KR20210004985A - 광대역 파장 필름 및 그 제조 방법, 그리고 원 편광 필름의 제조 방법 - Google Patents

광대역 파장 필름 및 그 제조 방법, 그리고 원 편광 필름의 제조 방법 Download PDF

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KR20210004985A
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카즈히로 오사토
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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

길이 방향과 평행 또는 수직한 지상축을 갖는 수지 필름으로서의 층(A)를 준비하는 제 1 공정과; 층(A) 상에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)를 형성하여, 복층 필름을 얻는 제 2 공정과; 복층 필름을 경사 방향으로 연신하여, λ/2층 및 λ/4층을 구비하는 장척의 광대역 파장 필름을 얻는 제 3 공정;을 이 순서로 포함하고, 광대역 파장 필름의 λ/2층 및 λ/4층이 식(1)을 만족하는, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
θ(λ/4) = {45° + 2 × θ(λ/2)} ± 5° (1)
(θ(λ/2)는 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 λ/2층의 지상축이 이루는 각도를 나타내고, θ(λ/4)는 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 λ/4층의 지상축이 이루는 각도를 나타낸다.)

Description

광대역 파장 필름 및 그 제조 방법, 그리고 원 편광 필름의 제조 방법
본 발명은, 광대역 파장 필름 및 그 제조 방법, 그리고 원 편광 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
2층 이상의 층을 구비하는 광학 필름의 제조 방법에 대하여, 종래부터 여러 가지 검토가 이루어지고 있었다(특허문헌 1 ~ 3 참조).
국제 공개 제2016/047465호 국제 공개 제2009/031433호 일본 공개특허공보 2009-237534호
넓은 파장 대역에 있어서 파장판으로서 기능할 수 있는 광대역 파장 필름으로서, λ/2판 및 λ/4판을 조합하여 포함하는 필름이 알려져 있다. 이러한 광대역 파장 필름은, 종래, 어느 필름을 연신하여 λ/2판을 얻는 공정과, 다른 필름을 연신하여 λ/4판을 얻는 공정과, 이들 λ/2판 및 λ/4판을 첩합하여 광대역 파장 필름을 얻는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조되는 것이 일반적이었다.
또한, 상기의 광대역 파장 필름을, 직선 편광판으로서 기능할 수 있는 필름으로서의 직선 편광 필름과 조합함으로써, 원 편광 필름을 얻는 기술이 알려져 있다. 일반적으로, 장척의 직선 편광 필름은, 그 길이 방향 또는 폭 방향에 흡수축을 갖는다. 따라서, 장척의 직선 편광 필름에 광대역 파장 필름을 조합하여 원 편광 필름을 얻는 경우, λ/2판의 지상축은, 그 길이 방향과 평행이 아니고 수직도 아닌 경사 방향에 있는 것이 요구된다.
상기와 같이 경사 방향에 지상축을 갖는 원하는 λ/2판을 용이하게 제조하기 위하여, 출원인은, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 연신을 2회 이상 행하는 기술을 개발하였다. 그러면, 광대역 파장 필름의 제조 방법의 전체에서는, λ/4판을 얻기 위한 1회 이상의 연신과, λ/2판을 얻기 위한 2회 이상의 연신을 행하게 되므로, 합계의 연신 횟수는 3회 이상이 된다. 그러나, 연신 횟수가 3회 이상으로 많으면, 조작이 번잡하였다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 창안된 것으로, 적은 공정수로 효율 좋게 제조할 수 있는 광대역 파장 필름 및 그 제조 방법; 및, 상기의 광대역 파장 필름의 제조 방법을 포함하는 원 편광 필름의 제조 방법;을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기의 과제를 해결하기 위하여 예의 검토하였다. 그 결과, 본 발명자는, 길이 방향과 평행 또는 수직한 지상축을 갖는 수지 필름으로서의 층(A)를 준비하는 제 1 공정과; 층(A) 상에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)를 형성하여, 복층 필름을 얻는 제 2 공정과; 복층 필름을, 당해 복층 필름의 길이 방향에 대하여 평행이 아니고 수직도 아닌 경사 방향으로 연신하여, λ/2층 및 λ/4층을 구비하는 장척의 광대역 파장 필름을 얻는 제 3 공정;을 이 순서로 포함하는 제조 방법에 의하면, 적은 공정수로 효율 좋게 광대역 파장 필름을 제조할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 하기의 것을 포함한다.
[1] 장척의 수지 필름으로서의 층(A)를 준비하는 제 1 공정과;
상기 층(A) 상에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)를 형성하여, 복층 필름을 얻는 제 2 공정과;
상기 복층 필름을, 상기 복층 필름의 길이 방향에 대하여 평행이 아니고 수직도 아닌 경사 방향으로 연신하여, λ/2층 및 λ/4층을 구비하는 장척의 광대역 파장 필름을 얻는 제 3 공정;을 이 순서로 포함하고,
상기 제 1 공정에서 준비되는 상기 층(A)가, 당해 층(A)의 길이 방향과 평행 또는 수직한 지상축을 갖고,
상기 광대역 파장 필름의 상기 λ/2층 및 상기 λ/4층이, 하기 식(1)을 만족하는, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
θ(λ/4) = {45° + 2 × θ(λ/2)} ± 5° (1)
(상기 식(1)에 있어서,
θ(λ/2)는, 상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여, 상기 λ/2층의 지상축이 이루는 각도를 나타내고,
θ(λ/4)는, 상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여, 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도를 나타낸다.)
[2] 상기 제 3 공정이, 상기 복층 필름을, 당해 복층 필름의 길이 방향에 대하여 45° 이하의 각도를 이루는 경사 방향으로 연신하는 것을 포함하는, [1]에 기재된 광대역 파장 필름의 제조 방법.
[3] 상기의 각도 θ(λ/2)가, 27.5° ± 10°의 범위에 있는, [1] 또는 [2]에 기재된 광대역 파장 필름의 제조 방법.
[4] 상기의 각도 θ(λ/4)가, 100° ± 20°의 범위에 있는, [1] ~ [3] 중 어느 한 항에 기재된 광대역 파장 필름의 제조 방법.
[5] 상기 λ/2층이, 상기 층(A)를 연신하여 얻어진 층인, [1] ~ [4] 중 어느 한 항에 기재된 광대역 파장 필름의 제조 방법.
[6] 상기 λ/4층이, 상기 층(B)를 연신하여 얻어진 층인, [1] ~ [5] 중 어느 한 항에 기재된 광대역 파장 필름의 제조 방법.
[7] [1] ~ [6] 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 광대역 파장 필름을 제조하는 공정과;
상기 광대역 파장 필름과, 장척의 직선 편광 필름을 첩합하는 공정;을 포함하는, 원 편광 필름의 제조 방법.
[8] 상기 직선 편광 필름이, 당해 직선 편광 필름의 길이 방향에 흡수축을 갖는, [7]에 기재된 원 편광 필름의 제조 방법.
[9] 장척의 광대역 파장 필름으로서,
상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 27.5° ± 10°의 각도를 이루는 지상축을 갖는 λ/2층과,
상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 100° ± 20°의 각도를 이루는 지상축을 갖는 λ/4층을 구비한 공연신 필름인, 장척의 광대역 파장 필름.
본 발명에 의하면, 적은 공정수로 효율 좋게 제조할 수 있는 광대역 파장 필름 및 그 제조 방법; 및, 상기의 광대역 파장 필름의 제조 방법을 포함하는 원 편광 필름의 제조 방법;을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광대역 파장 필름의 제조 방법의 제 1 공정에서 준비되는 수지 필름으로서의 층(A)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광대역 파장 필름의 제조 방법의 제 2 공정에서 얻어지는 복층 필름을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광대역 파장 필름의 제조 방법의 제 3 공정에서 얻어지는 광대역 파장 필름을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시형태 및 예시물을 나타내어 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태 및 예시물에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위 및 그 균등한 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, 「장척」의 필름이란, 폭에 대하여 5배 이상의 길이를 갖는 필름을 말하며, 바람직하게는 10배 혹은 그 이상의 길이를 갖고, 구체적으로는 롤상으로 권취되어 보관 또는 운반되는 정도의 길이를 갖는 필름을 말한다. 필름의 길이의 상한은, 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 폭에 대하여 10만배 이하로 할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, 필름 또는 층의 지상축이란, 별도로 언급하지 않는 한, 당해 필름 또는 층의 면내에 있어서의 지상축을 나타낸다.
이하의 설명에 있어서, 필름 또는 층의 배향각이란, 별도로 언급하지 않는 한, 당해 필름 또는 층의 지상축이, 당해 필름 또는 층의 길이 방향에 대하여 이루는 각도를 나타낸다.
이하의 설명에 있어서, 복수의 층을 구비하는 부재에 있어서의 각 층의 광학축(지상축, 투과축, 흡수축 등)이 이루는 각도는, 별도로 언급하지 않는 한, 상기의 층을 두께 방향에서 보았을 때의 각도를 나타낸다.
이하에 설명에서는, 어느 제품(광대역 파장 필름, 원 편광 필름 등)의 면내의 광학축(지상축, 투과축, 흡수축 등)의 방향 및 기하학적 방향(필름의 길이 방향 및 폭 방향 등)의 각도 관계는, 별도로 언급하지 않는 한, 어느 방향의 시프트를 플러스, 다른 방향의 시프트를 마이너스로 하여 규정되고, 당해 플러스 및 마이너스의 방향은, 당해 제품 내의 구성 요소에 있어서 공통적으로 규정된다. 예를 들어, 어느 광대역 파장 필름에 있어서, 「광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 λ/2층의 지상축이 이루는 각도가 27.5°이고, 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 λ/4층의 지상축이 이루는 각도가 100°이다」라는 것은, 하기의 2가지의 경우를 나타낸다:
·당해 광대역 파장 필름을, 그 어느 일방의 면으로부터 관찰하면, λ/2층의 지상축이, 광대역 파장 필름의 길이 방향으로부터 시계 방향으로 27.5° 시프트되고, 또한, λ/4층의 지상축이, 광대역 파장 필름의 길이 방향으로부터 시계 방향으로 100° 시프트되어 있다.
·당해 광대역 파장 필름을, 그 어느 일방의 면으로부터 관찰하면, λ/2층의 지상축이, 광대역 파장 필름의 길이 방향으로부터 반시계 방향으로 27.5° 시프트되고, 또한, λ/4층의 지상축이, 광대역 파장 필름의 길이 방향으로부터 반시계 방향으로 100° 시프트되어 있다.
이하의 설명에 있어서, 장척의 필름의 경사 방향이란, 별도로 언급하지 않는 한, 그 필름의 면내 방향으로서, 그 필름의 길이 방향과 평행도 아니고 수직도 아닌 방향을 나타낸다.
이하의 설명에 있어서, 어느 필름의 정면 방향이란, 별도로 언급하지 않는 한, 당해 필름의 주면의 법선 방향을 의미하고, 구체적으로는 상기 주면의 편각 0° 또한 방위각 0°의 방향을 가리킨다.
이하의 설명에 있어서, 어느 필름의 경사 방향이란, 별도로 언급하지 않는 한, 당해 필름의 주면과 평행도 수직도 아닌 방향을 의미하고, 구체적으로는 상기 주면의 편각이 0°보다 크고 90°보다 작은 범위의 방향을 가리킨다.
이하의 설명에 있어서, 고유 복굴절이 플러스인 재료란, 별도로 언급하지 않는 한, 연신 방향의 굴절률이 그것과 직교하는 방향의 굴절률보다 커지는 재료를 의미한다. 또한, 고유 복굴절이 마이너스인 재료란, 별도로 언급하지 않는 한, 연신 방향의 굴절률이 그것과 직교하는 방향의 굴절률보다 작아지는 재료를 의미한다. 고유 복굴절의 값은 유전율 분포로부터 계산할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, 「(메트)아크릴」은, 「아크릴」, 「메타크릴」 및 이들의 조합을 포함한다.
이하의 설명에 있어서, 층의 면내 리타데이션 Re는, 별도로 언급하지 않는 한, Re = (nx - ny) × d로 나타내어지는 값이다. 또한, 층의 두께 방향의 리타데이션 Rth는, 별도로 언급하지 않는 한, Rth = [{(nx + ny)/2} - nz] × d로 나타내어지는 값이다. 또한, 층의 NZ 계수는, 별도로 언급하지 않는 한, (nx - nz)/(nx - ny)로 나타내어지는 값이다. 여기서, nx는, 층의 두께 방향과 수직한 방향(면내 방향)으로서 최대의 굴절률을 부여하는 방향의 굴절률을 나타낸다. ny는, 층의 상기 면내 방향으로서 nx의 방향과 직교하는 방향의 굴절률을 나타낸다. nz는 층의 두께 방향의 굴절률을 나타낸다. d는, 층의 두께를 나타낸다. 측정 파장은, 별도로 언급하지 않는 한, 590nm이다.
이하의 설명에 있어서, 요소의 방향이 「평행」, 「수직」, 및 「직교」란, 별도로 언급하지 않는 한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내, 예를 들어 ± 3°, ± 2°, 또는 ± 1°의 범위 내에서의 오차를 포함하고 있어도 된다.
[1. 개요]
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광대역 파장 필름의 제조 방법의 제 1 공정에서 준비되는 수지 필름으로서의 층(A)(100)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광대역 파장 필름의 제조 방법의 제 2 공정에서 얻어지는 복층 필름(200)을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광대역 파장 필름의 제조 방법의 제 3 공정에서 얻어지는 광대역 파장 필름(300)을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 광대역 파장 필름(300)의 제조 방법은,
(1) 도 1에 나타내는 바와 같이, 장척의 수지 필름으로서의 층(A)(100)를 준비하는 제 1 공정과;
(2) 층(A)(100) 상에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)(210)를 형성하여, 도 2에 나타내는 복층 필름(200)을 얻는 제 2 공정과;
(3) 복층 필름(200)을 연신하여, 도 3에 나타내는 장척의 광대역 파장 필름(300)을 얻는 제 3 공정;
을 이 순서로 포함한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 공정에서 준비되는 층(A)(100)는, 당해 층(A)(100)의 길이 방향과 평행 또는 수직한 지상축(A100)을 갖는다. 제 2 공정에서 이 층(A)(100) 상에 층(B)(210)를 형성하여 도 2에 나타내는 복층 필름(200)을 얻은 후에, 복층 필름(200)을 제 3 공정에서 연신한다. 이 연신은, 원하는 방향에 지상축을 갖는 λ/2층 및 λ/4층이 얻어지도록, 당해 복층 필름(200)의 길이 방향에 대하여 평행이 아니고 수직도 아닌 경사 방향으로 행한다.
제 3 공정에서의 연신에 의해, 층(A)(100) 및 층(B)(210)를 동시에 연신하는 공연신이 행하여진다. 따라서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 층(A)(100)에서는, 지상축(A100)의 방향의 조정과, 광학 특성의 조정이 행하여진다. 한편, 층(B)(210)에 지상축(A210)이 나타나고, 광학 특성이 발현한다. 연신 후의 층(A)(100)는 λ/2층 및 λ/4층 중 일방으로서 기능하고, 연신 후의 층(B)(210)는 λ/2층 및 λ/4층 중 타방으로서 기능한다. 따라서, 상기의 제조 방법에 의해, λ/2층 및 λ/4층을 구비하는 광대역 파장 필름(300)이 얻어진다. 도 3에서는, 연신 후의 층(A)(100)가 λ/2층으로서 기능하고, 연신 후의 층(B)(210)가 λ/4층으로서 기능하는 예를 나타내는데, 광대역 파장 필름(300)의 구성은 이 예에 한정되지 않는다.
상기의 λ/2층 및 λ/4층은, 하기 식(1)을 만족한다.
θ(λ/4) = {45° + 2 × θ(λ/2)} ± 5° (1)
식(1)은, θ(λ/4)가 「{45° + 2 × θ(λ/2)} - 5°」 이상 「{45° + 2 × θ(λ/2)} + 5°」 이하의 범위에 있는 것을 나타낸다. 식(1)에 있어서, θ(λ/2)는, 광대역 파장 필름(300)의 길이 방향(A300)에 대하여, λ/2층의 지상축(A100)이 이루는 각도를 나타낸다. 또한, θ(λ/4)는, 광대역 파장 필름(300)의 길이 방향(A300)에 대하여, λ/4층의 지상축(A210)이 이루는 각도를 나타낸다. 이 식(1)을 만족하는 λ/2층 및 λ/4층의 조합을 포함함으로써, 광대역 파장 필름(300)은, 넓은 파장 범위에 있어서 당해 필름을 투과하는 광에 그 광의 파장의 대략 1/4 파장의 면내 리타데이션을 부여하는 것이 가능한 광대역 파장 필름으로서 기능할 수 있다.
통상, 광대역 파장 필름(300)의 길이 방향(A300), λ/4층의 길이 방향(도시 생략), 및 λ/2층의 길이 방향(도시 생략)은, 일치한다. 따라서, 각도 θ(λ/2)는, λ/2층의 길이 방향에 대하여 당해 λ/2층의 지상축(A100)이 이루는 배향각을 나타내므로, 이하, 「배향각 θ(λ/2)」라고 부르는 경우가 있다. 또한, 각도 θ(λ/4)는, λ/4층의 길이 방향에 대하여 당해 λ/4층의 지상축(A210)이 이루는 배향각을 나타내므로, 이하, 「배향각 θ(λ/4)」라고 부르는 경우가 있다.
[2. 제 1 공정]
제 1 공정에서는, 면내의 소정의 방향에 지상축을 갖는 장척의 수지 필름으로서의 층(A)를 준비한다. 이 층(A)로는, 2층 이상의 층을 포함하는 복층 구조의 수지 필름을 사용해도 되는데, 통상은, 1층만을 포함하는 단층 구조의 수지 필름을 사용한다.
수지 필름을 형성하는 수지로는, 중합체를 포함하고, 필요에 따라 임의의 성분을 더 포함하는 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 특히, 층(A)에 포함되는 수지로는, 고유 복굴절이 마이너스인 수지를 사용해도 되는데, 광대역 파장 필름의 제조를 특히 용이하게 행할 수 있는 점에서, 고유 복굴절이 플러스인 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
고유 복굴절이 플러스인 수지는, 통상, 고유 복굴절이 플러스인 중합체를 포함한다. 고유 복굴절이 플러스인 중합체의 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리페닐렌술파이드 등의 폴리아릴렌술파이드; 폴리비닐알코올; 폴리카보네이트; 폴리아릴레이트; 셀룰로오스에스테르 중합체, 폴리에테르술폰; 폴리술폰; 폴리아릴술폰; 폴리염화비닐; 노르보르넨 중합체 등의 고리형 올레핀 중합체; 봉상 액정 폴리머 등을 들 수 있다. 이들 중합체는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 또한, 중합체는, 단독 중합체여도 되고, 공중합체여도 된다. 이들 중에서도, 리타데이션의 발현성 및 저온에서의 연신성이 우수한 점에서, 폴리카보네이트 중합체가 바람직하다. 또한, 기계 특성, 내열성, 투명성, 저흡습성, 치수 안정성, 및 경량성이 우수한 점에서, 고리형 올레핀 중합체가 바람직하다.
층(A)에 포함되는 수지에 있어서의 중합체의 비율은, 바람직하게는 50 중량% ~ 100 중량%, 보다 바람직하게는 70 중량% ~ 100 중량%, 특히 바람직하게는 90 중량% ~ 100 중량%이다. 중합체의 비율이 상기 범위에 있는 경우, 층(A) 및 광대역 파장 필름이 충분한 내열성 및 투명성을 얻을 수 있다.
층(A)에 포함되는 수지는, 중합체에 조합하여, 상기 중합체 이외의 임의의 성분을 더 포함할 수 있다. 임의의 성분으로는, 예를 들어, 안료, 염료 등의 착색제; 가소제; 형광 증백제; 분산제; 열 안정제; 광 안정제; 자외선 흡수제; 대전 방지제; 산화 방지제; 미립자; 계면 활성제 등을 들 수 있다. 이들 성분은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
층(A)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도 TgA는, 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 110℃ 이상, 특히 바람직하게는 120℃ 이상이고, 바람직하게는 190℃ 이하, 보다 바람직하게는 180℃ 이하, 특히 바람직하게는 170℃ 이하이다. 층(A)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도가 상기 범위의 하한값 이상인 경우, 층(A)를 연신하여 얻어지는 층(λ/2층 또는 λ/4층)의 고온 환경하에서의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 층(A)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도가 상기 범위의 상한값 이하인 경우, 연신 처리를 용이하게 행할 수 있다.
제 1 공정에서 준비되는 층(A)가 갖는 지상축은, 당해 층(A)의 길이 방향과 평행 또는 수직하다. 따라서, 층(A)의 지상축이 당해 층의 길이 방향에 대하여 이루는 배향각은, 하기 (a1) 및 (a2) 중 어느 하나를 만족하는 것이 바람직하다.
(a1): 층(A)의 배향각이, 바람직하게는 -3° 이상, 더욱 바람직하게는 -2° 이상, 특히 바람직하게는 -1° 이상이고, 바람직하게는 3° 이하, 더욱 바람직하게는 2° 이하, 특히 바람직하게는 1° 이하이다.
(a2): 층(A)의 배향각이, 바람직하게는 87° 이상, 더욱 바람직하게는 88° 이상, 특히 바람직하게는 89° 이상이고, 바람직하게는 93° 이하, 더욱 바람직하게는 92° 이하, 특히 바람직하게는 91° 이하이다.
이러한 지상축을 갖는 층(A)를 사용한 경우, 바람직한 광학 특성을 갖는 광대역 파장 필름을 용이하게 얻을 수 있다.
제 1 공정에서 준비되는 층(A)의 리타데이션 및 NZ 계수 등의 광학 특성은, 당해 층(A)를 연신하여 얻어지는 층의 광학 특성에 따라 설정할 수 있다.
예를 들어, 층(A)를 연신하여 λ/2층을 얻고자 하는 경우, 층(A)의 면내 리타데이션은, 바람직하게는 150nm 이상, 보다 바람직하게는 180nm 이상, 특히 바람직하게는 200nm 이상이고, 바람직하게는 400nm 이하, 보다 바람직하게는 380nm 이하, 특히 바람직하게는 350nm 이하이다. 또한, 층(A)의 NZ 계수는, 바람직하게는 1.0 이상, 보다 바람직하게는 1.1 이상, 특히 바람직하게는 1.15 이상이고, 바람직하게는 1.7 이하, 보다 바람직하게는 1.65 이하, 특히 바람직하게는 1.6 이하이다.
제 1 공정에서 준비되는 층(A)의 두께는, 원하는 광대역 파장 필름이 얻어지는 범위에서 임의로 설정할 수 있다. 층(A)의 구체적인 두께는, 바람직하게는 20μm 이상, 보다 바람직하게는 25μm 이상, 특히 바람직하게는 30μm 이상이고, 바람직하게는 100μm 이하, 보다 바람직하게는 95μm 이하, 특히 바람직하게는 90μm 이하이다. 층(A)의 두께가 상기 범위에 있는 경우, 제 3 공정에서의 연신에 의해 원하는 광학 특성을 갖는 λ/2층 또는 λ/4층을 용이하게 얻을 수 있다.
층(A)는, 적절한 장척의 수지 필름을 연신하여, 당해 수지 필름에 지상축을 발현시키는 것을 포함하는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다. 이하의 설명에서는, 연신 처리가 실시되기 전의 수지 필름을 「연신 전 필름」이라고 부르고, 연신 후에 얻어지는 수지 필름을 「연신 필름」이라고 부르는 경우가 있다.
연신 전 필름은, 예를 들어, 용융 성형법 또는 용액 유연법에 의해 제조할 수 있다. 용융 성형법의 보다 구체적인 예로는, 압출 성형법, 프레스 성형법, 인플레이션 성형법, 사출 성형법, 블로우 성형법, 및 연신 성형법을 들 수 있다. 이들 방법 중에서도, 기계 강도 및 표면 정밀도가 우수한 층(A)를 얻기 위하여, 압출 성형법, 인플레이션 성형법, 또는 프레스 성형법이 바람직하고, 그 중에서도 효율 좋게 간단히 층(A)를 제조할 수 있는 관점에서 압출 성형법이 특히 바람직하다.
장척의 연신 전 필름을 준비한 후에, 그 장척의 연신 전 필름을 연신하여, 연신 필름으로서의 층(A)를 얻을 수 있다.
층(A)의 지상축은, 통상, 연신 전 필름을 연신한 것에 의하여 발현한다. 따라서 연신 전 필름의 연신 방향은, 층(A)의 지상축의 방향에 따라 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연신 전 필름이 고유 복굴절이 플러스인 수지로 형성되어 있는 경우, 연신 전 필름의 연신 방향은, 제 1 공정에서 준비하고자 하는 층(A)의 지상축과 평행한 방향으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어, 연신 전 필름이 고유 복굴절이 마이너스인 수지로 형성되어 있는 경우, 연신 전 필름의 연신 방향은, 제 1 공정에서 준비하고자 하는 층(A)의 지상축과 수직한 방향으로 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 연신 전 필름의 연신 방향은, 당해 연신 전 필름의 길이 방향과 평행 또는 수직한 방향인 것이 바람직하다. 특히, 원하는 광대역 파장 필름을 용이하게 제조하는 관점에서는, 연신 전 필름의 연신 방향은, 당해 연신 전 필름의 길이 방향과 수직한 방향이 바람직하다.
연신 전 필름의 연신 배율은, 바람직하게는 1.1배 이상, 보다 바람직하게는 1.2배 이상이고, 바람직하게는 4.0배 이하, 보다 바람직하게는 3.0배 이하이다. 연신 배율이 상기 범위의 하한값 이상인 경우, 연신 방향의 굴절률을 크게 할 수 있다. 또한, 연신 배율이 상기 범위의 상한값 이하인 경우, 층(A)를 연신하여 얻어지는 층의 지상축의 방향을 용이하게 제어할 수 있다.
연신 전 필름의 연신 온도는, 바람직하게는 TgA 이상, 보다 바람직하게는 「TgA + 2℃」 이상, 특히 바람직하게는 「TgA + 5℃」 이상이고, 바람직하게는 「TgA + 40℃」 이하, 보다 바람직하게는 「TgA + 35℃」 이하, 특히 바람직하게는 「TgA + 30℃」 이하이다. 여기서, TgA란, 층(A)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도를 말한다. 연신 온도가 상기의 범위에 있는 경우, 연신 전 필름에 포함되는 분자를 확실하게 배향시킬 수 있으므로, 원하는 광학 특성을 갖는 층(A)를 용이하게 얻을 수 있다.
상술한 연신은, 통상, 연신 전 필름을 길이 방향으로 연속적으로 반송하면서, 롤 연신기, 텐터 연신기 등의 적절한 연신기를 사용하여 행할 수 있다. 예를 들어, 연신 전 필름을 당해 연신 전 필름의 길이 방향으로 연신하는 경우에는, 롤 연신기를 사용하는 것이 바람직하다. 롤 연신기에 의해, 자유 1축 연신을 용이하게 행할 수 있다. 자유 1축 연신이란, 어느 일방향으로의 연신으로서, 연신되는 방향 이외의 방향에 구속력을 가하지 않는 연신을 말한다. 이들 연신기로는, 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 것을 사용할 수 있다.
[3. 제 4 공정]
광대역 파장 필름의 제조 방법은, 제 1 공정에 있어서 층(A)를 준비한 후에, 필요에 따라, 층(A) 상에 박막층을 형성하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 적절한 박막층을 형성함으로써, 박막층은 이접착층(易接着層)으로서 기능하여, 층(A)와 층(B)의 결착력을 높일 수 있다. 또한, 박막층은, 내용매성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 박막층은, 통상, 수지에 의해 형성된다.
박막층의 재료로는, 예를 들어, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 아크릴우레탄 수지, 에스테르 수지, 에틸렌이민 수지 등을 들 수 있다. 아크릴 수지는, 아크릴 폴리머를 포함하는 수지이다. 또한, 우레탄 수지는, 폴리우레탄을 포함하는 수지이다. 아크릴 폴리머 및 폴리우레탄 등의 중합체는, 통상, 광범위한 종류의 수지에 대하여 높은 결착력을 가지므로, 층(A)와 층(B)의 결착력을 높일 수 있다. 또한, 이들 중합체는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
박막층의 재료로서의 수지는, 중합체에 조합하여, 내열 안정제, 내후 안정제, 레벨링제, 대전 방지제, 슬립제, 안티블로킹제, 방담제, 활제, 염료, 안료, 천연유, 합성유, 왁스, 입자 등의 임의의 성분을 포함하고 있어도 된다. 임의의 성분은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
박막층의 재료로서의 수지의 유리 전이 온도는, 층(A)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도 TgA, 및 층(B)에 포함되는 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgB보다 낮은 것이 바람직하다. 특히, 박막층의 재료로서의 수지의 유리 전이 온도와, 유리 전이 온도 TgA 및 TgB 중 낮은 쪽의 온도의 차는, 5℃ 이상이 바람직하고, 10℃ 이상이 보다 바람직하며, 20℃ 이상이 특히 바람직하다. 이에 의해, 제 3 공정에 있어서의 연신에 의해 박막층에 리타데이션이 발현하는 것을 억제할 수 있으므로, 광대역 파장 필름에서의 박막층이 광학 등방성을 가질 수 있다. 따라서, 광대역 파장 필름의 광학 특성의 조정을 용이하게 할 수 있다.
박막층은, 예를 들어, 박막층의 재료로서의 수지와, 용매를 포함하는 도공액을, 층(A) 상에 도공하는 것을 포함하는 방법에 의해 형성할 수 있다. 용매로는, 물을 사용해도 되고, 유기 용매를 사용해도 된다. 유기 용매로는, 예를 들어, 후술하는 층(B)의 형성에 사용할 수 있는 용매와 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 용매는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
또한, 상기의 도공액은, 가교제를 포함하고 있어도 된다. 가교제를 사용함으로써, 박막층의 기계적 강도를 높이거나, 박막층의 층(A) 및 층(B)에 대한 결착성을 높이거나 할 수 있다. 가교제로는, 예를 들어, 에폭시 화합물, 아미노 화합물, 이소시아네이트 화합물, 카르보디이미드 화합물, 옥사졸린 화합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 가교제의 양은, 도공액 중의 중합체 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1 중량부 이상, 보다 바람직하게는 5 중량부 이상이고, 바람직하게는 70 중량부 이하, 보다 바람직하게는 65 중량부 이하이다.
도공액의 도공 방법은, 예를 들어, 후술하는 층(B)의 형성에 이용할 수 있는 도공 방법과 동일한 방법을 들 수 있다.
층(A) 상에 도공액을 도공함으로써, 박막층을 형성할 수 있다. 이 박막층에는, 필요에 따라, 건조 및 가교 등의 경화 처리를 실시해도 된다. 건조 방법으로는, 예를 들어, 오븐을 사용한 가열 건조를 들 수 있다. 또한, 가교 방법으로는, 예를 들어, 가열 처리, 자외선 등의 활성 에너지선의 조사 처리 등의 방법을 들 수 있다.
[4. 제 2 공정]
제 1 공정에 있어서 층(A)를 준비하고, 필요에 따라 박막층을 형성한 후에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)를 형성하여, 복층 필름을 얻는 제 2 공정을 행한다. 이 제 2 공정에서는, 층(A) 상에 직접, 또는 박막층 등의 임의의 층을 개재하여 간접적으로 층(B)를 형성한다. 여기서 「직접」이란, 층(A)와 층(B) 사이에 임의의 층이 없는 것을 말한다.
고유 복굴절이 마이너스인 수지는, 통상은 열가소성 수지이며, 고유 복굴절이 마이너스인 중합체를 포함한다. 고유 복굴절이 마이너스인 중합체의 예를 들면, 스티렌 또는 스티렌 유도체의 단독 중합체 및 공중합체, 그리고, 스티렌 또는 스티렌 유도체와 임의의 모노머의 공중합체를 포함하는 폴리스티렌계 중합체; 폴리아크릴로니트릴 중합체; 폴리메틸메타크릴레이트 중합체; 혹은 이들의 다원 공중합 폴리머; 그리고, 셀룰로오스에스테르 등의 셀룰로오스 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 스티렌 또는 스티렌 유도체에 공중합시킬 수 있는 상기 임의의 모노머로는, 예를 들어, 아크릴로니트릴, 무수 말레산, 메틸메타크릴레이트, 및 부타디엔을 바람직한 것으로서 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리스티렌계 중합체 및 셀룰로오스 화합물이 바람직하다. 또한, 이들 중합체는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
고유 복굴절이 마이너스인 수지에 있어서의 중합체의 비율은, 바람직하게는 50 중량% ~ 100 중량%, 보다 바람직하게는 70 중량% ~ 100 중량%, 특히 바람직하게는 90 중량% ~ 100 중량%이다. 중합체의 비율이 상기 범위에 있는 경우, 층(B)를 연신하여 얻어지는 층(λ/2층 또는 λ/4층)이 적절한 광학 특성을 발현할 수 있다.
층(B)에 포함되는 고유 복굴절이 마이너스인 수지는, 가소제를 포함하는 것이 바람직하다. 가소제를 사용함으로써, 층(B)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도 TgB를 적절하게 조정할 수 있다. 가소제로는, 프탈산에스테르, 지방산에스테르, 인산에스테르, 및 에폭시 유도체 등을 들 수 있다. 가소제의 구체예로는, 일본 공개특허공보 2007-233114호에 기재된 것을 들 수 있다. 또한, 가소제는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
가소제 중에서도, 입수가 용이하고, 저렴한 점에서, 인산에스테르가 바람직하다. 인산에스테르의 예로는, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리옥틸포스페이트 등의 트리알킬포스페이트; 트리클로로에틸포스페이트 등의 할로겐 함유 트리알킬포스페이트; 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리스(이소프로필페닐)포스페이트, 크레실디페닐포스페이트 등의 트리아릴포스페이트; 옥틸디페닐포스페이트 등의 알킬-디아릴포스페이트; 트리(부톡시에틸)포스페이트 등의 트리(알콕시알킬)포스페이트; 등을 들 수 있다.
가소제의 양은, 층(B)에 포함되는 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 양 100 중량%에 대하여, 바람직하게는 0.001 중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.005 중량% 이상, 특히 바람직하게는 0.1 중량% 이상이고, 바람직하게는 20 중량% 이하, 보다 바람직하게는 18 중량% 이하, 특히 바람직하게는 15 중량% 이하이다. 가소제의 양이 상기의 범위에 있는 경우, 층(B)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도 TgB를 적절하게 조정할 수 있으므로, 원하는 광대역 파장 필름이 얻어지는 적절한 연신을 제 3 공정에서 용이하게 행하는 것이 가능하다.
고유 복굴절이 마이너스인 수지는, 상기의 중합체 및 가소제에 조합하여, 상기 중합체 및 가소제 이외의 임의의 성분을 더 포함할 수 있다. 임의의 성분으로는, 예를 들어, 층(A)에 포함되는 수지가 포함할 수 있는 임의의 성분과 동일한 예를 들 수 있다. 임의의 성분은, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다.
층(B)에 포함되는 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgB는, 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상, 그 중에서도 바람직하게는 110℃ 이상, 특히 바람직하게는 120℃ 이상이다. 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgB가 이와 같이 높은 경우, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 배향 완화를 저감할 수 있다. 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgB의 상한에 특별히 제한은 없으나, 통상은 200℃ 이하이다.
제 3 공정에 있어서의 연신에 의해 층(A) 및 층(B)의 양방의 광학 특성을 적절한 범위로 조정하는 관점에서, 층(A)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도 TgA와 층(B)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도 TgB는, 가까운 것이 바람직하다. 구체적으로는, 유리 전이 온도 TgA와 유리 전이 온도 TgB의 차의 절대값 |TgA - TgB|가, 바람직하게는 20℃ 이하, 보다 바람직하게는 15℃ 이하, 특히 바람직하게는 10℃ 이하이다.
층(B)는, 면내 리타데이션 및 지상축을 갖고 있어도 된다. 층(B)가 면내 리타데이션 및 지상축을 갖는 경우, 제 3 공정에서의 연신에 의해, 층(B)의 면내 리타데이션 및 지상축 방향이 조정된다. 그러나, 이러한 조정을 행하기 위한 연신 조건의 설정은, 복잡해지기 쉽다. 이에, 제 3 공정에서의 연신 후에 층(B)에 있어서 원하는 광학 특성 및 지상축 방향을 용이하게 얻는 관점에서는, 제 2 공정에서 형성하는 층(B)는, 면내 리타데이션 및 지상축을 갖지 않거나, 갖는다고 해도 면내 리타데이션이 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 층(B)의 면내 리타데이션은, 바람직하게는 0nm ~ 20nm, 보다 바람직하게는 0nm ~ 15nm, 특히 바람직하게는 0nm ~ 10nm이다.
제 2 공정에서 형성하는 층(B)의 두께는, 원하는 광대역 파장 필름이 얻어지는 범위에서 임의로 설정할 수 있다. 층(B)의 구체적인 두께는, 바람직하게는 3μm 이상, 보다 바람직하게는 5μm 이상, 특히 바람직하게는 7μm 이상이고, 바람직하게는 30μm 이하, 보다 바람직하게는 25μm 이하, 특히 바람직하게는 20μm 이하이다. 층(B)의 두께가 상기 범위에 있는 경우, 연신에 의해 원하는 광학 특성을 갖는 λ/2층 또는 λ/4층을 용이하게 얻을 수 있다.
층(B)의 형성 방법에 특별한 제한은 없고, 예를 들어, 도공법, 압출법, 첩합법 등의 형성 방법을 이용할 수 있다.
도공법에 의해 층(B)를 형성하는 경우, 제 2 공정은, 층(A) 상에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지를 포함하는 조성물을 도공하는 것을 포함한다. 상기의 조성물은, 통상, 고유 복굴절이 마이너스인 수지에 조합하여 용매를 더 포함하는 액상의 조성물이다. 용매로는, 예를 들어, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 3-메틸-2-부탄온, 메틸이소부틸케톤, 테트라하이드로푸란, 시클로펜틸메틸에테르, 아세틸아세톤, 시클로헥산온, 2-메틸시클로헥산온, 1,3-디옥소란, 1,4-디옥산, 2-펜탄온, N,N-디메틸포름아미드 등을 들 수 있다. 또한, 용매는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 사용해도 된다. 용매는, 용해, 배향 완화 등의 현상을 층(A)에 생기게 할 가능성이 있으나, 통상은, 액상의 조성물의 도공 두께가 얇고, 또한, 도공 후 신속하게 건조되므로, 상기의 현상의 정도는 무시할 수 있을 만큼 작다.
상기의 조성물의 도공 방법으로는, 예를 들어, 커튼 코팅법, 압출 코팅법, 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅법, 스프레이 코팅법, 슬라이드 코팅법, 인쇄 코팅법, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법, 갭 코팅법, 및 디핑법 등을 들 수 있다.
또한, 도공법에서는, 제 2 공정은, 조성물을 층(A) 상에 도공한 후에, 필요에 따라 도공된 조성물을 건조시키는 것을 포함한다. 건조에 의해 용매가 제거되어, 층(A) 상에 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)를 형성할 수 있다. 건조는, 예를 들어, 자연 건조, 가열 건조, 감압 건조, 감압 가열 건조 등의 건조 방법으로 행할 수 있다.
압출법에 의해 층(B)를 형성하는 경우, 제 2 공정은, 층(A) 상에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지를 압출하는 것을 포함한다. 수지의 압출은, 통상, 당해 수지가 용융된 상태에서 행하여진다. 또한, 수지는, 통상, 다이를 사용하여, 필름상으로 압출된다. 이와 같이 압출된 고유 복굴절이 마이너스인 수지가 층(A) 또는 박막층에 부착됨으로써, 층(A) 상에 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)를 형성할 수 있다. 또한, 압출법에 의해 층(B)를 형성하는 경우, 제 2 공정은, 통상, 압출되어 층(A)에 부착된 고유 복굴절이 마이너스인 수지를 냉각하여 경화시키는 것을 포함한다.
첩합법에 의해 층(B)를 형성하는 경우, 제 2 공정은, 층(A)에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 필름을 첩합하는 것을 포함한다. 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 필름의 제조 방법으로는, 예를 들어, 압출 성형법, 인플레이션 성형법, 프레스 성형법 등의 용융 성형법; 용액 유연법;을 들 수 있다. 또한, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 필름과 층(A)의 첩합에는, 필요에 따라, 접착제 또는 점착제를 사용해도 된다.
상술한 층(B)의 형성 방법 중에서도, 도공법이 바람직하다. 일반적으로, 고유 복굴절이 마이너스인 수지는, 기계적 강도가 낮은 경향이 있다. 그러나, 도공법에 의하면, 이와 같이 기계적 강도가 낮은 수지를 사용하면서, 층(B)를 용이하게 형성할 수 있다. 이 점에서, 예를 들어, 첩합법을 이용하는 경우, 적절한 지지 필름 상에 층(B)를 형성하고, 이 층(B)를 층(A)에 첩합하면, 층(B)의 파손을 억제하면서 층(A) 상에 층(B)를 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 지지 필름 상으로의 층(B)의 형성과, 이 지지 필름으로부터 층(A)로의 층(B)의 전사라는 많은 공정을 행하는 첩합법에 비하여, 도공법은, 층(B)의 형성에 필요로 하는 공정수를 적게 할 수 있다. 또한, 도공법에 의하면, 접착제 및 점착제가 불필요하다. 또한, 도공법에서는, 압출법보다 층(B) 자체의 두께를 얇게 하기 쉽다. 따라서, 얇은 광대역 파장 필름을 적은 공정수로 얻는 관점에서는, 도공법에 의해 층(B)를 형성하는 것이 바람직하다.
[5. 제 3 공정]
제 2 공정에 있어서 층(A) 및 층(B)를 구비하는 복층 필름을 얻은 후에, 이 복층 필름을 연신하여, 장척의 광대역 파장 필름을 얻는 제 3 공정을 행한다. 제 3 공정에서의 연신에 의해, 층(A)의 지상축의 방향이 조정되고, 또한, 층(A)의 광학 특성이 조정되어, λ/2층 및 λ/4층 중 일방이 얻어진다. 또한, 제 3 공정에서의 연신에 의해, 층(B)에 지상축이 나타나고, 또한, 층(B)에 광학 특성이 발현하여, λ/2층 및 λ/4층 중 타방이 얻어진다.
제 3 공정에서의 복층 필름의 연신은, 당해 복층 필름의 길이 방향에 대하여 평행이 아니고 수직도 아닌 경사 방향으로 행하여진다. 구체적인 연신 방향은, 복층 필름의 면내 방향 중에서, 원하는 광대역 파장 필름이 얻어지도록 설정된다.
예를 들어, 층(A)가 고유 복굴절이 플러스인 수지의 층인 경우에는, 층(A)의 지상축의 방향은, 제 3 공정에서의 연신에 의해, 그 연신 방향에 가까워지도록 변화한다. 또한, 예를 들어, 층(A)가 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층인 경우에는, 층(A)의 지상축의 방향은, 제 3 공정에서의 연신에 의해, 그 연신 방향과 수직한 방향에 가까워지도록 변화한다. 이와 같이, 통상, 층(A)의 지상축의 방향은, 제 3 공정에서의 연신에 의해 변화한다. 또한, 층(B)에서는, 통상, 제 3 공정에서의 연신에 의해, 그 연신 방향과 수직한 방향에 지상축이 나타난다. 따라서, 제 3 공정에서의 연신 방향은, 상기와 같은 층(A)에서의 지상축의 방향의 변화, 및 층(B)에서의 지상축의 발현에 의해, 원하는 방향에 지상축을 갖는 λ/2층 및 λ/4층이 얻어지도록 설정하는 것이 바람직하다.
제 3 공정에 있어서의 복층 필름의 연신 방향이, 당해 복층 필름의 길이 방향에 대하여 이루는 구체적인 각도는, 바람직하게는 4° 이상, 특히 바람직하게는 5° 이상이고, 바람직하게는 45° 이하, 보다 바람직하게는 30° 이하, 특히 바람직하게는 20° 이하이다. 이러한 연신 방향으로 복층 필름을 연신한 경우, λ/2층 및 λ/4층의 지상축의 방향을 용이하게 제어하는 것이 가능하다.
제 3 공정에 있어서의 복층 필름의 연신 방향과, 층(A)의 지상축이 이루는 각도의 크기(각도의 절대값)는, 바람직하게는 45° 이상, 보다 바람직하게는 60° 이상, 특히 바람직하게는 70° 이상이고, 바람직하게는 86° 이하, 특히 바람직하게는 85° 이하이다. 이러한 연신 방향으로 복층 필름을 연신한 경우, λ/2층 및 λ/4층의 지상축을, 식(1)의 관계를 만족하도록 조정하는 것이 용이해진다.
제 3 공정에 있어서의 연신 배율은, 바람직하게는 1.1배 이상, 보다 바람직하게는 1.15배 이상, 특히 바람직하게는 1.2배 이상이고, 바람직하게는 2.5배 이하, 보다 바람직하게는 2.2배 이하, 특히 바람직하게는 2.0배 이하이다. 제 3 공정에 있어서의 연신 배율이 상기 범위의 하한값 이상인 경우, 주름의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제 3 공정에 있어서의 연신 배율이 상기 범위의 상한값 이하인 경우, λ/2층 및 λ/4층의 지상축의 방향을 용이하게 제어하는 것이 가능해진다.
제 3 공정에 있어서의 연신 온도는, 층(A)에 포함되는 수지의 유리 전이 온도 TgA 및 층(B)에 포함되는 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 유리 전이 온도 TgB에 대하여, 하기의 조건(C1) 및 (C2)의 양방을 만족하는 것이 바람직하다.
(C1) 연신 온도가, 바람직하게는 TgA - 20℃ 이상, 보다 바람직하게는 TgA - 10℃ 이상, 특히 바람직하게는 TgA - 5℃ 이상이고, 바람직하게는 TgA + 30℃ 이하, 보다 바람직하게는 TgA + 25℃ 이하, 특히 바람직하게는 TgA + 20℃ 이하의 온도이다.
(C2) 연신 온도가, 바람직하게는 TgB - 20℃ 이상, 보다 바람직하게는 TgB - 10℃ 이상, 특히 바람직하게는 TgB - 5℃ 이상이고, 바람직하게는 TgB + 30℃ 이하, 보다 바람직하게는 TgB + 25℃ 이하, 특히 바람직하게는 TgB + 20℃ 이하의 온도이다.
이러한 연신 온도에서 연신을 행함으로써, 층(A)의 광학 특성을 적절하게 조정할 수 있고, 또한, 층(B)에 원하는 광학 특성을 발현시킬 수 있다. 따라서, 원하는 광학 특성을 갖는 광대역 파장 필름을 얻을 수 있다.
상술한 제 3 공정에서의 연신은, 임의의 연신기를 사용하여 행할 수 있고, 예를 들어, 텐터 연신기, 롤 연신기를 사용하여 행할 수 있다. 이들 연신기를 사용한 연신은, 장척의 복층 필름을 길이 방향으로 연속적으로 반송하면서 행하는 것이 바람직하다.
[6. 임의의 공정]
상술한 광대역 파장 필름의 제조 방법은, 상술한 공정에 조합하여, 임의의 공정을 더 포함하고 있어도 된다.
예를 들어, 광대역 파장 필름의 제조 방법은, 광대역 파장 필름의 표면에 보호층을 형성하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
또한, 예를 들어, 광대역 파장 필름의 제조 방법은, 임의의 시점에 있어서, 층(A), 층(B), 및 박막층 중 1 또는 2 이상의 표면에, 코로나 처리, 플라즈마 처리 등의 표면 처리를 실시하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 따라서, 예를 들어, 층(A)의 표면에 표면 처리를 실시한 후에, 그 처리면에 층(B) 또는 박막층을 형성해도 된다. 또한, 예를 들어, 박막층의 표면에 표면 처리를 실시한 후에, 그 처리면에 층(B)를 형성해도 된다. 표면 처리를 행함으로써, 당해 표면 처리가 실시된 면에 있어서 층끼리의 결착성을 높이는 것이 가능하다.
상술한 제 1 공정 ~ 제 4 공정 및 임의의 공정은, 모두, 층(A), 복층 필름, 및 광대역 파장 필름 등의 필름을 연속적으로 반송하면서 행할 수 있다. 이러한 필름의 반송의 반송 방향은, 통상, 당해 필름의 길이 방향이다. 따라서, 상기의 반송시에는, 필름의 길이 방향 및 폭 방향은, 통상, 반송의 MD 방향(Machine Direction) 및 TD 방향(Transverse Direction)과 일치한다.
[7. 광대역 파장 필름]
상술한 제조 방법에 의해, λ/2층 및 λ/4층을 구비한 공연신 필름을 얻을 수 있다. 이 공연신 필름의 λ/2층 및 λ/4층은, 상기 식(1)을 만족한다. 식(1)로 나타내어지는 관계를 만족하는 λ/2층과 λ/4층의 조합은, 넓은 파장 범위에 있어서 당해 필름을 투과하는 광에 그 광의 파장의 대략 1/4 파장의 면내 리타데이션을 부여하는 것이 가능한 광대역 파장 필름으로서 기능할 수 있다(일본 공개특허공보 2007-004120호 참조). 따라서, 상술한 제조 방법에 의하면, λ/2층 및 λ/4층을 구비한 공연신 필름으로서, 장척의 광대역 파장 필름을 얻을 수 있다. 보다 넓은 파장 범위에서 기능할 수 있는 광대역 파장 필름을 실현하는 관점에서는, λ/2층 및 λ/4층은, 식(2)를 만족하는 것이 바람직하고, 식(3)을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 식(2)는, θ(λ/4)가 「{+45° + 2 × θ(λ/2)} - 4°」 이상 「{+45° + 2 × θ(λ/2)} + 4°」 이하의 범위에 있는 것을 나타낸다. 또한, 식(3)은, θ(λ/4)가 「{+45° + 2 × θ(λ/2)} - 3°」 이상 「{+45° + 2 × θ(λ/2)} + 3°」 이하의 범위에 있는 것을 나타낸다.
θ(λ/4) = {+45° + 2 × θ(λ/2)} ± 5° (1)
θ(λ/4) = {+45° + 2 × θ(λ/2)} ± 4° (2)
θ(λ/4) = {+45° + 2 × θ(λ/2)} ± 3° (3)
상술한 제조 방법에서는, 층(A) 및 층(B)의 연신을, 종래와 같이 따로따로 행하는 것이 아니라, 제 3 공정에 있어서 함께 행하고 있다. 그 때문에, 종래보다 연신 처리의 횟수를 줄일 수 있으므로, 광대역 파장 필름의 제조에 필요로 하는 공정수를 줄일 수 있고, 따라서, 효율이 좋은 제조를 실현할 수 있다. 또한, 복층 필름을 연신함으로써 층(A) 및 층(B)를 공연신하여 광대역 파장 필름을 얻는 상기의 제조 방법에서는, λ/2층 및 λ/4층 각각의 제조 후에 양자를 첩합하는 종래의 제조 방법과 같이, 첩합에 의한 지상축 방향의 어긋남을 일으키지 않는다. 그 때문에, λ/2층 및 λ/4층 각각의 지상축의 방향을 정밀하게 제어하는 것이 용이하므로, 효과적인 착색 억제가 가능한 원 편광 필름을 실현할 수 있는 고품질의 광대역 파장 필름을 용이하게 얻을 수 있다.
얻어진 광대역 파장 필름에 있어서, λ/2층은, 층(A) 및 층(B) 중 일방이 연신되어 얻어지는 층이고, λ/4층은, 층(A) 및 층(B) 중 타방이 연신되어 얻어지는 층이다. 그 중에서도, 광대역 파장 필름의 제조가 특히 용이한 점에서, λ/2층이, 층(A)를 연신하여 얻어진 층인 것이 바람직하고, 또한, λ/4층이, 층(B)를 연신하여 얻어진 층인 것이 바람직하다. 따라서, λ/2층은, 바람직하게는 층(A)와 동일한 수지로 이루어지는 층이고, λ/4층은, 바람직하게는 층(B)와 동일한 수지로 이루어지는 층이다.
λ/2층은, 측정 파장 590nm에 있어서, 통상 220nm 이상 통상 300nm 이하의 면내 리타데이션을 갖는 층이다. λ/2층이 이러한 면내 리타데이션을 갖는 경우, λ/2층 및 λ/4층을 조합하여 광대역 파장 필름을 실현할 수 있다. 그 중에서도, 경사 방향에서의 착색 억제 기능이 우수한 원 편광 필름을 얻는 관점에서는, 측정 파장 590nm에 있어서의 λ/2층의 면내 리타데이션은, 바람직하게는 230nm 이상, 보다 바람직하게는 240nm 이상이고, 바람직하게는 280nm 이하, 보다 바람직하게는 270nm 이하이다.
λ/2층의 측정 파장 590nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션은, 바람직하게는 130nm 이상, 보다 바람직하게는 140nm 이상, 특히 바람직하게는 150nm 이상이고, 바람직하게는 300nm 이하, 보다 바람직하게는 280nm 이하, 특히 바람직하게는 270nm 이하이다. λ/2층의 두께 방향의 리타데이션이 상기의 범위에 있는 경우, 경사 방향에서의 착색 억제 기능이 특히 우수한 원 편광 필름을 얻을 수 있다.
λ/2층의 NZ 계수는, 바람직하게는 1.0 이상, 보다 바람직하게는 1.05 이상, 특히 바람직하게는 1.10 이상이고, 바람직하게는 1.6 이하, 보다 바람직하게는 1.55 이하, 특히 바람직하게는 1.5 이하이다. λ/2층의 NZ 계수가 상기의 범위에 있는 경우, 경사 방향에서의 착색 억제 기능이 특히 우수한 원 편광 필름을 얻을 수 있다. 또한, 이러한 NZ 계수를 갖는 λ/2층은, 제조를 용이하게 행할 수 있다.
λ/2층의 리타데이션 및 NZ 계수 등의 광학 특성은, 예를 들어, 제 1 공정에서 준비하는 층(A)의 리타데이션 및 두께; 그리고, 제 3 공정에서의 연신 온도, 연신 배율, 연신 방향 등의 연신 조건;에 의해 조정할 수 있다.
λ/2층의 배향각 θ(λ/2)는, 27.5° ± 10°의 범위(즉, 17.5° ~ 37.5°의 범위)에 있는 것이 바람직하고, 27.5° ± 8°의 범위(즉, 19.5° ~ 35.5°의 범위)에 있는 것이 보다 바람직하며, 27.5° ± 5°의 범위(즉, 22.5° ~ 32.5°의 범위)에 있는 것이 특히 바람직하다. 일반적인 직선 편광 필름은, 그 폭 방향에 투과축을 갖고, 그 길이 방향에 흡수축을 갖는다. λ/2층의 배향각 θ(λ/2)가 상기의 범위에 있는 경우에는, 이러한 일반적인 직선 편광 필름과 조합하여, 원 편광 필름을 용이하게 실현할 수 있다. 또한, λ/2층의 배향각 θ(λ/2)가 상기의 범위에 있는 경우에는, 얻어지는 원 편광 필름의 정면 방향 및 경사 방향에서의 착색 억제 기능을 양호하게 할 수 있다.
λ/2층의 배향각 θ(λ/2)는, 예를 들어, 제 1 공정에서 준비하는 층(A)의 지상축의 방향; 그리고, 제 3 공정에서의 연신 방향 및 연신 배율 등의 연신 조건;에 의해 조정할 수 있다.
λ/2층의 두께는, 바람직하게는 20μm 이상, 보다 바람직하게는 25μm 이상, 더욱 바람직하게는 30μm 이상이고, 바람직하게는 80μm 이하, 보다 바람직하게는 70μm 이하, 더욱 바람직하게는 60μm 이하이다. 이에 의해, λ/2층의 기계적 강도를 높일 수 있다.
λ/4층은, 측정 파장 590nm에 있어서, 통상 90nm 이상 통상 154nm 이하의 면내 리타데이션을 갖는 층이다. λ/4층이 이러한 면내 리타데이션을 갖는 경우, λ/2층 및 λ/4층을 조합하여 광대역 파장 필름을 실현할 수 있다. 그 중에서도, 경사 방향에서의 착색 억제 기능이 우수한 원 편광 필름을 얻는 관점에서는, 측정 파장 590nm에 있어서의 λ/4층의 면내 리타데이션은, 바람직하게는 100nm 이상, 보다 바람직하게는 110nm 이상이고, 바람직하게는 140nm 이하, 보다 바람직하게는 130nm 이하이다.
λ/4층의 측정 파장 590nm에 있어서의 두께 방향의 리타데이션은, 바람직하게는 -150nm 이상, 보다 바람직하게는 -140nm 이상, 특히 바람직하게는 -130nm 이상이고, 바람직하게는 -80nm 이하, 보다 바람직하게는 -90nm 이하, 특히 바람직하게는 -100nm 이하이다. λ/4층의 두께 방향의 리타데이션이 상기의 범위에 있는 경우, 경사 방향에서의 착색 억제 기능이 특히 우수한 원 편광 필름을 얻을 수 있다.
λ/4층의 NZ 계수는, 바람직하게는 -1.0 이상, 보다 바람직하게는 -0.8 이상, 특히 바람직하게는 -0.7 이상이고, 바람직하게는 0.0 이하, 보다 바람직하게는 -0.05 이하, 특히 바람직하게는 -0.1 이하이다. λ/4층의 NZ 계수가 상기의 범위에 있는 경우, 경사 방향에서의 착색 억제 기능이 특히 우수한 원 편광 필름을 얻을 수 있다. 또한, 이러한 NZ 계수를 갖는 λ/4층은, 제조를 용이하게 행할 수 있다.
λ/4층의 리타데이션 및 NZ 계수 등의 광학 특성은, 예를 들어, 제 2 공정에서 형성하는 층(B)의 두께; 그리고, 제 3 공정에서의 연신 온도, 연신 배율, 연신 방향 등의 연신 조건;에 의해 조정할 수 있다.
λ/4층의 배향각 θ(λ/4)는, 100° ± 20°의 범위(즉, 80° ~ 120°의 범위)에 있는 것이 바람직하고, 100° ± 15°의 범위(즉, 85° ~ 115°의 범위)에 있는 것이 보다 바람직하며, 100° ± 10°의 범위(즉, 90° ~ 110°의 범위)에 있는 것이 특히 바람직하다. λ/4층의 배향각 θ(λ/4)가 상기의 범위에 있는 경우에는, 폭 방향에 투과축을 갖고 또한 길이 방향에 흡수축을 갖는 일반적인 직선 편광 필름과 조합하여, 원 편광 필름을 용이하게 실현할 수 있다. 또한, λ/4층의 배향각 θ(λ/4)가 상기의 범위에 있는 경우에는, 얻어지는 원 편광 필름의 정면 방향 및 경사 방향에서의 착색 억제 기능을 양호하게 할 수 있다.
λ/4층의 지상축의 방향은, 예를 들어, 제 3 공정에서의 연신 방향에 의해 조정할 수 있다.
λ/4층의 두께는, 바람직하게는 3μm 이상, 보다 바람직하게는 4μm 이상, 특히 바람직하게는 5μm 이상이고, 바람직하게는 15μm 이하, 보다 바람직하게는 13μm 이하, 특히 바람직하게는 10μm 이하이다. λ/4층의 두께가 상기 범위의 하한값 이상에 있는 경우, 원하는 광학 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, λ/4층의 두께가 상기 범위의 상한값 이하에 있는 경우, 광대역 파장 필름의 두께를 저감할 수 있다.
λ/2층과 λ/4층은, 직접 접하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 광대역 파장 필름의 두께를 얇게 할 수 있다.
광대역 파장 필름의 제조 방법이 박막층을 형성하는 제 4 공정을 포함하는 경우, 광대역 파장 필름은, λ/2층과 λ/4층 사이에 박막층을 구비한다. λ/2층 및 λ/4층 각각의 제조 후에 양자를 첩합하는 종래의 제조 방법에서 사용되는 접착층이 일반적으로 5μm 이상으로 두꺼운 반면, 상술한 제조 방법에서 얻어지는 광대역 파장 필름의 박막층은, 그것보다 얇게 할 수 있다. 구체적인 박막층의 두께는, 바람직하게는 2.0μm 미만, 보다 바람직하게는 1.8μm 미만, 특히 바람직하게는 1.5μm 미만이다. 이와 같이 박막층을 얇게 할 수 있으므로, 광대역 파장 필름 전체의 두께도 얇게 하는 것이 가능하다. 박막층의 두께의 하한은, 얇을수록 바람직하고, 예를 들어 0.1μm일 수 있다.
광대역 파장 필름은, λ/2층, λ/4층, 및 박막층에 조합하여, 임의의 층을 구비하고 있어도 된다. 예를 들어, λ/2층과 λ/4층을 접착하기 위한 접착층 또는 점착층을 구비하고 있어도 된다.
광대역 파장 필름의 전체 광선 투과율은, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 85% 이상, 특히 바람직하게는 88% 이상이다. 광선 투과율은, JIS K0115에 준거하여, 분광 광도계를 사용하여, 파장 400nm ~ 700nm의 범위에서 측정할 수 있다.
광대역 파장 필름의 헤이즈는, 바람직하게는 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하, 특히 바람직하게는 1% 이하이고, 이상적으로는 0%이다. 여기서, 헤이즈는, JIS K7361-1997에 준거하여, 닛폰 덴쇼쿠 공업사 제조 「탁도계 NDH-300A」를 사용하여, 5개소 측정하고, 그로부터 구한 평균값을 채용할 수 있다.
광대역 파장 필름의 두께는, 바람직하게는 20μm 이상, 보다 바람직하게는 25μm 이상, 특히 바람직하게는 30μm 이상이고, 바람직하게는 120μm 이하, 보다 바람직하게는 100μm 이하, 특히 바람직하게는 90μm 이하이다. 상술한 제조 방법에 의하면, 이와 같이 얇은 광대역 파장 필름을 용이하게 제조하는 것이 가능하다.
[8. 원 편광 필름]
상술한 제조 방법으로 제조된 광대역 파장 필름을 사용하여, 장척의 원 편광 필름을 제조할 수 있다. 이러한 원 편광 필름은, 상술한 제조 방법으로 광대역 파장 필름을 제조하는 공정과, 이 광대역 파장 필름과 장척의 직선 편광 필름을 첩합하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 상기의 첩합은, 통상, 직선 편광 필름, λ/2층, 및 λ/4층이, 두께 방향에 있어서 이 순서로 늘어서도록 행한다. 또한, 첩합에는, 필요에 따라, 접착층 또는 점착층을 사용해도 된다.
직선 편광 필름은, 흡수축을 갖는 장척의 필름으로, 흡수축과 평행한 진동 방향을 갖는 직선 편광을 흡수하고, 이것 이외의 편광을 투과시킬 수 있는 기능을 갖는다. 여기서, 직선 편광의 진동 방향이란, 직선 편광의 전기장의 진동 방향을 의미한다.
직선 편광 필름은, 통상은 편광자층을 구비하고, 필요에 따라 편광자층을 보호하기 위한 보호 필름층을 구비한다.
편광자층으로는, 예를 들어, 적절한 비닐알코올계 중합체의 필름에, 적절한 처리를 적절한 순서 및 방식으로 실시한 것을 사용할 수 있다. 이러한 비닐알코올계 중합체의 예로는, 폴리비닐알코올 및 부분 포르말화 폴리비닐알코올을 들 수 있다. 필름의 처리의 예로는, 요오드 및 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리, 연신 처리, 및 가교 처리를 들 수 있다. 통상, 편광자층을 제조하기 위한 연신 처리에서는, 연신 전의 필름을 길이 방향으로 연신하므로, 얻어지는 편광자층에 있어서는 당해 편광자층의 길이 방향과 평행한 흡수축이 발현할 수 있다. 이 편광자층은, 흡수축과 평행한 진동 방향을 갖는 직선 편광을 흡수할 수 있는 것이며, 특히, 편광도가 우수한 것이 바람직하다. 편광자층의 두께는, 5μm ~ 80μm가 일반적이지만, 이에 한정되지 않는다.
편광자층을 보호하기 위한 보호 필름층으로는, 임의의 투명 필름을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성 등이 우수한 수지의 필름이 바람직하다. 그러한 수지로는, 트리아세틸셀룰로오스 등의 아세테이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 고리형 올레핀 수지, (메트)아크릴 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 복굴절이 작은 점에서 아세테이트 수지, 고리형 올레핀 수지, (메트)아크릴 수지가 바람직하고, 투명성, 저흡습성, 치수 안정성, 경량성 등의 관점에서, 고리형 올레핀 수지가 특히 바람직하다.
상기의 직선 편광 필름은, 예를 들어, 장척의 편광자층과 장척의 보호 필름층을 첩합하여 제조할 수 있다. 첩합시에는, 필요에 따라, 접착제를 사용해도 된다.
직선 편광 필름은, 바람직하게는, 당해 직선 편광 필름의 길이 방향에 흡수축을 갖는다. 이러한 직선 편광 필름은, 27.5° ± 10°(즉, 17.5° ~ 37.5°)의 배향각 θ(λ/2)를 갖는 λ/2층, 및 100° ± 20°(즉, 80° ~ 120°)의 배향각 θ(λ/4)를 갖는 λ/4층을 포함하는 광대역 파장 필름과 첩합하여, 원 편광 필름을 제조하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 조합의 첩합에 의하면, 장척의 직선 편광 필름과 장척의 광대역 파장 필름을, 그들의 길이 방향을 평행하게 하여 첩합함으로써 원 편광 필름을 제조하는 것이 가능하므로, 원 편광 필름을 롤투롤법에 의해 제조하는 것이 가능해진다. 따라서, 원 편광 필름의 제조 효율을 높이는 것이 가능하다.
이렇게 하여 얻어진 원 편광 필름에서는, 직선 편광 필름을 투과한 넓은 파장 범위의 직선 편광이, 광대역 파장 필름에 의해 원 편광으로 변환된다. 그 때문에, 원 편광 필름은, 넓은 파장 범위에 있어서, 우원 편광 및 좌원 편광 중 일방의 광을 흡수하고, 나머지의 광을 투과시키는 기능을 갖는다.
상기의 원 편광 필름은, 직선 편광 필름 및 광대역 파장 필름에 조합하여, 임의의 층을 더 구비하고 있어도 된다.
예를 들어, 원 편광 필름은, 흠집 억제를 위한 보호 필름층을 구비하고 있어도 된다. 또한, 예를 들어, 원 편광 필름은, 직선 편광 필름과 광대역 파장 필름의 접착을 위하여, 접착층 또는 점착층을 구비하고 있어도 된다.
상기의 원 편광 필름은, 광을 반사할 수 있는 면에 설치한 경우, 외광의 반사를 효과적으로 저감할 수 있다. 특히, 상기의 원 편광 필름은, 가시 영역의 넓은 파장 범위에 있어서, 외광의 반사를 효과적으로 저감할 수 있는 점에서 유용하다. 그리고, 이와 같이 넓은 파장 범위에 있어서 외광의 반사를 효과적으로 저감할 수 있으므로, 상기의 원 편광 필름은, 일부의 파장의 광의 반사 강도가 커지는 것에 의한 착색을 억제할 수 있다. 이 원 편광 필름은, 상기의 반사 억제 및 착색 억제의 효과를, 적어도 그 정면 방향에 있어서 얻을 수 있고, 또한 통상은, 그 경사 방향에 있어서도 얻을 수 있다. 또한, 경사 방향에 있어서의 반사 억제 및 착색 억제의 효과는, 통상, 필름 주면의 모든 방위각 방향에서 얻는 것이 가능하다.
[9. 화상 표시 장치]
상기와 같이 외광의 반사를 억제하는 기능을 활용하여, 원 편광 필름은, 유기 일렉트로루미네센스 표시 장치(이하, 적당히 「유기 EL 표시 장치」라고 하는 경우가 있다.)의 반사 억제 필름으로서 사용할 수 있다.
유기 EL 표시 장치는, 장척의 원 편광 필름으로부터 잘라내어 얻어진 원 편광 필름편을 구비한다.
유기 EL 표시 장치가 원 편광 필름편을 구비하는 경우, 통상, 유기 EL 표시 장치는 표시면에 원 편광 필름편을 구비한다. 유기 EL 표시 장치의 표시면에, 원 편광 필름편을, 직선 편광 필름측의 면이 시인측을 향하도록 설치함으로써, 장치 외부로부터 입사한 광이 장치 내에서 반사되어 장치 외부로 출사하는 것을 억제할 수 있고, 그 결과, 표시 장치의 표시면의 번쩍임을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 장치 외부로부터 입사한 광은, 그 일부의 직선 편광만이 직선 편광 필름을 통과하고, 다음으로 그것이 광대역 파장 필름을 통과함으로써 원 편광이 된다. 원 편광은, 표시 장치 내의 광을 반사하는 구성 요소(반사 전극 등)에 의해 반사되어, 다시 광대역 파장 필름을 통과함으로써, 입사한 직선 편광의 진동 방향(편광축)과 직교하는 방향에 진동 방향(편광축)을 갖는 직선 편광이 되어, 직선 편광 필름을 통과하지 않게 된다. 이에 의해, 반사 억제 기능이 달성된다. 또한, 상기의 반사 억제 기능이 넓은 파장 범위에서 얻어짐으로써, 표시면의 착색을 억제할 수 있다.
또한, 상기의 원 편광 필름은, 액정 표시 장치에 설치해도 된다. 이러한 액정 표시 장치는, 장척의 원 편광 필름으로부터 잘라내어 얻어진 원 편광 필름편을 구비한다.
액정 표시 장치가 원 편광 필름편을, 직선 편광 필름측의 면이 시인측을 향하도록 구비하는 경우, 장치 외부로부터 입사한 광이 장치 내에서 반사되어 장치 외부로 출사하는 것을 억제할 수 있고, 그 결과, 표시 장치의 표시면의 번쩍임 및 착색을 억제할 수 있다.
또한, 액정 표시 장치가 원 편광 필름편을, 광대역 파장 필름, 직선 편광 필름, 및 액정 표시 장치의 액정 셀이 시인측으로부터 이 순서로 늘어서도록 구비하는 경우, 화상을 원 편광으로 표시할 수 있다. 그 때문에, 표시면으로부터 나오는 광을 편광 선글라스에 의해 안정적으로 시인하는 것을 가능하게 하여, 편광 선글라스 착용시의 화상 시인성을 높일 수 있다.
또한, 특히 유기 EL 표시 장치 및 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에, 원 편광 필름편을, 직선 편광 필름측의 면이 시인측을 향하도록 설치하는 경우, 표시 패널의 휨을 억제할 수 있다. 이하, 이 효과에 대하여 설명한다.
일반적으로, 화상 표시 장치는, 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 액정 셀 등의 표시 소자를 포함하는 표시 패널을 구비한다. 이 표시 패널은, 표시 패널의 기계적 강도를 높이기 위하여 유리 기재 등의 기재를 구비한다. 그리고, 직선 편광 필름측의 면이 시인측을 향하도록 원 편광 필름편이 설치된 표시 패널에서는, 통상, 기재, 광대역 파장 필름, 및 직선 편광 필름을, 이 순서로 구비한다.
그런데, 직선 편광 필름의 편광자층은, 일반적으로, 고온 환경에서 면내 방향으로 수축하기 쉽다. 이와 같이 편광자층이 수축하려고 하면, 그 편광자층을 포함하는 직선 편광 필름이 설치된 표시 패널에는, 당해 표시 패널을 휘게 하려는 응력이 발생한다. 표시 패널의 휨은, 화질 저하의 원인이 될 수 있으므로, 억제하는 것이 요망된다. 이 휨에 대해서는, 편광자층과 표시 패널의 기재 사이의 거리가 클수록, 상기의 휨은 커지는 경향이 있는 것이 판명되어 있다.
λ/2층 및 λ/4층 각각의 제조 후에 양자를 첩합하는 종래의 제조 방법에 의해 제조된 광대역 파장 필름은, 접착층이 두꺼웠으므로, 그 광대역 파장 필름의 전체도 두꺼웠다. 따라서, 종래의 광대역 파장 필름은, 편광자층과 표시 패널의 기재 사이의 거리가 커지므로, 표시 패널의 휨이 커지는 경향이 있었다.
이에 대하여, 상술한 바와 같이 공연신 필름으로서 제조된 광대역 파장 필름은, λ/2층과 λ/4층이 직접 접하거나, λ/2층과 λ/4층 사이에 형성되는 박막층을 얇게 하거나 할 수 있다. 따라서, 광대역 파장 필름의 전체를 얇게 할 수 있으므로, 편광자층과 표시 패널의 기재 사이의 거리를 작게 할 수 있다. 따라서, 표시 패널의 휨을 억제하는 것이 가능하다.
실시예
이하, 실시예를 나타내어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위 및 그 균등한 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, 양을 나타내는 「%」 및 「부」는, 별도로 언급하지 않는 한, 중량 기준이다. 또한, 이하에 설명하는 조작은, 별도로 언급하지 않는 한, 상온 및 상압의 조건에서 행하였다.
[평가 방법]
[층(A)의 광학 특성의 측정 방법]
제 1 공정에서 얻은 층(A)로서의 연신 필름의 면내 리타데이션 Re, NZ 계수, 및 배향각을, 위상차계(Axometrics사 제조 「AxoScan」)를 사용하여 측정하였다. 측정 파장은, 590nm였다.
[광대역 파장 필름의 각 층의 광학 특성의 측정 방법]
평가 대상이 되는 광대역 파장 필름을, 위상차계(Axometrics사 제조 「AxoScan」)의 스테이지에 설치하였다. 그리고, 광대역 파장 필름을 투과하는 편광의 상기 광대역 파장 필름을 투과하기 전후에서의 편광 상태의 변화를, 광대역 파장 필름의 투과 편광 특성으로서 측정하였다. 이 측정은, 광대역 파장 필름의 주면에 대하여 편각 -55° 내지 55°의 범위에서 행하는 다방향 측정으로서 행하였다. 또한, 상기의 다방향 측정은, 광대역 파장 필름의 주면의 어느 방위각 방향을 0°로 하여, 45°, 90°, 135°, 및 180°의 각 방위각 방향에 있어서 행하였다. 상기의 측정의 측정 파장은, 590nm였다.
다음으로, 상기와 같이 측정한 투과 편광 특성으로부터, 피팅 계산을 함으로써, 각 층의 면내 리타데이션 Re, 두께 방향의 리타데이션 Rth, NZ 계수, 및 배향각을 구하였다. 상기의 피팅 계산은, 광대역 파장 필름에 포함되는 각 층의 3차원 굴절률 및 배향각을 피팅 파라미터로 설정하여 행하였다. 또한, 상기의 피팅 계산에는, 상기의 위상차계(AxoScan)의 부속 소프트웨어(Axometrics사 제조 「Multi-Layer Analysis」)를 사용하였다.
[시뮬레이션에 의한 색차 ΔE*ab의 계산 방법]
시뮬레이션용의 소프트웨어로서 신테크사 제조 「LCD Master」를 사용하여, 각 실시예 및 비교예에서 제조된 원 편광 필름을 모델화하고, 하기의 설정으로 색차 ΔE*ab를 계산하였다.
시뮬레이션용의 모델에서는, 평면상의 반사면을 갖는 알루미늄 미러의 상기 반사면에, 광대역 파장 필름의 λ/4층측이 미러에 접하도록 원 편광 필름을 첩부한 구조를 설정하였다. 따라서, 이 모델에서는, 두께 방향에 있어서, 직선 편광 필름, λ/2층, λ/4층, 및 미러가 이 순서로 설치된 구조가 설정되었다.
그리고, 상기의 모델에 있어서, D65 광원으로부터 원 편광 필름에 광을 조사하였을 때의 색차 ΔE*ab를, 상기 원 편광 필름의 정면 방향에 있어서 계산하였다. 색차 ΔE*ab의 계산에 있어서는, 원 편광 필름이 첩부되어 있지 않은 알루미늄 미러의, 편각 0°, 방위각 0°의 방향에서의 반사광을 기준으로 하였다. 또한, 시뮬레이션에 있어서는, 실제로 원 편광 필름의 표면에서 발생하는 표면 반사 성분에 대해서는, 색차 ΔE*ab의 계산으로부터 제외하고 있다. 색차 ΔE*ab의 값은, 값이 작을수록 색감 변화가 적은 것을 의미하고 있어 바람직하다.
[원 편광 필름의 목시 평가]
화상 표시 장치(Apple사 「AppleWatch」(등록상표))가 구비하는 편광판을 박리하고, 그 화상 표시 장치의 표시면과, 평가 대상인 원 편광 필름의 λ/4층의 면을, 점착층(닛토덴코 제조 「CS9621」)을 개재하여 첩합하였다. 표시면을 흑색 표시 상태(화면 전체에 흑색을 표시한 상태)로 하고, 편각 θ = 0°(정면 방향), 및 편각 θ = 60°(경사 방향)의 전방위로부터 표시면을 관찰하였다. 외광의 반사에 의한 휘도 및 착색이 작을수록 양호한 결과이다. 관찰의 결과를, 하기의 기준으로 평가하였다.
「A」: 시인할 수 있는 레벨의 휘도 및 착색이 없다.
「B」: 휘도 및 착색이, 시인할 수 있는 레벨로 발생한다.
「C」: 휘도 및 착색이, 심하게 발생한다.
[실시예 1]
(제 1 공정: 층(A)의 제조)
고유 복굴절이 플러스인 수지로서, 펠릿상의 노르보르넨계 수지(닛폰 제온사 제조; 유리 전이 온도 126℃)를 준비하고, 100℃에서 5시간 건조하였다. 건조한 수지를, 압출기에 공급하여, 폴리머 파이프 및 폴리머 필터를 거쳐, T 다이로부터 캐스팅 드럼 상에 시트상으로 압출하였다. 압출된 수지를 냉각하여, 두께 160μm의 장척의 연신 전 필름을 얻었다. 얻어진 연신 전 필름은 롤에 권취하여 회수하였다.
연신 전 필름을 롤로부터 인출하여, 텐터 연신기에 연속적으로 공급하였다. 그리고, 이 텐터 연신기에 의해, 연신 전 필름을 연신하여, 층(A)로서의 장척의 연신 필름을 얻었다. 이 연신에 있어서, 연신 전 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도는 90°, 연신 온도는 135℃, 연신 배율은 2.0배였다. 또한, 얻어진 연신 필름의 배향각은 90°, 면내 리타데이션 Re는 250nm, 두께는 80μm였다. 얻어진 연신 필름은 롤에 권취하여 회수하였다.
(제 2 공정: 층(B)의 형성)
고유 복굴절이 마이너스인 수지로서 스티렌-무수 말레산 공중합체(노바·케미컬사 제조 「Daylark D332」, 유리 전이 온도 130℃, 올리고머 성분 함유량 3 중량%)를 포함하는 액상 조성물을 준비하였다. 이 액상 조성물은 용매로서 메틸에틸케톤을 포함하고, 액상 조성물에 있어서의 스티렌-무수 말레산 공중합체의 농도는 10 중량%였다.
연신 필름을 롤로부터 인출하여, 이 연신 필름 상에 상기의 액상 조성물을 도공하였다. 그 후, 도공된 액상 조성물을 건조시켜, 연신 필름 상에 층(B)로서의 스티렌-무수 말레산 공중합체의 층(두께 10μm)을 형성하였다. 이에 의해, 층(A) 및 층(B)를 구비하는 복층 필름을 얻었다. 얻어진 복층 필름은 롤에 권취하여 회수하였다.
(제 3 공정: 복층 필름의 연신)
복층 필름을 롤로부터 인출하여, 텐터 연신기에 연속적으로 공급하였다. 그리고, 이 텐터 연신기에 의해, 복층 필름에 연신을 행하였다. 이 연신에 있어서, 복층 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도는 15°, 연신 온도는 130℃, 연신 배율 1.5배였다. 이에 의해, 층(A)를 연신하여 얻어진 λ/2층과, 층(B)를 연신하여 얻어진 λ/4층을 구비하는 공연신 필름으로서, 광대역 파장 필름을 얻었다. 얻어진 광대역 파장 필름을, 상술한 방법에 의해 평가하였다.
(원 편광 필름의 제조)
길이 방향에 흡수축을 갖는 장척의 직선 편광 필름을 준비하였다. 이 직선 편광 필름과, 상기의 광대역 파장 필름을, 서로의 길이 방향을 평행하게 하여 첩합하였다. 이 첩합은, 점착제(닛토덴코사 제조 「CS-9621」)를 사용하여 행하였다. 이에 의해, 직선 편광 필름, λ/2층, 및 λ/4층을 이 순서로 구비하는 원 편광 필름을 얻었다. 얻어진 원 편광 필름에 대하여, 상술한 방법으로 평가하였다.
[실시예 2]
제 3 공정에 있어서, 복층 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도를, 10°로 변경하였다.
이상의 사항 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 광대역 파장 필름 및 원 편광 필름의 제조 및 평가를 행하였다.
[실시예 3]
제 3 공정에 있어서, 복층 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도를, 5°로 변경하였다.
이상의 사항 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 광대역 파장 필름 및 원 편광 필름의 제조 및 평가를 행하였다.
[비교예 1]
고유 복굴절이 플러스인 수지로서, 펠릿상의 노르보르넨계 수지(닛폰 제온사 제조; 유리 전이 온도 126℃)를 준비하고, 100℃에서 5시간 건조하였다. 건조한 수지를, 압출기에 공급하여, 폴리머 파이프 및 폴리머 필터를 거쳐, T 다이로부터 캐스팅 드럼 상에 시트상으로 압출하였다. 압출된 수지를 냉각하여, 두께 110μm의 장척의 연신 전 필름을 얻었다. 얻어진 연신 전 필름은 롤에 권취하여 회수하였다.
연신 전 필름을 롤로부터 인출하여, 롤 연신기에 연속적으로 공급하였다. 그리고, 이 롤 연신기에 의해, 연신 전 필름에 자유 1축 연신을 행하여, 장척의 연신 필름을 얻었다. 이 연신에 있어서, 연신 전 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도는 0°, 연신 온도는 135℃, 연신 배율은 1.9배였다. 또한, 얻어진 연신 필름의 배향각은 0°, 면내 리타데이션 Re는 350nm, 두께는 80μm였다.
이렇게 하여 얻어진 연신 필름을, 층(A)로서 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 광대역 파장 필름 및 원 편광 필름의 제조 및 평가를 행하였다.
[비교예 2]
제 3 공정에 있어서, 복층 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도를, 0°로 변경하였다. 또한, 제 3 공정에서의 복층 필름의 연신을, 롤 연신기를 사용한 자유 1축 연신으로 행하였다.
이상의 사항 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 광대역 파장 필름 및 원 편광 필름의 제조 및 평가를 행하였다.
[비교예 3]
제 3 공정에 있어서, 복층 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도를, 45°로 변경하였다.
이상의 사항 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 광대역 파장 필름 및 원 편광 필름의 제조 및 평가를 행하였다.
[비교예 4]
제 3 공정에 있어서, 복층 필름의 길이 방향에 대하여 연신 방향이 이루는 연신 각도를, 60°로 변경하였다.
이상의 사항 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 광대역 파장 필름 및 원 편광 필름의 제조 및 평가를 행하였다.
[결과]
실시예 및 비교예의 결과를, 하기의 표 1 및 표 2에 나타낸다. 하기의 표에 있어서, 약칭의 의미는, 하기와 같다.
COP: 노르보르넨계 수지.
ST: 스티렌-무수 말레산 공중합체.
Re: 면내 리타데이션.
Rth: 두께 방향의 리타데이션.
배향각: 길이 방향에 대하여 지상축이 이루는 각도.
총 두께: λ/2층과 λ/4층의 합계 두께.
세로: 길이 방향.
가로: 폭 방향.
경사: 경사 방향.
Figure pct00001
Figure pct00002
100 층(A)
200 복층 필름
210 층(B)
300 광대역 파장 필름

Claims (9)

  1. 장척의 수지 필름으로서의 층(A)를 준비하는 제 1 공정과;
    상기 층(A) 상에, 고유 복굴절이 마이너스인 수지의 층(B)를 형성하여, 복층 필름을 얻는 제 2 공정과;
    상기 복층 필름을, 상기 복층 필름의 길이 방향에 대하여 평행이 아니고 수직도 아닌 경사 방향으로 연신하여, λ/2층 및 λ/4층을 구비하는 장척의 광대역 파장 필름을 얻는 제 3 공정;을 이 순서로 포함하고,
    상기 제 1 공정에서 준비되는 상기 층(A)가, 당해 층(A)의 길이 방향과 평행 또는 수직한 지상축을 갖고,
    상기 광대역 파장 필름의 상기 λ/2층 및 상기 λ/4층이, 하기 식(1)을 만족하는, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
    θ(λ/4) = {45° + 2 × θ(λ/2)} ± 5° (1)
    (상기 식(1)에 있어서,
    θ(λ/2)는, 상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여, 상기 λ/2층의 지상축이 이루는 각도를 나타내고,
    θ(λ/4)는, 상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여, 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도를 나타낸다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 공정이, 상기 복층 필름을, 당해 복층 필름의 길이 방향에 대하여 45° 이하의 각도를 이루는 경사 방향으로 연신하는 것을 포함하는, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기의 각도 θ(λ/2)가, 27.5° ± 10°의 범위에 있는, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기의 각도 θ(λ/4)가, 100° ± 20°의 범위에 있는, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 λ/2층이, 상기 층(A)를 연신하여 얻어진 층인, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 λ/4층이, 상기 층(B)를 연신하여 얻어진 층인, 광대역 파장 필름의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 광대역 파장 필름을 제조하는 공정과;
    상기 광대역 파장 필름과, 장척의 직선 편광 필름을 첩합하는 공정;을 포함하는, 원 편광 필름의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 직선 편광 필름이, 당해 직선 편광 필름의 길이 방향에 흡수축을 갖는, 원 편광 필름의 제조 방법.
  9. 장척의 광대역 파장 필름으로서,
    상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 27.5° ± 10°의 각도를 이루는 지상축을 갖는 λ/2층과,
    상기 광대역 파장 필름의 길이 방향에 대하여 100° ± 20°의 각도를 이루는 지상축을 갖는 λ/4층을 구비한 공연신 필름인, 장척의 광대역 파장 필름.
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