JP2011256323A - 光学フィルム、及びそれを用いた偏光板、液晶表示装置 - Google Patents

光学フィルム、及びそれを用いた偏光板、液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】光弾性係数が小さく、位相差が大きく、偏光子との貼合性に優れた光学フィルムを提供する。
【解決手段】式(I)で表わされる単量体と水酸基もしくはアミド結合を有する単量体とを少なくとも含む重合体(A)とセルロースエステル(B)とを含有するフィルム。
Figure 2011256323

(式中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、または炭素原子、酸素原子、窒素原子、リン原子及びケイ素原子、スズ原子のいずれか1種類以上を含む置換基を表し、nは0〜4の整数を表す。)
【選択図】なし

Description

本発明は、光学フィルム、及びそれを用いた偏光板、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置には、液晶セルの複屈折による位相差を補償するための光学フィルム(以下、単に光学補償フィルムと称する。)が広く用いられている。これまで、様々な構成の光学補償フィルムが提案されてきたが、透明樹脂を延伸により配向させて得られる延伸フィルムが広く用いられてきた。当該延伸フィルムとしては、セルロース樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂などからなるフィルムが挙げられる。
その中でも、セルロースエステルを有する光学フィルム(以下、セルロースエステルフィルムとも称す)は、偏光子に用いられるポリビニルアルコールへの貼合性が優れていることから広く用いられている。
しかしながら、セルロースエステルフィルムは光弾性係数が大きく、液晶表示装置のコーナー部の縁に光学的なムラ(額縁ムラ)が生じやすいという欠点を有する。
光弾性係数が小さい光学補償フィルムとしては環状オレフィン樹脂フィルムが知られているが、偏光子であるポリビニルアルコールとの貼合性が不十分である。
そこで、光弾性係数が小さく、偏光子であるポリビニルアルコールとの貼合性に優れた光学補償フィルムの開発が求められていた。
特許文献1には、インデン類を含有する重合体からなる光学フィルムが提案されているが、該特許文献1は複屈折性を低くすることを目的としており、本発明のように位相差の大きいフィルムを得ることを目的としたものではない。また、偏光子であるポリビニルアルコールとの貼合性が不十分である。さらに、セルロースエステルとインデン類含有重合体からなる光学フィルムについては、明細書中に一切の記載がない。
特許文献2には、光学フィルムの耐熱性を高める目的で、アクリル樹脂とセルロースエステル樹脂にインデン共重合体(インデン−メチル(メタ)アクリレート共重合体等)を添加してもよいと記載されているが、該インデン共重合体とセルロースエステルは相溶性が悪いことが判明した。
特許文献3には、セルロースエステルとスチレン系単量体とアミド結合を有する単量体を含む重合体とを含有する光学フィルムが提案されているが、該特許は複屈折性を低くすることを目的としており、本発明のように位相差の大きいフィルムを得ることを目的としたものではない。
特開2001−89537号公報 国際公開第2009/096070号 特開2009−262533号公報
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光弾性係数が小さく、位相差が大きく、偏光子との貼合性に優れた光学フィルムを提供することにある。また、該光学フィルムを用いた偏光板及び額縁ムラが抑えられた液晶表示装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
1.一般式(I)で表わされる単量体と水酸基もしくはアミド結合を有する単量体とを少なくとも含む重合体(A)とセルロースエステル(B)とを含有することを特徴とする光学フィルム。
Figure 2011256323
(式中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、または炭素原子、酸素原子、窒素原子、リン原子及びケイ素原子、スズ原子のいずれか1種類以上を含む置換基を表し、nは0〜4の整数を表す。nが2以上であるとき、複数のR4は同じであっても異なっていてもよい。)
2.前記重合体(A)と、前記セルロースエステル(B)とを、(A):(B)=20:80〜70:30の質量比で含有することを特徴とする前記1に記載の光学フィルム。
3.前記重合体(A)と、前記セルロースエステル(B)とを、(A):(B)=30:70〜50:50の質量比で含有することを特徴とする前記1または2に記載の光学フィルム。
4.前記セルロースエステル(B)が、セルロースアセテートプロピオネートであり、かつ、下記式(1)及び(2)の置換度を同時に満たすことを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
式(1) 1.4≦X+Y≦2.4
式(2) 0.5≦Y≦2.0
(式中、Xはアセチル基の置換度を示し、Yはプロピオニル基の置換度を示す。)
5.前記1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムが、23℃、55%RHの環境下で、波長590nmの光に対して、下記式(I)で表されるリターデーションRoが20〜100nmであり、下記式(II)で表されるRthが70〜300nmであることを特徴とする光学フィルム。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
(但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
6.前記1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルムが、23℃、55%RHの環境下で、波長590nmの光に対して、光弾性係数が−5×10−12Pa−1以上10×10−12Pa−1以下であることを特徴とする光学フィルム。
7.前記1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルムを偏光子の少なくとも一方の面に有することを特徴とする偏光板。
8.前記7に記載の偏光板を液晶セルの少なくとも一方の面に有することを特徴とする液晶表示装置。
本発明により、光弾性係数が小さく、位相差が大きく、偏光子との貼合性に優れた光学フィルムを提供することができる。また、該光学フィルムを用いた偏光板及び額縁ムラが抑えられた液晶表示装置を提供することができた。
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、インデン系単量体と水酸基もしくはアミド結合を有する単量体とを少なくとも含む重合体がセルロースエステルと良く相溶することを見出した。また、セルロースエステルに該インデン系重合体を混合することにより、驚くべきことに、光弾性係数が低下し、かつ位相差(リターデーションともいう)が大きな光学フィルムが得られ、該光学フィルムが偏光子との貼合性に優れることを見出した。さらに、得られた光学フィルムを用いることにより、額縁ムラが抑えられた液晶表示装置が得られることを見出した。
詳しくは、前記一般式(I)で表される単量体と水酸基もしくはアミド結合を有する単量体とを少なくとも含む重合体(A)とセルロースエステル(B)とを組み合わることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った次第である。
以下、本発明を詳細に説明する。
(光学フィルム)
本発明において、「光学フィルム」とは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等の各種表示装置に用いられる機能性フィルムのことであり、詳しくは液晶表示装置用の偏光板保護フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルム、輝度向上フィルム、ハードコートフィルム、防眩フィルム、帯電防止フィルム、視野角拡大等の光学補償フィルム等を含む。
(重合体(A))
本発明における光学フィルムは、下記一般式(I)で表わされる単量体と水酸基もしくはアミド結合を有する単量体とを少なくとも含む重合体(A)を含有することを特徴とする。
Figure 2011256323
前記一般式(I)において、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、または炭素原子、酸素原子、窒素原子、リン原子及びケイ素原子、スズ原子のいずれか1種類以上を含む置換基を表し、nは0〜4の整数を表す。nが2以上であるとき、複数のRは同じであっても異なっていてもよい。
前記一般式(I)で表わされる単量体は、インデン、アルキルインデン類、ハロゲン化インデン類、アリールインデン類、アルコキシインデン類、アルコキシカルボニルインデン類、アシルオキシインデン類、アルキルシリルインデン類及びアルキルスタンニルインデン類からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の化合物であることが好ましい。これらの中で特にインデンが好ましい。
前記一般式(I)で表わされる単量体の具体例としては、例えば、インデン、又は1−メチルインデン、2−メチルインデン、3−メチルインデン、4−メチルインデン、5−メチルインデン、6−メチルインデン、7−メチルインデン、1,4−ジメチルインデン、1,5−ジメチルインデン、1,6−ジメチルインデン、1,7−ジメチルインデン、4−エチルインデン、5−エチルインデン、6−エチルインデン、7−エチルインデン等のアルキルインデン類、4−クロロインデン、5−クロロインデン、6−クロロインデン、7−クロロインデン、4−ブロモインデン、5−ブロモインデン、6−ブロモインデン、7−ブロモインデン、4−ヨードインデン、5−ヨードインデン、6−ヨードインデン、7−ヨードインデン、4−フルオロインデン、5−フルオロインデン、6−フルオロインデン、7−フルオロインデン等のハロゲン化インデン類、4−フェニルインデン、5−フェニルインデン、6−フェニルインデン、7−フェニルインデン等のアリールインデン類、4−メトキシインデン、5−メトキシインデン、6−メトキシインデン、7−メトキシインデン等のアルコキシインデン類、4−メトキシカルボニルインデン、5−メトキシカルボニルインデン、6−メトキシカルボニルインデン、7−メトキシカルボニルインデン等のアルコキシカルボニルインデン類、4−メチルカルボニルオキシインデン、5−メチルカルボニルオキシインデン、6−メチルカルボニルオキシインデン、7−メチルカルボニルオキシインデン等のアシルオキシインデン類、4−トリメチルシリルインデン、5−トリメチルシリルインデン、6−トリメチルシリルインデン、7−トリメチルシリルインデン等のアルキルシリルインデン類、4−トリ−n−ブチルスタンニルインデン、5−トリ−n−ブチルスタンニルインデン、6−トリ−n−ブチルスタンニルインデン、7−トリ−n−ブチルスタンニルインデン等のアルキルスタンニルインデン類等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。但し、ここに示した化合物は一例であり、これらに制限されるものではない。
前記重合体(A)中の前記一般式(I)で表される単量体の含有割合は、高すぎるとセルロースエステルとの相溶性が悪くなり、低すぎると位相差の発現性が悪くなるため、好ましくは3〜90質量%、より好ましくは5〜70質量%、更に好ましくは10〜60質量%である。
前記重合体(A)は、セルロースエステルとの相溶性を高めるために、前記一般式(I)で表される単量体の他に、水酸基またはアミド結合を有する単量体を含むことを特徴とする。
前記水酸基もしくはアミド結合を有する単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3−ジヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸イソプロピル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸n−ブチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸t−ブチル、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体;N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン等の(メタ)アクリルアミド系単量体;N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−カプロラクタム、N−ビニル−2−ピペリドン、N−ビニル−4−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−5−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−ω−ヘプタラクタム等のN−ビニルラクタム系単量体;アリルアルコール、メタリルアルコール等のアリルアルコール系単量体;4−ヒドロキシスチレン、α−ヒドロキシメチルスチレン等の水酸基を有するスチレン系単量体等が挙げられる。これらの水酸基もしくはアミド結合を有する単量体のうち、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニル−2−ピロリドン、(メタ)アクリロイルモルホリンが特に好ましい。
前記重合体(A)中の前記水酸基もしくはアミド結合を有する単量体を重合させることにより構築される重合体構造の含有割合は、好ましくは3〜90質量%、より好ましくは5〜70質量%、更に好ましくは10〜60質量%である。
前記重合体(A)は、前記一般式(I)で表される単量体と水酸基もしくはアミド結合を有する単量体の他に、任意なビニル系単量体を含んでいてもよい。
前記ビニル系単量体の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル等)、スチレン、α−メチルスチレン、フマル酸、フマル酸ジメチル、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらのビニル系単量体のうち、(メタ)アクリル酸エステル系単量体が好ましく、(メタ)アクリル酸メチルが特に好ましい。
前記重合体(A)の重量平均分子量は、高すぎるとセルロースエステルとの相溶性および溶剤への溶解性が悪くなり、一方、低すぎると塗膜性が悪くなることから、好ましくは1,000〜1,000,000であり、より好ましく2,000〜100,000であり、特に好ましくは4,000〜100,000である。なお、重量平均分子量は、下記の測定条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた測定により算出した。
溶媒: テトラヒドロフラン
カラム: TSKgel SuperHM−M(東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料濃度: 0.1質量%
装置: HLC−8220(東ソー(株)製)
流量: 0.6ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
前記重合体(A)は、任意の適切な方法により、合成することが出来る。
前記重合体(A)を得るための重合反応の形態としては、特に限定はなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合等の重合形態を用いることができる。
重合温度、重合時間は、使用する単量体の種類、使用比率等によって異なるが、好ましくは、重合温度が0〜150℃、重合時間が0.5〜20時間であり、より好ましくは、重合温度が80〜140℃、重合時間が1〜10時間である。
溶剤を用いた重合形態の場合、重合溶剤は特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンケトンなどのケトン系溶剤;テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤;などが挙げられ、これらの1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
重合反応時には、必要に応じて、重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤としては特に限定されないが、例えば、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどの有機過酸化物;2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1′−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物;などが挙げられ、これらは1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。重合開始剤の使用量は、用いる単量体の組み合わせや反応条件などに応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。
(セルロースエステル)
本発明における光学フィルムは、前記重合体(A)に加えてセルロースエステルを含有することが特徴である。
本発明に用いられるセルロースエステルとしては、特に限定されないが、エステル基は炭素数2〜22程度の直鎖または分岐のカルボン酸エステルであることが好ましく、これらのカルボン酸は環を形成してもよく、芳香族カルボン酸のエステルでもよい。なお、これらのカルボン酸は置換基を有してもよい。セルロースエステルとしては、特に炭素数が6以下の低級脂肪酸エステルであることが好ましい。
好ましいセルロースエステルとして、具体的には、セルロースアセテートの他に、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートブチレートのようなアセチル基の他にプロピオネート基またはブチレート基が結合したセルロースの混合脂肪酸エステルを挙げることができる。この中で特にセルロースアセテートプロピオネートが好ましい。
本発明に用いられるセルロースアセテートプロピオネートとしては、下記式(1)及び(2)の置換度を同時に満たすことが好ましい。
式(1) 1.4≦X+Y≦2.4
式(2) 0.5≦Y≦2.0
(式中、Xはアセチル基の置換度を示す。Yはプロピオニル基の置換度を示す。)
これらアシル基の置換度の測定方法はASTM−D817−96に準じて測定することができる。
アセチル基の置換度とプロピオニル基の置換度との和(X+Y)が小さい方が位相差を大きくし易いが、寸法変化、ヘイズ、吸水性が劣化し易くなる。この値が大き過ぎると、位相差が発現し難くなる。
また、目的に叶う光学特性を得るために置換度の異なる樹脂を混合して用いても良い。混合比としては10:90〜90:10(質量比)が好ましい。
本発明に用いられるセルロースエステルの数平均分子量は、60000〜300000の範囲が、得られるフィルムの機械的強度が強く好ましい。更に70000〜200000のものが好ましく用いられる。
セルロースエステルの重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
測定条件の一例は以下の通りであるが、これに限られることはなく、同等の測定方法を用いることも可能である。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
本発明に用いられるセルロースエステルの原料のセルロースとしては、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフなどを挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれ任意の割合で混合使用することができる。
本発明に用いられるセルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等のセルロースエステルは、公知の方法により製造することができる。具体的には特開平10−45804号に記載の方法を参考にして合成することができる。
前記光学フィルムにおいて、前記重合体(A)とセルロースエステル(B)の質量比は特に限定されないが、本発明の効果を高めるためには、(A):(B)=20:80〜70:30であることが好ましく、(A):(B)=25:75〜60:40であることがより好ましく、(A):(B)=30:70〜50:50であることが特に好ましい。前記光学フィルムにおける前記重合体(A)の割合が高すぎると位相差の発現性および偏光子であるポリビニルアルコールとの貼合性が悪くなり、前記重合体(A)の割合が低すぎると光弾性係数の低下効果が不十分になる。
前記光学フィルムは、前記重合体(A)とセルロースエステルに加えて、以下に説明する、糖エステル化合物、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、及び微粒子の少なくとも1つを含有しても良い。
(糖エステル化合物)
前記重合体(A)とセルロースエステルに加えられる化合物として糖エステル化合物が挙げられる。
糖エステル化合物としては、例えば、ピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有しその構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物が挙げられる。
エステル化の割合としては、ピラノース構造またはフラノース構造内に存在するOH基の70%以上であることが好ましい。
前記糖エステル化合物の合成原料の糖の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、あるいはアラビノース、ラクトース、スクロース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノースあるいはケストース挙げられる。
この他、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなども挙げられる。
これらの化合物の中で、特にピラノース構造とフラノース構造を両方有する化合物が好ましい。
例としてはスクロース、ケストース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロースである。
前記ピラノース構造またはフラノース構造中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化するのに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、オクテン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、酢酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、アルコキシ基を導入した芳香族モノカルボン酸、ケイ皮酸、ベンジル酸、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができ、より、具体的には、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、γ−イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、α−イソジュリル酸、クミン酸、α−トルイル酸、ヒドロアトロパ酸、アトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、o−アニス酸、m−アニス酸、p−アニス酸、クレオソート酸、o−ホモサリチル酸、m−ホモサリチル酸、p−ホモサリチル酸、o−ピロカテク酸、β−レソルシル酸、バニリン酸、イソバニリン酸、ベラトルム酸、o−ベラトルム酸、没食子酸、アサロン酸、マンデル酸、ホモアニス酸、ホモバニリン酸、ホモベラトルム酸、o−ホモベラトルム酸、フタロン酸、p−クマル酸を挙げることができるが、特に安息香酸が好ましい。
ピラノース構造単位またはフラノース構造単位の少なくとも1種を1〜12個を有する化合物として、オリゴ糖のエステル化合物を適用することができる。
オリゴ糖は、澱粉、ショ糖等にアミラーゼ等の酵素を作用させて製造されるもので、該オリゴ糖としては、例えば、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖が挙げられる。
以下に、糖エステル化合物の一例を下記に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
モノペットSB:第一工業製薬社製、モノペットSOA:第一工業製薬社製。
これらの糖エステル化合物の添加量としては、前記重合体(A)とセルロースエステルの総質量に対して、0.5〜30質量%含むことが好ましく、特には、5〜20質量%含むことが好ましい。
(可塑剤)
前記光学フィルムは、可塑剤を含有させることができる。可塑剤としては特に限定されないが、好ましくは、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤及び多価アルコールエステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、アクリル系可塑剤等から選択される。そのうち、可塑剤を2種以上用いる場合は、少なくとも1種は多価アルコールエステル系可塑剤であることが好ましい。
多価アルコールエステル系可塑剤は2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなる可塑剤であり、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有することが好ましい。好ましくは2〜20価の脂肪族多価アルコールエステルである。
本発明に好ましく用いられる多価アルコールは次の一般式(a)で表される。
一般式(a) Ra−(OH)
(但し、Raはn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、及び/またはフェノール性水酸基を表す。)
好ましい多価アルコールの例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。アドニトール、アラビトール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジブチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ヘキサントリオール、ガラクチトール、マンニトール、3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール、ピナコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、キシリトール等を挙げることができる。特に、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、キシリトールが好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸を用いると透湿性、保留性を向上させる点で好ましい。
好ましいモノカルボン酸の例としては以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1〜32の直鎖または側鎖を有する脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数は1〜20であることが更に好ましく、1〜10であることが特に好ましい。酢酸を含有させるとセルロースエステルとの相溶性が増すため好ましく、酢酸と他のモノカルボン酸を混合して用いることも好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、メトキシ基或いはエトキシ基などのアルコキシ基を1〜3個を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。特に安息香酸が好ましい。
多価アルコールエステルの分子量は特に制限はないが、300〜1500であることが好ましく、350〜750であることが更に好ましい。分子量が大きい方が揮発し難くなるため好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。また、多価アルコール中のOH基は、全てエステル化してもよいし、一部をOH基のままで残してもよい。
グリコレート系可塑剤は特に限定されないが、アルキルフタリルアルキルグリコレート類が好ましく用いることができる。アルキルフタリルアルキルグリコレート類としては、例えばメチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルプロピルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、オクチルフタリルオクチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、エチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルメチルグリコレート、ブチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルオクチルグリコレート、エチルフタリルオクチルグリコレート、オクチルフタリルメチルグリコレート、オクチルフタリルエチルグリコレート等が挙げられる。
フタル酸エステル系可塑剤としては、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジシクロヘキシルテレフタレート等が挙げられる。
クエン酸エステル系可塑剤としては、クエン酸アセチルトリメチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸アセチルトリブチル等が挙げられる。
脂肪酸エステル系可塑剤として、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。
リン酸エステル系可塑剤としては、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等が挙げられる。
多価カルボン酸エステル化合物としては、2価以上、好ましくは2価〜20価の多価カルボン酸とアルコールのエステルよりなる。また、脂肪族多価カルボン酸は2〜20価であることが好ましく、芳香族多価カルボン酸、脂環式多価カルボン酸の場合は3価〜20価であることが好ましい。
多価カルボン酸は次の一般式(b)で表される。
一般式(b) Rb(COOH)(OH)
(但し、Rbは(m+n)価の有機基、mは2以上、6以下の正の整数、nは0以上、4以下の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性またはフェノール性水酸基を表す。)
好ましい多価カルボン酸の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような3価以上の芳香族多価カルボン酸またはその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などを好ましく用いることができる。特にオキシ多価カルボン酸を用いることが、保留性向上などの点で好ましい。
前記多価カルボン酸エステル化合物に用いられるアルコールとしては特に制限はなく公知のアルコール、フェノール類を用いることができる。例えば炭素数1〜32の直鎖または側鎖を持った脂肪族飽和アルコールまたは脂肪族不飽和アルコールを好ましく用いることができる。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。また、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどの脂環式アルコールまたはその誘導体、ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコールまたはその誘導体なども好ましく用いることができる。
多価カルボン酸としてオキシ多価カルボン酸を用いる場合は、オキシ多価カルボン酸のアルコール性またはフェノール性の水酸基をモノカルボン酸を用いてエステル化しても良い。好ましいモノカルボン酸の例としては以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては炭素数1〜32の直鎖または側鎖を持った脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸などの安息香酸のベンゼン環にアルキル基を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸などの2個以上の環をもつ芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
これらのモノカルボン酸のうち、特に酢酸、プロピオン酸、安息香酸であることが好ましい。
多価カルボン酸エステル化合物の分子量は特に制限はないが、分子量300〜1000の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることが更に好ましい。保留性向上の点では大きい方が好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
前記多価カルボン酸エステルに用いられるアルコール類は一種類でも良いし、二種以上の混合であっても良い。
前記多価カルボン酸エステル化合物の酸価は1mgKOH/g以下であることが好ましく、0.2mgKOH/g以下であることが更に好ましい。酸価を上記範囲にすることによってリターデーションの環境変動も抑制されるため好ましい。
(酸価)
酸価とは、試料1g中に含まれる酸(試料中に存在するカルボキシル基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいう。酸価はJIS K 0070に準拠して測定したものである。
特に好ましい多価カルボン酸エステル化合物の例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、トリエチルシトレート、トリブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート(ATEC)、アセチルトリブチルシトレート(ATBC)、ベンゾイルトリブチルシトレート、アセチルトリフェニルシトレート、アセチルトリベンジルシトレート、酒石酸ジブチル、酒石酸ジアセチルジブチル、トリメリット酸トリブチル、ピロメリット酸テトラブチル等が挙げられる。
ポリエステル系可塑剤は特に限定されないが、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有するポリエステル系可塑剤を用いることができる。ポリエステル系可塑剤としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(c)で表せる芳香族末端エステル系可塑剤を用いることができる。
一般式(c) B−COO−((G−O−)−CO−A−COO−)G−O−CO−B
(式中、Bはベンゼン環を表し他に置換基を有しても良い。Gは炭素数2〜12のアルキレン基または炭素数6〜12のアリーレン基または炭素数が4〜12のオキシアルキレン基、Aは炭素数2〜10のアルキレン基または炭素数4〜10のアリーレン基を表し、また、m、nは繰り返し単位を表す。)
一般式(c)の化合物は、BCOOHで表されるベンゼンモノカルボン酸基、HO−(G−O−)Hで表されるアルキレングリコール基またはオキシアルキレングリコール基またはアリールグリコール基、HOCO−A−COO−Hで表されるアルキレンジカルボン酸基またはアリールジカルボン酸基とから合成されるものであり、通常のポリエステル系可塑剤と同様の反応により得られる。
前記ポリエステル系可塑剤の原料のベンゼンモノカルボン酸成分としては、例えば、安息香酸、パラターシャリブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種または2種以上の混合物として使用することができる。
前記ポリエステル系可塑剤の原料のアルキレングリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル1,3−ペンタンジオール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、2−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される。特に炭素数2〜12のアルキレングリコールがセルロースエステルとの相溶性に優れているため、特に好ましい。
また、上記芳香族末端エステルの原料の炭素数4〜12のオキシアルキレングリコール成分としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用できる。
芳香族末端エステルの原料の炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマール酸、グルタール酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等があり、これらは、それぞれ1種または2種以上の混合物として使用される。炭素数6〜12のアリーレンジカルボン酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸等がある。
前記ポリエステル系可塑剤は、数平均分子量が、好ましくは300〜1500、より好ましくは400〜1000の範囲が好適である。また、その酸価は、0.5mgKOH/g以下、水酸基価は25mgKOH/g以下より好ましくは酸価は0.3mgKOH/g以下、水酸基価は15mgKOH/g以下のものである。
前記光学フィルムは、可塑剤として(メタ)アクリル系重合体を含有することもできる。
(メタ)アクリル系重合体は、芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマーYaを重合して得られた重量平均分子量500以上3000以下の重合体Yであることが好ましい。
(メタ)アクリル系重合体としては、少なくとも分子内に芳香環と水酸基を有しないエチレン性不飽和モノマーXaと、分子内に芳香環を有さず水酸基を有するエチレン性不飽和モノマーXbとを共重合して得られた重量平均分子量3000以上30000以下の重合体X、及び芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマーYaを重合して得られた重量平均分子量500以上3000以下の重合体Yの混合物であることがさらに好ましい。
前記重合体Xは下記一般式(X)で示され、前記重合体Yは下記一般式(Y)で示されることがさらに好ましい。
一般式(X)
−[CH−C(Rc)(CORd)−]−[CH−C(Re)(CORf−OH)−]−[Xc]
一般式(Y)
Ry−[CH−C(Rg)(CORh−OH)−]−[Yb]
(式中、Rc、Re、Rgは、HまたはCHを表す。Rdは炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基を表す。Rf、Rhは−CH−、−C−または−C−を表す。RyはOH、Hまたは炭素数3以内のアルキル基を表す。Xcは、Xa、Xbに重合可能なモノマー単位を表す。Ybは、Yaに共重合可能なモノマー単位を表す。m、n、k、p及びqは、モル組成比を表す。ただしm≠0、n≠0、k≠0である。)
これらの可塑剤の添加量としては、前記重合体(A)とセルロースエステルの総質量に対して、0.5〜30質量%含むことが好ましく、特には、5〜20質量%含むことが好ましい。
(紫外線吸収剤)
前記光学フィルムは、紫外線吸収剤を含有することもできる。紫外線吸収剤は400nm以下の紫外線を吸収することで、耐久性を向上させることを目的としており、特に波長370nmでの透過率が10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下、更に好ましくは2%以下である。
前記紫外線吸収剤は特に限定されないが、例えばオキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、トリアジン系化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体等が挙げられる。
例えば、5−クロロ−2−(3,5−ジ−sec−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、(2−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖および側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン、2,4−ベンジルオキシベンゾフェノン等があり、また、チヌビン109、チヌビン171、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328、チヌビン928等のチヌビン類があり、これらはいずれもチバ・ジャパン社製の市販品であり好ましく使用できる。
本発明で好ましく用いられる紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤であり、特に好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、である。
この他、1,3,5−トリアジン環を有する化合物等の円盤状化合物も紫外線吸収剤として好ましく用いられる。
前記光学フィルムは紫外線吸収剤を2種以上含有することが好ましい。また、紫外線吸収剤としては高分子紫外線吸収剤も好ましく用いることができ、特に特開平6−148430号公報記載のポリマータイプの紫外線吸収剤が好ましく用いられる。
紫外線吸収剤の添加方法は、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコールやメチレンクロライド、酢酸メチル、アセトン、ジオキソラン等の有機溶媒あるいはこれらの混合溶媒に紫外線吸収剤を溶解してからドープに添加するか、または直接ドープ組成中に添加してもよい。
無機粉体のように有機溶剤に溶解しないものは、有機溶剤とセルロースエステル中にディゾルバーやサンドミルを使用し、分散してからドープに添加する。
紫外線吸収剤の使用量は、紫外線吸収剤の種類、使用条件等により一様ではないが、偏光板保護フィルムの乾燥膜厚が30〜200μmの場合は、偏光板保護フィルムに対して0.5〜10質量%が好ましく、0.6〜4質量%が更に好ましい。
(酸化防止剤)
酸化防止剤は劣化防止剤ともいわれる。高湿高温の状態に液晶画像表示装置などが置かれた場合には、光学フィルムの劣化が起こる場合がある。
酸化防止剤は、例えば、光学フィルム中の残留溶媒量のハロゲンやリン酸系可塑剤のリン酸等により光学フィルムが分解するのを遅らせたり、防いだりする役割を有するので、前記光学フィルム中に含有させるのが好ましい。
このような酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系の化合物が好ましく用いられ、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、1,6−ヘキサンジオール−ビス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、2,2−チオ−ジエチレンビス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N′−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイト等を挙げることができる。
特に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕が好ましい。また、例えば、N,N′−ビス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル〕ヒドラジン等のヒドラジン系の金属不活性剤やトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト等のリン系加工安定剤を併用してもよい。
これらの化合物の添加量は、前記重合体(A)とセルロースエステルの総質量に対して質量割合で1ppm〜1.0%が好ましく、10〜1000ppmが更に好ましい。
(微粒子)
前記光学フィルムは、微粒子を含有することが好ましい。
該微粒子としては、無機化合物の例として、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムおよびリン酸カルシウムを挙げることができる。また、有機化合物の微粒子も好ましく使用することができる。有機化合物の例としてはポリテトラフルオロエチレン、セルロースアセテート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチレンカーボネート、アクリルスチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系粉末、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはポリ弗化エチレン系樹脂、澱粉等の有機高分子化合物の粉砕分級物もあげられる。あるいは又懸濁重合法で合成した高分子化合物、スプレードライ法あるいは分散法等により球型にした高分子化合物、または無機化合物を用いることができる。
微粒子は珪素を含むものが濁度が低くなる点で好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。
微粒子の一次粒子の平均粒径は5〜400nmが好ましく、更に好ましいのは10〜300nmである。
これらは主に粒径0.05〜0.3μmの二次凝集体として含有されていてもよく、平均粒径100〜400nmの粒子であれば凝集せずに一次粒子として含まれていることも好ましい。
偏光板保護フィルム中のこれらの微粒子の含有量は0.01〜1質量%であることが好ましく、特に0.05〜0.5質量%が好ましい。共流延法による多層構成の偏光板保護フィルムの場合は、表面にこの添加量の微粒子を含有することが好ましい。
二酸化珪素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976およびR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
ポリマーの例として、シリコーン樹脂、フッ素樹脂およびアクリル樹脂を挙げることができる。シリコーン樹脂が好ましく、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、トスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120および同240(以上東芝シリコーン(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
これらの中でもアエロジル200V、アエロジルR972Vが偏光板保護フィルムの濁度を低く保ちながら、摩擦係数を下げる効果が大きいため特に好ましく用いられる。前記偏光板保護フィルムにおいては、少なくとも一方の面の動摩擦係数が0.2〜1.0であることが好ましい。
各種添加剤は製膜前の樹脂含有溶液であるドープにバッチ添加してもよいし、添加剤溶解液を別途用意してインライン添加してもよい。特に微粒子はろ過材への負荷を減らすために、一部または全量をインライン添加することが好ましい。
添加剤溶解液をインライン添加する場合は、ドープとの混合性をよくするため、少量の樹脂を溶解するのが好ましい。好ましい樹脂の量は、溶剤100質量部に対して1〜10質量部で、より好ましくは、3〜5質量部である。
本発明においてインライン添加、混合を行うためには、例えば、スタチックミキサー(東レエンジニアリング製)、SWJ(東レ静止型管内混合器Hi−Mixer)等のインラインミキサー等が好ましく用いられる。
(製造方法)
次に、前記光学フィルムの製造方法について説明する。
前記光学フィルムは、溶液流延法で製造されたフィルムであっても溶融流延法で製造されたフィルムであっても好ましく用いることができる。
前記光学フィルムの製造は、樹脂及び添加剤を溶剤に溶解させてドープを調製する工程、ドープを無限に移行する無端の金属支持体上に流延する工程、流延したドープをウェブとして乾燥する工程、金属支持体から剥離する工程、延伸または幅保持する工程、更に乾燥する工程、仕上がったフィルムを巻取る工程により行われる。
ドープを調製する工程について述べる。ドープ中の樹脂濃度は、濃い方が金属支持体に流延した後の乾燥負荷が低減できて好ましいが、樹脂の濃度が濃過ぎると濾過時の負荷が増えて、濾過精度が悪くなる。これらを両立する濃度としては、10〜35質量%が好ましく、更に好ましくは、15〜25質量%である。
ドープで用いられる溶剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよいが、樹脂の良溶剤と貧溶剤を混合して使用することが生産効率の点で好ましく、良溶剤が多い方が樹脂の溶解性の点で好ましい。良溶剤と貧溶剤の混合比率の好ましい範囲は、良溶剤が70〜98質量%であり、貧溶剤が2〜30質量%である。良溶剤、貧溶剤とは、使用する樹脂を単独で溶解するものを良溶剤、単独で膨潤するかまたは溶解しないものを貧溶剤と定義している。例えば、セルロースエステルを樹脂として用いた場合、平均酢化度(アセチル基置換度)によっては、良溶剤、貧溶剤が変わり、例えばアセトンを溶剤として用いる時には、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.4)、セルロースアセテートプロピオネートでは良溶剤になり、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.8)では貧溶剤となる。
前記良溶剤は特に限定されないが、メチレンクロライド等の有機ハロゲン化合物やジオキソラン類、アセトン、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等が挙げられる。特に好ましくはメチレンクロライドまたは酢酸メチルが挙げられる。
また、前記貧溶剤は特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノール、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等が好ましく用いられる。また、ドープ中には水が0.01〜2質量%含有していることが好ましい。また、樹脂の溶解に用いられる溶媒は、フィルム製膜工程で乾燥によりフィルムから除去された溶媒を回収し、これを再利用して用いられる。回収溶剤中に、樹脂に添加されている添加剤、例えば可塑剤、紫外線吸収剤、ポリマー、モノマー成分などが微量含有されていることもあるが、これらが含まれていても好ましく再利用することができるし、必要であれば精製して再利用することもできる。
上記記載のドープを調製する時の、樹脂の溶解方法としては、一般的な方法を用いることができる。加熱と加圧を組み合わせると常圧における沸点以上に加熱できる。溶剤の常圧での沸点以上でかつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら攪拌溶解すると、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止するため好ましい。また、樹脂を貧溶剤と混合して湿潤或いは膨潤させた後、更に良溶剤を添加して溶解する方法も好ましく用いられる。
加圧は窒素ガス等の不活性気体を圧入する方法や、加熱によって溶剤の蒸気圧を発現させる方法によって行ってもよい。加熱は外部から行うことが好ましく、例えばジャケットタイプのものは温度コントロールが容易で好ましい。
溶剤を添加しての加熱温度は、高い方が樹脂の溶解性の観点から好ましいが、加熱温度が高過ぎると必要とされる圧力が大きくなり生産性が悪くなる。好ましい加熱温度は45〜120℃であり、60〜110℃がより好ましく、70℃〜105℃が更に好ましい。また、圧力は設定温度で溶剤が沸騰しないように調整される。
もしくは冷却溶解法も好ましく用いられ、例えば、酢酸メチルなどの溶媒にセルロースエステル等を溶解させることができる。
次に、この樹脂を溶解した溶液を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過する。濾過材としては、不溶物等を除去するために絶対濾過精度が小さい方が好ましいが、絶対濾過精度が小さ過ぎると濾過材の目詰まりが発生し易いという問題がある。このため絶対濾過精度0.008mm以下の濾材が好ましく、0.001〜0.008mmの濾材がより好ましく、0.003〜0.006mmの濾材が更に好ましい。
濾材の材質は特に制限はなく、通常の濾材を使用することができるが、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック製の濾材や、ステンレススティール等の金属製の濾材が繊維の脱落等がなく好ましい。濾過により、原料の樹脂に含まれていた不純物、特に輝点異物を除去、低減することが好ましい。
輝点異物とは、2枚の偏光板をクロスニコル状態にして配置し、その間に光学フィルム等を置き、一方の偏光板の側から光を当てて、他方の偏光板の側から観察した時に反対側からの光が漏れて見える点(異物)のことであり、径が0.01mm以上である輝点数が200個/cm以下であることが好ましい。より好ましくは100個/cm以下であり、更に好ましくは50個/m以下であり、更に好ましくは0〜10個/cmである。また、0.01mm以下の輝点も少ない方が好ましい。
ドープの濾過は通常の方法で行うことができるが、溶剤の常圧での沸点以上で、かつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら濾過する方法が、濾過前後の濾圧の差(差圧という)の発現が小さく、好ましい。好ましい温度は45〜120℃であり、45〜70℃がより好ましく、45〜55℃であることが更に好ましい。
濾圧は小さい方が好ましい。濾圧は1.6MPa以下であることが好ましく、1.2MPa以下であることがより好ましく、1.0MPa以下であることが更に好ましい。
ここで、ドープの流延について説明する。
流延(キャスト)工程における金属支持体は、表面を鏡面仕上げしたものが好ましく、金属支持体としては、ステンレススティールベルトもしくは鋳物で表面をメッキ仕上げしたドラムが好ましく用いられる。キャストの幅は1〜4mとすることができる。流延工程の金属支持体の表面温度は−50℃〜溶剤の沸点未満の温度で、温度が高い方がウェブの乾燥速度が速くできるので好ましいが、余り高過ぎるとウェブが発泡したり、平面性が劣化する場合がある。好ましい支持体温度は0〜40℃であり、5〜30℃が更に好ましい。或いは、冷却することによってウェブをゲル化させて残留溶媒を多く含んだ状態でドラムから剥離することも好ましい方法である。金属支持体の温度を制御する方法は特に制限されないが、温風または冷風を吹きかける方法や、温水を金属支持体の裏側に接触させる方法がある。温水を用いる方が熱の伝達が効率的に行われるため、金属支持体の温度が一定になるまでの時間が短く好ましい。温風を用いる場合は目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。
光学フィルムが良好な平面性を示すためには、金属支持体からウェブを剥離する際の残留溶媒量は10〜150質量%が好ましく、更に好ましくは20〜40質量%または60〜130質量%であり、特に好ましくは、20〜30質量%または70〜120質量%である。
本発明においては、残留溶媒量は下記式で定義される。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
尚、Mはウェブまたはフィルムを製造中または製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
また、光学フィルムの乾燥工程においては、ウェブを金属支持体より剥離し、更に乾燥し、残留溶媒量を1質量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.1質量%以下であり、特に好ましくは0〜0.01質量%以下である。
フィルム乾燥工程では一般にロール乾燥方式(上下に配置した多数のロールにウェブを交互に通し乾燥させる方式)やテンター方式でウェブを搬送させながら乾燥する方式が採られる。
前記光学フィルムを作製するためには、ウェブの両端をクリップ等で把持するテンター方式で幅方向(横方向)に延伸を行うことが特に好ましい。剥離張力は300N/m以下で剥離することが好ましい。
ウェブを乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ロール、マイクロ波等で行うことができるが、簡便さの点から熱風で行うことが好ましい。
ウェブの乾燥工程における乾燥温度は40〜200℃で段階的に高くしていくことが好ましい。
光学フィルムの膜厚は、特に限定はされないが10〜200μmが用いられる。膜厚は10〜100μmであることが好ましい。更に好ましくは20〜60μmである。
前記光学フィルムは、幅1〜4mのものが用いられる。幅1.4〜4mのものが好ましく用いられ、特に好ましくは1.6〜3mである。4mを超えると搬送が困難となる。
(延伸操作、屈折率制御)
前記光学フィルムを製造する工程において、延伸操作により屈折率制御、即ちリターデーションの制御を行うことが好ましい。
例えばフィルムの長手方向(製膜方向)及びそれとフィルム面内で直交する方向、即ち幅手方向に対して、逐次または同時に二軸延伸もしくは一軸延伸することができる。同時二軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方の張力を緩和して収縮させる場合も含まれる。
互いに直交する二軸方向の延伸倍率は、それぞれ最終的には流延方向に0.8〜1.5倍、幅方向に1.1〜2.5倍の範囲とすることが好ましく、流延方向に0.9〜1.0倍、幅方向に1.2〜2.0倍に範囲で行うことが好ましい。
延伸温度は120℃〜200℃が好ましく、さらに好ましくは140℃〜180℃で延伸するのが好ましい。
延伸時のフィルム中の残留溶媒は20〜0%が好ましく、さらに15〜0%で延伸する方が好ましい。
ウェブを延伸する方法には特に限定はない。例えば、複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法、ウェブの両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げて縦方向に延伸する方法、同様に横方向に広げて横方向に延伸する方法、或いは縦横同時に広げて縦横両方向に延伸する方法などが挙げられる。もちろんこれ等の方法は、組み合わせて用いてもよい。また、所謂テンター法の場合、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかな延伸を行うことができ、破断等の危険性が減少できるので好ましい。
製膜工程のこれらの幅保持或いは横方向の延伸はテンターによって行うことが好ましく、ピンテンターでもクリップテンターでもよい。なお、搬送方向と幅方向を同時に延伸しても、逐次延伸を行ってもよい。
(光学補償フィルム)
液晶ディスプレイは、異方性を持つ液晶材料や偏光板を使用するために正面から見た場合に良好な表示が得られても、斜めから見ると表示性能が低下するという視野角の問題があり、性能向上のためにも視野角を補償する光学補償フィルムを用いることが好ましい。平均的な屈折率分布はセルの厚み方向で大きく、面内方向でより小さいものとなっている。その為光学補償フィルムとしては、この異方性を相殺できるもので、膜厚方向の屈折率が面内方向より小さな屈折率を持つ、いわゆる負の一軸性構造を持つものが有効であり、本発明に係る光学フィルムはそのような機能を有する光学補償フィルムとしても利用出来る。
本発明に係る光学フィルムをVAモード(垂直配向した液晶を使用するモード)に使用する場合、セルの両側に1枚ずつ合計2枚使用する形態(2枚型)と、セルの上下のいずれか一方の側にのみ使用する形態(1枚型)のいずれに用いてもよい。
本発明に係る光学フィルムは、下記式で表されるリターデーションRoが23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて20〜100nm、Rthが23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて70〜300nmであることが好ましい。VAモード液晶表示装置の視野角を補償するには、リターデーションが上記範囲であることが好ましい。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
(但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
これらのリターデーション値は自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて測定することができる。
前記光学フィルムの遅相軸または進相軸がフィルム面内に存在し、進相軸と製膜方向とのなす角をθ1とするとθ1は−1°以上+1°以下であることが好ましく、−0.5°以上+0.5°以下であることがより好ましい。このθ1は配向角として定義でき、θ1の測定は、自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて行うことができる。θ1が各々上記関係を満たすことは、表示画像において高い輝度を得ること、光漏れを抑制または防止することに寄与でき、カラー液晶表示装置においては忠実な色再現を得ることに寄与できる。
(光弾性係数)
本発明に係る光学フィルムの光弾性係数は、23℃、55%RHの環境下で、波長590nmの光に対して、−5×10−12Pa−1以上10×10−12Pa−1以下であることが好ましく、−2×10−12以上8×10−12Pa−1以下であることがより好ましく、0以上5×10−12Pa−1以下であることが特に好ましい。
光弾性係数は、リターデーション測定装置(KOBURA31PR、王子計測機器社製)を用いて測定することができる。
本発明において、光弾性係数を上記の範囲内に調整するには、本発明にかかわる重合体(A)とセルロースエステルの混合質量比率の調整、その他添加剤の種類、量の調整によって最適化することができる。
(物性)
本発明に係る光学フィルムの透湿度は、40℃、90%RHで10〜1200g/m・24hが好ましい。透湿度はJIS Z 0208に記載の方法に従い測定することができる。
前記光学フィルムは、破断伸度が10〜80%であることが好ましい。
前記光学フィルムの可視光透過率は90%以上であることが好ましく、93%以上であることが更に好ましい。
前記光学フィルムのヘイズは1%未満であることが好ましく0〜0.1%であることが特に好ましい。
また、前記光学フィルムにさらに液晶層や樹脂層を塗布したり、またそれをさらに延伸することにより、さらに広い範囲にわたる位相差値を得ることが出来る。
(偏光板、液晶表示装置)
本発明に係る偏光板および液晶表示装置は、本発明にかかる光学フィルムを偏光板保護フィルムとした偏光板、およびその偏光板を用いた前記液晶表示装置として得られる。前記光学フィルムは、偏光板保護フィルムの機能を兼ねたフィルムとされることが好ましく、その場合偏光板保護フィルムと別に位相差を有する光学フィルムを別途用意する必要がないため、液晶表示装置の厚みを薄く製造プロセスを簡略化することができる。
前記液晶表示装置は、液晶セルの両方の面に、前記偏光板が粘着層を介して貼り合わされたものであることが好ましい。
前記偏光板は一般的な方法で作製することができる。前記光学フィルムの偏光子に貼合する側をアルカリ鹸化処理し、偏光子(沃素溶液中に浸漬延伸して作製した)の少なくとも一方の面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせることが好ましい。もう一方の面には他の偏光板保護フィルムを貼合することができる。前記光学フィルムは液晶表示装置とされた際に、偏光子の液晶セル側に設けられることが好ましく、偏光子の外側のフィルムは従来の偏光板保護フィルムを用いることができる。
例えば、従来の偏光板保護フィルムとしては、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタックKC8UX、KC5UX、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UCR5、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY−HA、KC8UX−RHA、KC8UXW−RHA−C、KC8UXW−RHA−NC、KC4UXW−RHA−NC、以上コニカミノルタオプト(株)製)が好ましく用いられる。
表示装置の表面側に用いられる偏光板保護フィルムには、防眩層あるいはクリアハードコート層のほか、反射防止層、帯電防止層、防汚層、バックコート層を有することが好ましい。
偏光板の主たる構成要素である偏光子とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。
偏光子は、ポリビニルアルコール水溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行ったものが用いられている。偏光子の膜厚は5〜30μmが好ましく、特に10〜20μmであることが好ましい。
前記光学フィルムを用いた偏光板を液晶表示装置に用いることによって、種々の視認性に優れた前記液晶表示装置を作製することができる。
前記光学フィルム、偏光板はSTN、TN、OCB、HAN、VA(MVA、PVA)、IPS、OCBなどの各種駆動方式の液晶表示装置に用いることができる。
特にVA(MVA、PVA)型液晶表示装置に用いられることが好ましい。
特に画面が30型以上の大画面の液晶表示装置であっても、光漏れによる黒表示時の着色を低減し、正面コントラストなど視認性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
(製造例)
以下に、本発明の前記重合体(A)および比較重合体の製造例を示すが、本発明はこれらに限定されない。なお、重量平均分子量は、下記の測定条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた測定により算出した。
溶媒: テトラヒドロフラン
カラム: TSKgel SuperHM−M(東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
試料濃度: 0.1質量%
装置: HLC−8220(東ソー(株)製)
流量: 0.6ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
(製造例1:重合体(A−1)の製造)
攪拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた容量300mlの4頭コルベンに、テトラヒドロフラン150gを加え、窒素気流下、66℃で1時間還流し、脱気した。反応溶媒を室温まで放冷させた後、メタクリル酸メチル42.1g(0.42mol)、インデン13.9g(0.12mol)、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル7.8g(0.06mol)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.49gを加え、反応溶液を60℃まで昇温し、5時間攪拌した。室温まで放冷し、反応溶液を1500mlのヘプタンに注いで再沈した。析出した固体を濾過し、ヘプタンで洗浄した後、100℃、1Torr(1Torrは133.322Paである)で5時間乾燥し、白色固体の重合体(A−1)22.8gを得た。得られた重合体(A−1)の重量平均分子量は21,000であった。
得られた重合体(A−1)について、1H−NMRスペクトルを測定することにより、3.4〜3.6ppmのピークがメタクリル酸メチル単位のカルボン酸エステル(−COOCH3)の水素、3.7〜4.2ppmのピークがメタクリル酸2−ヒドロキシエチル単位のヒドロキシエチル基のメチレン水素、7.0〜7.2ppmのピークがインデンのベンゼン環の水素と帰属し、スペクトルの積分比から各重合単位の組成を計算した結果、下記のとおりであった。
インデン単位:6重量%
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル単位:20重量%
メタクリル酸メチル単位:74重量%
(製造例2:重合体(A−2)の製造)
攪拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた容量300mlの4頭コルベンに、テトラヒドロフラン150gを加え、窒素気流下、66℃で1時間還流し、脱気した。反応溶媒を室温まで放冷させた後、メタクリル酸メチル36.0g(0.36mol)、インデン13.9g(0.12mol)、アクリロイルモルホリン16.9g(0.12mol)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.49gを加え、反応溶液を60℃まで昇温し、5時間攪拌した。室温まで放冷し、反応溶液を1500mlのヘプタンに注いで再沈した。析出した固体を濾過し、ヘプタンで洗浄した後、100℃、1Torrで5時間乾燥し、白色固体の重合体(A−2)25.7gを得た。得られた重合体(A−2)の重量平均分子量は34,000であった。
得られた重合体(A−2)について、1H−NMRスペクトルを測定することにより、0.7〜1.2ppmのピークがメタクリル酸メチル単位のα−メチル基の水素、3.2〜3.8ppmのピークがメタクリル酸メチル単位のカルボン酸エステル(−COOCH3)の水素およびアクリロイルモルホリン単位のモルホリン環のメチレン基の水素、7.0〜7.2ppmのピークがインデンのベンゼン環の水素と帰属し、スペクトルの積分比から各重合単位の組成を計算した結果、下記のとおりであった。
インデン単位:6質量%
アクリロイルモルホリン単位:24質量%
メタクリル酸メチル単位:70質量%
(製造例3:重合体(A−3)の製造)
攪拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた容量300mlの4頭コルベンに、テトラヒドロフラン150gを加え、窒素気流下、66℃で1時間還流し、脱気した。反応溶媒を室温まで放冷させた後、メタクリル酸メチル36.0g(0.36mol)、インデン27.9g(0.24mol)、アクリロイルモルホリン16.9g(0.12mol)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.49gを加え、反応溶液を60℃まで昇温し、5時間攪拌した。室温まで放冷し、反応溶液を1500mlのヘプタンに注いで再沈した。析出した固体を濾過し、ヘプタンで洗浄した後、100℃、1Torrで5時間乾燥し、白色固体の重合体(A−3)14.2gを得た。得られた重合体(A−3)の重量平均分子量は19,000であった。
得られた重合体(A−3)について、1H−NMRスペクトルを測定し、スペクトルの積分比から各重合単位の組成を計算した結果、下記のとおりであった。
インデン単位:12質量%
アクリロイルモルホリン単位:24質量%
メタクリル酸メチル単位:64質量%
(製造例4:重合体(A−4)の製造)
攪拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた容量300mlの4頭コルベンに、テトラヒドロフラン150gを加え、窒素気流下、66℃で1時間還流し、脱気した。反応溶媒を室温まで放冷させた後、インデン46.5g(0.4mol)、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル10.4g(0.08mol)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.49gを加え、反応溶液を60℃まで昇温し、5時間攪拌した。室温まで放冷し、反応溶液を1500mlのヘプタンに注いで再沈した。析出した固体を濾過し、ヘプタンで洗浄した後、100℃、1Torrで5時間乾燥し、白色固体の重合体(A−4)20.0gを得た。得られた重合体(A−4)の重量平均分子量は6,000であった。
得られた重合体(A−4)について、1H−NMRスペクトルを測定し、スペクトルの積分比から各重合単位の組成を計算した結果、下記のとおりであった。
インデン単位:45質量%
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル単位:55質量%
(製造例5:重合体(A−5)の製造)
攪拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた容量300mlの4頭コルベンに、テトラヒドロフラン150gを加え、窒素気流下、66℃で1時間還流し、脱気した。反応溶媒を室温まで放冷させた後、インデン46.5g(0.4mol)、アクリロイルモルホリン11.3g(0.08mol)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.49gを加え、反応溶液を60℃まで昇温し、5時間攪拌した。室温まで放冷し、反応溶液を1500mlのヘプタンに注いで再沈した。析出した固体を濾過し、ヘプタンで洗浄した後、100℃、1Torrで5時間乾燥し、白色固体の重合体(A−5)21.0gを得た。得られた重合体(A−5)の重量平均分子量は6,000であった。
得られた重合体(A−5)について、1H−NMRスペクトルを測定し、スペクトルの積分比から各重合単位の組成を計算した結果、下記のとおりであった。
インデン単位:48質量%
アクリロイルモルホリン単位:52質量%
(製造例6:比較重合体(C−1)の製造)
攪拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた容量300mlの4頭コルベンに、テトラヒドロフラン150gを加え、窒素気流下、66℃で1時間還流し、脱気した。反応溶媒を室温まで放冷させた後、インデン46.5g(0.4mol)、メタクリル酸メチル8.0g(0.08mol)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.49gを加え、反応溶液を60℃まで昇温し、5時間攪拌した。室温まで放冷し、反応溶液を1500mlのヘプタンに注いで再沈した。析出した固体を濾過し、ヘプタンで洗浄した後、100℃、1Torrで5時間乾燥し、白色固体の重合体(C−1)16.8gを得た。得られた重合体(C−1)の重量平均分子量は6,000であった。
得られた重合体(C−1)について、1H−NMRスペクトルを測定し、スペクトルの積分比から各重合単位の組成を計算した結果、下記のとおりであった。
インデン単位:45質量%
メタクリル酸メチル単位:55質量%
実施例1
<光学フィルム101の作製>
〈微粒子分散液1〉
アエロジル R972V(シリカ微粒子;1次粒径16nm;日本アエロジル(株)製) 11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
〈微粒子添加液1〉
下記の組成で、メチレンクロライドを入れた溶解タンクに十分攪拌しながら、微粒子分散液1をゆっくりと添加した。更に、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFでろ過し、微粒子添加液1を調製した。
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
(主ドープ液の調製)
下記組成の主ドープ液を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステル1、重合体(A−1)および微粒子添加液1を攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解した。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用してろ過し、主ドープ液を調製した。
〈主ドープ液の組成〉
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
セルロースエステル1(アセチル置換度1.1、プロピオニル置換度1.1、総アシル基置換度2.2であるセルロースアセテートプロピオネート(表中CAP1と記載)
60質量部
重合体(A−1) 40質量部
微粒子添加液1 1質量部
以上を密閉容器に投入し、攪拌しながら溶解してドープ液を調製した。次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープ液を温度33℃、1500mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は30℃に制御した。
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したフィルム中の残留溶媒量が75%になるまで溶媒を蒸発させ、次いで剥離張力130N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。
剥離した光学フィルムを、140℃の熱をかけながらテンターを用いて幅方向に30%延伸した。延伸開始時の残留溶媒は15%であった。
次いで、乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させた。乾燥温度は130℃で、搬送張力は100N/mとした。
以上のようにして、乾燥膜厚40μmの光学フィルム101を得た。
<光学フィルム102〜118の作製>
光学フィルム101の作製において、セルロースエステル1(CAP1)と重合体(A−1)の種類と、質量部を表1のように変更した以外は同様にして、光学フィルム102〜115を作製した。光学フィルム116は、光学フィルム101の作製において、重合体(A−1)を比較重合体(C−1)に変更した以外は同様にして作製したが、フィルム全面が白く濁り、透明なフィルムが得られなかった。光学フィルム117は、光学フィルム101の作製において、重合体(A−1)を比較重合体(C−2)に変更した以外は同様にして作製した。光学フィルム118は、光学フィルム101の作製において、セルロースエステルと前記重合体(A)の代わりに、比較樹脂1を100質量部使用した以外は同様にして作製した。
以下、使用した素材を下記に示す。
セルロースエステル2:アセチル置換度0.1、プロピオニル置換度1.5、総アシル基置換度1.6であるセルロースアセテートプロピオネート(表中CAP2と記載)
セルロースエステル3:アセチル置換度1.6、プロピオニル置換度0.9、総アシル基置換度2.5であるセルロースアセテートプロピオネート(表中CAP3と記載)
セルロースエステル4:アセチル置換度2.4のセルロースジアセテート(表中DACと記載)
比較重合体(C−2):スチレン−アクリロイルモルホリン共重合体(組成はスチレン単位50質量%、アクリロイルモルホリン単位50質量%。重量平均分子量は6,000。)
比較樹脂1(環状オレフィン樹脂例):ARTON−G7810(JSR社製)
<光学フィルムの評価>
上記のようにして作製した各々の光学フィルム試料について、以下に記載した評価を行った。
(リターデーションの測定)
得られた光学フィルム試料の幅手方向の中央部のリターデーション値を測定した。測定には自動複屈折計KOBURA・21ADH(王子計測器(株)製)を用いて、23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて、3次元複屈折率測定を行い、測定値を次式に代入して求めた。
面内リターデーションRo=(nx−ny)×d
厚み方向リターデーションRth=((nx+ny)/2−nz)×d
式中、dはフィルムの厚み(nm)、屈折率nx(フィルムの面内の最大の屈折率、遅相軸方向の屈折率ともいう)、ny(フィルム面内で遅相軸に直角な方向の屈折率)、nz(厚み方向におけるフィルムの屈折率)である。
(光弾性係数の測定)
得られた光学フィルム試料の幅手方向両端を狭持し、荷重を加えながらフィルム面内のリターデーション(Ro)を測定し、これをフィルムの厚み(d)で割ってΔn(=Ro/d)を求める。荷重を変えながらΔnを求め、荷重−Δn曲線を測定し、その傾きを光弾性係数とした。フィルム面内のリターデーション(Ro)は、リターデーション測定装置(KOBURA31PR、王子計測機器社製)を用い、23℃、55%RHの環境下で、波長590nmにおける値を測定した。
上記により得られた、面内リターデーションRo、厚み方向リターデーションRth及び光弾性係数を表1に示す。
Figure 2011256323
表1から明らかなように、本発明の光学フィルム101〜113は比較の光学フィルム114、115、117、118に比べて、リターデーションが大きくかつ、光弾性係数が小さい実用上優れた光学フィルムであることが分かる。また、本発明の重合体(A)は比較の重合体(C−1)に比べ、セルロースエステルとの相溶性が優れている。
実施例2
<偏光板の作製>
厚さ、120μmのポリビニルアルコールフィルムを、一軸延伸(温度110℃、延伸倍率5倍)した。
これをヨウ素0.075g、ヨウ化カリウム5g、水100gからなる水溶液に60秒間浸漬し、次いでヨウ化カリウム6g、ホウ酸7.5g、水100gからなる68℃の水溶液に浸漬した。これを水洗、乾燥し偏光子を得た。
次いで、下記工程1〜5に従って偏光子の表側と前記光学フィルム101〜115、117、118とを貼り合せ、裏面側にはコニカミノルタタックKC4UY(コニカミノルタオプト(株)製セルロースエステルフィルム)を貼り合わせて偏光板を作製した。
工程1:前記光学フィルム101〜115、117、118を、60℃の2モル/Lの水酸化ナトリウム溶液に90秒間浸漬し、次いで水洗し乾燥して、偏光子と貼合する側を鹸化した光学フィルムを得た。
工程2:前記偏光子を固形分2質量%のポリビニルアルコール接着剤槽中に1〜2秒浸漬した。
工程3:工程2で偏光子に付着した過剰の接着剤を軽く拭き除き、これを工程1で処理した光学フィルムの上にのせて配置した。
工程4:工程3で積層した光学フィルム101〜115、117、118と偏光子の偏光子側の面に前記コニカミノルタタックKC4UY光学フィルムを重ね、圧力20〜30N/cm、搬送スピード約2m/分で貼合した。
工程5:80℃の乾燥機中に工程4で作製した偏光子と光学フィルム101〜115、117、118とコニカミノルタタックKC4UYとを貼り合わせた試料を2分間乾燥し、それぞれ対応する偏光板101〜115、117、118を作製した。
光学フィルム115と118は、上記アルカリ処理で張り合わせることができなかった。
〔偏光板の評価〕
次に、以下のようにして光学フィルムと偏光子との貼合性を評価した。
(貼合性)
上記の要領で得られた偏光板を、80℃、90%RHで1200時間処理し、セルロースエステルフィルムと偏光子との貼り合わせ状態を観察し下記の基準でランク付けした。
結果を表2に示す。
A:剥離なし
B:僅かに剥離が認められる
C:剥離が認められる
D:剥離が非常に広い範囲で認められる。
<液晶表示装置の作製>
視野角測定を行う液晶パネルを以下のようにして作製し、液晶表示装置としての特性を評価した。
SONY製40型ディスプレイKLV−40J3000の予め貼合されていた両面の偏光板を剥がして、上記作製した偏光板101〜114、117をそれぞれ液晶セルのガラス面の両面に貼合した。なお、偏光板115、118は貼合性が悪く、接着できなかった。
その際、その偏光板の貼合の向きは、本発明の光学フィルムの面が、液晶セル側となるように、かつ、予め貼合されていた偏光板の吸収軸と偏光板101〜113、117の吸収軸とが同一の方向に向くように行い、それぞれ対応する液晶表示装置101〜113、117を各々作製した。
(液晶表示装置としての特性評価)
上記のようにして作製した液晶表示装置について、以下に記載した評価を行った。
(額縁ムラ)
上記で得られた各液晶表示装置を、温度45±2℃、湿度95±3%RHの環境下に24時間保管した。その後すぐさま温度23℃、湿度55%RHの部屋に移し、パネルバックライトを点灯させる。点灯から24時間後、黒表示させた状態での四隅の正面輝度を測定し、平均値を算出する。なお、ここでいう「四隅」とは、有効表示画面の対角線上であって、隅からの距離が50mmのところをいう。
各液晶表示装置について、額縁ムラの発生を、上記四隅の正面輝度の平均値と、画面中央部の正面輝度との比によって、下記の4段階で評価した。評価ランクは以下のとおりである。なお、液晶表示装置の画面中央部の正面輝度を1とした。結果を表2に示す。
評価ランク
A:額縁ムラの発生なし。(四隅正面輝度平均:1.00〜1.05)
B:裸眼では額縁ムラは認識できない。(四隅正面輝度平均:1.06〜1.10)
C:額縁ムラとして見えるが、使用にあたって支障はない。(四隅正面輝度平均:1.11〜1.20)
D:表示品質上問題がある。(四隅正面輝度平均:1.21以上)
Figure 2011256323
表2から明らかなように、本発明の光学フィルム101〜113は比較の光学フィルム115および118に比べて、偏光子との貼合性に優れていることが分かる。また、本発明の液晶表示装置101〜113は、比較の液晶表示装置114および117に対して、額縁ムラが少ない実用上優れた液晶表示装置であることが分かる。

Claims (8)

  1. 一般式(I)で表わされる単量体と水酸基もしくはアミド結合を有する単量体とを少なくとも含む重合体(A)とセルロースエステル(B)とを含有することを特徴とする光学フィルム。
    Figure 2011256323
    (式中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、または炭素原子、酸素原子、窒素原子、リン原子及びケイ素原子、スズ原子のいずれか1種類以上を含む置換基を表し、nは0〜4の整数を表す。nが2以上であるとき、複数のR4は同じであっても異なっていてもよい。)
  2. 前記重合体(A)と、前記セルロースエステル(B)とを、(A):(B)=20:80〜70:30の質量比で含有することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルム。
  3. 前記重合体(A)と、前記セルロースエステル(B)とを、(A):(B)=30:70〜50:50の質量比で含有することを特徴とする請求項1または2に記載の光学フィルム。
  4. 前記セルロースエステル(B)が、セルロースアセテートプロピオネートであり、かつ、下記式(1)及び(2)の置換度を同時に満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
    式(1) 1.4≦X+Y≦2.4
    式(2) 0.5≦Y≦2.0
    (式中、Xはアセチル基の置換度を示し、Yはプロピオニル基の置換度を示す。)
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルムが、23℃、55%RHの環境下で、波長590nmの光に対して、下記式(I)で表されるリターデーションRoが20〜100nmであり、下記式(II)で表されるRthが70〜300nmであることを特徴とする光学フィルム。
    式(I) Ro=(nx−ny)×d
    式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
    (但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルムが、23℃、55%RHの環境下で、波長590nmの光に対して、光弾性係数が−5×10−12Pa−1以上10×10−12Pa−1以下であることを特徴とする光学フィルム。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルムを偏光子の少なくとも一方の面に有することを特徴とする偏光板。
  8. 請求項7に記載の偏光板を液晶セルの少なくとも一方の面に有することを特徴とする液晶表示装置。
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