特許 5945131 光学多層フィルムの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5945131

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】光学多層フィルムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 47/06 20060101AFI20160621BHJP

   B29C 47/14 20060101ALI20160621BHJP

   G02B 5/26 20060101ALI20160621BHJP

   G02B 5/28 20060101ALI20160621BHJP

   B29L 7/00 20060101ALN20160621BHJP

   B29L 9/00 20060101ALN20160621BHJP

   B29L 11/00 20060101ALN20160621BHJP

【ＦＩ】

   B29C47/06

   B29C47/14

   G02B5/26

   G02B5/28

   B29L7:00

   B29L9:00

   B29L11:00

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-41349(P2012-41349)

(22)【出願日】2012年2月28日

(65)【公開番号】特開2013-176870(P2013-176870A)

(43)【公開日】2013年9月9日

【審査請求日】2015年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002093

【氏名又は名称】住友化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(72)【発明者】

【氏名】金光 昭佳

(72)【発明者】

【氏名】バナジー シャッショティー

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２６８８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３０２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３７４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ４７／００−４７／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数種類の光学材料層が交互に積層されてなる光学多層フィルムの製造方法であって、
溶融樹脂をシート状に加工する複数のマニホールドを有するフィードブロックを用いて、複数種類の溶融樹脂を前記各マニホールドによりシート状に成形し、その状態で前記複数種類の溶融樹脂同士を交互に合流させて積層することにより、１０層〜４００層の溶融樹脂層からなる樹脂積層体を形成する工程と、
Ｔダイを用いて前記樹脂積層体の薄肉化を行うことにより、前記各溶融樹脂層の厚みが３００ｎｍ〜２０００ｎｍである未延伸多層フィルムを形成する工程と、
前記未延伸多層フィルムを加熱延伸することにより、前記光学材料層の総層数が１０層〜４００層であり、前記各光学材料層の厚みが２００ｎｍ以下である前記光学多層フィルムを形成する工程とを含み、
前記樹脂積層体における前記溶融樹脂層の積層数が前記マニホールドの数に対応しており、
前記マニホールドの幅及び厚みが前記溶融樹脂の種類毎に設定されていることを特徴とする光学多層フィルムの製造方法。

【請求項2】

前記樹脂積層体を前記Ｔダイに供給する前に、前記樹脂積層体に対して積層されるスキン層を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載の光学多層フィルムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数種類の光学材料層が交互に積層されてなる光学多層フィルムの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来における光学多層フィルムの製造方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、共押出しフィードブロックとＩＳＧ（境界面形成）装置とを用いて、光学多層フィルムを製造するものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４−２７８３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、多層構造を有する光学多層フィルムを製造するためには、フィルム製造装置における樹脂流路を長く設定する必要があるが、樹脂流路が長くなり過ぎると、各溶融樹脂層間の界面が波状に乱れてしまう。その結果、得られた光学多層フィルムの各光学材料層の層厚の均一性が低下するため、光学多層フィルムの品質が不安定になる。しかし、上記従来技術においては、そのような問題点について何ら考慮されていない。

【0005】

本発明の目的は、光学多層フィルムの各光学材料層の層厚精度を向上させることができる光学多層フィルムの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、複数種類の光学材料層が交互に積層されてなる光学多層フィルムの製造方法であって、溶融樹脂をシート状に加工する複数のマニホールドを有するフィードブロックを用いて、複数種類の溶融樹脂を各マニホールドによりシート状に成形し、その状態で複数種類の溶融樹脂同士を交互に合流させて積層することにより、１０層〜４００層の溶融樹脂層からなる樹脂積層体を形成する工程と、Ｔダイを用いて樹脂積層体の薄肉化を行うことにより、各溶融樹脂層の厚みが３００ｎｍ〜２０００ｎｍである未延伸多層フィルムを形成する工程と、未延伸多層フィルムを加熱延伸することにより、光学材料層の総層数が１０層〜４００層であり、各光学材料層の厚みが２００ｎｍ以下である光学多層フィルムを形成する工程とを含むことを特徴とするものである。

【0007】

このような本発明に係る光学多層フィルムの製造方法においては、複数のマニホールドを有するフィードブロックのみを用いて、１０層〜４００層の溶融樹脂層からなる樹脂積層体を形成することにより、フィルム製造装置における樹脂流路が必要以上に長くなることが防止されるため、各溶融樹脂層間の界面の波状の乱れが低減される。これにより、光学多層フィルムの各光学材料層の層厚精度を向上させることができる。

【0008】

好ましくは、マニホールドの幅及び厚みが溶融樹脂の種類毎に設定されている。この場合には、同じ種類の溶融樹脂をシート状に加工するマニホールドについては、幅及び厚みが全て同じとなる。このため、光学多層フィルムにおいて同じ種類の光学材料層の厚みを均一にすることができる。

【0009】

また、好ましくは、樹脂積層体をＴダイに供給する前に、樹脂積層体に対して積層されるスキン層を形成する工程を更に含む。この場合には、複数種類の光学材料層が交互に積層されてなる各スタック間にスキン層が形成された構造を有する光学多層フィルムや、最下層及び最上層にスキン層が形成された光学多層フィルムを、一連の流れによって容易に製造することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、光学多層フィルムの各光学材料層の層厚精度を向上させることができる。これにより、品質の安定した光学多層フィルムを製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る光学多層フィルムの製造方法の一実施形態によって製造される光学多層フィルムを示す側面図である。

【図2】図１に示した光学多層フィルムの製造工程を示すフローチャートである。

【図3】図２に示した製造工程において使用されるフィードブロックを示す斜視図である。

【図4】図３に示したフィードブロックにおいて溶融樹脂が多層化される様子を示す模式図である。

【図5】図３に示したフィードブロックにおいて樹脂導入路から出た溶融樹脂がマニホールドを流れる様子を示す模式図である。

【図6】図２に示した製造工程において使用されるＴダイを簡略化して示す斜視図である。

【図7】図２に示した製造工程において横延伸機によりフィルムが延伸される様子を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る光学多層フィルムの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

図１は、本発明に係る光学多層フィルムの製造方法の一実施形態によって製造される光学多層フィルムを示す側面図である。同図において、光学多層フィルム１は、例えば液晶表示装置に適用され得る。

【0014】

光学多層フィルム１は、目標反射スペクトルに合致する反射スペクトルを有するように設計されている。目標反射スペクトルは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲のうちの所定の波長範囲における特定の方向に偏光した第１の偏光光を主に反射すると共に、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲において波長に依存せずに、上記特定方向に対して直交する方向に偏光した第２の偏光光を主に透過する。即ち、光学多層フィルム１は、偏光分離機能を有すると共に波長選択機能を有する波長選択性偏光分離フィルムである。なお、上記所定の波長帯域は、例えば赤色波長帯域（４３０ｎｍ≦λ≦４８０ｎｍ）、緑色波長帯域（５１０ｎｍ≦λ≦５６０）及び青色波長帯域（６００ｎｍ≦λ≦６６０ｎｍ）である。

【0015】

光学多層フィルム１は、３つのスタック２を有している。最下層のスタック２の下部及び最上層のスタック２の上部には、保護層（スキン層）３がそれぞれ形成されている。また、各スタック２間には、スペーサ層（スキン層）４がそれぞれ介在されている。ここでは、スタック２の積層方向をｚ方向とし、ｚ方向に直交する方向をｘ方向及びｙ方向としている。

【0016】

スタック２は、２種類の光学材料層５ａ，５ｂがｚ方向に積層された基本ブロック（基本対）５を複数有している。スタック２は、複数の基本ブロック５がｚ方向に積層された積層体であり、光学材料層５ａ，５ｂが交互に積層されてなる構造を有している。各スタック２における光学材料層５ａ，５ｂの合計の総層数は、１０層〜４００層である。なお、３つのスタック２各々の厚みは、目標とする光学多層フィルムの光学特性に応じて適宜調整することができ、同じであっても良いし、異なっていても良い。

【0017】

図２は、上記の光学多層フィルム１の製造工程を示すフローチャートである。図２において、まず２種類の樹脂を準備し、これらの樹脂を別々の押出機（図示せず）により溶融して押し出すことで、２種類の溶融樹脂をフィードブロック１０（図３参照）へ移送する（工程Ｓ１０１）。

【0018】

ここで、樹脂としては、透明な熱可塑性樹脂が使用される。透明な熱可塑性樹脂としては、例えばメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ等）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂）、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂（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等）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリサルホン樹脂等が挙げられる。
これらの樹脂の中から、２種類の樹脂を選定する。

【0019】

このとき、樹脂を多層に形成したときに、互いに良くなじむ（相溶性が良い）樹脂を組み合わせることが、剥がれにくく、乱れの少ない界面が得られるという点で好ましい。例えばＰＭＭＡとＰＣ、ＭＳとＰＣ、ＰＭＭＡとＡＳ等といった組み合わせが挙げられる。

【0020】

さらに、組成の異なる同種の樹脂同士の組み合わせが好ましい。例えばＰＥＮとＰＥＴ、ＰＥＮとＰＥＴＧ、ｃｏＰＥＮとＰＥＴ、ｃｏＰＥＮとＰＥＴＧ、あるいは共重合組成比の異なる２種以上の樹脂の組み合わせであるＭＳ（例えばメタクリル酸メチル／スチレン＝６／４とメタクリル酸メチル／スチレン＝８／２等）、ＰＥＮとｃｏＰＥＮ、ＰＥＴとＰＥＴＧ、ＰＥＴとＰＣＴＧ等の組み合わせが挙げられる。ここで、ＰＥＴＧ、ＰＣＴＧは、ともにＣＨＤＭ（シクロヘキサンジメタノール）変性ＰＥＴで、ＣＨＤＭの比率が異なるものである。ｃｏＰＥＮは、例えば２，６ナフタレンジカルボキシレートメチルエステルとジメチルイソフタレート及びジメチルテレフタレートとエチレングリコールとのコポリマーである。

【0021】

十分な光学特性を持たせるためには、屈折率差が０．０１以上、好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．０８以上となるような組み合わせを選ぶ。

【0022】

また、特定の層に屈折率異方性を付与する場合は、固有複屈折の絶対値が大きい樹脂同士の組み合わせ、固有複屈折の絶対値が大きい樹脂と小さい樹脂との組み合わせ、あるいは固有複屈折の符号（正負）が異なるような樹脂の組み合わせを選ぶ。固有複屈折の絶対値が大きい樹脂としては、ＰＳ、ＰＣ、ＰＥＴ等が挙げられ、固有複屈折の絶対値が小さい樹脂としては、ＰＭＭＡ等が挙げられる。

【0023】

更に十分な屈折率異方性を付与する場合は、結晶性を有する樹脂同士の組み合わせ、あるいは結晶性を有する樹脂と結晶性が殆ど無い樹脂との組み合わせを選ぶ。結晶性を有する樹脂としては、ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）、ＰＥＮ、ＰＥＴ等が挙げられる。結晶性が殆ど無い樹脂としては、ＰＭＭＡ、ＰＳ、ＰＣ、ＰＣＴＧ、ＰＥＴＧが挙げられる。

【0024】

押出機としては、一般的なものが使用される。具体的には、押出機は、特に図示はしないが、回転により個体粒状または溶融状態の樹脂を混練するスクリューと、このスクリューに樹脂を供給するためのホッパーと、スクリューを覆うように設けられ、樹脂を加熱するヒータ部を有する筒状のシリンダーとを有している。樹脂を十分に混練する必要がある場合は、１つのシリンダー内に２つのスクリューが配置された二軸押出機が使用される。

【0025】

次いで、別々の押出機から供給された２種類の溶融樹脂をフィードブロック１０（図３参照）によりシート状に加工して積層することにより、２層の溶融樹脂層が交互に複数ずつ積層されてなる樹脂積層体を形成する（工程Ｓ１０２）。

【0026】

フィードブロック１０は、図３に示すように、押出機と接続された複数のマニホールド１１を有している。マニホールド１１は、押出機と樹脂導入路（図示せず）を介して接続された主マニホールド１２と、押出機と樹脂導入路１３を介して接続されると共に、主マニホールド１２と一体化された複数の合流マニホールド１４とからなっている。合流マニホールド１４は、略屈曲形状をなしている。互いに隣り合うマニホールド１１は、異なる押出機と接続されている。つまり、互いに隣り合うマニホールド１１には、異なる種類の溶融樹脂が供給される。

【0027】

マニホールド１１の幅及び厚みは、マニホールド１１を通る溶融樹脂の種類毎に設定されている。従って、同種類の溶融樹脂が通るマニホールド１１については、幅及び厚み、つまり形状が全て同じとなる。なお、溶融樹脂の種類にかかわらず、全てのマニホールド１１の幅及び厚みを等しくしても良い。

【0028】

図４に示すように、主マニホールド１２に供給された溶融樹脂Ｊ_１は、主マニホールド１２内で平たくシート状に成形される。図４及び図５に示すように、複数の合流マニホールド１４のうち最も上流側に位置する合流マニホールド１４に供給された溶融樹脂Ｊ_２は、当該合流マニホールド１４内で平たくシート状に成形された状態で、シート状の溶融樹脂Ｊ_１に合流する。また、その合流マニホールド１４よりも一つ下流側に位置する合流マニホールド１４に供給された溶融樹脂Ｊ_１は、当該合流マニホールド１４内で平たくシート状に成形された状態で、シート状の溶融樹脂Ｊ_２に合流する。さらに、その合流マニホールド１４よりも一つ下流側に位置する合流マニホールド１４に供給された溶融樹脂Ｊ_２は、当該合流マニホールド１４内で平たくシート状に成形された状態で、シート状の溶融樹脂Ｊ_１に合流する。以下、シート状の溶融樹脂層Ｊ_１，Ｊ_２同士が順次合流して積層されていく。

【0029】

これにより、溶融樹脂層Ｊ_１，Ｊ_２が複数ずつ交互に積層されてなる樹脂積層体が形成されることとなる。このとき、フィードブロック１０によって溶融樹脂層Ｊ_１，Ｊ_２の合計層数が１０層〜４００層となるような樹脂積層体が形成される。なお、溶融樹脂層Ｊ_１，Ｊ_２の厚みの比率は、２つの押出機から供給される各溶融樹脂の吐出量の比率を変えることで、制御することができる。

【0030】

次いで、フィードブロック１０から送られてきた樹脂積層体をＴダイ２０（図６参照）に通過させることにより、各溶融樹脂層の幅及び厚みが所望値となるように樹脂積層体を広幅化及び薄肉化して未延伸多層フィルムを形成する（工程Ｓ１０３）。このとき、各溶融樹脂層の厚みが３００ｎｍ〜２０００ｎｍとなるような未延伸多層フィルムを形成する。

【0031】

Ｔダイ２０は、図６に示すように、フィードブロック１０より供給された樹脂積層体を導入する樹脂導入部２１と、この樹脂導入部２１に導入された樹脂積層体の幅を広げると共に樹脂積層体の厚みを薄くするマニホールド／プリランド部２２と、このマニホールド／プリランド部２２の下流側に設けられ、Ｔダイ２０から押し出される未延伸多層フィルムの厚みを調整するダイリップ部２３とを有している。

【0032】

ここで、得られるフィルムの厚み精度を確保するためには、マニホールド／プリランド部２２及びダイリップ部２３の寸法精度が重要となる。一つの層の設計厚さに対し、厚みの振れ幅を５０ｎｍ以下に抑えることが好ましく、その時のマニホールド／プリランド部２２及びダイリップ部２３の寸法精度は、厚みの振れ幅に対して概ね１／１０〜１／５程度に設定することが好ましい。つまり、マニホールド／プリランド部２２及びダイリップ部２３の寸法精度は、５ｎｍ〜１０ｎｍ以下の振れ幅に抑えることが好ましい。これ以上の振れ幅があると、フィルム面内で透過光の色ムラが顕著に表れるようになる。

【0033】

さらに、フィルムの厚み精度を安定的に維持するためには、Ｔダイ２０の温度制御が重要となる。この場合、例えばダイリップ部２３の温度バラツキ（フィルム幅方向及び経時変化）を１０℃以下、好ましくは５℃以下とする。

【0034】

次いで、Ｔダイ２０により形成された未延伸多層フィルムを加熱延伸することにより、上記の各光学材料層５ａ，５ｂの厚みが２００ｎｍ以下のスタック２を形成する（工程Ｓ１０４）。加熱延伸法としては、縦延伸、横延伸及び同時二軸延伸がある。

【0035】

縦延伸では、加熱ロールでフィルムを所定の温度に制御した状態で、低速回転の延伸ロールと高速回転の延伸ロールとの間でフィルムを流れ方向に延伸する。このとき、主に各延伸ロールの回転速度（比）を調節することにより、所望の延伸倍率を得ることができる。また、複数の延伸ロールを使用し、徐々に延伸倍率を上げることにより所望の倍率にする多段延伸法を用いることもできる。さらに、各延伸ロール間の距離により、各延伸ロール間での冷却速度を調節することができる。また、冷却温度をより精密に制御するために、赤外線ヒータ等の外部熱源を用いて保温することもできる。

【0036】

横延伸では、例えば図７に示すような横延伸機２４が使用される。横延伸機２４は、フィルムＦの両端部を保持する複数のクリップ２５と、フィルムＦを加熱する熱風循環加熱炉（図示せず）とを有している。フィルムＦの両端部が複数のクリップ２５により保持された状態で、フィルムＦが熱風循環加熱炉に送られる。そして、フィルムＦの進行方向に向かって幅が広がるように設置されたレール２６の上をクリップ２５が走行することにより、フィルムＦが幅方向に延伸されるようになる。このとき、各レール２６間の幅を調整することで、所望の延伸倍率を得ることができる。

【0037】

縦延伸の後に横延伸を行うことで、逐次的に二軸延伸を行うことが可能であるが、横延伸に用いられるクリップをパンタグラフ方式等にすることにより、縦横同時二軸延伸が可能である。同時二軸延伸を行う際は、パンタグラフ方式のクリップを用い、更に横延伸における熱風循環炉の入口のクリップ走行速度よりも熱風循環炉の出口のクリップ走行速度を速くする。このとき、各レール間の幅及びクリップ走行速度差を調整することで、縦横それぞれ所望の延伸倍率を得ることができる。

【0038】

以上により、光学材料層５ａ，５ｂの総層数が１０層〜４００層であり、各光学材料層５ａ，５ｂの厚みが２００ｎｍ以下であるスタック２が製造される。

【0039】

このとき、樹脂積層体がＴダイ２０に導かれる前に、樹脂積層体に対して積層されるスキン層を形成する溶融樹脂を専用の樹脂流路を介してＴダイ２０に供給することにより、複数のスタック２とスキン層３，４とが積層されてなる光学多層フィルム１を一括して製造しても良い。スキン層を形成する溶融樹脂としては、溶融樹脂層を形成する溶融樹脂と同様に、透明な熱可塑性樹脂（前述）が使用される。この場合には、複数のスタック２を別々に作製してからスタック２にスキン層３，４を積層する場合と異なり、光学多層フィルム１を一連の流れで容易に製造することができる。

【0040】

以上のように本実施形態にあっては、フィードブロック１０のみを使用して、溶融樹脂層の総層数が１０層〜４００層という比較的少ない樹脂積層体を形成するようにしたので、溶融樹脂の流路を必要以上に長く設定しなくて済む。このため、各溶融樹脂層間の界面が波状に乱れることが少なくなり、各溶融樹脂層の層膜の均一性低下が防止される。これにより、光学多層フィルム１の各光学材料層５ａ，５ｂの層厚精度を向上させることができる。このように本実施形態によれば、品質の安定した光学多層フィルム１を簡便なプロセスで製造することができる。また、フィードブロック１０のみによって溶融樹脂層を多層化するので、フィルム製造装置の構成を簡素化し、低コスト化を図ることができる。

【0041】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、異なる２種類の光学材料層５ａ，５ｂを交互に積層してなる光学多層フィルム１を製造したが、特にそれには限られず、異なる３種類以上の光学材料層を交互に積層してなる光学多層フィルムを製造しても良い。

【符号の説明】

【0042】

１…光学多層フィルム、２…スタック、３…保護層（スキン層）、４…スペーサ層（スキン層）、５ａ，５ｂ…光学材料層、１０…フィードブロック、１１…マニホールド、１２…主マニホールド、１４…合流マニホールド、２０…Ｔダイ、Ｊ_１，Ｊ_２…溶融樹脂層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】