JP5585747B1 - 積層位相差フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明は以下の通りである。
前記樹脂層A1と前記樹脂層Bが、直接に接しており、
前記樹脂層Bと前記樹脂層A2が、直接に接しており、
樹脂層A1及び樹脂層A2が、ネガティブCプレートであり、
樹脂層Bが、ポジティブBプレートであり、
Nz係数が0〜1の範囲にある、積層位相差フィルム。
〔2〕 波長550nmで測定した、前記樹脂層A1の面内レターデーションReA1、前記樹脂層A1の厚み方向のレターデーションRthA1、前記樹脂層Bの面内レターデーションReB、前記樹脂層Bの厚み方向のレターデーションRthB、前記樹脂層A2の面内レターデーションReA2、及び、前記樹脂層A2の厚み方向のレターデーションRthA2が、
0nm≦ReA1≦5nm
100nm≦RthA1≦160nm
110nm≦ReB≦150nm
−160nm≦RthB≦−100nm
0nm≦ReA2≦5nm
10nm≦RthA2≦40nm
を満たす、〔1〕記載の積層位相差フィルム。
〔3〕 前記樹脂A1のガラス転移温度TgA1と前記樹脂Bのガラス転移温度TgBとの差の絶対値が、5℃より大きく、40℃以下である、〔1〕又は〔2〕記載の積層位相差フィルム。
〔4〕 面内レターデーションReが、50nm以上400nm以下である、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の積層位相差フィルム。
〔5〕 厚み方向のレターデーションRthが、−50nm以上50nm以下である、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の積層位相差フィルム。
〔6〕 〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法であって、
前記樹脂A1からなる層a1、前記層a1に直接に接した前記樹脂Bからなる層b、及び、前記層bに直接に接した前記樹脂A2からなる層a2をこの順に備える樹脂積層体を、温度T1で第一の方向に1.1倍以上2倍未満の延伸倍率で延伸する第一延伸工程と、
前記第一延伸工程で延伸された前記樹脂積層体を、前記温度T1より低い温度T2において前記第一の方向に直交する第二の方向へ延伸して、積層位相差フィルムを得る第二延伸工程と、を含む、積層位相差フィルムの製造方法。
〔7〕 前記積層位相差フィルムの前記樹脂層Bが、前記第一の方向に平行な面内遅相軸を有する、〔6〕記載の積層位相差フィルムの製造方法。
〔8〕 (層a1の厚みの総和+層a2の厚みの総和)/(層bの厚みの総和)が、1/15以上1/4以下である、〔6〕又は〔7〕記載の積層位相差フィルムの製造方法。
〔9〕 前記樹脂積層体が、前記樹脂A1、前記樹脂B及び前記樹脂A2を用いて、共押出し法により製造されたものである、〔6〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法。
〔10〕 前記樹脂A1のガラス転移温度TgA1及び樹脂A2のガラス転移温度TgA2が、前記樹脂Bのガラス転移温度TgBよりも高く、かつ、
前記温度T1が、TgBより高く、TgA1及びTgA2のいずれか高い温度+20℃より低い、〔6〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法。
〔11〕 前記樹脂A1のガラス転移温度TgA1及び樹脂A2のガラス転移温度TgA2が、前記樹脂Bのガラス転移温度TgBよりも高く、かつ、
前記温度T2が、TgB−20℃より高く、TgB+5℃より低い、〔6〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法。
本発明の積層位相差フィルムの製造方法によれば、当該積層位相差フィルムに含まれる各層の面内遅相軸の方向の関係のズレを防止でき、液晶表示装置において黒表示の際に正面輝度及び光漏れを十分に低くすることが可能な積層位相差フィルムを製造することができる。
また、構成要素の方向が「平行」、「垂直」又は「直交」とは、特に断らない限り、本発明の効果を損ねない範囲内、例えば、通常±5°、好ましくは±2°、より好ましくは±1°の範囲内での誤差を含んでいてもよい。
本発明の積層位相差フィルムは、樹脂層A1、樹脂層B及び樹脂層A2を、この順に備える。また、樹脂層A1と前記樹脂層Bとは直接に接しており、さらに、樹脂層Bと樹脂層A2とは直接に接している。すなわち、樹脂層A1と樹脂層Bとの間には他の層は無く、また、樹脂層Bと樹脂層A2との間に他の層は無い。
樹脂層A1は、樹脂A1からなる層である。また、樹脂A1は、固有複屈折が正である任意の樹脂を用いうる。中でも、樹脂A1としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
樹脂層Bは、樹脂Bからなる層である。また、樹脂Bは、固有複屈折が負である任意の樹脂を用いうる。中でも、樹脂Bとしては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
配合剤の量は、本発明の効果を著しく損なわない範囲で適宜定めうる。配合剤の量は、例えば、積層位相差フィルムの1mm厚換算での全光線透過率が80%以上を維持できる範囲としうる。
ここで、樹脂Bのガラス転移温度TgBは樹脂A1のガラス転移温度TgA1よりも低いことが好ましい。よって、樹脂A1と樹脂Bとは、TgA1>TgB+5℃の関係を満たすことが好ましい。
樹脂層A2は、樹脂A2からなる層である。また、樹脂A2は、固有複屈折が正である任意の樹脂を用いうる。中でも、樹脂A2としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。その中でも特に、樹脂A2としては、上述した樹脂A1と同様の範囲から材料を選択することがより好ましい。したがって、例えば樹脂A2が含みうる重合体及び配合剤の種類及び量、樹脂A2の重量平均分子量及びガラス転移温度は、樹脂A1と同様にしうる。
本発明の積層位相差フィルムは、本発明の効果を著しく損なわない限り、上述した樹脂層A1、樹脂層B及び樹脂層A2に加えて、更に任意の層を備えていてもよい。ただし、任意の層は、樹脂層A1と樹脂層B、及び、樹脂層Bと樹脂層A2が、それぞれ直接に接することを妨げないように設けられる。
任意の層としては、例えば、フィルムの滑り性を良くできるマット層、耐衝撃性ポリメタクリレート樹脂層等のハードコート層、反射防止層、防汚層等が挙げられる。
本発明の積層位相差フィルムは、上述したように、樹脂層A1及び樹脂層A2がネガティブCプレートとなっている。そのため、樹脂層A1及び樹脂層A2は、面内遅相軸を有さないか、有するとしてもその樹脂層A1及び樹脂層A2における面内レターデーションが無視できる程度に小さい。そのため、樹脂層A1及び樹脂層A2の面内遅相軸の方向を、樹脂層Bの面内遅相軸の方向に応じて設定しなくても、液晶表示装置を黒表示にした際に、正面輝度を十分に低減できる。また、通常は、積層位相差フィルムの光学補償性能を高くできるので、液晶表示装置の光漏れを低減できる。
nave=Σ(ni×Li)/ΣLi
ni:i層の樹脂の屈折率
Li:i層の膜厚
ここで、「不規則に生じる線状凹部又は線状凸部を実質的に有さず、平坦」とは、仮に線状凹部又は線状凸部が形成されたとしても、下記条件(X)を満たすことであり、好ましくは下記条件(Y)を満たすことである。
条件(X) 線状凹部の深さが50nm未満もしくは幅が500μmより大きいか、又は、線状凸部の高さが50nm未満もしくは幅が500μmより大きい。
条件(Y) 線状凹部の深さが30nm未満もしくは幅が700μmより大きいか、又は、線状凸部の高さが30nm未満もしくは幅が700μmより大きい。
このような構成とすることにより、線状凹部又は線状凸部での光の屈折等に基づく、光の干渉及び光漏れの発生を防止でき、光学性能を向上できる。また、不規則に生じるとは、意図しない位置に意図しない寸法及び形状で形成されるということである。
この断面プロファイルに、平均線を引く。この平均線から線状凹部の底までの長さが線状凹部深さとなり、また、平均線から線状凸部の頂までの長さが線状凸部高さとなる。平均線とプロファイルとの交点間の距離が幅となる。これら線状凹部深さ及び線状凸部高さの測定値からそれぞれ最大値を求め、その最大値を示した線状凹部又は線状凸部の幅をそれぞれ求める。以上から求められた線状凹部深さの最大値をそのフィルムの線状凹部の深さとし、その最大値を示した線状凹部の幅を、そのフィルムの線状凹部の幅とする。また、線状凸部高さの最大値をそのフィルムの線状凸部の高さとし、その最大値を示した線状凸部の幅を、そのフィルムの線状凸部の幅とする。
本発明の積層位相差フィルムの製造方法に制限は無く、例えば、樹脂A1からなる層a1、層a1に直接に接した樹脂Bからなる層b、及び、層bに直接に接した樹脂A2からなる層a2をこの順に備える樹脂積層体を延伸することにより製造しうる。この際、樹脂積層体の延伸は、樹脂積層体を温度T1で第一の方向に延伸する第一延伸工程と;第一延伸工程で延伸された樹脂積層体を、温度T1より低い温度T2において第一の方向に直交する第二の方向へ延伸して積層位相差フィルムを得る第二延伸工程と;を行うことが好ましい。以下、この製造方法について説明する。
樹脂積層体は、前記のように、樹脂A1からなる層a1、樹脂Bからなる層b、及び、樹脂A2からなる層a2をこの順に備える。また、層a1と層bとは直接に接しており、層bと層a2とは直接に接している。すなわち、層a1と層bとの間には他の層は無く、また、層bと層a2との間に他の層は無い。
温度T1及びT2のうちの一方でX軸方向に一軸延伸したときには遅れ、
温度T1及びT2のうちの他方でX軸方向に一軸延伸したときには進む、
との要件を満たすことが好ましい。
フィルム面に垂直に入射しかつ電気ベクトルの振動面がXZ面にある直線偏光を、以下、適宜「XZ偏光」という。また、フィルム面に垂直に入射しかつ電気ベクトルの振動面がYZ面にある直線偏光を、以下、適宜「YZ偏光」という。さらに、前記の要件を、以下、適宜「要件P」という。通常、樹脂積層体のXZ偏光のYZ偏光に対する位相は、温度T1でX軸方向に一軸延伸したときに遅れ、温度T2でX軸方向に一軸延伸したときに進む。
(i)低い温度T2における延伸で、ガラス転移温度の高い樹脂が発現するレターデーションの絶対値が、ガラス転移温度の低い樹脂が発現するレターデーションの絶対値よりも、小さくなる。
(ii)高い温度T1における延伸で、ガラス転移温度の低い樹脂が発現するレターデーションの絶対値が、ガラス転移温度の高い樹脂が発現するレターデーションの絶対値よりも、小さくなる。
したがって、このような異なる温度Ta及びTbの延伸を組み合わせることにより、各温度での延伸で生じるレターデーションを合成して、所望のレターデーションを有し、ひいては所望の光学的機能を発揮する積層位相差フィルムを安定して実現できる。
(1)押出機内に目開きが20μm以下のポリマーフィルターを設ける。
(2)ギヤポンプを5rpm以上で回転させる。
(3)ダイス周りに囲い手段を配置する。
(4)エアギャップを200mm以下とする。
(5)フィルムを冷却ロール上にキャストする際にエッジピニングを行う。
(6)押出機として二軸押出機又はスクリュー形式がダブルフライト型の単軸押出機を用いる。
厚みのばらつきは、上記で測定した測定値の算術平均値Taveを基準とし、測定した厚みTの内の最大値をTmax、最小値をTminとして、以下の式から算出する。
厚みのばらつき(μm)=「Tave−Tmin」及び「Tmax−Tave」のうちの大きい方。
溶融樹脂を冷却ドラムに密着させる方法は、特に制限されず、例えば、エアナイフ方式、バキュームボックス方式、静電密着方式などが挙げられる。
冷却ドラムの数は特に制限されないが、通常は2本以上である。また、冷却ドラムの配置方法としては、例えば、直線型、Z型、L型などが挙げられるが特に制限されない。またダイスの開口部から押出された溶融樹脂の冷却ドラムへの通し方も特に制限されない。
第一延伸工程では、樹脂積層体を温度T1で一方向に延伸する。即ち、樹脂積層体を温度T1で一軸延伸する。この際、第一延伸工程で樹脂積層体を延伸する方向が、第一の方向である。このような第一延伸工程を行うことにより、樹脂積層体に含まれる層a1、層b及び層a2が共延伸される。温度T1で延伸すると、層a1、層b及び層a2のそれぞれにおいて、樹脂積層体の構成、並びに、延伸温度T1及び延伸倍率などの延伸条件に応じてレターデーションが生じ、層a1、層b及び層a2を含む樹脂積層体全体としてもレターデーションを生じる。この際、例えば樹脂積層体が要件Pを満たす場合には、XZ偏光のYZ偏光に対する位相は、遅れるか、若しくは進む。
第一延伸工程の後、第二延伸工程を行う。第二延伸工程では、第一延伸工程で第一の方向に延伸された樹脂積層体を、前記第一の方向に面内で直交する第二の方向へ延伸する。
上述した積層位相差フィルムの製造方法においては、上述した第一延伸工程及び第二延伸工程以外に、任意の工程を行ってもよい。
例えば、樹脂積層体を延伸する前に、樹脂積層体を予め加熱する工程(予熱工程)を設けてもよい。樹脂積層体を加熱する手段としては、例えば、オーブン型加熱装置、ラジエーション加熱装置、又は液体中に浸すことなどが挙げられる。中でもオーブン型加熱装置が好ましい。予熱工程における加熱温度は、好ましくは(延伸温度−40℃)以上、より好ましくは(延伸温度−30℃)以上であり、好ましくは(延伸温度+20℃)以下、より好ましくは(延伸温度+15℃)以下である。ここで延伸温度とは、加熱装置の設定温度を意味する。
本発明の積層位相差フィルムは、優れた偏光板補償機能を有する。そのため、この積層位相差フィルムは、それ単独で、あるいは他の部材と組み合わせて、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ表示装置、FED(電界放出)表示装置、SED(表面電界)表示装置等の表示装置に適用してもよい。これらの中でも、本発明の積層位相差フィルムは、液晶表示装置に用いて好適である。
また、積層位相差フィルムは、1枚を単独で用いてもよく、2枚以上を用いてもよい。
さらに、積層位相差フィルムを液晶表示装置に設ける場合、本発明の積層位相差フィルムと、更に別の位相差フィルムとを組み合わせて用いてもよい。例えば、本発明の積層位相差フィルムをバーチカルアラインメント方式の液晶セルを備えた液晶表示装置に設ける場合、一対の偏光子の間に、本発明の積層位相差フィルムに加えて、視野角特性を改善するための別の位相差フィルムを設けてもよい。
本発明の積層位相差フィルムは、上述した以外の用途に用いることも可能である。
例えば、本発明の積層位相差フィルムの面内レターデーションReを120nm〜160nmとすることによって積層位相差フィルムを1/4波長板とし、この1/4波長板を直線偏光子と組み合わせれば、円偏光板を得ることができる。この際、1/4波長板の面内遅相軸と直線偏光子の吸収軸とのなす角度は、45±2°にすることが好ましい。
以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り重量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温及び常圧の条件において行った。
(厚みの測定方法)
フィルムの厚みは、接触式の厚み計を用いて測定した。
また、フィルムに含まれる各層の厚みは、そのフィルムをエポキシ樹脂に包埋したのち、ミクロトーム(大和工業社製「RUB−2100」)を用いてスライスし、走査電子顕微鏡を用いて断面を観察し、測定した。
積層位相差フィルムの面内レターデーション及び厚み方向のレターデーション、並びに、当該積層位相差フィルムに含まれる各層の面内レターデーション及び厚み方向のレターデーションの測定は、分光エリプソメーター(J.A.Woollam社製「M−2000U」)を用いて行った。また、測定波長は550nmとした。さらに、測定は、積層位相差フィルムの進行方向に向かって右側端部からの距離が50mmの位置において行った。
前記の分光エリプソメーターにより、積層位相差フィルムの進行方向に向かって右側端部からの距離が50mmの位置における面内遅相軸の方向を測定した。
図2は、実施例及び比較例で黒表示時の正面輝度及び光漏れの評価のためにシミュレーターにおいて設定した評価系を模式的に示す斜視図である。
液晶表示器用シミュレーター(シンテック社製「LCD MASTER」)を用いて、図2に示すような評価系を設定した。図2に示す評価系において、入射側偏光板(10)、液晶セル(20)、積層位相差フィルム(100)及び出射側偏光板(30)を重ねたものとした。この際、入射側偏光板(10)、液晶セル(20)、樹脂層A2(110)、樹脂層B(120)、樹脂層A1(130)及び出射側偏光板(30)は、この順になるようにした。また、入射側偏光板(10)の吸収軸(10A)と出射側偏光板(30)の吸収軸(30A)とは、厚み方向から見て垂直となるようにした。さらに、入射側偏光板(10)の吸収軸(10A)と樹脂層B(120)の遅相軸(120A)は、平行になるようにした。また、図示しないバックライトから矢印Lで示すように、入射側偏光板(10)へ厚み方向から光が照射されているものとした。
計算には下記の光学部材のデータを使用した。
1.液晶セルのデータとしては、iPad2用液晶セルのデータを用いた。また、この液晶セルのデータは、iPad2を分解し、液晶材料と液晶配向を測定して得られたデータを使用した。
2.偏光板のデータとしては、LCD Master付属のG1029DU(日東社製)のデータを用いた。
3.バックライトのデータとしては、LCD Master付属のD65のデータを用いた。
二種三層の共押出成形用のフィルム成形装置を準備した。このフィルム成型装置は、2種類の樹脂により3層からなるフィルムを形成するタイプの装置である。
マルチマニホールドダイの開口幅を変更することにより、樹脂積層体に含まれる層の厚みを下記表1又は表2のように変更した。また、幅方向両端部を切り除いた後のフィルム幅、延伸倍率、延伸温度及び延伸時間を下記表1又は表2のように変更した。
以上の事項以外は実施例1と同様にして、樹脂層A1、樹脂層B及び樹脂層A2をこの順に備える積層位相差フィルムを得た。得られた積層位相差フィルムについて、上述した要領で評価を行った。
前記の実施例1〜6並びに比較例1及び2の結果を、下記の表1及び表2に示す。また、表における略称の意味は、以下の通りである。
Re:面内レターデーション
Rth:厚み方向のレターデーション
遅相軸方向:出射側偏光板の吸収軸の方向を90°方向としたときの、各層の面内遅相軸の方向。ここでは、積層位相差フィルムの進行方向に向かって右側端部からの距離が50mmの位置における遅相軸の方向を示す。
表1から、実施例1〜6において、黒表示時の正面輝度及び光漏れの両方を小さくできることが分かる。ここで、実施例2及び6は、光漏れの値が比較例1より大きくなっている。しかし、実施例2及び6は、黒表示時の正面輝度については比較例1より大幅に小さくなっている。よって、実施例2及び6は、黒表示時の正面輝度及び光漏れの両方を総合して評価すれば、比較例1よりも優れた結果が得られていることが分かる。
したがって、本発明により、積層位相差フィルムに含まれる各層の面内遅相軸の関係のズレを防止でき、液晶表示装置において黒表示の際に正面輝度及び光漏れを小さくすることが可能であることが確認された。
10A 入射側偏光板の吸収軸
20 液晶セル
30 出射側偏光板
100 積層位相差フィルム
110 樹脂層A2
120A 樹脂層Bの面内遅相軸
120 樹脂層B
130 樹脂層A1
Claims (11)
- 固有複屈折が正である樹脂A1からなる樹脂層A1、固有複屈折が負である樹脂Bからなる樹脂層B、及び、固有複屈折が正である樹脂A2からなる樹脂層A2をこの順に備え、
前記樹脂層A1と前記樹脂層Bが、直接に接しており、
前記樹脂層Bと前記樹脂層A2が、直接に接しており、
樹脂層A1及び樹脂層A2が、ネガティブCプレートであり、
樹脂層Bが、ポジティブBプレートであり、
Nz係数が0〜1の範囲にある、積層位相差フィルム。 - 波長550nmで測定した、前記樹脂層A1の面内レターデーションReA1、前記樹脂層A1の厚み方向のレターデーションRthA1、前記樹脂層Bの面内レターデーションReB、前記樹脂層Bの厚み方向のレターデーションRthB、前記樹脂層A2の面内レターデーションReA2、及び、前記樹脂層A2の厚み方向のレターデーションRthA2が、
0nm≦ReA1≦5nm
100nm≦RthA1≦160nm
110nm≦ReB≦150nm
−160nm≦RthB≦−100nm
0nm≦ReA2≦5nm
10nm≦RthA2≦40nm
を満たす、請求項1記載の積層位相差フィルム。 - 前記樹脂A1のガラス転移温度TgA1と前記樹脂Bのガラス転移温度TgBとの差の絶対値が、5℃より大きく、40℃以下である、請求項1又は2記載の積層位相差フィルム。
- 面内レターデーションReが、50nm以上400nm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層位相差フィルム。
- 厚み方向のレターデーションRthが、−50nm以上50nm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層位相差フィルム。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法であって、
前記樹脂A1からなる層a1、前記層a1に直接に接した前記樹脂Bからなる層b、及び、前記層bに直接に接した前記樹脂A2からなる層a2をこの順に備える樹脂積層体を、温度T1で第一の方向に1.1倍以上2倍未満の延伸倍率で延伸する第一延伸工程と、
前記第一延伸工程で延伸された前記樹脂積層体を、前記温度T1より低い温度T2において前記第一の方向に直交する第二の方向へ延伸して、積層位相差フィルムを得る第二延伸工程と、を含む、積層位相差フィルムの製造方法。 - 前記積層位相差フィルムの前記樹脂層Bが、前記第一の方向に平行な面内遅相軸を有する、請求項6記載の積層位相差フィルムの製造方法。
- (層a1の厚みの総和+層a2の厚みの総和)/(層bの厚みの総和)が、1/15以上1/4以下である、請求項6又は7記載の積層位相差フィルムの製造方法。
- 前記樹脂積層体が、前記樹脂A1、前記樹脂B及び前記樹脂A2を用いて、共押出し法により製造されたものである、請求項6〜8のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法。
- 前記樹脂A1のガラス転移温度TgA1及び樹脂A2のガラス転移温度TgA2が、前記樹脂Bのガラス転移温度TgBよりも高く、かつ、
前記温度T1が、TgBより高く、TgA1及びTgA2のいずれか高い温度+20℃より低い、請求項6〜9のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法。 - 前記樹脂A1のガラス転移温度TgA1及び樹脂A2のガラス転移温度TgA2が、前記樹脂Bのガラス転移温度TgBよりも高く、かつ、
前記温度T2が、TgB−20℃より高く、TgB+5℃より低い、請求項6〜10のいずれか一項に記載の積層位相差フィルムの製造方法。
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