WO2013021872A1 - 光学樹脂材料及び光学樹脂材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ところで、ガラス転移温度以下では、弾性的な変形があっても、一般的な光学ポリマーの主鎖の動きはほぼ凍結されており、主鎖の配向状態自体は実質的に不変であることが知られている。従って、光弾性複屈折は、分子レベルのミクロな視点で見ても前述の配向複屈折とは異なるメカニズムで発現していると考えられる。
レート/ベンジルメタクリレート=82/18の時に配向複屈折がほぼ消去され、92/8の時に光弾性複屈折がほぼ消去されることが示されている。
あるいは、
Δn0=Δn/f ・・・(b)
Δn0=Δn/0.03 ・・・(c)
と書ける。
α=40 (wt%)、β=52 (wt%)、γ=8 (wt%)である、請求項4に記載の前記光学樹脂材料にある。
共重合体の元数x(x≧2)を成分数に含めて計数する条件で定義される成分数zが3以上である複合成分系を含む光学樹脂材料であって、
前記複合成分系は、元数xが3以上の共重合体のみで構成されているか、あるいは、元数xが2以上の共重合体及び分極率の異方性を有しポリマー中で配向し得る少なくとも1種類の低分子有機化合物で構成されており、
前記複合成分系を構成する成分の組み合わせは、
前記共重合体の各成分を構成する各モノマーに対応する各ホモポリマーの固有配向複屈折の各符号、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す配向複屈折性の符号の内、少なくとも1つは他と異符号であり、且つ、前記各ホモポリマーの光弾性複屈折性、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す光弾性複屈折性の内、少なくとも一つは他と異符号であるように選ばれ、
前記複合成分系を構成する成分の成分比は、前記配向複屈折性に関する異符号関係及び前記光弾性複屈折性に関する異符号関係を利用して、前記非複屈折性光学樹脂の示す配向複屈折と光弾性複屈折が同時に相殺されるように選ばれており、
前記共重合体の成分を構成するモノマーの少なくとも1つはtert-butyl methacrylateである、前記光学樹脂材料を共重合により製造する光学樹脂材料の製造工程を有し、
溶液流延製膜法によって前記光学樹脂材料を製膜する光学フィルムの製造方法にある。
(正/正)を満たすモノマー単位としては、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルマレイミド
(負/正)を満たすモノマー単位としては、スチレン、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート
(正/負)を満たすモノマー単位としては、tert-ブチルメタクリレート。
(負/負)を満たすモノマー単位としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート
なお、上記のモノマー単位のうち、tert-ブチルメタクリレートは必須成分として含有される。また、上述以外の共重合可能なモノマー単位を選択しても良い。
本実施形態では、MMA、tBMA、BzMAからなる低複屈折共重合体等を扱う。対応する各ホモポリマーPMMA、PtBMA、PBzMAの固有複屈折、光弾性複屈折の数値から、配向複屈折と光弾性複屈折がいずれも非常に低くなる共重合組成を求めることができる。それはpoly(MMA/tBMA/BzMA = 40/52/8(wt/wt/wt))を中心として、固有複屈折が-3.0×10-3以上2.4×10-3以下、光弾性定数が-3.3 [TPa-1] 以上5.0 [TPa-1] 以下の範囲内であり、連立方程式(B)~(D)を満たし、正となる各成分の組成(連立方程式の解)が存在するものである。固有複屈折の範囲は望ましくは-2.5×10-3以上2.0×10-3以下、さらに望ましくは-1.4×10-3以上1.4×10-3以下である。光弾性定数の範囲は望ましくは-2.5 [TPa-1]以上2.5 [TPa-1] 以下、さらに望ましくは-1.5 [TPa-1]以上1.5 [TPa-1]以下である。この範囲内にある組成であるか否かは連立方程式(B)~(D)(以下に再掲)により確認することができる。
これらも一般に微量であるため、複屈折への影響は小さく、光学樹脂材料の複屈折性の観点からの前述の設計において特に考慮する必要はない。
しにくいため、優れた共重合体である。また上記の固有複屈折がほぼゼロの共重合体は、光弾性定数の絶対値がPMMAより小さいため、高速の成形においても低複屈折のポリマー部材を得やすく、かつ使用時に発現する複屈折も比較的小さい優れた共重合体である。
本実施形態が提供する低複屈折性光学樹脂を用いた上述の光学部材の製造方法としては特に限定されず、従来工程の射出成形法、真空成形法、押出成形法、圧縮成形法などを用いて成形することができる。特に熱可塑性樹脂の代表的な成形法である射出成型法は、加熱溶融された樹脂を高い圧力で金型内に注入して冷却固化させる方法であり、一般的な材料であれば、光弾性複屈折が発生し易いが、本実施形態が提供する低複屈折性光学樹脂を用いた場合は、ほとんど複屈折を発現しない為、より高速で冷却固化及び成形品の取り出しを行うことができる。
1)溶解工程
本実施形態が提供する低複屈折性光学樹脂に対する良溶媒を主とする有機溶媒に、溶解釜中で該樹脂、場合によってその他の添加剤を攪拌しながら溶解しドープを形成する工程、或いは該樹脂にその他の添加剤溶液を混合して主溶解液であるドープを形成する工程である。
ドープを、送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイに送液し、無限に移送する無端の鏡面金属ベルト、例えばステンレスベルト、或いは回転する鏡面金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。
ウェブ(流延用支持体上にドープを流延し、形成されたドープ膜をウェブと呼ぶ)を流延用支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる工程である。
溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法及び/又は支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が乾燥効率が良く好ましい。又、それらを組み合わせる方法も好ましく用いられる。流延後の支持体上のウェブを40~100℃の雰囲気下、支持体上で乾燥させることが好ましい。40~100℃の雰囲気下に維持するには、この温度の温風をウェブ上面に当てるか赤外線等の手段により加熱することが好ましい。
面品質、透湿性、剥離性の観点から、30~120秒以内で該ウェブを支持体から剥離することが好ましい。
金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離位置で剥離する工程である。剥離されたウェブは次工程に送られる。
金属支持体上の剥離位置における温度は好ましくは10~40℃であり、更に好ましくは11~30℃である。
ウェブの残留溶媒量は下記式で定義される。
剥離後、ウェブを乾燥装置内に複数配置したロールに交互に通して搬送する乾燥装置、及び/またはクリップでウェブの両端をクリップして搬送するテンター延伸装置を用いて、ウェブを乾燥する。
尚、延伸操作は多段階に分割して実施してもよく、流延方向、幅手方向に二軸延伸を実施することも好ましい。また、二軸延伸を行う場合には同時二軸延伸を行ってもよいし、段階的に実施してもよい。
・流延方向に延伸-幅手方向に延伸-流延方向に延伸-流延方向に延伸
・幅手方向に延伸-幅手方向に延伸-流延方向に延伸-流延方向に延伸
また、同時2軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を、張力を緩和して収縮させる場合も含まれる。同時2軸延伸の好ましい延伸倍率は幅手方向、長手方向ともに×1.01倍~×2.5倍の範囲でとることができる。
テンターを行う場合の乾燥温度は、30~160℃が好ましく、50~150℃が更に好ましく、70~140℃が最も好ましい。
ウェブ中の残留溶媒量が2重量%以下となってから光学フィルムとして巻き取り機により巻き取る工程であり、残留溶媒量を0.4重量%以下にすることにより寸法安定性の良好なフィルムを得ることが出来る。特に0.00~0.10重量%で巻き取ることが好ましい。
[三元系共重合体の設計・合成]
α=40 (wt%)、β=52 (wt%)、γ=8 (wt%)
を得た。
(ドープ液の調製)
A-1 100重量部
メチレンクロライド 252重量部
エタノール 48重量部
(光学フィルムの製膜)
上記作製したドープ液を、ベルト流延装置を用い、温度22℃下、ステンレスバンド支持体に均一に流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶剤量が100wt%になるまで溶媒を蒸発させ、剥離張力162N/mでステンレスバンド支持体上から剥離した。
2 拡散板
3 偏光板保護フィルム
4 偏光フィルム
5 偏光板保護フィルム
6 視野角補償フィルム
7 ガラス基板
8 液晶層
9 カラーフィルター
10 ガラス基板
11 視野角補償フィルム
12 偏光板保護フィルム
13 偏光フィルム
14 偏光板保護フィルム
Claims (18)
- 共重合体の元数x(x≧2)を成分数に含めて計数する条件で定義される成分数zが3以上である複合成分系を含む光学樹脂材料であって、
前記複合成分系は、元数xが3以上の共重合体のみで構成されているか、あるいは、元数xが2以上の共重合体及び分極率の異方性を有しポリマー中で配向し得る少なくとも1種類の低分子有機化合物で構成されており、
前記複合成分系を構成する成分の組み合わせは、
前記共重合体の各成分を構成する各モノマーに対応する各ホモポリマーの固有配向複屈折の各符号、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す配向複屈折性の符号の内、少なくとも1つは他と異符号であり、且つ、
前記各ホモポリマーの光弾性複屈折性、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す光弾性複屈折性の内、少なくとも一つは他と異符号であるように選ばれ、
前記複合成分系を構成する成分の成分比は、前記配向複屈折性に関する異符号関係及び前記光弾性複屈折性に関する異符号関係を利用して、前記非複屈折性光学樹脂の示す配向複屈折と光弾性複屈折が同時に相殺されるように選ばれており、
前記共重合体の成分を構成するモノマーの少なくとも1つはtert-butyl methacrylateである、前記光学樹脂材料。 - 共重合体の元数x(x≧2)を成分数に含めて計数する条件で定義される成分数zが3以上である複合成分系を含む光学樹脂材料であって、
前記複合成分系は、元数xが3以上の共重合体のみで構成されているか、あるいは、元数xが2以上の共重合体及び分極率の異方性を有しポリマー中で配向し得る少なくとも1種類の低分子有機化合物で構成されており、
前記複合成分系を構成する成分の組み合わせは、
前記共重合体の各成分を構成する各モノマーに対応する各ホモポリマーの固有配向複屈折の各符号、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す配向複屈折性の符号の内、少なくとも1つは他と異符号であり、且つ、
前記各ホモポリマーの光弾性複屈折性、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す光弾性複屈折性の内、少なくとも一つは他と異符号であるように選ばれ、
前記複合成分系を構成する成分の成分比は、前記配向複屈折性に関する異符号関係及び前記光弾性複屈折性に関する異符号関係を利用して、前記非複屈折性光学樹脂の示す配向複屈折と光弾性複屈折が同時に相殺されるように選ばれており、
前記共重合体の成分を構成するモノマーの少なくとも2つは、methyl methacrylate及びtert-butyl methacrylateである、前記光学樹脂材料。 - 共重合体の元数x(x≧2)を成分数に含めて計数する条件で定義される成分数zが3以上である複合成分系を含む光学樹脂材料であって、
前記複合成分系は、元数xが3以上の共重合体のみで構成されているか、あるいは、元数xが2以上の共重合体及び分極率の異方性を有しポリマー中で配向し得る少なくとも1種類の低分子有機化合物で構成されており、
前記複合成分系を構成する成分の組み合わせは、
前記共重合体の各成分を構成する各モノマーに対応する各ホモポリマーの固有配向複屈折の各符号、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す配向複屈折性の符号の内、少なくとも1つは他と異符号であり、且つ、
前記各ホモポリマーの光弾性複屈折性、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す光弾性複屈折性の内、少なくとも一つは他と異符号であるように選ばれ、
前記複合成分系を構成する成分の成分比は、前記配向複屈折性に関する異符号関係及び前記光弾性複屈折性に関する異符号関係を利用して、前記非複屈折性光学樹脂の示す配向複屈折と光弾性複屈折が同時に相殺されるように選ばれており、
前記共重合体の成分を構成するモノマーの少なくとも3つは、methyl methacrylate、tert-butyl methacrylate及びbenzyl methacrylateである、前記光学樹脂材料。 - 固有複屈折が-3.0×10-3以上2.4×10-3以下、光弾性定数が-3.3 [TPa-1] 以上5.0 [TPa-1] 以下の範囲内であり、連立方程式(B)~(D)を満たし、正となる各成分の組成(連立方程式の解)が存在するものである、請求項3に記載の前記光学樹脂材料。
- α=40 (wt%)、β=52 (wt%)、γ=8 (wt%)である、請求項4に記載の前記光学樹脂材料。
- 前記複合成分系を構成する成分の内、少なくとも1成分は副成分及び添加物の少なくとも一方である、請求項3に記載の光学樹脂材料。
- 共重合体の元数x(x≧2)を成分数に含めて計数する条件で定義される成分数zが3以上である複合成分系を含む光学樹脂材料であって、
前記複合成分系は、元数xが3以上の共重合体のみで構成されているか、あるいは、元数xが2以上の共重合体及び分極率の異方性を有しポリマー中で配向し得る少なくとも1種類の低分子有機化合物で構成されており、
前記複合成分系を構成する成分の組み合わせは、
前記共重合体の各成分を構成する各モノマーに対応する各ホモポリマーの固有配向複屈折の各符号、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す配向複屈折性の符号の内、少なくとも1つは他と異符号であり、且つ、
前記各ホモポリマーの光弾性複屈折性、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す光弾性複屈折性の内、少なくとも一つは他と異符号であるように選ばれ、
前記複合成分系を構成する成分の成分比は、前記配向複屈折性に関する異符号関係及び前記光弾性複屈折性に関する異符号関係を利用して、前記非複屈折性光学樹脂の示す配向複屈折と光弾性複屈折が同時に相殺されるように選ばれており、
前記共重合体の成分を構成するモノマーの少なくとも1つはtert-butyl methacrylateである、前記光学樹脂材料を共重合により製造する光学樹脂材料の製造方法。 - 共重合体の元数x(x≧2)を成分数に含めて計数する条件で定義される成分数zが3以上である複合成分系を含む光学樹脂材料であって、
前記複合成分系は、元数xが3以上の共重合体のみで構成されているか、あるいは、元数xが2以上の共重合体及び分極率の異方性を有しポリマー中で配向し得る少なくとも1種類の低分子有機化合物で構成されており、
前記複合成分系を構成する成分の組み合わせは、
前記共重合体の各成分を構成する各モノマーに対応する各ホモポリマーの固有配向複屈折の各符号、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す配向複屈折性の符号の内、少なくとも1つは他と異符号であり、且つ、前記各ホモポリマーの光弾性複屈折性、及び、前記低分子有機化合物が前記各ホモポリマー中で共通して示す光弾性複屈折性の内、少なくとも一つは他と異符号であるように選ばれ、
前記複合成分系を構成する成分の成分比は、前記配向複屈折性に関する異符号関係及び前記光弾性複屈折性に関する異符号関係を利用して、前記非複屈折性光学樹脂の示す配向複屈折と光弾性複屈折が同時に相殺されるように選ばれており、
前記共重合体の成分を構成するモノマーの少なくとも1つはtert-butyl methacrylateである、前記光学樹脂材料を共重合により製造する光学樹脂材料の製造工程を有し、
溶液流延製膜法によって前記光学樹脂材料を製膜する光学フィルムの製造方法。 - 光学樹脂材料を成形して得られるディスプレイ用光学フィルムであって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記ディスプレイ用光学フィルム。
- 光学樹脂材料を成形して得られる液晶ディスプレイ用光学フィルムであって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記液晶ディスプレイ用光学フィルム。
- 光学樹脂材料を成形して得られる偏光板保護フィルムであって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記偏光板保護フィルム。
- 光学樹脂材料を溶液流涎製膜法によって成形して得られる光学フィルムであって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記光学フィルム。
- 光学樹脂材料を成形して得られる偏光面光源装置であって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記偏光面光源装置。
- 光学樹脂材料を成形して得られるレンズであって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記レンズ。
- 光学樹脂材料を母材とするスクリーンであって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記スクリーン。
- 光学樹脂材料を成形して得られる光学素子であって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記光学素子。
- 光学樹脂材料を成形して得られる、光路中に配置する部材であって、前記光学樹脂材料は、請求項1に記載された光学樹脂材料である、前記光路中に配置する部材。
- 固有複屈折が-3.0×10-3以上2.4×10-3以下、光弾性定数が-3.3 [TPa-1] 以上5.0 [TPa-1] 以下の範囲内であり、連立方程式(BB)~(DD)を満たし、正となる各成分の組成(連立方程式の解)が存在するものである、請求項3に記載の前記光学樹脂材料。
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