JPWO2012060076A1 - 光学フィルムの製造方法、光学フィルム、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る光学フィルムの製造装置1のブロック構成図である。この光学フィルムの製造装置1は、溶融流延製膜法によって、例えばセルロースエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を含む光学フィルムを製造するものである。溶融流延製膜法とは、熱可塑性樹脂を含むフィルム材料の混合物を流動性をもつ温度まで加熱溶融し、その溶融物をフィルム状に流延して冷却固化することにより光学フィルムを得る方法である。
以下、本実施形態に係る光学フィルムの製造方法を、熱可塑性樹脂としてセルロースエステル樹脂を用いる場合を例に挙げて説明する。本実施形態に係る光学フィルムの製造方法は、フィルム材料の混合を行なった後、主たる工程として、押出工程、加熱工程、冷却工程(挟圧工程を含む)、剥離工程、延伸工程、巻取工程等を含んでいる。また、検出工程、調整工程、決定工程等をさらに備えている。なお、本実施形態では、冷却工程中に挟圧工程が行われる。本発明の特徴部分である加熱工程等を最後に説明する以外は、各工程を以下に順に説明する。
まず、混合機等を用いてフィルム材料の混合を行う。混合機は、V型混合機、円錐スクリュー型混合機、水平円筒型混合機等、一般的な混合機を用いることができる。
押出工程は、押出機11を用いて、熱可塑性樹脂を含む溶融物を流延ダイ12からフィルム状に押し出す工程である。
挟圧工程は、樹脂フィルム41ひいては光学フィルムの表面に生じるすじ状の欠陥を除去してフィルムの平面性を高めること等を目的として、押し出されたフィルム状溶融物31を主ローラ13とタッチローラ14とで挟圧する工程である。本実施形態では、前述したように、図2に示したフィルム状溶融物31の挟圧領域32と端部領域33,34とを挟圧する場合があるが、より好ましくは、光学フィルムとして使用される挟圧領域32のみ挟圧する。そして、この挟圧工程は、前述したように、冷却工程中に行われる。
冷却ローラ15,16の周面で冷却固化されて得られた樹脂フィルム41は、冷却ローラ16に所定の圧力で当接された剥離ローラ17によって冷却ローラ16の周面から剥離された後、下流側へ送られる。
剥離された樹脂フィルム41は、搬送ローラ18及び延伸装置19によって搬送されながら、MD方向(搬送方向)及び/又はTD方向(幅方向)に延伸される。これにより、用途に応じた所望のリタデーション特性を有する光学フィルムが製造される。
延伸工程を経た樹脂フィルム41は、最終的に、巻取装置20によってロール状に巻き取られる。これにより、光学フィルムの製造が完了する。なお、本実施形態では、図2に示したフィルム状溶融物31のうち不要な端部領域33,34を切断する切断工程が例えば延伸工程と巻取工程との間に設けられる。
加熱工程は、図1に示したように、押出工程と冷却工程との間、すなわち、流延ダイ12から押し出されたフィルム状溶融物31が主ローラ13に外接される前に、フィルム状溶融物31が通過する経路の周囲のスペースに配置した加熱装置51でフィルム状溶融物31を加熱する工程である。そして、この加熱工程では、フィルム状溶融物31の幅方向の厚み分布に基き、厚みが相対的に小さい部分のみ加熱するか、厚みが相対的に小さい部分は厚みが相対的に大きい部分よりも高い温度で加熱する(換言すれば、厚みが小さい部分ほどより高い温度で加熱し、厚みが大きい部分ほどより低い温度で加熱する)か、厚みが相対的に小さい部分は厚みが相対的に大きい部分よりも長い時間加熱する(換言すれば、厚みが小さい部分ほどより長い時間加熱し、厚みが大きい部分ほどより短い時間加熱する)か、厚みが相対的に小さい部分は厚みが相対的に大きい部分よりも高い温度で長い時間加熱する(換言すれば、厚みが小さい部分ほどより高い温度でより長い時間加熱し、厚みが大きい部分ほどより低い温度でより短い時間加熱する)。
本実施形態では、フィルム材料に用いる熱可塑性樹脂は、前述したように、特に限定されないが、ここでは、熱可塑性樹脂としてセルロースエステル樹脂を用いる場合を例に挙げて説明する。
本実施形態で用いるセルロースエステル樹脂としては、特に限定されない。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、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、セルロースアセテートフタレート、セルロースフタレート等を好ましく用いることができる。
本実施形態では、酸化や光又は熱による分解反応等によるフィルム材料の変質を防止するため、安定化剤を含んでいることが好ましい。
本実施形態では、光学フィルムの機械的性質向上、柔軟性付与、耐吸水性付与、水分透過率の低減等の観点から、可塑剤を含んでいることが好ましい。また、同じ加熱温度においてセルロースエステル樹脂単独の場合よりも溶融粘度を低下させることができるという観点からも可塑剤を含んでいることが好ましい。
製造される光学フィルムの用途によっては、偏光子や液晶表示装置等の紫外線による劣化を防止するため、紫外線吸収剤を含んでいることも好ましい。
光学フィルムには、滑り性、搬送性や巻取り性を向上させるためにマット剤を添加してもよい。マット剤としては、例えば、二酸化ケイ素、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微粒子を挙げることができる。
本実施形態において用いられるアクリル樹脂には、メタクリル樹脂も含まれる。樹脂としては特に制限されるものではないが、メチルメタクリレート単位50〜99質量%、及びこれと共重合可能な他の単量体単位1〜50質量%からなるものが好ましい。
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
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した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
本実施形態に係る製造方法によって製造された光学フィルムは、リタデーションムラが抑制されて、光学フィルムの大型化要求に良好に対応し得るものである。
本実施形態に係る光学フィルムを偏光板用保護フィルムとして用いる場合、偏光板は一般的な方法で作製することが出来る。本実施形態に係る光学フィルムの裏面側に粘着層を設け、沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、貼り合わせることが好ましい。
本実施形態に係る光学フィルムを液晶偏光板用保護フィルムとして貼合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。本実施形態に係る偏光板は、前記粘着層等を介して液晶セルに貼合する。
図1に示した光学フィルムの製造装置10を用いて、セルロースエステル樹脂を熱可塑性樹脂として含み、図2に示したように挟圧領域32と端部領域33,34とを有する形状の光学フィルムを製造した。ただし、端部領域33,34は、最終的には光学フィルムから切除した。
セルロースアセテートプロピオネート(セルロースエステル樹脂)(アセチル基の置換度:1.95、プロピオニル基の置換度:0.7、数平均分子量:75,000、温度140℃で5時間乾燥、ガラス転移温度Tg:174℃)を100質量部
トリメチロールプロパントリベンゾエート(可塑剤)を10質量部
IRGANOX(登録商標)1010(ヒンダードフェノール酸化防止剤、安定化剤)(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)を1質量部
二酸化ケイ素の微粒子(マット剤)(日本アエロジル社製)を0.05質量部
TINUVIN(登録商標)360(紫外線吸収剤)(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)を0.5質量部
(レタデーションムラ/数値)
製造された光学フィルムのレタデーション(面内レタデーション:Ro)を測定した。面内レタデーション(Ro)は、フィルムの遅相軸方向の屈折率をNx、進相軸方向の屈折率をNy、フィルムの厚みをdとしたときに、式「Ro=(Nx−Ny)×d」で定義される。面内レタデーションの測定は、王子計測機器株式会社製の「Kobra−WX150K」を用いて行った(測定波長:590nm)。測定は、光学フィルムにおける挟圧領域32の幅方向中央部から挟圧領域32の幅方向両端部までの間を幅方向に50mm間隔で測定した。そして、測定された面内レタデーションの平均値を求め、また標準偏差を求めて、式「(標準偏差/平均値)×100」の数値(%)を算出し、この数値をレタデーションムラの指標とした。この数値が小さいほど光学フィルムのレタデーションムラが抑制されていることを表す。結果を表1〜表3に示す。
製造された光学フィルムをクロスニコル下で目視観察し、下記基準で評価した。結果を表1〜表3に示す。
B:部分的に僅かに明暗が認められる
C:全体に僅かに明暗が認められる
D:部分的に明暗が認められる
E:全体に明暗が認められる
表1〜表3から明らかなように、各部分毎の冷却工程開始時の目標温度が実現するように、厚みが小さい部分は厚みが大きい部分よりも高い温度でフィルム状溶融物31を加熱した試験2,5,8は、冷却工程開始時の目標温度が各部分毎に実現し、製造された光学フィルムのリタデーションムラが良好に抑制された。これに対し、厚みが大きい部分(第3部分)用の温度で全部分を均一に加熱した試験1,4,7、及び、フィルム状溶融物31を加熱しなかった試験3,6,9は、冷却工程開始時の実測温度が厚みが小さい部分ほど低くなって、製造された光学フィルムのリタデーションムラが大きくなり、フィルムは実用性がなかった。
Claims (16)
- 熱可塑性樹脂を含む溶融物を流延ダイからフィルム状に押し出す押出工程と、押し出されたフィルム状溶融物を冷却する冷却工程とを有する光学フィルムの製造方法であって、
押出工程と冷却工程との間に、押し出されたフィルム状溶融物を加熱する加熱工程が設けられ、
この加熱工程では、フィルム状溶融物の幅方向の厚み分布に基き、厚みが相対的に小さい部分のみ加熱、又は、厚みが相対的に小さい部分は厚みが相対的に大きい部分よりも高い温度で加熱及び/又は長い時間加熱することを特徴とする光学フィルムの製造方法。 - 冷却工程で冷却後のフィルムの幅方向の厚み分布を検出する検出工程が設けられ、
加熱工程では、この検出工程で検出された厚み分布をフィルム状溶融物の幅方向の厚み分布として用いることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。 - 流延ダイから押し出すフィルム状溶融物の幅方向の厚み分布を予め調整する調整工程が設けられ、
加熱工程では、この調整工程で調整された厚み分布をフィルム状溶融物の幅方向の厚み分布として用いることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。 - フィルム状溶融物の幅方向の厚み分布に基き、フィルム状溶融物の幅方向の各部分毎に、冷却工程で冷却開始時の目標温度を決定する決定工程が設けられ、
加熱工程では、決定工程で決定された各部分毎の目標温度が冷却工程で冷却開始時に実現するようにフィルム状溶融物を加熱することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。 - フィルム状溶融物をローラで挟圧する挟圧工程が設けられ、
加熱工程では、この挟圧工程で挟圧される挟圧領域を加熱することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。 - 加熱工程では、それぞれ温度制御が可能な加熱装置をフィルム状溶融物の幅方向に3〜13個並べて加熱することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 加熱工程では、それぞれ温度制御が可能な加熱装置をフィルム状溶融物の押出方向に1〜5列並べて加熱することを特徴とする請求項6に記載の光学フィルムの製造方法。
- 加熱工程では、それぞれ温度制御が可能な加熱装置をフィルム状溶融物の片面側又は両面側に配置して加熱することを特徴とする請求項6又は7に記載の光学フィルムの製造方法。
- 加熱装置は、赤外線ヒータ、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、セラミックヒータ及び電熱線ヒータのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 押出工程では、0.8〜3mの幅のフィルム状溶融物を押し出すことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 押出工程では、2種以上の熱可塑性樹脂を含む溶融物を押し出すことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 2種以上の熱可塑性樹脂のうち少なくとも1種は、セルロースエステル樹脂であることを特徴とする請求項11に記載の光学フィルムの製造方法。
- 冷却工程で冷却後のフィルムを延伸する延伸工程が設けられていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学フィルム。
- 偏光子と、前記偏光子を挟むように偏光子の両側に配置された2枚の透明保護フィルムとを備える偏光板であって、
前記2枚の透明保護フィルムのうちの少なくとも一方が、請求項14に記載の光学フィルムであることを特徴とする偏光板。 - 液晶セルと、前記液晶セルを挟むように液晶セルの両側に配置された2枚の偏光板とを備える液晶表示装置であって、
前記2枚の偏光板のうちの少なくとも一方が、請求項15に記載の偏光板であることを特徴とする液晶表示装置。
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