JP2005272612A - 光学フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 高温での各種機能層を設置できる優れた耐熱性と光学特性を有する光学フィルムおよび該光学フィルムを用いた表示品位に優れた画像表示装置の提供。
【解決手段】 下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートで光学フィルムを形成する。但し、一般式(1)中、Xは炭素数1〜20の2価の炭化水素基であり、Aは下記一般式(2)で表される連結基であり、一般式(2)中、環Q1は窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する複素環を表し、R1およびR2は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表し、jおよびkは1〜4の整数を表す。
【化1】
Figure 2005272612

【化2】
Figure 2005272612

【選択図】 なし

Description

本発明は耐熱性、光学特性に優れた光学フィルムに関するものである。さらには、該光学フィルムを用いた表示品位に優れた画像表示装置に関するものである。
近年、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下「有機EL素子」という)等のフラットパネルディスプレイ分野において、耐破損性の向上、軽量化、薄型化の要望から、基板をガラスからプラスチックに置き換えることが検討されている。特に、携帯電話や、電子手帳、ラップトップ型パソコンなど携帯情報端末などの移動型情報通信機器用表示装置では、プラスチック基板に対する強い要望がある。
上記プラスチック基板は導電性を有することが必要である。そこで、近年、プラスチックフィルム上に、酸化インジウム、酸化スズ、またはスズ−インジウム合金の酸化物等の半導体膜、金、銀、パラジウム合金の酸化膜等の金属膜、または前記半導体膜と前記金属膜とを組み合わせた透明導電層を有する透明導電性基板を表示素子の電極基板として用いることが研究されている。
この目的に使用される透明導電性基板として、耐熱性の非晶ポリマー、例えば、変性ポリカーボネート(変性PC)(例えば、特許文献1参照)、ポリエーテルスルホン(PES)(例えば、特許文献2参照)、シクロオレフィンコポリマー(例えば、特許文献3参照)からなるプラスチックフィルム上に、透明導電層、さらにはガスバリア層を積層したものが知られている。
しかし、上記の耐熱性プラスチックフィルムを用いた場合、耐熱性が十分であるプラスチック基板は得られなかった。すなわち、これら耐熱性プラスチックフィルムを基板として該プラスチック基板上に導電層を形成した後、配向膜などの付与のため150℃以上の温度にさらすと導電性、ガスバリア性が大きく低下してしまうという問題があった。
また、近年における基材フィルムに対しては、アクティブマトリクス型画像素子作製時のTFTを設置する場合に、さらに高いレベルの耐熱性が要求されている。例えば、特許文献4には、SiH4を含むガスをプラズマ分解することにより290℃以下またはそれ以下の温度で多結晶シリコン膜を形成する方法が記載されている。また、特許文献5には、エネルギービームを照射して290℃以下の温度で高分子基板上にアモルファスシリコンと多結晶シリコンが混合された半導体層を形成する方法が記載されている。また、特許文献6には、熱的バッファ層を設け、パルスレーザビームを照射して250℃以下の温度でプラスチック基板上に多結晶シリコン半導体層を形成する方法が記載されている。
上記特許文献4〜6に示されるように、290℃以下でTFT用多結晶シリコン膜を形成する方法は種々提案されているが、構成や装置が複雑なものであり高コストとなり、実際上は、250℃以上の耐熱性が、プラスチック基板に求められている。
一方、耐熱性を有するポリアリレート材料もこれまでにいくつか開発されている。例えば、非特許文献1には、フェノールフタレイン、フェノールフタルイミジン、フェノールイサチン、フェノールスルホンフタレインと二価カルボン酸から誘導される高耐熱性ポリアリレートが記載されている。また特許文献7には、フェノールフタレインと二価カルボン酸からなる光学材料用ポリエステルが記載されている。また特許文献8には、フェノールフタレインと芳香族二価カルボン酸から誘導されたポリアリレートがガス隔膜として記載されている。また、特許文献9には、イサチンビスフェノールおよびイサチンビスクレゾールから誘導されたポリアリレートが熱転写記録用シートにおける耐熱保護潤滑層に用いられることが記載されている。
しかしながら、これらの文献には、いずれも耐熱性ポリアリレートを光学用フィルム、特に画像表示装置用光学フィルムに適用する旨の記載はない。
特開2000−227603号公報(請求項7、[0009]〜[0019]) 特開2000−284717号公報([0010]、[0021]〜[0027]) 特開2001−150584号公報([0027]〜[0039]) 特開平7−81919号公報(請求項3、[0016]〜[0020]) 特表平10−512104号公報(第14〜22頁、図1、図7) 特開平11−102867号公報(請求項1〜10、[0036]) 特開昭62−292830号公報(特許請求の範囲) 特開平4−227828号公報(特許請求の範囲) 特開2000−79768号公報(特許請求の範囲) Journal of Polymer Science : PartA、 2巻、437〜459頁(1964)
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高温での各種機能層を設置できる優れた耐熱性と光学特性とを併有する光学フィルムを提供することにある。
さらに本発明のもう一つの目的は、は前記光学フィルムを用いた表示品位に優れた画像表示装置を提供することにある。
本発明者は、上記目的を達成するために、ポリアリレートの構造を鋭意検討した結果、所定の構造を有するポリアリレートであれば、耐熱性と光学特性との両立が可能なフィルムを形成できることを見出した。さらにこのフィルムが画像表示素子に使用した場合においても充分な耐熱性を示すことを確認し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の目的は、以下の手段によって達成される。
(1) 下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートからなる光学フィルム。
Figure 2005272612
一般式(1)中、Xは炭素数1〜20の2価の炭化水素基であり、置換基を有してもよい。Aは下記一般式(2)で表される連結基を表す。
Figure 2005272612
一般式(2)中、環Q1は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する複素環を表し、置換基を有してもよい。R1およびR2は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。jおよびkは1〜4のいずれかの整数を表す。jおよび/またはkが2以上の整数である場合、R1および/またはR2は同一であっても異なっていてもよい。
(2) 前記一般式(1)のXが、芳香環を一つ以上含む置換基を有していてもよい炭素数6〜20の2価の炭化水素基であり、Aは下記一般式(3)で表される連結基である(1)に記載の光学フィルム。
Figure 2005272612
一般式(3)中、環Q2は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する複素環を表す。R1、R2およびR3は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシル基、シアノ基、ニトロ基、複素環基または縮環を表し、j、kおよびlは1〜4のいずれかの整数を表す。j、kおよび/またはlが2以上の整数である場合、R1、R2および/またはR3は、同一であっても異なっていてもよい。
(3) 前記一般式(1)のXが、下記構造式からなる群より選ばれる一種である(1)または(2)に記載の光学フィルム。
Figure 2005272612
(4) 前記一般式(1)で表される繰り返し単位を複数種有するポリアリレートからなる(1)〜(3)のいずれかに記載の光学フィルム。
(5) 前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートのガラス転移温度が250℃以上である(1)〜(4)のいずれかに記載の光学フィルム。
(6) 全光線透過率が80%以上である(1)〜(5)のいずれかに記載の光学フィルム。
(7) 少なくとも片面にガスバリア層が積層されている(1)〜(6)のいずれかに記載の光学フィルム。
(8) 少なくとも片面に透明導電層が積層されている(1)〜(7)のいずれかに記載の光学フィルム。
本発明のもう一つの目的は、上記(1)〜(8)のいずれかに記載の光学フィルムを用いた画像表示装置により達成される。
本発明の光学フィルムは、所定の繰り返し単位を有するポリアリレートからなる。これにより本発明によれば、優れた耐熱性を有すると共に、優れた光学特性を有する光学フィルムを提供できる。
また、本発明の画像表示素子は、前記光学フィルムを用いる。これにより本発明によれば、特に液表表示や有機EL素子等において優れた光学特性を示す画像表示素子を提供できる。
以下、本発明の光学フィルムおよび該光学フィルムを用いた画像表示素子について詳細に説明する。
なお、本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
[光学フィルム]
本発明の光学フィルムは、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレート(以下「本発明のポリアリレート」ともいう)を含有する光学フィルムである。
以下、本発明のポリアリレートについて説明する。
本発明のポリアリレートは、以下の一般式(1)で表わされる繰り返し単位を有する。
Figure 2005272612
一般式(1)中、Xは炭素数1〜20、好ましくは炭素数2〜18、さらに好ましくは炭素数2〜12の2価の炭化水素基であり、置換基を有してもよい。さらに、Xは芳香環を一つ以上含む置換基を有し得る炭素数6〜20、好ましくは炭素数6〜15、さらに好ましくは炭素数6〜12の2価の炭化水素基であることが望ましく、下記構造式からなる群より選ばれる一種であることがさらに望ましい。
Figure 2005272612
Xは、より好ましくは、以下の構造式からなる群から選ばれる一種である。
Figure 2005272612
本発明のポリアリレートは、一般式(1)中、Aは下記一般式(2)で表される連結基を有する。
Figure 2005272612
一般式(2)中、環Q1は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する複素環であり、好ましくは4〜8員環、より好ましくは5〜7員環、さらに好ましくは5〜6員環の複素環である。環Q1は置換基を有してもよく、置換基としては特に制限はないが、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基)、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェノキシカルボニル基)、置換または無置換のカルバモイル基(例えば、カルバモイル基、N−フェニルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル基)、アルキルカルボニル基(例えば、アセチル基)、アリールカルボニル基(例えば、ベンゾイル基)、ニトロ基、アシルアミノ基(例えば、アセトアミド基、エトキシカルボニルアミノ基)、スルホンアミド基(例えば、メタンスルホンアミド基)、イミド基(例えば、スクシンイミド基、フタルイミド基)、イミノ基(例えば、ベンジリデンアミノ基)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基)、アシルオキシ基(例えば、アセトキシ基)、アルキルスルホニルオキシ基(例えば、メタンスルホニリオキシ基)、アリールスルホニルオキシ基(例えば、ベンゼンスルホニルオキシ基)、スルホ基、置換または無置換のスルファモイル基(例えば、スルファモイル基、N−フェニルスルファモイル基)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基)、アルキルスルホニル基(例えば、メタンスルホニル基)、アリールスルホニル基(例えば、ベンゼンスルホニル基)、ヘテロ環類などを挙げることができる。
また、環Q1の置換基はさらに置換されていてもよく、置換基が複数ある場合、各置換基は同一でも異なってもよい。また置換基は、環Q1と縮合環を形成してもよい。置換基として好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、ニトロ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、イミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、スルホ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヘテロ環類であり、より好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環類であり、さらに好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基である。また置換基が環Q1からなる複素環と縮環を形成することも好ましく、ベンゾ縮環が特に好ましい。
1およびR2は、それぞれ独立した水素原子または置換基を表す。置換基は特に制限されないが、環Q1の置換基として挙げたものが適用でき、好ましい例も同様である。jおよびkは、1〜4の整数、好ましくは1または2である。jおよび/またはkが2以上である場合、R1および/またはR2は、同一であっても異なっていてもよい。好ましくは、R1およびR2が同一である場合である。
上記一般式(2)は、好ましくは一般式(3)で表される。
Figure 2005272612
一般式(3)中、環Q2は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する複素環を表し、好ましくは4〜8員環、より好ましくは5〜7員環、さらに好ましくは5〜6員環の複素環である。環Q2は置換基を有してもよく、置換基は特に制限されないが、上記一般式(2)の環Q1の置換基として挙げたものが適用でき、好ましい例も同様である。
一般式(3)中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して水素原子または置換基であり、置換基は特に制限されないが、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシル基、シアノ基、ニトロ基、複素環基または縮環であることが好ましい。また、j、kおよびlは1〜4の整数、好ましくは1または2である。j、kおよび/またはlが2以上の整数である場合、R1、R2および/またはR3は同一であっても異なっていてもよく、好ましくは、R1、R2およびR3は同一である場合である。
上記一般式(2)で表される連結基の好ましい例をビスフェノールの形態で以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 2005272612
Figure 2005272612
Figure 2005272612
上記一般式(2)で表される連結基の好ましい例をビスフェノールの形態で示したもののうち、耐熱性の観点からはベンゾ縮環した5員複素環を有するもの(例えば、A−1、A−5、A−15、A−31、A−35)がより好ましい。
上記ビスフェノール化合物は、市販のものを使用できるほか、当該分野で既知の方法(例えば、ジャーナル・オブ・ポリマーサイエンス、パートA、2巻、437〜459頁(1964年)、シンセティック・コミニケーション、29巻、19号、3303〜3311頁(1999年)に記載の方法)により得られる。
上記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートは、上記ビスフェノール化合物と二価カルボン酸を重縮合させて得ることができるが、耐熱性と透明性の観点から一般式(1)で表される繰り返し単位を複数種有することが好ましい。また、耐熱性と透明性を損なわない範囲で種々公知のビスフェノール化合物を共重合してもよい。
本発明において、ポリアリレート中における一般式(1)で表される繰り返し構造単位のモル百分率をiとした場合、50≦i≦100モル%であることが好ましく、60≦i≦100モル%であることがより好ましく、80≦i≦100モル%であることがさらに好ましい。
以下、一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートの好ましい例をビスフェノールとジカルボン酸単位で示すが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、上記で例示したビスフェノール化合物はその番号で表し、2,6−ナフタレンジカルボン酸をX−1と表し、4,4’−ビフェニルジカルボン酸をX−2と表し、テレフタル酸をTと表し、イソフタル酸をIと表す。また、複数の化合物を用いる場合はそれぞれのモル比率も付記する。
Figure 2005272612
次に、本発明のポリアリレートの製造方法について説明する。
一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートは、対応するビスフェノール化合物とジカルボン酸を重縮合させて得ることができる。重縮合方法としては、脱酢酸による溶融重縮合法、脱フェノールによる溶融重縮合法、ジカルボン酸化合物を酸クロライドとして有機塩基を用いポリマーが可溶となる有機溶媒系で行う脱塩酸均一重合法、ジカルボン酸化合物を酸クロライドとしてアルカリ水溶液と水非混和性有機溶媒の2相系で行う界面重縮合法などいずれの公知の方法を用いることができる。しかし、ポリアリレートのガラス転移温度(Tg)が250℃以上となる場合、溶融重縮合は困難となるが、特開平7−188405号公報に記載されているように、高沸点可塑剤を併用することにより反応温度250℃程度であっても重合を行うことができる。
本発明のポリアリレートを合成する場合、界面重縮合法を用いることが簡便であり好ましい。しかし、典型的な公知の界面重縮合方法は、ビスフェノールAとテレフタル酸、イソフタル酸を用いる方法に代表されるように、ビスフェノール化合物をアルカリ水溶液に可溶ならしめ、ジカルボン酸クロライドを水非混和性有機溶媒(代表的にはジクロロメタンなど)に可溶ならしめ、これらの溶液を短時間で混合する方法が採られている。
本発明では、ビスフェノール化合物のアルカリ水溶液に対する溶解度が低い場合がある。また、2,6−ナフタレンジカルボン酸クロライドは水非混和性有機溶媒に対する溶解度が低く、公知の方法では高分子量の上記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートを合成できない場合がある。この場合には、予め水、水非混和性有機溶媒、ビスフェノール化合物、ジカルボン酸クロライドをスラリー状混合撹拌しておき、高濃度のアルカリ水溶液を徐々に添加していく方法が高分子量化に有効である。
本発明のポリアリレートの分子量は、上記の製造方法によらず、重合時に一官能の物質を添加することにより調整できる。分子量調整剤として用いられる一官能物質としては、フェノール、クレゾール、p−tert−ブチルフェノールなどの一価フェノール類、安息香酸クロライド、メタンスルホニルクロライド、フェニルクロロホルメートなどの一価酸クロライド類、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ドデシルアルコール、ステアリルアルコール、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールなどの一価のアルコール類、酢酸、プロピオン酸、オクタン酸、シクロヘキサンカルボン酸、安息香酸、トルイル酸、フェニル酸、p−tert−ブチル安息香酸、p−メトキシフェニル酢酸などの一価のカルボン酸などが挙げられる。
本発明のポリアリレートの好ましい分子量は、重量平均分子量で1万〜50万であり、好ましくは2万〜30万であり、さらに好ましくは3万〜20万である。分子量が少なくとも1万あれば、フィルム成形が可能であり、良好な力学特性が得られる。一方、分子量が50万以下であれば、合成上分子量のコントロールが可能であり、適度な溶液の粘度が得られて取扱いやすい。なお、分子量は対応する粘度を目安にすることもできる。
本発明のポリアリレートのカルボキシル価は、300μmol/g以下であることが好ましく、30μmol/g以下であることがより好ましく、10μmol/g以下であることが特に好ましい。カルボキシル価が300μmmol/g以下であれば、耐アーク放電性や誘電率など電気特性や溶剤に溶解して調製したポリマー溶液の保存安定性に影響を与え難く、また溶液キャスト法により得られるキャストフィルムの表面特性に影響を与え難いため好ましい。なお、ポリアリレートのカルボキシル価は、電位差滴定装置を利用した中和滴定など公知の方法で測定することができる。
本発明のポリアリレート中の残留アルカリ金属量およびハロゲン量は、50ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることが特に好ましい。残留アルカリ金属量及びハロゲン量が50ppm以下であれば、電気特性が低下することなく、さらにはフィルムの良好な表面特性が得られ、また導電膜、半導体膜等を形成した機能性フィルムを作製した場合に良好な性能が得やすく好ましい。本発明のポリアリレート中の残留アルカリ金属量及びハロゲン量は、イオンクロマトグラフ分析法、原子吸光法、プラズマ発光分光分析法など公知の方法を利用して定量できる。
本発明のポリアリレート中に残留する第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩などの触媒の量は、200ppm未満であることが好ましく、100ppm未満であることがさらに好ましい。残留する触媒量が200ppm以下であれば、上述した良好な電気特性、フィルムの表面特性が得られ、また導電膜、半導体膜等を形成した機能性フィルムを作製した場合に良好な性能が得られやすく好ましい。本発明のポリアリレート中に残留する第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩などの触媒はHPLC、ガスクロマトグラフ法などを利用して定量できる。
本発明のポリアリレート中に残留するフェノールモノマー及びジカルボン酸量は3000ppm以下であることが好ましく、500ppm以下であることがより好ましく、100ppmであることがさらに好ましい。残留するフェノールモノマー及びカルボン酸量が3000ppm以下であれば、上述した良好な電気特性、フィルムの表面特性が得られ、また導電膜、半導体膜等を形成した機能性フィルムを作製した場合に良好な性能が得られる。より具体的には、例えば、フィルム上に透明導電膜を形成する際に、成膜時の加熱やプラズマの影響等が原因で、残留するフェノールモノマーやカルボン酸成分等のガスを発生させたり、熱分解等が生じることにより、透明導電膜中に結晶粒塊が生じたり、また「抜け」と呼ばれるようなコーティングされない部分が生じ、透明導電膜の低抵抗化が阻害されるなどの悪影響を及ぼすが、本発明では残留するフェノールモノマー及びジカルボン酸量を3000ppm以下にするため、そのような欠点がない。
ポリアリレート及びそのフィルム中に残留するフェノールモノマー及びジカルボン酸量は、HPLCや核磁気共鳴法など公知の方法で分析できる。
以下に本発明のポリアリレートの合成例を示すが、本発明のポリアリレートはこれらに限定されるものではない。
(合成例1)例示化合物P−4の合成
例示化合物A−1(フェノールフタレイン:東京化成社製)6.37g(20mmol)、テトラブチルアンモニウムクロライド278mg(1.0mmol)、ハイドロサルファイトソーダ60mg(0.34mmol)、ジクロロメタン38ml、水75mlを攪拌装置を備えた反応容器中に投入し、窒素気流下、水浴中300rpmで撹拌した。10分後、テレフタル酸クロライド2.03g(10mmol)とイソフタル酸クロライド2.03g(10mmol)をジクロロメタン53mlに溶解した溶液と、2M(2N)水酸化ナトリウム水溶液21mlを4mlの水で希釈した溶液とを1時間かけて滴下装置を用いて同時に滴下し、反応終了後、10mlのジクロロメタン10mlと水10mlでそれぞれ洗い流した。その後、3時間撹拌を継続した後、ジクロロメタン25mlを添加し、有機相を分離した。さらに希塩酸水溶液で有機相を洗浄した後、さらに水100mlで2回洗浄を行った。分離した有機相にジクロロメタン30mlを添加し、希釈した後、激しく撹拌した1.5Lのメタノール中に1時間かけて投入した。メタノール中、得られた白色沈殿を濾取し、40℃、12時間加熱乾燥した後、減圧下70℃、3時間乾燥し、例示化合物P−4の7.60gを得た。
得られたP−4の分子量をGPC(THF溶媒)で測定した結果、重量平均分子量52000であった。また、DSCで測定したガラス転移点は297℃であった。
(合成例2)例示化合物P−11の合成
例示化合物A−15(ナフトールフタレイン:和光純薬社製)8.37g(20mmol)、テトラブチルアンモニウムクロライド278mg(1.0mmol)、ハイドロサルファイトソーダ60mg(0.34mmol)、ジクロロメタン38ml、水75mlを攪拌装置を備えた反応容器中に投入し、窒素気流下、水浴中300rpmで撹拌した。10分後、テレフタル酸クロライド2.03g(10mmol)とイソフタル酸クロライド2.03g(10mmol)とをジクロロメタン53mlに溶解した溶液と、2M(2N)水酸化ナトリウム水溶液21mlを4mlの水で希釈した液とを1時間かけて滴下装置を用いて同時に滴下し、反応終了後、ジクロロメタン10mlと水10mlでそれぞれ洗い流した。その後、3時間撹拌を継続した後、ジクロロメタン25mlを添加し、有機相を分離した。さらに希塩酸水溶液で有機相を洗浄した後、さらに水100mlで2回洗浄を行った。分離した有機相にジクロロメタン30mlを添加し、希釈した後、激しく撹拌した1.5Lのメタノール中に1時間かけて投入した。メタノール中、得られた白色沈殿を濾取し、40℃で、12時間加熱乾燥した後、減圧下で70℃、3時間乾燥し、例示化合物P−11の8.85gを得た。
得られたP−11の分子量をGPC(THF溶媒)で測定した結果、重量平均分子量35000であった。また、DSCで測定したガラス転移点は310℃であった。
(合成例3)例示化合物P−15の合成
例示化合物A−35(1−メチルイサチン:アルドリッチ社製)6.63g(20mmol)、テトラブチルアンモニウムクロライド278mg(1.0mmol)、ハイドロサルファイトソーダ60mg(0.34mmol)、ジクロロメタン38mlおよび水75mlを攪拌装置を備えた反応容器中に投入し、窒素気流下、水浴中300rpmで撹拌した。10分後、テレフタル酸クロライド2.03g(10mmol)とイソフタル酸クロライド2.03g(10mmol)とをジクロロメタン53mlに溶解した溶液と、2M(2N)水酸化ナトリウム水溶液21mlを4mlの水で希釈した液とを1時間かけて滴下装置を用いて同時に滴下し、反応終了後、ジクロロメタン10mlと水10mlでそれぞれ洗い流した。その後、5時間撹拌を継続した後、ジクロロメタン25mlを添加し、有機相を分離した。さらに希塩酸水溶液で有機相を洗浄した後、さらに水100mlで2回洗浄を行った。分離した有機相にジクロロメタン30mlを添加し、希釈した後、激しく撹拌した1.5Lのメタノール中に1時間かけて投入した。メタノール中、得られた白色沈殿を濾取し、40℃で12時間加熱乾燥した後、減圧下、70℃で3時間乾燥し、例示化合物P−15を7.20g得た。
得られたP−15の分子量をGPC(THF溶媒)で測定した結果、重量平均分子量85000であった。また、DSCで測定したガラス転移点は292℃であった。
次に本発明のポリアリレートからなるフィルムについて説明する。
本発明のポリアリレートをフィルムまたはシート形状に成形する方法としては、公知の方法が採用できるが、溶液流延法を用いることが好ましい。溶液流延法における流延および乾燥方法については、米国特許2336310号、米国特許2367603号、米国特許2492078号、米国特許2492977号、米国特許2492978号、米国特許2607704号、米国特許2739069号、米国特許2739070号、英国特許640731号、英国特許736892号の各明細書、特公昭45−4554号、特公昭49−5614号、特開昭60−176834号、特開昭60−203430号、特開昭62−115035号の各公報に記載がある。溶液流延法により製造する製造装置の例としては、特開2002−189126号公報、段落[0061]〜[0068]に記載の製造装置、図1および図2などが例として挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
溶液流延法では、本発明のポリアリレートを溶媒に溶解する。使用する溶媒は本発明のポリアリレートを溶解するものであればいずれの溶媒を使用してもよいが、特に25℃において固形分濃度10質量%以上溶解できる溶媒を使用することが好ましい。また、使用する溶媒の沸点は200℃以下のものが好ましく、150℃以下のものがさらに好ましい。沸点が200℃以下であれば、溶媒を十分に乾燥でき、フィルム中から完全に除去しやすいため好ましい。また、本発明のポリアリレートの溶解性を損なわない範囲であれば貧溶媒を混合することもでき、この場合、溶液流延後の剥ぎ取りや乾燥速度の観点で有利になる場合がある。
本発明で用いられる溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、アニソール、γ−ブチロラクトン、ベンジルアルコール、イソホロン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、酢酸エチル、アセトン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、溶媒は2種以上を混合して用いてもよく、乾燥性と溶解性の両立の観点からむしろ混合溶媒が好ましい。また、混合溶媒とすることで、本発明の光学フィルムの透明性を向上させることができる場合もあり好ましい。
溶液流延に用いる溶液中のポリアリレート濃度は5〜60質量%であり、10〜40質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。ポリアリレート濃度が5質量%以上であれば、適度な粘度が保てて厚さの調整が容易になる。一方、ポリアリレート濃度が60質量%以下であれば、良好に製膜でき、ムラを少なくすることができる。また、溶液流延前に必要に応じて濾過することにより本発明の光学フィルムの透過率やフィルム内の不純物を低減させることができる。
溶液流延する方法は特に限定されないが、バーコーター、Tダイ、バー付Tダイ、ドクターブレード、ロールコート、ダイコート等を用いて平板またはロール上に流延できる。
溶媒を乾燥する温度は、使用する溶媒の沸点によって異なるが、2段階に分けて乾燥することが好ましい。これによって、光学的に等方性を有したポリアリレートフィルムを得ることができる。第一段階として、30〜100℃で溶媒の濃度が10質量%以下、より好ましくは5質量%以下になるまで乾燥する。次いで、第二段階として、平板またはロールからフィルムを剥がし、60℃以上、樹脂のガラス転移温度以下の範囲で乾燥する。平板またはロールからフィルムを剥がす際、第一段階の乾燥終了直後に剥がしても、一旦冷却してから剥がしてもよい。
本発明の光学フィルムは、加熱乾燥が不足すれば残留溶媒量が多く、また極度に加熱しすぎるとポリアリレートの熱分解を引き起こし、残留するフェノールモノマー量が多くなる。さらに急激な加熱乾燥は含有溶媒の急速な気化を生じ、フィルムに気泡等の欠陥を生じさせる。
本発明の光学フィルム中に残留する溶媒量は2000ppm以下であることが好ましく、1000ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることがさらに好ましい。フィルム中に残留する溶媒量が2000ppm以下であれば、フィルム表面の特性が悪化し、表面処理等に悪影響を及ぼしたりすることはなく、導電膜、半導体膜等を付与した機能性フィルムの性能低下を引き起こすこともない。
本発明のポリアリレートフィルム中に残留する溶媒量は、ガスクロマトグラフ法など公知の方法を利用して定量することができる。
本発明の光学フィルムは、回転ドラムまたはバンド上への溶液流延、剥ぎ取り、乾燥を連続的に行い、ロール状に巻取り製造する方法が好ましい。このように、本発明の光学フィルムを機械的に搬送する場合など、フィルムの力学強度が高いことが好ましい。好ましい力学強度は、搬送装置に依存するため一概にいえないが、目安としてフィルムの引張試験から得られる破断応力、破断伸度を用いることができる。好ましい破断応力は50MPa以上、より好ましくは80MPa以上、さらに好ましくは100MPa以上である。破断伸度はサンプル作製条件などによっても変動するが、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上、さらに好ましくは15%以上である。
本発明の光学フィルムは延伸されていてもよい。延伸により耐折強度など機械的強度が改善され、取扱性が向上する利点がある。特に延伸方向のオリエンテーションリリースストレス(ASTMD1504、以下ORSと略記する)が0.3〜3GPaであるものは機械的強度が改善され好ましい。なお、ORSは延伸フィルムまたはシートに内在する、延伸により生じた内部応力である。
延伸は、公知の方法が使用できるが、本発明のポリアリレートが250℃以上のTgを有する場合、単なる加熱のみでの延伸は難しいため、溶媒を含んだ状態で延伸することができる。この場合、乾燥途中過程で延伸を行うことが好ましく、例えば溶媒を含んだ状態のTgより10℃高い温度から50℃高い温度までの間の温度で、ロール一軸延伸法、テンター一軸延伸法、同時二軸延伸法、逐次二軸延伸法、インフレーション法により延伸できる。延伸倍率は1.1〜3.5倍、好ましくは1.1〜2.0倍が好ましく用いられる。
本発明のポリアリレートは1種類だけであっても2種類以上が混合されていてもよい。また本発明の効果を損なわない範囲(1〜50質量%、好ましくは1〜20質量%)で本発明のポリアリレート以外のポリマーを含んでいてもよい。また、耐溶剤性、耐熱性、力学強度などの観点から架橋樹脂を添加してもよい。
架橋樹脂は、熱硬化性樹脂および放射線硬化樹脂のいずれも種々の公知のものを特に制限なく用いることができる。熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂などが挙げられる。また架橋方法は、共有結合を形成する反応であれば特に制限なく用いることができ、ポリアルコール化合物とポリイソシアネート化合物を用いて、ウレタン結合を形成するような室温で反応が進行する方法も特に制限なく使用できる。但し、このような方法は、製膜前のポットライフが問題になる場合が多く、通常、製膜直前にポリイソシアネート化合物を添加するような2液混合型として用いられる。
また、1液型として用いる場合、架橋反応に携わる官能基を保護しておくことが有効であり、ブロックタイプ硬化剤として市販もされている。市販されているブロックタイプ硬化剤として、三井武田ケミカル(株)製B−882N、日本ポリウレタン工業(株)製コロネート2513(以上ブロックポリイソシアネート)、三井サイテック(株)製サイメル303(メチル化メラミン樹脂)などが知られている。また、エポキシ樹脂の硬化剤として用いることのできるポリカルボン酸を保護した下記B−1のようなブロック化カルボン酸も知られている。
Figure 2005272612
放射線硬化樹脂は、ラジカル硬化性樹脂およびカチオン硬化性樹脂に大別される。ラジカル硬化性樹脂の硬化性成分としては、分子内に複数個のラジカル重合性基を有する化合物が用いられ、代表的な例として分子内に2〜6個のアクリル酸エステル基を有する多官能アクリレートモノマーと称される化合物やウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートと称される分子内に複数個のアクリル酸エステル基を有する化合物が用いられる。
ラジカル硬化性樹脂の代表的な硬化方法として、電子線を照射する方法、紫外線を照射する方法が挙げられる。通常、紫外線を照射する方法においては紫外線照射によりラジカルを発生する重合開始剤を添加する。なお、加熱によりラジカルを発生する重合開始剤を添加すれば、熱硬化性樹脂として用いることもできる。カチオン硬化性樹脂の硬化性成分としては分子内に複数個のカチオン重合性基を有する化合物が用いられ、代表的な硬化方法として紫外線の照射により酸を発生する光酸発生剤を添加し、紫外線を照射して硬化する方法が挙げられる。カチオン重合性化合物の例としては、エポキシ基などの開環重合性基を含む化合物やビニルエーテル基を含む化合物を挙げることができる。
本発明の光学フィルムにおいて、上記の熱硬化性樹脂および放射線硬化樹脂のそれぞれ複数種を混合して用いてもよく、熱硬化性樹脂と放射線硬化樹脂を併用してもよい。また、架橋性樹脂と架橋性基を有さないポリマーと混合して用いてもよい。
さらに本発明の光学フィルムに用いる本発明のポリアリレートに架橋性基を導入することも可能であり、ポリマー主鎖末端、ポリマー側鎖、ポリマー主鎖中のいずれの部位に架橋性基を有していてもよい。この場合、上記で挙げた汎用の架橋性樹脂を併用せずに架橋することができる。
本発明の光学フィルムには、金属の酸化物および/または金属の複合酸化物、およびゾルゲル反応により得た金属酸化物を含有することができる。この場合、上記で挙げた架橋樹脂と同様に耐熱性、耐溶剤性を付与できる。さらに必要により本発明の効果を損なわない範囲で、可塑剤、染顔料、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、無機微粒子、剥離促進剤、レベリング剤、および潤滑剤などの樹脂改質剤を添加してもよい。
本発明の光学フィルムの厚みは、特に規定されないが30〜700μmであることが好ましく、40〜200μmであることがより好ましく、50〜150μmであることがさらに好ましい。また本発明の光学フィルムのヘイズは3%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。また本発明の光学フィルムの全光線透過率は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることがさらに好ましい。
本発明の光学フィルムの耐熱温度は高い方が好ましく、DSC測定によるTgを目安にすることができる。この場合、本発明の光学フィルムの好ましいTgは250℃以上であり、より好ましくは300℃以上であり、特に好ましくは330℃以上である。
なお、本発明の光学フィルムを本発明のポリアリレートのみを用いて溶液流延法により作製する場合、乾燥が十分であれば、用いたポリアリレートのTgと光学フィルムのTgの差はほとんどなく、測定誤差範囲内である。
本発明の光学フィルムの表面には用途に応じて他の層、または部品との密着性を高めるためにフィルム基板表面上にケン化、コロナ処理、火炎処理、グロー放電処理等の処理を行うことができる。さらに、フィルム表面に接着層、アンカー層を設けてもよい。また、表面平滑化のため平滑化層、耐傷性付与のためのハードコート層、耐光性を高めるための紫外線吸収層、フィルムの搬送性を改良させるための表面粗面化層など目的に応じて種々の公知の機能性層を付与することができる。
本発明の光学フィルムは、透明導電層を形成することができる。透明導電層としては、公知の金属膜、金属酸化物膜等が適用できるが、中でも、透明性、導電性、機械的特性の点から、金属酸化物膜が好ましい。例えば、不純物としてスズ、テルル、カドミウム、モリブテン、タングステン、フッ素、亜鉛、ゲルマニウム等を添加した酸化インジウム、酸化カドミウムおよび酸化スズ、不純物としてアルミニウムを添加した酸化亜鉛、酸化チタン等の金属酸化物膜が挙げられる。中でも酸化スズから主としてなり、酸化亜鉛を2〜15質量%含有した酸化インジウムの薄膜が、透明性、導電性が優れており、好ましく用いられる。
これら透明導電層の成膜方法は、目的の薄膜を形成できる方法であれば、いかなる方法でもよいが、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等の気相中より材料を堆積させて膜形成する気相堆積法などが適しており、例えば、特許第3400324号、特開2002−322561号、特開2002−361774号各公報に記載の方法で成膜することができる。中でも、特に優れた導電性・透明性が得られるという観点から、スパッタリング法を用いることが好ましい。
スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法の好ましい真空度は0.133mPa〜6.65Pa、より好ましくは0.665mPa〜1.33Paである。このような透明導電層を設ける前に、プラズマ処理(逆スパッタ)、コロナ処理のように基材フィルムに表面処理を加えることが好ましい。また透明導電層を設けている間に50〜200℃に昇温しても良い。
上記の方法で得られた透明導電層の膜厚は20〜500nmであることが好ましく、50〜300nmであることがさらに好ましい。
また、上記の方法で得られた透明導電層の25℃60%RH(relative humidity)で測定した表面電気抵抗は、0.1〜200Ω/□であることが好ましく、0.1〜100Ω/□であることがより好ましく、0.5〜60Ω/□であることがさらに好ましい。また透明導電層の光透過性は80%以上であることが好ましく、83%以上であることがより好ましく、85%以上であることがさらに好ましい。
本発明の光学フィルムは、ガス透過性を抑制するために、ガスバリア層を設けることも好ましい。好ましいガスバリア層としては、例えば珪素、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ジルコニウム、チタン、イットリウム、タンタルからなる群から選ばれる1種または2種以上の金属を主成分とする金属酸化物、珪素、アルミニウム、ホウ素の金属窒化物またはこれらの混合物からなるガスバリア層が挙げられる。中でもガスバリア性、透明性、表面平滑性、屈曲性、膜応力、コスト等の点から、珪素原子数に対する酸素原子数の割合が1.5〜2.0である珪素酸化物を主成分とする金属酸化物層が良好である。
上記無機化合物からなるガスバリア層は、例えばスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等の気相中より材料を堆積させて膜形成する気相堆積法により作製できる。中でも、特に優れたガスバリア性が得られる観点から、スパッタリング法を用いることが好ましい。またガスバリア層を設けている間に50〜200℃に昇温してもよい。
上記の方法で得られたガスバリア層の膜厚は10〜300nmであることが好ましく、30〜200nmであることがさらに好ましい。
ガスバリア層は透明導電層と同じ側または反対側のいずれに設けてもよいが、反対側に設けるほうが好ましい。
ガスバリア層を有する光学フィルムのガスバリア性は、40℃90%RHで測定した水蒸気透過度が5g/m2・day以下であることが好ましく、1g/m2・day以下であることがより好ましく、0.5g/m2・day以下であることがさらに好ましい。また、40℃90%RHで測定した酸素透過度は1ml/m2・day・atm以下であることが好ましく、0.7ml/m2・day・atm以下であることがより好ましく、0.5ml/m2・day・atm以下であることがさらに好ましい。ガスバリア性能が上記範囲内であれば、例えば有機ELやLCDに用いた場合、水蒸気及び酸素によるEL素子の劣化を実質的になくすことができるため好ましい。
ガスバリア性能を向上させる目的で、ガスバリア層と隣接して欠陥補償層を形成することが好ましい。欠陥補償層としては、例えば、(1)米国特許第6171663号明細書、特開2003−94572号公報記載のようにゾルゲル法を用いて作製した無機酸化物層、(2)米国特許第6413645号明細書、第64163645号明細書に記載の有機物層を用いることができる。これらの欠陥補償層は、真空下で蒸着後、紫外線又は電子線で硬化させる方法、または塗布した後、加熱、電子線、紫外線等で硬化させることにより作製することができる。欠陥補償層を塗布方式で作製する場合には、従来の種々の塗布方法、例えば、スプレーコート、スピンコート、バーコート等の方法を用いることができる。
[画像表示装置]
本発明の光学フィルムは、薄膜トランジスタ(TFT)表示素子用基板として用いることができる。TFTアレイの作製方法は、例えば、特表平10−512104号公報に記載された方法等を用いることができる。さらに、これらの基板はカラー表示のためのカラーフィルターを有していてもよい。カラーフィルターは、いかなる方法を用いて作製してもよいが、フォトリソグラフィー手法を用いて作製することが好ましい。
本発明の光学フィルムは、必要に応じて各種機能層を設けた上で画像表示装置に用いることができる。ここで、画像表示装置としては特に限定されず、従来知られているものを用いることができる。また、本発明の光学フィルムを用いて表示品質に優れたフラットパネルディスプレイを作製できる。フラットパネルディスプレイとしては、液晶、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)、蛍光表示管、発光ダイオードなどが挙げられ、これら以外にも従来ガラス基板が用いられてきたディスプレイ方式のガラス基板に代わる基板として用いることができる。さらに、本発明の光学フィルムは、太陽電池、タッチパネルなどの用途にも利用可能である。タッチパネルは、特開平5−127822号公報、特開2002−48913号公報等に記載のものに応用できる。
本発明の光学フィルムを液晶表示用途などに使用する場合には、光学的均一性を達成するために非晶性ポリマーであることが好ましい。また、複屈折が小さい方が好ましく、特に面内レタデーション(Re)が50nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、15nm以下であることがさらに好ましい。
本発明のポリアリレートのみを用いて複屈折の小さい光学フィルムを得るためには、溶液流延時の溶媒および乾燥条件を適宜調節することで可能となる。また、必要に応じて延伸して調節することもできる。さらに、レタデーション(Re)、およびその波長分散を制御する目的で固有複屈折の符号が異なる樹脂を組み合わせたり、波長分散の大きい(あるいは小さい)樹脂を組み合わせたりすることができる。また、本発明の光学フィルムはレターデーション(Re)の制御を行ったり、ガス透過性や力学特性の改良を行ったりする目的で異種樹脂の積層等を好適に用いることができる。また、公知の位相差板を併用して位相差補償を行うこともできる。
反射型液晶表示装置は、下から順に、下基板、反射電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、透明電極、上基板、λ/4板および偏光膜からなる。このうち本発明の光学フィルムは、光学特性の調節によりλ/4板および偏光膜用保護フィルムとして用いてもよいが、その耐熱性の観点から基板としての利用が好ましく、さらには透明性の観点から透明電極および配向膜付上基板として使用することが好ましい。また、必要に応じてガスバリア層、TFTなどを設けることもできる。カラー表示の場合、さらにカラーフィルター層を反射電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。
透過型液晶表示装置は、下から順に、バックライト、偏光板、λ/4板、下透明電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、上透明電極、上基板、λ/4板および偏光膜からなる。このうち本発明の光学フィルムは、光学特性の調節によりλ/4板、偏光膜用保護フィルムとして用いてもよいが、その耐熱性の観点から基板としての利用が好ましく、透明電極および配向膜付基板として使用することが好ましい。また、必要に応じてガスバリア層、TFTなどを設けることもできる。カラー表示の場合には、さらにカラーフィルター層を下透明電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。
液晶セルは特に限定されないが、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-P1ane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crysta1)、AFLC(Anti-ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optica1ly Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードが提案されている。また、上記表示モードを配向分割した表示モードも提案されている。本発明の光学フィルムは、いずれの表示モードの液晶表示装置においても有効である。また、透過型、反射型、半透過型のいずれの液晶表示装置においても有効である。
これらは特開平2−176625号公報、特公平7−69536号公報、MVA(SID97,Digest of tech. Papers(予稿集)28(1997)845、SID99, Digest of tech. Papers (予稿集)30(1999)206)、特開平11−258605号公報、SURVAIVAL(月刊ディスプレイ、第6巻、第3号(1999)14)、PVA(Asia Display 98,Proc. of the-18th-Inter. Display res. Conf.(予稿集)(1998)383)、Para−A(LCD/PDP Iternational`99)、DDVA(SID98, Digest of tech. Papers(予稿集)29(1998)838)、EOC(SID98, Digest of tech. Papers(予稿集)29(1998)319)、PSHA(SID98, Digest of tech. Papers(予稿集)29(1998)1081)、RFFMH(Asia Display 98, Proc. of the-18th-Inter. Display res. Conf. (予稿集)(1998)375)、HMD(SID98, Digest of tech. Papers (予稿集)29(1998)702)、特開平10−123478号公報、国際公開W098/48320号公報、特許第3022477号公報、および国際公開WO00/65384号公報等に記載されている。
本発明の光学フィルムは、必要に応じてガスバリア層、TFTを設け、透明電極付基板として有機EL表示用途に使用できる。
有機EL表示素子としての具体的な層構成としては、陽極/発光層/透明陰極、陽極/発光層/電子輸送層/透明陰極、陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/透明陰極、陽極/正孔輸送層/発光層/透明陰極、陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/透明陰極、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/透明陰極等が挙げられる。
本発明の光学フィルムが使用できる有機EL素子は、前記陽極と前記陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2〜40ボルト)、または直流電流を印加することにより、発光が得られる。
上記の発光素子の駆動については、例えば、特開平2−148687号、特開平6−301355号、特開平5−29080号、特開平7−134558号、特開平8−234685号、特開平8−241047号の各公報、米国特許5828429号、同6023308号各明細書、日本特許第2784615号公報等に記載された方法を利用することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに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。
以下に本発明の光学フィルムの特性値の測定方法を示す。
<重量平均分子量>
テトラヒドロフランを溶媒とするポリスチレン換算GPC測定により、ポリスチレンの分子量標準品と比較して求めた(東ソー(株)製、HLC−8120GPC)。
<ガラス転移温度(Tg)>
DSC(窒素中、昇温温度10℃/分)により測定した(セイコー(株)製、DSC6200)。
<フィルムの厚さ>
ダイヤル式厚さゲージにより測定した(アンリツ(株)製、K402B)。
<フィルムの全光線透過率>
日本分光製ヘイズメーターで測定した。
<フィルムの力学特性>
フィルムサンプル(1.0cm×5.0cm片)を作成し、引張速度3mm/分の条件下、テンシロン(東洋ボールドウィン(株)製、テンシロン RTM−25)にて測定した。測定は3サンプル行い、その平均値を求めた(サンプルは25℃、RH60%で一晩放置後使用。チャック間距離3cm)。
[実施例1] 光学フィルム試料(試料101〜109)の作製
本発明のポリアリレートおよび比較ポリマーとしてビスフェノールAとイソフタル酸/テレフタル酸(等モル)から誘導されるポリアリレート(BisA−I/T)をジクロロメタンに溶解後の溶液粘度が500〜1500mPa・s以下の範囲になる濃度で溶解した。この溶液を5μmのフィルターを通してろ過した後、ドクターブレードを用いてガラス基板上に流延した。流延後、室温で2時間、80℃で2時間、100℃で4時間加熱乾燥させた後、フィルムをガラス基板より剥離し、光学フィルム試料を得た。
得られた光学フィルム試料の膜厚、全光線透過率、破断応力、破断伸度を測定した。使用したポリマーの分子量、Tgとともに表2に結果を示す。
Figure 2005272612
表2より、本発明の光学フィルム(試料102〜109)は、比較例(試料101)と比べて、いずれもガラス転移温度(Tg)が高く、耐熱性に優れていることが分かる。また、本発明の光学フィルムは、破断応力が比較例と比べて優れていることが分かる。
これより本発明の光学フィルムは、耐熱性および耐久性に優れているフィルムであることが分かる。
[実施例2] 有機EL素子試料203、205および208の作製
<ガスバリア層の形成>
実施例1で作製した光学フィルム試料101、103、105、108の両面にDCマグネトロンスパッタリング法により、Si02をターゲットとし500Paの真空下で、Ar雰囲気下、出力5kWでスパッタリングした。得られたガスバリア層の膜厚は60nmであった。
<透明導電層の形成>
ガスバリア層を設置した光学フィルム試料を100℃に加熱しながら、ITO(In2395質量%、Sn025質量%)をターゲットとし、DCマグネトロンスパッタリング法により、0.665Paの真空下で、Ar雰囲気下、出力5kWで140nmの厚みのITO膜からなる透明導電層を片面に設けた。
<透明導電層付光学フィルムの加熱処理>
ガスバリア層および透明導電層を形成した光学フィルム試料をTFT設置を想定して250℃、1時間の加熱処理を行った。
<有機EL素子の作製>
加熱処理を行った上記光学フィルム試料の透明電極層より、アルミニウムのリ−ド線を結線し、積層構造体を形成した。なお、光学フィルム試料101から得られたガスバリア層および透明導電層を形成した光学フィルム試料は変形が激しく、有機EL素子の作製ができなかった。
透明電極の表面に、ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸の水性分散液(BAYER社製、Baytron P:固形分1.3質量%)をスピンコートした後、150℃で2時間真空乾燥し、厚さ100nmのホール輸送性有機薄膜層を形成した。これを基板Xとした。
一方、厚さ188μmのポリエーテルスルホン(住友ベークライト(株)製スミライトFS−1300)からなる仮支持体の片面上に、下記組成を有する発光性有機薄膜層用塗布液を、スピンコーターを用いて塗布し、室温で乾燥することにより、厚さ13nmの発光性有機薄膜層を仮支持体上に形成した。これを転写材料Yとした。
ポリビニルカルバゾール(Mw=63000、アルドリッチ社製): 40質量部
トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム錯体(オルトメタル化錯体):1質量部
ジクロロエタン: 3200質量部
基板Xの有機薄膜層の上面に転写材料Yの発光性有機薄膜層側を重ね、一対の熱ローラーを用い160℃、0.3MPa、0.05m/minで加熱・加圧し、仮支持体を引き剥がすことにより、基板Xの上面に発光性有機薄膜層を形成した。これを基板XYとした。
また、25mm角に裁断した厚さ50μmのポリイミドフィルム(UPILEX−50S、宇部興産製)片面上に、パターニングした蒸着用のマスク(発光面積が5mm×5mmとなるマスク)を形成し、約0.1mPaの減圧雰囲気中でAlを蒸着し、膜厚0.3μmの電極を形成した。Al23ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリングにより、Al23をAl層と同パターンで蒸着し、膜厚3nmとした。Al電極よりアルミニウムのリード線を結線し、積層構造体を形成した。得られた積層構造体の上に下記組成を有する電子輸送性有機薄膜層用塗布液をスピンコーター塗布機を用いて塗布し、80℃で2時間真空乾燥することにより、厚さ15nmの電子輸送性有機薄膜層をLiF上に形成した。これを基板Zとした。
ポリビニルブチラール2000L(Mw=2000、電気化学工業社製): 10質量部
1−ブタノール: 3500質量部
下記構造を有する電子輸送性化合物: 20質量部
Figure 2005272612
基板XYと基板Zを用い、電極同士が発光性有機薄膜層を挟んで対面するように重ね合せ、一対の熱ローラーを用い160℃、0.3MPa、0.05m/minで加熱・加圧し、貼り合せ、有機EL素子試料203、205および208を得た。
得られた有機EL素子試料203、205および208をソースメジャーユニット2400型(東洋テクニカ(株)製)を用いて、直流電圧を有機EL素子に印加したところ、本発明の試料203、205および208は発光することを確認した。
上記実施例より、本発明の光学フィルムは、ハロゲンフリーであり、かつ耐熱性、透明性、力学特性に優れていることが明らかとなった。また、本発明の光学フィルムは、ガスバリア層や透明導電層等の機能層を積層でき、TFT工程を想定した加熱処理を行っても有機EL素子用基板フィルムとして機能することが明らかになった。
本発明の光学フィルムは、必要に応じて各種機能層を設けた上で、液晶、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)、蛍光表示管、発光ダイオードなどフラットパネルディスプレイなどの画像表示装置に用いることができる。また、本発明の光学フィルムは、太陽電池、タッチパネルなどの用途にも利用可能である。

Claims (9)

  1. 下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートからなる光学フィルム。
    Figure 2005272612
    一般式(1)中、Xは炭素数1〜20の2価の炭化水素基であり、置換基を有してもよい。Aは下記一般式(2)で表される連結基を表す。
    Figure 2005272612
    一般式(2)中、環Q1は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する複素環を表し、置換基を有してもよい。R1およびR2は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。jおよびkは1〜4のいずれかの整数を表す。jおよび/またはkが2以上の整数である場合、R1および/またはR2は同一であっても異なっていてもよい。
  2. 前記一般式(1)のXが、芳香環を一つ以上含む置換基を有していてもよい炭素数6〜20の2価の炭化水素基であり、Aは下記一般式(3)で表される連結基である請求項1記載の光学フィルム。
    Figure 2005272612
    一般式(3)中、環Q2は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する複素環を表す。R1、R2およびR3は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシル基、シアノ基、ニトロ基、複素環基または縮環を表し、j、kおよびlは1〜4のいずれかの整数を表す。j、kおよび/またはlが2以上の整数である場合、R1、R2および/またはR3は、同一であっても異なっていてもよい。
  3. 前記一般式(1)のXが、下記構造式からなる群より選ばれる一種である請求項1または2記載の光学フィルム。
    Figure 2005272612
  4. 前記一般式(1)で表される繰り返し単位を複数種有するポリアリレートからなる請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  5. 前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリアリレートのガラス転移温度が250℃以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  6. 全光線透過率が80%以上である請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  7. 少なくとも片面にガスバリア層が積層されている請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  8. 少なくとも片面に透明導電層が積層されている請求項1〜7のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学フィルムを用いた画像表示装置。
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