JP2015228001A - 光学フィルムの製造方法、光学フィルム、バックライトユニットおよび画像表示装置 - Google Patents

光学フィルムの製造方法、光学フィルム、バックライトユニットおよび画像表示装置 Download PDF

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博之 武本
裕宗 春田
Hiromune Haruta
裕宗 春田
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Abstract

【課題】 面内方向に屈折率異方性を有する凹凸光学フィルムにおいて、凹凸の高さおよびピッチを簡便に制御できる光学フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の光学フィルムの製造方法は、
光学フィルムの少なくとも一方の面に凹凸が形成され、かつ、前記光学フィルムの面と平行な方向(面内方向)に屈折率異方性を有する光学フィルムの製造方法であって、
少なくとも一方の面に凹凸が形成された未延伸凹凸フィルム100を延伸して前記屈折率異方性を付与する延伸工程を含み、
未延伸凹凸フィルム100の前記凹凸形状は、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状であり、
前記延伸工程において、未延伸凹凸フィルム100を、前記凹凸形状の並列方向(TD)の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向(MD)に延伸することを特徴とする。
【選択図】 図3

Description

本発明は、光学フィルムの製造方法、光学フィルム、バックライトユニットおよび画像表示装置に関する。
表面に凹凸を有する光学フィルム(以下「凹凸光学フィルム」という場合がある。)は、画像表示装置に所定の特性を付与するための重要な部材である。前記凹凸光学フィルムの用途としては、例えば、画像表示装置において、立体表示(三次元表示または3D表示ともいう。)を可能とするためのレンチキュラーレンズがある(特許文献1〜2等)。レンチキュラーレンズを用いると、例えば、立体視用眼鏡等を用いずに、裸眼で立体視可能な立体表示をすることができる。また、レンチキュラーレンズを用いた画像表示装置には、立体表示と平面表示(二次元表示または2D表示ともいう。)とを切り替える機能を有するものがある(特許文献2等)。さらに、前記凹凸光学フィルムの用途は、レンチキュラーレンズのみならず、例えば、画像表示装置のバックライトユニットに用いる輝度向上フィルムがある(特許文献3〜4)。
特開平02−068586号公報 特開2008−304715号公報 特開2007−286573号公報 特開2009−83176号公報
凹凸光学フィルムにおいて、前述の立体表示、輝度向上等の特性を発揮するためには、前記凹凸光学フィルムの面と平行な方向(以下「面内方向」という場合がある。)に屈折率異方性を有することが重要である。
しかし、従来の凹凸光学フィルムは、例えば、射出成形等のみで成形され、面内方向に屈折率異方性を有していない場合があった。そこで、面内方向の屈折率異方性を付与するために、例えば、液晶性材料等を用いることが考えられるが、コストが高くなる問題がある。
凹凸光学フィルムに対し、面内方向の屈折率異方性を付与する別の方法としては、延伸による方法が考えられる。この方法によれば、前記凹凸光学フィルムに対し、低コストに面内方向の屈折率異方性を付与できる。実際に、特許文献3〜4では、延伸によってフィルムに面内方向の屈折率異方性を付与している。
しかし、従来用いられている延伸方法(例えば、特許文献4に記載の自由端縦一軸延伸)では、延伸後に、フィルムの凹凸の高さおよびピッチ(間隔)が両方とも変化してしまう。このため、延伸後に所望の高さおよびピッチの凹凸を得るための延伸条件がきわめて困難である。
そこで、本発明は、面内方向に屈折率異方性を有する凹凸光学フィルムにおいて、凹凸の高さおよびピッチを簡便に制御できる光学フィルムの製造方法、光学フィルム、バックライトユニットおよび画像表示装置の提供を目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の光学フィルムの製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」という場合がある。)は、
光学フィルムの少なくとも一方の面に凹凸が形成され、かつ、前記光学フィルムの面と平行な方向(面内方向)に屈折率異方性を有する光学フィルムの製造方法であって、
少なくとも一方の面に凹凸が形成された未延伸凹凸フィルムを延伸して前記屈折率異方性を付与する延伸工程を含み、
前記未延伸凹凸フィルムの前記凹凸形状は、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状であり、
前記延伸工程において、前記未延伸凹凸フィルムを、前記凹凸形状の並列方向の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向に延伸することを特徴とする。
本発明の光学フィルムは、前記本発明の製造方法により製造される光学フィルムである。
本発明のバックライトユニットは、
バックライトおよびプリズムシートを含み、前記プリズムシートが前記バックライトの視認側に配置されたバックライトユニットであって、
前記プリズムシートが前記本発明の光学フィルムであり、
前記本発明の光学フィルムが、画像表示パネルとバックライトとを有する画像表示装置用のプリズムシートとして、前記画像表示パネルと前記バックライトとの間に配置されて用いられる光学フィルムであることを特徴とする。
本発明の画像表示装置は、前記本発明の光学フィルムまたは前記本発明のバックライトユニットを含む画像表示装置である。
本発明の光学フィルムの製造方法は、前述のとおり、前記未延伸凹凸フィルムを、前記凹凸形状の並列方向の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向に延伸する。このため、例えば、延伸の前後において、前記凹凸形状の幅(ピッチ)を変化させずに延伸することが可能である。これにより、本発明の光学フィルムの製造方法、ならびにそれを用いた本発明の光学フィルム、バックライトユニットおよび画像表示装置によれば、前記光学フィルムの凹凸の高さおよびピッチを簡便に制御できる。
図1は、本発明の光学フィルムの一例を模式的に示す図である。図1(a)は斜視図であり、図1(b)は平面図である。 図2は、本発明の光学フィルムの別の一例を模式的に示す図である。図2(a)は斜視図であり、図2(b)は平面図である。 図3は、本発明の光学フィルムの製造方法における延伸方法およびそれに用いる延伸装置の一部の構造を模式的に例示する斜視図である。 図4は、本発明の画像表示装置の一例の構造およびそれを用いた立体表示のメカニズムの一例を示す模式図である。 図5は、図4の画像表示装置における平面表示および立体表示の相互切り替えのメカニズムの一例を示す模式図である。 図6は、本発明のバックライトユニットおよびそれを用いた本発明の画像表示装置の構造を例示する模式図である。 図7は、実施例(固定端縦一軸延伸)における延伸前後のフィルム凹凸形状の高さおよびピッチの変化を示すグラフである。 図8は、比較例(自由端縦一軸延伸)における延伸前後のフィルム凹凸形状の高さおよびピッチの変化を示すグラフである。 図9は、比較例(固定端横一軸延伸)における延伸前後のフィルム凹凸形状の高さおよびピッチの変化を示すグラフである。 図10は、自由端縦一軸延伸およびそれに用いる延伸装置の一部の構造を模式的に例示する斜視図である。 図11は、固定端横一軸延伸およびそれに用いる延伸装置の一部の構造を模式的に例示する斜視図である。
本発明は、例えば、下記(1)〜(14)のようにも記載し得るが、これに限定されない。

(1) 光学フィルムの少なくとも一方の面に凹凸が形成され、かつ、前記光学フィルムの面と平行な方向に屈折率異方性を有する光学フィルムの製造方法であって、
少なくとも一方の面に凹凸が形成された未延伸凹凸フィルムを延伸して前記屈折率異方性を付与する延伸工程を含み、
前記未延伸凹凸フィルムの前記凹凸形状は、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状であり、
前記延伸工程において、前記未延伸凹凸フィルムを、前記凹凸形状の並列方向の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向に延伸することを特徴とする製造方法。

(2) さらに、前記延伸工程後、前記凹凸フィルムを加熱処理する加熱処理工程を含む(1)記載の製造方法。

(3) 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料が、正の複屈折性を有する樹脂である(1)または(2)記載の製造方法。

(4) 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料が、負の複屈折性を有する樹脂である(1)または(2)記載の製造方法。

(5) 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料の固有複屈折が、0.05以上である(1)から(4)のいずれかに記載の製造方法。

(6) 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料が、PET、共重合PET、およびPENからなる群から選択される少なくとも一つである(1)から(5)のいずれかに記載の製造方法。

(7) (1)から(6)のいずれかに記載の製造方法により製造される光学フィルム。

(8) 前記面と平行な方向の屈折率異方性(屈折率差)が、0.05以上である(7)記載の光学フィルム。

(9) プリズムシートである(7)または(8)記載の光学フィルム。

(10) 裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置に用いられ、
前記画像表示装置の画像表示パネルが表示する画像を、立体視可能な画像に変換する(7)または(8)記載の光学フィルム。

(11) 偏光フィルムである(7)または(8)記載の光学フィルム。

(12) 画像表示パネルとバックライトとを有する画像表示装置用のプリズムシートとして、前記画像表示パネルと前記バックライトとの間に配置されて用いられる光学フィルムであって、
前記光学フィルムは、(7)または(8)記載の光学フィルムであることを特徴とする光学フィルム。

(13) バックライトおよびプリズムシートを含み、前記プリズムシートが前記バックライトの視認側に配置されたバックライトユニットであって、
前記プリズムシートが(12)記載の光学フィルムであることを特徴とするバックライトユニット。

(14) (7)から(12)のいずれかに記載の光学フィルムまたは(13)記載のバックライトユニットを含む画像表示装置。
以下、本発明について、例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定および制限されない。
[1.光学フィルム]
まず、前記本発明の製造方法により製造される前記本発明の光学フィルムについて説明する。
本発明の光学フィルムは、その少なくとも一方の面に凹凸が形成され、かつ、前記光学フィルムの面と平行な方向(面内方向)に屈折率異方性を有する。なお、本発明の光学フィルムにおいて、前記面内方向の屈折率異方性を有する部分は、特に限定されず、前記凹凸以外の部分であっても良いし、前記凹凸部分であっても良いし、前記凹凸以外の部分および前記凹凸部分の両方であっても良い。
[1−1.光学フィルムの形状]
本発明の光学フィルムにおいて、前記凹凸形状は、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状であることが好ましい。
図1に、本発明の光学フィルムの一例を示す。図1(a)は斜視図であり、図1(b)は平面図である。図示のとおり、この光学フィルム11は、一方の面に凹凸が形成されている。前記凹凸は、線状の凸部11aと線状の凹部11bとが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状である。なお、この光学フィルム11は、その面内方向に屈折率異方性を有する。また、本発明の光学フィルムにおける前記凹凸形状部分は、例えば、レンズであっても良い。図1の光学フィルム11では、凸部がレンズであるが、本発明の光学フィルムは、これに限定されず、凹部がレンズであっても良い。すなわち、本発明の光学フィルムは、前記凹部および前記凸部のいずれがレンズであっても良い。
本発明の光学フィルムにおいて、前記凹凸形状は、例えば、図1の光学フィルム11のように、凸部11aが、略半円柱形(かまぼこ形状)であり、互いに隣り合う凸部11aどうしの接する部分が凹部11bを形成していてもよい。また、例えば、図2に示す光学フィルム21のように、凸部21aが、切妻屋根形状(断面が三角形の形状)であり、互いに隣り合う凸部21aどうしの接する部分が凹部21bを形成していてもよい。なお、図2(a)は斜視図であり、図2(b)は平面図である。図2の光学フィルム21は、前記凸部および前記凹部の形状以外は、図1の光学フィルム11と同様である。また、本発明の光学フィルムは、低コストに製造可能であるために、前記凹凸形状部分とそれ以外の部分とが一体に形成されていることが好ましい。
前記凸部頂点から、隣接する凸部の頂点までの間隔(ピッチ、図1および2では、符号dで示す距離)は、特に限定されないが、例えば1〜5000μm、好ましくは5〜2000μm、より好ましくは10〜1000μmである。前記凸部の高さ(前記凹部の底から前記凸部頂点までの高さ、図1および2では、符号hで示す距離)も、特に限定されないが、例えば1〜500μm、好ましくは5〜400μm、より好ましくは10〜300μmである。また、本発明の光学フィルムの厚さ(前記凸部の高さを含む)も特に限定されないが、例えば10〜1000μm、好ましくは20〜700μm、より好ましくは30〜500μmである。
[1−2.光学フィルムの屈折率異方性]
本発明の光学フィルムは、前述のとおり、前記光学フィルムの面内方向に屈折率異方性を有する。
本発明の光学フィルムにおいて、前記凹凸形状が、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状であり、前記光学フィルムの屈折率が、前記凹凸形状の並列方向(図1または2において、矢印Wで表す方向)と、前記凹凸形状の線状方向(図1または2において、矢印Lで表す方向)とで異なることが好ましい。例えば、図1の光学フィルム11は、前述のとおり、線状の凸部11aおよび線状の凹部11bとが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状を有する。このレンズ11の屈折率が、前記凹凸形状の並列方向と、前記凹凸形状の線状方向とで異なることが好ましい。図2のレンズ21においても同様である。
本発明の光学フィルムにおいて、前記凹凸形状の線状方向の屈折率と、前記凹凸形状の並列方向の屈折率とは、どちらが大きくても良い。本発明の光学フィルムにおいて、前記凹凸形状の線状方向の屈折率が、前記凹凸形状の並列方向の屈折率よりも大きいことが好ましい。すなわち、本発明の光学フィルムにおいて、前記凹凸形状の線状方向の屈折率をnx、前記凹凸形状の並列方向の屈折率をny、厚み方向の屈折率をnzとした場合、下記数式(1)を満たすことが好ましい。

nx>ny (1)
本発明の光学フィルムにおいて、前記面内方向の屈折率異方性(屈折率差)は、特に限定されないが、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.06以上、さらに好ましくは0.07以上であり、上限は特に限定されないが、例えば0.50以下である。また、前述のとおり、前記凹凸形状の線状方向の屈折率(nx)が、前記凹凸形状の並列方向との屈折率(ny)よりも大きいことが好ましく、前記nxとnyとの差が、前記下限値および上限値の両方を満たすこと、すなわち、下記数式(2)を満たすことがより好ましい。

0.05≦nx−ny≦0.50 (2)
なお、本発明の光学フィルムの形成材料は、特に限定されないが、例えば、後述のとおりである。
[2.光学フィルムの製造方法]
つぎに、本発明の光学フィルムの製造方法について説明する。
本発明の製造方法は、前述のとおり、少なくとも一方の面に凹凸が形成された未延伸凹凸フィルムを延伸して前記屈折率異方性を付与する延伸工程を含む。本発明の製造方法は、これ以外の工程を適宜含んでいても良いし、含んでいなくても良い。
本発明の製造方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。
[2−1.未延伸凹凸フィルムの準備]
まず、前記未延伸凹凸フィルムを準備する。前記未延伸凹凸フィルムの前記凹凸形状は、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状である。前記未延伸凹凸フィルムは、例えば、市販品を用いても良いし、適宜製造しても良い。前記未延伸凹凸フィルムの製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下のとおりである。
まず、樹脂フィルムを形成するとともに、前記樹脂フィルムに凹凸を形成して前記未延伸凹凸フィルムとする。前記凹凸の形成は、樹脂フィルムの形成と同時に行ってもよいし、前記樹脂フィルムを形成した後に、樹脂フィルムに凹凸を形成してもよい。また、前記未延伸フィルムは、低コストに製造可能であるために、および、後の前記延伸工程の行いやすさのために、前記凹凸形状部分とそれ以外の部分とが一体に形成されていることが好ましい。
樹脂フィルムの形成と同時に凹凸を形成する場合は、例えば、凹凸形成型に前記樹脂フィルムの形成材料を充填することにより、前記樹脂フィルムを形成するとともに前記凹凸を形成してもよい。具体的な方法は、特に限定されないが、例えば、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、押出成形法、溶融押出法、ブロー成形法、粉末成形法、FRP成形法、ソルベントキャスティング法等があげられる。また、この工程は、前記凹凸形成型を加熱しながら行うことが好ましい。加熱温度は、前記樹脂フィルムの材質(Tgや融点)等により異なり、特に限定されないが、例えば100〜300℃である。弾性率の高い樹脂フィルムにおいて所望の凹凸を形成する観点からは、前記加熱温度が低すぎないことが好ましい。また、所望の凹凸を形成した後の冷却時に凹凸形状が崩れないようにする観点からは、前記加熱温度が高すぎないことが好ましい。
また、樹脂フィルムを形成した後に、前記樹脂フィルムに凹凸を形成する場合は、まず前記樹脂フィルムを形成する。形成方法は、前記と同じ方法を適用できる。また、前記樹脂フィルムを形成することに代えて、市販の樹脂フィルムをそのまま用いてもよい。つぎに、前記樹脂フィルムに凹凸を形成する。この凹凸形成方法は、特に限定されないが、例えば、前記樹脂フィルムに凹凸形成型を押し当て、前記凹凸形成型の凹凸を転写することにより、前記樹脂フィルムに凹凸を形成してもよい。この工程は、前記樹脂フィルムを加熱しながら行ってもよい。加熱温度は、前記樹脂フィルムの材質等により異なり、特に限定されないが、PETの場合は、例えば80〜400℃、好ましくは90〜350℃、より好ましくは100〜300℃である。弾性率の高い樹脂フィルムにおいて所望の凹凸を形成する観点からは、前記加熱温度が低すぎないことが好ましい。また、所望の凹凸を形成した後の冷却時に凹凸形状が崩れないようにする観点からは、前記加熱温度が高すぎないことが好ましい。加熱方法も特に限定されないが、例えば、前記凹凸形成型を加熱する方法等があげられる。
前記未延伸凹凸フィルムは、特に限定されないが、前記未延伸凹凸フィルム自体の製造効率、および、後に行う前記延伸工程の効率の観点から、長手方向の長さが幅方向の長さに対して極めて長い、長尺のフィルムであることが好ましい。このような長尺のフィルムは、例えば、ロールに巻き取り可能であり、バッチ式ではなく連続式(ロール to ロール法等)で効率良く製造することも可能である。前記未延伸凹凸フィルムが長尺のフィルムである場合、後に行う前記延伸工程のために、前記未延伸凹凸フィルムにおける前記凹凸形状の線状方向が、前記未延伸凹凸フィルムの長手方向と一致し、前記凹凸形状の並列方向が、前記未延伸凹凸フィルムの幅方向と一致することが好ましい。
なお、本発明において、前記「未延伸凹凸フィルム」は、本発明の製造方法における前記「延伸工程」を施す前のフィルムをいう。前記「未延伸凹凸フィルム」は、延伸処理をしていないフィルムでも良いが、前記「延伸工程」に先立ち、予備的に延伸処理を施したフィルム等でも良い。
前記未延伸凹凸フィルムの形成材料も特に限定されないが、成形しやすく、延伸により屈折率異方性を付与しやすく、かつ取扱い易いという理由により、透明樹脂が好ましい。前記透明樹脂は、例えば、正の複屈折性を有する樹脂でもよいし、負の複屈折性を有する樹脂でもよい。ここで、「正の複屈折性」は、延伸後において、延伸方向の屈折率が、延伸方向と垂直方向の屈折率よりも大きくなる性質をいう。また、「負の複屈折性」は、延伸後において、延伸方向の屈折率が、延伸方向と垂直方向の屈折率よりも小さくなる性質をいう。なお、前記透明樹脂は、延伸により大きい屈折率異方性を得やすいという観点から、なるべく固有複屈折率の大きい透明樹脂が好ましい。一般的に、負の複屈折性を有する樹脂よりも、正の複屈折性を有する樹脂の方が、固有複屈折率が大きい傾向があることから、前記透明樹脂は、正の複屈折性を有する樹脂が好ましい。また、前記透明樹脂は、1種類でもよいし、複数種類併用してもよい。複数種類の透明樹脂を併用する方法としては、例えば、前記複数種類の透明樹脂を混合して用いる方法、積層して用いる方法等がある。
(正の複屈折性を有する樹脂)
前記正の複屈折性を有する樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリオレフィン、ノルボルネン系ポリマー、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、アクリル系ポリマー、セルロース系樹脂、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アセテート系ポリマー等があげられる。前記ポリエステルとしては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PETとPENの混合物、PET−PENコポリマー等の共重合体等があげられる。前記ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等があげられる。前記アセテート系ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアセタール系ポリマー等があげられる。これらの中で、延伸により、大きな屈折率異方性を発現しやすいという理由により、前記ポリエステルおよびポリカーボネートが好ましい。前記ポリエステルの中では、高い透明性の観点、および、延伸により特に大きな屈折率異方性を発現しやすいという理由により、特に、PETが好ましい。なお、PETにも様々な種類があり、例えば、結晶性PET、非晶性PET、結晶性PETと非晶性PETの混合(ブレンド)物、および共重合PET等が挙げられるが、どのようなPETでも良い。前述のとおり、延伸によって大きな屈折率異方性が得られることが好ましい。
(ポリカーボネート)
前記ポリカーボネートは、特に限定されず、任意の適切なポリカーボネートを用いることができる。特に、芳香族2価フェノール成分とカーボネート成分とから形成された芳香族ポリカーボネートが好ましい。前記芳香族ポリカーボネートは、好ましくは、芳香族2価フェノール化合物とカーボネート前駆物質との反応によって得ることができる。具体的には、例えば、芳香族2価フェノール化合物を苛性アルカリおよび溶剤の存在下でホスゲンを吹き込むホスゲン法、あるいは、芳香族2価フェノール化合物とビスアリールカーボネートとを触媒の存在下でエステル交換させるエステル交換法によって得ることができる。
前記芳香族2価フェノール化合物としては、特に限定されないが、例えば、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、4,4’−ビフェノール、4,4’−ジヒドロキシビフェニルエーテル、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−ブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジプロピルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。これらは、1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
前記カーボネート前駆物質としては、特に限定されないが、例えば、ホスゲン、上記2価フェノール化合物のビスクロロホーメート、ジフェニルカーボネート、ジ−p−トリルカーボネート、フェニル−p−トリルカーボネート、ジ−p−クロロフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート等が挙げられ、中でも、ホスゲン、ジフェニルカーボネートが好ましい。これらは、1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
前記ポリカーボネートは、テトラヒドロフラン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法で測定した重量平均分子量(Mw)が、好ましくは25000〜250000、さらに好ましくは30000〜200000、特に好ましくは40000〜100000の範囲である。重量平均分子量が上記範囲にあれば、機械的強度に優れ、溶解性、成形性、流延の操作性などが良好なものとなる。
前記ポリカーボネートとしては、例えば、下記一般式(A)で表される繰り返し単位(A)と、フルオレン構造を含む下記一般式(B)で表される繰り返し単位(B)とを含むものが、波長分散特性に優れ、位相差値が発現しやすい点で好ましい。
Figure 2015228001
Figure 2015228001
前記一般式(A)および(B)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基、1〜5個の炭素原子を有するアルキル基、1〜5個の炭素原子を有するアルコキシ基、1〜5個の炭素原子を有するアルコキシカルボニル基、1〜5個の炭素原子を有するアルキルカルボニルオキシ基、またはそれらの置換誘導体であり、nおよびmは1以上の整数である。好ましくは、R1およびR2はいずれも1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、より好ましくは、R1およびR2はいずれもメチル基である。
前記一般式(A)で表される繰り返し単位(A)と前記一般式(B)で表される繰り返し単位(B)とを含むポリカーボネートにおいて、繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)との比率(A:B)は、好ましくは2:8〜4:6である。この範囲とすることによって、例えば、光学フィルムに成形した場合に、可視光の広い領域で位相差が一定になるため、液晶表示装置に用いた場合に黒表示における斜め方向のカラーシフトを改善することができる。なお、これらの比率は、各モノマー(芳香族2価フェノール化合物)の仕込み比率によって、適宜調整できる。
(ポリビニルアセタール系樹脂)
前記ポリビニルアセタール系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、特許第3984277号公報の段落[0026]に記載されている、下記一般式(C)で表される重合体を含有する樹脂を用いることができる。前記重合体は、分子構造中にナフチル基を有することによって、透明性、耐熱性、および加工性に優れる。
Figure 2015228001
前記重合体は、例えば、少なくとも2種類のアルデヒド化合物およびケトン化合物の少なくとも一方と、ポリビニルアルコール系樹脂とを縮合反応させることで得ることができる。前記一般式(C)に示す重合体において、l、m、nの各基本単位の配列順序は、特に制限されず、交互、ランダムまたはブロックのいずれであってもよい。前記重合体は、基本単位l、m、およびnの重合度の合計が20以上であり、重量平均分子量が大きい重合体(いわゆる、高重合体)を包含し、さらに、基本単位l、m、およびnの重合度の合計が、2以上20未満であり、重量平均分子量が数千程度の低重合体(いわゆる、オリゴマー)を包含する。
前記一般式(C)中、RおよびRは、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、または置換若しくは非置換のフェニル基であり、前記RおよびRは、同一でも異なっていてもよい。
前記一般式(C)中、R、AおよびBは、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アミノ基、アジド基、ニトロ基、シアノ基または水酸基であり、前記R、AおよびBは、同一でも異なっていてもよい。ただし、前記Rは、水素原子ではない。
前記一般式(C)中、Rは、水素原子、炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、炭素原子数5〜10の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のフェニル基、置換若しくは非置換のナフチル基、または置換若しくは非置換のヘテロ環基である。
前記一般式(C)中、Rは、水素原子、炭素原子数1〜4の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、ベンジル基、シリル基、リン酸基、アシル基、ベンゾイル基、またはスルホニル基である。
前記ポリビニルアセタール系樹脂は、例えば、前記ポリビニルアセタール系樹脂を、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、粉末成形法、FRP成形法、ソルベントキャスティング法等によって、フィルム状に形成したものでもよい。
(ポリイミド)
前記ポリイミドとしては、例えば、面内配向性が高く、有機溶剤に可溶なポリイミドが好ましい。具体的には、例えば、特表2000-511296号公報に開示された、9,9-ビス(アミノアリール)フルオレンと芳香族テトラカルボン酸二無水物との縮合重合生成物を含み、下記式(1)に示す繰り返し単位を1つ以上含むポリマーが使用できる。
Figure 2015228001
前記式(1)中、R3〜R6は、水素、ハロゲン、フェニル基、1〜4個のハロゲン原子またはC110アルキル基で置換されたフェニル基、およびC110アルキル基からなる群からそれぞれ独立に選択される少なくとも一種類の置換基である。好ましくは、R3〜R6は、ハロゲン、フェニル基、1〜4個のハロゲン原子またはC110アルキル基で置換されたフェニル基、およびC110アルキル基からなる群からそれぞれ独立に選択される少なくとも一種類の置換基である。
前記式(1)中、Zは、例えば、C620の4価芳香族基であり、好ましくは、ピロメリット基、多環式芳香族基、多環式芳香族基の誘導体、または、下記式(2)で表される基である。
Figure 2015228001
前記式(2)中、Z’は、例えば、共有結合、C(R72基、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(C252基、または、NR8基であり、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。また、wは、1から10までの整数を表す。R7は、それぞれ独立に、水素またはC(R93である。R8は、水素、炭素原子数1〜約20のアルキル基、またはC620アリール基であり、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。R9は、それぞれ独立に、水素、フッ素、または塩素である。
前記多環式芳香族基としては、例えば、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレンまたはアントラセンから誘導される4価の基があげられる。また、前記多環式芳香族基の置換誘導体としては、例えば、C110のアルキル基、そのフッ素化誘導体、およびFやCl等のハロゲンからなる群から選択される少なくとも一つの基で置換された前記多環式芳香族基があげられる。
この他にも、例えば、特表平8−511812号公報に記載された、繰り返し単位が下記一般式(3)または(4)で示されるホモポリマー、繰り返し単位が下記一般式(5)で示されるポリイミド等があげられる。なお、下記式(5)のポリイミドは、下記式(3)のホモポリマーの好ましい形態である。
Figure 2015228001
Figure 2015228001
Figure 2015228001
前記一般式(3)〜(5)中、GおよびG’は、例えば、共有結合、CH2基、C(CH32基、C(CF32基、C(CX32基(ここで、Xは、ハロゲンである。)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH2CH32基、および、N(CH3)基からなる群から、それぞれ独立して選択される基を表し、それぞれ同一でも異なってもよい。
前記式(3)および式(5)中、Lは、置換基であり、dおよびeは、その置換数を表す。Lは、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、C1-3ハロゲン化アルキル基、フェニル基、または、置換フェニル基であり、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。前記置換フェニル基としては、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、およびC1-3ハロゲン化アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基を有する置換フェニル基があげられる。また、前記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素があげられる。dは、0から2までの整数であり、eは、0から3までの整数である。
前記式(3)〜(5)中、Qは置換基であり、fはその置換数を表す。Qとしては、例えば、水素、ハロゲン、アルキル基、置換アルキル基、ニトロ基、シアノ基、チオアルキル基、アルコキシ基、アリール基、置換アリール基、アルキルエステル基、および置換アルキルエステル基からなる群から選択される原子または基であって、Qが複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。前記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素があげられる。前記置換アルキル基としては、例えば、ハロゲン化アルキル基があげられる。また前記置換アリール基としては、例えば、ハロゲン化アリール基があげられる。fは、0から4までの整数であり、gおよびhは、それぞれ0から3および1から3までの整数である。また、gおよびhは、1より大きいことが好ましい。
前記式(4)中、R10およびR11は、水素、ハロゲン、フェニル基、置換フェニル基、アルキル基、および置換アルキル基からなる群から、それぞれ独立に選択される基である。その中でも、R10およびR11は、それぞれ独立に、ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
前記式(5)中、M1およびM2は、同一であるかまたは異なり、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、C1-3ハロゲン化アルキル基、フェニル基、または、置換フェニル基である。前記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素があげられる。また、前記置換フェニル基としては、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、およびC1-3ハロゲン化アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基を有する置換フェニル基があげられる。
前記式(3)に示すポリイミドの具体例としては、例えば、下記式(6)で表されるもの等があげられる。
Figure 2015228001
さらに、前記ポリイミドとしては、例えば、前述のような骨格(繰り返し単位)以外の酸二無水物やジアミンを、適宜共重合させたコポリマーがあげられる。
前記酸二無水物としては、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物があげられる。前記芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリト酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、複素環式芳香族テトラカルボン酸二無水物、2,2’−置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等があげられる。
前記ピロメリト酸二無水物としては、例えば、ピロメリト酸二無水物、3,6-ジフェニルピロメリト酸二無水物、3,6-ビス(トリフルオロメチル)ピロメリト酸二無水物、3,6-ジブロモピロメリト酸二無水物、3,6-ジクロロピロメリト酸二無水物等があげられる。前記ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等があげられる。前記ナフタレンテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、2,3,6,7-ナフタレン-テトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレン-テトラカルボン酸二無水物、2,6-ジクロロ-ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物等があげられる。前記複素環式芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、チオフェン-2,3,4,5-テトラカルボン酸二無水物、ピラジン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ピリジン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物等があげられる。前記2,2’-置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、2,2’-ジブロモ-4,4’,5,5’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’-ジクロロ-4,4’,5,5’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’,5,5’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等があげられる。
また、前記芳香族テトラカルボン酸二無水物のその他の例としては、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,5,6-トリフルオロ-3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン二無水物、4,4’-(3,4-ジカルボキシフェニル)-2,2-ジフェニルプロパン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物(3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物)、4,4’-[4,4’-イソプロピリデン-ジ(p-フェニレンオキシ)]ビス(フタル酸無水物)、N,N-(3,4-ジカルボキシフェニル)-N-メチルアミン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ジエチルシラン二無水物等があげられる。
これらの中でも、前記芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、2,2’-置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好ましく、より好ましくは、2,2’-ビス(トリハロメチル)-4,4’,5,5’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物であり、さらに好ましくは、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’,5,5’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物である。
前記ジアミンとしては、例えば、芳香族ジアミンがあげられ、具体例としては、ベンゼンジアミン、ジアミノベンゾフェノン、ナフタレンジアミン、複素環式芳香族ジアミン、およびその他の芳香族ジアミンがあげられる。
前記ベンゼンジアミンとしては、例えば、o-、m-およびp-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、1,4-ジアミノ-2-メトキシベンゼン、1,4-ジアミノ-2-フェニルベンゼンおよび1,3-ジアミノ-4-クロロベンゼンのようなベンゼンジアミンから成る群から選択されるジアミン等があげられる。前記ジアミノベンゾフェノンの例としては、2,2’-ジアミノベンゾフェノン、および3,3’-ジアミノベンゾフェノン等があげられる。前記ナフタレンジアミンとしては、例えば、1,8-ジアミノナフタレン、および1,5-ジアミノナフタレン等があげられる。前記複素環式芳香族ジアミンの例としては、2,6-ジアミノピリジン、2,4-ジアミノピリジン、および2,4-ジアミノ-S-トリアジン等があげられる。
また、前記芳香族ジアミンとしては、これらの他に、4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-(9-フルオレニリデン)-ジアニリン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,2’-ジクロロ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’,5,5’-テトラクロロベンジジン、2,2-ビス(4-アミノフェノキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン等があげられる。
(ポリエーテルケトン)
前記ポリエーテルケトンとしては、例えば、特開2001−49110号公報に記載された、下記一般式(7)で表されるポリアリールエーテルケトンがあげられる。
Figure 2015228001
前記式(7)中、Xは、置換基を表し、qは、その置換数を表す。Xは、例えば、ハロゲン原子、低級アルキル基、ハロゲン化アルキル基、低級アルコキシ基、または、ハロゲン化アルコキシ基であり、Xが複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。
前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、臭素原子、塩素原子およびヨウ素原子があげられ、これらの中でも、フッ素原子が好ましい。前記低級アルキル基としては、例えば、C16の直鎖または分岐鎖を有する低級アルキル基が好ましく、より好ましくはC14の直鎖または分岐鎖のアルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、および、tert−ブチル基が好ましく、特に好ましくは、メチル基およびエチル基である。前記ハロゲン化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基等の前記低級アルキル基のハロゲン化物があげられる。前記低級アルコキシ基としては、例えば、C16の直鎖または分岐鎖のアルコキシ基が好ましく、より好ましくはC14の直鎖または分岐鎖のアルコキシ基である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、および、tert−ブトキシ基が、さらに好ましく、特に好ましくはメトキシ基およびエトキシ基である。前記ハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、トリフルオロメトキシ基等の前記低級アルコキシ基のハロゲン化物があげられる。
前記式(7)中、qは、0から4までの整数である。前記式(7)においては、q=0であり、かつ、ベンゼン環の両端に結合したカルボニル基とエーテルの酸素原子とが互いにパラ位に存在することが好ましい。
また、前記式(7)中、R1は、下記式(8)で表される基であり、mは、0または1の整数である。
Figure 2015228001
前記式(8)中、X’は置換基を表し、例えば、前記式(7)におけるXと同様である。前記式(8)において、X’が複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。q’は、前記X’の置換数を表し、0から4までの整数であって、q’=0が好ましい。また、pは、0または1の整数である。
前記式(8)中、R2は、2価の芳香族基を表す。この2価の芳香族基としては、例えば、o−、m−もしくはp−フェニレン基、または、ナフタレン、ビフェニル、アントラセン、o−、m−もしくはp−テルフェニル、フェナントレン、ジベンゾフラン、ビフェニルエーテル、もしくは、ビフェニルスルホンから誘導される2価の基等があげられる。これらの2価の芳香族基において、芳香族に直接結合している水素が、ハロゲン原子、低級アルキル基または低級アルコキシ基で置換されてもよい。これらの中でも、前記R2としては、下記式(9)〜(15)からなる群から選択される芳香族基が好ましい。
Figure 2015228001
前記式(7)中、前記R1としては、下記式(16)で表される基が好ましく、下記式(16)において、R2およびpは前記式(8)と同義である。
Figure 2015228001
さらに、前記式(7)中、nは重合度を表し、例えば、2〜5000の範囲であり、好ましくは、5〜500の範囲である。また、その重合は、同じ構造の繰り返し単位からなるものであってもよく、異なる構造の繰り返し単位からなるものであってもよい。後者の場合には、繰り返し単位の重合形態は、ブロック重合であってもよいし、ランダム重合でもよい。
さらに、前記式(7)で示されるポリアリールエーテルケトンの末端は、p−テトラフルオロベンゾイレン基側がフッ素であり、オキシアルキレン基側が水素原子であることが好ましく、このようなポリアリールエーテルケトンは、例えば、下記一般式(17)で表すことができる。なお、下記式において、nは前記式(7)と同様の重合度を表す。
Figure 2015228001
前記式(7)で示されるポリアリールエーテルケトンの具体例としては、下記式(18)〜(21)で表されるもの等があげられ、下記各式において、nは、前記式(7)と同様の重合度を表す。
Figure 2015228001
Figure 2015228001
Figure 2015228001
Figure 2015228001
(ポリアミドまたはポリエステル)
また、前記ポリアミドまたはポリエステルとしては、例えば、特表平10−508048号公報に記載されるポリアミドおよびポリエステルがあげられ、それらの繰り返し単位は、例えば、下記一般式(22)で表すことができる。
Figure 2015228001
前記式(22)中、Yは、OまたはNHである。また、Eは、例えば、共有結合、C2アルキレン基、ハロゲン化C2アルキレン基、CH2基、C(CX32基(ここで、Xはハロゲンまたは水素である。)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(R)2基、および、N(R)基からなる群から選ばれる少なくとも一種類の基であり、それぞれ同一でもよいし異なってもよい。前記Eにおいて、Rは、C1-3アルキル基およびC1-3ハロゲン化アルキル基の少なくとも一種類であり、カルボニル官能基またはY基に対してメタ位またはパラ位にある。
また、前記(22)中、AおよびA’は、置換基であり、tおよびzは、それぞれの置換数を表す。また、pは、0から3までの整数であり、qは、1から3までの整数であり、rは、0から3までの整数である。
前記Aは、例えば、水素、ハロゲン、C1-3アルキル基、C1-3ハロゲン化アルキル基、OR(ここで、Rは、前記定義のものである。)で表されるアルコキシ基、アリール基、ハロゲン化等による置換アリール基、C1-9アルコキシカルボニル基、C1-9アルキルカルボニルオキシ基、C1-12アリールオキシカルボニル基、C1-12アリールカルボニルオキシ基およびその置換誘導体、C1-12アリールカルバモイル基、ならびに、C1-12アリールカルボニルアミノ基およびその置換誘導体からなる群から選択され、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。前記A’は、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、C1-3ハロゲン化アルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選択され、複数の場合、それぞれ同一であるかまたは異なる。前記置換フェニル基のフェニル環上の置換基としては、例えば、ハロゲン、C1-3アルキル基、C1-3ハロゲン化アルキル基およびこれらの組み合わせがあげられる。前記tは、0から4までの整数であり、前記zは、0から3までの整数である。
前記式(22)で表されるポリアミドまたはポリエステルの繰り返し単位の中でも、下記一般式(23)で表されるものが好ましい。
Figure 2015228001
前記式(23)中、A、A’およびYは、前記式(22)で定義したものであり、vは0から3の整数、好ましくは、0から2の整数である。xおよびyは、それぞれ0または1であるが、共に0であることはない。
つぎに、前記負の複屈折性を有する樹脂としては、例えば、芳香環、カルボニル基等の、分極異方性の大きい化学結合および/または置換基が側鎖に導入されたポリマーがあげられる。前記負の複屈折性を有する樹脂は、より具体的には、メタクリレート系ポリマー、スチレン系ポリマー、マレイミド系ポリマー等があげられる。これらは単独で用いても2種以上併用してもよい。
(メタクリレート系ポリマー)
前記メタクリレート系ポリマーは、例えば、メタクリレート系モノマーを付加重合させることにより得られる。メタクリレート系モノマーとしては、例えば、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等があげられる。
(スチレン系ポリマー)
前記スチレン系ポリマーは、例えば、スチレン系モノマーを付加重合させることにより得られる。スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、α―メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、p−ニトロスチレン、p−アミノスチレン、p−カルボキシスチレン、p−フェニルスチレン、2,5−ジクロロスチレン、p−t−ブチルスチレン等があげられる。
(マレイミド系ポリマー)
前記マレイミド系ポリマーは、例えば、マレイミド系モノマーを付加重合させることにより得られる。マレイミド系モノマーとしては、例えば、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル−6−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジブロモフェニル)マレイミド、N−(2−ビフェニル)マレイミド、N−(2−シアノフェニル)マレイミド等があげられる。前記マレイミド系モノマーは、例えば、東京化成工業株式会社等で販売されているものを入手して用いてもよい。
(ノルボルネン系ポリマー)
前記ノルボルネン系ポリマーは、出発原料(モノマー)の一部または全部に、ノルボルネン環を有するノルボルネン系モノマーを用いて得られる(共)重合体をいう。前記「(共)重合体」は、ホモポリマーまたは共重合体(コポリマー)を表す。前記ノルボルネン系ポリマーは、出発原料としてノルボルネン環(ノルボルナン環に二重結合を有するもの)を有するノルボルネン系モノマーが用いられる。前記ノルボルネン系ポリマーは、(共)重合体の状態では、構成単位にノルボルナン環を有していても、有していなくてもよい。(共)重合体の状態で、構成単位にノルボルナン環を有するノルボルネン系樹脂は、例えば、テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]デカ−3−エン、8−メチルテトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]デカ−3−エン、8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]デカ−3−エン等が挙げられる。(共)重合体の状態で、構成単位にノルボルナン環を有さないノルボルネン系樹脂は、例えば、開裂により5員環となるモノマーを用いて得られる(共)重合体である。前記開裂により5員環となるモノマーとしては、例えば、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、5−フェニルノルボルネン等やそれらの誘導体等があげられる。前記ノルボルネン系ポリマーが共重合体である場合、その分子の配列状態は、特に限定されず、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよいし、グラフト共重合体であってもよい。
前記ノルボルネン系ポリマーとしては、例えば、(a)ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体に水素添加した樹脂、(b)ノルボルネン系モノマーを付加(共)重合させた樹脂等があげられる。前記ノルボルネン系モノマーの開環共重合体に水素添加した樹脂は、1種以上のノルボルネン系モノマーと、α−オレフィン類、シクロアルケン類および非共役ジエン類の少なくとも一つとの開環共重合体に水素添加した樹脂を包含する。前記ノルボルネン系モノマーを付加共重合させた樹脂は、1種以上のノルボルネン系モノマーと、α−オレフィン類、シクロアルケン類および非共役ジエン類の少なくとも一つとを付加共重合させた樹脂を包含する。
前記ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体に水素添加した樹脂は、例えば、ノルボルネン系モノマー等をメタセシス反応させて、開環(共)重合体を得、さらに、前記開環(共)重合体に水素添加して得ることができる。具体的には、例えば、特開平11−116780号公報の段落[0059]〜[0060]に記載の方法、特開2001−350017号公報の段落[0035]〜[0037]に記載の方法等が挙げられる。前記ノルボルネン系モノマーを付加(共)重合させた樹脂は、例えば、特開昭61−292601号公報の実施例1に記載の方法により得ることができる。
前記ノルボルネン系ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、テトラヒドロフラン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ法(ポリスチレン標準)で測定した値が、好ましくは、20000〜500000の範囲である。前記ノルボルネン系ポリマーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは、120〜170℃の範囲である。前記の樹脂であれば、より一層、優れた熱安定性を有し、より一層、延伸性に優れた位相差フィルムを得ることができる。前記ガラス転移温度(Tg)は、例えば、JIS K 7121に準じた示差走査熱量(DSC)法により算出される値である。
前記ノルボルネン系ポリマーは、例えば、ノルボルネン系ポリマーを含む市販のフィルム等であってもよい。前記市販のフィルムとしては、例えば、JSR(株)製の商品名「アートンシリーズ(ARTON F、ARTON FX、ARTON D)、(株)オプテス製の商品名「ゼオノアシリーズ(ZEONOR ZF14、ZEONOR ZF15、ZEONOR ZF16)等があげられる。
(セルロース系樹脂)
前記セルロース系樹脂は、特に限定されないが、セルロースの水酸基の一部または全部がアセチル基、プロピオニル基およびブチル基の少なくとも一つの基で置換された、セルロース有機酸エステルまたはセルロース混合有機酸エステルであることが好ましい。前記セルロース有機酸エステルとしては、例えば、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等があげられる。前記セルロース混合有機酸エステルとしては、例えば、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等があげられる。前記セルロース系樹脂は、例えば、特開2001−188128号公報段落[0040]〜[0041]に記載の方法により得ることができる。
前記セルロース系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、テトラヒドロフラン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ法(ポリスチレン標準)で測定した値が、好ましくは、20000〜1000000の範囲である。前記セルロース系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは、110〜185℃の範囲である。前記ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121に準じたDSC法により求めることができる。前記の樹脂であれば、より一層、優れた熱安定性を有し、より一層、機械的強度に優れた位相差フィルムを得ることができる。
前記セルロース系樹脂は、例えば、セルロース系樹脂を含有する市販の高分子フィルムを用いてもよい。前記市販のフィルムとしては、例えば、富士写真フイルム(株)製の商品名「フジタックシリーズ(ZRF80S、TD80UF、TDY−80UL)、コニカミノルタオプト(株)製の商品名「KC8UX2M」等が挙げられる。
(負の複屈折性を有する樹脂)
前記負の複屈折性を有する樹脂は、負の複屈折性を示す限り、他のモノマーを共重合してもよい。他のモノマーが共重合されることにより、脆性や成形加工性が向上し得る。前記他のモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1,3−ブタジエン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン等のオレフィン;(メタ)アクリロニトリル;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等の(メタ)アクリレート;無水マレイン酸;酢酸ビニル等のビニルエステル等があげられる。
前記負の複屈折性を有する樹脂が、上記スチレン系モノマーと上記他のモノマーとの共重合体である場合、スチレン系モノマーの配合率は、好ましくは50モル%〜80モル%である。上記負の複屈折性を示すポリマーが、上記マレイミド系モノマーと上記他のモノマーとの共重合体である場合、マレイミド系モノマーの配合率は、好ましくは2モル%〜50モル%である。このような範囲で配合させることにより、脆性や成形加工性に優れた高分子フィルムが得られ得る。
前記負の複屈折性を示す樹脂としては、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリロニトリル共重合体、スチレン−(メタ)アクリレート共重合体、スチレン−マレイミド共重合体、ビニルエステル−マレイミド共重合体、オレフィン−マレイミド共重合体等が好ましい。これらは単独で用いてもよいし、複数種類併用してもよい。これらのポリマーは高い負の複屈折性を示し、耐熱性に優れ得る。なお、これらのポリマーは、例えば、NOVA Chemicals Japan Ltd.、荒川化学工業(株)等から入手することができる。
前記負の複屈折性を示す樹脂は、下記一般式(I)で表わされる繰り返し単位を有することが好ましい。このような構成は、出発原料のマレイミド系モノマーのN置換基として、少なくともオルト位に置換基を有するフェニル基を導入したN−フェニル置換マレイミドを用いることにより得られ得る。このような構成を備えるポリマーは、より一層、高い負の複屈折性を示し得、耐熱性、機械的強度に優れ得る。
Figure 2015228001
上記一般式(I)中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、ニトロ基、または炭素数1〜8の直鎖もしくは分枝のアルキル基もしくはアルコキシ基を表し(ただし、RおよびRは、同時に水素原子ではない)、RおよびRは、水素または炭素数1〜8の直鎖もしくは分枝のアルキル基もしくはアルコキシ基を表し、nは、2以上の整数を表す。
前記負の複屈折性を示す樹脂(ポリマー)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは20,000〜500,000である。前記負の複屈折性を示すポリマーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは110〜185℃である。このようなポリマーであれば、優れた熱安定性を示し、延伸性に優れた高分子フィルムが得られ得る。なお、重量平均分子量(Mw)は、テトラヒドロフラン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ法(ポリスチレン標準)で測定した値である。ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121に準じたDSC法により求めることができる。
以上、正の複屈折性を示す樹脂および負の複屈折性を示す樹脂について、例を挙げて説明した。前記未延伸凹凸フィルムの形成材料は、固有複屈折の大きさ、凹凸形成時の加工性、凹凸形成後の凹凸形状保持性等の観点から、PET、共重合PET、およびPENからなる群から選択される少なくとも一つであることが特に好ましい。二つ(二種類)以上の形成材料を併用する場合は、例えば、各形成材料の積層体等でも良いし、混合物でも良い。
[2−2.延伸工程(面内の屈折率異方性の付与)]
つぎに、前記樹脂フィルムを延伸して屈折率異方性を付与する延伸工程について説明する。
前記延伸工程においては、前述のとおり、前記未延伸凹凸フィルムを、前記凹凸形状の並列方向の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向に延伸する。
前述のとおり、前記未延伸凹凸フィルムが長尺のフィルムであり、かつ、前記未延伸凹凸フィルムにおける前記凹凸形状の線状方向が、前記未延伸凹凸フィルムの長手方向と一致し、前記凹凸形状の並列方向が、前記未延伸凹凸フィルムの幅方向と一致することが好ましい。以下、このような未延伸凹凸フィルムを用いた場合を例に挙げて、前記延伸工程について説明する。
図3の斜視図に、前記延伸工程における延伸方法およびそれに用いる延伸装置の一部の構造を模式的に例示する。図示のとおり、この延伸装置は、左右に、複数のクリップ31aおよび複数のクリップ31bをそれぞれ有し、複数のクリップ31aはレール32aに、複数のクリップ31bはレール32bに、それぞれ取り付けられている。未延伸凹凸フィルム100は、長尺のフィルムであり、少なくとも一方の面に、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状が形成されている。未延伸凹凸フィルム100における前記凹凸形状の線状方向は、未延伸凹凸フィルムの長手方向と一致し、前記凹凸形状の並列方向は、未延伸凹凸フィルム100の幅方向と一致する。図示のとおり、クリップ31aおよびクリップ31bにより、未延伸凹凸フィルム100の幅方向(図3の矢印「TD」で示す方向)の左右を固定し、レール32aおよび32bにより、未延伸凹凸フィルム100を、長手方向(図3の矢印「MD」で示す方向)に搬送しながら延伸する。このときに、未延伸凹凸フィルム100の幅方向(前記凹凸形状の並列方向)の幅が変化しないように固定しながら、長手方向(前記凹凸形状の線状方向)に延伸する。なお、以下において、このような延伸方法を「固定端縦一軸延伸」ということがある。前記延伸工程に用いる延伸装置は、特に限定されず、例えば、一般的なテンター延伸機等であっても良い。さらに、前記延伸方法は、例えば、湿潤式延伸方法および乾式延伸方法のいずれでもよい。また、例えば、延伸後に、必要に応じて収縮処理等を行ってもよいし、行わなくてもよい。
なお、未延伸凹凸フィルム100は、あらかじめロール状に巻き取ったものを繰り出しながら延伸にかけても良い。さらに、前記延伸工程(および、前記延伸工程後に行う工程がある場合はその工程)が完了して本発明の光学フィルムが製造された後に、前記光学フィルムを再びロール状に巻き取っても良い。このようなロール to ロール法によれば、本発明の光学フィルムを効率良く製造可能である。
前記延伸工程における延伸倍率も特に限定されないが、前記未延伸凹凸フィルムが、正の複屈折性を有する樹脂により形成されている場合は、例えば1.5〜10倍、好ましくは2〜9倍、より好ましくは3〜8倍である。なお、前記未延伸凹凸フィルムが、正の複屈折性を有する樹脂により形成されている場合は、延伸方向が、延伸後のフィルムの遅相軸方向(前記延伸後のフィルムの面内屈折率が最大となる方向)と一致することになる。また、前記延伸倍率は、前記未延伸凹凸フィルムが、負の複屈折性を有する樹脂により形成されている場合は、例えば1.5〜10倍、好ましくは2〜9倍、より好ましくは3〜8倍である。前記未延伸凹凸フィルムが、負の複屈折性を有する樹脂により形成されている場合は、延伸方向が、延伸後のフィルムの進相軸方向(前記延伸後のフィルムの面内において、前記遅相軸方向と垂直な方向)と一致することになる。前記延伸倍率は、所望の屈折率異方性を得る観点からは、低すぎないことが好ましく、樹脂フィルムの破断を防止する観点からは、高すぎないことが好ましい。正の複屈折性を有する樹脂および負の屈折性を有する樹脂は、特に限定されないが、例えば前述のとおりである。
前記延伸工程は、例えば、延伸しやすくするために、前記未延伸凹凸フィルムを加熱しながら行ってもよい。この場合、前記延伸工程に先立ち、前記未延伸凹凸フィルムを予め所定の温度に加熱する(予熱する)ことが好ましい。前記加熱温度は、前記未延伸凹凸フィルムの材質等(特に、前記樹脂フィルムのガラス転移温度Tg等)により異なり、特に限定されないが、Tgが80℃のPETの場合は、例えば50℃(Tg−30℃)〜180℃(Tg+100℃)、好ましくは60℃(Tg−20℃)〜160℃(Tg+80℃)、より好ましくは70℃(Tg−10℃)〜150℃(Tg+70℃)である。延伸をスムーズに行うためには、前記Tgに対し前記加熱温度が低すぎないことが好ましい。また、延伸配向による屈折率異方性を緩和させずに所望の屈折率異方性を得る観点からは、前記Tgに対し前記加熱温度が高すぎないことが好ましい。加熱方法も特に限定されないが、例えば、加熱炉内で熱風を吹き付ける方法、延伸に用いるロール等を直接加熱する方法等があげられる。
さらに、前記延伸工程後のフィルムに対し、熱処理(熱固定)を行っても良い。この熱固定により、例えば、前記延伸工程後のフィルムの変形等が防止され、形状および寸法がさらに安定する。前記熱固定時の加熱温度は、特に限定されないが、延伸によるひずみが解放されてフィルムが収縮することを防止する観点から、前記延伸工程時の温度よりも高いことが好ましい。また、フィルムが溶融してしまい凹凸およびフィルムの形状を保持できなくなることを防止する観点からは、前記熱固定時の加熱温度が高すぎないことが好ましい。前記熱固定時の加熱温度は、Tgが80℃のPETの場合は、好ましくは60〜250℃、さらに好ましくは70〜240℃、特に好ましくは80〜230℃である。
さらに、前記延伸工程後、または熱固定後に、前記フィルムを冷却することが好ましい。前記冷却の方法は、特に限定されないが、例えば、放冷でも良いし、風を吹き付けても良い。延伸後の前記フィルムをロールに巻き取る場合は、その前に前記フィルムを冷却することがより好ましい。
以上のようにして、本発明の光学フィルムを製造することができる。本発明の製造方法では、前記延伸工程において、前述の固定端縦一軸延伸等により、前記未延伸凹凸フィルムにおける前記凹凸形状の並列方向の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向に延伸する。このため、本発明の製造方法では、延伸しても、前記凹凸形状における凹凸の高さが変化するのみでピッチは変化しない。このため、延伸により面内複屈折(屈折率異方性)を付与しつつ、前記凹凸の形状を簡便に制御できる。
なお、図10および11に、固定端縦一軸延伸以外の一般的な延伸方法を例示する。図10は、自由端縦一軸延伸を例示する斜視図である。図示のとおり、この方法では、長尺の未延伸凹凸フィルム100を、ロール111aおよび111bの間に挟んで、ロール111aおよび111bで長手方向(図10の矢印「MD」で示す方向)に搬送しながら延伸する。なお、前述のとおり、特許文献4で用いている延伸方法は、この自由端縦一軸延伸方法である。この方法は、簡便に行うことができるが、フィルムの幅方向(図10の矢印「TD」で示す方向)を固定しないため、延伸後に、フィルムの幅が狭くなり、フィルムの凹凸のピッチが変化してしまう。図11は、固定端横一軸延伸を例示する斜視図である。同図の延伸装置は、図3と同様、左右に、複数のクリップ31aおよび複数のクリップ31bをそれぞれ有し、複数のクリップ31aはレール32aに、複数のクリップ31bはレール32bに、それぞれ取り付けられている。図11の延伸方法では、長尺の未延伸フィルム100の幅方向(図3の矢印「TD」で示す方向)の左右を固定し、レール32aおよび32bにより、未延伸凹凸フィルム100を、長手方向(図3の矢印「MD」で示す方向)に搬送しながら延伸する。ただし、同図では、未延伸フィルムの長手方向ではなく幅方向に延伸する。この方法では、延伸後にフィルムの凹凸のピッチが変化してしまうとともに、凹凸形状に歪みが生じやすい。
本発明の製造方法では、前述のとおり、延伸しても、前記凹凸形状における凹凸の高さが変化するのみでピッチは変化しないため、延伸により面内複屈折(屈折率異方性)を付与しつつ、前記凹凸の形状を簡便に制御できる。これにより、例えば、大きい面内複屈折(屈折率異方性)を有する光学フィルムを簡便に製造しやすいという効果が得られる。また、延伸によれば、大面積の光学フィルムを製造しやすく、光学フィルムの薄型化も実現しやすい。また、例えば、延伸が有するこれらの特性等により、高性能な光学フィルムを低コストに製造できる。
さらに、本発明の製造方法では、自由端縦一軸延伸と異なり、延伸によりフィルムの幅が変化しない(狭くならない)ため、例えば、大きい幅のフィルムを製造可能であり、大画面の画像表示装置等にも対応しやすい。具体的には、例えば、自由端一軸延伸で幅55インチ(1240mm)の延伸フィルムを作ろうとすると、幅3000mmの未延伸フィルムが必要である。このような広幅の未延伸フィルムに、均一な凹凸を形成するのはきわめて難しい。しかし、本発明の製造方法であれば、延伸後と同じ幅の未延伸凹凸フィルムを準備すれば良いため、前記未延伸フィルムに均一な凹凸を形成することが容易である。
[3.本発明の光学フィルムの用途]
本発明の光学フィルムは、特に限定されず、例えば、プリズムシート、偏光フィルム、またはレンズフィルム等であっても良い。本発明の光学フィルムの用途も特に限定されないが、例えば以下のとおりである。
[3−1.レンズフィルム付き偏光板]
本発明の光学フィルムは、例えば、レンズフィルム付き偏光板に用いることができる。このレンズフィルム付き偏光板は、例えば、立体表示と平面表示とを相互に切り換え可能な画像表示装置に用いる、偏光板にレンズフィルムが積層されたレンズフィルム付き偏光板であって、前記レンズフィルムが、前記本発明の光学フィルムであっても良い。前記偏光板は、特に限定されず、例えば、偏光子の片面または両面に保護層が積層されたものでもよい。また、例えば、前記本発明の光学フィルムが積層された側において、前記本発明の光学フィルムが偏光子の保護層を兼ねていてもよい。
前記偏光子としては、特に制限されず、例えば、従来公知の方法により、各種フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて染色し、架橋、延伸、乾燥することによって調製したもの、金属線を微細に並べたワイヤーグリッド型偏光板、屈折率の異なる層を積層した反射型の偏光板、反射防止(円偏光板)OLED等が使用できる。この中でも、自然光を入射させると直線偏光を透過するフィルムが好ましく、光透過率や偏光度に優れるものが好ましい。前記二色性物質を吸着させる各種フィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)系フィルム、部分ホルマール化PVA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、セルロース系フィルム等の親水性高分子フィルム等があげられ、これらの他にも、例えば、PVAの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン配向フィルム等も使用できる。これらの中でも、好ましくはPVA系フィルムである。また、前記偏光フィルムの厚みは、通常、1〜80μmの範囲であるが、これには限定されない。
前記保護層としては、特に制限されず、従来公知の透明フィルムを使用できるが、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れるものが好ましい。このような透明保護層の材質の具体例としては、トリアセチルセルロール等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、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、アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等があげられる。また、前記アクリル系、ウレタン系、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あげられる。この中でも、偏光特性や耐久性の点から、表面をアルカリ等でケン化処理したTACフィルムが好ましい。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムがあげられる。このポリマー材料としては、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-メチレン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あげられる。なお、前記ポリマーフィルムは、例えば、前記樹脂組成物の押出成形物であってもよい。
また、前記保護層は、例えば、色付きが無いことが好ましい。具体的には、下記式で表されるフィルム厚み方向の位相差値(Rth)が、−90nm〜+75nmの範囲であることが好ましく、より好ましくは−80nm〜+60nmであり、特に好ましくは−70nm〜+45nmの範囲である。前記位相差値が−90nm〜+75nmの範囲であれば、十分に保護フィルムに起因する偏光板の着色(光学的な着色)を解消できる。なお、下記式において、nx,ny,nzは、前述と同様であり、dは、その膜厚を示す。

Rth=[(nx+ny)/2-nz]・d
また、前記透明保護層は、さらに光学補償機能を有するものでもよい。このように光学補償機能を有する透明保護層としては、例えば、液晶セルにおける位相差に基づく視認角の変化が原因である、着色等の防止や、良視認の視野角の拡大等を目的とした公知のものが使用できる。具体的には、例えば、前述した透明樹脂を一軸延伸または二軸延伸した各種延伸フィルムや、液晶ポリマー等の配向フィルム、透明基材上に液晶ポリマー等の配向層を配置した積層体等があげられる。これらの中でも、良視認の広い視野角を達成できることから、前記液晶ポリマーの配向フィルムが好ましく、特に、ディスコティック系やネマチック系の液晶ポリマーの傾斜配向層から構成される光学補償層を、前述のトリアセチルセルロースフィルム等で支持した光学補償位相差板が好ましい。このような光学補償位相差板としては、例えば、富士写真フィルム株式会社製「WVフィルム」等の市販品があげられる。なお、前記光学補償位相差板は、前記位相差フィルムやトリアセチルセルロースフィルム等のフィルム支持体を2層以上積層させることによって、位相差等の光学特性を制御したもの等でもよい。
前記透明保護層の厚みは、特に制限されず、例えば、位相差や保護強度等に応じて適宜決定できるが、通常、500μm以下であり、好ましくは5〜300μm、より好ましくは5〜150μmの範囲である。前記透明保護層は、例えば、偏光フィルムに前記各種透明樹脂を塗布する方法、前記偏光フィルムに前記透明樹脂製フィルムや前記光学補償位相差板等を積層する方法等の従来公知の方法によって適宜形成でき、また市販品を使用することもできる。
また、前記透明保護層は、さらに、例えば、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキングの防止や拡散、アンチグレア等を目的とした処理等が施されたものでもよい。前記ハードコート処理とは、偏光板表面の傷付き防止等を目的とし、例えば、前記透明保護層の表面に、硬化型樹脂から構成される、硬度や滑り性に優れた硬化被膜を形成する処理である。前記硬化型樹脂としては、例えば、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系等の紫外線硬化型樹脂等が使用でき、前記処理は、従来公知の方法によって行うことができる。スティッキングの防止は、隣接する層との密着防止を目的とする。前記反射防止処理とは、偏光板表面での外光の反射防止を目的とし、従来公知の反射防止層等の形成により行うことができる。
前記アンチグレア処理とは、偏光板表面において外光が反射することによる、偏光板透過光の視認妨害を防止すること等を目的とし、例えば、従来公知の方法によって、前記透明保護層の表面に、微細な凹凸構造を形成することによって行うことができる。このような凹凸構造の形成方法としては、例えば、サンドブラスト法やエンボス加工等による粗面化方式や、前述のような透明樹脂に透明微粒子を配合して前記透明保護層を形成する方式等があげられる。
前記透明微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等があげられ、この他にも導電性を有する無機系微粒子や、架橋または未架橋のポリマー粒状物等から構成される有機系微粒子等を使用することもできる。前記透明微粒子の平均粒径は、特に制限されないが、例えば、0.5〜20μmの範囲である。また、前記透明微粒子の配合割合は、特に制限されないが、一般に、前述のような透明樹脂100質量部あたり2〜70質量部の範囲が好ましく、より好ましくは5〜50質量部の範囲である。
前記透明微粒子を配合したアンチグレア層は、例えば、透明保護層そのものとして使用することもでき、また、透明保護層表面に塗工層等として形成されてもよい。さらに、前記アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角を拡大するための拡散層(視覚補償機能等)を兼ねるものであってもよい。
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層、アンチグレア層等は、前記透明保護層とは別個に、例えば、これらの層を設けたシート等から構成される光学層として、偏光板に積層してもよい。
本発明において、各構成物同士(レンズフィルム、偏光子、透明保護層等)の積層方法は、特に制限されず、従来公知の方法によって行うことができる。具体的には、例えば、一般的な粘着剤または接着剤等が使用でき、その種類は、前記各構成物の材質等によって適宜決定できる。前記接着剤としては、例えば、アクリル系、ビニルアルコール系、シリコーン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリエーテル系等のポリマー製接着剤や、ゴム系接着剤等があげられる。また、グルタルアルデヒド、メラミン、シュウ酸等のビニルアルコール系ポリマーの水溶性架橋剤等から構成される接着剤等も使用できる。前述のような粘着剤、接着剤は、例えば、湿度や熱の影響によっても剥がれ難く、光透過率、偏光度等にも優れる。具体的には、前記偏光子がPVA系フィルムの場合、例えば、接着処理の安定性等の点から、PVA系接着剤が好ましい。これらの接着剤や粘着剤は、例えば、そのまま偏光子や透明保護層の表面に塗布してもよいし、前記接着剤または粘着剤から構成されたテープまたはシート等の層を前記表面に配置してもよい。また、例えば、水溶液として調製した場合、必要に応じて、他の添加剤や、酸等の触媒を配合してもよい。なお、前記接着剤を塗布する場合は、例えば、前記接着剤水溶液に、さらに、他の添加剤や、酸等の触媒を配合してもよい。このような接着層の厚みは、特に制限されないが、例えば、1nm〜500nmであり、好ましくは10nm〜300nmであり、より好ましくは20nm〜100nmである。特に限定されず、例えば、アクリル系ポリマーやビニルアルコール系ポリマー等の接着剤等を使用した従来公知の方法が採用できる。また、湿度や熱等によっても剥がれにくく、光透過率や偏光度に優れる偏光板を形成できることから、さらに、グルタルアルデヒド、メラミン、シュウ酸等のPVA系ポリマーの水溶性架橋剤を含む接着剤が好ましい。これらの接着剤は、例えば、その水溶液を前記各構成物表面に塗工し、乾燥すること等によって使用できる。前記水溶液には、例えば、必要に応じて、他の添加剤(例えば酸等の触媒など)も配合できる。これらの中でも、前記接着剤としては、PVAフィルムとの接着性に優れる点から、PVA系接着剤が好ましい。
また、例えば、本発明の光学フィルムは、前述のとおり、それ自体が偏光フィルムであっても良い。この場合、例えば、本発明の光学フィルム単独で、前記「レンズフィルム付き偏光板」として用いることもできる。
[3−2.裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置]
本発明の光学フィルムは、例えば、前述のとおり、裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置に用いられ、前記画像表示装置の画像表示パネルが表示する画像を、立体視可能な画像に変換する光学フィルムであっても良い。このような光学フィルムは、前述のとおり、シリンドリカルレンズが並んだ「レンチキュラーレンズ」と呼ばれ、レンズフィルムの一種である。以下、このような画像表示装置およびその画像表示装置における表示切り替え方法について、例を挙げて説明する。なお、このような画像表示装置は、本発明の光学フィルムを含む画像表示装置であるため、前記本発明の画像表示装置の一実施形態である。
[3−2−1.画像表示装置の構造]
本発明の光学フィルムを用いた、裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置は、例えば、立体表示および平面表示を相互に切り替え可能な画像表示装置である。また、前記画像表示装置は、例えば、前記本発明の光学フィルムまたは前記レンズフィルム付き偏光板、画像表示パネル、ならびに、表示切り替え手段を有する。前記表示切り替え手段は、前記本発明の光学フィルムまたは前記レンズフィルム付き偏光板に入射する偏光の振動方向を切り替えることにより、立体表示および平面表示を相互に切り換え可能である。
視野角の拡大等を目的とする光学補償フィルムにおいて、面内方向に屈折率異方性を持たせることは、広く行われている。また、レンチキュラーレンズには、立体表示ではなく視野角の拡大を目的とするものがある。そのようなレンチキュラーレンズにおいて、視野角拡大のために、面内方向に屈折率異方性を持たせることがあった。しかし、立体表示のためのレンズフィルムにおいて、屈折率異方性(光学異方性)を持たせたものはなかった。
本発明者らは、鋭意研究の結果、レンズフィルムにおいて、屈折率異方性を持たせると、平面(2D)表示および立体(3D)表示の相互切り替えが容易になることを見出した。
図4に、裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置の構造および立体表示のメカニズムの一例を示す。図示のとおり、この画像表示装置は、画像表示パネル14の視認側に、偏光板13、偏光変換パネル12、およびレンズフィルム11が、前記順序で積層されて構成されている。レンズフィルム11は、図1のレンズフィルム11と同じである。画像表示パネル14内は、右目用画素141および左目用画素142を含み、これらの画素が左右方向に交互に並列されている。右目用画素141および左目用画素142は、それぞれ、赤色(R)、緑色(G)および青色(B)表示用のサブ画素を含む。図示のとおり、右目用画素141から発せられる光は、レンズフィルム11により屈折させられて視認側から出射され、右目15により視認可能である。左目用画素142から発せられる光は、レンズフィルム11により、右目用画素141から発せられる光とは異なる角度で屈折させられて視認側から出射され、左目16により視認可能である。これにより、立体視が可能である。なお、図4の画像表示装置における立体表示および平面表示の相互の切り替え方法については、後述する。
裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置において、本発明の光学フィルムまたは前記レンズフィルム付き偏光板が、前記画像表示パネルの視認側に配置されていることが好ましい。また、例えば、図4に示した画像表示装置のように、偏光板13の視認側に、本発明のレンズフィルム11が積層されていることが好ましい。
本発明において、画像表示パネルは、例えば、LCD(Liquid Crystal Display、液晶表示)パネル、OLED(Organic light−Emitting Diode、有機発光ダイオード)パネルまたはPDP(Plasma Display Panel、プラズマディスプレイ)パネル等であってもよい。前記画像表示パネルの構造等は特に限定されず、一般的な画像表示パネルを用いることができる。前記画像表示パネルにおいて、例えば、図4に示した画像表示パネル14のように、右目用画素および左目用画素が画面横方向に並列されていることが好ましい。また、本発明の画像表示装置において、前記本発明の光学フィルムの凹凸形状の並列方向を画面横(左右)方向に、凹凸形状の線状方向を画面縦(上下)方向に、それぞれ一致させて配置することが好ましい。また、裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置において、例えば、前記凹凸形状の線状方向を、画面縦(上下)方向から若干傾斜させても良い。前記凹凸形状の線状方向を、画面縦(上下)方向から若干傾斜させると、明るさのムラが上下ラインで解消され、均一な明るさが得られやすい場合がある。ただし、前記傾斜角度が大き過ぎると、右斜め方向と左斜め方向との解像度がアンバランスとなり、色にじみの原因となるおそれがある。前記傾斜角度は任意であるが、例えば、約10°以下である。前記傾斜角度は、視認者の場所、および前記画像表示装置と視認者との距離を考慮して適宜設定しても良い。
本発明において、裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置の表示切り替え方法は、例えば、画像表示パネル、偏光板およびレンズフィルムを用いて表示される画像の平面表示および立体表示を相互に切り替える表示切り替え方法である。例えば、前記レンズフィルムは、前記本発明の光学フィルムである。また、例えば、前記画像は、前記画像表示パネルから発せられた光が前記偏光板を透過して偏光に変換され、さらに前記偏光が前記レンズフィルムを透過することにより表示される画像である。この場合、前記レンズフィルムに入射する前記偏光の振動方向を切り替えることにより前記平面表示および前記立体表示を相互に切り替えることができる。
前記表示切り替え方法の一例について、図4の画像表示装置を用いて説明する。図5に、図4の画像表示装置における平面表示および立体表示の相互切り替えのメカニズムの一例を模式的に示す。図5において、説明の便宜のために、レンズフィルム11のみを画像表示装置から分離して斜視図で示しているが、実際の装置の構造は、図4と同一である。図5に示すとおり、レンズフィルム11は、偏光の振動方向が、凹凸形状の並列方向である入射光510が入射した場合は、単一の出射光510aとして出射し、この場合は、平面(2D)表示となる。一方、偏光の振動方向が、凹凸形状の線状方向である入射光520が入射した場合は、複数の異なる方向に屈折させ、出射光520aおよび520bとして出射し、この場合は、立体(3D)表示となる。このように、偏光の振動方向を切り替えることによって、図5に示すように、平面表示と立体表示とを容易に切り換えることができる。
本発明の表示切り替え方法においては、例えば、偏光変換パネル12により偏光の振動方向を切り替えることで、立体(3D)表示と平面(2D)表示とを切り替えることが可能である。
[3−2−3.裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置における他の構成要素]
裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置は、前記本発明の光学フィルムまたは前記本発明のレンズフィルム付き偏光板、および画像表示パネル以外の他の構成要素を含んでいてもよい。前記他の構成要素としては、例えば、前記本発明の光学フィルムまたは前記レンズフィルム付き偏光板以外の他の光学層があげられる。前記他の光学層としては、例えば、以下に示すような偏光板、反射板、半透過反射板、輝度向上フィルム等の、従来公知の各種光学層があげられる。これらの光学層は、一種類でもよいし、二種類以上を併用してもよく、また、一層でもよいし、二層以上を積層してもよい。例えば、前記レンズフィルム付き偏光板に、前記他の光学層を積層させて用いてもよい。以下、前記他の光学層または前記他の光学層を積層させた偏光板の例について説明する。
まず、反射型偏光板または半透過反射型偏光板の一例について説明する。前記反射型偏光板は、本発明の積層偏光板にさらに反射板が、前記半透過反射型偏光板は、偏光板にさらに半透過反射板が、それぞれ積層されている。
前記反射型偏光板は、通常、画像表示パネル(例えば、液晶セル等)の裏側に配置され、視認側(表示側)からの入射光を反射させて表示するタイプの液晶表示装置(反射型液晶表示装置)等に使用できる。このような反射型偏光板は、例えば、バックライト等の光源の内蔵を省略できるため、液晶表示装置の薄型化を可能にする等の利点を有する。
前記反射型偏光板は、例えば、前記弾性率を示す偏光板の片面に、金属等から構成される反射板を形成する方法等、従来公知の方法によって作製できる。具体的には、例えば、前記偏光板における透明保護層の片面(露出面)を、必要に応じてマット処理し、前記面に、アルミニウム等の反射性金属からなる金属箔や蒸着膜を反射板として形成した反射型偏光板等があげられる。
各種透明樹脂に微粒子を含有させて表面を微細凹凸構造とした透明保護層の上に、その微細凹凸構造を反映させた反射板を形成した、反射型偏光板等もあげられる。その表面が微細凹凸構造である反射板は、例えば、入射光を乱反射により拡散させ、指向性やギラギラした見栄えを防止し、明暗のムラを抑制できるという利点を有する。このような反射板は、例えば、前記透明保護層の凹凸表面に、真空蒸着方式、イオンプレーティング方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式等、従来公知の方法により、直接、前記金属箔や金属蒸着膜として形成することができる。
また、偏光板の透明保護層に前記反射板を直接形成する方式に代えて、反射板として、前記透明保護フィルムのような適当なフィルムに反射層を設けた反射シート等を使用してもよい。前記反射板における前記反射層は、通常、金属から構成されるため、例えば、酸化による反射率の低下防止、ひいては初期反射率の長期持続や、透明保護層の別途形成を回避する点等から、その使用形態は、前記反射層の反射面が前記フィルムや偏光板等で被覆された状態であることが好ましい。
一方、前記半透過型偏光板は、前記反射型偏光板において、反射板に代えて、半透過型の反射板を有するものである。前記半透過型反射板としては、例えば、反射層で光を反射し、かつ、光を透過するハーフミラー等があげられる。
前記半透過型偏光板は、通常、画像表示パネルの裏側に設けられ、液晶表示装置等を比較的明るい雰囲気で使用する場合には、視認側(表示側)からの入射光を反射して画像を表示し、比較的暗い雰囲気においては、半透過型偏光板のバックサイドに内蔵されているバックライト等の内蔵光源を使用して画像を表示するタイプの液晶表示装置等に使用できる。すなわち、前記半透過型偏光板は、明るい雰囲気下では、バックライト等の光源使用のエネルギーを節約でき、一方、比較的暗い雰囲気下においても、前記内蔵光源を用いて使用できるタイプの液晶表示装置等の形成に有用である。
また、例えば、前記レンズフィルム付き偏光板に、前記他の光学層として、さらに輝度向上フィルムが積層されていてもよい。前記輝度向上フィルムとしては、特に限定されず、例えば、誘電体の多層薄膜や、屈折率異方性が相違する薄膜フィルムの多層積層体のような、所定偏光軸の直線偏光を透過して、他の光は反射する特性を示すもの等が使用できる。このような輝度向上フィルムとしては、例えば、3M社製の商品名「D-BEF」等があげられる。また、コレステリック液晶層、特にコレステリック液晶ポリマーの配向フィルムや、その配向液晶層をフィルム基材上に支持したもの等が使用できる。これらは、左右一方の円偏光を反射して、他の光は透過する特性を示すものであり、例えば、日東電工社製の商品名「PCF350」、Merck社製の商品名「Transmax」等があげられる。
本発明において、二層以上の光学層を積層した光学部材は、例えば、画像表示装置等の製造過程において、順次別個に積層する方式によっても形成できるが、予め積層した光学部材として使用すれば、例えば、品質の安定性や組立作業性等に優れ、液晶表示装置等の製造効率を向上できる。なお、積層には、前述と同様に、粘着層等の各種接着手段を用いることができる。
[3−3.バックライトユニットおよびそれを用いた画像表示装置]
本発明の光学フィルムは、画像表示パネルとバックライトとを有する画像表示装置用のプリズムシートとして、前記画像表示パネルと前記バックライトとの間に配置されて用いられる光学フィルムであっても良い。また、本発明のバックライトユニットは、前述のとおり、バックライトおよびプリズムシートを含み、前記プリズムシートが前記バックライトの視認側に配置されたバックライトユニットであって、前記プリズムシートが前記本発明の光学フィルムである。以下、このようなバックライトユニットおよびそれを用いた画像表示装置について、例を挙げて説明する。
図6は、前記本発明のバックライトユニットを含む本発明の画像表示装置の一例の構造を示す模式図である。図示のとおり、この画像表示装置70は、画像表示パネル71、偏光子72Aおよび72B、プリズムシート21、拡散板73、ならびにバックライト74を有する。画像表示パネル71は、図示のとおり、その両面を偏光子72Aおよび72Bにより挟まれている。偏光子72Aは、画像表示パネル71の光入射側(視認側と反対側)に配置され、偏光子72Bは、画像表示パネル71の光出射側(視認側)に配置されている。拡散板73は、バックライト74の光出射側(視認側)に配置され、バックライト74からの出射光を拡散させる。プリズムシート21は、拡散板73の光出射側(視認側)に配置されている。さらに、プリズムシート21の光出射側(視認側)に、画像表示パネル71と、偏光子72Aおよび72Bが配置されている。
プリズムシート21は、本発明の光学フィルムであり、例えば、図2に示した光学フィルム21と同一であっても良い。プリズムシート21は、画像表示装置70の正面輝度を向上させるためのプリズムシートであり、例えば、集光作用と一定の偏光分離作用とを有することにより、前記正面輝度の向上に寄与する。図示の画像表示装置70では、バックライト74、拡散板73およびプリズムシート21により、バックライトユニットを構成する。本発明のバックライトユニットは、前述のとおり、バックライトおよびプリズムシートを含むが、例えば、図6のように、拡散板等の他の構成要素を含んでいても良いし、含んでいなくても良い。
バックライト74は、特に限定されず、例えば、光源および反射板を有する直下型バックライトでも良いし、導光板を使用するサイドエッジ型バックライトでも良い。また、前記光源も特に限定されず、例えば、冷陰極管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)等の線状光源でも良いし、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の点光源でも良い。
画像表示パネル71は、例えば、液晶表示パネルであっても良い。前記液晶表示パネルは、例えば、液晶層が一対の透明基板で挟まれている。前記液晶表示パネルは、特に限定されないが、例えば、VA(垂直配向)モード、IPS(インプレーンスイッチング)モード、TN(ツイストネマチック)型等が挙げられる。
光入射側の偏光子72Aの光の透過軸の向きは、プリズムシート21の凹凸形状の並列方向の屈折率と、前記凹凸形状の線状方向の屈折率との間の大小関係によって決定される。
例えば、前記凹凸形状の並列方向の屈折率よりも前記凹凸形状の線状方向の屈折率の方が大きい場合、光入射側の偏光子72Aの光の透過軸の向きを、図6に示すように、前記凹凸形状の並列方向と一致させる(同図中の矢印「a」で示す方向とする)ことが、正面輝度の向上の観点から好ましい。ただし、例えば、適切な角度輝度分布、画像表示パネル71のコントラスト向上等の観点から、偏光子72Aの光の透過軸の向きが、前記凹凸形状の並列方向の向きから若干傾斜していても良い。前記傾斜角度は、好ましくは45°以下であり、より好ましくは20°以下である。
また、例えば、前記凹凸形状の線状方向の屈折率よりも前記凹凸形状の並列方向の屈折率の方が大きい場合、光入射側の偏光子72Aの光の透過軸の向きを、図6に示すように、前記凹凸形状の線状方向と一致させる(同図中の矢印「b」で示す方向とする)ことが、正面輝度の向上の観点から好ましい。ただし、例えば、適切な角度輝度分布、画像表示パネル71のコントラスト向上等の観点から、偏光子72Aの光の透過軸の向きが、前記凹凸形状の線状方向の向きから若干傾斜していても良い。前記傾斜角度は、好ましくは45°以下であり、より好ましくは20°以下である。
つぎに、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。
(実施例1)
本実施例では、以下のようにして本発明の光学フィルムを製造した。
まず、TP(テレフタル酸)、IP(イソプレン)、EG(エチレングリコール)、およびDEG(ジエチレングリコール)を、TP:IP:EG:DEG:=43:7:48:2(mol%)で共重合させた共重合PET樹脂(Tg=75℃)を用いて、溶融押出法で未延伸凹凸フィルムを製造した。すなわち、前記共重合PET樹脂を280℃で溶融させ、ダイから押し出し、凹凸ロールとタッチロールとの間で圧力をかけて成形し、未延伸凹凸フィルムとした。なお、前記凹凸ロール表面には、ピッチ400μm、高さ125μmの凹凸が付与されている。また、前記成形は、前記凹凸ロールおよび前記タッチロール内部にそれぞれ水を流し、前記凹凸ロールおよび前記タッチロールの表面温度を約40℃に冷却しながら行った。製造された前記未延伸凹凸フィルムは、厚さ(凸部の高さを含む)が250μmであった。また、前記凹凸フィルムは、図1に示すように、略半円柱形(かまぼこ形状)の線状の凸部が複数並列し、互いに隣り合う凸部どうしの接する部分が凹部を形成する凹凸形状が、その片面に形成されていた。
つぎに、前記未延伸凹凸フィルムを12cm×12cmにカットし、ブルックナー社製テーブル式二軸延伸機(型番KAROIV)を用いて、予熱75℃×120s、延伸温度75℃、ひずみ速度10%/sで固定端縦一軸延伸した。このとき、前記未延伸フィルムの凹凸の線状方向と、延伸方向を一致させ、前記未延伸凹凸フィルムを、前記凹凸形状の並列方向の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向に延伸した。また、延伸倍率は2倍とした。このようにして、本実施例の光学フィルムを製造した。
(実施例2)
延伸倍率を3倍とする以外は実施例1と同様にして本発明の光学フィルムを製造した。
(実施例3)
延伸倍率を4倍とする以外は実施例1と同様にして本発明の光学フィルムを製造した。
(実施例4)
延伸倍率を5倍とする以外は実施例1と同様にして本発明の光学フィルムを製造した。
(比較例1)
前記固定端縦一軸延伸に代えて、ブルックナー社製テーブル式二軸延伸機(型番[商品名]KAROIV)を用いて自由端縦一軸延伸すること以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。この自由端縦一軸延伸においては、前記未延伸フィルムの幅方向(凹凸の並列方向)を固定せずに延伸した。延伸方向は、前記未延伸フィルムの凹凸の線状方向と一致させた。延伸倍率は2倍とした。また、実施例1と同様、予熱75℃×120s、延伸温度75℃、ひずみ速度10%/sで延伸した。
(比較例2)
延伸倍率を3倍とする以外は比較例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例3)
延伸倍率を4倍とする以外は比較例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例4)
延伸倍率を5倍とする以外は比較例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例5)
前記固定端縦一軸延伸に代えて、ブルックナー社製テーブル式二軸延伸機(型番KAROIV)を用いて固定端横一軸延伸すること以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。この固定端横一軸延伸においては、前記未延伸フィルムの幅方向(凹凸の並列方向)を把持しながら、前記幅方向(凹凸の並列方向)に延伸した。延伸倍率は2倍とした。また、実施例1と同様、予熱75℃×120s、延伸温度75℃、ひずみ速度10%/sで延伸した。
(比較例6)
延伸倍率を3倍とする以外は比較例5と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例7)
延伸倍率を4倍とする以外は比較例5と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例8)
延伸倍率を5倍とする以外は比較例5と同様にして光学フィルムを製造した。
(参考例)
実施例1で用いたと同じ未延伸凹凸フィルムを、そのまま(延伸処理を施さずに)参考例の光学フィルムとした。
(延伸後のフィルム幅、面内方向の屈折率異方性、および表面形状)
実施例1〜4、比較例1〜8および参考例の各光学フィルムについて、延伸後のフィルム幅、面内方向の屈折率異方性(面内屈折率差Δn)、および表面形状(表面の凹凸形状)を測定(評価)した。
面内屈折率差Δnおよび光学フィルム表面形状(表面の凹凸形状)の測定条件は、下記のとおりとした。

(1)面内屈折率差Δnの測定
Axometrics社製ポラリメータAxoscan(商品名)を使用して実施例1〜4、比較例1〜8および参考例の各光学フィルムの面内位相差を測定し、その面内位相差から面内屈折率差Δnを算出した。前記面内位相差は、光学フィルムの遅層軸方向と進相軸軸方向の屈折率差(すなわち面内屈折率差Δn)に、当該光学フィルムの厚みを掛け算した積で表される。測定方法として、より具体的には、Multi Order Retardance Measurementソフトを用いて波長600〜800nm,ステップ5nm、Scan to Average10回で測定を行い,波長590nmの面内位相差値Re(nm)を算出した。さらに、前記各光学フィルムの厚み(凸部の高さを含む)をダイヤルゲージで測定し、この厚みd(μm)と前記面内位相差値Re(nm)とから、下記数式(I)を用いて面内屈折率差(Δn)を算出した。

Δn=Re(nm)÷(d(μm)×10) (I)

(2)光学フィルム表面形状(表面の凹凸形状)の測定
実施例1〜4、比較例1〜8および参考例の各光学フィルムの表面形状(表面の凹凸形状)は、触針式の微細形状測定器(小坂研究所製、商品名サーフコーダーET4000、送り速度0.1mm/s)で測定した。
下記表1に、実施例1〜4、比較例1〜8および参考例の各光学フィルムの延伸後のフィルム幅および面内屈折率差(Δn)を示す。表1に示すとおり、固定端縦一軸延伸を用いた実施例1〜4では、延伸の前後でフィルム幅が変化しなかったが、自由端縦一軸延伸を用いた比較例1〜4および固定端横一軸延伸を用いた比較例5〜8では、延伸の前後でフィルム幅が変化した。特に、比較例1〜4では、延伸前よりも延伸後の方が幅が狭くなった。なお、面内屈折率差Δnについては、実施例および比較例のいずれも、延伸倍率の上昇に伴ってΔnが大きくなった。ただし、実施例の方が、延伸倍率の上昇に伴ってさらに大きいΔnが得られやすい傾向があった。
Figure 2015228001
さらに、各光学フィルムの表面形状(表面の凹凸形状)の測定結果を、図7〜9のグラフにまとめて示す。前記各図の測定結果は、前記各フィルムの、表面形状(表面の凹凸形状)の並列方向に見た測定結果である。図7は、実施例1〜4(固定端縦一軸延伸)の測定結果を示し、図8は、比較例1〜4(自由端縦一軸延伸)の測定結果を示し、図9は、比較例5〜8(固定端横一軸延伸)の測定結果を示す。図7〜9の各図において、横軸は、測定位置(特定の凹部からの距離、μm)を表し、縦軸は、凸部の高さ(μm)を表す。なお、図7〜9のそれぞれにおいて、参考例(未延伸凹凸フィルム)の結果も、併せて示す。
図7に示すとおり、実施例では、延伸倍率を2倍から5倍まで変化させても、いずれの延伸倍率でも、未延伸凹凸フィルムに対し凹凸のピッチがほとんど変化せず、凹凸の高さのみ変化した。また、凹凸形状も、未延伸凹凸フィルムと同じ略半円柱形(かまぼこ形状)のまま保たれた。すなわち、実施例の固定端縦一軸延伸によれば、光学フィルムの凹凸のピッチ、高さおよび形状を極めて簡便に制御できることが確認された。これに対し、比較例1〜4(自由端縦一軸延伸)では、図8に示すとおり、延伸時に凹凸のピッチおよび高さが両方とも変化してしまうため、凹凸のピッチおよび高さの制御が困難であった。さらに、比較例5〜8(固定端横一軸延伸)では、図9に示すとおり、凹凸のピッチおよび高さが両方とも変化するとともに、凹凸の形状も歪んでしまい、凹凸のピッチ、高さおよび形状の制御が非常に困難であった。
(実施例5)
実施例4の光学フィルム(自由端縦一軸延伸、延伸倍率4倍)を、120℃で30秒間、熱処理(熱固定)し、実施例5の光学フィルムを製造した。
(実施例6)
実施例4の光学フィルム(自由端縦一軸延伸、延伸倍率4倍)を、160℃で30秒間、熱処理(熱固定)し、実施例6の光学フィルムを製造した。
(実施例7)
実施例4の光学フィルム(自由端縦一軸延伸、延伸倍率4倍)を、180℃で30秒間、熱処理(熱固定)し、実施例7の光学フィルムを製造した。
(寸法変化率の測定)
実施例5〜7の各光学フィルムを、5cm×5cmに切り出し、80℃または60℃/90%RHの環境試験機に投入した。投入時間は500hとした。その後、延伸(MD)方向のレンズフィルムの寸法変化を、ミツトヨ製CNC画像測定器(商品名QV606)で測定した。また、参考例の光学フィルムに対しても、同様の測定をした。
下記表2に、実施例5〜7および参考例の寸法変化率を示す。表2に示すとおり、熱固定した実施例5〜7は、参考例よりも寸法変化率が小さく、また、熱固定温度が120℃(実施例5)よりも160℃(実施例6)の方が、さらに、160℃よりも180℃(実施例7)の方が、より寸法変化率が小さかった。
Figure 2015228001
以上、説明したとおり、本発明によれば、面内方向に屈折率異方性を有する凹凸光学フィルムにおいて、凹凸の高さおよびピッチを簡便に制御できる光学フィルムの製造方法、光学フィルム、バックライトユニットおよび画像表示装置を提供することができる。本発明は、裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置の表示切り替え、画像表示パネルとバックライトとを有する画像表示装置用の輝度向上等に有用であり、また、これに限定されず、各種画像表示装置に広く用いることができる。
11、21 光学フィルム
11a、21a 凸部
11b、21b 凹部
12 偏光変換パネル
13 偏光板
14 画像表示パネル
141 右目用画素
142 左目用画素
15 右目
16 左目
510、520 入射光
510a、520a、520b 出射光
70 画像表示装置
71 画像表示パネル
72A、72B 偏光子
73 拡散板
74 バックライト
100 未延伸凹凸フィルム

Claims (14)

  1. 光学フィルムの少なくとも一方の面に凹凸が形成され、かつ、前記光学フィルムの面と平行な方向に屈折率異方性を有する光学フィルムの製造方法であって、
    少なくとも一方の面に凹凸が形成された未延伸凹凸フィルムを延伸して前記屈折率異方性を付与する延伸工程を含み、
    前記未延伸凹凸フィルムの前記凹凸形状は、線状の凸部と線状の凹部とが並列する凹凸が複数繰り返して形成された凹凸形状であり、
    前記延伸工程において、前記未延伸凹凸フィルムを、前記凹凸形状の並列方向の幅が変化しないように固定しながら前記凹凸形状の線状方向に延伸することを特徴とする製造方法。
  2. さらに、前記延伸工程後、前記凹凸フィルムを加熱処理する加熱処理工程を含む請求項1記載の製造方法。
  3. 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料が、正の複屈折性を有する樹脂である請求項1または2記載の製造方法。
  4. 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料が、負の複屈折性を有する樹脂である請求項1または2記載の製造方法。
  5. 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料の固有複屈折が、0.05以上である請求項1から4のいずれか一項に記載の製造方法。
  6. 前記未延伸凹凸フィルムの形成材料が、PET、共重合PET、およびPENからなる群から選択される少なくとも一つである請求項1から5のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法により製造される光学フィルム。
  8. 前記面と平行な方向の屈折率異方性(屈折率差)が、0.05以上である請求項7記載の光学フィルム。
  9. プリズムシートである請求項7または8記載の光学フィルム。
  10. 裸眼で立体視可能な画像を表示する画像表示装置に用いられ、
    前記画像表示装置の画像表示パネルが表示する画像を、立体視可能な画像に変換する請求項7または8記載の光学フィルム。
  11. 偏光フィルムである請求項7または8記載の光学フィルム。
  12. 画像表示パネルとバックライトとを有する画像表示装置用のプリズムシートとして、前記画像表示パネルと前記バックライトとの間に配置されて用いられる光学フィルムであって、
    前記光学フィルムは、請求項7または8記載の光学フィルムであることを特徴とする光学フィルム。
  13. バックライトおよびプリズムシートを含み、前記プリズムシートが前記バックライトの視認側に配置されたバックライトユニットであって、
    前記プリズムシートが請求項12記載の光学フィルムであることを特徴とするバックライトユニット。
  14. 請求項7から12のいずれか一項に記載の光学フィルムまたは請求項13記載のバックライトユニットを含む画像表示装置。
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