KR20160074675A

KR20160074675A - 위상차 필름

Info

Publication number: KR20160074675A
Application number: KR1020167015402A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 닛타; 준이치 시바타; 아츠시 사사키; 마사히로 무라카미
Original assignee: 테이진 카세이 가부시키가이샤
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2016-06-28
Also published as: CN102209918A; CN102209918B; US20110212302A1; TWI467251B; JPWO2010053212A1; KR101741378B1; TW201030392A; WO2010053212A1; KR20110082138A; EP2352043A4; US8846180B2; JP5412441B2; EP2352043A1

Abstract

본 발명의 목적은, 폴리카보네이트를 사용한 용융 압출법에 의해, 필름의 이물질, 결점이 적고, 또 위상차 편차가 작고, 위상차 필름으로서의 요구 품질에 알맞는 위상차 필름을 양호한 생산성으로 저비용으로 제공하는 것에 있다. 본 발명은, 폴리카보네이트의 용융 압출 필름을 연신 배향시킨 위상차 필름으로서, (1) 필름을 구성하는 폴리카보네이트의 점도 평균 분자량이 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 의 범위에 있고, (2) 파장 589 ㎚ 로 측정한 필름면 내의 위상차 (R) (589) 가 50 ∼ 800 ㎚ 이고, (3) 필름면 내의 위상차 (R) (589) 의 편차가, ±5 ㎚ 의 범위에 있고, (4) 필름의 평균 두께가 10 ∼ 150 ㎛ 이며, (5) 필름의 결점이, 크기 100 ㎛ 이상인 것이 2 개/㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 위상차 필름이다.

Description

위상차 필름{PHASE DIFFERENCE FILM}

본 발명은, 액정 표시 장치 등에 적용할 수 있는 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 위상차 필름에 관한 것이다.

액정 표시 장치에는, 그 색미, 콘트라스트, 시야각 등의 표시 품위의 향상을 위해, 고분자 필름을 연신 배향시켜 특정한 위상차값을 갖게 한 위상차 필름이 일반적으로 사용되고 있다. STN 액정 용도로는, 종래부터 폴리카보네이트계 고분자 수지로 이루어지는 위상차 필름이 일반적으로 사용되고 있다. 또 폴리카보네이트의 위상차 필름은, 최근 수요가 증가하고 있는 3D 편광 안경용의 λ/4 필름으로서도 사용되고 있다. 이러한 필름은, 유연법에 의해 제조되고 있다. 즉, 폴리카보네이트를 염화메틸렌 등의 용매에 용해시켜, 플랫 다이로부터 경면의 스틸 벨트, 스틸 드럼 등의 지지체 상에 액상의 막으로서 압출하고, 이어서 건조시켜 미연신 필름을 얻는다. 그 후, 미연신 필름을 연신하여 분자 배향시켜 위상차 필름으로 하는 방법으로 제조되고 있다.

유연법은, 용융 압출법에 비해 두께가 일정한 필름이 얻어지기 쉽다. 한편, 용융 압출법에서는 수지가 가열이나 혼련시의 전단 응력에 의해 열 열화되어, 필름에 이물질, 결점이 생기기 쉽고, 필름이 착색되기 쉽다. 이들의 점에 관하여, 유연법은 용융 압출법에 대해 우위성이 있어, 위상차 필름을 비롯한 광학 용도에 바람직하게 이용되어 왔다.

그러나 유연법은, 용매의 건조·회수를 위해서 대량의 에너지를 필요로 하는 것, 설비가 비교적 대형으로 되어 설비 비용이 고가가 되는 것, 또 건조 시간과의 균형으로 생산 스피드가 한정되어, 생산 비용이 고가인 것, 나아가서는 염화메틸렌이라는 할로겐계 용제를 사용함으로써 환경에 대한 우려가 있는 것 등 많은 문제를 떠안고 있다. 그 때문에 용융 압출법에 의한 위상차 필름의 제조가 최근 정력적으로 검토되고 있고, 열가소성 노르보르넨계 수지에 대해서는 특허문헌 1, 2 와 같이 다양한 검토가 이루어지고 있다.

한편, 폴리카보네이트계 수지에 대해서는, 이하와 같은 제안이 이루어져 있다.

예를 들어 특허문헌 3 에는, 특정한 극한 점도와 특정한 극한 점도의 편차 폭을 갖는 폴리카보네이트계 필름을 1 축 연신한, 특정한 리타데이션값 및 리타데이션의 평균치의 편차 폭을 갖는 위상차 필름이 개시되어 있다.

또 특허문헌 4 에는, 점도 평균 분자량이 20,000 ∼ 100,000 인 폴리카보네이트로 이루어지고, 고분자량 이물질의 양이 특정값 이하인 위상차 보상 필름이 개시되어 있다.

또 특허문헌 5 의 실시예 및 비교예 1 에는, 분자량 15,000 의 폴리카보네이트를 용융하여 노즐로부터 압출한 로드봉을 잘라낸 원판을 연신하여 위상차 필름을 얻는 것이 제안되어 있다.

또 특허문헌 6 에는, 「Blue-Ray disc」의 상품명으로 시판되고 있는 광 디스크의 광 투과층용의 필름으로서, 또 액정 표시 장치의 편광판의 보호 필름 용도로서 유용한 폴리카보네이트로 이루어지는 용융 압출 필름이 제안되어 있다 (국제 공개 제2007/141899호 팜플렛 참조). 이 필름은 미연신의 위상차가 작은 광학 등방성 필름에 대한 제안이다.

이상 서술한 바와 같이, 용융 압출법에 의한 연신 위상차 필름으로서, 이물질에 의한 결점이 적고, 위상차 편차가 작은 필름에 대한 제안은 불충분하였다.

일본 특허 제3273046호 일본 특허 제3407714호 일본 특허 제2841376호 일본 특허 제3203069호 일본 특허 제2612196호 국제 공개 제2007/141899호 팜플렛

본 발명은, 상기와 같은 상황에서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 폴리카보네이트를 사용한 용융 압출법에 의해, 필름의 이물질, 결점이 적고, 또 위상차 편차가 작고, 위상차 필름으로서의 요구 품질에 알맞는 위상차 필름을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 나아가 여러 가지 용융 압출 폴리카보네이트 필름을 연신하여 연신 후의 필름의 이물질, 결점에 대해, 또 위상차의 편차에 대해 예의 검토를 실시하였다.

그 결과, 특허문헌 3 에서는 극한 점도가 0.485 ∼ 0.585 dl/g 인 폴리카보네이트의 연신 필름이 보고되어 있는데, 용융 압출 필름의 경우, 그것보다 저분자량의 어느 특정한 분자량 범위에 있는 폴리카보네이트를 사용하지 않으면, 연신 후에도 필름의 이물질 결점이 적은 필름을 얻기 어려운 것을 알 수 있었다.

한편, 이러한 저분자량의 필름을 연신한 경우, 분자량이 많은 경우와 비교하여 배향 완화에 의한 것이라고 생각되는 위상차의 저하 경향이 현저하다는 것을 알 수 있었다. 위상차의 저하는, 연신 배율을 약간 올림으로써 해소할 수 있지만, 필름 전체로 본 경우, 위상차 필름으로서 매우 중요한 특성의 하나인 위상차의 균일성을 달성하는 것이 곤란해지는 것을 알 수 있었다.

이러한 과제에 대해 본 발명자들은, 폭 방향의 두께 편차가 특정한 범위에 있는 미연신 필름을 세로 방향으로 연신함으로써 위상차의 편차가 적은 연신 필름이 얻어지는 것을 알아내었다.

나아가 본 발명자들은, 일반적으로 수지의 분자량을 낮게 하면 필름으로서 물러지는 경향이 있는데, 본 발명의 분자량 범위이면 연신 후의 배향시킨 필름이어도 물러지지 않고, 편광 필름과 첩합 (貼合) 후, 임의의 형상으로 타발하는 경우에도 필름의 결손, 균열 등이 일어나지 않는 것을 알아내고, 3D 편광 안경용의 λ/4 필름으로서 바람직하게 사용되는 것을 알아내었다.

이상과 같이, 본 발명자는, 특정한 분자량의 폴리카보네이트를 특정한 조건으로 연신함으로써, 결점이나 위상차 편차가 적은 위상차 필름이 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명에 의하면, 이하의 발명이 제공된다.

1. 폴리카보네이트의 용융 압출 필름을 연신 배향시킨 위상차 필름으로서,

(1) 필름을 구성하는 폴리카보네이트의 점도 평균 분자량이 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 의 범위에 있고,

(2) 파장 589 ㎚ 로 측정한 필름면 내의 위상차 (R) (589) 가 50 ∼ 800 ㎚ 이고,

(3) 필름면 내의 위상차 (R) (589) 의 편차가, ±5 ㎚ 의 범위에 있고,

(4) 필름의 평균 두께가 10 ∼ 150 ㎛ 이며,

(5) 필름의 결점이, 크기 100 ㎛ 이상인 것이 2 개/㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.

2. 폴리카보네이트에 있어서의 비스페놀 성분의 50 몰％ 이상이 비스페놀 A 인 전항 1 에 기재된 위상차 필름.

3. 필름 폭이 500 ∼ 2,000 ㎜ 인 전항 1 또는 2 에 기재된 위상차 필름.

4. 용융 압출된 미연신 필름을 세로 1 축 연신하여 얻어지는 전항 1 ∼ 3 중 어느 한 항에 기재된 위상차 필름.

5. 폭 방향에 있어서의 두께 편차 (Tc/Te) 가 하기 식을 만족하는 미연신 필름을 세로 1 축 연신하여 얻어지는 전항 1 ∼ 4 중 어느 한 항에 기재된 위상차 필름.

1.02 < Tc/Te < 1.10

(단, Tc 는 필름 중심의 두께, Te 는 필름 단부 (端部) 의 두께이다)

6. (i) 점도 평균 분자량이 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 의 범위에 있는 폴리카보네이트를 용융 압출하여 하기 식을 만족하는 미연신 필름으로 하고,

1.02 < Tc/Te < 1.10

(단, Tc 는 필름 중심의 두께, Te 는 필름 단부의 두께이다)

그리고

(ii) 미연신 필름을 세로 1 축 연신하는,

각 공정을 포함하는 전항 1 에 기재된 위상차 필름의 제조 방법.

7. 3D 편광 안경용의 원 편광판을 구성하는 부재의 하나인 λ/4 필름으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전항 1 ∼ 5 중 어느 한 항에 기재된 위상차 필름.

본 발명에 의하면, 용융 압출에 의한 폴리카보네이트 위상차 필름이 제공된다. 그 필름은, 필름의 이물질, 결점이 적고, 위상차 편차가 작다는 위상차 필름의 엄격한 요구 수준에 알맞는 필름으로, 생산성이 높고 저비용이며, 또 할로겐계 용제를 사용하지 않아 환경 대응에도 우수한 필름으로서 공업적으로 유용하다.

도 1 은, 위상차 (R) 및 R 의 편차의 측정 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 서술한다.

(폴리카보네이트)

본 발명에서 사용하는 폴리카보네이트는, 디하이드록시 화합물이 탄산 에스테르 결합에 의해 연결된 폴리머로서, 그 제법으로는 특별히 제한은 없지만, 통상 디하이드록시 성분과 카보네이트 전구체를 계면 중합법 또는 용융 중합법으로 반응시켜 얻어지는 것이다. 디하이드록시 성분의 대표적인 예로서는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(통칭 비스페놀 A), 2,2-비스{(4-하이드록시-3-메틸)페닐}프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-3-메틸부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-3,3-디메틸부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-4-메틸펜탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)시클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)데칸, 9,9-비스{(4-하이드록시-3-메틸)페닐}플루오렌, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, α,α＇-비스(4-하이드록시페닐)-m-디이소프로필벤젠, 이소소르비드, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등을 들 수 있다. 이들을 단독으로 사용한 호모폴리머여도 되고, 2 종류 이상 공중합한 공중합체여도 된다. 이러한 것 중에서도 물성 면, 비용 면에서 비스페놀 A 가 바람직하다.

본 발명에서는 비스페놀 성분의 50 몰％ 이상이 비스페놀 A 인 폴리카보네이트가 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 몰％ 이상, 더욱 바람직하게는 80 몰％ 이상, 특히 바람직하게는 90 몰％ 이상이다. 구체적인 폴리카보네이트로서 비스페놀 A 의 호모폴리머, 비스페놀 A 와 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산의 2 원 공중합체, 비스페놀 A 와 9,9-비스{(4-하이드록시-3-메틸)페닐}플루오렌의 2 원 공중합체 등을 들 수 있다.

본 발명에서는, 이러한 폴리카보네이트의 유리 전이 온도는 100 ∼ 200 ℃ 의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 120 ∼ 180 ℃ 의 범위이다. 유리 전이 온도가 지나치게 높으면 수지의 용융 점도가 지나치게 높아져 용융 제막이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다. 또 유리 전이 온도가 지나치게 낮으면 필름의 내열성이 부족하여 위상차 필름으로서의 용도에는 적당하지 않다.

카보네이트 전구체로서는 카르보닐할라이드, 카보네이트에스테르 또는 할로포르메이트 등이 사용되고, 구체적으로는 포스겐, 디페닐카보네이트 또는 2 가 페놀의 디할로포르메이트 등을 들 수 있다.

상기 2 가 디하이드록시 화합물과 카보네이트 전구체를 계면 중합법 또는 용융 중합법에 의해 반응시켜 폴리카보네이트를 제조하는 데에 있어서는, 필요에 따라 촉매, 말단 정지제, 2 가 페놀의 산화 방지제 등을 사용해도 된다. 또 폴리카보네이트는 3 관능 이상의 다관능성 방향족 화합물을 공중합한 분기 폴리카보네이트여도 되고, 방향족 또는 지방족의 2 관능성 카르복실산을 공중합한 폴리에스테르카보네이트 수지여도 되며, 또, 얻어진 폴리카보네이트의 2 종 이상을 혼합한 혼합물이어도 된다.

본 발명에 있어서의 폴리카보네이트의 분자량은, 점도 평균 분자량으로 나타내어 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 의 범위이다. 그 분자량이 1.3 × 10⁴ 보다 낮으면 필름으로서 물러지고, 또 연신시에 있어서도 배향 완화가 동시에 일어나기 쉬워져 연신 거동이 불안정해지기 쉽다. 이것은 필름의 폭 방향에서 보았을 때, 필름의 중심 부근의 위상차가 나오기 어려운 것으로 현재화 (顯在化) 되어, 필름 전체에서 균일한 위상차를 유지하는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 점도 평균 분자량이 1.8 × 10⁴ 보다 높으면 연신 후의 위상차의 균일성은 만족하지만 연신 후의 필름에 이물질 결점이 생기기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 위상차 필름의 경우에는, 미연신 단계에서는 눈에 띄지 않아도, 연신에 의해 이물질 결점이 현재화되는 경우가 있어, 점도 평균 분자량이 1.8 × 10⁴ 보다 높으면 용융 압출시의 용융 점도가 높아지기 때문에, 열 열화에 의한 그을음, 겔화 등의 원인으로 필름에 이물질 결점이 생기기 쉬워진다.

본 발명에서는 점도 평균 분자량이 바람직하게는 1.35 × 10⁴ ∼ 1.75 × 10⁴ 이고, 보다 바람직하게는 1.4 × 10⁴ ∼ 1.7 × 10⁴, 더욱 바람직하게는 1.45 × 10⁴ ∼ 1.6 × 10⁴ 이다. 폴리카보네이트가 2 종 이상의 혼합물인 경우에는 혼합물 전체에서의 분자량을 나타낸다. 여기서 점도 평균 분자량 (M) 이란, 염화메틸렌 100 ㎖ 에 폴리카보네이트 0.7 g 을 용해시킨 용액의 20 ℃ 에 있어서의 비점도 (η_sp) 를 측정하여, 하기 식으로부터 점도 평균 분자량 (M) 을 산출한 것이다.

η_sp/c = [η] + 0.45 × [η]²c

[η] = 1.23 × 10^-4 M^0.83

(단, c = 0.7 g/dL, [η] 는 극한 점도)

일반적으로 광학용 필름에는 겔, 불순물 등의 이물질이 적은 것이 바람직한데, 특히 액정 표시 장치에 사용되는 위상차 필름에는 이물질, 결점이 매우 적은 필름이 요구되고 있다. 폴리카보네이트는 광 디스크 기판용 소재로서 사용되고 있는데, 이러한 광 디스크용의 폴리카보네이트는 매우 정제도가 높은 수지이다. 본 발명에서는 이러한 폴리머 정제도의 관점에서, 또 상기 분자량의 관점에서 점도 평균 분자량이 1.5 × 10⁴ 전후인 광 디스크 그레이드의 폴리카보네이트를 바람직하게 사용할 수 있다.

(용융 압출)

다음으로 본 발명에 있어서의 폴리카보네이트 수지를 용융 압출하는 방법에 대해 구체적으로 서술한다.

용융 압출시에는, 필름의 발포나 수지의 열 열화를 방지하기 위해서 사전에 폴리카보네이트 수지를 충분히 건조시켜 수분 및 내부의 공기를 제거해 두는 것이 필요하다. 바람직한 건조 방법으로서, 용융 압출 전에 원료 칩을 120 ℃ 정도에서 3 시간 이상 건조시킨 후, 압출기의 호퍼에 투입하고, 이 호퍼를 밖에서 가열하여 110 ℃ 정도로 보온하는 방법을 들 수 있다. 이렇게 하여 칩 내부 및 표면에 부착되는 수분을 제거함으로써 필름의 발포를 방지할 수 있다. 또 가수분해 등 화학 반응에 의한 수지의 열화를 방지할 수 있다. 호퍼 내의 공기 (산소) 가 수지의 열 열화를 촉진시키는 것을 방지하기 위해서, 이 분위기를 열질소 가스로 치환하거나, 열질소 가스를 유통시키는 방법도 바람직하게 추천된다.

또 수지를 최초로 혼입하는 공급구의 부분에서 수지가 스크루의 혼입 개시부와 배럴간에 점착 형상으로 되어 스크루에 달라붙고, 그 후의 수지의 공급이 저해되어, 이것이 토출 변동을 일으키는 경우가 있다. 이와 같은 수지가 장시간 체류하면 서서히 열화되어 갈색이나 흑색의 열 열화물을 일으키는 경우가 있고, 그것을 방지하기 위해서 스크루 혼입부 (공급부) 의 배럴부를 수랭시키는 것이 바람직하다.

압출기의 선단부와 필터 하우징을 접속하는 플랜지부, 용융 수지의 도관, 필터 하우징과 압출 다이를 접속하는 도관이나 필터 하우징 부분에서 열 열화물을 최대한 생기지 않도록 하는 것이 중요하고, 수지의 국소적인 체류를 방지하기 위해서 예를 들어 도관이 급격하게 구부러지는 구조로 하지 않는 등의 대책을 들 수 있다.

폴리카보네이트 수지는 고온 하에서의 체류 시간이 길면 열 열화를 무시할 수 없게 되기 때문에, 압출기로부터 다이 선단 출구까지의 체류 시간을 가능한 한 짧아지게 할 필요가 있다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 비스페놀 A 를 주성분으로 하고, 점도 평균 분자량이 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 인 폴리카보네이트의 경우에는, 수지의 압출 성형 온도를 250 ∼ 320 ℃ 로 하고, 체류 시간을 30 분 이내로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20 분 이내, 더욱 바람직하게는 10 분 이내이다.

한편, 체류 시간이 지나치게 짧은 경우, 특히 수지가 결정화되어 있는 경우에는 미용융물이 잔류하여 필름 중에 이물질 결점으로 나오는 경우가 있다. 이러한 경우에는 체류 시간이 5 ∼ 10 분이도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 것은 겔상 이물질로서 수지의 필터 엘리멘트를 통과해 버리는 경우가 많다. 용융 온도와 체류 시간을 상기 범위로 함으로써, 폴리카보네이트 수지의 열분해가 억제되는 결과, 열 열화 이물질이 발생하기 어려워진다.

또 압출기의 실린더 및 다이의 온도를, 그 온도에 있어서의 100 (1/s) 의 전단 속도에 있어서의 폴리카보네이트 수지의 용융 점도가 50 ∼ 600 Pa·s 인 범위, 바람직하게는 70 ∼ 300 Pa·s 인 범위가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이 범위에 압출기의 실린더 및 다이의 온도를 설정함으로써, 용융 압출된 폴리카보네이트는 적당한 유동성을 나타내고, 압출기, 다이 내부 및 다이립에서의 전단 응력이 작게 억제되기 때문에, 복굴절류, 특히 면내의 복굴절류을 작게 하는 것이 가능해진다. 또 이러한 점도 범위에서 제막하면, 실린더 내, 필터 및 필터 하우징 내에서의 편류, 체류가 발생하기 어려워, 겔 등의 열 열화 이물질의 발생을 억제하는 효과도 있다.

압출기의 토출 능력은, 상기의 바람직한 체류 시간을 감안하여 설정된다. 공업적인 관점에서는, 예를 들어 폭 약 1,000 ㎜ 정도이고 두께 약 50 ㎛ 정도의 필름을 제조하는 경우, 토출량이 최고 130 kg/h 정도인 압출기를 선택하는 것이 바람직하다. 스크루는 폴리카보네이트를 용융 압출하기 위한 통상적인 스크루를 사용할 수 있고, 그 중에서도 단축의 스크루가 바람직하다.

본 발명의 용융 압출에 의한 필름 제조에 있어서는, 수지 압출 후 필터를 통과시키는 것이 바람직하다. 필터로서는, 필요한 여과 면적을 가진 리프 디스크 형상의 필터 엘리멘트 및 이것을 유지하는 원통형의 하우징으로 이루어지는 구성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 때에 필터 엘리멘트로서 평균 공공 직경이 2 ∼ 20 ㎛ 의 범위에 있는 금속 부직포제인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 평균 공공 직경이 2 ∼ 10 ㎛ 의 범위이다. 사용하는 필터 엘리멘트의 공공 직경이 지나치게 크면 이물질의 포집 능력이 열등하기 때문에 필름 내에 이물질 결점이 눈에 띄게 되고, 한편 지나치게 작으면 차압이 높아져 폴리머의 유량, 여과 속도를 올리지 못하여, 오히려 필터 내에서 체류를 일으키기 쉬워짐으로써 이물질 발생량이 증가할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 재질로서는 수지가 체류해도 열 열화 등을 촉진시키지 않는 재질이 바람직하고, 구체적으로는 스테인리스를 들 수 있다. 이러한 파인 필터를 사용함으로써, 미연신 단계뿐만 아니라 연신 후에도 필름에 이물질, 결점이 적은 폴리카보네이트 필름을 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 사용하는 용융 압출 다이로서는, 다이의 폭 방향의 중앙부로부터 수지를 공급하는 타입의 T-다이 (코트 행거형 다이) 또는 T-다이를 수지의 유입부에서 2 분한 형상의 다이로 하고, 다이의 폭 방향의 일단부로부터 수지를 유입시키는 타입의 I-다이 등 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 또한, 압출 다이에 있어서 수지가 토출되는 부분인 립은 충분히 샤프한 형상으로 마무리하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 다이의 개도 (립 개도) 는, 원하는 필름 두께를 t 로 했을 때에, 5 t ∼ 25 t 의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 t ∼ 20 t 의 범위이다. 구체적으로는 예를 들어 두께 100 ㎛ 인 필름의 경우에는, 립 개도를 0.5 ∼ 2.5 ㎜ 로 하는 것이 바람직하고, 0.7 ∼ 2 ㎜ 로 하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위로 다이 립을 조정함으로써, 토출되는 수지가 다이 립에서 수용하는 전단 응력이 경감되어, 복굴절류, 특히 면내의 복굴절류를 작게 억제할 수 있다. 또 이러한 립 개도는 필름 두께에 대해 충분히 넓기 때문에, 다이 립의 흠집이나 부착물 등과의 접촉에 의해 생기는 다이 줄무늬가 경감된다는 유리한 효과도 있다. 본 발명과 같은 위상차 필름 용도에서는, 필름의 다이 줄무늬는 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다.

필름 폭 방향의 두께 편차의 조정에는 다이의 립 볼트를 기계적으로 회전시켜, 립 간극을 조정하는 방식이나, 다이 립에 일정 간격으로 가열 장치를 부착하고 그것들을 개별적으로 온도 조정하여 용융 수지의 점도의 온도 변화를 이용하여 필름 두께를 조정하는 방식 (온도 립) 을 채용할 수 있다.

다이로부터 압출한 용융 수지 필름의 냉각 방식으로는, 1 개의 롤만을 사용하여 냉각시키는 것, 복수 개의 롤을 사용하여 냉각시키는 것 중 어느 것도 이용할 수 있다. 냉각 롤의 온도로는, 사용하는 폴리카보네이트 수지의 유리 전이 온도를 Tg (℃) 로 했을 때에, Tg-40 ℃ ∼ Tg 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Tg-30 ℃ ∼ Tg-1 ℃ 의 범위이다. 냉각 롤의 온도를, 상기 범위를 초과하여 낮게 하면 수지 필름의 롤에 대한 밀착성이 저하되고, 그 결과 공기의 혼입이 일어나기 쉬워져 필름의 균질성이 저하되는 경향이 있다. 한편 냉각 롤의 온도가 유리 전이 온도를 초과하여 높은 경우에는, 필름의 롤에 대한 밀착성이 지나치게 높아져 필름이 롤로부터 박리될 때에 필름에 흠집이나 변형 등이 일어나기 쉬워져, 바람직하지 않다.

냉각 롤의 표면 온도는 균일하게 제어할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 롤의 표면 온도를 균일하게 유지하기 위해서, 내부에 온도를 제어한 냉각 매체를 흐르게 하는 것이 바람직하다. 또 냉각 롤 표면은 경면인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 경질 크롬이나 세라믹 등의 소재로 이루어지는 것이 바람직하게 사용된다.

또 이때의 에어 갭, 즉 다이의 선단부와 냉각 롤 상의 용융 수지의 낙하점의 간극은, 5 ∼ 50 ㎜ 인 것이 바람직하다. 에어 갭은 5 ∼ 30 ㎜ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 25 ㎜ 로 하는 것이 더욱 바람직하다.

에어 갭이 지나치게 넓으면 용융 수지가 주변 공기의 흐트러짐 등의 영향에 의해 흔들리는 경우가 있고, 그것이 필름 송출 방향의 미소한 두께 편차, 나아가서는 연신 후의 위상차 편차로 이어지는 경우가 있다. 특히 본 발명에 사용되는 점도 평균 분자량이 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 인 폴리카보네이트 수지는 용융 점도가 낮기 때문에 이 경향이 강하여, 에어 갭을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 필름의 제막 속도는 특별히 제한은 없고, 필름 물성을 만족하는 범위에서 적절하게 설정할 수 있다. 생산성 면에서는 제막 속도는 빠른 것이 바람직하지만, 지나치게 빠르면 캐스트 부분에서의 에어의 혼입 등에 의해 롤 에 대한 밀착성이 저하되어, 필름의 균질성이 손상될 우려가 있다. 본 발명에 있어서, 바람직한 제막 속도는, 2 ∼ 50 m/분이며, 보다 바람직하게는 5 ∼ 30 m/분이다.

본 발명에 있어서, 정전 밀착에 의해 필름을 냉각 롤에 밀착시키는 것도 바람직하게 실시할 수 있다. 필름을 롤에 정전 밀착시키면 필름의 폭 방향에 대한 배향이 강해지는 방향으로 작용하는데, 연신 후의 필름의 위상차 편차 및 광축이 목적의 범위 내에 들어가면 롤에 대한 밀착이 증가함으로써 필름 두께, 위상차의 균일성, 특히 필름의 폭 방향의 균일성이 높아지는 방향으로 작용하기 때문에 바람직하게 사용된다.

정전 밀착에 대해서는 필름 전체면을 밀착시키는 와이어 핀닝, 필름의 양 단부만 밀착시키는 엣지 핀닝이 있는데, 어느 방법도 이용할 수 있다. 정전 밀착용의 와이어는, 종래 공지된 SUS 제의 금속 와이어를 사용하여, 이 금속 와이어를 필름면 상, 바람직하게는 4 ∼ 7 ㎜ 떨어진 공간에 적당한 장력으로 달면 된다. 양 단부만을 정전 밀착시키는 경우에는, 양 단부를 제외한 필름면 상에 위치하는 금속 와이어를 절연성의 물질 (수지성의 세관 (細管) 등) 로 덮은 것을 사용하는 방법이나 단부에 전압을 가하기 위한 침 형상의 핀을 설치하는 방법 등을 채용할 수 있다. 금속 와이어 등을 설치하는 위치나 인가하는 전압은 제막 상황을 관찰하면서 적절하게 결정할 수 있는데, 전압으로서는 대략 수 kV ∼ 10 kV 의 범위인 것이 바람직하다.

(미연신 필름의 폭 방향의 두께 편차)

미연신 필름의 폭 방향의 두께 편차 (Tc/Te) 는 하기 식을 만족하는 것이 바람직하다.

1.02 < Tc/Te < 1.10

(단, Tc 는 필름 중심의 두께, Te 는 필름 단부의 두께이다)

보다 바람직하게는 1.03 < Tc/Te < 1.07 의 범위이다.

필름 단부의 두께 Te 란, 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 필름 양단 각각의 두께로서, 양단 2 지점 어느 것의 두께도 이러한 범위 내에 들어가 있는 것을 의미한다. 두께 편차는 필름 중심을 기준으로 하여, 폭 방향을 따라 대칭적인 것이 바람직하다. 이러한 값이 1.02 이하이면, 필름 폭 방향의 위상차 편차를 ±5 ㎚ 의 범위로 억제하기 곤란해지고, 1.10 이상이면 반대로 필름 중심부의 위상차 쪽이 높아져 위상차 편차를 ±5 ㎚ 의 범위로 억제하기 곤란해지며, 또 두께 편차가 크기 때문에 연신에 의한 주름 등의 문제도 발생하기 쉬워진다. 이러한 두께 분포는 사용하는 폴리카보네이트의 종류, 연신 조건에 따라 적절하게 최적인 것을 선택하면 된다.

상기 식을 만족하는 미연신 필름은, 앞서 서술한 바와 같이 다이의 폭 방향의 조정에 의해 제조할 수 있다. 구체적으로는 립 볼트를 기계적으로 회전시켜 립 간격을 조정하는 방식인 경우에는, 볼트 조정에 의해 다이 중심 부근의 립 간격을 넓게, 양단의 립 간격을 좁게 함으로써 제조 가능하다. 또 온도 제어에 의해 두께 조정하는 방식 (온도 립) 의 경우에는, 다이 중심 부근의 온도를 높게, 양단의 온도를 낮게 함으로써 제조 가능하다. 이러한 필름 폭 방향의 두께 조정은, 제막 공정 내에 있는 온라인 두께계에 의한 측정, 또는 적절하게 필름을 샘플링하여 오프 라인으로 두께를 측정하고, 그 결과를 피드백하면서 조정함으로써 실시하면 된다.

(권취)

이렇게 하여 얻어진 미연신 필름을 연신함으로써 본 발명의 위상차 필름이 얻어지는데, 본 발명에서는 이러한 미연신 필름의 단계에서 일단 권취하여, 별도 연신해도 되고, 제막과 연신을 연속하여 실시해도 되지만, 공업적인 관점에서는, 제막과 연신을 연속하여 실시하는 제조 방법이 생산성 면에서 바람직하다.

미연신 단계에서 일단 권취하여, 필름 권층체로 하는 경우에는, 필름 표면 보호를 위해, 또 어긋나게 감기는 것을 방지하기 위해, 다른 고분자 필름, 예를 들어 2 축 배향 폴리에스테르 필름과 전체면 겹쳐 감거나, 혹은 표면에 약점착층을 갖는 폴리올레핀제 마스킹 필름을 사용하는 방법 등을 바람직하게 채용할 수 있다.

이러한 미연신 단계에 있어서의 필름 권층체에 있어서의 필름 폭은 생산성 면에서 넓은 것이 바람직하지만 설비상의 제약도 있어, 구체적으로는 600 ∼ 2,500 ㎜ 의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 800 ∼ 2,000 ㎜ 의 범위이다. 또한, 엣지트리밍을 실시하는 경우에는, 이들 바람직한 필름 폭의 값은 엣지트리밍 후의 값이다. 감는 길이 (필름의 길이) 는 취급 면, 생산성 면에서 결정하면 되고, 특별히 제한은 없지만, 50 ∼ 4,000 m 의 범위가 바람직하다.

(연신)

본 발명의 위상차 필름을 제조하는 연신 방법으로서는, 롤간에서 연신하는 세로 1 축 연신, 텐터를 사용하는 가로 1 축 연신, 혹은 그것들을 조합한 동시 2 축 연신, 축차 2 축 연신 등 공지된 방법을 이용할 수 있다. 목적에 따라 최적의 연신 방법을 선택하면 된다. 본 발명의 위상차 필름이 바람직하게 사용되는 STN 액정 용도에서는, 세로 1 축 연신을 바람직하게 들 수 있다.

세로 1 축 연신에서는, 1 쌍의 주(周)속도가 상이한 롤간에서 연신을 실시하는데, 또 다른 1 세트, 1 쌍의 주속도가 상이한 롤을 설치하여 2 단계에서 연신하는 방법을 취해도 되고, 연신 배율, 필름 폭, 연신 속도에 따라 최적인 연신 방법을 선택하면 된다. 롤간에서의 세로 연신에 있어서는 연신 편차를 작게 하기 위해서, 연신실 내의 필름 폭 방향 온도는 ±0.5 ℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 그 때문에 롤간에서는 필름을 공기 기류로 가열하는 것이 바람직하고, 이러한 열풍인 기류의 속도는 5 ∼ 25 m/초의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또 연신 스팬에 상당하는 롤간 길이가 연신 전 필름 폭의 1.5 배 이상이면, 필름 폭 및 두께의 자유로운 변화가 일어나는, 이른바 폭 프리의 세로 1 축 연신이 되어, 필름의 3 차원 복굴절이 n_x > n_y = n_z 인 이른바 A-플레이트 위상차 필름이 되기 때문에, STN 액정 용도에 바람직하다.

본 발명의 연신에 있어서, 연신 온도는, 폴리카보네이트 필름의 유리 전이 온도를 Tg (℃) 로 했을 때에, Tg-5 ℃ ∼ Tg+30 ℃ 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Tg ℃ ∼ Tg+20 ℃ 의 범위이다. 또 연신 배율은 목적으로 하는 위상차값을 실현하기 위해서 적절하게 선택되고 특별히 제한은 없지만, 대략 1.05 ∼ 2 배의 범위이다. 또 연신 속도는 생산성 면에서는 빠른 것이 바람직하지만, 속도가 빠를수록 위상차값은 높아지는 경향이 있기 때문에, 연신 온도 및 연신 배율과의 평균으로 결정되어, 조출 속도가 대략 2 ∼ 30 m/분의 범위이다.

연신 종료 후의 필름이 연신존에서 나와 냉각될 때, 필름을 공간에서 냉각시키는 경우에도, 또 필름을 롤에 접촉시켜 냉각시키는 경우에도 필름 온도를 연신 온도에서 실온까지 급격하게 낮추면, 필름의 열수축에 의해 필름의 세로 방향, 즉 송출 방향에 평행하게 주름이 생기기 쉽다. 이 팽창, 수축에 의한 주름은 급랭시키면 그대로 고정되어 세로 방향에 거의 병행한 물결판 형상의 이른바 물결 주름이 되어 남는 경우가 있다. 이러한 물결판 형상의 주름은 연신 후의 필름을 80 ∼ 150 ℃ 의 온도에서 롤에 접촉시키거나, 또는 롤간에 공기 열처리하여, 계속 실온까지 냉각시키면 억제할 수 있다.

<위상차 필름>

(평균 두께)

본 발명의 위상차 필름은, 그 평균 두께가 10 ∼ 150 ㎛ 이다. 두께가 10 ㎛ 보다 얇으면 취급이 곤란해지고, 150 ㎛ 보다 두꺼운 경우에는, 박막화가 요구되는 위상차 필름으로서 적당하지 않고, 또 연신시에 연신 배율이 낮아지기 때문에 위상차의 균일성 및 광축을 맞추는 것이 곤란해진다. 두께는 바람직하게는 평균 두께로 20 ∼ 100 ㎛, 보다 바람직하게는 30 ∼ 80 ㎛ 의 범위이다. 여기서 평균 두께란, 필름의 두께를 전체 폭 방향으로 연속적으로 혹은 일정 간격마다 측정한 값의 평균치를 나타낸다.

(면내의 위상차 (R) (589))

본 발명의 위상차 필름은, 파장 589 ㎚ 로 측정한 그 필름면 내의 위상차 (R) (589) 가 50 ∼ 800 ㎚ 인 범위이다. 여기서 위상차 R 이란 하기 식 (1) 로 정의되는 것으로, 필름에 수직 방향으로 투과하는 광의 위상의 지연을 나타내는 특성이다.

R = (n_x-n_y) × d (1)

여기서, n_x 는 필름면 내의 지상축 (가장 굴절률이 높은 축) 의 굴절률이고, n_y 는 필름면 내에서 n_x 와 수직 방향의 굴절률이며, d 는 필름의 두께이다.

구체적인 R 값으로서, 폴리카보네이트 위상차 필름에서는 세로 1 축 연신에 의한, 이른바 λ/4 판, λ/2 판, λ 판이 자주 이용되고 있는 점에서, R = 140 ㎚, 280 ㎚, 570 ㎚ 전후의 것을 바람직하게 들 수 있다. 이러한 세로 1 축 연신에 의한 위상차 필름의 경우에는, 두께 방향도 포함한 필름의 3 차원 복굴절이 n_x > n_y = n_z 인, 이른바 A-플레이트에 가까운 필름이 시야각 면에서 바람직하다. 바꿔 말하면, 하기 식 (2) 로 정의되는 N_z 계수가, 가능한 한 N_z = 1 에 가까운 것이 바람직하다.

N_z = (n_x-n_z)/(n_x-n_y) (2)

(상기 식 (2) 중의 n_x, n_y, n_z 는 각각 필름의 3 차원 굴절률로서, n_x 는 면내 지상축 (x 축) 의 굴절률, n_y 는 면내 방향에 있어서 x 축과 직교하는 방향 (y 축) 의 굴절률, n_z 는 x 축 및 y 축을 포함하는 면에 수직인 두께 방향 (z 축) 의 굴절률이다)

유연법에 의한 미연신 필름의 제막에서는, 건조 과정에서 면 배향에 의해 n_z 가 저하되기 쉽고, 따라서 세로 1 축 연신 후에도 N_z 가 1 보다 커지기 쉬운 데에 비해, 용융 압출의 경우에는 미연신 필름의 단계에서는, n_z 도 포함한 3 차원에서의 광학 등방성이 높으므로 N_z = 1 에 의해 가까운 세로 1 축 연신 필름이 얻어지기 쉽고, 이러한 특징도 유연법에 비해, 용융 압출에 의한 폴리카보네이트 위상차 필름이 우수한 점이다. 본 발명에서는, 세로 1 축 연신 후의 N_z 가, 0.98

N_z

1.02 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 0.99

N_z

1.01 이다.

(면내의 위상차 (R) (589) 의 편차)

또 본 발명의 위상차 필름은, 파장 589 ㎚ 로 측정한 필름면 내의 위상차 (R) (589) 의 편차가, ±5 ㎚ 의 범위에 있는 것을 특징으로 한다. 여기서±5 ㎚ 란, 필름의 평균치로부터의 편차의 범위를 나타낸다. 구체적으로는 필름을 세로 방향 및 가로 방향으로 몇 점인가, 연속적으로 위상차를 측정하여 필름 전체의 평균치를 구하고, 전체 측정치의 최대치 및 최소치의, 그 평균치로부터의 괴리를 구함으로써 산출된다.

앞서 서술한 바와 같이 폴리카보네이트 위상차 필름에서는 세로 1 축 연신에 의한 이른바 λ/4 판, λ/2 판, λ 판이 자주 사용되는데, 본 발명에서는, R = 140 ㎚, 270 ㎚ 부근인 λ/4 판, λ/2 판의 경우, 위상차 편차는 바람직하게는 ±3 ㎚, 더욱 바람직하게는 ±2 ㎚ 의 범위이고, R = 570 ㎚ 부근인 λ 판의 경우, 위상차 편차는 바람직하게는 ±4 ㎚, 더욱 바람직하게는 ±3 ㎚ 의 범위이다.

일반적으로, 연신 후의 필름의 위상차 편차에 가장 영향을 미치는 것은 미연신 단계에서의 필름의 두께 편차이다. 필름의 두께 편차에는, 필름 폭 방향 (가로 방향) 과 필름 송출 방향 (세로 방향) 이 있는데, 본 발명에서는 미연신 필름 단계에서의 두께 편차로서, 필름 송출 방향으로는 가능한 한 두께 편차가 일정한 것이 바람직하지만, 필름 폭 방향에 관해서는, 필름 중심부 쪽을 단부보다 약간 두껍게 돌출된 형태로 하는 것이 바람직하다. 이러한 때의 두께 변화는 가능한 한 매끄럽게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 저분자량의 폴리카보네이트 필름을 사용한 세로 1 축 연신에서는, 필름 송출 방향의 위상차 편차는 연신 후에도 작은 경향이 있는데, 필름 폭 방향에서는 연신에 의해 단부에 비해 필름 중심의 위상차가 작아지는 경향이 강하다. 이것은 분자량이 낮음으로 인해, 연신 중에 배향 완화가 일어나는 경향이 강하고 그것이 필름 중심에서 발현되기 쉬운 것에 따른 것으로 생각되지만, 필름 폭 방향의 두께 편차가 플랫인 미연신 필름을 사용한 세로 연신에서는, 필름 중심 부근의 위상차가 단부와 비교하여 낮아 위상차를 균일하게 유지하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

본 발명의 위상차 필름은, 그 광축, 즉 필름면 내의 지상축을 가능한 한 일정하게 하고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 바람직한 형태로서 들 수 있는 세로 1 축 연신에 의한 위상차 필름의 경우에 있어서, 그 광축의 편차가 연신 방향, 즉 필름 송출 방향에 대해, ±1° 의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 ±0.7° 의 범위 내이다. 이러한 광축은, 연신 단계에 있어서의 연신기 내의 온도의 균일성, 연신 배율, 연신 온도 등을 조정함으로써 제어하는 것이 가능하다.

(결점)

본 발명에서는, 위상차 필름의 결점에 관해서, 크기 100 ㎛ 이상인 것이 2 개/㎡ 이하인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 1 개/㎡ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 개/㎡ 이하이다. 여기서 크기 100 ㎛ 이상이란, 결점의 장변이 100 ㎛ 이상인 것을 나타낸다. 이러한 크기의 필름 결점은, 공정 상의 온라인 자동 결점 검출 장치를 사용하여 측정하는 것이 가능하고, 연신 후의 필름을 그 장치에 통과시킴으로써 평가할 수 있다. 또 육안으로도 평가 가능하고, 그 경우에는 먼저 필름에 경사 방향으로부터의 광을 쬐이고 그 반사광을 관찰하여 결점을 검출하여, 픽업한 개개의 결점을 각각 편광 현미경에 의해 관찰하여 크기를 판별한다. 이러한 결점은 미연신 필름의 제막 단계에서 이미 현재화되는 경우도 있지만, 미연신 필름에서는 눈에 띄지 않아도 연신에 의해 현재화되는 경우도 있다. 또 결점의 종류로는, 그을음, 겔 등의 이물질, 스크래치, 흠집 등이 있다. 스크래치, 흠집은 제막, 연신 단계에서 필름의 스침, 닙롤의 먼지 등을 조심함으로써 없앨 수 있다. 그을음, 겔 등의 이물질 결점에 대해서는 전제한 바와 같이, 본 발명의 폴리카보네이트 및 제막법을 이용하여 제막함으로써 대폭 저감시키는 것이 가능하다.

(필름 폭)

본 발명의 위상차 필름은, 실용상의 관점에서 필름 폭이 500 ∼ 2,000 ㎜ 의 범위에 있는 롤 형상 필름인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500 ∼ 1,500 ㎜ 의 범위이다. 광폭의 다이를 사용하면 폭을 넓게 하는 것이 가능하지만 설비상의 제약이 커진다. 연신 후의 롤 형상 필름을 슬릿터에 의해 슬릿하여 목적하는 폭으로 조정해도 된다. 이러한 때의 필름 감김 길이는 사용상 및 설비상의 관점에서 결정하면 되고 특별히 제한은 없지만, 통상 10 ∼ 4,000 m 정도이다.

롤 형상으로 감아 올리는 방법으로는, (i) 광폭 필름의 양 단부에 좁은 폭으로 기계적 또는 열적인 어느 방법으로 요철을 만들고, 그로부터 내부의 필름면을 이간시켜 찰과를 방지하여 권취하는, 이른바 널링 부여 권취, (ii) 다른 재료의 협폭 필름과 양 단부만을 겹쳐 감아 그로부터 내부의 필름면을 찰과로부터 보호하는 함께 감기 (또는 겹쳐 감기), (iii) 다른 고분자 필름과 본 발명의 필름을 전체면 겹쳐 감는 방법, (iv) 표면에 약점착층을 가진 마스킹 필름과 본 발명의 필름을 겹쳐 감아 사용에 제공하는 방법 등을 채용할 수 있다. 이러한 필름 표면의 보호 방법은 사용하는 조건에 따라 바람직한 방법을 선택할 수 있는데, 마스킹 필름을 사용하는 방법이 취급 면, 생산성, 필름 물성에 대한 영향 면에서 바람직하게 들 수 있다.

일반적으로는 마스킹 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같이 영률이 낮은, 비교적 부드러운 필름을 기재로 하여, 표면이 약점착성을 가지도록 가공된 것이 다용되고 있다. 이들 마스킹 필름을 본 발명의 필름 제조 공정 중에서, 필름에 겹쳐 감는데, 먼저 마스킹 필름을 권출기에 세트하여 권출한다. 이 때, 권출 장력으로 마스킹 필름이 인장되어 변형되지 않도록 최대한 약한 힘으로 권출하도록 해야 한다. 이와 같이 하여 권출한 마스킹 필름을 본 발명의 필름에 합류시키고, 마스킹 필름의 점착면을 본 발명 필름의 면을 향하여 닙롤로 약하게 닙하여 첩합하고, 그 후 권취하는 것이 바람직하다. 또, 마스킹 필름과 첩합한 복합체도 역시 약한 권취 장력으로 권취하는 것이 바람직하다.

(기타)

본 발명의 위상차 필름에는, 열안정제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 조색제, 대전 방지제 등의 각종 첨가제를, 필름의 특성, 예를 들어 투명성을 손상시키지 않는 범위이면 포함하고 있어도 된다.

본 발명의 위상차 필름은, 액정 표시 장치의 시야각 특성 향상을 위해 편광판과 적층시켜 사용되는 위상차 필름, 특히 STN 액정 용도의 위상차 필름에 바람직하다. 또 3D 의 입체 화상을 보기 위한 3D 편광 안경에 사용되는 λ/4 판으로서도 바람직하게 사용할 수 있다. 그 밖의 용도에 대해서도 어떠한 제한은 없고, 이러한 필름의 특성을 필요로 하는 것 이외의 용도에 대해서도 전개 가능하다. 또 이러한 필름을 사용하여, 추가로 코팅 등에 의해 하드 코트, 가스 배리어성의 향상, 내용제성의 향상을 실시해도 되고, 액정성 화합물에 의한 코팅에 의해 광학 특성을 변화시킨 것을 사용해도 된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한 실시예, 비교예에서 실시한 물성 측정은 이하의 방법으로 실시하였다.

(1) 폴리카보네이트의 점도 평균 분자량

폴리카보네이트의 점도 평균 분자량 (M) 은, 농도 0.7 g/dL 의 염화메틸렌 용액의 20 ℃ 에서의 점도 측정으로부터 극한 점도 [η] 를 구하여 하기 식으로 산출하였다.

η_SP/c = [η] + 0.45 × [η]²c (단, [η] 은 극한 점도)

[η] = 1.23 × 10^-4 M^0.83

c = 0.7

(2) 유리 전이 온도 (Tg)

TA Instruments 제 2920 형 DSC 를 사용하여, 승온 속도 20 ℃/분으로 측정하여, 변곡점을 구하였다.

(3) 필름면 내의 위상차 R, 위상차 R 의 편차, Nz, 지상축

오지 계측 기기 (주) 제조의 위상차 측정 장치 「KOBRA-WFD」를 사용하여 측정하였다. 파장 589 ㎚ 로 위상차 R 을 측정하고, 파장 589 ㎚ 로 측정 불능 영역에서는 파장 750 ㎚ 로 측정하고 나서, 폴리카보네이트의 파장 분산 특성에 따라 파장 589 ㎚ 의 위상차값으로 변환하였다. Nz 는 3 차원 굴절률 측정 모드를 이용하여 측정하였다. 필름의 지상축은, 필름의 폭 방향을 따라 측정 간격 10 ㎜ 피치로 연속적으로 측정하고, 필름 송출 방향 (세로 방향) 을 0° 로 하여 지상축의 편차를 측정하였다.

위상차 (R) 의 편차는 이하와 같이 하여 구하였다. 필름의 폭 방향으로 평행하게, 500 ㎜ 간격으로 폭 50 ㎜ 의 직사각 형상으로 자른 3 개의 필름 (따라서 거리는 전체 폭만큼) 을 연속적으로 측정 간격 10 ㎜ 피치로 위상차 (R) 를 측정하였다.

또 필름의 송출 방향에 평행하게, 필름 폭의 중심 및 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 양 단부를, 각각 필름의 전체 폭 거리 만큼의 길이로 폭 50 ㎜ 의 직사각 형상으로 잘라내고, 이들 3 개의 필름을 연속적으로 측정 간격 10 ㎜ 피치로 위상차 (R) 를 측정하였다.

이 6 개의 필름의 위상차 데이터의 평균치를 구하여, 6 개 필름의 전체 측정 데이터의 최대치 및 최소치의, 평균 위상차로부터의 괴리 (±) 로부터 편차의 크기를 산출하였다. 위상차 (R) 및 R 의 편차의 측정 방법을 도 1 에 나타낸다.

(4) 필름의 두께

안리츠사 제조의 전자 마이크로 막후계로 측정하였다. 또한 실시예, 비교예에서는 연신 후의 필름 중심부의 두께와 평균 두께를 나타내었다. 평균 두께는 필름의 폭 방향으로 평행하게 10 ㎜ 피치로 전체 폭에 걸쳐서 두께를 측정하여, 그 평균치를 평균 두께로 하였다.

(5) 필름의 결점

공정 상의 휴텍크 (주) 제조의 온라인 필름 자동 결점 검출 장치, 및 육안의 양방으로 평가하였다. 육안의 경우에는 마스킹 필름을 벗겨낸 후, 먼저 필름에 경사 방향으로부터의 광을 쬐이고 그 반사광을 관찰하여 결점을 검출하고, 픽업한 개개의 결점을 각각 편광 현미경에 의해 관찰하여 크기를 판별하여 결점의 장변이 100 ㎛ 이상인 것을 조사하였다.

실시예 1

(용융 압출)

데이진카세이 (주) 제조의, 비스페놀 A 의 호모폴리머인 광학 그레이드의 폴리카보네이트 수지 (상품명 AD-5503, Tg ; 145 ℃, 점도 평균 분자량 M ; 15,200) 를 (주) 마츠이 제작소 제조의 제습 열풍 건조기를 사용하여 120 ℃ 에서 4 시간 펠릿을 건조시켰다. 압출기는 단축 스크루인 것을 사용하였다. 건조시킨 수지 펠릿을 110 ℃ 로 가열한 용융 압출기의 가열 호퍼에 투입하였다. 압출기 실린더 온도를 270 ℃ 로 하고, 압출기와 T-다이 사이에 평균 눈금 간격이 10 ㎛ 인 SUS 부직포제의 리프 디스크 형상 필터를 사용하였다. 토출 직후의 용융 수지를 260 ℃ 로 설정한 T-다이에 의해, 회전하는 냉각 롤면에 압출하였다. 압출 다이의 립 폭은 1,800 ㎜, 립 개도는 1 ㎜ 였다. 다이 립은 그 하면에 요철이 없는 평탄한 것을 사용하였다. 냉각 롤은 3 개 구성으로, 직경이 360 ㎜φ, 롤면 길이가 1,900 ㎜, 롤의 표면 온도가 균일하게 되도록 냉매를 순환시켜 제어하는 구조인 것을 사용하였다.

다이 립 선단부와 냉각 롤면의 에어 갭을 15 ㎜, 제 1 냉각 롤 온도를 130 ℃, 제 2 냉각 롤 온도를 125 ℃, 제 3 냉각 롤 온도를 120 ℃ 로 하고, 제 1 냉각 롤의 주속도를 R₁, 제 2 냉각 롤의 주속도를 R₂, 제 3 냉각 롤의 주속도를 R₃ 으로 했을 때에, R₁ = 8 m/분으로 하고, 또 그 비율 R₂/R₁ 을 1.005, 비율 R₃/R₂ 를 1.000 으로 하였다. 제 1 냉각 롤, 제 2 냉각 롤, 제 3 냉각 롤과 순차 필름을 외접시켜, 테이크오프 롤을 개재하여 필름을 권취하였다. 필름의 폭 방향의 두께에 관해서, 필름 중심부가 두꺼워지도록 산 모양으로 조정하고 나서, 필름 양 단부를 100 ㎜ 씩 엣지 컷하여 폭 1,500 ㎜, 두께 약 74 ㎛ 의 필름으로 하고, 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제의 마스킹 필름과 1,000 m 를 함께 감아, 미연신 필름의 권층체를 얻었다. 얻어진 미연신 필름에 있어서의 폭 방향의 두께 편차는, 필름 중심부 (Tc) 가 74 ㎛, 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 필름 단부 (Te) 가 양단 모두 71 ㎛ 이고, Tc/Te = 1.04 였다.

(연신)

이어서, 이 필름 권층체를 존 길이 7 m, 건조로 내의 닙롤간에서 연신하는 세로 연신기의 조출기에 세트하고, 마스킹 필름을 벗기면서 세로 연신기에 통과시켜, 조출 속도 6 m/분, 온도 150 ℃ 에서 1.07 배의 세로 연신을 실시하여, 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제 마스킹 필름을 부착하여 엣지 컷하고 권취하여, 롤 형상의 연신 필름을 얻었다. 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 위상차 140 ㎚ 의 λ/4 판으로, 위상차 편차가 작고 지상축의 불규칙도 작았다. 또 크기 100 ㎛ 이상의 필름 결점은 자동 검출 장치, 육안 어느 것에 있어서도 거의 보이지 않고, 또 다이 줄무늬도 작아 외관상 매우 균일성이 높은 것으로, 위상차 필름으로서 바람직한 것이었다.

실시예 2 ∼ 4

실시예 1 에서 얻은 미연신 필름의 권층체를, 연신 조건을 바꾸어 세로 연신하여 필름을 권취하였다. 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 실시예 1 과 마찬가지로 위상차 편차가 작고, 결점도 적어 위상차 필름으로서 바람직한 것이었다.

실시예 5

R₁ = 13.8 m/분으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 제막하여 두께 43 ㎛, 필름 폭 1,500 ㎜ 의 미연신 필름을 마스킹 필름과 함께 감아 필름 권층체 1,000 m 를 얻었다. 얻어진 미연신 필름에 있어서의 폭 방향의 두께 편차는, 필름 중심부 (Tc) 가 43 ㎛, 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 필름 단부 (Te) 가 양단 모두 41 ㎛ 이며, Tc/Te = 1.05 였다.

이어서 실시예 1 과 동일한 세로 연신기를 사용하여 세로 연신을 실시하고, 연신 후 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제 마스킹 필름을 부착하여 엣지 컷하고 권취하여, 롤 형상의 연신 필름을 얻었다. 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 실시예 1 과 마찬가지로 위상차 편차가 작고, 결점도 적어 위상차 필름으로서 바람직한 것이었다.

실시예 6 및 7

실시예 5 에서 얻은 미연신 필름의 권층체를, 연신 조건을 바꾸어 세로 연신하여 필름을 권취하였다. 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 실시예 5 와 동일하게 위상차 편차가 작고, 결점도 적어 위상차 필름으로서 바람직한 것이었다.

실시예 8

점도 평균 분자량 17,000 (Tg = 148 ℃) 의 비스페놀 A 로 이루어지는 폴리카보네이트 수지 펠릿을 사용하였다. 냉각 롤 온도를, 제 1 냉각 롤 온도 133 ℃, 제 2 냉각 롤 온도 128 ℃, 제 3 냉각 롤 온도를 123 ℃ 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 용융 압출하고, 필름 양 단부를 100 ㎜ 씩 엣지 컷하여 폭 1,500 ㎜, 두께 약 74 ㎛ 의 필름으로 하고, 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제의 마스킹 필름과 1,000 m 함께 감아, 미연신 필름의 권층체를 얻었다. 얻어진 미연신 필름에 있어서의 폭 방향의 두께 편차는, 필름 중심부 (Tc) 가 74 ㎛, 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 필름 단부 (Te) 가 양단 모두 71 ㎛ 이며, Tc/Te = 1.04 였다.

이어서 실시예 1 과 동일한 세로 연신기를 사용하여 세로 연신을 실시하고, 연신 후 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제 마스킹 필름을 부착하여 엣지 컷하고 권취하여, 롤 형상의 연신 필름을 얻었다. 연신 조건 및 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 실시예 1 과 마찬가지로 위상차 편차가 작고, 결점도 적어 위상차 필름으로서 바람직한 것이었다.

실시예 9

데이진카세이 (주) 제조의 폴리카보네이트 수지 (상품명 AD-5503) 를 사용하여, 용융 압출과 연신을 동시에 연속적으로 실시하였다. 제 1 냉각 롤의 주속도 R₁ 를 6 m/분으로 하고, 다시 소정의 두께가 되도록 토출량을 조정하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 용융 압출을 실시하고, 두께 약 74 ㎛ 의 미연신 필름으로 하여 임시로 감았다. 1,550 ㎜ 로 엣지 컷 후의 필름 폭 방향의 두께 편차가, 필름 중심부 (Tc) 가 74 ㎛, 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 필름 단부 (Te) 가 양단 모두 71 ㎛ 이며, Tc/Te = 1.04 가 되도록 조정하고 나서, 필름 속도 6 m/분으로 세로 연신기에 통과시켜 실시예 1 과 동일하게 온도 150 ℃ 에서 1.07 배의 세로 연신을 실시하였다. 또한 연속적으로 연신하는 상태에서 미연신 필름의 두께 편차를 미세 조정함으로써, 연신 후의 필름 폭 방향의 위상차 편차를 미세 조정하고 나서, 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제 마스킹 필름을 부착하여 엣지 컷하고 권취하여, 롤 형상의 연신 필름을 얻었다. 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 필름 폭 1,330 ㎜ 와 폭이 넓은 롤 형상 위상차 필름이 얻어졌다.

실시예 10

실시예 9 에 있어서, 연신 배율을 1.07 배에서 1.06 배로 변경한 것 이외에는 동일하게 하여 용융 압출과 연신을 연속적으로 실시하고, 마스킹 필름을 부착하여 엣지 컷하고 권취하여, 롤 형상의 연신 필름을 얻었다. 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 필름 폭 1,330 ㎜ 와 폭이 넓은 롤 형상 위상차 필름이 얻어졌다.

비교예 1

점도 평균 분자량 12,000 (Tg = 141 ℃) 의 비스페놀 A 로 이루어지는 폴리카보네이트 수지 펠릿을 사용하여, 실시예 1 과 동일하게 하여 용융 압출하고, 필름 양 단부를 100 ㎜ 씩 엣지 컷하여 폭 1,500 ㎜, 두께 약 74 ㎛ 의 필름으로 하였다. 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제의 마스킹 필름과 1,000 m 함께 감아, 미연신 필름의 권층체를 얻었다. 얻어진 미연신 필름에 있어서의 폭 방향의 두께 편차는, 필름 중심부 (Tc) 가 74 ㎛, 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 필름 단부 (Te) 가 양단 모두 69 ㎛ 이며, Tc/Te = 1.07 이었다.

이어서 실시예 1 과 동일한 세로 연신기를 사용하여 세로 연신을 실시한 바, 연신이 불안정하고, 필름의 파단, 주름이 많이 보여 안정적으로 연신할 수 없었다. 연신 조건 및 일부 권취한 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 필름의 결점은 실시예 1 과 동일하게 적었지만, 연신이 불안정했기 때문인지 특히 필름 송출 방향의 위상차 편차가 ±7 ㎚ 로 위상차 편차가 큰 필름이었다.

비교예 2

점도 평균 분자량 22,200 (Tg = 150 ℃) 의 비스페놀 A 로 이루어지는 폴리카보네이트 수지 펠릿을 이용하여, 압출기 실린더 온도를 280 ℃, 토출 직후의 용융 수지 온도를 270 ℃ 로 하고, 냉각 롤 온도를, 제 1 냉각 롤 온도 135 ℃, 제 2 냉각 롤 온도 130 ℃, 제 3 냉각 롤 온도를 125 ℃ 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 용융 압출하였다. 필름 양 단부를 100 ㎜ 씩 엣지 컷하여 폭 1,500 ㎜, 두께 약 74 ㎛ 의 필름으로 하고, 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제의 마스킹 필름과 1,000 m 함께 감아, 미연신 필름의 권층체를 얻었다. 얻어진 미연신 필름에 있어서의 폭 방향의 두께 편차는, 필름 중심부 (Tc) 가 74 ㎛, 필름단으로부터 20 ㎜ 의 거리에 있는 필름 단부 (Te) 가 양단 모두 73 ㎛ 이며, Tc/Te = 1.01 이었다. 그 필름은, 이 미연신 필름의 단계에서 이물질 결점이 눈에 띄는 필름이었다.

이어서 실시예 1 과 동일한 세로 연신기를 사용하여 세로 연신을 실시하고, 연신 후 두께 30 ㎛ 의 폴리에틸렌제 마스킹 필름을 부착하여 엣지 컷하고 권취하여, 연신 필름을 얻었다. 연신 조건 및 얻어진 연신 필름의 물성을 표 1 에 나타낸다. 실시예 1 과 마찬가지로 위상차 편차가 작은 필름이었지만, 필름 결점이 지나치게 많아, 위상차 필름 용도에는 사용할 수 없는 레벨의 것이었다.

비교예 3

실시예 1 에 있어서의 미연신 필름의 제막에 있어서, 필름 폭 방향의 두께 편차를 두께 74 ㎛ 로 거의 플랫, 즉 Tc/Te = 1.00 이 될 때까지 조정하여 미연신 필름을 권취하였다. 이러한 필름을 실시예 1 과 같은 조건으로 세로 연신하여 엣지 컷하여 필름을 권취하였지만, 필름의 폭 방향에서 보았을 때, 필름 중심 부근의 위상차 (R) (589) 는 140 ㎚, 필름 단부의 위상차 (R) (589) 가 156 ㎚ 로 위상차 편차가 매우 큰 (±8 ㎚) 필름이었다.

실시예 11

실시예 9 에서 얻은 위상차 필름을 이용하여 원 편광판을 제조하였다. 시판되는 편광 필름과 본 위상차 필름을, 편광 필름의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 45 도의 각도가 되도록 하여 아크릴계의 감압 접착제 (PSA) 를 통해 첩부하였다. 이 필름을 안경의 프레임 형상을 상정한 다양한 형상으로 타발하는 테스트를 실시했는데, 모두 필름의 결손, 균열은 관찰되지 않아 3D 편광 안경 용도에도 문제없는 것을 알 수 있었다.

Claims

폴리카보네이트의 용융 압출 필름을 연신 배향시킨 위상차 필름으로서,
(1) 필름을 구성하는 폴리카보네이트의 점도 평균 분자량이 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 의 범위에 있고,
(2) 파장 589 ㎚ 로 측정한 필름면 내의 위상차 (R) (589) 가 50 ∼ 800 ㎚ 이고,
(3) 필름면 내의 위상차 (R) (589) 의 편차가, ±5 ㎚ 의 범위에 있고,
(4) 필름의 평균 두께가 10 ∼ 80 ㎛ 이며,
(5) 필름의 결점이, 크기 100 ㎛ 이상인 것이 2 개/㎡ 이하이고,
폭 방향에 있어서의 두께 편차 (Tc/Te) 가 하기 식을 만족하는 미연신 필름을 세로 1 축 연신하여 얻어지는, 위상차 필름.
1.02 < Tc/Te < 1.10
(단, Tc 는 필름 중심의 두께, Te 는 필름 단부 (端部) 의 두께이다)
제 1 항에 있어서,
폴리카보네이트에 있어서의 비스페놀 성분의 50 몰％ 이상이 비스페놀 A 인, 위상차 필름.
제 1 항에 있어서,
필름 폭이 500 ∼ 2,000 ㎜ 인, 위상차 필름.
제 1 항에 있어서,
용융 압출된 미연신 필름을 세로 1 축 연신하여 얻어지는, 위상차 필름.
(i) 점도 평균 분자량이 1.3 × 10⁴ ∼ 1.8 × 10⁴ 의 범위에 있는 폴리카보네이트를 용융 압출하여 하기 식을 만족하는 미연신 필름으로 하고,
1.02 < Tc/Te < 1.10
(단, Tc 는 필름 중심의 두께, Te 는 필름 단부의 두께이다)
그리고
(ii) 미연신 필름을 세로 1 축 연신하는,
각 공정을 포함하는 제 1 항에 기재된 위상차 필름의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
3D 편광 안경용의 원 편광판을 구성하는 부재의 하나인 λ/4 필름으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.