JP6921459B2 - スリップ性に優れた光学フィルム、およびこれを含む偏光板 - Google Patents

Description

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本出願は、２０１６年９月２０日付の韓国特許出願第１０−２０１６−０１２０１０３号および２０１７年９月１８日付の韓国特許出願第１０−２０１７−０１１９８２９号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、スリップ性に優れた光学フィルム、およびこれを含む偏光板に関するものである。

液晶表示装置は偏光された光を利用するものであり、このために偏光板が使用されており、代表的にＰＶＡ素子が使用されている。しかし、ＰＶＡ素子のような偏光板は自体の機械的特性が弱くて外部環境、例えば温度や湿度の影響を容易に受けるため、これを保護するための保護フィルムが必要である。

このような保護フィルムは光学的特性に優れ、かつ機械的特性に優れていなければならない。偏光板に使用されるＰＶＡ素子の保護フィルムとして、従来はＴＡＣフィルム（Ｔｒｉ−Ａｃｅｔｙｌ−Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｆｉｌｍ）が使用されてきたが、最近はＴＡＣフィルムより優れた耐吸水特性を有するアクリル系フィルムが使用されている。

このような偏光板保護用アクリル系フィルムは延伸加工を通じて製造されるが、高温での寸法変化が少なく光学的特性が安定的に維持できるように、一般にガラス転移温度が１２０℃以上のアクリル系樹脂が使用される。また、アクリル系樹脂の寸法安定性と光学的特性をより向上させるために主鎖に環状構造を導入しており、このために耐熱性を付与する環状（ｃｙｃｌｉｃ）構造の単量体を導入している。しかし、環状構造の単量体を導入する場合、原材料単価が高くなるだけでなく、より高温での加工をしなければならないという問題がある。

一方、アクリル系樹脂、特にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）は透明性に優れて偏光板保護用フィルムとしての可能性があるが、ガラス転移温度が低くて、そのために高温で延伸履歴が解かれて寸法安定性が悪くなる問題がある。また、ＩＰＳモード用偏光板保護フィルムとして使用するためには、ゼロ（ｚｅｒｏ）位相差値を実現するために別途の位相差調節剤を添加しなければならないが、この時、使用される位相差調節剤はポリメチルメタクリレートと相溶性が優れていなければならないし、また、ゼロ位相差実現のために適切な含有量を含まなければならない。また、ポリメチルメタクリレートは延伸してフィルムに製造すれば、延伸条件によって偏光板のＰＶＡ素子との接着力が変わることになるという問題がある。

また、偏光板保護用アクリル系フィルムは摩擦による静電気が大きく、フィルム間の接触時にくっつくブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）現象が激しくて、フィルムの巻取りのためにはポリオレフィン系またはポリエステル系マスキングフィルム（ｍａｓｋｉｎｇ ｆｉｌｍ）を使ったりスリップ性を付与できるプライマー層を導入するのが必要である。しかし、このようなマスキングフィルムの除去過程で前記アクリル系フィルムに痕跡を残すことになり、アクリル系フィルムの品質の低下をもたらすことができ、さらに、マスキングフィルムの追加および除去、またはプライマー層を導入するための設備が要求されるだけでなく、追加的なフィルムまたはプライマーの使用による製品単価の上昇という経済的な問題もあった。

そこで本発明者らは、主鎖に環状構造の単量体を含まないアクリル系樹脂を使用しながらもゼロ位相差を実現でき、また、別途のマスキングフィルムを使用せずともセルフワインディング（ｓｅｌｆ−ｗｉｎｄｉｎｇ）が可能であるようにスリップ性に優れた光学フィルムを製造するために鋭意努力した結果、後述するように位相差調節剤としてポリカーボネートを使用し有機粒子を含ませて延伸して製造した二軸延伸光学フィルムが、前記を達成することを確認して本発明を完成した。

本発明は、スリップ性に優れて、ゼロ位相差を実現できる二軸延伸光学フィルムを提供するものである。

また、本発明は、前記二軸延伸光学フィルムを含む偏光板を提供するものである。

前記課題を解決するために、本発明は、基材層を含む二軸延伸光学フィルムにおいて、前記基材層は、アクリル系樹脂、ポリカーボネートおよび平均粒径が０．３μｍ〜３μｍのポリ（メタ）アクリレート系有機粒子を含み、フィルム間の静摩擦係数が０．７以下である、二軸延伸光学フィルムを提供する。

アクリル系樹脂は透明性に優れて光学用フィルム、特に偏光板保護用フィルムに使用することができる。しかし、アクリル系樹脂をフィルムに製造する場合機械的強度を高めるために延伸工程を使用しなければならないが、アクリル系樹脂はガラス転移温度が低いので、延伸して製造した光学用フィルムは高温で延伸履歴が解かれて寸法安定性が悪くなるという問題がある。これを改善するために、アクリル系樹脂の主鎖に環状構造を導入する方法があるが、製造工程が複雑で、原材料単価が高くなるだけでなく、より高温での加工を行わなければならないという問題がある。

また、アクリル系樹脂を延伸すると、延伸方向に対して垂直な方向に屈折率が大きくなる負の複屈折特性を有し、したがって、偏光板の保護フィルムのようにゼロ位相差を有するためには、延伸方向に屈折率が大きくなる正の複屈折特性を有する位相差調節剤が必要である。

また、偏光板保護フィルムの巻取りのためには、ブロッキング現象が発生しないようにマスキングフィルムまたはプライマー層の使用が要求されるが、これらの使用による品質低下および単価上昇の問題がある。

そこで本発明では、後述するようなアクリル系樹脂に、位相差調節剤としてポリカーボネートを使用してゼロ位相差を実現できるだけでなく、有機粒子の導入による表面の凹凸によって優れたスリップ性を有するため、別途のマスキングフィルムの使用が要求されない二軸延伸光学フィルムを提供する。

以下、本発明をより詳しく説明する。

アクリル系樹脂
本発明で使用する用語‘アクリル系樹脂’は、アクリレート系単量体を重合して製造される樹脂を意味し、本発明で基材層を構成する主成分である。特に、前記‘アクリル系樹脂’は、主鎖に環状構造を含まないことを特徴とする。

好ましくは、前記アクリレート系単量体としては主鎖に環状構造を持たないもので、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、アクリル酸エチル、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、およびベンジルメタクリレートで構成される群より選択されるいずれか一つ以上を使用することができる。

また、必要に応じて、前記アクリル系樹脂はスチレン系単量体、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、またはベンゾイルスチレン、またはアクリロニトリルをさらに含むことができる。

前記アクリル系樹脂のガラス転移温度は１００℃〜１２０℃である。前記ガラス転移温度が１００℃未満の場合にはフィルムに製造した時、熱的安定性が低下するという問題がある。

また、前記アクリル系樹脂の重量平均分子量は１００、０００〜１５０、０００ｇ／ｍｏｌである。前記重量平均分子量が１００、０００ｇ／ｍｏｌ未満の場合には、フィルムに製造した時、機械的物性が落ちる問題があり、前記重量平均分子量が１５０、０００ｇ／ｍｏｌ超過の場合には、押出加工が難しいという問題がある。

特に、前記アクリル系樹脂は、メチルメタクリレートおよびメチルアクリレートの共重合体のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）でありうる。具体的に、前記アクリレート系単量体として、メチルメタクリレートおよび／またはメチルアクリレートを使用することができる。好ましくは、前記アクリル系樹脂は、メチルメタクリレートを９０〜９９重量％含み、メチルアクリレートを１〜１０重量％含むことが好ましい。前記メチルアクリレートは共重合体の分解を抑制する役割を果たす。

前記ポリメチルメタクリレートは、メチルメタクリレート以外にメチルアクリレートを使用する点を除いては、公知の方法で製造することができる。例えば、乳化重合法、乳化−懸濁重合法、懸濁重合法などの方法で製造されることができる。また、メチルアクリレート単量体をポリメチルメタクリレートの末端に導入するために、ポリメチルメタクリレートを先に重合した後、メチルアクリレート単量体を重合することができる。

また、前記アクリル系樹脂は、前記アクリル系樹脂および前記ポリカーボネートの総重量を基準にして９０〜９９重量％含まれることができる。

ポリカーボネート
本発明で使用する用語‘ポリカーボネート’とは、芳香族ジオール化合物およびカーボネート前駆体が反応して形成されるもので、界面重合または溶液重合で製造されることができる。一例として、ビスフェノールＡとホスゲンを界面重合して製造することができる。特に、本発明でアクリル系樹脂と共に基材層を構成する成分である。

前記ポリカーボネートは位相差調節のために添加されるもので、後述するように、本発明に係る二軸延伸光学フィルムがゼロ位相差を実現できるように添加される。また、アクリル系樹脂との相溶性を考慮して、前記ポリカーボネートの重量平均分子量は１０、０００〜２０、０００が好ましい。前記ポリカーボネートの重量平均分子量が２０、０００を超える場合には、アクリル系樹脂との相溶性が落ちて全体的に不透明な組成物になり、光学フィルムに使用するのに望ましくない。

また、前記ポリカーボネートは、前記アクリル系樹脂および前記ポリカーボネートの総重量を基準にして１〜１０重量％含まれることができる。前記含有量が１重量％未満であればフィルムのゼロ位相差の実現が難しく、前記含有量が１０重量％を超過すれば、全体的に不透明な組成物になり、望ましくない。

ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子
本発明で使用する用語‘ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子’とは、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、または酸化亜鉛などのような無機微粒子とは区別されるもので、（メタ）アクリレート系単量体を５０重量％以上使用して製造された重合体粒子を意味する。この時、ポリ（メタ）アクリレート系前記有機粒子は弾性を有さない硬質粒子および有機ビード（ｂｅａｄ）という点から、弾性重合体あるいは弾性体層を含む軟質粒子と区分される。

前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は、本発明の光学フィルムの表面にスリップ性を付与してセルフワインディングが可能であるように導入される。具体的に、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は、上述したアクリル系樹脂およびポリカーボネート樹脂に分散されて、フィルムの表面に凹凸を付与することによって光学フィルムのスリップ性を改善する。スリップ性の改善の要否は、後述するように、フィルム間の摩擦係数を測定することによって確認できるが、本発明に係る光学フィルムは０．７以下のフィルム間の静摩擦係数を示して、優れたスリップ性を有することが分かる。

前記基材層に含まれているポリ（メタ）アクリレート系有機粒子が、二軸延伸した光学フィルムの表面に凹凸を付与しながらも光透過度を低下させないように、前記有機粒子の平均粒径は０．３μｍ〜３μｍ範囲以内である。前記有機粒子の粒径が０．３μｍ未満の場合、光学フィルム表面に凹凸がとても小さく形成されてフィルム間の摩擦係数の増加でセルフワインディングが容易ではないこともあり、前記粒径が３μｍ超過の場合、表面ヘイズが高くなりフィルムの光透過度が減少するだけでなく、押出加工時に問題をもたらすことがある。好ましくは、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子の粒径は０．３５μｍ〜２μｍ、または０．４μｍ〜１．５μｍでありうる。

また、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は単分散粒子でありうる。具体的に、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は、粒径分布が−２０％〜＋２０％であることが好ましい。前記分布を有する有機粒子を使用して、前記光学フィルムのヘイズの増加および光透過度の減少を防止することができる。

また、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は架橋重合体粒子でありうる。具体的に、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は、（メタ）アクリレート系単量体から由来する繰り返し単位からなる主鎖が架橋剤によって架橋された構造を有する架橋重合体粒子でありうる。架橋重合体粒子を使用する場合、非架橋重合体粒子に比べて優れた耐熱性を有して望ましい。

具体的に、前記（メタ）アクリレート系単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートおよびジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートからなる群より選択される一つ以上の（メタ）アクリレート系単量体を用いることができるが、これに限定されるものではない。

そして、前記架橋剤としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチルロールプロパントリ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、２，２−ジメチルプロパン−１，３−ジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ポリ（ブタンジオール）ジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリエトキシトリ（メタ）アクリレート、グリセリルプロポキシトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）、ビニルウレタン、ジアリルエーテル、ジアリルエステル、ピニルポリエステル、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジアリルオキシ酢酸、ジビニルピリジン、ジビニルナフタレン、ジビニルキシレン、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ビスアクリルアミド、トリアリルシアヌレート、トリビニルシクロヘキサン、ジビニルシラン、トリビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジビニルメチルシラン、メチルトリビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、トリビニルフェニルシラン、ジビニルメチルフェニルシラン、テトラビニルシラン、ジメチルビニルジシロキサン、ポリ（メチルビニルシロキサン）、ポリ（ビニルヒドロシロキサン）およびポリ（フェニルビニルシロキサン）からなる群より選択された一つ以上の単量体形態の化合物または単分子化合物を用いることができるが、これに限定されるものではない。

また、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は、前記基材層を構成する主成分のアクリル系樹脂、具体的にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）との屈折率１．４９の差が０．０５以下となるように選択されることができる。これは、微粒子と微粒子が分散している樹脂との屈折率差が大きくてフィルム内の散乱によって内部ヘイズが増加することを防止するためである。

そのために、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子の屈折率は１．４４〜１．５４であることが好ましい。

また、前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子の１０％の熱分解温度（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；Ｔｄ、ｉｎ ａｉｒ）は２５０℃以上でありうる。この時、‘有機粒子の１０％の熱分解温度’とは、熱重量分析器によって測定時の熱分解により有機粒子の重量が減少した比率が１０％に到達する時点の温度を意味する。２５０℃未満の熱分解温度を有する有機粒子の場合十分な耐熱性を有さないので、前記フィルムの延伸および／または成形加工中に分解されてヒューム（ｆｕｍｅ）、気泡などが発生でき、これによるフィルムの外観不良を引き起こすことがある。具体的に、前記有機粒子の１０％の熱分解温度（Ｔｄ）は、２５０℃〜２７０℃であることが好ましい。

したがって、本発明のポリ（メタ）アクリレート系有機粒子のような硬質粒子ではなく弾性を有する軟質粒子の場合、低い熱分解温度を有するので熱安定性が低下して押出加工時に熱分解されてヒュームを発生させることができ、これによってフィルムの外観不良の問題が発生することができる。

このような前記有機粒子は、前記アクリル系樹脂および前記ポリカーボネート１００重量部対比０．０１〜０．５重量部含まれることができる。前記含有量が０．０１未満の場合フィルム間の摩擦係数が増加してセルフワインディングが不可能であり、０．５重量部を超えた場合フィルムの表面凹凸の増加でフィルムのヘイズが増加することができ、延伸時にフィルムが破断することができる。好ましくは、前記有機粒子の含有量（重量部）は、前記アクリル系樹脂および前記ポリカーボネート１００重量部対比０．０５重量部以上、０．０６重量部以上、または０．０７重量部以上であり、また、０．４重量部以下、０．３重量部以下、または０．２重量部以下である。

基材層
本発明で基材層は、上述したアクリル系樹脂、ポリカーボネートおよび有機粒子を含む組成物で製造される。一例として、前記アクリル系樹脂、ポリカーボネートおよび有機粒子を溶融混練して組成物を製造した後、これを未延伸フィルムに製造して前記基材層を製造することができる。

また、前記組成物は、必要に応じて紫外線吸収剤、熱安定化剤、潤滑剤などの添加剤を含むことができる。この時、前記添加剤は組成物の物性を害しない範囲内で適切な含有量で含まれることができ、例えば、全体組成物１００重量部を基準にして０．１〜５重量部含まれることができる。

また、前記組成物でフィルムを製造する方法としては、当該技術分野に知られているいずれの方法、例えば、溶液キャスター法や押出法などを用いることができ、一例として、溶融押出成形法を用いることができる。

具体的に、前記光学材料用樹脂組成物を乾燥して水分を除去した後、原料ホッパー（ｈｏｐｐｅｒ）から押出機をシングルまたはツイン押出機に供給し、高温で溶融して原料ペレットを得て、得られた原料ペレットを乾燥し、原料ホッパーから押出機までをシングル押出機で溶融した後、コートハンガー型のＴ−ダイに通過させ、クロムめっきキャスティングロールおよび冷却ロールなどを経てフィルムを製造することができる。この時、フィルム成形温度は、好ましくは１５０℃〜３５０℃、より好ましくは２００℃〜３００℃である。一方、上記のように、Ｔダイ法でフィルムを成形する場合には、公知の単軸押出機や二軸押出機の先端部にＴ−ダイを装着し、フィルム形状に押出されたフィルムを巻き取ってロール状のフィルムを得ることができる。また、フィルム成形時に異物を除去するためにポリマーフィルターを用いることができる。

プライマー層
前記光学フィルムは、前記基材層の一面上に形成されたプライマー層をさらに含むことができる。この時、プライマー層は、必要に応じて偏光板と付着する基材層の一面に形成されて、後述するように二軸延伸して光学フィルムを製造した時、光学フィルムと偏光板、例えばＰＶＡ素子間の接着力を向上させることができる。また、前記プライマー層は、光学フィルムの表面コーティング時にコーティング液によるフィルムの浸食を防止することができる。

前記プライマー層はポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、またはその混合物を含む。好ましくは、前記プライマー層は、ポリエステル系樹脂およびポリウレタン系樹脂を全て含み、この場合、ポリエステル系樹脂およびポリウレタン系樹脂をそれぞれ７０〜９５重量部および５〜３０重量部含む。

前記ポリエステル系樹脂は、主鎖にカルボン酸とアルコールの反応によって形成されるエステル基を含む樹脂を意味し、好ましくは、水分散性ポリエステル樹脂であることもあり、さらに好ましくは、多塩基酸（ｐｏｌｙｂａｓｉｃ ａｃｉｄ）とポリオール（ｐｏｌｙｏｌ）の反応によって形成されるポリエステルグリコールを含む。

そして、前記ポリウレタン系樹脂は、主鎖にイソシアネートとポリオールの反応によって形成されたウレタン繰り返し単位を含む樹脂を意味し、この時、前記イソシアネートは２つ以上のＮＣＯ基を有する化合物であり、前記ポリオールは２つ以上の水酸基を含む化合物であって、例えば、ポリエステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテルポリオールなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。

また、前記プライマー層は、必要に応じて水分散性微粒子および水分散性架橋剤をさらに含むことができる。前記水分散性微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、およびアンチモン系微粒子からなる群より選択された１種以上を用いることができ、好ましくはシリカを用いることができる。シリカを用いる場合、コロイダルシリカに使用することが好ましい。前記水分散性微粒子の直径は５０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜３００ｎｍである。

前記プライマー層は、ポリエステル系樹脂およびポリウレタン系樹脂を含むプライマー溶液をコーティングして製造することができ、コーティング方法は特に限定されない。一例として、バー（ｂａｒ）コーティング、マイクログラビアコーティング、スロットダイコーティング、コンマコーティングなどの方法を使用することができる。

また、必要に応じて、前記プライマー層は帯電防止特性を有することができ、そのため、前記プライマー層は界面活性剤、有機塩、無機塩、伝導性フィラー、伝導性高分子、ブロック共重合体、金属酸化物などを０．１〜１０重量％含むことができる。また、必要に応じて、前記プライマー層は紫外線遮断特性を有することができ、そのため、前記プライマー層は紫外線吸収剤を０．１〜１０重量％含むことができる。前記紫外線吸収剤としては光学フィルムに使用されるものであれば特に限定されず、例えば、トリアジン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノール系紫外線吸収剤を使用することができる。

前記のようなプライマー層を用いる場合、基材層との接着力が優れており、基材層とプライマー層の二軸延伸でも各層の特性を維持しながらもプライマー層の接着力を向上させることができる。

二軸延伸光学フィルム
本発明に係る二軸延伸光学フィルムは、上述した基材層を含む。前記二軸延伸とは、基材層を含む未延伸フィルムを二軸延伸することを意味する。具体的に、二軸延伸とは、基材層を含む未延伸フィルムを縦方向に一軸延伸した後、以降横方向に延伸したり、または未延伸フィルムを横方向に一軸延伸した後、以降縦方向に延伸することを意味する。

この時、前記二軸延伸光学フィルムは、上述した基材層を含む未延伸フィルムを製造する段階；および前記未延伸フィルムを二軸延伸する段階を含む製造方法で製造される。

または必要に応じて、前記二軸延伸光学フィルムは、上述した基材層、および前記基材層の一面上にプライマー層を形成して未延伸フィルムを製造する段階；および前記未延伸フィルムを二軸延伸する段階を含む製造方法で製造される。または、前記二軸延伸光学フィルムは、上述した基材層を縦方向に一軸延伸する段階；前記一軸延伸された基材層上にプライマー層を形成する段階；および前記基材層とプライマー層を横方向に延伸する段階を含む製造方法で製造される。

好ましくは、前記延伸倍率は、ＭＤ方向（縦方向）に１．２倍〜３．０倍およびＴＤ方向（横方向）に１．５倍〜４．０倍が望ましい。前記延伸は高分子を整列することで、延伸程度によって製造される二軸延伸光学フィルムの特性に影響を与える。より好ましくは、前記ＭＤ方向の延伸倍率とＴＤ方向の延伸倍率の比（ＴＤ延伸倍率／ＭＤ延伸倍率）が１．０〜２．５である。

また、前記延伸温度は、前記アクリル系樹脂のガラス転移温度を基準にして−１０℃〜＋２０℃の温度範囲で行うことが好ましい。前記延伸温度は、二軸延伸光学フィルムの接着力に影響を与え、前記温度範囲外では接着力が十分でないという問題がある。

また、本発明に係る二軸延伸光学フィルムは寸法安定性に優れて、このような熱的寸法安定性を評価するために、ＴＴＳ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ）という変数を導入した。

ＴＴＳは、延伸工程で製造された光学フィルムが延伸履歴が緩和しながら急激に収縮し始める温度を意味する。具体的に、光学フィルムに温度を加えた時、温度の増加に伴って膨張後に収縮が始まる温度を意味する。好ましくは、本発明に係る二軸延伸光学フィルムのＭＤ方向のＴＴＳおよびＴＤ方向のＴＴＳがそれぞれ９５℃以上であり、好ましくは１００℃〜１２０℃である。

一方、本発明に係る二軸延伸光学フィルムの厚さは必要に応じて適切に調節することができ、一例として１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。

また、好ましくは、本発明に係る二軸延伸光学フィルムは、下記数式１および数式２を満足する：
［数式１］
０ｎｍ≦Ｒｉｎ≦１０ｎｍ（Ｒｉｎ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ）
［数式２］
−１０ｎｍ≦Ｒｔｈ≦１０ｎｍ（Ｒｔｈ＝（ｎｚ−ｎｙ）×ｄ）
前記数式１および２において、
ｎｘは光学フィルムの面内で屈折率が最も大きい方向の屈折率を示し、ｎｙはｎｘと垂直な方向の屈折率を示し、ｎｚは光学フィルムの厚さ方向の屈折率を示し、
ｄは光学フィルムの厚さ（ｎｍ）を意味する。

前記数式１および２はゼロ位相差を満足することを意味し、上述のようにアクリル系樹脂と位相差調節剤としてポリカーボネートを使用することによって、ゼロ位相差を実現することができる。

一方、本発明に係る二軸延伸光学フィルムは、上述のように有機粒子の導入によってフィルムの表面にｎｍサイズの凹凸構造を有して０．７以下のフィルム間の静摩擦係数を示す。前記静摩擦係数が０．７を超える場合には、フィルム間の摩擦によってブロッキング現象が発生することがあり、セルフワインディングが不可能である。好ましくは、前記二軸延伸光学フィルムのフィルム間の静摩擦係数が０．６以下、０．５以下、または０．４５以下である。前記静摩擦係数が低いほどスリップ性に優れたものであるため、その下限に制限はないが、その下限は一例として０．０１以上、０．０５以上、０．１以上、または０．２以上でありうる。

追加的に、前記二軸延伸光学フィルムのフィルム間の動摩擦係数も０．７以下でありうる。好ましくは、前記二軸延伸光学フィルムのフィルム間の動摩擦係数が０．６以下、０．５以下、または０．４５以下であり、その下限は一例として０．０１以上、０．０５以上、０．１以上、または０．２以上でありうる。

このような静摩擦係数は接触された二枚の光学フィルムに一定の荷重を付加した後、このうち一枚のフィルムが停止状態から動き始める瞬間の荷重値から測定でき、動摩擦係数は接触された二枚の光学フィルムに一定の荷重を付加した後、このうち一枚のフィルムが動く間の荷重値から測定できる。

一方、前記二軸延伸光学フィルムの表面凹凸形状は、表面の平均粗さ（Ｒａ）を測定して確認できる。

具体的に、前記二軸延伸光学フィルムの表面の平均粗さ（Ｒａ）は４ｎｍ〜３０ｎｍでありうる。表面凹凸による平均粗さ（Ｒａ）が４ｎｍ未満の場合、フィルム間の摩擦係数値が増加してスリップ性が良くないこともあり、平均粗さ（Ｒａ）が３０ｎｍ超過の場合、フィルムのヘイズが増加して光透過度が低下できる。具体的に、前記表面の平均粗さ（Ｒａ）は、好ましくは４．５ｎｍ〜２０ｎｍ、さらに好ましくは４．５ｎｍ〜１０ｎｍでありうる。

ここで、表面の平均粗さ（Ｒａ）は、表面凹凸形状の高さの絶対値の算術平均を表したもので、下記数式３によって計算され、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定可能である：

前記数式３において、
Ｌは測定を実施する基準長さを意味し、関数ｆ（ｘ）は測定を通じて得られた粗さ曲線を意味する。

また、前記二軸延伸光学フィルムの内部ヘイズは０．５％以下であり、外部ヘイズは０．３％〜３．５％でありうる。上述した範囲のヘイズを示す光学フィルムの場合、有機粒子の導入によって優れたスリップ性を示しながらも光透過度が低下しないので、偏光板の保護フィルムとして有用である。好ましくは、前記二軸延伸光学フィルムの内部ヘイズは０超過０．３％以下であり、外部ヘイズは０．４％〜１．０％でありうる。

ここで、二軸延伸光学フィルムの内部ヘイズは、ヘイズが０である粘着剤を表面に貼付して平坦化層を作ったり、あるいはアルカリ処理をした表面に平坦化層をコーティングして測定でき、光学フィルムの外部ヘイズはフィルム自体に対してヘイズを測定して得られた総ヘイズから内部ヘイズ値を引いて測定できる。

また、前記二軸延伸光学フィルムは、光学フィルムの厚さが４０μｍの条件で、可視光線領域の透過度、すなわち、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍでの光透過度が９０％以上でありうる。前記透過度は、日立ハイテクノロジーズ社製のＵ−３３１０のような分光光度計で測定することができる。前記二軸延伸光学フィルムが前記範囲の光透過度を有する場合は、前記光学フィルムが用いられる表示装置の輝度が低下しないことがある。

偏光板
また、本発明は偏光子および前記偏光子の少なくとも一面に備えられた上述した二軸延伸光学フィルムを含む偏光板を提供する。前述のように、本発明に係る二軸延伸光学フィルムは偏光板の保護フィルムとして用いることができ、そのため、偏光板の機械的特性を補完し、外部環境、例えば温度や湿度の影響から偏光板を保護できる。

本明細書において、偏光板は、偏光子と保護フィルムとを含む状態を意味し、前記偏光子としては、ヨウ素または二色性染料を含むポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなるフィルムを用いることができる。前記偏光子は、ＰＶＡフィルムにヨウ素または二色性染料を染着させて製造されることができるが、その製造方法は特に限定されない。

また、本発明に係る保護フィルムは偏光子の両面に備えられることができ、一面にだけ備えられることもできる。本発明の光学フィルムが偏光子の一面に備えられる場合、他の一面には、当該技術分野でよく知られている偏光子保護フィルム、例えば、アクリルフィルム、ＴＡＣフィルム、ＰＥＴフィルム、ＣＯＰフィルム、ＰＣフィルム、ノルボルネン系フィルムなどが制限なしに用いることができる。

前記保護フィルムと偏光子は当該技術分野において一般に使用される水系接着剤または非水系接着剤の紫外線硬化型接着剤によって接着することができる。この時、接着剤の塗布は、保護フィルムのプライマー層が塗布された面あるいはプライマー層が塗布されない面に関係なく可能である。具体的に、接着剤としては、ポリビニルアルコール系接着剤、（メタ）アクリレート系接着剤、エン／チオール系接着剤、不飽和ポリエステル系接着剤、エポキシ系接着剤、またはウレタン系接着剤などが制限なく用いることができる。

また、本発明は、前記偏光板を含む画像表示装置を提供し、さらに望ましくは液晶表示装置を提供する。例えば、本発明に係る液晶表示装置は、液晶セルおよびこの液晶セルの両面にそれぞれ備えられた第１偏光板および第２偏光板を含む液晶表示装置であり、前記第１偏光板および前記第２偏光板の少なくとも一つが本発明に係る偏光板であることを特徴とする。すなわち、第１偏光板と液晶セルとの間に、第２偏光板と液晶セルとの間に、または第１偏光板と液晶セルとの間および第２偏光板と液晶セルとの間の両方ともに、本発明に係る光学フィルムを一つまたは二つ以上備えられることができる。前記偏光板の液晶セルと反対側に備えられた光学フィルムまたは偏光子保護フィルムは、ＵＶ吸収剤を含むことが好ましく、前記保護フィルム上にＡＧコーティング（ａｎｔｉ−ｇｌａｒｅコーティング）、ＬＲコーティング（ｌｏｗ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎコーティング）などのような表面コーティングをすることもできる。

前述のように、本発明に係る二軸延伸光学フィルムは、環状構造の単量体を含まないアクリル系樹脂を使用しながらもゼロ位相差を実現でき、また、スリップ性に優れていてセルフワインディングが可能であるという特徴がある。

以下、本発明の理解を助けるために望ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明をより簡単に理解するために提供されるものだけであり、これにより本発明の内容が限定されるものではない。

製造例１：ポリメチルメタクリレート
５リットルの反応器に、メチルメタクリレート９８ｗｔ％およびメチルアクリレート２ｗｔ％の単量体混合物１０００ｇを入れて、蒸留水２０００ｇ、５％ポリビニルアルコール溶液８．４ｇ（ＰＯＶＡＬ ＰＶＡ２１７、クラレ社製）、および分散助力剤としてホウ酸０．１ｇを投入して溶解した。ここに、連鎖移動剤としてｎ−オクタンチオール２．５ｇ、重合開始剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリル１．５ｇを投入し、４００ｒｐｍで攪拌しながら水相中に分散させて懸濁液を製造した。８０℃に昇温して９０分間重合させた後、３０℃に冷却させた。得られたビードを蒸留水で洗浄および脱水した後に乾燥してポリメチルメタクリレート樹脂を製造した。前記製造された樹脂のガラス転移温度と分子量を測定した結果、ガラス転移温度１１５℃、重量平均分子量は１２０、０００ｇ／ｍｏｌであった。前記ガラス転移温度は、Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ社の示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、１０℃／ｍｉｎの昇温条件で測定した。

製造例２：ポリカーボネート
ポリカーボネートとしては、ガラス転移温度が１３４℃であり、重量平均分子量が１６、０００ｇ／ｍｏｌのポリカーボネート樹脂（ＵＦ１００４Ａ、ＬＧ化学社製）を使用した。

実施例１〜３
製造例１で製造したポリメチルメタクリレート９７．３ｗｔ％および製造例２で製造したポリカーボネート２．７ｗｔ％を混合した。ここに、下記表１に記載されている通り、有機粒子（屈折率が１．４９であり、平均粒径が０．８μｍの球形の架橋アクリル重合体単分散粒子のＭＸ−８０Ｈ３ＷＴ、綜研化学社製）を添加し、酸化防止剤（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０、ＢＡＳＦ社製）を０．４ｐｈｒの含有量で処方してドライブレンドし、ツイン押出機でコンパウンディングして樹脂組成物を製造した。前記樹脂組成物を２６５℃で溶融させ、Ｔ−Ｄｉｅを通じてシート形態に押出キャスティングして厚さ１８０μｍの未延伸フィルムを得た。

前記未延伸フィルムを下記表１に記載されている通り、延伸温度および延伸倍率でそれぞれ二軸延伸して光学フィルムを製造した。

実施例４
前記実施例１と同様な方法で製造するが、屈折率が１．４９であり、平均粒径が０．４μｍの球形の有機粒子（ＭＸ−８０Ｈ３ＷＴ、綜研化学社製）を使用して、光学フィルムを製造した。

比較例１
有機粒子を使用しないことを除いては、実施例１と同様な方法で未延伸フィルムを製造した。前記未延伸フィルムを下記表１に記載されている通り、延伸温度および延伸倍率でそれぞれ二軸延伸して光学フィルムを製造した。

比較例２
実施例の有機粒子の代わりに、有機粒子（屈折率が１．５９であり、平均粒径が３μｍの球形の架橋スチレン重合体単分散粒子である、ＳＸ−１３０Ｈ、綜研化学社製）を添加したことを除いては、実施例２と同様な方法で未延伸フィルムを製造した。前記未延伸フィルムを下記表１に記載されている通り、延伸温度および延伸倍率でそれぞれ二軸延伸して光学フィルムを製造した。

比較例３
製造例２のポリカーボネートを使用せず、製造例１で製造したポリメチルメタクリレート１００ｗｔ％を使用したことを除いては、実施例と同様な方法で未延伸フィルムを製造した。前記未延伸フィルムを下記表１に記載されている通り、延伸温度および延伸倍率でそれぞれ二軸延伸して光学フィルムを製造した。

比較例４
実施例の有機粒子の代わりに、有機粒子（屈折率が１．４９であり、平均粒径が０．２μｍの球形の架橋アクリル粒子）を添加したことを除いては、実施例２と同様な方法で未延伸フィルムを製造した。前記未延伸フィルムを下記表１に記載されている通り、延伸温度および延伸倍率でそれぞれ二軸延伸して光学フィルムを製造した。

比較例５
有機粒子の含有量を下記表１に記載されている通り使用したことを除いては、実施例２と同様な方法で未延伸フィルムを製造した。前記未延伸フィルムを下記表１に記載されている通り、延伸温度および延伸倍率でそれぞれ二軸延伸して光学フィルムを製造した。

実験例
前記実施例および比較例で製造した光学フィルムを以下の方法で評価した。

１）ＴＴＳ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ）：光学フィルムを１０×４．５ｍｍの寸法でサンプルを製造した後、ＴＡ ＴＭＡ（Ｑ４００）装備を用いて測定した。具体的に、昇温速度１０℃／ｍｉｎおよび荷重０．０２Ｎの条件で温度を加えた時、前記サンプルがＭＤおよびＴＤ方向にそれぞれ膨張後、収縮が始まる変曲点の温度（接線の傾きが０）をＴＴＳ値とした。

２）位相差：複屈折測定器（ＡｘｏＳｃａｎ、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製）を用いて５５０ｎｍの波長で位相差を測定した。光学フィルムの面内で屈折率が最も大きい方向の屈折率（ｎｘ）、ｎｘと垂直な方向の屈折率（ｎｙ）、光学フィルムの厚さ方向の屈折率（ｎｚ）および光学フィルムの厚さ（ｄ、ｎｍ）を測定値に、以下、数式で面内位相差（Ｒｉｎ）および厚さ方向位相差（Ｒｔｈ）値を計算した。
Ｒｉｎ（ｎｍ）＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
Ｒｔｈ（ｎｍ）＝（ｎｚ−ｎｙ）×ｄ

３）光透過度：分光光度計（Ｕ−３３１０、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、波長５５０ｎｍでの光透過度を測定した。この時、光学フィルムの厚さは４０μｍであった。

４）ヘイズ：光学フィルムの総ヘイズは内部ヘイズと外部ヘイズの和であり、次の方法で総ヘイズおよび内部ヘイズを測定した後、測定された総ヘイズと内部ヘイズの差で外部ヘイズを計算する。具体的に、ヘイズ測定器（ＨＭ−１５０、Ａ光源、村上色彩技術研究所製）を用いて、ＪＩＳ Ｋ ７１０５規格によってヘイズを３回測定した後、それぞれの平均値を計算して総ヘイズを求めた。また、製造された光学フィルムの表面を平らにするためにヘイズが０である接着剤を表面に貼付して外部凹凸が接着剤で埋められるようにした後、前記ヘイズ測定器でヘイズを３回測定した後、平均値を計算して内部ヘイズを求めた。以降、求められた総ヘイズ値から内部ヘイズ値を引いて外部ヘイズを求めた。

５）摩擦係数：ＡＳＴＭ Ｄ１８９４規格によるフィルムの静摩擦係数測定標準によって、接触された２枚の光学フィルムに一定の荷重を付加した後、このうち一枚のフィルムが停止状態から動き始める瞬間の力を測定してフィルム間の静摩擦係数を測定した。

６）表面平均粗さ（Ｒａ）：ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて、試料表面を一定の速度で叩くタッピングモードを通じて上述した数式１によって光学フィルムの表面平均粗さ（Ｒａ）を測定した。

前記結果を下記表１および２に示した。

前記表１および２に示されているように、本発明に係る実施例１乃至４は全てゼロ位相差を示し、ヘイズが低く摩擦係数が０．７以下であることが分かる。反面、比較例１は、有機粒子が含まれなくフィルム表面に凹凸が形成されなくて低い平均粗さを有するので、静摩擦係数を測定できなかった。また、比較例２は、屈折率が高く平均粒径が大きい有機粒子を使用して内部および外部ヘイズが高くて光透過度が低下し、比較例３は位相差調節剤のポリカーボネートが含まれなくてゼロ位相差を実現できなかった。また、比較例４は、平均粒径が小さい有機粒子を使用してフィルム表面に凹凸が少なく静摩擦係数が高くてスリップ特性が低下し、比較例５は有機粒子含有量が高くて延伸時にフィルムが破断して、二軸延伸光学フィルムの製造が不可能であった。

したがって、本発明に係る光学フィルムは、ゼロ位相差を実現しながらもスリップ性も優れていることを確認することができた。

Claims (17)

1. 基材層を含む二軸延伸光学フィルムにおいて、
   前記基材層は、アクリル系樹脂、ポリカーボネートおよび平均粒径が０．３μｍ〜３μｍのポリ（メタ）アクリレート系有機粒子を含み、
   前記アクリル系樹脂のガラス転移温度は１００℃以上１２０℃未満であり、
   前記光学フィルムはフィルム間の静摩擦係数が０．７以下であり、
   前記アクリル系樹脂および前記ポリカーボネートの総重量を基準にして、前記アクリル系樹脂は９０〜９９重量％含まれ、前記ポリカーボネートは１〜１０重量％含まれ、
   前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子は、前記アクリル系樹脂および前記ポリカーボネートの和１００重量部対比０．０５〜０．２重量部で含まれる、二軸延伸光学フィルム。
2. 前記アクリル系樹脂は主鎖に環状構造の単量体を含まない、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
3. 前記アクリル系樹脂の重量平均分子量は１００、０００〜１５０、０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
4. 前記アクリル系樹脂は、メチルメタクリレートおよびメチルアクリレートの共重合体である、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
5. 前記アクリル系樹脂はメチルメタクリレートを９０〜９９重量％含み、メチルアクリレートを１〜１０重量％含む、請求項４に記載の二軸延伸光学フィルム。
6. 前記ポリカーボネートの重量平均分子量は１０、０００〜２０、０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
7. 前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子の１０％の熱分解温度（Ｔｄ）は２５０℃以上である、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
8. 前記ポリ（メタ）アクリレート系有機粒子の屈折率は１．４４〜１．５４である、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
9. 前記基材層の一面上に形成されたプライマー層をさらに含む、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
10. 前記プライマー層はポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、またはその混合物を含む、請求項９に記載の二軸延伸光学フィルム。
11. 前記二軸延伸光学フィルムは、５５０ｎｍの波長に対して、下記数式１および２を満足する、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム：
    ［数式１］
    ０ｎｍ≦Ｒｉｎ≦１０ｎｍ（Ｒｉｎ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ）
    ［数式２］
    −１０ｎｍ≦Ｒｔｈ≦１０ｎｍ（Ｒｔｈ＝（ｎｚ−ｎｙ）×ｄ）
    前記数式１および２において、
    ｎｘは光学フィルムの面内で屈折率が最も大きい方向の屈折率を示し、ｎｙはｎｘと垂直な方向の屈折率を示し、ｎｚは光学フィルムの厚さ方向の屈折率を示し、
    ｄは光学フィルムの厚さ（ｎｍ）を意味する。
12. 前記二軸延伸光学フィルムの表面の平均粗さ（Ｒａ）は４ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
13. 前記二軸延伸光学フィルムの内部ヘイズは０．５％以下であり、外部ヘイズは０．３％〜３．５％である、請求項１に記載の二軸延伸光学フィルム。
14. 前記基材層を含む未延伸フィルムを準備する段階；および前記未延伸フィルムを二軸延伸する段階を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の二軸延伸光学フィルムの製造方法であって、
    前記二軸延伸の倍率は、ＭＤ方向に１．２倍〜３．０倍およびＴＤ方向に１．５倍〜４．０倍である、方法。
15. 前記ＭＤ方向の延伸倍率とＴＤ方向の延伸倍率の比（ＴＤ延伸倍率／ＭＤ延伸倍率）が１．０〜２．５である、請求項１４に記載の二軸延伸光学フィルムの製造方法。
16. 前記二軸延伸の温度は、前記アクリル系樹脂のガラス転移温度を基準にして−１０℃〜＋２０℃の温度範囲である、請求項１４に記載の二軸延伸光学フィルムの製造方法。
17. 偏光子；および
    前記偏光子の少なくとも一面に備えられた請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の二軸延伸光学フィルムを含む、偏光板。