WO2010074166A1 - 光学フィルム、製造方法及び輝度向上フィルム - Google Patents

光学フィルム、製造方法及び輝度向上フィルム Download PDF

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WO2010074166A1
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resin
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optical film
retardation
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拓 波多野
泰秀 藤野
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日本ゼオン株式会社
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    • B29C55/023Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets using multilayered plates or sheets
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    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers

Definitions

  • the present invention relates to an optical film, a manufacturing method thereof, and a brightness enhancement film, and more particularly to an optical film suitable as a retardation film, a manufacturing method thereof, and a brightness enhancement film including the film.
  • an isotropic long original film is used as an optical film such as a retardation film in the MD direction (machine direction, the film flow direction in the production line). It is known that a film in which molecules are oriented by stretching in the TD direction (or the longitudinal direction) or TD direction (traverse direction, the direction parallel to the film surface and perpendicular to the MD direction) can be easily produced.
  • Such an optical film is required to be capable of reducing the change in color tone of the display device depending on the observation angle and obtaining effects such as phase difference correction uniformly over a wide wavelength.
  • a film obtained by stretching a composition of a plurality of types of resin is known as a retardation film capable of obtaining effects such as correction of retardation uniformly over a wide wavelength (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527, corresponding publication US2001008920 ( A1)).
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527, corresponding publication US2001008920 ( A1) Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527, corresponding publication US2001008920 ( A1)
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527 corresponding publication US2001008920 ( A1)
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527, corresponding publication US2001008920 ( A1)
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527, corresponding publication US2001008920 ( A1)
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194527 Japanese Patent Laid-Open No
  • An object of the present invention is an optical film that can be easily manufactured at low cost, can have a large area, has little change in color tone depending on an observation angle, and can uniformly obtain effects such as phase difference correction at a wide wavelength, brightness It is in providing an improvement film and these manufacturing methods.
  • a long optical film Having an A layer composed of a resin composition P containing a resin having a positive intrinsic birefringence value and a resin having a negative intrinsic birefringence value; Said A layer, the orientation angle ⁇ is, 40 ° ⁇ in the range of 50 °, and in-plane direction retardation Re 450 in the light of the wavelength 450 nm, the in-plane direction of the light having a wavelength of 550nm retardation Re 550, And an in-plane retardation Re 650 of light having a wavelength of 650 nm satisfies the relationship of Re 450 ⁇ Re 550 ⁇ Re 650 .
  • the PA layer after the stretching step has an orientation angle ⁇ in the range of 40 ° to 50 °, an in-plane retardation Re 450 for light having a wavelength of 450 nm, and an in-plane direction for light having a wavelength of 550 nm.
  • the retardation Re 550 and the in-plane retardation Re 650 of light having a wavelength of 650 nm satisfy the relationship of Re 450 ⁇ Re 550 ⁇ Re 650 .
  • a brightness enhancement film comprising a long circularly polarized light separating element having a resin layer having cholesteric regularity and the optical film described in any one of [1] to [5].
  • the optical film of the present invention and the brightness enhancement film of the present invention including the optical film can be easily produced at low cost, and can be increased in area. Such a remarkable effect that the effects such as the above can be obtained uniformly.
  • the manufacturing method of this invention can manufacture the said optical film of this invention simply.
  • the optical film (broadband wavelength plate) which becomes a predetermined phase difference in a wide wavelength band (visible range) can be formed with a single layer film.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing an example of a liquid crystal display device incorporating the brightness enhancement film of the present invention.
  • the optical film of the present invention is a long optical film.
  • a long film is a film having a length direction that is long (for example, a length of 10 times or more) with respect to the dimension in the width direction. Such a film is continuous in the length direction in a production line. It is obtained by performing the manufacturing process.
  • the optical film of the present invention is produced by a process of preparing a pre-stretch film described below as a long film and further stretching the film, some or all of these processes are simply and efficiently inline. Can be done automatically.
  • the optical film of the present invention has an A layer composed of a resin composition P containing a resin having a positive intrinsic birefringence value and a resin having a negative intrinsic birefringence value.
  • the resin having a positive intrinsic birefringence value examples include olefin resins such as polyethylene and polypropylene; polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; polyarylene sulfide resins such as polyphenylene sulfide; polyvinyl alcohol resins, polycarbonate resins, polyarylate resins, Examples thereof include cellulose ester resins, polyether sulfone resins, polysulfone resins, polyallyl sulfone resins, polyvinyl chloride resins, norbornene resins, rod-like liquid crystal polymers, and polyarylene ether resins such as polyphenylene ether resins.
  • olefin resins such as polyethylene and polypropylene
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate
  • polyarylene sulfide resins such as polyphenylene sulfide
  • polyvinyl alcohol resins poly
  • polycarbonate resin, norbornene resin, and polyphenylene ether resin are preferable from the viewpoint of retardation development, and polyphenylene ether resin is particularly preferable from the viewpoint of compatibility with a resin having a negative intrinsic birefringence value. .
  • Examples of the resin having a negative intrinsic birefringence value include polystyrene resins including homopolymers of styrene or styrene derivatives or copolymers with other monomers; polyacrylonitrile resins, polymethylmethacrylate resins, or multicomponent copolymers thereof. Etc. You may use these individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • Preferred examples of the other monomer used in the polystyrene resin include acrylonitrile, maleic anhydride, methyl methacrylate, and butadiene.
  • polystyrene resins styrene or styrene is preferred from the viewpoints of high retardation development and compatibility with polyphenylene ether resin suitably used as a resin having positive intrinsic birefringence.
  • a homopolymer of a derivative is preferable, and a polystyrene resin is particularly preferable.
  • the polymerization ratio of the other monomers is less than 5% by weight from the viewpoint of compatibility with the polyphenylene ether resin suitably used as a resin having a positive intrinsic birefringence. It is desirable.
  • the polystyrene resin may have an atactic structure or a syndiotactic structure for stereoregularity.
  • the resin having a positive intrinsic birefringence value is polyphenylene ether
  • the intrinsic birefringence value is polystyrene.
  • the amount of polymer units of polyphenylene ether with respect to 1 mol of polystyrene polymer units is 0.25 mol or more and 0.32 mol or less.
  • the polymerized unit of polystyrene is a polymerized unit based on styrene — (CH 2 —CH (C 6 H 5 )) —.
  • the polymerized unit of polyphenylene ether is a polymerized unit based on a monomer having a phenol structure. For example, when the monomer is 2,6-dimethylphenol, polymerized unit — (C 6 H 2 (CH 3 ) 2 — 0)-.
  • a preferred weight ratio of these resins can be determined from the chemical formula amount of these polymerized units and the above preferred molar ratio.
  • a compounding agent can be added to the resin composition P as needed.
  • the compounding agent to be added is not particularly limited.
  • lubricants for example, lubricants; layered crystal compounds; inorganic fine particles; stabilizers such as antioxidants, heat stabilizers, light stabilizers, weathering stabilizers, ultraviolet absorbers, and near infrared absorbers.
  • Plasticizers coloring agents such as dyes and pigments; antistatic agents; and the like.
  • the amount of the compounding agent can be appropriately determined within a range not impairing the object of the present invention. In particular, it is preferable to add a lubricant or an ultraviolet absorber since flexibility and weather resistance can be improved.
  • the addition amount of a compounding agent can be made into the range which can maintain 85% or more of the total light transmittance of the optical film obtained, for example.
  • inorganic particles such as silicon dioxide, titanium dioxide, magnesium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, strontium sulfate; polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polystyrene, cellulose acetate, cellulose acetate propionate
  • organic particles are preferred as the lubricant.
  • UV absorbers include oxybenzophenone compounds, benzotriazole compounds, salicylic acid ester compounds, benzophenone UV absorbers, benzotriazole UV absorbers, acrylonitrile UV absorbers, triazine compounds, nickel complex compounds, inorganic Examples include powder.
  • Suitable ultraviolet absorbers include 2,2′-methylenebis (4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) -6- (2H-benzotriazol-2-yl) phenol), 2- (2 '-Hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2,4-di-tert-butyl-6- (5-chlorobenzotriazol-2-yl) phenol, 2 2,2′-dihydroxy-4,4′-dimethoxybenzophenone, 2,2 ′, 4,4′-tetrahydroxybenzophenone, and particularly preferred are 2,2′-methylenebis (4- (1, 1,3,3-tetramethylbutyl) -6- (2H-benzotriazol-2-yl) phenol.
  • the A layer contained in the optical film of the present invention is a film satisfying the following requirement 1 and requirement 2:
  • the orientation angle ⁇ is in the range of 40 ° to 50 °.
  • (Requirement 2) retardation Re 450 in the plane direction in the light of the wavelength of 450 nm, the in-plane direction retardation Re 650 in the light-plane direction retardation Re 550 and wavelength 650 nm, in the light of the wavelength of 550nm is, Re 450 ⁇ Re 550 ⁇ Re 650 is satisfied.
  • the orientation angle is an angle formed by the MD direction of the long optical film and the in-plane slow axis of the optical film.
  • a film satisfying the requirement 1 can be obtained, for example, by oblique stretching described in detail later.
  • Re 550 is preferably 110 to 150 nm. Further, Re 450 / Re 550 ⁇ 0.95 is preferable, and Re 650 / Re 550 ⁇ 1.05 is preferable. When Re 450 , Re 550, and Re 650 satisfy these relationships, effects such as phase difference correction at a wide wavelength can be obtained more uniformly.
  • the optical film of the present invention preferably has an Nz coefficient of less than 0 at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the Nz coefficient is a value represented by (nx ⁇ nz) / (nx ⁇ ny), where nx is a refractive index in the slow axis direction in the film plane, and ny is in the film plane.
  • the refractive index is in the direction perpendicular to the slow axis (the fast axis direction), and nz is the refractive index in the film thickness direction.
  • the Nz coefficient When the Nz coefficient is less than 0, a change in color tone due to an observation angle can be further reduced. Further, it is more preferable that the Nz coefficient at wavelengths other than 450 nm, 550 nm, and 650 nm is also less than 0. Usually, when the Nz coefficient is less than 0 at these three wavelengths, other visible wavelength The Nz coefficient in can also be used as a film having a value close to 0 which is less than 0 or has no practical problem.
  • the lower limit of the Nz coefficient is not particularly limited, but can be ⁇ 2.0 or more.
  • the optical film of the present invention satisfying the requirement 2 is a type and content ratio of the resin having the positive intrinsic birefringence value and the resin having the negative intrinsic birefringence value constituting the resin composition P, and the oblique stretching described later. It can be obtained by appropriately adjusting the conditions.
  • the thickness of the A layer is preferably 10 to 500 ⁇ m, and more preferably 20 to 200 ⁇ m.
  • the optical film of the present invention can optionally have other layers in addition to the A layer as long as the optical function (broadband property) of the A layer is not impaired.
  • it can have another layer (henceforth B layer) for raising the intensity
  • B layer for example, in addition to the two layers of the A layer and the B layer, for example, 3 layers such as B layer / A layer / B layer, A layer / B layer / A layer, etc. It can also be a layer, and can also be four or more layers.
  • the material constituting the B layer a composition containing any transparent resin that can supplement the strength of the A layer can be used.
  • a transparent resin an acrylic resin is preferable.
  • the transparent resin is preferably a resin that does not exhibit optical anisotropy under the conditions for stretching the A layer, which will be described later, from the viewpoint of easy co-stretching with the A layer. More specifically, as the transparent resin, norbornene resin, acrylic resin or the like can be used.
  • the thickness of the B layer can be, for example, 10 to 500 ⁇ m.
  • the optical film of the present invention further includes an adhesive layer for bonding the A layer and the B layer, a mat layer for improving the slipperiness of the film, a hard coat layer such as an impact-resistant polymethacrylate resin layer, an antireflection layer, an anti-reflection layer, and the like. It can have any further layer, such as a dirt layer.
  • the thickness of the optical film of the present invention can be 10 to 1000 ⁇ m.
  • the optical film of the present invention preferably has a total light transmittance of 85% or more from the viewpoint of being suitable for an optical film.
  • the total light transmittance is a value measured using a spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer “V570”) in accordance with JIS K0115.
  • the haze of the optical film of the present invention is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less.
  • haze is an average value obtained by measuring five points using “turbidity meter NDH-300A” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. in accordance with JIS K7361-1997.
  • ⁇ YI is preferably 5 or less, and more preferably 3 or less. When this ⁇ YI is in the above range, there is no coloring and visibility is improved.
  • ⁇ YI is determined as an arithmetic average value by performing the same measurement five times using “Spectral Color Difference Meter SE2000” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. according to ASTM E313.
  • the optical film of the present invention preferably has a JIS pencil hardness of H or higher.
  • the adjustment of the JIS pencil hardness can be performed by changing the type of resin, changing the layer thickness of the resin, or the like.
  • JIS pencil hardness is the hardness of a pencil that begins to scratch, scratching the surface of the film under a load of 500 g weight from the top, tilting the pencil of various hardnesses by 45 ° in accordance with JIS K5600-5-4. .
  • the optical film of this invention can be manufactured with the manufacturing method of the optical film of this invention demonstrated below.
  • the method for producing an optical film of the present invention includes the following steps 1 and 2.
  • Step 1) A step of melt-extruding the resin composition P to obtain a pre-stretch film including a PA layer made of the resin composition P.
  • Step 2) A step of obliquely stretching the pre-stretched film.
  • Step 1 Film before stretching
  • the pre-stretch film obtained in step 1 may consist of only the PA layer made of the resin composition P, but may have other layers in addition to the PA layer.
  • the film before stretching can be usually an isotropic original film, but the film once stretched can be used as the film before stretching and further subjected to the stretching process in Step 2.
  • the total thickness of the film before stretching is preferably 10 to 800 ⁇ m, more preferably 50 to 600 ⁇ m. By setting it as 10 micrometers or more, sufficient phase difference and mechanical strength can be obtained, and a softness
  • the melt extrusion molding in step 1 can be performed by a method such as a T-die method.
  • a method such as a T-die method.
  • co-extrusion can be performed to form a plurality of layers simultaneously.
  • the coextrusion T-die method includes a feed block method and a multi-manifold method, and the multi-manifold method is particularly preferable in that variation in the thickness of the PA layer can be reduced.
  • the melting temperature of the resin material in the extruder having the T-die is preferably 200 to 300 ° C.
  • Step 2 Diagonal stretching
  • the PA layer of the pre-stretch film can be changed to A layer, and the optical film of the present invention can be obtained.
  • a stretching method using a tenter stretching machine can be given.
  • feeding force, pulling force or pulling force at different speeds can be added on the left and right sides of the film (that is, on the left and right sides of the film width direction when the horizontally conveyed film is observed from the MD direction).
  • the tenter stretching machine that can be achieved include a tenter stretching machine that can achieve stretching in a slanting direction by setting the moving distance to different distances on the left and right.
  • the film temperature at the time of stretching is preferably Tg to Tg + 30 ° C. of the resin material (resin composition P), more preferably Tg to Tg + 20 ° C.
  • the draw ratio can be 1.2 to 3 times.
  • the stretched film may be fixed.
  • the temperature in the fixing treatment is usually room temperature to stretching temperature + 30 ° C., preferably stretching temperature ⁇ 40 ° C. to stretching temperature + 20 ° C.
  • the brightness enhancement film of the present invention comprises a long circularly polarized light separating element having a resin layer having cholesteric regularity (hereinafter sometimes simply referred to as “cholesteric resin layer”) and the optical film of the present invention. Affixed.
  • cholesteric resin layer a resin layer having cholesteric regularity
  • the cholesteric resin layer can be obtained by curing a cholesteric liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound. Such a layer becomes a non-liquid crystalline resin layer cured while exhibiting the molecular orientation of the liquid crystalline compound.
  • the material referred to as a liquid crystal composition here for convenience includes not only a mixture of two or more substances but also a material made of a single substance.
  • Examples of the cholesteric liquid crystal composition and the polymerizable liquid crystal compound constituting the cholesteric liquid crystal composition include JP-A-6-235900, JP-A-8-271731, JP-A-11-231130, and JP-A-2005-91825. The thing currently disclosed by the gazette can be mentioned.
  • a cholesteric resin layer can be obtained.
  • the obtained laminate having the layer configuration of the substrate-cholesteric resin layer or the laminate having the layer configuration of the substrate-alignment film-cholesteric resin layer can be used as a circularly polarized light separation element as it is, or the cholesteric resin layer Can be transferred from such a laminate to form a circularly polarized light separating element.
  • the optical film of the present invention can function as a 1 / 4 ⁇ plate.
  • the quarter ⁇ plate is a layer that can have an in-plane retardation Re of approximately 1 ⁇ 4 wavelength of transmitted light.
  • the wavelength range of the transmitted light can be a desired range required for the optical member of the present invention, and specifically, for example, 400 nm to 700 nm.
  • the retardation Re in the in-plane direction is approximately 1 ⁇ 4 wavelength of transmitted light.
  • the Re value is ⁇ 65 nm from the 1 ⁇ 4 value of the center value in the center value of the wavelength range of transmitted light, preferably Means ⁇ 30 nm, more preferably ⁇ 10 nm.
  • the brightness enhancement film of the present invention may further have a linear polarizer.
  • Linear polarizers can be obtained by adsorbing iodine or dichroic dye on a polyvinyl alcohol film and then uniaxially stretching in a boric acid bath, or adsorbing iodine or dichroic dye on a polyvinyl alcohol film. Examples thereof include those obtained by stretching and further modifying a part of the polyvinyl alcohol unit in the molecular chain into a polyvinylene unit.
  • a polarizer having a function of separating linearly polarized light such as a grid polarizer and a multilayer polarizer into reflected light and transmitted light can be used.
  • a linear polarizer comprising polyvinyl alcohol is preferable.
  • the degree of polarization of the linear polarizer is preferably 98% or more, more preferably 99% or more.
  • the thickness (average thickness) of the polarizer is preferably 5 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the linear polarizer is arranged in a direction to transmit the linearly polarized light converted by the optical film of the present invention, in which the circularly polarized light separated by the circularly polarized light separating element has a quarter wavelength Re.
  • the brightness enhancement film of the present invention may have an arbitrary layer in addition to the above layers.
  • it can have an adhesive layer for applying the above layer.
  • the average thickness of the adhesive layer is usually 0.01 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • Adhesives constituting the adhesive layer include acrylic adhesive, urethane adhesive, polyester adhesive, polyvinyl alcohol adhesive, polyolefin adhesive, modified polyolefin adhesive, polyvinyl alkyl ether adhesive, rubber adhesive, vinyl chloride / acetic acid Vinyl adhesive, styrene / butadiene / styrene copolymer (SBS copolymer) adhesive, hydrogenated product (SEBS copolymer) adhesive, ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene-styrene copolymer, etc.
  • SBS copolymer styrene / butadiene / styrene copolymer
  • SEBS copolymer hydrogenated product
  • Ethylene adhesives and acrylic ester adhesives such as ethylene / methyl methacrylate copolymers, ethylene / methyl acrylate copolymers, ethylene / ethyl methacrylate copolymers, and ethylene / ethyl acrylate copolymers, etc. Can be mentioned.
  • the adhesive is preferably a so-called adhesive material having a shear storage modulus at a temperature of 23 ° C. of 0.1 to 10 MPa.
  • a so-called hot melt type adhesive having a higher shear storage modulus can also be used as an adhesive in the present invention.
  • the method for producing the brightness enhancement film of the present invention include a method in which a circularly polarized light separating element is prepared as a long film, and this and the optical film of the present invention are attached by roll-to-roll. Layers other than the circularly polarized light separating element and the optical film of the present invention can be applied before and after the circularly polarized light separating element and the optical film of the present invention are applied. Alternatively, an arbitrary layer can be formed by applying a material constituting the layer (for example, an adhesive constituting the adhesive layer) to another layer in-line and curing the material. By combining these operations as necessary, a long brightness enhancement film can be efficiently produced in-line.
  • a material constituting the layer for example, an adhesive constituting the adhesive layer
  • the obtained long brightness enhancement film can be cut into a rectangle if necessary and used. Such cutting can be performed so as to cut out a rectangular member having a side parallel to the MD direction and a side perpendicular to the MD direction, and an efficient rectangular brightness enhancement film can be produced.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing an example of a liquid crystal display device incorporating the brightness enhancement film of the present invention.
  • the reflection plate 20, the cold cathode tube 19, the diffusion plate 18, the prism sheet (not shown), the brightness enhancement film 21 of the present invention, the first linear polarizer 13, the liquid crystal cell 12, The second linear polarizer (analyzer) 11 is arranged in this order.
  • the brightness enhancement film 21 has a base material 16, a cholesteric resin layer 17 formed on the base material 16, and the optical film 14 of the present invention that functions as a 1 ⁇ 4 ⁇ plate.
  • Light from a non-polarized light source can be regarded as the sum of right-handed and left-handed circularly polarized light.
  • the circularly polarized light in one rotational direction in the example in the figure, the circularly polarized light counterclockwise facing the light traveling direction
  • the circularly polarized light separating element is reflected by the circularly polarized light separating element (the reflected circularly polarized light faces the light traveling direction). And keep rotating right).
  • the transmitted circularly polarized light is converted into linearly polarized light parallel to the transmission axis of the linear polarizer by the quarter wavelength plate.
  • the reflected circularly polarized light is reflected by a reflecting plate disposed behind the light source, and is incident on the circularly polarized light separating element again. In this way, the light emitted from the light source is effectively used, and the display brightness of the screen can be improved.
  • the diffusion plate is generally known as a plate having a function in which a particulate diffusion material is uniformly dispersed in a matrix such as a resin, thereby scattering and diffusing light.
  • the prism sheet is generally known as a sheet having a function of narrowing light having a wide traveling direction due to scattering or the like in the normal direction of the sheet surface.
  • the liquid crystal cell includes an in-plane switching (IPS) mode, a vertical alignment (VA) mode, a multi-domain vertical alignment (MVA) mode, a continuous spin wheel alignment (CPA) mode, a hybrid alignment nematic (HAN) mode, and a twisted nematic.
  • IPS in-plane switching
  • VA vertical alignment
  • MVA multi-domain vertical alignment
  • CPA continuous spin wheel alignment
  • HAN hybrid alignment nematic
  • twisted nematic twisted nematic
  • Examples of the driving method include (TN) mode, super twisted nematic (STN) mode, and optical compensated bend (OCB) mode.
  • Glass-transition temperature Measurement was performed using a differential scanning calorimeter (EXSTAR 6220 manufactured by Seiko Instruments Inc.).
  • the standard backlight device for optical performance evaluation has a rectangular parallelepiped housing having an opening on the upper surface.
  • the inner surface of the housing is composed of a white reflector, and a plurality of cold-cathode tubes are arranged in the housing such that the longitudinal direction thereof is the horizontal direction, is separated from the bottom surface, is parallel to the bottom surface, and is parallel to each other. Yes.
  • a diffusion plate flat diffusion plate, ZEONOR 1060R and fine particles (trade name “Tospearl”, manufactured by Nissho Sangyo Co., Ltd., weight ratio 6%), total light transmittance 65%
  • a diffusion sheet manufactured by Kimoto Co., Ltd., 188-GM3
  • a prism sheet (3M company, BEF-III) are placed in this order.
  • the brightness enhancement film for measurement was placed on the prism sheet so that the circularly polarized light separating layer was on the lower side (backlight side) and the retardation film was on the upper side.
  • an absorption linear polarizing plate (manufactured by Sanritsu Co., Ltd., HLC2-5618ReB) was placed on the upper side.
  • the cold cathode tube is turned on and the hue of the polar angle (angle between the measurement direction and the front direction) is 60 ° as the hue in the front direction (normal direction of the emission surface) and the hue in the oblique direction of the light emitted from the polarizing plate. Measurements were made to determine the x and y values in chromaticity coordinates. As a control, the hue was also measured in the same manner when there was no brightness enhancement film (that is, when only the diffusion plate, diffusion sheet, prism sheet, and polarizing plate were placed in this order on the opening of the housing).
  • Hue measurements were carried out using a Conoscope optical measurement system available from autotronic-MELCHERS GmbH, Düsseldorf, Germany.
  • value x of the hue in the front direction without the brightness enhancement film
  • ⁇ yce (the brightness enhancement film)
  • the value of y of the hue in the front direction when it is present-(the value of y of the hue in the front direction when there is no brightness enhancement film) was obtained. If ⁇ xce and ⁇ yce are small, the front by the brightness enhancement film The change in hue is small and the front hue of the backlight device is faithfully represented.
  • of the hue in the oblique direction (polar angle 60 °°) at each azimuth angle with respect to the hue in the front direction is obtained, and the average value ⁇
  • Example 1 retardation film
  • (1-1: Original film) Polystyrene (manufactured by PS Japan, trade name “HF77”, glass transition temperature 78 ° C.) 75% by weight and poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (Aldrich catalog No. 18242-7) 25% by weight %
  • the glass transition temperature was 98 ° C.
  • the amount of polyphenylene ether polymerized units per mol of polystyrene polymerized units is 0.29 mol.
  • Resin P1 pellets were melted with a single-screw extruder, supplied to an extrusion die, and extruded to obtain an original film 1 having a thickness of 200 ⁇ m.
  • the retardation Re in the in-plane direction of the retardation film 1 is 116 nm, 140 nm, and 151 nm at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively, and the retardation Rth in the thickness direction is ⁇ 67 nm and ⁇ 88 nm at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively. , -97 nm.
  • the Nz coefficient of the retardation film 1 was ⁇ 0.08, ⁇ 0.13 and ⁇ 0.14 at wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm, respectively.
  • the in-plane retardation at a wavelength of 550 nm was 137 nm.
  • Comparative Example 1 Resin P1 pellets were replaced with pellets consisting only of polystyrene (trade name “HF77”, manufactured by PS Japan Co., Ltd.), and the thickness of the raw film was changed to 90 ⁇ m as in Example 1-1 (1-1).
  • the raw film 2 was obtained by operating.
  • the original film 2 was stretched under the same conditions as (1-2) of Example 1 to obtain a long retardation film 2 having a thickness of 45 ⁇ m.
  • the slow axis was inclined 45 ° in the MD direction.
  • Retardation Re in the in-plane direction of retardation film 2 is 149 nm, 141 nm, and 136 nm at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively, and retardation Rth in the thickness direction is ⁇ 90 nm and ⁇ 87 nm at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively. , -86 nm.
  • the Nz coefficient of the retardation film 1 was ⁇ 0.10, ⁇ 0.12 and ⁇ 0.13 at wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm, respectively.
  • the in-plane retardation at a wavelength of 550 nm was 8 nm.
  • Comparative Example 2 The resin P1 pellets were replaced with pellets of styrene polymer resin P2 (trade name “DAILARK D332”, Nova Chemical Japan, styrene-maleic anhydride copolymer, glass transition temperature 125 ° C.), and the thickness of the original film A raw film was obtained in the same manner as in Example 1-1 (1-1) except that the thickness was 90 ⁇ m.
  • the original film 2 was stretched under the same conditions as in Example 1-2 (1-2). However, the original film was brittle, and therefore, it was broken and a stretched film could not be obtained.
  • the original film 3 was stretched obliquely at a stretching temperature of 135 ° C. and a stretching ratio of 2.0 times so that the slow axis was inclined at 45 ° with respect to the MD direction with a tenter stretching machine, and the total thickness A retardation film 3 having a thickness of 80 ⁇ m and a P2 layer thickness of 20 ⁇ m was obtained.
  • the slow axis was inclined 45 ° with respect to the MD direction.
  • Retardation Re in the in-plane direction of retardation film 3 is 149 nm, 140 nm, and 135 nm at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively, and retardation Rth in the thickness direction is ⁇ 89 nm and ⁇ 88 nm at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, respectively. , -87 nm.
  • the Nz coefficient of the retardation film 1 was ⁇ 0.10, ⁇ 0.13 and ⁇ 0.14 at wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm, respectively.
  • the in-plane retardation at a wavelength of 550 nm was 138 nm.
  • Example 2 Brightness enhancement film
  • a cholesteric liquid crystal composition 30 parts by weight of a rod-like liquid crystal compound (the following formula (A2)), 7.31 parts by weight of a compound represented by the following formula (B1), a photopolymerization initiator (“IRG907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 1.20 parts by weight
  • a cholesteric liquid crystal composition comprising 2.22 parts by weight of a chiral agent (LC756 manufactured by BASF), 0.04 part by weight of a surfactant (“KH40” manufactured by Seimi Chemical), and 60.00 parts by weight of 2-butanone solvent.
  • cholesteric resin layer having a dry film thickness of 5.3 ⁇ m.
  • a scaled circularly polarized light separating element was obtained.
  • the refractive index anisotropy ⁇ n of the cholesteric resin layer was 0.21.
  • the retardation film of the present invention can be easily manufactured, has high durability, and can be used in either the front direction or the oblique direction. It can also be seen that a brightness enhancement film with a low rate of changing chromaticity can be obtained.
  • Second linear polarizer (analyzer) 12 Liquid crystal cell 13 First linear polarizer 14 1 / 4 ⁇ plate (A layer) 16 Base material 17 Cholesteric resin layer 18 Diffusion plate 19 Cold cathode tube 20 Reflecting plate 21 Brightness enhancement film

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Abstract

 長尺の光学フィルムであって、固有複屈折値が正の樹脂と固有複屈折値が負の樹脂とを含む樹脂組成物PからなるA層を有し、配向角θが、40°~50°の範囲にあり、波長450nmの光における面内方向のレターデーションRe450、波長550nmの光における面内方向のレターデーションRe550、および波長650nmの光における面内方向のレターデーションRe650が、Re450<Re550<Re650の関係を満たす、光学フィルム、ならびにこれを含む輝度向上フィルム、及びその製造方法。

Description

光学フィルム、製造方法及び輝度向上フィルム
 本発明は、光学フィルム、その製造方法及び輝度向上フィルムに関し、より詳しくは位相差フィルムとして好適な光学フィルム、その製造方法及び当該フィルムを備える輝度向上フィルムに関する。
 液晶表示装置等の表示装置において、位相差フィルム等の光学フィルムとして、等方性の長尺の原反フィルムを、MD方向(machine direction、製造ラインにおけるフィルムの流れ方向であり、長尺のフィルムの長手方向)又はTD方向(traverse direction、フィルム面に平行な方向でありMD方向に直交する方向)に延伸し分子を配向させたフィルムが、簡便に製造でき好ましいことが知られている。
 かかる光学フィルムとしては、観察角度による表示装置の色調の変化を少なくすることができ、且つ広い波長において位相差の補正等の効果が均質に得られるものが求められる。
 広い波長において位相差の補正等の効果が均質に得られる位相差フィルムとしては、複数種類の樹脂の組成物を延伸したフィルムが知られている(特開2001-194527号公報、対応公報US2001008920 (A1))。しかしながら、これらのフィルムにおいては、観察角度による色調の変化の抑制を達成することはできない。また、このような位相差フィルムを、矩形の形状として製品にする場合、その辺方向に対して斜め方向に遅相軸を有するものが求められるが、長尺の延伸フィルムにおいては、遅相軸はMD方向又はTD方向となり、そこから斜め方向に遅相軸を有する矩形の製品を切り出すと、製造効率が低くなり、且つ大面積化が困難である。
 本発明の目的は、簡便に低コストで製造でき、大面積化が可能であり、観察角度による色調の変化が少なく、広い波長において位相差の補正等の効果が均質に得られる光学フィルム、輝度向上フィルム及びこれらの製造方法を提供することにある。
 上記課題を解決するために本願発明者は検討を行なった結果、特定の固有複屈折値を有する樹脂を複数種類含む樹脂組成物の層を、特定条件を満たす状態に延伸してなるフィルムが、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
 即ち、本発明によれば、下記〔1〕~〔7〕が提供される。
〔1〕 長尺の光学フィルムであって、
 固有複屈折値が正の樹脂と固有複屈折値が負の樹脂とを含む樹脂組成物PからなるA層を有し、
 前記A層は、配向角θが、40°~50°の範囲にあり、かつ、波長450nmの光における面内方向のレターデーションRe450、波長550nmの光における面内方向のレターデーションRe550、および波長650nmの光における面内方向のレターデーションRe650が、Re450<Re550<Re650の関係を満たす、光学フィルム。
〔2〕 波長450nm、550nm及び650nmにおけるNz係数がいずれも0未満である、〔1〕に記載の光学フィルム。
〔3〕 前記レターデーションRe550が110~150nmである、〔1〕又は〔2〕に記載の光学フィルム。
〔4〕 前記固有複屈折が正の樹脂がポリフェニレンエーテルであり、かつ前記固有複屈折が負の樹脂がポリスチレンである、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の光学フィルム。
〔5〕 ポリスチレンの重合単位1モルに対する、ポリフェニレンエーテルの重合単位の量が、0.25モル以上0.32モル以下である、〔4〕に記載の光学フィルム。
〔6〕 固有複屈折が正の樹脂であるポリフェニレンエーテルと固有複屈折が負の樹脂であるポリスチレンとを含み、ポリスチレンの重合単位1モルに対する、ポリフェニレンエーテルの重合単位の量が、0.25モル以上0.32モル以下である樹脂組成物Pを溶融押出成形して、樹脂組成物PからなるPA層を含む延伸前フィルムを得る工程、及び
 前記延伸前フィルムを斜め延伸する工程
 を含み、
 前記延伸する工程後の前記PA層は、配向角θが、40°~50°の範囲にあり、かつ、波長450nmの光における面内方向のレターデーションRe450、波長550nmの光における面内方向のレターデーションRe550、および波長650nmの光における面内方向のレターデーションRe650が、Re450<Re550<Re650の関係を満たす長尺の光学フィルムの製造方法。
〔7〕 コレステリック規則性を持った樹脂層を有する長尺の円偏光分離素子と、〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の光学フィルムとを貼付してなる、輝度向上フィルム。
 本発明の光学フィルム及びそれを含む本発明の輝度向上フィルムは、簡便に低コストで製造でき、大面積化が可能でありながら、観察角度による色調の変化が少なく、広い波長において位相差の補正等の効果が均質に得られるという顕著な効果を奏する。また、本発明の製造方法は、前記本発明の光学フィルムを簡便に製造することができる。さらに、本発明によれば、広い波長帯域(可視域)において所定の位相差となる光学フィルム(広帯域波長板)を単層のフィルムで形成できる。
図1は、本発明の輝度向上フィルムを組み込んだ液晶表示装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。
 (光学フィルム)
 本発明の光学フィルムは、長尺の光学フィルムである。長尺のフィルムとは、幅方向の寸法に対して長い(例えば10倍以上、といった長さの)長さ方向を有するフィルムであり、このようなフィルムは製造ラインにおいて、長さ方向に連続的に製造工程を行なうことにより得られる。特に、以下に説明する延伸前フィルムを長尺のフィルムとして調製し、これをさらに延伸するという工程で本発明の光学フィルムを製造する場合、これらの工程の一部または全部をインラインで簡便且つ効率的に行なうことが可能である。
 本発明の光学フィルムは、固有複屈折値が正の樹脂と固有複屈折値が負の樹脂とを含む樹脂組成物PからなるA層を有する。
 固有複屈折値が正の樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂;ポリフェニレンサルファイドなどのポリアリーレンサルファイド樹脂;ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、セルロースエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリルサルホン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ノルボルネン樹脂、棒状液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル樹脂などのポリアリーレンエーテル樹脂などが挙げられる。これらは、一種単独でまたは二種以上を組合わせて使用してもよい。本発明においては、これらの中でも、位相差発現性の観点からポリカーボネート樹脂、ノルボルネン樹脂、及びポリフェニレンエーテル樹脂が好ましく、固有複屈折値が負の樹脂との相溶性の観点からポリフェニレンエーテル樹脂が特に好ましい。
 固有複屈折値が負の樹脂としては、スチレン又はスチレン誘導体の単独重合体または他のモノマーとの共重合体を含むポリスチレン系樹脂;ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、あるいはこれらの多元共重合ポリマーなどが挙げられる。これらは、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してもよい。ポリスチレン系樹脂に用いられる前記他のモノマーとしては、アクリロニトリル、無水マレイン酸、メチルメタクリレート、およびブタジエンが好ましいものとして挙げられる。本発明においては、これらの中でも、位相差発現性が高いこと、および、固有複屈折が正の樹脂として好適に用いられるポリフェニレンエーテル樹脂との相溶性という観点から、ポリスチレン系樹脂の中でもスチレン又はスチレン誘導体の単独重合体が好ましく、特にポリスチレン樹脂が好ましい。なお、他のモノマーを共重合する場合であっても、固有複屈折が正の樹脂として好適に用いられるポリフェニレンエーテル樹脂との相溶性の観点から、他のモノマーの重合比が5重量%より小さいことが望ましい。また、ポリスチレン系樹脂としては、立体規則性についてはアタクチック構造でも、シンジオタクチック構造でもよい。
 樹脂組成物Pが含有する、固有複屈折値が正の樹脂と固有複屈折値が負の樹脂との組み合わせの好ましい例として、固有複屈折が正の樹脂がポリフェニレンエーテルであり、かつ固有複屈折が負の樹脂がポリスチレンであることが特に好ましい。さらに、これらの組み合わせにおいて、ポリスチレンの重合単位1モルに対する、ポリフェニレンエーテルの重合単位の量が、0.25モル以上0.32モル以下であることが特に好ましい。ポリスチレンの重合単位とは、スチレンに基づく重合単位-(CH-CH(C))-である。ポリフェニレンエーテルの重合単位とは、フェノール構造を有する単量体に基づく重合単位であり、例えば単量体が2,6-ジメチルフェノールの場合、重合単位-(C(CH-0)-である。これら重合単位の化学式量と、上記好ましいモル比から、これら樹脂の好ましい重量比を求めることができる。樹脂組成物Pの組成をこのような好ましい態様とすることにより、所望の光学的性能に加えて、耐熱性などの物性が良好な光学フィルムを得ることができる。
 樹脂組成物Pには、必要に応じて配合剤を添加することができる。
 添加される配合剤は特に限定されず、例えば、滑剤;層状結晶化合物;無機微粒子;酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤などの安定剤;可塑剤:染料や顔料などの着色剤;帯電防止剤;などが挙げられる。配合剤の量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜定めることが出来る。特に滑剤や紫外線吸収剤を添加することで可撓性や耐候性を向上させることができるので好ましい。
 配合剤の添加量は、例えば得られる光学フィルムの全光線透過率85%以上を維持できる範囲とすることができる。
 滑剤としては、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウムなどの無機粒子;ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどの有機粒子が挙げられる。本発明では、滑剤としては有機粒子が好ましい。
 紫外線吸収剤としては、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、アクリロニトリル系紫外線吸収剤、トリアジン系化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体などが挙げられる。好適な紫外線吸収剤としては、2,2’-メチレンビス(4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール)、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2,4-ジ-tert-ブチル-6-(5-クロロベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノンが挙げられ、特に好適なものとしては、2,2’-メチレンビス(4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノールが挙げられる。
 本発明の光学フィルムに含まれるA層は、下記要件1及び要件2を満たすフィルムである:
 (要件1)配向角θが、40°~50°の範囲にある。
 (要件2)波長450nmの光における面内方向のレターデーションRe450、波長550nmの光における面内方向のレターデーションRe550、および波長650nmの光における面内方向のレターデーションRe650が、Re450<Re550<Re650の関係を満たす。
 前記要件1及び2を満たすことにより、観察角度による色調の変化が少なく、広い波長において位相差の補正等の効果が均質に得られ、且つ簡便に低コストで製造でき大面積化が可能な光学フィルムとすることができる。
 前記要件1に関し、配向角とは、長尺の光学フィルムのMD方向と、光学フィルムの面内の遅相軸とがなす角である。前記要件1を満たすフィルムは、例えば後に詳述する斜め延伸により得ることができる。
 前記要件2に関し、Re550は110~150nmであることが好ましい。また、Re450/Re550≦0.95であることが好ましく、Re650/Re550≧1.05であることが好ましい。Re450、Re550及びRe650がこれらの関係を満たすことにより、広い波長における位相差の補正等の効果をより均質に得ることができる。
 本発明の光学フィルムは、好ましくは波長450nm、550nm及び650nmにおけるそのNz係数がいずれも0未満である。ここでNz係数とは、(nx-nz)/(nx-ny)で表される値であり、ここでnxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率であり、nyはフィルム面内の遅相軸に直交する方向(進相軸方向)の屈折率であり、nzはフィルム厚み方向の屈折率である。Nz係数はまた、Re及びRthの値から、式 Nz係数=Rth/Re+0.5から換算することもできる。Nz係数が0未満であることにより、観察角度による色調の変化をより低減することができる。また、波長450nm、550nm及び650nm以外の可視域波長におけるNz係数も0未満であることがより好ましいが、通常、これら3点の波長においてNz係数が0未満である場合、それ以外の可視域波長におけるNz係数も0未満であるか若しくは実用上問題無い0に近い値であるフィルムとして用いることができる。Nz係数の下限は、特に限定されないが、-2.0以上とすることができる。
 前記要件2を満たす本発明の光学フィルムは、樹脂組成物Pを構成する前記固有複屈折値が正の樹脂と前記固有複屈折値が負の樹脂の種類及び含有割合、並びに後述する斜め延伸の条件を適宜調節することにより得ることができる。
 A層の厚さは、10~500μmであることが好ましく、20~200μmであることがより好ましい。
 本発明の光学フィルムは、前記A層に加えて、A層の光学的機能(広帯域性)を阻害しない範囲で、任意に他の層を有することができる。例えば、光学フィルムの強度を高めるための他の層(以下、B層という。)を有することができる。なお、B層を設ける場合には、例えば、A層とB層との2層の場合に加えて、例えば、B層/A層/B層や、A層/B層/A層等の3層とすることもでき、また4層以上とすることもできる。
 B層を構成する材料としては、A層の強度を補える任意の透明樹脂を含む組成物を用いることができる。かかる透明樹脂としては、アクリル樹脂が好ましい。また、かかる透明樹脂は、後述するA層の延伸の条件において、光学異方性が発現しない樹脂であることが、A層との共延伸を容易に行える観点から好ましい。透明樹脂としては、より具体的には、ノルボルネン樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。B層の厚さは、例えば10~500μmとすることができる。
 本発明の光学フィルムはさらに、A層とB層とを接着する接着層、フィルムの滑り性をよくするマット層や、耐衝撃性ポリメタクリレート樹脂層などのハードコート層や、反射防止層、防汚層等のさらなる任意の層を有することができる。本発明の光学フィルムの厚みは、10~1000μmとすることができる。
 本発明の光学フィルムは、光学フィルムに適する観点から、その全光線透過率が85%以上であることが好ましい。前記全光線透過率は、JIS K0115に準拠して、分光光度計(日本分光社製、紫外可視近赤外分光光度計「V 570」)を用いて測定した値である。
 本発明の光学フィルムのヘイズは好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下、特に好ましくは1%以下である。ヘイズを低い値とすることにより、本発明の光学フィルムを組み込んだ表示装置の表示画像の鮮明性を高めることができる。ここで、ヘイズは、JIS K7361-1997に準拠して、日本電色工業社製「濁度計 NDH-300A」を用いて、5箇所測定し、それから求めた平均値である。
 本発明の光学フィルムは、ΔYIが5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましい。このΔYIが上記範囲にあると、着色がなく視認性がよくなる。ΔYIはASTM E313に準拠して、日本電飾工業社製「分光色差計 SE2000」を用いて同様の測定を5回行い、その算術平均値として求める。
 本発明の光学フィルムは、JIS鉛筆硬度でHまたはそれ以上の硬さを有することが好ましい。このJIS鉛筆硬度の調整は、樹脂の種類の変更や樹脂の層厚の変更などによって行うことができる。JIS鉛筆硬度は、JIS K5600-5-4に準拠して、各種硬度の鉛筆を45°傾けて、上から500g重の荷重をかけてフィルム表面を引っ掻き、傷が付きはじめる鉛筆の硬さである。
 (光学フィルムの製造方法)
 本発明の光学フィルムは、以下に説明する、本発明の光学フィルムの製造方法により製造することができる。
 本発明の光学フィルムの製造方法は、下記工程1及び2を含む。
 (工程1):樹脂組成物Pを溶融押出成形して、樹脂組成物PからなるPA層を含む延伸前フィルムを得る工程。
 (工程2):前記延伸前フィルムを斜め延伸する工程。
 (工程1:延伸前フィルム)
 工程1で得る延伸前フィルムは、樹脂組成物PからなるPA層のみからなってもよいが、PA層に加えて他の層を有していてもよい。例えば、前記B層を与える層として、前記透明樹脂を含む層を有していてもよい。延伸前フィルムは、通常、等方性の原反フィルムとすることができるが、一旦延伸処理を施したフィルムを延伸前フィルムとして、これをさらに工程2の延伸処理に供することもできる。
 延伸前フィルムの総厚は、好ましくは10~800μmであり、より好ましくは50~600μmである。10μm以上とすることにより、十分な位相差及び機械的強度を得ることができ、800μm以下とすることにより、柔軟性及びハンドリング性を良好なものとすることができる。
 工程1における溶融押出成形は、Tダイ法などの方法により行うことができる。延伸前フィルムがPA層に加えて任意の層を含む場合、共押出を行ない複数層を同時に形成することができる。共押出Tダイ法にはフィードブロック方式及びマルチマニホールド方式があるが、PA層の厚さのばらつきを少なくできる点でマルチマニホールド方式が特に好ましい。Tダイ法を採用する場合、Tダイを有する押出機における樹脂材料の溶融温度は、200~300℃であることが好ましい。
 (工程2:斜め延伸)
 工程1で得られた延伸前フィルムを工程2に供すことにより、延伸前フィルムのPA層をA層にし、本発明の光学フィルムを得ることができる。
 工程2における斜め延伸の具体的な方法の例としては、テンター延伸機を用いた延伸方法を挙げることができる。かかるテンター延伸機としては、フィルムの左右(すなわち水平に搬送されるフィルムをMD方向から観察した際のフィルム幅方向両端の左右)において、異なる速度の送り力、引張り力又は引取り力を付加できるようにしたテンター延伸機、又はTD方向又はMD方向に左右等速度の送り力、引張り力又は引取り力を付加し左右移動する距離が同じで軌道を非直線とすることにより斜め方向の延伸を達成しうるテンター延伸機、又は移動する距離を左右で異なる距離とすることにより斜め方向の延伸を達成しうるテンター延伸機を挙げることができる。延伸する際のフィルム温度は、樹脂材料(樹脂組成物P)のTg~Tg+30℃であることが好ましく、更に好ましくはTg~Tg+20℃である。また、延伸倍率は1.2~3倍とすることができる。
 前記工程2の後に、延伸したフィルムを固定処理してもよい。固定処理における温度は、通常、室温~延伸温度+30℃、好ましくは延伸温度-40℃~延伸温度+20℃である。
 (輝度向上フィルム)
 本発明の輝度向上フィルムは、コレステリック規則性を持った樹脂層(以下、単に「コレステリック樹脂層」ということがある。)を有する長尺の円偏光分離素子と、前記本発明の光学フィルムとを貼付してなる。
 コレステリック樹脂層は、重合性液晶性化合物を含むコレステリック液晶組成物を、硬化させて得ることができる。かかる層は、液晶性化合物の分子配向を呈したまま硬化した非液晶性の樹脂層となる。なお、ここで便宜上液晶組成物と称する材料は、2以上の物質の混合物のみならず、単一の物質からなる材料をも包含する。コレステリック液晶組成物及びこれを構成する重合性液晶性化合物の例としては、特開平6-235900号公報、特開平8-271731号公報、特開平11-231130号公報、及び特開2005-91825号公報に開示されているものを挙げることができる。
 前記コレステリック液晶組成物を、基材層上に直接又は配向膜を介して塗布して塗膜を得、次いで1回以上の、光照射及び/又は加温処理により当該塗膜を硬化することにより、コレステリック樹脂層を得ることができる。得られた基材-コレステリック樹脂層の層構成を有する積層体又は基材-配向膜-コレステリック樹脂層の層構成を有する積層体は、そのまま円偏光分離素子として用いることもでき、またコレステリック樹脂層をかかる積層体から転写して、これを円偏光分離素子とすることもできる。
 本発明の輝度向上フィルムにおいて、前記本発明の光学フィルムは、1/4λ板として機能することができる。1/4λ板は、その面内方向のリターデーションReを透過光の略1/4波長としうる層である。ここで、透過光の波長範囲は、本発明の光学部材に求められる所望の範囲とすることができ、具体的には例えば400nm~700nmである。また、面内方向のリターデーションReが透過光の略1/4波長であるとは、Re値が、透過光の波長範囲の中心値において、中心値の1/4の値から±65nm、好ましくは±30nm、より好ましくは±10nmの範囲であることをいう。このようなリターデーション値を有することにより、偏光変換機能、即ち円偏光を直線偏光に変換する機能を発現することができる。
 本発明の輝度向上フィルムは、さらに直線偏光子を有していても良い。
 直線偏光子としては、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素若しくは二色性染料を吸着させた後、ホウ酸浴中で一軸延伸することによって得られるものや、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素もしくは二色性染料を吸着させ延伸し、さらに分子鎖中のポリビニルアルコール単位の一部をポリビニレン単位に変性することによって得られるものなどを挙げることができる。
 また、直線偏光子として、グリッド偏光子、多層偏光子などの直線偏光を反射光と透過光に分離する機能を有する偏光子を用いることもできる。この中でも、ポリビニルアルコールを含んでなる直線偏光子が好ましい。
 直線偏光子の偏光度は、好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上である。偏光子の厚さ(平均厚さ)は、好ましくは5μm~80μmである。直線偏光子は、円偏光分離素子で分離された円偏光が1/4波長のReを有する本発明の光学フィルムによって変換された直線偏光を透過する向きに配置される。
 本発明の輝度向上フィルムは、上記の層以外に、任意の層を有することもできる。例えば、上記の層を貼付するための接着層を有することができる。接着層の平均厚さは、通常0.01μm~30μm、好ましくは0.1μm~15μmである。接着層を構成する接着剤としては、アクリル接着剤、ウレタン接着剤、ポリエステル接着剤、ポリビニルアルコール接着剤、ポリオレフィン接着剤、変性ポリオレフィン接着剤、ポリビニルアルキルエーテル接着剤、ゴム接着剤、塩化ビニル・酢酸ビニル接着剤、スチレン・ブタジエン・スチレン共重合体(SBS共重合体)接着剤、その水素添加物(SEBS共重合体)接着剤、エチレン・酢酸ビニル共重合体およびエチレン-スチレン共重合体などのエチレン接着剤、および、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体、およびエチレン・アクリル酸エチル共重合体などのアクリル酸エステル接着剤などを挙げることができる。
 接着剤は、温度23℃におけるせん断貯蔵弾性率が0.1~10MPaである、いわゆる粘着性の材料であることが好ましい。かかる範囲のせん断貯蔵弾性率とすることにより、適度な粘着性を有し得る。ただし、これに限らずより高いせん断貯蔵弾性率を有する、いわゆるホットメルト型接着剤をも本発明において接着剤として用いることができる。
 本発明の輝度向上フィルムの製造方法の具体例としては、円偏光分離素子を長尺のフィルムとして調製し、これと本発明の光学フィルムとを、ロールトゥーロールで貼付する方法が挙げられる。円偏光分離素子及び本発明の光学フィルム以外の層は、必要に応じて円偏光分離素子と本発明の光学フィルムとの貼付と前後して貼付することができる。または、当該層を構成する材料(例えば接着層を構成する接着剤)を、インラインで他の層に塗布し硬化させることによっても、任意の層を形成することができる。これらの操作を必要に応じて組み合わせて、長尺の輝度向上フィルムをインラインで効率的に製造することができる。
 得られた長尺の輝度向上フィルムは、必要に応じて矩形に裁断し、使用に供することができる。かかる裁断は、MD方向に平行な辺及びMD方向に垂直な辺を有する矩形の部材を切り出すよう行ない、効率的な矩形の輝度向上フィルムの生産を行うことができる。
 (用途)
 本発明の光学フィルム及びこれを含む本発明の輝度向上フィルムは、液晶表示装置の構成要素として用いることができる。図1は、本発明の輝度向上フィルムを組み込んだ液晶表示装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。この例の液晶表示装置においては、反射板20、冷陰極管19、拡散板18、プリズムシート(図示せず)、本発明の輝度向上フィルム21、第1の直線偏光子13、液晶セル12、及び第2の直線偏光子(検光子)11がこの順に配置されている。輝度向上フィルム21は、基材16、基材16上に形成されたコレステリック樹脂層17、及び1/4λ板として機能する本発明の光学フィルム14を有している。
 非偏光である光源からの光は右円偏光と左円偏光との和とみなすことができる。その光がコレステリック樹脂層17に入射すると、一方の回転方向の円偏光(図中の例では、光の進行方向に対面して左回転の円偏光)はそのままの回転方向を維持したままコレステリック樹脂層17を透過する。他方の回転方向の円偏光(図中の例では、光の進行方向に対面して右回転の円偏光)は円偏光分離素子で反射される(反射された円偏光は光の進行方向に対面して右回転のままである)。透過した円偏光は1/4波長板により直線偏光子の透過軸と平行な直線偏光に変換される。一方、反射された円偏光は光源の背後に配置された反射板によって反射され、再び円偏光分離素子に入射する。このようにして、光源から出射した光が有効利用され、画面の表示輝度を向上させることができる。
 前記拡散板は、一般に、粒子状の拡散材が樹脂等のマトリックス中に均一に分散し、それによって光を散乱拡散する機能を有する板として知られているものである。前記プリズムシートは、一般に、散乱等により広く進行方向が広がった光をシート面法線方向に狭める機能を有するシートとして知られているものである。
 前記液晶セルとしては、インプレーンスイッチング(IPS)モード、バーチカルアラインメント(VA)モード、マルチドメインバーチカルアラインメント(MVA)モード、コンティニュアスピンホイールアラインメント(CPA)モード、ハイブリッドアラインメントネマチック(HAN)モード、ツイステッドネマチック(TN)モード、スーパーツイステッドネマチック(STN)モード、オプチカルコンペンセイテッドベンド(OCB)モードなどの駆動方式のものが挙げられる。
 以下において、実施例及び比較例を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
 実施例及び比較例において、諸物性の測定は、下記の通りとした。
 (レターデーション及びNz係数)
 王子計測器社製KOBRA-WRを用いて、平行ニコル回転法により求めた。厚さ方向レターデーションRthを求める際に必要なフィルム厚さはダイヤルゲージを用いて測定した。
 (ガラス転移温度)
 示差走査熱量計(セイコーインストルメンツ社製EXSTAR6220)を用いて測定した。
 (輝度向上フィルム色相)
 光学性能評価用標準バックライト装置を照明装置として使用した。光学性能評価用標準バックライトは、上面に開口を有する直方体の筐体を有する。筐体の内面は白色の反射板から構成され、筐体内には複数の冷陰極管が、その長手方向が水平方向となり、底面から離隔して底面と平行で且つ互いに平行となるよう配置されている。また、筐体の開口を覆って、拡散板(平板の拡散板、ゼオノア1060Rと微粒子(商品名「トスパール」、日硝産業株式会社製、重量比6%)、全光線透過率65%)、拡散シート(株式会社きもと社製、188-GM3)、プリズムシート(3M社製 BEF-III)がこの順に載置されている。
 測定の輝度向上フィルムは、プリズムシート上に、円偏光分離層を下側(バックライト側)に、位相差フィルムが上側になるよう載置した。さらにその上側に吸収型直線偏光板(サンリツ製、HLC2-5618ReB)を載置した。冷陰極管を点灯させ、偏光板から出射する光線の正面方向(出射面の法線方向)の色相及び斜め方向の色相として極角(測定方向と正面方向とがなす角)60°の色相を測定し、色度座標におけるx値及びy値を求めた。
 また対照として、輝度向上フィルムがない場合(すなわち筐体の開口上に拡散板、拡散シート、プリズムシート及び偏光板のみがこの順に載置されている場合)についても同様に色相を測定した。
 色相測定はオートロニク-メルチャーズ・ゲーエムベーハー(autronic-MELCHERS GmbH, Karlsruhe, Germany)から入手可能なコノスコープ(Conoscope)光学測定システムを用い行なった。
 正面方向の色相のΔxce(=輝度向上フィルムありのときの正面方向の色相のxの値)-(輝度向上フィルムなしのときの正面方向の色相のxの値)およびΔyce(=(輝度向上フィルムありのときの正面方向の色相のyの値)-(輝度向上フィルムなしのときの正面方向の色相のyの値)を求めた。Δxceお及びΔyceの値が小さいと、輝度向上フィルムによる正面色相の変化が少なく、バックライト装置の正面色相を忠実に表していることになる。
 また、各方位角における斜め方向(極角60度°)の色相の、正面方向の色相に対する差|Δx60°|及び|Δy60°|を求め、さらにこれらの、全ての方位角に関する平均値<|Δx60°|>及び<|Δy60°|>を求めた。これらの値<|Δx60°|>及び<|Δy60°|>が小さいと、正面色相と斜めの色相の差が小さく色の視野角依存性が良好といえる。
 (実施例1:位相差フィルム)
 (1-1:原反フィルム)
 ポリスチレン(PSジャパン社製、商品名「HF77」、ガラス転移温度78℃)75重量%とポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキサイド)(アルドリッチ社カタログNo.18242-7)25重量%とを2軸押出機で混錬し、透明な樹脂P1のペレットを作製した。ガラス転移温度は98℃であった。ポリスチレンの重合単位1モルに対する、ポリフェニレンエーテルの重合単位の量は0.29モルとなる。
 樹脂P1のペレットを単軸押出機で溶融させ、押出用のダイに供給し、押出成形することにより、厚さ200μmの原反フィルム1を得た。
 (1-2:位相差フィルムの製造及び評価)
 次いで、原反フィルム1をテンター延伸機で、遅相軸がMD方向に対して45°傾いた方向になるように、延伸温度105℃、延伸倍率2.0倍(45°方向)で斜め延伸し、厚さ100μmの長尺の位相差フィルム1を得た。遅相軸はMD方向に対して45°傾いていた。位相差フィルム1の面内方向のレターデーションReは、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ116nm、140nm、151nm、厚さ方向のレターデーションRthは、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ-67nm、-88nm、-97nmであった。また、位相差フィルム1のNz係数は、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ-0.08、-0.13及び-0.14であった。
 位相差フィルム1を80℃で5時間熱処理したところ、波長550nmでの面内方向のレターデーションは137nmとなった。
 (比較例1)
 樹脂P1のペレットをポリスチレン(PSジャパン社製、商品名「HF77」)のみからなるペレットに置き換え、また原反フィルムの厚さを90μmとした他は実施例1の(1-1)と同様に操作し、原反フィルム2を得た。
 原反フィルム2を実施例1の(1-2)と同じ条件で延伸し、厚さ45μmの長尺の位相差フィルム2を得た。遅相軸はMD方向に45°傾いていた。位相差フィルム2の面内方向のレターデーションReは、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ149nm、141nm、136nm、厚さ方向のレターデーションRthは、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ-90nm、-87nm、-86nmであった。また、位相差フィルム1のNz係数は、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ-0.10、-0.12及び-0.13であった。
 位相差フィルム2を80℃で5時間熱処理したところ、波長550nmでの面内方向のレターデーションは8nmとなった。
 (比較例2)
 樹脂P1のペレットをスチレン重合体樹脂P2(商品名「ダイラークD332」、ノヴァケミカルジャパン社製、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ガラス転移温度125℃)のペレットに置き換え、また原反フィルムの厚さを90μmとした他は実施例1の(1-1)と同様に操作し、原反フィルムを得た。
 この原反フィルム2を実施例1の(1-2)と同じ条件で延伸しようとしたが、原反フィルムが脆かったために、破断してしまい、延伸フィルムを得ることができなかった。
 (比較例3)
 スチレン重合体樹脂P2のペレットと、耐衝撃性メタクリル酸メチル樹脂組成物P3(商品名「スミペックスHT25X」、旭化成社製)のペレットとを、それぞれ押出機で溶融させ、共押出用のダイに供給し、P3/P2/P3の三層構造の原反フィルム3を成形した。フィルム断面を顕微鏡観察したところ、P3層の平均厚さ60μm/P2層の平均厚さ40μm/P3層の平均厚さ60μmであった。
 次いで、原反フィルム3をテンター延伸機で、遅相軸がMD方向に対して45°傾いた方向になるように、延伸温度135℃、延伸倍率2.0倍で斜め延伸し、総厚さ80μm、P2層厚さ20μmの位相差フィルム3を得た。遅相軸はMD方向に対して45°傾いていた。位相差フィルム3の面内方向のレターデーションReは、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ149nm、140nm、135nm、厚さ方向のレターデーションRthは、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ-89nm、-88nm、-87nmであった。また、位相差フィルム1のNz係数は、波長450nm、550nm、650nmでそれぞれ-0.10、-0.13及び-0.14であった。
 位相差フィルム1を80℃で5時間熱処理したところ、波長550nmでの面内方向のレターデーションは138nmとなった。
 (実施例2:輝度向上フィルム)
 (2-1:コレステリック液晶組成物の作製)
 棒状液晶化合物(下記式(A2))30重量部、下記式(B1)で表される化合物7.31重量部、光重合開始剤(チバスペシャリティ・ケミカルズ社製「IRG907」)1.20重量部、カイラル剤(BASF社製LC756)2.22重量部、界面活性剤(セイミケミカル製「KH40」)0.04重量部、及び2-ブタノン溶媒60.00重量部を混合し、コレステリック液晶組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 (2-2:コレステリック樹脂層を有する円偏光分離素子の作製)
 長尺のノルボルネン樹脂フィルム(日本ゼオン社製「ZF14-100」)の片面にコロナ放電処理を施した。このコロナ放電処理面に、ポリビニルアルコール水溶液を塗布し、120℃で5分間乾燥し、該乾膜を一方向にラビング処理することで、配向膜を有する長尺の基材1を得た。
 次いで、(2-1)で得たコレステリック液晶組成物を、基材1の配向膜を有する面にワイヤーバーにて塗布した。塗膜を100℃で5分間配向処理し、窒素雰囲気下で紫外線を照射して反射帯域の広帯域化処理を行い、次いで紫外線照射により硬化し、乾燥膜厚5.3μmのコレステリック樹脂層を有する長尺の円偏光分離素子を得た。コレステリック樹脂層の屈折率異方性Δnは、0.21であった。
 (2-3:輝度向上フィルムの作製)
 実施例1で得た位相差フィルム1と、(2-2)で得た長尺の円偏光分離素子とを、拡散剤入り粘着性組成物(綜研化学社製架橋アクリル粉体「ケミスノーMX300」、及び綜研化学社製アクリル酸エステル共重合体「SKダイン2094」)からなる拡散粘着層を介して、ロールトゥーロールで貼付し、基材1-配向膜-コレステリック樹脂層-拡散粘着層-位相差フィルム1の層構成を有する、長尺の輝度向上フィルム1を作製した。
 得られた輝度向上フィルム1について、正面方向及び斜め方向の色相を測定し、Δxce、Δyce、<|Δx60°|>及び<|Δy60°|>を求めた。結果を表1及び表2に示す。
 (比較例4)
 実施例1で得た位相差フィルムに代えて、比較例1で得た位相差フィルムを用いた他は、実施例2と同様に操作し、輝度向上フィルム2を作製し、色相測定を行った。結果を表1及び表2に示す。
 (比較例5)
 実施例1で得た位相差フィルムに代えて、比較例3で得た位相差フィルムを用いた他は、実施例2と同様に操作し、輝度向上フィルム3を作製し、色相測定を行った。結果を表1及び表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 実施例1及び2の結果と、比較例1~5の結果とを対比することにより、本発明の位相差フィルムは、容易に製造でき、耐久性が高く、且つ正面方向及び斜め方向のいずれにおいても色度を変化させる割合が低い輝度向上フィルムを与えうることが分かる。
 本発明を、好ましい実施例を参照して記載してきたが、本発明の精神から逸脱することなく、当業者により、さまざまな修正及び変更例を容易に設けうると理解されるべきである。したがって、上記の開示は、説明のみのためのものであると解釈されるべきであり、限定の意味で解釈されるべきものではない。本発明は、下記の請求項の範囲及びその均等の全範囲のみにより限定される。
11 第2の直線偏光子(検光子)
12 液晶セル
13 第1の直線偏光子
14 1/4λ板(A層)
16 基材
17 コレステリック樹脂層
18 拡散板
19 冷陰極管
20 反射板
21 輝度向上フィルム

Claims (7)

  1.  長尺の光学フィルムであって、
     固有複屈折値が正の樹脂と固有複屈折値が負の樹脂とを含む樹脂組成物PからなるA層を有し、
     前記A層は、配向角θが、40°~50°の範囲にあり、かつ、波長450nmの光における面内方向のレターデーションRe450、波長550nmの光における面内方向のレターデーションRe550、および波長650nmの光における面内方向のレターデーションRe650が、Re450<Re550<Re650の関係を満たす、光学フィルム。
  2.  波長450nm、550nm及び650nmにおけるNz係数がいずれも0未満である、請求項1に記載の光学フィルム。
  3.  前記レターデーションRe550が110~150nmである、請求項1に記載の光学フィルム。
  4.  前記固有複屈折が正の樹脂がポリフェニレンエーテルであり、かつ前記固有複屈折が負の樹脂がポリスチレンである、請求項1に記載の光学フィルム。
  5.  ポリスチレンの重合単位1モルに対する、ポリフェニレンエーテルの重合単位の量が、0.25モル以上0.32モル以下である、請求項4に記載の光学フィルム。
  6.  固有複屈折が正の樹脂であるポリフェニレンエーテルと固有複屈折が負の樹脂であるポリスチレンとを含み、ポリスチレンの重合単位1モルに対する、ポリフェニレンエーテルの重合単位の量が、0.25モル以上0.32モル以下である樹脂組成物Pを溶融押出成形して、樹脂組成物PからなるPA層を含む延伸前フィルムを得る工程、及び
     前記延伸前フィルムを斜め延伸する工程
     を含み、
     前記延伸する工程後の前記PA層は、配向角θが、40°~50°の範囲にあり、かつ、波長450nmの光における面内方向のレターデーションRe450、波長550nmの光における面内方向のレターデーションRe550、および波長650nmの光における面内方向のレターデーションRe650が、Re450<Re550<Re650の関係を満たす長尺の光学フィルムの製造方法。
  7.  コレステリック規則性を持った樹脂層を有する長尺の円偏光分離素子と、請求項1に記載の光学フィルムとを貼付してなる、輝度向上フィルム。
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