셀룰로오스 아실레이트 필름 및 그 제조 방법, 편광판, 위상차 필름, 광학 보상 필름, 반사 방지 필름, 그리고 액정 표시 장치 document_id A220623023082

최근에는, 액정 표시 장치에 필요로 하는 광학 필름에 높은 광학 이방성이 요구되고 있다. 그 때문에, 셀룰로오스 아실레이트 필름은, 연신하여 면내의 리타데이션 (Re) 과 두께 방향의 리타데이션 (Rth) 을 발현한 다음에 광학 필름으로서 사용하고 있다. 구체적으로는, 액정 표시 소자의 위상차 막으로서 사용하여, 시야각의 확대를 도모하고 있다. 또 최근에는, 액정 표시 장치는 한층 대형화나 고정밀화되어 있어, 거기에 사용되는 광학 필름의 치수 안정성도 강하게 요구되고 있다. 또한, 위상차 필름에 대해서는, 면내의 리타데이션 (Re), 두께 방향의 리타데이션 (Rth), 지상축 방향 등이, 필름의 넓은 범위에 있어서 균일하게 컨트롤 되어 있을 것이 요구되고 있다. 셀룰로오스 아실레이트 필름을 연신하는 방법으로는, 세로 (길이) 방향으로 연신하는 방법 (세로 연신), 가로 (폭) 방향으로 연신하는 방법 (가로 연신), 및 세로 방향과 가로 방향으로 동시에 연신하는 방법 (동시 연신) 이 있다. 이들 중, 세로 연신은 설비가 컴팩트하기 때문에, 종래부터 많이 이용되어 왔다. 통상적으로 세로 연신은, 2 쌍 이상의 닙 롤 사이에서, 필름을 유리 전이 온도 (Tg) 이상으로 가열하고, 입구측의 닙 롤의 반송 속도보다 출구측의 반송 속도를 빠르게 함으로써 실시되고 있다. 이 기구를 사용한 세로 연신법은 각종 개량이 시도되고 있으며, 예를 들어 특허 문헌 1 에는, 세로 연신하는 방향을 유연 막 제조 방향과 반대로 함으로써 지상축의 각도 불균일을 개량하는 것이 기재되어 있다. 또, 특허 문헌 2 에는, 세로 가로비 (L/W) 0.3 ∼ 2 로 연신하여, 두께 방향의 배향 (Rth) 을 개량하는 것이 기재되어 있다. 여기서 말하는 세로 가로비란, 연신에 사용하는 닙 롤의 간격 (L) 을 연신하는 셀룰로오스 아실레이트 필름 폭 (W) 으로 나눈 값을 가리킨다. 그러나, 이들 특허 문헌에 기재되어 있는 방법으로 얻어진 연신 필름을 액정 표시 장치의 위상차 막으로서 사용하면, 고온 고습 하에서 시간 경과 후에 액정 표시 화면에 색 불균일이 발생한다는 문제가 있었다. 이러한 색 불균일은, 액정 표시 장치의 가치를 현저하게 저해하는 점에서 개량이 요망되었다. 한편, 버티컬 얼라인먼트 (VA) 형 등의 액정 표시 소자에 있어서 편광자의 보호막겸 위상차 보상막으로서 셀룰로오스 아실레이트 필름을 사용하는 경우에는, 셀룰로오스 아실레이트 필름의 연신 방법으로서 가로 연신을 채용하는 것이 바람직하다. 그것은, 가로 연신한 셀룰로오스 아실레이트 필름과 길이 방향으로 세로 연신된 편광자를 장척 롤 형태로 직접 롤 투 롤 (Roll to Roll) 방식으로 부착할 수 있기 때문에, 공정의 수고를 대폭 삭감하여 생산성을 높일 수 있기 때문이다. 셀룰로오스 아실레이트 필름의 가로 연신에 대해서는, 특허 문헌 3 과 특허 문헌 4 에 기재되어 있다. 이들 문헌에는, 셀룰로오스의 수산기의 수소원자가 아세틸기와 프로피오닐기로 치환된 셀룰로오스 혼합 아실레이트의 용액을 지지체 상에 유연하고, 용매의 일부를 증발시킨 후에, 잔류 용매를 함유하는 상태에서 필름을 텐터 방식으로 가로 연신하는 것이 기재되어 있다. 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4 에 기재되어 있는 바와 같이, 셀룰로오스 아실레이트 필름을 텐터 방식으로 가로 연신하면, 연신에 의한 분자 배향으로 리타데이션이나 탄성률 등의 특성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 연신에 의한 변형이 분자 사슬에 잔류하기 때문에, 고온 환경 하나 고습 환경 하에서 분자 사슬의 열수축이 야기되어, 치수 변화가 증대해 버린다는 문제가 있다. 이러한 연신 셀룰로오스 아실레이트 필름을 사용하여 편광판이나 위상차 필름을 제조하고, 점착제를 개재하여 액정 패널과 부착하면, 온도나 습도 변화에 의한 치수 변화로 패널의 휨을 유발해 버린다. 특히 액정 표시 장치의 대형화에 의한 광학 필름의 대면적화가 진행되면, 그 문제는 보다 현저해진다. 이와 같이, 편광판과 액정 셀 사이에 배치되는 광학 필름의 치수 안정성은 액정 표시 장치의 시인성에 큰 영향을 미치는 것으로, 치수 안정성이 나쁜 종래의 연신 셀룰로오스 아실레이트 필름을 사용하면 액정 화상 표시 불균일을 야기시킨다는 치명적인 문제가 있었다. 또, 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4 에 기재되어 있는 텐터 방식의 가로 연신은, 보잉 현상을 일으켜, 필름 폭 방향의 물성의 균일성을 어지럽혀 버린다. 보잉 현상은, 텐터 내에서 필름의 폭 방향으로 가로 연신할 때에 발생하는 것으로, 텐터 연신 전에 필름 폭 방향으로 그은 직선이, 텐터 연신 후에는 필름의 길이 방향에 대해서 오목 형상 또는 볼록 형상으로 변형되는 거동을 가리키는 것이다. 이러한 보잉 현상이 발생하기 때문에, 텐터 방식으로 가로 연신한 종래의 셀룰로오스 아실레이트 필름에는, 폭 방향의 분자 배향축으로 어긋남이 발생한다. 구체적으로는, 필름 폭 방향의 중앙부로부터 단부를 향함에 따라, 지상축이 기울어 (지상축의 어긋남), 리타데이션 (Re, Rth) 의 편차가 크게 발생해 버린다. 필름의 치수 안정성을 향상시키기 위해서, 연신 후에 열처리하는 것이 알려져 있다. 이 때, 열처리 온도가 높을수록 열수축량은 저하된다. 그러나, 열처리 온도를 높게 하면, 보잉 현상과 광학 특성 (특히, Re, Rth) 이 악화된다는 문제가 발생한다. 한편, 보잉을 작게 하려면, 연신 온도를 높게 하여 연신 응력을 가능한 한 낮게 하고, 또한 열처리 온도를 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 연신 온도를 지나치게 높게 하면 필름의 광학 특성 (특히, Re, Rth) 이 저하되고, 열처리 온도를 낮게 하면 치수 안정성이 저하된다는 문제가 있다. 이와 같이, 종래는 연신 셀룰로오스 아실레이트 필름의 치수 안정성 향상과 보잉 현상 억제라는 두 가지 과제를 동시에 해결하는 방법이 없었기 때문에, 연신 셀룰로오스 아실레이트 필름을 위상차 필름으로서 액정 표시 장치에 장착하면, 고온 환경 하나 고습 환경 하에서 액정 표시 화면에 색 불균일이 발생해 버린다는 문제가 발생하고 있었다. 특히, 액정 표시 장치의 대형화나 고정밀화에 수반하여, 거기에 사용되는 광학 필름도 대형화되고 있는 최근에는, 치수 안정성 향상과 보잉 현상 억제의 양립을 도모하여 액정 표시 소자의 시인성을 개선하는 것이 더욱 강하게 요구되고 있다. 특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2002-311240호 특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2003-315551호 특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2002-187960호 특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2003-73485호