JP2011022188A - 分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置 - Google Patents

分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】経時、温度上昇によるコーナー部でのムラの発生やカラーシフト(色変化)がなく、高湿度環境下においても視野角特性が低下しない分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置を提供する。
【解決手段】分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置であって、偏光子を2枚の偏光板保護フィルムによって挟む構造を有する偏光板を液晶素子の両側に有し、かつ、当該偏光板保護フィルムの少なくとも1枚が、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)を95:5〜30:70の質量比の範囲内で含有することを特徴とする分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、経時、温度上昇によるムラの発生やカラーシフト(色変化)がなく、高湿度環境化においても視野角特性が低下しない液晶表示装置、特に分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置に関する。
従来の偏光板を有する表示素子では、時間の経過とともにコーナー部でムラが発生し、光漏れが生じることが判った。これは、例えば、当該表示素子を用いたテレビやパソコンモニタとしての実用性の点で問題となる。
また、分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置は、層構造を有することから、衝撃に弱く、崩れた層構造を回復するためには加熱処理が必要となる。この加熱は偏光板保護フィルムの伸縮を招き、特に張力のかかるコーナー部で光学値が変化し表示品質が低下するという問題があった。また、正面からみた色味と斜めから見た色味の違いが生じるカラーシフトが問題であった(特許文献1〜5参照)。
また、上記表示装置は、カラーフィルターのないフィールドシーケンシャルとすることができ、明るい表示が可能となり、低消費電力が好まれる携帯用ディスプレイや、車載用ディスプレイとして好適である。しかし、屋外使用においては太陽光にさらされるため、ディスプレイ自体の温度が上昇しやすく、それによって発生する偏光板保護フィルムの位相差が、意外に大きいことが判ってきた。
また、梅雨などの高湿度な環境下では、斜めからの視認性が劣化するなどの問題があった。
特表2006−515935号公報 特表2008−511010号公報 特表2008−545159号公報 特表2008−545160号公報 特表2008−545161号公報
本発明は、上記問題点にかんがみなされたものであり、その解決課題は、経時、温度上昇によるコーナー部でのムラの発生やカラーシフト(色変化)がなく、高湿度環境下においても視野角特性が低下しない分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置を提供することである。
本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置であって、偏光子を2枚の偏光板保護フィルムによって挟む構造を有する偏光板を液晶素子の両側に有し、かつ、当該偏光板保護フィルムの少なくとも1枚が、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)を95:5〜30:70の質量比の範囲内で含有することを特徴とする分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
2.前記液晶素子が、一対の基板と当該一対の基板の間に配置された液晶材料とを有し、当該液晶材料中の初期分子配向が、当該液晶材料に対する配向処理方向に平行な方向を有し、かつ当該液晶材料が、外部印加電圧の不存在下で、当該一対の基板に対して垂直な自発分極を示さないことを特徴とする前記1に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
3.前記偏光板保護フィルムに含有される、アクリル樹脂(A)の重量平均分子量が75000〜1100000の範囲内であり、セルロースエステル樹脂(B)のアシル基の総置換度(T)が2.0〜3.0の範囲内であり、炭素数が3〜7の範囲内のアシル基の置換度が1.2〜3.0の範囲内であり、かつ、当該セルロースエステル樹脂(B)の重量平均分子量Mwが75000〜320000の範囲内であることを特徴とする前記1又は前記2に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
4.前記偏光板保護フィルムが、前記偏光子と、アクリル系接着剤を用いて貼合されることを特徴とする前記1から前記3のいずれか一項に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
5.前記偏光板保護フィルムが、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)の質量比が85:15〜55:45の範囲内であり、少なくとも一方向に10〜150%の範囲内の延伸処理をし、その後、前記偏光子と水性接着剤を用いて貼合されることを特徴とする前記1から前記3のいずれか一項に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
6.前記偏光板保護フィルムが、多価アルコール脂肪酸エステルを、当該偏光板保護フィルムの全質量に対して0.1〜10質量%の範囲内で含有することを特徴とする前記1から前記5のいずれか一項に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
本発明の上記手段により、経時、温度上昇によるコーナー部でのムラの発生やカラーシフト(色変化)がなく、高湿度環境下においても視野角特性が低下しない分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置を提供することができる。
溶液流延製膜方法のドープ調製工程、流延工程および乾燥工程を示す模式図。
本発明の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置は、分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置であって、偏光子を2枚の偏光板保護フィルムによって挟む構造を有する偏光板を液晶素子の両側に有し、かつ、当該偏光板保護フィルムの少なくとも1枚が、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)を95:5〜30:70の質量比の範囲内で含有することを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項6に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記液晶素子が、一対の基板と当該一対の基板の間に配置された液晶材料とを有し、当該液晶材料中の初期分子配向が、当該液晶材料に対する配向処理方向に平行な方向を有し、かつ当該液晶材料が、外部印加電圧の不存在下で、当該一対の基板に対して垂直な自発分極を示さない態様であることが好ましい。
本発明においては、前記偏光板保護フィルムに含有される、アクリル樹脂(A)の重量平均分子量が75000〜1100000の範囲内であり、セルロースエステル樹脂(B)のアシル基の総置換度(T)が2.0〜3.0の範囲内であり、炭素数が3〜7の範囲内のアシル基の置換度が1.2〜3.0の範囲内であり、かつ、当該セルロースエステル樹脂(B)の重量平均分子量Mwが75000〜320000の範囲内であることが好ましい。また、当該偏光板保護フィルムが、前記偏光子と、アクリル系接着剤を用いて貼合されることが好ましい。又は、当該偏光板保護フィルムが、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)の質量比が85:15〜55:45の範囲内であり、少なくとも一方向に10〜150%の範囲内の延伸処理をし、その後、前記偏光子と水性接着剤を用いて貼合される態様であることも好ましい。さらに、当該偏光板保護フィルムが、多価アルコール脂肪酸エステルを、当該偏光板保護フィルムの全質量に対して0.1〜10質量%の範囲内で含有することも好ましい。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。
(液晶素子)
本発明に係る液晶素子は、一対の基板と、当該一対の基板の間に配置された液晶材料とを少なくとも有する。この液晶素子において、液晶材料中の初期分子配向は、配向処理方向に対して平行な方向を有し、かつ当該液晶材料が、実質的に、外部印加電圧の不存在下で、一対の基板に対して少なくとも垂直な自発分極を示さないことを特徴とする。
〈初期分子配列〉
本発明において、液晶材料中の初期分子配向(又は方向)では、液晶分子の長軸は液晶分子に対する配向処理方向に平行な方向を有する。本願において、「液晶分子の長軸は液晶分子に対する配向処理方向に平行」とは、以下の方法により測定されるラビング方向と液晶分子の配向方向間の角度(絶対値)が5°以下であることをいう。
液晶分子の長軸が配向処理方向に対して平行な方向を有するという事実は、例えば、以下のやり方で確認することができる。本発明による液晶素子が望ましい表示性能を示すことを可能とするために、以下の方法により測定されるラビング方向と液晶分子の配向方向間の角度(絶対値)は、好ましくは、3°以下、さらに好ましくは2°以下、特に1°以下であることが可能である。厳密な意味で、ポリイミド膜等のポリマー配向膜がラビングを受ける場合、複屈折がポリイミド最表層に誘発され、それによって遅相軸を与えることは知られている。さらに、一般に、液晶分子の長軸は遅相軸に平行に配向することは知られている。ポリマー配向膜の殆どすべてに関して、ある種の角度ずれがラビング方向と遅相軸間で起こることは知られている。一般に、ずれは比較的小さく、約1〜7°であることが可能である。しかしながら、この角度のずれは、極端な例として、ポリスチレンの場合のように90°であることができる。従って、本発明において、ラビング方向と液晶分子の長軸(すなわち、光軸)の配向方向間の角度は、好ましくは、3°以下であることが可能である。この時点で、液晶分子の長軸と、ラビング等によりポリマー(ポリイミド等)、ポリマー配向膜中に提供される遅相軸の配向方向は、好ましくは、3°以下、さらに好ましくは2°以下、特に1°以下であることが可能である。
上述のように、本願において、「配向処理方向」とは、液晶分子長軸の配向方向を決める遅相軸(ポリマー最表層における)の方向をいう。
〈液晶分子に対する初期分子配向状態を測定する方法〉
一般に、液晶分子の長軸は、光軸とよく一致する。従って、偏光子が検光子に垂直に配置されるクロスニコル配置中に液晶パネルを置く場合、透過光線の強度は、液晶の光軸が検光子の吸収軸とよく一致する場合に最小となる。初期配向軸の方向は、液晶パネルが透過光線の強度を測定しつつクロスニコル配置中で回転する方法により測定することができ、それによって、透過光線の最小強度を与える角度を測定することができる。
〈液晶分子長軸方向と配向処理方向との平行度を測定する方法〉
ラビング方向は、設定角により決定され、ラビングにより提供されるポリマー配向膜最表層の遅相軸は、ポリマー配向膜の種類、膜製造方法、ラビング強度、等により決定される。従って、消光位が遅相軸の方向と平行に提供される場合、分子長軸、すなわち、分子光軸が遅相軸の方向に平行にあることが確認される。
〈自発分極〉
本発明において、初期分子配向では、自発分極(強誘電性液晶の場合の自発分極に類似している。)は、少なくとも、基板に垂直である方向に対しては発生しない。本発明において、「実質的に自発分極を提供しない初期分子配向は、自発分極が発生しないものである」は、例えば、以下の方法により確認することができる。
〈基板に垂直な自発分極の存在を測定する方法〉
液晶セル中の液晶が自発分極を有する場合、特に、自発分極が初期状態における基板方向、すなわち、初期状態における電場方向に垂直な方向に発生する場合において、低周波数三角波電圧(約0.1Hz)が液晶セルに印加される時、印加電圧の正から負へ、又は負から正への極性変化と共に、自発分極の方向は上方方向から下方方向へ、又は下方方向から上方方向へ反転する。こうした反転と共に、実際の電荷が輸送される、すなわち、電流が発生する。自発分極は、印加電場の極性が反転する時だけ反転する。従って、ピーク状電流が現れる。当該ピーク状電流の積分値は、輸送しようとする全量電荷、すなわち、自発分極の強度に対応する。この測定で非ピーク状電流が観察される場合、自発分極反転の発生がないことは、直接、こうした現象により証明される。さらに、電流の直線的な増加が観察される場合、液晶分子の長軸が、電場強度の増加に応じて、それらの分子配向方向において連続的に又は引き続き変化することが見出される。換言すれば、このようなケースでは、印加される電場強度に応じて、誘導分極等のために分子配向方向の変化が起こることが見出されてきた。
〈基板〉
本発明において使用可能な基板は、それが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する基板は、LCDの使用法又は用途、その材料及びサイズ、等の観点から適切に選択することができる。本発明において用いることができるその具体例としては、その上にパターン化透明電極(ITO等)を有するガラス基板、非晶質シリコンTFTアレイ基板、低温ポリシリコンTFTアレイ基板、高温ポリシリコンTFTアレイ基板、及び単結晶シリコンアレイ基板等を挙げることができる。これらの中で、本発明が大型液晶表示パネルに適用される場合においては、非晶質シリコンTFTアレイ基板を用いることは好ましい。
〈液晶材料〉
本発明において使用可能な液晶材料は、それが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する液晶材料は、物理的特性、電気又は表示性能、等の観点から適切に選択することができる。例えば、文献に例示されるような種々の液晶材料(種々の強誘電性又は非強誘電性液晶材料を含む)は、一般に、本発明において用いることが可能である。本発明において、用いることができるこうした液晶材料の特定の好ましい例には、以下が挙げられる。
Figure 2011022188
〈配向膜〉
本発明において使用可能な配向膜は、それが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する配向膜は、物理的特性、電気又は表示性能、等の観点から適切に選択することができる。例えば、文献に例示されるような種々の配向膜は、一般に、本発明において用いることが可能である。本発明において、用いることができるこうした配向膜の特定の好ましい例には、以下が挙げられる。
ポリマー配向膜:ポリイミド、ポリアミド、ポリアミド−イミド
無機配向膜:SiO、SiO、Ta、等
本発明において、上述の基板、液晶材料、及び配向膜として、必要に応じて、日刊工業新聞社(日本、東京)発行の“Liquid Crystal Device Handbook”(1989)に記載されているそれぞれの項目に対応する材料、成分又は構成要素を用いることは可能である。
〈他の構成要素〉
本発明による液晶ディスプレイを構成するために用いられる透明電極、電極パターン、マイクロカラーフィルタ、スペーサ、及び偏光子等の他の材料、構成要素又は成分は、それらが本発明の目的に反しない限り(すなわち、それらが上述の特定「初期分子配向状態」を与えることができる限り)、特に限定されない。加えて、本発明において使用可能である液晶表示素子を製造するための方法は、液晶表示素子が上述の特定「初期分子配向状態」を与えるために構成されるべきであることを除き、特に限定されない。液晶表示素子を構成するための種々の材料、構成要素又は成分の詳細に関しては、必要に応じて、日刊工業新聞社(日本、東京)発行の“Liquid Crystal Device Handbook”(1989)を参照することは可能である。
〈特定の初期配向を実現するための手段〉
上述のような配向状態を実現するための手段又は方策は、それが上述の特定の「初期分子配向状態」を実現することができる限り、特に限定されない。換言すれば、本発明において、適する特定の初期配向を実現するための手段又は方策は、物理的特性、電気又は表示性能、等の観点から適切に選択することができる。
〈光学フィルム:偏光板保護フィルムの構成〉
本発明に係る光学フィルムは、種々の用途に用いることができるが、本発明においては、偏光板保護フィルムとして用いることを特徴とする。
本発明においては、当該偏光板保護フィルムの少なくとも1枚が、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)を95:5〜30:70の質量比の範囲内で含有することを特徴とする。
当該偏光板保護フィルムに含有される、アクリル樹脂(A)の重量平均分子量が75000〜1100000の範囲内であり、セルロースエステル樹脂(B)のアシル基の総置換度(T)が2.0〜3.0の範囲内であり、炭素数が3〜7の範囲内のアシル基の置換度が1.2〜3.0の範囲内であり、かつ、当該セルロースエステル樹脂(B)の重量平均分子量Mwが75000〜320000の範囲内であることが好ましい。
なお、当該偏光板保護フィルムは、偏光子と、アクリル系接着剤を用いて貼合されること、又は、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)の質量比が85:15〜55:45の範囲内であり、少なくとも一方向に10〜150%の範囲内の延伸処理をし、その後、偏光子と水性接着剤を用いて貼合されることが好ましい。
また、当該偏光板保護フィルムは、多価アルコール脂肪酸エステルを、当該偏光板保護フィルムの全質量に対して0.1〜10質量%の範囲内で含有する態様であることも好ましい。
以下、本発明に係る偏光板保護フィルムの構成要素について詳細な説明をする。
〈アクリル樹脂(A)〉
本発明に用いられるアクリル樹脂(A)には、メタクリル樹脂も含まれる。樹脂としては、メチルメタクリレート単位50〜100質量%、及びこれと共重合可能な他の単量体単位0〜50質量%からなるものが好ましい。
共重合可能な他の単量体としては、アルキル数の炭素数が2〜18のアルキルメタクリレート、アルキル数の炭素数が1〜18のアルキルアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸等のα,β−不飽和酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和基含有二価カルボン酸、スチレン、α−メチルスチレン、核置換スチレン等の芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β−不飽和ニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、N−置換マレイミド、グルタル酸無水物等が挙げられ、これらは単独で、あるいは2種以上を併用して用いることができる。
これらの中でも、共重合体の耐熱分解性や流動性の観点から、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が好ましく、メチルアクリレートやn−ブチルアクリレートが特に好ましく用いられる。
本発明に係る光学フィルムに用いられるアクリル樹脂(A)は、フィルムとしての機械的強度、フィルムを生産する際の流動性の点から重量平均分子量(Mw)が75000〜1100000であり、好ましくは、150000〜400000である。
本発明に係るアクリル樹脂(A)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定することができる。測定条件は以下の通りである。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=2,800,000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
本発明におけるアクリル樹脂(A)の製造方法としては、特に制限は無く、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、あるいは溶液重合等の公知の方法のいずれを用いても良い。ここで、重合開始剤としては、通常のパーオキサイでき及びアゾ系のものを用いることができ、また、レドックス系とすることもできる。
重合温度については、懸濁又は乳化重合では30〜100℃、塊状又は溶液重合では80〜160℃で実施しうる。さらに、生成共重合体の還元粘度を制御するために、アルキルメルカプタン等を連鎖移動剤として用いて重合を実施することもできる。
この分子量とすることで、耐熱性と脆性の両立を図ることができる。
本発明に係るアクリル樹脂(A)としては、市販のものも使用することができる。例えば、デルペット60N、80N(旭化成ケミカルズ(株)製)、ダイヤナールBR52、BR80、BR83、BR85、BR88(三菱レイヨン(株)製)、KT75(電気化学工業(株)製)等が挙げられる。
〈アクリル粒子(C)〉
本発明においては、光学フィルム中にアクリル粒子(C)を含有させても良い。
例えば、作製した光学フィルムを所定量採取し、溶媒に溶解させて攪拌し、充分に溶解・分散させたところで、アクリル粒子(C)の平均粒子径より小さな孔径を有するPTFE製のメンブレンフィルターを用いて濾過し、濾過捕集された不溶解物の重さが、光学フィルムに添加したアクリル粒子(C)の90質量%以上あることが好ましい。
本発明に用いられるアクリル粒子(C)は、2層以上の層構造を有するアクリル粒子(C)であることが好ましく、特に下記多層構造アクリル系粒状複合体であることが好ましい。
多層構造アクリル系粒状複合体とは、中心部から外周部に向かって最内硬質層重合体、ゴム弾性を示す架橋軟質層重合体、及び最外硬質層重合体が、層状に重ね合わされてなる構造を有する粒子状のアクリル系重合体を言う。
本発明に係るアクリル系樹脂組成物に用いられる多層構造アクリル系粒状複合体の好ましい態様としては、以下のものが挙げられる。(a)メチルメタクリレート80〜98.9質量%、アルキル基の炭素数が1〜8のアルキルアクリレート1〜20質量%、及び多官能性グラフト剤0.01〜0.3質量%からなる単量体混合物を重合して得られる最内硬質層重合体、(b)上記最内硬質層重合体の存在下に、アルキル基の炭素数が4〜8のアルキルアクリレート75〜98.5質量%、多官能性架橋剤0.01〜5質量%及び多官能性グラフト剤0.5〜5質量%からなる単量体混合物を重合して得られる架橋軟質層重合体、(c)上記最内硬質層及び架橋軟質層からなる重合体の存在下に、メチルメタクリレート80〜99質量%とアルキル基の炭素数が1〜8であるアルキルアクリレート1〜20質量%とからなる単量体混合物を重合して得られる最外硬層重合体、よりなる3層構造を有し、かつ得られた3層構造重合体が最内硬質層重合体(a)5〜40質量%、軟質層重合体(b)30〜60質量%、及び最外硬質層重合体(c)20〜50質量%からなり、アセトンで分別したときに不溶部があり、その不溶部のメチルエチルケトン膨潤度が1.5〜4.0であるアクリル系粒状複合体、が挙げられる。
なお、特公昭60−17406号あるいは特公平3−39095号において開示されている様に、多層構造アクリル系粒状複合体の各層の組成や粒子径を規定しただけでなく、多層構造アクリル系粒状複合体の引っ張り弾性率やアセトン不溶部のメチルエチルケトン膨潤度を特定範囲内に設定することにより、さらに充分な耐衝撃性と耐応力白化性のバランスを実現することが可能となる。
ここで、多層構造アクリル系粒状複合体を構成する最内硬質層重合体(a)は、メチルメタクリレート80〜98.9質量%、アルキル基の炭素数が1〜8のアルキルアクリレート1〜20質量%及び多官能性グラフト剤0.01〜0.3質量%からなる単量体混合物を重合して得られるものが好ましい。
ここで、アルキル基の炭素数が1〜8のアルキルアクリレートとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、s−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が挙げられ、メチルアクリレートやn−ブチルアクリレートが好ましく用いられる。
最内硬質層重合体(a)におけるアルキルアクリレート単位の割合は1〜20質量%であり、該単位が1質量%未満では、重合体の熱分解性が大きくなり、一方、該単位が20質量%を越えると、最内硬質層重合体(c)のガラス転移温度が低くなり、3層構造アクリル系粒状複合体の耐衝撃性付与効果が低下するので、いずれも好ましくない。
多官能性グラフト剤としては、異なる重合可能な官能基を有する多官能性単量体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸のアリルエステル等が挙げられ、アリルメタクリレートが好ましく用いられる。多官能性グラフト剤は、最内硬質層重合体と軟質層重合体を化学的に結合するために用いられ、その最内硬質層重合時に用いる割合は0.01〜0.3質量%である。
アクリル系粒状複合体を構成する架橋軟質層重合体(b)は、上記最内硬質層重合体(a)の存在下に、アルキル基の炭素数が1〜8のアルキルアクリレート75〜98.5質量%、多官能性架橋剤0.01〜5質量%及び多官能性グラフト剤0.5〜5質量%からなる単量体混合物を重合して得られるものが好ましい。
ここで、アルキル基の炭素数が4〜8のアルキルアクリレートとしては、n−ブチルアクリレートや2−エチルヘキシルアクリレートが好ましく用いられる。
また、これらの重合性単量体と共に、25質量%以下の共重合可能な他の単官能性単量体を共重合させることも可能である。
共重合可能な他の単官能性単量体としては、スチレン及び置換スチレン誘導体が挙げられる。アルキル基の炭素数が4〜8のアルキルアクリレートとスチレンとの比率は、前者が多いほど生成重合体(b)のガラス転移温度が低下し、即ち軟質化できるのである。
一方、樹脂組生物の透明性の観点からは、軟質層重合体(b)の常温での屈折率を最内硬質層重合体(a)、最外硬質層重合体(c)、及び硬質熱可塑性アクリル樹脂(A)に近づけるほうが有利であり、これらを勘案して両者の比率を選定する。
例えば、被覆層厚さの小さな用途においては、必ずしもスチレンを共重合しなくとも良い。
多官能性グラフト剤としては、前記の最内層硬質重合体(a)の項で挙げたものを用いることができる。ここで用いる多官能性グラフト剤は、軟質層重合体(b)と最外硬質層重合体(c)を化学的に結合するために用いられ、その最内硬質層重合時に用いる割合は耐衝撃性付与効果の観点から0.5〜5質量%が好ましい。
多官能性架橋剤としては、ジビニル化合物、ジアリル化合物、ジアクリル化合物、ジメタクリル化合物などの一般に知られている架橋剤が使用できるが、ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量200〜600)が好ましく用いられる。
ここで用いる多官能性架橋剤は、軟質層(b)の重合時に架橋構造を生成し、耐衝撃性付与の効果を発現させるために用いられる。ただし、先の多官能性グラフト剤を軟質層の重合時に用いれば、ある程度は軟質層(b)の架橋構造を生成するので、多官能性架橋剤は必須成分ではないが、多官能性架橋剤を軟質層重合時に用いる割合は耐衝撃性付与効果の観点から0.01〜5質量%が好ましい。
多層構造アクリル系粒状複合体を構成する最外硬質層重合体(c)は、上記最内硬質層重合体(a)及び軟質層重合体(b)の存在下に、メチルメタクリレート80〜99質量%及びアルキル基の炭素数が1〜8であるアルキルアクリレート1〜20質量%からなる単量体混合物を重合して得られるものが好ましい。
ここで、アクリルアルキレートとしては、前述したものが用いられるが、メチルアクリレートやエチルアクリレートが好ましく用いられる。最外硬質層(c)におけるアルキルアクリレート単位の割合は、1〜20質量%が好ましい。
また、最外硬質層(c)の重合時に、アクリル樹脂(A)との相溶性向上を目的として、分子量を調節するためアルキルメルカプタン等を連鎖移動剤として用い、実施することも可能である。
とりわけ、最外硬質層に、分子量が内側から外側へ向かって次第に小さくなるような勾配を設けることは、伸びと耐衝撃性のバランスを改良するうえで好ましい。具体的な方法としては、最外硬質層を形成するための単量体混合物を2つ以上に分割し、各回に添加する連鎖移動剤量を順次増加するような手法によって、分子量を内側から外側へ向かって小さくすることが可能である。
この際に形成される分子量は、各回に用いられる単量体混合物をそれ単独で同条件にて重合し、得られた重合体の分子量を測定することによって調べることもできる。
本発明に好ましく用いられる多層構造重合体であるアクリル系粒状複合体の粒子径(直径)については、特に限定されるものではないが、10nm以上、1000nm以下であることが好ましく、さらに、20nm以上、500nm以下であることがより好ましく、特に50nm以上、400nm以下であることが最も好ましい。
本発明に好ましく用いられる多層構造重合体であるアクリル系粒状複合体において、コアとシェルの質量比は、特に限定されるものではないが、多層構造重合体全体を100質量部としたときに、コア層が50質量部以上、90質量部以下であることが好ましく、さらに、60質量部以上、80質量部以下であることがより好ましい。
また、本発明に好ましく用いられるアクリル粒子(C)として好適に使用されるグラフト共重合体であるアクリル粒子の具体例としては、ゴム質重合体の存在下に、不飽和カルボン酸エステル系単量体、不飽和カルボン酸系単量体、芳香族ビニル系単量体、及び必要に応じてこれらと共重合可能な他のビニル系単量体からなる単量体混合物を共重合せしめたグラフト共重合体が挙げられる。
グラフト共重合体であるアクリル粒子(C)に用いられるゴム質重合体には特に制限はないが、ジエン系ゴム、アクリル系ゴム及びエチレン系ゴムなどが使用できる。具体例としては、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエンのブロック共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリル酸ブチル−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、ブタジエン−メタクリル酸メチル共重合体、アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体、ブタジエン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン系共重合体、エチレン−イソプレン共重合体、及びエチレン−アクリル酸メチル共重合体などが挙げられる。これらのゴム質重合体は、1種又は2種以上の混合物で使用することが可能である。
また、アクリル樹脂(A)及びアクリル粒子(C)のそれぞれの屈折率が近似している場合、本発明に係る光学フィルムの透明性を得ることができるため、好ましい。
具体的には、アクリル粒子(C)とアクリル樹脂(A)の屈折率差が0.05以下であることが好ましく、より好ましくは0.02以下、とりわけ0.01以下であることが好ましい。
このような屈折率条件を満たすためには、アクリル樹脂(A)の各単量体単位組成比を調整する方法、又はアクリル粒子(C)に使用されるゴム質重合体あるいは単量体の組成比を調製する方法などにより、屈折率差を小さくすることができ、透明性に優れた光学フィルムを得ることができる。
なお、ここでいう屈折率差とは、アクリル樹脂(A)が可溶な溶媒に、本発明に係る光学フィルムを適当な条件で十分に溶解させ白濁溶液とし、これを遠心分離等の操作により、溶媒可溶部分と不溶部分に分離し、この可溶部分(アクリル樹脂(A))と不溶部分(アクリル粒子)をそれぞれ精製した後、測定した屈折率(23℃、測定波長:550nm)の差を示す。
本発明においてアクリル樹脂(A)に、アクリル粒子(C)を配合する方法には、特に制限はなく、アクリル樹脂(A)とその他の任意成分を予めブレンドした後、通常200〜350℃において、アクリル粒子を添加しながら一軸又は二軸押出機により均一に溶融混練する方法が好ましく用いられる。
また、アクリル粒子を予め分散した溶液を、アクリル樹脂(A)を溶解した溶液(ドープ液)に添加して混合する方法や、アクリル粒子(C)及びその他の任意の添加剤を溶解、混合した溶液をインライン添加する等の方法を用いることができる。
本発明に係るアクリル粒子(C)としては、市販のものも使用することができ、例えば、三菱レイヨン社製メタブレンW−341(C2)、ケミスノーMR−2G(C3)、MS−300X(C4)(綜研化学(株)製)、鐘淵化学工業社製“カネエース”、呉羽化学工業社製“パラロイド”、ロームアンドハース社製“アクリロイド”、ガンツ化成工業社製“スタフィロイド”及びクラレ社製“パラペットSA”などが挙げられ、これらは、単独ないし2種以上を用いることができる。
本発明に係る光学フィルムにおいて、該フィルムを構成する樹脂の総質量に対して、0.1〜5質量%のアクリル粒子(C)を含有することが好ましい。
〈セルロースエステル樹脂(B)〉
本発明に係る光学フィルムには、特に脆性の改善や耐熱性の向上、更にはアクリル樹脂(A)と混合された場合の透明性の観点から、セルロースエステル樹脂(B)を含有させることが好ましく、そのセルロースエステル樹脂(B)は、アシル基の総置換度(T)が2.0〜3.0、炭素数が3〜7のアシル基の置換度が1.2〜3.0であることが好ましい。即ち、セルロースエステル樹脂(B)は炭素数が3〜7のアシル基により置換されたセルロースエステル樹脂であり、具体的には、プロピオニル、ブチリル等が好ましく用いられるが、特にプロピオニル基が好ましく用いられる。
セルロースエステル樹脂(B)の、アシル基の総置換度が2.0を下回る場合、即ち、セルロースエステル分子の2,3,6位のヒドロキシル基(水酸基)の残度が1.0を上回る場合には、アクリル樹脂(A)と十分に相溶せずヘイズが問題となる。
また、アシル基の総置換度が2.0以上であっても、炭素数が3〜7のアシル基の置換度が1.2を下回る場合は、やはり十分な相溶性が得られないか、脆性が低下することとなる。例えば、アシル基の総置換度が2.0以上の場合であっても、炭素数2のアシル基、即ちアセチル基の置換度が高く、炭素数3〜7のアシル基の置換度が1.2を下回る場合は、相溶性が低下しヘイズが上昇する。また、アシル基の総置換度が2.0以上の場合であっても、炭素数8以上のアシル基の置換度が高く、炭素数3〜7のアシル基の置換度が1.2を下回る場合は、脆性が低下し、所望の特性が得られない。
本発明に係るセルロースエステル樹脂(B)のアシル置換度は、総置換度(T)が2.0〜3.0であり、炭素数が3〜7のアシル基の置換度が1.2〜3.0であれば問題ないが、炭素数が3〜7以外のアシル基、即ち、アセチル基や炭素数が8以上のアシル基の置換度の総計が1.3以下とされることが好ましい。
本願において、「アシル基」とは、さらに置換基を有するものも包含する意味である。但し、アシル基の炭素数は、アシル基の置換基を包含するものである。
上記セルロースエステル樹脂(B)が、芳香族アシル基を置換基として有する場合、芳香族環に置換する置換基Xの数は0〜5個であることが好ましい。この場合も、置換基を含めた炭素数が3〜7であるアシル基の置換度が1.2〜3.0となるように留意が必要である。例えば、ベンジル基は炭素数が7になる為、炭素を含む置換基を有する場合は、ベンジル基としての炭素数は8以上となり、炭素数が3〜7のアシル基には含まれないこととなる。
さらに、芳香族環に置換する置換基の数が2個以上の時、互いに同じでも異なっていてもよいが、また、互いに連結して縮合多環化合物(例えばナフタレン、インデン、インダン、フェナントレン、キノリン、イソキノリン、クロメン、クロマン、フタラジン、アクリジン、インドール、インドリンなど)を形成してもよい。
上記セルロースエステル樹脂(B)においては、置換もしくは無置換の炭素数3〜7の脂肪族アシル基の少なくとも1種を有する構造を有することが本発明に係るセルロース樹脂に用いる構造として用いられる。
本発明に係るセルロースエステル樹脂(B)の置換度は、アシル基の総置換度(T)が2.00〜3.00、炭素数が3〜7のアシル基の置換度が1.2〜3.0である。
また、炭素数が3〜7のアシル基以外、即ちアセチル基と炭素数が8以上のアシル基の置換度の総和が1.3以下であることが好ましい構造である。
本発明に係るセルロースエステル樹脂(B)としては、特にセルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートベンゾエート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレートから選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、特にセルロースアセテートプロピオネート、セルロースプロピオネートがさらに好ましい。
これらの中で特に好ましいセルロースエステル樹脂(B)は、セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートであり、炭素原子数3又は4のアシル基を置換基として有するものが好ましい。
アシル基で置換されていない部分は、通常ヒドロキシル基(水酸基)として存在しているものである。これらは公知の方法で合成することができる。
なお、アセチル基の置換度や他のアシル基の置換度は、ASTM−D817−96に規定の方法により求めたものである。
本発明に係るセルロースエステル樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)は、特にアクリル樹脂(A)との相溶性、脆性の改善の観点から75000〜320000の範囲であり、100000〜240000の範囲内であることが好ましく、160000〜240000のものが特に好ましい。
〈相溶状態〉
本発明に係る光学フィルムにおいて、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)は、95:5〜30:70の質量比で、相溶状態で含有されることが好ましい。
好ましくは95:5〜50:50であり、さらに好ましくは90:10〜55:45である。
本発明に係る光学フィルムにおいては、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)が相溶状態で含有される必要がある。光学フィルムとして必要とされる物性や品質を、異なる樹脂を相溶させることで相互に補うことにより達成している。
アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)が相溶状態となっているかどうかは、ガラス転移温度Tgにより判断する。
両者の樹脂を単に混合した状態は、各々の樹脂のガラス転移温度が存在するため混合物のガラス転移温度は2つ存在するが、両者の樹脂が相溶したときは、各々の樹脂固有のガラス転移温度が消失し、1つのガラス転移温度となって相溶した樹脂のガラス転移温度となる。
この相溶状態となった混合物のガラス転移温度Tg1は、ゴードン−テイラーの式(M.Gordon and J.S.Taylor, 2 J.of Applied Chem. 493−500(1952))によって近似できることが知られている。
g1=(wg1+Kwg2)/(w+Kw
〔ここで、w及びwは、構成成分1(アクリル樹脂(A))及び2(セルロースエステル樹脂(B))の質量分率であり;Tg1及びTg2は、それぞれ、構成成分1及び2のガラス転移温度(ケルビン温度)であり;Tg1は、構成成分1及び2の混合物のガラス転移温度であり;Kは、2つの樹脂の自由体積に関する定数である。〕
アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)は、それぞれ非結晶性樹脂であることが好ましく、いずれか一方が結晶性高分子、あるいは部分的に結晶性を有する高分子であってもよいが、本発明においてアクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)が相溶することで、非結晶性樹脂となることが好ましい。
モノマー、ダイマー、あるいはオリゴマー等のアクリル樹脂(A)の前駆体をセルロースエステル樹脂(B)に混合させた後に重合されることにより得た混合樹脂は、グラフト重合、架橋反応や環化反応が生じることが多く、溶媒に溶解しなかったり、加熱により溶融できなくなることが多く、相溶状態で含有される樹脂には該当しない。
本発明に係る光学フィルムにおけるアクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)の総質量は、光学フィルムの55質量%以上であることが好ましく、更に好ましくは60質量%以上であり、特に好ましくは、70質量%以上である。
アクリル樹脂(A)、セルロースエステル樹脂(B)及びアクリル粒子(C)以外の樹脂を用いる際には、本発明に係る光学フィルムの機能を損なわない範囲で添加量を調整することが好ましい。
アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)、アクリル粒子(C)以外の樹脂としては、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリオレフィン、ポリカーボネート等が挙げられる。
〈その他の添加剤〉
本発明に係る光学フィルムには、その他の添加剤として、紫外線吸収剤、位相差制御剤、マット剤、酸化防止剤を含有させることができる。
(紫外線吸収剤)
また、本発明においては、紫外線吸収剤も単独又は併用で用いることもできる。
従来公知の紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、サリチル酸系紫外線吸収剤(フェニルサリシレート、p−tert−ブチルサリシレート等)あるいはベンゾフェノン系紫外線吸収剤(2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等)、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロ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)ベンゾトリアゾール、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等)、シアノアクリレート系紫外線吸収剤(2′−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、エチル−2−シアノ−3−(3′,4′−メチレンジオキシフェニル)−アクリレート等)、トリアジン系紫外線吸収剤、あるいは特開昭58−185677号、同59−149350号記載の化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体等が挙げられる。
ここで、紫外線吸収剤のうちでも、分子量が400以上の紫外線吸収剤は、高沸点で揮発しにくく、高温成形時にも飛散しにくいため、比較的少量の添加で効果的に耐候性を改良することができる。また、特に薄い被覆層から基板層への移行性も小さく、積層板の表面にも析出しにくいため、含有された紫外線吸収剤量が長時間維持され、耐候性改良効果の持続性に優れるなどの点から好ましい。
分子量が400以上の紫外線吸収剤としては、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2−ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]等のベンゾトリアゾール系、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート等のヒンダードアミン系、さらには2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)、1−[2−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]−4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等の分子内にヒンダードフェノールとヒンダードアミンの構造を共に有するハイブリッド系のものが挙げられ、これらは単独で、あるいは2種以上を併用して使用することができる。
これらのうちでも、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2−ベンゾトリアゾールや2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]が特に好ましい。
本発明に係る紫外線吸収剤と共に用いられる従来公知の紫外線吸収剤としては、透明性が高く、偏光板や液晶素子の劣化を防ぐ効果に優れたベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤やベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく、不要な着色がより少ないベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が特に好ましい。
また、本発明においては、従来公知の紫外線吸収性ポリマーを用いることもできる。従来公知の紫外線吸収性ポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、RUVA−93(大塚化学製)を単独重合させたポリマー及びRUVA−93と他のモノマーとを共重合させたポリマー等が挙げられる。
具体的には、RUVA−93とメチルメタクリレートを3:7の比(質量比)で共重合させたPUVA−30M、5:5の比(質量比)で共重合させたPUVA−50M等が挙げられる。
(位相差制御剤)
本発明において、位相差制御剤としては、特開2002−296421号公報記載の化合物や種々のエステル系可塑剤を用いることができる。以下において、好ましいエステル系化合物について詳細な説明をする。
本発明においては、後述する各種化合物のうち、特に、添加剤として添加し延伸した場合に芳香族環が平面内に並ぶような構造を有する化合物が好ましい。
このため、芳香族環が、主鎖の中又は末端にブロックとして入っている化合物が好ましい。
(ポリエステルポリオール)
本発明において使用されるポリエステルポリオールとしては、炭素数の平均が2〜3.5であるグリコールと炭素数の平均が4〜5.5である二塩基酸との脱水縮合反応、又は該グリコールと炭素数の平均が4〜5.5である無水二塩基酸の付加及び脱水縮合反応による常法により製造されるものであることが好ましい。
《グリコール》
かかるポリエステルポリオールに用いられるグリコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどが挙げられ、これらを単独又は2種以上を併用して用いられ、例えばエチレングリコール、又はエチレングリコールとジエチレングリコールの混合物などが特に好ましく用いられる。
また、上記したグリコールに関しては、ポリエステルポリオールの製造、セルロースとの相溶性、透明性等の観点から、グリコールの炭素数の平均が、2〜3.5の範囲内にあることが好ましい。
上記グリコールとしてエチレングリコールとジエチレングリコールの混合物が用いられる場合、そのエチレングリコール/ジエチレングリコールのモル比率としては、好ましくは25〜100/75〜0で用いられ、セルロースエステルとの相溶性の優れたセルロースエステル用改質剤を得ることができる。さらに、より好ましくは25〜40/75〜60、及び60〜95/40〜5であり、かかる範囲に調製することで、該ポリエステルポリオールの結晶性及び融点が従来汎用のものに近く、それ自体の生産性も良好となる。
《二塩基酸》
次に本発明に用いられるポリエステルポリオールを構成する二塩基酸としては、例えばコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバチン酸等を挙げることができる。
これらを単独又は2種以上を併用して用いることができ、例えばコハク酸、又はコハク酸とテレフタル酸の混合物等が特に好ましく用いられる。
また、上記した二塩基酸に関しては、ポリエステルポリオールの製造、セルロースとの相溶性、透明性等の観点から、二塩基酸の炭素数の平均が4〜5.5の範囲内であることが好ましい。
上記二塩基酸としてコハク酸とテレフタル酸の混合物が用いられる場合、そのコハク酸/テレフタル酸のモル比率としては、好ましくは25〜100/75〜0で用いられ、セルロースエステルとの相溶性の優れたセルロースエステル用改質剤を得ることができる。
さらに、より好ましくは25〜40/75〜60、及び60〜95/40〜5であり、かかる範囲に調製することで、該ポリエステルポリオールの結晶性及び融点が従来汎用のものに近く、それ自体の生産性も良好となる。
本発明に用いられるポリエステルポリオールを構成するグリコールと二塩基酸としては、上記以外の組み合わせも含むものであるが、グリコールの炭素数の平均と二塩基酸の炭素数の平均との合計が、6〜7.5である組み合わせが好ましい。
上記グリコール及び二塩基酸から得られるポリエステルポリオールは、数平均分子量が1000以上200000以下の範囲であればよく、より好ましくは1000〜5000の基本的にヒドロキシル基(水酸基)末端のポリエステルが用いられ、数平均分子量1200〜4000のものが特に好ましく用いられる。
かかる範囲の数平均分子量を有するポリエステルポリオールを用いることで、セルロースエステルとの相溶性に優れた位相差制御剤(セルロースエステル用改質剤)を固相反応で得ることができる。
本発明の効果を得る上で、上記数平均分子量1000以上のポリエステルポリオールをフィルム中に2〜30質量%含有することが、位相差発現性、相溶性、透湿性等の観点から好ましい。より好ましくは10〜20質量%である。
実際には、ポリマーのフィルム中の含有量はポリマーの種類や重量平均分子量によって、ドープ中、ウェブ中、フィルム形成後相分離しない範囲内で、寸法安定性、保留性及び透過率等の性能に応じて決められる。
一方、本発明で用いられるポリエステルポリオール中に於けるカルボキシル基末端は、その含有量は、本発明の効果の観点から、ヒドロキシル基(水酸基)末端の1/20以下のモル数であることが好ましく、さらに1/40以下に止めることがより好ましい。
上記したポリエステルポリオールを製造するにあたり、チタン、亜鉛、鉛、ジルコニウムなどの金属有機酸塩若しくは金属キレート化合物、あるいは、酸化アンチモンなど、従来公知のエステル化触媒が使用できる。
このようなエステル化触媒としては、例えばテトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネートなどが好ましく用いられ、用いられるグリコール(a)と二塩基酸(b)の合計100質量部に対して0.0005〜0.02質量部用いられることが好ましい。
ポリエステルポリオールの重縮合は常法によって行われる。
例えば、上記二塩基酸とグリコールの直接反応、上記の二塩基酸又はこれらのアルキルエステル類、例えば二塩基酸のメチルエステルとグリコール類とのポリエステル化反応又はエステル交換反応により熱溶融縮合法か、あるいはこれら酸の酸クロライドとグリコールとの脱ハロゲン化水素反応のいずれかの方法により容易に合成し得るが、数平均分子量がさほど大きくないポリエステルポリオールは直接反応によるのが好ましい。
低分子量側に分布が高くあるポリエステルポリオールはセルロースエステルとの相溶性が非常によく、フィルム形成後、透湿度も小さく、しかも透明性に富んだセルロースエステルフィルムを得ることができる。
分子量の調節方法は、特に制限なく従来の方法を使用できる。例えば、重合条件にもよるが、1価の酸又は1価のアルコールで分子末端を封鎖する方法により、これらの1価のものの添加する量によりコントロールできる。この場合、1価の酸がポリマーの安定性から好ましい。
例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ピバリン酸、安息香酸等を挙げることができるが、重縮合反応中には系外に溜去せず、停止して反応系外にこのような1価の酸を系外に除去するときに溜去し易いものが選ばれるが、これらを混合使用してもよい。
また、直接反応の場合には、反応中に溜去してくる水の量により反応を停止するタイミングを計ることによっても数平均分子量を調節できる。その他、仕込むグリコール又は二塩基酸のモル数を偏らせることによってもできるし、反応温度をコントロールしても調節できる。
(芳香族末端エステル系可塑剤)
本発明に係る位相差制御剤として、下記一般式(I)で表される芳香族末端エステル系可塑剤を用いることができる。
一般式(I)B−(G−A)n−G−B
(式中、Bはベンゼンモノカルボン酸残基、Gは炭素数2〜12のアルキレングリコール残基又は炭素数6〜12のアリールグリコール残基又は炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基又は炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
一般式(I)中、Bで示されるベンゼンモノカルボン酸残基とGで示されるアルキレングリコール残基又はオキシアルキレングリコール残基又はアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基又はアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のポリエステル系可塑剤と同様の反応により得られる。
芳香族末端エステル系可塑剤のベンゼンモノカルボン酸成分としては、例えば、安息香酸、パラターシャリブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種又は2種以上の混合物として使用することができる。
芳香族末端エステル系可塑剤の炭素数2〜12のアルキレングリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロ−ルペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル1,3−ペンタンジオール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、2−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種又は2種以上の混合物として使用される。
また、芳香族末端エステルの炭素数4〜12のオキシアルキレングリコール成分としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等があり、これらのグリコールは、1種又は2種以上の混合物として使用できる。
また、芳香族末端エステルの炭素数6〜12のアリールグリコール成分としては、例えば、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノール等があり、これらのグリコールは、1種又は2種以上の混合物として使用できる。
芳香族末端エステルの炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタール酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等があり、これらは、それぞれ1種又は2種以上の混合物として使用される。
炭素数6〜12のアリールジカルボン酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、1,5ナフタレンジカルボン酸、1,4ナフタレンジカルボン酸等がある。
芳香族末端エステル系可塑剤は、数平均分子量が、好ましくは300〜2000、より好ましくは500〜1500の範囲が好適である。また、その酸価は、0.5mgKOH/g以下、ヒドロキシル基(水酸基)価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.3mgKOH/g以下、ヒドロキシル基(水酸基)価は15mgKOH/g以下のものが好適である。
《芳香族末端エステルの酸価、ヒドロキシル基(水酸基)価》
「酸価」とは、試料1g中に含まれる酸(分子末端に存在するカルボキシル基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいう。酸価及びヒドロキシル基(水酸基)価はJIS K0070に準拠して測定したものである。
以下に、芳香族末端エステル系可塑剤の具体的化合物を示すが、本発明はこれに限定されない。
Figure 2011022188
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芳香族末端エステル系可塑剤の含有量は、セルロースエステルフィルム中に1〜20質量%含有することが好ましく、特に3〜11質量%含有することが好ましい。
(多価アルコールエステル)
本発明では、位相差制御剤として、さらに多価アルコールエステル系可塑剤を使用することができる。
本発明で用いられる多価アルコールエステルは、2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなり、分子内に芳香環又はシクロアルキル環を有することが好ましい。
本発明に用いられる多価アルコールは、次の一般式(1)で表される。
一般式(1) R1−(OH)
式中、R1はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性又はフェノール性ヒドロキシル基(水酸基)を表す。
好ましい多価アルコールの例としては、例えば、以下のようなものを挙げることができる。
アドニトール、アラビトール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジブチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ヘキサントリオール、ガラクチトール、マンニトール、3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール、ピナコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、キシリトールなどを挙げることができる。
中でも、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、キシリトールが好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸などを用いることができる。
脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸を用いると、透湿性、保留性を向上させる点で好ましい。好ましいモノカルボン酸の例としては、以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1〜32の直鎖又は側鎖を持った脂肪酸を好ましく用いることができる。
炭素数1〜20であることがさらに好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。酢酸を用いるとセルロースエステルとの相溶性が増すため好ましく、酢酸と他のモノカルボン酸を混合して用いることも好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸などの安息香酸のベンゼン環にアルキル基を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸などのベンゼン環を2個以上持つ芳香族モノカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。特に、安息香酸が好ましい。
多価アルコールエステルの分子量は特に制限はないが、分子量300〜1500の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることがさらに好ましい。
分子量が大きい方が揮発し難くなるため好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるカルボン酸は一種類でもよいし、二種以上の混合であってもよい。また、多価アルコール中のOH基は全てエステル化してもよいし、一部をOH基のままで残してもよい。
以下に、多価アルコールエステルの具体的化合物を示す。
Figure 2011022188
Figure 2011022188
Figure 2011022188
Figure 2011022188
(糖エステル化合物)
位相差制御剤としては、フラノース構造及びピラノース構造から選ばれる少なくとも一種の構造が1〜12個結合した糖化合物のヒドロキシル基(水酸基)をエステル化した糖エステル化合物を含む光学フィルムであることが好ましい。
糖化合物としては、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、アラビノース、ラクトース、スクロース、セロビオース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノースなどが挙げられるが、特にフラノース構造とピラノース構造を両方有するものが好ましい。
前記エステル化合物が単糖類(α−グルコース、βフルクトース)の安息香酸エステル、もしくは下記一般式(A)で表される、単糖類の−OR12、−OR15、−OR22、−OR25の任意の2箇所以上が脱水縮合して生成したm+n=2〜12の多糖類の安息香酸エステルであることが好ましい。
糖エステル化合物は、糖化合物の有するヒドロキシル基(水酸基)の一部又は全部がエステル化されているもの又はその混合物である。
Figure 2011022188
上記一般式中の安息香酸はさらに置換基を有していてもよく、例えばアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、フェニル基が挙げられ、さらにこれらのアルキル基、アルケニル基、フェニル基は置換基を有していてもよい。
以下に、エステル化化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 2011022188
Figure 2011022188
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Figure 2011022188
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本発明に係る光学フィルムは、位相差値の変動を抑制して、表示品位を安定化する為に、糖エステル化合物を光学フィルムを構成する樹脂総量の、1〜30質量%含むことが好ましい。
糖エステル化合物としては、モノペットSB(第一工業製薬(株)製)として市販されている。
(その他の位相差制御剤)
位相差制御剤としては、分子内にビスフェノールAを含有しているものも好ましい。ビスフェノールAの両端にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加した化合物などを用いることができる。
例えばニューポールBP−2P、BP−3P、BP−23P、BP−5PなどのBPシリーズ、BPE−20(F)、BPE−20NK、BPE−20T、BPE−40、BPE−60、BPE−100、BPE−180などのBPEシリーズ(三洋化成(株)製)などやアデカポリエーテルBPX−11、BPX−33、BPX−55などのBPXシリーズ((株)アデカ製)がある。
ジアリルビスフェノールA、ジメタリルビスフェノールAや、ビスフェノールAを臭素などで置換したテトラブロモビスフェーノールAやこれを重合したオリゴマーやポリマー、ジフェニルフォスフェイトなどで置換したビスフェノールAビス(ジフェニルフォスフェイト)なども用いることができる。
ビスフェノールAを重合したポリカーボネートやビスフェノールAをテレフタル酸などの二塩基酸と重合したポリアリレート、エポキシを含有するモノマーと重合したエポキシオリゴマーやポリマーなども用いることができる。
ビスフェノールAとスチレンやスチレンアクリルなどをグラフト重合させたモディパーCL130DやL440−Gなども用いることができる。
本発明に係る光学フィルムは、2種以上の位相差制御剤を含有させることもできる。この場合その組み合わせを最適化することで位相差制御剤の溶出を少なくすることもできる。
その理由は明らかではないが、1種類当たりの添加量を減らすことができることと、2種の位相差制御剤同士及びアクリル樹脂(A)含有組成物との相互作用によって溶出が抑制されるものと思われる。
〈酸化防止剤〉
本発明では、酸化防止剤としては、通常知られているものを使用することができる。
特に、ラクトン系、イオウ系、フェノール系、二重結合系、ヒンダードアミン系、リン系化合物のものを好ましく用いることができる。
例えば、チバ・ジャパン株式会社から、“IrgafosXP40”、“IrgafosXP60”という商品名で市販されているものを含むものが好ましい。
上記フェノール系化合物としては、2,6−ジアルキルフェノールの構造を有するものが好ましく、例えば、チバ・ジャパン株式会社、“Irganox1076”、“Irganox1010”、(株)ADEKA“アデカスタブAO−50”という商品名で市販されているものが好ましい。
上記リン系化合物は、例えば、住友化学株式会社から、“SumilizerGP”、株式会社ADEKAから“ADK STAB PEP−24G”、“ADK STAB PEP−36”及び“ADK STAB 3010”、チバ・ジャパン株式会社から“IRGAFOS P−EPQ”、堺化学工業株式会社から“GSY−P101”という商品名で市販されているものが好ましい。
上記ヒンダードアミン系化合物は、例えば、チバ・ジャパン株式会社から、“Tinuvin144”及び“Tinuvin770”、株式会社ADEKAから“ADK STAB LA−52”という商品名で市販されているものが好ましい。
上記イオウ系化合物は、例えば、住友化学株式会社から、“Sumilizer TPL−R”及び“Sumilizer TP−D”という商品名で市販されているものが好ましい。
上記二重結合系化合物は、住友化学株式会社から、“Sumilizer GM”及び“Sumilizer GS”という商品名で市販されているものが好ましい。
さらに、酸捕捉剤として米国特許第4,137,201号明細書に記載されているような、エポキシ基を有する化合物を含有させることも可能である。
これらの酸化防止剤等は、再生使用される際の工程に合わせて適宜添加する量が決められるが、一般には、フィルムの主原料である樹脂に対して、0.05〜20質量%、好ましくは0.1〜1質量%の範囲で添加される。
これらの酸化防止剤は、一種のみを用いるよりも数種の異なった系の化合物を併用することで相乗効果を得ることができる。例えば、ラクトン系、リン系、フェノール系及び二重結合系化合物の併用は好ましい。
〈マット剤〉
本発明光学フィルムは、マット剤として微粒子を含有することが好ましい。
本発明に使用される微粒子としては、無機化合物の例として、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウムを挙げることができる。また、有機化合物の微粒子も好ましく使用することができる。
有機化合物の例としてはポリテトラフルオロエチレン、セルロースアセテート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプピルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチレンカーボネート、アクリルスチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系粉末、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはポリ弗化エチレン系樹脂、澱粉等の有機高分子化合物の粉砕分級物もあげられる。
あるいは又懸濁重合法で合成した高分子化合物、スプレードライ法あるいは分散法等により球型にした高分子化合物、又は無機化合物を用いることができる。
微粒子は珪素を含むものが濁度が低くなる点で好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。
微粒子の一次粒子の平均粒径は5〜400nmが好ましく、さらに好ましいのは10〜300nmである。
これらは主に粒径0.05〜0.3μmの2次凝集体として含有されていてもよく、平均粒径100〜400nmの粒子であれば凝集せずに一次粒子として含まれていることも好ましい。
フィルム中のこれらの微粒子の含有量は0.01〜1質量%であることが好ましく、特に0.05〜0.5質量%が好ましい。共流延法による多層構成の偏光板保護フィルムの場合は、表面にこの添加量の微粒子を含有することが好ましい。
二酸化珪素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976及びR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
ポリマーの例として、シリコーン樹脂、フッ素樹脂及びアクリル樹脂を挙げることができる。シリコーン樹脂が好ましく、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、トスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120及び同240(以上東芝シリコーン(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
これらの中でもアエロジル200V、アエロジルR972Vが偏光板保護フィルムの濁度を低く保ちながら、摩擦係数を下げる効果が大きいため特に好ましく用いられる。本発明で用いられる偏光板保護フィルムにおいては、少なくとも一方の面の動摩擦係数が0.2〜1.0であることが好ましい。
各種添加剤は製膜前の溶液であるドープにバッチ添加してもよいし、添加剤溶解液を別途用意してインライン添加してもよい。
特に微粒子は濾過材への負荷を減らすために、一部又は全量をインライン添加することが好ましい。
本発明においてインライン添加、混合を行うためには、例えば、スタチックミキサー(東レエンジニアリング製)、SWJ(東レ静止型管内混合器 Hi−Mixer)等のインラインミキサー等が好ましく用いられる。
(その他の添加剤)
本発明に係る光学フィルムにおいては、組成物の流動性や柔軟性を向上するために、可塑剤を併用することも可能である。可塑剤としては、フタル酸エステル系、脂肪酸エステル系、トリメリット酸エステル系、リン酸エステル系、ポリエステル系、あるいはエポキシ系等が挙げられる。
リン酸エステル系可塑剤では、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等、フタル酸エステル系可塑剤では、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート等を用いることができる。
この中で、ポリエステル系とフタル酸エステル系の可塑剤が好ましく用いられる。ポリエステル系可塑剤は、フタル酸ジオクチルなどのフタル酸エステル系の可塑剤に比べて非移行性や耐抽出性に優れるが、可塑化効果や相溶性にはやや劣る。
従って、用途に応じてこれらの可塑剤を選択、あるいは併用することによって、広範囲の用途に適用できる。
ポリエステル系可塑剤は、一価ないし四価のカルボン酸と一価ないし六価のアルコールとの反応物であるが、主に二価カルボン酸とグリコールとを反応させて得られたものが用いられる。代表的な二価カルボン酸としては、グルタル酸、イタコン酸、アジピン酸、フタル酸、アゼライン酸、セバシン酸などが挙げられる。
特に、アジピン酸、フタル酸などを用いると可塑化特性に優れたものが得られる。グリコールとしてはエチレン、プロピレン、1,3−ブチレン、1,4−ブチレン、1,6−ヘキサメチレン、ネオペンチレン、ジエチレン、トリエチレン、ジプロピレンなどのグリコールが挙げられる。これらの二価カルボン酸及びグリコールはそれぞれ単独で、あるいは混合して使用してもよい。
このエステル系の可塑剤はエステル、オリゴエステル、ポリエステルの型のいずれでもよく、分子量は100〜10000の範囲が良いが、好ましくは600〜3000の範囲が可塑化効果が大きい。
また、可塑剤の粘度は分子構造や分子量と相関があるが、アジピン酸系可塑剤の場合相溶性、可塑化効率の関係から200〜5000mPa・s(25℃)の範囲が良い。さらに、いくつかのポリエステル系可塑剤を併用してもかまわない。
可塑剤はアクリル樹脂(A)を含有する組成物100質量部に対して、0.5〜30質量部を添加するのが好ましい。可塑剤の添加量が30質量部を越えると、表面がべとつくので、実用上好ましくない。またこれらの可塑剤は単独あるいは2種以上混合して用いることもできる。
さらに、本発明に係る光学フィルムに用いられるアクリル樹脂(A)には成形加工時の熱分解性や熱着色性を改良するために各種の酸化防止剤を添加することもできる。また、帯電防止剤を加えて、光学フィルムに帯電防止性能を与えることも可能である。
本発明に係るアクリル樹脂(A)組成物として、リン系難燃剤を配合した難燃アクリル系樹脂組成物を用いても良い。
ここで用いられるリン系難燃剤としては、赤リン、トリアリールリン酸エステル、ジアリールリン酸エステル、モノアリールリン酸エステル、アリールホスホン酸化合物、アリールホスフィンオキシド化合物、縮合アリールリン酸エステル、ハロゲン化アルキルリン酸エステル、含ハロゲン縮合リン酸エステル、含ハロゲン縮合ホスホン酸エステル、含ハロゲン亜リン酸エステル等から選ばれる1種、あるいは2種以上の混合物を挙げることができる。
具体的な例としては、トリフェニルホスフェート、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキシド、フェニルホスホン酸、トリス(β−クロロエチル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート等が挙げられる。
〈光学フィルムの製膜〉
本発明に係る光学フィルムの溶液流延製膜方法による製造方法の好ましい例を説明する。
(有機溶媒)
本発明に係る光学フィルムを溶液流延法で製造する場合のドープを形成するのに有用な有機溶媒は、溶媒A及びBを含有する混合溶媒である。
この混合溶媒に、アクリル樹脂(A)、アクリル粒子(C)、場合によってセルロースエステル樹脂(B)の3種を、少なくとも計15〜45質量%溶解させたドープ組成物を作製する。
1)溶解工程
溶解は、常圧で行う方法、主溶媒の沸点以下で行う方法、主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法、特開平9−95544号公報、特開平9−95557号公報、又は特開平9−95538号公報に記載の如き冷却溶解法で行う方法、特開平11−21379号公報に記載の如き高圧で行う方法等種々の溶解方法を用いることができるが、特に主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法が好ましい。
溶解中又は後のドープに添加剤を加えて溶解及び分散した後、濾材で濾過し、脱泡して送液ポンプで次工程に送る。
濾過は捕集粒子径0.5〜5μmでかつ濾水時間10〜25sec/100mlの濾材を用いることが好ましい。
図1は本発明に好ましい溶液流延製膜方法のドープ調製工程、流延工程及び乾燥工程を模式的に示した図である。
必要な場合は、アクリル粒子仕込釜41より濾過器44で大きな凝集物を除去し、ストック釜42へ送液する。その後、ストック釜42より主ドープ溶解釜1へアクリル粒子添加液を添加する。
その後主ドープ液は主濾過器3にて濾過され、これに紫外線吸収剤添加液が16よりインライン添加される。
多くの場合、主ドープには返材が10〜50質量%程度含まれることがある。返材にはアクリル粒子が含まれることがある、その場合には返材の添加量に合わせてアクリル粒子添加液の添加量をコントロールすることが好ましい。
返材とは、光学フィルムを細かく粉砕した物で、光学フィルムを製膜するときに発生する、フィルムの両サイド部分を切り落とした物や、擦り傷などでスペックアウトした光学フィルム原反が使用される。
また、予めアクリル樹脂(A)、アクリル粒子(C)、場合によってセルロースエステル樹脂(B)を混練してペレット化したものも、好ましく用いることができる。
2)流延工程
ドープを送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイ30に送液し、無限に移送する無端の金属ベルト31、例えばステンレスベルト、あるいは回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。
ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にし易い加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイ等があり、いずれも好ましく用いられる。金属支持体の表面は鏡面となっている。
製膜速度を上げるために加圧ダイを金属支持体上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。あるいは複数のドープを同時に流延する共流延法によって積層構造のフィルムを得ることも好ましい。
3)溶媒蒸発工程
ウェブ(流延用支持体上にドープを流延し、形成されたドープ膜をウェブと呼ぶ)を流延用支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させフィルム形状を作製する工程である。
溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法又は支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が乾燥効率が良く好ましい。また、それらを組み合わせる方法も好ましく用いられる。
流延後の支持体上のウェブを40〜100℃の雰囲気下、支持体上で乾燥させることが好ましい。40〜100℃の雰囲気下に維持するには、この温度の温風をウェブ上面に当てるか赤外線等の手段により加熱することが好ましい。
面品質、透湿性、剥離性の観点から、30〜120秒以内で該ウェブを支持体から剥離することが好ましい。
4)剥離工程
金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離位置で剥離する工程である。剥離されたウェブは次工程に送られる。
金属支持体上の剥離位置における温度は好ましくは10〜40℃であり、さらに好ましくは11〜30℃である。
なお、剥離する時点での金属支持体上でのウェブの剥離時残留溶媒量は、乾燥の条件の強弱、金属支持体の長さ等により50〜120質量%の範囲で剥離することが好ましいが、残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損なったり、剥離張力によるツレや縦スジが発生し易いため、経済速度と品質との兼ね合いで剥離時の残留溶媒量が決められる。
残留溶媒であるウェブの残留溶媒量は下記式で定義される。
残留溶媒量(%)=(ウェブの加熱処理前質量−ウェブの加熱処理後質量)/(ウェブの加熱処理後質量)×100
なお、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、140℃で2時間の加熱処理を行うことを表す。
金属支持体とフィルムを剥離する際の剥離張力は、通常、196〜245N/mであるが、剥離の際に皺が入り易い場合、190N/m以下の張力で剥離することが好ましく、さらには、剥離できる最低張力〜166.6N/m、次いで、最低張力〜137.2N/mで剥離することが好ましいが、特に好ましくは最低張力〜100N/mで剥離することである。
本発明においては、該金属支持体上の剥離位置における温度を−50〜40℃とするのが好ましく、10〜40℃がより好ましく、15〜30℃とするのが最も好ましい。
5)乾燥工程
剥離後、ウェブを乾燥装置内に複数配置したロールに交互に通して搬送する乾燥装置35、及び/又はクリップでウェブの両端をクリップして搬送するテンター延伸装置34を用いて、ウェブを乾燥する。
乾燥手段はウェブの両面に熱風を吹かせるのが一般的であるが、風の代わりにマイクロウェーブを当てて加熱する手段もある。余り急激な乾燥は出来上がりのフィルムの平面性を損ね易い。
全体を通し、40〜160℃で乾燥させることが好ましく、この工程で残留溶媒を5〜50質量%に調整する。
6)加熱処理工程
前記乾燥工程で残留溶媒を5〜50質量%に調整され状態のフィルムを、みかけTg+10〜90℃で加熱処理することが好ましく、みかけTg+40〜90℃で処理を行うのがさらに好ましい。具体的には、80〜160℃である。
処理の仕方としては、始めに120℃くらいで処理を行い、最後に140℃で加熱するなど、段階を分けて行ってもよい。
加熱処理時間としては、15分〜60分が好ましく、20〜40分が特に好ましい。
この加熱処理工程では乾燥も同時に行われ、本工程から出る光学フィルムの残留溶媒量を、1.0質量%未満とすることが好ましい。
7)延伸工程
本発明では、加熱処理後に延伸工程を設けてもよい。
テンター延伸装置を用いる場合は、テンターの左右把持手段によってフィルムの把持長(把持開始から把持終了までの距離)を左右で独立に制御できる装置を用いることが好ましい。また、テンター工程において、平面性を改善するため意図的に異なる温度を持つ区画を作ることも好ましい。
また、異なる温度区画の間にそれぞれの区画が干渉を起こさないように、ニュートラルゾーンを設けることも好ましい。
なお、延伸操作は多段階に分割して実施してもよく、流延方向、幅手方向に二軸延伸を実施することも好ましい。また、二軸延伸を行う場合には同時二軸延伸を行ってもよいし、段階的に実施してもよい。
この場合、段階的とは、例えば、延伸方向の異なる延伸を順次行うことも可能であるし、同一方向の延伸を多段階に分割し、かつ異なる方向の延伸をそのいずれかの段階に加えることも可能である。即ち、例えば、次のような延伸ステップも可能である。
・流延方向に延伸−幅手方向に延伸−流延方向に延伸−流延方向に延伸
・幅手方向に延伸−幅手方向に延伸−流延方向に延伸−流延方向に延伸
また、同時2軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を張力を緩和して収縮させる場合も含まれる。同時2軸延伸の好ましい延伸倍率は幅手方向、長手方向ともに×1.01倍〜×1.5倍の範囲でとることができる。
延伸時の温度条件としては、光学フィルムのみかけTg+10〜50℃で行うのが好ましい。具体的には、80〜160℃で行うのがよい。
テンター工程において、雰囲気の幅手方向の温度分布が少ないことが、フィルムの均一性を高める観点から好ましく、テンター工程での幅手方向の温度分布は、±5℃以内が好ましく、±2℃以内がより好ましく、±1℃以内が最も好ましい。
8)巻き取り工程
ウェブ中の残留溶媒量が2質量%以下となってから光学フィルムとして巻き取り機37により巻き取る工程であり、残留溶媒量を0.4質量%以下にすることにより寸法安定性の良好なフィルムを得ることができる。
巻き取り方法は、一般に使用されているものを用いればよく、定トルク法、定テンション法、テーパーテンション法、内部応力一定のプログラムテンションコントロール法等があり、それらを使いわければよい。
本発明に係る光学フィルムは、長尺フィルムであることが好ましく、具体的には、100m〜5000m程度のものを示し、通常、ロール状で提供される形態のものである。また、フィルムの幅は1.3〜4mであることが好ましく、1.4〜2mであることがより好ましい。
本発明に係る光学フィルムの膜厚に特に制限はないが、後述する偏光板保護フィルムに使用する場合は20〜200μmであることが好ましく、25〜100μmであることがより好ましく、30〜80μmであることが特に好ましい。
<光学フィルムの物性等>
以下、本発明に係る光学フィルムの物性等についての特徴について説明する。
〈光弾性係数〉
本発明に係る光学フィルムは、光弾性係数が−6.0×10−12〜6.0×10−12/Paであるように調整することが好ましく、−2.0×10−12〜2.0×10−12/Paの範囲に制御することが特に好ましい。
本発明において、光弾性係数を上記の範囲内に調整するには、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)及びその他の樹脂の比率を調整し、この樹脂比率に応じて位相差制御剤の組み合わせとその添加する量を調整して光学フィルムの組成を最適化することで行う。
光弾性係数をこのような範囲に調整することにより液晶表示装置を長時間点灯しパネルが高温になった場合や回りの雰囲気が高温高湿になった場合に位相差フィルムに応力がかかっても位相差が発現しにくくなり画像ムラが低減できる。さらに長期間使用した場合に発生する画像ムラも低減できる。
〈透湿度〉
本発明に係る光学フィルムは、JIS Z 0208に基づき温度40℃、湿度90%RHの条件で測定し、膜厚60μmに膜厚比例換算した透湿度の値が、50〜600g/m・24hが好ましく、200〜450g/m・24hであることが特に好ましい。
本発明に係る光学フィルムを偏光板の少なくとも一方に用いた場合、透湿度を上記の範囲とすることにより、液晶表示装置が高湿環境下で用いられても偏光子の劣化による光漏れや画質の劣化が起こらず、また、液晶表示装置が高温環境下におかれ、照度の高い屋外で用いられバックライトの輝度が上げられることにより高熱にさらされた場合であっても発生する蒸気による偏光子の劣化や変形を抑制することができる。
〈その他〉
本発明に係る光学フィルムは、フィルム面内の直径5μm以上の欠点が1個/10cm四方以下である。さらに好ましくは0.5個/10cm四方以下、一層好ましくは0.1個/10cm四方以下である。
ここで欠点の直径とは、欠点が円形の場合はその直径を示し、円形でない場合は欠点の範囲を下記方法により顕微鏡で観察して決定し、その最大径(外接円の直径)とする。
欠点の範囲は、欠点が気泡や異物の場合は、欠点を微分干渉顕微鏡の透過光で観察したときの影の大きさである。欠点が、ロール傷の転写や擦り傷など、表面形状の変化の場合は、欠点を微分干渉顕微鏡の反射光で観察して大きさを確認する。
なお、反射光で観察する場合に、欠点の大きさが不明瞭であれば、表面にアルミや白金を蒸着して観察する。
かかる欠点頻度にて表される品位に優れたフィルムを生産性よく得るには、ポリマー溶液を流延直前に高精度濾過することや、流延機周辺のクリーン度を高くすること、また、流延後の乾燥条件を段階的に設定し、効率よくかつ発泡を抑えて乾燥させることが有効である。
欠点の個数が1個/10cm四方より多いと、例えば後工程での加工時などでフィルムに張力がかかると、欠点を基点としてフィルムが破断して生産性が著しく低下する場合がある。また、欠点の直径が5μm以上になると、偏光板観察などにより目視で確認でき、光学部材として用いたとき輝点が生じる場合がある。
また、目視で確認できない場合でも、該フィルム上にハードコート層などを形成したときに、塗剤が均一に形成できず欠点(塗布抜け)となる場合がある。ここで、欠点とは、溶液製膜の乾燥工程において溶媒の急激な蒸発に起因して発生するフィルム中の空洞(発泡欠点)や、製膜原液中の異物や製膜中に混入する異物に起因するフィルム中の異物(異物欠点)をいう。
また、本発明に係る光学フィルムは、JIS−K7127−1999に準拠した測定において、少なくとも一方向の破断伸度が、10%以上であることが好ましく、より好ましくは20%以上である。
破断伸度の上限は特に限定されるものではないが、現実的には250%程度である。破断伸度を大きくするには異物や発泡に起因するフィルム中の欠点を抑制することが有効である。
本発明に係る光学フィルムの厚さは20μm以上であることが好ましい。より好ましくは30μm以上である。
厚さの上限は特に限定される物ではないが、溶液製膜法でフィルム化する場合は、塗布性、発泡、溶媒乾燥などの観点から、上限は250μm程度である。なお、フィルムの厚さは用途により適宜選定することができる。
本発明に係る光学フィルムは、その全光線透過率が90%以上であることが好ましく、より好ましくは93%以上である。
また、現実的な上限としては、99%程度である。かかる全光線透過率にて表される優れた透明性を達成するには、可視光を吸収する添加剤や共重合成分を導入しないようにすることや、ポリマー中の異物を高精度濾過により除去し、フィルム内部の光の拡散や吸収を低減させることが有効である。
また、製膜時のフィルム接触部(冷却ロール、カレンダーロール、ドラム、ベルト、溶液製膜における塗布基材、搬送ロールなど)の表面粗さを小さくしてフィルム表面の表面粗さを小さくすることや、アクリル樹脂(A)の屈折率を小さくすることによりフィルム表面の光の拡散や反射を低減させることが有効である。
本発明に係る光学フィルムは、透明性を表す指標の1つであるヘイズ値(濁度)が1.0%以下であることが特徴であるが、液晶表示装置に組み込んだ際の輝度、コントラストの点から好ましくは0.5%以下である。
かかるヘイズ値を達成するには、ポリマー中の異物を高精度濾過により除去し、フィルム内部の光の拡散を低減させることが有効である。
また、表面の平滑性が表面ヘイズとして表され、アクリル粒子の粒子径や添加量を前記範囲内に抑えたり、製膜時のフィルム接触部の表面粗さを小さくすることも、有効である。
なお、上記光学フィルムの全光線透過率及びヘイズ値は、JIS−K7361−1−1997及びJIS−K7136−2000に従い、測定した値である。
本発明に係る光学フィルムは、上記のような物性を満たしていれば、光学用の光学フィルムとして好ましく用いることができる。
(偏光板)
本発明に係る偏光板は、偏光子を2枚の偏光板保護フィルムによって挟む構造を有することを特徴とする。当該偏光板は、一般的な方法で作製することができる。
本発明に係る光学フィルムの裏面側に粘着層を設け、沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、貼り合わせることが好ましい。
もう一方の面には本発明に係る光学フィルムを用いても、別の偏光板保護フィルムを用いてもよい。例えば、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタック KC8UX、KC4UX、KC5UX、KC8UY、KC4UY、KC12UR、KC8UCR−3、KC8UCR−4、KC8UCR−5、KV8UY−HA、KV8UX−RHA、以上コニカミノルタオプト(株)製)等が好ましく用いられる。
本発明に係る偏光板において、本発明に係る光学フィルム側が液晶セル側に貼合されるのが好ましい。
偏光板の主たる構成要素である偏光子とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。
偏光子は、ポリビニルアルコール水溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行ったものが用いられている。
上記粘着層に用いられる粘着剤としては、粘着層の少なくとも一部分において25℃での貯蔵弾性率が1.0×10〜1.0×10Paの範囲である粘着剤が用いられていることが好ましく、粘着剤を塗布し、貼り合わせた後に種々の化学反応により高分子量体又は架橋構造を形成する硬化型粘着剤が好適に用いられる。
具体例としては、例えば、ウレタン系粘着剤、エポキシ系粘着剤、水性高分子−イソシアネート系粘着剤、熱硬化型アクリル粘着剤等の硬化型粘着剤、湿気硬化ウレタン粘着剤、ポリエーテルメタクリレート型、エステル系メタクリレート型、酸化型ポリエーテルメタクリレート等の嫌気性粘着剤、シアノアクリレート系の瞬間粘着剤、アクリレートとペルオキシド系の2液型瞬間粘着剤等が挙げられる。
上記粘着剤としては1液型であっても良いし、使用前に2液以上を混合して使用する型であっても良い。
また上記粘着剤は有機溶剤を媒体とする溶剤系であってもよいし、水を主成分とする媒体であるエマルジョン型、コロイド分散液型、水溶液型などの水系であってもよいし、無溶剤型であってもよい。上記粘着剤液の濃度は、粘着後の膜厚、塗布方法、塗布条件等により適宜決定されれば良く、通常は0.1〜50質量%である。
(液晶表示装置)
本発明に係る光学フィルムを貼合した偏光板を少なくとも液晶素子の一方の面に用いて液晶表示装置に組み込むことによって、種々の耐久性に優れた液晶表示装置を作製することができる。本発明に係る偏光板は、前記粘着層等を介して液晶セルに貼合する。
本発明に係る偏光板は、分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置に好ましく用いられ、他にもインプレーンスイッチング、ブルーフェーズ相を利用した液晶駆動方式のLCDでも好ましく用いられる。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<実施例1>
(アクリル樹脂(A))
以下のアクリル樹脂A1−A7、及びMS1、2を公知の方法によって作製した。
A1:モノマー質量比(MMA:MA=98:2)Tg103℃、Mw70000
A2:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)Tg102℃、Mw160000
A3:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)Tg102℃、Mw350000
A4:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)Tg102℃、Mw550000
A5:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)Tg102℃、Mw800000
A6:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)Tg102℃、Mw930000
A7:モノマー質量比(MMA:MA=94:6)Tg99℃、Mw1100000
MS1:モノマー質量比(MMA:ST=60:40)Tg103℃、Mw100000
MS2:モノマー質量比(MMA:ST=40:60)Tg102℃、Mw100000
また、以下の市販のものを用いた。
ダイヤナールBR50(三菱レイヨン(株)製)Tg100℃ Mw100000
ダイヤナールBR52(三菱レイヨン(株)製)Tg105℃ Mw85000
ダイヤナールBR80(三菱レイヨン(株)製)Tg105℃ Mw95000
ダイヤナールBR83(三菱レイヨン(株)製)Tg105℃ Mw40000
ダイヤナールBR85(三菱レイヨン(株)製)Tg105℃ Mw280000
ダイヤナールBR88(三菱レイヨン(株)製)Tg105℃ Mw480000
80N(旭化成ケミカルズ(株)製)Tg110℃ Mw100000
上記市販のアクリル樹脂(A)における分子中のMMA単位の割合は、ダイヤナールBR50が約30質量%、ダイヤナールBR52が約70質量%、ダイヤナールBR80から80Nは全て90質量%以上99質量%以下であった。
(A8の合成)
先ず、メチルメタクリレート/アクリルアミド共重合体系懸濁剤を、次の様にして調整した。
メチルメタクリレート 20質量部
アクリルアミド 80質量部
過硫酸カリウム 0.3質量部
イオン交換水 1500質量部
上記を反応器中に仕込み、反応器中を窒素ガスで置換しながら、単量体が完全に重合体に転化するまで、70℃に保ち反応を進行させた。得られた水溶液を懸濁剤とした。容量が5リットルで、バッフル及びファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに、上記懸濁剤0.05質量部をイオン交換水165質量部に溶解した溶液を供給し、系内を窒素ガスで置換しながら400rpmで撹拌した。
次に、下記仕込み組成の混合物質を、反応系を撹拌しながら添加した。
メタクリル酸 27質量部
メチルメタクリレート 73質量部
t−ドデシルメルカプタン 1.2質量部
2,2′−アゾビスイソブチロニトリル 0.4質量部
添加後、70℃まで昇温し、内温が70℃に達した時点を重合開始時点として、180分間保ち、重合を進行させた。
その後、通常の方法に従い、反応系の冷却、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行い、ビーズ状の共重合体を得た。この共重合体の重合率は97%であり、重量平均分子量は13万であった。
この共重合体に添加剤(NaOCH)を0.2質量%配合し、2軸押出機(TEX30 日本製鋼社製、L/D=44.5)を用いて、ホッパー部より窒素を10L/分の量でパージしながら、スクリュー回転数100rpm、原料供給量5kg/時、シリンダ温度290℃で分子内環化反応を行い、ペレットを作製し、80℃で8時間真空乾燥してアクリル樹脂A8を得た。アクリル樹脂A8の重量平均分子量(Mw)は130000、Tgは140℃であった。
〈光学フィルム1−1の作製〉
アクリル樹脂(A)ダイヤナールBR85(三菱レイヨン(株)製) 70質量部
セルロースエステル樹脂(B)CE1 30質量部
アクリル粒子(C)C2 3質量部
紫外線吸収剤(D)Tinuvin928(チバ・ジャパン(株)製) 2質量部
メチレンクロライド 300質量部
エタノール 40質量部
上記組成物を、加熱しながら十分に溶解し、ドープ液を作製した。
(光学フィルム1−1の製膜)
上記作製したドープ液を、ベルト流延装置を用い、温度22℃、2m幅でステンレスバンド支持体に均一に流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶媒量が100%になるまで溶媒を蒸発させ、剥離張力162N/mでステンレスバンド支持体上から剥離した。
剥離したアクリル樹脂のウェブを1.6m幅にスリットし、その後、テンター機能を有する乾燥工程に搬送し、幅方向に1.1倍に延伸しながら、135℃で乾燥させた。
このときテンターで延伸を始めたときの残留溶媒量は30質量%であった。
テンターで延伸後の残留溶媒量は20質量%であり、この状態で加熱処理工程に搬送し、120℃で15分、ついで140℃で15分加熱処理を行った。
その後、1.5m幅にスリットし、フィルム両端に幅10mm高さ5μmのナーリング加工を施し、初期張力220N/m、終張力110N/mで内径15.24cmコアに巻き取り、光学フィルム1−1を得た。
なお、ステンレスバンド支持体の回転速度とテンターの運転速度から算出されるMD方向の延伸倍率は1.1倍であった。
表1に記載の光学フィルム1−1の残留溶媒量は0.1質量%であり、膜厚は60μm、巻長は4000mであった。
〈光学フィルム1−2〜1−49の作製〉
上記光学フィルム1−1の作製において、アクリル樹脂(A)、セルロースエステル樹脂(B)の種類と組成比を、表1及び2に記載のように代えた以外は同様にして、光学フィルム1−2〜1−49を作製した。
表1、2及び3のセルロースエステル樹脂(B)は、acはアセチル基、prはプロピオニル基、buはブチリル基を表し、penはペンタノイル基、bzはベンゾイル基、hepはヘプタノイル基、octはオクタノイル基、phはフタリル基を表す。表に記載の「量」は、質量部を表す。
なお、比較例48※1として特開2005−202383号公報実施の形態2に記載の位相差板(Ro=100nm、Rt=140nm)に準じたフィルム(ゼオノア、日本ゼオン(株)製、膜厚=65μm)を使用して作製した。
Figure 2011022188
Figure 2011022188
<実施例2>
<光学フィルム2−1の作製>
ダイヤナールBR85(三菱レイヨン(株)製) 70質量部
セルロースアセテートプロピオネート(アシル基総置換度2.75、アセチル基置換度0.20、プロピオニル基置換度2.55、Mw=200000) 30質量部
多価アルコール脂肪酸エステルS1 0.5質量部 メチレンクロライド 300質量部
エタノール 40質量部
上記組成物を、加熱しながら十分に溶解し、ドープ液を作製した。
この作製したドープ液を、ベルト流延装置を用い、温度22℃、2m幅でステンレスバンド支持体に均一に流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶剤量が100%になるまで溶媒を蒸発させ、剥離張力162N/mでステンレスバンド支持体上から剥離した。
剥離したアクリル樹脂のウェブを35℃で溶媒を蒸発させ、1.6m幅にスリットし、その後、テンターで幅方向に1.15倍(15%)に延伸しながら、135℃の乾燥温度で乾燥させた。このときテンターで延伸を始めたときの残留溶剤量は10%であった。
テンターで延伸後、130℃で5分間緩和を行った後、120℃、140℃の乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させ、1.5m幅にスリットし、フィルム両端に幅10mm高さ5μmのナーリング加工を施し、初期張力220N/m、終張力110N/mで内径15.24cmコアに巻き取り、光学フィルム2−1を得た。
以下、表3に記載のように素材を変更し、光学フィルム2−1と同様にして試料を作製した。なお、使用した素材は以下の通りである。
(多価アルコール脂肪酸エステル)
S1:グリセリンモノステアレート
S2:ジグリセリンモノステアレート
S3:SPAN60(関東化学(株)製)
S4:TWEEN60(関東化学(株)製)
(アクリル樹脂)
A1:モノマー質量比(MMA:MA=98:2)、Mw70000
A2:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)、Mw160000
A3:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)、Mw350000
A4:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)、Mw550000
A5:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)、Mw800000
A6:モノマー質量比(MMA:MA=97:3)、Mw930000
MS1:モノマー質量比(MMA:ST=60:40)、Mw100000
MS2:モノマー質量比(MMA:ST=40:60)、Mw100000
MMA:メチルメタクリレート
MA:メチルアクリレート
ST:スチレン
ダイヤナールBR85(三菱レイヨン(株)製) Mw280000
ダイヤナールBR88(三菱レイヨン(株)製) Mw480000
上記市販のアクリル樹脂における分子中のMMA単位の割合は、いずれも90質量%以上99質量%以下であった。
<液晶表示装置としての特性評価>
〈偏光板の作製〉
各光学フィルムを偏光板保護フィルムとした偏光板を、以下のようにして作製した。
厚さ120μmの長尺ロールポリビニルアルコールフィルムを、沃素1質量部、ホウ酸4質量部を含む水溶液100質量部に浸漬し、50℃で5倍に搬送方向に延伸して偏光子を作製した。
次に、この偏光子の片面にアクリル接着剤を用いて、実施例1で作製した光学フィルム1−1にコロナ処理を施したのち、貼合した。
さらに偏光子のもう一方の面にアルカリケン化処理した光学フィルムであるコニカミノルタオプト(株)製コニカミノルタタックKC8UCR−5を貼り合わせ、乾燥して偏光板P1−1を作製した。同様にして光学フィルム1−2〜1−49を用いて偏光板P1−2〜1−49を作製した。
また、光学フィルム2−1は偏光子に下記のケン化処理した。光学フィルム2−2〜2−29は、延伸処理してから24時間後にケン化処理を施した。光学フィルム2−30は、延伸処理100時間後、光学フィルム2−31は、240時間後、光学フィルム2−32は、400時間後にそれぞれケン化処理をした。
(アルカリケン化処理)
ケン化工程 2.5M−NaOH 50℃ 90秒
水洗工程 水 30℃ 45秒
中和工程 10質量部HCl 30℃ 45秒
水洗工程 水 30℃ 45秒
ケン化処理後、水洗、中和、水洗の順に行い、次いで80℃で乾燥した。
ポリビニルアルコール系の水性接着剤(関東化学社製 Polyvinyl alcohol #2000 2.5質量%溶液)を用いて、偏光子の透過軸と光学フィルム2−1の面内遅相軸が平行になるように偏光子の片面に光学フィルム2−1を、反対面には、同様にケン化処理したコニカミノルタタックKC8UCR−5を貼り合わせ偏光板2−1を作製した。
同様にして表3記載の光学フィルム2−2〜2−32を使用して表4記載の偏光板を作製した。
Figure 2011022188
<液晶表示装置の作製>
<液晶素子D−1の作製>
特表2008−545160号公報の実施例1と同様な方法で液晶素子D−1を作成した。
上記作製した各偏光板を、本発明に係る光学フィルムを液晶素子側にして、液晶素子両面に貼合し、本発明の表示特性評価を行った。
両偏光板は、偏光子の吸収軸が直交するクロスニコルの状態となるように配置し、偏光板を含めた液晶素子の視認側と反対方向に、透明ガラスヒーター(栄光電気株式会社製)及びバックライトをこの順に設置した。
〈評価〉
(コーナームラ)
分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタセンシング(株)製)を使用し、黒表示した場合、フィルムの四隅の正面輝度を測定することによって評価した。数字は、フィルム中央部の正面輝度を1とした時の、四隅正面輝度平均の値(値=四隅正面輝度平均/中央部の正面輝度)である。なお、測定は、黒表示開始と、開始から、1000時間後に行った。また、同様な測定を、透明ガラスヒーターで、100時間100℃加熱処理した後、1℃/minで室温まで除冷したものについても行った。
○:裸眼ではコーナームラ認識できない(1.00〜1.10)
△:コーナームラとして見えるが、使用にあたって支障はない(1.11〜1.20)
×:表示品質上問題がある(1.21以上)
(カラーシフト)
ディスプレイを黒表示にし、斜め45°の角度から観察した際の色変化を23℃、55%RHの環境下、下記基準で評価した。
○:色変化が全くない
△:色変化が認められる
×:色変化が非常に大きい
(視野角変動)
23℃、55%RHの環境で、ELDIM(株)製EZ−Contrast160Dを用いて液晶表示装置の視野角測定を行った。
続いて上記偏光板を60℃、90%RHで1000時間処理したものを同様に測定し、下記基準で3段階評価した。
○:視野角変動が全くない
△:視野角変動が認められる
×:視野角変動が非常に大きい
以上の評価の結果を表4及び5に示す。
Figure 2011022188
Figure 2011022188
表4及び5に記載した評価結果から明らかなように、本発明に係る偏光板保護フィルム(光学フィルム)を使用した液晶表示装置は、コーナームラ、視野角変動、及びカラーシフトが殆ど無く優れていることが分かる。
本発明に係る偏光板に貼合されたKC8UCR−5を以下のフィルムに換えて同様な検討を行ったところ、良好な性能が得られることが分かった。
コニカミノルタタック(KC8UX、KC4UX、KC5UX、KC8UY、KC4UY、KC12UR、KC8UCR−3、KC8UCR−4、KC8UCR−5、KC8UE、KC4UE、KC4FR−3、KC4FR−4、KC4HR−1、KC8UY−HA、KC8UX−RHA)、富士フィルム社製、フジタックTDB80UF、フジタックT80UZ、フジタックT40UZ、反射防止フィルム(富士フィルムCVクリアビューUA)。
1 溶解釜
3、6、12、15 濾過器
4、13 ストックタンク
5、14 送液ポンプ
8、16 導管
10 紫外線吸収剤仕込釜
20 合流管
21 混合機
30 ダイ
31 金属支持体
32 ウェブ
33 剥離位置
34 テンター装置
35 ロール乾燥装置
41 粒子仕込釜
42 ストックタンク
43 ポンプ
44 濾過器

Claims (6)

  1. 分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置であって、偏光子を2枚の偏光板保護フィルムによって挟む構造を有する偏光板を液晶素子の両側に有し、かつ、当該偏光板保護フィルムの少なくとも1枚が、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)を95:5〜30:70の質量比の範囲内で含有することを特徴とする分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
  2. 前記液晶素子が、一対の基板と当該一対の基板の間に配置された液晶材料とを有し、当該液晶材料中の初期分子配向が、当該液晶材料に対する配向処理方向に平行な方向を有し、かつ当該液晶材料が、外部印加電圧の不存在下で、当該一対の基板に対して垂直な自発分極を示さないことを特徴とする請求項1に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
  3. 前記偏光板保護フィルムに含有される、アクリル樹脂(A)の重量平均分子量が75000〜1100000の範囲内であり、セルロースエステル樹脂(B)のアシル基の総置換度(T)が2.0〜3.0の範囲内であり、炭素数が3〜7の範囲内のアシル基の置換度が1.2〜3.0の範囲内であり、かつ、当該セルロースエステル樹脂(B)の重量平均分子量Mwが75000〜320000の範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
  4. 前記偏光板保護フィルムが、前記偏光子と、アクリル系接着剤を用いて貼合されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
  5. 前記偏光板保護フィルムが、アクリル樹脂(A)とセルロースエステル樹脂(B)の質量比が85:15〜55:45の範囲内であり、少なくとも一方向に10〜150%の範囲内の延伸処理をし、その後、前記偏光子と水性接着剤を用いて貼合されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
  6. 前記偏光板保護フィルムが、多価アルコール脂肪酸エステルを、当該偏光板保護フィルムの全質量に対して0.1〜10質量%の範囲内で含有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の分極遮蔽型スメクチック液晶表示装置。
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