溶液製膜による次世代光学フィルムの開発
Solvent Casting Next-Generation Optical Film森田亮

Ryo MORITA高木隆

裕Takahiro TAKAGI要旨梅田博

紀Hiroki UMEDAAbstract

近年，情報サービス環境の拡大やデジタル化に伴う技術革新によりディスプレイ産業は多用途展開への広がりや市場の拡大・ニーズの変化を見せている。

In recent years, the display industry has widened its applications and market due to the expansion of information services and to innovations in digitalization technology. In the我々はこれまでもフラットパネルディスプレイ業界においてサプライチェーン上で必要不可欠な価値を提供すべく，市場変化を先読みした商品を提供してきた。

FPD (flat-panel display) industry, Konica Minolta, predictingmarket changes, has provided the market with various products offering essential features.

従来，耐水性が不足していた液晶偏光板用 TAC（Tri-acetylcellulose）フィルムは，溶液製膜法を活かし，材料技術を使いこなすことにより，市場変化に対応してきた。一方で，近年では溶融製膜法による耐水フィルムが市場で定着してきている。それに対し，我々は材料技術と製膜技術を組み合わせ，耐水材料を更に機能化することで，機能付与が困難である溶融製膜フィルムにはできない，新たな価値の提供に取り組んでいる。

For some time, TAC (tri-acetylcellulose) film for LCD (liquidcrystal diode) polarizers were insufficiently water resistant.
Konica Minolta dealt with this problem by making full use of
our advanced materials technology and by employing thesolution casting method of film manufacture. In recent years,
water resistant films produced by melt casting have been
widely accepted due to their high resistance to moisture.
However, melt casting is ill-suited to achieving desirable fea-

この取り組みの中で新材料のプラットフォームを構築し，製品ラインナップを拡張することで顧客ニーズを予測し，市場変化による事業の機会を捉えている。

tures through the introduction of additive agents.
We have turned to the solution casting method to provide
film with new features that melt casting cannot provide. We

本稿では溶液製膜法による機能化を基にした新材料プ

ラットフォームの一つとしてSANUQI の価値についてTM報告する。

have added various features to our water-resistant materials
by combining our materials technology and film forming
technology. Such new features include high slidability, highfolding resistance, and thinner films with high ultraviolet
resistance. In accomplishing these advances, we have beendeveloping platforms of new materials and have expanded
our product lineup to take advantage of new business
opportunities created by market changes.
This paper describes SANUQITM, a next-generation opticalfilm providing a new materials platform based on functionalization made possible by the solution casting method andthat method’s features.

＊材料・コンポーネント事業本部

機能材料事業部

開発統括部

技術開発部

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL. 16 (2019)

127

1

Polarizer field ofbusiness

はじめに
コニカミノルタではディスプレイ市場向けにセルロー

Automotive displays

Large TVs

ス系の材料（TAC）による偏光板の保護膜の事業を展開している。特に薄膜をはじめ，視野角拡大用 VA-TAC

VA LCDs

フィルムなど市場変化を先読みし，サプライチェーンに

Related field ofbusiness

Cell phones

Touch sensor
・・・

In-plane-switching
LCD

対する価値提供を続けてきた（Fig. 1）。

Protective film

偏光板用フィルムは，偏光板メーカーにより偏光板に加工され，パネルメーカーで LCD（Liquid crystal display）パネルに貼合，最終的にセットメーカーによりディスプレイとなる。
我々はこれまで市場からの要望である耐水性（位相差や寸法変化）に対し，コア技術である溶液製膜法と添加剤技術を活用して耐水性が不足しているTACを進化させることで対応してきた。
近年では，溶融製膜法による耐水フィルムが市場に定着してきているが，我々は主材料に耐水材料を用い，更にTACで培ってきた溶液製膜技術と材料技術を駆使する

Fig. 2 Extension of Konica Minolta’s field of business.
Konica Minolta is transforming itself by expanding from the fieldof polarizers into neighboring fields and providing materials anddevices that support higher analogue-to-digital conversion(input/output) technology.

2

溶液製膜法による SANUQI のコンセプト

2. 1

光学フィルムの製膜方法

光学用の高分子フィルムの製膜方法は溶融製膜法，溶ことで，溶融製膜法では使いこなしが困難な添加剤によ液製膜法に大別される。一般的な製膜方法の工程を Fig. 3る機能化により，様々な付加価値を提供してきた。に示す。溶融製膜法は熱を加えて原材料であるポリマーを融かすことで，溶液製膜法は溶媒を用いることで，原Film

Polarizer

材料に流動性を与え，流体を押し出して製膜する方法で

LCD panelある。溶液製膜法は高分子量ポリマーに各種添加剤を加Surface film

えて溶媒で溶解した後，支持体であるドラムまたはバン

Retardation film

Customers

RequestCoatingmaker

Polarizer

ドベルトに流延し，自己支持性をもったところで剥離しGlass

乾燥・延伸工程を経て製品フィルムを得るものであり，連続生産されたフィルムは円筒状の巻き芯に巻き取られ

Customer’s customer

Film makerPolarizer
maker

PanelmakerSetmaker

梱包することで製品形態となる。
Low temperture < 100°C

Controllable dryingUserFig. 1 A
 ttending to customer needs in the supply chain.
Konica Minolta provides protective films of cellulosic material TAC
for polarizers in the FPD market. In particular, in the fields of thinfilms and VA (vertical alignment)-TAC films for viewing angle
expansion, we have provided features to accommodate market
developments.

Solvent casting
Belt type
Solution

Casting

Dry

Winding

Dry

Winding

Uncontrollable drying

Solvent casting
Drum type
Solution

近年，光学フィルム市場ではディスプレイの大型化，

CastingHigh temperture > 200°C

モビリティ分野への拡大に伴うニーズの変化がある。また，モバイルの薄型化，フレキシブル化，タッチセン

Melt casting

サーの偏光板内側への配置などがあり，光学フィルムの性能や品質の要求が高まる領域が拡大しつつある。
これらの変化に対応し「持続的成長を可能とする成長領域事業の確立」をするために，これまでの偏光板領域から近接領域への滲み出しとデジタルアナログ変換（入出力）の高度化を支える材料・デバイスを提供することでトランスフォームを進めている（Fig. 2）。
新たに開発した SANUQI は新材料プラットフォームの一つの位置付けであり，コア技術である溶液製膜法を活かし，耐水性に優れた次世代光学フィルムである。

128

Melting Casting

Winding

Fig. 3 Three different casting processes.
Methods of manufacturing polymer films fall into two types: solution casting and melt casting. In solution casting, either a drum
type or a band belt type of support is used. We use a band beltsupport because its wide range of film thicknesses allows easy
control of the drying process following casting.

溶液製膜法が溶融製膜法と比較して優れている特徴として次のような点が挙げられる。

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL. 16 (2019)

・高温加熱工程が無く，原材料の熱分解の懸念が低い・耐熱性ポリマーの使用が可能である・高分子量ポリマーの使用が可能である
・化合物の溶解，固体粒子の分散が容易で添加剤の選

3

SANUQI 展開事例

3. 1 TSP（touch screen panel）基板用途への滲み出し
昨今，スマートフォンをはじめとした様々なデジタル機択肢が広い器にタッチパネルが搭載されている。タッチパネルはガ・平面性が良いラスやフィルムの基板上に透明電極を形成したセンサー・薄膜化に有利であるデバイスであり，近年，ディスプレイの薄型化やフレキ・出荷できない規格外品や生産時に発生する不要な端シブル化の動きからフィルム基板の採用が増加している。

材フィルムのリサイクルが可能である

TSP 基板フィルムに求められる性能としては，センサー加工時に必要な耐熱性に加え，最終製品の薄型化・フレまた，溶液製膜法の支持体は前述の通りドラム式とバキシブル性（耐折性）に寄与する薄膜化（Fig. 5）と視認

ンドベルト式があるが，我々が採用しているバンドベル性に影響する光学特性（ゼロ位相差）が求められている。

ト式は流延後の乾燥コントロールが容易なことから，製膜厚みの自由度が高い等の利点がある。
SANUQI の特徴

SANUQIは耐水性・耐熱性・透明性に優れた溶液製膜型フィルムである。
溶液製膜の特徴である幅広い添加剤の選択と高度なプロセス技術により性能・品質・加工性において従来の溶融製膜法による耐水性フィルムでは達成し難い顧客価値

Flexibility test (times)

2. 210,000

1,000

10010を提供することができる。

1

一例として，フィルムの滑り性について記す。光学
フィルムには加工時の搬送や巻取りの際に，皺や貼り付きを防止するため滑り性が求められる。溶融製膜フィル
ムでは基材フィルムに易滑層の塗布やマスキングフィル
ムの積層により滑り性を確保しているが，溶液製膜法では 2. 1 項で述べた通り，固体粒子の分散が容易なため，フィルムに分散した粒子で表面に凹凸を形成することで，単層で滑り性を付与することが可能であり，顧客での良好な取扱い性による収率の向上に貢献している。

020406080Film thicness (um)120100Fig. 5 Folding resistance with respect to flexibility, measured by theMassachusetts Institute of Technology folding endurance test.
The thinner the film, the greater the flexibility (higher foldingresistance).

3. 1. 1

TSP 基板としての SANUQI の優位性

TSP 基板フィルムとして溶融製膜フィルムが採用されることが多いが，SANUQI は顧客要望の変化に対して，SANUQIは，その特徴から既存の偏光板領域での用途

2 項に述べた溶液製膜の特徴を活かし，耐熱性と薄膜化拡大に加え，近接領域への滲み出しが可能となる（Fig. 4）。の両立に加え，高分子量ポリマーを採用することにより更に添加剤による機能化や加工性を活かした薄膜化が可

溶融製膜フィルムと比較して高い耐折性を確保すること能であることから，顧客への新たな価値の提供が期待さが可能である。

れている。
LCD-TVSANUQILCD

TSP

New material Solvent casting Customer usability
LCD-mobile

HC
PVA

Retardation film
LC cellHigh Tg
Zero retardation
Thinner
UV-A cut
Surface treatment

TSP

HC
Surface film
PVA

QWP
TSP

Retardation film
PVA

Flexible OLEDbarrier integration

OLEDTSPSurface film

Digital / analog
Input / output

Retardation control

OLED cell

UV-A cut film
BLUFig. 4 P
 otential applications of SANUQI.
SANUQI can be increasingly used in the field of polarizers and can
expand into neighboring fields due to such features as resistanceto moisture and heat.

3. 2

添加剤による機能化

2 項で述べたように溶液製膜法では高温加熱工程が無いことで溶融製膜法では困難な種々の添加剤による機能化が可能である。
また，SANUQIは低分子量の化合物との相溶性が良好な特徴から，添加剤含有率のウィンドウがTACと比較して広く，フィルム性能の設計自由度が高い。
3. 2. 1

紫外線吸収性能の付与

一例として偏光板保護フィルムに求められる性能の一つである紫外線吸収能を示す。一般的に表面用偏光板保護フィルムには紫外線吸収剤を添加することで，紫外線による偏光子劣化を防止する機能を付与する。フィルムの紫外線吸収能は単位膜厚当たりの吸収性とフィルム膜厚で決定され，吸収性はフィルム中の紫外線吸収剤の種

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類と添加量で制御できる。しかしながらフィルム中の添SANUQI へ特定波長を吸収する色素を添加すること加剤と樹脂との相溶性が良好でない場合，長期の耐久性で，耐水性・耐熱性と両立して透過スペクトル設計の自試験中に，添加剤が表面に浮き出てくるブリードアウト

由度を拡げることができ，さらなる顧客価値の提供や滲が発生し，品質を損なうことから，添加可能な量は制約

み出しへの期待ができる。

を受ける。
特に溶融製膜法では，製膜時の加熱で添加剤が揮発したり，熱により分解するため，沸点が低く揮発しやすい

4

添加剤や熱分解し易い添加剤の添加が困難である。

今後の展望
SANUQI は様々な価値の提供や滲み出しによる業容

また，SANUQIはTACと比較して添加剤との相溶性が拡大への寄与が期待され，実現化に進んでいる段階であ良好なため，添加量を増やすことで従来の紫外線吸収性るが，潜在的な加工性の高さを活かして，ディスプレイ能を維持したまま薄膜化することが可能となる（Fig. 6）。

業界で今後更に進展していく超大型化や超薄型化への対応を目指している。
また，我々は更なる新材料プラットフォームの一つとTransmittance at 380nm (%)

20

して，異なる耐水材料を使用したフィルムへの添加剤にSANUQI

15

よる機能化等，新規材料技術・生産技術との組み合わせTAC

で多様な機能付与による次世代フィルム開発にも取り組んでおり，今後も顧客・市場に対して価値を提供し続け10ていく。
50

50

10

20

304050Film thicness (um)6070

Fig. 6 U V transparency of SANUQI and TAC.
Using a higher density of additive agent, SANUQI allows manufacture of a thinner film while maintaining high UV absorbance.

3. 2. 2

まとめ
市場変化を先読みして顧客へ新たな価値を提供する取り組みである新材料プラットフォーム構築の一つと位置付け，次世代光学フィルムSANUQIを開発した。SANUQIは特徴である耐水性に加え，溶液製膜法の長所である添加剤選択肢の広さと高い加工性による設計自由度の広さから，顧客への必要不可欠な価値の提供へ貢献できると透過スペクトル設計の自由度

近年，OLED（organic light emitting diode）ディス共に，今後も事業の滲み出しによるトランスフォームへプレイの普及やディスプレイ以外の光学ユニットへの展繋げるべく，更なる進化をするための開発を進めていく。

開から，光学フィルムへの要求性能も多様化している。
特にディスプレイの色純度の向上や光学ユニットのノイズ低減のための波長吸収が求められている。前項の紫外線吸収剤の添加と同様に溶液製膜では高温加熱工程を持つ溶融製膜法と比較して添加剤の選択肢が広く，特定波長の光を吸収する色素をフィルムへ添加することでフィルムに多様な透過性能を付与することができる（Fig. 7）。

Transmittance (%)

1008060

UV cut ①
UV cut ②
Blue light cut

40200350370

390
410
Wavelength (nm)

430

450

Fig. 7 S pectral transmittance of SANUQI.
Solution casting is performed at lower temperatures than melt
casting, and has a wider selection of additive agents whereby
various colorants can be used to realize various spectral transmittance curves.

130

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