KR20080094841A

KR20080094841A - 광학 필름 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20080094841A
Application number: KR1020087022810A
Authority: KR
Inventors: 후미아키 니시노; 가츠노리 니시우라; 가즈유키 후쿠다; 도시히코 다카키; 다케히로 미야시타
Original assignee: 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2008-10-24
Also published as: TWI350384B; WO2007108432A1; US8247026B2; CN101400492B; US20090123698A1; TW200801573A; CN101400492A; KR101151486B1

Abstract

본 발명은 박막 필름이면서 높은 광선 투과율 및 광확산성을 갖는, 투명 수지와 금속 산화물로 이루어지는 광학 필름의 제조 방법 및 광학 필름을 제공한다. 구체적으로 본 발명은 (A) 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을, 용매 중에서 졸-겔 반응하는 공정, (B) 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정, (C) 상기 (A) 공정에서 수득된 혼합물과 (B) 공정에서 수득된 용액을 혼합하는 공정, 및 (D) 상기 (C) 공정에서 수득된 혼합물을 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 막을 형성하는 공정을 포함하는, 전체 광선 투과율이 70% 이상이고 또한 헤이즈값이 20% 이상인 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

광학 필름 및 그 제조 방법{OPTICAL FILM AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 광학 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이에 있어서는, 냉음극관(보통은 형광등)으로부터 발광된 광이 도광판을 통해 디스플레이 화면에 도광된다. 그 때에 휘도 불균일이 생기지 않도록 화면 전체의 휘도를 균일화하기 위한 광 확산 필름이 사용되고 있다. 광 확산 필름에는 광원으로부터 발생한 광을 확산시켜 광원의 이미지를 보이지 않도록 하는 기능과, 광원의 밝기를 손상시키지 않고 화면 전체의 휘도를 보지하는 기능이 요구된다. 따라서, 광 확산 필름에는 반사나 흡수에 의한 손실을 최소한으로 억제하고, 산란광은 통과시키고, 평행광은 통과시키지 않는 성질이 요구된다.

종래, 광 확산 필름으로서, 유리, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리에스터 등의 투명한 시트 또는 필름의 표면을 매트 형상으로 한 것이 사용되고 있다. 또한, 탄산칼슘, 실리카 입자 등의 무기 미립자나 폴리스타이렌, PMMA 등의 투명 수지 입자를 첨가한 투명한 시트 또는 필름도 사용되고 있다. 나아가서는 투명 시트 등의 표면에 상기 입자를 첨가한 수지를 코팅막으로서 마련한 것의 등도 사용되고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 내지 3).

그런데, 최근, 액정 디스플레이에 있어서는 이전보다 더 고휘도화 및 박형화가 강하게 요구되고 있다. 그 때문에 도광판 방식에서의 광 확산 필름은 양호한 광 투과성과 적절한 범위의 헤이즈값을 양립하고, 또한 막 두께가 얇은 것이 요구되고 있다.

광 확산 필름으로서, 폴리머 중(유기 중합체 중)에 가시광 파장 영역보다 큰 크기의 금속 산화물을 분산시킨 광 확산 재료가 알려져 있다. 예컨대, 특허 문헌 4에는, 폴리머에, 폴리머와는 다른 굴절률을 갖는 금속 산화물 입자를 분산시킨 광 확산 재료가 개시되어 있다. 상기 재료는 폴리머에 상기 입자를 혼합한다고 하는 간편한 방법으로 얻어진다. 그러나 입경이 거의 단일(입경 분포가 단 분산)한 금속 산화물 입자가 첨가된 광 확산 재료는 특정한 파장의 산란 효율이 높아져, 투과된 광이 착색된다고 하는 파장 의존성(「광학 유기 중합체 재료의 개발·응용 기술」, p183 참조)을 보이는 것이 문제로 된다. 또한, 단지 금속 산화물 입자를 폴리머에 혼합하는 것만으로는, 입자의 응집을 억제하는 것이 어렵다고 하는 문제도 있다.

한편, 폴리머 중에 무기 화합물 입자의 응집을 억제하면서 분산시켜 복합체를 얻는 방법으로서 졸-겔법을 이용하여 폴리머-금속 산화물 복합체를 얻는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 5, 비특허 문헌 1 등 참조). 졸-겔법이란, 금속 알콕사이드, 금속 아세틸아세토네이트, 금속 카복시레이트 등을 가수 분해·중축합 반응(졸-겔 반응)시킴으로써 금속 산화물을 제조할 수 있는 방법이다. 졸-겔법은 용액 중 에서 비교적 저온으로 금속 산화물을 합성할 수 있기 때문에, 고온에서는 분해되어 버리는 유기 재료와의 복합화에 적합한 방법으로서 알려져 있다. 또한, 졸-겔법은 분자 레벨의 반응으로부터 금속 산화물을 합성할 수 있기 때문에, 폴리머 중에 나노 레벨의 입경의 금속 산화물을 분산시킬 수 있다. 이러한 특성으로 인해, 특히 금속 산화물과 투명 수지 재료의 나노 복합물을 제조하는 방법으로서 응용되고 있다. 이러한 나노 복합물 재료는 투명성을 잃지 않고, 열적, 기계적 특성이 향상되는 것이 일반적으로 알려져 있고, 여러 가지의 수지에 대하여 많은 보고예가 있다.

상기 졸-겔 반응을 이용한 예로는, 아마이드계 또는 요소계 등의 용매에 폴리머를 용해시킨 상태로 금속 알콕사이드계 화합물 등을 졸-겔 반응시켜 수득되는, 투명성이 우수한 유기 무기 복합체 광학 필름이 있다(특허 문헌 6).

또한 특허 문헌 7에는, 금속 알콕사이드를 폴리머 중에 농도 구배가 생기도록 함침시킨 후, 금속 알콕사이드를 중축합 반응(졸-겔 반응)시키는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법으로 수득되는 폴리머-금속 산화물 복합체는 금속 산화물의 입자 직경이, 필름의 두께 방향으로 경사진 구조로 된다.

특허 문헌 1: 일본 공개 실용신안 평3-26481호 공보

특허 문헌 2: 일본 공개 특허 제2004-198743호 공보

특허 문헌 3: 일본 공개 특허 제2005-55861호 공보

특허 문헌 4: 일본 공개 특허 제2003-109747호 공보

특허 문헌 5: 일본 공개 특허 평8-73739호 공보

특허 문헌 6: 일본 공개 특허 제2005-264038호 공보

특허 문헌 7: 일본 공개 특허 평9-87526호 공보

비특허 문헌 1: 사쿠바나스미오저, 「졸-겔법의 응용」, 아그네쇼우후우샤, 1997년

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

특허 문헌 1 내지 3에 개시되어 있는, 표면을 매트 형상으로 가공하는 방법은, 샌드 블래스트 가공을 행한 금형이나 엠보싱 가공용 롤을 이용하여 필름 표면에 요철을 전사하는 방법이다. 그러나 이 방법은 50㎛ 이하의 막 두께의 박막 필름의 제작에는 적용이 곤란하다. 박막 필름은 필름 자체의 강도가 상기 가공에 견딜 수 없고, 휨 등의 변형이 생기기 때문이다. 또한, 액정 디스플레이에서, 표면이 매트 형상으로 가공된 광학 필름이, 상기 면이 프리즘 시트와 접하도록 하여 사용되는 경우는 프리즘을 손상시키는 경우가 있다. 그 때문에 광의 집광성이 저하되는 등의 문제를 야기하는 경우가 있다.

또한, 특허 문헌 4에 개시되어 있는, 굴절률이 다른 입자를 투명한 시트 또는 필름 내부에 첨가하는 등의 방법에서는, 전술한 바와 같이 수득되는 필름의 확산광에 파장 의존성이 생긴다고 하는 문제가 있다. 이것을 개선하기 위해서는, 필름의 단면 방향에서 금속 산화물의 입경이 변화되도록 하면 좋다. 그러나, 단순히 폴리머에 다른 입경의 금속 산화물의 입자를 혼합하는 것만으로는, 입경 경사 구조를 만들 수 없고, 또한 입자가 응집되어 버리기 때문에, 파장 의존성의 문제를 해 결하는 것은 곤란하다.

또한, 폴리머에 금속 산화물의 입자를 단지 혼합하는 것만으로는, 박막 필름으로 했을 때의 평활성을 유지하기 어렵다. 막 두께를 얇게 하기 위해서는, 필름 표면에 금속 산화물 입자가 돌출하고, 표면 평활성이 손상되는 것을 방지하기 위해, 막 두께에 대하여 충분히 작은 금속 산화물 입자를 이용할 필요가 있다. 그러나 금속 산화물의 입경이 작으면 산란 효율이 저하된다. 더욱이 입경이 작아질수록 입자끼리의 응집이 일어나기 쉬워지므로, 필름의 광 확산성 및 그 균일성에도 문제가 생긴다.

특허 문헌 5 및 비특허 문헌 1에 개시된 졸-겔법은, 기술한 바와 같이, 금속 산화물이 폴리머 중에 응집되는 것을 억제하면서 분산시킬 수 있는 방법이다. 그러나, 원래는 상기 입자를 나노 레벨로 폴리머 중에 분산시키기 위해 개발된 방법이다. 상기 방법으로 수득되는 폴리머 중에 금속 산화물이 나노 레벨로 분산된 복합체는 투명하며 광 확산 효과가 높지 않으므로, 광 확산을 위한 광학 필름으로는 적합하지 않다.

일반적으로, 충분한 광 확산 효과를 발휘하기 위해서는 폴리머 중에 금속 산화물이 서브미크론 정도의 입경으로 분산되어 있어야 한다. 이들 문헌에 기재된 방법을 이용하여, 폴리머 중에 서브미크론 이상의 크기의 금속 산화물을 분산시킨 복합체를 얻는 방법은 지금까지 보고되지 않았다. 금속 산화물의 입경이 서브미크론 이상으로 되면, 복합체의 투명성이 손상되고, 나아가서는 열적·기계적 특성의 향상 효과도 작아진다. 더욱이 서브미크론 크기의 금속 산화물은 소결·분쇄에 의 해 제작하는 것도 용이하기 때문에, 졸-겔법을 이용할 필요성이 적어진다는 것이 이유라고 생각된다. 특허 문헌 6에 기재된 방법도, 금속 산화물을 나노 레벨로 분산시키고, 투명한 복합체를 얻는 것을 목적으로 하고있다. 즉 광 확산성이 우수한 광학 필름을 졸-겔법을 이용하여 작성한다고 하는 발상 자체가 존재하지 않았다.

한편, 특허 문헌 7에 기재된 방법은 졸-겔 반응을 이용하여 폴리머 중에 금속 산화물의 입자 직경이 필름의 두께 방향으로 경사진 구조의 복합체를 얻는 방법이다. 상기 방법은 기계적 강도가 우수한 복합체를 얻는 것이 목적이며, 광학 용도에 이용하는 것에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다. 또한 상기 방법은 공정이 복잡하다. 더욱이 이것에 의해 수득된 재료는, 두께 방향으로 열 팽창율에 차이가 생기기 때문에 온도 변화에 의해 필름이 휘는 등의 문제가 있다. 이것은 필름 중에 금속 산화물이 농도 구배를 갖고 존재하기 때문에, 두께 방향으로 금속 산화물의 부피 분율이 다른 것이 원인이라고 추찰된다.

즉, 박막으로 표면 평활성이 우수하고, 높은 전체 광선 투과성을 가지면서, 높은 광 확산성을 갖는 광학 필름이 요구되고 있었지만, 지금까지 이러한 필름을 얻는 방법은 제안되지 않았다. 또한, 높은 광 확산성을 갖고, 확산광의 파장 의존성이 없으며, 또한 온도 변화에 대하여 형상 안정성이 우수한 광학 필름이 요구되고 있었지만, 그와 같은 필름은 존재하지 않았다.

따라서, 본 발명은 박막으로 표면 평활성이 우수하고, 높은 전체 광선 투과성을 가지면서, 높은 광 확산성을 갖는 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 더욱이 본 발명은 높은 광 확산성을 갖고, 확산광의 파장 의존성이 없고, 또한 온도 변화에 대하여 형상 안정성이 우수한 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 상기 과제는 이하의 본 발명의 광학 필름의 제조 방법에 의해 해결된다.

[1] (A) 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을, 용매 중에서 졸-겔 반응하는 공정,

(B) 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정,

(C) 상기 (A) 공정에서 수득된 혼합물과 (B) 공정에서 수득된 용액을 혼합하는 공정, 및

(D) 상기 (C) 공정에서 수득된 혼합물을 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 막을 형성하는 공정

을 포함하는, 전체 광선 투과율이 70% 이상이고 또한 헤이즈값이 20% 이상인 광학 필름의 제조 방법.

[2] 상기 (D) 공정 전에, (C) 공정에서 수득된 혼합물 중에 존재하는 상기 금속 산화물의 졸-겔 반응을 진행시키는 공정을 더 포함하는 [1]에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[3] (E) 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정,

(F) 상기 (E) 공정에서 수득된 용액 중에, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을 혼합하여 졸-겔 반응을 행하는 공정, 및

(G) 상기 (F) 공정에서 수득된 혼합물을 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 막을 형성하는 공정

[4] 상기 (G) 공정 전에, (F) 공정에서 수득된 혼합물에 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물, 용매, 물 또는 촉매를 혼합하여, 졸-겔 반응을 진행시키는 공정을 더 포함하는 [3]에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[5] 상기 (D) 또는 (G)의 제막 공정이, 상기 졸-겔 반응에 의해 생성되는 금속 산화물의 입자를 성장시키는 공정을 포함하는 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[6] 상기 금속 산화물의 입자를 성장시키는 공정이, 상기 광학 필름의 두께 방향에 대하여 상기 입자 직경이 경사적으로 변화되도록 성장시키는 공정인, [5]에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[7] 상기 투명 수지가 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에터케톤, 폴리에터에터케톤, 폴리스타이렌, 폴리에스터, 에폭시 수지, 폴리아마이드, 폴리설폰, 폴리아라미드, 폴리우레테인, 폴리아세트산바이닐, 폴리바이닐알코올 또는 폴리아크릴산인, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[8] 상기 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물이, 규소, 타이타늄, 지르코늄 또는 알루미늄 원소를 포함하는 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[9] 상기 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물이, 금속 알콕사이드, 금속 아세틸아세토네이트 또는 금속 카복시레이트, 또는 이들의 중축합물인 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[10] 상기 졸-겔 반응에 있어서, 촉매로서, 무기산, 유기산, 무기 염기 또는 유기 염기를 이용하는 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[11] 상기 (D) 공정 또는 (G) 공정이, 40 내지 180℃에서 1 내지 50시간 가열하여 용매를 증발시키는 공정인 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[12] 상기 (A) 공정에 사용되는 용매, 또는 상기 (F) 공정에서 수득된 혼합물에 혼합되는 용매가, 물, N,N-다이메틸아세토아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, DMSO, 사이클로펜탄온, 사이클로헥산온, 메틸에틸케톤, 아세톤, THF, 다이옥세인, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 뷰탄올, 사이클로헥산올, 메틸셀솔브 또는 에틸셀솔브인 [1], [2], 또는 [4] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[13] 상기 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물이, 분자 내에 알킬기 및 알콕실기를 갖는 알킬 금속 알콕사이드를 포함하고, 또한 상기 투명 수지를 용질로 하는 용액의 용매가 물을 포함하는, [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[14] 상기 광학 필름이 광 확산 필름인 [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름의 제조 방법.

[15] 두께가 30㎛ 이하이고 헤이즈값이 70% 이상인 [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 제조된 광학 필름.

[16] 한 면 또는 양 면의 평균 면 거칠기(Ra)가 100㎚ 이하인 [15]에 기재된 광학 필름.

또한, 상기 과제는 이하의 본 발명의 광학 필름에 의해 해결된다.

[17] 투명 수지에 금속 산화물이 분산되어 있는 광학 필름으로서, 상기 광학 필름의 두께 방향에서, 상기 금속 산화물의 입경이 경사적으로 변화되고, 또한 상기 금속 산화물의 부피 분율이 실질적으로 변화되지 않는 광학 필름.

[18] 상기 광학 필름의 한쪽 면으로부터 두께 40%까지의 범위에서의 상기 금속 산화물의 단위 면적당 평균 입경을 X, 또 한쪽의 면으로부터 두께 40%까지의 범위에서의 상기 금속 산화물의 단위 면적당의 평균 입경을 Y라고 하고, X가 Y보다 클 때에, X/Y로 정의되는 입경 경사가 1.2 이상인 [17]에 기재된 광학 필름.

[19] 상기 광학 필름의 한쪽 면으로부터 두께 40%까지의 범위에서의 상기 금속 산화물의 부피 분율을 W, 또 한쪽의 면으로부터 두께 40%까지의 범위에서의 상기 금속 산화물의 부피 분율을 V로 하고, W가 V 이상일 때, W/V로 정의되는 부피 분율 경사가 2 이하인 [17] 또는 [18]에 기재된 광학 필름.

[20] 상기 광학 필름이 광 확산 필름인 [17] 내지 [19] 중 어느 하나에 기재된 광학 필름.

(발명의 효과)

본 발명에 의해, 전체 광선 투과율이 70% 이상이고 헤이즈값이 20%인 광 확산성이 우수하고, 박막이며, 또한 표면 평활성이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 투명 수지에 금속 산화물이 분산되어 있고, 상기 광학 필름의 두께 방향에서, 상기 금속 산화물의 입경이 경사적으로 변화되지만, 그 부피 분율은 실질적으로 변화되지 않는 광학 필름이 얻어진다. 즉 본 발명에 의해 높은 광 확산성을 갖고, 확산광의 파장 의존성이 없으며, 나아가서는 온도 변화에 대하여 형상 안정성이 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다.

도 1은 투명 수지에 금속 산화물이 분산되어 있는 본 발명의 광학 필름의 단면의 TEM 이미지.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

1. 본 발명의 광학 필름

본 발명에서 수득되는 광학 필름은, 후술하는 제법에 의해 얻어지고, 또한 전체 광선 투과율이 70% 이상이고, 헤이즈값이 20% 이상이라는 특징을 갖는다. 본 필름을 「특정 광학 물성 필름」이라고도 한다.

또한, 본 발명의 또 하나의 광학 필름은, 투명 수지에 금속 산화물이 분산되어 있는 광학 필름으로서, 상기 광학 필름의 두께 방향에 있어서, 상기 금속 산화물의 입경이 경사적으로 변화되고, 또한 상기 금속 산화물의 부피 분율이 실질적으로 변화되지 않는다고 하는 특징을 갖는다. 본 필름을 「경사 구조 필름」이라 한다.

광학 필름이란, 표시 재료 등의 광학 용도에 사용되는 막 형상 부재를 말한다. 또한, 본 발명의 광학 필름은 광 확산 필름이더라도 좋다. 광 확산 필름이란, 표시판 등에 있어서, 광원으로부터 발생된 광이 도광판을 통해 디스플레이 화면에 도광될 때에, 휘도 불균일이 생기지 않도록 화면 전체의 휘도를 균일화하기 위한 부재이다.

1-1 특정 광학 물성 필름에 대하여

특정 광학 물성 필름은 다음 방법(이하, 「제 1 의 방법」이라 함)에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(A) 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을 용매 중에서 졸-겔 반응하는 공정,

(B) 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정,

(D) 상기 (C) 공정에서 수득된 혼합물을 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 막을 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법.

또한, 상기 특정 광학 물성 필름은 다음 방법(이하, 「제 2 방법」이라 함)에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(E) 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정,

(F) 상기 (E) 공정에서 수득된 용액 중에, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을 졸-겔 반응하는 공정, 및

(G) 상기 (F) 공정에서 수득된 혼합물을 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 막을 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법.

(1) 광학 특성

전체 광선 투과율이란, 샘플에 입사된 입사광과 입사된 광이 샘플 중에서 확산되어 투과하는 확산 투과광, 및 입사된 방향으로 직진하여 투과하는 평행 투과광으로부터 이하의 식으로 표시된다.

「전체 광선 투과율」(%)=(「확산 투과광」+「평행 투과광」)/「입사광」×100

상기 식으로부터 명백한 바와 같이, 전체 광선 투과율이 높다는 것은 확산된 광도 포함하여 광을 투과하기 쉽다는 것을 의미한다.

헤이즈값이란, 이하의 식으로 표시되는 값이며 광 확산 능력의 지표가 된다.

「헤이즈값」(%)=「확산광 투과율」/「전체 광선 투과율」×100

단, 확산광 투과율(%)=「확산 투과광」/「입사광」×100이다.

상기 식으로부터 명백한 바와 같이, 헤이즈값이 높다는 것은, 투과광 중, 확산 투과광의 비율이 높은 것을 의미한다.

본 발명의 특정 광학 물성 필름은, 전체 광선 투과율이 70% 이상이고, 헤이즈값이 20% 이상이다. 상기 필름의 헤이즈값은 20% 이상이고 100% 미만인 것이 바람직하고, 50% 이상 95% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이는 광 확산성이 우수하기 때문이다.

즉, 본 발명의 특정 광학 물성 필름은 전체 광선 투과율이 높고, 또한 투과 광선 중, 평행 투과광이 아니라 확산 투과광이 높은, 즉 광 확산성이 높다(광 확산성이 우수하다)라는 특징을 갖는다.

(2) 투명 수지

본 발명의 특정 광학 특성 필름은, 투명 수지 및 투명 수지 중에 분산된 금속 산화물 입자를 포함한다. 투명 수지란, 막 두께를 15㎛로 한 경우, 파장 650㎚에서의 평행 광선 투과율이 60% 이상을 나타내는 유기 중합체(폴리머)이며, 바람직하게는 파장 650㎚에서의 평행 광선 투과율이 70% 이상을 나타내는 유기 중합체(폴리머)이다.

본 발명에 이용하는 투명 수지는 물 또는 물과 혼합 가능한 용매에 용해성을 갖는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 본 필름의 제조 방법은 투명 수지를 용질로 하는 용액 중에서, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을 졸-겔 반응시키는 공정을 포함한다. 졸-겔 반응에는 물이 사용되는 경우가 있기 때문에, 상기 용매의 용질이 물 또는 물과 혼합 가능하면, 졸-겔 반응이 쉬워지기 때문이다. 이러한 투명 수지의 예에는, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트(PMMA), 폴리에터케톤, 폴리에터에터케톤, 폴리스타이렌, 폴리에스터, 에폭시 수지, 폴리아마이드, 폴리설폰, 폴리아라미드, 폴리우레테인, 폴리아세트산바이닐, 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리아크릴산이 포함된다.

(3) 금속 산화물

특정 광학 물성 필름에 사용되는 금속 산화물은, 졸-겔법을 이용하여 생성되는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이들 예에는, 리튬, 나트륨, 구리, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 아연, 붕소, 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 규소, 저마늄, 납, 인, 안티몬, 바나듐, 탄탈륨, 텅스텐, 란타늄, 네오디뮴, 타이타늄 또는 지르코늄의 산화물이 포함된다. 그 중에서도 규소, 지르코늄, 타이타늄 또는 알루미늄의 산화물을 이용하면, 광 확산 성능이 향상되기 때문에 바람직하다.

특정 광학 물성 필름 중의 금속 산화물의 함유량은, 투명 수지와 금속 산화물의 복합체 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 내지 70질량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 50질량부이다. 광 산란 효과와 필름의 기계적 강도가 우수하기 때문이다. 여기서 말하는 금속 산화물의 함유량이란, 투명 수지와 금속 산화물의 복합체로 이루어지는 광학 필름을 공기 중 800℃에서 소성하고, 그 후에 남는 회분(灰分)을 말한다.

특정 광학 물성 필름에 사용되는 금속 산화물과 투명 수지는, 특정한 광학 특성을 만족시키기 위해 굴절률 차이의 관점에서 선택되는 것이 바람직하다. 이 굴절률 차이(금속 산화물의 굴절률과 투명 수지의 굴절률의 차분)는 0.02 내지 1.40인 것이 바람직하고, 0.04 내지 1.30인 것이 보다 바람직하다. 이러한 바람직한 예에는, 폴리메타크릴산메틸, 폴리바이닐알코올 또는 폴리이미드 등의 투명 수지와, 금속 산화물이 산화규소 또는 산화타이타늄 등의 금속 산화물의 조합이 포함된다.

(4) 금속 산화물의 입경 및 입경 경사

특정 광학 물성 필름에서의 금속 산화물의 입경은, 0.001㎛ 내지 100㎛, 나아가서는 0.01㎛ 내지 20㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 특히, 광 확산 필름으로서 이용하는 경우에는, 상기 입경은 0.03㎛ 내지 15㎛인 것이 바람직하다. 상기 광학 특성을 만족하고, 또한 필름 표면의 평활성이 우수하기 때문이다. 또한, 필름 중에 15㎛를 초과하는 금속 산화물 입자가 존재하는 경우는, 상기 입자는 필름 표면이 아니라 필름 내부에 존재하고 있으면, 필름의 평활성이 손상되지 않으므로 바람직하다.

다만 금속 산화물 함유량을 일정하게 한 채로, 그 입자 직경을 크게 하면 입자의 개수가 적어진다. 그와 같은 광학 필름은 광 확산성이 저하되는 경우가 있다. 즉, 특정 광학 물성 필름에 있어서의 금속 산화물의 입경은 금속 산화물의 함유량에 의해 영향을 받으므로, 상기 입경은 금속 산화물의 함유량도 고려하여 조정되는 것이 바람직하다.

특정 광학 물성 필름 중의 금속 산화물의 형태 및 그 크기는, 투과 전자 현미경(TEM), 주사형 전자 현미경(SEM), 원자간력 현미경(AFM)이나 X선 산란에 의해 측정된다. 본 발명에 있어서의 금속 산화물은, 투명 수지와 상 분리하여 존재하고, 그 형상은 다양하다. 상기 금속 산화물은, 후술하는 바와 같이, 폴리머 중에서 졸-겔 반응에 의해 생성되므로, 부정형상을 하고 있는 경우가 많다.

또한, 특정 광학 물성 필름 중의 금속 산화물은, 필름의 두께 방향에 대하여 상기 금속 산화물 입자의 입경이 경사적으로 변화되도록 존재하는 것이 바람직하다. 필름 중에 존재하는 금속 산화물 입경의 필름 두께 방향에 대한 경사적인 변화를 「입경 경사」라고 한다. 입경 경사는 구체적으로, 필름의 양 면으로부터 막 두께의 40%까지 범위의 단위 면적에 존재하는 금속 산화물 입자의 평균 입경에 의해 다음과 같이 정의된다. 필름의 한쪽 면으로부터 막 두께 40%까지(X 영역이라 함)에 존재하는 입자의 평균 입자 직경 X를 측정하고, 또 한쪽 면으로부터 동일 범위(Y 영역이라 함)에 존재하는 입자의 평균 입자 직경 Y를 측정한다. X/Y를 입경 경사라고 정의한다(단, X는 Y보다 크다). 본 필름에 있어서는, X 영역과 Y 영역에서는 어느 하나의 평균 입경이 크고, 한쪽이 작게 되는 입경 경사인 것이 바람직하다. 본 필름에 있어서의 입경 경사는 1.2 내지 100000인 것이 바람직하고, 1.5 내지 50000인 것이 보다 바람직하며, 1.6 내지 10000인 것이 더 바람직하다.

상기 평균 입경은 필름의 양 면으로부터 막 두께 40%까지의 범위에서, 단위 면적이 1 내지 10000㎛², 나아가서는 5 내지 500O㎛², 특히 10 내지 2500㎛²의 범위로 산출하는 것이 바람직하다. 평균 입경은, 예컨대, TEM 관찰에 의해 수득된 이미지로부터 화상 해석 소프트(Image-Pro Plus 플라네트론사 제품) 등을 이용하여 구할 수 있다.

(5) 금속 산화물의 부피 분율

특정 광학 물성 필름은, 필름 중의 금속 산화물의 부피 분율이 막 두께 방향에서 실질적으로 변화되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 구조의 필름은 두께 방향에서의 열 팽창율에 차이가 없고, 온도 변화 등에 의한 휨이 생기지 않기 때문이다. 상기 부피 분율은 다음과 같이 하여 구한다. 우선 광학 필름 단면을 TEM 관찰하고, 수득된 이미지를 화상 해석하여 단위 면적 중에 존재하는 금속 산화물 입자의 면적의 합계를 구한다. 다음으로 상기 면적을 단위 면적으로 나누어 면적율을 구한다. 이 면적율을 부피 분율이라고 정의한다. 화상 해석에는, 전술한 화상 해석 소프트(Image-Pro Plus:플라네트론사)를 이용하는 것이 바람직하다. 단위 면적은 1 내지 100O㎛², 나아가서는 5 내지 500㎛², 특히 1O 내지 25O㎛²로 하는 것이 바람직하다.

막 두께 방향에서의 부피 분율이 실질적으로 변화되지 않는다란, 다음과 같이 정의되는 부피 분율 경사가 약 1로 되는 것을 의미한다. 부피 분율 경사는 상기 광학 필름의 한쪽 면으로부터 40%까지의 범위(X 영역)에서의 상기 금속 산화물의 부피 분율을 W, 또 한쪽 면에서 40%까지의 범위(Y 영역)에서의 상기 금속 산화물의 부피 분율을 V로 했을 때에 W/V(단, W는 V 이상임)로 표시된다. 본 발명의 광학 필름의 부피 분율 경사는 2 이하인 것이 바람직하고, 1.0 내지 1.5인 것이 보다 바람직하다. 온도 변화 등에 의한 필름의 휨을 작게 할 수 있기 때문이다.

(6) 필름의 표면 평활성

특정 광학 물성 필름의 표면 거칠기는, 평균 면 거칠기(Ra)로서 100㎚ 이하인 것이 바람직하다. 필름의 표면 평활성이 낮아지면 다른 필름과 적층했을 때에 다른 필름을 손상시키는 경우가 있기 때문이다. 예컨대, 특정 광학 물성 필름을 LCD에서 사용되는 광 확산 필름으로서 이용했을 때에, 표면 평활성이 낮으면 프리즘 시트를 손상시키는 경우가 있다. 따라서, Ra가 상기 범위에 있는 것에 의해, 특정 광학 물성 필름을 다른 부재와 조합하여 이용했을 때에, 다른 부재를 손상시키지 않고 사용할 수 있게 된다.

(7) 필름의 두께

본 발명의 특정 광학 물성 필름의 두께는 5 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 8 내지 300㎛인 것이 보다 바람직하고, 10 내지 100㎛인 것이 더 바람직하고, 10 내지 30㎛인 것이 특히 바람직하다. 표시 장치 등에 이용했을 때에, 장치의 박형화를 달성할 수 있기 때문이다.

본 발명의 특정 광학 물성 필름은, 광학 특성, 표면 평활성, 두께에 있어서, 두께가 30㎛ 이하이고, 헤이즈값이 70% 이상인 것이 바람직하고, 두께가 30㎛ 이하, 헤이즈값이 70% 이상, 또한 Ra가 100㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.

1-2. 경사 구조 필름

본 발명의 또 하나의 광학 필름인 경사 구조 필름은, 투명 수지에 금속 산화물이 분산되어 있는 광학 필름으로서, 상기 광학 필름의 두께 방향에서, 상기 금속 산화물의 입경이 경사적으로 변화되고, 또한 상기 금속 산화물의 부피 분율이 실질적으로 변화되지 않는다고 하는 특징을 갖는다. 상기 광학 필름은 광 확산 필름이라도 좋다.

(1) 각 성분

경사 구조 필름에 사용되는 투명 수지 및 금속 산화물에는, 특정 광학 물성 필름과 마찬가지의 것을 이용할 수 있다. 금속 산화물의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 특정 광학 물성 필름에서 설명한대로 하는 것이 바람직하다.

(2) 금속 산화물의 입경 경사 및 부피 분율

경사 구조 필름은, 그 두께 방향에 있어서, 상기 금속 산화물의 입경이 경사적으로 변화되는 것을 특징으로 한다. 이 입경의 경사적인 변화란, 특정 광학 물성 필름에서 설명한 「입경 경사」와 같은 의미이다. 상기 입경 경사의 값도 특정 광학 물성 필름에서 설명한대로 인 것이 바람직하다. 또한, 부피 분율에 관해서도, 특정 광학 물성 필름과 같은 것이 바람직하다.

(3) 광학 특성

경사 구조 필름의 광학 특성은, 광학 필름으로서의 특성을 만족하는 것이면 한정되지 않는다. 그 중에서도 헤이즈값이 20% 이상 100% 미만인 것이 바람직하고, 특히 70% 이상인 것이 바람직하다. 광 확산 능력이 우수하기 때문이다.

(4) 표면 평활성, 막 두께

경사 구조 필름의 표면 평활성 및 막 두께는 특정 광학 물성 필름에서 설명한대로 하는 것이 바람직하다.

특히, 경사 구조 필름은 광학 특성, 표면 평활성, 막 두께가 헤이즈값 70% 이상, Ra가 100㎚ 이하, 또한 두께 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.

2. 광학 필름의 제조 방법에 대하여

상술한 특정 광학 물성 필름은, 전술한 바와 같이, (A) 내지 (D)를 포함하는 제 1 방법, 또는 (E) 내지 (G)를 포함하는 제 2 방법에 의해 제조된다. 또한, 경사 구조 필름은 임의로 제조할 수 있지만, 상기 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 이하에, 특정 광학 물성 필름 및 경사 구조 필름(이들을 합쳐서 「본 발명의 광학 필름」이라 부르는 경우가 있음)의 제조 방법으로서, 제 1 및 제 2 제조 방법을 설명한다.

본 제조 방법은 (A) 내지 (C) 또는 (E) 내지 (F)를 포함하는 「필름용 혼합물을 조정하는 공정」과, (D) 또는 (G)을 포함하는 「제막 공정」으로 이분된다. 따라서, 이 공정별로 설명한다.

1-1 필름용 혼합물을 조정하는 공정

본 발명에 있어서, 졸-겔 반응이란, 금속 화합물의 알콕사이드기 등의 작용기를 산 또는 알칼리 촉매에 의해 가수 분해하여 하이드록실기를 생성시키는 반응(이하, 「가수 분해 반응」)과, 생성한 금속 수산화물의 하이드록실기를 탈수 중축합하는 반응(이하, 「중축합 반응」)을 의미한다.

(1) 제 1 방법의 A 공정

본 공정에 사용되는 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물이란, 졸-겔 반응을 일으켜, 금속 산화물로 변화될 수 있는 화합물을 말한다. 금속 화합물은 금속 원자에 작용기가 결합된 구조이다. 이하, 상기 금속 화합물을 간단히「금속 화합물」이라 부르는 경우가 있다.

금속 화합물의 금속 원자에 의해, 최종적으로 수득되는 광학 필름 중 금속 산화물이 결정된다. 본 발명의 광학 필름에 있어서 바람직한 금속 산화물은 이미 설명한 바와 같다. 따라서 상기 금속 화합물은, 금속 원자로서, 리튬, 나트륨, 구리, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 아연, 붕소, 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 규소, 게르마늄, 납, 인, 안티몬, 바나듐, 탄탈륨, 텅스텐, 란타늄, 네오디뮴, 타이타늄, 또는 지르코늄을 포함하는 것이 바람직하다. 예컨대, 광 확산 필름으로 하는 경우는, 이미 언급한 바와 같이, 금속 화합물은 규소, 지르코늄, 타이타늄, 알루미늄을 금속 원자로서 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 금속에 작용기가 결합한 금속 화합물의 예에는, 금속 알콕사이드, 금속 아세틸아세토네이트, 금속 카복시레이트 등의 금속 유기 화합물이나, 금속 질산염, 금속 옥시염화물, 금속 염화물 등의 금속 무기 화합물이 포함된다(사쿠바나스미오저, 「졸-겔법의 과학」, 아그네쇼우후우샤, p17 참조). 본 발명에 있어서는, 이들을 단독이고 이용하여도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이들의 일부 작용기를 중축합하여 수득되는 중축합물(「부분 가수 분해 중축합 화합물」이라고도 함)을 사용할 수도 있다.

금속 알콕사이드의 구체예에는 이하의 것이 포함된다. 테트라메톡시실레인(TMOS), 테트라에톡시실레인(TEOS), 테트라프로폭시실레인, 테트라아이소프로폭시실레인, 메틸트라이메톡시실레인, 메틸트라이에톡시실레인, 메틸트라이프로폭시실레인, 메틸트라이뷰톡시실레인, 에틸트라이메톡시실레인, 에틸트라이에톡시실레인, n-프로필트라이메톡시실레인, n-프로필트라이에톡시실레인, 아이소프로필트라이메톡시실레인, 아이소프로필트라이에톡시실레인, 다이메틸다이메톡시실레인, 다이메틸다이에톡시실레인, 다이페닐다이메톡시실레인, 다이페닐다이에톡시실레인, 트라이플루오로메틸트라이메톡시실레인, 트라이플루오로메틸트라이메톡시실레인, 바이닐트라이메톡시실레인, 바이닐트라이에톡시실레인, 페닐트라이메톡시실레인, 페닐트라이에톡시실레인, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실레인, 3-글리시독시프로필트라이메톡시실레인, 3-글리시독시프로필트라이에톡시실레인, 3-글리시독시프로필메틸다이메톡시실레인, 3-글리시독시프로필메틸다이에톡시실레인, p-스타이릴트라이메톡시실레인, 3-메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실레인, 3-메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실레인, 3-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, 3-메타크릴옥시프로필트라이에톡시실레인, 3-아크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, 3-아크릴옥시프로필트라이에톡시실레인, 3-클로로프로필트라이에톡시실레인, 3-머캅토프로필메틸다이메톡시실레인, 3-머캅토프로필트라이메톡시실레인, 3-아이소사이아네이트프로필트라이에톡시실레인, 테트라메톡시타이타늄, 테트라에톡시타이타늄, 타이타늄아이소프로폭사이드, 알루미늄뷰톡사이드, 지르코늄테트라-n-뷰톡사이드, 지르코늄테트라아이소프로폭사이드, 바륨아이소프로폭사이드, 칼슘에톡사이드 등.

금속 아세틸아세토네이트의 구체예에는, 지르코늄아세틸아세토네이트, 타이타늄아세틸아세토네이트, 알루미늄아세틸아세토네이트, 인듐아세틸아세토네이트나 아연아세틸아세토네이트 등이 포함된다. 그 중에서도 바람직하게는, 지르코늄아세틸아세토네이트, 타이타늄아세틸아세토네이트, 알루미늄아세틸아세토네이트가 바람직하다.

금속 카복시레이트의 구체예에는, 아세트산 납, 스테아르산이트륨, 옥살산바륨이 포함된다.

상기의 화합물 중에서도, TMOS, TEOS, 타이타늄아이소프로폭사이드, 알루미늄뷰톡사이드, 지르코늄테트라-n-뷰톡사이드, 지르코늄테트라아이소프로폭사이드 등의 알콕시실레인이 바람직하다. 반응을 쉽게 제어할 수 있기 때문이다.

또한, 최종적으로 수득되는 광학 필름 중 금속 산화물의 굴절률은, 다른 금속 원자를 갖는 금속 화합물을 병용함으로써 조정할 수 있다. 이러한 조합의 예에는, 알콕시실레인과, 테트라메톡시타이타늄, 테트라에톡시타이타늄, 타이타늄아이소프로폭사이드, 알루미늄뷰톡사이드, 지르코늄테트라-n-뷰톡사이드, 지르코늄테트라아이소프로폭사이드, 지르코늄아세틸아세토네이트, 타이타늄아세틸아세토네이트 또는 알루미늄아세틸아세토네이트 등의 조합이 포함된다.

본 (A) 공정에서는, 상기 금속 화합물을 용매 중에서 졸-겔 반응시킨다. 졸-겔 반응에서 금속 화합물이 알콕사이드기 등의 작용기를 갖는 경우는, 상기 금속 화합물을 가수 분해하여 알콕사이드기를 하이드록실기로 하고 나서 중축합 반응하는 것이 바람직하다. 그 때문에 필요에 따라 물을 첨가할 수도 있다. 상기 물은 촉매를 포함하여도 좋다.

상기 반응은, 예컨대, 용매에 미리 상기 금속 화합물을 용해하고, 필요에 따라 촉매를 포함하여도 좋은 물을 첨가하고, 실온에서 또는 소정 온도로 가열하는 등 하여 행할 수 있다. 이 때에 전술한 바와 같이 2종류 이상의 금속 화합물을 사용할 수도 있다. 혹은 제 1 금속 화합물, 제 2 금속 화합물을 별개로 졸-겔 반응시켜 놓고, 이들을 혼합할 수도 있다. 추가로 상기 혼합물을 졸-겔 반응시켜도 좋다.

본 반응에 이용하는 용매는 상기 금속 화합물을 용해하는 것이면 한정되지 않는다. 그러나 후술하는 (B) 공정에서 이용하는 투명 수지를 용질로 하는 용액의 조제에 사용되는 용매와, 상용하는 용매 또는 동일한 용매가 바람직하다. 이 용매의 예에는, 물, N,N-다이메틸아세토아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, DMSO, 사이클로펜탄온, 사이클로헥산온, 메틸에틸케톤, 아세톤, THF, 다이옥세인, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 뷰탄올, 사이클로헥산올, 메틸셀솔브, 에틸셀솔브 등이 포함된다.

(A) 공정에서 사용되는 용매와 상기 금속 화합물의 배합비는 특별히 한정되지 않지만, 용매 10g에 대하여 상기 금속 화합물 0.1 내지 100g인 것이 바람직하다.

(A) 공정에서 사용되는 물의 첨가량은, 상기 금속 화합물 1몰에 대하여 40몰 당량 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10몰 당량 이하, 더 바람직하게는 5몰 당량 이하이다.

또한, 본 공정에서 사용되는 촉매는 상기 가수 분해, 또는 중축합 반응을 촉진시킬 목적으로 첨가된다. 이러한 촉매에는 공지된 것을 이용할 수 있다(히라시마히로시저, 「최신 졸-겔법에 의한 기능성 박막 제작 기술」, 주식회사 종합 기술 센터, p29, 또는 사쿠바나스미오저, 「졸-겔법의 과학」, 아그네쇼우후우샤, p154 등 참조). 이들의 예에는 산 촉매, 알칼리 촉매가 포함된다. 산 촉매의 예로는, 염산, 질산, 황산, 인산, 아세트산, 옥살산, 타르타르산, 톨루엔설폰산 등의 무기 및 유기산류가 포함된다.

알칼리 촉매의 예로는, 수산화암모늄, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등의 알칼리 금속 수산화물, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 테트라에틸암모늄하이드록사이드, 테트라뷰틸암모늄하이드록사이드 등의 4급 암모늄 수산화물, 암모니아, 트라이에틸아민, 트라이뷰틸아민, 모폴린, 피리딘, 피페리딘, 에틸렌다이아민, 다이에틸렌트라이아민, 에탄올아민, 다이에탄올아민, 트라이에탄올아민 등의 아민류, 3-아미노프로필트라이에톡시실레인, N(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트라이메톡시실레인 등의 아미노실레인류 등이 포함된다.

그 밖의 예에는, 유기 주석 화합물, 타이타늄테트라아이소프로폭사이드, 다이아이소프로폭시타이타늄비스아세틸아세토네이트, 지르코늄테트라뷰톡사이드, 지르코늄테트라키스아세틸아세토네이트, 알루미늄트라이아이소프로폭사이드, 알루미늄트리스에틸아세토네이트, 트라이메톡시보레인 등의 금속 알콕사이드 등이 포함된다.

촉매는 상기 금속 화합물 1몰에 대하여 2몰 당량 이하의 첨가량으로 하는 것이 바람직하고, 1몰당량 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 단, 상기 금속 화합물이 상기 촉매 작용을 나타내는 작용기(예컨대, 아미노기나 카복실기 등)를 갖는 경우는 촉매 첨가량을 조정하는 것이 바람직하다.

졸-겔 반응은 전술한 바와 같이, 가수 분해 반응, 중축합 반응의 두 개의 반응이 존재하지만, 각각의 반응은 동시 병행적으로 진행된다. 따라서, 양 반응을 반응 조작에 대응시켜 구별할 수는 없지만, 반응 초기의 단계에서는 전자의 가수 분해 반응이 주로 일어나고, 반응 후기의 단계에서는 후자의 반응이 주로 일어난다. 또한, 촉매의 종류에 따라 양 반응의 진행 과정이 다른 것이 알려져 있다. 일반적으로 산 촉매를 이용하면 가수 분해 반응을 진행시키기 쉽고, 알칼리 촉매를 이용하면 중축합 반응을 진행시키기 쉽다.

졸-겔 반응은 가열, 마이크로파 조사, 적외선 조사 등을 행하여 반응을 촉진하여도 좋다. 따라서, 본 (A) 공정에서는, 물 또는 촉매의 양, 상기 가열 수단의 유무, 반응 시간 등에 의해 졸-겔 반응의 진행 정도를 제어할 수 있다. 졸-겔 반응의 진행에 따라, 금속 산화물의 입자는 커진다. 따라서, 최종적으로 수득되는 필름 중 금속 산화물의 입경은 이 졸-겔 반응의 진행 정도에 따라 결정된다.

본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 주로 제막 공정에서 금속 산화물의 입경 제어가 가능하다. 그러나 그 전 공정인 본 (A) 공정에서도 반응도를 조정해 두는 것이 바람직하다. 이러한 이유로부터, 본 공정에서의 졸-겔 반응은 0 내지 150℃, 나아가서는 1 내지 100℃, 더 나아가서는 20 내지 60℃에서 실시하는 것이 바람직하고, 또한 1 내지 50시간 정도, 나아가서는 1 내지 30시간 정도로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 「내지」는 그 양단의 수치를 포함하는 의미로 사용한다. 반응의 진행은 혼합물의 점도 상승이나 백탁(白濁) 등의 외관 변화에 의해 확인할 수 있다.

(2) 제 1 방법의 B 공정

본 발명의 (B) 공정은 투명 수지를 용질로 하는 용액(「수지 용액」이라 함)을 준비한다. 투명 수지란, 막 두께를 30㎛로 한 경우, 70% 이상의 평행 광선 투과율을 나타내는 유기 중합체(폴리머)이다. 본 발명에 이용하는 투명 수지는 물 또는 물과 혼화 가능한 용매에 용해성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 투명 수지의 예에는, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트(PMMA), 폴리에터케톤, 폴리에터에터케톤, 폴리스타이렌, 폴리에스터, 에폭시 수지, 폴리아마이드, 폴리설폰, 폴리아라미드, 폴리우레테인, 폴리아세트산바이닐, 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리아크릴산이 포함된다.

이들 중에서도, 비점 및 극성이 높은 용매에 가용인 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, PMMA, 폴리에터케톤, 폴리에터에터케톤, 폴리스타이렌, 폴리에스터 등이 바람직하다. 극성이 높은 용매는 물과의 친화성이 좋기 때문에, 후술하는 바와 같이, 수지 용액 중에서 졸-겔 반응을 행하기 쉽게 되기 때문이다. 또한, 고비점의 용매를 이용하면, 후술하는 바와 같이, (D)의 제막 공정에서, 투명 수지 중에 분산되는 금속 산화물 입자의 입경 등을 제어하기 쉽다. 투명 수지는 단독 또는 조합하여 이용할 수 있다.

또한, 폴리바이닐알코올, 폴리아크릴산과 같이, 물에 용해하는 투명 수지의 경우나, 내열성이 낮은 수지를 사용하는 경우에는, 수득되는 필름의 내수성이나 내열성을 향상시키기 위해, 가교하여 이용하는 것이 바람직하다. 폴리바이닐알코올을 이용하는 경우는, 폴리아크릴산이나 폴리아마이드산 등의 작용기를 갖는 수지와 조합하면 가교 반응이 생기고, 내수성이 향상되기 때문에 특히 바람직하다. 폴리바이닐알코올과 폴리아크릴산의 가교 반응은 일반적으로는 열처리에 의해 행해지지만, 처리 온도를 낮추고, 처리 시간을 짧게 하기 위해 PCT/JP2006/310193에 기재된 에스터화 촉매를 사용할 수도 있다.

(B) 공정에 사용되는 용매는 투명 수지를 용해할 수 있는 용매이면 한정되지 않는다. 용매란, 용질을 녹이는 액체 물질을 말하고, 유기 용매이더라도 물이더라도 좋다. 이러한 용매의 예에는, 전술한 (A) 공정에서 말한 것이 포함된다. 특히 (B) 공정에서 사용되는 용매는 상기 (A) 공정에서 이용하는 용매와 동일하거나, 상용 가능한 용매인 것이 바람직하다.

본 발명의 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정은, 상기 용매에 상기 투명 수지를 용해함으로써 행할 수 있다. 용해 시에는 필요에 따라 가열, 또는 초음파를 조사할 수도 있다. 시판되고 있는 투명 수지를 용질로 하는 용액을 구입하여 준비할 수도 있다. 상기 용액의 농도는 1 내지 50질량%가 바람직하고, 5 내지 30질량%인 것이 더 바람직하다.

(3) 제 1 의 방법의 C 공정

본 발명의 (C) 공정은, 상기 (A) 공정에서 수득된 혼합물과 (B) 공정에서 수득된 용액을 혼합한다. 혼합의 방법은 특별히 한정되지 않지만, (B) 공정에서 수득된 용액에 (A) 공정에서 수득된 혼합물을 주입하여 교반기 등으로 교반함으로써 할 수 있다. 이 때의 혼합비는 특별히 한정되지 않지만, 최종적으로 수득되는 광학 필름 중 금속 산화물이 원하는 양으로 되도록 조정하는 것이 바람직하다.

필요에 따라, 본 (C) 공정의 후이고 (D) 공정의 전에, (C) 공정에서 수득된 혼합물 중에 존재하는 금속 화합물의 졸-겔 반응을 진행(이하, 「추가 반응」이라 함)시켜도 좋다. 추가 반응에서는, 가열, 마이크로파 조사, 적외선 조사 등을 행하여도 좋다. 추가 반응의 조건은 상기 (A) 공정의 반응 조건과 마찬가지로 하는 것이 바람직하지만, 20 내지 60℃에서 1 내지 30시간 정도 반응시키는 것이 보다 바람직하다.

상기 추가 반응에 있어서는, 용매, 물, 촉매로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 새롭게 혼합하여, 상기 금속 화합물과, (C) 공정에서 수득된 혼합물 중에 원래부터 존재하고 있던 금속 화합물의 졸-겔 반응을 진행시킬 수도 있다. 이 때, (C) 공정에서 수득된 혼합물 중에 원래부터 존재하고 있던 금속 화합물과는 다른 종류의 금속 화합물을 새롭게 첨가하면, 최종적으로 수득되는 광학 필름에 포함되는 금속 산화물의 굴절률을, 원하는 값으로 조정할 수 있으므로 바람직하다. 또한 추가 반응에서, 알칼리 촉매를 새롭게 첨가하면, 금속 화합물의 중축합 반응을 촉진하는 것도 가능하다.

(4) 제 2 방법의 (E) 공정에 대하여

(E) 공정은 이미 설명한 (B) 공정과 마찬가지로 하는 것이 바람직하다. 단, 본 (E) 공정에서 이용하는 용매는 다음 공정의 (F) 공정에 이용하는 금속 화합물을 용해할 수 있는 것이 바람직하다.

(5) 제 2 방법의 (F) 공정에 대하여

본 공정에서는, 이전 (E) 공정에서 수득된 투명 수지를 용질로 하는 용액(수지 용액)에 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을 혼합하고, 졸-겔 반응을 행한다. 전술한 (A) 공정과 마찬가지로 금속 화합물이 알콕사이드기 등의 작용기를 갖는 경우는, 가수 분해하여 하이드록실기로 하고 나서 중축합 반응하는 것이 바람직하다. 그 때문에 필요에 따라 물을 첨가할 수도 있다. 또한, 물은 촉매를 포함하고 있어도 좋다.

상기 반응은, 예컨대, (E) 공정에서 수득된 수지 용액에 상기 금속 화합물을 용해하고, 필요에 따라 촉매를 포함하고 있어도 좋은 물을 첨가하며, 실온에서 또는 소정 온도로 가열하는 등 하여 행할 수 있다. 이 때에, 2종류 이상의 금속 화합물을 사용할 수도 있다.

본 공정에서의 수지 용액과 상기 금속 화합물의 혼합비는, 전술한 바와 같이, 최종적으로 수득되는 광학 필름 중 금속 산화물의 함유량이 원하는 양으로 되도록 조정된다. 본 공정에서 혼합되는 금속 화합물은 아직 졸-겔 반응하고 있지 않으므로 용매에 쉽게 용해되어, 수지 용액에 직접 혼합할 수 있다. 단, 금속 화합물이 수지 용액에 녹기 어려운 경우는, 한번 용매에 용해하고 나서 혼합할 수도 있다. 그 때에 이용하는 용매는 수지 용액과 상용하는 것이 바람직하다.

본 공정에서의, 바람직한 졸-겔 반응의 조건(반응계의 농도, 온도, 시간 등)은 사용하는 투명 수지의 종류나 분자량에 따라 다르기 때문에 일률적으로 말할 수 없다. 단 수지 용액의 농도가 높은 경우에, 높은 반응 온도, 또는 긴 시간 반응시키면, 금속 산화물의 분자량이 증가하여, 고점도화나 겔화할 가능성이 있다. 수지 용액의 점도가 높아져 교반이 불충분해지므로 졸-겔 반응이 불균일하게 진행되기 쉬워지기 때문이다. 수지 용액 중 투명 수지의 분자량이 큰 경우도 수지 용액의 점도가 상승하므로, 같은 현상이 쉽게 일어나게 된다. 따라서, 본 반응은 용액 중의 고형분 농도를 1 내지 50질량%, 나아가서는 5 내지 30질량%로서 하는 것이 바람직하다. 상기 고형분이란, 수지 및 금속 화합물·금속 산화물을 말한다. 또한, 반응 온도는 0 내지 150℃, 나아가서는 1 내지 100℃, 더 나아가서는 20 내지 60℃로 하는 것이 바람직하다. 반응 시간은 1 내지 50시간 정도, 나아가서는 1 내지 30시간 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, (C) 공정과 마찬가지로, (F) 공정 후이고 다음의 (G) 공정 이전에, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물, 용매, 촉매를 포함하고 있어도 좋은 물을 새롭게 혼합하여, 상기 금속 화합물과, (G) 공정에서 수득된 혼합물 중에 이미 존재하고 있는 금속 화합물의 졸-겔 반응을 진행시켜도 좋다.

이 때 새롭게 첨가하는 용매는 물, N,N-다이메틸아세토아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, DMSO, 사이클로펜탄온, 사이클로헥산온, 메틸에틸케톤, 아세톤, THF, 다이옥세인, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 뷰탄올, 사이클로헥산올, 메틸셀솔브 또는 에틸셀솔브인 것이 바람직하다. 상기 용매는 (E) 공정에서 이용하는 용매와 같아도 좋고, 달라도 좋다.

(6) 금속 산화물의 입경 제어에 대하여

금속 산화물의 입경 제어는 「제막 공정에서의 건조 조건」,「투명 수지 및 금속 산화물간의 상호 작용」을 조정함으로써 행할 수 있다. 제막 공정에서의 조정에 관해서는 다음 절에 설명하므로, 여기서는 「투명 수지, 금속 산화물 사이의 상호 작용」에 의한 입경 제어에 대하여 설명한다. 투명 수지와 상기 금속 산화물의 상호 작용을 강하게 하면, 금속 산화물은 수지로부터 분리하기 어렵게 되기 때문에, 금속 산화물의 입자도 작게 된다. 반대로 이들 상호 작용을 작게 하면, 금속 산화물 입자는 커진다.

상기 상호 작용을 강하게 하여, 필름 중의 금속 산화물의 입경을 크게하기 위해서는, 금속 화합물로서 투명 수지와 상호 작용을 일으키기 쉬운 작용기를 가진 금속 알콕사이드, 금속 아세틸아세토네이트, 금속 카복시레이트, 질산염, 옥시염화물, 염화물을 이용하는 것이 바람직하다. 투명 수지와 상호 작용을 일으키기 쉬운 작용기의 예로는, 아미노기, 에폭시기, 바이닐기, 아크릴기, 메타크릴기, 아이소사이아네이트기, 머캅토기 등이 포함된다.

투명 수지와 상호 작용을 일으키기 쉬운 작용기를 갖는 금속 화합물의 예로는, 바이닐트라이클로로실레인, 바이닐트라이메톡시실레인, 바이닐트라이에톡시실레인, 3,4-에폭시사이클로헥실에틸트라이메톡시실레인, 글리시독시프로필트라이메톡시실레인, 글리시독시프로필트라이에톡시실레인, 스타이릴트라이메톡시실레인, 메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실레인, 메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, 메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실레인, 메타크릴옥시프로필트라이에톡시실레인, 아크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, 3-아미노프로필트라이메톡시실레인, 3-아미노프로필트라이에톡시실레인, 3-아미노프로필메틸다이메톡시실레인, 3-아미노프로필메틸다이에톡시실레인, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸다이메톡시실레인, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트라이메톡시실레인, 2-아미노에틸아미노메틸트라이메톡시실레인, 3-아미노프로필다이메틸에톡시실레인, 2-(2-아미노에틸싸이오에틸)트라이에톡시실레인, p-아미노페닐트라이메톡시실레인, N-페닐-3-아미노프로필메틸다이메톡시실레인, N-페닐-3-아미노프로필메틸다이에톡시실레인, N-페닐-3-아미노프로필트라이메톡시실레인, N-페닐-3-아미노프로필트라이에톡시실레인, 머캅토프로필트라이메톡시실레인, 머캅토프로필메틸다이메톡시실레인, 아이소사이아네이트프로필트라이에톡시실레인 등이 포함된다.

또한, 금속 산화물과 투명 수지의 상호 작용을 높이기 위해, 공유 결합, 수소 결합, 이온 결합 등을 형성할 수 있는 작용기를 투명 수지에 도입할 수도 있다. 공유 결합이 가능한 작용기의 예로는, 알콕시실릴기, 실라놀기 등이 포함된다. 수소 결합이 가능한 작용기의 예로는 하이드록실기, 카복실기, 아미노기 등이 포함된다. 또한, 이온 결합이 가능한 작용기의 예로는 암모늄기 등이 포함된다.

금속 산화물의 입경을 작게 할 수 있는 구체예로는, PMMA, PVA, 폴리아마이드산 또는 폴리이미드 등의 투명 수지와, 아미노기, 에폭시기를 갖는 금속 화합물의 조합이 포함된다.

역으로, 투명 수지와 금속 산화물의 상호 작용을 약하게 하고, 필름 중의 금속 산화물의 입경을 크게 하기 위해서는, 투명 수지, 금속 산화물의 상호 작용이 일어나기 어려운 조합을 선택하는 것이 바람직하다. 예컨대, 극성기를 갖는 투명 수지와, 알킬기와 알콕실기를 갖는 알킬 금속 알콕사이드를 금속 화합물로서 조합하는 것이 바람직하다. 알킬기는 소수성이기 때문에, 알킬기를 갖는 금속 화합물과 극성기를 갖는 투명 수지는 어울리기 어려워, 양자 사이의 상호 작용이 작게 되기 때문이다. 이 때, 수지 용액의 용매를 물로 하고, 투명 수지를 물에 가용인 것으로 하는 것이 더 바람직하다. 예컨대, 금속 화합물을 메틸트라이메톡시실레인, 투명 수지를 폴리바이닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA), 상기 용매를 물로 하는 조합을 예로 설명한다. 메틸트라이메톡시실레인으로부터 생성되는 금속 산화물은 말단에 메틸기를 갖는다. 상기 메틸기는 용매인 물 및 폴리바이닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA)의 극성 부분과 어울리기 어렵다. 그 때문에, 투명 수지 및 용매로부터 분리하기 쉬운 경향을 나타낸다. 그러나 한편으로, 상기 메틸기는 폴리바이닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA)의 비극성 부분과는 친화성을 갖는다. 따라서, 완전히 폴리바이닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA)으로부터 분리되는 경우는 없고, 적당하게 분리된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 최종적으로 폴리바이닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA) 중의 금속 산화물의 입경을 어느 정도의 크기로 조정할 수 있다. 단, 입경 제어의 메커니즘은 한정되지 않는다. 이 경우, 상기 알킬 금속 알콕사이드는 다른 금속 화합물(테트라메톡시실레인 등)과 함께 이용하는 것이 바람직하다.

그런데, 본 발명의 광학 필름 중 금속 산화물의 입경은, 필름 두께 방향에 대하여 불균일하게 되어 있어도 좋다. 본 발명의 광학 필름을 광 확산 필름으로서 이용한 경우, 확산광의 파장 의존성을 저하할 수 있기 때문이다. 금속 산화물의 입경 분포는 다음에 설명하는 바와 같이 제막 공정에 의해 제어할 수 있다.

1-2 제막 공정(D, G 공정)

본 발명의 (D), (G) 공정은, 상기 공정에서 수득된 혼합물(상기 추가 반응을 한 것도 포함함)을, 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 제막한다. 본 공정에서는, 용매를 증발시킬 때에 가열을 하기 때문에, 졸-겔 반응이 더 진행되는 경우도 있다.

전개란, 유리, 금속, 플라스틱 등의 용기에 상기 혼합물을 주입하고, 용기를 회전시키는 등 하여 용기의 벽 등에 혼합물을 부착시켜, 혼합물을 막 형상으로 성형하는 것을 말한다. 이 막 형상으로 형성된 용매를 포함하는 혼합물을 필름 전구체라고 부른다.

도포란, 기판 등의 위에 상기 혼합물을 대략 일정한 두께로 도포하여 필름 전구체를 얻는 것을 말한다. 기판이란, 평평한 부재를 말하고, 기판의 예로는 유리, 석영, 금속, 세라믹, 플라스틱, 고무 등의 기판, 롤, 벨트 등 유리판, 고분자 필름 등이 포함된다. 도포는 공지된 방법으로 행하여도 좋다. 도포 방법의 예로는, 플로우 코팅법, 침지법, 스프레이법 등이 포함된다. 그 때는, 바코터, 나이프 코터, 블래이드 코터, 다이 코터, 콤마 코터, 롤 코터, 그라비아 코터, 커튼 코터, 스프레이 코터, 스핀 코터 등의 공지된 도공기를 사용할 수 있다.

나아가서는 상기 혼합물을 투명 필름의 한 면 또는 양 면에 도포하고, 코팅 필름으로서 수득하여도 좋다. 이밖에, 상기 혼합물과 별종의 도포액을 기판에 도공한 복층 필름으로 하여도 좋다. 복층 필름으로서 제막하는 경우, 필름용 혼합액과 별종의 도포액을 투명 필름에 도포하는 순서는 임의로 하여도 좋다.

본 공정에서, 도포 등을 행한 필름 전구체의 용매를 증발시키는(건조하는) 방법은, 보통의 가열 건조로를 이용하여 실시된다. 이 때, 감압, 송기(送氣), 적외선 조사, 극초단파 조사 등의 처리를 행하여도 좋다. 건조는 공기, 비활성 가스(질소, 아르곤) 등의 분위기로 할 수 있다.

(1) 금속 산화물 입자 제어에 대하여

전술한 바와 같이, 본 발명의 광학 필름은 필름 중에 분산되는 금속 산화물 입자가 「입경 경사」를 갖고 있는 것이 바람직하다.

이러한 입경 경사를 갖는 필름은, 본 공정의 건조 조건을 최적화함으로써 얻어진다. 필름 전구체를 건조할 때에, 졸-겔 반응의 진행에 의한 금속 산화물의 입자 성장과, 필름 전구체 중의 용매의 증발에 따른 유동성의 저하가 경쟁적으로 일어나기 때문이다. 이 때의 최적 조건은, 투명 수지의 종류, 금속 산화물의 농도, 용매의 종류에 따라 다르기 때문에, 일반화는 곤란하다. 그러나, 1) 필름 전구체 중의 용매의 증발 속도가 늦어지도록 조건을 선택하는 것과, 2) 필름 전구체 중의 금속 산화물 입자를 어느 정도 성장시키는 것과 같은 조건을 적절히 선택함으로써 바람직한 입경 경사를 얻을 수 있다.

우선, 1) 필름 전구체 중 용매의 증발 속도가 늦어지는 조건에 대하여 설명한다. 이와 같이 필름 전구체를 건조시키면 이하와 같은 이유에서, 금속 산화물 입자의 입경 경사가 일어난다고 생각된다.

필름 전구체를, 용매의 증발 속도가 늦어지도록 건조시킨 경우, 필름 전체의 용매의 증발 속도는 느리지만, 필름 전구체의 공기 계면(필름의 공기와 접하고 있는 표면) 부근의 용매는 빠르게 증발한다. 이 때문에 필름 전구체의 공기 계면 부근의 유동성이 저하되므로 금속 화합물끼리의 반응이 일어나기 어렵게 되고, 상기 계면 부근의 금속 산화물 입자의 성장이 정지된다. 한편, 필름 내부의 용매의 증발은 공기 계면에 비해 느리므로, 유동성이 손상되지 않기 때문에 금속 산화물 입자가 성장된다. 이 때문에, 필름의 기판 계면 쪽에 존재하는 금속 산화물의 입경이 크고, 공기 계면 쪽에 존재하는 금속 산화물의 입경이 작아진다. 또한, 필름 전구체를 도포하는 기판의 용매 투과성을 높이면, 필름 내부의 금속 산화물 입자의 입경을 크게 하고, 필름의 양 면 부근의 금속 산화물 입자의 입경을 작게 하는 것도 가능하다.

필름 전구체 중 용매의 증발 속도가 늦어지는 조건은, 투명 수지의 종류나, 금속 산화물의 농도, 용매의 종류에 따라 다르다. 그러나, 필름 전구체를 150℃에서 1시간 건조시킨 후의 필름 전구체 중에 잔존하고 있는 용매의 질량(이하, 「150℃·1시간 후의 잔존 용매의 질량」이라 함)이 원래의 용매의 질량 100질량부에 대하여 50질량부 이하가 되도록 건조시키는 것이 바람직하다. 또는 100℃·5시간 후의 잔존 용매의 질량 또는 50℃·10시간 후의 잔존 용매의 질량이, 원래의 용매의 질량 100질량부에 대하여 50질량부 이하로 되는 조건으로 건조시키는 것이 바람직하다.

일정 온도에서의 용매의 증발 속도는, 용매를 복수 조합하여 비점을 조정하거나, 분위기를 감압으로 함으로써 조정하거나 할 수 있다. 또한, 통풍 오븐 등을 이용하여 분위기를 가스 기류 하로 하여도 좋다.

다음으로 2) 필름 전구체 중의 금속 산화물 입자를 어느 정도 성장시키는 조건에 대하여 설명한다. 본 제막 공정의 건조 온도가 낮을수록, 금속 산화물 입자는 성장하지 않고 입경은 전체적으로 작아지게 된다. 금속 화합물의 졸-겔 반응의 진행이 늦어지기 때문이다. 졸-겔 반응의 진행이 느리다는 것은, 큰 입경으로 성장할 때까지 졸-겔 반응이 진행되지 않기 때문에, 큰 입경의 금속 산화물도 존재하지 않게 된다. 따라서, 건조 온도가 낮으면 입경 경사도 작게 된다.

한편, 건조 온도가 높으면, 입경은 전체적으로 커진다. 졸-겔 반응의 진행이 빠르게 되기 때문이다. 그리고, 이미 언급한 바와 같이, 필름 전구체의 공기 계면 부근에서의 용매의 증발이 빠르게 되므로, 공기 계면 측에서는 입자가 성장하기 어렵게 되지만, 기판 계면 측에서는 입자의 성장이 빨라지므로, 결과적으로 입경 경사가 커진다.

건조 온도를 높게 하는 경우에는, 그같은 온도로 상승시키는 속도(승온 속도)도 입경 및 입경 분포에 영향을 준다. 승온 속도를 빨리 할수록 입경이 커지고, 승온 속도를 느리게 하면 입경이 작아지게 되는 경향이 있다. 이 현상에는 용매의 증발 속도, 졸-겔 반응의 반응 속도, 필름의 유동성이 밀접히 관계되어 있기 때문에, 온도, 승온 속도, 건조 시간의 바람직한 조합을 일반화하는 것은 어렵다. 그러나 건조 온도를 너무 높게 하거나 또는 승온 속도를 너무 빠르게 하면 필름이 발포된다. 또한 건조 온도를 너무 낮게 하거나 또는 승온 속도를 너무 느리게 하면, 금속 산화물 입자가 그다지 성장하지 않게 된다. 따라서, 광학 필름 중의 금속 산화물 입자를 어느 정도의 크기로 성장시키기 위해서는, 건조 조건은 40 내지 180℃에서 1 내지 50시간으로 하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 건조 온도는 60℃ 이상, 나아가서는 100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 바람직한 승온 속도는 0.1 내지25℃/분이며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 15℃/분, 더 바람직하게는 0.5 내지 10/분이다.

또한, 용매의 비점에 의해서도 금속 산화물의 입경은 변화된다. 건조 온도가 같은 경우는, 용매의 비점이 높을수록 용매의 증발 속도의 시간이 늦어지므로, 전술한 바와 같이, 입경 경사가 커진다. 또한, 용매의 증발 속도가 같은 경우는, 용매의 비점이 높을수록 건조 온도가 높아지므로, 금속 산화물의 입경 및 입경 경사는 커진다. 이러한 용매로는, N,N-다이메틸아세토아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 사이클로펜탄온 등이 바람직하다.

상술한 조건은 얻고자 하는 광학 필름의 구조에 의해 적절히 조정하여 결정하는 것이 바람직하지만, 이하에 입경을 전체적으로 크고, 또한 필름 두께 방향에서의 입경 경사를 크게 할 수 있는 예를 나타낸다.

투명 수지에 PMMA, PVA 등을 이용하고, 용매에 NMP, DMAc를 이용한 경우:

필름 전구체를 50℃로부터 120℃ 정도까지 0.5 내지 10℃/분 정도로 승온하고, 필요에 따라 120℃에서 수 시간 건조한다.

투명 수지에 폴리아마이드산을 이용한 경우:

필름 전구체를 50℃에서 180℃ 정도까지 0.5 내지 10/분 정도로 승온시킨다. 또한 280 내지 380℃로 열처리하여 폴리아마이드산의 이미드화 반응을 행하여도 좋다.

입경은 전체적으로 작고, 또한 필름 두께 방향에서의 입경 분포를 작게 하는 경우는, 상기와 동일 조성의 필름 전구체를, 실온에서 5시간 정도 진공 건조한 후, 상기 조건으로 가열하여 건조하는 것이 바람직하다.

본 (D) 및 (G) 공정은 소정의 건조 온도, 승온 속도를 프로그래밍한 건조기를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 또는, 예컨대, 60℃, 90℃, 120℃ 등의 소정 온도로 설정한 오븐 등의 건조기를 복수 준비해 두고, 필름 전구체를 순서대로 5분간씩 각각의 건조기에 넣고 건조할 수도 있다. 이 경우, 60℃의 온도 차이를 15분으로 승온시킨 것으로 되므로, 승온 속도는 4℃/분이 된다.

본 발명의 광학 필름은 투명 수지, 용매 및 금속 화합물을 포함하는 균일한 혼합물을 필름 전구체로 하고, 상기 전구체 중에서 금속 산화물 입자를 성장시켜 얻어진다. 그 때문에, 필름 중 금속 산화물 입자는 입경 경사를 갖고 분산되었다고 해도, 막 두께 방향에서의 금속 산화물의 부피 분율은 실질적으로 변화되지 않는다. 즉, 필름 중, 입경이 작은 금속 산화물이 분포되는 범위에서는, 입자의 수가 많아진다. 한편으로, 필름 중 입경이 큰 금속 산화물이 분포되는 범위에서는, 입자의 수가 적어진다. 이 때문에 본 발명의 광학 필름은 필름의 두께 방향에서의 열 팽창율에 차이가 없고, 온도 변화 등에 의한 휨이 생기지 않는다고 하는 이점이 있다.

(2) 표면 평활성 제어에 대하여

금속 산화물 입자를 투명 수지에 단지 혼합하여 복합화하는 수법에 의하면, 금속 산화물 입자의 크기가 1㎛ 이상으로 되면 필름의 평활성은 없어진다. 이것은 필름 표면에 금속 산화물 입자가 돌출하기 때문이다. 그러나, 본 발명의 제조 방법은 상기 (D), (G) 공정에서, 필름 전구체 내에서 금속 산화물 입자를 성장시키므로, 금속 산화물 입자가 필름 표면으로부터 돌출하는 경우는 없다. 따라서, 필름 중에 존재하는 금속 산화물 입자의 크기가 1㎛이더라도 평활한 필름을 얻을 수 있다.

마찬가지로, 금속 산화물 입자를 투명 수지에 단지 혼합하여 복합화하는 수법에 의하면, 금속 산화물 입자의 첨가량을 늘리면, 필름 표면에 금속 산화물 입자가 돌출되기 쉽게 되므로 필름의 평활성은 없어진다. 그러나, 본 발명의 제조 방법에서는, 상기 이유에 의해 금속 산화물의 첨가량을 늘리더라도, 필름 표면으로 상기 입자가 돌출하지 않기 때문에 평활한 필름이 얻어진다.

특히 표면 평활성이 우수한 필름을 얻기 위해서는, (D), (G) 공정 전에 실시되는 졸-겔 반응의 진행을 억제하고, (D), (G) 공정에서 금속 산화물 입자를 성장시키는 것이 바람직하다. 졸-겔 반응의 진행을 늦추기 위해서는, 예컨대, 촉매에 산 촉매만을 사용하거나, 촉매의 사용량을 적게 하거나, 반응 온도를 낮추거나, 반응성이 비교적 낮은 금속 화합물을 이용하거나, 혹은 아세트산, 아세틸아세톤 또는 아세토아세트산에틸 등을 첨가한다.

단, 본 발명의 제조 방법에 있어서, 금속 산화물 입자가 1㎛보다 작더라도 응집 덩어리를 형성하면 표면의 평활성이 손상되는 경우가 있다. 이 경우는, 이미 언급한 바와 같이, 투명 수지와 금속 산화물과의 상호 작용을 높여, 금속 산화물의 분산성을 개량하는 것이 바람직하다.

필름의 표면 평활성은 광학 필름 표면을 AFM에 의해 200㎛각(角)의 범위를 주사하고, 평균 면 거칠기(Ra)를 측정하여 평가할 수 있다. 평균 면 거칠기(Ra)란, JISB0601로 정의되어 있는 중심선 평균 조도를, 측정면에 대하여 적용할 수 있도록 삼차원으로 확장한 것으로, 「기준면으로부터 지정면까지의 편차의 절대값을 평균한 것」이다. 본 발명에 있어서의 광학 필름의 표면 평활성은 Ra로 하여 300㎚ 이하인 것이 바람직하고, 100㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 기술한 바와 같이, 본 발명의 광학 필름을 프리즘 시트와 조합하여 이용할 때에, 프리즘 시트의 스크래치성을 억제할 수 있기 때문이다.

(3) 막 두께에 대하여

제막 공정에서의 막 두께의 조정은 공지된 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 바 코터 등의 도포에 이용하는 공구의 갭을 적절히 조정함으로써, 원하는 막 두께의 필름이 얻어진다.

(4) 그 밖의 성분에 대하여

본 발명의 제조 방법은 각 공정에서 목적에 따른 첨가제를 가하여도 좋다. 첨가제의 예로는, 자외선 흡수제, 가교제, 증점제, 충전제, 증감제, 가소제, 광 중합 개시제, 모노머, 올리고머, 안정제, 습윤제, 유동제, 안료, 염료, 접착 촉진제, 반응 촉매, 탈수제가 포함된다.

3. 본 발명의 광학 필름의 용도

(1) 특정 광학 물성 필름

본 발명의 특정 광학 물성 필름은, 전체 광선 투과율이 70% 이상이고 또한 헤이즈값이 20% 이상이다. 이 때문에 전체 광선 투과율이 높고, 또한 투과 광선 중 평행 투과광이 아니라 확산 투과광의 비율이 높은, 즉 광 확산성이 높다(광 확산성이 우수함)고 하는 특징을 갖는다. 특히, 본 필름 중에 분산되는 금속 산화물의 입경이 입경 경사를 갖고 필름 중에 분산되어 있는 경우는, 확산광의 파장 의존성을 감소시킬 수 있다.

본 특정 광학 물성 필름은, 투과광을 확산하는 타입(전방 산란)이라도 좋고, 반사광을 확산하는 타입(후방 산란)이라도 좋다. 또한, 본 특정 광학 물성 필름은 투과광과 반사광의 양자, 또는 코팅막 중이나 필름 중을 전파하는 광에 대하여, 확산을 생기게 하는 타입인 것이라도 좋다.

이러한 특성으로부터, 본 특정 광학 물성 필름은 광학 용도의 광 확산성 코팅, 광 확산성 필름으로서 이용할 수 있다. 예컨대, 플라스틱이나 유리 등의 투광성 필름이나 시트, 거울, 하프 미러, 또는 공지된 표시 소자의 방현(防眩)이나 반사 방지용 코팅 또는 필름으로서 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 특정 광학 물성 필름은 FPD 등의 표시 장치에 적합하다. 구체적으로는, LCD 등의 표시 소자를 이용한 프로젝션식 표시 장치의 스크린, 또는 액정 표시 소자의 휘도나 색도의 면내 분포를 개선하기 위한 광 확산판이나 광 확산성 반사체로서 적합하다.

이들의 FPD 분야에서는, 특히 소형 경량화나 총 비용 감소가 요구되고 있는데, 본 발명의 특정 광학 물성 필름은 그 요구에 응할 수 있기 때문이다. 예컨대, LCD에 사용되고 있는 다층 구조의 광 확산 필름 대신 본 발명의 특정 광학 물성 필름을 이용하면, 다층이던 필름을 단층으로 할 수 있으므로, 표시 장치의 박형화에 기여할 수 있다. 이러한 용도에서는, 본 특정 광학 물성 필름은, 헤이즈값이 70% 이상, Ra가 100㎚ 이하, 및 막 두께가 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.

물론 본 특정 광학 물성 필름은 헤이즈값으로서 70% 이하의 값이 요구되는 용도에 대해서도, 적합하게 사용된다.

(2) 경사 구조 필름

본 발명의 경사 구조 필름은 투명 수지에 금속 산화물이 분산되어 있는 광학 필름으로서, 상기 광학 필름의 두께 방향에 있어서, 상기 금속 산화물의 입경이 경사적으로 변화되고, 또한 상기 금속 산화물의 부피 분율이 실질적으로 변화되지 않는다고 하는 특징을 갖는다. 이 때문에, 본 발명의 경사 구조 필름은 광 확산 능력이 우수하고, 또한 확산광의 파장 의존성을 감소시킬 수 있기 때문에, 상술한 특정 광학 물성 필름에서 기술한 용도에도 적합하게 사용된다.

또한, 본 발명의 경사 구조 필름을 LED, 무기 EL이나 유기 EL의 광 취출에 이용하는 경우에는, 광을 확산할 수 있는 외에, 굴절률이 다른 투명 재료의 계면에서 발생하는 전반사 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 경사 구조 필름은 기판 계면 쪽에 존재하는 금속 산화물이 서브미크론 내지 미크론 크기(order)이고, 공기 계면 쪽에 존재하는 금속 산화물이 나노 크기 분산된 구조이기 때문에, 기판 계면 쪽은 광 산란 효과를 가지지만, 공기 계면 쪽은 광 산란 효과를 거의 갖지 않는다고 하는 특징도 갖는다. 그 때문에 종래에 없는 기능을 갖는 광학 필름으로서 유용하다. 이러한 광학 필름은 투명 수지와 금속 산화물의 평균적 굴절률을 갖는다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 제한되지 않는다. 이하에 실시예 중의 약어를 나타낸다.

DMAc: 다이메틸아세토아마이드

NMP: N-메틸-2-피롤리돈

TMOS: 테트라메톡시실레인

APTMOS: 아미노프로필트라이메톡시실레인

GPTMOS: 글리시독시프로필트라이메톡시실레인

MTMOS: 트라이메톡시메틸실레인

PMMA: 폴리메틸메타크릴레이트

PVA: 폴리바이닐알코올

PAA: 폴리아마이드산

HCl: 염산

HNO₃: 질산

DCDA: 다이사이아노다이아마이드

NUC 실리콘 L-7001: 실리콘계 레벨링제

TIPT: 테트라아이소프로폭시타이타늄

m-BP: 4,4'-(3-아미노페녹시)바이페닐

ODA: 4,4'-옥시다이아닐린(4,4'-다이아미노다이페닐에터)

PPD: p-페닐렌다이아민

BPDA: 3,3',4,4'-바이페닐테트라카복실산2무수물

PMDA: 무수피로멜리트산

실시예에 있어서의 각종 측정은 아래와 같이 실시했다.

(광학 측정)

자외/가시 분광 광도계(UV3100PC/(주)히타치 제작소 제품)를 이용하여, 광학 필름의 평행 투과율, 전체 광선 투과율 및 반사율을 측정했다. 측정 조건은 이하와 같다.

측정 파장: 300 내지 1000㎚, 파장 분해능: 1㎚, 측정 모드: 중속

또한, 파장 550㎚의 평행 투과율 및 전체 광선 투과율을 이용하여, 다음 식에 의해 헤이즈값을 계산했다.

헤이즈값(%)={1-(평행 투과율/전체 광선 투과율)}×100

(표면 거칠기 측정)

탁상 소형 프로브 현미경(Nanopics 1000/(주)세이코 인스트루먼트 제품)을 이용하여, 광학 필름의 중심선 평균 표면 거칠기 Ra를 측정했다. 구체적으로는, 주사 범위를 200㎛각(角)으로 하고, 중심선 표면 거칠기를 5회 측정하여 그 평균값으로부터 구했다.

(스크래치 시험)

3㎝각(角)의 프리즘 시트(고요우시코우(주)사 제품, PC, 50㎛ 피치, 높이 21㎛, 꼭지각 100도, 시트 두께 240㎛)를, 위접시 천칭 위에 프리즘면이 위쪽을 향하도록 정치시켰다. 그 위에 같은 크기의 광학 필름을, 제막 시에 공기 계면으로 된 면이 아래쪽이 되도록 하여 실었다. 또한 상기 필름 위에 1㎝각의 판을 실고, 그 위에서 10g, 20g, 50g의 하중을 걸면서 상기 판을, 광학 필름 상에서 2㎝ 왕복시켜 움직였다. 계속해서, 프리즘 시트를 취출하고, 육안으로 시트의 손상 정도를 평가했다. 전혀 흠이 없는 것을 ○, 육안으로는 확인할 수 없지만 광학 현미경으로 흠을 확인할 수 있는 것을 △, 육안으로 흠을 확인할 수 있는 것을 ×로 했다.

(금속 산화물 함유량 측정: 열 중량 측정)

열 중량 측정 장치(TGA-50, 시마즈 제작소(주) 제품)를 이용하여, 광학 필름을 30 내지 800℃로 가열했다. 다음으로 800℃에서의 소성 후에 남은 회분량으로부터, 금속 산화물 함유량을 산출했다.

(TEM 관찰)

광학 필름을 에폭시 수지로 포매(包埋)한 후, 유리 나이프로 트리밍을 하고, 그 후 다이아몬드 나이프로 초박절편을 제작했다. 제작한 초박절편에 카본 보강을 실시하고, 투과 전자 현미경(TEM)(H-7000, 히타치 제작소 제품)을 이용하여, 가속 전압 75kV로 관찰했다.

(화상 해석에 의한 입경, 부피 분율 측정)

TEM 관찰에 의해 수득된 이미지로부터, 화상 해석 소프트(Image-Pro Plus: 플라네트론사)를 이용하여 금속 산화물 입자의 면적을 구했다. 그 후, 상기 입자의 면적으로부터 계산에 의해 입자를 원으로 한 경우의 직경(원 상당 직경)을 구하여, 입경을 산출했다. 이 때, 막의 두께 방향에서 5㎛의 범위마다 단위 면적(25㎛²)당 평균 입경을 산출하고, 필름의 기판 계면으로부터 막 두께 40%까지의 범위(X 영역)에 존재하는 금속 산화물 입자의 평균 입경 X를 산출했다. 마찬가지로 하여 또 한쪽의 면(공기 계면)으로부터 동 범위(Y 영역)에 존재하는 금속 산화물 입자의 평균 입경 Y를 산출했다. 이와 같이 하여 수득된 X, Y를 이용하여, X/Y를 입경 경사로 했다. 또한, X 영역에서의 단위 면적(25㎛²)당 입자의 면적율 W, Y 영역에서 의 동 단위 면적당 입자의 면적율 V를 계산했다. 이 값을 이용하여, W/V를 부피 분율로 했다.

(선 팽창율 측정)

열기계 분석계(TMA-50, 시마즈 제작소 제품)를 이용하여, 필름의 길이 방향의 양끝에 일정한 하중을 걸어, 온도를 변화시켰을 때의 늘어남(줄어듦)을 측정했다. 측정값으로부터 380 내지 430℃의 범위에서의, 평균 선팽창율(CTE)을 구했다.

(점탄성 측정: 450℃에서의 저장 탄성율의 측정)

레오 메트릭사 제품 RSA-Ⅱ를 사용하여, 필름의 인장 변형 모드에서의 온도 분산을 측정하고, 450℃에서의 저장 탄성율 E'를 구했다. 측정 조건은 온도 범위 30 내지 500℃, 승온 속도 3℃/min, Auto-Strain 제어 하, 변형 0.02%, 주파수 1㎐인 것으로 했다. 또한, 시료의 치수는 길이 20㎜, 폭 5㎜로 했다.

(실시예 1) (E) 공정: 투명 수지인 PMMA(1.0g)와 용매인 NMP(4.0g)를 혼합하고, 20중량%의 PMMA/NMP 용액 5g을 조제했다. (F) 공정: (E) 공정에서 수득된 20중량%의 PMMA/NMP 용액 5g을, 20㎖의 반응 용기에 투입했다. 다음으로, 수득되는 필름 중의 금속 산화물 함유율이 30중량%가 되도록, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물인 TMOS(1.0857g), 0.1NHCl 수용액(0.5136g)을 첨가하여, 실온에서 5시간 반응시켰다. 0.1NHCl 수용액은 NMP에서 50중량%에 희석하여 가했다. (G) 공정: 수득된 용액을 유리 기판 상에 건조 막두께가 약 35㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로 이너트 오븐을 이용하여, 질소 분위기 하에서 50℃에서 120℃까지 승온 속도 3℃/분으로 승온시키고, 120℃ 에서 2시간 건조시켰다. 이와 같이 하여 PMMA/실리카(규소 산화물) 복합 필름을 유리 기판 상에 제작했다.

그 후, 상기 필름을 유리 기판으로부터 박리하고, 막 두께 35㎛의 PMMA/실리카 복합 필름을 수득했다. 수득된 필름의 광학 특성은 전체 광선 투과율 91.0%, 전체 광선 반사율 7.3%, 헤이즈 35%이었다.

(실시예 2)

광학 필름 중의 금속 산화물 함유율이 20중량%가 되도록, TMOS(0.6333g), 0.1 NHCl수용액(0.2996g)을 이용한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 막 두께 35㎛의 PMMA/실리카 복합 필름을 제작했다. 수득된 필름의 광학 특성은 전체 광선 투과율 92.0%, 전체 광선 반사율 75%, 헤이즈 24%이었다.

(실시예 3)

(E) 공정: PMMA(1.0g)과 DMAc(4.0g)를 혼합하여, 20중량%의 PMMA/DMAc 용액 5g을 조제했다.

(F) 공정: (E) 공정에서 수득된 20중량%의 PMMA/DMAc 용액 5g을 20㎖의 반응 용기에 투입했다. 수득되는 필름 중 금속 산화물 함유율이 30중량%가 되도록 TMOS(1.0748g), 0.1NHNO₃ 수용액(0.5123g)을 가하고, 실온에서 2시간 반응시켰다. 0.1NHNO₃ 수용액은 DMAc에서 50중량%로 희석하여 가했다.

다음으로 상기 용액에 APTMOS(0.0128g)를 가하여 실온에서 2시간 반응시켰다. 이 때, APTMOS는 DMAc에서 10중량%로 희석하여 가했다.

(G) 공정: 상기 공정에서 용액을 유리 기판 상에 건조 막두께가 약 15㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로 이너트 오븐을 이용하여, 질소 분위기 하, 50℃에서 120℃까지 승온 속도 3℃/분으로 승온시키고, 120℃에서 2시간 건조시켜, PMMA/실리카 복합 필름을 유리 기판 상에 제작했다.

그 후, PMMA/실리카 복합 필름을 유리 기판으로부터 박리하고, 막 두께 15㎛의 PMMA/실리카 복합 필름을 수득했다. 수득된 필름의 광학 특성은 전체 광선 투과율 85.0%, 전체 광선 반사율 15.0%, 헤이즈 95.1%이었다.

(실시예 4 내지 7)

표 1에 나타내는 조건으로, 실시예 3과 마찬가지로 하여 PMMA/실리카 복합 필름을 제작했다. 구체적으로는, 투명 수지, 용매, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물 등을 표 1에 나타내는 조성으로 이용하고, 또한 수득되는 필름 중 금속 산화물 함유율을 10, 15, 20, 25중량%가 되도록 조정하여 필름을 제작했다. 수득된 필름의 막 두께, 광학 특성을 표 1에 나타낸다.

(실시예 8)

(A) 공정: TMOS(0.3800g), DMAc(0.3749g)를 10㎖의 반응 용기에 투입하고, 1.0NHCl 수용액(0.1798g)을 가하여, 실온에서 3시간 반응시켰다. 별도, TIPT(0.3559g)를 10㎖의 반응 용기에 투입하고, 아세트산(0.3153g)을 가하여, 실온에서 1시간 반응시켰다. 다음에 양 용액을 혼합하여 실온에서 1시간 반응시켰다.

(B) 공정: PMMA(1.0g)과 DMAc(3.0g)를 혼합하고, 25중량%의 PMMA/DMAc 용액4g을 조제했다.

(C) 공정: (A) 공정에서 수득된 용액과 (B) 공정에서 수득된 용액을 혼합하여 실온에서 1시간 반응시켰다. 다음으로 상기 반응 혼합물에 NUC 실리콘 L-7001(0.0250g)을 가하고, 실온에서 10분간 교반했다. NUC 실리콘 L-7001은 DMAc에서 10중량%로 희석하여 가했다.

(D) 공정: 상기 공정에서 수득된 용액을 유리 기판 상에 건조 막두께가 약 20㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로 상기 유리 기판을, 이너트 오븐을 이용하여 질소 분위기 하에서 50℃에서 120℃까지 승온 속도 3℃/분으로 승온시키고, 120℃에서 2시간 건조시켰다. 이와 같이 하여 금속 산화물 함유율 20중량%, 실리카/티타니아=60중량%/40중량%의 PMMA/실리카/티타니아 복합 필름을 유리 기판 상에 제작했다.

그 후, PMMA/실리카/티타니아 복합 필름을 유리 기판으로부터 박리하고, 막 두께 20㎛의 PMMA/실리카/티타니아 복합 필름을 수득했다. 수득된 필름의 광학 특성은 전체 광선 투과율 91.0%, 전체 광선 반사율 9.5%, 헤이즈 92.4%이었다.

(실시예 9, 10)

표 1에 나타내는 조건으로, 실시예 8과 마찬가지로 하여 PMMA/실리카 복합 필름을 제작했다. 구체적으로는, 투명 수지, 용매, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물 등을 표 1에 나타내는 조성으로 이용하고, 또한 수득되는 필름 중의 금속 산화물 함유율이 15, 10중량%가 되도록, 조정하여 필름을 수득했다. 수득된 필름의 막 두께, 광학 특성을 표 1에 나타낸다.

(실시예 11)

(A) 공정: MTMOS(1.17g)을 10㎖의 반응 용기에 투입하고, 0.06NHNO₃ 수용액(0.46g)을 가하여, 실온에서 1시간 30분 반응시켰다.

(B) 공정: PVA(0.3g), PAA(0.71g)을 10㎖의 반응 용기에 투입하고, 순수(1.9g), DCDA(0.172g)를 가하여, 실온에서 15분 교반했다.

(C) 공정: (A) 공정에서 수득된 용액과 (B) 공정에서 수득된 용액을 혼합하여 실온에서 1시간 반응시켰다.

(D) 공정: 수득된 용액을 구멍 직경 1㎛의 디스크 필터로 여과하고, 여과액을 막 두께 110㎛의 PET 필름 상에 건조 막두께가 약 24㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로, 상기 PET 필름을 실온에서 10분간, 송풍 오븐을 이용하여 40℃에서 10분간, 120℃에서 1시간 건조시켰다. 이와 같이 하여 금속 산화물 함유율 33중량%의 PVA/PAA/실리카 복합 필름을 PET 필름 상에 제작했다. 수득된 필름의 광학 특성은, 표 2에 나타내는 대로 전체 광선 투과율 88.5%, 전체 광선 반사율 10.6%, 헤이즈 91.7%이었다. Ra는 88㎚이었다.

(실시예 12 내지 15)

표 2에 나타내는 조건으로, 실시예 11과 마찬가지로 하여 PVA/PAA/실리카 복합 필름을 제작했다. 구체적으로는, 투명 수지, 용매, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물 등을 표 2에 나타내는 조성으로 이용하고, 또한 수득되는 필름 중 금속 산화물 함유율을 10, 15, 20, 25중량%가 되도록 조정하여 필름을 제작했다. 수득된 필름의 막 두께, 광학 특성, Ra 및 스크래치 시험의 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 1)

PMMA(1.0g)와 DMAc(4.0g)를 혼합하고, 20중량%의 PMMA/DMAc 용액 5g을 조제했다. 수득된 20중량%의 PMMA/DMAc 용액 5g을, 20㎖의 반응 용기에 투입하고, 수득되는 필름 중 금속 산화물 함유율이 30중량%가 되도록, SiO₂ 입자(0.4285g, 우베닛토카세이사 제품, 상품명 하이프레시카TS, 평균 입경 5.0㎛)를 가했다. 상기 용액을, 실온에서 1시간 교반한 후, 초음파로 1시간 처리했다. 수득된 용액을 유리 기판 상에 건조 막두께가 약 14㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 계속해서 상기 유리 기판을 이너트 오븐을 이용하여, 질소 분위기 하에서 50℃에서 120℃까지 승온 속도 3℃/분으로 승온시키고, 120℃에서 2시간 건조시켰다. 이와 같이 하여 PMMA/SiO₂ 입자 복합 필름을 유리 기판 상에 제작했다.

그 후, PMMA/SiO₂ 입자 복합 필름을 유리 기판으로부터 박리하고, 막 두께 14㎛의 PMMA/SiO₂ 입자 복합 필름을 수득했다. 수득된 필름의 광학 특성은 전체 광선 투과율 89.9%, 전체 광선 반사율 7.1%, 헤이즈 52.6%이었다. Ra는 498㎚이었다. 스크래치 시험을 한 결과, 하중 10g에서, 프리즘 시트에 육안으로 확인할 수 있는 흠이 발생했다.

(비교예 2)

PVA(0.3g), PAA(0.71g)를 10㎖의 반응 용기에 투입하고, 순수(1.9g), DCDA(0.172g)를 가하여, 실온에서 15분 교반했다. 또한 수득되는 필름 중 금속 산 화물 함유율이 33중량%가 되도록, SiO₂ 입자(0.4975g, 우베닛토카세이사 제품, 상품명 하이프레시카TS, 평균 입경 5.0㎛)를 가했다. 상기 혼합물을 실온에서 1시간 교반하고, 그 후 초음파로 1시간 처리했다. 수득된 혼합물을 막 두께 110㎛의 PET 필름 상에 건조 막두께가 약 16㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로, 상기 PET 필름을 실온에서 10분간, 송풍 오븐을 이용하여 40℃에서 10분간, 120℃에서 1시간 건조시켜, 금속 산화물 함유율 33중량%의 PVA/PAA/SiO₂ 입자 복합 필름을 PET 필름 상에 제작했다.

수득된 필름의 광학 측정을 행한 결과, 전체 광선 투과율 86.2%, 전체 광선 반사율 11.8%, 헤이즈 88.0%이며, 표면 거칠기 Ra를 측정한 결과, 720㎚이었다. 스크래치 시험을 한 결과, 하중 10g에서, 프리즘 시트에 육안으로 확인할 수 있는 흠이 발생했다.

실시예 1 내지 15와 비교예 1 내지 2로부터, 본 발명의 제조 방법에 의해 수득된 광학 필름은 투명 수지에 실리카 입자를 단지 혼합하여 수득된 필름과 비교하여, 엷은 막 두께이며, 광학 특성, 표면 평활성이 우수한 것이 분명하다. 나아가서는, 프리즘 시트와 조합하여 이용한 경우에, 상기 시트에 거의 흠을 내지 않는 것도 분명하다.

(합성예 1)

교반기 및 질소 도입관을 구비한 용기에, 용매로서 DMAc 261.0g를 투입하고, ODA 20.44g, m-BP 16.12g을 더 가하여 20 내지 30℃에서 교반하여 용해했다. 그 후, 동 용기에 PMDA 30.84g를 가하고, 11.0g의 DMAc로 플라스크 내부에 부착된 원료를 씻어 내었다. 다음으로 반응계를 50 내지 60℃로 가열하고 약 1시간 교반을 실시했다. 계속해서, 상기 반응 혼합물에 PMDA 0.44g를 가하여 60℃로 온도를 유지하면서 약 4시간 교반하여 바니쉬 1을 수득했다.

다음으로, 별도의 교반기 및 질소 도입관을 구비한 용기에, 용매로서 NMP 263.0g를 투입하고, PPD 19.62g을 더 가하여 20 내지 30℃로 교반하여 용해시켰다. 그 후, BPDA 37.0g, PMDA 11.06g를 가하고, 10.0g의 NMP로 플라스크 내부에 부착된 원료를 씻어 내었다. 계속해서, 반응계를 50 내지 60℃로 가열하여 약 4시간 교반을 행하여, 바니쉬 2를 수득했다.

그 후, 별도의 교반기 및 질소 도입관을 구비한 용기에, 상기 바니쉬 1과 2를 77:23의 중량비로 투입하고, 50 내지 60℃로 가열하여 약 4시간 교반을 행하고, 폴리아마이드산 용액을 수득했다. 상기 폴리아마이드산 용액은 폴리아마이드산의 함유율이 20중량%이며, 25℃에서의 E형 점도는 30000mPa·s였다. 이 폴리아마이드산으로부터 정법에 의해 수득된 폴리이미드 필름의 선팽창 계수는 10ppm/℃이었다.

(실시예 16)

합성예 1에서 수득된 폴리아마이드산/NMP-DMAc 용액(폴리아마이드산 15중량%) 18g을 100㎖의 반응 용기에 투입하고, TMOS(1.378g), 물(0.652g)을 가하여, 60℃에서 6시간 반응시켰다. TMOS, 물은 NMP에서 50중량%로 희석하여 가했다. 이와 같이 하여 수득된 용액을 구리박 상에 건조 막두께가 약 16㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로 상기 구리박을 이너트 오븐을 이용하여, 질소 분위기 하에서 50℃로부터 180℃까지 승온 속도 3℃/분으로 가열하여 건조시켰다. 계속해서, IR 리플로우 화로를 이용하여 280℃에서 380℃까지 열처리를 행하여, 폴리이미드/실리카 복합 필름을 구리박 상에 제작했다.

상기 구리박에 대하여, 염화 제2철 용액(40보우메)을 스프레이식 노즐로부터 분출시켜 수분 정도 처리하고, 구리박을 제거하여 폴리이미드/실리카 복합 필름을 수득했다. 다음으로 상기 필름을 수세하고, 60℃에서 진공 건조하고, 막 두께 16㎛의 폴리이미드/실리카 복합 필름을 수득했다.

수득된 필름의 TEM 이미지를 도 1에, TEM 이미지로부터 화상 해석하여 구한 입경, 부피 분율을 표 4에 나타낸다. 도 1로부터 구리박 쪽의 실리카는 입자 형상으로 성장하고, 공기 계면 쪽은 실리카가 나노 분산되어 있는 모양이 관찰되었다. 또한, 수득된 필름의 TGA 측정에 의해 수득된 실리카 함량을 표 3에, CTE(선팽창율), 450℃에서의 탄성율을 표 4에 나타낸다.

(실시예 17)

합성예 1로 제조된 폴리아마이드산/NMP-DMAc 용액(폴리아마이드산 15중량%) 18g을 100㎖의 반응 용기에 투입하고, TMOS(1.378g), 물(0.652g)을 가하여, 60℃에서 1시간 반응시켰다. 다음으로 상기 용액에 아미노기 함유 알콕시실레인인 APTMOS(0.0016g)를 가하고, 60℃에서 5시간 반응시켜, 실리카 분산 폴리아마이드산 조성물의 용액을 수득했다. TMOS, APTMOS, 물은 NMP에서 50중량%로 희석하여 가했다. 이와 같이 하여 수득된 용액으로부터, 실시예 16과 마찬가지로 하여 막 두께 16㎛의 폴리이미드/실리카 복합 필름을 제작했다. 수득된 필름의 TEM 이미지로부터 구한 실리카의 입경, 부피 분율을 표 4에 나타낸다. 또한, 수득된 필름의 TGA 측정에 의한 실리카 함유량을 표 3에, 450℃에서의 탄성율을 표 4에 나타낸다.

(실시예 18, 19)

표 3에 나타내는 조건으로 실시예 17과 마찬가지로 하여, 실리카 분산 폴리아마이드산 조성물의 용액을 수득했다. 계속해서 상기 용액으로부터, 실시예 16과 마찬가지로 하여 막 두께 16㎛의 폴리이미드/실리카 복합 필름을 제작했다. 수득된 필름의 실리카의 입경, 부피 분율을 표 4에 나타낸다. 또한, 수득된 필름의 TGA 측정에 의한 실리카 함량을 표 3에 나타낸다.

(실시예 20)

실시예 16과 마찬가지로 하여 수득된 용액을 구리박 상에 건조 막두께가 약 16㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로 상기 구리박을 진공건조기를 이용하여, 실온에서 5시간 건조시키고, 이너트 오븐을 이용하여, 질소 분위기 하에서 50℃에서 180℃까지 승온 속도 3℃/분으로 가열하여 더 건조시켰다. 계속해서 상기 구리박을 IR 리플로우 화로를 이용하여 280℃에서 380℃까지 열처리하여, 폴리이미드/실리카 복합 필름을 구리박 상에 제작했다.

구리박에 염화 제2철 용액(40보우메)을 스프레이식 노즐로 분사하여, 구리박이 완전히 없어질 때까지 수 분 정도 처리했다. 수득된 필름을 수세 후, 60℃에서 진공 건조하여, 막 두께 16㎛의 폴리이미드/실리카 복합 필름을 수득했다. 수득된 필름의 실리카의 입경을 표 4에 나타낸다. 또한, 필름의 TGA 측정에 의한 실리카 함량을 표 3에 나타낸다.

(실시예 21)

합성예 1에서 제조된 폴리아마이드산/NMP-DMAc 용액(폴리아마이드산 15중량%) 18g을 100㎖의 반응 용기에 투입하고, TMOS(1.282g), 물(0.650g)을 가하여, 60℃에서 1시간 반응시켰다. 다음으로 에폭시기 함유 알콕시실레인인 GPTMOS(0.1873g)를 가하여, 60℃에서 5시간 반응시켜, 실리카 분산 폴리아마이드산 조성물의 용액을 수득했다. TMOS, GPTMOS, 물은 NMP에서 50중량%로 희석하여 가했다. 이와 같이 하여 수득된 용액을 이용하여, 실시예 16과 마찬가지로 하여 막 두께 16㎛의 폴리이미드/실리카 복합 필름을 제작했다. 수득된 필름의 실리카 입경을 표 3에, TGA 측정에 의한 실리카 함량을 표 4에 나타낸다.

(비교예 3)

합성예 1의 폴리아마이드산/NMP-DMAc 용액(폴리아마이드산 12.5중량%)으로부터, 실시예 16과 마찬가지로 하여 막 두께 16㎛의 폴리이미드 필름을 제작했다. 수득된 필름의 TGA 측정에 의한 실리카 함량을 표 3에, CTE(선 팽창율), 450℃에서의 탄성율을 표 4에 나타낸다.

(비교예 4)

콜로이달실리카/DMAc 용액(실리카 20중량%) 2.690g을 합성예 1의 폴리아마이드산/NMP-DMAc 용액(폴리아마이드산 15중량%) 18g에 가하여, 60℃에서, 5시간 교반하여 폴리아마이드산 조성물의 용액을 수득했다. 수득된 폴리아마이드산 용액으로부터 실시예 16과 마찬가지로 하여 폴리이미드/실리카 복합 필름을 제작했다. 수득된 필름의 실리카의 입경을 표 4에 나타낸다. 또한, 수득된 필름의 TGA 측정에 의한 실리카 함량을 표 3에, 450℃에서의 탄성율을 표 4에 나타낸다.

실시예 16 내지 21과 비교예 3 및 4로부터, 본 발명의 광학 필름은 실리카 입자가 필름 두께 방향으로 입경 경사를 갖고 투명 수지 내에 분산하고 있고, 또한 필름 두께 방향의 부피 분율은 2 이하인 것이 확인되었다. 또한, 탄성율과 CTE의 값으로부터, 본 발명의 광학 필름은 고온 영역에서의 치수 안정성 및 기계적 특성이 우수한 것도 분명하다.

(실시예 22 굴절률 변조 효과의 확인 시험)

실시예 16의 폴리이미드/실리카 복합체의 공기 계면 근방의, 실리카 입자가 폴리이미드 필름 중에 나노 분산된 부분의 반사율의 측정을 했다. 우선, 합성예 1에서 제조된 폴리아마이드산/NMP-DMAc 용액(폴리아마이드산 15중량%) 18g을 100㎖의 반응 용기에 투입하고, TMOS(1.838g), 물(0.652g)을 가하여, 60℃에서 1시간 반응시켰다. 다음으로 아미노기 함유 알콕시실레인인 APTMOS(0.1505g)를 가하여, 60℃에서 5시간 반응시키고, 실리카 분산 폴리아마이드산 조성물의 용액을 수득했다. 또, TMOS, APTMOS, 물은 NMP에서 50중량%로 희석하여 첨가했다.

수득된 용액으로부터, 실시예 16과 마찬가지로 하여 막 두께 16㎛의 폴리이미드/실리카 복합 필름을 제작했다. 수득된 필름의 TEM 관찰을 행하여, 공기 계면 근방의 구조가 실시예 16의 필름과 마찬가지의 필름인 것을 확인했다. 이 필름의 파장 550㎚에서의 반사율을 측정한 바, 반사율은 10.58%이며, 반사율로부터 구한 굴절률은 1.61이었다.

또한, 합성예 1의 폴리아마이드산/NMP 용액(폴리아마이드산 12.5중량%)으로, 실시예 16과 마찬가지로 하여 폴리이미드 필름을 제작했다. 제작한 필름의 반사율은 11.17이며, 반사율로부터 구한 굴절률은 1.63이었다. 즉, 굴절률 1.46의 실리카를 폴리이미드에 첨가하는 것에 의해, 굴절률의 저하가 확인되어, 실시예 16의 실리카 입자가 나노 분산되어 있는 쪽에서 굴절률이 변조되고 있는 것을 알았다.

(실시예 23)

불소 변성 폴리아마이드산/DMAc 용액(히타치 화성 공업 주식회사제 광학용 폴리이미드 「OPI」, 폴리아마이드산 25중량%) 6g을 20㎖의 반응 용기에 투입하고, TMOS(0.911g), 물(0.432g)을 가하여, 실온에서 5시간 반응시켰다. 물은 DMAc에서 50중량%로 희석하여 가했다. 수득된 폴리아마이드산 용액을 유리 기판 상에 건조 막두께가 약 50㎛가 되도록 베이커 애플리케이터를 이용하여 도포했다. 다음으로 상기 유리 기판을 이너트 오븐을 이용하여, 질소 분위기 하에서 50℃에서 330℃까지 승온 속도 3℃/분으로 가열하고 건조하는 동시에 이미드화 반응을 행하여, 폴리이미드/실리카 복합 필름을 제작했다. 상기 필름은 유리 기판으로부터 용이하게 박리할 수 있었다. 수득된 필름의 TEM 관찰을 행하여, 입경이 필름 단면 방향에서 경사적으로 변화된 입자를 함유하고 있는 것을 확인했다. 또한, 화상 해석에 의해 수득된 실리카 입경을 표 5에 나타낸다. 상기 필름의 파장 550㎚에서의 헤이즈는 96%이었다.

수득된 필름을, 유기 전기 발광 면 발광체(아이메스 제품)의 투명 기판의 양극을 형성한 반대쪽의 표면에 폴리올레핀계 점착 시트(TPXR/미쓰이 화학 주식회사제)로 부착하여 광 확산부로 했다. 다음으로 상기 면 발광체를 전원(PA36/켄우드 주식회사제)에 접속하고, 0.27A/32V 인가 시, 3000cd/㎡의 정면 휘도 및 경사 45도 휘도를 측정했다. 측정에는 휘도계(BP6/탑콘 주식회사제)를 이용했다.

상기 장치에서의 휘도는 광 확산부를 마련하지 않은 경우에 비하여, 정면 휘도로 1.2배, 경사 45도 휘도로 1.3배 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 광학 필름은 광 확산성이 우수하고, 박막이며, 또한 표면 평활성이 우수하기 때문에, 광 확산 필름 등의 분야에 바람직하다.

본 출원은 2006년 3월 20일 출원된 일본 특허 출원 제2006-076767호 및 2006년 12월 12일 출원된 일본 특허 출원 제2006-334374호에 근거하는 우선권을 주장한다. 상기 출원 명세서에 기재된 내용은 전부 본원 명세서에 원용된다.

Claims

(A) 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을, 용매 중에서 졸-겔 반응하는 공정,

(B) 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정,

(C) 상기 (A) 공정에서 수득된 혼합물과 (B) 공정에서 수득된 용액을 혼합하는 공정, 및

(D) 상기 (C) 공정에서 수득된 혼합물을 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 막을 형성하는 공정

을 포함하는, 전체 광선 투과율이 70% 이상이고 또한 헤이즈값이 20% 이상인 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (D) 공정 전에, (C) 공정에서 수득된 혼합물 중에 존재하는 상기 금속 산화물의 졸-겔 반응을 진행시키는 공정을 더 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
(E) 투명 수지를 용질로 하는 용액을 준비하는 공정,

(F) 상기 (E) 공정에서 수득된 용액 중에, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물을 혼합하여 졸-겔 반응을 행하는 공정, 및

(G) 상기 (F) 공정에서 수득된 혼합물을 기판 또는 용기에 도포 또는 전개한 후, 가열하여 용매를 증발시켜 막을 형성하는 공정

을 포함하는, 전체 광선 투과율이 70% 이상이고 또한 헤이즈값이 20% 이상인 광학 필름의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 (G) 공정 전에, (F) 공정에서 수득된 혼합물에, 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물, 용매, 물 또는 촉매를 혼합하여, 졸-겔 반응을 진행시키는 공정을 더 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 (D) 또는 (G)의 제막 공정이, 상기 졸-겔 반응에 의해 생성되는 금속 산화물의 입자를 성장시키는 공정을 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 금속 산화물의 입자를 성장시키는 공정이, 상기 광학 필름의 두께 방향에 대하여 상기 입자 직경이 경사적으로 변화하도록 성장시키는 공정인 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 투명 수지가 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타 크릴레이트, 폴리에터케톤, 폴리에터에터케톤, 폴리스타이렌, 폴리에스터, 에폭시 수지, 폴리아마이드, 폴리설폰, 폴리아라미드, 폴리우레테인, 폴리아세트산바이닐, 폴리바이닐알코올 또는 폴리아크릴산인 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물이, 규소, 타이타늄, 지르코늄 또는 알루미늄 원소를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물이, 금속 알콕사이드, 금속 아세틸아세토네이트 또는 금속 카복시레이트, 또는 이들의 중축합물인 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 졸-겔 반응에 있어서, 촉매로서, 무기산, 유기산, 무기 염기 또는 유기 염기를 이용하는 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 (D) 공정 또는 (G) 공정이, 40 내지 180℃에서 1 내지 50시간 가열하여 용매를 증발시키는 공정인 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 (A) 공정에 사용되는 용매, 또는 상기 (F) 공정에서 수득된 혼합물에 혼합되는 용매가, 물, N,N-다이메틸아세토아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, DMSO, 사이클로펜탄온, 사이클로헥산온, 메틸에틸케톤, 아세톤, THF, 다이옥세인, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 뷰탄올, 사이클로헥산올, 메틸셀솔브 또는 에틸셀솔브인 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 졸-겔 반응에 의해 금속 산화물을 생성하는 금속 화합물이, 분자 내에 알킬기 및 알콕실기를 갖는 알킬 금속 알콕사이드를 포함하고, 또한 상기 투명 수지를 용질로 하는 용액의 용매가 물을 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 광학 필름이 광 확산 필름인 광학 필름의 제조 방법.
두께가 30㎛ 이하이고 헤이즈값이 70% 이상인, 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 방법에 의해 제조된 광학 필름.
제 15 항에 있어서,

한 면 또는 양 면의 평균 면 거칠기(Ra)가 100㎚ 이하인 광학 필름.
투명 수지에 금속 산화물이 분산되어 있는 광학 필름으로서,

상기 광학 필름의 두께 방향에서, 상기 금속 산화물의 입경이 경사적으로 변화되고, 또한 상기 금속 산화물의 부피 분율이 실질적으로 변화되지 않는 광학 필름.
제 17 항에 있어서,

상기 광학 필름의 한쪽 면으로부터 두께 40%까지의 범위에 존재하는 상기 금속 산화물의 단위 면적당 평균 입경을 X, 또 한쪽의 면으로부터 두께 40%까지의 범위에서의 상기 금속 산화물의 단위 면적당 평균 입경을 Y라고 하고, X가 Y보다 클 때에, X/Y로 정의되는 입경 경사가 1.2 이상인 광학 필름.
제 17 항에 있어서,

상기 광학 필름의 한쪽의 면으로부터 두께 40%까지의 범위에서의 상기 금속 산화물의 부피 분율을 W, 또 한쪽의 면으로부터 두께 40% 이내의 범위에서의 상기 금속 산화물의 부피 분율을 V라고 하고, W가 V 이상일 때 W/V로 정의되는 부피 분율 경사가 2 이하인 광학 필름.
제 17 항에 있어서,

상기 광학 필름이 광 확산 필름인 광학 필름.