JP2017181865A - 位相差フィルム、偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】位相差フィルムが複数の添加剤を含む場合でも、耐久試験によるヘイズの上昇を抑えながら、各添加剤の機能を個々に発揮させて波長分散の変化を小さく抑え、これによって、液晶表示装置に適用されたときにカラーシフトを抑える。【解決手段】位相差フィルム13は、面内方向のリタデーションRoが20nm以上であるセルロースエステル系の位相差フィルムであって、添加剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満である第1含窒素複素環化合物と、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である第2含窒素複素環化合物と、を含んでいる。【選択図】図1
Description
本発明は、位相差フィルムと、その位相差フィルムを備えた偏光板と、その偏光板を備えた液晶表示装置とに関するものである。
近年では、大型テレビとして用いられる液晶表示装置の薄型化に伴い、液晶セルのガラス基板が薄くなりつつある。上記ガラス基板が薄くなると、液晶セルに対して視認側に位置する偏光板が吸水によって寸法変化を起こしたときに、液晶セルのベンディングや、そのベンディングに伴ってムラ(色ムラ、輝度ムラ)が生じることが懸念される。このため、上記偏光板において、偏光子に対して視認側に位置する保護フィルムとしては、従来のセルロースエステル系のフィルム(例えばトリアセチルセルロースフィルム)よりも透湿性の低いフィルムを用いることが検討されている。このような低透湿のフィルムとしては、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)やアクリルからなるフィルムがある。これらのフィルムは、例えば溶融流延製膜法によって製膜される。
一方、太陽光(特に紫外線)による液晶セルの劣化を防止するため、液晶セルに対して視認側の偏光板には、紫外線を吸収する機能が必要とされている。このような紫外線吸収機能は、例えば、T1フィルムに紫外線吸収剤を添加することで付与することができる。上記のT1フィルムとは、液晶セルに対して視認側に位置する偏光板において、偏光子に対して視認側に位置する保護フィルムを指す。
ここで、T1フィルムとして、上記した低透湿のフィルム(PETやアクリルからなるフィルム)を用いる場合、溶融流延製膜法では、紫外線吸収剤等の添加剤を熱で溶かすために、溶融に適した条件を精査してその条件下で製膜する必要があることから、添加剤の添加が一般的に容易ではなく、そのため、フィルムの生産性が低下するとともに生産コストも増大する。また、添加剤を無理に添加すると、ブリードアウト(添加剤の浸み出し)が生じ、製膜したフィルムを偏光板に適用したときに、偏光板の品質を損なうおそれがある。
そこで、液晶セルに対して視認側の偏光板において、偏光子に対して液晶セル側、つまり、視認側とは反対側に位置する保護フィルム(以下、T2フィルムとも記載する)に紫外線吸収剤を添加することで、T2フィルムに紫外線吸収機能を持たせて液晶セルの劣化防止を図ることを、本願発明者は検討した。T2フィルムは、偏光子と液晶セルとの間に位置し、外部に露出しないため、T2フィルムに低透湿性を要求する必要はない。それゆえ、T2フィルムとして、透湿性の高いフィルム、すなわち、溶液流延製膜法によって製膜可能なセルロースエステル系のフィルムを用いることが可能となる。T2フィルムの製膜に溶液流延製膜法を用いることにより、紫外線吸収剤のフィルムへの添加が容易となり、フィルムの生産性低下、生産コストの増大およびブリードアウトの問題を改善できると考えられる。
また、液晶表示装置(特に垂直配向型の液晶表示装置)においては、T2フィルムは、位相差フィルムの機能と保護フィルムの機能とを兼ね備えることが必要である。この点、上記したセルロースエステル系のフィルムは、位相差フィルムとして一般的に使用されるフィルムでもある。したがって、T2フィルムとして、セルロースエステル系のフィルムを用いることにより、位相差フィルムの機能および保護フィルムの機能を両方とも発揮させながら、紫外線吸収剤を無理なく添加して液晶セルの劣化を防止し得る偏光板を実現することができる。なお、紫外線吸収剤を添加した位相差フィルムについては、例えば特許文献1に開示されている。
ところが、紫外線吸収剤を付加した位相差フィルムを、液晶表示装置のT2フィルムとして用いた場合に(T1フィルムは例えばPETフィルムであり、紫外線吸収剤を含有していないものとする)、この液晶表示装置の表示映像の色味と、T1フィルムに紫外線吸収剤を添加してT2フィルムに紫外線吸収剤を添加したかった液晶表示装置の表示映像の色味とで、僅かな違いが発生することが判明した(例えば一方の液晶表示装置の表示映像が他方の映像表示装置の表示映像に比べて画面全体で僅かに青っぽいなど)。上記色味の違いを精査した結果、視認側の偏光板において紫外線吸収剤を添加する場所(フィルム)をT1フィルムからT2フィルムに変更したことにより、液晶表示装置に僅かなカラーシフト(色ズレ)が発生していることが判明した。
このような僅かなカラーシフトは、液晶表示装置を単体で評価した場合には特段問題とならないレベルである。しかし、同一機種(同一品番)の複数の液晶表示装置においては、厳密に同一性能であることが求められる。例えば、同一機種の複数の液晶表示装置において、ある液晶表示装置は、液晶セルAと視認側偏光板Bとの組み合わせで製造され、他の液晶表示装置は、液晶セルAと視認側偏光板Cとの組み合わせで製造された場合でも、これらが同一機種の液晶表示装置である限り、同一の表示性能を示すことが必要である。したがって、同一機種の複数の液晶表示装置の間では、偏光板Bを偏光板Cで置き換えた場合でも同一性能を維持できる互換性(コンパチビリティ性)が求められる。つまり、同一機種の複数の液晶表示装置の間では、偏光板の構成を変更した場合でも、カラーシフトが発生するのを抑えるようにすることが望まれる。
一方、液晶表示装置におけるカラーシフトは、偏光板のT2フィルムが紫外線吸収剤を含有することにより、紫外線吸収剤を含有しない場合に比べて波長分散が変化することが原因であることが、さらなる検討によって判明した。したがって、上記のカラーシフトを抑えるためには、紫外線吸収剤を含有することによって発生する上記の波長分散の変化(紫外線吸収剤を含有する前後での波長分散の差)を小さく抑えることが必要となる。
上記の波長分散の変化を小さく抑えるにあたっては、例えば、位相差フィルムに複数の添加剤を添加することで、各添加剤が持つ機能を相互作用させ、これによって波長分散の差を小さく抑えることができるとも考えられる。しかし、例えば、複数の添加剤を含むセルロースエステル系のフィルムを溶液流延製膜法で製膜する場合において、流延に用いる溶媒(例えばメチレンクロライド)に対する複数の添加剤の溶解性(溶解度)が近づきすぎると、支持体上での溶媒の蒸発時における複数の添加剤の挙動がほとんど同じになる。このため、支持体上では、複数の添加剤がフィルムの厚み方向の同じ側(例えば支持体側)に集まる。
フィルムの厚み方向において狭い領域に複数の添加剤が集まると、湿熱耐久試験を行ったときにヘイズが上昇し、フィルムの透明性が損なわれてしまう。そればかりでなく、各添加剤が狭い領域で互いに干渉し合うことによって、各添加剤が個々の機能を発揮することができなくなり、各添加剤の機能の相互作用によって上述した波長分散の変化を小さく抑えることができなくなる。したがって、位相差フィルムが、複数の添加剤を含むセルロースエステル系のフィルムで構成される場合は、耐久試験によるヘイズの上昇を抑え、かつ、各添加剤の機能を発揮させることができるように、複数の添加剤の特性(特に溶解性)を規定する必要がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の添加剤を含む場合でも、耐久試験によるヘイズの上昇を抑えながら、各添加剤の機能を個々に発揮させて上記した波長分散の変化を小さく抑えることができ、これによって、液晶表示装置に適用されたときにカラーシフトを抑えることができる位相差フィルムと、その位相差フィルムを備えた偏光板と、その偏光板を備えた液晶表示装置とを提供することにある。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
1.面内方向のリタデーションRoが20nm以上であるセルロースエステル系の位相差フィルムであって、
添加剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満である第1含窒素複素環化合物と、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である第2含窒素複素環化合物と、を含んでいることを特徴とする位相差フィルム。
添加剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満である第1含窒素複素環化合物と、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である第2含窒素複素環化合物と、を含んでいることを特徴とする位相差フィルム。
2.前記第1含窒素複素環化合物は、前記リタデーションRoを上昇させるリタデーション上昇剤であり、
前記第2含窒素複素環化合物は、紫外線吸収剤であることを特徴とする前記1に記載の位相差フィルム。
前記第2含窒素複素環化合物は、紫外線吸収剤であることを特徴とする前記1に記載の位相差フィルム。
3.前記紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物またはトリアジン系化合物であることを特徴とする前記2に記載の位相差フィルム。
4.前記リタデーション上昇剤は、ピラゾール系化合物であることを特徴とする前記2または3に記載の位相差フィルム。
5.前記1から4のいずれかに記載の位相差フィルムと、
偏光子と、
前記位相差フィルムとの間で前記偏光子を挟み込む対向フィルムとを有していることを特徴とする偏光板。
偏光子と、
前記位相差フィルムとの間で前記偏光子を挟み込む対向フィルムとを有していることを特徴とする偏光板。
6.前記対向フィルムの透湿度が、200g/m2・day以下であることを特徴とする前記5に記載の偏光板。
7.前記5または6に記載の偏光板と、液晶セルとを有し、
前記偏光板が前記液晶セルに対して視認側に位置し、
前記偏光板の前記位相差フィルムが、前記偏光板の前記偏光子に対して前記液晶セル側に位置していることを特徴とする液晶表示装置。
前記偏光板が前記液晶セルに対して視認側に位置し、
前記偏光板の前記位相差フィルムが、前記偏光板の前記偏光子に対して前記液晶セル側に位置していることを特徴とする液晶表示装置。
上記の位相差フィルムの構成によれば、複数の添加剤を含む場合でも、耐久試験時のヘイズの上昇を抑えながら、各添加剤の機能を個々に発揮させることが可能となる。これにより、各添加剤の機能の相互作用によって、波長分散の変化を小さく抑えることが可能となり、位相差フィルムが液晶表示装置に適用されたときに、カラーシフトを抑えることが可能となる。
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をA〜Bと表記した場合、その数値範囲に下限Aおよび上限Bの値は含まれるものとする。なお、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。
本実施形態の位相差フィルムは、面内方向のリタデーションRoが20nm以上であるセルロースエステル系の位相差フィルムである。この位相差フィルムは、添加剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満である第1含窒素複素環化合物と、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である第2含窒素複素環化合物とを含んでいる。なお、メチレンクロライドに対する溶解度とは、ここでは、メチレンクロライド100gに対して、溶解する溶質(第1含窒素複素環化合物または第2含窒素複素環化合物)の質量(g)の割合(%)を示す。
位相差フィルムが、添加剤として、2種の含窒素複素環化合物(第1含窒素複素環化合物、第2含窒素複素環化合物)を含む構成において、これら2種の含窒素複素環化合物のメチレンクロライドに対する溶解性を大きく異ならせることにより、例えば、溶液流延製膜法での位相差フィルムの製膜において、支持体上での溶媒の乾燥時に、溶解度のより小さい添加剤(溶媒に相対的に溶けにくい第1含窒素複素環化合物)が、ウェブ(フィルム)厚み方向における支持体側から蒸発側、つまり、大気側(A面側とも呼ばれる)に向かう溶媒の流れに乗って、ウェブ内でA面側に移動しやすくなり、結果として、ウェブ内で厚さ方向のA面側に偏在しやすくなる。逆に、溶解度のより大きい添加剤(溶媒に相対的に溶けやすい第2含窒素複素環化合物)は、溶媒が蒸発するにつれて、蒸発せずに残っている溶媒に溶けこもうとするため、ウェブ内で支持体側(B面側とも呼ばれる)に移動しやすくなり、結果として、ウェブ内で厚さ方向のB面側に偏在しやすくなる。
このように、異なる添加剤がフィルム内で厚み方向に分散するため(厚み方向の一部に集中しないため)、湿熱耐久試験を行ったときのヘイズの上昇を抑えることができ、フィルムの透明性を良好に確保することが可能となる。また、各添加剤が厚み方向に分離して存在するために、各添加剤が互いに干渉しにくくなり、各添加剤がそれぞれに固有の機能を発揮することが可能となる。その結果、各添加剤の機能の相互作用により、例えば第2含窒素複素環化合物を含有しないフィルムとの間での波長分散の変化を小さく抑えることが可能となる。よって、本実施形態の位相差フィルムを液晶表示装置に適用したときに、カラーシフトを抑えることが可能となる。
第1含窒素複素環化合物におけるメチレンクロライドに対する溶解度の好ましい範囲は、1%以下である。また、第2含窒素複素環化合物におけるメチレンクロライドに対する溶解度の好ましい範囲は、25%以上である。
上記の位相差フィルムにおいて、第1含窒素複素環化合物は、リタデーションRoを上昇させるリタデーション上昇剤であり、第2含窒素複素環化合物は、紫外線吸収剤であってもよい。
本願発明者が検討した結果、液晶表示装置におけるカラーシフトは、位相差フィルム(T2フィルム)に起因しており、位相差フィルムが紫外線吸収剤を含有することによって発生する波長分散の僅かな変化が、液晶表示装置におけるカラーシフトの原因となっていることを見出した。そして、さらに検討したところ、上記波長分散の僅かな変化は、紫外線吸収剤の含有によって、リダデーションRoが僅かに上昇するために生じることも分かった。
ここで、波長分散とは、特定波長(x1)の面内方向のリタデーションRo(x1)に対する、特定波長(x2)の面内方向のリタデーションRo(x2)の比の値を言う。本実施形態では、x1=650nm、x2=450nmとして、波長分散を定義する。すなわち、紫外線吸収剤を含有する前の位相差フィルムの波長分散をDSP1とし、紫外線吸収剤を含有した位相差フィルムの波長分散をDSP2とし、紫外線吸収剤を含有する前の位相差フィルムにおいて、波長450nmおよび650nmで測定される面内方向のリタデーションを、それぞれRo1(450)およびRo1(650)とし、紫外線吸収剤を含有した位相差フィルムにおいて、波長450nmおよび650nmで測定される面内方向のリタデーションを、それぞれRo2(450)およびRo2(650)とする。なお、面内方向のリタデーションの単位は、全てnmとする。また、紫外線吸収剤を含有する前の位相差フィルムと、紫外線吸収剤を含有した位相差フィルムとで、紫外線吸収剤以外の構成は、同じであるとする。このとき、
DSP1=Ro1(450)/Ro1(650)
DSP2=Ro2(450)/Ro2(650)
である。したがって、本実施形態の位相差フィルムにおいて、紫外線吸収剤を含有する前後での波長分散の差、つまり、紫外線吸収剤を添加したことによって発生する波長分散の変化を、ΔDSPとすると、
ΔDSP=|DSP2−DSP1|
である。
DSP1=Ro1(450)/Ro1(650)
DSP2=Ro2(450)/Ro2(650)
である。したがって、本実施形態の位相差フィルムにおいて、紫外線吸収剤を含有する前後での波長分散の差、つまり、紫外線吸収剤を添加したことによって発生する波長分散の変化を、ΔDSPとすると、
ΔDSP=|DSP2−DSP1|
である。
メチレンクロライドに対する2種の含窒素複素環化合物の溶解性が大きく異なっているため、上述したように、溶液流延製膜法での位相差フィルムの製膜において、支持体上での溶媒の乾燥時に、溶解度のより小さい第1含窒素複素環化合物(リタデーション上昇剤)がフィルムのA面側に偏在しやすくなり、溶解度のより大きい第2含窒素複素環化合物(紫外線吸収剤)がフィルムのB面側に偏在やすくなる。このように、2種の含窒素複素環化合物が厚み方向に分離することで、それぞれ固有の機能を発揮するため、第2含窒素複素環化合物が紫外線吸収機能のほかにリタデーションRoを上昇させる機能を持つ場合でも、第1含窒素複素環化合物によって、第2含窒素複素環化合物よりも、リタデーションRoを大きく上昇させることが可能となる。これにより、第2含窒素複素環化合物によるリタデーションRoの上昇の影響が低減される。つまり、第2含窒素複素環化合物の、フィルム全体のリタデーションRoに与える影響が低減される。したがって、第2含窒素複素環化合物(紫外線吸収剤)の添加に起因する波長分散の変化(ΔDSP)を、例えば0.01以下に小さく抑えることが可能となる。その結果、位相差フィルムを液晶表示装置に適用したときに、カラーシフトを確実に抑えることが可能となる。
紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物またはトリアジン系化合物であることが望ましい。ベンゾトリアゾール系化合物またはトリアジン系化合物は、紫外線吸収機能を有し、かつ、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上と高いため、本実施形態の第2含窒素複素環化合物として非常に有用である。
リタデーション上昇剤は、ピラゾール系化合物であることが望ましい。ピラゾール系化合物は、リタデーションを上昇させる機能を有し、かつ、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満と小さいため、本実施形態の第1含窒素複素環化合物として非常に有用である。
本実施形態の偏光板は、上述した本実施形態の位相差フィルムと、偏光子と、前記位相差フィルムとの間で前記偏光子を挟み込む対向フィルムとを有している。本実施形態の位相差フィルムは、紫外線吸収機能を持たせることが可能な第2含窒素複素環化合物を含有しても波長分散の変化が小さいため、その位相差フィルムを有する偏光板を液晶表示装置に適用したときに、液晶表示装置におけるカラーシフトを抑えることができる。また、位相差フィルムが(紫外線吸収機能を持たせることが可能な)第2含窒素複素環化合物を含有しているため、その位相差フィルムを有する偏光板を、液晶表示装置の視認側の偏光板、つまり、液晶セルに対して視認側に配置される偏光板に適用することによって、液晶セルの紫外線による劣化を抑えることができる。
対向フィルムの透湿度は、200g/m2・day以下であることが望ましい。この場合、対向フィルムの吸水が抑えられるため、偏光板の吸水による寸法変化を抑えることができる。これにより、偏光板を液晶表示装置に適用したときに、偏光板の吸水による寸法変化に起因する液晶セルのベンディングや、そのベンディングに伴うムラ(色ムラ、輝度ムラ)を抑えることができる。
本実施形態の液晶表示装置は、上述した偏光板と、液晶セルとを有し、前記偏光板が前記液晶セルに対して視認側に位置し、前記偏光板の前記位相差フィルムが、前記偏光板の前記偏光子に対して前記液晶セル側に位置している構成である。上記偏光板において、(紫外線吸収機能を持たせることが可能な)第2含窒素複素環化合物を含有する位相差フィルムのリタデーションRoの波長分散の変化が小さいため、液晶表示装置におけるカラーシフトを抑えることができる。したがって、同一機種(同一品番)の複数の液晶表示装置の間で、偏光板の構成が異なる場合でも(例えば一方の偏光板では位相差フィルムに第2含窒素複素環化合物が添加されており、他方の偏光板では対向フィルムに第2含窒素複素環化合物が添加されていても)、これらの液晶表示装置の間で表示映像の色味が変化するのを抑えることができ、同一性能および偏光板の互換性(コンパチビリティ性)を確保することができる。
〔垂直配向型液晶表示装置〕
以下、本実施形態の液晶表示装置の具体的な構成について説明する。図1は、本実施形態に係る垂直配向型(VA型: Virtical Alignment)の液晶表示装置1の概略の構成を示す断面図である。液晶表示装置1は、液晶表示パネル2およびバックライト3を備えている。バックライト3は、液晶表示パネル2を照明するための光源である。
以下、本実施形態の液晶表示装置の具体的な構成について説明する。図1は、本実施形態に係る垂直配向型(VA型: Virtical Alignment)の液晶表示装置1の概略の構成を示す断面図である。液晶表示装置1は、液晶表示パネル2およびバックライト3を備えている。バックライト3は、液晶表示パネル2を照明するための光源である。
液晶表示パネル2は、VA方式で駆動される液晶セル4の視認側に偏光板5を配置し、バックライト3側に偏光板6を配置して構成されている。液晶セル4は、液晶層を一対の透明基板(不図示)で挟持して形成される。液晶セル4としては、カラーフィルタが液晶層に対してバックライト3側の透明基板、つまり、TFT(Thin Film Transistor)形成側の基板に配置された、いわゆるカラーフィルタ・オン・アレイ(COA)構造の液晶セルを用いることができるが、カラーフィルタが液晶層に対して視認側の透明基板に配置された液晶セルであってもよい。
偏光板5は、偏光子11と、光学フィルム12・13とを備えている。偏光子11は、所定の直線偏光を透過する。光学フィルム12は、偏光子11の視認側に配置される保護フィルム(T1フィルムとも称する)である。光学フィルム13は、偏光子11の液晶セル4側、つまり、偏光子11に対して視認側とは反対側に配置される保護フィルム兼位相差フィルム(T2フィルムとも称する)である。光学フィルム12は、偏光子11を介して光学フィルム13と対向して配置されることから、対向フィルムと呼ぶこともできる。偏光板5は、液晶セル4の視認側に粘着層7を介して貼り付けられている。つまり、偏光板5は、液晶セル4に対して視認側に位置し、かつ、光学フィルム13が偏光子11に対して液晶セル4側となるように、液晶セル4に貼り合わされている。
偏光板6は、偏光子14と、光学フィルム15・16を備える。偏光子14は、所定の直線偏光を透過する。光学フィルム15は、偏光子14の視認側(液晶セル4側)に配置される保護フィルム(T3フィルムとも称する)であり、位相差フィルムとして機能することもできる。光学フィルム16は、偏光子14のバックライト3側(視認側とは反対側)に配置される保護フィルム(T4フィルムとも称する)である。このような偏光板6は、液晶セル4のバックライト3側に粘着層8を介して貼り付けられている。なお、視認側の光学フィルム15を省略し、偏光子14を粘着層8に直接接触させてもよい。偏光子11と偏光子14とは、クロスニコル状態となるように配置される。
本実施形態の位相差フィルムは、例えば偏光板5の光学フィルム13や、偏光板6の光学フィルム15として用いることができる。
〔位相差フィルム〕
本実施形態の位相差フィルムは、紫外線吸収剤を含有することによって、波長380nmでの光透過率が10%以下である光透過性フィルムである。紫外線吸収剤は、後述する含窒素複素環化合物(第2含窒素複素環化合物)で構成することができる。また、位相差フィルムの波長380nmにおける光透過率は、例えば、紫外可視分光光度計(日本分光社製 紫外可視近赤外分光光度計、製品名:V7100)を用いて測定して求めることができる。
本実施形態の位相差フィルムは、紫外線吸収剤を含有することによって、波長380nmでの光透過率が10%以下である光透過性フィルムである。紫外線吸収剤は、後述する含窒素複素環化合物(第2含窒素複素環化合物)で構成することができる。また、位相差フィルムの波長380nmにおける光透過率は、例えば、紫外可視分光光度計(日本分光社製 紫外可視近赤外分光光度計、製品名:V7100)を用いて測定して求めることができる。
位相差フィルムの面内方向のリタデーションRoおよび厚み方向のリタデーションRtは、下記式(i)(ii)で表される。
式(i) Ro=(nx−ny)×d
式(ii) Rt={(nx+ny)/2−nz}×d
(式中、nxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率、nyはフィルム面内の進相軸方向の屈折率、nzはフィルムの厚み方向の屈折率(屈折率は23℃、55%RHの環境下、波長590nmで測定)、dはフィルムの厚さ(nm)を表す。)
式(i) Ro=(nx−ny)×d
式(ii) Rt={(nx+ny)/2−nz}×d
(式中、nxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率、nyはフィルム面内の進相軸方向の屈折率、nzはフィルムの厚み方向の屈折率(屈折率は23℃、55%RHの環境下、波長590nmで測定)、dはフィルムの厚さ(nm)を表す。)
リタデーションRo・Rtは、公知の手法に従って測定することができる。具体的には、リタデーションRo・Rtは、自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて、23℃・55%RHの環境下、590nmの波長において、三次元屈折率測定を行い、得られた屈折率nx、ny、nzから算出することができる。
位相差フィルムは、面内方向のリタデーションRoが20nm以上であるセルロースエステル系の位相差フィルムで構成されることが好ましい。面内方向のリタデーションRoは、40≦Ro≦300であることが好ましく、50≦Ro≦200であることがより好ましく、60≦Ro≦150であることがさらに好ましい。また、厚み方向のリタデーションRtは、100≦Rt≦400であることが好ましく、100≦Rt≦200であることがより好ましい。
位相差フィルムのリタデーションRo・Rtが上記範囲であることにより、位相差フィルムが液晶セル側となるように、偏光板を液晶セルに貼合したとき、得られる液晶表示装置における黒表示時の光漏れを効果的に防止することができる。また、位相差フィルムの厚さを低減して、偏光板および液晶表示装置のさらなる薄型軽量化を図ることも可能となる。
また、位相差フィルムは、添加剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満である第1含窒素複素環化合物と、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である第2含窒素複素環化合物とを含んでいる。これにより、本実施形態の位相差フィルムを液晶表示装置に適用したときに、カラーシフトを抑えることが可能となる。その詳細な理由は、前述の通りである。
(セルロースエステル系樹脂)
本実施形態のセルロースエステル系の位相差フィルムは、セルロースエステル系樹脂を含む位相差フィルムである。位相差フィルムに用いることができるセルロースエステル系樹脂は、セルロース(ジ、トリ)アセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、及びセルロースフタレートから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
本実施形態のセルロースエステル系の位相差フィルムは、セルロースエステル系樹脂を含む位相差フィルムである。位相差フィルムに用いることができるセルロースエステル系樹脂は、セルロース(ジ、トリ)アセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、及びセルロースフタレートから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
これらの中で特に好ましいセルロースエステルとしては、セルローストリアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートが挙げられる。
混合脂肪酸エステルとして、更に好ましいセルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートの低級脂肪酸エステルは、炭素原子数2〜4のアシル基を置換基として有し、アセチル基の置換度をXとし、プロピオニル基又はブチリル基の置換度をYとしたとき、下記式(I)及び(II)を同時に満たすセルロースエステルを含むセルロース樹脂であることが好ましい。
式(I) 2.6≦X+Y≦3.0
式(II) 1.0≦X≦2.5
式(I) 2.6≦X+Y≦3.0
式(II) 1.0≦X≦2.5
このうち、特にセルロースアセテートプロピオネートが好ましく用いられ、中でも1.9≦X≦2.5であり、0.1≦Y≦0.9であることが好ましい。上記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。これらは公知の方法で合成することができる。
更に、本実施形態で用いられるセルロースエステルは、重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比Mw/Mnが1.5〜5.5のものが好ましく用いられる。より好ましくは2.0〜5.0、更に好ましくは2.5〜5.0、特に好ましくは3.0〜5.0のセルロースエステルが用いられる。
本実施形態で用いられるセルロースエステルの原料セルロースは、木材パルプでも綿花リンターでもよい。また、木材パルプは針葉樹でも広葉樹でもよいが、針葉樹の方がより好ましい。製膜の際の剥離性の点からは、綿花リンターが好ましく用いられる。これらから作られたセルロースエステルは、適宜混合して、或いは単独で使用することができる。
例えば、綿花リンター由来セルロースエステル:木材パルプ(針葉樹)由来セルロースエステル:木材パルプ(広葉樹)由来セルロースエステルの比率が、100:0:0、90:10:0、85:15:0、50:50:0、20:80:0、10:90:0、0:100:0、0:0:100、80:10:10、85:0:15、40:30:30となるように、各セルロースエステルを混合して用いることができる。
本実施形態において、セルロースエステル系樹脂は、20mlの純水(電気伝導度0.1μS/cm以下、pH6.8)に1g投入し、25℃、1hr、窒素雰囲気下にて攪拌したときのpHが6〜7、電気伝導度が1〜100μS/cmであることが好ましい。
(リタデーション上昇剤)
本実施形態の位相差フィルムは、リタデーション上昇剤を含んでいる。リタデーション上昇剤とは、測定波長590nmにおけるフィルムのリタデーション(面内方向のリタデーションRoおよび厚み方向のリタデーションRt)を、リタデーション上昇剤が未添加のものに比べて増大させる機能を有する化合物をいう。
本実施形態の位相差フィルムは、リタデーション上昇剤を含んでいる。リタデーション上昇剤とは、測定波長590nmにおけるフィルムのリタデーション(面内方向のリタデーションRoおよび厚み方向のリタデーションRt)を、リタデーション上昇剤が未添加のものに比べて増大させる機能を有する化合物をいう。
位相差フィルムがリタデーション上昇剤を含むことにより、位相差フィルムの面内方向のリタデーションRoおよび厚み方向のリタデーションRtが以下の範囲となる位相差フィルムを実現することができる。
Ro≧20nm
100nm≦|Rt|≦400nm
Ro≧20nm
100nm≦|Rt|≦400nm
〈一般的なリタデーション上昇剤〉
リタデーション上昇剤としては、分子量が100〜800の範囲内である含窒素複素環化合物を使用することができる。中でも、含窒素複素環化合物として、下記一般式(1)で表される構造の化合物を樹脂とともに用いることにより、RoおよびRtが上記範囲の位相差フィルムを実現できるほか、環境の湿度変動によるリタデーションの変動を抑えることもできる。
リタデーション上昇剤としては、分子量が100〜800の範囲内である含窒素複素環化合物を使用することができる。中でも、含窒素複素環化合物として、下記一般式(1)で表される構造の化合物を樹脂とともに用いることにより、RoおよびRtが上記範囲の位相差フィルムを実現できるほか、環境の湿度変動によるリタデーションの変動を抑えることもできる。
〈一般式(1)で表される構造を有する化合物〉
前記一般式(1)において、A1、A2及びBは、それぞれ独立に、アルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、2−エチヘキシル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基等)、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表す。この中で、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が好ましく、特に、5員若しくは6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環であることが好ましい。
5員若しくは6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の構造に制限はないが、例えば、ベンゼン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環、1,2,4−トリアゾール環、テトラゾール環、フラン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、オキサジアゾール環、イソオキサジアゾール環、チオフェン環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イソチアジアゾール環、カルバゾール環、キノキサリン環、ベンゾオキサゾール環、等が挙げられる。中でも、含窒素複素環化合物は、カルバゾール環、キノキサリン環、ベンゾオキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサゾール環、トリアゾール環およびピラゾール環を有する化合物から選ばれる少なくともいずれか一種であることが望ましい。
A1、A2及びBで表される5員若しくは6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環は、置換基を有していてもよい。当該置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基等)、アルケニル基(ビニル基、アリル基等)、シクロアルケニル基(2−シクロペンテン−1−イル、2−シクロヘキセン−1−イル基等)、アルキニル基(エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素環基(フェニル基、p−トリル基、ナフチル基等)、芳香族複素環基(2−ピロール基、2−フリル基、2−チエニル基、ピロール基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、2−ベンゾチアゾリル基、ピラゾリノン基、ピリジル基、ピリジノン基、2−ピリミジニル基、トリアジン基、ピラゾール基、1,2,3−トリアゾール基、1,2,4−トリアゾール基、オキサゾール基、イソオキサゾール基、1,2,4−オキサジアゾール基、1,3,4−オキサジアゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、1,2,4−チオジアゾール基、1,3,4−チアジアゾール基等)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert−ブトキシ基、n−オクチルオキシ基、2−メトキシエトキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、3−ニトロフェノキシ基、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ基等)、アシルオキシ基(ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ基等)、アミノ基(アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基、N−メチル−アニリノ基、ジフェニルアミノ基等)、アシルアミノ基(ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等)、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基(メチルスルホニルアミノ基、ブチルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、2,3,5−トリクロロフェニルスルホニルアミノ基、p−メチルフェニルスルホニルアミノ基等)、メルカプト基、アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基等)、アリールチオ基(フェニルチオ基、p−クロロフェニルチオ基、m−メトキシフェニルチオ基等)、スルファモイル基(N−エチルスルファモイル基、N−(3−ドデシルオキシプロピル)スルファモイル基、N,N−ジメチルスルファモイル基、N−アセチルスルファモイル基、N−ベンゾイルスルファモイル基、N−(N’−フェニルカルバモイル)スルファモイル基等)、スルホ基、アシル基(アセチル基、ピバロイルベンゾイル基等)、カルバモイル基(カルバモイル基、N−メチルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル基、N,N−ジ−n−オクチルカルバモイル基、N−(メチルスルホニル)カルバモイル基等)等の各基が挙げられる。
前記一般式(1)において、A1、A2及びBは、ベンゼン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環又は1,2,4−トリアゾール環を表すことが、光学特性の変動効果に優れ、かつ耐久性に優れたセルロースアシレートフィルムが得られるために好ましい。
前記一般式(1)において、T1及びT2は、それぞれ独立に、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環又は1,2,4−トリアゾール環を表すことが好ましい。これらの中で、ピラゾール環、トリアゾール環又はイミダゾール環であることが、湿度変動に対するリタデーションの変動抑制効果に特に優れ、かつ耐久性に優れた樹脂組成物が得られるために好ましく、ピラゾール環であることが特に好ましい。T1及びT2で表されるピラゾール環、1,2,3−トリアゾール環又は1,2,4−トリアゾール環、イミダゾール環は、互変異性体であってもよい。ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環又は1,2,4−トリアゾール環の具体的な構造を下記に示す。
式中、※印は、一般式(1)におけるL1、L2、L3又はL4との結合位置を表す。R5は水素原子又は非芳香族置換基を表す。R5で表される非芳香族置換基としては、前記一般式(1)におけるA1が有してもよい置換基のうちの非芳香族置換基と同様の基を挙げることができる。R5で表される置換基が芳香族基を有する置換基の場合、A1とT1又はBとT1がねじれやすくなり、A1、B及びT1がセルロースアシレートとの相互作用を形成できなくなるため、光学的特性の変動を抑制することが難しい。光学的特性の変動抑制効果を高めるためには、R5は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のアシル基であることが好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
前記一般式(1)において、T1及びT2は置換基を有してもよく、当該置換基としては、前記一般式(1)におけるA1及びA2が有してもよい置換基と同様の基を挙げることができる。
前記一般式(1)において、L1、L2、L3及びL4は、それぞれ独立に、単結合又は、2価の連結基を表し、2個以下の原子を介して、5員若しくは6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が連結されている。2個以下の原子を介してとは、連結基を構成する原子のうち連結される置換基間に存在する最小の原子数を表す。連結原子数2個以下の2価の連結基としては、特に制限はないが、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、O、(C=O)、NR、S、(O=S=O)からなる群より選ばれる2価の連結基であるか、それらを2個組み合わせた連結基を表す。Rは、水素原子又は置換基を表す。Rで表される置換基の例には、アルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基等)、芳香族炭化水素環基(フェニル基、p−トリル基、ナフチル基等)、芳香族複素環基(2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基、2−ピリジル基等)、シアノ基等が含まれる。L1、L2、L3及びL4で表される2価の連結基は置換基を有してもよく、置換基としては特に制限はないが、例えば、前記一般式(1)におけるA1及びA2が有してもよい置換基と同様の基を挙げることができる。
前記一般式(1)において、L1、L2、L3及びL4は、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物の平面性が高くなることで、水を吸着する樹脂との相互作用が強くなり、光学的特性の変動が抑制されるため、単結合又は、O、(C=O)−O、O−(C=O)、(C=O)−NR又はNR−(C=O)であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。
前記一般式(1)において、nは0〜5の整数を表す。nが2以上の整数を表すとき、前記一般式(1)における複数のA2、T2、L3、L4は同じであってもよく、異なっていてもよい。nが大きい程、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物と水を吸着する樹脂との相互作用が強くなることで光学的特性の変動抑制効果が優れ、nが小さいほど、水を吸着する樹脂との相溶性が優れる。このため、nは1〜3の整数であることが好ましく、1〜2の整数であることがより好ましい。
〈一般式(2)で表される構造を有する化合物〉
一般式(1)で表される構造を有する化合物は、一般式(2)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
一般式(1)で表される構造を有する化合物は、一般式(2)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
上記一般式(2)において、A1、A2、T1、T2、L1、L2、L3及びL4は、それぞれ前記一般式(1)におけるA1、A2、T1、T2、L1、L2、L3及びL4と同義である。A3及びT3は、それぞれ一般式(1)におけるA1及びT1と同様の基を表す。L5及びL6は、前記一般式(1)におけるL1と同様の基を表す。mは0〜4の整数を表す。
mが小さい方が、セルロースアシレートとの相溶性に優れるため、mは0〜2の整数であることが好ましく、0〜1の整数であることがより好ましい。
〈一般式(1.1)で表される構造を有する化合物〉
一般式(1)で表される構造を有する化合物は、下記一般式(1.1)で表される構造を有するトリアゾール化合物であることが好ましい。
一般式(1)で表される構造を有する化合物は、下記一般式(1.1)で表される構造を有するトリアゾール化合物であることが好ましい。
上記一般式(1.1)において、A1、B、L1及びL2は、上記一般式(1)におけるA1、B、L1及びL2と同様の基を表す。kは、1〜4の整数を表す。T1は、1,2,4−トリアゾール環を表す。
さらに、上記一般式(1.1)で表される構造を有するトリアゾール化合物は、下記一般式(1.2)で表される構造を有するトリアゾール化合物であることが好ましい。
上記一般式(1.2)において、Zは、下記一般式(1.2a)で表される部分構造である。qは、2〜3の整数を表す。少なくとも二つのZは、ベンゼン環に置換された少なくとも一つのZに対してオルト位又はメタ位に結合する。
上記一般式(1.2a)において、R10は水素原子、アルキル基又はアルコキシ基を表す。pは1〜5の整数を表す。*はベンゼン環との結合位置を表す。T1は1,2,4−トリアゾール環を表す。
前記一般式(1)、(2)、(1.1)又は(1.2)で表される構造を有する化合物は、水和物、溶媒和物若しくは塩を形成してもよい。なお、本実施形態において、水和物は有機溶媒を含んでいてもよく、また溶媒和物は水を含んでいてもよい。即ち、「水和物」及び「溶媒和物」には、水と有機溶媒のいずれも含む混合溶媒和物が含まれる。塩としては、無機又は有機酸で形成された酸付加塩が含まれる。無機酸の例として、ハロゲン化水素酸(塩酸、臭化水素酸など)、硫酸、リン酸などが含まれ、またこれらに限定されない。また、有機酸の例には、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、クエン酸、安息香酸、アルキルスルホン酸(メタンスルホン酸など)、アリルスルホン酸(ベンゼンスルホン酸、4−トルエンスルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸など)などが挙げられ、またこれらに限定されない。これらのうち好ましくは、塩酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩である。
塩の例としては、親化合物に存在する酸性部分が、金属イオン(例えばアルカリ金属塩、例えばナトリウム又はカリウム塩、アルカリ土類金属塩、例えばカルシウム又はマグネシウム塩、アンモニウム塩アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、又はアルミニウムイオンなど)により置換されるか、あるいは有機塩基(エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン、ピペリジン、など)と調整されたときに形成される塩が挙げられ、またこれらに限定されない。これらのうち好ましくはナトリウム塩、カリウム塩である。
溶媒和物が含む溶媒の例には、一般的な有機溶剤のいずれも含まれる。具体的には、アルコール(例、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、t−ブタノール)、エステル(例、酢酸エチル)、炭化水素(例、トルエン、ヘキサン、ヘプタン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン)、ニトリル(例、アセトニトリル)、ケトン(アセトン)などが挙げられる。好ましくは、アルコール(例、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、t−ブタノール)の溶媒和物である。これらの溶媒は、前記化合物の合成時に用いられる反応溶媒であっても、合成後の晶析精製の際に用いられる溶媒であってもよく、又はこれらの混合であってもよい。
また、2種類以上の溶媒を同時に含んでもよいし、水と溶媒を含む形(例えば、水とアルコール(例えば、メタノール、エタノール、t−ブタノールなど)など)であってもよい。
なお、前記一般式(1)、(2)、(1.1)又は(1.2)で表される構造を有する化合物を、水や溶媒、塩を含まない形態で添加しても、本実施形態における光学フィルム中において、水和物、溶媒和物又は塩を形成してもよい。なお、「光学フィルム」は、特に断らない限り、位相差フィルムを指すものとする(以下でも同様とする)。
前記一般式(1)、(2)、(1.1)又は(1.2)で表される構造を有する化合物の分子量は特に制限はないが、小さいほど樹脂との相溶性に優れ、大きいほど環境湿度の変化に対する光学値の変動抑制効果が高いため、150〜2000であることが好ましく、200〜1500であることがより好ましく、300〜1000であることがより好ましい。
含窒素複素環化合物の具体例としては、例えば、国際公開番号WO2014/109350A1の段落〔0140〕〜〔0214〕に記載の化合物を挙げることができる。なお、上記の具体例は、互変異性体であってもよく、水和物、溶媒和物又は塩を形成していてもよい。
〈本実施形態に好適なリタデーション上昇剤〉
(一般式(3)で表される構造を有する化合物)
本実施形態に好適なリタデーション上昇剤としての含窒素複素環化合物は、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることが、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満の第1含窒素複素環化合物を確実に実現できる点で望ましい。
(一般式(3)で表される構造を有する化合物)
本実施形態に好適なリタデーション上昇剤としての含窒素複素環化合物は、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることが、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満の第1含窒素複素環化合物を確実に実現できる点で望ましい。
上記一般式(3)において、Aはピラゾール環を表し、Ar1及びAr2はそれぞれ芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、置換基を有してもよい。R1は水素原子、アルキル基、アシル基、スルホニル基、アルキルオキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基を表し、qは1〜2の整数を表し、n及びmはそれぞれ1〜3の整数を表す。
Ar1及びAr2で表される芳香族炭化水素環又は芳香族複素環は、それぞれ一般式(1)で挙げた5員若しくは6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環であることが好ましい。また、Ar1及びAr2の置換基としては、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物で示したのと同様な置換基が挙げられる。
R1の具体例としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等)、アシル基(アセチル基、ピバロイルベンゾイル基等)、スルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基等)、アルキルオキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェノキシカルボニル基等)等が挙げられる。
qは1〜2の整数を表し、n及びmは1〜3の整数を表す。
リタデーション上昇剤としての第1含窒素複素環化合物は、溶液流延製膜法によるフィルム製膜において、メチレンクロライドに対する溶解度の小さい化合物(例えば溶解度が2%未満)であることが望ましい。これは、リタデーション上昇剤としての第1含窒素複素環化合物と、後述する紫外線吸収剤としての第2含窒素複素環化合物との間で溶解性(溶解度)に差を持たせて、支持体上での溶媒の乾燥時に両者を厚み方向に分離することを容易にするためである。本実施形態において、リタデーション上昇剤として好適な第1含窒素複素環化合物としては、例えば以下の例示化合物1で示すピラゾール系化合物を挙げることができる。
〈一般式(1)で表される構造を有する化合物の合成方法〉
次に、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物の合成方法について説明する。
次に、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物の合成方法について説明する。
前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、公知の方法で合成することができる。前記一般式(1)で表される構造を有する化合物において、1,2,4−トリアゾール環を有する化合物は、いかなる原料を用いても構わないが、ニトリル誘導体又はイミノエーテル誘導体と、ヒドラジド誘導体を反応させる方法が好ましい。反応に用いる溶媒としては、原料と反応しないと溶媒であれば、いかなる溶媒でも構わないが、エステル系(例えば、酢酸エチル、酢酸メチル等)、アミド系(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、エーテル系(エチレングリコールジメチルエーテル等)、アルコール系(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル等)、芳香族炭化水素系(例えば、トルエン、キシレン等)、水を挙げられることができる。使用する溶媒として、好ましくは、アルコール系溶媒である。また、これらの溶媒は、混合して用いても良い。
溶媒の使用量は、特に制限はないが、使用するヒドラジド誘導体の質量に対して、0.5〜30倍量の範囲内であることが好ましく、更に好ましくは、1.0〜25倍量であり、特に好ましくは、3.0〜20倍量の範囲内である。
ニトリル誘導体とヒドラジド誘導体を反応させる場合、触媒を使用しなくても構わないが、反応を加速させるために触媒を使用する方が好ましい。使用する触媒としては、酸を用いても良く、塩基を用いても良い。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸等が挙げられ、好ましくは塩酸である。酸は、水に希釈して添加しても良く、ガスを系中に吹き込む方法で添加しても良い。塩基としては、無機塩基(炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等)及び有機塩基(ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート、カリウムエチラート、ナトリウムブチラート、カリウムブチラート、ジイソプロピルエチルアミン、N,N′−ジメチルアミノピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N−メチルモルホリン、イミダゾール、N−メチルイミダゾール、ピリジン等)のいずれを用いて良く、無機塩基としては、炭酸カリウムが好ましく、有機塩基としては、ナトリウムエチラート、ナトリウムエチラート、ナトリウムブチラートが好ましい。無機塩基は、粉体のまま添加しても良く、溶媒に分散させた状態で添加しても良い。また、有機塩基は、溶媒に溶解した状態(例えば、ナトリウムメチラートの28%メタノール溶液等)で添加しても良い。
触媒の使用量は、反応が進行する量であれば特に制限はないが、形成されるトリアゾール環に対して1.0〜5.0倍モルの範囲内が好ましく、更に1.05〜3.0倍モルの範囲内が好ましい。
イミノエーテル誘導体とヒドラジド誘導体を反応させる場合は、触媒を用いる必要がなく、溶媒中で加熱することにより目的物を得ることができる。
反応に用いる原料、溶媒及び触媒の添加方法は、特に制限がなく、触媒を最後に添加しても良く、溶媒を最後に添加しても良い。また、ニトリル誘導体を溶媒に分散若しくは溶解させ、触媒を添加した後、ヒドラジド誘導体を添加する方法も好ましい。
反応中の溶液温度は、反応が進行する温度であればいかなる温度でも構わないが、好ましくは、0〜150℃の範囲内であり、更に好ましくは、20〜140℃の範囲内である。また、生成する水を除去しながら、反応を行っても良い。
反応溶液の処理方法は、いかなる手段を用いても良いが、塩基を触媒として用いた場合は、反応溶液に酸を加えて中和する方法が好ましい。中和に用いる酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸又は酢酸等が挙げられるが、特に好ましくは酢酸である。中和に使用する酸の量は、反応溶液のpHが4〜9になる範囲であれば特に制限はないが、使用する塩基に対して、0.1〜3倍モルが好ましく、特に好ましくは、0.2〜1.5倍モルの範囲内である。
反応溶液の処理方法として、適当な有機溶媒を用いて抽出する場合、抽出後に有機溶媒を水で洗浄した後、濃縮する方法が好ましい。ここでいう適当な有機溶媒とは、酢酸エチル、トルエン、ジクロロメタン、エーテル等非水溶性の溶媒、又は、前記非水溶性の溶媒とテトラヒドロフラン又はアルコール系溶媒との混合溶媒のことであり、好ましくは酢酸エチルである。
一般式(1)で表される構造を有する化合物を晶析させる場合、特に制限はないが、中和した反応溶液に水を追加して晶析させる方法、若しくは、一般式(1)で表される構造を有する化合物が溶解した水溶液を中和して晶析させる方法が好ましい。
〈例示化合物1の合成〉
上記した例示化合物1は以下のスキームによって合成することができる。
上記した例示化合物1は以下のスキームによって合成することができる。
脱水テトラヒドロフラン520mlに、アセトフェノン80g(0.67mol)、イソフタル酸ジメチル52g(0.27mol)を加え、窒素雰囲気下、氷水冷で撹拌しながら、ナトリウムアミド52.3g(1.34mol)を少しずつ滴下した。氷水冷下で3時間撹拌した後、水冷下で12時間撹拌した。反応液に濃硫酸を加えて中和した後、純水及び酢酸エチルを加えて分液し、有機層を純水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。得られた粗結晶にメタノールを加えて懸濁洗浄することにより、中間体Aを55.2g得た。
テトラヒドロフラン300ml、エタノール200mlに中間体A55g(0.15mol)を加え、室温で撹拌しながら、ヒドラジン1水和物18.6g(0.37mol)を少しずつ滴下した。滴下終了後、12時間加熱還流した。反応液に純水及び酢酸エチルを加えて分液し、有機層を純水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。得られた粗結晶をシリカゲルクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘプタン)で精製することによって、例示化合物1を27g得た。
得られた例示化合物1の1H−NMRスペクトルは以下のとおりである。なお、互変異性体の存在により、ケミカルシフトが複雑化するのを避けるために、測定溶媒にトリフルオロ酢酸を数滴加えて測定を行った。
1H−NMR(400MHz、溶媒:重DMSO、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):8.34(1H、s)、7.87〜7.81(6H、m)、7.55〜7.51(1H、m)、7.48−7.44(4H、m)、7.36−7.33(2H、m)、7.29(1H、s)
その他の化合物についても、上記と同様の方法によって合成することが可能である。
〈一般式(1)で表される構造を有する化合物の使用方法について〉
前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、適宜量を調整して光学フィルムに含有することができるが、添加量としては、光学フィルムを構成する樹脂に対して、0.1〜10質量%含むことが好ましく、特に、0.5〜5質量%含むことが好ましい。この範囲内であれば、光学フィルムの機械強度を損なうことなく、環境湿度の変化に依存した位相差の変動を低減することができる。
前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、適宜量を調整して光学フィルムに含有することができるが、添加量としては、光学フィルムを構成する樹脂に対して、0.1〜10質量%含むことが好ましく、特に、0.5〜5質量%含むことが好ましい。この範囲内であれば、光学フィルムの機械強度を損なうことなく、環境湿度の変化に依存した位相差の変動を低減することができる。
また、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物の添加方法としては、光学フィルムを形成する樹脂に粉体で添加しても良く、溶媒に溶解した後、光学フィルムを形成する樹脂に添加しても良い。
〔有機エステル〕
本実施形態の光学フィルム(位相差フィルム)は、有機エステルとして、糖エステル、重縮合エステル(ポリエステル)、多価アルコールエステルから選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
本実施形態の光学フィルム(位相差フィルム)は、有機エステルとして、糖エステル、重縮合エステル(ポリエステル)、多価アルコールエステルから選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
中でも、糖エステルおよび重縮合エステルは、耐水系の可塑剤として機能するため、含水によるリタデーションRthの変動を抑えることができる点で好ましい。重縮合エステルは、構造中に窒素原子を含まないことが、製造ライン内で冷却されたときに液状化してフィルターに付着し、含窒素複素環化合物のフィルター捕集物の嵩高さを小さくできるため、好ましい。
(糖エステル)
糖エステルとは、フラノース環又はピラノース環の少なくともいずれかを含む化合物であり、単糖であっても、糖構造が2〜12個連結した多糖であってもよい。そして、糖エステルは、糖構造が有するOH基の少なくとも一つがエステル化された化合物であることが好ましく、OH基の半分以上がエステル化されていることが好ましい。例えば、糖構造のOH基が8個であれば、糖エステルにおける平均エステル置換度が、4.0〜8.0の範囲内であることが好ましく、5.0〜7.5の範囲内であることがより好ましい。
糖エステルとは、フラノース環又はピラノース環の少なくともいずれかを含む化合物であり、単糖であっても、糖構造が2〜12個連結した多糖であってもよい。そして、糖エステルは、糖構造が有するOH基の少なくとも一つがエステル化された化合物であることが好ましく、OH基の半分以上がエステル化されていることが好ましい。例えば、糖構造のOH基が8個であれば、糖エステルにおける平均エステル置換度が、4.0〜8.0の範囲内であることが好ましく、5.0〜7.5の範囲内であることがより好ましい。
糖エステルとしては、特に制限はないが、下記一般式(A)で表される糖エステルを挙げることができる。
一般式(A)
(HO)m−G−(O−C(=O)−R2)n
上記一般式(A)において、Gは、単糖類又は二糖類の残基を表し、R2は、脂肪族基又は芳香族基を表し、mは、単糖類又は二糖類の残基に直接結合しているヒドロキシ基の数の合計であり、nは、単糖類又は二糖類の残基に直接結合している−(O−C(=O)−R2)基の数の合計であり、3≦m+n≦8であり、n≠0である。
(HO)m−G−(O−C(=O)−R2)n
上記一般式(A)において、Gは、単糖類又は二糖類の残基を表し、R2は、脂肪族基又は芳香族基を表し、mは、単糖類又は二糖類の残基に直接結合しているヒドロキシ基の数の合計であり、nは、単糖類又は二糖類の残基に直接結合している−(O−C(=O)−R2)基の数の合計であり、3≦m+n≦8であり、n≠0である。
一般式(A)で表される構造を有する糖エステルは、ヒドロキシ基の数(m)、−(O−C(=O)−R2)基の数(n)が固定された単一種の化合物として単離することは困難であり、式中のm、nの異なる成分が数種類混合された化合物となることが知られている。したがって、ヒドロキシ基の数(m)、−(O−C(=O)−R2)基の数(n)が各々変化した混合物としての性能が重要であり、本実施形態の光学フィルムの場合、平均エステル置換度が、5.0〜7.5の範囲内である糖エステルが好ましい。
上記一般式(A)において、Gは単糖類又は二糖類の残基を表す。単糖類の具体例としては、例えばアロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソースなどが挙げられる。
以下に、一般式(A)で表される糖エステルの単糖類残基を有する化合物の具体例を示すが、これら例示する化合物には限定されない。
また、二糖類残基の具体例としては、例えば、トレハロース、スクロース、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、イソトレハロース等が挙げられる。
以下に、一般式(A)で表される糖エステルの二糖類残基を有する化合物の具体例を示すが、これら例示する化合物には限定されない。
一般式(A)において、R2は、脂肪族基又は芳香族基を表す。ここで、脂肪族基及び芳香族基は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい。
また、一般式(A)において、mは、単糖類又は二糖類の残基に直接結合しているヒドロキシ基の数の合計であり、nは、単糖類又は二糖類の残基に直接結合している−(O−C(=O)−R2)基の数の合計である。そして、3≦m+n≦8であることが必要であり、4≦m+n≦8であることが好ましい。また、n≠0である。なお、nが2以上である場合、−(O−C(=O)−R2)基は互いに同じでもよいし、異なっていてもよい。
R2の定義における脂肪族基は、直鎖であっても、分岐であっても、環状であってもよく、炭素数1〜25のものが好ましく、1〜20のものがより好ましく、2〜15のものが特に好ましい。脂肪族基の具体例としては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、シクロプロピル、n−ブチル、iso−ブチル、tert−ブチル、アミル、iso−アミル、tert−アミル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビシクロオクチル、アダマンチル、n−デシル、tert−オクチル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、ジデシル等の各基が挙げられる。
また、R2の定義における芳香族基は、芳香族炭化水素基でもよいし、芳香族複素環基でもよく、より好ましくは芳香族炭化水素基である。芳香族炭化水素基としては、炭素数が6〜24のものが好ましく、6〜12のものがさらに好ましい。芳香族炭化水素基の具体例としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニル、ターフェニル等の各環が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環が特に好ましい。芳香族複素環基としては、酸素原子、窒素原子又は硫黄原子のうち少なくとも一つを含む環が好ましい。複素環の具体例としては、例えば、フラン、ピロール、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデン等の各環が挙げられる。芳香族複素環基としては、ピリジン環、トリアジン環、キノリン環が特に好ましい。
糖エステルは、一つの分子中に二つ以上の異なった置換基を含有していても良く、芳香族置換基と脂肪族置換基を1分子内に含有、異なる二つ以上の芳香族置換基を1分子内に含有、異なる二つ以上の脂肪族置換基を1分子内に含有することができる。
また、2種類以上の糖エステルを混合して含有することも好ましい。芳香族置換基を含有する糖エステルと、脂肪族置換基を含有する糖エステルを同時に含有することも好ましい。
以下、一般式(A)で表される糖エステルの好ましい例を下記に示すが、これらの例示する化合物には限定されない。
〈合成例:一般式(A)で表される糖エステルの合成例〉
以下に、糖エステルの合成例を示す。
以下に、糖エステルの合成例を示す。
撹拌装置、還流冷却器、温度計及び窒素ガス導入管を備えた四頭コルベンに、ショ糖を34.2g(0.1モル)、無水安息香酸を180.8g(0.8モル)、ピリジンを379.7g(4.8モル)、それぞれ仕込み、撹拌下で窒素ガス導入管から窒素ガスをバブリングさせながら昇温し、70℃で5時間エステル化反応を行った。次に、コルベン内を4×102Pa以下に減圧し、60℃で過剰のピリジンを留去した後に、コルベン内を1.3×10Pa以下に減圧し、120℃まで昇温させ、無水安息香酸、生成した安息香酸の大部分を留去した。そして、次にトルエンを1L、0.5質量%の炭酸ナトリウム水溶液を300g添加し、50℃で30分間撹拌した後、静置して、トルエン層を分取した。最後に、分取したトルエン層に水を100g添加し、常温で30分間水洗した後、トルエン層を分取し、減圧下(4×102Pa以下)、60℃でトルエンを留去させ、化合物A−1、A−2、A−3、A−4及びA−5の混合物を得た。得られた混合物をHPLC及びLC−MASSで解析したところ、A−1が7質量%、A−2が58質量%、A−3が23質量%、A−4が9質量%、A−5が3質量%で、糖エステルの平均エステル置換度が、6.57であった。なお、得られた混合物の一部をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することで、それぞれ純度100%のA−1、A−2、A−3、A−4及びA−5を得た。
当該糖エステルの添加量は、光学フィルムを構成する樹脂(例えばセルロースアシレート)に対して0.1〜20質量%の範囲で添加することが好ましく、1〜15質量%の範囲で添加することがより好ましい。
糖エステルとしては、色相が10〜300であるものが好ましく、10〜40のものが好ましい。
(重縮合エステル)
本実施形態の光学フィルム(位相差フィルム)においては、有機エステルとして、下記一般式(4)で表される構造を有する重縮合エステルを用いることが好ましい。当該重縮合エステルはその可塑的な効果から、光学フィルムを構成する樹脂に対して1〜30質量%の範囲で含有することが好ましく、5〜20質量%の範囲で含有することがより好ましい。
本実施形態の光学フィルム(位相差フィルム)においては、有機エステルとして、下記一般式(4)で表される構造を有する重縮合エステルを用いることが好ましい。当該重縮合エステルはその可塑的な効果から、光学フィルムを構成する樹脂に対して1〜30質量%の範囲で含有することが好ましく、5〜20質量%の範囲で含有することがより好ましい。
一般式(4)
B3−(G2−A)n−G2−B4
上記一般式(4)において、B3及びB4は、それぞれ独立に脂肪族又は芳香族モノカルボン酸残基、若しくはヒドロキシ基を表す。G2は、炭素数2〜12のアルキレングリコール残基、炭素数6〜12のアリールグリコール残基又は炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基を表す。Aは、炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基又は炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表す。nは1以上の整数を表す。
B3−(G2−A)n−G2−B4
上記一般式(4)において、B3及びB4は、それぞれ独立に脂肪族又は芳香族モノカルボン酸残基、若しくはヒドロキシ基を表す。G2は、炭素数2〜12のアルキレングリコール残基、炭素数6〜12のアリールグリコール残基又は炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基を表す。Aは、炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基又は炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表す。nは1以上の整数を表す。
重縮合エステルは、ジカルボン酸とジオールを反応させて得られる繰り返し単位を含む重縮合エステルであり、Aは重縮合エステル中のカルボン酸残基を表し、G2はアルコール残基を表す。
重縮合エステルを構成するジカルボン酸は、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸又は脂環式ジカルボン酸であり、好ましくは芳香族ジカルボン酸である。ジカルボン酸は、1種類であっても、2種類以上の混合物であってもよい。特に芳香族、脂肪族を混合させることが好ましい。
重縮合エステルを構成するジオールは、芳香族ジオール、脂肪族ジオール又は脂環式ジオールであり、好ましくは脂肪族ジオールであり、より好ましくは炭素数1〜4のジオールである。ジオールは、1種類であっても、2種類以上の混合物であってもよい。
中でも、少なくとも芳香族ジカルボン酸を含むジカルボン酸と、炭素数1〜8のジオールとを反応させて得られる繰り返し単位を含むことが好ましく、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸とを含むジカルボン酸と、炭素数1〜8のジオールとを反応させて得られる繰り返し単位を含むことがより好ましい。
重縮合エステルの分子の両末端は、封止されていても、封止されていなくてもよい。
一般式(4)のAを構成するアルキレンジカルボン酸の具体例としては、1,2−エタンジカルボン酸(コハク酸)、1,3−プロパンジカルボン酸(グルタル酸)、1,4−ブタンジカルボン酸(アジピン酸)、1,5−ペンタンジカルボン酸(ピメリン酸)、1,8−オクタンジカルボン酸(セバシン酸)などから誘導される2価の基が含まれる。Aを構成するアルケニレンジカルボン酸の具体例としては、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。Aを構成するアリールジカルボン酸の具体例としては、1,2−ベンゼンジカルボン酸(フタル酸)、1,3−ベンゼンジカルボン酸、1,4−ベンゼンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。
Aは、1種類であっても、2種類以上が組み合わされてもよい。中でも、Aは、炭素原子数4〜12のアルキレンジカルボン酸と炭素原子数8〜12のアリールジカルボン酸との組み合わせが好ましい。
一般式(4)中のG2は、炭素原子数2〜12のアルキレングリコールから誘導される2価の基、炭素原子数6〜12のアリールグリコールから誘導される2価の基、又は炭素原子数4〜12のオキシアルキレングリコールから誘導される2価の基を表す。
G2における炭素原子数2〜12のアルキレングリコールから誘導される2価の基の例には、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、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−ジメチロールペンタン)、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、及び1,12−オクタデカンジオール等から誘導される2価の基が含まれる。
G2における炭素原子数6〜12のアリールグリコールから誘導される2価の基の例には、1,2−ジヒドロキシベンゼン(カテコール)、1,3−ジヒドロキシベンゼン(レゾルシノール)、1,4−ジヒドロキシベンゼン(ヒドロキノン)などから誘導される2価の基が含まれる。Gにおける炭素原子数が4〜12のオキシアルキレングリコールから誘導される2価の基の例には、ジエチレングルコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールなどから誘導される2価の基が含まれる。
G2は、1種類であっても、2種類以上が組み合わされてもよい。中でも、G2は、炭素原子数2〜12のアルキレングリコールから誘導される2価の基が好ましく、2〜5がさらに好ましく、2〜4が最も好ましい。
一般式(4)におけるB3及びB4は、各々芳香環含有モノカルボン酸又は脂肪族モノカルボン酸から誘導される1価の基、若しくはヒドロキシ基である。
芳香環含有モノカルボン酸から誘導される1価の基における芳香環含有モノカルボン酸は、分子内に芳香環を含有するカルボン酸であり、芳香環がカルボキシ基と直接結合したものだけでなく、芳香環がアルキレン基などを介してカルボキシ基と結合したものも含む。芳香環含有モノカルボン酸から誘導される1価の基の例には、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、フェニル酢酸、3−フェニルプロピオン酸などから誘導される1価の基が含まれる。中でも安息香酸、パラトルイル酸が好ましい。
脂肪族モノカルボン酸から誘導される1価の基の例には、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、カプリル酸、カプロン酸、デカン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸などから誘導される1価の基が含まれる。中でも、アルキル部分の炭素原子数が1〜3であるアルキルモノカルボン酸から誘導される1価の基が好ましく、アセチル基(酢酸から誘導される1価の基)がより好ましい。
本実施形態において、重縮合エステルの重量平均分子量は、500〜3000の範囲であることが好ましく、600〜2000の範囲であることがより好ましい。重量平均分子量は前記ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。
以下、一般式(4)で表される構造を有する重縮合エステルの具体例を示すが、これに限定されるものではない。
以下、上記説明した重縮合エステルの具体的な合成例について記載する。
〈重縮合エステルP1〉
エチレングリコール180g、無水フタル酸278g、アジピン酸91g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応のエチレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP1を得た。酸価0.20、数平均分子量450であった。
エチレングリコール180g、無水フタル酸278g、アジピン酸91g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応のエチレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP1を得た。酸価0.20、数平均分子量450であった。
〈重縮合エステルP2〉
1,2−プロピレングリコール251g、無水フタル酸103g、アジピン酸244g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、下記重縮合エステルP2を得た。酸価0.10、数平均分子量450であった。
1,2−プロピレングリコール251g、無水フタル酸103g、アジピン酸244g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、下記重縮合エステルP2を得た。酸価0.10、数平均分子量450であった。
〈重縮合エステルP3〉
1,4−ブタンジオール330g、無水フタル酸244g、アジピン酸103g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,4−ブタンジオールを減圧留去することにより、重縮合エステルP3を得た。酸価0.50、数平均分子量2000であった。
1,4−ブタンジオール330g、無水フタル酸244g、アジピン酸103g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,4−ブタンジオールを減圧留去することにより、重縮合エステルP3を得た。酸価0.50、数平均分子量2000であった。
〈重縮合エステルP4〉
1,2−プロピレングリコール251g、テレフタル酸354g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP4を得た。酸価0.10、数平均分子量400であった。
1,2−プロピレングリコール251g、テレフタル酸354g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP4を得た。酸価0.10、数平均分子量400であった。
〈重縮合エステルP5〉
1,2−プロピレングリコール251g、テレフタル酸354g、p−トロイル酸680g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、下記重縮合エステルP5を得た。酸価0.30、数平均分子量400であった。
1,2−プロピレングリコール251g、テレフタル酸354g、p−トロイル酸680g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、下記重縮合エステルP5を得た。酸価0.30、数平均分子量400であった。
〈重縮合エステルP6〉
180gの1,2−プロピレングリコール、292gのアジピン酸、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中200℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP6を得た。酸価0.10、数平均分子量400であった。
180gの1,2−プロピレングリコール、292gのアジピン酸、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中200℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP6を得た。酸価0.10、数平均分子量400であった。
〈重縮合エステルP7〉
180gの1,2−プロピレングリコール、無水フタル酸244g、アジピン酸103g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中200℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP7を得た。酸価0.10、数平均分子量320であった。
180gの1,2−プロピレングリコール、無水フタル酸244g、アジピン酸103g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中200℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP7を得た。酸価0.10、数平均分子量320であった。
〈重縮合エステルP8〉
エチレングリコール251g、無水フタル酸244g、コハク酸120g、酢酸150g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中200℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応のエチレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP8を得た。酸価0.50、数平均分子量1200であった。
エチレングリコール251g、無水フタル酸244g、コハク酸120g、酢酸150g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中200℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。重合度を観察しながら脱水縮合反応させた。反応終了後200℃で未反応のエチレングリコールを減圧留去することにより、重縮合エステルP8を得た。酸価0.50、数平均分子量1200であった。
〈重縮合エステルP9〉
上記重縮合エステルP2と同様の製造方法で、反応条件を変化させて、酸価0.10、数平均分子量315の重縮合エステルP9を得た。
上記重縮合エステルP2と同様の製造方法で、反応条件を変化させて、酸価0.10、数平均分子量315の重縮合エステルP9を得た。
〈多価アルコールエステル〉
本実施形態の位相差フィルムは、多価アルコールエステルを含有することも好ましい。多価アルコールエステルは、2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなる化合物であり、分子内に芳香環又はシクロアルキル環を有することが好ましい。好ましくは2〜20価の脂肪族多価アルコールエステルである。
本実施形態の位相差フィルムは、多価アルコールエステルを含有することも好ましい。多価アルコールエステルは、2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなる化合物であり、分子内に芳香環又はシクロアルキル環を有することが好ましい。好ましくは2〜20価の脂肪族多価アルコールエステルである。
本実施形態で好ましく用いられる多価アルコールは、次の一般式(5)で表される。
一般式(5) R11−(OH)n
ただし、R11はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、及び/又はフェノール性水酸基を表す。
ただし、R11はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、及び/又はフェノール性水酸基を表す。
好ましい多価アルコールの例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、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できる。
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。
多価アルコールエステルに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸を用いると透湿性、保留性を向上させる点で好ましい。
好ましいモノカルボン酸の例としては以下のようなものを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1〜32の直鎖又は側鎖を有する脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数は1〜20であることが更に好ましく、1〜10であることが特に好ましい。酢酸を含有させるとセルロースアセテートとの相溶性が増すため好ましく、酢酸と他のモノカルボン酸を混合して用いることも好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサン酸、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、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、メトキシ基あるいはエトキシ基などのアルコキシ基を1〜3個を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。特に安息香酸が好ましい。
多価アルコールエステルの分子量は特に制限はないが、300〜1500の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることが更に好ましい。分子量が大きい方が揮発し難くなるため好ましく、透湿性、セルロースアシレートとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。また、多価アルコール中のOH基は、全てエステル化してもよいし、一部をOH基のままで残してもよい。
以下に、多価アルコールエステルの具体的化合物を例示する。
多価アルコールエステルは、位相差フィルム(セルロースエステル系樹脂)に対して0.5〜5質量%の範囲で含有することが好ましく、1〜3質量%の範囲で含有することがより好ましく、1〜2質量%の範囲で含有することが特に好ましい。
多価アルコールエステルは、従来公知の一般的な合成方法に従って合成することができる。
〔その他の添加剤〕
〈可塑剤〉
本実施形態の位相差フィルムは、必要に応じて可塑剤を含有することができる。可塑剤は特に限定されないが、好ましくは、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤、アクリル系可塑剤等から選択される。
〈可塑剤〉
本実施形態の位相差フィルムは、必要に応じて可塑剤を含有することができる。可塑剤は特に限定されないが、好ましくは、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤、アクリル系可塑剤等から選択される。
グリコレート系可塑剤は特に限定されないが、アルキルフタリルアルキルグリコレート類が好ましく用いることができる。アルキルフタリルアルキルグリコレート類としては、例えば、メチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルプロピルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、オクチルフタリルオクチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、エチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルメチルグリコレート、ブチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルオクチルグリコレート、エチルフタリルオクチルグリコレート、オクチルフタリルメチルグリコレート、オクチルフタリルエチルグリコレート等が挙げられる。
フタル酸エステル系可塑剤としては、例えば、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジシクロヘキシルテレフタレート等が挙げられる。
クエン酸エステル系可塑剤としては、例えば、クエン酸アセチルトリメチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸アセチルトリブチル等が挙げられる。
脂肪酸エステル系可塑剤として、例えば、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。
リン酸エステル系可塑剤としては、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等が挙げられる。
多価カルボン酸エステル化合物としては、2価以上、好ましくは2価〜20価の多価カルボン酸とアルコールのエステルよりなる。また、脂肪族多価カルボン酸は2〜20価であることが好ましく、芳香族多価カルボン酸、脂環式多価カルボン酸の場合は3価〜20価であることが好ましい。
多価カルボン酸は、下記一般式(C)で表される。
一般式(C)
R2(COOH)m(OH)n
上記一般式(C)において、R2は(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシ基、OH基はアルコール性又はフェノール性ヒドロキシ基を表す。
R2(COOH)m(OH)n
上記一般式(C)において、R2は(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシ基、OH基はアルコール性又はフェノール性ヒドロキシ基を表す。
好ましい多価カルボン酸の例としては、以下のようなものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような3価以上の芳香族多価カルボン酸又はその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などを好ましく用いることができる。特にオキシ多価カルボン酸を用いることが、保留性向上などの点で好ましい。
多価カルボン酸エステルに用いられるアルコールとしては、特に制限はなく、公知のアルコール、フェノール類を用いることができる。例えば、炭素数1〜32の直鎖又は側鎖を持った脂肪族飽和アルコール又は脂肪族不飽和アルコールを好ましく用いることができる。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。また、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどの脂環式アルコール又はその誘導体、ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコール又はその誘導体なども好ましく用いることができる。
多価カルボン酸としてオキシ多価カルボン酸を用いる場合は、オキシ多価カルボン酸のアルコール性又はフェノール性のヒドロキシ基を、モノカルボン酸を用いてエステル化しても良い。好ましいモノカルボン酸の例としては、以下のようなものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1〜32の直鎖又は側鎖を持った脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2−エチル−ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸などの安息香酸のベンゼン環にアルキル基を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸などのベンゼン環を2個以上もつ芳香族モノカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。特に酢酸、プロピオン酸、安息香酸であることが好ましい。
多価カルボン酸エステルの分子量は、特に制限はないが、300〜1000の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることが更に好ましい。保留性向上の点では、分子量が大きい方が好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では、分子量が小さいほうが好ましい。
多価カルボン酸エステルに用いられるアルコール類は、1種類でも良いし、2種以上の混合であっても良い。
多価カルボン酸エステルの酸価は、1mgKOH/g以下であることが好ましく、0.2mgKOH/g以下であることが更に好ましい。酸価を上記範囲にすることによって、リタデーションの環境変動も抑制されるため好ましい。
酸価とは、試料1g中に含まれる酸(試料中に存在するカルボキシ基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいう。酸価はJIS K0070に準拠して測定したものである。
特に好ましい多価カルボン酸エステル化合物の例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。例えば、トリエチルシトレート、トリブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート(ATEC)、アセチルトリブチルシトレート(ATBC)、ベンゾイルトリブチルシトレート、アセチルトリフェニルシトレート、アセチルトリベンジルシトレート、酒石酸ジブチル、酒石酸ジアセチルジブチル、トリメリット酸トリブチル、ピロメリット酸テトラブチル等が挙げられる。
〈紫外線吸収剤〉
本実施形態の位相差フィルムは、紫外線吸収剤を含有することが、波長380nmでの光透過率を10%以下とするための最も有効な手段である。紫外線吸収剤は、波長400nm以下の紫外線を吸収することで、液晶表示装置において、液晶セルの紫外線による劣化を抑えることができ、その耐久性を向上させることができる。
本実施形態の位相差フィルムは、紫外線吸収剤を含有することが、波長380nmでの光透過率を10%以下とするための最も有効な手段である。紫外線吸収剤は、波長400nm以下の紫外線を吸収することで、液晶表示装置において、液晶セルの紫外線による劣化を抑えることができ、その耐久性を向上させることができる。
用いる紫外線吸収剤は特に限定されないが、例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、トリアジン系化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体等が挙げられる。
例えば、5−クロロ−2−(3,5−ジ−sec−ブチル−2−ヒドロキシルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、(2−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン、2,4−ベンジルオキシベンゾフェノン等があり、また、チヌビン109、チヌビン171、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328、チヌビン928等のチヌビン類があり、これらはいずれもBASFジャパン社製の市販品であり、好ましく使用できる。
より好ましく用いられる紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤であり、特に好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤である。
例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、下記一般式(b)で示される化
合物を用いることができる。
合物を用いることができる。
上記一般式(b)において、R1、R2、R3、R4及びR5は同一でも異なってもよく、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、モノもしくはジアルキルアミノ基、アシルアミノ基又は5〜6員の複素環基を表し、R4とR5は閉環して5〜6員の炭素環を形成してもよい。また、上記記載のこれらの基は、任意の置換基を有していてよい。
以下に、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の具体例を示すが、これらに限定されるわけではない。
UV−1:2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−2:2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−3:2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−4:2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
UV−5:2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−6:2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)
UV−7:2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
UV−8:2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール(TINUVIN171)
UV−9:オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物(TINUVIN109)
UV−2:2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−3:2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−4:2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
UV−5:2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−6:2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)
UV−7:2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
UV−8:2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール(TINUVIN171)
UV−9:オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物(TINUVIN109)
更に、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、下記一般式(c)で表される化合物が好ましく用いられる。
上記一般式(c)において、Yは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、又はフェニル基を表し、これらのアルキル基、アルケニル基及びフェニル基は置換基を有していてもよい。Aは水素原子、アルキル基、アルケニル基、フェニル基、シクロアルキル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル基又はCO(NH)n−1−D基を表し、Dはアルキル基、アルケニル基又は置換基を有していてもよいフェニル基を表す。m及びnは1又は2を表す。
上記において、アルキル基としては、例えば、炭素数24までの直鎖又は分岐の脂肪族基を表し、アルコキシ基としては例えば、炭素数18までのアルコキシ基を表し、アルケニル基としては例えば、炭素数16までのアルケニル基でアリル基、2−ブテニル基等を表す。また、アルキル基、アルケニル基、フェニル基への置換基としてはハロゲン原子、例えば、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等、ヒドロキシ基、フェニル基(このフェニル基にはアルキル基又はハロゲン原子等を置換していてもよい)等が挙げられる。
以下に一般式(c)で表されるベンゾフェノン系紫外線吸収剤の具体例を示すが、これらに限定されるわけではない。
UV−10:2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン
UV−11:2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
UV−12:2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン
UV−13:ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニルメタン)
UV−11:2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
UV−12:2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン
UV−13:ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニルメタン)
紫外線吸収剤としては、特に、下記で示す「2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(1−メチル−1−フェニルエチル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール)」(商品名:TINUVIN928、BASFジャパン社製)を、好ましく用いることができる。
この他、1,3,5トリアジン環を有する化合物等の円盤状化合物(トリアジン系化合物)も紫外線吸収剤として好ましく用いられる。トリアジン系化合物の構造は、上述した一般式(1)等で表される。
本実施形態の位相差フィルムは、紫外線吸収剤を2種以上含有することもできる。
本実施形態では、位相差フィルムが紫外線吸収剤を1種のみ含む場合は、その紫外線吸収剤が、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である含窒素複素環化合物(第2含窒素複素環化合物)であればよい。また、位相差フィルムが紫外線吸収剤を2種以上含む場合は、そのうちの少なくとも1つが、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である含窒素複素環化合物(第2含窒素複素環化合物)であればよい。このような第2含窒素複素環化合物としては、上述したベンゾトリアゾール系化合物またはトリアジン系化合物を用いることができる。
また、紫外線吸収剤としては、高分子紫外線吸収剤も好ましく用いることができ、特に特開平6−148430号公報に記載のポリマータイプの紫外線吸収剤が好ましく用いられる。
紫外線吸収剤の添加方法は、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコールやメチレンクロライド、酢酸メチル、アセトン、ジオキソラン等の溶媒或いはこれらの混合溶媒に紫外線吸収剤を溶解してからドープに添加するか、又は直接ドープ組成中に添加してもよい。無機粉体のように有機溶媒に溶解しないものは、有機溶媒とセルロースエステル中にディゾルバーやサンドミルを使用し、分散してからドープに添加する。
紫外線吸収剤の使用量は、紫外線吸収剤の種類、使用条件等により一様ではないが、位相差フィルムの乾燥膜厚が10〜100μmの場合は、位相差フィルムに対して0.5〜10質量%が好ましく、0.6〜4質量%が更に好ましい。
〈微粒子〉
本実施形態の位相差フィルムは、微粒子を含有することができる。微粒子としては、無機化合物の例として、二酸化ケイ素、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、特に二酸化ケイ素が好ましい。
本実施形態の位相差フィルムは、微粒子を含有することができる。微粒子としては、無機化合物の例として、二酸化ケイ素、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、特に二酸化ケイ素が好ましい。
微粒子の一次粒子の平均粒径は、5〜400nmが好ましく、更に好ましいのは10〜300nmである。これらは主に粒径0.05〜0.3μmの二次凝集体として含有されていてもよく、平均粒径100〜400nmの粒子であれば、凝集せずに一次粒子として含まれていることも好ましい。位相差フィルムにおけるこれらの微粒子の含有量は、0.01〜1質量%であることが好ましく、特に0.05〜0.5質量%が好ましい。共流延法による多層構成の位相差フィルムの場合は、表面に上記添加量の微粒子を含有することが好ましい。
二酸化ケイ素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上、日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976及びR811(以上、日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
ポリマーの例として、シリコーン樹脂、フッ素樹脂及びアクリル樹脂を挙げることができる。シリコーン樹脂が好ましく、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、トスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120及び同240(以上、東芝シリコーン(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
これらの中でも、アエロジル200V、アエロジルR972Vが位相差フィルムの濁度を低く保ちながら、摩擦係数を下げる効果が大きいため特に好ましく用いられる。本実施形態の位相差フィルムにおいては、少なくとも一方の面の動摩擦係数が0.2〜1.0であることが好ましい。
各種添加剤は、製膜前のセルロースエステル含有溶液であるドープにバッチ添加してもよいし、添加剤溶解液を別途用意してインライン添加してもよい。特に、微粒子は濾過材への負荷を減らすために、一部又は全量をインライン添加することが好ましい。
添加剤溶解液をインライン添加する場合は、ドープとの混合性をよくするため、少量のセルロースエステルを溶解するのが好ましい。好ましいセルロースエステルの量は、溶媒100質量部に対して1〜10質量部で、より好ましくは、3〜5質量部である。
本実施形態において、インライン添加、混合を行うためには、例えば、スタチックミキサー(東レエンジニアリング製)、SWJ(東レ静止型管内混合器 Hi−Mixer)等のインラインミキサー等が好ましく用いられる。
〔位相差フィルムの製造方法〕
本実施形態の位相差フィルムは、上述した紫外線吸収剤等を添加して製膜することが容易な溶液流延製膜法で製造することが望ましい。以下、本実施形態の位相差フィルムを溶液流延製膜法で製造する例について説明する。
本実施形態の位相差フィルムは、上述した紫外線吸収剤等を添加して製膜することが容易な溶液流延製膜法で製造することが望ましい。以下、本実施形態の位相差フィルムを溶液流延製膜法で製造する例について説明する。
(溶液流延製膜法)
図2は、溶液流延製膜法によって位相差フィルムを製造する装置の一例を模式的に示している。溶液流延製膜法では、(1)少なくともセルロースエステル系樹脂、含窒素複素環化合物(リタデーション上昇剤、紫外線吸収剤)、有機エステル(例えば糖エステル)などの添加剤を溶剤に溶解させてドープを調製する工程、(2)ドープをベルト状若しくはドラム状の金属支持体上に流延する工程、(3)金属支持体上で流延したドープの溶媒を蒸発させてウェブを得る工程、(4)ウェブを金属支持体から剥離する工程、(5)剥離したウェブ(フィルム)を延伸し、乾燥させる工程、(6)フィルムを冷却した後に巻き取る工程、が順に行われる。
図2は、溶液流延製膜法によって位相差フィルムを製造する装置の一例を模式的に示している。溶液流延製膜法では、(1)少なくともセルロースエステル系樹脂、含窒素複素環化合物(リタデーション上昇剤、紫外線吸収剤)、有機エステル(例えば糖エステル)などの添加剤を溶剤に溶解させてドープを調製する工程、(2)ドープをベルト状若しくはドラム状の金属支持体上に流延する工程、(3)金属支持体上で流延したドープの溶媒を蒸発させてウェブを得る工程、(4)ウェブを金属支持体から剥離する工程、(5)剥離したウェブ(フィルム)を延伸し、乾燥させる工程、(6)フィルムを冷却した後に巻き取る工程、が順に行われる。
(1)ドープ調製工程
この工程では、セルロースエステル系樹脂に対する良溶媒を主とする有機溶媒に、溶解釜31中で当該セルロースエステル系樹脂、場合によって、含窒素複素環化合物、糖エステル、重縮合エステル、多価アルコールエステル、又はその他の化合物を撹拌しながら溶解し、ドープを形成する。あるいは、当該セルロースエステル系樹脂溶液に、含窒素複素環化合物、糖エステル、重縮合エステル、多価アルコールエステル、又はその他の化合物溶液を混合して主溶解液であるドープを形成する。
この工程では、セルロースエステル系樹脂に対する良溶媒を主とする有機溶媒に、溶解釜31中で当該セルロースエステル系樹脂、場合によって、含窒素複素環化合物、糖エステル、重縮合エステル、多価アルコールエステル、又はその他の化合物を撹拌しながら溶解し、ドープを形成する。あるいは、当該セルロースエステル系樹脂溶液に、含窒素複素環化合物、糖エステル、重縮合エステル、多価アルコールエステル、又はその他の化合物溶液を混合して主溶解液であるドープを形成する。
位相差フィルムを溶液流延製膜法で製造する場合、ドープを形成するのに有用な有機溶媒は、セルロースエステル系樹脂及びその他の化合物を同時に溶解するものであれば制限なく用いることができる。
例えば、塩素系有機溶媒としては、塩化メチレン、非塩素系有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、アセトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、シクロヘキサノン、ギ酸エチル、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロパノール、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロパノール、ニトロエタン等を挙げることができ、塩化メチレン、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトンを好ましく使用することができる。
ドープには、上記有機溶媒の他に、1〜40質量%の範囲の炭素原子数1〜4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールを含有させることが好ましい。ドープ中のアルコールの比率が高くなるとウェブがゲル化し、金属支持体からの剥離が容易になり、また、アルコールの割合が少ないときは非塩素系有機溶媒系でのセルロースエステル系樹脂及びその他の化合物の溶解を促進する役割もある。位相差フィルムの製膜においては、得られる位相差フィルムの平面性を高める点から、アルコール濃度が0.5〜15.0質量%の範囲内にあるドープを用いて製膜する方法を適用することができる。
特に、メチレンクロライド、及び炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールを含有する溶媒に、セルロースアシレート及びその他の化合物を、計15〜45質量%の範囲で溶解させたドープ組成物であることが好ましい。
炭素原子数1〜4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノールを挙げることができる。これらの内ドープの安定性、沸点も比較的低く、乾燥性もよいこと等からメタノール及びエタノールが好ましい。
セルロースエステル系樹脂、含窒素複素環化合物、糖エステル、重縮合エステル、及び多価アルコールエステル、又はその他の化合物の溶解には、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、又は特開平9−95538号公報に記載の如き冷却溶解法で行う方法、特開平11−21379号公報に記載されている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エステル系樹脂の濃度は、10〜40質量%の範囲であることが好ましい。溶解中又は後のドープに化合物を加えて溶解及び分散した後、濾材で濾過し、脱泡して送液ポンプで次工程に送る。
濾過は捕集粒子径0.5〜5μmで、かつ濾水時間10〜25sec/100mlの濾材を用いることが好ましい。
この方法では、粒子分散時に残存する凝集物や主ドープ添加時に発生する凝集物を、捕集粒子径0.5〜5μmで、かつ濾水時間10〜25sec/100mlの濾材を用いることで凝集物だけ除去できる。主ドープでは粒子の濃度も添加液に比べ十分に薄いため、濾過時に凝集物同士がくっついて急激な濾圧上昇することもない。
(2)流延工程
この工程では、溶解釜31中のドープを、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32に送液し、無限に移送する無端の金属支持体33上の流延位置に、加圧ダイ32からドープを流延する。加圧ダイ32は、ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にしやすい点で好ましい。加圧ダイ32には、コートハンガーダイやTダイ等があり、いずれも好ましく用いられる。製膜速度を上げるために、加圧ダイ32を金属支持体33上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。
この工程では、溶解釜31中のドープを、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32に送液し、無限に移送する無端の金属支持体33上の流延位置に、加圧ダイ32からドープを流延する。加圧ダイ32は、ダイの口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にしやすい点で好ましい。加圧ダイ32には、コートハンガーダイやTダイ等があり、いずれも好ましく用いられる。製膜速度を上げるために、加圧ダイ32を金属支持体33上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。
金属支持体33は、2個のローラ34・34によって張架されるステンレススティールベルトで構成されている。金属支持体33としては、表面を鏡面仕上げしたものが好ましく、上記のステンレススティールベルト以外に、鋳物で表面をメッキ仕上げした金属ドラム等を用いることもできる。
流延(キャスト)の幅は、1〜4mの範囲、好ましくは1.5〜3mの範囲、さらに好ましくは2〜2.8mの範囲とすることができる。流延工程での金属支持体33の表面温度は、−50℃〜溶剤が沸騰して発泡しない温度、さらに好ましくは、−30〜0℃の範囲に設定される。温度が高い方がウェブの乾燥速度が速くできるので好ましいが、余り高過ぎるとウェブが発泡したり、平面性が劣化する場合がある。好ましい支持体温度としては0〜100℃で適宜決定され、5〜30℃の範囲が更に好ましい。あるいは、冷却することによってウェブをゲル化させて残留溶媒を多く含んだ状態で支持体から剥離することも好ましい方法である。
金属支持体33の温度を制御する方法は特に制限されないが、温風又は冷風を吹きかける方法や、温水を金属支持体33の裏側に接触させる方法がある。温水を用いる方が熱の伝達が効率的に行われるため、金属支持体33の温度が一定になるまでの時間が短く好ましい。温風を用いる場合は、溶媒の蒸発潜熱によるウェブの温度低下を考慮して、溶媒の沸点以上の温風を使用しつつ、発泡も防ぎながら目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。特に、流延から剥離するまでの間で支持体の温度及び乾燥風の温度を変更し、効率的に乾燥を行うことが好ましい。
(3)溶媒蒸発工程
この工程では、金属支持体33上に流延されたドープによって形成された膜(ウェブ)を加熱し、溶媒を蒸発させる。溶媒を蒸発させるには、ウェブの表面(金属支持体33とは反対側)から風を吹かせる方法、金属支持体33の裏面(ウェブとは反対側の面)から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が、乾燥効率が良く好ましい。また、それらを組み合わせる方法も好ましく用いられる。流延後の金属支持体33上のウェブを、40〜100℃の雰囲気下で、金属支持体33上で乾燥させることが好ましい。40〜100℃の雰囲気下に維持するには、この温度の温風をウェブ上面に当てるか、赤外線等の手段により加熱することが好ましい。
この工程では、金属支持体33上に流延されたドープによって形成された膜(ウェブ)を加熱し、溶媒を蒸発させる。溶媒を蒸発させるには、ウェブの表面(金属支持体33とは反対側)から風を吹かせる方法、金属支持体33の裏面(ウェブとは反対側の面)から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が、乾燥効率が良く好ましい。また、それらを組み合わせる方法も好ましく用いられる。流延後の金属支持体33上のウェブを、40〜100℃の雰囲気下で、金属支持体33上で乾燥させることが好ましい。40〜100℃の雰囲気下に維持するには、この温度の温風をウェブ上面に当てるか、赤外線等の手段により加熱することが好ましい。
面品質、透湿性、剥離性の観点から、30〜120秒以内で当該ウェブを金属支持体33から剥離することが好ましい。
(4)剥離工程
この工程では、金属支持体33上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離ローラ35によって所定の剥離位置で剥離する。以降、剥離後のウェブを、ウェブ36とする。ウェブ36は、次工程に送られる。
この工程では、金属支持体33上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離ローラ35によって所定の剥離位置で剥離する。以降、剥離後のウェブを、ウェブ36とする。ウェブ36は、次工程に送られる。
金属支持体33上の剥離位置における温度は、好ましくは10〜40℃の範囲であり、さらに好ましくは、11〜30℃の範囲である。
なお、剥離時点での金属支持体33上でのウェブの残留溶媒量は、乾燥の条件の強弱、金属支持体33の長さ等により、50〜120質量%の範囲で剥離することが好ましい。残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損ね、剥離張力によるツレや縦スジが発生しやすいため、経済速度と品質との兼ね合いで剥離時の残留溶媒量が決められる。なお、ウェブの残留溶媒量は、下記式で定義される。
残留溶媒量(質量%)=(ウェブの加熱処理前質量−ウェブの加熱処理後質量)/
(ウェブの加熱処理後質量)×100
ここで、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、115℃で1時間の加熱処理を行うことを表す。
(ウェブの加熱処理後質量)×100
ここで、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、115℃で1時間の加熱処理を行うことを表す。
金属支持体33からウェブを剥離する際の剥離張力は、通常、196〜245N/mの範囲内であるが、剥離の際に皺が入りやすい場合、190N/m以下の張力で剥離することが好ましい。
本実施形態においては、金属支持体33上の剥離位置における温度を、−50〜40℃の範囲内とするのが好ましく、10〜40℃の範囲内がより好ましく、15〜30℃の範囲内とするのが最も好ましい。
(5)延伸、乾燥工程
この工程では、予備乾燥工程、延伸工程、本乾燥工程が順に行われる。予備乾燥は、必要に応じて行われればよい。
この工程では、予備乾燥工程、延伸工程、本乾燥工程が順に行われる。予備乾燥は、必要に応じて行われればよい。
〈予備乾燥工程〉
金属支持体33から剥離して得られたウェブ36を乾燥させる。ウェブ36の乾燥は、ウェブ36を、上下に配置した多数のローラにより搬送しながら乾燥させてもよいし、テンター乾燥機のようにウェブ36の両端部をクリップで固定して搬送しながら乾燥させてもよい。
金属支持体33から剥離して得られたウェブ36を乾燥させる。ウェブ36の乾燥は、ウェブ36を、上下に配置した多数のローラにより搬送しながら乾燥させてもよいし、テンター乾燥機のようにウェブ36の両端部をクリップで固定して搬送しながら乾燥させてもよい。
ウェブ36を乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ローラ、マイクロ波等で行うことができるが、簡便さの点で、熱風で行うことが好ましい。
ウェブ36の乾燥工程における乾燥温度は、好ましくはフィルムのガラス転移点−5℃以下、100℃以上で、10分以上60分以下の熱処理を行うことが効果的である。乾燥温度は100〜200℃の範囲内、更に好ましくは110〜160℃の範囲内であることが望ましい。
〈延伸工程〉
この工程では、金属支持体33から剥離され、必要に応じて予備乾燥されたウェブ36に対して、MD方向及び/又はTD方向への延伸が行われる。このとき、少なくともテンター延伸装置37によって、TD方向に延伸することが好ましい。
この工程では、金属支持体33から剥離され、必要に応じて予備乾燥されたウェブ36に対して、MD方向及び/又はTD方向への延伸が行われる。このとき、少なくともテンター延伸装置37によって、TD方向に延伸することが好ましい。
延伸工程での延伸は、一軸延伸又は二軸延伸とすることができる。二軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方の方向の張力を緩和して収縮させる態様も含まれる。
本実施形態の位相差フィルムは、延伸後の膜厚が所望の範囲になるように、MD方向及び/又はTD方向に、好ましくはTD方向に、(Tg+15)〜(Tg+50)℃の温度範囲で延伸することが好ましい。なお、Tgは、フィルムのガラス転移温度(℃)である。上記温度範囲で延伸を行うと、リタデーションの調整がしやすく、また延伸応力を低下できるのでヘイズが低くなる。また、破断の発生を抑制し、平面性、フィルム自身の着色性に優れた偏光板用の位相差フィルムが得られる。延伸温度は、(Tg+20)〜(Tg+40)℃の範囲であることが好ましい。
なお、ここでいうガラス転移温度Tgは、市販の示差走査熱量測定器を用いて、昇温速度20℃/分で測定し、JIS K7121(1987)に従い求めた中間点ガラス転移温度(Tmg)である。具体的な位相差フィルムのガラス転移温度Tgの測定方法は、JIS K7121(1987)に従って、セイコーインスツル(株)製の示差走査熱量計DSC220を用いて測定する。
本実施形態の位相差フィルムは、ウェブ36を少なくともTD方向に1.1倍以上延伸することが好ましい。延伸の範囲は、元幅に対して1.1〜1.5倍であることが好ましく、1.05〜1.3倍であることがより好ましい。上記範囲内であれば、フィルム中の分子の移動が大きく、所望のリタデーション値が得られるばかりではなく、フィルムの寸法変化の挙動を所望の範囲内に制御することができる。
さらに、当該延伸は製膜した後残留溶剤量が40質量%以上であるときに該フィルムをMD方向に延伸を開始することが好ましく、残留溶剤量が40質量%未満であるときにTD方向に延伸することが好ましい。
MD方向に延伸するために、剥離張力を130N/m以上で剥離することが好ましく、特に好ましくは150〜170N/mである。剥離後のウェブは高残留溶剤状態であるため、剥離張力と同様の張力を維持することで、MD方向への延伸を行うことができる。ウェブが乾燥し、残留溶剤量が減少するに従って、MD方向への延伸率は低下する。
なお、MD方向の延伸倍率は、ベルト支持体の回転速度とテンター運転速度から算出できる。
TD方向に延伸するには、例えば、特開昭62−46625号公報に示されているような乾燥全工程あるいは一部の工程を幅方向にクリップ又はピンでウェブの幅両端を幅保持しつつ乾燥させる方法(テンター方式と呼ばれる)、中でも、クリップを用いるテンター方式、ピンを用いるピンテンター方式が好ましく用いられる。
本実施形態の位相差フィルムは、延伸することにより必然的にリタデーションを有する。位相差フィルムの面内方向のリタデーションRo、及び厚さ方向のリタデーションRtの各値は、前述した自動複屈折率計アクソスキャンを用いて三次元屈折率測定を行い、得られた屈折率nx、ny、nzから算出することができる。
〈本乾燥工程〉
延伸後のウェブ36は、フィルムFとして乾燥装置38に搬送され、そこで上述した予備乾燥と同様の手法で乾燥が行われる。なお、本乾燥工程での乾燥条件は、予備乾燥工程と異なっていてもよい。本乾燥工程では、セルロースエステル系樹脂と添加剤の配向ずれを生じにくくして、含水およびその後の乾燥および湿熱変動によるリタデーションRthの変動を抑える観点から、延伸後に、延伸温度よりも低い温度である100℃以上で、5分以上乾燥が行われることが望ましく、110〜150℃で10〜20分間の乾燥が行われることがより望ましい。
延伸後のウェブ36は、フィルムFとして乾燥装置38に搬送され、そこで上述した予備乾燥と同様の手法で乾燥が行われる。なお、本乾燥工程での乾燥条件は、予備乾燥工程と異なっていてもよい。本乾燥工程では、セルロースエステル系樹脂と添加剤の配向ずれを生じにくくして、含水およびその後の乾燥および湿熱変動によるリタデーションRthの変動を抑える観点から、延伸後に、延伸温度よりも低い温度である100℃以上で、5分以上乾燥が行われることが望ましく、110〜150℃で10〜20分間の乾燥が行われることがより望ましい。
〈ナーリング加工〉
上記の本乾燥の終了後、フィルムFの巻取前に、スリッターを設けてフィルムFの端部を切り落とすことが、良好な巻姿を得るため好ましい。更に、フィルム幅手両端部には、ナーリング加工を施すことが好ましい。
上記の本乾燥の終了後、フィルムFの巻取前に、スリッターを設けてフィルムFの端部を切り落とすことが、良好な巻姿を得るため好ましい。更に、フィルム幅手両端部には、ナーリング加工を施すことが好ましい。
ナーリング加工は、加熱されたエンボスローラーを押し当てることにより形成することができる。エンボスローラーには細かな凹凸が形成されており、これを押し当てることでフィルムに凹凸を形成し、端部を嵩高くすることができる。フィルムFの幅手両端部のナーリングの高さは、4〜20μm、幅5〜20mmが好ましい。
(6)巻取工程
この工程では、残留溶媒量が2質量%以下となってから、巻取装置39にてフィルムFを巻き取る工程である。残留溶媒量を0.4質量%以下にすることにより、寸法安定性の良好なフィルムを得ることができる。
この工程では、残留溶媒量が2質量%以下となってから、巻取装置39にてフィルムFを巻き取る工程である。残留溶媒量を0.4質量%以下にすることにより、寸法安定性の良好なフィルムを得ることができる。
フィルムFの巻き取り方法は、一般に使用されているものを用いればよく、定トルク法、定テンション法、テーパーテンション法、内部応力一定のプログラムテンションコントロール法等があり、それらを使いわければよい。
〔対向フィルム〕
次に、偏光板の対向フィルム(位相差フィルムと偏光子を介して対向するフィルム)について説明する。対向フィルムは、ポリエステルやアクリルなどの樹脂を含むフィルムで構成することができる。
次に、偏光板の対向フィルム(位相差フィルムと偏光子を介して対向するフィルム)について説明する。対向フィルムは、ポリエステルやアクリルなどの樹脂を含むフィルムで構成することができる。
(ポリエステルフィルム)
対向フィルムは、面内に超複屈折性を有し、波長380nmでの光透過率が50%以上であるポリエステルフィルムであってもよい。ここで、面内に超複屈折性を有するとは、面内方向のリタデーションRoが、8000nm以上であることを言う。対向フィルムにおける波長380nmでの光透過率は、60〜95%であることが望ましく、70〜95%であることがより望ましく、80〜95%であることがより一層望ましい。
対向フィルムは、面内に超複屈折性を有し、波長380nmでの光透過率が50%以上であるポリエステルフィルムであってもよい。ここで、面内に超複屈折性を有するとは、面内方向のリタデーションRoが、8000nm以上であることを言う。対向フィルムにおける波長380nmでの光透過率は、60〜95%であることが望ましく、70〜95%であることがより望ましく、80〜95%であることがより一層望ましい。
対向フィルムにおいて、波長380nmにおける光透過率を50%以上とする方法としては、対向フィルムに、波長380nm付近の光を吸収する添加剤を添加しないことが有効であり、特に、紫外線を吸収する紫外線吸収剤を添加しないことが好ましい。
本実施形態のポリエステルフィルムは、延伸ポリエステルフィルムであり、そのリタデーションRoの下限値は、超複屈折性を発現させる観点から、8000nmであることが好ましく、10000nmであることがより好ましい。一方、延伸ポリエステルフィルムのリタデーションRoの上限値は、それ以上のリタデーションRoを有するフィルムを用いたとしても更なる視認性の改善効果は実質的に得られず、また、リタデーションRoの大きさに応じてフィルムの厚さも上昇する傾向があるため、薄型化への要請に反し兼ねないという観点、及び工業材料として取り扱い性が低下する観点から、30000nmに設定することが好ましい。
なお、ポリエステルフィルム中に紫外線吸収剤を含有させると、複屈折性が低下してしまう。超複屈折性を保つためには、ポリエステルフィルムを製造する際の延伸倍率をあげることや、延伸温度を調整するなどが必要になる。しかし、これらの手段を適用すると、ヘイズの増大を招き、表示装置のコントラストを低下させる。また、ポリエステルフィルムの膜厚を厚くして、複屈折値を増大させる手段もあるが、表示装置の大型化に伴って軽量化、薄膜化が求められている中で、質量と厚さが増加してしまうことになる。また、ポリエステルフィルムが厚くなることによって、偏光板や表示装置を製造する際の取り扱い性の低下に起因する製造トラブルや故障等の原因となることもある。本実施形態では、対向フィルム(ポリエステルフィルム)に紫外線吸収剤を添加しないため、上記の問題が発生することはない。
延伸ポリエステルフィルムは、面内方向のリタデーションRoと厚さ方向のリタデーション値Rtの比(Ro/Rt)の値が、好ましくは0.2以上であり、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.6以上である。
Ro/Rtの最大値は、2.0(即ち、完全な一軸対称性フィルム)であるが、完全な一軸対称性フィルムに近づくにつれて配向方向と直交する方向の機械的強度が低下する傾向がある。よって、ポリエステルフィルムのRo/Rtの上限は、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下である。
延伸ポリエステルフィルムの原料樹脂であるポリエステルは、透明性に優れるとともに、熱的、機械的特性にも優れており、延伸加工によって容易にリタデーションを制御することができる。ポリエステルの中でも、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートが好ましい。ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートに代表されるポリエステルは、固有複屈折が大きく、フィルムの厚さが薄くても比較的容易に大きなリタデーションが得られるので好ましい。特に、ポリエチレンナフタレートは、ポリエステルの中でも固有複屈折率が大きいことから、リタデーションを特に高くしたい場合や、リタデーションを高く保ちながらフィルム厚さを薄くしたい場合に好適である。
(延伸ポリエステルフィルムの製造方法)
以下に、延伸ポリエステルフィルムの製造方法の概要を説明する。
以下に、延伸ポリエステルフィルムの製造方法の概要を説明する。
ポリエステルフィルムは、任意のジカルボン酸とジオールとを縮合させて得ることができる。ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルスルホンカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、3,3−ジエチルコハク酸、グルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、ダイマー酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカジカルボン酸等を挙げることができる。
ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、デカメチレングリコール、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、1,6−ヘキサジオール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等を挙げることができる。
ポリエステルフィルムを構成するジカルボン酸成分とジオール成分としては、それぞれ1種又は2種以上を用いても良い。ポリエステルフィルムを構成する具体的なポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられ、好ましくはポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)であり、より好ましくはポリエチレンテレフタレート(PET)である。ポリエステル樹脂は、必要に応じて他の共重合成分を含んでも良く、機械強度の点からは共重合成分の割合は3モル%以下が好ましく、好ましくは2モル%以下、更に好ましくは1.5モル%以下である。これらの樹脂は透明性に優れるとともに、熱的、機械的特性にも優れる。また、これらの樹脂は、延伸加工によって容易にリタデーションを制御することができる。
ポリエステルフィルムは、一般的な製造方法に従って得ることができる。具体的には、ポリエステル樹脂を溶融し、シート状に押出し成形された無配向ポリエステルをガラス転移温度以上の温度において、ロールの速度差を利用して縦方向に延伸した後、テンターにより横方向に延伸し、熱処理及び必要に応じて弛緩処理を施すことにより延伸ポリエステルフィルムを製造する溶融流延法等が挙げられる。延伸ポリエステルフィルムは、一軸延伸フィルムであっても、二軸延伸フィルムであっても良い。
ポリエステルフィルムを得るための製造条件は、公知の手法に従って適宜設定することができる。例えば、縦延伸温度及び横延伸温度は、通常80〜130℃であり、好ましくは90〜120℃である。縦延伸倍率は、通常1.0〜3.5倍であり、好ましくは1.0倍〜3.0倍である。また、横延伸倍率は、通常2.5〜6.0倍であり、好ましくは3.0〜5.5倍である。
リタデーションを特定範囲に制御することは、延伸倍率や延伸温度、フィルムの厚さを適宜設定することにより行うことができる。例えば、縦延伸と横延伸の延伸倍率差が高いほど、延伸温度が低いほど、フィルムの厚さが厚いほど、高いリタデーションを得やすくなる。逆に、縦延伸と横延伸の延伸倍率差が低いほど、延伸温度が高いほど、フィルムの厚さが薄いほど、低いリタデーションを得やすくなる。また、延伸温度が高いほど、トータル延伸倍率が低いほど、リタデーション値と厚さ方向リタデーション値の比(Ro/Rt)が低いフィルムが得やすくなる。逆に、延伸温度が低いほど、トータル延伸倍率が高いほど、リタデーション値と厚さ方向リタデーション値の比(Ro/Rt)が高いフィルムが得られる。更に、熱処理温度は、通常140〜240℃の範囲内が好ましく、より好ましくは170〜240℃の範囲内である。
弛緩処理の温度は、通常、100〜230℃の範囲内であり、110〜210℃の範囲内であることがより好ましく、120〜180℃の範囲内が更に好ましい。また、弛緩量は、通常、0.1〜20%の範囲内であり、1〜10%の範囲内であることが好ましく、2〜5%の範囲内であることがより好ましい。この弛緩処理の温度及び弛緩量は、弛緩処理後のポリエステルフィルムの150℃における熱収縮率が2%以下になるように設定されることが好ましい。
また、一軸延伸及び二軸延伸処理においては、横延伸の後、ボーイングに代表されるような配向主軸の歪みを緩和させるために、再度、熱処理を行ったり、延伸処理を行ったりすることができる。ボーイングによる配向主軸の延伸方向に対する歪みの最大値は、好ましくは30°以内、より好ましくは15°以内、さらにより好ましくは8°以内である。配向主軸の歪みの最大値が30゜を超えると、後の工程で偏光板を構成し、枚葉化したときに、この枚葉間で光学特性の不均一が生じる場合がある。ここで配向主軸とは、延伸ポリエステルフィルム上の任意の点における分子配向方向をいう。また、配向主軸の延伸方向に対する歪みとは、配向主軸と延伸方向との角度差をいう。さらに、その最大値とは、長尺方向に対して垂直方向上における値の最大値をいう。前記配向主軸は、例えば、位相差フィルム・光学材料検査装置RETS(大塚電子株式会社製)又は分子配向計MOA(王子計測機器株式会社製)を用いて測定できる。
ポリエステルフィルムにおけるリタデーションの変動を抑制するためには、フィルムの厚さムラが小さいことが好ましい。リタデーション差をつけるために縦延伸倍率を低くすると、縦厚さムラ(以下、「厚さムラ」ともいう。)の値が高くなる場合がある。縦厚さムラの値は、延伸倍率のある特定の範囲で非常に高くなる領域があるため、そのような範囲を外すように製膜条件を設定することが望ましい。
延伸ポリエステルフィルムの厚さムラは、5.0%以下であることが好ましく、4.5%以下であることがより好ましく、4.0%以下であることがさらに好ましく、3.0%以下であることが特に好ましい。フィルムの厚さムラは、任意の手段で測定することができる。例えば、フィルムの搬送方向に連続したテープ状サンプル(長さ3m)を採取し、市販の測定機、例えば、(株)セイコー・イーエム製の「電子マイクロメータ ミリトロン1240」を用いて、1cmピッチで100点の厚さを測定し、厚さの最大値(dmax)、最小値(dmin)、平均値(d)を求め、下記式にて厚さムラ(%)を算出することができる。
厚さムラ(%)=((dmax−dmin)/d)×100
厚さムラ(%)=((dmax−dmin)/d)×100
延伸ポリエステルフィルムの厚さは任意であり、例えば、15〜300μmの範囲内、好ましくは30〜200μmの範囲内で適宜設定でき、特に、60〜80μmの範囲であると、薄膜化と良好な視認性が両立することができる観点から好ましい。
延伸ポリエステルフィルムにおける少なくとも一方の面には、種々の機能層を有していても良い。そのような機能層としては、例えば、ハードコート層(紫外線硬化樹脂層ともいう。)、防眩層、反射防止層、低反射層、低反射防眩層、反射防止防眩層、帯電防止層、シリコーン層、粘着層、防汚層、耐指紋層、撥水層、及びブルーカット層等からなる群より選択される1種以上を用いることができる。本実施形態では、対向フィルムである延伸ポリエステルフィルムの視認面側に、紫外線硬化樹脂層を有する構成とすることが好ましい。また、防眩層、反射防止層、低反射層、低反射防眩層、反射防止防眩層を設けることにより、斜め方向から観察したときの色ムラがより改善されるという効果も期待できる。
種々の機能層を設けるに際して、延伸ポリエステルフィルムの表面に易接着層を設けることが好ましい。その際、反射光による干渉を抑える観点から、易接着層の屈折率を、機能層の屈折率と配向フィルムの屈折率の相乗平均近傍になるように調整することが好ましい。易接着層の屈折率の調整は、公知の方法を採用することができ、例えば、バインダー樹脂に、チタンやジルコニウム、その他の金属種を含有させることで容易に調整することができる。易接着層の形成に用いる塗布液は、水溶性又は水分散性の共重合ポリエステル樹脂、アクリル樹脂及びポリウレタン樹脂のうち、少なくとも1種を含む水性塗布液が好ましい。これらの塗布液としては、例えば、特公平6−81714号公報、特許第3200929号公報、特許第3632044号公報、特許第4547644号公報、特許第4770971号公報、特許第3567927号公報、特許第3589232号公報、特許第3589233号公報、特許第3900191号公報、特許第4150982号公報等に開示された水溶性又は水分散性共重合ポリエステル樹脂溶液、アクリル樹脂溶液、ポリウレタン樹脂溶液等が挙げられる。
(紫外線硬化樹脂層)
本実施形態においては、上述したように、対向フィルムが、紫外線硬化樹脂層(以下、ハードコート層とも称する)を有する構成であることが好ましい。
本実施形態においては、上述したように、対向フィルムが、紫外線硬化樹脂層(以下、ハードコート層とも称する)を有する構成であることが好ましい。
ハードコート層は、対向フィルムの表面にハードコート性を付与するための層であり、例えば、紫外線硬化樹脂と光重合開始剤とを含有するハードコート層形成用組成物を用い、塗膜形成後、紫外線の照射により紫外線硬化樹脂を硬化して形成される層である。
本実施形態に適用可能な紫外線硬化樹脂は、紫外線により硬化する特性を備えた樹脂成分であれば特に制限はないが、代表的な樹脂材料としては、アクリレート系の官能基を有する化合物等の1又は2以上の不飽和結合を有する化合物を挙げることができる。1つの不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等を挙げることができる。2つ以上の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、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ヘキサ(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、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等及びこれらをエチレンオキサイド(EО)等で変性した多官能化合物、又は、上記多官能化合物と(メタ)アクリレート等の反応生成物(例えば、多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートエステル)等を挙げることができる。なお、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレート及びアクリレートを指すものである。
上記化合物のほかに、不飽和二重結合を有する比較的低分子量(数平均分子量300〜8万、好ましくは400〜5000)のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も上記紫外線硬化樹脂として使用することができる。なお、この場合の樹脂とは、モノマー以外のダイマー、オリゴマー、ポリマー全てを含む。
本実施形態における好ましい化合物としては、3つ以上の不飽和結合を有する化合物が挙げられる。このような化合物を用いると、形成するハードコート層の架橋密度を高めることができ、塗膜硬度を高めることができる。
具体的には、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステル多官能アクリレートオリゴマー(3〜15官能)、ウレタン多官能アクリレートオリゴマー(3〜15官能)等を適宜組み合わせて用いることが好ましい。
紫外線硬化樹脂は、溶媒乾燥型樹脂(熱可塑性樹脂等、塗工時に固形分を調整するために添加した溶媒を乾燥させるだけで、皮膜を形成することが可能な樹脂)と併用して使用することもできる。溶媒乾燥型樹脂を併用することによって、塗布面の皮膜欠陥を有効に防止することができる。紫外線硬化樹脂と併用して使用することができる溶媒乾燥型樹脂は特に限定されず、一般的な熱可塑性樹脂を使用することができる。
光重合開始剤としては、特に限定されず、公知のものを用いることができ、例えば、光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、アシルホスフィンオキシド類が挙げられる。また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等が挙げられる。
光重合開始剤としては、紫外線硬化樹脂がラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いることが好ましい。また、紫外線硬化樹脂がカチオン重合性官能基を有する樹脂系の場合は、光重合開始剤としては、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタロセン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独又は混合物として用いることが好ましい。
光重合開始剤としては、ラジカル重合性不飽和基を有する紫外線硬化樹脂の場合は、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(商品名:IRGACURE 184、BASFジャパン社製)が、紫外線硬化樹脂との相溶性、及び、黄変も少ないという理由から好ましい。
ハードコート層形成用組成物にける光重合開始剤の含有量は、紫外線硬化樹脂100質量部に対して、1.0〜10質量部の範囲内であることが好ましい。添加量が1.0質量部以上であれば、ハードコート層の硬度を所望の条件とすることができ、10質量部以下であれば、塗設した膜の深部まで電離放射線が届き、内部硬化が促進され、目標であるハードコート層表面の所望の鉛筆硬度を得ることができる点で好ましい。
光重合開始剤の含有量のより好ましい下限は、2.0質量部であり、より好ましい上限は、8.0質量部である。上記光重合開始剤の含有量がこの範囲にあることで、膜厚方向に硬度分布が発生せず、ハードコート層として均一な硬度になりやすくなる。
上記ハードコート層形成用組成物は、溶媒を含有していてもよい。溶媒としては、使用する紫外線硬化樹脂成分の種類及び溶解性に応じて、適宜選択して使用することができる。例えば、溶媒として、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール等)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサン等)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサン等)、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン等)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン等)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、水、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール等)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)等を例示でき、これらの混合溶媒を用いることもできる。特に、ケトン類の溶媒でメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのいずれか、又は、これらの混合物を少なくとも含むことが、紫外線硬化樹脂との相溶性、塗布性に優れるという理由から好ましい。
また、ハードコート層形成用組成物には、ハードコート層の硬度を高くする、硬化収縮を抑える、ブロッキングを防止する、屈折率を制御する、防眩性を付与する、粒子やハードコート層表面の性質を制御する等の目的に応じて、従来公知の有機微粒子、無機微粒子、分散剤、界面活性剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、増粘剤、着色防止剤、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤等を添加していてもよい。また、上記ハードコート層形成用組成物は、光増感剤を含んでもよく、その具体例としては、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホソフィン等が挙げられる。
上記ハードコート層形成用組成物の調製方法としては、各構成成分を均一に混合できれば、特に限定されず、例えば、各構成成分を、ペイントシェーカー、ビーズミル、ニーダー、ミキサー等の公知の装置を用いて混合あるいは溶解して、調製することができる。
また、上記ハードコート層形成用組成物を、対向フィルム上に塗布する方法としては、特に限定されず、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、ダイコート法、バーコート法、ロールコーター法、メニスカスコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、ピードコーター法等の公知の湿式塗布方法を挙げることができる。
(アクリルフィルム)
本実施形態の対向フィルムは、アクリル系樹脂を含むフィルム(アクリルフィルム)であってもよい。アクリル系樹脂には、メタクリル樹脂も含まれる。アクリルフィルムは、ポリエステルフィルムと同様に、例えば溶液流延製膜法によって製造することができる。
本実施形態の対向フィルムは、アクリル系樹脂を含むフィルム(アクリルフィルム)であってもよい。アクリル系樹脂には、メタクリル樹脂も含まれる。アクリルフィルムは、ポリエステルフィルムと同様に、例えば溶液流延製膜法によって製造することができる。
(メタ)アクリル系樹脂としては、Tg(ガラス転移温度)が好ましくは115℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは125℃以上、特に好ましくは130℃以上である。Tgが115℃以上であることにより、光学フィルムの耐久性が向上する。上記(メタ)アクリル系樹脂のTgの上限値は特に限定きれないが、成形性当の観点から、好ましくは170℃以下である。
(メタ)アクリル系樹脂としては、本実施形態の効果を損なわない範囲内で、任意の適切な(メタ)アクリル系樹脂を採用し得る。例えば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、脂環族炭化水素基を有する重合体(例えば、メタクリル酸メチル−メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ノルボルニル共重合体など)が挙げられる。好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキルが挙げられる。より好ましくはメタクリル酸メチルを主成分(50〜100質量%、好ましくは70〜100質量%の範囲)とするメタクリル酸メチル系樹脂が挙げられる。
(メタ)アクリル系樹脂の具体例として、例えば、アクリペットVHやアクリペットVRL20A、ダイヤナールBR52、BR80、BR83、BR85、BR88(三菱レイヨン(株)製)、KT75(電気化学工業(株)製)、デルペット60N、80N(旭化成ケミカルズ(株)製)、特開2004−70296号公報に記載の分子内に環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂、分子内架橋や分子内環化反応により得られる高Tg(メタ)アクリル樹脂系が挙げられる。
(メタ)アクリル系樹脂としては、ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂を用いることも好ましい。ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂としては、特開2000−230016号公報、特開2001−151814号公報、特開2002−120326号公報、特開2002−254544号公報、特開2005−146084号公報などに記載のものが挙げられる。
また、(メタ)アクリル系樹脂としては、不飽和カルボン酸アルキルエステルの構造単位及びグルタル酸無水物の構造単位を有するアクリル樹脂を用いることができる。前記アクリル樹脂としては、特開2004−70290号公報、特開2004−70296号公報、特開2004−163924号公報、特開2004−292812号公報、特開2005−314534号公報、特開2006−131898号公報、特開2006−206881号公報、特開2006−265532号公報、特開2006−283013号公報、特開2006−299005号公報、特開2006−335902号公報などに記載のものが挙げられる。
また、(メタ)アクリル系樹脂としては、グルタルイミド単位、(メタ)アクリル酸エステル単位、及び芳香族ビニル単位を有する熱可塑性樹脂を用いることができる。当該熱可塑性樹脂としては、特開2006−309033号公報、特開2006−317560号公報、特開2006−328329号公報、特開2006−328334号公報、特開2006−337491号公報、特開2006−337492号公報、特開2006−337493号公報、特開2006−337569号公報などに記載のものが挙げられる。
〔対向フィルムの物性〕
対向フィルムの面内方向のリタデーションRoは、350nm以下であってもよい。また、対向フィルムの厚み方向のリタデーションRtは、350nm以下であってもよい。この場合、例えばアクリル樹脂(アクリル−スチレンポリマーを含む)を含有するフィルムを対向フィルムとして用いることができる。
対向フィルムの面内方向のリタデーションRoは、350nm以下であってもよい。また、対向フィルムの厚み方向のリタデーションRtは、350nm以下であってもよい。この場合、例えばアクリル樹脂(アクリル−スチレンポリマーを含む)を含有するフィルムを対向フィルムとして用いることができる。
対向フィルムの面内方向のリタデーションRoは、8000nm以上であってもよい。また、対向フィルムの厚み方向のリタデーションRoは、8000nm以上であってもよい。この場合、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂を含有するフィルムを対向フィルムとして用いることができる。
対向フィルムは、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはアクリル樹脂を含有していることが望ましい。この場合、透湿度が200g/m2・day以下の対向フィルムを確実に実現することができる。ちなみに、アクリルの透湿度は、例えば厚み40μmの場合で200g/m2・dayであり、ポリエチレンテレフタレート樹脂の透湿度は、例えば厚み80μmの場合で20g/m2・dayである。なお、透湿度の測定条件は、40℃90%RHである。
対向フィルムの厚さは、10μm以上40μm以下であることが望ましい。薄型の対向フィルムを用いることで、薄型の偏光板の実現に寄与することができる。
〔実施例〕
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
以下の実施例および比較例で使用する含窒素複素環化合物として、下記のものを用意した。
<位相差フィルムの作製>
[位相差フィルムA1の作製]
〈微粒子分散液1〉
シリカ微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製) 11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
[位相差フィルムA1の作製]
〈微粒子分散液1〉
シリカ微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製) 11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
〈微粒子添加液1〉
メチレンクロライドを入れた溶解タンクに十分攪拌しながら、微粒子分散液1をゆっくりと添加した。更に、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFで濾過し、微粒子添加液1を調製した。
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
メチレンクロライドを入れた溶解タンクに十分攪拌しながら、微粒子分散液1をゆっくりと添加した。更に、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFで濾過し、微粒子添加液1を調製した。
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
〈ドープの調製〉
下記組成のドープを調製した。まず、加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。次に、溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースアセテートを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解した。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、ドープを調製した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
セルロースアセテートプロピオネート(アセチル基置換度:1.5、プロピオニル基置換度:0.9、総アシル基置換度:2.4、数平均分子量(Mn)6.4万)
100質量部
紫外線吸収剤(含窒素複素環化合物R4) 2質量部
糖エステル化合物S 10質量部
リタデーション上昇剤(含窒素複素環化合物R1) 2.4質量部
下記組成のドープを調製した。まず、加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。次に、溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースアセテートを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解した。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、ドープを調製した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
セルロースアセテートプロピオネート(アセチル基置換度:1.5、プロピオニル基置換度:0.9、総アシル基置換度:2.4、数平均分子量(Mn)6.4万)
100質量部
紫外線吸収剤(含窒素複素環化合物R4) 2質量部
糖エステル化合物S 10質量部
リタデーション上昇剤(含窒素複素環化合物R1) 2.4質量部
なお、上記の糖エステル化合物Sとしては、BzSc(ベンゾイルサッカロース:糖残基がB−2で、置換基が化12に記載のa1〜a4の混合物、平均エステル置換度=5.5)を用いた。
次いで、無端ベルト流延装置を用い、調製したドープを、温度33℃、1500mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は30℃に制御した。
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したフィルム中の残留溶媒量が75質量%になるまで溶媒を蒸発させ、次いで剥離張力130N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。
剥離したセルロースエステルフィルムを、160℃の熱をかけながらテンターを用いて幅手方向に30%延伸した。延伸開始時の残留溶媒量は15質量%であった。次いで、乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させた。乾燥温度は130℃で、搬送張力は100N/mとした。乾燥後、1.5m幅にフィルムをスリットし、フィルム両端に幅10mm、高さ10μmのナーリング加工を施し、ロール状に巻き取り、乾燥膜厚35μmのセルロースエステルフィルムである位相差フィルムA1を得た。巻長は5200mであった。作製した位相差フィルムA1の面内リタデーションRoを、前述した自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて測定したところ、測定波長590nmにおいて、Ro=50nmであった。
[位相差フィルムA2〜A5の作製]
紫外線吸収剤(UV吸収剤)およびリタデーション上昇剤(R上昇剤)の種類を表1のように変更した以外は、上記した位相差フィルムA1の作製と同様にして、位相差フィルムA2〜A5を作製した。
紫外線吸収剤(UV吸収剤)およびリタデーション上昇剤(R上昇剤)の種類を表1のように変更した以外は、上記した位相差フィルムA1の作製と同様にして、位相差フィルムA2〜A5を作製した。
[位相差フィルムB1〜B5の作製]
UV吸収剤を含有させなかった以外は、上記した位相差フィルムA1の作製と同様にして、位相差フィルムB1〜B5を作製した。
UV吸収剤を含有させなかった以外は、上記した位相差フィルムA1の作製と同様にして、位相差フィルムB1〜B5を作製した。
[UV透過率の測定]
作製した位相差フィルムA1〜A5の紫外線(UV)透過率を以下の手法によって求めた。すなわち、分光光度計(株式会社島津製作所UV−3100PC型)により、スキャン速度:低速、サンプリングピッチ:2nmの条件で、波長300〜700nm領域で連続的に光線透過率を測定し、波長380nmでの光線透過率をUV透過率として検出した。その結果、位相差フィルムA1〜A5のいずれも、UV透過率は10%以下であった。
作製した位相差フィルムA1〜A5の紫外線(UV)透過率を以下の手法によって求めた。すなわち、分光光度計(株式会社島津製作所UV−3100PC型)により、スキャン速度:低速、サンプリングピッチ:2nmの条件で、波長300〜700nm領域で連続的に光線透過率を測定し、波長380nmでの光線透過率をUV透過率として検出した。その結果、位相差フィルムA1〜A5のいずれも、UV透過率は10%以下であった。
[波長分散の測定]
UV吸収剤を含有しない位相差フィルムB1〜B5の測定波長450nmおよび650nmでの面内リタデーションRo1(450)およびRo1(650)を、自動複屈折率計アクソスキャンを用いて求め、位相差フィルムB1〜B5のそれぞれについて波長分散DSP1を求めた。なお、波長分散DSP1は、以下の式で表される。
DSP1=Ro1(450)/Ro1(650)
UV吸収剤を含有しない位相差フィルムB1〜B5の測定波長450nmおよび650nmでの面内リタデーションRo1(450)およびRo1(650)を、自動複屈折率計アクソスキャンを用いて求め、位相差フィルムB1〜B5のそれぞれについて波長分散DSP1を求めた。なお、波長分散DSP1は、以下の式で表される。
DSP1=Ro1(450)/Ro1(650)
次に、UV吸収剤を含有する位相差フィルムA1〜A5の測定波長450nmおよび650nmでの面内リタデーションRo2(450)およびRo2(650)を、自動複屈折率計アクソスキャンを用いて求め、位相差フィルムA1〜A5のそれぞれについて波長分散DSP2を求めた。なお、波長分散DSP2は、以下の式で表される。
DSP2=Ro2(450)/Ro2(650)
DSP2=Ro2(450)/Ro2(650)
そして、UV吸収剤を含有する前後における波長分散の差ΔDSP(波長分散の変化)を、以下の式によって求めた。
ΔDSP=|DSP2−DSP1|
ΔDSP=|DSP2−DSP1|
得られた波長分散の差ΔDSPから、波長分散の変化を以下の基準に基づいて評価した。
《評価基準》
○:ΔDSPが0.01未満である。
△:ΔDSPが0.01以上0.02未満である。
×:ΔDSPが0.02以上である。
《評価基準》
○:ΔDSPが0.01未満である。
△:ΔDSPが0.01以上0.02未満である。
×:ΔDSPが0.02以上である。
[溶解度の測定]
UV吸収剤として用いた含窒素複素環化合物を、所定の温度(例えば40℃)のメチレンクロライド100gに溶解させて飽和溶液を調製した。その後、当該飽和溶液を絶乾させ、残った溶質(含窒素複素環化合物)の質量A(g)を測定し、以下の式に基づいて、溶解度B(%)を求めた。また、R上昇剤の溶解度についても同様の方法で測定した。
B(%)={A(g)/100(g)}×100
UV吸収剤として用いた含窒素複素環化合物を、所定の温度(例えば40℃)のメチレンクロライド100gに溶解させて飽和溶液を調製した。その後、当該飽和溶液を絶乾させ、残った溶質(含窒素複素環化合物)の質量A(g)を測定し、以下の式に基づいて、溶解度B(%)を求めた。また、R上昇剤の溶解度についても同様の方法で測定した。
B(%)={A(g)/100(g)}×100
[ヘイズの測定]
日本電色工業製NDH4000を使用し、位相差フィルムA1〜A5のヘイズを耐久試験の前後で測定した。耐久試験は、80℃90%RHの条件で位相差フィルムA1〜A5を500時間放置することで行った。そして、以下の評価基準に基づいてヘイズを評価した。
《評価基準》
○:耐久試験前後におけるヘイズの変化が、0.5未満である。
△:耐久試験前後におけるヘイズの変化が、0.5以上1.0未満である。
×:耐久試験前後におけるヘイズの変化が、1.0以上である。
日本電色工業製NDH4000を使用し、位相差フィルムA1〜A5のヘイズを耐久試験の前後で測定した。耐久試験は、80℃90%RHの条件で位相差フィルムA1〜A5を500時間放置することで行った。そして、以下の評価基準に基づいてヘイズを評価した。
《評価基準》
○:耐久試験前後におけるヘイズの変化が、0.5未満である。
△:耐久試験前後におけるヘイズの変化が、0.5以上1.0未満である。
×:耐久試験前後におけるヘイズの変化が、1.0以上である。
[対向フィルムの作製]
(ポリエステル樹脂Aの調製)
エステル化反応容器を昇温して、200℃で、テレフタル酸を86.4質量部及びエチレングリコールを64.6質量部投入し、加熱撹拌しながら、触媒として三酸化アンチモンを0.017質量部、酢酸マグネシウム4水和物を0.064質量部、トリエチルアミン0.16質量部を投入した。ゲージ圧が0.34MPa、温度が240℃の条件下で加圧エステル化反応を行った。
(ポリエステル樹脂Aの調製)
エステル化反応容器を昇温して、200℃で、テレフタル酸を86.4質量部及びエチレングリコールを64.6質量部投入し、加熱撹拌しながら、触媒として三酸化アンチモンを0.017質量部、酢酸マグネシウム4水和物を0.064質量部、トリエチルアミン0.16質量部を投入した。ゲージ圧が0.34MPa、温度が240℃の条件下で加圧エステル化反応を行った。
次いで、エステル化反応容器を常圧に戻して、リン酸を0.014質量部添加した。更に、15分で260℃まで昇温し、リン酸トリメチルを0.012質量部添加した。次いで15分後に、高圧分散機で分散処理を行い、更に15分後、得られたエステル化反応生成物を重縮合反応缶に移送して、280℃で減圧下重縮合反応を行った。
重縮合反応終了後、日本精線社製のナスロンフィルターNF−05Sで濾過処理を行い、ノズルからストランド状に押出し、予め濾過処理(孔径:1μm以下)を行った後、冷却水を用いて冷却、固化させて、樹脂をペレット状にカットした。得られたポリエステル樹脂A(ポリエチレンテレフタレート樹脂A)の固有粘度は0.62cm3/gであり、不活性粒子及び内部析出粒子は実質上含有していなかった。
(接着性改質層形成用塗布液の調製)
常法によりエステル交換反応及び重縮合反応を行い、ジカルボン酸成分として(ジカルボン酸成分全体に対して)テレフタル酸を46モル%、イソフタル酸を46モル%及び5−スルホナトイソフタル酸ナトリウム8モル%を用い、グリコール成分として(グリコール成分全体に対して)エチレングリコールを50モル%及びネオペンチルグリコールを50モル%の組成の水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂を調製した。
常法によりエステル交換反応及び重縮合反応を行い、ジカルボン酸成分として(ジカルボン酸成分全体に対して)テレフタル酸を46モル%、イソフタル酸を46モル%及び5−スルホナトイソフタル酸ナトリウム8モル%を用い、グリコール成分として(グリコール成分全体に対して)エチレングリコールを50モル%及びネオペンチルグリコールを50モル%の組成の水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂を調製した。
次いで、水51.4質量部、イソプロピルアルコール38質量部、n−ブチルセルソルブ5質量部、ノニオン系界面活性剤0.06質量部を混合した後、加熱撹拌し、77℃に到達した後、上記水分散性スルホン酸金属塩基含有共重合ポリエステル樹脂を5質量部加えて、樹脂の固まりが無くなるまで加熱撹拌し続けた後、樹脂水分散液を常温まで冷却して、固形分濃度が5.0質量%の均一な水分散性共重合ポリエステル樹脂液を得た。
更に、凝集体シリカ粒子(富士シリシア(株)社製、サイリシア310)3質量部を水50質量部に分散させた。上記水分散性共重合ポリエステル樹脂液99.5質量部にサイリシア310の水分散液0.54質量部を加えて、撹拌しながら水20質量部を加えて、接着性改質層形成用塗布液を調製した。
(ポリエステルフィルムの作製)
上記調製したポリエステル樹脂Aを常法により乾燥して押出機に供給し、285℃で溶融し、このポリマーをステンレス焼結体の濾材(公称濾過精度10μm粒子95%カット)で濾過して、口金よりシート状にして押し出した後、静電印加キャスト法を用いて表面温度30℃のキャスティングドラムに巻きつけて冷却固化して、未延伸のポリエステルフィルム(PETフィルム)を作製した。
上記調製したポリエステル樹脂Aを常法により乾燥して押出機に供給し、285℃で溶融し、このポリマーをステンレス焼結体の濾材(公称濾過精度10μm粒子95%カット)で濾過して、口金よりシート状にして押し出した後、静電印加キャスト法を用いて表面温度30℃のキャスティングドラムに巻きつけて冷却固化して、未延伸のポリエステルフィルム(PETフィルム)を作製した。
次いで、リバースロール法によりこの未延伸のPETフィルムの両面に乾燥後の塗布量が0.08g/m2になるように、上記調製した接着性改質層形成用塗布液を塗布した後、80℃で20秒間乾燥した。
この接着性改良層を形成した未延伸フィルムをテンター延伸機に導き、フィルムの端部をクリップで把持しながら、温度125℃の加熱ゾーンで、幅方向に4倍に延伸した。
次に、幅方向に延伸された幅を維持した保ったまま、温度225℃、30秒間で処理し、さらに幅方向に3%の緩和処理をして、フィルム厚さが60μmの一軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムである対向フィルムを作製した。
[偏光板1の作製]
上記で作製した位相差フィルムA1および対向フィルムを用い、下記の記載の方法に従って、偏光板1を作製した。
上記で作製した位相差フィルムA1および対向フィルムを用い、下記の記載の方法に従って、偏光板1を作製した。
(偏光子の作製)
厚さ60μmの長尺ポリビニルアルコールフィルムを、ガイドロールを介して連続搬送しながら、ヨウ素とヨウ化カリウム配合の染色浴(30℃)に浸漬して染色処理と2.5倍の延伸処理を施した。次いで、ホウ酸とヨウ化カリウムを添加した酸性浴(60℃)中で、トータルとして5.0倍となる延伸処理と架橋処理を施し、得られた厚さ12μmのヨウ素−PVA系フィルムを、乾燥機中で50℃、30分間乾燥させ、水分率4.9%の偏光子を得た。
厚さ60μmの長尺ポリビニルアルコールフィルムを、ガイドロールを介して連続搬送しながら、ヨウ素とヨウ化カリウム配合の染色浴(30℃)に浸漬して染色処理と2.5倍の延伸処理を施した。次いで、ホウ酸とヨウ化カリウムを添加した酸性浴(60℃)中で、トータルとして5.0倍となる延伸処理と架橋処理を施し、得られた厚さ12μmのヨウ素−PVA系フィルムを、乾燥機中で50℃、30分間乾燥させ、水分率4.9%の偏光子を得た。
(水系接着剤Aの調製)
下記に記載の各成分を混合し、水系接着剤Aを調製した。
純水 100質量部
カルボキシ基変性ポリビニルアルコール(クラレポバールKL318、株式会社クラレ製) 3.0質量部
水溶性ポリアミドエポキシ樹脂(固形分濃度30%の水溶液、スミレーズレジン650住化ケムテックス社製) 1.5質量部
下記に記載の各成分を混合し、水系接着剤Aを調製した。
純水 100質量部
カルボキシ基変性ポリビニルアルコール(クラレポバールKL318、株式会社クラレ製) 3.0質量部
水溶性ポリアミドエポキシ樹脂(固形分濃度30%の水溶液、スミレーズレジン650住化ケムテックス社製) 1.5質量部
(位相差フィルムの前処理)
位相差フィルムA1を、ケン化処理液(60℃の水酸化ナトリウム水溶液、濃度10質量%)に30秒間浸漬させた。次いで、水浴に5秒間の浸漬を2回行い、その後、水のシャワーで5秒間の洗浄を行った後、乾燥させた。乾燥条件は70℃、2分間とした。
位相差フィルムA1を、ケン化処理液(60℃の水酸化ナトリウム水溶液、濃度10質量%)に30秒間浸漬させた。次いで、水浴に5秒間の浸漬を2回行い、その後、水のシャワーで5秒間の洗浄を行った後、乾燥させた。乾燥条件は70℃、2分間とした。
次いで、30℃の水中に10秒間浸漬して膨潤処理を行い、その後、40℃で、53秒間の乾燥を施してから、以下の貼合を行った。
(貼合処理)
位相差フィルムA1及び対向フィルムの各貼合面側にコロナ処理を施した後、上記水系接着剤Aをそれぞれ塗工し、偏光子の両面にそれぞれ貼合した。その後、直ちに80℃に設定した熱風循環式乾燥機で5分間乾燥して偏光板1を作製した。
位相差フィルムA1及び対向フィルムの各貼合面側にコロナ処理を施した後、上記水系接着剤Aをそれぞれ塗工し、偏光子の両面にそれぞれ貼合した。その後、直ちに80℃に設定した熱風循環式乾燥機で5分間乾燥して偏光板1を作製した。
[偏光板2〜5の作製]
位相差フィルムA1を位相差フィルムA2〜A5に置き換えた以外は、上記と同様にして、偏光板2〜5を作製した。
位相差フィルムA1を位相差フィルムA2〜A5に置き換えた以外は、上記と同様にして、偏光板2〜5を作製した。
[偏光板11〜15の作製]
位相差フィルムA1〜A5を、位相差フィルムB1〜B5に置き換えた以外は、上記と同様にして、偏光板11〜15を作製した。
位相差フィルムA1〜A5を、位相差フィルムB1〜B5に置き換えた以外は、上記と同様にして、偏光板11〜15を作製した。
[液晶表示装置の作製]
市販のVA型液晶表示装置(SONY製40型ディスプレイKLV−40J3000)を用い、液晶セルの両面に貼合されていた偏光板を剥離し、作製した偏光板1・1を、それぞれ液晶セルの外側に位置するようにして貼合して、液晶表示装置101を作製した。このとき、各偏光板1・1において、位相差フィルムが液晶セル側となるように貼合した。
市販のVA型液晶表示装置(SONY製40型ディスプレイKLV−40J3000)を用い、液晶セルの両面に貼合されていた偏光板を剥離し、作製した偏光板1・1を、それぞれ液晶セルの外側に位置するようにして貼合して、液晶表示装置101を作製した。このとき、各偏光板1・1において、位相差フィルムが液晶セル側となるように貼合した。
2枚の偏光板1・1を、偏光板2・2、偏光板3・3、偏光板4・4、偏光板5・5に変更した以外は、上記と同様にして、液晶表示装置102〜105を作製した。
また、2枚の偏光板1・1〜偏光板5・5を、偏光板11・11〜偏光板15・15に変更した以外は、上記と同様にして、液晶表示装置111〜115を作製した。
[カラーシフトの評価]
作製した液晶表示装置101・111を白表示させ、表示面を斜めから見た際に色味の変化を確認した。そして、以下の基準に基づいて、カラーシフトを評価した。
《評価基準》
○:UV吸収剤を含有する位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置と、UV吸収剤を含有しない位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置とで、見え方(色味)が同等である。
×:UV吸収剤を含有する位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置と、UV吸収剤を含有しない位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置とで、見え方(色味)が異なる。
作製した液晶表示装置101・111を白表示させ、表示面を斜めから見た際に色味の変化を確認した。そして、以下の基準に基づいて、カラーシフトを評価した。
《評価基準》
○:UV吸収剤を含有する位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置と、UV吸収剤を含有しない位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置とで、見え方(色味)が同等である。
×:UV吸収剤を含有する位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置と、UV吸収剤を含有しない位相差フィルムを持つ偏光板を液晶セルに貼合した液晶表示装置とで、見え方(色味)が異なる。
表1は、位相差フィルムA1〜A5の特性と評価の結果とをまとめて示したものである。
表1より、位相差フィルムにおいて、添加剤として、メチレンクロライドに対する溶解性の低い第1含窒素複素環化合物(R上昇剤)と、メチレンクロライドに対する溶解性の高い第2含窒素複素環化合物(UV吸収剤)とを用いることで、耐久試験前後でのヘイズの変化が抑えられ、ΔDSPも0.01以下と良好で、カラーシフトが抑えられていることがわかる(位相差フィルムA1〜A3参照)。特に、R上昇剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が2%以下の第1含窒素複素環化合物R1を用い、UV吸収剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上の第2含窒素複素環化合物R4またはR5を用いることで(両者の溶解度の差として10%以上を確保することで)、上記の効果が得られている。これは、R上昇剤とUV吸収剤との両者の溶解度の差が大きいことで、溶液流延製膜において支持体上でのウェブの乾燥の際に、R上昇剤およびUV吸収剤が膜厚方向に分離するように偏在し、これによってR上昇剤およびUV吸収剤の個々の機能が干渉することなく発揮されるためと考えられる。つまり、リタデーションRoを上昇させる機能が専らR上昇剤によって発揮されるため、UV吸収剤の含有によるリタデーションRoの上昇の影響が低減され、その結果、UV吸収剤の添加に起因して起こる波長分散の変化(ΔDSP)が0.01以下に抑えられているものと考えられる。
本発明は、位相差フィルムに利用可能である。
1 液晶表示装置
4 液晶セル
5 偏光板
11 偏光子
12 光学フィルム(対向フィルム)
13 光学フィルム(位相差フィルム)
4 液晶セル
5 偏光板
11 偏光子
12 光学フィルム(対向フィルム)
13 光学フィルム(位相差フィルム)
Claims (7)
- 面内方向のリタデーションRoが20nm以上であるセルロースエステル系の位相差フィルムであって、
添加剤として、メチレンクロライドに対する溶解度が2%未満である第1含窒素複素環化合物と、メチレンクロライドに対する溶解度が15%以上である第2含窒素複素環化合物と、を含んでいることを特徴とする位相差フィルム。 - 前記第1含窒素複素環化合物は、前記リタデーションRoを上昇させるリタデーション上昇剤であり、
前記第2含窒素複素環化合物は、紫外線吸収剤であることを特徴とする請求項1に記載の位相差フィルム。 - 前記紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物またはトリアジン系化合物であることを特徴とする請求項2に記載の位相差フィルム。
- 前記リタデーション上昇剤は、ピラゾール系化合物であることを特徴とする請求項2または3に記載の位相差フィルム。
- 請求項1から4のいずれかに記載の位相差フィルムと、
偏光子と、
前記位相差フィルムとの間で前記偏光子を挟み込む対向フィルムとを有していることを特徴とする偏光板。 - 前記対向フィルムの透湿度が、200g/m2・day以下であることを特徴とする請求項5に記載の偏光板。
- 請求項5または6に記載の偏光板と、液晶セルとを有し、
前記偏光板が前記液晶セルに対して視認側に位置し、
前記偏光板の前記位相差フィルムが、前記偏光板の前記偏光子に対して前記液晶セル側に位置していることを特徴とする液晶表示装置。
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