技术领域本发明涉及光学膜和制造光学膜的溶液制膜方法。
背景技术：
近年来，液晶显示装置(LCD，liquidcrystaldisplay)得到普及。该液晶显示装置具有低耗电、薄型等特点，被利用到从家用电视那样的大型机器到笔记本电脑的显示器或数码相机、手机等小型机器的各种各样的机器中。在这样的液晶显示装置中，以背光照亮液晶面板的背光方式得到普及。背光方式的液晶显示装置的一般结构具备根据电信号使光的透射率变化的液晶面板和从其背后照射光的光源单元(背光)。液晶面板由正交尼科尔配置的一对偏振片和夹持在它们之间使透射的光的偏振状态变化的液晶单元构成。此外，光源单元由荧光管、LED(LightEmittingDiode)等光源、和为了将液晶面板的整面均匀地照亮而使来自光源的光发生散射并扩散的扩散片或用于使正面亮度提高的被称为所谓的BEF(BrightnessEnhancementFilm)的亮度增强片等构成。这样，液晶显示装置由多个部件构成，为了使液晶显示装置进一步薄型化，通过使各个部件更薄来应对。例如，大多作为偏振片的保护膜使用的纤维素酰化物膜近年来也越来越薄。作为所述亮度增强片，多使用棱镜片。该棱镜片使从光源斜向射出的光向液晶面板的法线方向偏向。作为在一个面上以一定的间隔形成有截面为三角形的多个棱镜的棱镜片，可分类为：使形成有棱镜的面(以下称为棱镜面)的朝向面向液晶面板侧(与光源相反的一侧)配置的折射型棱镜片(所谓的向上棱镜片)和使棱镜面面向光源侧的全反射型棱镜片(所谓的向下棱镜片)。向上棱镜片在从与棱镜面相反的一侧的面入射的光线从棱镜的斜面射出时，使该光线向液晶面板的法线方向折射。另一种的向下棱镜片使从棱镜的一个斜面入射进入到棱镜内部的来自光源的光线在另一个斜面向液晶面板的法线方向发生全反射而射出。此外，例如日本特开2009-157029号公报中记载的那样，已知有使棱镜形成于内部的光学膜。此外，作为在内部形成有图形的光学元件，例如日本特开2005-173057号公报中记载的那样，有在玻璃上通过紫外线固化的两种树脂层叠、在两种树脂的界面上形成有衍射光栅的图形的光学元件。此外，作为在内部形成了棱镜的光学膜的制造方法，例如日本特开2009-157029号公报中记载的那样，提出了如下方法：将电离放射线固化树脂挤压到形成有棱镜的表面并转印后，通过照射电离放射线使电离放射线固化树脂固化，从而形成光学元件。作为在内部形成有图形的光学元件的制造方法，例如日本特开2005-173057号公报中记载的那样，提出了如下方法：通过在构成光学元件的一部分的玻璃板与形成有图形的模具之间夹持第一紫外线固化型树脂从而对该树脂赋予图形，在该第一紫外线固化型树脂的图形面放置第二紫外线固化型树脂并加压来形成光学元件。但是，即使使各个部件变薄，液晶显示装置的薄型化也有限。此外，使所述纤维素酰化物膜进一步变薄时，在制作偏振片时存在操作性(处理性)变差的问题。此外，使棱镜片变薄时，棱镜片的弯曲变大，在制作偏振片时产生问题。因此，期望通过使纤维素酰化物膜一并具有棱镜片的亮度提高功能来减少液晶显示装置的部件数而有助于薄型化。根据日本特开2009-157029号公报中记载的制造方法，电离放射线固化树脂有时无法进入棱镜的图形的凹部，会形成微小的空隙，该方法称不上是可靠的制造方法。同样地，根据日本特开2005-173057号公报中记载的制造方法，第二紫外线固化型树脂有时无法进入第一紫外线固化型树脂的图形的凹部，会形成微小的空隙，该方法称不上是可靠的制造方法。日本特开2005-173057号公报中记载的制造方法还由于难以连续地制造，从而无法制造作为例如棱镜片的材料的长条状的光学膜。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供具有作为偏振片的保护膜的功能和亮度提高功能的光学膜、以及能够以长条状制造该光学膜的溶液制膜方法。本发明的光学膜具备纤维素酰化物层和固化层。纤维素酰化物层具有成为光学膜的一个膜面的一面，含有纤维素酰化物。固化层具有成为光学膜的另一个膜面的一面，由透明的热固化树脂在纤维素酰化物层的另一面上形成，比纤维素酰化物层的折射率高，在与纤维素酰化物层的界面上具有多个棱镜。优选纤维素酰化物为三醋酸纤维素。优选热固化树脂的折射率为1.50以上且2.20以下的范围。优选热固化树脂为通过具有含有烯键式不饱和键的聚合性基团的热固性化合物的热固化而生成的树脂。优选热固性化合物在1分子中具有至少2个上述的聚合性基团。优选光学膜配置在具有液晶单元和2片偏振膜的液晶显示装置的光源侧的偏振膜上，以与该偏振膜的光源侧密合的状态设置。本发明的溶液制膜方法包括下述的第一工序、第二工序、第三工序以及第四工序，制造具有多个棱镜的光学膜。第一工序通过在行进的流延支撑体上连续地流延第一胶浆和第二胶浆，形成由第一胶浆形成的第一层和由第二胶浆形成的第二层层叠而成的流延膜；所述第一胶浆含有纤维素酰化物和第一溶剂，所述第二胶浆含有纤维素酰化物、用于通过热固化而生成折射率比纤维素酰化物高的透明的热固化树脂的热固性化合物和第二溶剂。第二工序通过将流延膜以残存有第一溶剂和第二溶剂的状态从流延支撑体剥离而形成湿膜。第三工序利用在圆周面上沿圆周方向交替形成有在流延膜的宽度方向上延伸的截面为三角形的多个凹部和凸部的形状赋予辊，从第二层侧对运送中的流延膜或湿膜进行挤压，从而在第二层上连续地形成多个棱镜。第四工序通过将经过第三工序、残留溶剂量相对于固体成分为300％以下的流延膜或湿膜边加热边运送至少15分钟，使热固性化合物在多个棱镜上渗出，将流延膜或湿膜干燥使热固性化合物固化。优选第四工序将流延膜或湿膜加热并保持在140℃以上且200℃以下的范围内的温度。优选第四工序通过在调节了温度的气氛中运送从而对流延膜或湿膜进行加热。优选热固化树脂的折射率为1.50以上且2.20以下的范围。优选热固性化合物的分子量为250以上且2000以下的范围内。优选热固性化合物具有含有烯键式不饱和键的聚合性基团，更优选在1分子中具有至少2个该聚合性基团。本发明的光学膜除了具有作为偏振片的保护膜的功能之外，还具有提高亮度的功能。此外，根据本发明的溶液制膜方法，能够以长条状地制造一并具有作为偏振片的保护膜的功能和亮度提高功能的光学膜。附图说明通过参照附图，阅读优选的实施例的详细说明，本领域技术人员能够容易地理解上述目的、优点。图1为表示使用实施了本发明的棱镜片的液晶显示装置的构成的一例的说明图。图2为表示棱镜片的外观的立体图。图3为棱镜片的截面图。图4为表示实施了本发明的溶液制膜设备的概略的说明图。图5为表示形状赋予装置的结构的说明图。图6为形状赋予辊的周面的截面图。图7为湿膜和光学膜的说明图。图8为表示溶液制膜设备的概略的说明图。符号说明10液晶显示装置13液晶单元15a偏振膜16棱镜片21纤维素酰化物层22固化层22a棱镜30溶液制膜设备31、32第一、第二胶浆33光学膜35形状赋予装置40加热室43湿膜50流延膜具体实施方式图1中，液晶显示装置10具备液晶面板11和光源单元12。液晶面板11由液晶单元13和2片偏振片14、15构成。液晶单元13是在透明的玻璃基板之间密封液晶而成的，通过在各玻璃基板的内表面上形成的透明电极之间施加电压，使透过的光的偏振状态变化。偏振片14和偏振片15以相互成正交尼科尔的状态配置，在该偏振片14和偏振片15之间配置液晶单元13。由此，通过液晶单元13使透过偏振片15的直线偏振光的照明光的偏振状态按照每个像素变化，调节透过偏振片14的光量而显示图像。偏振片14由偏振膜14a和在其两面上粘贴的一对保护膜14b、14c构成。偏振片15由偏振膜15a、保护膜15b和棱镜片16构成。保护膜15b粘贴在偏振膜15a的液晶单元13侧的面上。棱镜片16是从使用后述的溶液制膜方法制造的光学膜33(参照图4)切成片状而得到的，由纤维素酰化物层21和固化层22构成。该棱镜片16粘贴在偏振膜15a的光源单元12侧的面上，作为偏振膜15a的保护膜和用于提高亮度的全反射型棱镜片(向上棱镜片)发挥功能。另外，棱镜片16的详细内容使用其它的附图在后面叙述。光源单元12为从背后将液晶面板11照亮的单元，是由光源灯17、导光板18、反射膜19构成的边缘照明方式的单元。光源灯17使用例如棒状的荧光管或线性排列的多个LED(lightemittingdiode，发光二极管)，以沿楔形的导光板18的端部(边缘)的方式配置。从该光源灯17放射出的照明光直接或被反射板17a反射而从导光板18的端部入射到内部。导光板18使入射的照明光通过在其内部反射而从与液晶面板11大致相同大小的射出面18a向相对于液晶面板11的法线具有倾斜角的斜方向射出。反射膜19使从导光板18的与液晶面板11相反侧的面射出的照明光反射而返回导光板18。如图2所示，棱镜片16为纤维素酰化物层21和固化层22层叠而成的一体结构。纤维素酰化物层21由纤维素酰化物形成，除了纤维素酰化物之外，也可以含有防劣化剂、紫外线吸收剂(UV剂)等添加剂。该实施方式中，作为纤维素酰化物，使用TAC(三乙酰基纤维素、三醋酸纤维素)。但是，也可以为其它的纤维素酰化物替代TAC。即，也可以为其它的酰基替代乙酰基。纤维素酰化物中，在酰基取代纤维素的羟基的取代度满足下述式(I)～(III)时，本发明特别有效。式(I)～(III)中，A和B表示酰基相对于纤维素的羟基中的氢原子的取代度，A为乙酰基的取代度，B为碳原子数为3～22的酰基的取代度。另外，纤维素酰化物的总酰基取代度Z为用A+B求出的值。(I)2.7≤A+B≤3.0(II)0≤A≤3.0(III)0≤B≤2.9此外，使用用酰基取代纤维素的羟基的取代度满足下述式(IV)的DAC(二乙酰基纤维素、二醋酸纤维素)来替代TAC、或与TAC一起使用时，本发明特别有效。(IV)2.0≤A+B＜2.7从延迟(retardation)的波长分散性的观点出发，优选在满足式(IV)的同时，DAC的乙酰基的取代度A、和碳原子数为3以上且22以下的酰基的取代度的合计B满足下述式(V)和(VI)。(V)1.0＜A＜2.7(VI)0≤B＜1.5构成纤维素的β-1,4键合的葡萄糖单元在2位、3位和6位上具有游离的羟基。纤维素酰化物为它们的羟基的一部分或全部被碳原子数为2以上的酰基酯化而成的聚合物。酰基取代度是指对于2位、3位和6位的各个位置，纤维素的羟基发生酯化的比例(100％酯化时，取代度为1)。对于纤维素酰化物的详细内容，记载在日本特开2005-104148号公报的[0140]段至[0195]段，这些记载也可以适用于本发明。此外，对于溶剂和增塑剂、防劣化剂、紫外线吸收剂(UV剂)、光学各向异性控制剂、延迟控制剂、染料、消光剂、剥离剂、剥离促进剂等添加剂，也同样地详细记载在日本特开2005-104148号公报的[0196]段至[0516]段，这些记载也可以适用于本发明。固化层22由透明的热固化树脂(热固化聚合物)形成。热固化树脂为通过加热热固性化合物使其固化而生成的树脂，对于热固性化合物的详细内容如后述。设纤维素酰化物层21的折射率为N21，设固化层22的折射率为N22时，折射率N22比折射率N21高。由此，在照明光从固化层22射出到纤维素酰化物层21上时发生折射。优选由N22－N21求出的折射率差为0.20以上，更优选为0.30以上，进一步优选为0.50以上。优选热固化树脂的折射率为1.50以上且2.20以下的范围内，更优选为1.50以上且1.80以下的范围内，进一步优选为1.50以上且1.60以下的范围内。另外，在主要的纤维素酰化物中，TAC的折射率为1.48，DAC的折射率为1.48。纤维素酰化物层21的一面为棱镜片16的一个片表面，固化层22的一面为棱镜片16的另一个片表面，任一片表面均形成为平坦的平坦面。这些片表面平滑地形成，关于平滑的程度(以下称为平滑度)，以日本工业标准JISB0601-2013为基准的算数平均粗糙度Ra为1μm以上且10μm以下的范围内。棱镜片16以固化层22侧的平坦面面向光源单元12侧的姿势使纤维素酰化物层21侧的平坦面与偏振膜15a密合地贴附。纤维素酰化物层21和固化层22的界面为三角形状的凹凸在一个方向上反复的面状，固化层22在与纤维素酰化物层21的界面上具有多个棱镜22a。各棱镜22a的截面为三角形的棱柱形，并且各棱镜22a排列在与各棱镜22a的延伸方向垂直的方向上。棱镜片16使来自导光板18(参照图1)的照明光从固化层22侧的平坦面入射。该棱镜片16以使向液晶面板11的法线方向射出的照明光的光量增大的方式来控制照明光的分布。即，棱镜片16以使从导光板18朝斜方向射出的照明光变为液晶面板11的法线方向的方式使其偏向。具体来说，从导光板18朝斜方向射出的照明光在固化层22的内部前进并从棱镜22a的斜面射出时，利用固化层22与纤维素酰化物层21的折射率的差折射而向法线方向偏向。棱镜片16的大小与液晶面板11的背面大致相同。图3中，棱镜片16的厚度T16为100μm以上且200μm以下的范围内。棱镜22a的顶角(以下称为棱镜顶角)θ1为40°以上且130°以下的范围内，底部的张角θ2为40°以上且130°以下的范围内。棱镜22a从底部至顶部的高度(以下称为棱镜高)H22a为10μm以上且60μm以下的范围内。作为棱镜22a的顶部与顶部的距离即间隔(以下称为棱镜间隔)P22a为30μm以上且100μm以下的范围内。图4所示的溶液制膜设备30由第一胶浆31和第二胶浆32制造所述光学膜33。第一胶浆31为使TAC溶解到第一溶剂中而成的，第二胶浆32为使TAC和用于形成固化层22的热固性化合物溶解到第二溶剂中而成的。第一胶浆31和第二胶浆32除了TAC之外还可以含有上述各种添加剂。此外，第一胶浆31和第二胶浆32也可以使用上述其它的纤维素酰化物来替代TAC或与TAC一起使用。从使纤维素酰化物层21内部的折射率同样的观点出发，第一胶浆31和第二胶浆32的纤维素酰化物优选为相互相同的物质。第一溶剂和第二溶剂在本实施方式中使用二氯甲烷、甲醇和正丁醇以800：135：65的质量比混合而成的混合物。第一溶剂和第二溶剂并不限于此，只要是可溶解所使用的纤维素酰化物的物质，可以为单一物质，也可以为混合物。作为可用作溶剂成分的物质，例如可举出乙醇、乙酸甲酯、N-甲基吡咯烷酮等。第一溶剂和第二溶剂为单一物质时，从更切实地抑制纤维素酰化物层中的相分离的观点出发，优选使用相同的物质。从同一观点出发，第一溶剂和第二溶剂的至少任一者为混合物时，优选第一溶剂和第二溶剂具有共同的成分。第一溶剂和第二溶剂为由多种共同成分形成的混合物时，从同样的观点出发，更优选成分的混合比相互之间相同。热固性化合物可以为单体，也可以为二聚体、三聚体等低聚物。热固性化合物的分子量优选为250以上且2000以下，更优选为500以上且2000以下，进一步优选为1000以上且2000以下的范围内。热固性化合物的上述分子量为重均分子量，通过凝胶渗透色谱法(GPC)按聚苯乙烯换算来求得。优选热固性化合物具有含有烯键式不饱和键的聚合性基团。作为该聚合性基团的例子，例如可举出丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基。更优选热固性化合物为1分子中具有至少2个含有烯键式不饱和键的聚合性基团的多官能性(甲基)丙烯酸酯系化合物。作为例子，可举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A四乙氧基二(甲基)丙烯酸酯、双酚A四丙氧基二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。另外，本实施方式的聚合性基团为丙烯酰氧基。溶液制膜设备30具备流延装置34、形状赋予装置35、第一切除装置37、加热室40、第二切除装置41、卷取装置42。流延装置34由第一胶浆31和第二胶浆32形成含有溶剂的状态的湿膜43。该流延装置34具备带46、一对支撑辊47、流延模头48等。带46为形成为环状的没有端部的流延支撑体，架设在一对支撑辊47上，支撑辊47之间大致成水平。各支撑辊47其驱动轴与电机47a连接，通过这些电机47a沿箭头A所示的圆周方向以相同的速度旋转。通过这些支撑辊47的旋转，带46循环行进。流延模头48将第一胶浆31和第二胶浆32在行进中的带46的表面上连续地喷出。由此在第二带46的表面上连续地形成在第二胶浆32上叠加第一胶浆31的状态的流延膜50。减压室49使从流延模头48的喷出口(未图示)到达带46的表面的期间的第一胶浆31和第二胶浆32的部分的背面侧(带46的行进方向的上游侧)减压，防止该部分振动或破裂。调温机51将调节温度后的传热介质供给到各支撑辊47内。由此，各支撑辊47经由带46来控制流延膜50的温度。该实施方式中，调温机51以干燥流延、即仅通过干燥而使流延膜凝胶化、促进流延膜50的溶剂蒸发的方式控制温度。干燥可以仅送风，也可以除了送风，还进行加热。通过加热，可以使凝胶化更迅速。沿着利用带46运送流延膜50的运送路径，配置送风机52和背面加热器53，它们调整流延膜50的干燥速度。流延装置34具备送风机52和背面加热器53两者，也可以为具备任一者的方式。送风机52与将第一胶浆31和第二胶浆32流延形成流延膜50的带46的流延面46a(参照图5)对置地配置，在流延膜50附近从各喷嘴52a流出被调节为规定温度的干燥气体(例如干燥的空气)。本实施方式中，沿带46的行进方向设置有2个送风机52，但送风机52的数目没有特别限定，可以为1个或3个以上。背面加热器53与带46的流延面46a的相反侧的面对置地配置，经由带46加热流延膜50。本实施方式中，设置有一个背面加热器53，但背面加热器53的数目没有特别限定，可以为1个或3个以上。此外，流延装置34进一步具备剥离辊56(参照图5)和腔室57。带46、流延模头48、减压室49等被收纳在腔室57内。腔室57内配置有使分别从第一胶浆31、第二胶浆32、流延膜50、湿膜43蒸发形成为气体的溶剂冷凝的冷凝器。被该冷凝器液化的溶剂被送至回收装置回收。另外，省略了冷凝器和回收装置的图示。流延膜50优选在利用带46的运送中进行干燥，以虽然含有溶剂但是失去流动性的凝胶状态从带46剥离并被运送到下游。在从带46剥离流延膜50的剥离位置的附近配置有形状赋予装置35。本实施方式的形状赋予装置35具有将流延膜50从带46剥离的功能和在通过该功能以含有溶剂的状态剥离的流延膜50、即湿膜43上形成凹部44a和凸部44b(参照图7的(B))的功能。湿膜43的第一层43a(参照图7)为通过第一胶浆31形成的层、第二层43b(参照图7)为通过第二胶浆32形成的层。另外，本实施方式中，将形状赋予装置35设置在将带46、流延模头48、减压室49等包围的腔室57的内部，也可以设置在腔室57外、即设置在流延装置34与第一切除装置37之间。形状赋予装置35的详细内容如后述。来自形状赋予装置35的湿膜43输送到第一切除装置37中。第一切除装置37是用于将侧部从湿膜43切除的装置。第一切除装置37具有作为切割刀片的上刀片和下刀片，这些切割刀片配置在湿膜43的各侧部的通过位置。送至第一切除装置37的湿膜43的侧部有时形成例如波浪样的形状，通过将该侧部利用第一切除装置37切除，使湿膜43利用加热室40的后述辊63的运送变得稳定。利用第一切除装置37切除侧部后的湿膜43被运送到加热室40中。加热室40通过温度调节器64将内部调节到规定的温度范围。温度调节器64通过例如在加热室40内排气的同时将调节温度后的空气导入加热室40内，将加热室40的内部维持在规定的温度。加热室40中，在内部配置有悬挂湿膜43的多个辊63，将湿膜43在加热室40内运送。湿膜43在从运送路径周围的气氛被上述温度调节器64加热了的加热室40通过的期间被加热而形成光学膜33。通过加热室40内的加热，促使溶剂蒸发使湿膜43干燥，同时形成固化层22(参照图1～图3参照)。如后述，在利用形状赋予装置35赋予了凹部44a和凸部44b的第二层43b(参照图7)的表面使第二层43b所含的热固性化合物通过加热而渗出，进一步通过加热使其固化，由此形成固化层22。另外，在渗出的液态的热固性化合物的表面，在热固性化合物进行固化的期间，进行流平(平滑化)。加热下的运送时间可以通过适当增减辊63的个数而调节加热室40内的湿膜43的运送路径的长度的方法、或调节湿膜43的运送速度的方法进行调节。通过加热室40的加热对相对于湿膜43中所含的固体成分的残留溶剂量为300％以下的湿膜43进行。由此，利用从加热室40内部的通过而将湿膜43加热时，可以将湿膜43的相对于固体成分的残留溶剂量变为300％以下后将其引导到加热室40内。该残留溶剂量为加热开始时、即供给到加热室40内的湿膜43中的值。通过将残留溶剂量为300％以下的湿膜43边加热边运送至少15分钟，能够切实地进行所述热固性化合物的渗出、流平、固化、和湿膜43的干燥。另外，供给到加热的湿膜43的残留溶剂量更优选为100％以下，进一步优选为50％以下。本实施方式中的固体成分为用作纤维素酰化物的TAC和热固性化合物，使用所述各种添加剂时，这些添加剂也包含在固体成分中。另外，热固性化合物由于质量因固化而变化，所以热固性化合物的质量为固化后、即作为热固化树脂的值。另外，上述的残留溶剂量为以待求出残留溶剂量的测定对象的湿膜43的质量为X、以该湿膜43完全干燥后的质量为Y时，以{(X-Y)/Y