WO2010106854A1 - 光学フィルム、光学フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、傾斜角度のバラツキの少ない、TN型液晶表示装置においては、暗室にて観察した場合にムラの少ない光学フィルムを提供することにある。 本発明の目的は、光学的に2軸の光学フィルムあって、該光学フィルムの屈折率の最小となる方向が、該光学フィルムの法線方向から5~50度傾斜しており、かつ該光学フィルムの3方向の屈折率をnx、ny、nzとしたとき、nx>ny>nzであり、かつ該光学フィルムが、セルロースエステルを主たる成分とするセルロースエステルフィルムであることを特徴とする光学フィルムによって達成された。
Description
本発明は、液晶表示装置に使用される光学フィルムに関し、詳しくは位相差発現性Δnの温度依存性が小さく、圧延した際の傾斜角度のばらつきの小さい光学フィルムに関する。
セルロースエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリシクロオレフィンフィルム等は、液晶表示装置用の位相差フィルムとして多く用いられている。
そして、ポリカーボネートフィルム製膜時に強制的に剪断をかけ、フィルム厚み方向の光軸を傾斜されることによる位相差を発現させた位相差フィルムの製造が試みられている(特許文献1~2)。
特許文献3では、光弾性係数が大きいことによる位相差の発現性に不安定なポリカーボネート、ポリエステル、トリアセチルセルロースの代わりに、熱可塑性ノルボルネン系樹脂(ポリシクロオレフィンフィルムの一種)を使用した技術が開示されている。
しかし、熱可塑性ノルボルネン系樹脂フィルムでは、長期間連続生産した際に、傾斜角度のバラツキが大きくなるという課題があった。傾斜角度のバラツキは、TN型液晶表示装置においては、暗室にて観察した場合にムラとして観察される。
本発明の目的は、光学フィルムおよび、光学フィルムを製造する方法を提供することにある。
本発明の上記課題は以下の構成により達成される。
1.光学的に2軸の光学フィルムあって、該光学フィルムの屈折率の最小となる方向が、該光学フィルムの法線方向から5~50度傾斜しており、かつ該光学フィルムの3方向の屈折率をnx、ny、nzとしたとき、nx>ny>nzであり、かつ該光学フィルムが、セルロースエステルを主たる成分とするセルロースエステルフィルムであることを特徴とする光学フィルム。
なお、屈折率nxはフィルム面内の最大屈折率方向の屈折率を、nyはフィルム面内であってフィルム面内の最大屈折率方向に直交する方向の屈折率を、nzはnx、nyに直交する方向の屈折率を表す。屈折率の測定波長は590nmである。
2.前記セルロースエステルフィルムが、下記一般式(I)に示す芳香族末端ポリエステル系化合物、およびピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有しその構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物、から選択された少なくとも1種の化合物を含有するセルロースエステルフィルムであることを特徴とする前記1に記載の光学フィルム。
一般式(I) B-(G-A)n-G-B
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2~12のアルキレングリコール残基または炭素数6~12のアリールグリコール残基または炭素数が4~12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6~12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
3.セルロースエステルフィルムの片面に駆動ローラを接触させ、当該セルロースエステルフィルムの反対面に回転負荷を有する追随回転ローラを接触させる工程であって、ローラ間距離aと当該セルロースエステルフィルム膜厚dとが、下記条件式を満たす工程を有することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
(条件式) 0.40×d<a<0.98×d
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2~12のアルキレングリコール残基または炭素数6~12のアリールグリコール残基または炭素数が4~12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6~12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
3.セルロースエステルフィルムの片面に駆動ローラを接触させ、当該セルロースエステルフィルムの反対面に回転負荷を有する追随回転ローラを接触させる工程であって、ローラ間距離aと当該セルロースエステルフィルム膜厚dとが、下記条件式を満たす工程を有することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
(条件式) 0.40×d<a<0.98×d
本発明によれば、傾斜角度のバラツキの少ない、TN型液晶表示装置においては、暗室にて観察した場合にムラの少ない光学フィルムを提供することができる。
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明の光学フィルムは、光学的に2軸の光学フィルムあって、該光学フィルムの屈折率の最小となる方向(傾斜軸)が、該光学フィルムの法線方向から5~50度傾斜(傾斜角度)しており、かつ該光学フィルムの3方向の屈折率をnx、ny、nzとしたとき、nx>ny>nzであり、かつ該光学フィルムが、セルロースエステルを主たる成分とするセルロースエステルフィルムであることを特徴とする。
なお、屈折率nxはフィルム面内の最大屈折率方向の屈折率を、nyはフィルム面内であってフィルム面内の最大屈折率方向に直交する方向の屈折率を、nzはnx、nyに直交する方向の屈折率を表す。屈折率の測定波長は590nmである。
光学フィルムの3方向の屈折率をnx、ny、nzとしたとき、nx>ny>nzであるということは、当該光学フィルムが2軸性を有するものであることを意味し、本発明は、その2軸性を有する光学フィルムがセルロースエステルフィルムであることを特徴とする。
<本発明の光学フィルムにおいて好ましいセルロースエステルフィルム>
本発明の光学フィルムは、以下に述べるセルロースエステルフィルムであることが好ましく、下記一般式(I)に示す芳香族末端ポリエステル系化合物、
一般式(I) B-(G-A)n-G-B
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2~12のアルキレングリコール残基または炭素数6~12のアリールグリコール残基または炭素数が4~12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6~12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
およびピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有し、その構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物、から選択される少なくとも1種の化合物を含有するセルロースエステルフィルムであることが好ましい。
<本発明の光学フィルムにおいて好ましいセルロースエステルフィルム>
本発明の光学フィルムは、以下に述べるセルロースエステルフィルムであることが好ましく、下記一般式(I)に示す芳香族末端ポリエステル系化合物、
一般式(I) B-(G-A)n-G-B
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2~12のアルキレングリコール残基または炭素数6~12のアリールグリコール残基または炭素数が4~12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6~12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
およびピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有し、その構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物、から選択される少なくとも1種の化合物を含有するセルロースエステルフィルムであることが好ましい。
〈セルロースエステル〉
本発明のセルロースエステルとしては特に限定はないが、セルロースエステルとして炭素数2~22程度のカルボン酸エステルであり、芳香族カルボン酸のエステルでもよく、特に炭素数が6以下の低級脂肪酸エステルであることが好ましい。
本発明のセルロースエステルとしては特に限定はないが、セルロースエステルとして炭素数2~22程度のカルボン酸エステルであり、芳香族カルボン酸のエステルでもよく、特に炭素数が6以下の低級脂肪酸エステルであることが好ましい。
水酸基に結合するアシル基は、直鎖であっても分岐してもよく、また環を形成してもよい。更に別の置換基が置換してもよい。同じ置換度である場合、前記炭素数が多いと複屈折性が低下するため、炭素数としては炭素数2~6のアシル基の中で選択することが好ましい。前記セルロースエステルとしての炭素数が2~4であることが好ましく、炭素数が2~3であることがより好ましい。
具体的には、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、またはセルロースアセテートプロピオネートブチレートのようなアセチル基の他にプロピオネート基またはブチレート基が結合したセルロースの混合脂肪酸エステルを用いることができる。
なお、ブチレートを形成するブチリル基としては、直鎖状でも分岐していてもよい。本発明において好ましく用いられるセルロースエステルとしては、特にセルロースアセテート、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プロピオネート、セルロースアセテートフタレートが好ましく用いられる。
本発明に好ましいセルロースアセテートフタレート以外のセルロースエステルとしては、下記式(1)および(2)を同時に満足するものが好ましい。
式(1) 2.0≦X+Y≦3.0
式(2) 0≦Y≦1.5
式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基またはブチリル基、もしくはその混合物の置換度である。
式(2) 0≦Y≦1.5
式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基またはブチリル基、もしくはその混合物の置換度である。
また、目的に叶う光学特性を得るために置換度の異なる樹脂を混合して用いても良い。混合比としては10:90~90:10(質量比)が好ましい。
この中で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る。セルロースアセテートプロピオネートでは、1.0≦X≦2.5であり、0.1≦Y≦1.5、2.0≦X+Y≦3.0であることが好ましい。アシ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。
本発明に用いられ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。更に70000~200000のものが好ましく用いられる。
セルロースエステルの重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。
測定条件は以下の通りである。
溶媒: メチレンクロライド
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=1000000~500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。
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=1000000~500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。
本発明に用いられる、セルロースエステルの原料のセルロースとしては、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフなどを挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれ任意の割合で混合使用することができる。
本発明のセルロースアセテートフタレート等のセルロースエステルは、公知の方法により製造することができる。具体的には特開平10-45804号に記載の方法を参考にして合成することができる。
〈一般式(I)に示す芳香族末端ポリエステル系化合物〉
本発明では、下記一般式(I)で表せる芳香族末端ポリエステル系化合物を使用する。
本発明では、下記一般式(I)で表せる芳香族末端ポリエステル系化合物を使用する。
一般式(I) B-(G-A)n-G-B
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2~12のアルキレングリコール残基または炭素数6~12のアリールグリコール残基または炭素数が4~12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6~12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
一般式(I)中、Bで示されるアリールカルボン酸残基とGで示されるアルキレングリコール残基またはオキシアルキレングリコール残基またはアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基またはアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のポリエステル系化合物と同様の反応により得られる。
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2~12のアルキレングリコール残基または炭素数6~12のアリールグリコール残基または炭素数が4~12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6~12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
一般式(I)中、Bで示されるアリールカルボン酸残基とGで示されるアルキレングリコール残基またはオキシアルキレングリコール残基またはアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基またはアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のポリエステル系化合物と同様の反応により得られる。
本発明で使用される芳香族末端ポリエステル系化合物のアリールカルボン酸成分としては、例えば、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、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ1種または2種以上の混合物として使用することができる。
本発明に用いることのできる芳香族末端ポリエステル系化合物の炭素数2~12のアルキレングリコール成分としては、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、1,12-オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される。
特に炭素数2~12のアルキレングリコールがセルロースエステルとの相溶性に優れているため、特に好ましい。
また、上記芳香族末端ポリエステル系化合物の炭素数4~12のオキシアルキレングリコール成分としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用できる。
芳香族末端ポリエステル系化合物の炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸成分としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマール酸、グルタール酸、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等があり、これらは、それぞれ1種または2種以上の混合物として使用される。
炭素数6~12のアリーレンジカルボン酸成分としては、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等がある。
本発明で使用される芳香族末端ポリエステル系化合物は、nが1以上100以下であることが好ましく、数平均分子量が、好ましくは300~1500、より好ましくは400~1000の範囲が好適である。
また、その酸価は、0.5mgKOH/g以下、水酸基価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.3mgKOH/g以下、水酸基価は15mgKOH/g以下のものである。
本発明の一般式(I)に示す芳香族末端ポリエステル系化合物は、セルロースエステルに対して、0.5~30質量%含有させることが好ましい。
以下に、本発明に用いることのできる芳香族末端ポリエステル系化合物の具体的化合物を示すが、本発明はこれに限定されない。
〈ピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有しその構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物〉
本発明のセルロースエステルフィルムは、ピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有しその構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物を含むことを特徴とする。
本発明のセルロースエステルフィルムは、ピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有しその構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物を含むことを特徴とする。
エステル化の割合としては、ピラノース構造またはフラノース構造内に存在するOH基の70%以上であることが好ましい。
本発明においては、エステル化合物を総称して、糖エステル化合物とも称す。
本発明のエステル化合物の例としては、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。
グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、あるいはアラビノース、ラクトース、スクロース、ニストース、1F-フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノースあるいはケストース挙げられる。
この他、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなども挙げられる。
これらの化合物の中で、特にピラノース構造とフラノース構造を両方有する化合物が好ましい。
例としてはスクロース、ケストース、ニストース、1F-フラクトシルニストース、スタキオースなどが好ましく、更に好ましくは、スクロースである。
本発明ピラノース構造またはフラノース構造中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化するのに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2-エチル-ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、オクテン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、酢酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、アルコキシ基を導入した芳香族モノカルボン酸、ケイ皮酸、ベンジル酸、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができ、より、具体的には、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、γ-イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、α-イソジュリル酸、クミン酸、α-トルイル酸、ヒドロアトロパ酸、アトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、o-アニス酸、m-アニス酸、p-アニス酸、クレオソート酸、o-ホモサリチル酸、m-ホモサリチル酸、p-ホモサリチル酸、o-ピロカテク酸、β-レソルシル酸、バニリン酸、イソバニリン酸、ベラトルム酸、o-ベラトルム酸、没食子酸、アサロン酸、マンデル酸、ホモアニス酸、ホモバニリン酸、ホモベラトルム酸、o-ホモベラトルム酸、フタロン酸、p-クマル酸を挙げることができるが、特に安息香酸が好ましい。
オリゴ糖のエステル化合物を、本発明に係るピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1~12個を有する化合物として適用できる。
オリゴ糖は、澱粉、ショ糖等にアミラーゼ等の酵素を作用させて製造されるもので、本発明に適用できるオリゴ糖としては、例えば、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖が挙げられる。
また、前記エステル化合物は、下記一般式(A)で表されるピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下縮合した化合物である。ただし、R11~R15、R21~R25は、炭素数2~22のアシル基または水素原子を、m、nはそれぞれ0~12の整数、m+nは1~12の整数を表す。
R11~R15、R21~R25は、ベンゾイル基、水素原子であることが好ましい。ベンゾイル基は更に置換基R26(pは0~5)を有していてもよく、例えばアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、フェニル基が挙げられ、更にこれらのアルキル基、アルケニル基、フェニル基は置換基を有していてもよい。オリゴ糖も本発明のエステル化合物と同様な方法で製造することができる。
以下に、本発明に係るエステル化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明のセルロースエステルフィルムは、位相差値の変動を抑制して、表示品位を安定化する為に、本発明の糖エステル化合物を、セルロースエステルフィルムの0.5~30質量%含むことが好ましく、特には、5~30質量%含むことが好ましい。
本発明の一般式(I)に示す芳香族末端ポリエステル系化合物と糖エステル化合物の含有量は、質量比で99:1~1:99の範囲で選択することができ、両化合物の全体量は、セルロースエステルに対して、1~40質量%であることが好ましい。
〈可塑剤〉
本発明のセルロースエステルフィルムは、本発明の効果を得る上で必要に応じて可塑剤を含有することができる。
本発明のセルロースエステルフィルムは、本発明の効果を得る上で必要に応じて可塑剤を含有することができる。
可塑剤は特に限定されないが、好ましくは、(メタ)アクリル系重合体可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤および多価アルコールエステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等から選択される。
そのうち、可塑剤を2種以上用いる場合は、少なくとも1種は多価アルコールエステル系可塑剤であることが好ましい。
〈(メタ)アクリル系重合体〉
本発明に用いられる(メタ)アクリル系重合体としては、光学補償フィルムに含有させた場合、機能として延伸方向に対して負の複屈折性を示すことが好ましく、特に構造が限定されるものではないが、エチレン性不飽和モノマーを重合して得られた重量平均分子量が500以上30000以下である重合体であることが好ましい。なお、複屈折性については、下記試験によりその存在を確認した。
本発明に用いられる(メタ)アクリル系重合体としては、光学補償フィルムに含有させた場合、機能として延伸方向に対して負の複屈折性を示すことが好ましく、特に構造が限定されるものではないが、エチレン性不飽和モノマーを重合して得られた重量平均分子量が500以上30000以下である重合体であることが好ましい。なお、複屈折性については、下記試験によりその存在を確認した。
((メタ)アクリル系重合体の複屈折性試験法)
(メタ)アクリル系重合体を溶媒に溶解しキャスト製膜した後、加熱乾燥し、透過率80%以上のフィルムについて複屈折性の評価を行った。
(メタ)アクリル系重合体を溶媒に溶解しキャスト製膜した後、加熱乾燥し、透過率80%以上のフィルムについて複屈折性の評価を行った。
アッベ屈折率計-4T((株)アタゴ製)に多波長光源を用いて屈折率測定を行った。延伸方向の屈折率nyおよび直交する面内方向の屈折率をnxとした。550nmの各々の屈折率について(ny-nx)<0であるフィルムについて、(メタ)アクリル系重合体は延伸方向に対して負の複屈折性であると判断する。
本発明に用いられる重量平均分子量が500以上30000以下である(メタ)アクリル系重合体は、芳香環を側鎖に有する(メタ)アクリル系重合体またはシクロヘキシル基を側鎖に有する(メタ)アクリル系重合体であってもよい。
該重合体の重量平均分子量が500以上30000以下のもので該重合体の組成を制御することにより、例えば光学補償フィルムが本発明において特に好ましいセルロースエステルフィルムである場合、該セルロースエステルと該重合体との相溶性を良好にすることができる。
芳香環を側鎖に有する(メタ)アクリル系重合体またはシクロヘキシル基を側鎖に有する(メタ)アクリル系重合体について、好ましくは重量平均分子量が500以上10000以下のものであれば、上記に加え、製膜後のセルロースエステルフィルムの透明性が優れ、透湿度も極めて低く、偏光板用保護フィルムとして優れた性能を示す。
該重合体は、重量平均分子量が500以上30000以下であるから、オリゴマーから低分子量重合体の間にあると考えられるものである。このような重合体を合成するには、通常の重合では分子量のコントロールが難しく、分子量を余り大きくしない方法でできるだけ分子量を揃えることのできる方法を用いることが望ましい。
特に、本発明の光学補償フィルムに用いられる(メタ)アクリル系重合体としては、分子内に芳香環と水酸基を有しないエチレン性不飽和モノマーXaと、分子内に芳香環を有せず、水酸基を有するエチレン性不飽和モノマーXbとXa、Xbを除く共重合可能なエチレン性不飽和モノマーとを共重合して得られた重量平均分子量2000以上30000以下の重合体X、または芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマーYaと、Yaと共重合可能なエチレン性不飽和モノマーとを重合して得られた重量平均分子量500以上3000以下の重合体Yであることが好ましい。
重量平均分子量の測定方法は、下記の方法により求めることができる。
(平均分子量測定方法)
重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。
重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。
測定条件は以下の通りである。
溶媒: メチレンクロライド
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=1000000~500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。
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=1000000~500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。
多価アルコールエステル系可塑剤は2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなる可塑剤であり、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有することが好ましい。好ましくは2~20価の脂肪族多価アルコールエステルである。
本発明に好ましく用いられる多価アルコールは次の一般式(a)で表される。
一般式(a) R1-(OH)n
但し、R1はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、および/またはフェノール性水酸基を表す。
但し、R1はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、および/またはフェノール性水酸基を表す。
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、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ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、ジプロピレングリコール、トリ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、1,4-ブタンジオール、ジブチレングリコール、1,2,4-ブタントリオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ヘキサントリオール、ガラクチトール、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、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、キシリトールが好ましい。
多価アルコールエステルに用いられるモノカルボン酸としては、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸を用いると透湿性、保留性を向上させる点で好ましい。
好ましいモノカルボン酸の例としては以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1~32の直鎖または側鎖を有する脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数は1~20であることが更に好ましく、1~10であることが特に好ましい。酢酸を含有させるとセルロースエステルとの相溶性が増すため好ましく、酢酸と他のモノカルボン酸を混合して用いることも好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2-エチル-ヘキサン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、メトキシ基あるいはエトキシ基などのアルコキシ基を1~3個を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。特に安息香酸が好ましい。
多価アルコールエステルの分子量は特に制限はないが、300~1500であることが好ましく、350~750であることが更に好ましい。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。
多価アルコールエステルに用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。また、多価アルコール中のOH基は、全てエステル化してもよいし、一部をOH基のままで残してもよい。
以下に、多価アルコールエステルの具体的化合物を例示する。
グリコレート系可塑剤は特に限定されないが、アルキルフタリルアルキルグリコレート類が好ましく用いることができる。
アルキルフタリルアルキルグリコレート類としては、例えばメチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルプロピルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、オクチルフタリルオクチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、エチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルメチルグリコレート、ブチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルオクチルグリコレート、エチルフタリルオクチルグリコレート、オクチルフタリルメチルグリコレート、オクチルフタリルエチルグリコレート等が挙げられる。
フタル酸エステル系可塑剤としては、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、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、ジオクチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジシクロヘキシルテレフタレート等が挙げられる。
クエン酸エステル系可塑剤としては、クエン酸アセチルトリメチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸アセチルトリブチル等が挙げられる。
脂肪酸エステル系可塑剤として、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。
リン酸エステル系可塑剤としては、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジ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等が挙げられる。
多価カルボン酸エステル化合物としては、2価以上、好ましくは2価~20価の多価カルボン酸とアルコールのエステルよりなる。また、脂肪族多価カルボン酸は2~20価であることが好ましく、芳香族多価カルボン酸、脂環式多価カルボン酸の場合は3価~20価であることが好ましい。
多価カルボン酸は次の一般式(b)で表される。
一般式(b) R2(COOH)m(OH)n
(但し、R2は(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性またはフェノール性水酸基を表す)
好ましい多価カルボン酸の例としては、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。
(但し、R2は(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性またはフェノール性水酸基を表す)
好ましい多価カルボン酸の例としては、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。
トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような3価以上の芳香族多価カルボン酸またはその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などを好ましく用いることができる。特にオキシ多価カルボン酸を用いることが、保留性向上などの点で好ましい。
本発明に用いることのできる多価カルボン酸エステル化合物に用いられるアルコールとしては特に制限はなく公知のアルコール、フェノール類を用いることができる。
例えば炭素数1~32の直鎖または側鎖を持った脂肪族飽和アルコールまたは脂肪族不飽和アルコールを好ましく用いることができる。炭素数1~20であることが更に好ましく、炭素数1~10であることが特に好ましい。
また、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどの脂環式アルコールまたはその誘導体、ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコールまたはその誘導体なども好ましく用いることができる。
多価カルボン酸としてオキシ多価カルボン酸を用いる場合は、オキシ多価カルボン酸のアルコール性またはフェノール性の水酸基を、モノカルボン酸を用いてエステル化しても良い。好ましいモノカルボン酸の例としては以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
脂肪族モノカルボン酸としては炭素数1~32の直鎖または側鎖を持った脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数1~20であることが更に好ましく、炭素数1~10であることが特に好ましい。
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2-エチル-ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸などの安息香酸のベンゼン環にアルキル基を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸などのベンゼン環を2個以上持つ芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。特に酢酸、プロピオン酸、安息香酸であることが好ましい。
多価カルボン酸エステル化合物の分子量は特に制限はないが、分子量300~1000の範囲であることが好ましく、350~750の範囲であることが更に好ましい。保留性向上の点では大きい方が好ましく、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。
本発明に用いることのできる多価カルボン酸エステルに用いられるアルコール類は一種類でも良いし、二種以上の混合であっても良い。
本発明に用いることのできる多価カルボン酸エステル化合物の酸価は1mgKOH/g以下であることが好ましく、0.2mgKOH/g以下であることが更に好ましい。酸価を上記範囲にすることによって、リターデーションの環境変動も抑制されるため好ましい。
なお、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ル基)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をいう。酸価はJIS K0070に準拠して測定したものである。
特に好ましい多価カルボン酸エステル化合物の例を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、トリエチルシトレート、トリブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート(ATEC)、アセチルトリブチルシトレート(ATBC)、ベンゾイルトリブチルシトレート、アセチルトリフェニルシトレート、アセチルトリベンジルシトレート、酒石酸ジブチル、酒石酸ジアセチルジブチル、トリメリット酸トリブチル、ピロメリット酸テトラブチル等が挙げられる。
<その他の添加剤>
以下、本発明の光学フィルムに添加することが可能な、他の一般的な添加剤について述べる。
<その他の添加剤>
以下、本発明の光学フィルムに添加することが可能な、他の一般的な添加剤について述べる。
(紫外線吸収剤)
本発明に係るセルロースエステルフィルムBは、紫外線吸収剤を含有することもできる。紫外線吸収剤は400nm以下の紫外線を吸収することで、耐久性を向上させることを目的としており、特に波長370nmでの透過率が10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下、更に好ましくは2%以下である。
本発明に係るセルロースエステルフィルムBは、紫外線吸収剤を含有することもできる。紫外線吸収剤は400nm以下の紫外線を吸収することで、耐久性を向上させることを目的としており、特に波長370nmでの透過率が10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下、更に好ましくは2%以下である。
本発明に用いられる紫外線吸収剤は特に限定されないが、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、トリアジン系化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体等が挙げられる。
例えば、5-クロロ-2-(3,5-ジ-sec-ブチル-2-ヒドロキシルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、(2-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(直鎖および側鎖ドデシル)-4-メチルフェノール、2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシベンゾフェノン、2,4-ベンジルオキシベンゾフェノン等があり、また、チヌビン109、チヌビン171、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328等のチヌビン類があり、これらはいずれもチバ・ジャパン社製の市販品であり好ましく使用できる。
本発明で好ましく用いられる紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤であり、特に好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、である。
この他、1,3,5-トリアジン環を有する化合物等の円盤状化合物も紫外線吸収剤として好ましく用いられる。
本発明に係わる偏光板保護フィルムは紫外線吸収剤を2種以上を含有することが好ましい。
また、紫外線吸収剤としては高分子紫外線吸収剤も好ましく用いることができ、特に特開平6-148430号記載のポリマータイプの紫外線吸収剤が好ましく用いられる。
紫外線吸収剤の添加方法は、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコールやメチレンクロライド、酢酸メチル、アセトン、ジオキソラン等の有機溶媒あるいはこれらの混合溶媒に紫外線吸収剤を溶解してからドープに添加するか、または直接ドープ組成中に添加してもよい。
無機粉体のように有機溶剤に溶解しないものは、有機溶剤とセルロースエステル中にディゾルバーやサンドミルを使用し、分散してからドープに添加する。
紫外線吸収剤の使用量は、紫外線吸収剤の種類、使用条件等により一様ではないが、偏光板保護フィルムの乾燥膜厚が30~200μmの場合は、偏光板保護フィルムに対して0.5~10質量%が好ましく、0.6~4質量%が更に好ましい。
(酸化防止剤)
酸化防止剤は劣化防止剤ともいわれる。高湿高温の状態に液晶画像表示装置などがおかれた場合には、セルロースエステルフィルムの劣化が起こる場合がある。
酸化防止剤は劣化防止剤ともいわれる。高湿高温の状態に液晶画像表示装置などがおかれた場合には、セルロースエステルフィルムの劣化が起こる場合がある。
酸化防止剤は、例えば、セルロースエステルフィルム中の残留溶媒量のハロゲンやリン酸系可塑剤のリン酸等によりセルロースエステルフィルムが分解するのを遅らせたり、防いだりする役割を有するので、前記セルロースエステルフィルム中に含有させるのが好ましい。
このような酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系の化合物が好ましく用いられ、例えば、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ペンタエリスリチル-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〕、トリエチレングリコール-ビス〔3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、1,6-ヘキサンジオール-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〕、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2,2-チオ-ジエチレンビス〔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〕、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,N′-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレイト等を挙げることができる。
特に、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ペンタエリスリチル-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〕、トリエチレングリコール-ビス〔3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕が好ましい。また、例えば、N,N′-ビス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル〕ヒドラジン等のヒドラジン系の金属不活性剤やトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト等のリン系加工安定剤を併用してもよい。
これらの化合物の添加量は、セルロース誘導体に対して質量割合で1ppm~1.0%が好ましく、10~1000ppmが更に好ましい。
(微粒子)
本発明に係るセルロースエステルフィルムは、微粒子を含有することが好ましい。
本発明に係るセルロースエステルフィルムは、微粒子を含有することが好ましい。
本発明に使用される微粒子としては、無機化合物の例として、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、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およびリン酸カルシウムを挙げることができる。また、有機化合物の微粒子も好ましく使用することができる。
有機化合物の例としてはポリテトラフルオロエチレン、セルロースアセテート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプピルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチレンカーボネート、アクリルスチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系粉末、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはポリ弗化エチレン系樹脂、澱粉等の有機高分子化合物の粉砕分級物もあげられる。あるいは又懸濁重合法で合成した高分子化合物、スプレードライ法あるいは分散法等により球型にした高分子化合物、または無機化合物を用いることができる。
微粒子は珪素を含むものが濁度が低くなる点で好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。
微粒子の一次粒子の平均粒径は5~400nmが好ましく、更に好ましいのは10~300nmである。
これらは主に粒径0.05~0.3μmの二次凝集体として含有されていてもよく、平均粒径100~400nmの粒子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。
偏光板保護フィルム中のこれらの微粒子の含有量は0.01~1質量%であることが好ましく、特に0.05~0.5質量%が好ましい。共流延法による多層構成の偏光板保護フィルムの場合は、表面にこの添加量の微粒子を含有することが好ましい。
二酸化珪素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976およびR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
ポリマーの例として、シリコーン樹脂、フッ素樹脂およびアクリル樹脂を挙げることができる。シリコーン樹脂が好ましく、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、トスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120および同240(以上東芝シリコーン(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
これらの中でもアエロジル200V、アエロジルR972Vが偏光板保護フィルムの濁度を低く保ちながら、摩擦係数を下げる効果が大きいため特に好ましく用いられる。本発明で用いられる偏光板保護フィルムにおいては、少なくとも一方の面の動摩擦係数が0.2~1.0であることが好ましい。
各種添加剤は製膜前のセルロースエステル含有溶液であるドープにバッチ添加してもよいし、添加剤溶解液を別途用意してインライン添加してもよい。特に微粒子は濾過材への負荷を減らすために、一部または全量をインライン添加することが好ましい。
添加剤溶解液をインライン添加する場合は、ドープとの混合性をよくするため、少量のセルロースエステルを溶解するのが好ましい。好ましいセルロースエステルの量は、溶剤100質量部に対して1~10質量部で、より好ましくは、3~5質量部である。
本発明においてインライン添加、混合を行うためには、例えば、スタチックミキサー(東レエンジニアリング製)、SWJ(東レ静止型管内混合器 Hi-Mixer)等のインラインミキサー等が好ましく用いられる。
〈セルロースエステルフィルムの製造方法〉
次に、本発明のセルロースエステルフィルムの製造方法について説明する。
次に、本発明のセルロースエステルフィルムの製造方法について説明する。
本発明に係るセルロースエステルフィルムは溶液流延法で製造されたフィルムであっても溶融流延法で製造されたフィルムであっても好ましく用いることができる。
本発明のセルロースエステルフィルムの製造は、セルロースエステルおよび添加剤を溶剤に溶解させてドープを調製する工程、ドープを無限に移行する無端の金属支持体上に流延する工程、流延したドープをウェブとして乾燥する工程、金属支持体から剥離する工程、延伸または幅保持する工程、更に乾燥する工程、仕上がったフィルムを巻取る工程により行われる。
ドープを調製する工程について述べる。ドープ中のセルロースエステルの濃度は、濃い方が金属支持体に流延した後の乾燥負荷が低減できて好ましいが、セルロースエステルの濃度が濃過ぎると濾過時の負荷が増えて、濾過精度が悪くなる。これらを両立する濃度としては、10~35質量%が好ましく、更に好ましくは、15~25質量%である。
ドープで用いられる溶剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよいが、セルロースエステルの良溶剤と貧溶剤を混合して使用することが生産効率の点で好ましく、良溶剤が多い方がセルロースエステルの溶解性の点で好ましい。
良溶剤と貧溶剤の混合比率の好ましい範囲は、良溶剤が70~98質量%であり、貧溶剤が2~30質量%である。良溶剤、貧溶剤とは、使用するセルロースエステルを単独で溶解するものを良溶剤、単独で膨潤するかまたは溶解しないものを貧溶剤と定義している。
そのため、セルロースエステルの平均酢化度(アセチル基置換度)によっては、良溶剤、貧溶剤が変わり、例えばアセトンを溶剤として用いる時には、セルロースエステルの酢酸エステル(アセチル基置換度2.4)、セルロースアセテートプロピオネートでは良溶剤になり、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.8)では貧溶剤となる。
本発明に用いられる良溶剤は特に限定されないが、メチレンクロライド等の有機ハロゲン化合物やジオキソラン類、アセトン、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等が挙げられる。特に好ましくはメチレンクロライドまたは酢酸メチルが挙げられる。
また、本発明に用いられる貧溶剤は特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n-ブタノール、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等が好ましく用いられる。また、ドープ中には水が0.01~2質量%含有していることが好ましい。
また、セルロースエステルの溶解に用いられる溶媒は、フィルム製膜工程で乾燥によりフィルムから除去された溶媒を回収し、これを再利用して用いられる。
回収溶剤中に、セルロースエステルに添加されている添加剤、例えば可塑剤、紫外線吸収剤、ポリマー、モノマー成分などが微量含有されていることもあるが、これらが含まれていても好ましく再利用することができるし、必要であれば精製して再利用することもできる。
上記記載のドープを調製する時の、セルロースエステルの溶解方法としては、一般的な方法を用いることができる。加熱と加圧を組み合わせると常圧における沸点以上に加熱できる。
溶剤の常圧での沸点以上でかつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら攪拌溶解すると、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止するため好ましい。
また、セルロースエステルを貧溶剤と混合して湿潤あるいは膨潤させた後、更に良溶剤を添加して溶解する方法も好ましく用いられる。
加圧は窒素ガス等の不活性気体を圧入する方法や、加熱によって溶剤の蒸気圧を上昇させる方法によって行ってもよい。加熱は外部から行うことが好ましく、例えばジャケットタイプのものは温度コントロールが容易で好ましい。
溶剤を添加しての加熱温度は、高い方がセルロースエステルの溶解性の観点から好ましいが、加熱温度が高過ぎると必要とされる圧力が大きくなり生産性が悪くなる。
好ましい加熱温度は45~120℃であり、60~110℃がより好ましく、70℃~105℃が更に好ましい。また、圧力は設定温度で溶剤が沸騰しないように調整される。
もしくは冷却溶解法も好ましく用いられ、これによって酢酸メチルなどの溶媒にセルロースエステルを溶解させることができる。
次に、このセルロースエステル溶液を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過する。濾過材としては、不溶物等を除去するために絶対濾過精度が小さい方が好ましいが、絶対濾過精度が小さ過ぎると濾過材の目詰まりが発生し易いという問題がある。
このため絶対濾過精度0.008mm以下の濾材が好ましく、0.001~0.008mmの濾材がより好ましく、0.003~0.006mmの濾材が更に好ましい。
濾材の材質は特に制限はなく、通常の濾材を使用することができるが、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック製の濾材や、ステンレススティール等の金属製の濾材が繊維の脱落等がなく好ましい。
濾過により、原料のセルロースエステルに含まれていた不純物、特に輝点異物を除去、低減することが好ましい。
輝点異物とは、2枚の偏光板をクロスニコル状態にして配置し、その間に光学フィルム等を置き、一方の偏光板の側から光を当てて、他方の偏光板の側から観察した時に反対側からの光が漏れて見える点(異物)のことであり、径が0.01mm以上である輝点数が200個/cm2以下であることが好ましい。
より好ましくは100個/cm2以下であり、更に好ましくは50個/m2以下であり、更に好ましくは0~10個/cm2以下である。また、0.01mm以下の輝点も少ない方が好ましい。
ドープの濾過は通常の方法で行うことができるが、溶剤の常圧での沸点以上で、かつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で加熱しながら濾過する方法が、濾過前後の濾圧の差(差圧という)の上昇が小さく、好ましい。
好ましい温度は45~120℃であり、45~70℃がより好ましく、45~55℃であることが更に好ましい。
濾圧は小さい方が好ましい。濾圧は1.6MPa以下であることが好ましく、1.2MPa以下であることがより好ましく、1.0MPa以下であることが更に好ましい。
ここで、ドープの流延について説明する。
流延(キャスト)工程における金属支持体は、表面を鏡面仕上げしたものが好ましく、金属支持体としては、ステンレススティールベルトもしくは鋳物で表面をメッキ仕上げしたドラムが好ましく用いられる。
キャストの幅は1~4mとすることができる。流延工程の金属支持体の表面温度は-50℃~溶剤の沸点未満の温度で、温度が高い方がウェブの乾燥速度が速くできるので好ましいが、余り高過ぎるとウェブが発泡したり、平面性が劣化する場合がある。
好ましい支持体温度は0~55℃であり、25~50℃が更に好ましい。あるいは、冷却することによってウェブをゲル化させて残留溶媒を多く含んだ状態でドラムから剥離することも好ましい方法である。
金属支持体の温度を制御する方法は特に制限されないが、温風または冷風を吹きかける方法や、温水を金属支持体の裏側に接触させる方法がある。温水を用いる方が熱の伝達が効率的に行われるため、金属支持体の温度が一定になるまでの時間が短く好ましい。温風を用いる場合は目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。
セルロースエステルフィルムが良好な平面性を示すためには、金属支持体からウェブを剥離する際の残留溶媒量は10~150質量%が好ましく、更に好ましくは20~40質量%または60~130質量%であり、特に好ましくは、20~30質量%または70~120質量%である。
本発明においては、残留溶媒量は下記式で定義される。
残留溶媒量(質量%)={(M-N)/N}×100
なお、Mはウェブまたはフィルムを製造中または製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
なお、Mはウェブまたはフィルムを製造中または製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
また、セルロースエステルフィルムの乾燥工程においては、ウェブを金属支持体より剥離し、更に乾燥し、残留溶媒量を1質量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.1質量%以下であり、特に好ましくは0~0.01質量%以下である。
フィルム乾燥工程では一般にロール乾燥方式(上下に配置した多数のロールにウェブを交互に通し乾燥させる方式)やテンター方式でウェブを搬送させながら乾燥する方式が採られる。
本発明のセルロースエステルフィルムを作製するためには、ウェブの両端をクリップ等で把持するテンター方式で幅方向(横方向)に延伸を行うことが特に好ましい。剥離張力は300N/m以下で剥離することが好ましい。
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、加熱ロール、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。
ウェブの乾燥工程における乾燥温度は40~200℃で段階的に高くしていくことが好ましい。
セルロースエステルフィルムの膜厚は、特に限定はされないが10~200μmが用いられる。特に膜厚は10~100μmであることが特に好ましい。更に好ましくは20~60μmである。
本発明のセルロースエステルフィルムは、幅1~4mのものが用いられる。特に幅1.4~4mのものが好ましく用いられる。4mを超えると搬送が困難となる。
〈フィルム面に平行方向の延伸工程〉
本発明の光学フィルムは、従来のフィルム面に平行方向の延伸処理を行うことができる。延伸処理の目的は、フィルム平面性の向上、フィルム強度アップ、リターデーション値の調整の目的で行うことができる。
本発明の光学フィルムは、従来のフィルム面に平行方向の延伸処理を行うことができる。延伸処理の目的は、フィルム平面性の向上、フィルム強度アップ、リターデーション値の調整の目的で行うことができる。
延伸方向としては、長手方向(MD)、幅手方向(TD)が一般的であるが、長手方向に対して、斜め方向の延伸であっても良い。
最初に、長手方向(MD)の延伸方法について説明する。
長手方向に一段または多段MD延伸してもよい。延伸する際は、フィルムのガラス転移温度をTgとすると(Tg-30)~(Tg+100)℃、より好ましくは(Tg-20)~(Tg+80)℃の範囲内で加熱して搬送方向(長手方向;MD)或いは幅手方向(TD)に延伸することが好ましい。(Tg-20)~(Tg+20)℃の温度範囲内で横延伸し次いで熱固定することが好ましい。また延伸工程の後、緩和処理を行うことも好ましい。
光学フィルムのTgは、フィルムを構成する材料種および構成する材料の比率によって制御することができる。フィルムの乾燥時のTgは110℃以上が好ましく、更に120℃以上が好ましい。これは液晶表示装置に本発明に係る光学フィルムを用いた場合、当該フィルムのTgが上記よりも低いと、使用環境の温度や湿度、バックライトの熱による影響によって、フィルム内部に固定された分子の配向状態に影響を与え、リターデーション値およびフィルムとしての寸法安定性や形状に大きな変化を与える可能性が高くなる。
また、フィルムの形状を保持できなくなることがある。逆に当該フィルムのTgが高過ぎると、フィルム構成材料の分解温度に近づくため製造しにくくなり、フィルム化するときに用いる材料自身の分解によって揮発成分の存在や着色を呈することがある。
従ってガラス転移温度は180℃以下、より好ましくは150℃以下であることが好ましい。このとき、フィルムのTgはJIS K7121に記載の方法などによって求めることができる。
次に、幅手方向(TD)の延伸方法について説明する。
TD延伸する場合、2つ以上に分割された延伸領域で温度差を1~50℃の範囲で順次昇温しながら横延伸すると幅方向の物性の分布が低減でき好ましい。更に横延伸後、フィルムをその最終TD延伸温度以下でTg-40℃以上の範囲に0.01~5分間保持すると幅方向の物性の分布が更に低減でき好ましい。
熱固定は、その最終TD延伸温度より高温で、Tg-20℃以下の温度範囲内で通常0.5~300秒間熱固定する。この際、2つ以上に分割された領域で温度差が1~100℃となる範囲で順次昇温しながら熱固定することが好ましい。
熱固定されたフィルムは通常Tg以下まで冷却され、フィルム両端のクリップ把持部分をカットし巻き取られる。この際、最終熱固定温度以下、Tg以上の温度範囲内で、横方向および/または縦方向に0.1~10%弛緩処理することが好ましい。
また冷却は、最終熱固定温度からTgまでを、毎秒100℃以下の冷却速度で徐冷することが好ましい。冷却、弛緩処理する手段は特に限定はなく、従来公知の手段で行えるが、特に複数の温度領域で順次冷却しながらこれらの処理を行うことがフィルムの寸法安定性向上の点で好ましい。
なお、冷却速度は、最終熱固定温度をT1、フィルムが最終熱固定温度からTgに達するまでの時間をtとした時、(T1-Tg)/tで求めた値である。
これら熱固定条件、冷却、弛緩処理条件のより最適な条件は、フィルムを構成するセルロースエステルや可塑剤等の添加剤種により異なるので、得られた二軸延伸フィルムの物性を測定し、好ましい特性を有するように適宜調整することにより決定すればよい。
本発明に係る光学フィルムの面内リターデーション値(Ro)および厚さ方向のリターデーション値(Rt)は、光学補償フィルムとして用いる場合には、0≦Ro≦200nmかつ30≦Rt≦400nmであり、より好ましくは30≦Ro≦100nmかつ50≦Rt≦300nmである。また、Rtの変動や分布の幅は±10%未満であることが好ましく、より好ましくは±5%未満である。更に好ましくは±1%未満であることが好ましく、最も好ましくはRtの変動がないことである。
なおリターデーション値Ro、Rtは以下の式によって求めることができる。
Ro=(nx-ny)×d
Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
ここにおいて、dはフィルムの厚さ(nm)、なお、屈折率nxはフィルム面内の最大屈折率方向の屈折率を、nyはフィルム面内であってフィルム面内の最大屈折率方向に直交する方向の屈折率を、nzはnx、nyに直交する方向の屈折率を表す。
Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
ここにおいて、dはフィルムの厚さ(nm)、なお、屈折率nxはフィルム面内の最大屈折率方向の屈折率を、nyはフィルム面内であってフィルム面内の最大屈折率方向に直交する方向の屈折率を、nzはnx、nyに直交する方向の屈折率を表す。
なお、リターデーション値(Ro)、(Rt)は自動複屈折率計を用いて測定することができる。例えば、KOBRA-21ADH(王子計測機器(株))を用いて、23℃、55%RHの環境下で、波長590nmで求めることができる。
<本発明の光学フィルムの製造方法の特徴>
本発明の光学フィルムは、傾斜角度が5~50度であることを特徴とする。この傾斜角度は、以下の傾斜処理工程を経ることによって得ることができる。
<本発明の光学フィルムの製造方法の特徴>
本発明の光学フィルムは、傾斜角度が5~50度であることを特徴とする。この傾斜角度は、以下の傾斜処理工程を経ることによって得ることができる。
本発明のセルロースエステルフィルムの傾斜処理工程は、セルロースエステルフィルムの片面に駆動ローラを接触させ、当該セルロースエステルフィルムの反対面に回転負荷を有する追随回転ローラを接触させる工程であり、ローラ間距離aと当該セルロースエステルフィルム膜厚dとが、下記条件式を満たす。
(条件式) 0.40×d<a<0.98×d
本願において、「回転負荷を有する追随回転ローラ」とは、図1に示すように、搬送されるセルロースエステルフィルムとの接触圧力によって自由回転又は強制回転する回転ローラであって、駆動ローラ1Rによってフィルムを搬送させる力が掛るフィルム面と反対のフィルム面でブレーキが掛るように反対方向に力を作用させるために使用する回転ローラ2Rをいう。
(条件式) 0.40×d<a<0.98×d
本願において、「回転負荷を有する追随回転ローラ」とは、図1に示すように、搬送されるセルロースエステルフィルムとの接触圧力によって自由回転又は強制回転する回転ローラであって、駆動ローラ1Rによってフィルムを搬送させる力が掛るフィルム面と反対のフィルム面でブレーキが掛るように反対方向に力を作用させるために使用する回転ローラ2Rをいう。
回転に要する負荷は、各種のブレーキを使用することができる。ポイントとしては、負荷トルクが変動しない構造とすることが重要であり、駆動ローラを含めて、一定のトルクとなるような制御が必要である。
また、「セルロースエステルフィルムに歪み変形を与える」とは、ローラとの接触圧力またはローラニップ圧等によるせん断力をセルロースエステルフィルムに加え、当該セルロースエステルフィルム内の屈折率等の光学的物性(「光学特性」ともいう。)の変化をもたらすような歪み変形を生じさせることをいう。
本発明の実施態様としては、前記セルロースエステルフィルムが、前記駆動ローラAと追随回転ローラBの2種のローラを用いる前記工程で、ローラAの周速をA1(m/min)、セルロースエステルフィルムがローラから離れた後の速度をP1(m/min)とした場合に、下記条件式を満たす態様の製造方法であることが好ましい。
(条件式) 0.30<P1/A1<1.00
すなわち、当該セルロースエステルフィルムが、前記駆動ローラと追随回転ローラの2種のローラの接触部分との間でスリップしない様にする態様であることが好ましい。このため、当該駆動ローラと追随回転ローラが、当該セルロースエステルフィルムを挟むニップローラ対を構成する態様であることが好ましい。
(条件式) 0.30<P1/A1<1.00
すなわち、当該セルロースエステルフィルムが、前記駆動ローラと追随回転ローラの2種のローラの接触部分との間でスリップしない様にする態様であることが好ましい。このため、当該駆動ローラと追随回転ローラが、当該セルロースエステルフィルムを挟むニップローラ対を構成する態様であることが好ましい。
これにより、当該セルロースエステルフィルムが、駆動ローラと追随回転ローラの外周面上で、スリップすることが抑えられるため、フィルム表面に擦り傷がつかない。また、当該駆動ローラと追随ローラからフィルムに伝達される応力が安定しており、フィルム内の歪み変形量のバラツキが小さい。
本発明においては、前記セルロースエステルフィルムと前記2種のローラが接触する箇所(「接触部」という。)およびその接触部の前後において、当該セルロースエステルフィルムを加熱または冷却する態様が好ましい。
歪み変形は、セルロースエステルフィルムのガラス転移温度の上下50℃の範囲の温度条件が生じ易く、加熱は、接触部の前で実施し、セルロースエステルフィルム温度をガラス転移温度付近とするためであり、歪み変形量を大きくするために有効である。冷却は、接触部を通過後に実施し、フィルムに生じた歪み変形を維持固定化して変化するのを防止するために有効である。
なお、ガラス転移温度以上の温度状態を接触部以外の搬送部分などで長時間維持することは、発生した歪み変形が変化(消失の現象も含む)するため好ましくない。また、歪み変形を付与した後、フィルムを巻き取る前工程で、短時間(1~20分間)の間、ガラス転移温度以上の高温とする熱安定化処理は、歪み変形が長期間変動し難くなり、好ましい態様である。
なお、ここでいうガラス転移温度とは、示差走査熱量測定器(Perkin Elmer社製DSC-7型)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)とする。
本発明においては、前記駆動ローラまたは追随回転ローラが、複数設けられており、フィルム搬送経路の複数個所で前記接触を行う態様であることも好ましい。
従って、本発明の光学フィルムの製造方法の実施に用いられる製造装置としては、基本的には、セルロースエステルフィルムの片面に接触する駆動ローラと当該セルロースエステルフィルムの反対面に接触し回転負荷を有する追随回転ローラとを備え、これら2種のローラが当該樹脂フィルを搬送する手段となりかつ当該セルロースエステルフィルム内に歪み変形を与える手段となる態様の光学フィルムの製造装置であることが好ましい。
本発明に係るセルロースエステルフィルム内の歪み変形については、下記(1)~(7)に示す手段によって、フィルム内の変形量のコントロールが容易であり、かつフィルムの連続搬送による生産安定性が良好である。
(1)追随回転ローラの回転負荷の負荷量を調整する。
(2)せん断力が掛かる部分(接触部およびその前後)のフィルム温度を調整する。
(3)上記(2)でフィルムの面方向の温度状態の調整をする。例えば、片面より加熱することで加熱しない(冷却)側と温度差を事前加熱時間も含めて調整する。
(4)駆動ローラと回転負荷を有する追随回転ローラをローラニップ対として使用し、前記ローラニップ対を使用する数を調整する。
(5)上記(4)で複数のローラニップ対で、追随回転ローラの回転負荷量を徐々に重くしたり、軽くしたりと調整する。
(6)上記(4)および(5)の複数のローラニップ対で、ローラ温度を変化させ、複数の接触部分の加熱するフィルム温度を調整する。
(7)ローラ材質(金属、各種ゴム)の選定によりローラ変形量を調整する。
(8)フィルム片面に加熱手段を設け、反対面に冷却手段を設ける。
以下、本発明の光学フィルムの製造方法の好ましい態様例の技術的特徴について、図2(a)~(d)を参照して、さらに詳しく説明する。
図2(a)~(c)は、本発明に係る駆動ローラと追随回転ローラの配置例(位置的相互関係例)を示す概念図である。
図2(a)に示す例の場合、追随回転ローラの回転負荷に、ローラの質量を使用でき、ローラ幅方向のバラツキが減少する。ローラニップ圧力によりスリップ限界を高くでき、1箇所のローラ対で強い力が伝達可能であり、1対のローラ対でのフィルム内変形量を大きくすることができる。
図2(b)に示す例の場合、1個のローラに対して複数ローラを対とすることで製造工程を小さくできる。駆動ローラを冷却ローラとして、追随回転ローラを加熱ローラとして、セルロースエステルフィルム片側表面のセルロースエステルフィルム内を変形することができる。
図2(b)で、前半と後半で逆のローラ配置とすることで、セルロースエステルフィルムの両面よりセルロースエステルフィルム内を変形させることで、セルロースエステルフィルムの厚さ方向での変形量などを調整できる。
なお、本発明では、セルロースエステルフィルムは、駆動ローラと追随回転ローラに直接に接触することが好ましいが、図2(c)に示す様にセルロースエステルフィルムとローラの間にフィルムやシートやベルトを介して、セルロースエステルフィルム内に歪み変形を与える方法も、本発明に含まれる形態である。
〈ローラ構成材料〉
本発明に係るローラを構成する材料としては、通常知られている各種材料が使用できる。具体的には、ステンレス、クロムメッキ、チタンなど金属ローラ(変形しない)、各種ゴム(ゴム硬度により、弾性変形量を調整できる)、フッ素樹脂(撥水性、撥油性などによりローラへのフィルム材の付着を防止できる)など各種が使用できる。
本発明に係るローラを構成する材料としては、通常知られている各種材料が使用できる。具体的には、ステンレス、クロムメッキ、チタンなど金属ローラ(変形しない)、各種ゴム(ゴム硬度により、弾性変形量を調整できる)、フッ素樹脂(撥水性、撥油性などによりローラへのフィルム材の付着を防止できる)など各種が使用できる。
本発明において硬度が異なるとは、一対のローラ対が異なったローラで構成されていることをいう。例えば、材質が異なること(一方が金属ローラで他方がゴムローラ)、一方が単なる金属ローラであり他方が弾性金属ローラであることをいう。
〈追随回転ローラへの回転負荷〉
追随回転ローラへの回転負荷としては、ニップ力を強くする、ローラ自体の重さを利用する、各種のローラブレーキを利用する、ローラに別の回転対を付加して回転負荷とする等が挙げられる。
追随回転ローラへの回転負荷としては、ニップ力を強くする、ローラ自体の重さを利用する、各種のローラブレーキを利用する、ローラに別の回転対を付加して回転負荷とする等が挙げられる。
〈ローラ表面〉
本発明に係るローラ表面の表面状態は、鏡面状態(表面粗さが非常に小さい0.01~2.0nm)、表面粗さ2~30nm程度としてスリップをさせない。30nm~10μmとして、フィルム表面の凹凸形状とする効果(防眩性フィルムの機能)をもたせる、など各種の表面とすることができる。フィルムの用途によって選択することが好ましい。
本発明に係るローラ表面の表面状態は、鏡面状態(表面粗さが非常に小さい0.01~2.0nm)、表面粗さ2~30nm程度としてスリップをさせない。30nm~10μmとして、フィルム表面の凹凸形状とする効果(防眩性フィルムの機能)をもたせる、など各種の表面とすることができる。フィルムの用途によって選択することが好ましい。
〈加熱、冷却〉
本発明においては、電熱ヒータ、遠赤外線ヒータ、熱媒体による加熱など一般に知られる各種の加熱手段が利用でき、フィルムの直接加熱(接触と非接触)、駆動ローラおよび追随回転ローラを加熱することができる。
本発明においては、電熱ヒータ、遠赤外線ヒータ、熱媒体による加熱など一般に知られる各種の加熱手段が利用でき、フィルムの直接加熱(接触と非接触)、駆動ローラおよび追随回転ローラを加熱することができる。
冷却は、熱媒体による冷却、空気冷却、冷凍機使用など一般に知られる各種の冷却手段が使用でき、フィルムの直接冷却(接触と非接触)、駆動ローラ、追随回転ローラを冷却することができる。
加熱温度は、目的により異なるがセルロースエステルフィルムのガラス転移温度の±100℃が好ましい。より好ましくは、±50℃である。冷却温度は取り扱い性から、室温~軟化点温度の範囲が好ましい。
〈偏光板〉
本発明の位相差フィルムであるセルロースエステルフィルムを、偏光板保護フィルムとした偏光板、それを用いた本発明の液晶表示装置に使用することができる。
本発明の位相差フィルムであるセルロースエステルフィルムを、偏光板保護フィルムとした偏光板、それを用いた本発明の液晶表示装置に使用することができる。
本発明の偏光板は、前記本発明のセルロースエステルフィルムを偏光板保護フィルムとして用いて、偏光子の少なくとも一方の面に貼合した偏光板であることが特徴である。本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方の液晶セル面に、本発明に係る偏光板が、粘着層を介して貼り合わされたものであることが特徴である。
本発明の偏光板は一般的な方法で作製することができる。本発明のセルロースエステルフィルムの偏光子側をアルカリ鹸化処理し、沃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。
もう一方の面には該セルロースエステルフィルムを用いても、また他の偏光板保護フィルムを貼合することが好ましい。
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、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UCR5、KC8UY、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オプト(株)製)も好ましく用いられる。
表示装置の表面側に用いられる偏光板保護フィルムには、防眩層あるいはクリアハードコート層のほか、反射防止層、帯電防止層、防汚層、バックコート層を有することが好ましい。
偏光板の主たる構成要素である偏光子とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、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。
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ったものが用いられている。偏光子の膜厚は5~30μmが好ましく、特に10~20μmであることが好ましい。
また、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、けん化度99.0~99.99モル%のエチレン変性ポリビニルアルコールも好ましく用いられる。
中でも熱水切断温度が66~73℃であるエチレン変性ポリビニルアルコールフィルムが好ましく用いられる。
又、フィルムのTD方向に5cm離れた二点間の熱水切断温度の差が1℃以下であることが、色斑を低減させるうえで更に好ましく、更にフィルムのTD方向に1cm離れた二点間の熱水切断温度の差が0.5℃以下であることが、色斑を低減させるうえで更に好ましい。
このエチレン変性ポリビニルアルコールフィルムを用いた偏光子は、偏光性能および耐久性能に優れているうえに、色斑が少なく、大型液晶表示装置に特に好ましく用いられる。
以上のようにして得られた偏光子は、通常、その両面または片面に保護フィルムが貼合されて偏光板として使用される。貼合する際に用いられる接着剤としては、PVA系の接着剤やウレタン系の接着剤などを挙げることができるが、中でもPVA系の接着剤が好ましく用いられる。
〈液晶表示装置〉
本発明の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本発明の液晶表示装置を作製することができる。
本発明の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本発明の液晶表示装置を作製することができる。
本発明のセルロースエステルフィルムはTN、STN、OCB、HAN、VA(MVA、PVA)、IPS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TN型液晶表示装置である。
本発明の位相差フィルムは環境変動が少なく、光漏れが低減された、色味むら、正面コントラストなど視認性に優れ液晶表示装置を得ることができる。
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
以下に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、特に断りない限り、実施例中の「部」は「質量部」を表す。
<セルロースエステルフィルム101の作製>
〈微粒子分散液1〉
微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製)11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
以下に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、特に断りない限り、実施例中の「部」は「質量部」を表す。
<セルロースエステルフィルム101の作製>
〈微粒子分散液1〉
微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製)11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
〈微粒子添加液1〉
メチレンクロライドを入れた溶解タンクに十分攪拌しながら、微粒子分散液1をゆっくりと添加した。更に、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1を調製した。
メチレンクロライドを入れた溶解タンクに十分攪拌しながら、微粒子分散液1をゆっくりと添加した。更に、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1を調製した。
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
下記組成の主ドープ液を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルA、Bを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解し。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープ液を調製した。
微粒子分散液1 5質量部
下記組成の主ドープ液を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルA、Bを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解し。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープ液を調製した。
〈主ドープ液の組成〉
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
セルロースエステル(アセチル基置換度1.9 プロピオニル基置換度0.9 総置換度2.8) 100質量部
本発明の芳香族末端ポリエステル系化合物14 6.5質量部
本発明の糖エステル化合物3 6.0質量部
微粒子添加液1 1質量部
以上を密閉容器に投入し、攪拌しながら溶解してドープ液を調製した。次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープ液を温度33℃、1500mm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30℃に制御した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
セルロースエステル(アセチル基置換度1.9 プロピオニル基置換度0.9 総置換度2.8) 100質量部
本発明の芳香族末端ポリエステル系化合物14 6.5質量部
本発明の糖エステル化合物3 6.0質量部
微粒子添加液1 1質量部
以上を密閉容器に投入し、攪拌しながら溶解してドープ液を調製した。次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープ液を温度33℃、1500mm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30℃に制御した。
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したフィルム中の残留溶媒量が75%になるまで溶媒を蒸発させ、次いで剥離張力130N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。
剥離したセルロースエステルフィルムを、150℃の熱をかけながらテンターを用いて幅方向に36%延伸した。延伸開始時の残留溶媒は15%であった。
次いで、乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させた。乾燥温度は130℃で、搬送張力は100N/mとした。
その後、毎分85mでウェブを搬送し、直径35cmの金属ローラと弾性金属ローラにてウェブを、2.1MPa(接触幅が6mm)の圧着力となるように設定して挟み、弾性金属ローラの速度を搬送速度と同一にして、金属ローラの速度を毎分98mとなるように設定した。1.75m幅にスリットし、フィルム両端に幅10mm高さ7μmのナーリング加工を施し、初期張力220N/m、終張力110N/mで内径6インチコアに巻き取り、膜厚40μmのセルロースエステルフィルム101を得た。
セルロースエステルフィルム102~110はセルロースエステルおよび芳香族末端ポリエステル系化合物、糖エステル化合物を表1のように変更した以外はセルロースエステルフィルム101と同様の方法で作成した。
なお、表1におけるロールの硬度違いとは、金属ロールと弾性金属ロール(23℃55%RH雰囲気下のショア硬度が40HS)の組み合わせを○、金属ロールとフレックスロール(23℃55%RH雰囲気下のショア硬度が20HS)の組み合わせを×とした。
また、比較201として、特開2003-25414号実施例1に記載のポリカーボネート(PC)からなる位相差フィルム、および202として特開2007-38646号実施例1に記載のシクロオレフィンポリマー(COP)からなる光学フィルムを当該実施例に準じて作製した。さらに、表1記載のように比較203~206を作製した。
以上の、評価結果を表1に示す。
傾斜角度は傾斜測定が可能な複屈折計(例えば王子計測機器製KOBRA-31WR、オプトサイエンス社製Axoscan、株式会社溝尻光学工業所製分光エリプソメータDVA36VW)を用いて23℃55%RHの雰囲気下測定した。
なお、本発明においては、すべての試料が2軸性を有するものであった(nx>ny>nz)。
表1に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例は、比較例に対して、傾斜角度が大きいことが分かる。
実施例2
〈偏光板の作製〉
厚さ120μmのポリビニルアルコールフィルムをヨウ素1部、ヨウ化カリウム2部、ホウ酸4部を含む水溶液に浸漬し、50℃で4倍に延伸して偏光子を得た。次に、本発明のセルロースエステルフィルムおよびコニカミノルタタックKC8UXを2mol/リットルの水酸化ナトリウム溶液に60℃で1分間浸漬し、更に水洗、乾燥させ、固形分2質量%のポリビニルアルコール接着剤で、前記偏光子の両面にそれぞれ貼り合わせて偏光板を製作した。
〈偏光板の作製〉
厚さ120μmのポリビニルアルコールフィルムをヨウ素1部、ヨウ化カリウム2部、ホウ酸4部を含む水溶液に浸漬し、50℃で4倍に延伸して偏光子を得た。次に、本発明のセルロースエステルフィルムおよびコニカミノルタタックKC8UXを2mol/リットルの水酸化ナトリウム溶液に60℃で1分間浸漬し、更に水洗、乾燥させ、固形分2質量%のポリビニルアルコール接着剤で、前記偏光子の両面にそれぞれ貼り合わせて偏光板を製作した。
比較のフィルムはイソシアネート系接着剤を用いて偏光子に貼り合わせ、もう一方の面には、上記コニカミノルタタックKC8UXを貼り合わせた。
〈液晶表示装置による評価〉
NEC製15インチディスプレイMulti Sync LCD1525Jの予め貼合されていた光学補償フィルム及び偏光板を剥がしたものを使用した。
NEC製15インチディスプレイMulti Sync LCD1525Jの予め貼合されていた光学補償フィルム及び偏光板を剥がしたものを使用した。
上記シートの光学フィルム(セルロースエステルフィルムおよび比較フィルム)について、偏光板と併せて液晶セルの両面に配置した。
このディスプレイについて、ムラを官能評価した。基準は以下のとおりである。
全面および額縁状に発生したムラの大小・強弱で判断した。
◎:全くムラの発生がない
○:目だったムラがないか実用上問題ないムラが1箇所発生している
△:実用上問題にならないムラが2箇所まで発生している
×:1箇所でも目だったムラが発生しているもの
結果を表2に示す。
○:目だったムラがないか実用上問題ないムラが1箇所発生している
△:実用上問題にならないムラが2箇所まで発生している
×:1箇所でも目だったムラが発生しているもの
結果を表2に示す。
表2から明らかなように、本発明のセルロースエステルフィルムは、ムラが少ないことがわかる。
1R 駆動ローラ
2R 追随回転ローラ
B ベルト
F 樹脂フィルム
MD 搬送方向
1 第1偏光板保護フィルム
2 第1偏光膜(透過軸を有する3.5±3°)
3 第2偏光板保護フィルム
4 視認側ガラスセル基板
5 視認側液晶配向層(ラビング軸基準0°を有する。)
6 液晶層(d:液晶セルギャップ)
7 バックライト側液晶配向層(ラビング軸115±22°を有する。)
8 バックライト側ガラスセル基板
9 第3偏光板保護フィルム
10 第2偏光膜(透過軸93.5±3°を有する。)
11 第4偏光板保護フィルム
13 第1の偏光板
14 TN型液晶セル
15 第2の偏光板
16 第1の偏光板の透過軸(3.5±3°)
17 視認側液晶配向層のラビング軸(基準0°)
18 バックライト側液晶配向層のラビング軸(115±22°)
19 第2の偏光板の透過軸(93.5±3°)
R1、R2、R3、R4、R5 ローラ
A X軸とZ軸のなす角度=90度
B X軸とY軸のなす角度=90度
C Y軸とZ軸のなす角度=90度
β フィルムの法線方向とZ軸のなす角度
2R 追随回転ローラ
B ベルト
F 樹脂フィルム
MD 搬送方向
1 第1偏光板保護フィルム
2 第1偏光膜(透過軸を有する3.5±3°)
3 第2偏光板保護フィルム
4 視認側ガラスセル基板
5 視認側液晶配向層(ラビング軸基準0°を有する。)
6 液晶層(d:液晶セルギャップ)
7 バックライト側液晶配向層(ラビング軸115±22°を有する。)
8 バックライト側ガラスセル基板
9 第3偏光板保護フィルム
10 第2偏光膜(透過軸93.5±3°を有する。)
11 第4偏光板保護フィルム
13 第1の偏光板
14 TN型液晶セル
15 第2の偏光板
16 第1の偏光板の透過軸(3.5±3°)
17 視認側液晶配向層のラビング軸(基準0°)
18 バックライト側液晶配向層のラビング軸(115±22°)
19 第2の偏光板の透過軸(93.5±3°)
R1、R2、R3、R4、R5 ローラ
A X軸とZ軸のなす角度=90度
B X軸とY軸のなす角度=90度
C Y軸とZ軸のなす角度=90度
β フィルムの法線方向とZ軸のなす角度
Claims (3)
- 光学的に2軸の光学フィルムあって、該光学フィルムの屈折率の最小となる方向が、該光学フィルムの法線方向から5~50度傾斜しており、かつ該光学フィルムの3方向の屈折率をnx、ny、nzとしたとき、nx>ny>nzであり、かつ該光学フィルムが、セルロースエステルを主たる成分とするセルロースエステルフィルムであることを特徴とする光学フィルム。
なお、屈折率nxはフィルム面内の最大屈折率方向の屈折率を、nyはフィルム面内であってフィルム面内の最大屈折率方向に直交する方向の屈折率を、nzはnx、nyに直交する方向の屈折率を表す。屈折率の測定波長は590nmである。 - 前記セルロースエステルフィルムが、下記一般式(I)に示す芳香族末端ポリエステル系化合物、およびピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下有しその構造のOH基のすべてもしくは一部をエステル化したエステル化合物、から選択された少なくとも1種の化合物を含有するセルロースエステルフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルム。
一般式(I) B-(G-A)n-G-B
(式中、Bはアリールカルボン酸残基、Gは炭素数2~12のアルキレングリコール残基または炭素数6~12のアリールグリコール残基または炭素数が4~12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4~12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6~12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。) - セルロースエステルフィルムの片面に駆動ローラを接触させ、当該セルロースエステルフィルムの反対面に回転負荷を有する追随回転ローラを接触させる工程であって、ローラ間距離aと当該セルロースエステルフィルム膜厚dとが、下記条件式を満たす工程を有することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
(条件式) 0.40×d<a<0.98×d
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Legal Events
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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