KR101302289B1 - 광학 필름의 롤체 및 그것을 사용한 편광판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 박막이어도, 가공시에 찢어지기 어려운 광학 필름을 제공하는 것이다. 셀룰로오스아세테이트와 첨가제를 함유하는, 두께 20 내지 50㎛의 광학 필름을, 필름의 폭 방향에 대하여 수직 방향으로 권취해서 얻어지는 광학 필름의 롤체이며, 광학 필름은 폭 방향 양단부에 엠보싱부를 갖고, 광학 필름의 엠보싱부의 표면 위의, 직경 5mm의 원 영역에 1kg의 하중을 가한 상태에서 23℃ 55％ RH하에서 10분간 보존한 후의 엠보싱부의 볼록부의 높이를 D라 하고, 하중을 가하기 전의 엠보싱부의 볼록부의 높이를 D₀라 했을 때, 하기 수학식 1로 나타내지는 내파괴율이 30％ 이상이고, 광학 필름에 있어서의 메탄올의 잔류량이, 광학 필름에 대하여 10 내지 100 질량ppm이면서, 또한 광학 필름에 있어서의 에탄올 및 부탄올 중 어느 잔류량보다도 많다.
<수학식 1>
내파괴율(％)=D/D₀×100

Description

광학 필름의 롤체 및 그것을 사용한 편광판의 제조 방법 {ROLL OF OPTICAL FILM, AND METHOD OF MANUFACTURING POLARIZING PLATE USING THE SAME}

본 발명은 광학 필름의 롤체 및 그것을 사용한 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어 액정 표시 장치에는 박형화가 요구되고 있다. 액정 표시 장치는, 통상 액정 셀과, 그것을 협지하는 한 쌍의 편광판과, 백라이트를 갖는다. 편광판은 편광자와, 그것을 협지하는 한 쌍의 보호 필름을 갖는다. 그리고, 액정 표시 장치의 구성 부재인 보호 필름에도 더욱더 박막화가 요구되고 있다.

보호 필름으로는, 셀룰로오스아세테이트를 함유하는 필름이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3 참조).

이러한 보호 필름은, 통상 길이 방향으로 권취된 롤체로서 보존된다. 그로 인해, 보호 필름의 롤체를 보존하고 있는 동안의, 보호 필름끼리의 부착 등을 억제하기 위해, 통상 보호 필름의 폭 방향 양단부에는 엠보싱 가공이 실시되고 있다(예를 들어 특허문헌 4 참조).

일본 특허 공개 제2011-127046호 공보 일본 특허 공개 제2011-137860호 공보 일본 특허 공개 제2011-105924호 공보 일본 특허 공개 제2002-122741호 공보

그러나, 보호 필름의 롤체를 일정 조건하에서 보존한 후, 보호 필름을 권출하여, 소정의 크기로 재단하거나, 하드 코트층용 도포액을 도포하는 등의 가공을 행할 때에, 보호 필름이 찢어지기 쉽다는 문제가 있었다.

본 발명자들은 보호 필름이 찢어지기 쉬워지는 원인 중 하나가, 보호 필름의 롤체를 보존하고 있는 동안에, 보호 필름의 폭 방향 양단부의 엠보싱부가 파괴되는 것에 있다는 것을 알아내었다. 즉, 보호 필름의 엠보싱부가 파괴되면, 적층되는 보호 필름끼리가 밀착하기 쉬워지고; 보호 필름끼리의 밀착 부분에 있어서, 보호 필름에 포함되는 첨가제(가소제 등)가 배어나오기 쉬워진다. 그 결과, 보호 필름에 있어서, 밀도가 상대적으로 높은 부분과 상대적으로 낮은 부분이 발생하여; 보호 필름의 가공시에 보호 필름이 찢어지기 쉬워진다고 생각된다. 또한, 첨가제의 배어나옴은, 막두께가 얇은 필름에서 보다 발생하기 쉬우며, 보호 필름이 찢어지기 쉬웠다.

엠보싱부의 파괴는 막두께가 얇은 보호 필름이나, 고속으로 반송하면서 엠보싱부가 형성된 보호 필름에서 특히 발생하기 쉬웠다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 두께가 얇아도, 가공시에 찢어지기 어려운 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[1] 셀룰로오스아세테이트와 첨가제를 함유하는 두께 20 내지 50㎛의 광학 필름을, 필름의 폭 방향에 대하여 수직 방향으로 권취해서 얻어지는 광학 필름의 롤체이며, 상기 광학 필름은 폭 방향 양단부에 엠보싱부를 갖고, 상기 광학 필름의 상기 엠보싱부의 표면 상의, 직경 5mm의 원 영역에 1kg의 하중을 가한 상태에서 23℃ 55％ RH하에서 10분간 보존한 후의 상기 엠보싱부의 볼록부의 높이를 D라 하고, 상기 하중을 가하기 전의 상기 엠보싱부의 볼록부의 높이를 D₀라 했을 때, 하기 수학식 1로 나타내지는 내파괴율이 30％ 이상이고,

<수학식 1>

내파괴율(％)=D/D₀×100

상기 광학 필름에 있어서의 메탄올의 잔류량이, 상기 광학 필름에 대하여 10 내지 100 질량ppm이면서, 또한 상기 광학 필름에 있어서의 에탄올 및 부탄올 중 어느 잔류량보다도 많은 광학 필름의 롤체.

[2] 상기 [1]에 있어서, 상기 셀룰로오스아세테이트의 아세틸기의 총 치환도가 2.3 이상 2.95 이하인 광학 필름의 롤체.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 광학 필름의 권취 길이가 1000m 이상 8000m 이하인 광학 필름의 롤체.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 첨가제는 SP값이 9 내지 11인 가소제인 광학 필름의 롤체.

[5] 상기 [4]에 있어서, 상기 가소제가 트리페닐포스페이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트 또는 폴리에스테르 화합물인 광학 필름의 롤체.

[6] 상기 [5]에 있어서, 상기 폴리에스테르 화합물이, 탄소수 1 내지 4의 디올과, 적어도 방향족 디카르복실산을 함유하는 디카르복실산을 반응시켜서 얻어지는 화합물의 분자 말단을 방향족기 또는 지방족기로 더 캡핑한 것인 광학 필름의 롤체.

[7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, 상기 가소제의 함유량이 상기 셀룰로오스아세테이트에 대하여 1 내지 20질량％인 광학 필름의 롤체.

[8] 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 롤체에 있어서의, 상기 광학 필름의 상기 엠보싱부를 제거하는 스텝과, 상기 엠보싱부가 제거된 상기 광학 필름과 편광자를 접합하는 스텝을 갖는 편광판의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 두께가 얇아도, 가공시에 찢어지기 어려운 광학 필름을 제공할 수 있다.

도 1은 광학 필름의 롤체의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 2는 광학 필름의 엠보싱부 근방의 일례를 도시하는 부분 단면도이다.
도 3은 내파괴율의 측정에 있어서의 엠보싱부의 일례를 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 엠보싱부의 볼록부의 내파괴율의 측정 방법의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 5는 엠보싱 가공 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 6은 액정 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.

1. 광학 필름의 롤체

본 발명의 광학 필름의 롤체는, 긴 형상의 광학 필름을 그 길이 방향(필름의 폭 방향에 대하여 수직 방향)으로 권취해서 얻어지는 것이다.

도 1은, 광학 필름의 롤체의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 광학 필름의 롤체(10)는, 권취 코어(12)와, 그 주위에 필름의 길이 방향으로 권취된 긴 형상의 광학 필름(14)을 갖는다. 그리고, 롤체(10)에서 적층되는 광학 필름(14)끼리의 밀착을 억제하기 위해, 긴 형상의 광학 필름(14)의 폭 방향 양단부에는 엠보싱부(16)가 형성되어 있다.

도 2는, 광학 필름의 엠보싱부 근방의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 엠보싱부(16)를 구성하는 볼록부(16A)의 높이 D₀은, 바람직하게는 1.0㎛ 이상 10.0㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0㎛ 이상 6.0㎛ 이하이다. 볼록부(16A)의 높이 D₀이란, 필름면 F(엠보싱이 형성되어 있지 않은 부분의 필름면)로부터 볼록부(16A)의 정점까지의 높이를 말한다. 볼록부(16A)의 높이가 1.0㎛ 미만이면 광학 필름끼리가 밀착하기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 볼록부(16A)의 높이가 너무 높으면, 롤체의 폭 방향 중앙부가 휘기 쉽고, 광학 필름으로서의 평면성이 유지되기 어렵다.

볼록부(16A)의 폭 w는 0.05 내지 5mm 정도로 할 수 있다. 볼록부(16A)의 폭 w란, 엠보싱부(16)의 단면에 있어서, 볼록부(16A)가 필름면 F와 교차하는 2점 사이의 거리로서 표현된다. 볼록부(16A)와 볼록부(16A)의 간격 b는 0.1 내지 5mm인 것이 바람직하고, 0.5 내지 2mm인 것이 보다 바람직하다. 볼록부(16A)와 볼록부(16A)의 간격 b는, 엠보싱부(16)의 단면에 있어서, 2개의 볼록부(16A)가 각각 필름면 F와 교차하는 점끼리의 거리로 표현된다.

엠보싱부(16)의 폭 W는, 광학 필름의 폭에 대하여 0.12 내지 2.1％의 범위인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 엠보싱부(16)의 폭 W는, 광학 필름의 폭의 크기에 따라서도 다르지만, 5 내지 25mm로 하고; 바람직하게는 10 내지 20mm로 할 수 있다. 엠보싱부(16)의 폭 W가 너무 크면, 광학 필름으로서 사용할 수 있는 면적이 적어진다. 한편, 엠보싱부(16)의 폭 W가 너무 작으면, 광학 필름끼리가 밀착하기 쉽다.

광학 필름의 롤체에서는, 권취 코어 근방의 광학 필름의 엠보싱부의 볼록부가 적층되는 광학 필름의 중량에 의해 파괴되기 쉽다. 엠보싱부의 볼록부가 파괴되면, 적층되는 광학 필름끼리가 밀착하기 쉬워지고; 광학 필름끼리의 밀착 부분에 있어서, 광학 필름에 포함되는 첨가제(예를 들어 가소제)의 배어나옴이 발생하기 쉽다. 광학 필름끼리의 밀착 부분에 있어서 첨가제의 배어나옴이 발생하면, 광학 필름에 첨가제(예를 들어 가소제)의 성긴 부분과 조밀한 부분이 발생하여, 광학 필름을 가공할 때에 찢어지기 쉬워진다.

이러한 엠보싱부의 볼록부의 파괴는, 광학 필름의 막두께를 얇게 하거나, 광학 필름을 고속으로 반송하면서 엠보싱 가공을 행했을 때에 특히 발생하기 쉽다. 특히, 광학 필름을 고속으로 반송하면서 형성되는 엠보싱부는, 엠보싱부의 형성 시간이 짧기 때문에, 엠보싱부의 강도가 낮아지기 쉽다.

따라서, 광학 필름의 엠보싱부에 힘이 가해져도, 엠보싱부의 볼록부가 파괴되기 어려운 것; 즉, 엠보싱부가 높은 강도(높은 탄성률)를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이하의 방법으로 측정되는 엠보싱부의 볼록부의 내파괴율이 30％ 이상인 것이 바람직하고, 50％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

엠보싱부의 볼록부의 내파괴율은 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 도 3 및 4는, 엠보싱부의 볼록부의 내파괴율의 측정 방법의 일례를 도시하는 부분 단면도이다.

1) 광학 필름(14)의 엠보싱부(16)를 포함하는 영역을 잘라내어 샘플 필름(14A)을 얻는다(도 4 참조). 그리고, 샘플 필름(14A)의 엠보싱부(16)의 볼록부의 높이 D₀(도 3에 있어서의 하중을 가하기 전의 볼록부의 높이 D₀)을 두께 측정기로 측정한다.

2) 이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이지(15) 상에 샘플 필름(14A)을 배치한다. 그리고, 필름면에 대하여 수직으로 적재된 직경 5mm의 금속제의 원통 막대(18A)와, 그 위에 배치된 분동(18B)으로 이루어지는 합계 1kg의 추(18)를 올려놓는다. 이와 같이 하여, 엠보싱부(16)의 표면 상의 직경 5mm의 원 영역에 1kg의 하중을 가한 상태에서, 23℃ 55％ RH하에서 10분간 보존한다. 그 후, 하중을 제거했을(추를 제거했을) 때의, 엠보싱부(16)의 볼록부의 높이 D(도 3에 있어서의 하중을 가한 후 볼록부의 높이 D)를 두께 측정기로 측정한다.

3) 상기 1)에서 측정된 하중을 가하기 전의 볼록부의 높이 D₀과, 상기 2)에서 측정된 하중을 가한 후의 볼록부의 높이 D를, 하기 수학식 1에 적용하여 내파괴율을 산출한다.

<수학식 1>

내파괴율(％)=D/D₀×100

엠보싱부의 볼록부의 내파괴율의 조정은, 엠보싱 가공 조건; 1) 엠보싱 롤의 표면 온도, 2) 백 롤의 표면 온도, 3) 엠보싱 롤의 롤 직경 및 4) 백 롤의 재질 중 적어도 둘 이상의 다양한 조합으로 조정할 수 있다. 그 중에서도, 1) 엠보싱 롤의 표면 온도와, 2) 백 롤의 표면 온도를 조정하는 것이 바람직하고; 또한 3) 엠보싱 롤 직경을 조정하는 것이 보다 바람직하고; 또한 4) 백 롤의 재질을 선택하는 것이 특히 바람직하다. 엠보싱부의 볼록부의 내파괴율을 높이기 위해서는, 예를 들어 1) 엠보싱 롤의 표면 온도를 높게 하면서, 또한 2) 백 롤의 표면 온도를 높게 하는 것이 바람직하다.

상술한 광학 필름끼리의 밀착 부분에 있어서의 첨가제의 배어나옴은, 광학 필름의 막 내에서 첨가제가 이동함으로써 발생하기 쉬우며, 광학 필름의 막 내에서의 첨가제의 이동은, 막 내에 잔존하는 용제에 의해 촉진되기 쉽다. 그로 인해, 광학 필름끼리의 밀착 부분에 있어서의 첨가제의 배어나옴을 억제하기 위해서는, 광학 필름의 막 내에 잔류하는 용제 중, 첨가제와의 친화성이 낮은 메탄올의 함유 비율이, 첨가제와의 친화성이 높은 에탄올이나 부탄올보다도 적은 것이 바람직하다.

그로 인해, 롤체를 구성하는 광학 필름에 잔류하는 메탄올의 양(질량)이, 에탄올 또는 부탄올의 양(질량)보다도 많은 것이 바람직하다. 광학 필름에 잔류하는 메탄올의 양은, 당해 필름에 대하여 바람직하게는 10 내지 100 질량ppm이고, 보다 바람직하게는 10 내지 80 질량ppm이고, 더욱 바람직하게는 20 내지 60 질량ppm이다.

롤체를 구성하는 광학 필름에 잔류하는 메탄올의 양(질량)은, 후술하는 바와 같이 광학 필름을 용액 유연법에 의해 제조할 때의 도프에 포함되는 용제 조성이나, 연신 후 필름의 건조 온도 및 건조 시간 등에 의해 조정될 수 있다.

롤체를 구성하는 광학 필름에 잔류하는 용제의 양은, 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다.

1) 검량선의 제작

측정 대상이 되는 용제의 농도가 이미 알려진 시료를 전용 바이얼병에 넣고, 셉텀과 알루미늄 캡으로 밀폐하고, 헤드스페이스 샘플러에 세트한다. 계속해서, 바이얼병을 하기의 헤드스페이스 가열 조건으로 가열해서 휘발 성분을 생성시키고, 얻어진 휘발 성분을 가스 크로마토그래피로 측정한다. 용제의 농도가 상이한 시료에 대해서도 마찬가지의 측정을 행한다. 각 측정에서 얻어진 GC 차트에 있어서의 용제의 피크 면적을 산출하고, 용제의 농도와 피크 면적의 플롯을 제작하여 검량선을 얻는다.

(헤드스페이스 샘플러)

기기: 휴렛 펙커드사제 헤드스페이스 샘플러 HP7694형

헤드스페이스 가열 조건: 120℃에서 20분

(가스 크로마토그래피)

기기: 휴렛 펙커드사제 5971형

칼럼: J&W사제 DB-624

검출기: 수소염 이온화 검출기(FID)

GC 승온 조건: 45℃에서 3분간 유지한 후, 8℃/분에서 100℃까지 승온

GC 도입 온도: 150℃

2) 광학 필름에 잔류하는 용제의 측정

가로세로 10cm로 잘라낸 필름을, 5mm 정도로 미세하게 잘라서 전용 바이얼병에 봉입하는 것 이외는 상기 1)과 마찬가지로 하여 헤드스페이스 가열 조건으로 가열 처리하고, 얻어진 휘발 성분을 가스 크로마토그래피로 측정한다.

3) 용제량의 산출

얻어진 GC 차트로부터 용제의 피크 면적을 산출하고, 상기 1)에서 얻은 검량선과 대조하여 필름에 잔류하는 용제의 양을 구한다. 필름에 잔류하는 용제의 양은 필름 전체에 대한 질량 비율(질량％)로서 구해진다.

본 발명의 롤체에 있어서의 광학 필름의 권취 길이는, 통상 1000m 이상 8000m 이하이고, 바람직하게는 3800m 이상 6000m 이하이다. 본 발명의 롤체에 있어서의 권취 코어의 직경은 100mm 내지 250mm 정도로 할 수 있다. 본 발명의 광학 필름의 롤체에 있어서의, 광학 필름의 폭은 1.2 내지 4m 정도이고, 바람직하게는 1.2 내지 2.5m 정도일 수 있다.

본 발명에 따르면, 광학 필름의 폭 방향 양단부에 강도가 높은 엠보싱부를 갖는다. 그로 인해, 권취 길이가 긴 광학 필름의 롤체에 있어서도, 권취 코어 근방의 광학 필름의 엠보싱부의 볼록부가, 적층되는 광학 필름의 중량에 의해 파괴되기 어렵게 할 수 있다. 그에 따라, 광학 필름끼리의 밀착; 및 그것에 의한 첨가제의 배어나옴을 억제할 수 있고, 필름 가공시에 필름이 찢어지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 롤체에 있어서, 광학 필름에 잔류하는 메탄올의 양이 소정의 범위로 조정되어 있다. 그로 인해, 가령 엠보싱부의 볼록부가 적층되는 광학 필름의 중량에 의해 파괴되었다고 해도, 광학 필름의 막 내에 있어서의 첨가제의 이동을 억제할 수 있다. 그에 따라, 롤체인, 광학 필름끼리의 밀착 부분에 있어서의 첨가제의 배어나옴을 억제하고; 필름 가공시에 필름이 찢어지는 것을 억제할 수 있다.

2. 광학 필름의 조성 및 물성에 대해서

광학 필름은 셀룰로오스에스테르와 첨가제를 함유한다.

셀룰로오스에스테르에 대해서

셀룰로오스에스테르는 셀룰로오스의 수산기를, 지방족 카르복실산 또는 방향족 카르복실산으로 에스테르화해서 얻어지는 화합물이다.

셀룰로오스에스테르에 포함되는 아실기는, 지방족 아실기 또는 방향족 아실기이며, 바람직하게는 지방족 아실기이다. 그 중에서도, 일정 이상의 위상차 발현성을 얻기 위해서는, 탄소 원자수 2 내지 6의 지방족 아실기가 바람직하고, 탄소 원자수 2 내지 4의 지방족 아실기가 보다 바람직하다. 탄소 원자수 2 내지 4의 지방족 아실기의 예에는, 아세틸기, 프로피오닐기, 부타노일기 등이 포함되고, 보다 바람직하게는 아세틸기이다.

셀룰로오스에스테르의 예에는, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트 등이 포함되고, 바람직하게는 셀룰로오스아세테이트다. 셀룰로오스아세테이트는 셀룰로오스에스테르에 포함되는 아실기가 모두 아세틸기인 것이 바람직하다.

셀룰로오스아세테이트의 아세틸기 치환도(아실기의 총 치환도)는 내열성이 높으며, 또한 용매에 대한 용해성이 높고, 제막이 비교적 용이하기 때문에, 바람직하게는 2.3 이상 2.95 이하이고, 보다 바람직하게는 2.5 이상 2.95 이하이고, 더욱 바람직하게는 2.8 이상 2.95 이하이다.

아실기의 총 치환도(아세틸기 치환도)의 측정 방법은, ASTM-D817-96에 준하여 측정할 수 있다.

셀룰로오스아세테이트의 수 평균 분자량은, 기계적 강도가 높은 필름을 얻기 위해서는 3.0×10⁴ 이상 2.0×10⁵ 미만인 것이 바람직하고, 4.5×10⁴ 이상 1.5×10⁵ 미만인 것이 보다 바람직하다. 셀룰로오스아세테이트의 중량 평균 분자량은 1.2×10⁵ 이상 2.5×10⁵ 미만인 것이 바람직하고, 1.5×10⁵ 이상 2.0×10⁵ 미만인 것이 보다 바람직하다.

셀룰로오스아세테이트의 분자량 분포(중량 평균 분자량 Mw/수 평균 분자량 Mn)는 1.0 내지 4.5인 것이 바람직하다.

셀룰로오스아세테이트의 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정할 수 있다.

측정 조건은 이하와 같다.

용매: 메틸렌클로라이드

칼럼: Shodex K806, K805, K803G(쇼와 덴꼬(주)제)를 3개 접속해서 사용한다.

칼럼 온도: 25℃

시료 농도: 0.1질량％

검출기: RI Model 504(GL 사이언스사제)

펌프: L6000(히타치 세이사꾸쇼(주)제)

유량: 1.0ml/min

교정 곡선: 표준 폴리스티렌 STK standard 폴리스티렌(도소(주)제) Mw=1.0×10⁶ 내지 5.0×10²까지의 13 샘플에 의한 교정 곡선을 사용한다. 13 샘플은 거의 등간격으로 선택하는 것이 바람직하다.

셀룰로오스에스테르는 공지된 방법으로 합성할 수 있다. 구체적으로는, 셀룰로오스와, 적어도 아세트산 또는 무수 아세트산을 포함하는, 탄소 원자수 3 이상의 유기산 또는 그 무수물을 에스테르화 반응시켜서 합성할 수 있다(일본 특허 공개 (평)10-45804호에 기재된 방법을 참조).

셀룰로오스아세테이트의 원료인 셀룰로오스의 예에는, 면화 린터, 목재 펄프(침엽수 유래, 활엽수 유래) 및 케나프 등이 포함된다. 원료가 되는 셀룰로오스는 1종만이어도 좋고, 2종 이상의 혼합물이어도 좋다.

첨가제에 대해서

광학 필름에 포함되는 첨가제의 예에는, 가소제, 산화 방지제, 광안정제, 자외선 흡수제, 리타데이션 조정제, 대전 방지제, 박리제 등이 포함되고, 바람직하게는 가소제일 수 있다.

가소제의 예에는, 폴리에스테르 화합물, 다가 알코올 에스테르 화합물, 다가 카르복실산 에스테르 화합물(프탈산 에스테르 화합물을 포함함), 글리콜레이트 화합물 및 에스테르 화합물(지방산 에스테르 화합물이나 인산 에스테르 화합물 등을 포함함)이 포함된다. 이들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 좋다.

폴리에스테르 화합물은 디카르복실산과 디올을 반응시켜서 얻어지는 반복 단위를 포함하는 화합물이다.

폴리에스테르 화합물을 구성하는 디카르복실산은 방향족 디카르복실산, 지방족 디카르복실산 또는 지환식 디카르복실산이며, 바람직하게는 방향족 디카르복실산이다. 디카르복실산은 1종이어도 좋고, 2종 이상의 혼합물이어도 좋다.

폴리에스테르 화합물을 구성하는 디올은 방향족 디올, 지방족 디올 또는 지환식 디올이고, 바람직하게는 지방족 디올이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 디올이다. 디올은 1종이어도 좋고, 2종 이상의 혼합물이어도 좋다.

그 중에서도, 폴리에스테르 화합물은 적어도 방향족 디카르복실산을 포함하는 디카르복실산과, 탄소수 1 내지 4의 디올을 반응시켜서 얻어지는 반복 단위를 포함하는 것이 바람직하고; 방향족 디카르복실산과 지방족 디카르복실산을 포함하는 디카르복실산과, 탄소수 1 내지 4의 디올을 반응시켜서 얻어지는 반복 단위를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

폴리에스테르 화합물의 분자의 양쪽 말단은 캡핑되어 있어도 좋고, 캡핑되어 있지 않아도 좋지만, 필름의 투습성을 저감시키는 관점에서는 캡핑되어 있는 것이 바람직하다.

폴리에스테르 화합물은 일반식 1 또는 2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 하기 일반식에 있어서, n은 1 이상의 정수다.

<일반식 1>

B-(G-A)n-G-B

<일반식 2>

C-(A-G)n-A-C

일반식 1 및 2의 A는, 탄소 원자수 3 내지 20(바람직하게는 4 내지 12)의 알킬렌디카르복실산으로부터 유도되는 2가의 기, 탄소 원자수 4 내지 20(바람직하게는 4 내지 12)의 알케닐렌디카르복실산으로부터 유도되는 2가의 기 또는 탄소 원자수 8 내지 20(바람직하게는 8 내지 12)의 아릴디카르복실산으로부터 유도되는 2가의 기를 표현한다.

A에 있어서의 탄소 원자수 3 내지 20의 알킬렌디카르복실산으로부터 유도되는 2가의 기의 예에는, 1,2-에탄디카르복실산(숙신산), 1,3-프로판디카르복실산(글루타르산), 1,4-부탄디카르복실산(아디프산), 1,5-펜탄디카르복실산(피멜산), 1,8-옥탄디카르복실산(세박산) 등으로부터 유도되는 2가의 기가 포함된다. A에 있어서의 탄소 원자수 4 내지 20의 알케닐렌디카르복실산으로부터 유도되는 2가의 기의 예에는, 말레산, 푸마르산 등으로부터 유도되는 2가의 기가 포함된다. A에 있어서의 탄소 원자수 8 내지 20의 아릴디카르복실산으로부터 유도되는 2가의 기의 예에는, 1,2-벤젠디카르복실산(프탈산), 1,3-벤젠디카르복실산, 1,4-벤젠디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산 등의 나프탈렌디카르복실산 등으로부터 유도되는 2가의 기가 포함된다.

A는 1종이어도 좋고, 2종 이상이 조합되어도 좋다. 그 중에서도, A는 탄소 원자수 4 내지 12의 알킬렌디카르복실산과 탄소 원자수 8 내지 12의 아릴디카르복실산의 조합이 바람직하다.

일반식 1 및 2의 G는, 탄소 원자수 2 내지 20(바람직하게는 2 내지 12)의 알킬렌글리콜로부터 유도되는 2가의 기, 탄소 원자수 6 내지 20(바람직하게는 6 내지 12)의 아릴글리콜로부터 유도되는 2가의 기, 또는 탄소 원자수 4 내지 20(바람직하게는 4 내지 12)의 옥시알킬렌글리콜로부터 유도되는 2가의 기를 나타낸다.

G에 있어서의 탄소 원자수 2 내지 20의 알킬렌글리콜로부터 유도되는 2가의 기의 예에는, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올(네오펜틸글리콜), 2,2-디에틸-1,3-프로판디올(3,3-디메틸올펜탄), 2-n-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올(3,3-디메틸올헵탄), 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 및 1,12-옥타데칸디올 등으로부터 유도되는 2가의 기가 포함된다.

G에 있어서의 탄소 원자수 6 내지 20의 아릴글리콜로부터 유도되는 2가의 기의 예에는, 1,2-디히드록시벤젠(카테콜), 1,3-디히드록시벤젠(레조르시놀), 1,4-디히드록시벤젠(히드로퀴논) 등으로부터 유도되는 2가의 기가 포함된다. G에 있어서의 탄소 원자수가 4 내지 12의 옥시알킬렌글리콜로부터 유도되는 2가의 기의 예에는, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등으로부터 유도되는 2가의 기가 포함된다.

G는 1종이어도 좋고, 2종 이상이 조합되어도 좋다. 그 중에서도, G는 탄소 원자수 2 내지 12의 알킬렌글리콜인 것이 바람직하다.

일반식 1의 B는, 방향환 함유 모노카르복실산 또는 지방족 모노카르복실산으로부터 유도되는 1가의 기이다.

방향환 함유 모노카르복실산으로부터 유도되는 1가의 기에 있어서의 방향환 함유 모노카르복실산은 분자 내에 방향환을 함유하는 카르복실산이며, 방향환이 카르복실기와 직접 결합한 것뿐만 아니라, 방향환이 알킬렌기 등을 통하여 카르복실기와 결합한 것도 포함한다. 방향환 함유 모노카르복실산으로부터 유도되는 1가의 기의 예에는, 벤조산, 파라터셔리부틸벤조산, 오르토톨루일산, 메타톨루일산, 파라톨루일산, 디메틸벤조산, 에틸벤조산, 노르말프로필벤조산, 아미노벤조산, 아세톡시벤조산, 페닐아세트산, 3-페닐프로피온산 등으로부터 유도되는 1가의 기가 포함된다.

지방족 모노카르복실산으로부터 유도되는 1가의 기의 예에는, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 카프릴산, 카프로산, 데칸산, 도데칸산, 스테아르산, 올레산 등으로부터 유도되는 1가의 기가 포함된다. 그 중에서도, 알킬 부분의 탄소 원자수가 1 내지 3인 알킬모노카르복실산으로부터 유도되는 1가의 기가 바람직하고, 아세틸기(아세트산으로부터 유도되는 1가의 기)가 보다 바람직하다.

일반식 2의 C는 방향환 함유 모노알코올 또는 지방족 모노알코올로부터 유도되는 1가의 기이다.

방향환 함유 모노알코올은 분자 내에 방향환을 함유하는 알코올이며, 방향환이 OH기와 직접 결합한 것뿐만 아니라, 방향환이 알킬렌기 등을 통해 OH기와 결합한 것도 포함한다. 방향환 함유 모노알코올로부터 유도되는 1가의 기의 예에는, 벤질알코올, 3-페닐프로판올 등으로부터 유도되는 1가의 기가 포함된다.

지방족 모노알코올로부터 유도되는 1가의 기의 예에는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 펜탄올, 이소펜탄올, 헥산올, 이소헥산올, 시클로헥실알코올, 옥탄올, 이소옥탄올, 2-에틸헥실알코올, 노닐알코올, 이소노닐알코올, tert-노닐알코올, 데칸올, 도데칸올, 도데카헥산올, 도데카옥탄올, 알릴알코올, 올레일알코올 등으로부터 유도되는 1가의 기가 포함된다. 그 중에서도, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 등의 탄소 원자수 1 내지 3의 알코올로부터 유도되는 1가의 기가 바람직하다.

폴리에스테르 화합물의 중량 평균 분자량은 300 내지 1500인 것이 바람직하고, 400 내지 1000인 것이 보다 바람직하다. 중량 평균 분자량이 300 미만인 폴리에스테르 화합물이 광학 필름으로부터 배어나옴되기 쉬운 경우가 있다.

폴리에스테르 화합물의 구체예를, 이하에 나타내었다. 우선, 「방향족기」로 양쪽 말단을 캡핑한 폴리에스테르 화합물의 구체예를 나타낸다.

이어서, 「지방족기」로 양쪽 말단을 캡핑한 폴리에스테르 화합물의 구체예를 이하에 나타내었다.

P-1: 아디프산/프탈산/에탄디올(1/1/2몰비)로 이루어지는 축합물(중량 평균 분자량 950)의 양쪽 말단의 아세틸에스테르화체

P-2: 숙신산/프탈산/에탄디올/(1/1/2몰비)로 이루어지는 축합물(중량 평균 분자량 2500)의 양쪽 말단의 아세틸에스테르화체

P-3: 글루타르산/이소프탈산/1,3-프로판디올(1/1/2몰비)로 이루어지는 축합물(중량 평균 분자량 1300)의 양쪽 말단의 아세틸에스테르화체

P-4: 숙신산/글루타르산/아디프산/테레프탈산/이소프탈산/에탄디올/1,2-프로판디올(1/1/1/1/1/3/2몰비)로 이루어지는 축합물(수 평균 분자량 3000)의 양쪽 말단의 프로필에스테르화체

P-5: 숙신산/프탈산/에탄디올/(1/1/2몰비)로 이루어지는 축합물(중량 평균 분자량 2100)의 양쪽 말단의 부틸에스테르화체

P-6: 아디프산/테레프탈산/1,2-프로판디올(1/1/2몰비)로 이루어지는 축합물(수 평균 분자량 2500)의 양쪽 말단의 2-에틸헥실에스테르화체

P-7: 숙신산/테레프탈산/폴리(평균 중합도 5)프로필렌에테르글리콜/1,2-프로판디올(2/1/1/2몰비)로 이루어지는 축합물(중량 평균 분자량 3500)의 양쪽 말단의 2-에틸헥실에스테르화체

다가 알코올 에스테르 화합물은 2가 이상의 지방족 다가 알코올과 모노카르복실산의 에스테르 화합물(알코올 에스테르)이며, 바람직하게는 2 내지 20가의 지방족 다가 알코올 에스테르다. 다가 알코올 에스테르 화합물은 분자 내에 방향환 또는 시클로알킬환을 갖는 것이 바람직하다.

지방족 다가 알코올의 바람직한 예에는, 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, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 트리메틸올에탄, 크실리톨 등이 포함된다. 그 중에서도, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 소르비톨, 트리메틸올프로판, 크실리톨 등이 바람직하다.

모노카르복실산은 특별히 제한은 없고, 지방족 모노카르복실산, 지환식 모노카르복실산 또는 방향족 모노카르복실산 등일 수 있다. 필름의 투습성을 높이면서, 또한 휘발하기 어렵게 하기 위해서는 지환식 모노카르복실산 또는 방향족 모노카르복실산이 바람직하다. 모노카르복실산은 1종이어도 좋고, 2종 이상의 혼합물이어도 좋다. 또한, 지방족 다가 알코올에 포함되는 OH기의 전부를 에스테르화해도 좋고, 일부를 OH기인 채로 남겨도 좋다.

지방족 모노카르복실산은 탄소수 1 내지 32의 직쇄 또는 측쇄를 갖는 지방산인 것이 바람직하다. 지방족 모노카르복실산의 탄소수는 보다 바람직하게는 1 내지 20이며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10이다. 지방족 모노카르복실산의 예에는 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 2-에틸-헥산산, 운데실산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 헵타데실산, 스테아르산, 노나데칸산, 아라킨산, 베헨산, 리그노세르산, 세로트산, 헵타코산산, 몬탄산, 멜리스산, 락세르산 등의 포화 지방산; 운데실렌산, 올레산, 소르브산, 리놀산, 리놀렌산, 아라키돈산 등의 불포화 지방산 등이 포함된다. 그 중에서도, 셀룰로오스아세테이트와의 상용성을 높이기 위해서는, 아세트산 또는 아세트산과 그 밖의 모노카르복실산의 혼합물이 바람직하다.

지환식 모노카르복실산의 예에는, 시클로펜탄카르복실산, 시클로헥산카르복실산, 시클로옥탄카르복실산 등이 포함된다.

방향족 모노카르복실산의 예에는, 벤조산; 벤조산의 벤젠환에 알킬기 또는 알콕시기(예를 들어 메톡시기나 에톡시기)를 1 내지 3개를 도입한 것(예를 들어 톨루일산 등); 벤젠환을 2개 이상 갖는 방향족 모노카르복실산(예를 들어 비페닐카르복실산, 나프탈렌카르복실산, 테트랄린카르복실산 등)이 포함되고, 바람직하게는 벤조산이다.

다가 알코올 에스테르 화합물의 구체예를 이하에 나타내었다. 2가의 알코올 에스테르 화합물의 예에는, 이하의 것이 포함된다.

3가 이상의 알코올 에스테르 화합물의 예에는, 이하의 화합물이 포함된다.

다가 카르복실산 에스테르 화합물은 2가 이상, 바람직하게는 2 내지 20가의 다가 카르복실산과 알코올 화합물의 에스테르 화합물이다. 다가 카르복실산은 2 내지 20가의 지방족 다가 카르복실산이거나, 3 내지 20가의 방향족 다가 카르복실산 또는 3 내지 20가의 지환식 다가 카르복실산인 것이 바람직하다.

다가 카르복실산의 예에는, 트리멜리트산, 트리메신산, 피로멜리트산과 같은 3가 이상의 방향족 다가 카르복실산 또는 그 유도체, 숙신산, 아디프산, 아젤라산, 세박산, 옥살산, 푸마르산, 말레산, 테트라히드로프탈산과 같은 지방족 다가 카르복실산, 타르타르산, 타르트론산, 말산, 시트르산과 같은 옥시 다가 카르복실산 등이 포함되고, 필름으로부터의 휘발을 억제하기 위해서는 옥시 다가 카르복실산이 바람직하다.

알코올 화합물의 예에는, 직쇄 혹은 측쇄를 갖는 지방족 포화 알코올 화합물, 직쇄 혹은 측쇄를 갖는 지방족 불포화 알코올 화합물, 지환식 알코올 화합물 또는 방향족 알코올 화합물 등이 포함된다. 지방족 포화 알코올 화합물 또는 지방족 불포화 알코올 화합물의 탄소수는, 바람직하게는 1 내지 32이고, 보다 바람직하게는 1 내지 20이고, 더욱 바람직하게는 1 내지 10이다. 지환식 알코올 화합물의 예에는 시클로펜탄올, 시클로헥산올 등이 포함된다. 방향족 알코올 화합물의 예에는 벤질알코올, 신나밀알코올 등이 포함된다.

다가 카르복실산 에스테르 화합물의 분자량은 특별히 제한은 없지만, 300 내지 1000인 것이 바람직하고, 350 내지 750인 것이 보다 바람직하다. 다가 카르복실산 에스테르계 가소제의 분자량은, 블리드 아웃을 억제하는 관점에서는 큰 쪽이 바람직하고; 투습성이나 셀룰로오스아세테이트와의 상용성 측면에서는 작은 쪽이 바람직하다.

다가 카르복실산 에스테르 화합물의 예에는, 트리에틸시트레이트, 트리부틸시트레이트, 아세틸트리에틸시트레이트(ATEC), 아세틸트리부틸시트레이트(ATBC), 벤조일트리부틸시트레이트, 아세틸트리페닐시트레이트, 아세틸트리벤질시트레이트, 타르타르산디부틸, 타르타르산디아세틸디부틸, 트리멜리트산트리부틸, 피로멜리트산테트라부틸 등이 포함된다.

다가 카르복실산 에스테르 화합물은, 프탈산 에스테르 화합물이어도 좋다. 프탈산 에스테르 화합물의 예에는, 디에틸프탈레이트, 디메톡시에틸프탈레이트, 디메틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디-2-에틸헥실프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디시클로헥실프탈레이트, 디시클로헥실테레프탈레이트 등이 포함된다.

글리콜레이트 화합물의 예에는 알킬프탈릴알킬글리콜레이트류가 포함된다. 알킬프탈릴알킬글리콜레이트류의 예에는 메틸프탈릴메틸글리콜레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 프로필프탈릴프로필글리콜레이트, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 메틸프탈릴에틸글리콜레이트, 에틸프탈릴메틸글리콜레이트, 에틸프탈릴프로필글리콜레이트, 메틸프탈릴부틸글리콜레이트, 에틸프탈릴부틸글리콜레이트, 부틸프탈릴메틸글리콜레이트, 부틸프탈릴에틸글리콜레이트, 프로필프탈릴부틸글리콜레이트, 부틸프탈릴프로필글리콜레이트, 메틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 에틸프탈릴옥틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴메틸글리콜레이트, 옥틸프탈릴에틸글리콜레이트 등이 포함되고, 바람직하게는 에틸프탈릴에틸글리콜레이트다.

에스테르 화합물에는 지방산 에스테르 화합물, 시트르산 에스테르 화합물이나 인산 에스테르 화합물 등이 포함된다.

지방산 에스테르 화합물의 예에는, 올레산부틸, 리시놀산메틸아세틸 및 세박산디부틸 등이 포함된다. 시트르산 에스테르 화합물의 예에는, 시트르산아세틸트리메틸, 시트르산아세틸트리에틸 및 시트르산아세틸트리부틸 등이 포함된다. 인산 에스테르 화합물의 예에는, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 옥틸디페닐포스페이트, 비페닐디페닐포스페이트, 트리옥틸포스페이트 및 트리부틸포스페이트 등이 포함되고, 바람직하게는 트리페닐포스페이트다.

그 중에서도, 폴리에스테르 화합물, 글리콜레이트 화합물, 인산 에스테르 화합물이 바람직하고, 폴리에스테르 화합물, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 트리페닐포스페이트가 보다 바람직하다.

가소제와 셀룰로오스에스테르와의 상용성을 높이기 위해서는, 가소제의 페도르(Fedors)의 용해도 파라미터(SP값)가 셀룰로오스에스테르의 그것과 가까운 범위에 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는 9 내지 11의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서의 SP값은 페도르의 파라미터를 사용해서 계산에 의해 구할 수 있다. SP값의 단위는 응집 에너지 밀도 △E를 몰 체적 V로 나눈 값의 평방근으로, 「(cm³/cal)^1/2」을 사용할 수 있다. 페도르의 파라미터는, 참고 문헌[코팅의 기초 과학 하라다 유지저 마키 쇼텐(1977)의 p54 내지 57]에 기재되어 있다.

가소제의 함유량은, 셀룰로오스아세테이트에 대하여 바람직하게는 1 내지 20질량％이며, 보다 바람직하게는 1.5 내지 15질량％이다. 가소제의 함유량이 1질량％ 미만이면 가소성의 부여 효과가 충분하지 않은 경우가 있다. 한편, 가소제의 함유량이 20질량％ 초과이면, 광학 필름에 있어서 가소제가 배어나오기 쉬워진다.

미립자(매트제)

광학 필름은 표면의 미끄럼성을 높이기 위한 등의 이유에서, 필요에 따라 미립자(매트제)를 더 함유해도 좋다.

미립자는 무기 미립자여도 좋고 유기 미립자여도 좋다. 무기 미립자의 예에는, 이산화규소(실리카), 이산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄산칼슘, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 소성 카올린, 소성 규산칼슘, 수화 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘 및 인산칼슘 등이 포함된다. 그 중에서도, 이산화규소나 산화지르코늄이 바람직하고, 얻어지는 필름의 헤이즈의 증대를 적게 하기 위해서는, 보다 바람직하게는 이산화규소이다.

이산화규소의 미립자의 예에는, 에어로실 R972, R972V, R974, R812, 200, 200V, 300, R202, OX50, TT600, NAX50(이상 닛본 에어로실 (주)제), 시호스타 KE-P10, KE-P30, KE-P50, KE-P100(이상 닛본 쇼꾸바이(주)제) 등이 포함된다. 그 중에서도, 에어로실 R972V, NAX50, 시호스타 KE-P30 등이 얻어지는 필름의 탁도를 낮게 유지하면서, 마찰 계수를 저감시킬 수 있기 때문에 특히 바람직하다.

미립자의 1차 입자 직경은 5 내지 50nm인 것이 바람직하고, 7 내지 20nm인 것이 보다 바람직하다. 1차 입자 직경이 큰 쪽이 얻어지는 필름의 미끄럼성을 높이는 효과는 크지만, 투명성이 저하되기 쉽다. 그로 인해, 미립자는 입자 직경 0.05 내지 0.3㎛의 2차 응집체로서 함유되어 있어도 좋다. 미립자의 1차 입자 또는 그 2차 응집체의 크기는, 투과형 전자 현미경에서 배율 50만 내지 200만배로 1차 입자 또는 2차 응집체를 관찰하고, 1차 입자 또는 2차 응집체 100개의 입자 직경의 평균값으로서 구할 수 있다.

미립자의 함유량은, 저치환도 성분을 포함하는 셀룰로오스아세테이트 전체에 대하여 0.05 내지 1.0질량％인 것이 바람직하고, 0.1 내지 0.8질량％인 것이 보다 바람직하다.

광학 필름의 물성

광학 필름의 두께는, 열이나 습도에 의한 리타데이션의 변동을 적게 하기 위한 등의 이유에서, 바람직하게는 200㎛ 이하, 보다 바람직하게는 100㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 35㎛이다. 한편, 광학 필름의 두께는, 보호 필름으로서 기능할 수 있는 필름 강도나 리타데이션을 얻기 위해서는, 바람직하게는 10㎛ 이상이며, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상이다. 그 중에서도, 광학 필름의 두께는 20 내지 50㎛인 것이 바람직하다.

광학 필름이 위상차 조정 기능을 갖지 않는 보호 필름인 경우, 23℃, 55％ RH의 환경하에서, 파장 590nm으로 측정되는 면 내 방향의 리타데이션 Ro는 0nm 이상 30nm 이하인 것이 바람직하고, 0nm 이상 10nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 두께 방향의 리타데이션 Rth는 0nm 이상 70m 이하인 것이 바람직하고, 0nm 이상 50nm 이하인 것이 보다 바람직하다.

리타데이션 Ro 및 Rth는, 각각 이하의 수학식으로 정의된다.

<수학식 I>

R₀=(nx-ny)×d

<수학식 II>

Rth={(nx+ny)/2-nz}×d

(nx: 필름면 내의 지상축 방향 x의 굴절률, ny: 필름면 내에서, 지상축 방향 x에 대하여 직교하는 방향 y의 굴절률, nz: 필름의 두께 방향 z의 굴절률, d: 필름의 두께(nm))

리타데이션 R₀ 및 Rth는, 예를 들어 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다.

1) 광학 필름을 23℃ 55％ RH로 조습한다. 조습 후 광학 필름의 평균 굴절률을 아베 굴절계 등으로 측정한다.

2) 조습 후 광학 필름에 당해 필름 표면의 법선에 평행하게 측정 파장 590nm의 광을 입사시켰을 때의 R₀을 코브라(KOBRA)21ADH, 오지 게이소꾸(주)로 측정한다.

3) 코브라(KOBRA)21ADH에 의해, 광학 필름의 면 내의 지상축을 경사축(회전축)으로 해서, 광학 필름의 표면의 법선에 대하여 θ의 각도(입사각(θ))로부터 측정 파장 590nm의 광을 입사시켰을 때의 리타데이션값 R(θ)을 측정한다. 리타데이션값 R(θ)의 측정은, θ가 0°내지 50°의 범위에서, 10°마다 6점 행할 수 있다. 광학 필름의 면 내의 지상축은 코브라(KOBRA)21ADH에 의해 확인할 수 있다.

4) 측정된 R₀ 및 R(θ)과, 전술한 평균 굴절률과 막두께로부터, 코브라(KOBRA)21ADH에 의해 nx, ny 및 nz를 산출하여, 측정 파장 590nm에서의 Rth를 산출한다. 리타데이션의 측정은 23℃ 55％ RH 조건하에서 행할 수 있다.

광학 필름의 면내 지상축과 필름의 폭 방향이 이루는 각θ1(배향각)은, 바람직하게는 -1°내지 +1°이고, 더욱 바람직하게는 -0.5°내지 +0.5°이다. 광학 필름의 배향 각θ1의 측정은, 자동 복굴절계 코브라(KOBRA)-WR(오지 게이소꾸 기끼)을 사용하여 측정할 수 있다.

광학 필름의 JIS K-7136에 준거해서 측정되는 내부 헤이즈는 0.01 내지 0.1인 것이 바람직하다. 광학 필름의 가시광 투과율은 90％ 이상인 것이 바람직하고, 93％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

광학 필름은, 바람직하게는 액정 표시 장치용 광학 필름이며, 그 구체예에는 편광판 보호 필름, 위상차 필름(광학 보상 필름), 반사 방지 필름, 방현 필름, 하드 코트 필름 등이 포함되고, 보다 바람직하게는 반사 방지 필름, 방현 필름, 하드 코트 필름 등이다.

2. 광학 필름의 롤체의 제조 방법

본 발명의 광학 필름의 롤체는, 1) 적어도 셀룰로오스아세테이트와, 첨가제를 용제에 용해시켜서 도프를 제조하는 공정, 2) 도프를 무단의 금속 지지체 상에 유연(流延)하는 공정, 3) 유연한 도프로부터 용매를 증발시켜서 웹을 얻는 공정, 4) 웹을 금속 지지체로부터 박리하는 공정, 5) 웹을 건조 후 연신해서 필름을 얻는 공정, 6) 필름의 폭 방향 양단부에 엠보싱 가공을 실시하는 공정, 7) 필름을 권취하는 공정을 거쳐서 얻을 수 있다.

1) 도프를 제조하는 공정

용해 가마에서 셀룰로오스아세테이트와 첨가제를 용제에 용해시켜서 도프를 제조한다.

도프에 포함되는 용제는 1종이어도 좋고 2종 이상을 조합한 것이어도 좋다. 생산 효율을 높이는 관점에서는, 셀룰로오스아세테이트의 양용제와 빈용제를 조합해서 사용하는 것이 바람직하다. 양용제란, 셀룰로오스아세테이트를 단독으로 용해시키는 용제를 말하고, 빈용제란, 셀룰로오스아세테이트를 팽윤시키거나 또는 단독으로는 용해되지 않는 것을 말한다. 그로 인해, 양용제 및 빈용제는 셀룰로오스아세테이트의 평균 아실기 치환도(아세틸기 치환도)에 따라 상이하다.

양용제의 예에는, 디클로로메탄 등의 유기 할로겐 화합물, 디옥솔란류, 아세톤, 아세트산메틸 및 아세토아세트산메틸 등이 포함되고, 바람직하게는 디클로로메탄 또는 아세트산메틸 등이다.

빈용제의 예에는, 메탄올(SP값 14.5), 에탄올(SP값 12.7), n-부탄올(SP값 11.4), 시클로헥산 및 시클로헥사논 등이 포함된다. 롤체를 구성하는 광학 필름에 있어서의 첨가제의 배어나옴을 억제하기 위해서는, 첨가제와의 친화성이 낮은 빈용제; 즉, 첨가제의 SP값과의 차의 절대값이 큰 빈용제가 바람직하고, 메탄올이 바람직하다.

빈용제는 1종이어도 좋고, 2종 이상의 혼합물이어도 좋다. 빈용제가 2종 이상의 빈용제의 혼합물일 경우, 첨가제의 SP값과의 차의 절대값이 큰 빈용제의 함유 비율이 가장 많은 것이 바람직하다.

양용제와 빈용제를 조합해서 사용하는 경우, 셀룰로오스아세테이트의 용해성을 높이기 위해서는, 양용제가 빈용제보다도 많은 것이 바람직하다. 양용제와 빈용제의 혼합 비율은, 양용제가 70 내지 98질량％이고, 빈용제가 2 내지 30질량％인 것이 바람직하다.

도프에 있어서의 셀룰로오스아세테이트의 농도는, 건조 부하를 저감시키기 위해서는 높은 쪽이 바람직하지만, 셀룰로오스아세테이트의 농도가 너무 높으면 여과하기 어렵다. 그로 인해, 도프에 있어서의 셀룰로오스아세테이트의 농도는, 바람직하게는 10 내지 35질량％이며, 보다 바람직하게는 15 내지 25질량％이다.

셀룰로오스아세테이트를 용제에 용해시키는 방법은, 예를 들어 가열 및 가압하에서 용해시키는 방법, 셀룰로오스아세테이트에 빈용제를 첨가해서 팽윤시킨 후, 양용제를 더 가해서 용해시키는 방법 및 냉각 용해법 등일 수 있다.

그 중에서도, 상압에 있어서의 비점 이상으로 가열할 수 있기 때문에, 가열 및 가압하에서 용해시키는 방법이 바람직하다. 구체적으로는, 상압하에서 용제의 비점 이상이면서, 또한 가압하에서 용제가 비등하지 않는 범위의 온도로 가열하면서 교반 용해하면, 겔이나 덩어리라 불리는 괴상 미용해물의 발생을 억제할 수 있다.

가열 온도는 셀룰로오스아세테이트의 용해성을 높이는 관점에서는 높은 쪽이 바람직하지만, 너무 높으면 압력을 높일 필요가 있어 생산성이 저하된다. 이로 인해, 가열 온도는 45 내지 120℃인 것이 바람직하고, 60 내지 110℃가 보다 바람직하고, 70℃ 내지 105℃인 것이 더욱 바람직하다.

얻어지는 도프에는, 예를 들어 원료인 셀룰로오스아세테이트에 포함되는 불순물 등의 불용물이 포함되는 경우가 있다. 이러한 불용물은 얻어지는 필름에 있어서 휘점 이물이 될 수 있다. 이러한 불용물 등을 제거하기 위해, 얻어진 도프를 더 여과하는 것이 바람직하다.

2) 도프를 무단형 금속 지지체 상에 유연하는 공정

도프를 가압 다이의 슬릿으로부터 무단형 금속 지지체(예를 들어 스테인리스 벨트나 회전하는 금속 드럼 등) 위에 유연시킨다.

다이는 구금 부분의 슬릿 형상을 조정할 수 있으며, 막두께를 균일하게 조정하기 쉬운 가압 다이가 바람직하다. 가압 다이의 예에는, 코트 행거 다이, T-다이 등이 포함된다. 금속 지지체의 표면은 경면 가공되어 있는 것이 바람직하다.

3) 유연한 도프로부터 용매를 증발시켜서 웹을 얻는 공정

도프막을 금속 지지체 상에서 가열해서 용제를 증발시켜서 웹을 얻는다.

도프막의 건조는 40 내지 100℃의 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 도프막을 40 내지 100℃의 분위기하에서 건조시키기 위해서는, 40 내지 100℃의 온풍을 웹 상면에 맞히거나, 적외선 등으로 가열하는 것이 바람직하다.

용매를 증발시키는 방법으로는, 도프막의 표면에 바람을 불어대는 방법, 벨트의 이면으로부터 액체에 의해 전열시키는 방법, 복사열에 의해 표리로부터 전열하는 방법 등이 있지만, 건조 효율이 높다는 점에서, 벨트의 이면으로부터 액체에 의해 전열시키는 방법이 바람직하다.

얻어지는 웹의 면 품질이나 투습성, 박리성 등을 높이는 관점에서, 유연 후 30 내지 120초 이내에 웹을 금속 지지체로부터 박리하는 것이 바람직하다.

4) 웹을 금속 지지체로부터 박리하는 공정

얻어진 웹을 금속 지지체 상의 박리 위치에서 박리한다. 금속 지지체 상의 박리 위치에 있어서의 온도는, 바람직하게는 10 내지 40℃이고, 더욱 바람직하게는 11 내지 30℃이다.

금속 지지체 상의 박리 위치에서 박리할 때의 웹의 잔류 용매량은, 건조 조건이나 금속 지지체의 길이 등에 따라서도 다르지만, 50 내지 120질량％로 하는 것이 바람직하다. 잔류 용매량이 많은 웹은, 너무 연해서 평면성을 손상시키기 쉽고, 박리 장력에 의한 유연 방향(MD 방향)의 주름이나 줄무늬가 발생하기 쉽다. 그러한 유연 방향(MD 방향)의 주름이나 줄무늬를 억제할 수 있도록, 박리 위치에서의 웹의 잔류 용매량이 설정될 수 있다.

웹의 잔류 용매량은, 하기 수학식으로 정의된다.

잔류 용매량(％)=(웹의 가열 처리 전 질량-웹의 가열 처리 후 질량)/(웹의 가열 처리 후 질량)×100

또한, 잔류 용매량을 측정할 때의 가열 처리란, 115℃에서 1시간의 가열 처리를 의미한다.

금속 지지체로부터 웹을 박리할 때의 박리 장력은, 통상 300N/m 이하로 할 수 있다.

5) 웹을 건조 후, 연신해서 필름을 얻는 공정

금속 지지체로부터 박리해서 얻어진 웹을 건조시킨다. 웹의 건조는 웹을 상하에 배치한 다수의 롤에 의해 반송하면서 건조시켜도 좋고, 웹의 양단부를 클립으로 고정시켜서 반송하면서 건조시켜도 좋다.

웹의 건조 방법은 열풍, 적외선, 가열 롤 및 마이크로파 등으로 건조하는 방법이면 좋고, 간편하다는 점에서 열풍으로 건조하는 방법이 바람직하다. 웹의 건조 온도는 40 내지 250℃ 정도, 바람직하게는 40 내지 160℃ 정도로 할 수 있다.

웹의 연신에 의해, 원하는 리타데이션을 갖는 광학 필름을 얻는다. 광학 필름의 리타데이션은, 웹에 가해지는 장력의 크기를 조정함으로써 제어할 수 있다.

웹의 연신은 폭 방향(TD 방향), 도프의 유연 방향(MD 방향) 또는 경사 방향의 연신이며, 적어도 폭 방향(TD 방향)으로 연신하는 것이 바람직하다. 웹의 연신은 1축 연신이어도 좋고, 2축 연신이어도 좋다. 2축 연신은, 바람직하게는 도프의 유연 방향(MD 방향)과 폭 방향(TD 방향)으로의 연신이다. 2축 연신은 축차 2축 연신이어도 좋고, 동시 2축 연신이어도 좋다.

축차 2축 연신에는, 연신 방향이 상이한 연신을 순차 행하는 방법이나, 동일한 방향의 연신을 다단계로 나누어서 행하는 방법 등이 포함된다. 축차 2축 연신의 예에는, 이하와 같은 연신 스텝이 포함된다.

유연 방향(MD 방향)으로 연신-폭 방향(TD 방향)으로 연신-유연 방향(MD 방향)으로 연신-유연 방향(MD 방향)으로 연신

폭 방향(TD 방향)으로 연신-폭 방향으로 연신(TD 방향)-유연 방향(MD 방향)으로 연신-유연 방향(MD 방향)으로 연신

동시 2축 연신에는 1방향으로 연신하고, 다른 한쪽 방향의 장력을 완화해서 수축시키는 형태도 포함된다.

연신 배율은 얻어지는 광학 필름의 두께나, 구해지는 리타데이션값에 따라서도 다르지만, 최종적으로는 유연 방향에 0.8 내지 1.5배, 바람직하게는 0.8 내지 1.1배로 하고; 폭 방향으로 1.1 내지 2.0배, 바람직하게는 1.3 내지 1.7배로 할 수 있다.

웹의 연신 온도는, 바람직하게는 120℃ 내지 200℃로 하고, 보다 바람직하게는 150℃ 내지 200℃로 하고, 더욱 바람직하게는 150℃ 초과 190℃ 이하로 할 수 있다.

웹의 연신 방법은 특별히 제한되지 않으며, 복수의 롤에 원주 속도차를 가하여, 그 사이에서 롤 원주 속도차를 이용해서 유연 방향(MD 방향)으로 연신하는 방법(롤 연신법), 웹의 양단부를 클립이나 핀으로 고정하고, 클립이나 핀의 간격을 유연 방향(MD 방향)을 향해 확장해서 유연 방향(MD 방향)으로 연신하거나, 폭 방향(TD 방향)으로 넓혀 폭 방향(TD 방향)으로 연신하거나, 유연 방향(MD 방향)과 폭 방향(TD 방향)의 양쪽으로 넓혀 유연 방향(MD 방향)과 폭 방향(TD 방향)의 양쪽으로 연신하는 방법(텐터 연신법) 등을 들 수 있다. 이들의 연신 방법은 조합해도 좋다.

연신 개시시 웹의 잔류 용매는, 바람직하게는 20질량％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 15질량％ 이하로 할 수 있다.

필름에 잔류하는 용제량을 저감시키기 위해, 연신 후에 얻어지는 필름을 더 건조시킨다. 건조 온도는 110 내지 190℃인 것이 바람직하고, 120 내지 170℃인 것이 보다 바람직하다. 건조 온도가 너무 낮으면, 용제를 충분히 증발 제거시키기 어렵다. 필름의 건조 방법은, 예를 들어 필름을 반송시키면서, 열풍을 맞히는 방법 등일 수 있다.

6) 필름의 폭 방향 양단부에 엠보싱 가공을 실시하는 공정

연신 후에 얻어진 필름의 폭 방향 양단부에 엠보싱 가공을 실시한다. 도 5는, 엠보싱 가공 장치(20)의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 엠보싱 가공 장치는, 엠보싱 롤(22)과, 광학 필름(14)을 개재해서 엠보싱 롤(22)과 대향 배치된 백 롤(24)을 갖는다.

엠보싱 롤(22)의 롤 직경은 30 내지 60cm인 것이 바람직하고, 30 내지 50cm인 것이 보다 바람직하다. 엠보싱 롤의 롤 직경이 60cm 초과이면, (엠보싱 롤의 내부에 배치되는) 열원과 엠보싱 롤의 표면의 거리가 너무 멀기 때문에, 엠보싱 롤의 표면에서 온도 불균일이 발생하는 경우가 있다. 그로 인해, 형성되는 엠보싱부에 탄성률이 높은 부분과 낮은 부분이 발생하고, 탄성률이 낮은 부분이 파괴되기 쉽다. 한편, 엠보싱 롤의 롤 직경이 30cm 미만이면 회전축이 흔들리기 쉽고; 형성되는 엠보싱의 볼록부의 높이가 변동되기 쉽다. 설정한 높이보다도 높게 형성된 엠보싱부는 파괴되기 쉬운 경향이 있다.

백 롤의 재질은 엠보싱부가 형성된 필름을 균일하게 냉각시키기 위한 등의 이유에서 금속제인 것이 바람직하다. 금속의 종류는, 예를 들어 SUS 등일 수 있다. 금속제의 백 롤은, 예를 들어 고무제의 백 롤보다도 필름을 균일하게 냉각하기 쉽기 때문에, 셀룰로오스아세테이트를 균일하게 결정화시키기 쉽고, 높은 강도(높은 탄성률)를 갖는 엠보싱부를 형성할 수 있다.

엠보싱 롤(22)과 백 롤(24) 사이의 클리어런스는 1㎛ 내지 30㎛ 정도로 하고, 바람직하게는 1 내지 15㎛ 정도로 할 수 있다. 엠보싱 롤(22)과 백 롤(24)에 의한 닙 압은 100 내지 10000Pa 정도로 할 수 있다.

그리고, 엠보싱 롤(22)과 백 롤(24)로 광학 필름(14)의 폭 방향 양단부를 닙하여, 필름의 폭 방향 양단부에 엠보싱 가공을 실시한다.

엠보싱 롤(22)의 표면 온도는 250 내지 350℃로 하는 것이 바람직하고, 260 내지 300℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 엠보싱 롤(22)의 표면 온도가 250℃ 미만이면 필름을 충분히 용융시킬 수 없기 때문에, 냉각해도 셀룰로오스아세테이트를 충분히 결정화시키기 어려워, 강도가 높은 엠보싱부를 형성하기 어렵다. 한편, 엠보싱 롤의 표면 온도가 350℃ 초과이면, 필름이 너무 용융해서, 필름의 용융물이 엠보싱 롤에 부착되기 쉽다.

백 롤(24)의 표면 온도는, 엠보싱 롤(22)의 표면 온도에 따라서도 다르지만, 50 내지 100℃로 하는 것이 바람직하고, 50 내지 80℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 백 롤의 표면 온도가 50℃ 미만이면 필름이 너무 급속하게 냉각되기 때문에, 셀룰로오스아세테이트를 균일하게 결정화시키기 어려워, 탄성률이 높은 엠보싱부가 얻어지기 어렵다. 한편, 백 롤의 표면 온도가 100℃ 초과되면, 필름에 포함되는 셀룰로오스아세테이트를 냉각하기 어렵기 때문에, 결정화시키기 어려울 뿐만 아니라, 필름이 열팽창하여, 엠보싱부 부근의 필름의 표리면이 물결치기 쉽다. 엠보싱부 부근의 필름의 표리면의 물결치기가 발생하면, 필름끼리 달라붙기 쉽고, 필름이 찢어지기 쉬워진다.

엠보싱 가공시 필름의 반송 속도는 80 내지 120m/분인 것이 바람직하고, 90 내지 120m/분인 것이 보다 바람직하다. 필름의 반송 속도가 80m/분 미만이면 생산성이 저하되기 쉽다. 한편, 필름의 반송 속도가 120m/분 초과이면, 엠보싱 롤의 압력이나, 엠보싱 롤이나 백 롤의 열이 필름에 균일하게 전해지기 어렵다. 그에 따라, 필름에 포함되는 셀룰로오스아세테이트를 균일하게 결정화시키기 어려워, 강도가 높은 엠보싱부가 얻어지기 어렵다.

즉, 파괴되기 어려운 엠보싱부를 형성하기 위해서는, 1) 엠보싱 롤로 셀룰로오스아세테이트를 충분히 용융시켜서, 2) 백 롤로 용융한 셀룰로오스아세테이트를 천천히 냉각해서 결정화시키는 것이 중요하다고 생각된다. 이를 위해서는, 1) 엠보싱 롤의 표면 온도, 2) 백 롤의 표면 온도, 3) 엠보싱 롤의 롤 직경 및 4) 백 롤의 재질 중 적어도 둘 이상의 다양한 조합으로 조정하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 1) 엠보싱 롤의 표면 온도와 2) 백 롤의 표면 온도를 각각 전술한 범위로 조정하는 것이 바람직하고; 또한 3) 엠보싱 롤 직경을 전술한 범위로 조정하는 것이 보다 바람직하고; 또한 4) 백 롤의 재질을 선택하는 것이 특히 바람직하다.

7) 필름을 권취하는 공정

얻어진 긴 형상의 광학 필름을, 권취기를 사용하여 필름의 길이 방향(폭 방향에 대하여 수직 방향)으로 권취한다.

권취하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 정 토크법, 정 텐션법, 테이퍼 텐션법 등일 수 있다.

광학 필름을 권취할 때의 권취 장력은 50 내지 170N 정도로 할 수 있다.

3. 편광판

본 발명의 편광판은, 편광자와, 그 적어도 한쪽면에 배치되고, 본 발명의 광학 필름의 롤체로 얻어지는 광학 필름을 포함한다. 본 발명의 광학 필름의 롤체로 얻어지는 광학 필름은, 엠보싱부가 슬릿 제거되어서 얻어지는 광학 필름이다. 광학 필름은 편광자 상에 직접 배치되어도 좋고, 다른 필름 또는 층을 개재하여 배치되어도 좋다.

편광자는 일정 방향의 편파면의 광만을 통과시키는 소자이다. 편광자의 대표적인 예는 폴리비닐알코올계 편광 필름이며, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 염색시킨 것과, 2색성 염료를 염색시킨 것이 있다.

편광자는 폴리비닐알코올계 필름을 1축 연신한 후, 요오드 또는 2색성 염료로 염색해서 얻어지는 필름이어도 좋고, 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 또는 2색성 염료로 염색한 후, 1축 연신한 필름(바람직하게는 추가로 붕소 화합물로 내구성 처리를 실시한 필름)이어도 좋다. 편광자의 두께는 5 내지 30㎛인 것이 바람직하고, 10 내지 20㎛인 것이 보다 바람직하다.

폴리비닐알코올계 필름은, 폴리비닐알코올 수용액을 제막한 것이어도 좋다. 폴리비닐알코올계 필름은 편광 성능 및 내구 성능이 우수하고, 색 불균일이 적다는 것 등으로부터, 에틸렌 변성 폴리비닐알코올 필름이 바람직하다. 에틸렌 변성 폴리비닐알코올 필름의 예에는, 일본 특허 공개 제2003-248123호 공보, 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 필름이 포함된다.

2색성 색소의 예에는 아조계 색소, 스틸벤계 색소, 피라졸론계 색소, 트리페닐메탄계 색소, 퀴놀린계 색소, 옥사진계 색소, 티아진계 색소 및 안트라퀴논계 색소 등이 포함된다.

편광자의 한쪽면에 전술한 광학 필름이 배치될 경우, 편광자의 다른 쪽의 면에는, 전술한 광학 필름 이외의 투명 보호 필름이 배치되어도 좋다. 투명 보호 필름의 예에는, 시판되고 있는 셀룰로오스에스테르 필름(예를 들어, 코니카 미놀타 태크 KC8UX, KC5UX, KC8UCR3, KC8UCR4, KC8UCR5, KC8UY, KC6UY, KC4UY, KC4UE, KC8UE, KC8UY-HA, KC8UX-RHA, KC8UXW-RHA-C, KC8UXW-RHA-NC, KC4UXW-RHA-NC, 이상 코니카 미놀타 옵토(주)제)이 바람직하게 사용된다.

투명 보호 필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 10 내지 200㎛ 정도로 할 수 있고, 바람직하게는 10 내지 100㎛이며, 보다 바람직하게는 10 내지 70㎛이다.

본 발명의 편광판은, 본 발명의 롤체에 있어서의 광학 필름의 엠보싱부를 제거하는 스텝과, 엠보싱부가 제거된 광학 필름과 편광자를 접합하는 스텝을 거쳐 제조될 수 있다.

접합에 사용되는 접착제는, 예를 들어 완전비누화형 폴리비닐알코올 수용액 등이 바람직하게 사용된다.

4. 액정 표시 장치

본 발명의 액정 표시 장치는, 액정 셀과, 그것을 협지하는 한 쌍의 편광판을 갖는다. 그리고, 한 쌍의 편광판 중 적어도 한쪽이 본 발명의 광학 필름의 롤체로부터 얻어지는 광학 필름을 포함한다.

도 6은, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 한 실시 형태의 기본 구성을 도시하는 모식도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 액정 표시 장치(30)는, 액정 셀(40)과, 그것을 협지하는 제1 편광판(50) 및 제2 편광판(60)과, 백라이트(70)를 갖는다.

액정 셀(40)의 표시 방식은 특별히 제한되지 않으며, TN(Twisted Nematic) 방식, STN(Super Twisted Nematic) 방식, IPS(In-Plane Switching) 방식, OCB(Optically Compensated Birefringence) 방식, VA(Vertical Alignment) 방식(MVA; Multi-domain Vertical Alignment나 PVA; Patterned Vertical Alignment도 포함함), HAN(Hybrid Aligned Nematic) 방식 등이 있다. 콘트라스트를 높이기 위해서는 VA(MVA, PVA) 방식이 바람직하다.

VA 방식의 액정 셀은 한 쌍의 투명 기판과, 그들 사이에 협지된 액정층을 갖는다.

한 쌍의 투명 기판 중, 한쪽 투명 기판에는, 액정 분자에 전압을 인가하기 위한 화소 전극이 배치된다. 대향 전극은 (화소 전극이 배치된) 상기 한쪽 투명 기판에 배치되어도 좋고, 다른 쪽의 투명 기판에 배치되어도 좋으며, 개구율을 높이기 위해서는 (화소 전극이 배치된) 상기 한쪽 투명 기판에 배치되는 것이 바람직하다.

액정층은 부 또는 정의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함한다. 액정 분자는, 투명 기판의 액정층측의 면에 설치된 배향막의 배향 규제력에 의해, 전압 무인가시(화소 전극과 대향 전극 사이에 전계가 발생하지 않을 때)에는, 액정 분자의 장축이 투명 기판의 표면에 대하여 대략 수직이 되도록 배향하고 있다.

이와 같이 구성된 액정 셀에서는, 화소 전극에 화상 신호(전압)를 인가함으로써, 화소 전극과 대향 전극 사이에 전계를 발생시킨다. 이에 따라, 투명 기판의 표면에 대하여 수직으로 초기 배향하고 있는 액정 분자를, 그 장축이 기판면에 대하여 수평 방향이 되도록 배향시킨다. 이와 같이 액정층을 구동하고, 각 부화소의 투과율 및 반사율을 변화시켜서 화상 표시를 행한다.

제1 편광판(50)은 시인측에 배치되어 있고, 제1 편광자(52)와, 그것을 협지하는 보호 필름(54(F1) 및 56(F2))을 갖는다. 제2 편광판(60)은 백라이트(70)측에 배치되어 있고, 제2 편광자(62)와, 그것을 협지하는 보호 필름(64(F3) 및 66(F4))을 갖는다. 보호 필름(56(F2)과 64(F3))의 한쪽은, 필요에 따라 생략되어도 좋다.

보호 필름(54(F1), 56(F2), 64(F3) 및 66(F4)) 중 보호 필름(54(F1)과 66(F4)) 중 적어도 한쪽; 바람직하게는 보호 필름(66(F4))을, 본 발명의 광학 필름의 롤체로부터 얻어지는 광학 필름으로 하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하에 있어서, 실시예를 참조하여 본 발명을 의해 상세하게 설명한다. 이들 실시예에 의해, 본 발명의 범위는 한정해서 해석되지 않는다.

1. 필름 재료의 준비

1) 셀룰로오스아세테이트

셀룰로오스아세테이트 1: 아세틸기 치환도(아실기의 총 치환도) 2.9, 중량 평균 분자량 Mw=152000, 수 평균 분자량 Mn=90000, Mw/Mn=1.7, SP값=15.7

셀룰로오스아세테이트 2: 아세틸기 치환도(아실기의 총 치환도) 2.45, 중량 평균 분자량 Mw=151000, 수 평균 분자량 Mn=100000, Mw/Mn=1.5

2) 가소제

TPP: 트리페닐포스페이트(SP값 10.7)

BDP: 비페닐디페닐포스페이트(SP값 11.0)

EPEG: 에틸프탈릴에틸글리콜레이트(SP값 10.9)

TMP-트리벤조에이트: 트리메틸올프로판트리벤조에이트(SP값 11.0)

폴리에스테르 화합물 A (n=0 내지 5의 혼합물, Mw 400, SP값 10)

폴리에스테르 화합물 B (m=0 내지 5, n=0 내지 5의 혼합물, Mw 400, SP값 10.1)

폴리에스테르 화합물 C (m=1, n=1, Mw=1000, SP값 =10)

폴리에스테르 화합물 D

화합물의 SP값은, 참고 문헌[코팅의 기초 과학 하라다 유지저 마키 쇼텐(1977)의 p54 내지 57]에 기재된 계산 방법에 기초하여 산출하였다.

2. 광학 필름의 제조

(실시예 1)

인라인 첨가액의 제조

10질량부의 에어로실 972V(닛본 에어로실사제, 1차 입자의 평균 직경 16nm, 겉보기 비중 90g/ℓ)와, 90질량부의 메탄올을 디졸버로 30분간 교반 혼합한 후, 맨튼 가울린(Manton-Gaulin)으로 분산시켜서 미립자 분산액을 얻었다.

얻어진 미립자 분산액에 88질량부의 디클로로메탄을 교반하면서 투입하고, 디졸버로 30분간 교반 혼합하고, 희석하였다. 얻어진 용액을 아드벤틱 도요사제 폴리프로필렌 와인드 카트리지 필터 TCW-PPS-1N으로 여과하여 미립자 분산 희석액을 얻었다.

15질량부의 티누빈 928(바스프 재팬사제)과, 100질량부의 디클로로메탄을 밀폐 용기에 투입하고, 가열 교반해서 완전히 용해시킨 후, 여과하였다. 얻어진 용액에 36질량부의 상기 미립자 분산 희석액을 교반하면서 첨가해서 30분간 더 교반한 후, 6질량부의 셀룰로오스에스테르 1(아세틸기 치환도 2.9, Mn=90000, Mw=152000, Mw/Mn=1.7)을 교반하면서 첨가해서 60분간 더 교반하였다. 얻어진 용액을 니혼세이센(주)제 파인메트 NF로 여과하여 인라인 첨가액을 얻었다. 여과재는 공칭 여과 정밀도 20㎛인 것을 사용하였다.

주 도프액의 제조

하기 성분을 밀폐 용기에 투입하고, 가열 및 교반하면서 완전히 용해시켰다. 얻어진 용액을 아즈미 로시(주)제의 아즈미 로시 No. 24로 여과하여 주 도프액을 얻었다.

(주 도프액의 조성)

셀룰로오스아세테이트 1(아세틸기 치환도 2.9(아실기의 총 치환도 2.9), Mn=90000, Mw=152000, Mw/Mn=1.7): 100질량부

트리페닐포스페이트(TPP, SP값 10.7): 5질량부

비페닐디페닐포스페이트(BDP, SP값 11.0): 5질량부

디클로로메탄(SP값 9.7): 430질량부

메탄올(SP값 14.5): 40질량부

100질량부의 주 도프액과, 2.5질량부의 인라인 첨가액을 인라인 믹서(도레이 정지형 관내 혼합기 Hi-Mixer, SWJ)로 충분히 혼합해서 도프액을 얻었다.

얻어진 도프액을 벨트 유연 장치를 사용해서 스테인리스 밴드 지지체 상에, 도프액 온도 35℃, 폭 1.8m의 조건에서 균일하게 유연시켰다. 스테인리스 밴드 지지체 상에서, 얻어진 도프막 내의 용제를 잔류 용제량이 100％가 될 때까지 증발시켜서 웹을 얻은 후, 스테인리스 밴드 지지체로부터 웹을 박리하였다. 얻어진 웹을 35℃에서 더 건조시킨 후, 폭 1.65m가 되도록 슬릿하였다. 그 후, 웹을 텐터에서 TD 방향(필름의 폭 방향)으로 1.5배로 연신하면서, 160℃의 건조 온도에서 건조시켰다. 연신 개시시 웹의 잔류 용제량은 20％였다. 또한, 스테인리스 밴드 지지체의 회전 속도와 텐터의 운전 속도로부터 산출되는 MD 방향의 연신 배율은 1.0배였다. 그 후, 얻어진 필름을, 건조 장치 내를 다수의 롤로 반송시키면서 125℃에서 15분간 건조시킨 후, 2.2m 폭으로 슬릿하고, 폭 방향 양단부에 볼록부의 높이가 10㎛, 볼록부의 폭 w가 100㎛, 볼록부끼리의 간격이 1000㎛인 엠보싱부(엠보싱부의 폭 W: 15mm)를 형성하였다. 엠보싱 가공은 이하의 조건으로 행하였다.

(엠보싱 가공 조건)

엠보싱 롤:

재질: 스테인리스제

롤 직경: 30cm

표면 온도: 270℃

백 롤:

재질: 금속제(스테인리스제)

온도: 60℃

필름의 반송 속도: 90m/분

반송 장력: 120N/m

엠보싱 롤과 백 롤의 클리어런스: 27㎛

엠보싱 롤과 백 롤에 의한 닙 압: 150Pa

이와 같이 하여 얻어진 폭 2.2m, 길이 4000m, 두께 30㎛의 긴 형상의 광학 필름을 길이 방향으로 권취해서 광학 필름의 롤체를 얻었다.

(실시예 2 내지 22)

도프 조성, 연신 후 필름의 건조 온도, 엠보싱 가공 조건, 권취 길이 및 광학 필름의 두께 중 어느 하나 이상을, 하기 표 1 또는 3에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 광학 필름의 롤체를 얻었다. 도프에 포함되는 첨가제가 1종일 경우, 첨가제의 함유량은 5질량부로 하고; 2종류일 경우, 각 첨가제의 함유량을 각각 5질량부로 하였다.

(비교예 1 내지 3)

연신 후 필름의 건조 온도를 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 광학 필름의 롤체를 얻었다.

(비교예 4 내지 5)

도프에 포함되는 용제의 종류를 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 광학 필름의 롤체를 얻었다. 이 중, 비교예 4에서는, 실시예 1에 있어서의 메탄올 40질량부를 에탄올 40질량부로 변경하고; 비교예 5에서는, 부탄올/메탄올=20질량부/20질량부(합계 40질량부)로 변경하였다.

(비교예 6 내지 12)

엠보싱 가공 조건을 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 광학 필름의 롤체를 얻었다.

(비교예 13)

광학 필름의 두께가 하기 표 4에 나타내는 값이 되도록, 도프의 유연 두께를 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여 광학 필름의 롤체를 얻었다.

실시예 1 내지 22의 광학 필름의 롤체의 제조 조건을 표 1에 나타내고; 비교예 1 내지 13의 광학 필름의 롤체의 제조 조건을 표 2에 나타내었다.

얻어진 광학 필름에 잔류하는 용제의 양, 엠보싱의 내파괴율 및 필름의 파열 용이성을 이하의 방법으로 평가하였다.

(잔류하는 용제의 양)

1) 검량선의 제작

메탄올의 농도가 이미 알려진 시료를 전용 바이얼병에 넣고, 셉텀과 알루미늄 캡으로 밀폐하고, 헤드스페이스 샘플러에 세트하였다. 그리고, 바이얼병을, 하기의 헤드스페이스 가열 조건으로 가열해서 휘발 성분을 생성시키고, 당해 휘발 성분을 가스 크로마토그래피로 측정하였다. 메탄올 농도의 상이한 시료에 대해서도 마찬가지의 측정을 행하였다. 그리고, 각 측정에서 얻어진 GC 차트에 있어서의 용제의 피크 면적을 산출하고, 용제의 농도와 피크 면적의 플롯을 제작하여 검량선을 얻었다. 마찬가지로 하여 에탄올, 부탄올의 검량선도 각각 제작하였다.

(헤드스페이스 샘플러)

기기: 휴렛 펙커드사제 헤드스페이스 샘플러 HP7694형

헤드스페이스 가열 조건: 120℃에서 20분

(가스 크로마토그래피)

기기: 휴렛 펙커드사제 5971형

칼럼: J&W사제 DB-624

검출기: 수소염 이온화 검출기(FID)

GC 승온 조건: 45℃에서 3분간 유지한 후, 8℃/분으로 100℃까지 승온

GC 도입 온도: 150℃

2) 광학 필름에 잔류하는 용제의 측정

가로세로 10cm로 잘라낸 필름을, 5mm 정도로 미세하게 잘라서 전용 바이얼병에 봉입한 것 이외는 상기 1)과 마찬가지로 하여 헤드스페이스 가열 조건으로 가열 처리하고, 얻어진 휘발 성분을 가스 크로마토그래피로 측정하였다.

얻어진 차트로부터 각 용제의 피크 면적을 산출하고, 상기 1)에서 얻은 검량선과 대조하여, 필름에 잔류하는 각 용제의 양을 구하였다. 필름에 잔류하는 용제의 양은, 필름 전체에 대한 질량 비율(질량％)로서 구하였다.

(엠보싱의 내파괴율)

얻어진 광학 필름의 엠보싱부가 실시된 부분을 잘라내고, 가로세로 5cm인 샘플 필름을 10장 준비하였다. 샘플 필름을 두께 측정기(니콘 디지털 마이크로 MH-15M)의 스테이지 상에 배치하고, 샘플 필름의 엠보싱부의 높이 D₀을 측정하였다. 계속해서, 도 4에 도시된 바와 같이, 샘플 필름(14A)의 엠보싱부(16) 상에 필름면에 대하여 수직으로 적재된 직경 5mm의 금속제의 원통 막대(18A)와, 그 위에 배치된 분동(18B)으로 이루어지는 합계 1kg의 추(18)를 올려놓았다. 이와 같이, 필름의 엠보싱부(16)의 표면 상의 직경 5mm의 원 영역에 1kg의 하중을 가한 상태에서, 23℃ 55％ RH하에서 10분간 방치하였다. 그 후, 원통 막대(18A)와 분동(18B)으로 이루어지는 추(18)를 제거해서 얻어지는 샘플 필름(14A)의 엠보싱부의 높이 D를, 전술과 마찬가지로 하여 측정하였다. 얻어진 측정값을 각각 하기 수학식 1에 적용시켜서 내파괴율을 산출하였다.

<수학식 1>

내파괴율(％)=D/D₀×100

마찬가지의 측정을 다른 9장의 샘플 필름에 대해서도 행하여 내파괴율을 산출하였다. 그리고, 10회의 측정으로 얻어진 내파괴율의 평균값을 구하였다.

(파열 용이성)

얻어진 광학 필름의 롤체를 23℃ 55％ RH하에서 24시간 보존하였다. 그 후, 롤체로 광학 필름을 권출하고, 권취 코어 근방의 광학 필름의 폭 방향 중앙 부분을 잘라내어 폭 50mm×길이 64mm의 샘플 필름을 얻었다. 얻어진 샘플 필름을 23℃ 55％ RH하에서 24시간 조습한 후, ISO6383/2-1983에 준거한 엘멘돌프 인열 강도를 측정하였다.

엘멘돌프 인열 강도는 도요 세이끼(주) F9 경과중차 내기 인열 시험기를 사용하여 측정하였다. 인열 강도는 23℃ 55％ RH하에서, 필름의 길이 방향(MD 방향)으로 인열된 경우와, 필름의 폭 방향(TD 방향)으로 인열된 경우 각각에 대해서 행하고, 그 평균값을 「인열 강도」로 하였다.

파열 용이성을 이하의 기준에 기초하여 평가하였다.

◎: 인열 강도가 50mN 이상

○: 인열 강도가 40mN 이상 50mN 미만

○△: 인열 강도가 30mN 이상 40mN 미만

△: 인열 강도가 20mN 이상 30mN 미만

×: 인열 강도가 10mN 이상 20mN 미만

××: 인열 강도가 10mN 미만

실시예 1 내지 22에서 얻어진 광학 필름의 평가 결과를 표 3에 나타내고; 비교예 1 내지 13에서 얻어진 광학 필름의 평가 결과를 표 4에 나타내었다.

표 3 및 4에 나타낸 바와 같이, 엠보싱부의 볼록부의 내파괴율이 30％ 이상이면서, 또한 롤체의 광학 필름에 잔류하는 메탄올량이 10 내지 100 질량ppm의 범위에 있는 실시예 1 내지 22의 광학 필름은, 비교예 1 내지 13의 광학 필름보다도 필름이 찢어지기 어렵다는 것을 알 수 있다.

비교예 1 내지 5의 대비로부터, 필름에 잔류하는 메탄올량이 너무 적거나 너무 많아도 광학 필름이 찢어지기 쉽다는 것을 알 수 있다. 즉, 잔류하는 메탄올량이 너무 많은 비교예 2 및 3의 광학 필름은, 가소제가 필름 중을 이동하기 쉬워져, 광학 필름에 첨가제가 성긴 부분과 조밀한 부분이 형성되는 것이라 생각된다. 또한, 잔류하는 메탄올량이 너무 적은 비교예 1의 광학 필름은, 가소제의 막 내에서의 이동은 억제되지만, 용매가 존재하지 않음으로써, 필름의 유연성이 손상되기 때문에 필름이 찢어지기 쉬워지는 것이라 생각된다.

실시예 1과 비교예 6 및 7의 대비로부터, 백 롤의 표면 온도를 너무 낮게 하면, 셀룰로오스아세테이트를 균일하게 결정화시키기 어렵기 때문에, 탄성률이 높은 엠보싱부가 형성되지 않고, 광학 필름이 찢어지기 쉬워지는 것이 시사된다. 또한, 필름이 열팽창하여, 엠보싱부 근방의 필름의 표리면이 물결치기 때문에, 필름끼리가 밀착하기 쉬워지고, 광학 필름이 찢어지기 쉬운 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1과 비교예 11과의 대비로부터, 고무제의 백 롤을 사용하면, 금속제의 백 롤을 사용하는 것보다도, 필름에 열을 균일하고 충분히 전달시키기 어렵기 때문에, 셀룰로오스아세테이트를 충분히 결정화시킬 수 없으며, 얻어지는 광학 필름이 찢어지기 쉬운 것이 시사된다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따르면, 두께가 얇아도 가공시에 찢어지기 어려운 광학 필름을 제공할 수 있다.

10 광학 필름의 롤체
12 권취 코어
14 광학 필름
14A 샘플 필름
15 스테이지
16 엠보싱부
18A 원통 막대
18B 분동
18 추
20 엠보싱 가공 장치
22 엠보싱 롤
24 백 롤
30 액정 표시 장치
40 액정 셀
50 제1 편광판
52 제1 편광자
54 보호 필름(F1)
56 보호 필름(F2)
60 제2 편광판
62 제2 편광자
64 보호 필름(F3)
66 보호 필름(F4)
70 백라이트
D, D₀ 엠보싱부의 볼록부의 높이

Claims (8)

1. 셀룰로오스아세테이트와 SP값이 9 내지 11인 가소제를 함유하는 두께 20 내지 50㎛의 광학 필름을, 필름의 폭 방향에 대하여 수직 방향으로 권취해서 얻어지는 광학 필름의 롤체이며,
   상기 광학 필름은 폭 방향 양단부에 엠보싱부를 갖고,
   상기 광학 필름의 상기 엠보싱부의 표면 상의, 직경 5mm의 원 영역에 1kg의 하중을 가한 상태에서 23℃ 55％ RH하에서 10분간 보존한 후의 상기 엠보싱부의 볼록부의 높이를 D라 하고, 상기 하중을 가하기 전의 상기 엠보싱부의 볼록부의 높이를 D₀라 했을 때, 하기 수학식 1로 나타내지는 내파괴율이 30％ 이상이고,
   <수학식 1>
   내파괴율(％)=D/D₀×100
   상기 광학 필름에 있어서의 메탄올의 잔류량이, 상기 광학 필름에 대하여 10 내지 100 질량ppm이면서, 또한 상기 광학 필름에 있어서의 에탄올 및 부탄올 중 어느 잔류량보다도 많은 광학 필름의 롤체.
2. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스아세테이트의 아세틸기의 총 치환도가 2.3 이상 2.95 이하인 광학 필름의 롤체.
3. 제1항에 있어서, 상기 광학 필름의 권취 길이가 1000m 이상 8000m 이하인 광학 필름의 롤체.
4. 제1항에 있어서, 상기 가소제가 트리페닐포스페이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트 또는 폴리에스테르 화합물인 광학 필름의 롤체.
5. 제1항에 있어서, 상기 가소제의 함유량이 상기 셀룰로오스아세테이트에 대하여 1 내지 20질량％인 광학 필름의 롤체.
6. 제4항에 있어서, 상기 폴리에스테르 화합물이, 탄소수 1 내지 4의 디올과, 적어도 방향족 디카르복실산을 함유하는 디카르복실산을 반응시켜서 얻어지는 화합물의 분자 말단을 방향족기 또는 지방족기로 더 캡핑한 것인 광학 필름의 롤체.
7. 제1항에 기재된 광학 필름의 롤체에 있어서의, 상기 광학 필름의 상기 엠보싱부를 제거하는 스텝과,
   상기 엠보싱부가 제거된 상기 광학 필름과 편광자를 접합하는 스텝
   을 갖는 편광판의 제조 방법.
8. 삭제

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