(57)【要約】【課題】環状オレフィン樹脂の優れた光学特性を損なうことなく、フィルム強度を改善させた二軸延伸環状オレフィンフィルムを提供することを主要な目的とする。【解決手段】本発明に係る二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムは、ＭＤ方向（機械流れ方向）及び該ＭＤ方向に直行するＴＤ方向（垂直方向）ともに引張強度が６０ＭＰａ以上になり、かつリタデーションが２０ｎｍ以下になるように、環状オレフィン樹脂で形成された環状オレフィン樹脂フィルムがＭＤ方向に１．１〜１．８倍延伸され、ＴＤ方向に１．１〜１．８倍延伸されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＤ方向（機械流れ方向）及び該ＭＤ方向に直行するＴＤ方向（垂直方向）ともに引張強度が６０ＭＰａ以上になり、かつリタデーションが２０ｎｍ以下になるように、環状オレフィン樹脂で形成された環状オレフィン樹脂フィルムがＭＤ方向に１．１〜１．８倍延伸され、ＴＤ方向に１．１〜１．８倍延伸されてなる二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルム。
【請求項２】
前記環状オレフィン樹脂は、ガラス転移温度が１５０℃以上であり、ノルボルネンとエチレンとの共重合比率が８０：２０〜９０：１０であり、ＭＶＲ（メルトボリュームレート）が０．８〜２．０である、環状オレフィンの付加（共）重合体よりなり、
当該二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムは、１６０℃で３０分の熱処理による収縮率がＭＤ、ＴＤ方向ともに、０．５％以下である請求項１に記載の二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルム。
【請求項３】
前記環状オレフィン樹脂フィルムの膜厚は、２０〜３００μｍである、請求項１又は２に記載の二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の二軸延伸環状オレフィンフィルムを基板に使用したタッチパネル。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の二軸延伸環状オレフィンフィルムを基板に使用した表示デバイス。
【請求項６】
環状オレフィン樹脂フィルムを下記（ａ）〜（ｂ）のいずれかの条件で延伸加工し、それによって、ＭＤ方向（機械流れ方向）、該ＭＤ方向に直行するＴＤ方向ともに引張強度が６０ＭＰａ以上にされ、リタデーションが２０ｎｍ以下にされた環状オレフィン樹脂フィルムを得る、二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムの製造方法。
（ａ）  ＭＤ方向の延伸倍率（ＲMD）が１．１〜１．８であり、ＴＤ方向の延伸倍率（ＲTD）が１．１〜１．８であり、かつＲMD＝ＲTDの同時二軸延伸。
（ｂ）  ＲMD／ＲTD＝１．０５〜１．１５の条件で、ＭＤ方向に延伸倍率（ＲMD）が１．１〜１．８になるように延伸し、次いでＴＤ方向に延伸倍率（ＲTD）が１．１〜１．８になるように延伸する遂次二軸延伸。
（ｃ）  ＲMD／ＲTD＝１．０５〜１．１５の条件で、ＴＤ方向に延伸倍率（ＲTD）が１．１〜１．８になるように延伸し、次いでＭＤ方向に延伸倍率（ＲMD）が１．１〜１．８になるように延伸する遂次二軸延伸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に二軸延伸環状オレフィンフィルムに関するものであり、より特定的には機械的強度に優れ、かつ光学特性にも優れるように改良された、ディスプレイ用基板に好適な二軸延伸環状オレフィンフィルムに関する。本発明はまたそのような二軸延伸環状オレフィンフィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＬＣＤ、有機ＥＬ、電子ペーパー、タッチパネル等に使用されているガラス基板をプラスチック基板に置き換えて、軽量化、薄膜化、強靭性を備えたディスプレイデバイスを提供する技術が種々検討されてきた。
【０００３】
ガラス基板の代替に使用されるプラスチック基板としては、耐熱性、寸法安定性、光学特性、ガスバリア性等の特性が要求されるために、透明ポリイミド、シロキサン系有機無機ハイブリッド材料、ＰＥＳ、ＰＥＮ、耐熱ポリカーボネート、環状オレフィン樹脂等の素材よりなるフィルムシートが検討されている。その中でも、環状オレフィン樹脂は、耐熱性が高く、吸水率が低いために寸法安定性に優れ、低光弾性係数であるために複屈折を低く抑えることが可能であり、光学特性にも優れた素材である。
【０００４】
一方で、耐熱性を向上させた環状オレフィン樹脂は、樹脂がもろくなる傾向にあり、フィルム形状にした際にデバイス化する際のプロセスに耐える十分な強度を保持できないという欠点があった。
【０００５】
それを補うために、特許文献１では延伸加工等による強度の改善が提案されている。これによれば、トラウザー引裂試験における変移量に対する引裂荷重の振幅が小さい環状オレフィン系樹脂フィルムを用い、靱性又は耐折性が高く、成形性に優れ、二次成形における加工性が優れ、また打ち抜き成形に供しても、粉塵の発生を抑制できるフィルムが得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５１９２２号公報（明細書段落００１２欄等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１の開示技術は、環状オレフィン系フィルムの強度自体は改善できるが、光学特性を大きく犠牲にしている。ＬＣＤ用途では、リタデーションをガラス並みに小さくすることが要求されており、その意味で特許文献１に開示技術は実用的とは言いがたかった。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、環状オレフィン樹脂の優れた光学特性を損なうことなく、フィルム強度を改善させた二軸延伸環状オレフィンフィルムを提供することを目的とする。
【０００９】
この発明の他の目的は、軽量で強靭な、ディスプレイ用のガラス基板代替として好適な、耐熱性が高く、光学特性、寸法安定性に優れ、かつフィルム状にした際に十分な強度を保持した二軸延伸環状オレフィンフィルムを提供することにある。
【００１０】
この発明のさらに他の目的は、そのような二軸延伸環状オレフィンフィルムを基板に使用したタッチパネルを提供することにある。
【００１１】
この発明のさらに他の目的は、そのような二軸延伸環状オレフィンフィルムを基板に使用した表示デバイスを提供することにある。
【００１２】
この発明のさらに他の目的は、そのような二軸延伸環状オレフィンフィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムは、ＭＤ方向（Machine direction,機械流れ方向）及び該ＭＤ方向に直行するＴＤ方向(Traverse direction,垂直方向)ともに引張強度が６０ＭＰａ以上になり、かつリタデーションが２０ｎｍ以下になるように、環状オレフィン樹脂で形成された環状オレフィン樹脂フィルムがＭＤ方向に１．１〜１．８倍（１．１以上１．８倍以下）、延伸され、ＴＤ方向に１．１〜１．８倍延伸されてなる。
【００１４】
上記環状オレフィン樹脂は、ガラス転移温度が１５０℃以上であり、ノルボルネンとエチレンとの共重合比率が８０：２０〜９０：１０であり、ＭＶＲ（メルトボリュームレート）が０．８〜２．０である、環状オレフィンの付加（共）重合体よりなり、当該二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムは、１６０℃で３０分の熱処理による収縮率がＭＤ、ＴＤ方向ともに、０．５％以下であるのが好ましい。
【００１５】
上記環状オレフィン樹脂フィルムの膜厚は、２０〜３００μｍであるのが好ましい。
【００１６】
一般に環状オレフィン系樹脂としては、化１に示すようなノルボルネンを開環重合して得られた樹脂も用いることができるが、化２に示すようなノルボルネンとエチレンを共重合してなる樹脂を選ぶと、引張強伸度、リタデーション、収縮率を好ましい範囲にすることができる。式中、Ｒ1，Ｒ2は、置換基を表す。ｎは自然数である。Ｘ、Ｙは比率を表している。
【化１】
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【化２】
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【００１７】
このような二軸延伸環状オレフィンフィルムをタッチパネル又は表示デバイスの基板に好ましく使用される。
【００１８】
本発明の他の局面に従う二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムの製造方法は、環状オレフィン樹脂フィルムを下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの条件で延伸加工し、それによって、ＭＤ方向、該ＭＤ方向に直行するＴＤ方向ともに引張強度が６０ＭＰａ以上にされ、リタデーションが２０ｎｍ以下にされた環状オレフィン樹脂フィルムを得る。
（ａ）  ＭＤ方向の延伸倍率（ＲMD）が１．１〜１．８であり、ＴＤ方向の延伸倍率（ＲTD）が１．１〜１．８であり、かつＲMD＝ＲTDの同時二軸延伸。
（ｂ）  ＲMD／ＲTD＝１．０５〜１．１５の条件で、ＭＤ方向に延伸倍率（ＲMD）が１．１〜１．８になるように延伸し、次いでＴＤ方向に延伸倍率（ＲTD）が１．１〜１．８になるように延伸する遂次二軸延伸。
（ｃ）  ＲMD／ＲTD＝１．０５〜１．１５の条件で、ＴＤ方向に延伸倍率（ＲTD）が１．１〜１．８になるように延伸し、次いでＭＤ方向に延伸倍率（ＲMD）が１．１〜１．８になるように延伸する遂次二軸延伸。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムによれば、靭性が改善され、軽量で強靭な、ディスプレイ用のガラス基板代替として好適な、耐熱性が高く、光学特性、寸法安定性に優れ、かつフィルム状にした際に十分な強度を保持するフィルムが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例に係る二軸延伸環状オレフィン樹脂フィルムを得る装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、本明細書で使用される用語であるＴＤ，ＭＤ方向の概念を説明するための図であり、逐次二軸延伸装置を例示している。一般的にロールの速度差で機械流れ方向（ＭＤ）に延伸し、テンターを用いＭＤ方向に対して直行する方向（ＴＤ）に延伸することによって二軸延伸フィルムが得られる。図示しないが、同時二軸延伸装置はMD stretcherとTD stretcherが一体化されたもので、装置の規模は大きくなる。
【００２３】
（環状オレフィン樹脂）
本発明の環状オレフィン系樹脂とは一般的な総称であり、具体的には、（ａ）環状オレフィンの開環（共）重合体を必要に応じ水素添加した重合体、（ｂ）環状オレフィンの付加（共）重合体、（ｃ）環状オレフィンとエチレン、プロピレン等α−オレフィンとのランダム共重合体、（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）を不飽和カルボン酸やその誘導体等で変性したグラフト変性体等が例示できる。環状オレフィンとしては特に限定するものではなく、例えばノルボルネン、テトラシクロドデセンや、それらの誘導体（例えば、カルボキシル基やエステル基を有するもの）が例示できる。
【００２４】
環状オレフィン系樹脂としては、市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、日本ゼオン社製、商品名「ＺＥＯＮＯＲ」、「ＺＥＯＮＥＸ」；ＪＳＲ社製、商品名「ＡＲＴＯＮ」；三井化学社製、商品名「ＡＰＥＬ」；Topas Advanced Polymers社製、商品名「ＴＯＰＡＳ」等を挙げることができる。
【００２５】
本発明で使用する環状オレフィン系樹脂の吸水率（２３℃／２４時間）は、通常、０．００５〜０．１％程度であるのが好ましい。吸水率が、０．１％を超えると、得られる基板のガスバリア性能が低下する傾向にある。
【００２６】
本発明で使用する環状オレフィン系樹脂の屈折率は、通常、１．４９〜１．５５程度であり、光線透過率は、９３．０〜９０．８％程度である。
【００２７】
環状オレフィン系樹脂には紫外線吸収剤、無機や有機のアンチブロッキング剤、滑剤、静電気防止剤、安定剤等各種公知の添加剤を合目的に添加してもよい。
【００２８】
（ノルボルネンとエチレンとの共重合）
本発明の、ノルボルネンとエチレンとの共重合体とは例えば市販品を使用することができる。市販品としては、Topas Advanced Polymers社製、商品名「ＴＯＰＡＳ」等を挙げることができる。
【００２９】
本発明で使用するノルボルネンとエチレンとの共重合体の吸水率（２３℃／２４時間）は、通常、０．００５〜０．１％程度であるのが好ましい。吸水率が、０．１％を超えると、得られる基板の寸法安定性が低下する傾向にある。
【００３０】
本発明で使用するノルボルネンとエチレンとの共重合体の屈折率は、通常、１．４９〜１．５５程度であり、光線透過率は、９３．０〜９０．８％程度である。
【００３１】
ノルボルネンとエチレンとの共重合体には紫外線吸収剤、無機や有機のアンチブロッキング剤、滑剤、静電気防止剤、安定剤等各種公知の添加剤を合目的に添加してもよい。
【００３２】
（製造方法）
環状オレフィン系樹脂からフィルムを得る方法は特に限定はなく、例えば溶液流延法、押出し法、カレンダー法等が例示できる。
【００３３】
（フィルム厚み）
環状オレフィン系樹脂フィルムは、２０〜３００μｍが好ましく、さらに好ましくは、４０〜２００μｍである。薄すぎるとフィルム強度が不足する傾向にあり、厚すぎるとガラス基板代替のプラスチック基板の特徴である、軽量、薄膜のメリットが低減する。
【００３４】
（表面処理）
環状オレフィン系樹脂フィルム表面の濡れ性及び接着性を向上させるために、フレーム処理、紫外線照射処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、イトロ処理、プライマー処理、化学薬品処理などの表面改質処理を行ってもよい。コロナ放電処理及び紫外線照射処理は、空気中、窒素ガス中、希ガス中等で行うことができる。このような表面改質処理によって、環状オレフィン系樹脂フィルム表面の濡れ張力を、４５０μＮ／ｃｍ（２３℃）以上とすることが好ましく、５００μＮ／ｃｍ（２３℃）以上とすることがより好ましい。
【００３５】
（収縮率）
収縮率の測定は、１００×１００ｍｍのサイズに切り出したフィルムの４辺の長さを速長機を用い、０．００１ｍｍ単位で測定し、次いで測定したフィルムを１６０℃に設定したオーブンに３０分間投入した後取りだし、再度フィルムの４辺の長さを速長機を用い、０．００１ｍｍ単位で測定し、４辺の長さのそれぞれの変化量を求めた。２枚ずつ測定し、ＭＤ方向、ＴＤ方向それぞれについて平均値を求め収縮率とした。値がマイナスの場合は収縮を意味し、プラスの場合は膨張を意味する。
【００３６】
（延伸）
環状オレフィン系樹脂フィルムの延伸には、例えばロール延伸法、テンタークリップ延伸法、圧延法等が例示でき、特に延伸機を特定するものではない。
【００３７】
（リタデーションの測定）
異方性物質に入射する光が互いに垂直な振動方向を持つ２つの光（常光線と異常光線）に分離する現象を複屈折といい、リタデーション（Retardation）とは常光線と異常光線の位相差をいう。位相遅れともいう。本発明では、フィルム面内のＭＤ方向の屈折率をｎｘ、ＴＤ方向の屈折率をｎｙとし、フィルムの厚みをｄとすると、リタデーション（Ｒｅ）は、ＭＤ方向の屈折率（ｎｘ）とＴＤ方向の屈折率（ｎｙ）の差（Δｎ）と、フィルムの厚み（ｄ）から式(１)で表され、王子計測機器製自動複屈折計  ＫＯＢＲＡ  ２１-ＡＤＨで測定可能である。ノルボルネンとエチレンとの共重合体フィルムの延伸によって、リタデーションは制御されるが、その延伸手法に特に限定はない。外部応力が強いほど複屈折が大きくなり、リタデーションも大きくなる。
【数１】
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【実施例１】
【００３８】
ノルボルネンとエチレンとの共重合比率が、８２：１８であり、ガラス転移温度１８０℃の共重合体を、溶融押出法にて樹脂温度３００℃、引取りロール温度１３０℃で、厚みが２００μｍになるようにフィルムを作製した。
次いでフィルム温度を１８５℃に保った状態で、延伸倍率がＭＤ，ＴＤそれぞれ、ＲMD＝１．３、ＲTD＝１．３になるように同時二軸延伸機にて同時二軸延伸することによって、厚み１２４μｍのフィルムを得た。得られたフィルムは、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスに耐え、打抜き加工でもクラック等の発生がないことを確認した。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【実施例２】
【００３９】
延伸倍率を、ＲMD＝１．５、ＲTD＝１．５とする以外は、実施例１と同様に厚み９１μｍの同時二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムは、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスに耐え、打抜き加工でもクラック等の発生がないことを確認した。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【実施例３】
【００４０】
延伸倍率を、ＲMD＝１．７、ＲTD＝１．７とする以外は、実施例１と同様に厚み６０μｍの同時二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムは、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスに耐え、打抜き加工でもクラック等の発生がないことを確認した。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【実施例４】
【００４１】
実施例１で得られた厚み２００μｍのフィルムを、フィルム温度を１８５℃に保った状態で、先ず縦延伸機によってＲMD＝１．８に縦延伸し、次いでＲTD＝１．７になるように横延伸機によって横延伸することによって、厚み６３μｍのフィルムを得た。得られたフィルムは、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスに耐え、打抜き加工でもクラック等の発生がないことを確認した。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【００４２】
［比較例１］
ノルボルネンとエチレンとの共重合比率が、８２：１８であり、ガラス転移温度１８０℃の共重合体を、溶融押出法にて樹脂温度３００℃、引取りロール温度１３０℃で、厚みが1００μｍになるようにフィルムを作製した。得られたフィルムの特性を表１に示す。得られたフィルムは、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスには耐えたが、打抜き加工でクラックの発生があり十分な強度を保持しているとは言えなかった。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【００４３】
［比較例２］
実施例１で得られた厚み２００μｍのフィルムを、フィルム温度を１８５℃に保った状態で、先ず縦延伸機によってＲMD＝１．８に縦延伸し、次いでＲTD＝１．８になるように横延伸機によって横延伸することによって、厚み６４μｍのフィルムを得た。得られたフィルムは、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスに耐え、打抜き加工でもクラック等の発生がないことを確認した。ただしリタデーションが２８．３ｎｍであり、ＬＣＤのガラス基板代替に使用した際に、ガラス基板と比較してコントラストが低下した。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【００４４】
［比較例３］
実施例１で得られた厚み２００μｍのフィルムを、フィルム温度を１８６．１℃に保った状態で、ＲTD＝２．２になるようにテンタークリップ方式延伸機によって横延伸することによって、厚み８９μｍのフィルムを得た。得られたフィルムは、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスで破断することが多く十分な強度を保持しているとは言えなかった。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【００４５】
［参考例１］
ノルボルネンとエチレンとの共重合比率が、７７：２３であり、ガラス転移温度１４０℃の共重合体を、溶融押出法にて樹脂温度２４０℃、引取りロール温度１１０℃で、厚みが２００μｍになるようにフィルムを作製した。
次いでフィルム温度を１４５℃に保った状態で、延伸倍率がＭＤ，ＴＤそれぞれ、ＲMD＝１．５、ＲTD＝１．５になるように同時二軸延伸機にて同時二軸延伸することによって、厚み１２５μｍのフィルムを得た。得られたフィルムは、打抜き加工でもクラック等の発生がないことを確認したが、デバイス作製に必要なコーティング、蒸着、スパッタ等のロールtoロールでの表面処理プロセスで、１２０℃以上のプロセスに耐えず溶融した。得られたフィルムの特性を表１に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の二軸延伸環状オレフィンフィルムは、ディスプレイ用のガラス基板の代替に利用することができる。
【図１】
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