JP5433328B2 - 位相差フィルム - Google Patents
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Description
本発明の偏光板は、上記本発明の位相差フィルムを備える。
アクリル系重合体(A)は正の固有複屈折を有する。ポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系重合体(A)は通常、負の固有複屈折を有するが、アクリル系重合体(A)正の固有複屈折を付与する方法としては、正の固有複屈折を有する環構造をアクリル系重合体(A)の主鎖に導入することや、正の固有複屈折を有する構造単位を構成する単量体単位を共重合することが考えられる。
(式中、R1、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜20の有機残基を表す。なお、有機残基は酸素原子を含んでいても良い。)
アクリル系重合体(A)のガラス転移温度は110℃以上が好ましい。より好ましくは115℃以上、さらに好ましくは120℃以上である。またガラス転移温度の上限は特に限定されないが、成形性からは200℃以下が好ましい。
スチレン系重合体(B)は負の固有複屈折を有する以外は特に限定されず、スチレン系単量体に由来する構成単位(スチレン単位)を含む公知のスチレン系重合体を使用できる。スチレン系単量体としては特に限定されず、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、α−ヒドロキシメチルスチレン、α−ヒドロキシエチルスチレン、クロロスチレンなどが挙げられる。スチレン系重合体(B)のスチレン単位の含有量は10重量%以上が好ましく、更に好ましくは30重量%以上、特に好ましくは50重量%以上である。
スチレン系重合体(B)の具体的な種類は特に限定されないが、例えば、ポリスチレン、スチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン−マレイミド共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体などであってもよい。アクリル重合体(A)との相容性に優れることから、アクリロニトリルやメタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体に由来する構成単位を含むスチレン系重合体が好ましく、アクリロニトリルに由来する構成単位を含むスチレン系重合体がより好ましく、アクリロニトリル−スチレン共重合体やアクリロニトリル−スチレン−マレイミド共重合体が特に好ましい。
なお、スチレン系重合体(B)がアクリル系重合体(A)と相容性を有するか否かは、両者を混合して得た樹脂組成物のTgを後述する方法によって測定することにより確認できる。一般的には、当該組成物のTgが1点のみ確認されれば、スチレン系重合体(Bはアクリル系重合体(A)と相容性を有しているといえる。
重合体(B)が、アクリロニトリル−スチレン共重合体である場合、当該共重合体の全構成単位におけるスチレン単位が占める割合は特に限定されないが、通常、60〜80重量%程度の範囲であればよい。
熱可塑性樹脂組成物(C)は正の固有複屈折を有するアクリル系重合体(A)と負の固有複屈折を有するスチレン系重合体(B)とを含み、負の固有複屈折を有する。
本発明の位相差フィルムは、正の固有複屈折を有するアクリル系重合体(A)と負の固有複屈折を有するスチレン系重合体(B)とを含む負の固有複屈折を有する熱可塑性樹脂組成物からなる。アクリル系重合体(A)の含有割合、およびスチレン系重合体(B)の含有割合を調整することにより、位相差を幅広く制御することが可能である。
本発明の位相差フィルムは、通常、延伸してなる一軸延伸性または二軸延伸性のフィルムである。延伸での配向による複屈折量Δnは、配向の度合いfによって支配され、高分子鎖が完全に配向したときの複屈折を固有複屈折Δn0と定義すれば、下記式の関係で表される。
Δn=f×Δn0
熱可塑性樹脂組成物を構成する重合体の高分子鎖が延伸されることにより配向されると、単量体繰返し単位の屈折率の異方性が熱可塑性樹脂からなる材料全体に反映されることになり位相差が発現する。 負の固有複屈折を有する樹脂を延伸して得られたフィルム面内における遅相軸の屈折率をnx、フィルム面内における進相軸の屈折率をny、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz、フィルムの厚さをdとしたときに、屈折率nx、ny、nzは、nz≧nx>ny、nz>nx≧nyまたはnx>nz>nyの関係にあり、式{(nx+ny)/2−nz}×dで定義される厚さ方向の位相差Rthは負となる。
本願では、このような厚さ方向の位相差Rthが負であるフィルムを「負の位相差フィルム」と定義する。負の位相差フィルムでは、屈折率nx、ny、nzは、nz≧nx>ny、nz>nx≧nyまたはnx>nz>nyの関係にあり、nx、ny、nzが、nz=nx>nyの関係にあるとき、本発明の位相差フィルムはネガティブAプレートとなる。nx、ny、nzが、nz>nx=nyの関係にあるとき、本発明の位相差フィルムはポジティブCプレートとなる。nx、ny、nzは、nx>nz>nyかつnz>(nx+ny)/2の関係にあってもよい。
nz=nx>ny (b)
nx>nz>nyかつnz>(nx+ny)/2 (c)
本発明の位相差フィルムは、ガラス転移温度(Tg)が110℃以上である。ガラス転移温度(Tg)の下限は、好ましくは110℃以上、より好ましくは115℃以上、さらに好ましくは120℃以上であり、上限は200℃以下、より好ましくは180℃以下である。ここで、ガラス転移温度とは、ポリマー分子がミクロブラウン運動を始める温度であり、各種の測定方法があるが、本発明においては、示差走査熱熱量計(DSC)によって、JIS−K7121に準拠して、始点法で求めた温度と定義する。
また、本発明の位相差フィルムは、面内位相差Reが、例えば、0nm以上1000nm以下の範囲である。好ましくは、20nm以下500nm以上の範囲、より好ましくは50nm以下300nm以上、の範囲である。なお、面内位相差Reは、式(nx−ny)×dにより与えられる。
本発明の位相差フィルムは、全光線透過率が85%以上であることが好ましい。より好ましくは90%以上、さらに好ましくは91%以上である。全光線透過率は、透明性の目安であり、85%未満であると透明性が低下し、光学フィルムとして適さない。本発明の位相差フィルムは、アクリル系重合体(A)とスチレン系重合体(B)の相溶性が良好であるため、透明性の高い位相差フィルムが得られる。また、スチレン系重合体(B)として前記グラフト鎖にスチレン系重合体有するゴム質重合体を用いる場合、グラフト鎖がアクリロニトリルに由来する構成単位を含むと、アクリル重合体(A)との相容性が向上するため、樹脂組成物中でゴム質重合体が均一に分散し、得られる位相差フィルムの全光線透過率が向上する。
本発明の偏光板の構造は、上記本発明の位相差フィルムを備える限り、特に限定されない。本発明の偏光板は、例えば、偏光子の片面または両面に偏光子保護フィルムを接合させた構造を有する。このとき、少なくとも1つの偏光子保護フィルムが、本発明の位相差フィルムであってもよいし、偏光板が、偏光子および偏光子保護フィルム以外の層を有しており、当該層が本発明の位相差フィルムであってもよい。
本発明の画像表示装置の構造は、上記本発明の位相差フィルムを備える限り、特に限定されない。本発明の画像表示装置は、例えば液晶表示装置(LCD)であり、当該LCD装置の画像表示部が、液晶セル、偏光板、バックライトなどの部材とともに、本発明の位相差フィルムを備える。本発明の画像表示装置は、典型的には、光学補償フィルムとして本発明の位相差フィルムを備える。偏光板の偏光子保護フィルムとして、本発明の位相差フィルムを備えていてもよい。
重合体のガラス転移温度(Tg)は、JIS K7121に準拠して求めた。具体的には、示差走査熱量計(リガク社製、DSC−8230)を用い、窒素ガス雰囲気下、約10mgのサンプルを常温から200℃まで昇温(昇温速度20℃/分)して得られたDSC曲線から、始点法により評価した。リファレンスには、α−アルミナを用いた。
重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリスチレン換算により求めた。測定に用いた装置および測定条件は以下の通りである。
カラム:TSK−GEL SuperHZM−M 6.0×150 2本直列
ガードカラム:TSK−GEL SuperHZ−L 4.6×35 1本
リファレンスカラム:TSK−GEL SuperH−RC 6.0×150 2本直列
溶離液:クロロホルム 流量0.6mL/分
カラム温度:40℃
[面内位相差Re]
位相差フィルムの面内位相差Reは、全自動複屈折計(王子計測機器製、KOBRA−WR)を用いて測定波長589nmを用いて評価した。
位相差フィルムの厚さ方向の位相差Rthは、全自動複屈折計(王子計測機器製、KOBRA−WR)を用いて測定波長589nmを用い、遅相軸を傾斜軸として40°傾斜して測定した値を基に算出した。
位相差フィルムを構成する樹脂組成物の固有複屈折の正負は、全自動複屈折計(王子計測機器製、KOBRA−WR)を用いて当該フィルムの配向角を求め、その値に基づいて評価した。具体的には樹脂組成物からなるフィルムをガラス転移温度よりも5℃から10℃高い温度に加熱した状態で自由端一軸延伸を行い、測定された配向角が延伸方向に対して0°近傍の場合、位相差フィルムを構成する重合体の固有複屈折は正であり、測定された配向角が90°近傍の場合、位相差フィルムを構成する樹脂組成物の固有複屈折は負とした。
攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入管を備えた内容積1000Lの反応釜に、40部のメタクリル酸メチル(MMA)、10部の2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)、重合溶媒として50部のトルエン、および0.025部の酸化防止剤(旭電化工業製、アデカスタブ2112)を仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させた。昇温に伴う還流が始まったところで、重合開始剤として0.05部のt−アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富製、商品名:ルペロックス570)を添加するとともに、0.10部のt−アミルパーオキシイソノナノエートを3時間かけて滴下しながら、約105〜110℃の還流下で溶液重合を進行させ、さらに4時間の熟成を行った。
サイドフィーダから、スチレン−アクリロニトリル共重合体(スチレン/アクリロニトリルの比率は73重量%/27重量%、重量平均分子量22万)のペレットを投入速度24.2kg/時で投入した以外は、製造例1と同じように製造することで、スチレン系重合体の含有割合が35重量%である熱可塑性樹脂組成物(B)を得た。熱可塑性樹脂組成物(B)のガラス転移温度は120℃、重量平均分子量は16.3万であった。
サイドフィーダからは何も添加しない以外は、製造例1と同じように製造することで、スチレン系重合体を含まない熱可塑性樹脂(C)を得た。熱可塑性樹脂(C)のガラス転移温度は128℃、重量平均分子量は14.3万であった。
攪拌装置、温度計、冷却器、窒素導入管を備えた重合容器に、脱イオン水710部、ラウリル硫酸ナトリウム1.5部を投入して溶解し、内温を70℃に昇温した。そして、SFS0.93部、硫酸第一鉄0.001部、EDTA0.003部、脱イオン水20部の混合液を上記重合容器中に一括投入し、重合容器内を窒素ガスで十分置換した。
サイドフィーダから、スチレン−アクリロニトリル共重合体(スチレン/アクリロニトリルの比率は73重量%/27重量%、重量平均分子量22万)のペレットを投入速度5kg/時で投入した以外は、製造例1と同じように製造することで、スチレン系重合体の含有割合が10重量%である樹熱可塑性樹脂組成物(E)を得た。熱可塑性樹脂組成物(E)のガラス転移温度は125℃、重量平均分子量は14.8万であった。
攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入管を備えた反応容器に、25部のメタクリル酸メチル(MMA)、10部の2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)、15部のスチレン、重合溶媒としてトルエン50部を仕込み、これに窒素を通じつつ105℃まで昇温させた。昇温に伴う還流が始まった時点で、重合開始剤としてt−アミルパーオキシド(アルケマ吉富社製、商品名:ルパゾール570)0.05重量部を添加するとともに、0.10部のt−アミルパーオキシイソノナノエートを3時間かけて滴下しながら、約105〜110℃の還流下で溶液重合を進行させ、さらに4時間の熟成を行った。
サイドフィーダから、アクリロニトリル−スチレン−フェニルマレイミド共重合体(アクリロニトリル/スチレン/フェニルマレイミドの比率は14重量%/56重量%/30重量%、重量平均分子量16万)のペレットを投入速度24.2kg/時で投入した以外は、製造例1と同じように製造することで、スチレン系重合体の含有割合が35重量%である樹熱可塑性樹脂組成物(G)を得た。熱可塑性樹脂組成物(G)のガラス転移温度は133℃、重量平均分子量は14.0万であった。
製造例1で作成した熱可塑性樹脂組成物(A)を単軸押出機(φ=20mm、L/D=25)を用いて、280℃でコートハンガータイプTダイ(幅150mm)から溶融押出を行い、温度110℃の冷却ロール上に吐出して、厚さ100μmのフィルムを作製した。次に作成したフィルムを、二軸延伸機(東洋精機製作所製TYPE EX4)を用いて、MD方向の延伸倍率が2.0倍となるように、延伸温度130℃(即ち熱可塑性樹脂組成物(A)のTg+7℃)で自由端一軸延伸して、厚さ70umの位相差フィルム(FA−1)を得た。位相差フィルム(FA−1)の物性を表−1に示す。
製造例2で作成した熱可塑性樹脂組成物(B)を用い、実施例1と同様にして厚さ150μmのフィルムを作成した。次に作成したフィルムを、二軸延伸機(東洋精機製作所製TYPE EX4)を用いて、MD方向の延伸倍率が2.0倍、TD方向の延伸倍率が1.5倍となるように、延伸温度130℃(即ち熱可塑性樹脂組成物(B)のTg+9℃)で逐次二軸延伸して、厚さ53umの位相差フィルム(FB−1)を得た。位相差フィルム(FB−1)の物性を表−1に示す。
製造例4で作成した熱可塑性樹脂組成物(D)を用い、実施例1と同様にして厚さ150μmのフィルムを作成した。次に作成したフィルムを、二軸延伸機(東洋精機製作所製TYPE EX4)を用いて、MD方向の延伸倍率が2.5倍、TD方向の延伸倍率が1.0倍となるように、延伸温度130℃(熱可塑性樹脂組成物(I)のTg+9℃)で固定端二軸延伸して、厚さ60umの位相差フィルム(FD−1)を得た。位相差フィルム(FD−1)の物性を表−1に示す。
製造例7で作成した熱可塑性樹脂組成物(G)を用い、実施例1と同様にして厚さ150μmのフィルムを作成した。次に作成したフィルムを、二軸延伸機(東洋精機製作所製TYPE EX4)を用いて、MD方向の延伸倍率が1.0倍、TD方向の延伸倍率が2.0倍となるように、延伸温度142℃(熱可塑性樹脂組成物(G)のTg+9℃)で固定端二軸延伸して、厚さ60umの位相差フィルム(FF−1)を得た。位相差フィルム(FF−1)の物性を表−1に示す。
製造例3で作成した熱可塑性樹脂(C)を用い、実施例10と同様にして厚さ100μmのフィルムを作成した。次に作成したフィルムを、二軸延伸機(東洋精機製作所製TYPE EX4)を用いて、MD方向の延伸倍率が2.0倍となるように、延伸温度133℃(熱可塑性樹脂組成物(J)のTg+5℃)で自由端一軸延伸して、厚さ70umの位相差フィルム(FC−1)を得た。位相差フィルム(FC−1)の物性を表−1に示す。
製造例5で作成した熱可塑性樹脂組成物(K)を用い、実施例10と同様にして厚さ100μmのフィルムを作成した。次に作成したフィルムを、二軸延伸機(東洋精機製作所製TYPE EX4)を用いて、MD方向の延伸倍率が1.5倍となるように、延伸温度130℃(熱可塑性樹脂組成物(K)のTg+5℃)で自由端一軸延伸して、厚さ81umの延伸フィルム(FK−1)を得た。位相差フィルム(FE−1)の物性を表−1に示す。
製造例6で作成した熱可塑性樹脂(F)をプレス成形機により250℃でプレス成形を試みたが、流動性に乏しくフィルムを得ることが出来なかった。熱可塑性樹脂(F)の分子量測定を試みたところ、測定溶媒であるクロロホルムへの不溶成分が発生していたことから、高分子間で架橋反応が発生し、一部がゲル化していたものと推定される。
Claims (9)
- 正の固有複屈折を有するアクリル系重合体と負の固有複屈折を有するスチレン系重合体とを含む負の固有複屈折を有する熱可塑性樹脂組成物からなり、厚さ方向の位相差Rthが−30nm以下であり、ガラス転移温度が110℃以上であり、
前記正の固有複屈折を有するアクリル系重合体が、主鎖に環構造を有するアクリル系重合体であり、
前記スチレン系重合体が、アクリロニトリルに由来する構成単位を有し、
前記熱可塑性樹脂組成物における前記負の固有複屈折を有するスチレン系重合体の含有割合が、25重量%以上40重量%以下である位相差フィルム。 - 前記正の固有複屈折を有するアクリル系重合体の含有割合が60重量%以上75重量%以下である熱可塑性樹脂組成物からなる請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記負の固有複屈折を有するスチレン系重合体が、アクリロニトリル−スチレン共重合体である請求項1または2に記載の位相差フィルム。
- 前記アクリロニトリル−スチレン共重合体の全構成単位に占めるスチレン単位の割合が60〜80重量%である請求項3に記載の位相差フィルム。
- 前記負の固有複屈折を有するスチレン系重合体が、アクリロニトリル−スチレン−マレイミド共重合体である請求項1または2に記載の位相差フィルム。
- 前記アクリロニトリル−スチレン−マレイミド共重合体の全構成単位に占めるスチレン単位の割合が55〜80重量%である請求項5に記載の位相差フィルム。
- 前記スチレン系重合体が、グラフト鎖にスチレン系重合体を有するゴム質重合体を含む1または2に記載の位相差フィルム。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の位相差フィルムを備える偏光板。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の位相差フィルムを備える画像表示装置。
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