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| タイトル： | 公開特許公報(A)_延伸フィルムの配向度評価方法 |
| 出願番号： | 2008228739 |
| 年次： | 2010 |
| IPC分類： | G01N 21/65,G02B 5/30 |
特許情報キャッシュ
平間 進 宮井 孝 JP 2010060516 公開特許公報(A) 20100318 2008228739 20080905 延伸フィルムの配向度評価方法 株式会社日本触媒 000004628 平間 進 宮井 孝 G01N 21/65 20060101AFI20100219BHJP G02B 5/30 20060101ALI20100219BHJP JPG01N21/65G02B5/30 6 ＯＬ 7 2G043 2H149 2G043AA03 2G043CA07 2G043DA01 2G043DA06 2G043EA03 2G043NA01 2H149AA02 2H149CA02 2H149CA08 2H149CB02 2H149CB11 2H149FA08X 2H149FB08 2H149FD05 2H149FD06本発明は、延伸フィルムの評価方法に関する。特に、偏光子保護フィルムなど位相差を生じない延伸フィルムの配向度を評価する方法に関する。さらには積層された、或いは製品等に組み込まれた延伸フィルムを取り出すことなく直接評価する方法に関する。 液晶表示装置のように偏光を扱う表示装置に用いるプラスチックフィルムは、光学的に透明であり、かつ複屈折が小さい他に光学的な均質性が求められる。このため、高度に延伸したポリビニルアルコールからなる偏光子を保護するための偏光子保護フィルムや、ガラス基板を樹脂フィルムに代えたプラスチック液晶表示装置用のフィルム基板の場合、複屈折と厚みの積で表される位相差が小さいことが要求される。現在、ＰＭＭＡに代表されるアクリル系樹脂（アクリル系重合体）は光学的特性に優れていることが良く知られており、高い光透過率や低複屈折率、低位相差の光学材料として従来種々の用途に適用されている。しかしアクリル系樹脂は一般的に可撓性が低い。このため、縦横二軸延伸を施すことにより可撓性を向上させる方法が開示されている（特許文献１参照）。しかし、フィルムの配向度を評価する方法としては特許文献２に開示されているように位相差を測定する方法があるが、分子差は配向していても異方性を持たないフィルムでは測定できないという欠点があった。また、特許文献３に開示されているように光弾性変調法によって微小複屈折位相差を測定する方法が開示されているが、１ｎｍ以下の領域で０．０１ｎｍ程度の配向度差を評価するのは極めて実用性に劣る。さらに、物質の配向度を測定する方法としてはＸ線を用いる方法があるが、非晶質のプラスチックフィルムには使用できない。また、偏光ＡＴＲ法によって表面配向度を測定する方法が特許文献４に開示されているが、偏光ＡＴＲ法は装置の特性上表面しか測定できない。このため積層された状態、コーティング層が塗布された状態、製品に組み込まれた状態などから、評価したい延伸フィルムを取り出す作業を行う必要がある上に、測定焦点が大きいため、フィルムの厚み方向の配向を評価することは不可能である。すなわち、延伸しても複屈折異方性を発現しないフィルムが望まれているにもかかわらず、現状ではその配向評価が事実上不可能であった。特開２００５−１６２８３５号公報特開平８−２０１２７７号公報特開２００５−２８３５５２号公報特開２００５−３５０６１５号公報 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、延伸しても位相差の発現しないフィルムの配向度を評価する方法を提供することを目的とする。本発明者らは上記事情に鑑み、延伸しても位相差の発現しないフィルムの配向度を評価する方法を見出した。（１）波長５８９ｎｍの光に対する面内位相差Ｒｅが５ｎｍ以下、波長５８９ｎｍの光に対する厚み位相差Ｒｔｈが１０ｎｍ以下である延伸フィルムの配向度を評価する方法であって、偏向ラマンスペクトル測定にて得られる面内配向度Ｄｐｌ、および厚み配向度Ｄｔｈから延伸フィルムの配向度を評価する方法。（２）延伸フィルムを含む積層フィルムから、該延伸フィルムを取り出すことなく評価する、（１）に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。（３）コーティングが施された延伸フィルムから、コーティング層を除去することなく評価する、（１）に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。（４）偏光板に組み込まれた延伸フィルムから、前記延伸フィルムを取り出すことなく評価する、（１）に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。（５）液晶表示装置に組み込まれた延伸フィルムから、前記延伸フィルムを取り出すことなく評価する、（１）に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。（６）前記延伸フィルムが、非晶性の熱可塑性樹脂を主成分とすることを特徴とする、（１）から（５）のいずれかに記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。本発明によれば、延伸しても位相差の発現しないフィルムの配向度を評価できる。以下、本発明について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。 本発明の評価方法は測定にラマンスペクトルを用いる。このため、評価したい延伸フィルムがピントを合わせることができる位置にあれば直接評価できる。つまり、偏向ＩＲ法や偏向ＡＴＲ法とは異なり、評価したい延伸フィルムを取り出す、或いは切り出して表面に露出させる必要がない。このため、積層された状態、コーティング層が塗布された状態、製品に組み込まれた状態などから、評価したい延伸フィルムを取り出す作業を行うことなく評価できる。 また、評価したい延伸フィルムの厚みも評価したい延伸フィルムにピントを合わせることができればよいので、測定焦点の大きさから２μｍ以上であれば問題なく評価できる。さらに、評価したい延伸フィルムが積層体である場合、各層の厚みが２μｍ以上であれば、任意の層の配向度を測定することができる。本発明の延伸フィルムの配向度の評価方法は、以下の手順に従って測定、算出される面内配向度Ｄｐｌ、及び厚み配向度Ｄｔｈをもって評価を行う。〔１〕延伸フィルムのラマンスペクトルを偏光フィルタを用いずに測定し、フィルムを構成する樹脂の主鎖に対して平行、或いは垂直な方向を向く置換基に帰属されるピークを１つ選択する（ＰＰとする。）。同じく主鎖に対して向きを特定できない置換基に帰属されるピークを１つ選択する（ＰＳとする）。〔２〕フィルムの流れ方向をＸ方向、フィルムの幅方向をＹ方向、フィルムの厚み方向をＺ方向とし、ＸＹ平面のＸ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＹＸＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＹＸＳ）の比（ＳＸＹＸＰ／ＳＸＹＸＳ）を算出し、ＳＸＹＸとする。なお、流れ方向と幅方向が明確ではないカットフィルムであれば、適宜Ｘ方向とＹ方向を定める。〔３〕同様にＸＹ平面のＹ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＹＹＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＹＹＳ）の比（ＳＸＹＹＰ／ＳＸＹＹＳ）を算出し、ＳＸＹＹとする。〔４〕（ＳＸＹＸ／ＳＸＹＹ）を面内配向度Ｄｐｌとする。〔５〕ＸＺ平面のＸ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＺＸＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＺＸＳ）の比（ＳＸＺＸＰ／ＳＸＺＸＳ）を算出し、ＳＸＺＸとする。〔６〕ＸＺ平面のＺ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＺＺＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＺＺＳ）の比（ＳＸＺＺＰ／ＳＸＺＺＳ）を算出し、ＳＸＺＺとする。〔６〕ＹＺ平面のＹ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＹＺＹＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＹＺＹＳ）の比（ＳＹＺＹＰ／ＳＹＺＹＳ）を算出し、ＳＹＺＹとする。〔７〕ＹＺ平面のＺ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＹＺＺＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＹＺＺＳ）の比（ＳＹＺＺＰ／ＳＹＺＺＳ）を算出し、ＳＹＺＺとする。〔８〕｛（ＳＸＺＸ×ＳＹＺＹ）１／２｝／｛（ＳＸＺＺ×ＳＹＺＺ）１／２｝を厚み配向度Ｄｔｈとする。＜面内配向度Ｄｐｌの評価方法＞延伸フィルムを構成する樹脂の配向度がＸ方向、Ｙ方向で等しい場合、面内配向度Ｄｐｌは１となる。面内配向度Ｄｐｌが１よりも小さい場合、ＰＰを樹脂の主鎖に対して平行な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとＹ方向に配向しており、逆に垂直な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとＸ方向に配向している。また、面内配向度Ｄｐｌが１よりも大きい場合、ＰＰを樹脂の主鎖に対して平行な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとＸ方向に配向しており、逆に垂直な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとはＹ方向に配向している。なお、面内配向度Ｄｐｌは０より大きい値となる。＜厚み配向度Ｄｔｈの評価方法＞延伸フィルムを構成する樹脂が配向していない、或いは樹脂の配向度がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向で等しい場合、或いはＸ方向とＹ方向の樹脂の配向度の平均とＺ方向の配向度が等しい場合、厚み配向度Ｄｔｈは１となる。厚み配向度Ｄｔｈが１よりも小さい場合、ＰＰを樹脂の主鎖に対して平行な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとＺ方向に配向しており、逆に垂直な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとＸＹ平面方向の延伸倍率（面倍率）が高い。また、厚み配向度Ｄｔｈが１よりも大きい場合、ＰＰを樹脂の主鎖に対して平行な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとＸＹ平面方向の延伸倍率（面倍率）が高く、逆に垂直な方向を向く置換基に帰属されるピークとするとＺ方向に配向している。なお、厚み配向度Ｄｔｈも０より大きい値となる。［製造例１］ 撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入管を付した１ｍ２の反応釜に、２０４ｋｇのメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、５１ｋｇの２−（ヒドロキシメチル）アクリル酸メチル（ＭＨＭＡ）、２４９ｋｇのトルエンを仕込み、これに窒素を通じつつ、１０５℃まで昇温し、還流したところで、重合開始剤として２８１ｇのターシャリーアミルパーオキシイソノナノエート（アトフィナ吉富製、商品名：ルペロックス５７０）を添加すると同時に、５６１ｇの重合開始剤と５．４ｋｇのトルエンからなる溶液を２時間かけて滴下しながら、還流下（約１０５〜１１０℃）で溶液重合を行い、さらに４時間かけて熟成を行った。 得られた重合体溶液に、２５５ｇのリン酸ステアリル／リン酸ジステアリル混合物（堺化学製、商品名：Ｐｈｏｓｌｅｘ Ａ−１８）を加え、還流下（約９０〜１１０℃）で５時間、環化縮合反応を行った。 次いで、上記環化縮合反応で得られた重合体溶液を、バレル温度２５０℃、回転数１５０ｒｐｍ、減圧度１３．３〜４００ｈＰａ（１０〜３００ｍｍＨｇ）、リアベント数１個、フォアベント数４個のベントタイプスクリュー二軸押出し機（Φ＝４２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４２）に、樹脂量換算で１５ｋｇ／時間の処理速度で導入し、該押出し機内で環化縮合反応と脱揮を行い、押出すことにより、透明なペレットを得た。 次いでΦ５０ｍｍ、多条フライト構造のミキシング部を有するフルフライト型スクリューからなるＬ／Ｄ＝３６の単軸押出し機を用い、耐熱アクリル樹脂ペレット９０部、ＡＳ樹脂（旭化成ケミカルズ社製スタイラックＡＳ７８３）１０部および酢酸亜鉛０．０４部をシリンダ設定温度２７０℃にて５０ｋｇ／時間の処理速度で溶融押出しをおこない、樹脂ペレット（１Ａ）を作成した。得られた樹脂ペレット（１Ａ）の質量平均分子量は１３２０００、ラクトン環含有割合は２８．５％であり、ガラス転移温度は１２５℃であった。（実施例１）製造例１で得られた樹脂ペレット（１Ａ）を、温度２７０℃で溶融押出して、厚み１８０μｍの未延伸フィルムを成膜し、次いで、温度１３０℃まで加熱して縦方向に１．９倍に延伸を行った。さらにそのまま、フィルムの両端部から２０ｍｍの位置を２インチのクリップで掴みテンターへ供給し、１４５℃まで加熱して２．２倍の延伸を行い、平均膜厚４５μｍの延伸フィルム（１ＡＦ−１）を得た。得られた延伸フィルム（１ＡＦ−１）の特性は次の通りであり、フィルムの裂け、厚み方向の剥がれのないフィルムであった。面内位相差Ｒｅ（ｎｍ） ：１．６ 厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ） ：０．９ 折り曲げ試験 ：○ 得られた延伸フィルム（１ＡＦ−１）について、日本分光株式会社製Ｌａｓｅｒ Ｒａｍａｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ ＪＡＳＣＯ ＮＲＳ−３１００を用いてラマンスペクトルを測定し、面内配向度Ｄｐｌ、及び厚み配向度Ｄｔｈを算出した。測定、算出は以下の手順で行った。（１）フィルムの流れ方向をＸ方向、フィルムの幅方向をＹ方向、フィルムの厚み方向をＺ方向とし、Ｘ方向、Ｙ方向ともに１０ｍｍずつ正方形の測定サンプルを正確に切り出した。切り出したサンプルは、サンプルホルダーにＸＹ平面を測定できるように軸をそろえてセットした。（２）偏光フィルタを用いずにラマンスペクトル測定を行った。得られたラマンスペクトルのピークの帰属を行った。主鎖に対して垂直な方向を向く置換基に帰属されるピーク（ＰＰ）として２９６０ｃｍ−１のピーク（Ｃ−Ｈ伸縮）、主鎖に対して向きを特定できない置換基に帰属されるピーク（ＰＳ）として１４６０ｃｍ−１のピーク（ＣＨ２変角）を選択した。（３）ＸＹ平面のＸ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＹＸＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＹＸＳ）の比（ＳＸＹＸ）を算出したところ、５．６４であった。なお、ＳＸＹＸ＝ＳＸＹＸＰ／ＳＸＹＸＳである。（４）ＸＹ平面のＹ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＹＹＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＹＹＳ）の比（ＳＸＹＹ）を算出したところ、４．５８であった。なお、ＳＸＹＹ＝ＳＸＹＹＰ／ＳＸＹＹＳである。（５）面内配向度Ｄｐｌ＝（ＳＸＹＸ／ＳＸＹＹ）＝１．２３であった。（６）サンプルホルダーに切り出したサンプルのＸＺ平面（切断面）を測定できるように軸をそろえてセットし、ＸＺ平面のＸ方向の偏光ラマンスペクトルを測定した。ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＺＸＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＺＸＳ）の比（ＳＸＺＸ）を算出したところ、０．９５であった。なお、ＳＸＺＸ＝ＳＸＺＸＰ／ＳＸＺＸＳである。（７）同じくＸＺ平面のＺ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＸＺＺＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＸＺＺＳ）の比（ＳＸＺＺ）を算出したところ、６．１０であった。なお、ＳＸＺＺ＝ＳＸＺＺＰ／ＳＸＺＺＳである。（８）サンプルホルダーに切り出したサンプルのＹＺ平面（切断面）を測定できるように軸をそろえてセットし、ＹＺ平面のＹ方向の偏光ラマンスペクトルを測定した。ＰＰに対応するピークの強度（ＳＹＺＹＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＹＺＹＳ）の比（ＳＹＺＹ）を算出したところ、０．９３であった。なお、ＳＹＺＹ＝ＳＹＺＹＰ／ＳＹＺＹＳである。（９）同じくＹＺ平面のＺ方向の偏光ラマンスペクトルを測定し、ＰＰに対応するピークの強度（ＳＹＺＺＰ）とＰＳに対応するピークの強度（ＳＹＺＺＳ）の比（ＳＹＺＺ）を算出したところ、５．７１であった。なお、ＳＹＺＺ＝ＳＹＺＺＰ／ＳＹＺＺＳである。（１０）厚み配向度Ｄｔｈ＝｛（ＳＸＺＸ×ＳＹＺＹ）１／２｝／｛（ＳＸＺＺ×ＳＹＺＺ）１／２｝＝０．１６であった。 面内配向度Ｄｐｌ ：１．２３厚み配向度Ｄｔｈ ：０．１６（実施例２）テンターでの延伸条件を２．４倍に変更した以外は実施例１と同様の方法で延伸フィルム（１ＡＦ−２）を得た。得られた延伸フィルム（１ＡＦ−３）の特性は次の通りであり、Ｙ方向に裂けやすいフィルムであった。 面内位相差Ｒｅ（ｎｍ） ：１．５ 厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ） ：１．８ 折り曲げ試験 ：△ 面内配向度Ｄｐｌ ：３．７２厚み配向度Ｄｔｈ ：０．１３ 得られた延伸フィルム（１ＡＦ−２）は面内配向度Ｄｐｌの値が大きかった。（実施例３）製造例１で得られた樹脂ペレット（１Ａ）を、温度２７０℃で溶融押出して、厚み１８０μｍの未延伸フィルムを成膜し、平均膜厚１８０μｍの未延伸フィルムを得た。次に、得られた未延伸フィルムから、流れ方向（Ｘ方向）、幅方向（Ｙ方向）ともに９８ｍｍの正方形の未延伸フィルムサンプルを正確に切り出した。切り出した未延伸フィルムサンプルを二軸延伸装置（東洋精機製作所製ＴＹＰＥ ＥＸ４）により逐次二軸延伸して、平均膜厚６０μｍの延伸フィルム（１ＡＦ−２）を得た。なお、一段目の延伸はＸ方向に延伸温度１５０℃、延伸倍率３．５倍、延伸速度１０００％／分で行い、二段目の延伸はＹ方向に延伸温度１５０℃、延伸倍率３．５倍、延伸速度１０００％／分で行った。得られた延伸フィルム（１ＡＦ−３）の特性は次の通りであり、厚み方向に剥がれやすいフィルムであった。 面内位相差Ｒｅ（ｎｍ） ：１．９ 厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ） ：１．６ 折り曲げ試験 ：○ 面内配向度Ｄｐｌ ：１．１１厚み配向度Ｄｔｈ ：０．０９ 得られた延伸フィルム（１ＡＦ−３）は厚み配向度Ｄｔｈの値が小さかった。（実施例４） 実施例１で得られた延伸フィルム（１ＡＦ−１）に、３０μｍ厚の保護フィルム（トレテック７３３２、東レフィルム加工株式会社製）を貼付した状態で面内位相差Ｒｅ、厚み方向位相差Ｒｔｈ、面内配向度Ｄｐｌ、厚み配向度Ｄｔｈを測定した。 面内位相差Ｒｅ（ｎｍ） ：１４．７ 厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ） ：２４．５ 面内配向度Ｄｐｌ ：１．２３厚み配向度Ｄｔｈ ：０．１６実施例のデータを表１に纏めた。実施例１から３より、面内位相差Ｒｅ、或いは厚み方向位相差Ｒｔｈでは評価できない低複屈折フィルムであっても、面内配向度Ｄｐｌ、および厚み配向度Ｄｔｈから延伸フィルムの配向度とそれに伴う物性の評価を行うことができた。また、実施例４から保護フィルムを貼号したままであっても面内配向度Ｄｐｌ、および厚み配向度Ｄｔｈから評価したい延伸フィルムのみの配向度を評価できた。 本発明の評価方法は、偏光子保護フィルムなど複屈折がほとんど発生しない延伸フィルムの配向度を評価に好適に用いることができる。波長５８９ｎｍの光に対する面内位相差Ｒｅが５ｎｍ以下、波長５８９ｎｍの光に対する厚み位相差Ｒｔｈが１０ｎｍ以下である延伸フィルムの配向度を評価する方法であって、偏向ラマンスペクトル測定にて得られる面内配向度Ｄｐｌ、および厚み配向度Ｄｔｈから延伸フィルムの配向度を評価する方法。延伸フィルムを含む積層フィルムから、該延伸フィルムを取り出すことなく評価する、請求項１に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。コーティングが施された延伸フィルムから、コーティング層を除去することなく評価する、請求項１に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。偏光板に組み込まれた延伸フィルムから、延伸フィルムを取り出すことなく評価する、請求項１に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。液晶表示装置に組み込まれた延伸フィルムから、延伸フィルムを取り出すことなく評価する、請求項１に記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。前記延伸フィルムが、非晶性の熱可塑性樹脂を主成分とすることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の延伸フィルムの配向度の評価方法。 【課題】 今までは正確に評価することができなかった、延伸しても複屈折異方性を発現しないフィルムの配向度の評価方法を提供する。【解決手段】 波長５８９ｎｍの光に対する面内位相差Ｒｅが５ｎｍ以下、波長５８９ｎｍの光に対する厚み位相差Ｒｔｈが１０ｎｍ以下である延伸フィルムの配向度を評価する方法であって、面内配向度Ｄｐｌ、および厚み配向度Ｄｔｈから前記フィルムの配向度を評価する方法。【選択図】なし