JP2008070635A - 光学補償シート、円偏光板および画像表示装置 - Google Patents

光学補償シート、円偏光板および画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】フィルムを積層して広帯域のλ/4板を実現し、かつ偏光子とλ/4板を直接貼りあわせることでデバイスの厚みがさほど厚くならずに、視野角特性を改良することができ、なおかつその補償能が熱や湿度によって変動が少ない積層光学補償シート、円偏光板および画像表示装置を提供すること
【解決手段】環状オレフィン系付加重合体を含有する1/4波長板と、環状オレフィン系付加重合体を含有する1/2波長板とを備え、それらの進相軸又は遅相軸が交差した状態で貼りあわされた積層光学補償シートであって、前記環状オレフィン系付加重合体の60℃95%RHでの透湿度が500g/(cm・day)以上であることを特徴とする積層光学補償シート、当該積層光学補償シートを用いた円偏光板および画像表示装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、環状オレフィン系付加重合体からなる積層光学補償シート(特に1/4波長板)に関する。さらにこの光学補償シートを用いた円偏光板およびそれを適用した画像表示装置(反射型または半透過型液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた表示装置)に関する。
液晶表示装置は、一般に、液晶セル、偏光板および光学補償シート(位相差板)からなり、透過型液晶表示装置では、二枚の偏光板を液晶セルの両側に取り付け、一枚または二枚の光学補償シートを液晶セルと偏光板との間に配置し、反射型液晶表示装置では、反射板、液晶セル、一枚の光学補償シート、そして一枚の偏光板の順に配置する。
液晶セルは、棒状液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および棒状液晶性部分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、棒状液晶性分子の配向状態の違いで、透過型については、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、反射型については、HAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードが提案されている。偏光板は、一般に、偏光膜と透明保護膜とからなっており、この偏光膜は、一般に、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料の水溶液を含浸させ、さらにこのフィルムを一軸延伸することにより得られる。この偏光膜の両側に二枚の透明保護膜を貼りつけた構成を有する。
光学補償シートは、画像着色を解消したり、視野角を拡大するために、様々な液晶表示装置で用いられている。その中で1/4波長板(λ/4板)は、液晶表示装置用の光学補償フィルムや、有機EL表示用の反射防止膜など多くの用途を有しており、既に実際に使用されている。しかし、λ/4板と称していても、ある特定波長でλ/4や1/2波長板(λ/2)を達成しているものが大部分であった。その場合、各方向から見た場合の色味の変化が激しくなり、表示装置としての光学特性向上が望まれており、特定波長によらない広帯域でのλ/4板が要求されることになる。
特許文献1には、レターデーションが大きい複屈折性フイルムと、レターデーションが小さい複屈折率フイルムとを、それらの光軸が直交するように積層させた光学補償フィルムが開示されている。二枚のフイルムのレターデーションの差が可視光域の全体にわたりλ/4であれば、光学補償フィルムは理論的には、可視光域の全体にわたりλ/4板として機能する。
特許文献2には、特定波長においてλ/4となっているポリマーフイルムと、それと同一材料からなり同じ波長においてλ/2となっているポリマーフイルムとを積層させて、広い波長領域でλ/4が得られる光学補償フィルムが開示されている。
一方、一枚で広い波長領域にわたりλ/4を実現する光学補償フィルム、円偏光板が特許文献3、4に提案されている。
特開平5−27118号公報 特開平10−68816号公報 特開2003−62899号公報 米国特許第6859242号明細書
上述の従来技術においては、2枚積層タイプの場合、デバイス組み立て時や使用時の熱や湿度などの影響により、異なる材料の2枚積層では熱膨張係数、透湿度などの材料特性が異なるために、光学的なひずみ(光軸のズレ、位相差値の変化)が生じていた。また、同じ材料の2枚積層では、積層される位相差フィルムの材料特性や光学特性は同じであっても、アートン(JSR(株)製商品名)やポリカーボネートに代表される透湿係数が極めて小さい材料が用いられており、これらを偏光板と粘着剤を介して貼りあわせると、デバイスの厚みが大きくなるという問題が生じていた。また、デバイスの厚みが嵩張らない一枚型の広帯域λ/4板を偏光板の保護フィルムとして使用した場合には、当該フィルムがセルロース系材料を用いているため、光学特性が湿度によって変動するという問題が生じていた。
本発明は上記の問題点を鑑みてなさたれもので、その目的は、フィルムを積層して広帯域のλ/4板を実現し、かつ偏光子とλ/4板を直接貼りあわせることでデバイスの厚みがさほど厚くならずに、視野角特性を改良することができ、なおかつその補償能が熱や湿度によって変動が少ない積層光学補償シート、当該積層光学補償シートを用いた円偏光板および画像表示装置を提供することにある。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、複数の位相差フィルムを積層して広帯域のλ/4板を作成する場合には、透湿度がある値以上の環状オレフィン系付加重合体を用いることが有効であることを見出した。それにより、視野角特性に優れたλ/4板、円偏光板、およびそれを用いた画像表示装置、特に反射型または半透過型液晶表示装置、および有機エレクトロルミネッセンス等を用いる画像表示装置を提供することができ本発明を完成させるに至った。
本発明は、以下のとおりである。
(1)環状オレフィン系付加重合体を含有する1/4波長板と、環状オレフィン系付加重合体を含有する1/2波長板とを備え、それらの進相軸又は遅相軸が交差した状態で貼りあわされた積層光学補償シートであって、前記環状オレフィン系付加重合体の60℃95%RHでの透湿度が500g/(cm・day)以上であることを特徴とする積層光学補償シート。
(2)前記環状オレフィン系付加重合体が、一般式(I)で表される少なくとも1種の繰返し単位および一般式(II)で表される少なくとも1種の環状繰返し単位を含む共重合体であることを特徴とする前記(1)に記載の積層光学補償シート。
Figure 2008070635
Figure 2008070635
式中、mは0から4の整数を表す。R1〜R4は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基、X1〜X2、Y1〜Y2は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換された炭素数1〜10の炭化水素基、−(CH2)nCOOR11、−(CH2)nOOCR12、−(CH2)nNCO、−(CH2)nNO2、−(CH2)nCN、−(CH2)nCONR1314、−(CH2)nNR1314、−(CH2)nOCOZ、−(CH2)nOZ、−(CH2)nW、またはX1とY1あるいはX2とY2から構成された(−CO)2O、(−CO)2NR15を示す。なお、R11,R12,R13,R14,R15は炭素数1〜20の炭化水素基またはハロゲンで置換された炭化水素基、、Zは炭化水素基またはハロゲンで置換された炭化水素基、WはSiR16 p3-p(R16は炭素数1〜10の炭化水素基、Dはハロゲン原子、−OCOR16または−OR16、pは0〜3の整数を示す)、nは0〜10の整数を示す。
(3)前記環状オレフィン系付加重合体が、一般式(II)で表される1種の環状繰返し単位からなる重合体、あるいは、一般式(II)で表される少なくとも2種の環状繰返し単位からなる共重合体であることを特徴とする前記(1)に記載の積層光学補償シート。
(4)前記(1)〜(3)のいずれかに記載の積層光学補償シートと偏光子または偏光板とを貼り合わせて形成したことを特徴とする偏光板。
(5)前記(1)〜(3)のいずれかに記載の積層光学補償シート、または、前記(4)に記載の偏光板を少なくとも1枚以上用いたことを特徴とする画像表示装置。
本発明によれば、フィルムを積層して広帯域のλ/4板を実現し、かつ偏光子とλ/4板を直接貼りあわせることでデバイスの厚みがさほど厚くならずに、視野角特性を改良することができ、なおかつその補償能が熱や湿度によって変動が少ない積層光学補償シート、当該積層光学補償シートを用いた偏光板および画像表示装置を提供することができる。
以下、本発明の積層光学補償シート(以下、単に光学補償シートということがある)を詳細に説明する。
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のリターデーションおよび厚さ方向のリターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
測定されるフイルムが1軸または2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフイルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレタデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレタデーションの値がゼロとなる方向をもつフイルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレタデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフイルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレタデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(1)及び式(2)よりRthを算出することもできる。
Figure 2008070635
−−−式(1)
注記:
上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレタデーション値をあらわす。
式(1)におけるnxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。dはフィルムの膜厚を表す。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d −−−式(2)
測定されるフイルムが1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフイルムの場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレタデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する: セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
(環状オレフィン系付加重合体)
環状オレフィン系付加重合体の例には、(1)ノルボルネン系重合体、(2)単環の環状オレフィンの重合体、(3)環状共役ジエンの重合体、(4)ビニル脂環式炭化水素重合体、および(1)〜(4)の水素化物などが挙げられる。これらの中でも、光学特性、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン系重合体およびその水素化物、ビニル脂環式炭化水素重合体およびその水素化物などが好ましい。
本発明に好ましい重合体は、下記一般式(I)で表される少なくとも1種の繰返し単位および一般式(II)で表される少なくとも1種の環状繰返し単位を含む環状オレフィン系付加重合体(ノルボルネン系付加(共)重合体とも称する)である。
Figure 2008070635
Figure 2008070635
式中、mは0から4の整数を表す。R1〜R4は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基、X1〜X2、Y1〜Y2は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換された炭素数1〜10の炭化水素基、−(CH2)nCOOR11、−(CH2)nOOCR12、−(CH2)nNCO、−(CH2)nNO2、−(CH2)nCN、−(CH2)nCONR1314、−(CH2)nNR1314、−(CH2)nOCOZ、−(CH2)nOZ、−(CH2)nW、またはX1とY1あるいはX2とY2から構成された(−CO)2O、(−CO)2NR15を示す。なお、R11,R12,R13,R14,R15は炭素数1〜20の炭化水素基、Zは炭化水素基(好ましくは炭素数が1〜10の炭化水素基)、またはハロゲンで置換された炭化水素基(好ましくは炭素数が1〜10の炭化水素基)、WはSiR16 p3-p(R16は炭素数1〜10の炭化水素基、Dはハロゲン原子,−OCOR16または−OR16、pは0〜3の整数を示す)、nは0〜10の整数を示す。
ノルボルネン系付加(共)重合体は、特開平10−7732号、特表2002−504184号の各公報、あるいは、WO2004/070463A1号等に開示されている。ノルボルネン系付加(共)重合体は、ノルボルネン系多環状不飽和化合物同士を付加重合したり、ノルボルネン系多環状不飽和化合物と、エチレン、プロピレン、ブテン;ブタジエン、イソプレンのような共役ジエン;エチリデンノルボルネンのような非共役ジエン;アクリロニトリル、アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイン酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイミド、酢酸ビニル、塩化ビニルなどの化合物とを付加重合してつくられる。このノルボルネン系付加(共)重合体は、三井化学株式会社よりアペルの商品名で発売されており、ガラス転移温度(Tg)の異なる例えばAPL8008T(Tg70℃)、APL6013T(Tg125℃)あるいはAPL6015T(Tg145℃)などのグレードがある。またポリプラスチック株式会社よりTOPAS8007、同6013、同6015などのペレットが発売されている。
ノルボルネン系付加(共)重合体において、一般式(I)で表される繰返し単位と、一般式(II)で表される環状繰返し単位との比率は、モル比(前者:後者)として、0:100〜90:10、好ましくは0:100〜70:30である。ノルボルネン系付加(共)重合体のGPC法(溶媒:テトラヒドロフラン)によるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、40000〜200000、重量平均分子量(Mw)120000〜500000が好ましく、Mnは60000〜180000、Mwは150000〜480000がより好ましく、Mnは80000〜160000、Mwは200000〜400000が更に好ましい。
さらに好ましくは、ノルボルネン系付加(共)重合体は、膜厚方向レターデーションを大きくするという理由から、一般式(II)で表される1種の環状繰返し単位からなる重合体、あるいは、一般式(II)で表される少なくとも2種の環状繰返し単位からなる共重合体であるのがよい。ノルボルネン系付加(共)重合体が、一般式(II)で表される少なくとも2種の環状繰返し単位からなる共重合体である場合は、一方の置換基X2および/またはY2が親水性あるいは極性の大きなものであり、他方の置換基X2および/またはY2が疎水性あるいは極性の小さなものであるのがよい。これにより、フィルムの親水性や水透過性を制御できるという効果が奏される。
これらの重合体は、特開平10−7732号、特表2002−504184号の各公報、あるいは、WO2004/070463A1号等に記載の方法により重合できる。
また本発明の環状オレフィン系付加重合体の構造を変更したり、環状オレフィン系付加重合体から調製された基体フィルムを延伸することにより、光学等方的な基体フィルムや、光学異方性の大きい基体フィルムなど様々な光学特性の基体フィルムを得ることができる。特に、これまで作製が困難であった面内レターデーションに対して相対的に膜厚方向レターデーションが大きい基体フィルムを得ることが可能になる。具体的には、前記のノルボルネン系付加(共)重合体の構造を変更する場合は、一般式(I)の繰返し単位成分の比率を少なくし、一般式(II)の繰返し単位成分の比率を多くすることにより行うのが好ましい。基体フィルムを延伸するには、セルロースアシレートフィルムに適用される手法を利用することができ、例えばテンター延伸が挙げられる。延伸倍率を適宜変更することにより、所望の光学特性が得られる。
(添加剤)
本発明の環状オレフィン系付加重合体溶液には、各調製工程において用途に応じた種々の添加剤(例えば、劣化防止剤、紫外線吸収剤、レターデーション(光学異方性)調節剤、微粒子、剥離促進剤、赤外吸収剤、など)を加えることができ、それらは固体でもよく油状物でもよい。すなわち、その融点や沸点において特に限定されるものではない。例えば20℃以下と20℃以上の紫外線吸収材料の混合や、同様に劣化防止剤の混合などである。また、赤外吸収染料としては例えば特開平2001−194522号公報に記載されている。またその添加する時期はドープ作製工程において何れで添加しても良いが、ドープ調製工程の最後の工程として、添加剤を添加する工程を加えて行ってもよい。更にまた、各添加剤の添加量は機能が発現する限りにおいて特に限定されない。また、環状オレフィン系付加重合体を含有する基体フィルム(以下、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムともいう)が多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なってもよい。
(劣化防止剤)
本発明の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムには公知の劣化(酸化)防止剤、例えば、2,6−ジ−t−ブチル,4−メチルフェノール、4,4’−チオビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、1,1’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなどのフェノール系あるいはヒドロキノン系酸化防止剤を添加することができる。さらに、トリス(4−メトキシ−3,5−ジフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリストールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトなどのリン系酸化防止剤をすることが好ましい。酸化防止剤の添加量は、環状オレフィン系付加重合体100質量部に対して、0.05〜5.0質量部が好ましい。
(紫外線吸収剤)
本発明の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムには、偏光板または液晶等の劣化防止の観点から、紫外線吸収剤が好ましく用いられる。紫外線吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましく用いられる。本発明に好ましく用いられる紫外線吸収剤の具体例としては、例えばヒンダードフェノール系化合物、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが挙げられる。ヒンダードフェノール系化合物の例としては、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイトなどが挙げられる。ベンゾトリアゾール系化合物の例としては、2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、(2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、2(2’−ヒドロキシ−3’,5‘−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール、(2(2’−ヒドロキシ−3’,5‘−ジ−tert−アミルフェニル)−5−クロルベンゾトリアゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕などが挙げられる。これらの紫外線吸収剤の添加量は、環状オレフィン系付加重合体に対して質量割合で1ppm〜1.0%が好ましく、10〜1000ppmが更に好ましい。
(マット剤)
本発明においては、作製された環状オレフィン系付加重合体の基体フイルムがハンドリングされる際に、傷が付いたり搬送性が悪化することを防止するために、微粒子(マット剤)を添加することが好ましい。マット剤の好ましい具体例は、無機化合物としては、ケイ素を含む化合物、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化ジルコニウム、酸化ストロングチウム、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化スズ・アンチモン、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムおよびリン酸カルシウム等が好ましく、更に好ましくはケイ素を含む無機化合物や酸化ジルコニウムであるが、フィルムの濁度を低減できるので、二酸化ケイ素が特に好ましく用いられる。二酸化ケイ素の微粒子としては、例えば、アエロジルR972、R974、R812、200、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)等の商品名を有する市販品が使用できる。酸化ジルコニウムの微粒子としては、例えば、アエロジルR976およびR811(以上日本アエロジル(株)製)等の商品名で市販されているものが使用できる。
これらのマット剤の1次平均粒子径としては、ヘイズを低く抑えるという観点から、好ましくは、1nm〜20μmであり、より好ましくは1nm〜10μmであり更に好ましくは、2nm〜1μmであり、特に好ましくは、5nm〜0. 5μmである。マット剤の1次平均粒子径の測定は、透過型電子顕微鏡で粒子を平均粒径で求められる。購入した微粒子は凝集していることが多く、使用の前に公知の方法で分散することが好ましい。分散により二次粒子径を0.1〜1.5μmにすることが好ましく、0.2〜1.0μmが更に好ましい。マット剤の添加量は環状オレフィン系付加重合体の基体フィルム中に0.01〜0.3質量%が好ましく、0.05〜0.15質量%がさらに好ましく、0.08〜0.08質量%が最も好ましい。
(環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの製膜)
本発明の環状オレフィン系付加重合体の製膜は、熱溶融製膜の方法と溶液製膜の方法がありいずれも適用可能である。まず溶液製膜方法について記述する。
(塩素系有機溶媒)
本発明の環状オレフィン系付加重合体の溶液を作製するに際しては、主溶媒として塩素系有機溶媒が好ましく用いられる。本発明においては、環状オレフィン系付加重合体が溶解し流延,製膜できる範囲において、その目的が達成できる限りはその塩素系有機溶媒の種類は特に限定されない。これらの塩素系有機溶媒は、好ましくはジクロロメタン、クロロホルムである。特にジクロロメタンが好ましい。また、塩素系有機溶媒以外の有機溶媒を混合することも特に問題ない。その場合は、ジクロロメタンは少なくとも50質量%使用することが必要である。
(非塩素系有機溶媒)
次に、本発明の環状オレフィン系付加重合体の溶液を作製するに際して好ましく用いられる非塩素系有機溶媒について記載する。本発明においては、環状オレフィン系付加重合体が溶解し流延、製膜できる範囲において、その目的が達成できる限りは非塩素系有機溶媒は特に限定されない。本発明で用いられる非塩素系有機溶媒は、炭素原子数が3〜12の鎖状炭化水素、環状炭化水素、芳香族炭化水素、エステル、ケトン、エーテルから選ばれる溶媒が好ましい。エステル、ケトンおよび、エーテルは、環状構造を有していてもよい。エステル、ケトンおよびエーテルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを2つ以上有する化合物も、溶媒として用いることができ、たとえばアルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。2種類以上の官能基を有する主溶媒の場合、その炭素原子数はいずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。炭素原子数が3〜12の鎖状炭化水素類の例としては、ヘキサン、オクタン、イソオクタン、デカンなどが挙げられる。炭素原子数が3〜12の環状炭化水素類としてはヘキサンおよびその誘導体が挙げられる。炭素原子数が3〜12の芳香族炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。炭素原子数が3〜12のエステル類の例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートおよびペンチルアセテートが挙げられる。炭素原子数が3〜12のケトン類の例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンが挙げられる。炭素原子数が3〜12のエーテル類の例には、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、アニソールおよびフェネトールが挙げられる。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノールおよび2−ブトキシエタノールが挙げられる。
また塩素系有機溶媒と併用されるアルコールとしては、好ましくは直鎖であっても分枝を有していても環状であってもよく、その中でも飽和脂肪族炭化水素であることが好ましい。アルコールの水酸基は、第一級〜第三級のいずれであってもよい。アルコールの例には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノールおよびシクロヘキサノールが含まれる。なおアルコールとしては、フッ素系アルコールも用いられる。例えば、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノールなども挙げられる。さらに炭化水素は、直鎖であっても分岐を有していても環状であってもよい。芳香族炭化水素と脂肪族炭化水素のいずれも用いることができる。脂肪族炭化水素は、飽和であっても不飽和であってもよい。炭化水素の例には、シクロヘキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレンが含まれる。
本発明の好ましい主溶媒である塩素系有機溶媒の組合せとしては以下を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
・ジクロロメタン/メタノール/エタノール/ブタノール(80/8/5/2、質量部)、
・ジクロロメタン/メタノール/ブタノール/シクロヘキサン(75/10/5/5/5、質量部)、
・ジクロロメタン/アセトン/メチルエチルケトン/エタノール/イソプロパノール(75/10/10/5/7、質量部)、
・ジクロロメタン/酢酸メチル/ブタノール(80/10/10、質量部)、
・ジクロロメタン/1、3ジオキソラン/メタノール/エタノール(70/20/5/5、質量部)、
・ジクロロメタン/ジオキサン/アセトン/メタノール/エタノール(60/20/10/5/5、質量部)、
・ジクロロメタン/アセトン/酢酸エチル/エタノール/ブタノール/ヘキサン(65/10/10/5/5/5、質量部)、
・ジクロロメタン/アセト酢酸メチル/メタノール/エタノール(65/20/10/5、質量部)、
・ジクロロメタン(100、質量部)
・ジクロロメタン/エタノール(92/8、質量部)
などをあげることができる。
本発明者らは溶剤組成の工夫によって生乾きのフィルムを金属支持体から剥離する時の剥離抵抗値が大きく変化することを発見した。主溶媒の塩素系有機溶媒に極性を有する非塩素系有機溶媒を添加することにより、剥離抵抗は著しく低下する。剥離抵抗低減効果が特に大きい極性を有する非塩素系有機溶媒としては、炭素数1〜4のアルコール類、炭素数1〜5のモノカルボン酸類、2価以上のカルボン酸およびそのハーフエステル類などが挙げられる。中でもアルコール類は揮発性が優れているため一番好ましい。主溶媒の塩素系有機溶媒と極性を有する非塩素系有機溶媒の好ましい割合は塩素系有機溶媒が70〜98質量部で、極性を有する非塩素系有機溶媒が2〜30質量部である。さらに好ましい割合は、塩素系有機溶媒が78〜95質量部で、極性を有する非塩素系有機溶媒が5〜22質量部である。
低剥離抵抗の好ましい溶媒の組合せとしては以下を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
・ジクロロメタン/メタノール/エタノール/ブタノール(83/10/5/2、質量部)、
・ジクロロメタン/酢酸メチル/エタノール(80/10/10、質量部)、
・ジクロロメタン/メタノール/イソプロパノール(78/15/7、質量部)、
・ジクロロメタン/メタノール(87/13、質量部)
(ドープ調製)
次に本発明の環状オレフィン系付加重合体溶液(ドープ)の調製については、その溶解方法は特に限定されず、室温でもよくさらには冷却溶解法あるいは高温溶解方法、さらにはこれらの組み合わせで実施される。これらに関しては、セルロースアシレートフィルムと同じ手法が適用可能であり、セルロースアシレートの溶解方法を詳しく記載している発明協会公開技報公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行、発明協会)の25頁以降が参考になる。なお、高温度で溶解する場合は、使用する有機溶媒の沸点以上の場合がほとんどであり、その場合は加圧状態で用いられる。
本発明の環状オレフィン系付加重合体溶液の粘度は25℃で1〜500Pa・sの範囲であることが好ましい。さらに好ましくは5〜200Pa・sの範囲である。粘度の測定は次のようにして行った。試料溶液1mLをレオメーター(CLS 500)に直径 4cm/2°のSteel Cone(共にTA Instrumennts社製)を用いて測定した。試料溶液は予め測定開始温度にて液温一定となるまで保温した後に測定を開始した。
環状オレフィン系付加重合体溶液は高濃度のドープが得られるのが特徴であり、濃縮という手段に頼らずとも高濃度でしかも安定性の優れた環状オレフィン系付加重合体溶液が得られる。更に溶解し易くするために低い濃度で溶解してから、濃縮手段を用いて濃縮してもよい。濃縮の方法としては、特に限定するものはないが、例えば、低濃度溶液を筒体とその内部の周方向に回転する回転羽根外周の回転軌跡との間に導くとともに、溶液との間に温度差を与えて溶媒を蒸発させながら高濃度溶液を得る方法(例えば、特開平4−259511号公報等)、加熱した低濃度溶液をノズルから容器内に吹き込み、溶液をノズルから容器内壁に当たるまでの間で溶媒をフラッシュ蒸発させるとともに、溶媒蒸気を容器から抜き出し、高濃度溶液を容器底から抜き出す方法(例えば、米国特許第2,541,012号、米国特許第2,858,229号、米国特許第4,414,341号、米国特許第4,504,355号各明細書等などに記載の方法)等で実施できる。
溶液は流延に先だって金網やネルなどの適当な濾材を用いて、未溶解物やゴミ、不純物などの異物を濾過除去しておくのが好ましい。環状オレフィン系付加重合体溶液の濾過には絶対濾過精度が0.1〜100μmのフィルタが用いられ、さらには絶対濾過精度が0.5〜25μmであるフィルタを用いることが好ましく用いられる。フィルタの厚さは、0.1〜10mmが好ましく、更には0.2〜2mmが好ましい。その場合、ろ過圧力は1.6MPa以下、より好ましくは1.3MPa以下、更には1.0MPa以下、特に好ましくは0.6MPa以下で濾過することが好ましい。濾材としては、ガラス繊維、セルロース繊維、濾紙、四フッ化エチレン樹脂などのフッ素樹脂等の従来公知である材料を好ましく用いることができ、またセラミックス、金属等も好ましく用いられる。
環状オレフィン系付加重合体溶液の製膜直前の粘度は、製膜の際に流延可能な範囲であればよく、通常5Pa・s〜1000Pa・sの範囲に調製されることが好ましく、15Pa・s〜500Pa・sがより好ましく、30Pa・s〜200Pa・sが更に好ましい。なお、この時の温度はその流延時の温度であれば特に限定されないが、好ましくは−5〜70℃であり、より好ましくは−5〜35℃である。
(製膜)
環状オレフィン系付加重合体溶液を用いたフィルムの製造方法について述べる。本発明の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを製造する方法および設備は、従来セルローストリアセテートフィルム製造に供するのと同様の溶液流延製膜方法および溶液流延製膜装置が用いられる。溶解機(釜)から調製されたドープ(環状オレフィン系付加重合体溶液)を貯蔵釜で一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製をする。ドープをドープ排出口から、例えば回転数によって高精度に定量送液できる加圧型定量ギヤポンプを通して加圧型ダイに送り、ドープを加圧型ダイの口金(スリット)からエンドレスに走行している流延部の金属支持体の上に均一に流延され、金属支持体がほぼ一周した剥離点で、生乾きのドープ膜(ウェブとも呼ぶ)を金属支持体から剥離する。得られるウェブの両端をクリップで挟み、テンターで搬送して乾燥し、続いて乾燥装置のロール群で搬送し乾燥を終了して巻き取り機で所定の長さに巻き取る。テンターとロール群の乾燥装置との組み合わせはその目的により変わる。電子ディスプレイ用機能性保護膜に用いる溶液流延製膜方法においては、溶液流延製膜装置の他に、下引層、帯電防止層、ハレーション防止層、保護層等のフィルムへの表面加工のために、塗布装置が付加されることが多い。以下に各製造工程について簡単に述べるが、これらに限定されるものではない。
まず、調製した環状オレフィン系付加重合体溶液(ドープ)は、ソルベントキャスト法により環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを作製する際に、金属ドラムまたは金属バンド(ベルト)上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、ポリマー量が10〜35質量%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ドープは、表面温度が30℃以下のドラムまたはバンド上に流延することが好ましく用いられ、特には−10〜20℃の金属支持体温度であることが好ましい。
さらに特開2000−301555号、特開2000−301558号、特開平7−032391号、特開平3−193316号、特開平5−086212号、特開昭62−037113号、特開平2−276607号、特開昭55−014201号、特開平2−111511号、および特開平2−208650号の各公報に記載のセルロースアシレート製膜技術を本発明では応用できる。
(流延)
溶液の流延方法としては、調製されたドープを加圧ダイから金属支持体上に均一に押し出す方法、一旦金属支持体上に流延されたドープをブレードで膜厚を調節するドクターブレードによる方法、或いは逆回転するロールで調節するリバースロールコーターによる方法等があるが、加圧ダイによる方法が好ましい。加圧ダイにはコートハンガータイプやTダイタイプ等があるがいずれも好ましく用いることができる。また、ここで挙げた方法以外にも従来知られているセルローストリアセテート溶液を流延製膜する種々の方法で実施でき、用いる溶媒の沸点等の違いを考慮して各条件を設定することによりそれぞれの公報に記載の内容と同様の効果が得られる。本発明の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを製造するのに使用されるエンドレスに走行する金属支持体としては、表面がクロムメッキによって鏡面仕上げされたドラムや表面研磨によって鏡面仕上げされたステンレスベルト(バンドといってもよい)が用いられる。本発明の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの製造に用いられる加圧ダイは、金属支持体の上方に1基或いは2基以上の設置でもよい。好ましくは1基または2基である。2基以上設置する場合には流延するドープ量をそれぞれのダイに種々な割合にわけてもよく、複数の精密定量ギヤアポンプからそれぞれの割合でダイにドープを送液してもよい。流延に用いられる環状オレフィン系付加重合体溶液の温度は、−10〜55℃が好ましくより好ましくは25〜50℃である。その場合、工程のすべてが同一でもよく、あるいは工程の各所で異なっていてもよい。異なる場合は、流延直前で所望の温度であればよい。
(重層流延)
環状オレフィン系付加重合体溶液を、金属支持体としての平滑なバンド上或いはドラム上に単層液として流延してもよいし、2層以上の複数の環状ポリオレフィン液を流延してもよい。複数の環状オレフィン系付加重合体溶液を流延する場合、金属支持体の進行方向に間隔を置いて設けた複数の流延口から環状オレフィン系付加重合体を含む溶液をそれぞれ流延させて積層させながらフィルムを作製してもよく、例えば特開昭61−158414号、特開平1−122419号、および特開平11−198285号の各公報などに記載の方法が適応できる。
また、2つの流延口から環状オレフィン系付加重合体溶液を流延することによってもフィルム化することでもよく、例えば特公昭60−27562号、特開昭61−94724号、特開昭61−947245号、特開昭61−104813号、特開昭61−158413号、および特開平6−134933号の各公報に記載の方法で実施できる。また、特開昭56−162617号公報に記載の高粘度環状ポリオレフィン溶液の流れを低粘度の環状ポリオレフィン溶液で包み込み、その高,低粘度の環状ポリオレフィン溶液を同時に押出す環状ポリオレフィンフィルム流延方法でもよい。更にまた、特開昭61−94724号および特開昭61−94725号の各公報に記載の外側の溶液が内側の溶液よりも貧溶媒であるアルコール成分を多く含有させることも好ましい態様である。或いはまた2個の流延口を用いて、第一の流延口により金属支持体に成型したフィルムを剥離し、金属支持体面に接していた側に第二の流延を行なうことにより、フィルムを作製することでもよく、例えば特公昭44−20235号公報に記載されている方法である。流延する環状オレフィン系付加重合体溶液は同一の溶液でもよいし、異なる環状オレフィン系付加重合体溶液でもよく特に限定されない。複数の環状オレフィン系付加重合体層に機能を持たせるために、その機能に応じた環状オレフィン系付加重合体溶液を、それぞれの流延口から押出せばよい。さらに環状オレフィン系付加重合体溶液は、他の機能層(例えば、接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層など)を同時に流延することも実施しうる。
単層液では必要なフィルム厚さにするためには高濃度で高粘度の環状オレフィン系付加重合体溶液を押出すことが必要であり、その場合環状オレフィン系付加重合体溶液の安定性が悪くて固形物が発生し、ブツ故障となったり、平面性が不良であったりして問題となりやすい。この解決として、複数の環状オレフィン系付加重合体溶液を流延口から流延することにより、高粘度の溶液を同時に金属支持体上に押出すことができ、平面性も良化し優れた面状のフィルムが作製できるばかりでなく、濃厚な環状オレフィン系付加重合体溶液を用いることで乾燥負荷の低減化が達成でき、フィルムの生産スピードを高めることができる。
共流延の場合、内側と外側の厚さは特に限定されないが、好ましくは外側が全膜厚の1〜50%であることが好ましく、より好ましくは2〜30%の厚さである。ここで、3層以上の共流延の場合は金属支持体に接した層と空気側に接した層のトータル膜厚を外側の厚さと定義する。共流延の場合、前述の劣化防止剤、紫外線吸収剤、マット剤等の添加物濃度が異なる環状オレフィン系付加重合体溶液を共流延して、積層構造の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを作製することもできる。例えば、スキン層/コア層/スキン層といった構成の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを作ることができる。例えば、マット剤は、スキン層に多く、またはスキン層のみに入れることができる。劣化防止剤、紫外線吸収剤はスキン層よりもコア層に多くいれることができ、コア層のみにいれてもよい。また、コア層とスキン層で劣化防止剤、紫外線吸収剤の種類を変更することもでき、例えばスキン層に低揮発性の劣化防止剤および/または紫外線吸収剤を含ませ、コア層に可塑性に優れた可塑剤、或いは紫外線吸収性に優れた紫外線吸収剤を添加することもできる。また、剥離促進剤を金属支持体側のスキン層のみ含有させることも好ましい態様である。また、冷却ドラム法で金属支持体を冷却して溶液をゲル化させるために、スキン層に貧溶媒であるアルコールをコア層より多く添加することも好ましい。スキン層とコア層のTgが異なっていても良く、スキン層のTgよりコア層のTgが低いことが好ましい。また、流延時の環状オレフィン系付加重合体溶液の粘度もスキン層とコア層で異なっていても良く、スキン層の粘度がコア層の粘度よりも小さいことが好ましいが、コア層の粘度がスキン層の粘度より小さくてもよい。
(乾燥)
環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの製造に係わる金属支持体上におけるドープの乾燥は、一般的には金属支持体(ドラム或いはベルト)の表面側、つまり金属支持体上にあるウェブの表面から熱風を当てる方法、ドラム或いはベルトの裏面から熱風を当てる方法、温度コントロールした液体をベルトやドラムのドープ流延面の反対側である裏面から接触させて、伝熱によりドラム或いはベルトを加熱し表面温度をコントロールする液体伝熱方法などがあるが、裏面液体伝熱方式が好ましい。流延される前の金属支持体の表面温度はドープに用いられている溶媒の沸点以下であれば何度でもよい。しかし乾燥を促進するためには、また金属支持体上での流動性を失わせるためには、使用される溶媒の内の最も沸点の低い溶媒の沸点より1〜10度低い温度に設定することが好ましい。尚、流延ドープを冷却して乾燥することなく剥ぎ取る場合はこの限りではない。
本発明の出来上がり(乾燥後)の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの厚さは、使用目的によって異なるが、通常5から500μmの範囲であり、20〜150μmの範囲が好ましく、特に液晶表示装置用には30〜110μmであることが好ましい。
フィルム厚さの調製は、所望の厚さになるように、ドープ中に含まれる固形分濃度、ダイの口金のスリット間隙、ダイからの押し出し圧力、金属支持体速度等を調節すればよい。以上のようにして得られた環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの幅は0.5〜3mが好ましく、より好ましくは0.6〜2.5m、さらに好ましくは0.8〜2.2mである。長さは1ロールあたり100〜10000mで巻き取るのが好ましく、より好ましくは500〜7000mであり、さらに好ましくは1000〜6000mである。巻き取る際、少なくとも片端にナーリングを付与するのが好ましく、幅は3mm〜50mm、より好ましくは5m〜30mm、高さは0.5〜500μmであり、より好ましくは1〜200μmである。これは片押しであっても両押しであっても良い。全幅のReのばらつきが±5nmであることが好ましく、±3nmであることが更に好ましい。また、Rthのバラツキは±10nmが好ましく、±5nmであることが更に好ましい。また、長さ方向のRe値、およびRth値のバラツキも幅方向のバラツキの範囲内であることが好ましい。透明感を保つためヘイズは0.01〜2%が好ましい。ヘイズを小さくするためには、添加するマット剤の分散を十分に行い凝集粒子の数を少なくしたり、添加量を少なくするためにスキン層だけにマット剤を使用したりする。
次に熱溶融製膜方法について記述する。溶融した環状オレフィン系付加重合体を押出機のダイからシート状に押し出し、冷却ロール上で冷却して環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを形成する工程を有する。
この製造方法において、環状オレフィン系付加重合体を溶融させる場合、環状オレフィン系付加重合体ペレットを予熱しておくことができる。予熱温度は、Tg−90℃〜Tg+15℃、好ましくはTg−75℃〜Tg−5℃、さらに好ましくはTg−70℃〜Tg−5℃である。Tg−90℃〜Tg+15℃の範囲で予熱しておけば、この後の樹脂の溶融混練を均一に行うことができる。
前記製造方法は、前記予熱の後、押出機を用いて200〜300℃の温度まで昇温し、環状オレフィン系付加重合体を溶融させる。この際、押出機の出口側の温度を入口側の温度より5〜100℃、好ましくは20〜90℃、さらに好ましくは30〜80℃高くしておくことが好ましい。押出機の出口側の温度を入口側の温度より高くしておくことにより、溶融した樹脂を均一に混練することができる。
前記製造方法は、次いで溶融した環状オレフィン系付加重合体をギヤポンプに通し、押出機の脈動を除去した後、金属メッシュフィルター等で濾過し、押出機に取り付けられたT型のダイから冷却ロール上にシート状に押し出し、前記冷却ロール上で押出された環状オレフィン系付加重合体フィルムのフィルム幅方向1〜50%、好ましくは2〜40%、さらに好ましくは3〜30%を押圧する。好ましくは、フィルム幅方向の両端側から均等に押圧を行ってフィルム幅方向1〜50%を押圧する。
従来の方法のように押し出されたフィルムを冷却ロールの全面で押圧すると、押し付けむらや冷却ロールの温度むらに起因する局部的な冷却むらが発生し、これらの不均一な収縮応力はフィルムが全面で押圧されているためフィルム外に逃がすことはできない。また、押し出されたフィルムの全面を冷却ロールに押し付けた場合には、フィルムの温度が急激に低下し、ReむらおよびRthむら、特にRthむらが発生しやすい。これに対し、本発明に好適な上記の押圧であれば、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの不均一な収縮応力を回避することができ、ReむらおよびRthむらの発生を良好に抑えることができる。
本発明に好適な押圧方法は特に制限されず、例えば、エアーチャンバー、バキュームノズル、静電ピニング、タッチロール等の方法を用いることができる。その際の圧力については特に制限はないが、0.001〜20kg/cm2(98Pa〜1.96MPa)が好ましく、0.01〜1kg/cm2(980Pa〜98kPa)がさらに好ましい。
前記製造方法において、前記押圧は冷却ロール上で冷却しながら行うことができる。この際、冷却はできるだけゆっくり行うことが好ましい。一般に行われている製膜法では50℃/秒以上の冷却速度で冷却されるが、前記製造方法では、冷却速度は0.2〜20℃/秒であることが適当であり、0.5〜15℃/秒であることが好ましく、1〜10℃/秒であることがさらに好ましい。この冷却速度で冷却することにより、局所的な冷却むらの発生を防ぎ、急激な収縮による収縮応力の発現を防止し、ReむらおよびRthむらの発現を抑制することができる。
上記の冷却(徐冷)は、冷却ロールのケージング内における保温と、冷却ロールの温度調整により達成される。好ましい効果が得られるのは前者である。
冷却ロールのケージング内における保温は、冷却ロールの少なくとも1本をTg−100℃〜Tg+30℃、より好ましくはTg−80℃〜Tg+10℃、さらに好ましくはTg−70℃〜Tgに温調されたケーシング内に配置することにより達成される。冷却ロール上では製膜したシートは摩擦力で拘束され自由に収縮できないため、これに起因した収縮応力によりReむらおよびRthむらが発生しやすいが、この方法を用いれば、幅方向における均一な徐冷が可能となり、冷却ロール上での温度むらを小さくすることができ、その結果、ReむらおよびRthむらを小さくすることができる。
さらに、ReむらおよびRthむらを小さくするために、以下の方法を併用することができる。
(1)押出機に取り付けられたダイからシート状に押し出された環状オレフィン系付加重合体を、一定の間隔で配置された少なくとも2〜10本、好ましくは2〜6本、さらに好ましくは3〜4本の冷却ロール(密間ロール)上にキャストする。このように複数の冷却ロールを用いて冷却温度を制御することにより、容易に冷却速度を調整することができる。また、冷却ロールを一定間隔に配置することにより冷却ロール間における温度変化を小さくすることができる。
冷却ロールどうしの間隔(隣接するロール外周の最も近接した箇所の間隔)は0.1〜15cmであることが好ましく、0.3〜10cmであることがより好ましく、0.5〜5cmであることがさらに好ましい。
(2)前記2〜10本の冷却ロールのうち、少なくとも第1の冷却ロールの温度を環状オレフィン系付加重合体のTg−40℃〜Tg(より好ましくはTg−35℃〜Tg−3℃、さらに好ましくはTg−30℃〜Tg、最も好ましくはTg−30℃〜Tg−5℃)にする。さらに第2の冷却ロールの温度を第1の冷却ロールより1〜30℃高く(好ましくは1〜20℃高く、さらに好ましくは1〜10℃高く)することが好ましい。第1の冷却ロールよりも第2の冷却ロールの温度を高めることにより環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの粘性をより高め、第2の冷却ロールとの密着性を高めることができる。これにより冷却ロール上のスリップを抑制し、搬送張力むらを抑制することができるため、ReおよびRthむらを小さくすることができる。
(3)第2の冷却ロールの搬送速度を第1の冷却ロールの搬送速度より0.1〜5%(好ましくは0.2〜4%、さらに好ましくは0.3〜3%)速くする。これにより第1の冷却ロールおよび第2冷却ロール間のスリップを抑え、搬送張力むらを低減することができるため、ReおよびRthむらを小さくすることができる。
(4)第2の冷却ロール通過後、第2の冷却ロールより1〜30℃(好ましくは1.5〜20℃、さらに好ましくは2〜10℃)低い温度の第3の冷却ロールを通過させる。これによりこの後、冷却ロールから環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを剥ぎ取る工程における冷却速度を小さくできるため、ReおよびRthむらを小さくすることができる。さらに、第3の冷却ロールの搬送速度を第2の冷却ロールの搬送速度より0.1〜5%(好ましくは0.2〜4%、さらに好ましくは0.3〜3%)遅くすることが好ましい。これにより第2の冷却ロールと第3の冷却ロール間の搬送張力むらを緩衝できるため、ReおよびRthむらを小さくできる。
前記製造方法は、上述の方法により環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを冷却速度0.2〜20℃/秒で冷却した後、さらに冷却ロールから環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを剥離する工程を有することができる。
剥離された環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムは、0.2〜10mの間隔、好ましくは0.3〜8mの間隔、さらに好ましくは0.4〜6mの間隔で配置された複数の搬送ロールを用いて搬送することができる。このような長いスパン間を冷却しながら搬送することで、搬送ロールとの摩擦に起因する搬送張力むらを抑制できる。冷却時に収縮量の左右不均一に伴う搬送張力のアンバランスが発生するが、これを緩和させるために、フィルムが自由に動いて緩衝できるだけの広いロール間隔が必要である。搬送ロールの間隔が0.2〜10mであれば、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムと搬送ロールとの摩擦が生じることなく、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムが自由に動け、張力むらによる光軸のズレを小さくすることができる。
冷却ロールから剥離した環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムは、0.1〜3℃/秒、好ましくは0.2〜2.5℃/秒、さらに好ましくは0.3〜2℃/秒で50℃まで冷却することが好ましい。0.1〜3℃/秒の範囲内で冷却すれば、急激な収縮応力による左右の張力不均一による光軸ズレの発生を防ぐことができる。このような冷却速度の制御は、ケーシング内に環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを通過させ、ケージング中に吹き込む温度を上流側より下流側の温度を下げることによっても達成でき、さらに上流側および下流側の搬送ロールの温度を調整することによっても達成できる。
前記製造方法では、製膜速度を40〜150m/分とすることが適当であり、50〜100m/分とすることが好ましく、60〜80m/分とすることがさらに好ましい。製膜速度40〜150m/分で製膜することにより、第1の冷却ロールと環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムとの間に空気を巻き込み、全面に亘る押圧を抑制することができ、その結果、ReおよびRthむらを抑制できる。
製膜幅は1.5〜5m、好ましくは1.6〜4m、さらに好ましくは1.7〜3mで行うことができる。このような広幅にすることで、冷却ロールから環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムを剥離した後の搬送工程における幅方向の収縮応力むらを抑制することができる。すなわち幅狭であると発生した張力むらを幅方向で緩衝することは難しいが、幅広とすることで幅方向に緩衝することができ、光軸むらを低減することができる。
本発明では、環状オレフィン系付加重合体の60℃95%RHでの透湿度が500g/(cm・day)以上であることが必要である。
本発明でいう透湿度とは、JIS規格JISZ0208をもとに、温度60℃、湿度95%RHの条件において測定し、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの膜厚を80μmに換算した値である。なお、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの膜厚が厚ければ透湿度は小さくなり、膜厚が薄ければ透湿度は大きくなる。そこでどのような膜厚のサンプルでも基準を80μmに設け換算する必要がある。膜厚の換算は、(80μm換算の透湿度=実測の透湿度×実測の膜厚μm/80μm)として求めた。
透湿度の測定法は、「高分子の物性II」(高分子実験講座4 共立出版)の285頁〜294頁:蒸気透過量の測定(質量法、温度計法、蒸気圧法、吸着量法)に記載の方法を適用することができ、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルム試料70mmφを60℃、95%RHで24時間調湿し、透湿試験装置(KK−709007、東洋精機(株))にて、JIS Z−0208に従って、単位面積あたりの水分量を算出(g/cm2)し、透湿度=調湿後質量−調湿前質量で求めた。
環状オレフィン系付加重合体の60℃95%RHでの透湿度は、好ましくは500g/(cm・day)以上であり、さらに好ましくは800g/(cm・day)以上である。
また、好ましい平衡含水率は25℃、80%RHにおける測定値が2.0%以下である。さらに好ましくは1.0%以下である。紫外線吸収剤やレターデーション発現剤などの添加剤に揮発性や分解性があってフィルムの質量変化や寸法変化が発生すると光学特性変化が起こる。従って80℃90%RHで48時間経時した後のフィルムの質量変化量は5%以下であることが好ましい。同様に60℃95%RHで24時間経時後の寸法変化量は5%以下であることが好ましい。また寸法変化や質量変化が少々あっても、フィルムの光弾性係数が小さいと光学特性の変化量は少なくなる。従ってフィルムの光弾性係数が30×10-13cm2/dyne(3×10-13N/m)以下であることが好ましく、15×10-13cm2/dyne(1.5×10-13N/m)以下であることがさらに好ましい。
環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの好ましい光学特性は用途の液晶セルのモードによって若干異なる。TNモードの液晶セル用途では、面内レターデーションRe(630)は15nm以下が好ましく、11nm以下が更に好ましい。膜厚方向レターデーションRth(630)は40から120nmが好ましく、60から100nmが更に好ましい。TNモードの液晶セル用途の光学補償シートは環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの上に配向層とディスコティック液晶層を形成することで得られる。
VAモードの液晶セル用途では、Re(630)は15nm以下が好ましく、11nm以下が更に好ましい。Rth(630)は120以上300nm以下が好ましく、150以上260nm以下が更に好ましい。VAモードの液晶セル用途の光学補償シートは環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの上に配向層と棒状液晶層を形成することで得られる。
OCBモードの液晶セル用途では、Re(630)は30以上70nm以下が好ましく、35以上55nm以下が更に好ましい。Rth(630)は120以上300nm以下が好ましく、150以上260nm以下が更に好ましい。OCBモードの液晶セル用途の光学補償シートは環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの上に配向層とディスコティック液晶層を形成することで得られる。
なお、前記のRe(λ)は波長λnmにおける面内レターデーション値、Rth(λ)は波長λnmにおける膜厚方向レターデーション値である。
(偏光板)
一般的に偏光板は、偏光子およびその両側に配置された2枚の透明保護膜(保護フィルム)からなる。少なくとも一方の保護膜として、本発明の光学補償シートを用いることができる。他方の保護膜は、通常のセルロースアセテートフィルムを用いてもよい。偏光子には、ヨウ素系偏光子、二色性染料を用いる染料系偏光子やポリエン系偏光子がある。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。本発明の光学補償シートを偏光板保護膜として用いる場合、光学補償シートは後述の如き表面処理を行い、しかる後に光学補償シート処理面と偏光子を接着剤を用いて貼り合わせる。使用される接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系接着剤や、ブチルアクリレート等のビニル系ラテックス、ゼラチン等が挙げられる。偏光板は偏光子およびその両面を保護する保護膜で構成されており、更に該偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成される。プロテクトフィルムおよびセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。この場合、プロテクトフィルムは、偏光板の表面を保護する目的で貼合され、偏光板を液晶板へ貼合する面の反対面側に用いられる。また、セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶板へ貼合する面側に用いられる。
(光学異方性層)
本発明の光学補償シートは、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルム上に光学異方性層を有してもよい。光学異方性層は、液晶性化合物、非液晶性化合物、無機化合物、有機/無機複合化合物等がある。なかでも液晶性化合物が好ましく使用される。液晶性化合物としては、重合性基を有する低分子化合物を配向させた後に光または熱による重合により配向を固定化するものや、液晶性高分子を加熱し配向させた後に冷却しガラス状態で配向固定化するものを使うことができる。液晶性化合物としては円盤状構造を有するもの、棒状構造を有するもの、光学的二軸性を示す構造を有するものを使うことができる。非液晶性化合物としては、ポリイミド、ポリエステル等の芳香族環を有する高分子を使うことができる。
以下に液晶性化合物による光学異方性層の形成方法を記載する。
(配向膜)
光学異方性層を形成する液晶性化合物の配向方向を規定するためには配向膜を用いることが好ましい。配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。ラビング処理は、配向膜の表面を、紙や布で一定方向に、数回こすることにより実施する。長さおよび太さが均一な繊維を均一に植毛した布を用いることが好ましい。なお、光学異方性層の液晶性分子が配向膜上で配向固定化された後は、配向膜を除去しても液晶性分子の配向状態を保つことができる。すなわち、配向膜は、液晶性分子を配向させるため光学補償シートの製造においては必須であるが、製造された光学補償シートにおいては必須ではない。配向膜を環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムと光学異方性層との間に設けるに先立って、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの表面処理を行うことが好ましい。表面処理にはコロナ放電処理、グロー放電処理あるいは火炎処理などがある。これら表面処理の詳しい方法については後述する。表面処理を行った後必要に応じてさらに下塗り層(接着層)を環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムと配向膜との間に設けてもよい。
配向膜用の有機化合物の例としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、スチレン/ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリカーボネート等のポリマーおよびシランカップリング剤等の化合物を挙げることができる。好ましいポリマーの例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよびアルキル基(炭素原子数6以上が好ましい)を有するアルキル変性ポリビニルアルコールを挙げることができる。
中でもアルキル変性のポリビニルアルコールは特に好ましく、液晶性化合物を均一に配向させる能力に優れている。これは配向膜表面のアルキル鎖と液晶のアルキル側鎖との強い相互作用のためと推察される。また、アルキル基は、炭素原子数6〜14が好ましく、更に、−S−、−(CH3 )C(CN)−または−(C25)N−CS−S−を介してポリビニルアルコールに結合していることが好ましい。上記アルキル変性ポリビニルアルコールは、未端にアルキル基を有するものであり、ケン化度80%以上、重合度200以上が好ましい。また、上記側鎖にアルキル基を有するポリビニルアルコールは、クラレ(株)製のMP103、MP203、R1130などの市販品を利用することができる。
また、LCDの配向膜として広く用いられているポリイミド膜(好ましくはフッ素原子含有ポリイミド)も有機配向膜として好ましい。これはポリアミック酸(例えば、日立化成(株)製のLQ/LXシリーズ、日産化学(株)製のSEシリーズ等)を基体面に塗布し、100〜300℃で0.5〜1時間焼成した後、ラビングすることにより得られる。
更に、本発明の環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムに適用される配向膜は、上記ポリマーに反応性基を導入することにより、あるいは上記ポリマーをイソシアネート化合物およびエポキシ化合物などの架橋剤と共に使用して、これらのポリマーを硬化させることにより得られる硬化膜であることが好ましい。
配向膜に用いられるポリマーと、光学異方性層の液晶性化合物とが、これらの層の界面を介して化学的に結合していることが好ましい。配向膜のポリマーが、ビニル部分、オキシラニル部分またはアジリジニル部分を有する基で、少なくとも一個のヒドロキシル基が置換されたポリビニルアルコールから形成されていることが好ましい。ビニル部分、オキシラニル部分またはアジリジニル部分を有する基が、エーテル結合、ウレタン結合、アセタール結合またはエステル結合を介してポリビニルアルコール誘導体のポリマー鎖に結合していることが好ましい。ビニル部分、オキシラニル部分またはアジリジニル部分を有する基が、芳香族環を持たないことが好ましい。上記ポリビニルアルコールが、特開平9−152509号公報に記載の(化22)であることが好ましい。
光学異方性層は長尺の形態で偏光子と積層される。長尺のフィルム上を搬送しながら連続的に配向膜組成物の溶液を塗布することで配向膜を形成し、その表面を連続的にラビング処理を行い、その上に液晶性化合物を含む溶液を連続的に塗布することで、長尺の光学異方性層を得ることができる。
前記長尺の光学異方性層の遅相軸方向は、フィルム面に対して実質的に平行方向である。上記のように、長尺フィルム上に形成した配向膜を搬送しながら連続的にラビング処理を行うことで液晶性化合物を配向させるときには、長手方向に対して平行方向もしくは直交方向のどちらに液晶分子を配向させるかによって適宜配向膜素材を選ぶことができる。光学異方性層の遅相軸をラビング方向と平行に(すなわち、長手方向と平行に)発現させたい場合には、ポリビニルアルコール系の配向膜などを用いることができる。また、光学異方性層の遅相軸をラビング方向と直交に(すなわち、長手方向と直交に)発現させたい場合には、特開2002−98836号公報の段落[0024]〜[0210]に記載の直交配向膜などを用いることができる。広く一般に使用されているヨウ素を用いた偏光子は、連続縦一軸延伸プロセスによって製造されるため、ロールの長手方向と平行に吸収軸がある。したがって、一般的な縦一軸延伸された長尺の偏光子と長尺の光学異方性層を、偏光子の吸収軸と光学異方性層の遅相軸が直交するようにロールトゥロールにより貼り合せる場合には、上記直交配向膜を用いるのが好ましい。
光学異方性層に用いる液晶は、ディスコティック化合物や棒状化合物が好ましく用いられる。
ディスコティック化合物については特開平7−267902号、特開平7−281028号、特開平7−306317号の各公報に詳細に記載されている。それらによると、光学異方性層はディスコティック構造単位を有する化合物からなる負の複屈折を有する層である。即ち、光学異方性層は、モノマー等の低分子量の液晶性ディスコティック化合物層、または重合性の液晶性ディスコティック化合物の重合(硬化)により得られるポリマー層である。それらのディスコティック(円盤状)化合物の例としては、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体およびJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルなどを挙げることができる。上記ディスコティック(円盤状)化合物は、一般的にこれらを分子中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基等がその直鎖として放射線状に置換された構造であり、液晶性を示し、一般的にディスコティック液晶とよばれるものが含まれる。ただし、分子自身が負の一軸性を有し、一定の配向を付与できるものであれば上記記載に限定されるものではない。また、前記公報において円盤状化合物から形成したとは、最終的にできた物が前記化合物である必要はなく、例えば前記低分子ディスコティック化合物が熱、光等で反応する基を有しており、結果的に熱、光等で反応により重合または架橋し、高分子量化し液晶性を失ったものも含まれる。さらに、ディスコティックネマティック相または一軸性の柱状相を形成し得る、円盤状化合物の少なくとも一種を含有し、かつ光学異方性を有することを特徴とする化合物を用いることが好ましい。また円盤状化合物がトリフェニレン誘導体であることが好ましい。ここで、トリフェニレン誘導体が、特開平7−306317号公報に記載の(化2)で表される化合物であることが好ましい。
液晶性を示す棒状化合物(棒状液晶性化合物)としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性化合物だけではなく、高分子液晶性化合物も用いることができる。棒状液晶性化合物を重合によって配向を固定することがより好ましい。液晶分子には活性光線や電子線、熱などによって重合や架橋反応を起こしうる部分構造を有するものが好適に用いられる。その部分構造の個数は1〜6個、好ましくは1〜3個である。重合性棒状液晶性化合物としては、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許4683327号明細書、同5622648号明細書、同5770107号明細書、国際公開WO95/22586号公報、同95/24455号公報、同97/00600号公報、同98/23580号公報、同98/52905号公報、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、および特開2001−328973号公報などに記載の化合物を用いることができる。
光学異方性層は、液晶性化合物および必要に応じて重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成できる。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法(例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。光学異方性層の厚さは、0.5〜100μmであることが好ましく、0.5〜30μmであることがさらに好ましい。
配向させた液晶性分子の配向状態の固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20〜5000mJ/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。保護層を、光学異方性層の上に設けてもよい。
上記の液晶性化合物と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶性化合物の配向性等を向上させることが出来る。これらの素材は液晶性化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないことが好ましい。
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性もしくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶性化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、液晶性分子に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
次に光学異方性層がポリマーフィルムを含有する形態について説明する。ポリマーフィルムに使用される非液晶性ポリマーとしては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、およびポリアリールエーテルケトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のポリマーが好ましく使用できる。これらのポリマーを溶媒に溶解した溶液を、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムに塗布し、溶媒を乾燥させて膜化することによって光学異方性層を作成する。この際、上記ポリマー膜と基体フィルムとを延伸して光学異方性を更に発現させて光学異方性層として用いる手法も好ましく用いることができる。また、上記非液晶性ポリマー膜を別の基材の上で作製しておき、非液晶性ポリマー膜を基材から剥離させたのちに、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムと貼合してもよい。この非液晶性ポリマー膜の厚さは50μm以下であることが好ましく、1〜20μmであることがより好ましい。
非液晶性ポリマーよりなる光学異方性層の作成については、特開2003−315554号公報に、光学異方性層(B)の呼称で詳細に記載されている。
このようにして得られた本発明の光学補償シートは、膜厚方向のレターデーションRthが下記式を満たすことが好ましい。
40nm≦Rth(630)≦300nm
さらに好ましくは80nm≦Rth(630)≦280nmである。このようなRthの範囲であると視野角の補償の範囲を広げ、視野角を変化させたときの色味変化が小さいという効果を奏する。
(偏光板の作製)
本発明の偏光板は、偏光子と2枚の保護膜(保護フィルム)とを接着剤を用いて貼りあわせることにより作成する。少なくとも一方の保護フィルムには本発明の光学補償シートを用いることが好ましい。もう一方の保護フィルムには一般的なセルローストリアセテートフィルムを用いることが出来る。以下本発明の偏光板の製造方法を順に説明する。
(1)偏光層を形成する結合剤
偏光層は、PVA(ポリビニルアルコール)中に分散した偏光色素を一方向に配向させることにより形成できる。PVAは通常、ポリ酢酸ビニルをケン化したものであり、例えば不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、オレフィン類、ビニルエーテル類のように酢酸ビニルと共重合可能な成分を含有しても構わない。また、アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等を含有する変性PVAも用いることができる。PVAのケン化度は特に限定されないが、溶解性等の観点から80〜100mol%がであることが好ましく、90〜100mol%であることが特に好ましい。またPVAの重合度は特に限定されないが、1,000〜10,000であることが好ましく、1,500〜5,000であることが特に好ましい。
(2)偏光層の染色
偏光層の染色は、ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液にPVAフィルムを浸漬させて行う。ヨウ素の含有量は0.1〜20g/l、ヨウ化カリウムの含有量は1〜200g/lであることが適当であり、ヨウ素とヨウ化カリウムの質量比は1〜200であることが好ましい。染色時間は10〜5,000秒であることが好ましく、染色液の温度は5〜60℃であることが好ましい。染色方法は浸漬だけでなく、ヨウ素−染料溶液の塗布又は噴霧等の任意の手段を用いることができる。染色工程は、延伸工程の前および後のいずれでもよいが、適度に膜が膨潤され延伸が容易になることから、延伸工程前に液相で染色することが特に好ましい。
本発明の偏光板では、上記ヨウ素以外の色素を用いることもできる。ヨウ素以外の好ましい染料としては、例えば、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素、アントラキノン系色素等の色素系化合物などが挙げられる。
(3)偏光層の硬膜化
延伸後のPVAの配向構造を固定するために、PVAを架橋することが好ましい。架橋剤としては、例えば、米国再発行特許第232897号に記載されたものが使用できるが、ホウ酸、ホウ砂が実用的に好ましく用いられる。また、亜鉛、コバルト、ジルコニウム、鉄、ニッケル、マンガン等の金属塩も併せて用いることができる。このような硬膜化は、ホウ砂、ホウ酸の水溶液に染料を含浸させたPVAを浸漬させることにより達成できる。ホウ砂、ホウ酸の含有量は0.1〜10モル/lであることが好ましく、0.2〜5モル/lであることがより好ましく、0.2〜2モル/lであることがさらに好ましい。硬膜化の液温度は10〜40℃であり、より好ましくは15〜35℃である。浸漬時間は10秒〜10分であり、より好ましくは20秒〜5分である。この硬膜液の中にはヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等のヨウ化物塩を入れておくことも好ましい。ヨウ化物塩の濃度は0.1〜10モル/lであることが好ましく、0.2〜5モル/lであることがより好ましく、さらに好ましくは0.2〜2モル/lである。なお、硬膜化は、延伸前、延伸中および延伸後のいずれの工程において行ってもよい。
(4)偏光層の延伸
延伸に先立ち、PVAフィルムを膨潤させる。膨潤度は1.2〜2.0倍(膨潤前と膨潤後の質量比)である。この後、ガイドロール等を介して連続搬送しつつ、水系媒体浴内や二色性物質溶解の染色浴内で15〜50℃、好ましくは17〜40℃の浴温で延伸する。延伸は2対のニップロールで把持し、後段のニップロールの搬送速度を前段のそれより大きくすることで達成できる。延伸倍率は、延伸後/初期状態の長さ比(以下同じ)に基づくが前記作用効果の点より好ましい延伸倍率は1.2〜3.5倍、好ましくは1.5〜3.0倍である。この後、50〜90℃で乾燥させて偏光子を得る。
(環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの表面処理)
本発明では、偏光子と環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムとの接着性を改良するため接着剤を塗布する前に、環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムの表面(光学異方性層塗布面の反対側)を表面処理することが好ましい。表面処理については、接着性を改善できる限りいなかる方法を利用してもよいが、好ましい表面処理としては、例えばグロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理および火炎処理が挙げられる。ここでいうグロー放電処理とは、低圧ガス下でおこる、いわゆる低温プラズマのことである。本発明では大気圧下でのプラズマ処理も好ましい。その他、グロー放電処理の詳細については、米国特許第3462335号、米国特許第3761299号、米国特許第4072769号および英国特許第891469号明細書に記載されている。放電雰囲気ガス組成を放電開始後にポリエステル支持体自身が放電処理を受けることにより容器内に発生する気体種のみにした特表昭59−556430号公報に記載された方法も用いられる。また真空グロー放電処理する際に、フイルムの表面温度を80℃以上180℃以下にして放電処理を行う特公昭60−16614号公報に記載された方法も適用できる。
グロー放電処理時の真空度は0.5〜3000Paが好ましく、より好ましくは2〜300Paである。また、電圧は500〜5000Vの間が好ましく、より好ましくは500〜3000Vである。使用する放電周波数は、直流から数千MHz、より好ましくは50Hz〜20MHz、さらに好ましくは1KHz〜1MHzである。放電処理強度は、0.01KV・A・分/m2〜5KV・A・分/m2が好ましく、より好ましくは0.15KV・A・分/m2〜1KV・A・分/m2である。
本発明では、表面処理として紫外線照射法を行うことも好ましい。例えば、特公昭43−2603号、特公昭43−2604号、特公昭45−3828号の各公報に記載の処理方法によって行うことができる。水銀灯は石英管からなる高圧水銀灯で、紫外線の波長が180〜380nmの間であるものが好ましい。紫外線照射の方法については、光源はフイルムの表面温度が150℃前後にまで上昇することが支持体の性能上問題なければ、主波長が365nmの高圧水銀灯ランプを使用することができる。低温処理が必要とされる場合には主波長が254nmの低圧水銀灯が好ましい。またオゾンレスタイプの高圧水銀ランプ、および低圧水銀ランプを使用する事も可能である。処理光量に関しては処理光量が多いほど環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムと偏光子との接着力は向上するが、光量の増加に伴い該フイルムが着色し、また脆くなるという問題が発生する。従って、365nmを主波長とする高圧水銀ランプで、照射光量20〜10000(mJ/cm2)がよく、より好ましくは50〜2000(mJ/cm2)である。254nmを主波長とする低圧水銀ランプの場合には、照射光量100〜10000(mJ/cm2)がよく、より好ましくは300〜1500(mJ/cm2)である。
さらに、本発明では表面処理としてコロナ放電処理を行うことも好ましい。例えば、特公昭39−12838号、特開昭47−19824号、特開昭48−28067号、特開昭52−42114号の各公報に記載等の処理方法によって行うことができる。コロナ放電処理装置は、Pillar社製ソリッドステートコロナ処理機、LEPEL型表面処理機、VETAPHON型処理機等を用いることができる。処理は空気中での常圧にて行うことができる。処理時の放電周波数は、5〜40KV、より好ましくは10〜30KVであり、波形は交流正弦波が好ましい。電極と誘電体ロールのギャップ透明ランスは0.1〜10mm、より好ましくは1.0〜2.0mmである。放電は、放電帯域に設けられた誘電サポートローラーの上方で処理し、処理量は、0.3〜0.4KV・A・分/m2、より好ましくは0.34〜0.38KV・A・分/m2である。
本発明では、表面処理として火炎処理を行うことも好ましい。用いるガスは天然ガス、液化プロパンガス、都市ガスのいずれでもかまわないが、空気との混合比が重要である。 なぜなら、火炎処理による表面処理の効果は活性な酸素を含むプラズマによってもたらされると考えられるからであり、火炎の重要な性質であるプラズマの活性(温度)と酸素がどれだけ多くあるかがポイントである。このポイントの支配因子はガス/酸素比であり、過不足なく反応する場合にエネルギー密度が最も高くなりプラズマの活性が高くなる。具体的には、天然ガス/空気の好ましい混合比は容積比で1/6〜1/10、好ましくは1/7〜1/9である。また、液化プロパンガス/空気の場合は1/14〜1/22、好ましくは1/16〜1/19、都市ガス/空気の場合は1/2〜1/8、好ましくは1/3〜1/7である。また、火炎処理量は1〜50kcal/m2、より好ましくは3〜20kcal/m2の範囲で行うとよい。またバーナーの内炎の先端とフイルムの距離は3〜7cm、より好ましくは4〜6cmにするとよい。バーナーのノズル形状は、フリンバーナー社(米国)のリボン式、ワイズ社(米国)の多穴式、エアロジェン(英国)のリボン式、春日電機(日本)の千鳥型多穴式、小池酸素(日本)の千鳥型多穴式が好ましい。火炎処理にフイルムを支えるバックアップロールは中空型ロールであり、冷却水を通して水冷し、常に20〜50℃の一定温度で処理するのがよい。
表面処理の程度については、表面処理の種類、環状オレフィン系付加重合体の種類によって好ましい範囲も異なるが、表面処理の結果、表面処理を施されたフイルムの表面の純水との接触角が、50°未満となるのが好ましい。前記接触角は、25°以上45°未満であるのがより好ましい。フイルム表面の純水との接触角が上記範囲にあると、環状オレフィン系付加重合体の基体フイルムと偏光子との接着強度が良好となる。
(3)接着剤
本発明では、偏光子と、表面処理された環状オレフィン系付加重合体の基体フィルムとを貼合する際には、水溶性ポリマーを含有する接着剤を用いることが好ましい。
前記接着剤に好ましく使用される水溶性ポリマーとしては、N−ビニルピロリドン、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、ビニルアルコール、メチルビニルエーテル、酢酸ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド,ジアセトンアクリルアミド、ビニルイミダゾールなどエチレン性不飽和モノマーを構成要素として有する単独重合体もしくは共重合体、またポリオキシエチレン、ボリオキシプロピレン、ポリ−2−メチルオキサゾリン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースゼラチン、などが挙げられる。本発明では、この中でもPVAおよびゼラチンが好ましい。
接着剤にPVAを用いる場合の好ましいPVA特性は、前述の偏光子に用いるPVAの好ましい特性と同様である。本発明では、さらに架橋剤を併用することが好ましい。PVAを接着剤に使用する場合に好ましく併用される架橋剤は、ホウ酸、多価アルデヒド、多官能イソシナネート化合物、多官能エポキシ化合物等が挙げられるが、本発明ではホウ酸が特に好ましい。
接着剤にゼラチンを用いる場合、いわゆる石灰処理ゼラチン、酸処理ゼラチン、酵素処理ゼラチン、ゼラチン誘導体および変性ゼラチン等を用いることができる。これらのゼラチンのうち、好ましく用いられるのは石灰処理ゼラチン、酸処理ラチンである。接着剤にゼラチンを用いる場合に、好ましく併用される架橋剤としては、活性ハロゲン化合物(2,4−ジクロル−6−ヒドロキシ−1,3,5−トリアジンおよびそのナトリウム塩など)および活性ビニル化合物(1,3−ビスビニルスルホニル−2−プロパノール、1,2−ビスビニルスルホニルアセトアミド)エタン、ビス(ビニルスルホニルメチル)エーテルあるいはビニルスルホニル基を側鎖に有するビニル系ポリマーなど)、N−カルバモイルピリジニウム塩類((1−モルホリノカルボニル−3−ピリジニオ)メタンスルホナートなど)やハロアミジニウム塩類(1−(1−クロロ−1−ピリジノメチレン)ピロリジニウム2−ナフタレンスルホナートなど)等が挙げられる。本発明では、活性ハロゲン化合物および活性ビニル化合物が特に好ましく使用される。
上述の架橋剤を併用する場合の架橋剤の好ましい添加量は、接着剤中の水溶性ポリマーに対し、0.1質量%以上、40質量%未満であり、さらに好ましくは、0.5質量%以上、30質量%未満である。保護フイルムもしくは偏光子の少なくとも一方の表面に接着剤を塗布して、接着剤層を形成して、貼合するのが好ましく、保護フイルムの表面処理面に接着剤を塗布して、接着剤層を形成し、偏光子の表面に貼合するのが好ましい。接着剤層厚みは、乾燥後に0.01〜5μmが好ましく、0.05〜3μmが特に好ましい。
(反射防止層)
偏光板の、液晶セルと反対側に配置される保護フィルムには反射防止層などの機能性膜を設けることが好ましい。特に、本発明では保護フィルム上に少なくとも光散乱層と低屈折率層がこの順で積層した反射防止層または保護フィルム上に中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層した反射防止層が好適に用いられる。以下にそれらの好ましい例を記載する。
保護フィルム上に光散乱層と低屈折率層を設けた反射防止層の好ましい例について述べる。
本発明に好適な光散乱層にはマット粒子が分散しており、光散乱層のマット粒子以外の部分の素材の屈折率は1.50〜2.00の範囲にあることが好ましく、低屈折率層の屈折率は1.35〜1.49の範囲にあることが好ましい。本発明においては光散乱層は、防眩性とハードコート性を兼ね備えており、1層でもよいし、複数層、例えば2層〜4層で構成されていてもよい。
反射防止層は、その表面凹凸形状として、中心線平均粗さRaが0.08〜0.40μm、10点平均粗さRzがRaの10倍以下、平均山谷距離Smが1〜100μm、凹凸最深部からの凸部高さの標準偏差が0.5μm以下、中心線を基準とした平均山谷距離Smの標準偏差が20μm以下、傾斜角0〜5度の面が10%以上となるように設計することで、十分な防眩性と目視での均一なマット感が達成され、好ましい。
また、C光源下での反射光の色味がa値−2〜2、b値−3〜3、380nm〜780nmの範囲内での反射率の最小値と最大値の比0.5〜0.99であることで、反射光の色味がニュートラルとなり、好ましい。またC光源下での透過光のb値が0〜3とすることで、表示装置に適用した際の白表示の黄色味が低減され、好ましい。
また、面光源上と反射防止層の間に120μm×40μmの格子を挿入してフィルム上で輝度分布を測定した際の輝度分布の標準偏差が20以下であると、高精細パネルに本発明のシートを適用したときのギラツキが低減され、好ましい。
本発明の反射防止層は、その光学特性として、鏡面反射率2.5%以下、透過率90%以上、60度光沢度70%以下とすることで、外光の反射を抑制でき、視認性が向上するため好ましい。特に鏡面反射率は1%以下がより好ましく、0.5%以下であることが最も好ましい。ヘイズ20%〜50%、内部ヘイズ/全ヘイズ値(比)が0.3〜1、光散乱層までのヘイズ値から低屈折率層を形成後のヘイズ値の低下が15%以内、くし幅0.5mmにおける透過像鮮明度20%〜50%、垂直透過光/垂直から2度傾斜方向の透過率比が1.5〜5.0とすることで、高精細LCDパネル上でのギラツキ防止、文字等のボケの低減が達成され、好ましい。
(低屈折率層)
本発明の反射防止層における低屈折率層の屈折率は、好ましくは、1.20〜1.49であり、より好ましくは1.30〜1.44の範囲にある。さらに、低屈折率層は下記数式(IX)を満たすことが低反射率化の点で好ましい。
数式(IX):(mλ/4)×0.7<n1d1<(mλ/4)×1.3
式中、mは正の奇数であり、n1は低屈折率層の屈折率であり、そして、d1は低屈折率層の膜厚(nm)である。また、λは波長であり、500〜550nmの範囲の値である。
本発明に好適な低屈折率層を形成する素材について以下に説明する。
本発明に好適な低屈折率層には、低屈折率バインダーとして、含フッ素ポリマーを含む。フッ素ポリマーとしては動摩擦係数0.03〜0.20、水に対する接触角90〜120°、純水の滑落角が70°以下の熱または電離放射線により架橋する含フッ素ポリマーが好ましい。本発明の反射防止層を画像表示装置に装着した時、市販の接着テープとの剥離力が低いほどシールやメモを貼り付けた後に剥がれ易くなり好ましく、500gf以下が好ましく、300gf以下がより好ましく、100gf以下が最も好ましい。また、微小硬度計で測定した表面硬度が高いほど、傷がつき難く、0.3GPa以上が好ましく、0.5GPa以上がより好ましい。
低屈折率層に用いられる含フッ素ポリマーとしてはパーフルオロアルキル基含有シラン化合物(例えば(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)トリエトキシシラン)の加水分解、脱水縮合物の他、含フッ素モノマー単位と架橋反応性付与のための構成単位を構成成分とする含フッ素共重合体が挙げられる。
含フッ素モノマーの具体例としては、例えばフルオロオレフィン類(例えばフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、パーフルオロオクチルエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール等)、(メタ)アクリル酸の部分または完全フッ素化アルキルエステル誘導体類(例えばビスコート6FM(大阪有機化学製)やM−2020(ダイキン製)等)、完全または部分フッ素化ビニルエーテル類等が挙げられるが、好ましくはパーフルオロオレフィン類であり、屈折率、溶解性、透明性、入手性等の観点から特に好ましくはヘキサフルオロプロピレンである。
架橋反応性付与のための構成単位としてはグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテルのように分子内にあらかじめ自己架橋性官能基を有するモノマーの重合によって得られる構成単位、カルボキシル基やヒドロキシ基、アミノ基、スルホ基等を有するモノマー(例えば(メタ)アクリル酸、メチロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アリルアクリレート、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、マレイン酸、クロトン酸等)の重合によって得られる構成単位、これらの構成単位に高分子反応によって(メタ)アクリルロイル基等の架橋反応性基を導入した構成単位(例えばヒドロキシ基に対してアクリル酸クロリドを作用させる等の手法で導入できる)が挙げられる。
また上記含フッ素モノマー単位、架橋反応性付与のための構成単位以外に溶剤への溶解性、皮膜の透明性等の観点から適宜フッ素原子を含有しないモノマーを共重合することもできる。併用可能なモノマー単位には特に限定はなく、例えばオレフィン類(エチレン、プロピレン、イソプレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等)、アクリル酸エステル類(アクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸2−エチルヘキシル)、メタクリル酸エステル類(メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、エチレングリコールジメタクリレート等)、スチレン誘導体(スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等)、ビニルエーテル類(メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等)、ビニルエステル類(酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、桂皮酸ビニル等)、アクリルアミド類(N−tert−ブチルアクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド等)、メタクリルアミド類、アクリロ二トリル誘導体等を挙げることができる。
上記のポリマーに対しては特開平10−25388号および特開平10−147739号各公報に記載のごとく適宜硬化剤を併用しても良い。
(光散乱層)
光散乱層は、表面散乱および/または内部散乱による光拡散性と、フィルムの耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で形成される。従って、ハードコート性を付与するためのバインダー、光拡散性を付与するためのマット粒子、および必要に応じて高屈折率化、架橋収縮防止、高強度化のための無機フィラーを含んで形成される。
光散乱層の膜厚は、ハードコート性を付与する観点並びにカールの発生および脆性の悪化の抑制の観点から、1〜10μmが好ましく、1.2〜6μmがより好ましい。
光散乱層のバインダーとしては、飽和炭化水素鎖またはポリエーテル鎖を主鎖として有するポリマーであることが好ましく、飽和炭化水素鎖を主鎖として有するポリマーであることがさらに好ましい。また、バインダーポリマーは架橋構造を有することが好ましい。飽和炭化水素鎖を主鎖として有するバインダーポリマーとしては、エチレン性不飽和モノマーの重合体が好ましい。飽和炭化水素鎖を主鎖として有し、かつ架橋構造を有するバインダーポリマーとしては、二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーの(共)重合体が好ましい。バインダーポリマーを高屈折率にするには、このモノマーの構造中に芳香族環や、フッ素以外のハロゲン原子、硫黄原子、リン原子、および窒素原子から選ばれた少なくとも1種の原子を含むものを選択することもできる。
二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーとしては、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル(例、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,2,3−シクロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート)、上記のエチレンオキサイド変性体、ビニルベンゼンおよびその誘導体(例、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノン)、ビニルスルホン(例、ジビニルスルホン)、アクリルアミド(例、メチレンビスアクリルアミド)およびメタクリルアミドが挙げられる。上記モノマーは2種以上併用してもよい。
高屈折率モノマーの具体例としては、ビス(4−メタクリロイルチオフェニル)スルフィド、ビニルナフタレン、ビニルフェニルスルフィド、4−メタクリロキシフェニル−4'−メトキシフェニルチオエーテル等が挙げられる。これらのモノマーも2種以上併用してもよい。
これらのエチレン性不飽和基を有するモノマーの重合は、光ラジカル開始剤あるいは熱ラジカル開始剤の存在下、電離放射線の照射または加熱により行うことができる。
従って、エチレン性不飽和基を有するモノマー、光ラジカル開始剤あるいは熱ラジカル開始剤、マット粒子および無機フィラーを含有する塗液を調製し、該塗液を支持体上に塗布後電離放射線または熱による重合反応により硬化して光散乱層を形成することができる。これらの光ラジカル開始剤等は公知のものを使用することができる。
ポリエーテルを主鎖として有するポリマーは、多官能エポキシ化合物の開環重合体が好ましい。多官能エポキシ化合物の開環重合は、光酸発生剤あるいは熱酸発生剤の存在下、電離放射線の照射または加熱により行うことができる。
従って、多官能エポキシ化合物、光酸発生剤あるいは熱酸発生剤、マット粒子および無機フィラーを含有する塗液を調製し、該塗液を透明支持体上に塗布後電離放射線または熱による重合反応により硬化して反射防止膜を形成することができる。
二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーの代わりにまたはそれに加えて、架橋性官能基を有するモノマーを用いてポリマー中に架橋性官能基を導入し、この架橋性官能基の反応により、架橋構造をバインダーポリマーに導入してもよい。
架橋性官能基の例には、イソシアナート基、エポキシ基、アジリジン基、オキサゾリン基、アルデヒド基、カルボニル基、ヒドラジン基、カルボキシル基、メチロール基および活性メチレン基が含まれる。ビニルスルホン酸、酸無水物、シアノアクリレート誘導体、メラミン、エーテル化メチロール、エステルおよびウレタン、テトラメトキシシランのような金属アルコキシドも、架橋構造を導入するためのモノマーとして利用できる。ブロックイソシアナート基のように、分解反応の結果として架橋性を示す官能基を用いてもよい。すなわち、本発明において架橋性官能基は、すぐには反応を示すものではなくとも、分解した結果反応性を示すものであってもよい。
これら架橋性官能基を有するバインダーポリマーは塗布後、加熱することによって架橋構造を形成することができる。
光散乱層には、防眩性付与の目的で、フィラー粒子より大きく、平均粒径が1〜10μm、好ましくは1.5〜7.0μmのマット粒子、例えば無機化合物の粒子または樹脂粒子が含有される。
上記マット粒子の具体例としては、例えばシリカ粒子、TiO2粒子等の無機化合物の粒子;アクリル粒子、架橋アクリル粒子、ポリスチレン粒子、架橋スチレン粒子、メラミン樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子等の樹脂粒子が好ましく挙げられる。なかでも架橋スチレン粒子、架橋アクリル粒子、架橋アクリルスチレン粒子、シリカ粒子が好ましい。マット粒子の形状は、球状あるいは不定形のいずれも使用できる。
また、粒子径の異なる2種以上のマット粒子を併用して用いてもよい。より大きな粒子径のマット粒子で防眩性を付与し、より小さな粒子径のマット粒子で別の光学特性を付与することが可能である。
さらに、上記マット粒子の粒子径分布としては単分散であることが最も好ましく、各粒子の粒子径は、それぞれ同一に近ければ近いほど良い。例えば平均粒子径よりも20%以上粒子径が大きな粒子を粗大粒子と規定した場合には、この粗大粒子の割合は全粒子数の1%以下であることが好ましく、より好ましくは0.1%以下であり、さらに好ましくは0.01%以下である。このような粒子径分布を持つマット粒子は通常の合成反応後に、分級によって得られ、分級の回数を上げることやその程度を強くすることにより、より好ましい分布のマット剤を得ることができる。
上記マット粒子は、形成された光散乱層のマット粒子量が好ましくは10〜1000mg/m2、より好ましくは100〜700mg/m2となるように光散乱層に含有される。
マット粒子の粒度分布はコールターカウンター法により測定し、測定された分布を粒子数分布に換算する。
光散乱層には、層の屈折率を高めるために、上記のマット粒子に加えて、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物からなり、平均粒径が0.2μm以下、好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.06μm以下である無機フィラーが含有されることが好ましい。
また逆に、マット粒子との屈折率差を大きくするために、高屈折率マット粒子を用いた光散乱層では層の屈折率を低目に保つためにケイ素の酸化物を用いることも好ましい。好ましい粒径は前述の無機フィラーと同じである。
光散乱層に用いられる無機フィラーの具体例としては、TiO2、ZrO2、Al23、In23、ZnO、SnO2、Sb23、ITOとSiO2等が挙げられる。TiO2およびZrO2が高屈折率化の点で特に好ましい。該無機フィラーは表面をシランカップリング処理またはチタンカップリング処理されることも好ましく、フィラー表面にバインダー種と反応できる官能基を有する表面処理剤が好ましく用いられる。
これらの無機フィラーの添加量は、光散乱層の全質量の10〜90質量%であることが好ましく、より好ましくは20〜80質量%であり、特に好ましくは30〜75質量%である。
なお、このようなフィラーは、粒径が光の波長よりも十分小さいために散乱が生じず、バインダーポリマーに該フィラーが分散した分散体は光学的に均一な物質として振舞う。
光散乱層のバインダーおよび無機フィラーの混合物のバルクの屈折率は、1.48〜2.00であることが好ましく、より好ましくは1.50〜1.80である。屈折率を上記範囲とするには、バインダーおよび無機フィラーの種類および量割合を適宜選択すればよい。どのように選択するかは、予め実験的に容易に知ることができる。
光散乱層は、特に塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状均一性を確保するために、フッ素系、シリコーン系の何れかの界面活性剤、あるいはその両者を塗布組成物中に含有する。特にフッ素系の界面活性剤は、より少ない添加量において、本発明の反射防止層の塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状故障を改良する効果が現れるため、好ましく用いられる。面状均一性を高めつつ、高速塗布適性を持たせることにより生産性を高めることが目的である。
次に中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層がこの順で積層した反射防止層について述べる。
基体上に少なくとも中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層(最外層)の順序の層構成から成る反射防止膜は、以下の関係を満足する屈折率を有する様に設計される。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明支持体の屈折率>低屈折率層の屈折率
また、透明支持体と中屈折率層の間に、ハードコート層を設けてもよい。更には、中屈折率ハードコート層、高屈折率層および低屈折率層からなってもよい(例えば、特開平8−122504号公報、同8−110401号公報、同10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等参照)。また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層としたもの(例、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報等)等が挙げられる。
反射防止層のヘイズは、5%以下あることが好ましく、3%以下がさらに好ましい。また膜の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
(高屈折率層および中屈折率層)
反射防止層の高い屈折率を有する層は、平均粒径100nm以下の高屈折率の無機化合物超微粒子およびマトリックスバインダーを少なくとも含有する硬化性膜から成る。
高屈折率の無機化合物微粒子としては、屈折率1.65以上の無機化合物が挙げられ、好ましくは屈折率1.9以上のものが挙げられる。例えば、Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等の酸化物、これらの金属原子を含む複合酸化物等が挙げられる。
このような超微粒子とするには、粒子表面が表面処理剤で処理されること(例えば、シランカップリング剤等:特開平11−295503号公報、同11−153703号公報、特開2000−9908、アニオン性化合物或は有機金属カップリング剤:特開2001−310432号公報等)、高屈折率粒子をコアとしたコアシェル構造とすること(:特開2001−1661042001−310432号公報等)、特定の分散剤併用(例、特開平11−153703号公報、米国特許第6210858号明細書、特開2002−2776069号公報等)等挙げられる。
マトリックスを形成する材料としては、従来公知の熱可塑性樹脂、硬化性樹脂皮膜等が挙げられる。
更に、ラジカル重合性および/またはカチオン重合性の重合性基を少なくとも2個有する多官能性化合物含有組成物と、加水分解性基を有する有機金属化合物およびその部分縮合体を含有する組成物とから選ばれる少なくとも1種の組成物が好ましい。例えば、特開2000−47004号公報、同2001−315242号公報、同2001−31871号公報、同2001−296401号公報等に記載の組成物が挙げられる。
また、金属アルコキドの加水分解縮合物から得られるコロイド状金属酸化物と金属アルコキシド組成物から得られる硬化性膜も好ましい。例えば、特開2001−293818号公報等に記載されている。
高屈折率層の屈折率は、−般に1.70〜2.20である。高屈折率層の厚さは、5nm〜10μmであることが好ましく、10nm〜1μmであることがさらに好ましい。
中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.50〜1.70であることが好ましい。また、厚さは5nm〜10mμであることが好ましく、10nm〜1μmであることがさらに好ましい。
(低屈折率層)
低屈折率層は、高屈折率層の上に順次積層して成る。低屈折率層の屈折率は1.20〜1.55である。好ましくは1.30〜1.50である。
耐擦傷性、防汚性を有する最外層として構築することが好ましい。耐擦傷性を大きく向上させる手段として表面への滑り性付与が有効で、従来公知のシリコーンの導入、フッ素の導入等から成る薄膜層の手段を適用できる。
含フッ素化合物の屈折率は1.35〜1.50であることが好ましい。より好ましくは1.36〜1.47である。また、含フッ素化合物はフッ素原子を35〜80質量%の範囲で含む架橋性若しくは重合性の官能基を含む化合物が好ましい。
例えば、特開平9−222503号公報明細書段落番号[0018]〜[0026]、同11−38202号公報明細書段落番号[0019]〜[0030]、特開2001−40284号公報明細書段落番号[0027]〜[0028]、特開2000−284102号公報等に記載の化合物が挙げられる。
シリコーン化合物としてはポリシロキサン構造を有する化合物であり、高分子鎖中に硬化性官能基あるいは重合性官能基を含有して、膜中で橋かけ構造を有するものが好ましい。例えば、反応性シリコーン(例、サイラプレーン(チッソ(株)製等)、両末端にシラノール基含有のポリシロキサン(特開平11−258403号公報等)等が挙げられる。
架橋または重合性基を有する含フッ素および/またはシロキサンのポリマーの架橋または重合反応は、重合開始剤、増感剤等を含有する最外層を形成するための塗布組成物を塗布と同時または塗布後に光照射や加熱することにより実施することが好ましい。
また、シランカップリング剤等の有機金属化合物と特定のフッ素含有炭化水素基含有のシランカップリング剤とを触媒共存下に縮合反応で硬化するゾルゲル硬化膜も好ましい。
例えば、ポリフルオロアルキル基含有シラン化合物またはその部分加水分解縮合物(特開昭58−142958号公報、同58−147483号公報、同58−147484号公報、特開平9−157582号公報、同11−106704号公報記載等記載の化合物)、フッ素含有長鎖基であるポリ「パーフルオロアルキルエーテル」基を含有するシリル化合物(特開2000−117902号公報、同2001−48590号公報、同2002−53804号公報記載の化合物等)等が挙げられる。
低屈折率層は、上記以外の添加剤として充填剤(例えば、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム,フッ化カルシウム,フッ化バリウム)等の一次粒子平均径が1〜150nmの低屈折率無機化合物、特開平11−3820号公報の段落番号[0020]〜[0038]に記載の有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤、界面活性剤等を含有することができる。
低屈折率層が最外層の下層に位置する場合、低屈折率層は気相法(真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等)により形成されても良い。安価に製造できる点で、塗布法が好ましい。
低屈折率層の膜厚は、30〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることがさらに好ましく、60〜120nmであることが最も好ましい。
(反射防止層の他の層)
さらに、ハードコート層、前方散乱層、プライマー層、帯電防止層、下塗り層や保護層等を設けてもよい。
(ハードコート層)
ハードコート層は、反射防止層を設けた保護フィルムに物理強度を付与するために、保護フィルムの表面に設ける。特に、保護フィルムと前記高屈折率層の間に設けることが好ましい。ハードコート層は、光および/または熱の硬化性化合物の架橋反応、または、重合反応により形成されることが好ましい。硬化性官能基としては、光重合性官能基が好ましく、また加水分解性官能基含有の有機金属化合物は有機アルコキシシリル化合物が好ましい。
これらの化合物の具体例としては、高屈折率層で例示したと同様のものが挙げられる。ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、国際公開第00/46617号パンフレット等記載のものが挙げられる。
高屈折率層はハードコート層を兼ねることができる。このような場合、高屈折率層で記載した手法を用いて微粒子を微細に分散してハードコート層に含有させて形成することが好ましい。
ハードコート層は、平均粒径0.2〜10μmの粒子を含有させて防眩機能(アンチグレア機能)を付与した防眩層を兼ねることもできる。
ハードコート層の膜厚は用途により適切に設計することができる。ハードコート層の膜厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜7μmである。
ハードコート層の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。また、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
(帯電防止層)
帯電防止層を設ける場合には体積抵抗率が10-8(Ωcm-3)以下の導電性を付与することが好ましい。吸湿性物質や水溶性無機塩、ある種の界面活性剤、カチオンポリマー、アニオンポリマー、コロイダルシリカ等の使用により10-8(Ωcm-3)の体積抵抗率の付与は可能であるが、温湿度依存性が大きく、低湿では十分な導電性を確保できない問題がある。そのため、導電性層素材としては金属酸化物が好ましい。金属酸化物には着色しているものがあるが、これらの金属酸化物を導電性層素材として用いるとフィルム全体が着色してしまい好ましくない。着色のない金属酸化物を形成する金属としてZn、Ti、Al、In、Si、Mg、Ba、Mo、W、またはVをあげることができ、これを主成分とした金属酸化物を用いることが好ましい。具体的な例としては、ZnO、TiO2、SnO2、Al23、In23、SiO2、MgO、BaO、MoO3、V25等、あるいはこれらの複合酸化物がよく、特にZnO、TiO2、およびSnO2が好ましい。異種原子を含む例としては、例えばZnOに対してはAl、In等の添加物、SnO2に対してはSb、Nb、ハロゲン元素等の添加、またTiO2に対してはNb、TA等の添加が効果的である。更にまた、特公昭59−6235号公報に記載の如く、他の結晶性金属粒子あるいは繊維状物(例えば酸化チタン)に上記の金属酸化物を付着させた素材を使用しても良い。尚、体積抵抗値と表面抵抗値は別の物性値であり単純に比較することはできないが、体積抵抗値で10-8(Ωcm-3)以下の導電性を確保するためには、該導電層が概ね10-10(Ω/□)以下の表面抵抗値を有していればよく更に好ましくは10-8(Ω/□)である。導電層の表面抵抗値は帯電防止層を最表層としたときの値として測定されることが必要であり、本特許に記載の積層フィルムを形成する途中の段階で測定することができる。
(液晶表示装置)
本発明の光学補償シートまたは光学補償シートを用いた偏光板は、様々な表示モードの液晶セル、液晶表示装置に用いることができる。TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically 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。このうち特に、TNモード、OCBモードおよびVAモードに好ましく用いることができる。
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置である。OCBモードの液晶セルは、米国特許第4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。
VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech. Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)および(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
VAモードの液晶表示装置は、液晶セルおよびその両側に配置された二枚の偏光板からなる。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。本発明の液晶表示装置の一つの態様では、本発明の光学補償シートは、液晶セルと一方の偏光板との間に、一枚配置するか、あるいは液晶セルと双方の偏光板との間に二枚配置する。
(TN型液晶表示装置)
本発明の光学補償シートを、TNモードの液晶セルを有するTN型液晶表示装置の光学補償シートの支持体として用いてもよい。TNモードの液晶セルとTN型液晶表示装置については、古くから良く知られている。例えば、特開平3−9325号、特開平6−148429号、特開平8−50206号、特開平9−26572号の各公報に記載がある。また、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.143や、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.1068)に記載がある。
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は下記例に限定されない。
尚、本実施例において、「部」とは「質量部」を示すものである。
[測定法]
以下、フィルムの諸特性は以下の方法で測定して実施した。
(レターデーション)
KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)において波長630nmの光をフィルム法線方向に入射させて測定する。
<環状ポリオレフィン系付加重合体P−1の合成>
精製トルエン100質量部とノルボルネンカルボン酸メチルエステル100質量部を反応釜に投入した。次いでトルエン中に溶解したエチルヘキサノエート−Ni25mmol%(対モノマー質量)、トリ(ペンタフルオロフェニル)ボロン0.225mol%(対モノマー質量)及びトルエンに溶解したトリエチルアルミニウム0.25mol%(対モノマー質量)を反応釜に投入した。室温で攪拌しながら18時間反応させた。反応終了後過剰のエタノール中に反応混合物を投入し、重合物沈殿を生成させた。沈殿を精製し得られた重合体(P−1)を真空乾燥で65℃24時間乾燥した。当該重合体(P−1)について、GPC法(溶媒:テトラヒドロフラン)により、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を測定したところ、数平均分子量(Mn)は100000、重量平均分子量(Mw)は340000、分子量分布(Mw/Mn)は3.4であった。
<環状オレフィン系開環重合体RP−1の合成>
8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12・5.17・10]−3−ドデセン(特定単量体)250部と、1−ヘキセン(分子量調節剤)25部と、トルエン(開環重合反応用溶媒)730部とを窒素置換した反応容器に仕込み、この溶液を60℃に加熱した。次いで、反応容器内の溶液に、重合触媒としてトリエチルアルミニウム(1.5モル/1)のトルエン溶液0.61部と、t−ブタノールおよびメタノールで変性した六塩化タングステン(t−ブタノール:メタノール:タングステン=0.35モル:0.3モル:1モル)のトルエン溶液(濃度0.05モル/1)3.7部とを添加し、この系を80℃で3時間加熱攪拌することにより開環重合反応させて開環重合体溶液を得た。この重合反応における重合転化率は97%であった。得られた開環重合体について、開環重合体溶液4,000部をオートクレーブに仕込み、この開環重合体溶液に、RuHCl(CO)[P(C6H5330.47部を添加し、水素ガス圧100kg/cm2、反応温度165℃の条件下で、3時間加熱攪拌して水素添加反応を行った。得られた反応溶液(水素添加重合体溶液)を冷却した後、水素ガスを放圧した。この反応溶液を大量のメタノール中に注いで凝固物を分離回収し、これを乾燥して、水素添加重合体を得た。これを樹脂RP−1とする。このようにして得られた水素添加重合体について1H−NMRを用いて水素添加率を測定したところ99.9%であった。また、当該樹脂についてDSC法によりガラス転移温度(Tg)を測定したところ165℃であった。また、当該樹脂について、GPC法(溶媒:テトラヒドロフラン)により、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を測定したところ、数平均分子量(Mn)は42,000、重量平均分子量(Mw)は180,000、分子量分布(Mw/Mn)は4.29であった。また、当該樹脂について、23℃における飽和吸水率を測定したところ0.3%であった。
〔フィルムA-1、A-2の作成例〕
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解した後、平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
環状ポリオレフィン溶液 D−1
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――環状ポリオレフィン系付加重合体P−1 150質量部
ジクロロメタン 380質量部
メタノール 70質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
次に上記方法で作成した環状ポリオレフィン溶液D−1を含む下記組成物を分散機に投入し、微粒子分散液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
微粒子分散液 M−1
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)) 2質量部
ジクロロメタン 73質量部
メタノール 10質量部
環状ポリオレフィン溶液 D−1 10質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記環状ポリオレフィン溶液D−1を100質量部、微粒子分散液M−1を1.35質量部を混合し、製膜用ドープを調製した。製膜ラインで流延し、ドープが自己支持性を持つまでベルト上で乾燥した後にフィルムとしては揮発分60%ではぎ取って、延伸ゾーンに導入した。延伸ゾーン導入時のフィルムの揮発分は約50%であった。延伸率は20%、延伸ゾーン内温度は140℃として流延方向にフィルムを延伸させて、搬送させた。延伸ゾーン離脱直後から50N/mのテンションでロール搬送を行い、さらに140℃で乾燥して巻き取り、フィルムA−1を作成した。位相差Reは波長550nmで135nmであり、厚みは80μmであった。また、延伸倍率を40%にして、位相差Reが波長550nmで275nm、厚みが73μmのフィルムA−2を作成した。A−1、A−2の60℃95%RHにおける透湿度は1200g/(cm2・day)であった。
〔フィルムB-1、B-2の作成例〕
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解した後、平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
環状ポリオレフィン溶液 D−2
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
環状ポリオレフィン:Appear 3000(プロメラス社製)100質量部
ジクロロメタン 380質量部
メタノール 70質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
次に上記方法で作成した環状ポリオレフィン溶液を含む下記組成物を分散機に投入し、微粒子分散液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
微粒子分散液 M−2
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製) 2質量部
ジクロロメタン 73質量部
メタノール 10質量部
環状ポリオレフィン溶液 D−2 10質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記環状ポリオレフィン溶液D−2を100質量部、微粒子分散液M−2を1.35質量部を混合し、製膜用ドープを調製した。製膜ラインで流延し、ドープが自己支持性を持つまでベルト上で乾燥した後にフィルムとしては揮発分60%ではぎ取って、延伸ゾーンに導入した。延伸ゾーン導入時のフィルムの揮発分は約50%であった。延伸率は20%、延伸ゾーン内温度は140℃として流延方向にフィルムを延伸させて、搬送させた。延伸ゾーン離脱直後から100N/mのテンションでロール搬送を行い、さらに140℃で乾燥して巻き取り、フィルムB−1を作成した。位相差Reは波長550nmで135nmであり、厚みは80μmであった。また、延伸倍率を40%にして、位相差Reが波長550nmで275nm、厚みが73μmのフィルムB−2を作成した。B−1、B−2の60℃95%RHにおける透湿度は1100g/(cm2・day)であった。
〔フィルムC-1、C-2の作成例〕
RP−1の合成で得られた樹脂RP−1をトルエンに30%濃度(室温での溶液粘度は30,000mPa・S)になるように溶解し、井上金属工業製INVEXラボコーターを用い、アクリル酸系で親水化(易接着)の表面処理した厚さ100μmのPETフィルム(東レ(株)製、ルミラ)U94)に、乾燥後のフィルム厚みが100μmになるように塗布し、これを50℃で一次乾燥の後、90℃で二次乾燥を行った。PETフィルムより剥がした樹脂フィルムCを得た。得られたフィルムの残留溶媒量は、0.5%であった。この樹脂フィルムCをテンター内で、Tg+5℃である170℃に加熱し、延伸速度400%/分、延伸倍率を1.3倍として延伸した後、110℃の雰囲気下で約2分間この状態を保持しながら冷却し、室温へとさらに冷却して取り出したところ、波長550nmで135nmの位相差を持つ90μm厚みのフィルムC−1を得ることができた。また、上記の延伸方法において延伸倍率を1.7倍とし、波長550nmで275nmの位相差を持つ85μm厚みのフィルムC−2を得ることができた。C−1、C−2の60℃95%RHにおける透湿度は250g/(cm2・day)であった。
<実施例1>
上記フィルムA−1およびA−2各1枚を、各々の遅相軸が60度になるように、厚さ10μmのアクリル系接着剤を用いて積層し、波長板Aを得た。この波長板Aの位相差の波長分散性[Re(λ)/λ,Re(λ)は波長λでの位相差]を測定した。結果、400〜800nmの波長領域の光に対して0.24〜0.26の間であった。
温度90℃、湿度90%RHの環境下に3,000時間放置し、位相差の波長分散性の変化を調べた。結果は、3,000時間後でも初期特性に対して変化率は0.5%以内であり、良好な安定性を示すことが分かった。
<実施例2>
上記フィルムB−1およびB−2を用いた以外は、実施例1と同様にして波長板Bを得た。この波長板Bの位相差の波長分散性は、400〜800nmの波長領域の光に対して0.24〜0.26の間であった。
温度90℃、湿度90%RHの環境下に3,000時間放置し、位相差の波長分散性の変化を調べた。結果は、3,000時間後でも初期特性に対して変化率は1%以内であり、良好な安定性を示すことが分かった。
<比較例1>
上記フィルムC−1およびC−2を用いた以外は、実施例1と同様にして波長板Cを得た。この波長板Cの位相差の波長分散性は、400〜800nmの波長領域の光に対して0.24〜0.26の間であった。
温度90℃、湿度90%RHの環境下に3,000時間放置し、位相差の波長分散性の変化を調べた。結果は、3,000時間後で初期特性に対して変化率は最大7%であった。
<実施例3>
(反透過型製品への実装)
サイバーショット(DSC-F1 Sony社製)の液晶表示部の液晶セルの上側部分の偏光板、λ/2板、λ/4板を剥がし、λ/4板として上記フィルムA−1、λ/2板として上記フィルムA−2を用い、剥がした波長板と全く同じ軸角度(45度)で粘着剤を用いて積層し、上側偏光板も元の軸角度で貼り付けた。上下視野角120度以上、左右視野角115度以上の良好な視野角を得た。
温度90℃、湿度90%RHの環境下に500時間放置し、表示性能の変化を調べた。結果は、500時間後でも初期特性に対して変化率は1%以内であり、良好な表示安定性を示すことが分かった。
<実施例4>
(反透過型製品への実装)
実施例3と同様に、λ/4板としてフィルムB−1、λ/2板としてフィルムB−2を用いた以外は実施例3と同様に実装した。上下視野角120度以上、左右視野角115度以上の良好な視野角を得た。
温度90℃、湿度90%RHの環境下に500時間放置し、表示性能の変化を調べた。結果は、500時間後でも初期特性に対して変化率は1%以内であり、良好な表示安定性を示すことが分かった。
<比較例2>
(反透過型製品への実装)
実施例3と同様に、λ/4板としてフィルムC−1、λ/2板としてフィルムC−2を用いた以外は実施例3と同様に実装した。上下視野角120度以上、左右視野角115度以上の良好な視野角を得た。
温度90℃、湿度90%RHの環境下に500時間放置し、表示性能の変化を調べた。結果は、500時間後で初期特性に対して変化率は最大10%であり、表示性能の顕著な低下が見られた。

Claims (5)

  1. 環状オレフィン系付加重合体を含有する1/4波長板と、環状オレフィン系付加重合体を含有する1/2波長板とを備え、それらの進相軸又は遅相軸が交差した状態で貼りあわされた積層光学補償シートであって、前記環状オレフィン系付加重合体の60℃95%RHでの透湿度が500g/(cm・day)以上であることを特徴とする積層光学補償シート。
  2. 前記環状オレフィン系付加重合体が、一般式(I)で表される少なくとも1種の繰返し単位および一般式(II)で表される少なくとも1種の環状繰返し単位を含む共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の積層光学補償シート。
    Figure 2008070635

    Figure 2008070635

    式中、mは0から4の整数を表す。R1〜R4は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基、X1〜X2、Y1〜Y2は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換された炭素数1〜10の炭化水素基、−(CH2)nCOOR11、−(CH2)nOOCR12、−(CH2)nNCO、−(CH2)nNO2、−(CH2)nCN、−(CH2)nCONR1314、−(CH2)nNR1314、−(CH2)nOCOZ、−(CH2)nOZ、−(CH2)nW、またはX1とY1あるいはX2とY2から構成された(−CO)2O、(−CO)2NR15を示す。なお、R11,R12,R13,R14,R15は炭素数1〜20の炭化水素基またはハロゲンで置換された炭化水素基、Zは炭化水素基またはハロゲンで置換された炭化水素基、WはSiR16 p3-p(R16は炭素数1〜10の炭化水素基、Dはハロゲン原子、−OCOR16または−OR16、pは0〜3の整数を示す)、nは0〜10の整数を示す。
  3. 前記環状オレフィン系付加重合体が、一般式(II)で表される1種の環状繰返し単位からなる重合体、あるいは、一般式(II)で表される少なくとも2種の環状繰返し単位からなる共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の積層光学補償シート。
    Figure 2008070635

    式中、mは0から4の整数を表す。R3およびR4は水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基、X2およびY2は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換された炭素数1〜10の炭化水素基、−(CH2)nCOOR11、−(CH2)nOOCR12、−(CH2)nNCO、−(CH2)nNO2、−(CH2)nCN、−(CH2)nCONR1314、−(CH2)nNR1314、−(CH2)nOCOZ、−(CH2)nOZ、−(CH2)nW、またはX2とY2から構成された(−CO)2O、(−CO)2NR15を示す。なお、R11,R12,R13,R14,R15は炭素数1〜20の炭化水素基またはハロゲンで置換された炭化水素基、Zは炭化水素基またはハロゲンで置換された炭化水素基、WはSiR16 p3-p(R16は炭素数1〜10の炭化水素基、Dはハロゲン原子、−OCOR16または−OR16、pは0〜3の整数を示す)、nは0〜10の整数を示す。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の積層光学補償シートと偏光子または偏光板とを貼り合わせて形成したことを特徴とする偏光板。
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載の積層光学補償シート、または、請求項4に記載の円偏光板を少なくとも1枚以上用いたことを特徴とする画像表示装置。
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