JP2023018653A - ワニス、光学フィルム、及び光学フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】UV光の照射による光学フィルムのYI値の上昇が抑制された光学フィルムを形成することが可能なワニス、及び、該ワニスから形成された光学フィルムを提供する。【解決手段】溶媒及びポリイミド系樹脂を少なくとも含むワニスであって、該ワニスにおけるジカルボン酸の含有量は10ppm以下である、ワニス。【選択図】なし
Description
本発明は、特定のジカルボン酸含有量を有する、ポリイミド系樹脂を含むワニス、該ワニスから形成される光学フィルム、並びに、該光学フィルムの製造方法に関する。
現在、液晶表示装置や有機EL表示装置等の画像表示装置は、テレビのみならず、携帯電話やスマートウォッチといった種々の用途で広く活用されている。こうした用途の拡大に伴い、フレキシブル特性を有する画像表示装置(フレキシブルディスプレイということがある)が求められている。画像表示装置は、液晶表示素子又は有機EL表示素子等の表示素子の他、偏光板や位相差板及び前面板等の構成部材から構成される。フレキシブルディスプレイを達成するためには、これら全ての構成部材が柔軟性を有する必要がある。
これまで前面板としてはガラスが用いられている。ガラスは、透明度が高く、ガラスの種類によっては高硬度を発現できる反面、非常に剛直であり、割れやすいため、フレキシブルディスプレイの前面板材料としての利用は難しい。そのため、ガラスに代わる材料の一つとして、ポリイミド系樹脂があり、該ポリイミド系樹脂を用いた光学フィルムが検討されている(例えば特許文献1)。ポリイミド系樹脂を用いた光学フィルムは、通常、該ポリイミド系樹脂を含むワニスを用いて製造され、該ワニスの長期保管性についても検討がなされている(例えば特許文献2)。
ポリイミド系樹脂を用いる光学フィルムは、例えば画像表示装置の前面板として長期間使用されるが、従来の光学フィルムは、経時的に黄変する場合があった。本発明者らによれば、このような経時的な黄変は、UV光の照射などの外的要因にさらされることによって、光学フィルムに含まれるポリイミド系樹脂、場合により含まれるブルーイング剤及び紫外線吸収剤などの添加剤が分解されることによって生じると考えられる。
従来、特許文献1及び特許文献2に示されるような光学フィルムが検討されてはいるが、上記のような経時的な光学フィルムの黄変をさらに抑制できる技術が望まれている。
従来、特許文献1及び特許文献2に示されるような光学フィルムが検討されてはいるが、上記のような経時的な光学フィルムの黄変をさらに抑制できる技術が望まれている。
したがって、本発明は、UV光の照射による黄色度(以下、YI値又は単にYIということがある)の上昇が抑制された、つまりUV光の照射後であってもYI値が比較的低い、光学フィルムを形成することが可能なワニス、及び、該ワニスから形成された光学フィルムを提供することを課題とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ポリイミド系樹脂を含むワニスに含まれるジカルボン酸の含有量を所定の値以下とすることによって、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の好適な態様を含む。
〔1〕溶媒及びポリイミド系樹脂を少なくとも含むワニスであって、該ワニスにおけるジカルボン酸の含有量は10ppm以下である、ワニス。
〔2〕溶媒の波長275nmにおける光線透過率は95%以上である、〔1〕に記載のワニス。
〔3〕溶媒はγ-ブチロラクトンである、〔1〕又は〔2〕に記載のワニス。
〔4〕ジカルボン酸は炭素数4~10の脂肪族ジカルボン酸である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のワニス。
〔5〕ジカルボン酸はマレイン酸及びコハク酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のワニス。
〔6〕少なくとも1種のブルーイング剤をさらに含む、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のワニス。
〔7〕ブルーイング剤の吸光ピークの半値幅は70nm以上200nm以下である、〔6〕に記載のワニス。
〔8〕ブルーイング剤はアントラキノン系ブルーイング剤である、〔6〕又は〔7〕に記載のワニス。
〔9〕溶媒の含有量は、ワニスの総量に基づいて75~99質量%である、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のワニス。
〔10〕ポリイミド系樹脂の含有量は、ワニスの総量に基づいて1~25質量%である、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のワニス。
〔11〕ポリイミド系樹脂はポリアミドイミド樹脂である〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のワニス。
〔12〕〔1〕~〔11〕のいずれかに記載のワニスから形成された、光学フィルム。
〔13〕(a)ジカルボン酸の含有量が10ppm以下である溶媒を準備する工程、
(b)工程(a)で準備した溶媒とポリイミド系樹脂とを混合し、ジカルボン酸の含有量が10ppm以下であるワニスを調製する工程、
(c)得られたワニスを支持体上に塗布し、塗膜を形成させる工程、及び、
(d)塗膜を乾燥させて、光学フィルムを得る工程
を少なくとも含む、光学フィルムの製造方法。
〔1〕溶媒及びポリイミド系樹脂を少なくとも含むワニスであって、該ワニスにおけるジカルボン酸の含有量は10ppm以下である、ワニス。
〔2〕溶媒の波長275nmにおける光線透過率は95%以上である、〔1〕に記載のワニス。
〔3〕溶媒はγ-ブチロラクトンである、〔1〕又は〔2〕に記載のワニス。
〔4〕ジカルボン酸は炭素数4~10の脂肪族ジカルボン酸である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のワニス。
〔5〕ジカルボン酸はマレイン酸及びコハク酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のワニス。
〔6〕少なくとも1種のブルーイング剤をさらに含む、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のワニス。
〔7〕ブルーイング剤の吸光ピークの半値幅は70nm以上200nm以下である、〔6〕に記載のワニス。
〔8〕ブルーイング剤はアントラキノン系ブルーイング剤である、〔6〕又は〔7〕に記載のワニス。
〔9〕溶媒の含有量は、ワニスの総量に基づいて75~99質量%である、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のワニス。
〔10〕ポリイミド系樹脂の含有量は、ワニスの総量に基づいて1~25質量%である、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のワニス。
〔11〕ポリイミド系樹脂はポリアミドイミド樹脂である〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のワニス。
〔12〕〔1〕~〔11〕のいずれかに記載のワニスから形成された、光学フィルム。
〔13〕(a)ジカルボン酸の含有量が10ppm以下である溶媒を準備する工程、
(b)工程(a)で準備した溶媒とポリイミド系樹脂とを混合し、ジカルボン酸の含有量が10ppm以下であるワニスを調製する工程、
(c)得られたワニスを支持体上に塗布し、塗膜を形成させる工程、及び、
(d)塗膜を乾燥させて、光学フィルムを得る工程
を少なくとも含む、光学フィルムの製造方法。
本発明によれば、UV光の照射による光学フィルムのYI値の上昇が抑制された光学フィルムを形成することが可能なワニス、及び該ワニスから形成された光学フィルムを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることができる。
本発明のワニスは、溶媒及びポリイミド系樹脂を少なくとも含むワニスであって、該ワニスにおけるジカルボン酸の含有量は10ppm以下である。ワニス中に含まれるジカルボン酸の含有量が10ppmを超える場合、該ワニスから製造した光学フィルム中にもジカルボン酸が含まれることとなり、その結果、光学フィルムが経時的に黄変しやすくなる。なお、本明細書においては、光学フィルムの経時的な黄変を、光学フィルムにUV光を照射する加速試験によって評価している。光学フィルムの経時的な黄変を抑制しやすい観点からは、ワニス中に含まれるジカルボン酸の含有量は、好ましくは9ppm以下、より好ましくは7ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下である。
なお、本明細書において、特に言及しない限り、ジカルボン酸の濃度により上記ジカルボン酸の含有量を表している。
ワニスにおけるジカルボン酸の含有量は1ppm以上であってもよい。特に溶媒中のジカルボン酸量を1ppm未満に精製するためには、精製に長時間を要するため、1ppm以上にすれば、合理的な製造時間で製造できる。
なお、本明細書において、特に言及しない限り、ジカルボン酸の濃度により上記ジカルボン酸の含有量を表している。
ワニスにおけるジカルボン酸の含有量は1ppm以上であってもよい。特に溶媒中のジカルボン酸量を1ppm未満に精製するためには、精製に長時間を要するため、1ppm以上にすれば、合理的な製造時間で製造できる。
ワニス中に含まれるジカルボン酸は、ポリイミド系樹脂、及び/又は、場合により含まれる紫外線吸収剤、ブルーイング剤等の添加剤と、経時的に反応すると考えられる。また、ワニス中に含まれるジカルボン酸は、ワニスから製造した光学フィルム中にも含まれ、光学フィルムに含まれるポリイミド系樹脂、及び/又は、場合により含まれる紫外線吸収剤、ブルーイング剤等の添加剤と、経時的に反応すると考えられる。また、光学フィルムがUVなどの外的要因にさらされることによって、上記のような反応が促進され、その結果、黄変も促進されると考えられる。ワニス中に含まれるジカルボン酸の量を所定の値以下とすることによって、このような経時的な反応を抑制し、黄変を防止できると考えられる。
ジカルボン酸のうち、ポリイミド系樹脂等との反応性が高いジカルボン酸の量を特定の値以下とし、光学フィルムの黄変の抑制効果をより高めやすい観点から、ジカルボン酸は、好ましくは脂肪族ジカルボン酸であり、より好ましくは炭素数4~10の脂肪族ジカルボン酸であり、さらに好ましくはマレイン酸及びコハク酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸である。
ワニスに含まれる溶媒としては、特に限定されないが、例えばN,N-ジメチルアセトアミド(以下、DMAcと記載することがある)、N,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMFと記載することがある)等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン(以下、GBLと記載することがある)、γ-バレロラクトン等のラクトン系溶媒;ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;及びそれらの組合せが挙げられる。これらの溶媒の中でも、アミド系溶媒又はラクトン系溶媒が好ましい。また、ワニスには水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、非環状エステル系溶媒、エーテル系溶媒などが含まれてもよい。
ワニス中にジカルボン酸が含まれる原因は明らかではないが、例えば、ワニス中に含まれる原料、例えば上記の溶媒の製造工程に起因して含まれる場合がある。特に、ワニスに含まれる溶媒に起因して、ジカルボン酸が含まれる場合がある。
例えば、ワニスの溶媒としてGBLが挙げられる。GBLは、無水マレイン酸を出発物質として製造することができる。無水マレイン酸を出発物質とするGBLとしては、三菱ケミカル(株)製のGBLが挙げられる。GBLは、無水マレイン酸を出発物質とする場合、無水マレイン酸を水素添加反応によって無水コハク酸へと変換し、さらに水素添加反応を行うことによって製造することができる。このような製造方法でGBLを製造する場合、製造工程に起因して、マレイン酸及び/又はコハク酸がGBL溶媒中に不純物として含まれることとなる。また、GBLは、1,4-ブタンジオールを出発物質として、環化及び脱水反応によって製造される場合があるが、この場合にも、製造工程に起因して、マレイン酸及び/又はコハク酸がGBL溶媒中に不純物として含まれる場合がある。したがって、ワニスに含まれる溶媒がGBLである場合、特に、無水マレイン酸や1,4-ブタンジオールを出発物質として製造したGBLである場合、光学フィルムの黄変を生じさせやすいマレイン酸及び/又はコハク酸が溶媒を介してワニスに含まれやすくなる。よって、ワニスが溶媒としてGBLを含む場合、特にワニスが溶媒として無水マレイン酸や1,4-ブタンジオールを、とりわけ無水マレイン酸を、出発物質として水素添加反応によって得たGBLを含む場合、ジカルボン酸の含有量を10ppm以下とすることによって、より顕著な効果を得やすい。
また、N-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPと記載することがある)をワニスの溶媒として用いる場合、NMPはGBLを原料として製造される場合があるため、同様にジカルボン酸を不純物として含む場合がある。
GBL以外の環状エステルをワニスの溶媒として用いる場合も、環状エステルがGBLと類似の反応経路で製造される場合があるため、ジカルボン酸を不純物として含む場合がある。
NMP以外のラクタム系溶媒も、前記環状エステル溶媒を原料として製造される場合があるため、同様にジカルボン酸を不純物として含む場合がある。
例えば、ワニスの溶媒としてGBLが挙げられる。GBLは、無水マレイン酸を出発物質として製造することができる。無水マレイン酸を出発物質とするGBLとしては、三菱ケミカル(株)製のGBLが挙げられる。GBLは、無水マレイン酸を出発物質とする場合、無水マレイン酸を水素添加反応によって無水コハク酸へと変換し、さらに水素添加反応を行うことによって製造することができる。このような製造方法でGBLを製造する場合、製造工程に起因して、マレイン酸及び/又はコハク酸がGBL溶媒中に不純物として含まれることとなる。また、GBLは、1,4-ブタンジオールを出発物質として、環化及び脱水反応によって製造される場合があるが、この場合にも、製造工程に起因して、マレイン酸及び/又はコハク酸がGBL溶媒中に不純物として含まれる場合がある。したがって、ワニスに含まれる溶媒がGBLである場合、特に、無水マレイン酸や1,4-ブタンジオールを出発物質として製造したGBLである場合、光学フィルムの黄変を生じさせやすいマレイン酸及び/又はコハク酸が溶媒を介してワニスに含まれやすくなる。よって、ワニスが溶媒としてGBLを含む場合、特にワニスが溶媒として無水マレイン酸や1,4-ブタンジオールを、とりわけ無水マレイン酸を、出発物質として水素添加反応によって得たGBLを含む場合、ジカルボン酸の含有量を10ppm以下とすることによって、より顕著な効果を得やすい。
また、N-メチル-2-ピロリドン(以下、NMPと記載することがある)をワニスの溶媒として用いる場合、NMPはGBLを原料として製造される場合があるため、同様にジカルボン酸を不純物として含む場合がある。
GBL以外の環状エステルをワニスの溶媒として用いる場合も、環状エステルがGBLと類似の反応経路で製造される場合があるため、ジカルボン酸を不純物として含む場合がある。
NMP以外のラクタム系溶媒も、前記環状エステル溶媒を原料として製造される場合があるため、同様にジカルボン酸を不純物として含む場合がある。
ワニスにおけるジカルボン酸の含有量を測定する方法は、特に限定されないが、ワニスに含まれ得るジカルボン酸の種類を特定し、該ジカルボン酸の量をイオンクロマトグラフ-質量分析等により定量して測定してよい。また、ワニスに含まれるポリイミド系樹脂、添加剤等の原料が純度の高い原料である場合には、ワニスに含まれる溶媒中のジカルボン酸の含有量を、ワニス全体における含有量に換算して、ワニスにおけるジカルボン酸の含有量としてもよい。
なお、溶媒以外の成分にもジカルボン酸が有意に含まれる場合は、ワニスを測定試料としてジカルボン酸量を測定してもよいし、必要に応じて樹脂等の含有成分を分離したうえで、各含有成分に含まれるジカルボン酸の総量を測定してもよい。
なお、溶媒以外の成分にもジカルボン酸が有意に含まれる場合は、ワニスを測定試料としてジカルボン酸量を測定してもよいし、必要に応じて樹脂等の含有成分を分離したうえで、各含有成分に含まれるジカルボン酸の総量を測定してもよい。
ワニスにおけるジカルボン酸の含有量を上記の上限以下とする方法としては、純度の高い原料を使用する方法が挙げられる。ワニスに含まれるポリイミド系樹脂の純度を高める方法としては、合成した樹脂の反応溶液をそのまま用いず、一旦、精製して用いることが挙げられる。前記精製方法としては、良溶媒に溶解した樹脂の溶液に対し、貧溶媒を滴下するか、貧溶媒中へ樹脂の溶液を滴下するかして、樹脂純分を析出させ、ろ過して取り出す方法がある。
ワニスに含まれる溶媒の純度を高める方法としては、蒸留や、化学的処理、吸着、抽出、再結晶などが挙げられる。蒸留は複数の蒸留塔を組み合わせて行い、ジカルボン酸が十分に除去されるまで複数回の精製を繰り返し行うことが好ましい。また、精製工程後に一部をサンプリングしてジカルボン酸の量を定量し、所定の量を超える場合には再度精製を行うことで、確実にジカルボン酸の量を少なくすることが可能になる。
本発明のワニスに含まれる溶媒は、波長275nmにおける光線透過率が好ましくは96%以上である。波長275nmに吸収を有する成分自体が、光学フィルムの黄変に寄与するものではないと考えられるが、波長275nmにおける光線透過率が96%以上であるような高い純度の溶媒を使用する場合には、得られるワニスにおけるジカルボン酸の含有量も上記の範囲内に調整しやすくなると考えられる。ここで、本発明のワニスが1種類の溶媒を含む場合、該溶媒の波長275nmにおける光線透過率が好ましくは96%以上であることが好ましい。また、本発明のワニスが2種類以上の溶媒を含む場合、該2種類以上の溶媒のそれぞれについて測定した波長275nmにおける光線透過率が好ましくは96%以上であってもよいし、該2種類以上の溶媒の混合溶媒について測定した波長275nmにおける光線透過率が好ましくは96%以上であってもよい。
本発明のワニスに含まれる溶媒におけるジカルボン酸の含有量は、ワニスにおけるジカルボン酸の含有量を上記の範囲にしやすい観点から、好ましくは10ppm以下、より好ましくは7ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下である。また、ワニスの製造効率の観点からは、ワニスに含まれる溶媒におけるジカルボン酸の含有量は1ppm以上であってもよい。ここで、本発明のワニスが1種類の溶媒を含む場合、該溶媒のジカルボン酸の含有量が上記の範囲内であることが好ましい。また、本発明のワニスが2種類以上の溶媒を含む場合、該2種類以上の溶媒の混合溶媒におけるジカルボンの量が上記の範囲内であることが好ましい。
ワニスに含まれる溶媒の波長275nmにおける光線透過率は、光学フィルムの経時的な黄変を抑制しやすい観点から、好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、さらに好ましくは98%以上である。
本発明のワニスにおける溶媒の含有量は、ワニスの総量に対して、好ましくは75~99質量%、より好ましくは78~95質量%、さらに好ましくは80~90質量%である。溶媒の含有量が上記の範囲内であると、ワニスをキャスト製膜するに最適な粘度になりやすいため、ハンドリング性が良好となると共に、得られる光学フィルムの視認性を高めやすい。
本発明のワニスにおけるポリイミド系樹脂の含有量は、ワニスの総量に基づいて、好ましくは1~25質量%、より好ましくは5~22質量%、さらに好ましくは10~20質量%である。ポリイミド系樹脂の含有量が上記の範囲内であると、得られる光学フィルムにおけるジカルボン酸の含有量を所定の範囲内としやすく、光学フィルムの経時的な黄変を抑制しやすい。また、ワニスをキャスト製膜するに最適な粘度になりやすいため、ハンドリング性が良好となると共に、得られる光学フィルムの視認性を高めやすい。
<ポリイミド系樹脂>
本発明のワニスに含まれるポリイミド系樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸樹脂である。本発明のワニスは、1種類のポリイミド系樹脂を含有していてもよいし、2種以上のポリイミド系樹脂を含有していてもよい。ポリイミド系樹脂は、製膜性の観点から、好ましくはポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂であり、より好ましくはポリアミドイミド樹脂である。
本発明のワニスに含まれるポリイミド系樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸樹脂である。本発明のワニスは、1種類のポリイミド系樹脂を含有していてもよいし、2種以上のポリイミド系樹脂を含有していてもよい。ポリイミド系樹脂は、製膜性の観点から、好ましくはポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂であり、より好ましくはポリアミドイミド樹脂である。
本発明のワニスに含まれるポリイミド系樹脂のポリスチレン換算重量平均分子量は、光学フィルムの経時的な黄変抑制、フィルムの耐屈曲性の観点からは、好ましくは200,000以上、より好ましくは250,000以上、さらに好ましくは300,000以上である。ポリイミド系樹脂のポリスチレン換算重量平均分子量は、ワニスの製造しやすさや、高分子材料を製造する際の成膜性の観点からは、好ましくは800,000以下、より好ましくは600,000以下、さらに好ましくは500,000以下、さらにより好ましくは450,000以下である。上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により測定される。測定条件としては、実施例に記載する条件を使用してよい。
本発明の一実施形態において、ポリイミド系樹脂は、式(1)で表される構成単位を有するポリイミド樹脂であるか、又は、式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位を有するポリアミドイミド樹脂であることが好ましい。ポリイミド系樹脂は、透明性や屈曲性の観点、及び、光学フィルムの経時的な黄変抑制の観点から、式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位を有するポリアミドイミド樹脂であることがより好ましい。以下において式(1)及び式(2)について説明するが、式(1)についての説明は、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の両方に関し、式(2)についての説明は、ポリアミドイミド樹脂に関する。
式(1)で表される構成単位は、テトラカルボン酸化合物とジアミン化合物とが反応して形成される構成単位であり、式(2)で表される構成単位は、ジカルボン酸化合物とジアミン化合物とが反応して形成される構成単位である。
ポリイミド系樹脂が、式(1)で表される構成単位を有するポリイミド樹脂であるか、又は、式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位を有するポリアミドイミド樹脂である本発明の一態様において、式(1)中のYは、互いに独立に、4価の有機基を表し、好ましくは炭素数4~40の4価の有機基を表す。前記有機基は、有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基であり、その場合、炭化水素基及びフッ素置換された炭化水素基の炭素数は好ましくは1~8である。本発明の一実施態様である上記ポリイミド系樹脂は、複数種のYを含み得、複数種のYは、互いに同一であっても、異なっていてもよい。Yとしては、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)又は式(29)で表される基;それらの式(20)~式(29)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基;並びに4価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
[式(20)~式(29)中、
*は結合手を表し、
W1は、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-Ar-、-SO2-、-CO-、-O-Ar-O-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-Ar-C(CH3)2-Ar-又は-Ar-SO2-Ar-を表す。Arは、水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数6~20のアリーレン基を表し、具体例としてはフェニレン基が挙げられる。]
*は結合手を表し、
W1は、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-Ar-、-SO2-、-CO-、-O-Ar-O-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-Ar-C(CH3)2-Ar-又は-Ar-SO2-Ar-を表す。Arは、水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい炭素数6~20のアリーレン基を表し、具体例としてはフェニレン基が挙げられる。]
式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)及び式(29)で表される基の中でも、該ポリイミド系樹脂を含んでなる光学フィルムの表面硬度及び柔軟性の観点から、式(26)、式(28)又は式(29)で表される基が好ましく、式(26)で表される基がより好ましい。また、W1は、該ポリイミド系樹脂を含んでなる光学フィルムの表面硬度及び柔軟性の観点から、互いに独立に、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-又は-C(CF3)2-であることが好ましく、単結合、-O-、-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-又は-C(CF3)2-であることがより好ましく、単結合、-O-、-C(CH3)2-又は-C(CF3)2-であることがさらに好ましく、-O-又は-C(CF3)2-であることがことさら好ましい。
上記態様において、式(1)中の複数のYの少なくとも一部は、式(5)で表される構成単位であることが好ましい。式(1)中の複数のYの少なくとも一部が式(5)で表される基であると、得られる光学フィルムは、高い透明性を発現しやすい。また、高い屈曲性骨格に由来して、該ポリイミド系樹脂の溶媒への溶解性を向上し、ポリイミド系樹脂を含むワニスの粘度を低く抑制することができ、また光学フィルムの加工を容易にすることができる。
[式(5)中、R18~R25は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基を表し、R18~R25に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
*は結合手を表す。]
*は結合手を表す。]
式(5)において、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基を表し、好ましくは水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表す。炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基及び炭素数6~12のアリール基としては、式(3)における炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基として後述するものが挙げられる。ここで、R18~R25に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。R18~R25は、互いに独立に、該ポリイミド系樹脂を含んでなる光学フィルムの表面硬度及び柔軟性の観点から、さらに好ましくは水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基であり、特に好ましくは水素原子又はトリフルオロメチル基である。
本発明の好適な実施態様においては、式(5)で表される構成単位は、式(5’)で表される基であり、すなわち、複数のYの少なくとも一部は、式(5’)で表される構成単位である。この場合、該ポリイミド系樹脂を含んでなる光学フィルムは、高い透明性を有することができる。
[式(5’)中、*は結合手を表す]
本発明の好適な実施態様において、上記ポリイミド系樹脂中のYの、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上が式(5)、特に式(5’)で表される。上記ポリイミド系樹脂における上記範囲内のYが式(5)、特に式(5’)で表されると、該ポリイミド系樹脂を含んでなる光学フィルムは高い透明性を有することができ、さらにフッ素元素を含有する骨格により該ポリイミド系樹脂の溶媒への溶解性を向上し、ポリイミド系樹脂を含むワニスの粘度を低く抑制することができ、また光学フィルムの製造が容易である。なお、好ましくは、上記ポリイミド系樹脂中のYの100モル%以下が式(5)、特に式(5’)で表される。上記ポリイミド系樹脂中のYは式(5)、特に式(5’)であってもよい。上記ポリイミド系樹脂中のYの式(5)で表される構成単位の含有率は、例えば1H-NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
ポリイミド系樹脂が式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位を有するポリアミドイミド樹脂である本発明の一態様において、式(2)中のZは、互いに独立に、2価の有機基を表す。本発明の一実施形態において、ポリアミドイミド樹脂は、複数種のZを含み得、複数種のZは、互いに同一であっても異なっていてもよい。前記2価の有機基は、好ましくは炭素数4~40の2価の有機基を表す。前記有機基は、炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよく、その場合、炭化水素基及びフッ素置換された炭化水素基の炭素数は好ましくは1~8である。Zの有機基としては、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)又は式(29)で表される基の結合手のうち、隣接しない2つが水素原子に置き換わった基並びに炭素数6以下の2価の鎖式炭化水素基が例示される。光学フィルムの光学特性を向上、例えばYI値を低減しやすい観点から、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)又は式(29)で表される基の結合手のうち、隣接しない2つが水素原子に置き換わった基で表される基が好ましい。本発明の一実施形態において、ポリアミドイミド樹脂は、Zとして1種類の有機基を含んでいてもよいし、2種類以上の有機基を含んでいてもよい。
Zの有機基としては、式(20’)、式(21’)、式(22’)、式(23’)、式(24’)、式(25’)、式(26’)、式(27’)、式(28’)及び式(29’):
[式(20’)~式(29’)中、W1及び*は、式(20)~式(29)において定義する通りである]
で表される2価の有機基がより好ましい。なお、式(20)~式(29)及び式(20’)~式(29’)における環上の水素原子は、炭素数1~8の炭化水素基、フッ素置換された炭素数1~8の炭化水素基、炭素数1~6のアルコキシ基、フッ素置換された炭素数1~6のアルコキシ基で置換されていてもよい。
で表される2価の有機基がより好ましい。なお、式(20)~式(29)及び式(20’)~式(29’)における環上の水素原子は、炭素数1~8の炭化水素基、フッ素置換された炭素数1~8の炭化水素基、炭素数1~6のアルコキシ基、フッ素置換された炭素数1~6のアルコキシ基で置換されていてもよい。
ポリアミドイミド樹脂が、式(2)中のZが上記の式(20’)~式(29’)のいずれかで表される構成単位を有する場合、ポリアミドイミド樹脂は、該構成単位に加えて、次の式(d1):
[式(d1)中、R24は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を表し、R25は、R24又は-C(=O)-*を表し、*は結合手を表す]
で表されるカルボン酸由来の構成単位をさらに有することが、ワニスの粘度を低くしやすく、ワニスの成膜性を高めやすく、得られる光学フィルムの均一性を高めやすい観点から好ましい。
で表されるカルボン酸由来の構成単位をさらに有することが、ワニスの粘度を低くしやすく、ワニスの成膜性を高めやすく、得られる光学フィルムの均一性を高めやすい観点から好ましい。
R24において、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基及び炭素数6~12のアリール基としては、それぞれ、後述する式(3)中のR1~R8に関して例示のものが挙げられる。構成単位(d1)としては、具体的には、R24及びR25がいずれも水素原子である構成単位(ジカルボン酸化合物に由来する構成単位)、R24がいずれも水素原子であり、R25が-C(=O)-*を表す構成単位(トリカルボン酸化合物に由来する構成単位)等が挙げられる。
本発明の一実施形態において、ポリアミドイミド樹脂は、複数種のZを含み得、複数種のZは、互いに同一であっても異なっていてもよい。特に、得られるフィルムの表面硬度及び光学特性を向上させやすい観点から、Zの少なくとも一部が、式(3a):
[式(3a)中、Rg及びRhは、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表し、Rg及びRhに含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、A、m及び*は式(3)中のA、m及び*と同じであり、t及びuは互いに独立に0~4の整数である]
で表されることが好ましく、式(3):
[式(3)中、R1~R8は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表し、R1~R8に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
Aは、互いに独立に、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(R9)-を表し、R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表し、
mは0~4の整数であり、
*は結合手を表す]
で表されることがより好ましい。
で表されることが好ましく、式(3):
Aは、互いに独立に、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(R9)-を表し、R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表し、
mは0~4の整数であり、
*は結合手を表す]
で表されることがより好ましい。
式(3)及び式(3a)において、Aは、互いに独立に、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(R9)-を表し、得られるフィルムの耐屈曲性の観点から、好ましくは-O-又は-S-を表し、より好ましくは-O-を表す。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表す。Rg及びRhは、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表す。炭素数1~6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。炭素数6~12のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。ワニスから得られるフィルムの表面硬度及び柔軟性の観点から、R1~R8は、互いに独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表し、さらに好ましくは水素原子を表す。ここで、R1~R8、Rg及びRhに含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表す。炭素数1~12の1価の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、tert-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等が挙げられ、これらはハロゲン原子で置換されていてもよい。前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。ポリイミド系樹脂は、複数種のAを含み得、複数種のAは、互いに同一でよく、異なっていてもよい。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表す。Rg及びRhは、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表す。炭素数1~6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。炭素数6~12のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。ワニスから得られるフィルムの表面硬度及び柔軟性の観点から、R1~R8は、互いに独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表し、さらに好ましくは水素原子を表す。ここで、R1~R8、Rg及びRhに含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表す。炭素数1~12の1価の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、2-メチル-ブチル基、3-メチルブチル基、2-エチル-プロピル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、tert-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等が挙げられ、これらはハロゲン原子で置換されていてもよい。前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。ポリイミド系樹脂は、複数種のAを含み得、複数種のAは、互いに同一でよく、異なっていてもよい。
式(3a)中のt及びuは、互いに独立に、0~4の整数であり、好ましくは0~2の整数、より好ましくは0又は1、さらにより好ましくは0である。
式(3)及び式(3a)において、mは、0~4の範囲の整数であり、mがこの範囲内であると、ワニスの安定性、及び、ワニスから得られるフィルムの耐屈曲性や弾性率が良好になりやすい。また、式(3)及び式(3a)において、mは、好ましくは0~3の範囲の整数、より好ましくは0~2の範囲の整数、さらに好ましくは0又は1、さらにより好ましくは0である。mがこの範囲内であると、フィルムの耐屈曲性や弾性率を向上させやすい。また、Zは、式(3)又は式(3a)で表される構成単位を1種又は2種類以上含んでいてもよく、光学フィルムの弾性率及び耐屈曲性の向上、YI値低減の観点、光学フィルムの経時的な黄変抑制の観点から、特にmの値が異なる2種類以上の構成単位、好ましくはmの値の異なる2種類又は3種類の構成単位を含んでいてもよい。その場合、ワニスから得られるフィルムの高い弾性率、耐屈曲性及び低いYI値を発現しやすい観点から、樹脂がZにおいて、mが0である式(3)又は式(3a)で表される構成単位を含有することが好ましく、該構成単位に加えてmが1である式(3)又は式(3a)で表される構成単位をさらに含有することがより好ましい。また、mが0である式(3)で表されるZを有する式(2)で表される構成単位に加えて、上記の式(d1)で表される構成単位をさらに有することも好ましい。
本発明の好ましい一実施形態において、樹脂は、式(3)で表される構成単位として、m=0であり、かつR5~R8が水素原子である構成単位を有する。より好ましい本発明の一実施形態において、樹脂は、式(3)で表される構成単位として、m=0であり、かつR5~R8が水素原子である構成単位と、式(3’):
で表される構成単位を有する。この場合、ワニスから得られるフィルムの表面硬度及び耐屈曲性を向上させやすく、YI値を低減しやすく、光学フィルムの経時的な黄変をより抑制しやすい。
本発明の好ましい一実施形態において、ポリアミドイミド樹脂の式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位の合計を100モル%としたときに、式(3)又は式(3a)で表される構成単位の割合は、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、さらに好ましくは40モル%以上、さらにより好ましくは50モル%以上、とりわけ好ましくは60モル%以上であり、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、さらに好ましくは80モル%以下である。式(3)又は式(3a)で表される構成単位の割合が上記の下限以上であると、ワニスから得られるフィルムの表面硬度を高めやすく、かつ耐屈曲性や弾性率を高めやすい。式(3)又は式(3a)で表される構成単位の割合が上記の上限以下であると、式(3)又は式(3a)由来のアミド結合間水素結合による樹脂含有ワニスの粘度上昇を抑制し、フィルムの加工性を向上しやすい。
また、ポリアミドイミド樹脂がm=1~4である式(3)又は式(3a)の構成単位を有する場合、ポリアミドイミド樹脂の式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位の合計を100モル%としたときに、mが1~4である式(3)又は式(3a)の構成単位の割合は、好ましくは2モル%以上、より好ましくは4モル%以上、さらに好ましくは6モル%以上、さらにより好ましくは8モル%以上であり、好ましくは70モル%以下、より好ましくは50モル%以下、さらに好ましくは30モル%以下、さらにより好ましくは15モル%以下、ことさら好ましくは12モル%以下である。mが1~4である式(3)又は式(3a)の構成単位の割合が上記の下限以上であると、ワニスから得られるフィルムの表面硬度及び耐屈曲性を高めやすい。mが1~4である式(3)又は式(3a)の構成単位の割合が上記の上限以下であると、式(3)又は式(3a)由来のアミド結合間水素結合による樹脂含有ワニスの粘度上昇を抑制し、フィルムの加工性を向上しやすい。なお、式(1)、式(2)、式(3)又は式(3a)で表される構成単位の含有量は、例えば1H-NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の好ましい一実施形態において、上記ポリアミドイミド樹脂中のZの、好ましくは30モル%以上、より好ましくは40モル%以上、さらに好ましくは45モル%以上、さらにより好ましくは50モル%以上、とりわけ好ましくは70モル%以上が、mが0~4である式(3)又は式(3a)で表される構成単位である。Zの上記の下限以上が、mが0~4である式(3)又は式(3a)で表される構成単位であると、ワニスから得られるフィルムの表面硬度を高めやすいと共に、耐屈曲性及び弾性率も高めやすい。また、ポリアミドイミド樹脂中のZの100モル%以下が、mが0~4である式(3)又は式(3a)で表される構成単位であればよい。なお、樹脂中の、mが0~4である式(3)又は式(3a)で表される構成単位の割合は、例えば1H-NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の好ましい一実施形態において、上記ポリアミドイミド樹脂中のZは、好ましくは5モル%以上、より好ましくは8モル%以上、さらに好ましくは10モル%以上、さらにより好ましくは12モル%以上が、mが1~4である式(3)又は式(3a)で表される。ポリアミドイミド樹脂のZは、上記範囲内の割合で、mが1~4である式(3)又は式(3a)で表されると、ワニスから得られるフィルムの表面硬度を高めやすく、かつ耐屈曲性及び弾性率を高めやすい。また、Zは、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下、さらにより好ましくは30モル%以下が、mが1~4である式(3)又は式(3a)で表されることが好ましい。Zは、上記上限の範囲内で、mが1~4である式(3)又は式(3a)で表されると、mが1~4である式(3)又は式(3a)由来のアミド結合間水素結合による樹脂含有ワニスの粘度上昇を抑制し、フィルムの加工性を向上しやすい。なお樹脂中のmが1~4である式(3)又は式(3a)で表される構成単位の割合は、例えば1H-NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
式(1)及び式(2)において、Xは、互いに独立に、2価の有機基を表し、好ましくは炭素数4~40の2価の有機基、より好ましくは環状構造を有する炭素数4~40の2価の有機基を表す。環状構造としては、脂環、芳香環、ヘテロ環構造が挙げられる。前記有機基は、有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよく、その場合、炭化水素基及びフッ素置換された炭化水素基の炭素数は好ましくは1~8である。本発明の一実施形態において、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂は、複数種のXを含み得、複数種のXは、互いに同一であっても異なっていてもよい。Xとしては、式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、式(15)、式(16)、式(17)及び式(18)で表される基;それらの式(10)~式(18)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基;並びに炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
式(10)~式(18)中、*は結合手を表し、
V1、V2及びV3は、互いに独立に、単結合、-O-、-S-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-CO-又は-N(Q)-を表す。ここで、Qはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表す。炭素数1~12の1価の炭化水素基としては、R9について上記に述べた基が挙げられる。
1つの例は、V1及びV3が単結合、-O-又は-S-であり、かつ、V2が-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-又は-SO2-である。V1とV2との各環に対する結合位置、及び、V2とV3との各環に対する結合位置は、互いに独立に、好ましくは各環に対してメタ位又はパラ位であり、より好ましくはパラ位である。
V1、V2及びV3は、互いに独立に、単結合、-O-、-S-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-CO-又は-N(Q)-を表す。ここで、Qはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表す。炭素数1~12の1価の炭化水素基としては、R9について上記に述べた基が挙げられる。
1つの例は、V1及びV3が単結合、-O-又は-S-であり、かつ、V2が-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-又は-SO2-である。V1とV2との各環に対する結合位置、及び、V2とV3との各環に対する結合位置は、互いに独立に、好ましくは各環に対してメタ位又はパラ位であり、より好ましくはパラ位である。
式(10)~式(18)で表される基の中でも、ワニスから得られるフィルムの表面硬度及び耐屈曲性を高めやすい観点から、式(13)、式(14)、式(15)、式(16)及び式(17)で表される基が好ましく、式(14)、式(15)及び式(16)で表される基がより好ましい。また、V1、V2及びV3は、本発明のワニスから得られるフィルムの表面硬度及び柔軟性を高めやすい観点から、互いに独立に、好ましくは単結合、-O-又は-S-、より好ましくは単結合又は-O-である。
本発明の好ましい一実施形態において、式(1)及び式(2)中の複数のXの少なくとも一部は、式(4):
[式(4)中、R10~R17は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を表し、R10~R17に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、*は結合手を表す]
で表される構成単位である。式(1)及び式(2)中の複数のXの少なくとも一部が式(4)で表される基であると、ワニスから得られるフィルムの表面硬度及び透明性を高めやすい。
で表される構成単位である。式(1)及び式(2)中の複数のXの少なくとも一部が式(4)で表される基であると、ワニスから得られるフィルムの表面硬度及び透明性を高めやすい。
式(4)において、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基を表す。炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基としては、式(3)における炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数6~12のアリール基として例示のものが挙げられる。R10~R17は、互いに独立に、好ましくは水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表し、ここで、R10~R17に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。R10~R17は、互いに独立に、光学フィルムの表面硬度、透明性及び耐屈曲性の観点から、さらに好ましくは水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基を表し、さらにより好ましくはR10、R12、R13、R14、R15及びR16が水素原子、R11及びR17が水素原子、メチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基を表し、とりわけ好ましくはR11及びR17がメチル基又はトリフルオロメチル基を表す。
本発明の好ましい一実施形態において、式(4)で表される構成単位は式(4’):
で表される構成単位であり、すなわち、式(1)及び式(2)で表される複数の構成単位中の複数のXの少なくとも一部は、式(4’)で表される構成単位である。この場合、フッ素元素を含有する骨格によりポリイミド系樹脂の溶媒への溶解性を高めやすい。また、ワニスの粘度を低減しやすく、光学フィルムの加工性を向上しやすい。また、フッ素元素を含有する骨格により、ワニスから得られるフィルムの光学特性を向上しやすい。
本発明の好ましい一実施形態において、上記ポリイミド系樹脂中のXの、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上が式(4)、とりわけ式(4’)で表される。ポリイミド系樹脂における上記範囲内のXが式(4)、とりわけ式(4’)で表されると、フッ素元素を含有する骨格によりポリイミド系樹脂の溶媒への溶解性を向上させやすい。また、ワニスの粘度を低減しやすく、ワニスから得られるフィルムの加工性を向上しやすい。さらに、フッ素元素を含有する骨格により、ワニスから得られるフィルムの光学特性も向上しやすい。なお、好ましくは、上記ポリイミド系樹脂中のXの100モル%以下が式(4)、とりわけ式(4’)で表される。上記ポリアミドイミド樹脂中のXは式(4)、とりわけ式(4’)であってもよい。上記樹脂中のXの式(4)で表される構成単位の割合は、例えば1H-NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
ポリイミド系樹脂は、式(30)で表される構成単位及び/又は式(31)で表される構成単位を含むことができ、式(1)及び式(2)で表される構成単位に、式(30)で表される構成単位及び/又は式(31)で表される構成単位を含むものであってもよい。
式(30)において、Y1は、互いに独立に、4価の有機基であり、好ましくは有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。Y1としては、式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)及び式(29)で表される基、それらの式(20)~式(29)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基、並びに4価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。本発明の一実施形態において、ポリイミド系樹脂は、複数種のY1を含み得、複数種のY1は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
式(31)において、Y2は3価の有機基であり、好ましくは有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。Y2としては、上記の式(20)、式(21)、式(22)、式(23)、式(24)、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)及び式(29)で表される基の結合手のいずれか1つが水素原子に置き換わった基、及び3価の炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。本発明の一実施形態において、ポリイミド系樹脂は、複数種のY2を含み得、複数種のY2は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
式(30)及び式(31)において、X1及びX2は、互いに独立に、2価の有機基であり、好ましくは有機基中の水素原子が炭化水素基又はフッ素置換された炭化水素基で置換されていてもよい有機基である。X1及びX2としては、上記の式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、式(15)、式(16)、式(17)及び式(18)で表される基;それら式(10)~式(18)で表される基中の水素原子がメチル基、フルオロ基、クロロ基又はトリフルオロメチル基で置換された基;並びに炭素数6以下の鎖式炭化水素基が例示される。
本発明の一実施形態において、ポリイミド系樹脂は、式(1)及び/又は式(2)で表される構成単位、並びに場合により式(30)及び/又は式(31)で表される構成単位からなる。また、ワニスから得られるフィルムの光学特性、表面硬度及び耐屈曲性の観点から、上記ポリイミド系樹脂において、式(1)及び式(2)で表される構成単位は、式(1)及び式(2)、並びに場合により式(30)及び式(31)で表される全構成単位に基づいて、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上である。なお、ポリイミド系樹脂において、式(1)及び式(2)で表される構成単位は、式(1)及び式(2)、並びに場合により式(30)及び/又は式(31)で表される全構成単位に基づいて、通常100%以下である。なお、上記割合は、例えば、1H-NMRを用いて測定することができ、又は原料の仕込み比から算出することもできる。
本発明の一実施形態において、ワニスから得られるフィルム中におけるポリイミド系樹脂の含有量は、該フィルム100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは30質量部以上、さらに好ましくは50質量部以上であり、好ましくは99.5質量部以下、より好ましくは95質量部以下である。ポリイミド系樹脂の含有量が上記範囲内であると、ワニスから得られるフィルムの光学特性及び弾性率を向上させやすい。
ポリアミドイミド樹脂において、式(2)で表される構成単位の含有量は、式(1)で表される構成単位1モルに対して、好ましくは0.1モル以上、より好ましくは0.5モル以上、さらに好ましくは1.0モル以上、さらにより好ましくは1.5モル以上であり、好ましくは6.0モル以下、より好ましくは5.0モル以下、さらに好ましくは4.5モル以下である。式(2)で表される構成単位の含有量が上記の下限以上であると、ワニスから得られるフィルムの表面硬度を高めやすい。また、式(2)で表される構成単位の含有量が上記の上限以下であると、式(2)中のアミド結合間の水素結合による増粘を抑制し、光学フィルムの加工性を向上させやすい。
本発明の好ましい一実施形態において、ポリイミド系樹脂は、例えば上記の含フッ素置換基等によって導入することができる、フッ素原子等のハロゲン原子を含んでよい。ポリイミド系樹脂がハロゲン原子を含む場合、該ポリイミド系樹脂を含むフィルムの弾性率を向上させ、かつYI値を低減させやすい。フィルムの弾性率が高いと、該フィルムを例えばフレキシブル表示装置において使用する際に、該フィルムにおける傷及びシワ等の発生を抑制しやすい。また、フィルムのYI値が低いと、該フィルムの透明性及び視認性を向上させやすくなる。ハロゲン原子は、好ましくはフッ素原子である。ポリイミド系樹脂にフッ素原子を含有させるために好ましい含フッ素置換基としては、例えばフルオロ基及びトリフルオロメチル基が挙げられる。
ポリイミド系樹脂におけるハロゲン原子の含有量は、ポリイミド系樹脂の質量を基準として、好ましくは1~40質量%、より好ましくは5~40質量%、さらに好ましくは5~30質量%である。ハロゲン原子の含有量が上記の下限以上であると、該ポリイミド系樹脂を含むフィルムの弾性率をより向上させ、吸水率を下げ、YI値をより低減し、透明性及び視認性をより向上させやすい。ハロゲン原子の含有量が上記の上限以下であると、樹脂の合成がしやすくなる。
ポリイミド系樹脂のイミド化率は、好ましくは90%以上、より好ましくは93%以上、さらに好ましくは96%以上である。該ポリイミド系樹脂を含むフィルムの光学的均質性を高めやすい観点から、イミド化率が上記の下限以上であることが好ましい。また、イミド化率の上限は100%以下である。イミド化率は、ポリイミド系樹脂中のテトラカルボン酸化合物に由来する構成単位のモル量の2倍の値に対する、ポリイミド系樹脂中のイミド結合のモル量の割合を示す。なお、ポリイミド系樹脂がトリカルボン酸化合物を含む場合には、ポリイミド系樹脂中のテトラカルボン酸化合物に由来する構成単位のモル量の2倍の値と、トリカルボン酸化合物に由来する構成単位のモル量との合計に対する、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂中のイミド結合のモル量の割合を示す。また、イミド化率は、IR法、NMR法などにより求めることができ、例えば、NMR法においては、実施例に記載の方法により測定できる。
ポリイミド系樹脂は、市販品を使用してもよい。ポリイミド樹脂の市販品としては、例えば三菱瓦斯化学(株)製ネオプリム(登録商標)、河村産業(株)製KPI-MX300F等が挙げられる。なお、市販のポリイミド系樹脂を使用する場合、樹脂を精製することによって、ポリイミド系樹脂原料に含まれ得るジカルボン酸の量を低減して使用することが好ましい。
<ポリイミド系樹脂の製造方法>
ポリイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸化合物及びジアミン化合物を主な原料として製造でき、ポリアミドイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸化合物、ジカルボン酸化合物及びジアミン化合物を主な原料として製造できる。ここで、ジカルボン酸化合物は少なくとも式(3”)で表される化合物を含むことが好ましい。
[式(3”)中、R1~R8は、互いに独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数6~12のアリール基を表し、R1~R8に含まれる水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよく、
Aは、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(R9)-を表し、
R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表し、
mは0~4の整数であり、
R31及びR32は、互いに独立に、ヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基又は塩素原子を表す。]
ポリイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸化合物及びジアミン化合物を主な原料として製造でき、ポリアミドイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸化合物、ジカルボン酸化合物及びジアミン化合物を主な原料として製造できる。ここで、ジカルボン酸化合物は少なくとも式(3”)で表される化合物を含むことが好ましい。
Aは、単結合、-O-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-、-S-、-CO-又は-N(R9)-を表し、
R9は水素原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~12の1価の炭化水素基を表し、
mは0~4の整数であり、
R31及びR32は、互いに独立に、ヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基又は塩素原子を表す。]
なお、ポリイミド系樹脂の製造にジカルボン酸化合物を使用する場合、未反応のジカルボン酸化合物がポリイミド系樹脂に含まれないように、ポリイミド系樹脂を十分に精製することが望ましい。純度の高いポリイミド系樹脂を使用することによって、該ポリイミド系樹脂を含むワニスにおけるジカルボン酸の含有量を10ppm以下に調整しやすくなる。
本発明の好ましい一実施形態において、ジカルボン酸化合物は、mが0である、式(3”)で表される化合物である。ジカルボン酸化合物として、mが0である式(3”)で表される化合物に加えて、Aが酸素原子である式(3”)で表される化合物を使用することがより好ましい。また、別の好ましい一実施形態においては、ジカルボン酸化合物は、R31及びR32が塩素原子である、式(3”)で表される化合物である。また、ジアミン化合物に代えて、ジイソシアネート化合物を用いてもよい。
樹脂の製造に使用されるジアミン化合物としては、例えば、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン及びこれらの混合物が挙げられる。なお、本実施形態において「芳香族ジアミン」とは、アミノ基が芳香環に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に脂肪族基又はその他の置換基を含んでいてもよい。この芳香環は単環でも縮合環でもよく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環及びフルオレン環等が例示されるが、これらに限定されるわけではない。これらの中でも、好ましくはベンゼン環である。また「脂肪族ジアミン」とは、アミノ基が脂肪族基に直接結合しているジアミンを表し、その構造の一部に芳香環やその他の置換基を含んでいてもよい。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、ヘキサメチレンジアミン等の非環式脂肪族ジアミン、並びに1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ノルボルナンジアミン及び4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン等の環式脂肪族ジアミン等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。
芳香族ジアミンとしては、例えばp-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-トルエンジアミン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、1,5-ジアミノナフタレン、2,6-ジアミノナフタレン等の、芳香環を1つ有する芳香族ジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノジフェニル(TFMBと記載することがある)、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-クロロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-フルオロフェニル)フルオレン等の、芳香環を2つ以上有する芳香族ジアミンが挙げられる。これらは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
芳香族ジアミンは、好ましくは4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノジフェニル(TFMB)、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニルであり、より好ましくは4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノジフェニル(TFMB)、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニルである。これらは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
上記ジアミン化合物の中でも、光学フィルムの高表面硬度、高透明性、高柔軟性、高屈曲耐性及び低着色性の観点からは、ビフェニル構造を有する芳香族ジアミンからなる群から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル及び4,4’-ジアミノジフェニルエーテルからなる群から選ばれる1種以上を用いることがより好ましく、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノジフェニル(TFMB)を用いることがよりさらに好ましい。
樹脂の製造に用いられるテトラカルボン酸化合物としては、芳香族テトラカルボン酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸化合物;及び脂肪族テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸化合物等が挙げられる。テトラカルボン酸化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組合せて用いてもよい。テトラカルボン酸化合物は、二無水物の他、酸クロリド化合物等のテトラカルボン酸化合物類縁体であってもよい。
芳香族テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、非縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物、単環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物及び縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。非縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば4,4’-オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDAと記載することがある)、1,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、4,4’-(p-フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物、4,4’-(m-フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられる。また、単環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物が挙げられ、縮合多環式の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
これらの中でも、好ましくは4,4’-オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェノキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)、1,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、4,4’-(p-フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物及び4,4’-(m-フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられ、より好ましくは4,4’-オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物及び4,4’-(p-フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物が挙げられる。これらは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、環式又は非環式の脂肪族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物とは、脂環式炭化水素構造を有するテトラカルボン酸二無水物であり、その具体例としては、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等のシクロアルカンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物及びこれらの位置異性体が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、及び1,2,3,4-ペンタンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。また、環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物及び非環式脂肪族テトラカルボン酸二無水物を組合せて用いてもよい。
上記テトラカルボン酸二無水物の中でも、光学フィルムの高表面硬度、高透明性、高柔軟性、高屈曲耐性、及び低着色性の観点から、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、並びにこれらの混合物が好ましく、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物及び4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、並びにこれらの混合物がより好ましく、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物(6FDA)がさらに好ましい。
樹脂の製造に用いられるジカルボン酸化合物としては、好ましくはテレフタル酸、4,4’-オキシビス安息香酸又はそれらの酸クロリド化合物が用いられる。テレフタル酸や4,4’-オキシビス安息香酸又はそれらの酸クロリド化合物に加えて、他のジカルボン酸化合物が用いられてもよい。他のジカルボン酸化合物としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸及びそれらの類縁の酸クロリド化合物、酸無水物等が挙げられ、2種以上を組合せて用いてもよい。具体例としては、イソフタル酸;ナフタレンジカルボン酸;4,4’-ビフェニルジカルボン酸;3,3’-ビフェニルジカルボン酸;炭素数8以下である鎖式炭化水素においてジカルボン酸化合物及び2つの安息香酸が単結合、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-若しくはフェニレン基で連結された化合物、並びに、それらの酸クロリド化合物が挙げられる。具体例としては、4,4’-オキシビス(ベンゾイルクロリド)、テレフタロイルクロリドが好ましく、4,4’-オキシビス(ベンゾイルクロリド)とテレフタロイルクロリドとを組合せて用いることがさらに好ましい。
なお、上記ポリイミド系樹脂は、光学フィルムの各種物性を損なわない範囲で、上記テトラカルボン酸化合物に加えて、テトラカルボン酸及びトリカルボン酸並びにそれらの無水物及び誘導体をさらに反応させたものであってもよい。
テトラカルボン酸としては、上記テトラカルボン酸化合物の無水物の水付加体が挙げられる。
トリカルボン酸化合物としては、芳香族トリカルボン酸、脂肪族トリカルボン酸及びそれらの類縁の酸クロリド化合物、酸無水物等が挙げられ、2種以上を組合せて用いてもよい。具体例としては、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸の無水物;1,3,5-ベンゼントリカルボン酸の酸クロリド化合物;2,3,6-ナフタレントリカルボン酸-2,3-無水物;フタル酸無水物と安息香酸とが単結合、-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-若しくはフェニレン基で連結された化合物が挙げられる。
樹脂の製造において、ジアミン化合物、テトラカルボン酸化合物及び/又はジカルボン酸化合物の使用量は、所望とするポリイミド系樹脂の各構成単位の比率に応じて適宜選択できる。
樹脂の製造において、ジアミン化合物、テトラカルボン酸化合物及びジカルボン酸化合物の反応温度は、特に限定されないが、例えば5~350℃、好ましくは20~200℃、より好ましくは25~100℃である。反応時間も特に限定されないが、例えば30分~10時間程度である。必要に応じて、不活性雰囲気又は減圧の条件下において反応を行ってよい。好ましい態様では、反応は、常圧及び/又は不活性ガス雰囲気下、撹拌しながら行う。また、反応は、反応に不活性な溶媒中で行うことが好ましい。溶媒としては、反応に影響を与えない限り特に限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-ブトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、GBL、γ-バレロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等のエステル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒;エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;テトラヒドロフラン及びジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;クロロホルム及びクロロベンゼン等の塩素含有溶媒;DMAc、DMF等のアミド系溶媒;ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;及びそれらの組合せなどが挙げられる。これらの中でも、溶解性の観点から、アミド系溶媒を好適に使用できる。
ポリイミド系樹脂の製造におけるイミド化工程では、イミド化触媒の存在下で、イミド化することができる。イミド化触媒としては、例えばトリプロピルアミン、ジブチルプロピルアミン、エチルジブチルアミン等の脂肪族アミン;N-エチルピペリジン、N-プロピルピペリジン、N-ブチルピロリジン、N-ブチルピペリジン、及びN-プロピルヘキサヒドロアゼピン等の脂環式アミン(単環式);アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、アザビシクロ[3.2.1]オクタン、アザビシクロ[2.2.2]オクタン、及びアザビシクロ[3.2.2]ノナン等の脂環式アミン(多環式);並びにピリジン、2-メチルピリジン(2-ピコリン)、3-メチルピリジン(3-ピコリン)、4-メチルピリジン(4-ピコリン)、2-エチルピリジン、3-エチルピリジン、4-エチルピリジン、2,4-ジメチルピリジン、2,4,6-トリメチルピリジン、3,4-シクロペンテノピリジン、5,6,7,8-テトラヒドロイソキノリン、及びイソキノリン等の芳香族アミンが挙げられる。また、イミド化反応を促進しやすい観点から、イミド化触媒とともに、酸無水物を用いることが好ましい。酸無水物は、イミド化反応に用いられる慣用の酸無水物等が挙げられ、その具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸等の脂肪族酸無水物、フタル酸等の芳香族酸無水物などが挙げられる。
ポリイミド系樹脂は、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組合せた分離手段により単離(分離精製)してもよく、好ましい態様では、透明ポリアミドイミド樹脂を含む反応液に、多量のメタノール等のアルコールを加え、樹脂を析出させ、濃縮、濾過、乾燥等を行うことにより単離することができる。
(ブルーイング剤)
本発明のワニスは、1種又は2種以上のブルーイング剤を含んでよい。ワニスがブルーイング剤を含む場合、光学フィルムもブルーイング剤を含むこととなる。ブルーイング剤は光学フィルムのYI値を調整するために使用されるが、光学フィルムがブルーイング剤を含む場合には、ワニスに含まれるジカルボン酸によると考えられる光学フィルムの経時的な黄変が顕著になる場合がある。そのため、ブルーイング剤を含むワニスについては、ジカルボン酸の含有量を所定の範囲内とすることによる効果がより顕著である。
本発明のワニスは、1種又は2種以上のブルーイング剤を含んでよい。ワニスがブルーイング剤を含む場合、光学フィルムもブルーイング剤を含むこととなる。ブルーイング剤は光学フィルムのYI値を調整するために使用されるが、光学フィルムがブルーイング剤を含む場合には、ワニスに含まれるジカルボン酸によると考えられる光学フィルムの経時的な黄変が顕著になる場合がある。そのため、ブルーイング剤を含むワニスについては、ジカルボン酸の含有量を所定の範囲内とすることによる効果がより顕著である。
ブルーイング剤は、可視光領域のうち、例えば、橙色から黄色などの波長領域の光を吸収し、色相を調整する添加剤、例えば、染料、顔料であって、例えば、群青、紺青、コバルトブルーなどの無機系の染料や顔料、例えば、フタロシアニン系ブルーイング剤、縮合多環系ブルーイング剤などの有機系の染料や顔料などが挙げられる。ブルーイング剤の種類は特に限定されないが、全光線透過率を高くする観点からは、吸光ピークの半値幅が好ましくは70nm以上200nm以下、より好ましくは70nm以上195nm以下、さらに好ましくは70nm以上190nm以下であるブルーイング剤を用いることが好ましい。
ブルーイング剤は、特に限定されないが、耐熱性、耐光性、及び溶解性の観点、並びに得られる光学フィルムの透明性を高めやすい観点からは、縮合多環系ブルーイング剤が好ましく、アントラキノン系ブルーイング剤がより好ましい。従来、このようなブルーイング剤を使用する場合、得られる光学フィルムの透明性を高めやすいという利点があるものの、ワニスに含まれるジカルボン酸によると考えられる光学フィルムの経時的な黄変が顕著になる場合があった。本発明によれば、上記のようなブルーイング剤を使用する場合であっても、このような黄変を効果的に抑制することができる。
縮合多環系ブルーイング剤としては、例えばアントラキノン系ブルーイング剤、インジゴ系ブルーイング剤、フタロシアニン系ブルーイング剤が挙げられる。
アントラキノン系ブルーイング剤は、式(a):
で表されるアントラキノン環を含有するブルーイング剤である。アントラキノン系ブルーイング剤として、好ましくは式(a1):
[式(a1)中、M1はOH、NHRa又はNRaRbを表し、M2はNHRc又はNRcRdを表し、Ra、Rb、Rc及びRdは、互いに独立して、炭素数1~6の直鎖状又は分枝状アルキル基、又は、炭素数1~6の直鎖状又は分枝状アルキル基で置換されたフェニル基を表す。]
で表される化合物、及び、式(a2):
[式(a2)中、M3及びM4は、互いに独立に、OH、NH2、NHRa又はNRaRbを表し、好ましくはNH2を表し、Ra及びRbは上記で定義した通りであり、Reは、炭素数1~6の直鎖状又は分枝状アルキル基であって、該アルキル基の少なくとも1つの-C-は-O-で置き換えられていてよい基、好ましくは炭素数1~6の直鎖状又は分枝状アルキル基の1つの-C-が-O-で置き換えられた基を表す。]
で表される化合物が挙げられる。本発明の好ましい一態様において、本発明のワニスは、UV照射による黄変を防止しやすい観点、及び、光学フィルムの透明性を高めやすい観点から、好ましくは式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物であるブルーイング剤、より好ましくは式(a2)で表される少なくとも1種の化合物であるブルーイング剤を含有する。
で表される化合物、及び、式(a2):
で表される化合物が挙げられる。本発明の好ましい一態様において、本発明のワニスは、UV照射による黄変を防止しやすい観点、及び、光学フィルムの透明性を高めやすい観点から、好ましくは式(a1)で表される化合物及び式(a2)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物であるブルーイング剤、より好ましくは式(a2)で表される少なくとも1種の化合物であるブルーイング剤を含有する。
アントラキノン系ブルーイング剤は、市販品としても入手可能である。市販品としては、例えば、Plast Blue 8510、Plast Blue 8514、Plast Blue 8516、Plast Blue 8520、Plast Blue 8540、Plast Blue 8580、Plast Blue 8590(以上、いずれも有本化学工業製)など、例えば、マクロレックスバイオレットB、マクロレックスバイオレット3R、マクロレックスブルーRR(以上、いずれもバイエル製)など、例えば、ダイアレジンブルーB、ダイアレジンバイオレットD、ダイアレジンブルーJ、ダイアレジンブルーN(以上、いずれも三菱化学(株)製)など、例えば、スミプラストバイオレットB、スミプラストブルーOA、スミプラストブルーGP、スミプラストタークグリーンG、スミプラストブルーS、スミプラストグリーンG(以上、いずれも住友化学(株)製)、PET BLUE 2000(三井化学ファイン(株)製)などが挙げられる。
インジゴ系ブルーイング剤は、インドキシル又はチオインドキシルを含有するブルーイング剤である。インジゴ系ブルーイング剤は、市販品としても入手可能である。市販品としては、例えば、Dystar Indigo 4B Coll Liq、DyStar Indigo Coat、Dystar Indigo Vat(以上、いずれもダイスター製)などが挙げられる。
フタロシアニン系ブルーイング剤は、4つのフタル酸イミドが窒素原子で架橋された環状構造を含有するブルーイング剤である。フタロシアニン系ブルーイング剤は、市販品としても入手可能である。市販品としては、例えば、Chromofine Blue、Chromofine Green(以上、いずれも大日本製化工業(株)製)、ピグメントブルー15、ピグメントブルー16(以上、いずれも東京化成工業(株)製)などが挙げられる。
本発明のワニスは、耐熱性、耐光性、及び溶解性の観点、並びに得られる光学フィルムの透明性を高めやすい観点から、アントラキノン系ブルーイング剤を含有することが好ましく、上記式(a)で表される構造を有する少なくとも1種のブルーイング剤を含有することがより好ましく、上記式(a1)又は(a2)で表される構造を有する少なくとも1種のブルーイング剤を含有することがさらに好ましく、上記式(a3)~(a6)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種のブルーイング剤を含有することが特に好ましい。なお、式(a3)~(a6)で表される化合物は、市販品としても入手可能である。市販品としては、スミプラストバイオレットB(式(a3)で表される化合物、吸光ピークの半値幅:117nm)、PET BLUE 2000(式(a4)で表される化合物、吸光ピークの半値幅:113nm)、スミプラストブルーOA(式(a5)で表される化合物)及びスミプラストブルーGP(式(a6)で表される化合物)が挙げられる。
ブルーイング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。全光線透過率を高く維持する観点からは、ブルーイング剤の総使用量(配合量)は相対的に少ない方が好ましく、使用するブルーイング剤の種類も少ない方が好ましい。
本発明のワニスがブルーイング剤を含有する場合、ブルーイング剤の含有量は、ポリイミドフィルムの全質量を基準として、好ましくは5ppm以上、より好ましくは8ppm以上、さらにより好ましくは10ppm以上である。ブルーイング剤の含有量が上記の下限以上である場合、YIを十分に低下させ視認性を向上しやすいため好ましい。また、上記含有量は好ましくは150ppm以下、より好ましくは120ppm以下、さらに好ましくは100ppm以下である。ブルーイング剤の含有量が上記の上限以下である場合、全光線透過率が低下しすぎることなく、視認性を向上させやすいため好ましい。
(フィラー)
本発明のワニスは、フィラーを含むことができる。フィラーとしては、例えば有機粒子、無機粒子などが挙げられ、好ましくは無機粒子が挙げられる。無機粒子としては、シリカ、ジルコニア、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITOと記載することがある)、酸化アンチモン、酸化セリウム等の金属酸化物粒子、フッ化マグネシウム、フッ化ナトリウム等の金属フッ化物粒子などが挙げられ、これらの中でも、得られる光学フィルムの耐衝撃性を向上しやすい観点から、好ましくはシリカ粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子が挙げられ、より好ましくはシリカ粒子が挙げられる。これらのフィラーは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
本発明のワニスは、フィラーを含むことができる。フィラーとしては、例えば有機粒子、無機粒子などが挙げられ、好ましくは無機粒子が挙げられる。無機粒子としては、シリカ、ジルコニア、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITOと記載することがある)、酸化アンチモン、酸化セリウム等の金属酸化物粒子、フッ化マグネシウム、フッ化ナトリウム等の金属フッ化物粒子などが挙げられ、これらの中でも、得られる光学フィルムの耐衝撃性を向上しやすい観点から、好ましくはシリカ粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子が挙げられ、より好ましくはシリカ粒子が挙げられる。これらのフィラーは単独又は2種以上を組合せて使用できる。
フィラー、好ましくはシリカ粒子の平均一次粒子径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、さらに好ましくは20nm以上であり、好ましくは100nm以下、より好ましくは90nm以下、さらに好ましくは80nm以下、よりさらに好ましくは70nm以下、とりわけ好ましくは60nm以下、とりわけより好ましくは50nm以下、とりわけさらに好ましくは40nm以下である。シリカ粒子の平均一次粒子径が上記範囲であると、シリカ粒子の凝集を抑制し、得られる光学フィルムの光学特性を向上しやすい。フィラーの平均一次粒子径は、BET法により測定できる。なお、透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡の画像解析により、一次粒子径(平均一次粒子径ともいう)を測定してもよい。
本発明のワニスがフィラー、好ましくはシリカ粒子を含有する場合、フィラー、好ましくはシリカ粒子の含有率は、ワニス中の固形分に対して、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上、さらにより好ましくは20質量%以上、とりわけ好ましくは30質量%以上であり、好ましくは60質量%以下である。フィラーの含有量が上記の下限以上であると、得られる光学フィルムの弾性率を向上しやすい。また、フィラーの含有量が上記の上限以下であると、ワニスの保管安定性が向上され、得られる光学フィルムの光学特性を向上しやすい。
(紫外線吸収剤)
本発明のワニスは、1種又は2種以上の紫外線吸収剤を含有していてもよい。紫外線吸収剤は、樹脂材料の分野で紫外線吸収剤として通常用いられているものから、適宜選択することができる。紫外線吸収剤は、400nm以下の波長の光を吸収する化合物を含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、サリシレート系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、及びトリアジン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。本発明のワニスから得られる光学フィルムが紫外線吸収剤を含有することにより、ポリイミド系樹脂の劣化が抑制されるため、光学フィルムの視認性を高めることができる。
なお、本明細書において、「系化合物」とは、当該「系化合物」が付される化合物の誘導体を指す。例えば、「ベンゾフェノン系化合物」とは、母体骨格としてのベンゾフェノンと、ベンゾフェノンに結合している置換基とを有する化合物を指す。
本発明のワニスは、1種又は2種以上の紫外線吸収剤を含有していてもよい。紫外線吸収剤は、樹脂材料の分野で紫外線吸収剤として通常用いられているものから、適宜選択することができる。紫外線吸収剤は、400nm以下の波長の光を吸収する化合物を含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、サリシレート系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、及びトリアジン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が挙げられる。本発明のワニスから得られる光学フィルムが紫外線吸収剤を含有することにより、ポリイミド系樹脂の劣化が抑制されるため、光学フィルムの視認性を高めることができる。
なお、本明細書において、「系化合物」とは、当該「系化合物」が付される化合物の誘導体を指す。例えば、「ベンゾフェノン系化合物」とは、母体骨格としてのベンゾフェノンと、ベンゾフェノンに結合している置換基とを有する化合物を指す。
本発明のワニスが紫外線吸収剤を含有する場合、紫外線吸収剤の含有率は、ワニスの固形分に対して、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは6質量%以下である。好適な含有率は用いる紫外線吸収剤により異なるが、400nmの光線透過率が20~60%程度になるように紫外線吸収剤の含有率を調節すると、光学フィルムの耐光性が高められるとともに、透明性の高い光学フィルムを得ることができる。
(他の添加剤)
本発明のワニスは、さらに他の添加剤を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、酸化防止剤、離型剤、安定剤、難燃剤、pH調整剤、シリカ分散剤、滑剤、増粘剤、及びレベリング剤等が挙げられる。
本発明のワニスは、さらに他の添加剤を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、酸化防止剤、離型剤、安定剤、難燃剤、pH調整剤、シリカ分散剤、滑剤、増粘剤、及びレベリング剤等が挙げられる。
他の添加剤を含有する場合、その含有率は、ワニスの固形分に対して、好ましくは0.01質量%以上20質量%以下、より好ましくは0.01質量%以上10質量%以下である。
〔光学フィルム〕
本発明は、本発明のワニスから形成された光学フィルムも提供する。本発明の光学フィルムは、本発明のワニスを例えば後述の方法で製膜することにより製造することができる。該光学フィルムは、柔軟性、屈曲耐性及び表面硬度に優れるため、画像表示装置の前面板、特にフレキシブルディスプレイの前面板(ウィンドウフィルムともいうことがある)として適当である。光学フィルムは単層であってもよく、複層であってもよい。光学フィルムが複層である場合、各層は同一の組成であってよく、異なる組成であってもよい。
本発明は、本発明のワニスから形成された光学フィルムも提供する。本発明の光学フィルムは、本発明のワニスを例えば後述の方法で製膜することにより製造することができる。該光学フィルムは、柔軟性、屈曲耐性及び表面硬度に優れるため、画像表示装置の前面板、特にフレキシブルディスプレイの前面板(ウィンドウフィルムともいうことがある)として適当である。光学フィルムは単層であってもよく、複層であってもよい。光学フィルムが複層である場合、各層は同一の組成であってよく、異なる組成であってもよい。
本発明のワニスをキャスト製膜することにより光学フィルムを得る場合、光学フィルム中におけるポリイミド系樹脂の含有率は、光学フィルムの全質量に対して、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、非常に好ましくは90質量%以上である。ポリイミド系樹脂の含有率が上記の下限以上であると、光学フィルムの屈曲耐性が良好である。なお、光学フィルム中におけるポリイミド系樹脂の含有率は、光学フィルムの全質量に対して、通常100質量%以下である。
本発明のワニスから得られる光学フィルムの厚さは、用途に応じて適宜調整されるが、通常10~1,000μm、好ましくは15~500μm、より好ましくは20~400μm、さらに好ましくは25~300μmである。なお、本発明において、厚さは接触式のデジマチックインジケーターによって測定することができる。
本発明のワニスから得られる光学フィルムの全光線透過率Ttは、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上、さらにより好ましくは89%以上、とりわけ好ましくは90%以上である。光学フィルムの全光線透過率Ttが上記の下限以上であると、光学フィルムを画像表示装置に組み込んだ際に、十分な視認性を確保しやすい。なお、光学フィルムの全光線透過率Ttの上限値は通常100%以下である。光学フィルムのヘーズは、好ましくは3.0%以下、より好ましくは2.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下、さらにより好ましくは0.8%以下、とりわけ好ましくは0.5%以下、とりわけより好ましくは0.3%以下である。光学フィルムのヘーズが上記の上限以下であると、光学部フィルムを画像表示装置等のフレキシブル電子デバイスに組み込んだ際に、十分な視認性を確保しやすい。なお、上記ヘーズの下限値は特に限定されず、0%以上であればよい。なお、全光線透過率及びヘーズは、JIS K 7105:1981に準拠してヘーズコンピュータを用いて測定できる。
本発明のワニスから得られる光学フィルムのYI値は、好ましくは8以下、より好ましくは5以下、さらに好ましくは3以下、さらにより好ましくは2.8以下である。光学フィルムのYI値が上記の上限以下であると透明性が良好となり、例えば画像表示装置の前面板に使用した場合に、高い視認性に寄与することができる。またYI値は通常-5以上であり、好ましくは-2以上である。なお、YI値は紫外可視近赤外分光光度計を用いて300~800nmの光に対する透過率測定を行い、3刺激値(X、Y、Z)を求め、YI=100×(1.2769X-1.0592Z)/Yの式に基づいて算出できる。例えば実施例に記載の方法により測定してよい。本発明のワニスから得られる光学フィルムは、24時間のUV照射後、例えば313nmのUV光を40Wで24時間照射後においても、上記の範囲のYI値を有することが好ましい。
(光学フィルムの製造方法)
本発明のワニスを用いて、上記のような光学フィルムを製造することができる。光学フィルムの製造方法は特に限定されないが、例えば以下の工程:
(a)ジカルボン酸の含有量が10ppm以下である溶媒を準備する工程(溶媒準備工程)、
(b)工程(a)で準備した溶媒とポリイミド系樹脂とを混合し、ジカルボン酸の含有量が10ppm以下であるワニスを調製する工程(ワニス調製工程)、
(c)得られたワニスを支持体上に塗布し、塗膜を形成させる工程(塗布工程)、及び、
(d)塗膜を乾燥させて、光学フィルムを得る工程(形成工程)
を少なくとも含む、光学フィルムの製造方法によって製造することができる。本発明は、本発明のワニスから形成された光学フィルム、及び、上記のような光学フィルムの製造方法も提供する。
本発明のワニスを用いて、上記のような光学フィルムを製造することができる。光学フィルムの製造方法は特に限定されないが、例えば以下の工程:
(a)ジカルボン酸の含有量が10ppm以下である溶媒を準備する工程(溶媒準備工程)、
(b)工程(a)で準備した溶媒とポリイミド系樹脂とを混合し、ジカルボン酸の含有量が10ppm以下であるワニスを調製する工程(ワニス調製工程)、
(c)得られたワニスを支持体上に塗布し、塗膜を形成させる工程(塗布工程)、及び、
(d)塗膜を乾燥させて、光学フィルムを得る工程(形成工程)
を少なくとも含む、光学フィルムの製造方法によって製造することができる。本発明は、本発明のワニスから形成された光学フィルム、及び、上記のような光学フィルムの製造方法も提供する。
溶媒準備工程において、例えばワニスに含まれる溶媒の純度を高める方法として上記に記載した方法で溶媒を精製し、ジカルボン酸の含有量が10ppm以下である溶媒を準備することが好ましい。溶媒準備工程は、該溶媒に含まれるジカルボン酸の含有量が10ppm以下であることを確認する工程をさらに含んでいてもよい。
上記の製造方法において、ワニスに含まれる溶媒以外の成分、具体的にはポリイミド系樹脂、場合により含まれる他の添加剤等として、純度の高い原料を好ましくは使用する。その場合、ワニスに含まれる溶媒について、ジカルボン酸の含有量を10ppm以下とすることにより、ワニスに含まれるジカルボン酸の含有量を10ppm以下にすることができる。
ワニス調製工程において、工程(a)で準備した溶媒と、ポリイミド系樹脂とを、場合により他の添加剤と共に混合し、ジカルボン酸の含有量が10ppm以下であるワニスを調製する。該ポリイミド系樹脂は、ポリイミド系樹脂を製造後に十分な量の溶媒で洗浄する等の精製工程によって得たポリイミド系樹脂であることが好ましい。
塗布工程においては、ワニス調製工程で得たワニスを支持体上に塗布し、塗膜を形成させる。塗膜の形成は、例えば公知のロール・ツー・ロールやバッチ方式により、樹脂基材、SUSベルト、又はガラス基材等の支持体上に、流涎成形等によって塗膜を形成することによって行ってよい。
形成工程において、塗膜を乾燥し、基材から剥離することによって、光学フィルムを形成することができる。剥離後に更に光学フィルムを乾燥する乾燥工程を行ってもよい。塗膜の乾燥は、通常50~350℃の温度にて行うことができる。必要に応じて、不活性雰囲気又は減圧の条件下において塗膜の乾燥を行ってよい。
光学フィルムの少なくとも一方の表面に、表面処理を施す表面処理工程を行ってもよい。表面処理としては、例えばUVオゾン処理、プラズマ処理、及びコロナ放電処理が挙げられる。
樹脂基材の例としては、SUS等の金属ベルト、PETフィルム、PENフィルム、ポリイミドフィルム、及びポリアミドイミドフィルム等が挙げられる。中でも、耐熱性に優れる観点から、PETフィルム、PENフィルム、ポリイミドフィルム、及び他のポリアミドイミドフィルムが好ましい。さらに、光学フィルムとの密着性及びコストの観点から、PETフィルムがより好ましい。
YIが低減された光学フィルムを製造しやすい観点からは、本発明のワニスを支持体上に塗布し、塗膜を形成させる工程、及び、塗膜を100℃以上240℃以下の温度で乾燥させて、光学フィルムを得る工程を少なくとも含む製造方法により、光学フィルムを製造することが好ましい。塗膜の乾燥温度は、好ましくは100~240℃、より好ましくは120~220℃、さらに好ましくは150~220℃である。
本発明のワニスを用いて製造され得る光学フィルムは、好ましくは高い弾性率と柔軟性を有する。本発明の好適な実施態様において、上記光学フィルムの弾性率は、好ましくは3.0GPa以上、より好ましくは4.0GPa以上、さらに好ましくは5.0GPa以上、特に好ましくは6.0GPa以上であり、好ましくは10.0GPa以下、より好ましくは8.0GPa以下、さらに好ましくは7.0GPa以下である。光学フィルムの弾性率が上記の上限以下であると、フレキシブルディスプレイが屈曲する際に、上記光学フィルムによる他の部材の損傷を抑制することができる。弾性率は、例えば(株)島津製作所製オートグラフAG-ISを用いて、10mm幅の試験片をチャック間距離50mm、引張速度20mm/分の条件でS-S曲線を測定し、その傾きから測定することができる。
上記の光学フィルムは、好ましくは優れた屈曲耐性を有する。本発明の好適な実施態様において、光学フィルムは、R=1mmで135°を加重0.75kgfで速度175cpmにて測定した際に破断するまでの往復折り曲げ回数が、好ましくは10,000回以上、より好ましくは20,000回以上、さらに好ましくは30,000回以上、さらにより好ましくは40,000回以上、とりわけ好ましくは50,000回以上である。
光学フィルムの往復折り曲げ回数が上記の下限以上であると、光学フィルムを屈曲した際に生じ得る織り皺をさらに抑制することができる。なお、光学フィルムの往復折り曲げ回数は制限されないが、通常1,000,000回の折り曲げが可能であれば十分実用的である。往復折り曲げ回数は、例えば(株)東洋精機製作所製MIT耐折疲労試験機(型式0530)で厚さ50μm、幅10mmの試験片(光学フィルム)を用いて求めることができる。
光学フィルムの往復折り曲げ回数が上記の下限以上であると、光学フィルムを屈曲した際に生じ得る織り皺をさらに抑制することができる。なお、光学フィルムの往復折り曲げ回数は制限されないが、通常1,000,000回の折り曲げが可能であれば十分実用的である。往復折り曲げ回数は、例えば(株)東洋精機製作所製MIT耐折疲労試験機(型式0530)で厚さ50μm、幅10mmの試験片(光学フィルム)を用いて求めることができる。
上記光学フィルムは、優れた透明性を発現することができる。そのため、上記光学フィルムは、画像表示装置、特にウィンドウフィルムとして非常に有用である。本発明の好適な実施態様において、光学フィルムは、JIS K 7373:2006に準拠したYI値が、好ましくは5以下、より好ましくは3以下、さらに好ましくは2.5以下、さらにより好ましくは2.0以下である。YI値が上記の上限以下である光学フィルムは、表示装置等の高い視認性に寄与することができる。なお、上記光学フィルムのYI値は好ましくは0以上である。
〔光学積層体〕
本発明の光学フィルムは、少なくとも一方の面に1以上の機能層を積層して光学積層体を形成することもできる。機能層としては、例えば紫外線吸収層、ハードコート層、プライマー層、ガスバリア層、粘着層、色相調整層、屈折率調整層などが挙げられる。機能層は単独又は二種以上を組合せて使用できる。
本発明の光学フィルムは、少なくとも一方の面に1以上の機能層を積層して光学積層体を形成することもできる。機能層としては、例えば紫外線吸収層、ハードコート層、プライマー層、ガスバリア層、粘着層、色相調整層、屈折率調整層などが挙げられる。機能層は単独又は二種以上を組合せて使用できる。
紫外線吸収層は、紫外線吸収の機能を有する層であり、例えば、紫外線硬化型の透明樹脂、電子線硬化型の透明樹脂、及び熱硬化型の透明樹脂から選ばれる主材と、この主材に分散した紫外線吸収剤とから構成される。
本発明の光学フィルムの少なくとも一方の面には、ハードコート層が設けられていてもよい。ハードコート層の厚さは特に限定されず、例えば、2~100μmであってもよい。前記ハードコート層の厚さが前記の範囲にあると、耐衝撃性を高めやすい。ハードコート層は、活性エネルギー線照射、或いは熱エネルギー付与により架橋構造を形成し得る反応性材料を含むハードコート組成物を硬化させて形成することができ、活性エネルギー線照射によるものが好ましい。活性エネルギー線は、活性種を発生する化合物を分解して活性種を発生させることができるエネルギー線と定義され、可視光、紫外線、赤外線、X線、α線、β線、γ線及び電子線などが挙げられ、好ましくは紫外線が挙げられる。前記ハードコート組成物は、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物を含有する。
前記ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合性基を有する化合物である。前記ラジカル重合性化合物が有するラジカル重合性基としては、ラジカル重合反応を生じ得る官能基であればよく、炭素-炭素不飽和二重結合を含む基などが挙げられ、具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。なお、前記ラジカル重合性化合物が2個以上のラジカル重合性基を有する場合、これらのラジカル重合性基はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。前記ラジカル重合性化合物が1分子中に有するラジカル重合性基の数は、ハードコート層の硬度を向上する点から、好ましくは2以上である。前記ラジカル重合性化合物としては、反応性の高さの点から、好ましくは(メタ)アクリロイル基を有する化合物が挙げられ、具体的には1分子中に2~6個の(メタ)アクリロイル基を有する多官能アクリレートモノマーと称される化合物やエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレートと称される分子内に数個の(メタ)アクリロイル基を有する分子量が数百から数千のオリゴマーが挙げられ、好ましくはエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート及びポリエステル(メタ)アクリレートから選択された1種以上が挙げられる。
前記カチオン重合性化合物は、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基等のカチオン重合性基を有する化合物である。前記カチオン重合性化合物が1分子中に有するカチオン重合性基の数は、ハードコート層の硬度を向上する点から、好ましくは2以上であり、より好ましくは3以上である。
また、前記カチオン重合性化合物としては、中でも、カチオン重合性基としてエポキシ基及びオキセタニル基の少なくとも1種を有する化合物が好ましい。エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル基は、重合反応に伴う収縮が小さいという点から好ましい。また、環状エーテル基のうちエポキシ基を有する化合物は多様な構造の化合物が入手し易く、得られたハードコート層の耐久性に悪影響を与えず、ラジカル重合性化合物との相溶性もコントロールし易いという利点がある。また、環状エーテル基のうちオキセタニル基は、エポキシ基と比較して重合度が高くなりやすく、低毒性であり、得られたハードコート層のカチオン重合性化合物から得られるネットワーク形成速度を早め、ラジカル重合性化合物と混在する領域でも未反応のモノマーを膜中に残さずに独立したネットワークを形成する等の利点がある。
エポキシ基を有するカチオン重合性化合物としては、例えば、脂環族環を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル又は、シクロヘキセン環、シクロペンテン環含有化合物を、過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化する事によって得られる脂環族エポキシ樹脂;脂肪族多価アルコール、又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシジルエステル、グリシジル(メタ)アクリレートのホモポリマー、コポリマーなどの脂肪族エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールFや水添ビスフェノールA等のビスフェノール類、又はそれらのアルキレンオキサイド付加体、カプロラクトン付加体等の誘導体と、エピクロルヒドリンとの反応によって製造されるグリシジルエーテル、及びノボラックエポキシ樹脂等でありビスフェノール類から誘導されるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
また、前記カチオン重合性化合物としては、中でも、カチオン重合性基としてエポキシ基及びオキセタニル基の少なくとも1種を有する化合物が好ましい。エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル基は、重合反応に伴う収縮が小さいという点から好ましい。また、環状エーテル基のうちエポキシ基を有する化合物は多様な構造の化合物が入手し易く、得られたハードコート層の耐久性に悪影響を与えず、ラジカル重合性化合物との相溶性もコントロールし易いという利点がある。また、環状エーテル基のうちオキセタニル基は、エポキシ基と比較して重合度が高くなりやすく、低毒性であり、得られたハードコート層のカチオン重合性化合物から得られるネットワーク形成速度を早め、ラジカル重合性化合物と混在する領域でも未反応のモノマーを膜中に残さずに独立したネットワークを形成する等の利点がある。
エポキシ基を有するカチオン重合性化合物としては、例えば、脂環族環を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル又は、シクロヘキセン環、シクロペンテン環含有化合物を、過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化する事によって得られる脂環族エポキシ樹脂;脂肪族多価アルコール、又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシジルエステル、グリシジル(メタ)アクリレートのホモポリマー、コポリマーなどの脂肪族エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールFや水添ビスフェノールA等のビスフェノール類、又はそれらのアルキレンオキサイド付加体、カプロラクトン付加体等の誘導体と、エピクロルヒドリンとの反応によって製造されるグリシジルエーテル、及びノボラックエポキシ樹脂等でありビスフェノール類から誘導されるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
前記ハードコート組成物は重合開始剤をさらに含むことができる。重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤、ラジカル及びカチオン重合開始剤等が挙げられ、適宜選択して用いられる。これらの重合開始剤は、活性エネルギー線照射及び加熱の少なくとも一種により分解されて、ラジカル又はカチオンを発生してラジカル重合とカチオン重合を進行させるものである。
ラジカル重合開始剤は、活性エネルギー線照射及び加熱の少なくともいずれかによりラジカル重合を開始させる物質を放出することが可能であればよい。例えば、熱ラジカル重合開始剤としては、過酸化水素、過安息香酸等の有機過酸化物、アゾビスブチロニトリル等のアゾ化合物等があげられる。
活性エネルギー線ラジカル重合開始剤としては、分子の分解でラジカルが生成されるType1型ラジカル重合開始剤と、3級アミンと共存して水素引き抜き型反応でラジカルを生成するType2型ラジカル重合開始剤があり、それらは単独で又は併用して使用される。
カチオン重合開始剤は、活性エネルギー線照射及び加熱の少なくともいずれかによりカチオン重合を開始させる物質を放出することが可能であればよい。カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、シクロペンタジエニル鉄(II)錯体等が使用できる。これらは、構造の違いによって活性エネルギー線照射又は加熱のいずれかあるいはいずれでもカチオン重合を開始することができる。
ラジカル重合開始剤は、活性エネルギー線照射及び加熱の少なくともいずれかによりラジカル重合を開始させる物質を放出することが可能であればよい。例えば、熱ラジカル重合開始剤としては、過酸化水素、過安息香酸等の有機過酸化物、アゾビスブチロニトリル等のアゾ化合物等があげられる。
活性エネルギー線ラジカル重合開始剤としては、分子の分解でラジカルが生成されるType1型ラジカル重合開始剤と、3級アミンと共存して水素引き抜き型反応でラジカルを生成するType2型ラジカル重合開始剤があり、それらは単独で又は併用して使用される。
カチオン重合開始剤は、活性エネルギー線照射及び加熱の少なくともいずれかによりカチオン重合を開始させる物質を放出することが可能であればよい。カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、シクロペンタジエニル鉄(II)錯体等が使用できる。これらは、構造の違いによって活性エネルギー線照射又は加熱のいずれかあるいはいずれでもカチオン重合を開始することができる。
前記重合開始剤は、前記ハードコート組成物全体100質量%に対して好ましくは0.1~10質量%を含むことができる。前記重合開始剤の含量が前記の範囲にあると、硬化を十分に進行させることができ、最終的に得られる塗膜の機械的物性や密着力を良好な範囲とすることができ、また、硬化収縮による接着力不良や割れ現象及びカール現象が発生し難くなる傾向がある。
前記ハードコート組成物は、溶剤及び添加剤からなる群から選択される一つ以上をさらに含むことができる。
前記溶剤は、前記重合性化合物及び重合開始剤を溶解又は分散させることができるもので、本技術分野のハードコート組成物の溶剤として知られている溶剤であれば、本発明の効果を阻害しない範囲で、使用することができる。
前記添加剤は、無機粒子、レベリング剤、安定剤、界面活性剤、帯電防止剤、潤滑剤、防汚剤などをさらに含むことができる。
前記溶剤は、前記重合性化合物及び重合開始剤を溶解又は分散させることができるもので、本技術分野のハードコート組成物の溶剤として知られている溶剤であれば、本発明の効果を阻害しない範囲で、使用することができる。
前記添加剤は、無機粒子、レベリング剤、安定剤、界面活性剤、帯電防止剤、潤滑剤、防汚剤などをさらに含むことができる。
粘着層は、粘着性の機能を有する層であり、光学フィルムを他の部材に接着させる機能を有する。粘着層の形成材料としては、通常知られたものを用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂組成物又は光硬化性樹脂組成物を用いることができる。この場合、事後的にエネルギーを供給することで樹脂組成物を高分子化し硬化させることができる。
粘着層は、感圧型接着剤(Pressure Sensitive Adhesive、PSA)と呼ばれる、押圧により対象物に貼着される層であってもよい。感圧型接着剤は、「常温で粘着性を有し、軽い圧力で被着材に接着する物質」(JIS K6800)である粘着剤であってもよく、「特定成分を保護被膜(マイクロカプセル)に内容し、適当な手段(圧力、熱等)によって被膜を破壊するまでは安定性を保持できる接着剤」(JIS K6800)であるカプセル型接着剤であってもよい。
色相調整層は、色相調整の機能を有する層であり、光学積層体を目的の色相に調整することができる層である。色相調整層は、例えば、樹脂及び着色剤を含有する層である。この着色剤としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、弁柄、チタニウムオキサイド系焼成顔料、群青、アルミン酸コバルト、及びカーボンブラック等の無機顔料;アゾ系化合物、キナクリドン系化合物、アンスラキノン系化合物、ペリレン系化合物、イソインドリノン系化合物、フタロシアニン系化合物、キノフタロン系化合物、スレン系化合物、及びジケトピロロピロール系化合物等の有機顔料;硫酸バリウム、及び炭酸カルシウム等の体質顔料;並びに塩基性染料、酸性染料、及び媒染染料等の染料を挙げることができる。
屈折率調整層は、屈折率調整の機能を有する層であり、例えば光学フィルムとは異なる屈折率を有し、光学積層体に所定の屈折率を付与することができる層である。屈折率調整層は、例えば、適宜選択された樹脂、及び場合によりさらに顔料を含有する樹脂層であってもよいし、金属の薄膜であってもよい。屈折率を調整する顔料としては、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化錫、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルが挙げられる。該顔料の平均一次粒子径は、0.1μm以下であってもよい。顔料の平均一次粒子径を0.1μm以下とすることにより、屈折率調整層を透過する光の乱反射を防止し、透明度の低下を防止することができる。屈折率調整層に用いられる金属としては、例えば、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ケイ素、酸化インジウム、酸窒化チタン、窒化チタン、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素等の金属酸化物又は金属窒化物が挙げられる。
光学積層体は、保護フィルムをさらに含んでいてもよい。保護フィルムは、光学フィルムの片面又は両面に積層されていてもよい。光学フィルムの片面に機能層を有する場合には、保護フィルムは、光学フィルム側の表面又は機能層側の表面に積層されていてもよく、光学フィルム側と機能層側の両方に積層されていてもよい。光学フィルムの両面に機能層を有する場合には、保護フィルムは、片方の機能層側の表面に積層されていてもよく、両方の機能層の表面に積層されていてもよい。保護フィルムは、光学フィルム又は機能層の表面を一時的に保護するためのフィルムであり、光学フィルム又は機能層の表面を保護できる剥離可能なフィルムである限り特に限定されない。保護フィルムとしては、例えば、ポリエチ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のポリエステル系樹脂フィルム;ポリエチレン、ポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィン系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム等が挙げられ、ポリオレフィン系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム及びアクリル系樹脂フィルムからなる群から選択されることが好ましい。光学積層体が保護フィルムを2つ有する場合、各保護フィルムは同一又は異なっていてもよい。
保護フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、通常、10~100μm、好ましくは10~80μm、より好ましくは10~50μmである。光学積層体が保護フィルムを2つ有する場合、各保護フィルムの厚さは同じであってもよく、異なっていてもよい。
本発明の一実施態様において、光学積層体は、巻芯にロール状に巻回された形態であってもよく、該形態を積層体フィルムロールと称する。巻芯を構成する材料としては、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂等の合成樹脂;アルミニウム等の金属;繊維強化プラスチック(FRP:ガラス繊維等の繊維をプラスチックに含有させて強度を向上させた複合材料)等が挙げられる。巻芯は円筒状又は円柱状等の形状をなし、その直径は、例えば80~170mmである。また、積層体フィルムロールの直径、すなわち巻取り後の直径は、特に限定されるものではないが、通常200~800mmである。本発明の一実施態様において、積層体フィルムロールは、光学フィルムの製造工程において、光学フィルムから支持体を剥離せず、支持体、光学フィルム並びに任意に機能層及び保護フィルムを有する積層体が、巻芯にロール状に巻回された形態を有していてもよい。積層体フィルムロールは、連続的な製造において、スペースその他の制約から一旦フィルムロールの形で保管することが多く、積層体フィルムロールの形態では、積層体がより強く巻き締められているので、支持体上の白濁原因物質が光学フィルム上に転写されやすくなる。しかし、所定の対水接触角を有する支持体を用いると、支持体からの白濁物質が光学フィルムに転写されにくく、それが積層体フィルムロールで巻き締められても、白濁が生じにくい。
上記の光学フィルムは、紫外線吸収層、粘着層、色相調整層、屈折率調整層等の機能層、ハードコート層を備えてもよい。
〔画像表示装置〕
本発明の光学フィルムは、本発明のワニスから形成され、優れた光学特性を有するため、画像表示装置のウィンドウフィルムとして好適に使用できる。本発明の光学フィルムは、画像表示装置、特にフレキシブルディスプレイの視認側表面に前面板として配置することができる。該前面板は、フレキシブルディスプレイ内の画像表示素子を保護する機能を有する。上記の光学フィルムを備える画像表示装置は、高い柔軟性及び屈曲耐性を有すると同時に、高い表面硬度を有することができるので、屈曲した際に他の部材を損傷することがなく、また光学フィルム自体にも折り皺が生じ難く、さらに表面の傷つきを有利に抑制することもできる。
画像表示装置としては、テレビ、スマートフォン、携帯電話、カーナビゲーション、タブレットPC、携帯ゲーム機、電子ペーパー、インジケーター、掲示板、時計、及びスマートウォッチ等のウェアラブルデバイス等が挙げられる。フレキシブルディスプレイとしては、フレキシブル特性を有する画像表示装置、例えばテレビ、スマートフォン、携帯電話、スマートウォッチ等が挙げられる。
本発明の光学フィルムは、本発明のワニスから形成され、優れた光学特性を有するため、画像表示装置のウィンドウフィルムとして好適に使用できる。本発明の光学フィルムは、画像表示装置、特にフレキシブルディスプレイの視認側表面に前面板として配置することができる。該前面板は、フレキシブルディスプレイ内の画像表示素子を保護する機能を有する。上記の光学フィルムを備える画像表示装置は、高い柔軟性及び屈曲耐性を有すると同時に、高い表面硬度を有することができるので、屈曲した際に他の部材を損傷することがなく、また光学フィルム自体にも折り皺が生じ難く、さらに表面の傷つきを有利に抑制することもできる。
画像表示装置としては、テレビ、スマートフォン、携帯電話、カーナビゲーション、タブレットPC、携帯ゲーム機、電子ペーパー、インジケーター、掲示板、時計、及びスマートウォッチ等のウェアラブルデバイス等が挙げられる。フレキシブルディスプレイとしては、フレキシブル特性を有する画像表示装置、例えばテレビ、スマートフォン、携帯電話、スマートウォッチ等が挙げられる。
本発明の一実施態様において、画像表示装置は、本発明の光学フィルム、並びに、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルからなる群から選択される少なくとも1つを含んでいてもよい。例えば、該光学フィルムの片面に、透明接着剤又は透明粘着剤を介するか、若しくは介さずに、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルが積層された画像表示装置であってもよい。上記画像表示装置は、ベゼルが備えられていてもよく、後述の遮光パターンを有していてもよい。なお、本発明の光学フィルムは、上記光学積層体として画像表示装置に組み込まれていてもよく、以下、画像表示装置に含まれる光学フィルムは、上記光学積層体であってもよい。
本発明の一実施態様において、画像表示装置は、前記光学フィルム又は前記偏光板の少なくとも一面に、枠を取り囲んで印刷された有色の遮光パターンを具備することができ、該遮光パターンは単層又は複層の形態であってもよい。前記偏光板は前記非表示領域又はベゼル部にかけて連続的に延長することができ、ポリビニルアルコール系偏光子及び前記ポリビニルアルコール系偏光子の少なくとも一面に積層又は貼合された保護層を含む通常の偏光板であってもよい。
本発明の一実施態様では、前記光学フィルムの一面に偏光板及びタッチセンサが一体化された構造において、偏光板及びタッチセンサの配置順序は限定されず、光学フィルム、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルの順に配置することもでき、光学フィルム、タッチセンサ、偏光板及び表示パネルの順に配置することもできる。光学フィルム、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルの順に配置した場合は、画像表示装置を視認側から見た際にタッチセンサが偏光板の下側に存在するので、タッチセンサのパターンが視認されにくい長所がある。このような場合、タッチセンサの基板は正面位相差が±2.5nm以下であることが好ましい。該基板の素材としては無延伸フィルムとして、例えば、トリアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン、シクロオレフィン共重合体、ポリノルボルネン共重合体などの素材からなる群から選択された1以上の素材のフィルムであってもよい。一方、タッチセンサの基板なしにパターンのみ光学フィルム及び偏光板に転写した構造を有することができる。
前記偏光板及びタッチセンサは、透明粘着剤層又は透明接着剤層によって光学フィルムと表示パネルの間に配置することができるが、透明粘着剤層が好適である。光学フィルム、偏光板、タッチセンサ及び表示パネルの順に配置された場合は、光学フィルムと偏光板の間、タッチセンサと表示パネルの間に透明粘着層が位置することができる。光学フィルム、タッチセンサ、偏光板及び表示パネルの順に配置された場合は、光学フィルムとタッチセンサの間、タッチセンサと偏光板の間、偏光板と表示パネルの間に透明粘着剤層を配置することができる。
前記透明粘着層の厚さは特に限定されず、例えば1~100μmであってもよい。該透明粘着剤層において、下部である表示パネル側の透明粘着剤層の厚さが、上部である光学フィルム側の透明粘着剤層の厚さ以上であり、-20~80℃で粘弾性が0.2MPa以下であることが好ましい。その場合、タッチセンサと表示パネル間の干渉によって発生するノイズを低減することができ、屈曲時の界面応力を緩和して上下部の部材の破壊を抑制することができる。透明粘着剤の凝集破壊を抑制すると同時に界面応力を緩和させるという面から、より好ましくは、前記粘弾性は0.01~0.15MPaであってもよい。
<偏光板>
前記偏光板は、例えば、偏光子、並びに、必要に応じて、支持体、配向膜、位相差コーティング層、接着剤層、粘着剤層及び保護層から選択される少なくとも1つを含んでいてもよい。前記偏光板の厚さは特に限定されず、例えば100μm以下であってもよい。厚さが100μm以下であると柔軟性が低下しにくい。前記範囲内で、例えば5~100μmであってもよい。
前記偏光板は、例えば、偏光子、並びに、必要に応じて、支持体、配向膜、位相差コーティング層、接着剤層、粘着剤層及び保護層から選択される少なくとも1つを含んでいてもよい。前記偏光板の厚さは特に限定されず、例えば100μm以下であってもよい。厚さが100μm以下であると柔軟性が低下しにくい。前記範囲内で、例えば5~100μmであってもよい。
前記偏光子は、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤、染色、架橋、延伸、水洗、乾燥するなどの段階を含む工程によって製造された当分野で通常使用されるフィルム型偏光子であってもよく、重合性液晶及び二色性染料を含む偏光コーティング層形成組成物を塗布して形成される塗布型偏光子(偏光コーティング層という場合がある)であってもよい。前記偏光コーティング層(単に偏光層という場合がある)は、例えば、支持体上に配向膜形成組成物を塗布し、配向性を付与して配向膜を形成し、前記配向膜上に重合性液晶化合物及び二色性染料を含む偏光コーティング層形成組成物を塗布し、液晶コーティング層を形成することで製造することができる。このような偏光コーティング層は、フィルム型偏光子の両面に接着剤によって貼り付けられた保護層を含む偏光板に比べて厚さを薄く形成することができる。前記偏光コーティング層の厚さは0.5~10μm、好ましくは2~4μmであってもよい。前記支持体としては、保護フィルムとして上記に例示した高分子フィルムを使用することができる。
(配向膜)
前記配向膜は、配向膜形成組成物を塗布して形成することができる。配向膜形成組成物は、当該分野で通常使用される配向剤、光重合開始剤及び溶剤を含むことができる。前記配向剤としては、当該分野で通常使用される配向剤を特に制限なく使用することができる。例えば、ポリアクリレート系高分子、ポリアミック酸、ポリイミド系高分子又はシンナメート基を含む高分子を配向剤として使用することができ、光配向を適用する場合にはシンナメート基を含む高分子を使用することが好ましい。溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、GBL、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等のエステル溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶剤、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤、アセトニトリル等のニトリル溶剤、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル溶剤、及び、クロロホルム、クロロベンゼン等の塩素化炭化水素溶剤などが挙げられる。溶剤は、単独又は二種以上を組合せて使用できる。
前記配向膜は、配向膜形成組成物を塗布して形成することができる。配向膜形成組成物は、当該分野で通常使用される配向剤、光重合開始剤及び溶剤を含むことができる。前記配向剤としては、当該分野で通常使用される配向剤を特に制限なく使用することができる。例えば、ポリアクリレート系高分子、ポリアミック酸、ポリイミド系高分子又はシンナメート基を含む高分子を配向剤として使用することができ、光配向を適用する場合にはシンナメート基を含む高分子を使用することが好ましい。溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、GBL、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等のエステル溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶剤、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤、アセトニトリル等のニトリル溶剤、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル溶剤、及び、クロロホルム、クロロベンゼン等の塩素化炭化水素溶剤などが挙げられる。溶剤は、単独又は二種以上を組合せて使用できる。
前記配向膜形成組成物の塗布は、例えば、スピンコーティング法、押出成形法、ディップコーティング、フローコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティングなどを挙げることができ、好ましくはインラインコーティング方式を使用する。前記配向膜形成組成物が塗布及び必要に応じて乾燥された後には配向処理を行う。前記配向処理は、当該分野において周知の多様な方法を制限なく採用することができ、好ましくは、光配向膜化を使用することができる。光配向膜は通常、光反応性基を有する重合体又は単量体と溶剤を含む光配向膜形成用組成物を支持体に塗布し、偏光、好ましくは、偏光UVを照射することで得られる。光配向膜は照射する偏光の偏光方向を選択することで、配向規制力の方向を任意に制御できる点で、さらに好ましい。
前記光配向膜の厚さは、通常10~10,000nm、好ましくは10~1,000nm、より好ましくは10~500nmである。光配向膜の厚さが前記範囲にあると、配向規制力が十分に発現される。
(偏光コーティング層)
前記偏光コーティング層は、偏光コーティング層形成組成物を塗布して形成することができる。具体的には、偏光コーティング層形成組成物は二色性色素に加えてホスト化合物となる1以上の重合性液晶(以下、重合性液晶(B)と呼ぶ場合がある)を含む重合性液晶組成物(以下、重合性液晶組成物Bと呼ぶ場合がある)である。
前記偏光コーティング層は、偏光コーティング層形成組成物を塗布して形成することができる。具体的には、偏光コーティング層形成組成物は二色性色素に加えてホスト化合物となる1以上の重合性液晶(以下、重合性液晶(B)と呼ぶ場合がある)を含む重合性液晶組成物(以下、重合性液晶組成物Bと呼ぶ場合がある)である。
「二色性色素」とは、分子の長軸方向における吸光度と短軸方向における吸光度が異なる性質を有する色素を意味する。このような性質を有するものであれば、二色性色素は制限がなく、染料でもよく、顔料でもよい。2種以上の染料を組合せて用いてもよく、2種以上の顔料を組合せて用いてもよく、染料と顔料を組合せて用いてもよい。
二色性色素は、300~700nmの範囲に極大吸収波長(λMAX)を有することが好ましい。このような二色性色素としては、アクリジン色素、オキサジン色素、シアニン色素、ナフタレン色素、アゾ色素及びアントラキノン色素が挙げられ、好ましくはアゾ色素が挙げられる。アゾ色素としては、モノアゾ色素、ビスアゾ色素、トリスアゾ色素、テトラキスアゾ色素及びスチルベンアゾ色素が挙げられ、好ましくはビスアゾ色素及びトリスアゾ色素が挙げられる。
重合性液晶(B)が示す液晶状態は、スメクチック相であることが好ましく、配向秩序度がより高い偏光層を製造することができるという点で、高次スメクチック相であることがより好ましい。スメクチック相を示す重合性液晶(B)を重合性スメクチック液晶化合物という。重合性液晶(B)は単独、又は組合せて使用することができる。また、2種以上の重合性液晶を組合せる場合は、少なくとも1種が重合性液晶(B)であることが好ましく、2種以上が重合性液晶(B)であることがより好ましい。これらを組合せることで、液晶-結晶相転移温度以下の温度でも一時的に液晶性を保持することができる場合がある。重合性液晶(B)は、例えば、Lub et al.Recl.Trav.Chim.Pays-Bas,115,321-328(1996)又は日本特許第4719156号などに記載の公知の方法で製造される。重合性液晶組成物Bにおける二色性色素の含有量は、二色性色素の種類などに応じて適切に調節できるが、重合性液晶(B)100質量部に対して、好ましくは0.1~50質量部、より好ましくは0.1~20質量部、さらに好ましくは0.1~10質量部である。二色性色素の含有量が前記範囲内であると、重合性液晶(B)の配向を乱すことなく、重合させることができ、また重合性液晶(B)の配向を阻害する傾向が小さい。
重合性液晶組成物Bは、好ましくは溶剤を含む。一般的に、スメクチック液晶化合物は粘度が高いため、溶剤を含む重合性液晶組成物は塗布が容易であり、結果として偏光膜の形成をしやすくする場合が多い。溶剤としては前述の配向性ポリマー組成物に含まれる溶剤と同様のものを挙げることができ、重合性液晶(B)及び二色性色素の溶解性に応じて適切に選択することができる。溶剤の含有量は、重合性液晶組成物Bの総量に対して、好ましくは50~98質量%である。言い換えれば、重合性液晶組成物Bにおける固形分は、重合性液晶組成物Bの総量に対して、好ましくは2~50質量%である。
重合性液晶組成物Bは、好ましくは1種以上のレベリング剤を含有する。レベリング剤は組成物Bの流動性を調整し、重合性液晶組成物Bを塗布することで得られる塗布膜をより平坦にする機能を有し、具体的には、界面活性剤を挙げることができる。重合性液晶組成物Bがレベリング剤を含有する場合、その含有量は重合性液晶100質量部に対して、好ましくは0.05~0.05質量部、より好ましくは0.05~3質量部である。レベリング剤の含有量が前記の範囲内であると、重合性液晶を水平配向させることが容易であり、また、得られる偏光層がより平滑になる傾向がある。重合性液晶に対するレベリング剤の含有量が前記の範囲内であると、得られる偏光層にむらがあまり生じない傾向がある。
重合性液晶組成物Bは、好ましくは1種以上の重合開始剤を含有する。重合開始剤は重合性液晶(B)の重合反応を開始できる化合物であり、より低温条件下で重合反応を開始することができるという点で光重合開始剤が好ましい。具体的には光の作用によって活性ラジカル又は酸を発生できる光重合開始剤を挙げることができ、その中でも光の作用によってラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。重合開始剤としては、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、アルキルフェノン化合物、アシルホスフィンオキシド化合物、トリアジン化合物、ヨードニウム塩及びスルホニウム塩を挙げることができる。
重合性液晶組成物Bが重合開始剤を含有する場合、その含有量は、その重合性液晶組成物に含有される重合性液晶の種類及びその量に応じて適切に調節できるが、重合性液晶100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは0.5~10質量部、さらに好ましくは0.5~8質量部である。重合開始剤の含有量がこの範囲内にあると、重合性液晶(B)の配向を乱すことなく重合させることができる。重合性液晶組成物Bが光重合開始剤を含有する場合、前記重合性液晶組成物は光増減剤をさらに含有していてもよい。重合性液晶組成物Bが光重合開始剤及び光増減剤を含有する場合、その重合性液晶組成物に含有される重合性液晶の重合反応をより促進することができる。光増減剤の使用量は光重合開始剤及び重合性液晶の種類及びその量に応じて適切に調節できるが、重合性液晶100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは0.5~10質量部、さらに好ましくは0.5~8質量部である。
重合性液晶の重合反応をより安定的に進行させるために、重合性液晶組成物Bは、適量の重合禁止剤を含有してもよく、これにより、重合性液晶の重合反応の進行程度を制御しやすくなる。重合性液晶組成物Bが重合禁止剤を含有する場合、その含有量は、重合性液晶の種類及びその量、及び光増減剤の使用量などに応じて適切に調節できるが、重合性液晶100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは0.5~10質量部、さらに好ましくは0.5~8質量部である。重合禁止剤の含有量がこの範囲内にあると、重合性液晶の配向を乱すことなく重合させることができる。
偏光コーティング層は通常、偏光コーティング層形成組成物を配向処理が施された支持体上に塗布し、得られた塗布膜中の重合性液晶を重合させることで形成される。前記偏光コーティング層形成組成物を塗布する方法は限定されない。配向処理としては先に例示したものを挙げることができる。偏光コーティング層形成組成物を塗布し、得られた塗布膜中に含まれる重合性液晶が重合しない条件で溶剤を乾燥除去することで乾燥被膜が形成される。乾燥方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥及び減圧乾燥法を挙げることができる。重合性液晶が重合性スメクチック液晶化合物である場合、乾燥被膜に含まれる重合性スメクチック液晶化合物の液晶状態をネマチック相(すなわち、ネマチック液晶状態)にした後、スメクチック相に転移させることが好ましい。ネマチック相を経てスメクチック相を形成させるためには、例えば、乾燥被膜に含まれる重合性スメクチック液晶化合物がネマチック相の液晶状態に相転移する温度以上に乾燥被膜を加熱し、続いて、重合性スメクチック液晶化合物がスメクチック相の液晶状態を示す温度まで冷却するという方法が採用される。続いて、乾燥被膜中の重合性液晶の液晶状態をスメクチック相にした後、スメクチック相の液晶状態を保持したまま重合性液晶を光重合させる方法について説明する。光重合において、乾燥被膜に照射する光は、前記乾燥被膜に含まれる光重合開始剤の種類、重合性液晶の種類(特に、重合性液晶が有する光重合基の種類)及びその量に応じて適切に選択でき、その具体例としては、可視光、紫外光及びレーザー光からなる群から選択される活性エネルギー線を挙げることができる。これらのうち、重合反応の進行を制御しやすいという点や光重合装置として当分野で広範囲に用いられているものを使用することができるという点で紫外光が好ましい。光重合を行うことで、重合性液晶は、スメクチック相、好ましくは高次のスメクチック相の液晶状態を保持したまま重合して偏光層が形成される。
(位相差コーティング層)
前記偏光板は、位相差コーティング層(単に位相差層という場合がある)を含んでいてもよい。位相差コーティング層は、光学特性に応じて、λ/2層、λ/4層、ポジティブC層等と総称する。位相差コーティング層は、例えば、表面に配向膜が形成された支持体の配向膜上に液晶化合物を含む位相差コーティング層形成組成物を塗布して液晶コーティング層を形成した後、該液晶コーティング層を、接着層を介して偏光層と貼り付けてから支持体を剥離することで形成することができるが、この方法に制限されるものではない。支持体として、保護フィルムとして上記に例示した高分子フィルムを使用することができ、配向膜及び位相差層が形成される側の支持体面には、配向膜を形成する前に表面処理を施すこともできる。前記配向膜形成組成物及びその塗布及び乾燥方法などは、偏光コーティング層で説明したものと同様である。位相差コーティング層形成組成物の組成は、二色性染料を含んでいないことを除いては、前記偏光コーティング層で説明したものと同様である。また、位相差コーティング層形成組成物の塗布、乾燥及び硬化方法なども、前記偏光コーティング層で説明したものと同様である。
前記偏光板は、位相差コーティング層(単に位相差層という場合がある)を含んでいてもよい。位相差コーティング層は、光学特性に応じて、λ/2層、λ/4層、ポジティブC層等と総称する。位相差コーティング層は、例えば、表面に配向膜が形成された支持体の配向膜上に液晶化合物を含む位相差コーティング層形成組成物を塗布して液晶コーティング層を形成した後、該液晶コーティング層を、接着層を介して偏光層と貼り付けてから支持体を剥離することで形成することができるが、この方法に制限されるものではない。支持体として、保護フィルムとして上記に例示した高分子フィルムを使用することができ、配向膜及び位相差層が形成される側の支持体面には、配向膜を形成する前に表面処理を施すこともできる。前記配向膜形成組成物及びその塗布及び乾燥方法などは、偏光コーティング層で説明したものと同様である。位相差コーティング層形成組成物の組成は、二色性染料を含んでいないことを除いては、前記偏光コーティング層で説明したものと同様である。また、位相差コーティング層形成組成物の塗布、乾燥及び硬化方法なども、前記偏光コーティング層で説明したものと同様である。
位相差コーティング層の厚さは、好ましくは0.5~10μm、より好ましくは1~4μmであってもよい。
本発明の一実施形態において、位相差コーティング層は、コーティング層の厚さ、重合性液晶化合物の配向状態などによって光学特性を調節することができる。位相差層の厚さを調節することで、所望の面内位相差を付与する位相差層を製作することができる。面内位相差値(面内リタデーション値、Re)は、数式(1)で定義される値であり、所望のReを得るためには、Δnと厚さ(d)を調節するとよい。
Re=d×Δn(λ)・・・数式(1)(ここでΔn=nx-ny)
(数式(1)中、Reは面内位相差値を表し、dはコーティング層の厚さを表し、Δnは複屈折率を表す。重合性液晶化合物の配向によって形成される屈折率楕円体を考慮する場合、3方向の屈折率、即ち、nx、ny及びnzを次のように定義する。nxは位相差層が形成する屈折率楕円体における該位相差層平面に対して平行な方向の主屈折率を表す。nyは位相差層が形成する屈折率楕円体における該位相差層平面に対して平行であり、nxの方向に対して直交する方向の屈折率を表す。nzは位相差層が形成する屈折率楕円体における該位相差層平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。位相差層がλ/4層である場合、面内位相差値Re(550)の範囲は通常113~163nm、好ましくは130~150nmである。位相差層がλ/2層である場合、Re(550)の範囲は通常250~300nm、好ましくは250~300nmである)
Re=d×Δn(λ)・・・数式(1)(ここでΔn=nx-ny)
(数式(1)中、Reは面内位相差値を表し、dはコーティング層の厚さを表し、Δnは複屈折率を表す。重合性液晶化合物の配向によって形成される屈折率楕円体を考慮する場合、3方向の屈折率、即ち、nx、ny及びnzを次のように定義する。nxは位相差層が形成する屈折率楕円体における該位相差層平面に対して平行な方向の主屈折率を表す。nyは位相差層が形成する屈折率楕円体における該位相差層平面に対して平行であり、nxの方向に対して直交する方向の屈折率を表す。nzは位相差層が形成する屈折率楕円体における該位相差層平面に対して垂直な方向の屈折率を表す。位相差層がλ/4層である場合、面内位相差値Re(550)の範囲は通常113~163nm、好ましくは130~150nmである。位相差層がλ/2層である場合、Re(550)の範囲は通常250~300nm、好ましくは250~300nmである)
また、重合性液晶化合物の配向状態に応じて、厚さ方向の位相差を発現する位相差層を製作することができる。厚さ方向の位相差を発現するということは、数式(2)で厚さ方向の位相差値Rthが負となる特性を表すことである。
Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d・・・数式(2)
(数式(2)中、nx、ny、nz及びdは、前述の定義と同じである)
ポジティブC層の面内位相差値Re(550)の範囲は通常0~10nm、好ましくは0~5nmであり、厚さ方向の位相差値Rthの範囲は通常-10~-300nm、好ましくは-20~-200nmである。偏光板は、2以上の位相差コーティング層を有していてもよく、位相差コーティング層を2層有する場合は、第1位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であり、第2位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であってもよい。また、第1位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であり、第2位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であってもよい。
Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d・・・数式(2)
(数式(2)中、nx、ny、nz及びdは、前述の定義と同じである)
ポジティブC層の面内位相差値Re(550)の範囲は通常0~10nm、好ましくは0~5nmであり、厚さ方向の位相差値Rthの範囲は通常-10~-300nm、好ましくは-20~-200nmである。偏光板は、2以上の位相差コーティング層を有していてもよく、位相差コーティング層を2層有する場合は、第1位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であり、第2位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であってもよい。また、第1位相差コーティング層は斜めから見た色味を改善するためのポジティブC層であり、第2位相差コーティング層は円偏光を作るためのλ/4層であってもよい。
(接着剤層及び粘着剤層)
前記偏光板は接着剤層及び/又は粘着剤層を含んでいてもよい。本発明の一実施形態において、偏光コーティング層と第1位相差コーティング層、又は第1位相差コーティング層と第2位相差コーティング層は、粘着剤又は接着剤を介して貼合することができる。接着剤層を形成する接着剤としては、水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤又は熱硬化性接着剤を用いることができ、好ましくは水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤である。粘着剤層としては後述のものが使用できる。
前記偏光板は接着剤層及び/又は粘着剤層を含んでいてもよい。本発明の一実施形態において、偏光コーティング層と第1位相差コーティング層、又は第1位相差コーティング層と第2位相差コーティング層は、粘着剤又は接着剤を介して貼合することができる。接着剤層を形成する接着剤としては、水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤又は熱硬化性接着剤を用いることができ、好ましくは水系接着剤、活性エネルギー線硬化性接着剤である。粘着剤層としては後述のものが使用できる。
水系接着剤としては、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる接着剤、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤等が挙げられる。中でもポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる水系接着剤が好適に用いられる。ポリビニルアルコール系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるポリビニルアルコール系共重合体、又はそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体等を用いることができる。水系接着剤は、アルデヒド化合物(グリオキザール等)、エポキシ化合物、メラミン系化合物、メチロール化合物、イソシアネート化合物、アミン化合物、多価金属塩等の架橋剤を含むことができる。
水系接着剤を使用する場合は、コーティング層を貼合した後、水系接着剤中に含まれる水を除去するための乾燥工程を実施することが好ましい。
上記活性エネルギー線硬化性接着剤とは、紫外線、可視光、電子線、X線のような活性エネルギー線の照射によって硬化する硬化性化合物を含有する接着剤であり、好ましくは紫外線硬化性接着剤である。
上記硬化性化合物は、カチオン重合性の硬化性化合物やラジカル重合性の硬化性化合物であることができる。カチオン重合性の硬化性化合物としては、例えば、エポキシ系化合物(分子内に1個又は2個以上のエポキシ基を有する化合物)や、オキセタン系化合物(分子内に1個又は2個以上のオキセタン環を有する化合物)、又はこれらの組合せを挙げることができる。ラジカル重合性の硬化性化合物としては、例えば、(メタ)アクリル系化合物(分子内に1個又は2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物)や、ラジカル重合性の二重結合を有するその他のビニル系化合物、又はこれらの組合せを挙げることができる。カチオン重合性の硬化性化合物とラジカル重合性の硬化性化合物とを併用してもよい。活性エネルギー線硬化性接着剤は通常、上記硬化性化合物の硬化反応を開始させるためのカチオン重合開始剤及び/又はラジカル重合開始剤をさらに含む。
コーティング層を貼合するにあたっては、接着性を高めるために、接着する面の少なくともいずれか一方の貼合面に表面活性化処理を施してもよい。表面活性化処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、放電処理(グロー放電処理等)、火炎処理、オゾン処理、UVオゾン処理、電離活性線処理(紫外線処理、電子線処理等)のような乾式処理;水やアセトン等の溶媒を用いた超音波処理、ケン化処理、アンカーコート処理のような湿式処理を挙げることができる。これらの表面活性化処理は、単独で行ってもよいし、2つ以上を組合せてもよい。
前記接着層の厚さは、その接着力に応じて調節することができ、好ましくは0.1~10μm、より好ましくは1~5μmであってもよい。本発明の一実施形態において、前記接着層が複数個使用される構成の場合、同じ材料で又は異なる材料で製造することができ、同じ厚さ又は異なる厚さを有することができる。
粘着剤層は、(メタ)アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂のような樹脂を主成分とする粘着剤組成物で構成することができる。中でも、透明性、耐候性、耐熱性等に優れるポリエステル系樹脂又は(メタ)アクリル系樹脂をベースポリマーとする粘着剤組成物が好適である。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型、熱硬化型であってもよい。
本発明で使用する粘着剤樹脂としては、通常、重量平均分子量が30万~400万であるものが用いられる。耐久性、特に耐熱性を考慮すれば、重量平均分子量は、好ましくは50万~300万、より好ましくは65万~200万である。重量平均分子量が30万よりも大きいと、耐熱性の点で好ましく、重量平均分子量が400万よりも小さいと貼り合せ性、接着力が低下する点でも好ましい。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値をいう。
本発明で使用する粘着剤樹脂としては、通常、重量平均分子量が30万~400万であるものが用いられる。耐久性、特に耐熱性を考慮すれば、重量平均分子量は、好ましくは50万~300万、より好ましくは65万~200万である。重量平均分子量が30万よりも大きいと、耐熱性の点で好ましく、重量平均分子量が400万よりも小さいと貼り合せ性、接着力が低下する点でも好ましい。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値をいう。
さらに、粘着剤組成物には、架橋剤を含有することできる。架橋剤としては、有機系架橋剤や多官能性金属キレートを用いることができる。有機系架橋剤としては、イソシアネート系架橋剤、過酸化物系架橋剤、エポキシ系架橋剤、イミン系架橋剤などが挙げられる。多官能性金属キレートは、多価金属が有機化合物と共有結合又は配位結合しているものである。多価金属原子としては、Al、Cr、Zr、Co、Cu、Fe、Ni、V、Zn、In、Ca、Mg、Mn、Y、Ce、Sr、Ba、Mo、La、Sn、Ti等が挙げられる。共有結合又は配位結合する有機化合物中の原子としては酸素原子等が挙げられ、有機化合物としてはアルキルエステル、アルコール化合物、カルボン酸化合物、エーテル化合物、ケトン化合物等が挙げられる。
架橋剤を含有する場合、その使用量は、粘着剤樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01~20質量部、より好ましくは0.03~10質量部である。なお、架橋剤が0.01質量部を超えると、粘着剤層の凝集力が不足しない傾向があり、加熱時に発泡が生じるおそれが少なく、一方、20質量部より少ないと、耐湿性が十分であり、信頼性試験等で剥がれが生じにくくなる。
粘着剤組成物は、添加剤として、シランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤としては、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ構造を有するケイ素化合物;3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基含有ケイ素化合物;3-クロロプロピルトリメトキシシラン;アセトアセチル基含有トリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどの(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤;3‐イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネート基含有シランカップリング剤などが挙げられる。シランカップリング剤は、耐久性、特に加湿環境下で剥がれを抑える効果を付与できる。シランカップリング剤の使用量は、粘着剤樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以下、より好ましくは0.01~1質量部、さらに好ましくは0.02~0.6質量部である。
さらに、粘着剤組成物は、その他の公知の添加剤を含有していてもよく、たとえば、粘着剤組成物に、着色剤、顔料などの粉体、染料、界面活性剤、可塑剤、粘着性付与剤、表面潤滑剤、レベリング剤、軟化剤、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、無機又は有機の充填剤、金属粉、粒子状、箔状物などを、使用する用途に応じて適宜添加することができる。また、制御できる範囲内で、還元剤を加えてのレドックス系を採用してもよい。
粘着剤層の厚さは、特に制限されず、例えば、1~100μm程度、好ましくは2~50μm、より好ましくは3~30μmである。
(保護層)
前記偏光板は、保護層を含んでいてもよい。本発明の一実施形態において、偏光板は少なくとも一以上の保護層を有する形態であってもよく、偏光板をなしている偏光子の一面、又は偏光子が位相差層を有する場合は、位相差層の偏光子と反対の面に位置することができる。
前記偏光板は、保護層を含んでいてもよい。本発明の一実施形態において、偏光板は少なくとも一以上の保護層を有する形態であってもよく、偏光板をなしている偏光子の一面、又は偏光子が位相差層を有する場合は、位相差層の偏光子と反対の面に位置することができる。
保護層としては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れたフィルムなら特に制限はない。具体的に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系フィルム;ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースなどのセルロース系フィルム;ポリカーボネート系フィルム;ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレートなどのアクリル系フィルム;ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体などのスチレン系フィルム;シクロオレフィン、シクロオレフィン共重合体、ポリノルボルネン、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンプロピレン共重合体などのポリオレフィン系フィルム;塩化ビニル系フィルム;ナイロン、芳香族ポリアミドなどのポリアミド系フィルム;イミド系フィルム;スルホン系フィルム;ポリエーテルケトン系フィルム;硫化ポリフェニレン系フィルム;ビニルアルコール系フィルム;塩化ビニリデン系フィルム;ビニルブチラール系フィルム;アリレート系フィルム;ポリオキシメチレン系フィルム;ウレタン系フィルム;エポキシ系フィルム;シリコーン系フィルムなどを挙げることができる。これらの中でも特にアルカリなどによって鹸化された表面を有するセルロース系フィルムが偏光特性又は耐久性を考慮すると好ましい。また、保護層は位相差機能のような光学補償機能を兼ね備えたものであってもよい。
前記保護層は、前記偏光子又は前記位相差コーティング層と接着される面に接着力向上のための易接着処理が施されたものであってもよい。易接着処理は、接着力を向上させることができるものなら特に限定されず、例えば、プライマー処理、プラズマ処理、コロナ処理などのドライ処理;アルカリ処理、鹸化処理などの化学処理;低圧UV処理などを挙げることができる。
<タッチセンサ>
前記画像表示装置は、タッチセンサを含んでいてもよい。タッチセンサは、支持体、支持体上に設けられた下部電極、下部電極に対向する上部電極、下部電極と上部電極とに挟持された絶縁層を有する。
前記画像表示装置は、タッチセンサを含んでいてもよい。タッチセンサは、支持体、支持体上に設けられた下部電極、下部電極に対向する上部電極、下部電極と上部電極とに挟持された絶縁層を有する。
支持体は、光透過性を有する可撓性の樹脂フィルムであれば、種々のものを採用することができる。支持体としては、例えば、保護層として上記に例示のフィルムが挙げられる。
下部電極は、例えば平面視で正方形状の複数の小電極を有する。複数の小電極は、マトリクス状に配列している。
また、複数の小電極は、小電極の一方の対角線方向に隣り合う小電極同士で接続され、複数の電極列を形成している。複数の電極列は、端部で相互に接続され、となり合う電極列間の電気容量を検出可能となっている。
上部電極は、例えば平面視で正方形状の複数の小電極を有する。複数の小電極は、平面視で下部電極が配置されていない位置に、相補的にマトリクス状に配列している。すなわち、上部電極と下部電極とは、平面視で隙間なく配置されている。
また、複数の小電極は、小電極の他方の対角線方向に隣り合う小電極同士で接続され、複数の電極列を形成している。複数の電極列は、端部で相互に接続され、となり合う電極列間の電気容量を検出可能となっている。
絶縁層は、下部電極と上部電極とを絶縁している。絶縁層の形成材料は、タッチセンサの絶縁層の材料として通常知られた材料を使用可能である。
なお、本実施形態においては、タッチセンサが、いわゆる投影型静電容量方式のタッチセンサであることとして説明したが、発明の効果を損なわない範囲において、膜抵抗方式など、他の方式のタッチセンサを採用することもできる。
<遮光パターン>
前記遮光パターンは光学フィルム又は光学フィルムが適用される表示装置のベゼル又はハウジングの少なくとも一部であってもよい。例えば、遮光パターンによって前記表示装置の各配線が隠されて使用者に視認されないことがある。遮光パターンのカラー及び/又は材質は特に制限されることはなく、黒色、白色、金色などの多様なカラーを有する樹脂物質で形成することができる。例えば、遮光パターンはカラーを具現するための顔料を混合しているアクリル系樹脂、エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン、シリコーンなどの樹脂物質で形成することができる。前記遮光パターンの材質及び厚さは光学フィルム又は表示装置の保護及びフレキシブル特性を考慮して決定することができる。また、これらの単独又は2種類以上の混合物で使用することもできる。前記遮光パターンは、印刷、リソグラフィ、インクジェットなど各種の方法にて形成することができる。遮光パターンの厚さは、通常1~100μm、好ましくは2~50μmである。また、遮光パターンの厚さ方向に傾斜等の形状を付与することも好ましい。
前記遮光パターンは光学フィルム又は光学フィルムが適用される表示装置のベゼル又はハウジングの少なくとも一部であってもよい。例えば、遮光パターンによって前記表示装置の各配線が隠されて使用者に視認されないことがある。遮光パターンのカラー及び/又は材質は特に制限されることはなく、黒色、白色、金色などの多様なカラーを有する樹脂物質で形成することができる。例えば、遮光パターンはカラーを具現するための顔料を混合しているアクリル系樹脂、エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン、シリコーンなどの樹脂物質で形成することができる。前記遮光パターンの材質及び厚さは光学フィルム又は表示装置の保護及びフレキシブル特性を考慮して決定することができる。また、これらの単独又は2種類以上の混合物で使用することもできる。前記遮光パターンは、印刷、リソグラフィ、インクジェットなど各種の方法にて形成することができる。遮光パターンの厚さは、通常1~100μm、好ましくは2~50μmである。また、遮光パターンの厚さ方向に傾斜等の形状を付与することも好ましい。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。例中の「%」及び「部」は、特記しない限り、質量%及び質量部を意味する。
[ポリスチレン換算重量平均分子量の測定]
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定
(1)前処理方法
試料をGBLに溶かして20%溶液とした後、DMF溶離液にて100倍に希釈し、0.45μmメンブランフィルターろ過したものを測定溶液とした。
(2)測定条件
カラム:TSKgel SuperAWM-H×2+SuperAW2500×1(内径 6.0mm、長さ150mm、3本連結)
溶離液:10mmol/L臭化リチウムを含むDMF溶液
流量:0.6mL/分
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:20μL
分子量標準:標準ポリスチレン
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定
(1)前処理方法
試料をGBLに溶かして20%溶液とした後、DMF溶離液にて100倍に希釈し、0.45μmメンブランフィルターろ過したものを測定溶液とした。
(2)測定条件
カラム:TSKgel SuperAWM-H×2+SuperAW2500×1(内径 6.0mm、長さ150mm、3本連結)
溶離液:10mmol/L臭化リチウムを含むDMF溶液
流量:0.6mL/分
検出器:RI検出器
カラム温度:40℃
注入量:20μL
分子量標準:標準ポリスチレン
[製造例1:ポリアミドイミド樹脂(1)の合成]
窒素ガス雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、DMAc 313.57gを加えた。次いでTFMB 18.36g(57.33mmol)を加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAcに溶解させた。次に、フラスコに6FDA 7.72g(17.38mmol)を添加し、10℃に冷却し、16時間撹拌した。その後、4,4’-オキシビス(ベンゾイルクロリド)(「OBBC」とも称する)1.71g(5.81mmol)、次いでテレフタロイルクロリド(「TPC」とも称する)6.35g(31.28mmol)をフラスコに加え、10℃で30分間撹拌した。次いで、DMAc 313.57gを加え、10分間撹拌した後、さらにTPC 0.71g(3.48mmоl)をフラスコに加え、2時間撹拌した。次いで、フラスコにジイソプロピルエチルアミン 5.24g(40.54mmоl)と4-メチルピリジン 3.78g(40.54mmol)、無水酢酸 12.42g(121.65mmol)とを加え、10℃で30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて10℃から85℃まで1時間かけて段階的に昇温し、さらに85℃で3時間撹拌して反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入した。析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬した。その後、メタノールで洗浄して減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(1)を得た。得られたポリアミドイミド樹脂(1)の重量平均分子量は300000であった。
窒素ガス雰囲気下、撹拌翼を備えた1Lセパラブルフラスコに、DMAc 313.57gを加えた。次いでTFMB 18.36g(57.33mmol)を加え、室温で撹拌しながらTFMBをDMAcに溶解させた。次に、フラスコに6FDA 7.72g(17.38mmol)を添加し、10℃に冷却し、16時間撹拌した。その後、4,4’-オキシビス(ベンゾイルクロリド)(「OBBC」とも称する)1.71g(5.81mmol)、次いでテレフタロイルクロリド(「TPC」とも称する)6.35g(31.28mmol)をフラスコに加え、10℃で30分間撹拌した。次いで、DMAc 313.57gを加え、10分間撹拌した後、さらにTPC 0.71g(3.48mmоl)をフラスコに加え、2時間撹拌した。次いで、フラスコにジイソプロピルエチルアミン 5.24g(40.54mmоl)と4-メチルピリジン 3.78g(40.54mmol)、無水酢酸 12.42g(121.65mmol)とを加え、10℃で30分間撹拌した。その後、オイルバスを用いて10℃から85℃まで1時間かけて段階的に昇温し、さらに85℃で3時間撹拌して反応液を得た。
得られた反応液を室温まで冷却し、大量のメタノール中に糸状に投入した。析出した沈殿物を取り出し、メタノール中に6時間浸漬した。その後、メタノールで洗浄して減圧乾燥を行い、ポリアミドイミド樹脂(1)を得た。得られたポリアミドイミド樹脂(1)の重量平均分子量は300000であった。
[製造例2:溶媒(GBL)の精製]
三菱ケミカル(株)製のGBLを原料とし、特許第2871841号に記載された蒸留方法に準じてジカルボン酸含有量が十分に低減されるまで複数回の精製を行い、精製GBL(1)を得た。
次に、前記と同じ三菱ケミカル(株)製のGBLを原料とし、特許第4154897号公報に記載された蒸留方法に準じて精製を行い、精製GBL(2)を得た。
精製GBL(1)と精製GBL(2)とを3:1の比率で混合し、精製GBL(3)を得た。
精製GBL(1)と精製GBL(2)とを1:2の比率で混合し、精製GBL(4)を得た。
精製GBL(1)と精製GBL(2)とを3:2の比率で混合し、精製GBL(5)を得た。
精製GBL(1)に5ppmのマレイン酸を添加し、精製GBL(6)を得た。
なお、本実施例においては、上記のように精製度合いの異なる2種類のGBLを混合したが、蒸留条件を最適化することで、精製度合いの異なるGBLを得ることができる。
三菱ケミカル(株)製のGBLを原料とし、特許第2871841号に記載された蒸留方法に準じてジカルボン酸含有量が十分に低減されるまで複数回の精製を行い、精製GBL(1)を得た。
次に、前記と同じ三菱ケミカル(株)製のGBLを原料とし、特許第4154897号公報に記載された蒸留方法に準じて精製を行い、精製GBL(2)を得た。
精製GBL(1)と精製GBL(2)とを3:1の比率で混合し、精製GBL(3)を得た。
精製GBL(1)と精製GBL(2)とを1:2の比率で混合し、精製GBL(4)を得た。
精製GBL(1)と精製GBL(2)とを3:2の比率で混合し、精製GBL(5)を得た。
精製GBL(1)に5ppmのマレイン酸を添加し、精製GBL(6)を得た。
なお、本実施例においては、上記のように精製度合いの異なる2種類のGBLを混合したが、蒸留条件を最適化することで、精製度合いの異なるGBLを得ることができる。
[溶媒中のジカルボン酸含有量]
上記のようにして得たGBLを純水で希釈し、以下の測定条件にてイオンクロマトグラフ-質量分析を行い、ジカルボン酸であるコハク酸及びマレイン酸を定量した。測定は2回繰り返して行い、平均を定量値とした。
分離カラム:IonPac AG11-HC(内径 2mm)+AS11-HC(内径 2mm)(いずれも、サーモサイエンティッフィク社製)
溶離液、流速:10mmol/L KOH水溶液 0.3mL/分
カラム温度:35℃
測定モード:選択イオンモニタリング(SIM)モード m/z=115(マレイン酸相当)、m/z=117(コハク酸相当)
得られた結果を表1に示す。
なお、本実施例及び本比較例では、ジカルボン酸含有量を濃度で表している。
上記のようにして得たGBLを純水で希釈し、以下の測定条件にてイオンクロマトグラフ-質量分析を行い、ジカルボン酸であるコハク酸及びマレイン酸を定量した。測定は2回繰り返して行い、平均を定量値とした。
分離カラム:IonPac AG11-HC(内径 2mm)+AS11-HC(内径 2mm)(いずれも、サーモサイエンティッフィク社製)
溶離液、流速:10mmol/L KOH水溶液 0.3mL/分
カラム温度:35℃
測定モード:選択イオンモニタリング(SIM)モード m/z=115(マレイン酸相当)、m/z=117(コハク酸相当)
得られた結果を表1に示す。
なお、本実施例及び本比較例では、ジカルボン酸含有量を濃度で表している。
(溶媒の波長275nmにおける光線透過率)
上記のようにして得たGBLの光線透過率を、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株)製、V-670型)を用いて測定した。まずMilli-Q水を光路長1cmの石英セルに詰め、この石英セルを紫外可視近赤外分光光度計にセットして、ブランク測定を行った。続いて、GBLを光路長1cmの石英セルに詰め、この石英セルを前記分光光度計にセットした。波長250~850nmの白色光を照射して、透過率測定を行うことで、各溶媒の波長275nmにおける光線透過率を得た。得られた結果を表1に示す。なお、表1中、N.D.は、当該のジカルボン酸が検出されなかったことを表す。
上記のようにして得たGBLの光線透過率を、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株)製、V-670型)を用いて測定した。まずMilli-Q水を光路長1cmの石英セルに詰め、この石英セルを紫外可視近赤外分光光度計にセットして、ブランク測定を行った。続いて、GBLを光路長1cmの石英セルに詰め、この石英セルを前記分光光度計にセットした。波長250~850nmの白色光を照射して、透過率測定を行うことで、各溶媒の波長275nmにおける光線透過率を得た。得られた結果を表1に示す。なお、表1中、N.D.は、当該のジカルボン酸が検出されなかったことを表す。
[シリカゾルの溶媒置換]
1Lのフラスコにメタノール分散シリカゾル(平均一次粒子径:27nm、シリカ固形分30質量%) 300g及び精製GBL(1) 210gを入れ、真空エバポレータを用いて、45℃の湯浴下に、400hPaで1時間、続いて250hPaで1時間、メタノールを蒸発させた。さらに250hPa下で70℃まで昇温して30分間加熱して、GBL分散シリカゾル(1)を得た。
1Lのフラスコにメタノール分散シリカゾル(平均一次粒子径:27nm、シリカ固形分30質量%) 300g及び精製GBL(1) 210gを入れ、真空エバポレータを用いて、45℃の湯浴下に、400hPaで1時間、続いて250hPaで1時間、メタノールを蒸発させた。さらに250hPa下で70℃まで昇温して30分間加熱して、GBL分散シリカゾル(1)を得た。
[実施例1]
GBL分散シリカゾル(1)と精製GBL(1)とを混合し、ポリアミドイミド樹脂とシリカ固形分の合計質量に対してブルーイング剤としてPET BLUE 2000(三井化学ファイン(株)製、以下、「PB2000」と記載することがある) 70ppmを加えて溶解させた後、ポリアミドイミド樹脂(1)を加えて溶解させて、ワニスを得た。
このとき、ポリアミドイミド樹脂(1)とシリカとの固形分の質量比が8:2(すなわち、ポリアミドイミド樹脂とシリカの固形分の合計質量に対するシリカの量が20質量%)、ワニス全体に対するポリアミドイミド樹脂(1)とシリカの固形分の合計の濃度が10.5質量%となるように、ワニスを調製した。
GBL分散シリカゾル(1)と精製GBL(1)とを混合し、ポリアミドイミド樹脂とシリカ固形分の合計質量に対してブルーイング剤としてPET BLUE 2000(三井化学ファイン(株)製、以下、「PB2000」と記載することがある) 70ppmを加えて溶解させた後、ポリアミドイミド樹脂(1)を加えて溶解させて、ワニスを得た。
このとき、ポリアミドイミド樹脂(1)とシリカとの固形分の質量比が8:2(すなわち、ポリアミドイミド樹脂とシリカの固形分の合計質量に対するシリカの量が20質量%)、ワニス全体に対するポリアミドイミド樹脂(1)とシリカの固形分の合計の濃度が10.5質量%となるように、ワニスを調製した。
[実施例2]
実施例1において、精製GBL(1)に代えて精製GBL(3)を用い、PB2000 70ppmに代えて、紫外線吸収剤であるSumisorb(登録商標) 340(住化ケムテックス(株)製、以下、「SS340」と記載することがある)を、ポリアミドイミド樹脂とシリカ固形分との合計質量100部に対して5.7質量部、ブルーイング剤であるSumiplast(登録商標) Violet B(住化ケムテックス(株)製、以下、「Violet B」と記載することがある)を、ポリアミドイミド樹脂とシリカ固形分との合計質量に対して35ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。
実施例1において、精製GBL(1)に代えて精製GBL(3)を用い、PB2000 70ppmに代えて、紫外線吸収剤であるSumisorb(登録商標) 340(住化ケムテックス(株)製、以下、「SS340」と記載することがある)を、ポリアミドイミド樹脂とシリカ固形分との合計質量100部に対して5.7質量部、ブルーイング剤であるSumiplast(登録商標) Violet B(住化ケムテックス(株)製、以下、「Violet B」と記載することがある)を、ポリアミドイミド樹脂とシリカ固形分との合計質量に対して35ppm加えた以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。
[実施例3~7、比較例1~6]
GBLの種類、シリカの量、紫外線吸収剤及びブルーイング剤の種類及び量を下記の表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、ワニスを調製した。
GBLの種類、シリカの量、紫外線吸収剤及びブルーイング剤の種類及び量を下記の表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、ワニスを調製した。
[実施例8]
精製GBL(1)にポリアミドイミド樹脂の質量に対して紫外線吸収剤であるChiguard5599(Chitec製、以下「CG5559」と記載することがある)を、ポリアミドイミド樹脂の質量100部に対して3.5質量部、PB2000をポリアミドイミド樹脂の質量に対して45ppm加えて溶解させた後、ポリアミドイミド樹脂(1)を加えて溶解させて、ワニスを得た。このとき、ワニス全体に対するポリアミドイミド樹脂(1)の濃度が9質量%となるようにした。
精製GBL(1)にポリアミドイミド樹脂の質量に対して紫外線吸収剤であるChiguard5599(Chitec製、以下「CG5559」と記載することがある)を、ポリアミドイミド樹脂の質量100部に対して3.5質量部、PB2000をポリアミドイミド樹脂の質量に対して45ppm加えて溶解させた後、ポリアミドイミド樹脂(1)を加えて溶解させて、ワニスを得た。このとき、ワニス全体に対するポリアミドイミド樹脂(1)の濃度が9質量%となるようにした。
[ブルーイング剤の吸光ピーク半値幅の測定]
上記の実施例及び比較例で使用したブルーイング剤である、PB2000及びViolet Bを、それぞれ、三菱ケミカル(株)製GBLに溶解し、0.01質量%のブルーイング剤GBL溶液を作製した。得られた溶液の吸光ピークを、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株)製「V-670」)を用いて測定した。まずMilli-Q水を光路長1mmの石英セルに詰め、この石英セルを紫外可視近赤外分光光度にセットして、ブランク測定を行った。続いて、ブルーイング剤GBL溶液を光路長1cmの石英セルに詰め、この石英セルを前記分光光度計にセットした。波長250~850nmの白色光を照射して、吸光度測定を行い、その吸光ピークの極大波長及び該ピークの半値幅を求めた。得られた結果を表2に示す。
上記の実施例及び比較例で使用したブルーイング剤である、PB2000及びViolet Bを、それぞれ、三菱ケミカル(株)製GBLに溶解し、0.01質量%のブルーイング剤GBL溶液を作製した。得られた溶液の吸光ピークを、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株)製「V-670」)を用いて測定した。まずMilli-Q水を光路長1mmの石英セルに詰め、この石英セルを紫外可視近赤外分光光度にセットして、ブランク測定を行った。続いて、ブルーイング剤GBL溶液を光路長1cmの石英セルに詰め、この石英セルを前記分光光度計にセットした。波長250~850nmの白色光を照射して、吸光度測定を行い、その吸光ピークの極大波長及び該ピークの半値幅を求めた。得られた結果を表2に示す。
[光学フィルムの製造]
実施例及び比較例で得たワニスをポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上にアプリケーターを用いて塗工し、50℃30分間、次いで140℃15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、40分かけて200℃まで昇温し、200℃で20分間維持して乾燥し、光学フィルムを得た。得られた光学フィルムの平均厚さは50μmであった。
実施例及び比較例で得たワニスをポリエステル基材(東洋紡(株)製、商品名「A4100」)の平滑面上にアプリケーターを用いて塗工し、50℃30分間、次いで140℃15分間乾燥し、自立膜を得た。自立膜を金枠に固定し、40分かけて200℃まで昇温し、200℃で20分間維持して乾燥し、光学フィルムを得た。得られた光学フィルムの平均厚さは50μmであった。
[UV光照射試験]
得られた光学フィルムを、Atras社製のUVCONを用いたQUV試験に供した。光源はUV-B 313nm、出力は40Wであり、光学フィルムと光源との距離を5cmに設定して、得られた光学フィルムに対して紫外線を24時間照射した。
<YI値>
UV光照射試験後の光学フィルムのYI値を、JIS K 7373:2006に準拠して、日本分光(株)製の紫外可視近赤外分光光度計「V-670」を用いて測定した。サンプルがない状態でバックグランド測定を行った後、光学フィルムをサンプルホルダーにセットして、300~800nmの光に対する透過率測定を行い、3刺激値(X、Y、Z)を求め、下記式に基づいてYI値を算出した。
YI=100×(1.2769X-1.0592Z)/Y
<全光線透過率の測定>
UV光照射試験後の光学フィルムの全光線透過率(Tt)は、JIS K 7105:1981に準拠して、スガ試験機(株)製の全自動直読ヘーズコンピュータHGM-2DPにより、測定した。
得られた光学フィルムを、Atras社製のUVCONを用いたQUV試験に供した。光源はUV-B 313nm、出力は40Wであり、光学フィルムと光源との距離を5cmに設定して、得られた光学フィルムに対して紫外線を24時間照射した。
<YI値>
UV光照射試験後の光学フィルムのYI値を、JIS K 7373:2006に準拠して、日本分光(株)製の紫外可視近赤外分光光度計「V-670」を用いて測定した。サンプルがない状態でバックグランド測定を行った後、光学フィルムをサンプルホルダーにセットして、300~800nmの光に対する透過率測定を行い、3刺激値(X、Y、Z)を求め、下記式に基づいてYI値を算出した。
YI=100×(1.2769X-1.0592Z)/Y
<全光線透過率の測定>
UV光照射試験後の光学フィルムの全光線透過率(Tt)は、JIS K 7105:1981に準拠して、スガ試験機(株)製の全自動直読ヘーズコンピュータHGM-2DPにより、測定した。
[ジカルボン酸含有量の算出]
上記のようにして測定した各ワニスに含まれる溶媒中のジカルボン酸の含有量と、各ワニスに含まれる溶媒の質量に基づき、ワニスにおけるジカルボン酸の含有量を算出した。得られた結果を表3に示す。
実施例及び比較例で得たワニス中、溶媒以外の成分については、ジカルボン酸が含まれていない高純度のものを使用した。そのため、表1に示す各溶媒に含まれるジカルボン酸の含有量に基づき、ワニスに含まれる各溶媒の重量から、ワニスにおけるジカルボン酸の含有量を算出した。
上記のようにして測定した各ワニスに含まれる溶媒中のジカルボン酸の含有量と、各ワニスに含まれる溶媒の質量に基づき、ワニスにおけるジカルボン酸の含有量を算出した。得られた結果を表3に示す。
実施例及び比較例で得たワニス中、溶媒以外の成分については、ジカルボン酸が含まれていない高純度のものを使用した。そのため、表1に示す各溶媒に含まれるジカルボン酸の含有量に基づき、ワニスに含まれる各溶媒の重量から、ワニスにおけるジカルボン酸の含有量を算出した。
実施例1~4と比較例1~4とは、それぞれ、同様の組成で溶媒のみが異なるワニスである。これらを比較すると、ジカルボン酸の含有量が少ない精製GBL(1)又は(3)を用いた場合、ジカルボン酸の含有量が多い精製GBL(4)又は(5)を用いた場合と比較して、UV照射後のYI値が低くなる傾向が確認された。
実施例1、3及び比較例1、3、5の比較から、UV照射後のYI値を低減するためには、ジカルボン酸の含有量が少ない場合に特に顕著な効果があることが確認できる。この傾向は紫外線吸収剤を含む場合(実施例2及び比較例2、6)も同様である。また、UV照射前後で比較したYIの変化率を比較すると、本発明のワニスによりYIの変化率を顕著に小さくできることも確認された。
実施例1、3及び比較例1、3、5の比較から、UV照射後のYI値を低減するためには、ジカルボン酸の含有量が少ない場合に特に顕著な効果があることが確認できる。この傾向は紫外線吸収剤を含む場合(実施例2及び比較例2、6)も同様である。また、UV照射前後で比較したYIの変化率を比較すると、本発明のワニスによりYIの変化率を顕著に小さくできることも確認された。
Claims (13)
- 溶媒及びポリイミド系樹脂を少なくとも含むワニスであって、該ワニスにおけるジカルボン酸の含有量は10ppm以下である、ワニス。
- 溶媒の波長275nmにおける光線透過率は96%以上である、請求項1に記載のワニス。
- 溶媒はγ-ブチロラクトンである、請求項1に記載のワニス。
- ジカルボン酸は炭素数4~10の脂肪族ジカルボン酸である、請求項1に記載のワニス。
- ジカルボン酸はマレイン酸及びコハク酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸である、請求項1に記載のワニス。
- 少なくとも1種のブルーイング剤をさらに含む、請求項1に記載のワニス。
- ブルーイング剤の吸光ピークの半値幅は70nm以上200nm以下である、請求項6に記載のワニス。
- ブルーイング剤はアントラキノン系ブルーイング剤である、請求項6に記載のワニス。
- 溶媒の含有量は、ワニスの総量に基づいて75~99質量%である、請求項1に記載のワニス。
- ポリイミド系樹脂の含有量は、ワニスの総量に基づいて1~25質量%である、請求項1に記載のワニス。
- ポリイミド系樹脂はポリアミドイミド樹脂である請求項1に記載のワニス。
- 請求項1~11のいずれかに記載のワニスから形成された、光学フィルム。
- (a)ジカルボン酸の含有量が10ppm以下である溶媒を準備する工程、
(b)工程(a)で準備した溶媒とポリイミド系樹脂とを混合し、ジカルボン酸の含有量が10ppm以下であるワニスを調製する工程、
(c)得られたワニスを支持体上に塗布し、塗膜を形成させる工程、及び、
(d)塗膜を乾燥させて、光学フィルムを得る工程
を少なくとも含む、光学フィルムの製造方法。
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