JP7413997B2 - 広帯域波長フィルムの製造方法、並びに円偏光フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、下記のものを含む。
前記層(A)上に、固有複屈折が負の樹脂の層(B)を形成して、複層フィルムを得る第二工程と;
前記複層フィルムを、前記複層フィルムの長手方向に対して平行でなく垂直でもない斜め方向に延伸して、λ/2層及びλ/4層を備える長尺の広帯域波長フィルムを得る第三工程と;をこの順に含み、
前記第一工程で用意される前記層(A)が、当該層(A)の長手方向に平行又は垂直な遅相軸を有し、
前記広帯域波長フィルムの前記λ/2層及び前記λ/4層が、下記式(1)を満たす、広帯域波長フィルムの製造方法。
θ(λ/4)={45°+2×θ(λ/2)}±5° (1)
(前記式(1)において、
θ(λ/2)は、前記広帯域波長フィルムの長手方向に対して、前記λ/2層の遅相軸がなす角度を表し、
θ(λ/4)は、前記広帯域波長フィルムの長手方向に対して、前記λ/4層の遅相軸がなす角度を表す。)
〔2〕 前記第三工程が、前記複層フィルムを、当該複層フィルムの長手方向に対して45°以下の角度をなす斜め方向に延伸することを含む、〔1〕に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
〔3〕 前記の角度θ(λ/2)が、27.5°±10°の範囲にある、〔1〕又は〔2〕に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
〔4〕 前記の角度θ(λ/4)が、100°±20°の範囲にある、〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
〔5〕 前記λ/2層が、前記層(A)を延伸して得られた層である、〔1〕~〔4〕のいずれか一項に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
〔6〕 前記λ/4層が、前記層(B)を延伸して得られた層である、〔1〕~〔5〕のいずれか一項に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
〔7〕 〔1〕~〔6〕のいずれか一項に記載の製造方法で広帯域波長フィルムを製造する工程と;
前記広帯域波長フィルムと、長尺の直線偏光フィルムとを貼合する工程と;を含む、円偏光フィルムの製造方法。
〔8〕 前記直線偏光フィルムが、当該直線偏光フィルムの長手方向に吸収軸を有する、〔7〕に記載の円偏光フィルムの製造方法。
〔9〕 長尺の広帯域波長フィルムであって、
前記広帯域波長フィルムの長手方向に対して27.5°±10°の角度をなす遅相軸を有するλ/2層と、
前記広帯域波長フィルムの長手方向に対して100°±20°の角度をなす遅相軸を有するλ/4層と、を備えた共延伸フィルムである、長尺の広帯域波長フィルム。
・当該広帯域波長フィルムを、そのある一方の面から観察すると、λ/2層の遅相軸が、広帯域波長フィルムの長手方向から時計周りに27.5°シフトし、且つ、λ/4層の遅相軸が、広帯域波長フィルムの長手方向から時計周りに100°シフトしている。
・当該広帯域波長フィルムを、そのある一方の面から観察すると、λ/2層の遅相軸が、広帯域波長フィルムの長手方向から反時計周りに27.5°シフトし、且つ、λ/4層の遅相軸が、広帯域波長フィルムの長手方向から反時計周りに100°シフトしている。
図1は、本発明の一実施形態に係る広帯域波長フィルムの製造方法の第一工程で用意される樹脂フィルムとしての層(A)100を模式的に示す斜視図である。また、図2は、本発明の一実施形態に係る広帯域波長フィルムの製造方法の第二工程で得られる複層フィルム200を模式的に示す斜視図である。さらに、図3は、本発明の一実施形態に係る広帯域波長フィルムの製造方法の第三工程で得られる広帯域波長フィルム300を模式的に示す斜視図である。
(1)図1に示すように、長尺の樹脂フィルムとしての層(A)100を用意する第一工程と;
(2)層(A)100上に、固有複屈折が負の樹脂の層(B)210を形成して、図2に示す複層フィルム200を得る第二工程と;
(3)複層フィルム200を延伸して、図3に示す長尺の広帯域波長フィルム300を得る第三工程と;
をこの順に含む。
θ(λ/4)={45°+2×θ(λ/2)}±5° (1)
式(1)は、θ(λ/4)が「{45°+2×θ(λ/2)}-5°」以上「{45°+2×θ(λ/2)}+5°」以下の範囲にあることを表す。式(1)において、θ(λ/2)は、広帯域波長フィルム300の長手方向A300に対して、λ/2層の遅相軸A100がなす角度を表す。また、θ(λ/4)は、広帯域波長フィルム300の長手方向A300に対して、λ/4層の遅相軸A210がなす角度を表す。この式(1)を満たすλ/2層及びλ/4層の組み合わせを含むことにより、広帯域波長フィルム300は、広い波長範囲において当該フィルムを透過する光にその光の波長の略1/4波長の面内レターデーションを与えることが可能な広帯域波長フィルムとして機能できる。
第一工程では、面内の所定の方向に遅相軸を有する長尺の樹脂フィルムとしての層(A)を用意する。この層(A)としては、2層以上の層を含む複層構造の樹脂フィルムを用いてもよいが、通常は、1層のみを含む単層構造の樹脂フィルムを用いる。
(a1):層(A)の配向角が、好ましくは-3°以上、更に好ましくは-2°以上、特に好ましくは-1°以上であり、好ましくは3°以下、更に好ましくは2°以下、特に好ましくは1°以下である。
(a2):層(A)の配向角が、好ましくは87°以上、更に好ましくは88°以上、特に好ましくは89°以上であり、好ましくは93°以下、更に好ましくは92°以下、特に好ましくは91°以下である。
このような遅相軸を有する層(A)を用いた場合、好ましい光学特性を有する広帯域波長フィルムを容易に得ることができる。
広帯域波長フィルムの製造方法は、第一工程において層(A)を用意した後で、必要に応じて、層(A)上に薄膜層を形成する工程を含んでいてもよい。適切な薄膜層を形成することにより、薄膜層は易接着層として機能し、層(A)と層(B)との結着力を高めることができる。また、薄膜層は、耐溶媒性を有することが好ましい。このような薄膜層は、通常、樹脂により形成される。
第一工程において層(A)を用意し、必要に応じて薄膜層を形成した後で、固有複屈折が負の樹脂の層(B)を形成して、複層フィルムを得る第二工程を行う。この第二工程では、層(A)上に、直接、又は、薄膜層等の任意の層を介して間接的に、層(B)を形成する。ここで「直接」とは、層(A)と層(B)との間に任意の層が無いことをいう。
第二工程において層(A)及び層(B)を備える複層フィルムを得た後で、この複層フィルムを延伸して、長尺の広帯域波長フィルムを得る第三工程を行う。第三工程での延伸により、層(A)の遅相軸の方向が調整され、且つ、層(A)の光学特性が調整されて、λ/2層及びλ/4層の一方が得られる。また、第三工程での延伸により、層(B)に遅相軸が現れ、且つ、層(B)に光学特性が発現して、λ/2層及びλ/4層の他方が得られる。
(C1)延伸温度が、好ましくはTgA-20℃以上、より好ましくはTgA-10℃以上、特に好ましくはTgA-5℃以上であり、好ましくはTgA+30℃以下、より好ましくはTgA+25℃以下、特に好ましくはTgA+20℃以下の温度である。
(C2)延伸温度が、好ましくはTgB-20℃以上、より好ましくはTgB-10℃以上、特に好ましくはTgB-5℃以上であり、好ましくはTgB+30℃以下、より好ましくはTgB+25℃以下、特に好ましくはTgB+20℃以下の温度である。
このような延伸温度で延伸を行うことにより、層(A)の光学特性を適切に調整でき、且つ、層(B)に所望の光学特性を発現させることができる。よって、所望の光学特性を有する広帯域波長フィルムを得ることができる。
上述した広帯域波長フィルムの製造方法は、上述した工程に組み合わせて、更に任意の工程を含んでいてもよい。
例えば、広帯域波長フィルムの製造方法は、広帯域波長フィルムの表面に保護層を設ける工程を含んでいてもよい。
上述した製造方法により、λ/2層及びλ/4層を備えた共延伸フィルムを得ることができる。この共延伸フィルムのλ/2層及びλ/4層は、前記式(1)を満たす。式(1)で表される関係を満たすλ/2層とλ/4層との組み合わせは、広い波長範囲において当該フィルムを透過する光にその光の波長の略1/4波長の面内レターデーションを与えることが可能な広帯域波長フィルムとして機能できる(特開2007-004120号公報参照)。よって、上述した製造方法によれば、λ/2層及びλ/4層を備えた共延伸フィルムとして、長尺の広帯域波長フィルムを得ることができる。より広い波長範囲で機能できる広帯域波長フィルムを実現する観点では、λ/2層及びλ/4層は、式(2)を満たすことが好ましく、式(3)を満たすことがより好ましい。式(2)は、θ(λ/4)が「{+45°+2×θ(λ/2)}-4°」以上「{+45°+2×θ(λ/2)}+4°」以下の範囲にあることを表す。また、式(3)は、θ(λ/4)が「{+45°+2×θ(λ/2)}-3°」以上「{+45°+2×θ(λ/2)}+3°」以下の範囲にあることを表す。
θ(λ/4)={+45°+2×θ(λ/2)}±5° (1)
θ(λ/4)={+45°+2×θ(λ/2)}±4° (2)
θ(λ/4)={+45°+2×θ(λ/2)}±3° (3)
上述した製造方法で製造された広帯域波長フィルムを用いて、長尺の円偏光フィルムを製造することができる。このような円偏光フィルムは、上述した製造方法で広帯域波長フィルムを製造する工程と、この広帯域波長フィルムと長尺の直線偏光フィルムとを貼合する工程と、を含む製造方法により、製造できる。前記の貼合は、通常、直線偏光フィルム、λ/2層及びλ/4層が、厚み方向においてこの順に並ぶように行う。また、貼合には、必要に応じて、接着層又は粘着層を用いてもよい。
偏光子層としては、例えば、適切なビニルアルコール系重合体のフィルムに、適切な処理を適切な順序及び方式で施したものを用いうる。かかるビニルアルコール系重合体の例としては、ポリビニルアルコール及び部分ホルマール化ポリビニルアルコールが挙げられる。フィルムの処理の例としては、ヨウ素及び二色性染料等の二色性物質による染色処理、延伸処理、及び架橋処理が挙げられる。通常、偏光子層を製造するための延伸処理では、延伸前のフィルムを長手方向に延伸するので、得られる偏光子層においては当該偏光子層の長手方向に平行な吸収軸が発現しうる。この偏光子層は、吸収軸と平行な振動方向を有する直線偏光を吸収しうるものであり、特に、偏光度に優れるものが好ましい。偏光子層の厚さは、5μm~80μmが一般的であるが、これに限定されない。
例えば、円偏光フィルムは、傷つき抑制のための保護フィルム層を備えていてもよい。また、例えば、円偏光フィルムは、直線偏光フィルムと広帯域波長フィルムとの接着のために、接着層又は粘着層を備えていてもよい。
前記のように外光の反射を抑制する機能を活用して、円偏光フィルムは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下、適宜「有機EL表示装置」ということがある。)の反射抑制フィルムとして用いうる。
有機EL表示装置が円偏光フィルム片を備える場合、通常、有機EL表示装置は表示面に円偏光フィルム片を備える。有機EL表示装置の表示面に、円偏光フィルム片を、直線偏光フィルム側の面が視認側に向くように設けることにより、装置外部から入射した光が装置内で反射して装置外部へ出射することを抑制することができ、その結果、表示装置の表示面のぎらつきを抑制できる。具体的には、装置外部から入射した光は、その一部の直線偏光のみが直線偏光フィルムを通過し、次にそれが広帯域波長フィルムを通過することにより円偏光となる。円偏光は、表示装置内の光を反射する構成要素(反射電極等)により反射され、再び広帯域波長フィルムを通過することにより、入射した直線偏光の振動方向(偏光軸)と直交する方向に振動方向(偏光軸)を有する直線偏光となり、直線偏光フィルムを通過しなくなる。これにより、反射抑制機能が達成される。また、前記の反射抑制機能が広い波長範囲で得られることにより、表示面の色付きを抑制することができる。
液晶表示装置が円偏光フィルム片を、直線偏光フィルム側の面が視認側に向くように備える場合、装置外部から入射した光が装置内で反射して装置外部へ出射することを抑制することができ、その結果、表示装置の表示面のぎらつき及び色付きを抑制できる。
また、液晶表示装置が円偏光フィルム片を、広帯域波長フィルム、直線偏光フィルム、及び、液晶表示装置の液晶セルが視認側からこの順に並ぶように備える場合、画像を円偏光で表示することができる。そのため、表示面から出る光を偏光サングラスによって安定して視認することを可能にして、偏光サングラス着用時の画像視認性を高めることができる。
これに対し、上述したように共延伸フィルムとして製造された広帯域波長フィルムは、λ/2層とλ/4層とが直接に接したり、λ/2層とλ/4層との間に設けられる薄膜層を薄くしたりできる。よって、広帯域波長フィルムの全体を薄くできるので、偏光子層と表示パネルの基材との間の距離を小さくできる。したがって、表示パネルの反りを抑制することが可能である。
〔層(A)の光学特性の測定方法〕
第一工程で得た層(A)としての延伸フィルムの面内レターデーションRe、NZ係数及び配向角を、位相差計(Axometrics社製「AxoScan」)を用いて測定した。測定波長は、590nmであった。
評価対象となる広帯域波長フィルムを、位相差計(Axometrics社製「AxoScan」)のステージに設置した。そして、広帯域波長フィルムを透過する偏光の前記広帯域波長フィルムを透過する前後での偏光状態の変化を、広帯域波長フィルムの透過偏光特性として測定した。この測定は、広帯域波長フィルムの主面に対して極角-55°から55°の範囲で行う多方向測定として行った。また、前記の多方向測定は、広帯域波長フィルムの主面のある方位角方向を0°として、45°、90°、135°及び180°の各方位角方向において行った。前記の測定の測定波長は、590nmであった。
シミュレーション用のソフトウェアとしてシンテック社製「LCD Master」を用いて、各実施例及び比較例で製造された円偏光フィルムをモデル化し、下記の設定で色差ΔE*abを計算した。
シミュレーション用のモデルでは、平面状の反射面を有するアルミニウムミラーの前記反射面に、広帯域波長フィルムのλ/4層側がミラーに接するように円偏光フィルムを貼り付けた構造を設定した。したがって、このモデルでは、厚み方向において、直線偏光フィルム、λ/2層、λ/4層及びミラーがこの順に設けられた構造が設定された。
そして、前記のモデルにおいて、D65光源から円偏光フィルムに光を照射したときの色差ΔE*abを、前記円偏光フィルムの正面方向において計算した。色差ΔE*abの計算に当たっては、円偏光フィルムを貼り付けられていないアルミニウムミラーの、極角0°、方位角0°の方向での反射光を基準とした。また、シミュレーションにおいては、実際に円偏光フィルムの表面で発生する表面反射成分については、色差ΔE*abの計算から除いている。色差ΔE*abの値は、値が小さいほど色味変化が少ないことを意味しており、好ましい。
画像表示装置(Apple社「AppleWatch」(登録商標))が備える偏光板を剥離し、その画像表示装置の表示面と、評価対象の円偏光フィルムのλ/4層の面とを、粘着層(日東電工製「CS9621」)を介して貼り合せた。表示面を黒表示状態(画面全体に黒色を表示した状態)にし、極角θ=0°(正面方向)、及び、極角θ=60°(傾斜方向)の全方位から、表示面を観察した。外光の反射による輝度及び色付きが小さいほど、良好な結果である。観察の結果を、下記の基準で評価した。
「A」: 視認できるレベルの輝度及び色付きが、ない。
「B」: 輝度及び色付きが、視認できるレベルで発生する。
「C」: 輝度及び色付きが、酷く発生する。
(第一工程:層(A)の製造)
固有複屈折が正の樹脂として、ペレット状のノルボルネン系樹脂(日本ゼオン社製;ガラス転移温度126℃)を用意し、100℃で5時間乾燥した。乾燥した樹脂を、押出し機に供給し、ポリマーパイプ及びポリマーフィルターを経て、Tダイからキャスティングドラム上にシート状に押し出した。押し出された樹脂を冷却し、厚み160μmの長尺の延伸前フィルムを得た。得られた延伸前フィルムはロールに巻き取って回収した。
固有複屈折が負の樹脂としてスチレン-無水マレイン酸共重合体(ノヴァ・ケミカル社製「Daylark D332」、ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%)を含む液状組成物を用意した。この液状組成物は溶媒としてメチルエチルケトンを含み、液状組成物におけるスチレン-無水マレイン酸共重合体の濃度は10重量%であった。
複層フィルムをロールから引き出して、テンター延伸機に連続的に供給した。そして、このテンター延伸機によって、複層フィルムに延伸を行った。この延伸において、複層フィルムの長手方向に対して延伸方向がなす延伸角度は15°、延伸温度は130℃、延伸倍率1.5倍であった。これにより、層(A)を延伸して得られたλ/2層と、層(B)を延伸して得られたλ/4層とを備える共延伸フィルムとして、広帯域波長フィルムを得た。得られた広帯域波長フィルムを、上述した方法によって評価した。
長手方向に吸収軸を有する長尺の直線偏光フィルムを用意した。この直線偏光フィルムと、前記の広帯域波長フィルムとを、互いの長手方向を平行にして貼合した。この貼合は、粘着剤(日東電工社製「CS-9621」)を用いて行った。これにより、直線偏光フィルム、λ/2層及びλ/4層をこの順で備える円偏光フィルムを得た。得られた円偏光フィルムについて、上述した方法で評価した。
第三工程において、複層フィルムの長手方向に対して延伸方向がなす延伸角度を、10°に変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、広帯域波長フィルム及び円偏光フィルムの製造及び評価を行った。
第三工程において、複層フィルムの長手方向に対して延伸方向がなす延伸角度を、5°に変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、広帯域波長フィルム及び円偏光フィルムの製造及び評価を行った。
固有複屈折が正の樹脂として、ペレット状のノルボルネン系樹脂(日本ゼオン社製;ガラス転移温度126℃)を用意し、100℃で5時間乾燥した。乾燥した樹脂を、押出し機に供給し、ポリマーパイプ及びポリマーフィルターを経て、Tダイからキャスティングドラム上にシート状に押し出した。押し出された樹脂を冷却し、厚み110μmの長尺の延伸前フィルムを得た。得られた延伸前フィルムはロールに巻き取って回収した。
第三工程において、複層フィルムの長手方向に対して延伸方向がなす延伸角度を、0°に変更した。また、第三工程での複層フィルムの延伸を、ロール延伸機を用いた自由一軸延伸にて行った。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、広帯域波長フィルム及び円偏光フィルムの製造及び評価を行った。
第三工程において、複層フィルムの長手方向に対して延伸方向がなす延伸角度を、45°に変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、広帯域波長フィルム及び円偏光フィルムの製造及び評価を行った。
第三工程において、複層フィルムの長手方向に対して延伸方向がなす延伸角度を、60°に変更した。
以上の事項以外は、実施例1と同じ操作により、広帯域波長フィルム及び円偏光フィルムの製造及び評価を行った。
実施例及び比較例の結果を、下記の表1及び表2に示す。下記の表において、略称の意味は、下記の通りである。
COP:ノルボルネン系樹脂。
ST:スチレン-無水マレイン酸共重合体。
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。
配向角:長手方向に対して遅相軸がなす角度。
総厚:λ/2層とλ/4層との合計厚み。
縦:長手方向。
横:幅方向。
斜め:斜め方向。
200 複層フィルム
210 層(B)
300 広帯域波長フィルム
Claims (8)
- 長尺の樹脂フィルムとしての層(A)を用意する第一工程と;
前記層(A)上に、固有複屈折が負の樹脂の層(B)を形成して、複層フィルムを得る第二工程と;
前記複層フィルムを、前記複層フィルムの長手方向に対して平行でなく垂直でもない斜め方向に延伸して、λ/2層及びλ/4層を備える長尺の広帯域波長フィルムを得る第三工程と;をこの順に含み、
前記第一工程で用意される前記層(A)が、当該層(A)の長手方向に平行又は垂直な遅相軸を有し、
前記広帯域波長フィルムの前記λ/2層及び前記λ/4層が、下記式(1)を満たす、広帯域波長フィルムの製造方法。
θ(λ/4)={45°+2×θ(λ/2)}±5° (1)
(前記式(1)において、
θ(λ/2)は、前記広帯域波長フィルムの長手方向に対して、前記λ/2層の遅相軸がなす角度を表し、
θ(λ/4)は、前記広帯域波長フィルムの長手方向に対して、前記λ/4層の遅相軸がなす角度を表す。) - 前記第三工程が、前記複層フィルムを、当該複層フィルムの長手方向に対して45°以下の角度をなす斜め方向に延伸することを含む、請求項1に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
- 前記の角度θ(λ/2)が、27.5°±10°の範囲にある、請求項1又は2に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
- 前記の角度θ(λ/4)が、100°±20°の範囲にある、請求項1~3のいずれか一項に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
- 前記λ/2層が、前記層(A)を延伸して得られた層である、請求項1~4のいずれか一項に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
- 前記λ/4層が、前記層(B)を延伸して得られた層である、請求項1~5のいずれか一項に記載の広帯域波長フィルムの製造方法。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法で広帯域波長フィルムを製造する工程と;
前記広帯域波長フィルムと、長尺の直線偏光フィルムとを貼合する工程と;を含む、円偏光フィルムの製造方法。 - 前記直線偏光フィルムが、当該直線偏光フィルムの長手方向に吸収軸を有する、請求項7に記載の円偏光フィルムの製造方法。
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