KR20140138689A - 위상차판의 제조방법 - Google Patents

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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

위상차판의 제조방법으로서, 고유 복굴절이 양인 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 상기 수지층 a의 한쪽 면에 설치되고, 고유 복굴절이 음인 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 상기 수지층 b에 있어서의 상기 수지층 a와는 반대측의 면에 설치되고, 고유 복굴절이 양인 수지 C를 함유하는 수지층 c를 구비하는 적층체를 형성하는 공정과, 상기 적층체를 온도 T1에서 일 방향으로 연신 배율 3배 이상으로 연신하는 제 1 연신 공정과, 상기 제 1 연신 공정 후에, 온도 T1보다 낮은 온도 T2에서 상기 연신 방향에 대략 직교하는 타 방향으로 연신하여 위상차판을 얻는 제 2 연신 공정을 구비하고, 상기 수지 C가, 고유 복굴절이 양인 중합체 X와, 고유 복굴절이 음인 중합체 Y의 가교 입자를 포함하는, 위상차판의 제조방법.

Description

위상차판의 제조방법{RETARDER MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 위상차판의 제조방법에 관한 것이다.
예컨대 액정 표시 장치의 광학 보상 등에 이용되는 위상차판은, 관찰 각도에 따른 표시 장치의 색조의 변화를 적게 할 수 있는 것이 요구되어, 종래부터 다양한 기술이 개발되어 왔다. 예컨대 특허문헌 1에는, 고유 복굴절이 양인 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 고유 복굴절이 음인 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 고유 복굴절이 양인 수지 C를 함유하는 수지층 c를 이 순서로 구비하는 적층체를 연신하는 것에 의해 위상차판을 제조하는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허공개 2011-39338호 공보
상기와 같은 제조방법에서는, 예컨대, 삼차원 위상차판을 제조할 수 있다. 삼차원 위상차판이란, NZ 계수가 0 이상 1 이하인 위상차판을 말한다. NZ 계수를 상기 범위로 수렴시키기 위해서는, 일반적으로, 고유 복굴절이 음인 수지를 함유하는 수지층보다도, 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층 각각을 얇게 할 것이 요구된다. 또한, 2개의 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층 중, 한쪽을 다른 쪽보다도 더욱 얇게 할 것도 요구된다.
이 때문에, 삼차원 위상차판에 있어서, 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층 중의 1층의 두께는 통상 특히 얇아진다. 예컨대, 고유 복굴절이 양인 수지로서 폴리카보네이트 수지를 이용하고, 고유 복굴절이 음인 수지로서 폴리스타이렌 수지를 이용하여 삼차원 위상차판을 제조하고자 하면, 얇은 쪽의 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층의 두께는, 고유 복굴절이 음인 수지를 함유하는 수지층의 두께에 비하여, 통상은 약 1/20 이하로 된다.
또 한편으로, 위상차판에는, 일반적으로, 두께를 얇게 할 것이 요구된다. 위상차판을 얇게 하기 위해서는, 예컨대, 위상차판을 제조하기 위한 적층체의 두께를 얇게 하는 것이 생각된다. 그러나, 적층체의 두께를 얇게 하기 위해서는, 당해 적층체에 포함되는 각 수지층의 두께도 얇게 하게 된다. 그렇다면, 삼차원 위상차판을 제조하기 위한 적층판에 있어서는, 얇은 쪽의 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층의 두께를, 종래보다도 더욱 얇게 할 것이 요구된다. 그러나, 최근에는 이미 고도한 수준까지 박막화가 진행되어 있어, 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층의 두께를 더욱 얇게 하고자 하면, 안정된 제조가 곤란해진다. 예컨대, 더 한층의 박막화를 진행시킨 경우에는, 얇은 쪽의 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층이 연신 시에 파손되는 경우가 있다. 또한, 적층체에 있어서 얇은 쪽의 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층의 두께가 불균일해지고, 그 때문에 위상차판에 있어서도 얇은 쪽의 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층의 두께도 불균일해질 가능성이 있다.
고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층의 두께를 균일하게 유지하면서 두께를 얇게 하는 점에 관해서는, 가령 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층과 고유 복굴절이 음인 수지를 함유하는 수지층의 두께가 같은 정도인 적층체이면, 예컨대 압출 속도가 빠른 압출 성형법에 의해 제조하는 것도 고려된다. 그런데, 삼차원 위상차판을 제조하기 위한 적층체로서는, 상기와 같이, 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층과 고유 복굴절이 음인 수지를 함유하는 수지층의 두께가 크게 다르다. 따라서, 종래의 기술에서는, 두께를 더욱 얇게 하는 것은 곤란했다.
또한, 가령 위상차판의 제조 효율을 고려하지 않으면, 예컨대 숙련자가 신중히 제조 조작을 행하는 것에 의해, 얇고 또한 각 수지층의 두께가 균일한 위상차판을 제조하는 것도 가능하다고 생각된다. 그런데, 공업 생산의 관점에서 일정 품질의 제품을 안정되고 효율적으로 제조하는 것은 어렵다.
본 발명은 상기 과제에 비추어 창안된 것으로, 종래보다도 얇은 위상차판을 안정되게 제조할 수 있는 위상차판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 고유 복굴절이 양인 수지를 함유하는 수지층이, 고유 복굴절이 음인 중합체의 가교 입자를 포함하는 것에 의해, 연신 전의 적층체를 두껍게 하고 또한 연신 배율을 높게 할 수 있기 때문에, 원하는 광학 특성을 갖는 위상차판의 두께를 얇게 할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
[1] 위상차판의 제조방법으로서,
고유 복굴절이 양인 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 상기 수지층 a의 한쪽 면에 설치되고, 고유 복굴절이 음인 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 상기 수지층 b에 있어서의 상기 수지층 a와는 반대측의 면에 설치되고, 고유 복굴절이 양인 수지 C를 함유하는 수지층 c를 구비하는 적층체를 형성하는 공정과,
상기 적층체를 온도 T1에서 일 방향으로 연신 배율 3배 이상으로 연신하는 제 1 연신 공정과,
상기 제 1 연신 공정 후에, 온도 T1보다 낮은 온도 T2에서 상기 연신 방향에 대략 직교하는 타 방향으로 연신하여 위상차판을 얻는 제 2 연신 공정을 구비하고,
상기 수지 C가, 고유 복굴절이 양인 중합체 X와, 고유 복굴절이 음인 중합체 Y의 가교 입자를 포함하는, 위상차판의 제조방법.
[2] 상기 수지층 c의 두께가 상기 수지층 a의 두께보다 얇은, [1]에 기재된 제조방법.
[3] 상기 위상차판의 NZ 계수가 0 이상 1 이하인, [1] 또는 [2]에 기재된 제조방법.
[4] 상기 중합체 Y가 폴리스타이렌계 중합체인, [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 제조방법.
[5] 상기 수지 A의 유리전이온도 TgA가 상기 수지 B의 유리전이온도 TgB보다도 높은, [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 제조방법.
[6] 상기 적층체를 공압출법에 의해 형성하는, [1]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 제조방법.
[7] 상기 적층체에 있어서, 1축 연신 방향을 X축, 1축 연신 방향에 대하여 필름면 내에서 직교하는 방향을 Y축, 및 필름 두께 방향을 Z축으로 했을 때에, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기(電氣) 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 위상이,
온도 T1에서 X축 방향으로 1축 연신했을 때에는 늦고,
온도 T1과는 상이한 온도 T2에서 X축 방향에 1축 연신했을 때에는 앞서는, [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 제조방법.
본 발명의 위상차판의 제조방법에 의하면, 종래보다도 얇은 위상차판을 안정되게 제조할 수 있다.
도 1은, 수지층 a 및 c를 구성하는 수지 A 및 C의 유리전이온도 TgA 및 TgC가 높고, 수지층 b를 구성하는 수지 B의 유리전이온도 TgB가 낮다고 가정한 경우에, 수지층 a 및 c와 수지층 b를 연신했을 때의 리타데이션 Δ의 온도 의존성과, 연신전 적층체를 연신했을 때의 리타데이션 Δ의 온도 의존성의 일례를 나타내는 도면이다.
이하에, 예시물 및 실시형태를 들어 본 발명에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하에 드는 예시물 및 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 청구의 범위 및 그 균등의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변경하여 실시해도 좋다.
후술하는 수지 A의 부호 「A」, 수지 B의 부호 「B」, 수지 C의 부호 「C」, 수지층 a의 부호 「a」, 수지층 b의 부호 「b」, 및 수지층 c의 부호 「c」는, 모두가 그 부호가 붙여진 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서 붙인 부호이며, 요소의 구별 이외의 의미를 갖는 것은 아니다.
또한, 고유 복굴절이 양이라는 것은, 연신 방향의 굴절률이 그것에 직교하는 방향의 굴절률보다도 커지는 것을 의미하고, 고유 복굴절이 음이라는 것은, 연신 방향의 굴절률이 그것에 직교하는 방향의 굴절률보다도 작아지는 것을 의미한다. 고유 복굴절의 값은 유전율 분포로부터 계산할 수도 있다.
필름 또는 층의 면내 리타데이션(면내 위상차)은, 달리 예고하지 않는 한, (nx-ny)×d로 표시되는 값이다. 또한, 필름 또는 층의 두께 방향의 리타데이션(두께 방향의 위상차)은, 달리 예고하지 않는 한, {|nx+ny|/2-nz}×d로 표시되는 값이다. 여기서, nx는 필름 또는 층의 두께 방향에 수직인 방향(면내 방향)이고, 필름 또는 층의 연신 방향의 굴절률을 나타내며, ny는 상기 면내 방향이고 nx의 방향에 직교하는 방향의 굴절률을 나타내며, nz는 두께 방향의 굴절률을 나타내고, d는 필름 또는 층의 두께를 나타낸다. 또한, 연신을 복수 횟수 행하는 경우에는, 1회째의 연신에 있어서의 연신 방향을 nx의 방향으로 하고, 그 방향을 2회째 이후의 연신에 있어서도 nx의 방향으로 한다. 리타데이션은, 시판되는 위상차 측정 장치(예컨대, 포토닉 래티스사(Photonic Lattice Inc.)제 「WPA-micro」) 또는 세나르몬(Senarmont)법을 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 이들의 측정 파장은, 달리 예고하지 않는 한 590nm이다.
또, 필름 또는 층의 NZ 계수는, 달리 예고하지 않는 한, (Nx-Nz)/(Nx-Ny)로 표시되는 값이다. 여기서, Nx는 필름 또는 층의 두께 방향에 수직인 방향(면내 방향)이고 최대의 굴절률을 부여하는 방향의 굴절률을 나타내며, Ny는 상기 면내 방향이고 Nx의 방향에 직교하는 방향의 굴절률 Ny를 나타내며, Nz는 두께 방향의 굴절률을 나타내고, d는 필름 또는 층의 두께를 나타낸다. 또한, 이들의 측정 파장은, 달리 예고하지 않는 한 590nm이다.
또, 「장척(長尺)」이란, 폭에 비하여 적어도 5배 이상의 길이를 갖는 것을 말하며, 바람직하게는 10배 또는 그 이상의 길이를 갖고, 구체적으로는 롤 형상으로 권취되어 보관 또는 운반되는 정도의 길이를 갖는 것을 말한다.
또한, 「대략 직교」란, 이루는 각도가 통상 85° 이상, 바람직하게는 89° 이상, 통상 95° 이하, 바람직하게는 91° 이하인 것을 말한다.
또한, 「대략 평행」이란, 이루는 각도가 0°인 경우(정확히 평행한 경우)에 더하여, 이루는 각도가 ±5°의 범위 내, 바람직하게는 ±1°의 범위 내인 것을 말한다.
또, 「편광판」 및 「위상차판」이란, 강직한 부재뿐만 아니라, 예컨대 수지제의 필름과 같이 가요성을 갖는 부재도 포함한다.
[1. 개요]
본 발명의 위상차판의 제조방법은, 고유 복굴절이 양인 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 상기 수지층 a의 한쪽 면에 설치되고, 고유 복굴절이 음인 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 상기 수지층 b에 있어서의 상기 수지층 a와는 반대측의 면에 설치되고, 고유 복굴절이 양인 수지 C를 함유하는 수지층 c를 구비하는 적층체(이하, 적절히 「연신전 적층체」라고 하는 경우가 있다)를 형성하는 공정(적층체 형성 공정)과; 상기 연신전 적층체를 온도 T1에서 일 방향으로 연신 배율 3배 이상으로 연신하는 제 1 연신 공정과; 상기 제 1 연신 공정 후에, 온도 T1보다 낮은 온도 T2에서 상기 연신 방향에 대략 직교하는 타 방향으로 연신하여 위상차판을 얻는 제 2 연신 공정을 구비한다. 여기서, 상기 수지 C는, 고유 복굴절이 양인 중합체 X와, 고유 복굴절이 음인 중합체 Y의 가교 입자를 포함한다. 이 제조방법에 의하면, 종래보다도 얇은 위상차판을 안정되게 제조할 수 있다. 본 발명의 제조방법에 의해 이와 같은 이점이 얻어지는 이유는 반드시 확실하지는 않지만, 본 발명자의 검토에 의하면, 이하와 같이 추찰된다.
(i) 본 발명의 위상차판의 제조방법에서는, 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 수지 C를 함유하는 수지층 c를 이 순서로 구비하는 연신전 적층체를 연신하는 것에 의해 위상차판을 얻는다. 여기서, 수지층 c에 함유되는 수지 C는, 중합체 X에 더하여, 중합체 Y의 가교 입자를 포함한다. 가교 입자이기 때문에, 수지층 c를 연신해도, 중합체 Y의 가교 입자에는 큰 굴절률 이방성은 발현되지 않는다. 그 때문에, 중합체 Y의 가교 입자의 분만큼 수지층 c를 두껍게 해도, 연신 후에 수지층 c에 발현되는 리타데이션은 과도하게 커지지 않기 때문에, 얻어지는 위상차판의 리타데이션을 적절히 제어할 수 있다. 따라서, 연신전 적층체에서는, 중합체 Y의 가교 입자의 양에 따라 수지층 c를 두껍게 할 수 있다. 수지층 c를 두껍게 하면 수지층 c의 강도가 강해지기 때문에, 연신 배율을 높게 할 수 있다. 이와 같이 연신 배율을 높게 할 수 있기 때문에, 위상차판의 두께를 얇게 할 수 있다.
(ii) 수지 C의 고유 복굴절은 양이다. 이 때문에, 제조되는 위상차판의 수지층 c에서는, 수지 C가 갖는 양의 고유 복굴절에 기초하여 리타데이션이 발현되게 되어 있다. 이 양의 고유 복굴절에 기초하는 리타데이션을 발현시키기 위해서, 수지 C에는, 고유 복굴절이 양인 중합체 X가 포함된다.
그런데, 수지 C에는, 상기와 같이 중합체 Y의 가교 입자도 포함된다. 중합체 Y의 고유 복굴절은 음이다. 그 때문에, 수지층 c를 연신하면, 중합체 Y의 가교 입자에는, 미가교 중합체 Y보다도 작지만, 굴절률 이방성이 발현된다. 따라서, 수지층 c를 연신한 경우에는, 중합체 Y의 가교 입자에 발현되는 굴절률 이방성의 분만큼, 중합체 X에 의해 발현되는 굴절률 이방성이 약하게 된다.
그 때문에, 중합체 Y의 가교 입자가 중합체 X에 의해 발현되는 굴절률 이방성을 약하게 하는 분만큼 수지층 c를 두껍게 해도, 연신 후에 수지층 c에 발현되는 리타데이션은 과도하게 커지지 않기 때문에, 얻어지는 위상차판의 리타데이션을 적절히 제어할 수 있다. 따라서, 연신전 적층체에서는, 중합체 Y의 가교 입자의 양에 따라, 수지층 c를 두껍게 할 수 있다. 수지층 c를 두껍게 하면, 수지층 c의 강도가 강해지기 때문에, 연신 배율을 높게 할 수 있다. 이와 같이 연신 배율을 높게 할 수 있기 때문에, 위상차판의 두께를 얇게 할 수 있다.
(iii) 통상, 연신전 적층체의 수지층 c에서는, 중합체 Y의 가교 입자의 분산상태는 균일하게 되어 있다. 그러나, 연신전 적층체를 연신하면, 가교 입자의 분산 상태는, 연신 방향에서는 성기게 되고, 연신 방향에 수직인 방향에서는 치밀하게 된다. 이 때문에, 연신 후의 수지층 c에서는 분포 복굴절(예컨대, 일본 특허공개 2000-313816호 공보를 참조)이 생긴다. 이 분포 복굴절에 의해서도, 수지층 c의 굴절률 이방성은 약하게 된다. 그 때문에, 분포 복굴절에 의해서 굴절률 이방성을 약하게 되는 분만큼 수지층 c를 두껍게 해도, 연신 후에 수지층 c에 발현되는 리타데이션은 과도하게 커지지 않기 때문에, 얻어지는 위상차판의 리타데이션을 적절히 제어할 수 있다. 따라서, 연신전 적층체에서는, 분포 복굴절의 작용에 의해, 수지층 c를 두껍게 할 수 있다. 수지층 c를 두껍게 하면, 수지층 c의 강도가 강해지기 때문에, 연신 배율을 높게 할 수 있다. 이와 같이 연신 배율을 높게 할 수 있기 때문에, 위상차판의 두께를 얇게 할 수 있다.
(iv) 일반적으로, 수지층 b에 함유되는 고유 복굴절이 음인 수지 B는, 강도가 약하다. 그런데, 본 발명에 따른 연신전 적층체에 있어서는 수지층 b를 수지층 a 및 수지층 c로 보호하고 있기 때문에, 연신 배율을 높게 해도 수지층 b는 파손되기 어렵다. 따라서, 연신 배율을 높게 할 수 있기 때문에, 위상차판의 두께를 얇게 할 수 있다.
(v) 수지층 c의 두께를 두껍게 할 수 있기 때문에, 수지층 c의 연신에 의한 파손은 억제할 수 있다. 또한, 연신전 적층체에 있어서 수지층 c를 종래보다도 두껍게 해도 좋기 때문에, 수지층 c를 과도하게 얇게 하는 것에 의해 막 두께가 불균일해지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 위상차판에 있어서 수지층 c의 두께가 불균일해지거나 파손되거나 하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 본 발명의 위상차판의 제조방법에 의하면, 얇은 위상차판을 안정되게 제조하는 것이 가능해지고 있다.
[2. 적층체 형성 공정]
적층체 형성 공정에서는, 연신전 적층체를 형성한다. 연신전 적층체는, 수지 A, 수지 B 및 수지 C를 이용하여, 공압출법 또는 공유연법(共流延法)에 의해 제조하는 것이 바람직하고, 이 중에서도 공압출법이 바람직하다.
[2.1. 수지 A]
수지 A는, 고유 복굴절이 양인 수지이다. 통상은, 수지 A로서, 고유 복굴절이 양인 열가소성 수지를 이용한다.
수지 A의 고유 복굴절이 양이기 때문에, 통상, 수지 A는 고유 복굴절이 양인 중합체를 포함한다. 이 중합체의 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀 중합체; 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스터 중합체; 폴리페닐렌 설파이드 등의 폴리아릴렌 설파이드 중합체; 폴리바이닐알코올 중합체, 폴리카보네이트 중합체, 폴리알릴레이트 중합체, 셀룰로스 에스터 중합체, 폴리에터설폰 중합체, 폴리설폰 중합체, 폴리알릴설폰 중합체, 폴리염화바이닐 중합체, 노보넨 중합체, 막대상 액정 폴리머 등을 들 수 있다. 이들 중합체는 1종류를 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용해도 좋다. 또한, 중합체는 단독중합체여도 좋고 공중합체여도 좋다. 이들 중에서도, 리타데이션의 발현성, 저온에서의 연신성, 및 수지층 a와 수지층 a 이외의 층의 접착성의 관점에서 폴리카보네이트 중합체가 바람직하다.
폴리카보네이트 중합체로서는, 카보네이트 결합(-O-C(=O)-O-)에 의한 반복 단위를 갖는 중합체이면 임의의 것을 사용할 수 있다. 폴리카보네이트 중합체의 예를 들면, 비스페놀 A 폴리카보네이트, 분기 비스페놀 A 폴리카보네이트, o,o,o',o'-테트라메틸비스페놀 A 폴리카보네이트 등을 들 수 있다.
수지 A는 배합제를 포함하고 있어도 좋다. 배합제의 예를 들면, 활제; 층상 결정 화합물; 무기 미립자; 산화 방지제, 열 안정제, 광 안정제, 내후 안정제, 자외선 흡수제, 근적외선 흡수제 등의 안정제; 가소제; 염료나 안료 등의 착색제; 대전 방지제; 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 활제나 자외선 흡수제는, 가요성이나 내후성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 배합제는 1종류를 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용해도 좋다.
자외선 흡수제로서는, 예컨대, 옥시벤조페논계 화합물, 벤조트라이아졸계 화합물, 살리실산 에스터계 화합물, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트라이아졸계 자외선 흡수제, 아크릴로나이트릴계 자외선 흡수제, 트라이아진계 화합물, 니켈 착염계 화합물, 무기 분체 등을 들 수 있다. 적합한 자외선 흡수제의 구체예를 들면, 2,2'-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)-6-(2H-벤조트라이아졸-2-일)페놀), 2-(2'-하이드록시-3'-tert-뷰틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트라이아졸, 2,4-다이-tert-뷰틸-6-(5-클로로벤조트라이아졸-2-일)페놀, 2,2'-다이하이드록시-4,4'-다이메톡시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라하이드록시벤조페논 등을 들 수 있다. 특히 적합한 것으로서는, 2,2'-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)-6-(2H-벤조트라이아졸-2-일)페놀)을 들 수 있다.
배합제의 양은, 본 발명의 효과를 현저히 손상시키지 않는 범위에서 적절히 정해도 좋다. 예컨대, 연신전 적층체의 1mm 두께에서의 전광선 투과율이 80% 이상을 유지할 수 있는 범위로 해도 좋다.
수지 A의 중량 평균 분자량은, 수지 A를 이용하여 용융 압출법 또는 용액 유연법을 실시할 수 있는 범위로 조정하는 것이 바람직하다.
수지 A의 유리전이온도 TgA는 통상 80℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 이상, 더 바람직하게는 110℃ 이상, 특히 바람직하게는 120℃ 이상이다. 유리전이온도 TgA가 이와 같이 높은 것에 의해, 수지 A의 배향 완화를 저감할 수 있다. 유리전이온도 TgA의 상한에 특별히 제한은 없지만, 통상은 200℃ 이하이다.
후술하는 수지 B의 유리전이온도 TgB에서의 수지 A의 파단 신도는, 50% 이상인 것이 바람직하고, 80% 이상인 것이 보다 바람직하다. 파단 신도가 이 범위에 있으면, 연신에 의해 안정적으로 위상차판을 제작할 수 있다. 한편 파단 신도는, JISK7127에 기재된 시험편 타입 1B의 시험편을 이용하여, 인장 속도 100mm/분에 의해서 구한다. 또한, 수지 A의 파단 신도의 상한에 특별히 제한은 없지만, 통상은 200% 이하이다.
[2.2. 수지 B]
수지 B는, 고유 복굴절이 음인 수지이다. 통상은, 수지 B로서, 고유 복굴절이 음인 열가소성 수지를 이용한다.
수지 B의 고유 복굴절이 음이기 때문에, 통상, 수지 B는 고유 복굴절이 음인 중합체를 포함한다. 이 중합체의 예를 들면, 스타이렌 또는 스타이렌 유도체의 단독중합체 또는 다른 모노머와의 공중합체를 포함하는 폴리스타이렌계 중합체; 폴리아크릴로나이트릴 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 중합체, 또는 이들의 다원 공중합 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리스타이렌계 중합체에 포함되는 다른 모노머로서는, 예컨대, 아크릴로나이트릴, 무수 말레산, 메틸 메타크릴레이트 및 뷰타다이엔을 바람직한 것으로서 들 수 있다. 이들 중합체는 1종류를 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용해도 좋다. 이들 중에서도, 리타데이션의 발현성이 높다고 하는 관점에서, 폴리스타이렌계 중합체가 바람직하고, 더욱 내열성이 높다고 하는 점에서, 스타이렌 또는 스타이렌 유도체와 무수 말레산의 공중합체가 특히 바람직하다. 이 경우, 스타이렌계 중합체 100중량부에 대하여, 무수 말레산을 중합하여 형성되는 구조 단위(무수 말레산 단위)의 양은, 바람직하게는 5중량부 이상, 보다 바람직하게는 10중량부 이상, 특히 바람직하게는 15중량부 이상이며, 바람직하게는 30중량부 이하, 보다 바람직하게는 28중량부 이하, 특히 바람직하게는 26중량부 이하이다.
수지 B는 배합제를 포함하고 있어도 좋다. 그 예로서는, 수지 A가 포함하고 있어도 좋은 배합제와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 또한, 배합제는 1종류를 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용해도 좋다.
배합제의 양은, 본 발명의 효과를 현저히 손상시키지 않는 범위에서 적절히 정해도 좋다. 예컨대, 연신전 적층체의 1mm 두께에서의 전광선 투과율이 80% 이상을 유지할 수 있는 범위로 해도 좋다.
수지 B의 중량 평균 분자량은, 수지 B를 이용하여 용융 압출법 또는 용액 유연법을 실시할 수 있는 범위로 조정하는 것이 바람직하다.
수지 B의 유리전이온도 TgB는, 통상 80℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 이상, 더 바람직하게는 110℃ 이상, 특히 바람직하게는 120℃ 이상이다. 유리전이온도 TgB가 이와 같이 높은 것에 의해, 수지 B의 배향 완화를 저감할 수 있다. 유리전이온도 TgB의 상한에 특별히 제한은 없지만, 통상은 200℃ 이하이다.
상기 수지 A의 유리전이온도 TgA에서의 수지 B의 파단 신도는, 50% 이상인 것이 바람직하고, 80% 이상인 것이 보다 바람직하다. 파단 신도가 이 범위에 있으면, 연신에 의해 안정적으로 본 발명의 위상차판을 제작할 수 있다. 수지 B의 파단 신도의 상한에 특별히 제한은 없지만, 통상은 200% 이하이다.
수지 A의 유리전이온도 TgA와 수지 B의 유리전이온도 TgB의 차의 절대값은, 바람직하게는 5℃보다 크고, 보다 바람직하게는 8℃ 이상이며, 바람직하게는 40℃ 이하, 보다 바람직하게는 20℃ 이하이다. 상기 유리전이온도의 차의 절대값을 상기 범위의 하한치보다 크게 하는 것에 의해 리타데이션의 발현의 온도 의존성을 크게 할 수 있다. 한편, 상기 유리전이온도의 차의 절대값을 상기 범위의 상한치 이하로 하는 것에 의해 유리전이온도가 높은 수지의 연신을 용이하게 하여, 위상차판의 평면성을 높일 수 있다. 또한, 상기 유리전이온도 TgA는, 유리전이온도 TgB보다도 높은 것이 바람직하다. 따라서, 수지 A와 수지 B는 통상은 TgA>TgB+5℃의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
[2.3. 수지 C]
수지 C는, 고유 복굴절이 양인 수지이다. 통상은, 수지 C로서, 고유 복굴절이 양인 열가소성 수지를 이용한다. 또한, 수지 C는, 고유 복굴절이 양인 중합체 X와, 고유 복굴절이 음인 중합체 Y의 가교 입자를 포함한다.
중합체 X로서는, 예컨대, 수지 A의 설명에 있어서 예시한 고유 복굴절이 양인 중합체를 들 수 있다. 그 중에서도, 중합체 X로서는, 리타데이션의 발현성, 저온에서의 연신성, 및 수지층 c와 수지층 c 이외의 층의 접착성의 관점에서 폴리카보네이트 중합체가 바람직하다. 또한, 중합체 X는 1종류를 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용해도 좋다.
중합체 Y로서는, 예컨대, 수지 B의 설명에 있어서 예시한 고유 복굴절이 음인 중합체를 들 수 있다. 그 중에서도, 중합체 Y로서는, 리타데이션의 발현성이 높다고 하는 관점에서, 폴리스타이렌계 중합체가 바람직하다. 또한, 중합체 Y는 1종류를 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용해도 좋다.
중합체 Y의 가교 입자는, 중합체 Y의 가교물에 의해서 형성된 입자이다. 이와 같은 중합체 Y의 가교 입자는, 예컨대, 스타이렌을 다이바이닐벤젠의 존재 하에 현탁 중합하는 것에 의해 제조할 수 있다.
중합체 Y의 가교 입자의 양은, 중합체 X의 양을 100중량부로 하여, 통상 0.01중량부 이상, 바람직하게는 0.1중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.3중량부 이상이며, 통상 30중량부 이하, 바람직하게는 20중량부 이하, 보다 바람직하게는 10중량부 이하이다. 중합체 Y의 가교 입자의 양을 상기 범위의 하한치 이상으로 하는 것에 의해 수지층 c에 발현되는 리타데이션을 억제할 수 있고, 상한치 이하로 하는 것에 의해 헤이즈를 억제할 수 있다.
중합체 Y의 체적 평균 입자경은, 통상 0.1μm 이상, 바람직하게는 0.2μm 이상, 보다 바람직하게는 0.3μm 이상이며, 통상 1.5μm 이하, 바람직하게는 1.2μm 이하, 보다 바람직하게는 0.9μm 이하이다. 중합체 Y의 가교 입자경을 상기 범위의 하한치 이상으로 하는 것에 의해 2차 응집을 억제할 수 있고, 상한치 이하로 하는 것에 의해 압출 성형 시에 폴리머 필터로 포집되는 것을 억제할 수 있다.
수지 C는 배합제를 포함하고 있어도 좋다. 그 예로서는, 수지 A가 포함하고 있어도 좋은 배합제와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 또한, 배합제는 1종류를 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용해도 좋다.
배합제의 양은, 본 발명의 효과를 현저히 손상시키지 않는 범위에서 적절히 정해도 좋다. 예컨대, 연신전 적층체의 1mm 두께에서의 전광선 투과율이 80% 이상을 유지할 수 있는 범위로 해도 좋다.
수지 C의 중량 평균 분자량은, 수지 C를 이용하여 용융 압출법 또는 용액 유연법을 실시할 수 있는 범위로 조정하는 것이 바람직하다.
수지 C의 유리전이온도 TgC는, 수지 A의 항에서 설명한 것과 마찬가지의 이유에 의해, 수지 A의 유리전이온도 TgA와 마찬가지의 범위로 해도 좋다.
또한, 수지 B의 유리전이온도 TgB에서의 수지 C의 파단 신도는, 수지 A의 항에서 설명한 것과 마찬가지의 이유에 의해, 수지 B의 유리전이온도 TgB에서의 수지 A의 파단 신도와 마찬가지의 범위로 해도 좋다.
또, 수지 C의 유리전이온도 TgC와 수지 B의 유리전이온도 TgB의 차의 절대값은, 수지 B의 항에서 설명한 것과 마찬가지의 이유에 의해, 수지 A의 유리전이온도 TgA와 수지 B의 유리전이온도 TgB의 차의 절대값과 마찬가지의 범위로 해도 좋다.
통상, 수지 C의 유리전이온도 TgC에는, 중합체 Y의 가교 입자는 큰 영향을 주지 않는다. 이것은, 가교 입자를 형성하는 중합체 Y가 가교되어 있기 때문에, 고온에서도 가교 입자가 입자 형상을 유지하는 성질을 갖기 때문이다. 이 점은, 예컨대 가교하지 않고 있는 중합체 Y를 중합체 X에 혼합한 수지에 있어서는 중합체 Y의 분자량 및 양이 당해 수지의 유리전이온도에 영향을 준다고 생각되는 것과 대조적이다. 따라서, 수지 C의 유리전이온도 TgC를 조정하는 경우에는, 중합체 X에 대하여 제어를 행하는 것이 바람직하다.
또, 수지 C는, 중합체 Y의 가교 입자를 포함하는 것 이외는 수지 A와 마찬가지의 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 따라서, 중합체 X 및 배합제는, 수지 A가 포함하는 중합체 및 배합제와 동일한 것을 포함하는 것이 바람직하고, 또한 그들의 양도 수지 A와 동일한 양으로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 연신전 적층체 또는 위상차판에, 만곡이나 휨이 생기는 것을 억제할 수 있다.
[2.4. 연신전 적층체의 형성 방법]
연신전 적층체는, 공압출법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 공압출법은, 용융 상태로 한 복수의 수지를 압출하여 성형하는 방법이다. 공압출법은, 제조 효율의 점, 및 연신전 적층체 중에 용제 등의 휘발성 성분을 잔류시키지 않는다고 하는 점에서 우수하다.
또한, 중합체 Y가 가교하고 있기 때문에, 수지 C를 용융 상태로 한 경우에도, 가교 입자는 입자의 형상을 유지한 채로 수지 C 내에 분산될 수 있다. 이 때, 가교 입자의 분산성은 양호하기 때문에, 수지 C에는 헤이즈가 생기기 어렵다. 이에 반하여, 가령 중합체 X와 미가교 중합체 Y를 포함하는 수지를 이용하여 공압출법을 실시하면, 중합체 X와 중합체 Y가 상분리되어 중합체 X 또는 중합체 Y의 응집 덩어리가 생겨, 수지 C가 백탁(白濁)될 가능성이 있다. 따라서, 중합체 Y의 가교 입자를 이용하는 것에는, 공압출법에 있어서 헤이즈를 방지하여, 투명성을 높이는 의의가 있다.
공압출 방법으로서는, 예컨대, 공압출 T 다이법, 공압출 인플레이션법, 공압출 라미네이션법 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 공압출 T 다이법이 바람직하다. 공압출 T 다이법에는 피드 블록 방식 및 멀티매니폴드 방식이 있다. 그 중에서도, 수지층 a 및 수지층 c의 두께의 편차를 적게 할 수 있는 점에서, 멀티매니폴드 방식이 특히 바람직하다.
공압출 T 다이법을 채용하는 경우, T 다이를 갖는 압출기에 있어서의 수지의 용융 온도는, 각 수지의 유리전이온도(Tg)보다도, 80℃ 높은 온도 이상으로 하는 것이 바람직하고, 100℃ 높은 온도 이상으로 하는 것이 보다 바람직하며, 또한 180℃ 높은 온도 이하로 하는 것이 바람직하고, 150℃ 높은 온도 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 압출기에서의 수지의 용융 온도를 상기 범위의 하한치 이상으로 하는 것에 의해 수지의 유동성을 충분히 높일 수 있고, 상한치 이하로 하는 것에 의해 수지의 열화를 방지할 수 있다.
통상, 다이스의 개구부로부터 압출된 시트상의 용융 수지는, 냉각 드럼에 밀착시키도록 한다. 용융 수지를 냉각 드럼에 밀착시키는 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예컨대, 에어 나이프 방식, 배큠 박스 방식, 정전 밀착 방식 등을 들 수 있다.
냉각 드럼의 수는 특별히 제한되지 않지만, 통상은 2개 이상이다. 또한, 냉각 드럼의 배치 방법으로서는, 예컨대, 직선형, Z형, L형 등을 들 수 있지만 특별히 제한되지 않는다. 또한 다이스의 개구부로부터 압출된 용융 수지의 냉각 드럼으로의 통과 방법도 특별히 제한되지 않는다.
냉각 드럼의 온도에 의해, 압출된 시트상의 수지의 냉각 드럼으로의 밀착 상태가 변화된다. 냉각 드럼의 온도를 높이면 밀착은 잘 되지만, 온도를 지나치게 높이면 시트상의 수지가 냉각 드럼으로부터 벗겨지지 않고서 드럼에 감겨붙을 가능성이 있다. 그 때문에, 냉각 드럼 온도는, 다이스로부터 압출하는 수지 A, 수지 B 및 수지 C 중 드럼에 접촉하는 층의 수지의 유리전이온도를 Tg로 하면, 바람직하게는 (Tg+30)℃ 이하, 더 바람직하게는 (Tg-5)℃∼(Tg-45)℃의 범위로 한다. 그러한 것에 의해 미끄러짐이나 흠집 등의 문제를 방지할 수 있다.
여기서, 연신전 적층체 중의 잔류 용제의 함유량은 적게 하는 것이 바람직하다. 그를 위한 수단으로서는, 예컨대, (1) 원료가 되는 수지의 잔류 용제를 적게 하는 것; (2) 연신전 적층체를 성형하기 전에 수지를 예비 건조하는 것; 등의 수단을 들 수 있다. 예비 건조는, 예컨대 수지를 펠렛 등의 형태로 하여, 열풍 건조기 등으로 행해진다. 건조 온도는 100℃ 이상이 바람직하고, 건조 시간은 2시간 이상이 바람직하다. 예비 건조를 행하는 것에 의해, 연신전 적층체 중의 잔류 용제를 저감시킬 수 있고, 또한 압출된 시트상의 수지의 발포를 막을 수 있다.
[2.5. 연신전 적층체]
연신전 적층체는, 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 수지 C를 함유하는 수지층 c를 이 순서로 구비한다. 또한, 수지층 a는 수지 A로 이루어지는 층인 것이 바람직하고, 수지층 b는 수지 B로 이루어지는 층인 것이 바람직하고, 수지층 c는 수지 C로 이루어지는 층인 것이 바람직하다. 통상, 수지층 a와 수지층 b는 직접 접하고 있고, 또한 수지층 b와 수지층 c도 직접 접하고 있다.
수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 두께는, 제조해야 할 위상차판의 리타데이션에 따라 설정할 수 있다. 단, 수지층 c의 두께는, 수지층 a의 두께보다도 얇게 하는 것이 바람직하다. 즉, 특히 얇은 수지층 c에 중합체 Y의 가교 입자를 포함시키는 것이 바람직하다. 특히 얇은 수지층 c에 가교 입자를 포함시켜 당해 수지층 c의 두께를 두껍게 할 수 있도록 함으로써, 연신전 적층체에 있어서 수지층 c의 두께가 불균일하게 되지 않도록 하기 위해서이다. 또한, 연신전 적층체의 연신 배율을 높게 해도 수지층 c가 파손되기 어렵게 되도록 하기 위해서이다.
예컨대, 수지 A와 수지 C가, 중합체 Y의 가교 입자를 제외하고 마찬가지인 경우에 있어서는, 수지층 a의 두께와 수지층 c의 두께의 비인 「수지층 a의 두께/수지층 c의 두께」는, 1.5/1 이상인 것이 바람직하다. 또한, 수지층 c의 두께 정밀도를 유지하는 관점에서, 「수지층 a의 두께/수지층 c의 두께」는 10/1 이하인 것이 바람직하다.
또, 위상차판으로서 삼차원 위상차판을 제조하는 경우, 통상은, 수지층 b의 두께는, 수지층 a 및 수지층 c의 두께의 합보다도 두꺼워진다. 예컨대, 수지 A 및 수지 C로서 폴리카보네이트 중합체를 포함하는 수지를 이용하고, 수지 B로서 폴리스타이렌계 중합체를 포함하는 수지를 이용하여 삼차원 위상차판을 제조하는 경우, 수지층 a 및 수지층 c의 두께의 총합과, 수지층 b의 두께의 총합의 비((수지층 a의 두께의 총합 + 수지층 c의 두께의 총합)/수지층 b의 두께의 총합)는, 통상 1/15 이상, 바람직하게는 1/10 이상이며, 또한 통상 1/4 이하이다. 이것에 의해, 리타데이션의 발현의 온도 의존성을 크게 할 수 있다.
또한, 연신전 적층체의 총 두께는, 바람직하게는 10μm 이상, 보다 바람직하게는 20μm 이상, 특히 바람직하게는 30μm 이상이며, 바람직하게는 500μm 이하, 보다 바람직하게는 300μm 이하, 특히 바람직하게는 250μm 이하이다. 연신전 적층체를 상기 범위의 하한 이상으로 하는 것에 의해 충분한 리타데이션을 발현시키거나 기계적 강도를 높게 하거나 할 수 있고, 상기 범위의 상한 이하로 하는 것에 의해 위상차판에 충분한 유연성을 가지게 하여, 취급성을 높일 수 있다.
연신전 적층체는, 온도 T1 및 T2라는 상이한 온도에서 서로 대략 직교하는 상이한 방향으로 연신하는 것에 의해, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 각각에 있어서 각 온도 T1 및 T2, 및 연신 방향에 따라 리타데이션이 생긴다고 하는 성질을 갖는다. 본 발명의 위상차판의 제조방법에 의해서 삼차원 위상차판을 제조하는 경우에는, 이 성질을 이용하여 위상차판을 제조한다. 이 경우, 수지층 a에 생긴 리타데이션과, 수지층 b에 생긴 리타데이션과, 수지층 c에 생긴 리타데이션을 합성하는 것에 의해, 위상차판의 NZ 계수를 0 이상 1 이하로 할 수 있다.
수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c에 있어서 연신에 의해 생기는 리타데이션의 크기는, 연신전 적층체의 두께, 연신 온도, 및 연신 배율 등에 따라 결정된다. 그 때문에, 연신전 적층체의 구체적인 구성은, 발현시키고자 하는 편광판 보상 기능 등의 광학적 기능에 따라 정하는 것이 바람직하다.
그 중에서도, 연신전 적층체는, 어떤 일 방향으로의 연신 방향(즉, 1축 연신 방향)을 X축, 1축 연신 방향에 대하여 필름면 내에서 직교하는 방향을 Y축, 및 필름 두께 방향을 Z축으로 했을 때에, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광(이하, 적절히 「XZ 편광」이라고 한다)의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광(이하, 적절히 「YZ 편광」이라고 한다)에 대한 위상이,
온도 T1에서 X축 방향으로 1축 연신했을 때에는 늦고,
온도 T1과는 상이한 온도 T2에서 X축 방향으로 1축 연신했을 때에는 앞선다
는 요건(이하, 적절히 「요건 P」라고 한다)을 만족시키는 것이 바람직하다.
상기 요건 P는, 연신전 적층체의 면내의 다양한 방향 중, 적어도 하나의 방향을 X축으로 한 경우에 만족시키도록 한다. 통상, 연신전 적층체는 등방(等方)인(즉, 이방성을 갖지 않는) 원반 필름이기 때문에, 면내의 하나의 방향을 X축으로 했을 때에 요건 P를 만족시키면, 다른 어떤 방향을 X축으로 했을 때도 요건 P를 만족시킬 수 있다.
1축 연신에 의해서 X축에 지상축이 나타나는 필름에서는, XZ 편광은 YZ 편광에 대하여 위상이 늦는다. 반대로 1축 연신에 의해서 X축에 진상축이 나타나는 필름에서는, XZ 편광은 YZ 편광에 대하여 위상이 앞선다.
이와 같이, 요건 P를 만족시키는 경우, 연신전 적층체는, 지상축 또는 진상축이 나타나는 방식이 연신 온도에 의존하는 필름으로 된다. 이와 같은 리타데이션의 발현의 온도 의존성은, 예컨대, 수지 A, 수지 B 및 수지 C의 광탄성 계수, 및 각 층의 두께비 등의 관계를 조정함으로써 조정할 수 있다.
면내의 리타데이션은, 연신 방향인 X축 방향의 굴절률 nx와 연신 방향에 직교하는 방향인 Y축 방향의 굴절률 ny의 차(=nx-ny)에 두께 d를 곱하여 구해지는 값이다. 수지층 a와 수지층 b와 수지층 c를 적층했을 때의 적층체의 리타데이션은, 수지층 a의 리타데이션과 수지층 b의 리타데이션과 수지층 c의 리타데이션으로부터 합성된다. 그래서, 높은 온도 T1 및 낮은 온도 T2에서의 연신에 의해서, 수지층 a와 수지층 b와 수지층 c를 포함하는 적층체의 리타데이션의 부호가 반대로 되도록 하기 위해서, (i) 낮은 온도 T2에서의 연신으로, 유리전이온도가 높은 수지가 발현하는 리타데이션의 절대값이 유리전이온도가 낮은 수지가 발현하는 리타데이션의 절대값보다도 작아지고, (ii) 높은 온도 T1에서의 연신으로, 유리전이온도가 낮은 수지가 발현하는 리타데이션의 절대값이 유리전이온도가 높은 수지가 발현하는 리타데이션의 절대값보다도 작아지도록, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 두께를 조정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 일 방향으로의 연신(즉, 1축 연신)에 의해서 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 각각에 발현되는 X축 방향의 굴절률 nx와 Y축 방향의 굴절률 ny의 차; 수지층 a의 두께의 총합; 수지층 b의 두께의 총합; 및 수지층 c의 두께의 총합을 조정함으로써, 요건 P(즉, XZ 편광의 YZ 편광에 대한 위상이, 온도 T1에서 X축 방향으로 1축 연신했을 때에는 늦고, 온도 T2에서 X축 방향으로 1축 연신했을 때에는 앞선다는 요건)를 만족시키는 연신전 적층체를 얻을 수 있다.
요건 P를 만족시키는 연신전 적층체를 연신한 경우의 리타데이션의 발현에 대하여, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1은, 수지층 a 및 c를 구성하는 수지 A 및 C의 유리전이온도 TgA 및 TgC가 높고, 수지층 b를 구성하는 수지 B의 유리전이온도 TgB가 낮다고 가정한 경우에, 수지층 a 및 c와 수지층 b를 연신했을 때의 리타데이션 Δ의 온도 의존성과, 연신전 적층체를 연신했을 때의 리타데이션 Δ의 온도 의존성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같은 연신전 적층체에서는, 온도 Tb에서의 연신에서는 수지층 a 및 c에서 발현되는 플러스의 리타데이션에 비하여 수지층 b에서 발현되는 마이너스의 리타데이션 쪽이 크기 때문에, 위상차판 전체로서는 마이너스의 리타데이션 Δ를 발현하게 된다. 한편, 온도 Ta에서의 연신에서는 수지층 a 및 c에서 발현되는 플러스의 리타데이션에 비하여 수지층 b에서 발현되는 마이너스의 리타데이션 쪽이 작기 때문에, 위상차판 전체로서는 플러스의 리타데이션 Δ를 발현하게 된다. 따라서, 이와 같은 상이한 온도 Ta 및 Tb의 연신을 조합하는 것에 의해, 각 온도에서의 연신으로 생기는 리타데이션을 합성하여, 원하는 리타데이션을 갖고, 나아가서는 원하는 광학적 기능을 발휘하는 위상차판을 안정되게 실현할 수 있다.
또한, 연신전 적층체에 있어서, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 각 두께의 편차는 전면(全面)에서 1μm 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 위상차판을 표시 장치에 설치한 경우에, 그 표시 장치의 색조의 편차가 작게 할 수 있다. 또한, 장기 사용 후의 색조 변화를 균일하게 할 수 있게 된다.
상기와 같이 A층, B 층 및 C층의 막 두께의 편차를 전면에서 1μm 이하로 하기 위해서, 예컨대, 하기의 (1)∼(6)과 같이 해도 좋다.
(1) 압출기 내에 눈 크기가 20μm 이하인 폴리머 필터를 설치한다.
(2) 기어 펌프를 5rpm 이상으로 회전시킨다.
(3) 다이스 주위에 포위 수단을 배치한다.
(4) 에어 갭을 200mm 이하로 한다.
(5) 필름을 냉각 롤 상에 캐스팅할 때에 에지 피닝(edge pinning)을 행한다.
(6) 압출기로서 2축 압출기 또는 스크류 형식이 더블 플라이트형인 단축 압출기를 이용한다.
각 수지층의 두께는, 시판되는 접촉식 두께계를 이용하여, 필름의 총 두께를 측정하고, 이어서 두께 측정 부분을 절단하고 단면을 광학 현미경으로 관찰하여, 각 층의 두께비를 구하고, 그 비율로부터 계산할 수 있다. 또한, 이 조작을 필름의 MD 방향(필름의 흐름 방향) 및 TD 방향(필름의 폭 방향)에서 일정 간격마다 행하여, 두께의 평균값 및 편차를 구해도 좋다.
두께의 편차는, 상기에서 측정한 측정값의 산술 평균값 Tave를 기준으로 하고, 측정한 두께 T 중의 최대값을 Tmax, 최소값을 Tmin으로 하여, 이하의 식으로부터 산출한다.
두께의 편차(μm)=「Tave-Tmin」 및 「Tmax-Tave」 중의 큰 쪽.
연신전 적층체는, 본 발명의 효과를 현저히 손상시키지 않는 한 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c 이외에 그 밖의 임의의 층을 가져도 좋다. 임의의 층으로서는, 예컨대, 각 수지층 사이를 접착하는 접착층, 필름의 미끄러짐성을 좋게 하는 매트층, 내충격성 폴리메타크릴레이트 수지층 등의 하드 코팅층, 반사 방지층, 방오층 등을 들 수 있다. 임의의 층은, 공압출에 의해 얻어진 연신전 적층체에 대하여 뒤로부터 설치하도록 해도 좋지만, 수지 A, 수지 B 및 수지 C를 공압출할 때에 임의의 층의 형성 재료를 수지 A, 수지 B 및 수지 C와 공압출하도록 해도 좋다.
연신전 적층체는, 전광선 투과율이 85% 이상인 것이 바람직하다. 얻어지는 위상차판을 광학 부재로서 적합한 것으로 하기 위해서이다. 또한 상한은, 이상적으로는 100%이다. 상기 광선 투과율은, JIS K0115에 준거하여, 분광 광도계(닛폰분광사(JASCO Corporation)제, 자외 가시 근적외 분광 광도계 「V-570」)를 이용하여 측정할 수 있다.
연신전 적층체의 헤이즈는, 바람직하게는 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하, 특히 바람직하게는 1% 이하이다. 헤이즈를 낮은 값으로 하는 것에 의해, 제조되는 위상차판을 조립한 표시 장치의 표시 화상의 선명성을 높일 수 있다. 또한 하한은, 이상적으로는 제로(0)이다. 여기서, 헤이즈는, JIS K7361-1997에 준거하여, 닛폰덴쇼쿠공업사(Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.)제 「탁도계 NDH-300A」를 이용하여 5개소 측정하고, 그로부터 구한 평균값이다.
연신전 적층체는, ΔYI가 5 이하인 것이 바람직하고, 3 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 ΔYI가 상기 범위에 있으면, 착색이 없고 시인성이 양호해진다. 또한 하한은, 이상적으로는 제로이다. ΔYI는, ASTM E313에 준거하여, 닛폰덴쇼쿠공업사제 「분광색차계 SE2000」을 이용하여 측정한다. 마찬가지의 측정을 5회 행하여, 그 산술 평균값으로서 구한다.
연신전 적층체의 외표면은, MD 방향으로 신장하는 불규칙하게 생기는 선상 오목부나 선상 볼록부(이른바 다이 라인)를 실질적으로 갖지 않고, 평탄한 것이 바람직하다. 여기서, 「불규칙하게 생기는 선상 오목부나 선상 볼록부를 실질적으로 갖지 않고, 평탄」이란, 가령 선상 오목부나 선상 볼록부가 형성되었다고 해도, 깊이가 50nm 미만 또는 폭이 500nm보다 큰 선상 오목부인 것, 및 높이가 50nm 미만 또는 폭이 500nm보다 큰 선상 볼록부인 것이다. 보다 바람직하게는, 깊이가 30nm 미만 또는 폭이 700nm보다 큰 선상 오목부인 것, 및 높이가 30nm 미만 또는 폭이 700nm보다 큰 선상 볼록부인 것이다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 선상 오목부나 선상 볼록부에서의 광의 굴절 등에 근거하는, 광의 간섭이나 광 누출의 발생을 방지할 수 있어, 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 불규칙하게 생긴다란, 의도하지 않은 위치에 의도하지 않은 치수, 형상 등으로 형성된다는 것이다.
전술한 선상 오목부의 깊이나, 선상 볼록부의 높이, 및 이들의 폭은, 다음에 기술하는 방법으로 구할 수 있다. 연신전 적층체에 광을 조사하고, 투과광을 스크린에 비춰, 스크린 상에 나타나는 광의 명 또는 암의 줄무늬가 있는 부분(이 부분은 선상 오목부의 깊이 및 선상 볼록부의 높이가 큰 부분이다)을 30mm각으로 잘라낸다. 잘라낸 필름편의 표면을 삼차원 표면구조 해석 현미경(시야 영역 5mm×7mm)을 이용하여 관찰하고, 이것을 3차원 화상으로 변환하여, 이 3차원 화상으로부터 단면 프로파일을 구한다. 단면 프로파일은 시야 영역에서 1mm 간격으로 구한다.
이 단면 프로파일에 평균선을 긋는다. 이 평균선으로부터 선상 오목부의 밑바닥까지의 길이가 선상 오목부 깊이로 되고, 또한 이 평균선으로부터 선상 볼록부의 정상까지의 길이가 선상 볼록부 높이로 된다. 평균선과 프로파일의 교점 사이의 거리가 폭으로 된다. 이들 선상 오목부 깊이 및 선상 볼록부 높이의 측정값으로부터 각각 최대값을 구하여, 그 최대값을 나타낸 선상 오목부 또는 선상 볼록부의 폭을 각각 구한다. 이상으로부터 구해진 선상 오목부 깊이 및 선상 볼록부 높이의 최대값, 그 최대값을 나타낸 선상 오목부의 폭 및 선상 볼록부의 폭을, 그 필름의 선상 오목부의 깊이, 선상 볼록부의 높이 및 그들의 폭으로 한다.
연신전 적층체는, 그 TD 방향의 치수를, 예컨대 500mm∼2000mm로 해도 좋다. 또한, 연신전 적층체는, 그 MD 방향의 치수에 제한은 없지만, 장척의 필름인 것이 바람직하다.
[3. 제 1 연신 공정]
제 1 연신 공정에서는, 연신전 적층체를 온도 T1에서 일 방향으로 연신한다. 즉, 연신전 적층체를 온도 T1에서 1축 연신한다. 온도 T1에서 연신하면, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 각각에 있어서, 연신전 적층체의 구성, 연신 온도 T1 및 연신 배율 등에 따라 리타데이션이 생겨, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 전체로서도 리타데이션이 생긴다. 이 때, 예컨대 연신전 적층체가 요건 P를 만족시키는 경우에는, XZ 편광의 YZ 편광에 대한 위상은 늦는다.
온도 T1은, 원하는 리타데이션이 얻어지도록, 적절한 온도로 설정한다. 예컨대, 수지 A의 유리전이온도 TgA 및 수지 C의 유리전이온도 TgC가 수지 B의 유리전이온도 TgB보다도 높은 경우, 온도 T1은 다음과 같이 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 온도 T1은, 수지 A의 유리전이온도 TgA, 수지 B의 유리전이온도 TgB, 수지 C의 유리전이온도 TgC를 기준으로 하여, TgB보다 높은 것이 바람직하고, TgB+5℃보다 높은 것이 보다 바람직하고, TgB+10℃보다 높은 것이 더 바람직하며, 또한 TgA 및 TgC 중 어느 것인가 높은 온도+40℃보다 낮은 것이 바람직하고, TgA 및 TgC 중 어느 것인가 높은 온도+20℃보다 낮은 것이 보다 바람직하다. 온도 T1을 상기 온도 범위의 하한보다도 높게 하면 수지층 b의 면내 리타데이션 Reb 및 두께 방향의 리타데이션 Rtb를 원하는 범위로 안정되게 수렴시킬 수 있다. 또한, 온도 T1을 상기 온도 범위의 상한보다도 낮게 하면, 수지층 a의 면내 리타데이션 Rea 및 두께 방향의리타데이션 Rta, 및 수지층 c의 면내 리타데이션 Rec 및 두께 방향의 리타데이션 Rtc를 원하는 범위로 안정되게 수렴시킬 수 있다.
또한, 연신전 적층체에 있어서 수지층 c의 두께를 두껍게 할 수 있기 때문에, 연신전 적층체를 종래보다도 높은 연신 배율로 연신해도, 수지층 c의 파손 또는 두께의 불균일은 생기기 어렵다. 이 때문에, 제 1 연신 공정에서는, 통상 3배 이상, 바람직하게는 3.3배 이상, 보다 바람직하게는 3.5배 이상의 높은 연신 배율로 연신할 수 있다. 이와 같이 높은 연신 배율로 연신할 수 있기 때문에, 얻어지는 위상차판의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 또한, 위상차판을 안정되게 제조하는 관점에서, 상한은, 통상 6배 이하, 바람직하게는 5배 이하, 보다 바람직하게는 4배 이하이다.
1축 연신은, 종래 공지된 방법으로 행해도 좋다. 예컨대, 롤 사이의 주속(周速)의 차를 이용하여 세로 방향(통상은 MD 방향과 일치한다)으로 1축 연신하는 방법; 텐터를 이용하여 가로 방향(통상은 TD 방향과 일치한다)으로 1축 연신하는 방법; 등을 들 수 있다. 세로 방향으로 1축 연신하는 방법으로서는, 예컨대, 롤 사이에서의 IR 가열 방식 및 플로트 방식 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 광학적인 균일성이 높은 위상차판이 얻어지는 점에서, 플로트 방식이 적합하다. 한편, 가로 방향으로 1축 연신하는 방법으로서는, 텐터법을 들 수 있다.
연신할 때에는, 연신 불균일 및 두께 불균일을 작게 하기 위해서, 연신 존에 있어서 필름의 폭 방향으로 온도차가 있도록 해도 좋다. 연신 존에 있어서 필름의 폭 방향으로 온도차를 있도록 하기 위해서는, 예컨대, 온풍 노즐의 개도(開度)를 폭 방향에서 조정하거나, IR 히터를 폭 방향으로 정렬시켜 가열 제어하거나 하는 등, 공지된 수법을 사용할 수 있다.
[4. 제 2 연신 공정]
제 1 연신 공정 후, 제 2 연신 공정을 행한다. 제 2 연신 공정에서는, 제 1 연신 공정에서 일 방향으로 연신한 연신전 적층체를, 제 1 연신 공정에서의 연신 방향과는 대략 직교하는 타 방향으로 연신한다.
또한 제 2 연신 공정에서는, 온도 T1보다도 낮은 온도 T2에서 연신전 적층체를 연신한다. 즉, 연신전 적층체를 상대적으로 낮은 온도 T2에서 1축 연신한다. 온도 T2에서 연신하면, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 각각에 있어서, 연신전 적층체의 구성, 연신 온도 T2 및 연신 배율 등에 따라 리타데이션이 생겨, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 전체로서도 리타데이션이 생긴다. 이 때, 예컨대 연신전 적층체가 요건 P를 만족시키는 것이면, 제 2 연신 공정에서의 연신에 의해 XZ 편광의 YZ 편광에 대한 위상은 앞선다.
온도 T2는, 원하는 리타데이션이 얻어지도록, 적절한 온도로 설정한다. 예컨대, 수지 A의 유리전이온도 TgA 및 수지 C의 유리전이온도 TgC가 수지 B의 유리전이온도 TgB보다도 높은 경우, 온도 T2는 다음과 같이 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 온도 T2는, 수지 B의 유리전이온도 TgB를 기준으로 하여, TgB-20℃보다 높은 것이 바람직하고, TgB-10℃보다 높은 것이 보다 바람직하며, 또한 TgB+5℃보다 낮은 것이 바람직하고, TgB보다 낮은 것이 보다 바람직하다. 연신 온도 T2를 상기 온도 범위의 하한보다도 높게 하면 연신 시에 연신전 적층체가 파단되거나 백탁되거나 하는 것을 방지할 수 있고, 연신 온도 T2를 상기 온도 범위의 상한보다도 낮게 하면 수지층 b의 면내 리타데이션 Reb 및 두께 방향의 리타데이션 Rtb를 원하는 범위로 안정되게 수렴시킬 수 있다.
또한, 온도 T1과 온도 T2의 차는, 통상 5℃ 이상, 바람직하게는 10℃ 이상이다. 온도 T1과 온도 T2의 차를 상기와 같이 크게 함으로써, 위상차판에 편광판 보상 기능을 안정되게 발현시킬 수 있다. 한편, 온도 T1과 온도 T2의 차의 상한에 제한은 없지만, 공업 생산성의 관점에서는 100℃ 이하이다.
제 2 연신 공정에서의 1축 연신은, 제 1 연신 공정에서의 1축 연신에서 채용할 수 있는 방법과 마찬가지의 방법을 적용해도 좋다. 단, 제 2 연신 공정에서의 1축 연신은, 제 1 연신 공정에서의 1축 연신보다도 작은 연신 배율로 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 2 연신 공정에서의 연신 배율은 1.1배∼2배인 것이 바람직하고, 1.1배∼1.5배인 것이 보다 바람직하다.
제 1 연신 공정 및 제 2 연신 공정에서의 연신 방향의 조합은, 예컨대, 제 1 연신 공정에서 세로 방향으로 연신하고 제 2 연신 공정에서 가로 방향으로 연신하거나, 제 1 연신 공정에서 가로 방향으로 연신하고 제 2 연신 공정에서 세로 방향으로 연신하거나, 제 1 연신 공정에서 경사 방향으로 연신하고 제 2 연신 공정에서 그것에 대략 직교하는 경사 방향으로 연신하거나 해도 좋다. 여기서 경사 방향이란, 세로 방향 및 가로 방향의 양쪽에 평행이 아닌 방향을 나타낸다. 그 중에서도, 제 1 연신 공정에서 가로 방향으로 연신하고, 제 2 연신 공정에서 세로 방향으로 연신하는 것이 바람직하다. 연신 배율이 작은 제 2 연신 공정에서의 연신을 세로 방향으로 행하도록 함으로써, 얻어지는 위상차판의 전체 폭에 걸쳐 광축의 방향의 편차를 작게 할 수 있기 때문이다.
전술한 바와 같이 연신전 적층체에 대하여 제 1 연신 공정과 제 2 연신 공정을 행하는 것에 의해, 제 1 연신 공정 및 제 2 연신 공정의 각각에 있어서 수지층 a 및 수지층 b에 연신 온도, 연신 방향 및 연신 배율 등에 따른 리타데이션이 생긴다. 이 때문에, 제 1 연신 공정과 제 2 연신 공정을 거쳐 얻어지는 위상차판에서는, 제 1 연신 공정 및 제 2 연신 공정의 각각에 있어서 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c에 생긴 리타데이션이 합성되는 것에 의해, 원하는 리타데이션이 생기게 된다. 따라서, 제 2 연신 공정에 의해, 원하는 리타데이션을 갖는 위상차판을 얻을 수 있다.
또한, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c를 구비하는 연신전 적층체를 공연신하는 것에 의해, 따로따로 연신한 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c를 접합하여 위상차판을 제조하는 경우에 비하여, 제조 공정을 단축하여 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 고유 복굴절값이 음인 수지 B를 함유하는 수지층 b는, 단독으로는 연신하기 어렵고, 연신 불균일이나 파단 등이 생기는 경우가 있지만, 수지층 a 및 수지층 c로 보호하는 것에 의해, 안정되게 공연신하는 것이 가능해지고, 또한 수지층 b의 두께 불균일을 작게 할 수 있다.
[5. 그 밖의 공정]
본 발명의 위상차판의 제조방법에 있어서는, 원하는 위상차판이 얻어지는 한, 전술한 적층체 형성 공정, 제 1 연신 공정 및 제 2 연신 공정 이외에 임의의 공정을 행하도록 해도 좋다.
예컨대, 연신전 적층체를 연신하기 전에, 연신전 적층체를 미리 가열하는 공정(예열 공정)을 마련해도 좋다. 연신전 적층체를 가열하는 수단으로서는, 예컨대, 오븐형 가열 장치, 래디에이션 가열 장치, 또는 액체 중에 담그는 것 등을 들 수 있다. 그 중에서도 오븐형 가열 장치가 바람직하다. 예열 공정에서의 가열 온도는, 통상은 연신 온도-40℃ 이상, 바람직하게는 연신 온도-30℃ 이상이며, 통상은 연신 온도+20℃ 이하, 바람직하게는 연신 온도+15℃ 이하이다. 한편 연신 온도란, 가열 장치의 설정 온도를 의미한다.
또한, 예컨대 제 1 연신 공정 및 제 2 연신 공정 중 한쪽 또는 양쪽의 후에, 연신한 필름을 고정 처리해도 좋다. 고정 처리에 있어서의 온도는, 통상은 실온 이상, 바람직하게는 연신 온도-40℃ 이상이며, 통상은 연신 온도+30℃ 이하, 바람직하게는 연신 온도+20℃ 이하이다.
또, 예컨대, 얻어진 위상차판의 표면에, 예컨대 매트층, 하드 코팅층, 반사 방지층, 방오층 등을 설치하는 공정을 행해도 좋다.
[6. 위상차판]
전술한 제조방법에 의해 위상차판이 얻어진다. 전술한 제 1 연신 공정 및 제 2 연신 공정을 거쳐 얻어지는 위상차판은, 각 연신 공정의 연신 조건에 따라, (1) 연신 후의 수지층 a의 지상축, 연신 후의 수지층 b의 지상축, 및 연신 후의 수지층 c의 지상축이 서로 대략 평행한 태양; (2) 연신 후의 수지층 a 및 수지층 c의 지상축이, 연신 후의 수지층 b의 지상축과 대략 직교하는 태양의 2개의 태양이 생각된다. 이 중, 통상은, (1) 연신 후의 수지층 a의 지상축, 연신 후의 수지층 b의 지상축, 및 연신 후의 수지층 c의 지상축이 서로 대략 평행한 태양이 된다.
또한, 전술한 제조방법에 의해서 제조되는 위상차판은, 삼차원 위상차판인 것이 바람직하다. 즉, 제조되는 위상차판의 NZ 계수는, 바람직하게는 0 이상, 보다 바람직하게는 0.3 이상, 특히 바람직하게는 0.5 이상이며, 바람직하게는 1 이하, 보다 바람직하게는 0.9 이하, 특히 바람직하게는 0.8 이하이다. 이와 같은 삼차원 위상차판은, 표시 장치에 장착한 경우에 우수한 광학 보상 기능을 발현할 수 있다.
위상차판은, 60℃, 90% RH, 100시간의 열처리에 의해서, 세로 방향 및 가로 방향에 있어서 수축하는 것이어도 좋다. 단, 그 수축률은, 바람직하게는 0.5% 이하, 보다 바람직하게는 0.3% 이하이다. 수축률을 이와 같이 작게 하는 것에 의해, 고온 고습 환경 하에서 위상차판을 사용했을 때에, 수축 응력에 의한 변형 때문에 위상차판이 표시 장치로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다.
위상차판의 두께는, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 두께의 합계로서, 통상 10μm 이상, 바람직하게는 30μm 이상이며, 통상 200μm 이하, 바람직하게는 150μm 이하이다. 또, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 두께의 편차가 전면에서 1μm 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 표시 장치에 있어서의 색조의 편차를 작게 할 수 있다. 또한, 장기 사용 후의 색조 변화를 균일하게 할 수 있게 된다. 이것을 실현하기 위해서, 연신전 적층체에 있어서 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c의 두께의 편차를 전면에서 1μm 이하로 해도 좋다.
위상차판은, 그 전광선 투과율, 헤이즈, ΔYI, JIS 연필 경도, 및 외표면이 선상 오목부나 선상 볼록부를 실질적으로 갖지 않고 평탄한 것이 바람직한 점에 대해서는, 연신전 적층체와 마찬가지이다.
위상차판은, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c 이외에 임의의 층을 가져도 좋다. 임의의 층의 예로서는, 연신전 적층체의 항에서 설명한 것과 마찬가지의 층을 들 수 있다.
또한, 위상차판은, 그 폭 방향의 치수를 1000mm∼2000mm로 해도 좋다.
[7. 액정 표시 장치]
본 발명의 제조방법에 의해서 제조된 위상차판은, 통상, 우수한 편광판 보상 기능을 갖는다. 그 때문에, 이 위상차판은, 그것 단독으로, 또는 다른 부재와 조합하여, 액정 표시 장치, 유기 전기발광 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, FED(전계 방출) 표시 장치, SED(표면 전계) 표시 장치 등의 표시 장치에 적용해도 좋다.
액정 표시 장치는, 통상, 각각의 흡수축이 대략 직교하는 한 쌍의 편광판(광입사측 편광판 및 광출사측 편광판)과, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 설치된 액정 셀을 구비한다. 액정 표시 장치에 위상차판을 설치하는 경우, 상기 한 쌍의 편광판 사이에 위상차판을 설치해도 좋다. 이 때, 위상차판은, 액정 셀보다도 광입사측에 설치해도 좋고, 액정 셀보다도 광출사측에 설치해도 좋으며, 액정 셀보다도 광입사측 및 광출사측의 양쪽에 설치해도 좋다. 통상, 이들 한 쌍의 편광판, 위상차판 및 액정 셀은 액정 패널로서 일체로 설치되고, 이 액정 패널에 광원으로부터 광을 조사하여 액정 패널의 광출사측에 존재하는 표시면에 화상이 표시되게 되어 있다. 이 때, 위상차판이 우수한 편광판 보상 기능을 발휘하기 때문에, 액정 표시 장치의 표시면을 비스듬히 본 경우의 광 누출을 저감하는 것이 가능하다. 또한, 위상차판은, 통상, 편광판 보상 기능 외에도 우수한 광학적 기능을 갖기 때문에 액정 표시 장치의 시인성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
액정 셀의 구동 방식으로서는, 예컨대, 인플레인 스위칭(IPS) 방식, 버티컬 얼라인먼트(VA) 방식, 멀티도메인 버티컬 얼라인먼트(MVA) 방식, 컨티뉴어스 핀휠 얼라인먼트(CPA) 방식, 하이브리드 얼라인먼트 네마틱(HAN) 방식, 트위스티드 네마틱(TN) 방식, 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN) 방식, 옵티컬 컴펜세이티드 벤드(OCB) 방식 등을 들 수 있다. 그 중에서도 인플레인 스위칭 방식 및 버티컬 얼라인먼트 방식이 바람직하고, 인플레인 스위칭 방식이 특히 바람직하다. 인플레인 스위칭 방식의 액정 셀은 시야각이 넓지만, 위상차판을 적용하는 것에 의해 시야각을 더욱 넓히는 것이 가능하다.
위상차판은 액정 셀 또는 편광판에 접합해도 좋다. 접합에는 공지된 접착제를 이용할 수 있다.
또한, 위상차판은 1장을 단독으로 이용해도 좋고, 2장 이상을 이용해도 좋다.
또, 위상차판을 액정 표시 장치에 설치하는 경우, 본 발명의 제조방법으로 제조된 위상차판과, 그 이외의 위상차판을 조합하여 이용해도 좋다. 예컨대 본 발명의 제조방법으로 제조된 위상차판을 버티컬 얼라인먼트 방식의 액정 셀을 구비한 액정 표시 장치에 설치하는 경우, 한 쌍의 편광판 사이에, 본 발명의 제조방법으로 제조된 위상차판에 더하여, 시야각 특성을 개선하기 위한 별도의 위상차판을 설치하도록 해도 좋다.
[8. 그 밖의 사항]
본 발명의 제조방법에 의해서 제조한 위상차판은, 전술한 것 이외의 용도에 이용하는 것도 가능하다. 예컨대, 위상차판의 면내 리타데이션 Re를 120nm∼160nm로 하는 것에 의해 위상차판을 1/4파장판으로 하고, 이 1/4파장판을 직선 편광자와 조합하면, 원편광판으로 할 수 있다. 이 때, 1/4파장판의 지상축과 직선 편광자의 흡수축이 이루는 각도는 45± 2°로 하는 것이 바람직하다.
또한, 위상차판을 편광판의 보호 필름으로서 이용할 수도 있다. 편광판은, 통상, 편광자와 그 양면에 접합된 보호 필름을 구비한다. 위상차판을 편광자에 접합하면, 위상차판을 보호 필름으로서 이용할 수 있다. 이 경우, 보호 필름이 생략되기 때문에 액정 표시 장치를 얇게 할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 나타내어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구의 범위 및 그 균등의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변경하여 실시해도 좋다.
이하의 설명에 있어서, 양을 나타내는 「%」 및 「부」는, 달리 예고하지 않는 한 중량 기준이다. 또한, 이하에 설명하는 조작은, 달리 예고하지 않는 한, 상온 및 상압의 조건에서 행했다.
[평가 방법]
[현미경에 의한 두께 측정]
필름을 에폭시 수지에 포매(包埋)한 후, 마이크로톰(microtome)(야마토공업사(Yamato Kogyo Co., Ltd.)제 「RUB-2100」)을 이용하여 슬라이싱하고, 주사 전자 현미경을 이용하여 단면을 관찰하여, 그 필름의 수지층 A, 수지층 B, 수지층 C 및 필름 전체의 두께를 측정했다.
[리타데이션의 측정]
위상차 필름에 대하여, 면내 리타데이션 Re, 두께 방향의 리타데이션 Rth, 및 NZ 계수를, 자동 복굴절계(오지계측기기사(Oji Scientific Instruments)제 「KOBRA-21ADH」)를 이용하여, 측정 파장 590nm에서 측정했다.
[실시예 1]
[연신전 필름의 제작]
3종 3층(3종류의 수지에 의해 3층으로 이루어지는 필름을 형성하는 타입의 것)의 공압출 성형용의 필름 성형 장치를 준비했다.
폴리카보네이트 수지(아사히화성사(Asahi Kasei Corporation)제 「원더라이트(Wonderlite) PC-115」, 유리전이온도 145℃)의 펠렛을, 더블 플라이트형의 스크류를 구비한 제 1의 1축 압출기에 투입하여, 용융시켰다. 이 폴리카보네이트 수지는, 고유 복굴절이 양인 수지 A에 상당한다.
또한, 스타이렌-무수 말레산 공중합체 수지(NovaChemicals사제 「DylarkD332」, 무수 말레산 단위 함유량 17중량%, 유리전이온도 129℃)의 펠렛을, 더블 플라이트형의 스크류를 구비한 제 2의 1축 압출기에 투입하여, 용융시켰다. 이 스타이렌-무수 말레산 공중합체 수지는, 고유 복굴절이 음인 수지 B에 상당한다.
폴리카보네이트 수지(아사히화성사제 「원더라이트 PC-115」, 유리전이온도 145℃)의 펠렛 100부와, 체적 평균 입자경 0.8μm의 가교 폴리스타이렌 입자(세키스이화성품사(Sekisui Plastics Co., Ltd.)제 「테크폴리머(Techpolymer) XX-11AJ」) 5부를, 온도 270℃에서 혼련하여, 수지 펠렛을 얻었다. 이 수지 펠렛을, 제 3의 1축 압출기에 투입하여, 용융시켰다. 이 수지는, 고유 복굴절이 양인 수지 C에 상당한다.
용융된 260℃의 수지 A를 눈 크기 5μm의 플리트(pleat) 형상의 폴리머 필터를 통해서, 멀티매니폴드 다이(다이스 립의 표면 거칠기 Ra=0.1μm)의 제 1 매니폴드에 공급했다. 또한, 용융된 260℃의 수지 B를, 눈 크기 5μm의 리프 디스크 형상의 폴리머 필터를 통해서, 제 2 매니폴드에 공급했다. 또, 용융된 260℃의 수지 C를, 눈 크기 5μm의 플리트 형상의 폴리머 필터를 통해서, 제 3 매니폴드에 공급했다.
수지 A, 수지 B 및 수지 C를, 상기 멀티매니폴드 다이로부터 260℃에서 동시에 압출하여, 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 상기 수지층 a의 한쪽 면에 설치되고, 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 상기 수지층 b에 있어서의 상기 수지층 a와는 반대측의 면에 설치되고, 수지 C를 함유하는 수지층 c로 이루어지는 3층 구성의 필름상으로 했다. 이와 같이 필름상으로 공압출된 용융 수지를, 표면 온도 115℃로 조정된 냉각 롤에 캐스팅하고, 이어서 표면 온도 120℃로 조정된 2개의 냉각 롤 사이로 통과시켜, 수지층 a, 수지층 b 및 수지층 c를 이 순서로 구비한 3층 구조의 연신전 필름을 연신전 적층체로서 얻었다(공압출 공정). 얻어진 연신전 필름의 폭은 600mm였다.
얻어진 연신전 필름에 대하여, 두께 측정을 행했다. a층의 두께는 22.4μm, b층의 두께는 211.1μm, c층의 두께는 9.8μm이며, 전체의 두께는 243.4μm였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[연신전 필름의 위상의 평가]
이 연신전 필름을, 텐터 연신기를 이용하여, 연신 온도 152℃, 연신 배율 3.5배로 1축 연신을 행했다. 연신 후의 필름에 대하여, 1축 연신 방향을 X축, 1축 연신 방향에 대하여 필름면 내에서 직교하는 방향을 Y축, 및 필름 두께 방향을 Z축으로 했을 때에, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 리타데이션 Re를 측정한 바, 114nm로, 위상이 늦다는 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 연신전 필름에 대하여 연신 온도를 130℃로 하는 것 이외는 마찬가지로 하여, 연신 후의 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 리타데이션 Re를 측정한 바, -480nm로, 위상이 앞선다는 것을 알 수 있었다.
[연신전 필름의 연신]
상기 연신전 필름을 텐터 횡1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 152℃, 연신 배율 3.50배로 가로 방향으로 연신했다(제 1 연신 공정). 계속해서, 연신된 필름을, 롤 사이의 주속의 차를 이용하여 1축 연신하는 종1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 128℃, 연신 배율 1.26배로 세로 방향으로 연신하여, 수지층 A, 수지층 B 및 수지층 C를 이 순서로 구비한 3층 구조의 위상차 필름을 얻었다(제 2 연신 공정). 얻어진 위상차 필름은, 수지층 A의 지상축과, 수지층 B의 지상축과, 수지층 C의 지상축이 서로 대략 평행했다.
얻어진 위상차 필름의 두께 및 리타데이션을 측정했다. A층의 두께는 5.7μm, B층의 두께는 53.7μm, C층의 두께는 2.5μm이며, 전체의 두께는 61.9μm였다. 또한, 면내 리타데이션 Re는 162nm, NZ 계수는 0.69였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
[연신전 필름의 제작]
실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 각 층의 용융 압출 속도를 조절하는 것에 의해, a층의 두께가 19.8μm, b층의 두께가 200.2μm, c층의 두께가 8.7μm이며, 전체의 두께가 228.6μm인 연신전 필름을 제작했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[연신전 필름의 위상의 평가]
이 연신전 필름을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 1축 연신을 행하여, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 리타데이션 Re를 측정했다. 연신 온도 151℃, 연신 배율 3.3배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 120nm로, 위상이 늦다는 것을 알 수 있었다. 또한, 연신 온도 130℃, 연신 배율 3.3배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 -460nm로, 위상이 앞선다는 것을 알 수 있었다.
[연신전 필름의 연신]
상기 연신전 필름을 텐터 횡1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 151℃, 연신 배율 3.30배로 가로 방향으로 연신했다(제 1 연신 공정). 계속해서, 연신된 필름을, 롤 사이의 주속의 차를 이용하여 1축 연신하는 종1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 124℃, 연신 배율 1.24배로 세로 방향으로 연신하여, 수지층 A, 수지층 B 및 수지층 C를 이 순서로 구비한 3층 구조의 위상차 필름을 얻었다(제 2 연신 공정). 얻어진 위상차 필름은, 수지층 A의 지상축과, 수지층 B의 지상축과, 수지층 C의 지상축이 서로 대략 평행했다.
얻어진 위상차 필름의 두께 및 리타데이션을 측정했다. A층의 두께는 5.4μm, B층의 두께는 54.6μm, C층의 두께는 2.4μm이며, 전체의 두께는 62.4μm였다. 또한, 면내 리타데이션 Re는 162nm, NZ 계수는 0.69였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
[연신전 필름의 제작]
실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 각 층의 용융 압출 속도를 조절하는 것에 의해, a층의 두께가 18.0μm, b층의 두께가 181.9μm, c층의 두께가 7.9μm이며, 전체의 두께가 207.8μm인 연신전 필름을 제작했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[연신전 필름의 위상의 평가]
이 연신전 필름을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 1축 연신을 행하여, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 리타데이션 Re를 측정했다. 연신 온도 152℃, 연신 배율 3.00배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 112nm로, 위상이 늦다는 것을 알 수 있었다. 또한, 연신 온도 130℃, 연신 배율 3.00배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 -420nm로, 위상이 앞선다는 것을 알 수 있었다.
[연신전 필름의 연신]
상기 연신전 필름을 텐터 횡1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 152℃, 연신 배율 3.00배로 가로 방향으로 연신했다(제 1 연신 공정). 계속해서, 연신된 필름을, 롤 사이의 주속의 차를 이용하여 1축 연신하는 종1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 124℃, 연신 배율 1.23배로 세로 방향으로 연신하여, 수지층 A, 수지층 B 및 수지층 C를 이 순서로 구비한 3층 구조의 위상차 필름을 얻었다(제 2 연신 공정). 얻어진 위상차 필름은, 수지층 A의 지상축과, 수지층 B의 지상축과, 수지층 C의 지상축이 서로 대략 평행했다.
얻어진 위상차 필름의 두께 및 리타데이션을 측정했다. A층의 두께는 5.4μm, B층의 두께는 54.6μm, C층의 두께는 2.4μm이며, 전체의 두께는 62.4μm였다. 또한, 면내 리타데이션 Re는 162nm, NZ 계수는 0.69였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
[연신전 필름의 제작]
가교 폴리스타이렌 입자를 첨가하지 않은 것 외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 각 층의 용융 압출 속도를 조절하는 것에 의해, 연신전 필름을 제작했다. 얻어진 연신전 필름에 대하여, 두께 측정을 행했다. a층의 두께는 18μm, b층의 두께는 182μm, c층의 두께는 6μm이며, 전체의 두께는 206μm였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[연신전 필름의 위상의 평가]
이 연신전 필름을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 1축 연신을 행하여, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 리타데이션 Re를 측정했다. 연신 온도 152℃, 연신 배율 2.7배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 110nm로, 위상이 늦다는 것을 알 수 있었다. 또한, 연신 온도 130℃, 연신 배율 2.7배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 -410nm로, 위상이 앞선다는 것을 알 수 있었다.
[연신전 필름의 연신]
상기 연신전 필름을 텐터 횡1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 152℃, 연신 배율 2.70배로 가로 방향으로 연신했다(제 1 연신 공정). 계속해서, 연신된 필름을, 롤 사이의 주속의 차를 이용하여 1축 연신하는 종1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 123℃, 연신 배율 1.19배로 세로 방향으로 연신하여, 수지층 A, 수지층 B 및 수지층 C를 이 순서로 구비한 3층 구조의 위상차 필름을 얻었다(제 2 연신 공정). 얻어진 위상차 필름은, 수지층 A의 지상축과, 수지층 B의 지상축과, 수지층 C의 지상축이 서로 대략 평행했다.
얻어진 위상차 필름의 두께 및 리타데이션을 측정했다. A층의 두께는 6.1μm, B층의 두께는 61.8μm, C층의 두께는 2.0μm이며, 전체의 두께는 69.9μm였다. 또한, 면내 리타데이션 Re는 163nm, NZ 계수는 0.69였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
[연신전 필름의 제작]
비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 각 층의 용융 압출 속도를 조절하는 것에 의해, a층의 두께가 22.4μm, b층의 두께가 211.0μm, c층의 두께가 7.8μm이며, 전체의 두께가 241.3μm인 연신전 필름을 작성했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[연신전 필름의 위상의 평가]
이 연신전 필름을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 1축 연신을 행하여, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 리타데이션 Re를 측정했다. 연신 온도 152℃, 연신 배율 3.5배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 114nm로, 위상이 늦다는 것을 알 수 있었다. 또한, 연신 온도 130℃, 연신 배율 3.5배로 1축 연신을 행했을 때의 리타데이션 Re는 -480nm로, 위상이 앞선다는 것을 알 수 있었다.
[연신전 필름의 연신]
상기 연신전 필름을 텐터 횡1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 152℃, 연신 배율 3.50배로 가로 방향으로 연신했다(제 1 연신 공정). 계속해서, 연신된 필름을, 롤 사이의 주속의 차를 이용하여 1축 연신하는 종1축 연신기에 공급하고, 연신 온도 128℃, 연신 배율 1.26배로 세로 방향으로 연신하여, 수지층 A, 수지층 B 및 수지층 C를 이 순서로 구비한 3층 구조의 위상차 필름을 얻는 것을 시도했다. 그러나, 필름 표면에 주름이 발생하여, 균일한 필름을 연속하여 얻을 수 없었다(제 2 연신 공정).
얻어진 필름에는 주름의 발생이 없는 부분이 있었기 때문에, 이 부분을 위상차 필름으로 했다. 이 위상차 필름에 있어서는, 수지층 A의 지상축과, 수지층 B의 지상축과, 수지층 C의 지상축이 서로 대략 평행했다. 또한, A층의 두께는 5.7μm, B층의 두께는 53.7μm, C층의 두께는 2.0μm이며, 전체의 두께는 61.4μm였다. 또한, 면내 리타데이션 Re는 161nm, NZ 계수는 0.69였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
[검토]
실시예 1∼실시예 3에 있어서는, 가교 폴리스타이렌 입자를 첨가하지 않은 비교예 1에 비하여, 위상차 필름의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 가교 폴리스타이렌 입자를 첨가하지 않은 비교예 2에 있어서 강제적으로 두께를 얇게 한 경우에는, 위상차 필름을 안정되게 제조할 수 없었다. 이들 사항으로부터, 본 발명의 제조방법에 의해서 비로소 두께가 얇은 위상차 필름을 안정되게 제조할 수 있다는 것이 확인되었다.

Claims (7)

  1. 위상차판의 제조방법으로서,
    고유 복굴절이 양인 수지 A를 함유하는 수지층 a와, 상기 수지층 a의 한쪽 면에 설치되고, 고유 복굴절이 음인 수지 B를 함유하는 수지층 b와, 상기 수지층 b에 있어서의 상기 수지층 a와는 반대측의 면에 설치되고, 고유 복굴절이 양인 수지 C를 함유하는 수지층 c를 구비하는 적층체를 형성하는 공정과,
    상기 적층체를 온도 T1에서 일 방향으로 연신 배율 3배 이상으로 연신하는 제 1 연신 공정과,
    상기 제 1 연신 공정 후에, 온도 T1보다 낮은 온도 T2에서 상기 연신 방향에 대략 직교하는 타 방향으로 연신하여 위상차판을 얻는 제 2 연신 공정을 구비하고,
    상기 수지 C가, 고유 복굴절이 양인 중합체 X와, 고유 복굴절이 음인 중합체 Y의 가교 입자를 포함하는, 위상차판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지층 c의 두께가 상기 수지층 a의 두께보다 얇은 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상차판의 NZ 계수가 0 이상 1 이하인 제조방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 Y가 폴리스타이렌계 중합체인 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 A의 유리전이온도 TgA가 상기 수지 B의 유리전이온도 TgB보다도 높은 제조방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층체를 공압출법에 의해 형성하는 제조방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층체에 있어서, 1축 연신 방향을 X축, 1축 연신 방향에 대하여 필름면 내에서 직교하는 방향을 Y축, 및 필름 두께 방향을 Z축으로 했을 때에, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 XZ면에 있는 직선 편광의, 필름면에 수직으로 입사하고 또한 전기 벡터의 진동면이 YZ면에 있는 직선 편광에 대한 위상이,
    온도 T1에서 X축 방향으로 1축 연신했을 때에는 늦고,
    온도 T1과는 상이한 온도 T2에서 X축 방향으로 1축 연신했을 때에는 앞서는,
    제조방법.
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