JPWO2019163891A1 - 多層積層フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
<1> 第1の樹脂を含む複屈折性の第1層と第2の樹脂を含む等方性の第2層との多層交互積層体を有する多層積層フィルムであって、
前記第1層と前記第2層の光学干渉により波長380〜780nmにある光を反射可能である層厚みプロファイルを有し、
第1層の光学厚みでの層厚みプロファイルは、第1の単調増加領域を有し、前記第1の単調増加領域において光学厚みが100nm以上である最も薄い層を1番目の層とし、光学厚みが190nm以下である最も厚い層をm番目の層としたときに、0.8×m(0.8×mが整数でない場合は四捨五入した整数)番目の層の光学厚みが140〜180nmの範囲にあり、
第2層の光学厚みでの層厚みプロファイルは、第2の単調増加領域を有し、前記第2の単調増加領域において光学厚みが120nm以上である最も薄い層を1番目の層とし、光学厚みが350nm以下である最も厚い層をn番目の層としたときに、0.8×n(0.8×nが整数でない場合は四捨五入した整数)番目の層の光学厚みが150〜280nmの範囲にある、
多層積層フィルム。
<2> 上記1に記載の多層積層フィルムを含む輝度向上部材。
<3> 上記1に記載の多層積層フィルムを含む液晶ディスプレイ用偏光板。
本発明の一実施形態の多層積層フィルムは、第1の樹脂を主体とする複屈折性の第1層と第2の樹脂を主体とする等方性の第2層との多層交互積層体を有し、第1層と第2層とによる光の干渉効果により、波長380〜780nmの可視光領域において、幅広い波長範囲で反射可能である。例えば波長400〜760nmの波長範囲において反射可能であり、好ましくは波長380〜780nmの波長範囲において反射可能である。本開示において、反射可能とは、少なくともフィルム面内の任意の一方向において、かかる方向と平行な偏光の垂直入射での平均反射率が50%以上であることをいう。かかる反射は、各波長範囲での平均反射率として50%以上であればよく、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上である。輝度向上部材等の光学用に用いる場合は、かかる平均反射率は好ましくは85%以下以上、より好ましくは86%以下以上、さらに好ましくは88%以下以上である。
本開示において厚み斑R値(%)は下記(式1)で表される。
本発明の一実施形態の多層積層フィルムは、様々な光学厚みの第1層および第2層を有することで、広い波長範囲の光を反射することが可能となる。これは、反射波長が多層積層フィルムを構成する各層の光学厚みに起因するためである。一般的に多層積層フィルムの反射波長は、下記(式2)で示される。
(上式中、λは反射波長(nm)、n1、n2はそれぞれの層の屈折率、d1、d2はそれぞれの層の物理厚み(nm)を表わす)
また、光学厚みλM(nm)は、下記(式3)のように、各層それぞれの屈折率nkおよび物理厚みdkの積で表される。ここでの物理厚みは透過型電子顕微鏡を用いて撮影した写真から求めたものが採用され得る。
上記のことを鑑みれば、波長380〜780nmにある光を広く反射可能である層厚みプロファイルとすることができる。例えば、後述する単調増加領域における厚み範囲を広くして、幅広い波長範囲の光を反射するように設計することもできるし、かかる単調増加領域では特定の波長範囲の光を反射するようにし、他の領域でかかる特定の波長範囲以外の光を反射するようにし、全体として幅広い波長範囲の光を反射するように設計することもできる。
このような層厚みプロファイルは、フィードブロックにおける櫛歯の調整などにより得ることができる。
本開示において「単調増加している」とは、多層積層フィルムにおける多層交互積層体の全てにおいてより厚い側の層がより薄い側の層よりも厚くなっていることが好ましいが、それに限定されず、全体を見て厚みがより薄い側からより厚い側に厚みが増加している傾向が見られればよい。より具体的には、光学厚みがより薄い側からより厚い側に向かって層に番号を付し、それを横軸として、各層の膜厚を縦軸にプロットしたときに、膜厚が増加傾向を示す範囲内での各層の層数を5等分し、膜厚が厚くなる方向に、等分された各エリアでの膜厚の平均値が単調に増加している場合は単調増加であるとし、そうでない場合は単調増加でないとした。なお、第1層と第2層とは、それぞれ個別に見ればよく、第1層の単調増加と第2層の単調増加とは、それぞれ異なる傾きであり得る。また、上記単調増加については、多層交互積層体における一方の最表層から他方の最表層までの全てにおいて単調増加している態様であってもよいが、多層交互積層体において、層数で80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の部分において単調増加している態様であってもよく、その余の部分においては厚みが一定であったり減少していたりしていてもよい。例えば本開示の実施例1は、多層積層構造の100%の部分において単調増加している態様であるが、かかる厚みプロファイルの層番号が小さい側および/または層番号が大きい側に単調増加でない領域を設けた態様であってもよい。
[第1層]
本発明の一実施形態の多層積層フィルムを構成する第1層は、複屈折性の層であり、すなわちこれを構成する樹脂(本開示において、第1の樹脂ともいう)は、複屈折性の層を形成し得るものである。従って、第1層を構成する樹脂としては配向結晶性の樹脂が好ましく、かかる配向結晶性の樹脂として特にポリエステルが好ましい。該ポリエステルは、それを構成する繰り返し単位を基準として好ましくはエチレンテレフタレート単位および/またはエチレンナフタレート単位を、より好ましくはエチレンナフタレート単位を、80モル%以上、100モル%以下の範囲で含有することが、より高い屈折率の層とし易く、それにより第2層との屈折率差を大きくしやすいことから好ましい。ここで樹脂の併用の場合は、合計の含有量である。
第1層の好ましいポリエステルとして、ジカルボン酸成分としてナフタレンジカルボン酸成分を含有し、その含有量は該ポリエステルを構成するジカルボン酸成分を基準として80モル%以上、100モル%以下であることが好ましい。かかるナフタレンジカルボン酸成分としては、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、2,7−ナフタレンジカルボン酸成分、またはこれらの組み合わせから誘導される成分、もしくはそれらの誘導体成分が挙げられ、特に2,6−ナフタレンジカルボン酸成分もしくはその誘導体成分が好ましく例示される。ナフタレンジカルボン酸成分の含有量は、好ましくは85モル%以上、より好ましくは90モル%以上であり、また、好ましくは100モル%未満、より好ましくは98モル%以下、さらに好ましくは95モル%以下である。
第1層に用いられるポリエステルの融点は、好ましくは220〜290℃の範囲、より好ましくは230〜280℃の範囲、さらに好ましくは240〜270℃の範囲である。融点は示差走査熱量計(DSC)で測定して求めることができる。該ポリエステルの融点が上限値を越えると、溶融押出して成形する際に流動性が劣り、吐出などが不均一化しやすくなることがある。一方、融点が下限値に満たないと、製膜性は優れるものの、ポリエステルの持つ機械的特性などが損なわれやすくなり、また液晶ディスプレイの輝度向上部材や反射型偏光板として使用される際の屈折率特性が発現し難い傾向にある。
本発明の一実施形態の多層積層フィルムを構成する第2層は、等方性の層であり、すなわちこれを構成する樹脂(本開示において、第2の樹脂ともいう)は、等方性の層を形成し得るものである。従って、第2層を構成する樹脂としては非晶性の樹脂が好ましい。中でも非晶性であるポリエステルが好ましい。なおここで「非晶性」とは、極めて僅かな結晶性を有することを排除するものではなく、本開示の多層積層フィルムが目的とする機能を奏する程度に第2層を等方性にできればよい。
第2層を構成する樹脂としては、共重合ポリエステルが好ましく、特に、ナフタレンジカルボン酸成分、エチレングリコール成分およびトリメチレングリコール成分を共重合成分として含む共重合ポリエステルを用いることが好ましい。なお、かかるナフタレンジカルボン酸成分としては、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、2,7−ナフタレンジカルボン酸成分、またはこれらの組み合わせから誘導される成分、もしくはそれらの誘導体成分が挙げられ、特に2,6−ナフタレンジカルボン酸成分もしくはその誘導体成分が好ましく例示される。なお、本開示における共重合成分とは、ポリエステルを構成するいずれかの成分であることを意味しており、従たる成分(共重合量として全酸成分または全ジオール成分に対して50モル%未満)としての共重合成分に限定されず、主たる成分(共重合量として全酸成分または全ジオール成分に対して50モル%以上)も含めて用いられる。
本発明の一実施形態において、上述する第2層の共重合ポリエステルは、85℃以上のガラス転移温度を有することが好ましく、より好ましくは90℃以上、150℃以下、さらに好ましくは90℃以上、120℃以下、特に好ましくは93℃以上、110℃以下である。これにより耐熱性により優れる。また、第1層との屈折率差を発現し易くなる傾向にある。第2層の共重合ポリエステルのガラス転移温度が下限に満たない場合、耐熱性が十分に得られないことがあり、例えば90℃近辺での熱処理などの工程を含むときに第2層の結晶化や脆化によってヘーズが上昇し、輝度向上部材や反射型偏光板として使用される際の偏光度の低下を伴うことがある。また、第2層の共重合ポリエステルのガラス転移温度が高すぎる場合には、延伸時に第2層のポリエステルも延伸による複屈折性が生じることがあり、それに伴い延伸方向において第1層との屈折率差が小さくなり、反射性能が低下することがある。
(最外層)
本発明の一実施形態の多層積層フィルムは、片方または両方の表面に最外層を有していても良い。かかる最外層は、樹脂を主体とする。なお、ここで「樹脂を主体とする」とは、層において樹脂が層の全質量に対し70質量%以上を占めることをいい、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。また、最外層は、等方性の層であることが好ましく、製造上の容易性の観点からは第2層と同一樹脂であってもよく、上述した第2層の共重合ポリエステルから構成することができ、そのような態様が好ましい。
本発明の一実施形態の多層積層フィルムは、中間層を含んでいてもよい。
該中間層は、本開示において内部厚膜層などと称することがあるが、第1層と第2層の交互積層構成の内部に存在する厚膜の層を指す。なお、ここで厚膜とは、光学的に厚膜であることをいう。本開示においては、多層積層フィルムの製造の初期段階で交互積層構成の両側に膜厚の厚い層(厚み調整層、バッファ層と称することがある。)を形成し、その後ダブリングにより積層数を増やす方法が好ましく用いられるが、その場合は膜厚の厚い層同士が2層積層されて中間層が形成されることとなり、かかる方法による場合は、内部に形成された厚膜の層が中間層となり、外側に形成された厚膜の層が最外層となる。
本発明の一実施形態の多層積層フィルムは、少なくとも一方の表面に塗布層を有することができる。かかる塗布層としては、滑り性を付与するための易滑層や、プリズム層や拡散層等との接着性を付与するためのプライマー層などが挙げられる。塗布層は、バインダー成分を含み、滑り性を付与するためにはたとえば粒子を含有させるとよい。易接着性を付与するためには、用いるバインダー成分を、接着したい層の成分と化学的に近いものとすることが挙げられる。また、塗布層を形成するための塗布液は、環境の観点から水を溶媒とする水系塗布液であることが好ましいが、特にそのような場合等において、多層積層フィルムに対する塗布液の濡れ性を向上させる目的で、界面活性剤を含有することができる。その他、塗布層の強度を高めるために架橋剤を添加したりなど、機能剤を添加してもよい。
本発明の一実施形態の多層積層フィルムの製造方法について詳述する。なお、ここで以下に示す製造方法は一例であり、本発明はこれに限定されない。また、異なる態様についても、以下を参照して得ることができる。
かくして本発明の一実施形態の多層積層フィルムが得られる。
(1)各層の厚み
多層積層フィルムをフィルム長手方向2mm、幅方向2cmに切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂(リファインテック(株)製エポマウント)にて包埋した。包埋されたサンプルをミクロトーム(LEICA製ULTRACUT UCT)で幅方向に垂直に切断し、50nm厚の薄膜切片にした。透過型電子顕微鏡(日立S−4300)を用いて加速電圧100kVにて観察撮影し、写真から各層の厚み(物理厚み)を測定した。
1μmを超える厚さの層について、多層構造の内部に存在しているものを中間層、最表層に存在しているものを最外層とし、それぞれの厚みを測定した。
なお、第1層か第2層かは、屈折率の態様により判断できるが、それが困難な場合は、NMRでの解析や、TEMでの解析による電子状態により判断することも可能である。
各層を構成する個々のポリエステルについて、それぞれ溶融させてダイより押出し、キャスティングドラム上にキャストしたフィルムをそれぞれ用意した。また、得られたフィルムを145℃にて一軸方向に5.9倍延伸した延伸フィルムを用意した。得られたキャストフィルムと延伸フィルムについて、それぞれ延伸方向(X方向)とその直交方向(Y方向)、厚み方向(Z方向)のそれぞれの屈折率(それぞれnX、nY、nZとする)を、メトリコン製プリズムカプラを用いて波長633nmにおける屈折率を測定して求め、延伸後の屈折率とした。
第1層と第2層とを個別に、各層の光学厚みの値を縦軸に入力し、各層の層番号を横軸に入力した際の層厚みプロファイルの任意の領域において、膜厚が増加傾向を示す範囲内での各層の層数を5等分し、膜厚が厚くなる方向に、等分された各エリアでの膜厚の平均値が単調に増加している場合は単調増加であるとし、そうでない場合は単調増加でないとした。
製膜機械軸方向に、幅約30mmで約6mの長さで切り出し、短冊状のサンプルを用意した。その表面をアルコールで拭き、ゴミ採りをしたのち、電子マイクロメータ及びレコーダー(K−312A,K310B、安立電気(株)製)を使用してフィルム上を25mm/sで走行させ、製膜機械軸方向0.25mmピッチで測定長5mとして厚みを測定しグラフを作成した。得られたグラフの厚みの最大値、最小値および平均値をそれぞれRmax、Rmin、Raveとした。RmaxとRminの差をRaveで割ることで厚み斑R値を算出した。
ライトボックス(LED Viewer Pro,FUJICOLOR)に60mm角に切ったフィルムを置き、その上に偏光板を置いた状態で、フィルムを透過軸が横になる方向から斜め60度から見たときに見える反射軸方向に平行な色むらの本数を数えた。その際、偏光板の透過軸はフィルムの透過軸と並行になるようにした。色むらの本数に応じてA〜Eの評価をした。
A:色むらがない
B:色むらが1本あるが、色むら個所と良好部の色の違いが小さく、境界線が曖昧
C:色むらが1本
D:色むらが2本
E:色むらが3本以上
また、色むらがまだら状である場合はフィルムを任意の方向から斜め60度から見た時に見える面積が1cm2以上の色斑の数によって、A〜Eの評価をした。
A:色むらがない
B:色むらが1か所あるが、色むら個所と良好部の色の違いが小さく、境界線が曖昧
C:色むらが1か所
D:色斑が2〜3か所
E:色斑が4か所以上
偏光フィルム測定装置(日本分光株式会社製「VAP7070S」)を用いて、得られた多層積層フィルムの透過スペクトルを測定した。なお、測定はスポット径調整用マスクΦ1.4、および変角ステージを使用し、測定光の入射角は0度設定とし、クロスニコルサーチ(650nm)で定まる多層積層フィルムの透過軸に直行する軸(反射軸と呼ぶ)の380〜780nmの範囲における透過率を、5nm間隔にて測定した。反射軸の380〜780nmの透過率の平均値を平均透過率とし、100−平均透過率で算出できる数値を、平均反射率とした。平均透過値が50%以上であれば、測定した多層積層フィルムは反射可能であると判断した。平均反射率をもとに、A〜Dの評価をした。
A:90%以上
B:90%未満〜80%以上
C:80%未満〜50%以上
D:50%未満
第1層用ポリエステルとして、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル、そしてエチレングリコールを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、酸成分の95モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の5モル%がテレフタル酸成分、グリコール成分がエチレングリコール成分である共重合ポリエステル(固有粘度0.64dl/g)(o―クロロフェノール、35℃、以下同様)を準備した。
第2層用ポリエステルとして、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル、そしてエチレングリコールとトリメチレングリコールを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、酸成分の50モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の50モル%がテレフタル酸成分、グリコール成分の85モル%がエチレングリコール成分、グリコール成分の15モル%がトリメチレングリコール成分である共重合ポリエステル(固有粘度0.63dl/g)を準備した。
第1層用にポリエステルAを170℃で5時間乾燥し、第2層用にポリエステルBを85℃で8時間乾燥した後、それぞれ第1、第2の押し出し機に供給し、300℃まで加熱して溶融状態とし、第1層用ポリエステルを139層、第2層用ポリエステルを138層に分岐させた後、第1層と第2層が交互に積層され、かつ表1に示すような層厚みプロファイルとなるような櫛歯を備える多層フィードブロック装置を使用して、総数277層の積層状態の溶融体とし、その積層状態を保持したまま、その両側に第3の押し出し機から第2層用ポリエステルと同じポリエステルを3層フィードブロックへと導き、層数277層の積層状態(両表層は第1層である)の溶融体の積層方向の両側にバッファ層をさらに積層した。両側のバッファ層の厚みの合計が全体の47%となるよう第3の押し出し機の供給量を調整した。その積層状態をさらにレイヤーダブリングブロックにて、2分岐して1:1の比率で積層し、内部に中間層、最表層に2つの最外層を含む全層数557層の未延伸多層積層フィルムを作製した。
この未延伸多層積層フィルムを130℃の温度で幅方向に5.9倍に延伸した。得られた1軸延伸多層積層フィルムの厚みは75μmであった。また、屈折率測定の結果、第1層は複屈折性であり、第2層は等方性であった。
表1に示す層厚みプロファイルとなるように用いる多層フィードブロック装置を変更した以外は実施例1と同様にして、多層積層フィルムを得た。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。
Claims (3)
- 第1の樹脂を含む複屈折性の第1層と第2の樹脂を含む等方性の第2層との多層交互積層体を有する多層積層フィルムであって、
前記第1層と前記第2層の光学干渉により波長380〜780nmにある光を反射可能である層厚みプロファイルを有し、
第1層の光学厚みでの層厚みプロファイルは、第1の単調増加領域を有し、前記第1の単調増加領域において光学厚みが100nm以上である最も薄い層を1番目の層とし、光学厚みが190nm以下である最も厚い層をm番目の層としたときに、0.8×m(0.8×mが整数でない場合は四捨五入した整数)番目の層の光学厚みが140〜180nmの範囲にあり、
第2層の光学厚みでの層厚みプロファイルは、第2の単調増加領域を有し、前記第2の単調増加領域において光学厚みが120nm以上である最も薄い層を1番目の層とし、光学厚みが350nm以下である最も厚い層をn番目の層としたときに、0.8×n(0.8×nが整数でない場合は四捨五入した整数)番目の層の光学厚みが150〜280nmの範囲にある、
多層積層フィルム。 - 請求項1に記載の多層積層フィルムを含む輝度向上部材。
- 請求項1に記載の多層積層フィルムを含む液晶ディスプレイ用偏光板。
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