(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来より、物質にはその物質固有の波長分散性があり、すなわち波長に応じてその面内屈折率Reが変化することが知られている。
そして世の中に存在する大半の樹脂は、長波長になるほど位相差が小さくなる性質、すなわち負の波長分散性を有することが知られており、これに対して、正の波長分散性(逆波長分散性とも言う)を有する材料は極めて少なく、かつ特殊である。
たとえば逆波長分散性(正の波長分散性)を有する樹脂としては、フルオレン系ビスフェノール骨格を有する芳香族ポリカーボネート樹脂(特許文献1)や、環状ポリオレフィン系樹脂のうち特定のもの(特許文献2)等が知られている。また、セルロースアシレート系樹脂に特殊な化合物、すなわち糖エステルや2つの芳香族環を必須とする化合物等の位相差調整剤を添加することにより、逆波長分散性(正の波長分散性)のフィルムを得ることも報告されている(特許文献3、特許文献4)。
【0003】
従来のこうした逆波長分散性(正の波長分散性)を有する樹脂は、その樹脂に部分的に含まれる環状モノマーの種類や量等を制御することにより、その波長分散性が制御される。また、位相差調整剤を添加した樹脂フィルムは、その位相差調整剤が有する特殊な構造とフィルムの延伸倍率に起因して、その波長分散性が制御される。
こうした逆波長分散性(正の波長分散性)を有する樹脂フィルムは、色補償、視野角拡大、反射防止等の機能を有するため、単独で、又は他の樹脂と組み合わせて、近年需要が増大しつつある液晶表示装置等のフラットディスプレイ装置に用いられる位相化フィルム、光学補償フィルム、円偏光フィルムといった光学フィルムの材料として注目されつつある。
【0004】
しかしながら、従来の樹脂フィルムでは、特殊な樹脂や添加剤を必要とするため、溶液流延法等による製法が必要であったり、フィルムのゲル分が多くてフィルム外観が劣ったり等の製造上の問題が多々あった。そのため、更に大型化や薄膜化、生産コスト低減を図るフラットディスプレイ分野等に用いる光学フィルムとしては、更に低コストで量産が容易で、かつ大型化できる材料の開発が模索されている。
【0005】
一方、エチレンの単独重合体又はエチレンと、ブテンやヘキサン等のα−オレフィンの共重合体であるポリエチレン樹脂は、その透明性かつ安価に量産可能である特性を生かして、一般に身近な包装用フィルムやシャンプー容器等の材料に使う汎用樹脂として広く知られている。しかし、光学用途としては、画面の表面を保護する表面保護フィルム等として用いられる例以外には、そのシンプルな分子構造ゆえに殆ど着目されていないのが実状である。
【0006】
ところが、今般、予期せず、かつ極めて意外なことに、ポリエチレン系樹脂を用いたフィルムにおいては、特異的に、波長が大きくなるほど位相差が大きくなる「逆波長分散性(正の波長分散性)」を有するという未知の属性があることを見出し、達成されたのが本発明である。
【0007】
更に、その逆波長分散性(正の波長分散性)を有するという、ポリエチレンが有する未知の属性の発見により、該ポリエチレン、特に低密度で均一な組成を有するポリエチレンは、光学補償フィルムや位相差フィルム等の光学フィルムといった、逆波長分散性(正の波長分散特性)を必要とする用途に適することを見出し、用途発明として、該新規な用途を提案するのが本発明である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
すなわち本発明の課題は、新たに、従来知られていた樹脂種とは異なる樹脂種のフィルムにおいて、新たに見出された性能、すなわち逆波長分散性(正の波長分散性)を有する樹脂フィルムを提供するものであり、更にその性質を利用した用途発明である光学フィルムとそのフィルム用樹脂組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
かかる課題を解決するため、本願の第1の発明は、エチレンモノマーの単独重合体又はエチレンモノマー主成分と非環状α−オレフィンモノマーとの共重合体であるポリエチレン樹脂を含む樹脂組成物を成形してなり、下記の式1及び式2を満たす逆波長分散性を有するポリエチレン樹脂フィルムを用いてなることを特徴とする光学フィルムである。
式1 Re(450)/Re(590)<1.000
式2 Re(630)/Re(590)>1.000
(式中、Re(450)、Re(590)、Re(630)とは各々、光の波長が450nm、590nm630nmにおけるフィルム面内位相差(nm)を意味する。)
【0011】
更に、本願の第2の発明は、該ポリエチレン樹脂が、エチレンモノマーを高圧ラジカル重合法により重合した、高圧ラジカル重合法ポリエチレン樹脂であることを特徴とする第1の発明記載の光学フィルムである。
本願の第3の発明は、該ポリエチレン樹脂が、エチレンモノマーと非環状α−オレフィンモノマーを触媒重合して得られる触媒重合ポリエチレン樹脂であることを特徴とする第1の発明記載の光学フィルムである。
本願の第4の発明は、該ポリエチレン樹脂フィルムが下記式3又は下記式4を満たすことを特徴とする、第1〜第3の発明のいずれかに記載の光学フィルムである。
式3:Re(450)/Re(590)=0.76±0.2
式4:Re(630)/Re(590)=1.068±0.1
【0012】
本願の第5の発明は、該ポリエチレン樹脂フィルムの、590nmにおける複屈折△N値の絶対値が、0.001以上であることを特徴とする、第1〜第4の発明のいずれかに記載の光学フィルムである。
本願の第6の発明は、該光学フィルムが、位相差フィルム、円偏光フィルム又は光学補償フィルムであることを特徴とする、第1〜第5の発明のいずれかに記載の光学フィルムである。
本願の第7の発明は、第1〜第6のいずれかの光学フィルムに用いることを特徴とする光学フィルム用樹脂組成物である。
本願の第8の発明は、エチレンモノマーの単独重合体又はエチレンモノマー主成分と非環状α−オレフィンモノマーとの共重合体であるポリエチレン樹脂を含む樹脂組成物であり、フィルム化した際に下記の式1及び式2を満たすことを特徴とする、逆波長分散性を有する光学フィルム用樹脂組成物である。
式1 Re(450)/Re(590)<1.000
式2 Re(630)/Re(590)>1.000
(式中、Re(450)、Re(590)、Re(630)とは各々、光の波長が450nm、590nm630nmにおけるフィルム面内位相差(nm)を意味する。)
【発明の効果】
【0013】
本発明の特定のエチレン樹脂を用いた光学フィルム及びその光学フィルム用樹脂組成物は、特殊な樹脂種でないにも係わらず、「逆波長分散性(正の波長分散性)」という極めて珍しくかつ有用な特性を示すので、「逆波長分散性(正の波長分散性)」特性を必要とする用途に適用することが可能であり、特に位相化フィルム等の光学フィルムとして利用可能である。
【0014】
特にエチレン系樹脂フィルムは、従来の溶液流延法等の成形方法に限定される特殊樹脂に比べ、溶融フィルム加工が可能であるので、安全性が高い方法で、大面積のフィルムを均一に成形することが可能であり、その有用性は高い。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に本発明につき、詳細に説明する。
(1)ポリエチレン
1.原料
本発明における主要成分である、ポリエチレンは、エチレンモノマーの単独重合体、又はエチレンモノマー主成分と、非環状α−オレフィン、好ましくは炭素数3〜20の非環状α−オレフィンモノマーとを必須のモノマー成分とする共重合体である。
炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、具体的にはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−ドデセンなどの非環状のα−オレフィンが挙げられる。特に好ましくは炭素数3〜12のものが挙げられる。なお、本発明でいう「非環状」とは、該α−オレフィンが、ノルボルネン等の環状モノマ−ではなく、本願のポリエチレンが、環状モノマーを必須とする環状ポリオレフィンとは違うことを明確にするために用いている。また、これらポリエチレンは、ポリプロピレン樹脂、すなわちプロピレンが主モノマーであり、立体規則性を有するポリプロピレン樹脂とは全く異なる構造及び性質を有する樹脂である。
【0017】
エチレンモノマーは、共重合体中の主成分、すなわち50mol%以上であることが必要で、好ましくは80〜99.9mol%の範囲で選択される。一方、α−オレフィンモノマーは、50mol%未満、好ましくは0.1〜20mol%の範囲で選択される。なお、α−オレフィンモノマーの含有量は、ポリエチレン樹脂の密度を規定する要因の大きな一つであり、一般にα−オレフィンの含有量が多いほど、ポリエチレン樹脂の密度が低くなる傾向にある。
用いられるα−オレフィンモノマーは単独でもよく、または2種類以上を組み合わせてもよく、本発明の共重合体には、その性質を害しない範囲でその他のモノマー成分を含有してもよい。
【0018】
2.製造方法
一般に、ポリエチレンの製造方法は、ラジカル反応による高圧ラジカル重合方法と、触媒を用いた触媒重合方法に分かれ、前者で得られるポリエチレンは、多数の長鎖分岐が枝分かれ状に発達した構造を有し、一方、後者で得られるポリエチレンは、基本的に直鎖状の主鎖構造を有する点で大きく相違するが、本発明においては、そのどちらの製造方法を用いてもよい。
【0019】
用いられる重合用触媒としては、チーグラー触媒、バナジウム触媒、フィリップス系触媒などのマルチサイト触媒、メタロセン触媒などのシングルサイト触媒等の公知の遷移金属触媒を用いることができ得るが、本発明では特に制限はない。各触媒は、公知の触媒を用いることができる。
更に触媒を用いたポリエチレンの具体的製造方法としては、既に一般的に知られている公知の方法、すなわち高圧イオン重合法、スラリー法、気相法、溶液法等が知られているが、本発明のポリエチレンについて、特に制限はない。
その他、重合温度、重合圧力および重合時間は公知の範囲から適宜調整することができる、たとえば重合温度は、重合温度は通常−20℃〜290℃、好ましくは0℃〜250℃、共重合圧力は0.1MPa〜300MPa、好ましくは0.3MPa〜250MPa、重合時間は0.1分〜10時間、好ましくは0.5〜7時間、更に好ましくは1分〜6時間の範囲から選ぶことができる。重合は、一般に不活性ガス雰囲気下で行われる。例えば、チッソ、アルゴン、二酸化炭素雰囲気が使用でき、窒素雰囲気が好ましく使用される。
【0020】
3.ポリエチレン樹脂の物性
一般に触媒重合法により得られるポリエチレンは、用いる重合用触媒や用いるコモノマー種とその量、重合時の温度や時間及び重合時に並存させるガス量等の重合諸条件を変更することにより、密度が0.97g/cm
3程度の高密度ポリエチレンから、密度が0.880g/cm
3程度の超低密度ポリエチレンまで、分子量の一指標であるMFR(メルトフローレート)が0.01〜100(g/10分)の範囲まで、その他、その分子量の分布の程度を示す指標であるMw/Mnが1〜10の範囲まで等、種々の種類のポリエチレンを製造することが可能であり、その物性の違いにより、硬い自動車のガソリンタンク用から、やわらかい包装フィルム用等、幅広い用途が存在する。
【0021】
本発明で用いるポリエチレンの基礎物性として、密度に特に制限は設けないが、0.880g/cm
3〜0.970g/cm
3の範囲のポリエチレン樹脂を用いたフィルムにおいて、逆波長分散性を示すことが確認されている。その中でも、特にフィルムの透明性という点からはJIS K6722法により測定した密度が、0.930g/cm
3未満、好ましくは0.915g/cm
3未満、さらに好ましくは0.900g/cm
3未満あることが好ましい。
【0022】
また、重量平均分子量(Mw)は、75,000〜130,000の範囲であることが好ましい。
更に分子量分布を示す重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、2〜6の範囲が好ましい。これらの重量平均分子量(Mw)はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)によって求められ、Mw/MnはGPCにより更に数平均分子量(Mn)を求めその比を算出することにより得られる。
その他、ポリエチレンが有する好ましい物性範囲としては、測定温度190℃、加重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR)が、0.1〜100g/10分の範囲、好ましくは1〜20g/10分であることがあげられる。
【0023】
(2)樹脂組成物
本発明の樹脂組成物は、前述のポリエチレン樹脂を含有していることを特徴とするが、他の樹脂成分を含有してもよい。他の樹脂の含有量は特に制限されることはないが、樹脂組成物中10〜90重量部の範囲で選択される。
特に他のポリエチレン樹脂としては、他の密度を有する直鎖状ポリエチレン又は高圧ラジカル重合法によるポリエチレンが挙げられる。
たとえば本願実施例2に示すように、直鎖状中密度ポリエチレンに対して、高圧ラジカル重合法で得られるポリエチレンを10重量%ブレンドした樹脂フィルムにおいても、逆波長分散性(正の波長分散性)を示すことが確認されている。
また、特に光学フィルム分野では性質の異なる樹脂のブレンドや樹脂フィルムの積層等も行われているため、本発明の樹脂が有する正の波長分散特性と、他の樹脂成分が有する負の波長分散特性を組み合わせて利用することも可能である。
【0024】
その他、該樹脂組成物には、用途に応じた各種添加剤を添加することができる。
樹脂組成物の製造方法は、公知の方法を利用することができる。例えば、タンブラーブレンダー、ヘンシェルミキサーで混合した後、単軸押出機や多軸押出機で溶融混練する方法、またはニーダーやバンバリーミキサーで溶融混練後、押出機を用いて造粒することができる。
【0025】
(3)ポリエチレン系樹脂フィルムの成形方法
本発明の樹脂組成物を用いてフィルムを成形する方法としては、任意の方法を取りうるが、例えばインフレーション成形法と呼ばれる方法、すなわち、環状ダイスから円筒状に溶融押出しされた樹脂の円筒状内にエアーを吹き込み、該円筒状を膨らませて筒状のフィルム化を成形する方法が挙げられる。そのフィルム膨張比であるブロー比は1.5以上の範囲から任意に採用することができる。インフレーション成形方法によれば、複数の樹脂ダイスを用いることにより多層のフィルム成形も容易に行うことができる。その後、延伸工程を得ることも可能である。その他、Tダイ成形法等の成形方法も挙げられる。
得られるフィルムの厚みは、0.01μm〜3mmから、その用途に応じたフィルム厚みを採用することができる。
【0026】
(4)樹脂フィルムの波長分散性
得られたフィルムの波長分散性は、たとえば下記の方法により測定できる。
面内のレターデーション(位相差)Reを自動複屈折計RETS−100(大塚電子(株)製)を用いて波長590nmにおいて3次元複屈折測定を行って求める。また、測定波長を例えば450nmと630nmに変更してRe(450)とRe(630)の値を測定する。その結果をプロットして、材料の波長分散性(波長の長さとその位相値)の傾向を把握することができる。
【0027】
一般に、Re(450)<Re(590)<Re(630)の関係を有していれば、その材料は逆波長分散性(正の波長分散性)を有するといい、反対の関係であれば負の波長分散性を有するという。
【0028】
また、測定波長を590nmとしたときの面内位相差(レタデーション)を基準(Ro)とし、その他の波長における位相差(Re)とRoとの比(Re/Ro)で示すことが多い。
本願発明では、下記式1及び式2を満たす関係を満たすポリエチレン樹脂フィルムを用いることを特徴とする。
式1 Re(450)/Re(590)<1.000
式2 Re(630)/Re(590)>1.000
【0029】
フィルムの面内位相差(レタデーション)Reは、材料が有する光の複屈折△Nと、当該フィルムの厚さd(nm)の積算である、△N・dの値として得られる。
本願発明で得られるポリエチレン樹脂フィルムを用いた光学フィルムを、特に広帯域のλ/4波長板として利用する際には、波長の変化に対するRe/Roの変化が波長の変化と同等程度であると、幅広い波長範囲においてλ/4波長板として機能することができる。
【0030】
すなわち、下記式3又は式4を満たす条件を満たすポリエチレン樹脂フィルムを用いると、式3を満たす場合は光波長が450〜590nmの範囲において、式4を満たす場合は光波長が590〜630nmの範囲において、位相差が変わらないλ/4波長板を得ることができる。好ましくは式3及び式4を満たす樹脂フィルムが好ましい。なお、0,76は、450/590の近似値、1.068は630/590の近似値である。
式3:Re(450)/Re(590)=0.76±0.2
式4:Re(630)/Re(590)=1.068±0.1
【0031】
更に好ましい態様としては、このようなポリエチレン樹脂フィルムを用いた光学フィルムを作成するにあたり、より薄膜のフィルムで所定のλ/4波長板を作成することができると好ましい。
この場合、波長(λ)が590nmでの光の複屈折△Nの値が重要である。△Nの値が大きい場合には、より薄いフィルム厚さで、所定のλ/4波長板として利用可能となる。
好ましくは、波長590nmにおける光の複屈折△Nが0.001以上、更に好ましくは0.002以上、更に好ましくは0.004以上の樹脂フィルムを用いることが好ましい。
【0032】
(6)光学フィルム
本発明の特定の樹脂を用いてなる樹脂フィルムは、その逆波長分散性(正の波長分散性)を有する特性を生かして、その特性を利用する用途として、例えば光学フィルム用途に適用することが可能である。光学フィルムとしては、具体的には、位相差フィルム、プラセル基板フィルム、偏光板保護フィルム、反射防止フィルム、輝度上昇フィルム、色補償フィルム、光ディスクの保護フィルム、拡散フィルム等があげられる。
光学フィルム用途としては、本発明の樹脂を含有する樹脂フィルムとその他の、例えば波長分散性の異なる樹脂フィルムと組み合わせるなど、種々の目的に応じて他の樹脂フィルムとを積層して使用することが可能である。
【実施例】
【0033】
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<実施例1>
エチレンモノマーを高圧ラジカル重合法により重合したエチレン単独重合体である、日本ポリエチレン株式会社製「ノバテック」(登録商標)LDPE LF280(MFR0.7g/10min,密度0.928g/cm
3)を用い、インフレーション成形機(押出機50mmφ、ダイス75mmφ)を用いて成形温度160℃、ブロー比2.1で50μmの厚さのフィルムに成形した。なお、詳細なフィルム成形条件を表1に示す。
【0034】
なお、分析は下記方法により行った
(樹脂物性の測定)
<MFR>JIS K6922-2法により、行った。
<密度>JIS K7112法により、行った
(波長分散特性の測定)
上記で得られたフィルムを、自動複屈折計RETS−100(大塚電子(株)製)により波長400nmから800nmまで測定して得られた波長分散性を表1及び
図1に示す。
【0035】
なお、逆分散性を示す指標として波長450nm、630nmの光に対する面内位相差(レタデーション)(Re)を590nmでの位相差(レタデーション値)で割った値を示す。なお、この値の差が大きいほど、正の複屈折性が高いことを示している。
表1及び
図1に示すとおり、得られたフィルムの波長分散性は、波長が長くなるほど位相差が大きくなるという「逆波長分散性(正の波長分散性)」を示すことが確認された。
また、実施例1の樹脂フィルムは、その位相差の増加率が、波長の増加率と近似する値、すなわち式3及び式4を満たしており、広波長帯域のλ/4波長板に好適である。
【0036】
<実施例2〜6>
実施例1で用いた樹脂に代えて、表1に示す高圧ラジカル重合法により得られたエチレン単独重合体であるポリエチレン(いずれも、日本ポリエチレン株式会社製)の各樹脂を用いて、フィルム厚みも表1に示すとおり変更したことを除き実施例1と同じくインフレフィルムを成形した。なお、詳細なフィルム成形条件と結果を表1に示す。
【0037】
<実施例7〜13>
実施例1で用いた樹脂に代えて、表1に示す触媒重合法により得られたポリエチレン(いずれも、日本ポリエチレン株式会社製)の各樹脂を用いて、フィルム厚みも表1に示すとおり変更したことを除き実施例1と同じくインフレフィルムを成形した。なお、詳細なフィルム成形条件と結果を表1に示す。
この中でも実施例9で得られたフィルムの波長分散性を
図2に示すが、このフィルムも、正の波長分散性を示すことが確認された。
【0038】
<実施例14>
市販の直鎖状中密度ポリエチレン「UF946(登録商標):日本ポリエチレン株式会社製」90重量部に対して、市販の低密度ポリエチレン「ノバテックLF240(商品名):日本ポリエチレン(株)製」を10重量部添加した混合樹脂ペレットを用いて、樹脂フィルムの製造を行った以外は実施例1と同様にして、30μmの厚さのインフレーションフィルムを得た。
得られたフィルムの波長分散性を表1及び
図3に示すが、このフィルムも、正の波長分散性を示すことが確認された。
【0039】
<実施例15>
触媒重合法により得られた高密度ポリエチレンである、日本ポリエチレン株式会社製「ノバテック」(登録商標)HDPE HF560(MFR7.0g/10min,密度0.963g/cm
3)を用い、Tダイ成形機でフィルムに成形した。なお、詳細なフィルム成形条件と結果を表1に示す。
【0040】
<実施例16>
触媒重合法により得られた直鎖状低密度ポリエチレンである、日本ポリエチレン株式会社製「ノバテックC6」(登録商標) SF8402(MFR2.6g/10min,密度0.929g/cm
3)を用いたことを除き実施例18と同じくTダイフィルムを成形した。なお、詳細なフィルム成形条件と結果を表1に示す。
得られたフィルムの波長分散性を
図4に示すが、このフィルムも、正の波長分散性を示すことが確認された。
【0041】
【表1】