説明

熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる光学補償フィルム

【課題】
本発明は、Nz係数がNz<1を満たし、三次元屈折率が制御された光学補償フィルムを提供すること。
【解決手段】
ガラス転移温度(Tg)が110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定した溶融張力(MT)が0.8g〜2.5gである熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる光学補償フィルムであって、フィルム面内の屈折率が最大となる方向をX軸、X軸に垂直な方向をY軸、フィルムの厚さ方向をZ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をnx、ny、nzとした場合に、下記の数1で表わされるNz係数が1未満であることを特徴とする光学補償フィルム。
【数1】



【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は広視野角特性に優れた熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる光学補償フィルム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置の画質を向上させるために高分子材料からなる光学補償フィルムが使用されている。このような光学補償フィルムは高分子材料からなるフィルムを延伸加工して製造されている。
【0003】
従来より、フィルム面内の屈折率が最大となる方向をX軸、X軸に垂直な方向をY軸、フィルムの厚さ方向をZ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をnx、ny、nzとした場合に、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)により表されるNz係数がNz<1を満たす光学補償フィルムは、光学特性がよいことは知られている。このような特性を満たすためには、三次元屈折率を制御する必要があり、高分子材料としてポリカーボネート樹脂を用いた光学補償フィルムはNz係数を所望の値に制御できることも知られていた。しかしながら近年、液晶テレビなどの液晶パネルの大型化に伴い画質の低下がより顕著に現れるという問題があった。すなわち、ポリカーボネート樹脂は光弾性係数が大きいのでそれを用いた光学補償フィルムはNz係数を所望の値に制御できるものの、温度変化や湿度変化等に伴う材料の伸縮により発生する微小な応力によって透過光の複屈折の変化率が大きいという問題を有していた。したがって、温度や湿度の変化があっても位相差変化率の小さな光学フィルム材料が求められるようになってきた。
【0004】
上記問題点を解決するために光弾性係数が小さい樹脂からなる光学補償フィルムが検討されてきた。例えば、三次元複屈折率を制御出来、光弾性係数が小さい光学補償フィルムとして、ポリカーボネート系樹脂とスチレン系樹脂を含有させることで両特性を備える光学補償フィルムが開示されている(特許文献1)。しかしながら、スチレン系樹脂は耐光性が悪いため、光学補償フィルムとして使用されるには好ましくない。また、スチレン系樹脂は焼却処理した際に有害な副生成物質を発生させ、一方で異なった高分子材料を配合すると、リサイクル出来ず、近年問題となっている環境汚染の点でも好ましくない。
【0005】
一方、光弾性係数が小さい高分子材料として、熱可塑性ノルボルネン系樹脂が知られている(例えば特許文献2)。しかしながら、熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる高分子フィルムは延伸加工によって付与できる位相差が小さいため三次元屈折率を制御するのは困難であった。
【0006】
【特許文献1】特開2005−31626公報
【特許文献2】特開2003−238705公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、従来困難とされていた光弾性係数の小さい熱可塑性ノルボルネン系樹脂を用いて広視野角特性を有する光学補償フィルムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者等は上記した課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の熱可塑性ノルボルネン系樹脂を使用すれば、Nz係数がNz<1を満たし、且つ熱可塑性ノルボルネン系樹脂の特徴である光弾性係数、および全光線透過率に優れる光学補償フィルムを得られることを見いだし本発明に至った。
ここで本発明に用いる特定の熱可塑性ノルボルネン系樹脂とは、ガラス転移温度(Tg)が110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定した溶融張力(MT)が0.8g〜2.5gである熱可塑性ノルボルネン系樹脂のことである。
【0009】
すなわち本発明は、次の三次元屈折率が制御された熱可塑性ノルボルネン系光学補償フィルムである。
(1)
ガラス転移温度(Tg)が110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定した溶融張力(MT)が0.8g〜2.5gである熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる光学補償フィルムであって、フィルム面内の屈折率が最大となる方向をX軸、X軸に垂直な方向をY軸、フィルムの厚さ方向をZ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をnx、ny、nzとした場合に、下記の数1で表わされるNz係数が1未満であることを特徴とする光学補償フィルム。
【数1】

(2)
前記熱可塑性ノルボルネン系樹脂が(A)8−メチル−8メトキシカルボニルテトラシクロ〔4.4.0.12.5.17.10〕−3−ドデセンと(B)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エンもしくは5−フェニルビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エンとの開環共重合体の水素添加物からなることを特徴とする(1)記載の光学補償フィルム。
(3)
(A)と(B)の成分比が(A)を100重量部に対して、(B)が20〜100重量部であることを特徴とする(2)記載の光学補償フィルム。
(4)
ガラス転移温度(Tg)が110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定した溶融張力(MT)が0.8g〜2.5gである熱可塑性ノルボルネン系樹脂を溶融押出して原反フィルムを製造した後、一軸延伸し、次いで少なくとも片面に熱収縮性フィルムを、該熱収縮性フィルムの熱収縮軸方向が一軸延伸された該原反フィルムの延伸軸と直交するように貼合し、しかる後に熱収縮させることを特徴とする光学補償フィルムの製造方法。
(5)
(1)乃至(3)のいずれかに記載の光学補償フィルムと、偏光板とが積層されていることを特徴とする楕円偏光板。
(6)
(1)乃至(3)のいずれかに記載の光学補償フィルム、または(5)記載の楕円偏光板が積層されていることを特徴とする画像表示装置。
【発明の効果】
【0010】
本発明においては、特定のガラス転移温度、溶融張力を有する熱可塑性ノルボルネン系樹脂を使用することで溶融押出、延伸加工が容易になり三次元複屈折率を制御してNz係数がNz<1を満たす光学補償フィルムを提供することが可能となった。したがって、液晶表示装置として使用した場合に画質、とりわけ上下左右方向からの視野角特性を向上することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の光学補償フィルムはNz係数がNz<1を満たし液晶表示装置の画質を向上させる広視野角特性を有している。よって、本発明の光学補償フィルムや光学補償フィルムと偏光板とが積層されている楕円偏光板は、画像表示装置において好適に用いられる。Nz係数がNz>1の場合には広視野角特性を実現することが出来ない。さらにはNz係数が−1<Nz<1を満たすことが上下左右方向からの視野角特性を有する点でより好ましい。したがって、既存の液晶駆動方式、例えばTN、STN、IPSモード等の光学補償フィルムとしても利用できるが、特にNz係数が−1<Nz<1を満たす光学補償フィルムはIPSモードの液晶表示装置に好適であり、広視野角特性を向上することが出来る。
【0012】
本発明においては、ガラス転移温度(Tg)が110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定した溶融張力(MT)が0.8g〜2.5gである熱可塑性ノルボルネン系樹脂を使用する必要がある。MTが0.8g未満の場合は、溶融法にてキャストされた溶融樹脂の張力が弱いために引き取りするのが困難であり、MTが2.5gを越えると、溶融張力は高く引き巻取りは出来るが、伸長が小さいため成形条件幅が狭くなり製造し難いといった問題が生じる。また、Tダイから出た溶融樹脂のネックインが大きくフィルム端部の厚み精度が悪くなり、ひいてはフィルム全体に厚み斑が生じるといった問題が生じる。
【0013】
上記性質をもつ熱可塑性ノルボルネン系樹脂としては、例えば(A)と(B)との開環共重合体の水素添加物からなる熱可塑性ノルボルネン系樹脂であり、(A)成分と(B)成分の成分比によって制御でき、より最適な成分量は(A)100重量部に対して、(B)20〜100重量部、好ましくは40〜70重量部である。ただし、(A)は、8−メチル−8メトキシカルボニルテトラシクロ〔4.4.0.12.5.17.10〕−3−ドデセンである。(B)は、ビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エンもしくは5−フェニルビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エンである。(B)成分が20重量部未満では、ガラス転移温度が150℃を超え、製造した光学補償フィルムが脆く機械的物性の低下が生じ好ましくない。また(B)成分が100重量部を超えると、逆にガラス転移温度が110℃未満となり、液晶表示装置に使用される光源(バックライト)の熱により歪が生じるため光学補償フィルムとしては好ましくない。
【0014】
本発明で用いる熱可塑性ノルボルネン系樹脂には、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の慣用される種々の添加剤を含有することができる。
【0015】
上記高分子フィルムを製造する手段は特に制限されないが、例えば、溶融押出キャスト法、流延キャスト法にて製造できる。特に溶融押出キャスト法により製造することが溶剤等を使用しないために環境負荷の無い点でより好ましい。
【0016】
従来ノルボルネン系樹脂は流延キャスト法により製造されてきたが、本発明においては、上記した(A)、(B)からなる共重合体からなる熱可塑性ノルボルネン系樹脂を用いることで容易にTgを制御できるため、溶融押出キャスト法にて、樹脂を劣化させない比較的低温度で製造できる。より好ましい製造温度は250℃〜280℃の範囲であり、樹脂の劣化による欠点物を低減できる。
【0017】
また、上記高分子フィルムを長手方向、または幅方向に延伸加工する手段は特に制限されないが、例えばロールを用いた縦延伸、テンターを用いた横延伸等が挙げられる。
【0018】
高分子フィルムの延伸温度は用いる樹脂のTg−30℃〜Tg+30℃の範囲であり、より好ましくはTg−10℃〜Tg+10℃である。延伸温度が低いと延伸加工時にフィルムが裂ける、割れるといった問題が起こり、延伸温度が高いと得られたフィルムの厚み斑が大きくなり易い等の問題を生じる。
【0019】
高分子フィルムの延伸倍率は得ようとするフィルム面内のリターゼーション(Re)により設定する。好ましいRe値は80nm〜450nmであり、より好ましくは100nm〜300nmである。ついで、延伸軸に熱収縮性フィルム(上述したRe値が80nm〜450nmのフィルムを熱収縮性フィルムとして使用することができる)を直交に貼合わせた後、加熱収縮加工を行う。この際に、従来の熱可塑性ノルボルネン系樹脂では、厚み方向の複屈折率nzが発現しにくかったために所望の光学特性をもつ光学補償フィルムを得ることができなかったが、上記の範囲にあるRe値をもつ本発明の熱可塑性ノルボルネン系樹脂を使用することで−1<Nz<1を満たす広視野角特性に優れた光学補償フィルムを得ることが出来る。
【0020】
加熱収縮加工方法は特に制限されないが、例えば上記した長手方向に延伸した高分子フィルムと幅方向に延伸した高分子フィルムを接着剤にて延伸軸方向が直交となるよう貼合わせた後、テンター等の装置を用い加熱収縮加工したのち、貼合わせたフィルムを剥がすことにより製造出来る。
【0021】
本発明の光学補償フィルムは、ノルボルネン骨格を持つ熱可塑性ノルボルネン系樹脂を用いているため、光弾性係数が10×10−12/N以下である。これは、従来の光学補償フィルムに使われているポリカーボネート系樹脂に比べると非常に小さいので、太陽光、あるいはバックライトの熱により応力を受けても、屈折率の変化が小さいという特徴を有している。
【0022】
また、本発明の光学補償フィルムの全光線透過率は90%以上であり、より好ましくは95%以上である。全光線透過率が90%より低いと透明性が失われているため光学用途のフィルムとしては好ましくない。
【実施例】
【0023】
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
尚、Tg、MT及びnx、ny、nz、Reを下記に従って評価した。
<ガラス転移点:Tg>
島津製作所製 DSCにて測定した。
<溶融張力:MT>
東洋精機社製 キャピログラフにより、ノズル径1mmφ、ノズル長10mm、流入角度180度、Tg+125℃の温度で、押出速度15mm/分、引取速度15m/分、ダイ出口から張力検出器のVプーリー下端までの距離40cmの条件で張力を測定した値である。
<屈折率:nx、ny、nz>
王子計測機器株式会社製KOBRA−21ADH 自動複屈折装置により、入射角(λ)=590nmにおける屈折率を測定。
<リターゼーション:Re>
得られた屈折率値と光学フィルム厚み(d:nm)からリターゼーション(Re)を求めた。
<Nz係数>
得られた屈折率値からNz=(nx−nz)/(nx−ny)を求めた。
【0024】
実施例1〜3、比較例1〜2
(A)8−メチル−8メトキシカルボニルテトラシクロ〔4.4.0.12.5.17.10〕−3−ドデセンと(B)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エンの成分比が表1の通りである開環共重合体の水素添加物から成る熱可塑性ノルボルネン系樹脂を使用して光学補償フィルムを製造した。
まず、上記熱可塑性ノルボルネン系樹脂を溶融押出キャスト法にて高分子フィルムを製造し、次に、得られた高分子フィルムを厚み45μm、Re100nmになるように縦延伸して延伸フィルムを得た。
更に、得られた延伸フィルムの片面に熱収縮性フィルム(上記熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる延伸フィルム)を熱収縮性フィルムの延伸軸方向と得られた延伸フィルムの延伸軸が直交となるように接着剤にて貼合わせた後、加熱収縮加工した。
そして熱収縮性フィルムを剥離除去し、厚み50μm、Re140nmの光学補償フィルムを作成し、得られたフィルムの各特性を評価した。この結果を表1に示す。
比較例3
現在、市販されている熱可塑性ノルボルネン系樹脂(商品名:ゼオノア、日本ゼオン社製)を使用して光学補償フィルムを得た。まず、上記熱可塑性ノルボルネン系樹脂を溶融押出キャスト法にて高分子フィルムを製造し、次に、得られた高分子フィルムを厚み45μm、Re100nmになるように縦延伸して延伸フィルムを得た。
更に、得られた延伸フィルムの片面に熱収縮性フィルム(上記熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる延伸フィルム)を熱収縮性フィルムの延伸軸方向と得られた延伸フィルムの延伸軸が直交となるように接着剤にて貼合わせた後、加熱収縮加工した。
そして熱収縮性フィルムを剥離除去し、厚み50μm、Re140nmの光学補償フィルムを作成し、得られたフィルムの各特性を評価した。この結果を表1に示す。
【0025】
【表1】

【0026】
表1から明らかなように、Tgが110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定したMTが0.8〜2.5gである本発明の実施例1、実施例2及び実施例3では、Nz係数が1未満である光学補償フィルムが得られた。
ただし、実施例3については、実施例1および実施例2に比べると多少光学特性が悪くなるので、好ましいとはいえないが、実用上特に問題はない。
更に、比較例1の熱可塑性ノルボルネン系樹脂は、溶融キャストTダイ法にて製造する際の温度が300℃を超えるので得られた高分子フィルムに欠点物(ゲル状欠点等)が多く光学補償フィルムとして使用するには好ましくなかった。また光学補償フィルムの厚み方向の複屈折率が所望の値を得ることができなかった。
また、比較例2の熱可塑性ノルボルネン系樹脂は、流動性が高すぎて、Tg+125℃の時のMTが測定できなかった。そして、フィルム化時に流動性が高すぎて厚みが一定なフィルムを得られなかった。
現在、市販されている熱可塑性ノルボルネン系樹脂(商品名:ゼオノア、日本ゼオン社製)を使用した比較例3は、MTが低いものの、フィルム化は可能であった。しかしながら光学補償フィルムの厚み方向の複屈折率が所望の値を得ることができなかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス転移温度(Tg)が110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定した溶融張力(MT)が0.8g〜2.5gである熱可塑性ノルボルネン系樹脂からなる光学補償フィルムであって、フィルム面内の屈折率が最大となる方向をX軸、X軸に垂直な方向をY軸、フィルムの厚さ方向をZ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をnx、ny、nzとした場合に、下記の数1で表わされるNz係数が1未満であることを特徴とする光学補償フィルム。
【数1】

【請求項2】
前記熱可塑性ノルボルネン系樹脂が(A)8−メチル−8メトキシカルボニルテトラシクロ〔4.4.0.12.5.17.10〕−3−ドデセンと(B)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エンもしくは5−フェニルビシクロ〔2.2.1〕ヘプト−2−エンとの開環共重合体の水素添加物からなることを特徴とする請求項1記載の光学補償フィルム。
【請求項3】
(A)と(B)の成分比が(A)を100重量部に対して、(B)が20〜100重量部であることを特徴とする請求項2記載の光学補償フィルム。
【請求項4】
ガラス転移温度(Tg)が110℃〜150℃であり、かつTg+125℃で測定した溶融張力(MT)が0.8g〜2.5gである熱可塑性ノルボルネン系樹脂を溶融押出して原反フィルムを製造した後、一軸延伸し、次いで少なくとも片面に熱収縮性フィルムを、該熱収縮性フィルムの熱収縮軸方向が一軸延伸された該原反フィルムの延伸軸と直交するように貼合し、しかる後に熱収縮させることを特徴とする光学補償フィルムの製造方法。
【請求項5】
請求項1乃至3のいずれかに記載の光学補償フィルムと、偏光板とが積層されていることを特徴とする楕円偏光板。
【請求項6】
請求項1乃至3のいずれかに記載の光学補償フィルム、または請求項5記載の楕円偏光板が積層されていることを特徴とする画像表示装置。

【公開番号】特開2007−17816(P2007−17816A)
【公開日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−201029(P2005−201029)
【出願日】平成17年7月11日(2005.7.11)
【出願人】(000206473)大倉工業株式会社 (124)
【Fターム(参考)】