Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP6627748B2 - 位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置 - Google Patents

位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6627748B2
JP6627748B2 JP2016510220A JP2016510220A JP6627748B2 JP 6627748 B2 JP6627748 B2 JP 6627748B2 JP 2016510220 A JP2016510220 A JP 2016510220A JP 2016510220 A JP2016510220 A JP 2016510220A JP 6627748 B2 JP6627748 B2 JP 6627748B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitrogen
retardation film
group
compound
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016510220A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2015146599A1 (ja
Inventor
里誌 森井
里誌 森井
貴史 世良
貴史 世良
高木 隆裕
隆裕 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Publication of JPWO2015146599A1 publication Critical patent/JPWO2015146599A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6627748B2 publication Critical patent/JP6627748B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00634Production of filters
    • B29D11/00644Production of filters polarizing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/0074Production of other optical elements not provided for in B29D11/00009- B29D11/0073
    • B29D11/00788Producing optical films
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08Cellulose derivatives
    • C08L1/10Esters of organic acids, i.e. acylates
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3083Birefringent or phase retarding elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133635Multifunctional compensators
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/50Protective arrangements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

本発明は、位相差フィルム、偏光板および表示装置に関する。さらに詳しくは、湿熱環境での位相差変動が抑制される位相差フィルム、それを具備した耐湿熱性に優れた偏光板および表示装置に関する。
液晶表示装置は、液晶テレビやパソコンの液晶ディスプレイ等の用途で、需要が拡大している。通常、液晶表示装置は、透明電極、液晶層、カラーフィルタ等をガラス板で挟み込んだ液晶セルと、その両側に設けられた2枚の偏光板で構成されており、それぞれの偏光板は、偏光子(偏光膜、偏光フィルムとも称する)を2枚の偏光板用保護フィルム(以下、保護フィルムとも称する)で挟んだ構成となっている。上記偏光板用保護フィルムとしては、高い透明性を有し、偏光子に使用されるポリビニルアルコールとの密着性を容易に確保できるフィルムが広く使用されてきた。
また、液晶表示装置の偏光板と液晶層との間に、光学的に2軸性の位相差フィルムを配置することで、より広い視野角が実現できること、すなわち表示特性を向上できることが知られている。このような位相差フィルムは、優れた光学性能を発現させることができることから注目されており、液晶表示装置に用いられている。また、位相差フィルムは偏光板保護用フィルムの機能を兼ねるフィルムとしても液晶表示装置に用いられている。
しかしながら、位相差フィルムは透湿性が高いため、水分を内部まで透過させてしまうことにより、位相差フィルムのレターデーション値(位相差値)の変動を引き起こしやすくなり、その結果、液晶表示装置の色ムラが生じるという問題があった。
上記位相差フィルムのレターデーション値の変動(位相差変動)を改善する方法として、位相差フィルム膜厚を薄くする方法や、透湿性を制御するのに添加剤を大量に添加する方法が挙げられる。しかし、位相差フィルムの膜厚を薄くしたり、添加剤を大量に添加したりすると、レターデーション値が小さくなるため、レターデーション値の上昇能(位相差発現性)が高い化合物が求められる。
湿度による上記位相差フィルムの位相差変動が小さい位相差上昇剤としては、例えば、ピリミジン系化合物(特開2012−214683号公報)やトリアジン系化合物(例えば、特開2003−344655号公報)が提案されている。また、より大きな分子量を有する液晶性化合物をさらに添加して位相差発現性を高めることなどが提案されている(特開2007−119737号公報)。
しかしながら、特開2012−214683号公報または特開2003−344655号公報に記載されるような化合物は、湿熱環境において分子の熱運動が大きく、位相差変動が大きいという問題があった。また、特開2012−214683号公報または特開2003−344655号公報に記載されるような化合物は、位相差発現性が不十分である。また、位相差発現性を高めるために、特開2007−119737号公報のような二つ以上の芳香族環を有する化合物を添加しても十分な位相差発現性は得られず、また、このような化合物の添加量を増やすと、位相差フィルム、偏光板、およびそれを用いた液晶表示装置は、耐湿熱性がさらに悪化する問題が生じていた。さらに、位相差フィルムの透湿性を制御するために添加剤を大量に添加すると、添加剤の種類によってはセルロースエステルなどの基材樹脂との相溶性が劣化するため、添加量に制限があった。このように位相差上昇剤の位相差発現性と高い耐湿熱性を両立させることが求められていた。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高い位相差発現性を維持しつつ、湿熱環境下での位相差変動を抑制し得る位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置を提供することを目的とする。
本発明者は、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、位相差上昇剤として下記一般式(1)で表される含窒素化合物(A)と共に下記一般式(2)で表される含窒素化合物(B)を混合することにより、高い位相差発現性を維持しつつ、湿熱環境下での位相差変動を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記一般式(1):
(一般式(1)中、
Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族複素環であり、
およびYは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員または6員の含窒素芳香族複素環を表す)
で表される含窒素化合物(A)と、
下記一般式(2):
(一般式(2)中、
Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族複素環であり、
、Y、およびZは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員または6員の含窒素芳香族複素環を表す)
で表される含窒素化合物(B)と、
を含む位相差上昇剤を有し、セルロース系樹脂を主成分とする、位相差フィルムである。
本発明の一実施形態に係る位相差フィルム製造装置(溶液流延製膜方法のドープ調製工程、流延工程および乾燥工程)の概略図である。ここで、1は溶解釜、2、5、11、14は送液ポンプ、3、6、12、15は濾過器、4、13はストックタンク、8、16は導管、10は添加剤用仕込釜、20は合流管、21は混合機、30はダイ、31は金属支持体、32はウェブ、33は剥離位置、34はテンター装置、35はローラ乾燥装置、36はロール、37はワインダー、41は仕込釜、42はストックタンク、43はポンプ、44は濾過器を表す。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置構成の一例を示す概略断面図である。ここで、101A、101Bは偏光板、102は保護フィルム、103A、103Bは活性エネルギー線硬化性接着剤、104は偏光子、105は位相差フィルム、106は機能性層、107は液晶セル、108は液晶表示装置を表す。
本発明は、下記一般式(1):
(一般式(1)中、Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環であり、XおよびYは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環を表す)
で表される含窒素化合物(A)と、
下記一般式(2):
(一般式(2)中、Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環であり、X、Y、およびZは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環を表す)
で表される含窒素化合物(B)と、
を含む位相差上昇剤を有する、位相差フィルムである。本発明によれば、高い位相差発現性と高い湿熱耐久性(湿熱環境下での位相差変動の抑制)を両立し得る位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置を提供できる。
本発明の位相差フィルムは、一般式(1)および(2)でそれぞれ表される含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を含む位相差上昇剤を含むことを特徴とする。このような構造を有する位相差フィルムは高い位相差発現性と高い湿熱耐久性を両立できる。ここで、本発明の構成による上記作用効果の発揮のメカニズムは以下のように推測される。なお、本発明は下記のメカニズムに限定されるものではない。すなわち、まず、湿熱環境下に置かれる前、常温常湿の状態では、上記含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を含む位相差上昇剤は位相差フィルム中において、当該位相差フィルムの延伸方向と平行な方向に、分子の長軸を向けて配向している。また、この時、上記の配向により、上記含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)が、それぞれ位相差を発現している。
しかし、上記含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)は、それぞれ一分子当たりの位相差発現量と、湿熱環境下での配向の乱れの様子が異なる。具体的には、分子量が大きい含窒素化合物(B)は、セルロースエステル等の基材樹脂との相互作用が強いことで光学的特性の変動抑制効果が優れる。一方、分子量が小さい含窒素化合物(A)は、セルロースエステルなどの基材樹脂との相溶性が優れる。すると、含窒素化合物(A)は、基材樹脂との相互作用が強い含窒素化合物(B)と水素結合などにより相互作用するためその配向の乱れが抑制される。一方、含窒素化合物(B)についてもセルロースなどの基材樹脂との相溶性が良好な含窒素化合物(A)と併用することにより基材樹脂になじみやすくなり位相差変動がさらに抑制される。このように2種類の含窒素化合物を併用することにより、湿熱環境下で両含窒素化合物が受ける影響が互いに打ち消し合うと考えられる。結果として、位相差フィルムとして見た場合の位相差変動が改善され、上記含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)をそれぞれ単独で位相差上昇剤として使用した場合より耐久性に優れた位相差フィルムが提供される。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
《位相差フィルム》
本発明に係る位相差フィルムは、上記一般式(1)および(2)で表される含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を含む位相差上昇剤を含む点を特徴とする。
本発明に係る位相差フィルムは、本発明に係る位相差上昇剤を含むことにより、高い位相差発現性を有し、かつ湿熱環境における位相差変動を小さく抑えることができる。位相差フィルムにおいては、レターデーション値の変動が小さい方が好ましく、液晶表示装置に位相差フィルムを含む偏光板を用いるとき、位相差変動が小さいことが色ムラ等を防止する観点で好ましい。
本発明に係る位相差フィルムにおいては、湿度による位相差変動から起こる色ムラを一層低減させるために、R変動率は±4%を満たすことが好ましく、より好ましくは±3%であり、さらに好ましくは±2.5%である。Rt変動率についても同様の理由により、±5%以内を満たすことが好ましく、より好ましくは±4%以内であり、さらに好ましくは±3.5%以内である。
本発明に係る位相差フィルムは、膜厚が15μm以上35μm以下であることが好ましい。15μm以上であれば、均質な製膜が可能であり、大面積とした場合に色ムラを防ぐことができる。また、十分な位相差を得ることができる。一方、35μm以下である場合には、吸湿される水分量の絶対値が増加することにより、表示装置としたときの色ムラが生じるのを抑制することができる。均質な製膜、Ro、Rt湿度変動の点から好ましくは15〜35μm範囲であり、より好ましくは20〜35μmである。
上記膜厚は、製膜の際に流延させるドープや溶融物の厚さ、および/または、延伸条件を調整することにより上記所望の範囲に制御することができる。
また、本発明に係る位相差フィルムは、幅手方向および長尺方向の膜厚バラツキがいずれも0〜4μmであることが好ましい。かかる場合には、大面積の位相差フィルムあっても位相差フィルム面内の位相差バラツキが抑制され、色ムラを防止することができる。位相差バラツキを一層抑制するために、膜厚バラツキは好ましくは0〜2.5μmであり、より好ましくは0〜1.5μmである。
なお、位相差フィルムの膜厚はマイクロメータなどの膜厚計を用いて測定することができる。具体的には、位相差フィルムの巾方向に、10mm間隔で100箇所以上の点で膜厚(μm)を測定し、これらの平均値を位相差フィルムの膜厚(μm)とする。また、膜厚の最大値と最小値との差を膜厚バラツキ(μm)とする。
一般に、位相差フィルムの位相差の出し方は、(1)セルロースエステル(酢綿)などの基材樹脂で位相差を出す;(2)位相差上昇剤を添加することにより位相差を出す;などの方法がある。前者の場合には基材樹脂が透湿性を有するために湿度によりRo、Rtが変動する。一方、後者の場合には、湿度によってRo、Rtが変動しにくいため好ましい。さらに、上昇剤を添加することにより、位相差発現性が向上するため、薄膜化が可能となる。ただし、上昇剤の添加量が多すぎるとヘイズが悪化するおそれがある。
可塑剤を添加することにより、位相差フィルムに可塑性が付与され、延伸時に位相差フィルム全体に応力がかかりやすくなって、膜厚バラツキが小さくなる(良好となる)。さらに、位相差フィルム内が疎水化されて水を寄せ付けないためRo、Rt湿度変動が低下する。ただし、可塑剤が多すぎるとヘイズが悪化するおそれがあり、好ましくない。
位相差フィルムの膜厚が薄いほど全体の水分量が減少するため、Rt湿度変動が低下する。ただし、位相差フィルムの膜厚が薄すぎると均質な製膜が困難であり、膜厚バラツキが大きくなる(悪化する)。
本発明に係る位相差フィルムは、上記含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を含む位相差上昇剤を含み、好ましくはセルロースなどの基材樹脂を主成分とし、必要に応じて、(a)可塑剤、(b)水素結合性化合物、(c)水素結合性化合物、および(d)他の任意成分等、その他の添加剤をさらに含んで構成される。なお、本発明の位相差フィルムにおいて「主成分」とは、位相差フィルム全体の50質量%以上を占める成分であることをいい、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上である。
〈位相差上昇剤〉
位相差上昇剤(レターデーション発現剤ともいう)とは、位相差フィルムのレターデーション値を上昇させる機能を有する化合物をいう。具体的には、基材樹脂100質量部に対して化合物を3質量部含有した位相差フィルムの測定波長590nmにおける厚さ方向のレターデーション値Rt(590)が、未添加の位相差フィルムと比べて1.1倍以上の値を示す機能を有する化合物をいう。
Ro、Rt湿度変動は、位相差上昇剤の種類および添加量、可塑剤の種類および添加量などを調節することで所望の範囲に制御することができる。
本発明に係る位相差フィルムに含まれる位相差上昇剤は、
下記一般式(1):
(一般式(1)中、Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環であり、XおよびYは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環を表す)
で表される含窒素化合物(A)と、
下記一般式(2):
(一般式(2)中、Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環であり、X、Y、およびZは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環を表す)
で表される含窒素化合物(B)を含む。
このような化合物であれば、基材樹脂への相溶性、配向性を向上させることができる。さらには、基材樹脂への水分子の配向を抑制することができる。これらの効果は、上記含窒素化合物中の窒素原子による基材樹脂との水素結合形成や、上記含窒素化合物中の芳香族π電子と基材樹脂との相互作用などによる。
よって、このような位相差上昇剤を含む位相差フィルムを有する偏光板を液晶表示装置に用いれば、高い位相差発現性が得られ、湿度変動による位相差変動が低減でき、液晶表示装置の湿度変動によるコントラストの低下や色ムラの発生を抑えることができる。
前記一般式(1)および(2)において、Arは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素環または置換若しくは無置換の芳香族複素環であり、好ましくは置換若しくは無置換の5員若しくは6員の芳香族炭化水素環である。
前記5員若しくは6員の芳香族炭化水素環または5員若しくは6員の芳香族複素環の構造に制限はないが、ベンゼン環等の芳香族炭化水素環;ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環、1,2,4−トリアゾール環、テトラゾール環等の含窒素芳香族複素環;フランなどの含酸素芳香族複素環;チオフェン等の含硫黄芳香族複素環;オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環などの複数種のヘテロ原子を含む芳香族複素環を表すことが、光学特性の変動効果に優れ、かつ耐久性に優れた位相差フィルムが得られるために好ましい。これらのうちより好ましくは芳香族炭化水素環または含窒素芳香族複素環であり、さらに好ましくは、芳香族炭化水素環であり、特に好ましくはベンゼン環である。一般式(1)および(2)で表される含窒素化合物は、複数のArとして互いに同種類の芳香族環または芳香族複素環を有していてもよく、異種の芳香族環または芳香族複素環を有していてもよい。好ましくは、製造コストや光学特性の観点から少なくとも末端のArは、互いに同種類の芳香族炭化水素環または芳香族複素環であり、より好ましくはすべてのArは、同種類の芳香族炭化水素環または芳香族複素環である。
5員若しくは6員の芳香族炭化水素環または5員若しくは6員の芳香族複素環、または含窒素芳香族複素環が有する置換基は、本発明の効果に大きく影響しないため任意の置換基を導入することができる。そのため置換基としては特に制限されないが、具体例として、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基等)、アルケニル基(ビニル基、アリル基等)、シクロアルケニル基(2−シクロペンテン−1−イル、2−シクロヘキセン−1−イル基等)、アルキニル基(エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(フェニル基、p−トリル基、ナフチル基等)、ヘテロアリール基(2−ピロール基、2−フリル基、2−チエニル基、ピロール基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、2−ベンゾチアゾリル基、ピラゾリノン基、ピリジル基、ピリジノン基、2−ピリミジニル基等)、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert−ブトキシ基、n−オクチルオキシ基、2−メトキシエトキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、3−ニトロフェノキシ基、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ基等)、アシル基(アセチル基、ピバロイルベンゾイル基等)、アシルオキシ基(ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ基等)、アミノ基(アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基、N−メチル−アニリノ基、ジフェニルアミノ基等)、アシルアミノ基(ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等)、アルキルおよびアリールスルホニルアミノ基(メチルスルホニルアミノ基、ブチルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、2,3,5−トリクロロフェニルスルホニルアミノ基、p−メチルフェニルスルホニルアミノ基等)、メルカプト基、アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基等)、アリールチオ基(フェニルチオ基、p−クロロフェニルチオ基、m−メトキシフェニルチオ基等)、スルファモイル基(N−エチルスルファモイル基、N−(3−ドデシルオキシプロピル)スルファモイル基、N,N−ジメチルスルファモイル基、N−アセチルスルファモイル基、N−ベンゾイルスルファモイル基、N−(N’フェニルカルバモイル)スルファモイル基等)、スルホ基、カルバモイル基(カルバモイル基、N−メチルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル基、N,N−ジ−n−オクチルカルバモイル基、N−(メチルスルホニル)カルバモイル基等)などが含まれる。これらの基は、さらに同様の基で置換されていてもよい。
上記置換基の中でも炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のアシル基であることが好ましく、無置換であることが特に好ましい。また、同様の観点から、X、X、Y、Y、またはZが結合している炭素原子に隣接する炭素原子またはヘテロ原子に結合している置換基は、無置換であることが好ましく、窒素原子等のヘテロ原子については無置換であることがより好ましい。当該置換基が無置換である場合は立体障害が小さくなるため、ArとX、X、Y、Y、またはZとがねじれにくくなり、ArおよびX、X、Y、Y、またはZがセルロースアシレート等の基材樹脂と相互作用しやすくなるため特に好ましい。
前記より一般式(1)の中の含窒素複素環構造X、Y、一般式(2)の中の含窒素複素環構造X、Y、Zは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の含窒素芳香族複素環を表し、好ましくは置換もしくは無置換の5員もしくは6員の含窒素芳香族複素環である。X、Y、X、Y、およびZの具体例としては、特に限定されないが、それぞれ独立に、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリアゾール環、トリアジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、チアゾリン環、チアゾール環、チアジアゾール環、オキサゾリン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンゾトリアゾール環、テトラザインデン環、ピロロトリアゾール環、ピラゾロトリアゾール環などが挙げられる。これらのうち、イミダゾール環、ピラゾール環またはトリアゾール環であることが、湿度変動に対する位相差の変動抑制効果に特に優れ、かつ耐久性に優れた樹脂組成物が得られるために好ましく、ピラゾール環であることが特に好ましい。X、X、Y、Y、およびZで表される含窒素複素芳香族環は、互変異性体であってもよい。
これより、本発明の好ましい他の実施形態は、一般式(1)で表される含窒素化合物の中の含窒素芳香族複素環構造X、Y、一般式(2)で表される含窒素化合物の中の含窒素芳香族複素環構造X、Y、Zが、それぞれ独立して、イミダゾール環、ピラゾール環、またはトリアゾール環からなる群から選択される含窒素芳香族複素環である、位相差フィルムである。
例えば、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環または1,2,4−トリアゾール環である場合の具体的な構造を下記に示す。
式中、※は一般式(1)または(2)におけるArとの結合位置を表す。Rは、セルロースアシレート等の基材樹脂との相互作用を確保する観点からArが有していてもよい置換基と同様の置換基を表し、好ましくは水素原子である。
また、同様の観点からArを介して結合しているX、Y、X、Y、およびZは互いに3原子以上を介して結合していることが好ましい。さらに、同様の観点からX、Y、X、Y、またはZを形成する炭素原子のうち、Arが結合している炭素原子に隣接する炭素原子または窒素原子に結合している置換基は、水素であることが好ましく、窒素原子については無置換であることがより好ましい。
ArとX、Y、X、Y、またはZとの間の結合は、単結合である。単結合であれば、樹脂鎖に対し、含窒素複素環部位で相互作用しつつ、単結合部で好適にねじれを起こすことで樹脂鎖に追従しやすくなる。
、Y、X、Y、およびZとして互いに同種類の芳香族複素環を有していてもよく、異種の芳香族複素環を有していてもよいが、製造コストや光学特性の観点から好ましくはX、Y、X、Y、およびZは、同種類の芳香族複素環である。
前記含窒素化合物(A)または含窒素化合物(B)は、水和物、溶媒和物若しくは塩を形成してもよい。なお、本発明において、水和物は有機溶媒を含んでいてもよく、また溶媒和物は水を含んでいてもよい。即ち、「水和物」および「溶媒和物」には、水と有機溶媒のいずれも含む混合溶媒和物が含まれる。塩としては、無機または有機酸で形成された酸付加塩が含まれる。無機酸の例として、ハロゲン化水素酸(塩酸、臭化水素酸など)、硫酸、リン酸などが含まれ、またこれらに限定されない。また、有機酸の例には、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、クエン酸、安息香酸、アルキルスルホン酸(メタンスルホン酸など)、アリルスルホン酸(ベンゼンスルホン酸、4−トルエンスルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸など)などが挙げられ、またこれらに限定されない。これらのうち好ましくは、塩酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩である。
塩の例としては、親化合物に存在する酸性部分が、金属イオン(例えばアルカリ金属塩、例えばナトリウムまたはカリウム塩、アルカリ土類金属塩、例えばカルシウムまたはマグネシウム塩、アンモニウム塩アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、またはアルミニウムイオンなど)により置換されるか、あるいは有機塩基(エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン、ピペリジンなど)と調整されたときに形成される塩が挙げられ、またこれらに限定されない。これらのうち好ましくはナトリウム塩、カリウム塩である。
溶媒和物が含む溶媒の例には、一般的な有機溶剤のいずれも含まれる。具体的には、アルコール(例、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、t−ブタノール)、エステル(例、酢酸エチル)、炭化水素(例、トルエン、ヘキサン、ヘプタン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン)、ニトリル(例、アセトニトリル)、ケトン(アセトン)などが挙げられる。好ましくは、アルコール(例、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、t−ブタノール)の溶媒和物である。これらの溶媒は、前記化合物の合成時に用いられる反応溶媒であっても、合成後の晶析精製の際に用いられる溶媒であってもよく、またはこれらの混合であってもよい。
また、2種類以上の溶媒を同時に含んでもよいし、水と溶媒を含む形(例えば、水とアルコール(例えば、メタノール、エタノール、t−ブタノールなど)など)であってもよい。
なお、前記含窒素化合物(A)または含窒素化合物(B)は、水や溶媒、塩を含まない形態で添加してもよく、本発明における樹脂組成物または位相差フィルム中において、水和物、溶媒和物または塩を形成してもよい。
前記含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)の分子量は特に制限はないが、小さいほど樹脂との相溶性に優れ、大きいほど環境湿度の変化に対する光学値の変動抑制効果が高いため、100〜2000であることが好ましく、200〜1500であることがより好ましく、300〜1000であることがより好ましい。
本発明に用いられる一般式(1)で表される構造を有する含窒素化合物(A)の具体例としては、下記のものが挙げられる。
本発明に用いられる一般式(2)で表される構造を有する含窒素化合物(B)の具体例としては、下記のものが挙げられる。
本発明に係る位相差フィルムは、一般式(1)および(2)で表される含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を含み、所望のレターデーションを得るために、含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)は位相差フィルムの基材樹脂中に添加されている。基材樹脂中に添加されているとは、基材樹脂中に溶解または分散されていることをいう。含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)が、位相差フィルムの表面にのみ塗布されているだけでは、所望のレターデーションが得られないおそれがある。基材樹脂中に添加されている形態とするには、基材樹脂並びに含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を混合したドープを調製し、これを溶液流延させる方法や、基材樹脂並びに含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)の混合物を予め加熱溶融した溶融物を流延させる方法を用いればよい。
本発明の位相差フィルムは、下記式(i)及び(ii)で表される、位相差フィルムの面内方向の位相差値Roが45〜60nmの範囲内であり、膜厚方向の位相差値Rtが110〜140nmの範囲内であることが、VA型液晶表示装置に具備された場合に、視野角やコントラスト等の視認性を向上する観点から好ましい。位相差フィルムは、少なくとも前記TD方向に延伸倍率を調整しながら延伸することで、上記位相差値の範囲内に調整することができる。
〔式(i)及び式(ii)において、nは、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す。nは、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す。nは、フィルムの厚さ方向zにおける屈折率を表す。dは、フィルムの厚さ(nm)を表す。〕
本発明に係る位相差フィルムにおける含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)の合計の使用量は特に制限されない。ただし、所望のレターデーションを得るために、一般式(1)および(2)で表される化合物を、位相差フィルムの基材として用いるセルロースエステル等の樹脂100質量部に対して合計0.1〜20質量部の範囲内で含有することが好ましく、1〜15質量部の範囲内であることがより好ましく、1.5〜10質量部の範囲内であることがさらに好ましく、2〜8質量部の範囲内であることが一層好ましく、3〜6質量部の範囲であることが特に好ましい。この範囲内であれば、本発明の位相差フィルムに十分なレターデーションを付与するとともに相溶性およびブリードアウト耐性が良好となる。
位相差上昇剤中の、含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)の含有比率は、含窒素化合物(A)と含窒素化合物(B)の質量の合計を100としたとき、含窒素化合物(A):含窒素化合物(B)=2:98〜98:2であることが好ましい。このような範囲であれば、上記2種類の含窒素化合物を含む位相差上昇剤とフィルム基材として用いるセルロースエステル等の樹脂との相溶性と、湿熱環境下での位相差変動抑制とのバランスが良い。より好ましくは、含窒素化合物(A):含窒素化合物(B)=30:70〜70:30であり、さらに好ましくは含窒素化合物(A):含窒素化合物(B)=50:50〜70:30である。
これより、本発明の好ましい他の形態は、位相差上昇剤中の、含窒素化合物(A)と含窒素化合物(B)との含有比率は、含窒素化合物(A)と含窒素化合物(B)の質量の合計を100としたとき、含窒素化合物(A):含窒素化合物(B)=2:98〜98:2である、位相差フィルムである。
(含窒素化合物の合成)
前記含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)は、公知の方法で合成することができる。含窒素化合物(A)において、1,2,4−トリアゾール環を有する化合物は、いかなる原料を用いても構わないが、ニトリル誘導体またはイミノエーテル誘導体と、ヒドラジド誘導体を反応させる方法が好ましい。反応に用いる溶媒としては、原料と反応しないと溶媒であれば、いかなる溶媒でも構わないが、エステル系(例えば、酢酸エチル、酢酸メチル等)、アミド系(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、エーテル系(エチレングリコールジメチルエーテル等)、アルコール系(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル等)、芳香族炭化水素系(例えば、トルエン、キシレン等)、水を挙げられることができる。使用する溶媒として、好ましくは、アルコール系溶媒である。また、これらの溶媒は、混合して用いても良い。
溶媒の使用量は、特に制限はないが、使用するヒドラジド誘導体の質量に対して、0.5〜30倍量の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは、1.0〜25倍量であり、特に好ましくは、3.0〜20倍量の範囲内である。
ニトリル誘導体とヒドラジド誘導体を反応させる場合、触媒を使用しなくても構わないが、反応を加速させるために触媒を使用する方が好ましい。使用する触媒としては、酸を用いても良く、塩基を用いても良い。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸等が挙げられ、好ましくは塩酸である。酸は、水に希釈して添加しても良く、ガスを系中に吹き込む方法で添加しても良い。塩基としては、無機塩基(炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等)および有機塩基(ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート、カリウムエチラート、ナトリウムブチラート、カリウムブチラート、ジイソプロピルエチルアミン、N,N′−ジメチルアミノピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N−メチルモルホリン、イミダゾール、N−メチルイミダゾール、ピリジン等)のいずれを用いて良く、無機塩基としては、炭酸カリウムが好ましく、有機塩基としては、ナトリウムエチラート、ナトリウムエチラート、ナトリウムブチラートが好ましい。無機塩基は、粉体のまま添加しても良く、溶媒に分散させた状態で添加しても良い。また、有機塩基は、溶媒に溶解した状態(例えば、ナトリウムメチラートの28%メタノール溶液等)で添加しても良い。
触媒の使用量は、反応が進行する量であれば特に制限はないが、形成されるトリアゾール環に対して1.0〜5.0倍モルの範囲内が好ましく、更に1.05〜3.0倍モルの範囲内が好ましい。
イミノエーテル誘導体とヒドラジド誘導体を反応させる場合は、触媒を用いる必要がなく、溶媒中で加熱することにより目的物を得ることができる。
反応に用いる原料、溶媒および触媒の添加方法は、特に制限がなく、触媒を最後に添加しても良く、溶媒を最後に添加しても良い。また、ニトリル誘導体を溶媒に分散若しくは溶解させ、触媒を添加した後、ヒドラジド誘導体を添加する方法も好ましい。
反応中の溶液温度は、反応が進行する温度であればいかなる温度でも構わないが、好ましくは、0〜150℃の範囲内であり、更に好ましくは、20〜140℃の範囲内である。また、生成する水を除去しながら、反応を行っても良い。
反応溶液の処理方法は、いかなる手段を用いても良いが、塩基を触媒として用いた場合は、反応溶液に酸を加えて中和する方法が好ましい。中和に用いる酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸または酢酸等が挙げられるが、特に好ましくは酢酸である。中和に使用する酸の量は、反応溶液のpHが4〜9になる範囲であれば特に制限はないが、使用する塩基に対して、0.1〜3倍モルが好ましく、特に好ましくは、0.2〜1.5倍モルの範囲内である。
反応溶液の処理方法として、適当な有機溶媒を用いて抽出する場合、抽出後に有機溶媒を水で洗浄した後、濃縮する方法が好ましい。ここでいう適当な有機溶媒とは、酢酸エチル、トルエン、ジクロロメタン、エーテル等非水溶性の溶媒、または、前記非水溶性の溶媒とテトラヒドロフランまたはアルコール系溶媒との混合溶媒のことであり、好ましくは酢酸エチルである。
含窒素化合物(A)または含窒素化合物(B)を晶析させる場合、特に制限はないが、中和した反応溶液に水を追加して晶析させる方法、若しくは、含窒素化合物(A)または含窒素化合物(B)が溶解した水溶液を中和して晶析させる方法が好ましい。
(例示化合物1の合成)
例示化合物1は以下のスキームによって合成することができる。
n−ブタノール40mlに1,3−ジシアノベンゼン2.5g(19.5mmol)、ベンゾイルヒドラジン7.9g(58.5mmol)、炭酸カリウム9.0g(68.3mmol)を加え、窒素雰囲気下、120℃で24時間撹拌した。反応液を冷却後、純水40mlを加え、室温で3時間撹拌した後、析出した固体を濾別し、純水で洗浄した。得られた固体に水および酢酸エチルを加えて分液し、有機層を純水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。得られた粗結晶をシリカゲルクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘプタン)で精製し、例示化合物1を5.5g得た。収率は、1,3−ジシアノベンゼン基準で77%であった。
得られた例示化合物1のH−NMRスペクトルは以下のとおりである。
H−NMR(400MHz、溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):8.83(1H、s)、8.16〜8.11(6H、m)、7.67−7.54(7H、m)
(例示化合物55の合成)
例示化合物55は以下のスキームによって合成することができる。
脱水テトラヒドロフラン520mlにアセトフェノン80g(0.67mol)、イソフタル酸ジメチル52g(0.27mol)を加え、窒素雰囲気下、氷水冷で撹拌しながら、ナトリウムアミド52.3g(1.34mol)を少しずつ滴下した。氷水冷下で3時間撹拌した後、水冷下で12時間撹拌した。反応液に濃硫酸を加えて中和した後、純水および酢酸エチルを加えて分液し、有機層を純水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム乾燥し、溶媒を減圧留去した。得られた粗結晶にメタノールを加えて懸濁洗浄することにより、中間体Aを55.2g得た。
テトラヒドロフラン300ml、エタノール200mlに中間体A55g(0.15mol)を加え、室温で撹拌しながら、ヒドラジン1水和物18.6g(0.37mol)を少しずつ滴下した。滴下終了後、12時間加熱還流した。反応液に純水および酢酸エチルを加えて分液し、有機層を純水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。得られた粗結晶をシリカゲルクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘプタン)で精製することによって、例示化合物55を27g得た。
得られた例示化合物55のH−NMRスペクトルは以下のとおりである。なお、互変異性体の存在により、ケミカルシフトが複雑化するのを避けるために、測定溶媒にトリフルオロ酢酸を数滴加えて測定を行った。
H−NMR(400MHz、溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):8.34(1H、s)、7.87〜7.81(6H、m)、7.55〜7.51(1H、m)、7.48−7.44(4H、m)、7.36−7.33(2H、m)、7.29(1H、s)
(例示化合物37の合成)
DMF15ml中に1,3−ジヨードベンゼン3.2g、4−フェニルイミダゾール3.08g、ヨウ化銅 0.18g、炭酸セシウム9.48g、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン0.44gを加えて、窒素下、130℃で5時間加熱、撹拌した。反応液を冷却後、酢酸エチル100mlを加えて純粋で3回洗浄し、有機相を減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン/酢酸エチル)で精製することで例示化合物37を2.1g得た。得られた例示化合物37はマススペクトルにより同定した。
一般式(2)で表される含窒素化合物(B)についても同様の反応において、反応物の添加比率を変更することによって調製することができる。また、その他の化合物についても同様の方法によって合成が可能である。
なお、上記の合成方法によると、芳香族炭化水素環および芳香族複素環の数が含窒素化合物(A)または含窒素化合物(B)とは異なる含窒素化合物が生成し得る。このような化合物は、分離精製後も目的生成物中にわずかに含まれることがあるが、通常は含まれず、含まれていても微量であり、本発明の目的である湿熱耐久性を損なわない範囲であれば含まれていてもよい。
〈基材樹脂〉
本発明に係る位相差フィルムは、基材樹脂として熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。位相差フィルムに含まれる熱可塑性樹脂について特に制限はないが、好ましくは、基材層は延伸可能な熱可塑性樹脂から構成される。延伸可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、またはこれらの組み合わせが挙げられる。この際、アクリル系樹脂としては、メチルメタクリレート由来の構成単位を主成分として含有し、これと共重合可能なモノマー成分由来の構成単位をさらに含むアクリル系樹脂が好ましく用いられる。共重合可能なモノマー成分としては、環構造を有するアクリル酸誘導体も含まれる。また、スチレン系樹脂としては、スチレン由来の構成単位を主成分として含有し、これと共重合可能なモノマー成分由来の構成単位をさらに含むスチレン系樹脂が挙げられる。さらに、シクロオレフィン系樹脂としては、シクロオレフィンコポリマーと称される、ノルボルネン系樹脂等が挙げられる。また、ポリプロピレン系樹脂としては、ポリプロピレンのほか、一部ポリエチレンを含むポリプロピレンなどが挙げられ、ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)などが挙げられる。
なかでも、好ましい実施形態において、位相差フィルムは、セルロース系樹脂を含有する。セルロース系樹脂の具体的な形態についても特に制限はないが、セルロースエステル、セルロースエーテル、カチオン化セルロース、各種ビニル単量体などの存在下で重合したセルロース系樹脂、各種ビニル単量体などとのグラフト重合体などが用いられる。なかでも、セルロースエステルが特に好ましく用いられる。
これより、本発明の好ましい他の実施形態は、セルロース系樹脂を主成分とする、位相差フィルムである。
セルロースエステルとは、セルロースを構成するβ−1,4結合しているグルコース単位中の2位、3位および6位の水酸基(−OH)の水素原子の一部または全部がアシル基で置換されたセルロースアシレート樹脂をいう。
本発明に係る位相差フィルムに含まれるセルロースエステルは特に限定されないが、炭素数2〜22程度の直鎖または分岐のカルボン酸のエステルであることが好ましい。エステルを構成するカルボン酸は脂肪族カルボン酸でもよいし、環を形成してもよく、芳香族カルボン酸でもよい。例えば、セルロースの水酸基部分の水素原子が、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ピバロイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、ラウロイル基、ステアロイル等の炭素数2〜22のアシル基で置換されたセルロースエステルが挙げられる。エステルを構成するカルボン酸(アシル基)は、置換基を有してもよい。エステルを構成するカルボン酸は、特に炭素数が6以下の低級脂肪酸であることが好ましく、炭素数が3以下の低級脂肪酸であることがさらに好ましい。なお、セルロースエステル中のアシル基は単一種であってもよいし、複数のアシル基の組み合わせであってもよい。
好ましいセルロースエステルの具体例には、ジアセチルセルロース(DAC)、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロースアセテートのほか、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、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が挙げられる。これらのセルロースエステルは単一種を使用してもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
(アシル基の種類・置換度)
セルロースエステルのアシル基の種類および置換度を調節することによって上記Ro、Rt湿度変動を所望の範囲に制御することができ、膜厚の均一性を向上させることができる。
セルロースエステルのアシル基の置換度が小さいほど位相差発現性が向上するため、薄膜化が可能となる。一方で、アシル基の置換度が小さすぎると、耐久性が悪化するおそれがあり好ましくない。
一方、セルロースエステルのアシル基の置換度が大きいほど位相差が発現しないため、製膜の際に延伸倍率を増加させる必要があるが、高延伸倍率で均一に延伸させることは難しく、このため、膜厚バラツキが大きくなる(悪化する)。また、Rt湿度変動はセルロースのカルボニル基に水分子が配位することで生じるため、アシル基の置換度が高い、すなわち、セルロース中のカルボニル基が多いほど、Rt湿度変動が悪くなる傾向がある。
セルロースエステルは総置換度が2.1〜2.5であることが好ましい。当該範囲とすることによって、環境変動(特に湿度によるRt変動)を抑制するとともに、膜厚の均一性が向上しうる。より好ましくは、製膜の際の流延性および延伸性を向上させ、膜厚の均一性が一層向上する観点から、2.2〜2.45である。
より具体的には、セルロースエステルは、下記式(a)および(b)をともに満足する。式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基またはブチリル基の置換度、若しくはその混合物の置換度である。
セルロースエステルは、セルロースアセテート(Y=0)、および、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)(Y;プロピオニル基、Y>0)がより好ましく、さらに好ましくは膜厚バラツキを低減させる点からY=0であるセルロースアセテートである。特に好ましく用いられるセルロースアセテートは、位相差発現性、Rt湿度変動、膜厚バラツキを所望の範囲とする点から2.1≦X≦2.5(一層好ましくは2.15≦X≦2.45)のセルロースジアセテート(DAC)である。また、Y>0の場合には、特に好ましく用いられるセルロースアセテートプロピオネート(CAP)は、0.95≦X≦2.25、0.1≦Y≦1.2、2.15≦X+Y≦2.45である。
上述のセルロースアセテート若しくはセルロースアセテートプロピオネートを用いることで、レターデーションに優れ、機械強度、環境変動に優れた位相差フィルムが得られる。
なお、アシル基の置換度は、1グルコース単位あたりのアシル基の平均数を示し、1グルコース単位の2位、3位および6位の水酸基の水素原子のいくつがアシル基に置換されているかを示す。従って、最大の置換度は3.0であり、この場合には2位、3位および6位の水酸基の水素原子がすべてアシル基で置換されていることを意味する。これらアシル基は、グルコース単位の2位、3位、6位に平均的に置換していてもよいし、分布をもって置換していてもよい。置換度は、ASTM−D817−96に規定の方法により求められる。
所望の光学特性を得るために置換度の異なるセルロースアセテートを混合して用いてもよい。異なるセルロースアセテートの混合比は特に限定されない。
セルロースエステルの数平均分子量(Mn)は、2×10〜3×10の範囲、さらには2×10〜1.2×10の範囲、またさらには4×10〜8×10の範囲であると得られる位相差フィルムの機械的強度が高くなるから好ましい。セルロースエステルの数平均分子量Mn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する。
セルロースエステルの重量平均分子量(Mw)は、2×10〜1×10の範囲、さらには2×10〜1.2×10の範囲、またさらには4×10〜8×10の範囲であると得られる位相差フィルムの機械的強度が高くなるから好ましい。セルロースエステルの重量平均分子量Mw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する。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工株式会社製)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サイエンス株式会社製)
ポンプ: L6000(株式会社日立製作所製)
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(東ソー株式会社製)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。
セルロースエステルの原料セルロースは、特に限定されないが、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。
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など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。一般的には、原料のセルロースと所定の有機酸(酢酸、プロピオン酸など)と酸無水物(無水酢酸、無水プロピオン酸など)、触媒(硫酸など)と混合して、セルロースをエステル化し、セルロースのトリエステルができるまで反応を進める。トリエステルにおいてはグルコース単位の三個のヒドロキシ基(水酸基)は、有機酸のアシル酸で置換されている。同時に二種類の有機酸を使用すると、混合エステル型のセルロースエステル、例えばセルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートを作製することができる。次いで、セルロースのトリエステルを加水分解することで、所望のアシル置換度を有するセルロースエステル樹脂を合成する。その後、濾過、沈殿、水洗、脱水、乾燥などの工程を経て、セルロースエステル樹脂ができあがる。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。
市販品としては、株式会社ダイセルのL20、L30、L40、L50、イーストマンケミカル社のCa398−3、Ca398−6、Ca398−10、Ca398−30、Ca394−60S等が挙げられる。
〈その他の添加剤〉
本発明に係る位相差フィルムは、その他の添加剤として上記の他に以下のものを含有していてもよい。
(a)可塑剤
本発明の位相差フィルムは位相差フィルムに加工性を付与する目的で少なくとも1種の可塑剤を含むことが好ましい。可塑剤は単独でまたは2種以上混合して用いることが好ましい。
可塑剤の中でも、下記糖エステル化合物、ポリエステル化合物、およびアクリル系化合物からなる群から選択される少なくとも1種の可塑剤を含むことが、透湿性の効果的な制御およびセルロースエステルなどの基材樹脂との相溶性を高度に両立できる観点から好ましい。
当該可塑剤は、分子量が15000以下、さらには10000以下であることが、耐湿熱性の改善とセルロースエステルなどの基材樹脂との相溶性を両立する観点から好ましい。当該分子量が10000以下である化合物が重合体である場合は、重量平均分子量(Mw)が10000以下であることが好ましい。好ましい分子量(Mw)の範囲は100〜10000の範囲内であり、更に好ましくは、400〜8000の範囲内である。
可塑剤の重量平均分子量(Mw)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する。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工株式会社製)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サイエンス株式会社製)
ポンプ: L6000(株式会社日立製作所製)
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(東ソー株式会社製)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。
特に本発明の効果を得るためには、当該分子量が1500以下の化合物を、基材樹脂100質量部に対して6〜40質量部の範囲内で含有することが好ましく、10〜20質量部の範囲内で含有させることがより好ましい。上記範囲内で含有させることにより、透湿性の効果的な制御と基材樹脂との相溶性を両立することができ、好ましい。
〈糖エステル化合物〉
本発明に係る位相差フィルムには、加水分解防止を目的として、糖エステル化合物を含有させてもよい。具体的には、糖エステル化合物として、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基の全て若しくは一部をエステル化した糖エステル化合物を使用することができる。
本発明に係る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。
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の例としては、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、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、フェニル酢酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環に1〜5個のアルキル基若しくは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るが、特に安息香酸が好ましい。
特に、本発明に係る位相差フィルムは、下記一般式(FA)で表される総平均置換度が3.0〜6.0である糖エステル化合物を用いることが好ましい。
(式中、R〜Rは、各々独立に、水素原子、置換または無置換のアルキルカルボニル基、若しくは、置換または無置換のアリールカルボニル基を表し、R〜Rは相互に同じであっても、異なっていてもよい。)
上記一般式(FA)で表される化合物は、平均置換度が3.0〜6.0であることによって、透湿性の制御とセルロースエステルとの相溶性を高度に両立することができる。
本願において、一般式(FA)で表される化合物の置換度とは、一般式(FA)に含まれる8つの水酸基のうち、水素以外の置換基で置換されている数を表し、すなわち、一般式(FA)のR〜Rのうち、水素以外の基を含む数を表す。したがって、R〜Rが全て水素以外の置換基により置換された場合に、置換度は最大値の8.0となり、R〜Rが全て水素原子である場合には、0.0となる。
一般式(FA)で表される構造を有する化合物は、水酸基の数、OR基の数が固定された単一種の化合物を合成することは困難であり、式中の水酸基の数、OR基の異なる成分が数種類混合された化合物となることが知られているため、本願明細書における一般式(FA)の置換度としては、平均置換度を用いることが適当であり、常法により高速液体クロマトグラフィーによって置換度分布を示すチャートの面積比から平均置換度を測定することができる。
一般式(FA)において、R〜Rは、置換または無置換のアルキルカルボニル基、あるいは、置換または無置換のアリールカルボニル基を表し、R〜Rは、同じであっても、異なっていてもよい(以下、R〜Rをアシル基ともいう)。R〜Rとしては、具体的には、上記で例示した糖エステル化合物の合成時に用いられるモノカルボン酸由来のアシル基が挙げられる。具体的には、メタノイル基、ベンゾイル基、メチルベンゾイル基、フェニルアセチル基、トリメトキシベンゾイル基、イソプロパニル基などが挙げられる。
本発明の一実施形態に係る位相差フィルムは、糖エステル化合物を位相差フィルム全体(100質量%)の0.5〜30質量%含むことが好ましく、特には、2〜15質量%含むことが好ましい。
糖エステル化合物は、前記糖に、アシル化剤(エステル化剤ともいう、例えば、アセチルクロライド等の酸ハロゲン化物、無水酢酸等の無水物)を反応させることによって製造することが可能であり、置換度の分布は、アシル化剤の量、添加タイミング、エステル化反応時間の調節によってなされるが、置換度違いの糖エステル化合物の混合、あるいは純粋に単離した置換度違いの化合物を混合することにより、目的の平均置換度、置換度4以下の成分を調整することができる。
(合成例:糖エステル化合物の合成例)
撹拌装置、還流冷却器、温度計および窒素ガス導入管を備えた四頭コルベンに、ショ糖34.2g(0.1モル)、無水安息香酸135.6g(0.6モル)、ピリジン284.8g(3.6モル)を仕込み、撹拌下に窒素ガス導入管から窒素ガスをバブリングさせながら昇温し、70℃で5時間エステル化反応を行った。
次に、コルベン内を4×10Pa以下に減圧し、60℃で過剰のピリジンを留去した後に、コルベン内を1.3×10Pa以下に減圧し、120℃まで昇温させ、無水安息香酸、生成した安息香酸の大部分を留去した。そして、次にトルエン1L、0.5質量%の炭酸ナトリウム水溶液300gを添加し、50℃で30分間撹拌後、静置して、トルエン層を分取した。最後に、分取したトルエン層に水100gを添加し、常温で30分間水洗後、トルエン層を分取し、減圧下(4×10Pa以下)、60℃でトルエンを留去させ、化合物A−1、A−2、A−3およびA−4、ならびにA−5等の混合物である糖エステル化合物1を得た。
得られた混合物を高速液体クロマトグラフィー質量分析(HPLC−MS)で解析したところ、平均置換度は5.5であった。
次いで、得られた混合物の一部を、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製することで純度100%の糖エステル化合物が得られる。
なお、前記「A−5等」とは、置換度4以下の全ての成分、つまり置換度4、3、2、1の化合物の混合物であることを意味する。また、平均置換度は、A−5等を置換度4として計算した。
本発明においては、ここで作製した方法により所望の平均置換度に近い糖エステルおよび単離したA−1〜A−5等を組み合わせ添加することにより、平均置換度を調整した。
<HPLC−MSの測定条件>
1)LC部
装置:日本分光株式会社製カラムオーブン(JASCO(登録商標) CO−965)、ディテクター(JASCO(登録商標) UV−970−240nm)、ポンプ(JASCO(登録商標) PU−980)、デガッサー(JASCO(登録商標) DG−980−50)
カラム:Inertsil(登録商標) ODS−3 粒子径5μm 4.6×250mm(ジーエルサイエンス株式会社製)
カラム温度:40℃
流速:1ml/min
移動相:THF(1%酢酸):HO(50:50)
注入量:3μl
2)MS部
装置:LCQ DECA(Thermo Quest株式会社製)
イオン化法:エレクトロスプレーイオン化(ESI)法
Spray Voltage:5kV
Capillary温度:180℃
Vaporizer温度:450℃。
(ポリエステル化合物)
本発明に係る位相差フィルムは、ポリエステル化合物を含有させることが好ましい。
ポリエステル化合物は特に限定されないが、例えば、ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体とグリコールとの縮合反応により得ることができる末端がヒドロキシ基(水酸基)となる重合体(ポリエステルポリオール)、または、当該ポリエステルポリオールの末端のヒドロキシ基がモノカルボン酸で封止された重合体(末端封止ポリエステル)を用いることができる。ここで言うエステル形成性誘導体とは、ジカルボン酸のエステル化物、ジカルボン酸クロライド、ジカルボン酸の無水物のことである。
好ましくは、下記一般式(FB)で表されるポリエステル化合物を用いることが、透湿性の制御とセルロースエステルとの相溶性を高度に両立する観点から好ましい。
一般式(FB)
B−(G−A)−G−B
(式中、Bはヒドロキシ基またはカルボン酸残基を表し、Gは炭素数2〜18のアルキレングリコール残基または炭素数6〜12のアリールグリコール残基または炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基を表し、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表し、nは1以上の整数を表す。)
一般式(FB)中、Bで示されるヒドロキシ基またはカルボン酸残基と、Gで示されるアルキレングリコール残基またはオキシアルキレングリコール残基またはアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基またはアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のエステル系化合物と同様の反応により得られる。
一般式(FB)で表されるポリエステル系化合物のカルボン酸成分としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、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、脂肪族酸等があり、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。
一般式(FB)で表されるポリエステル系化合物の炭素数2〜18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樹脂との相溶性に優れているため、特に好ましい。より好ましくは炭素数2〜6のアルキレングリコールであり、さらに好ましくは炭素数2〜4のアルキレングリコールである。
一般式(FB)で表されるポリエステル化合物の炭素数6〜12のアリールグリコールとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、1,4−ベンゼンジメタノール等の環状グリコール類があり、これらのグリコールは、一種または二種以上の混合物として使用できる。
また、上記一般式(FB)で表されるポリエステル系化合物の炭素数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。
一般式(FB)で表されるポリエステル系化合物の炭素数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、フマル酸、グルタル酸、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。
一般式(FB)で表されるポリエステル系化合物の炭素数6〜12のアリール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。
一般式(FB)で表されるポリエステル系化合物は、重量平均分子量が、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、ヒドロキシ基(水酸基)価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.3mgKOH/g以下、ヒドロキシ基(水酸基)価は15mgKOH/g以下のものである。
本発明に係る位相差フィルムは、ポリエステル化合物を、位相差フィルム全体(100質量%)に対して、0.1〜30質量%含むことが好ましく、特には、0.5〜10質量%含むことが好ましい。
(アクリル系化合物)
本発明に係る位相差フィルムは、耐水性を目的として、アクリル系化合物を含有させることが好ましい。アクリル系化合物としては、特に制限されるものではないが、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド類、および(メタ)アクリロニトリルよりなる群から選択されるいずれか少なくとも1種のアクリル系モノマー由来の繰り返し単位を有する重合体が挙げられる。
中でも、アクリル系化合物としては、メチルメタクリレート単位が50〜99質量%およびこれと共重合可能な他の単量体単位の総量が1〜50質量%からなるものが好ましい。
共重合可能な他の単量体としては、アルキル基の炭素数が2〜18のアルキルメタクリレート;アルキル基の炭素数が1〜18のアルキルアクリレート;アクリロイルモルホリンやN,N−ジメチルアクリルアミドなどのアミド基を有するビニルモノマー;エステル部分に炭素数5〜22の脂環式炭化水素基を有するメタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸等のα、β−不飽和酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和基含有二価カルボン酸;スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα、β−不飽和ニトリル;無水マレイン酸、マレイミド、N−置換マレイミド、無水グルタル酸、等が挙げられ、これらは単独で、あるいは2種以上の単量体を併用して用いることができる。
また、本発明の一実施形態において用いられるアクリル系化合物としては、環構造を有してもよく、具体的には、ラクトン環構造、無水グルタル酸構造、グルタルイミド構造、N−置換マレイミド構造および無水マレイン酸構造、ピラン環構造が挙げられる。
これらの中でも、共重合可能な他の単量体は、共重合体の耐熱分解性や流動性の観点から、アルキル基の炭素数が1〜18のアルキルアクリレート、アクリロイルモルホリンやジメチルアクリルアミドなどのアミド基を有するビニルモノマー、エステル部分に炭素数5〜22の脂環式炭化水素基を有するメタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステル、N−置換マレイミド構造、ピラン環構造等が好ましい。
アルキル基の炭素数が1〜18のアルキルアクリレートの具体例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートなどが挙げられ、好ましくは、メチルアクリレートが挙げられる。
アミド基を有するビニルモノマーの具体例としては、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリロイルピロリジン、アクリロイルピペリジン、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、メタクリロイルモルホリン、N−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、メタクリロイルピロリジン、メタクリロイルピペリジン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、ビニルピロリドン等が挙げられる。好ましくは、アクリロイルモルホリン、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、ビニルピロリドン、2−ヒドロキシエチルメタクリレートが挙げられる。
エステル部分に炭素数5〜22の脂環式炭化水素基を有するメタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルの具体例としては、例えば、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリメチルシクロヘキシル、アクリル酸ノルボルニル、アクリル酸ノルボルニルメチル、アクリル酸シアノノルボルニル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ボルニル、アクリル酸メンチル、アクリル酸フェンチル、アクリル酸アダマンチル、アクリル酸ジメチルアダマンチル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−4−メチル、アクリル酸シクロデシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリメチルシクロヘキシル、メタクリル酸ノルボルニル、メタクリル酸ノルボルニルメチル、メタクリル酸シアノノルボルニル、メタクリル酸フェニルノルボルニル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ボルニル、メタクリル酸メンチル、メタクリル酸フェンチル、メタクリル酸アダマンチル、メタクリル酸ジメチルアダマンチル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−イル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−4−メチル、メタクリル酸シクロデシル、メタクリル酸ジシクロペンタニル等が挙げられる。
好ましくは、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸ジメチルアダマンチルなどが挙げられる。
N−置換マレイミドとしては、例えば、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−i−プロピルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−i−ブチルマレイミド、N−t−ブチルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−ブロモフェニル)フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニルマレイミド、N−(2−メトキシフェニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリメチルフェニル)マレイミド、N−(4−ベンジルフェニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリブロモフェニル)マレイミド等が挙げられる。
好ましくは、N−メチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどが挙げられる。
これらのモノマーは市販のものをそのまま使用することができる。
アクリル系化合物は、透湿性の制御とセルロースエステルとの相溶性を両立する観点から、重量平均分子量(Mw)が15000以下の範囲であることが好ましく、10000以下の範囲内であることがより好ましく、さらに好ましくは、5000〜10000の範囲内である。
アクリル系化合物の製造方法としては、特に制限は無く、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、あるいは溶液重合等の公知の方法のいずれを用いても良い。ここで、重合開始剤としては、通常のパーオキサイド系およびアゾ系のものを用いることができ、また、レドックス系とすることもできる。重合温度については、懸濁または乳化重合では30〜100℃、塊状または溶液重合では80〜160℃の範囲で実施しうる。得られた共重合体の還元粘度を制御するために、アルキルメルカプタン等を連鎖移動剤として用いて重合を実施することもできる。
アクリル系共重合体は、基材樹脂100質量部に対して1〜30質量部の範囲で添加することができる。
〈その他の可塑剤〉
本発明に係る位相差フィルムには、上記糖エステル化合物、ポリエステル化合物、アクリル系化合物に加えてまたはこれに代えて、位相差フィルムの耐水性改善を目的として、スチレン系化合物を用いることもできる。
(スチレン系化合物)
スチレン系化合物は、スチレン系モノマーの単独重合体であってもよいし、スチレン系モノマーとそれ以外の共重合モノマーとの共重合体であってもよい。スチレン系化合物におけるスチレン系モノマー由来の構成単位の含有割合は、分子構造が一定以上の嵩高さを有するためには、好ましくは30〜100モル%、より好ましくは50〜100モル%でありうる。
スチレン系モノマーは、下記式(A)で表される化合物であることが好ましい。
式(A)中のR101〜R103は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜30のアルキル基またはアリール基を示す。R104は、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、炭素数1〜30のアルコキシ基、アリールオキシ基、炭素数2〜30のアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、炭素数2〜30のアルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、アミド基、ニトロ基を示す。これらの基は、それぞれ置換基(例えば水酸基、ハロゲン原子、アルキル基など)をさらに有してもよい。R104は、それぞれ同一であっても、異なってもよく、互いに結合して環を形成してもよい。
スチレン系モノマーの例には、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどのアルキル置換スチレン類;4−クロロスチレン、4−ブロモスチレンなどのハロゲン置換スチレン類;p−ヒドロキシスチレン、α−メチル−p−ヒドロキシスチレン、2−メチル−4−ヒドロキシスチレン、3,4−ジヒドロキシスチレンなどのヒドロキシスチレン類;ビニルベンジルアルコール類;p−メトキシスチレン、p−tert−ブトキシスチレン、m−tert−ブトキシスチレンなどのアルコキシ置換スチレン類;3−ビニル安息香酸、4−ビニル安息香酸などのビニル安息香酸類;4−ビニルベンジルアセテート;4−アセトキシスチレン;2−ブチルアミドスチレン、4−メチルアミドスチレン、p−スルホンアミドスチレンなどのアミドスチレン類;3−アミノスチレン、4−アミノスチレン、2−イソプロペニルアニリン、ビニルベンジルジメチルアミンなどのアミノスチレン類;3−ニトロスチレン、4−ニトロスチレンなどのニトロスチレン類;3−シアノスチレン、4−シアノスチレンなどのシアノスチレン類;ビニルフェニルアセトニトリル;フェニルスチレンなどのアリールスチレン類、インデン類などが含まれる。スチレン系モノマーは、一種類であっても、二種類以上を組み合わせてもよい。
スチレン系モノマーと組み合わされる共重合モノマーは、下記式(B)で表される(メタ)アクリル酸エステル化合物、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、シス−1−シクロヘキセン−1,2−無水ジカルボン酸、3−メチル−シス−1−シクロヘキセン−1,2−無水ジカルボン酸、4−メチル−シス−1−シクロヘキセン−1,2−無水ジカルボン酸等の酸無水物、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル基含有ラジカル重合性単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド、トリフルオロメタンスルホニルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのアミド結合含有ラジカル重合性単量体;酢酸ビニルなどの脂肪酸ビニル類;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどの塩素含有ラジカル重合性単量体;1,3−ブタジエン、イソプレン、1,4−ジメチルブタジエン等の共役ジオレフィン類などが含まれ、好ましくは下記式(B)で表される(メタ)アクリル酸エステル化合物もしくは無水マレイン酸である。
式(B)中のR105〜R107は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜30のアルキル基またはアリール基を示す。R108は、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、シクロアルキル基、またはアリール基を示す。これらの基は、それぞれ置換基(例えば水酸基、ハロゲン原子、アルキル基など)をさらに有してもよい。
(メタ)アクリル酸エステル系化合物の例には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル(i−、n−)、(メタ)アクリル酸ブチル(n−、i−、s−、tert−)、(メタ)アクリル酸ペンチル(n−、i−、s−)、(メタ)アクリル酸ヘキシル(n−、i−)、(メタ)アクリル酸ヘプチル(n−、i−)、(メタ)アクリル酸オクチル(n−、i−)、(メタ)アクリル酸ノニル(n−、i−)、(メタ)アクリル酸ミリスチル(n−、i−)、(メタ)アクリル酸(2−エチルヘキシル)、(メタ)アクリル酸(ε−カプロラクトン)、(メタ)アクリル酸(2−ヒドロキシエチル)、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(4−ヒドロキシブチル)、(メタ)アクリル酸(2−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−メトキシエチル)、(メタ)アクリル酸(2−エトキシエチル)アクリル酸フェニル、(メタ)メタクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸(2または4−クロロフェニル)、(メタ)アクリル酸(2または3または4−エトキシカルボニルフェニル)、(メタ)アクリル酸(oまたはmまたはp−トリル)、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェネチル、(メタ)アクリル酸(2−ナフチル)、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸(4−メチルシクロヘキシル)、(メタ)アクリル酸(4−エチルシクロヘキシル)等が含まれる。
スチレン系化合物の具体例には、スチレン/無水マレイン酸共重合体、スチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/ヒドロキシスチレン重合体、スチレン/アセトキシスチレン重合体などが含まれる。なかでも、スチレン/無水マレイン酸共重合体が好ましい。
スチレン系化合物は、基材樹脂100質量部に対して1〜30質量部の範囲で添加することができる。
(その他)
本発明に係る位相差フィルムには、上記糖エステル化合物、ポリエステル化合物、アクリル系化合物、およびスチレン系化合物に加えて、またはこれに替えて、分子量が15000以下、好ましくは10000以下の公知の可塑剤を用いることもできる。その他の可塑剤として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および多価アルコールエステル系可塑剤などから選択される。中でも好適な可塑剤は、多価アルコールエステル系可塑剤である。
透湿性を効果的に制御する観点から、好ましい多価アルコールエステル系化合物としては、特開2010−32655号公報の段落番号〔0170〕〜〔0218〕に記載されている化合物を挙げることができる。中でも、ペンタエリスリトールテトラベンゾエートを用いることが好ましい。
これらの可塑剤は、基材樹脂100質量部に対して6〜40質量部の範囲で含有することが好ましく、10〜20質量部の範囲内で含有することが好ましい。
(c)水素結合性化合物
本発明に係る位相差フィルムは、湿度の変化に対する位相差変動を低減するために、水素結合性化合物を含有することが好ましい。
当該水素結合性化合物としては、一分子中に少なくとも複数のヒドロキシ基、アミノ基、チオール基、カルボン酸基、から選ばれる官能基を有することが好ましく、一分子内に複数の異なる官能基を有することがより好ましく、一分子内にヒドロキシ基とカルボン酸基とを有することが特に好ましい。
当該水素結合性化合物は、母核として、1〜2個の芳香族環を含有することが好ましく、一分子中に含有する前記官能基の数を、化合物の分子量で割った値が、0.01以上であることが好ましい。
上記効果は、前記セルロースエステルなどの基材樹脂と水分子とが相互作用(水素結合)する部位に上記水素結合性化合物が結合(水素結合)し、水分子の脱着による電荷分布の変化を抑制するように作用するためと推定している。
具体的な化合物例としては、特開2011−227508号公報段落〔0029〕に記載の化合物が挙げられ、3−メチルサリチル酸を用いることが好ましい。
水素結合性化合物は、基材樹脂100質量部に対して1〜30質量部の範囲で添加することができる。
(d)他の任意成分
本発明に係る位相差フィルムは、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、マット剤、アクリル粒子、水素結合性溶媒、イオン性界面活性剤などの他の任意成分を含みうる。これらの成分は、基材樹脂100質量部に対して0.01〜20質量部の範囲で添加することができる。
〈酸化防止剤〉
本発明に係る位相差フィルムは、酸化防止剤としては、通常知られているものを使用することができる。特に、ラクトン系、イオウ系、フェノール系、二重結合系、ヒンダードアミン系、リン系の各化合物を好ましく用いることができる。
上記ラクトン系化合物としては、BASFジャパン株式会社から市販されている「IrgafosXP40、IrgafosXP60(商品名)」等が挙げられる。
上記イオウ系化合物は、例えば、住友化学株式会社から市販されている「Sumilizer TPL−R」および「Sumilizer TP−D」を挙げることができる。
上記フェノール系化合物としては、2,6−ジアルキルフェノールの構造を有するものが好ましく、例えば、BASFジャパン株式会社から市販されている「Irganox(登録商標)1076」、「Irganox(登録商標)1010」、株式会社ADEKAから市販されている「アデカスタブ(登録商標)AO−50」等を挙げることができる。
上記二重結合系化合物は、住友化学株式会社から「Sumilizer(登録商標) GM」および「Sumilizer(登録商標) GS」という商品名で市販されている。一般には、樹脂に対して、0.05〜20質量%、好ましくは0.1〜1質量%の範囲で添加される。
上記ヒンダードアミン系化合物は、例えば、BASFジャパン株式会社から市販されている「Tinuvin(登録商標)144」および「Tinuvin(登録商標)770」、株式会社ADEKAから市販されている「ADK STAB(登録商標) LA−52」を挙げることができる。
上記リン系化合物は、例えば、住友化学株式会社から市販されている「Sumilizer(登録商標)GP」、株式会社ADEKAから市販されている「ADK STAB(登録商標) PEP−24G」、「ADK STAB(登録商標) PEP−36」および「ADK STAB(登録商標) 3010」、BASFジャパン株式会社から市販されている「IRGAFOS P−EPQ」、堺化学工業株式会社から市販されている「GSY−P101」を挙げることができる。
さらに、酸補足剤として米国特許第4,137,201号明細書に記載されているような、エポキシ基を有する化合物を含有させることも可能である。
これらの酸化防止剤等は、再生使用される際の工程に合わせて適宜添加する量が決められるが、一般には、位相差フィルムの主原料である樹脂(たとえば、セルロースエステル等)に対して、0.05〜20質量%、好ましくは0.1〜1質量%の範囲で添加される。
これらの酸化防止剤等は、1種のみを用いるよりも数種の異なった系の化合物を併用することで相乗効果を得ることができる。例えば、ラクトン系、リン系、フェノール系および二重結合系化合物の併用は好ましい。
〈着色剤〉
本発明の位相差フィルムは、本発明の効果を損なわない範囲内で、色味調整のために、着色剤を含むことが好ましい。着色剤というのは染料や顔料を意味し、本発明では、液晶画面の色調を青色調にする効果またはイエローインデックスの調整、ヘイズの低減を有するものを指す。
着色剤としては各種の染料、顔料が使用可能だが、アントラキノン染料、アゾ染料、フタロシアニン顔料などが有効である。
〈紫外線吸収剤〉
本発明の位相差フィルムは、偏光板の視認側やバックライト側に用いられることもできることから、紫外線吸収機能を付与することを目的として、紫外線吸収剤を含有してもよい。
紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾトリアゾール系、2−ヒドロキシベンゾフェノン系またはサリチル酸フェニルエステル系等の紫外線吸収剤が挙げられる。例えば、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等のトリアゾール類、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン類を例示することができる。
なお、紫外線吸収剤のうちでも、分子量が400以上の紫外線吸収剤は、昇華しにくいか、あるいは高沸点で揮発しにくく、位相差フィルムの高温乾燥時にも飛散しにくいため、比較的少量の添加で効果的に耐候性を改良することができる観点から好ましい。
分子量が400以上の紫外線吸収剤としては、例えば、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2−ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]等のベンゾトリアゾール系、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート等のヒンダードアミン系、さらには2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)、1−[2−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]−4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等の分子内にヒンダードフェノールとヒンダードアミンの構造を共に有するハイブリッド系のものが挙げられ、これらは単独で、あるいは2種以上を併用して使用することができる。これらのうちでも、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2−ベンゾトリアゾールや2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]が、特に好ましい。
これら紫外線吸収剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、BASFジャパン株式会社製のチヌビン(登録商標)109、チヌビン(登録商標)171、チヌビン(登録商標)234、チヌビン(登録商標)326、チヌビン(登録商標)327、チヌビン(登録商標)328、チヌビン(登録商標)928等のチヌビンシリーズ、あるいは2,2’−メチレンビス[6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール](分子量659;市販品の例としては、株式会社ADEKA製のLA31)を好ましく使用できる。
上記紫外線吸収剤は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
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、一般には、基材樹脂に対して、0.05〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%の範囲で添加される。
〈マット剤〉
本発明の位相差フィルムは、位相差フィルムの滑り性を付与する微粒子(マット剤)を添加することが好ましい。
マット剤としては、得られる位相差フィルムの透明性を損なうことがなく、溶融時の耐熱性があれば無機化合物または有機化合物どちらでもよい。これらのマット剤は、単独でも2種以上併用しても使用できる。
粒径や形状(例えば針状と球状など)の異なる粒子を併用することで高度に透明性と滑り性を両立させることもできる。
これらの中でも、前記アクリル共重合体や相溶させる樹脂として用いるセルロースエステルと屈折率が近いので透明性(ヘイズ)に優れる二酸化珪素が特に好ましく用いられる。
二酸化珪素の具体例としては、アエロジル(登録商標)200V、アエロジル(登録商標)R972V、アエロジル(登録商標)R972、R974、R812、200、300、R202、OX50、TT600、NAX50(以上日本アエロジル株式会社製)、シーホスター(登録商標)KEP−10、シーホスター(登録商標)KEP−30、シーホスター(登録商標)KEP−50(以上、株式会社日本触媒製)、サイロホービック(登録商標)100(富士シリシア株式会社製)、ニップシール(登録商標)E220A(日本シリカ工業株式会社製)、アドマファイン(登録商標)SO(株式会社アドマテックス製)等の商品名を有する市販品などが好ましく使用できる。
粒子の形状としては、不定形、針状、扁平、球状等特に制限なく使用できるが、特に球状の粒子を用いると得られる位相差フィルムの透明性が良好にできるので好ましい。
粒子の大きさは、可視光の波長に近いと光が散乱し、透明性が悪くなるので、可視光の波長より小さいことが好ましく、さらに可視光の波長の1/2以下であることが好ましい。粒子の大きさが小さすぎると滑り性が改善されない場合があるので、80nmから180nmの範囲であることが特に好ましい。なお、粒子の大きさとは、粒子が1次粒子の凝集体の場合は凝集体の大きさを意味する。また、粒子が球状でない場合は、その投影面積に相当する円の直径を意味する。
マット剤は、基材樹脂に対して、0.05〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%の範囲で添加されることが好ましい。
〈アクリル粒子〉
本発明の位相差フィルムは、位相差フィルムの脆性を改善する目的で、国際公開第2010/001668号パンフレットに記載のアクリル粒子を、透明性を維持できる範囲内の量で含有してもよい。
このような多層構造アクリル系粒状複合体の市販品の例としては、例えば、三菱レイヨン株式会社製の「メタブレン(登録商標)W−341」、株式会社カネカ製の「カネエース(登録商標)」、株式会社クレハ製の「パラロイド(登録商標)」、ロームアンドハース社製の「アクリロイド」、ガンツ化成工業社製の「スタフィロイド(登録商標)」、ケミスノー(登録商標)MR−2G、MS−300X(以上、綜研化学株式会社製)および株式会社クラレ製の「パラペット(登録商標)SA」などが挙げられ、これらは、単独または2種以上を用いることができる。
〈水素結合性溶媒〉
本発明において、溶液流延法で位相差フィルムを作製する場合は、位相差フィルムの構成材料を溶解するための溶媒に、溶液粘度を調整(低減)する目的で、水素結合性溶媒を添加することができる。水素結合性溶媒とは、J.N.イスラエルアチビリ著、「分子間力と表面力」(近藤保、大島広行訳、マグロウヒル出版、1991年)に記載されるように、電気的に陰性な原子(酸素、窒素、フッ素、塩素)と電気的に陰性な原子と共有結合した水素原子間に生ずる、水素原子媒介「結合」を生ずることができるような有機溶媒、すなわち、結合モーメントが大きく、かつ水素を含む結合、例えば、O−H(酸素水素結合)、N−H(窒素水素結合)、F−H(フッ素水素結合)を含むことで近接した分子同士が配列できるような有機溶媒をいう。
これらは、アクリル共重合体やセルロースエステル樹脂、あるいは、相溶化させるための他の樹脂の混合体自身の分子間水素結合よりも、当該樹脂と水素結合性溶媒間との強い水素結合を形成させることで、溶液粘度の変化に期待できる。
本発明で行う溶液流延法においては、用いる該樹脂溶液に対して、溶液粘度を調整することに加えて、製膜時の剥離力を低下させる目的で、溶解のための溶媒に、水素結合性溶媒を一部あるいは全量用いることもできる。
〈イオン性界面活性剤〉
本発明の位相差フィルムは、製膜時の剥離力を低下させる目的で、イオン性界面活性剤を添加することが好ましい。
本発明で用いることのできるイオン性界面活性剤としては、例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤としては、高級アルコール(C〜C22)硫酸エステル塩類(例えば、ラウリルアルコールサルフェートのナトリウム塩、オクチルアルコールサルフェートのナトリウム塩、ラウリルアルコールサルフェートのアンモニウム塩、「Teepol−81」(商品名・シェル化学社製)、第二ナトリウムアルキルサルフェート等)、脂肪族アルコールリン酸エステル塩類(例えば、セチルアルコールリン酸エステルのナトリウム塩等)、アルキルアリールスルホン酸塩類(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸のナトリウム塩、ジナフタレンジスルホン酸のナトリウム塩、メタニトロベンゼンスルホン酸のナトリウム塩等)、アルキルアミドのスルホン酸塩類(例えば、C1733CON(CH)CHSONa等)、二塩基性脂肪酸エステルのスルホン酸塩類(例えば、ナトリウムスルホコハク酸ジオクチルエステル、ナトリウムスルホコハク酸ジヘキシルエステル等)がある。これらの中で特に硫酸塩類やスルホン酸塩類が好適に用いられる。
両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。
中でも、本発明においては、アニオン性界面活性剤が好ましい。また上記の界面活性剤は、位相差フィルムを構成する基材樹脂の総量に対して、0.01質量%以上5質量%以下、好ましくは0.05質量%以上3質量%以下、より好ましくは0.2質量%以上2質量%以下で用いることが好ましい。この範囲よりも添加量が多いと、位相差フィルムから界面活性剤が析出したり、位相差フィルムの吸湿性が高くなったりするなど、光学位相差フィルムの品質に好ましくない品質が発現する。またこの範囲よりも添加量が少ないと界面活性剤を用いる本発明の効果が得られなくなったりする。
上述のように、本発明の位相差フィルムは、(1)膜厚が15μm以上35μm以下であり、(2)幅手方向および長尺方向の膜厚バラツキがいずれも0〜4μmであり、(3)上記式(1)で表されるRo変動幅が±4%以内であり、Rt変動幅が±5%以内を満たすことが好ましい。上記(1)〜(3)は、(a)ドープや溶融物の流延条件、(b)延伸条件、(c)基材樹脂としてセルロースエステルを使用する場合のアシル基の種類および置換度、(d)本発明に係る位相差上昇剤に含まれる含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)の種類および添加量、(e)可塑剤の種類および添加量などを制御することにより満たすことができる。
例えば、本発明に係る位相差フィルムは、セルロースエステルの総置換度が2.1〜2.5であることが好ましい。
また、本発明の他の一実施形態に係る位相差フィルムは、セルロースエステルの総置換度が2.1〜2.5(より好ましくは2.15〜2.45)であり、糖エステル化合物、ポリエステル化合物およびアクリル系化合物からなる群から選択される少なくとも1種の可塑剤を含む。より好ましくは、前記可塑剤は糖エステル化合物を含む。
また、本発明のさらに他の一実施形態に係る位相差フィルムは、セルロースエステルの総置換度が2.1〜2.5(より好ましくは2.15〜2.45)であり、水素結合性化合物を含む。
≪位相差フィルムの製造方法≫
次に、本発明の位相差フィルムの製造方法について説明する。本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の位相差フィルムの製造方法としては、通常のインフレーション法、T−ダイ法、カレンダー法、切削法、流延法、エマルジョン法、ホットプレス法等の製造法が使用できるが、着色抑制、異物欠点の抑制、ダイラインなどの光学欠点の抑制などの観点から製膜方法は、溶液流延製膜法と溶融流延製膜法が好ましく、特に溶液流延法であることが、均一な表面を得るためにより好ましい。
〈溶液流延製膜法〉
溶液流涎法により製膜する場合、本発明の位相差フィルムの製造方法は、熱可塑性樹脂および上述した添加剤を溶媒に溶解させてドープを調製する工程(溶解工程;ドープ調製工程)、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(流延工程)、流延したドープをウェブとして乾燥する工程(溶媒蒸発工程)、金属支持体から剥離する工程(剥離工程)、乾燥、延伸、幅保持する工程(延伸・幅保持・乾燥工程)、仕上がった位相差フィルムを巻取る工程(巻き取り工程)を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、特にセルロースエステルを用いることが好ましい。
図1は、本発明に好ましい溶液流延製膜方法のドープ調製工程、流延工程および乾燥工程(溶媒蒸発工程)の一例を模式的に示した図である。
仕込釜41より濾過器44で大きな凝集物を除去し、ストック釜42へ送液する。その後、ストック釜42より主ドープ溶解釜1へ各種添加液を添加する。
その後主ドープは主濾過器3にて濾過され、これに添加剤添加液が16よりインライン添加される。
多くの場合、主ドープには返材が10〜50質量%程度含まれることがある。
返材とは、位相差フィルムを細かく粉砕した物で、位相差フィルムを製膜するときに発生する、位相差フィルムの両サイド部分を切り落とした物や、擦り傷などでスペックアウトした位相差フィルム原反が使用される。
また、ドープ調製に用いられる樹脂の原料としては、あらかじめ基材樹脂としてセルロースエステルおよびその他の添加剤などをペレット化したものも、好ましく用いることができる。
以下、各工程について説明する。
1)溶解工程(ドープ調製工程)
以下、本発明の一実施形態として、熱可塑性樹脂としてセルロースエステルを使用する場合を一例として溶解工程を説明するが、本発明はこれに限定されない。
本工程は、セルロースエステルに対する良溶媒を主とする溶媒に、溶解釜中で該セルロースエステル、場合によって、その他の化合物を攪拌しながら溶解しドープを形成する工程、あるいは該セルロースエステル溶液に、場合によってその他の化合物溶液を混合して主溶解液であるドープを形成する工程である。
ドープ中のセルロースエステルの濃度は、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、セルロースエステル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、15〜30質量%である。
ドープで用いられる溶媒は、単独で用いても2種以上を併用してもよいが、セルロースエステルの良溶媒と貧溶媒を混合して使用することが生産効率の点で好ましく、良溶媒が多い方がセルロースアセテートの溶解性の点で好ましい。
良溶媒と貧溶媒の混合比率の好ましい範囲は、良溶媒が70〜98質量%であり、貧溶剤が2〜30質量%である。良溶媒、貧溶媒とは、使用するセルロースエステルを単独で溶解するものを良溶媒、単独で膨潤するかまたは溶解しないものを貧溶媒と定義している。そのため、セルロースエステルの平均置換度によって良溶媒、貧溶媒が変わる。
本発明に用いられる良溶媒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、本発明に用いられる貧溶媒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、セルロースエステルの溶解に用いられる溶媒は、位相差フィルム製膜工程で乾燥により位相差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。
回収溶媒中に、セルロースエステル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、セルロースエステル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。具体的には、常圧で行う方法、主溶媒の沸点以下で行う方法、主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法、特開平9−95544号公報、特開平9−95557号公報、または特開平9−95538号公報に記載の如き冷却溶解法で行う方法、特開平11−21379号公報に記載されている高圧で行う方法等種々の溶解方法を用いることができる。中でも、主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法が好ましく、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。
また、溶媒の常圧での沸点以上でかつ加圧下で溶媒が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら攪拌溶解する方法も、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、セルロースエステルを貧溶媒と混合して湿潤あるいは膨潤させた後、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、加熱によって溶媒の蒸気圧を上昇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。
溶媒を添加しての加熱温度は、高い方がセルロースエステル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媒が沸騰しないように調整される。
または冷却溶解法も好ましく用いられ、これによって酢酸メチルなどの溶媒にセルロースエステルを溶解させることができる。
次に、このセルロースエステル溶液(溶解中または溶解後のドープ)を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過することが好ましい。
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、原料のセルロースエステル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、その間に位相差フィルム等を置き、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以下である。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、溶媒の常圧での沸点以上で、かつ加圧下で溶媒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)の上昇が小さく、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。
2)流延工程
続いて、ドープを金属支持体上に流延(キャスト)する。すなわち、本工程は、ドープを、送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイ30に送液し、無限に移送する無端の金属ベルト31、例えばステンレスバンド、あるいは回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。
ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にし易い加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイ等があり、いずれも好ましく用いられる。金属支持体の表面は鏡面となっていることが好ましい。製膜速度を上げるために加圧ダイを金属支持体上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。あるいは複数のドープを同時に流延する共流延法によって積層構造の位相差フィルムを得ることも好ましい。
キャストの幅は生産性の観点から1.4m以上が好ましい。より好ましくは1.4〜4mである。4mを超える場合には、製造工程で縞が入ったり、その後の搬送工程での安定性が低くなったりするおそれがある。さらに好ましくは、搬送性、生産性の点で2〜3.5mである。
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。
流延工程の金属支持体の表面温度は−50℃〜溶媒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0〜55℃であり、22〜50℃が更に好ましい。あるいは、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。
3)溶媒蒸発工程
本工程は、ウェブ(流延用支持体上にドープを流延し、形成されたドープ膜をウェブと呼ぶ)を流延用支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる工程である。
溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法および/または支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が、乾燥効率が良く好ましい。また、それらを組み合わせる方法も好ましく用いられる。流延後の支持体上のウェブを35〜100℃の雰囲気下、支持体上で乾燥させることが好ましい。35〜100℃の雰囲気下に維持するには、この温度の温風をウェブ上面に当てるか赤外線等の手段により加熱することが好ましい。
面品質、透湿性、剥離性の観点から、30〜120秒以内で該ウェブを支持体から剥離することが好ましい。
4)剥離工程
次いで、ウェブを金属支持体から剥離する。すなわち、本工程は金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離位置で剥離する工程である。剥離されたウェブは次工程に送られる。
金属支持体上の剥離位置における温度は−50〜40℃の範囲内とするのが好ましく、10〜40℃の範囲内がより好ましく、15〜30℃の範囲内とするのが最も好ましい。
なお、剥離する時点での金属支持体上でのウェブの剥離時残留溶媒量は、乾燥の条件の強弱、金属支持体の長さ等によって適宜調節される。位相差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%が好ましい。残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損ね、剥離張力によるツレや縦スジが発生し易いため、経済速度と品質との兼ね合いで剥離時の残留溶媒量が決められる。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。
尚、Mはウェブまたは位相差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。
金属支持体と位相差フィルムを剥離する際の剥離張力は、300N/m以下とすることが好ましい。より好ましくは、196〜245N/mの範囲内であるが、剥離の際に皺が入り易い場合、190N/m以下の張力で剥離することが好ましい。剥離張力は300N/m以下で剥離することが好ましい。
5)乾燥・延伸・幅保持工程
(乾燥)
位相差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。
位相差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。例えば、剥離後、ウェブを乾燥装置内に複数配置したローラに交互に通して搬送する乾燥装置35、および/またはクリップでウェブの両端をクリップして搬送するテンター延伸装置34を用いて、ウェブを乾燥する。
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。余り急激な乾燥は出来上がりの位相差フィルムの平面性を損ね易い。高温による乾燥は残留溶媒が8質量%以下くらいから行うのがよい。全体を通し、乾燥はおおむね30〜250℃の範囲内で行われる。特に35〜200℃の範囲内で乾燥させることが好ましい。乾燥温度は、段階的に高くしていくことが好ましい。
テンター延伸装置を用いる場合は、テンターの左右把持手段によって位相差フィルムの把持長(把持開始から把持終了までの距離)を左右で独立に制御できる装置を用いることが好ましい。また、テンター工程において、平面性を改善するため意図的に異なる温度を持つ区画を作ることも好ましい。
また、異なる温度区画の間にそれぞれの区画が干渉を起こさないように、ニュートラルゾーンを設けることも好ましい。
(延伸・幅保持)
続いて、金属支持体より剥離したウェブを少なくとも一方向に延伸処理することが好ましい。延伸処理することで位相差フィルム内の分子の配向を制御することができる。本発明において目標とするレターデーション値Ro、Rtを得るには、位相差フィルムが本発明の構成をとり、更に搬送張力の制御、延伸操作により屈折率制御を行うことが好ましい。例えば、長手方向の張力を低くまたは高くすることでレターデーション値を変動させることが可能となる。
具体的な延伸方法としては、ウェブの長手方向(製膜方向;流延方向;MD方向)およびウェブ面内で直交する方向、即ち幅手方向(TD方向)に対して、逐次または同時に2軸延伸もしくは1軸延伸することができる。好ましくは、流延方向(MD方向)、幅手方向(TD方向)に二軸延伸を実施した、二軸延伸位相差フィルムであるが、本発明に係る位相差フィルムは一軸延伸位相差フィルムであってもよいし、未延伸位相差フィルムであってもよい。なお、延伸操作は多段階に分割して実施してもよい。また、二軸延伸を行う場合には同時二軸延伸を行ってもよいし、段階的に実施してもよい。この場合、段階的とは、例えば、延伸方向の異なる延伸を順次行うことも可能であるし、同一方向の延伸を多段階に分割し、かつ異なる方向の延伸をそのいずれかの段階に加えることも可能である。即ち、例えば、次のような延伸ステップも可能である:
・流延方向に延伸→幅手方向に延伸→流延方向に延伸→流延方向に延伸
・幅手方向に延伸→幅手方向に延伸→流延方向に延伸→流延方向に延伸
また、同時2軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を、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2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、幅手方向に1.1〜2.5倍の範囲とすることが好ましく、流延方向に0.8〜1.2倍、幅手方向に1.2〜2.0倍の範囲で行うことが好ましい。
延伸温度は、通常、位相差フィルムを構成する樹脂のTg〜Tg+60℃の温度範囲で行われることが好ましい。通常、延伸温度は120℃〜200℃が好ましく、さらに好ましくは120℃〜180℃である。
延伸時におけるウェブ中の残留溶媒は20〜0%が好ましく、さらに好ましくは15〜0%で延伸するのが好ましい。例えば、135℃で残留溶媒が8%で延伸する、あるいは155℃で残留溶媒が11%で延伸するのが好ましい。もしくは155℃で残留溶媒が2%で延伸するのが好ましく、あるいは160℃で残留溶媒が1%未満で延伸するのが好ましい。
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、ある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。もちろんこれらの方法は、組み合わせて用いてもよい。中でも、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。
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ある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。
本発明の位相差フィルムの遅相軸または進相軸が位相差フィルム面内に存在し、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(王子計測機器株式会社製)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。
6)巻き取り工程
最後に、得られたウェブ(仕上がった位相差フィルム)を巻取ることにより、位相差フィルムが得られる。より具体的には、ウェブ中の残留溶媒量が2質量%以下となってから位相差フィルムとして巻き取り機37により巻き取る工程であり、残留溶媒量を0.4質量%以下にすることにより寸法安定性の良好な位相差フィルムを得ることができる。特に0.00〜0.10質量%の範囲で巻き取ることが好ましい。
巻き取り方法は、一般に使用されているものを用いればよく、定トルク法、定テンション法、テーパーテンション法、内部応力一定のプログラムテンションコントロール法等があり、それらを使いわければよい。
巻き取る前に、製品となる幅に端部をスリットして裁ち落とし、巻き中の貼り付きや擦り傷防止のために、ナーリング加工(エンボッシング加工)を両端に施してもよい。ナール加工の方法は凸凹のパターンを側面に有する金属リングを加熱や加圧により加工することができる。なお、位相差フィルム両端部のクリップの把持部分は、通常は位相差フィルムが変形しており、製品として使用できないので切除される。熱による材料の劣化が起こっていない場合は、回収後に再利用される。
本発明の位相差フィルムは、長尺位相差フィルムであることが好ましく、具体的には、100m〜10000m程度のものを示し、通常、ロール状で提供される形態のものである。また、位相差フィルムの幅は、液晶表示装置の大型化や生産の効率化の要求に応えるべく、1.3〜4mであることが好ましく、1.4〜4mであることがより好ましく、2〜3mであることがさらに好ましい。
〈溶融流延製膜法〉
また、本発明の位相差フィルムは、溶融流延法により製膜することもできる。
溶融製膜法とは、熱可塑性樹脂および上述した添加剤を含む組成物を、流動性を示す温度まで加熱溶融し、その後、流動性の熱可塑性樹脂を含む溶融物を流延する方法をいう。熱可塑性樹脂としては、特にセルロースエステルを用いることが好ましい。
加熱溶融する成形方法としては、詳細には、溶融押出成形法、プレス成形法、インフレーション法、射出成形法、ブロー成形法、延伸成形法などに分類できる。これらの成形法の中では、機械的強度および表面精度などの点から、溶融押出し法が好ましい。溶融押出し法に用いる複数の原材料は、通常あらかじめ混錬してペレット化しておくことが好ましい。
ペレット化は、公知の方法でよく、例えば、乾燥セルロースエステルや可塑剤、その他添加剤をフィーダーで押出し機に供給し、1軸や2軸の押出し機を用いて混錬し、ダイからストランド状に押出し、水冷または空冷し、カッティングすることで行うことができる。
添加剤は、押出し機に供給する前に混合しておいてもよいし、それぞれ個別のフィーダーで供給してもよい。
粒子や酸化防止剤等の少量の添加剤は、均一に混合するため、事前に混合しておくことが好ましい。
押出し機は、剪断力を抑え、樹脂が劣化(分子量低下、着色、ゲル生成等)しないようにペレット化可能で、なるべく低温で加工することが好ましい。例えば、2軸押出し機の場合、深溝タイプのスクリューを用いて、同方向に回転させることが好ましい。混錬の均一性から、噛み合いタイプが好ましい。
以上のようにして得られたペレットを用い、位相差フィルム製膜を行う。もちろんペレット化せず、原材料の粉末をそのままフィーダーで押出し機に供給し、そのまま位相差フィルム製膜することも可能である。
上記ペレットを、1軸や2軸タイプの押出し機を用いて押出す際の溶融温度は、200〜300℃の温度範囲とし、リーフディスクタイプのフィルターなどで濾過し、異物を除去した後、Tダイから位相差フィルム状に流延し、冷却ローラと弾性タッチローラで位相差フィルムをニップし、冷却ローラ上で固化させる。
供給ホッパーから押出し機へ導入する際、真空下または減圧下や不活性ガス雰囲気下にして、酸化分解等を防止する方法も好ましい。
押出し流量は、ギヤポンプを導入するなどして安定に行うことが好ましい。また、異物の除去に用いるフィルターは、ステンレス繊維焼結フィルターが好ましく用いられる。ステンレス繊維焼結フィルターは、ステンレス繊維体の複雑に絡み合った状態を作り出した上で圧縮し、接触箇所を焼結し一体化したもので、その繊維の太さと圧縮量により密度を変え、濾過精度を調整できる。
可塑剤や粒子などの添加剤は、あらかじめ樹脂と混合しておいてもよいし、押出し機の途中で練り込んでもよい。均一に添加するために、スタチックミキサーなどの混合装置を用いることが好ましい。
冷却ローラと弾性タッチローラにより位相差フィルムをニップする際、タッチローラ側の位相差フィルム温度は、位相差フィルムのTg〜Tg+110℃の温度範囲にすることが好ましい。このような目的で使用する弾性体表面を有するローラは、公知のローラが使用できる。
弾性タッチローラは、挟圧回転体ともいう。弾性タッチローラとしては、市販されているものを用いることもできる。
冷却ローラから位相差フィルムを剥離する際、張力を制御して位相差フィルムの変形を防止することが好ましい。
また、上記のようにして得られた位相差フィルムは、冷却ローラに接する工程を通過した後、前記延伸操作により延伸することが好ましい。
延伸する方法は、公知のローラ延伸機やテンターなどを好ましく用いることができる。具体的な条件は溶液流涎法の場合と同様である。
最後に、溶液流涎法の場合と同様に、上記のようにして得られた位相差フィルムを巻取ることにより、位相差フィルムが得られる。
≪偏光板および液晶表示装置の構成≫
本発明の位相差フィルムが具備される偏光板および液晶表示装置の構成について、図面を参照して説明する。
図2は、本発明の位相差フィルムが具備された偏光板および当該偏光板が具備された液晶表示装置構成の一例を示す概略断面図である。
<偏光板>
本発明の一実施形態に係る偏光板は、少なくとも1つの本発明の一実施形態に係る位相差フィルム、および偏光子を必須に含む。
本発明の一実施形態に係る偏光板101Aは、少なくとも、保護フィルム102と、活性エネルギー線硬化性接着剤103Aと、偏光子104とがこの順序で積層されており、更に、当該保護フィルムが配置されている面とは反対側の偏光子面に、活性エネルギー線硬化性接着剤103Bと、本発明に係る位相差フィルム105を積層した構成であることが好ましい態様である。すなわち、偏光板101Aは、本発明に係る位相差フィルム105が、活性エネルギー線硬化性接着剤103Bで偏光子104と接着されている構成を有する。
上記偏光板101Aの位相差フィルム105は液晶セル107と粘着剤または接着剤等を介して貼合され、偏光板101Aと液晶セル107の貼合された面の反対側の液晶セル面(バックライト側:図ではBLと記載。)には、偏光板101Aと同じ構成の偏光板101Bの本発明の位相差フィルム105が貼合されて、液晶表示装置108を構成することが好ましい。
また、活性エネルギー線硬化性接着剤の替わりに、他の公知の接着剤を用いてもよい。
〈偏光子〉
偏光板の主たる構成要素である偏光子は、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ある。ポリビニルアルコール系偏光フィルムには、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とがある。
偏光子としては、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偏光子が用いられ得る。偏光子の膜厚は5〜30μmの範囲内が好ましく、特に5〜15μmの範囲内であることが好ましい。
また、特開2003−248123号公報、および特開2003−342322号公報等に記載のエチレン単位の含有量1〜4モル%、重合度2000〜4000、ケン化度99.0〜99.99モル%のエチレン変性ポリビニルアルコールも好ましく用いられる。なかでも、熱水切断温度が66〜73℃の範囲内であるエチレン変性ポリビニルアルコールフィルムが好ましく用いられる。このエチレン変性ポリビニルアルコールフィルムを用いた偏光子は、偏光性能および耐久性能に優れているうえに、色斑が少なく、大型液晶表示装置に特に好ましく用いられる。
〈保護フィルム〉
本発明の一実施形態に係る偏光板においては、必要に応じて、図2に示すように、本発明の位相差フィルムが配置されている面とは反対側の偏光子面に、更に接着剤を介して保護フィルム102が積層されていることが好ましい。
当該保護フィルムは、市販品として入手することができ、例えば、コニカミノルタタック KC4UE、KC8UE、KC8UX、KC5UX、KC8UY、KC4UY、KC4CZ、KC6UA、KC4UA、およびKC2UA(以上、コニカミノルタ株式会社製)等が挙げられる。
特に視認側に配置される保護フィルムには、ハードコート層、帯電防止層、反射防止層、易滑性層、接着層、防眩層、バリアー層等の機能性層を設けることが好ましい。
〈接着剤〉
上述したように、図2に示す形態において、位相差フィルム105と偏光子104とは接着剤103Aまたは103Bを介して接着されている。活性エネルギー線硬化性接着剤を用いることが透湿性を効果的に制御できることから好ましい。ただし、本発明においては、接着剤は特に制限されず、活性エネルギー線硬化性接着剤のみならず、ウレタン系粘着剤、エポキシ系粘着剤、水性高分子−イソシアネート系粘着剤、熱硬化型アクリル粘着剤等の硬化型粘着剤、湿気硬化ウレタン粘着剤、ポリエーテルメタクリレート型、エステル系メタクリレート型、酸化型ポリエーテルメタクリレート等の嫌気性粘着剤、シアノアクリレート系の瞬間粘着剤、アクリレートとペルオキシド系の2液型瞬間粘着剤等の公知の接着剤を用いることができる。上記粘着剤としては1液型であってもよいし、使用前に2液以上を混合して使用する2液型であってもよい。接着剤は、有機溶媒を媒体とする溶媒系であってもよいし、水を主成分とする媒体であるエマルジョン型、コロイド分散液型、水溶液型等の水系であってもよいし、無溶媒型であってもよい。接着剤液の濃度は、接着後の膜厚、塗布方法、塗布条件等により適宜決定されれば良く、通常は0.1〜50質量%である。
また、保護フィルムおよび位相差フィルムは偏光子との接着面、すなわち接着剤を設ける面に易接着処理がなされていてもよい。易接着処理としては、特に制限されないが、たとえば、コロナ処理、プラズマ処理等の公知の方法を用いることができる。
(活性エネルギー線硬化性接着剤)
活性エネルギー線硬化性接着剤には、カチオン重合型とラジカル重合型がある。本発明に好適に用いることのできる活性エネルギー線硬化性接着剤の好ましい例には、以下の(α)〜(δ)の各成分を含有する活性エネルギー線硬化性接着剤組成物が含まれる。
(α)カチオン重合性化合物
(β)光カチオン重合開始剤
(γ)380nmより長い波長の光に極大吸収を示す光増感剤
(δ)ナフタレン系光増感助剤
本発明では、カチオン重合性化合物を、活性エネルギー線の照射によってカチオン重合させて硬化させ、接着剤層を形成することが好ましく、活性エネルギー線硬化性接着剤組成物には、光カチオン重合開始剤(β)を配合することが好ましい。
光カチオン重合開始剤は、可視光線、紫外線、X線、電子線のような活性エネルギー線の照射によって、カチオン種またはルイス酸を発生させ、カチオン重合性化合物(α)の重合反応を開始するものである。活性エネルギー線としては、取扱いが容易で硬化速度も十分であることから、一般には紫外線が好ましく用いられる。以下、紫外線硬化型接着剤の好ましい形態について、簡単に説明する。
[紫外線硬化型接着剤]
本発明の一実施形態においては、位相差フィルム105と、偏光子104との貼合、あるいは保護フィルム102と偏光子との貼合に紫外線硬化型接着剤を適用することにより、高生産性で、偏光子の耐久性に優れた特性を得ることができる。
〔紫外線硬化型接着剤の組成〕
偏光板用の紫外線硬化型接着剤組成物としては、光ラジカル重合を利用した光ラジカル重合型組成物、光カチオン重合を利用した光カチオン重合型組成物、並びに光ラジカル重合及び光カチオン重合を併用したハイブリッド型組成物が知られている。
光ラジカル重合型組成物としては、特開2008−009329号公報に記載のヒドロキシ基やカルボキシ基等の極性基を含有するラジカル重合性化合物及び極性基を含有しないラジカル重合性化合物を特定割合で含む組成物)等が知られている。特に、ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物であることが好ましい。ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物の好ましい例には、(メタ)アクリロイル基を有する化合物が含まれる。(メタ)アクリロイル基を有する化合物の例には、N置換(メタ)アクリルアミド系化合物、(メタ)アクリレート系化合物などが含まれる。(メタ)アクリルアミドは、アクリアミド又はメタクリアミドを意味する。
また、光カチオン重合型組成物としては、特開2011−028234号公報に開示されているような、(α)カチオン重合性化合物、(β)光カチオン重合開始剤、(γ)380nmより長い波長の光に極大吸収を示す光増感剤、及び(δ)ナフタレン系光増感助剤の各成分を含有する紫外線硬化型接着剤組成物が挙げられる。ただし、これ以外の紫外線硬化型接着剤が用いられてもよい。
これより、本発明の他の好ましい実施形態は、本発明の一実施形態に係る位相差フィルムを少なくとも1つ有する偏光板である。
<液晶表示装置>
本発明の偏光板は、液晶表示装置に好適に用いることができる。本発明の偏光板が用いられた液晶表示装置は、透湿度の低い位相差フィルムが用いられていることから、含水による液晶表示装置の色ムラが発生しづらい。
液晶表示装置のパネルに使用されるガラスは0.3〜0.7mmの厚さの範囲が好ましく、さらに、0.3〜0.5mmの範囲が好ましい。本発明の偏光板は変形しづらいため、特に、ガラスの厚さが小さいときに、好ましく用いられる。
偏光板の本発明の位相差フィルム側の表面と、液晶セルの少なくとも一方の表面との貼合は、公知の手法により行われ得る。場合によっては、接着層を介して貼合されてもよい。
液晶表示装置のモード(駆動方式)についても特に制限はなく、STN、TN、OCB、HAN、VA(MVA、PVA)、IPS、OCB等の各種駆動モードの液晶表示装置が用いられ得る。
特に、本発明の位相差フィルムは、高いレターデーション値を有することから、視野角を拡大する光学補償位相差フィルム(位相差フィルム)として、VA(MVA,PVA)型(垂直配向型)の液晶表示装置に好適に具備される。すなわち、本発明の一形態によれば、上記偏光板が、少なくとも液晶セルの片面に具備されている、垂直配向型液晶表示装置が提供される。
これらの液晶表示装置に、本発明の位相差フィルムを含む偏光板を具備することで、耐久性(耐湿熱性)に優れた液晶表示装置を得ることができる。
これより、本発明の好ましい他の実施形態は、本発明の一実施形態に係る偏光板を備える液晶表示装置である。
≪偏光板の製造方法≫
偏光板は、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いて、偏光子の一方の面に、本発明の位相差フィルムを貼り合せることにより製造することができる。位相差フィルムの両面で接着性が異なる場合は、接着性の良いほうに貼り合わせるのが好ましい。
以下、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いた偏光板の製造方法の一例を説明する。
偏光板は、偏光子と位相差フィルムとの接着面のうち、少なくとも一方に、下記の活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布して接着剤層を形成する接着剤塗布工程と、当該接着剤層を介して偏光子と位相差フィルムとを接着し、貼り合せる貼合工程と、当該接着剤層を介して偏光子と位相差フィルムとが接着された状態で接着剤層を硬化させる硬化工程とを含む製造方法によって製造することができる。また、位相差フィルムの偏光子を接着する面を易接着処理する前処理工程があってもよい。
(前処理工程)
前処理工程は、セルロースエステルフィルムの、偏光子との接着面に易接着処理を行う工程である。偏光子104の両面にそれぞれ位相差フィルム105および保護フィルム102を接着させる場合は、それぞれの、偏光子104との接着面に易接着処理を行う。易接着処理としては、コロナ処理、プラズマ処理等が挙げられる。
(活性エネルギー線硬化性接着剤の塗布工程)
活性エネルギー線硬化性接着剤の塗布工程としては、偏光子104と位相差フィルム105との接着面のうち少なくとも一方に、上記活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布する。偏光子104または位相差フィルム105の表面に直接、活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布する場合、その塗布方法に特段の限定はない。例えば、ドクターブレード、ワイヤーバー、ダイコーター、カンマコーター、グラビアコーター等、種々の湿式塗布方式が利用できる。また、偏光子と位相差フィルムの間に、活性エネルギー線硬化性接着剤を流延させたのち、ロール等で加圧して均一に押し広げる方法も利用できる。
(貼合工程)
上記の方法により活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布した後は、貼合工程で処理される。この貼合工程では、例えば、先の塗布工程で偏光子104の表面に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布した場合、そこに位相差フィルム105が重ね合わされる。先の塗布工程で、はじめに位相差フィルム105の表面に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布する方式の場合には、そこに偏光子104が重ね合わされる。また、偏光子104と位相差フィルム105の間に活性エネルギー線硬化性接着剤を流延させた場合は、その状態で偏光子104と位相差フィルム105とが重ね合わされる。偏光子の両面に、位相差フィルム105または保護フィルム102を接着する場合であって、両面とも活性エネルギー線硬化性接着剤を用いる場合は、偏光子104の両面にそれぞれ、活性エネルギー線硬化性接着剤を介して位相差フィルム105または保護フィルム102が重ね合わされる。そして、通常は、この状態で両面(偏光子の片面に位相差フィルム105および保護フィルム102を重ね合わせた場合は、偏光子側と位相差フィルム側、また偏光子の両面に位相差フィルム105または保護フィルム102を重ね合わせた場合は、その両面の位相差フィルムまたは保護フィルム側)から加圧ローラー等で挟んで加圧することになる。加圧ローラーの材質は、金属やゴム等を用いることが可能である。両面に配置される加圧ローラーは、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
(硬化工程)
硬化工程では、未硬化の活性エネルギー線硬化性接着剤に活性エネルギー線を照射して、カチオン重合性化合物(例えば、エポキシ化合物やオキセタン化合物)やラジカル重合性化合物(例えば、アクリレート系化合物、アクリルアミド系化合物等)を含む活性エネルギー線硬化性接着剤層を硬化させ、活性エネルギー線硬化性接着剤を介して重ね合わせた偏光子と位相差フィルム105とを接着させる。偏光子の片面に位相差フィルム105を貼合する場合、活性エネルギー線は、偏光子側又は位相差フィルム105側のいずれから照射してもよい。また、偏光子の両面に位相差フィルム105または保護フィルム102を貼合する場合、偏光子の両面にそれぞれ活性エネルギー線硬化性接着剤を介して位相差フィルム105または保護フィルムを重ね合わせた状態で、活性エネルギー線を照射し、両面の活性エネルギー線硬化性接着剤を同時に硬化させるのが有利である。
なお、活性エネルギー線としては、X線、紫外線、電子線、可視光線等が挙げられる。
活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、紫外線の照射条件は、本発明に適用する紫外線硬化型接着剤を硬化しうる条件であれば、任意の適切な条件を採用できる。紫外線の照射量は積算光量で50〜1500mJ/cmであることが好ましく、100〜500mJ/cmであるのがさらに好ましい。
活性エネルギー線として電子線を用いる場合、電子線の照射条件は、吸収線量で、5〜100kGyであることが好ましく、10〜75kGyであることがさらに好ましい。加速電圧は、5〜300kVであることが好ましく、10〜250kVであることがさらに好ましい。
偏光板の製造工程を連続ラインで行う場合、ライン速度は、接着剤の硬化時間によるが、好ましくは1〜500m/min、より好ましくは5〜300m/min、さらに好ましくは10〜100m/minである。ライン速度が1m/min以上であれば、生産性を確保することができ、又は位相差フィルムへのダメージを抑制することができ、耐久性に優れた偏光板を作製することができる。また、ライン速度が500m/min以下であれば、活性エネルギー線硬化型接着剤の硬化が十分となり、目的とする硬度を備え、接着性に優れた活性エネルギー線硬化型接着剤層を形成することができる。
以上のようにして得られた偏光板において、接着剤層の厚さは、特に限定されないが、通常0.01〜10の範囲内であり、好ましくは0.5〜5μmの範囲内である。
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。
《位相差フィルムの作製》
〔位相差フィルム101の作製〕
〈位相差上昇剤〉
化合物38(含窒素化合物(A))と化合物150(含窒素化合物(B))とを質量比99.9:0.1で混合した位相差上昇剤を使用した。
〈主ドープ液の組成〉
下記成分を加熱しながら十分に攪拌および溶解させて、主ドープ液を調製した。
セルロース系樹脂C1(アセチル基置換度2.41、重量平均分子量(Mw) 5.6万のジアセチルセルロース):100質量部
位相差上昇剤(含窒素化合物(A)+含窒素化合物(B)):3質量部
糖エステル1(下記):10質量部
(式中、R〜Rは、水素またはベンゾイル基であり、ベンゾイル基平均置換度=5.5、水素原子=2.5である。)
可塑剤1(フタル酸/アジピン酸/1,2−プロパンジオール=50/50/100モル比の縮合物の両末端を安息香酸エステル基で封止したもの、分子量440):2質量部
アエロジルR812(マット剤、日本アエロジル株式会社製):0.20質量部
メチレンクロライド:300質量部
エタノール:40質量部
得られたドープを、ベルト流延装置を用い、温度22℃、2m幅でステンレスバンド支持体に均一に流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶剤量が30質量%になるまで溶媒を蒸発させ、剥離張力162N/mでステンレスバンド支持体上から剥離した。次いで、剥離したドープのウェブを35℃で溶媒を蒸発させ、スリットし、その後、ゾーン延伸(ロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法)で流涎方向(MD方向)に1.1倍、テンター延伸で幅手方向(TD方向)に1.5倍延伸しながら、135℃の乾燥温度で乾燥させた。テンターによる延伸を開始したときの残留溶媒量は8%であった。テンターで延伸した後、130℃で5分間の緩和処理を施した後、120℃、140℃の乾燥ゾーンを多数のローラーで搬送させながら乾燥を終了させ、1.5m幅にスリットし、位相差フィルム両端に幅10mm、高さ5μmのナーリング加工を施した後、コアに巻き取った。以上のようにして、乾燥膜厚35μmの位相差フィルム101を得た。
(重量平均分子量測定)
セルロースエステルの重量平均分子量の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した。測定条件は以下のとおりである。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806,K805,K803G(昭和電工株式会社製)を3本接続して使用した
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス株式会社製)
ポンプ: L6000(株式会社日立製作所製)
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(東ソー株式会社製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
〔位相差フィルム102〜110の作製〕
上記位相差フィルム101の作製において、位相差上昇剤に含まれる含窒素化合物(A)と含窒素化合物(B)の質量比を表1(表1−1および表1−2)に記載の割合としたこと以外は同様にして位相差フィルム102〜110を作製した。
〔位相差フィルム111〜117の作製〕
上記位相差フィルム101〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物6を使用し、含窒素化合物(B)として化合物93を使用した以外は同様にして位相差フィルム111〜117を作製した。
〔位相差フィルム118〜124の作製〕
上記位相差フィルム101〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物41を使用し、含窒素化合物(B)として化合物151を使用した以外は同様にして位相差フィルム118〜124を作製した。
〔位相差フィルム125〜131の作製〕
上記位相差フィルム101〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物40を使用し、含窒素化合物(B)として化合物152を使用した以外は同様にして位相差フィルム125〜131を作製した。
〔位相差フィルム132〜138の作製〕
上記位相差フィルム104〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物42を使用し、含窒素化合物(B)として化合物154を使用した以外は同様にして位相差フィルム132〜138を作製した。
〔位相差フィルム139〜145の作製〕
上記位相差フィルム104〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物44を使用し、含窒素化合物(B)として化合物156を使用した以外は同様にして位相差フィルム139〜145を作製した。
〔位相差フィルム146〜152の作製〕
上記位相差フィルム104〜110の作製において、化合物(A)として化合物18を使用し、含窒素化合物(B)として化合物158を使用した以外は同様にして位相差フィルム146〜152を作製した。
〔位相差フィルム153〜159の作製〕
上記位相差フィルム104〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物43を使用し、含窒素化合物(B)として化合物153を使用した以外は同様にして位相差フィルム153〜159を作製した。
〔位相差フィルム160〜166の作製〕
上記位相差フィルム104〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物45を使用し、含窒素化合物(B)として化合物155を使用した以外は同様にして位相差フィルム160〜166を作製した。
〔位相差フィルム167〜173の作製〕
上記位相差フィルム104〜110の作製において、含窒素化合物(A)として化合物29を使用し、含窒素化合物(B)として化合物157を使用した以外は同様にして位相差フィルム167〜173を作製した。
《位相差フィルムの評価》
上記作製した各位相差フィルムについて、下記の各特性値の測定および評価を行った。
(レターデーション値の測定)
作製した位相差フィルムについて、温度23℃、相対湿度55%の環境下で、波長590nmで、自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて下記式で表されるレターデーション値Ro、Rtを測定した。
具体的には、位相差フィルムを23℃、55%RHの環境下で、590nmの波長において10カ所で3次元の屈折率測定を行い、屈折率n、n、nの平均値を求めた後、下記式に従って面内方向のレターデーション値Ro、厚さ方向のレターデーション値Rtを算出した。
〔式(i)において、nは、位相差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す。nは、位相差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す。nは、位相差フィルムの厚さ方向zにおける屈折率を表す。dは、位相差フィルムの厚さ(nm)を表す。〕
〔式(ii)において、n、n、n、dは、式(i)と同じ意味である。〕
《位相差フィルムの位相差および湿熱耐久性の評価》
上記作製した各位相差フィルムについて、下記のように湿熱環境に保持する前後の位相差を測定し、位相差変動率を算出し、湿熱耐久性を評価した。
位相差フィルムを23℃、相対湿度55%で24時間保持した後、23℃、相対湿度55%の環境で、位相差フィルムの位相差を(Ro、Rt)を測定した。
次に、位相差フィルムを温度60℃、相対湿度90%(湿熱環境)の中に1000時間保持した後、23℃、相対湿度55%の環境に移し、24時間保持した。その後、23℃、相対湿度55%の環境で、位相差フィルムの位相差(Ro,Rt)を測定した。
湿熱環境保持前後の位相差測定値を比較し、変動率を算出した。
本発明に係る位相差フィルムについて、R変動率(%)およびRt変動率(%)は、下記式(1)および(2)で表すことができる。
式(1):
式(2):
以下の指標に基づいて、位相差フィルムの湿熱耐久性を評価した。
Roの変動率が±2.5%、Rtの変動率が±3.5%以内・・・◎
Roの変動率が±3%、Rtの変動率が±4%以内・・・○
Roの変動率が±4%、Rtの変動率が±5%以内・・・△
Roの変動率が4%より大きい、Rtの変動率が5%より大きい・・・×
《偏光板の作製》
〔偏光板101の作製〕
(偏光子の作製)
厚さ30μmのポリビニルアルコールフィルムを、35℃の水で膨潤させた。得られたフィルムを、ヨウ素0.075g、ヨウ化カリウム5gおよび水100gからなる水溶液に60秒間浸漬し、さらにヨウ化カリウム3g、ホウ酸7.5gおよび水100gからなる45℃の水溶液に浸漬した。得られたフィルムを、延伸温度55℃、延伸倍率5倍の条件で一軸延伸した。この一軸延伸フィルムを、水洗した後、乾燥させて、厚さ10μmの偏光子を得た。
(活性エネルギー線硬化性接着剤液の調製:カチオン重合型接着剤)
下記の各成分を混合した後、脱泡して、活性エネルギー線硬化性接着剤液を調製した。なお、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートは、50%プロピレンカーボネート溶液として配合し、下記にはトリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートの固形分量を表示した。
・3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート 45質量部
・エポリード(登録商標)GT−301(ダイセル化学工業株式会社製の脂環式エポキシ樹脂) 40質量部
・1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル 15質量部
・トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート 2.3質量部
・9,10−ジブトキシアントラセン 0.1質量部
・1,4−ジエトキシナフタレン 2.0質量部
(偏光板101の作製)
下記の方法に従って、図2の偏光板101Aの構成からなる偏光板101を作製した。カッコ内の数値は、図2に記載した各構成要素の番号を示す。
まず、保護フィルム(102)として、KC6UAフィルム(コニカミノルタ株式会社製)を準備し、上記調製した活性エネルギー線硬化性接着剤液を、マイクログラビアコーター(グラビアローラ:#300,回転速度140%/ライン速)を用いて、厚さ5μmになるように塗工して活性エネルギー線硬化性接着剤(103A)を形成した。
次いで、上記作製した位相差フィルム101(105)に、上記調製した活性エネルギー線硬化性接着剤液を、上記と同様に、厚さ5μmとなるように塗工して活性エネルギー線硬化性接着剤(103B)を形成した。
この活性エネルギー線硬化性接着剤(103A)と(103B)の間に、上記作製したポリビニルアルコール−ヨウ素系の偏光子(104)を配置し、ローラ機で貼合し、保護フィルム(102)/活性エネルギー線硬化性接着剤(103A)/偏光子(104)/活性エネルギー線硬化性接着剤(103B)/位相差フィルム101(105)が積層された積層物を得た。その際に、位相差フィルム(105)の遅相軸と偏光子(104)の吸収軸が互いに直交になるようにローラ機で貼合した。
この積層物の両面側から、電子線を照射して、偏光板101(101A)を作製した。
ライン速度は20m/min、加速電圧は250kV、照射線量は20kGyとした。
〔偏光板102〜110の作製〕
偏光板101の作製において、位相差フィルム101を表1(表1−1および表1−2)の位相差フィルム102〜110に変更したこと以外は同様にして、偏光板102〜110を作製した。
《液晶表示装置の作製》
SONY(ソニー株式会社)製40型ディスプレイBRAVIA(登録商標) X1のあらかじ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を液晶セルのガラス面の両面に、貼合した。その際、その偏光板の貼合の向きは、位相差フィルム101の面が、液晶セル側となるように、かつ、あらかじめ貼合されていた偏光板と同一の方向に吸収軸が向くように行った。これより、偏光板101を備えた液晶表示装置を作製した。
また、偏光板101を偏光板102〜110に替えた以外は同様にして、偏光板102〜110を備えた液晶表示装置を作製した。
《偏光板および液晶表示装置の評価》
上記作製した各液晶表示装置およびその作製に用いた各偏光板について、下記の各評価を行った。
(耐湿性の評価:含水変動による色ムラの評価)
上記作製した液晶表示装置を寝かせて台の上などに置き、ベンコット(登録商標)(旭化成せんい株式会社製)を評価用偏光板の一部に載せて水を含ませた。ベンコット(登録商標)が乾かないよう100μmPETで覆い、テレビにPCから黒表示の信号を入力、テレビの電源ONで24時間放置した(室温は23℃に設定、パネル温度は38℃)。24時間後、ベンコット(登録商標)を取り除く。ベンコットのあった部分のL*を水浸漬部のL*としてEZコントラスト(ELDIM社製)で測定した。ベンコット(登録商標)のない部分のL*を非浸漬部のL*としてEZコントラストで測定した。なお、EZコントラストでの測定はTVを黒表示にしてカラーモードにて行った。水浸漬の条件はパネルの電源をONにし、かつ水を十分に浸み込ませたベンコット(登録商標)を貼り付けた状態で24時間静置する条件とした。次いで、水浸漬部のL*/非浸漬部のL*を算出し、下記の基準に従って色ムラの評価を行った。
◎:1.05以上1.30以下:色ムラの発生が全く認められない
○:1.30超1.55以下:僅かに弱い色ムラの発生が認められるが、実用上問題のない品質である
△:1.55超1.80以下:色ムラの発生が認められ、実用上問題がある
×:1.80超、1.05未満:強い色ムラが発生し、耐湿性に問題のある品質である
(表示ムラの評価)
上記作製した各液晶表示装置を、40℃、90%RHの環境下で、400時間連続点灯した後、画面の表示ムラ(輝度ムラ)、スジムラの有無を目視観察し、下記の基準に従って、表示ムラの評価を行った。
◎:表示ムラ、輝度ムラの発生が全く認められない
○:表示ムラ、輝度ムラの発生がほぼ認められない
△:ごく弱い表示ムラ、輝度ムラの発生は認められるが、画像表示で気にならなく、実用上は許容される範囲にある
×:強い表示ムラ、輝度ムラの発生は認められ、実用上問題となる品質である
位相差フィルムの構成内容および上記評価の結果を、下記表2にまとめて示す。
含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を含む本発明の位相差フィルム(位相差フィルムNo.101〜108、111〜115、118〜122、125〜129、132〜136、139〜143、146〜150、153〜157、160〜164、167〜171)は、含窒素化合物(A)または含窒素化合物(B)のいずれか1種類のみからなる比較例の位相差フィルム(位相差フィルムNo.109、110、116、117、123、124、130、131、137、138、144、145、151、152、158、159、165、166、172、173)に比べて、湿熱耐久性に優れていることが確認された。
本発明に係る含窒素化合物(A)および含窒素化合物(B)を含む位相差上昇剤を使用して製造した位相差フィルムを用いて作成した偏光板(101〜108)は、含窒素化合物(A)または含窒素化合物(B)のどちらか一方のみを含む位相差フィルムを使用して作製した偏光板(109、110)に比べて耐久性が高く、かつ表示ムラが少ないことが確認された。
本出願は、2014年3月25日に出願された日本特許出願番号2014−062654号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として組み入れられている。

Claims (5)

  1. 下記一般式(1):
    (一般式(1)中、
    Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族複素環であり、
    およびYは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員または6員の含窒素芳香族複素環を表す)
    で表される含窒素化合物(A)と、
    下記一般式(2):
    (一般式(2)中、
    Arは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族炭化水素環または置換もしくは無置換の、5員もしくは6員の芳香族複素環であり、
    、Y、およびZは、それぞれ独立して置換もしくは無置換の、5員または6員の含窒素芳香族複素環を表す)
    で表される含窒素化合物(B)と、
    を含む位相差上昇剤を有し、セルロース系樹脂を主成分とする、位相差フィルム。
  2. 位相差上昇剤中の、含窒素化合物(A)と含窒素化合物(B)との含有比率は、含窒素化合物(A)と含窒素化合物(B)の質量の合計を100としたとき、含窒素化合物(A):含窒素化合物(B)=2:98〜98:2である、請求項1に記載の位相差フィルム。
  3. 上記一般式(1)で表される含窒素化合物(A)の中の含窒素芳香族複素環構造X、Y、上記一般式(2)で表される含窒素化合物(B)の中の含窒素芳香族複素環構造X、Y、Zが、それぞれ独立して、イミダゾール環、ピラゾール環、またはトリアゾール環からなる群から選択される含窒素芳香族複素環である、請求項1または2に記載の位相差フィルム。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相差フィルムを少なくとも1つ有する偏光板。
  5. 請求項4に記載の偏光板を備える液晶表示装置。
JP2016510220A 2014-03-25 2015-03-12 位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置 Active JP6627748B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014062654 2014-03-25
JP2014062654 2014-03-25
PCT/JP2015/057233 WO2015146599A1 (ja) 2014-03-25 2015-03-12 位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015146599A1 JPWO2015146599A1 (ja) 2017-04-13
JP6627748B2 true JP6627748B2 (ja) 2020-01-08

Family

ID=54195122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016510220A Active JP6627748B2 (ja) 2014-03-25 2015-03-12 位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6627748B2 (ja)
KR (1) KR20160124867A (ja)
CN (1) CN106104333B (ja)
WO (1) WO2015146599A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6935229B2 (ja) * 2017-05-16 2021-09-15 日東電工株式会社 円偏光フィルム、粘着剤層付円偏光フィルムおよび画像表示装置
JP6900810B2 (ja) * 2017-07-20 2021-07-07 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 樹脂組成物及び成形体

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4317679B2 (ja) * 2002-05-23 2009-08-19 富士フイルム株式会社 光学フィルム用レターデーション上昇剤、セルロースエステルフィルム、光学補償シート、楕円偏光板および液晶表示装置
TWI413809B (zh) * 2004-12-27 2013-11-01 Dainippon Ink & Chemicals 光學薄膜、橢圓偏光板、圓偏光板、液晶顯示元件、及該光學薄膜之製法
JP4613079B2 (ja) * 2005-03-04 2011-01-12 富士フイルム株式会社 液晶組成物、位相差板および楕円偏光板
JP2007023124A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Fujifilm Holdings Corp セルロース化合物組成物、セルロース化合物フィルム
JP2007045806A (ja) * 2005-07-15 2007-02-22 Fujifilm Corp 液晶化合物、液晶組成物、薄膜および液晶表示装置
JP2007119737A (ja) * 2005-09-30 2007-05-17 Fujifilm Corp セルロースアシレートフィルム、その製造方法、光学補償フィルム、偏光板、及び液晶表示装置
JP4822861B2 (ja) * 2006-02-06 2011-11-24 富士フイルム株式会社 ディスコティックネマチック材料、組成物、位相差板、楕円偏光板および化合物
US8226860B2 (en) * 2007-03-29 2012-07-24 Akron Polymer Systems Optical compensation films having positive birefringence for liquid crystal display
CN105801494B (zh) * 2010-12-01 2019-05-17 富士胶片株式会社 聚合物薄膜、延迟薄膜、偏振片、液晶显示器、和化合物
JP5724705B2 (ja) * 2011-07-15 2015-05-27 コニカミノルタ株式会社 光学フィルム、それを用いた偏光板及び液晶表示装置
JP6156492B2 (ja) * 2013-05-15 2017-07-05 コニカミノルタ株式会社 位相差フィルム、偏光板および液晶表示装置
JP6465025B2 (ja) * 2013-08-08 2019-02-06 コニカミノルタ株式会社 偏光板、それを具備した液晶表示装置
KR101793793B1 (ko) * 2015-12-31 2017-11-06 주식회사 효성 편광도 신뢰성이 우수한 셀룰로오스계 편광판 및 그의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN106104333A (zh) 2016-11-09
CN106104333B (zh) 2018-11-13
KR20160124867A (ko) 2016-10-28
JPWO2015146599A1 (ja) 2017-04-13
WO2015146599A1 (ja) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6292328B2 (ja) トリアゾール化合物
JP6245260B2 (ja) 位相差フィルム、偏光板および液晶表示装置
JPWO2015076101A1 (ja) 偏光板およびこれを用いた液晶表示装置
US9523794B2 (en) Optical film of cellulose ester and cellulose ether for vertical alignment liquid crystal displays
KR20150136097A (ko) 편광판, 그 제조 방법 및 액정 표시 장치
JP5880554B2 (ja) 長尺状偏光板及び液晶表示装置
WO2015098491A1 (ja) セルロースエステルフィルム、その製造方法及び偏光板
JP6277960B2 (ja) 位相差フィルム、偏光板および液晶表示装置
WO2015060167A1 (ja) 位相差フィルム、偏光板及び液晶表示装置
JP6627748B2 (ja) 位相差フィルムおよび、それを用いた偏光板、表示装置
JP5655706B2 (ja) 液晶表示装置
JP5942710B2 (ja) 光学フィルム、偏光板及び液晶表示装置
KR20210006854A (ko) 편광판의 제조 방법 및 편광판
JP5626133B2 (ja) Va型液晶表示装置
JP2014153444A (ja) 位相差フィルム、偏光板及び液晶表示装置
JP5626134B2 (ja) Va型液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190305

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190624

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6627748

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150