JP2010230832A - 光学フィルム - Google Patents

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【課題】理想的な広帯域に近い波長分散特性をもち、位相差発現性が高く、光弾性が低く、溶融加工性に優れた樹脂からなる光学フィルムを提供する。
【解決手段】1枚の高分子配向フィルムからなり、前記高分子配向フィルムが、下記[1]を満足する正の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位(以下、正のモノマー単位という。)と、下記[2]を満足する負の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位(以下、負のモノマー単位という。)とを含む高分子から構成される、光弾性定数の絶対値が40×10−12Pa−1以下である光学フィルム。
[1]正のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(1)及び(2)を満たす。
1.0<R(400)/R(550)<1.1 (1)
0.90<R(700)/R(550)<1.0 (2)
[2]負のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(3)及び(4)を満たす。
1.1<R(400)/R(550)<2.0 (3)
0.50<R(700)/R(550)<0.92 (4)
【選択図】なし

Description

本発明は光学フィルムに関するものであり、所望の波長分散特性を有し、光弾性定数が低く、耐熱性が高く、溶融加工性に優れた光学フィルムである。
かかる光学フィルムは、例えば液晶表示装置、記録装置に用いられる光ピックアップ、光記録媒体等の光学装置、発光素子、光演算素子、光通信素子、タッチパネルに好適に用いられる。
一般に光学フィルム、特に位相差フィルムは、液晶表示装置等の表示装置に用いられ、色補償、視野角拡大、反射防止等の機能を有している。
位相差フィルムとしては、λ/4板、λ/2板が知られており、その材料としてはビスフェノールAを重縮合したポリカーボネートやポリエーテルサルフォン、ポリサルフォンなどの熱可塑性ポリマーが用いられている。これら材料のフィルムを延伸して得られたλ/4板、λ/2板は、短波長ほど位相差が大きくなるという性質がある。そのため、λ/4板、λ/2板として機能しうる波長が特定の波長に限られるという問題点があった。
広帯域において波長を制御する方法として、位相差の波長依存性が異なる特定の2枚以上の複屈折性フィルムを特定の角度で積層して製造する方法が知られている。(例えば特許文献1参照)これらの場合、位相差フィルムを複数枚用いるので、それらを貼り合わせたり、貼り合わせる角度を調整する工程が必要であり、生産性に問題がある。また、位相差フィルム全体の厚さが大きくなるために、光線透過率が低下して、装置に組み込んだときに厚くなったり暗くなるという問題もある。
近年、このような積層をせずに、一枚のフィルムにより広帯域化する方法が提案されている(特許文献2参照)。該フィルムは正の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位と負の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位とからなる高分子フィルムを延伸する方法である。しかしながら、該フィルムは短波長側の400nmで位相差を理想直線に近づけると700nm付近の位相差が理想直線と離れるため、カラーシフトが悪くなるとういう問題があり、また反対に長波長側の700nmの位相差を理想直線に近づけると、400nmでの位相差が理想直線と離れるため、カラーシフトが悪くなるという問題があった。また、より理想直線に近い位相差フィルムとして、フルオレン系ビスフェノールとスピロ型ビスフェノールとの芳香族系ポリカーボネートが提案されている(特許文献3参照)。しかしながら、該フィルムを作成したところ、位相差発現性が非常に低いため、λ/4板にするためにはフィルムの厚みを厚くする必要がある。また、光弾性定数が高いため、応力による複屈折が大きく、位相差フィルムとして使用する場合に光抜けが起こるという問題があった。また、フルオレン系ビスフェノール骨格からなる芳香族系ポリカーボネートを用いているため、溶融加工する場合、溶融温度が高く分解によるゲル物が発生しやすいという問題がある。また。高いTg(ガラス転移温度)を有しているためフィルムの延伸加工等のために高い温度を必要とし、従来と異なる特別な加工設備を必要とする等、加工性が必ずしも十分なものとはいえない。
光弾性定数を低くした溶融製膜可能なフィルムとして、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンとイソソルビドと脂肪族ジオールを用いた位相差フィルムが報告されている(特許文献3参照)。該フィルムを製造したところ、三元共重合体であるため、波長分散性を制御するためには、三成分の組成比率を精密にコントロールする必要があり安定して製造するのが容易ではなかった。
特開平02−120804号公報 特許第3325560号公報 特開2005−156685号公報
位相差フィルムをより広帯域化するためには、可視光の広い範囲で、下記式(9)
R(λ)=cλ (9)
[ここで、R(λ)は測定波長λ(nm)における位相差値(nm)、cはc>0なる定数である。λの範囲は400nm≦λ≦800nmである。]
を満足させる必要がある。具体的には、下記式
R(400)/R(550)=400/550=0.727 (10)
R(700)/R(550)=700/550=1.273 (11)
から導かれる数値を満足する時が、理想的な広帯域性を有する状態であり、この数値により近くする必要がある。共重合体の波長分散性は正のモノマー単位と負のモノマー単位のそれぞれの波長分散を足し合わせたものである。通常、ポリカーボネートやポリエステル、ポリアリレートなどの波長依存性の高い高分子は短波長側の位相差値が大きく、長波長側になるほど位相差値はほぼフラットになっていく。よって、波長依存性の高い正のモノマー単位と負のモノマー単位の共重合体の場合、短波長側で理想的な位相差としたときに、長波長側では理想からはずれてしまい、長波長側で理想的な位相差としたときに短波長側では理想から外れてしまうという問題があった。また、より多くの負のモノマー単位が必要となるため、正のモノマー単位との打ち消しあいにより位相差発現性の低下が起こるため、問題である。
本発明は、理想的な広帯域に近い波長分散特性をもち、位相差発現性が高く、光弾性が低く、溶融加工性に優れた樹脂からなる光学フィルムを提供することを課題とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、正のモノマー単位に基づく高分子の400〜800nmにおける波長分散がよりフラットに近い、つまり波長依存性の小さいモノマーを用いることにより、より理想的な広帯域の位相差フィルムとなることを見出した。波長依存性の小さいモノマーを用いることで、負のモノマー単位の共重合量が従来より少量で逆波長分散となり、位相差発現性を向上することができる。
すなわち、芳香環を有さない波長依存性の低い脂肪族ジオールと側鎖にフルオレン構造を有するジオールとの共重合ポリカーボネートによりなる光学フィルムが、位相差が短波長になるほど小さくなる逆波長分散性を示し、かつ光弾性定数が低く、また溶融加工性に優れていることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、以下の通りである。
1.1枚の高分子配向フィルムからなり、前記高分子配向フィルムが、下記[1]を満足する正の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位(以下、正のモノマー単位という。)と、下記[2]を満足する負の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位(以下、負のモノマー単位という。)とを含む高分子から構成される、光弾性定数の絶対値が40×10−12Pa−1以下である光学フィルム。
[1]正のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(1)及び(2)を満たす。
1.0<R(400)/R(550)<1.1 (1)
0.90<R(700)/R(550)<1.0 (2)
[2]負のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(3)及び(4)を満たす。
1.1<R(400)/R(550)<2.0 (3)
0.50<R(700)/R(550)<0.92 (4)
2.フィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(5)、(6)及び(7)を満たす前項1記載の光学フィルム。
|R(400)/R(550)−400/550|<0.15 (5)
|R(700)/R(550)−700/550|<0.25 (6)
|R(400)/R(550)−400/550|+|R(700)/R(550)−700/550|<0.05 (7)
3.高分子配向フィルムは、フィルムの位相差発現性(Δn)が下記式(8)を満たすポリカーボネート共重合体配向フィルムである前項1または2記載の光学フィルム。
0.3>Δn>0.003 (Δn=R(550)(nm)/厚み(nm)) (8)
4.高分子配向フィルムは、ポリカーボネート共重合体配向フィルムであって、負のモノマー単位が下記式
Figure 2010230832
[式中、RおよびRは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基またはハロゲン原子を示し、RおよびRは夫々独立して、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、mおよびnは夫々独立して0〜4の整数を示し、pおよびqは、夫々独立して0以上の整数を示す。]
で表される単位(A)および正のモノマー単位が下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Ba)および/または下記式
Figure 2010230832
[式中、R,Rは、炭素数4〜20のシクロアルキレン基、または炭素数6〜20のシクロアルコキシレン基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでも良い。]
で表される単位(Bb)で表される脂環式ジヒドロキシ化合物から誘導される単位(B)であり、単位(A)と単位(B)とのモル比(A/B)が20/80〜70/30の範囲である前項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
5.高分子は、そのガラス転移温度が100〜200℃の範囲にある前項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルム。
6.フィルムが溶融押出法またはキャスト法により成形したものである前項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルム。
7.光学フィルムが、位相差フィルムである前項1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルム。
8.前項7記載の位相差フィルムを具備した液晶表示装置。
本発明の光学フィルムは、所望の波長分散特性を持ち、光弾性定数が低く、高度な透明性、加工性に優れたポリカーボネート共重合体樹脂より構成され、延伸処理により所望の波長分散性を有し、一枚で広帯域化可能であり、液晶表示装置用、有機ELディスプレイ用などの光学フィルムとして極めて有用である。
以下、本発明を詳細に説明する。
<波長分散性>
本発明の高分子配向フィルムは正のモノマー単位と負のモノマー単位とを含む高分子から構成されるフィルムである。正のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(1)、(2)
1.0<R(400)/R(550)<1.1 (1)
0.90<R(700)/R(550)<1.0 (2)
好ましくは、下記式(1)’および(2)’
1<R(400)/R(550)<1.05 (1)’
0.95<R(700)/R(550)<1.0 (2)’
より好ましくは、下記式(1)”および(2)”
1.01<R(400)/R(550)<1.04 (1)”
0.96<R(700)/R(550)<1.0 (2)”
を満たす。
また、負のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値 R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(3)、(4)
1.1<R (400)/R (550)<2.0 (3)
0.50<R (700)/R (550)<0.92 (4)
好ましくは、下記式(3)’および(4)’
1.2<R(400)/R(550)<1.7 (3)’
0.70<R(700)/R(550)<0.92 (4)’
より好ましくは、下記式(3)”および(4)”
1.3<R(400)/R(550)<1.6 (3)”
0.80<R(700)/R(550)<0.92 (4)”
を満たす。
上記の正のモノマー単位と負のモノマー単位との共重合体の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値 R(400)、R(550)およびR(700)が、好ましくは下記式(5)、(6)および(7)
|R(400)/R(550)-400/550| <0.15 (5)
|R(700)/R(550)-700/550| <0.25 (6)
|R(400)/R(550)-400/550|+|R(700)/R(550)-700/550|<0.05 (7)
より好ましくは、下記式(5)’、(6)’および(7)’
|R(400)/R(550)-400/550| <0.10 (5)’
|R(700)/R(550)-700/550| <0.23 (6)’
|R(400)/R(550)-400/550|+|R(700)/R(550)-700/550|<0.047 (7)’
さらに好ましくは、下記式(5)”、(6)” および(7)”
|R(400)/R(550)-400/550| <0.05 (5)”
|R(700)/R(550)-700/550| <0.21 (6)”
|R(400)/R(550)-400/550|+|R(700)/R(550)-700/550|<0.045 (7)”
を満たす。
上記の式(5)、(6)、(7)は位相差フィルムを広帯域化するための式である。より広帯域化するためには、可視光の広い範囲で、下記式
R(λ)=cλ
(ここで、R(λ)は測定波長λ(nm)における位相差値(nm)、cはc>0なる定数である。λの範囲は400nm≦λ≦800nmである。)
を満足させる必要がある。そこで、短波長側では波長400nm、長波長側では波長700nmの値を指標とした。具体的には、下記式
|R(400)/R(550)−400/550|<0.15 (5)
|R(700)/R(550)−700/550|<0.25 (6)
|R(400)/R(550)−400/550|+|R(700)/R(550)−700/550|<0.05 (7)
を満足する時に、反射モードにおけるクロスニコル化での黒が締まり、視認性に優れる。
|R(400)/R(550)-400/550| が0.15以上の場合は短波長側で光抜けが起こり、問題である。また、|R(700)/R(550)-700/550| が0.25以上の場合は長波長側で光抜けが起こり、問題である。さらに|R(400)/R(550)-400/550|+|R(700)/R(550)-700/550|が0.05以上の場合は可視光の範囲内で光抜けが起こり問題である。
該フィルムの波長550nmにおけるフィルム面内の位相差値R(550)は、R(550)>50nmであることが好ましい。該フィルムは積層することなく1枚で広帯域のλ/4板またはλ/2板として使用できる。かかる用途ではさらに、λ/4板の場合は100nm<R(550)<180nm、λ/2板の場合は220nm<R(550)<330nmであることが望ましい。波長分散性は、フィルムから長さ100mm、幅70mmの試験片を切り出し、Tg+10℃の延伸温度で2.0倍縦延伸し、得られたフィルムの中央部分を日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用し測定する。
ここで面内の位相差値Rとは下記式で定義されるものであり、フィルムに垂直方向に透過する光のX方向とそれと垂直のY方向との位相の遅れを現す特性である。
R=(n−n)×d
但し、nはフィルム面内の遅相軸(最も屈折率が高い軸)の屈折率であり、nはフィルム面内でnと垂直方向の屈折率であり、dはフィルムの厚みである。
<位相差発現性>
本発明の光学フィルムの位相差発現性は好ましくは下記式(8)
0.3>Δn>0.003 (Δn=R(550)(nm)/厚み(nm)) (8)
より好ましくは下記式(8)’
0.1>Δn>0.0033(Δn=R(550)(nm)/厚み(nm)) (8)’
さらに好ましくは下記式(8)”
0.05>Δn>0.0035(Δn=R(550)( nm)/厚み(nm)) (8)”
を満たす。
位相差発現性Δnが0.003以下だと、例えばλ/4板を製造する際に厚みが47μ以上となるため、ディスプレイの厚みが厚くなり問題である。またΔnが0.3以上だと、フィルムの製造において、位相差の正確な制御が困難となり問題である。
<ガラス転移温度:Tg>
本発明の光学フィルムに使用される高分子のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは100〜200℃、より好ましくは110〜180℃の範囲である。ガラス転移温度(Tg)が100℃より低いと、耐熱安定性に劣り、位相差値が経時変化して表示品位に影響を与える場合がある。またガラス転移温度(Tg)が200℃より高いと溶融製膜しようとする場合、粘度が高すぎて困難となる。ガラス転移温度(Tg)はティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製2910型DSCを使用し、昇温速度20℃/minにて測定する。
<光弾性定数>
本発明の光学フィルムに使用される高分子の光弾性定数の絶対値は、好ましくは40×10−12Pa−1以下、より好ましくは30×10−12Pa−1以下さらに好ましくは25×10−12Pa−1以下である。絶対値が40×10−12Pa−1より大きいと、応力による複屈折が大きく、位相差フィルムとして使用する場合に光抜けが起こり、好ましくない。光弾性定数はフィルムから長さ50mm、幅10mmの試験片を切り出し、日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用し測定する。
<ポリカーボネート共重合体>
本発明の光学フィルムは、単位(A)で表される負のモノマー単位、および単位(B)で表される負のモノマー単位を含むポリカーボネート共重合体が好ましい。
(単位(A))
単位(A)は下記式で表される。
Figure 2010230832
単位(A)中、RおよびRは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基またはハロゲン原子を示す。炭化水素基として、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜10のシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜10のアラルキル基、炭素数1〜10のアルケニル基が挙げられる。ハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
およびRは夫々独立して、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示す。炭化水素基は、好ましくは炭素数1〜10のアルキレン基、さらに好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基、より好ましくはエチレン基である。
pおよびqは、それぞれ−(R−O)−および−(O−R)−の繰り返しの数を表す。pおよびqは、夫々独立して、0以上の整数であり、好ましくは0〜20の整数、さらに好ましくは0〜12の整数、さらにより好ましくは0〜8の整数、特に好ましくは0〜4の整数、最も好ましくは0または1である。
mおよびnは、夫々独立して0〜4の整数を示す。
(pおよびqが0の場合)
pおよびqが0の場合、単位(A)は下記式で表される(以下、単位(A1)と呼ぶことがある)。
Figure 2010230832
(R、R、mおよびnは単位(A)と同じである。)
単位(A1)として、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−n−プロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−n−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−sec−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン等から誘導される単位が挙げられる。これらの単位(A1)を誘導する化合物は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることもできる。
特に、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンから誘導される下記式で表される単位(A2)が好ましい。
Figure 2010230832
単位(A2)を含むポリカーボネート共重合体は、その10gをエタノール50mlに溶解した溶液を光路長30mmで測定したb値が、好ましくは6.0以下、より好ましくは5.5以下、さらに好ましくは5.0以下である。このb値が上記範囲内であれば、ポリカーボネート共重合体から形成される光学フィルムは色相が良好で強度が高い。
単位(A2)の原料である9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンは、o−クレゾールとフルオレノンの反応によって得られる。b値の小さい9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンは、不純物を除去することによって得ることができる。
具体的には、o−クレゾールとフルオレノンの反応後に、未反応のo−クレゾールを留去した後、残さをアルコール系、ケトン系またはベンゼン誘導体系の溶媒に溶解し、これに活性白土または活性炭を加えてろ過後、ろ液から結晶化した生成物をろ過して、精製された9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンを得ることができる。除去される不純物としては、2,4’−ジヒドロキシ体、2,2’−ジヒドロキシ体および構造不明の不純物等である。かかる精製に用いるアルコール系の溶媒としてはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の低級アルコールが好ましい。ケトン系の溶媒としてはアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等の低級脂肪族ケトン類およびこれらの混合物が好ましい。ベンゼン誘導体系の溶媒としてはトルエン、キシレン、ベンゼンおよびこれらの混合物が好ましい。溶媒の使用量はフルオレン化合物が十分に溶解する量であれば足り、通常フルオレン化合物に対して2〜10倍量程度である。活性白土としては市販されている粉末状または粒状のシリカ−アルミナを主成分とするものが用いられる。また、活性炭としては市販されている粉末状または粒状のものが用いられる。
(pおよびqが1以上の整数の場合)
pおよびqが1以上の整数の場合、単位(A)は下記式で表される(以下、単位(A3)と呼ぶことがある)。
Figure 2010230832
(R、R、R、R、mおよびnは単位(A)と同じである。pおよびqは、夫々独立して、1以上の整数である。)
単位(A3)として、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(4−ヒドロキシブトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)−5−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−エチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−プロピルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソプロピルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−n−ブチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソブチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−(1−メチルプロピル)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシプロポキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(4−ヒドロキシブトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−2,5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジエチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジプロピルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジイソプロピルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジ−n−ブチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジイソブチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ビス(1−メチルプロピル)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシプロポキシ)−3,5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(4−ヒドロキシブトキシ)−3,5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−シクロヘキシルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジフェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−ベンジルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジベンジルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−プロペニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フルオロフェニル]フルオレン、およびこれらの9,9−ビス(ヒドロキシアルコキシフェニル)フルオレンから誘導される単位が挙げられる。また、pおよびqが2以上である9,9−ビス[ヒドロキシポリ(アルキレンオキシ)フェニル]フルオレン等から誘導される単位が挙げられる。
これらのうち、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン}等が好ましい。
特に、下記式で示される9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(BPEF)から誘導される単位(A4)が好ましい。
Figure 2010230832
これらの単位(A3)を誘導する化合物は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることもできる。
単位(A3)を誘導する化合物は、9,9−ビス(ヒドロキシフェニル)フルオレン類と、基RおよびRに対応する化合物(アルキレンオキサイド、ハロアルカノール等)とを反応させることにより得られる。例えば、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレンは、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンにエチレンオキサイドを付加することにより得られる。9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレンは、例えば、9,9−ビス[4−ヒドロキシフェニル]フルオレンと3−クロロプロパノールとをアルカリ条件下にて反応させることにより得られる。なお、9,9−ビス(ヒドロキシフェニル)フルオレンは、フルオレノン(9−フルオレノン等)と対応するフェノールとの反応により得ることができる。9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンは、例えば、フェノールと9−フルオレノンとの反応によって得ることができる。
(単位(B))
単位(B)は、脂環式ジヒドロキシ化合物由来の繰り返し単位であり、脂環式ジヒドロキシ化合物としては、特に限定されないが、通常、5員環構造又は6員環構造を含む化合物を用いる。5員環構造、6員環構造を用いることにより耐熱性を高くすることができる。また、5員環構造、6員環構造は共有結合によって椅子形もしくは舟形に固定されていてもよい。脂環式ジヒドロキシ化合物に含まれる炭素原子数は通常70以下5以上であり、好ましくは50以下6以上である。この値が大きくなるほど、耐熱性が高くなるが、合成が困難になったり、精製が困難になったり、コストが高価だったりする。炭素原子数が小さくなるほど、精製しやすく、入手しやすくなる。
具体的には、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Ba)および/または
Figure 2010230832
で表される単位(Bb)の脂環式ジヒドロキシ化合物由来の繰り返し単位が挙げられる。
[単位(Ba),(Bb)中、R,Rは、炭素数4〜20のシクロアルキレン基、又は炭素数6〜20のシクロアルコキシレン基を表す。]
単位(Ba)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物であるシクロヘキサンジメタノールとして、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Ba1)[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、水素原子を表す。]が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。
単位(Ba)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロデカンジメタノールとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Ba2)[式中、rは0または1である。]が挙げられ、種々の異性体を含有する。
単位(Ba)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、デカリンジメタノールとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Ba3)[式中、sは0または1である。]が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には2,6−デカリンジメタノール、1,5−デカリンジメタノール、2,3−デカリンジメタノールなどが挙げられる。単位(Ba)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、ノルボルナンジメタノールとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Ba4)が挙がられ、種々の異性体を含有する。具体的には、2,3−ノルボルナンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノールなどが挙げられる。
単位(Ba)にとなる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、アダマンタンジメタノー
ルとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Ba5)が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、1,3−アダマンタンジメタノールなどが挙げられる。
単位(Bb)にとなる脂肪族ジヒドロキシ化合物であるシクロヘキサンジオールとして、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Bb1)[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、水素原子を表す。]が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオールなどが挙げられる。
単位(Bb)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、トリシクロデカンジオール、ペンタシクロデカンジオールとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Bb2)[式中、rは0または1である。]が挙げられ、種々の異性体を含有する。
単位(Bb)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、デカリンジオールとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Bb3)[式中、sは0または1である。]が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には2,6−デカリンジオール、1,5−デカリンジオール、2,3−デカリンジオールなどが挙げられる。
単位(Bb)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、ノルボルナンジオールとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Bb4)が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、2,3−ノルボルナンジオール、2,5−ノルボルナンジオールなどが挙げられる。
単位(Bb)となる脂肪族ジヒドロキシ化合物として、アダマンタンジオールとしては、下記式
Figure 2010230832
で表される単位(Bb5)が挙げられ、種々の異性体を含有する。具体的には、1,3−アダマンタンジオールなどが挙げられる。
また、ヘテロ原子を含む環状ジオール化合物としては、3員環から10員環までの複素環式化合物からなるジオール化合物であって、ヘテロ原子としては、酸素、窒素、リン、硫黄原子を含むジオール化合物である。好ましいヘテロ原子としては、酸素、窒素、および硫黄原子であり、より好ましくは酸素原子である。
本発明に係る酸素含有環状ジオール化合物としては、例えばイソソルビド等の縮合多環式エーテルジオール、2,5−ビスヒドロキシメチルフルフラン、1,4−アンヒドロエリスリトール等の環状エーテルジオール等のヘテロ環スピロ化合物、2−(5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサンー2−イル)−2−メチルプロパン−1−オール等の環状アセタールジオールが挙げられる。
また、本発明に係る窒素含有環状ジオール化合物としては、例えば3,4−ピロリジンジオール、3,4−ジメチルピペリジンジオール、N−エチル−3,4−ピペリジンジオール、N−エチル−3,5−ピペリジンジオール等のN−ヘテロ環状ジオールが挙げられる。
また、本発明に係る硫黄含有環状ジオール化合物としては、デオキシチオフルクトース等のS−ヘテロ環状ジオールが挙げられる。
なお、上記例示化合物は、本発明に使用し得る環状ジオール化合物の一例であって、何らこれらに限定されるものではない。これらの脂環式ジオール化合物は、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
これらの環状ジオール化合物のうち、耐熱性、光学特性及び機械的性質の点より、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、2−(5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサンー2−イル)−2−メチルプロパン−1−オール(ジオキサングリコール)、イソソルビド、前記構造式(Ba1)、(Ba2)で表される化合物が好ましい。
(組成比)
ポリカーボネート共重合体中の、単位(A)と単位(B)とのモル比(A/B)は、20/80〜70/30であり、好ましくは25/75〜65/35、より好ましくは30/70〜60/40である。モル比(A/B)が20/80未満および70/30を超える場合、ポリカーボネート共重合体の波長分散性が逆分散性ではなくなり、光学特性に問題がある。モル比(A/B)は、日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し算出する。
(製造方法)
ポリカーボネート共重合体は、フルオレンジヒドロキシ成分、脂肪族ジオール成分および炭酸ジエステルを溶融重合して製造することができる。
炭酸ジエステルとしては、置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、アラルキル基等のエステルが挙げられる。具体的には、ジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネートおよびビス(m−クレジル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でも特にジフェニルカーボネートが好ましい。
ジフェニルカーボネートの使用量は、ジヒドロキシ化合物の合計1モルに対して、好ましくは0.97〜1.10モル、より好ましは1.00〜1.06モルである。
また溶融重合法においては重合速度を速めるために、重合触媒を用いることができ、かかる重合触媒としては、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、含窒素化合物、金属化合物等が挙げられる。
このような化合物としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の、有機酸塩、無機塩、酸化物、水酸化物、水素化物、アルコキシド、4級アンモニウムヒドロキシド等が好ましく用いられ、これらの化合物は単独もしくは組み合わせて用いることができる。
アルカリ金属化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム、酢酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸セシウム、ステアリン酸リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、安息香酸セシウム、安息香酸リチウム、リン酸水素2ナトリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素2リチウム、フェニルリン酸2ナトリウム、ビスフェノールAの2ナトリウム塩、2カリウム塩、2セシウム塩、2リチウム塩、フェノールのナトリウム塩、カリウム塩、セシウム塩、リチウム塩等が挙げられる。
アルカリ土類金属化合物としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、二酢酸マグネシウム、二酢酸カルシウム、二酢酸ストロンチウム、二酢酸バリウム等が挙げられる。
含窒素化合物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等のアルキル、アリール基等を有する4級アンモニウムヒドロキシド類が挙げられる。また、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、トリフェニルアミン等の3級アミン類、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、ベンゾイミダゾール等のイミダゾール類が挙げられる。また、アンモニア、テトラメチルアンモニウムボロハイドライド、テトラブチルアンモニウムボロハイドライド、テトラブチルアンモニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルアンモニウムテトラフェニルボレート等の塩基あるいは塩基性塩等が挙げられる。金属化合物としては亜鉛アルミニウム化合物、ゲルマニウム化合物、有機スズ化合物、アンチモン化合物、マンガン化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物等が挙げられる。これらの化合物は1種または2種以上併用してもよい。
これらの重合触媒の使用量は、ジオール成分1モルに対し好ましくは1×10−9〜1×10−2当量、好ましくは1×10−8〜1×10−5当量、より好ましくは1×10−7〜1×10−3当量の範囲で選ばれる。
溶融重縮合反応は、従来知られているように不活性ガス雰囲気下および減圧下で加熱しながら攪拌して生成するモノヒドロキシ化合物を留出させることで行なわれる。
反応温度は通常120〜350℃の範囲であり、反応後期には系の減圧度を10〜0.1Torrに高めて生成するモノヒドロキシ化合物の留出を容易にさせて反応を完結させる。必要に応じて末端停止剤、酸化防止剤等を加えてもよい。
また、反応後期に触媒失活剤を添加することもできる。使用する触媒失活剤としては、公知の触媒失活剤が有効に使用されるが、この中でもスルホン酸のアンモニウム塩、ホスホニウム塩が好ましい。更にドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のドデシルベンゼンスルホン酸の塩類、パラトルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム塩等のパラトルエンスルホン酸の塩類が好ましい。
またスルホン酸のエステルとして、ベンゼンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル、ベンゼンスルホン酸ブチル、ベンゼンスルホン酸オクチル、ベンゼンスルホン酸フェニル、パラトルエンスルホン酸メチル、パラトルエンスルホン酸エチル、パラトルエンスルホン酸ブチル、パラトルエンスルホン酸オクチル、パラトルエンスルホン酸フェニル等が好ましく用いられる。その中でも、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩が最も好ましく使用される。これらの触媒失活剤の使用量はアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物より選ばれた少なくとも1種の重合触媒を用いた場合、その触媒1モル当たり好ましくは0.5〜50モルの割合で、より好ましくは0.5〜10モルの割合で、更に好ましくは0.8〜5モルの割合で使用することができる。
また、用途や必要に応じて熱安定剤、可塑剤、光安定剤、重合金属不活性化剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、離型剤等の添加剤を配合することができる。
<光学フィルム>
本発明の光学フィルムについて説明する。この光学フィルムとは、光学用途に使用されるフィルムである。具体的には、位相差フィルム、プラセル基板フィルム、偏光板保護フィルム、反射防止フィルム、輝度上昇フィルム、光ディスクの保護フィルム、拡散フィルム等が挙げられる。特に、位相差フィルム、偏光板保護フィルム、反射防止フィルムが好ましい。
光学フィルムの製造方法としては、例えば、溶液キャスト法、溶融押し出し法、熱プレス法、カレンダー法等公知の方法を挙げることが出来る。本発明の光学フィルムの製造法としては、溶液キャスト法、溶融押し出し法が好ましく、特に生産性の点から溶融押出法が好ましい。
溶融押し出し法においては、Tダイを用いて樹脂を押し出し冷却ロールに送る方法が好ましく用いられる。このときの温度はポリカーボネート共重合体の分子量、Tg、溶融流動特性等から決められるが、180〜350℃の範囲であり、200℃〜320℃の範囲がより好ましい。180℃より低いと粘度が高くなりポリマーの配向、応力歪みが残りやすく好ましくない。また、350℃より高いと熱劣化、着色、Tダイからのダイライン(筋)等の問題が起きやすい。
また本発明で用いるポリカーボネート共重合体は、有機溶媒に対する溶解性が良好なので、溶液キャスト法も適用することが出来る。溶液キャスト法の場合は、溶媒としては塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、ジオキソラン、ジオキサン等が好適に用いられる。溶液キャスト法で用いられるフィルム中の残留溶媒量は2重量%以下であることが好ましく、より好ましくは1重量%以下である。2重量%を超えると残留溶媒が多いとフィルムのガラス転移温度の低下が著しくなり耐熱性の点で好ましくない。
本発明の未延伸の光学フィルムの厚みとしては、30〜400μmの範囲が好ましく、より好ましくは40〜300μmの範囲である。かかるフィルムをさらに延伸して位相差フィルムとする場合には、光学フィルムの所望の位相差値、厚みを勘案して上記範囲内で適宜決めればよい。
かくして得られた未延伸の光学フィルムは延伸配向され位相差フィルムとなる。延伸方法は、縦一軸延伸、テンター等を用いる横一軸延伸、あるいはそれらを組み合わせた同時二軸延伸、逐次二軸延伸等公知の方法を用いることが出来る。また連続で行うことが生産性の点で好ましいが、バッチ式で行っても良い。延伸温度は、ポリカーボネート共重合体のガラス転移温度(Tg)に対して、好ましくは(Tg−20℃)〜(Tg+50℃)の範囲、より好ましくは(Tg−10℃)〜(Tg+30℃)の範囲である。この温度範囲であれば、ポリマーの分子運動が適度であり、延伸による緩和が起こり難く、配向抑制容易になり所望するRe値が得られ易いため好ましい。
延伸倍率は目的とする位相差値により決められるが、縦、横、それぞれ、1.05〜5倍、より好ましくは1.1〜4倍である。この延伸は一段で行ってもよく、多段で行ってもよい。なお、溶液キャスト法により得たフィルムを延伸する場合の上記Tgとは、該フィルム中の微量の溶媒を含むガラス転移温度を言う。
(厚み等)
また本発明の光学フィルムの厚みは、好ましくは20〜200μm、より好ましくは20〜150μmの範囲である。この範囲であれば、延伸による所望する位相差値が得やすく、製膜も容易で好ましい。
本発明の光学フィルムは、これを構成するポリカーボネート共重合体の光弾性定数が低い。従って、応力に対する位相差の変化が少なく、かかる位相差フィルムを具備した液晶表示装置は表示安定性に優れたものとなる。
本発明の光学フィルムは透明性が高い。厚さ100μmの本発明の光学フィルムの全光線透過率が、好ましくは85%以上、より好ましくは88%以上である。また本発明の光学フィルムのヘイズ値は、好ましくは5%以下、より好ましくは3%以下である。
本発明のフィルムは、特に位相差フィルムとして好適に用いることができる。本発明は、上記位相差フィルムを具備した液晶表示装置を包含する。本発明は、本発明のフィルムと偏光層とからなる円偏光フィルムを包含する。本発明は、上記円偏光フィルムを反射防止フィルムとして用いた表示素子を包含する。また、本発明のフィルムは偏光板の保護フィルムに用いることができる。本発明は、上記偏光板保護フィルムを具備した液晶表示装置を包含する。
以下実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例中「部」とは「重量部」を意味する。実施例において使用した使用樹脂および評価方法は以下のとおりである。
1.光弾性定数測定
フィルム中央部分から長さ50mm、幅10mmの試験片を切り出し、日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用し光弾性定数を測定した。
2.位相差、波長分散性測定
フィルムから長さ100mm、幅70mmの試験片を切り出し、Tg+10℃の延伸温度で2.0倍縦延伸し、得られたフィルムの中央部分を日本分光(株)製 Spectroellipsometer M−220を使用し位相差波長分散性を測定した。
3.Tg(ガラス転移温度)測定
ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製2910型DSCを使用し、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/minにて測定した。
4.ポリマー組成比(NMR)
日本電子社製JNM−AL400のプロトンNMRにて測定し、ポリマー組成比を算出した。
5.粘度平均分子量
粘度平均分子量は塩化メチレン100mLにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解し20℃の溶液で測定した。求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めた。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−40.83
c=0.7
6.コントラスト評価
市販されている反射型VA液晶パネルの両側の偏光板を剥離して、作成したフィルムに液晶からなる光学異方層を設け、偏光板と積層したものを作成したフィルムの光学異方層がパネル側となるように粘着剤を用いて貼り合わせて液晶パネルを得た。この液晶パネルの反射時の表示画面のコントラトの良好な順番に○、△、×とした。
[参考例1]
<脂肪族ポリカーボネート重合体の製造>
シクロヘキサンジメタノール(以下CHDMと略す)103.31部、ジフェニルカーボネート154.61部、および触媒としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド1.8×10−2部と水酸化ナトリウム1.6×10−4部を窒素雰囲気下180℃に加熱し溶融させた。その後、30分かけて減圧度を13.4kPaに調整した。その後、20℃/hrの速度で240℃まで昇温を行い、10分間その温度で保持した後、1時間かけて減圧度を133Pa以下とした。合計6時間撹拌下で反応を行った。
反応終了後、触媒量の4倍モルのドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩を添加し、触媒を失活した後、反応槽の底より窒素加圧下吐出し、水槽で冷却しながら、ペレタイザーでカットしてペレットを得た。
<光学フィルムの製造>
次に、(株)テクノベル製15φ二軸押出混練機に幅150mm、リップ幅500μmのTダイとフィルム引取り装置を取り付け、得られたポリカーボネート共重合体をフィルム成形することにより透明な押出しフィルムを得た。得られたフィルムの中央部付近より切り出したサンプルの光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、同様に切り出したサンプルを51℃(Tg+10℃)にて長さ方向に2.0倍で一軸延伸し、延伸フィルムを得た。この延伸フィルムの位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表1に示す。
[参考例2]
<脂肪族ポリカーボネート重合体の製造>
トリシクロ[5.2.1.0.2,6]デカンジメタノール(以下TCDDMと略す)138.9部、ジフェニルカーボネート154.61部を用いた他は、参考例1と全く同様の操作を行い、脂肪族ポリカーボネートを得た。
<光学フィルムの製造>
次に参考例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、参考例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表1に示す。
[参考例3]
<脂肪族ポリカーボネート重合体の製造>
ジオキサングリコール(以下DOGと略す)154.47部、ジフェニルカーボネート154.61部を用いた他は、参考例1と全く同様の操作を行い、脂肪族ポリカーボネートを得た。
<光学フィルムの製造>
次に参考例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、参考例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表1に示す。
[参考例4]
<芳香族ポリカーボネート重合体の製造>
ビスフェノールA(以下BPAと略す)161.55部、ジフェニルカーボネート154.61部を用い、重合温度を280℃に上げた他は、参考例1と全く同様の操作を行い、芳香族ポリカーボネートを得た。
<光学フィルムの製造>
次に参考例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、参考例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表1に示す。
[参考例5]
<芳香族ポリカーボネート重合体の製造>
温度計、攪拌機、還流冷却器を備えた反応器にイオン交換水9809部、48%水酸化ナトリウム水溶液2271部を加え、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下BCFと略す)2939部及びナトリウムハイドロサルファイト4.5部を溶解し、クロロホルム6604部を加えた後、攪拌しながら16〜20℃にてホスゲン1000部を60分を要して吹き込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、p−tert−ブチルフェノール70部と48%水酸化ナトリウム水溶液327部を加え、さらにトリエチルアミン1.57部を添加して20〜27℃で40分間攪拌して反応を終了した。生成物を含む塩化メチレン層を希塩酸、純水にて洗浄後、塩化メチレンを蒸発させフルオレン骨格を有するポリカーボネート樹脂を得た。
<光学フィルムの製造>
この共重合体をメチレンクロライドに溶解させ、固形分濃度19重量%のドープを作製した。このドープ溶液から公知の方法によりキャストフィルムを作製した。得られたフィルムの中央部付近より切り出したサンプルを用いて光弾性係数、粘度平均分子量、Tgを参考例1と同様に評価した。また、参考例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表1に示す。
[参考例6]
<芳香族ポリカーボネート重合体の製造>
9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(以下BPEFと略す)310.3部、ジフェニルカーボネート154.61部を用いた他は、参考例1と全く同様の操作を行い、芳香族ポリカーボネートを得た。
<光学フィルムの製造>
次に参考例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、参考例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表1に示す。
[実施例1]
<ポリカーボネート共重合体の製造>
CHDM67.35部、BCF90.94部、ジフェニルカーボネート154.61部および触媒としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド1.8×10−2部と水酸化ナトリウム1.6×10−4部を窒素雰囲気下180℃に加熱し溶融させた。その後、30分かけて減圧度を13.4kPaに調整した。その後、20℃/hrの速度で260℃まで昇温を行い、10分間その温度で保持した後、1時間かけて減圧度を133Pa以下とした。合計6時間撹拌下で反応を行った。
反応終了後、触媒量の4倍モルのドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩を添加し、触媒を失活した後、反応槽の底より窒素加圧下吐出し、水槽で冷却しながら、ペレタイザーでカットしてペレットを得た。
<光学フィルムの製造>
次に、(株)テクノベル製15φ二軸押出混練機に幅150mm、リップ幅500μmのTダイとフィルム引取り装置を取り付け、得られたポリカーボネート共重合体をフィルム成形することにより透明な押出しフィルムを得た。得られたフィルムの中央部付近より切り出したサンプルの光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、同様に切り出したサンプルを126℃(Tg+10℃)にて長さ方向に2.0倍で一軸延伸し、延伸フィルムを得た。この延伸フィルムの位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表2に示す。
[実施例2]
<ポリカーボネート共重合体樹脂の製造>
TCDDM91.68部、BCF90.94部、ジフェニルカーボネート154.61部を用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、脂肪族芳香族ポリカーボネート共重合体を得た。
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表2に示す。
[実施例3]
<ポリカーボネート共重合体樹脂の製造>
TCDDM69.45部、BPEF155.15部、ジフェニルカーボネート154.61部用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、脂肪族芳香族ポリカーボネート共重合体を得た。
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表2に示す。
[実施例4]
<ポリカーボネート共重合体樹脂の製造>
DOG101.95部、BCF90.94部、ジフェニルカーボネート154.61部を用いた他は、実施例1と全く同様の操作を行い、脂肪族芳香族ポリカーボネート共重合体を得た。
<光学フィルムの製造>
次に実施例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、実施例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表2に示す。
[比較例1]
<ポリカーボネート共重合体樹脂の製造>
温度計、攪拌機、還流冷却器を備えた反応器にイオン交換水9809部、48%水酸化ナトリウム水溶液2271部を加え、BPA585部、BCF1969部及びナトリウムハイドロサルファイト4.5部を溶解し、塩化メチレン6604部を加えた後、攪拌しながら16〜20℃にてホスゲン1000部を60分を要して吹き込んだ。ホスゲン吹き込み終了後、p−tert−ブチルフェノール70部と48%水酸化ナトリウム水溶液327部を加え、さらにトリエチルアミン1.57部を添加して20〜27℃で40分間攪拌して反応を終了した。生成物を含む塩化メチレン層を希塩酸、純水にて洗浄後、塩化メチレンを蒸発させフルオレン骨格を有するポリカーボネート樹脂を得た。
<光学フィルムの製造>
この共重合体をメチレンクロライドに溶解させ、固形分濃度19重量%のドープを作製した。このドープ溶液から公知の方法によりキャストフィルムを作製した。得られたフィルムの中央部付近より切り出したサンプルを用いて光弾性係数、粘度平均分子量、Tgを参考例1と同様に評価した。また、参考例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表2に示す。本フィルムは光弾性係数が42×10−12Pa−1と高く、応力による複屈折が大きい。また、波長分散性が短波長域においてλ/4とならず、色抜けなどが問題となる。
[比較例2]
<ポリカーボネート共重合体樹脂の製造>
BPA639部、BCF1881部を用いた他は、比較例1と全く同様の操作を行い、ポリカーボネート共重合体樹脂を得た。
<光学フィルムの製造>
この共重合体を比較例1と同様にしてフィルムを作成し、光弾性定数、粘度平均分子量を測定した。また、参考例1と同様にTg+10℃にて2.0倍で一軸延伸し、位相差測定、波長分散性を測定した。結果を表2に示す。本フィルムは光弾性係数が45×10−12Pa−1と高く、応力による複屈折が大きい。そのため、位相差フィルムとして使用する場合に光抜けが起こり、好ましくない。また、波長分散性が長波長域においてλ/4とならず、色抜けなどが問題となる。
Figure 2010230832
Figure 2010230832
本発明の光学フィルムは、液晶表示装置用、有機ELディスプレイ用などの光学フィルムとして有用である。

Claims (8)

  1. 1枚の高分子配向フィルムからなり、前記高分子配向フィルムが、下記[1]を満足する正の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位(以下、正のモノマー単位という。)と、下記[2]を満足する負の屈折率異方性を有する高分子のモノマー単位(以下、負のモノマー単位という。)とを含む高分子から構成される、光弾性定数の絶対値が40×10−12Pa−1以下である光学フィルム。
    [1]正のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(1)及び(2)を満たす。
    1.0<R(400)/R(550)<1.1 (1)
    0.90<R(700)/R(550)<1.0 (2)
    [2]負のモノマー単位に基づく高分子の波長400nm、550nm及び700nmにおけるフィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(3)及び(4)を満たす。
    1.1<R(400)/R(550)<2.0 (3)
    0.50<R(700)/R(550)<0.92 (4)
  2. フィルムの面内位相差値R(400)、R(550)及びR(700)が下記式(5)、(6)及び(7)を満たす請求項1記載の光学フィルム。
    |R(400)/R(550)−400/550|<0.15 (5)
    |R(700)/R(550)−700/550|<0.25 (6)
    |R(400)/R(550)−400/550|+|R(700)/R(550)−700/550|<0.05 (7)
  3. 高分子配向フィルムは、フィルムの位相差発現性(Δn)が下記式(8)を満たす配向フィルムである請求項1または2記載の光学フィルム。
    0.3>Δn>0.003 (Δn=R(550)(nm)/厚み(nm))(8)
  4. 高分子配向フィルムは、ポリカーボネート共重合体配向フィルムであって、負のモノマー単位が下記式
    Figure 2010230832
    [式中、RおよびRは夫々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基またはハロゲン原子を示し、RおよびRは夫々独立して、炭素原子数1〜10の芳香族基を含んでもよい炭化水素基を示し、mおよびnは夫々独立して0〜4の整数を示し、pおよびqは、夫々独立して0以上の整数を示す。]
    で表される単位(A)および正のモノマー単位が下記式
    Figure 2010230832
    で表される単位(Ba)および/または下記式
    Figure 2010230832
    [式中、R,Rは、炭素数4〜20のシクロアルキレン基、または炭素数6〜20のシクロアルコキシレン基であり、酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含んでも良い。]
    で表される単位(Bb)で表される脂環式ジヒドロキシ化合物から誘導される単位(B)であり、単位(A)と単位(B)とのモル比(A/B)が20/80〜70/30の範囲である請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  5. 高分子は、そのガラス転移温度が100〜200℃の範囲にある請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  6. フィルムが溶融押出法またはキャスト法により成形したものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  7. 光学フィルムが、位相差フィルムである請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  8. 請求項7記載の位相差フィルムを具備した液晶表示装置。
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