JP4434145B2 - 光学積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
また、特開平5−157911号公報に記載の方法では、延伸と収縮との比率を精密にコントロールする必要があり、製造工程が複雑になって生産効率に劣る問題がある。
さらに特開平2−256023号公報に開示されている液晶表示装置に使用されているフィルムは、特に該フィルム(A)として、固有複屈折値が負の材料からなる二軸延伸フィルム又は一軸延伸フィルムを用いた場合、製造が比較的容易で位相差のコントロールも容易にできるものと考えられる。しかしながら、好適な位相差(レターデーション)を発現し、しかもその均一性を保つためには、ゾーン加熱による縦一軸延伸やテンターによる横一軸延伸、あるいはこれらを組み合わせた逐次または同時二軸延伸などを行うことが必要である。しかしながら、延伸する材料の強度が不足しているために延伸時に破断しやすく、破断しないように高温の条件で延伸すると、望ましい位相差が発現しにくく、また位相差の発現にムラを生じやすくなる問題があった。従って、このように固有複屈折値が負の材料からなり、nTH−(nMD+nTD)/2>0の条件を満たすような位相差フィルムは、実用レベルで使用できるものは存在しなかった。
(1)固有複屈折値が負である樹脂を含有してなる層(A層)、及び前記A層の少なくとも片面に設けられた透明な樹脂を含有してなる層(B層)を含む光学積層体であって、前記固有複屈折が負である樹脂のガラス転移温度をTgA、前記透明な樹脂のガラス転移温度をTgB、前記積層体の厚みをd、波長548.6nmの光で測定した厚み方向の屈折率をnz、厚み方向に垂直な互いに直交する2方向の屈折率をnx、ny(nx、nyの直交軸はnx−nyが最大となるように定められる)としたとき以下の[1]〜[5]の要件を満たすことを特徴とする光学積層体;
[1]TgA>TgB、
[2]nz>nx、nz>ny、nx≒ny、
[3]nz>(nx+ny)/2、
[4](nx−ny)×dで表される正面位相差Reのばらつきが10nm以内である、
[5]光入射角が40°のときの位相差R40のばらつきが±20nm以内である;
(2)ヘイズが3%以下である前記(1)記載の光学積層体;
(3)前記固有複屈折値が負である樹脂が、ビニル芳香族系重合体である前記(1)又は(2)記載の光学積層体;
(4)前記ビニル芳香族系重合体が、スチレン及び/又はスチレン誘導体と無水マレイン酸との共重合体である前記(3)に記載の光学積層体;
(5)前記透明な樹脂が、脂環式構造を有する重合体樹脂である前記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の光学積層体;
(6)固有複屈折値が負でありガラス転移温度TgAを有する樹脂を含有してなる樹脂材料(a)と、TgAよりも20℃以上低いガラス転移温度TgBを有する透明な樹脂を含有してなる樹脂材料(b)とを共押出して、未延伸積層体を得る工程、及び前記未延伸積層体を前記(TgA−10)℃〜(TgA+20)℃の温度で延伸する工程を有することを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の光学積層体の製造方法;
(7)前記延伸工程が、未延伸積層体を温風で加熱することを含み、未延伸積層体上部における未延伸積層体に直角に吹き出す温風の温度をTH(℃)、温風の風速をUH(m/秒)、未延伸積層体から温風の吹き出し口までの最短距離をLH(m)、未延伸積層体下部における未延伸積層体に直角に吹き出す温風の温度をTL(℃)、温風の風速をUL(m/秒)、未延伸積層体から温風の吹き出し口までの最短距離をLL(m)としたとき、下式(1)で計算されるVの、未延伸積層体の上部におけるVHに対する下部におけるVLの比(VH/VL)が、0.5<VH/VL<2を満たすことを特徴とする前記(6)記載の製造方法、
式(1):V=(T×U)/L;
(8)前記未延伸積層体の各層の厚みのばらつきが±3%以内である前記(6)又は(7)記載の製造方法;
及び
(9)前記延伸工程において、未延伸積層体の流れ方向の中心部から左右の領域の温度を中心部の温度に対して±1.5℃以内とする前記(6)〜(8)のいずれか1つに記載の製造方法;がそれぞれ提供される。
ビニル芳香族単量体としては、スチレン;4−メチルスチレン、4−クロロスチレン、3−メチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−tert−ブトキシスチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン誘導体;などが挙げられる。これらを単独若しくは2種以上併用して使用してもよい。
ビニル芳香族単量体と共重合可能な単量体としては、プロピレン、ブテン等のオレフィン;アクリロニトリル等のα,β−エチレン性不飽和ニトリル単量体;アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイン酸等のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸;アクリル酸エステル;メタアクリル酸エステル;マレイミド;酢酸ビニル;塩化ビニル;などが挙げられる。
ビニル芳香族系重合体の中でも、耐熱性が高い観点から、スチレン及び/又はスチレン誘導体と無水マレイン酸との共重合体が好ましい。
ノルボルネン系重合体としては、具体的にはノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、及びそれらの水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーと共重合可能なその他のモノマーとの付加共重合体などが挙げられる。これらの中でも、透明性の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体水素添加物が最も好ましい。
脂環式構造を有する重合体樹脂は、例えば特開2002−321302号公報などに開示されている公知の重合体から選ばれる。
また、重合したときYの構造を繰り返し単位として有するモノマーとしては、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]デカ−3,7−ジエン(慣用名:テトラシクロドデセン)及びその誘導体(環に置換基を有するもの)が挙げられる。
ここで、nx≒nyとは、nxとnyとの差が、通常0.0002以下、好ましくは0.0001以下、さらに好ましくは0.00005以下の範囲である。
これは、公知の自動複屈折計を用いて測定することができる。
C層の厚みは、好ましくは1〜50μm、さらに好ましくは5〜30μmである。
押出し温度は、使用する固有複屈折値が負である樹脂や透明な樹脂及び必要に応じて用いられる接着剤の種類に応じて適宜選択すればよい。押出し機内の温度で、樹脂投入口はTg〜(Tg+100)℃、押出し機出口は(Tg+50)〜(Tg+170)℃、ダイス温度は(Tg+50)℃〜(Tg+170)℃とするのが好ましい。ここでTgは押出す樹脂のガラス転移温度である。本発明の製造方法ではTgの異なる樹脂を同時に押し出すため、各樹脂のTgの全てがこの範囲内であることが好ましい。
予熱工程において、未延伸積層体を加熱する手段としては、オーブン型加熱装置、ラジエーション加熱装置、又は加熱した液体中に浸すことなどが挙げられる。中でもオーブン型加熱装置が好ましい。
予熱工程における加熱温度は、通常、延伸温度−40℃〜延伸温度+20℃、好ましくは延伸温度−30℃〜延伸温度+15℃である。延伸温度は、加熱装置の設定温度を意味する。
未延伸積層体の各層の厚みのばらつきを±3%以内にするための手段としては、1)ダイスの開口部から押出されたシート状の未延伸積層体が最初に密着するキャストロールまでを囲い部材で覆う;2)フィルム両端部をキャストロール上でエッジピニングし、第2ロール上でエアブラストを行う;3)ダイスリップと未延伸積層体のキャスト部との間の距離を200mm以下とする;ことが挙げられる。
本実施例における評価は、以下の方法によって行なった。
(1)分子量
シクロヘキサン(重合体樹脂が溶解しない場合はトルエン)を溶媒にしてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、標準ポリスチレン又はポリイソプレン換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
JIS K7121に基づいて示差走査熱量分析法(DSC)を用いて測定した。
(3)積層体の厚み、積層体各層の厚み及びそのばらつき
接触式卓上型オフライン厚み計測装置、TOF−4R(山文電気社製)を用いて、測定間隔1mmで測定した。厚みは、その測定値の算術平均値Tとした。厚みのばらつきは、前記測定した厚みの内最大値をTMAX(μm)、最小値をTMIN(μm)として以下の式から算出した。
厚みのばらつき(%)=(TMAX−TMIN)/T×100
なお、積層体各層の厚みは、積層体断面をカッターで切り出し、光学顕微鏡で断面層を観察し、その比率から各層の厚みを求めた。
(4)ヘイズ
ASTM D1003に準拠して、濁度計(日本電色工業社製、「NDH−2000」)を用いて測定した。
(5)波長548.6nmにおける積層体の厚み方向の屈折率(nz)、厚み方向に垂直な互いに直交する2方向の屈折率(nx、ny)、位相差(正面位相差Re、厚み方向の位相差Rth)及び正面位相差Reのばらつき
自動複屈折計(王子計測器社製、KOBRA−21ADH)を用いて測定した。なお、正面位相差Reのばらつきは、積層体の中心から上下左右に30mm間隔で5点ずつの20点と中心部の合計21点で正面位相差Reを測定して、その算術平均値を正面位相差Reとし、測定値の最大値−最小値を正面位相差Reのばらつきとした。
(6)波長548.6nmにおける光入射角が40°のときの位相差R40及びそのばらつき
自動複屈折計(王子計測器社製、KOBRA−21ADH)を用いて測定した。
なお、R40のばらつきは、積層体の中心から上下左右に30mm間隔で5点ずつの20点と中心部の合計21点でR40を測定して、その算術平均値をR40とした。各測定値のR40に対するばらつきをR40のばらつきとした。
(7)波長548.6nmにおける光学積層体中の透明な樹脂を含有してなる層(B層)の正面位相差Re及び厚み方向の位相差Rth
積層体から透明な樹脂を含有してなる層を剥がして、自動複屈折計(王子計測器社製、KOBRA−21ADH)を用いて測定した。
市販の液晶ディスプレイ(富士通社製、VL−152VA)の偏光板と液晶パネルとの間に積層体を配置し、ディスプレイの背景を黒表示にし、暗室内で目視により輝度ムラ(白抜け)がないか確認した。評価は、正面方向、上下左右40°で行なった。
ノルボルネン系重合体(日本ゼオン社製、ZEONOR1020、ガラス転移温度は105℃)、スチレン−無水マレイン酸共重合体(ノヴァ・ケミカル社製、商品名「Daylark D332」、ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%)をそれぞれ50mmの単軸押出機(L/D=28)に導入し、押出機出口温度260℃で溶融樹脂をマルチマニホールドダイに供給した。一方、変性したエチレン−酢酸ビニル共重合体(三菱化学社製、商品名「モディックAPA543」、ビカット軟化点80℃)を40mmの単軸押出機(L/D=28)に導入し、押出機出口温度180℃で溶融樹脂を上記マルチマニホールドダイに供給した。そして、溶融状態のノルボルネン系重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、及び変性したエチレン−酢酸ビニル共重合体それぞれをマルチマニホールドダイから260℃で吐出させ、130℃に温度調整されたキャストロールにキャストし、その後、50℃に温度調整された冷却ロールに通して、ノルボルネン系重合体からなるB層、スチレン−無水マレイン酸共重合体からなるA層、及び変性したエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる接着剤層(C層)を有する、B層(90μm)−C層(10μm)−A層(200μm)−C層(10μm)−B層(90μm)の3種5層からなる幅600mm、厚み400μmの未延伸積層体1を共押出成形により得た。なお、ダイスから吐出する際に、ダイスの両側とダイスの裏側をアルミニウム製の囲い部材で、ダイスから囲い部材までの距離を200mm、シート状の未延伸積層体から囲い部材までの距離を250〜300mmの間になるように覆った。この未延伸積層体の両端50mmずつをトリミングして幅300mmとした。
この未延伸積層体1のA層の厚みのばらつきは、厚み200μmに対して±0.5%、B層の厚みのばらつきは厚み90μmに対して±1.4%であった。
ノルボルネン系重合体のかわりに、ポリメチルメタクリレート系重合体(旭化成社製、商品名「デルペット」80NH、ガラス転移温度は102℃)を用いた他は、製造例1と同様にしてポリメチルメタクリレート系重合体からなるB層、スチレン−無水マレイン酸共重合体からなるA層、及び変性したエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる接着剤層(C層)を有する、B層(90μm)−C層(10μm)−A層(200μm)−C層(10μm)−B層(90μm)の3種5層からなる幅600mm、厚み400μmの未延伸積層体2を得た。
この未延伸積層体2のA層の厚みのばらつきは、厚み200μmに対して±0.5%、B層の厚みのばらつきは厚み90μmに対して±1.7%であった。
ノルボルネン系重合体のかわりに、スチレン−メチルメタクリレート共重合体(電気化学工業社製、商品名「TXポリマー」、TX−100−300S、ガラス転移温度は100℃)を用いた他は、製造例1と同様にしてスチレン−メチルメタクリレート系共重合体からなるB層、スチレン−無水マレイン酸共重合体からなるA層、及び変性したエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる接着剤層(C層)を有する、B層(91μm)−C層(10μm)−A層(198μm)−C層(10μm)−B層(91μm)の3種5層からなる幅600mm、厚み400μmの未延伸積層体3を得た。
この未延伸積層体3のA層の厚みのばらつきは、厚み198μmに対して±0.5%、B層の厚みのばらつきは厚み91μmに対して±1.9%であった。
ダイスの両側及び裏側を囲い部材で覆わない他は、製造例1と同様に未延伸積層体4を得た。
この未延伸積層体4のA層の厚みのばらつきは厚み201μmに対して±1%、B層の厚みのばらつきは厚み92μmに対して±3.3%であった。
製造例1で得られた未延伸積層体1を縦210mm×横160mmのシートに切断し、これを同軸二軸延伸機(市金工業社製、高機能薄膜装置FITZ)を用いて、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)136℃、フィルム繰り出し速度1m/分、チャックの移動精度±1%以内、VH/VL=0.67、未延伸積層体の中心部の温度に対する左右の温度差を1℃以内、左右のチャックがオーブン入り口で未延伸積層体を挟むときの時間差を0.2秒以内として、縦延伸倍率1.5倍、横延伸倍率1.5倍で同時二軸延伸を行い、B層(40μm)−C層(5μm)−A層(89μm)−C層(5μm)−B層(40μm)からなる厚み179μm、幅450mmの延伸積層体を得た。そして得られた延伸積層体の両端を50mmずつトリミングして、厚み179μm、幅350mmの光学積層体1を得た。
得られた光学積層体1の測定結果を表1に示す。
また、この光学積層体1を用いて輝度ムラを評価したところ、正面方向、上下左右40°いずれの方向から見ても輝度ムラは見られなかった。
未延伸積層体1のかわりに製造例2で得られた未延伸積層体2を用い、延伸倍率を縦、横共に2倍とした他は、実施例1と同様にして、B層(45μm)−C層(5μm)−A層(100μm)−C層(5μm)−B層(45μm)からなる厚み200μm、幅350mmの光学積層体2を得た。
得られた光学積層体2の測定結果を表1に示す。
また、この光学積層体2を用いて輝度ムラを評価したところ、正面方向、上下左右40°いずれの方向から見ても輝度ムラは見られなかった。
未延伸積層体1のかわりに製造例3で得られた未延伸積層体3を用い、延伸倍率を縦、横共に2.8倍とした他は、実施例1と同様にして、B層(33μm)−C層(5μm)−A層(72μm)−C層(5μm)−B層(33μm)からなる厚み148μm、幅350mmの光学積層体3を得た。
得られた光学積層体3の測定結果を表1に示す。
また、この光学積層体3を用いて輝度ムラを評価したところ、正面方向、上下左右40°いずれの方向から見ても輝度ムラは見られなかった。
製造例4で得られた未延伸積層体4を用い、オーブン温度(予熱温度、延伸温度、熱固定温度)152℃、未延伸積層体の中心部の温度に対する左右の温度差を5℃、VH/VL=0.4、左右のチャックがオーブン入り口で未延伸積層体を挟むときの時間差を0.5秒、延伸倍率を縦横共に2倍とした他は、実施例1と同様にして、光学積層体4を得た。
得られた光学積層体4の測定結果を表1に示す。
また、この光学積層体4を用いて輝度ムラを評価したところ、正面、左右40°からみたところ輝度ムラ(白抜け)が見られた。しかし、文字の反転は見られなかった。上下40°からみたところ輝度ムラが見られ、文字の反転が見られた。
一方、比較例の光学積層体は、nz>(nx+ny)/2は満たしているが、(nx−ny)×dで表される正面位相差Reのばらつきが12.8nm、光入射角が40°のときの位相差R40のばらつきが±23nmである。このため、この光学積層体を液晶表示装置に用いると、正面方向、左右40°方向からみたときに輝度ムラが見られ、さらに上下40°の方向からみたときは文字の反転が見られた。
Claims (9)
- 光学積層体の製造方法であって、
固有複屈折値が負でありガラス転移温度Tg A を有する樹脂を含有してなる樹脂材料(a)と、ガラス転移温度Tg B を有する透明な樹脂を含有してなる樹脂材料(b)とを共押出して、未延伸積層体を得る工程、及び前記未延伸積層体を(Tg A -10)〜(Tg A +20)℃の温度で延伸する工程を有し、
得られる前記光学積層体は、
前記積層体の厚みをd、波長548.6nmの光で測定した前記積層体の厚み方向の屈折率をnz、厚み方向に垂直な互いに直交する2方向の前記積層体の屈折率をnx、ny(nx、nyの直交軸はnx−nyが最大となるように定められる)としたとき以下の[1]〜[5]の要件を満たすことを特徴とする光学積層体の製造方法:
[1]TgA>TgB;
[2]nz>nx、nz>ny、n x とn y との差が0.0002以下;
[3]nz>(nx+ny)/2;
[4](nx-ny)×dで表される正面位相差Reのばらつきが10nm以内である;
[5]光入射角が40°のときの位相差R40のばらつきが±20nm以内である。 - ガラス転移温度Tg B が、ガラス転移温度Tg A よりも20℃以上低い、請求項1に記載の製造方法。
- 前記光学積層体のヘイズが3%以下である、請求項1又は2記載の製造方法。
- 前記固有複屈折値が負である樹脂が、ビニル芳香族系重合体である請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ビニル芳香族系重合体が、スチレン及び/又はスチレン誘導体と無水マレイン酸との共重合体である請求項4に記載の製造方法。
- 前記透明な樹脂が、脂環式構造を有する重合体樹脂である請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記延伸工程が、未延伸積層体を温風で加熱することを含み、未延伸積層体上部における未延伸積層体に直角に吹き出す温風の温度をTH(℃)、温風の風速をUH(m/秒)、未延伸積層体から温風の吹き出し口までの最短距離をLH(m)、未延伸積層体下部における未延伸積層体に直角に吹き出す温風の温度をTL(℃)、温風の風速をUL(m/秒)、未延伸積層体から温風の吹き出し口までの最短距離をLL(m)としたとき、下式(1)で計算されるVの、未延伸積層体の上部におけるVHに対する下部におけるVLの比(VH/VL)が、0.5<VH/VL<2を満たすことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
式(1):V=(T×U)/L - 前記未延伸積層体の各層の厚みのばらつきが±3%以内である請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記延伸工程において、未延伸積層体の流れ方向の中心部から左右の領域の温度を中心部の温度に対して±1.5℃以内とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
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