JP2014194483A - 位相差フィルムの製造方法および円偏光板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位相差フィルムの製造方法は、フィルムの左右端部をそれぞれ、縦方向のクリップピッチが変化する可変ピッチ型の左右のクリップ20によって把持すること、フィルムを予熱すること、左右のクリップのクリップピッチをそれぞれ独立して変化させて、フィルムを斜め延伸すること、左右のクリップのクリップピッチを減少させてフィルムを縦方向に収縮させること、および、フィルムを把持するクリップを解放すること、を含む製造方法である。
【選択図】図4
Description
1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記フィルムを斜め延伸した後かつ縦方向に収縮させる前に、上記左右のクリップのクリップピッチを減少させて該フィルムを縦方向に収縮させながら横方向に延伸することをさらに含む。
1つの実施形態においては、上記斜め延伸は、上記左右のクリップのうちの一方のクリップのクリップピッチが増大し始める位置と他方のクリップのクリップピッチが増大し始める位置とを縦方向における異なる位置とした状態で、それぞれのクリップのクリップピッチを所定のピッチまで拡大することを含む。
1つの実施形態においては、上記斜め延伸は、(i)上記左右のクリップのうちの一方のクリップのクリップピッチを増大させ、かつ、他方のクリップのクリップピッチを減少させること、および、(ii)該減少したクリップピッチを該拡大したクリップピッチと同じピッチまで増大させ、それぞれのクリップのクリップピッチを所定のピッチとすること、を含む。
1つの実施形態においては、上記縦方向における収縮率は0.1%〜30%である。
本発明の別の局面によれば、位相差フィルムが提供される。この位相差フィルムは、上記の製造方法により得られ、長尺状であり、かつ、長尺方向に対して所定の角度をなす方向に遅相軸を有する。
本発明のさらに別の局面によれば、円偏光板の製造方法が提供される。この製造方法は、上記の位相差フィルムと長尺状の偏光板とを搬送しながら、その長尺方向を揃えて連続的に貼り合わせることを含む。
最初に、図1〜図3を参照して、本工程を含む本発明の製造方法に用いられ得る延伸装置について説明する。図1は、本発明の製造方法に用いられ得る延伸装置の一例の全体構成を説明する概略平面図である。図2および図3は、それぞれ、図1の延伸装置においてクリップピッチを変化させるリンク機構を説明するための要部概略平面図であり、図2はクリップピッチが最小の状態を示し、図3はクリップピッチが最大の状態を示す。延伸装置100は、平面視で、左右両側に、フィルム把持用の多数のクリップ20を有する無端ループ10Lと無端ループ10Rとを左右対称に有する。なお、本明細書においては、フィルムの入口側から見て左側の無端ループを左側の無端ループ10L、右側の無端ループを右側の無端ループ10Rと称する。左右の無端ループ10L、10Rのクリップ20は、それぞれ、基準レール70に案内されてループ状に巡回移動する。左側の無端ループ10Rは反時計廻り方向に巡回移動し、右側の無端ループ10Rは時計廻り方向に巡回移動する。延伸装置においては、シートの入口側から出口側へ向けて、把持ゾーンA、予熱ゾーンB、延伸ゾーンC、収縮ゾーンD、および解放ゾーンEが順に設けられている。なお、これらのそれぞれのゾーンは、延伸対象となるフィルムが実質的に把持、予熱、斜め延伸、収縮および解放されるゾーンを意味し、機械的、構造的に独立した区画を意味するものではない。また、それぞれのゾーンの長さの比率は、実際の長さの比率と異なることに留意されたい。
予熱ゾーン(予熱工程)Bにおいては、左右の無端ループ10R、10Lは、上記のとおり延伸対象となるフィルムの初期幅に対応する離間距離で互いに略平行となるよう構成されているので、基本的には横延伸も縦延伸も行わず、フィルムが加熱される。ただし、予熱によりフィルムのたわみが起こり、オーブン内のノズルに接触するなどの不具合を回避するために、わずかに左右クリップ間の距離(幅方向の距離)を広げてもよい。
延伸ゾーン(延伸工程)Cにおいては、左右のクリップ20のクリップピッチをそれぞれ独立して変化させて、フィルムを斜め延伸する。斜め延伸は、例えば図示例のように、左右のクリップ間の距離(幅方向の距離)を拡大させながら行われ得る。以下、具体的に説明する。なお、以下の説明では、便宜上、延伸ゾーンCを、入口側延伸ゾーン(第1の斜め延伸ゾーン)C1と出口側延伸ゾーン(第2の斜め延伸ゾーン)C2とに分けて記載する。第1の斜め延伸ゾーンC1および第2の斜め延伸ゾーンC2の長さおよび互いの長さの比は、目的に応じて適切に設定され得る。
収縮ゾーン(収縮工程)Dにおいては、左右のクリップのクリップピッチを減少させて該フィルムを縦方向(MD)に収縮させる(以下、MD収縮処理と称する)。本発明によれば、斜め延伸の後にMD収縮処理を行うことにより、軸精度に優れ、位相差ムラが小さく、かつ、寸法変化が小さい、斜め方向に遅相軸を有する位相差フィルムを得ることができる。
本発明の製造方法は、1つの実施形態においては、延伸工程(斜め延伸工程)Cの後かつ収縮工程Dの前に、左右のクリップのクリップピッチを減少させて該フィルムを縦方向に収縮させながら横方向に延伸することをさらに含む。したがって、この実施形態においては、延伸装置の延伸ゾーンCと収縮ゾーンDとの間に縦収縮・横延伸ゾーンD’が設けられる。図7および図8を参照して、この実施形態を具体的に説明する。上記のとおり、延伸ゾーンの終端部においては、左側クリップおよび右側クリップはともに、クリップピッチP2で移動することとされている。縦収縮・横延伸ゾーンD’における縦収縮処理においては、左側クリップおよび右側クリップのクリップピッチをともにP4’まで減少させる。クリップピッチ変化率(P4’/P2)は、好ましくは0.7〜0.995であり、より好ましくは0.8〜0.99である。クリップピッチ変化率がこのような範囲であれば、収縮時のシワを抑制することができるという利点がある。なお、本実施形態による縦収縮・横延伸処理の有無にかかわらず、MD収縮処理における最終的なクリップピッチ変化率(P4/P2)および収縮率は、上記Dに記載のとおりとなる。本実施形態による縦収縮・横延伸における横延伸倍率(斜め延伸後のフィルムの幅W2と縦収縮・横延伸後のフィルムの幅W3との比W2/W3)は、好ましくは1.03〜1.5であり、より好ましくは1.05〜1.2である。当該横延伸倍率がこのような範囲であれば、フィルムの破断を防止できるという利点がある。縦収縮・横延伸処理は、代表的には、温度T3’で行われ得る。温度T3’は、例えば上記の温度T2からT3の範囲の温度である。縦収縮・横延伸処理の後、フィルムは、上記のMD収縮処理に供される。なお、本実施形態は、図8から明らかなように、図6を参照した実施形態に準じたものとして図示したが、図5を参照した実施形態に準じたものとしてもよいことは言うまでもない。
最後に、フィルムを把持するクリップを解放して、位相差フィルムが得られる。なお、上記D’の縦収縮・横延伸処理を行う場合には、縦収縮・横延伸後のフィルムの幅W3が、得られる位相差フィルムの幅に対応する(図7)。縦収縮・横延伸処理を行わない場合には、斜め延伸後のフィルムの幅W2が、得られる位相差フィルムの幅に対応する(図4)。縦収縮・横延伸処理を行わず、かつ斜め延伸が横延伸を含まない場合には、得られる位相差フィルムの幅はフィルムの初期幅に実質的に等しい。
本発明の製造方法(実質的には、上記A項〜E項に記載の延伸方法)に好適に用いられるフィルムとしては、位相差フィルムとして用いられ得る任意の適切なフィルムが挙げられる。フィルムを構成する材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、シクロオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、セルロースエステル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエステルカーボネート系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等が挙げられる。好ましくは、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、セルロースエステル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエステルカーボネート系樹脂である。これらの樹脂であれば、いわゆる逆分散の波長依存性を示す位相差フィルムが得られ得るからである。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、所望の特性に応じて組み合わせて用いてもよい。
上記の本発明の製造方法により得られた位相差フィルムは、代表的には円偏光板に好適に用いられ得る。図9は、そのような円偏光板の一例の概略断面図である。図示例の円偏光板300は、偏光子310と、偏光子310の片側に配置された第1の保護フィルム320と、偏光子310のもう片側に配置された第2の保護フィルム330と、第2の保護フィルム330の外側に配置された位相差フィルム340と、を有する。位相差フィルム340は、上記の本発明の製造方法により得られた位相差フィルムである。第2の保護フィルム330は省略されてもよい。その場合、位相差フィルム340が偏光子の保護フィルムとして機能し得る。偏光子310の吸収軸と位相差フィルム340の遅相軸とのなす角度は、好ましくは30°〜60°、より好ましくは38°〜52°、さらに好ましくは43°〜47°、特に好ましくは45°程度である。なお、偏光子および保護フィルムの構成は業界で周知であるので、詳細な説明は省略する。
実施例および比較例で得られた位相差フィルムの中央部を、一辺が当該フィルムの幅方向と平行となるようにして幅50mm、長さ50mmの正方形状に切り出して試料を作成した。この試料を、ミュラーマトリクス・ポラリメーター(Axometrics社製 製品名「Axoscan」)を用いて測定し、波長550nm、23℃における配向角θを測定した。なお、配向角θは測定台に試料を平行に置いた状態で測定した。
(2)配向角分布(配向角のバラツキ)
実施例および比較例で得られた位相差フィルム(800mm幅)から、フィルム幅方向に100mm間隔で9点の試料を採取した。試料は、一辺が当該フィルムの幅方向と平行となるようにして幅50mm、長さ50mmの正方形状に切り出して作成した。9点の試料を上記(1)と同様に測定し、配向角の分布を求めた。
(3)面内位相差Re
上記(1)と同様にして、Axometrics社製 製品名「Axoscan」を用いて、波長550nm、23℃で測定した。
(4)シワ
実施例および比較例で得られた位相差フィルムの状態を目視にて確認した。判断基準は以下のとおりである:
○・・・フィルム全体にわたってシワも波打ちも認められない
△・・・フィルムの幅方向端部は、トタン状にシワが有り波打っているが、中央部は波打ちはない
×・・・トタン状にシワが入り、フィルムが波打っている。
(5)厚み
マイクロゲージ式厚み計(ミツトヨ社製)を用いて測定した。
(6)位相差信頼性
実施例および比較例で得られた位相差フィルムを26mm×50mmに裁断し、ガラス板に粘着剤で貼り合わせた。ガラスに貼られたサンプルをAxometrics社製 製品名「Axoscan」を用いて波長550nm、23℃で面内位相差を測定した。その後、85°の加熱オーブンに100時間入れた後、ガラスに貼られたサンプルを取り出し、面内位相差を再度測定し、位相差の変化を求めた。
(7)寸法変化
実施例および比較例で得られた位相差フィルムを100mm×100mmに裁断し、ガラス板に粘着剤で貼り合わせた。ガラスに貼られたサンプルをミツトヨ社製:CNC画像測定機 QuickVision(QV606)を用いて正確に寸法を測定した。その後、80℃の加熱オーブンに500時間入れた後、ガラスに貼られたサンプルを取り出し、再度正確に寸法を測定し、寸法の変化を求めた。
(ポリカーボネート樹脂フィルムの作製)
撹拌翼および100℃に制御された還流冷却器を具備した縦型反応器2器からなるバッチ重合装置を用いて重合を行った。9,9−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(BHEPF)、イソソルビド(ISB)、ジエチレングリコール(DEG)、ジフェニルカーボネート(DPC)、および酢酸マグネシウム4水和物を、モル比率でBHEPF/ISB/DEG/DPC/酢酸マグネシウム=0.348/0.490/0.162/1.005/1.00×10−5になるように仕込んだ。反応器内を十分に窒素置換した後(酸素濃度0.0005〜0.001vol%)、熱媒で加温を行い、内温が100℃になった時点で撹拌を開始した。昇温開始40分後に内温を220℃に到達させ、この温度を保持するように制御すると同時に減圧を開始し、220℃に到達してから90分で13.3kPaにした。重合反応とともに副生するフェノール蒸気を100℃の還流冷却器に導き、フェノール蒸気中に若干量含まれるモノマー成分を反応器に戻し、凝縮しないフェノール蒸気は45℃の凝縮器に導いて回収した。
上記のようにして得られたポリカーボネート樹脂フィルムを、図1〜図4に示すような装置を用い、図5に示すようなクリップピッチのプロファイルで、予熱処理、斜め延伸およびMD収縮処理に供し、位相差フィルムを得た。具体的には、以下のとおりである:ポリカーボネート樹脂フィルム(厚み195μm、幅765mm)を延伸装置の予熱ゾーンで145℃に予熱した。予熱ゾーンにおいては、左右のクリップのクリップピッチは125mmであった。次に、フィルムが第1の斜め延伸ゾーンC1に入ると同時に、右側クリップのクリップピッチの増大を開始し、第1の斜め延伸ゾーンC1において125mmから200mmまで増大させた。クリップピッチ変化率は1.6であった。第1の斜め延伸ゾーンC1においては、左側クリップのクリップピッチは予熱ゾーンでのクリップピッチ125mmを維持した。次に、フィルムが第2の斜め延伸ゾーンC2に入ると同時に、左側クリップのクリップピッチの増大を開始し、第2の斜め延伸ゾーンC2において125mmから200mmまで増大させた。一方、右側クリップのクリップピッチは、第2の斜め延伸ゾーンC2において200mmのまま維持した。また、上記斜め延伸と同時に、幅方向にも1.9倍の延伸を行った。なお、斜め延伸は138℃で行った。斜め延伸後のフィルム幅は1419mmであった。
次いで、収縮ゾーンにおいて、MD収縮処理を行った。具体的には、左側クリップおよび右側クリップのクリップピッチをともに200mmから187.5mmまで減少させた。MD収縮処理における収縮率は6.2%であった。
厚みが異なる以外は実施例1と同様にして得られたポリカーボネート樹脂フィルム(厚み155μm、幅765mm)を用い、図6に示すようなクリップピッチのプロファイルで斜め延伸を行い、位相差フィルムを得た。具体的には、フィルムが第1の斜め延伸ゾーンC1に入ると同時に、右側クリップのクリップピッチの増大を開始し、第1の斜め延伸ゾーンC1において125mmから177.5mmまで増大させた。クリップピッチ変化率は1.42であった。第1の斜め延伸ゾーンC1において、左側クリップのクリップピッチについてはクリップピッチの減少を開始し、第1の斜め延伸ゾーンC1において125mmから90mmまで減少させた。クリップピッチ変化率は0.72であった。さらに、フィルムが第2の斜め延伸ゾーンC2に入ると同時に、左側クリップのクリップピッチの増大を開始し、第2の斜め延伸ゾーンC2において90mmから177.5mmまで増大させた。一方、右側クリップのクリップピッチは、第2の斜め延伸ゾーンC2において177.5mmのまま維持した。また、上記斜め延伸と同時に、幅方向にも1.9倍の延伸を行った。次いで、収縮ゾーンにおいて、MD収縮処理を行った。具体的には、左側クリップおよび右側クリップのクリップピッチをともに177.5mmから165mmまで減少させた。MD収縮処理における収縮率は7.0%であった。
以上のようにして、位相差フィルム(厚み60μm)を得た。得られた位相差フィルムを800mm幅に両端トリミングし、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
厚みが異なる以外は実施例1と同様にして得られたポリカーボネート樹脂フィルム(厚み165μm、幅765mm)を用いたこと、および、斜め延伸(横延伸を含む)後かつMD収縮処理前に縦収縮・横延伸(横延伸倍率:1.05倍)を行ったこと以外は実施例2と同様にして位相差フィルム(厚み63μm)を得た。なお、縦方向の収縮率は、縦収縮・横延伸の縦収縮の収縮率とMD収縮処理の収縮率との合計であり、当該収縮率は実施例2と同様に7.0%であった。得られた位相差フィルムを800mm幅に両端トリミングし、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
厚みが異なる以外は実施例1と同様にして得られたポリカーボネート樹脂フィルム(厚み200μm、幅765mm)を用いたこと、および、斜め延伸後にMD収縮処理における収縮率を18.7%としたこと以外は実施例1と同様にして位相差フィルム(厚み75μm)を得た。得られた位相差フィルムを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
ポリカーボネート系樹脂フィルムの代わりにシクロオレフィン系樹脂フィルム(日本ゼオン社製「ゼオノア ZF−14フィルム」、厚み100μm、幅765mm)を用いたこと、予熱ゾーンで150℃に予熱したこと、および、斜め延伸(横延伸を含む)を150℃で行ったこと以外は実施例1と同様にして位相差フィルム(厚み40μm)を得た。得られた位相差フィルムを800mm幅に両端トリミングし、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
(ポリビニルアセタール系樹脂フィルムの作製)
880gのポリビニルアルコール系樹脂〔日本合成化学(株)製
商品名「NH−18」(重合度=1800、ケン化度=99.0%)〕を、105℃で2時間乾燥させた後、16.72kgのジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解した。ここに、298gの2−メトキシ−1−ナフトアルデヒド及び80gのp−トルエンスルホン酸・1水和物を加えて、40℃で1時間攪拌した。反応溶液に、318gのベンズアルデヒドを加え、40℃で1時間攪拌した後、457gのジメチルアセタールをさらに加えて、40℃で3時間攪拌した。その後、213gのトリエチルアミンを加えて反応を終了させた。得られた粗生成物をメタノールで再沈殿を行った。ろ過した重合体をテトラヒドロフランに溶解し、再びメタノールで再沈殿を行った。これを、ろ過、乾燥して、1.19kgの白色の重合体を得た。
得られた重合体は、1H−NMRで測定したところ、下記式(XI)で表される繰り返し単位を有し、l:m:n:oの比率(モル比)は10:25:52:11であった。また、この重合体のガラス転移温度を測定したところ、130℃であった。
厚みが異なる以外は実施例1と同様にして得られたポリカーボネート樹脂フィルム(厚み190μm、幅765mm)を用いたこと、および、斜め延伸後にMD収縮処理を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして位相差フィルム(厚み65μm)を得た。得られた位相差フィルムを800mm幅に両端トリミングし、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
厚みが異なる以外は実施例1と同様にして得られたポリカーボネート樹脂フィルム(厚み150μm、幅765mm)を用いたこと、および、斜め延伸後にMD収縮処理を行わなかったこと以外は実施例2と同様にして位相差フィルム(厚み55μm)を得た。得られた位相差フィルムを800mm幅に両端トリミングし、実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、本発明の実施例により得られた位相差フィルムは、軸精度(配向角のバラツキ)、加熱後の位相差変化および寸法変化のいずれにおいても、比較例の位相差フィルムに比べて格段に優れている。すなわち、斜め延伸後にMD収縮処理を行うことにより、このような優れた効果が得られることがわかる。
10R 無端ループ
20 クリップ
30 クリップ担持部材
70 基準レール
90 ピッチ設定レール
100 延伸装置
300 円偏光板
310 偏光子
320 第1の保護フィルム
330 第2の保護フィルム
340 位相差フィルム
Claims (7)
- フィルムの左右端部を、それぞれ、縦方向のクリップピッチが変化する可変ピッチ型の左右のクリップによって把持すること、
該フィルムを予熱すること、
該左右のクリップのクリップピッチをそれぞれ独立して変化させて、該フィルムを斜め延伸すること、
該左右のクリップのクリップピッチを減少させて該フィルムを縦方向に収縮させること、および
該フィルムを把持するクリップを解放すること
を含む、位相差フィルムの製造方法。 - 前記フィルムを斜め延伸した後かつ縦方向に収縮させる前に、前記左右のクリップのクリップピッチを減少させて該フィルムを縦方向に収縮させながら横方向に延伸することをさらに含む、請求項1に記載の位相差フィルムの製造方法。
- 前記斜め延伸が、前記左右のクリップのうちの一方のクリップのクリップピッチが増大し始める位置と他方のクリップのクリップピッチが増大し始める位置とを縦方向における異なる位置とした状態で、それぞれのクリップのクリップピッチを所定のピッチまで拡大することを含む、請求項1または2に記載の位相差フィルムの製造方法。
- 前記斜め延伸が、
(i)前記左右のクリップのうちの一方のクリップのクリップピッチを増大させ、かつ、他方のクリップのクリップピッチを減少させること、および
(ii)該減少したクリップピッチを該拡大したクリップピッチと同じピッチまで増大させ、それぞれのクリップのクリップピッチを所定のピッチとすること
を含む、請求項1または2に記載の位相差フィルムの製造方法。 - 前記縦方向における収縮率が0.1%〜30%である、請求項1から4のいずれかに記載の位相差フィルムの製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の製造方法により得られる位相差フィルムであって、長尺状であり、かつ、長尺方向に対して所定の角度をなす方向に遅相軸を有する、位相差フィルム。
- 請求項6に記載の位相差フィルムと長尺状の偏光板とを搬送しながら、その長尺方向を揃えて連続的に貼り合わせることを含む、円偏光板の製造方法。
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