JP2014081619A - 光学フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルロースアシレートと、少なくとも一つの芳香族基を有する糖エステル化合物を含有し、膜厚が15〜35μmであるセルロースアシレートフィルムであって、前記糖エステル化合物の芳香族基の数密度が前記セルロースアシレートフィルムの固形分1g当たり0.9×10−3モル以上、5.00×10−3モル以下である光学フィルム。
【選択図】なし
Description
また、液晶パネルの軽量化と薄手化がトレンドとなっており、偏光板、さらには偏光板保護フィルムにも薄手化が求められているが、フィルムの薄手化はフィルム硬度の低下やその薄手フィルムを用いた偏光板耐久性の悪化を招きやすいという問題がある。
特許文献1には、二種類の芳香族糖エステル化合物と脂肪族糖エステル化合物を含有するセルロースアシレートフィルムについて開示されており、面状故障が少なく、光学特性値の経時変化が少なく、偏光板の経時変化が小さくなり、偏光板耐久性を改善できることが記載されている。
セルロースアシレートと、少なくとも一つの芳香族基を有する糖エステル化合物を含有し、膜厚が15〜35μmであるセルロースアシレートフィルムであって、
上記糖エステル化合物の芳香族基の数密度が上記セルロースアシレートフィルムの固形分1g当たり0.90×10−3モル以上5.00×10−3モル以下である光学フィルム。
[2]
ヌープ硬度が240N/mm2以上である[1]に記載の光学フィルム。
[3]
更に、紫外線吸収剤を含有する[1]又は[2]に記載の光学フィルム。
[4]
[1]〜[3]のいずれか一項に記載の光学フィルムを少なくとも1枚有する偏光板。
[5]
[1]〜[3]のいずれか一項に記載の光学フィルム、又は[4]に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
(セルロースアシレート)
本発明の光学フィルムは、セルロースアシレートを主成分として含有するのが好ましい。本発明で用いるセルロースアシレートは、特に制限はない。その中でも、アセチル置換度が2.70〜2.95のセルロースアシレートを用いることが好ましい。アセチル置換度が2.7以上であると、少なくとも一つの芳香族基を有する糖エステル化合物との相溶性、偏光板耐久性が良好であるため好ましい。
前記セルロースアシレートのアセチル置換度は、2.75〜2.95であることがさらに好ましく、2.80〜2.95であることが特に好ましい。
総アシル置換度の好ましい範囲も、前記アセチル置換度の好ましい範囲と同様である。
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。
これらの好ましいアシル基としては、アセチル、プロピオニル、ブタノイル、へプタノイル、ヘキサノイル、オクタノイル、デカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ヘキサデカノイル、オクタデカノイル、iso−ブタノイル、t−ブタノイル、シクロヘキサンカルボニル、オレオイル、ベンゾイル、ナフチルカルボニル、シンナモイル基などを挙げることが出来る。
これらの中でも、アセチル、プロピオニル、ブタノイル、ドデカノイル、オクタデカノイル、t−ブタノイル、オレオイル、ベンゾイル、ナフチルカルボニル、シンナモイルなどが好ましく、アセチル、プロピオニル、ブタノイルがより好ましく、アセチルが最も好ましい。
本発明で用いるセルロースアシレートとしては、セルロースアセテートが最も好ましく、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が次いで好ましい。
前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まで変化させたセルロースアシレートを含有する溶液(セルロースアシレート溶液)を得る。セルロースアシレート溶液が得られた時点で、系内に残存している触媒を前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、前記の特定のセルロースアシレートを得ることができる。
本発明で用いられるセルロースアシレートはMw/Mn比が4.0以下であることが好ましく、更に好ましくは1.4〜3.4である。
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。
本発明のセルロースアシレートフィルムの膜厚の範囲は15〜35μmである。膜厚が15μm以上であるとフィルムの破断を抑制する観点で好ましい。35μm以下で本発明の効果が著しく発現する。膜厚の範囲として、好ましくは15〜30μmであり、特に好ましくは15〜25μmである。
本発明の光学フィルムは、少なくとも一つの芳香族基を有する糖エステル化合物を含有し、前記糖エステル化合物の芳香族基の数密度が前記セルロースアシレートフィルムの固形分1gに対して0.90×10−3モル以上5.00×10−3モル以下である。
ここで、光学フィルムが、p種類の少なくとも一つの芳香族基を有する糖エステル化合物を含む場合、少なくとも一つの芳香族基を有する糖エステル化合物をC1、C2、・・・Cp(pは自然数)と仮定し、光学フィルムの固形分1g当たりに含まれる糖エステル化合物Cpの含有量をDp(単位:g)、糖エステル化合物Cpの分子量をMp、その芳香族基の置換度をNpとすると、芳香族基の数密度は以下の式で表される。
芳香族基の数密度=ΣNp×Dp/Mp(全てのpについての総和)
[単位mol/gフィルム固形分]
特に前記糖エステル化合物C1〜Cpのエステル置換基が同一種であって、そのエステル置換度のみが互いに異なり、その混合物が添加された場合は、置換度Npの平均値をNav、分子量Mpの平均値をMav、含有量の合計をDとしたとき、
芳香族基の数密度=Nav×D/Mav
[単位mol/gフィルム固形分]と表される。
なお、本発明の糖エステル化合物が、同一種のエステル置換基であって、そのエステル置換度のみが異なる化合物の混合物である場合は、各置換度の糖エステルの含有率をHPLC測定し、ピーク面積の比率から平均置換度Nav及びその平均分子量Mavを算出することができる。
一般式(1) (OH)u−G−(O−R1)v(O−R2)w
一般式(1)中、Gは糖残基を表し、R1は一価の芳香族基を表し、複数種の芳香族基がある場合も含み、R2は一価の脂肪族基を表し、複数種の脂肪族基がある場合も含み、u、v、wはそれぞれ独立に整数を表し、u+v+w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ル基の数と等しく、uとwは0を取りうるが、vは1以上である。
二糖類化合物(B)の例としては、ラクトース、スクロース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノースあるいはケストースが挙げられる。このほか、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなども挙げられが、これらに限定されるものではない。
これらの化合物(A)及び化合物(B)の中で、特にフラノース構造とピラノース構造の双方を有する化合物が好ましい。例としては、スクロース、ケストース、ニストース、1F−フクラトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロースである。また、化合物(B)において、フラノース構造もしくはピラノース構造の少なくとも1種を2個結合した化合物であることも、好ましい態様の1つである。
R1によって置換されるときに用いられ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、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環に、アルキル基又はアルコキシ基を導入した芳香族モノカルボン酸、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等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸を挙げることができ、より具体的には、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、γ−イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、α−イソジュリル酸、クミン酸、α−トルイル酸、ヒドロアトロパ酸、アトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、o−アニス酸、m−アニス酸、p−アニス酸、クレオソート酸、o−ホモサリチル酸、m−ホモサリチル酸、p−ホモサリチル酸、o−ピロカテク酸、β−レソルシル酸、バニリン酸、イソバニリン酸、ベラトルム酸、o−ベラトルム酸、没食子酸、アサロン酸、マンデル酸、ホモアニス酸、ホモバニリン酸、ホモベラトルム酸、o−ホモベラトルム酸、フタロン酸、p−クマル酸を挙げることができるが、特に安息香酸が好ましい。
すなわち、前記一般式(1)中の前記R1が、ベンゾイル基を表すことが好ましい。
R2によって置換されるときに用いられる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、イソ酪酸、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、ラクセル酸等の飽和脂肪酸;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、オクテン酸等の不飽和脂肪酸;等を挙げることができるが、特に酢酸で置換されていることが好ましい。
すなわち、前記一般式(1)中の前記R2がアセチル基を表すことが好ましい。
また、一般式(1)において、Gが二糖類残基である場合、u+v+wは8であり、芳香族基の置換数を表すvは2〜7であることが好ましく、3〜6であることがより好ましい。uは1〜6が好ましく、2〜5がより好ましい。wは0〜2であることが好ましく、0であることがより好ましい。
本発明の前記糖エステル化合物が、同一種のエステル置換基であってエステル置換度のみが異なる化合物の混合物である場合、u、v、w各々の平均値(v、wの平均値は平均置換度に相当)の好ましい範囲は上記u、v、wの好ましい範囲と同じである。
前記芳香族基の数密度は、ヌープ硬度、鉛筆硬度と強い因果関係があることを見出した。数密度の数値が0.90×10−3mol/g以上であるとヌープ硬度、鉛筆強度が向上するため好ましい。更に偏光板耐久性向上の観点でも好ましい。また、5.00×10−3モル以下では実用的な引裂き強度を実現できるため好ましい。
本発明に係わるセルロースアシレートフィルムは、主成分セルロースアシレートとともに、紫外線吸収剤を含有しているのが好ましい。紫外線吸収剤は、フィルムの耐久性の改善に寄与する。特に、本発明の光学フィルムを画像表示装置の表面保護フィルムとして利用する態様において、紫外線吸収剤の添加は有効である。
例としてUV−1〜4を挙げるが、添加する紫外線吸収剤はこれらに限定されない。
前記セルロースアシレートフィルムは、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加剤の少なくとも1種をさらに含有していてもよい。他の添加剤の例には、糖エステル以外の可塑剤(例えば、リン酸エステル系可塑剤、カルボン酸エステル系可塑剤、重縮合オリゴマー系可塑剤等)等が含まれる。上記した通り、芳香族基を有する重縮合オリゴマー系可塑剤は、糖エステルと同様、添加により引張り弾性率を上昇できるので好ましい。使用可能な芳香族基を有する重縮合オリゴマー系可塑剤については、特開2010−242050、特開2006−64803号公報等に記載があり、本発明において用いることができる。
前記セルロースアシレートフィルムを製造する方法は、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。例えば、溶液流延製膜法及び溶融製膜法のいずれを利用して製膜してもよい。フィルムの面状を改善する観点から、前記セルロースアシレートフィルムは、溶液流涎製膜法を利用して製造するのが好ましい。以下、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、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、糖エステル、及び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称し、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溶媒または主たる溶媒と称する。
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。
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。
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。
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。
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TD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。
以上のようにして得られた、フィルムの長さは、1ロール当たり100〜10000mで巻き取るのが好ましく、より好ましくは500〜7000mであり、さらに好ましくは1000〜6000mである。フィルムの幅は、0.5〜5.0mが好ましく、より好ましくは1.0〜3.0mであり、さらに好ましくは1.0〜2.5mである。巻き取る際、少なくとも片端にナーリングを付与するのが好ましく、ナーリングの幅は3mm〜50mmが好ましく、より好ましくは5mm〜30mm、高さは0.5〜500μmが好ましく、より好ましくは1〜200μmである。これは片押しであっても両押しであってもよい。
本発明で使用するセルロースアシレート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。例えば、コア層と表層の2層からなる積層構造であって、共流延によって製膜された態様であることも好ましい。
本発明のセルロースアシレートフィルムは、厚みが0.1〜6μm(好ましくは3〜6μm)のハードコート層を有することが好ましい態様の一つである。前記範囲の薄いハードコート層を有することで、脆性やカール抑制などの物性改善、軽量化および製造コスト低減がなされたハードコート層を含む光学フィルムになる。また、基材フィルムとして本発明のセルロースアシレートフィルムを用いることで、顕著に鉛筆硬度を高めることができる。
また、ハードコート層の硬化性組成物を本発明のセルロースアシレートフィルム(基材)上で硬化させることにより、ハードコート層と基材フィルムとの密着性にも優れた光学フィルムとなる。
他の機能を付加することを目的として、ハードコート層上に、他の機能層を積層してもよい。具体的には反射防止層や防汚層である。
またハードコート層にフィラーや添加剤を加えることで、機械的、電気的、光学的な物理的な性能や撥水・撥油性などの化学的な性能をハードコート層自体に付与することもできる。
利用可能なマトリックス形成バインダー用モノマー又はオリゴマーの例には、電離放射線硬化性の多官能モノマー及び多官能オリゴマーが含まれる。多官能モノマーや多官能オリゴマーは架橋反応、又は、重合反応可能なモノマーであるのが好ましい。前記電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
具体的には、(ジ)ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、(ジ)ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、(ジ)ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、(ジ)ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールトリアクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサトリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性リン酸トリ(メタ)アクリレート、1,2,4−シクロヘキサンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタグリセロールトリアクリレート、1,2,3−クロヘキサンテトラメタクリレート、ポリエステルポリアクリレート、カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、等が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリロイル」は、それぞれ「アクリレート又はメタクリレート」、「アクリル酸又はメタクリル酸」、「アクリロイル又はメタクリロイル」を表す。
3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能アクリレート系化合物類の具体化合物としては、特開2007−256844の[0096]等を参考にすることができる。
具体的な化合物の具体例としては特開2007−256844号公報の[0017]等の記載を参考にすることができる。
前記ハードコート層の形成に利用可能な硬化性組成物の一例は、アクリレート系化合物を含む硬化性組成物である。前記硬化性組成物は、アクリレート系化合物とともに、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤を含有するのが好ましく、所望により、さらにフィラー、塗布助剤、その他の添加剤を含有していてもよい。該硬化性組成物の硬化は、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤の存在下、電離放射線の照射又は加熱により重合反応を進行させることで実行できる。電離放射線硬化と熱硬化の双方を実行することもできる。光及び熱重合開始剤としては市販の化合物を利用することができ、それらは、「最新UV硬化技術」(p.159,発行人;高薄一弘,発行所;(株)技術情報協会,1991年発行)や、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)のカタログに記載されている。
前記ハードコート層は、耐擦傷性に優れるのが好ましい。具体的には、耐擦傷性の指標となる鉛筆硬度試験を実施した場合に、MD及びTDのいずれの方向においても、3H以上を達成するのが好ましく、4H以上を達成するのがより好ましい。
また、従来知られている方法を用いてハードコート層の表面に凹凸を形成し、防眩機能を有しても良い。
本発明の光学フィルムは、偏光板保護フィルム、画像表示面に配置される表面保護フィルム、等種々の用途に有用である。各用途に適する機能を示すために、前記セルロースアシレートフィルム、及び前記ハードコート層とともに、他の層を有していてもよい。例えば、反射防止層、帯電防止層、防汚層等を有していてもよい。
本発明は、本発明の光学フィルムと偏光子とを有する偏光板にも関する。
本発明の偏光板は、一般的な方法で作製することができる。例えば、本発明の光学フィルムのセルロースアシレートフィルムの裏面(ハードコート層が形成されていない側の面)と、偏光子とを貼り合わせることで作製することができる。前記セルロースアシレートの貼合面は、アルカリ鹸化処理を行うことが好ましい。また、貼合には、完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液を用いることができる。
また、偏光板の作製時には、本発明の光学フィルムが有するセルロースアシレートフィルムが面内遅相軸を有する場合は、該面内遅相軸と偏光子との透過軸が平行もしくは直交するように貼合することが好ましい。
本発明は、本発明の光学フィルムを有する画像表示装置にも関する。本発明の光学フィルムの画像表示装置における機能については特に制限はない。一例は、表示面外側に配置される表面保護フィルムである。
本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光板を有することを特徴とする。本発明の偏光板は、表示面側に配置される偏光板であるのが好ましく、本発明の光学フィルムを表示面側外側にして配置されるのが好ましい。その他の構成については、公知の液晶表示装置のいずれの構成も採用することができる。そのモードについても特に制限はなく、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)等の様々な表示モードの液晶表示装置として構成することができる。
以下に示す材料と製造方法によりフィルムを製造した。
(ポリマー溶液の調製)
1〕セルロースアシレート
アセチル置換度2.88のセルロースアシレート(アセチルセルロース)を使用した。原料であるアセチルセルロースは120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした。使用したアセチルセルロースの数平均分子量は96,000であった。
ジクロロメタン/メタノール=87/13(質量比)の混合溶媒を使用した。含水率は0.2質量%以下であった。
表5に記載の糖エステル化合物を使用した。
下記の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、ポリマー溶液を調製した。
(各成分の添加量)
・セルロースアシレート 100質量部
・混合溶媒 500質量部
・紫外線吸収剤UV−1 2.5質量部
・糖エステル(表5に記載の化合物) 表6に記載の量
・二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)
0.1質量部
上記ポリマー溶液を平均孔径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後、バンド流延機を用いて流延した。残留溶剤量30%でフィルムをバンドから剥離し、得られるフィルムの残留溶剤量が0.2%以下となるように乾燥温度、時間を適宜調整し、フィルムを作製した。得られたフィルムの膜厚は表6に記載した。
フィッシャーインスツルメンツ社製HM2000型硬度計を用いて、本発明例及び比較例セルロースアシレートフィルムの主面に、最大押し込み荷重50mNもしくは100mN、押し込み速度10秒、クリープ10秒の条件でダイアモンド製圧子を押し込み、得られた最大押し込み深さと荷重の関係よりヌープ硬度を求めた。その測定値を表中に記載した。
本発明のセルロースアシレートフィルムのヌープ硬度は、240N/mm2以上が好ましく、245N/mm2以上がより好ましい。ヌープ硬度が240N/mm2以上であれば鉛筆硬度が1ランク向上する。
JIS K5400に記載の鉛筆硬度評価を行った。実施例及び比較例のセルロースアシレートフィルムを温度25℃、湿度60%RHで2時間調湿した後、JISS 6006に規定するF〜5Hの試験用鉛筆を用いて、4.9Nの荷重にて、以下のとおりの判定で評価し、OKとなる最も高い硬度を評価値とした。以下のとおりの判定で評価し、OKとなる最も高い硬度を評価値とした。
OK:n=5の評価において傷なし〜傷2つ
NG:n=5の評価において傷が3つ以上
(偏光板の作製)
1〕フィルムの鹸化
実施例及び比較例で作成した各フィルム及びフジタックTD40UC(富士フイルム(株)製)を37℃に調温した4.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(けん化液)に1分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、更に水洗浴を通した。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、鹸化処理したフィルムを作製した。
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸し、厚み20μmの偏光膜を調製した。
このようにして得た偏光膜と、前記鹸化処理したフィルムのうちから2枚選び、これらで前記偏光膜を挟んだ後、PVA((株)クラレ製、PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、偏光軸とフィルムの長手方向とが直交するようにロールツーロールで貼り合わせて偏光板を作成した。ここで、偏光膜の一方のフィルムは、表6記載のフィルム群から選択される1枚を鹸化したフィルムとし、他方のフィルムはフジタックTD40UCを鹸化したフィルムとした。
上記で作製した偏光板について、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の面とは反対側を粘着剤でガラス板に貼り合せたサンプル(約5cm×5cm)を二組作製した。これをクロスニコルに配置して、VAP−7070(日本分光株式会社製)を用いて直交透過率を410nmで測定し、10回測定の平均値を直交透過率(%)とした。
その後、60℃、相対湿度95%の環境下で1000時間保存した後の直交透過率を前記方法で測定した。偏光板耐久性の評価値を以下のように定義する。
偏光板耐久性の評価値
=〔経時後の直交透過率(%)−経時前の直交透過率(%)〕/経時前の直交透過率(%)
上記評価値を偏光板耐久性として上記表6に結果を記載した。
評価値は、値が小さいほど好ましく、本発明例のセルロースアシレートフィルムは膜厚が42μmの比較例C−1より優れた偏光板耐久性を有することがわかった。
Claims (5)
- セルロースアシレートと、少なくとも一つの芳香族基を有する糖エステル化合物を含有し、膜厚が15〜35μmであるセルロースアシレートフィルムであって、
前記糖エステル化合物の芳香族基の数密度が前記セルロースアシレートフィルムの固形分1g当たり0.90×10−3モル以上5.00×10−3モル以下である光学フィルム。 - ヌープ硬度が240N/mm2以上である請求項1に記載の光学フィルム。
- 更に、紫外線吸収剤を含有する請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルムを少なくとも1枚有する偏光板。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルム、又は請求項4に記載の偏光板を有する液晶表示装置。
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