JP2013101331A - 光学フィルム、光学フィルムの製造方法、反射防止フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平均エステル置換度が60%〜94%である、エステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物、及びセルロースアシレートを含むセルロースアシレートフィルム基材上に、少なくとも有機系帯電防止剤、及び分子中に(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物を含む塗布組成物から形成された帯電防止性ハードコート層を有する光学フィルム。
【選択図】なし
Description
すなわち、上記課題は、以下の構成の本発明によって解決される。
平均エステル置換度が60%〜94%である、エステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物、及びセルロースアシレートを含むセルロースアシレートフィルム基材上に、少なくとも有機系帯電防止剤、及び分子中に(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物を含む塗布組成物から形成された帯電防止性ハードコート層を有する光学フィルム。
2.
上記複数の糖エステル化合物全体に対するエステル置換度75%以上の糖エステル化合物の含有率が80モル%以下である上記1に記載の光学フィルム。
3.
上述の帯電防止性ハードコート層が、少なくとも有機系帯電防止剤と、分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物、開始剤、溶剤を含む塗布組成物から形成されたものである上記1又は2に記載の光学フィルム。
4.
上記有機系帯電防止剤が、4級アンモニウム塩基を有する帯電防止剤である上記1〜3のいずれかに記載の光学フィルム。
5.
上記帯電防止性ハードコート層を形成するための塗布組成物において、上記4級アンモニウム塩基を有する帯電防止剤の含有率が、上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物の質量に対して1〜12質量%である上記4に記載の光学フィルム。
6.
上記帯電防止性ハードコート層を形成するための塗布組成物において、上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物の全質量に対して、(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物であって更にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びウレタン基のうち少なくとも1種を有する化合物の合計の含有率が40質量%以下である上記1〜5のいずれかに記載の光学フィルム。
7.
上記塗布組成物を塗布、乾燥した後に硬化させる工程を有する、上記1〜6のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
8.
上記1〜6のいずれかに記載の光学フィルム上に直接、又は他の層を介して低屈折率層を有する反射防止フィルム。
9.
上記1〜6のいずれかに記載の光学フィルム又は上記8に記載の反射防止フィルムを偏光板用保護フィルムとして用いた偏光板。
10.
上記1〜6のいずれかに記載の光学フィルム、上記8に記載の反射防止フィルム、又は上記9に記載の偏光板を有する画像表示装置。
本発明の光学フィルムにおけるセルロースアシレートフィルム基材は、エステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物と、セルロースアシレートとを含み、上述の糖エステル化合物の平均エステル置換度が60%〜94%である。
本発明におけるセルロースアシレートは、アセチル置換度が2.70以上2.95未満であることが好ましい。アセチル置換度が2.7以上であると、後述する条件を満たす糖エステル化合物(例えば、特定の置換度のスクロースベンゾエートなど)との相溶性が良好であり、フィルムの透明性が良好となるため好ましい。さらに、透明性に加えて、透湿度や含水率が良好となるため好ましい。一方、置換度が2.95未満であると光学性能が損なわれないため好ましい。
なお、アセチル基を含む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。
上記セルロースアシレートを得るには、具体的には、綿花リンタや木材パルプ等のセルロース原料を適当量の酢酸で前処理した後、予め冷却したカルボン酸化混液に投入してエステル化し、完全セルロースアシレート(2位、3位および6位のアシル置換度の合計が、ほぼ3.00)を合成する。上記カルボン酸化混液は、一般に溶媒としての酢酸、エステル化剤としての無水カルボン酸および触媒としての硫酸を含む。無水カルボン酸は、これと反応するセルロースおよび系内に存在する水分の合計よりも、化学量論的に過剰量で使用することが普通である。エステル化反応終了後に、系内に残存している過剰の無水カルボン酸の加水分解およびエステル化触媒の一部の中和のために、中和剤(例えば、カルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウムまたは亜鉛の炭酸塩、酢酸塩または酸化物)の水溶液を添加する。次に、得られた完全セルロースアシレートを少量の酢化反応触媒(一般には、残存する硫酸)の存在下で、50〜90℃に保つことによりケン化熟成し、所望のアシル置換度および重合度を有するセルロースアシレートまで変化させる。所望のセルロースアシレートが得られた時点で、系内に残存している触媒を上記のような中和剤を用いて完全に中和するか、あるいは中和することなく水または希硫酸中にセルロースアシレート溶液を投入(あるいは、セルロースアシレート溶液中に、水または希硫酸を投入)してセルロースアシレートを分離し、洗浄および安定化処理を行う等して、上記の特定のセルロースアシレートを得ることができる。
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。
本発明におけるセルロースアシレートフィルム基材は、平均エステル置換度が60%〜94%であるエステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物を含有する。
上記糖エステル化合物をセルロースアシレートに添加することによりセルロースアシレートフィルム基材を作製し、上述のフィルム基材上に後述する帯電防止性ハードコート層を設けることで、優れた硬度と帯電防止性を有し、かつ高温高湿下に暴露した後の帯電防止性に優れる光学フィルムとすることができる。本発明の光学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改良できる。
上記糖エステル化合物とは、上述の化合物を構成する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、上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。
上記糖エステル化合物を構成する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上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は上記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。R13は水素原子又は1価の置換基(好ましくはアルキル基)を表す。
また、上記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、上記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。
上記rは上記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。
上記qは0であることが好ましい。
また、p+q+rは上記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、上記p、qおよびrの上限値は上記Gの構造に応じて一意に決定される。
本発明では、エステル置換度が異なる糖エステル化合物を複数含み、上記エステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物の平均エステル置換度が60%〜94%である。糖エステル化合物の平均エステル置換度は、60%〜85%であることが好ましく、65%〜80%であることがより好ましい。このような範囲に上記糖エステル化合物の平均エステル置換度を制御することで、セルロースアシレートフィルム基材上に後述する帯電防止性ハードコート層を設けた場合に、透明性、ハードコート性、帯電防止性に優れ、かつ高温高湿環境下に曝露した後の帯電防止性に優れる光学フィルムとすることができる。
複数の上記エステル置換度が異なる糖エステル化合物を混合する方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。また、複数の上記エステル置換度が異なる糖エステル化合物の混合のタイミングは、例えば溶液製膜法を採用する場合、セルロースアシレートドープに添加する前であってもよく、セルロースアシレートドープに複数の糖エステル化合物を個別に添加してもよい。
(1)糖エステル化合物以外の可塑剤
本発明のセルロースアシレートフィルムは、上記糖エステル化合物以外の可塑剤として、多価アルコールエステル系疎水化剤、重縮合エステル系疎水化剤および炭水化物誘導体系疎水化剤の中から選ばれる少なくとも一つの疎水化剤を含むことが好ましい。上記疎水化剤としては、フィルムのガラス転移温度をできるだけ下げずに含水率を低減できるものが好ましい。このような疎水化剤を使用することにより高温高湿下においてセルロースアシレートフィルム中の添加剤が偏光子層へ拡散する現象を抑制でき、偏光子性能の劣化を改良することができる。
上記多価アルコールは次の一般式(A)で表される。
(但し、R31はn価の有機基、nは2以上の正の整数を表す)
好ましい上記多価アルコール系疎水化剤の例としては、例えば以下のようなものを挙げることが出来るが、これらに限定されるものではない。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、キシリトール等を挙げることが出来る。特に、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。
上記重縮合エステル系疎水化剤は、少なくとも一種の芳香環を有するジカルボン酸(芳香族ジカルボン酸とも呼ぶ)と少なくとも一種の平均炭素数が2.5〜8.0の脂肪族ジオールとから得られることが好ましい。また、芳香族ジカルボン酸と少なくとも一種の脂肪族ジカルボン酸との混合物、と少なくとも一種の平均炭素数が2.5〜8.0の脂肪族ジオールとから得られることも好ましい。
上記ジカルボン酸残基の組成比(モル分率)を構成炭素数に乗じて算出した値を平均炭素数とする。例えば、アジピン酸残基とフタル酸残基が50モル%ずつから構成される場合は、平均炭素数7.0となる。
また、上記ジオール残基の場合も同様で、ジオール残基の平均炭素数は、ジオール残基の組成比(モル分率)を構成炭素数に乗じて算出した値とする。例えばエチレングリコール残基50モル%と1,2−プロパンジオール残基50モル%から構成される場合は平均炭素数2.5となる。
上記重縮合エステルの数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って測定、評価することができる。また、末端が封止のないポリエステルポリオールの場合、重量あたりのヒドロキシル基の量(以下、水酸基価とも言う)により算出することもできる。本明細書中において、水酸基価は、ポリエステルポリオールをアセチル化した後、過剰の酢酸の中和に必要な水酸化カリウムの量(mg)を測定する。
炭素数の平均が5.5以上であれば耐久性に優れた偏光板を得ることができる。炭素数の平均が10以下であればセルロースアシレートへの相溶性が優れ、セルロースアシレートフィルムの製膜過程でブリードアウトの発生を抑制することができる。
本明細書中では、残基とは、重縮合エステルの部分構造で、重縮合エステルを形成している単量体の特徴を有する部分構造を表す。例えばジカルボン酸HOOC−R−COOHより形成されるジカルボン酸残基は−OC−R−COーである。
上記重縮合エステルの芳香族ジカルボン酸残基比率は40mol%以上であることが好ましく、40mol%〜95mol%であることがより好ましい。
芳香族ジカルボン酸残基比率を40mol%以上とすることで、十分な光学異方性を示すセルロースアシレートフィルムが得られ、耐久性に優れた偏光板を得ることができる。また、95mol%以下であればセルロースエステルとの相溶性に優れ、セルロースアシレートフィルムの製膜時及び加熱延伸時においてもブリードアウトを生じにくくすることができる。
上記重縮合エステルには、混合に用いた芳香族ジカルボン酸に由来する芳香族ジカルボン酸残基が形成される。
すなわち、上記芳香族ジカルボン酸残基は、フタル酸残基、テレフタル酸残基、イソフタル酸残基の少なくとも1種を含むことが好ましく、より好ましくはフタル酸残基、テレフタル酸残基の少なくとも1種を含み、さらに好ましくはテレフタル酸残基を含む。
上記重縮合エステルの形成における混合に、芳香族ジカルボン酸としてテレフタル酸を用いることで、よりセルロースアシレートとの相溶性に優れ、セルロースアシレートフィルムの製膜時及び加熱延伸時においてもブリードアウトを生じにくいセルロースアシレートフィルムとすることができる。また、上記芳香族ジカルボン酸は1種でも、2種以上を用いてもよい。2種用いる場合は、フタル酸とテレフタル酸を用いることが好ましい。
フタル酸とテレフタル酸の2種の芳香族ジカルボン酸を併用することにより、常温での重縮合エステルを軟化することができ、ハンドリングが容易になる点で好ましい。
上記重縮合エステルのジカルボン酸残基中における、テレフタル酸残基の含有量は40mol%〜100mol%であることが好ましい。
テレフタル酸残基比率を40mol%以上とすることで、十分な光学異方性を示すセルロースアシレートフィルムが得られる。
上記重縮合エステル系疎水化剤を形成することができる脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、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又は1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
重縮合エステルには、混合に用いた脂肪族ジカルボン酸に由来する脂肪族ジカルボン酸残基が形成される。
脂肪族ジカルボン酸残基は、平均炭素数が5.5〜10.0であることが好ましく、5.5〜8.0であることがより好ましく、5.5〜7.0であることがさらに好ましい。脂肪族ジカルボン酸残基の平均炭素数が10.0以下であれば化合物の加熱減量が低減でき、セルロースアシレートウェブ乾燥時のブリードアウトによる工程汚染が原因と考えられる面状故障の発生を防ぐことができる。また、脂肪族ジカルボン酸残基の平均炭素数が5.5以上であれば相溶性に優れ、重縮合エステルの析出が起き難く好ましい。
上記脂肪族ジカルボン酸残基は、具体的には、コハク酸残基を含むことが好ましく、2種用いる場合は、コハク酸残基とアジピン酸残基を含むことが好ましい。
すなわち、重縮合エステルの形成における混合に、脂肪族ジカルボン酸を1種用いても、2種以上を用いてもよく、2種用いる場合は、コハク酸とアジピン酸を用いることが好ましい。重縮合エステルの形成における混合に、脂肪族ジカルボン酸を1種用いる場合は、コハク酸を用いることが好ましい。脂肪族ジカルボン酸残基の平均炭素数を所望の値に調整することができ、セルロースアシレートとの相溶性の点で好ましい。
本明細書中では、ジオールHO−R−OHより形成されるジオール残基は−O−R−O−である。
重縮合エステルを形成するジオールとしては、芳香族ジオール及び脂肪族ジオールが挙げられ、上記疎水化剤に用いられる重縮合エステルは少なくとも脂肪族ジオールから形成されることが好ましい。
上記重縮合エステルは、平均炭素数が2.5〜7.0の脂肪族ジオール残基を含むことが好ましく、より好ましくは平均炭素数が2.5〜4.0の脂肪族ジオール残基を含む。上記脂肪族ジオール残基の平均炭素数が7.0以下であるとセルロースアシレートとの相溶性が改善され、ブリードアウトが生じにくくなり、また、化合物の加熱減量が増大しにくくなり、セルロースアシレートウェブ乾燥時の工程汚染が原因と考えられる面状故障が発生し難くなる。また、脂肪族ジオール残基の平均炭素数が2.5以上であれば合成が容易である。
上記重縮合エステル系疎水化剤を形成することができる脂肪族ジオールとしては、アルキルジオール又は脂環式ジオール類を好ましい例として挙げることができ、例えば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、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、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等が好ましい。これらはエチレングリコールとともに1種又は2種以上の混合物として使用されることが好ましい。
上記重縮合エステルには、混合に用いたジオールによりジオール残基が形成される。
すなわち、上記重縮合エステルは、ジオール残基としてエチレングリコール残基、1,2−プロパンジオール残基、及び1,3−プロパンジオール残基の少なくとも1種を含むことが好ましく、エチレングリコール残基又は1,2−プロパンジオール残基であることがより好ましい。
上記重縮合エステルに含まれる脂肪族ジオール残基には、エチレングリコール残基が10mol%〜100mol%含まれることが好ましく、20mol%〜100mol%含まれることがより好ましい。
封止に用いるモノカルボン酸類としては酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、安息香酸等が好ましい。封止に用いるモノアルコール類としてはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール等が好ましく、メタノールが最も好ましい。重縮合エステルの末端に使用するモノカルボン酸類の炭素数が7以下であると、化合物の加熱減量が大きくならず、面状故障が発生しない。
上記重縮合エステルの末端は、封止せずにジオール残基のままであることか、酢酸またはプロピオン酸又は安息香酸によって封止されていることがさらに好ましい。
上記重縮合エステルの両末端は、それぞれ、封止の実施の有無が同一であることを問わない。
縮合体の両末端が未封止の場合、重縮合エステルはポリエステルポリオールであることが好ましい。
上記重縮合エステルの態様の一つとして脂肪族ジオール残基の炭素数が2.5〜8.0であり、重縮合エステルの両末端は未封止である重縮合エステルを挙げることができる。
重縮合エステルの両末端が封止されている場合、モノカルボン酸と反応させて封止することが好ましい。このとき、上述の重縮合エステルの両末端はモノカルボン酸残基となっている。本明細書中では、モノカルボン酸R−COOHより形成されるモノカルボン酸残基はR−CO−である。重縮合エステルの両末端がモノカルボン酸で封止されている場合、上記モノカルボン酸は脂肪族モノカルボン酸残基であることが好ましく、モノカルボン酸残基が炭素数22以下の脂肪族モノカルボン酸残基であることがより好ましく、炭素数3以下の脂肪族モノカルボン酸残基であることがさらに好ましい。また、炭素数2以上の脂肪族モノカルボン酸残基であることが好ましく、炭素数2の脂肪族モノカルボン酸残基であることが特に好ましい。
上記重縮合エステルの態様の一つとして脂肪族ジオール残基の炭素数が2.5より大きく7.0以下であり、重縮合エステルの両末端がモノカルボン酸残基で封止されている重縮合エステルを挙げることができる。
重縮合エステルの両末端を封止しているモノカルボン酸残基の炭素数が3以下であると、揮発性が低下し、重縮合エステルの加熱による減量が大きくならず、工程汚染の発生や面状故障の発生を低減することが可能である。
すなわち、封止に用いるモノカルボン酸類としては脂肪族モノカルボン酸が好ましく、モノカルボン酸が炭素数2から22の脂肪族モノカルボン酸であることがより好ましく、炭素数2〜3の脂肪族モノカルボン酸であることがさらに好ましく、炭素数2の脂肪族モノカルボン酸残基であることが特に好ましい。
例えば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、安息香酸及びその誘導体等が好ましく、酢酸又はプロピオン酸がより好ましく、酢酸が最も好ましい。
封止に用いるモノカルボン酸は2種以上を混合してもよい。
上記重縮合エステルの両末端は酢酸又はプロピオン酸による封止が好ましく、酢酸封止により両末端がアセチルエステル残基(アセチル残基と称する場合がある)となることが最も好ましい。
上記重縮合エステルの両末端を封止した場合は、常温での状態が固体形状となりにくく、ハンドリングが良好となり、また湿度安定性、偏光板耐久性に優れた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Re発現性を得られる。レターデーション発現剤の種類としては、特に定めるものではないが、棒状または円盤状化合物からなるものや、上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。上記棒状また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。
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。
本発明のセルロースアシレートフィルムには、重量平均分子量500〜10,000のアクリル系ポリマーをさらに添加してもよい。好ましくは、重量平均分子量500〜5000である。
上記アクリル系ポリマーを添加すると、製膜後のセルロースアシレートフィルムの透明性が優れ、透湿度も極めて低く、偏光板用保護フィルムとして優れた性能を示す。上記アクリル系ポリマーについては、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。上記酸化防止剤、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。上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。
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。
セルロース誘導体フィルム中のこれらの微粒子の含有量は0.05〜1質量%であることが好ましく、特に0.1〜0.5質量%が好ましい。共流延法による多層構成のセルロース誘導体フィルムの場合は、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,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。
本発明で用いられるセルロースアシレートフィルムには、上記化合物以外に、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、紫外線吸収剤等を挙げることができる。
上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。
本発明のセルロースアシレートフィルム基材を製造する方法は、特に制限はなく、公知の方法を用いて製膜することができる。具体的には、上記セルロースアシレートを含むフィルムを溶液流延製膜法または溶融製膜法を利用して製膜することができる。フィルムの面状を改善する観点から、本発明のフィルムの製造方法は、上記セルロースアシレートを含むフィルムを溶液流涎製膜により製膜する工程を含むことが好ましい。
以下、本発明のフィルムの製造方法を、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、本発明のフィルムの製造方法として上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。
本発明のセルロースアシレートフィルムの膜厚は20〜200μmであることが好ましく、20〜85μmであることがより好ましく、25〜65μmであることが更に好ましい。膜厚が20μm以上であれば取り扱い性も良好で、機械的強度が不足せず生産時の破断等の故障が起こり難く、フィルム面状に優れる。
本発明の光学フィルムは、上記セルロースアシレートフィルム基材上に少なくとも有機系帯電防止剤、及び分子中に(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物を含む塗布組成物から形成された帯電防止性ハードコート層を有する。
本発明における有機系帯電防止剤としては、導電性ポリマーが好ましく、導電性ポリマーとしては、イオン導電性化合物(イオン導電性ポリマー)又は電子伝導性化合物(電子伝導性ポリマー)が挙げられ、モノマーや界面活性剤タイプの化合物よりブリードアウトしにくい点、汎用の有機溶媒への溶解性が高い点、帯電防止性に優れるという観点からイオン導電性ポリマーであることが好ましい。
イオン伝導性化合物としては、カチオン性、アニオン性、両性等のイオン導電性化合物が挙げられる。
これらの中では、本発明の効果が得られ易いカチオン性、アニオン性の化合物が好ましく、特に化合物の帯電防止性能が高い観点から4級アンモニウム塩基を有するポリマー(カチオン性化合物)が好適である。
高分子型の4級アンモニウム塩基を有するカチオン化合物としては、公知化合物の中から適宜選択して用いることができるが、イオン伝導性が高い観点から、4級アンモニウム塩基含有ポリマーであることが好ましく、下記一般式(I)〜(III)で現される構造単位の少なくとも1つの単位を有するポリマーが好ましい。
A、B及びDは、それぞれ独立に、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基、−R7COR8−、−R9COOR10OCOR11−、−R12OCR13COOR14−、−R15−(OR16)m−、−R17CONHR18NHCOR19−、−R20OCONHR21NHCOR22−又は―R23NHCONHR24NHCONHR25−を表す。Eは単結合、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基、−R7COR8−、−R9COOR10OCOR11−、−R12OCR13COOR14−、−R15−(OR16)m−、−R17CONHR18NHCOR19−、−R20OCONHR21NHCOR22−又は―R23NHCONHR24NHCONHR25−又は−NHCOR26CONH−を表す。R7、R8、R9、R11、R12、R14、R15、R16、R17、R19、R20、R22、R23、R25及びR26はアルキレン基を表す。R10、R13、R18、R21及びR24は、それぞれ独立に、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、アリーレンアルキレン基及びアルキレンアリーレン基から選ばれる連結基を表す。mは1〜4の正の整数を表す。X‐はアニオンを表す。
Z1、Z2は−N=C−基とともに5員又は6員環を形成するのに必要な非金属原子群を表し、≡N+[X−]−なる4級塩の形でEに連結してもよい。
nは5〜300の整数を表す。
ハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子が挙げられ、塩素原子が好ましい。
アルキル基は、炭素数1〜4の分岐又は直鎖のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基がより好ましい。
アルキレン基は、炭素数1〜12のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基がより好ましく、エチレン基が特に好ましい。
アリーレン基は、炭素数6〜15のアリーレン基が好ましく、フェニレン、ジフェニレン、フェニルメチレン基、フェニルジメチレン基、ナフチレン基がより好ましく、フェニルメチレン基が特に好ましい、これらの基は置換基を有していてもよい。
アルケニレン基は、炭素数2〜10のアルキレン基が好ましく、アリーレンアルキレン基は、炭素数6〜12のアリーレンアルキレン基が好ましい、これらの基は置換基を有していてもよい。
各基に置換してもよい置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。
Yは、好ましくは水素原子である。
Jは、好ましくはフェニルメチレン基である。
Qは、好ましくは群Aから選ばれる下記一般式(VI)であり、R2、R2’及びR2’’は各々メチル基である。
X−は、ハロゲンイオン、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオンなどが挙げられ、好ましくはハロゲンイオンであり、より好ましくは塩素イオンである。
p及びqは、好ましくは0又は1であり、より好ましくはp=0、q=1である。
A、B及びDは、好ましくはそれぞれ独立に、炭素数2〜10の置換又は無置換のアルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基を表し、好ましくはフェニルジメチレン基である。
X−は、ハロゲンイオン、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオンなどが挙げられ、好ましくはハロゲンイオンであり、より好ましくは塩素イオンである。
Eは、好ましくはEは単結合、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基を表す。
Z1、Z2が、−N=C−基とともに形成する5員又は6員環としては、ジアゾニアビシクロオクタン環等を例示することができる。
イオン伝導性化合物がイオン性構造単位以外の構造単位を持つことにより、組成物を作成する際に溶媒への溶解性、不飽和二重結合を有する化合物や光重合開始剤との相溶性を高めることができる。特に、イオン伝導性化合物がアルキレンオキサイド鎖を有することが好ましい。
アルキレンオキサイド鎖を有する化合物(a−2)は、下記一般式(2)で表され、例えば、エチレンオキシドのアルキルアルコールによる開環重合後、(メタ)アクリル酸メチルとのエステル交換反応、もしくは(メタ)アクリル酸クロライドとの反応により得ることができる。
CH2=C(R5)COO(AO)nR6 (2)
(式中、R5はHまたはCH3、R6は水素または炭素数が1〜22の炭化水素基、nは2〜200の整数、Aは炭素数が2〜4のアルキレン基を表す。)
アルキレンオキサイド基数(n)は2〜200の整数であり、好ましくは10〜100の整数である。2以下、または101以上の場合は、後述する、不飽和二重結合を有する化合物との十分な相溶性が得られない場合がある。
R6は水素または炭素数1〜22の炭化水素基である。炭素数23以上では、原料が高価であるため実用的ではない。
炭素数1〜22の炭化水素基としては、置換又は無置換のものが選択でき、無置換のものが好ましく、無置換のアルキル基が好ましい。無置換のアルキル基としては、分岐を有するもの、有しないもの、いずれをも使うことができる。これらは、2種類以上を併用しても良い。
さらに必要に応じて任意に上記(a−2)と共重合可能な化合物(a−3)をラジカル共重合してもよい。
(a−2)と共重合可能な化合物(a−3)は、1つのエチレン性不飽和基を有する化合物であればよく、特に限定されるものでないが、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、シアノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の各種(メタ)アクリレートやスチレン、メチルスチレン等が挙げられる。
電子伝導性化合物としては、芳香族炭素環又は芳香族ヘテロ環を、単結合又は二価以上の連結基で連結した非共役高分子又は共役高分子である化合物が挙げられる。電子伝導性化合物は、10−6S・cm−1以上の導電性を示すポリマーであることが好ましく、より好ましくは、10−1S・cm−1以上の導電性を有する高分子化合物である。
好ましくはポリ(パラフェニレン)、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(パラフェニレンビニレン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)が挙げられ、より好ましくはポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール又はこれらの誘導体、更に好ましくはポリチオフェン及びその誘導体の少なくともいずれかが挙げられる。
これら共役高分子は置換基を有していてもよい。これらの共役高分子が有する置換基としては、後述の一般式(s1)においてR11として説明する置換基を挙げることができる。
また、R11が、アルキル基であるポリ(3−アルキルチオフェン)であるとき、隣り合ったチオフェン環との連結様式はすべて2−5’で連結した立体規則的なものと、2−2’、5−5’連結が含まれる立体不規則的なものがあるが、立体的不規則なものが好ましい。
V2)、3,4−polyethylenedioxythiopene/polystyrenesulfonate (BAYTRON(登録商標)P)、BAYTRON(登録商標)C)、BAYTRON(登録商標)F E、BAYTRON(登録商標)M
V2、BAYTRON(登録商標)P、BAYTRON(登録商標)P AG、BAYTRON(登録商標)P HC V4、BAYTRON(登録商標)P HS、BAYTRON(登録商標)PH、BAYTRON(登録商標)PH 500、BAYTRON(登録商標)PH 510(以上、シュタルク社製)などを入手することができる。
ポリアニリン及びその誘導体としては、ポリアニリン(アルドリッチ社製)、ポリアニリン(エレラルダイン塩)(アルドリッチ社製)などを入手することができる。
ポリピロール及びその誘導体としては、ポリピロール(アルドリッチ社製)などを入手することができる。
電子伝導性高分子は、塗布性及び(b)成分との親和性付与の観点から、有機溶剤に可溶であることが好ましい。
より具体的には、電子伝導性高分子は、含水率が5質量%以下で比誘電率が2〜30の有機溶剤中に少なくとも1.0質量%で可溶であることが好ましい。
ここで、「可溶」とは溶剤中に単一分子状態又は複数の単一分子が会合した状態で溶解しているか、粒子径が300nm以下の粒子状に分散されている状態を指す。
更に、電子伝導性高分子を脱ドープ状態(ドーパントを用いない状態)で有機溶剤への溶解性を向上させおき、塗布膜形成後にドーパントを加えて導電性を発現させる方法も用いることができる。
例えば、特開2002−179911号公報では、ポリアニリン組成物を脱ドープ状態で有機溶媒に溶解させておき、上述の素材を基材上に塗布し、乾燥させた後、プロトン酸と酸化剤とを溶解又は分散させた溶液にて酸化及びドーピング処理する事によって導電性を発現させる方法が記載されている。
また、国際公開第05/035626号公報には、水層及び有機層からなる混合層においてスルホン酸及びプロトン酸基を有する水不溶性有機高分子化合物の少なくとも一種の存在下にアニリン又はその誘導体を酸化重合するに際し、分子量調整剤及び、必要に応じ、相間移動触媒を共存させることにより有機溶媒に安定に分散する導電性ポリアニリンを製造する方法が記載されている。
アルコール類としては、例えば1価アルコール又は2価アルコールを挙げることができる。このうち1価アルコールとしては炭素数2〜8の飽和脂肪族アルコールが好ましい。これらのアルコール類の具体例としては、エチルアルコール(25.7)、n−プロピルアルコール(21.8)、i−プロピルアルコール(18.6)、n−ブチルアルコール(17.1)、sec−ブチルアルコール(15.5)、tert−ブチルアルコール(11.4)などを挙げることができる。
上記有機溶剤中、電子伝導性高分子は粒子状に存在していてもよい。この場合、平均粒子サイズは300nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることが更に好ましい。上記粒子サイズとすることで、有機溶剤中での沈降を抑制することができる。粒子サイズの下限は特に限定されないが、通常1nm以上である。
前述のように電子伝導性高分子と共にポリアニオンドーパントを用いる場合、電子伝導性高分子とポリアニオンドーパントとを含む組成物に対して疎水化処理を行うことが好ましい。上記組成物に対して疎水化処理を行うことで、電子伝導性高分子の有機溶剤への溶解性を向上させ、(B)重合性基を二つ以上有する多官能モノマーとの親和性を向上させることができる。疎水化処理は、ポリアニオンドーパントのアニオン基を修飾することにより行うことができる。
具体的には、疎水化処理の第1の方法としては、アニオン基をエステル化、エーテル化、アセチル化、トシル化、トリチル化、アルキルシリル化、アルキルカルボニル化する等の方法が挙げられる。中でもエステル化、エーテル化が好ましい。エステル化により疎水化する方法は、例えば、ポリアニオンドーパントのアニオン基を塩素化剤により塩素化し、その後メタノールやエタノール等のアルコールによりエステル化する方法が挙げられる。また、ヒドロキシル基又はグリシジル基を有する化合物で更に不飽和2重結合性基を有する化合物を用いて、スルホ基やカルボキシ基とエステル化して疎水化することもできる。
本発明においては従来公知の種々の方法を用いることができるが、その一例として、特開2005−314671号公報、及び特開2006−28439号公報等に具体的に記載されている。
その他疎水化処理の詳細については、特開2008−115215号公報、及び特開2008−115216号公報等に記載の事項を適用することができる。
上記電子伝導性高分子は、分子内に親水性部位と疎水性部位と好ましくは電離放射線硬化性官能基を有する部位を含む化合物(以下、可溶化補助剤という。)と共に用いることができる。
可溶化補助剤を用いることで、電子伝導性高分子の含水率の低い有機溶剤への可溶化を助け、更には本発明における組成物による層の塗布面状改良や硬化皮膜の強度を上げることができる。
可溶化補助剤は、親水部位、疎水部位、電離放射線硬化性官能基含有部位を有する共重合体であることが好ましく、これら部位がセグメントに分かれているブロック型又はグラフト型の共重合体であることが特に好ましい。このような共重合体は、リビングアニオン重合、リビングラジカル重合、又は上記部位を有したマクロモノマーを用いて重合することができる。
可溶化補助剤については、例えば特開2006−176681号公報の[0022]〜[0038]等に記載されている。
電子伝導性高分子は、上記有機溶剤を用いて溶液の形態で調製することができる。
電子伝導性高分子の溶液を調製する方法はいくつかの方法があるが、好ましくは以下の3つの方法が挙げられる。
第一の方法は、ポリアニオンドーパントの共存下で電子伝導性高分子を水中で重合し、その後必要に応じて上記可溶化補助剤又は塩基系疎水化剤を加えて処理し、その後水を有機溶媒に置換する方法である。第二の方法は、ポリアニオンドーパントの共存下で電子伝導性高分子を水中で重合し、その後必要に応じて上記可溶化補助剤又は塩基系疎水化剤で処理し、水を蒸発乾固させた後に、有機溶剤を加え可溶化する方法である。第三の方法は、π共役系導電性高分子とポリアニオンドーパントをそれぞれ別途調製した後に、両者を溶媒中で混合分散し、ドープ状態の導電性高分子組成物を調製し、溶剤に水を含む場合には水を有機溶媒に置換する方法である。
本発明における帯電防止性ハードコート層は、上記有機系帯電防止剤に加えて、分子中に(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物を含有する塗布組成物から形成される。
また、分子中に(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物は電離放射線硬化型の化合物であることが好ましい。
非含フッ素多官能モノマーについては、特開2009−98658号公報の段落[0114]〜[0122]に記載されており、本発明においても同様である。
帯電防止性ハードコート層を形成するための塗布組成物は光重合開始剤を含有してもよい。
光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ロフィンダイマー類、オニウム塩類、ボレート塩類、活性エステル類、活性ハロゲン類、無機錯体、クマリン類などが挙げられる。光重合開始剤の具体例、及び好ましい態様、市販品などは、特開2009−098658号公報の段落[0133]〜[0151]に記載されており、本発明においても同様に好適に用いることができる。
本発明の光学フィルムは帯電防止性ハードコート層以外の機能性層を有していてもよい。機能性層としては、本発明の趣旨に反しない限りにおいて特に制限はない。例えば以下の態様の光学フィルムを挙げることができる。
基材フィルム/帯電防止性ハードコート層
基材フィルム/ハードコート層/帯電防止性ハードコート層
基材フィルム/帯電防止性ハードコート層/低屈折率層
基材フィルム/帯電防止性ハードコート層/防眩層
基材フィルム/防眩層/帯電防止性ハードコート層
基材フィルム/帯電防止性ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層
基材フィルム/帯電防止性ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
基材フィルム/帯電防止性ハードコート層/防眩層/低屈折率層
本発明における帯電防止性ハードコート層は、屈折率が1.48〜1.65であることが好ましい。更に望ましくは1.48〜1.60、最も好ましくは1.48〜1.55である。上記範囲内とすることで基材との干渉ムラを抑制し、更に低屈折率層を積層した際の反射色味をニュートラルにすることができるため好ましい。
また、帯電防止性ハードコート層の強度は高いほど好ましいが、鉛筆硬度試験で、実用的には3H以上であることが好ましく、4H以上であることがより好ましい。更に、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
本発明の光学フィルムの表面抵抗率SR(Ω/sq)の常用対数値(LogSR)は帯電防止性の観点から低いほど好ましく、25℃60%環境下で10.0以下であることが好ましく、9.3以下であることが更に好ましい。表面抵抗率を上記範囲にすることで表示面への埃等の付着による視認性低下を防止すると共に、静電気による表示装置の破壊防止性を付与することが可能となる。
全ヘイズ値としては0.1%以上0.5%未満がより好ましい。Raは0.001μm以上0.015μm以下であることがより好ましい。
本発明の光学フィルムは以下の方法で形成することができるが、この方法に制限されない。
まず帯電防止性ハードコート層形成用組成物が調製される。次に、上述の組成物をディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、ダイコート法等により透明支持体上に塗布し、加熱・乾燥する。マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイコート法(米国特許2681294号明細書、特開2006−122889号公報参照)がより好ましく、ダイコート法が特に好ましい。
本発明の光学フィルムの製造方法としては、透明基材上に上記帯電防止性ハードコート層形成用組成物を塗布、硬化して帯電防止性ハードコート層を形成する工程を有する方法が好ましい。
本発明では上記帯電防止性ハードコート層とは別に表面散乱による防眩性と、好ましくはフィルムの硬度、耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で防眩層を形成してもよい。
防眩層については特開2009−98658号公報の段落[0178]〜[0189]に記載されており、本発明においても同様である。
この際、帯電防止性ハードコート層と防眩層の2層を一回の塗布工程で同時に塗布形成することにより低コストで高い生産性を得る事が可能となる。一回の塗布工程で2層を同時に形成する方法としては、公知の方法を用いることができる。具体的には、特開2007−293302号公報の段落番号[0032]〜[0056]等に記載の方法を利用することができる。
本発明の光学フィルムは、更に高屈折率層や中屈折率層を有してもよい。
高屈折率層の屈折率は、1.65〜2.20であることが好ましく、1.70〜1.80であることがより好ましい。中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整される。中屈折率層の屈折率は、1.55〜1.65であることが好ましく、1.58〜1.63であることが更に好ましい。
高屈折率層及び中屈折率層の形成方法は化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、オールウェット塗布による方法が好ましい。
本発明の光学フィルムは、上記帯電防止性ハードコート層上に直接又は他の層を介して低屈折率層を有することが好ましい。この場合、本発明の光学フィルムは、反射防止フィルムとして機能することができる。
この場合、低屈折率層は、上記帯電防止性ハードコート層よりも屈折率の低い低屈折率層を有するが、屈折率が1.30〜1.51であることが好ましい。1.30〜1.46であることが好ましく、1.32〜1.38が更に好ましい。上記範囲内とすることで反射率を抑え、膜強度を維持することができ、好ましい。低屈折率層の形成方法も化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、低屈折率層用組成物を用いてオールウェット塗布による方法を用いることが好ましい。
本発明の光学フィルムを偏光膜の表面保護フィルム(偏光板用保護フィルム)として用いる場合、薄膜層を有する側とは反対側の透明支持体の表面、すなわち偏光膜と貼り合わせる側の表面を親水化する、所謂ケン化処理を行うことで、ポリビニルアルコールを主成分とする偏光膜との接着性を改良することができる。
偏光子の2枚の保護フィルムのうち、光学フィルム以外のフィルムが、光学異方層を含んでなる光学補償層を有する光学補償フィルムであることも好ましい。光学補償フィルム(位相差フィルム)は、液晶表示画面の視野角特性を改良することができる。
光学補償フィルムとしては、公知のものを用いることができるが、視野角を広げるという点では、特開2001−100042号公報に記載されている光学補償フィルムが好ましい。
本発明の光学フィルムの帯電防止性ハードコート層は、このようなケン化処理によってアルカリ水溶液に晒されても、帯電防止性能が良好に保たれる。
本発明の偏光板は、偏光膜と上述の偏光膜の両面を保護する2枚の保護フィルムを有する偏光板であって、上述の保護フィルムの少なくとも一方が本発明の光学フィルム又は反射防止フィルムであることを特徴とする。
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルム、又は偏光板をディスプレイの最表面に有する。
本発明の光学フィルム、及び偏光板は液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)のような画像表示装置に好適に用いることができる。
特に、液晶表示装置等の画像表示装置に有利に用いることができ、透過型/半透過型液晶表示装置において、液晶セルのバックライト側の最表層に用いることが特に好ましい。
一般的に、液晶表示装置は、液晶セル及びその両側に配置された2枚の偏光板を有し、液晶セルは、2枚の電極基板の間に液晶を担持している。更に、光学異方性層が、液晶セルと一方の偏光板との間に一枚配置されるか、又は液晶セルと双方の偏光板との間に2枚配置されることもある。
液晶セルは、TNモード、VAモード、OCBモード、IPSモード又はECBモードであることが好ましい。
[基材フィルムの作製]
(1)エステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物の調製
下記表6に記載のエステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物を以下の方法で調製した。
まず、上記表1に記載の化合物112〜117を国際公開第2009/031464号〔0054〕例示化合物3の合成に記載の方法で合成した。
また、その他の化合物(スクロースアセチレートなど)については、同様の方法で合成した。その後、これらを混合し、糖エステル化合物を調製した。なお、合成した糖エステル化合物は、全て反応溶媒であるトルエンの減圧乾燥(10mmHg以下)を行い、残留溶剤が100ppm未満であるものを使用した。
以下のHPLC条件下で保持時間毎の面積比を測定し、全面積合計値に対する置換度を算出した。
《HPLC測定条件》
カラム:TSK−gel ODS−100Z(東ソー)、4.6*150mm、ロット番号(P0014)
溶離液A:H2O=100、 溶離液B:AR=100。A,BともにAcOH、NEt3各0.1%入り
流量:1ml/min、カラム温度:40℃、波長:254nm、感度:AUX2、注入量:10μl、リンス液:THF/H2O=9/1(vol比)
サンプル濃度:5mg/10ml(THF)
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。
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セルロースアシレート溶液1
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アセチル置換度2.85、分子量30万のセルロースアセテート
100.0質量部
下記表6中比較例1記載のエステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物総量
8.0質量部
メチレンクロライド 365.8質量部
メタノール 92.6質量部
ブタノール 4.6質量部
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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。
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マット剤分散液
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・マット剤(平均粒径16nmのシリカ粒子、「アエロジルR972」、日本アエロジル(株)製) 0.2質量部
・メチレンクロライド 65.7質量部
・メタノール 16.6質量部
・ブタノール 0.8質量部
・セルロースアシレート溶液1 10.3質量部
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上記セルロースアシレート溶液1を100質量部、マット剤分散液をセルロースアセテ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。
上述の各ドープを30℃に加温し、ドラム製膜機を用いて流延した。なお、ドラムはSUS製でドラムの表面温度は−5℃に、流延部全体の空間温度は15℃に設定した。
流延されて得られた各ウェブ(フィルム)をドラムから剥ぎ取った後、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、上述のテンター装置内で40℃で風乾燥を行った。
乾燥後テンター装置にクリップされた各ウェブ(フィルム)が、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10%延伸した。
その後にセルロースアシレート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40μmになるように、流延膜厚を調整した。
これら方法により比較例1で用いたセルロースアセテートフィルム基材1を作製した。
比較例4で用いるフィルム基材は、糖エステル化合物の代わりに、トリフェニルホスフェート(TPP)とビフェニルジフェニルホスフェート(BDP)の比率が3:1の混合物を用いて製膜用ドープを作製し、同様の方法でフィルム基材を作製した。
下記に示す通りに、帯電防止性ハードコート層形成用の塗布液を調製し、フィルム基材上に帯電防止性ハードコート層を形成して、光学フィルムを作製した。
下記表7に示す成分をミキシングタンクに投入し、攪拌し、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して帯電防止性ハードコート層形成用塗布液HC−1〜HC−14とした。表7の各成分の添加量の単位は質量部である。
A−TMM−3LM−N:ペンタエリスリトールテトラアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートの混合物 トリアクリレート比率57% 新中村化学工業(株)製
A−TMMT:ペンタエリスリトールテトラアクリレート 新中村化学工業(株)製
ビスコート295:トリメチロールプロパントリアクリレート 大阪有機化学(株)製
EBECRYL5129(EB−5129):脂肪族6官能ウレタンアクリレート ダイセル化学工業(株)製
ブレンマーGMR:グリセリンジメタクリレート 日本油脂(株)製
SAS−PE:ポリチオフェンのポリスチレンスルホン酸塩を含有する導電性ポリマー
信越ポリマー(株)製
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン:重合開始剤「イルガキュア184」 チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
上記方法で得られたセルロースアセテートフィルム基材上に、帯電防止性ハードコート層用塗布液をグラビアコーターを用いて塗布した。60℃で約2分間乾燥した後、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量120mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ8μmの帯電防止性ハードコート層を形成し、光学フィルム試料を作製した。
25℃、60%RH条件下に光学フィルム試料を2時間置いた後、超絶縁抵抗/微小電流計TR8601((株)アドバンテスト製)を用いて表面抵抗を測定した。表面抵抗値の常用対数(logSR)がより小さい方が帯電防止性が良好であり、得られたlogSRについて以下の基準で評価し、結果を表6に示した。
A :logSR≦9.3
B :9.3<logSR≦10.0
C :10.0<logSR<10.7
D:logSR≧10.7
得られた試料を23℃、50%RHの条件で2時間調湿した後、JIS S 6006が規定する試験用鉛筆を用いて、JIS K 5600が規定する鉛筆硬度評価法に従い、750gのおもりを用いて各硬度の鉛筆で引っ掻きを、計5回×5セット繰り返した。各試験セット毎に目視評価を行い、5回中3回以上傷が無いまでの鉛筆硬度を5セット平均で0.5H刻みで算出し、その試料サンプルの硬度とした。尚、JIS K 5400で定義される傷は塗膜の破れ、塗膜のすり傷であり、塗膜のへこみは対象としないと記載されているが、ここでは、塗膜のへこみも含めて傷と判断して評価した。得られた結果を表6に示した。
80℃、90%RH条件下に光学フィルム試料を500時間保管し、取り出して一旦水分が無くなるまで乾燥させた。その後、上記帯電防止性(1)と同様に25℃、60%RH条件で試料を2時間放置して評価を行い、帯電防止性(1)で得られた評価値とのlogSRの差(ΔlogSR)を評価した。ΔlogSRが小さい程、高温高湿環境下に曝露された後の帯電防止性が良好であることを示しており、以下の基準で評価した。得られた結果を表6に示した。
A :ΔlogSR<0.3
B :0.3≦ΔlogSR<1.0
C :1.0≦ΔlogSR<2.0
D :ΔlogSR≧2.0
〔反射防止フィルムの作製〕
(パーフルオロオレフィン共重合体P−1の合成)
特開2010−152311号公報に記載のパーフルオロオレフィン共重合体(1)と同様の方法で、パーフルオロオレフィン共重合体P−1を調製した。得られたポリマーの屈折率は1.422であった
特開2007−298974号公報に記載の分散液A−1と同様の方法を用いて条件を調整し、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm、シリカ粒子の屈折率1.31の中空シリカ粒子分散液A−1(固形分濃度18.2質量%)を調製した。
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌し、低屈折率層形成用組成物A−1(固形分濃度12.5質量%)とした。
パーフルオロオレフィン共重合体P−1 14.8質量部
エチルメチルケトン 157.7質量部
DPHA 3.0質量部
中空シリカ粒子分散液A−1 21.2質量部
イルガキュア127 1.3質量部
X22−164C 2.1質量部
・DPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(日本化薬(株)製)
・X22−164C:反応性シリコーン(信越化学(株)製)
・イルガキュア127:光重合開始剤(チバ・ジャパン(株)製)
作製した実施例7の光学フィルム(試料No.8)の帯電防止性ハードコート層上に、低屈折率層形成用組成物A−1をグラビアコーターを用いて塗布し、反射防止フィルム試料R−1を得た。乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。低屈折率層の膜厚は95nmとした。
分光光度計V−550(日本分光(株)製)にアダプターARV−474を装着して、380〜780nmの波長領域において、入射角5°における出射角5°の鏡面反射率を測定し、450〜650nmの平均反射率を算出し、反射防止性を評価した。結果を表8に併せて示す。なお、表8中の各々の性能は全て反射防止フィルムの形態で評価した結果である。
(複数の糖エステル化合物の混合物の調製)
実施例Aと同様な方法により上記表1に記載の化合物112〜117、および上記表4に記載の118、120、122を合成した。
その後、下記表9に記載の組成(モル分率にて表示)となるように所定の各糖エステル化合物を混合し、糖エステル化合物の混合物を調製した。
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースエステル溶液D−1を調製した。セルロースエステルのアセチル置換度はASTM D−817−91に準じて測定した。粘度平均重合度は宇田らの極限粘度法{宇田和夫、斉藤秀夫、「繊維学会誌」、第18巻第1号、105〜120頁(1962年)}により測定した。
・セルロースエステル(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310) 100質量部
・糖エステル化合物の混合物(表9記載の組成) 4.0質量部
・メチレンクロライド 375質量部
・メタノール 82質量部
・ブタノール 5質量部
下記の組成物を分散機に投入し、攪拌して各成分を溶解し、マット剤分散液M−1を調製した。
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm)
"AEROSIL R972"、日本アエロジル(株)製 10.0質量部
・メチレンクロライド 62.5質量部
・メタノール 14.1質量部
・ブタノール 0.8質量部
・セルロースエステル溶液D−1 10.3質量部
下記の組成物を別のミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、紫外線吸収剤溶液U−1を調製した。
・紫外線吸収剤(下記UV−1) 10.0質量部
・紫外線吸収剤(下記UV−2) 10.0質量部
・メチレンクロライド 54.3質量部
・メタノール 12.0質量部
・ブタノール 0.7質量部
・セルロースエステル溶液D−1 12.9質量部
(コア層用ドープの調製)
セルロースエステル溶液D−1に、表9に記載した組成の糖エステル化合物の混合物をセルロースエステル100質量部当たり、8.0質量部を添加し、さらに紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−1を加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
セルロースエステル溶液D−1に、セルロースエステル100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−1を加え、さらにマット剤分散液M−1を、シリカ粒子がセルロースエステル100質量部当たり、0.026質量部となるように加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
セルロースエステル溶液D−1に、セルロースエステル100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−1を加え、さらにマット剤分散液M−1を、シリカ粒子がセルロースエステル100質量部当たり、0.078質量部となるように加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
このようにして試料31〜39の基材フィルムを作製した。
実施例Aで使用した帯電防止性ハードコート層形成用の塗布液HC−6を用いて上記の各基材フィルムの第1層側上に帯電防止性ハードコート層を形成した。
実施例Aと同様にグラビアコーターを使用して塗布を行い、紫外線照射による膜の硬化を行った。帯電防止性ハードコート層の設計膜厚は8μmであった。
(試料31〜39の性能評価)
実施例Aと同じ方法で、帯電防止性(1)、鉛筆硬度、高温高湿環境下に曝露した後の帯電防止性(帯電防止性(2))の3項目の評価を行った。
その結果を表9に記載した。
(セルロースエステル溶液D−2の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースエステル溶液D−2を調製した。
・セルロースエステル(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310) 100質量部
・糖エステル化合物の混合物(表10記載の組成) 4.0質量部
・メチレンクロライド 375質量部
・メタノール 82質量部
・ブタノール 5質量部
下記の組成物を分散機に投入し、攪拌して各成分を溶解し、マット剤分散液M−2を調製した。
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm)
"AEROSIL R972"、日本アエロジル(株)製 10.0質量部
・メチレンクロライド 62.5質量部
・メタノール 14.1質量部
・ブタノール 0.8質量部
・セルロースエステル溶液D−2 10.3質量部
(紫外線吸収剤溶液U−2の調製)
下記の組成物を別のミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、紫外線吸収剤溶液U−2を調製した。
・紫外線吸収剤(UV−1) 10.0質量部
・紫外線吸収剤(UV−2) 10.0質量部
・メチレンクロライド 54.3質量部
・メタノール 12.0質量部
・ブタノール 0.7質量部
・セルロースエステル溶液D−2 12.9質量部
(コア層用ドープの調製)
セルロースエステル溶液D−2に、表10に記載した組成の糖エステル化合物の混合物をセルロースエステル100質量部当たり、8.0質量部を添加し、さらに紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−2を加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
セルロースエステル溶液D−2に、セルロースエステル100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−2を加え、さらにマット剤分散液M−2を、シリカ粒子がセルロースエステル100質量部当たり0.026質量部に、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
セルロースエステル溶液D−2に、セルロースエステル100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−2を加え、さらにマット剤分散液M−2を、シリカ粒子がセルロースエステル100質量部当たり0.078質量部に、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
表層用ドープに使用する全溶剤中のメチレンクロライドの比率は、83質量%以上97質量%以下であることが好ましく、83質量%以上92質量%以下であることがより好ましく、その範囲であればセルロースエステルフィルムにハードコート層を塗設した場合の密着性が良好であり、さらに偏光板のリワーク性が良好である。
セルロースエステルフィルムの搬送方向もしくは幅方向の延伸については、ハードコート層付フィルム単体のカール、偏光板形態のカールの調整に有効であり、3%以上20%以下が好ましく、5%以上15%以下がより好ましい範囲である。
(コア層用ドープの調製)
セルロースエステル溶液D−2に、表9に記載した組成の糖エステル化合物の混合物をセルロースエステル100質量部当たり、11.0質量部を添加し、さらに紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−2を加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
(表層用ドープ1の調製)
セルロースエステル溶液D−2に、セルロースエステル100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−2を加え、さらにマット剤分散液M−2を、シリカ粒子がセルロースエステル100質量部当たり0.026質量部に、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
(表層用ドープ2の調製)
セルロースエステル溶液D−2に、セルロースエステル100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−1)及び紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.2質量部となるように紫外線吸収剤溶液U−2を加え、さらにマット剤分散液M−2を、シリカ粒子がセルロースエステル100質量部当たり0.078質量部に、メチレンクロライドをドープ溶剤の85重量%となるように加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。
このようにして試料44〜46の基材フィルムを作製した。
実施例Aで使用した帯電防止性ハードコート層形成用の塗布液HC−6を用いて上記の各基材フィルムの第1層側上に帯電防止性ハードコート層を形成した。
実施例Aと同様にグラビアコーターを使用して塗布を行い、紫外線照射による膜の硬化を行った。帯電防止性ハードコート層の設計膜厚は8μmであった。
(試料41〜46の性能評価)
実施例Aと同じ方法で、帯電防止性(1)、鉛筆硬度、高温高湿環境下に曝露した後の帯電防止性(帯電防止性(2))の3項目の評価を行った。
その結果を表10に記載した。
Claims (10)
- 平均エステル置換度が60%〜94%である、エステル置換度が異なる複数の糖エステル化合物、及びセルロースアシレートを含むセルロースアシレートフィルム基材上に、少なくとも有機系帯電防止剤、及び分子中に(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物を含む塗布組成物から形成された帯電防止性ハードコート層を有する光学フィルム。
- 上記複数の糖エステル化合物全体に対するエステル置換度75%以上の糖エステル化合物の含有率が80モル%以下である請求項1に記載の光学フィルム。
- 上述の帯電防止性ハードコート層が、少なくとも有機系帯電防止剤と、分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物、開始剤、溶剤を含む塗布組成物から形成されたものである請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 上記有機系帯電防止剤が、4級アンモニウム塩基を有する帯電防止剤である請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 上記帯電防止性ハードコート層を形成するための塗布組成物において、上記4級アンモニウム塩基を有する帯電防止剤の含有率が、上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物の質量に対して1〜12質量%である請求項4に記載の光学フィルム。
- 上記帯電防止性ハードコート層を形成するための塗布組成物において、上記(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物の全質量に対して、(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物であって更にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びウレタン基のうち少なくとも1種を有する化合物の合計の含有率が40質量%以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 上記塗布組成物を塗布、乾燥した後に硬化させる工程を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルム上に直接、又は他の層を介して低屈折率層を有する反射防止フィルム。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルム又は請求項8に記載の反射防止フィルムを偏光板用保護フィルムとして用いた偏光板。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルム、請求項8に記載の反射防止フィルム、又は請求項9に記載の偏光板を有する画像表示装置。
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