JP2013148848A - 光学フィルムおよびその製造方法、並びにこれを用いた偏光板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】薄型化のゼロ位相差フィルムにおいて、長手方向または幅手方向のいずれか一方の破断点応力が所定の値以上となるように光学フィルムを構成する。また、光学フィルムを製造にあたって、原反フィルムに対して延伸処理を施す際に、長手方向(MD方向)の延伸倍率および幅手方向(TD方向)の延伸倍率の一方が他方の1.01倍以上となるような異方延伸処理を施す。
【選択図】なし
Description
下記数式(1)および下記数式(2):
でそれぞれ表されるRoおよびRthが、
2.幅手方向の破断点応力が長手方向の破断点応力よりも大きい、上記1に記載の光学フィルム;
3.固有複屈折値が正の樹脂および固有複屈折値が負の樹脂を相溶状態で含有する、上記1または2に記載の光学フィルム;
4.前記固有複屈折値が正の樹脂がアクリル樹脂であり、前記固有複屈折値が負の樹脂がセルロース樹脂である、上記3に記載の光学フィルム;
5.上記1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法であって、
ドープを支持体上に流延して得られるフィルムを乾燥し、剥離した後に長手方向(MD方向)および幅手方向(TD方向)に延伸する工程を含み、
長手方向(MD方向)の延伸倍率および幅手方向(TD方向)の延伸倍率の一方が他方の1.01倍以上であり、延伸後のフィルムの膜厚が10〜40μmである、光学フィルムの製造方法;
6.幅手方向(TD方向)の延伸倍率が長手方向(MD方向)の延伸倍率よりも大きい、上記5に記載の製造方法;
7.長手方向(MD方向)の延伸倍率が1.5〜3.0倍である、上記5または6に記載の製造方法;
8.前記ドープの支持体への流延が溶融流延である、上記5〜7のいずれか1項に記載の製造方法;
9.上記1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムまたは上記5〜8のいずれか1項に記載の製造方法により製造された光学フィルムと、偏光子とが、前記偏光子の吸収軸方向と前記光学フィルムの長手方向(MD方向)とが平行になるように積層されてなる、偏光板。
本発明の一形態は、光学フィルムに関する。本形態に係る光学フィルムは、以下の特徴を有する。
(a)膜厚が10〜40μmである;
(b)下記数式(1)および下記数式(2):
でそれぞれ表されるRoおよびRthが、
(c)長手方向または幅手方向のいずれか一方の破断点応力が80MPaよりも大きい。
樹脂を単独で溶媒に溶解しキャスト製膜した後、加熱乾燥し、透過率80%以上のフィルムについて複屈折性の評価を行う。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=2,800,000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
本形態に係る光学フィルムの膜厚は、10〜40μmである。光学フィルムの膜厚が10μm未満であると、偏光板保護フィルムとして偏光子に貼合された際に、偏光子の収縮を抑えることができず、偏光板が必要以上に収縮してパネル点灯時の熱によるムラが発生する虞がある。一方、光学フィルムの膜厚が40μmを超えると、十分な薄型化を達成することができない虞がある。なお、本形態に係る光学フィルムの膜厚は、好ましくは15〜30μmであり、より好ましくは20〜25μmである。
本形態に係る光学フィルムは、いわゆる「ゼロ位相差フィルム」である。これにより、カラーシフト(黒表示時における斜めからの漏れ光の着色現象)を抑制できるという利点がある。なお、これを定量的に表現すれば、本形態に係る光学フィルムは、下記数式(1)および下記数式(2):
でそれぞれ表されるRoおよびRthについて、
本形態に係る光学フィルムは、上述した特徴(a)のように比較的薄いにもかかわらず、優れた機械的強度を発揮するものである。これを定量的に表現すれば、長手方向(MD方向)または幅手方向(TD方向)のいずれか一方の破断点応力が80MPaよりも大きい。長手方向(MD方向)と幅手方向(TD方向)とでは、幅手方向(TD方向)の破断点応力がより大きいことが好ましい。かような構成とすることで、本形態に係る光学フィルムが偏光子とロール・トゥ・ロールで貼合されてなる偏光板の割れが効果的に防止されうる。これは、以下のように説明される。すなわち、一般に偏光子は吸収軸が存在する長手方向(MD方向)に裂けやすい。したがって、本形態に係る光学フィルムを偏光子に対してロール・トゥ・ロールで貼合して偏光板を構成したときに、光学フィルムの幅手方向(TD方向)の破断点応力がより大きければ、偏光子の長手方向(MD方向)への裂けが抑制され、同時に偏光板の割れも防止されるのである。ここで、長手方向(MD方向)および幅手方向(TD方向)の破断点応力はいずれも大きいほど好ましいが、これらの具体的な値について特に制限はない。一例として、幅手方向(TD方向)の破断点応力は、好ましくは100MPa以上であり、より好ましくは130MPa以上である。また、長手方向(MD方向)の破断点応力は、好ましくは90MPa以上であり、より好ましくは100MPa以上である。なお、破断点応力の上限値についても特に制限はないが、現実的には、いずれも200MPa程度以下である。これらの破断点応力の値としては、後述する実施例の欄に記載の手法により測定された値を採用するものとする。
本形態に係る光学フィルムは、種々の添加剤を含みうる。このような添加剤としては、例えば、可塑剤や紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、マット剤、着色剤などが挙げられる。
光学フィルムは、可塑剤を含んでもよい。可塑剤の具体的な形態について特に制限はないが、例えば、ポリエステル系可塑剤や糖エステル系化合物などが挙げられる。
ポリエステル系可塑剤の具体的な構造について特に制限はなく、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有するポリエステル系可塑剤が用いることができる。ポリエステル系可塑剤としては、例えば、下記一般式(4)で表されるポリエステル化合物が挙げられる。
(式中、R11はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、および/またはフェノール性ヒドロキシ基(水酸基)を表す。
式中、R12は(m1+n1)価の有機基、m1は2以上の正の整数、n1は0以上の整数、COOH基はカルボキシ基、OH基はアルコール性またはフェノール性ヒドロキシ基を表す。
本形態に係る光学フィルムがセルロースエステル樹脂を含む場合には、糖エステル化合物をさらに含むことで、セルロースエステル樹脂の加水分解が防止されることから、フィルムの耐水性が向上しうる。また、偏光板を構成する際の偏光子との貼合時には、フィルム表面がケン化処理されるが、このケン化処理時におけるセルロースエステル樹脂の加水分解とそれに伴うアルカリケン化液への溶出も防止されうる。
本形態に係る光学フィルムは、下記のポリエステルを含有することも好ましい。
本形態に係る光学フィルムは、下記一般式(d)または(e)で表されるポリエステルを含有することが好ましい。
本形態に係る光学フィルムは、下記一般式(f)または(g)で表されるポリエステルを含有することも好ましい。
本形態に係る光学フィルムは、紫外線吸収剤を含有することもできる。紫外線吸収剤は400nm以下の紫外線を吸収することで、耐久性を向上させることを目的としており、特に波長370nmでの透過率が10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは2%以下である。なお、本発明に係る位相差フィルムが紫外線吸収剤を含む場合、当該紫外線吸収剤は2種以上含まれることが好ましい。
本形態に係る光学フィルムは、赤外線吸収剤を含んでもよい。かような構成とすることにより、フィルムの逆波長分散性が調整されうる。
本形態に係る光学フィルムには、取扱性を向上させるため、例えば二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム等の無機微粒子や架橋高分子などの微粒子をマット剤として含有させることが好ましい。なかでも二酸化珪素がフィルムのヘイズを小さくできるので好ましい。
偏光板保護フィルムは、着色剤を含んでもよい。「着色剤」とは、染料や顔料を意味するが、本発明では、液晶画面の色調を青色調にする効果またはイエローインデックスの調整、ヘイズの低減を有するものが特に好ましい。着色剤としては各種の染料や顔料が使用可能であるが、特に、アントラキノン染料、アゾ染料、フタロシアニン顔料などが有効である。
本形態に係る光学フィルムの製造方法について特に制限はないが、その一例を以下で説明する。
本発明に係る光学フィルムの製造方法としては、機械的強度および表面精度等に優れるフィルムを得るという観点からは、溶融押し出し法が優れている。以下、溶融押し出し法を例に挙げて、本発明に係る光学フィルムの製造方法について説明する。
本発明に係る光学フィルムは、偏光板保護フィルムとして、偏光板を構成するのに用いられうる。以下、偏光板の構成について、簡単に説明する。
偏光子は、偏光板の主たる構成要素であり、一定方向の偏波面の光だけを通す素子である。現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これには、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと、二色性染料を染色させたものとがある。
本発明に係る光学フィルムを用いて構成した偏光板を液晶表示装置に組み込むことによって、種々の視認性に優れた液晶表示装置を作製することができるが、特に大型の液晶表示装置やデジタルサイネージ等の屋外用途の液晶表示装置に好ましく用いられる。本発明に係る偏光板は、従来公知の粘着層等を介して液晶セルに貼合すればよい。なお、本発明に係る偏光板を液晶表示装置に搭載する際には、少なくとも液晶セルの側に本発明に係る光学フィルム(偏光板保護フィルム)が配置されるようにすることが好ましいが、かような形態のみに制限されるわけではない。
IPSモード型液晶表示装置における液晶パネルの液晶層は、初期状態で基板面と平行なホモジニアス配向で、かつ基板と平行な平面で液晶層のダイレクターは電圧無印加時で電極配線方向と平行または幾分角度を有し、電圧印加時で液晶層のダイレクターの向きが電圧の印加に伴い電極配線方向と垂直な方向に移行し、液晶層のダイレクター方向が電圧無印加時のダイレクター方向に比べて45°電極配線方向に傾斜したとき、当該電圧印加時の液晶層は、まるで1/2波長板のように偏光の方位角を90°回転させ、出射側偏光板の透過軸と偏光の方位角が一致して白表示となる。
(光学フィルム1の作製)
正の固有複屈折を有する樹脂として、セルロースエステル樹脂であるセルロースアセテートプロピオネート(アシル基総置換度2.75、アセチル基置換度0.19、プロピオニル基置換度2.56、分子量Mw=200000)を準備した。また、負の固有複屈折を有する樹脂として、アクリル樹脂(ダイヤナールBR85(三菱レイヨン(株)製、Mw=280000)を準備した。
セルロースエステル樹脂 30質量部
SumilizerGS(住友化学(株)製) 0.25質量部
IRGANOX1010(BASFジャパン(株)製) 0.5質量部
GSY−P101(堺化学工業(株)製) 0.25質量部
アクリル樹脂、およびセルロースエステル樹脂を70℃、3時間減圧下で乾燥を行い室温まで冷却した後、上記添加剤を混合した。次いで、得られた混合物を2軸式押し出し機を用いて230℃で溶融混合しペレット化した。
光学フィルム1の作製において、樹脂の組成比および延伸倍率を下記の表1のように変更したこと以外は同様にして、光学フィルム2〜8を作製した。
上記で作製した光学フィルム1〜8について、以下の評価を実施した。
上記で作製した光学フィルムについて、自動複屈折率計KOBRA−21ADH(王子計測機器株式会社製)を用いて23℃、55%RHの雰囲気下で590nmの波長において3次元屈折率測定を行ない、遅相軸方向の屈折率nx、進相軸方向の屈折率ny、厚み方向の屈折率nzを求めた。そして、フィルムの厚み(nm)をdとして、下記数式(1)および下記数式(2):
上記で作製した光学フィルムについて、以下の手法により、長手方向(MD方向)および幅手方向(TD方向)のそれぞれの破断点応力を測定した。
上記で作製した光学フィルム1〜8のそれぞれを用いて偏光板を作製し、偏光板としての特性を評価した。
厚さ120μmの長尺ロールポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ素1質量部、ホウ酸4質量部を含む水溶液100質量部に浸漬し、50℃で5倍に搬送方向に延伸して偏光子を作製した。次いで、この偏光膜の片面に下記の条件でアルカリケン化処理した光学フィルム1を偏光板保護フィルムとして完全ケン化型ポリビニルアルコール5%水溶液を接着剤として用いて貼り、さらに偏光子の他方の面に同様にアルカリケン化処理したコニカミノルタオプト社製KC8UEWT(膜厚80μm)を貼り合わせ、乾燥して偏光板1を作製した。同様にして上記で作製した光学フィルム2〜8をそれぞれ用いて、偏光板2〜8を作製した。
ケン化工程 2M−NaOH 50℃ 90秒
水洗工程 水 30℃ 45秒
中和工程 10質量%HCl 30℃ 45秒
水洗工程 水 30℃ 45秒
ケン化処理後、水洗、中和、水洗の順に行い、次いで80℃で乾燥を行った。
上記で作製した偏光板1〜8について、割れに対する耐性を評価した。具体的には、作製した偏光板の隅を手で折り曲げ、そのときの挙動を目視にて観察し、以下の基準により3段階評価した。結果を下記の表2に示す。
○:割れない
△:割れるが、切れない
×:割れて、かつ、切れた
2 フィルター
3 スタチックミキサー
4 流延ダイ
5 回転支持体(第1冷却ロール)
6 挟圧回転体(タッチロール)
7 回転支持体(第2冷却ロール)
8 回転支持体(第3冷却ロール)
9、11、13、14、15 搬送ロール
10 フィルム
12 延伸機、
16 巻取り装置、
31 ダイ本体、
32 スリット、
41 金属スリーブ、
42 弾性ローラ、
43 金属製の内筒、
44 ゴム、
45 冷却水、
51 外筒、
52 内筒、
53 空間、
54 冷却液、
55a、55b 回転軸、
56a、56b 外筒支持フランジ、
60 流体軸筒、
61a、61b 内筒支持フランジ、
62a、62b 中間通路。
Claims (9)
- 膜厚が10〜40μmであり、
下記数式(1)および下記数式(2):
でそれぞれ表されるRoおよびRthが、
- 幅手方向の破断点応力が長手方向の破断点応力よりも大きい、請求項1に記載の光学フィルム。
- 固有複屈折値が正の樹脂および固有複屈折値が負の樹脂を相溶状態で含有する、請求項1または2に記載の光学フィルム。
- 前記固有複屈折値が正の樹脂がアクリル樹脂であり、前記固有複屈折値が負の樹脂がセルロース樹脂である、請求項3に記載の光学フィルム。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法であって、
ドープを支持体上に流延して得られるフィルムを乾燥し、剥離した後に長手方向(MD方向)および幅手方向(TD方向)に延伸する工程を含み、
長手方向(MD方向)の延伸倍率および幅手方向(TD方向)の延伸倍率の一方が他方の1.01倍以上であり、延伸後のフィルムの膜厚が10〜40μmである、光学フィルムの製造方法。 - 幅手方向(TD方向)の延伸倍率が長手方向(MD方向)の延伸倍率よりも大きい、請求項5に記載の製造方法。
- 長手方向(MD方向)の延伸倍率が1.5〜3.0倍である、請求項5または6に記載の製造方法。
- 前記ドープの支持体への流延が溶融流延である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムまたは請求項5〜8のいずれか1項に記載の製造方法により製造された光学フィルムと、偏光子とが、前記偏光子の吸収軸方向と前記光学フィルムの長手方向(MD方向)とが平行になるように積層されてなる、偏光板。
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