JP4802186B2 - セルロース誘導体を用いた位相差フィルム - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、液晶表示装置等の画像表示装置に有用なセルロース誘導体を用いた位相差フィルムおよびこれを用いた光学フィルム、及びこれらのフィルムを用いることにより視野角特性等に優れた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
表示装置は、これまでCRT(Cathode Ray Tube)が主に使われてきたが、近年、パソコンモニター、テレビ、携帯電話、車載用モニター等で液晶表示装置が、さまざまな環境で広く使用されている。また、表示装置の性能として、高コントラストや広視野角特性や更なる高耐久性が要求されている。
【0003】
通常の液晶表示装置では、液晶セルと偏光板に加えて、位相差フィルムが用いられている。液晶表示装置では、異方性をもつ液晶材料及び偏光板だけでは正面から見た場合には良好な表示が得られても、斜めから見ると表示性能が低下するという視野角依存性の問題があるので、その改善のため、位相差フィルムが用いられている。
【0004】
位相差フィルムは、直線偏光を楕円偏光や円偏光に変換したり、ある方向にある直線偏光を別の方向に変換(旋光)したりすることができる機能を有しており、これらの機能を利用することにより、例えば液晶表示装置の視野角やコントラスト等を改善することができる。この位相差フィルムは、通常ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン等のプラスチックフィルムを一軸または二軸延伸することによって得られる。このとき、延伸によって発生する屈折率の異方性によって複屈折が発生し、位相差フィルムとして機能する。位相差フィルムの光学的性能は、例えば、ある波長における位相差フィルム正面方向での遅相軸方向(面内で屈折率が最大となる方向)の屈折率と進相軸方向(面内で遅相軸方向と直交する方向)の屈折率の差と位相差フィルムの厚さの積によって求められる位相差値によって決めることができる。しかしながら、この位相差値にはいわゆる波長依存性(波長分散特性)と視野角依存性(視野角特性)があり、位相差フィルムはこれら諸特性を含めた総合的な性能を考慮して種々のディスプレイに使用される。
【0005】
波長分散特性は位相差値の波長依存性であり、用いる材質によって異なっており、例えばポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン等のプラスチックフィルムを材料に作製された位相差フィルムは、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きい。
【0006】
したがって1/4波長の位相差フィルムを作製するために550nmにおける位相差値を137.5nmに合わせたとしても、550nmよりも長波長側の位相差は波長の1/4以下になり、550nmよりも短波長側の位相差は波長の1/4以上になる。
【0007】
このことは、例えば、その位相差が波長の1/4になるような位相差フィルム(いわゆる1/4波長板)を用いて反射防止フィルターを作製した場合、反射防止効果が十分に得られるのは、位相差が略1/4となるような波長領域のみで、それ以外の波長では円偏光が楕円偏光となってしまい、結果として十分な反射防止効果が得られないという問題を生じてしまう。また、その位相差が波長の1/2になるような位相差フィルム(いわゆる1/2波長板)を用いて液晶プロジェクター等に用いられる旋光子を作製した場合、直線偏光を直線偏光として回転できるのは位相差が略1/2となるような波長領域のみで、それ以外の波長では直線偏光が楕円偏光となってしまい、十分な旋光効果が得られなくなってしまう。
【0008】
可視領域全域に渡って波長に対して等しい位相差を付与するような波長分散特性を有する位相差フィルムはアクロマティック位相差フィルムと呼ばれ、そのような傾向(アクロマティック性)を示すには、例えば、波長550nmにおける位相差値よりも長波長側の位相差値の方が大きく、波長550nmにおける位相差値よりも短波長側の位相差値の方が小さいことが必要である。そのような位相差フィルムを作製する方法としては、例えば特許文献1に記載されているように、複数の延伸フィルムをそれらの光軸を交差させて積層する方法が提案されている。また、特許文献2に記載されているように、位相差フィルムを作製するためのポリマーにセルローストリアセテートの加水分解にて得られるセルロースアセテートを用いることで、フィルム1枚で可視領域の広い範囲で各波長に同程度の位相差を付与できる位相差フィルムが提案されている。
【0009】
一方、視野角特性は、位相差値の角度依存性であり、一般的に位相差フィルムの延伸方法によって制御される。延伸によって延伸方向の屈折率nxとそれとフィルム面内で直交する方向の屈折率nyと厚さ方向屈折率nzが発生し、その値によって、位相差フィルムの視野角特性が決まる。一軸延伸においては通常nx>ny=nzの関係となるため、いわゆる一軸性を有する位相差フィルムとなる。これに対し、二軸性は例えば、nx>ny>nzあるいはnz≧ny>nxあるいはny>nz>nxとなる場合等が挙げられるが、通常の一軸延伸ではそのような屈折率を有する位相差フィルムを得ることは容易ではなかった。
【0010】
例えばポリカーボネートなどのような高分子フィルムを一軸延伸して得られる一般的な位相差フィルムの場合、遅相軸方向に傾斜した場合は、正面方向からの傾斜角が大きくなるほど位相差値は小さくなり、逆に進相軸方向に傾斜した場合は、正面方向からの傾斜角が大きくなるほど位相差値は大きくなる。この傾向はポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ゼオノア(日本ゼオン製)やアートン(JSR製)といったシクロオレフィン系ポリマー等、一軸延伸した他の一般的な位相差フィルムに共通して見られる傾向である。位相差フィルムの使用には、このように傾斜に伴い位相差値が変化する特性を利用する場合と、傾斜に伴う位相差値変化が極力無い特性を利用する場合とが有り、どちらの特性の位相差フィルムを用いるかは目的によって適宜使い分けられている。
【0011】
傾斜に伴う位相差値変化を極力抑えた位相差フィルムとして、特許文献3には、延伸されるフィルムに収縮性フィルムを貼り合わせ、これを一軸延伸することにより、実質的に二軸延伸を行い、傾斜に伴う位相差値の変化を抑制した位相差フィルムの製造方法が開示されている。
【0012】
また、特許文献4、5には、液晶表示装置の視野角特性を改善する目的で、耐熱性に優れた負の屈折率異方性を持つ位相差フィルムについての記載がある。
【0013】
さらに、特許文献6には、セルロースエステル、具体的にはセルロースアセテート又はアセチル基とプロピオニル基若しくはブチリル基の両者を有するセルロースアセテートを延伸することにより得られた、光学的に二軸性を有するフィルムを用いることで、視野角等を改善した液晶表示装置が提供できる記載がある。しかし、この方法では、延伸操作によって膜強度が低下してしまうという場合があった。
【0014】
そのため、セルロース誘導体のフィルム強度の向上として、特許文献7では、セルロースアシレート、具体的にはセルローストリアセテートと重合性モノマーと重合開始剤とが含有する組成物からフィルムを作製し、引き裂き強度や耐折強度を改善させる記載がある。
特許文献8には位相差値及び屈折率がそれぞれ特定な式を満足し、特定な厚さを有するポリマーフィルムからなる位相差板が記載され、ポリマーとしてセルロースエステルが挙げられ、具体的にはセルロースアセテートフィルムからなる位相差板が開示されている。特許文献9では、セルロースエステル、具体的にはセルロースアセテートプロピオネートの残りの水酸基が共有結合を介して架橋構造を形成し、且つ、架橋部分に芳香族環を少なくとも1つ以上有する架橋剤と反応させた後、延伸して得られた光学フィルムが記載され、弾性率や寸法安定性などの膜物性を改善させることが記載されている。
【0015】
【特許文献】
【特許文献1】
特許第3174367号公報
【特許文献2】
特許第3459779号公報
【特許文献3】
特許第2818983号公報
【特許文献4】
特開2001−194530
【特許文献5】
特開2004−309617
【特許文献6】
特開2002−187960
【特許文献7】
特開2004−176025
【特許文献8】
特開2002−131539
【特許文献9】
特開2004−244497
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
所望とする波長分散特性や複屈折性は、目的とする用途によって異なる。しかしながら、これまでは所望とする波長分散特性を得るためにはポリマーの基本構造である主鎖部分が全く異なるポリマーからなる位相差フィルムを使用しなければならなかった。このことは、波長分散の異なる材料ごとにポリマーを主鎖部分から合成しなければならず、構造によってはその合成、分子量制御が極めて困難となる場合があるため、任意に波長分散を選べないという問題があった。また、複屈折性は正の複屈折性と負の複屈折性とがあるが、複屈折の絶対値の大きさは加工条件で制御できるものの、正と負の制御は用いるポリマーの基本構造を変えなければ達成できなかった。また、例えば特許文献2に記載されているようないわゆるセルロースアセテートを用いた位相差フィルムは、複屈折性が乏しいという問題があった。このため、例えば、1/4波長位相差フィルムとして必要な位相差値を得る場合には、厚さを厚くしなければならず、薄型化への要望には十分応えることができなかった。さらに、位相差フィルムを正面方向から傾斜させた際の位相差値の変化、いわゆる位相差フィルムの視野角特性も必ずしも良いとは言えなかった。
【0017】
一方、視野角特性の制御は、これまで延伸方法でしか達成できなかったが、特許文献3に記載されているような収縮性フィルムを貼り合わせて実質的な二軸延伸を行う方法では、収縮性フィルムの貼り合せや、延伸後の剥離といった工程の増加があり、それに伴うコストアップの問題を引き起こしていた。
【0018】
また、フィルムの耐熱性を改善するため、特許文献4では、フルオレン骨格を有するポリカーボネート系樹脂を用いた位相差フィルムを用いることが記載されているが、これらのフィルムは耐熱性を有しているものの、偏光フィルムと組み合わせて使用する場合には、偏光フィルムと粘着剤等により貼り合わせなければならず、貼り合せの工程が増加することだけでなく、積層体としての厚さが厚くなってしまうという問題があった。
【0019】
セルロースエステルからなる位相差フィルムは、ポリカーボネートやポリオレフィンと比較して、一般的に、耐熱性が低いという問題があった。そのため、特許文献8に示すように、芳香族環を2つ以上有する化合物をドープ溶液に添加する等の改善がなされてきたが、芳香族環を2つ以上有する化合物を含有するため、着色等の問題があった。
【0020】
また、特許文献9のように芳香族環を有する架橋剤を用いる場合、フィルムの着色が起こるといった問題がある。
また、一般的に、セルロース誘導体ならなる光学フィルムは、シクロオレフィンポリマーやポリカーボネートといった他の材料からなる光学フィルムのフィルム強度と比較して、膜強度が低いことから、セルロース誘導体からなる光学フィルムの更なるフィルム強度の向上が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意研究の結果、特定の物性を有するセルロース誘導体から作製される位相差フィルムが上記課題を解決することを見出し本発明に至った。(1)セルロースの水酸基が炭素数が5〜20であるアシル基によって置換されたセルロース誘導体からなるフィルムを一軸延伸してなるnx>ny>nzあるいはnz≧ny>nxあるいはny>nz>nx(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)である位相差フィルムを用いることにより、波長分散特性や視野角特性等の問題を解決しうることを見出した。即ち、該セルロースの置換基の構造や置換度を変えることにより、波長分散特性および複屈折性の正負を任意に制御できること、該セルロース誘導体の選択により複屈折性の高いフィルムを得ることができることから厚さを薄くできること、更に、該セルロース誘導体の選択により、特許文献3に記載されているような実質的な二軸延伸を行うことなしに、一軸延伸のみで二軸性が発現し、視野角特性をも制御した位相差フィルムが得られることを見出した。(2)炭素数が8から20の脂肪族アシル基により水酸基が置換され、水酸基の置換度がセルロース1モノマーユニット当りの置換度が、1.0以上2.9未満であるセルロース誘導体を延伸してなる位相差フィルムにより、フィルムの耐熱性が改善することを見出した。即ち、該セルロースの置換基の置換度を最適化することにより、特許文献3に記載されているような実質的な二軸延伸を行うことなしに、一軸延伸のみで二軸性が発現し、視野角特性をも制御し、かつ、表層をアルカリ処理することにより偏光フィルムの支持体として、偏光素子と直接貼り合わせることが可能で、しかも110℃以上においてもフィルムの形状が保持できる耐熱性を持ち、負の屈折率異方性を持つ位相差フィルムが得られることを見出した。(3)炭素数が7から20の、好ましくは8から20の脂肪族アシル基により水酸基が置換され、水酸基の置換度がセルロース1モノマーユニット当りの置換度が、1.0以上2.9未満であるセルロースエステルの残りの水酸基と、反応可能な官能基を少なくとも1つ以上有し、かつ、架橋可能な官能基を有する化合物で架橋されているセルロース誘導体を延伸してなる位相差フィルムにより、引き裂き強度が改善できることを見出した。即ち、優れた光学特性を有し、引き裂き強度が改良された、負の複屈折性を有する透明性の高いフィルムが得られることを見出した。
【0022】
即ち、本発明は、下記(1)〜(9)に記載の発明に関するものである。
(1)測定波長590nmにおける三次元屈折率が下記式(1)
ny>nx (1)
(上記式(1)中、nxは位相差フィルム面内における延伸方向の屈折率であり、nyは位相差フィルム面内における延伸方向と直交方向の屈折率である。)を満たし、炭素数が7から20の脂肪族アシル基による水酸基の置換度がセルロース1モノマーユニット当り1.0以上2.9未満であるセルロースエステルの残りの水酸基と反応可能な官能基を少なくとも1つ以上有し、かつ、架橋可能な官能基を有する脂肪族化合物で架橋されているセルロース誘導体(以下、場合により架橋セルロース誘導体ともいう)を延伸してなる位相差フィルム。
(2)測定波長590nmで測定した該位相差フィルムの位相差比が下記式(2)
0.5≦R(50)/R(0)≦1.1 (2)
(上記式(2)中、R(50)は位相差フィルムを正面から進相軸方向に50°傾斜した方向から見たときの位相差値であり、R(0)は位相差フィルムを正面から見たときの位相差値である。)を満足する上記(1)に記載の位相差フィルム、
(3)引き裂き強度が400kg/cm2 以上である上記(1)に記載の位相差フィルム。
(4)上記(1)に記載の位相差フィルムと他の位相差フィルムとを積層した複合位相差フィルム。
(5)上記(1)に記載の位相差フィルム又は該位相差フィルムと他の位相差フィルムとを積層した複合位相差フィルムに偏光フィルムを積層した光学フィルム。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の位相差フィルム、複合位相差フィルム又は光学フィルムを備えた液晶表示装置。
(7)架橋可能な官能基を有する脂肪族化合物で架橋されているセルロース誘導体が、イソシアネート基と(メタ)アクリロイル基を有する脂肪族化合物のイソシアネート基を、セルロースエステルの残りの水酸基に反応させて得られる化合物を、(メタ)アクリロイル基の重合により、架橋したセルロース誘導体である上記(1)に記載の位相差フィルム。
(8)イソシアネート基と(メタ)アクリロイル基を有する脂肪族化合物が(メタ)アクリロイルオキシC1〜C20脂肪族炭化水素イソシアネートである上記(7)に記載の位相差フィルム。
(9)炭素数が7から20の脂肪族アシル基による水酸基の置換度がセルロース1モノマーユニット当り1.0以上2.9未満であるセルロースエステルに、(メタ)アクリロイルオキシC1〜C10脂肪族炭化水素イソシアネートを反応させて得られるセルロースエステル。
また、本発明に関連して、参考のために下記の発明に付いても記載される。
(10)セルロースの水酸基が炭素数が5〜20であるアシル基によって置換されたセルロース誘導体からなるフィルムを一軸延伸してなるnx>ny>nzあるいはnz≧ny>nxあるいはny>nz>nx(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)である位相差フィルム。
(11)セルロースの水酸基がn−ペンタノイル基によって置換された、置換度が2.0〜2.8であるセルロース誘導体からなるフィルムを一軸延伸してなるnx>ny>nz(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)であって、かつ、波長分散特性がアクロマティック性を有する(10)に記載の位相差フィルム。
(12)セルロースの水酸基がn−ヘキサノイル基によって置換された、置換度が2.0〜2.5であるセルロース誘導体からなるフィルムを一軸延伸してなるnx>ny>nz(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)であって、かつ、波長分散特性がアクロマティック性を有する(10)に記載の位相差フィルム。
(13)セルロースの水酸基が炭素数が7〜20である直鎖のアシル基によって置換されたセルロース誘導体からなるフィルムを一軸延伸してなる、nz≧ny>nxまたはny>nz>nx(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)であって、かつ、波長分散特性が550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きいことを特徴とする(10)に記載の位相差フィルム。
(14)炭素数7の直鎖のアシル基の置換度が2.7〜3.0である(13)に記載の位相差フィルム。
(15)炭素数8〜20の直鎖のアシル基の置換度が2.0〜3.0である(13)に記載の位相差フィルム。
(16)(10)ないし(15)のいずれか1項に記載の脂肪族アシル基と該アシル基とは異なる置換基を含み、炭素数5から20の脂肪族アシル基の置換度が2.00以上で、その他の置換基数との和がセルロース1モノマーユニットあたり2.50〜3.0であるセルロース誘導体からなるフィルムを一軸延伸してなるny>nz>nxまたはnz≧ny>nx(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)である位相差フィルム。
(17)測定波長590nmにおける三次元屈折率が下記式(1)
ny>nx 式(1)
(上記式(1)中、nxは位相差フィルム面内における延伸方向の屈折率であり、nyは位相差フィルム面内における延伸方向と直交方向の屈折率である。)を満たし、かつ、耐熱性が110℃以上であることを特徴とする、炭素数が8から20の脂肪族アシル基による水酸基の置換度がセルロース1モノマーユニット当り1.0以上2.9未満であるセルロース誘導体(以下、場合により耐熱性セルロース誘導体ともいう)を延伸してなる(10)に記載の位相差フィルム。
(18)セルロース誘導体の残りの水酸基と反応可能な官能基を少なくとも1つ以上有し、かつ、架橋可能な官能基を有する化合物で架橋されているセルロース誘導体を延伸してなる(17)に記載の位相差フィルム。
(19)測定波長590nmで測定した該位相差フィルムの位相差比が下記式(2)
0.5≦R(50)/R(0)≦1.1 式(2)
(上記式(2)中、R(50)は位相差フィルムを正面から進相軸方向に50°傾斜した方向から見たときの位相差値であり、R(0)は位相差フィルムを正面から見たときの位相差値である。)を満足していることを特徴とする、(17)または(18)に記載の位相差フィルム。
(20)上記(10)乃至(19)のいずれか1項に記載の位相差フィルムと他の位相差フィルムとを積層した複合位相差フィルム。
(21)上記(10)乃至(19)のいずれか1項に記載の位相差フィルムまたは複合位相差フィルムと偏光フィルムを積層してなる、円又は楕円偏光フィルム又は旋光フィルム。
(22)上記(10)乃至(19)のいずれか1項に記載の位相差フィルムの遅相軸と偏光フィルムの吸収軸または透過軸が平行または直交になるように積層してなる光学フィルム。
(23)フィルム面内の平均屈折率をno、厚さ方向の屈折率をneとするとき、ne−no<0、厚さをdとするとき、Rth=(no−ne)×dで求められるRthが100〜300nm、550nmにおけるフィルム正面方向の位相差値が0〜50nmであるフィルムと(10)ないし(19)のいずれか1項に記載の位相差フィルムと偏光フィルムが順次積層され、かつ、その位相差フィルムの遅相軸と偏光素子の吸収軸が直交になるよう積層された複合光学フィルム。
(24)偏光フィルムを構成する偏光素子と上記(10)ないし(19)のいずれか1項に記載の位相差フィルムとが直接積層されていることを特徴とする上記(20)ないし(23)のいずれか1項に記載の円若しくは楕円偏光フィルムまたは旋光フィルムまたは光学フィルムまたは複合光学フィルム。
(25)上記(11)ないし(14)のいずれか1項に記載の円若しくは楕円偏光フィルムまたは旋光フィルムまたは光学フィルムまたは複合光学フィルムを備えてなる画像表示装置。
(26)画像表示装置が液晶表示装置である(25)に記載の画像表示装置。
【発明の効果】
【0023】
本発明のセルロース誘導体およびこれを含有する樹脂組成物を用いて位相差フィルムを作製することにより、波長分散、複屈折の正負、視野角特性を制御することができる。また、透明性に優れ、かつ、耐熱性や引き裂き強度を改善することができる。また、用いるセルロース誘導体によっては、十分な複屈折性を有するために厚さを薄くできる。さらに、本発明の位相差フィルムは、透過型液晶表示装置の視野角改良フィルム、反射型および半透過型液晶表示装置を構成する1/4波長位相差フィルム、タッチパネルの鏡面反射防止フィルムのような反射防止フィルム、VA(ヴァーティカルアラインメント:垂直配向)またはIPS(インプレーンスイッチング)モード液晶表示装置に用いる補償フィルムのような視覚補償フィルム、液晶プロジェクターの偏光ビームスプリッター用波長板のような光利用効率向上用のフィルム、光ディスクの書き込み用ピックアップに用いる波長板のような1波長または2波長以上の位相差同時補償フィルムに用いることができる。本発明の位相差フィルムは偏光フィルムと組み合わせて、円偏光フィルム、旋光フィルム、楕円偏光フィルム、光学フィルム、複合光学フィルムとして、有機エレクトロルミネッセンス型表示装置、液晶プロジェクター、液晶表示装置等に用いることができ、こうして得られた本発明の画像表示装置は従来の画像表示装置に比べてコントラストや視野角特性が向上するといった優れた特性を付与できる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】参考例1、2、4、6、7および比較例7で作製した本発明の位相差フィルムの波長分散特性を示したグラフ。
【図2】参考例12〜14、実施例18で用いた位相差フィルムの視野角特性を示したグラフ。
【符号の説明】
【0025】
図1
▲ 参考例1で作製した位相差フィルムの波長分散曲線を示す。
● 参考例2で作製した位相差フィルムの波長分散曲線を示す。
□ 参考例4で作製した位相差フィルムの波長分散曲線を示す。
◇ 参考例6で作製した位相差フィルムの波長分散曲線を示す。
* 参考例7で作製した位相差フィルムの波長分散曲線を示す。
+ 比較例7で作製した位相差フィルムの波長分散曲線を示す。
図2
▲ 参考例12における位相差フィルムを遅相軸方向へ傾斜した場合を示す。
△ 参考例12における位相差フィルムを進相軸方向へ傾斜した場合を示す。
■ 参考例13における位相差フィルムを遅相軸方向へ傾斜した場合を示す。
□ 参考例13における位相差フィルムを進相軸方向へ傾斜した場合を示す。
● 参考例14における位相差フィルムを遅相軸方向へ傾斜した場合を示す。
○ 参考例14における位相差フィルムを進相軸方向へ傾斜した場合を示す。
◆ 実施例18における位相差フィルムを遅相軸方向へ傾斜した場合を示す。
◇ 実施例18における位相差フィルムを進相軸方向へ傾斜した場合を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
本発明を詳細に説明する。
本発明において出発原料として使用しうるセルロースとしては、結晶形態や重合度に関わらず、式(3)に示すモノマー1ユニットが連結した構造、
【0027】
【化1】
即ち、D−グルコピラノースがβ−1,4結合で連結した構造であれば用いることができる。上記式において、nはユニットの連結数を示し、通常10以上、好ましくは50以上、より好ましくは100以上であり、上限は特に制限はないが通常10000以下、好ましくは5000以下、よりこのましくは2000以下である。具体的には天然セルロース、粉末セルロース、結晶セルロース、再生セルロース、セルロース水和物又はレーヨン等が挙げられる。また、品質の均一性等が要求されるときには人工的に連結数(重合数)が調整されたものを用いるのが好ましく、その場合には、nが100〜1000程度、場合によっては150〜600程度のものが好ましい。
【0028】
フィルムを一軸延伸してなる3次元屈折率がnx>ny>nzあるいはnz≧ny>nxあるいはny>nz>nx(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)である、本発明の位相差フィルムを作製するのに用いるセルロース誘導体はセルロースの水酸基をC5〜C20脂肪族アシル基で置換したもので、下記式(4)で表わすことができる。
【0029】
【化2】
【0030】
式(4)中のnは前記と同じであり、R1、R2、及びR3は水素原子又は置換基である。R1、R2及びR3は同じであっても異なっていても良いが、R1、R2及びR3の全てが水素原子ということは無く、少なくとも1つがC5〜C20、より好ましくはC5〜C16、さらに好ましくはC5〜C12の直鎖の脂肪族アシル基であり、残りの基はその他の置換基で置換されていてもよい。
【0031】
上記C5〜C20脂肪族アシル基で置換されたセルロース誘導体において、セルロース1モノマーユニットあたりの置換基数(以下置換度という)は、用いる直鎖のアシル基の炭素数によって異なる。例えば、セルロースn−ペンタネートの場合、置換度は好ましくは、2.0〜3.0、より好ましくは2.0〜2.8とすることにより、該セルロースn−ペンタネートからなるフィルムを一軸延伸して得られる本発明の相差フィルムは、nx>ny>nz(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)であって、かつ、波長分散特性が、波長550nmにおける位相差値よりも長波長側の位相差値の方が大きく、波長550nmにおける位相差値よりも短波長側の位相差値の方が小さくなる、いわゆるアクロマティック性を付与することができる。また、セルロースn−ヘキサネートを用いた場合、置換度は好ましくは、2.0〜2.9、より好ましくは2.0〜2.8、さらに好ましくは2.0〜2.5とすることにより、該セルロースn−ヘキサネートからなるフィルムを一軸延伸して得られる本発明の位相差フィルムは、nx>ny>nz(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率がnz)であって、かつ、波長分散特性が、波長550nmにおける位相差値よりも長波長側の位相差値の方が大きく、波長550nmにおける位相差値よりも短波長側の位相差値の方が小さくなる、いわゆるアクロマティック性を付与することができる。同様にnx>ny>nzであって、かつ、波長分散特性が、波長550nmにおける位相差値よりも長波長側の位相差値の方が大きく、波長550nmにおける位相差値よりも短波長側の位相差値の方が小さくなる、いわゆるアクロマティック性を付与できる。セルロースn−ヘプタネートの場合、置換度を1.5〜2.3とすることにより同様にnx>ny>nzであって、かつ、波長分散特性が、波長550nmにおける位相差値よりも長波長側の位相差値の方が小さく、波長550nmにおける位相差値よりも短波長側の位相差値の方が大きくなる特徴を有する。
【0032】
また、セルロースn−ヘプタネートの置換度が2.5〜3.0、より好ましくは2.7〜3.0であれば、通常の一軸延伸を行なうことにより、フィルム面内の延伸方向(あるいはフィルム面内でそれと直交する方向)と厚さ方向の2方向に配向した二軸性を有し(以後これを二軸性が発現するともいう)、かつ、波長分散特性が550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きい本発明の位相差フィルムを得ることができる。この二軸性は、本発明の場合、延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率をnzとするとき、ny>nz>nxあるいはnz≧ny>nxとなることを特徴とする。また、セルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート、セルロースn−ヘキサデカネート、セルロースn−ヘプタデカネート、セルロースn−オクタデカネート、セルロースn−ナノデカネート、セルロースn−エイコサネート等炭素数8から20の直鎖のアシル基で置換されたセルロース誘導体、より好ましくはセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート、セルロースn−ヘキサデカネート等の炭素数8〜16の直鎖のアシル基で置換されたセルロース誘導体の場合、置換度が例えば1.0〜3.0、好ましくは2.5〜3.0、より好ましくは2.5〜3.0であるとき二軸性が発現するだけでなく、波長分散は550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きくなる特徴を有する。
【0033】
この二軸性は、本発明の場合、延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率をnzとするとき、ny>nz>nx、nz≧ny>nxとなることを特徴とする。炭素数5から20の脂肪族置換基および、該脂肪族置換基とは異なる置換基を含む場合は、異なる置換基を含む場合、炭素数が5から20の脂肪族アシル基の置換基数が2.0以上でその他の置換基数との和はセルロース1モノマーユニットあたり、2.5〜3.0であり、より好ましくは2.7〜3.0である。
【0034】
式(4)における、C5〜C20脂肪族アシル基以外のその他の置換基として好ましいものはカルバモイル基又はC5〜C20脂肪族アシル基以外のアシル基である。具体的には、Y−CO−基又はZ−NH−CO−基で示される基が挙げられる。ここでYとしては、非置換のC5〜C20脂肪族基以外の基であれば特に問わないが、具体的には、非置換のC5〜C20脂肪族基を除く、置換又は非置換のC1〜C20の炭化水素残基が挙げられる。該炭化水素残基における置換基としては特に制限はないが、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、シアノ基、C1〜C14アシルオキシ基、(C1〜C14)アルキルオキシ基、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、該炭化水素残基が芳香族基であるときは置換基としてC1〜C10アルキル基も挙げられる。
【0035】
該炭化水素残基としては例えば、ビニル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ベンジル基、1−ナフチルメチル基、トリフルオロメチル基、アミノメチル基、2−アミノ−エチル基、3−アミノ−n−プロピル基、4−アミノ−n−ブチル基、若しくはそれらのアミノ基がさらにアミドやウレタンに変換された基、ヒドロキシ置換(C1〜C4)アルキル基、若しくはそのヒドロキシル基が更に(C1〜C14)アシル基若しくは(C1〜C14)アルキル基で置換された基、(C1〜C3)アルキル基で置換されていてもよいビニル基、シアノビフェニルオキシ(C3〜C10)アルキル基、フェニルアセチレニルフェニル(C1〜C20)アルキル基、アセチレン基及びシンナモイル基等の炭素数1〜10の不飽和結合を有する脂肪族基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フルオレニル基、ビフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基等の芳香族基を有するアシル基が挙げられる。又Zとして置換基を有してもよいC1〜C10脂肪族基を挙げることができ、(メタ)アクリロイルオキシエチル基、ビニル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ベンジル基、1−ナフチルメチル基、トリフルオロメチル基等がそれぞれ挙げられる。
【0036】
これらのC5〜C20脂肪族アシル基及び場合によりそれ以外のその他の置換基は、目的とする本発明のセルロース誘導体の複屈折性、波長分散特性、粘度、配向のし易さ、加工性、反応性等に応じて適宜1種又は複数の置換基が選択される。又、セルロース水酸基の置換度についても、目的とする本発明のセルロース誘導体の複屈折性、波長分散特性、粘度、配向のし易さ、加工性、反応性等に応じて適宜選択される。
【0037】
セルロース誘導体に重合性基を導入することにより、必要に応じて光重合開始剤の存在下、配向処理後に紫外線を照射して重合させることにより配向状態を固定化し、機械的強度や信頼性、耐溶剤性に優れた位相差フィルムを得ることができる。重合性基としては、例えば上記YやZがビニル基のもの、即ちアクリロイル基やメタアクリロイル基が挙げられる。光重合開始剤としては、通常の紫外線硬化型樹脂に使用される化合物を用いることができる。
【0038】
該光重合開始剤の具体例としては、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ジエトキシアセトフェノン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等のベンゾイン系化合物、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4'−メチルジフェニルサルファイド、3,3'−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジクロオチオキサンソン、2,4−ジエチルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物等が挙げられる。これらの光重合開始剤は1種類でも複数でも任意の割合で混合して使用することができる。
【0039】
ベンゾフェノン系化合物やチオキサンソン系化合物を用いる場合には、光重合反応を促進させるために、助剤を併用することも可能である。そのような助剤としては例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、n−ブチルアミン、n−メチルジエタノールアミン、ジエチルアミノエチルメタアクリレート、ミヒラーケトン、4,4'―ジエチルアミノフェノン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸(n−ブトキシ)エチル又は4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等のアミン系化合物が挙げられる。前記光重合開始剤の含有量は、(メタ)アクリレート化合物(ポリマー中にアクリロイル基がある場合には、これも含む)100重量部に対して、好ましくは0.5重量部以上10重量部以下、より好ましくは2重量部以上8重量部以下程度がよい。また、助剤は光重合開始剤に対して、0.5倍から2倍量程度がよい。
【0040】
また、紫外線の照射量は、該液晶性配合組成物の種類、光重合開始剤の種類と添加量、膜厚によって異なるが、100〜1000mJ/cm2程度がよい。また、紫外線照射時の雰囲気は空気中でも窒素などの不活性ガス中でもよいが、膜厚が薄くなると、酸素障害により十分に硬化しないため、そのような場合は不活性ガス中で紫外線を照射して硬化させるのが好ましい。
【0041】
本発明の位相差フィルムを作製するためのセルロース誘導体には、上記光重合開始剤の他に、セルロース誘導体とは異なる反応性モノマーを加えることも可能である。反応性モノマーとしては、熱、または光により重合可能な化合物が好ましく、紫外線などの光により重合可能な化合物が好ましい。そのような化合物としては例えば、(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。
【0042】
使用しうる(メタ)アクリレート化合物としては例えば、トリメチロールプロパントリ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートと1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートとの反応生成物、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートとイソホロンジイソシアネートとの反応生成物、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(メタアクリロキシエチル)イソシアヌレート、グリセロールトリグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物、カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物、トリグリセロールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物、ポリプロピレングリコールジ(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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリ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ジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物、ビス(アクリロキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス(メタアクリロキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応性生物、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−シアノエチル(メタ)アクリレート、ブチルグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物、ブトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート又はブタンジオールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの化合物は単独で用いても良いし、複数を混合して用いても良い。このような反応性化合物を用い、適切な条件下で重合させることにより、所望の配向状態を固定化することができる。
【0043】
さらには、上記セルロース誘導体の残りの水酸基を架橋剤により架橋させることも可能である。架橋剤としてはコロネートHL(日本ポリウレタン社製)、L−45(綜研化学社製)、デュラネート(旭化成社製)、スミジュール(住化バイエルウレタン社製)などのイソシアネート系が好適に用いられる。また、架橋反応を促進するために、ジブチルジラウリン酸スズ等の触媒を添加しても良い。これらの架橋反応は本発明の位相差フィルムを作製する際の製膜時、延伸時、延伸後のいずれかの工程で行うのが好ましい。具体的には、上記架橋剤や触媒の存在下、製膜時であれば乾燥時の加熱の際、延伸時であれば延伸中の加熱の際、延伸後であれば得られた位相差フィルムを熱処理することにより達成される。例えば、本発明のセルロース誘導体の残りの水酸基を架橋剤により架橋させる方法として、架橋剤にデュラネート(旭化成社製)を用いる場合、用いる架橋剤の量は上記セルロース誘導体に対して、0.1重量%〜50重量%、好ましくは0.5重量%〜30重量%、より好ましくは1重量%〜15重量%である。また、製膜時の乾燥温度は、20℃〜160℃の範囲で行われ、特に、70℃〜130℃の範囲が好ましい。
【0044】
次に、測定波長590nmにおける三次元屈折率がny>nx(nxは位相差フィルム面内における延伸方向の屈折率であり、nyは位相差フィルム面内における延伸方向と直交方向の屈折率である。)を満たし、かつ、耐熱性が110℃以上であることを特徴とする、本発明の位相差フィルムを作製するのに用いるセルロース誘導体は、下記式(4)における各置換基(R1、R2、及びR3)が下記の範囲のものである。即ちセルロースユニットの水酸基の少なくとも1つがC8〜C20脂肪族アシル基で置換されたものである。
【0045】
【化2】
【0046】
式(4)において、nは前記と同じであり、R1、R2、及びR3は水素原子又は置換基である。R1、R2及びR3の全てが水素原子ということは無く、少なくとも1つがC8〜C20、より好ましくはC8〜C16、さらに好ましくはC8〜C12の脂肪族アシル基である。特に、C8〜C12の脂肪族アシル基にすることで、溶剤への溶解性が良く、加工性が容易であり、かつ、得られる位相差フィルムにおいても適度な強度を有する。
【0047】
上記C8〜C20脂肪族アシル基で置換されたセルロース誘導体において、置換度を調整することにより、耐熱性を向上することができる。耐熱性は、フィルムが溶融しない温度であり、本発明の位相差フィルムの場合、耐熱性が110℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは130℃以上であることを特徴とする。本発明の位相差フィルムに用いられるセルロース誘導体のセルロース1モノマーユニットあたりの置換基数(以下置換度という)は、1.0以上2.9未満であれば支障はなく、通常1.5以上2.9未満であり、より好ましくは1.8以上2.9未満である。このような置換度のセルロース誘導体を用いて、通常の一軸延伸を行なうことにより、耐熱性に優れるだけでなく、フィルム面内の延伸方向(あるいはフィルム面内でそれと直交する方向)と厚さ方向の2方向に配向した二軸性を有する位相差フィルムを得ることができる(以後これを二軸性が発現するともいう)。この二軸性は、延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率をnzとするとき、ny>nz>nx、nz≧ny>nxとなることを特徴とする。このような二軸性はセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート、セルロースn−ヘキサデカネート、セルロースn−ヘプタデカネート、セルロースn−オクタデカネート、セルロースn−ナノデカネート又はセルロースn−エイコサネート等炭素数8から20のアシル基で置換されたセルロースを用いた場合に発現し、より好ましくはセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート又はセルロースn−ヘキサデカネート等の炭素数8〜16のアシル基で置換されたセルロース、さらに好ましくはセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート又はセルロースn−ドデカネート等の炭素数8〜12のアシル基で置換されたセルロースを用いるのが良い。炭素数8〜12のアシル基で置換されたセルロースの場合、置換度が例えば1.0以上2.9未満、より好ましくは1.5以上2.9未満、さらに好ましくは1.9以上2.9未満とすることにより、160℃まで加熱しても該位相差フィルムが溶融することはなく、優れた耐熱性と二軸性を付与できるため特に好ましい。
【0048】
また、二軸性の程度は、位相差フィルムの正面方向における位相差値と、遅相軸方向および進相軸方向にある一定角度傾斜した時の位相差値との比を求めることにより知ることができる。本発明の位相差フィルムの場合、波長590nmにおける該位相差フィルムの正面方向の位相差値をR(0)、進相軸方向に50°傾斜した時の位相差値をR(50)とする時、その比R(50)/R(0)が0.5以上1.1以下、より好ましくは0.8以上1.1以下、さらに好ましくは0.95以上1.05以下にすることにより、正面方向の位相差値と傾斜した時の位相差値との差が少なくなるために、視野角特性が向上する。
【0049】
これらのC8〜C20脂肪族アシル基の置換基は、目的とする本発明のセルロース誘導体の複屈折性、粘度、配向のし易さ、加工性、反応性等に応じて好ましい置換基が選択される。又、セルロース水酸基の置換度についても、目的とする本発明のセルロース誘導体の複屈折性、粘度、配向のし易さ、加工性又は反応性等に応じて適宜選択される。
【0050】
更に、前記架橋セルロース誘導体の製造に用いられるセルロースエステルは、前記本発明の位相差フィルムに使用されるセルロース誘導体において、C7〜C20脂肪族アシル基で置換され、置換度が1.0以上2.9未満のものが好ましい。そのようなセルロースエステルは下記式(4)における各置換基が下記の範囲のものである。
【0051】
【化2】
【0052】
式(4)中、nは前記と同じであり、R1、R2、及びR3は水素原子又は置換基であり、R1、R2及びR3は同じであっても異なっていても良いが、R1、R2及びR3の全てが水素原子ということは無く、少なくとも1つがC7〜C20又はC8〜C20、より好ましくはC8〜C16、さらに好ましくはC8〜C12の脂肪族アシル基であり、置換度が1.0以上2.9未満のものである。
C7〜C20脂肪族アシル基は、X−CO−基で表すことができ、Xはn−ヘキシル、sec−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、n−トリデシル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシル、n−ノナデシル等が挙げられ、好ましくはXがn−ヘキシル、sec−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル等である。より好ましくは、C8〜C20脂肪族アシル基で、それらの好ましいものとしてはXがn−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル等である。また、直鎖のC8〜C20脂肪族アシル基は好ましいものの一つである。上記Xとして例示したアルキル基のうち、直鎖のアルキルに含まれるものが通常より好ましい。
【0053】
上記C7〜C20脂肪族アシル基で置換されたセルロースエステルのセルロース1モノマーユニットあたりの置換基数(以下置換度という)は、1.0以上2.9未満であれば支障はなく、通常1.5以上2.9未満であり、より好ましくは1.5以上2.8未満である。
【0054】
上記架橋セルロース誘導体は、前記セルロースエステルと、該エステルの残りの水酸基と反応可能な官能基を少なくとも1つ有し、かつ、架橋可能な官能基を有する脂肪族化合物(以下架橋用脂肪族化合物ともいう)とを反応させ、必要に応じて更に重合反応を行うことにより、得ることができる。例えば、上記セルロースエステルの残りの水酸基と反応可能な官能基を2つ以上有する脂肪族化合物により、上記セルロースエステルを架橋することにより得ることもできる。上記架橋用脂肪族化合物としては例えば、ホルミル基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、カルボキシル基、酸無水物基、スルホン酸基、エポキシ基、ビニル基、ハロゲン原子等の官能基を有する脂肪族化合物や、アリル基、ビニルエーテル基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基等の重合性基を有する脂肪族化合物が好ましく、より好ましくは、イソシアネート基、チオイソシアネート基、カルボキシル基、酸無水物基、ハロゲノカルボニル基、スルホン酸基、アリル基、ビニルエーテル基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基を有する脂肪族化合物である。該脂肪族化合物における上記官能基を除いた脂肪族残基の好ましい炭素数は1〜20程度、より好ましくは1〜15、更に好ましくは、1〜10程度である。また、上記官能基がハロゲノカルボニル基2個の場合は上記脂肪族残基の炭素数は5〜15程度が好ましい。重合性基(好ましくは(メタ)アクリロイル基)とイソシアネート基を有する脂肪族化合物においても、上記の範囲であれば差し障りはないが、好ましくは1〜10程度、より好ましくは1〜5程度である。好ましい該脂肪族化合物の一つとしてヒドロキシ基との反応性基(好ましくはハロゲノカルボニル基)を2個有する脂肪族化合物又はヒドロキシ基との反応性基(好ましくはイソシアネート基)と重合性基(好ましくは(メタ)アクリロイル基)の両者を含む脂肪族化合物が挙げられる。後者としては、より具体的にはイソシアネート基と(メタ)アクリロイル基を含む脂肪族化合物を挙げることができる。
これらの化合物は1種類でも良いし、2種類以上併用しても良い。
ハロゲノカルボニル基を2個有する脂肪族化合物としては、例えばCl(O)C-X1-C(O)Clで表される化合物が挙げられ、X1は単結合か、炭素数1〜20の2価の脂肪族残基を示す。X1が単結合の場合、該化合物はCl(O)C-C(O)Clである。X1が炭素数1〜20の2価の脂肪族残基の場合、該脂肪族残基としては直鎖のものが好ましく、より好ましくは直鎖の炭素数5〜15のアルキル基である。
ヒドロキシ基との反応性基と重合性基の両者を含む脂肪族化合物としては、
Y1-X2-Y2で表される化合物が挙げられる。X2は炭素数1〜20の2価の脂肪族残基を示す。該脂肪族残基は、好ましくは炭素数1〜20の直鎖状の脂肪族基であり、さらに好ましくは炭素数1〜10の直鎖状のアルキル基である。Y2はイソシアネート基-N=C=Oまたは、保護されたイソシネート基-N-C(O)-Bである。Bはイソシアネートの保護基であるが、-ON=C(R1)(R2)の構造が好ましく、R1、R2はそれぞれ、水素、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基の何れかである。Y1は重合性基であり、(メタ)アクロイルオキシ基(CH2=CHC(O)O−またはCH2=C(CH3)C(O)O−)が好ましい。具体的には、デカンジオイルジクロリド、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1-(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、メタクリル酸2-(0-[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチルなどが挙げられる。
該脂肪族化合物の添加量は添加する脂肪族化合物や原料セルロースエステルの置換度等により異なるが、通常、前記原料セルロースエステル100部(重量)に対して、0.5部〜20部程度、好ましくは1〜15部程度、より好ましくは1.5〜10部程度、更に好ましくは1.5〜7部程度である。
【0055】
このような架橋可能な官能基を有する脂肪族化合物にて架橋構造を形成する方法の一つとしては、例えば、前記したようにセルロースエステルの水酸基と反応可能な官能基を少なくとも2つ有する脂肪族化合物、好ましくはイソシアネート基を2つ以上有する化合物を用いる場合は、複数の残りの水酸基を持つ原料セルロースエステルと複数のイソシアネート基が反応することで架橋構造を形成させることができる。また、例えば、前記セルロースエステルの水酸基と反応可能な官能基(反応性官能基とも言う)、好ましくはイソシアネート基と前記重合性基、好ましくは(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用い、先ず反応性官能基、例えばイソシアネート基と前記セルロースエステルの残りの水酸基を反応させた後に、前記重合性基、例えば(メタ)アクリロイル基を重合反応させることによって本発明のセルロースエステルを架橋させることにより達成される。
【0056】
また、上記の架橋反応を促進するために、必要に応じて熱処理またはジブチルジラウリン酸スズ等の触媒、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤等を用いても良い。例えば、上記イソシアネート基と本発明のセルロースエステルの残りの水酸基を反応させる際に、ジブチルジラウリン酸スズ等の触媒の存在下に行うのは好ましい態様の一つである。ジブチルジラウリン酸スズ等の触媒の添加量は触媒量でよい。例えば原料セルロースエステル100部(重量)に対して、0.001部〜0.1部程度である。
【0057】
また、上記アリル基、ビニルエーテル基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基といった光重合性基を有するセルロース誘導体においては、光照射を行って重合反応による架橋構造を形成することも可能である。光照射は、通常、紫外線照射を用いる。たとえば、必要に応じて光重合開始剤の存在下、延伸前または、延伸後に紫外線を照射して重合させることにより、機械的強度や耐溶剤性に優れた位相差フィルムを得ることができる。光重合開始剤としては、通常の紫外線硬化型樹脂に使用される化合物を用いることができる。
【0058】
該光重合開始剤の具体例としては、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等のベンゾイン系化合物、4−フェニルベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物等が挙げられる。これらの光重合開始剤は1種類でも複数でも任意の割合で混合して使用することができる。
【0059】
また、光重合開始剤の種類によっては、光重合反応を促進させるために、助剤を併用することも可能である。そのような助剤としては例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、n−ブチルアミン、n−メチルジエタノールアミン、ジエチルアミノエチルメタアクリレート等のアミン系化合物が挙げられる。
【0060】
光照射として、たとえば、紫外線の照射量は、該セルロース誘導体の種類、光重合性基の種類と含有量、膜厚によって異なるが、1回の照射量は、100〜1000mJ/cm2程度がよい。また、紫外線照射時の雰囲気は空気中でも窒素などの不活性ガス中でもよいが、膜厚が薄くなると、酸素障害により十分に硬化しないため、そのような場合は不活性ガス中で紫外線を照射して硬化させるのが好ましい。
通常、硬化後にフィルム状に成形するのは難しいので、硬化前にフィルム状に成形し、その後硬化するのが好ましい。
好ましい一つの方法は、架橋用脂肪族化合物として反応性官能基(好ましくはイソシアネート基)と前記重合性基(好ましくは(メタ)アクリロイル基)を有する化合物を用い、先ず該化合物を前記セルロースエステルの残りの水酸基に反応させ、重合性基を有するセルロースエステルとし、次に該重合性セルロースエステルの溶液を、離型フィルム上等に塗布し、溶媒を除去して、フィルムを形成する。その後に、前記重合性基、例えば(メタ)アクリロイル基を重合反応させることによって、架橋セルロース誘導体からなるフィルムを得ることができる。
【0061】
このような架橋セルロース誘導体からなるフィルムを用いて、通常の一軸延伸を行なうことにより、引き裂き強度に優れるだけでなく、着色のない、フィルム面内の延伸方向(あるいはフィルム面内でそれと直交する方向)と厚さ方向の2方向に配向した二軸性を有する位相差フィルムを得ることができる(以後これを二軸性が発現するともいう)。この二軸性は、延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率をnzとするとき、ny>nz>nx、nz≧ny>nxとなることを特徴とする。このような二軸性はセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート、セルロースn−ヘキサデカネート、セルロースn−ヘプタデカネート、セルロースn−オクタデカネート、セルロースn−ナノデカネート、セルロースn−エイコサネート等炭素数8から20のアシル基で置換されたセルロースエステルを用いた場合に発現し、より好ましくはセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート、セルロースn−ヘキサデカネート等の炭素数8〜16のアシル基で置換されたセルロースエステル、さらに好ましくはセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート等の炭素数8〜12のアシル基で置換されたセルロースエステルを用いるのが良い。炭素数8〜12のアシル基で置換されたセルロースエステルの場合、置換度が例えば1.0以上2.9未満、より好ましくは1.5以上2.9未満、さらに好ましくは1.5以上2.8未満とした上記セルロースエステルを架橋させたセルロース誘導体を用いることにより、引き裂き強度が改善でき、かつ、二軸性を付与できるため特に好ましい。
【0062】
また、二軸性の程度は、位相差フィルムの正面方向における位相差値と、遅相軸方向および進相軸方向にある一定角度傾斜した時の位相差値との比を求めることにより知ることができる。本発明の位相差フィルムの場合、波長590nmにおける該位相差フィルムの正面方向の位相差値をR(0)、進相軸方向に50°傾斜した時の位相差値をR(50)とする時、その比R(50)/R(0)が0.5以上1.1以下、より好ましくは0.8以上1.1以下、さらに好ましくは0.95以上1.05以下にすることにより、正面方向の位相差値と傾斜した時の位相差値との差が少なくなるために、視野角特性が向上する。
【0063】
これらのC7〜C20又はC8〜C20脂肪族アシル基の置換基は、目的とする本発明のセルロース誘導体の複屈折性、粘度、配向のし易さ、加工性、反応性等に応じて好ましい置換基が選択される。又、セルロース水酸基の置換度についても、目的とする本発明のセルロース誘導体の複屈折性、粘度、配向のし易さ、加工性又は反応性等に応じて適宜選択される。
【0064】
本発明で使用するセルロース誘導体の具体的な合成方法を示す。
本発明のセルロース誘導体は、式(3)に示すセルロースと置換基に対応する試薬を反応させることにより得ることができる。例えば、N,N−ジメチルアセトアミドに含浸させたセルロースを塩化リチウム、N,N−ジメチルアセトアミド混合液中に溶解させ、次に置換基に対応するC5〜C20脂肪族カルボン酸ハライドを加えて反応させることにより、セルロースの水酸基がアシル基に置換されたセルロースアシレートが得られる。また、アシル化を行う他の方法としては、セルロースをトリフルオロ酢酸無水物と置換基に対応するC5〜C20脂肪族カルボン酸の混合液中で反応させることにより、同様にセルロースアシレートを得ることができる。この反応の反応条件を適宜選択することにより、各セルロース誘導体の置換度を制御することができる。例えばセルロースアシレートの場合、上記カルボン酸ハライドを用いる方法は、置換度が1.0〜2.8程度のセルロースアシレートを得る際には好適な方法である。一方、トリフルオロ酢酸無水物とカルボン酸を用いる方法は、置換度が2.5〜3.0のセルロースアシレートを得る際に好適な方法である。より厳密に置換度を制御するには反応に用いる各試薬の量や反応温度や反応時間などを適宜調節することによって達成される。反応後、水またはメタノール中に反応溶液を添加することで生成物を析出させ、水またはメタノールで洗浄を行い精製する。得られた固形分を乾燥して、本発明のセルロース誘導体を得ることができる。
【0065】
本発明のセルロース誘導体の置換度調整は、該セルロース誘導体合成時に用いる置換基導入用試薬の量を調整することにより達成される。置換基導入用試薬は反応原料に用いるセルロースの水酸基量に対して、0.5〜100当量の範囲で用いることができ、多く用いるほど高い置換度のセルロース誘導体を得ることができるが、置換基導入用試薬の種類によってセルロース水酸基との反応性が異なるため、ある置換度を達成するために必要な置換基導入用試薬の量はそれぞれ異なる。また、置換度を調整する他の方法としては、得られたセルロースアシレートを水酸化カリウムや水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液を用いて、加水分解する方法が挙げられる。加水分解の程度は用いるアルカリ性水溶液の濃度や温度、処理時間等によって適宜調節すればよい。
【0066】
例えば、置換度2.1のセルロースn−ヘキサネートを得る場合、セルロースの水酸基に対して1.05当量のn−ヘキサノイルクロリドを用いて、4時間以上反応を行う。一方、置換度2.7のセルロースn−ヘキサネートを得る場合には、セルロースの水酸基に対して、1.50当量のn−ヘキサノイルクロリドを用いて、4時間以上反応を行う。
【0067】
さらに、引き裂き強度を改善するためには、得られたセルロースエステルと、前記架橋用脂肪族化合物を反応させる。この反応は、後述する製膜の前でも良いし、製膜中の過程で行っても良いし、延伸後に行っても良い。製膜の前に行う場合は、例えば、上記セルロースエステルを有機溶剤に溶解し、次いで、架橋用脂肪族化合物を加え、さらに、必要に応じて、熱処理または触媒または縮合剤等を加えて反応させることにより重合性基を有するセルロースエステルを得ることができる。得られた重合性基を有するセルロースエステルは、水等により晶析精製しても良いし、そのまま用いても良い。通常、熱処理の温度は、20℃〜160℃の範囲で行われ、特に、30℃〜110℃の範囲が好適である。
【0068】
上記セルロース誘導体を用いた本発明の位相差フィルムの作製は、セルロース誘導体(上記重合性基を有するセルロースエステルを含む)溶液からの製膜(及び必要により重合反応)及び、配向処理により行われる。具体的な方法としては、まず該セルロース誘導体を溶剤に溶解する。使用しうる溶剤としては、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メチルのような酢酸エステル類、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ベンジルアルコールのようなアルコール類、2−ブタノン、アセトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンのようなケトン類、ベンジルアミン、トリエチルアミン、ピリジンのような塩基系溶媒、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソール、ヘキサン、ヘプタンのような非極性溶媒が挙げられる。該セルロース誘導体の重量濃度は通常1%〜99%、好ましくは2.5%〜80%、より好ましくは5%〜50%である。これらの化合物は1種類のみ配合しても良いし、複数成分を配合しても良い。さらに必要に応じて上述した各溶剤や可塑剤を加えても良い。可塑剤としてはジメチルフタレートやジエチルフタレート、エチルフタリルエチルグリコレートのようなフタル酸エステル、トリス(2−エチルヘキシル)トリメリテートのようなトリメリト酸エステル、ジメチルアジペートやジブチルアジペートのような脂肪族二塩基酸エステル、トリブチルホスフェートやトリフェニルホスフェートのような正燐酸エステル、セバシン酸−ジ−n−ブチル等のセバシン酸エステル、グリセルトリアセテート又は2−エチルヘキシルアセテートのような酢酸エステルが挙げられる。これらの化合物は1種類のみ配合しても良いし、複数成分を配合しても良い。
【0069】
次いで、得られたセルロース誘導体溶液を表面の平坦な離形性のある基板の上に塗布した後、自然乾燥又は加熱乾燥にて溶媒を除去し、該基板から剥離して、透明なセルロース誘導体フィルムとする。あるいは、前記重合性基を有するセルロースエステルの原料として使用する前記セルロースエステルを前記の、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒、2−ブタノン、アセトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類、ベンジルアミン、トリエチルアミン、ピリジン等の塩基系溶媒、酢酸エステル類、アルコール類、非極性溶媒等に溶解した後、架橋用脂肪族化合物および必要に応じて触媒を添加後、同様に製膜を行う。このとき、乾燥での溶媒除去の際の加熱、あるいは溶媒除去後の熱処理又は紫外線照射等により架橋反応を行い、架橋セルロース誘導体からなるフィルムを得ることができる。架橋剤としてはイソシアネート基、チオイソシアネート基又はカルボキシル基等の官能基、又はビニル基、メタクリロイル基等の重合性基を有する化合物が挙げられる。これらの架橋剤は1種類のみ配合しても良いし、複数成分を配合しても良い。
【0070】
このようにして得られたセルロース誘導体フィルムを一軸延伸することにより、本発明の位相差フィルムを得ることができる。延伸処理は、一般的な一軸延伸を用いることができ、例えば、該セルロース誘導体フィルムの両端を固定して加温しながら一方向に延伸する。または、フィルムが長尺のロール状である場合には、例えばニップロールにてフィルムの両端を固定し、両ロールの回転数の差により連続的に延伸する。延伸する際の温度は、セルロース誘導体の置換基の種類や置換度によって最適な延伸温度は異なる。
【0071】
セルロースの水酸基が炭素数が5〜20であるアシル基によって置換されたセルロース誘導体からなるフィルムを一軸延伸して得られる本発明の位相差フィルムを作製するための延伸温度は、50℃〜200℃、より好ましくは50℃〜180℃程度が良い。例えば、ヘキサノイル基の置換度が2.0〜3.0のセルロースn−ヘキサネートの場合は90℃〜160℃である。
【0072】
また、前記耐熱性セルロース誘導体を延伸してなる、本発明の位相差フィルムを作製するための延伸温度は、40℃〜160℃、より好ましくは45℃〜140℃程度が良い。例えば、デカノイル基の置換度が2.2以上2.9未満のセルロースn−デカネートの場合は45℃〜140℃である。
【0073】
さらに、前記架橋セルロース誘導体を延伸してなる、本発明の位相差フィルムを作製するための延伸温度は、40℃〜160℃、より好ましくは45℃〜140℃程度が良い。
【0074】
延伸倍率はセルロース誘導体の種類、厚さ、所望とする位相差値によって異なるが、1.05倍から5.0倍、より好ましくは1.1倍から4.0倍程度が良い。例えば、ヘキサノイル基の置換度が2.0〜3.0のセルロースn−ヘキサネートの場合は1.1倍〜3.0倍程度である。延伸速度も延伸温度と同様、セルロース誘導体の種類によって最適延伸速度は異なるが、通常5倍延伸/分以下、好ましくは3倍延伸/分以下、より好ましくは2倍延伸/分以下である。
架橋用脂肪族化合物を含む該セルロースエステルを一軸延伸した場合は、一軸延伸後、熱処理あるいは紫外線照射等により架橋し、架橋セルロース誘導体を用いた本発明の位相差フィルムを得ることができる。また、重合性基を有するセルロースエステルを一軸延伸した場合は、一軸延伸後、紫外線照射等により重合することにより本発明の位相差フィルムを得ることができる。
こうして得られる本発明の位相差フィルムのフィルム正面方向の波長550nmにおける位相差値は、10〜600nm程度である。
【0075】
また、本発明で得られる位相差フィルムの厚さは10〜500μm、好ましくは20〜300μm、より好ましくは30〜150μm程度が良い。
【0076】
置換度2.0〜2.8のセルロースn−ペンタネート、または置換度2.0〜2.5のセルロースn−ヘキサネートからなる本発明の位相差フィルムの場合、延伸倍率を1.5〜2.0倍、厚さを50〜100μmとすることにより、上記一般的な一軸延伸のみで、上述したような延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率をnzとするとき、nx>ny>nzであるような二軸性を有し、かつ、波長分散特性が、アクロマティック性である位相差フィルムを得ることができるため、特に好ましい。
【0077】
また、置換度が2.5〜2.99のセルロースn−ヘプタネート、置換度が1.0〜2.99のセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート、セルロースn−ヘキサデカネート、セルロースn−ヘプタデカネート、セルロースn−オクタデカネート、セルロースn−ナノデカネート、セルロースn−エイコサネート等炭素数7〜20の直鎖のアシル基によって置換されたセルロース誘導体、より好ましくは置換度が2.7〜3.0のセルロースn−ヘプタネート、置換度が2.0〜3.0のセルロースn−オクタネート、セルロースn−ノナネート、セルロースn−デカネート、セルロースn−ウンデカネート、セルロースn−ドデカネート、セルロースn−トリデカネート、セルロースn−テトラデカネート、セルロースn−ペンタデカネート、セルロースn−ヘキサデカネート等の炭素数7〜16の直鎖のアシル基によって置換されたセルロース誘導体の場合において、一般的な一軸延伸により、上述したny>nz>nxあるいはnz≧ny>nx(延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率をnzとする)である二軸性を有し、かつ、波長分散特性が、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きくなるような位相差フィルムを得ることができる。従って、特許文献3に記載されているような収縮性フィルムを貼り合わせる等の面倒な手段をとることなく、二軸性を有し、かつ、上記の波長分散特性を有する位相差フィルムを製造することができる。
一般的な一軸延伸としては、例えば、該セルロース誘導体フィルムの両端を固定して40℃〜200℃、より好ましくは50℃〜180℃程度に加温しながら一方向に1.05倍から5.0倍、より好ましくは1.1倍から4.0倍程度延伸するか、または、フィルムが長尺のロール状である場合には、例えばニップロールにてフィルムの両端を固定し、40℃〜200℃、より好ましくは50℃〜180℃程度の加熱雰囲気下、両ロールの回転数の差により連続的に1.05倍から5.0倍、より好ましくは1.1倍から4.0倍程度延伸する方法などが挙げられる。
【0078】
さらに、置換度2.2以上2.9未満のセルロースn−デカネートからなる本発明の位相差フィルムの場合、延伸倍率を1.5〜4.0倍、厚さを50〜150μmとすることにより、上記一般的な一軸延伸のみで、上述したような延伸方向の屈折率がnx、それと面内で直交する方向の屈折率がny、厚さ方向の屈折率をnzとするとき、ny>nz>nxであるような二軸性を有し、略1/4波長位相差フィルム(波長550nmにおける位相差値が130〜140nm)を得ることができる。
【0079】
製膜の際に、重合性基を有するセルロースエステルを用いた場合や架橋剤を含有しているセルロースエステルを用いた場合で、延伸前に重合反応や架橋反応を行っていない場合は、この延伸処理の後、さらに紫外線照射や熱処理等により、重合反応や架橋反応を行い本発明の架橋セルロース誘導体を用いた位相差フィルムとすることができる。
【0080】
本発明の架橋セルロース誘導体を用いた位相差フィルムの引き裂き強度は400kg/cm2以上であることが好ましい。なお、引き裂き強度は引っ張り試験機を用いて、25℃で、延伸速度20mm/分のスピードで延伸して、測定した引き裂き強度である。
【0081】
本発明の位相差フィルムは、他の位相差フィルムや、偏光フィルムと組み合わせて用いることにより、種々の機能を付与できる。例えば、フィルム面内の最大屈折率をna、それとフィルム面内で直交する方向の屈折率をnb、厚さ方向の屈折率をncとするとき、na>nb>nc、na>nb=nc、na=nb>nc、na=nb<nc、na>nc>nbであるような他の位相差フィルムと、本発明のnx>ny>nzあるいはny>nz>nxあるいはnz≧ny>nxである本発明の位相差フィルムとを各々の遅相軸が所望の角度になるよう積層することにより、本発明の複合位相差フィルムが得られる。この複合位相差フィルムは波長分散や視野角特性が各位相差フィルム単独とは異なるため、さらなる高機能化が可能となる。具体的には、例えば、本発明のny>nz>nxまたはnz≧ny>nxである本発明の位相差フィルムとna>nb>ncまたはna>nb=ncまたはna=nb>ncである位相差フィルムとを各々の遅相軸が平行または直交するように積層することにより得られた複合位相差フィルムは、各々の持つ視野角依存性よりも改良されている。なお、積層する方法としては例えば、アクリル系粘着剤や接着剤によって貼り合せる方法が挙げられる。積層する際の粘着剤としてはアクリル系粘着剤が好適に用いられ、接着剤としてはポリビニルアルコール系、ウレタン系、イソシアネート系、アクリル系又はエポキシ系等種々の接着剤を適宜用いることができる。他の位相差フィルムとしては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ノルボルネン誘導体、シクロオレフィン系ポリマー又は特許文献2、8に記載のセルロース誘導体等を一軸または二軸延伸して得られる位相差フィルム等が挙げられる。さらに具体的には、例えば、位相差が波長の1/2程度(例えば波長550nmの光に対しての位相差値が約200nm〜300nm、より好ましくは230nm〜290nm)の本発明の位相差フィルムと、位相差が波長の1/4程度(例えば波長550nmの光に対しての位相差値が約100nm〜150nm)の一軸延伸されたポリカーボネートやポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー等からなるna>nb>ncまたはna>nb=ncである他の位相差フィルム、または、位相差が波長の1/2程度(例えば波長550nmの光に対しての位相差値が約200nm〜300nm、より好ましくは230nm〜290nm)の他の位相差フィルムと位相差が波長の1/4程度(例えば波長550nmの光に対しての位相差値が約100nm〜150nm)のny>nz>nxまたはnz≧ny>nxである本発明の位相差フィルムとを、本発明の位相差フィルムの進相軸(nx方向、即ち、延伸方向)と他の位相差フィルムの遅相軸(延伸方向)を実質的に平行になるように粘着剤や接着剤を用いて積層することにより、本発明の複合位相差フィルムを得ることができる。この複合位相差フィルムは、アクロマティック(各波長に対して略等しい位相差を有する)、広視野角の1/4波長位相差フィルムとなる。このとき、他の位相差フィルムの遅相軸が長尺方向であって、本発明の位相差フィルムの進相軸が長尺方向である場合には、他の位相差フィルムの積層面側に粘着剤層を設け、本発明の位相差フィルムとロールツウロールにより積層が可能となり、工程の簡略化に伴う低コスト化が実現できる。
【0082】
次に、本発明の位相差フィルムあるいは複合位相差フィルムと偏光フィルムとを積層することにより、本発明の円若しくは楕円偏光フィルムまたは旋光フィルムを得ることができる。具体的には、例えば、本発明の位相差フィルムの550nmにおける位相差を波長の1/4程度(例えば波長550nmの光に対しての位相差値が約100nm〜150nm、好ましくは130〜140nm)にし、偏光フィルムの吸収軸と該位相差フィルムの遅相軸とのなす角が45°あるいは135°になるように積層することにより、本発明の円偏光フィルムを得ることができる。このとき、位相差フィルムが本発明のアクロマティック性を有する位相差フィルムであれば、反射型あるいは反射半透過型液晶表示装置に用いることにより、視認性や色再現性、コントラストを向上させることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス型表示装置を用いた場合には、電極部における反射を抑制できるため、表示画像の視認性を大幅に向上させることができる。また、位相差フィルムが本発明の二軸性を有する位相差フィルムであれば、反射型あるいは反射半透過型液晶表示装置に用いることにより、液晶表示装置の視野角特性を向上させることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス型表示装置を用いた場合には、傾斜して観察した場合においても電極部における反射を抑制できるため、同様に視野角特性を向上させることができる。また、偏光フィルムと本発明の位相差フィルムの遅相軸と偏光フィルムの吸収軸とが45°あるいは135°以外の角度で積層されている場合には、本発明の楕円偏光フィルムを得ることができる。このような楕円偏光フィルムをSTN(スーパーツイステッドネマティック)型液晶表示装置に用いることにより、表示画像のコントラストと視野角特性を向上させることができる。なお、コントラストを向上させる際には、STN型液晶セルの持つ位相差値を補償するような位相差値および積層角度の最適化が必要である。
【0083】
次に本発明の位相差フィルムの550nmにおける位相差が波長の1/2程度(例えば波長550nmの光に対しての位相差値が約200nm〜300nm、好ましくは250〜290nm)にし、偏光フィルムの吸収軸と該位相差フィルムの遅相軸とのなす角が45°あるいは135°になるように積層することにより、本発明の旋光フィルムが得られる。用いた位相差フィルムが本発明のアクロマティック性を有する位相差フィルムである場合には、この旋光フィルムを液晶プロジェクターに用いることにより広い波長範囲で均一に直線偏光の向きを変えることが可能となるため、光の利用効率を向上させたり、光の吸収による偏光フィルムの劣化を防いだり、表示画像のコントラストを向上させることができる。また、用いた位相差フィルムが本発明の二軸性を有する位相差フィルムである場合には、傾斜に伴う位相差値の変化による旋光性の低下を防ぐことができる。
【0084】
さらに、本発明の位相差フィルムまたは複合光学フィルムの遅相軸と偏光フィルムの吸収軸とを平行または直交、より好ましくは直交になるように積層することにより、本発明の光学フィルムが得られる。この光学フィルムは偏光フィルムの視野角依存性を改善した広視野角偏光フィルムということもできる。通常、偏光フィルムは、2枚を各々の吸収軸が直交(クロスニコル)になるように積層した場合、フィルム面に対し正面方向は光の透過を遮断することができるが、各々の吸収軸の方向とは異なる方向、特に吸収軸方向からフィルム面内で45°方位を示す方向へ正面方向から傾斜させた位置では、光が抜けてしまうという問題がある。これは傾斜角が大きくなればなるほど顕著である。しかしながら、このような偏光フィルムの視野角依存性に対し、本発明の光学フィルムを少なくとも一枚用い、本発明の位相差フィルムを挟むようにもう一方の偏光フィルム(これは通常の偏光フィルムでも、本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムであってもよい。)を、各々の吸収軸が直交(クロスニコル)になるように積層して、各々の吸収軸とは異なる方向、特に45°方位で正面方向から傾斜させて観察しても、光の抜けを抑制することができる。具体的には、波長550nmにおける位相差値が50〜300nm、好ましくは200nm〜300nm、より好ましくは230nm〜290nmである二軸性を有する本発明の位相差フィルムの進相軸と偏光フィルムの吸収軸とが実質的に平行になるように積層することにより本発明の光学フィルムの他の一形態である広視野角偏光フィルムを得ることができる。このとき、偏光フィルムが長尺状で吸収軸が長尺方向であって、本発明の位相差フィルムが長尺状で進相軸が長尺方向にある場合には、一方のフィルムの積層面側に粘着剤または接着剤層を設け、ロールツウロールによる積層が可能となり、工程の簡略化に伴う低コスト化が実現できる。さらに、この光学フィルムをIPS(インプレーンスイッチング)型液晶表示装置やVA(ヴァーティカルアラインメント:垂直配向)型液晶表示装置に用いることにより、液晶表示装置の視野角依存性を改善することができる。
【0085】
また、波長550nmにおける位相差値が50〜300nm、より好ましくは100〜300nmである本発明のnx>ny>nzであって、かつ、アクロマティック性を有する位相差フィルム、あるいはny>nz>nxあるいはnz≧ny>nxであって、かつ、波長分散特性が、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きくなるような二軸性を有する位相差フィルムの遅相軸と偏光フィルムの吸収軸または透過軸とが平行または直交、より好ましくは位相差フィルムの遅相軸と、偏光フィルムの吸収軸とが直交になるよう積層した本発明の光学フィルムと、フィルム面内の平均屈折率がno、厚さ方向の屈折率がneあり、ne−no<0の関係を持つような位相差フィルムを用いることにより、VA型液晶表示装置の視野角特性を改善することができる。ne−no<0となるようなフィルムとしては例えば、特開2004−082714に記載のフィルム面内で二軸延伸した位相差フィルムや、特開2003−315556に記載の紫外域に選択反射域を有するコレステリック液晶を配向させて固定化したフィルムや、特許2866372号公報に記載のディスコティック液晶を円盤面が基板面に対して略水平配向させて固定化したフィルムや一軸延伸したフィルムを2枚、それぞれの遅相軸が直交するように積層したフィルムなどが挙げられる。具体的には、VA型液晶表示装置の視野角特性を改善するためには、ne−no<0となるようなフィルムの厚さをdとするとき、Rth=(no−ne)×dで求められるRthは100〜300nm程度が好ましく、そのようなRthにするには、ne、no、dを適宜調整することによって達成される。このとき、550nmにおけるフィルム正面方向の位相差値は0〜50nm程度が良い。このようなne−no<0となるようなフィルムと本発明の位相差フィルムとを積層(ne−no<0となるようなフィルムにおいて、正面方向に位相差がある場合は、該フィルムの遅相軸と本発明の位相差フィルムの遅相軸方向とが平行または直交になるように積層)し、さらに偏光フィルムを本発明の位相差フィルム側に積層することにより、本発明の複合光学フィルムを得ることができる。積層はアクリル系やシリコン系の粘着剤や接着剤を用いて行うことができるが、特に、本発明の位相差フィルムを基板とし、該位相差フィルム上(必要に応じて該位相差フィルム上にさらに配向膜を形成し、該配向膜上)に配向したディスコティック液晶層や紫外域に選択反射域を有するコレステリック液晶層を形成することで、別途液晶層形成のための基板が不要となり、薄型化と工程の簡略化が可能となる。
【0086】
上記本発明で使用される偏光フィルムは、偏光素子の少なくとも片側に支持フィルムを有する構成のものが用いられる。偏光素子としては、例えば、ヨウ素(多ヨウ素イオン)や二色性染料などの二色性色素を吸着配向させたポリビニルアルコールフィルムを一軸延伸後、必要に応じてホウ酸により架橋処理することによって得られる厚さ10〜40μm程度の偏光素子や、一軸延伸されたポリビニルアルコールフィルムを一軸延伸した後に脱水処理して得られるポリエン型の厚さ10〜40μm程度の偏光素子が用いられる。本発明の位相差フィルムは耐熱性が向上しているため、組み合わせて用いる偏光フィルムもまた、耐熱性に優れていることが好ましいことから、偏光素子としては二色性染料を用いて作製したものの方がより好ましい。また、支持フィルムとしては、例えば、厚さ40〜100μm程度の表層が鹸化処理されたトリアセチルセルロースフィルムやアートン(JSR社製)、ゼオノア(日本ゼオン社製)等のシクロオレフィンポリマーからなるフィルムが用いられる。これら支持フィルムは接着剤により偏光素子と貼り合わされている。一般的な偏光フィルムであれば、偏光素子の両側を上記支持フィルムで接着剤を用いて貼り合せた構成となっている。ここで、上記支持フィルムの少なくとも一方を本発明の位相差フィルムに替えることで得られた本発明の薄型円偏光フィルム、薄型旋光フィルム、薄型楕円偏光フィルム、薄型光学フィルム、薄型複合光学フィルムを作製することにより、偏光素子の支持フィルムとしての機能をも兼ね備えることができるだけでなく、別途粘着剤等による貼りあわせの工程を簡略化し、かつ、全体の厚さを薄くできるため特に好ましい。
【0087】
本発明の位相差フィルムと偏光素子との接着は、例えばイソシアネート系やアクリルエマルジョン系の接着剤を用いても達成可能ではあるが、本発明の位相差フィルムはアルカリ性水溶液に浸漬することで、表層がケン化処理され、親水性が向上する特徴を有する。従ってケン化処理された本発明の位相差フィルムを支持フィルムとして用い、ポリビニルアルコール系の水溶性接着剤を用いて、偏光フィルムを構成する偏光素子と直接接着することも可能である。このような、ケン化処理された本発明の位相差フィルムを少なくとも片方の支持フィルムとして使用することにより、通常の支持フィルムと同様、ポリビニルアルコール系の水溶性接着剤を用いて、偏光素子と接着することができる。こうして得られた本発明の円偏光フィルム、旋光フィルム、楕円偏光フィルム、光学フィルム、複合光学フィルムは、本発明の位相差フィルムが偏光フィルムの支持体としても機能するため、通常の偏光フィルムに粘着剤等で別途本発明の位相差フィルムを貼り合わせる場合と比べて薄型化、工程の簡略化による低コスト化が可能となる。なお、ケン化処理は、例えば、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムの水溶液といったアルカリ性水溶液中に一定時間浸漬後、水洗することによって達成される。水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウム水溶液の濃度は0.5〜6N、温度は10〜60℃程度、浸漬時間はケン化処理の程度に応じて適宜調節される。ケン化処理の程度は処理されたフィルム面における水の接触角を接触角計により測定することで知ることができる。本発明の位相差フィルムのケン化処理は、ケン化処理後の本発明の位相差フィルム表面の水の接触角が5°以上60°以下、好ましくは5°以上50°以下、さらに好ましくは5°以上30°以下になるよう処理するのが良い。
【0088】
こうして得られた偏光フィルムの支持体をも兼ねる本発明の円偏光フィルムを有機EL(エレクトロルミネッセンス)型表示装置のような画像表示装置や液晶表示装置に用いることにより、表示された画像の視野角特性やコントラストを向上させることができる。例えば有機EL型表示装置の場合、表示面側に、金属電極の反射を防ぐための円偏光フィルムとして、上記の本発明の光学フィルムの一形態であるアクロマティック、広視野角円偏光フィルムを用いることにより、各波長において高い反射防止効果が得られるため、表示画像のコントラストを向上させることができる。また、液晶表示装置の場合、反射型や反射半透過型液晶表示装置では、円偏光フィルムとして、上記の本発明の光学フィルムの一形態であるアクロマティック、広視野角円偏光フィルムを用いることにより、各波長での高い反射防止効果が正面方向だけでなく、傾斜して観察した場合でも維持されるため、表示画像のコントラストが向上し、傾斜しても正面と同様の画像を見ることが可能となり、視野角特性を向上させることができる。さらに、TN型やOCB(ベンド配向)型液晶表示装置の場合、TN(ツイステッドネマティック)型液晶セルの補償は特開2003−315556に記載されているように、ハイブリッド配向したディスコティック液晶層を有するフィルムを用いて達成できるが、偏光フィルムそのものの視野角特性は改善することはできない。OCB型液晶セルの場合も同様である。しかし、本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムをTN型液晶セル補償フィルムと併用することにより、さらなる広視野角化が可能となる。また、同様にVA型液晶表示装置においても、上述したne−no<0となるようなフィルムとnx>ny>nzであって、かつ、アクロマティック性を有する位相差フィルムと偏光フィルムとを順次積層した本発明の複合光学フィルムを用いるか、VA型液晶セル自体の補償を、特許2866372号公報、特開2002−196137及び特許2587398号公報に記載されているような補償フィルムを用いて達成した後、本発明の光学フィルムをVA液晶セル補償フィルムと併用することにより、さらなる広視野角化が可能となる。例えば、TN型、OCB型、VA、IPS(インプレーンスイッチング)型液晶セルといった各液晶セルを補償する補償フィルムにより液晶セル自身の補償を行った後、本発明のny>nz>nxあるいはnz≧ny>nxであって、かつ、波長分散特性が、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きくなるような二軸性を有する位相差フィルムと偏光フィルムからなる光学フィルムを用いることにより、さらなる広視野角化が可能となる。このとき、広視野角偏光フィルムの代わりに、本発明の薄型光学フィルムの一形態である薄型広視野角偏光フィルム(本発明の位相差フィルムをケン化処理し、接着剤により偏光素子と接着したもの)を用いることにより本発明の液晶表示装置全体の厚さを薄くすることができる。
【0089】
以上のように本発明の位相差フィルムを用いた円偏光フィルム、旋光フィルム、楕円偏光フィルム、光学フィルム、複合光学フィルムを有する有機エレクトロルミネッセンス型表示装置、液晶プロジェクター、液晶表示装置等を含む本発明の画像表示装置は従来の画像表示装置に比べてコントラストや視野角特性が向上するといった優れた特性を付与できる。
【0090】
実施例及び参考例
以下実施例及び参考例により本発明を更に詳細に説明する。
なお、下記参考例及び実施例において原料として使用するセルロースは、式(3)で示されるユニット数(重合度)が約300のセルロース(三木産業社製)を使用した。
【0091】
参考例1
セルロース(三木産業社製)をジメチルアセトアミドに含浸させて、セルロース含有率が56.4%のジメチルアセトアミド含浸セルロースを得た。次に、塩化リチウム12.6gをジメチルアセトアミド150mLに添加し80℃にて30分撹拌して完全に溶解した後、ジメチルアセトアミド含浸セルロース3.0gを添加した。50℃にて30分間撹拌し、n−バレロイルクロリド6.5mLを加え再び80℃に昇温し、2.5時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水2リットルに注いでセルロースn−ペンタネートを再沈殿させた。ろ取後、水100mLにて3回、メタノール50mLにて2回洗浄して得られた固形分を6時間真空乾燥し、セルロースn−ペンタネートの白色粉末を3.2g得た。
次に得られたセルロースn−ペンタネートをアセトン/DMSOの混合溶媒に溶解し、1N水酸化ナトリウム水溶液を用いて加水分解した。同時にブランクとしてアセトン/DMSOの混合液に前記と同量の1N水酸化ナトリウム水溶液を入れた溶液を用意した。1N硫酸にて両者を逆滴定して置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−ペンタノイル基による置換数)を求めたところ、2.29であった。
次に、このセルロースn−ペンタネートをシクロペンタノンに溶解し、10重量%の溶液とした。この溶液をコンマコーター(ヒラノテクシード社製)を用いて、平滑なポリエステルフィルム上に塗布し、加熱により溶剤を除去後、ポリエステルフィルムから剥離してセルロースn−ペンタネートのフィルムを得た。
次に、このフィルムを長方形に切り取り両端を固定し、150℃の条件下、もとの2倍の長さになるまで延伸し、室温まで冷却して、本発明の位相差フィルム(厚さ77μm、550nmに対する位相差値132nm)を得た。この位相差フィルムの屈折率をアッベ屈折計(アタゴ社製、アッベ屈折計1T)を用いて測定したところ、延伸方向の屈折率nx=1.4827、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4810、厚さ方向の屈折率nz=1.4805であった。さらに、自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測製)を用いて各波長における位相差値を測定し、550nmに対する位相差値(Re550)と各波長での位相差値(Ren)の比(位相差比:Ren/Re550)を求め、その結果から得られた波長分散特性を図1に示した。なお、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と平行方向であった。
【0092】
参考例2
n−バレロイルクロリドの代わりにn−ヘキサノイルクロリド3.6mLを用いる以外は、参考例1と同様の操作によりセルロースn−ヘキサネートを得た。得られたセルロースn−ヘキサネートを参考例1と同様にして置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−ヘキサノイル基による置換数)を求めたところ、2.43であった。次に、セルロースn−ヘキサネートをシクロペンタノンに溶解し、20重量%溶液とする以外は、参考例1と同様の操作により、セルロースn−ヘキサネートのフィルムを得た。このフィルムを長方形に切り取り両端を固定し、120℃条件下、もとの1.8倍の長さになるまで延伸し、室温まで冷却して本発明の位相差フィルム(厚さ85μm、550nmに対する位相差値139nm)を得た。この位相差フィルムの屈折率を参考例1と同様に測定したところ、延伸方向の屈折率nx=1.4821、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4805、厚さ方向の屈折率nz=1.4795であった。さらに、参考例1と同様の操作により測定した波長分散特性を図1に示した。なお、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と平行方向であった。
【0093】
参考例3
n−ヘプタン酸を48mL、トリフルオロ酢酸無水物を39.6mLの混合液を55℃に加熱し、20分間撹拌した。次に、セルロース(三木産業社製)1.55gを55℃に保った該混合液中に加え、5時間撹拌した。次にこの混合物を1000mLのメタノール中に加えると沈殿物が析出した。これを吸引濾過にて回収し、濾紙上の沈殿物を酢酸エチルで十分洗浄し、40℃で真空乾燥してセルロースn−ヘプタネート3.86gを得た。
次に参考例1と同様の操作により、置換度を求めたところ、2.9であった。
次に得られたセルロースn−ヘプタネートをクロロホルムに溶解し、5重量%の溶液を調整し、参考例1と同様の操作によりセルロースn−ヘプタネートのフィルムを得た。このフィルムを長方形に切り取り短辺側の両端を固定し、80℃の雰囲気下で、もとの2.0倍の長さになるまで固定した一端を長手方向に一軸延伸して本発明の位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの膜厚は約95μmであった。次に自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測製)を用いて590nmにおける位相差値を測定したところ、266nmであった。次に、参考例1と同様に波長分散特性を測定したところ、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きかった。
また、アッベ屈折計(アタゴ社製、アッベ屈折計1T)を用いて、得られた本発明の位相差フィルムの屈折率を測定したところ、延伸方向の屈折率nx=1.4732、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4760、厚さ方向の屈折率nz=1.4750であった。
【0094】
参考例4
n−ヘプタン酸の代わりにn−オクタン酸を48mL、トリフルオロ酢酸無水物を35.4mL、セルロース(三木産業社製)を1.38g用いる以外は、参考例3と同様な方法にてセルロースn−オクタネート3.16gを得た。次に参考例1と同様の操作により置換度を求めたところ、置換度は2.9であった。このセルロースn−オクタネートを参考例3と同様の操作によりセルロースn−オクタネートのフィルムを作製した。次に延伸温度を60℃でもとの長さの2.0倍に一軸延伸する以外は、参考例3と同様の操作により本発明の位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの膜厚は約95μmであった。得られた位相差フィルムの位相差値を参考例3と同様に測定したところ、590nmにおける位相差値は370nmであった。また、参考例3と同様に測定した結果、得られた位相差フィルムの屈折率は、延伸方向の屈折率nx=1.4720、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4759、厚さ方向の屈折率nz=1.4730であった。次にこの位相差フィルムの波長分散特性を参考例1と同様の操作により測定した。結果を図1に示した。図1より、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きいことが分かった。なお、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交方向であった。
【0095】
参考例5
n−ヘプタン酸の代わりにn−デカン酸を49.9g、トリフルオロ酢酸無水物を33.8mL、セルロース(三木産業社製)を1.32g用いる以外は、参考例3と同様な方法にてセルロースn−デカネート3.77gを得た。次に参考例1と同様の操作により置換度を求めたところ、置換度は2.9であった。このセルロースn−デカネートを参考例3と同様の操作によりセルロースn−デカネートの未延伸フィルムを作製した。次に延伸温度を50℃でもとの長さの2.0倍に一軸延伸する以外は、参考例3と同様の操作により本発明の位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの膜厚は約95μmであった。得られた位相差フィルムの位相差値を参考例3と同様に測定したところ、590nmにおける位相差値は267nmであった。また、得られた位相差フィルムの屈折率を参考例3と同様に測定した結果、延伸方向の屈折率nx=1.4712、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4740、厚さ方向の屈折率nz=1.4760であった。次にこの位相差フィルムの波長分散特性を参考例1と同様の操作により測定した。
550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きいことが分かった。なお、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交方向であった。
【0096】
参考例6
n−ヘプタン酸の代わりにラウリン酸を14.3g用いる以外は、参考例3と同様な方法にてセルロースn−ラウレート8.96gを得た。次に参考例1と同様の操作により置換度を求めたところ、置換度は2.9であった。このセルロースn−ラウレートを参考例3と同様の操作によりセルロースn−ラウレートの未延伸フィルムを作製した。次に延伸温度を80℃でもとの長さの1.5倍に一軸延伸する以外は、参考例3と同様の操作により本発明の位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの膜厚は130μmであった。得られた位相差フィルムの位相差値を参考例3と同様に測定したところ、590nmにおける位相差値は250nmであった。また、得られた位相差フィルムの屈折率を参考例3と同様に測定した結果、延伸方向の屈折率nx=1.4790、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4810、厚さ方向の屈折率nz=1.4818であった。次にこの位相差フィルムの波長分散特性を参考例1と同様の操作により測定した。結果を図1に示した。図1より、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きいことが分かった。なお、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交方向であった。
【0097】
参考例7
n−ヘプタン酸の代わりにパルミチン酸を50g用いる以外は、参考例3と同様な方法にてセルロースn−パルミテートの白色粉末5.84gを得た。次に参考例1と同様の操作により置換度を求めたところ、置換度は2.9であった。このセルロースn−ラウレートを参考例3と同様の操作によりセルロースn−ラウレートの未延伸フィルムを作製した。次に延伸温度を60℃でもとの長さの1.5倍に一軸延伸する以外は、参考例3と同様の操作により本発明の位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの膜厚は約80μmであった。得られた位相差フィルムの位相差値を参考例3と同様に測定したところ、590nmにおける位相差値は120nmであった。また、得られた位相差フィルムの屈折率を参考例3と同様に測定した結果、延伸方向の屈折率nx=1.4900、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4915、厚さ方向の屈折率nz=1.4925であった。次にこの位相差フィルムの波長分散特性を参考例1と同様の操作により測定した。結果を図1に示した。図1より、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きいことが分かった。なお、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交方向であった。
【0098】
参考例8
セルロース(三木産業社製)をジメチルアセトアミドに含浸させて、セルロース含有率が52.8%のジメチルアセトアミド含浸セルロースを得た。次に、塩化リチウム16.6gをジメチルアセトアミド200mLに添加し80℃で撹拌して完全に溶解した後、ジメチルアセトアミド含浸セルロース4.0gを添加した。50℃にて撹拌し、n−オクタノイルクロリド12.7gを加え再び80℃に昇温し、3.5時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水400mLに注いでセルロースn−オクタネートを結晶化させた。ろ取後、50%含水メタノール400mLにて洗浄する。さらに、メタノール200mLにて2回洗浄して得られた固形分を真空乾燥し、セルロースn−オクタネートの白色粉末6.3gを得た。置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−オクタネートによる置換数)を求めたところ、2.87であった。セルロースn−オクタネートの置換度は、NMR(バリアン社製、300MHz)を用いて、セルロースモノマー1ユニット中にある水素7個分のピーク面積とオクチル基の末端メチル基の水素3個分のピーク面積の比から算出した。
【0099】
参考例9
塩化リチウム62.5gをジメチルアセトアミド700mLに添加し80℃で撹拌して完全に溶解した後、参考例8で得られたジメチルアセトアミド含浸セルロース15.0gを添加した。50℃にて撹拌し、n−デカノイルクロリド28.0gを加え再び80℃に昇温し、3.5時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水2000mLに注いでセルロースn−デカネートを結晶化させた。ろ取後、50%含水メタノール1000mLにて洗浄する。さらに、メタノール500mLにて2回洗浄して得られた固形分を真空乾燥し、セルロースn−デカネートの白色粉末23.0gを得た。置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−デカネートによる置換数)を求めたところ、2.48であった。セルロースn−デカネートの置換度は、水を加えて反応を終了させた時の残存カルボン酸の量をガスクロマトグラフィー(アジレントテクノロジーズ社製、HP−5890)で測定し、算出した。
【0100】
参考例10
塩化リチウム16.6gをジメチルアセトアミド200mLに添加し80℃で撹拌して完全に溶解した後、参考例8で得られたジメチルアセトアミド含浸セルロース4.0gを添加した。50℃にて撹拌し、n−ドデカノイルクロリド9.4gを加え再び80℃に昇温し、3.5時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水500mLに注いでセルロースn−ドデカネートを結晶化させた。ろ取後、50%含水メタノール400mLにて洗浄した。さらに、メタノール300mLにて洗浄した後、アセトン300mLにて2回洗浄して得られた固形分を真空乾燥し、セルロースn−ドデカネートの白色粉末5.7gを得た。置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−ドデカネートによる置換数)を求めたところ、2.16であった。セルロースn−ドデカネートの置換度は、NMR(バリアン社製、300MHz)を用いて、セルロースモノマー1ユニット中にある水素7個分のピーク面積とドデシル基の末端メチル基の水素3個分のピーク面積の比から算出した。
【0101】
参考例11
塩化リチウム16.6gをジメチルアセトアミド200mLに添加し80℃で撹拌して完全に溶解した後、参考例8で得られたジメチルアセトアミド含浸セルロース4.0gを添加した。50℃にて撹拌し、n−オクタノイルクロリド11.7gを加え再び80℃に昇温し、3.5時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水500mLに注いでセルロースn−オクタネートを結晶化させた。ろ取後、50%含水メタノール200mLにて洗浄した。さらに、メタノール200mLにて2回洗浄して得られた固形分を真空乾燥し、セルロースn−オクタネートの白色粉末7.5gを得た。置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−オクタネートによる置換数)を求めたところ、2.86であった。セルロースn−オクタネートの置換度は、NMR(バリアン社製、300MHz)を用いて、参考例8と同様に算出した。
【0102】
参考例12
参考例8で合成したセルロースn−オクタネートをクロロホルムに溶解し、12重量%溶液とした。この溶液をコンマコーターにて離型フィルム(リンテック社製、PET3801)上に塗布し、40℃にて乾燥して溶媒を除去した後、離型フィルムより剥離してフィルムを作製した。このフィルムを長方形に切り取り両端を固定し、100℃条件下、もとの約4倍の長さになるまで延伸し、室温まで冷却して本発明の位相差フィルム(厚さ87μm、590nmに対する位相差値387nm)を得た。この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交であった。
この位相差フィルムの遅相軸および進相軸方向にそれぞれ50°まで傾斜した際の位相差値変化、即ち位相差フィルムの視野角特性を自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測社製)を用いて測定し、正面方向(0°)の波長590nmの位相差値Roに対する傾斜角n°における波長590nmの位相差値Rnの比Rn/Roを求めた。結果を図2に示した。また、アッベ屈折計(アタゴ社製、アッベ屈折計1T)を用いて、得られた本発明の位相差フィルムの屈折率を測定したところ、延伸方向の屈折率nx=1.4736、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4774、厚さ方向の屈折率nz=1.4774であった。
【0103】
参考例13
参考例9で合成したセルロースn−デカネートをクロロホルムに溶解し、15重量%の溶液とする以外は参考例12と同様の操作によりフィルムを作製した。このフィルムを長方形に切り取り両端を固定し、75℃条件下、もとの約2倍の長さになるまで延伸し、室温まで冷却して本発明の位相差フィルム(厚さ100μm、590nmに対する位相差値108nm)を得た。この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交であった。この位相差フィルムの遅相軸および進相軸方向にそれぞれ50°まで傾斜した際の位相差値変化、即ち位相差フィルムの視野角特性を自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測社製)を用いて測定し、正面方向(0°)の波長590nmの位相差値Roに対する傾斜角n°における波長590nmの位相差値Rnの比Rn/Roを求めた。結果を図2に示した。また、アッベ屈折計(アタゴ社製、アッベ屈折計1T)を用いて、得られた本発明の位相差フィルムの屈折率を測定したところ、延伸方向の屈折率nx=1.4757、フィルム面内で延伸方向と直交する方向の屈折率ny=1.4770、厚さ方向の屈折率nz=1.4762であった。
【0104】
参考例14
参考例10で合成したセルロースn−ドデカネートをクロロホルムに溶解し、10重量%の溶液とする以外は、参考例12と同様の操作により、フィルムを作製した。このフィルムを長方形に切り取り両端を固定し、57℃条件下、もとの約2倍の長さになるまで延伸し、室温まで冷却して本発明の位相差フィルム(厚さ125μm、590nmに対する位相差値192nm)を得た。この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交であった。この位相差フィルムの遅相軸および進相軸方向にそれぞれ50°まで傾斜した際の位相差値変化、即ち位相差フィルムの視野角特性を自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測社製)を用いて測定し、正面方向(0°)の波長590nmの位相差値Roに対する傾斜角n°における波長590nmの位相差値Rnの比Rn/Roを求めた。結果を図2に示した。
【0105】
参考例15
参考例8で合成したセルロースn−オクタネートをクロロホルムに溶解し、ポリマーの20重量%溶液とする以外は、参考例12と同様の操作により、フィルムを作製した。このフィルムを長方形に切り取り両端を固定し、95℃条件下、もとの約4倍の長さになるまで延伸し、本発明の位相差フィルム(厚さ58μm、590nmに対する位相差値280nm)を得た。この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交であった。
【0106】
参考例16
セルロース(三木産業社製)をジメチルアセトアミドに含浸させて、セルロース含有率が53.0%のジメチルアセトアミド含浸セルロースを得た。次に、塩化リチウム41.5gをジメチルアセトアミド500mLに添加し80℃で撹拌して完全に溶解した後、ジメチルアセトアミド含浸セルロース10gを添加した。50℃にて撹拌し、n−オクタノイルクロリド19.2gを加え再び80℃に昇温し、3.5時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水1000mLに注いでセルロースn−オクタネートを結晶化させた。ろ取後、50%含水メタノール1000mLにて洗浄する。さらに、メタノール300mLにて2回洗浄して得られた固形分を真空乾燥し、セルロースn−オクタネートの白色粉末15.4gを得た。置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−オクタネートによる置換数)を求めたところ、2.5であった。セルロースn−オクタネートの置換度は、NMR(バリアン社製、300MHz)を用いて、セルロースモノマー1ユニット中にある水素7個分のピーク面積とオクタノイル基の末端メチル基の水素3個分のピーク面積の比から算出した。
【0107】
実施例17
参考例16で合成したセルロースn−オクタネート3gをシクロペンタノン27gに加え、60℃で加熱溶解し、10重量%溶液とした。この溶液を室温に冷却した後、1重量%のジブチルジラウリン酸スズ−シクロペンタノン溶液0.08gと2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート0.1gを加え、25℃で1時間撹拌した後、さらに、60℃で1時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水400mLに注いで重合性基を有するセルロースエステルを結晶化させた。ろ取後、メタノール200mLにて洗浄して得られた固形分を30℃で常圧乾燥し、重合性基を有するセルロースエステルの白色粉末4.6gを得た。この化合物は、シクロペンタノンで10%濃度にすると溶液にはならずゲル化し、5.7%程度で溶解しシクロペンタノン溶液とすることができる。本実施例において、セルロースn−オクタネートの代わりに、参考例9で得られたセルロースn−デカネート(置換度2.48)又は参考例10で得られたセルロースn−ドデカネート(置換度2.16)を用いて同様に処理することにより、同様に、それぞれのセルロースエステルに対応する重合性基を有するセルロースエステルを得ることができる。
【0108】
実施例18
実施例17で合成した重合性基を有するセルロースエステル(重合性基を有するセルロースn−オクタネート)をクロロホルムに溶解し、12重量%溶液とした。この溶液をコンマコーターにて離型フィルム(リンテック社製、PET3801)上に塗布し、40℃にて乾燥して溶媒を除去した後、離型フィルムより剥離してセルロース誘導体フィルムを作製した。このフィルムに光照射処理を行った。1回の光照射が、4kWハロゲンランプを用いてフィルム表面の全光照射量が379mJ/cm2となる条件で4回行った。このフィルムを長方形に切り取り両端を固定し、95℃条件下、もとの約2倍の長さになるまで延伸し、室温まで冷却して、本発明の透明な位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの遅相軸および進相軸方向にそれぞれ50°まで傾斜した際の位相差値変化、即ち位相差フィルムの視野角特性を自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測社製)を用いて測定し、正面方向(0°)の波長590nmの位相差値Roに対する傾斜角n°における波長590nmの位相差値Rnの比Rn/Roを求めた。結果を図2に示した。また、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交であった。
【0109】
参考例19
参考例12で作製した本発明の位相差フィルムをホットステージ(メトラー・トレド社製)上で200℃まで加温したところ、160℃においてもフィルムは溶融しなかった。フィルムが完全に溶融していないことを目視確認した。また、示差走査熱量計(セイコーインスツル社製)を用い、アルミ密閉式にて40℃から200℃まで昇温したが、溶融時に見られる大きな吸熱ピークは見られなかった。
【0110】
参考例20
参考例13で作製した本発明の位相差フィルムを参考例19と同様の操作により試験したところ、160℃においてもフィルムは溶融しなかった。また、示差走査熱量計(セイコーインスツル社製)を用い、参考例19と同様の試験を行ったが、溶融時に見られる大きな吸熱ピークは見られなかった。
【0111】
参考例21
参考例14で作製した本発明の位相差フィルムを参考例19と同様の操作により試験したところ、160℃においてもフィルムは溶融しなかった。
【0112】
実施例22
実施例18で作製した本発明の位相差フィルムを10mm×50mmのサイズにカットし、テンシロン(ボールドウィン社製、UTM−I−2500)を用いて、25℃環境下、延伸速度20mm/分のスピードで延伸した時の引き裂き強度は424kg/cm2であった。
【0113】
参考例23
参考例1で作製した本発明の位相差フィルムの遅相軸と、厚さ180μmの偏光フィルム(ポラテクノ社製、SKN18243T)の吸収軸とが45度の角度になるようにしてアクリル系粘着剤を用いて積層して本発明の円偏光フィルムを作製した。この円偏光フィルムの厚さは277μmであった。次にこの円偏光フィルムを鏡の上に置いて、鏡面反射防止効果を観察したところ、本発明の円偏光フィルムは深い黒色となり良い反射防止効果を有していた。
【0114】
参考例24
参考例2で作製した本発明の位相差フィルムを60℃、6Nの水酸化カリウム水溶液に15分間浸漬後、水で十分洗浄した。次いで、30℃で30分間乾燥して表層がケン化処理された本発明の位相差フィルムを得た。このフィルム表面の水の接触角は15°であった。次に偏光素子の片面にのみ支持フィルムを有する厚さ100μmの偏光フィルム(ポラテクノ製、UDN10243T)の偏光素子面側にポリビニルアルコール系接着剤(日本合成化学工業製、NH26)を用いて、ケン化処理された本発明の位相差フィルムを偏光フィルムの吸収軸と該位相差フィルムの遅相軸とが45°になるような配置で貼りあわせ、本発明の円偏光フィルムを得た。得られた円偏光フィルムの厚さは185μmであった。このフィルムを参考例23と同様の評価を行った結果、本発明の円偏光フィルムは深い黒色となり良い反射防止効果を有していた。
【0115】
参考例25
参考例9に記載のセルロースn−デカネートを用い、延伸温度が70℃になること以外は参考例13と同様の方法で本発明の位相差フィルムを作製した。厚さは102μm、550nmの波長の位相差は135nmであった。このフィルムを60℃、6Nの水酸化カリウム水溶液に10分間浸漬後、水で十分洗浄した。次いで、30℃で30分間乾燥して表面がケン化処理された本発明の位相差フィルムを得た。このフィルムの表面の水の接触角は50°であった。次に偏光素子の片面にのみ支持フィルムを有する厚さ100μmの偏光フィルム(ポラテクノ製、UDN10143P)の偏光素子面側にポリビニルアルコール系接着剤(日本合成化学工業製、NH26)を用いて、ケン化処理された本発明の位相差フィルムを偏光フィルムの吸収軸(偏光素子の延伸方向)を該位相差フィルムの進相軸(該フィルムの延伸方向)とが45°になるように貼り合わせ、70℃で10分加熱することにより、本発明の円偏光フィルムの一形態である薄型広視野角円偏光フィルムを得た。このフィルムの全体の厚みは202μmであり、各フィルム間は十分に接着していた。次にこの円偏光フィルムを鏡の上に置いて、鏡面反射防止効果を観察したところ、本発明の円偏光フィルムはどの方向から見ても正面方向と略同じ反射防止効果を示しており、視野角特性に優れていることがわかった。
【0116】
実施例26
実施例17に記載の重合性基を有するセルロースエステルを用い、実施例18と同様の方法で本発明の位相差フィルムを作製した。厚さは127μm、550nmの波長の位相差は279nmであった。次に、偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18242P)の吸収軸(偏光素子の延伸方向)と本発明の位相差フィルムの進相軸(該フィルムの延伸方向)が平行になるような配置でアクリル系粘着剤を用いて積層し、本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムを得た。
【0117】
参考例27
参考例11に記載のセルロースn−オクタネートを用い、参考例15と同様の方法で本発明の位相差フィルムを作製した。厚さは55μm、550nmの波長の位相差は271nmであった。このフィルムを参考例25と同様の操作により、表層がケン化処理された本発明の位相差フィルムを得た。次に偏光素子の片面にのみ支持フィルムを有する厚さ100μmの偏光フィルム(ポラテクノ製、UDN10143P)の偏光素子面側にポリビニルアルコール系接着剤(日本合成化学工業製、NH26)を用いて、ケン化処理された本発明の位相差フィルムを偏光フィルムの吸収軸(偏光素子の延伸方向)を該位相差フィルムの進相軸(該フィルムの延伸方向)とが平行になるような配置で貼り合わせた後、70℃で10分加熱することにより、本発明の光学フィルムの一形態である薄型広視野角偏光フィルムを得た。得られたフィルムの全体の厚みは155μmであり、各フィルムは十分に接着していた。
次に、本発明の光学フィルムの一形態である薄型広視野角偏光フィルムの吸収軸ともう一枚の偏光フィルム(ポラテクノ社製、SKN18242P)の吸収軸とが直交(クロスニコル)するように、かつ、本発明の位相差フィルムが各偏光フィルム間に配置されるように積層した。次にこの状態で面光源上に配置し、各々の吸収軸から45°の方位の方向に正面方向から約50°傾斜させた位置で光の抜け具合を評価した。その結果、本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムを用いた場合は光の抜けがほとんど観察されず広い視野角で、光を遮断していることが分かった。
【0118】
参考例28
参考例24で作製した本発明の位相差フィルムの進相軸(延伸方向)と位相差値が120nmの一軸延伸ポリカーボネートフィルムの遅相軸(延伸方向)とが平行になるように粘着剤を用いて積層することにより、本発明の複合位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの遅相軸方向と、ヨウ素を吸着配向させたポリビニルアルコールからなる偏光素子の両面をトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ社製、SKN18243T)の吸収軸とが45°になるようにアクリル系粘着剤を用いて積層し、本発明の円偏光フィルムを得た。このフィルムを参考例23と同様の評価を行った結果、正面方向の反射は深い黒色であり良い反射防止効果が得られていることが確認された。さらに正面方向から上下左右各約50°傾斜させた位置で同様に反射の状態を評価したところ、反射は深い黒色を維持しており、アクロマティックでしかも広い視野角で反射防止効果が得られていることが分かった。
【0119】
参考例29
参考例9に記載のセルロースn−デカネートを用い、延伸温度が70℃になること以外は参考例13と同様の方法で本発明の位相差フィルムを作製した。厚さは105μm、550nmの波長の位相差は139nmであった。次に、この位相差フィルムを参考例25と同様の操作により、表層がケン化処理された本発明の位相差フィルムを得た。次に、550nmにおけるフィルム正面方向の位相差値が略0nm、厚さ50μm、Rth(面内の平均屈折率と厚さ方向の屈折率との差と厚さとの積)が略120nmである位相差フィルム(積水化学社製、エスシーナ)をアクリル系粘着剤を用いて貼りあわせて、本発明の複合位相差フィルムを得た。
【0120】
実施例30
実施例17に記載の重合性基を有するセルロースエステルを用い、実施例18と同様の方法で本発明の位相差フィルムを作製した。厚さは120μm、550nmの波長の位相差は264nmであった。次に、本発明の該位相差フィルムと、一軸延伸をしたポリカーボネート(厚さ65μm、550nmの波長の位相差が135nm)の位相差フィルムとを、各々の遅相軸が60°で交差するように、アクリル系粘着剤を用いて積層し、本発明の複合位相差フィルムを得た。次に、本発明の該複合位相差フィルムを、偏光フィルム(ポラテクノ社製、SKN18242P)の吸収軸が、上記位相差値が波長の1/2程度の本発明の位相差フィルムの遅相軸と75°になるように、アクリル系粘着剤を用いて積層することにより、本発明の光学フィルムの一形態であるアクロマティック円偏光フィルムを得た。この状態で鏡上に配置し、偏光フィルムの吸収軸から45°の方位の方向に正面方向から約50°傾斜させた位置で反射光の抜け具合を評価した。その結果、本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムを用いた場合は光の抜けがほとんど観察されず広い視野角で、光を遮断していることが分かった。
【0121】
参考例31
参考例29で用いたケン化処理された本発明の位相差フィルムを、偏光素子の片面にのみ支持フィルムを有する厚さ100μmの偏光フィルム(ポラテクノ製、UDN10143P)の偏光素子面側に該位相差フィルムの進相軸(該フィルムの延伸方向)と該偏光素子の吸収軸(偏光素子の延伸方向)とが平行になるようにポリビニルアルコール系接着剤(日本合成化学工業製、NH26)を用いて貼りあわせ、70℃で10分加熱し、本発明の光学フィルムを得た。このとき、偏光素子と本発明の位相差フィルムは十分に接着していた。次に、550nmにおけるフィルム正面方向の位相差値が略0nm、厚さ50μm、Rthが略120nmである位相差フィルム(積水化学社製、エスシーナ)を上記接着した位相差フィルム側に、アクリル系粘着剤を用いて貼りあわせて、本発明の複合光学フィルムを得た。このフィルム全体の厚みは280μmであった。
【0122】
参考例32
参考例25で得られたケン化処理された本発明の位相差フィルムを偏光フィルムの吸収軸と該位相差フィルムの遅相軸とが直交になるような配置で貼りあわせる以外は参考例25と同様の操作を行い、本発明の光学フィルムを得た。この光学フィルムの位相差フィルム側に、550nmにおけるフィルム正面方向の位相差値が略0nm、厚さ50μm、no−ne=0.0024、Rth=約120nmである位相差フィルムをアクリル系粘着剤を用いて貼りあわせて、本発明の複合光学フィルムを得た。
【0123】
参考例33
市販のVA型液晶表示装置の偏光フィルムを剥離し、バックライト側には偏光素子の両側をトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18243T)を、観察面側には参考例32で作製した複合光学フィルムを各々の偏光フィルムの吸収軸が直交するようにアクリル系粘着剤を用いて液晶セルに貼りあわせて本発明の液晶表示装置を得た。この液晶表示装置のバックライトを点灯させ、黒表示状態の画像を表示画面正面方向から偏光フィルムの吸収軸方向より45°の方向に傾斜して観察したところ、85°傾斜しても黒状態が維持されており、視野角が拡大されていた。
【0124】
参考例34
参考例5で作製した本発明の位相差フィルムを参考例24と同様の操作により、ケン化処理を行い、フィルム表面の水の接触角が50°である、表層がケン化処理された本発明の位相差フィルムを得た。次に偏光素子の片面にのみ支持フィルムを有する厚さ100μmの偏光フィルム(ポラテクノ製、UDN10243T)の偏光素子面側にポリビニルアルコール系接着剤を用いて、ケン化処理された本発明の位相差フィルムを偏光フィルムの吸収軸(延伸方向と平行方向)と該位相差フィルムの遅相軸(延伸方向と直交方向)とが直交するように積層して本発明の光学フィルムを得た。この光学フィルムの総厚は195μmであった。次に、この光学フィルムを構成する偏光フィルムの吸収軸ともう一枚の偏光素子の両側をトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ社製、SKN18243T)の吸収軸とが直交(クロスニコル)するように、かつ、光学フィルムを構成する本発明の位相差フィルムが各偏光フィルム間に配置されるように積層した。次にこの状態で面光源上に配置し、各々の吸収軸から45°の方位の方向に正面方向から約50°傾斜させた位置で光の抜け具合を評価した。その結果、本発明の広視野角偏光フィルムを用いた場合は光の抜けがほとんど観察されず広い視野角で、光を遮断していることが分かった。
【0125】
参考例35
市販のVA型液晶表示装置の偏光フィルムを剥離し、バックライト側には偏光素子を2枚のトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18242P)を、観察面側には参考例31で作製した本発明の光学フィルムを各々の偏光フィルムの吸収軸が直交するように、かつ、観察面側の本発明の光学フィルムの位相差フィルム側が、液晶セル面側になるように、アクリル系粘着剤を用いて液晶セルに貼りあわせて本発明の液晶表示装置を得た。この液晶表示装置のバックライトを点灯させ、黒表示状態の画像を表示画面正面方向から偏光フィルムの吸収軸方向より45°の方向に傾斜して観察したところ、85°傾斜しても黒状態が維持されており、視野角が拡大されていた。
【0126】
実施例36
市販のVA型液晶表示装置の偏光フィルムを剥離し、バックライト側に偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18242P)を、観察面側には実施例26で作製した本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムに、550nmにおけるフィルム正面方向の位相差値が略0nm、厚さ50μm、Rthが略120nmである位相差フィルム(積水化学社製、エスシーナ)を前記接着した位相差フィルム側に、アクリル系粘着剤を用いて貼りあわせて、本発明の光学フィルムを得た。各々の偏光フィルムの吸収軸が直交するように、かつ、観察面側の本発明の光学フィルムの位相差フィルム側が、液晶セル面側になるように、アクリル系粘着剤を用いて液晶セルに貼りあわせて本発明の液晶表示装置を得た。この液晶表示装置のバックライトを点灯させ、黒表示状態の画像を表示画面正面方向から偏光フィルムの吸収軸方向より45°の方位の方向に正面方向から約50°傾斜させた位置で光の抜け具合を評価したところ、85°傾斜しても黒状態が維持されており、視野角が拡大されていた。
【0127】
参考例37
オクタン酸42.7gとトリフルオロ酢酸無水物51.9gの混合液を50℃に加熱し、撹拌した。次にセルロース(三木産業社製)2.0gを50℃に保った該混合液中に加え、6.5時間撹拌した。次にこの混合物を200mLのメタノール中に加え沈殿物を析出させた。これを吸引濾過にて濾取し、200mLのメタノールで2回洗浄した後、60℃で真空乾燥してセルロースn−オクタネートの白色粉末5.4gを得た。置換度(セルロース1モノマーユニットあたりのn−オクタネートによる置換数)を求めたところ、2.94であった。セルロースn−オクタネートの置換度は、NMR(バリアン社製、300MHz)を用いて、参考例8と同様に算出した。
【0128】
参考例38
比較例1で合成したセルロースn−オクタネートをクロロホルムに溶解し、15重量%の溶液とする以外は参考例12と同様の操作により、フィルムを作製した。このフィルムを長方形に切り取り短辺側の両端を固定し、55℃で、もとの4倍の長さになるまで固定した一端を長手方向に一軸延伸して位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの厚みは約77μmであった。次に、自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測社製)を用いて590nmにおける位相差値を測定したところ、590nmにおける位相差値は452nmであった。
【0129】
参考例39
比較例2で作製した位相差フィルムを参考例19と同様の操作により試験したところ、ホットステージ(メトラー・トレド社製)上で加温したところ、94℃で溶け始め、約97℃でフィルムが完全に溶融したことを目視確認した。また、示差走査熱量計(セイコーインスツル社製)を用い、参考例19と同様の試験を行ったところ、アルミ密閉式にて40℃から200℃まで加温したところ、81.5℃で溶融時に見られる大きな吸熱ピークを確認した。
【0130】
参考例40
参考例16で合成したセルロースn−オクタネートをクロロホルムに溶解し、15重量%の溶液とし、この溶液をコンマコーターにて離型フィルム(リンテック社製、PET3801製品名を記載)上に塗布し、40℃にて乾燥して溶媒を除去した後、離型フィルムより剥離してフィルムを作製した。このフィルムを長方形に切り取り短辺側の両端を固定し、95℃条件下、もとの約2倍の長さになるまで延伸し、室温まで冷却して本発明の位相差フィルムを得た。また、この位相差フィルムを、自動複屈折計(KOBRA−21ADH,王子計測社製)を用いて測定したところ、この位相差フィルムの遅相軸は延伸方向と直交であった。
【0131】
参考例41
参考例40で作製した本発明の位相差フィルムを参考例22と同様の操作で延伸したところ、引き裂き強度は327kg/cm2であった。
【0132】
比較例1
実施例16で合成したセルロースn−オクタネート2.5gをシクロペンタノン25gに加え、60℃で加熱溶解した。この溶液を室温に冷却した後、1重量%のジブチルジラウリン酸スズ−シクロペンタノン溶液0.8gと2,4−トリレンジイソシアネート0.1gを加え、25℃で1時間撹拌した後、さらに、60℃で1時間撹拌した。撹拌を停止して反応内容物を水300mLに注いでセルロース誘導体を結晶化させた。ろ取後、メタノール200mLにて洗浄して得られた固形分を30℃で常圧乾燥し、セルロース誘導体を得た。このセルロース誘導体は淡黄色に着色していた。
【0133】
比較例2
比較例1で合成したセルロース誘導体をトルエンに溶解し、10重量%の溶液とし、この溶液をコンマコーターにて離型フィルム(リンテック社製、PET3801)上に塗布し、70℃にて乾燥して溶媒を除去した後、離型フィルムより剥離してフィルムを作製した。このフィルムを長方形に切り取り短辺側の両端を固定し、95℃条件下、もとの約2倍の長さになるまで延伸して得られた位相差フィルムは淡黄色に着色していた。
【0134】
比較例3
ポリカーボネート製1/4波長位相差フィルム(550nmの波長の位相差値は141nmであった。)を用いる以外は、参考例23と同様な方法で円偏光フィルムを作成し、その反射防止効果を観察したところ、暗紫色となり、十分な反射防止効果を有していなかった。
【0135】
比較例4
参考例25の本発明の位相差フィルムの代わりに、ポリカーボネートを一軸延伸した、厚さ65μmの550nmの波長の位相差が135nmの位相差フィルムと、偏光素子を2枚のトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18242P)とを位相差フィルムの遅相軸と、偏光フィルムの吸収軸とが45°になるようにアクリル系粘着剤を用いて積層し、円偏光フィルムを作製した。この円偏光フィルム全体の厚みは、270μmであった。次にこの円偏光フィルムを参考例25と同様に評価したところ、正面方向と正面方向から傾斜した場合とでは、傾斜した場合において反射防止効果が低下しており、視野角特性が劣っていた。
【0136】
比較例5
参考例27に記載の本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムの代わりに、偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18242P)(偏光フィルムの厚さは180μm)を用いること以外は、参考例27と同様の操作により、各々の吸収軸が直交になるよう配置された時に、各々の吸収軸から45°の方位の方向に正面方向から約50°傾斜させた位置で光の抜け具合を評価した。その結果、各々の吸収軸から45°の方位の方向では、正面方向から傾斜するに従って光が抜けてしまい、視野角特性が劣っていた。
【0137】
比較例6
偏光素子の両側をトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18243T)を観察面側にも用いる以外は、参考例32と同様の操作により液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置を参考例32と同様に評価したところ、約40°傾斜した位置付近から急激に光が抜けてしまい、黒状態が維持できなかった。
【0138】
比較例7
トリアセチルセルロースフィルム(富士写真フィルム社製、TD80UF、厚さ約80μm)を参考例1と同様の方法で、210℃で元の1.8倍の長さになるまで一軸延伸した。得られた位相差フィルムの厚さは77μmであり、位相差値を参考例1と同様に測定したところ、590nmにおける位相差値は77nmであった。また、得られた位相差フィルムの屈折率は、nx=1.4875、ny=1.4885、nz=1.4874であった。また、このフィルムを精製して可塑剤や紫外線吸収剤を取り除き、参考例1と同様の操作により置換度を求めたところ、置換度は2.9であった。
【0139】
比較例8
参考例34の本発明の光学フィルムの代わりに、偏光素子の両側をトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ社製、SKN18243T)を2枚用いる以外は、参考例34と同様の操作により、各々の偏光素子の吸収軸が直交になるよう配置されたときの光の抜け具合を評価した。その結果、光はほとんど抜けており、光を遮断する効果が激減していることが分かった。
【0140】
比較例9
実験例36で得られた本発明の光学フィルムの一形態である広視野角偏光フィルムの代わりに、偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18242P)を用いること以外は、実施例36と同様の操作により液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置を実施例36と同様に評価したところ、傾斜するに従って光が抜けてしまい、黒状態が維持できなかった。
【0141】
比較例10
偏光素子を2枚のトリアセチルセルロースフィルムで挟持した偏光フィルム(ポラテクノ製、SKN18242P)に比較例5で用いた一軸延伸されたポリカーボネート製位相差フィルムを該位相差フィルムの進相軸(該フィルムの延伸方向)と該偏光素子の吸収軸(偏光素子の延伸方向)とが平行になるように、次いで、参考例31で用いた550nmにおけるフィルム正面方向の位相差値が略0nm、厚さ50μm、Rthが略120nmである位相差フィルム(積水化学社製、エスシーナ)をポリカーボネート位相差板側にアクリル系粘着剤にて貼り合わせたフィルムを作製した。このフィルム全体の厚みは345μmであった。このフィルムを観察面側にも用い、参考例35と同様の操作により液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置を参考例35と同様に評価したところ、傾斜するに従って光が抜けてしまい、黒状態が維持できなかった。
【0142】
図1より、参考例1、2と比較例7とを比較すると、比較例7の位相差フィルムは、アクロマティック性を有するものの、ny>nx>nzであるのに対し、本発明の位相差フィルムは、nx>ny>nzであって、かつ、アクロマティック性を有する位相差フィルムであることが分かる。また、参考例23、24と比較例3の結果より、この本発明の円偏光フィルムは、優れた反射防止効果を有していることが分かる。さらには、参考例28の結果より、本発明の複合位相差フィルムを用いた円偏光フィルムは、優れた反射防止効果だけでなく、視野角特性をも改善していることが分かる。また、参考例33の結果より、本発明の複合光学フィルムを用いた液晶表示装置の視野角特性が比較例6と比べて非常に向上していることが分かる。また、参考例3〜7で得られた本発明の位相差フィルムは一軸延伸で作製したにも関わらずnz≧ny>nxあるいはny>nz>nxという二軸性を有しており、かつ、波長分散特性が、550nmよりも長波長側の位相差値が550nmにおける位相差値より小さく、550nmよりも短波長側の位相差値が550nmにおける位相差値よりも大きくなっていることが分かる。さらに参考例34と比較例8との比較により、本発明の光学フィルムを用いることにより、偏光フィルムの視野角依存性を大幅に改善していることが分かる。さらには、参考例24、28、34からも分かるように、本発明の位相差フィルムはケン化処理により、偏光素子と接着剤を介して直接積層することができ、偏光フィルムの支持体をも兼ねることができるため、従来の、偏光素子の両側を支持フィルムにより狭持してなる偏光フィルムと、位相差フィルムとの粘着剤による貼り合わせに比べて、積層後の総厚をより薄くすることができる。
【0143】
また、 参考例8〜10で合成し、参考例11〜13で作製された本発明のセルロース誘導体から得られた本発明の位相差フィルムは、参考例19〜21に示すように、参考例8に比し、160℃まで加熱してもフィルムが溶融せず、示差走査熱量計で200℃以下において、溶融時に発生する大きな熱吸収ピークが見られないことから耐熱性が向上していることがわかる。また、図2の傾斜位相差比曲線から、傾斜した際の位相差値の変化が少なく優れた視野角特性を有している位相差フィルムにすることも可能であることが分かる。さらに、参考例25、27、31、35に示すように本発明の位相差フィルムはケン化処理により、偏光素子と接着が可能であり、これにより、比較例4、5、10と比べて大幅に薄型化されており、かつ、視野角特性が向上していることが分かる。このように本発明の位相差フィルムを用いることにより、薄型で、耐熱性に優れた楕円または円または旋光フィルムや、広視野角偏光フィルムや光学フィルムを得ることができ、これらのフィルムを用いた各表示装置は薄型、高耐熱、優れた視野角特性を付与することができる。
【0144】
さらに、参考例18で得られた本発明のセルロース誘導体からなる位相差フィルムは、参考例22に示すように、参考例41と比較して、膜強度が優れていることがわかる。また、実施例18で得られた本発明のセルロース誘導体からなる位相差フィルムは、比較例2に示すような着色がなく、透明性に優れていることがわかる。また、実施例30に示すように本発明の位相差フィルムから得られた光学フィルムは、視野角特性が向上していることがわかる。さらに、実施例36に示すように、本発明の位相差フィルムを備えてなる液晶表示装置は、比較例9と比べて、視野角特性が向上していることがわかる。このように本発明の位相差フィルムを用いることにより、膜強度が改良され、透明性に優れた光学フィルムを得ることができ、これらのフィルムを用いた各表示装置は優れた視野角特性を付与することができる。
Claims (9)
- 測定波長590nmにおける三次元屈折率が下記式(1)
ny>nx (1)
(上記式(1)中、nxは位相差フィルム面内における延伸方向の屈折率であり、nyは位相差フィルム面内における延伸方向と直交方向の屈折率である。)を満たし、炭素数が7から20の脂肪族アシル基による水酸基の置換度がセルロース1モノマーユニット当り1.0以上2.9未満であるセルロースエステルの残りの水酸基と反応可能な官能基を少なくとも1つ以上有し、かつ、架橋可能な官能基を有する脂肪族化合物で架橋されているセルロース誘導体を延伸してなる位相差フィルム。 - 測定波長590nmで測定した該位相差フィルムの位相差比が下記式(2)
0.5≦R(50)/R(0)≦1.1 (2)
(上記式(2)中、R(50)は位相差フィルムを正面から進相軸方向に50°傾斜した方向から見たときの位相差値であり、R(0)は位相差フィルムを正面から見たときの位相差値である。)を満足する請求項1に記載の位相差フィルム。 - 引き裂き強度が400kg/cm2 以上である請求項1に記載の位相差フィルム。
- 請求項1に記載の位相差フィルムと他の位相差フィルムとを積層した複合位相差フィルム。
- 請求項1に記載の位相差フィルム又は該位相差フィルムと他の位相差フィルムとを積層した複合位相差フィルムに偏光フィルムを積層した光学フィルム。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の位相差フィルム、複合位相差フィルム又は光学フィルムを備えた液晶表示装置。
- 架橋可能な官能基を有する脂肪族化合物で架橋されているセルロース誘導体が、イソシアネート基と(メタ)アクリロイル基を有する脂肪族化合物のイソシアネート基を、セルロースエステルの残りの水酸基に反応させて得られる化合物を、(メタ)アクリロイル基の重合により、架橋したセルロース誘導体である請求項1に記載の位相差フィルム。
- イソシアネート基と(メタ)アクリロイル基を有する脂肪族化合物が(メタ)アクリロイルオキシC1〜C20脂肪族炭化水素イソシアネートである請求項7に記載の位相差フィルム。
- 炭素数が7から20の脂肪族アシル基による水酸基の置換度がセルロース1モノマーユニット当り1.0以上2.9未満であるセルロースエステルに、(メタ)アクリロイルオキシC1〜C20脂肪族炭化水素イソシアネートを反応させて得られるセルロースエステル。
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