KR101926287B1 - 광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지체로 도프를 유연하였을 때의 유연막 막두께가 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 후의 막두께의 400％ 이상이 되는 도프를 사용하여, 용액 유연 제막하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스에스테르를 함유하는, 막두께 30㎛ 이하의 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름 {METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL FILM, AND OPTICAL FILM}

본 발명은 액정 표시 장치(LCD)에 사용되는 편광판용 보호 필름, 위상차 필름, 시야각 확대 필름, 플라즈마 디스플레이에 사용되는 반사 방지 필름 등의 각종 기능 필름 등에 이용할 수 있는 광학 필름의 제조 방법, 및 상기 제조 방법에 의해 얻어진 광학 필름에 관한 것이다.

액정 표시 장치의 화상 표시 영역에는, 여러 가지 광학 필름, 예를 들어 편광판의 편광 소자를 보호하기 위한 투명 보호 필름 등이 배치되어 있다. 이러한 광학 필름으로서는, 예를 들어 셀룰로오스에스테르 필름 등의 투명성이 우수한 필름이 사용되고 있다.

또한, 이러한 광학 필름은, 예를 들어 용액 유연 제막법 등에 의해, 긴 형상의 광학 필름으로서 제조되는 경우가 많다. 용액 유연 제막법이란, 구체적으로는, 원료 수지인 투명성 수지를 용매에 용해한 수지 용액(도프)를, 주행하는 지지체 상에 유연하고, 박리 가능한 정도까지 건조시켜 얻어진 필름을 지지체로부터 박리하고, 그리고, 박리한 필름을 반송 롤러에 의해 반송하면서, 건조나 연신 등을 실시함으로써, 긴 형상의 광학 필름을 제조하는 방법이다(예를 들어, 특허문헌 1 등).

최근, 스마트폰, 태블릿 등의 중소형 액정 표시 장치용 편광판에 사용되는 보호 필름에 대하여 박막화 요구가 강해지고 있다. 그런데, 상술한 바와 같은 용액 유연에 의해 박막 보호 필름을 제조할 때, 하드 코트(HC) 도포를 하였을 때에 폭 방향의 선형의 줄무늬가 길이 방향으로 주기적으로 발생하는 문제(소위, 주기 줄무늬)가 생긴다는 것을 알았다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 용액 유연 제법에 의해, 고품질의 박막의 광학 필름을 제조하는 방법, 그리고 해당 제조 방법으로 얻어지는 우수한 광학 필름의 제공을 목적으로 한다.

일본 특허 공개 제2013-67074호 공보

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 하기 구성을 갖는 광학 필름의 제조 방법에 의해, 상기 과제가 해결된다는 것을 알아내어, 이러한 지견에 기초하여 더 검토를 거듭함으로써 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 하나의 국면은, 지지체로 도프를 유연하였을 때의 유연막 막두께가, 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께의 400％ 이상으로 되는 도프를 사용하여, 용액 유연 제막하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스에스테르를 함유하는, 막두께 30㎛ 이하의 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은, 무단 벨트 지지체(11)를 사용한 용액 유연법에 의한 광학 필름의 제조 장치(1)의 기본적인 구성을 도시하는 개략도이다.

본 발명자는 연구를 거듭하여, 상술한 바와 같은 주기 줄무늬는, 필름이 30㎛ 이하인 박막 필름인 경우에 발생하며, 필름이 박막일수록 줄무늬가 발생하는 간격(피치)이 짧다는 것을 알아냈다.

그 원인으로서, 박막 필름의 길이 방향으로 주기적으로 발생하는 폭 방향 선형 막두께 요철에 미립자 성분이 규칙적으로 정렬하여, 고농도 불균일이 형성되기 때문이라고 생각되었다.

또한, 본 발명자는, 통상의 두께를 갖는 종래의 필름에서도 선형 막두께 요철은 발생하지만, 필름의 박막화로 인해 상대적으로 해당 요철이 커진 것과, 피치가 짧음으로써 도포액 성분의 불균일이 심해져, 주기 줄무늬의 문제가 생긴 것이라고 생각하였다. 따라서, 도프를 통상보다 희석한 상태에서 유연하고, 건조에 의한 단피치 요철 불균일의 높이를 억제함으로써, 하드 코트를 도포하였을 때에도 주기 줄무늬가 발생하지 않는다는 것을 알아내어, 본 발명을 달성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 관한 실시 형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 실시 형태에 관한 광학 필름의 제조 방법은, 용액 유연 제막에 의해, 셀룰로오스에스테르를 함유하는, 막두께 30㎛ 이하의 광학 필름을 제조하는 방법이다.

용액 유연 제막이란, 일반적으로는 셀룰로오스에스테르를 함유하는 투명성 수지를 용해한 수지 용액(도프)을, 연속하여 주행하는 지지체 상에 유연하여 유연막(웹)을 형성하는 유연 공정과, 상기 유연막을 상기 지지체로부터 박리하는 박리 공정과, 박리한 유연막을 건조시키는 건조 공정을 구비한, 광학 필름의 제조 방법이다.

예를 들어, 도 1에 도시하는 바와 같은 용액 유연 제막법에 의한 광학 필름의 제조 장치에 의해 행해진다. 또한, 광학 필름의 제조 장치로서는, 도 1에 도시하는 것에 한정되지 않고, 다른 구성의 것이어도 된다.

도 1은, 무단 벨트 지지체(11)를 사용한 용액 유연법에 의한 광학 필름의 제조 장치(1)의 기본적인 구성을 도시하는 개략도이다. 광학 필름의 제조 장치(1)는, 무단 벨트 지지체(11), 유연 다이(20), 박리 롤러(13), 건조 장치(14) 및 권취 장치(15) 등을 구비하고 있다. 상기 유연 다이(20)는, 투명성 수지를 용해한 수지 용액(도프)(16)을 상기 무단 벨트 지지체(11)의 표면 상에 유연한다. 상기 무단 벨트 지지체(11)는, 한 쌍의 구동 롤러 및 종동 롤러에 의해 구동 가능하게 지지되고, 유연 다이(20)로부터 유연된 수지 용액(16)을 포함하는 유연막을 형성하고, 반송하면서 건조시킨다. 그리고, 상기 박리 롤러(13)는, 건조된 유연막을 상기 무단 벨트 지지체(11)로부터 박리한다. 박리된 유연막은, 상기 건조 장치(14)에 의해 더 건조되고, 건조된 유연막을 광학 필름으로서 상기 권취 장치(15)에 권취한다.

상기 지지체의 주행 속도나 상기 유연막의 유연 폭 등은, 적절히 설정할 수 있다.

또한, 광학 필름의 제조 장치는, 상기 구성의 것에 한정되지 않고, 예를 들어 연신 장치 등을 별도로 구비하고 있어도 된다. 연신 장치로서는, 예를 들어 무단 벨트 지지체(11)로부터 박리된 필름을, 필름의 반송 방향과 직교하는 방향(Transverse Direction: TD 방향)으로 연신시키는 연신 장치 등을 들 수 있다.

본 실시 형태에서는, 상기와 같은 용액 유연 제막법에 사용하는 도프로서, 지지체로 도프를 유연하였을 때의 유연막 막두께가 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께의 400％ 이상이 되는 도프를 사용한다. 여기서 말하는 유연막 막두께란, 시간당 도프 유연 체적을, 유연 폭과 지지체 주행 속도의 곱으로 나눔으로써 산출한 유연 시의 평균 막두께의 계산값을 말한다. 또한, 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께란, 지지체 상에서 도프를 건조시킴으로써 자기 지지성을 갖게 한 필름을 박리하고, 반송 방향으로 신축시키지 않고, 연신 장치에 의한 연신을 하지 않고, 잔류 용매량이 필름 전체의 0.5질량％ 이하로 될 때까지 건조시킨 필름에 대하여, 폭 방향으로 1m당 5 내지 100군데 측정한 막두께의 평균값을 말한다. 유연막 막두께나, 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께 이외의 막두께는, 임의의 연신이 되어 있어도 되며, 유연막 막두께와 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께의 비의 관계가 지정된 경우에는, 그것을 만족하는 조건에서 작성된 필름에 대하여, 폭 방향으로 1m당 5 내지 100군데 측정한 막두께의 평균값을 말한다.

이러한 구성에 따르면, 주기 줄무늬의 발생이 억제된 고품질의 박막 광학 필름을 제조할 수 있다.

이하, 본 실시 형태에서 사용하는 수지 용액(도프)의 조성에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에서 사용하는 도프는, 투명성 수지를 용매에 용해시킨 것이다.

상기 투명성 수지는, 용액 유연 제막법 등에 의해 기판형으로 성형하였을 때에 투명성을 갖는 수지이며, 셀룰로오스에스테르계 수지를 함유하는 것이면 되며, 특별히 제한되지 않지만, 용액 유연 제막법 등에 의한 제조가 용이한 것, 하드 코트층 등의 다른 기능층과의 접착성이 우수한 것, 광학적으로 등방성인 것 등이 바람직하다. 또한, 여기서 투명성이란, 가시광의 투과율이 60％ 이상인 것이며, 바람직하게는 80％ 이상, 보다 바람직하게는 90％ 이상이다.

상기 셀룰로오스에스테르계 수지로서는, 구체적으로는, 예를 들어 셀룰로오스아세테이트 수지, 셀룰로오스프로피오네이트 수지, 셀룰로오스부티레이트 수지, 셀룰로오스아세테이트부티레이트 수지, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 수지, 셀룰로오스트리아세테이트 수지, 셀룰로오스디아세테이트 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 셀룰로오스아세테이트 수지가 바람직하게 사용된다. 이들은, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

셀룰로오스에스테르계 수지의 수 평균 분자량은, 30000 내지 200000인 것이, 광학 필름으로 성형한 경우의 기계적 강도가 강하고, 또한 용액 유연 제막법에 있어서 적당한 도프 점도로 된다는 점에서 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량(Mw)/수 평균 분자량(Mn)이 1 내지 5의 범위 내인 것이 바람직하고, 1.4 내지 3.0의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

또한, 셀룰로오스에스테르계 수지 등의 수지의 평균 분자량 및 분자량 분포는, 겔 투과 크로마토그래피나 고속 액체 크로마토그래피를 사용하여 측정할 수 있다. 따라서, 이들을 사용하여 수 평균 분자량(Mn), 중량 평균 분자량(Mw)을 산출하여, 그 비를 계산할 수 있다.

셀룰로오스에스테르계 수지는, 탄소수가 2 내지 4인 아실기를 치환기로서 갖고 있는 것이 바람직하다. 그 치환도로서는, 예를 들어 아세틸기의 치환도를 X, 프로피오닐기 또는 부티릴기의 치환도를 Y라고 하였을 때, X와 Y의 합계값이 2.2 이상 2.95 이하이며, X가 0보다 크고 2.95 이하인 것이 바람직하다.

또한, 아실기로 치환되어 있지 않은 부분은 통상 수산기로서 존재하고 있다. 이들 셀룰로오스에스테르계 수지는, 공지된 방법으로 합성할 수 있다. 아실기의 치환도의 측정 방법은, ASTM-D817-96의 규정에 준하여 측정할 수 있다.

상기 셀룰로오스에스테르계 수지의 원료인 셀룰로오스로서는, 특별히 한정은 없지만, 면화 린터, 목재 펄프(침엽수 유래, 활엽수 유래), 케나프 등을 들 수 있다. 또한, 그것들로부터 얻어진 셀룰로오스에스테르계 수지는 각각 임의의 비율로 혼합 사용할 수 있지만, 면화 린터를 50질량％ 이상 사용하는 것이 바람직하다. 이들 셀룰로오스에스테르계 수지는, 아실화제가 산 무수물(무수 아세트산, 무수 프로피온산, 무수 부티르산)인 경우에는, 아세트산과 같은 유기산이나 메틸렌 클로라이드 등의 유기 용매를 사용하고, 황산과 같은 프로톤성 촉매를 사용하여 셀룰로오스 원료와 반응시켜 얻을 수 있다.

본 실시 형태에서 사용되는 용매는, 상기 투명성 수지에 대한 양용매를 함유하는 용매를 사용할 수 있다. 상기 양용매는, 사용하는 투명성 수지에 따라 상이하다. 예를 들어 셀룰로오스에스테르계 수지의 경우, 셀룰로오스에스테르의 아실기 치환도에 따라 양용매와 빈용매가 바뀌며, 예를 들어 아세톤을 용매로서 사용할 때에는, 셀룰로오스에스테르의 아세트산에스테르(아세틸기 치환도 2.4), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트에서는 양용매로 되고, 셀룰로오스의 아세트산에스테르(아세틸기 치환도 2.8)에서는 빈용매로 된다. 따라서, 사용하는 투명성 수지에 따라 양용매 및 빈용매가 상이하게 되므로, 일례로서 셀룰로오스에스테르계 수지의 경우에 대하여 설명한다.

셀룰로오스에스테르계 수지에 대한 양용매로서는, 예를 들어 메틸렌 클로라이드 등의 유기 할로겐 화합물, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산아밀, 아세톤, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 디옥솔란 유도체, 시클로헥사논, 포름산에틸, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 2,2,3,3-테트라플루오로-1-프로판올, 1,3-디플루오로-2-프로판올, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-메틸-2-프로판올, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로판올, 2,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로판올, 니트로에탄 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메틸렌 클로라이드 등의 유기 할로겐 화합물, 디옥솔란 유도체, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세톤 등이 바람직하다. 이들 양용매는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

또한, 도프에는, 투명성 수지가 석출되어 나오지 않는 범위에서, 빈용매를 함유시켜도 된다. 셀룰로오스에스테르계 수지에 대한 빈용매로서는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, n-프로판올, iso-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올 등의 탄소 원자수 1 내지 8의 알코올, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세트산프로필, 모노클로로벤젠, 벤젠, 시클로헥산, 테트라히드로푸란, 메틸셀로솔브, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 등을 들 수 있다. 이들 빈용매는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

또한, 본 실시 형태에서 사용되는 도프는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 상기 수지 및 상기 용매 이외의 다른 성분(첨가제)을 함유해도 된다. 상기 첨가제로서는, 예를 들어 미립자, 가소제, 자외선 흡수제, 난연제, 활제 및 매트제 등을 들 수 있다.

다음으로 도프를 조제하는 방법의 일례로서, 셀룰로오스에스테르계 수지를 사용한 조제 방법에 대하여 설명한다.

도프를 조제할 때의, 셀룰로오스에스테르계 수지의 용해 방법으로서는, 특별히 한정없이 일반적인 방법을 사용할 수 있다. 가열과 가압을 적절히 조합함으로써, 상압에 있어서의 용매의 비점 이상으로 가열할 수 있음을 이용하여, 상압에 있어서의 비점 이상에서 용매에 셀룰로오스에스테르계 수지를 용해시키는 것이, 겔이나 덩어리라고 불리는 괴상 미용해물의 발생을 방지한다는 점에서 바람직하다. 또한, 셀룰로오스에스테르계 수지를 빈용매와 혼합하여 습윤 또는 팽윤시킨 후, 양용매를 더 첨가하여 용해하는 방법도 바람직하게 사용된다.

이어서, 얻어진 셀룰로오스에스테르계 수지의 용액을 여과지 등의 적당한 여과재를 사용하여 여과한다. 여과재의 재질은, 특별히 제한은 없으며, 통상의 여과재를 사용할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도프를 조제할 때, 지지체로 도프를 유연하였을 때의 유연막 막두께가 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께의 400％ 이상으로 되도록 조제한다. 구체적으로는, 도프를 유연막의 막두께가 상기 범위로 되도록 용매 비율을 조정한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 유연막 막두께는, 시간당 도프 유연 체적을, 유연 폭과 지지체 주행 속도의 곱으로 나눔으로써 산출한 값이다.

이와 같이 도프를 조제함으로써, 주기 줄무늬의 원인인 피치가 짧은 요철을 억제하고, 나아가 주기 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다고 생각된다.

한편, 주기 줄무늬의 원인으로 되는 단피치의 막두께 요철을 억제하기 위해 유연 도프를 지나치게 희석하면, 이번에는 필름에 미소한 점형의 불균일이 보이게 될 우려가 있다. 발명자의 연구에 따르면, 이러한 점형 불균일은, 원료(아세틸화 면)에 원래부터 포함되는 이물과 셀룰로오스아실레이트 등의 셀룰로오스에스테르가 응집하여 생겼다고 생각되는 미소한 겔상물이 원인이 되어 발생한다고 생각된다. 즉, 도프에는 일반적으로 겔의 원인으로 되는 이물이 포함되어 있기 때문에, 여과 공정에서 겔이나 원인 이물을 제거하는데, 주기 줄무늬의 원인인 피치가 짧은 요철 억제를 위해 도프를 희석함으로써 이물의 포착 효율이 악화되어 잔류하고, 희석된 도프가 유연 후에 건조되어 가는 과정에서 농축되어 겔상물로 되었기 때문이라고 생각된다.

따라서, 주기 줄무늬 및 미소 점형 불균일의 양쪽을 억제하기 위해, 통상보다 희석한 도프를 여과할 때, 도프를 냉각하는 것이 바람직하다. 그에 의해, 이물의 석출 및 겔 응집을 촉진시켜 포착하고, 유연 후의 겔상물의 발생을 방지하고, 박막 필름 중의 미소 점형 불균일을 억제할 수 있다고 생각된다.

보다 구체적으로는, 여과 시에 도프를 12℃ 내지 23℃의 온도에서 냉각하는 것이 바람직하다. 이와 같이 여과 시의 도프를 23℃ 이하로 냉각함으로써, 희석된 도프에 있어서의 점형 불균일의 발생을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 12℃ 미만의 온도에서 여과를 행하면, 시인 가능한 레벨의 겔상물이 발생해 버리는 경우가 있어, 여과 계속이 곤란해질 우려가 있다.

도프의 냉각 수단은 특별히 한정은 없으며, 여과 전의 도프를 냉각수 등의 냉매를 도입한 열교환기가 부착된 재킷 배관을 통하여 냉각하는 방법 등을 적절히 사용할 수 있다.

나아가, 여과 후, 냉각한 채 도프를 유연하면, 희석에 의한 레벨링 효과가 약해져, 선형 막두께 요철의 높이를 억제하는 효과가 저하될 우려가 있다. 따라서 여과 후, 유연 전에 도프를 다시 가열하여 유연함으로써 주기 줄무늬, 점형 불균일의 양쪽을 보다 억제할 수 있다고 생각된다.

이때의 가열 온도에 특별히 한정은 없지만, 도프 유연 후의 레벨링 효과와, 유연 지지체 상에서 고온 도프 중의 용매가 발포함으로써 필름의 면 품질이 손상되는 것을 방지한다는 관점에서, 30 내지 38℃의 범위에서 가열하는 것이 바람직하다.

또한, 여과 후, 유연 전의 도프를 가열하는 수단으로서는, 특별히 한정은 없으며, 도프를 온수를 도입한 재킷 배관에 통과시키는 방법 등을 적절히 사용할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 여과 후의 도프 중에 있어서의 무기 불순물량이 190ppm 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서 말하는 무기 불순물이란, 예를 들어 칼슘, 마그네슘, 인, 붕소 등을 가리키며, 원료의 셀룰로오스에스테르 등에 포함되어 있는 것이며, 첨가제로서 도프 조제 시에 첨가하는 무기물은 포함하지 않는다. 이 무기 불순물량이 190ppm을 초과하면, 점형 불균일이 발생할 우려가 있다.

무기 불순물량의 측정은, 도프를 건조시킨 필름 상태에서 행할 수 있으며, 도프의 고형분 농도로부터 계산하여 산출하는 것이 가능하다.

또한, 상기 각 첨가제를 함유시키는 경우에는, 예를 들어 알코올이나 메틸렌 클로라이드, 디옥솔란 등의 유기 용매에 상기 첨가제를 용해하고 나서 도프에 첨가하거나, 또는 직접 도프 조성 중에 첨가해도 된다. 또한, 무기 분체와 같이 유기 용제에 용해되지 않는 것은, 첨가제와 셀룰로오스에스테르계 수지를 디졸버나 샌드밀을 사용하여, 셀룰로오스에스테르계 수지 중에 첨가제를 분산시킨 것을 도프에 첨가하는 것이 바람직하다.

셀룰로오스에스테르계 수지의 용액에 상기 첨가제(특히, 미립자)를 분산시키는 방법은, 특별히 한정없이, 예를 들어 분산용 용매와 미립자를 교반 혼합한 후, 분산기로 분산을 행할 수 있다. 이것을 미립자 분산액으로 한다. 이 미립자 분산액을 상기 셀룰로오스에스테르계 수지의 용액에 첨가하여 교반한다.

이상과 같은, 본 실시 형태에 관한 제조 방법에 따르면, 주기 줄무늬의 발생이 억제된 고품질의 박막 광학 필름이 얻어진다.

즉, 본 실시 형태에 관한 제조 방법에 의해 얻어지는 광학 필름은, 셀룰로오스에스테르를 포함하는, 막두께 30㎛ 이하의 광학 필름이며, 높이가 100nm 이상이고, 또한 길이 방향에 대한 피크 간격이 5mm 이하인 폭 방향 선형 줄무늬(주기 줄무늬)를 갖지 않는 것을 특징으로 한다.

여기서 막두께란, 제작한 필름의 평균 막두께를 말하며, 가부시키가이샤 미츠토요제의 접촉식 막후계에 의해, 광학 필름의 폭 방향으로 길이 1m당 5 내지 100군데 막두께를 측정하고, 그 측정값의 평균값을 막두께로서 나타낸다. 또한, 여기서 말하는 광학 필름이란 막두께 1㎛ 이상인 것을 가리킨다.

또한, 여기서 말하는 주기 줄무늬의 「높이」란, 상기 폭 방향 선형 줄무늬에 있어서의 근방의 막두께 극소값에 대한 높이를 의미하며, 광학 간섭식 표면 조도계(Canon사제 NewView5030)를 사용함으로써 측정할 수 있다.

또한, 길이 방향에 대한 피크 간격이란, 높이가 100nm 이상인 폭 방향 선형 줄무늬가 발생하는 간격 중, 0.05mm 이상인 것을 의미한다.

본 실시 형태의 광학 필름은, 예를 들어 편광판의 편광 소자 표면 상에 배치되는 투명 보호 필름 등의 용도에 적합하게 사용된다.

본 실시 형태의 광학 필름을 구비한 편광판을 사용함으로써, 고화질의 액정 표시 장치 등을 실현할 수 있다. 특히, 본 실시 형태의 광학 필름은 박막이기 때문에, 스마트폰이나 태블릿 등의 용도에도 바람직하게 사용된다.

본 명세서는, 상술한 바와 같이 여러 가지 형태의 기술을 개시하고 있는데, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.

즉, 본 발명의 하나의 국면은, 지지체로 도프를 유연하였을 때의 유연막 막두께가, 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께의 400％ 이상이 되는 도프를 사용하여, 용액 유연 제막하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스에스테르를 함유하는, 막두께 30㎛ 이하의 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 구성에 따르면, 셀룰로오스에스테르를 함유하는, 막두께 30㎛ 이하라고 하는 박막 광학 필름에 있어서, 소위 주기 줄무늬를 억제하고, 캐스트의 막두께 불균일(횡단차 불균일)을 개선하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 유연하기 전의 여과 시에 도프를 냉각하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 미소한 점형 불균일의 발생도 더 억제할 수 있다.

또한, 상기와 같이 냉각한 도프를 유연하기 전에 가열하는 것이 바람직하다. 그에 의해, 주기 줄무늬 및 점형 불균일을 보다 확실하게 억제할 수 있다고 생각된다.

또한, 상기 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 여과 시에 도프를 냉각할 때의 온도가 12℃ 이상 23℃ 이하인 것이 바람직하다. 그에 의해, 상기 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있다.

또한, 상기 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 셀룰로오스에스테르가 셀룰로오스아세테이트인 것이 바람직하다. 그에 의해, 상기 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있다.

또한, 상기 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 여과 후의 도프 중에 있어서의 무기 불순물량이 190ppm 이하인 것이 바람직하다. 그에 의해, 상기 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 국면에 관한 광학 필름은, 상기 광학 필름의 제조 방법에 의해 얻어지는 것, 그리고 높이가 100nm 이상이고, 또한 길이 방향에 대한 피크 간격이 5mm 이하인 폭 방향 선형 줄무늬를 갖지 않는 것을 특징으로 한다. 또한, 여기서 말하는 피크 간격이란 0.05mm 이상인 것을 가리킨다. 이러한 구성에 따르면, 주기 줄무늬, 횡단차 불균일이나 미소 점형 불균일의 발생이 억제된 고품질의 박막 광학 필름을 제공할 수 있다.

<실시예>

이하에, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

이하에 나타내는 방법에 의해 광학 필름을 제조하였다.

(도프의 조제)

이하의 재료를 밀폐 용기에 투입하고, 80℃에서 가열하고, 교반하면서 완전히 용해하고, 여과를 행하여, 도프를 조정하였다. 또한, 여과 전과 여과 후(유연 전)의 온도는 모두 32℃로 설정하였다. 이하의 재료 비율은 유연 시 막두께와 미연신으로 모두 건조한 경우의 막두께비가 400％인 처방의 예이며, 유연 시 막두께와 미연신으로 모두 건조한 경우의 막두께의 비를 바꾸는 경우, 예를 들어 메틸렌 클로라이드와 에탄올의 셀룰로오스트리아세테이트에 대한 비율을 조정하거나 한다.

셀룰로오스트리아세테이트(아세틸 치환도 2.88) 100중량부

트리페닐포스페이트 8중량부

가소제(에틸프탈릴에틸글리콜레이트) 2중량부

자외선 흡수제(티누빈 326, BASF 재팬사제) 1중량부

무기 미립자(에어로실 200V, 닛폰 에어로실(주)제)

0.2중량부

메틸렌 클로라이드 460.0중량부

에탄올 29.4중량부

또한, 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량을, ICP 발광 분석(ICP-AES)법에 의한 건조 후의 필름 중의 무기 불순물량 측정 결과로부터 도프 중의 농도로 환산한바, 240ppm이었다. 또한, 무기 불순물량은 도프 처방 중의 무기 미립자에 의한 무기물량은 제외한 값이다.

(셀룰로오스아세테이트 필름의 제조)

우선, SUS316제의 엔드리스 벨트 지지체의 이면에 세라믹 절연막(두께: 50㎛)을 세라믹 용사 처리에 의해 설치하였다. 그리고, 상기와 같이 하여 얻어진 도프를, 도프 온도 32℃에서, 온도 23℃의 상기 엔드리스 벨트 지지체 상에 코트 행어 다이를 포함하는 유연 다이에 의해, 유연 폭 2m, 유연 체적 900L/시간, 유연 속도(지지체의 주행 속도) 3000m/시간(50m/분)으로 유연하여, 유연막을 형성하였다.

유연 막두께는, 시간당 도프 유연 체적을, 유연 폭과 지지체 주행 속도의 곱으로 나눔으로써 산출한바 120㎛였다.

또한, 미연신 건조 막두께는, 상기 유연 도프를 지지체로부터 박리한 후에 미연신인 채로, 필름 중의 잔류 용매량이 0.5질량％ 미만으로 될 때까지 건조시킨 후에, 가부시키가이샤 미츠토요제의 접촉식 막후계에 의해, 폭 방향으로 1m당 5 내지 100군데 측정한바 30㎛였다.

따라서, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 400％였다.

[실시예 2]

여과 전과 여과 후(유연 전)의 온도를 각각 26℃로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 200ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 120㎛이며, 미연신 건조 막두께는 30㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 400％였다.

[실시예 3]

여과 전과 여과 후(유연 전)의 온도를 각각 12℃로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 140ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 120㎛이며, 미연신 건조 막두께는 30㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 400％였다.

[실시예 4]

여과 전과 여과 후(유연 전)의 온도를 각각 23℃와 32℃로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 190ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 120㎛이며, 미연신 건조 막두께는 30㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 400％였다.

[실시예 5]

여과 전과 여과 후(유연 전)의 온도를 각각 23℃와 32℃로 변경하고, 시간당 유연 도프 체적을 600L/시간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 190ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 80㎛이며, 미연신 건조 막두께는 20㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 400％였다.

[실시예 6]

여과 전과 여과 후(유연 전)의 온도를 각각 23℃와 32℃로 변경하고, 시간당 유연 도프 체적을 450L/시간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 190ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 60㎛이며, 미연신 건조 막두께는 15㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 400％였다.

[실시예 7]

여과 전과 여과 후(유연 전)의 온도를 각각 23℃와 32℃로 변경하고, 시간당 유연 도프 체적을 300L/시간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다. 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 190ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 40㎛이며, 미연신 건조 막두께는 10㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 400％였다.

[비교예 1]

도프의 조성을 이하로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다.

셀룰로오스트리아세테이트(아세틸 치환도 2.88) 100중량부

트리페닐포스페이트 8중량부

가소제(에틸프탈릴에틸글리콜레이트) 2중량부

자외선 흡수제(티누빈 326, BASF 재팬사제) 1중량부

무기 미립자(에어로실 200V, 닛폰 에어로실(주)제)

0.2중량부

메틸렌 클로라이드 429.3중량부

에탄올 27.4중량부

여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 190ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 114㎛이며, 미연신 건조 막두께는 30㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 380％였다.

[참고예]

도프의 조성을 이하로 변경하고, 시간당 유연 도프 체적을 1050L/시간으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 셀룰로오스아세테이트 필름을 제조하였다.

셀룰로오스트리아세테이트(아세틸 치환도 2.88) 100중량부

트리페닐포스페이트 8중량부

가소제(에틸프탈릴에틸글리콜레이트) 2중량부

자외선 흡수제(티누빈 326, BASF 재팬사제) 1중량부

무기 미립자(에어로실 200V, 닛폰 에어로실(주)제)

0.2중량부

메틸렌 클로라이드 414.0중량부

에탄올 26.5중량부

여과 후의 도프 중의 무기 불순물량은 150ppm이었다. 또한, 유연 막두께는 129.5㎛이며, 미연신 건조 막두께는 35㎛였기 때문에, 유연 막두께/미연신 건조 막두께는 370％였다.

(평가)

상술한 바와 같이 하여 얻어진 광학 필름(실시예 1 내지 7, 비교예 1 및 참고예)에 대하여, 이하의 평가 시험을 행하였다.

(폭 방향 선형 줄무늬의 막두께 요철 높이)

상기 각 광학 필름에 대하여, 광학 간섭식 표면 조도계에 의해 측정함으로써, 막두께 요철 높이를 측정하였다.

(주기 줄무늬)

상기 각 광학 필름을 하드 코트 도포하고, 형광 램프의 광을 쬐어 길이 방향으로 주기적으로 나타나는 폭 방향의 선형의 줄무늬(주기 줄무늬)를 눈으로 확인하고, 또한 PVA 편광자의 편면에 각 광학 필름을, 다른 한쪽 면에는 동일한 광학 필름의 하드 코트 도포 후의 것을 부착한 편광판을 제작하여, 그 편광판에 대해서도 형광 램프의 광을 쬐어 눈으로 주기 줄무늬를 확인하였다. 주기 줄무늬의 평가는, 이하의 랭크에 의해 행하였다.

◎: 필름, 편광판 모두 주기 줄무늬가 전혀 보이지 않았다.

○: 필름에서는 주기 줄무늬가 희미하게 보였지만, 편광판화 후에는 보이지 않았다.

△: 필름에서는 주기 줄무늬가 명확히 보였지만, 편광판화 후에는 희미하게밖에 보이지 않아, 실용상 문제로 되지 않는 레벨이었다.

×: 필름 및 그것을 사용한 편광판에서도 주기 줄무늬가 명확히 보였다.

(점형 불균일)

상기 각 광학 필름에 형광 램프의 광을 쬐어 필름에 군데군데 보이는 미소한 점형의 불균일을 눈으로 확인하고, 또한 PVA 편광자의 편면에 각 광학 필름을, 다른 한쪽 면에는 동일한 광학 필름의 하드 코트 도포 후의 것을 부착한 편광판을 제작하여, 그 편광판에 대해서도 형광 램프의 광을 쬐어 미소한 점형의 불균일을 확인하였다. 미소 점형 불균일의 평가는 이하의 랭크에 의해 행하였다.

◎: 필름, 편광판 모두 미소 점형 불균일이 전혀 보이지 않았다.

○: 필름에서는 미소 점형 불균일이 약하게 보였지만, 편광판에서는 보이지 않았다.

△: 필름에서는 미소 점형 불균일이 보였지만, 편광판에서는 희미하게밖에 보이지 않아, 실용상 문제로 되지 않는 레벨이었다.

×: 필름 및 그것을 사용한 편광판에서도 미소 점형 불균일이 명확히 보였다.

이상의 결과를 표 1에 정리한다.

[고찰]

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 지지체로 도프를 유연하였을 때의 유연막 막두께가 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 후의 막두께의 400％ 이상이 되는 도프를 사용한 실시예 1 내지 7의 광학 필름에서는, 100nm를 초과하는 막두께 요철 높이는 관측되지 않았기 때문에, 주기 줄무늬의 발생도 억제되어 있었다.

실시예 1에서는, 주기 줄무늬는 확인되지 않았지만, 여과 후의 도프 중의 무기 불순물량이 많았기 때문에, 미소 점형 불균일이 확인되었다.

실시예 2에서는, 여과 시의 온도를 25℃까지 냉각하였기 때문에, 미소 점형 불균일은 극히 조금밖에 확인되지 않게 되었지만, 가열하지 않고 유연하였기 때문에 주기 줄무늬는 편광판화 후에 인식할 수 없을 정도로 희미하게 발생하였다.

실시예 3에서는, 여과 시의 온도를 12℃까지 낮춘바, 미소 점형 불균일은 확인되지 않았지만, 주기 줄무늬는 약간 강해졌다.

실시예 4에서는, 여과 시에 냉각한 후, 유연 전에 도프 온도를 32℃까지 가열하였기 때문에, 주기 줄무늬도 미소 점형 불균일도 확인되지 않았다. 마찬가지로, 실시예 5 내지 7에서는, 건조 후 평균 막두께를 얇게 함에 따라 주기 줄무늬가 강해져 갔지만, 10㎛라고 하는 박막 필름에 있어서도, 편광판화 후에는 인식할 수 없을 정도의 주기 줄무늬였다.

이에 비해, 비교예 1은 30㎛의 박막에서 유연 막두께와 미연신 건조 막두께의 비가 400％ 미만이었기 때문에, 도포액에 따라 강한 주기 줄무늬가 발생해 버렸다.

또한, 막두께가 35㎛인 참고예에 있어서는, 유연 막두께와 미연신 건조 막두께의 비가 400％ 미만이라도, 어느 정도 두께가 있기 때문에, 주기 줄무늬는 희미하게 발생하는 정도이며, 편광판화에 의해 인식할 수 없는 정도였다.

이상으로부터, 본 실시 형태에 관한 광학 필름의 제조 방법에 따르면, 주기 줄무늬의 발생이 억제된 고품질의 박막 광학 필름이 얻어짐이 나타났다.

본 출원은, 2014년 11월 12일에 출원된 일본 특허 출원 제2014-229956호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은 본원에 포함되는 것이다.

본 발명을 표현하기 위해, 전술에 있어서 도면 등을 참조하면서 실시 형태를 통하여 본 발명을 적절하면서도 충분히 설명하였지만, 당업자라면 상술한 실시 형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 이룰 수 있는 것이라고 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 청구범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 레벨의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는, 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.

<산업상 이용가능성>

본 발명은 표시 장치 등에 사용되는 광학 필름 및 그 제조 방법의 기술 분야에 있어서, 광범위한 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

Claims (7)

1. 용액 유연 제막으로, 지지체로 도프를 유연하였을 때의 유연막 막두께가, 미연신으로 용매를 모두 건조시킨 경우의 막두께의 400％ 이상이 되는 조건에서 제막하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스에스테르를 함유하는 막두께 30㎛ 이하의 광학 필름의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 유연하기 전의 여과 시에 도프를 냉각하는, 광학 필름의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 여과 후의 도프를 유연하기 전에 가열하는, 광학 필름의 제조 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 여과 시에 도프를 냉각할 때의 온도가 12℃ 이상 23℃ 이하인, 광학 필름의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 셀룰로오스에스테르가 셀룰로오스아세테이트인, 광학 필름의 제조 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 여과 후의 도프 중에 있어서의 무기 불순물량이 190ppm 이하인, 광학 필름의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 광학 필름이며,
   높이가 100nm 이상이고, 또한 길이 방향에 대한 피크 간격이 5mm 이하인 폭 방향 선형 줄무늬를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 광학 필름.

Images