JP4957727B2 - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置(LCD)あるいは有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ等の各種の表示装置に用いられる光学フィルムの製造方法に関し、より詳しくは、輝度向上機能付き偏光板用保護フィルム、輝度向上機能と偏光板保護機能が一体化されたフィルムを少なくとも片面に備えた偏光板、及びそれを用いた液晶表示装置に関するものである。
一般に、自然光や人為的光源からの光は無偏光(ランダム偏光)であるが、偏光板を用いることで、偏光(直線偏光、円偏光、楕円偏光)成分を取り出すことができる。現在、広く普及している液晶表示装置は、該偏光板を組み込むことにより偏光の性質を利用して画像を表示する装置であるとも言える。
偏光板に用いられる偏光フィルムとしては、一般にポリビニルアルコール系フィルムからなる光吸収型偏光フィルムが用いられている。ポリビニルアルコール系偏光フィルムは、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸しヨウ素または二色性染料を吸着することにより製造する。
偏光フィルムの透過軸(偏光軸)は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。光吸収型偏光フィルムは、偏光軸に平行な偏光成分のみを透過して、それと直交方向の偏光成分を吸収する。従って、光の利用効率は、理論的に50%(実際にはさらに低い値)以下である。
偏光板の光学吸収による損失を抑制する手法として、透過型液晶表示装置において偏光散乱異方性を利用した光源の光利用効率向上手段が知られており、輝度向上フィルムとして広く使用されている。偏光散乱異方性を有する偏光フィルムは、高分子と液晶の複合体を延伸したフィルムが光学的に異方性の散乱体となる性質を利用したものであり(リキッドクリスタルズ、1993年、15巻、No.3、395〜407頁に記載)、光吸収型偏光フィルムと同様に、偏光軸と平行な偏光成分のみを透過する。たゞし、偏光散乱異方性を有する偏光フィルムは、偏光軸と直交方向の偏光成分を吸収せずに前方もしくは後方に散乱し、偏光フィルムの光の利用効率を向上させる。
特開平9−274108号公報 特開平11−174231号公報 ここで、特許文献1および2には、正の固有複屈折性ポリマーと負の固有複屈折性ポリマーをブレンドし一軸延伸することで異方性散乱体を作製する方法が提案されている。
しかしながら、特許文献1および2に記載の延伸による作製方法では、十分な輝度向上効果を得るために高い配向性を出すために、非常に大きな延伸率が必要となり、適用できるポリマー種が限定されてしまうとともに、過大な延伸により、ディスプレイ部材として不要なポリマー自身の複屈折率が発生してしまうという問題があった。
一方、偏光板は偏光フィルムの両面に保護フィルムを貼合することで、形状の維持や傷つきを回避するための物理的な保護及び、光、熱、酸素、水分等に基づく環境変化に基づく耐久的な保護を行なう。
偏光板用保護フィルムは、一般にセルロースエステルで構成されたフィルムが使用されているが、該フィルムは、複屈折性を有しており、リタデーション値がフィルム面内やフィルムの厚さ方向に一般に存在する。
例えば、特開2003−43261号公報(特許文献3)に記載のように、二色性偏光フィルムの両面に上記リタデーション値をフィルム面内やフィルムの厚さ方向に有する保護フィルムを貼合して偏光板を形成し、該偏光板の一方の面にさらに偏光散乱異方性を有するフィルム(輝度向上フィルム)が貼合された構成が、一般的であった。
偏光散乱異方性を有するフィルムと二色性偏光フィルムが、上述のような配置であるときに、その間に複屈折性を有するフィルムが存在すると、これが位相差フィルムとしての機能として作用することになる。
結果として、両者の間に複屈折性を有するフィルムが存在すると、ディスプレイの光学特性において透過率や色味の変化を与えることとなり、不用な画像表示の要因となってしまう。従って、偏光散乱異方性を有するフィルムと二色性偏光フィルムとの間に複屈折性を示すフィルムが存在しないことが望まれていた。
また、特許文献3には、偏光散乱異方性層として透明支持体上に液晶性化合物を塗布により設ける方法が開示されているが、この方法では生産性が低いという問題があった。
また、特表平11−509014号公報(特許文献4)に開示されているように、偏光散乱異方性を有するフィルム(輝度向上フィルムともいう)は、光学的連続相の屈折率と光学的異方性を有するドメインの透過軸側の屈折率とを実質的に等しくしたフィルムを形成することにより、所定の偏光を選択的に透過し、他の偏光を選択的に散乱し、散乱光を再利用することにより輝度を向上することができる。
しかしながら、十分な輝度向上効果を得るためには、光学的異方性を有するドメインが同一方向に配向している必要があるが、これらの要件を具備した材料の作成は極めて困難であるという問題があった。
本発明の目的は、光学フィルム中の不定形粒子(前述の光学的異方性を有するドメインに相当する)の配向度を高めることにより、光学フィルムの輝度向上効果等の光学特性や強度を高め、また偏光板保護フィルムに適しているうえに、製造安定性に優れた光学フィルムの製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、偏光板用保護フィルム自身が偏光散乱異方性を有することで、ディスプレイの光学特性、特に輝度が向上でき、生産性及び耐久性に優れた偏光板用保護フィルム、および該偏光板用保護フィルムを用いた偏光板、並びに該偏光板を用いた液晶表示装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
1.熱可塑性樹脂と不定形粒子とを含む溶融物を流延ダイから支持体上に押し出し、光学フィルムを製膜する光学フィルムの製造方法において、流延ダイが、溶融物押出し方向の上流側から順に、溶融物が流入する入口部、マニホールド部、および伸張部と膜状溶融物が排出されるランド部とよりなるスリット部を具備しており、伸張部の断面形状が下記式(1)を、ランド部の断面形状が下記式(2)を、それぞれ満足するものであることを特徴とする、光学フィルムの製造方法。
A1<A2…(1)
上記式中、A1とA2は、ダイ中間伸張部の任意の位置P1と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P2における断面積をそれぞれ表わす。
A3=A4…(2)
上記式中、A3とA4は、ランド部の相互に異なる任意の位置P3、P4における断面積を表わす。
2.ランド部の長さが、40〜200mmであることを特徴とする、1に記載の光学フィルムの製造方法。
3.熱可塑性樹脂と不定形粒子とを含む溶融物を流延ダイから支持体上に押し出し、光学フィルムを製膜する光学フィルムの製造方法において、流延ダイが、溶融物押出し方向の上流側から順に、溶融物が流入する入口部、マニホールド部、および膜状溶融物が排出されるランド部を具備しており、マニホールド部の断面形状が下記式(3)を、ランド部の断面形状が下記式(4)を、それぞれ満足するものであることを特徴とする、光学フィルムの製造方法。
A5<A6…(3)
上記式中、A5とA6は、マニホールド部の任意の位置P5と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P6における断面積をそれぞれ表わす。
A7=A8…(4)
上記式中、A7とA8は、ランド部の相互に異なる任意の位置P7、P8における断面積を表わす。
4.ランド部の長さが、40〜200mmであることを特徴とする、3に記載の光学フィル
ムの製造方法。
5.不定形粒子のアスペクト比が2以上であることを特徴とする、1乃至4の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
6.不定形粒子のアスペクト比が2〜40であることを特徴とする、1乃至5の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
7.不定形粒子が二酸化チタンであることを特徴とする、1乃至6の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
8.不定形粒子とセルロースエステルとの質量分率が、0.001<(不定形粒子)/(セルロースエステル)<15であることを特徴とする、1乃至7の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
9.不定形粒子の屈折率が1.3〜3.0であることを特徴とする、1乃至8の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
本発明により、光学フィルム中の不定形粒子(前述の光学的異方性を有するドメインに相当する)の配向度を高めることにより、光学フィルムの輝度向上効果等の光学特性や強度を高め、また製造安定性に優れた光学フィルムを製造し得るという効果を奏する。
また、本発明の光学フィルムの製造方法により製造された光学フィルムよりなる偏光板用保護フィルム自身が偏光散乱異方性を有することで、ディスプレイの光学特性、特に輝度が向上でき、生産性及び耐久性に優れた偏光板用保護フィルム、及び該偏光板用保護フィルムを用いた偏光板、並びに該偏光板を用いた液晶表示装置を提供することができる。
本発明の光学フィルムの製造方法により製造された光学フィルムよりなる偏光板用保護フィルムを少なくとも一方の面に有する偏光板は、電界による液晶の配向の変化を可視化させる重要な役割を、充分に果たすことができる。
さらに、上記の偏光板を、液晶セルの少なくとも一方の面に有する液晶表示装置は、表示品質が非常に優れている。
本発明の光学フィルムの製造方法を実施する装置の概略フローシートである 。 図2aは、光学フィルムの製造方法において、溶融物の流延工程で使用する流延ダイA〜D、I、Jの概略正面図、図2bは、同概略側面図である。 図3aは、光学フィルムの製造方法において、溶融物の流延工程で使用する流延ダイE〜H、L、Mの概略正面図、図3bは、同概略側面図である。 図4aは、光学フィルムの製造方法において、溶融物の流延工程で使用する流延ダイKの概略正面図、図4bは、同概略側面図である。 図5aは、光学フィルムの製造方法において、溶融物の流延工程で使用する流延ダイNの概略正面図、図5bは、同概略側面図である。
1:流延ダイ
2:入口部
3:マニホールド部
4:伸張部
5:ランド部
10:ウェブ(フィルム)
11:供給ホッパ
12:ヘンシェルミキサー
13:押出機
15:冷却ロール
16:タッチロール
17:テンター
18:搬送ロール
19:巻取り機
つぎに、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
本発明は、溶融流延製膜法による光学フィルムの製造方法で、熱可塑性樹脂と、不定形粒子とを溶融混錬して押し出した溶融物を、流延ダイから支持体上に流延して冷却し、支持体上からウェブ(フィルム)を剥離して光学フィルムを製造するものである。
本発明の光学フィルムの製造方法は、特に、流延工程の流延ダイの形状に特徴を有するものである。
一般的にフィルムを製造するための流涎ダイは入口部、マニホールド部、ランド部に分けることができる。
請求の範囲第1項の発明においては、マニホールド部とランド部の間に伸張部を設けることを特徴とする。また第3項の発明においては、マニホールド部とランド部は直結しており、伸張部は設けない。
本発明において、ドープの流動方向に対する流涎ダイの断面積を徐々に減少させると、ドープ中の不定形粒子がドープ流動方向と平行に配向しやすいことがわかった。
請求の範囲第1項の発明においては、伸張部で断面積を徐々に減少させ、不定形粒子の配向度を向上させる。また、第3項の発明においてはマニホールド部にこの機能を持たせることを特徴とする。
しかし、フィルムを製造する流涎ダイは入口部に対し、リップ部の厚さは薄く、幅は広くなっている。このため、幅手方向には徐々に広がる構造になってしまうため、ランド部入口の端部の流動方向は斜め方向になってしまう。よって、不定形粒子をドープの流動方向に配向させても、フィルム中央部と端部で配向方向が異なる問題があった。
本発明においてこの問題について検討した結果、ランド部を40mm以上に設定することによりドープの流動方向が中央部と端部で均一になることがわかった。
また、ランド部を40mm以上に設定することにより、さらに配向度が向上し、膜厚分布の均一性も向上することがわかった。
ただし、ランド部を200mm以上にすると流涎ダイにかかる圧が高くなるといった問題や、流涎ダイの製造が難しくなるといった問題があるため、本発明において、ランド部のランド長は40〜200mmであることが好ましい。
本発明において、伸張部の形状としては、流動方向に垂直な面の断面積が流動方向下流になるに従い狭くなる形状であり、詳しくは、伸張部の形状が入口部から出口部まで左右幅が一定で、前後の厚さが徐々に狭くなる形である。また、断面の形状は矩形や楕円等の形状が上げられる。
本発明の光学フィルムの製造方法で製造された光学フィルムよりなる偏光板用保護フィルムは、少なくとも1種類以上の熱可塑性樹脂と、下記式で定義されるアスペクト比が2〜40の不定形粒子とを含む偏光散乱異方性を有する偏光板用保護フィルムであって、平均配向角度Hが、0.5〜40°であるものである。
アスペクト比=絶対最大長/対角幅
ここで、対角幅とは、絶対最大長に平行な2本の直線で投影された不定形粒子像を挟んだときの2直線間の最短距離を意味する。
ここで、不定形粒子のアスペクト比が2未満の場合は、あまり配向せず、結果として、偏光散乱異方性が弱く、十分な輝度向上効果を得ることができない。一方、不定形粒子のアスペクト比が40を超えると、不定形粒子を液に分散する際に受けるせん断や溶融物の送液時にポンプを通過するときに折れやすく、結果として、十分な輝度向上効果を得ることができない。
不定形粒子の平均配向角度が0.5゜未満の場合は、フィルムが長手方向に極端に裂けやすくなり、製造時にフィルムの端部をスリッティングするのが困難になってしまう。また、できたフィルムも、長手方向と幅手方向の機械強度や寸法安定性の差が大きく、液晶ディスプレイに加工した後の、環境変化で輝度ムラ故障が出やすい。
一方、不定形粒子の平均配向角度が、40゜を越える場合は、十分な輝度向上効果を得ることができない。
本発明の光学フィルムの製造方法で製造された光学フィルムよりなる偏光板用保護フィルムは、少なくとも1種類以上の熱可塑性樹脂と、上記式で定義されるアスペクト比が2以上の不定形粒子とを含む偏光散乱異方性を有する偏光板用保護フィルムであって、かつ、偏光板用保護フィルムの製膜方向を0゜、およびフィルムの幅手方向を90°としたとき、各々の不定形粒子の平均配向角度を0.5〜40°にすることで、輝度が向上でき、生産性及び耐久性に優れた偏光板の保護フィルム、及び該偏光板用保護フィルムを用いた偏光板、並びに該偏光板を用いた液晶表示装置を提供することができるものである。
また「不定形」とは、粒子の絶対最大長をY、対角幅をXとしたとき、X≠Yであり、また、前記のアスペクト比=Y/Xが2以上ある粒子を指す。本発明では、球状以外の粒子であれば何でも良く、平板状、棒状、楕円体状、針状、層状、糸状等が用いられる。
以下に、本発明に用いられる不定形粒子の例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
不定形粒子としては、無機化合物粒子または有機化合物粒子が挙げられる。
無機化合物粒子の例としては、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、カオリン、タルク、クレイ、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、及びリン酸カルシウム等の金属酸化物、水酸化物、ケイ酸塩、リン酸塩、炭酸酸塩、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、硼酸アルミニウム、塩基性硫酸マグネシウム、グラスファイバーなどが挙げられる。
有機化合物粒子の例としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等の微粒子が挙げことができ、シリコーン樹脂が好ましく、特に三次元網状状構造を有するものが好ましい。例えばトスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120及び同240(東芝シリコーン株式会社製)を挙げることができる。
また、2種以上の異なる種類(組成)、形状の粒子を併用しても構わない。
本発明に用いる粒子は、セルロースエステル系樹脂との親和性を向上させる目的で種々の表面処理を施しておくことが好ましい。
十分に乾燥させた粒子に対し、脂肪酸系、油脂系、界面活性剤系、ワックス系、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、カルボン酸系カップリング剤、リン酸系カップリング剤、高分子系等各種改質剤を利用できる。
処理方法も、脂肪酸や金属塩、界面活性剤等で表面を被覆させるコーティング法や、粒子表面にカップリング剤を結合させるトポケミカル法、さらには、粒子粉砕工程で有機処理剤を添加していくメカノケミカル法や、モノマーを粒子表面上で重合あるいはグラフト重合で粒子表面をポリマーでまぶすカプセル法など様々な方法がある。
どのような改質剤を使ってどのような方法で粒子表面を処理するかは、粒子種とセルロースエステル系樹脂の組合せによって若干異なるが、脂肪酸系改質剤を使ったコーティング処理法あるいは各種シランカップリング剤によるトポケミカル処理法が好ましい。
上記表面処理した粒子をセルロースエステル系樹脂中に分散させる方法としては、ロータが1本あるいは2本の押出機(13)を用い、第1ホッパから樹脂を投入し、ある程度粘度が低下したところで、第2ホッパより粒子を、押出機サイドから投入する方法をとることで、粒子の破損を最小限に抑えかつ混練性を高めることができる。混練法を用いる場合、樹脂はセルロースアセテートプロピオネートであることが好ましい。
粒子の配向を製膜時のせん断応力のかかり方やその後の延伸条件、さらには磁場環境下におくなどして制御することで、バックライトの偏光板透過率を上げる効果(いわゆる、輝度向上効果)もある。
本発明に用いられる光学的異方性を有する不定形粒子は、前記式で定義されるアスペクト比(絶対最大長と対角幅の比)が、2以上の不定形粒子である。該アスペクト比は、2以上、10000以下であることが好ましく、さらに好ましくは3以上、1000以下であり、特に好ましくは5以上、100以下である。
不定形粒子は、複数の形状、素材のものを混ぜ合わせて使用しても良い。
フィルム中の不定形粒子の配向状態及び分散状態の評価は、フィルム中の不定形粒子を電子顕微鏡によって観察した画像データを用いて求めることができる。
画像データから、各々の不定形粒子について、平均配向角度及びアスペクト比を求める。アスペクト比は前記式によって求めることができる。絶対最大長は不定形の長軸の長さ(長軸径)に相当する。
異物もしくは壊れた不定形粒子などのアスペクト比が2未満の粒子は、ノイズとなるため平均配向角度や平均粒子間距離の計算から除外し、アスペクト比2以上の各々の粒子について求める。
不定形粒子の絶対最大長をとるときの、基準軸との角度を平均配向角度とする。基準軸はフィルム製造時の搬送方向とする。各々の不定形粒子の平均配向角度を求め、その平均値を用いた。
具体的な評価法を説明すると、作製したフィルムを透過型電子顕微鏡で2万倍で撮影し、その画像をフラットベットスキャナを用いて、300dpiのモノクロ256階調で読み込み、読み込んだ画像はパソコンにインストールした画像処理ソフトWinROOF(三谷商事株式会社製)に取り込んだ。
取り込んだ画像について画像前処理として2×2μmの視野の範囲について抽出(自動で画像の2値化)を行なって不定形粒子の画像抽出を行なった。不定形粒子の画像抽出後の画面で不定形粒子の90%以上が抽出されていることを確認し、もし抽出が十分でない場合は検出レベルの手動調整を行ない、粒子の90%以上が検出、抽出されるよう調整を行なう。
観察範囲の不定形粒子の個数が1000個に満たない場合は、さらに別の2×2μmの視野の範囲について同様の操作を行ない、不定形粒子の個数が合計で1000個以上になるまで行なった。
このようにして抽出処理した画像データの各々の不定形粒子について、平均配向角度の測定を行なった。不定形粒子の平均配向角度について説明する。
すなわち、顕微鏡で、不定形粒子を含有するフィルムを2万倍で撮影しスキャナで読み込んだ画像を作成する。各々の不定形粒子について、基準軸に対する粒子の絶対最大長(長軸方向)の配向角度を出し、これらの配向角度の平均値A=ave(a1〜an)を算出して、平均配向角度とする。粒子数(n)としては、1000個以上を測定し、平均値を算出する。
不定形粒子の平均配向角度は、0.5〜40°が好ましく、さらに0.5〜20°が好ましい。特に好ましくは0.5〜20°である。
これらの不定形粒子を含有する偏光板用保護フィルムの製造方法としては、少なくとも熱可塑性樹脂と不定形粒子とを含有する混錬ペレットを作製し、ついで該ペレットを熱可塑性樹脂とともに、あるいは混錬ペレットのみを押出機に投入して溶融混錬して、溶融混練物を流延ダイから冷却ドラム上に流延して製膜しても良いし、あるいは熱可塑性樹脂と不定形粒子とを押出機に別々に投入して溶融混錬し、溶融混練物を流延ダイから冷却ドラ
ム上に流延して偏光板保護フィルムを得ることも可能である。
以下、本発明の光学フィルムの製造方法において使用する不定形粒子についてさらに説明する。
本発明において、偏光板用保護フィルムを構成するセルロースエステルと不定形粒子の質量分率は、
0<(不定形粒子)/(セルロースエステル)<20
の関係であることが好ましい。さらに、好ましくは
0.001<(不定形粒子)/(セルロースエステル)<15
の関係であることが好ましい。
なお、本発明において、上記不定形粒子の屈折率は、1.3〜3.0の範囲内にあるものが好ましい。
本発明において、偏光散乱異方性を有し輝度向上機能を有する偏光板保護フィルムには、該不定形粒子が0.1体積%以上含有されていることが好ましく、含有率の好ましい態様は、不定形粒子種やそのサイズにより各々のケースで異なるが、屈折率が2.0以上の不定形粒子の場合、5体積%以下にすることが好ましく、屈折率が1.3〜2.0未満の粒不定形粒子の場合、20体積%以下にすることが好ましい。
(熱可塑性樹脂)
本発明の光学フィルムの製造方法において好ましく用いられる樹脂としては、例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等のアシル基の置換度が1.8〜2.80のセルロースエステル系樹脂、またセルロースメチルエーテル、セルロースエチルエーテル、セルロースプロピルエーテル等のアルキル基置換度2.0〜2.80のセルロースエーテル樹脂、シクロオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、またアルキレンジカルボン酸とジアミンとの重合物のポリアミド樹脂、またアルキレンジカルボン酸とジオールとの重合物、アルキレンジオールとジカルボン酸との重合物、シクロヘキサンジカルボン酸とジオールとの重合物、シクロヘキサンジオールとジカルボン酸との重合物、芳香族ジカルボン酸とジオールとの重合物等のポリエステル樹脂、またポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル樹脂、またポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂、ケトン樹脂、アルキレンジイソシアナートとアルキレンジオールの線状重合物等のポリウレタン樹脂等を挙げることができ、これらから選ばれる少なくとも一つを含有することが好ましい。
中でも、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースエステル系樹脂、シクロオレフィン樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート樹脂が特に好ましい。また、相溶性のある熱可塑性樹脂を2種類以上ブレンドして後で述べる溶融物の混練を行なっても良いが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明において好ましく用いられるその他の樹脂としては、エチレン性不飽和単量体単位を有する単独重合体または共重合体を挙げることができる。より好ましくは、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸プロピル、ポリアクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸アルキルの共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸アルキルエステル共重合体等のアクリル酸またはメタクリル酸エステルの単独重合体または共重合体が挙げられる。さらにアクリル酸またはメタクリル酸のエステルは、透明性、相溶性に優れるので、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル単位を有する単独重合体または共重合体、特に、アクリル酸またはメタクリル酸メチル単位を有する単独重合体または共重合体が好ましい。具体的にはポリメタクリル酸メチルが好ましい。ポリアクリル酸またはポリメタクリル酸シクロヘキサンのようなアクリル酸またはメタクリル酸の脂環式アルキルエステルは、耐熱性が高く、吸湿性が低い、複屈折が低い等の利点を有しているものが、好ましい。
本発明の光学フィルムの製造方法は、溶融流延製膜法により実施されるものであり、これを詳しく説明する。
以下、セルロースエステルを例に挙げて、本発明を説明する。
本発明において、セルロースエステルをもって溶融流延製膜し、セルロースエステルフィルムを形成せしめるものである。
(セルロースエステル)
本発明に用いられるセルロースエステルは、脂肪酸アシル基、置換もしくは無置換の芳香族アシル基の中から少なくともいずれかの構造を含む、セルロースの前記単独または混合酸エステルである。
芳香族アシル基において、芳香族環がベンゼン環であるとき、ベンゼン環の置換基の例としてハロゲン原子、シアノ、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、ウレイド基、アラルキル基、ニトロ、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アシルオキシ基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、アルキルスルホニルオキシ基及びアリールオキシスルホニル基、−S−R、−NH−CO−OR、−PH−R、−P(−R)、−PH−O−R、−P(−R)(−O−R)、−P(−O−R)、−PH(=O)−R−P(=O)(−R)、−PH(=O)−O−R、−P(=O)(−R)(−O−R)、−P(=O)(−O−R)、−O−PH(=O)−R、−O−P(=O)(−R)−O−PH(=O)−O−R、−O−P(=O)(−R)(−O−R)、−O−P(=O)(−O−R)、−NH−PH(=O)−R、−NH−P(=O)(−R)(−O−R)、−NH−P(=O)(−O−R)、−SiH−R、−SiH(−R)、−Si(−R)、−O−SiH−R、−O−SiH(−R)及び−O−Si(−R)が含まれる。上記Rは、脂肪族基、芳香族基またはヘテロ環基である。
置換基の数は、1〜5個であることが好ましく、1〜4個であることがより好ましく、1〜3個であることがさらに好ましく、1個または2個であることが最も好ましい。
置換基としては、ハロゲン原子、シアノ、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、カルボンアミド基、スルホンアミド基及びウレイド基が好ましく、ハロゲン原子、シアノ、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、及びカルボンアミド基がより好ましく、ハロゲン原子、シアノ、アルキル基、アルコキシ基、及びアリールオキシ基がさらに好ましく、ハロゲン原子、アルキル基、及びアルコキシ基が最も好ましい。
上記ハロゲン原子には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が含まれる。上記アルキル基は、環状構造あるいは分岐を有していてもよい。アルキル基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜6であることがさらに好ましく、1〜4であることが最も好ましい。アルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、及び2−エチルヘキシルが含まれる。上記アルコキシ基は、環状構造あるいは分岐を有していてもよい。アルコキシ基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜6であることがさらに好ましく、1〜4であることが最も好ましい。
アルコキシ基は、さらに別のアルコキシ基で置換されていてもよい。アルコキシ基の例には、メトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、2−メトキシ−2−エトキシエトキシ、ブチルオキシ、ヘキシルオキシ及びオクチルオキシが含まれる。
上記アリール基の炭素原子数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリール基の例には、フェニル、及びナフチルが含まれる。上記アリールオキシ基の炭素原子数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリールオキシ基の例には、フェノキシ、及びナフトキシが含まれる。上記アシル基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アシル基の例には、ホルミル、アセチル、及びベンゾイルが含まれる。上記カルボンアミド基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。カルボンアミド基の例には、アセトアミド、及びベンズアミドが含まれる。上記スルホンアミド基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。スルホンアミド基の例には、メタンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、及びp−トルエンスルホンアミドが含まれる。上記ウレイド基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。ウレイド基の例には、(無置換)ウレイドが含まれる。
上記アラルキル基の炭素原子数は、7〜20であることが好ましく、7〜12であることがさらに好ましい。アラルキル基の例には、ベンジル、フェネチル、及びナフチルメチルが含まれる。上記アルコキシカルボニル基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アルコキシカルボニル基の例には、メトキシカルボニルが含まれる。上記アリールオキシカルボニル基の炭素原子数は、7〜20であることが好ましく、7〜12であることがさらに好ましい。アリールオキシカルボニル基の例には、フェノキシカルボニルが含まれる。上記アラルキルオキシカルボニル基の炭素原子数は、8〜20であることが好ましく、8〜12であることがさらに好ましい。アラルキルオキシカルボニル基の例には、ベンジルオキシカルボニルが含まれる。上記カルバモイル基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。カルバモイル基の例には、(無置換)カルバモイル及びN−メチルカルバモイルが含まれる。上記スルファモイル基の炭素原子数は、20以下であることが好ましく、12以下であることがさらに好ましい。スルファモイル基の例には、(無置換)スルファモイル、及びN−メチルスルファモイルが含まれる。上記アシルオキシ基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アシルオキシ基の例には、アセトキシ、及びベンゾイルオキシが含まれる。
上記アルケニル基の炭素原子数は、2〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アルケニル基の例には、ビニル、アリル、及びイソプロペニルが含まれる。上記アルキニル基の炭素原子数は、2〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アルキニル基の例には、チエニルが含まれる。上記アルキルスルホニル基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。上記アリールスルホニル基の炭素原子数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。上記アルキルオキシスルホニル基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。上記アリールオキシスルホニル基の炭素原子数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。上記アルキルスルホニルオキシ基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。上記アリールオキシスルホニル基の炭素原子数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。
本発明において、セルロースエステルにおけるセルロースの水酸基部分の水素原子が脂肪族アシル基との脂肪酸エステルであるとき、脂肪族アシル基は炭素原子数が2〜20で、具体的にはアセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル、ヘキサノイル、オクタノイル、ラウロイル、ステアロイル等が挙げられる。
本発明において、前記脂肪族アシル基とは、さらに置換基を有するものも包含する意味であり、置換基としては上述の芳香族アシル基において、芳香族環がベンゼン環であるとき、ベンゼン環の置換基として例示したものが挙げられる。
また、上記セルロースエステルのエステル化された置換基が芳香環であるとき、芳香族環に置換する置換基Xの数は、0または1〜5個であり、好ましくは1〜3個で、特に好ましいのは1または2個である。さらに芳香族環に置換する置換基の数が2個以上の時、互いに同じでも異なっていてもよいが、また、互いに連結して縮合多環化合物(例えば、ナフタレン、インデン、インダン、フェナントレン、キノリン、イソキノリン、クロメン、クロマン、フタラジン、アクリジン、インドール、インドリンなど)を形成してもよい。
上記セルロースエステルにおいて置換もしくは無置換の脂肪族アシル基、置換もしくは無置換の芳香族アシル基の少なくともいずれか1種選択された構造を有する構造を有することが、本発明において、セルロースエステルに用いる構造として用いられ、これらは、セルロースの単独または混合酸エステルでもよく、2種以上のセルロースエステルを混合して用いてもよい。
本発明において、セルロースエステルとしては、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、及びセルロースフタレートから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
混合脂肪酸エステルの置換度として、さらに好ましいセルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートの低級脂肪酸エステルは炭素原子数2〜4のアシル基を置換基として有し、アセチル基の置換度をXとし、プロピオニル基またはブチリル基の置換度をYとした時、下記式(I)、及び(II)を同時に満たすセルロースエステルを含むセルロース樹脂である。なお、アセチル基の置換度と他のアシル基の置換度は、ASTM−D817−96により求めたものである。
式(I) 2.5≦X+Y≦2.9
式(II) 0.1≦X≦2.0
このうち、特にセルロースアセテートプロピオネートが好ましく用いられ、中でも、1.0≦X≦2.5であり、0.5≦Y≦2.5であることが好ましい。アシル基の置換度の異なるセルロ−スエステルをブレンドして、光学フィルム全体として上記範囲に入っていてもよい。上記アシル基で置換されていない部分は、通常、水酸基として存在しているものである。これらは公知の方法で合成することができる。アセチル基の置換度の測定方法はASTM−D817−96に準じて測定することができる。
本発明において、光学フィルムに使用するセルロースエステルの数平均分子量は、60000〜300000の範囲が、得られるフィルムの機械的強度が強く好ましい。さらに70000〜200000が好ましい。
さらに、本発明で用いられるセルロースエステルは、質量平均分子量Mw/数平均分子量Mn比が、1.5〜5.5のものが好ましく用いられ、特に好ましくは2.0〜5.0であり、さらに好ましくは2.5〜5.0であり、さらに好ましくは3.0〜5.0のセルロースエステルが好ましく用いられる。
質量平均分子量の測定方法は下記方法によることができる。
(分子量測定方法)
分子量の測定は、高速液体クロマトグラフィー{ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)}
を用いて測定する。
測定条件は以下の通りである。
装置:HLC−8220 GPC(東ソー製)
カラム:TSK−SUPER HM−M(φ6.0mm×150mm)
TSK−GuardcolumnH−H(φ4.6mm×35mm)
溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6ml/min
温度:40℃
試料濃度:0.1質量%
校正曲線:標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー株式会社製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
本発明で用いられるセルロースエステルの原料セルロースは、木材パルプでも綿花リンターでもよく、木材パルプは針葉樹でも広葉樹でもよいが、針葉樹の方がより好ましい。製膜の際の剥離性の点からは、綿花リンターが好ましく用いられる。これらから作られたセルロースエステルは適宜混合して、あるいは単独で使用することができる。
例えば、綿花リンター由来セルロースエステル:木材パルプ(針葉樹)由来セルロースエステル:木材パルプ(広葉樹)由来セルロースエステルの比率が、
100:0:0
90:10:0
85:15:0
50:50:0
20:80:0
10:90:0
0:100:0
0:0:100
80:10:10
85:0:15
40:30:30で用いることができる。
また、セルロース樹脂の極限粘度は、1.5〜1.75g/cmが好ましく、さらに1.53〜1.63の範囲が好ましい。
また、本発明で用いられるセルロースエステルはフィルムにした時の輝点異物が少ないものであることが好ましい。
輝点異物とは、2枚の偏光板を直交に配置し(クロスニコル)、この間にセルロースエステルフィルムを配置して、一方の面から光源の光を当てて、もう一方の面からセルロースエステルフィルムを観察した時に、光源の光が漏れて見える点のことである。このとき、評価に用いる偏光板は輝点異物がない保護フィルムで構成されたものであることが望ましく、偏光子の保護にガラス板を使用したものが好ましく用いられる。
輝点異物はセルロースエステルに含まれる未酢化もしくは低酢化度のセルロースがその原因の1つと考えられ、輝点異物の少ないセルロースエステルを用いる(置換度の分散の小さいセルロースエステルを用いる)ことと、溶融したセルロースエステルを濾過すること、あるいはセルロースエステルの合成後期の過程や沈殿物を得る過程の少なくともいずれかにおいて、一度溶液状態として同様に濾過工程を経由して輝点異物を除去することもできる。溶融樹脂は粘度が高いため、後者の方法の方が効率がよい。
フィルムの膜厚が薄くなるほど、単位面積当たりの輝点異物数は少なくなり、フィルムに含まれるセルロースエステルの含有量が少なくなるほど、輝点異物は少なくなる傾向があるが、輝点異物は、輝点の直径0.01mm以上が200個/cm以下であることが好ましく、さらに100個/cm以下であることが好ましく、50個/cm以下であることが好ましく、30個/cm以下であることが好ましく、10個/cm以下であることが好ましいが、皆無であることが最も好ましい。また、0.005〜0.01mm以下の輝点についても200個/cm以下であることが好ましく、さらに100個/cm以下であることが好ましく、50個/cm以下であることが好ましく、30個/cm以下であることが好ましく、10個/cm以下であることが好ましいが、皆無であることが最も好ましい。
輝点異物を溶融濾過によって除去する場合、セルロースエステルを単独で溶融させたものを濾過するよりも、可塑剤、劣化防止剤、酸化防止剤等を添加混合した組成物を濾過することが輝点異物の除去効率が高く好ましい。もちろん、セルロースエステルの合成の際に溶媒に溶解させて濾過により低減させてもよい。
紫外線吸収剤、その他の添加物も適宜混合したものを濾過することができる。濾過はセルロースエステルを含む溶融物の粘度が10000P以下で濾過されるこが好ましく、さらに好ましくは7000P以下が好ましい。
濾材としては、ガラス繊維、セルロース繊維、濾紙、四フッ化エチレン樹脂などの弗素樹脂等の従来公知のものが好ましく用いられるが、特にセラミックス、金属等が好ましく用いられる。絶対濾過精度としては50μm以下のものが好ましく用いられ、30μm以下のものがさらに好ましく、10μm以下のものがさらに好ましく、5μm以下のものが、さらに好ましく用いられる。これらは適宜組み合わせて使用することもできる。濾材は、サーフェースタイプでもデプスタイプでも用いることができるが、デプスタイプの方が、比較的目詰まりしにくく好ましく用いられる。
(可塑剤)
本発明においては、可塑剤として、下記一般式(1)で表される有機酸と3価以上のアルコールが縮合した構造を有するエステル化合物を、可塑剤として1〜25質量%含有することが好ましい。1質量%よりも少ないと可塑剤を添加する効果が認められず、25質量%よりも多いとブリードアウトが発生しやすくなり、フィルムの経時安定性が低下するために好ましくない。より好ましくは上記可塑剤を3〜20質量%含有する光学フィルムであり、さらに好ましくは5〜15質量%含有する光学フィルムである。
可塑剤とは、一般的には高分子中に添加することによって脆弱性を改良したり、柔軟性を付与したりする効果のある添加剤であるが、本発明においては、セルロースエステル単独での溶融温度よりも溶融温度を低下させるため、また同じ加熱温度においてセルロース樹脂単独よりも可塑剤を含むフィルム組成物の溶融粘度を低下させるために、可塑剤を添加する。また、セルロースエステルの親水性を改善し、光学フィルムの透湿度改善するためにも添加されるため透湿防止剤としての機能を有する。
ここで、フィルム組成物の溶融温度とは、該材料が加熱され流動性が発現された状態の温度を意味する。セルロースエステルを溶融流動させるためには、少なくともガラス転移温度よりも高い温度に加熱する必要がある。ガラス転移温度以上においては、熱量の吸収により弾性率あるいは粘度が低下し、流動性が発現される。しかしセルロースエステルでは高温下では溶融と同時に熱分解によってセルロースエステルの分子量の低下が発生し、得られるフィルムの力学特性等に悪影響を及ぼすことがあるため、なるべく低い温度でセルロースエステルを溶融させる必要がある。フィルム組成物の溶融温度を低下させるためには、セルロースエステルのガラス転移温度よりも低い融点またはガラス転移温度をもつ可塑剤を添加することで達成することができる。本発明に用いられる、前記一般式(1)で表される有機酸と多価アルコールが縮合した構造を有する多価アルコールエステル系可塑剤は、セルロースエステルの溶融温度を低下させ、溶融製膜プロセスや製造後にも揮発性が小さく工程適性が良好であり、かつ得られる光学フィルムの光学特性・寸法安定性・平面性が良好となる点で優れている。
前記一般式(1)において、R〜Rは水素原子またはシクロアルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、オキシカルボニルオキシ基を表し、これらはさらに置換基を有していて良く、R〜Rのうち、少なくともいずれかは1つは水素原子ではない。Lは2価の連結基を表し、置換または無置換のアルキレン基、酸素原子、または直接結合を表す。
〜Rで表されるシクロアルキル基としては、同様に炭素数3〜8のシクロアルキル基が好ましく、具体的にはシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル等の基である。これらの基は置換されていてもよく、好ましい置換基としては、ハロゲン原子、例えば、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アラルキル基(このフェニル基にはアルキル基またはハロゲン原子等によってさらに置換されていてもよい)、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基(このフェニル基にはアルキル基またはハロゲン原子等によってさらに置換されていてもよい)、フェノキシ基(このフェニル基にはアルキル基またはハロゲン原子等によってさらに置換されていてもよい)、アセチル基、プロピオニル基等の炭素数2〜8のアシル基、またアセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基等の炭素数2〜8の無置換のカルボニルオキシ基等が挙げられる。
〜Rで表されるアラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、γ−フェニルプロピル基等の基を表し、また、これらの基は置換されていてもよく、好ましい置換基としては、前記のシクロアルキル基に置換してもよい基を同様に挙げることができる。
〜Rで表されるアルコキシ基としては、炭素数1〜8のアルコキシ基が挙げられ、具体的には、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、n−ブトキシ、n−オクチルオキシ、イソプロポキシ、イソブトキシ、2−エチルヘキシルオキシ、もしくはt−ブトキシ等の各アルコキシ基である。また、これらの基は置換されていてもよく、好ましい置換基としては、ハロゲン原子、例えば、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等、ヒドロキシル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アラルキル基(このフェニル基にはアルキル基またはハロゲン原子等を置換していてもよい)、アルケニル基、フェニル基(このフェニル基にはアルキル基またはハロゲン原子等によってさらに置換されていてもよい)、アリールオキシ基(例えばフェノキシ基(このフェニル基にはアルキル基またはハロゲン原子等によってさらに置換されていてもよい))、アセチル基、プロピオニル基等のアシル基が、またアセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基等の炭素数2〜8の無置換のアシルオキシ基、またベンゾイルオキシ基等のアリールカルボニルオキシ基が挙げられる。
〜Rで表されるシクロアルコキシ基としては、無置換のシクロアルコキシ基としては炭素数1〜8のシクロアルコキシ基が挙げられ、具体的には、シクロプロピルオキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ等の基が挙げられる。また、これらの基は置換されていてもよく、好ましい置換基としては、前記のシクロアルキル基に置換してもよい基を同様に挙げることができる。
〜Rで表されるアリールオキシ基としては、フェノキシ基が挙げられるが、このフェニル基にはアルキル基またはハロゲン原子等前記シクロアルキル基に置換してもよい基として挙げられた置換基で置換されていてもよい。
〜Rで表されるアラルキルオキシ基としては、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等が挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよく、好ましい置換基としては、前記のシクロアルキル基に置換してもよい基を同様に挙げることができる。
〜Rで表されるアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基等の炭素数2〜8の無置換のアシル基が挙げられ(アシル基の炭化水素基としては、アルキル、アルケニル、アルキニル基を含む。)、これらの置換基はさらに置換されていてもよく、好ましい置換基としては、前記のシクロアルキル基に置換してもよい基を同様に挙げることができる。
〜Rで表されるカルボニルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基等の炭素数2〜8の無置換のアシルオキシ基(アシル基の炭化水素基としては、アルキル、アルケニル、アルキニル基を含む。)、またベンゾイルオキシ基等のアリールカルボニルオキシ基が挙げられるが、これらの基はさらに前記シクロアルキル基に置換してもよい基と同様の基により置換されていてもよい。
〜Rで表されるオキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロピルオキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、またフェノキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基を表す。これらの置換基はさらに置換されていてもよく、好ましい置換基としては、前記のシクロアルキル基に置換してもよい基を同様に挙げることができる。
また、R〜Rで表されるオキシカルボニルオキシ基としては、メトキシカルボニルオキシ基等の炭素数1〜8のアルコキシカルボニルオキシ基を表し、これらの置換基はさらに置換されていてもよく、好ましい置換基としては、前記のシクロアルキル基に置換してもよい基を同様に挙げることができる。
また、これらR〜Rのうち、少なくともいずれかは1つは水素原子ではない。なおR〜Rのうちのいずれか同士で互いに連結し、環構造を形成していても良い。
また、Lで表される連結基としては、置換または無置換のアルキレン基、酸素原子、または直接結合を表すが、アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等の基であり、これらの基は、さらに前記のR〜Rで表される基に置換してもよい基としてあげられた基で置換されていてもよい。
中でも、Lで表される連結基として特に好ましいのは直接結合であり芳香族カルボン酸である。
またこれら本発明において可塑剤となるエステル化合物を構成する、前記一般式(1)で表される有機酸としては、少なくともRまたはRに前記アルコキシ基、アシル基、オキシカルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニルオキシ基を有するものが好ましい。また複数の置換基を有する化合物も好ましい。
なお本発明においては3価以上のアルコールの水酸基を置換する有機酸は単一種であっても複数種であってもよい。
本発明において、前記一般式(1)で表される有機酸と反応して多価アルコールエステル化合物を形成する3価以上のアルコール化合物としては、好ましくは3〜20価の脂肪族多価アルコールであり、本発明において3価以上のアルコールは下記の一般式(3)で表されるものが好ましい。
一般式(3) R′−(OH)m
式中、R′はm価の有機基、mは3以上の正の整数、OH基はアルコール性水酸基を表す。特に好ましいのは、mとしては3または4の多価アルコールである。
好ましい多価アルコールの例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
アドニトール、アラビトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ヘキサントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、グリセリン、ジグリセリン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ガラクチトール、グルコース、セロビオース、イノシトール、マンニトール、3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール、ピナコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、キシリトール等を挙げることができる。特に、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが好ましい。
一般式(1)で表される有機酸と3価以上の多価アルコールのエステルは、公知の方法により合成できる。実施例に代表的合成例を示したが、前記一般式(1)で表される有機酸と、多価アルコールを例えば、酸の存在下縮合させエステル化する方法、また、有機酸を予め酸クロライドあるいは酸無水物としておき、多価アルコールと反応させる方法、有機酸のフェニルエステルと多価アルコールを反応させる方法等があり、目的とするエステル化合物により、適宜、収率のよい方法を選択することが好ましい。
一般式(1)で表される有機酸と3価以上の多価アルコールのエステルからなる可塑剤としては、下記一般式(2)で表される化合物が好ましい。
前記一般式(2)において、R〜R20は水素原子またはシクロアルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、オキシカルボニルオキシ基を表し、これらはさらに置換基を有していて良い。R〜R10のうち、少なくともいずれか1つは水素原子ではなく、R11〜R15のうち、少なくともいずれか1つは水素原子ではなく、R16〜R20のうち、少なくともいずれか1つは水素原子ではない。また、R21はアルキル基を表す。
〜R21のシクロアルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニル基、オキシカルボニルオキシ基については、前記R〜Rと同様の基が挙げられる。
この様にして得られる多価アルコールエステルの分子量には特に制限はないが、300〜1500であることが好ましく、400〜1000であることがさらに好ましい。分子量が大きい方が揮発し難くなるため好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
以下に、本発明に係わる多価アルコールエステルの具体的化合物を例示する。
本発明において、光学フィルムには、他の可塑剤と併用してもよい。
本発明において、好ましい可塑剤である前記一般式(1)で表される有機酸と3価以上の多価アルコールからなるエステル化合物は、セルロースエステルに対する相溶性が高く、高添加率で添加することができる特徴があるため、他の可塑剤や添加剤を併用してもブリードアウトを発生することがなく、必要に応じて他種の可塑剤や添加剤を容易に併用することができる。
なお、他の可塑剤を併用する際には、前記一般式(1)で表される可塑剤が、可塑剤全体の少なくとも50質量%以上含有されることが好ましい。より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上含有されることが好ましい。このような範囲で用いれば、他の可塑剤との併用によっても、溶融流延時のセルロールエステルフィルムの平面性を向上させることができるという、一定の効果を得ることができる。
好ましい他の可塑剤として下記の可塑剤が挙げられる。
(多価アルコールと1価のカルボン酸からなるエステル系可塑剤、多価カルボン酸と1価のアルコールからなるエステル系可塑剤)
多価アルコールと1価のカルボン酸からなるエステル系可塑剤、多価カルボン酸と1価のアルコールからなるエステル系可塑剤はセルロースエステルと親和性が高く好ましい。
多価アルコールエステル系の一つであるエチレングリコールエステル系の可塑剤:具体的には、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジブチレート等のエチレングリコールアルキルエステル系の可塑剤、エチレングリコールジシクロプロピルカルボ
キシレート、エチレングリコールジシクロヘキルカルボキシレート等のエチレングリコールシクロアルキルエステル系の可塑剤、エチレングリコールジベンゾエート、エチレングリコールジ4−メチルベンゾエート等のエチレングリコールアリールエステル系の可塑剤が挙げられる。これらアルキレート基、シクロアルキレート基、アリレート基は、同一でもあっても異なっていてもよく、さらに置換されていてもよい。またアルキレート基、シクロアルキレート基、アリレート基のミックスでもよく、またこれら置換基同志が共有結合で結合していてもよい。さらにエチレングリコール部も置換されていてもよく、エチレングリコールエステルの部分構造が、ポリマーの一部、あるいは規則的にペンダントされていてもよく、また酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。
多価アルコールエステル系の一つであるグリセリンエステル系の可塑剤:具体的にはトリアセチン、トリブチリン、グリセリンジアセテートカプリレート、グリセリンオレートプロピオネート等のグリセリンアルキルエステル、グリセリントリシクロプロピルカルボキシレート、グリセリントリシクロヘキシルカルボキシレート等のグリセリンシクロアルキルエステル、グリセリントリベンゾエート、グリセリン4−メチルベンゾエート等のグリセリンアリールエステル、ジグリセリンテトラアセチレート、ジグリセリンテトラプロピオネート、ジグリセリンアセテートトリカプリレート、ジグリセリンテトララウレート、等のジグリセリンアルキルエステル、ジグリセリンテトラシクロブチルカルボキシレート、ジグリセリンテトラシクロペンチルカルボキシレート等のジグリセリンシクロアルキルエステル、ジグリセリンテトラベンゾエート、ジグリセリン3−メチルベンゾエート等のジグリセリンアリールエステル等が挙げられる。これらアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基は同一でもあっても異なっていてもよく、さらに置換されていてもよい。またアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基のミックスでもよく、またこれら置換基同志が共有結合で結合していてもよい。さらにグリセリン、ジグリセリン部も置換されていてもよく、グリセリンエステル、ジグリセリンエステルの部分構造がポリマーの一部、あるいは規則的にペンダントされていてもよく、また酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。
その他の多価アルコールエステル系の可塑剤としては、具体的には特開2003−12823号公報の段落30〜33記載の多価アルコールエステル系可塑剤が挙げられる。
これらアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基は、同一でもあっても異なっていてもよく、さらに置換されていてもよい。またアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基のミックスでもよく、またこれら置換基同志が共有結合で結合していてもよい。さらに多価アルコール部も置換されていてもよく、多価アルコールの部分構造が、ポリマーの一部、あるいは規則的にペンダントされていてもよく、また酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。
上記多価アルコールと1価のカルボン酸からなるエステル系可塑剤の中では、アルキル多価アルコールアリールエステルが好ましく、具体的には上記のエチレングリコールジベンゾエート、グリセリントリベンゾエート、ジグリセリンテトラベンゾエート、特開2003−12823号公報の段落32記載例示化合物16が挙げられる。
多価カルボン酸エステル系の一つであるジカルボン酸エステル系の可塑剤:具体的には、ジドデシルマロネート(C1)、ジオクチルアジペート(C4)、ジブチルセバケート(C8)等のアルキルジカルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、ジシクロペンチルサクシネート、ジシクロヘキシルアジーペート等のアルキルジカルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、ジフェニルサクシネート、ジ4−メチルフェニルグルタレート等のアルキルジカルボン酸アリールエステル系の可塑剤、ジヘキシル−1,4−シクロヘキサンジカルボキシレート、ジデシルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3−ジカルボキシレート等のシクロアルキルジカルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、ジシクロヘキシル−1,2−シクロブタンジカルボキシレート、ジシクロプロピル−1,2−シクロヘキシルジカルボキシレート等のシクロアルキルジカルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、ジフェニル−1,1−シクロプロピルジカルボキシレート、ジ2−ナフチル−1,4−シクロヘキサンジカルボキシレート等のシクロアルキルジカルボン酸アリールエステル系の可塑剤、ジエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート等のアリールジカルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、ジシクロプロピルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等のアリールジカルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、ジフェニルフタレート、ジ4−メチルフェニルフタレート等のアリールジカルボン酸アリールエステル系の可塑剤が挙げられる。これらアルコキシ基、シクロアルコキシ基は、同一でもあっても異なっていてもよく、また一置換でもよく、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。アルキル基、シクロアルキル基はミックスでもよく、またこれら置換基同志が共有結合で結合していてもよい。さらにフタル酸の芳香環も置換されていてよく、ダイマー、トリマー、テトラマー等の多量体でもよい。またフタル酸エステルの部分構造が、ポリマーの一部、あるいは規則的にポリマーへペンダントされていてもよく、酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。
その他の多価カルボン酸エステル系の可塑剤としては、具体的にはトリドデシルトリカルバレート、トリブチル−meso−ブタン−1,2,3,4−テトラカルボキシレート等のアルキル多価カルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、トリシクロヘキシルトリカルバレート、トリシクロプロピル−2−ヒドロキシ−1,2,3−プロパントリカルボキシレート等のアルキル多価カルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、トリフェニル2−ヒドロキシ−1,2,3−プロパントリカルボキシレート、テトラ3−メチルフェニルテトラヒドロフラン−2,3,4,5−テトラカルボキシレート等のアルキル多価カルボン酸アリールエステル系の可塑剤、テトラヘキシル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボキシレート、テトラブチル−1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボキシレート等のシクロアルキル多価カルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、テトラシクロプロピル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボキシレート、トリシクロヘキシル−1,3,5−シクロヘキシルトリカルボキシレート等のシクロアルキル多価カルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、トリフェニル−1,3,5−シクロヘキシルトリカルボキシレート、ヘキサ4−メチルフェニル−1,2,3,4,5,6−シクロヘキシルヘキサカルボキシレート等のシクロアルキル多価カルボン酸アリールエステル系の可塑剤、トリドデシルベンゼン−1,2,4−トリカルボキシレート、テトラオクチルベンゼン−1,2,4,5−テトラカルボキシレート等のアリール多価カルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、トリシクロペンチルベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、テトラシクロヘキシルベンゼン−1,2,3,5−テトラカルボキシレート等のアリール多価カルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤トリフェニルベンゼン−1,3,5−テトラカルトキシレート、ヘキサ4−メチルフェニルベンゼン−1,2,3,4,5,6−ヘキサカルボキシレート等のアリール多価カルボン酸アリールエステル系の可塑剤が挙げられる。これらアルコキシ基、シクロアルコキシ基は、同一でもあっても異なっていてもよく、また1置換でもよく、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。アルキル基、シクロアルキル基はミックスでもよく、またこれら置換基同志が共有結合で結合していてもよい。さらにフタル酸の芳香環も置換されていてよく、ダイマー、トリマー、テトラマー等の多量体でもよい。またフタル酸エステルの部分構造がポリマーの一部、あるいは規則的にポリマーへペンダントされていてもよく、酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。
上記多価カルボン酸と1価のアルコールからなるエステル系可塑剤の中では、ジアルキルカルボン酸アルキルエステルが好ましく、具体的には上記のジオクチルアジペート、トリデシルトリカルバレートが挙げられる。
(その他の可塑剤)
本発明に用いられるその他の可塑剤としては、さらにリン酸エステル系可塑剤、ポリマー可塑剤等が挙げられる。
リン酸エステル系の可塑剤:具体的には、トリアセチルホスフェート、トリブチルホスフェート等のリン酸アルキルエステル、トリシクロベンチルホスフェート、シクロヘキシルホスフェート等のリン酸シクロアルキルエステル、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリナフチルホスフェート、トリキシリルオスフェート、トリスオルト−ビフェニルホスフェート等のリン酸アリールエステルが挙げられる。これらの置換基は同一でもあっても異なっていてもよく、さらに置換されていてもよい。またアルキル基、シクロアルキル基、アリール基のミックスでもよく、また置換基同志が共有結合で結合していてもよい。
またエチレンビス(ジメチルホスフェート)、ブチレンビス(ジエチルホスフェート)等のアルキレンビス(ジアルキルホスフェート)、エチレンビス(ジフェニルホスフェート)、プロピレンビス(ジナフチルホスフェート)等のアルキレンビス(ジアリールホスフェート)、フェニレンビス(ジブチルホスフェート)、ビフェニレンビス(ジオクチルホスフェート)等のアリーレンビス(ジアルキルホスフェート)、フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、ナフチレンビス(ジトルイルホスフェート)等のアリーレンビス(ジアリールホスフェート)等のリン酸エステルが挙げられる。これらの置換基は同一でもあっても異なっていてもよく、さらに置換されていてもよい。またアルキル基、シクロアルキル基、アリール基のミックスでもよく、また置換基同志が共有結合で結合していてもよい。
さらにリン酸エステルの部分構造が、ポリマーの一部、あるいは規則的にペンダントされていてもよく、また酸化防止剤、酸掃去剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていてもよい。上記化合物の中では、リン酸アリールエステル、アリーレンビス(ジアリールホスフェート)が好ましく、具体的にはトリフェニルホスフェート、フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)が好ましい。
ポリマー可塑剤:具体的には、脂肪族炭化水素系ポリマー、脂環式炭化水素系ポリマー、ポリアクリル酸エチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系ポリマー、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリN−ビニルピロリドン等のビニル系ポリマー、ポリスチレン、ポリ4−ヒドロキシスチレン等のスチレン系ポリマー、ポリブチレンサクシネート、ポリエ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、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア等が挙げられる。数平均分子量は1,000〜500,000程度が好ましく、特に好ましくは、5000〜200000である。1000以下では揮発性に問題が生じ、500000を超えると可塑化能力が低下し、セルロースエステルフィルムの機械的性質に悪影響を及ぼす。これらポリマー可塑剤は1種の繰り返し単位からなる単独重合体でも、複数の繰り返し構造体を有する共重合体でもよい。また、上記ポリマーを2種以上併用して用いてもよい。
なお本発明において、光学フィルムは、着色すると光学用途として影響を与えるため、好ましくは黄色度(イエローインデックス、YI)が3.0以下、より好ましくは1.0以下である。黄色度はJIS−K7103に基づいて測定することができる。
可塑剤は、前述のセルロースエステル同様に、製造時から持ち越される、あるいは保存中に発生する残留酸、無機塩、有機低分子等の不純物を除去する事が好ましく、より好ましくは純度99%以上である。残留酸、及び水としては、0.01〜100ppmであることが好ましく、セルロース樹脂を溶融製膜する上で、熱劣化を抑制でき、製膜安定性、フィルムの光学物性、機械物性が向上する。
(溶融製膜時に使用する酸化防止剤)
セルロースエステルは、溶融製膜が行われるような高温環境下では熱だけでなく酸素によっても分解が促進されるため、本発明において、光学フィルムの安定化剤として酸化防止剤を含有することが好ましい。
本発明において有用な酸化防止剤としては、酸素による溶融成形材料の劣化を抑制する化合物であれば制限なく用いることができるが、中でも有用な酸化防止剤としては、フェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、リン系化合物、イオウ系化合物、耐熱加工安定剤、酸素スカベンジャー等が挙げられ、これらの中でも、特にフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、リン系化合物が好ましい。これらの化合物は、(セルロースエステルの洗浄に使用する酸化防止剤)で説明した化合物と同義である。これらの化合物を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、溶融成型時の熱や熱酸化劣化等による成形体の着色や強度低下を防止できる。これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
フェノール系化合物は既知の化合物であり、例えば、米国特許第4,839,405号明細書の第12〜14欄に記載されており、2,6−ジアルキルフェノール誘導体化合物が含まれる。このような化合物のうち好ましい化合物として、下記一般式(A)で表される化合物が好ましい。
式中、R11、R12、R13、R14及びR15は置換基を表す。置換基としては、水素原子、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子等)、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、t−ブチル基等)、シクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキ
シル基等)、アラルキル基(例えばベンジル基、2−フェネチル基等)、アリール基(例
えばフェニル基、ナフチル基、p−トリル基、p−クロロフェニル基等)、アルコキシ基(例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等)、アリールオキシ基(例えばフェノキシ基等)、シアノ基、アシルアミノ基(例えばアセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基等)、アルキルチオ基(例えばメチルチオ基、エチルチオ基、ブチルチオ基等)、アリールチオ基(例えばフェニルチオ基等)、スルホニルアミノ基(例えばメタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基等)、ウレイド基(例えば3−メチルウレイド基、3,3−ジメチルウレイド基、1,3−ジメチルウレイド基等)、スルファモイルアミノ基(ジメチルスルファモイルアミノ基等)、カルバモイル基(例えばメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基等)、スルファモイル基(例えばエチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基等)、アルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えばフェノキシカルボニル基等)、スルホニル基(例えばメタンスルホニル基、ブタンスルホニル基、フェニルスルホニル基等)、アシル基(例えばアセチル基、プロパノイル基、ブチロイル基等)、アミノ基(メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基等)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ニトロソ基、アミンオキシド基(例えばピリジン−オキシド基)、イミド基(例えばフタルイミド基等)、ジスルフィド基(例えばベンゼンジスルフィド基、ベンゾチアゾリル−2−ジスルフィド基等)、カルボキシル基、スルホ基、ヘテロ環基(例えば、ピロール基、ピロリジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピリジル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基、ベンズオキサゾリル基等)等が挙げらる。これらの置換基はさらに置換されても良い。また、R11は水素原子、R12、R16はt−ブチル基であるフェノール系化合物が好ましい。フェノール系化合物の具体例としては、n−オクタデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−オクタデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−アセテート、n−オクタデシル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、n−ヘキシル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルベンゾエート、n−ドデシル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルベンゾエート、ネネオ−ドデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ドデシルβ(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、エチルα−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)イソブチレート、オクタデシルα−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)イソブチレート、オクタデシルα−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−(n−オクチルチオ)エチル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンゾエート、2−(n−オクチルチオ)エチル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニルアセテート、2−(n−オクタデシルチオ)エチル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルアセテート、2−(n−オクタデシルチオ)エチル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンゾエート、2−(2−ヒドロキシエチルチオ)エチル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、ジエチルグリコールビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート、2−(n−オクタデシルチオ)エチル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ステアルアミドN,N−ビス−[エチレン3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、n−ブチルイミノN,N−ビス−[エチレン3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2−(2−ステアロイルオキシエチルチオ)エチル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、2−(2−ステアロイルオキシエチルチオ)エチル7−(3−メチル−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ヘプタノエート、1,2−プロピレングリコールビス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、エチレングリコールビス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ネオペンチルグリコールビス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、エチレングリコールビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルアセテート)、グリセリン−l−n−オクタデカノエート−2,3−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルアセテート)、ペンタエリトリトール−テトラキス−[3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,1,1−トリメチロールエタン−トリス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ソルビトールヘキサ−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2−ヒドロキシエチル7−(3−メチル−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−ステアロイルオキシエチル7−(3−メチル−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ヘプタノエート、1,6−n−ヘキサンジオール−ビス[(3′,5′−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリトリトール−テトラキス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)が含まれる。上記タイプのフェノール化合物は、例えば、Ciba Specialty Chemicalsから、“Irganox1076”及び“Irganox1010”という商品名で市販されている。
本発明において、ヒンダードアミン系化合物としては、下記一般式(B)で表される化合物が好ましい。
式中、R21、R22、R23、R24、R25、R26及びR27は置換基を表す。置換基とは前記一般式(A)記載と同義の基を示す。R24は水素原子、メチル基、R27は水素原子、R22、R23、R25、R26はメチル基が好ましい。
ヒンダードアミン系化合物の具体例としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)スクシネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(N−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(N−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(N−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)2−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、ビス(1−アクロイル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)2,2−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)デカンジオエート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−1−[2−(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ)エチル]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、2−メチル−2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)プロピオンアミド、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート等が挙げられる。また、高分子タイプの化合物でも良く、具体例としては、N,N',N'',N'''−テトラキス−[4,6−ビス−〔ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ〕−トリアジン−2−イル]−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジン・N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N'−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、1,6−ヘキサンジアミン−N,N'−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)とモルフォリン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジンとの重縮合物、ポリ[(6−モルフォリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)〔(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕−ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕]などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量HALS;コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールと3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの中でも、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N'−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}〕、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物などで、数平均分子量(Mn)が2,000〜5,000のものが好ましい。
上記タイプのヒンダードフェノール化合物は、例えば、Ciba Specialty Chemicalsから、“Tinuvin144”及び“Tinuvin770”、旭電化工業株式会社から“ADK STAB LA−52”という商品名で市販されている。
本発明において、リン系化合物としては、下記一般式(C−1)、(C−2)、(C−
3)で表される部分構造を分子内に有する化合物が好ましい。
式中、Ph及びPh'はフェニレン基を表し、該フェニレン基の水素原子はフェニル基、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基または炭素数7〜12のアラルキル基で置換されていてもよい。Ph及びPh'は互いに同一でもよく、異なってもよい。Xは単結合、硫黄原子または−CHR−基を表す。Rは水素原子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数5〜8のシクロアルキル基を表す。Ph及びPh'はフェニル基またはビフェニル基を表し、該フェニル基またはビフェニル基の水素原子は炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基または炭素数7〜12のアラルキル基で置換されていてもよい。Ph及びPh'は互いに同一でもよく、異なってもよい。Phはフェニル基またはビフェニル基を表し、該フェニル基またはビフェニル基の水素原子は炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基または炭素数7〜12のアラルキル基で置換されていてもよい。またこれらは前記一般式(A)記載と同義の置換基により置換されても良い。
リン系化合物の具体例としては、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1.3.2]ジオキサホスフェピンなどのモノホスファイト系化合物;4,4′−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト)、4,4′−イソプロピリデン−ビス(フェニル−ジ−アルキル(C12〜C15)ホスファイト)などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。上記タイプのリン系化合物は、例えば、住友化学工業株式会社から、“SumilizerGP”、旭電化工業株式会社から、“ADK STAB PEP−24G”及び“ADK STAB PEP−36”という商品名で市販されている。
本発明において、イオウ系化合物としては、下記一般式(D)で表される化合物が好ましい。
式中、R31及びR32は置換基を表す。置換基とは前記一般式(A)記載と同義の基を示す。R31及びR32はアルキル基が好ましい。
イオウ系化合物の具体例としては、ジラウリル3,3−チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3′−チオジプロピピオネート、ジステアリル3,3−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル3,3−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス(β−ラウリル−チオ−プロピオネート)、3,9−ビス(2−ドデシルチオエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなどが挙げられる。上記タイプのイオウ系化合物は、例えば、住友化学工業株式会社から、“Sumilezer TPL−R”、及び“Sumilezer TP−D”という商品名で市販されている。
酸化防止剤の添加量は、セルロースエステル100質量部に対して、通常0.01〜25質量部、好ましくは0.05〜10質量部、さらに好ましくは0.1〜3質量部である。
酸化防止剤は、前述のセルロース樹脂同様に、製造時から持ち越される、あるいは保存中に発生する残留酸、無機塩、有機低分子等の不純物を除去する事が好ましく、より好ましくは純度99%以上である。残留酸、及び水としては、0.01〜100ppmであることが好ましく、樹脂を溶融流延製膜する上で、熱劣化を抑制でき、製膜安定性、フィルムの光学物性、機械物性が向上する。
(酸掃去剤)
酸掃去剤とは製造時から持ち込まれるセルロースエステル中に残留する酸(プロトン酸)をトラップする役割を担う剤である。また、セルロースエステルを溶融するとポリマー中の水分と熱により側鎖の加水分解が促進し、CAPならば酢酸やプロピオン酸が生成する。酸と化学的に結合できればよく、エポキシ、3級アミン、エーテル構造等を有する化合物が挙げられるが、これに限定されるものでない。
具体的には、米国特許第4,137,201号明細書に記載されている酸掃去剤としてのエポキシ化合物を含んでなるのが好ましい。このような酸掃去剤としてのエポキシ化合物は当該技術分野において既知であり、種々のポリグリコールのジグリシジルエーテル、特にポリグリコール1モル当たりに約8〜40モルのエチレンオキシドなどの縮合によって誘導されるポリグリコール、グリセロールのジグリシジルエーテルなど、金属エポキシ化合物(例えば、塩化ビニルポリマー組成物において、及び塩化ビニルポリマー組成物と共に、従来から利用されているもの)、エポキシ化エーテル縮合生成物、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(即ち、4,4′−ジヒドロキシジフェニルジメチルメタン)、エポキシ化不飽和脂肪酸エステル(特に、2〜22この炭素原子の脂肪酸の4〜2個程度の炭素原子のアルキルのエステル(例えば、ブチルエポキシステアレート)など)、及び種々のエポキシ化長鎖脂肪酸トリグリセリドなど(例えば、エポキシ化大豆油などの組成物によって代表され、例示され得る、エポキシ化植物油及び他の不飽和天然油(これらは時としてエポキシ化天然グリセリドまたは不飽和脂肪酸と称され、これらの脂肪酸は一般に12〜22個の炭素原子を含有している))が含まれる。特に好ましいのは、市販のエポキシ基含有エポキシド樹脂化合物 EPON 815c、及び一般式(4)の他のエポキシ化エーテルオリゴマー縮合生成物である。
上式中、nは0〜12に等しい。用いることができるさらに可能な酸掃去剤としては、特開平5−194788号公報の段落87〜105に記載されているものが含まれる。
酸掃去剤は、前述のセルロース樹脂同様に、製造時から持ち越される、あるいは保存中に発生する残留酸、無機塩、有機低分子等の不純物を除去する事が好ましく、より好ましくは純度99%以上である。残留酸、及び水としては、0.01〜100ppmであることが好ましく、セルロース樹脂を溶融製膜する上で、熱劣化を抑制でき、製膜安定性、フィルムの光学物性、機械物性が向上する。
なお酸掃去剤は酸捕捉剤、酸捕獲剤、酸キャッチャー等と称されることもあるが、本発明においてはこれらの呼称による差異なく用いることができる。
(紫外線吸収剤)
紫外線吸収剤としては、偏光子や表示装置の紫外線に対する劣化防止の観点から、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れており、且つ液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等を挙げることができるが、ベンゾフェノン系化合物や着色の少ないベンゾトリアゾール系化合物が好ましい。また、紫外線吸収剤の構造は、紫外線吸収能を有する部位が一分子中に複数存在している二量体、三量体、四量体等の多量体でも良く、特開平10−182621号公報、同8−337574号公報記載の紫外線吸収剤、特開平6−148430号公報記載の高分子紫外線吸収剤を用いてもよい。
有用なベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の具体例として、2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール、オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物等を挙げることができるが、これらに限定されない。
また、市販品として、チヌビン(TINUVIN)109、チヌビン(TINUVIN)171、チヌビン(TINUVIN)360(いずれもチバ−スペシャルティ−ケミカルズ社製)を用いることもできる。
ベンゾフェノン系化合物の具体例として、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニルメタン)等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。本発明においては、紫外線吸収剤は0.1〜20質量%添加することが好ましく、さらに0.5〜10質量%添加することが好ましく、さらに1〜5質量%添加することが好ましい。これらは2種以上を併用してもよい。
(粘度低下剤)
本発明において、溶融粘度を低減する目的として、水素結合性溶媒を添加する事ができる。水素結合性溶媒とは、J.N.イスラエルアチビリ著、「分子間力と表面力」(近藤保、大島広行訳、マグロウヒル出版、1991年)に記載されるように、電気的に陰性な原子(酸素、窒素、フッ素、塩素)と電気的に陰性な原子と共有結合した水素原子間に生ずる、水素原子媒介「結合」を生ずることができるような有機溶媒、すなわち、結合モーメントが大きく、かつ水素を含む結合、例えば、O−H(酸素水素結合)、N−H(窒素水素結合)、F−H(フッ素水素結合)を含むことで近接した分子同士が配列できるような有機溶媒をいう。これらは、セルロース樹脂の分子間水素結合よりもセルロースとの間で強い水素結合を形成する能力を有するもので、本発明で行う溶融流延法においては、用いるセルロース樹脂単独のガラス転移温度よりも、水素結合性溶媒の添加によりセルロース樹脂組成物の溶融温度を低下する事ができる、または同じ溶融温度においてセルロース樹脂よりも水素結合性溶媒を含むセルロース樹脂組成物の溶融粘度を低下する事ができる。
水素結合性溶媒としては、例えば、アルコール類:例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、ドデカノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ヘキシルセロソルブ、グリセリン等、ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン等、カルボン酸類:例えば蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸等、エーテル類:例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等、ピロリドン類:例えば、N−メチルピロリドン等、アミン類:例えば、トリメチルアミン、ピリジン等、等を例示することができる。これら水素結合性溶媒は、単独で、又は2種以上混合して用いることができる。これらのうちでも、アルコール、ケトン、エーテル類が好ましく、特にメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、オクタノール、ドデカノール、エチレングリコール、グリセリン、アセトン、テトラヒドロフランが好ましい。さらに、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、グリセリン、アセトン、テトラヒドロフランのような水溶性溶媒が特に好ましい。ここで水溶性とは、水100gに対する溶解度が10g以上のものをいう。
(リタデーション制御剤)
本発明において、光学フィルムにより配向膜を形成して液晶層を設け、光学フィルムと液晶層由来のリタデーションを複合化して光学補償能を付与した偏光板加工を行ってもよい。リタデーションを制御するために添加する化合物は、欧州特許第911,656A2号明細書に記載されているような、二つ以上の芳香族環を有する芳香族化合物をリタデーション制御剤として使用することもできる。また2種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。該芳香族化合物の芳香族環には、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。芳香族性ヘテロ環であることが特に好ましく、芳香族性ヘテロ環は一般に不飽和ヘテロ環である。中でも1,3,5−トリアジン環を有する化合物が特に好ましい。
(高分子材料)
本発明において、光学フィルムには、セルロースエステル以外の高分子材料やオリゴマーを適宜選択して混合してもよい。前述の高分子材料やオリゴマーはセルロースエステルと相溶性に優れるものが好ましく、フィルムにしたときの透過率が80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらに好ましくは92%以上であることが好ましい。セルロースエステル以外の高分子材料やオリゴマーの少なくとも1種以上を混合する目的は、加熱溶融時の粘度制御やフィルム加工後のフィルム物性を向上するために行なう意味を含んでいる。この場合は、上述のその他添加剤として含むことができる。
(その他粒子)
前記の不定形粒子以外に、滑り性を付与するために、一次粒子が球状の二酸化ケイ素を添加することもできる。これによって、搬送や巻き取りをしやすくすることができる。
二酸化ケイ素のような微粒子は、有機物によって表面処理されていることが多いが、このようなものは、フィルムのヘイズを低下できるため好ましい。表面処理で好ましい有機物としては、ハロシラン類、アルコキシシラン類、シラザン、シロキサンなどが挙げられる。
また、平均粒径は大きい方が滑り性効果は大きく、反対に、平均粒径が小さい方は、透明性に優れる。また、微粒子の平均粒径は、0.005〜1.0μmの範囲である。これらの一次粒子であっても、凝集によってできた二次粒子であっても良い。微粒子の含有量は、樹脂に対して1m2あたり0.01〜1g含有させることが好ましい。
二酸化ケイ素微粒子としては、例えばアエロジル株式会社製のアエロジル(AEROSIL)200、200V、300、R972、R972V、R974、R202、R812,R805、OX50、TT600などを挙げることができ、好ましくはアエロジル200V、R972、R972V、R974、R202、R812である。これらの微粒子は2種以上併用してもよい。2種以上併用する場合は、任意の割合で混合して使用することができる。
この場合、平均粒径や材質の異なる微粒子、例えばアエロジル200VとR972Vを質量比で、0.1:99.9〜99.9:0.1の範囲で使用できる。
(その他の添加剤)
この他、カオリン、タルク、ケイソウ土、石英、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナ等の無機微粒子、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩等の熱安定剤を加えてもよい。さらに帯電防止剤、難燃剤、滑剤、油剤等も加える場合がある。
つぎに、本発明による光学フィルムの製造方法は、溶融流延製膜法によるものである。
図1は、本発明の光学フィルムの製造方法に使用する溶融流延製膜装置を模式的に示したフローシートである。
同図を参照すると、ホッパー(11)に、例えばセルロースエステルのペレット、可塑剤、および酸化防止剤を投入し、ホッパー(11)から所定の供給速度で、ヘンシェルミキサー(12)に原材料が運ばれ、混合される。ヘンシェルミキサー(12)で混合された原材料は、押出機(13)に運ばれ、例えば250℃で加熱溶融され、溶融物は、流延ダイ(1)から押出成形される。流延ダイ(1)から押出された溶融物は、冷却ロール(15)にて冷却、表面矯正される。この場合、ウェブ(フィルム)(10)と冷却ロール(15)は密着することが好ましく、ウェブ(フィルム)(10)を冷却ロール(15)に密着させる方法として、例えばタッチロール(16)を用いて押し付ける。
ついで、ウェブ(フィルム)(10)は延伸機(図示略)に導かれ、延伸機において長手方向に延伸され、続いて、ウェブ(フィルム)(10)はテンター(17)を用いて幅手方向に延伸後、緩和され、搬送ロール(18)による搬送後、巻取り機(19)で巻き取ってロール状のセルロースエステルフィルムが得られるものである。
原料となる樹脂ペレットおよび粉体材料は、予め乾燥させておくことが好ましい。真空または減圧乾燥機や除湿熱風乾燥機などで水分を1000ppm以下、好ましくは200ppm以下に乾燥させることが望ましい。
原料を、図3に示す供給ホッパー(11)から押出機(13)へ導入する際は、真空下または減圧下や不活性ガス雰囲気下にして酸化分解等を防止することが好ましい。可塑剤などの添加剤を予め混合しない場合は、押出機(13)の途中で練り込んでもよい。均一に添加するために、スタチックミキサーなどの混合装置を用いることが好ましい。
本発明においては、熱可塑性樹脂からなるペレットと粉体とを押出機(図示略)で溶融混錬してペレットを作製し、そのペレットを、いま1つの押出機(13)で溶融混錬して、流延ダイ(1)から冷却ロール(金属支持体)(15)上に流延して製膜する方法と、ペレットと粉体とを押出機(13)で溶融混錬して、そのまま流延ダイから(1)から冷却ロール(金属支持体)(15)上に流延して製膜する方法の両方が、製膜に用いることができる。
粉体の粒径は、ふるい網の目開き250μm以下が好ましい(JIS Z 8801−1)。粉体の粒径が大きすぎると、押出機(13)での混錬でも十分な混合と分散が得られず、場合によっては、押出機(13)のバレル内壁に粉体が固着してしまい、その部分に樹脂の熱劣化物が蓄積、それが、時折、流出してフィルムに熱劣化物による異物のトラブルが発生しやすくなる。また、粒径が小さ過ぎる場合は特にハンドリングで問題となることがある。ペレットは、直径および長さ1mmから5mmの粒径のものが好ましい。
また、融点の異なる複数の材料が混合された系においては、融点の低い材料のみが溶融する温度で一旦おこし状の半溶融物を作製し、半溶融物を押出機(13)に投入して製膜することも可能である。熱分解しやすい樹脂や添加剤を使用する場合においては、樹脂の溶融回数を減らす目的で、ペレットを作製せずに直接製膜する方法や、上記のようなおこし状の半溶融物を作ってから製膜する方法が好ましい。
本発明において、フィルム製膜に用いる押出機(13)は、単軸押出機(13)でも2軸押出機(13)でも良い。材料からペレットを作製せずに直接製膜する場合では適当な混練度が必要であるため、2軸押出機(13)を用いることが好ましいが、単軸押出機(13)でも、スクリューの形状をマドック型、ユニメルト型、ダルメージ等の混練型のスクリューに変更することにより適度の混練が得られ製膜が可能となる。1軸押し出し機においても、2軸押し出し機においてもベント口を設け、真空ポンプなどを用いてベント口からガスを除去することが望ましい。一旦、ペレットやおこし状の半溶融物を作製する場合は、単軸押出機(13)でも2軸押出機(13)でも良い。
押出機(13)内および押出した後の冷却工程は、窒素ガス等の不活性ガスで置換するか、あるいは減圧することにより、酸素の濃度を下げることが好ましい。
押出機(13)内の樹脂の溶融温度は樹脂の粘度や吐出量、製造するシートの厚み等によって好ましい条件が異なるが、一般的には成形材料のガラス転移温度(Tg)に対して、Tg以上、Tg+100℃以下の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは溶融温度はTg+10℃以上、Tg+90℃以下である。押出し時の溶融粘度は10〜100000ポイズ、好ましくは100〜10000ポイズである。また、押出機(13)内での樹脂の滞留時間は短い方が好ましく、5分以内、より好ましくは3分以内、最もこのましくは2分以内である。滞留時間は、押出機(13)の種類、押出す条件にも左右されるが、材料の供給量やL/D、スクリュー回転数、スクリューの溝の深さ等を調整することにより短縮することが可能である。
押出機(13)のスクリューの形状や回転数等は、樹脂の粘度や吐出量等により適宜選択される。本発明において押出機(13)でのせん断速度は、好ましくは1/秒〜10000/秒、より好ましくは5/秒〜1000/秒、もっとも好ましくは10/秒〜100/秒である。ギアポンプ噛み込み防止、メインフィルタ負荷低減のため、押出機(13)の出側にプレフィルターを設けることが好ましい。
例えば必要に応じて50/80/100メッシュのスクリーンや金属繊維の焼結フィルターを設けることが好ましい。オンラインチェンジ可能なタイプを使用することが好ましい。
第1冷却ロール(15)に密着した直後の樹脂の厚みをhとすると、フィルムの厚みが70μm以上100μm未満の場合にはt/hを10以下とし、50μm以上70μm以下の場合にはt/hを15以下とし、50μm未満の場合にはt/hを20以下とすることが好ましい。t/hを前記の値にすることで、リボンの伸張を抑え、流れ方向のリタデーションを小さく保つことができる。リップ先端のRは、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下にすることによって、フィルムの平面性を良好に保つことができる。
厚み調整機構としては、幅手方向に分割して温度を調整するヒーター式、機械的にリップ開度を調整する手動ボルト方式、あるいは、ヒーターによりボルトの伸縮を利用してリップ開度を調整するヒートボルト方式などを使用することが好ましい。
ダイの材質としては、ニッケル、ハードクロム、炭化クロム、窒化クロム、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタン、超硬、セラミック(タングステンカーバイド、酸化アルミ、酸化クロム)などを溶射もしくはメッキし、表面加工としてバフ、#1000番手以降の砥石を用いるラッピング、#1000番手以上のダイヤモンド砥石を用いる平面切削(切削方向は樹脂の流れ方向に垂直な方向)、電解研磨、電解複合研磨などの加工を施したものなどがあげられる。
ダイスリップ部の好ましい材質は、ダイと同様である。シャークスキン防止のためにはリップと樹脂の摩擦を減らすことが重要であり、Dual Spiral Systems Inc.社製のK05MFCを使用することが好ましい。また、リップ部の表面粗度は0.5S以下が好ましく、0.2S以下がより好ましい。
本発明において、流延ダイ(1)から押出された材料は、冷却ロール(15)にて冷却、表面矯正される。流延ダイ(1)から押出された材料が最初に接触する冷却ロール(15)を第1冷却ロール(15)とすると、材料が流延ダイ(1)から第1冷却ロール(15)に接触するまでの時間は短い方が好ましく、10秒以内、好ましくは5秒以内、最も好ましくは2秒以内である。また、流延ダイ(1)から第1冷却ロール(15)までの距離は10mm以上100mm以下が好ましい。
第1冷却ロール(15)に密着する直前の樹脂の温度はTg以上であることが好ましく、より好ましくはTg+50℃以上。樹脂の温度を高く保つことでリボンの伸張により発生する流れ方向のリタデーションを小さくすることができる。流延ダイ(1)出口から樹脂が第1冷却ロール(15)に密着する直前のエアギャップにおいて樹脂を保温することが好ましい。保温方法としてはマイクロ波による誘導加熱、赤外線ヒーターによる輻射熱加熱等が好ましく利用できる。赤外線ヒーターは、電気式、ガス式、オイル式あるいはスチーム式の遠赤外セラミックヒーターが利用できる。
本発明において、流延ダイ(1)からポリマーが流出する際、昇華物等による流延ダイ(1)や冷却ロール(15)の汚染を防ぐため、流延ダイ(1)付近に吸引装置をつけることが好ましい。吸引装置は、装置自体が昇華物の付着場所にならないようヒーターで加熱するなどの処置を施すことが必要である。また、吸引圧が大きすぎると段ムラなどフィルム品質に影響を及ぼす、小さすぎると昇華物を効果的に吸引できないため、適当な吸引圧とする必要がある。
本発明において、フィルムと冷却ロール(15)は密着することが好ましい。フィルムと冷却ロール(15)を密着させる方法としては、タッチロール(16)を用いて押し付けること、静電密着法、エアーナイフ、減圧チャンバーなどが使用できる。
冷却ロール(15)は1本以上であれば良いが、フィルムの両面に対して平滑性を高めるために2本以上とし、両面とも冷却ロール(15)に接触させることが好ましい。また、冷却ロール(15)には、クリーニングロール等の清掃設備を付与することも可能である。冷却ロール(15)の温度ムラは0.5℃以下が好ましい。速度ムラはO.5%以下が好ましい。冷却ロール(15)表面はハードクロムメッキを使用することができるが、これに限定されない。表面粗度は0.1s以下が好ましい。タッチロール(16)の材質としては金属、または金属ロールの周りに樹脂、ゴムなどを巻いたものを用いることができる。
また、幅手中央部からサイドへいくに従い、径を変化させたクラウンロールを用いることもできる。
また、タッチロール(16)に密着する直前の温度はTg以上が好ましく、より好ましくはTg+50℃以上である。
冷却ロール(15)の温度調整は冷却ロール(15)内部に水や油などの熱媒体を流すことにより調整することが好ましい。
冷却固化されたフィルムを幅手方向に延伸する。延伸により分子が配向される。延伸する方法は、公知のテンター(17)などを好ましく用いることができる。
延伸は、制御された均一な温度分布下で行なうことが好ましい。好ましくは±2℃以内、さらに好ましくは±1℃以内、特に好ましくは±0.5℃以内である。
上記の方法で作製した熱可塑性樹脂フィルムの寸法変化率を小さくする目的等で、フィルムを長手方向や幅手方向に延伸または収縮させてもよい。長手方向に収縮するには、例えば、幅延伸を一時クリップアウトさせて長手方向に弛緩させる、または横延伸機の隣り合うクリップの間隔を徐々に狭くすることによりフィルムを収縮させるという方法がある。後者の方法は一般の同時二軸延伸機を用いて、縦方向の隣り合うクリップの間隔を、例えばパンタグラフ方式やリニアドライブ方式でクリップ部分を駆動して滑らかに徐々に狭くする方法によって行なうことができる。必要により任意の方向(斜め方向)の延伸と組み合わせてもよい。長手方向、幅手方向とも0.5%から10%収縮させることで光学フィルムの寸法変化率を小さくすることができる。
光学フィルムの膜厚変動は、±3%、さらに±1%の範囲とすることが好ましい。膜厚変動を小さくする目的で、互いに直交する2軸方向に延伸する方法は有効であり、互いに直交する2軸方向の延伸倍率は、それぞれ最終的には流延方向に1.0〜2.0倍、幅手方向に1.01〜2.5倍の範囲とすることが好ましく、流延方向に1.01〜1.5倍、幅手方向に1.05〜2.0倍に範囲で行なうことが好ましい。
フィルムを延伸する方法には特に限定はなく、例えば、複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法、ウェブ(10)の両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げて縦方向に延伸する方法、同様に横方向に広げて横方向に延伸する方法、あるいは縦横同時に広げて縦横両方向に延伸する方法などが挙げられる。もちろんこれ等の方法は、組み合わせて用いてもよい。
また、いわゆるテンター法の場合、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかな延伸を行なうことができ、破断等の危険性が減少できるので好ましい。
製膜工程のこれらの幅保持あるいは横方向の延伸はテンターによって行なうことが好ましく、ピンテンターでもクリップテンターでもよい。
巻取り機(19)により巻き取る前に、製品となる幅に端部をスリットして裁ち落とし、巻き中の貼り付きやすり傷防止のために、ナール加工(エンボッシング加工)を両端に施してもよい。ナール加工の方法は凸凹のパターを側面に有する金属リングを加熱や加圧により加工することができる。なお、フィルム両端部のクリップの把持部分は通常、フィルムが変形しており製品として使用できないので切除されて、原料として再利用される。
以上のようにして得られた幅手方向に延伸された熱可塑性樹脂フィルムは、延伸により分子が配向されて、一定の大きさのリタデーションを持つ。リタデーションのバラツキは小さいほど好ましく、通常15nm以内、好ましくは10nm以下、より好ましくは4nm以下である。
本発明の製造方法により製造された光学フィルムの膜厚は、使用目的によって異なるが、液晶表示装置の薄型化とフィルム強度の観点から、仕上がりフィルムとして10〜150μmの範囲に調整するのが好ましく、さらに20〜100μmの範囲に調整するのがより好ましく、特に25〜80μmの範囲に調整するのが好ましい。
本発明の製造方法により製造されたセルロ−スエステルフィルムをLCD用部材として使用する際、フィルムの光漏れを低減するために、高い平面性が要求されるが、光学フィルムの中心線平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601に規定されており、測定方法としては、例えば触針法もしくは光学的方法等が挙げられる。
本発明の製造方法により製造された光学フィルムよりなる偏光板用保護フィルムは、不定形粒子を含む偏光散乱異方性を有する偏光板用保護フィルムであって、フィルム製造時の搬送方向を0゜、およびフィルムの幅手方向を90°としたとき、各々の不定形粒子の長軸方向のなす角度(配向角度)の平均値が、0.5〜40°である。
本発明において、偏光板は、上記の本発明の方法により製造された光学フィルムよりなる偏光板用保護フィルムを、少なくとも一方の面に有するものである。
そして、液晶表示装置は、上記の偏光板を、液晶セルの少なくとも一方の面に有するものである。
つぎに、これらの偏光板、および該偏光板を用いた液晶表示装置について説明する。
偏光板は一般的な方法で作製することができる。アルカリ鹸化処理したセルロ−スエステルフィルムは、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせることが好ましい。もう一方の面にも本発明の製造方法により製造されたセルロ−スエステルフィルムを用いても、別の偏光板用保護フィルムを用いてもよい。本発明の製造方法により製造されたセルロ−スエステルフィルムに対して、もう一方の面に用いられる偏光板用保護フィルムは市販のセルロースエステルフィルムを用いることができる。例えば、市販のセルロースエステルフィルムとして、KC8UX2M、KC4UX、KC5UX、KC4UY、KC8UY、KC12UR、KC8UY−HA、KC8UX−RHA、KC8UX−RHA−N(以上、コニカミノルタオプト株式会社製)等が好ましく用いられる。あるいは、セルロースエステルフィルム以外の環状オレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート等のフィルムをもう一方の面の偏光板用保護フィルムとして用いてもよい。この場合は、ケン化適性が低いため、適当な接着層を介して偏光板に接着加工することが好ましい。
偏光板は、本発明の製造方法により製造されたセルロ−スエステルフィルムを偏光子の少なくとも片側に偏光板用保護フィルムとして使用したものである。その際、該セルロ−スエステルフィルムの遅相軸が偏光子の吸収軸に実質的に平行または直交するように配置されていることが好ましい。
この偏光板が、横電界スイッチングモード型である液晶セルを挟んで配置される一方の偏光板として、本発明の製造方法により製造されたセルロースエステルフィルムが液晶表示セル側に配置されることが好ましい。
偏光板に好ましく用いられる偏光子としては、ポリビニルアルコール系偏光フィルムが挙げられ、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。ポリビニルアルコール系フィルムとしては、エチレンで変性された変性ポリビニルアルコール系フィルムが好ましく用いられる。偏光子は、ポリビニルアルコール水溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行なったものが用いられている。
偏光子の膜厚は5〜40μm、好ましくは5〜30μmであり、特に好ましくは5〜20μmである。該偏光子の面上に、本発明の製造方法により製造されたセルロ−スエステルフィルムの片面を貼り合わせて偏光板を形成する。好ましくは完全鹸化ポリビニルアルコール等を主成分とする水系の接着剤によって貼り合わせる。また、セルロースエステルフィルム以外の樹脂フィルムの場合は、適当な粘着層を介して偏光板に接着加工することができる。
偏光子は一軸方向(通常は長手方向)に延伸されているため、偏光板を高温高湿の環境下に置くと、延伸方向(通常は長手方向)は縮み、延伸に対して直交する方向(通常は幅手方向)には伸びる。偏光板用保護フィルムの膜厚が薄くなるほど偏光板の伸縮率は大きくなり、特に偏光子の延伸方向の収縮量が大きい。通常、偏光子の延伸方向は偏光板用保護フィルムの流延方向(MD方向)と貼り合わせるため、偏光板用保護フィルムを薄膜化する場合は、特に流延方向の伸縮率を抑えることが重要である。本発明の製造方法により製造されたセルロ−スエステルフィルムは寸法安定に優れるため、このような偏光板用保護フィルムとして好適に使用される。
偏光板は、さらに該偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成することができる。プロテクトフィルム及びセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。
本発明の製造方法により作製された光学フィルムを用いた液晶表示装置は、画面上にムラ等のない優れた品質を有する。
偏光子は一軸方向(通常は長手方向)に延伸されているため、偏光板を高温高湿の環境下に置くと延伸方向(通常は長手方向)は縮み、延伸に対して直交する方向(通常は幅手方向)には伸びる。偏光板用保護フィルムの膜厚が薄くなるほど偏光板の伸縮率は大きくなり、特に偏光子の延伸方向の収縮量が大きい。通常、偏光子の延伸方向は偏光板保護フィルムの流延方向(MD方向)と貼り合わせるため、偏光板用保護フィルムを薄膜化する場合は、特に流延方向の伸縮率を抑えることが重要である。本発明の製造方法により製造されたセルロ−スエステルフィルムは寸法安定に優れるため、このような偏光板用保護フィルムとして好適に使用される。
偏光板は、さらに該偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成することができる。プロテクトフィルム及びセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。
(液晶表示装置)
本発明の製造方法により製造された光学フィルムが用いられた偏光板を液晶表示装置に組み込むことによって、種々の視認性に優れた液晶表示装置を作製することができる。
液晶表示装置は、光反射板、バックライト、導光板、光拡散板に隣接して、偏光板すなわち偏光散乱異方性を有する偏光板保護フィルム/二色性物質による光吸収作用を利用した二色性偏光フィルム/偏光板保護フィルムの構成、及び液晶表示パネル、視認側偏光板の順に積層された構成をとることが好ましい。
本発明の製造方法により製造された光学フィルムは、反射型、透過型、半透過型LCDあるいはTN型、STN型、OCB型、HAN型、VA型(PVA型、MVA型)、IPS型等の各種駆動方式のLCDで好ましく用いられる。特に画面が30型以上、特に30型〜54型の大画面の表示装置では、画面周辺部での白抜けなどもなく、その効果が長期間維持され、MVA型液晶表示装置では顕著な効果が認められる。特に、色むら、ぎらつきや波打ちムラが少なく、長時間の鑑賞でも目が疲れないという効果があった。
このように、本発明の製造方法により製造された光学フィルムを用いた偏光板を、液晶セルの少なくとも一方の面に有する液晶表示装置は、表示品質が非常に優れているものである。
以下、実施例により、セルロースエステルの溶融製膜を例に取り、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
実施例1
[セルロースエステルフィルムの製造]
(熱可塑性樹脂)
セルロースアセテートプロピオネート 100質量部
(アセチル置換度:2.0,プロピオニル置換度:0.7、
数平均分子量:75000)
(可塑剤)
トリメチロールプロパントリベンゾエート 10質量部
Sumilizer GP 0.5質量部
(酸化防止剤)
IRGANOX1010 1質量部
(チバスペシャルティケミカルズ社製)
針状TiO(石原産業社製、商品名FTL−100) 5質量部
まず、セルロースアセテートプロピオネートを120℃で1時間空気中で乾燥を行ない、室温まで放冷した。ついで、乾燥済みのセルロースアセテートプロピオネートを押出機を用いて加熱してペレットを作製し、放冷した。
図1を参照すると、原料供給ホッパー(11)にセルロースのペレット、可塑剤、酸化防止剤および針状粒子を混合投入し、2.0Kg/hrの供給速度で、ヘンシェルミキサー(12)に原材料が運ばれ、混合される。混合された原材料は押出機(13)に運ばれ、250℃で加熱溶融され、溶融物は、流延ダイ(1)(図2aと図2bに示す流延ダイA)から押出成形される。
ここで、流延ダイAは、溶融物押出し方向の上流側から順に、溶融物が流入する入口部(2)、マニホールド部(3)、および伸張部(4)と膜状溶融物が排出されるランド部(5)とよりなるスリット部を具備しており、本発明の請求の範囲第1項の条件、すなわち、伸張部(4)の断面形状が下記式(1)を、ランド部(5)の断面形状が下記式(2)を、それぞれ満足するものである。
A1<A2…(1)
上記式中、A1とA2は、ダイ中間伸張部(4)の任意の位置P1と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P2における断面積をそれぞれ表わす。
A3=A4…(2)
上記式中、A3とA4は、ランド部(5)の相互に異なる任意の位置P3、P4における断面積を表わす。
なお、流延ダイAのランド部(5)の長さは40mmであり、請求の範囲第2項の下限値である。
つぎに流延ダイ(1)から押出された溶融物は、冷却ロール(15)にて冷却、表面矯正される。この場合、ウェブ(フィルム)(10)と冷却ロール(15)は密着することが好ましく、ウェブ(フィルム)(10)を冷却ロール(15)に密着させる方法として、例えばタッチロール(16)を用いて押し付ける。
ついで、ウェブ(フィルム)(10)は延伸機(図示略)に導かれ、延伸機において150℃の温度で長手方向に延伸され、続いて、幅手方向にテンター(17)を用いて得られるフィルムの160℃の温度で延伸後、緩和され、搬送ロール(18)による搬送後、巻取り機(19)において30℃で巻き取ってロール状のセルロースアセテートプロピオネートフィルムが得られるものである。
実施例2〜4
実施例1の場合と同様に実施するが、流延ダイAを、図2aと図2bに示す流延ダイB〜Dに変更した以外は、実施例1の場合と同様にして製膜を行ない、セルロースアセテートプロピオネートフィルムを作製した。
ここで、流延ダイBは、ランド部(5)の長さが70mm、流延ダイCは、ランド部(5)の長さが100mmで、いずれも請求の範囲第2項の中間値であり、流延ダイDは、ランド部(5)の長さが200mmで、請求の範囲第2項の上限値である。
実施例5
実施例1の場合と同様に実施するが、流延ダイAを、図3aと図3bに示す流延ダイEに変更した以外は、実施例1の場合と同様にして製膜を行ない、セルロースアセテートプロピオネートフィルムを作製した。
ここで、流延ダイKは、溶融物押出し方向の上流側から順に、溶融物が流入する入口部(2)、マニホールド部(3)、および膜状溶融物が排出されるランド部(5)を具備しており、本発明の請求の範囲第3項の条件である、マニホールド部(3)の断面形状が下記式(3)を、ランド部(5)の断面形状が下記式(4)を、それぞれ満足するものである。
A5<A6…(3)
上記式中、A5とA6は、マニホールド部の任意の位置P5と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P6における断面積をそれぞれ表わす。
A7=A8…(4)
上記式中、A7とA8は、ランド部(5)の相互に異なる任意の位置P7、P8における断面積を表わす。
なお、流延ダイEのランド部(5)の長さは40mmであり、請求の範囲第4項の下限値である。
実施例6〜8
実施例5の場合と同様に実施するが、流延ダイEを、図3aと図3bに示す流延ダイF〜Hに変更した以外は、実施例5の場合と同様にして製膜を行ない、セルロースアセテートプロピオネートフィルムを作製した。
ここで、流延ダイFは、ランド部(5)の長さが70mm、流延ダイGは、ランド部(5)の長さが100mmで、いずれも請求の範囲第4項の中間値であり、流延ダイHは、ランド部(5)の長さが200mmで、請求の範囲第4項の上限値である。
比較例1と2
比較のために、実施例1の場合と同様に実施するが、流延ダイAを、図2aと図2bに示す流延ダイIとJに変更した以外は、実施例1の場合と同様にして製膜を行ない、セルロースアセテートプロピオネートフィルムを作製した。
ここで、流延ダイIのランド部(5)の長さは10mm、流延ダイJのランド部(5)の長さは500mmであり、いずれも請求の範囲第2項の発明の範囲外である。
なお、比較例2の流延ダイJを使用した場合には、溶融物の流延は、不可能であった。
比較例3
比較のために、実施例1の場合と同様に実施するが、流延ダイAを、図4aと図4bに示す流延ダイKに変更した以外は、実施例1の場合と同様にして製膜を行ない、セルロースアセテートプロピオネートフィルムを作製した。
ここで、流延ダイKは、本発明の請求の範囲第1項の条件である、伸張部(4)の断面形状が、式(1)…A1<A2…を満足せず、逆に、A1>A2となっているものである。
上記式中、A1とA2は、ダイ中間伸張部の任意の位置P1と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P2における断面積をそれぞれ表わす。
比較例4と5
比較のために、実施例5の場合と同様に実施するが、流延ダイEを、図3aと図3bに示す流延ダイLとMに変更した以外は、実施例5の場合と同様にして製膜を行ない、セルロースアセテートプロピオネートフィルムを作製した。
ここで、流延ダイLのランド部(5)の長さは10mm、流延ダイMのランド部(5)の長さは500mmであり、いずれも請求の範囲第4項の発明の範囲外である。
なお、比較例5の流延ダイMを使用した場合には、溶融物の流延は、不可能であった。
比較例6
比較のために、実施例5の場合と同様に実施するが、流延ダイEを、図5aと図5bに示す流延ダイNに変更した以外は、実施例5の場合と同様にして製膜を行ない、セルロースアセテートプロピオネートフィルムを作製した。
ここで、流延ダイNは、本発明の請求の範囲第3項の条件である、マニホールド部(3)の断面形状が、式(3)…A5<A6を満足せず、マニホールド部(3)の高さの中間部分の断面積が大きくなされていて、A5>A6となっているものである。
上記式中、A5とA6は、マニホールド部(3)の任意の位置P5と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P6における断面積をそれぞれ表わす。
<不定形粒子の配向度の測定>
上記実施例1〜8、比較例1、3、4、6で作製したセルロースアセテートプロピオネートフィルムの表面付近をミクロトームを使って数100nm程度の厚みの薄い切片を取り出し、これを透過型電子顕微鏡で2万倍で撮影し、その画像をフラットベットスキャナを用いて、300dpiのモノクロ256階調で読み込み、読み込んだ画像はパソコンにインストールした画像処理ソフトWinROOF(三谷商事株式会社製)に取り込む。取り込んだ画像についてドメインの画像抽出を行ない、不定形粒子の画像抽出後の画面で300個以上の不定形粒子があることを確認し、もし抽出が十分でない場合は検出レベルの手動調整を行ない、300個以上の不定形粒子が検出、抽出されるよう調整を行なう。このようにして抽出処理した画像データの各々の不定形粒子について、長軸径/短軸径(長軸方向長さ/短軸方向長さ)の測定を行ない、不定形粒子個数平均のアスペクト比を算出した。また、偏光板用保護フィルムの製膜方向と不定形粒子の長軸方向とのなす角度を配向角とした時に、該配向角の絶対値の平均値は透過型電子顕微鏡を用い、フィルム切片の製膜方向の位置決めを行なった後、この軸と各不定形粒子300個程度との各々の角度を測定、これらの合計を個数平均して求めた。得られた結果を下記の表1に示した。
<表示画面、画像の外観評価>
作製したセルロースアセテートプロピオネートフィルムを用いて、下記の方法で偏光板を作製し、それをパネルに貼り付けて見た目の外観評価を行なった。
(偏光板の作製)
厚さ50μmのポリビニルアルコールフィルムを製膜方向に一軸延伸(温度110℃、延伸倍率5倍)した。これをヨウ素0.075g、ヨウ化カリウム6g、水100gの比率からなる水溶液に60秒間浸漬し、ついでヨウ化カリウム6g、ホウ酸7.5g、水100gの比率からなる68℃の水溶液に浸漬した。これを水洗、乾燥し偏光子を得た。この偏光子は吸収軸が製膜方向にあった。
ついで、下記の第1程1〜第5工程に従って偏光板を作製した。
第1工程:偏光板用保護フィルムとして、実施例および比較例で作製した前記作製したセルロースアセテートプロピオネートフィルムを60℃の2モル/Lの水酸化ナトリウム溶液に90秒間浸漬し、ついで水洗、乾燥して偏光子と貼合する側をケン化した。
同様に、反対側の偏光板用保護フィルムとして、市販のセルロースアセテートプロピオネートフィルムKC8UCR−5(コニカミノルタオプト株式会社製:位相差フィルム)のケン化も行なった。
第2工程:前記偏光子を固形分2質量%のポリビニルアルコール接着剤槽中に1〜2秒浸漬した。
第3工程:第2工程で偏光子に付着した過剰の接着剤を軽く拭き除き、該偏光子を、第1工程で処理した偏光板用保護フィルムとして輝度向上セルロースアセテートプロピオネートフィルムの鹸化した面上にのせ、さらに反対側の偏光板用保護フィルムとして、第1工程で処理した市販のセルロースアセテートプロピオネート(TAC)フィルムKC8UCR−5の鹸化した面が、偏光子に接するようにして積層し、偏光板とした。
第4工程:第3工程でセルロースアセテートプロピオネートフィルム及びセルロースアセテート(TAC)フィルムと、偏光子とを積層した偏光板を、圧力20〜30N/cm、搬送スピードは約2m/分で貼合した。
工程5:80℃の乾燥機中に第4工程で作製した偏光板を2分間乾燥した。
<偏光板の評価>
上記のようにして作製した偏光板を用いて、以下の評価を実施した。
(液晶表示装置の作製)
視認性評価を行なう液晶パネルを以下のようにして作製した。
富士通製15型液晶ディスプレイVL−1530Sの予め貼合されていたバックライト側の偏光板を剥がして、上記作製した偏光板をそれぞれ液晶セルのガラス面に貼合した。
その際、偏光板の貼合の向きは、該偏光板のセルロースアセテートプロピオネートフィルムの面が、バックライト側となるように、かつ、予め貼合されていた偏光板と同一の方向に吸収軸が向くように行ない、液晶表示装置を各々作製した。
(輝度向上効果の評価)
作製した液晶表示装置の正面輝度を、目視により評価した。評価は、下記の×〜◎の4段階で評価を行なった。
◎:非常に高い輝度向上効果あり
○:輝度向上効果あり
△:やや輝度向上効果あり
×:輝度向上効果なし
上記表1の結果から明らかなように、本発明の実施例1〜4と比較例1〜3の比較からわかるように、流延ダイ(1)において、伸張部(4)の断面形状が上記の式(1)…A1<A2を、ランド部(5)の断面形状が上記の式(2)…A3=A4を、それぞれ満足するものであるとき、針状の不定形粒子は溶融物の流延方向に配向しやすくなり、粒子の平均配向度が向上して、輝度向上効果を高めることができることがわかる。
また、本発明の実施例5〜8と比較例4〜6の比較からわかるように、流延ダイ(1)
において、マニホールド部(3)の断面形状が上記の式(3)…A5<A6を、ランド部(5)の断面形状が上記の式(4)…A7=A8を、それぞれ満足するものであるとき、針状の不定形粒子は溶融物の流延方向に配向しやすくなり、粒子の平均配向度が向上して、輝度向上効果を高めることができることがわかる。

Claims (9)

  1. 熱可塑性樹脂と不定形粒子とを含む溶融物を流延ダイから支持体上に押し出し、光学フィルムを製膜する光学フィルムの製造方法において、流延ダイが、溶融物押出し方向の上流側から順に、溶融物が流入する入口部、マニホールド部、および伸張部と膜状溶融物が排出されるランド部とよりなるスリット部を具備しており、伸張部の断面形状が下記式(1)を、ランド部の断面形状が下記式(2)を、それぞれ満足するものであることを特徴とする、光学フィルムの製造方法。
    A1<A2…(1)
    上記式中、A1とA2は、ダイ中間伸張部の任意の位置P1と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P2における断面積をそれぞれ表わす。
    A3=A4…(2)
    上記式中、A3とA4は、ランド部の相互に異なる任意の位置P3、P4における断面積を表わす。
  2. ランド部の長さが、40〜200mmであることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  3. 熱可塑性樹脂と不定形粒子とを含む溶融物を流延ダイから支持体上に押し出し、光学フィルムを製膜する光学フィルムの製造方法において、流延ダイが、溶融物押出し方向の上流側から順に、溶融物が流入する入口部、マニホールド部、および膜状溶融物が排出されるランド部を具備しており、マニホールド部の断面形状が下記式(3)を、ランド部の断面形状が下記式(4)を、それぞれ満足するものであることを特徴とする、光学フィルムの製造方法。
    A5<A6…(3)
    上記式中、A5とA6は、マニホールド部の任意の位置P5と、これより溶融物押出し方向の上流側の位置P6における断面積をそれぞれ表わす。
    A7=A8…(4)
    上記式中、A7とA8は、ランド部の相互に異なる任意の位置P7、P8における断面積を表わす。
  4. ランド部の長さが、40〜200mmであることを特徴とする、請求の範囲第3項に記載の光学フィルムの製造方法。
  5. 不定形粒子のアスペクト比が2以上であることを特徴とする、請求の範囲第1項乃至第4項の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  6. 不定形粒子のアスペクト比が2〜40であることを特徴とする、請求の範囲第1項乃至第5項の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  7. 不定形粒子が二酸化チタンであることを特徴とする、請求の範囲第1項乃至第6項の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  8. 不定形粒子とセルロースエステルとの質量分率が、0.001<(不定形粒子)/(セルロースエステル)<15であることを特徴とする、請求の範囲第1項乃至第7項の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
  9. 不定形粒子の屈折率が1.3〜3.0であることを特徴とする、請求の範囲第1項乃至第8項の何れか1項に記載の光学フィルムの製造方法。
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