JP2012068611A - セルロースアシレートフィルム、その製造方法、偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルロースアシレートと、ヒドロキシル基の少なくとも1つがエステル化されたピラノース構造またはフラノース構造を1個〜12個含む糖エステル化合物とを含有し、レターデーションが式(1)、(2)を満たし、寸度変化率がフィルム搬送方向およびそれに直交する方向において式(3)を満たし、内部ヘイズが0.1%以下のセルロースアシレートフィルム。
(1)40nm≦Re(550)≦60nm;(2)100nm≦Rth(550)≦140nm;(3)−0.5%≦{(L’−L0)/L0}×100≦0.5%
(式中、L0は60℃相対湿度90%で24時間経過させる前のフィルム長さ;L’は60℃相対湿度90%で24時間経過させ、さらに2時間調湿した後のフィルム長さ)
【選択図】なし
Description
さらに近年では、液晶表示画面の中間調での黄色味付きを改良するため、液晶層の厚さ、即ちセルギャップを色毎に変えたマルチギャップ(MG)セルが用いられるようになってきている。しかしながら、マルチギャップセルは従来の液晶表示画面に比べ、さらに視野角方向の黒表示時の色味変化が大きくなり、さらに液晶表示画面の視野角方向の黒色味変化を改善する必要が高まってきている。
また、液晶表示装置を様々な環境で使用したいとの要求も高まってきており、特に屋外のような湿熱環境下で好適に使用したいとの要求が高まってきている。湿熱環境下で経時したときの寸法変化が大きい位相差フィルムを液晶表示装置に組み込んだ場合、液晶表示画面のコーナーむらが発生してしまうため、湿熱環境下での耐久性を改善することも求められている。
また、液晶表示装置のさらなる表示性能の改善や製造コストの低減化も依然として求められており、膜厚が薄くても十分に視野角補償ができ、コントラストをさらに上昇させることができる安価な位相差フィルムが求められている。
同様に、本発明者らが特許文献2に記載のフィルムについて検討したところ、加湿処理によってフィルム内部ヘイズが非常に大きくなってしまい、液晶表示装置に組み込んだときの正面コントラストが小さくなってしまうことがわかった。また、同文献の実施例に記載の条件に従い、酢化度61.0%のセルローストリアシレートを用いて、加湿処理を行って製造した場合は、高価なレターデーション発現剤を添加しない限り、光学発現性が低く、視野角補償能と製造コストの両立の観点からも不満が残るものであることが分かった。
すなわち、特定の添加剤を用い、特定の条件下で延伸後のフィルムに湿熱処理をすることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、以下の手段により上記課題を解決した。
式(1) 40nm≦Re(550)≦60nm
(式(1)中、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。)
式(2) 100nm≦Rth(550)≦140nm
(式(2)中、Rth(550)は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションを表す。)
式(3) −0.5%≦{(L’−L0)/L0}×100≦0.5%
(式(3)中、L0は60℃相対湿度90%で24時間経過させる前のフィルム長さ(単位:mm)を表し、L'は60℃相対湿度90%で24時間経過させ、さらに2時間調湿した後のフィルム長さ(単位:mm)を表す。)
[2] 下記式(4)を満たすことを特徴とする[1]に記載のセルロースアシレートフィルム。
式(4) 0.02≦ΔRe/Re(550)≦0.28
式(4’) ΔRe=Re(630)−Re(450)
(式(4)中、Re(630)は波長630nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(450)は波長450nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。)
[3] 下記式(5)を満たすことを特徴とする[1]に記載のセルロースアシレートフィルム。
式(5) 0.11≦ΔRe/Re(550)≦0.23
式(5’) ΔRe=Re(630)−Re(450)
(式(5)中、Re(630)は波長630nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(450)は波長450nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。)
[4] 前記セルロースアシレートのアシル置換度が2.0〜2.6を満たすことを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[5] 前記セルロースアシレートが、セルロースアセテートであることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[6] 固有複屈折が負の添加剤を含むことを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[7] 下記式(6)を満たすことを特徴とする[1]〜[6]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
式(6) 1.5×10-3 < Rth(550)/d
(式(6)中、Rth(550)は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション(単位:nm)を表し、dはフィルム膜厚(単位:mm)を表す。)
[8] 膜厚が40〜80μmであることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[9] 含窒素芳香族化合物系可塑剤を含むことを特徴とする[1]〜[8]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
[10] セルロースアシレートと、ヒドロキシル基の少なくとも1つがエステル化されたピラノース構造またはフラノース構造を1個〜12個含む糖エステル化合物とを含有するポリマー溶液をフィルム状に形成する工程と、前記フィルムを延伸する工程と、前記延伸後のフィルムを下記式(7)および式(8)を満たす条件で湿熱処理する工程とを含むことを特徴とするセルロースアシレートフィルムの製造方法。
式(7) 70℃≦湿熱処理≦140℃
式(8) 250g/m3≦湿熱処理絶対湿度量≦400g/m3
[11] Tg−5℃以下の温度で前記延伸工程を行うことを特徴する[10]に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法(ただし、Tgは未延伸状態でのセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度(単位:℃)を表す)。
[12] 前記セルロースアシレートのアシル置換度が2.0〜2.6を満たすことを特徴とする[10]または[11]に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[13] 前記セルロースアシレートが、セルロースアセテートであることを特徴とする[10]〜[12]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[14] 前記ドープが、固有複屈折が負の添加剤を含むことを特徴とする[10]〜[13]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[15] 前記ドープが、含窒素芳香族化合物系可塑剤を含むことを特徴とする[10]〜[14]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
[16] [10]〜[15]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法で製造されたことを特徴とするセルロースアシレートフィルム。
[17] 偏光子と、該偏光子の少なくとも片側に[1]〜[9]および[15]のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムを有することを特徴とする偏光板。
[18] [17]に記載の偏光板を少なくとも1枚含むことを特徴とする液晶表示装置。
本発明のセルロースアシレートフィルム(以下、本発明のフィルムとも言う)は、セルロースアシレートと、ヒドロキシル基の少なくとも1つがエステル化されたピラノース構造またはフラノース構造を1個〜12個含む糖エステル化合物とを含有し、波長550nmにおける面内および膜厚方向のレターデーションが下記式(1)および(2)を満たし、60℃相対湿度90%で24時間経過前後の寸度変化率がフィルム搬送方向およびそれに直交する方向において下記式(3)を満たし、内部ヘイズが0.1%以下であることを特徴とする。
以下、本発明のフィルムについて説明する。
本発明のフィルムは、セルロースアシレートを含む。以下、本発明に用いられるセルロースアシレートについて説明する。
本発明におけるセルロースアシレートのアシル基としては、脂肪族基でもアリル基でもよく特に限定されない。それらは、例えばセルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステルあるいは芳香族カルボニルエステル、芳香族アルキルカルボニルエステルなどであり、それぞれさらに置換された基を有していてもよい。これらの好ましい例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、イソブタノイル基、tert−ブタノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などを挙げることができる。これらの中でも、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、tert−ブタノイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、シンナモイル基などがより好ましく、特に好ましくはアセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基(アシル基が炭素原子数2〜4である場合)であり、より特に好ましくはアセチル基(セルロースアシレートが、セルロースアセテートである場合)である。
なお、アシル基の置換度は、ASTM−D817−96に規定の方法に準じて測定することができる。アシル基で置換されていない部分は通常水酸基として存在している。
本発明において、セルロースアシレート等の平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)を算出し、国際公開WO2008−126535号公報に記載の方法により、その比を計算することができる。
(糖エステル化合物)
本発明のフィルムは、糖エステル化合物を含有する。
前記糖エステル化合物をセルロースアシレートフィルムに添加することにより、光学特性の発現性を損なわず、延伸後に湿熱処理を行ったときの内部ヘイズを悪化させない。さらに、本発明のセルロースアシレートフィルムを液晶表示装置に用いることにより、正面コントラストを大幅に改良できる。
前記糖エステル化合物とは、該化合物を構成する単糖または多糖中の置換可能な基(例えば、水酸基、カルボキシル基)の少なくとも1つと、少なくとも1種の置換基とがエステル結合されている化合物のことを言う。すなわち、ここで言う糖エステル化合物には広義の糖誘導体類も含まれ、例えばグルコン酸のような糖残基を構造として含む化合物も含まれる。すなわち、前記糖エステル化合物には、グルコースとカルボン酸のエステル体も、グルコン酸とアルコールのエステル体も含まれる。
前記糖エステル化合物を構成する単糖または多糖中の置換可能な基は、ヒドロキシル基であることが好ましい。
本発明に用いられる前記糖エステル化合物は、用いられる置換基を含め、下記一般式(1)で表される構造を有することがより好ましい。
一般式(1) (OH)p−G−(L1−R11)q(O−R12)r
一般式(1)中、Gは糖残基を表し、L1は−O−、−CO−、−NR13−のいずれか一つを表し、R11は水素原子または一価の置換基を表し、R12はエステル結合で結合した一価の置換基を表す。p、qおよびrはそれぞれ独立に0以上の整数を表し、p+q+rは前記Gが環状アセタール構造の無置換の糖類であると仮定した場合のヒドロキシル基の数と等しい。
また、前記L1が複数ある場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
また、前記R11、R12およびR13がそれぞれ複数ある場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
前記rは前記Gに含まれるピラノース構造単位またはフラノース構造単位の数よりも大きい数を表すことが好ましい。
前記qは0であることが好ましい。
また、p+q+rは前記Gが環状アセタール構造の無置換の糖類であると仮定した場合のヒドロキシル基の数と等しいため、前記p、qおよびrの上限値は前記Gの構造に応じて一意に決定される。
また、前記糖エステル化合物におけるアセチル基とベンジル基の比率としては、ベンジル基の比率がある程度少ない方が、得られるセルロースアシレートフィルムの波長分散ΔReおよびΔRe/Re(550)の値が大きくなる傾向にあり、液晶表示装置に組み込んだときの黒色味変化が小さくなるため好ましい。具体的には、前記糖エステル化合物における全ての無置換のヒドロキシル基と全ての置換基の和に対する、ベンジル基の比率が60%以下であることが好ましく、40%以下であることが好ましい。
以下の構造式中、Rはそれぞれ独立に任意の置換基を表し、複数のRは同一であっても、異なっていてもよい。
また、後述する固有複屈折が負の添加剤を前記糖エステル化合物と併用する場合は、固有複屈折が負の添加剤の添加量(質量部)に対する前記糖エステル化合物の添加量(質量部)は、2〜10倍(質量比)加えることが好ましく、3〜8倍(質量比)加えることがより好ましい。
また、後述するポリエステル系可塑剤を前記糖エステル化合物と併用する場合は、ポリエステル系可塑剤の添加量(質量部)に対する前記糖エステル化合物の添加量(質量部)は、2〜10倍(質量比)加えることが好ましく、3〜8倍(質量比)加えることがより好ましい。
なお、前記糖エステル化合物は、単独で用いても、二種類以上を併用してもよい。
本発明で用いられるセルロースアシレートフィルムには、前記糖エステル化合物の他、通常のセルロースアシレートフィルムに添加することのできる添加剤を含有させることができる。
これらの添加剤としては、例えば、固有複屈折が負の添加剤、前記糖エステル化合物以外の可塑剤、微粒子、レターデーション発現剤、酸化防止剤、熱劣化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤等を挙げることができる。
前記その他の添加剤については、国際公開WO2008−126535号公報に記載されている化合物を好ましく用いることができる。
本発明のフィルムは、固有複屈折が負の添加剤を含んでいてもよい。前記固有複屈折が負の添加剤として用いることができる負の固有複屈折を有する化合物について、以下説明する。
前記負の固有複屈折を有する化合物としては、負の固有複屈折を有する重合体や、負の固有複屈折を有する針状微粒子(負の固有複屈折を有する重合体の針状微粒子を含む)などを挙げることができる。以下、本発明に用いることができる負の固有複屈折を有する重合体について説明する。
この中でも、特定の環状構造を有する重合体、(メタ)アクリル系ポリマーおよびアルコキシシリル系ポリマーがより好ましく、ポリスチレン、ポリヒドロキシスチレン、ポリビニルピリジンおよび(メタ)アクリル系ポリマーが特に好ましい。
前記特定の環状構造を有する重合体としては、特開2010−46834号公報に記載されている脂肪族芳香環を側鎖に有する重合体を好ましく用いることができる。その中でも、ポリスチレン、ポリ(4−ヒドロキシ)スチレンが好ましく、ポリスチレンとポリ(4−ヒドロキシ)スチレンの共重合体がより好ましい。前記ポリスチレンとポリ(4−ヒドロキシ)スチレンの共重合体の共重合比(モル比)は、10/90〜100/0であることが好ましく、20/80〜90/10であることがより好ましい。
一方、前記特定の環状構造を有する重合体としては、ポリビニルピリジンなどの複素芳香環を側鎖に有する重合体も好ましく用いることができる。
分子量が500以上であれば揮散性が良好であり、分子量が100,000以下であればセルロースアシレート樹脂との相溶性が良好であるためセルロースアシレートフィルムの製膜性も良好となり、いずれも好ましい。
一方、本発明のフィルムは、後述する本発明の製造方法で製造されることにより、これらの比較的高価な負の固有複屈折を有する化合物を含まない場合であっても、逆波長分散性が大きい。そのため、本発明のフィルムは、負の固有複屈折を有する化合物の添加量が少ないことが、製造コストを下げる観点から好ましい。
本発明のフィルムには、前記糖エステル化合物以外のその他可塑剤を用いることができる。
前記その他の可塑剤としては、例えば、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、多価アルコール系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤(脂肪酸末端ポリエステル系可塑剤、芳香環含有ポリエステル系可塑剤など)、カルボン酸エステル系可塑剤、アクリル系ポリマーなどを好ましく用いることができる。
例えば、下記一般式(2)で表せる芳香族末端ポリエステル系可塑剤が好ましい。
(式中、B1はベンゼンモノカルボン酸残基、G1は炭素数2〜12のアルキレングリコール残基または炭素数6〜12のアリールグリコール残基または炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基、A1は炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数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。)
本発明で使用されるポリ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種または2種以上の混合物として使用することができる。
特に炭素数2〜12のアルキレングリコールがセルロースアシレートとの相溶性に優れているため好ましい。
本発明で用いられるポリエステル系可塑剤の炭素数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、フマール酸、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種または2種以上の混合物として使用される。
炭素数6〜12のアリーレンジカルボン酸成分としては、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等がある。
また、その酸価は、0.5mgKOH/g以下、水酸基価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.3mgKOH/g以下、水酸基価は15mgKOH/g以下のものが好適である。
低分子量側に分布が高くあるポリエステル系可塑剤はセルロースアシレート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アシレートフィルムを得ることができる。
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、仕込むグリコールまたは2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。
本発明で用いられるポリエステル系可塑剤の分子量は、前述のGPCによる測定方法、末端基定量法(水酸基価)を使用して測定することができる。
含窒素芳香族化合物系可塑剤は、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、プリンのいずれかを母核とし、該母核の置換可能ないずれかの位置にアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アミノ基、アミド基(アミド結合を介して、任意のアシル基が結合している構造を意味する)、アリール基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、アルキルもしくはアリールチオ基(硫黄原子を解してアルキル基もしくはアリール基が連結した基)、または複素環基を置換基として有するものである。但し、これらの前記含窒素芳香族化合物系可塑剤の母核の置換基はさらに別の置換基で置換されていてもよく、前記別の置換基としては特に制限はない。例えば前記母核がアミノ基で置換されている場合、該アミノ基はアルキル基(さらにアルキル基どうしが連結して環を形成していてもよい)や−SO2R’(R’は任意の置換基を表す)で置換されていてもよい。
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、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。
微粒子は珪素を含むものが、ヘイズ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5〜50nmが好ましく、更に好ましいのは7〜20nm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,NAX50(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がセルロース誘導体フィルムのヘイズを低く保ちながら、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。
本発明のフィルムは、レターデーション発現剤を含んでいてもよい。レターデーション発現剤を採用することにより、低延伸倍率で高いレターデーション発現性を得られる。一方、本発明のフィルムは、後述する本発明の製造方法で製造されることにより、これらのレターデーション発現剤を含まない場合であっても、レターデーション発現性が良好である。
前記レターデーション発現剤としては、特に制限はないが、棒状化合物からなるものや、シクロアルカンまたは芳香族環といった環状構造を有する化合物からなるものや、前記非リン酸エステル系の化合物のうちレターデーション発現性を示す化合物を挙げることができる。環状構造を有する化合物としては、円盤状化合物が好ましい。上記棒状化合物あるいは円盤状化合物としては、少なくとも二つの芳香族環を有する化合物をレターデーション発現剤として好ましく用いることができる。
なお、二種類以上のレターデーション発現剤を併用してもよい。
レターデーション発現剤は、250〜400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
円盤状化合物としては、例えば欧州特許出願公開第0911656A2号明細書に記載の化合物、特開2003−344655号公報に記載のトリアジン化合物、特開2008−150592号公報[0097]〜[0108]に記載されるトリフェニレン化合物も好ましく用いることもできる。
本発明では、酸化防止剤、熱劣化防止剤としては、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。前記酸化防止剤、熱劣化防止剤については、国際公開WO2008−126535号公報に記載されている化合物を好ましく用いることができる。
本発明においては、着色剤を使用してもよい。着色剤と言うのは染料や顔料を意味するが、本発明では、液晶画面の色調を青色調にする効果またはイエローインデックスの調整、ヘイズの低減を有するものを指す。前記着色剤については、国際公開WO2008−126535号公報に記載されている化合物を好ましく用いることができる。
(内部ヘイズ)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、内部ヘイズが0.1%以下である。
ヘイズはJIS K7136に準じて測定されたヘイズ値(%)を表す。
本発明のフィルムの内部ヘイズは、得られたセルロースアシレートフィルムの両面にグリセリン数滴を滴下し、厚さ1.3mmのガラス板(MICRO SLIDE GLASS品番S9213、MATSUNAMI製)2枚で両側から挟んだ状態で測定したヘイズ値(%)から、ガラス2枚の間にグリセリンを数滴滴下した状態で測定したヘイズを引いた値(%)を表す。
本発明のセルロースアシレートフィルムのヘイズは、濁度計(NDH2000、日本電色工業(株))を用いて、23℃、相対湿度55%の環境下24時間放置したフィルムにおいて、同環境下で測定した。
ヘイズは、低い方が一般的には好ましいとされている。また単に、全へイズが低いだけでは、正面コントラスト改善には不十分であり、本発明者らは内部へイズを上記範囲に調整し、液晶表示装置の正面コントラストの改善に至った。
本発明のフィルムは、波長550nmにおける面内および膜厚方向のレターデーションが下記式(1)および(2)を満たす。
式(1) 40nm≦Re(550)≦60nm
(式(1)中、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。)
式(2) 100nm≦Rth(550)≦140nm
(式(2)中、Rth(550)は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションを表す。)
このような範囲でレターデーションを発現していることが、液晶表示装置のコントラストや黒色味変化改善の観点から好ましい。
前記Re(550)は45〜60nmであることが好ましく、48〜60nmであることがより好ましい。
前記Rth(550)は105〜135nmであることが好ましく、105〜130nmであることがより好ましい。
本発明のフィルムは、下記式(6)を満たすことが、フィルムの薄膜化および十分なRth発現の両立をし、かつフィルムの原料コストを下げる観点から好ましい。
式(6) 1.5×10-3 < Rth(550)/d
(式(6)中、Rth(550)は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション(単位:nm)を表し、dはフィルム膜厚(単位:mm)を表す。)
前記Rth(550)/dは1.5〜3.0×10-3であることが好ましく、1.6〜2.5×10-3であることがより好ましい。
本発明のフィルムは、波長630nmにおける面内方向のレターデーションRe(630)と波長450nmにおける面内方向のレターデーションRe(450)との差ΔRe(すなわち、ΔRe=Re(630)−Re(450))が正である逆分散フィルムであることが液晶表示装置に組み込んだときの黒色味変化を改善する観点から好ましい。
式(4) 0.02≦ΔRe/Re(550)≦0.28
式(4’) ΔRe=Re(630)−Re(450)
(式(4)中、Re(630)は波長630nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(450)は波長450nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。)
また、本発明のフィルムは、ΔRe/Re(550)が下記式(5)を満たすことが、液晶表示装置に組み込んだときの黒色味変化を顕著に改善する観点から、より好ましい。
式(5) 0.11≦ΔRe/Re(550)≦0.23
式(5’) ΔRe=Re(630)−Re(450)
ここで光学補償フィルムが2軸性であるとは光学補償フィルムのnx、nyおよびnz(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。)がそれぞれ全て異なる場合であり、本発明の場合にはnx>ny>nzであることがさらに好ましい。
本発明のフィルムが2軸性の光学特性を示すということは液晶表示装置、特にVAモード液晶表示装置における斜め方向から観察した場合のカラーシフトの問題を低減する上で好ましい特性である。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d 式(B)
なおこの際、パラメータとして平均屈折率nが必要になるが、これはアッベ屈折計((株)アタゴ社製の「アッベ屈折計2−T」)により測定した値を用いた。
本発明のフィルムは、60℃相対湿度90%で24時間経過前後の寸度変化率がフィルム搬送方向およびそれに直交する方向において下記式(3)を満たす。
式(3) −0.5%≦{(L’−L0)/L0}×100≦0.5%
(式(3)中、L0は60℃相対湿度90%で24時間経過させる前のフィルム長さ(単位:mm)を表し、L'は60℃相対湿度90%で24時間経過させ、さらに2時間調湿した後のフィルム長さ(単位:mm)を表す。)
本発明のフィルムは、60℃相対湿度90%で24時間経過前後の寸度変化率がフィルム搬送方向において0.3%以下であることが好ましく、0.2%以下であることがより好ましく、0.1%以下であることが特に好ましい。
本発明のフィルムは、60℃相対湿度90%で24時間経過前後の寸度変化率がフィルム搬送方向に直交する方向において0.4%以下であることが好ましく、0.3%以下であることがより好ましく、0.2%以下であることが特に好ましい。
本発明のセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度は、本発明の趣旨に反しない限りにおいて特に制限はない。
また、本発明のセルロースアシレートフィルムは、未延伸状態でのガラス転移温度と、延伸後のガラス転移温度が異なっていてもよい。なお、後述する本発明のセルロースアシレートフィルムの製造方法において、特に付記せずにTgと言う場合は、未延伸状態でのセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度のことを意味する。
本発明のフィルムは単層フィルムであっても、2層以上の積層構造を有していてもよいが、単層フィルムであることが好ましい。
本発明のフィルムは膜厚が20〜90μmであることが、製造コストを低減する観点から好ましく、30〜90μmであることがより好ましく、40〜80μmであることが特に好ましく、40〜70μmであることがより特に好ましい。本発明のフィルムが積層フィルムである場合、フィルムの合計膜厚の範囲が上記好ましい範囲であることが好ましい。
本発明のフィルムは、フィルム幅が1000mm以上であることが好ましく、1500mm以上であることがより好ましく、1800mm以上であることが特に好ましい。
本発明のセルロースアシレートフィルムの製造方法(以下、本発明の製造方法とも言う)は、セルロースアシレートと、ヒドロキシル基の少なくとも1つがエステル化されたピラノース構造またはフラノース構造を1個〜12個含む糖エステル化合物とを含有するポリマー溶液をフィルム状に形成する工程と、前記フィルムを延伸する工程と、前記延伸後のフィルムを下記式(7)および式(8)を満たす条件で湿熱処理する工程とを含むことを特徴とする。
式(7) 70℃≦湿熱処理≦140℃
式(8) 250g/m3≦湿熱処理絶対湿度量≦400g/m3
以下、本発明の製造方法について、説明する。
以下、本発明の製造方法を、溶液流延製膜法を用いる場合を例に説明するが、本発明の製造方法は溶液流延製膜法に限定されるものではない。なお、本発明の製造方法として前記溶融製膜法を用いる場合については、公知の方法を用いることができる。
溶液流延製膜方法では、前記セルロースアシレートや必要に応じて各種添加剤を含有するポリマー溶液(セルロースアシレート溶液)を用いてウェブを形成する。以下において、溶液流延製膜方法に用いることができるポリマー溶液(以下、適宜セルロースアシレート溶液またはドープと称する場合もある)について説明する。
本発明で用いられるセルロースアシレートは溶媒に溶解させてドープを形成し、これを基材上に流延しフィルムを形成させる。この際に押し出しあるいは流延後に溶媒を蒸発させる必要性があるため、揮発性の溶媒を用いることが好ましい。
更に、反応性金属化合物や触媒等と反応せず、かつ流延用基材を溶解しないものである。又、2種以上の溶媒を混合して用いてもよい。
また、セルロースアシレートと加水分解重縮合可能な反応性金属化合物を各々別の溶媒に溶解し後に混合してもよい。
ここで、上記セルロースアシレートに対して良好な溶解性を有する有機溶媒を良溶媒といい、また溶解に主たる効果を示し、その中で大量に使用する有機溶媒を主(有機)溶媒または主たる(有機)溶媒という。
これらは、ドープを金属支持体に流延した後、溶媒が蒸発し始めてアルコールの比率が多くなることでウェブ(支持体上にセルロースアシレートのドープを流延した以降のドープ膜の呼び方をウェブとする)をゲル化させ、金属支持体から剥離することを容易にするゲル化溶媒として用いられたり、これらの割合が少ない時は非塩素系有機溶媒のセルロースアシレートの溶解を促進したりする役割もあり、反応性金属化合物のゲル化、析出、粘度上昇を抑える役割もある。
これらのうち、ドープの安定性に優れ、沸点も比較的低く、乾燥性も良く、且つ毒性がないこと等からエタノールが好ましい。これらの有機溶媒は、単独ではセルロースアシレートに対して溶解性を有しておらず、貧溶媒という。
アルコール含有量を調整することによって、本発明の製造方法により製造されるセルロースアシレートフィルムのReやRthの発現性を調整しやすくすることができる。具体的には、アルコール含有量を上げることや、後述の本発明の製造方法における延伸前の乾燥温度(熱処理温度)を比較的低く設定することで、ReやRthの到達範囲をより大きくしたりすることが可能となる。
また、本発明においては、水を少量含有させることも溶液粘度や乾燥時のウェットフィルム状態の膜強度を高めたり、ドラム法流延時のドープ強度を高めたりするのに有効であり、例えば溶液全体に対して0.1〜5質量%含有させてもよく、より好ましくは0.1〜3質量%含有させてもよく、特には0.2〜2質量%含有させてもよい。
前記セルロースアシレート濃度は、セルロースアシレートを溶媒に溶解する段階で所定の濃度になるように調整することができる。また予め低濃度(例えば4〜14質量%)の溶液を調製した後に、溶媒を蒸発させる等によって濃縮してもよい。さらに、予め高濃度の溶液を調製後に、希釈してもよい。また、添加剤を添加することで、セルロースアシレートの濃度を低下させることもできる。
(1)溶解工程
セルロースアシレートに対する良溶媒を主とする有機溶媒に、溶解釜中で該セルロースアシレート、添加剤を攪拌しながら溶解しドープを形成する工程、あるいはセルロースアシレート溶液に添加剤溶液を混合してドープを形成する工程である。
セルロースアシレートの溶解には、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、または特開平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。
ドープ中のセルロースアシレートの濃度は10〜35質量%が好ましい。溶解中また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。
ドープを、送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイに送液し、無限に移送する無端の金属ベルト、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出来、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、何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。
ウェブ(セルロースアシレートフィルムの完成品となる前の状態であって、まだ溶媒を多く含むものをこう呼ぶ)を金属支持体上で加熱し、金属支持体からウェブが剥離可能になるまで溶媒を蒸発させる工程である。
溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法及び/または金属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、裏面液体伝熱の方法が、乾燥効率がよく好ましい。またそれらを組み合わせる方法も好ましい。裏面液体伝熱の場合は、ドープ使用有機溶媒の主溶媒または最も低い沸点を有する有機溶媒の沸点以下で加熱するのが好ましい。
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。なお、剥離する時点でのウェブの残留溶媒量(下記式)があまり大き過ぎると剥離し難かったり、逆に金属支持体上で充分に乾燥させ過ぎてから剥離すると、途中でウェブの一部が剥がれたりする。
ここで、製膜速度を上げる方法(残留溶媒量ができるだけ多いうちに剥離することで製膜速度を上げることができる)としてゲル流延法(ゲルキャスティング)がある。例えば、ドープ中にセルロースアシレートに対する貧溶媒を加えて、ドープ流延後、ゲル化する方法、金属支持体の温度を低めてゲル化する方法等がある。金属支持体上でゲル化させ剥離時の膜の強度を上げておくことによって、剥離を早め製膜速度を上げることができる。
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5〜150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、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。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。
残留溶媒量は下記の式で表すことができる。
残留溶媒量(質量%)=[(M−N)/N]×100
ここで、Mはウェブの任意時点での質量、Nは質量Mのものを110℃で3時間乾燥させた時の質量である。
本発明の製造方法では、Tg−5℃以下の温度で前記延伸工程を行うことが、得られるセルロースアシレートフィルムの膜厚に対する光学発現性、すなわちRth(550)/dを高める観点から、好ましい(ただし、Tgは未延伸状態でのセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度(単位:℃)を表す)。特に、セルロースアシレートフィルムをTg−5℃以上に一度も加熱されていない状態においてTg−5℃以下の温度で前記延伸工程を行うことがより好ましい。
前記剥離工程後、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、および/また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装置を用いて、ウェブを乾燥することが好ましい。
ここで、従来、WO2008−126535号公報によれば、液晶表示装置に組み込んだときにコントラストを上昇させることができるフィルムは、延伸前にセルロースアシレートフィルムを延伸温度よりも高い条件で加熱して製造しており、特に従来好ましくは延伸温度よりも20℃以上高くしていた。このような本来、レターデーションを発現させるための延伸に必要がない加熱工程が含まれると、燃料コストが顕著に増加し、さらに加熱手段や装置が延伸装置以外に別途必要になることもある。そのため、このようなコントラストを上昇させることができる従来のフィルムは製造コストの観点からは不満が残るものとなってしまっており、熱処理温度を下げて製造コストを大幅に削減することが求められていた。しかしながら、従来WO2008−126535号公報の実施例に記載されているフィルムの熱処理温度を低下させた場合には、正面コントラストが大幅に低下してしまうことが、本発明者らの検討により判明した。そのため、従来のコントラストを上昇させることができるフィルムは、プロセス上、製造コストをそれ以上下げることができないものであった。
本発明の好ましい態様では、このように延伸前にTg−5℃以上に一度も加熱しない場合であっても、本発明のフィルムは前記糖エステル化合物をセルロースアシレートに添加し、かつ、後述の温度で延伸することで、フィルムの全ヘイズおよび内部ヘイズを本発明の範囲とすることができる。また、このような本発明の好ましい態様のフィルムは、製造コストが従来よりも低いにもかかわらず、液晶表示装置に組み込んだときにコントラストを高めることができる。
また、熱処理温度は、30分以下であることが好ましく、20分以下であることがより好ましく、10分程度であることが特に好ましい。
なお、ここでいう「延伸倍率(%)」とは、以下の式により求められるものを意味する。
延伸倍率(%)=100×{(延伸後の長さ)−(延伸前の長さ)}/延伸前の長さ
なお、本発明においては、フィルム搬送方向に直交する方向に延伸する方法として、テンター装置を用いて延伸することが好ましい。
一方、一般的な公知のセルロースアシレートフィルムを低温延伸した場合、その弊害として湿熱環境下での寸法変化が悪化しやすく、ヘイズも発現しやすい傾向にある。いかなる理論に拘泥するものでもないが、低温延伸後に残留ひずみが残りやすく、低温延伸時にはクレイズが生じやすいことに起因すると予想される。
また、前記未延伸フィルムのTgによる規定のほか、前記延伸温度の下限値は、150℃超であることも好ましく、160℃以上であることがより好ましい。前記延伸温度の上限値は、170℃以下であることも好ましい。
本発明の製造方法は、前記延伸後のフィルムを下記式(7)および式(8)を満たす条件で湿熱処理する工程とを含むことを特徴とする。
式(7) 70℃≦湿熱処理≦140℃
式(8) 250g/m3≦湿熱処理絶対湿度量≦400g/m3
上記にて本発明の製造方法の好ましい態様として挙げた低温延伸を行ったとしても、フィルムにある程度所望の光学特性を付与できるが、フィルムを湿熱環境下で経時変化させた際の寸度変化率を完全に改良するには至らなかった。いかなる理論に拘泥するものでもないが、寸度変化率が大きいフィルムを液晶表示装置に組み込んだ際、問題となるのは例えば60℃、相対湿度90%の条件下に長時間おいた際にフィルム寸度が不可逆変化をしてしまうことに起因する。このような課題に対し、本発明の製造方法では、前記式(7)および式(8)を満たす条件で湿熱処理を施すことで、積極的にフィルム製膜中に不可逆変化を発生させて解決している。その結果、本発明の製造方法ので得られたセルロースアシレートフィルムを液晶表示装置に実装した際に、液晶表示パネルななめ方向のコーナームラ(湿熱処理を行ったときに発生してしまう表示ムラ)の発生を抑えることができる。
このように低置換度のセルロースアシレートを用いた場合における湿熱処理温度、絶対湿度量および相対湿度量の好ましい範囲は、上記の特に置換度の制限がない場合の湿熱処理時における好ましい範囲と同様の範囲である。
接触気体との接触する前のセルロースアシレートフィルムの温度は特に限定されないが、80〜130℃であることが好ましい。
セルロースアシレートフィルムと接触した接触気体は、冷却装置が接続された凝縮装置に送られ、加熱気体と凝縮液とに分けられてもよい。
このようにして接触気体と接触したセルロースアシレートフィルムは、そのまま略室温まで冷却してもよいし、フィルム中に残存した接触気体分子の量を調整するために、続いて乾燥ゾーンへ搬送してもよい。乾燥ゾーンへ搬送する場合、ロール群で搬送されているセルロースアシレートフィルムやテンターで両端をクリップされながら搬送されているセルロースアシレートフィルムに対し、熱風もしくは温風や、ガス濃度の低い風をあてる方法、熱線を照射する方法、昇温されたロールに接触させる方法等があるが、熱風もしくは温風や、ガス濃度の低い風をあてる方法が好ましい。なお、水蒸気接触工程が熱処理工程の前に実施される場合には、熱処理工程を乾燥工程とすることもできる。
本発明のフィルムの製造方法湿熱処理工程終了後に前述のような熱処理工程を設けることも好ましい。本発明では湿熱処理工程後から乾燥工程前までの間に行ってもよく、湿熱処理工程後に熱処理工程を乾燥工程と兼ねて行ってもよく、あるいは湿熱処理工程と乾燥工程終了後に後述する方法で一旦巻き取った後に、熱処理工程だけを別途設けてもよい。本発明においては湿熱処理工程後から乾燥工程前までの間に前記熱処理工程を設けることが好ましい。これは熱寸法安定性のより優れたフィルムを得られる点で有利であるからである。
このような処理によりフィルムの収縮率を小さくできる理由は明確ではないが、延伸工程にて延伸される処理を経たフィルムにおいては、延伸方向の残留応力が大きいため、熱処理によって前記残留応力が解消されることにより、熱処理温度以下の領域での収縮力が低減されるものと推定される。
熱処理乾燥時は絶対湿度量が0g/m3であることが好ましい。熱処理工程における熱処理温度も前記湿熱処理工程と同じ温度とすることが結露防止およびフィルム収縮の観点から好ましい。
得られたフィルムを巻き取る巻き取り機には、一般的に使用されている巻き取り機が使用でき、定テンション法、定トルク法、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−ル法などの巻き取り方法で巻き取ることができる。以上の様にして得られた光学フィルムロールは、フィルムの遅相軸方向が、巻き取り方向(フィルムの長手方向)に対して、±2度であることが好ましく、さらに±1度の範囲であることが好ましい。または、巻き取り方向に対して直角方向(フィルムの幅方向)に対して、±2度であることが好ましく、さらに±1度の範囲にあることが好ましい。特にフィルムの遅相軸方向が、巻き取り方向(フィルムの長手方向)に対して、±0.1度以内であることが好ましい。あるいはフィルムの幅手方向に対して±0.1度以内であることが好ましい。
本発明の偏光板は、偏光子と、該偏光子の少なくとも片側に本発明のフィルムを少なくとも1枚含む。以下、本発明の偏光板について説明する。
本発明の偏光板の具体的な構成については、特に制限はなく公知の構成を採用できるが、例えば、特開2008−262161号公報の図6に記載の構成を採用することができる。
本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光板を少なくとも1枚含む。
本発明の液晶表示装置は液晶セルと該液晶セルの両側に配置された一対の偏光板を有する液晶表示装置であって、前記偏光板の少なくとも一方が本発明の偏光板であることを特徴とするIPS、OCBまたはVAモードの液晶表示装置であることが好ましい。
本発明の液晶表示装置の具体的な構成としては特に制限はなく公知の構成を採用できるが、例えば図1に記載の構成とした例を採用することができる。また、特開2008−262161号公報の図2に記載の構成も好ましく採用することができる。
本発明では、下記の測定方法により測定を行った。
KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)で上記の方法によりReおよびRthを波長450nm、550nm、630nmで計測した。得られたRth(550)を膜厚dで割り、Rth(550)/dを求めた。さらに、得られたRe(630)−Re(450)を計算してΔReを求め、得られたΔReをRe(550)で割ってΔRe/Re(550)を求めた。それらの結果を下記表7に記載した。
得られたセルロースアシレートフィルム試料40mm×80mmの両面にグリセリン数滴を滴下し、厚さ1.3mmのガラス板(MICRO SLIDE GLASS品番S9213、MATSUNAMI製)2枚で両側から挟んだ状態で25℃、相対湿度60%で、ヘイズメーター(HGM−2DP、スガ試験機)でJIS K−6714に従って測定したヘイズ値から、ガラス2枚の間にグリセリンを数滴滴下した状態で測定したヘイズを引いた値(%)を、内部ヘイズとした。その結果を下記表7に示す。
60℃相対湿度90%で24時間経過前後の寸度変化率、すなわち(L'−L0)/L0}×100%の値を、フィルム搬送方向およびそれに直交する方向において求めた。ここで、前記L0は60℃相対湿度90%で24時間経過させる前のフィルム長さ(単位:mm)を表し、前記L’は60℃相対湿度90%で24時間経過させた後さらに2時間調湿した後のフィルム長さ(単位:mm)を表す。また、用いたサンプルフィルムは30mm×120mmのものを用い、その他の条件は以下のとおりとした。
25℃、相対湿度60%の雰囲気下で2時間以上調湿後、自動ピンゲージ(新束科学(株)製)にて、フィルムの120mm辺に平行になるように6mmφの穴を100mm間隔に開け、間隔の原寸(L0)を最小目盛り1/1000mmまで測定する。そして60℃相対湿度90%で24時間経過した後に、25℃、相対湿度60%の雰囲気下で2時間調湿後、パンチの間隔の寸法L’を測定する。
得られた結果を下記表7に示した。
(1)合成によるセルロースアシレート樹脂の調製
表5に記載のアシル置換度のセルロースアシレートを調製した。触媒として硫酸(セルロース100質量部に対し7.8質量部)を添加し、各カルボン酸を添加し40℃でアシル化反応を行った。その後、硫酸触媒量、水分量および熟成時間を調整することで全置換度と6位置換度を調整した。熟成温度は40℃で行った。さらにこのセルロースアシレートの低分子量成分をアセトンで洗浄し除去した。
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、さらに90℃に約10分間加熱した後、平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例1のセルロースアシレート溶液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記表7に記載のセルロースアシレート 合計100.0質量部
下記表7に記載の糖エステル (下記表7に記載の量 単位:質量部)
下記表7に記載のその他の添加剤 (下記表7に記載の量 単位:質量部)
メチレンクロライド 403.0質量部
メタノール 60.2質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
次に上記方法で作成したセルロースアシレート溶液を含む下記組成物を分散機に投入し、マット剤分散液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤分散液
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・マット剤(アエロジルR972) 0.2質量部
・メチレンクロライド 72.4質量部
・メタノール 10.8質量部
・セルロースアシレート溶液 10.3質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記実施例1のセルロースアシレート溶液を100質量部、実施例1のマット剤分散液をセルロースアシレート樹脂に対して無機微粒子が0.02質量部となる量を混合し、製膜用ドープを調製した。
上述のドープを、バンド流延機を用いて流延した。なお、バンドはSUS製であった。
流延されて得られたウェブ(フィルム)を、バンドから剥離後、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装置を用いて該テンター装置内で20分間乾燥した。なお、ここでいう乾燥温度とは、フィルムの膜面温度のことを意味する。
また、得られた未延伸フィルムのTg(ガラス転移温度)を以下の方法から求めた。5mm×30mmのサンプルを、25℃60%RHで2時間以上調湿した後に動的粘弾性測定装置DVA−225(アイティー計測制御(株)社製)を用いて、つかみ間距離20mm、周波数1Hzで測定することによって得られるtanδ(=損失弾性率(E”)/貯蔵弾性率(E‘))の極大温度を求め、これをTgとした。得られた結果を下記表7に記載した。
得られたウェブ(フィルム)をバンドから剥離し、クリップに挟み、フィルム全体の質量に対する残留溶媒量が30〜5%の状態のときに固定端一軸延伸の条件で、下記表7に記載の延伸温度および延伸倍率でテンターを用いてフィルム搬送方向に直交する方向(横方向)に延伸した。
その後にフィルムからクリップを外して110℃で30分間乾燥させた。このとき、延伸後の膜厚が表7に記載の膜厚(単位:μm)になるように、流延膜厚を調整した。
延伸処理を経た各フィルムに、結露防止処理、湿熱処理(水蒸気接触処理)及び熱処理を順次行った。
結露防止処理では、各フィルムに乾燥空気をあてて、フィルム温度(100℃)Tf0を調節した。
湿熱処理(水蒸気接触処理)では、湿潤気体接触室内の湿潤気体の絶対湿度(湿熱処理絶対湿度)が表7に示す値となるように、そして、湿潤気体の露点は、各フィルムの温度Tf0よりも10℃以上高い温度となるように調節し、各フィルムの温度(湿熱処理温度)が表7に示す値となる状態を、処理時間(60秒)だけ維持しながら、各フィルムを搬送した。
熱処理では、熱処理室内の気体の絶対湿度(熱処理絶対湿度)を0g/m3とし、各フィルムの温度(熱処理温度)を湿熱処理温度と同じ温度に設定して、処理時間(2分)だけ維持した。フィルム表面温度は、テープ型熱電対表面温度センサー(安立計器(株)製STシリーズ)をフィルムに3点貼り付け、それぞれの平均値から求めた。
その後、室温まで冷却した後で各フィルムを巻き取り、その製造適性を判断する目的で、ロール幅1280mm、ロール長2600mmのロールを上記条件で最低24ロール作製した。連続で製造した24ロールの中の1ロールについて100m間隔で長手1mのサンプル(幅1280mm)を切り出して各実施例および比較例のフィルムとし、各測定を行った。
一方、湿熱処理を実施していない比較例1のフィルムは、湿熱環境下における寸法変化が大きくなってしまうことがわかった。また、同様に湿熱処理を実施していない比較例5のフィルムは、延伸温度を寸法変化だけを改善する方向に最適化したとしても、光学発現性が不十分になることがわかった。同様に湿熱処理を実施していない比較例7のフィルムは、セルロースアシレートの種類を寸法変化だけ改善する方向に最適化したとしても、光学発現性が大きくなり過ぎ、液晶表示装置用途に好ましい範囲に制御できなくなってしまうことがわかった。本発明の製造方法の範囲を高温、高絶対湿度側に外れる湿熱処理条件で湿熱処理を実施した比較例2のフィルムは、光学発現性が不十分になってしまうことがわかった。本発明の製造方法の範囲を低温、低絶対湿度側に外れる湿熱処理条件で湿熱処理を実施した比較例3のフィルムは、光学発現性が不十分な上、湿熱環境下における寸法変化が大きくなってしまうことがわかった。糖エステル化合物を用いていない比較例6のフィルムは、内部ヘイズが大きくなってしまうことがわかった。
上記で作製した各実施例および比較例のフィルムの表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光子を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のアルカリ鹸化処理した各実施例および比較例のフィルムと、同様のアルカリ鹸化処理したフジタックTD80UL(富士フイルム社製)を用意し、これらの鹸化した面が偏光子側となるようにして偏光子を間に挟んで貼り合わせ、各実施例および比較例のフィルム、偏光子、TD80ULがこの順に貼り合わせてある偏光板をそれぞれ得た。この際、各フィルムのMD方向およびTD80ULの遅相軸が、偏光子の吸収軸と平行になるように貼り付けた。
VAモードの液晶TV(LC−46LX1、SHARP社製)の表裏の偏光板および位相差板を剥がして、液晶セルとして用いた。図1(上方がフロント側)の構成のように、外側保護フィルム(不図示)、偏光子11、下記表に記載の各実施例および比較例のフィルム14(リア側のセルロースアシレートフィルム)、液晶セル13(上記のVA液晶セル)、下記表に記載の各実施例および比較例のフィルム15(フロント側のセルロースアシレートフィルム)、偏光子12および外側保護フィルム(不図示)をこの順に粘着剤を用いて貼り合わせ、各実施例および比較例の液晶表示装置を作製した。この際、上下の偏光板の吸収軸が直交するように貼り合わせた。
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、パネル法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラスト(白輝度/黒輝度)を算出した。
その結果を下記表8に記載した。
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、斜め45°方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラスト(白輝度/黒輝度)を算出した。
その結果を下記表8に記載した。
液晶表示装置の表示性能評価として、色味変化(Δu’v’)を以下の条件で測定した。
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、パネル法線方向の黒表示を測定した。極角45°に固定し、方位角0〜360°まで視野を変えたときのu’v’の変化幅を、下記式により指標化した。得られた結果を下記表8に記載した。
Δu’v’=
{((u’(最大値)−u’(最小値))2+((v’(最大値)−v’(最小値))2)0.5
なお、色味変化Δu’v’は、少なくとも0.06以下であることが好ましく、実用上0.05以下であることが望まれており、0.04以下であることが好ましい。
液晶表示装置の表示性能評価として、以下の条件でコーナームラを観測した。
作製した液晶表示装置を、60℃相対湿度90%で240時間放置した後、25℃相対湿度60%で24時間調湿し黒表示したときのコーナームラを目視で観測した。
観測したコーナームラレベルを下記基準にしたがって評価した。
○:良好。
△:わずかに発生。
×:著しく発生。
得られた結果を下記表8に記載した。
以上より、各実施例の液晶表示装置はいずれも正面コントラスト、視野角コントラスト、色味変化およびコーナームラレベルが良好であることがわかった。
一方、湿度環境下での寸法変化率が大きい比較例1のフィルムを用いたときは、液晶表示装置のコーナームラレベルが大きいことがわかった。光学発現性が小さい比較例2および5のフィルムを用いたときは、液晶表示装置の視野角コントラストがいずれも劣ることがわかった。湿度環境下でのMD方向の寸度変化率大きい比較例3および4のフィルムを用いたときは、正面コントラストが大きく、色味変化が大きく、コーナームラレベルも大きいことがわかった。内部ヘイズが大きい比較例6のフィルムを用いたときは、正面コントラストが劣ることがわかった。レターデーションの値が大きすぎる比較例7のフィルムを用いた場合は、視野角コントラストおよび色味変化が劣ることがわかった。
12 偏光子
13 液晶セル
14 各実施例および比較例のセルロースアシレートフィルム
15 各実施例および比較例のセルロースアシレートフィルム
Claims (18)
- セルロースアシレートと、
ヒドロキシル基の少なくとも1つがエステル化されたピラノース構造またはフラノース構造を1個〜12個含む糖エステル化合物とを含有し、
波長550nmにおける面内および膜厚方向のレターデーションが下記式(1)および(2)を満たし、
60℃相対湿度90%で24時間経過前後の寸度変化率がフィルム搬送方向およびそれに直交する方向において下記式(3)を満たし、
内部ヘイズが0.1%以下であることを特徴とするセルロースアシレートフィルム。
式(1) 40nm≦Re(550)≦60nm
(式(1)中、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。)
式(2) 100nm≦Rth(550)≦140nm
(式(2)中、Rth(550)は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーションを表す。)
式(3) −0.5%≦{(L’−L0)/L0}×100≦0.5%
(式(3)中、L0は60℃相対湿度90%で24時間経過させる前のフィルム長さ(単位:mm)を表し、L'は60℃相対湿度90%で24時間経過させ、さらに2時間調湿した後のフィルム長さ(単位:mm)を表す。) - 下記式(4)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のセルロースアシレートフィルム。
式(4) 0.02≦ΔRe/Re(550)≦0.28
式(4’) ΔRe=Re(630)−Re(450)
(式(4)中、Re(630)は波長630nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(450)は波長450nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。) - 下記式(5)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のセルロースアシレートフィルム。
式(5) 0.11≦ΔRe/Re(550)≦0.23
式(5’) ΔRe=Re(630)−Re(450)
(式(5)中、Re(630)は波長630nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(450)は波長450nmにおける面内方向のレターデーションを表し、Re(550)は波長550nmにおける面内方向のレターデーションを表す。) - 前記セルロースアシレートのアシル置換度が2.0〜2.6を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
- 前記セルロースアシレートが、セルロースアセテートであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
- 固有複屈折が負の添加剤を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
- 下記式(6)を満たすことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
式(6) 1.5×10-3 < Rth(550)/d
(式(6)中、Rth(550)は波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション(単位:nm)を表し、dはフィルム膜厚(単位:μm)を表す。) - 膜厚が40〜80μmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
- 含窒素芳香族化合物系可塑剤を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルム。
- セルロースアシレートと、ヒドロキシル基の少なくとも1つがエステル化されたピラノース構造またはフラノース構造を1個〜12個含む糖エステル化合物とを含有するポリマー溶液をフィルム状に形成する工程と、
前記フィルムを延伸する工程と、
前記延伸後のフィルムを下記式(7)および式(8)を満たす条件で湿熱処理する工程と
を含むことを特徴とするセルロースアシレートフィルムの製造方法。
式(7) 70℃≦湿熱処理≦140℃
式(8) 250g/m3≦湿熱処理絶対湿度量≦400g/m3 - Tg−5℃以下の温度で前記延伸工程を行うことを特徴する請求項10に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法(ただし、Tgは未延伸状態でのセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度(単位:℃)を表す)。
- 前記セルロースアシレートのアシル置換度が2.0〜2.6を満たすことを特徴とする請求項10または11に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
- 前記セルロースアシレートが、セルロースアセテートであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
- 前記ドープが、固有複屈折が負の添加剤を含むことを特徴とする請求項10〜13のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
- 前記ドープが、含窒素芳香族化合物系可塑剤を含むことを特徴とする請求項10〜14のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
- 請求項10〜15のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法で製造されたことを特徴とするセルロースアシレートフィルム。
- 偏光子と、該偏光子の少なくとも片側に請求項1〜9および15のいずれか一項に記載のセルロースアシレートフィルムを有することを特徴とする偏光板。
- 請求項17に記載の偏光板を少なくとも1枚含むことを特徴とする液晶表示装置。
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