JP2009134224A - 積層光学フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の積層光学フィルムは、長尺状であり、長尺状で長手方向に吸収軸を有する偏光子と、長尺状の光学補償フィルムとを備え、該光学補償フィルムの遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度が5〜85°である。
【選択図】図1
Description
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
(1)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率である。
(2)面内位相差(Re)
面内位相差(Re)は、23℃、特に明記しなければ波長590nmにおける層(フィルム)の面内位相差値をいう。Reは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Re=(nx−ny)×dによって求められる。なお、本明細書において、Re(550)と示したときは、波長550nmにおける層(フィルム)の面内位相差をいう。
(3)厚み方向の位相差(Rth)
厚み方向の位相差(Rth)は、23℃、特に明記しなければ波長590nmにおける層(フィルム)の厚み方向の位相差値をいう。Rthは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Rth=(nx−nz)×dによって求められる。なお、本明細書において、Rth(550)と示したときは、波長550nmにおける層(フィルム)の厚み方向の位相差をいう。
(4)Nz係数
Nz係数は、Nz=Rth/Reによって求められる。
(5)λ/4板
「λ/4板」とは、光ビームの偏光面を回転させる役目をする電子光学的な複屈折板であり、互いに直角な方向に振動する直線偏光間に1/4波長の光路差を生じさせる機能を有するものをいう。すなわち、常光線成分と異常光線成分との間の位相が4分の1サイクルずれるように作用し、円偏光を平面偏光に(または、平面偏光を円偏光に)変換するものをいう。
(6)λ/2板
「λ/2板」とは、光ビームの偏光面を回転させる役目をする電子光学的な複屈折板であり、互いに直角な方向に振動する直線偏光間に1/2波長の光路差を生じさせる機能を有するものをいう。すなわち、常光線成分と異常光線成分との間の位相が2分の1サイクルずれるように作用するものをいう。
図1(a)は、本発明の好ましい実施形態による積層光学フィルムの概略断面図である。積層光学フィルム10は、偏光子11と光学補償フィルム12とを備える。また、積層光学フィルム10は、偏光子11と光学補償フィルム12との間に接着剤層13を備え、偏光子11の光学補償フィルム12とは反対側に配置された保護フィルム14を備える。偏光子11、光学補償フィルム12、保護フィルム14は長尺状とされている。図1(b)は、本発明の別の好ましい実施形態による積層光学フィルムの概略断面図である。積層光学フィルム10’は、偏光子11および光学補償フィルム12に加え、偏光子11の光学補償フィルム12とは反対側に配置された別の積層光学フィルム12’をさらに備える。また、積層光学フィルム10’は、偏光子11と光学補償フィルム12との間に接着剤層13を備え、偏光子11と別の光学補償フィルム12’との間に接着剤層13’を備える。偏光子11、光学補償フィルム12,12’は長尺状とされている。本明細書において、「長尺状」とは、幅(幅方向)に対して長さ(長手方向)が10倍以上であるものをいう。このように、長尺状の光学補償フィルムを用いることにより、透過率・偏光度に優れる積層光学フィルムが得られ得る。好ましくは、本発明の積層光学フィルムはロール状とされている。
上記偏光子11としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、1〜80μm程度である。
1つの実施形態においては、上記光学補償フィルム12は、nx>ny≧nzの屈折率楕円体を有する。ここで、「ny=nz」は、nyとnzが厳密に等しい場合のみならず、nyとnzが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、Nz係数(Rth/Re)が、0.9を超え1.1未満であることをいう。光学補償フィルム12の面内位相差Reは、好ましくは80〜300nmである。上述のように、光学補償フィルム12がλ/4板として機能し得る場合、さらに好ましくは80〜190nmである。光学補償フィルム12がλ/2板として機能し得る場合、さらに好ましくは200〜300nmである。光学補償フィルム12のNz係数(Rth/Re)は、好ましくは1〜1.8であり、さらに好ましくは1.4〜1.7である。
上記接着剤層13、13’を形成する接着剤としては、任意の適切な接着剤組成物を採用し得る。好ましくは、接着剤層13、13’は、ポリビニルアルコール系樹脂、架橋剤および平均粒子径が1〜100nmの金属化合物コロイドを含む接着剤組成物から形成される。
上記保護フィルム14は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
本発明の積層光学フィルムは、上述のとおり、さらに別の光学補償層を備え得る。当該光学補償層は、任意の適切な光学特性を有し得る。形態としては、高分子フィルムの延伸フィルム、液晶塗工層等が挙げられる。高分子フィルムの形成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ノルボルネン系樹脂が挙げられる。延伸方法としては、一軸延伸、二軸延伸が挙げられる。別の光学補償層を設けることにより、例えば、上記光学補償フィルムとともに、広い波長範囲での円偏光機能を発揮し得る。
本発明の積層光学フィルムの製造方法は、長尺状で長手方向に吸収軸を有する偏光子と、長尺状の光学補償フィルムとを、それぞれ長手方向に搬送させながら、該偏光子の長手方向と該光学補償フィルムの長手方向とを揃えるようにして積層する工程を有する。このように、偏光子と光学補償フィルムとを搬送させながら積層することにより、偏光子と光学補償フィルムとの間に異物が混入するのを防止し得、透過率・偏光度に優れ得る積層光学フィルムを提供し得る。長尺状の偏光子は、好ましくは、ロール状とされている。長尺状の光学補償フィルムは、好ましくは、ロール状とされている。
本発明の積層光学フィルムは、液晶表示装置(液晶パネル)に好適に用いられ得る。本発明の液晶パネルは、液晶セルと本発明の積層光学フィルムとを備える。図5(a)は、本発明の好ましい実施形態による液晶パネル100の概略断面図である。液晶パネル100は、液晶セル20と液晶セル20の片側に配置された積層光学フィルム10”とを備える。積層光学フィルム10”は、偏光子11と光学補償フィルム12とを備える。図5(a)に示す実施形態では、積層光学フィルム10”は、その光学補償フィルム12が液晶セル20側となるように配置されている。この場合、積層光学フィルム10”は、液晶セル20のバックライト側に配置されてもよいし、視認側に配置されてもよい。
(位相差値の測定)
王子計測製KOBRA−WPRを用いて自動計測した。測定波長は590nm、測定温度は23℃であった。
(偏光子の作製)
長尺状のポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ素を含む水溶液中で染色した後、ホウ酸を含む水溶液中で速比の異なるロール間にて6倍に一軸延伸し、長手方向に吸収軸を有する長尺状の偏光子を得た。この長尺状の偏光子は延伸後、巻き取って巻回体とした。
ノルボルネン系樹脂(平均分子量:35,000、Tg:140℃)を溶融押出成形することにより得られた未延伸フィルム(厚み:60μm)を、テンター式延伸機にチャックして120℃に加熱した。フィルムを縦方向に搬送しながら、左右のテンターの速比(速度差)を5%としてフィルムの横方向に延伸すると同時に、フィルムの搬送方向にも延伸を行い、厚み35μmの長尺状の光学補償フィルム(延伸フィルム)を得た。
このようにして、長手方向に対して時計回り45°の方向に遅相軸を有する長尺状の光学補償フィルムを得た。この長尺状の光学補償フィルムは、巻き取って巻回体とした。なお、この光学補償フィルムの面内位相差Reは140nmであり、Nz係数は1.6であった。
保護フィルムとして、長尺状のトリアセチルセルロースフィルム(厚み40μm、コニカミノルタ社製、商品名:KC4UYW)を用いた。この保護フィルムは巻回体として用意した。なお、この保護フィルムの面内位相差Reは5nmであり、厚み方向の位相差Rthは45nmであった。
アセトアセチル基含有ポリビニルアルコール系樹脂(平均重合度:1200、ケン化度:98.5モル%,アセトアセチル化度:5モル%)100重量部に対し、メチロールメラミン50重量部を30℃の温度条件下で純水に溶解し、固形分濃度3.7%の水溶液を得た。この水溶液100重量部に対し、アルミナコロイド水溶液(平均粒子径15nm、固形分濃度10%、正電荷)18重量部を加えて接着剤組成物を調製した。接着剤組成物の粘度は9.6mPa・sであった。接着剤組成物のpHは、4〜4.5であった。
上記接着剤組成物の調製から30分後に、上記光学補償フィルムおよび保護フィルムをそれぞれ巻回体から送り出しながら、それぞれの片面に接着剤組成物を乾燥後の厚みが80nmとなるように塗布して接着剤層を形成した。その後、巻回体から送り出された偏光子の片面に接着剤層が形成された光学補償フィルムを、他方の面に接着剤層が形成された保護フィルムを、各々走行させながらロール機で貼り合わせ、55℃雰囲気中に6分間通した後に巻き取って長尺状の積層光学フィルムを作製した。なお、光学補償フィルムを、その遅相軸が偏光子の吸収軸に対して時計回りに45°となるように貼り合わせた。このようして得られた積層光学フィルムの厚みは103μmであった。
下記の光学補償フィルムを用いたこと、および、光学補償フィルムを、その遅相軸が偏光子の吸収軸に対して時計回りに165°となるように貼り合わせたこと以外は実施例1と同様にして積層光学フィルムを得た。このようして得られた積層光学フィルムの厚みは103μmであった。
(光学補償フィルムの作製)
ノルボルネン系樹脂(平均分子量:35,000、Tg:140℃)を溶融押出成形することにより得られた未延伸フィルム(厚み:60μm)を、テンター式延伸機にチャックして120℃に加熱した。フィルムを縦方向に搬送しながら、左右のテンターの速比(速度差)を10%としてフィルムの横方向に延伸すると同時に、フィルムの搬送方向にも延伸を行い、厚み35μmの長尺状の光学補償フィルム(延伸フィルム)を得た。
このようにして、長手方向に対して時計回り165°の方向に遅相軸を有する長尺状の光学補償フィルムを得た。この長尺状の光学補償フィルムは、巻き取って巻回体とした。なお、この光学補償フィルムの面内位相差Reは270nmであり、Nz係数は1であった。
接着剤組成物を調製する際に、アルミナコロイド水溶液を加えなかったこと以外は実施例1と同様にして積層光学フィルムを作製した。このようして得られた積層光学フィルムの厚みは103μmであった。
(偏光板ロール体の作製)
上記接着剤組成物の調製(実施例1参照)から30分後に、上記保護フィルム(実施例1参照)を巻回体から送り出しながら、その片面に接着剤組成物を乾燥後の厚みが80nmとなるように塗布して接着剤層を形成した。その後、巻回体から送り出された偏光子の両面それぞれに接着剤層が形成された保護フィルムを、各々走行させながらロール機で貼り合わせ、55℃雰囲気中に6分間通した後に巻き取って長尺状の積層フィルム(いわゆる、偏光板ロール体)を作製した。
次に、上記偏光板ロール体および上記光学補償フィルム(実施例1参照)を巻回体から送り出しながら、これらを、アクリル系接着剤(厚み12μm)を介して貼り合わせ、長尺状の積層光学フィルムを作製した。なお、光学補償フィルムを、その遅相軸が偏光子の吸収軸に対して時計回りに45°となるように貼り合わせた。このようして得られた積層光学フィルムの厚みは155μmであった。
(偏光板ロール体の作製)
アルミナコロイド水溶液を加えなかったこと以外は実施例1と同様にして接着剤組成物を調製した。当該接着剤組成物を用いたこと以外は実施例4と同様にして偏光板ロールを作製した。
長尺のノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン社製、商品名Zeonor、厚み60μm、光弾性係数3.1×10−12m2/N)を150℃で1.55倍に固定端二軸延伸することによって、長尺状のフィルムを作製した。このフィルムの厚みは35μm、面内位相差Reは140nm、厚み方向の位相差Rthは217nm、Nz係数(Rth/Re)は1.55であった。
得られた偏光板ロール体および光学補償フィルムからそれぞれ、所定の大きさの積層片を切り出し、アクリル系粘着剤(厚み12μm)を介して積層し、積層体を得た。このとき、光学補償フィルムの遅相軸が偏光子の吸収軸に対して反時計回りに45°となるように積層した。
得られた積層体を100mm×100mmの大きさに切り出して、積層光学フィルムを得た。このようして得られた積層光学フィルムの厚みは155μmであった。
下記の偏光板ロール体を用いたこと以外は比較例1と同様にして積層光学フィルムを作製した。なお、光学補償フィルムは偏光板ロール体の保護フィルムが設けられていない側に積層した。このようして得られた積層光学フィルムの厚みは115μmであった。
(偏光板ロール体の作製)
上記接着剤組成物の調製(実施例1参照)から30分後に、上記保護フィルム(実施例1参照)を巻回体から送り出しながら、その片面に接着剤組成物を乾燥後の厚みが80nmとなるように塗布して接着剤層を形成した。その後、巻回体から送り出された偏光子の片面に接着剤層が形成された保護フィルムを、各々走行させながらロール機で貼り合わせ、55℃雰囲気中に6分間通した後に巻き取って偏光板ロール体を作製した。
1.剥がれ
得られた積層光学フィルムから、偏光子の吸収軸方向(長手方向)に50mm、吸収軸方向に対して面内で直交する透過軸方向に25mmの寸法で裁断してサンプル片を得た。このサンプル片を60℃の温水に5時間浸漬させた。浸漬後、サンプル片の端辺からの剥がれ幅(偏光子と隣接するフィルムとの界面)をノギスで測定した。
2.外観(クニック欠陥の有無)
得られた積層光学フィルムから、1000mm×1000mmの寸法のサンプル片を切り出した。このサンプル片を、蛍光灯下で、ブラックライト上に載置された他の偏光板(日東電工株式会社製、商品名:NPF−SEG1224DU)上に重ねた。このとき、サンプル片の偏光子の吸収軸と他の偏光板の吸収軸とが直交するように重ねた。この状態で、光抜けする箇所(クニック欠陥)の個数を数えた。
1.剥がれ
得られた積層光学フィルムから、1000mm×1000mmの寸法のサンプル片を切り出した(実施例1〜3のみ)。比較例1〜2で得られた積層光学フィルムはそのままサンプル片とした。
前記サンプル片を60℃の温水に5時間浸漬させた。浸漬後、サンプル片の端辺からの剥がれ幅(偏光子と隣接するフィルムとの界面)をノギスで測定した。
2.外観(異物の有無)
得られた積層光学フィルムから、1000mm×1000mmの寸法のサンプル片を10枚切り出した(実施例1〜3のみ)。比較例1〜2の積層光学フィルムをそれぞれ10枚作製し、サンプル片とした。
得られたサンプル片を、蛍光灯下で、目視観察し、偏光子または偏光板と隣接するフィルムとの間に混入した異物の個数を確認した。
3.光学特性
得られた積層光学フィルムから、30mm×45mmの寸法のサンプル片を切り出し、積分球式透過率測定機(株式会社村上色彩研究所製、DOT−3C)を用いて、単体透過率および偏光度を測定した。サンプル片の切り出は、サンプル片の長辺と偏光子の吸収軸とのなす角度が45°となるように行った。
単体透過率は、保護フィルムが測定機の光源側となるようにサンプル片を設置して測定した。
偏光度は、平行透過率および直交透過率を測定して得られた結果から算出した。平行透過率および直交透過率は、サンプル片を各2枚ずつ用意し、保護フィルム同士が重なるようにして2枚のサンプル片を設置し、測定した。ここで、一方のサンプル片の吸収軸と他方のサンプル片の吸収軸とが直交するように設置した。
11 偏光子
12 光学補償フィルム
13 接着剤層
14 保護フィルム
Claims (14)
- 長尺状で長手方向に吸収軸を有する偏光子と、
長尺状の光学補償フィルムとを備え、
該光学補償フィルムの遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度が5〜85°である、長尺状の積層光学フィルム。 - 前記偏光子の前記光学補償フィルムとは反対側に配置された長尺状の別の光学補償フィルムをさらに備える、請求項1に記載の積層光学フィルム。
- 前記光学補償フィルムの屈折率楕円体がnx>ny≧nzの関係を有し、Nz係数が1〜1.8である、請求項1または2に記載の積層光学フィルム。
- 前記光学補償フィルムが、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびポリエステル系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む、請求項1から3のいずれかに記載の積層光学フィルム。
- 前記光学補償フィルムが斜め延伸して得られたフィルムである、請求項1から4のいずれかに記載の積層光学フィルム。
- 前記偏光子と前記光学補償フィルムとの間に接着剤層を備え、
該接着剤層がポリビニルアルコール系樹脂、架橋剤および平均粒子径が1〜100nmの金属化合物コロイドを含む接着剤組成物から形成される、請求項1から5のいずれかに記載の積層光学フィルム。 - 前記偏光子の前記光学補償フィルムとは反対側に配置された長尺状の保護フィルムをさらに備える、請求項1から6のいずれかに記載の積層光学フィルム。
- ロール状とされている、請求項1から7のいずれかに記載の積層光学フィルム。
- 長尺状で長手方向に吸収軸を有する偏光子と長尺状の光学補償フィルムとを、それぞれ長手方向に搬送させながら、接着剤組成物を介して、該偏光子の長手方向と該光学補償フィルムの長手方向とを揃えるようにして積層する工程を有し、
該光学補償フィルムの遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度が5〜85°となるように積層する、積層光学フィルムの製造方法。 - 前記偏光子の前記光学補償フィルムとは反対側に、長尺状の保護フィルムを積層する工程をさらに有する、請求項9に記載の積層光学フィルムの製造方法。
- 前記偏光子と前記光学補償フィルムとを積層した後に、該偏光子と該光学補償フィルムとを一括して裁断または打ち抜く工程をさらに有する、請求項9または10に記載の積層光学フィルムの製造方法。
- 前記接着剤組成物が、ポリビニルアルコール系樹脂、架橋剤および平均粒子径が1〜100nmの金属化合物コロイドを含む、請求項9から11のいずれかに記載の積層光学フィルムの製造方法。
- 請求項9から12のいずれかに記載の製造方法により製造された、積層光学フィルム。
- 液晶セルと、請求項13に記載の積層光学フィルムとを備え、
該積層光学フィルムが該液晶セルの視認側に配置され、かつ、該積層光学フィルムの光学補償フィルムが偏光子よりも視認側となるように配置されている、液晶パネル。
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