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KR102461197B1 - 연신 필름의 제조 방법 및 광학 적층체의 제조 방법 - Google Patents

연신 필름의 제조 방법 및 광학 적층체의 제조 방법 Download PDF

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KR102461197B1
KR102461197B1 KR1020220097855A KR20220097855A KR102461197B1 KR 102461197 B1 KR102461197 B1 KR 102461197B1 KR 1020220097855 A KR1020220097855 A KR 1020220097855A KR 20220097855 A KR20220097855 A KR 20220097855A KR 102461197 B1 KR102461197 B1 KR 102461197B1
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South Korea
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clip
stretching
zone
atmospheric pressure
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KR1020220097855A
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English (en)
Inventor
아유무 나카하라
히토시 키타기시
타카시 시미즈
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 위상차의 편차가 저감된 경사 연신 필름을 제공하는 것이다.
장척상의 필름을, 그의 폭 방향의 좌우 단부를 각각, 좌우의 클립에 의해 파지한 상태에서 가열로 내를 통과시키면서 예열, 경사 연신 및 열 고정하는 것, 및 상기 필름을 상기 클립으로부터 개방하는 것을 포함하는 경사 연신 필름의 제조 방법으로서, 상기 열 고정이 상기 가열로에 마련되고, 내부 기압이 대기압보다도 높은 양압 존 내에서 행하여지는, 연신 필름의 제조 방법을 제공한다.

Description

연신 필름의 제조 방법 및 광학 적층체의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING STRETCHED FILM AND METHOD FOR PRODUCING OPTICAL LAMINATE}
본 발명은 연신 필름의 제조 방법 및 광학 적층체의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD), 유기 일렉트로루미네센스 표시 장치(OLED) 등의 화상 표시 장치에서, 표시 특성의 향상이나 반사 방지를 목적으로 하여 원편광판이 이용되고 있다. 원편광판은 대표적으로는 편광자와 위상차 필름(대표적으로는 λ/4판)이, 편광자의 흡수축과 위상차 필름의 지상축이 45°의 각도를 이루도록 하여 적층되어 있다. 종래, 위상차 필름은 대표적으로는 종방향 및/또는 횡방향으로 1축 연신 또는 2축 연신함으로써 제작되어 있기 때문에, 그의 지상축은, 많은 경우, 장척상의 필름 원반(原反)의 횡방향(폭 방향) 또는 종방향(장척 방향)으로 발현한다. 결과로서, 원편광판을 제작하기 위해서는, 위상차 필름을 폭 방향 또는 장척 방향에 대하여 45°의 각도를 이루도록 재단하고, 1매씩 첩합할 필요가 있었다.
또한, 원편광판의 광대역성을 확보하기 위하여, λ/4판과 λ/2판의 2매의 위상차 필름을 적층시키는 경우도 있다. 그 경우에는 λ/2판은 편광자의 흡수축에 대하여 75°의 각도를 이루도록 적층하고, λ/4판은 편광자의 흡수축에 대하여 15°의 각도를 이루도록 적층할 필요가 있다. 이 경우에도, 원편광판을 제작할 때에는, 위상차 필름을 폭 방향 또는 장척 방향에 대하여 15° 및 75°의 각도를 이루도록 재단하고, 1매씩 첩합할 필요가 있었다.
또 다른 실시형태에서는, 노트 PC로부터의 광이 키보드 등에 비치는 것을 회피하기 위하여, 편광판으로부터 나온 직선 편광의 방향을 90° 회전시킬 목적으로 편광판의 시인 측에 λ/2판을 이용할 수 있다. 이 경우에도, 위상차 필름을 폭 방향 또는 장척 방향에 대하여 45°의 각도를 이루도록 재단하고, 1매씩 첩합할 필요가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 장척상의 필름을 장척 방향에 대하여 경사 방향으로 연신(이하, '경사 연신'이라고도 칭함)함으로써, 위상차 필름의 지상축을 경사 방향으로 발현시키는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1). 그러나, 이와 같은 기술로 얻어진 경사 연신 필름에서는, 위상차에 편차가 생기는 경우가 있다.
일본 특허 제4845619호
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그의 주된 목적은 위상차의 편차가 저감된 경사 연신 필름을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 하나의 국면에 따르면, 장척상의 필름을 그의 폭 방향의 좌우 단부를 각각, 좌우의 클립에 의해 파지한 상태에서, 가열로 내를 통과시키면서 예열, 경사 연신 및 열 고정하는 것, 및 해당 필름을 해당 클립으로부터 개방하는 것을 포함하는 연신 필름의 제조 방법으로서, 해당 열 고정이 해당 가열로에 마련되고, 내부 기압이 대기압보다도 높은 양압 존 내에서 행하여지는, 연신 필름의 제조 방법이 제공된다.
하나의 실시형태에서, 상기 양압 존 내의 기압이 대기압보다도 1Pa~10Pa 높다.
하나의 실시형태에서, 상기 클립으로부터 개방된 후, 15초 이내에 상기 필름의 온도를 50℃ 이하로 냉각한다.
하나의 실시형태에서, 상기 클립으로부터 개방될 때의 상기 필름의 온도가 80℃~150℃이다.
하나의 실시형태에서, 상기 클립으로부터 개방된 상기 필름을 100N/m~300N/m의 장력을 부여하면서 롤 반송한다.
하나의 실시형태에서, 상기 열 고정 후의 상기 필름의 두께가 15㎛~60㎛이다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 제조 방법에 의해 장척상의 연신 필름을 얻는 것, 및 장척상의 광학 필름과 해당 장척상의 연신 필름을 반송하면서, 그의 장척 방향을 맞추어 연속적으로 첩합하는 것을 포함하는, 광학 적층체의 제조 방법이 제공된다.
하나의 실시형태에서, 상기 광학 필름이 편광판이고, 상기 연신 필름이 λ/4판 또는 λ/2판이다.
본 발명의 연신 필름의 제조 방법에서는, 외부 기압보다도 양압으로 제어된 존 내에서 경사 연신 후의 열 고정을 행한다. 이에 의해, 열 고정시의 로(爐) 내 온도의 흐트러짐이 억제되어 필름 전체가 보다 적합하게 열 고정되는 결과, 위상차의 편차가 저감된 경사 연신 필름이 얻어질 수 있다.
도 1은, 본 발명의 연신 필름의 제조 방법에 이용될 수 있는 연신 장치의 일례의 전체 구성을 설명하는 개략 평면도이다.
도 2는, 도 1의 연신 장치에서 클립 피치를 변화시키는 링크 기구를 설명하기 위한 요부 개략 평면도이다.
도 3은, 도 1의 연신 장치에서 클립 피치를 변화시키는 링크 기구를 설명하기 위한 요부 개략 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 연신 필름의 제조 방법을 설명하는 개략도이다.
도 5a는, 경사 연신의 하나의 실시형태에서의 클립 피치의 프로파일을 나타내는 개략도이다.
도 5b는, 경사 연신의 하나의 실시형태에서의 클립 피치의 프로파일을 나타내는 개략도이다.
도 6은, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 위상차 필름을 이용한 원편광판의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로는 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, '종방향의 클립 피치'란, 종방향에 인접하는 클립의 주행 방향에서의 중심간 거리를 의미한다. 또한, 장척상의 필름의 폭 방향의 좌우 관계는, 특단의 기재가 없는 한, 해당 필름의 반송 방향을 향한 좌우 관계를 의미한다.
A. 연신 필름의 제조 방법
본 발명의 실시형태에 따른 연신 필름의 제조 방법은, 장척상의 필름을 그의 폭 방향의 좌우 단부를 각각, 좌우의 클립에 의해 파지한 상태에서 가열로 내를 통과시키면서 예열, 경사 연신 및 열 고정 하는 것, 및, 해당 필름을 해당 클립으로부터 개방하는 것을 포함한다. 당해 연신 필름의 제조 방법에서는, 열 고정이 가열로 내에 마련되고, 내부 기압이 대기압보다도 높은 양압 존 내에서 행하여진다. 또한, 본 명세서에서 대기압이란, 연신 장치의 외부의 기압을 의미한다.
장척상의 필름을 그의 폭 방향의 좌우 단부를 각각, 좌우의 클립에 의해 파지한 상태에서 경사 연신하는 방법으로서는, 필름을 그의 장척 방향에 대하여 경사 방향으로 연신 가능한 임의의 적절한 방법이 이용될 수 있다. 예컨대, 필름의 좌측 단부를 파지하는 클립과 우측 단부를 파지하는 클립을 서로 상이한 속도로 주행 이동시켜 경사 연신하는 방법, 필름의 좌측 단부를 파지하는 클립과 우측 단부를 파지하는 클립을 서로 상이한 거리를 주행 이동시켜 경사 연신하는 방법을 들 수 있다. 전자의 경사 연신의 하나의 실시형태에서는, 종방향의 클립 피치가 변화하는 가변 피치형의 클립을 이용하여, 필름의 좌측 단부를 파지하는 좌측 클립 및 우측 단부를 파지하는 우측 클립 중 적어도 한쪽의 해당 클립 피치를 변화시키면서 클립을 주행 이동시킴으로써, 필름을 경사 방향으로 연신할 수 있다. 후자의 경사 연신의 하나의 실시형태에서는, 필름의 좌측 단부를 파지하는 좌측 클립과 우측 단부를 파지하는 우측 클립을 등속으로 주행 이동시키면서, 필름의 반송 방향을 도중에서 바꾸는 것(결과로서, 좌우 단부의 반송 경로 길이를 상이하게 하는 것)에 의해 필름을 경사 방향으로 연신할 수 있다.
A-1. 연신 장치
도 1은 전자의 경사 연신을 행하는 연신 장치로서, 본 발명의 실시형태에 따른 연신 필름의 제조 방법에 이용될 수 있는 연신 장치의 개략 평면도이다. 도 중에서 가열로는 점선으로 나타내고, 그의 내부를 투시한 상태가 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 연신 장치(100)는 필름의 반송 방향 하류를 향하여, 예열 존(A), 연신 존(B) 및 열 고정 존(C)이 이 순서대로 마련된 가열로(60)를 구비하고, 가열로(60)를 통과하도록 연장되는 무단 루프(10L)와 무단 루프(10R)를 평면시에서 좌우 대칭으로 포함한다. 또한, 본 명세서에서는, 필름 취입구(IN) 측으로부터 보아 좌측의 무단 루프를 좌측의 무단 루프(10L), 우측의 무단 루프를 우측의 무단 루프(10R)라고 칭한다. 좌우의 무단 루프(10L, 10R)는 각각 필름 파지용의 다수의 클립(20)을 포함한다. 좌우의 무단 루프(10L, 10R)의 클립(20)은, 각각 기준 레일(70)로 안내되어 루프 형상으로 순회 이동한다. 좌측의 무단 루프(10L)의 클립(20)은 반시계 회전 방향으로 순회 이동하고, 우측의 무단 루프(10R)의 클립(20)은 시계 회전 방향으로 순회 이동한다.
예열 존(A), 연신 존(B) 및 열 고정 존(C)은 각각, 연신 대상이 되는 필름이 예열, 경사 연신 및 열 고정되는 존이다. 도시되어 있지 않지만, 연신 존(B)과 열 고정 존(C)의 사이에는 필요에 따라 임의의 적절한 처리를 하기 위한 처리 존이 마련되어도 된다. 이와 같은 처리로서는, 종 수축 처리, 횡 수축 처리 등을 들 수 있다.
연신 장치(100)에서, 예열 존(A), 연신 존(B) 및 열 고정 존(C)은 각각 독립적으로 내부 기압이 제어 가능하게 구성되어 있다. 예컨대, 가열로(60) 내의 각 존은 격벽(62)에 의해 서로 구획되어 있고, 격벽(62)은 예컨대 가열로의 상면과 하면을 연결하도록 마련되며, 좌우의 무단 루프(10L, 10R) 및 이들을 따라 주행 이동하는 좌우의 클립(20) 및 연신 대상인 필름이 통과 가능한 틈을 포함한다. 각 존은 대표적으로는 열풍의 공급, 히터의 설치 등에 의해 가열 환경으로 되어 있다. 또한, 각 존에서의 내부 기압의 제어는, 예컨대, 열풍의 급기량 및/또는 배기량, 댐퍼 등을 조정함으로써 행하여질 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 열 고정 존(C)은 양압 존이고, 그의 내부 기압이 대기압보다도 높게 제어되어 있다. 열 고정 존(C)의 내부 기압은 대기압보다도 바람직하게는 1Pa~10Pa 높고, 보다 바람직하게는 1Pa~5Pa 높다.
또한, 열 고정이 양압 존에서 행하여지는 한에서, 가열로는 상기 도시예의 구성과 상이하여도 된다. 예컨대, 열 고정 존(C)만이 내부 기압이 제어 가능하게 구성되어 있어도 되고, 또는, 예열 존(A)으로부터 열 고정 존(C)까지가 격벽을 구비하지 않고, 결과로서, 로 내 전체가 하나의 공간으로서 동일한 내부 기압(단, 대기압보다도 양압)이어도 된다. 바람직하게는, 가열로는 독립적으로 내부 기압이 제어가능한 2개 이상의 존을 포함한다.
연신 장치는 또한, 열 고정 존의 반송 방향 하류 측에 필름을 클립으로부터 개방하기 위한 개방 존을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 개방 존은 대표적으로는 비가열 환경(예컨대, 50℃ 이하)이고, 그의 내부 기압은 대기압과 등압이다.
연신 장치(100)의 필름 취입구(IN)로부터 예열 존(A)의 종단까지는, 좌우의 무단 루프(10L, 10R)는 연신 대상이 되는 필름의 초기 폭에 대응하는 이간 거리에서 서로 대략 평행이 되도록 구성되어 있다. 연신 존(B)에서는, 예열 존(A) 측으로부터 열 고정 존(C)을 향함에 따라 좌우의 무단 루프(10L, 10R)의 이간 거리가 상기 필름의 연신 후의 폭에 대응할 때까지 서서히 확대되는 구성으로 되어 있다. 열 고정 존(C)은 시단으로부터 종단(필름이 클립으로부터 개방되는 필름 출구(OUT))까지, 좌우의 무단 루프(10L, 10R)는 상기 필름의 연신 후의 폭에 대응하는 이간 거리에서 서로 대략 평행이 되도록 구성되어 있다. 단, 좌우의 무단 루프(10L, 10R)의 구성은 상기 도시예로 한정되지 않는다. 예컨대, 좌우의 무단 루프(10L, 10R)는, 필름 취입구(IN)로부터 필름 출구(OUT)까지 연신 대상이 되는 필름의 초기 폭에 대응하는 이간 거리에서 서로 대략 평행이 되도록 구성되어 있어도 된다.
좌측의 무단 루프(10L)의 클립(좌측의 클립)(20) 및 우측의 무단 루프(10R)의 클립(우측의 클립)(20)은 각각 독립적으로 순회 이동할 수 있다. 예컨대, 좌측의 무단 루프(10L)의 구동용 스프로킷(11, 12)이 전동 모터(13, 14)에 의해 반시계 회전 방향으로 회전 구동되고, 우측의 무단 루프(10R)의 구동용 스프로킷(11, 12)이 전동 모터(13, 14)에 의해 시계 회전 방향으로 회전 구동된다. 그 결과, 이들 구동용 스프로킷(11, 12)에 계합되어 있는 구동 롤러(도시하지 않음)의 클립 담지 부재(도시하지 않음)에 주행력이 부여된다. 이에 의해, 좌측의 클립은 반시계 회전 방향으로 순회 이동하고, 우측의 클립은 시계 회전 방향으로 순회 이동한다. 좌측의 전동 모터 및 우측의 전동 모터를 각각 독립적으로 구동시킴으로써, 좌측의 클립 및 우측의 클립을 각각 독립적으로 순회 이동시킬 수 있다.
또한, 좌측의 무단 루프(10L)의 클립(좌측의 클립)(20) 및 우측의 무단 루프(10R)의 클립(우측의 클립)(20)은, 각각 가변 피치형이다. 즉, 좌우의 클립(20, 20)은 각각 독립적으로 이동에 따라 종방향의 클립 피치가 변화할 수 있다. 가변 피치형의 구성은 팬터그래프 방식, 리니어 모터 방식, 모터·체인 방식 등의 구동 방식을 채용함으로써 실현될 수 있다. 예컨대, 특허문헌 1, 일본 공개특허공보 제2008-44339호 등에는, 팬터그래프 방식의 링크 기구를 이용한 텐터식 동시 2축 연신 장치가 상세하게 설명되어 있다. 이하, 일례로서 링크 기구(팬터그래프 기구)에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 3은 각각, 도 1의 연신 장치에서 클립 피치를 변화시키는 링크 기구를 설명하기 위한 요부 개략 평면도이고, 도 2는 클립 피치가 최소인 상태를 나타내며, 도 3은 클립 피치가 최대인 상태를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 클립(20)을 개개로 담지하는, 평면시 횡방향으로 세장(細長) 직사각형 형상의 클립 담지 부재(30)가 마련되어 있다. 도시하지 않지만, 클립 담지 부재(30)는 상 대들보, 하 대들보, 전벽(클립 측의 벽) 및 후벽(클립과 반대 측의 벽)에 의해 닫힌 단면의 강고한 프레임 구조로 형성되어 있다. 클립 담지 부재(30)는, 그의 양단의 주행륜(38)에 의해 주행 노면(81, 82) 위를 전동하도록 마련되어 있다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 전벽 측의 주행륜(주행 노면(81) 위를 전동하는 주행륜)은 도시되지 않는다. 주행 노면(81, 82)은, 전역에 걸쳐 기준 레일(70)에 병행하고 있다. 클립 담지 부재(30)의 상 대들보와 하 대들보의 후측(클립 측의 반대 측(이하, 반클립 측))에는, 클립 담지 부재의 긴 방향을 따라 긴 구멍(31)이 형성되고, 슬라이더(32)가 긴 구멍(31)의 긴 방향으로 슬라이드 가능하게 계합되어 있다. 클립 담지 부재(30)의 클립(20) 측 단부의 근방에는, 상 대들보 및 하 대들보를 관통하여 1개의 제1 축 부재(33)가 수직으로 마련되어 있다. 한편, 클립 담지 부재(30)의 슬라이더(32)에는, 1개의 제2 축 부재(34)가 수직으로 관통하여 마련되어 있다. 각 클립 담지 부재(30)의 제1 축 부재(33)에는 주링크 부재(35)의 일단이 추동(樞動) 연결되어 있다. 주링크 부재(35)는, 다른 단을 인접하는 클립 담지 부재(30)의 제2 축 부재(34)에 추동 연결되어 있다. 각 클립 담지 부재(30)의 제1 축 부재(33)에는, 주링크 부재(35)에 더하여, 부링크 부재(36)의 일단이 추동 연결되어 있다. 부링크 부재(36)는, 다른 단을 주링크 부재(35)의 중간부에 추축(37)에 의해 추동 연결되어 있다. 주링크 부재(35), 부링크 부재(36)에 의한 링크 기구에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 슬라이더(32)가 클립 담지 부재(30)의 후측(반클립 측)으로 이동되어 있는 만큼, 클립 담지 부재(30)끼리의 종방향의 피치(결과로서, 클립 피치)가 작아지고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 슬라이더(32)가 클립 담지 부재(30)의 전측(클립 측)으로 이동되어 있는 만큼, 클립 담지 부재(30)끼리의 종방향의 피치(결과로서, 클립 피치)가 커진다. 슬라이더(32)의 위치 결정은, 피치 설정 레일(90)에 의해 행하여진다. 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 기준 레일(70)과 피치 설정 레일(90)의 이간 거리가 작을수록 클립 피치가 커진다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 클립으로부터 개방되고 연신 장치(100)로부터 송출된 필름(1)은, 반송 롤(300)을 이용하여 롤 반송되어, 다음 공정(단부 슬릿 공정, 권취 공정, 다른 광학 필름과의 첩합 공정 등)에 제공될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 필름(1)은 연신 장치(100)의 하류에 배치된 냉각 수단(200)에 의해 냉각된다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 연신 필름의 제조 방법의 각 공정에 대하여 설명한다.
A-2. 파지
연신 장치(100)의 필름 취입구(IN)에서, 좌우의 무단 루프(10L, 10R)의 클립(20)에 의해, 연신 대상이 되는 필름의 양단부가 서로 동일한 일정한 클립 피치, 또는 서로 상이한 클립 피치로 파지된다. 좌우의 무단 루프(10L, 10R)의 클립(20)의 이동(실질적으로는 기준 레일로 안내된 각 클립 담지 부재의 이동)에 의해, 당해 필름이 예열 존(A)으로 보내진다.
A-3. 예열
예열 존(A)에서는, 좌우의 무단 루프(10L, 10R)는 상기와 같이 연신 대상이 되는 필름의 초기 폭에 대응하는 이간 거리에서 서로 대략 평행이 되도록 구성되어 있기 때문에, 기본적으로는 횡연신도 종연신도 행하지 않고 필름이 가열된다. 단, 예열에 의해 필름의 휨이 일어나, 오븐 내의 노즐에 접촉하는 등의 문제를 회피하기 위하여, 근소하게 좌우 클립 간의 거리(폭 방향의 거리)를 확장하여도 된다.
예열에서는, 필름을 온도 T1(℃)까지 가열한다. 온도 T1은 필름의 유리전이온도(Tg) 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Tg+2℃ 이상, 더욱 바람직하게는 Tg+5℃ 이상이다. 한편, 가열 온도 T1은, 바람직하게는 Tg+40℃ 이하, 보다 바람직하게는 Tg+30℃ 이하이다. 이용하는 필름에 따라 상이하지만, 온도 T1은 예컨대 70℃~190℃이고, 바람직하게는 80℃~180℃이다.
상기 온도 T1까지의 승온 시간 및 온도 T1에서의 유지 시간은, 필름의 구성 재료나 제조 조건(예컨대, 필름의 반송 속도)에 따라 적절히 설정될 수 있다. 이들의 승온 시간 및 유지 시간은, 클립(20)의 이동 속도, 예열 존의 길이, 예열 존의 온도 등을 조정함으로써 제어될 수 있다.
A-4. 경사 연신
연신 장치(100)의 연신 존(B)에서는, 좌우의 클립(20)을, 그의 적어도 한쪽 종방향의 클립 피치를 변화시키면서 주행 이동시켜 필름을 경사 연신한다. 보다 구체적으로는, 좌우의 클립의 당해 클립 피치를 각각 상이한 위치에서 증대 또는 축소시키는 것, 각각 상이한 변화 속도로 좌우의 클립의 당해 클립 피치를 변화(증대 및/또는 축소)시키는 것 등에 의해, 필름을 경사 연신한다. 이와 같이 클립 피치를 변화시키면서 좌우의 클립을 주행 이동시키는 결과, 연신 존으로 동시에 이행한 한 쌍의 좌우의 클립 중, 한쪽 클립이 다른 쪽 클립에 선행하여 연신 존의 종단에 도달한다. 이와 같은 경사 연신에 의하면, 당해 선행하는 클립 측의 단부가 후행하는 클립 측의 단부보다도 높은 연신 배율로 연신되게 되어, 그 결과로서, 장척 필름의 소망하는 방향(예컨대, 긴 방향에 대하여 45°의 방향)으로 지상축을 발현시킬 수 있다.
경사 연신은 횡연신을 포함하여도 된다. 이 경우, 경사 연신은 예컨대 도 1에 나타내는 구성과 같이, 좌우의 클립 간의 거리(폭 방향의 거리)를 확대시키면서 행하여질 수 있다. 또는, 도 1에 나타내는 구성과는 달리, 좌우의 클립 간의 거리를 유지한 채로 행하여질 수 있다.
경사 연신이 횡연신을 포함하는 경우, 횡방향(TD)의 연신 배율(필름의 초기 폭(Winitial)에 대한 경사 연신 후의 필름의 폭(Wfinal)의 비(Wfinal/Winitial))은, 바람직하게는 1.05~6.00이고, 보다 바람직하게는 1.10~5.00이다.
하나의 실시형태에서, 경사 연신은, 상기 좌우의 클립 중 한쪽 클립의 클립 피치가 증대 또는 감소하기 시작하는 위치와 다른 쪽 클립의 클립 피치가 증대 또는 감소하기 시작하는 위치를 종방향에서의 상이한 위치로 한 상태에서, 각각의 클립의 클립 피치를 소정의 피치까지 증대 또는 감소함으로써 행하여질 수 있다. 당해 실시형태의 경사 연신에 대해서는, 예컨대 특허문헌 1, 일본 공개특허공보 제2014-238524호 등의 기재를 참조할 수 있다.
다른 실시형태에서, 경사 연신은 상기 좌우의 클립 중 한쪽 클립의 클립 피치를 고정한 채로, 다른 쪽 클립의 클립 피치를 소정의 피치까지 증대 또는 감소시킨 후, 당초의 클립 피치까지 되돌림으로써 행하여질 수 있다. 당해 실시형태의 경사 연신에 대해서는, 예컨대, 일본 공개특허공보 제2013-54338호, 일본 공개특허공보 제2014-194482호 등의 기재를 참조할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 경사 연신은 (i) 상기 좌우의 클립 중 한쪽 클립의 클립 피치를 P1에서 P2까지 증대시키면서 다른 쪽 클립의 클립 피치를 P1에서 P3까지 감소시키는 것, 및 (ii) 해당 감소된 클립 피치와 해당 증대된 클립 피치가 소정의 동일한 피치가 되도록, 각각의 클립의 클립 피치를 변화시킴으로써 행하여질 수 있다. 당해 실시형태의 경사 연신에 대해서는, 예컨대 일본 공개특허공보 제2014-194484호 등의 기재를 참조할 수 있다. 당해 실시형태의 경사 연신은 좌우의 클립 간의 거리를 확대시키면서, 한쪽 클립의 클립 피치를 P1에서 P2까지 증대시키면서, 다른 쪽 클립의 클립 피치를 P1에서 P3까지 감소시켜, 필름을 경사 연신하는 것(제1 경사 연신), 및 좌우의 클립 간의 거리를 확대시키면서, 좌우의 클립의 클립 피치가 동일하게 되도록 해당 한쪽 클립의 클립 피치를 P2로 유지 또는 P4까지 감소시키고, 또한, 해당 다른 쪽 클립의 클립 피치를 P2 또는 P4까지 증대시켜, 필름을 경사 연신하는 것(제2 경사 연신)을 포함할 수 있다.
상기 제1 경사 연신에서는, 필름의 한쪽 단부를 장척 방향으로 신장시키면서, 다른 쪽 단부를 장척 방향으로 수축시키면서 경사 연신을 행함으로써, 소망하는 방향(예컨대, 장척 방향에 대하여 45°의 방향)으로 높은 일축성 및 면내 배향성으로 지상축을 발현시킬 수 있다. 또한, 제2 경사 연신에서는, 좌우의 클립 피치의 차를 축소하면서 경사 연신을 행함으로써, 여분의 응력을 완화시키면서 경사 방향으로 충분히 연신할 수 있다.
상기 3개의 실시형태의 경사 연신에서, 좌우의 클립의 이동 속도가 동일하게 된 상태에서 필름을 클립으로부터 개방할 수 있기 때문에, 좌우의 클립의 개방시에 필름의 반송 속도 등의 편차가 생기기 어렵고, 그 후의 필름의 권취가 적합하게 행하여질 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 각각, 상기 제1 경사 연신 및 제2 경사 연신을 포함하는 경사 연신에서의 클립 피치의 프로파일의 일례를 나타내는 개략도이다. 이하, 이들 도면을 참조하면서, 제1 경사 연신을 구체적으로 설명한다. 또한, 도 5a 및 도 5b에서, 횡축은 클립의 주행 거리에 대응한다. 제1 경사 연신 개시시에서는, 좌우의 클립 피치는 모두 P1로 되어 있다. P1은, 대표적으로는, 필름을 파지하였을 때의 클립 피치이다. 제1 경사 연신이 개시됨과 동시에, 한쪽 클립(이하, 제1 클립이라고 칭하는 경우가 있음)의 클립 피치의 증대를 개시하고, 또한, 다른 쪽 클립(이하, 제2 클립이라고 칭하는 경우가 있음)의 클립 피치의 감소를 개시한다. 제1 경사 연신에서는, 제1 클립의 클립 피치를 P2까지 증대시키고, 제2 클립의 클립 피치를 P3 까지 감소시킨다. 따라서, 제1 경사 연신의 종료시(제2 경사 연신의 개시시)에서, 제2 클립은 클립 피치 P3으로 이동하고, 제1 클립은 클립 피치 P2로 이동하는 것으로 되어 있다. 또한, 클립 피치의 비는 클립의 이동 속도의 비에 대체로 대응할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에서는, 제1 클립의 클립 피치를 증대시키기 시작하는 타이밍 및 제2 클립의 클립 피치를 감소시키기 시작하는 타이밍을 모두 제1 경사 연신의 개시시로 하고 있지만, 도시예와는 달리, 제1 클립의 클립 피치를 증대시키기 시작한 후에 제2 클립의 클립 피치를 감소시키기 시작하여도 되고, 제2 클립의 클립 피치를 감소시키기 시작한 후에 제1 클립의 클립 피치를 증대시키기 시작하여도 된다. 하나의 바람직한 실시형태에서는, 제1 클립의 클립 피치를 증대시키기 시작한 후에 제2 클립의 클립 피치를 감소시키기 시작한다. 이와 같은 실시형태에 따르면, 이미 필름이 폭 방향으로 일정 정도(바람직하게는 1.2배~2.0배 정도) 연신되어 있는 점에서 제2 클립의 클립 피치를 크게 감소시켜도 주름이 발생하기 어렵다. 따라서, 보다 예각인 경사 연신이 가능하게 되고, 일축성(一軸性) 및 면내 배향성이 높은 위상차 필름이 적합하게 얻어질 수 있다.
마찬가지로, 도 5a 및 도 5b에서는 제1 경사 연신의 종료시(제2 경사 연신의 개시시)까지 제1 클립의 클립 피치의 증대 및 제2 클립의 클립 피치의 감소가 이어지고 있지만, 도시예와는 달리, 클립 피치의 증대 또는 감소 중 어느 한쪽이 다른 쪽보다도 빨리 종료되고, 다른 쪽이 종료될 때까지(제1 경사 연신의 종료시까지) 그 클립 피치가 그대로 유지되어도 된다.
제1 클립의 클립 피치의 변화율(P2/P1)은 바람직하게는 1.25~1.75, 보다 바람직하게는 1.30~1.70, 더욱 바람직하게는 1.35~1.65이다. 또한, 제2 클립의 클립 피치의 변화율(P3/P1)은, 예컨대 0.50 이상 1 미만, 바람직하게는 0.50~0.95, 보다 바람직하게는 0.55~0.90, 더욱 바람직하게는 0.55~0.85이다. 클립 피치의 변화율이 이와 같은 범위내이면, 필름의 긴 방향에 대하여 대략 45도의 방향으로, 높은 일축성 및 면내 배향성으로, 지상축을 발현시킬 수 있다.
클립 피치는 상기와 같이 연신 장치의 피치 설정 레일과 기준 레일의 이간 거리를 조정하여 슬라이더를 위치 결정함으로써 조정될 수 있다.
제1 경사 연신에서의 필름의 폭 방향의 연신 배율(제1 경사 연신 종료시의 필름 폭/제1 경사 연신 전의 필름 폭)은, 바람직하게는 1.1배~3.0배, 보다 바람직하게는 1.2배~2.5배, 더욱 바람직하게는 1.25배~2.0배이다. 당해 연신 배율이 1.1배 미만이면, 수축시킨 측의 단부에 함석 형상의 주름이 생기는 경우가 있다. 또한, 당해 연신 배율이 3.0배를 초과하면, 얻어지는 위상차 필름의 이축성이 높아지게 되어, 원편광판 등에 적용한 경우에 시야각 특성이 저하되는 경우가 있다.
하나의 실시형태에서, 제1 경사 연신은 제1 클립의 클립 피치의 변화율과 제2 클립의 클립 피치의 변화율의 곱이 바람직하게는 0.7~1.5, 보다 바람직하게는 0.8~1.45, 더욱 바람직하게는 0.85~1.40이 되도록 행하여진다. 변화율의 곱이 이와 같은 범위 내이면, 일축성 및 면내 배향성이 높은 위상차 필름이 얻어질 수 있다.
다음으로, 제2 경사 연신의 하나의 실시형태를, 도 5a를 참조하면서 구체적으로 설명한다. 본 실시형태의 제2 경사 연신에서는, 제2 클립의 클립 피치를 P3에서 P2까지 증대시킨다. 한편, 제1 클립의 클립 피치는 제2 경사 연신 동안 P2인 채로 유지된다. 따라서, 제2 경사 연신의 종료시에서, 좌우의 클립은 모두 클립 피치 P2로 이동하는 것으로 되어 있다.
도 5a에 나타내는 실시형태의 제2 경사 연신에서의 제2 클립의 클립 피치의 변화율(P2/P3)은 본 발명의 효과를 해치지 않는 한에서 제한은 없다. 해당 변화율(P2/P3)은, 예컨대 1.3~4.0, 바람직하게는 1.5~3.0이다.
제2 경사 연신의 다른 실시형태를 도 5b를 참조하면서 구체적으로 설명한다. 본 실시형태의 제2 경사 연신에서는, 제1 클립의 클립 피치를 감소시킴과 함께, 제2 클립의 클립 피치를 증대시킨다. 구체적으로는, 제1 클립의 클립 피치를 P2에서 P4까지 감소시키고, 제2 클립의 클립 피치를 P3에서 P4까지 증대시킨다. 따라서, 제2 경사 연신의 종료시에서, 좌우의 클립은 모두 클립 피치 P4로 이동하는 것으로 되어 있다. 또한, 도시예에서는, 제2 경사 연신의 개시와 동시에, 제1 클립의 클립 피치의 감소 및 제2 클립의 클립 피치의 증대를 개시하고 있지만, 이들은 상이한 타이밍으로 개시될 수 있다. 또한, 마찬가지로, 제1 클립의 클립 피치의 감소 및 제2 클립의 클립 피치의 증대는 상이한 타이밍에서 종료하여도 된다.
도 5b에 나타내는 실시형태의 제2 경사 연신에서의 제1 클립의 클립 피치의 변화율(P4/P2) 및 제2 클립의 클립 피치의 변화율(P4/P3)은 본 발명의 효과를 해치지 않는 한에서 제한은 없다. 변화율(P4/P2)은, 예컨대 0.4 이상 1.0 미만, 바람직하게는 0.6~0.95이다. 또한, 변화율(P4/P3)은, 예컨대 1.0을 초과하고 2.0 이하, 바람직하게는 1.2~1.8이다. 바람직하게는, P4는 P1 이상이다. P4<P1이면, 단부에 주름이 생기는 것, 이축성이 높아지는 것 등의 문제가 생기는 경우가 있다.
제2 경사 연신에서의 필름의 폭 방향의 연신 배율(제2 경사 연신 종료시의 필름 폭/제1 경사 연신 종료시의 필름 폭)은, 바람직하게는 1.1배~3.0배, 보다 바람직하게는 1.2배~2.5배, 더욱 바람직하게는 1.25배~2.0배이다. 당해 연신 배율이 1.1배 미만이면, 수축시킨 측의 단부에 함석 형상의 주름이 생기는 경우가 있다. 또한, 당해 연신 배율이 3.0배를 초과하면, 얻어지는 위상차 필름의 이축성이 높아지게 되어버려, 원편광판 등에 적용한 경우에 시야각 특성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 제1 경사 연신 및 제2 경사 연신에서의 폭 방향의 연신 배율(제2 경사 연신 종료시의 필름 폭/제1 경사 연신 전의 필름 폭)은, 상기와 마찬가지의 관점에서, 바람직하게는 1.2배~4.0배이고, 보다 바람직하게는 1.4배~3.0배이다.
경사 연신은 대표적으로는 온도 T2에서 행하여질 수 있다. 온도 T2는, 필름의 유리전이온도(Tg)에 대하여, Tg-20℃~Tg+30℃인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 Tg-10℃~Tg+20℃, 특히 바람직하게는 Tg 정도이다. 이용하는 필름에 따라 상이하지만, 온도 T2는 예컨대 70℃~180℃이고, 바람직하게는 80℃~170℃이다. 상기 온도 T1과 온도 T2의 차(T1-T2)는, 바람직하게는 ±2℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 ±5℃ 이상이다. 하나의 실시형태에서는, T1>T2이고, 따라서 예열 존에서 온도 T1까지 가열된 필름은 온도 T2까지 냉각될 수 있다.
상술한 바와 같이, 경사 연신 후에 횡수축 처리가 행하여져도 된다. 경사 연신 후의 당해 처리에 대해서는, 일본 공개특허공보 제2014-194483호의 0029~0032 단락을 참조할 수 있다.
A-5. 열 고정
열 고정 존(C)에서는, 통상적으로 횡연신도 종연신도 행하여지지 않고, 필름을 열처리하여 연신 상태를 고정한다. 필요에 따라, 종방향의 클립 피치를 감소시켜, 이에 의해 응력을 완화하여도 된다.
열 고정은 대표적으로는 온도 T3에서 행하여질 수 있다. 온도 T3은 연신되는 필름에 따라 상이하고, T2≥T3인 경우도, T2<T3인 경우도 있을 수 있다. 일반적으로, 필름이 비정성 재료인 경우는 T2≥T3이고, 결정성 재료인 경우는 T2<T3으로 함으로써 결정화 처리를 행하는 경우도 있다. T2≥T3인 경우, 온도 T2와 T3의 차(T2-T3)는 바람직하게는 0℃~50℃이다. 열 고정 시간은 대표적으로는 10초~10분이다.
상술한 바와 같이, 열 고정 존의 내부 기압은 대기압보다도 바람직하게는 1Pa~10Pa 높고, 보다 바람직하게는 1Pa~5Pa 높다. 열 고정을 양압 존에서 행함으로써, 위상차의 편차가 저감된 연신 필름이 얻어질 수 있다. 이와 같은 효과가 얻어지는 이유로서는 이하와 같이 추측된다. 즉, 열 고정 존의 내부 기압이 대기압과 등압 이하인 경우, 열 고정 존 내에 외기가 인입되어 존 내 온도가 저하되어버려, 열 고정이 불충분 또는 불균일해지는 결과, 얻어지는 연신 필름의 위상차에 편차가 생길 수 있는데, 열 고정 존의 내부 기압을 대기압보다도 높게 함으로써, 존 내의 온도를 정밀도 좋게 관리할 수 있어, 충분하고 균일한 열 고정이 행하여지는 결과, 상기 효과가 얻어질 수 있다.
열 고정 후의 필름 두께는, 예컨대 15㎛~80㎛, 바람직하게는 15㎛~60㎛이다. 열 고정 후의 필름 두께가 당해 범위 내이면, 위상차의 편차 저감 효과가 보다 적합하게 얻어질 수 있다.
A-6. 클립으로부터의 개방
열 고정의 종료 후, 필름을 클립으로부터 개방한다. 클립으로부터 개방될 때의 필름 온도 T4는 80℃~150℃인 것이 바람직하고, 100℃~140℃인 것이 보다 바람직하다. 하나의 실시형태에서, 필름은 열 고정 존의 종단부(환언하면, 가열로 출구)에서 클립으로부터 개방된다.
클립으로부터 개방된 필름은, 반송 롤을 이용하여 롤 반송되어 다음 공정에 제공될 수 있다. 롤 반송은 일반적으로 필름에 장력을 부여하면서 행하여진다. 필름에 부여되는 장력은, 예컨대 100N/m 이상이고, 바람직하게는 100N/m~300N/m, 보다 바람직하게는 100N/m~200N/m이다. 장력의 부여는, 예컨대 반송 롤 사이 등에서 필름에 가해지는 장력을 측정하고, 해당 장력이 소망하는 값이 되도록 반송 롤의 회전 속도 등을 제어함으로써 행하여질 수 있다.
롤 반송은 바람직하게는 비가열 환경하에서 행하여진다. 비가열 환경의 분위기 온도는 예컨대 15℃~40℃ 정도, 또한 예컨대 20℃~30℃ 정도일 수 있다.
필름은 클립으로부터 개방된 후, 예컨대 15초 이내, 바람직하게는 10초 이내에 50℃ 이하로 냉각되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 열 고정 존이 양압 존인 점에서, 열 고정 존 출구(가열로 출구)로부터 열풍이 누출된다. 그 때문에, 가열로를 통과한 후의 필름이 가열되고, 롤 반송시에 의도치 않은 신장이 생겨 위상차가 소망하는 값으로부터 어긋나는 문제가 생길 수 있다. 이에 대하여, 클립으로부터 개방 후 바로 필름을 냉각함으로써, 당해 문제를 방지할 수 있다.
이상, 도 1에 나타내는 연신 장치를 이용하여, 필름의 좌측 단부를 파지하는 클립과 우측 단부를 파지하는 클립을 서로 상이한 속도로 주행 이동시켜 경사 연신하는 경우에서의 본 발명의 실시형태에 따른 연신 필름의 제조 방법을 설명하였지만, 본 발명의 실시형태에 따른 연신 필름의 제조 방법에서는, 필름의 좌측 단부를 파지하는 클립과 우측 단부를 파지하는 클립에 서로 상이한 거리를 주행 이동시켜 경사 연신하는 방법이 적용되어도 된다. 이 경우, 상술한 바와 같은 가열로(바람직하게는, 독립적으로 내부 기압이 제어 가능한 2개 이상의 존을 포함하는 가열로)를 포함하고, 필름 취입구 및 필름 출구에서의 필름의 반송 방향이 상이한 텐터 연신 장치가 이용될 수 있다. 이와 같은 텐터 연신 장치를 이용한 경사 연신 방법에 대해서는, 예컨대, 일본 공개특허공보 제2004-226686호, WO2007/111313 등의 기재를 참조할 수 있다.
B. 연신 대상인 필름
본 발명의 제조 방법에서는, 임의의 적절한 필름을 이용할 수 있다. 예컨대, 위상차 필름으로서 적용 가능한 수지 필름을 들 수 있다. 이와 같은 필름을 구성하는 재료로서는, 예컨대 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐아세탈계 수지, 시클로올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 셀룰로오스에스테르계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에스테르카보네이트계 수지, 올레핀계 수지, 폴리우레탄계 수지 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스에스테르계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에스테르카보네이트계 수지, 시클로올레핀계 수지이다. 이들 수지이면, 이른바 역분산의 파장 의존성을 나타내는 위상차 필름이 얻어질 수 있기 때문이다. 이들 수지는 단독으로 이용하여도 되고, 소망하는 특성에 따라 조합하여 이용하여도 된다.
상기 폴리카보네이트계 수지로서는, 임의의 적절한 폴리카보네이트계 수지가 이용된다. 예컨대, 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위를 포함하는 폴리카보네이트계 수지가 바람직하다. 디히드록시 화합물의 구체예로서는, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-에틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-n-프로필페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-이소프로필페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-n-부틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-sec-부틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-tert-부틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-시클로헥실페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-페닐페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-이소프로필페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-이소부틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-tert-부틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-시클로헥실페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-페닐페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3,5-디메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)-3-tert-부틸-6-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-(3-히드록시-2,2-디메틸프로폭시)페닐)플루오렌 등을 들 수 있다. 폴리카보네이트계 수지는, 상기 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위 외에, 이소소르비드, 이소만니드, 이소이데트, 스피로글리콜, 디옥산글리콜, 디에틸렌글리콜(DEG), 트리에틸렌글리콜(TEG), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 시클로헥산디메탄올(CHDM), 트리시클로데칸디메탄올(TCDDM), 비스페놀류 등의 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위를 포함하고 있어도 된다.
상기와 같은 폴리카보네이트계 수지의 상세는, 예컨대 일본 공개특허공보 제2012-67300호 및 일본 특허 제3325560호에 기재되어 있다. 당해 특허문헌의 기재는, 본 명세서에 참고로서 원용된다.
폴리카보네이트계 수지의 유리전이온도는 110℃ 이상 250℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120℃ 이상 230℃ 이하이다. 유리전이온도가 과도하게 낮으면 내열성이 나빠지는 경향이 있고, 필름 성형 후에 치수 변화를 일으킬 가능성이 있다. 유리전이온도가 과도하게 높으면, 필름 성형시의 성형 안정성이 나빠지는 경우가 있고, 또한 필름의 투명성을 해치는 경우가 있다. 또한, 유리전이온도는 JIS K 7121(1987)에 준하여 구할 수 있다.
상기 폴리비닐아세탈계 수지로서는, 임의의 적절한 폴리비닐아세탈계 수지를 이용할 수 있다. 대표적으로는, 폴리비닐아세탈계 수지는, 적어도 2종류의 알데히드 화합물 및/또는 케톤 화합물과, 폴리비닐알코올계 수지를 축합 반응시켜 얻을 수 있다. 폴리비닐아세탈계 수지의 구체예 및 상세한 제조 방법은, 예컨대 일본 공개특허공보 제2007-161994호에 기재되어 있다. 당해 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
상기 연신 대상인 필름을 연신하여 얻어지는 연신 필름(위상차 필름)은, 바람직하게는 굴절률 특성이 nx＞ny의 관계를 나타낸다. 하나의 실시형태에서, 위상차 필름은 바람직하게는 λ/4판으로서 기능할 수 있다. 본 실시형태에서, 위상차 필름(λ/4판)의 면내 위상차 Re(550)는, 바람직하게는 100nm~180nm, 보다 바람직하게는 135nm~155nm이다. 다른 실시형태에서, 위상차 필름은 바람직하게는 λ/2판으로서 기능할 수 있다. 본 실시형태에서, 위상차 필름(λ/2판)의 면내 위상차 Re(550)는, 바람직하게는 230nm~310nm, 보다 바람직하게는 250nm~290nm이다. 또한, 본 명세서에서, nx는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절률이고, ny는 면내에서 지상축과 직교하는 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절률이며, nz는 두께 방향의 굴절률이다. 또한, Re(λ)는 23℃에서의 파장 λnm의 광으로 측정한 필름의 면내 위상차이다. 따라서, Re(550)는 23℃에서의 파장 550nm의 광으로 측정한 필름의 면내 위상차이다. Re(λ)는, 필름의 두께를 d(nm)로 하였을 때, 식: Re(λ)=(nx-ny)×d에 의해 구할 수 있다.
위상차 필름의 면내 위상차 Re(550)는, 경사 연신 조건을 적절히 설정함으로써 소망하는 범위로 할 수 있다. 예컨대, 경사 연신에 의해 100nm~180nm의 면내 위상차 Re(550)를 갖는 위상차 필름을 제조하는 방법은, 일본 공개특허공보 제2013-54338호, 일본 공개특허공보 제2014-194482호, 일본 공개특허공보 제2014-238524호, 일본 공개특허공보 제2014-194484호 등에 상세하게 개시되어 있다. 따라서, 당업자는 당해 개시에 기초하여 적절한 경사 연신 조건을 설정할 수 있다.
1매의 위상차 필름을 이용하여 원편광판을 제작하는 경우, 또는 1매의 위상차 필름을 이용하여 직선 편광의 방향을 90°회전시키는 경우, 이용되는 위상차 필름의 지상축 방향은 당해 필름의 장척 방향에 대하여 바람직하게는 30°~60° 또는 120°~150°, 보다 바람직하게는 38°~52° 또는 128°~142°, 더욱 바람직하게는 43°~47° 또는 133°~ 137°, 특히 바람직하게는 45° 또는 135° 정도이다.
또한, 2매의 위상차 필름(구체적으로는, λ/2판과 λ/4판)을 이용하여 원편광판을 제작하는 경우, 이용되는 위상차 필름(λ/2판)의 지상축 방향은 당해 필름의 장척 방향에 대하여 바람직하게는 60°~90°, 보다 바람직하게는 65°~85°, 특히 바람직하게는 75° 정도이다. 또한, 위상차 필름(λ/4판)의 지상축 방향은 당해 필름의 장척 방향에 대하여 바람직하게는 0°~30°, 보다 바람직하게는 5°~25°, 특히 바람직하게는 15° 정도이다.
위상차 필름은 바람직하게는 이른바 역분산의 파장 의존성을 나타낸다. 구체적으로는, 그의 면내 위상차는 Re(450)<Re(550)<Re(650)의 관계를 충족한다. Re(450)/Re(550)는, 바람직하게는 0.8 이상 1.0 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8~0.95이다. Re(550)/Re(650)는, 바람직하게는 0.8 이상 1.0 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8~0.97이다.
위상차 필름은, 그의 광탄성 계수의 절대값이 바람직하게는 2×10-12(m2/N)~100×10-12(m2/N)이고, 보다 바람직하게는 5×10-12(m2/N)~50×10-12(m2/N)이다.
C. 광학 적층체 및 해당 광학 적층체의 제조 방법
본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 연신 필름은, 다른 광학 필름과 첩합되어 광학 적층체로서 이용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 위상차 필름은, 편광판과 첩합되어 원편광판으로서 적합하게 이용될 수 있다.
도 6은 그와 같은 원편광판의 일례의 개략 단면도이다. 도시예의 원편광판(400)은, 편광자(410)와, 편광자(410)의 편측에 배치된 제1 보호 필름(420)과, 편광자(410)의 다른 편측에 배치된 제2 보호 필름(430)과, 제2 보호 필름(430)의 외측에 배치된 위상차 필름(440)을 포함한다. 위상차 필름(440)은, A항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 연신 필름(예컨대, λ/4판)이다. 제2 보호 필름(430)은 생략되어도 된다. 그 경우, 위상차 필름(440)이 편광자의 보호 필름으로서 기능할 수 있다. 편광자(410)의 흡수축과 위상차 필름(440)의 지상축이 이루는 각도는, 바람직하게는 30°~60°, 보다 바람직하게는 38°~52°, 더욱 바람직하게는 43°~47°, 특히 바람직하게는 45° 정도이다.
본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 위상차 필름은 장척상이고, 또한 경사 방향(장척 방향에 대하여, 예컨대 45°의 방향)으로 지상축을 갖는다. 또한, 많은 경우, 장척상의 편광자는 장척 방향 또는 폭 방향으로 흡수축을 갖는다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 위상차 필름을 이용하면, 이른바 롤투롤을 이용할 수 있고, 극히 우수한 제조 효율로 원편광판을 제작할 수 있다. 또한, 롤투롤이란, 장척상의 필름끼리를 롤 반송하면서, 그의 장척 방향을 맞추어 연속적으로 첩합하는 방법을 말한다.
하나의 실시형태에서, 본 발명의 광학 적층체의 제조 방법은, A항에 기재된 연신 필름의 제조 방법에 의해 장척상의 연신 필름을 얻는 것, 및 장척상의 광학 필름과 해당 장척상의 연신 필름을 반송하면서, 그의 장척 방향을 맞추어 연속적으로 첩합하는 것을 포함한다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서의 측정 및 평가 방법은 하기와 같다.
(1) 두께
다이얼게이지(피콕(PEACOCK)사 제조, 제품명 'DG-205 type pds-2')를 이용하여 측정하였다.
(2) 위상차값
악소메트릭스(Axoｍetrics)사 제조의 Axoscan을 이용하여 면내 위상차 Re(550)를 측정하였다.
(3) 배향각(지상축의 발현 방향)
측정 대상인 필름의 중앙부를, 1변이 당해 필름의 폭 방향과 평행하게 되도록 하여 폭 50mm, 길이 50mm의 정방형상으로 절취하여 시료를 작성하였다. 이 시료를 악소메트릭스사 제조의 Axoscan을 이용하여 측정하고, 파장 550㎚에서의 배향각(θ)을 측정하였다.
(4) 유리전이온도(Tg)
JIS K 7121에 준하여 측정하였다.
(5) 장력
필름 반송 라인 중에 설치된 필름 장력 검출기에 의해, 필름에 가해지는 장력을 측정하였다.
(6) 존 내 기압
연신 장치에 내장된 기압계를 이용하여 측정하였다.
<실시예 1>
(폴리에스테르카보네이트 수지 필름의 제작)
교반 날개 및 100℃로 제어된 환류 냉각기를 구비한 종형 반응기 2기를 포함하는 배치 중합 장치를 이용하여 중합을 행하였다. 비스[9-(2-페녹시카보닐에틸)플루오렌-9-일]메탄 29.60질량부(0.046mol), ISB 29.21질량부(0.200mol), SPG 42.28질량부(0.139mol), DPC 63.77질량부(0.298mol) 및 촉매로서 초산칼슘 1수화물 1.19×10-2질량부(6.78×10-5mol)를 투입하였다. 반응기 내를 감압 질소 치환한 후, 열매(熱媒)로 가온을 행하고, 내부 온도가 100℃가 된 시점에서 교반을 개시하였다. 승온 개시 40분 후에 내부 온도를 220℃로 도달시키고, 이 온도를 유지하도록 제어함과 동시에 감압을 개시하고, 220℃에 도달하고나서 90분에서 13.3kPa로 하였다. 중합 반응과 함께 부생하는 페놀 증기를 100℃의 환류 냉각기로 인도하고, 페놀 증기 중에 약간량 포함되는 모노머 성분을 반응기로 되돌려, 응축하지 않은 페놀 증기는 45℃의 응축기로 인도하여 회수하였다. 제1 반응기에 질소를 도입하여 일단 대기압까지 복압시킨 후, 제1 반응기 내의 올리고머화된 반응액을 제2 반응기로 옮겼다. 이어서, 제2 반응기 내의 승온 및 감압을 개시하여, 50분에서 내부 온도 240℃, 압력 0.2kPa로 하였다. 그 후, 소정의 교반 동력이 될 때까지 중합을 진행시켰다. 소정 동력에 도달한 시점에서 반응기에 질소를 도입하여 복압하고, 생성한 폴리에스테르카보네이트를 수중에 압출하며, 스트랜드를 커팅하여 펠릿을 얻었다. 얻어진 폴리에스테르카보네이트 수지의 Tg는 140℃이었다.
얻어진 폴리에스테르카보네이트 수지를 80℃에서 5시간 진공 건조를 한 후, 단축 압출기(도시바기계사 제조, 실린더 설정 온도: 250℃), T다이(폭 200mm, 설정 온도: 250℃), 칠드 롤(설정 온도: 120~130℃) 및 권취기를 구비한 필름 제막 장치를 이용하여 두께 100㎛의 수지 필름을 제작하였다.
(연신 필름의 제작)
상기와 같이 하여 얻어진 폴리에스테르카보네이트 수지 필름을, 도 1~3에 나타내는 바와 같은, 각각 독립적으로 내부 기압 및 온도가 제어 가능하게 구성된 예열 존, 연신 존 및 열 고정 존을 포함하는 가열로를 구비한 연신 장치를 이용하여 경사 연신하여 위상차 필름을 얻었다.
구체적으로는, 폴리에스테르카보네이트 수지 필름의 좌우 단부를 연신 장치의 입구에서 좌우의 클립에 의해 파지하고, 예열 존에서 145℃로 예열하였다. 예열 존에서는 좌우의 클립의 클립 피치(P1)는 125mm이었다. 또한, 예열 존의 내부 기압은 대기압과 등압이었다.
이어서, 필름이 연신 존에 들어감과 동시에, 우측 클립의 클립 피치의 증대 및 좌측 클립의 클립 피치의 감소를 개시하고, 우측 클립의 클립 피치를 P2까지 증대시킴과 함께 좌측 클립의 클립 피치를 P3까지 감소시켰다(제1 경사 연신). 이 때, 우측 클립의 클립 피치 변화율(P2/P1)은 1.42이고, 좌측 클립의 클립 피치 변화율(P3/P1)은 0.78이며, 필름의 원폭(原幅)에 대한 횡연신 배율은 1.45배이었다. 이어서, 우측 클립의 클립 피치를 P2로 유지한 채로, 좌측 클립의 클립 피치의 증대를 개시하여, P3에서 P2까지 증대시켰다(제2 경사 연신). 이 사이의 좌측 클립의 클립 피치의 변화율(P2/P3)은 1.82이고, 필름의 원폭에 대한 횡연신 배율은 1.9배이었다. 또한, 연신 존은 Tg+1.7℃(141.7℃)로 설정하였다. 또한, 연신 존의 내부 기압은 대기압과 등압이었다.
이어서, 내부 기압을 대기압보다 3Pa 높게 제어한 열 고정 존에서, 140℃에서 60초간, 필름을 열 고정한 후 필름 출구(가열로 출구)에서 좌우의 클립으로부터 개방하여, 연신 장치로부터 송출하였다. 클립으로부터 개방될 때의(즉, 필름 출구에서의) 필름 온도는 139℃(즉, Tg-1℃)이었다.
연신 장치로부터 송출된 필름을 연신 장치의 하류에 배치한 냉각 수단에 의해 40℃로 냉각하고, 실온 하에서 권취 장치까지 롤 반송하여 롤 형상으로 권취하였다. 이상과 같이 하여, 장척 방향에 대하여 45°의 방향으로 지상축을 갖는 연신 필름을 얻었다.
또한, 필름을 클립으로부터의 개방 후 40℃로 냉각하기까지의 시간은 8초이었다. 클립으로부터 개방된 필름에 150N/m의 장력을 가하여 반송하였다.
<실시예 2>
열 고정 존의 내부 기압을, 대기압보다 2Pa 높아지도록 제어한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 연신 필름을 얻었다. 클립으로부터 개방될 때의 필름 온도는 139℃(즉, Tg-1℃)이었다.
<실시예 3>
원반 필름의 두께를 70㎛로 한 것, 열 고정 존의 온도를 142℃로 한 것, 및 열 고정 존의 내부 기압을, 대기압보다 4Pa 높아지도록 제어한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연신 필름을 얻었다. 클립으로부터 개방될 때의 필름 온도는 142℃(즉, Tg+2℃)이었다.
<비교예 1>
열 고정 존의 내부 기압을 대기압보다 5Pa 낮아지도록 제어한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연신 필름을 얻었다. 클립으로부터 개방될 때의 필름 온도는 123℃(즉, Tg-17℃)이었다.
<비교예 2>
열 고정 존의 내부 기압을, 대기압과 등압이 되도록 제어한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연신 필름을 얻었다. 클립으로부터 개방할 때의 필름 온도는 135℃(즉, Tg-5℃)이었다.
[위상차 평가]
실시예 및 비교예에서 얻어진 연신 필름에 관하여, 그의 폭 방향에서 단부로부터 등간격으로 총 13개소에서의 위상차를 측정하였다. 그의 평균값 및 편차의 범위를 표 1에 나타낸다.
[외관 및 취급성 평가]
실시예 및 비교예에서 얻어진 연신 필름에 관하여, 외관 및 취급성을 육안에 의해 이하의 기준에 기초하여 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
○: 롤 반송시의 연신 필름에 주름 및 늘어짐이 확인되지 않는다
×: 롤 반송시의 연신 필름에 주름 및/또는 늘어짐이 확인된다
[표 1]
Figure 112022082125613-pat00001
<평가>
표 1에 나타내는 바와 같이, 내부 기압이 대기압보다도 높게 제어된 존 내에서 열 고정을 행한 실시예의 연신 필름에서는 위상차의 편차가 저감되어 있었다.
본 발명의 연신 필름의 제조 방법은, 위상차 필름의 제조에 적합하게 이용되고, 결과로서, 액정 표시 장치(LCD), 유기 일렉트로루미네센스 표시 장치(OLED) 등의 화상 표시 장치의 제조에 기여할 수 있다.
1: 필름
10L: 무단 루프
10R: 무단 루프
20: 클립
60: 가열로
100: 연신 장치
400: 원편광판

Claims (8)

  1. 장척상의 필름을 그의 폭 방향의 좌우 단부를 각각, 좌우의 클립에 의해 파지한 상태에서, 가열로 내를 통과시키면서 예열, 경사 연신 및 열 고정하는 것, 및
    상기 필름을 상기 클립으로부터 개방하는 것
    을 포함하는 연신 필름의 제조 방법으로서,
    상기 예열, 상기 경사 연신 및 상기 열 고정이 각각, 상기 가열로 내에 상기 필름의 반송 방향 하류를 향하여 이 순서대로 마련되고, 또한 각각 독립적으로 내부 기압이 제어 가능하게 구성되어 있는 예열 존, 연신 존 및 열 고정 존 내에서 행하여지고,
    상기 열 고정 존의 내부 기압이 대기압보다 높고,
    상기 예열 존 및 상기 연신 존의 내부 기압이 대기압과 등압이고,
    상기 클립으로부터 개방된 후, 15초 이내에 상기 필름의 온도를 50℃ 이하로 냉각하는,
    연신 필름의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 고정 존 내의 기압이 대기압보다도 1Pa~10Pa 높은, 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클립으로부터 개방될 때의 상기 필름의 온도가 80℃~150℃인, 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클립으로부터 개방된 상기 필름을 100N/m~300N/m의 장력을 부여하면서 롤 반송하는, 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열 고정 후의 상기 필름의 두께가 15㎛~60㎛인, 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 장척상의 연신 필름을 얻는 것, 및
    장척상의 광학 필름과 상기 장척상의 연신 필름을 반송하면서, 그의 장척 방향을 맞추어 연속적으로 첩합하는 것을 포함하는, 광학 적층체의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광학 필름이 편광판이고,
    상기 연신 필름이 λ/4판 또는 λ/2판인,
    광학 적층체의 제조 방법.
  8. 삭제
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