JP6969555B2 - 光学フィルム、偏光板、及び表示装置 - Google Patents

光学フィルム、偏光板、及び表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、光学フィルム、偏光板、及び表示装置に関し、より詳しくは、シクロオレフィン系樹脂を用いた光学的に等方性の光学フィルム等に関する。
液晶表示装置(LCD)は、TN(Twisted Nematic)方式、VA(Virtical Alignment)方式、IPS(In−Place−Switching)方式等種々の方式が開発されている。そのうちIPS方式はTN方式やVA方式に比べ視野角性能に優れており、諸用途に用いられている。なお、IPS方式の液晶セルは、ネマチック液晶に横電界をかけてスイッチングする方式であり、詳しくはProc.IDRC(Asia Display 1995),577〜580頁及び同707〜710頁に記載されている。
IPS方式に用いられる偏光板用光学フィルムには、IPS方式の特性上光学的に等方性(以下「ゼロ位相差性」ともいう。)の偏光板用光学フィルムが求められる。等方性(ゼロ位相差性)を示す偏光板用光学フィルムとしては、従来セルローストリアセテート(TAC)フィルムがその取扱い性の良さから広く用いられている。しかし、セルローストリアセテートフィルムは耐湿性が劣っており湿度変動による性能変動が大きいという問題があった。また位相差値が完全にはゼロではないためその改良が求められていた。
近年、耐湿性の良いゼロ位相差性の偏光板用光学フィルムとして、シクロオレフィン系樹脂を用いた光学フィルムも用いられている。
特許文献1には、ゼロ位相差性のシクロオレフィン系樹脂を用いた光学フィルムが開示されている。
一方、液晶表示装置(LCD)、有機エレクトロルミネッセンス表示装置(OLED)等の表示装置は、近年、薄膜化が進展している。それに伴い、前記表示装置に備えられる偏光板の薄膜化の要望も増している。
したがって、前記のゼロ位相差性のシクロオレフィン系樹脂を用いた光学フィルムにも、薄膜化が求められている。
従来、光学フィルムを平面性良く薄膜化するには、光学フィルムの製膜時において、溶液流延又は溶融流延したフィルムを延伸して薄膜化することが行われている。
しかしながら、シクロオレフィン系樹脂を用いたフィルムを延伸して薄膜化した場合には、延伸可能な伸度に限界があり、延伸すると破断しやすいという問題があった。
さらに、現在、種々の表示装置に用いられている光学フィルム用のシクロオレフィン系樹脂は、固有複屈折率が正である。したがって、溶融製膜法で光学フィルムを製造する際は、搬送方向への伸びや、熱延伸により正の配向複屈折性に由来する位相差を発現する。
また、溶液流延法で製造する際は、上記の理由に加え、加圧ダイスリットからドラムやベルト上に流延した後の乾燥過程で樹脂鎖が配向することでも位相差が発現する。さらには、溶剤が残留している状態の光学フィルムをクリップで幅方向に保持しながら搬送する際に、乾燥により光学フィルムが収縮することで疑似的に延伸され、結果的に位相差が発現することもある。
このように、シクロオレフィン樹脂を用いたフィルムを延伸して薄膜化した場合には、位相差が発現しやすいという問題もあった。
特許文献2には、シクロオレフィン樹脂に特定の可塑剤を添加して延伸したVA方式に適した光学フィルムが開示されている。
しかしながら、特許文献2に記載の方法では、光学フィルムに位相差が生じてしまい、当該光学フィルムをIPS方式の液晶表示装置に適用すると視認性が劣化するという問題があった。したがって、IPS方式に適した等方性(ゼロ位相差性)の光学フィルムを、延伸による生産性を確保しつつ得ることが困難であった。
特開2011−128356号公報 韓国公開特許第2015−0104886号公報
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、シクロオレフィン系樹脂を用いた光学的に等方性(ゼロ位相差性)で薄膜の光学フィルムを提供することである。また、当該光学フィルムを流延製膜法で生産性良く延伸して製造することである。さらに、当該光学フィルムを具備した偏光板及び表示装置を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、シクロオレフィン系樹脂とポリエステルとを含有する光学フィルムであって、前記ポリエステルが、化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物の混合物であり、前記ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が、400〜3800の範囲内であることにより、薄膜で等方性(ゼロ位相差性)の光学フィルムを提供できることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.シクロオレフィン系樹脂とポリエステルとを含有する光学フィルムであって、
前記ポリエステルが、化学構造又は重量平均分子量(Mw)が異なる2種類以上の化合物の混合物であり、
前記ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が、400〜3800の範囲内であり、
前記ポリエステルの混合物を構成する化合物の少なくとも1種が、下記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物であり、
前記光学フィルムの膜の厚さが5〜15μmの範囲内であり、かつ、
前記光学フィルムの、下記式(i)で定義されるフィルム面内の位相差値Ro(nm)及び下記式(ii)で定義されるフィルム膜厚方向の位相差値Rt(nm)が、下記式(iii)及び(iv)で規定する条件を満たす光学フィルム。
Figure 0006969555
前記一般式(II)及び一般式(III)において、Aは、アルキレンジカルボン酸、シクロアルキレンジカルボン酸、又はアリールジカルボン酸から誘導される2価の基を表す。Gは、アルキレングリコール、シクロアルキレングリコール、又はアリールグリコールから誘導される2価の基を表す。n及びmは、それぞれ0以上の整数を表す。X 及びX は、それぞれ水素原子、又はアルキレンモノカルボン酸、シクロアルキレンモノカルボン酸、若しくはアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基を表す。Y 及びY は、それぞれヒドロキシ基又はアルキレンモノアルコール、シクロアルキレンモノアルコール若しくはアリールモノアルコールから誘導される1価の基を表す。ここで、A及びGは、1種類であっても2種類以上の基が組み合わされていても良い。
(i)Ro=(n−n)×d
(ii)Rt={(n+n)/2−n)}×d
(iii)0≦Ro≦5
(iv)−10≦Rt≦10
〔式中、Ro及びRtは温度23℃、相対湿度55%の環境下で波長590nmの光で測定した位相差値である。
は、フィルム平面内の遅相軸方向の屈折率である。
は、フィルム平面内の遅相軸方向に垂直な方向の屈折率である。
は、フィルム面に垂直な方向の屈折率である。
dは、フィルムの厚さ(nm)である。〕
2.前記シクロオレフィン系樹脂が、下記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマー由来の重合体であることを特徴とする第1項に記載の光学フィルム。
Figure 0006969555
前記一般式(I)において、pは0又は1の整数を表し、mは0又は1以上の整数を表す。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン原子、又は水素結合受容性基を表す。また、R〜Rは、二つ以上が互いに結合して、不飽和結合、単環又は多環を形成していてもよく、この単環又は多環は、二重結合を有していても、芳香環を形成してもよい。
3.前記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマーのpが0を表し、mが1を表し、R及びRが水素原子を表し、Rがメチル基を表し、かつ、Rがメトキシカルボニル基を表すことを特徴とする第2項に記載の光学フィルム。
.前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のA又はGが、2種類以上の基が組み合わされている第1項から第3項までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
.前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1又は2の整数を表す第1項から第4項までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
.前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1の整数を表すことを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
.前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物の、X1及び
X2の少なくとも一方がアルキレンモノカルボン酸、シクロアルキレンモノカルボン酸、又はアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基を表し、Y1及びY2の少なくとも一方がアルキレンモノアルコール、シクロアルキレンモノアルコール、又はアリールモノアルコールから誘導される1価の基を表し、かつn又はmが0の整数を表すことを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
.第1項から第7項までのいずれか一項に記載の光学フィルムを偏光子の少なくとも片面に具備することを特徴とする偏光板。
第8項に記載の偏光板を具備することを特徴とする表示装置。
本発明の上記手段により、シクロオレフィン系樹脂を用いた光学的に等方性(ゼロ位相差性)で薄膜の光学フィルムを提供することができる。また、当該光学フィルムを流延製膜法で生産性良く延伸して製造することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
シクロオレフィン系樹脂を用いたフィルムを延伸して薄膜化した場合には、延伸可能な伸度に限界があり、延伸すると破断しやすいという問題がある。シクロオレフィン系樹脂に可塑剤を混合した場合には、破断せずに延伸しやすくなるため、薄膜のシクロオレフィン樹脂が製造できやすくなる。
しかしながら、延伸伸度が大きくなると、シクロオレフィン系樹脂の固有複屈折率が正であるため、延伸時のシクロオレフィン系樹脂の配向に伴って位相差が大きくなる。
シクロオレフィン系樹脂が、ポリエステルを含有すると、可塑効果によりシクロオレフィン樹脂を延伸しやすくなる。この時、ポリエステルが、化学構造又は分子量の異なる2種類以上の化合物の混合であることで、系中の秩序が乱雑化され、シクロオレフィン系樹脂の高分子鎖の向きが特定方向に揃いにくくなる、即ち、シクロオレフィン系樹脂の配向を乱すように作用する。加えて、ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が、400〜3800の範囲内である場合には、シクロオレフィン系樹脂との相溶性が向上し、フィルム中で、より広範囲に、均一に分散し、効率的にシクロオレフィン系樹脂の高分子鎖の配向を乱すようになる。以上の様な機構により、位相差を低減できるものと推察している。
偏光板の概略断面図
本発明の光学フィルムは、シクロオレフィン系樹脂とポリエステルとを含有する光学フィルムであって、前記ポリエステルが、化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物の混合物であり、前記ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が、400〜3800の範囲内であり、前記ポリエステルの混合物を構成する化合物の少なくとも1種が、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物であり、前記光学フィルムの膜の厚さが5〜15μmの範囲内であり、かつ、前記光学フィルムの、0〜5nmの範囲内であり、フィルム膜厚方向の位相差値Rt(nm)が、−10〜10nmの範囲内であることを特徴とする。
この特徴は、各請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記シクロオレフィン系樹脂が、下記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマー由来の重合体であることが好ましい。
Figure 0006969555
上記一般式(I)において、pは0又は1の整数を表し、mは0又は1以上の整数を表す。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン原子、又は水素結合受容性基を表す。また、R〜Rは、二つ以上が互いに結合して、不飽和結合、単環又は多環を形成していてもよく、この単環又は多環は、二重結合を有していても、芳香環を形成してもよい。
また、前記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマーのpが0で、mが1であり、かつR及びRが水素原子、Rがメチル基、Rがメトキシカルボニル基であることが、溶液流延法で製膜しやすいため薄膜化を行いやすくより好ましい。
さらに、前記ポリエステルの混合物を構成する化合物の少なくとも1種が、下記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物であることが本発明の効果が大きいという観点からより好ましい。
Figure 0006969555
前記一般式(II)及び一般式(III)において、Aは、アルキレンジカルボン酸、シクロアルキレンジカルボン酸、又はアリールジカルボン酸から誘導される2価の基を表す。Gは、アルキレングリコール、シクロアルキレングリコール、又はアリールグリコールから誘導される2価の基を表す。n及びmは、それぞれ0以上の整数を表す。X及びXは、それぞれ水素原子、又はアルキレンモノカルボン酸、シクロアルキレンモノカルボン酸、若しくはアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基を表す。Y及びYは、それぞれヒドロキシ基又はアルキレンモノアルコール、シクロアルキレンモノアルコール若しくはアリールモノアルコールから誘導される1価の基を表す。ここで、A及びGは、1種類であっても2種類以上の基が組み合わされていても良い。
また、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のA又はGが、2種類以上の基が組み合わされていることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
また、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1又は2の整数を表すことが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
さらに、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1の整数を表すことが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
また、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物の、X及びXの少なくとも一方がアルキレンモノカルボン酸、シクロアルキレンモノカルボン酸、又はアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基を表し、Y及びYの少なくとも一方がアルキレンモノアルコール、シクロアルキレンモノアルコール又はアリールモノアルコールから誘導される1価の基を表し、かつn又はmが0の整数を表すことが、本発明の効果の観点から好ましい。
また、偏光子に本発明の光学フィルムを具備した偏光板や、前記偏光板を備える表示装置は、光学フィルムの耐湿性が良く、薄膜でかつゼロ位相差性であるため、IPS用として視野角が広く耐湿性に優れた偏光板、表示装置が得られる点で好ましい。
なお、本発明においては、ゼロ位相差性とは、前記光学フィルム面内の位相差値Roが0〜5nmの範囲内であり、かつ前記光学フィルム膜厚方向の位相差値Rtが−10〜10nmの範囲内であることと定義する。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
≪本発明の光学フィルムの概要≫
本発明の光学フィルムは、シクロオレフィン系樹脂とポリエステルとを含有する光学フィルムであって、前記ポリエステルが、化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物の混合物であり、前記ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が、400〜3800の範囲内であり、前記ポリエステルの混合物を構成する化合物の少なくとも1種が、下記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物であり、前記光学フィルムの膜の厚さが5〜15μmの範囲内であり、かつ、前記光学フィルムの、下記式(i)で定義されるフィルム面内の位相差値Ro(nm)及び下記式(ii)で定義されるフィルム膜厚方向の位相差値Rt(nm)が、下記式(iii)及び
(iv)で規定する条件を満たすことを特徴とする。
(i)Ro=(n−n)×d
(ii)Rt={(n+n)/2−n)}×d
(iii)0≦Ro≦5
(iv)−10≦Rt≦10
〔式中、Ro及びRtは温度23℃、相対湿度55%の環境下で波長590nmの光で測定した位相差値である。
は、フィルム平面内の遅相軸方向の屈折率である。
は、フィルム平面内の遅相軸方向に垂直な方向の屈折率である。
は、フィルム面に垂直な方向の屈折率である。
dは、フィルムの厚さ(nm)である。〕
なお面内位相差値Ro、及び厚さ方向の位相差値Rtは自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて、23℃・55%RHの環境下、590nmの波長において、三次元屈折率測定を行い、得られた屈折率n、n、nから上記式を用いて算出する。
<シクロオレフィン系樹脂>
本発明の光学フィルムは、シクロオレフィン系樹脂を含有することを特徴とする。
なお、「シクロオレフィン系樹脂」とは、シクロオレフィン系モノマーの重合体、又はシクロオレフィン系モノマーと他のモノマーとの重合体であることを意味する。
前記のシクロオレフィン系樹脂は、一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマー由来の重合体であることが好ましい。
なお、「一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマー由来の重合体」とは、一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマーの重合体、又は一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマーと他のモノマーとの重合体であることを意味する。
Figure 0006969555
〔式中、pは0又は1の整数であり、mは0又は1以上の整数である。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン原子、又は水素結合受容性基である。また、R〜Rは、二つ以上が互いに結合して、不飽和結合、単環又は多環を形成していてもよく、この単環又は多環は、二重結合を有していても、芳香環を形成してもよい。〕
本発明において、シクロオレフィン系樹脂の好ましい水素結合受容性基の保有比率は一般式(I)でR〜Rのうち1〜2個が水素結合受容性基を有することが好ましい。
また、シクロオレフィン系樹脂の水素結合受容性基の保有比率は例えば、カーボン−13核磁気共鳴(13CNMR)スペクトル法を用いて同定することができる。
また、一般式(I)中、R及びRが水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であることが好ましく、さらに好ましくは炭素数1〜4、特に好ましくは炭素数1〜2の炭化水素基である。R及びRの少なくとも一つは極性を有する水素結合受容性基であることが、溶液流延製膜をしやすくなる観点から好ましい。pとmは、ガラス転移温度が高くかつ機械的強度が優れるという観点から、m=1、p=0であるものが好ましい。
水素結合受容性基としては、例えば、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜10のアシルオキシ基、炭素原子数2〜10のアルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、アミド基、イミド環含有基、トリオルガノシロキシ基、トリオルガノシリル基、アシル基、炭素原子数1〜10のアルコキシシリル基、スルホニル含有基、及びカルボキシ基など挙げられる。これらの極性基についてさらに具体的に説明すると、上記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられ;アシルオキシ基としては、例えば、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基等のアルキルカルボニルオキシ基、及び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;アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられ;アリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェノキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基、フルオレニルオキシカルボニル基、ビフェニリルオキシカルボニル基等が挙げられ;トリオルガノシロキシ基としては、例えば、トリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基等が挙げられ;トリオルガノシリル基としてはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基等が挙げられ;アルコキシシリル基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。炭素原子数1〜30の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の芳香族基等が挙げられる。これらの炭化水素基は置換されていてもよく、置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、フェニルスルホニル基等が挙げられる。
前記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマーのpが0であり、mが1、かつR及びRが水素原子、Rがメチル基、Rがメトキシカルボニル基であることが、溶液流延法で製膜しやすいため薄膜化を行いやすくより好ましい。
本発明に係るシクロオレフィン系樹脂は、光学フィルム中に51〜99質量%の範囲内で含有されることが、耐熱性の観点から好ましい。
本発明に係るシクロオレフィン系樹脂の好ましい分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が、8000〜100000、さらに好ましくは10000〜80000、特に好ましくは12000〜50000であり、重量平均分子量(Mw)は20000〜300000、さらに好ましくは30000〜250000、特に好ましくは40000〜200000の範囲のものが好適である。
本発明に係るシクロオレフィン系樹脂の好ましい固有粘度〔η〕inh(測定温度30℃)は、0.2〜5cm/g、さらに好ましくは0.3〜3cm/g、特に好ましくは0.4〜1.5cm/gである。
固有粘度〔η〕inhは、樹脂溶液を、ウベローデ型粘度計を用いて測定(測定温度30℃)することができる。
固有粘度〔η〕inh、数平均分子量及び重量平均分子量が上記範囲にあることによって、シクロオレフィン樹脂の耐熱性、耐水性、耐薬品性、機械的特性と、本発明の光学フィルムとしての成形加工性が良好となる。
本発明に係るシクロオレフィン系樹脂はガラス転移温度(Tg)が、通常、110℃以上であり、好ましくは110〜350℃である。さらに好ましくは120〜250℃、特に好ましくは150〜220℃である。
シクロオレフィン樹脂のTgが110℃以上の場合は、高温条件下での使用、又はコーティング、印刷などの二次加工による変形が抑制されるため好ましい。また、Tgが350℃以下であると、成形加工や成形加工時の熱による樹脂劣化が抑制されるため好ましい。
本発明の光学フィルムは、光学フィルムのガラス転移温度(Tg)が、130〜210℃の範囲内であることが好ましい。光学フィルムのガラス転移温度(Tg)が、210℃以下であれば、内部応力の上昇が少なく、クラック耐性がより大きいので好ましい。
Tgが150℃以上であれば、例えば、光学フィルムに導電層を積層し、アニールを施すというような、熱処理加工を伴う機能付与へも、好適に用いることができるので好ましい。
なお、ここでいうガラス転移温度Tgとは、市販の示差走査熱量測定器を用いて、昇温速度20℃/分で測定し、JIS K7121(1987)に従い求めた中間点ガラス転移温度(Tmg)である。具体的な光学フィルムのガラス転移温度Tgの測定方法は、JISK7121(1987)に従って、セイコーインスツル(株)製の示差走査熱量計DSC220を用いて測定する。
以上説明したシクロオレフィン系樹脂は、市販品を好ましく用いることができ、市販品の例としては、JSR(株)からアートン(Arton)G、アートンF、アートンR、及びアートンRXという商品名(アートンは登録商標)で発売されており、これらを使用することができる。上述のJSR株式会社製の具体的な商品には、後述する実施例に記載の様に、「ARTON G7810」(商品名)、「ARTON R5000」(商品名)、「ARTON GX4500」(商品名)がある。
<ポリエステル>
本発明の光学フィルムは、ポリエステルを含有し、前記ポリエステルが、化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物の混合物であり、前記ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が、400〜3800の範囲内であることを特徴とする。
ポリエステルは、ジカルボン酸系化合物とジオール系化合物とをエステル化反応又はエステル交換反応により得ることができるエステル化体であり、両末端が封止されていてもよいし、封止されていなくてもよい。
本発明の光学フィルムは、ポリエステルとして、化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物の混合物を含有する。
化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物の混合物は、ポリエステルの合成の際に、複数の異なる種類の原料を使用して合成することにより製造してもよいし、単一の構造又は分子量のポリエステルを複数種類合成した後に、複数種類のポリエステルを混合して製造してもよい。
本発明に係る「化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物の混合物」の光学フィルムへの添加方法には、特に制限はない。
すなわち、化学構造又は分子量が異なる2種類以上の化合物を混合した後に、光学フィルム製造のためのドープに添加してもよく、1種類の化合物をドープに添加した後に他の種類の化合物をドープに添加してもよい。
本発明に係るポリエステルを構成する化学構造又は重量平均分子量が異なる2種類以上の化合物のうちの少なくとも1種の化合物が、下記一般式(II)又は一般式(III)で表
される構造を有する化合物であることが本発明の効果が大きいという観点から必要である
Figure 0006969555
前記一般式(II)及び一般式(III)において、Aは、アルキレンジカルボン酸、シクロアルキレンジカルボン酸、又はアリールジカルボン酸から誘導される2価の基を表す。Gは、アルキレングリコール、シクロアルキレングリコール、又はアリールグリコールから誘導される2価の基を表す。n及びmは、それぞれ0以上の整数を表す。X及びXは、それぞれ水素原子、又はアルキレンモノカルボン酸、シクロアルキレンモノカルボン酸、若しくはアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基を表す。Y及びYは、それぞれヒドロキシ基又はアルキレンモノアルコール、シクロアルキレンモノアルコール若しくはアリールモノアルコールから誘導される1価の基を表す。ここで、A及びGは、1種類であっても2種類以上の基が組み合わされていても良い。
前記Aのアルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基としては、炭素原子数4〜12のアルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基であることが好ましい。アルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基の例には、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸などから誘導される2価の基が含まれる。このうち、アジピン酸から誘導される2価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
Aのシクロアルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基の例としては、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸などから誘導される2価の基が含まれる。このうち、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸から誘導される2価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記Aのアリールジカルボン酸から誘導される2価の基は、炭素原子数8〜14のアリールジカルボン酸から誘導される2価の基であることが好ましい。アリールジカルボン酸から誘導される2価の基の例には、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸などから誘導される2価の基が含まれる。このうち、フタル酸から誘導される2価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記Gのアルキレングリコールから誘導される2価の基は、炭素原子数2〜12のアルキレングリコールから誘導される2価の基であることが好ましい。アルキレングリコールから誘導される2価の基の例には、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、および1,12−オクタデカンジオール等から誘導される2価の基が含まれる。このうち、1,2−プロピレングリコールから誘導される2価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記Gのシクロアルキレングリコールから誘導される2価の基の例には、1,2−シクロヘキサングリコール、1,3−シクロヘキサングリコール、1,4−シクロヘキサングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビシクロヘキシル−4,4’−ジオール1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、1,6−シクロヘキサンジメタノール等から誘導される2価の基が含まれる。このうち、1,4−シクロヘキサンジメタノールから誘導される2価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記Gの、アリールグリコールから誘導される2価の基は、炭素原子数6〜12のアリールグリコールから誘導される2価の基であることが好ましい。アリールグリコールから誘導される2価の基の例には、1,2−ジヒドロキシベンゼン(カテコール)、1,3−ジヒドロキシベンゼン(レゾルシノール)、1,4−ジヒドロキシベンゼン(ヒドロキノン)などから誘導される2価の基が含まれる。このうち、1,4−ジヒドロキシベンゼンから誘導される2価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記X及びXのアルキレンモノカルボン酸から誘導される1価の基の例には、酢酸、プロピオン酸、および酪酸などの脂肪族モノカルボン酸などから誘導される1価の基が含まれる。このうち、酢酸から誘導される1価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記X及びXのシクロアルキレンモノカルボン酸から誘導される1価の基の例には、シクロヘキシルカルボン酸、1,1′−ビシクロヘキサン−1−カルボン酸などから誘導される1価の基が含まれる。
前記X及びXのアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基の例には、安息香酸、2−ヒドロキシ安息香酸、3−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシ安息香酸、パラターシャリブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、およびアセトキシ安息香酸などから誘導される1価の基が含まれる。このうち、4−ヒドロキシ安息香酸から誘導される1価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
以上に述べたX及びXのモノカルボン酸から誘導される1価の基の中で、4−ヒドロキシ安息香酸から誘導される1価の基が、本発明の効果発現の観点から、とりわけ好ましい。上記構造がより効果的である理由は明確にはなっていないが、次のような機構を推察している。まず、本発明の光学フィルムに使用するシクロオレフィン系樹脂としては、極性基を有することが好ましく、中でもメトキシカルボニル基であることが、溶液流延法で製膜しやすく、薄膜化に適しているため特に好ましい。
カルボニル基の特徴としては、一般的には電気陰性度の大きな酸素原子が負に荷電していることが知られている。
一方、4−ヒドロキシ安息香酸から誘導される1価の基には、ヒドロキシ基が含まれる。一般的にフェノールの特徴として、アルコールよりも強い酸性を示すことが挙げられる。このことから、フェノールのヒドロキシ基の水素原子は、アルコールのそれに比べ、より大きく正に荷電していること言える。同様に、X及びXとして、アルキレンモノカルボン酸やシクロアルキレンモノカルボン酸から誘導される1価の基に含まれるアルコール性ヒドロキシ基の水素原子よりも、4−ヒドロキシ安息香酸から誘導される1価の基に含まれるフェノール性ヒドロキシ基の水素原子の方が、大きく正に荷電していると予想される。
以上のことから、本発明に係るシクロオレフィン系樹脂のカルボニル基の酸素原子に対する水素結合性の観点では、4−ヒドロキシ安息香酸から誘導される1価の基に含まれるフェノール性ヒドロキシ基の水素原子がより強く作用すると予想される。そして、上記の水素結合による相互作用で、本発明に係るポリエステルが、本発明に係るシクロオレフィン系樹脂の近傍に存在することで、シクロオレフィン系樹脂の配向をより効率的に阻害し、結果として位相差の低減効果が大きくなると推察される。
したがって、前記一般式(II)で表される構造を有し、X又はXが4−ヒドロキシ安息香酸から誘導される1価の基である化合物と、前記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマー由来の重合体であって、R〜Rのいづれかが、水素結合受容性基である化合物とを併用することが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記Y及びYのアルキレンモノアルコールから誘導される1価の基の例には、メチルアルコール、エチルアルコール、1―プロパノール、2−プロパノール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、ステアリルアルコール、リノレイルアルコール、ベンジルアルコールなどから誘導される1価の基が含まれる。このうち、2−プロパノールから誘導される1価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
前記Y及びYのシクロアルキレンモノアルコールから誘導される1価の基の例には、シクロヘキサノールなどから誘導される1価の基が含まれる。
前記Y及びYのアリールモノアルコールから誘導される1価の基の例には、フェノール、1−ナフトール、2−ナフトールなどから誘導される1価の基が含まれる。このうち、フェノールから誘導される1価の基であることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
一般式(II)で表される構造を有する化合物の部分構造の組み合わせとしては、表1に示されるものが挙げられる。
Figure 0006969555
上記表1に示される構造(部分構造の組合せ)のうち、X及びXがアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基、Aがアルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基、Gがアルキレングリコールから誘導される2価の基の構造である化合物(部分構造の組合せ番号10)を使用することが、本発明の効果発現の効果の観点から好ましく、例えば、X及びXが4−ヒドロキシ安息香酸から誘導される1価の基、Aがアジピン酸から誘導される2価の基、Gが1,2−プロピレングリコールから誘導される2価の基であることが好ましい。
また、部分構造の組合せ番号10で表される化合物のうち、X及びXがアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基、Aがアルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基、Gがアルキレングリコールから誘導される2価の基の構造である化合物と、部分構造の組合せ番号10で表される化合物のうち、X及びXがアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基、Aがアリールジカルボン酸から誘導される2価の基、Gがアルキレングリコールの構造である化合物を混合して使用することが、本発明の効果が大きいという観点から好ましい。
一般式(II)で表される構造を有する化合物の化合物例としては、表2に示される化合物例が挙げられる。
Figure 0006969555
一般式(III)で表される構造を有する化合物の部分構造の組み合わせとしては、表3に示されるものが挙げられる。
Figure 0006969555
上記表3に示される構造(部分構造の組合せ)のうち、Y及びYがアリールモノアルコールから誘導される1価の基、Aがアルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基、Gがアルキレングリコールから誘導される2価の基(部分構造の組合せ番号20)の構造である化合物を使用することが、本発明の効果発現の観点から好ましい。
また、部分構造の組合せ番号20で表される化合物のうち、Y及びYがアリールモノアルコールから誘導される1価の基、Aがアルキレンジカルボン酸から誘導される2価の基、Gがアルキレングリコールから誘導される2価の基の構造である化合物と、部分構造の組合せ番号20で表される化合物のうち、Y及びYがアリールモノアルコールから誘導される1価の基、Aがアリールジカルボン酸から誘導される2価の基、Gがアルキレングリコールから誘導される2価の基の構造である化合物を混合して使用することが、本発明の効果が大きいという観点から好ましい。一般式(III)で表される構造を有する化合物の化合物例としては、表4に示される化合物例が挙げられる。
Figure 0006969555
また、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のA又はGが、2種類以上の基が組み合わされていることが、本発明の効果発現の観点からより好ましい。
A又はGが、2種類以上の基が組み合わされている場合の例としては、例えば下記のケースが挙げられる。
Aが2種類(A、A)、Gが1種類(G
Aが1種類(A)、Gが2種類(G、G
Aが2種類(A、A)、Gが2種類(G、G
、A、G、及びGは、前記の一般式(II)又は一般式(III)におけるA、及びGの定義と同様であり、A、及びAは、それぞれ独立に、アルキレンジカルボン酸、シクロアルキレンジカルボン酸、又はアリールジカルボン酸から誘導される2価の基を表す。G、及びGは、それぞれ独立に、アルキレングリコール、シクロアルキレングリコール、又はアリールグリコールから誘導される2価の基を表す。
A又はGが、2種類以上の基が組み合わされている場合の化合物として好ましい化合物は、下記一般式(IV)及び一般式(V)で表される構造を有する化合物である。
Figure 0006969555
、X、Y、Y、A、A、G、及びGは、前記の一般式(II)又は一般式(III)におけるA、及びGの定義と同様であり、A、及びAは、それぞれ独立に、アルキレンジカルボン酸、シクロアルキレンジカルボン酸、又はアリールジカルボン酸から誘導される2価の基を表す。G、及びGは、それぞれ独立に、アルキレングリコール、シクロアルキレングリコール、又はアリールグリコールから誘導される2価の基を表す。
n、n′、m、m′は、それぞれ独立に、1以上の整数を表す。また、AとA又はGとGは異なる基であることを表す。
一般式(IV)で表される構造を有する化合物の化合物例として表5に示される化合物例が挙げられ、一般式(V)で表される構造を有する化合物の化合物例として、表6に示される化合物例が挙げられる。
Figure 0006969555
Figure 0006969555
また、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1又は2の整数を表すことが、位相差値を低減する観点からより好ましい。
さらに、前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1の整数を表すことが、位相差値を低減する観点からより好ましい。
ポリエステルの合成は、定法により、ジカルボン酸系化合物、ジオール系化合物、及び必要に応じて末端封止用モノカルボン酸又はモノアルコールのエステル化反応又はエステル交換反応による熱溶融縮合法、又はジカルボン酸系化合物及び末端封止用モノカルボン酸の酸クロライドとジオール系化合物との界面縮合法のいずれかの方法で行うことができる。
ポリエステルの構造は、原料となる前記のジカルボン酸系化合物とジオール系化合物の種類や、末端封止剤である、モノアルコール系化合物やモノカルボン酸系化合物の種類、原料化合物の添加量により調整できる。また、ポリエステルの重量平均分子量は、エステル重合反応時の圧力、温度、反応時間、原料であるジカルボン酸系化合物とジオール系化合物との添加比率、末端封止剤の添加時間、添加量などにより調整できる。
本発明に係るポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、400〜3800の範囲内である。
本発明に係るポリエステルの重量平均分子量(Mw)数平均分子量は、本発明の効果発現の観点から、400〜2000であることが好ましく、400〜1000であることがより好ましい。重量平均分子量が400未満であるポリエステルでは、光学フィルムの機械強度を低下し、生産性が悪くなる。また、光学フィルム及び、光学フィルムを使用した偏光板を加工する際に、クラックなどが生じやすくなり、熱や湿度などの環境変動に対する耐久性が悪くなる。重量平均分子量が、3800より大きいと、本発明の効果が生じにくくなる。これは、本発明に係るシクロオレフィン系樹脂に対する相溶性が悪くなるためであると推察される。
本発明に係るポリエステル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により測定することができる。測定条件は以下のとおりである。
溶媒:ジクロロメタン
カラム:Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ:L6000(日立製作所(株)製)
流量:1.0ml/min
校正曲線:標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=500〜2800000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ことが好ましい。
本発明に係るポリエステルは、重量平均分子量が400〜3800の範囲内である化合物と、重量平均分子量が400〜3800の範囲内である化合物との混合物であることが、本発明の効果が大きいという観点からより好ましい。
本発明に係るポリエステルの酸価に関しては、本発明の効果が得られる範囲であれば特に制限はないが、例えば、0.1〜200mgKOH/gが好ましい。より好ましくは、1〜150mgKOH/gであり、さらに好ましくは、15〜100mgKOH/gである。200mgKOH/gよりも大きいと、シクロオレフィン系樹脂との相溶性の悪化に伴う光学フィルムの白濁化が起きる場合がある。また、0.1mgKOH/g以上であると、本発明の位相差低減効果の発現の観点から好ましい。ポリエステルの酸価とは、試料1g中に含まれる酸(試料中に存在するカルボキシ基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数として定義される。ポリエステル系可塑剤の酸価は、JIS K0070に準拠して測定されうる。
ポリエステルを構成する化学構造又は重量平均分子量が異なる2種類以上の化合物のうち含有比率(質量%)が最大である化合物の、ポリエステル全体の中での含有比率は、本発明の効果発現の観点から、90〜30質量%であることが好ましい。80〜50質量%であることがより好ましい。また、ポリエステルの光学フィルム中への添加量は、本発明の効果発現の観点から、シクロオレフィン系樹脂に対して1〜15質量%が好ましい。さらに3〜10質量%であることがより好ましい。
本発明の光学フィルムは下記式(i)で定義されるフィルム面内の位相差値Ro(nm)及び下記式(ii)で定義されるフィルム膜厚方向の位相差値Rt(nm)が、下記式(iii)及び(iv)で規定する条件を満たすことを特徴とする。
(i)Ro=(n−n)×d
(ii)Rt=((n+n)/2−n)×d
(iii)0≦Ro≦5
(iv)−10≦Rt≦10
〔式中、Ro及びRtは温度23℃、相対湿度55%の環境下で波長590nmの光で測定した位相差値である。nは、フィルム平面内の遅相軸方向の屈折率である。nは、フィルム平面内の遅相軸方向に垂直な方向の屈折率である。nは、フィルム面に垂直な方向の屈折率である。dは、フィルムの厚さ(nm)である。〕
上記の特性(ゼロ位相差性)を有することで、特にIPS型液晶表示装置用の偏光板として最適な位相差を付与できる。
光学フィルム面内の位相差値Ro(nm)は0〜+3nmであることが好ましい。光学フィルム膜厚方向の位相差値Rtは−5〜+5nmであることが好ましい。
本発明では薄膜のシクロオレフィン系樹脂の光学フィルムであっても、等方性(ゼロ位相差性)が良くすることができる。
本発明の光学フィルムの膜厚は5〜15μmである。10〜15μmの範囲が好ましく、薄膜化することにより、IPS型液晶表示装置用の薄型化に寄与することができる。
面内位相差値Ro、及び厚さ方向の位相差値Rtは自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて、23℃・55%RHの環境下、590nmの波長において、三次元屈折率測定を行い、得られた屈折率n、n、nから算出することができる。
本発明の光学フィルムに含有することができるその他の添加剤としては、下記のものが挙げられる。
<マット剤>
本発明の光学フィルムは、製造された光学フィルムがハンドリングされる際の、傷つきや、搬送性が悪化することを防止するため、さらにマット剤を含有することが好ましい。マット剤としては特にシリカ粒子を含有することが好ましい。
シリカ粒子とは、二酸化ケイ素を主成分とする粒子である。主成分とは、粒子を構成する成分の50%以上を含有することをいい、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上含まれることをいう。
また、二酸化ケイ素系の粒子で、かつ表面がアルキル化処理により疎水化処理された微粒子を添加すると、溶媒に対しての分散性がよく、異物の発生を抑制できることから、好ましい。
シリカ粒子に対する上記疎水化処理は、アルキル化処理であることが好ましい。アルキル化処理された微粒子の表面はアルキル基を有し、そのアルキル基の炭素数は1〜20の範囲であることが好ましく、より好ましくは炭素数1〜12の範囲であり、特に好ましくは、炭素数1〜8の範囲である。
前記シリカ粒子において、表面に炭素数1〜20の範囲のアルキル基を有するものは、例えば、前記の二酸化ケイ素の粒子をオクチルシランで処理することにより得ることができる。また、表面にオクチル基を有するものの一例としては、アエロジルR805(日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、好ましく用いられる。
シリカ粒子の一次粒子の平均粒径は、5〜400nmの範囲内が好ましく、さらに好ましいのは10〜300nmの範囲内である。
シリカ粒子の二次粒子の平均粒径は、100〜400nmの範囲内であることが、好ましく、一次粒子の平均粒径が100〜400nmの範囲内であれば、凝集せずに一次粒子として含まれていることも好ましい。
シリカ粒子は、市販品を好ましく使用することができ、上記アエロジルR805以外に、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R976S、R812、R812S、RY300、300、R202、OX50、TT600(以上、日本アエロジル株式会社製)の商品名(アエロジルは登録商標)で市販されており、使用することができる。
これらの中でもアエロジルR805、R812、R976Sが、ハンドリング時の取扱い性を向上しかつ光学フィルムのヘイズを低く保つことができ、好ましい。
<可塑剤>
本発明の光学フィルムには、ポリエステル以外に、他の可塑剤を併用してもよい。
可塑剤の含有量は、シクロオレフィン系樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜15質量%の範囲であり、より好ましくは3〜10質量%の範囲である。可塑剤の含有量が上記範囲内であると、可塑性の付与効果が発現できるとともに、光学フィルムのTgの低下が少なく、耐熱性の観点で好ましい。また、光学フィルムからの可塑剤の耐染みだし性にも優れる。
<紫外線吸収剤>
本発明の光学フィルムは、偏光板や液晶表示装置に照射される不要な紫外線を遮蔽するために、紫外線吸収剤を含有することが好ましい。紫外線吸収剤を含有することにより、液晶セル中の液晶分子の劣化を防止できるため偏光板や表示装置が太陽光等に長時間曝されても偏光機能を維持することができる。
紫外線吸収剤としては、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、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、特開平10−182621号公報、特開平8−337574号公報に記載の紫外線吸収剤、特開平6−148430号公報に記載の高分子紫外線吸収剤も好ましく用いられる。
本発明の光学フィルムを、光学補償フィルムのほかに、偏光板の保護フィルムとして用いる場合、紫外線吸収剤としては、偏光子や液晶の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、かつ液晶の表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ない特性を備えていることが好ましい。
紫外線吸収剤の添加量は、高分子組成物に対して0.1〜5.0質量%の範囲内であることが好ましく、0.5〜3.0質量%の範囲内であることがさらに好ましい。
本発明に有用なベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、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−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−t−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−t−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′−t−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−t−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−t−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)326」、「チヌビン(TINUVIN)328」「チヌビン(TINUVIN)928」(以上、商品名、BASFジャパン社製)(TINUVINは登録商標)を好ましく使用できる。
<光学フィルムの製造方法>
本発明の光学フィルムの製造方法は、溶液流延製膜法によって製造することが薄膜の光学フィルムを製造しやすいため好ましい。
本発明の光学フィルムは、溶液流延製膜法によって製膜するに当たっては、前記シクロオレフィン系樹脂、前記ポリエステルを含む有機溶媒を含有するドープを、溶解温度15〜50℃の範囲内で調製することが好ましい。
本発明の光学フィルムは、少なくともシクロオレフィン系樹脂、及びポリエステルを含有するドープを調製する工程(ドープ調製工程)と、前記ドープを支持体上に流延してウェブ(流延膜ともいう。)を形成する工程(流延工程)と、支持体上でウェブから溶媒を蒸発させる工程(溶媒蒸発工程)、ウェブを支持体から剥離する工程(剥離工程)、得られた光学フィルムを乾燥させる工程(予備乾燥工程)、延伸後の光学フィルムを更に乾燥させる工程(乾燥工程)、得られた光学フィルムを巻取る工程(巻取り工程)によって製造されることが好ましい。また、製造された光学フィルムロールからの取り効率を考慮し、予備乾燥工程の後に光学フィルムを延伸する工程(延伸工程)を設け、延伸により薄膜の光学フィルムを製造することが好ましい。
<ドープ調製工程>
溶液流延法に用いられる溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタンなどの塩素系溶媒;トルエン、キシレン、ベンゼン、及びこれらの混合溶媒などの芳香族系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノールなどのアルコール系溶媒;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、ジエチルエーテル;などが挙げられる。これら溶剤は1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明に係る溶媒が良溶媒と貧溶媒の混合溶媒である場合、当該良溶媒は、例えば、塩素系有機溶媒としては、ジクロロメタン、非塩素系有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、シクロヘキサノン、ギ酸エチル、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロパノール、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロパノール、ニトロエタン、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール等が挙げられ、中でもジクロロメタンであることが好ましい。
貧溶媒としてはアルコール系溶媒が好ましく用いられる。メタノール、エタノール及びブタノールから選択されることが、本発明の効果とともに、剥離性を改善し、高速度流延を可能にする観点から好ましい。中でもエタノールが上記観点から好ましい。
本発明では、混合溶媒であれば、前記良溶媒を溶媒全体量に対して55質量%以上を用いることが好ましく、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上用いることである。
<流延工程>
ドープを、送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイに送液し、無限に移送する無端の金属支持体、例えば、ステンレスベルト、又は回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。
<溶媒蒸発工程>
ウェブを流延用金属支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる工程であり、後述する剥離時の残留溶媒量を制御する工程である。
溶媒を蒸発させるには、ウェブ側から風を吹かせる方法又は支持体の裏面から液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等があるが、裏面液体伝熱方法が、乾燥効率が良く好ましい。
<剥離工程>
金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離位置で剥離する工程である。剥離されたウェブは光学フィルムとして次工程に送られる。
金属支持体上の剥離位置における温度は好ましくは10〜40℃の範囲であり、さらに好ましくは11〜30℃の範囲である。
剥離する時点での金属支持体上でのウェブの残留溶媒量は、15〜100質量%の範囲内とすることが好ましい。残留溶媒量の制御は、前記溶媒蒸発工程における乾燥温度及び乾燥時間で行うことが好ましい。
前記残留溶媒量が15質量%以上であると、支持体上での乾燥過程において、シリカ粒子が厚さ方向に分布を持たず光学フィルム中に均一に分散した状態になるため、好ましい。
また、前記残留溶媒量が100質量%以内であれば、光学フィルムが自己支持性を有し、光学フィルムの剥離不良を回避でき、ウェブの機械的強度も保持できることから剥離時の平面性が向上し、剥離張力によるツレや縦スジの発生を抑制できる。
<乾燥及び延伸工程>
乾燥工程は予備乾燥工程、本乾燥工程に分けて行うこともできる。
金属支持体からウェブ剥離して得られた光学フィルムは、予備乾燥させる。光学フィルムの予備乾燥は、光学フィルムを、上下に配置した多数のローラーにより搬送しながら乾燥させてもよいし、テンター乾燥機のように光学フィルムの両端部をクリップで固定して搬送しながら乾燥させてもよい。
ウェブを乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ローラー、マイクロ波等で行うことができるが、簡便さの点で、熱風で行うことが好ましい。
ウェブの予備乾燥工程における乾燥温度は好ましくは光学フィルムのガラス転移点−5℃以下であって、30℃以上の温度で1分以上30分以下の熱処理を行うことが効果的である。乾燥温度は40〜150℃の範囲内、更に好ましくは50〜100℃の範囲内で乾燥が行われる。
<延伸工程>
本発明の光学フィルムは、延伸装置にて残留溶媒量下で延伸処理を行うことで、薄膜の光学フィルムを製造したり、広幅の光学フィルムを製造したり、また光学フィルムの平面性を向上したり、光学フィルム内の分子の配向を制御することで、位相差値Ro及びRtを調整することができる。
本発明の光学フィルムの製造において、延伸工程にて延伸する場合、延伸開始時の残留溶媒量を5質量%以上30質量%未満とすることが好ましい。より好ましくは10〜25質量%の範囲内である。延伸開始時の残留溶媒量が5%以上であれば、延伸時に光学フィルムに発生する応力を低くし、樹脂鎖の配向に伴う位相差の発現を抑制し、位相差値をゼロ位相差性の範囲に調整しやすい。また、延伸開始時の残留溶媒量が30%以下であれば、残留溶媒を含んだ光学フィルムの安定性、例えば、搬送方向(長手方向、MD方向、流延方向ともいう)、又は幅手方向(TD方向ともいう)のタルミ抑制の観点で好ましい。
延伸操作は多段階に分割して実施してもよい。また、二軸延伸を行う場合には同時二軸延伸を行ってもよいし、段階的に実施してもよい。この場合、段階的とは、例えば、延伸方向の異なる延伸を順次行うことも可能であるし、同一方向の延伸を多段階に分割し、かつ異なる方向の延伸をそのいずれかの段階に加えることも可能である。
すなわち、例えば、次のような延伸ステップも可能である:
・長手方向に延伸→幅手方向に延伸→長手方向に延伸→長手方向に延伸
・幅手方向に延伸→幅手方向に延伸→長手方向に延伸→長手方向に延伸
・幅手方向に延伸→斜め方向に延伸
また、同時二軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を、張力を緩和して収縮させる場合も含まれる。
<乾燥工程>
乾燥工程では、乾燥装置によって延伸後の光学フィルムを加熱して乾燥させる。
光学フィルム中に含有する有機溶媒量を調整するのに、乾燥工程の条件を適宜調整して行うことが好ましい。
熱風等により光学フィルムを加熱する場合、使用済みの熱風(溶媒を含んだエアーや濡れ込みエアー)を排気できるノズルを設置して、使用済み熱風の混入を防ぐ手段も好ましく用いられる。熱風温度は、40〜350℃の範囲がより好ましい。また、乾燥時間は5秒〜60分程度が好ましく、10秒〜30分がより好ましい。
乾燥工程においては、残留溶媒量が一般的には0.5質量%以下になるまで、光学フィルムを乾燥することが好ましい。
<巻取り工程>
光学フィルム中の残留溶媒量が2質量%以下となってから光学フィルムとして巻取る工程であり、残留溶媒量を好ましくは1質量%以下にすることにより寸法安定性の良好な光学フィルムを得ることができる。
巻取り方法は、一般に使用されているものを用いればよく、定トルク法、定テンション法、テーパーテンション法、内部応力一定のプログラムテンションコントロール法等があり、それらを使い分ければよい。
<光学フィルムの物性>
<ヘイズ>
本発明の光学フィルムは、ヘイズが1%未満であることが好ましく、0.5%未満であることがより好ましい。ヘイズを1%未満とすることにより、光学フィルムの透明性がより高くなり、光学用途のフィルムとしてより用いやすくなるという利点がある。
本発明の光学フィルムにおいて、マット剤を使用する場合には、上記ヘイズの観点から、均一な粒子径を有するシリカ粒子を分散させて用いることが好ましい。これにより、粒子による光散乱の程度が低くし、透明性に優れた光学フィルムを得ることができる。
ヘイズ値の測定は、23℃・50%RHの環境下、ヘイズメーター(日本電色工業社製、NDH2000)により、光学フィルムの幅手方向に等間隔で10点の測定を行い、その平均値を求めヘイズとする。
<平衡含水率>
本発明の光学フィルムは、25℃、相対湿度60%における平衡含水率が4%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましい。平衡含水率を4%以下とすることにより、湿度変化に対応しやすく、光学特性や寸法がより変化しにくく好ましい。
平衡含水率は、試料フィルムを23℃・20%RHに調湿された部屋に4時間以上放置した後、23℃・80%RHに調湿された部屋に24時間放置し、サンプルを微量水分計(例えば、三菱化学アナリテック(株)製、CA−20型)を用いて、温度150℃で水分を乾燥・気化させた後、カールフィッシャー法により定量する。
<フィルム長、幅、膜厚>
本発明の光学フィルムは、長尺であることが好ましく、具体的には、100〜40000m程度の長さであることが好ましく、ロール状に巻き取られる。また、本発明の光学フィルムの幅は1m以上であることが好ましく、更に好ましくは1.3m以上であり、特に1.3〜4mであることが好ましい。
延伸後の光学フィルム(すなわち、本発明の光学フィルム。)の膜厚は、5〜15μmの範囲内である。より好ましくは10〜15μmである。膜厚が5μm未満では、光学フィルムの生産時に破断の発生により、生産性が低下する場合がある。また、膜厚が5μm未満の光学フィルムを使用し偏光板を製造した際には、光学フィルムの強度が不十分であることに由来し、クラックが発生し、それにより偏光板の耐久性が劣化する場合がある。膜厚が5μm以上であれば、一定以上の光学フィルム強度を発現させることができ、光学フィルムの生産性及び、光学フィルムを使用した偏光板のクラック耐性の観点から好ましい。膜厚が15μm以下であれば、偏光板及び表示装置の薄型化に適用できる。本発明の構成をとることにより、薄膜でもクラック耐性が良く、シクロオレフィン系樹脂の光学フォルムが得られる。
<光学フィルムの応用>
本発明の光学フィルムは、液晶表示装置、有機EL表示装置等の各種表示装置やタッチパネルに用いられる機能フィルムであることが好ましい。具体的には、本発明の光学フィルムは、液晶表示装置又は有機EL表示装置用の偏光板保護フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルム、輝度向上フィルム、ハードコートフィルム、防眩フィルム、帯電防止フィルムなどでありうる。ここで、位相差フィルムとは、ゼロ位相差性の位相差領域のフィルムも含む。
特に好ましい応用は、IPS型液晶表示装置用の光学フィルムである。本発明の光学フィルムは、前記位相差フィルムを兼ねる偏光板保護フィルムとして用いることもできる。
<偏光板>
本発明の偏光板は、上記本発明の光学フィルムを偏光子の少なくとも片面に具備する。
<偏光子>
偏光子は、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、その例には、ポリビニルアルコール系偏光フィルムが含まれる。
ポリビニルアルコール系偏光フィルムには、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とがある。
偏光子は、ポリビニルアルコールフィルムを一軸延伸した後、染色するか又はポリビニルアルコールフィルムを染色した後、一軸延伸して、好ましくはホウ素系化合物で耐久性処理をさらに行って得ることができる。
偏光子の膜厚は、5〜30μmの範囲内が好ましく、5〜15μmの範囲内であることがより好ましい。
ポリビニルアルコールを支持体上に塗布した後、延伸することにより得られる塗布型偏光子であることがより薄膜化できる点で好ましい。
ポリビニルアルコールフィルムとしては、特開2003−248123号公報、特開2003−342322号公報等に記載のエチレン単位の含有量1〜4モル%、重合度2000〜4000、ケン化度99.0〜99.99モル%のエチレン変性ポリビニルアルコールが好ましく用いられる。また、特開2011−100161号公報、特許第4691205号公報、特許第4804589号公報に記載の方法で、偏光子を作製し本発明の光学フィルムと貼り合わせて偏光板を作製することが好ましい。
<接着剤>
<水糊>
本発明の偏光板は、本発明の光学フィルムを完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液(水糊)を用いて偏光子に貼り合わせることが好ましい。もう一方の面には他の偏光板保護フィルムを貼合することができる。本発明の光学フィルムは液晶表示装置とされた際に、偏光子の液晶セル側に設けられることが好ましく、偏光子の液晶セルとは反対側の光学フィルムは、本発明の光学フィルム、及び従来の偏光板保護フィルムのどちらでも用いることができる。
例えば、従来の偏光板保護フィルムとしては、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタック KC8UX、KC5UX、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UCR5、KC8UY、KC6UY、KC6UA、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY−HA、KC8UX−RHA、KC8UXW−RHA−C、KC8UXW−RHA−NC、KC4UXW−RHA−NC、以上コニカミノルタ(株)製)が好ましく用いられる。
<活性エネルギー線硬化性接着剤>
また、本発明の偏光板においては、本発明の光学フィルムと偏光子とが、活性エネルギー線硬化性接着剤により貼合されていることが好ましい。
活性エネルギー線硬化性接着剤は、紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。
本発明においては、光学フィルムと偏光子との貼合に紫外線硬化型接着剤を適用することにより、薄膜でも強度が高く、平面性に優れた偏光板を得ることができる。紫外線硬化型接着剤を用いた偏光板の製造方法に特に制限は無く、従来公知の方法で製造することができる。
<保護フィルム>
偏光子を挟んで本発明の光学フィルムとは反対側に配置されるフィルムは、偏光子の保護フィルムとして機能するフィルムであることが好ましい。
このような保護フィルムとしては、本発明の光学フィルムを用いてもよいが、例えば、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタックKC8UX、KC5UX、KC4UX、KC8UCR3、KC4SR、KC4BR、KC4CR、KC4DR、KC4FR、KC4KR、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY−HA、KC2UA、KC4UA、KC6UAKC、2UAH、KC4UAH、KC6UAH、以上コニカミノルタ(株)製、フジタックT40UZ、フジタックT60UZ、フジタックT80UZ、フジタックTD80UL、フジタックTD60UL、フジタックTD40UL、フジタックR02、フジタックR06、以上富士フイルム(株)製)も好ましく用いることができる。本発明の光学フィルムを保護フィルムとして使用し、偏光子の両側に本発明の光学フィルムを配置しても良い。
また、例えば、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、ポリカーボネート等の樹脂フィルム、脂環式ポリオレフィン(例えば、日本ゼオン株式会社製、ゼオノア(登録商標)、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、シクロオレフィンコポリマー、ポリイミド(例えば、三菱ガス化学株式会社製、ネオプリム(登録商標))、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、アクリロイル系化合物等の樹脂フィルムが挙げられる。これら樹脂基材のうち、コストや入手の容易性の点では、ポリエチレンテレフタレート(略称:PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(略称:PEN)、ポリカーボネート(略称:PC)等のフィルムが保護フィルムとして好ましく用いられる。
上記保護フィルムの厚さは、特に制限されないが、10〜150μm程度とすることができ、好ましくは10〜100μmの範囲内であり、より好ましくは10〜50μmの範囲内である。
<偏光板>
図1は、本発明の好ましい実施形態による偏光板の概略断面図である。図1の実施形態においては、偏光板101は、偏光子10と該偏光子10の両方の面に配置された光学フィルム20及び保護フィルム30とを備える。該偏光子10と該光学フィルム20及び保護フィルム30は、任意の接着層(図示せず)を介して、貼り合わせられている。
<液晶表示装置>
本発明の表示装置は、上記本発明の偏光板を具備する。
具体的には、上記本発明の光学フィルムを貼合した偏光板を液晶表示装置に用いることによって、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。
また、本発明の光学フィルムは、多角形や曲線を持つディスプレイ用途の偏光板に好ましく使用される。
本発明の偏光板は、STN、TN、OCB、HAN、VA(MVA、PVA)、IPS、OCBなどの各種駆動方式の液晶表示装置に用いることができる。好ましくはIPS型液晶表示装置である。
液晶表示装置には、通常視認側の偏光板とバックライト側の偏光板の2枚の偏光板が用いられるが、本発明の偏光板を両方の偏光板として用いることも好ましく、片側の偏光板として用いることも好ましい。特に本発明の偏光板は外部環境に直接触れる視認側の偏光板として用いることが好ましく、本発明の光学フィルムが保護フィルムである場合は視認側表面、又は本発明の光学フィルムが光学補償フィルムである場合は、液晶セル側に配置されることが好ましい。IPS型液晶表示装置の光学補償フィルムとして用いる場合には、液晶セルの両側に配置されることが好ましい。
また、バックライト側の偏光板は本発明以外の偏光板を用いることもでき、その場合は偏光子の両面を、例えば、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタックKC8UX、KC5UX、KC4UX、KC8UCR3、KC4SR、KC4BR、KC4CR、KC4DR、KC4FR、KC4KR、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY−HA、KC2UA、KC4UA、KC6UA、KC2UAH、KC4UAH、KC6UAH、以上コニカミノルタ(株)製、フジタックT40UZ、フジタックT60UZ、フジタックT80UZ、フジタックTD80UL、フジタックTD60UL、フジタックTD40UL、フジタックR02、フジタックR06、以上富士フイルム(株)製等)を貼合した偏光板が好ましく用いられる。
また、バックライト側の偏光板として、偏光子の液晶セル側に本発明の光学フィルムを用い、反対側の面に上記市販の保護フィルムや位相差フィルム、ポリエステルフィルム、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、又は他のシクロオレフィンフィルムを貼合した偏光板も好ましく用いることができる。
本発明の偏光板を用いることで、特に画面が30型以上の大画面の液晶表示装置であっても、表示ムラ、正面コントラスト、視野角など視認性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
[実施例1]
実施例で用いるシクロオレフィン系樹脂への添加剤として、前記表2、表4、表5及び表6に示される各化合物を、定法に従って合成した。なお、前記各化合物を適宜混合して、本発明に係るポリエステル(化学構造又は重量平均分子量(Mw)が異なる2種類以上の化合物の混合物)として使用した。
<光学フィルムの作製>
<光学フィルム1の作製>
<微粒子分散液の調製>
11.3質量部の微粒子(アエロジル R812、日本アエロジル(株)製)と、84質量部のエタノールとを、ディゾルバーで50分間撹拌混合した後、マントンゴーリンで分散した。
溶解タンク中で十分撹拌されているジクロロメタン(100質量部)に、5質量部の微粒子分散液を、ゆっくりと添加した。さらに、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFで濾過し、微粒子添加液を調製した。
<主ドープの調製>
下記組成の主ドープを調製した。まず加圧溶解タンクにジクロロメタン及びエタノールを添加した。ジクロロメタンの入った加圧溶解タンクにシクロオレフィン系樹脂と微粒子添加液を撹拌しながら投入した。これを加熱し、撹拌しながら完全に溶解し、これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用してろ過して、主ドープを調製した。
シクロオレフィン系樹脂(ARTON G7810、JSR(株)製)
90質量部
ジクロロメタン 200質量部
エタノール 10質量部
微粒子添加液 7.6質量部
<光学フィルム1の作製>
次いで、無端ベルト流延装置を用い、主ドープを温度31℃、1800mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は28℃に制御した。ステンレスベルトの搬送速度は20m/minとした。
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)した光学フィルム中の残留溶剤量が30%になるまで溶剤を蒸発させた。次いで、剥離張力128N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。剥離した光学フィルムを、160℃の条件下で幅方向に1.15倍延伸した。延伸開始時の残留溶剤は5質量%であった。次いで、乾燥ゾーンを多数のローラーで搬送させながら乾燥を終了させ、テンタークリップで挟んだ端部をレーザーカッターでスリットし、その後、巻き取り、膜厚10μmの光学フィルム1を作製した。
<光学フィルム2〜35の作製>
光学フィルム1の作製において、シクロオレフィン系樹脂の種類、化合物(ポリエステル)の種類及び膜厚をそれぞれ表7に記載のように変化させて、光学フィルム2〜35を作製した。但し、ポリエステルを添加する場合は、ポリエステルの総量が、シクロオレフィン系樹脂90質量部に対して3質量部となるように添加し、ポリエステルを混合物とする場合の混合比率は、ポリエステル混合物の平均分子量が、表7に記載の平均分子量となるように混合した。
上記のようにして作製した光学フィルム1〜35対して、下記の位相差値、生産性を評価した。
<位相差値>
光学フィルムの面内方向の位相差値Ro、及び厚さ方向の位相差値Rtは自動複屈折率計アクソスキャン(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:アクソメトリックス社製)を用いて、23℃・55%RHの環境下、590nmの波長において、三次元屈折率測定を行い、得られた屈折率n、n、nから下記式を用いて算出する。
式(i):Ro=(n−n)×d(nm)
式(ii):Rt={(n+n)/2−n}×d(nm)
〔式(i)及び式(ii)において、nは、フィルムの面内方向において遅相軸方向における屈折率を表す。nは、フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表す。nは、フィルムの厚さ方向zにおける屈折率を表す。dは、フィルムの厚さ(nm)を表す。〕
<生産性>
光学フィルムの製造時に延伸工程やロール搬送工程で、破断や端部裂けの発生度を下記の評価基準で評価した。
○:光学フィルム1000mを製造したときに、破断や端部裂けが発生しない
×:光学フィルム1000mを製造したときに、破断や端部裂けが1回以上発生する
光学フィルムの構成と、以上の結果をまとめて表7に示した。
Figure 0006969555
なお表中のシクロオレフィン系樹脂P−1は、JSR株式会社製ARTON G7810(商品名)、P−2はJSR株式会社製ARTON R5000(商品名)、P−3はJSR株式会社製ARTON RX4500(商品名)を表す。
[実施例2]
実施例1の光学フィルム3の化合物1Mを、表8に示す第2の化合物(ポリエステル)に変えた以外は光学フィルム3と同様にして光学フィルム36〜41を作製した。
実施例1と同様に、位相差値、生産性を評価した結果を表8に示した。
Figure 0006969555
表8に示されるように、本発明の光学フィルムは、位相差値、生産性とも良好であった。
[実施例3]
<偏光板の作製>
<偏光子を有する延伸積層体1の作製>
<積層体1の作製>
帯電防止処理が施された厚さ120μmの非晶性ポリエチレンテレフタレートシートの表面をコロナ処理し、熱可塑性樹脂層Aとした。
親水性高分子としてポリビニルアルコール粉末(日本酢ビポバール(株)製、平均重合度2500、ケン化度99.0モル%以上、商品名:JC−25)を95℃の熱水中に溶解させ濃度8質量%のポリビニルアルコール水溶液を調製した。得られたポリビニルアルコール水溶液を、積層用の熱可塑性樹脂層A上に、リップコーターを用いて塗工し、80℃で20分間乾燥させ、熱可塑性樹脂層Aとポリビニルアルコールから構成される親水性樹脂層(偏光子1)を積層した積層体1を作製した。なお、親水性樹脂層(偏光子1)の厚さは、12.0μmであった。
<延伸工程>
上記積層体1を、搬送方向(MD方向)に160℃で5.3倍の自由端一軸延伸処理を施し、延伸積層体1を作製した。なお、延伸積層体1における親水性樹脂層(偏光子1)の厚さは5.6μmであった。
<染色工程>
次いで、延伸積層体1を60℃の温浴に60秒浸漬し、水100質量部あたりヨウ素を0.05質量部及びヨウ化カリウムを5質量部それぞれ含有する水溶液に、温度28℃で60秒間浸漬した。次いで、緊張状態に保ったまま、水100質量部あたりホウ酸を7.5質量部及びヨウ化カリウムを6質量部それぞれ含有するホウ酸水溶液に、温度73℃で300秒間浸漬した。その後、15℃の純水で10秒間洗浄した。水洗したフィルムを緊張状態に保ったまま、70℃で300秒間乾燥し、熱可塑性樹脂層Aと偏光子1からなる延伸積層体1を得た。
<偏光板の作製1>
下記工程1〜6に従って、上記作製した延伸積層体1と、実施例1で作成した本発明の光学フィルム1を貼合し、次いで熱可塑性樹脂層Aを剥離して、偏光板PL−1′を作製した。
工程1:光学フィルム1の表面にコロナ放電処理を施した。なお、コロナ放電処理の条件は、コロナ出力強度2.0kW、ライン速度18m/分とした。
工程2:前記延伸積層体1の偏光子1を有する面に、固形分が2質量%のポリビニルアルコール接着剤を塗布した。
工程3:工程2でポリビニルアルコール接着剤を塗布した面(偏光子1形成面)と、工程1で処理した光学フィルム1の処理面とが相対するよう配置した。なお光学フィルム1は、偏光子1の吸収軸と光学フィルム1の遅相軸が垂直になるように貼合した。
工程4:工程3で重ね合わせた試料を、圧力20〜30N/cm、搬送スピードは約2m/分で貼合した。
工程5:80℃の乾燥機中に工程4で作製した貼合試料を2分間乾燥し、光学フィルム1、偏光子1、熱可塑性樹脂層Aからなる偏光板を得た。
工程6:得られた偏光板から熱可塑性樹脂層Aを剥離し、偏光板PL−A1′を得た。
<偏光板の作製2>
下記工程7〜11に従って、上記作製したPL−1′と、前記コニカミノルタタック2UAH(商品名)(コニカミノルタ(株)製)(以下「KC2UAH」という。)を貼合し、偏光板PL−1を作製した。
工程7:KC2UAHを60℃の2モル/L水酸化ナトリウム溶液に90秒間浸漬し、次いで水洗及び乾燥して、偏光子と貼合する側をケン化した。
工程8:前記PL−1′の光学フィルム1が貼合されていない側の偏光子1の面に、固形分が2質量%のポリビニルアルコール接着剤を塗布した。
工程9:工程8でポリビニルアルコール接着剤を塗布した面と、工程7で処理したKC2UAHのハードコート層が付与されていない面とが相対するよう配置した。
工程10:工程9で重ね合わせた試料を、圧力20〜30N/cm、搬送スピードは約2m/分で貼合した。
工程11:80℃の乾燥機中に工程10で作製した貼合試料を2分間乾燥し、PL−1′、KC2UAHからなる偏光板、すなわち、光学フィルム1、偏光子1、偏光板保護フィルムKC2UAHからなる偏光板PL−1を得た。
次に、偏光板PL−1において、光学フィルムの種類を、表10に記載のように変化させた以外は偏光板PL−1と同一の偏光板PL−2〜PL−35を作製した。
このようにして作製した偏光板について、下記のようにして偏光子の湿熱耐久性を測定した。
<湿熱耐久性(偏光子)>
液晶パネルに搭載された状態を再現するために、本発明の光学フィルムの偏光子とは反対側の面を、粘着層を介してガラスに貼り付けた後、40℃、相対湿度90%の環境下で1000時間保管した際の保管前後での偏光子の退色を目視で観察し下記の評価基準で評価した。
○:退色無し
×:明らかに退色している
評価結果を、下記実施例4の評価とともに、表9に示す。本発明の偏光板はいずれも湿熱耐久性評価で退色が無かった。
[実施例4]
<液晶表示装置の作製>
上記作製した偏光板の特性を評価するため、IPSモードである(株)日立製作所製液晶テレビ(Wooo W32−L7000)の液晶パネルの観察者側の前面及び背面に貼付している偏光板を剥がし、この剥がした箇所に、上記実施例3で作製した偏光板PL−1〜PL−35を光源側(背面)と視認側(前面)に、それぞれ元々貼合されていた偏光板の透過軸と同一にして、アクリル系透明粘着剤を用いて貼合し、液晶表示装置CLD−1〜CLD−35とした。
このようにして作製した液晶表示装置のコントラストを、下記評価基準で評価し、視認性の目安とした。
<液晶表示装置の視認性(コントラスト)の評価>
上記で作製した液晶パネルを暗室に設置し、黒表示で点灯した。その状態で点灯後30分後と24時間後に、次のようにして光漏れの有無を確認した。すなわち、パネル正面および、正面からの倒れ角がパネル長辺方向に45°(左)と−45°(右)の角度、正面からの倒れ角がパネル短辺方向に45°(上)と―45°(下)の角度、以上の5つの方向から目視にて観察し、以下の基準に基づき評価した。
◎:30分後、24時間後のいずれの時点においても、5方向への光漏れがない
○:30分後、24時間後のいずれかの時点で、5方向のうち1方向以上へ、注視すればわかる程度の僅かな光漏れがあるも、実用上問題ないと考えられる
×:30分後、24時間後のいずれかの時点で、5方向のうち1方向以上へ、明らかな光漏れがある
評価結果を、実施例1、実施例3の評価結果とともに、表9に示した。
Figure 0006969555
以上のように、本発明は、シクロオレフィン系樹脂を用いた光学的に等方性(ゼロ位相差性)で薄膜の光学フィルム及び当該光学フィルムを具備した偏光板及び表示装置を提供することに適している。
10 偏光子
20 光学フィルム
30 保護フィルム
101 偏光板

Claims (9)

  1. シクロオレフィン系樹脂とポリエステルとを含有する光学フィルムであって、
    前記ポリエステルが、化学構造又は重量平均分子量(Mw)が異なる2種類以上の化合物の混合物であり、
    前記ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が、400〜3800の範囲内であり、
    前記ポリエステルの混合物を構成する化合物の少なくとも1種が、下記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物であり、
    前記光学フィルムの膜の厚さが5〜15μmの範囲内であり、かつ、
    前記光学フィルムの、下記式(i)で定義されるフィルム面内の位相差値Ro(nm)及び下記式(ii)で定義されるフィルム膜厚方向の位相差値Rt(nm)が、下記式(iii)及び(iv)で規定する条件を満たす光学フィルム。
    Figure 0006969555
    前記一般式(II)及び一般式(III)において、Aは、アルキレンジカルボン酸、シクロアルキレンジカルボン酸、又はアリールジカルボン酸から誘導される2価の基を表す。Gは、アルキレングリコール、シクロアルキレングリコール、又はアリールグリコールから誘導される2価の基を表す。n及びmは、それぞれ0以上の整数を表す。X 及びX は、それぞれ水素原子、又はアルキレンモノカルボン酸、シクロアルキレンモノカルボン酸、若しくはアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基を表す。Y 及びY は、それぞれヒドロキシ基又はアルキレンモノアルコール、シクロアルキレンモノアルコール若しくはアリールモノアルコールから誘導される1価の基を表す。ここで、A及びGは、1種類であっても2種類以上の基が組み合わされていても良い。
    (i)Ro=(n−n)×d
    (ii)Rt={(n+n)/2−n)}×d
    (iii)0≦Ro≦5
    (iv)−10≦Rt≦10
    〔式中、Ro及びRtは温度23℃、相対湿度55%の環境下で波長590nmの光で測定した位相差値である。
    は、フィルム平面内の遅相軸方向の屈折率である。
    は、フィルム平面内の遅相軸方向に垂直な方向の屈折率である。
    は、フィルム面に垂直な方向の屈折率である。
    dは、フィルムの厚さ(nm)である。〕
  2. 前記シクロオレフィン系樹脂が、下記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマー由来の重合体である請求項1に記載の光学フィルム。
    Figure 0006969555
    前記一般式(I)において、pは0又は1を表し、mは0又は1以上の整数を表す。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、ハロゲン原子、又は水素結合受容性基を表す。また、R〜Rは、二つ以上が互いに結合して、不飽和結合、単環又は多環を形成していてもよく、この単環又は多環は、二重結合を有していても、芳香環を形成してもよい。
  3. 前記一般式(I)で表される構造を有するシクロオレフィン系モノマーのpが0を表し、R及びRが水素原子を表し、Rがメチル基を表し、かつ、Rがメトキシカルボニル基を表す請求項2に記載の光学フィルム。
  4. 前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のA又はGが、2種類以上の基が組み合わされている請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
  5. 前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1又は2の整数を表す請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
  6. 前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物のn又はmが、1の整数を表す請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
  7. 前記一般式(II)又は一般式(III)で表される構造を有する化合物の、X及びX
    の少なくとも一方がアルキレンモノカルボン酸、シクロアルキレンモノカルボン酸、又はアリールモノカルボン酸から誘導される1価の基を表し、Y及びYの少なくとも一方がアルキレンモノアルコール、シクロアルキレンモノアルコール、又はアリールモノアルコールから誘導される1価の基を表し、かつ
    n又はmが0の整数を表す請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
  8. 請求項1から請求項までのいずれか一項に記載の光学フィルムを偏光子の少なくとも片面に具備する偏光板。
  9. 請求項に記載の偏光板を具備する表示装置。
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