JP2018072503A - 光学フィルム、偏光板及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] シクロオレフィン系樹脂と、ポリスチレン誘導体と、炭化水素環状化合物とを含む光学フィルムであって、
前記ポリスチレン誘導体と前記炭化水素環状化合物は、それぞれ酸性または塩基性の官能基を有し、
前記ポリスチレン誘導体が塩基性の官能基を有する場合、前記炭化水素環状化合物は酸性の官能基を有し、
前記ポリスチレン誘導体が酸性の官能基を有する場合、前記炭化水素環状化合物は塩基性の官能基を有する、光学フィルム。
[2] 前記ポリスチレン誘導体が酸性の官能基を有し、前記炭化水素環状化合物が塩基性の官能基を有する、[1]に記載の光学フィルム。
[3] 前記ポリスチレン誘導体の有する酸性の官能基が、−SO3H基、−COOH基、もしくは−SH基であり、
かつ前記酸性の官能基は、前記ポリスチレン誘導体のベンゼン環に結合している、[2]に記載の光学フィルム。
[4] 前記ポリスチレン誘導体の重量平均分子量が2000〜300000である、[1]〜[3]のいずれかに記載の光学フィルム。
[5] 前記炭化水素環状化合物の有する塩基性の官能基が、アミノ基もしくは含窒素芳香族環基である、[2]に記載の光学フィルム。
[6] 前記炭化水素環状化合物の重量平均分子量が150〜2000である、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[7] 偏光子と、[1]〜[6]のいずれかに記載の光学フィルムとを含む、偏光板。
[8] [1]〜[6]のいずれかに記載の光学フィルムを含む、画像表示装置。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
本発明の光学フィルムは、シクロオレフィン系樹脂と、ポリスチレン誘導体と、炭化水素環状化合物とを含む。
本発明の光学フィルムに含まれるシクロオレフィン系樹脂は、シクロオレフィン単量体の重合体、又はシクロオレフィン単量体とそれ以外の共重合性単量体との共重合体である。
(1)シクロオレフィン単量体の開環重合体
(2)シクロオレフィン単量体とそれと開環共重合可能な共重合性単量体との開環共重合体
(3)上記(1)又は(2)の開環(共)重合体の水素添加物
(4)上記(1)又は(2)の開環(共)重合体をフリーデルクラフツ反応により環化した後、水素添加した(共)重合体
(5)シクロオレフィン単量体と不飽和二重結合含有化合物との付加共重合体
(6)シクロオレフィン単量体のビニル系環状炭化水素単量体との付加共重合体及びその水素添加物
(7)シクロオレフィン単量体と(メタ)アクリレートとの付加共重合体
ポリスチレン誘導体は、酸性または塩基性の官能基を有する。
本発明の光学フィルムに含まれる炭化水素環状化合物は、併用するポリスチレン誘導体の有する官能基と酸塩基対となる官能基、即ち、ポリスチレン誘導体が塩基性の官能基を有する場合、酸性の官能基を有し、ポリスチレン誘導体が酸性の官能基を有する場合、塩基性の官能基を有する。
本発明の光学フィルムは、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加剤をさらに含んでいてもよい。他の添加剤の例には、紫外線吸収剤、酸化防止剤、可塑剤、熱安定剤、マット剤、界面活性剤、フッ素系界面活性剤及び剥離助剤等が含まれる。
(位相差値)
光学フィルムは、その用途に応じて種々の位相差値をとり得る。例えば、光学フィルムがλ/4フィルムとして用いられる場合、測定波長590nm、23℃55%RHの環境下で測定される面内方向の位相差Roは、30nm≦Ro≦300nmを満たすことが好ましく、50nm≦Ro≦250nmを満たすことがより好ましく、70nm≦Ro≦200nmを満たすことがさらに好ましい。厚み方向の位相差Rthは、−200nm≦Rth≦200nmを満たすことが好ましく、−150nm≦Rth≦150nmを満たすことがより好ましく、−120nm≦Rth≦120nmを満たすことがさらに好ましい。
式(2a):Ro=(nx−ny)×d
式(2b):Rth=((nx+ny)/2−nz)×d
(式中、
nxは、光学フィルムの面内遅相軸方向の屈折率を表し、
nyは、光学フィルムの面内遅相軸に直交する方向の屈折率を表し、
nzは、光学フィルムの厚み方向の屈折率を表し、
dは、光学フィルムの厚み(nm)を表す。)
1)光学フィルムを23℃55%RHの環境下で24時間調湿する。この光学フィルムの平均屈折率をアッベ屈折計で測定し、厚みdを市販のマイクロメーターを用いて測定する。
2)調湿後の光学フィルムの、測定波長590nmにおけるリターデーションRo及びRthを、それぞれ自動複屈折率計アクソスキャン(AxoScan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて、23℃55%RHの環境下で測定する。具体的な測定手順や測定条件は、後述の実施例と同様である。
光学フィルムの厚みは、RoとRthが前述の範囲を満たし、且つ薄膜化する観点から、例えば10〜200μmであることが好ましく、10〜100μmであることがより好ましく、10〜60μmであることがさらに好ましい。特に、本発明の光学フィルムは、薄膜化しても良好な硬度と耐湿性を有しうる。
本発明の光学フィルムは、任意の方法で製造されてよく、例えば溶液流延製膜法で製造され得る。即ち、光学フィルムは、1)前述のシクロオレフィン系樹脂と、ポリスチレン誘導体と、炭化水素環状化合物とを含むドープを得る工程と、2)得られたドープを金属支持体上に流延し、乾燥及び剥離して、膜状物を得る工程と、3)得られた膜状物を延伸する工程とを経て製造され得る。
ドープに用いられる溶媒は、前述のシクロオレフィン系樹脂、ポリスチレン誘導体、炭化水素環状化合物やその他の成分を溶解させ得る有機溶媒(良溶媒)を含むことが好ましい。そのような良溶媒の例には、塩化メチレン(メチレンクロライド)等の塩素系有機溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、テトラヒドロフラン等の非塩素系有機溶媒が含まれる。中でも、塩化メチレン(メチレンクロライド)が好ましい。
得られたドープを、金属支持体上に流延する。ドープの流延は、流延ダイから吐出させて行うことができる。
ドープの残留溶媒量(質量%)=(ドープの加熱処理前質量-ドープの加熱処理後質量)/ドープの加熱処理後質量×100
尚、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、120℃60分の加熱処理をいう。
得られた膜状物を、乾燥させながら延伸する。延伸は、少なくとも一方向に行うことができる。延伸方向は、膜状物の長手方向(MD方向)、膜状物の長手方向と直交する幅手方向(TD方向)、及び膜状物の長手方向に対して斜め方向のいずれであってもよい。
本発明の偏光板は、偏光子と、その少なくとも一方の面に設けられた保護フィルムとを含み、少なくとも一方の保護フィルムを本発明の光学フィルムとしうる。
偏光子は、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムである。ポリビニルアルコール系偏光フィルムには、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと、二色性染料を染色させたものとがある。
保護フィルムの少なくとも一方は、本発明の光学フィルムとしうる。保護フィルムは、例えば位相差フィルムとして機能してもよい。
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルムを含む。本発明の画像表示装置の例には、有機EL表示装置や液晶表示装置が含まれる。
図1は、有機EL表示装置の構成の一例を示す模式図である。図1に示されるように、有機EL表示装置10は、光反射電極12と、発光層14と、透明電極層16と、透明基板18と、円偏光板20とをこの順に有する。
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、それを挟持する一対の偏光板とを含む。
(PS1の合成)
スチレンを100質量部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(重合開始剤)を0.5質量部、およびトルエン(溶媒)を250質量部を仕込んだ。次いで、70℃に加熱した無水マレイン酸15質量部を加え、110℃で重合させて、重合体PS1を得た。
得られた重合体PS1の共重合比率は、スチレン/マレイン酸無水物=6/1、(官能基構造単位の含有率15モル%)であった。また、重合体PS1の重量平均分子量MwをGPCで測定した結果、100000であった。
スチレンを 100質量部、スチレンスルホン酸を10質量部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(重合開始剤)を0.5質量部、トルエン(溶媒)を250質量部仕込み、70℃の温度で重合させて重合体PS2を得た。
得られた重合体PS2の共重合比率は、スチレン/−SO3H基(酸性基)置換スチレン=8/1(官能基構造単位の含有率11モル%)であった。また、重合体PS2の重量平均分子量MwをGPCで測定した結果、100000であった。
スチレンスルホン酸を、表1に示される官能基で置換されたスチレンにそれぞれ変更した以外は、重合体PS2と同様にして重合体PS3〜PS6を得た。
得られる重合体の重量平均分子量Mwが表1に示される値となるように合成条件を調整した以外は重合体PS2と同様にして重合体PS7〜PS10を得た。
(HC1)
アミノシクロヘキサン(Sigma−Aldrich社製、重量平均分子量:99)
−SO3H基(酸性基)を有するノルボルネン系単量体(下記構造式(III))を100質量部と、ベンジリデン{1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン}ジクロロ(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム5質量部、トルエンを250質量部とを加え、105℃で7時間加熱攪拌して開環重合反応させて、重合体溶液を得た。
得られた反応溶液を冷却した後、水素ガスを放圧し、この反応溶液を大量のメタノール中に注いで凝固物を分離回収した。回収した凝固物を乾燥させて、ノルボルネン系単量体の4量体(炭化水素環状化合物HC2)を得た。
−NH2基(塩基性基)を有するノルボルネン系単量体(下記構造式(IV))
−SO3H基(酸性基)を有するノルボルネン系単量体(上記構造式(III))を、表2に示される官能基を有するノルボルネン系単量体に変更し、且つ表2に示される重合度となるように合成条件を変更した以外は炭化水素環状化合物HC2と同様にして炭化水素環状化合物HC3〜HC7を得た。
<光学フィルム1−1の作製>
(ドープの調製)
下記成分を密閉容器に投入し、加熱し、撹拌しながら、完全に溶解し、安積濾紙(株)製の安積濾紙No.24を使用して濾過し、ドープを調製した。
シクロオレフィン系樹脂(I):80質量部
ポリスチレン誘導体(PS1):20質量部
炭化水素環状化合物(HC1):10質量部
ジクロロメタン:380質量部
エタノール:20質量部
得られたドープを40℃に保ち、40℃に保温された無端の金属支持体であるステンレスベルト上に均一に流延した。流延したドープを、残留溶媒量が80質量%となるまで乾燥させた後、ステンレスベルト上から剥離して膜状物を得た。得られた膜状物を、残留溶剤量が5質量%となるまで40℃で乾燥させた後、幅方向に延伸倍率1.5倍(50%)で延伸した。得られた膜状物を、多数のロールで搬送させながら120℃でさらに乾燥させて、厚み40μm、幅1.3mの光学フィルム1−1を得た。
ポリスチレン誘導体と炭化水素環状化合物の種類を表3に示されるように変更し、更に光学フィルムの厚みを20μmに変更した以外は光学フィルム1−1と同様にして、光学フィルム1−2〜1−12を得た。
シクロオレフィン系樹脂をシクロオレフィン系樹脂(II)に変更し、ポリスチレン誘導体と炭化水素環状化合物の種類を表4に示されるように変更し、更に光学フィルムの厚みを20μmに変更した以外は光学フィルム1−1と同様にして、光学フィルム2−1〜2−8を得た。
シクロオレフィン系樹脂(I)、ポリスチレン誘導体としてPS2、炭化水素環状化合物としてHC4を用い、炭化水素環状化合物の割合を表5に示されるように変更した以外は光学フィルム1−1と同様にして、光学フィルム3−1〜3−6を得た。
得られた光学フィルムのヘイズを、JIS K−7136に準拠してヘイズメーター(濁度計)(型式:NDH 2000、日本電色(株)製)にて測定し、下記基準に基づき評価した。
○: ヘイズが0.3%以下
△: ヘイズが0.3%超1%未満
×: ヘイズが1%以上
得られた光学フィルムの鉛筆硬度を、JIS―K5400に従う鉛筆硬度試験によって測定し、下記基準に基づき硬度を評価した。
○: 鉛筆硬度がHまたはそれよりも硬い
△: 鉛筆硬度がF〜B
×: 鉛筆硬度が2Bまたはそれよりも柔らかい
得られた光学フィルムの40℃90%RHにおける透湿度を、JIS Z0208に記載の方法により測定した。そして、面積1m2当たり24時間で蒸発する水分量(g)(g/m2/日)を求め、下記基準に基づき耐湿性を評価した。
○: 透湿度が150g/m2/日以下
△: 透湿度が150g/m2/日超200g/m2/日未満
×: 透湿度が200g/m2/日以上
12 光反射電極
14 発光層
16 透明電極層
18 透明基板
20 円偏光板
20A λ/4フィルム
20B 偏光子(直線偏光膜)
100 液晶表示装置
30 液晶セル
50 第一の偏光板
51 第一の偏光子
53 保護フィルム(F1)
55 保護フィルム(F2)
70 第二の偏光板
71 第二の偏光子
73 保護フィルム(F3)
75 保護フィルム(F4)
90 バックライト
Claims (8)
- シクロオレフィン系樹脂と、ポリスチレン誘導体と、炭化水素環状化合物とを含む光学フィルムであって、
前記ポリスチレン誘導体と前記炭化水素環状化合物は、それぞれ酸性または塩基性の官能基を有し、
前記ポリスチレン誘導体が塩基性の官能基を有する場合、前記炭化水素環状化合物は酸性の官能基を有し、
前記ポリスチレン誘導体が酸性の官能基を有する場合、前記炭化水素環状化合物は塩基性の官能基を有する、光学フィルム。 - 前記ポリスチレン誘導体が酸性の官能基を有し、前記炭化水素環状化合物が塩基性の官能基を有する、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記ポリスチレン誘導体の有する酸性の官能基が、−SO3H基、−COOH基、もしくは−SH基であり、
かつ前記酸性の官能基は、前記ポリスチレン誘導体のベンゼン環に結合している、請求項2に記載の光学フィルム。 - 前記ポリスチレン誘導体の重量平均分子量が2000〜300000である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記炭化水素環状化合物の有する塩基性の官能基が、アミノ基もしくは含窒素芳香族環基である、請求項2に記載の光学フィルム。
- 前記炭化水素環状化合物の重量平均分子量が150〜2000である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 偏光子と、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルムとを含む、偏光板。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルムを含む、画像表示装置。
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