KR20230006920A - 광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광학 필름은, 시클로올레핀 수지를 포함한다. 광학 필름의 일방의 면으로부터 두께의 30 ％ 의 깊이까지의 영역을 표층 영역 (Sa), 타방의 면으로부터 두께의 30 ％ 의 깊이까지의 영역을 표층 영역 (Sb), 표층 영역 (Sa 와 Sb) 사이의 영역을 내층 영역 (C) 으로 했을 때, 적어도 표층 영역 (Sa) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 As 와, 내층 영역 (C) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 Ac 의 비 As/Ac 는, 1.1 ∼ 20 이고, 광학 필름의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수는, 1.5 × 10-5/㎛ 이상이다.

Description

광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치
본 발명은, 광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치 등의 표시 장치는, 편광판을 포함한다. 편광판은, 편광자와, 편광자 보호 필름을 포함한다. 편광자 보호 필름으로는, 우수한 투명성과, 높은 내습성을 갖는 점 등에서, 시클로올레핀 수지 필름이 사용되는 경우가 있다.
이와 같은 편광판은, 통상적으로, 편광자와, 편광자 보호 필름을 접착제 등으로 첩합 (貼合) 한 후, 소정의 크기로 절단하여 사용된다. 편광판의 절단은, 예를 들어, 나이프를 사용한 기계적 절단법이나 레이저광을 사용한 레이저 절단법 등으로 실시된다. 기계적 절단법에서는, 미세한 흠집이 나기 쉽고, 잔류 응력도 불균일해지기 쉬운 점에서, 최근에는, 레이저 절단법이 채용되는 경우가 많아지고 있다.
시클로올레핀 수지 필름은, 일반적으로, 레이저광의 흡수율이 낮기 때문에, 레이저광으로의 절단이 어려웠다.
이에 대해, 레이저 절단법에 의한 절단을 가능하게 하기 위해서, 레이저 흡수제를 포함하는 기재를 포함하는 편광자 보호 필름을 사용한 편광판이 알려져 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조).
국제 공개 제2018/139638호
그러나, 특허문헌 1 의 시클로올레핀 수지를 포함하는 편광자 보호 필름의 레이저광에 의한 절단성은 충분하지 않았다. 그 때문에, 편광자 보호 필름을 레이저광으로 절단하기 위해서는, 고조도로의 레이저광의 조사가 필요하였다. 그에 의해, 레이저광의 흡수율이 높은 편광자는, 타서 그을음이 발생하기 쉽고, 편광판이 오염된다는 문제가 있었다. 한편, 레이저광에 의한 절단성을 높이기 위해서, 레이저 흡수제 (광 흡수 재료) 를 많이 첨가하면, 광학 필름의 투명성이 손상되기 쉽다.
이에 대해, 본 발명자들은, 편광자 보호 필름 (광학 필름) 의 표층 영역의 레이저광의 흡수율을 국소적으로 높게 함으로써, 광학 필름의 투명성을 손상시키지 않고, 레이저광에 의한 절단성을 높일 수 있는 것을 알아냈다. 한편, 표층 영역의 레이저광의 흡수율을 지나치게 높게 하면, 표시 장치에 있어서 광 누출을 발생시키기 쉽다는 새로운 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 표시 장치에 있어서 광 누출을 발생시키지 않고, 레이저광에 의한 절단성을 높일 수 있는 광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이하의 광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 광학 필름은, 시클로올레핀 수지를 포함하는 광학 필름으로서, 상기 광학 필름의 일방의 면으로부터 상기 광학 필름의 두께의 30 ％ 의 깊이까지의 영역을 표층 영역 (Sa), 상기 광학 필름의 타방의 면으로부터 상기 광학 필름의 두께의 30 ％ 의 깊이까지의 영역을 표층 영역 (Sb), 상기 표층 영역 (Sa) 과 상기 표층 영역 (Sb) 사이의 영역을 내층 영역 (C) 으로 했을 때, 적어도 상기 표층 영역 (Sa) 의, ATR 법으로 측정되는 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 As 와, 상기 내층 영역 (C) 의, ATR 법으로 측정되는 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 Ac 의 비 As/Ac 는, 1.1 ∼ 20 이고, 상기 광학 필름의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수는, 1.5 × 10-5/㎛ 이상이다.
본 발명의 편광판은, 편광자와, 상기 편광자의 적어도 일방의 면에 배치된, 본 발명의 광학 필름을 갖는다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 액정 셀과, 그것을 협지하는 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 갖고, 제 1 편광판 및 제 2 편광판 중 적어도 일방은, 본 발명의 편광판이다.
본 발명에 의하면, 표시 장치에 있어서 광 누출을 발생시키지 않고, 레이저광에 의한 절단성을 높일 수 있는 광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은, 광학 필름의 표층 영역 및 내층 영역을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2A 는, 본 실시형태에 관련된 광학 필름의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2B 는, 변형예에 관련된 광학 필름의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 본 실시형태에 관련된 편광판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4A 및 B 는, 도 3 의 편광판의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
전술한 바와 같이, 광학 필름의 표층 영역의 레이저광의 흡수율을 국소적으로 높게 함으로써, 광학 필름의 투명성을 손상시키지 않고, 레이저광에 의한 절단성을 높일 수 있지만, 표시 장치로 했을 때에 광 누출을 발생시키기 쉽다.
이 이유는 분명하지 않기는 하지만, 이하와 같이 추측된다. 즉, 광학 필름의 표층 영역의 레이저광의 흡수율을 국소적으로 지나치게 높게 하면, 표층 영역에서의 레이저광의 흡수에 의한 발열량이, 내층 영역에 있어서의 발열량보다 극단적으로 커져, 응력차를 발생시키기 쉽기 때문으로 생각된다.
이에 대해, 본 발명에서는, 광학 필름의 표층 영역의 레이저광의 흡수율을 적당히 높게 한다. 즉, 광학 필름 전체의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수를 일정 이상으로 하면서, 표층 영역 (Sa) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 As 와, 내층 영역 (C) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 Ac 의 비 As/Ac 를 1.1 ∼ 20, 바람직하게는 3 ∼ 15 로 한다. 그에 의해, 레이저광에 의한 절단성을 높이면서, 표층 영역 (Sa) 과 내층 영역 (C) 에서 레이저광의 흡수에 의한 발열에서 기인하는 응력차를 줄일 수 있기 때문에, 표시 장치에 있어서의 광 누출을 억제할 수 있다. 이하, 본 발명의 구성에 대해 설명한다.
1. 광학 필름
본 발명의 광학 필름은, 시클로올레핀 수지를 포함한다. 그리고, 광학 필름의 적어도 일방의 표층 영역의 레이저광의 흡수율이, 국소적으로 높아 (내층 영역보다 높아) 져 있다.
도 1 은, 광학 필름 (10) 의 표층 영역 (Sa, Sb) 및 내층 영역 (C) 을 나타내는 단면 모식도이다.
광학 필름 (10) 의 일방의 면 (10a) 및 타방의 면 (10b) 으로부터, 광학 필름 (10) 의 두께의 30 ％ 의 깊이까지의 영역을 각각 표층 영역 (Sa 및 Sb), 그들 사이의 영역을 내층 영역 (C) 으로 했을 때, 적어도 일방의 표층 영역 (Sa) 의 레이저광의 흡수율은, 내층 영역 (C) 의 레이저광의 흡수율보다 높다. 구체적으로는, 적어도 일방의 표층 영역 (Sa) 의, 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 As 와, 내층 영역 (C) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 Ac 의 비 As/Ac 는, 1.1 ∼ 20 인 것이 바람직하다.
As/Ac 가 1.1 이상이면, 표층 영역 (Sa) 의 레이저광의 흡수율을 상대적으로 높게 할 수 있기 때문에, 레이저광에 의한 절단성을 높이기 쉽다. As/Ac 가 20 이하이면, 표층 영역 (Sa) 에 있어서의 레이저광 흡수에 의한 발열량이, 내층 영역 (C) 에 있어서의 레이저광 흡수에 의한 발열량보다 극단적으로 지나치게 커지지 않기 때문에, 그에 따라 발생하는 응력차를 줄일 수 있다. 그에 의해, 표시 장치에 있어서의 광 누출을 억제할 수 있다. 동일한 관점에서, As/Ac 는, 3 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하다.
As/Ac 는, 이하의 방법으로 측정할 수 있다.
1) 먼저, 현미 FTIR (Agilent 제조 「UMA600」및「FTS3000」) 을 사용하여 ATR 법으로, 입사광 직경 : 100 ㎛, 프리즘 : Ge (입사각 45°), 검출기 : MCT-A, 분해능 : 4.0 ㎝-1, 적산 : 64 회의 조건에서, 적외 흡수 스펙트럼을 측정한다. 얻어진 적외 흡수 스펙트럼으로부터, 파장 9.6 ㎛ 에 상당하는 부분 (주파수 1041 ㎝-1) 의 흡광도를 판독하여, 광학 필름 (10) 전체의 흡광도 A 를 측정한다.
2) 이어서, 광학 필름 (10) 의 일방의 면 (10a) 으로부터, 두께의 30 ％ 를 깎는다. 그리고, 깎아 얻어진 면의 흡광도 A1 을, 상기 1) 과 동일하게 측정한다.
3) 또, 광학 필름 (10) 의 타방의 면 (10b) 으로부터, 두께의 30 ％ 를 깎는다. 그리고, 깎아 얻어진 면의 흡광도 A2 를, 상기 1) 과 동일하게 측정한다.
4) 상기 1) ∼ 3) 에서 얻어진 흡광도 A, A1 및 A2 를, 하기 식에 적용시켜, 표층 영역 (Sa) 의 흡광 계수 As 및 내층 영역 (C) 의 흡광 계수 Ac 를, 각각 산출한다.
표층 영역 (Sa) 의 흡광 계수 As = (A - A1) × loge10 ÷ (0.3 T)
내층 영역 (C) 의 흡광 계수 Ac = A2 × loge10 ÷ (0.4 T)
(T : 광학 필름 (10) 의 두께
A : 광학 필름 (10) 의 흡광도
A1 : 광학 필름 (10) 의 일방의 면 (10a) 으로부터 광학 필름 (10) 의 두께 T 의 30 ％ 분을 깎아 측정한 흡광도
A2 : 광학 필름 (10) 의 타방의 면 (10b) 으로부터 광학 필름 (10) 의 두께 T 의 30 ％ 분을 깎아 측정한 흡광도)
광학 필름 (10) 의 타방의 표층 영역 (Sb) 의 레이저광의 흡수 계수는, 내층 영역 (C) 의 레이저광의 흡수 계수보다 높아도 되고, 동등해도 된다. 즉, 광학 필름 (10) 의 표층 영역 (Sb) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 As 와, 내층 영역 (C) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 Ac 의 비 As/Ac 는, 1 ∼ 20 이어도 되고, 1.1 ∼ 20 이어도 된다.
또, 광학 필름 (10) 의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수는, 1.5 × 10-5/㎛ 이상인 것이 바람직하고, 2.0 × 10-5 ∼ 50 × 10-5/㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
광학 필름 (10) 의 As/Ac 나 흡수 계수 A 는, 레이저광을 흡수하는 재료 (광 흡수 재료) 의 분포나 종류, 함유량 등에 의해 조정할 수 있다. 즉, As/Ac 를 일정 이상으로 높게 하기 위해서는, 광학 필름 (10) 은, 표층 영역 (Sa) 및 내층 영역 (C) 이, 각각 광 흡수 재료를 포함하고 ; 표층 영역 (Sa) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Ms 를, 내층 영역 (C) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Mc 보다 많게 하는 것 (구체적으로는, Ms/Mc 가 2.5 ∼ 20, 바람직하게는 3.5 ∼ 15 로 하는 것) 이 바람직하다. 광 흡수 재료에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.
그러한 광학 필름 (10) 은, 기재층과 표층을 갖는 적층 필름이어도 되고, 단층 필름이어도 된다.
이하의 실시형태에서는, 광학 필름이, 기재층과, 표층을 갖는 적층 필름인 예로 설명한다.
도 2A 는, 본 실시형태에 관련된 광학 필름 (10) 의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2A 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 광학 필름 (10) 은, 기재층 (11) 과, 그것을 사이에 두는 2 개의 표층 (12 및 13) 을 갖는다.
기재층 (11) 은, 시클로올레핀 수지와, 광 흡수 재료를 포함한다.
1-1. 기재층
1-1-1. 시클로올레핀 수지
시클로올레핀 수지는, 노르보르넨계 단량체에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 중합체이다.
노르보르넨계 단량체는, 하기 식 (1) 로 나타낸다.
[화학식 1]
Figure pct00001
식 (1) 의 R1 ∼ R4 는, 각각 수소 원자, 할로겐 원자, 탄화수소기, 또는 극성기를 나타낸다.
할로겐 원자의 예에는, 불소 원자, 염소 원자 등이 포함된다.
탄화수소기는, 탄소 원자수가 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 4, 보다 바람직하게는 1 또는 2 인 탄화수소기이다. 탄화수소기의 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 알킬기가 포함된다. 탄화수소기는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 또는 규소 원자를 포함하는 연결기 (예를 들어 카르보닐기, 이미노기, 에테르 결합, 실릴에테르 결합, 티오에테르 결합 등) 의 2 가의 연결기를 추가로 갖고 있어도 된다.
극성기의 예에는, 카르복시기, 하이드록시기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아미노기, 아미드기, 및 메틸렌기 등의 연결기 (-(CH2)n-, n 은 1 이상의 정수 (整數)) 를 개재하여 이들 기가 결합한 기가 포함된다. 그 중에서도, 알콕시카르보닐기 및 아릴옥시카르보닐기가 바람직하고, 알콕시카르보닐기가 보다 바람직하다.
그 중에서도, R1 ∼ R4 중 적어도 하나는, 극성기인 것이 바람직하다. 극성기를 갖는 노르보르넨계 단량체에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 시클로올레핀 수지는, 예를 들어 용액 유연법으로 제막 (製膜) 할 때에, 용제에 용해시키기 쉽고, 얻어지는 필름의 유리 전이 온도도 높이기 쉽기 때문이다. 한편, 용융 제막법에서는, 극성기를 갖는 노르보르넨계 단량체에서 유래하는 구조 단위를 포함하지 않는 시클로올레핀 수지여도 된다.
또, R1 ∼ R4 중, R1 및 R2 의 양방 (또는 R3 및 R4 의 양방) 은, 수소 원자여도 된다.
식 (1) 의 p 는, 0 ∼ 2 의 정수를 나타낸다. 광학 필름의 내열성을 높이는 관점에서는, p 는, 1 ∼ 2 인 것이 바람직하다.
식 (1) 로 나타내는 노르보르넨계 단량체의 구체예를 이하에 나타낸다. 이 중, 극성기를 갖는 노르보르넨계 단량체의 예에는, 이하의 것이 포함된다.
[화학식 2]
Figure pct00002
극성기를 갖지 않는 노르보르넨계 단량체의 예에는, 이하의 것이 포함된다.
[화학식 3]
Figure pct00003
노르보르넨계 단량체에서 유래하는 구조 단위의 함유량은, 시클로올레핀 수지를 구성하는 전체 구조 단위에 대해 50 ∼ 100 몰％ 일 수 있다.
시클로올레핀 수지는, 노르보르넨계 단량체에서 유래하는 구조 단위와 공중합 가능한 다른 단량체에서 유래하는 구조 단위를 추가로 포함하고 있어도 된다. 공중합 가능한 다른 단량체의 예에는, (상기 노르보르넨계 단량체가 극성기를 갖는 경우에는) 극성기를 갖지 않는 노르보르넨계 단량체나, 시클로부텐, 시클로펜텐, 시클로헵텐, 시클로옥텐, 디시클로펜타디엔 등의 노르보르넨 골격을 갖지 않는 시클로올레핀계 단량체 등이 포함된다.
시클로올레핀 수지로는, 시판품을 사용해도 된다. 시판품의 예에는, JSR 사 제조의 아톤 (ARTON : 등록상표) G, 아톤 F, 아톤 R, 및 아톤 RX 가 포함된다.
시클로올레핀 수지의 중량 평균 분자량 Mw 는, 특별히 제한되지 않지만, 2 만 ∼ 30 만인 것이 바람직하고, 3 만 ∼ 25 만인 것이 보다 바람직하고, 4 만 ∼ 20 만인 것이 더욱 바람직하다. 시클로올레핀 수지의 중량 평균 분자량 Mw 가 상기 범위에 있으면, 성형 가공성을 손상시키지 않고, 광학 필름의 기계적 특성을 높일 수 있다.
시클로올레핀 수지의 중량 평균 분자량 Mw 는, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 측정할 수 있다.
구체적으로는, 측정 장치로는, 겔 침투 크로마토그래피 (토소사 제조 HLC8220GPC), 칼럼으로는, 토소사 제조 TSK-GEL G6000HXL-G5000HXL-G5000HXL-G4000HXL-G3000HXL 직렬을 사용한다.
그리고, 시료 20 ± 0.5 mg 을 테트라하이드로푸란 10 ml 에 용해시키고, 0.45 ㎜ 의 필터로 여과한다. 이 용액을 상기 칼럼 (온도 40 ℃) 에 100 ml 주입하고, 검출기 RI, 온도 40 ℃ 에서 측정하고, 스티렌 환산하여, 중량 평균 분자량을 구한다.
시클로올레핀 수지의 유리 전이 온도 Tg 는, 통상적으로, 110 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 110 ∼ 350 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 120 ∼ 250 ℃ 인 것이 보다 바람직하다. 시클로올레핀 수지의 Tg 가 110 ℃ 이상이면, 고온 조건하에서도 변형이 일어나기 어렵다. Tg 가 350 ℃ 이하이면, 성형 가공성이 손상되기 어려워, 성형 가공시의 시클로올레핀 수지의 열 열화를 보다 억제할 수 있다.
유리 전이 온도는, DSC (Differential Scanning Colorimetry : 시차 주사 열량법) 를 사용하여, JIS K 7121-2012 에 준거한 방법으로 측정할 수 있다.
시클로올레핀 수지의 함유량은, 특별히 제한되지 않지만, 광학 필름에 대해 50 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 70 ∼ 99 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.
1-1-2. 광 흡수 재료
광 흡수 재료는, 파장 9.0 ∼ 11.0 ㎛ 의 광의 흡광 계수가 4.0 × 10-3/㎛ 이상인 광 흡수 재료일 수 있다. 그러한 광 흡수 재료는, 통상적으로, 카르보닐기를 갖는 화합물이고, 바람직하게는 에스테르 화합물, 또는, (메트)아크릴 중합체 입자이다.
＜에스테르 화합물＞
에스테르 화합물은, 당 에스테르 화합물, 중축합 에스테르 화합물, 다가 알코올 에스테르 화합물 중 어느 것이어도 된다.
(당 에스테르 화합물)
당 에스테르 화합물은, 단당, 이당 또는 삼당의 OH 기의 전부 또는 일부를 에스테르화한 화합물이다. 그러한 당 에스테르 화합물은, 하기 식 (FA) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 4]
Figure pct00004
식 (FA) 의 R1 ∼ R8 은, 치환 혹은 무치환의 알킬카르보닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴카르보닐기를 나타낸다. R1 ∼ R8 은, 서로 동일해도 되고, 상이해도 된다.
치환 혹은 무치환의 알킬카르보닐기는, 탄소 원자수 2 이상의 치환 혹은 무치환의 알킬카르보닐기인 것이 바람직하다. 치환 혹은 무치환의 알킬카르보닐기의 예에는, 메틸카르보닐기 (아세틸기), 에틸카르보닐기 등이 포함된다. 알킬기가 갖는 치환기의 예에는, 페닐기 등의 아릴기가 포함된다.
치환 혹은 무치환의 아릴카르보닐기는, 탄소 원자수 7 이상의 치환 혹은 무치환의 아릴카르보닐기인 것이 바람직하다. 아릴카르보닐기의 예에는, 페닐카르보닐기가 포함된다. 아릴기가 갖는 치환기의 예에는, 메틸기 등의 알킬기가 포함된다.
식 (FA) 의 R1 ∼ R8 의 예에는, 이하의 것이 포함된다.
[화학식 5]
Figure pct00005
당 에스테르 화합물의 평균 치환도는, 3 ∼ 6 인 것이 바람직하다. 당 에스테르 화합물의 평균 치환도는, 원료가 되는 당의 OH 기의 총수 중 에스테르화된 평균 비율을 나타낸다.
(다가 알코올 에스테르 화합물)
다가 알코올 에스테르는, 2 가 이상의 지방족 다가 알코올 (바람직하게는 2 ∼ 20 가의 지방족 다가 알코올) 과 모노카르복실산의 에스테르화물이다.
다가 알코올의 예에는, 아도니톨, 아라비톨, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 디부틸렌글리콜, 1,2,4-부탄트리올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 헥산트리올, 갈락티톨, 만니톨, 3-메틸펜탄-1,3,5-트리올, 피나콜, 소르비톨, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 자일리톨 등이 포함되고, 바람직하게는 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 소르비톨, 트리메틸올프로판, 자일리톨이다.
모노카르복실산은, 특별히 제한되지 않고, 아세트산, 프로피온산 등의 지방족 모노카르복실산, 시클로펜탄카르복실산, 시클로헥산카르복실산 등의 지환족 모노카르복실산, 벤조산, 톨루산 등의 방향족 모노카르복실산 중 어느 것이어도 된다.
다가 알코올 에스테르 화합물에 사용되는 카르복실산은 1 종류여도 되고, 2 종 이상의 혼합이어도 된다. 또, 다가 알코올 중의 OH 기는, 모두 에스테르화되어도 되고, 일부를 OH 기로서 남기고 있어도 된다.
당 에스테르 화합물 및 다가 알코올 에스테르 화합물의 분자량은, 광학 필름의 제조 방법에 따라 다르기도 하지만, 시클로올레핀 수지와의 양호한 상용성을 얻어지기 쉽게 하는 관점에서는, 적당히 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 당 에스테르 화합물이나 에스테르 화합물의 분자량은, 예를 들어 300 ∼ 1500, 바람직하게는 600 ∼ 1200 으로 할 수 있다.
(중축합 에스테르 화합물)
중축합 에스테르 화합물은, 디카르복실산과 디올을 반응시켜 얻어지는 구조 단위를 포함하는 중축합체 (중합체) 이다.
디카르복실산은, 방향족 디카르복실산, 지방족 디카르복실산, 지환식 디카르복실산 중 어느 것이어도 되고, 바람직하게는 방향족 디카르복실산이다. 디카르복실산은, 1 종류여도 되고, 2 종류 이상의 혼합물이어도 된다. 방향족 디카르복실산과 지방족 디카르복실산을 혼합하는 것이 바람직하다.
디올은, 방향족 디올, 지방족 디올, 지환식 디올 중 어느 것이어도 되고, 바람직하게는 지방족 디올, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 디올이다. 디올은, 1 종류여도 되고, 2 종류 이상의 혼합물이어도 된다.
즉, 중축합 에스테르 화합물은, 방향족 디카르복실산을 포함하는 디카르복실산과, 탄소수 1 ∼ 8 의 디올을 반응시켜 얻어지는 구조 단위를 포함하는 것이 바람직하고, 방향족 디카르복실산과 지방족 디카르복실산을 포함하는 디카르복실산과, 탄소수 1 ∼ 8 의 디올을 반응시켜 얻어지는 구조 단위를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 중축합 에스테르의 분자의 양 말단은, 봉지 (封止) 되어 있어도 되고, 봉지되어 있지 않아도 된다.
이들 에스테르 화합물 중, 분자량이 적당히 낮고, 시클로올레핀 수지와의 상용성이 우수한 점에서는, 당 에스테르 화합물이 특히 바람직하다.
＜(메트)아크릴 중합체 입자＞
(메트)아크릴 중합체 입자는, (메트)아크릴레이트류에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 중합체의 입자이고, 바람직하게는 메틸메타크릴레이트에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 중합체의 입자이다.
메틸메타크릴레이트에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 중합체는, 다른 공중합 모노머에서 유래하는 구조 단위를 추가로 포함해도 된다. 다른 공중합 모노머의 예에는, 메타크릴산메틸 이외의 탄소 원자수 1 ∼ 18 의 알킬(메트)아크릴레이트 ; (메트)아크릴산 등의 α,β-불포화산 ; 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등의 불포화 디카르복실산 ; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌류 ; (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 부탄디올디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴기를 2 개 이상 갖는 다관능 (메트)아크릴산에스테르류 ; 알릴(메트)아크릴레이트, 알릴알킬(메트)아크릴레이트 등의 알릴알킬(메트)아크릴레이트류 등의 다관능 모노머류 등이 포함된다.
그 중에서도, 상기 중합체는, 가교 중합체인 것, 즉, 메틸메타크릴레이트에서 유래하는 구조 단위와, 다관능 모노머에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 공중합체인 것이 바람직하고 ; 메틸메타크릴레이트에서 유래하는 구조 단위와, 스티렌류에서 유래하는 구조 단위와, 다관능 모노머류에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 공중합체인 것이 보다 바람직하다.
기재층 (11) 의 레이저광의 흡수율을 높이는 관점에서는, 카르보닐기를 포함하는 (메트)아크릴레이트류에서 유래하는 구조 단위의 함유량이 일정 이상인 것이 바람직하다. 그러한 관점에서, 메틸메타크릴레이트에서 유래하는 구조 단위의 합계는, 중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대해 30 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 50 ∼ 80 몰％ 인 것이 보다 바람직하다.
다관능성 모노머 유래의 구조 단위의 함유량은, 중합체를 구성하는 전체 구조 단위의 합계에 대해 3 ∼ 50 몰％ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 35 몰％ 인 것이 보다 바람직하다.
(메트)아크릴 중합체 입자는, 시클로올레핀 수지와의 굴절률차가 0.01 이하의 중합체인 것이 바람직하다. 그러한 (메트)아크릴 중합체 입자는, 얻어지는 광학 필름의 투명성을 저하시키기 어렵다.
시클로올레핀 수지와 (메트)아크릴 중합체 입자의 굴절률은, 각각 파장 550 ㎚ 의 광의 굴절률일 수 있다. 파장 550 ㎚ 의 광의 굴절률은, 예를 들어, 각 성분을 단독으로 포함하는 샘플 필름을 제조하고, 당해 샘플 필름의 파장 550 ㎚ 의 광의 굴절률을, 호리바 제조 분광 엘립소미터 UVSEL 을 사용하여 측정함으로써 구할 수 있다.
(메트)아크릴 중합체 입자의 Tg 는, 80 ℃ 이상인 것이 바람직하다. (메트)아크릴 중합체 입자의 Tg 는, 상기와 동일하게, JIS K 7121-2012 또는 ASTMD 3418-82 에 준거하여 측정할 수 있다.
(메트)아크릴 중합체 입자의 평균 입자경은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 50 ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하다. 평균 입자경이 상기 범위 내이면, 레이저광의 흡수율을 높이면서, 필름의 표면에 적당한 크기의 요철을 형성할 수 있기 때문에, 미끄러짐성을 부여할 수 있다. (메트)아크릴 중합체 입자의 평균 입자경은, 상기 관점에서, 0.07 ∼ 0.28 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
(메트)아크릴 중합체 입자의 평균 입자경은, 이하의 순서로 측정할 수 있다.
광학 필름에 있어서의 (메트)아크릴 중합체 입자의 평균 입자경은, 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 먼저, 광학 필름을 절단하고, 얻어지는 절단면을 TEM 관찰한다. 그리고, 임의의 입자 100 개의 입자에 대해, 입자경을 측정한다. 입자경은, 전술하는 바와 동일하게, TEM 촬영에 의해 얻은 입자 100 개의 원 상당 직경으로서 측정한다. 그리고, 얻어진 입자경의 평균값을 「평균 입자경」으로 한다. 또한, TEM 화상에 있어서, 명도가 시야의 평균 명도 × 150 ％ 이상인 부분을, 입자로 판단한다.
기재층 (11) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량은, 광학 필름 (10) 의 Ms/Mc, 나아가서는 As/Ac 가 상기 범위를 만족하고, 또한 광학 필름 (10) 전체의 흡광 계수 A 가 상기 범위를 만족하도록 설정될 수 있다.
즉, 기재층 (11) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Mc' 는, 표층 (12) (또는 13) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Ms' 보다 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 기재층 (11) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Mc' 는, 기재층 (11) 에 대해 0.1 ∼ 4.5 질량％ 인 것이 바람직하고, 0.3 ∼ 3.5 질량％ 인 것이 보다 바람직하다. 기재층 (11) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Mc' 가 상기 범위이면, 광학 필름 (10) 전체의 흡광 계수 A 를 상기 범위로 하면서, Ms/Mc (또는 Ms'/Mc'), 나아가서는 As/Ac 를 상기 범위로 조정하기 쉽다. 그에 의해, 광학 필름 (10) 의 레이저광에 의한 절단성을 높이면서, 기재층 (11) 과 표층 (12) (또는 13) 사이에서 레이저광의 발열량의 차를 줄일 수 있기 때문에, 표시 장치에 있어서의 광 누출을 억제하기 쉽다.
1-1-3. 다른 성분
기재층 (11) 은, 필요에 따라 무기 미립자 등의 다른 성분을 추가로 포함하고 있어도 된다.
무기 미립자는, 광학 필름의 미끄러짐성을 높이는 기능을 갖는다. 무기 미립자를 구성하는 무기 재료의 예에는, 이산화규소 (SiO2), 이산화티탄, 산화알루미늄, 산화지르코늄 등의 산화물이 포함된다. 그 중에서도, 필름의 헤이즈의 증대를 줄일 수 있는 점 등에서, 이산화규소가 바람직하다.
이산화규소 입자의 시판품의 예에는, 아에로질 R812, R972 (닛폰 아에로질사 제조), NanoTek SiO2 (CI 화성사 제조) 등이 포함된다.
무기 미립자의 평균 일차 입자경은, 5 ∼ 50 ㎚ 인 것이 바람직하다. 무기 미립자의 평균 일차 입자경이 5 ㎚ 이상이면, 필름의 표면을 조면화 (粗面化) 할 수 있으므로, 미끄러짐성을 부여하기 쉽고, 50 ㎚ 이하이면, 헤이즈의 증대를 억제하기 쉽다. 무기 미립자의 평균 일차 입자경은, 5 ∼ 30 ㎚ 인 것이 보다 바람직하다. 광학 필름 (10) 에 있어서의 무기 미립자의 평균 일차 입자경은, 상기와 동일한 방법으로 측정할 수 있다.
무기 미립자의 함유량은, 특별히 제한되지 않지만, 광학 필름에 대해 0 ∼ 5 질량％, 바람직하게는 0 ∼ 2 질량％ 로 할 수 있다.
1-1-4. 물성
기재층 (11) 의 두께는, As/Ac 및 광학 필름 전체의 흡광 계수가 상기 범위가 되도록 설정되면 되고, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 30 ∼ 60 ㎛ 인 것이 바람직하고, 35 ∼ 55 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
1-2. 표층 (12 및 13)
표층 (12) 은, 광학 필름 (10) 의 일방의 면 (10a) 으로부터 두께의 30 ％ 까지의 표층 영역 (Sa) 에 포함되고 ; 표층 (13) 은, 광학 필름 (10) 의 타방의 면 (10b) 으로부터 두께의 30 ％ 까지의 표층 영역 (Sb) 에 포함된다 (도 1 및 2A 참조). 표층 (12 및 13) 은, 각각, 열가소성 수지와, 광 흡수 재료를 포함하는 열가소성 수지 조성물로 구성되어도 되고 (양태 1), 광 흡수성을 갖는 경화성 화합물 (광 흡수 재료로서의 경화성 화합물) 과, 경화제를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 구성되어도 된다 (양태 2).
＜양태 1 에 대해＞
표층 (12 및 13) 은, 각각 열가소성 수지와, 광 흡수 재료를 포함하는 수지 조성물로 구성될 수 있다. 또한, 열가소성 수지가, 광 흡수 재료를 겸해도 된다.
(열가소성 수지)
열가소성 수지 조성물에 포함되는 열가소성 수지는, 광 투과성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 시클로올레핀 수지나 (메트)아크릴 수지 등일 수 있다.
표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 시클로올레핀 수지는, 기재층 (11) 에 포함되는 시클로올레핀 수지와 동일한 것을 사용할 수 있다.
표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 (메트)아크릴 수지는, 열가소성 수지로서뿐만 아니라, 광 흡수 재료로서도 기능할 수 있다.
(메트)아크릴 수지는, 메틸메타크릴레이트에서 유래하는 구조 단위를 포함하는 중합체인 것이 바람직하다. 당해 중합체는, 메틸메타크릴레이트와 공중합 가능한 모노머에서 유래하는 구조 단위를 추가로 포함해도 된다. 메틸메타크릴레이트와 공중합 가능한 다른 모노머의 예에는, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 메틸메타크릴레이트 이외의 탄소 원자수 1 ∼ 18 의 알킬(메트)아크릴레이트 ; (메트)아크릴산 등의 α,β-불포화산 ; 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등의 불포화 디카르복실산 ; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌류 ; 무수 말레산 ; 말레이미드, N-페닐말레이미드 등의 말레이미드류 ; 글루타르산 무수물 등이 포함된다.
상기 공중합체를 구성하는 전체 구조 단위에 대한, 메타크릴산메틸 유래의 구조 단위의 함유 비율은, 50 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 70 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, (메트)아크릴 수지의 중량 평균 분자량은, 4 만 ∼ 50 만인 것이 더욱 바람직하다.
그 중에서도, 기재층 (11) 과의 층간 밀착성이 양호하고, 투명성도 손상되기 어려운 관점에서는, 표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 열가소성 수지는, 시클로올레핀 수지인 것이 바람직하다.
표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 시클로올레핀 수지의 조성은, 기재층 (11) 에 포함되는 시클로올레핀 수지의 조성과 동일해도 되고, 상이해도 된다. 층간 밀착성이나 생산 효율을 높이는 점에서는, 표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 시클로올레핀 수지의 조성과, 기재층 (11) 에 포함되는 시클로올레핀 수지의 조성은 동일한 것이 바람직하다.
(광 흡수 재료)
표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 광 흡수 재료로는, 기재층 (11) 에 포함되는 광 흡수 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다.
표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 광 흡수 재료의 종류는, 기재층 (11) 에 포함되는 광 흡수 재료의 종류와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제조 효율을 높이는 관점에서는, 표층 (12) (또는 13) 에 포함되는 광 흡수 재료의 종류와, 기재층 (11) 에 포함되는 광 흡수 재료의 종류는 동일한 것이 바람직하다.
표층 (12) (또는 13) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량은, 광학 필름 (10) 의 Ms/Mc, 나아가서는 As/Ac 가 상기 범위를 만족하고, 또한 광학 필름 (10) 전체의 흡광 계수 A 가 상기 범위를 만족하도록 설정되는 것이 바람직하다.
즉, 표층 (12) (또는 13) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Ms' 는, 기재층 (11) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Mc' 보다 많은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 표층 (12) (또는 13) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Ms' 에 따라 다르기도 하지만, Ms'/Mc' 는, 2.5 ∼ 50 인 것이 바람직하고, 7 ∼ 15 인 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 표층 (12) (또는 13) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Ms' 는, 표층 (12) (또는 13) 에 대해 1 ∼ 30 질량％ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 10 질량％ 인 것이 보다 바람직하다. 표층 (12) (또는 13) 에 있어서의 광 흡수 재료의 함유량 Ms' 가 상기 범위이면, 광학 필름 (10) 전체의 흡광 계수 A 를 상기 범위로 하면서, Ms/Mc (Ms'/Mc'), 나아가서는 As/Ac 를 상기 범위로 조정하기 쉽다. 그에 의해, 광학 필름 (10) 의 레이저광에 의한 절단성을 높이면서, 기재층 (11) 과 표층 (12) (또는 13) 사이에서 레이저광의 발열량의 차를 줄일 수 있기 때문에, 표시 장치에 있어서의 광 누출을 억제하기 쉽다. 즉, 표시 장치에 있어서의 광 누출을 억제하는 관점에서는, Ms'/Mc' 가 지나치게 크지 않고, 또한 Ms' 가 지나치게 많지 않은 것이 바람직하다.
(다른 성분)
표층 (12) (또는 13) 은, 기재층 (11) 과 동일하게, 무기 미립자 등의 다른 성분을 추가로 포함해도 된다.
＜양태 2 에 대해＞
표층 (12) (또는 13) 은, 광 흡수성을 갖는 경화성 화합물과, 경화제를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 구성될 수 있다.
경화성 조성물에 포함되는 광 흡수성의 경화성 화합물은, 경화제와 반응하는 기를 갖는 우레탄 화합물인 것이 바람직하다.
(우레탄 화합물)
경화제와 반응하는 관능기를 갖는 우레탄 화합물은, 폴리올과 폴리이소시아네이트를 반응시켜 얻어진다. 우레탄 화합물은, 모노머여도 되고, 프레폴리머여도 된다. 그러한 우레탄 화합물은, 예를 들어, 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응 후, 미반응으로서 남은 관능기 (수산기나 아크릴레이트기, 카르복실기, 아크릴아미드기 등) 를, 경화제와 반응하는 기로서 갖는다.
폴리올의 예에는, 폴리올 화합물 (예를 들어 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판 등) 과, 다염기산 (예를 들어 아디프산, 숙신산, 세바크산, 글루타르산, 말레산, 푸마르산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 등의 다가 카르복실산의 디카르복실산이나 트리멜리트산 등의 트리카르복실산을 포함하는 다가 카르복실산 또는 그 무수물 등) 의 반응에 의해 얻어지는 폴리에스테르폴리올 ; 폴리에테르폴리올 (예를 들어 폴리(옥시프로필렌에테르)폴리올, 폴리(옥시에틸렌-프로필렌에테르)폴리올) ; 폴리카보네이트폴리올 등이 포함된다. 그 중에서도, 폴리카보네이트폴리우레탄이 바람직하다.
경화제는, 우레탄 화합물에 포함되는 (미반응의) 관능기와 반응하는 관능기를 분자 내에 2 개 이상 갖는 화합물이다. 예를 들어, (경화제와 반응하는 기로서) 수산기를 포함하는 우레탄 화합물의 경화제의 예에는, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 제 3 급 아민 화합물, 카르보디이미드 화합물이 포함되고 ; (경화제와 반응하는 기로서) 아크릴아미드기를 갖는 우레탄 화합물의 경화제의 예에는, 디카르복실산 등의 활성 수소 화합물이 포함된다.
또한, (경화제와 반응하는 기로서) 아크릴레이트기를 갖는 우레탄 화합물 (우레탄아크릴레이트) 은, 아크릴레이트기를 갖는 폴리올과, 폴리이소시아네이트를 반응시킨 것이거나, 또는, 폴리올과 폴리이소시아네이트를 반응시킨 후, 얻어진 우레탄 화합물의 미반응의 이소시아네이트기를 (메트)아크릴산으로 에스테르화하여 얻어지는 것일 수 있다.
우레탄아크릴레이트는, 다른 (메트)아크릴레이트 화합물과 추가로 병용되어도 된다. 다른 (메트)아크릴레이트 화합물의 예에는, 이소시아누르산디아크릴레이트류, 이소시아누르산트리아크릴레이트류 등의 이소시아누르산아크릴레이트류가 포함된다.
우레탄아크릴레이트의 경화제는, 라디칼 경화제일 수 있다. 라디칼 경화제의 예에는, α-하이드록시알킬페논 등의 분자 내 개열형의 개시제가 포함된다.
(다른 성분)
경화성 조성물은, 필요에 따라 경화 촉진제, 경화 보조제, 미립자 등의 다른 성분을 추가로 포함해도 된다.
예를 들어, 경화제로서 에폭시 화합물을 사용하는 경우, 경화 촉진제로는, 제 3 급 아민 화합물이나 삼불화붕소 착화합물을 사용할 수 있다. 미립자의 예에는, 실리카 입자 등의 무기 미립자가 포함된다.
＜양태 1 및 2 의 공통 사항＞
표층 (12) (또는 13) 은, 상기와 같이, 열가소성 수지와, 광 흡수 재료를 포함하는 열가소성 수지 조성물로 구성되어도 되고 (양태 1), 광 흡수성을 갖는 경화성 화합물과, 경화제를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 구성되어도 된다 (양태 2). 그 중에서도, 기재층 (11) 과의 층간 밀착성이 양호하고, 박리하기 어려운 관점에서는, 표층 (12) (또는 13) 은, 양태 1, 즉, 열가소성 수지와, 광 흡수 재료를 포함하는 열가소성 수지 조성물로 구성되는 것이 바람직하고 ; (기재층 (11) 과 동일하게) 시클로올레핀 수지와, 광 흡수 재료를 포함하는 열가소성 수지 조성물로 구성되는 것이 보다 바람직하다.
1-1-4. 물성
표층 (12) (또는 13) 의 두께는, As/Ac 및 광학 필름 전체의 흡광 계수 A 가 상기 범위가 되도록 설정되면 되고, 특별히 제한되지 않지만, 기재층 (11) 과 표층 (12) (또는 13) 의 합계 두께에 대해 0.3 ∼ 30 ％ 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 10 ％ 인 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 기재층 (11) 과 표층 (12) (또는 표층 (13)) 의 합계 두께는, 20 ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하고, 35 ∼ 60 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 또, 기재층 (11) 의 두께는, 15 ∼ 60 ㎛ 인 것이 바람직하고, 30 ∼ 50 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
1-3. 광학 필름의 물성
(전광선 투과율)
광학 필름의 전광선 투과율은, 충분한 광 투과성을 갖고 있으면 특별히 제한되지 않지만, 80 ％ 이상인 것이 바람직하고, 85 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 88 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 광학 필름의 전광선 투과율은, JIS K 7361-1 : 1997 에 준거하여 측정할 수 있다.
광학 필름의 전광선 투과율은, 예를 들어 광 흡수 재료의 함유량 등에 의해 조정될 수 있다. 광학 필름의 전광선 투과율을 높게 하기 위해서는, 예를 들어 광 흡수 재료의 함유량을 일정 이하로 하는 것이 바람직하다.
(흡광 계수)
광학 필름의 흡광 계수 A 는, 상기와 같이, 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡광 계수 A 는, 1.5 × 10-5/㎛ 이상인 것이 바람직하다. 광학 필름의 흡광 계수 A 가 1.5 × 10-5/㎛ 이상이면, 레이저광을 적당히 흡수할 수 있기 때문에, 레이저광에 의한 절단성을 높일 수 있다. 광학 필름의 흡광 계수 A 는, 투명성이 손상되기 어렵고, 또한 표시 장치에 있어서의 광 누출을 발생시키기 어렵게 하는 관점에서는, 2.0 × 10-5 ∼ 50 × 10-5/㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 5.0 × 10-5 ∼ 20 × 10-5/㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 광학 필름의 흡광 계수 A 는, 상기와 같이, ATR 법으로, 상기 조건에서 흡광도를 측정하고, 그것으로부터 산출할 수 있다.
광학 필름의 흡광 계수 A 는, 광 흡수 재료의 종류나 함유량 등에 의해 조정할 수 있다. 광학 필름의 흡광 계수 A 를 높게 하는 관점에서는, 광 흡수 재료의 함유량을 많게 하는 것이 바람직하다.
(위상차 Ro 및 Rt)
광학 필름은, 그 용도에 따른 위상차값 Ro 및 Rt 를 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 필름이 편광판의 제로 위상차 필름으로서 사용되는 경우, 측정 파장 590 ㎚, 23 ℃ 55 ％RH 의 환경하에서 측정되는 면내 방향의 위상차 Ro 는, 0 ㎚ ≤ Ro ≤ 5 ㎚ 를 만족하는 것이 바람직하고, 두께 방향의 위상차 Rt 는, -5 ㎚ ≤ Rt ≤ 5 ㎚ 를 만족하는 것이 바람직하다.
광학 필름의 Ro 및 Rt 는, 각각 하기 식으로 정의된다.
식 (2a) : Ro = (nx - ny) × d
식 (2b) : Rt = ((nx ＋ ny)/2 - nz) × d (식 중, nx 는, 광학 필름의 면내 지상축 방향 (굴절률이 최대가 되는 방향) 의 굴절률을 나타내고,
ny 는, 광학 필름의 면내 지상축에 직교하는 방향의 굴절률을 나타내고,
nz 는, 광학 필름의 두께 방향의 굴절률을 나타내고,
d 는, 광학 필름의 두께 (㎚) 를 나타낸다.)
광학 필름의 면내 지상축이란, 필름면에 있어서 굴절률이 최대가 되는 축을 말한다. 광학 필름의 면내 지상축은, 자동 복굴절률계 액소 스캔 (AxoScanMueller Matrix Polarimeter : 액소 매트릭스사 제조) 에 의해 확인할 수 있다.
광학 필름의 Ro 및 Rt 의 측정은, 이하의 방법으로 실시할 수 있다.
1) 광학 필름을 23 ℃ 55 ％RH 의 환경하에서 24 시간 조습한다. 이 광학 필름의 평균 굴절률을 아베 굴절계로 측정하고, 두께 d 를 시판되는 마이크로미터를 사용하여 측정한다.
2) 조습 후의 광학 필름의, 측정 파장 590 ㎚ 에 있어서의 리타데이션 Ro 및 Rt 를, 각각 자동 복굴절률계 액소 스캔 (AxoScanMueller Matrix Polarimeter : 액소 매트릭스사 제조) 을 사용하여, 23 ℃ 55 ％RH 의 환경하에서 측정한다.
광학 필름의 위상차 Ro 및 Rt 는, 주로 연신 배율에 의해 조정할 수 있다. 광학 필름의 위상차 Ro 및 Rt 를 높게 하기 위해서는, 연신 배율을 높게 하는 것이 바람직하다.
(두께)
광학 필름의 두께는, 특별히 제한되지 않지만, 20 ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하고, 35 ∼ 70 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
1-4. 제조 방법
본 발명의 광학 필름은, 임의의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 표층 (12) (또는 13) 을 갖는 광학 필름 (10) 은, 기재층 (11) 과 표층 (12) (또는 13) 을 공유연하여 얻어도 되고 (공유연법), 기재층 (11) 을 제조한 후, 표층 (12) (또는 13) 을 도포 및 경화시켜 얻어도 된다 (도포법).
＜공유연법＞
상기 양태 1 의 광학 필름 (10) 은, 공유연법으로 제조되는 것이 바람직하다. 공유연법은, 용액 공유연법이어도 되고, 용융 공유연법이어도 된다.
(용융 공유연법)
용융 공유연에서는, 기재층용의 열가소성 수지 조성물의 열 용융물과, 표층용의 열가소성 수지 조성물의 열 용융물을 공유연한 후, 냉각 고화시켜, 공유연막을 얻는다. 구체적으로는, 본 발명의 광학 필름은, A1) 기재층용의 열가소성 수지 조성물 및 표층용 열가소성 수지 조성물을 준비하는 공정, A2) 기재층용의 열가소성 수지 조성물의 열 용융물과, 표층용의 열가소성 수지 조성물의 열 용융물을 공유연한 후, 냉각 고화하는 공정, 및, 필요에 따라 A3) 얻어진 막상물을 연신하는 공정을 거쳐 얻을 수 있다.
A1) 의 공정에서는, 각 성분을 드라이 블렌드 후, 2 축 압출기 등으로 용융 혼련하여, 펠릿을 얻는다.
A2) 의 공정에서는, 준비한 기재층용의 열가소성 수지 조성물 및 표층용 열가소성 수지 조성물의 펠릿을, 각각 2 축 압출기 등으로 용융 혼련한 후, 공유연 다이로부터 공유연시킨다. 용융 공유연에 있어서의 열 용융 온도는, 수지의 유리 전이 온도를 Tg 로 했을 때, (Tg ＋ 30) ∼ (Tg ＋ 70) ℃ 로 할 수 있다.
A3) 의 공정에서는, 연신은, 요구되는 광학 특성에 따라 실시하면 되고, 폭 방향 (TD 방향), 반송 방향 (MD 방향), 경사 방향 중 하나 이상의 방향으로 연신하는 것이 바람직하다.
연신 배율은, 요구되는 광학 성능에 따라 설정되고, 예를 들어 저위상차의 필름으로서 기능시키는 관점에서는, 1.01 ∼ 1.3 배로 할 수 있다. 연신 배율은, (연신 후의 필름의 연신 방향 크기)/(연신 전의 필름의 연신 방향 크기) 로서 정의된다. 연신 온도 (연신시의 건조 온도) 는, (Tg - 20) ∼ (Tg ＋ 30) ℃ 인 것이 바람직하다.
(용액 공유연법)
용액 공유연에서는, 기재층용의 성분을 용제에 용해시킨 용액 (도프) 과, 표층용의 성분을 용제에 용해시킨 용액 (도프) 을 공유연한 후, 건조시켜, 공유연막을 얻는다. 구체적으로는, 본 발명의 광학 필름은, B1) 시클로올레핀 수지, 광 흡수 재료, 및 용제를 포함하는 도프를 준비하는 공정, B2) 얻어진 도프를 지지체 상에 유연한 후, 건조 및 박리하여 유연막을 얻는 공정, 및 필요에 따라 B3) 얻어진 유연막을 연신하는 공정을 거쳐 제조될 수 있다.
B1) 의 공정에서는, 시클로올레핀 수지 및 광 흡수 재료를, 용매에 용해 또는 분산시켜, 도프를 조제한다.
사용되는 용매는, 적어도 시클로올레핀 수지를 용해시킬 수 있는 유기 용매 (양용매) 를 포함한다. 양용매의 예에는, 메틸렌클로라이드 등의 염소계 유기 용매나 ; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세톤, 테트라하이드로푸란 등의 비염소계 유기 용매가 포함되고, 바람직하게는 메틸렌클로라이드이다.
사용되는 용매는, 빈용매를 추가로 포함하고 있어도 된다. 빈용매의 예에는, 메탄올, 에탄올 등의 탄소 원자수 1 ∼ 4 의 지방족 알코올이 포함되고, 바람직하게는 에탄올이다. 지방족 알코올을 추가로 포함하는 도프는 겔화되기 쉽기 때문에, 금속 지지체로부터 박리하기 쉽게 할 수 있다.
B2) 의 공정에서는, 얻어진 도프를, 유연 다이로부터 토출시키는 등 하여, 지지체 상에 유연한다. 지지체 상에 유연된 도프를, 지지체로부터 박리 롤에 의해 박리 가능하게 될 때까지, 용매를 증발시킨다.
그 후, 용매를 증발시켜 얻어진 유연막을, 박리 롤에 의해 박리한다. 박리시의 지지체 상의 유연막의 잔류 용매량은, 건조 조건이나 지지체의 길이 등에 따라서도 다르지만, 예를 들어 50 ∼ 120 질량％ 일 수 있다. 잔류 용매량은, 하기 식으로 정의된다.
잔류 용매량 (질량％) = (유연막의 가열 처리 전 질량 - 유연막의 가열 처리 후 질량)/(유연막의 가열 처리 후 질량) × 100
잔류 용매량을 측정할 때의 가열 처리는, 115 ℃ 에서 1 시간의 가열 처리이다.
B3) 의 공정에서는, 유연막을 연신한다. 연신 배율이나 연신 온도는, 상기 A3) 의 공정과 동일하게 할 수 있다.
연신 개시시의 유연막 중의 잔류 용매량은, 박리시의 유연막 중의 잔류 용매량과 동일한 정도인 것이 바람직하고, 예를 들어 20 ∼ 30 질량％ 인 것이 바람직하고, 25 ∼ 30 질량％ 인 것이 보다 바람직하다.
＜도포법＞
상기 양태 2 의 광학 필름 (10) 은, 도포법으로 제조되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 양태 2 의 광학 필름 (10) 은, C1) 기재층 (11) 을 제조하는 공정, C2) 얻어진 기재층 (11) 상에, 광 흡수성을 갖는 경화성 화합물과 경화제를 포함하는 경화성 조성물을 부여하고, 경화시켜 표층 (12) (또는 13) 을 형성하는 공정을 거쳐 얻을 수 있다.
C1) 의 공정에서는, 기재층 (11) 은, 상기와 동일하게, 용융 유연법으로 제조해도 되고, 용액 유연법으로 제조해도 된다.
C2) 의 공정에서는, 기재층 (11) 의 표면에, 광 흡수성의 경화성 화합물과, 경화제를 포함하는 경화성 조성물을 부여한다. 경화성 조성물의 부여는, 임의의 도포법으로 실시할 수 있고, 예를 들어 롤 도포 등으로 실시할 수 있다.
그리고, 경화성 조성물을 경화시켜, 표층 (12) (또는 13) 을 얻는다. 경화성 조성물의 경화는, 열 경화여도 되고, 광 경화여도 되고, 바람직하게는 광 경화이다.
1-5. 변형예
또한, 상기 실시형태에서는, 광학 필름 (10) 이, 2 개의 표층을 갖는 예를 나타냈지만 (도 2A 참조), 이에 한정되지 않고, 1 개의 표층을 가져도 된다 (도 2B 참조).
도 2B 는, 변형예에 관련된 광학 필름 (10) 의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 광학 필름 (10) 은, 1 개의 표층 (12) 만을 가져도 된다. 특히, 표층 (12) (또는 13) 이, 경화성 조성물의 가교물을 포함하는 경우 (상기 양태 2), 광학 필름 (10) 은, 1 개의 표층만을 갖는 것이 바람직하다.
2. 편광판
도 3 은, 본 실시형태에 관련된 편광판 (100) 의 구성을 나타내는 단면도이다. 본 실시형태에서는, 광학 필름 (10) 으로서, 도 2A 의 광학 필름 (10) 을 사용한 예를 나타낸다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 편광판 (100) 은, 편광자 (20) 와, 그 일방의 측에 배치된 본 발명의 광학 필름 (10) 과, 타방의 측에 배치된 다른 광학 필름 (30) 과, 편광자 (20) 와 광학 필름 (10) 사이, 및, 편광자 (20) 와 다른 광학 필름 (30) 사이에 각각 배치된 복수의 접착층 (40) 을 갖는다.
2-1. 편광자 (20)
편광자는, 일정 방향의 편파면의 광만을 통과시키는 소자로, 폴리비닐알코올계 편광 필름이다. 폴리비닐알코올계 편광 필름에는, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 염색시킨 것과, 이색성 염료를 염색시킨 것이 있다.
폴리비닐알코올계 편광 필름은, 폴리비닐알코올계 필름을 1 축 연신한 후, 요오드 또는 이색성 염료로 염색한 필름 (바람직하게는 추가로 붕소 화합물로 내구성 처리를 실시한 필름) 이어도 되고 ; 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염색한 후, 1 축 연신한 필름 (바람직하게는, 추가로 붕소 화합물로 내구성 처리를 실시한 필름) 이어도 된다. 편광자의 흡수축은, 최대 연신 방향과 평행이다.
편광자의 두께는, 5 ∼ 30 ㎛ 인 것이 바람직하고, 편광판을 박형화하기 위해 등으로부터, 5 ∼ 20 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
2-2. 광학 필름 (10)
본 발명의 광학 필름은, 편광자의 적어도 일방의 면 (적어도 액정 셀과 대향하는 면) 에 배치되어 있다. 구체적으로는, 본 발명의 광학 필름 (10) 은, 표층 (12 또는 13) (도 3 에서는 표층 (12)) 이, 편광자 (20) 측이 되도록 배치된다.
2-3. 다른 광학 필름 (30)
다른 광학 필름은, 본 발명의 광학 필름 (10) 을 사용해도 되고, 다른 광학 필름, 예를 들어 편광자 보호 필름 등을 사용할 수 있다. 다른 광학 필름의 예에는, 폴리에스테르 필름이나 셀룰로오스에스테르 필름 (TAC 필름 등) 이 포함된다.
2-4. 접착층 (40)
접착층은, 광학 필름 (10) (또는 다른 광학 필름 (30)) 과 편광자 (20) 사이에 배치되어 있고, 그들을 접착시킨다. 접착층을 구성하는 접착제는, 특별히 제한되지 않고, 완전 비누화형 폴리비닐알코올 수용액 (물풀) 을 건조시킨 것이거나, 또는, 활성 에너지선 경화성 접착제의 경화물일 수 있다. 활성 에너지선 경화성 접착제는, 광 라디칼 중합을 이용한 광 라디칼 중합형 조성물, 광 카티온 중합을 이용한 광 카티온 중합형 조성물, 또는 그들의 병용물 중 어느 것이어도 된다.
접착층의 두께는, 예를 들어 0.01 ∼ 10 ㎛, 바람직하게는 0.03 ∼ 5 ㎛ 정도일 수 있다.
2-5. 제조 방법
도 4A 및 B 는, 도 3 의 편광판의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 4A 및 B 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 편광판 (100) 은, 편광자 (20) 와, 그 일방의 면에 배치된 (첩합된) 본 발명의 광학 필름 (10) 과, 타방의 면에 배치된 (첩합된) 다른 광학 필름 (30) 을 포함하는 적층물 (200) 을 얻은 후 (도 4A 참조), 얻어진 적층물 (200) 의 광학 필름 (10) 측으로부터 레이저광 (L) 을 조사하여, 적층물 (200) 을 소정의 크기로 절단하여 얻을 수 있다 (도 4B 참조).
편광자 (20) 와 본 발명의 광학 필름 (10) 의 첩합은, 레이저광에 의한 절단성을 높이는 관점에서는, 본 발명의 광학 필름 (10) 의 흡광 계수가 높은 표층 (12 또는 13) (도 2 에서는, 표층 (12)) 이, 편광자 (20) 측이 되도록 첩합한 후, 소정의 크기로 레이저광에 의해 절단한다. 또, 첩합은, 접착제를 개재하여 실시할 수 있다.
레이저광에 의한 절단은, 레이저광을 광학 필름 (10) 측 (도 4A 에서는, 광학 필름 (10) 의 표층 (13) 측) 으로부터 조사하여 실시한다. 이 때, 광학 필름 (10) 은, 표층 (12 및 13) 의 레이저광의 흡수성이 높기 때문에, 적은 조사 에너지로 광학 필름 (10) 을 절단할 수 있다. 그에 의해, 편광자 (20) 가, 레이저광을 과잉으로 노출시키지 않고 끝나기 때문에, 편광자 (20) 가 레이저광을 과잉으로 흡수함으로써 타서 그을음이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그에 의해, 편광판의 오염을 억제할 수 있다.
3. 액정 표시 장치
본 발명의 액정 표시 장치는, 액정 셀과, 액정 셀의 일방의 면에 배치된 제 1 편광판과, 액정 셀의 타방의 면에 배치된 제 2 편광판을 포함한다.
액정 셀의 표시 모드는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 STN (Super-Twisted Nematic), TN (Twisted Nematic), OCB (Optically Compensated Bend), HAN (Hybridaligned Nematic), VA (Vertical Alignment, MVA (Multi-domain Vertical Alignment), PVA (Patterned Vertical Alignment)), IPS (In-Plane-Switching) 등일 수 있다. 그 중에서도, IPS 모드가 바람직하다.
제 1 편광판 및 제 2 편광판 중 일방 또는 양방이, 본 발명의 편광판이다. 본 발명의 편광판은, 본 발명의 광학 필름이 액정 셀측이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 편광판 (100) 은, 상기와 같이, 레이저광에 의한 절단성이 양호하고, 편광판의 오염이 저감되어 있을 뿐만 아니라, As/Ac 가 적당한 범위로 조정되어 있다. 그 때문에, 광학 필름 (10) 의 표층 (12) (또는 13) 에 있어서의 레이저광의 흡수에 의한 발열량이, 기재층 (11) 에 있어서의 레이저광의 흡수에 의한 발열량에 대해 지나치게 커지지 않기 때문에, 그에 따른 응력차를 발생시키기 어렵다. 그에 의해, 표시 장치로 했을 때의 광 누출을 억제할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
1. 광학 필름의 재료
(1) 시클로올레핀 수지
시클로올레핀 수지로서, 이하의 COP1 ∼ 6 을 준비하였다.
Figure pct00006
또한, 단량체에서 유래하는 구조 단위 A ∼ D 는, 각각 이하를 나타낸다.
[화학식 6]
Figure pct00007
COP 1 ∼ 6 의 Tg 및 Mw 는, 이하의 방법으로 측정하였다.
〔유리 전이 온도 (Tg)〕
수지의 유리 전이 온도를, DSC (Differential Scanning Colorimetry : 시차 주사 열량법) 를 사용하여, JIS K 7121-2012 에 준거하여 측정하였다.
〔중량 평균 분자량 (Mw)〕
수지의 중량 평균 분자량 (Mw) 을, 겔 침투 크로마토그래피 (토소사 제조 HLC8220GPC), 칼럼 (토소사 제조 TSK-GEL G6000HXL-G5000HXL-G5000HXL-G4000HXL-G3000HXL 직렬) 을 사용하여 측정하였다. 시료 20 ± 0.5 mg 을 테트라하이드로푸란 10 ml 에 용해시키고, 0.45 ㎜ 의 필터로 여과하였다. 이 용액을 칼럼 (온도 40 ℃) 에 100 ml 주입하고, 검출기 RI 온도 40 ℃ 에서 측정하고, 스티렌 환산하여, 중량 평균 분자량을 구하였다.
(2) 광 흡수 재료
＜광 흡수 재료 A＞
[화학식 7]
Figure pct00008
＜광 흡수 재료 B＞
메타크릴산메틸 (MMA)/스티렌 (St)/에틸렌글리콜디메타크릴레이트 (EGDMA) (70/10/20 몰비) 공중합체 입자 (굴절률 1.51, 평균 입자경 0.14 ㎛)
＜광 흡수 재료 C＞
메타크릴산메틸 (MMA)/스티렌 (St)/에틸렌글리콜디메타크릴레이트 (EGDMA) (70/10/20 몰비) 공중합체 입자 (굴절률 1.51, 평균 입자경 0.35 ㎛)
＜광 흡수 재료 D＞
펜타에리트리톨테트라벤조에이트 (분자량 552)
＜광 흡수 재료 E＞
메타크릴산메틸 (MMA)/스티렌 (St)/에틸렌글리콜디메타크릴레이트 (EGDMA) (70/10/20 몰비) 공중합체 입자 (굴절률 1.51, 평균 입자경 0.3 ㎛)
＜광 흡수 재료 F＞
수계 우레탄 수지 (다이이치 공업 제약사 제조 슈퍼 플렉스 210)
＜광 흡수 재료 G＞
우레탄아크릴레이트 (신나카무라 화학 (주) 제조 UA-1100)
이소시아누르산 EO 변성 디 및 트리아크릴레이트
＜광 흡수 재료 H＞
(메트)아크릴 수지 (MMA/N-페닐말레이미드/메타크릴산2-에틸헥실 중합체, Mw 800000)
＜광 흡수 재료 I＞
펜타에리트리톨테트라벤조에이트 (분자량 552)
광 흡수 재료 A ∼ I 의 파장 9.0 ∼ 11.0 ㎛ 의 광의 흡광 계수를, ATR 법에 의해 측정한 결과, 4.0 × 10-3 ∼ 6.0 × 10-3/㎛ 였다.
2. 광학 필름의 제조
＜실시예 1＞
(기재 필름의 제조)
표 2 의 수지와, 당해 수지에 대해 2 질량％ 의 첨가제를 용융 혼련하고, 단축 압출기 (φ = 20 ㎜, L/D = 25) 를 사용하여, 코트 행거 타입 T 다이 (폭 150 ㎜) 로부터 용융 압출을 실시하여 필름 상에 성형하고, 반송하면서 연신하여 두께 50 ㎛ 의 기재 필름 (기재층) 을 제조하였다.
(표층의 형성)
먼저, 다이이치 공업 제약사 제조 슈퍼 플렉스 210 (수계 우레탄 수지, 광 흡수 재료 F) 과, 경화제로서의 아디프산과 에폭시 수지를 순수에 용해시켜, 슈퍼 플렉스 210 의 농도 10 질량％ 의 경화성 조성물을 얻었다.
이어서, 얻어진 기재 필름의 표면에, 상기 제조한 경화성 조성물을, 압출 코터를 사용하여 도포한 후, 80 ℃ 에서 5 분간 건조시켜, 두께 0.2 ㎛ 의 표층을 형성하였다. 그에 의해, 기재 필름 (기재층)/표층의 2 층 구조를 갖는 광학 필름을 얻었다.
＜실시예 2＞
(기재 필름의 제조)
실시예 1 과 동일하게 하여, 두께 50 ㎛ 의 기재 필름 (기재층) 을 얻었다.
(표층의 형성)
먼저, 하기 재료를 교반, 혼합한 후, 구멍 직경 0.4 ㎛ 의 폴리프로필렌제 필터로 여과하여, 경화성 조성물로 하였다.
우레탄아크릴레이트 (신나카무라 화학 (주) 제조 UA-1100) : 12 질량％
이소시아누르산 EO 변성 디 및 트리아크릴레이트 (토아 합성 (주) 제조 M-315) : 8 질량％ (이상, 광 흡수 재료 G)
실리카 미립자 분산액 (닛키 촉매 화성사 제조 V-8804) : 60 질량부
이르가큐어 184 (BASF 재팬사 제조) : 2.4 질량％
KF-351A (폴리에테르 변성 실리콘 오일, 신에츠 화학 공업사 제조) 0.4 질량％
메탄올 18 질량％
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGME) : 12 질량％
이어서, 기재 필름의 표면에, 상기 조제한 경화성 조성물을, 압출 코터를 사용하여 도포하고, 80 ℃ 에서 건조 후, 산소 농도가 1.0 체적％ 이하인 분위기가 되도록 질소 퍼지하면서, 자외선 램프를 사용하여, 조사부의 조도 100 ㎽/㎝2, 조사량 0.2 J/㎝2 의 조건에서 자외선 조사하고, 경화시켜, 두께 0.5 ㎛ 의 표층을 형성하였다. 그에 의해, 기재 필름/표층의 2 층 구조를 갖는 광학 필름을 얻었다.
＜실시예 3＞
(기재층용 펠릿의 조제)
광 흡수 재료 A 의 함유량이 0.5 질량％ 가 되도록, COP1 과 광 흡수 재료 A 를, 진공 나우타 믹서로 혼합하고, 건조시킨 후, 2 축식 압출기를 사용하여 용융하여, 수지 혼합물의 펠릿을 얻었다.
(표층용 펠릿의 조제)
광 흡수 재료 H ((메트)아크릴 수지) 를 사용한 것 이외에는 상기와 동일하게 하여, 수지 혼합물의 펠릿을 얻었다.
(공유연)
얻어진 기재층용 펠릿과, 표층용 펠릿을, 각각 질소 분위기하, 2 개의 2 축 압출기에 각각 공급하고, 용융시켜 공유연시켰다. 즉, 공압출 다이를 사용하여, 기재층이 중심에, 표층이 그 양측에 위치하도록 용융 공유연하였다. 2 축 압출기의 설정 온도는, 모두 180 ℃ 로 하고, 공압출 다이를 190 ℃ 로 설정하였다. 공압출 다이는, 코트 행거 타입 3 층 적층형 멀티 매니폴드 다이로 하였다. 그리고, 용융 압출한 필름을, 냉각 롤과 탄성 터치 롤 사이에서 협압하여 성형하고, 추가로 냉각 롤로 냉각시킨 후, 박리 롤로 박리하여, 기재층/표층의 2 층 구조를 갖는 광학 필름을 얻었다.
＜실시예 4 ∼ 17 및 비교예 1＞
기재층 및 표층의 조성 및 두께를 표 2 에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여, 표층/기재층/표층의 3 층 구조를 갖는 광학 필름을 얻었다.
＜실시예 18＞
(광 흡수 재료 첨가액의 조제)
메틸렌클로라이드 95 질량부를 밀폐 용기에 투입하고, 교반하면서 광 흡수 재료 B ((메트)아크릴 중합체 입자) 를 5 질량부 첨가하였다. 그 후, 디졸버로 50 분간 교반 혼합하였다. 얻어진 혼합액 2000 g 을, 고압 분산 장치 (상품명 : 초고압 호모게나이저 M110-E/H, Microfluidics Corporation 제조) 에 통과시키고, 175 ㎫ 로 1 회 처리함으로써, 광 흡수 재료 분산액을 조제하였다. 이것을, 닛폰 정선 (주) 제조의 파인메트 NF 로 여과하여, 광 흡수 재료 첨가액을 조제하였다.
(표층용 도프의 조제)
하기 조성의 도프를 조제하였다. 먼저, 가압 용해 탱크에 메틸렌클로라이드와 에탄올을 첨가하였다. 이것에, COP6 (시클로올레핀 수지), 상기 광 흡수 재료 첨가액 (광 흡수 재료) 을 교반하면서 투입하고, 가열하고, 교반하면서, 완전히 용해시켰다. 이것을, 아즈미 여과지 (주) 제조의 아즈미 여과지 No.244 를 사용하여 여과하여, 도프를 조제하였다.
디클로로메탄 : 300 질량부
에탄올 : 19 질량부
COP6 (시클로올레핀 수지) : 100 질량부
광 흡수 재료 첨가액 (광 흡수 재료 B) : 75 질량부
(기재층용 도프의 조제)
상기 도프의 조제에 있어서, 광 흡수 재료 첨가액을 첨가하지 않았던 것 이외에는 동일하게 하여, 도프를 조제하였다.
(제막)
이어서, 무단 벨트 유연 장치를 사용하여, 표층용 도프 및 기재층용 도프를, 온도 33 ℃, 1500 ㎜ 폭으로 스테인리스 벨트 지지체 상에 균일하게 공유연하였다. 스테인리스 벨트의 온도는 30 ℃ 로 제어하였다. 스테인리스 벨트 지지체 상에 공유연한 도프 중의 잔류 용매량이 30 질량％ 가 될 때까지 용매를 증발시킨 후, 박리 장력 130 N/m 로, 스테인리스 벨트 지지체 상으로부터 박리하였다.
박리하여 얻어진 유연막을, 160 ℃ (수지의 Tg - 10 ℃) 의 조건하에서 폭 방향 (TD 방향) 으로 연신율 50 ％ 로 연신하였다. 연신 개시시의 잔류 용제는 10 질량％ 였다. 이어서, 건조 존을 다수의 롤러로 반송시키면서, 130 ℃ 에서 건조시켰다. 그 후, 권취, 표층/기재층/표층의 3 층 구조를 갖는 광학 필름을 얻었다.
＜실시예 19 ∼ 21＞
기재층과 표층의 조성을, 표 2 에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 18 과 동일하게 하여 광학 필름을 얻었다.
＜실시예 22 ∼ 26, 비교예 10＞
기재층 및 표층의 광 흡수 재료의 종류 및 두께를, 표 3 에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 4 와 동일하게 하여, 표층/기재층/표층의 3 층 구조를 갖는 광학 필름을 얻었다.
＜비교예 2 ∼ 4＞
국제 공개 제2018/139638호의 제조예 3, 4 및 7 과 동일하게 하여, 광학 필름을 얻었다.
＜비교예 5＞
국제 공개 제2015/098956호의 실시예 4 와 동일하게 하여, 광학 필름을 얻었다.
＜비교예 6＞
기재층에 있어서의 광 흡수 재료 E 의 함유량을 표 3 에 나타내는 바와 같이 변경하고, 또한 표층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 12 와 동일하게 하여, 광학 필름 (단층 필름) 을 얻었다.
＜비교예 7＞
광 흡수 재료 B 의 함유량을 표 3 에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 비교예 6 과 동일하게 하여, 광학 필름 (단층 필름) 을 얻었다.
＜비교예 8＞
국제 공개 제2018/139638호의 제조예 1 에서 사용한 열가소성 수지 (J0) 를, 100 ℃ 에서 5 시간 건조시켰다. 건조시킨 열가소성 수지 (J0) 를, 압출기에 공급하고, 압출기 내에서 용융시켰다. 용융한 열가소성 수지 (J0) 를, 폴리머 파이프 및 폴리머 필터를 통과시켜, T 다이로부터 캐스팅 드럼 상에 시트상으로 압출하였다. 압출된 열가소성 수지 (J0) 를 냉각시켜, 두께 70 ㎛ 의 연신 전 기재를 얻었다. 얻어진 기재를 1.4 배로 연신하여, 두께 50 ㎛ 의 광학 필름을 얻었다.
＜비교예 9＞
비교예 8 의 광학 필름 상에, 광 흡수 재료를 함유하지 않는 것 이외에는 실시예 2 의 경화성 조성물과 동일한 경화성 조성물을 도포한 후, 건조 및 경화시켜, 표층을 형성하고, 광학 필름을 얻었다.
＜평가＞
얻어진 광학 필름의 흡광 계수 및 블리드 아웃의 유무를, 이하의 방법으로 평가하였다. 블리드 아웃은, 일부의 실시예 및 비교예에 대해서만 실시하였다.
(1) 흡광 계수의 비 (As/Ac)
1) 먼저, 현미 FTIR (Agilent 제조 「UMA600」및 「FTS3000」) 을 사용하여 ATR 법으로, 입사광 직경 : 100 ㎛, 프리즘 : Ge (입사각 45°), 검출기 : MCT-A, 분해능 : 4.0 ㎝-1, 적산 : 64 회의 조건에서, 적외 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 얻어진 적외 흡수 스펙트럼으로부터, 파장 9.6 ㎛ 에 상당하는 부분 (주파수 1041 ㎝-1) 의 흡광도를 판독하여, 광학 필름 전체의 흡광도 A 를 얻었다.
2) 이어서, 광학 필름의 일방의 면 a 로부터, 두께의 30 ％ 를 깎았다. 그리고, 깎아 얻어진 면의 흡광도 A1 을, 상기 1) 과 동일하게 측정하였다.
3) 또, 광학 필름의 타방의 면 b 로부터, 두께의 30 ％ 를 깎았다. 그리고, 깎아 얻어진 면의 흡광도 A2 를, 상기 1) 과 동일하게 측정하였다.
4) 상기 1) ∼ 3) 에서 얻어진 흡광도 A, A1 및 A2 를, 하기 식에 적용시켜, 표층 영역의 흡광 계수 As 및 내층 영역의 흡광 계수 Ac 를, 각각 산출하였다.
표면 흡광 계수 As = (A - A1) × loge10 ÷ (0.3 T)
내부 흡광 계수 Ac = A2 × loge10 ÷ (0.4 T)
(T : 광학 필름의 두께
A : 광학 필름의 흡광도
A1 : 광학 필름의 일방의 면 (10a) 으로부터 광학 필름의 두께 T 의 30 ％ 분을 깎아 측정한 흡광도
A2 : 광학 필름 타방의 면 (10b) 으로부터 광학 필름의 두께 T 의 30 ％ 분을 깎아 측정한 흡광도)
(2) 블리드 아웃
얻어진 필름을, 90 ℃ 의 고온 서모와, 80 ℃ 90 ％RH 의 습열 서모에 3000 시간 투입하였다. 수시로 꺼내어, 필름의 표면 석출물의 유무를 관찰하였다. 관찰은, 암실에서 그린 램프에 비추어 실시하였다.
그리고, 석출물이 관찰될 때까지 필요로 한 시간을, 표 2 및 3 에 나타낸다.
또, 얻어진 광학 필름을 사용하여 편광판 및 표시 장치를 제조하였다. 그리고, 편광판 품위 및 광 누출을, 이하의 방법으로 평가하였다.
(3) 편광판의 평가 (편광판 품위)
(편광자의 제조)
중합도 2400, 비누화도 99.7 몰％, 두께 75 ㎛ 의 PVA 수지 필름을 준비하였다. 당해 필름을, 30 ℃ 의 요오드 수용액 중에서 염색하면서 필름 반송 방향으로 3 배로 연신하고, 이어서, 60 ℃ 의 4 질량％ 붕산, 5 질량％ 의 요오드화칼륨 수용액 중에서, 총 연신 배율이 원래 길이의 6 배가 되도록 연신하였다. 또한, 연신한 필름을 30 ℃ 의 2 질량％ 의 요오드화칼륨 수용액 중에 몇 초 침지함으로써 세정하였다. 얻어진 연신 필름을 90 ℃ 에서 건조시켜, 편광자를 얻었다.
(편광판의 제조)
광학 필름의 표층 (또는 광 흡수층) 에, 접착제를 개재하여 편광자를 첩합하고, 이면에, 접착제를 개재하여 PET 필름을 첩합하여, 편광판을 제조하였다.
(레이저 절단성)
얻어진 편광판을, 파장 9.6 ㎛ 의 탄산 가스 레이저를, 광학 필름에 조사하여 편광판을 절단하였다. 절단 조건은, 주파수 20 kHz, 출력 : 59 W, 속도 : 60 m/min 으로 하였다. 현미경으로 절단 길이 10 ㎝ 에 걸치는 표면 근방을 확인하여 평가하였다.
S : 오염이나 그을음이 전혀 없다
A : 오염이나 그을음이 약간 절단부에 약간 보인다
B : 오염이나 그을음이 절단부 주변에 약간 보인다
C : 오염이나 그을음이 현저하지만, 클리닝 가능
× : 오염이 심하여 사용할 수 없다
C 이상이면 양호로 판단하였다.
(4) 표시 장치의 평가 (광 누출)
먼저, IPS 형 액정 표시 장치인 히타치 제조 액정 표시 장치 Wooo W32L-H90 에 미리 첩합되어 있던 편광판을 주의 깊게 박리하였다. 그리고, 원래 붙어 있던 편광판의 투과축과 일치하도록, 레이저 컷한 편광판을 첩부 (貼付) 하여, 액정 표시 장치를 제조하였다. 레이저 컷한 편광판의 첩부는, 본 발명의 광학 필름이 액정 셀측이 되도록 실시하였다.
그리고, 얻어진 액정 표시 장치를, 전체면 흑표시시킨 상태로 암실에서 육안 관찰하여, 단부의 광 누출을 10 명이 평가하였다.
SS : 10 명 모두 광 누출이 전혀 안 보인다
S : 10 명 중 1 명에게 약한 광 누출이 보였다
A : 10 명 중 2 ∼ 3 명에게 약한 광 누출이 보였다
B : 10 명 중 4 ∼ 6 명에게 약한 광 누출이 보였다
C : 10 명 중 7 명 이상에게 약한 광 누출이 보였다. 실용상은 문제 없다.
× : 10 명 모두 강한 광 누출이 보였다
C 이상이면 양호로 판단하였다.
실시예 1 ∼ 21 의 광학 필름의 조성 및 평가 결과를 표 2 에 나타내고, 실시예 22 ∼ 26 및 비교예 1 ∼ 10 의 광학 필름의 조성 및 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.
Figure pct00009
Figure pct00010
표 2 및 3 에 나타내는 바와 같이, 흡광 계수비 As/Ac 가 1.1 ∼ 20 으로 조정된 실시예 1 ∼ 26 의 광학 필름은, 레이저 절단성이 양호하고, 편광판의 품위가 우수한 (오염이 적은) 것을 알 수 있다. 또, 얻어지는 표시 장치도 광 누출이 없는 것을 알 수 있다.
이에 대해, 흡광 계수비 As/Ac 가 1.1 미만인 비교예 1 ∼ 3 및 6 ∼ 8 의 광학 필름은, 레이저 절단성이 나쁘고, 편광판의 품위가 떨어지는 것을 알 수 있다. 한편, As/Sc 가 20 을 초과하는 비교예 4, 5, 9 및 10 의 광학 필름은, 표시 장치의 광 누출이 발생하는 것을 알 수 있다.
본 출원은, 2020년 7월 29일 출원된 일본 특허출원 2020-128426에 기초하는 우선권을 주장한다. 당해 출원 명세서 및 도면에 기재된 내용은, 모두 본원 명세서에 원용된다.
본 발명에 의하면, 표시 장치에 있어서 광 누출을 발생시키지 않고, 레이저광에 의한 절단성을 높일 수 있는 광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
10 : 광학 필름
11 : 기재층
12, 13 : 표층
20 : 편광자
30 : 다른 광학 필름
40 : 접착층
100 : 편광판
200 : 적층물
Sa, Sb : 표층 영역
C : 내층 영역
L : 레이저광

Claims (13)

  1. 시클로올레핀 수지를 포함하는 광학 필름으로서,
    상기 광학 필름의 일방의 면으로부터 상기 광학 필름의 두께의 30 ％ 의 깊이까지의 영역을 표층 영역 (Sa), 상기 광학 필름의 타방의 면으로부터 상기 광학 필름의 두께의 30 ％ 의 깊이까지의 영역을 표층 영역 (Sb), 상기 표층 영역 (Sa) 과 상기 표층 영역 (Sb) 사이의 영역을 내층 영역 (C) 으로 했을 때,
    적어도 상기 표층 영역 (Sa) 의, ATR 법으로 측정되는 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 As 와, 상기 내층 영역 (C) 의, ATR 법으로 측정되는 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수 Ac 의 비 As/Ac 는, 1.1 ∼ 20 이고,
    상기 광학 필름의 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡수 계수는, 1.5 × 10-5/㎛ 이상인, 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비 As/Ac 는, 3 ∼ 15 인, 광학 필름.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 표층 영역 (Sa) 및 상기 내층 영역 (C) 은, 파장 9.6 ㎛ 의 광의 흡광 계수가 4.0 × 10-3/㎛ 이상인 광 흡수 재료를 각각 포함하는, 광학 필름.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 표층 영역 (Sa) 에 있어서의 상기 광 흡수 재료의 함유량 Ms 는, 상기 내층 영역 (C) 에 있어서의 상기 광 흡수 재료의 함유량 Mc 보다 많은, 광학 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    Ms/Mc 는, 2.5 ∼ 20 인, 광학 필름.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    시클로올레핀 수지와, 상기 광 흡수 재료를 포함하는 기재층과,
    상기 기재층의 적어도 일방의 면에 적층되고, 시클로올레핀 수지와, 상기 광 흡수 재료를 포함하거나, 또는, 상기 광 흡수 재료로서 (메트)아크릴 수지를 포함하는 표층을 갖고,
    상기 표층에 있어서의 상기 광 흡수 재료 Ms' 의 함유량은, 상기 기재층에 있어서의 상기 광 흡수 재료의 함유량 Mc' 보다 많은, 광학 필름.
  7. 제 6 항에 있어서,
    Ms'/Mc' 는, 2.5 ∼ 50 인, 광학 필름.
  8. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시클로올레핀 수지와, 상기 광 흡수 재료를 포함하는 기재층과,
    상기 기재층의 적어도 일방의 면에 적층되고, 상기 광 흡수 재료로서의 경화성 화합물과, 경화제를 포함하는 경화성 조성물의 경화물로 이루어지는 표층을 갖고,
    상기 경화성 화합물은, 경화제와 반응하는 기를 갖는 우레탄 화합물인, 광학 필름.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 흡수 재료는, 에스테르 화합물 또는 (메트)아크릴 중합체 입자를 포함하는, 광학 필름.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 흡수 재료는, 당 에스테르 화합물인, 광학 필름.
  11. 편광자와,
    상기 편광자의 적어도 일방의 면에 배치된, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름을 갖는, 편광판.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광학 필름의 상기 표층 영역 (Sa) 에 포함되는 면은, 상기 편광자와 접착되어 있는, 편광판.
  13. 액정 셀과,
    그것을 협지하는 제 1 편광판 및 제 2 편광판을 갖고,
    제 1 편광판 및 제 2 편광판 중 적어도 일방은, 제 11 항 또는 제 12 항에 기재된 편광판인, 액정 표시 장치.
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