WO2015182517A1 - 光学フィルムおよびその製造方法、ならびに光学フィルムを備えた偏光板、液晶表示装置、偏光プロジェクター用スクリーン - Google Patents

光学フィルムおよびその製造方法、ならびに光学フィルムを備えた偏光板、液晶表示装置、偏光プロジェクター用スクリーン Download PDF

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涼 西村
彰 松尾
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Jx日鉱日石エネルギー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical film and a method for producing the same, and more particularly to an optical film that can be suitably used for a polarizing plate, a liquid crystal display device, and a screen for a polarizing projector and a method for producing the same.
  • an absorptive polarizing plate is used, and the absorptive polarizing plate absorbs only one of the orthogonally polarized components of the light from the backlight, thereby supplying only a specific polarized component to the liquid crystal cell.
  • the brightness enhancement film is a film that can reflect the polarized light component absorbed by the polarizing plate to the backlight side while transmitting the polarized light component transmitted through the polarizing plate.
  • the light reflected to the backlight side is reflected by a reflective film or the like, and is provided again to the brightness enhancement film.
  • the amount of the polarized light component transmitted through the polarizing plate can be increased, and the light from the backlight can be efficiently supplied to the liquid crystal cell.
  • a brightness enhancement film has been proposed in which thin films having different birefringence are superposed to reflect only one polarization component to convert the polarization (Japanese Patent Publication No. 9-506985).
  • Japanese Patent Publication No. 9-506985 Japanese Patent Publication No. 9-506985
  • the brightness enhancement film of the above-described type has a problem in productivity because it is necessary to increase the number of thin film layers to several tens or more in order to increase the utilization efficiency of light from the backlight.
  • a brightness enhancement film different from the method of superposing thin films has also been proposed.
  • a film including a continuous phase made of a highly transparent resin and an optically anisotropic phase dispersed in the continuous phase one of the orthogonal polarization components is transmitted and the other polarization component is scattered.
  • a brightness enhancement film that employs a method of making the film has been proposed.
  • scattering particles having anisotropy with respect to polarized light in the minor axis direction and the major axis direction are dispersed and arranged in a transparent support medium such as a resin having a different refractive index.
  • a transparent support medium such as a resin having a different refractive index.
  • the fibrous inorganic material such as titanium oxide is used as the scattering particles having such an aspect ratio, the fibrous inorganic material breaks or aggregates when the scattering particles are dispersed in the support medium. Therefore, it has been difficult to obtain a brightness enhancement film having uniform scattering performance.
  • JP-A-9-274108 discloses anisotropy having an aspect ratio of about 7 in a transparent polymer by stretching a film in which another material is dispersed in a transparent polymer material.
  • a polarizing element in which a small amount of region is formed has been proposed.
  • there is a limit to the degree of anisotropy because the anisotropy of the microregion is expressed by the stretching process.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-281446 discloses an optical film having a polarization selection layer composed of an optically isotropic phase and an optically anisotropic phase. It is taught that by using an optically anisotropic phase composed of an expressed compound, only polarized light in a specific direction can be reflected or scattered. However, such photo-alignment compounds are generally expensive and require a light irradiation step, resulting in low productivity.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-207631 discloses that a specific compound is used as the optically anisotropic phase constituting the polarization selective layer, and that the optically anisotropic phase is expressed by stretching the polarization selective layer about 10 times. Is taught. However, since the anisotropy (aspect ratio) of the optically anisotropic phase is about 10, the degree of anisotropy cannot be said to be sufficient, and therefore a sufficient brightness enhancement effect cannot be obtained. On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-043260, a liquid crystalline compound having an intrinsic birefringence of preferably 3.0 or more is used as the optically anisotropic phase.
  • the inventors of the present invention pay attention to manufacturing conditions when forming an unstretched film, and in the process until the molten resin discharged from the T-die lip is wound around the cooling roll, the discharge speed of the molten resin and the cooling roll It was found that the anisotropy of the dispersed phase (optically anisotropic phase) can be remarkably increased by controlling the winding speed of the film to form a film, regardless of the film stretching step. If the ratio of the speed at which the molten resin is discharged from the T die lip and the winding speed of the cooling roll are in a specific range, the ratio of the ferret diameter of the major axis to the minor axis is determined as the optically anisotropic dispersed phase in the film. As a result, it has been found that an optical film excellent in luminance improvement effect can be realized. The present invention is based on such knowledge.
  • an object of the present invention is to provide an optical film that can transmit one of the orthogonal polarization components and scatter the other polarization component, and has an excellent brightness enhancement effect.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing the optical film.
  • Still another object of the present invention is to provide a polarizing plate and a liquid crystal display device provided with the optical film.
  • Another object of the present invention is to provide a screen for a polarizing projector using the optical film.
  • An optical film according to the present invention is an optical film comprising an optically isotropic continuous phase and an optically anisotropic dispersed phase,
  • the optically anisotropic dispersed phase comprises a liquid crystal polymer;
  • the average of the average Feret's diameter L 1 of the optical anisotropic dispersed phase, wherein the optically anisotropic dispersed phase in the direction D 2 perpendicular to the direction D 1 in the plane direction of the one direction D 1 of the said optical film ratio Feret's diameter L 2: L 1 / L 2 is characterized in that is 15 or more.
  • the refractive index N 1 of the first resin forming the optically isotropic continuous phase is a compound represented by the following formula (A-1 ) And (A-2) may be satisfied.
  • the glass transition temperature T 2 of the liquid crystal polymer forming the first glass transition temperature T 1 of the resin the optically anisotropic dispersed phase to form the optically isotropic continuous phase The difference
  • the a direction D 1 is the flow direction MD of the optical film
  • the direction D 2 may be the width direction TD of the optical film.
  • the method for producing an optical film according to another aspect of the present invention is a method for producing an optical film comprising an optically isotropic continuous phase and an optically anisotropic dispersed phase, Melting a resin composition comprising a first resin that forms the optically isotropic continuous phase and a second resin that forms the optically anisotropic dispersed phase; A step of continuously discharging the melted resin composition from a T die, and a step of forming a film by cooling the discharged material with a cooling roll; Comprising The ratio of V 2 to V 1 when the discharge speed of discharged material continuously discharged from the T die is V 1 (m / min) and the take-up speed of the cooling roll is V 2 (m / min) (V 2 / V 1 ) is 10 or more.
  • the ratio of the film thickness d 2 of the film to be formed to the lip clearance d 1 of the T die: d 2 / d 1 is 0.00.
  • the discharged material from the T die may be stretched and deformed so as to be less than 5.
  • it may further comprise a stretching step of stretching the film formed in the film forming step in at least one direction.
  • a polarizing plate comprising the optical film and an absorbing polarizer.
  • a liquid crystal display device provided with the said optical film is also provided.
  • a polarizing projector screen provided with the optical film.
  • the optical film in the film is formed by forming the film so that the discharge speed of the discharged material continuously discharged from the T die is equal to or higher than the predetermined value with respect to the take-up speed of the cooling roll.
  • the anisotropic dispersed phase can be in such a form that the ratio of the major axis ferret diameter to the minor axis is 15 or more, and as a result, an optical film excellent in the effect of improving luminance can be realized.
  • the polarizing plate and the liquid crystal display device according to the present invention can realize high light utilization efficiency due to the brightness enhancement effect of the optical film as described above.
  • image light from the polarizing projector can be projected clearly without being affected by ambient light, and used for a conventional screen for a polarizing projector.
  • the viewing angle of the projected image can be wider than that of the reflective polarizing layer.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows one Embodiment of the optical film obtained by the manufacturing method of this invention.
  • (A) is a schematic cross-sectional view showing the II cross section of the optical film of FIG. 1
  • (b) is a schematic cross sectional view showing the II-II cross section of the optical film of FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical film according to the present invention
  • FIG. 2 (a) is a schematic cross-sectional view showing a II cross section of the optical film shown in FIG. b) is a schematic cross-sectional view showing a II-II cross section of the optical film shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a projected view of the optically anisotropic dispersed phase 3 observed from a direction perpendicular to the in-plane direction of the optical film shown in FIG.
  • the optical film according to the present invention comprises an optically isotropic continuous phase 1 (hereinafter sometimes simply referred to as “continuous phase 1”) and an optically anisotropic dispersed phase 3 (hereinafter referred to as “dispersed in the continuous phase 1”). In some cases, it is simply referred to as “dispersed phase 3”).
  • the dispersed phase 3 is a phase having optical anisotropy dispersed in the continuous phase 1. As shown in FIG.
  • the optical film according to the present invention has a very large anisotropy of L 1 / L 2 of 15 or more, the optical isotropic continuous phase and the optical anisotropy related to the polarization component to which light is to be scattered
  • the interfacial surface area between the optically isotropic continuous phase and the optically anisotropic disperse phase relating to the other polarization component to transmit light can be reduced while increasing the interfacial surface area with the ionic dispersed phase.
  • the optical film has an excellent brightness enhancement effect.
  • the average Feret's diameter L 1 of the optical film can be approximated as follows. That is, shown as FIG. 3, in a cross section parallel to the direction D 1 of the optical film 10 (i.e., I-I cross section), a line when sandwiched by two perpendicular segments dispersed phase 3 in the direction D 1 Find the distance l 1 in minutes.
  • the distance determined for a plurality of the dispersed phase 3 (e.g. 15 or higher), can be the average value as the average Feret's diameter L 1.
  • the average Feret's diameter L 2 of the optical film can be approximated as follows. That is, as shown in FIG. 3, in a cross section parallel to the direction D 2 of the optical film 10 (i.e., II-II cross section), a line when sandwiched by two perpendicular segments dispersed phase 3 in the direction D 2 Find the distance l 2 in minutes.
  • the distance determined for a plurality of the dispersed phase 3 (e.g. 15 or higher), can be the average value as the average Feret's diameter L 2.
  • the optical film 10 such dispersed phase 3 is dispersed in the continuous phase 1, of the light incident on the optical film 10, is sufficiently scattered D 1 direction polarization component, and D 2 direction of polarization components Can be sufficiently transmitted. Therefore, the optical film 10 can be suitably used as a brightness enhancement film applied to a polarizing plate.
  • the ratio of the average ferret diameter of the dispersed phase 3: L 1 / L 2 is 15 or more, preferably 20 or more. According to the disperse phase 3 as described above, it is possible to obtain a brightness improvement effect more remarkably.
  • the average Feret's diameter L 2 of the dispersed phase 3 are 0.5 ⁇ m or less, preferably 0.3 ⁇ m or less, more preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the average ferret diameter L 2 exceeds 0.5 ⁇ m, the transmission of the polarization component in the D 2 direction is hindered, and the brightness enhancement effect tends to be reduced.
  • the direction D 1 is the flow direction of the optical film 10 (Machine Direction, MD)
  • the direction D 2 is a width direction perpendicular to the flow direction of the optical film 10 (Transverse Direction, TD) .
  • the thickness of the optical film is not particularly limited, but can be, for example, 10 to 200 ⁇ m, and preferably 20 to 100 ⁇ m.
  • the manufacturing method of the optical film by this invention comprises 1) melting a resin composition containing a first resin that forms an optically isotropic continuous phase and a second resin that forms an optically anisotropic dispersed phase. 2) a step of continuously discharging the molten resin composition from a T-die, and 3) a step of forming a film by cooling the discharged material with a cooling roll.
  • each step will be described.
  • ⁇ Melting process> in order to produce an optical film comprising an optically isotropic continuous phase and an optically anisotropic dispersed phase, in the melting step, a first optically isotropic continuous phase is formed. A resin composition containing a resin and a second resin that forms an optically anisotropic dispersed phase is melted. To melt and mix the two kinds of resins, a known apparatus such as a single-screw or multi-screw extruder can be used.
  • a resin obtained by mixing the first resin and the second resin using a stirring or kneading apparatus equipped with a heating device such as a kneader, a Banbury mixer, a planetary mixer, a butterfly mixer, etc.
  • a pelletized product may be put into an extruder.
  • the melting temperature can be adjusted as appropriate according to the type of resin described later.
  • the melting temperature T 0 (° C.) of the resin material is calculated by taking T 1 (° C.) as the glass transition temperature of the first resin. 1 + 30 ° C. ⁇ T 0 ⁇ T 1 + 250 ° C. is preferable, and T 1 + 50 ° C. ⁇ T 0 ⁇ T 1 + 200 ° C. is more preferable. By setting it as such melting temperature, 1st resin and 2nd resin can be made to fully flow, and the optical film by which 2nd resin was disperse
  • the first resin forming the optically isotropic continuous phase may be a thermoplastic resin that can achieve a birefringence of less than 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • a highly transparent thermoplastic resin can be preferably used, more preferably a resin having a light transmittance of 80% or more, and particularly preferably a resin having a light transmittance of 90% or more. .
  • thermoplastic resin examples include polyolefin (for example, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, ethylene-propylene copolymer), norbornene resin, polyester (for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-1,4- Cyclohexanedimethylene terephthalate, polyethylene-1,2-diphenoxyethane-4,4′-dicarboxylate, polybutylene terephthalate), polycarbonate, polystyrene (eg, syndiotactic polystyrene), acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin) ), Polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, cellulose ester (eg, triacetyl cellulose, diacetyl) Roulose, propionylcellulose, butyrylcellulose, acetylpropionylcellulose, nitrocellulose), polyamide
  • thermoplastic resins examples include commercially available polymers such as ZEONEX (manufactured by ZEON Corporation), ZEONOR (manufactured by ZEON Corporation), ARTON (manufactured by JSR Corporation), Fujitac (manufactured by Fuji Film Corporation), and the like. Can also be used.
  • a thermoplastic resin can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
  • a low molecular weight additive may be added to the thermoplastic resin.
  • an antioxidant, an ultraviolet absorber, a compatibilizer, a dispersant, and a refractive index adjuster can be used.
  • the first resin is an acrylic polymer.
  • the acrylic polymer used suitably as 1st resin is explained in full detail.
  • the acrylic polymer suitably used as the first resin includes a (meth) acrylic acid ester unit (b) as a constituent unit, preferably N-substituted maleimide units (a) and (meth) acrylic.
  • the acid ester unit (b) is included as a structural unit.
  • the N-substituted maleimide unit (a) has a molecular structure that gives positive intrinsic birefringence to the acrylic polymer.
  • N-substituted maleimide unit (a) that gives positive intrinsic birefringence to the acrylic polymer
  • N-alkyl substituted maleimide and N-aromatic substituted maleimide examples include N-alkyl substituted maleimide and N-aromatic substituted maleimide.
  • the alkyl group or aromatic group as a substituent may be, for example, an alkyl group or aromatic group having 1 to 20 carbon atoms, and its structure is linear, branched or cyclic. Also good.
  • N-alkyl-substituted maleimide units include N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-isopropylmaleimide, Nn-butylmaleimide, N-isobutylmaleimide, Nt-butylmaleimide, and Nn-hexyl.
  • Constituent units derived from monomers such as maleimide, N-2-ethylhexylmaleimide, N-dodecylmaleimide, N-laurylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide and the like can be mentioned.
  • N-aromatic substituted maleimide units include N And structural units derived from monomers such as -phenylmaleimide and N-benzylmaleimide.
  • the acrylic polymer may contain one type of N-substituted maleimide unit (a) or may contain two or more types of N-substituted maleimide units (a).
  • N-substituted maleimide units (a) N-cyclohexylmaleimide units or N-phenylmaleimide units are preferred from the viewpoint of thermal stability and optical properties of the optical film.
  • N-aromatic substituted maleimide units that give negative intrinsic birefringence to the acrylic polymer.
  • N-aromatic substituted maleimide units such as N-chlorophenylmaleimide units, N-methylphenylmaleimide units, N-methoxyphenylmaleimide units, and N-naphthylmaleimide units.
  • Acrylic polymers may contain N-aromatic substituted maleimide units that give these acrylic polymers a negative intrinsic birefringence, the content of which is positive intrinsic birefringence in the acrylic polymer. It is preferably 40% by mass or less based on the N-substituted maleimide unit (a) which gives
  • (Meth) acrylate unit (b) is a structural unit that gives negative intrinsic birefringence to the acrylic polymer.
  • the N-substituted maleimide unit (a) has a function of giving positive intrinsic birefringence
  • the (meth) acrylate unit (b) has a function of giving negative intrinsic birefringence.
  • the (meth) acrylic acid ester unit (b) is not particularly limited as long as it has an effect of giving negative intrinsic birefringence to the polymer.
  • Examples of the (meth) acrylic acid ester unit (b) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid.
  • the acrylic polymer may contain one or more of these (meth) acrylic acid ester units (b).
  • the (meth) acrylic acid ester unit (b) is particularly preferably a methyl methacrylate (MMA) unit.
  • the content of the N-substituted maleimide unit (a) in the acrylic polymer is preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 25% by mass based on the total amount of the acrylic polymer. Or less, more preferably 8% by mass or more and 22% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or more and 22% by mass or less.
  • the content of the (meth) acrylic acid ester unit (b) in the acrylic polymer is preferably 70% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 75% by mass or more and 95% by mass based on the total amount of the acrylic polymer. It is not more than mass%, more preferably not less than 78 mass% and not more than 92 mass%, particularly preferably not less than 78 mass% and not more than 90 mass%.
  • the weight average molecular weight of the acrylic polymer is preferably 2.0 ⁇ 10 3 ⁇ 1.0 ⁇ 10 6, more preferably 1.0 ⁇ 10 4 ⁇ 5.0 ⁇ 10 5, further Preferably, it is 5.0 ⁇ 10 4 to 3.0 ⁇ 10 5 .
  • the weight average molecular weight of an acrylic polymer shows the value of standard polystyrene molecular weight conversion measured by HLC-8220 GPC made from Tosoh Corporation.
  • Super-Multipore HZ-M manufactured by Tosoh Corporation is used as a column, and the measurement conditions can be tetrahydrofuran for solvent HPLC (THF), a flow rate of 0.35 ml / min, and a column temperature of 40 ° C.
  • the acrylic polymer may further have a structural unit (c) other than the N-substituted maleimide unit (a) and the (meth) acrylic acid ester unit (b).
  • the content of the structural unit (c) is preferably 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 5% by mass, further preferably 0 to 2% by mass, and particularly preferably 0 to 1% by mass. It is.
  • the structural unit (c) in the acrylic polymer is composed of “a monomer that becomes an N-substituted maleimide unit (a) by polymerization” and “a monomer that becomes a (meth) acrylate unit (b) by polymerization”. It is a structural unit derived from a monomer that can be polymerized with both monomers.
  • Examples of the structural unit (c) include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic anhydride, 2- (hydroxymethyl) acrylic acid, 2- (hydroxyethyl) acrylic acid, cyclohexyl (meth) acrylate, (meta ) Benzyl acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyloxyethyl (meth) acrylate, styrene, vinyl toluene, ⁇ -methyl styrene, ⁇ -hydroxymethyl styrene, ⁇ -hydroxyethyl styrene, acrylonitrile , Methacrylonitrile, methallyl alcohol, allyl alcohol, ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, vinyl acetate, 2-hydroxymethyl-1-butene, methyl vinyl ketone, N-vinyl pyrrolidone, N-vinyl carbazole, etc.
  • the acrylic polymer may contain 2 or more types of structural units (c).
  • the structural unit (c) can be added to the acrylic polymer, for example, in order to suppress the glass transition temperature Tg of the acrylic polymer from becoming excessively high.
  • the above-mentioned acrylic polymer suitably used as the first resin can be obtained by copolymerizing the monomer constituent units as described above.
  • the polymerization method is not particularly limited, and can be produced by, for example, bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, solution polymerization, or the like. Among these, suspension polymerization is preferable from the viewpoint that treatment after polymerization is easy and heating for removing the organic solvent is not necessary in the treatment after polymerization.
  • the conditions for suspension polymerization are not particularly limited, and known suspension polymerization conditions can be appropriately applied.
  • one embodiment of a method for producing an acrylic copolymer by suspension polymerization is shown, but the present invention is not limited to the following example.
  • each monomer is weighed so as to have a desired mass ratio, and 300 parts by mass of deionized water and 0.6 parts by mass of polyvinyl alcohol (Kuraray Co., Ltd.) as a dispersant with respect to 100 parts by mass of the total monomer. Kuraraypa balls made) are put into a suspension polymerization apparatus and stirring is started.
  • the weighed monomer 1 part by mass of Perloyl TCP manufactured by NOF Corporation as a polymerization initiator, and 0.22 part by mass of 1-octanethiol as a chain transfer agent are charged into a suspension polymerization apparatus.
  • the temperature of the reaction system is raised to 70 ° C. while passing nitrogen through the suspension polymerization apparatus, and then the reaction is carried out by maintaining at 70 ° C. for 3 hours.
  • the reaction mixture is cooled to room temperature, and if necessary, operations such as filtration, washing and drying can be performed to obtain a particulate acrylic copolymer.
  • the second resin forming the optically anisotropic dispersed phase (hereinafter sometimes referred to as “second resin”) is not compatible with the first resin forming the optically isotropic continuous phase. If it is resin which can express optical anisotropy, it will not be limited in particular.
  • An example of the second resin is a liquid crystal polymer, more preferably a rod-like liquid crystal polymer.
  • known liquid crystal polymers can be used. For example, polymer liquid crystals described in JP-A No. 2000-73063, liquid crystal polymers described in JP-A No. 2004-70345, etc. Can do.
  • liquid crystal polymer examples include liquid crystalline polyester, liquid crystalline polypeptide, liquid crystalline polysilane, (meth) acrylic side chain type liquid crystalline polymer, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polynaphthalene terephthalate, cycloolefin polymer, polystyrene and the like.
  • liquid crystalline polyester, liquid crystalline polypeptide, liquid crystalline polysilane, polyethylene terephthalate, polynaphthalene terephthalate are preferable, and liquid crystalline polyester, polyethylene terephthalate, polynaphthalene terephthalate are preferable. More preferred.
  • of the difference between the glass transition temperature T 1 of the first resin and the glass transition temperature T 2 of the second resin is preferably 30 ° C. or less, more preferably 20 ° C. or less. It is. According to the combination of the first resin and the second resin satisfying such a glass transition temperature relationship, in the obtained optical film, an optically anisotropic dispersed phase having a large ratio L 1 / L 2 to be described later Is easily formed. Therefore, according to the combination of the first resin and the second resin as described above, it is possible to realize an optical film that can obtain a brightness improvement effect more remarkably.
  • the glass transition temperature T 1 of the first resin is too low relative to the glass transition temperature T 2 of the second resin, can not be sufficiently obtained fluidity of the second resin in the melting process, as a result, dispersion
  • the ratio of phase 3: L 1 / L 2 cannot be made sufficiently large.
  • the brightness improvement effect of the optical film may be inferior.
  • the glass-transition temperature T 1 of the first resin is too high relative to the second glass transition temperature T 2, since the melt extrusion temperature in the melting process becomes high, optical different optical film obtained
  • the degree of orientation of the second resin in the isotropic dispersed phase may be reduced, and the brightness enhancement effect of the optical film may be inferior.
  • the glass transition temperature T2 of the second resin is preferably lower than the glass transition temperature T1 of the first resin. That is, the glass transition temperatures T 1 and T 2 preferably satisfy 0 ° C. ⁇ T 1 ⁇ T 2 ⁇ 30 ° C., and more preferably satisfy 0 ° C. ⁇ T 1 ⁇ T 2 ⁇ 20 ° C. According to such a combination of the first resin and the second resin, the second resin is sufficiently melted at the temperature at which the first resin is melted, so that the dispersed phase having a large ratio L 1 / L 2 is obtained. Can be obtained more reliably.
  • the glass transition temperature is determined from the onset temperature of the glass transition point when the differential scanning calorimeter DSC7020 manufactured by SII Nanotechnology is used and the temperature is raised at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. Indicates the obtained value.
  • the sample weight is 5 mg to 10 mg.
  • the first resin and the second resin preferably satisfy the following formulas (A-1) and (A-2).
  • N 1 represents the refractive index of the first resin that forms the continuous phase
  • N 2 aligns the second resin that forms the dispersed phase on the alignment substrate
  • N 3 represents the refractive index in the direction orthogonal to the orientation direction in the plane including the orientation direction when the second resin is oriented on the orientation substrate.
  • D 1 direction refractive index for polarized light component becomes the large difference between the continuous phase and the dispersed phase, D 2 direction of polarization components Can be scattered more efficiently.
  • D 2 direction refractive index with respect to polarized light components can be similar in the continuous phase and the dispersed phase, D 1 direction of polarization It becomes possible to supply the components to the absorption polarizer more efficiently, and the brightness enhancement effect can be obtained more remarkably.
  • the difference N 2 ⁇ N 1 between the refractive index N 2 and the refractive index N 1 is more preferably more than 0.2 and even more preferably more than 0.3.
  • is more preferably less than 0.07, more preferably less than 0.06.
  • the mixing ratio of the first resin and the second resin is preferably 2 to 30 so that the content ratio of the dispersed phase in the optical film is preferably 1 to 50% by mass based on the entire optical film. Both are mixed so that it may become the mass%.
  • a first resin and second resin by melt mixing in such a mixing ratio, it is possible to further reduce the average Feret's diameter L 2 of the dispersed phase.
  • the molten resin composition is continuously discharged from a T die provided at the tip of the extruder.
  • the resin material discharged from the T die is stretched so that the ratio of the film thickness d 2 of the film to be formed to the lip clearance d 1 of the T die: d 2 / d 1 is less than 0.5. It is preferable to deform. Thereby, the ratio of disperse phase 3 formed: L 1 / L 2 can be sufficiently increased.
  • Such stretching deformation can be performed, for example, by appropriately adjusting the discharge speed of the resin material from the T-die and the winding speed of the cooling roll and the take-up roll in the film forming process described later.
  • the discharged material is then stretched while being cooled (solidified) by the cooling roll, and wound up by the take-up roll to be in the form of a film.
  • the discharge speed of the discharged material continuously discharged from the T die is V 1 (m / min)
  • the take-up speed of the cooling roll is V 2 (m / min).
  • the dispersed phase in the obtained optical film has a ratio L 1 / L 2 of about 15 to 190. It can be set as the form which has very big anisotropy, As a result, the brightness improvement effect can be heightened.
  • V 2 / V 1 is greater, but it means that the molten resin between the T-die lip and cooling roll is solidified into a film form while increasing elongation deformation, the value of V 2 / V 1 is large If it is too large, film breakage or the like may occur in the film forming process.
  • the density ⁇ 1 (g / cm 3 ) of the film at a room temperature of 25 ° C. can be measured by a generally well-known method such as an underwater substitution method or a pycnometer method.
  • the density ⁇ 2 (g / cm 3 ) of the melted resin at the temperature when discharged from the T-die is the melt index flow rate F / F01 of Toyo Seiki Co., Ltd., which is a melt mass flow rate or melt volume flow rate measuring device. Can be measured.
  • the die lip After calculating the volume V O (m 3 ) of the molten resin discharged from the die lip for one minute, the die lip is discharged from the die lip according to the following equation (3) using the opening cross-sectional area A (m 2 ) at the tip of the die lip.
  • the discharge speed V 1 (m / min) of the molten resin to be performed can be calculated.
  • V 1 V O / A (3)
  • the T-die lip of the extruder is usually provided with a mechanism that can arbitrarily adjust the clearance between the lips with a push-pull bolt.
  • the opening cross-sectional area A (m 2 ) at the tip of the die lip can be adjusted by this clearance adjustment mechanism between the lips.
  • take-off speed V 2 (m / min) is determined by the outer peripheral speed of the cooling roll and is equivalent to the transport speed of the film cooled and solidified on the cooling roll.
  • the film wound by the take-up roll can be used as it is as an optical film, but it is more preferable to use it as an optical film after undergoing a stretching step described later.
  • the manufacturing method according to the present invention may further include a stretching step of stretching the film formed in the film forming step (hereinafter, sometimes referred to as “raw film”) in at least one direction.
  • a stretching step of stretching the film formed in the film forming step (hereinafter, sometimes referred to as “raw film”) in at least one direction.
  • the mechanical strength (tear resistance, bending resistance, etc.) of the optical film can be improved, and the optical characteristics can be further improved.
  • uniaxial stretching is preferably performed in the same direction as the flow direction of the raw film.
  • the ratio of the dispersed phase 3: L 1 / L 2 to be able to further increase the optical film can be obtained more excellent brightness enhancement effect.
  • the stretching temperature can be, for example, T 1 or more and T 1 + 70 ° C. or less, and T 1 or more and T 1 + 40 ° C. or less. Good. According to such stretching temperature, the mechanical strength of the optical film can be further improved, and the optical characteristics can be further improved.
  • the draw ratio can be appropriately set according to the required mechanical strength, but can be, for example, 1.2 times to 8.0 times, or 1.3 times to 6.0 times.
  • the polarizing plate by this invention is equipped with an absorption type polarizer and the said optical film, and the said optical film functions as a brightness improvement film in the polarizing plate by this invention.
  • the optical film is disposed on one surface of the absorptive polarizer.
  • the light from the backlight reflects the optical film. It is arrange
  • the constituent elements other than the optical film and the absorbing polarizer are not particularly limited, and can have the same configuration as a known polarizing plate.
  • the polarizing plate may further include a protective film, an optical compensation film, and the like as necessary.
  • the liquid crystal display device includes the optical film, and in the liquid crystal display device according to the present invention, the optical film functions as a brightness enhancement film.
  • the constituent elements other than the optical film are not particularly limited, and can be configured in the same manner as a liquid crystal display device including a known brightness enhancement film.
  • the liquid crystal display device according to the present invention has a configuration in which a glass substrate, an absorbing polarizer, the optical film, a prism sheet, a diffusion plate, a backlight, a reflective sheet, and the like are sequentially laminated on the back side of the liquid crystal cell. You can do it.
  • the optical film is provided as a brightness enhancement film, an excellent brightness enhancement effect can be obtained.
  • a screen for a polarizing projector according to the present invention comprises the above optical film.
  • the polarizing projector screen according to the present invention is not particularly limited with respect to the components other than the optical film, and can have the same configuration as a known projector screen.
  • the polarizing projector screen may further include a lenticular lens, a Fresnel lens, a light diffusion plate, and the like as necessary.
  • the screen for a polarizing projector according to the present invention can project a clear image that is not easily affected by ambient light, and can widen the viewing angle of a projected image as compared with a conventional reflective polarizing layer. Further, the present invention can also be applied as a three-dimensional display screen as described in JP 2010-85617 A.
  • Example 1 Preparation of first resin for forming optically isotropic continuous phase
  • 300 parts by mass of deionized water and polyvinyl as a dispersing agent Alcohol Karl Fischer Co., Ltd. Kuraray Poval
  • MMA methyl methacrylate
  • CHMI N-cyclohexylmaleimide
  • Parroyl TCP Parroyl TCP manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.
  • the resulting acrylic polymer had a weight average molecular weight of 1.5 ⁇ 10 5 and a glass transition temperature Tg of 125 ° C. Further, the refractive index N 1 in the non-oriented state was 1.501.
  • the weight average molecular weight Mw is a standard polystyrene molecular weight conversion value measured using HLC-8220 GPC manufactured by Tosoh Corporation.
  • the column used was Super-Multipore HZ-M manufactured by Tosoh Corporation, and the measurement conditions were tetrahydrofuran for solvent HPLC (THF), a flow rate of 0.35 ml / min, and a column temperature of 40 ° C.
  • Tg was calculated
  • the mass of the acrylic copolymer sample was 5 mg or more and 10 mg or less.
  • the refractive index N 1 in the non-oriented state was obtained by preparing a film having a thickness of 200 ⁇ m with a hot press and measuring the obtained film with an Abbe refractometer.
  • the acrylic polymer obtained in (1) above was used as a film with a twin screw extruder KZW-30MG manufactured by Technobel.
  • the screw diameter of the biaxial extruder is 20 mm and the effective screw length (L / D) is 30, and a hanger coat type T-die is installed in the extruder via an adapter.
  • the extrusion film temperature was 270 ° C.
  • the screw rotation speed was 500 rpm
  • the speed of the film forming take-up roll was 17 m / min.
  • the lip clearance of the T die was 200 ⁇ m, while the thickness of the original film was 30 ⁇ m.
  • a 10% by mass phenol / tetrachloroethane mixed solvent (6/4 mass ratio) solution of the obtained liquid crystalline polyester was prepared, and the solution was applied to a high-refractive index glass substrate provided with a Rabink polyimide film by a spin coater. .
  • the coating film was dried and heat-treated at 220 ° C. for 5 minutes, and then returned to room temperature to obtain a uniformly oriented liquid crystalline thin film.
  • the refractive index of the uniformly oriented liquid crystal thin film was measured with an Abbe refractometer, the refractive index N 2 in the rolling direction (that is, the alignment direction) was 1.82, and the refraction in the direction perpendicular to the rubbing direction and in the film thickness direction was the rate N 3 was 1.58.
  • Discharge speed V 1 of the molten resin discharged from the T-die lip at this time was adjusted rotational speed of the supply coil feeder of the resin so that 0.68 (m / min). That is, from the above formulas (1) and (2), the rotation speed of the supply coil feeder was set to 21 rpm so that the volume V O would be 2.04 ⁇ 10 ⁇ 5 m 3 . Further, since the lip opening width of the T die was 150 mm and the lip clearance was 200 ⁇ m, the opening cross-sectional area A at the tip of the die lip was 3.0 ⁇ 10 ⁇ 5 m 2 . Therefore, when the discharge speed V 1 of the molten resin discharged from the die lip is calculated by the above equation (3), it is 0.68 (m / min).
  • the cross section of the optical film was observed with a scanning electron microscope (SEM), and determination of average Feret diameter L 1 and the average Feret's diameter L 2 of the dispersed phase.
  • SEM scanning electron microscope
  • the parallel section in the flow direction of the optical film was observed by SEM, random and ten selected dispersed phase, the line minutes when sandwiched between two line segments parallel to the thickness direction D 3 seek distance, and the average value was defined as the average Feret's diameter L 1.
  • the vertical cross section SEM in the flow direction of the optical film for a random 10 to the selected dispersed phase, determine the distance between the line minutes when sandwiched between two components parallel to the thickness direction D 3 , and the average value was defined as the average Feret's diameter L 2.
  • the measured average ferret diameter L 1 was 8.3 ⁇ m
  • the average ferret diameter L 2 was 0.12 ⁇ m
  • the ratio: L 1 / L 2 was 69.2.
  • the brightness enhancement film When the brightness enhancement film is installed so that the scattering axis of the brightness enhancement film, that is, the MD direction (note: the major axis direction of the optically anisotropic dispersed phase) is orthogonal to the absorption axis of the PVA absorption type polarizing plate, the brightness is improved. The image projected from the projector on the film was clearly projected. On the other hand, when it was installed so that the scattering axis of the brightness enhancement film was parallel to the absorption axis of the PVA absorption type polarizing plate, the image could not be visually recognized. In other words, it could be applied as a polarizing projector screen that scatters only the polarization component in one direction and displays an image.
  • the MD direction note: the major axis direction of the optically anisotropic dispersed phase
  • Example 2 In Example 1, the rotation speed of the supply coil feeder was changed to 18.5 rpm so that the volume V O of the molten resin discharged during 1 minute was 1.8 ⁇ 10 ⁇ 5 m 3, and the T die lip clearance was changed. Is changed to 100 ⁇ m, the opening cross-sectional area A at the tip of the die lip is 1.5 ⁇ 10 ⁇ 5 m 2, and the take-up speed V 2 of the cooling roll is 12 (m / min). Similarly, an optical film was produced. At this time, the discharge speed V 1 of the molten resin discharged from the T die lip was 1.2 (m / min), and thus the value of V 2 / V 1 was 10. The thickness of the obtained film was 30 ⁇ m.
  • Example 3 In Example 1, the rotation speed of the supply coil feeder was changed to 46.3 rpm so that the volume V O of the molten resin discharged during 1 minute was 4.5 ⁇ 10 ⁇ 5 m 3, and the T die lip clearance was changed. Is changed to 500 ⁇ m, the opening cross-sectional area A of the die lip tip is 7.5 ⁇ 10 ⁇ 5 m 2 , and the cooling roll take-off speed V 2 is 25 (m / min). Similarly, an optical film was produced. At this time, the discharge speed V 1 of the molten resin discharged from the T die lip was 0.6 (m / min), and thus the value of V 2 / V 1 was 41.7. The thickness of the obtained film was 60 ⁇ m.
  • the average Feret's diameter L 1 and the average Feret's diameter L 2 of the dispersed phase of the resulting optical film was measured in the same manner as in Example 1, the average Feret's diameter L 1 is 10.6 [mu] m, an average Feret's diameter L 2 is 0
  • the ratio: L 1 / L 2 was 117.8. Further, when the luminance improvement rate was measured in the same manner as in Example 1, it was 16%.
  • the obtained original film was subjected to free end uniaxial drawing in the same direction as the flow direction of the original film using a batch type drawing machine manufactured by Imoto Seisakusho to obtain an optical film having a thickness of 30 ⁇ m.
  • the stretching temperature during stretching was 145 ° C., and the stretching ratio was doubled.
  • the average Feret's diameter L 1 and the average Feret's diameter L 2 of the dispersed phase of the resulting film after stretching was measured in the same manner as described above, the average Feret's diameter L 1 is a 15.1Myuemu, average Feret's diameter L 2 is The ratio: L 1 / L 2 was 188.8. Further, when the luminance improvement rate was measured in the same manner as in Example 1, it was 17%.
  • Example 1 Comparative Example 1
  • the rotation speed of the feeding coil feeder was changed to 9.3 rpm so that the volume V O of the molten resin discharged during 1 minute was 9.0 ⁇ 10 ⁇ 5 m 3, and the T die lip clearance was changed.
  • the opening cross-sectional area A at the tip of the die lip was 2.25 ⁇ 10 ⁇ 5 m 2
  • the cooling roll take-off speed V 2 was 3 (m / min).
  • an optical film was produced.
  • the discharge speed V 1 of the molten resin discharged from the T die lip was 0.4 (m / min), and thus the value of V 2 / V 1 was 7.5.
  • the thickness of the obtained film was 30 ⁇ m.
  • the scattering axis was orthogonal to the absorption axis of the PVA absorption polarizing plate.
  • the image taken out when the optical film was installed was lower in contrast and inferior in sharpness than in Examples 1 to 3.
  • the polarizing projector screen that scatters only the polarization component in one direction and displays an image is inferior to the first to third embodiments.
  • Example 2 Comparative Example 2
  • the rotation speed of the supply coil feeder was changed to 18.5 rpm so that the volume V O of the molten resin discharged during 1 minute was 1.8 ⁇ 10 ⁇ 5 m 3, and the T die lip clearance was changed. Is changed to 300 ⁇ m, the opening cross-sectional area A at the tip of the die lip is 4.5 ⁇ 10 ⁇ 5 m 2 , and the cooling roll take-off speed V 2 is 3 (m / min).
  • an optical film was produced.
  • the discharge speed V 1 of the molten resin discharged from the T die lip was 0.4 (m / min), and thus the value of V 2 / V 1 was 7.5.
  • the thickness of the obtained film was 60 ⁇ m.
  • the obtained original film was subjected to free end uniaxial stretching in the same direction as the flow direction of the original film under the same conditions as in Example 3 to obtain an optical film having a thickness of 30 ⁇ m.
  • the average Feret's diameter L 1 and the average Feret's diameter L 2 of the dispersed phase of the resulting film after stretching was measured in the same manner as described above, the average Feret's diameter L 1 is 3.9 .mu.m, the average Feret's diameter L 2 is The ratio: L 1 / L 2 was 9.8. Further, when the luminance improvement rate was measured in the same manner as in Example 1, it was 6.5%.
  • the scattering axis was orthogonal to the absorption axis of the PVA absorption polarizing plate.
  • the image taken out when the optical film was installed was lower in contrast and inferior in sharpness than in Examples 1 to 3.
  • the polarizing projector screen that scatters only the polarization component in one direction and displays an image is inferior to the first to third embodiments.

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Abstract

[課題]直交する偏光成分の一方を透過させ且つ他方の偏光成分を散乱させることができ、優れた輝度向上効果を有する光学フィルムを提供する。 [解決手段]本発明による光学フィルムは、光学的等方性連続相と光学的異方性分散相とを含んでなる光学フィルムであって、前記光学的異方性分散相が液晶ポリマーを含んでなり、前記光学フィルムの面内方向の一方向Dにおける前記光学的異方性分散相の平均フェレ径Lの、前記方向Dと直交する方向Dにおける前記光学的異方性分散相の平均フェレ径Lに対する比:L/Lが15以上であることを特徴とする。

Description

光学フィルムおよびその製造方法、ならびに光学フィルムを備えた偏光板、液晶表示装置、偏光プロジェクター用スクリーン
 本発明は、光学フィルムおよびその製造方法に関し、より詳細には、偏光板、液晶表示装置および偏光プロジェクター用スクリーンに好適に使用できる光学フィルムおよびその製造方法に関する。
 従来、液晶表示装置では、吸収型偏光板が使用され、吸収型偏光板がバックライトからの光のうち直交する偏光成分の一方のみを吸収することで、特定の偏光成分のみが液晶セルに供給されている。
 吸収型偏光板に入射したバックライトからの光のうち、偏光成分の一方が全て吸収型偏光板に吸収されることから、バックライトからの光の利用効率は50%未満となる。そのため、近年、偏光板の光源側に輝度向上フィルムを配設し、光利用効率の向上を図ることが検討されている。輝度向上フィルムは、偏光板を透過する偏光成分は透過させながら、偏光板に吸収される偏光成分をバックライト側に反射させることができるフィルムである。バックライト側へ反射された光は、反射フィルム等により反射されて、再度輝度向上フィルムへ供される。この散乱および反射を繰り返して光の偏光方向を変化させることで、偏光板を透過する偏光成分の光量を増大させることができ、バックライトからの光を効率的に液晶セルに供給することができる。例えば、複屈折率の異なる薄膜を重ね合わせることにより、一方の偏光成分のみを反射させて偏光変換させる方式の輝度向上フィルムが提案されている(特表平9-506985号公報等)。しかしながら、上記のような方式の輝度向上フィルムでは、バックライトからの光の利用効率を上げるために、薄膜の積層を数十層以上にする必要があるため、生産性に問題があった。
 上記のような問題を解決するため、薄膜を重ね合わせる方式とは異なる輝度向上フィルムも提案されている。例えば、透明性の高い樹脂からなる連続相と、連続相に分散させた光学的異方性相とを含むフィルムを用いることにより、直交する偏光成分の一方を透過させ且つ他方の偏光成分を散乱させる方式を採用した輝度向上フィルムが提案されている。
 例えば、特開平9-027204号公報には、短軸方向と長軸方向で偏光に対して異方性を有する散乱粒子を、屈折率の異なる樹脂等の透明性の支持媒体中に分散配列させた異方性散乱素子において、アスペクト比(短軸方向長さに対する長軸方向長さの比)が1以上の散乱粒子を使用することが提案されている。しかしながら、このようなアスペクト比を有する散乱粒子として酸化チタン等の繊維状の無機材料が使用されているため、支持媒体中に散乱粒子を分散させる際に、繊維状無機材料が破断ないし凝集してしまうため、散乱性能が均一な輝度向上フィルムを得ることが困難であった。
 また、特開平9-274108号公報には、透明性の高分子材料中に他の材料を分散させたフィルムを延伸することにより、透明性高分子中にアスペクト比が7程度の異方性を有する微量領域を形成した偏光素子が提案されている。しかしながら、延伸工程によって微小領域の異方性を発現させるため、異方性の程度に限界がある。
 また、特開2001-281446号公報には、光学的等方相と光学的異方相とからなる偏光選択層を備えた光学フィルムにおいて、光配向性化合物と光照射により光学的異方性を発現する化合物とからなる光学的異方相とすることにより、特定方向の偏光のみを反射または散乱させることができることが教示されている。しかしながら、このような光配向性化合物は一般的に高価であるうえ、光照射の工程が必要になるために生産性が低くなってしまうという問題がある。
 また、特開2003-207631号公報には、偏光選択層を構成する光学的異方相として特定の化合物を用い、偏光選択層を10倍程度に延伸することにより光学的異方相を発現させることが教示されている。しかしながら、光学的異方相の異方性(アスペクト比)も10程度となってしまうため異方性の程度が十分とは言えず、したがって十分な輝度向上効果が得られなかった。これに対して、特開2003-043260号公報には、光学的異方相として、固有複屈折が好ましくは3.0以上の液晶性化合物を使用することにより、上記のような10倍程度の延伸が不要となり、生産性を向上させることができることが教示されているが、この程度の固有複屈折を有する液晶性化合物では、光学的異方相の異方性の程度が不十分とされる場合があり、光学的異方性が高く、より輝度向上効果に優れる輝度向上フィルムが希求されている。
特表平9-506985号公報 特開平9-027204号公報 特開2001-281446号公報 特開2003-207631号公報 特開2003-043260号公報
 本発明者らは今般、未延伸フィルムを成膜する際の製造条件に着目し、Tダイリップから吐出された溶融樹脂が冷却ロールに巻き取られるまでの工程において、溶融樹脂の吐出速度と冷却ロールの巻き取り速度とを制御してフィルムを成膜することにより、フィルムの延伸工程によらずとも、分散相(光学的異方相)の異方性を顕著に高めることができることが分かった。そして、Tダイリップから溶融樹脂が吐出される速度と冷却ロールの巻き取り速度と比が特定範囲であれば、フィルム中の光学的異方性分散相を、短軸に対する長軸のフェレ径の比が15以上となるような形態とすることができ、その結果、輝度向上効果に優れた光学フィルムを実現できる、との知見を得た。本発明は係る知見によるものである。
 したがって、本発明の目的は、直交する偏光成分の一方を透過させ且つ他方の偏光成分を散乱させることができ、優れた輝度向上効果を有する光学フィルムを提供することである。
 また、本発明の別の目的は、上記光学フィルムを製造する方法を提供することである。
 また、本発明のさらに別の目的は、上記光学フィルムを備える偏光板および液晶表示装置を提供することを目的とする。
 さらに、本発明の別の目的は、上記光学フィルムを用いた偏光プロジェクター用スクリーンを提供することを目的とする。
 本発明による光学フィルムは、光学的等方性連続相と光学的異方性分散相とを含んでなる光学フィルムであって、
 前記光学的異方性分散相が液晶ポリマーを含んでなり、
 前記光学フィルムの面内方向の一方向Dにおける前記光学的異方性分散相の平均フェレ径Lの、前記方向Dと直交する方向Dにおける前記光学的異方性分散相の平均フェレ径Lに対する比:L/Lが15以上であることを特徴とするものである。
 本発明の実施態様においては、前記光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂の屈折率Nと、
 前記液晶ポリマーを配向基板上で配向させたときの配向方向の屈折率Nおよび前記配向方向を含む面内において前記配向方向と直交する方向の屈折率Nとが、下記式(A-1)および(A-2)を満たすものであってもよい。
   N-N>0.19    …(A-1)
  |N-N|< 0.09  …(A-2)
 本発明の実施態様においては、前記光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂のガラス転移温度Tと前記光学的異方性分散相を形成する液晶ポリマーのガラス転移温度Tとの差|T-T|が30℃以下であってもよい。
 本発明の実施態様においては、前記方向Dが前記光学フィルムの流れ方向MDであり、前記方向Dが前記光学フィルムの幅方向TDであってもよい。
[規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
 また、本発明の別の態様による光学フィルムの製造方法は、光学的等方性連続相と光学的異方性分散相とを含んでなる光学フィルムを製造する方法であって、
 前記光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂と、前記光学的異方性分散相を形成する第二の樹脂とを含む樹脂組成物を溶融する工程、
 前記溶融した樹脂組成物をTダイから連続的に吐出させる工程、および
 前記吐出物を冷却ロールにより冷却して成膜する工程、
を含んでなり、
 前記Tダイから連続的に吐出される吐出物の吐出速度をV(m/分)、前記冷却ロールの引き取り速度をV(m/分)とした場合に、Vに対するVの比(V/V)が10以上であることを特徴とするものである。
 本発明による光学フィルムの製造方法の実施態様においては、前記製膜工程において、前記Tダイのリップクリアランスdに対する製膜されるフィルムの膜厚dの比:d/dが0.5未満となるように、Tダイからの吐出物を伸張変形させてもよい。
 また、 本発明による光学フィルムの製造方法の実施態様においては、前記製膜工程で製膜されたフィルムを少なくとも一方向に延伸する延伸工程をさらに備えていてもよい。
 さらに、本発明の別の態様によれば、前記光学フィルムと吸収型偏光子とを備える偏光板も提供される。また、本発明のさらに別の態様によれば、前記光学フィルムを備える液晶表示装置も提供される。
 また、本発明のさらに別の態様によれば、前記光学フィルムを備える偏光プロジェクター用スクリーンも提供される。
 本発明によれば、Tダイから連続的に吐出される吐出物の吐出速度を冷却ロールの引き取り速度に対して所定の値以上となるようにフィルムを成膜することにより、フィルム中の光学的異方性分散相を、短軸に対する長軸のフェレ径の比が15以上となるような形態とすることができ、その結果、輝度向上効果に優れた光学フィルムを実現できる。
 また、本発明による偏光板および液晶表示装置は、上記したような光学フィルムの輝度向上効果によって、高い光利用効率を実現できる。また、本発明の光学フィルムを偏光プロジェクター用スクリーンとして使用することにより、環境光の影響を受けることなく偏光プロジェクターからの映像光を鮮明に投影させることができとともに、従来の偏光プロジェクター用スクリーンに使用されていた反射型偏光層よりも映し出された映像の視野角を広げることができる。
本発明の製造方法により得られた光学フィルムの一実施形態を示す斜視図である。 (a)は図1の光学フィルムのI-I断面を示す模式断面図であり、(b)は図1の光学フィルムのII-II断面を示す模式断面図である。 図1の光学フィルムの面内方向に垂直な方向から観察される分散相の投影図を示す模式図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
<光学フィルム>
 図1は、本発明による光学フィルムの一実施形態を示す斜視図であり、図2(a)は、図1に示した光学フィルムのI-I断面を示す模式断面図であり、図2(b)は、図1に示した光学フィルムのII-II断面を示す模式断面図である。図3は、図1に示した光学フィルムの面内方向に垂直な方向から観察される光学異方性分散相3の投影図を示す模式図である。
 本発明による光学フィルムは、光学的等方性連続相1(以下、場合により単に「連続相1」という。)と、連続相1中に分散して存在する光学異方性分散相3(以下、場合により単に「分散相3」という。)と、を含む。分散相3は、連続相1中に分散した光学的異方性を有する相である。図3に示されるように、光学フィルム10の面内方向に垂直な方向Dから観察される分散相3の投影図において、方向Dに平行な2辺と方向Dに平行な2辺とを有して分散相3に外接する矩形を描いたとき、方向Dに平行な辺の長さがフェレ径Lであり、方向Dに平行な辺の長さがフェレ径Lである。即ち、比:L/Lの値は、分散相3の光学的異方性の大きさを表す指標となる。
 本発明による光学フィルムは、L/Lが15以上の非常に大きな異方性を有しているため、光を散乱させたい偏光成分に関わる光学的等方性連続相と光学的異方性分散相との界面表面積を増大させつつ、光を透過させたいもう一方の偏光成分に関わる光学的等方性連続相と光学的異方性分散相との界面表面積を減少させることができる。その結果、輝度向上効果に優れた光学フィルムとなる。
 光学フィルムの平均フェレ径Lは以下のように概算することができる。即ち、図3に示ような、光学フィルム10の方向Dに平行な断面(すなわち、I-I断面)において、分散相3を方向Dに垂直な2つの線分で挟んだときの線分間の距離lを求める。複数の分散相3(例えば15以上)についてこの距離を求め、その平均値を平均フェレ径Lとすることができる。
 また、光学フィルムの平均フェレ径Lは、以下のように概算することができる。即ち、図3に示すような、光学フィルム10の方向Dに平行な断面(すなわち、II-II断面)において、分散相3を方向Dに垂直な2つの線分で挟んだときの線分間の距離lを求める。複数の分散相3(例えば15以上)についてこの距離を求め、その平均値を平均フェレ径Lとすることができる。
 このような分散相3が連続相1中に分散してなる光学フィルム10は、光学フィルム10に入射する光のうち、D方向の偏光成分を十分に散乱させ、且つD方向の偏光成分を十分に透過させることができる。そのため、光学フィルム10は、偏光板に適用される輝度向上フィルムとして好適に用いることができる。
 分散相3の平均フェレ径の比:L/Lは、15以上であり、好ましくは20以上である。このような分散相3によれば、輝度向上効果を一層顕著に得ることができる。
 分散相3の平均フェレ径Lは0.5μm以下であり、好ましくは0.3μm以下であり、より好ましくは0.1μm以下である。平均フェレ径Lが0.5μmを超えると、D方向の偏光成分の透過が阻害され、輝度向上効果が低下する傾向にある。
 好適な一態様において、上記方向Dは光学フィルム10の流れ方向(Machine Direction,MD)であり、上記方向Dは光学フィルム10の流れ方向に垂直な幅方向(Transverse Direction,TD)である。
 光学フィルムの厚さは特に制限されないが、例えば10~200μmとすることができ、好ましくは20~100μmである。
<光学フィルムの製造方法>
 本発明による光学フィルムの製造方法について説明する。本発明による光学フィルムの製造方法は、1)光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂と、光学的異方性分散相を形成する第二の樹脂とを含む樹脂組成物を溶融する工程、2)前記溶融した樹脂組成物をTダイから連続的に吐出させる工程、3)前記吐出物を冷却ロールにより冷却して成膜する工程、を含む。以下、各工程について説明する。
<溶融工程>
 本発明においては、光学的等方性連続相と光学的異方性分散相とを含んでなる光学フィルムを製造するため、溶融工程においては、光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂と光学的異方性分散相を形成する第二の樹脂とを含む樹脂組成物を溶融させる。二種の樹脂を溶融混合するには、1軸または多軸のスクリュー押出機等の公知の装置を用いることができる。また、加熱装置を備えた撹拌ないし混練装置、例えばニーダーやバンバリーミキサー、プラネタリーミキサー、バタフライミキサー等を用いて第一の樹脂と第二の樹脂とを混合した樹脂を作製しておき、混合樹脂をペレット化したものを押出機に投入してもよい。
 溶融温度は、後記する樹脂の種類によって適宜調整することができるが、樹脂材料の溶融温度T(℃)は、第一の樹脂のガラス転移温度をT(℃)とした場合に、T+30℃<T<T+250℃であることが好ましく、T+50℃<T<T+200℃であることがより好ましい。このような溶融温度とすることで、第一の樹脂および第二の樹脂を十分に流動させて、第一の樹脂中に第二の樹脂が分散された光学フィルムを製造することができる。
 光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂(以下、場合により「第一の樹脂」という。)は、1.5×10-4未満の複屈折を達成し得る熱可塑性樹脂であれば特に制限なく使用できるが、透明性が高い熱可塑性樹脂を好ましく使用することができ、より好ましくは光透過率80%以上の樹脂であり、特に好ましくは光透過率90%以上の樹脂である。
 上記のような熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン-プロピレン共重合体)、ノルボルネン樹脂、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ-1,4-シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン-1,2-ジフェノキシエタン-4,4’-ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート)、ポリカーボネート、ポリスチレン(例えば、シンジオタクチックポリスチレン)、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースエステル(例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース)、ポリアミド(例えば、ナイロン、芳香族ポリアミド)、ポリエーテルイミド、アクリル樹脂(例えば、ポリメチルメタクリレート)、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルブチラール、ポリオキシメチレン等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂としては、例えば、市販のポリマーであるゼオネックス(日本ゼオン株式会社製)、ゼオノア(日本ゼオン株式会社製)、ARTON(JSR株式会社製)、フジタック(富士フィルム株式会社製)等を用いることもできる。熱可塑性樹脂は、一種を単独でまたは二種以上を混合して用いることができる。また、熱可塑性樹脂に低分子量添加剤を添加しても良い。低分子量添加剤としては酸化防止剤、紫外線吸収剤、相溶化剤、分散剤および屈折率調整剤を用いることができる。
 また好適な一態様において、第一の樹脂はアクリル系重合体である。以下に、第一の樹脂として好適に使用されるアクリル系重合体について詳述する。
 第一の樹脂として好適に使用されるアクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単位(b)を構成単位として含むものであり、好ましくはN-置換マレイミド単位(a)および(メタ)アクリル酸エステル単位(b)を構成単位として含む。N-置換マレイミド単位(a)はアクリル系重合体に対して正の固有複屈折を与える分子構造を有する。
 アクリル系重合体に対して正の固有複屈折を与えるN-置換マレイミド単位(a)としては、例えば、N-アルキル置換マレイミドまたはN-芳香族置換マレイミドが挙げられる。置換基であるアルキル基または芳香族基は、例えば炭素数1~20のアルキル基または芳香族基であってよく、その構造は直鎖状であっても分岐状であっても環状であってもよい。
 N-アルキル置換マレイミド単位としては、例えば、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-n-ブチルマレイミド、N-イソブチルマレイミド、N-t-ブチルマレイミド、N-n-ヘキシルマレイミド、N-2-エチルヘキシルマレイミド、N-ドデシルマレイミド、N-ラウリルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、等の単量体に由来する構成単位が挙げられ、N-芳香族置換マレイミド単位としては、例えばN-フェニルマレイミド、N-ベンジルマレイミド等の単量体に由来する構成単位が挙げられる。
 アクリル系重合体は、1種のN-置換マレイミド単位(a)含むものであってよく、2種以上のN-置換マレイミド単位(a)を含むものであってもよい。N-置換マレイミド単位(a)のうち、光学フィルムの熱安定性および光学特性の観点からは、N-シクロヘキシルマレイミド単位またはN-フェニルマレイミド単位が好ましい。
 なお、N-芳香族置換マレイミド単位の中にはアクリル系重合体に負の固有複屈折を与えるものがある。例えば、N-クロロフェニルマレイミド単位、N-メチルフェニルマレイミド単位、N-メトキシフェニルマレイミド単位、N-ナフチルマレイミド単位等のN-芳香族置換マレイミド単位である。アクリル系重合体は、これらのアクリル系重合体に負の固有複屈折を与えるN-芳香族置換マレイミド単位を含んでいてもよいが、その含有量は、アクリル系重合体に正の固有複屈折を与えるN-置換マレイミド単位(a)に対して、40質量%以下であることが好ましい。
 (メタ)アクリル酸エステル単位(b)は、アクリル系重合体に対して負の固有複屈折を与える構成単位である。
 アクリル系重合体において、N-置換マレイミド単位(a)が正の固有複屈折を与える作用を有し、(メタ)アクリル酸エステル単位(b)が負の固有複屈折を与える作用を有する。このため、これら双方の構成単位を含むアクリル系重合体では、後述する延伸工程に際して双方の構成単位により生じる複屈折が互いに打ち消しあい、複屈折の極めて小さい連続相1を形成することができる。
 (メタ)アクリル酸エステル単位(b)は、重合体に負の固有複屈折を与える作用を有するものであれば、特に限定されない。(メタ)アクリル酸エステル単位(b)としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ナフチル、メタクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸2-クロロエチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6-ペンタヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5-テトラヒドロキシペンチル等の単量体に由来する構成単位が挙げられる。
 アクリル系重合体は、これらの(メタ)アクリル酸エステル単位(b)を、1種または2種以上含んでいてよい。光学フィルムの熱安定性および光学特性の観点から、(メタ)アクリル酸エステル単位(b)は、特に好ましくは、メタクリル酸メチル(MMA)単位である。 
 アクリル系重合体におけるN-置換マレイミド単位(a)の含有率は、アクリル系重合体の全量基準で、好ましくは5質量%以上30質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上25質量%以下であり、さらに好ましくは8質量%以上22質量%以下であり、特に好ましくは10質量%以上22質量%以下である。
 アクリル系重合体における(メタ)アクリル酸エステル単位(b)の含有率は、アクリル系重合体の全量基準で、好ましくは70質量%以上95質量%以下であり、より好ましくは75質量%以上95質量%以下であり、さらに好ましくは78質量%以上92質量%以下であり、特に好ましくは78質量%以上90質量%以下である。
 アクリル系重合体におけるN-置換マレイミド単位(a)および(メタ)アクリル酸エステル単位(b)の含有率が上述の範囲にある場合、光学特性にさらに優れ、さらに高い耐熱性を有する光学フィルムが得られる。また、これに加えて、延伸による面内位相差Reおよび厚さ方向の位相差Rthが十分に抑制されるため、さらなる輝度向上効果が望まれる。
 アクリル系重合体の重量平均分子量は、好ましくは2.0×10~1.0×10であり、よりこのましくは1.0×10~5.0×10であり、さらに好ましくは5.0×10~3.0×10である。
 なお、本明細書中、アクリル系重合体の重量平均分子量は、東ソー株式会社製のHLC-8220 GPCにより測定される、標準ポリスチレン分子量換算の値を示す。なお、カラムは東ソー株式会社製のSuper-Multipore HZ-Mを使用し、測定条件は、溶媒HPLC用テトラヒドロフラン(THF)、流量0.35ml/min、カラム温度40℃とすることができる。
 アクリル系重合体は、N-置換マレイミド単位(a)および(メタ)アクリル酸エステル単位(b)以外の構成単位(c)をさらに有していてもよい。構成単位(c)の含有量は、好ましくは0~10質量%であり、より好ましくは0~5質量%であり、さらに好ましくは0~2質量%であり、特に好ましくは0~1質量%である。
 アクリル系重合体における構成単位(c)は、「重合によりN-置換マレイミド単位(a)となる単量体」および「重合により(メタ)アクリル酸エステル単位(b)となる単量体」の双方の単量体と重合しうる単量体に由来する構成単位である。構成単位(c)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、無水マレイン酸、2-(ヒドロキシメチル)アクリル酸、2-(ヒドロキシエチル)アクリル酸、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニルオキシエチル、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、α-ヒドロキシメチルスチレン、α-ヒドロキシエチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メタリルアルコール、アリルアルコール、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、酢酸ビニル、2-ヒドロキシメチル-1-ブテン、メチルビニルケトン、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカルバゾール等の単量体に由来する構成単位が挙げられる。アクリル重合体は、構成単位(c)を2種以上含んでいてもよい。また、構成単位(c)は、例えば、アクリル系重合体のガラス転移温度Tgが過度に高くなることを抑制するために、アクリル系重合体に加えることができる。
 第一の樹脂として好適に使用される上記のアクリル系重合体は、上記したようなモノマー構成単位を共重合することにより得ることができる。重合方法は特に制限されず、例えば、塊状重合、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等の方法により製造することができる。これらのうち、重合後の処理が容易であり、重合後の処理において有機溶媒の除去のための加熱等が不要である観点から、懸濁重合が好適である。懸濁重合の条件は特に制限されず、公知の懸濁重合の条件を適宜適用することができる。以下に、懸濁重合によるアクリル系共重合体の製造方法の一態様を示すが、本発明が下記の一例に限定されるものではない。
 まず、所望の質量比率となるように各モノマーをそれぞれ計量し、モノマー総量100質量部に対して、300質量部の脱イオン水および0.6質量部の分散剤としてのポリビニルアルコール(株式会社クラレ製のクラレパボール))を懸濁重合装置に投入し、撹拌を開始する。次いで、計量したモノマーと、重合開始剤として日本油脂株式会社製のパーロイルTCPを1質量部と、連鎖移動剤として1-オクタンチオールを0.22質量部とを、懸濁重合装置に投入する。
 その後、懸濁重合装置に窒素を通じつつ、反応系を70℃まで昇温した後、70℃で3時間保持して反応させる。反応後、室温まで冷却し、必要に応じてろ過、洗浄および乾燥等の操作を行い、粒子状のアクリル系共重合体を得ることができる。
 光学的異方性分散相を形成する第二の樹脂(以下、場合により「第二の樹脂」という。)は、光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂とは相溶せず、光学異方性を発現し得る樹脂であれば特に限定されない。第二の樹脂の一例として液晶ポリマーであり、より好ましくは棒状液晶ポリマーである。液晶ポリマーとしては、公知の液晶ポリマーを用いることができ、例えば特開2000-73063号公報に記載の高分子液晶、特開2004-70345号公報に記載の液晶ポリマー等から適宜選択して用いることができる。
 このような液晶ポリマーとして、例えば、液晶性ポリエステル、液晶性ポリペプチド、液晶性ポリシラン、(メタ)アクリル系側鎖型液晶ポリマー、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン等が挙げられ、これらのうち大きな光学異方性を有するという観点からは、液晶性ポリエステル、液晶性ポリペプチド、液晶性ポリシラン、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートが好ましく、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートがより好ましい。
 第一の樹脂のガラス転移温度Tと第二の樹脂のガラス転移温度Tとの差の絶対値|T-T|は30℃以下であることが好ましく、より好ましくは20℃以下である。このようなガラス転移温度の関係を満たす第一の樹脂と第二の樹脂との組み合わせによれば、得られる光学フィルムにおいて、後記する比:L/Lの大きな光学的異方性分散相が形成され易くなる。そのため、上記したような第一の樹脂と第二の樹脂との組み合わせによれば、より一層、顕著に輝度向上効果が得られる光学フィルムを実現することができる。
 なお、第一樹脂のガラス転移温度Tが第二の樹脂のガラス転移温度Tに対して低すぎると、溶融工程における第二の樹脂の流動性が十分に得られず、その結果、分散相3の比:L/Lを十分に大きくすることができなくなり、その結果、得られる光学フィルムにおいて、比:L/Lの大きな光学的異方性分散相が得られにくくなり、光学フィルムの輝度向上効果が劣る場合がある。また、第一の樹脂のガラス転移温度Tが第二のガラス転移温度Tに対して高すぎると、溶融工程での溶融押出し温度が高温になることから、得られる光学フィルムの光学的異方性分散相中での第二の樹脂の配向度が低下して、光学フィルムの輝度向上効果が劣る場合がある。
 第二の樹脂のガラス転移温度Tは、第一の樹脂のガラス転移温度Tより低いことが好ましい。すなわち、ガラス転移温度TおよびTは、0℃<T-T<30℃を満たすことが好ましく、0℃<T-T<20℃を満たすことがより好ましい。このような第一の樹脂と第二の樹脂との組み合わせによれば、第一の樹脂が溶融する温度で第二の樹脂が十分に溶融するため、比:L/Lの大きい分散相をより確実に得ることができる。
 なお、本明細書中、ガラス転移温度は、SIIナノテクノロジー社製の示差走査熱量測定装置DSC7020を使用し、昇温速度10℃/分で昇温させたときのガラス転移点のオンセット温度から求めた値を示す。なお、試料重量は5mg~10mgとする。
 また、本発明においては、第一の樹脂および第二の樹脂は、下記式(A-1)および(A-2)を満たすことが好ましい。
   N-N>0.19    …(A-1)
  |N-N|< 0.09  …(A-2)
 式(A-1)および(A-2)中、Nは連続相を形成する第一の樹脂の屈折率を示し、Nは分散相を形成する第二の樹脂を配向基板上で配向させたときの配向方向の屈折率を示し、Nは第二の樹脂を配向基板上で配向させたときの配向方向を含む面内において前記配向方向と直交する方向の屈折率を示す。
 第一の樹脂および第二の樹脂が上記式(A-1)を満たすとき、D方向の偏光成分に対する屈折率が、連続相と分散相とで大きく異なることとなり、D方向の偏光成分をより一層効率良く散乱させることができる。また、第一の樹脂および第二の樹脂が上記式(A-2)を満たすとき、D方向の偏光成分に対する屈折率が、連続相と分散相とで同程度となり、D方向の偏光成分を一層効率良く吸収型偏光子に供給することが可能となり、輝度向上効果が一層顕著に得られるようになる。
 屈折率Nと屈折率Nとの差N-Nは、より好ましくは0.2を超え、0.3を超えることがさらに好ましい。また、屈折率Nと屈折率Nとの差の絶対値|N-N|は、より好ましくは0.07未満であり、さらに好ましくは0.06未満である。
 第一の樹脂と第二の樹脂との混合割合は、光学フィルム中の分散相の含有比率が光学フィルムの全体を基準として好ましくは1~50質量%となるように、より好ましくは2~30質量%となるように、両者を混合する。第一の樹脂と第二の樹脂とをこのような配合割合で溶融混合することにより、分散相の平均フェレ径Lをより小さくすることができる。
<吐出工程>
 上記のようにして第一および第二の樹脂を溶融混合した後、溶融した樹脂組成物を押出機先端に設けられたTダイから連続的に吐出する。このとき、Tダイのリップクリアランスdに対する製膜されるフィルムの膜厚dの比:d/dが0.5未満となるように、Tダイからの吐出された樹脂材料を伸張変形させることが好ましい。これにより、形成される分散相3の比:L/Lを十分に大きくすることができる。このような伸張変形は、例えば、Tダイからの樹脂材料の吐出速度と、後記する成膜工程での冷却ロールおよび引取りロールの巻き取り速度とを適宜調整して行うことができる。
 なお、Tダイのリップクリアランスdとは、溶融樹脂が吐出されるスリットの間隔であり、dが大きくなると吐出された直後の溶融樹脂フィルムは厚くなる。製膜されるフィルムの膜厚dとは、製膜工程において冷却固化した後のフィルムの膜厚であり、比:d/dが0.5未満であるということは、製膜工程で溶融樹脂フィルムを大きく伸長変形させたことを意味している。
[規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
<成膜工程>
 Tダイから溶融樹脂を吐出させた後、次いで、吐出物は冷却ロールによって冷却(固化)されながら引き延ばされ、引き取りロールによって巻き取られてフィルムの形態となる。本発明においては、この成膜工程において、Tダイから連続的に吐出される吐出物の吐出速度をV(m/分)、前記冷却ロールの引き取り速度をV(m/分)とした場合に、Vに対するVの比(V/V)が10~80の範囲、好ましくは15~80の範囲となるようにする。Tダイリップから溶融樹脂が吐出される速度と冷却ロールの巻き取り速度と比を上記範囲とすることにより、得られる光学フィルム中の分散相を、比:L/Lが15~190程度と非常に大きな異方性を有する形態とすることができ、その結果、輝度向上効果を高めることができる。なお、V/Vの値が大きいほど、Tダイリップと冷却ロール間で溶融樹脂が大きく伸長変形しながらフィルム形態に固化していることを意味するが、V/Vの値が大きすぎると成膜工程で膜切れ等が発生する場合がある。
 ここで、吐出速度をV(m/分)は、以下のようにして算出することができる。まず、1分間の間に吐出される溶融樹脂の体積V(m)を求める。1分間の間に成膜された、室温25℃まで冷却されたフィルムの幅をW(m)、長さをL(m)、膜厚をt(m)とし、室温25℃の状態から吐出される溶融樹脂の温度にしたときの樹脂の体積膨張率をα(-)とすると、体積V(m)は次式(1)で表される。
   V=W×L×t×α  …(1)
 樹脂の体積膨張率α(-)は、室温25℃のフィルムの密度をρ(g/cm)とし、Tダイより吐出されたときの温度における溶融樹脂の密度をρ(g/cm)としたときに、次式(2)で表される。
   α=ρ1/ρ2  …(2)
 なお、室温25℃でのフィルムの密度ρ(g/cm)は、水中置換法やピクノメーター法など、一般的に広く知られている方法で測定することができる。Tダイより吐出されたときの温度における溶融樹脂の密度ρ(g/cm)は、メルトマスフローレイトやメルトボリュームフローレイト測定装置である、株式会社東洋精機製作所のメルトインデックサF-F01を用いて測定することができる。
 ダイリップより1分間の間に吐出される溶融樹脂の体積V(m)を算出した後、ダイリップ先端の開口断面積A(m)を用いて、次式(3)により、ダイリップより吐出される溶融樹脂の吐出速度V(m/分)を計算することができる。
   V=V/A  …(3)
 なお、押出機のTダイリップには、通常、押し引きボルトにより、リップ間クリアランスを任意に調整できる機構が備わっている。このリップ間クリアランスの調整機構により、ダイリップ先端の開口断面積A(m)を調整することができる。
 また、引き取り速度V(m/分)は、冷却ロールの外周速度で決まり、冷却ロール上で冷却固化したフィルムの搬送速度と同意義である。
<延伸工程>
 成膜工程において、引き取りロールにより巻き取られたフィルムは、そのまま光学フィルムとして用いることもできるが、後述する延伸工程を経た後、光学フィルムとして用いることがより好ましい。
 すなわち、本発明による製造方法は、製膜工程で製膜されたフィルム(以下、場合により「原反フィルム」という。)を少なくとも一方向に延伸する延伸工程をさらに有していてもよい。このような延伸工程によれば、光学フィルムの機械的強度(耐引き裂き性、耐折り曲げ性等)を向上させるとともに、光学特性をさらに向上させることができる。
 延伸工程においては、原反フィルムの流れ方向と同方向に一軸延伸することが好ましい。このような延伸を行うことで、分散相3の比:L/Lを一層大きくすることができ、輝度向上効果に一層優れる光学フィルムが得られる。
 延伸温度は、第一の樹脂のガラス転移温度をT(℃)とした場合に、例えばT以上、T+70℃以下とすることができ、T以上、T+40℃以下としてもよい。このような延伸温度によれば、光学フィルムの機械的強度をより向上させるとともに、光学特性をさらに向上させることができる。
 延伸倍率は、要求される機械的強度に応じて適宜設定できるが、例えば1.2倍~8.0倍とすることができ、1.3倍~6.0倍とすることもできる。
<偏光板>
 本発明による偏光板は、吸収型偏光子と上記光学フィルムとを備えるものであり、本発明による偏光板において上記光学フィルムは輝度向上フィルムとして機能する。
 本発明による偏光板において、光学フィルムは吸収型偏光子の一方面上に配設されており、該偏光板を液晶表示装置に適用する際、偏光板は、バックライトからの光が光学フィルムを介して吸収型偏光子に入射するように配置される。
 また、本発明による偏光板において、光学フィルムおよび吸収型偏光子以外の構成要素は特に制限されず、公知の偏光板と同様の構成とすることができる。例えば、偏光板は、必要に応じて、保護フィルム、光学補償フィルム等をさらに備えていてもよい。
<液晶表示装置>
 本発明による液晶表示装置は、上記光学フィルムを備えるものであり、本発明による液晶表示装置において上記光学フィルムは輝度向上フィルムとして機能する。
 本発明による液晶表示装置において、上記光学フィルム以外の構成要素は特に制限されず、公知の輝度向上フィルムを備える液晶表示装置と同様の構成とすることができる。例えば、本発明による液晶表示装置は、液晶セルの背面側に、ガラス基板、吸収型偏光子、上記光学フィルム、プリズムシート、拡散板、バックライトおよび反射シート等を順次積層してなる構成を有していて良い。
 本発明による偏光板および液晶表示装置では、上記光学フィルムを輝度向上フィルムとして備えるため、優れた輝度向上効果を得ることができる。
<偏光プロジェクター用スクリーン>
 本発明による偏光プロジェクター用スクリーンは、上記光学フィルムを備えるものである。本発明による偏光プロジェクター用スクリーンは、光学フィルム以外の構成要素は特に制限されず、公知のプロジェクター用スクリーンと同様の構成とすることができる。例えば、偏光プロジェクター用スクリーンは、必要に応じて、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、光拡散板等をさらに備えていてもよい。
 本発明による偏光プロジェクター用スクリーンでは、環境光の影響を受けにくい鮮明な画像を投影できるとともに、従来の反射型偏光層よりも映し出された映像の視野角を広げることができる。また、特開2010-85617号公報に記載のような三次元表示スクリーンとしても適用することができる。
 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
実施例1
(1)光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂の調製
 撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入管を備えた反応釜に、脱イオン水を300質量部、分散剤としてポリビニルアルコール(株式会社クラレ社製クラレポバール)を0.6質量部を合わせて投入し、撹拌を開始した。次にメタクリル酸メチル(MMA)85質量部、N-シクロヘキシルマレイミド(CHMI)15質量部、重合開始剤として日本油脂株式会社製のパーロイルTCPを1質量部、連鎖移動剤として1-オクタンチオールを0.22質量部仕込み、窒素を通じつつ70℃まで昇温させた。70℃に達した状態を3時間保持した後、冷却し、濾過、洗浄、乾燥によって粒子状のアクリル系重合体を得た。
 得られたアクリル系重合体の重量平均分子量は1.5×10であり、ガラス転移温度Tgは125℃であった。また、無配向状態の屈折率Nは1.501であった。なお、重量平均分子量Mwは、東ソー株式会社製のHLC-8220 GPCを使用して測定した、標準ポリスチレン分子量換算の値を示す。また、カラムは東ソー株式会社製のSuper-Multipore HZ-Mを使用し、測定条件は、溶媒HPLC用テトラヒドロフラン(THF)、流量0.35ml/min、カラム温度40℃とした。また、Tgは、SIIナノテクノロジー社製の示差走査熱量測定装置DSC7020を使用し、昇温速度10℃/分で昇温させたときのガラス転移点のオンセット温度から求めた。なお、アクリル系共重合体の試料の質量は5mg以上、10mg以下とした。また、無配向状態の屈折率Nは、ホットプレス機で膜厚200μmのフィルムを作製し、得られたフィルムをアッベ屈折計で測定して求めた。
 上記(1)で得られたアクリル系重合体を、テクノベル社製の2軸スクリュー式押し出し機KZW-30MGにてフィルムとした。なお、2軸押し出し機のスクリュー径は20mm、スクリュー有効長(L/D)は30であり、押し出し機にはアダプタを介し、ハンガーコートタイプのTダイが設置されている。押し出し温度は270℃とし、スクリュー回転数は500rpm、フィルム成形引き取りロールの速度は17m/分として、原反フィルムを得た。Tダイのリップクリアランスは200μmであるのに対し、原反フィルムの厚みは30μmであった。このようにして得られた第一の樹脂のみからなる原反フィルムの流れ方向(MD方向)と幅方向(TD方向)の屈折率をアッベ屈折計で測定したところ、MD方向が1.501、TD方向が1.502であった。
(2)光学的異方性分散相を形成する第二の樹脂の調製
 主鎖型液晶ポリマーである液晶性ポリエステルを以下の方法で合成した。すなわち、テレフタル酸20mmol、2,6-ナフタレンジカルボン酸20mmol、カテコールジアセテート40mmol、p-アセトキシ安息香酸10mmol、6-アセトキシ-2-ナフトエ酸20mmolを用いて、窒素雰囲気下260℃で4時間、290℃で2時間、続いて毎分100mlの窒素気流下290℃で4時間重合を行い、液晶性ポリエステルを得た。得られた液晶性ポリエステルのガラス転移温度Tgを上記と同様にして測定したところ112℃であった。
 得られた液晶性ポリエステルの10質量%のフェノール/テトラクロロエタン混合溶媒(6/4質量比)溶液を調製し、当該溶液をスピンコーターでラビンクポリイミド膜を備えた高屈折率ガラス基板に塗布した。塗布膜を乾燥させ、220℃で5分熱処理した後、室温に戻し均一配向した液晶性の薄膜を得た。この均一配向した液晶性薄膜の屈折率をアッべ屈折計により測定したとこロールビング方向(即ち、配向方向)の屈折率Nは1.82、ラビング方向に垂直な方向および膜厚方向の屈折率Nは1.58であった。
(3)光学フィルムの作製
 上記(1)で得られた粒径約200μmのアクリル系重合体粉末に、上記(2)で得られた液晶性ポリエステルの粉末を質量比で6%となるよう添加し、室温で均一に混合した。混合後、テクノベル社製の2軸スクリュー式押出機KZW-30MGのホッパーに投入して、上記(1)と同様に原反フィルムを形成した。なお、上記(1)と同様に、2軸押し出し機のスクリュー径は20mm、スクリュー有効長(L/D)は30であり、押出機にはアダプタを介し、ハンガーコートタイプのTダイが設置されている。また、押出温度は270℃とし、スクリュー回転数は500rpmとした。このときのTダイリップから吐出される溶融樹脂の吐出速度Vが0.68(m/分)となるように樹脂の供給コイルフィーダーの回転数を調整した。すなわち、上記した式(1)および(2)から体積Vが2.04×10-5となるように供給コイルフィーダーの回転数を21rpmとした。また、Tダイのリップ開口幅は150mmでリップクリアランスは200μmとしたため、ダイリップ先端の開口断面積Aは3.0×10-5であった。したがって、上記式(3)により、ダイリップより吐出される溶融樹脂の吐出速度Vを計算すると0.68(m/分)となる。
[規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
 原反フィルムの成膜工程において、Tダイから吐出された溶融樹脂が最初に触れる冷却ロールの引き取り速度Vは17(m/分)とした。したがって、V/Vの値は25であった。得られたフィルムの厚みは30μmであった。
 得られた光学フィルムの断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して、分散相の平均フェレ径Lおよび平均フェレ径Lを測定した。具体的には、光学フィルムの流れ方向に並行な断面をSEMで観察し、ランダムに10個選んだ分散相について、厚さ方向Dに平行な2つの線分で挟んだときの当該線分間の距離を求め、その平均値を平均フェレ径Lとした。また、光学フィルムの流れ方向に垂直な断面をSEMで観察し、ランダムに10個選んだ分散相について、厚さ方向Dに平行な2つの成分で挟んだときの当該線分間の距離を求め、その平均値を平均フェレ径Lとした。測定された平均フェレ径Lは8.3μmであり、平均フェレ径Lは0.12μmであり、その比:L/Lは69.2であった。
(4)光学フィルムの輝度向上率の評価
 バックライト(富士フィルム製フジクロームビュア5000)の輝度が安定した状態で、バックライト、吸収型偏光板の順で配置した光源ユニットに対し、正面1m離れた場所から輝度計(コニカミノルタ製CHROMA MATER CS100A)で5回測定し、その平均値をブランク輝度とした。次にバックライト、輝度向上フィルムサンプル、吸収型偏光板の順で配置した光源ユニットに対し同様に輝度を測定し、ブランク輝度に対する向上率を輝度向上率(%)として評価した。このとき光学フィルムサンプルの延伸方向と吸収型偏光板の吸収軸の方向を揃えて配置した。その結果、輝度向上率は14%であった。
(5)偏光プロジェクター用スクリーンとして用いたときの画像視認性評価
 オンキョーデジタルソリューションズ(株)製のモバイルLEDミニプロジェクターPP-D1Sの画像投影レンズから2cm離れた位置にヨウ素を含浸したPVAからなる吸収型偏光版を設置し、プロジェクターから一つの偏光成分のみ投影されるように準備した。吸収型偏光板から30cm離れた位置に得られた輝度向上フィルムを設置し、輝度向上フィルムの位置に焦点が合うようにプロジェクターの焦点つまみを調整する。輝度向上フィルムから斜め45度後方と斜め45度前方の2か所から輝度向上フィルムに映し出された画像の視認性を目視で評価した。輝度向上フィルムの散乱軸すなわちMD方向(注:光学的異方性分散相の長軸方向)を、PVA吸収型偏光板の吸収軸と直交するように輝度向上フィルムを設置したときは、輝度向上フィルムにプロジェクターから投影された画像が鮮明に映し出された。一方、輝度向上フィルムの散乱軸がPVA吸収型偏光板の吸収軸と並行となるように設置したときは、画像は視認できなかった。即ち、一方向の偏光成分のみを散乱して像を映し出す偏光プロジェクタースクリーンとして適用できた。
[規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
実施例2
 実施例1において、1分間の間に吐出される溶融樹脂の体積Vが1.8×10-5となるように供給コイルフィーダーの回転数を18.5rpmに変更し、Tダイリップクリアランスを100μmに変更してダイリップ先端の開口断面積Aを1.5×10-5とし、さらに、冷却ロールの引き取り速度Vを12(m/分)とした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを作製した。このときのTダイリップから吐出される溶融樹脂の吐出速度Vは1.2(m/分)であり、したがって、V/Vの値は10であった。得られたフィルムの厚みは30μmであった。
 得られた光学フィルムの分散相の平均フェレ径Lおよび平均フェレ径Lを実施例1と同様に測定したところ、平均フェレ径Lは6.1μmであり、平均フェレ径Lは0.33μmであり、その比:L/Lは18.5であった。また、実施例1と同様にして輝度向上率を測定したところ12%であった。さらに、得られた光学フィルムを偏光プロジェクター用スクリーンとして用いたときの画像視認性評価を実施例1と同様にして評価したところ、一方向の偏光成分のみを散乱して像を映し出す偏光プロジェクタースクリーンとして適用できた。
[規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
実施例3
 実施例1において、1分間の間に吐出される溶融樹脂の体積Vが4.5×10-5となるように供給コイルフィーダーの回転数を46.3rpmに変更し、Tダイリップクリアランスを500μmに変更してダイリップ先端の開口断面積Aを7.5×10-5とし、さらに、冷却ロールの引き取り速度Vを25(m/分)とした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを作製した。このときのTダイリップから吐出される溶融樹脂の吐出速度Vは0.6(m/分)であり、したがって、V/Vの値は41.7であった。得られたフィルムの厚みは60μmであった。
 得られた光学フィルムの分散相の平均フェレ径Lおよび平均フェレ径Lを実施例1と同様に測定したところ、平均フェレ径Lは10.6μmであり、平均フェレ径Lは0.09μmであり、その比:L/Lは117.8であった。また、実施例1と同様にして輝度向上率を測定したところ16%であった。
 得られた原反フィルムを井元製作所製バッチ式延伸機にて原反フィルムの流れ方向と同一の方向に自由端1軸延伸を行い、厚み30μmの光学フィルムを得た。延伸時の延伸温度を145℃とし、延伸倍率を2倍とした。得られた延伸後のフィルムの分散相の平均フェレ径Lおよび平均フェレ径Lを上記と同様にして測定したところ、平均フェレ径Lは15.1μmであり、平均フェレ径Lは0.08μmであり、その比:L/Lは188.8であった。また、実施例1と同様にして輝度向上率を測定したところ17%であった。
また、延伸後の光学フィルムを偏光プロジェクター用スクリーンとして用いたときの画像視認性評価を実施例1と同様にして評価したところ、一方向の偏光成分のみを散乱して像を映し出す偏光プロジェクタースクリーンとして適用できた。
[規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
比較例1
 実施例1において、1分間の間に吐出される溶融樹脂の体積Vが9.0×10-5となるように供給コイルフィーダーの回転数を9.3rpmに変更し、Tダイリップクリアランスを150μmに変更してダイリップ先端の開口断面積Aを2.25×10-5とし、さらに、冷却ロールの引き取り速度Vを3(m/分)とした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを作製した。このときのTダイリップから吐出される溶融樹脂の吐出速度Vは0.4(m/分)であり、したがって、V/Vの値は7.5であった。得られたフィルムの厚みは30μmであった。
 得られた光学フィルムの分散相の平均フェレ径Lおよび平均フェレ径Lを実施例1と同様に測定したところ、平均フェレ径Lは2.8μmであり、平均フェレ径Lは0.41μmであり、その比:L/Lは6.8であった。また、実施例1と同様にして輝度向上率を測定したところ7%であった。
 また、得られた光学フィルムを、偏光プロジェクター用スクリーンとして用いたときの画像視認性評価を実施例1と同様にして評価したところ、散乱軸をPVA吸収型偏光板の吸収軸と直交するように光学フィルムを設置したときに写しだされた画像は、実施例1~3に比べてコントラストが低下し鮮明度に劣るものであった。また、散乱軸がPVA吸収型偏光板の吸収軸と並行となるように設置したときにも、不鮮明ではあるが画像が視認できた。従って、一方向の偏光成分のみを散乱して像を映し出す偏光プロジェクタースクリーンとしては実施例1~3に比べ劣るものであった。
[規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
比較例2
 実施例1において、1分間の間に吐出される溶融樹脂の体積Vが1.8×10-5となるように供給コイルフィーダーの回転数を18.5rpmに変更し、Tダイリップクリアランスを300μmに変更してダイリップ先端の開口断面積Aを4.5×10-5とし、さらに、冷却ロールの引き取り速度Vを3(m/分)とした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを作製した。このときのTダイリップから吐出される溶融樹脂の吐出速度Vは0.4(m/分)であり、したがって、V/Vの値は7.5であった。得られたフィルムの厚みは60μmであった。
 得られた光学フィルムの分散相の平均フェレ径Lおよび平均フェレ径Lを実施例1と同様に測定したところ、平均フェレ径Lは2.6μmであり、平均フェレ径Lは0.41μmであり、その比:L/Lは6.3であった。また、実施例1と同様にして輝度向上率を測定したところ6%であった。
 得られた原反フィルムを、実施例3と同様の条件にて原反フィルムの流れ方向と同一の方向に自由端1軸延伸を行い、厚み30μmの光学フィルムを得た。得られた延伸後のフィルムの分散相の平均フェレ径Lおよび平均フェレ径Lを上記と同様にして測定したところ、平均フェレ径Lは3.9μmであり、平均フェレ径Lは0.40μmであり、その比:L/Lは9.8であった。また、実施例1と同様にして輝度向上率を測定したところ6.5%であった。
 また、得られた光学フィルムを、偏光プロジェクター用スクリーンとして用いたときの画像視認性評価を実施例1と同様にして評価したところ、散乱軸をPVA吸収型偏光板の吸収軸と直交するように光学フィルムを設置したときに写しだされた画像は、実施例1~3に比べてコントラストが低下し鮮明度に劣るものであった。また、散乱軸がPVA吸収型偏光板の吸収軸と並行となるように設置したときにも、不鮮明ではあるが画像が視認できた。従って、一方向の偏光成分のみを散乱して像を映し出す偏光プロジェクタースクリーンとしては実施例1~3に比べ劣るものであった。
 1…光学的等方性連続相、3…光学異方性分散相、10…光学フィルム。

Claims (10)

  1.  光学的等方性連続相と光学的異方性分散相とを含んでなる光学フィルムであって、
     前記光学的異方性分散相が液晶ポリマーを含んでなり、
     前記光学フィルムの面内方向の一方向Dにおける前記光学的異方性分散相の平均フェレ径Lの、前記方向Dと直交する方向Dにおける前記光学的異方性分散相の平均フェレ径Lに対する比:L/Lが15以上であることを特徴とする、光学フィルム。
  2.  前記光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂の屈折率Nと、
     前記液晶ポリマーを配向基板上で配向させたときの配向方向の屈折率Nおよび前記配向方向を含む面内において前記配向方向と直交する方向の屈折率Nとが、下記式(A-1)および(A-2)を満たす、請求項1に記載の光学フィルム。
       N-N>0.19    …(A-1)
      |N-N|< 0.09  …(A-2)
  3.  前記光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂のガラス転移温度Tと前記光学的異方性分散相を形成する液晶ポリマーのガラス転移温度Tとの差|T-T|が30℃以下である、請求項1または2に記載の光学フィルム。
  4.  前記方向Dが前記光学フィルムの流れ方向MDであり、前記方向Dが前記光学フィルムの幅方向TDである、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  5. [規則91に基づく訂正 03.08.2015] 
     光学的等方性連続相と光学的異方性分散相とを含んでなる光学フィルムを製造する方法であって、
     前記光学的等方性連続相を形成する第一の樹脂と、前記光学的異方性分散相を形成する液晶ポリマーとを含む樹脂組成物を溶融する工程、
     前記溶融した樹脂組成物をTダイから連続的に吐出させる工程、および
     前記吐出物を冷却ロールにより冷却して成膜する工程、
    を含んでなり、
     前記Tダイから連続的に吐出される吐出物の吐出速度をV(m/分)、前記冷却ロールの引き取り速度をV(m/分)とした場合に、Vに対するVの比(V/V)が10以上であることを特徴とする、光学フィルムの製造方法。
  6.  前記製膜工程において、前記Tダイのリップクリアランスdに対する製膜されるフィルムの膜厚dの比:d/dが0.5未満となるように、Tダイからの吐出物を伸張変形させる、請求項5に記載の製造方法。
  7.  前記製膜工程で製膜されたフィルムを少なくとも一方向に延伸する延伸工程をさらに備える、請求項5または6に記載の製造方法。
  8.  請求項1~4のいずれか一項に記載の光学フィルムと吸収型偏光子とを備える偏光板。
  9.  請求項1~4のいずれか一項に記載の光学フィルムを備える液晶表示装置。
  10.  請求項1~4のいずれか一項に記載の光学フィルムを備える、偏光プロジェクター用スクリーン。
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