JPWO2006030797A1 - 位相差フィルム - Google Patents
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Abstract
耐湿性が高く寸法安定性も良好であり、例えば液晶表示装置に組み込まれ、視野角改善、コントラストの改善、色補償など液晶の表示品位の改善に効果的に用いることができる位相差フィルムを提供する。この位相差フィルムは、(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして(c)ガラス転移温度が100〜180℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなる。
Description
本発明は位相差フィルムに関する。さらに詳しくは、エチレン単位とノルボルネン単位からなる非晶性ポリオレフィン共重合体を用いた位相差フィルムに関する。
近年液晶表示装置の進歩は著しく、携帯電話、パソコンモニターといった小型、中型のものだけでなく、テレビ用の大型のものまで広く用いられようとしている。液晶表示装置には、液晶の色補償、視野角の拡大、コントラストの向上といった表示品位の改善のためポリマーフィルム内に複屈折が発現した位相差フィルムが通常用いられており、これまでポリマー素材としてはポリカーボネート等がよく使われてきた。かかる位相差フィルムに関して、最近非晶性ポリオレフィンと呼ばれる樹脂が注目を浴びている。非晶性ポリオレフィンとは、脂環族構造を入れて耐熱性を高め非晶性にしたポリオレフィンであり、透明性が高くまた吸水率が低いため寸法安定性に優れるという特徴がある。さらに芳香族成分を含まないため光弾性定数が極めて低いという特徴があり、テレビ用など液晶表示装置の大型化に伴いその優れた物性が次第に注目されるようになってきている。
かかる非晶性ポリオレフィンは、構造上大きく2つに分類することが出来る。一つは環状オレフィンを開環重合した後、生成した主鎖の二重結合を水素添加することにより得られるもので、日本ゼオン(株)製の商品名ZEONEX(登録商標)、ZEONOR(登録商標)、JSR(株)製の商品名ARTON(登録商標)等の樹脂がすでに上市されている。もう一つは環状オレフィンをエチレンとビニル型共重合させて得られるものであり、商業化されているものとして三井化学(株)製の商品名APEL(登録商標)、TICONA社製の商品名TOPAS(登録商標)等がある。このうち前者の開環重合して水添するタイプのものについてはこれまで位相差特性や製造方法、液晶表示装置への組み込み等、位相差フィルムとしての検討が数多くなされている(特開平4−245202号公報、特許第3273046号公報、特開平6−59121号公報、特開平8−43812号公報、特許第3470567号公報および特開2003−306557号公報参照)。
一方、後者の環状オレフィンとエチレンの共重合体は前者のものと比べ重合1段階で製造可能であり、経済性の面で優位性があるものの位相差フィルムとしての特性はこれまでほとんど知られていなかった。前述の、開環重合して水添するタイプの樹脂を用いた報告例の中では望ましい樹脂として熱可塑性ポリオレフィン、環状ポリオレフィン等の総称でかかるビニル型共重合体の樹脂も併記されていることが多いが、具体的に検討した事例はほとんど見られない。これまでエチレンとテトラシクロドデセンとの共重合体からなるシートを延伸して複屈折を与え位相差フィルムとした例が一例報告されている程度であり(特許第3497894号公報参照)、さらに詳しくどのような構造のものが位相差フィルムとして好適なのかは全く知られていなかった。例えば非晶性ポリオレフィンを位相差フィルムとして用いる場合、製膜性や透明性の他に複屈折の発現性、すなわち複屈折が出やすいことが重要な特性となる。何故なら非晶性ポリオレフィンは総じて光弾性定数が極めて低く、ポリカーボネートやポリスルホンといった芳香族系ポリマーと比べて複屈折が発現しにくいという本質的な特性があるためである。従ってフィルムを延伸しても複屈折が発現しにくい樹脂の場合、所望の位相差値を有する位相差フィルムを得るには膜厚をかなり厚くしなければならなくなり、薄さ、軽さが求められている液晶表示装置の部材としては相応しくなくなってしまう。
ところで、エチレンと環状オレフィンのビニル型共重合体を得るには、いくつかの方法が知られているがバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物との組み合わせに代表されるチーグラー・ナッタ触媒を使って重合する、あるいはチタン、ジルコニウム等の金属錯体であるメタロセンとMAO(メチルアルミノキサン)等の助触媒からなるメタロセン触媒を使って重合する方法が実用的である。このうちチーグラー・ナッタ触媒はその重合機構上組成や立体構造の制御は困難であり、従ってランダム共重合で立体規則性に乏しいアタクチックなポリマーを与えることで知られている。一方、メタロセン触媒は活性点が均一であり様々な制御が可能となる。例えばメタロセンの配位子の違いによって、得られる共重合体の立体規則性が違ってくることが確かめられている(Macromol.Rapid Commun.20,279(1999)参照)。またその違いが共重合体の力学特性や溶融特性に影響を与えることが報告されているが(特表平8−507800号公報、特表平8−507801号公報および特開平7−2953号公報参照)、光学的性質の違いについてはこれまで検討されていなかった。
かかる非晶性ポリオレフィンは、構造上大きく2つに分類することが出来る。一つは環状オレフィンを開環重合した後、生成した主鎖の二重結合を水素添加することにより得られるもので、日本ゼオン(株)製の商品名ZEONEX(登録商標)、ZEONOR(登録商標)、JSR(株)製の商品名ARTON(登録商標)等の樹脂がすでに上市されている。もう一つは環状オレフィンをエチレンとビニル型共重合させて得られるものであり、商業化されているものとして三井化学(株)製の商品名APEL(登録商標)、TICONA社製の商品名TOPAS(登録商標)等がある。このうち前者の開環重合して水添するタイプのものについてはこれまで位相差特性や製造方法、液晶表示装置への組み込み等、位相差フィルムとしての検討が数多くなされている(特開平4−245202号公報、特許第3273046号公報、特開平6−59121号公報、特開平8−43812号公報、特許第3470567号公報および特開2003−306557号公報参照)。
一方、後者の環状オレフィンとエチレンの共重合体は前者のものと比べ重合1段階で製造可能であり、経済性の面で優位性があるものの位相差フィルムとしての特性はこれまでほとんど知られていなかった。前述の、開環重合して水添するタイプの樹脂を用いた報告例の中では望ましい樹脂として熱可塑性ポリオレフィン、環状ポリオレフィン等の総称でかかるビニル型共重合体の樹脂も併記されていることが多いが、具体的に検討した事例はほとんど見られない。これまでエチレンとテトラシクロドデセンとの共重合体からなるシートを延伸して複屈折を与え位相差フィルムとした例が一例報告されている程度であり(特許第3497894号公報参照)、さらに詳しくどのような構造のものが位相差フィルムとして好適なのかは全く知られていなかった。例えば非晶性ポリオレフィンを位相差フィルムとして用いる場合、製膜性や透明性の他に複屈折の発現性、すなわち複屈折が出やすいことが重要な特性となる。何故なら非晶性ポリオレフィンは総じて光弾性定数が極めて低く、ポリカーボネートやポリスルホンといった芳香族系ポリマーと比べて複屈折が発現しにくいという本質的な特性があるためである。従ってフィルムを延伸しても複屈折が発現しにくい樹脂の場合、所望の位相差値を有する位相差フィルムを得るには膜厚をかなり厚くしなければならなくなり、薄さ、軽さが求められている液晶表示装置の部材としては相応しくなくなってしまう。
ところで、エチレンと環状オレフィンのビニル型共重合体を得るには、いくつかの方法が知られているがバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物との組み合わせに代表されるチーグラー・ナッタ触媒を使って重合する、あるいはチタン、ジルコニウム等の金属錯体であるメタロセンとMAO(メチルアルミノキサン)等の助触媒からなるメタロセン触媒を使って重合する方法が実用的である。このうちチーグラー・ナッタ触媒はその重合機構上組成や立体構造の制御は困難であり、従ってランダム共重合で立体規則性に乏しいアタクチックなポリマーを与えることで知られている。一方、メタロセン触媒は活性点が均一であり様々な制御が可能となる。例えばメタロセンの配位子の違いによって、得られる共重合体の立体規則性が違ってくることが確かめられている(Macromol.Rapid Commun.20,279(1999)参照)。またその違いが共重合体の力学特性や溶融特性に影響を与えることが報告されているが(特表平8−507800号公報、特表平8−507801号公報および特開平7−2953号公報参照)、光学的性質の違いについてはこれまで検討されていなかった。
本発明の目的は、上記のような状況を顧みてなされたものであり、経済性の面で有利な後者のタイプの非晶性ポリオレフィン、すなわち環状オレフィンとエチレンの共重合体における、非常に相応しい位相差フィルムを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記位相差フィルムのための未配向フィルムを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記位相差フィルムを備えた液晶表示素子を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第1に、
(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が100〜180℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなる位相差フィルムによって達成される。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第2に、
本発明の位相差フィルムを製造するための未配向フィルムによって達成される。
また、本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第3に、
本発明の位相差フィルムを備えた液晶表示素子によって達成される。
本発明の他の目的は、上記位相差フィルムのための未配向フィルムを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記位相差フィルムを備えた液晶表示素子を提供することにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第1に、
(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が100〜180℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなる位相差フィルムによって達成される。
本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第2に、
本発明の位相差フィルムを製造するための未配向フィルムによって達成される。
また、本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第3に、
本発明の位相差フィルムを備えた液晶表示素子によって達成される。
図1は、実施例1で得られたノルボルネン成分を44モル%含むエチレン−ノルボルネン共重合体の13C−NMRスペクトルのチャートである。
図2は、実施例2〜5において使用したTICONA社製商品名TOPASのグレード6013の13C−NMRスペクトルのチャートである。
図3は、比較例1で得られたノルボルネン成分を42モル%含むエチレン−ノルボルネン共重合体の13C−NMRスペクトルのチャートである。
図4は、比較例2において使用したTICONA社製商品名TOPASのグレード5013の13C−NMRスペクトルのチャートである。
発明の好ましい実施形態
以下、本発明について詳述する。
本発明で用いられる非晶性ポリオレフィンとは、エチレンとノルボルネンとがビニル重合した共重合体であり、例えば下記式で表されるエチレン繰り返し単位(A)及びノルボルネン繰り返し単位(B)からなる共重合体が挙げられる。
ここで、R01およびR02は、互に独立に、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基である。
上記ノルボルネン繰返し単位(B)を与えるノルボルネン化合物としては、例えばビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび6−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンを挙げることができる。このうち、R01及びR02が共に水素原子であるビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンが好ましい。
上記非晶性ポリオレフィンは、上記繰り返し単位(A)、(B)以外にも本発明の目的を損わない範囲で他の共重合可能なビニルモノマーからなる繰り返し単位を少量含有していてもよい。かかる他のビニルモノマーとして具体的には、下記式(C)で表される環状オレフィン、
[式(C)中、nは0または1であり、mは0または正の整数であり、pは0または1であり、R1〜R20は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜12の飽和あるいは不飽和脂肪族炭化水素基であり、また、R17とR18とで、あるいはR19とR20とでアルキリデン基を形成していてもよく、また、R17またはR18と、R19またはR20とが環を形成していてもよく、かつ該環が二重結合を有していてもよい。]
プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンの如き炭素数3〜18のα−オレフィン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、3−メチルシクロヘキセン、シクロオクテンの如きシクロオレフィン等を挙げることができる。この中で炭素数3〜18のα−オレフィンは共重合の際の分子量調節剤として用いることができ、中でも1−ヘキセンが好適に用いられる。かかるその他のビニルモノマーは単独であるいは2種類以上組み合わせて用いてもよく、またその繰り返し単位が全体の10モル%以下が好ましく、より好ましくは5モル%以下である。
一般にエチレン−ノルボルネン共重合体は、重合方法、用いる触媒、組成等によるが、いずれの場合においてもノルボルネン単位の連鎖部位がある程度存在している。ビニル重合タイプのノルボルネン単位の2連鎖部位(以下、NNダイアド)における立体規則性については下記式(D)のメソ型と(E)のラセモ型の2通りの立体異性体があることが知られているが、本発明の共重合体ではかかる立体規則性に関して、下記式(D)および(E)
で表されるメソ型2連鎖部位とラセモ型2連鎖部位の存在比率が、メソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比で4以上であることを特徴とする。好ましくは、上記比が6以上である。比率の上限については特に制限はなく、高いほど複屈折の発現性には好適であり好ましい。なおここでいうNNダイアド立体異性体の存在比率は、エチレン−ノルボルネン共重合体の立体規則性を解析した報告(前述のMacromol.Rapid Commun.20,279(1999)参照)に基いて13C−NMRで求めることが可能である。本発明では重オルトジクロロベンゼン溶媒で測定した13C−NMRにおいて、メソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は、[13C−NMRスペクトルの28.3ppmのピーク面積]/[13C−NMRスペクトルの29.7ppmのピーク面積]の比に等しいとして計算したものである。この比が4より小さくなるほど、すなわちラセモ型の割合が多くなるほど複屈折の発現性に劣る共重合体となり、もちろん厚さを厚くする、延伸倍率を高くする、延伸温度を低くして延伸する等の手段により所望の位相差値を得られる場合もあるが、薄膜化、生産性等の観点からは好ましくない。
また13C−NMRによる解析では、全ノルボルネン単位成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)、すなわちノルボルネン単位がどのくらい連鎖構造を形成しているかを求めることも出来、本発明ではおよそ0.1〜0.6の範囲にある。ここでいうモル分率は、[13C−NMRスペクトルの28.3ppmのピーク面積+13C−NMRスペクトルの29.7ppmのピーク面積]/[全ノルボルネン成分の炭素原子1個分のピーク面積]で計算されるものである。
さらに本発明ではかかる共重合体のガラス転移温度(Tg)は100℃から180℃の範囲にある。Tgが100℃より低いと耐熱安定性に乏しくなる。一方でTgが180℃より高いとフィルムの靭性の低下する傾向にあり、また共重合体の溶融粘度が高くなりすぎてフィルムの溶融製膜が困難になるため好ましくない。Tgは、好ましくは120〜160℃の範囲にあり、さらに好ましくは130〜150℃の範囲にある。
本発明に用いる共重合体では上記繰り返し単位(A)、(B)の組成とガラス転移点温度がほぼ相関しており、そのモル比が(A)/(B)=61/39〜40/60の範囲にあることが好ましい。より好ましいガラス転移点温度の範囲120℃から160℃の範囲は、モル比(A)/(B)=57/43〜46/54の範囲にある。かかる組成は13C−NMR測定により求めることができる。
本発明で用いられるエチレン−ノルボルネン共重合体の分子量は、温度30℃、濃度1.2g/dLのシクロヘキサン溶液にて測定した還元粘度ηsp/cで、0.1〜10dL/gの範囲内であり、0.3〜3dL/gであることがより好ましい。還元粘度ηsp/cが0.1より小さいとフィルムが脆くなり好ましくなく、10より大きいと例えば溶融製膜した場合、溶融粘度が高くなりすぎてフィルムの溶融製膜が困難となる。
本発明では、共重合体1種類をそのまま用いても良いし、その組成や分子量が異なる共重合体2種類以上をブレンドして用いても良い。ブレンド体の場合には上記の好ましい組成や分子量とは、ブレンド体全体でのことを示す。かかるブレンド体を用いる場合は、相溶性の観点から共重合組成が近いものを用いることが好ましい。組成があまり離れている場合はブレンドにより相分離を起こす可能性があり、製膜時または延伸配向時にフィルムが白化する恐れがある。
本発明に用いられるエチレン−ノルボルネン共重合体の製造方法としては、ガラス転移温度およびNNダイアドの立体規則性が前記範囲を満足するものならば特に制限されない。具体的にはメタロセン触媒を用いてエチレンとノルボルネンを共重合する方法を好ましく挙げることが出来る。かかる際に用いるメタロセンは下記式(F)
で表される。上記式(F)中、Mはチタン、ジルコニウムまたはハフニウムよりなる群より選ばれる金属であり、R24とR25は同一もしくは異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の飽和あるいは不飽和炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、または炭素数6〜12のアリールオキシ基であり、R22とR23は同一もしくは異なっていて、中心金属Mと共にサンドイッチ構造を形成することのできる単環状あるいは多環状炭化水素基であり、R21はR22基とR23基を連結するブリッジであって、下記式群
から選ばれ、このときR26〜R29は同一または異なっていて、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の飽和あるいは不飽和炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、または炭素数6〜12のアリールオキシ基であるか、あるいはR26とR27またはR28とR29とが環を形成していていもよい。
配位子であるR22とR23が、同一の場合は中心金属Mに対してC2対称性を有し、異なる場合にはC1対称性を有するものが好ましい。R22とR23はシクロペンタジエニル基、インデニル基、そのアルキルまたはアリール置換体が好ましく、中心金属Mはジルコニウムであることが触媒活性の面で最も好ましい。R24及びR25は同一または異なっても良いが、炭素数1〜6のアルキル基またはハロゲン原子、特に塩素原子であることが好ましい。R26〜R29は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基が好ましく、R21としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基などの低級アルキレン基、イソプロピリデンなどのアルキリデン基、ジフェニルメチレンなどの置換アルキレン基、シリレン基またはジメチルシリレン、ジフェニルシリレンなどの置換シリレン基を好ましく例示することができる。
好ましいメタロセンとして具体的には、イソプロピリデン−(シクロペンタジエニル)(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン−[(3−メチル)シクロペンタジエニル](1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−(シクロペンタジエニル)(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド等を挙げることが出来る。これらは単独で用いても、また2種類以上組み合わせて用いても良い。またメタロセンの助触媒としては、有機アルミニウムオキシ化合物であるメチルアルミノキサン、あるいはイオン性ホウ素化合物とアルキルアルミニウム化合物の組み合わせ等、公知のものを用いることができる。
かかるメタロセン触媒を使用して、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒を用いた公知の重合方法により目的の共重合体を重合することができ、得られた共重合体をアルコール等の貧溶媒に再沈して洗浄するか、あるいは触媒を吸着剤に吸着させるか、なんらかの添加剤を加えて凝集させ析出させるか等により溶液から濾別した後、溶媒を留去することにより単離することができる。
本発明の位相差フィルムは、かかる共重合体を製膜し延伸に供するための、通常未延伸の、未配向フィルムを得、その後該フィルムを延伸することにより製造することができる。
上記未延伸フィルムは、例えば溶液キャスト法、溶融押し出し法、熱プレス法、カレンダー法等公知の方法にて製膜することができる。なかでも溶融押し出し法が生産性、経済性の面、また溶媒フリーという環境面からも好ましい。溶融押し出し法では、Tダイを用いて樹脂を押し出し冷却ロールに送る方法が好ましく用いられる。押し出し時の温度としては、該共重合体の流動性、熱安定性等を勘案して決められるが、本発明の共重合体では220℃から300℃の範囲で行うことが好ましい。220℃未満では共重合体の溶融粘度が高くなりすぎ、また300℃を超えると共重合体の分解劣化、ゲル化によりフィルムの透明性、均質性が損なわれる懸念が生じる。より好ましくは220℃から280℃の範囲である。
また上記共重合体を溶液キャスト方法で製膜する場合は、例えばトルエン、キシレン、シクロヘキサン、デカリンの如き炭化水素系溶媒が好適に用いられる。これらの方法による未延伸フィルムの製膜においてはできるだけ膜厚むらを小さくすることが好ましい。この時点で膜厚むらが大きいとこの後の延伸工程にて得られる位相差フィルムの位相差むらも大きくなってしまう可能性が高いためである。膜厚むらは膜厚に対して±8%以下であることが好ましく、より好ましくは±5%以下である。未延伸フィルム段階での厚さは、延伸後の位相差フィルムにおける所望の位相差値、膜厚を勘案して決められるが、好ましくは30〜400μmの範囲であり、より好ましくは40〜300μmの範囲であり、特に好ましくは40〜250μmの範囲である。
かくして得られた未延伸フィルムを延伸して配向させることにより、本発明の位相差フィルムを得ることができる。延伸方法は特に限定されずロール間で延伸する縦一軸延伸、テンターを用いる横一軸延伸、あるいはそれらを組み合わせた同時二軸延伸、逐次二軸延伸など公知の方法を用いることで一軸配向フィルム、二軸配向フィルムを得ることができる。また連続で行うことが生産性の点で好ましいが、バッチ式で行ってもよく特に制限はない。延伸温度はエチレン−ノルボルネン共重合体のガラス転移点温度(Tg)に対して、(Tg−20℃)〜(Tg+30℃)の範囲内であり、好ましくは(Tg−10℃)〜(Tg+20℃)の範囲内である。延伸倍率は目的とする位相差値により決められるが、縦、横それぞれ、1.05〜4倍、より好ましくは1.1〜3倍である。
ところで液晶表示装置は、TN型、STN型、TFT型、透過型、反射型、半透過型など様々な種類があり、またTNモード、垂直配向(VA)モード、OCBモード、IPSモード等様々なモードが開発されている。使用している液晶やモードの種類により要求される位相差フィルムの特性は様々であるが、本発明のエチレン−ノルボルネン共重合体は複屈折の発現性が良好なため、厚さの薄いフィルムで様々な特性の位相差フィルムを提供することが可能である。
本発明で得られる好ましい位相差フィルムの一つとして、波長550nmにおけるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(1)の範囲にあって、
100nm<R(550)<800nm ・・・(1)
かつ膜厚が10〜150μmである位相差フィルムが挙げられる。ここで位相差Rとは下記式(5)で定義されるものであり、フィルムに垂直方向に透過する光の位相の遅れを表す特性である。
R=(nx−ny)×d ・・・(5)
ここで、nxはフィルム面内の遅相軸(最も屈折率が高い軸)の屈折率のことであり、nyはフィルム面内でnxと垂直方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
ここでR(550)は100〜600nmがより好ましく、120〜600nmがさらに好ましい。また厚さは20〜120μmがより好ましく、さらに好ましくは20〜80μmである。かかる位相差フィルムは一軸延伸または二軸延伸により作成することができ、1/4λ板、1/2λ板、λ板等に好適に用いることができる。
また別の好ましい位相差フィルムとして、波長550nmにおけるフィルム面内の位相差R(550)および膜厚方向の位相差K(550)が下記式(2)、(3)
0nm<R(550)<100nm ・・・(2)
50nm<K(550)<400nm ・・・(3)
の範囲にあり、かつ膜厚が10〜150μmである位相差フィルムも挙げられる。
上記式中、K(550)は波長550nmにおける膜厚方向の位相差値であり、下記式(4)によって定義されるものである。
K={(nx+ny)/2−nz}×d ・・・(4)
上記式中、nx、nyはフィルム面内のx軸、y軸の、nzはx軸およびy軸に垂直な厚み方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
ここで位相差Rの定義は前述のものと同様である。R(550)は10〜80nmがより好ましく、さらに好ましくは30〜80nmである。またK(550)は80〜250nmがより好ましい。また厚さは30〜100μmがより好ましく、さらに好ましくは30〜85μmである。かかる位相差フィルムは二軸延伸により作成することができ、フィルムの膜厚方向に複屈折を有しており、特に垂直配向(VA)モードの光学補償に好適に用いられる。
一般にテレビ等の大型液晶表示装置用の垂直配向モードにおける光学補償の構成としては、光学補償フィルムを液晶セルの両側に挟む2枚構成と液晶セルのどちらか片側のみに用いる1枚構成とがある。2枚構成で用いられる本発明の位相差フィルムとしては、30nm<R(550)<80nm、80nm<K(550)<150nmを満足し、フィルム厚が30〜85μmの範囲にあるものが好ましい。また1枚構成で用いられる場合には、30nm<R(550)<80nm、150nm<K(550)<250nmを満足し、フィルム厚が30〜85μmの範囲にあるものが好ましい。本発明の位相差フィルムは複屈折の発現性に優れるため、高いK値が必要な1枚構成の位相差フィルムとしても好適に用いることができる。これらの位相差フィルムを組み込んだ垂直配向モードの液晶表示素子では、正面からだけでなく斜めから見たコントラストや色調が良好であり、広い視野角が得られる。
本発明の位相差フィルムは、上記全ての要素を考慮した上で、下記(i)、(ii)および(iii)の実施態様を、特に好ましいものとして挙げることができる。
(i)(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(1−1)
120nm < R(550) < 600nm ・・・(1−1)
を満足しそしてフィルム厚が20〜80μmの範囲にある位相差フィルム。
(ii)(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(2−1)および(3−1)
30nm < R(550) < 80nm ・・・(2−1)
80nm < K(550) <150nm ・・・(3−1)
を満足しそしてフィルム厚が30〜85μmの範囲にある位相差フィルム。
(iii)(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(2−1)および(3−2)
30nm < R(550) < 80nm ・・・(2−1)
150nm < K(550) <250nm ・・・(3−2)
を満足しそしてフィルム厚が30〜85μmの範囲にある位相差フィルム。
また、通常、位相差フィルムは液晶セルと偏光フィルムの間に積層されて用いられるが、一般にTAC(トリアセチルセルロース)が用いられているヨウ素含有PVA(ポリビニルアルコール)フィルムの保護フィルムと粘着して用いる別貼方式と、保護フィルムなしに直接PVAフィルムに積層する直貼方式とがある。本発明の位相差フィルムはどちらの方式でも用いることができる。
本発明の位相差フィルムは、前記の如く、連続式またはバッチ式のいずれの方法でも製造できるが、工業的観点からは連続で延伸を行うことが好ましい。連続で延伸を行う場合には、搬送されるフィルムを巻きコアに巻き取り、ロール状巻上げられた形態にて位相差フィルムを得ることができる。かかる場合、本発明ではその遅相軸がフィルムの幅方向に配向しているもの、およびフィルムの進行方向に配向しているものどちらも製造することができる。フィルムの幅方向に遅相軸を有する位相差フィルムとしては、未延伸フィルムをテンターにて横一軸延伸させた横一軸配向フィルム、縦延伸後、横延伸して遅相軸を横配向した二軸配向フィルムを好ましく挙げることができる。またフィルムの進行方向に遅相軸を有する位相差フィルムとしては、未延伸フィルムを縦1軸延伸した縦一軸配向フィルム、縦延伸後に横延伸、または横延伸後に縦延伸して最終的に遅相軸を縦配向にした二軸配向フィルムを挙げることができる。前記の大型液晶表示装置の垂直配向モードでは偏光板の透過軸と位相差フィルムの遅相軸が平行になるよう用いるため、二軸配向フィルムの場合、フィルムの幅方向に遅相軸を有するものが、偏光板ロールといわゆるロールtoロールで貼合することができ、生産性の点から好ましい。
図2は、実施例2〜5において使用したTICONA社製商品名TOPASのグレード6013の13C−NMRスペクトルのチャートである。
図3は、比較例1で得られたノルボルネン成分を42モル%含むエチレン−ノルボルネン共重合体の13C−NMRスペクトルのチャートである。
図4は、比較例2において使用したTICONA社製商品名TOPASのグレード5013の13C−NMRスペクトルのチャートである。
発明の好ましい実施形態
以下、本発明について詳述する。
本発明で用いられる非晶性ポリオレフィンとは、エチレンとノルボルネンとがビニル重合した共重合体であり、例えば下記式で表されるエチレン繰り返し単位(A)及びノルボルネン繰り返し単位(B)からなる共重合体が挙げられる。
ここで、R01およびR02は、互に独立に、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基である。
上記ノルボルネン繰返し単位(B)を与えるノルボルネン化合物としては、例えばビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンおよび6−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンを挙げることができる。このうち、R01及びR02が共に水素原子であるビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンが好ましい。
上記非晶性ポリオレフィンは、上記繰り返し単位(A)、(B)以外にも本発明の目的を損わない範囲で他の共重合可能なビニルモノマーからなる繰り返し単位を少量含有していてもよい。かかる他のビニルモノマーとして具体的には、下記式(C)で表される環状オレフィン、
[式(C)中、nは0または1であり、mは0または正の整数であり、pは0または1であり、R1〜R20は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜12の飽和あるいは不飽和脂肪族炭化水素基であり、また、R17とR18とで、あるいはR19とR20とでアルキリデン基を形成していてもよく、また、R17またはR18と、R19またはR20とが環を形成していてもよく、かつ該環が二重結合を有していてもよい。]
プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンの如き炭素数3〜18のα−オレフィン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、3−メチルシクロヘキセン、シクロオクテンの如きシクロオレフィン等を挙げることができる。この中で炭素数3〜18のα−オレフィンは共重合の際の分子量調節剤として用いることができ、中でも1−ヘキセンが好適に用いられる。かかるその他のビニルモノマーは単独であるいは2種類以上組み合わせて用いてもよく、またその繰り返し単位が全体の10モル%以下が好ましく、より好ましくは5モル%以下である。
一般にエチレン−ノルボルネン共重合体は、重合方法、用いる触媒、組成等によるが、いずれの場合においてもノルボルネン単位の連鎖部位がある程度存在している。ビニル重合タイプのノルボルネン単位の2連鎖部位(以下、NNダイアド)における立体規則性については下記式(D)のメソ型と(E)のラセモ型の2通りの立体異性体があることが知られているが、本発明の共重合体ではかかる立体規則性に関して、下記式(D)および(E)
で表されるメソ型2連鎖部位とラセモ型2連鎖部位の存在比率が、メソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比で4以上であることを特徴とする。好ましくは、上記比が6以上である。比率の上限については特に制限はなく、高いほど複屈折の発現性には好適であり好ましい。なおここでいうNNダイアド立体異性体の存在比率は、エチレン−ノルボルネン共重合体の立体規則性を解析した報告(前述のMacromol.Rapid Commun.20,279(1999)参照)に基いて13C−NMRで求めることが可能である。本発明では重オルトジクロロベンゼン溶媒で測定した13C−NMRにおいて、メソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は、[13C−NMRスペクトルの28.3ppmのピーク面積]/[13C−NMRスペクトルの29.7ppmのピーク面積]の比に等しいとして計算したものである。この比が4より小さくなるほど、すなわちラセモ型の割合が多くなるほど複屈折の発現性に劣る共重合体となり、もちろん厚さを厚くする、延伸倍率を高くする、延伸温度を低くして延伸する等の手段により所望の位相差値を得られる場合もあるが、薄膜化、生産性等の観点からは好ましくない。
また13C−NMRによる解析では、全ノルボルネン単位成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)、すなわちノルボルネン単位がどのくらい連鎖構造を形成しているかを求めることも出来、本発明ではおよそ0.1〜0.6の範囲にある。ここでいうモル分率は、[13C−NMRスペクトルの28.3ppmのピーク面積+13C−NMRスペクトルの29.7ppmのピーク面積]/[全ノルボルネン成分の炭素原子1個分のピーク面積]で計算されるものである。
さらに本発明ではかかる共重合体のガラス転移温度(Tg)は100℃から180℃の範囲にある。Tgが100℃より低いと耐熱安定性に乏しくなる。一方でTgが180℃より高いとフィルムの靭性の低下する傾向にあり、また共重合体の溶融粘度が高くなりすぎてフィルムの溶融製膜が困難になるため好ましくない。Tgは、好ましくは120〜160℃の範囲にあり、さらに好ましくは130〜150℃の範囲にある。
本発明に用いる共重合体では上記繰り返し単位(A)、(B)の組成とガラス転移点温度がほぼ相関しており、そのモル比が(A)/(B)=61/39〜40/60の範囲にあることが好ましい。より好ましいガラス転移点温度の範囲120℃から160℃の範囲は、モル比(A)/(B)=57/43〜46/54の範囲にある。かかる組成は13C−NMR測定により求めることができる。
本発明で用いられるエチレン−ノルボルネン共重合体の分子量は、温度30℃、濃度1.2g/dLのシクロヘキサン溶液にて測定した還元粘度ηsp/cで、0.1〜10dL/gの範囲内であり、0.3〜3dL/gであることがより好ましい。還元粘度ηsp/cが0.1より小さいとフィルムが脆くなり好ましくなく、10より大きいと例えば溶融製膜した場合、溶融粘度が高くなりすぎてフィルムの溶融製膜が困難となる。
本発明では、共重合体1種類をそのまま用いても良いし、その組成や分子量が異なる共重合体2種類以上をブレンドして用いても良い。ブレンド体の場合には上記の好ましい組成や分子量とは、ブレンド体全体でのことを示す。かかるブレンド体を用いる場合は、相溶性の観点から共重合組成が近いものを用いることが好ましい。組成があまり離れている場合はブレンドにより相分離を起こす可能性があり、製膜時または延伸配向時にフィルムが白化する恐れがある。
本発明に用いられるエチレン−ノルボルネン共重合体の製造方法としては、ガラス転移温度およびNNダイアドの立体規則性が前記範囲を満足するものならば特に制限されない。具体的にはメタロセン触媒を用いてエチレンとノルボルネンを共重合する方法を好ましく挙げることが出来る。かかる際に用いるメタロセンは下記式(F)
で表される。上記式(F)中、Mはチタン、ジルコニウムまたはハフニウムよりなる群より選ばれる金属であり、R24とR25は同一もしくは異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の飽和あるいは不飽和炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、または炭素数6〜12のアリールオキシ基であり、R22とR23は同一もしくは異なっていて、中心金属Mと共にサンドイッチ構造を形成することのできる単環状あるいは多環状炭化水素基であり、R21はR22基とR23基を連結するブリッジであって、下記式群
から選ばれ、このときR26〜R29は同一または異なっていて、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の飽和あるいは不飽和炭化水素基、炭素数1〜12のアルコキシ基、または炭素数6〜12のアリールオキシ基であるか、あるいはR26とR27またはR28とR29とが環を形成していていもよい。
配位子であるR22とR23が、同一の場合は中心金属Mに対してC2対称性を有し、異なる場合にはC1対称性を有するものが好ましい。R22とR23はシクロペンタジエニル基、インデニル基、そのアルキルまたはアリール置換体が好ましく、中心金属Mはジルコニウムであることが触媒活性の面で最も好ましい。R24及びR25は同一または異なっても良いが、炭素数1〜6のアルキル基またはハロゲン原子、特に塩素原子であることが好ましい。R26〜R29は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基が好ましく、R21としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基などの低級アルキレン基、イソプロピリデンなどのアルキリデン基、ジフェニルメチレンなどの置換アルキレン基、シリレン基またはジメチルシリレン、ジフェニルシリレンなどの置換シリレン基を好ましく例示することができる。
好ましいメタロセンとして具体的には、イソプロピリデン−(シクロペンタジエニル)(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン−[(3−メチル)シクロペンタジエニル](1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−(シクロペンタジエニル)(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジメチルシリレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、ジフェニルシリレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、イソプロピリデン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリド等を挙げることが出来る。これらは単独で用いても、また2種類以上組み合わせて用いても良い。またメタロセンの助触媒としては、有機アルミニウムオキシ化合物であるメチルアルミノキサン、あるいはイオン性ホウ素化合物とアルキルアルミニウム化合物の組み合わせ等、公知のものを用いることができる。
かかるメタロセン触媒を使用して、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒を用いた公知の重合方法により目的の共重合体を重合することができ、得られた共重合体をアルコール等の貧溶媒に再沈して洗浄するか、あるいは触媒を吸着剤に吸着させるか、なんらかの添加剤を加えて凝集させ析出させるか等により溶液から濾別した後、溶媒を留去することにより単離することができる。
本発明の位相差フィルムは、かかる共重合体を製膜し延伸に供するための、通常未延伸の、未配向フィルムを得、その後該フィルムを延伸することにより製造することができる。
上記未延伸フィルムは、例えば溶液キャスト法、溶融押し出し法、熱プレス法、カレンダー法等公知の方法にて製膜することができる。なかでも溶融押し出し法が生産性、経済性の面、また溶媒フリーという環境面からも好ましい。溶融押し出し法では、Tダイを用いて樹脂を押し出し冷却ロールに送る方法が好ましく用いられる。押し出し時の温度としては、該共重合体の流動性、熱安定性等を勘案して決められるが、本発明の共重合体では220℃から300℃の範囲で行うことが好ましい。220℃未満では共重合体の溶融粘度が高くなりすぎ、また300℃を超えると共重合体の分解劣化、ゲル化によりフィルムの透明性、均質性が損なわれる懸念が生じる。より好ましくは220℃から280℃の範囲である。
また上記共重合体を溶液キャスト方法で製膜する場合は、例えばトルエン、キシレン、シクロヘキサン、デカリンの如き炭化水素系溶媒が好適に用いられる。これらの方法による未延伸フィルムの製膜においてはできるだけ膜厚むらを小さくすることが好ましい。この時点で膜厚むらが大きいとこの後の延伸工程にて得られる位相差フィルムの位相差むらも大きくなってしまう可能性が高いためである。膜厚むらは膜厚に対して±8%以下であることが好ましく、より好ましくは±5%以下である。未延伸フィルム段階での厚さは、延伸後の位相差フィルムにおける所望の位相差値、膜厚を勘案して決められるが、好ましくは30〜400μmの範囲であり、より好ましくは40〜300μmの範囲であり、特に好ましくは40〜250μmの範囲である。
かくして得られた未延伸フィルムを延伸して配向させることにより、本発明の位相差フィルムを得ることができる。延伸方法は特に限定されずロール間で延伸する縦一軸延伸、テンターを用いる横一軸延伸、あるいはそれらを組み合わせた同時二軸延伸、逐次二軸延伸など公知の方法を用いることで一軸配向フィルム、二軸配向フィルムを得ることができる。また連続で行うことが生産性の点で好ましいが、バッチ式で行ってもよく特に制限はない。延伸温度はエチレン−ノルボルネン共重合体のガラス転移点温度(Tg)に対して、(Tg−20℃)〜(Tg+30℃)の範囲内であり、好ましくは(Tg−10℃)〜(Tg+20℃)の範囲内である。延伸倍率は目的とする位相差値により決められるが、縦、横それぞれ、1.05〜4倍、より好ましくは1.1〜3倍である。
ところで液晶表示装置は、TN型、STN型、TFT型、透過型、反射型、半透過型など様々な種類があり、またTNモード、垂直配向(VA)モード、OCBモード、IPSモード等様々なモードが開発されている。使用している液晶やモードの種類により要求される位相差フィルムの特性は様々であるが、本発明のエチレン−ノルボルネン共重合体は複屈折の発現性が良好なため、厚さの薄いフィルムで様々な特性の位相差フィルムを提供することが可能である。
本発明で得られる好ましい位相差フィルムの一つとして、波長550nmにおけるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(1)の範囲にあって、
100nm<R(550)<800nm ・・・(1)
かつ膜厚が10〜150μmである位相差フィルムが挙げられる。ここで位相差Rとは下記式(5)で定義されるものであり、フィルムに垂直方向に透過する光の位相の遅れを表す特性である。
R=(nx−ny)×d ・・・(5)
ここで、nxはフィルム面内の遅相軸(最も屈折率が高い軸)の屈折率のことであり、nyはフィルム面内でnxと垂直方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
ここでR(550)は100〜600nmがより好ましく、120〜600nmがさらに好ましい。また厚さは20〜120μmがより好ましく、さらに好ましくは20〜80μmである。かかる位相差フィルムは一軸延伸または二軸延伸により作成することができ、1/4λ板、1/2λ板、λ板等に好適に用いることができる。
また別の好ましい位相差フィルムとして、波長550nmにおけるフィルム面内の位相差R(550)および膜厚方向の位相差K(550)が下記式(2)、(3)
0nm<R(550)<100nm ・・・(2)
50nm<K(550)<400nm ・・・(3)
の範囲にあり、かつ膜厚が10〜150μmである位相差フィルムも挙げられる。
上記式中、K(550)は波長550nmにおける膜厚方向の位相差値であり、下記式(4)によって定義されるものである。
K={(nx+ny)/2−nz}×d ・・・(4)
上記式中、nx、nyはフィルム面内のx軸、y軸の、nzはx軸およびy軸に垂直な厚み方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
ここで位相差Rの定義は前述のものと同様である。R(550)は10〜80nmがより好ましく、さらに好ましくは30〜80nmである。またK(550)は80〜250nmがより好ましい。また厚さは30〜100μmがより好ましく、さらに好ましくは30〜85μmである。かかる位相差フィルムは二軸延伸により作成することができ、フィルムの膜厚方向に複屈折を有しており、特に垂直配向(VA)モードの光学補償に好適に用いられる。
一般にテレビ等の大型液晶表示装置用の垂直配向モードにおける光学補償の構成としては、光学補償フィルムを液晶セルの両側に挟む2枚構成と液晶セルのどちらか片側のみに用いる1枚構成とがある。2枚構成で用いられる本発明の位相差フィルムとしては、30nm<R(550)<80nm、80nm<K(550)<150nmを満足し、フィルム厚が30〜85μmの範囲にあるものが好ましい。また1枚構成で用いられる場合には、30nm<R(550)<80nm、150nm<K(550)<250nmを満足し、フィルム厚が30〜85μmの範囲にあるものが好ましい。本発明の位相差フィルムは複屈折の発現性に優れるため、高いK値が必要な1枚構成の位相差フィルムとしても好適に用いることができる。これらの位相差フィルムを組み込んだ垂直配向モードの液晶表示素子では、正面からだけでなく斜めから見たコントラストや色調が良好であり、広い視野角が得られる。
本発明の位相差フィルムは、上記全ての要素を考慮した上で、下記(i)、(ii)および(iii)の実施態様を、特に好ましいものとして挙げることができる。
(i)(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(1−1)
120nm < R(550) < 600nm ・・・(1−1)
を満足しそしてフィルム厚が20〜80μmの範囲にある位相差フィルム。
(ii)(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(2−1)および(3−1)
30nm < R(550) < 80nm ・・・(2−1)
80nm < K(550) <150nm ・・・(3−1)
を満足しそしてフィルム厚が30〜85μmの範囲にある位相差フィルム。
(iii)(a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(2−1)および(3−2)
30nm < R(550) < 80nm ・・・(2−1)
150nm < K(550) <250nm ・・・(3−2)
を満足しそしてフィルム厚が30〜85μmの範囲にある位相差フィルム。
また、通常、位相差フィルムは液晶セルと偏光フィルムの間に積層されて用いられるが、一般にTAC(トリアセチルセルロース)が用いられているヨウ素含有PVA(ポリビニルアルコール)フィルムの保護フィルムと粘着して用いる別貼方式と、保護フィルムなしに直接PVAフィルムに積層する直貼方式とがある。本発明の位相差フィルムはどちらの方式でも用いることができる。
本発明の位相差フィルムは、前記の如く、連続式またはバッチ式のいずれの方法でも製造できるが、工業的観点からは連続で延伸を行うことが好ましい。連続で延伸を行う場合には、搬送されるフィルムを巻きコアに巻き取り、ロール状巻上げられた形態にて位相差フィルムを得ることができる。かかる場合、本発明ではその遅相軸がフィルムの幅方向に配向しているもの、およびフィルムの進行方向に配向しているものどちらも製造することができる。フィルムの幅方向に遅相軸を有する位相差フィルムとしては、未延伸フィルムをテンターにて横一軸延伸させた横一軸配向フィルム、縦延伸後、横延伸して遅相軸を横配向した二軸配向フィルムを好ましく挙げることができる。またフィルムの進行方向に遅相軸を有する位相差フィルムとしては、未延伸フィルムを縦1軸延伸した縦一軸配向フィルム、縦延伸後に横延伸、または横延伸後に縦延伸して最終的に遅相軸を縦配向にした二軸配向フィルムを挙げることができる。前記の大型液晶表示装置の垂直配向モードでは偏光板の透過軸と位相差フィルムの遅相軸が平行になるよう用いるため、二軸配向フィルムの場合、フィルムの幅方向に遅相軸を有するものが、偏光板ロールといわゆるロールtoロールで貼合することができ、生産性の点から好ましい。
以下に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるのではない。
実施例、比較例で用いた原料は以下の通りである。
トルエン(溶媒)、ノルボルネンはすべて蒸留精製を行い充分に乾燥したものを用いた。
メタロセンについて、エチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリドはAldrichより購入したものをそのまま用いた。イソプロピリデン−(9−フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドは文献[J.A.Ewen et al,J.Am.Chem.Soc.,110,6255−6266(1988)]に従い合成した。
アルミノキサンは東ソー・アクゾ(株)よりポリメチルアルミノキサン(PMAO)を購入し、濃度2Mのトルエン溶液に調製して使用した。
トリイソブチルアルミニウム[(iBu)3Al]は関東化学(株)より濃度1Mのn−ヘキサン溶液を購入し、そのまま使用した。
また実施例、比較例で行った物性測定は以下の方法で行った。
(1)ガラス転移点温度(Tg):TAInstruments製 2920型DSCを使用し、昇温速度は20℃/分で測定した。
(2)共重合体の分子量:濃度1.2g/dLのシクロヘキサン溶液での、30℃における還元粘度ηsp/c(dL/g)を測定した。
(3)共重合体の13C−NMR測定:日本電子製JNM−α400型のNMR装置を使用した。重オルトジクロロベンゼン溶媒に溶解し、温度100℃で測定した。化学シフトの基準としてテトラメチルシランを用いた。定量のため、150MHz 13C−NMRスペクトルを逆ゲーテッドデカップリングモードで測定した。
(4)フィルムの全光線透過率およびヘイズ値:日本電色工業(株)製濁度計NDH−2000型を用いて測定した。
(5)フィルムの面内位相差値Rおよび膜厚方向の位相差値K:日本分光(株)製分光エリプソメーターM150を使用し、光線波長550nmで測定した。面内位相差値Rは、入射光線がフィルム面に垂直な状態で測定したものである。膜厚方向位相差値Kは、入射光線とフィルム面との角度を少しずつ変えそれぞれの角度での位相差値を測定し、公知の屈折率楕円体の式でカーブフィッティングすることにより三次元屈折率であるnx、ny、nzを求め、K={(nx+ny)/2−nz}×dに代入することにより求めた。なおその際、フィルムの平均屈折率が必要となるが、別にアッベ屈折計((株)アタゴ社製商品名「アッベ屈折計2−T」)を用いて測定した。
(6)フィルムの厚さ:アンリツ社製の電子マイクロ膜厚計で測定した。
(7)フィルムの光弾性定数:日本分光(株)製分光エリプソメーターM150にて測定した。測定波長550nmにてフィルムに応力を与えたときの位相差値の変化から算出した。
実施例1
重合装置として撹拌翼を備えた容量500mLのステンレス製オートクレーブを使用し、メタロセンにエチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリドを用い、以下のようにしてエチレンとノルボルネンとの共重合反応を行った。
オートクレーブ内を窒素ガスで置換した後、容器内にトルエン100mL、ノルボルネン32gを仕込んだ後、スカベンジャーとしてトリイソブチルアルミニウム0.1mmolを加えた。次に、予め30mgのエチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリドを濃度2MのPMAOトルエン溶液35mLに窒素雰囲気下溶解させ、25℃で10分間撹拌して活性化させておいたメタロセン−PMAO溶液を添加した。続いて温度を40℃に上げた後、容器内に加圧によりエチレンを9.5g加えて重合を開始した。重合を開始して2時間後、窒素雰囲気下に戻し、微量のイソプロパノールを添加して反応を終了させた。該反応混合物を塩酸で酸性にした大量のメタノール中に放出して沈殿物を析出させ、濾別、アセトン、メタノールおよび水での洗浄を繰り返し、乾燥して樹脂20.3gを得た。
かくして得られたエチレン−ノルボルネン共重合体は、その分子量が還元粘度ηsp/c=0.92であった。またTgは120℃であった。13C−NMR測定で得られたスペクトルを図1に示す。図1より29.7ppmにあるNNダイアドのラセモ型はほとんど観察されず28.3ppmにある実質メソ型のみであることが分かった。全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.21であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=56/44であった。該樹脂をシクロヘキサンに溶解して20wt%溶液を作成し、溶液キャスト法により膜厚58μmのフィルムを得た。該フィルムの全光線透過率は91.1%、ヘイズは1.1%であった。
Tgは107℃と残留溶媒の影響で低くなった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−6.3×10−12Pa−1であった。該フィルムを、フィルム端をチャックで固定するバッチ式の二軸延伸装置を用いて延伸を行った。横方向は自由として縦一軸延伸を表1の条件にて延伸を行い、延伸後のフィルム中央部分の膜厚、位相差R(550)を測定した。結果を表1に示す。
実施例2
TICONA社製のTOPAS(商品名)はメタロセン触媒でエチレンとノルボルネンを共重合したシクロオレフィンコポリマーである。そのグレード6013(Tg=140℃)の13C−NMR測定を行った。そのスペクトルを図2に示す。図2よりメソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.36/0.04=9と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.40であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=50/50であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.80dL/gであった。該ペレットを2軸溶融押し出し機(日本製鋼所(株)製TEX30SS−42BW−3V)を用いて、幅15cmのTダイから溶融押し出しし、冷却ローラーで連続的に巻き取ることにより製膜した。製膜条件としてシリンダー温度260℃、Tダイ温度270℃、冷却ローラー温度145℃、製膜速度1m/分で行ったが、フィルムは透明性、均質性に優れ表面性も良好であった。フィルム両端の幅2.5cmの部分を除いて、膜厚は平均120μmであった。Tgは138℃、全光線透過率は91.5%、ヘイズは0.3%であった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−6.1×10−12Pa−1であった。
該フィルムを実施例1と同様にして縦一軸延伸を行った。延伸条件、結果を表1に示す。
実施例3、4
実施例2の未延伸フィルムを用いて表1に示す他の延伸条件にて縦一軸延伸を行った。結果を表1に示す。
実施例5
実施例2で実施した溶融押し出しによるフィルム製膜において、Tダイのスリット幅を変えて平均膜厚190μmの溶融フィルムを得た。Tgは同じく138℃、全光線透過率は91.4%、ヘイズは0.4%であった。このフィルムを実施例2で使用したバッチ式の二軸延伸装置により縦1.5倍、横2.0倍それぞれ逐次二軸延伸を行った。延伸後のフィルム中央部分の膜厚、R(550)、K(550)を測定した。結果を表1に示す。
実施例6
TOPAS(商品名)のグレード6013とグレード8007(Tg=80℃)とを6013/8007=80/20(重量比)となるようにペレットを混合し二軸押し出し機で混練させてブレンドの溶融フィルムを作成した。製膜は冷却ローラー温度を130℃に下げた他は実施例2と同様にして行った。該フィルムの全光線透過率は90.8%、ヘイズは0.8%であり透明性、均質性は高かった。フィルム両端の幅2.5cmの部分を除いて、膜厚は平均180μmであった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−6.0×10−12Pa−1であった。またTgは125℃で一つであり両樹脂が相溶していることが分かった。フィルムの13C−NMRを行ったところ、メソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.33/0.03=11と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.36であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=53/47であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.88dL/gであった。該未延伸フィルムを表1の条件で縦一軸延伸を行った。結果を表1に示す。延伸後もフィルムの透明性は良好であった。
比較例1
実施例1で用いたメタロセンをイソプロピリデン−(9−フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドに代えた他は実施例1と同様にして重合を行い、エチレン−ノルボルネン共重合体を得た。得られたエチレン−ノルボルネン共重合体は、その分子量が還元粘度ηsp/c=0.77であった。またTg=120℃であった。13C−NMR測定で得られたスペクトルを図3に示す。図3よりメソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.02/0.32=0.0625と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.34あった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=55/45であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.88dL/gであった。該樹脂をシクロヘキサンに溶解して20wt%溶液を作成し、溶液キャスト法により膜厚65μmのフィルムを得た。該フィルムの全光線透過率は91.6%、ヘイズは0.5%であった。Tgは105℃と残留溶媒の影響で低くなった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−9.2×10−12Pa−1であった。該未延伸フィルムを表1の条件で縦一軸延伸を行った。結果を表1に示す。位相差値は極めて低かった。
比較例2
TOPAS(商品名)のグレード5013(Tg=140℃)の13C−NMR測定を行った。そのスペクトルを図4に示す。図4よりメソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.05/0.41=0.12と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.46であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=50/50であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.66dL/gであった。該ペレットを実施例2と同条件で押し出し溶融フィルムを得た。フィルムは透明性、均質性に優れ表面性も良好であった。フィルム両端の幅2.5cmの部分を除いて、膜厚は平均82μmであった。Tgは137℃、全光線透過率は90.7%、ヘイズは0.5%であった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−9.3×10−12Pa−1であった。該未延伸フィルムを実施例1と同様にして縦一軸延伸を行った。延伸条件、結果を表1に示す。位相差値は極めて低かった。
実施例7 (縦一軸配向のロール状フィルム)
TOPAS(商品名)のグレード6013のペレットを100℃で4時間乾燥後、実施例2で用いた2軸押し出し機と同じものを用い、樹脂温度270℃でTダイから溶融押し出し、製膜速度3m/分で冷却ドラムを経て連続的に巻き取ることにより幅300mmの溶融押し出しフィルムの巻物を得た。該フィルムは透明性に優れ、表面性、均質性も良好であった。厚みは平均103μmであった。全光線透過率は91.8%、ヘイズは0.4%であった。かかる未延伸フィルムを、ゾーン長7m、乾燥炉内のニップロール間で延伸する縦延伸機に通し、入り側速度5m/分、温度140℃で2.0倍の縦延伸を行い、縦一軸配向フィルムを巻き取った。フィルム特性を表2に記す。フィルムの進行方向に遅相軸を有するλ/2近傍の位相差フィルムが得られた。
実施例8 (横一軸配向のロール状フィルム)
実施例7で得られた未延伸のロール状フィルムを、予熱ゾーン、延伸ゾーン、固定・冷却ゾーンの3ゾーンからなり、合計15mの長さのテンター横延伸機を用いて横延伸を行った。速度5m/分、温度142℃で2.7倍延伸し、横一軸配向フィルムを巻き取った。フィルム特性を表2に示す。フィルムの幅方向に遅相軸を有するλ/4近傍の位相差フィルムが得られた。
実施例9 (縦→横2軸配向の2枚使用のVAモード用ロール状フィルム)
実施例7で実施した溶融押し出しの製膜速度を2m/分に変えた他は同様の条件で行い、幅300mm、厚み平均153μmの巻物フィルムを得た。該フィルムは透明性に優れ、表面性、均質性も良好であった。このフィルムを実施例7で用いた縦延伸機に通し、入り側速度3.3m/分で1.5倍の縦延伸を行った。次いで実施例8で用いた横延伸機に通し、速度5m/分で2.0倍に横延伸して2軸配向フィルムを得た。延伸条件、フィルム特性を表2に示す。フィルムの幅方向に遅相軸を有する、2枚構成の大型VAモード用位相差フィルムに好適なフィルムが得られた。
実施例10 (縦→横2軸配向の1枚使用のVAモード用ロール状フィルム)
実施例7で実施した溶融押し出しの製膜速度を1.4m/分に変えた他は同様の条件で行い、幅300mm、厚み平均215μmの巻物フィルムを得た。該フィルムは透明性に優れ、表面性、均質性も良好であった。このフィルムを実施例7で用いた縦延伸機に通し、入り側速度2.5m/分で2.0倍の縦延伸を行った。次いで、実施例8で用いた横延伸機に通し、速度5m/分で2.5倍横延伸して2軸配向フィルムを得た。延伸条件、フィルム特性を表2に示す。フィルムの幅方向に遅相軸を有する、1枚構成の大型VAモード用位相差フィルムに好適なフィルムが得られた。
実施例11 (VAモード液晶表示装置)
実施例10で作成したフィルムを、ポリビニルアルコール系偏光板に該フィルムの遅相軸と偏光板の透過軸とが揃うように貼り付けた。かかる積層体をTFT型VAモード用液晶セルの片側に位相差フィルム側が液晶セル側になるよう張り合わせ、液晶セルのもう片側は偏光板をクロスニコルになるように貼り付けて、表示装置を作成した。かかる表示装置は、位相差フィルムがないものと比べて斜め方向から見た場合でも着色が認められず、またコントラストも良好であった。
以上のとおり、本発明によれば、エチレン−環状オレフィン共重合体の中でも光弾性定数が低くかつ複屈折の発現性が良好である上記共重合体を用いることにより厚みの薄い位相差フィルムを得ることができる。
かかる位相差フィルムは耐湿性が高く寸法安定性も良好であり、例えば液晶表示装置に組み込まれ、視野角改善、コントラストの改善、色補償など液晶の表示品位の改善に効果的に用いることができる。
実施例、比較例で用いた原料は以下の通りである。
トルエン(溶媒)、ノルボルネンはすべて蒸留精製を行い充分に乾燥したものを用いた。
メタロセンについて、エチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリドはAldrichより購入したものをそのまま用いた。イソプロピリデン−(9−フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドは文献[J.A.Ewen et al,J.Am.Chem.Soc.,110,6255−6266(1988)]に従い合成した。
アルミノキサンは東ソー・アクゾ(株)よりポリメチルアルミノキサン(PMAO)を購入し、濃度2Mのトルエン溶液に調製して使用した。
トリイソブチルアルミニウム[(iBu)3Al]は関東化学(株)より濃度1Mのn−ヘキサン溶液を購入し、そのまま使用した。
また実施例、比較例で行った物性測定は以下の方法で行った。
(1)ガラス転移点温度(Tg):TAInstruments製 2920型DSCを使用し、昇温速度は20℃/分で測定した。
(2)共重合体の分子量:濃度1.2g/dLのシクロヘキサン溶液での、30℃における還元粘度ηsp/c(dL/g)を測定した。
(3)共重合体の13C−NMR測定:日本電子製JNM−α400型のNMR装置を使用した。重オルトジクロロベンゼン溶媒に溶解し、温度100℃で測定した。化学シフトの基準としてテトラメチルシランを用いた。定量のため、150MHz 13C−NMRスペクトルを逆ゲーテッドデカップリングモードで測定した。
(4)フィルムの全光線透過率およびヘイズ値:日本電色工業(株)製濁度計NDH−2000型を用いて測定した。
(5)フィルムの面内位相差値Rおよび膜厚方向の位相差値K:日本分光(株)製分光エリプソメーターM150を使用し、光線波長550nmで測定した。面内位相差値Rは、入射光線がフィルム面に垂直な状態で測定したものである。膜厚方向位相差値Kは、入射光線とフィルム面との角度を少しずつ変えそれぞれの角度での位相差値を測定し、公知の屈折率楕円体の式でカーブフィッティングすることにより三次元屈折率であるnx、ny、nzを求め、K={(nx+ny)/2−nz}×dに代入することにより求めた。なおその際、フィルムの平均屈折率が必要となるが、別にアッベ屈折計((株)アタゴ社製商品名「アッベ屈折計2−T」)を用いて測定した。
(6)フィルムの厚さ:アンリツ社製の電子マイクロ膜厚計で測定した。
(7)フィルムの光弾性定数:日本分光(株)製分光エリプソメーターM150にて測定した。測定波長550nmにてフィルムに応力を与えたときの位相差値の変化から算出した。
実施例1
重合装置として撹拌翼を備えた容量500mLのステンレス製オートクレーブを使用し、メタロセンにエチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリドを用い、以下のようにしてエチレンとノルボルネンとの共重合反応を行った。
オートクレーブ内を窒素ガスで置換した後、容器内にトルエン100mL、ノルボルネン32gを仕込んだ後、スカベンジャーとしてトリイソブチルアルミニウム0.1mmolを加えた。次に、予め30mgのエチレン−ビス(1−インデニル)ジルコニウムジクロリドを濃度2MのPMAOトルエン溶液35mLに窒素雰囲気下溶解させ、25℃で10分間撹拌して活性化させておいたメタロセン−PMAO溶液を添加した。続いて温度を40℃に上げた後、容器内に加圧によりエチレンを9.5g加えて重合を開始した。重合を開始して2時間後、窒素雰囲気下に戻し、微量のイソプロパノールを添加して反応を終了させた。該反応混合物を塩酸で酸性にした大量のメタノール中に放出して沈殿物を析出させ、濾別、アセトン、メタノールおよび水での洗浄を繰り返し、乾燥して樹脂20.3gを得た。
かくして得られたエチレン−ノルボルネン共重合体は、その分子量が還元粘度ηsp/c=0.92であった。またTgは120℃であった。13C−NMR測定で得られたスペクトルを図1に示す。図1より29.7ppmにあるNNダイアドのラセモ型はほとんど観察されず28.3ppmにある実質メソ型のみであることが分かった。全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.21であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=56/44であった。該樹脂をシクロヘキサンに溶解して20wt%溶液を作成し、溶液キャスト法により膜厚58μmのフィルムを得た。該フィルムの全光線透過率は91.1%、ヘイズは1.1%であった。
Tgは107℃と残留溶媒の影響で低くなった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−6.3×10−12Pa−1であった。該フィルムを、フィルム端をチャックで固定するバッチ式の二軸延伸装置を用いて延伸を行った。横方向は自由として縦一軸延伸を表1の条件にて延伸を行い、延伸後のフィルム中央部分の膜厚、位相差R(550)を測定した。結果を表1に示す。
実施例2
TICONA社製のTOPAS(商品名)はメタロセン触媒でエチレンとノルボルネンを共重合したシクロオレフィンコポリマーである。そのグレード6013(Tg=140℃)の13C−NMR測定を行った。そのスペクトルを図2に示す。図2よりメソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.36/0.04=9と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.40であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=50/50であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.80dL/gであった。該ペレットを2軸溶融押し出し機(日本製鋼所(株)製TEX30SS−42BW−3V)を用いて、幅15cmのTダイから溶融押し出しし、冷却ローラーで連続的に巻き取ることにより製膜した。製膜条件としてシリンダー温度260℃、Tダイ温度270℃、冷却ローラー温度145℃、製膜速度1m/分で行ったが、フィルムは透明性、均質性に優れ表面性も良好であった。フィルム両端の幅2.5cmの部分を除いて、膜厚は平均120μmであった。Tgは138℃、全光線透過率は91.5%、ヘイズは0.3%であった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−6.1×10−12Pa−1であった。
該フィルムを実施例1と同様にして縦一軸延伸を行った。延伸条件、結果を表1に示す。
実施例3、4
実施例2の未延伸フィルムを用いて表1に示す他の延伸条件にて縦一軸延伸を行った。結果を表1に示す。
実施例5
実施例2で実施した溶融押し出しによるフィルム製膜において、Tダイのスリット幅を変えて平均膜厚190μmの溶融フィルムを得た。Tgは同じく138℃、全光線透過率は91.4%、ヘイズは0.4%であった。このフィルムを実施例2で使用したバッチ式の二軸延伸装置により縦1.5倍、横2.0倍それぞれ逐次二軸延伸を行った。延伸後のフィルム中央部分の膜厚、R(550)、K(550)を測定した。結果を表1に示す。
実施例6
TOPAS(商品名)のグレード6013とグレード8007(Tg=80℃)とを6013/8007=80/20(重量比)となるようにペレットを混合し二軸押し出し機で混練させてブレンドの溶融フィルムを作成した。製膜は冷却ローラー温度を130℃に下げた他は実施例2と同様にして行った。該フィルムの全光線透過率は90.8%、ヘイズは0.8%であり透明性、均質性は高かった。フィルム両端の幅2.5cmの部分を除いて、膜厚は平均180μmであった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−6.0×10−12Pa−1であった。またTgは125℃で一つであり両樹脂が相溶していることが分かった。フィルムの13C−NMRを行ったところ、メソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.33/0.03=11と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.36であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=53/47であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.88dL/gであった。該未延伸フィルムを表1の条件で縦一軸延伸を行った。結果を表1に示す。延伸後もフィルムの透明性は良好であった。
比較例1
実施例1で用いたメタロセンをイソプロピリデン−(9−フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドに代えた他は実施例1と同様にして重合を行い、エチレン−ノルボルネン共重合体を得た。得られたエチレン−ノルボルネン共重合体は、その分子量が還元粘度ηsp/c=0.77であった。またTg=120℃であった。13C−NMR測定で得られたスペクトルを図3に示す。図3よりメソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.02/0.32=0.0625と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.34あった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=55/45であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.88dL/gであった。該樹脂をシクロヘキサンに溶解して20wt%溶液を作成し、溶液キャスト法により膜厚65μmのフィルムを得た。該フィルムの全光線透過率は91.6%、ヘイズは0.5%であった。Tgは105℃と残留溶媒の影響で低くなった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−9.2×10−12Pa−1であった。該未延伸フィルムを表1の条件で縦一軸延伸を行った。結果を表1に示す。位相差値は極めて低かった。
比較例2
TOPAS(商品名)のグレード5013(Tg=140℃)の13C−NMR測定を行った。そのスペクトルを図4に示す。図4よりメソ型ダイアド/ラセモ型ダイアド=0.05/0.41=0.12と求められ、全ノルボルネン成分量に対するNNダイアドの存在比率(モル分率)は0.46であった。またエチレン成分とノルボルネン成分のモル比は(A)/(B)=50/50であった。分子量は還元粘度ηsp/cで0.66dL/gであった。該ペレットを実施例2と同条件で押し出し溶融フィルムを得た。フィルムは透明性、均質性に優れ表面性も良好であった。フィルム両端の幅2.5cmの部分を除いて、膜厚は平均82μmであった。Tgは137℃、全光線透過率は90.7%、ヘイズは0.5%であった。またこのフィルムの光弾性定数を求めたところ−9.3×10−12Pa−1であった。該未延伸フィルムを実施例1と同様にして縦一軸延伸を行った。延伸条件、結果を表1に示す。位相差値は極めて低かった。
TOPAS(商品名)のグレード6013のペレットを100℃で4時間乾燥後、実施例2で用いた2軸押し出し機と同じものを用い、樹脂温度270℃でTダイから溶融押し出し、製膜速度3m/分で冷却ドラムを経て連続的に巻き取ることにより幅300mmの溶融押し出しフィルムの巻物を得た。該フィルムは透明性に優れ、表面性、均質性も良好であった。厚みは平均103μmであった。全光線透過率は91.8%、ヘイズは0.4%であった。かかる未延伸フィルムを、ゾーン長7m、乾燥炉内のニップロール間で延伸する縦延伸機に通し、入り側速度5m/分、温度140℃で2.0倍の縦延伸を行い、縦一軸配向フィルムを巻き取った。フィルム特性を表2に記す。フィルムの進行方向に遅相軸を有するλ/2近傍の位相差フィルムが得られた。
実施例8 (横一軸配向のロール状フィルム)
実施例7で得られた未延伸のロール状フィルムを、予熱ゾーン、延伸ゾーン、固定・冷却ゾーンの3ゾーンからなり、合計15mの長さのテンター横延伸機を用いて横延伸を行った。速度5m/分、温度142℃で2.7倍延伸し、横一軸配向フィルムを巻き取った。フィルム特性を表2に示す。フィルムの幅方向に遅相軸を有するλ/4近傍の位相差フィルムが得られた。
実施例9 (縦→横2軸配向の2枚使用のVAモード用ロール状フィルム)
実施例7で実施した溶融押し出しの製膜速度を2m/分に変えた他は同様の条件で行い、幅300mm、厚み平均153μmの巻物フィルムを得た。該フィルムは透明性に優れ、表面性、均質性も良好であった。このフィルムを実施例7で用いた縦延伸機に通し、入り側速度3.3m/分で1.5倍の縦延伸を行った。次いで実施例8で用いた横延伸機に通し、速度5m/分で2.0倍に横延伸して2軸配向フィルムを得た。延伸条件、フィルム特性を表2に示す。フィルムの幅方向に遅相軸を有する、2枚構成の大型VAモード用位相差フィルムに好適なフィルムが得られた。
実施例10 (縦→横2軸配向の1枚使用のVAモード用ロール状フィルム)
実施例7で実施した溶融押し出しの製膜速度を1.4m/分に変えた他は同様の条件で行い、幅300mm、厚み平均215μmの巻物フィルムを得た。該フィルムは透明性に優れ、表面性、均質性も良好であった。このフィルムを実施例7で用いた縦延伸機に通し、入り側速度2.5m/分で2.0倍の縦延伸を行った。次いで、実施例8で用いた横延伸機に通し、速度5m/分で2.5倍横延伸して2軸配向フィルムを得た。延伸条件、フィルム特性を表2に示す。フィルムの幅方向に遅相軸を有する、1枚構成の大型VAモード用位相差フィルムに好適なフィルムが得られた。
実施例11 (VAモード液晶表示装置)
実施例10で作成したフィルムを、ポリビニルアルコール系偏光板に該フィルムの遅相軸と偏光板の透過軸とが揃うように貼り付けた。かかる積層体をTFT型VAモード用液晶セルの片側に位相差フィルム側が液晶セル側になるよう張り合わせ、液晶セルのもう片側は偏光板をクロスニコルになるように貼り付けて、表示装置を作成した。かかる表示装置は、位相差フィルムがないものと比べて斜め方向から見た場合でも着色が認められず、またコントラストも良好であった。
かかる位相差フィルムは耐湿性が高く寸法安定性も良好であり、例えば液晶表示装置に組み込まれ、視野角改善、コントラストの改善、色補償など液晶の表示品位の改善に効果的に用いることができる。
Claims (11)
- (a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が100〜180℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなる位相差フィルム。 - 波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(1)
100nm < R(550) < 800nm ・・・(1)
を満足しそしてフィルム厚が10〜150μmの範囲にある請求項1に記載の位相差フィルム。 - 波長550nmの光による、フィルム面内の位相差R(550)およびフィルム厚方向の位相差K(550)が、それぞれ、下記式(2)および(3)
0nm < R(550) < 100nm ・・・(2)
50nm < K(550) < 400nm ・・・(3)
を満足しそしてフィルム厚が10〜150μmの範囲にある請求項1に記載の位相差フィルム。 - フィルム幅方向に遅相軸を有しそしてロール状に巻上げられた形態にある、請求項1〜3のいずれかに記載の位相差フィルム。
- フィルムの進行方向に遅相軸を有しそしてロール状に巻上げられた形態にある、請求項1〜3のいずれかに記載の位相差フィルム。
- (a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(1−1)
120nm < R(550) < 600nm ・・・(1−1)
を満足しそしてフィルム厚が20〜80μmの範囲にある位相差フィルム。 - (a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(2−1)および(3−1)
30nm < R(550) < 80nm ・・・(2−1)
80nm < K(550) < 150nm ・・・(3−1)
を満足しそしてフィルム厚が30〜85μmの範囲にある位相差フィルム。 - (a)エチレン単位とノルボルネン単位からなり、
(b)上記ノルボルネン単位は2連鎖部位を含み、該2連鎖部位の立体規則性はメソ型およびラセモ型でありそしてメソ型2連鎖部位/ラセモ型2連鎖部位の比は4以上であり、そして
(c)ガラス転移温度が120〜160℃の範囲にある、非晶性ポリオレフィン共重合体からなりそして。
(d)波長550nmの光によるフィルム面内の位相差R(550)が下記式(2−1)および(3−2)
30nm < R(550) < 80nm ・・・(2−1)
150nm < K(550) < 250nm ・・・(3−2)
を満足しそしてフィルム厚が30〜85μmの範囲にある位相差フィルム。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の位相差フィルムを製造するための未配向フィルム。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の位相差フィルムを備えた液晶表示素子。
- 垂直配向モードである請求項10に記載の液晶表示素子。
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