KR20090125214A - 필름, 그 제조 방법 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름에 있어서, 표면 조도 Ra가 5nm 이하, 또한 헤이즈가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 필름이다.

Description

필름, 그 제조 방법 및 그 용도{FILM, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND USE OF THE SAME}
본 발명은 결정성 올레핀 (공)중합체를 이용하여 얻어지는 필름, 그 제조 방법, 및 그 용도에 관한 것이다.
결정성 폴리올레핀계 중합체로 이루어지는 필름은 고융점, 양호한 이형성, 높은 투명성 등의 특장(特長)을 살려 이형 필름 등에 사용되고 있다.
특허문헌 1에는, 폴리4-메틸-1-펜텐으로 이루어지는, 발포, 수축, 백탁(白濁) 등 바람직하지 않은 변화를 일으키지 않고 합성 수지판의 원활한 성형을 가능하게 하며, 나아가 성형 후에는 성형품 표면으로부터 용이하게 박리할 수 있는 표면 보호 필름이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 액정의 광학 특성의 온도 변화와 유사한 성질을 갖고, 시트 면 방향에는 균일 다축 배향되어 있고, 시트 두께 방향의 굴절률만을 변화시킨 시야각을 넓히는 위상차 보상 시트가 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 복굴절률의 변화가 적고, 용융 성형에 있어서 탄화 열화물 이 발생하기 어려우며, 나아가 액정 디스플레이의 편광막의 보호 필름으로서 이용했을 때에 색 불균일이 없고, 콘트라스트가 우수한 편광판 보호 필름이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 평5-302068호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 평4-284402호 공보
특허문헌 3: 일본 특허공개 2000-275433호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그런데, 최근, 투명 광학 필름의 용도에 있어서는 한층더 투명성의 향상이 요구되고 있고, 그것을 위한 하나의 해결 수단으로서, 표면의 요철이 적고 저헤이즈인 필름이 요구되고 있다. 그 관점에서, 투명성이 높다고 하는 4-메틸-1-펜텐의 (공)중합체 등의 결정성 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름에서는, 유리 전이점(Tg)이 낮고 용융 온도와 Tg의 차이가 큰 것이 일반적이다. 이 때문에, 성형 후의 필름 표면에 요철이 생기기 쉬워진다. 또한, 결정성 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름은 결정 및 비결정의 계면이 존재하여, 이 계면에서의 광산란에 의해 헤이즈값이 커진다.
전술한 어느 특허문헌에도 이러한 높은 투명성을 실현하는 관점의 필름은 개시되어 있다고는 말할 수 없고, 이들 필름이더라도 투명 광학 필름으로서의 사용이 곤란하였다.
그래서, 본 발명은 투명 광학 필름으로서의 용도에 적합한 결정성 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름, 그 제조 방법, 및 그 필름의 용도를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은,
(1) 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름에 있어서, 표면 조도 Ra가 5nm 이하, 또한 헤이즈가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 필름을 제공한다.
이하, (2) 내지 (16)은 각각 본 발명의 바람직한 실시형태의 하나이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 필름에 있어서, 결정성의 올레핀 (공)중합체가, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-뷰텐으로부터 선택되는 적어도 1종류의 올레핀을 (공)중합 성분으로서 이용하여 얻어진 필름인 것을 특징으로 하는 필름.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 필름에 있어서, 내부 헤이즈가 0.5% 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 필름에 있어서, JIS K7209법에 따라서 측정되는 흡수율이 0.1% 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 필름에 있어서, JIS Z0208법에 따라서 측정되는 수증기 투과율이 25g/m2/day 이상인 것을 특징으로 하는 필름.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 필름에 있어서, 굴절률이 1.5 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 필름에 있어서, 상기 필름 면 내의 굴절률이 최대로 되는 방향을 X축, 면 내이고 X축에 수직인 방향을 Y축으로 하고, 각각의 파장 590nm에서의 굴절률을 nx, ny, 필름의 막 두께를 d로 했을 때의, 파장 590nm에서의 면 내의 리타데이션값 Re=(nx-ny)·d가 5nm 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 필름에 있어서, 상기 필름 면 내의 굴절률이 최대로 되는 방향을 X축, 면 내이고 X축에 수직인 방향을 Y축, 필름의 두께 방향을 Z축으로 하고, 각각의 파장 590nm에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 막 두께를 d로 했을 때의, 파장 590nm에서의 두께 방향의 리타데이션값 Rth=|(nx+ny)/2-nz|·d가 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 필름을 제조하는 방법으로서, 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름을, 상기 결정성 올레핀 (공)중합체의 유리 전이 온도(Tg) 이상이고 120℃ 미만인 온도에서 연신하는 것을 특징으로 하는 필름의 제조 방법.
(10) 상기 (9)에 기재된 필름의 제조 방법에 있어서, 용융 수지를 필름으로 형성할 때에 Tg+50℃ 이하로 급냉하는 것을 특징으로 하는 필름의 제조 방법.
(11) (9)에 기재된 필름의 제조 방법에 있어서, 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름을 용융 압출법에 의해서 형성함과 동시에, 또는 계속해서 상기 필름을 가압 압축하는 것을 특징으로 하는 필름의 제조 방법.
(12) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 편광판 보호 필름.
(13) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 광학 보상 필름.
(14) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 박리 필름.
(15) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 보호 필름.
(16) 상기 (1) 내지 (8)항, 및 (12) 내지 (15)항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 표시 소자.
본 발명에 의하면, 투명 광학 필름으로서의 용도에 적합한 결정성 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름, 그 제조 방법, 및 그 필름의 용도가 제공된다.
상술한 목적, 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은 이하에 기술하는 적합한 실시의 형태, 및 그것에 부수되는 이하의 도면에 의해서 더욱 분명해진다.
도 1은 본 실시형태의 필름을 편광판에 적용한 예를 나타낸다.
도 2는 본 실시형태의 필름을 다층 구조의 광학 보상 필름에 적용한 예를 나타낸다.
도 3은 본 실시형태의 표시 장치로서의 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 필름은 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름에 있어서, 표면 조도 Ra가 5nm 이하, 또한 헤이즈가 1% 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
본 실시형태의 필름은 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어진다. 여기서, 「로 이루어진다」란, 필름의 전부가 결정성의 올레핀 (공)중합체로 구성되어 있는 경우 및, 필름의 일부가 결정성의 올레핀 (공)중합체로 구성되어 있는 경우의 쌍방을 포함하는 취지이다. 따라서, 필름은 결정성의 올레핀 (공)중합체 이외의 성분을 포함하고 있어도 좋고, 포함하고 있지 않아도 좋다. 본 발명의 효과를 유효하게 실현하는 관점에서는, 필름 중의 결정성의 올레핀 (공)중합체의 함유량은 20 내지 100중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 100중량%인 것이 바람직하다.
결정성의 올레핀 (공)중합체는 결정성이고, 또한 투명성이 있으면 좋고, 각종의 결정성 올레핀 (공)중합체를 사용할 수 있지만, 예컨대 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-뷰텐으로부터 선택되는 적어도 1종류의 올레핀을 중합체 성분으로 하거나, 또는 이들 올레핀을 공중합체 성분으로서 이용하여 얻어진 공중합체(α)로 이루어지는 필름을 바람직하게 이용할 수 있다.
((공)중합체(α))
본 발명의 필름에 있어서 바람직하게 이용되는 특정의 (공)중합체(α)는 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐 및 3-메틸-1-뷰텐으로부터 선택되는 적어도 1종의 올레핀을 (공)중합 성분으로서 이용하여 얻어진 것이다. 이 특정의 올레핀 (공)중합체(α)는 3-메틸-1-뷰텐, 3-메틸-1-펜텐 또는 4-메틸-1-펜텐의 단독중합체, 또는 이들 상호의 공중합체, 나아가 다른 공중합 가능한 모노머, 예컨대 스타이렌, 아크릴로나이트릴, 염화바이닐, 아세트산바이닐, 아크릴산에스터, 메타크릴산에스터 등과의 공중합체, 또 다르게는 상기의 것끼리 또는 다른 열가소성 수지나 합성 고무와의 블렌드물, 블록 공중합체, 그래프트 공중합체 등을 예시할 수 있다. (공)중합체(α)의 구성단위 중, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐 또는 3-메틸-1-뷰텐에서 유래하는 구성단위는 합계로 통상 20 내지 100몰%, 바람직하게는 50 내지 100몰%, 더 바람직하게는 80 내지 100몰%이다. 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐 또는 3-메틸-1-뷰텐에서 유래하는 구성단위의 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 투명성, 내열성 등의 각종 특성의 밸런스가 우수한 수지가 얻어진다고 하는 관점에서 바람직하다.
(공)중합체(α) 중에서도 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체는 투명성, 박리성 등이 우수하여, 광학 소자와 조합하여 사용하는 데 적합하다고 하는 관점에서 바람직하다. 또한, 3-메틸-1-펜텐 (공)중합체 및 3-메틸-1-뷰텐 (공)중합체는 내열성이 우수하여, 프로세스의 자유도나 사용 조건의 자유도 등의 관점에서 바람직하다.
(4-메틸-1-펜텐 (공)중합체)
본 발명에 있어서 바람직하게 이용되는 (공)중합체(α)로서 특히 바람직하게 이용되는 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체는, 구체적으로는 4-메틸-1-펜텐의 단독중합체 또는 4-메틸-1-펜텐과 에틸렌 또는 탄소 원자수 3 내지 20의 다른 α-올레핀, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 1-뷰텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센 등과의 공중합체이다. 본 발명에 있어서 바람직하게 이용되는 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체는 통상 4-메틸-1-펜텐에서 유래하는 구성단위를 85몰% 이상, 바람직하게는 90몰% 이상의 양으로 함유한다. 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체를 구성하는, 4-메틸-1-펜텐 유래 이외의 구성성분에는 특별히 제한은 없고, 4-메틸-1-펜텐과 공중합 가능한 각종의 모노머를 적절히 사용할 수 있지만, 입수의 용이함, 공중합 특성 등의 관점에서 에틸렌 또는 탄소수 3 내지 20의 α-올레핀을 바람직하게 이용할 수 있다. 그 중에서도, 탄소수 7 내지 20의 α-올레핀이 바람직하고, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센 및 1-옥타데센이 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서 바람직하게 이용되는 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체의, ASTM D1238에 준하여 하중 5kg, 온도 260℃의 조건에서 측정한 용융 유량(MFR)은 용도에 따라 여러 가지로 결정되지만, 통상 1 내지 50g/10분, 바람직하게는 2 내지 40g/10분, 더 바람직하게는 5 내지 30g/10분의 범위이다. 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체의 용융 유량이 상기와 같은 범위 내에 있으면, 필름 성형성 및 얻어지는 필름의 외관이 양호하다. 또한 융점은 100 내지 240℃, 바람직하게는 150 내지 240℃의 범위에 있는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체는 종래 공지의 방법으로 제조할 수 있고, 예컨대 일본 특허공개 소59-206418호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 촉매의 존재하에 4-메틸-1-펜텐과 상기의 에틸렌 또는 α-올레핀을 중합함으로써 얻을 수 있다.
(3-메틸-1-펜텐 (공)중합체)
본 발명에 있어서 바람직하게 이용되는 (공)중합체(α)로서 특히 바람직하게 이용되는 3-메틸-1-펜텐 (공)중합체의, 바람직한 코모노머종, 코모노머 함량, MFR, 융점 등은 상기의 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체의 경우와 마찬가지이다. 본 발명에 있어서 바람직하게 이용되는 3-메틸-1-펜텐 (공)중합체는 종래 공지의 방법에 의해 적절히 제조하는 것이 가능하고, 예컨대 일본 특허공개 평06-145248호 공보 기재의 방법에 의해 제조할 수 있다.
(3-메틸-1-뷰텐 (공)중합체)
본 발명에 있어서 바람직하게 이용되는 (공)중합체(α)로서 특히 바람직하게 이용되는 3-메틸-1-뷰텐 (공)중합체의, 바람직한 코모노머종, 코모노머 함량, MFR, 융점 등은 상기의 4-메틸-1-펜텐 (공)중합체의 경우와 마찬가지이다. 본 발명에 있어서 바람직하게 이용되는 3-메틸-1-뷰텐 (공)중합체는 종래 공지의 방법에 의해 적절히 제조하는 것이 가능하고, 예컨대 일본 특허공개 평06-145248호 공보 기재의 방법에 의해 제조할 수 있다.
여기서, 「결정성」이란, 해당 올레핀 (공)중합체의 결정화도가 10% 이상인 것을 말한다. 결정화도는 X선 회절 투과법에 의해 얻어진 비정질 부분과 결정질 부분의 회절 피크의 적분 강도로부터, 이하의 식을 이용하여 산출한다.
결정화도=(결정질 부분의 적분 강도/비정질과 결정질 부분의 적분 강도의 합)×100(%)
또한, 필름의 표면 조도 Ra는 5nm 이하, 바람직하게는 3nm 이하이며, 헤이즈는 1% 이하, 바람직하게는 0.5% 이하이다. 헤이즈는 JIS K7105법에 준하여 측정할 수 있다. 여기서 헤이즈는 필름 표면 및 이면의 요철에 기인하는 광산란(외부 헤이즈)과, 필름 중의 굴절률의 변화나 이물, 결점 등에 기인하는 광산란(내부 헤이즈)의 합이라고 생각된다. 따라서, 내부 헤이즈는 측정 필름과 굴절률이 대략 동일한 용매 중에 필름을 침지하여 필름 표면 및 이면에서의 반사율을 사실상 제로로 하여 측정을 행함으로써 구할 수 있다.
이 필름의 내부 헤이즈는 0.5% 이하, 바람직하게는 0.2% 이하이다.
여기서 필름의 표면 조도 Ra(중심선 평균 조도)는 일정 영역에 있어서의 3차원에서의 Ra값을 이용하였다. 측정 방법으로서는, 삼차원 표면 구조 해석 현미경, 주사형 레이저 현미경, 전자선 표면 형태 해석 장치, 주사형 프로브 현미경, 비접촉형 삼차원 광간섭식 표면 조도계 등을 이용할 수 있지만, 여기서는 측정의 용이함으로부터 비접촉형 삼차원 광간섭식 표면 조도계인 미국 비코 인스트루먼츠사제 WYCO NT-2000을 이용하였다. Ra값의 산출은 하기 수학식 1에 의해 행하였다. 즉, 각 측정점 jk에 대하여 구한 높이 Zjk(높이의 평균값을 기준 표면(높이=0)으로 했을 때의 높이)의 절대값을 산술 평균함으로써 Ra를 산출하였다.
Figure 112009066039670-PCT00001
여기서, M과 N은 높이 방향과 직교하는 시료 평면에 있어서의 각각의 방향에 해당하는 데이터 개수이며, 검출기가 CCD이면 세로 및 가로의 화소수에 상당한다.
이러한 표면 조도 및 헤이즈를 구비하는 필름은 투명성이 우수하여, 특히 후술하는 바와 같은 투명 광학 필름의 용도에 적합하다.
또한, 필름의 굴절률은 1.5 이하인 것이 바람직하다. 굴절률이 낮으면, 표면의 반사율이 저하되므로, 표면에서의 광학 손실 저감의 관점에서도 바람직하다.
필름의 막 두께는 10㎛ 내지 300㎛가 바람직하고, 20㎛ 내지 200㎛가 보다 바람직하다. 10㎛ 이상으로 함으로써 롤 형상으로 권취할 때에 주름이 들어가기 어렵고, 또한 기계적 강도가 커지기 때문에 파단을 억제할 수 있어 바람직하다. 또한 300㎛ 이하로 함으로써 롤 형상으로 권취하는 것이 용이해진다. 또한, 편광판 보호 필름, 광학 보상 필름 등에 사용할 때에는, 경량화, 박막화가 가능해진다.
나아가, 상기 필름 면 내의 굴절률이 최대로 되는 방향을 X축, 면 내이고 X축에 수직인 방향을 Y축으로 하고, 각각의 파장 590nm에서의 굴절률을 nx, ny, 필름의 막 두께를 d로 했을 때의, 파장 590nm에서의 면 내의 리타데이션값 Re=(nx-ny)·d가 5nm 이하, 바람직하게는 3nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 필름 면 내의 굴절률이 최대로 되는 방향을 X축, 면 내이고 X축에 수직인 방향을 Y축, 필름의 두께 방향을 Z축으로 하고, 각각의 파장 590nm에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 막 두께를 d로 했을 때의, 파장 590nm에서의 두께 방향의 리타데이션값 Rth=|(nx+ny)/2-nz|·d가 10nm 이하, 바람직하게는 3nm 이하인 것이 바람직하다.
리타데이션 Re, Rth의 값이 상술한 범위에 있음으로써, 상기 필름을 이용한 편광판, 광학 보상 필름을 액정 표시 장치에 이용한 경우, 액정 표시면을 수직 방향에서 관찰했을 때와, 비스듬하게 관찰했을 때의 콘트라스트나 색상의 변화를 억제할 수 있다.
또한, 필름의 JIS K7209법에 따라서 측정되는 흡수율은 바람직하게는 0.1% 이하, 0.05% 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수율이 0.1% 이하이면, 흡수에 의한 치수 변화가 작아져, 예컨대 편광판 보호 필름, 광학 보상 필름 기판으로서 이용했을 때에 휨이 발생하기 어렵다. 또한, 필름 중에서 방출된 수증기에 의한 결로를 방지할 수 있다.
또한, 종래의 등방성 필름인 환상 폴리올레핀계 필름은 이러한 흡수율을 가져, 흡수에 의한 치수 변화나 광학 특성의 변화가 작은 것도 존재한다. 그러나, 이러한 환상 폴리올레핀계 필름이 일반적으로 수증기를 통과시키기 어려운 데 반하여, 본 실시형태의 필름은, 예컨대 수증기 투과율을 25g/m2/day 이상, 바람직하게는 45g/m2/day 이상으로 하는 것이 용이하다. 수증기를 통과시키기 쉬운 성질을 갖게 할 수 있기 때문에, 예컨대 다른 재료와의 접착에 있어서 환경 부하가 작은 수계(水系)의 접착제가 사용되는 용도, 예컨대 편광판 보호 필름에 있어서 유용하다. 수증기 투과율은 JIS Z0208법에 따라서 측정된다.
즉, 본 실시형태의 필름은 종래의 다양한 등방성 필름의 다양한 용도에 대하여 보다 적합하게 이용하는 것이 가능해진다.
또한 본 실시형태의 필름에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 가소제를 함유하고 있어도 좋다. 가소제로서는 파라핀계, 나프텐계, 아로마계 등의 광유류, α-올레핀류의 올리고머, 코올리고머, 에스터계 가소제, 각종 식물유, 동물유 등을 들 수 있다. 이러한 가소제는 연신시의 성형 가공성을 보다 좋게 한다.
또한, 본 실시형태의 필름에는, 다른 수지, 예컨대 폴리올레핀류, 폴리아마이드류, 폴리에스터류 등을 함유하고 있어도 좋다.
또한, 본 실시형태의 필름에는, 내후안정제, 내열안정제, 슬립제, 핵제, 안료, 염료 등 통상 폴리올레핀에 첨가하여 사용되는 각종 배합제를 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 첨가하여도 좋다.
이러한 필름을 제조하기 위한 특히 바람직한 방법은 용융 압출법, 용액 유연(流延)법 등에 의해서 형성한 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름을, 상기 결정성 올레핀 (공)중합체의 유리 전이 온도(Tg) 이상이고 120℃ 미만인 온도에서 연신하는 공정을 포함하는 제조 방법이다. 연신 온도는 보다 바람직하게는 Tg+10℃ 이상 100℃ 이하이다.
연신 온도가 Tg 이상이면, 필름에 파단 등이 발생하는 일 없이 비교적 균일하게 연신을 행할 수 있으므로 바람직하다. 연신 온도가 120℃ 미만이면, 필름의 헤이즈를 특히 유효하게 저감할 수 있으므로 바람직하다. 연신 온도가 120℃ 미만인 것이 헤이즈의 저감에 특히 유효한 것의 원리는 아직 확인되어 있지 않지만, 폴리4-메틸-1-펜텐 등의 올레핀 (공)중합체의 재결정화 온도가 120 내지 170℃ 정도이기 때문에, 이것을 하회하는 온도에 있어서의 가열, 연신, 냉각 과정에서 실질적 으로 헤이즈를 상승시키는 결정화도 또는 결정 크기의 증가가 억제되는 것과 어떠한 관계가 있는 것으로 추정된다. 일례를 들면, 4-메틸-1-펜텐으로부터 유도되는 구성단위를 주성분으로 하는 올레핀 (공)중합체에 있어서는, 200℃에 있어서의 연신에서는 결정화도, 결정 크기가 연신 전에 비해 약 2배로 되는 한편, 40℃에 있어서의 연신에서는 거의 변화가 없거나, 또는 감소한다고 생각된다.
용융 압출 성형을 행하는 경우, 구체적으로는, 1축 압출기로 소정의 실린더 온도 및 소정의 캐스팅 롤 온도에서 성형을 행한 후, 연신기로 유리 전이 온도(Tg) 이상이고, 120℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이하인 온도에서 소정의 배율(바람직하게는 5배 이하, 특히 바람직하게는 3배 이하)만큼 소정의 연신 속도로 연신 성형을 행한다. 결정화도·결정 크기를 증가시키지 않는 의미에서는 연신 배율은 작은 편이, 연신 속도는 큰 편이 바람직하다. 또한, 연신은 1축 연신, 2축 연신 등의 어느 것으로 행하여도 좋다. 결정화도, 결정 크기를 증가시키지 않는 관점에서는 1축 연신보다도 2축 연신이 보다 바람직하게 이용된다.
한편, 이때, 용융 압출 성형시에 원반(原反) 시트 형상의 필름을 일단 제조해 두고, 다시 연신 성형의 장치에 원반 시트를 공급하도록 하여도 좋고, 용융 압출 성형 및 연신 성형을 연속적으로 행하여도 좋다.
또한, 결정화도, 결정 크기를 작게 하는 관점에서는, 용융 수지를 필름으로 형성할 때에 캐스팅 롤 상에서 Tg+50℃ 이하, 바람직하게는 Tg+30℃ 이하로 급냉하여도 좋다. 여기서 급냉(급속 냉각)이란, 결정화가 진행하는 온도로부터, 결정화가 사실상 진행하지 않는 온도까지 온도를 단시간에 내리는 것을 말한다. 성막 과 정의 수지 온도를 정확히 측정하는 것은 곤란하기 때문에 수치화하는 것은 어렵지만, 예컨대 100℃/sec 이상으로, 보다 바람직하게는 200℃/sec 이상의 속도로 급속히 냉각하는 것이 바람직하다.
이렇게 하여 얻어지는 필름은 저표면 조도, 저헤이즈로 된다. 이 이유는 분명하지는 않지만, 예컨대 이하와 같은 것으로 생각된다.
소정의 방법, 예컨대 용융 압출법, 용액 유연법 등에 의해 성형된 필름을, 소정의 온도 범위에서 연신 성형함으로써, 요철을 발생시키는 필름 성형시에 생긴 필름의 열적인 변형이, 연신 성형에 있어서 고분자 쇄가 재배향됨과 더불어 완화, 수정됨으로써, 이 요철이 감소되는 것으로 생각된다. 나아가, 성형한 필름을 연신 성형하기 전에 캐스팅 롤 상에서 급냉함으로써, 결정화도가 저하되는 것, 및 결정 입경이 작아지는 것으로 생각되고, 이 결과로서 헤이즈가 더욱 감소되는 것으로 생각된다.
한편, 나아가, 용융 압출 성형에 의해 필름을 얻는 경우에 있어서, 성형과 동시에 또는 성형 후에 계속해서, 압출기의 롤 사이에서 가압 압축하여도 좋고, 이것에 의해 얻어지는 필름의 투명성을 보다 높게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 필름은 표면 조도 및 헤이즈가 소정 범위에 있고, 투명성이 높기 때문에, 투명 광학 필름, 특히 편광판 보호 필름, 박리 필름, 보호 필름, 광학 보상 필름 등의 용도에 적합하게 사용할 수 있으며, 본 발명은 이들 투명 광학 필름을 제공한다. 한편, 광학 보상 필름은 본 실시형태의 필름을 이용한 단층 구조의 것이어도 좋고, 후술하는 바와 같은 복수의 필름 등을 조합시킨 다층 구 조의 것이어도 좋다.
도 1은 본 실시형태의 필름을 편광판에 적용한 예를 나타낸다.
이 편광판에 있어서, 표면을 보호하는 보호 필름(1), 편광판에 내찰상성(耐擦傷性) 등을 부여하는 하드 코팅층(2), 제 2 편광판 보호 필름(3), 편광자(4), 제 1 편광판 보호 필름(5), 다른 소자에 대한 접착층으로서 작용하는 점착층(6), 점착층(6)을 보호하는 박리 필름(7)이 순차로 적층되어 있다.
여기서, 보호 필름(1)은, 편광판을 장착한 표시 소자, 예컨대 액정 표시 소자의 검사 작업이 보호 필름을 붙인 상태에서 행해지기 때문에, 본 실시형태와 같은 광학 특성이 우수한 필름을 적합하게 사용할 수 있다. 제 1 및 제 2 편광판 보호 필름(5, 3)은 편광자(4)를 보호함과 더불어 높은 투명성이 요구되기 때문에, 본 실시형태와 같은 광학 특성이 우수한 필름을 적합하게 사용할 수 있다. 박리 필름(7)은 표시 소자의 형성시에 상기 편광판에 광학 보상 필름, 위상차 필름(판) 등을 더 적층하기 위한 점착층(6)을 커버하기 위해서 설치되어 있고, 이 편광판의 검사 작업이 박리 필름(7)을 붙인 상태에서 행해지기 때문에, 본 실시형태와 같은 광학 특성이 우수한 필름을 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 도 2는 본 실시형태의 필름을 다층 구조의 광학 보상 필름에 적용한 예를 나타낸다.
이 광학 보상 필름에 있어서, 표면을 보호하는 보호 필름(8), 광학 보상 필름에 내찰상성 등을 부여하는 하드 코팅층(9), 소정의 광학 보상 기능을 갖는 액정층(10), 액정층(10)을 적층시키기 위한 기판(11), 다른 소자에 대한 접착층으로서 작용하는 점착층(12), 점착층(12)을 보호하는 박리 필름(13)이 순차로 적층되어 있다.
도 2의 예에 있어서도, 보호 필름(8) 및 박리 필름(13)으로서, 전술한 관점에서 본 실시형태의 필름을 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 필름, 상기 필름이 적용된 투명 광학 필름을 표시 소자, 예컨대 액정 표시 소자, 유기 EL 소자 등에 적합하게 이용할 수 있으며, 본 발명은 이러한 표시 소자를 제공한다.
도 3은 이러한 표시 소자로서 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
이 액정 표시 장치에 있어서, 편광판(14), 위상차판(15), 광학 보상 필름(16), 액정 패널(17), 위상차판(18), 편광판(19), 백라이트 유닛(20)이 순차로 적층되어 있다.
여기서, 편광판(14, 19)으로서는, 도 1에 나타낸 바와 같은 본 실시형태가 적용되는 편광판이 적합하게 사용된다. 광학 보상 필름(16)으로서는, 도 2에 나타낸 바와 같은 다층 구조의 것을 적합하게 사용할 수 있지만, 본 실시형태의 필름을 그대로 적용한 단층 구조의 것도 적합하게 사용할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 백라이트 유닛(20)으로부터의 입사광이 편광판(19)에서 편광되고, 직선 편광광만이 투과하며, 위상차판(18)에서 편광광의 위상이 갖춰지고, 액정 패널(17)에 입사한다. 액정 패널(17)에서는, 출력 화상이 형성되고, 이 화상을 재현하기 위한 광이 생성되어 출사(出射)되고, 이 출사광이 광학 보상 필 름(16)에서 시야각 보상되고, 위상차판(15)에서 위상차가 갖춰지고, 편광판(14)에서 편광되어, 콘트라스트 조정된다.
한편, 본 발명은 상술한 실시형태, 및 구체예에 한정되지 않으며, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
이하, 실시예/비교예를 참조하면서 본 발명의 바람직한 형태를 구체적으로 설명한다. 한편, 본 발명은 어떠한 의미에 있어서도 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예/비교예에 있어서, 얻어진 필름의 여러 특성은 이하의 방법으로 측정하였다.
(막 두께)
미쯔토요제 디지털 인디케이터(형식: ID-F125)를 이용한 촉침식 막 두께계로 측정하였다.
(표면 조도 Ra)
비접촉형 삼차원 광간섭식 표면 조도계인 미국 비코 인스트루먼츠사제 WYCO NT-2000을 이용하여, 측정 배율 20배, 계산 면적 300㎛×230㎛로 Ra를 산출하였다. 한편, 본 측정기의 최대 측정 화소는 736×480이며, 수직 방향의 분해능은 0.1nm 이하이다.
(헤이즈)
JIS K7105법에 따라, (유)도쿄덴쇼쿠사제 전자동 헤이즈미터(형식: TC-HIIIDPK형)로 측정하였다.
(내부 헤이즈)
상기 헤이즈 측정에 있어서, 샘플 홀더에 필름과 굴절률이 가까운 액체로서, 실리콘 오일(신에쓰실리콘사제, 제품명 KF-96-100CS, 굴절률 1.403)을 채운 석영 셀을 설치하고, 그 속에 샘플을 침지하여 측정하였다.
(수증기 투과율)
JIS Z0208법에 따라, 60mmφ의 투습(透濕) 컵을 이용하여 40℃×90% RH의 조건에서 측정을 행하였다. 흡습제로서 염화칼슘을 이용하여 24시간 간격으로 칭량을 행하고, 두 개의 연속하는 칭량으로 각각 단위 시간당의 질량 증가를 구하여, 그것이 5% 이내로 일정해졌을 때의 값을 이용하였다. 단위는 g/m2/day이다.
(실시예 1)
결정성의 올레핀 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: MX020, MFR: 23 내지 30g/10min, 굴절률 1.46, 융점: 230℃, 유리 전이 온도: 15℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 1축 압출기(직경 40mm)로 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 30℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 120㎛의 필름을 제작하였다. 계속해서 이 필름을 연신기로 온도 60℃에서 필름의 흐름 방향(MD 방향)으로 약 3배 연신하여 막 두께가 40㎛인 1축 연신 필름을 제작하였다.
얻어진 1축 연신 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
(실시예 2)
결정성의 올레핀 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: MX020, MFR: 23 내지 30g/10min, 굴절률 1.46, 융점: 230℃, 유리 전이 온도: 15℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 1축 압출기(직경 40mm)로 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 80℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 120㎛의 필름을 제작하였다. 계속해서 이 필름을 연신기로 온도 80℃에서 필름의 흐름 방향(MD 방향)으로 약 2배 연신하여 막 두께가 60㎛인 1축 연신 필름을 제작하였다.
얻어진 1축 연신 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
(실시예 3)
결정성의 올레핀 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: RT18, MFR: 23 내지 30g/10min, 굴절률 1.46, 융점: 239℃, 유리 전이 온도: 22℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 30℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 120㎛의 필름을 제작하였다. 이때 캐스팅 롤과, 대향(對向)하는 터치 롤로 상기 필름을 협압(狹壓)하였다. 계속해서 이 필름을 연신기로 온도 60℃에서 필름의 흐름 방향(MD 방향)으로 약 3배 연신하여 막 두께가 40㎛인 1축 연신 필름을 제작하였 다.
얻어진 1축 연신 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
(비교예 1)
결정성의 올레핀 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: MX020, MFR: 23 내지 30g/10min, 굴절률 1.46, 융점: 230℃, 유리 전이 온도: 15℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 1축 압출기(직경 40mm)로 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 80℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 40㎛의 필름을 제작하였다.
얻어진 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
(비교예 2)
결정성의 올레핀 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: MX020, MFR: 23 내지 30g/10min, 굴절률 1.46, 융점: 230℃, 유리 전이 온도: 15℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 1축 압출기(직경 40mm)로 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 80℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 50㎛의 필름을 제작하였다.
얻어진 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
(비교예 3)
결정성의 올레핀 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: MX020, MFR: 23 내지 30g/10min, 굴절률 1.46, 융점: 230℃, 유리 전이 온도: 15℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 1축 압출기(직경 40mm)로 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 80℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 120㎛의 필름을 제작하였다.
얻어진 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
(비교예 4)
결정성의 폴리올레핀계 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: MX020, MFR: 23 내지 30g/10min, 굴절률 1.46, 융점: 230℃, 유리 전이 온도: 15℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 1축 압출기(직경 40mm)로 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 80℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 120㎛의 필름을 제작하였다. 계속해서 이 필름을 연신기로 온도 160℃에서 필름의 흐름 방향(MD 방향)으로 약 3배 연신하여 막 두께가 40㎛인 1축 연신 필름을 제작하였다.
얻어진 1축 연신 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
(비교예 5)
결정성의 폴리올레핀계 (공)중합체로서, 4-메틸-1-펜텐을 이용하여 얻어진 공중합체인 미쓰이화학사제 TPX 수지(상표: MX002O, MFR: 18 내지 25g/10min, 굴절 률 1.46, 융점: 230℃, 유리 전이 온도: 10℃, 흡수율: 0.01% 이하)를 이용하여, 1축 압출기(직경 40mm)로 실린더 온도 300℃, 캐스팅 롤 온도 80℃의 조건에서 용융 압출 성형을 행하여 막 두께 120㎛의 필름을 제작하였다. 계속해서 이 필름을 연신기로 온도 190℃에서 필름의 흐름 방향(MD 방향)으로 약 2배 연신하여 막 두께가 60㎛인 1축 연신 필름을 제작하였다.
얻어진 1축 연신 필름의 표면 조도 Ra, 헤이즈를 표 1에 나타낸다. 한편, 필름의 흡수율은 사용한 수지의 것과 동일하였다.
Figure 112009066039670-PCT00002

Claims (16)

  1. 결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름에 있어서, 표면 조도 Ra가 5nm 이하, 또한 헤이즈가 1% 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정성의 올레핀 (공)중합체가, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-뷰텐으로부터 선택되는 적어도 1종류의 올레핀을 (공)중합 성분으로서 이용하여 얻어진 필름인 것을 특징으로 하는 필름.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    내부 헤이즈가 0.5% 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    JIS K7209법에 따라서 측정되는 흡수율이 0.1% 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    JIS Z0208법에 따라서 측정되는 수증기 투과율이 25g/m2/day 이상인 것을 특 징으로 하는 필름.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    굴절률이 1.5 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필름 면 내의 굴절률이 최대로 되는 방향을 X축, 면 내이고 X축에 수직인 방향을 Y축으로 하고, 각각의 파장 590nm에서의 굴절률을 nx, ny, 필름의 막 두께를 d로 했을 때의, 파장 590nm에서의 면 내의 리타데이션값 Re=(nx-ny)·d가 5nm 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필름 면 내의 굴절률이 최대로 되는 방향을 X축, 면 내이고 X축에 수직인 방향을 Y축, 필름의 두께 방향을 Z축으로 하고, 각각의 파장 590nm에서의 굴절률을 nx, ny, nz, 필름의 막 두께를 d로 했을 때의, 파장 590nm에서의 두께 방향의 리타데이션값 Rth=|(nx+ny)/2-nz|·d가 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 필름.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 제조하는 방법으로서,
    결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름을, 상기 결정성 올레핀 (공)중합체의 유리 전이 온도(Tg) 이상이고 120℃ 미만인 온도에서 연신하는 것을 특징 으로 하는 필름의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    용융 수지를 필름으로 형성할 때에 Tg+50℃ 이하로 급냉하는 것을 특징으로 하는 필름의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    결정성의 올레핀 (공)중합체로 이루어지는 필름을 용융 압출법에 의해서 형성함과 동시에, 또는 계속해서 상기 필름을 가압 압축하는 것을 특징으로 하는 필름의 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 편광판 보호 필름.
  13. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 광학 보상 필름.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 박리 필름.
  15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 보호 필름.
  16. 제 1 항 내지 제 8 항, 및 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 필름을 이용한 표시 소자.
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