JP2011094120A - 高分子フィルム用湿度依存性改良剤、高分子フィルム、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 下記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有する高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[2] 前記一般式(1)および(2)において、前記X1、X2、X3、X4、X5およびX6が、それぞれ独立に、単結合および下記一般式(3)で表される2価の連結基からなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする[1]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[3] 前記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[4] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(4)で表されることを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[5] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(5)で表されることを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[6] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(6)で表されることを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[7] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(6b)で表されることを特徴とする1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[8] 前記Ra3またはRa4がアルキル基であることを特徴とする[6]または[7]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[9] 前記一般式(2)で表される化合物を含有することを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[10] 前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(7)で表されることを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[11] 前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(8)で表されることを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[12] 前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(9)で表されることを特徴とする[1]または[2]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[13] 前記Rb3および前記Rc3が共にアルキル基であることを特徴とする[12]に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[14] 前記一般式(1)または(2)で表される化合物がRth降下剤であることを特徴とする[1]〜[13]のいずれか一項に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
[15] [1]〜[14]のいずれか一項に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤と、水酸基を含有する高分子を含むことを特徴とする高分子フィルム。
[16] 前記の水酸基を含有する高分子がセルロースアシレート樹脂であることを特徴とする[15]に記載の高分子フィルム。
[17] 前記セルロースアシレート樹脂がセルロースアセテート樹脂であることを特徴とする[16]に記載の高分子フィルム。
[18] [15]〜[17]のいずれか一項に記載の高分子フィルムを含むことを特徴とする位相差フィルム。
[19] [15]〜[17]のいずれか一項に記載の高分子フィルムまたは[18]に記載の位相差フィルムを含むことを特徴とする偏光板。
[20] [15]〜[17]のいずれか一項に記載の高分子フィルム、[18]に記載の位相差フィルムまたは[19]に記載の偏光板を含むことを特徴とする液晶表示装置。
(レターデーション(Re及びRth))
本明細書において、Re(λ)及びRth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーション(nm)及び厚さ方向のレターデーション(nm)を表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH又は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。
測定されるフィルムが1軸又は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又は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ィ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ー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又は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ーデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH又は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ィ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方向からレター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(X)及び式(XI)よりRthを算出することもできる。
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ーデーション値をあらわす。また、式中、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は膜厚を表す。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又は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ー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又は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又は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。
また、本明細書において、位相差膜及び液晶層等の各部材の光学特性を示す数値、数値範囲、及び定性的な表現(例えば、「同等」、「等しい」等の表現)については、液晶表示装置やそれに用いられる部材について一般的に許容される誤差を含む数値、数値範囲及び性質を示していると解釈されるものとする。
(1−1) 高分子フィルム用湿度依存性改良剤の構造
本発明の高分子フィルム用湿度依存性改良剤は、前記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有することを特徴とする。本明細書中、高分子フィルム用湿度依存性改良剤とは、高分子フィルムに添加することによって、添加された高分子フィルムの使用環境の湿度変化にともなうReの変動またはRthの変動の少なくとも一方が小さくなる化合物のことを言う。以下、本発明に用いられる前記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の構造の詳細について、説明する。
なお、従来1,3,5−トリアジン環を有する化合物を高分子フィルム(例えば、セルロースアシレート樹脂)に添加する場合は、1,3,5−トリアジン環を有する化合物全体の形状の平面性に注目していたため、本発明の前記一般式(1)または一般式(2)で表される構造の化合物はほとんど注目されていなかった。
まず、一般式(1)で表される化合物について説明する。なお、本明細書中において、アルキル基などの炭化水素基は、本発明の趣旨に反さない場合、直鎖であっても、分枝であってもよい。
前記Raがアルケニル基である場合、炭素数2〜20であることが好ましく、炭素数2〜12であることがより好ましく、炭素数2〜8であることが特に好ましい。
前記Raがアルキニル基である場合、炭素数2〜20であることが好ましく、炭素数2〜12であることがより好ましく、炭素数2〜8であることが特に好ましい。
前記Raがアリール基である場合、炭素数6〜24であることが好ましく、炭素数6〜18であることがより好ましく、炭素数6であることが湿度依存性改良の観点から特に好ましい。
前記Raが複素環基である場合、炭素数2〜23であることが好ましく、炭素数2〜17であることがより好ましく、炭素数2〜6であることが湿度依存性改良の観点から特に好ましい。含窒素へテロ環を構成する環員(メンバー)の数は、4〜24であることが好ましく、5〜12であることがより好ましく、5または6であることが特に好ましい。具体的には、ピロリル基、ピロリジノ基、ピラゾリル基、ピラゾリジノ基、イミダゾリル基、ピペラジノ基、モルホリノ基を挙げることができる。
前記R1、R2、R3およびR4がアルキル基である場合、炭素数1〜12であることが好ましく、炭素数1〜6であることがより好ましく、炭素数1〜4であることが特に好ましい。前記R1、R2、R3およびR4がアルキル基、かつ、Xが−C(=O)−である場合、湿度依存性改良の観点から好ましいR1、R2、R3およびR4の範囲は後述の一般式(6b)におけるRd1およびRd2がアルキル基である場合と同様である。
前記R1、R2、R3およびR4がアルケニル基である場合、炭素数2〜12であることが好ましく、炭素数2〜6であることがより好ましく、炭素数2〜4であることが特に好ましい。
前記R1、R2、R3およびR4がアルキニル基である場合、炭素数2〜12であることが好ましく、炭素数2〜6であることがより好ましく、炭素数2〜4であることが特に好ましい。
前記R1、R2、R3およびR4がアリール基である場合、炭素数6〜18であることが好ましく、炭素数6〜12であることがより好ましく、炭素数6であることが湿度依存性改良の観点から特に好ましい。前記R1、R2、R3およびR4がアリール基、かつ、Xが−C(=O)−である場合、湿度依存性改良の観点から好ましいR1、R2、R3およびR4の範囲は後述の一般式(6b)におけるRd1およびRd2がアリール基である場合と同様である。
前記R1、R2、R3およびR4が複素環基である場合、炭素数4〜13であることが好ましく、炭素数4〜9であることがより好ましく、炭素数5であることが湿度依存性改良の観点から特に好ましい。
前記R1、R2、R3およびR4はさらに置換基を有していても、有していなくともよく、該置換基としては前記置換基Tを挙げることができる。
前記一般式(3)中、前記Rは水素原子またはアルキル基であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
さらに、前記R21およびR24がともに水素原子であることが高分子フィルムのRthの湿度依存性改良の観点からより好ましい。
さらに、本発明の高分子フィルムは、前記Ra3がアルキル基であることが、Rthを下降させつつ、レターデーションの湿度依存性を改良する場合に好ましく、その場合はさらに前記Ra3が無置換のアルキル基であるときがより好ましい。
一般式(6b)中、Rd1およびRd2はそれぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表し、置換基を有していてもよい。前記Rd1およびRd2が前記置換基を有していてもよいアリール基である場合の前記置換基としては、ハロゲン原子(塩素原子であることが好ましい)、アルキル基(炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜5であることが好ましく、メチル基であることが特に好ましい。直鎖であっても分枝であってもよい)、アルコキシ基(炭素数1〜3であることが好ましく、メトキシ基がより好ましい)を挙げることができ、ハロゲン原子またはアルキル基であることが好ましい。前記Rd1およびRd2が前記置換基を有していてもよいアルキル基(直鎖であっても分枝であってもよい)である場合は、無置換のアルキル基であることが好ましく、無置換の炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、無置換の炭素数3〜9のアルキル基であることがより好ましく、無置換の炭素数3〜6のアルキル基であることが特に好ましい。
前記Rd1およびRd2はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリール基を表すことがより好ましい。前記Rd1およびRd2はそれぞれ独立に置換基を有していてもよい炭素数6〜10アリール基を表すことがより好ましく、置換基を有していてもよいフェニル基を表すことが特に好ましく、置換基を有するフェニル基を表すことがより特に好ましく、この場合の好ましい置換基の位置はパラ位である。
前記Rd1およびRd2はともに無置換のフェニル基を表すことがより特に好ましい。
前記Rd1およびRd2は同じ基を表しても、異なる基を表してもよいが、同じ基を表すことが好ましい。
次に、一般式(2)で表される化合物について説明する。
さらに、本発明の高分子フィルムは、前記Rb3およびRc3が共にアルキル基であることが、Rthを下降させつつ、レターデーションの湿度依存性を改良する場合に好ましく、その場合はさらに前記Rb3およびRc3が共に無置換のアルキル基であるときがより好ましい。
本発明の前記一般式(1)または(2)で表される化合物は、高分子フィルム用湿度依存性改良剤であることに加えてレターデーション降下剤でもあることも、好ましい態様の一つである。従来、前記一般式(1)または(2)で表される化合物に類似する化合物、例えば、1,3,5−トリアジンを有する化合物であって芳香環を2つ以上(好ましくは3つ以上)有する化合物群はセルロースアシレートフィルムのレターデーション上昇剤として用いられていた。本発明では、前記1,3,5−トリアジン環を有する化合物の中から湿度依存性改良効果を良好に奏する化合物を見出したことに加え、湿度依存性改良効果とRth下降効果を奏する化合物も見出したものである。すなわち、本発明の高分子フィルム用湿度依存性改良剤を添加したセルロースアシレートフィルムの好ましい一態様では、添加剤無添加のフィルムに比べて、フィルムのRthが小さいことを特徴とする。
レターデーション降下剤である前記一般式(1)または(2)で表される化合物は、例えば、前記一般式(6)における前記Ra3がアルキル基である場合や、前記一般式(9)における前記Rb3およびRc3が共にアルキル基である場合を挙げることができるが、これら例示した構造に限定されるものではない。
前記一般式(1)または(2)で表される化合物は、分子量が100〜2000であることが好ましく、150〜1500であることがより好ましく、170〜1000であることが特に好ましい。
前記一般式(1)または(2)で表される化合物の添加量は、高分子フィルムの基材100質量部に対して、50質量部以下とすることが好ましく、0.1〜30質量部とすることがより好ましく、0.5〜20質量部とすることが特に好ましく、1〜15質量部とすることがさらに好ましい。このように、前記一般式(1)または(2)で表される化合物は、これまでに報告されている湿度依存性改良剤に比較して少量の使用で十分湿度依存性を改良することができる。
本発明の高分子フィルム用湿度依存性改良剤に含有される一般式(1)または一般式(2)で表される化合物の製造方法は、特に限定はなく、公知の方法により製造することができる。本発明において好ましく用いられる製造方法としては、例えば米国特許第3,478,026公報やChem. Eur. J. 2005, 11, 6616−6628に記載されているようにジシアノジアミドとニトリル化合物とを水酸化カリウム等の無機塩基存在下にてアルコール中で加熱することでトリアジン環を形成する方法や、Tetrahedron 2000,56,9705−9711に記載されているように塩化シアヌルを原料としてグリニャール化合物とアミン化合物を段階的に置換反応させていく方法や、有機合成化学協会誌 1967,第25巻第11号,1048−1051に記載されているようにイミドイルグアニジンとカルボン酸クロリドまたはエステルの反応によりモノアミノ―ジ置換−s−トリアジン類を合成する方法を用いることができる。
また、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物は商業的に入手してもよい。
また、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物以外のその他の成分が、本発明の高分子フィルム用湿度依存性改良剤に含有されていてもよい。前記その他の成分としては、一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を溶解することができる溶剤(有機溶媒)や、バインダー、高分子可塑剤を挙げることができる。
また、本発明の高分子フィルム用湿度依存性改良剤は商業的に入手してもよい。
本発明の高分子フィルム(以下、本発明のフィルムとも言う)用湿度依存性改良剤は、水酸基を含有する高分子に好適に用いることができる。水酸基を含有する高分子としては、ポリビニルアルコールとその変性体やセルロースアシレート樹脂が挙げられる。なお、前記の水酸基を含有する高分子にはその水酸基が他の置換基によって置換された誘導体も含まれ、例えば、水酸基の全てがアシル基で置換されたセルロースアシレート樹脂も、前記の水酸基を含有する高分子に含まれる。
本発明の高分子フィルム用湿度依存性改良剤は、高分子フィルムの中でも、特にセルロースアシレートフィルム用湿度依存性改良剤として好ましく用いることができる。以下において、セルロースアシレートフィルムについて詳しく説明する。
本発明の高分子フィルムがセルロースアシレートフィルムである場合は、前記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物とセルロースアシレート樹脂を含むことを特徴とする。
以下、本発明のフィルムの好ましい態様について説明する。
本発明のフィルムは、前記セルロースアシレート樹脂100質量部に対する、前記一般式(1)または(2)で表される化合物の添加量は30質量部以下とすることが好ましく、0.1〜30質量部とすることがより好ましく、0.5〜20質量部とすることが特に好ましく、1〜15質量部とすることがさらに好ましい。
また、本発明のフィルムは、前記セルロースアシレート樹脂100質量部に対する、湿度依存性改良剤の合計含有量が35質量部以下であることが、好ましく、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることが特に好ましく、該湿度依存性改良剤は前記一般式(1)または(2)で表される化合物や1,3,5−トリアジン環を有する化合物に限定されない。
本発明のフィルムがセルロースアシレートフィルムである場合、セルロースアシレート樹脂を含む。また、本発明のフィルムは、セルロースアシレート樹脂を主成分として含有することが好ましい。ここで「主成分として含有する」とは、セルロースアシレートフィルムの材料として用いられているセルロースアシレート樹脂が1種である場合は、当該セルロースアシレート樹脂をいい、複数種である場合は、最も高い割合で含有されるセルロースアシレート樹脂をいう。セルロースには、β−1,4結合しているグルコース単位当り、2位、3位及び6位に遊離の水酸基がある。
具体的には、下記式(i)〜(iii)を同時に満たすセルロースアシレートを含有することが好ましい。
式(i) 2.0≦A+B≦3。
式(ii) 1.0≦A≦3。
式(iii) 0≦B≦1.0
(式(i)〜式(iii)中、Aはアセチル基の置換度、Bはプロピオニル基の置換度とブチリル基の置換度の合計を表す。)
式(iv) 2.0≦A+B≦3。
式(v) 1.5≦A≦3。
式(vi) B=0
(式(iv)〜式(vi)中、Aはアセチル基の置換度、Bはプロピオニル基の置換度とブチリル基の置換度の合計を表す。)
本発明の高分子フィルムは、種々の目的により、前記一般式(1)または(2)で表される化合物以外の添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤は、当該高分子フィルムを溶液製膜法で製造する場合は、高分子樹脂ドープ、例えばセルロースアシレートドープ中に添加することができる。添加のタイミングについては特に制限はない。添加剤は、高分子(例えば、セルロースアシレート)と相溶(溶液製膜法ではセルロースアシレートドープ中に可溶)な剤から選択する。添加剤は、高分子フィルムの光学特性の調整及びその他の特性の調整等を目的として添加される。
本発明の高分子フィルムは、可塑剤を含有しているのが、製膜性などが改善されるので好ましい。可塑剤として、糖類及びその誘導体からなる化合物群から選択される糖類系可塑剤、又はジカルボン酸類とジオール類との重縮合エステル及びその誘導体からなるオリゴマー類から選択されるオリゴマー系可塑剤を使用すると、高分子フィルムの環境湿度耐性が改善されるので好ましい。具体的には、湿度に依存したRthの変動を軽減することができる。糖類系可塑剤及びオリゴマー系可塑剤の双方を併用すると、湿度に依存したRthの変動の軽減効果が高くなる。
上記した通り、本発明の高分子フィルムは、糖類及びその誘導体からなる化合物群から選択される少なくとも1種の化合物を、含有しているのが好ましい。中でも、1〜10量体の糖類及びその誘導体からなる化合物群から選択される化合物は、可塑剤として好ましい。その例には、国際公開を2007/125764号パンフレットの[0042]〜[0065]に記載のグルコース等の糖のOHの一部又は全部の水素原子がアシル基に置換された糖誘導体が含まれる。糖類系可塑剤の添加量は、主成分であるセルロースアシレートに対して、0.1質量%以上70質量%未満であるのが好ましく、1質量%以上65質量%未満であるのがより好ましく、1質量%以上60質量%未満であるのがさらに好ましい。
上記した通り、本発明の高分子フィルムは、オリゴマー類から選択されるオリゴマー系可塑剤を含有しているのが好ましい。オリゴマー系可塑剤の好ましい例には、ジオール成分とジカルボン酸成分との重縮合エステル及びその誘導体(以下、「重縮合エステル系可塑剤」という場合がある)、並びにメチルアクリレート(MA)のオリゴマー及びその誘導体(以下、「MAオリゴマー系可塑剤」という場合がある)が含まれる。
芳香族ジカルボン酸の例には、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,8−ナフタレンジカルボン酸及び2,6−ナフタレンジカルボン酸等が含まれ、フタル酸、及びテレフタル酸が好ましい。脂肪族ジカルボン酸の例には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、及び1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が含まれ、中でも、コハク酸、及びアジピン酸が好ましい。
また、MAオリゴマー系可塑剤が、2種以上の繰り返し単位を有するオリゴマーである場合は、X(親水基を有するモノマー成分)及びY(親水基を持たないモノマー成分)からなり、X:Y(モル比)が1:1〜1:99のオリゴマーが好ましい。
本発明の高分子フィルムは、前述した糖類系可塑剤、重縮合エステル系可塑剤、及びMMAオリゴマー系可塑剤とともに、又はそれに代えて、他の高分子系可塑剤を含有していてもよい。他の高分子系可塑剤としては、ポリエステルポリウレタン系可塑剤、脂肪族炭化水素系ポリマー、脂環式炭化水素系ポリマー、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリN−ビニルピロリドン等のビニル系ポリマー、ポリスチレン、ポリ4−ヒドロキシスチレン等のスチレン系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、フェノール−ホルムアルデヒド縮合物、尿素−ホルムアルデヒド縮合物、酢酸ビニル、等が挙げられる。
本発明の高分子フィルムは、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、少なくとも2つの芳香環を有する化合物を含有していてもよい。当該化合物は、高分子フィルムの光学特性を調整する作用がある。例えば、本発明の高分子フィルムを光学補償フィルムとして用いる場合、光学特性、特にReを好ましい値に制御するには、延伸が有効である。Reの上昇はフィルム面内の屈折率異方性を大きくすることが必要であり、一つの方法が延伸による主鎖配向の向上である。また、屈折率異方性の大きな化合物を添加剤として用いることで、さらにフィルムの屈折率異方性を上昇することが可能である。例えば上記の2つ以上の芳香環を有する化合物は、延伸によりポリマー主鎖が並び、それに伴い該化合物の配向性も向上し、所望の光学特性に制御することが容易となる。
また、本発明の高分子フィルムは、光学異方性調整剤を含有していてもよい。例えば、特開2006−30937号公報の23〜72頁に記載の「Rthを低減させる化合物」が例に挙げられる。
前記高分子フィルムには、マット剤を添加してもよい。マット剤として使用される微粒子としては、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、焼成珪酸カルシウム、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。微粒子はケイ素を含むものが、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。
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)などの市販品を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。
上記調製方法に使用される溶剤は、低級アルコール類としては、好ましくはメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が挙げられる。低級アルコール以外の溶媒としては特に限定されないが、セルロースアシレートの製膜時に用いられる溶剤を用いることが好ましい。
前記高分子フィルムには、各調製工程において用途に応じた、上述した以外の種々の添加剤(例えば、低分子可塑剤、紫外線防止剤、劣化防止剤、剥離剤、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、同様に可塑剤の混合などであり、例えば特開2001−151901号公報などに記載されている。さらにまた、赤外吸収染料としては例えば特開2001−194522号公報に記載されている。またその添加する時期は、ドープ調製工程においていずれのタイミングで添加してもよいが、ドープ調製工程の最後のタイミングで添加剤を添加し調製する工程を加えて行ってもよい。更にまた、各素材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、高分子フィルム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。例えば特開2001−151902号などに記載されているが、これらは従来から知られている技術である。これらの詳細は、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて16頁〜22頁に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。
本発明の高分子フィルムは、溶液製膜法(ソルベントキャスト法)によって製膜されたフィルムであるのが好ましい。ソルベントキャスト法では、ポリマーを有機溶媒に溶解して調製されたドープを、金属等からなる支持体の表面にキャストして、乾燥して製膜する。その後、膜を支持体面から剥ぎ取り、延伸処理することで製造される。
ソルベントキャスト法を利用したセルロースアシレートフィルムの製造例については、米国特許第2,336,310号、同2,367,603号、同2,492,078号、同2,492,977号、同2,492,978号、同2,607,704号、同2,739,069号及び同2,739,070号の各明細書、英国特許第640731号及び同736892号の各明細書、並びに特公昭45−4554号、同49−5614号、特開昭60−176834号、同60−203430号及び同62−115035号等の記載を参考にすることができる。また、前記セルロースアシレートフィルムは、延伸処理を施されていてもよい。延伸処理の方法及び条件については、例えば、特開昭62−115035号、特開平4−152125号、同4−284211号、同4−298310号、同11−48271号 等に記載の例を参考にすることができる。
(ReおよびRth)
本発明の高分子フィルムの光学特性の好ましい範囲は、用途に応じて変動するであろう。VAモード液晶表示装置に利用される態様では、
Re(589)が30nm〜200nmであり、及びRth(589)が70nm〜400nmであるのが好ましく;Re(589)が30nm〜150nmであり、及びRth(589)が100nm〜300nmであるのがより好ましい。さらには、Re(589)が40nm〜100nmであり、及びRth(589)が100nm〜250nmであることがさらに好ましい。
本発明の高分子フィルムは、フィルムを25℃・相対湿度10%にて2時間調湿したときのRe、Rth(それぞれRe(10%)、Rth(10%)とも言う)と、25℃・相対湿度80%にて2時間調湿したときのRe、Rth(それぞれRe(80%)、Rth(80%)とも言う)の変動が小さい。このように光学特性の湿度依存性を向上させることで、使用環境の湿度が変化する条件下においてもReおよびRthの変動が抑制され、前記好ましい範囲のレテーデーションを発揮することができ、使用環境の湿度が変化する条件下での使用にも好適な高分子、特にセルロースアシレートフィルムを得ることができる。
本発明の高分子フィルムはRthの湿度依存性(ΔRth=Rth(10%)−Rth(80%))が、21nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましく、19nm以下であることが特に好ましい。
本発明の高分子フィルムを液晶表示装置の部材等、薄型化が望まれる装置の部材として利用する態様では、膜厚は薄いほうが好ましいが、一方、膜厚が薄すぎるとその用途に要求される光学特性を達成できない。液晶表示装置の光学補償フィルムや偏光板保護フィルムとして利用する態様では、膜厚は20〜80μm程度であるのが好ましい。より好ましくは、25〜70μm程度であり、さらに好ましくは30〜60μm程度である。
本発明の高分子フィルムは、種々の用途に用いることができる。例えば、液晶表示装置の位相差フィルム(以下、光学補償フィルムとも言う)、偏光板の保護フィルム等に利用することができる。
(位相差フィルム)
本発明の高分子フィルムは、位相差フィルムとして用いることができる。なお、「位相差フィルム、または光学補償フィルム」とは、一般に液晶表示装置等の表示装置に用いられ、光学異方性を有する光学材料のことを意味し、光学補償シートなどと同義である。液晶表示装置において、光学補償フィルムは表示画面のコントラストを向上させたり、視野角特性や色味を改善したりする目的で用いられる。
本発明の高分子フィルムは、偏光板(本発明の偏光板)の保護フィルムとして用いることができる。本発明の偏光板の一例は、偏光膜とその両面を保護する二枚の偏光板保護フィルム(透明フィルム)からなり、本発明の高分子フィルムを少なくとも一方の偏光板保護フィルムとして有する。本発明の高分子フィルムが支持体として利用され、その表面に液晶組成物からなる光学異方性層を有する態様について、偏光板の保護フィルムとして利用する場合は、支持体である本発明の高分子フィルムの裏面(光学異方性層が形成されていない側の面)を偏光膜の表面に貼り合せるのが好ましい。
本発明の高分子フィルムを前記偏光板保護フィルムとして用いる場合、本発明の高分子フィルムには前記表面処理(特開平6−94915号公報、同6−118232号公報にも記載)を施して親水化しておくことが好ましく、例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、又は、アルカリ鹸化処理などを施すことが好ましい。特に、本発明の高分子フィルムがセルロースアシレートフィルムの場合には、前記表面処理としてはアルカリ鹸化処理が最も好ましく用いられる。
本発明の高分子フィルム、ならびそれを利用した光学補償フィルム及び偏光板は、様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。以下にこれらのフィルムが用いられる各液晶モードについて説明する。これらのモードのうち、本発明の高分子フィルム、並びにそれを利用した光学補償フィルム及び偏光板は、特にVAモードの液晶表示装置に好ましく用いられる。これらの液晶表示装置は、透過型、反射型及び半透過型のいずれでもよい。
図1のVAモード液晶表示装置は、液晶セルLC(上側基板1、下側基板3、及び液晶層5、からなる)と、液晶セルLCを挟持して配置される一対の上側偏光板P1及び下側偏光板P2とを有する。なお、偏光膜は、双方の表面に保護フィルムを有する偏光板として液晶表示装置に組み込まれるのが一般的であるが、図1では、偏光膜の外側保護フィルムは省略した。偏光板P1及びP2は、それぞれ偏光膜8a及び8bを有し、その吸収軸9a及び9bを互いに直交方向にして配置されている。液晶セルLCはVAモードの液晶セルであり、黒表示時には、図1に示す通り、液晶層5はホメオトロピック配向になる。上側基板1と下側基板3は、それぞれ内面に、配向膜(図示せず)と電極層(図示せず)を有し、さらに観察者側の基板1の内面には、カラーフィルタ層(図示せず)を有する。
本発明の高分子フィルムは、場合により、ハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルムへ適用してもよい。LCD、PDP、CRT、EL等のフラットパネルディスプレイの視認性を向上する目的で、本発明の高分子フィルムの片面又は両面にハードコート層、防眩層、反射防止層の何れか或いは全てを付与することができる。このような防眩フィルム、反射防止フィルムとしての望ましい実施態様は、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)54頁〜57頁に詳細に記載されており、本発明の高分子フィルムにおいても好ましく用いることができる。
以下の方法にしたがって、本発明の化合物(1−6)を合成した。
ジシアノジアミド(9.78g,116mmol)、ベンゾニトリル(10.0g,97.0mmol)及び水酸化カリウム(3.26g,58.1mmol)をメトキシエタノール(80mL)に添加し、3時間加熱還流した。室温まで冷却後、反応混合物を水(300mL)にゆっくり加え、析出物をろ過で採取し、水洗した。得られた粗生成物を水/エタノール(50/50(体積比))より再結晶することで目的物(1−6)(収量16.1g、収率88%)を得た。
化学構造はNMRスペクトル、MSスペクトルおよび元素分析で確認した。
以下の方法にしたがって、本発明の化合物(2−2)を合成した。
有機合成化学協会誌 1967,第25巻第9号,802−807に記載の方法に従って、ベンズイミドイルグアニジン塩酸塩を合成した。水酸化ナトリウム(11.6g,290mmol)の水溶液(73mL)にアセトン(73mL)を加えた中に、ベンズイミドイルグアニジン塩酸塩(24.0g,121mmol)を氷冷下添加した。これら混合物に、氷冷下にてバレロイルクロライド(16.0g,133mmol)のアセトン溶液(70mL)を滴下添加し、氷冷下にて2時間撹拌した。得られた反応混合物をロータリーエバポレーターによりアセトンを留去させた後、析出物をろ過で採取し、水洗した。得られた粗生成物をメタノールより再結晶することで目的物(2−2)(収量22.1g、収率80%)を得た。
化学構造はNMRスペクトル、MSスペクトルおよび元素分析で確認した。
(セルロースアシレートフィルムの作製)
前記化合物(1−6) 4質量部および下記表2に記載のセルロースアシレート樹脂 100質量部を、溶媒であるメチレンクロライド、396質量部、メタノール、59質量部中に混合して、セルロースアシレート(具体的には、セルロースアセテート)溶液を調製した。この溶液を、バンド流延機を用いて流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後140℃の条件下、TD方向(フィルム幅方向)に35%延伸した後、乾燥して、厚さ50μmのセルロースアシレートフィルム(具体的には、セルロースアセテート)フィルムを作製した。これを実施例1のフィルムとして用いた。
得られた各実施例および比較例のフィルムについて、幅方向3点(中央、端部(両端からそれぞれ全幅の5%の位置))を長手方向に10mごとに3回サンプリングし、3cm角の大きさのサンプルを9枚取り出し、下記の方法にしたがって求めた各点の平均値から求めた。
サンプルフィルムを25℃・相対湿度60%にて24時間調湿後、自動複屈折計(KOBRA−21ADH:王子計測機器(株)製)を用いて、25℃・相対湿度60%において、フィルム表面に対し垂直方向および遅相軸を回転軸としてフィルム面法線から+50°から−50°まで10°刻みで傾斜させた方向から波長590nmにおける位相差を測定することから、面内レターデーション値(Re)と膜厚方向のレターデーション値(Rth)とを算出する。
その結果を下記表2に示す。
その結果を下記表2に、それぞれΔRe、ΔRthとして示す。
化合物(3−1)の合成
N−エチルピロリドン100mlにアセトグアナミン10g、安息香酸メチル27g、ナトリウムメトキシド22gを加え、40℃で2時間攪拌した。反応系の温度を室温に戻し、酢酸エチル及び水を加えて分液し、有機層を1N塩酸水、水の順に水洗した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去しカラムクロマトグラフィーにより精製し化合物(3−1)を得た。
得られた化合物(3−1)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.50(3H、s)
7.45−7.55(4H、m)
7.60−7.65(2H、m)
7.90−8.00(4H、m)
11.20(2H、s)
化合物(3−2)の合成
出発原料を安息香酸メチルからo−メチル安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−2)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.50(6H、s)
2.60(3H、s)
7.20−7.30(4H、m)
7.35−7.45(2H、m)
7.50−7.60(2H、m)
8.55(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからp−メチル安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−3)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.35(6H、s)
2.50(3H、s)
7.30(4H、d)
7.85(4H、d)
11.10(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからp−メトキシ安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−4)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.50(3H、s)
3.80(6H、s)
7.00(4H、d)
7.95(4H、d)
11.00(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからm−メトキシ安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−5)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.50(3H、s)
3.80(6H、s)
7.10−7.20(2H、m)
7.35−7.45(2H、m)
7.50−7.60(4H、m)
11.20(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからp−tert−ブチル安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−6)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
1.30(18H、s)
2.50(3H、s)
7.55(4H、d)
7.95(4H、d)
11.10(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからm−メチル安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−7)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.40(6H、s)
2.65(3H、s)
7.35−7.45(4H、m)
7.70−7.80(4H、m)
8.80(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからp−クロロ安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−8)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.60(3H、s)
7.40−7.50(4H、m)
7.90−8.00(4H、m)
9.10(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからo−クロロ安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−9)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.50(3H、s)
7.30−7.50(6H、m)
7.60−7.70(2H、m)
8.95(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからm−クロロ安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−10)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.50(3H、s)
7.55(2H、m)
7.70(2H、m)
7.90(2H、m)
8.00(2H、s)
11.35(2H、s)
出発原料を安息香酸メチルからo−メトキシ安息香酸メチルに変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−11)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.40(3H、s)
3.80(6H、s)
7.00−7.20(4H、m)
7.55(2H、m)
7.65(2H、m)
10.70(2H、s)
原料を変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。目的物はMSスペクトルで確認した。
原料を変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。目的物はMSスペクトルで確認した。
原料を変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−14)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.40(3H、s)
4.00(4H、s)
7.20−7.30(10H、m)
10.90(2H、s)
原料のエステルを変更した他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−15)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.40(3H、s)
3.80(3H、s)
7.15(1H、m)
7.35−7.55(5H、m)
7.75(2H、m)
11.10(1H、s)
11.20(1H、s)
原料にベンゾグアナミンとp−tert−ブチル安息香酸メチルを用いた他は化合物(3−1)と同様に合成を行った。
得られた化合物(3−16)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
1.35(18H、s)
7.50−7.60(7H、m)
7.90−8.00(4H、m)
7.30(2H、m)
11.20(2H、s)
化合物(3−17)と同様に合成を行い、目的物はMSスペクトルで確認した。
得られた化合物(4−31)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.10(3H、s)
2.60(3H、s)
6.00(1H、s)
6.80−7.00(4H、m)
化合物(4−31)と同様に中間体(4−31−1)を合成した後、25%アンモニア水を40%メチルアミン水溶液に変更したほかは化合物(4−31)と同様に合成を行い、目的物を得た。
得られた化合物(4−32)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.10(3H、m)
2.55(3H、m)
2.80(3H、m)
6.00(1H、m)
6.80、7.00、7.20、7.40(3H、br)
化合物(4−31)と同様に中間体(4−31−1)を合成した後、25%アンモニア水を70%エチルアミン水溶液に変更したほかは化合物(4−31)と同様に合成を行い、目的物を得た。
得られた化合物(4−33)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
1.10(3H、t)
2.10(3H、m)
2.60(3H、m)
3.30(2H、m)
6.00(1H、m)
6.80、7.00、7.25、7.50(3H、br)
化合物(4−31)の合成で用いる25%アンモニア水を40%メチルアミン水溶液に変更した他は同様に合成を行い目的物(4−34)を得た。目的物はMSスペクトルで確認した。
化合物(4−31)の合成で用いる3,5−ジメチルピラゾールをモルホリンに変更した他は同様に合成を行い、目的物(4−1)を得た。
得られた化合物(4−1)のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
3.60(8H、m)
6.15(4H、s)
得られた化合物を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例21〜39のセルロースアシレートフィルムを製膜した。得られた各実施例のセルロースアシレートフィルムについて、実施例1と同様に光学特性の評価を行った。その結果を下記表3に示す。
3 液晶セル下側基板
5 液晶層(液晶分子)
8a、8b 偏光板の保護フィルム
9a、9b 偏光板の保護フィルム吸収軸
10a、10b 位相差膜(本発明の高分子フィルム)
11a、11b 位相差膜(本発明の高分子フィルム)吸収軸
P1、P2 偏光板
LC 液晶セル
Claims (20)
- 下記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含有する高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
- 前記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
- 前記Ra3またはRa4がアルキル基であることを特徴とする請求項6または7に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
- 前記一般式(2)で表される化合物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
- 前記Rb3および前記Rc3が共にアルキル基であることを特徴とする請求項12に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
- 前記一般式(1)または(2)で表される化合物がRth降下剤であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の高分子フィルム用湿度依存性改良剤と、水酸基を含有する高分子を含むことを特徴とする高分子フィルム。
- 前記の水酸基を含有する高分子がセルロースアシレート樹脂であることを特徴とする請求項15に記載の高分子フィルム。
- 前記セルロースアシレート樹脂がセルロースアセテート樹脂であることを特徴とする請求項16に記載の高分子フィルム。
- 請求項15〜17のいずれか一項に記載の高分子フィルムを含むことを特徴とする位相差フィルム。
- 請求項15〜17のいずれか一項に記載の高分子フィルムまたは請求項18に記載の位相差フィルムを含むことを特徴とする偏光板。
- 請求項15〜17のいずれか一項に記載の高分子フィルム、請求項18に記載の位相差フィルムまたは請求項19に記載の偏光板を含むことを特徴とする液晶表示装置。
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