JP4525381B2 - 延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
ところで、上記の如き樹脂フィルムはその性質上、高温域に長時間曝されると光学特性に変化が生じ、画像特性に影響を与えるという好ましくない現象が生じる。このような現象は高分子フィルムを延伸することで光学特性を発現させるという製法上、高分子の緩和現象により、ある程度は避けられないことである。光弾性定数が小さい脂環式ポリオレフィン樹脂は、ポリカーボネート等に比べ緩和による光学特性の変化が小さく上記の如き現象に対して優位性をもった材料ではあるが、液晶表示装置の画質に対する要求は年々厳しさを増しておりさらなる改良が求められていた。緩和現象が原因であるというこの現象の性質上、ポリマーのTgを一般的な脂環式ポリオレフィンやポリカーボネートの130〜150℃に対して上昇させることは効果があるが、そのような方策はポリマーコスト、フィルム加工コストの増大を招くためコスト要求の厳しい液晶表示業界にとって好ましくない。
高温で使用しても表示特性の悪化(面内レターデーションの変化)が比較的小さい光学異方体として特許文献1のようなフィルムも開示されているが、未だ高温域での安定性に欠けていた。特に、表示画面を斜めから観察した場合に表示品位が低下する問題が顕在化していた。
(1) ガラス転移点温度130〜150℃、分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))1.2〜3.5の脂環式ポリオレフィン樹脂のフィルムを2軸延伸してなり、80℃の条件下に72時間曝した際の下記式で表される値(ΔRth)が2以下であることを特徴とする延伸ポリオレフィンフィルム、
ΔRth=100×[Rth(処理前)−Rth(処理後)]/Rth(処理前)
(2)縦延伸倍率をRm、横延伸倍率をRtとしたとき、脂環式ポリオレフィン樹脂のフィルムを、Rm<1.3でロール延伸機にて縦延伸を行った後、Rm+0.3<Rtでテンター延伸機にて横延伸を行うことを特徴とする延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法、
(3)横延伸温度が縦延伸温度よりも5℃以上高いことを特徴とする(2)記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
(4)テンター延伸機出口の引取り張力を200N/mにすることを特徴とする(2)記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法、
(5)テンター延伸機のテンターチェーン張力を1960N以下にすることを特徴とする(2)記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法、
(6)(1)の延伸ポリオレフィンフィルムを備える偏光板、
(7)(1)の延伸ポリオレフィンフィルムを備える表示装置、
を提供するものである。
極性基の種類としては、ヘテロ原子、またはヘテロ原子を有する原子団などが挙げられる。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、ハロゲン原子などが挙げられる。極性基の具体例としては、カルボキシル基、カルボニルオキシカルボニル基、エポキシ基、ヒドロキシル基、オキシ基、エステル基、シラノール基、シリル基、アミノ基、ニトリル基、スルホン基などが挙げられる。
ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体およびノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な他の単量体との開環共重合体は、単量体を公知の開環重合触媒の存在下に(共)重合することにより得ることができる。
ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体およびノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な他の単量体との付加共重合体は、単量体を公知の付加重合触媒の存在下に重合することにより得ることができる。
C=Δn/σ
で表される値である。脂環式ポリオレフィン樹脂の光弾性係数が10×10−12Pa−1を超えると、延伸フィルムの面内レターデーションのバラツキが大きくなるおそれがある。
溶融押出法としては、ダイスを用いるインフレーション法等が挙げられるが、生産性や厚さ精度に優れる点でTダイを用いる方法が好ましい。
また、厚み変動は、この長手方向及び幅方向にわたって前記平均厚さの±3%以内であることが好ましい。厚み変動を上記範囲にすることにより、本発明の延伸ポリオレフィンフィルムのRe等の光学特性のバラツキを小さくすることができる。
揮発性成分は、本発明の延伸ポリオレフィンフィルムに微量含まれる分子量200以下の物質であり、例えば、残留単量体や溶媒などが挙げられる。揮発性成分の含有量は、分子量200以下の物質の合計として、本発明の延伸ポリオレフィンフィルムをガスクロマトグラフィーにより分析することにより定量することができる。
飽和吸水率は、試験片を一定温度の水中に一定時間、浸漬し、増加した質量の浸漬前の試験片質量に対する百分率で表される値である。通常は、23℃の水中に24時間、浸漬して測定される。
本発明の延伸ポリオレフィンフィルムにおける飽和吸水率は、例えば熱可塑性ノルボルネン系樹脂中の極性基の量を減少させることにより、前記値に調節することができるが、好ましくは、極性基を持たない樹脂であることが望まれる。
ΔRe=100×[Re(処理前)−Re(処理後)]/Re(処理前)
(なお、Re(処理前)とは、80℃の条件下に72時間曝す前の面内レターデーションを任意の場所で5点測定したものの平均値であり、Re(処理後)とは、80℃の条件下に72時間曝した後の面内レターデーションを任意の場所で5点測定したものの平均値である。)
ΔReが2を超えるフィルムを、表示装置に用いた場合には、高温域で表示画面に視認方向による色味変化が大きく生ずるおそれがある。
ΔRth=100×[Rth(処理前)−Rth(処理後)]/Rth(処理前)
(なお、Rth(処理前)とは、80℃の条件下に72時間曝す前の厚さ方向レターデーションを任意の場所で5点測定したものの平均値であり、Rth(処理後)とは、80℃の条件下に72時間曝した後の厚さ方向レターデーションを任意の場所で5点測定したものの平均値である。)
ΔRthが2を超えるフィルムを、表示装置(特に、バーチカルアラインメントモードの液晶表示装置)に用いた場合には、高温域で表示画面の視野角が低下する。
この場合、詳細な機構は不明ではあるが、前段の縦延伸においては大きな配向を低い延伸倍率で得ることにより厚みの低下を抑え、後段の横延伸において高温、高倍率延伸を行うことで前述の緩和時間の短い成分の除去を行えると考えられる。(高温、高倍率延伸による製膜は、延伸された分子鎖の緩和成分の内、比較的緩和時間の短い物を緩和させた状態で製品を作り出すことが可能であり、結果として緩和時間の長い成分をフィルム内に残すことが可能となることが推定される。)
上記のような条件で、脂環式ポリオレフィン樹脂のフィルムを延伸することにより、本発明の延伸ポリオレフィンフィルムのΔRthを2以下にすることができる。
テンターチェーンは、テンター延伸機のフィルム入口側および出口側に設けられたスプロケット3および4に各々巻き掛けられている。スプロケットが外部の駆動装置により、同期回転することで、テンターチェーンはガイドレール上を巡回移動する(図1および図2の矢印の方向)。テンターチェーンの巡回の行程で、テンター延伸機のフィルム入口側において把持具はフィルム幅方向両端部を保持し、ガイドレールに沿って移動する事によりフィルムを延伸できるようになっている。
オーブンは、必要に応じて複数のブロックに分割し、各ブロックの雰囲気温度を必要に応じて調整することができる。把持具の数は、ラインの長さにもよるが、一般的には片側数百個程度である。
なお部及び%は特に断りのない限り重量基準である。
本実施例における評価は、以下の方法によって行う。
(1)厚み
(株)ミツトヨ製スナップゲージID−C112BSを用いて面内の50箇所を測定しその平均値を厚みとする。
(2)ガラス転移温度
セイコーインスツルメンツ(株)製DSC−6600を用い、サンプル重量10mg、昇温度速度10℃/minにて測定を実施する。
(3)Re及びRth
王子計測(株)製のKOBRA−21ADHを用いてフィルムの巾方向に対し中心付近を5点測定しその平均値を測定値とする。
(4)引取り張力
図3のような構成で、テンター延伸機と引取りロールとの間にフリーロールを設置し、このフリーロールにロードセル(三菱電機(株)製、LM-10PD)を取り付け、フィルムから該フリーロールに加わる荷重N1を測定する。さらに、N1をフィルムの走行方向へベクトル分解した荷重N2を求め、N2をフィルム幅で割った値を引取り張力とする。
(5)テンターチェーン張力
テンター延伸機の左右のスプロケットにロードセル(三菱電機(株)製、LM-10PD)を取り付け、フィルムの延伸時に該スプロケットに加わる荷重Nをそれぞれ測定し、それらの測定値の平均値を算出する。
(6)液晶表示装置の表示特性
延伸フィルムを組み込んだ液晶表示装置の画像を80℃の恒温槽にて72時間保持して前後の画像表示を目視観察して比較する。
ノルボルネン系樹脂であるZEONOR1420(日本ゼオン(株)製)のペレットを100℃で5時間乾燥した後、常法によって該ペレットを押出し機に供給して250℃で溶融してダイから冷却ドラム上に吐出し、厚さ150μmの未延伸フィルムa-1を得た。続いて、ロール間でのフロート方式を用いた縦延伸機にて、未延伸フィルムa-1を143℃の温度で縦方向に1.2倍に延伸し、さらにこれを、テンター法を用いた横延伸機に供給し、引取り張力とテンターチェーン張力とを調整しながら、150℃の温度で横方向に1.8倍に延伸し、2軸延伸フィルムA-1を得た。得られた延伸フィルムの物性と評価結果を表1に示す。
延伸フィルムA-1と透過軸が長さ方向にある偏光板(サンリッツ社製、HLC2-5618S、厚さ180μm)とをロールトゥーロール法により積層して光学素子の巻状体を得た。この時、延伸フィルムの遅相軸と偏光板の吸収軸とがほぼ垂直となるように積層した。この巻状体から切り出した光学素子を、市販のバーチカルアラインメント(VA)モードの液晶表示装置の視認側の偏光板と置き換え、積層体が液晶セル側に配置するように組み込み、液晶表示装置(A)を得た。評価結果を表2に示す。
実施例1と同様の手段により、厚さ130μmの未延伸フィルムb-2を得た。さらに、横延伸時の製造条件を変更した以外は、実施例1と同様にして、延伸フィルムB-1を得た。加えて、実施例1と同様にして、VAモードの液晶表示装置(B)を得た。全ての評価結果を表1および表2に示す。
本発明方法により製造された実施例1のフィルムは、高温域においてもReの変化が小さいことに加えて、Rthの変化が小さいために、これを使用した液晶表示装置の表示性能を確認すると、高温域においても、特に斜め方向から画面を観察した場合での色味変化が生じることがなく、表示特性は良好である。
これに対して、(縦延伸の延伸倍率+0.3)倍を下回る倍率で横延伸を行い、引取り張力が200N/mを超え、且つ、テンターチェーン張力が1960Nを超えた状態で製造した比較例1のフィルムは、高温域においてのReやRthの変化が大きく、これを液晶表示装置に使用して表示性能を確認すると、高温域においての表示特性が不良である。
2 テンターチェーン(単位チェーンの連結体)
3 入口側スプロケット
4 出口側スプロケット
5 延伸前(フィルム入口側)のフィルム
6 延伸後(フィルム出口側)のフィルム
7 ガイドレール
8 単位チェーン
9 単位チェーンに搭載された把持具で把持されたフィルム
10 テンター延伸機
11 フリーロール
12 フリーロール(ロードセルを設置したもの)
13 延伸ポリオレフィンフィルム
Claims (10)
- ガラス転移温度130〜150℃、分子量分布(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))1.2〜3.5の脂環式ポリオレフィン樹脂のフィルムを2軸延伸して、80℃の条件下に72時間曝した際の下記式で表される値(ΔRth)が2以下である視野角補償フィルム用の延伸ポリオレフィンフィルムを製造する製造方法であって、
縦延伸倍率をRm、横延伸倍率をRtとしたとき、前記脂環式ポリオレフィン樹脂のフィルムを、Rm<1.3でロール延伸機にて縦延伸を行った後、Rm+0.3<Rtでテンター延伸機にて横延伸を行い、
横延伸温度が縦延伸温度よりも5℃以上高い
ことを特徴とする延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
ΔRth=100×[Rth(処理前)−Rth(処理後)]/Rth(処理前) - テンター延伸機出口の引取り張力を200N/m以下にすることを特徴とする請求項1記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
- テンター延伸機のテンターチェーン張力を1960N以下にすることを特徴とする請求項1記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
- 前記脂環式ポリオレフィン樹脂の分子量分布が1.8〜2.7である請求項1〜3のいずれか一項に記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
- 前記延伸ポリオレフィンフィルムの面内レターデーションReが40〜120nmである請求項1〜4のいずれか一項に記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
- 前記延伸ポリオレフィンフィルムの平均厚さが60〜100μmである請求項1〜5のいずれか一項に記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
- 前記延伸ポリオレフィンフィルムの飽和吸水率が0.03重量%以下である請求項1〜6のいずれか一項に記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
- 延伸後のフィルムを、前記脂環式ポリオレフィン樹脂のフィルムのTg−30℃以下の温度で24時間以上熱処理することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の延伸ポリオレフィンフィルムの製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法で製造された延伸ポリオレフィンフィルムを備える偏光板。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法で製造された延伸ポリオレフィンフィルムを備える表示装置。
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