JP6894662B2 - 偏光板及び偏光板の製造方法 - Google Patents

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本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置などの画像表示装置の要素部材として有用な偏光板及びその製造方法、並びに前記偏光板を製造するのに有用な積層フィルム(又は延伸積層フィルム)及びその製造方法に関する。
前記画像表示装置に用いられる偏光板には、優れた画像を提供するため、高い透過率と偏光度を有することが要求される。このような偏光板の偏光子は、従来、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、ヨウ素又は二色性染料などで染色し、架橋した後、一軸延伸などの方法により配向させた後、水洗処理、乾燥処理して製造される。この偏光子の片面又は両面にトリアセチルセルロースなどの透明保護フィルムを接着剤により貼り合せ、偏光板として用いられている。
上記製造方法では、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを用いるため、フィルムの加工性、高延伸によるフィルムの切断などの加工性や生産性の点から、フィルムの厚さを薄くするのに限界があり、得られる偏光子の厚さも限界があった。このような点から、上記製造方法で得られる偏光子は、通常、30μmを超える厚さを有している。一方、近年、スマートホンやタブレットなどのモバイル機器では、画像表示装置の厚みが重要視され、偏光板の薄型化の要求が強くなっており、偏光子に使用されるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚みも10μm未満の薄さが要求されている。
このような要求に対応するため、特開2009−093074号公報(特許文献1)には、基材層(アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレンフィルム、ノルボルネン系樹脂フィルムなど)に親水性高分子の溶液(ポリビニルアルコール(PVA)水溶液)を塗布して乾燥し、生成した積層体を延伸し、延伸積層体の親水性高分子層に二色性物質を吸着させて染色処理し、偏光板を製造することが記載され、偏光子層(PVA層)には保護フィルムを貼り合わせることも記載されている。また、この文献には、親水性高分子層を、他の基材に転写することも記載されている。
親水性高分子層の転写に関し、特開2011−081399号公報(特許文献3)、特開2012−133312号公報(特許文献4)及び特開2012−073563号公報(特許文献5)には、基材樹脂フィルム(非晶性ポリエステル樹脂フィルムなど)にPVA系樹脂を塗布し、得られた積層フィルムを延伸し、延伸したPVA系樹脂層を二色性色素で染色し、染色したPVA系樹脂層(偏光膜)に接着剤を介して保護フィルム(光学フィルム)を貼り合わせた後、基材樹脂フィルムを剥離除去して、偏光膜を保護フィルム(光学フィルム)に転写して偏光板を製造することが記載されている。
このような方法を利用した偏光板は既に一部では量産化されている。しかし、量産化プロセスで製造されている偏光板は、透明保護フィルムにポリビニルアルコール(PVA)系樹脂を直接的に積層した形態ではなく、特許文献1に記載のように、基材フィルムと積層して延伸したPVA系樹脂層を透明保護フィルムに転写して製造されている。
具体的には次のような方法で製造されている。先ず、コロナ処理などにより表面処理したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にPVA水溶液を塗工した後、乾燥し、厚さ数μmのPVA塗膜を形成した積層フィルムをロールに巻き取り、積層フィルムを自由端で一軸縦延伸し、ヨウ素水溶液に浸漬した後、水中で自由端で一軸縦延伸し、水洗、乾燥した後、ロールに巻き取る。ロールに巻き取られた延伸積層フィルムのPVA層を、トリアセチルセルロースフィルムに塗布された粘着剤とロールで圧着させ、PET層を剥離して、PVA層をトリアセチルセルロースフィルムに転写して貼り合せ、ロールに巻き取ることにより偏光板を製造している。
このような製造方法では、工程数が多く、転写工程での歩留も低下し、PVA層を転写した転写フィルムの廃棄などが伴い、製造コストが高くなる。
上記製造方法を改良するため、特開2011−100161号公報(特許文献2)には、前記延伸積層体の親水性高分子層の厚みが2〜10μmであり、親水性高分子層を偏光子として機能させ、基材層を透明保護フィルムとして機能させることが記載されている。この文献に記載の方法では、PVAを塗工した基材フィルムを透明保護フィルムとして利用することにより、PVA層の転写工程が不要となる。
しかし、延伸処理によって基材フィルムのレタデーションが大きくなり、光学的等方性が損なわれ、透明保護フィルムとしての機能を果たせなくなる。逆に延伸が不足すると、PVAの配向性が低下し、十分な偏光度が得られない。特に、基材フィルムとして、例えば、PETフィルムを用いると、延伸に伴ってレタデーションの発現が大きく、透明保護フィルムとして適さない。一方、基材フィルムとして、トリアセチルセルロースを用いると、トリアセチルセルロースのガラス転移温度が高いため、延伸温度がPVAのガラス転移温度に比べて高くなり過ぎ、延伸してもPVAの配向が乱れ、偏光度を向上できず、偏光板としての性能が低下する。
特開2009−093074号公報(特許請求の範囲、段落[0069]、実施例) 特開2011−100161号公報(特許請求の範囲) 特開2011−081399号公報(特許請求の範囲) 特開2012−133312号公報(特許請求の範囲) 特開2012−073563号公報(特許請求の範囲)
従って、本発明の目的は、透明保護フィルムと親水性高分子塗膜とが積層された積層フィルムを延伸処理しても、レタデーションが小さく、光学的特性に優れた偏光板とその製造方法、このような偏光板を形成するのに有用な積層フィルム(又は延伸積層フィルム)とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、親水性高分子塗膜の高度な配向と、基材フィルムの配向に伴う低レタデーションとを両立できる偏光板とその製造方法、このような偏光板を形成するのに有用な積層フィルム(又は延伸積層フィルム)とその製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、透明保護フィルムへの偏光子の転写工程を必要とせず、少ない工程数で、偏光板を製造するのに有用な積層フィルム(又は延伸積層フィルム)及びその製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、薄膜の偏光板を安価に製造するのに有用な積層フィルム(又は延伸積層フィルム)とその製造方法、並びに偏光板とその製造方法を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、偏光板(又は偏光板を積層した光学フィルム)及び偏光板(又は偏光板を積層した光学フィルム)を用いた画像表示装置を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂(ポリエステル樹脂など)で形成された基材フィルムと親水性高分子の塗膜との積層フィルムを延伸し、生成した親水性高分子層を二色性色素で染色して偏光板を製造すると、延伸処理しても基材フィルム層のレタデーションを低減でき、親水性高分子塗膜の高度な配向と、基材フィルムの配向に伴う低レタデーションとを両立できること、偏光子を他の透明保護フィルムに転写することなく、基材フィルム層を透明保護層として機能させることができることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明の偏光板は、基材フィルムと、この基材フィルムの表面に形成された親水性高分子の塗膜とが積層形態で一体に延伸処理され、延伸された親水性高分子層が二色性色素で染色されている。このような偏光板において、前記基材フィルムは、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成されている。
前記熱可塑性樹脂は、ジオール成分(A)とジカルボン酸成分(B)とを単量体成分(重合成分)とするポリエステル樹脂であってもよく、この熱可塑性樹脂において、前記ジオール成分(A)は、少なくとも下記式(1)で表されるフルオレンジオール成分、すなわち9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシアリール)フルオレン(A1)を含んでいる。
Figure 0006894662
(式中、Z及びZは芳香族炭化水素環、R1a及びR1bは反応に不活性な置換基k1及びk2はそれぞれ0〜4の整数、R2a及びR2bはアルキレン基、m1及びm2はそれぞれ1以上の整数、R3a及びR3bは反応に不活性な置換基、p1及びp2はそれぞれ0以上の整数を示す。)
式(1)で表されるフルオレンジオール成分(A1)において、Z及びZはベンゼン環又はナフタレン環、k1及びk2はそれぞれ0、R2a及びR2bはアルキレン基、m1及びm2はそれぞれ1〜5の整数、R3a及びR3bはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、p1及びp2はそれぞれ0〜2の整数であってもよい。このようなフルオレンジオール成分(A1)は、例えば、Z及びZがベンゼン環であるとき、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレンなどであってもよい。
前記熱可塑性樹脂において、ジオール成分(A)は、前記式(1)で表されるフルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(A2-1)、脂環族ジオール(A2-2)及び芳香族ジオール(A2-3)から選択された少なくとも一種のジオール成分(A2)とを含んでいてもよく、例えば、前記式(1)で表されるフルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(A2-1)、例えば、エチレングリコールなどのC2−10アルカンジオール(A2-1)とを含んでいてもよい。ジオール成分(A)において、前記式(1)で表されるフルオレンジオール成分(A1)の割合は、15モル%以上であってもよい。例えば、ジオール成分(A)は、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)C2−6アルコキシC6−12アリール)フルオレン(A1)と、C2−6アルカンジオール(A2-1)とを、前者/後者=20/80〜90/10(モル比)程度の割合で含んでいてもよい。
ジカルボン酸成分(B)は、脂肪族ジカルボン酸又はアルカンジカルボン酸(B1-1)、脂環族ジカルボン酸(B1-2)及び芳香族ジカルボン酸(B1-3)から選択された少なくとも一種のジカルボン酸(B1)を含んでいてもよい。また、ジカルボン酸成分(B)は、少なくともC4−12シクロアルカン−ジカルボン酸(1,4−シクロヘキサンジカルボン酸など)(B1-2)及びC6−12アレーン−ジカルボン酸(テレフタル酸など)(B1-3)から選択された少なくとも一種のジカルボン酸(B1)を含んでいてもよい。ジカルボン酸成分(B)において、脂環族ジカルボン酸(B1-2)の割合は、50モル%以上であってもよい。例えば、ジカルボン酸成分(B)が、C5−10シクロアルカン−ジカルボン酸(B1-2)とベンゼンジカルボン酸(テレフタル酸など)(B1-3)とを含む場合、両者の割合は、前者/後者=60/40〜100/0(モル比)程度であってもよい。
ジオール成分(A)とジカルボン酸成分(B)とを単量体成分とするポリエステル樹脂はホモポリエステル樹脂であってもよく、ジオール成分(A)及びジカルボン酸成分(B)のうち少なくとも一方の成分として、複数の単量体成分を用いて調製された共重合ポリエステル樹脂であってもよい。
熱可塑性樹脂は、比較的高い分子量を有していてもよく、例えば、熱可塑性樹脂の重量平均分子量は4×10〜15×10程度であってもよく、ガラス転移温度は60〜135℃程度であってもよい。また、前記延伸された基材フィルムのレタデーションReは小さく、波長590nmで測定したとき、厚み25μm換算で、0〜200nm程度であってもよい。
さらに、親水性高分子は、ポリビニルアルコール系樹脂を含んでいてもよく、延伸された親水性高分子層の厚みは薄く、例えば、1〜10μm程度であってもよい。
本発明の偏光板は、高い光学特性を有しており、偏光度が95%以上であり、かつ偏光板の単体透過率が30%以上であってもよい。
このような偏光板は、前記熱可塑性樹脂で形成された基材フィルムに親水性高分子の塗膜を形成し、生成した積層フィルムを延伸処理し、延伸された親水性高分子層を二色性色素で染色することにより製造できる。
積層フィルムの延伸条件は、延伸温度60〜150℃程度、延伸倍率4〜8倍程度であってもよく、一軸延伸してもよい。
本発明は、延伸処理に供する前の積層フィルム、前記延伸処理により延伸された親水性高分子層を二色性色素での染色に供する前の延伸積層フィルムも包含する。すなわち、積層フィルムは、透明保護フィルムと親水性高分子塗膜とが積層された積層フィルムであって、前記親水性高分子塗膜は透明保護フィルムとの積層形態で延伸処理され、かつ二色性色素で染色して偏光子を形成する塗膜であり、透明保護フィルムが、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成されている。また、延伸積層フィルムは、透明保護フィルムと親水性高分子塗膜とが積層形態(一体化した形態)で延伸処理された延伸積層フィルムであり、延伸された親水性高分子層が、二色性色素で染色して偏光子を形成する層であり、透明保護フィルムが、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成されている。
本発明は、さらに前記積層フィルム及び延伸積層フィルムの製造方法も包含する。前記積層フィルムは、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成された透明保護フィルムの一方の面に親水性高分子塗膜を形成することにより製造でき、延伸積層フィルムは、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成された透明保護フィルムの一方の面に親水性高分子塗膜を形成し、生成した積層フィルム(透明保護フィルムと親水性高分子塗膜とが一体化した積層フィルム)を延伸することにより製造できる。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシアリール)フルオレン」とは、特に断りのない限り、9,9−ビス(ヒドロキシアルコキシアリール)フルオレン及び9,9−ビス(ヒドロキシポリアルコキシアリール)フルオレンを含む意味に用いる。また、本明細書及び特許請求の範囲において「ジカルボン酸成分」とは、特に断りのない限り、ジカルボン酸のみならず、ジカルボン酸のエステル形成性誘導体(例えば、低級アルキルエステル、酸ハライド、酸無水物など)を含む意味に用いる。
本発明では、基材フィルムとして、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成されたフィルムを用いるため、親水性高分子塗膜の延伸層を偏光子として機能させ、延伸した基材フィルムをレタデーションの小さな透明保護フィルム層として機能させることができ、光学特性に優れた偏光板を効率よく製造できる。また、所定の熱可塑性樹脂で基材フィルムを形成するため、親水性高分子塗膜を高度に配向させつつ、基材フィルムを延伸又は配向させてもレタデーションを低減でき、これらの特性を両立できる。さらに、透明保護フィルムへの偏光子の転写工程を必要とせず、少ない工程数で、偏光板を製造でき、工業的に有利である。しかも、透明保護フィルムと親水性高分子塗膜とを積層した形態で延伸処理するため、薄膜の偏光板(偏光子)を安価に製造できる。そのため、画像表示装置の偏光板(又は偏光板を積層した光学フィルム)として有用である。
本発明の偏光板は、基材フィルムと、この基材フィルムの表面に形成された親水性高分子の塗膜とが積層形態で延伸処理され、延伸された親水性高分子層が二色性色素で染色されている。すなわち、本発明の偏光板は、基材フィルムに親水性高分子塗膜が塗工又は積層された積層フィルム(又は塗工フィルム)が延伸処理された延伸積層フィルムを含む。基材フィルムと親水性高分子の塗膜とが一体に密着して積層された積層フィルムは、延伸処理では、基材フィルムと親水性高分子の塗膜とが一体に延伸される。そのため、延伸され、かつ染色された親水性高分子の塗膜(親水性高分子層)を偏光板(偏光子)として機能させ、延伸された基材フィルム層を透明保護フィルムとして機能させることができ、透明保護フィルムへの親水性高分子層(又は偏光子層)の転写工程が不要になる。しかも、延伸処理に伴って、染色された親水性高分子層(偏光子層)を薄膜化できる。
前記基材フィルムとしては、従来の偏光子の透明保護フィルムとして必要な特性、例えば、透明性、光学的等方性、機械的強度、熱安定性、適度な透水性、寸法安定性などの特性を満たすことが要求される。本発明では、これらの特性に加えて、さらに必要とされる特性、例えば、高い延伸性、高倍率で一軸延伸しても低レタデーションであること、親水性高分子との高い密着性を有することなどを満足させるため、基材フィルムを、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成する。このような熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂などであってもよいが、通常、ジオール成分(A)とジカルボン酸成分(B)とを単量体成分(重合成分)とするポリエステル樹脂であってもよい。
[ポリエステル樹脂]
ポリエステル樹脂は、ジオール成分(A)とジカルボン酸成分(B)とを重合成分(単量体成分)とし、エステル化とともに重合した樹脂であり、ジオール成分(A)及び/又はジカルボン酸成分(B)は、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有している。
[ジオール成分(A)]
ジオール成分(A)は、少なくとも下記式(1)で表されるフルオレンジオール成分、すなわち、フルオレンの9,9−位にそれぞれヒドロキシ(ポリ)アルコキシアリール基を有するジオール成分(A1)を含んでいる。
(フルオレンジオール成分(A1))
前記ジオール成分(A1)は、代表的には、下記式(1)で表すことができる。
Figure 0006894662
(式中、Z及びZは芳香族炭化水素環、R1a及びR1bは反応に不活性な置換基、k1及びk2はそれぞれ0〜4の整数、R2a及びR2bはアルキレン基、m1及びm2はそれぞれ1以上の整数、R3a及びR3bは反応に不活性な置換基、p1及びp2はそれぞれ0以上の整数を示す。)
上記式(1)において、環Z及びZで表される芳香族炭化水素環としては、例えば、単環式炭化水素環(ベンゼン環など)、縮合多環式炭化水素環のいずれであってもよく、縮合多環式炭化水素環は、縮合二環式炭化水素環(例えば、ナフタレン環、アズレン環などのC8−12縮合二環式炭化水素環、好ましくはC9−12縮合二環式炭化水素環、さらに好ましくはC10−12縮合二環式炭化水素環)、縮合三環式炭化水素環(例えば、アントラセン環、フェナントレン環などのC12−14縮合三環式炭化水素環)などであってもよい。なお、環Z及びZはそれぞれ異なっていてもよく、通常、同一であってもよい。好ましい環Z及びZには、ベンゼン環、縮合二環式又は三環式芳香族炭化水素環(ナフタレン環、アントラセン環など)が含まれ、C6−12アレーン環(特に、ベンゼン環、ナフタレン環)であってもよい。
前記式(1)において、基R1a及びR1bとしては、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基、(フェニル基などのC6−10アリール基)など]などの非反応性置換基が挙げられ、ハロゲン原子、シアノ基又はアルキル基(特にアルキル基)である場合が多い。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などのC1−12アルキル基(例えば、C1−8アルキル基、特にメチル基などのC1−4アルキル基)などが例示できる。基R1a及びR1bの種類は互いに同一又は異なっていてもよい。基R1a及びR1bの置換位置は、例えば、フルオレンの2−位、7−位、2−及び7−位などであってもよい。置換数k1及びk2は、0〜4(例えば、0〜2)程度であってもよく、好ましくは0又は1、特に0である。なお、置換数k1及びk2は、互いに同一又は異なっていてもよい。なお、k1及びk2が複数(2以上)であるとき、フルオレンの各ベンゼン環にそれぞれ置換する基R1a同士及び基R1b同士の種類は同一又は異なっていてもよい。
また、前記式(1)において、基R2a及びR2bで表されるアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基(1,2−プロパンジイル基)、トリメチレン基、1,2−ブタンジイル基、テトラメチレン基などの直鎖状又は分岐鎖状C2−6アルキレン基、好ましくはC2−4アルキレン基、さらに好ましくはC2−3アルキレン基が挙げられる。基R2a及びR2bは互いに異なっていてもよく、通常、同一であってもよい。
オキシアルキレン基(OR2a及びOR2b)の数(付加モル数)m1及びm2は、1以上であればよく、例えば、1〜12(例えば、1〜8)、好ましくは1〜5(例えば、1〜4)、さらに好ましくは1〜3(例えば、1又は2)、特に1であってもよい。なお、置換数m1及びm2は、それぞれ同一又は異なっていてもよい。なお、m1及びm2が2以上であるとき、基R2a及びR2bのアルキレン基の繰り返し単位は、異なる種類のアルキレン基で形成してもよく、通常、同一のアルキレン基で形成してもよい。
前記式(1)において、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基[−O−(R2aO)m1−H]及び[−O−(R2bO)m2−H]の置換位置は、特に限定されず、例えば、環Z及びZがベンゼン環であるとき、2−位、3−位又は4−位のいずれであってもよく、通常、3−位又は4−位(好ましくは4−位)である場合が多い。また、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基の位置は、環Z及びZがナフタレン環であるとき、1,5−位、1,6−位、2,5−位、2,6−位などの任意の位置関係でナフチル基に置換していてもよく、通常、1,5−位又は2,6−位の位置関係でナフチル基に置換している場合が多い。
置換基R3a及びR3bとしては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などのC1−6アルキル基など)、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基などのC5−8シクロアルキル基など)、アリール基(例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などのC6−10アリール基など)、アラルキル基(例えば、ベンジル基、フェネチル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)などの炭化水素基;アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基などのC1−6アルコキシ基など)、シクロアルキルオキシ基(例えば、シクロヘキシルオキシ基などのC5−8シクロアルキルオキシ基など)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基などのC6−10アリールオキシ基など)、アラルキルオキシ基(例えば、ベンジルオキシ基などのC6−10アリール−C1−4アルキルオキシ基など);アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基などのC1−8アルキルチオ基など);アシル基(例えば、アセチル基などのC1−6アルキル−カルボニル基など);ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など);ニトロ基;シアノ基;ジアルキルアミノ基(例えば、ジメチルアミノ基などのジC1−4アルキル−アミノ基など);ジアルキルカルボニルアミノ基(例えば、ジアセチルアミノ基などのジC1−4アルキル−カルボニルアミノ基など)などが例示できる。
好ましい基R3a及びR3bとしては、例えば、アルキル基(C1−6アルキル基、好ましくはC1−4アルキル基、特にメチル基)、アルコキシ基(C1−4アルコキシ基など)、シクロアルキル基(C5−8シクロアルキル基)、アリール基(フェニル基などのC6−12アリール基)などが挙げられる。
置換数p1及びp2は、それぞれ、例えば、0〜4(例えば、0〜3)、好ましくは0〜2(例えば、0又は1)であってもよい。なお、置換数p1及びp2は、互いに同一又は異なっていてもよい。
基R3a及びR3bの置換位置も特に制限されず、例えば、環Z及びZがベンゼン環であるとき、置換数p1及びp2が1では、2−位、3−位又は4−位のいずれであってもよく、置換数p1及びp2が2では、2,6−位、3,4−位、3,5−位であってもよい。
式(1)で表されるフルオレンジオール成分(A1)において、環Z及びZはベンゼン環又はナフタレン環、k1及びk2はそれぞれ0、R2a及びR2bはアルキレン基、m1及びm2はそれぞれ1〜5の整数、R3a及びR3bはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、p1及びp2はそれぞれ0〜2の整数であってもよい。
代表的なフルオレンジオール成分(A1)には、9,9―ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン類、9,9―ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン類などが含まれる。
9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン類としては、前記式(1)において、環Z及びZが置換又は未置換のベンゼン環、R2a及びR2bが直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基、m1及びm2が1、k1及びk2がそれぞれ0である化合物、例えば、(i)9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレン、(ii)9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−t−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジメチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−t−ブチル−5−メチルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシ−モノ又はジC1−4アルキルフェニル)フルオレン、(iii)9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシC5−10シクロアルキルフェニル)フルオレン、(iv)9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシプロポキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシC6−10アリールフェニル)フルオレンなど;環Z及びZが置換又は未置換のベンゼン環、R2a及びR2bが直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基、m1及びm2が2〜5、k1及びk2がそれぞれ0である化合物、すなわち、上記化合物(i)〜(iv)において、m1及びm2が2〜5である化合物、例えば、9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシC2−4アルコキシ−モノ又はジC1−4アルキルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシC2−4アルコキシC6−10アリールフェニル)フルオレンなどが含まれる。
9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン類としては、例えば、環Z及びZが置換又は未置換のナフタレン環、R2a及びR2bが直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基、m1及びm2が1、k1及びk2がそれぞれ0である化合物、例えば、(v)9,9−ビス(ヒドロキシアルコキシナフチル)フルオレン[例えば、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[5−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[6−(2−ヒドロキシプロポキシ)−2−ナフチル]フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシナフチル)フルオレンなど;環Z及びZが置換又は未置換のナフタレン環、R2a及びR2bが直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基、m1及びm2が2〜5、k1及びk2がそれぞれ0である化合物、すなわち、上記化合物(v)において、m1及びm2が2〜5である化合物、例えば、9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシC2−4アルコキシナフチル)フルオレンなどが含まれる。
これらのフルオレンジオール成分(A1)は単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。好ましいフルオレンジオール成分(A1)は、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(C1−4アルキル−ヒドロキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(ヒドロキシC2−4アルコキシフェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(5−(2−ヒドロキシエトキシ)−1−ナフチル)フルオレン、9,9−ビス(6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル)フルオレンなどの9,9−ビス[ヒドロキシC2−4アルコキシナフチル]フルオレン、特に9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(6−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−ナフチル)フルオレンである。
ジオール成分(A)は少なくともフルオレンジオール成分(A1)を含んでいればよく、フルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(A2-1)、脂環族ジオール(A2-2)及び芳香族ジオール(A2-3)から選択された少なくとも一種の他のジオール成分(A2)を含有させ、共重合ポリエステル樹脂を形成してもよい。
(他のジオール成分(A2))
他のジオール成分(A2)は、脂肪族ジオール(A2-1)、脂環族ジオール(A2-2)及び芳香族ジオール(A2-3)から選択された少なくとも一種であってもよい。
フルオレンジオール成分(A1)と脂肪族ジオール(A2-1)とを組み合わせることにより、重合効率を向上できるとともに、共重合ポリエステル樹脂の靱性及び耐熱性を調整できるだけでなく、低複屈折の共重合ポリエステル樹脂を調製できる。特に、延伸してもレタデーションの発現を抑制できるとともに、親水性高分子の延伸温度に対応させて共重合ポリエステル樹脂のガラス転移温度(又は延伸温度)を調整できる。
脂肪族ジオール(A2-1)としては、例えば、直鎖状又は分岐鎖状アルカンジオール(エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオールなどのC2−10アルカンジオール、好ましくはC2−6アルカンジオール、さらに好ましくはC2−4アルカンジオール)、ポリアルカンジオール(例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコールなどのジ又はトリC2−4アルカンジオールなど)などが例示できる。脂肪族ジオール(A2-1)は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。好ましい脂肪族ジオール(A2-1)は、アルカンジオール、例えば、エチレングリコールなどのC2−4アルカンジオールである。
フルオレンジオール成分(A1)と脂環族ジオール(A2-2)とを組み合わせることにより、ポリエステル樹脂の耐熱性をさほど低下させることなく、低複屈折の共重合ポリエステル樹脂を調製でき、延伸してもレタデーションの発現を抑制できる。
脂環族ジオール(A2-2)としては、例えば、シクロアルカンジオール(例えば、シクロヘキサンジオールなどのC5−8シクロアルカンジオール)、ジ(ヒドロキシアルキル)シクロアルカン(例えば、シクロヘキサンジメタノールなどのジ(ヒドロキシC1−4アルキル)C5−8シクロアルカンなど)、イソソルバイドなどが挙げられる。脂環族ジオール(A2-2)も単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
芳香族ジオール(A2-3)としては、例えば、ジヒドロキシアレーン(ハイドロキノン、レゾルシノールなど)、ビスフェノール類(例えば、ビフェノール、ビスフェノールAなどのビス(ヒドロキシフェニル)C1−10アルカンなど)、ジ(ヒドロキシアルキル)アレーン(例えば、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノールなどのジ(ヒドロキシC1−4アルキル)C6−10アレーンなど)、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加体などが挙げられる。芳香族ジオール(A2-3)も単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
他のジオール成分(A2)のうち、脂肪族ジオール(A2-1)及び脂環族ジオール(A2-2)、特に少なくとも脂肪族ジオール(A2-1)が好ましい。すなわち、ジオール成分(A)は、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)C2−6アルコキシC6−12アリール)フルオレンなどの前記式(1)で表されるフルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(好ましくはエチレングリコールなどのC2−10アルカンジオール、特にC2−6アルカンジオール)(A2-1)とを含むのが好ましい。
ジオール成分(A)中のフルオレンジオール成分(A1)の割合(又は前記ポリエステルの構造単位中のフルオレンジオール成分(A1)に由来する単位の割合)は、10モル%以上(例えば、15〜90モル%)、好ましくは15モル%以上(例えば、15〜85モル%)、さらに好ましくは20モル%以上(例えば、20〜80モル%)、特に25モル%以上(例えば、25〜70モル%)程度であってもよい。フルオレンジオール成分(A1)の割合は、他のジオール成分(A2)の種類に応じて選択でき、フルオレンジオール成分(A1)と他のジオール成分(A2)の割合は、例えば、前者/後者(モル比)=10/90〜100/0(例えば、15/85〜95/5)程度の範囲から選択でき、例えば、20/80〜90/10(例えば、25/75〜80/20)、好ましくは30/70〜75/25(例えば、40/60〜70/30)程度であってもよい。なお、フルオレンジオール(A1)に由来する構造単位の含有率が多いほど、レタデーションが小さくなる。
好ましい態様では、フルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(アルカンジオール)(A2-1)とを、前者/後者(モル比)=10/90〜90/10、好ましくは25/75〜85/15、さらに好ましくは30/70〜80/20程度の割合でポリエステル樹脂に導入して共重合ポリエステル樹脂を形成してもよい。特に、偏光板の光学特性を向上できる点から、フルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(A2-1)との割合は、例えば、前者/後者(モル比)=50/50〜90/10、好ましくは60/40〜88/12、さらに好ましくは70/30〜85/15(特に75/25〜82/18)程度であってもよい。
特に、脂肪族ジオール(アルカンジオール)(A2-1)の割合が大きな前記共重合ポリエステル樹脂は新規であり、特に、保護フィルムの樹脂として使用することは知られていない。このような共重合ポリエステル樹脂は、単量体成分がフルオレンジオール成分(A1)と脂肪族ジオール(アルカンジオール)とを含むため、共重合ポリエステル樹脂の複屈折が小さく、延伸してもレタデーションの増加を有効に抑制できる。このような共重合ポリエステル樹脂において、フルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(アルカンジオール)(A2-1)との割合は、例えば、前者/後者(モル比)=10/90〜60/40(例えば、15/85〜55/45)程度であってもよく、20/80〜50/50(例えば、25/75〜50/50)、さらに好ましくは30/70〜45/55(例えば、30/70〜40/60)程度であってもよい。
なお、上記各ジオールの割合は、前記ポリエステルの構造単位中の各ジオール成分に由来する単位の割合であってもよく、反応系での成分割合であってもよい。
なお、必要であれば、3以上のヒドロキシル基を有するポリオール成分[例えば、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などのアルカンポリオールなど]を少量[例えば、ジオール成分(A)とポリオール成分との総量に対して10モル%以下(例えば、0.1〜8モル%、好ましくは0.2〜5モル%)程度]使用してもよい。
[ジカルボン酸成分(B)]
ジカルボン酸成分(B)は、脂肪族ジカルボン酸又はアルカンジカルボン酸(B1-1)、脂環族ジカルボン酸(B1-2)及び芳香族ジカルボン酸(B1-3)から選択された少なくとも一種のジカルボン酸(B1)を含んでいてもよい。
脂肪族ジカルボン酸(B1-1)としては、例えば、アルカンジカルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸などのC4−14アルカンジカルボン酸、好ましくはC6−12アルカンジカルボン酸など)、不飽和脂肪族ジカルボン酸(例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのC2−10アルケン−ジカルボン酸など)などが挙げられる。好ましい脂肪族ジカルボン酸(B1-1)はアルカンジカルボン酸である。
脂環族ジカルボン酸成分(B1-2)としては、例えば、シクロアルカンジカルボン酸(例えば、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などのC5−10シクロアルカンジカルボン酸など)、ジ又はトリシクロアルカンジカルボン酸(例えば、デカリンジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸、アダマンタンジカルボン酸、トリシクロデカンジカルボン酸など)、シクロアルケンジカルボン酸(例えば、シクロヘキセンジカルボン酸などのC5−10シクロアルケン−ジカルボン酸)、ジ又はトリシクロアルケンジカルボン酸(例えば、ノルボルネンジカルボン酸など)などが挙げられる。
芳香族ジカルボン酸成分(B1-3)としては、例えば、単環式芳香族ジカルボン酸[例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、アルキルイソフタル酸(例えば、4−メチルイソフタル酸などのC1−4アルキルイソフタル酸など)などのC6−10アレーンジカルボン酸など]、縮合多環式芳香族ジカルボン酸[例えば、ナフタレンジカルボン酸(例えば、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,6−ナフタレンジカルボン酸、1,7−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸など)、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸などの縮合多環式C10−24アレーン−ジカルボン酸、好ましくは縮合多環式C10−16アレーン−ジカルボン酸、さらに好ましくは縮合多環式C10−14アレーン−ジカルボン酸など]、アリールアレーンジカルボン酸[例えば、ビフェニルジカルボン酸(例えば、2,2’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸など)などのC6−10アリール−C6−10アレーンジカルボン酸など]、ジアリールアルカンジカルボン酸[例えば、ジフェニルアルカンジカルボン酸(例えば、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸など)などのジC6−10アリールC1−6アルカン−ジカルボン酸など]、ジアリールケトンジカルボン酸[例えば、ジフェニルケトンジカルボン酸(例えば、4.4’−ジフェニルケトンジカルボン酸など)などのジC6−10アリールケトン−ジカルボン酸)など]などが挙げられる。
なお、芳香族ジカルボン酸成分(B1-3)は、フルオレン骨格を有するジカルボン酸、例えば、2,7−ジカルボキシフルオレン、2,7−ジカルボキシ−9,9−ジメチルフルオレン、下記式(2-1)又は(2-2)で表される化合物(B2)などであってもよい。このようなフルオレン骨格を有するジカルボン酸(フルオレンジカルボン酸)は、屈折率及び耐熱性を低減させることなく複屈折を低減でき、延伸に伴うレタデーションの増大を有効に抑制できる。
Figure 0006894662
(式中、R4a及びR4bは反応に不活性な置換基、q1及びq2はそれぞれ0〜4の整数、X1a及びX1bは置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、rは0〜4の整数を示す。)
上記式(2-1)、(2-2)において、基X1a,X1bで表される炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、2−エチルエチレン基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基などのC1−8アルキレン基が例示できる。好ましいアルキレン基は直鎖状又は分岐鎖状C1−6アルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、2−メチルプロパン−1,3−ジイル基などのC1−4アルキレン基)である。
アルキレン基の置換基としては、例えば、アリール基(フェニル基など)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基など)などが例示できる。
1aは直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基(例えば、エチレン基、プロピレン基)である場合が多く、X1bは直鎖状又は分岐鎖状C1−3アルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基)である場合が多い。置換基を有するアルキレン基X1aは、例えば、1−フェニルエチレン基、1−フェニルプロパン−1,2−ジイル基などであってもよい。
係数rは0〜4の整数から選択でき、通常、0〜2、好ましくは0又は1であってもよい。
前記式(2-1)、(2-2)において、基R4a及びR4b、q1及びq2は、好ましい態様を含め、前記式(1)記載のR1a及びR1b、k1及びk2と同じである。
前記式(2-1)で表される代表的な化合物は、X1aがC2−6アルキレン基である化合物、例えば、9,9−ビス(2−カルボキシエチル)フルオレン、9,9−ビス(2−カルボキシプロピル)フルオレンなどの9,9−ビス(カルボキシC2−6アルキル)フルオレンなどを含む。前記式(2-2)で表される代表的な化合物は、r=0であり、かつX1bがC1−6アルキレン基である化合物、例えば、9−(1−カルボキシ−2−カルボキシエチル)フルオレン、r=1であり、かつX1bがC1−6アルキレン基である化合物、例えば、9−(2−カルボキシ−3−カルボキシプロピル)フルオレンなどの9−(カルボキシ−カルボキシC2−6アルキル)フルオレンなどを含む。フルオレンジカルボン酸は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。好ましいフルオレンジカルボン酸成分は、前記式(2-1)で表される化合物、例えば、9,9−ビス(カルボキシアルキル)フルオレン類[例えば、9,9−ビス(カルボキシC2−4アルキル)フルオレン]などを含む。
なお、ジカルボン酸成分(B)は、遊離のカルボン酸に限らず、前記ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、例えば、エステル[例えば、アルキルエステル[例えば、メチルエステル、エチルエステルなどの低級アルキルエステル(例えば、C1−4アルキルエステル、特にC1−2アルキルエステル)など]など]、酸ハライド(例えば、酸クロライドなど)、酸無水物なども含む。
これらのジカルボン酸成分(B)は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。複屈折を低減するためには、脂肪族ジカルボン酸(B1-1)及び脂環族ジカルボン酸(B1-2)が好ましく、耐熱性を向上させるためには、芳香族ジカルボン酸(B1-3)、例えば、ナフタレンジカルボン酸などの縮合多環式芳香族ジカルボン酸成分、テレフタル酸などの単環式芳香族ジカルボン酸成分(ベンゼンカルボン酸など)などが好ましい。なお、前記フルオレンジカルボン酸は、耐熱性を向上でき、しかも複屈折を低減でき、延伸に伴うレタデーションの増大を抑制できる。特に、脂環族ジカルボン酸(B1-2)は、耐熱性を損なうことなく、複屈折を低減でき、延伸に伴うレタデーションの増大を抑制できる。そのため、ジカルボン酸成分(B)は、脂環族ジカルボン酸(例えば、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などのC4−12シクロアルカン−ジカルボン酸)(B1-2)及び芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸などのC6−12アレーン−ジカルボン酸、フルオレンジカルボン酸を含む)(B1-3)から選択された少なくとも一種のジカルボン酸(B1)、特に少なくとも脂環族ジカルボン酸(B1-2)を含むのが好ましい。
ジカルボン酸成分(B)は、脂環族ジカルボン酸(B1-2)を10〜100モル%(例えば、20〜95モル%)、好ましくは30〜100モル%(例えば、40〜90モル%)程度の割合で含んでいてもよい。好ましい態様において、ジカルボン酸成分(B)は、脂環族ジカルボン酸(B1-2)を、通常、50モル%以上(50〜100モル%)、好ましくは60モル%以上(例えば、65〜95モル%)、さらに好ましくは70モル%以上(例えば、75〜90モル%)、特に80モル%以上(80〜100モル%)の割合で含んでいてもよい。
5−10シクロアルカン−ジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸(B1-2)と芳香族ジカルボン酸(ベンゼンジカルボン酸など)(B1-3)との割合は、前者/後者(モル比)=25/75〜100/0(例えば、50/50〜100/0)、好ましくは60/40〜100/0(例えば、65/35〜95/5)、さらに好ましくは70/20〜100/0(例えば、75/25〜90/10)程度である。特に、偏光板の光学特性を向上できる点から、脂環族ジカルボン酸(B1-2)と芳香族ジカルボン酸(B1-3)との割合は、例えば、前者/後者(モル比)=80/20〜100/0、好ましくは90/10〜100/0、さらに好ましくは95/5〜100/0程度であってもよい。また、ジカルボン酸成分(B)は、脂環族ジカルボン酸単独であってもよい。
好ましい態様のポリエステル樹脂は、フルオレンジオール(A1)とアルカンジオール(C2−4アルカンジオールなど)(A2-1)とを前者/後者(モル比)=15/85〜55/45(例えば、20/80〜50/50)の割合で含むジオール成分(A)と、C5−10シクロアルカン−ジカルボン酸(1,4−シクロヘキサンジカルボン酸など)(B1-2)と芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸などのベンゼンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸などのC6−10アレーンジカルボン酸)(B1-3)とを、前者/後者(モル比)=75/25〜100/0(例えば、80/20〜100/0)の割合で含むジカルボン酸成分(B)とで形成される新規な共重合ポリエステル樹脂であり、延伸性に優れるとともに、延伸してもレタデーションが小さく、透明保護フィルム層を形成するのに適しており、親水性高分子の延伸温度に対応させて延伸可能な共重合ポリエステル樹脂を調製できる。
なお、上記各ジカルボン酸の割合は、前記ポリエステルの構造単位中の各ジカルボン酸成分に由来する単位の割合であってもよく、反応系での成分割合であってもよい。
なお、必要に応じて、3以上のカルボキシル基を有するポリカルボン酸成分(例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸又はこれらのエステル形成性誘導体など)を少量[例えば、ジカルボン酸成分とポリカルボン酸成分との総量に対して10モル%以下(例えば、0.1〜8モル%、好ましくは0.2〜5モル%)程度]使用してもよい。
前記ポリエステル樹脂はジオール成分(A)とジカルボン酸成分(B)との反応により調製でき、ポリエステル樹脂の製造方法は特に制限されず、慣用の方法、例えば、エステル交換法、直接重合法などの溶融重合法、溶液重合法、界面重合法などで調製してもよく、重合反応では、エステル交換触媒、重縮合触媒、熱安定剤、光安定剤、重合調整剤などを使用してもよい。
エステル交換触媒としては、アルカリ土類金属(マグネシウム、カルシウム、バリウムなど)、遷移金属(マンガン、亜鉛、コバルト、チタンなど)などの化合物(アルコキシド、有機酸塩、無機酸塩、金属酸化物など)などが挙げられる。重縮合触媒の種類は特に限定されず、前記アルカリ土類金属、遷移金属、周期表第13族金属(アルミニウムなど)、周期表第14族金属(ゲルマニウムなど)、周期表第15族金属(アンチモンなど)などの化合物、例えば、二酸化ゲルマニウム、水酸化ゲルマニウム、シュウ酸ゲルマニウム、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウム−n−ブトキシドなどのゲルマニウム化合物、三酸化アンチモン、酢酸アンチモン、アンチモンエチレンリコレートなどのアンチモン化合物、テトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、シュウ酸チタン、シュウ酸チタンカリウムなどのチタン化合物などが例示できる。これらの触媒は単独で又は2種類以上を混合して使用してもよい。熱安定剤としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、亜リン酸、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイトなどのリン化合物などが例示できる。
反応において、ジオール成分(A)と、ジカルボン酸成分(B)の使用割合は、前記と同様の範囲から選択でき、必要に応じて所定の成分を過剰に用いてもよい。例えば、反応系から留出可能なエチレングリコールなどのジオール成分は、ポリエステル樹脂中に導入される単位の割合よりも過剰に使用してもよい。また、反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行ってもよい。
反応は、不活性ガス(窒素、ヘリウムなど)雰囲気中で行うことができる。また、反応は、減圧下(例えば、1×10〜1×10Pa程度)で行うこともできる。反応温度は、重合法に応じて、例えば、溶融重合法における反応温度は、150〜300℃、好ましくは180〜290℃、さらに好ましくは200〜280℃程度であってもよい。
[樹脂の特性及び製造方法]
前記熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)は複屈折の値が小さいという特色があり、試験片を3倍延伸したときの複屈折(3倍複屈折)の値は、例えば、−100×10−4〜+120×10−4(例えば、−80×10−4〜+100×10−4)、好ましくは−50×10−4〜+70×10−4(例えば、−30×10−4〜+50×10−4)程度であってもよい。3倍複屈折は、レタデーション測定装置(大塚電子(株)製、RETS-100)を用い、測定温度20℃で、平行ニコル回転法にて、波長600nmでレタデーションを測定し、このレタデーション値を測定部位の厚みで除することで算出できる。なお、測定に用いた試験片は、樹脂を160〜240℃でプレス成形し、厚み100〜400μmのフィルムを調製し、得られたフィルムを15×50mmの短冊状に切り出し、ガラス転移温度(Tg)+10℃の温度で延伸倍率3倍に25mm/分で一軸延伸することにより調製できる。
熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)は比較的高い分子量を有していてもよく、例えば、熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)の重量平均分子量は、4×10〜15×10(例えば、5×10〜13×10)、好ましくは6×10〜12×10(例えば、7×10〜11×10)、さらに好ましくは7.5×10〜10×10(例えば、8×10〜10×10)程度であってもよい。さらに、熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)の重量平均分子量は、偏光板の光学特性との関係から、例えば、3×10〜10×10、好ましくは3.5×10〜8×10、さらに好ましくは4×10〜5×10程度であってもよい。分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを利用して、ポリスチレン換算の分子量として測定できる。
さらに、ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、9,9−ビスアリールフルオレン単位を有する一般的な熱可塑性樹脂に比べて比較的低く、例えば、60〜135℃(例えば、65〜125℃)、好ましくは70〜120℃(例えば、75〜115℃)、さらに好ましくは80〜110℃(例えば、85〜100℃)程度であってもよい。さらに、ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、耐熱性に優れる点から、例えば、90〜135℃、好ましくは100〜130℃、さらに好ましくは110〜125℃程度であってもよい。ガラス転移温度は、示差走査熱量計を用いて測定できる。
9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有するため、このような熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)で形成した基材フィルムは、延伸倍率が高くてもレタデーションが小さく、透明保護フィルムとして適している。すなわち、一軸延伸によるレタデーションの発現を最小限に制御するためには、高分子の構造に由来する固有複屈折が極力小さな高分子を用いるのが有効である。前記熱可塑性樹脂(共重合ポリエステル樹脂)は、構造単位中で、9,9−ビスアリールフルオレン単位が、主鎖の2個のアレーン環(ベンゼン環、ナフタレン環など)と側鎖のフルオレン環(3つの縮合芳香環)とが互いに直交した立体配座をとることにより、分極率が打ち消しあって極めて小さな固有複屈折を示す。そのため、前記9,9−ビスアリールフルオレン単位を有するポリエステル樹脂(特に、共重合ポリエステル樹脂)は、一軸延伸してもレタデーションが高くならないという特徴がある。
さらに、前記熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)を用いるため、親水性高分子塗膜の高度な配向と基材フィルムの配向に伴う低レタデーション化とを両立でき、偏光板を有効に製造できる。すなわち、基材フィルムと親水性高分子塗膜とを一体に一軸延伸する方法において、親水性高分子塗膜には高度に配向することが要求される一方、基材フィルムにはその高分子が配向しても低レタデーションであることが要求される。そのため、通常の高分子フィルムでは、前記のように、親水性高分子塗膜の高度な配向と基材フィルムの配向に伴う低レタデーションとが、相反する要求特性となり、両者を両立させることが困難である。これに対して、本発明では、9,9−ビスアリールフルオレン単位を有するポリエステル樹脂(特に、共重合ポリエステル樹脂)で基材フィルムを形成することにより、ガラス転移温度を調整できるとともに、樹脂固有の性質として延伸後のレタデーションの発現が非常に少ないという特性を有するため、親水性高分子の塗膜を高度に延伸して配向させても基材フィルム層のレタデーションを小さくでき、相反する要求性能を両立できる。
なお、基材フィルムを高倍率で延伸するためには、分子量がある程度大きいことが必要である。しかし、式(1)で示されるように、嵩高い9,9−ビスアリールフルオレン単位を有する単量体を用いると、重合度を大きくできず、高分子量の樹脂が得られにくい。一方、9,9−ビスアリールフルオレン単位を有する単量体の使用割合を低減すると、分子量は高くなるものの、同時にガラス転移温度も低下するため、前記単量体の使用量を減少させるには限度がある。従って、熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)のガラス転移温度は、延伸温度、延伸倍率などの延伸条件と偏光板としての耐熱性との観点から設計する必要がある。特に、好適なガラス転移温度及び分子量を有するポリエステル樹脂(共重合ポリエステル樹脂など)を、好適な延伸条件で延伸することにより、親水性高分子の配向度を高くしながら、かつ延伸後の基材フィルムのレタデーションの発現を最小限に抑制可能である。
さらには、画像表示装置の偏光板に用いられる代表的な完全ケン化型のポリビニルアルコールのガラス転移温度は85℃であり、このガラス転移温度にできるだけ近い温度又はガラス転移温度以上の温度で、一軸延伸するのがポリビニルアルコールを高配向させるのに好都合であり、さらには高倍率で延伸できることがさらに好都合である。一方、基材フィルムの延伸はレタデーションの発現がより少なくなる温度、すなわち、ガラス転移温度よりもできるだけ高温での延伸が好ましい。しかし、基材フィルムのガラス転移温度を85℃よりも低くして、親水性高分子及び基材フィルムの双方の樹脂に好適な延伸温度を見いだすことは困難であり、このようなガラス転移温度のポリエステル樹脂を用いると、偏光板の耐熱性レベルを満たさなくなる。本発明では、前記ポリエステル樹脂を用いるため、耐熱性を維持しつつ、高い倍率で延伸しても低いレタデーションを維持できる。
なお、熱可塑性樹脂(特にポリエステル樹脂)は、添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、安定剤(例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、着色防止剤など)、滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤、帯電防止剤などが例示できる。これら添加剤の含有量は基材フィルムの透明性、耐熱性、光学的等方性、機械強度、透水性などを損なわない程度で選択できる。
[積層フィルム(延伸積層フィルム)及び偏光板とそれらの製造方法]
基材フィルムは9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成され、前記基材フィルムの厚みは、特に制限されず、例えば、1〜300μm、好ましくは5〜200μm、さらに好ましくは10〜150μm(例えば、15〜100μm)程度であってもよい。
前記基材フィルムの表面には、親水性高分子塗膜との密着性を高めるため、コロナ放電処理などの表面処理、プライマー層などの薄膜を形成してもよい。
基材フィルムの製膜方法は特に制限されず、例えば、インフレーション法、Tダイ法、カレンダー法、切削法、流延法、エマルジョン法、ホットプレス法などが利用でき、好ましい製膜方法はTダイ法、流延法である。Tダイ法では、単軸又は二軸押出スクリューを備えた押出装置が使用できる。流延法では、樹脂を可溶な有機溶媒(テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなど)に樹脂を溶解し、その溶液を、平滑な剥離ベース、例えば、耐熱性フィルム、スチールベルト、金属箔などの平板又はロール上に流延し、溶剤を蒸発させて除去し、剥離ベースから剥離することにより製造できる。
[親水性高分子]
親水性高分子の塗膜を形成する親水性高分子としては、ポリビニルアルコール系樹脂、例えば、ポリビニルアルコールとその誘導体が挙げられる。ポリビニルアルコールの誘導体としては、例えば、共重合性単量体と共重合した変性ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタールなどが例示できる。共重合性単量体としては、酢酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステルと共重合可能な成分、例えば、不飽和カルボン酸又はその誘導体((メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステルなど)、不飽和スルホン酸又はその誘導体(スチレンスルホン酸、2−ビニルナフタレンスルホン酸など)、オレフィン(エチレン、プロピレンなどのα−C2−10オレフィンなど)などが例示できる。これらの共重合性単量体は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。共重合性単量体の使用量は全単量体に対して0〜25モル%程度であってもよい。
好ましい親水性高分子は、ポリビニルアルコールである。ポリビニルアルコールのケン化度は、例えば、80〜100%程度であってもよい。すなわち、ケン化度95〜100%、好ましくは97〜100%程度の完全ケン化型のポリビニルアルコール、ケン化度が80〜95%、好ましくは85〜93%程度の部分ケン化ポリビニルアルコールであってもよい。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、例えば、100〜10000程度、好ましくは1000〜10000程度であってもよい。
[偏光板及びその製造方法]
偏光板は、前記基材フィルム(透明保護フィルム)の一方の面に、親水性高分子を含有する水溶液を塗工した後、乾燥して、親水性高分子の塗膜を形成する工程(積層フィルムの調製工程)と、生成した積層フィルム(塗工フィルム)を延伸処理する工程(延伸積層フィルムの調製工程)と、延伸された親水性高分子層を二色性色素で染色処理する工程と、必要により親水性高分子層を架橋処理する工程とを経て調製できるとともに、延伸された親水性高分子層(偏光子)を、接着剤を介して他の基材(透明保護フィルム)に転写する転写工程が不要である。そのため、工程数を大幅に削減できるとともに製造設備も簡略化でき、歩留が向上する。さらに、転写フィルムなどの副資材も不要となり、製造コストを大幅に低減できる。なお、積層フィルムの延伸処理は、小さな倍率で予備的に延伸する予備延伸を含め、複数の工程で行ってもよく、積層フィルムの染色処理及び架橋処理は、任意の工程で行ってもよい。例えば、積層フィルムを予備的に延伸し、生成した予備延伸積層フィルムを染色及び/又は架橋処理し、生成した染色処理された予備延伸積層フィルムをさらに延伸処理し、偏光板を調製してもよい。
親水性高分子を含有する水溶液(塗布液)は、粉末状などの形態の親水性高分子を熱水に溶解することにより調製できる。水溶液中の親水性高分子の濃度は特に制限されず、例えば、1〜30重量%(例えば、5〜15重量%)程度であってもよい。前記水溶液の基材フィルム上への塗布は、ワイヤーバーコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、スクリーンコーティング法、ファウンテンコーティング法、ディッピング法、スプレー法などの方法が採用できる。基材フィルムの少なくとも一方の面に形成された親水性高分子の塗膜を乾燥することにより、積層フィルムを調製できる。塗膜の乾燥温度は、通常、50〜150℃、好ましくは80〜130℃程度であり、乾燥時間は、通常、5〜30分程度である。
親水性高分子の乾燥塗膜の厚みは特に制限されず、例えば、1〜50μm(例えば、2〜30μm)程度であってもよく、通常、2〜20μm(例えば、3〜15μm)、好ましくは5〜10μm(例えば、5〜8μm)程度であってもよい。
なお、積層フィルムの厚みは、例えば、2〜350μm(例えば、5〜250μm)、好ましくは10〜150μm(例えば、15〜75μm)程度であってもよい。
延伸処理は、基材フィルムと親水性高分子の塗膜とが積層した積層フィルムの形態(一体化した形態)で行われ、基材フィルムと親水性高分子の塗膜とが一体になって延伸され、延伸積層フィルムを調製できる。
延伸処理は、通常、一軸延伸で行われる。一軸延伸は、前記積層フィルム(塗工フィルム)の長手方向に対して延伸する縦延伸と、幅方向に延伸する横延伸のいずれであってもよい。延伸方法は特に限定されず、ロール間延伸方法、加熱ロール延伸方法、圧縮延伸方法、テンター延伸方法などの慣用の方法が利用できる。
延伸処理は、空気中で行われる乾式延伸法、水中で行われる湿式延伸法のいずれであってもよく、双方を併用してもよい。なお、基材フィルム樹脂のガラス転移温度によっては湿式延伸できない場合がある。そのため、延伸温度の制約が少ない乾式延伸法を利用するのが好ましい。積層フィルムの延伸温度は、親水性高分子及び基材フィルムのガラス転移温度に応じて選択できるが、特に、基材フィルムのガラス転移温度(Tg)以上の温度[例えば、Tg℃〜(Tg+50℃)]であってもよく、例えば(Tg+1)℃〜(Tg+30)℃、好ましくは(Tg+3)℃〜(Tg+20)℃、さらに好ましくは(Tg+5)℃〜(Tg+15)℃程度である。具体的な延伸温度は、例えば、60〜150℃、好ましくは70〜140℃、さらに好ましくは75〜130℃程度であってもよく、耐熱性の高いフィルムであっても、破断することなく、容易に延伸できる点から、例えば、100〜160℃、好ましくは110〜150℃、さらに好ましくは120〜140℃程度であってもよい。
偏光板としての偏光度を確保できる限り、積層フィルムの延伸倍率は特に制限されず、1.5〜15倍(例えば、3〜8倍)程度であってもよいが、通常、4〜8倍(例えば、4〜7倍)程度である。延伸倍率が小さいと、親水性高分子の配向、ひいては偏光度が低下し、延伸倍率が高すぎると、延伸した積層フィルムが破断したり、親水性高分子の配向方向に乱れが生じ、結果として偏光度が低下する。
本発明では、延伸された親水性高分子層の厚み、ひいては偏光板(偏光子層)の厚みを小さくできる。延伸積層フィルムにおいて、延伸された親水性高分子層の厚みは、例えば、0.1〜10μm(例えば、1〜10μm)、好ましくは1.5〜8μm(例えば、2〜7μm)程度であってもよい。なお、延伸積層フィルムの厚みは、例えば、1〜150μm(例えば、5〜100μm)、好ましくは10〜75μm程度であってもよい。
さらに、延伸積層フィルム及び偏光板において、前記延伸された基材フィルム層のレタデーションReも小さく、波長590nmで測定したとき、厚み25μm換算で、0〜200nm(例えば、0〜150nm)程度の範囲から選択でき、0〜120nm(例えば、1〜100nm)、好ましくは5〜80nm(例えば、10〜75nm)、さらに好ましくは15〜50nm(例えば、20〜40nm)程度であってもよい。
染色処理は、前記延伸積層フィルムの親水性高分子層に二色性色素を接触させ(具体的には二色性色素を含む溶液に前記延伸積層フィルムを浸漬)して吸着させることにより行うことができる。二色性色素としては、ヨウ素、有機染料などが例示でき、有機染料については、前記特許文献2の段落[0054]を参照できる。好ましい二色性色素はヨウ素である。
染色処理には、二色性色素(又はヨウ素)濃度0.02〜5重量%(例えば、0.05〜0.2重量%)程度の水溶液が使用でき、この水溶液は、二色性色素(又はヨウ素)の溶解助剤を含んでいてもよい。溶解助剤としては、ヨウ素の溶解性を促進するヨウ化カリウムなどのヨウ化アルカリ金属などが例示でき、溶解助剤の濃度は、0.1〜5重量%(例えば、0.2〜1.5重量%)程度であってもよい。浸漬温度は、20〜40℃、好ましくは20〜35℃で、浸漬時間は10秒〜30分程度の範囲から選択でき、15秒〜5分(例えば、150〜300秒)程度であってもよいが、偏光板の光学特性を向上できる点から、例えば、3〜30分、好ましくは5〜20分、さらに好ましくは8〜15分程度であってもよい。なお、染色処理は、前記延伸処理の前又は同時若しくは後で行うことができる。
延伸処理により親水性高分子層を延伸方向に配向させ、染色処理により二色性色素(又はヨウ素)を吸着させると、延伸方向に二色性色素(又はヨウ素)が配列して二色性を示し、延伸方向に振動する光を吸収し、延伸方向に対して垂直方向に振動する光を透過させる偏光子として機能する。
架橋処理は必ずしも必要ではないが、偏光子の耐熱性を向上させるのに有効である。架橋処理の架橋剤としては、例えば、ホウ素、ホウ酸塩、ホウ砂などのホウ素化合物や、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどが例示できる。前記架橋剤としてホウ素化合物を用いる場合、架橋処理は、ホウ素濃度0.1〜5重量%(例えば、0.36〜0.83重量%)、ヨウ化カリウム濃度0.1〜10重量%(例えば、4〜7重量%)程度の水溶液を用いるのが好ましい。ホウ素水溶液にヨウ化カリウムを添加すると、着色の少ない偏光子、すなわち、ニュートラルグレー偏光子を得ることができる。
架橋処理は架橋剤の水溶液に浸漬することにより行うことができる。浸漬温度は15〜60℃(例えば、20〜50℃)で、浸漬時間は15秒〜5分(例えば、30〜120秒)程度であってもよい。
なお、染色溶液中に前記架橋剤を配合することにより、前記染色処理と架橋処理とを同時に行うこともできる。
前記架橋処理の後、洗浄し、乾燥することにより、偏光板を調製できる。洗浄処理は、染色、架橋処理された延伸積層フィルムを、ヨウ化アルカリ金属水溶液及び/又は純水(イオン交換水、蒸留水など)で洗浄(水洗処理)することにより行うことができ、純水に浸漬して水洗処理してもよい。ヨウ化アルカリ金属水溶液による洗浄処理、水洗処理は、それぞれ、10〜45℃(例えば、25〜30℃)で前記延伸積層フィルムを10〜300秒(例えば、10〜30秒)程度浸漬してもよい。
乾燥は、温度40〜100℃で10〜500秒間程度で行うことができる。
得られた積層フィルムは、例えば、100〜160℃、好ましくは110〜150℃、さらに好ましくは120〜140℃程度の温度で加熱して熱固定してもよい。加熱時間は、例えば、30秒〜1時間、好ましくは1〜30分、さらに好ましくは5〜20分程度である。
このようにして得られた延伸積層フィルムにおいて、延伸された基材フィルム層は透明保護フィルム層として利用でき、染色・架橋処理された親水性高分子層(偏光子又は偏光子層)に透明保護フィルムを貼り合せることにより偏光板を製造できる。
親水性高分子層(偏光子又は偏光子層)に貼り合わせる透明保護フィルムとしては、親水性高分子塗膜との接着性が高く、光学的に透明なフィルム、例えば、トリアセチルセルロースフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルムなどのセルロースエステル系フィルム、変性アクリル樹脂系フィルム、環状オレフィン系樹脂フィルムなどが例示できる。透明性、機械的強度、光学的等方性の点から、トリアセチルセルロースフィルムが好ましい。透明保護フィルムの厚みは、1〜200μm(例えば、5〜150μm)程度であってもよい。
親水性高分子層との接着力を向上させるため、上記透明保護フィルムには表面改質処理を施してもよい。例えば、コロナ放電処理、グロー放電処理、酸処理、アルカリ処理、紫外線照射処理などにより表面改質してもよい。
接着剤としては、通常、水系接着剤が使用される。水系接着剤としては、特に制限されず、例えば、イソシアネート系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス接着剤、水系ポリウレタン接着剤、水系ポリエステル接着剤などが例示できる。好ましい接着剤は、ポリビニルアルコール系接着剤である。
本発明の方法では、より薄型の偏光板を製造できるだけでなく、積層フィルムに対して延伸処理を施すため、延伸処理に伴うフィルムの切断を防止でき、生産性を向上できる。
本発明の偏光板は、高い光学特性を有しており、具体的には、偏光度が95%以上であってもよく、例えば、96〜99.99%、好ましくは98〜99.98%(例えば、99〜99.97%)、さらに好ましくは99.2〜99.95%(特に99.5〜99.9%)程度である。本発明では、偏光度は、レタデーション測定装置を用いて測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
本発明の偏光板は、透明性にも優れており、偏光板の単体透過率が30%以上であってもよく、例えば、30〜49%、好ましくは35〜48%、さらに好ましくは40〜45%程度である。本発明では、単体透過率は、レタデーション測定装置を用いて測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、樹脂の特性及び偏光板の特性は以下のようにして測定した。
(分子量)
ゲル浸透クロマトグラフィ(東ソー(株)製、「HLC−8120GPC」)を用い、試料をクロロホルムに溶解させ、ポリスチレン換算で、分子量(重量平均分子量Mw)を測定した。
(ガラス転移温度)
示差走査熱量計(セイコーインスツル(株)製、「DSC 6220」)を用いて、JIS K 7121に準拠して、ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgを測定した。
(位相差)
基材フィルムを、偏光板の調製と同じ延伸条件(温度及び倍率)で延伸し、得られた延伸フィルムについて位相差を測定した。
すなわち、延伸したポリエステル樹脂フィルムの位相差は、位相差計(大塚電子(株)製、「RETS−100」)を用いて、波長590nmで、フィルムの遅相軸方向の屈折率nx、進相軸方向の屈折率ny、厚み方向の屈折率nzを測定し、これらの測定値と、フィルム厚みdとから下記式に基づいて、正面位相差Reを算出した。なお、表には、厚み25μmに換算した正面位相差Reを記載した。
正面位相差Re=(nx−ny)×d
(偏光板の単体透過率)
積層した偏光板(透明保護フィルム付き)の状態で偏光板の単体透過率を、レタデーション測定装置(大塚電子(株)製「RETS-100」)を用いて測定した。単体透過率は、2枚の同じ偏光板を、両者の透過軸を平行にして重ね合せたときの透過率(Tp)、および両者の透過軸を直行させて重ね合せたときの透過率(Tc)を波長550nmで測定し、以下の式によって算出した。
単体透過率(%)=√2×(Tp+Tc) 1/2 /2×100
(偏光板の偏光度)
積層した偏光板(透明保護フィルム付き)の状態で偏光板の光学特性(偏光度)を、レタデーション測定装置(大塚電子(株)製、「RETS-100」)を用いて測定した。偏光度は、2枚の同じ偏光板を、両者の透過軸を平行にして重ね合せたときの透過率(Tp)、および両者の透過軸を直行させて重ね合せたときの透過率(Tc)を波長550nmで測定し、以下の式によって算出した。
偏光度(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
(ポリエステル樹脂の調製例1)
9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製、以下、BPEFと記す)0.25モル、エチレングリコール(関東化学(株)製、以下、EGと記す)2.75モル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(日興リカ(株)製、以下、CHDAと記す)1.00モルを反応槽に投入し、溶解させた後、エステル交換触媒として、酢酸マンガン・4水和物(関東化学(株)製)2.0×10−4モルと酢酸カルシウム・1水和物(関東化学(株)製)8.0×10−4モルを投入し、撹拌しながら常法に従って、230℃まで徐々に加熱し、エステル交換反応を行った。所定量のメタノールを系外に抜き出した後、重合触媒の酸化ゲルマニウム(関東化学(株)製)2.0×10−3モルと着色防止剤のトリメチルリン酸(関東化学(株)製)1.4×10−3モルを投入し、減圧しながら加熱し、270℃、0.13kPaに到達後、所定のトルクに達するまで撹拌を続けた。重合物は缶底より抜出し、水中をくぐらせたストランドを切断してペレット(樹脂1)を得た。
得られたペレットをNMRで分析したところ、表1に示すように、ポリエステル樹脂に導入されたカルボン酸成分の100モル%がCHDA由来であり、ジオール成分の25モル%がBPEF由来、75モル%がEG由来であった。
(ポリエステル樹脂の調製例2〜4)
ポリエステル樹脂の組成(ジオール成分及び/又はジカルボン酸成分の導入組成)を、表1に示す条件とする以外、調製例1と同様にして、ペレット(樹脂2〜4)を得た。なお、表1中、DMTは、テレフタル酸ジメチル(関東化学(株)製)を示す。表1に示す組成割合は、前記と同様に、NMRで分析したポリエステル樹脂の組成割合である。なお、原料組成(仕込み組成)において、ジオール成分として、樹脂2及び3では、BPEF 0.8モル及びEG 2.2モルを用い、調製例1と同様にして、ポリエステル樹脂のペレットを調製した。
Figure 0006894662
[実施例1]
(ポリエステルフィルムの製膜)
調製例2で得られたペレット(樹脂2)をホットプレス装置で溶融プレスして、フィルムを調製した。
(ポリビニルアルコール水溶液の調製)
ポリビニルアルコール(和光純薬(株)製、平均重合度2000、ケン化度98%)を95℃の熱水で溶解して、濃度10重量%のポリビニルアルコール水溶液を調製した。
(ポリビニルアルコール塗膜の形成)
基材フィルムである上記ポリエステルフィルムの表面をコロナ放電処理し、アプリケーターを用いて上記ポリビニルアルコール水溶液をコーティングした後、Tg−20℃で10分間乾燥させて、基材フィルム上にポリビニルアルコールの塗膜を形成した。乾燥後のポリビニルアルコール層(偏光層)の厚みは10μm程度であった。
(延伸処理)
ポリビニルアルコールの塗膜が形成された積層フィルムを、表2に記載した各温度・延伸倍率にて自由端一軸延伸を行い、延伸積層フィルムを作製した。
(ホウ酸処理・染色処理)
上記延伸積層フィルムを30℃のホウ酸水溶液(ホウ酸/水=3/97(重量比))に30秒間浸漬した。その後、30℃のヨウ素溶液(ヨウ素/ヨウ化カリウム/水=0.3/2.1/97.6(重量比))に表2に記載の時間浸漬させ、偏光板を得た。
[実施例4〜20及び比較例1]
ペレットの種類やフィルムの延伸条件を、表2に示す条件とする以外、実施例1と同様にして、偏光板を得た。なお、得られた偏光板(延伸フィルム)に対して、実施例9〜20では、延伸温度と同一の温度で10分間熱固定するとともに、実施例17〜18及び20では、5重量%のヨウ化カリウム水溶液で420秒間洗浄した。
[実施例2〜3]
(ホウ酸処理・延伸処理)
実施例1と同様の方法で得られたポリビニルアルコールの塗膜が形成された積層フィルムを30℃のホウ酸水溶液(ホウ酸/水=3/97(重量比))に30秒間浸漬した。浸漬後の積層フィルムをホウ酸水溶液(ホウ酸/ヨウ化カリウム/水=4/5/91(重量比))中で、表2に記載した各温度・延伸倍率にて自由端一軸延伸を行い、延伸積層フィルムを得た。
(染色処理)
得られた延伸積層フィルムを30℃のヨウ素溶液(ヨウ素/ヨウ化カリウム/水=0.3/2.1/97.6(重量比))に、表2に記載した時間浸漬した。
結果を表2に示す。
Figure 0006894662
表2より、本発明では偏光子層の厚みを小さくできるとともに、基材フィルムを延伸してもレタデーションか小さく、延伸基材フィルム層を透明保護フィルムとして機能させることができ、偏光子層の高延伸と基材フィルム層の低レタデーションとを両立できる。一方、比較例1では、85℃×6倍、130℃×6倍の条件で延伸したところ、いずれの条件でも破断して偏光板が作製できなかった。
本発明で用いる熱可塑性樹脂(特に、ポリエステル樹脂)は、高屈折率、低複屈折、高透明性などの優れた光学的特性を有しており、延伸してもレタデーションが増大するのを抑制でき、樹脂の単量体の組成を調整することにより、熱可塑性樹脂(特に、ポリエステル樹脂)を親水性高分子の延伸条件に適合させて延伸することもできる。そのため、本発明の偏光板(偏光フィルム)は、単独で又は保護フィルムと積層して、液晶表示装置、有機EL表示装置などの画像表示装置の光学フィルム、特にディスプレイ部材として有用である。

Claims (9)

  1. 基材フィルムと、この基材フィルムの表面に形成された親水性高分子の塗膜とが積層形態で延伸処理され、延伸された親水性高分子層が二色性色素で染色された偏光板であって、前記基材フィルムが、9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成され;
    前記熱可塑性樹脂が、ジオール成分(A)とジカルボン酸成分(B)とを単量体成分とするポリエステル樹脂であり、前記ジオール成分(A)が、下記式(1)
    Figure 0006894662
    (式中、Z及びZは芳香族炭化水素環、R1a及びR1bは反応に不活性な置換基、k1及びk2はそれぞれ0〜4の整数、R2a及びR2bはアルキレン基、m1及びm2はそれぞれ1以上の整数、R3a及びR3bは反応に不活性な置換基、p1及びp2はそれぞれ0以上の整数を示す。)
    で表されるフルオレンジオール成分(A1)と、脂肪族ジオール(A2-1)とを前者/後者=10/90〜50/50(モル比)の割合で含み、
    前記ジカルボン酸成分(B)が、脂環族ジカルボン酸(B1-2)からなり;
    延伸された前記基材フィルムのレタデーションReが、波長590nmで測定したとき、厚み25μm換算で、0〜40nmであり;
    偏光度が99%以上であり、かつ単体透過率が42.78〜49%である偏光板。
  2. ジオール成分(A)が、式(1)において、Z及びZがベンゼン環又はナフタレン環、k1及びk2がそれぞれ0、R2a及びR2bがアルキレン基、m1及びm2がそれぞれ1〜5の整数、R3a及びR3bがアルキル基シクロアルキル基、アリール基、p1及びp2がそれぞれ0〜2の整数であるフルオレンジオール成分(A1)と、C2−10アルカンジオール(A2-1)とを含み、
    ジカルボン酸成分(B)が、少なくともC4−12シクロアルカン−ジカルボン酸(B1-2)を含む請求項1記載の偏光板。
  3. ジオール成分(A)が、フルオレンジオール成分(A1)を全ジオール成分(A)に対して15モル%以上の割合で含む請求項1又は2記載の偏光板。
  4. 熱可塑性樹脂が、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)C2−6アルコキシC6−12アリール)フルオレン(A1)と、C2−6アルカンジオール(A2-1)とを前者/後者=20/80〜40/60(モル比)の割合で含むジオール成分(A)と、C5−10シクロアルカン−ジカルボン酸(B1-2)を含むジカルボン酸成分(B)とを単量体成分とする共重合ポリエステル樹脂である請求項1〜3のいずれかに記載の偏光板。
  5. 熱可塑性樹脂の重量平均分子量が4×10〜15×10であり、ガラス転移温度が60〜135℃である請求項1〜4のいずれかに記載の偏光板。
  6. 親水性高分子が、ポリビニルアルコール系樹脂を含む請求項1〜5のいずれかに記載の偏光板。
  7. 延伸された親水性高分子層の厚みが1〜10μmである請求項1〜6のいずれかに記載の偏光板。
  8. 基材フィルムに親水性高分子の塗膜を形成し、生成した積層フィルムを延伸処理し、延伸された親水性高分子層を二色性色素で染色し、偏光板を製造する方法であって、前記基材フィルムが、請求項1記載の9,9−ビスアリールフルオレン骨格を有する熱可塑性樹脂で形成されている偏光板の製造方法。
  9. 積層フィルムを延伸温度60〜150℃及び延伸倍率4〜8倍で一軸延伸する請求項8記載の偏光板の製造方法
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