내지 208, 212, 213에 있어서는, 사용되는 광학 필름의 A면 및 B면의 표면 조도 Ra가 적절한 범위이며, 양호한 미끄럼성을 갖기 때문에, 쓸림 및 주름이 발생하지 않았다. 또한, 제1 및 제2의 편광판 제작 시에 프로텍트 필름을 사용하지 않았기 때문에, 결함 전사도 발생하지 않았다.
또한, 광학 필름의 B면의 Ra값이 A면에 비하여 충분히 작아, 광학 필름과 편광자가 충분히 접착하고 있기 때문에, 광 누설이 발생하지 않았다.
화상 표시 장치 209에 있어서는, 사용되는 광학 필름의 A면 및 B면의 표면 조도 Ra가 충분히 높기 때문에 미끄럼성이 양호하여, 쓸림 및 주름은 발생하지 않았지만, B면의 표면 조도 Ra가 바람직한 범위가 아니기 때문에, 광학 필름과 편광자의 접착 계면에 간극이 발생하여, 약간의 광 누설이 발생하였다.
화상 표시 장치 210, 211에 있어서는, 사용되는 광학 필름의 B면의 표면 조도 Ra가 충분치 않기 때문에, 광학 필름 반송 중에 약간이지만 쓸림 및 주름이 발생하였지만, 실제로 해가 될 수준에는 도달하지 않았다. 또한, 광 누설은 확인되지 않았다.
화상 표시 장치 214에 있어서는, 사용되는 광학 필름의 A면 및 B면이 충분한 표면 조도 Ra이기 때문에 미끄럼성은 높아, 쓸림 및 주름은 발생하지 않았지만, 광학 필름과 편광자의 접착 계면에 간극이 발생하여, 명백한 광 누설이 발생하였다.
화상 표시 장치 215, 216에 있어서는, 사용되는 광학 필름의 A면 및 B면의 표면 조도 Ra가 충분치 않기 때문에, 광학 필름 반송 중에 명백한 쓸림 및 주름이 발생하였다. 그 때문에, 화상 표시 장치 215, 216의 광 누설의 평가를 행할 수 없었다.
또한, 화상 표시 장치 217에 있어서는, 프로텍트 필름이 접합된 광학 필름을 사용하고 있어, 명백한 전사 결함이 확인되었다. 그 때문에, 그 결함으로부터의 광 누설이 관측되었다.

Claims (7)

  1. 시클로올레핀 수지와, 미립자와, 표면 조정제를 함유하는 광학 필름이며,
    상기 표면 조정제가, 실리콘 재료, 불소계 재료, 비닐계 재료 및 아크릴계 재료 중 적어도 1종을 함유하고,
    필름 양면 중 표면 조도 Ra가 높은 면의 표면 조도 Ra가, 3.0 내지 50.0㎚의 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    필름 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면의 표면 조도 Ra가, 2.0 내지 20.0㎚의 범위 내이고,
    필름 양면의 표면 조도 Ra의 차가, 1.0㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미립자가, 규소 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 광학 필름을 제조하는 광학 필름의 제조 방법이며,
    2종 이상의 용매를 사용한 용액 유연법에 의하여 제조하는 것을 특징으로 하는 광학 필름의 제조 방법.
  5. 편광자와,
    제1항 또는 제2항에 기재된 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편광자가, 상기 광학 필름의 양면 중 표면 조도 Ra가 낮은 면에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 편광판.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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KR20190060685A (ko) * 2017-11-24 2019-06-03 코니카 미놀타 가부시키가이샤 광학 필름과 그 제조 방법, 편광판 및 액정 표시 장치
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