WO2014192681A1 - 樹脂組成物、光学部材、光学フィルム、偏光板、円偏光板及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、高い位相差発現性を示し、紫外線による位相差の変動が小さい樹脂成形体が得られる樹脂組成物、当該樹脂組成物を含有する光学部材、光学フィルム、接着剤が使用された場合の接着性に優れた偏光板及び円偏光板、並びにコントラストムラ及び色ムラの少ない画像表示装置を提供することである。 熱可塑性樹脂と少なくとも1種の添加剤とを含有する樹脂組成物であって、前記添加剤の紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収波長λmaxが250~300nmの範囲内にあり、前記添加剤の分子の短軸に対する長軸の長さの比の値が1.5~4.0の範囲内にあり、前記熱可塑性樹脂を固定相とし、基準物質及び前記添加剤をそれぞれ移動相に注入して、高速液体クロマトグラフィーにより測定した保持時間を用いて算出される前記熱可塑性樹脂と前記添加剤との相互作用エネルギーΔΔG0が2.0~4.0kcal/molの範囲内にある。
Description
本発明は、樹脂組成物、光学部材、光学フィルム、偏光板、円偏光板及び画像表示装置に関する。
液晶表示装置は、消費電力が小さい省スペース型の画像表示装置として、年々その用途が広がっている。従来の液晶表示装置には、表示画像の視野角依存性が大きいという問題があったが、VA(Vertical Alignment)モード等の広視野角の液晶モードが実用化されている。これによって、高品質の画像が要求されるテレビジョン用の液晶表示装置の需要は急速に拡大している。
液晶表示装置は、基本的な構成として、液晶セルとその両面に設けられた偏光板を備えている。偏光板は、偏波面が一定方向の光だけを通す役割を担っており、偏光板の性能によって液晶表示装置の性能が大きく左右される。
偏光板は、一般にヨウ素や染料を吸着配向させたポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光子の両面に、透明な保護フィルムが貼り合わされている。セルロースアセテートに代表されるセルロースエステルフィルムは、透明性が高く、偏光子に使用されるポリビニルアルコールとの密着性を容易に確保できることから、偏光板の保護フィルムとして広く使用されている。
偏光板は、一般にヨウ素や染料を吸着配向させたポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光子の両面に、透明な保護フィルムが貼り合わされている。セルロースアセテートに代表されるセルロースエステルフィルムは、透明性が高く、偏光子に使用されるポリビニルアルコールとの密着性を容易に確保できることから、偏光板の保護フィルムとして広く使用されている。
一方、偏光板と液晶セルとの間に光学的に二軸性の位相差フィルムを配置することで、液晶表示装置の視野角をより広くすることができ、表示特性が向上することが知られている。
位相差フィルムの材料としては、優れた光学性能を発現させることができるセルロースエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の樹脂が注目されているが、樹脂単独では位相差フィルムとして要求される位相差発現性及び波長分散性が不十分であることも多い。
そのため、位相差フィルムに位相差発現性及び波長分散性を付与する添加剤が用いられている。
位相差フィルムの材料としては、優れた光学性能を発現させることができるセルロースエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の樹脂が注目されているが、樹脂単独では位相差フィルムとして要求される位相差発現性及び波長分散性が不十分であることも多い。
そのため、位相差フィルムに位相差発現性及び波長分散性を付与する添加剤が用いられている。
例えば、位相差発現性を付与する位相差上昇剤としては、連結基を介して五つ以上の芳香環を連結した棒状の化合物が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、このような化合物によって、要求される高い位相差発現性を得るためには添加量を増やす必要がある。添加量の増大により、ブリードアウトが発生しやすく、フィルム基材として用いられる樹脂との相溶性も低下する。
より高い位相差発現性を付与するため、屈折率に着目して、位相差フィルムの複屈折性を向上させる構造、例えば平面性の高い分子構造又は紫外線吸収剤の骨格を有する化合物も検討されている。
しかし、このような化合物によって、要求される高い位相差発現性を得るためには添加量を増やす必要がある。添加量の増大により、ブリードアウトが発生しやすく、フィルム基材として用いられる樹脂との相溶性も低下する。
より高い位相差発現性を付与するため、屈折率に着目して、位相差フィルムの複屈折性を向上させる構造、例えば平面性の高い分子構造又は紫外線吸収剤の骨格を有する化合物も検討されている。
また、液晶性を持つ分子の配向を制御した化合物も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
この化合物は、分子の長軸と直交する方向に紫外線吸収部位を配置させ、分子の長軸を遅相軸と平行方向に配向させることで、位相差発現性及び波長分散性の両方を調整している。
しかしながら、液晶性を持つ化合物は自己凝集力が高く、フィルム基材として用いられる樹脂との相溶性が低いため、位相差フィルムに求められる透明性を確保することが困難であった。
この化合物は、分子の長軸と直交する方向に紫外線吸収部位を配置させ、分子の長軸を遅相軸と平行方向に配向させることで、位相差発現性及び波長分散性の両方を調整している。
しかしながら、液晶性を持つ化合物は自己凝集力が高く、フィルム基材として用いられる樹脂との相溶性が低いため、位相差フィルムに求められる透明性を確保することが困難であった。
新たな画像表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス(EL;Electro Luminescence)表示装置のような自発光型の表示装置も注目されている。
有機EL表示装置では、光取り出し効率を高めるため、ディスプレイの背面側にアルミニウム板等の電極が設けられている。この電極は平滑な電極であるため、ディスプレイに外光が入射すると、電極が鏡面となって反射され、画像のコントラストを低下させる問題があった。
その対策として、λ/4位相差フィルムと偏光子とを貼り合わせた円偏光板が、ディスプレイの前面側に配置されることが一般的である。このような円偏光板は、立体映像を表示する、いわゆる3D液晶表示装置においても用いられている。前述したセルロースエステルフィルムは優れた位相差発現性を示すことから、λ/4位相差フィルムとしての使用も期待されている。
有機EL表示装置では、光取り出し効率を高めるため、ディスプレイの背面側にアルミニウム板等の電極が設けられている。この電極は平滑な電極であるため、ディスプレイに外光が入射すると、電極が鏡面となって反射され、画像のコントラストを低下させる問題があった。
その対策として、λ/4位相差フィルムと偏光子とを貼り合わせた円偏光板が、ディスプレイの前面側に配置されることが一般的である。このような円偏光板は、立体映像を表示する、いわゆる3D液晶表示装置においても用いられている。前述したセルロースエステルフィルムは優れた位相差発現性を示すことから、λ/4位相差フィルムとしての使用も期待されている。
円偏光板は、偏光子とλ/4位相差フィルムが、偏光子の吸収軸とλ/4位相差フィルムの遅相軸とのなす角度が約45°となるように、貼り合わされている必要がある。
通常、偏光子は、色素で着色されたポリビニルアルコールを長尺方向に高倍率延伸した偏光フィルムとして得られるため、長尺方向に平行な吸収軸を有する。一方、λ/4位相差フィルムは、樹脂フィルムを長尺方向又は幅手方向に延伸して樹脂や添加剤の分子を配向させることにより、位相差が調整されているため、延伸した長尺方向又は幅手方向に平行な遅相軸を有する。
よって、吸収軸と遅相軸のなす角度を約45°にするためには、バッチ方式により、偏光子フィルム及びλ/4位相差フィルムをそれぞれ切り出して、約45°の角度で傾斜させて貼り合わせる必要があった。このバッチ方式は、生産性が低く、切り屑等のロスも多いため、特に大型のディスプレイ等に用いる円偏光板を製造する場合に改善が求められていた。
通常、偏光子は、色素で着色されたポリビニルアルコールを長尺方向に高倍率延伸した偏光フィルムとして得られるため、長尺方向に平行な吸収軸を有する。一方、λ/4位相差フィルムは、樹脂フィルムを長尺方向又は幅手方向に延伸して樹脂や添加剤の分子を配向させることにより、位相差が調整されているため、延伸した長尺方向又は幅手方向に平行な遅相軸を有する。
よって、吸収軸と遅相軸のなす角度を約45°にするためには、バッチ方式により、偏光子フィルム及びλ/4位相差フィルムをそれぞれ切り出して、約45°の角度で傾斜させて貼り合わせる必要があった。このバッチ方式は、生産性が低く、切り屑等のロスも多いため、特に大型のディスプレイ等に用いる円偏光板を製造する場合に改善が求められていた。
斜め延伸することにより、あらかじめ遅相軸を搬送方向に対して約45°に傾斜させたλ/4位相差フィルムを得ることもできる(例えば特許文献3参照。)。このようなλ/4位相差フィルムを用いれば、従来のバッチ方式によらず、長尺の偏光フィルムと長尺のλ/4位相差フィルムとを、ロール・トゥ・ロール(roll to roll)で貼り合わせて円偏光板を製造することが可能となり、生産性が飛躍的に向上する。
偏光フィルムと位相差フィルムの貼り合わせには、通常、接着剤が用いられている。セルロースエステルを主成分とする位相差フィルムの場合であれば、ポリビニルアルコール等の水系接着剤が用いられるが、環境湿度による円偏光板の位相差ムラを抑制し、生産性を高める観点等から、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いる方法も提案されている(例えば、特許文献4参照。)。そのため、水系接着剤と活性エネルギー線硬化型接着剤のいずれの接着も使用できる位相差フィルムが求められている。
しかしながら、前述したように、位相差発現性又は波長分散性を高める添加剤は、紫外線領域の光吸収が大きい構造を有することが多い。そのような添加剤を含有する位相差フィルムを、紫外線硬化型接着剤を用いて偏光フィルムに貼り合わせると、位相差フィルムの位相差が変動し、位相差フィルムと偏光子フィルムの接着性も低下するという問題があった。
また、このような偏光板又は円偏光板を用いた画像表示装置は、コントラストムラ及び色ムラが生じるという問題があった。
また、このような偏光板又は円偏光板を用いた画像表示装置は、コントラストムラ及び色ムラが生じるという問題があった。
本発明は上記問題・状況に鑑みてなされ、その解決課題は、高い位相差発現性を示し、紫外線による位相差の変動が小さい樹脂成形体が得られる樹脂組成物、当該樹脂組成物を含有する光学部材、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具備し、接着剤が使用された場合の接着性に優れた偏光板及び円偏光板、並びにコントラストムラ及び色ムラの少ない画像表示装置を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、上記問題の原因について検討したところ、従来の光学フィルムが位相差上昇剤として含有する添加剤は紫外線領域の吸収が大きく、紫外線硬化型接着剤を用いて偏光フィルムに貼り合わせると、硬化時に照射された紫外線を添加剤が吸収し、紫外線硬化型接着剤の硬化が不十分となって接着性が低下することが分かった。
また、この紫外線の吸収時に熱が発生し、発生した熱によって光学フィルムのフィルム基材である熱可塑性樹脂が収縮して位相差が変動することも分かった。画像表示装置のコントラストムラ及び色ムラは、この位相差の変動が原因であることを見出した。
また、この紫外線の吸収時に熱が発生し、発生した熱によって光学フィルムのフィルム基材である熱可塑性樹脂が収縮して位相差が変動することも分かった。画像表示装置のコントラストムラ及び色ムラは、この位相差の変動が原因であることを見出した。
本発明者らは、この課題を解決するため、添加剤の紫外線領域の光吸収を抑えることが重要と考えた。紫外線硬化型接着剤は、硬化時に300~400nmの波長範囲の紫外線が用いられることが多いことから、十分に硬化させるためには、この波長範囲の光吸収を抑えることが必要になる。
一方、光学フィルムの位相差発現性を高めるため、通常は添加剤の屈折率を大きくする。屈折率を大きくするには、分極率を大きくし、かつ分子体積を小さくする必要があるため、添加剤化合物の構造に、π電子を多く有する芳香環又は複素芳香環を導入することが一般的である。また、芳香環又は複素芳香環のような平面性の高い構造を連結することで、屈折率に異方性を持たせて複屈折を向上させることも多い。しかしながら、平面性の高い構造を連結すると、π電子共役系が拡張するため、吸収波長が長波長化し、300~400nmの範囲における透過率が低下する。すなわち、紫外領域の光吸収が大きい添加剤となってしまう。
このような従来の知見に対し、本発明者らは鋭意研究の結果、添加剤の屈折率を向上させて位相差を上昇させるのではなく、添加剤の熱可塑性樹脂との相互作用エネルギーを制御することにより熱可塑性樹脂との相互作用を高め、添加剤分子の長軸と短軸の長さの比の値、すなわちアスペクト比の値を制御することにより、添加剤分子の配向を制御し、位相差の上昇を図るという観点から、本発明に至った。
一方、光学フィルムの位相差発現性を高めるため、通常は添加剤の屈折率を大きくする。屈折率を大きくするには、分極率を大きくし、かつ分子体積を小さくする必要があるため、添加剤化合物の構造に、π電子を多く有する芳香環又は複素芳香環を導入することが一般的である。また、芳香環又は複素芳香環のような平面性の高い構造を連結することで、屈折率に異方性を持たせて複屈折を向上させることも多い。しかしながら、平面性の高い構造を連結すると、π電子共役系が拡張するため、吸収波長が長波長化し、300~400nmの範囲における透過率が低下する。すなわち、紫外領域の光吸収が大きい添加剤となってしまう。
このような従来の知見に対し、本発明者らは鋭意研究の結果、添加剤の屈折率を向上させて位相差を上昇させるのではなく、添加剤の熱可塑性樹脂との相互作用エネルギーを制御することにより熱可塑性樹脂との相互作用を高め、添加剤分子の長軸と短軸の長さの比の値、すなわちアスペクト比の値を制御することにより、添加剤分子の配向を制御し、位相差の上昇を図るという観点から、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る課題は、以下の手段によって解決される。
1.熱可塑性樹脂と少なくとも1種の添加剤とを含有する樹脂組成物であって、
前記添加剤の紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収波長λmaxが、250~300nmの範囲内にあり、
前記添加剤の分子の短軸に対する長軸の長さの比の値が、1.5~4.0の範囲内にあり、
前記熱可塑性樹脂を固定相とし、基準物質及び前記添加剤をそれぞれ移動相に注入して、高速液体クロマトグラフィーにより測定した保持時間を用いて算出される前記熱可塑性樹脂と前記添加剤との相互作用エネルギーΔΔG0が、2.0~4.0kcal/molの範囲内にあることを特徴とする樹脂組成物。
1.熱可塑性樹脂と少なくとも1種の添加剤とを含有する樹脂組成物であって、
前記添加剤の紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収波長λmaxが、250~300nmの範囲内にあり、
前記添加剤の分子の短軸に対する長軸の長さの比の値が、1.5~4.0の範囲内にあり、
前記熱可塑性樹脂を固定相とし、基準物質及び前記添加剤をそれぞれ移動相に注入して、高速液体クロマトグラフィーにより測定した保持時間を用いて算出される前記熱可塑性樹脂と前記添加剤との相互作用エネルギーΔΔG0が、2.0~4.0kcal/molの範囲内にあることを特徴とする樹脂組成物。
2.前記樹脂組成物により得られる樹脂成形体に紫外線を照射する前後それぞれにおいて、光波長550nmで面内方向の位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtを測定し、得られた各位相差値Ro及びRtを用いて下記式(a1)及び式(a2)により求められるΔRo及びΔRtが、それぞれ0.8~1.2の範囲内にあることを特徴とする第1項に記載の樹脂組成物。
式(a1) ΔRo=Ro(550)*/Ro(550)
式(a2) ΔRt=Rt(550)*/Rt(550)
〔上記式(a1)において、Ro(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Roを表す。Ro(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Roを表す。
また、上記式(a2)において、Rt(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Rtを表す。Rt(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Rtを表す〕
式(a1) ΔRo=Ro(550)*/Ro(550)
式(a2) ΔRt=Rt(550)*/Rt(550)
〔上記式(a1)において、Ro(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Roを表す。Ro(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Roを表す。
また、上記式(a2)において、Rt(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Rtを表す。Rt(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Rtを表す〕
3.第1項又は第2項に記載の樹脂組成物を含有することを特徴とする光学部材。
4.第1項又は第2項に記載の樹脂組成物を含有することを特徴とする光学フィルム。
5.前記樹脂組成物が含有する添加剤が、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする第4項に記載の光学フィルム。
〔上記一般式(1)において、Aは芳香族炭化水素環、非芳香族炭化水素環、芳香族複素環又は非芳香族複素環を表す。Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に、置換基を表す。La及びLbは、それぞれ独立に、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCO、S、SCO又はCOSを表す。i及びjは、それぞれ独立に、0~5の整数を表す。kは、0~4の整数を表す。kが2以上の場合、2以上のRcは互いに結合して環を形成してもよい。〕
〔上記一般式(1)において、Aは芳香族炭化水素環、非芳香族炭化水素環、芳香族複素環又は非芳香族複素環を表す。Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に、置換基を表す。La及びLbは、それぞれ独立に、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCO、S、SCO又はCOSを表す。i及びjは、それぞれ独立に、0~5の整数を表す。kは、0~4の整数を表す。kが2以上の場合、2以上のRcは互いに結合して環を形成してもよい。〕
6.前記樹脂組成物が含有する添加剤が、下記一般式(2)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする第4項に記載の光学フィルム。
〔上記一般式(2)において、L11及びL12は、それぞれ独立に、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCO、S、SCO又はCOSを表し、R11~R17は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。nは1~4の整数を表す。nが2以上の場合、2以上のR17は互いに環を形成してもよい。〕
〔上記一般式(2)において、L11及びL12は、それぞれ独立に、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCO、S、SCO又はCOSを表し、R11~R17は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。nは1~4の整数を表す。nが2以上の場合、2以上のR17は互いに環を形成してもよい。〕
7.前記樹脂組成物が含有する添加剤が、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする第4項に記載の光学フィルム。
〔上記一般式(3)において、L21及びL22は、それぞれ独立に、アルキレン基、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCOO、S、SOO、OSO、SCO又はCOSを表す。R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、炭素数1~7のアルキル基、シクロアルキル基、炭素数ヘテロ環基又はヘテロアリール基を表す。B1、B2及びB3は、それぞれ独立に、C-R23、酸素原子、硫黄原子又はN-R24を表す。R23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子、アシル基又はアルキル基を表す。〕
〔上記一般式(3)において、L21及びL22は、それぞれ独立に、アルキレン基、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCOO、S、SOO、OSO、SCO又はCOSを表す。R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、炭素数1~7のアルキル基、シクロアルキル基、炭素数ヘテロ環基又はヘテロアリール基を表す。B1、B2及びB3は、それぞれ独立に、C-R23、酸素原子、硫黄原子又はN-R24を表す。R23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子、アシル基又はアルキル基を表す。〕
8.光波長550nmで測定された面内方向の位相差値Ro(550)が、20~160nmの範囲内にあり、
光波長550nmで測定された厚さ方向の位相差値Rt(550)が、70~350nmの範囲内にあることを特徴とする第4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。
光波長550nmで測定された厚さ方向の位相差値Rt(550)が、70~350nmの範囲内にあることを特徴とする第4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。
9.前記熱可塑性樹脂が、セルロース誘導体であることを特徴とする第4項から第8項までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
10.前記セルロース誘導体が、セルロースエステルであることを特徴とする第9項に記載の光学フィルム。
11.前記セルロースエステルは、アセチル基の置換度Xと、プロピオニル基とブチリル基の合計置換度Yとが、下記式(b1)及び(b2)を満たすことを特徴とする第10項に記載の光学フィルム。
式(b1) 1.5≦X+Y≦2.6
式(b2) 0.0≦Y≦1.5
式(b1) 1.5≦X+Y≦2.6
式(b2) 0.0≦Y≦1.5
12.前記光学フィルムの面内の遅相軸と、前記光学フィルムの搬送方向とのなす角度が、40~50°の範囲内にあることを特徴とする第4項から第11項までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
13.第4項から第12項までのいずれか一項に記載の光学フィルムを、偏光子の一方の面に具備することを特徴とする偏光板。
14.第12項に記載の光学フィルムを、偏光子の一方の面に具備することを特徴とする円偏光板。
15.第4項から第12項までのいずれか一項に記載の光学フィルムを具備することを特徴とする画像表示装置。
16.第4項から第12項までのいずれか一項に記載の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された偏光板を、液晶セルの少なくとも一方の面に具備する液晶表示装置であることを特徴とする第15項に記載の画像表示装置。
17.前記液晶セルは、VA型液晶セルであることを特徴とする第16項に記載の画像表示装置。
18.第12項に記載の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された円偏光板を、有機エレクトロルミネッセンス素子に具備する有機エレクトロルミネッセンス表示装置であることを特徴とする第15項に記載の画像表示装置。
本発明の上記手段により、高い位相差発現性を示し、紫外線による位相差の変動が小さい樹脂成形体が得られる樹脂組成物、当該樹脂組成物を含有する光学部材及び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具備し、接着剤が使用された場合の接着性に優れた偏光板及び円偏光板、並びにコントラストムラ及び色ムラの少ない画像表示装置を提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構は明確になっていないが、以下のように推察される。
本発明に用いられる添加剤は、λmaxが250~300nmの範囲内にあることから、紫外線硬化型接着剤が用いられた場合に硬化時に一般的に使用される300~400nmの波長範囲の紫外線の吸収が少ない。そのため、紫外線硬化型接着剤が十分に硬化し、接着性が向上する。また、紫外線吸収時の発熱による熱可塑性樹脂の収縮を抑えることができ、熱可塑性樹脂の収縮に起因する位相差の変動を抑制することができたと推察される。また、位相差の変動の抑制より、位相差の変動にともなう画像表示装置のコントラストムラ及び色ムラも減少したと推察される。
本発明に用いられる添加剤は、添加剤の分子の短軸に対する長軸の長さの比の値、すなわちアスペクト比の値が、1.5~4.0の範囲内にあり、熱可塑性樹脂との相互作用エネルギーΔΔG0が、2.0~4.0kcal/molの範囲内にあることから、熱可塑性樹脂との相互作用が強化され、高い位相差発現性を付与することが可能である。また、熱可塑性樹脂との相互作用の強化により、熱可塑性樹脂の収縮を効果的に抑制することができたと推察される。
本発明に用いられる添加剤は、λmaxが250~300nmの範囲内にあることから、紫外線硬化型接着剤が用いられた場合に硬化時に一般的に使用される300~400nmの波長範囲の紫外線の吸収が少ない。そのため、紫外線硬化型接着剤が十分に硬化し、接着性が向上する。また、紫外線吸収時の発熱による熱可塑性樹脂の収縮を抑えることができ、熱可塑性樹脂の収縮に起因する位相差の変動を抑制することができたと推察される。また、位相差の変動の抑制より、位相差の変動にともなう画像表示装置のコントラストムラ及び色ムラも減少したと推察される。
本発明に用いられる添加剤は、添加剤の分子の短軸に対する長軸の長さの比の値、すなわちアスペクト比の値が、1.5~4.0の範囲内にあり、熱可塑性樹脂との相互作用エネルギーΔΔG0が、2.0~4.0kcal/molの範囲内にあることから、熱可塑性樹脂との相互作用が強化され、高い位相差発現性を付与することが可能である。また、熱可塑性樹脂との相互作用の強化により、熱可塑性樹脂の収縮を効果的に抑制することができたと推察される。
本発明の樹脂組成物、光学部材及び光学フィルムは、熱可塑性樹脂と、紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収波長λmaxが、250~300nmの範囲内にあり、添加剤の分子の短軸に対する長軸の長さの比の値が、1.5~4.0の範囲内にあり、熱可塑性樹脂との相互作用エネルギーΔΔG0が、2.0~4.0kcal/molの範囲内にある添加剤と、を含有することを特徴とする。この特徴は請求項1から請求項18までの各請求項に係る発明に共通の技術的特徴である。
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、紫外線の照射前後で測定された樹脂成形体又は光学フィルムの位相差値の変動量ΔRo及びΔRtが、それぞれ0.8~1.2の範囲内にあることが好ましい。
また、上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤は、上記一般式(1)~(3)のいずれかで表される構造を有する化合物であることが好ましい。
また、上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤は、上記一般式(1)~(3)のいずれかで表される構造を有する化合物であることが好ましい。
本発明の光学フィルムは、偏光板、円偏光板及び画像表示装置に好適に具備され得る。これにより、画像表示装置のコントラストムラ及び色ムラを抑制する効果が得られる。
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。
〔樹脂組成物〕
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、少なくとも1種の添加剤とを含有する。
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、少なくとも1種の添加剤とを含有する。
〔熱可塑性樹脂〕
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、セルロースエステル系樹脂、セルロースエーテル系樹脂等のセルロース誘導体、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、環状共役ジエン系樹脂、ビニル脂環式炭化水素系樹脂等)等を挙げることができる。これらのなかでも、セルロース誘導体、セルロースエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂又は環状オレフィン系樹脂が好ましく、セルロース誘導体がより好ましい。
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、セルロースエステル系樹脂、セルロースエーテル系樹脂等のセルロース誘導体、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、環状共役ジエン系樹脂、ビニル脂環式炭化水素系樹脂等)等を挙げることができる。これらのなかでも、セルロース誘導体、セルロースエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂又は環状オレフィン系樹脂が好ましく、セルロース誘導体がより好ましい。
セルロース誘導体は、セルロースを原料とする化合物(セルロース骨格を有する化合物)である。
セルロース誘導体の例として、セルロースエーテル(例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルセルロース等)、セルロースエステル、セルロースエーテルエステル(例えば、アセチルメチルセルロース、アセチルエチルセルロース、アセチルヒドロキシエチルセルロース、ベンゾイルヒドロキシプロピルセルロース等)、セルロースカーボネート(例えば、セルロースエチルカーボネート等)、セルロースカルバメート(例えば、セルロースフェニルカルバメート等)等が挙げられ、好ましくはセルロースエステルである。
セルロース誘導体の例として、セルロースエーテル(例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルセルロース等)、セルロースエステル、セルロースエーテルエステル(例えば、アセチルメチルセルロース、アセチルエチルセルロース、アセチルヒドロキシエチルセルロース、ベンゾイルヒドロキシプロピルセルロース等)、セルロースカーボネート(例えば、セルロースエチルカーボネート等)、セルロースカルバメート(例えば、セルロースフェニルカルバメート等)等が挙げられ、好ましくはセルロースエステルである。
セルロースエステルのアシル基の総置換度は、上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤との相溶性を高め、樹脂組成物により得られる樹脂成形体の位相差発現性を高める観点から、1.5~2.9の範囲内にあることが好ましく、1.8~2.6の範囲内にあることがより好ましい。
アシル基の置換度は、ASTM-D817-96に準じて測定することができる。
アシル基の置換度は、ASTM-D817-96に準じて測定することができる。
セルロースエステルは、アセチル基の置換度をXとし、プロピオニル基又はブチリル基の合計置換度をYとしたとき、X及びYが下記式(b1)及び(b2)を満たすことが好ましい。
式(b1) 1.5≦X+Y≦2.6
式(b2) 0.0≦Y≦1.5
式(b1) 1.5≦X+Y≦2.6
式(b2) 0.0≦Y≦1.5
セルロースエステルの好ましい例には、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、セルロースアセテートプロピオネートブチレート等が含まれる。これらのなかでも、特にセルロースアセテート及びセルロースアセテートプロピオネートが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、所望の特性を得るために、アシル基の置換度が異なる複数のセルロースエステルを含有することもできる。例えば、樹脂組成物が、アセチル基の置換度が異なる2種類のセルロースエステルを含有する場合、各セルロースエステルの混合比は、質量比で10:90~90:10の範囲とし得る。
セルロースエステルの数平均分子量Mnは、得られる樹脂成形体の機械的強度が高いことから、6×104~3×105の範囲内にあることが好ましく、7×104~2×105の範囲内にあることがより好ましい。
セルロースエステルの重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定され得る。測定条件の一例を以下に示すが、これに限らず、同等の測定方法を用いることも可能である。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工社製を3本接続して使用する)
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、東ソー社製、Mw=500~1000000)の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工社製を3本接続して使用する)
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、東ソー社製、Mw=500~1000000)の13サンプルによる校正曲線を使用する。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は、公知の方法により製造することができる。一般的には、原料のセルロースと、脂肪族カルボン酸又は芳香族カルボン酸とに、無水カルボン酸、触媒(硫酸等)等を混合して、セルロースをエステル化する。原料のセルロースは特に限定されず、綿花リンター、木材パルプ、ケナフ等であり得る。原料の異なるセルロースエステルを混合して用いてもよい。エステル化の反応は、セルロースのトリエステルができるまで進める。トリエステルにおいてはグルコース単位の3個のヒドロキシ基が、脂肪族カルボン酸又は芳香族カルボン酸のアシル酸で置換されている。同時に2種類の脂肪族カルボン酸又は芳香族カルボン酸を使用すると、混合型のセルロースエステル、例えばセルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートを得ることができる。次いで、セルロースのトリエステルを加水分解することで、所望のアシル基置換度を有するセルロースエステルを合成する。その後、ろ過、沈殿、水洗、脱水、乾燥等の工程を経て、セルロースエステルを得る。
具体的には、特開平10-45804号公報に記載の方法を参考にして合成することができる。
具体的には、特開平10-45804号公報に記載の方法を参考にして合成することができる。
〔添加剤〕
本発明の樹脂組成物が少なくとも1種含有する添加剤は、当該添加剤の紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長であるλmaxが、250~300nmの範囲内にある。
上記λmaxが250nm以上であれば、樹脂組成物により得られる樹脂成形体に高い位相差発現性を付与することができる。また、λmaxが300nm以下であれば、波長300nmを超える紫外線領域の光吸収が少なくなり、紫外線硬化型接着剤を用いた場合でも十分な接着性が得られる。また、紫外線吸収時に発生した熱によって熱可塑性樹脂が収縮して樹脂成形体の位相差が変動することを抑制することができる。
極大吸収波長λmaxは、260~280nmの範囲内にあることがより好ましい。
本発明の樹脂組成物が少なくとも1種含有する添加剤は、当該添加剤の紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長であるλmaxが、250~300nmの範囲内にある。
上記λmaxが250nm以上であれば、樹脂組成物により得られる樹脂成形体に高い位相差発現性を付与することができる。また、λmaxが300nm以下であれば、波長300nmを超える紫外線領域の光吸収が少なくなり、紫外線硬化型接着剤を用いた場合でも十分な接着性が得られる。また、紫外線吸収時に発生した熱によって熱可塑性樹脂が収縮して樹脂成形体の位相差が変動することを抑制することができる。
極大吸収波長λmaxは、260~280nmの範囲内にあることがより好ましい。
添加剤の紫外可視吸収スペクトルは、添加剤の濃度が1.0×10-5mol/Lであるテトラヒドロフラン(重合禁止剤を含まず)溶液の吸光度を、通常の吸収分光光度計で温度25℃において測定することにより得られる。
上記λmaxは、添加剤分子の基本的な骨格にもよるが、骨格に含まれるベンゼン環の数、各ベンゼン環を連結する連結基、末端の置換基等を選択することにより、調整することができる。例えば、λmaxを長波長側へシフトさせる場合は電子供与性基を選択し、し、λmaxを短波長側へシフトさせる場合は電子吸引性基を選択する。
また、本発明の樹脂組成物が少なくとも1種含有する添加剤は、添加剤分子の短軸の長さに対する長軸の長さの比の値、すなわちアスペクト比の値(長軸の長さ/短軸の長さ)が、1.5~4.0の範囲内にある。アスペクト比は、化合物の分子が内接する最小直径の円筒の中心軸の長さ(L)を長軸の長さとし、当該円筒の直径(D)を短軸の長さとして、これらの長さの比の値L/Dにより求める。
アスペクト比の値が1.5以上であれば、樹脂組成物により得られる樹脂成形体の面内方向の位相差発現性が優れ、アスペクト比の値が4.0以下であれば、当該樹脂成形体の厚さ方向の位相差発現性に優れる。また、上記範囲を満たす添加剤は、熱可塑性樹脂の高分子鎖間に安定して存在することができ、熱可塑性樹脂の収縮を抑えて樹脂成形体の位相差が変動することを抑えることができる。
アスペクト比の値が1.5以上であれば、樹脂組成物により得られる樹脂成形体の面内方向の位相差発現性が優れ、アスペクト比の値が4.0以下であれば、当該樹脂成形体の厚さ方向の位相差発現性に優れる。また、上記範囲を満たす添加剤は、熱可塑性樹脂の高分子鎖間に安定して存在することができ、熱可塑性樹脂の収縮を抑えて樹脂成形体の位相差が変動することを抑えることができる。
樹脂成形体に高い位相差発現性を付与できるように添加剤分子を配向させる観点から、アスペクト比の値は2.0以上が好ましい。添加剤分子の凝集を抑えるとともに、熱可塑性樹脂との相溶性を高めて収縮を抑制する観点からは、アスペクト比の値は3.5以下が好ましい。
よって、アスペクト比の値は、2.0~3.5の範囲内にあることが好ましい。
よって、アスペクト比の値は、2.0~3.5の範囲内にあることが好ましい。
アスペクト比の値は、米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian98(Gaussian98,Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用い、B3LYP/6-31G*をキーワードとして構造最適化して得られた添加剤分子の長軸と短軸の長さから求めることができる。
また、本発明の樹脂組成物が少なくとも1種含有する添加剤は、熱可塑性樹脂を固定相とし、基準物質及び添加剤をそれぞれ移動相に注入して、高速液体クロマトグラフィー(HPLC;High Performance Liquid Chromatography)により測定した保持時間を用いて算出される熱可塑性樹脂と添加剤との相互作用エネルギーΔΔG0が、2.0~4.0kcal/molの範囲内にある。本発明において、ΔΔG0を算出する際の基準物質はトルエンである。
ΔΔG0が2.0kcal/mol以上であれば、添加剤と熱可塑性樹脂との相互作用が強くなり、樹脂成形体が優れた位相差発現性を示す。また、相互作用が強化されたことによって、熱可塑性樹脂の収縮を抑えることができ、紫外線照射時にも樹脂成形体の位相差の変動を抑制することができる。ΔΔG0が4.0kcal/mol以下であれば、樹脂成形体の良好な機械物性を維持できる。
以下、ΔΔG0の算出方法を説明する。
HPLCは、固定相(担体)と、移動相中の溶質との分子間相互作用を利用した分離分析法であり、高い理論段数が得られることが知られている。例えば、Chemical Review 誌第89巻347頁(1989)及びChemistry Letters 誌987頁(1992)に記載されているように、光学活性体を固定相に用いることにより、分離が難しい鏡像体の分離も可能である。この分離は、固定相と移動相中のS体との分子間相互作用エネルギーと、固定相と移動相中のR体との分子間相互作用エネルギーとの差を利用した分離である。
HPLCは、固定相(担体)と、移動相中の溶質との分子間相互作用を利用した分離分析法であり、高い理論段数が得られることが知られている。例えば、Chemical Review 誌第89巻347頁(1989)及びChemistry Letters 誌987頁(1992)に記載されているように、光学活性体を固定相に用いることにより、分離が難しい鏡像体の分離も可能である。この分離は、固定相と移動相中のS体との分子間相互作用エネルギーと、固定相と移動相中のR体との分子間相互作用エネルギーとの差を利用した分離である。
逆に、HPLCを用いて測定された保持時間から、固定相と移動相中の溶質との相互作用エネルギーを算出することも可能である。ジャーナル・オブ・クロマトグラフィー誌第158巻215頁(1987)には、市販されているオクタデシルシリカ(ODS)を固定相として溶質との会合のエンタルピーΔH0を求めた例が記載されている。同誌第83巻181頁(1973)には、市販のエチルチオヒダントインシリカ(ETH)を固定相として溶質との会合のエンタルピーΔH0及びエントロピーΔS0を求めた例が記載されている。また、特許第3316635号公報には、測定対象の化合物を固定相に担持させて、当該化合物と溶質との相互作用エネルギーを測定する例が記載されている。
本発明においてΔΔG0は、特許第3316635号公報に基づいて、次のように算出することができる。
本発明においてΔΔG0は、特許第3316635号公報に基づいて、次のように算出することができる。
カラム内における固定相の分子をSP、移動相中の溶質分子をE、固定相と溶質が会合した分子をE-SPとし、各分子の分子間相互作用を可逆的な会合平衡ととらえると、固定相と溶質の分子間相互作用を下記式(f1)のように表すことができる。
固定相と溶質の分子間で会合が起こることによるGibbsの自由エネルギー変化ΔG0、
すなわち相互作用エネルギーΔG0は、平衡定数Kを用いて下記式(f3)により表すことができる。
(f3) ΔG0=-RTlnK=-RTlnk+RTlnψ
上記式(f3)において、kは保持係数と呼ばれる無次元数である。ψはカラム定数(Phase Ratio of Column)と呼ばれるカラム固有の定数である。
すなわち相互作用エネルギーΔG0は、平衡定数Kを用いて下記式(f3)により表すことができる。
(f3) ΔG0=-RTlnK=-RTlnk+RTlnψ
上記式(f3)において、kは保持係数と呼ばれる無次元数である。ψはカラム定数(Phase Ratio of Column)と呼ばれるカラム固有の定数である。
保持係数k及びカラム定数ψの関係は、平衡定数Kを用いて下記式(f4)で表すことができる。
(f4) k=ψK
(f4) k=ψK
移動相の流路には、固定相と溶質の分子間相互作用に関係しない流路部分であるデッドボリュームが存在する。
図1に示すように、デッドボリュームの移動時間、すなわち溶質が移動相に注入されてからデッドボリュームを移動し終えるまでの時間をt0とし、溶質が移動相に注入されてから検出器により当該溶質のピークが検出されるまでの時間をtlとするとき、HPLCにより測定された溶質の保持時間t及び保持係数kは、それぞれ下記式(f5)及び(f6)で表すことができる。
(f5) t=(tl-t0)
(f6) k=t/t0
図1に示すように、デッドボリュームの移動時間、すなわち溶質が移動相に注入されてからデッドボリュームを移動し終えるまでの時間をt0とし、溶質が移動相に注入されてから検出器により当該溶質のピークが検出されるまでの時間をtlとするとき、HPLCにより測定された溶質の保持時間t及び保持係数kは、それぞれ下記式(f5)及び(f6)で表すことができる。
(f5) t=(tl-t0)
(f6) k=t/t0
上記相互作用エネルギーΔG0は、エンタルピーΔH0及びエントロピーΔS0を用いて、下記式(f7)で表すこともできる。
(f7) ΔG0=ΔH0-TΔS0
(f7) ΔG0=ΔH0-TΔS0
上記式(f3)及び(f7)により、下記式(f8)が成り立つ。
(f8) -RTlnk+RTlnψ=ΔH0-TΔS0
(f8) -RTlnk+RTlnψ=ΔH0-TΔS0
エントロピーΔS0及びカラム定数ψは、温度Tに依存しないことから、上記式(f8)は、下記式(f9)のように、(-ΔH0/R)を傾き、(ΔS0/R+lnψ)を切片とする1次関数式Y=aX+bの形で表すことができる。
(f9) lnk=(-ΔH0/R)×1/T+ΔS0/R+lnψ
(f9) lnk=(-ΔH0/R)×1/T+ΔS0/R+lnψ
すなわち、絶対温度の逆数に対してlnkをプロット(Van't Hoff Plot)すると、その傾きから会合のエンタルピーΔH0を求めることができる。さらに、相互作用エネルギー-ΔG0の絶対値を求めるには、カラム定数ψを求める必要があり、測定は容易ではない。
そこで、基準物質を用いて、測定対象の化合物と固定相との相互作用エネルギーΔG0が、基準物質と固定相との相互作用エネルギーΔG0よりどれだけ大きいか、すなわち基準物質と固定相との相互作用エネルギーΔG0を0として、測定対象の化合物と固定相との相互作用エネルギーΔG0を求める。
そこで、基準物質を用いて、測定対象の化合物と固定相との相互作用エネルギーΔG0が、基準物質と固定相との相互作用エネルギーΔG0よりどれだけ大きいか、すなわち基準物質と固定相との相互作用エネルギーΔG0を0として、測定対象の化合物と固定相との相互作用エネルギーΔG0を求める。
基準物質を溶質としたときの保持係数をk1、測定対象の化合物を溶質としたときの保持係数をknとし、各溶質の固定相との相互作用エネルギーΔG0を、それぞれΔG0
1及びΔG0
nとすると、各溶質の固定相との相互作用エネルギーΔG0
1及びΔG0
nは、上記式(f3)から、下記式(f3-1)及び(f3-2)のように表すことができる。
(f3-1) ΔG0 1=-RTlnk1+RTlnψ
(f3-2) ΔG0 n=-RTlnkn+RTlnψ
(f3-1) ΔG0 1=-RTlnk1+RTlnψ
(f3-2) ΔG0 n=-RTlnkn+RTlnψ
測定対象の化合物と固定相の相互作用エネルギーΔG0
nは、基準物質と固定相の相互作用エネルギーΔG0
1よりどれだけ大きいか、すなわち基準物質及び測定対象の化合物のそれぞれの相互作用エネルギーの差(ΔG0
n-ΔG0
1)により表すことができる。この差をΔΔG0とすると、ΔΔG0は、上記式(f3-1)及び(f3-2)により下記式(f10)で表すことができる。
(f10) ΔΔG0=ΔG0 n-ΔG0 1=-RT(lnkn-lnk1)
このように、ΔΔG0は異なる溶質の保持係数kの関数として求めることができる。
(f10) ΔΔG0=ΔG0 n-ΔG0 1=-RT(lnkn-lnk1)
このように、ΔΔG0は異なる溶質の保持係数kの関数として求めることができる。
熱可塑性樹脂を固定相とし、添加剤を移動相に注入した場合、得られる相互作用エネルギーΔΔG0
nは移動相の組成、流速及びカラム温度により変化するため、種々の化合物について相互作用エネルギーΔΔG0
nを求める場合には移動相の組成、流速及びカラム温度を統一する必要がある。
よって、本発明におけるΔΔG0は、下記測定条件に統一して測定する。
(測定条件)
固定相:熱可塑性樹脂を充填したカラム
カラム温度:40.0℃
カラム圧力:4.0~5.0MPa
移動相:イソプロパノール/n-ヘキサンの混合比が10/90の混合溶媒
移動相の流速:1.0ml/min
サンプル注入量:20μL
測定波長:250~400nm
デットボリュームの移動時間t0:ウンデカンの保持時間を測定して決定
基準物質:トルエン
よって、本発明におけるΔΔG0は、下記測定条件に統一して測定する。
(測定条件)
固定相:熱可塑性樹脂を充填したカラム
カラム温度:40.0℃
カラム圧力:4.0~5.0MPa
移動相:イソプロパノール/n-ヘキサンの混合比が10/90の混合溶媒
移動相の流速:1.0ml/min
サンプル注入量:20μL
測定波長:250~400nm
デットボリュームの移動時間t0:ウンデカンの保持時間を測定して決定
基準物質:トルエン
本発明においては、添加剤と熱可塑性樹脂の相互作用エネルギーΔΔG0を測定するため、使用する熱可塑性樹脂と同じ樹脂を固定相に用いることが好ましいが、同様の性質を有する樹脂に代えることもできる。
本発明に用いることのできる固定相は、適用できる固定相が市販されていない場合は適宜作製しても良い。固定相の作製方法としては、特開2004-132786を参考にすることができる。
本発明に用いることのできる固定相は、適用できる固定相が市販されていない場合は適宜作製しても良い。固定相の作製方法としては、特開2004-132786を参考にすることができる。
添加剤の熱可塑性樹脂との相互作用エネルギーΔΔG0は、添加剤分子の構造により任意に調整することが可能である。
ΔΔG0の調整方法としては、熱可塑性樹脂の構造と相互作用し得る骨格を添加剤に導入することが挙げられる。
例えばシクロオレフィンポリマー、アクリル系樹脂又はセルロース誘導体のように、脂肪族系の骨格を有する熱可塑性樹脂に対しては、添加剤の骨格中に芳香族環又は芳香族複素環を導入することでCH-π相互作用が働き、熱可塑性樹脂との相互作用が強くなるように、ΔΔG0を制御することが可能である。特に、添加剤は、芳香族環又は芳香族複素環を二つ以上含有する構造であることが好ましく、さらに一つ以上の置換基(例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミド基、アミノ基、アシル基等)を有することが好ましい。
ΔΔG0の調整方法としては、熱可塑性樹脂の構造と相互作用し得る骨格を添加剤に導入することが挙げられる。
例えばシクロオレフィンポリマー、アクリル系樹脂又はセルロース誘導体のように、脂肪族系の骨格を有する熱可塑性樹脂に対しては、添加剤の骨格中に芳香族環又は芳香族複素環を導入することでCH-π相互作用が働き、熱可塑性樹脂との相互作用が強くなるように、ΔΔG0を制御することが可能である。特に、添加剤は、芳香族環又は芳香族複素環を二つ以上含有する構造であることが好ましく、さらに一つ以上の置換基(例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミド基、アミノ基、アシル基等)を有することが好ましい。
ポリカーボネート又はポリエチレンテレフタレートのように、芳香族系の骨格を有する熱可塑性樹脂に対しては、脂肪族系又は芳香族系の骨格を添加剤に導入することで、CH-π相互作用又はπスタッキングの相互作用が働き、熱可塑性樹脂との相互作用が強くなるように、ΔΔG0を制御することが可能である。この場合の添加剤は、芳香族環又は芳香族複素環を二つ以上有する構造又はシクロアルキル基を含有する構造であることが好ましく、さらに一つ以上の置換基(例えば、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルキルオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミド基、アミノ基、アシル基等)を有することが好ましい。
ポリ乳酸又はポリビニルアルコール等の親水性の高い官能基が複数存在する熱可塑性樹脂に対しては、水素結合を形成し得る置換基を添加剤に導入することで、熱可塑性樹脂との相互作用が強くなるように、ΔΔG0を制御できる。この場合の添加剤は、複素環又は芳香族複素環を含有する構造であることが好ましく、一つ以上の極性基(例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、カルボニルオキシ基、カルバモイル基、アミド基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等)を有することがさらに好ましい。
一方、t-ブチル基等のかさ高い構造を有する置換基又は熱可塑性樹脂との分配係数LogP値が大きく異なる置換基を添加剤に導入することで、熱可塑性樹脂との相互作用を阻害することが可能であり、熱可塑性樹脂との相互作用が弱くなるように、ΔΔG0を制御することも可能である。
上記一般式(1)において、Aは芳香族炭化水素環、非芳香族炭化水素環、芳香族複素環又は非芳香族複素環を表す。芳香族炭化水素環、非芳香族炭化水素環、芳香族複素環又は非芳香族複素環は、単環であっても縮合環であってもよいが、熱可塑性樹脂との相溶性を高める観点から、好ましくは単環である。
芳香族炭化水素環の好ましい例には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンゾピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環等が含まれ、より好ましくはベンゼン環である。
非芳香族炭化水素環の好ましい例には、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、ノルボルネン環等が含まれ、より好ましくはシクロヘキサン環又はシクロペンタン環である。
芳香族複素環の好ましい例には、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、チアゾール環、オキサゾール環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、トリアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、アズレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ジベンゾカルバゾール環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、フェナントロリン環等が含まれ、好ましくはトリアゾール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、ピロール環又はチアジアゾール環である。
非芳香族複素環の好ましい例には、熱可塑性樹脂との相溶性を高める観点から、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環、ジオキソラン環、ジオキサン環、ピロリジン環、ピリドン環、ピリダジノン環、イミド環、ピペリジン環、ジヒドロピロール環、ジヒドロピリジン環、テトラヒドロピリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、ピペリジン環等が含まれ、より好ましくはピリドン環、イミド環又はピロリジン環である。
上記一般式(1)において、La及びLbは、それぞれ独立に、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO4O、OCO、S、SCO又はCOSを表す。樹脂成形体の位相差発現性を高め、熱可塑性樹脂との相溶性を高めて熱可塑性樹脂の収縮を抑える観点から、O、COO、OCO、NHCO又はCONHが好ましく、O、COO又はOCOがさらに好ましい。
上記一般式(1)において、Ra~Rcは、それぞれ独立に、置換基を表す。
Ra~Rcが表す置換基の分子量は、1~300の範囲内であることが好ましい。
そのような置換基は特に制限されないが、その具体例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4-n-ドデシルシクロヘキシル基等)、アルケニル基(ビニル基、アリル基等)、シクロアルケニル基(2-シクロペンテン-1-イル、2-シクロヘキセン-1-イル基等)、アルキニル基(エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(フェニル基、p-トリル基、ナフチル基等)、ヘテロアリール基(2-ピロール基、2-フリル基、2-チエニル基、ピロール基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、2-ベンゾチアゾリル基、ピラゾリノン基、ピリジル基、ピリジノン基、2-ピリミジニル基等)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基、n-オクチルオキシ基、2-メトキシエトキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、2-メチルフェノキシ基、4-tert-ブチルフェノキシ基、3-ニトロフェノキシ基、2-テトラデカノイルアミノフェノキシ基等)、アシル基(アセチル基、ピバロイルベンゾイル基等)、アシルオキシ基(ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p-メトキシフェニルカルボニルオキシ基等)、アミノ基(アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基、N-メチル-アニリノ基、ジフェニルアミノ基等)、アシルアミノ基(ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等)、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基(メチルスルホニルアミノ基、ブチルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、2,3,5-トリクロロフェニルスルホニルアミノ基、p-メチルフェニルスルホニルアミノ基等)、メルカプト基、アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、n-ヘキサデシルチオ基等)、アリールチオ基(フェニルチオ基、p-クロロフェニルチオ基、m-メトキシフェニルチオ基等)、スルファモイル基(N-エチルスルファモイル基、N-(3-ドデシルオキシプロピル)スルファモイル基、N,N-ジメチルスルファモイル基、N-アセチルスルファモイル基、N-ベンゾイルスルファモイル基、N-(N’フェニルカルバモイル)スルファモイル基等)、スルホ基、カルバモイル基(カルバモイル基、N-メチルカルバモイル基、N,N′-ジメチルカルバモイル基、N,N-ジ-n-オクチルカルバモイル基、N-(メチルスルホニル)カルバモイル基等)等が含まれる。これらの基は、さらに同様の基で置換されていてもよい。
Ra~Rcが表す置換基の分子量は、1~300の範囲内であることが好ましい。
そのような置換基は特に制限されないが、その具体例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アルキル基(メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基等)、シクロアルキル基(シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4-n-ドデシルシクロヘキシル基等)、アルケニル基(ビニル基、アリル基等)、シクロアルケニル基(2-シクロペンテン-1-イル、2-シクロヘキセン-1-イル基等)、アルキニル基(エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(フェニル基、p-トリル基、ナフチル基等)、ヘテロアリール基(2-ピロール基、2-フリル基、2-チエニル基、ピロール基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、2-ベンゾチアゾリル基、ピラゾリノン基、ピリジル基、ピリジノン基、2-ピリミジニル基等)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基、n-オクチルオキシ基、2-メトキシエトキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、2-メチルフェノキシ基、4-tert-ブチルフェノキシ基、3-ニトロフェノキシ基、2-テトラデカノイルアミノフェノキシ基等)、アシル基(アセチル基、ピバロイルベンゾイル基等)、アシルオキシ基(ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p-メトキシフェニルカルボニルオキシ基等)、アミノ基(アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基、N-メチル-アニリノ基、ジフェニルアミノ基等)、アシルアミノ基(ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等)、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基(メチルスルホニルアミノ基、ブチルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、2,3,5-トリクロロフェニルスルホニルアミノ基、p-メチルフェニルスルホニルアミノ基等)、メルカプト基、アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、n-ヘキサデシルチオ基等)、アリールチオ基(フェニルチオ基、p-クロロフェニルチオ基、m-メトキシフェニルチオ基等)、スルファモイル基(N-エチルスルファモイル基、N-(3-ドデシルオキシプロピル)スルファモイル基、N,N-ジメチルスルファモイル基、N-アセチルスルファモイル基、N-ベンゾイルスルファモイル基、N-(N’フェニルカルバモイル)スルファモイル基等)、スルホ基、カルバモイル基(カルバモイル基、N-メチルカルバモイル基、N,N′-ジメチルカルバモイル基、N,N-ジ-n-オクチルカルバモイル基、N-(メチルスルホニル)カルバモイル基等)等が含まれる。これらの基は、さらに同様の基で置換されていてもよい。
これらのなかでも、熱可塑性樹脂の収縮を抑える観点から、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アシルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、シアノ基又はアミノ基が好ましく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基又はアシルオキシ基がさらに好ましい。
位相差発現性及び位相差変動の安定性を高めるようにアスペクト比を調整するという観点からは、Ra及びRbはそれぞれ、炭素数1~8のアルキル基、炭素数1~8のアルケニル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数1~8のアリールオキシ基、炭素数1~8のシクロアルキル基、炭素数1~8のアリール基、炭素数1~8のヘテロアリール基、炭素数1~8のアシル基、炭素数1~8のアシルオキシ基、炭素数1~8のアルキルチオ基、炭素数1~8のアリールチオ基、炭素数1~8のアシルアミノ基、炭素数1~8のカルバモイル基、炭素数1~8のアミノ基が好ましく、水素原子、炭素数1~8のアルキル基、炭素数1~8のアルケニル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数1~8のアリールオキシ基、炭素数1~8のアシル基又は炭素数1~8のアシルオキシ基がさらに好ましい。
同様の観点から、Rcは炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルケニル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数1~4のアリールオキシ基、炭素数1~4のシクロアルキル基、炭素数1~4のアリール基、炭素数1~4のヘテロアリール基、炭素数1~4のアシル基、炭素数1~4のアシルオキシ基、炭素数1~4のアルキルチオ基、炭素数1~4のアリールチオ基、炭素数1~4のアシルアミノ基、炭素数1~4のカルバモイル基、炭素数1~4のアミノ基が好ましく、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルケニル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数1~4のアリールオキシ基、炭素数1~4のアシル基又は炭素数1~4のアシルオキシ基がさらに好ましい。
同様の観点から、Rcは炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルケニル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数1~4のアリールオキシ基、炭素数1~4のシクロアルキル基、炭素数1~4のアリール基、炭素数1~4のヘテロアリール基、炭素数1~4のアシル基、炭素数1~4のアシルオキシ基、炭素数1~4のアルキルチオ基、炭素数1~4のアリールチオ基、炭素数1~4のアシルアミノ基、炭素数1~4のカルバモイル基、炭素数1~4のアミノ基が好ましく、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルケニル基、炭素数1~4のアルコキシ基、炭素数1~4のアリールオキシ基、炭素数1~4のアシル基又は炭素数1~4のアシルオキシ基がさらに好ましい。
上記一般式(1)において、i及びjは、それぞれ独立に、0~5の整数を表す。kは、0~4の整数を表す。kが2以上の場合、2以上のRc同士は互いに環を形成してもよい。
上記一般式(2)において、L11及びL12は、それぞれ独立に、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCO、S、SCO又はCOSを表す。樹脂成形体の位相差発現性を高め、熱可塑性樹脂との相溶性を高めて熱可塑性樹脂の収縮を抑える観点から、O、COO、OCO、NHCO又はCONHが好ましく、O、COO又はOCOがさらに好ましい。
上記一般式(2)において、R11~R16は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表すが、R11~R13のうちの少なくとも一つは置換基を表し、R14~R16のうちの少なくとも一つは置換基を表す。
R11~R16の置換基の例としては、上記一般式(1)のRa~Rcが表す置換基と同様の基を挙げることができる。置換基の分子量は、1~300の範囲内であることが好ましい。
なかでも、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アシルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、シアノ基又はアミノ基が好ましく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基又はアシルオキシ基がさらに好ましい。
R11~R16の置換基の例としては、上記一般式(1)のRa~Rcが表す置換基と同様の基を挙げることができる。置換基の分子量は、1~300の範囲内であることが好ましい。
なかでも、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アシルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、シアノ基又はアミノ基が好ましく、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基又はアシルオキシ基がさらに好ましい。
位相差発現性及び位相差変動の安定性を高めるようにアスペクト比を調整するという観点からは、R11~R16はそれぞれ、炭素数1~8のアルキル基、炭素数1~8のアルケニル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数1~8のアリールオキシ基、炭素数1~8のシクロアルキル基、炭素数1~8のアリール基、炭素数1~8のヘテロアリール基、炭素数1~8のアシル基、炭素数1~8のアシルオキシ基、炭素数1~8のアルキルチオ基、炭素数1~8のアリールチオ基、炭素数1~8のアシルアミノ基、炭素数1~8のカルバモイル基、炭素数1~8のアミノ基が好ましく、炭素数1~8のアルキル基、炭素数1~8のアルケニル基、炭素数1~8のアルコキシ基、炭素数1~8のアリールオキシ基、炭素数1~8のアシル基又は炭素数1~8のアシルオキシ基がさらに好ましい。
R11~R16が表す置換基がベンゼン環を有する基である場合、上記一般式(2)で表される構造においてベンゼン環の総数は4以下とする。ベンゼン環の総数が4以下であれば、添加剤の溶解性が著しく低下することを防ぎ、熱可塑樹脂中への均一な分散が可能となる。
上記一般式(2)において、-R17は、-水素原子、-ハロゲン原子、-(C=O)-Rp、-(C=O)-O-Rp、-O-(C=O)-Rp、-(C=O)-S-Rp、-S-(C=O)-Rp、-C(=O)-NRp、アリール基又はヘテロアリール基を表す。熱可塑性樹脂との相溶性を高めて熱可塑性樹脂の収縮を抑える観点から、好ましくは-水素原子、-(C=O)-Rp、-(C=O)-O-Rp、-O-(C=O)-Rp又は-(C=O)である。
上記Rpは、アルキル基又はアリール基を表す。Rpで表されるアルキル基の炭素数は、好ましくは1~20であり、より好ましくは1~4であり得る。Rpで表されるアリール基の炭素数は、好ましくは6~10であり得る。これらのアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、上記一般式(2)のR11~R16が表す置換基と同様の例が含まれる。
上記一般式(2)において、nは1~4の整数を表す。nが2以上の場合、2以上のR17同士は互いに環を形成してもよい。
上記一般式(3)において、L21及びL22は、それぞれ独立に、O、COO、OCO、NHCO、CONH、OSO2、SO2O、OCOO、S、SCO又はCOSを表す。樹脂成形体の位相差発現性及び熱可塑性樹脂との相溶性を高め、収縮を抑える観点から、O、COO、OCO、NHCO又はCONHが好ましく、O、COO又はOCOがさらに好ましい。
上記一般式(3)において、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子、アリール基、炭素数1~7のアルキル基、炭素数1~7のシクロアルキル基、ヘテロ環基又はヘテロアリール基を表し、さらに置換基を有してもよい。さらに有することができる置換基としては、上記一般式(1)のRa~Rcが表す置換基と同様の基を挙げることができる。
R21及びR22は、樹脂成形体の位相差発現性を高める観点から、アリール基又は炭素数1~7のアルキル基が好ましい。R21及びR22がベンゼン環を表す場合、当該ベンゼン環がさらに有する置換基の位置はメタ位又はパラ位とする。メタ位又はパラ位であれば、オルト位に置換基が位置する場合に比べてベンゼン環のねじれが少なく、ねじれによる位相差発現性の著しい低下を防ぐことができる。
上記一般式(3)において、B1、B2及びB3は、それぞれ独立に、酸素原子、窒素原子又は硫黄原子を表し、当該窒素原子は水素原子、アシル基又はアルキル基の置換基を有してもよい。
樹脂成形体の位相差発現性を高める観点から、B1、B2及びB3を含む複素環は、下記A-1~A-8のいずれかで表される構造を有することが好ましく、なかでもA-1~A-3及びA-5~A-8のいずれかで表される構造を有することが特に好ましい。
樹脂成形体の位相差発現性を高める観点から、B1、B2及びB3を含む複素環は、下記A-1~A-8のいずれかで表される構造を有することが好ましく、なかでもA-1~A-3及びA-5~A-8のいずれかで表される構造を有することが特に好ましい。
以下、上記一般式(1)~(3)のいずれかで表される構造を有する添加剤の例示化合物A-001~A-117を示すが、本発明において用いることができる添加剤は、下記例示化合物A-001~A-117によって何ら限定されることはない。なお、下記例示化合物A-001~A-117は互変異性体であってもよく、水和物、溶媒和物又は塩を形成していてもよい。
なお、λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0が上述した範囲内にある添加剤であれば、上述した一般式(1)~(3)で表される構造を有する化合物に限定されず、本発明に係る添加剤として、下記の例示化合物A-118~A-120を使用することもできる。
一般式(1)~(3)のいずれかで表される構造を有する化合物は、通常の有機合成化学的手法を駆使することで容易に製造できる。例えばOrganic Synthesis、Organic Reactions、実験化学講座(丸善株式会社出版)等に記載の手法を適当に選択し、組み合わせることで容易に合成できる。また、芳香族へテロ環については、新編へテロ環化合物 応用編(講談社サイエンティフィック出版)の記載に従って合成可能である。加えて、1,2,4-オキサジアゾール環を有する化合物については、Journal of Medicinal Chemistry, 1972年, 15巻, 1198-1200頁, Chemische Berichte, 1965年, 98巻, 2966-2984頁等に類似化合物の合成についての記載があり、その手法に従って合成可能である。
300mlのナスフラスコにアセトン100ml、ハイドロキノン5.0g、ピリジン10gを加えて5℃に冷却した。この溶液にパラメトキシ安息香酸クロライド10gを1時間かけて滴下し、滴下終了後に20℃に昇温した。20℃で5時間反応させた後に溶媒を減圧留去した。ジクロロメタンに溶解して分液を3回行った後にジクロロメタンを減圧留去した。残さを、カラムクロマトグラフィーを用いて精製することで例示化合物A-001を5.7g得た。得られた例示化合物A-001は、NMR及びマススペクトルにより同定した。
パラメトキシアセトフェノン10gとトルエン30mlを500mlの3つ口フラスコに加えて窒素下、5℃で撹拌した。60mlのLi Bis(trimethylsilyl)amide(1.3mol/Lのトリヒドロフラン(THF)溶液)を20分で滴下し、その後2時間撹拌した。パラメトキシ安息香酸クロリド12gを20分で滴下して10分撹拌した。反応液に酢酸15mlを加え、続いてエタノール60ml、トリヒドロフラン(THF)30mlを加えた。30分後に70℃に加熱して2時間撹拌した。2時間後に室温まで冷却し、酢酸エチル60mlと1N水酸化ナトリウム水溶液180mlを加えて撹拌した。分液ロートで水層を除去し、60mlの純水で5回洗浄して有機層を減圧濃縮した。残さにイソプロピルアルコール60ml及び水120mlを加えて、70℃で加熱、懸濁を3時間行い、室温まで冷却した。固体をろ過、イソプロパノールで洗浄後に乾燥することで中間体Aを6.5g得た。
中間体A6.0gとジクロロメタン60mlを500mlナスフラスコに加えて溶解した。窒素フローしながら-68℃まで冷却し、トリブロモホウ酸溶液(1mol/Lのジクロロメタン溶液)を1時間で100ml滴下した。滴下終了後に室温まで昇温して7時間撹拌した。水70mlを30分で滴下して10分撹拌することで固体が析出した。析出した固体をろ過し、ろ液のpHが6~7になるまで純水で洗浄して乾燥することで中間体Bを4.1g得た。
中間体B3.5gと無水酢酸15mlを300mlのナスフラスコに加えて100℃に加熱した。5時間後に室温まで冷却し、メタノールを50ml加えると固体が析出した。固体をろ過、洗浄することで中間体Cを3.0g得た。
中間体C3.0gをトルエン30mlに溶解し、シリカゲル5gを加えて120℃で10時間撹拌した。室温まで冷却した後に溶媒を減圧留去した。残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで例示化合物A-102を1.1g得た。得られた例示化合物A-102は、NMR及びマススペクトルにより同定した。
中間体C3.0gをトルエン30mlに溶解し、シリカゲル5gを加えて120℃で10時間撹拌した。室温まで冷却した後に溶媒を減圧留去した。残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで例示化合物A-102を1.1g得た。得られた例示化合物A-102は、NMR及びマススペクトルにより同定した。
n-ブタノール350mlにp-メトキシベンゾニトリル77.3g、ベンゾイルヒドラジン34.0)、炭酸カリウム107.0gを加え、窒素雰囲気下、120℃で24時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、析出物をろ過後、ろ液を減圧下で濃縮した。濃縮物にイソプロパノール20mlを加え、析出物をろ取した。ろ取した析出物をメタノール80mlに溶解し、純水300mlを加え、溶液のpHが7になるまで酢酸を滴下した。析出した結晶をろ取後、純水で洗浄し、50℃で送風乾燥することにより、例示化合物A-107を38.6g得た。収率は、ベンゾイルヒドラジン基準で70%であった。得られた例示化合物A-107は、NMR及びマススペクトルにより同定した。
本発明の樹脂組成物における添加剤の含有量は、熱可塑性樹脂100質量に対して、0.1~30.0質量の範囲内であることが好ましく、1~20質量の範囲内がより好ましく、2~10質量の範囲内がさらに好ましい。上記範囲内であれば、添加剤の機能と熱可塑性樹脂との高い相溶性を両立できる。
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて任意成分をさらに含有することができる。任意成分は、例えば可塑剤、酸化防止剤、重合開始剤、増感剤及び微粒子からなる群のうち少なくとも1種以上であり得る。
〔樹脂成形体〕
本発明の樹脂組成物により得られる樹脂成形体に紫外線を照射する前後それぞれにおいて、温度23℃、相対湿度55%の条件下、光波長550nmで面内方向の位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtを測定し、得られた各位相差値Ro及びRtを用いて下記式(a1)及び式(a2)により求められるΔRo及びΔRtが、それぞれ0.8~1.2の範囲内にあることが好ましい。
式(a1) ΔRo=Ro(550)*/Ro(550)
式(a2) ΔRt=Rt(550)*/Rt(550)
〔上記式(a1)において、Ro(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Roを表す。Ro(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Roを表す。
また、上記式(a2)において、Rt(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Rtを表す。Rt(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Rtを表す〕
本発明の樹脂組成物により得られる樹脂成形体に紫外線を照射する前後それぞれにおいて、温度23℃、相対湿度55%の条件下、光波長550nmで面内方向の位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtを測定し、得られた各位相差値Ro及びRtを用いて下記式(a1)及び式(a2)により求められるΔRo及びΔRtが、それぞれ0.8~1.2の範囲内にあることが好ましい。
式(a1) ΔRo=Ro(550)*/Ro(550)
式(a2) ΔRt=Rt(550)*/Rt(550)
〔上記式(a1)において、Ro(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Roを表す。Ro(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Roを表す。
また、上記式(a2)において、Rt(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Rtを表す。Rt(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Rtを表す〕
ここで、樹脂成形体とは、本発明の樹脂組成物を成形又は加工して得られた固体状態の樹脂組成物のことをいう。固体状態の樹脂組成物としては、例えばフィルム、板、活性エネルギー線により硬化した樹脂、筺体、レンズ、ファイバー、ディスク等を挙げることができる。
また、照射する紫外線は、積算光量2000mJ/cm2の紫外線である。
また、照射する紫外線は、積算光量2000mJ/cm2の紫外線である。
位相差値Ro及びRtは、それぞれ下記式(a3)及び(a4)で定義される。
式(a3) Ro=(nx-ny)×d
式(a4) Rt={(nx+ny)/2-nz}×d
〔式(a3)及び(a4)において、nxは、樹脂成形体の面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向xにおける屈折率を表す。nyは、樹脂成形体の面内方向において遅相軸方向xと直交する方向yにおける屈折率を表す。nzは、樹脂成形体の厚さ方向zにおける屈折率を表す。dは、樹脂成形体の厚さ(nm)を表す。)
式(a3) Ro=(nx-ny)×d
式(a4) Rt={(nx+ny)/2-nz}×d
〔式(a3)及び(a4)において、nxは、樹脂成形体の面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向xにおける屈折率を表す。nyは、樹脂成形体の面内方向において遅相軸方向xと直交する方向yにおける屈折率を表す。nzは、樹脂成形体の厚さ方向zにおける屈折率を表す。dは、樹脂成形体の厚さ(nm)を表す。)
位相差値Ro及びRtは、自動複屈折率計、例えばAxometric社製のAxoScan、王子計測機器社製のKOBRA-21ADHを用いて測定することができる。
AxoScanを用いる場合、具体的には、以下の方法で測定することができる。
AxoScanを用いる場合、具体的には、以下の方法で測定することができる。
1)樹脂成形体を23℃・55%RHで調湿する。調湿後の樹脂成形体の各光波長450nm、550nm及び650nmにおける平均屈折率を、アッベ屈折計と分光光源を用いて測定する。また、樹脂成形体の厚さ(μm)を、膜厚計を用いて測定する。
2)調湿後の樹脂成形体に、樹脂成形体の表面の法線と平行に、光波長450nm、550nm及び650nmの光をそれぞれ入射させたときの面内方向の位相差値Ro(450)、Ro(550)及びRo(650)を、AxoScanにて測定する。測定は、23℃、55%RH条件下で行う。
3)AxoScanにより、樹脂成形体の面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)として、樹脂成形体の表面の法線に対してφの角度(入射角(φ))から光波長450nm、550nm及び650nmの光をそれぞれ入射させたときの位相差値R(φ)を測定する。R(φ)の測定は、23℃、55%RH条件下で行い、例えばφが0~50°の範囲で、10°毎に6点の測定を行うことができる。樹脂成形体の面内の遅相軸は、AxoScanにより確認することができる。
4)上記2)で測定されたRo(450)、Ro(550)及びRo(650)と、上記3)で各光波長450nm、550nm及び650nmにて測定されたR(φ)と、上記1)で測定された平均屈折率及び厚さとから、AxoScanにより、nx、ny及びnzを算出する。算出時、厚さは単位をnmに換算して用いる。そして、下記式に基づいて、各光波長450nm、550nm及び650nmでの厚さ方向の位相差値Rt(450)、Rt(550)及びRt(650)を、それぞれ算出する。
(a4-1) Rt(λ)={(nx(λ)+ny(λ))/2-nz(λ)}×d
〔上記式(a4-1)において、nx(λ)は、波長λの光を入射させたときの、樹脂成形体の面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向xにおける屈折率を表す。ny(λ)は、波長λの光を入射させたときの、樹脂成形体の面内方向において遅相軸方向xと直交する方向yにおける屈折率を表す。nz(λ)は、波長λの光を入射させたときの、樹脂成形体の厚さ方向zにおける屈折率を表す。d(nm)は、樹脂成形体の厚さを表す。〕
(a4-1) Rt(λ)={(nx(λ)+ny(λ))/2-nz(λ)}×d
〔上記式(a4-1)において、nx(λ)は、波長λの光を入射させたときの、樹脂成形体の面内方向において屈折率が最大になる遅相軸方向xにおける屈折率を表す。ny(λ)は、波長λの光を入射させたときの、樹脂成形体の面内方向において遅相軸方向xと直交する方向yにおける屈折率を表す。nz(λ)は、波長λの光を入射させたときの、樹脂成形体の厚さ方向zにおける屈折率を表す。d(nm)は、樹脂成形体の厚さを表す。〕
〔光学部材〕
本発明の光学部材は、前述した本発明の樹脂組成物を含有する。光学部材は、必要に応じて任意の成分を含み得る。
本発明の光学部材は、主な構成部材中に前述した樹脂組成物を含有することもできるし、主な構成部材を貼り合わせる際に用いられる紫外線硬化型樹脂等の接着剤中に含有することもできる。
本発明の光学部材の具体例としては、例えば光学フィルム、光ファイバー、光学ディスク、レンズ、マイクロレンズアレイ等が挙げられる。
本発明の光学部材は、前述した本発明の樹脂組成物を含有する。光学部材は、必要に応じて任意の成分を含み得る。
本発明の光学部材は、主な構成部材中に前述した樹脂組成物を含有することもできるし、主な構成部材を貼り合わせる際に用いられる紫外線硬化型樹脂等の接着剤中に含有することもできる。
本発明の光学部材の具体例としては、例えば光学フィルム、光ファイバー、光学ディスク、レンズ、マイクロレンズアレイ等が挙げられる。
〔光学フィルム〕
本発明の光学フィルムは、前述した本発明の樹脂組成物、すなわち熱可塑性樹脂と、少なくとも1種の添加剤とを含有する。
本発明の光学フィルムは、前述した本発明の樹脂組成物、すなわち熱可塑性樹脂と、少なくとも1種の添加剤とを含有する。
本発明の光学フィルムが含有する熱可塑性樹脂は、前述のようにセルロース誘導体であることが好ましく、当該セルロース誘導体はセルロースエステルであることが好ましい。
なかでも、セルロースエステルは、アセチル基の置換度Xと、プロピオニル基とブチリル基の合計置換度Yが、前述したように式(b1)及び(b2)を満たすことが好ましい。
なかでも、セルロースエステルは、アセチル基の置換度Xと、プロピオニル基とブチリル基の合計置換度Yが、前述したように式(b1)及び(b2)を満たすことが好ましい。
本発明の光学フィルムは、上記添加剤を位相差上昇剤として含有することができる。
前述したように添加剤の極大吸収波長λmaxが250nm以上であると、光学フィルムに高い位相差発現性を付与することができ、より好ましくは260nm以上である。λmaxが300nm以下であると、紫外線領域の光吸収を抑えることができ、偏光子等との貼り合わせに紫外線硬化型接着剤を用いた場合でも十分な接着性が得られる。また、紫外線の吸収を抑えて、紫外線吸収時の発熱に起因した位相差の変動を抑制することができる。同様の観点から、より好ましくは280nm以下である。
前述したように添加剤の極大吸収波長λmaxが250nm以上であると、光学フィルムに高い位相差発現性を付与することができ、より好ましくは260nm以上である。λmaxが300nm以下であると、紫外線領域の光吸収を抑えることができ、偏光子等との貼り合わせに紫外線硬化型接着剤を用いた場合でも十分な接着性が得られる。また、紫外線の吸収を抑えて、紫外線吸収時の発熱に起因した位相差の変動を抑制することができる。同様の観点から、より好ましくは280nm以下である。
本発明の光学フィルムは、必要に応じて任意成分をさらに含むことができる。任意成分は、例えば可塑剤、酸化防止剤及び微粒子からなる群のうち少なくとも一以上であり得る。
〔可塑剤〕
本発明の光学フィルムは、フィルム製造時の組成物の流動性や、光学フィルムの柔軟性を向上するため、前述したセルロースエステル以外の糖エステルを含有することができる。
本発明の光学フィルムは、フィルム製造時の組成物の流動性や、光学フィルムの柔軟性を向上するため、前述したセルロースエステル以外の糖エステルを含有することができる。
糖エステルは、フラノース構造又はピラノース構造を1~12個有する化合物であって、当該化合物中のヒドロキシ基の全部又は一部がエステル化された化合物であり得る。そのような糖エステルの好ましい例には、下記一般式(FA)で表されるスクロースエステルが含まれる。
一般式(FA)のR1~R8は、それぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基又は置換若しくは無置換のアリールカルボニル基を表す。R1~R8は、互いに同じであっても、異なってもよい。
置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基は、炭素原子数2以上の置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基であることが好ましい。置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基の例には、メチルカルボニル基(アセチル基)が含まれる。アルキル基が有する置換基の例には、フェニル基等のアリール基が含まれる。
置換若しくは無置換のアリールカルボニル基は、炭素原子数7以上の置換若しくは無置換のアリールカルボニル基であることが好ましい。アリールカルボニル基の例には、フェニルカルボニル基が含まれる。アリール基が有する置換基の例には、メチル基等のアルキル基や、メトキシ基等のアルコキシ基等が含まれる。
スクロースエステルのアシル基の平均置換度は、3.0~7.5の範囲内にあることが好ましい。アシル基の平均置換度がこの範囲内であると、熱可塑性樹脂、なかでもセルロースエステルとの十分な相溶性が得られやすい。
一般式(FA)で表されるスクロースエステルの具体例には、下記例示化合物FA-1~FA-24が含まれる。下記表は、例示化合物FA-1~FA-24の一般式(FA)におけるR1~R8と、アシル基の平均置換度を示している。
その他の糖エステルの例には、特開昭62-42996号公報及び特開平10-237084号公報に記載の化合物が含まれる。
糖エステルの含有量は、熱可塑性樹脂に対して0.5~35.0質量%の範囲内であることが好ましく、5.0~30.0質量%の範囲内であることがより好ましい。
糖エステル以外の可塑剤の例には、ポリエステル系可塑剤、多価アルコールエステル系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤(フタル酸エステル系可塑剤を含む)、グリコレート系可塑剤、エステル系可塑剤(クエン酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤等を含む)等が含まれる。なかでも、ポリエステル系可塑剤やリン酸エステル系可塑剤が好ましい。これらは、単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリエステル系可塑剤は、1~4価のカルボン酸と、1~6価のアルコールとを反応させて得られた化合物であり、好ましくは2価カルボン酸とグリコールとを反応させて得られた化合物である。
2価カルボン酸の例には、グルタル酸、イタコン酸、アジピン酸、フタル酸、アゼライン酸、セバシン酸等が含まれる。特に、2価カルボン酸として、アジピン酸、フタル酸等を用いた化合物は、可塑性を良好に付与し得る。
グリコールの例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,6-ヘキサメチレングリコール、ネオペンチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール等が含まれる。2価カルボン酸及びグリコールは、それぞれ1種類であってもよいし、2種類以上を併用してもよい。
ポリエステル系可塑剤は、エステル、オリゴエステル、ポリエステルのいずれであってもよい。ポリエステル系可塑剤の分子量は、100~10000の範囲が好ましく、可塑性を付与する効果が大きいことから、600~3000の範囲がより好ましい。
ポリエステル系可塑剤の粘度は、分子構造や分子量にもよるが、アジピン酸系可塑剤の場合、熱可塑性樹脂、なかでもセルロースエステルとの相溶性が高く、かつ可塑性を付与する効果が高いことから、200~5000MPa・s(25℃)の範囲であることが好ましい。ポリエステル系可塑剤は、1種類であっても、2種類以上を併用してもよい。
リン酸エステル系可塑剤の例には、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含まれる。
糖エステル以外の可塑剤の含有量は、熱可塑性樹脂に対して0.5~30.0質量%であることが好ましい。可塑剤の含有量が30.0質量%以下であれば、ブリードアウトが生じにくい。
〔酸化防止剤〕
酸化防止剤は、公知のものが使用でき、ラクトン系化合物、イオウ系化合物、フェノール系化合物、二重結合系化合物、ヒンダードアミン系化合物又はリン系化合物等であり得る。
酸化防止剤は、公知のものが使用でき、ラクトン系化合物、イオウ系化合物、フェノール系化合物、二重結合系化合物、ヒンダードアミン系化合物又はリン系化合物等であり得る。
ラクトン系化合物の例としては、IrgafosXP40、IrgafosXP60(BASFジャパン社製)等が挙げられる。イオウ系化合物の例としては、Sumilizer TPL-R、Sumilizer TP-D(住友化学社製)等が挙げられる。フェノール系化合物は、2,6-ジアルキルフェノール構造を有するものが好ましく、例えばIrganox1076、Irganox1010(BASFジャパン社製)、アデカスタブAO-50(ADEKA社製)等が挙げられる。二重結合系化合物の例としては、Sumilizer GM、Sumilizer GS(住友化学社製)等が挙げられる。ヒンダードアミン系化合物の例としては、Tinuvin144、及びTinuvin770(BASFジャパン社製)、ADK STAB LA-52(ADEKA社製)等が挙げられる。リン系化合物の例としては、SumilizerGP(住友化学社製)、ADK STAB PEP-24G、ADK STAB PEP-36、ADK STAB 3010(ADEKA社製)、IRGAFOS P-EPQ(BASFジャパン社製)、GSY-P101(堺化学工業社製)等が挙げられる。
酸化防止剤の含有量は、熱可塑性樹脂に対して0.05~5.00質量%程度とすることができ、好ましくは0.1~4.0質量%とし得る。
〔微粒子〕
本発明の光学フィルムは、無機化合物又は有機化合物からなる微粒子を含有することができる。
本発明の光学フィルムは、無機化合物又は有機化合物からなる微粒子を含有することができる。
無機化合物の例には、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、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、リン酸カルシウム等が含まれる。
有機化合物の例には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロ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、シリコーン系樹脂等が含まれる。
なかでも、得られるフィルムのヘイズが増大しにくいことから、二酸化ケイ素の微粒子が好ましい。二酸化ケイ素の微粒子の例には、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上、日本アエロジル社製)等が含まれる。特に、アエロジル200V、アエロジルR972Vが、光学フィルムのヘイズを低く保ちつつ、フィルム表面の滑り性を高めやすいため、好ましい。
微粒子の一次粒子の平均粒径は、好ましくは5~400nmの範囲内であり、より好ましくは10~300nmの範囲内である。微粒子は、主に粒径が0.05~0.30μmの範囲内にある二次凝集体を形成していてもよい。微粒子の平均粒径が100~400nmの範囲内であれば、凝集せずに一次粒子として存在し得る。
微粒子の含有量は、熱可塑性樹脂に対して0.01~1.00質量%の範囲内であることが好ましく、0.05~0.50質量%の範囲内であることがより好ましい。
〔増感剤〕
本発明の光学フィルムは、増感剤を含有することができる。
光増感剤としては、例えば、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーケトン、α-アミロキシムエステル、チオキサントン等の他、これらの誘導体を挙げることができる。また、エポキシアクリレート系樹脂の合成に光反応剤を使用する際に、n-ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルホスフィン等の増感剤を用いることが出来る。塗布乾燥後に揮発する溶媒成分を除いた紫外線硬化性樹脂組成物に含まれる増感剤は、組成物の0.1%~10質量%であることが好ましい。
本発明の光学フィルムは、増感剤を含有することができる。
光増感剤としては、例えば、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーケトン、α-アミロキシムエステル、チオキサントン等の他、これらの誘導体を挙げることができる。また、エポキシアクリレート系樹脂の合成に光反応剤を使用する際に、n-ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルホスフィン等の増感剤を用いることが出来る。塗布乾燥後に揮発する溶媒成分を除いた紫外線硬化性樹脂組成物に含まれる増感剤は、組成物の0.1%~10質量%であることが好ましい。
〔光学フィルムの物性〕
本発明の光学フィルムは、前述した樹脂成形体と同様に、光学フィルムに紫外線を照射する前後それぞれにおいて、光波長550nmで面内方向の位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtを測定し、得られた各位相差値Ro及びRtを用いて上記式(a1)及び(a2)により求められるΔRo及びΔRtが、それぞれ0.8~1.2の範囲内にあることが好ましい。
本発明の光学フィルムは、前述した樹脂成形体と同様に、光学フィルムに紫外線を照射する前後それぞれにおいて、光波長550nmで面内方向の位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtを測定し、得られた各位相差値Ro及びRtを用いて上記式(a1)及び(a2)により求められるΔRo及びΔRtが、それぞれ0.8~1.2の範囲内にあることが好ましい。
位相差値Ro及びRtの定義及び測定方法は、前述した樹脂成形体と同じであり、樹脂成形体を光学フィルムに置き換えれば同様にして測定することができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
本発明の光学フィルムは、23℃・55%RHの条件下、光波長550nmで測定される面内方向の位相値Ro(550)及び厚さ方向の位相差値Rt(550)が、それぞれ下記式(a5)及び(a6)を満たすことが好ましい。
(a5) 20nm≦Ro(550)≦170nm
(a6) 70nm≦Rt(550)≦350nm
(a5) 20nm≦Ro(550)≦170nm
(a6) 70nm≦Rt(550)≦350nm
なかでも、位相差値Ro(550)が、20nm≦Ro(550)≦160nmを満たすことが好ましく、110nm≦Ro(550)≦155nmを満たすことがより好ましく、120nm≦Ro(550)≦155nmを満たすことがさらに好ましく、130nm≦Ro(550)≦150nmを満たすことが特に好ましい。
Ro(550)がこの範囲を満たす光学フィルムは、λ/4位相差フィルムとして好ましく機能し得る。また、位相差値Rt(550)が、50nm≦Ro(550)≦250nmを満たすことが好ましい。
Ro(550)がこの範囲を満たす光学フィルムは、λ/4位相差フィルムとして好ましく機能し得る。また、位相差値Rt(550)が、50nm≦Ro(550)≦250nmを満たすことが好ましい。
本発明の光学フィルムは、23℃・55%RHの条件下で、光波長450nm及び650nmで測定される面内方向の位相差値をそれぞれRo(450)及びRo(650)としたとき、下記式(a7)及び(a8)を満たすことが好ましい。
(a7) 0.72≦Ro(450)/Ro(550)≦1.05
(a8) 0.83≦Ro(550)/Ro(650)≦1.05
(a7) 0.72≦Ro(450)/Ro(550)≦1.05
(a8) 0.83≦Ro(550)/Ro(650)≦1.05
上記式(a7)及び(a8)を満たす光学フィルムは、広い波長領域の光に対して、λ/4位相差フィルムとして好ましく機能し得る。また、当該光学フィルムは、十分な逆波長分散性を示し、波長分散性のムラが少ないため、当該光学フィルムを具備する画像表示装置を黒表示させたときの光漏れ等も低減し得る。特に、0.72≦Ro(450)/Ro(550)≦1.00を満たすと、画像表示装置における青色の再現性が高く、0.83≦Ro(550)/Ro(650)≦1.00を満たすと、赤色の再現性が高いため、より好ましい。
本発明の光学フィルムは、下記式(a9)で定義されるNzが、下記式(a10)を満たすことが好ましい。
(a9)Nz=Rt(550)/Ro(550)+0.5
(a10)0≦Nz≦1
Nzが上記式(a10)を満たすと、厚さ方向の位相差値Rtが、面内方向の位相差値Roよりも相対的に小さいため、本発明の光学フィルムを具備する画像表示装置を斜め方向から観察したときの色味の変化を低減し得る。
(a9)Nz=Rt(550)/Ro(550)+0.5
(a10)0≦Nz≦1
Nzが上記式(a10)を満たすと、厚さ方向の位相差値Rtが、面内方向の位相差値Roよりも相対的に小さいため、本発明の光学フィルムを具備する画像表示装置を斜め方向から観察したときの色味の変化を低減し得る。
本発明の光学フィルムの面内の遅相軸と当該光学フィルムの搬送方向、すなわち長尺方向とのなす角(配向角)θは、40~50°の範囲内であることが好ましい。配向角θがこの範囲にあると、ロール体から巻き出され、長尺方向に対して斜め方向に遅相軸を有する光学フィルムと、ロール体から巻き出され、長尺方向に平行な吸収軸を有する偏光子とを、互いに長尺方向同士が重なるように、ロール・トゥ・ロールで貼り合わせることで、円偏光板を容易に製造することができる。フィルムのカットロスが少なく、生産上有利である。配向角θは、45±2°であることがより好ましく、45°であることが特に好ましい。
光学フィルムの配向角θは、Axometric社製のAxoScanにて測定され得る。
光学フィルムの配向角θは、Axometric社製のAxoScanにて測定され得る。
光学フィルムの膜厚は、熱や湿度による位相差の変動を少なくするため、好ましくは150μm以下、より好ましくは60μm以下であり、さらに好ましくは45μm以下である。一方、光学フィルムの膜厚は、一定以上のフィルム強度や位相差を発現させるため、好ましくは10μm以上であり、より好ましくは20μm以上である。光学フィルムの膜厚がこれらの範囲内にあると、画像表示装置の薄型化及び生産性の観点から好ましい。
光学フィルムのヘイズ(全ヘイズ)は、1%未満であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましく、0.2%以下であることがさらに好ましい。ヘイズが1%未満であれば、フィルムの透明性の低下が無く、光学フィルムとして十分に機能する。
光学フィルムのヘイズ(全ヘイズ)は、JIS K-7136に準拠して、ヘーズメーターNDH-2000(日本電色工業社製)にて測定することができる。ヘイズメーターの光源は、5V9Wのハロゲン球とし、受光部は、シリコンフォトセル(比視感度フィルター付き)とし得る。ヘイズの測定は、23℃・55%RHの条件下にて行うことができる。
本発明の光学フィルムは、JIS-K7127-1999に準拠して測定された、少なくとも一方向の破断伸度が、10%以上であることが好ましく、より好ましくは20%以上であり、さらに好ましくは30%以上である。
本発明の光学フィルムは、液晶表示装置、有機EL表示装置等の画像表示装置の光学フィルムとして用いられ得る。具体的には、偏光板の保護フィルム、位相差フィルム、光学補償フィルム、反射防止フィルムとして用いられ、好ましくは位相差フィルム、特にλ/4位相差フィルムとして用いられる。
λ/4位相差フィルムは、所定の光の波長(通常、可視光領域)の約1/4の面内方向の位相差値Roを有する。λ/4位相差フィルムは、本発明の光学フィルムの単層からなることが好ましい。λ/4位相差フィルムは、好ましくは有機EL表示装置の反射防止フィルムとして用いられる。
λ/4位相差フィルムは、所定の光の波長(通常、可視光領域)の約1/4の面内方向の位相差値Roを有する。λ/4位相差フィルムは、本発明の光学フィルムの単層からなることが好ましい。λ/4位相差フィルムは、好ましくは有機EL表示装置の反射防止フィルムとして用いられる。
〔光学フィルムの製造方法〕
本発明の光学フィルムは、溶液流延法又は溶融流延法で製造され得る。光学フィルムの着色、異物欠点、ダイライン等の光学欠点を抑制する観点からは、溶液流延法が好ましく、光学フィルムへの溶媒の残留を抑制する観点からは、溶融流延法が好ましい。
本発明の光学フィルムは、溶液流延法又は溶融流延法で製造され得る。光学フィルムの着色、異物欠点、ダイライン等の光学欠点を抑制する観点からは、溶液流延法が好ましく、光学フィルムへの溶媒の残留を抑制する観点からは、溶融流延法が好ましい。
A)溶液流延法
本発明の光学フィルムを溶液流延法で製造する方法は、A1)少なくとも熱可塑性樹脂と上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤とを溶剤に溶解させてドープを得る工程、A2)ドープを無端の金属支持体上に流延する流延工程、A3)流延したドープから溶媒を蒸発させてウェブを得る溶媒蒸発工程、A4)ウェブを金属支持体から剥離してフィルムを得る剥離工程、A5)フィルムの乾燥及び延伸工程を含む。
本発明の光学フィルムを溶液流延法で製造する方法は、A1)少なくとも熱可塑性樹脂と上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤とを溶剤に溶解させてドープを得る工程、A2)ドープを無端の金属支持体上に流延する流延工程、A3)流延したドープから溶媒を蒸発させてウェブを得る溶媒蒸発工程、A4)ウェブを金属支持体から剥離してフィルムを得る剥離工程、A5)フィルムの乾燥及び延伸工程を含む。
A1)ドープを得る工程
溶解釜において、熱可塑性樹脂と、上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤と、必要に応じて他の添加剤とを溶剤に溶解させてドープを調製する。
溶解釜において、熱可塑性樹脂と、上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤と、必要に応じて他の添加剤とを溶剤に溶解させてドープを調製する。
溶剤は、熱可塑性樹脂、その他の添加剤等を溶解するのであれば、制限なく用いることができる。例えば、塩素系有機溶媒としては、メチレンクロライド、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、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、ニトロエタン等を挙げることができ、好ましくはメチレンクロライド、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン等を用いることができる。
ドープは、1~40質量%の炭素原子数1~4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールをさらに含有することが好ましい。ドープ中のアルコールの比率が高いと、ウェブがゲル化し、金属支持体からの剥離が容易になる。一方、ドープ中のアルコールの比率が少ないと、非塩素系有機溶媒系での熱可塑性樹脂の溶解を促進し得る。
炭素原子数1~4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールの例には、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-ブタノール等が含まれる。なかでも、ドープの安定性が高く、沸点が比較的低く、乾燥性が高いこと等から、エタノールが好ましい。
なかでも、ドープは、溶剤のメチレンクロライドと炭素数1~4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールとを含有することが好ましい。
なかでも、ドープは、溶剤のメチレンクロライドと炭素数1~4の直鎖又は分岐鎖状の脂肪族アルコールとを含有することが好ましい。
ドープにおける熱可塑性樹脂の濃度は、乾燥負荷を低減するためには高い方が好ましいが、熱可塑性樹脂の濃度が高すぎると、ろ過しにくい。そのため、ドープにおける熱可塑性樹脂の濃度は、好ましくは10~35質量%の範囲内であり、より好ましくは15~25質量%の範囲内である。
熱可塑性樹脂を溶剤に溶解させる方法は、例えば加熱及び加圧下で溶解させる方法であり得る。加熱温度は、熱可塑性樹脂の溶解性を高める観点では、高い方が好ましい。温度が高すぎると圧力を高める必要があり、生産性が低下するため、加熱温度は、45~120℃の範囲内であることが好ましい。
添加剤は、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、ろ過材への負荷を減らすために全部又は一部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、ドープと混合しやすくするため、少量の熱可塑性樹脂を溶解することが好ましい。好ましい熱可塑性樹脂の含有量は、溶剤100質量部に対して1~10質量部の範囲内とし、より好ましくは3~5質量部の範囲内とし得る。
インライン添加及び混合には、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。
インライン添加及び混合には、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。
得られたドープには、例えば原料である熱可塑性樹脂に含まれる不純物等の不溶物が含まれることがある。このような不溶物は、得られたフィルムにおいて輝点異物となり得る。不溶物を除去するため、得られたドープをさらにろ過することが好ましい。
ドープのろ過は、得られたフィルムにおける輝点異物の数が一定以下となるように行うことが好ましい。具体的には、径が0.01mm以上である輝点異物の数が、200個/cm2以下、好ましくは100個/cm2以下、より好ましくは50個/cm2以下、さらに好ましくは30個/cm2以下、特に好ましくは10個/cm2以下となるようにろ過する。
径が0.01mm以下である輝点異物も200個/cm2以下であることが好ましく、100個/cm2以下であることがより好ましく、50個/cm2以下であることがさらに好ましく、30個/cm2以下であることがさらに好ましく、10個/cm2以下であることが特に好ましく、皆無であることが最も好ましい。
フィルムの輝点異物の数は、以下の手順で測定することができる。
1)2枚の偏光板をクロスニコル状態に配置し、それらの間に得られたフィルムを配置する。
2)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ときに、光が漏れて見える点を異物として数をカウントする。
1)2枚の偏光板をクロスニコル状態に配置し、それらの間に得られたフィルムを配置する。
2)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ときに、光が漏れて見える点を異物として数をカウントする。
A2)流延工程
ドープを、加圧ダイのスリットから無端状の金属支持体上に流延(キャスト)させる。
金属支持体としては、ステンレススティールベルト又は鋳物で表面がメッキ仕上げされたドラム等が好ましく用いられる。金属支持体の表面は、鏡面仕上げされていることが好ましい。
ドープを、加圧ダイのスリットから無端状の金属支持体上に流延(キャスト)させる。
金属支持体としては、ステンレススティールベルト又は鋳物で表面がメッキ仕上げされたドラム等が好ましく用いられる。金属支持体の表面は、鏡面仕上げされていることが好ましい。
キャストの幅は1~4mの範囲内とすることができる。流延工程における金属支持体の表面温度は、-50℃以上、溶剤が沸騰して発泡しない温度以下の範囲内に設定される。温度が高い方がウェブの乾燥速度を速くできるので好ましいが、ウェブの発泡、平面性の低下を防ぐことができる温度の範囲内とする。
金属支持体の表面温度は、好ましくは0~100℃の範囲内であり、より好ましくは5~30℃の範囲内である。また、金属支持体を冷却して、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できるようにしてもよい。
金属支持体の温度の調整方法は、特に制限されないが、温風又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であるため、金属支持体の温度が一定になるまでの時間が短くなり好ましい。
温風を用いる場合、溶媒の蒸発潜熱によるウェブの温度低下を考慮して、溶媒の沸点以上の温風を使用しつつ、発泡も防ぎながら目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。特に、流延から剥離するまでの間で金属支持体の温度及び乾燥風の温度を変更し、効率的に乾燥を行うことが好ましい。
温風を用いる場合、溶媒の蒸発潜熱によるウェブの温度低下を考慮して、溶媒の沸点以上の温風を使用しつつ、発泡も防ぎながら目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。特に、流延から剥離するまでの間で金属支持体の温度及び乾燥風の温度を変更し、効率的に乾燥を行うことが好ましい。
A3)溶媒蒸発工程
金属支持体上にドープを流延して得られたウェブを金属支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる。ウェブの乾燥方法や乾燥条件は、前述のA2)流延工程と同様とし得る。
金属支持体上にドープを流延して得られたウェブを金属支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる。ウェブの乾燥方法や乾燥条件は、前述のA2)流延工程と同様とし得る。
A4)剥離工程
金属支持体上で溶媒を蒸発させたウェブを、金属支持体上の剥離位置で剥離し、フィルムを得る。金属支持体上の剥離位置で剥離する際のフィルムの残留溶媒量は、フィルムの平面性を高めるため、10~150質量%の範囲内とすることが好ましく、20~40質量%又は60~130質量%の範囲内とすることがより好ましく、20~30質量%又は70~120質量%の範囲内とすることがさらに好ましい。
金属支持体上で溶媒を蒸発させたウェブを、金属支持体上の剥離位置で剥離し、フィルムを得る。金属支持体上の剥離位置で剥離する際のフィルムの残留溶媒量は、フィルムの平面性を高めるため、10~150質量%の範囲内とすることが好ましく、20~40質量%又は60~130質量%の範囲内とすることがより好ましく、20~30質量%又は70~120質量%の範囲内とすることがさらに好ましい。
フィルムの残留溶媒量は、下記式で定義される。
残留溶媒量(%)=(フィルムの加熱処理前の質量-フィルムの加熱処理後の質量)/(フィルムの加熱処理後の質量)×100
なお、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、115℃で1時間の加熱処理を意味する。
残留溶媒量(%)=(フィルムの加熱処理前の質量-フィルムの加熱処理後の質量)/(フィルムの加熱処理後の質量)×100
なお、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、115℃で1時間の加熱処理を意味する。
A5)乾燥及び延伸工程
金属支持体から剥離されたフィルムを、必要に応じて乾燥させた後、延伸する。延伸方法は一軸延伸、二軸延伸、斜め延伸等の任意の方法であることができる。
フィルムの乾燥方法としては、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するローラー方式を用いることもできるし、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するテンター方式を用いることもできる。フィルムは、熱風、赤外線、加熱ローラー、マイクロ波等で乾燥することができ、簡便であることから熱風で乾燥することが好ましい。
金属支持体から剥離されたフィルムを、必要に応じて乾燥させた後、延伸する。延伸方法は一軸延伸、二軸延伸、斜め延伸等の任意の方法であることができる。
フィルムの乾燥方法としては、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するローラー方式を用いることもできるし、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するテンター方式を用いることもできる。フィルムは、熱風、赤外線、加熱ローラー、マイクロ波等で乾燥することができ、簡便であることから熱風で乾燥することが好ましい。
次に、フィルムを延伸して、所望の位相差を有する光学フィルムを得る。光学フィルムの位相差は、フィルムに対する張力の大きさを調整することで制御することができる。
延伸後のフィルムを、必要に応じて乾燥させた後、巻き取る。フィルムの乾燥方法としては、前述と同様にローラー方式又はテンター方式を用いることができる。
延伸後のフィルムを、必要に応じて乾燥させた後、巻き取る。フィルムの乾燥方法としては、前述と同様にローラー方式又はテンター方式を用いることができる。
本発明の光学フィルムは、遅相軸を任意の方向にし得る。フィルムの面内の遅相軸は、通常、延伸方向又は延伸方向に直角な方向に発現する。
本発明の光学フィルムの面内の遅相軸を、フィルムの搬送方向(又は幅方向)に対して斜め方向とするために、フィルムの搬送方向(又は幅方向)に対する角度が40~50°の範囲内となる斜め方向に延伸する(斜め延伸する)こともできる。
本発明の光学フィルムの面内の遅相軸を、フィルムの搬送方向(又は幅方向)に対して斜め方向とするために、フィルムの搬送方向(又は幅方向)に対する角度が40~50°の範囲内となる斜め方向に延伸する(斜め延伸する)こともできる。
本発明の光学フィルムを、λ/4位相差フィルムとして利用する場合、フィルムの搬送方向に対して角度45±2°の方向に延伸することが好ましく、より好ましくは45°である。
斜め方向への延伸によって、ロール体から巻き出され、搬送方向、すなわち長尺方向に対して角度45°の方向に遅相軸を有する光学フィルムと、ロール体から巻き出され、長尺方向に吸収軸を有する偏光フィルムとを、長尺方向を一致させてロール・トゥ・ロールで貼り合わせるだけで、円偏光板を容易に製造できる。フィルムのカットロスを少なくすることができ、生産上有利である。
斜め方向への延伸によって、ロール体から巻き出され、搬送方向、すなわち長尺方向に対して角度45°の方向に遅相軸を有する光学フィルムと、ロール体から巻き出され、長尺方向に吸収軸を有する偏光フィルムとを、長尺方向を一致させてロール・トゥ・ロールで貼り合わせるだけで、円偏光板を容易に製造できる。フィルムのカットロスを少なくすることができ、生産上有利である。
延伸倍率は、延伸前のフィルムの長さをW0、延伸後のフィルムの長さをW1としたときの比の値W1/W0で表される。延伸倍率は、光学フィルムの膜厚又は光学フィルムに求められる位相差によるが、好ましくは1.3~3.0倍の範囲内であり、より好ましくは1.5~2.8倍の範囲内である。
延伸温度は、好ましくは120~230℃の範囲内であり、より好ましくは150~220℃の範囲内であり、さらに好ましくは150℃より大きく210℃以下である。
斜め方向に延伸する方法としては特に制限されないが、例えば把持手段によりフィルムの幅方向の左右を把持し、ウェブの把持長(把持開始から把持終了までの距離)を左右で独立に制御できる把持具を用いて延伸する方法が挙げられる。
斜め方向に延伸できる斜め延伸装置の例には、特開2003-340916号公報の実施例1に記載の斜め延伸装置、特開2005-284024号公報の図1に記載の延伸装置、特開2007-30466号公報に記載の斜め延伸装置、特開2007-94007号公報の実施例1に使用された斜め延伸装置等が含まれる。
斜め方向に延伸できる斜め延伸装置の例には、特開2003-340916号公報の実施例1に記載の斜め延伸装置、特開2005-284024号公報の図1に記載の延伸装置、特開2007-30466号公報に記載の斜め延伸装置、特開2007-94007号公報の実施例1に使用された斜め延伸装置等が含まれる。
また、直線式の斜め延伸装置(同時二軸延伸装置)を用い、フィルムを繰り出す方向と、延伸後のフィルムを巻き取る方向とを傾斜させる必要がない方法も挙げられる。具体的には、フィルムの両端部を複数の把持具で把持し、フィルムを搬送しながら、一方の端部を把持する把持具と他方の端部を把持する把持具との走行速度に差を設け、フィルムを斜め延伸する方法が挙げられる。例えば、特開2008-23775号公報に記載の延伸装置が挙げられる。
延伸開始時のフィルムの残留溶媒は、好ましくは20質量%以下とし、より好ましくは15質量%以下とし得る。
以下、斜め延伸する場合の斜め延伸工程についてさらに具体的に説明する。
(斜め延伸工程)
斜め延伸工程では、長尺状のフィルムを斜め方向に延伸し、搬送方向に対して斜め方向に遅相軸を有する長尺状の延伸フィルムを製造する。
フィルムの面内の遅相軸は、通常、延伸方向又は延伸方向に直角な方向に発現する。 フィルムの幅方向と面内遅相軸とがなす角度、すなわち配向角は、0°を超え90°未満の範囲の任意の角度に設定することができる。
(斜め延伸工程)
斜め延伸工程では、長尺状のフィルムを斜め方向に延伸し、搬送方向に対して斜め方向に遅相軸を有する長尺状の延伸フィルムを製造する。
フィルムの面内の遅相軸は、通常、延伸方向又は延伸方向に直角な方向に発現する。 フィルムの幅方向と面内遅相軸とがなす角度、すなわち配向角は、0°を超え90°未満の範囲の任意の角度に設定することができる。
なお、延伸後のフィルムは、長尺状のフィルムを製造した後、連続して斜め延伸して得ることもできるし、一度巻芯に巻き取ってロール体とし、当該ロール体からフィルムを巻き出して斜め延伸して得ることができる。フィルムの製造工程と延伸工程が連続していると、延伸後に測定されたフィルムの膜厚及び光学特性をフィードバックして製造条件を変更することができる。所望の光学特性の光学フィルムが得られやすいため、好ましい。
斜め延伸を行うための斜め延伸装置は、通常、フィルムの幅方向両端に配置された一対の把持具と、それを走行させる一対の把持具走行支持具とを有する。そして、長尺状のフィルムの両端部を把持具で把持して加熱ゾーン内を走行させながら、延伸する。
図2は、斜め延伸の概要を示している。図2の態様は、斜め延伸の一例を示すものに過ぎず、これに限定されるものではない。
図2に示されるように、通常、斜め延伸装置では、長尺状のフィルムの繰出方向D1と、延伸後のフィルムの巻取方向D2とは異なっており、フィルムの繰出方向D1と延伸後のフィルムの巻取方向D2とは繰出角度θiをなしている。繰出し角度θiは、0°超90°未満の範囲で、所望の角度に任意に設定することができる。
図2に示されるように、通常、斜め延伸装置では、長尺状のフィルムの繰出方向D1と、延伸後のフィルムの巻取方向D2とは異なっており、フィルムの繰出方向D1と延伸後のフィルムの巻取方向D2とは繰出角度θiをなしている。繰出し角度θiは、0°超90°未満の範囲で、所望の角度に任意に設定することができる。
斜め延伸装置の入口部の把持開始点P1では、前述の長尺状のフィルムの両端部を、左右の把持具(例えば、テンタークリップ)Ci及びCoで把持する。各把持具Ci及びCoは、把持開始点P1では、フィルムの搬送方向(繰出方向D1)に対して略直交する方向に対向している。各把持具Ci及びCoは、把持具走行支持具Ei及びEoにより形成された、互いに非対称な形状の経路上を走行し、把持解放点P2において、把持した延伸後のフィルムを解放する。
把持具Ci及びCoは、把持開始点P1において対向しているが、左右非対称な経路上を走行するにつれて、把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciが、把持具走行支持具Eoの経路を走行する把持具Coより先行するようになる。すなわち、把持開始点P1では、把持具Ci及びCoを結んだ直線P1-P1が、フィルムの繰出方向D1に対して略垂直となる。略垂直とは、90±1°の範囲にあることを示す。一方、把持解放点P2においては、当該把持具Ci及びCoを結んだ直線P2-P2が、フィルムの巻取方向D2、すなわち搬送方向に対して角度θLだけ傾斜する。そのため、フィルムが搬送方向に対して角度θLをなす方向に斜め延伸されることとなる。
把持開始点P1から把持解放点P2までの間、一対の把持具走行支持具Ei及びEoの経路には、把持具Ci及びCoが一定の間隔を保ったまま走行する予熱ゾーンZ1、把持具Ci及びCoの間隔が所定の間隔になるまで広がる延伸ゾーンZ2、把持具Ci及びCoが所定の間隔で互いに平行を保ったまま走行する熱固定又は冷却ゾーンZ3が設けられている。予熱ゾーンZ1における把持具Ci及びCoの間隔は、フィルムの幅方向の長さW0に相当し、熱固定又は冷却ゾーンZ3における把持具Ci及びCoの間隔は、フィルムの幅方向の長さW1に相当する。
予熱ゾーンZ1と延伸ゾーンZ2の温度は、延伸温度であり、熱可塑性樹脂のガラス転移温度をTgとしたとき、Tg~Tg+30℃の範囲内とすることが好ましい。熱固定又は冷却ゾーンZ3の温度は、Tg-30~Tg℃の範囲内に設定することが好ましい。
予熱ゾーンZ1、延伸ゾーンZ2、熱固定又は冷却ゾーンZ3の長さは、適宜選択されうる。予熱ゾーンZ1の長さは、延伸ゾーンZ2の長さに対して、通常100~150%の範囲内とすることができ、熱固定又は冷却ゾーンZ3の長さは、通常、50~100%の範囲内とすることができる。
前述のように、斜め延伸に用いられる斜め延伸装置は、長尺状のフィルムの幅方向両端側を把持する複数の把持具Ci及びCoと、把持具を支持し、所定の経路上を走行させる無端状の把持具走行支持具Ei及びEoとを有する。
そして、延伸装置入口部において、供給される長尺状のフィルムの両端部を把持具Ci及びCoで把持し、加熱ゾーンZ2にて斜め方向に延伸した後、延伸装置出口部でフィルムを開放する。延伸後のフィルムを開放した把持具は、把持具走行支持具Ei及びEoにより、無端状の経路上を走行して再び延伸装置入口部に戻されるようになっている。
把持具走行支持具Ei及びEoは、例えば把持具Ci及びCoが走行する経路に沿って敷設された無端状又は有端状のレールと、レール上を移動する無端状のチェーンと、その経路を規制するギアと、を備えている。
把持具走行支持具Ei及びEoの経路は、左右で非対称な形状となっており、製造すべき光学フィルムの配向角や延伸倍率に応じて、手動又は自動で調整できるようになっている。
把持具走行支持具Ei及びEoの経路は、左右で非対称な形状となっており、製造すべき光学フィルムの配向角や延伸倍率に応じて、手動又は自動で調整できるようになっている。
把持具Ci及びCoは、把持具走行支持具Ei及びEoのチェーンに取り付けられて、レール上を走行する。
把持具Ci及びCoの走行速度は、適宜設定され得るが、なかでも1~150m/分の範囲内であることが好ましい。把持具の走行速度が150m/分以内であると、長尺フィルムの搬送が斜めになる箇所においてフィルムの幅方向両端部に加わる局所的な応力を抑えることができ、フィルムの幅方向両端部にシワや寄りが発生しにくい。延伸後に得られるフィルムの全幅のうち、使用可能な有効幅が狭くなる傾向を抑えることができる。
フィルムの幅方向両端部のうち一方を把持する把持具Coと、他方を把持する把持具Ciとの走行速度の差は、走行速度の通常1%以下、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.1%以下であり、さらに好ましくは実質的にゼロ(等速)である。斜め延伸装置の出口部で各把持具Ci及びCoの走行速度差が小さいと、出口部においてフィルムにシワや寄りが発生しにくい。一般的な延伸装置では、チェーンを駆動するスプロケット(ギア)の歯の周期や駆動モーターの周波数等に応じて、秒以下のオーダーで発生する速度ムラがあり、しばしば数%のムラを生ずることがあるが、これらは本実施形態で述べる速度差には該当しない。
図3は、上述した斜め延伸を実施する斜め延伸装置T1を示している。
斜め延伸装置T1は、内回りの把持具走行支持具Eiの経路と、外回りの把持具走行支持具Eoの経路の長さが同じであり、かつ一対の把持解放点P2を結ぶ直線P2-P2が、延伸後のフィルムFの幅方向と平行ではない例である。
図3に示されるように、斜め延伸装置T1において、内回りの把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciと、外回りの把持具走行支持具Eoの経路を走行するCoは、把持開始点P1において、直線P1-P1上に整列し、長尺フィルムFの幅方向両端部を把持する。
斜め延伸装置T1は、内回りの把持具走行支持具Eiの経路と、外回りの把持具走行支持具Eoの経路の長さが同じであり、かつ一対の把持解放点P2を結ぶ直線P2-P2が、延伸後のフィルムFの幅方向と平行ではない例である。
図3に示されるように、斜め延伸装置T1において、内回りの把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciと、外回りの把持具走行支持具Eoの経路を走行するCoは、把持開始点P1において、直線P1-P1上に整列し、長尺フィルムFの幅方向両端部を把持する。
把持具走行支持具Ei及びEoは、それぞれ無端状の経路を有している。把持具Ci及びCoは、把持具走行支持具Ei及びEoの経路上を走行する。把持具Ci及びCoは、把持開始点P1において供給されたフィルムFを把持し、把持解放点P2にて延伸後のフィルムFを解放する。延伸後のフィルムFを解放したそれぞれの把持具Ci及びCoは、把持具走行支持具Ei及びEoの経路上を走行し続け、再び把持開始点P1に至り、連続的に供給されるフィルムFを把持する。このように、把持具Ci及びCoは、把持具走行支持具Ei及びEoの経路を周回し、供給されたフィルムFの把持、延伸、解放を繰り返す。これらの操作は、内回りの把持具走行支持具Eiの経路を走行する1個の把持具Ciと、外回りの把持具走行支持具Eoの経路を走行する1個の把持具Coとが把持具対を形成して、連続的に行われる。
把持具対を形成する把持具Ci及びCo同士の離間距離は、供給されたフィルムFの幅W0に相当する。フィルムFは、走行する把持具Ci及びCoとともに搬送され、予熱ゾーンZ1、延伸ゾーンZ2、熱固定又は冷却ゾーンZ3を通過する。内回りの把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciは、外回りの把持具走行支持具Eoの経路を走行する把持具Coよりも早く把持解放点P2に到達し、延伸後のフィルムFの把持を解放する。なお、内回りの把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciが把持解放点P2に到達した時点において、当該把持具Ciと把持開始点P1で把持具対を形成した他方の把持具Coは、未だ把持解放点P2に到着しておらず、外回りの把持具走行支持具Eoの経路を走行している。
図3において、内回りの把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciの把持解放点P2と、外回りの把持具走行支持具Eoの経路を走行する把持具Coの把持解放点P2とを結ぶ直線P2-P2は、走行するフィルムFの幅方向と平行ではない。また、内回りの把持具走行支持具Eiの経路と、外回りの把持具走行支持具Eoの経路の長さは同じである。
図3に示されるように、内回りの把持具走行支持具Eiの経路の長さを外回りの把持具走行支持具Eoの経路の長さと同じにするために、内回りの把持具走行支持具Eiには、調整ギアG3が設けられている。調整ギアG3は、内回りの把持具走行支持具Eiを周方向外側に突っ張るためのギアである。
図3に示されるように、内回りの把持具走行支持具Eiの把持解放点P2近傍に設けられた折り返しギアG1は、外回りの把持具走行支持具Eoの把持解放点P2近傍に設けられた折り返しギアG2よりも、フィルムFの搬送方向上流側に配置されている。その結果、直線P2-P2と、フィルムFの搬送方向とがなす角度θcは、0°を超え90°未満となる。この場合、内回りの把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciが解放時に延伸フィルムFに与える応力と、外回りの把持具走行支持具Eoの経路を走行する把持具Coが解放時に延伸後のフィルムFに与える応力とは互いに打ち消されない。その結果、得られる延伸後のフィルムFに厚さムラが生じる可能性がある。そのため、把持解放点P2を結んだ直線P2-P2は、後述する図4に示されるように、延伸後のフィルムFの幅方向と平行となることが好ましい。
図4は、他の例としての斜め延伸装置T2を示している。
斜め延伸装置T2は、内回りの把持具走行支持具Eiの経路と、外回りの把持具走行支持具Eoの経路の長さが同じであり、かつ一対の把持解放点P2を結ぶ直線P2-P2が、延伸後のフィルムFの幅方向と平行となる例である。
斜め延伸装置T2は、内回りの把持具走行支持具Eiの経路と、外回りの把持具走行支持具Eoの経路の長さが同じであり、かつ一対の把持解放点P2を結ぶ直線P2-P2が、延伸後のフィルムFの幅方向と平行となる例である。
図4に示されるように、斜め延伸装置T2において、把持解放点P2を結んだ直線P2-P2と、フィルムFの搬送方向とがなす角度θaは90°である。内回りの把持具走行支持具Eiの把持解放点P2近傍に設けられた折り返しギアG1aは、図3の折り返しギアG1と比較して、フィルムFの搬送方向下流側に配置されている。その結果、直線P2-P2は、フィルムFの幅方向と平行になるよう形成されている。
この場合、内回りの把持具走行支持具Eiには、撓みが生じる可能性がある。そのため、図4に示されるように、内回りの把持具走行支持具Eiには、前述と同様に、調整ギアG3aが設けられている。調整ギアG3aは、内回りの把持具走行支持具Eiを周方向外側に突っ張るためのギアであり、折返しギアG1の位置を変更することにより内回りの把持具走行支持具Eiに生じた撓みを解消する。
図4に示される斜め延伸装置T2を用いて延伸後のフィルムFを製造することにより、特に把持解放点P2において把持具Ci及びCiが延伸後のフィルムFを解放する際に、それに加わる応力が、フィルムFの幅方向両端部で互いに打ち消されるため、得られる延伸後のフィルムFの厚さムラが軽減される。
図5は、さらに他の例としての斜め延伸装置T3を示している。
斜め延伸装置T3は、2つの把持具走行支持具Ei及びEoの経路の長さが異なる例である。
図5に示されるように、2つの把持具走行支持具Ei及びEoの経路の長さが異なる場合、斜め延伸装置T3は、一方又は両方の把持具走行支持具Ei及びEoに把持具Ci及びCoの走行速度を増減する速度調整機構(不図示)をさらに有してもよい。図5では、外回りの把持具走行支持具Eoの経路上に、把持具Coの走行速度を高める速度調整機構が設けられた例を示している。
斜め延伸装置T3は、2つの把持具走行支持具Ei及びEoの経路の長さが異なる例である。
図5に示されるように、2つの把持具走行支持具Ei及びEoの経路の長さが異なる場合、斜め延伸装置T3は、一方又は両方の把持具走行支持具Ei及びEoに把持具Ci及びCoの走行速度を増減する速度調整機構(不図示)をさらに有してもよい。図5では、外回りの把持具走行支持具Eoの経路上に、把持具Coの走行速度を高める速度調整機構が設けられた例を示している。
速度調整機構は、把持解放点P2において、延伸後のフィルムFの把持を解放した把持具Ci及びCoが再度把持開始点P1に戻るまでの走行速度を調整する機構である。把持具Ci及びCoの走行速度の調整方法は、特に限定されず、例えば把持具走行支持具Ei又はEoに傾斜等を設ける方法、風等を吹き付ける方法、磁場を発生させる方法、把持具走行支持具を摩擦係数の異なる複数の区間に分ける方法などであり得る。
把持具Ci及びCoの走行速度は、全長の短い把持具走行支持具Eiの経路を走行する把持具Ciの速度を遅くするか、全長の長い把持具走行支持具Eoの経路を走行する把持具Coの速度を早くするか、その両方を組み合わせるかにより調整することができる。
図5において、区間Ctは、把持解放点P2でフィルムFを解放した把持具Coが把持開始点P1まで走行する区間であり、速度調整機構により把持具Coの走行速度が調整される区間である。
図5において、区間Ctは、把持解放点P2でフィルムFを解放した把持具Coが把持開始点P1まで走行する区間であり、速度調整機構により把持具Coの走行速度が調整される区間である。
図5に示されるように、上記区間Ctでは、速度調整機構により加速された把持具Coが走行する。把持具Coの走行速度を調整することにより、把持具走行支持具Ei及びEoの経路の全長を同じにする必要がなく、装置の大幅な設計変更が不要となる。また、把持具走行支持具Ei及びEoの経路パターンや延伸角度を調整する際に、把持具Ci及びCoの走行速度をどの程度調整する必要があるかを予め算出することができる。その結果、斜め延伸する角度等を変更した場合でも、それに合わせて常に同じ把持具対が、把持開始点P1で整列するように、把持具Ci及びCoの走行速度を調整できるため、利便性がよい。なお、図5では、把持解放点P2を結んだ直線P2-P2と、延伸フィルムFの搬送方向とがなす角度θbが90°である場合を示したが、図3で示されるのと同様に、上記角度θbが0°を超え90°未満であってもよい。
図5に示される斜め延伸装置では、把持具走行支持具Ei及びEoの経路は、特に長尺状のフィルムFの搬送が斜めになる箇所に、大きな屈曲率の屈曲部を有することがある。急激な屈曲による把持具同士の干渉又は局所的な応力集中を避ける目的から、屈曲部では、把持具の軌跡が円弧を描くようにすることが望ましい。
延伸後のフィルムを、必要に応じて乾燥させた後、巻き取る。フィルムの乾燥は、前述と同様に、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(ローラー方式)、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(テンター方式)。
B)溶融流延法
本発明の光学フィルムを溶融流延法で製造する方法は、B1)溶融ペレットを製造するペレット化工程、B2)溶融ペレットを溶融混練した後、押し出す溶融押出し工程、B3)溶融樹脂を冷却固化してフィルムを得る冷却固化工程、B4)フィルムを延伸する延伸工程を含む。
本発明の光学フィルムを溶融流延法で製造する方法は、B1)溶融ペレットを製造するペレット化工程、B2)溶融ペレットを溶融混練した後、押し出す溶融押出し工程、B3)溶融樹脂を冷却固化してフィルムを得る冷却固化工程、B4)フィルムを延伸する延伸工程を含む。
B1)ペレット化工程
光学フィルムの主成分である熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物は、あらかじめ混練してペレット化しておくことが好ましい。ペレット化は、公知の方法で行うことができ、例えば熱可塑性樹脂及び上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤と、必要に応じて可塑剤等とを含む樹脂組成物を、押出機にて溶融混錬した後、ダイからストランド状に押し出す。ストランド状に押し出された溶融樹脂を、水冷又は空冷した後、カッティングしてペレットを得ることができる。
ペレットの原材料は、分解を防止するために、押出機に供給する前に乾燥しておくことが好ましい。
光学フィルムの主成分である熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物は、あらかじめ混練してペレット化しておくことが好ましい。ペレット化は、公知の方法で行うことができ、例えば熱可塑性樹脂及び上記λmax、アスペクト比の値及びΔΔG0を満たす添加剤と、必要に応じて可塑剤等とを含む樹脂組成物を、押出機にて溶融混錬した後、ダイからストランド状に押し出す。ストランド状に押し出された溶融樹脂を、水冷又は空冷した後、カッティングしてペレットを得ることができる。
ペレットの原材料は、分解を防止するために、押出機に供給する前に乾燥しておくことが好ましい。
酸化防止剤と熱可塑性樹脂の混合は、固体同士で混合してもよいし、溶剤に溶解させた酸化防止剤を、熱可塑性樹脂に含浸させて混合してもよいし、酸化防止剤を、熱可塑性樹脂に噴霧して混合してもよい。また、押出機のフィーダー部分やダイの出口部分の周辺の雰囲気は、ペレットの原材料の劣化を防止するため等から、除湿した空気又は窒素ガス等の雰囲気とすることが好ましい。
押出機では、樹脂の劣化(分子量の低下、着色、ゲルの生成等)が生じないように、低いせん断力又は低い温度で混練することが好ましい。例えば、二軸押出機で混練する場合、深溝タイプのスクリューを用いて、二つのスクリューの回転方向を同方向にすることが好ましい。均一に混錬するためには、二つのスクリュー形状が互いに噛み合うようにすることが好ましい。
熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物をペレット化せずに、溶融混練していない熱可塑性樹脂をそのまま原料として押出機にて溶融混練して光学フィルムを製造してもよい。
B2)溶融押出し工程
得られた溶融ペレットと、必要に応じて他の添加剤とを、ホッパーから押出機に供給する。ペレットの供給は、ペレットの酸化分解を防止するため等から、真空下、減圧下又は不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。そして、押出機にて、フィルム材料である溶融ペレット、必要に応じて他の添加剤を溶融混練する。
得られた溶融ペレットと、必要に応じて他の添加剤とを、ホッパーから押出機に供給する。ペレットの供給は、ペレットの酸化分解を防止するため等から、真空下、減圧下又は不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。そして、押出機にて、フィルム材料である溶融ペレット、必要に応じて他の添加剤を溶融混練する。
押出機内のフィルム材料の溶融温度は、フィルム材料の種類にもよるが、フィルムのガラス転移温度をTg(℃)としたときに、好ましくはTg~(Tg+100)℃の範囲内であり、より好ましくは(Tg+10)~(Tg+90)℃の範囲内である。
さらに、可塑剤や微粒子等の添加剤を、押出機の途中で添加する場合、これらの成分を均一に混合するために、押出機の下流側に、スタチックミキサー等の混合装置をさらに配置してもよい。
押出機から押し出された溶融樹脂を、必要に応じてリーフディスクフィルター等でろ過した後、スタチックミキサー等でさらに混合して、ダイからフィルム状に押し出す。
押し出し流量は、ギヤポンプを用いて安定化させることが好ましい。
また、異物の除去に用いるリーフディスクフィルターは、ステンレス繊維焼結フィルターであることが好ましい。ステンレス繊維焼結フィルターは、ステンレス繊維体を複雑に絡み合わせて圧縮し、接触箇所を焼結して一体化したもので、その繊維の太さと圧縮量により密度を変え、ろ過精度を調整できる。
ダイの出口部分における樹脂の溶融温度は、200~300℃程度の範囲内とし得る。
また、異物の除去に用いるリーフディスクフィルターは、ステンレス繊維焼結フィルターであることが好ましい。ステンレス繊維焼結フィルターは、ステンレス繊維体を複雑に絡み合わせて圧縮し、接触箇所を焼結して一体化したもので、その繊維の太さと圧縮量により密度を変え、ろ過精度を調整できる。
ダイの出口部分における樹脂の溶融温度は、200~300℃程度の範囲内とし得る。
B3)冷却固化工程
ダイから押し出された樹脂を、冷却ローラーと弾性タッチローラーとでニップして、フィルム状の溶融樹脂を所定の厚さにする。そして、フィルム状の溶融樹脂を、複数の冷却ローラーで段階的に冷却して固化させる。
ダイから押し出された樹脂を、冷却ローラーと弾性タッチローラーとでニップして、フィルム状の溶融樹脂を所定の厚さにする。そして、フィルム状の溶融樹脂を、複数の冷却ローラーで段階的に冷却して固化させる。
冷却ローラーの表面温度は、フィルムのガラス転移温度をTg(℃)としたとき、Tg(℃)以下とし得る。複数の冷却ローラーの表面温度は異なっていてもよい。
弾性タッチローラーは挟圧回転体ともいう。弾性タッチローラーは、市販のものを用いることもできる。弾性タッチローラー側のフィルム表面温度は、フィルムのTg~(Tg+110)℃の範囲内とし得る。
冷却ローラーから固化したフィルム状の溶融樹脂を剥離ローラー等で剥離してフィルムを得る。フィルム状の溶融樹脂を剥離する際は、得られるフィルムの変形を防止するために、張力を調整することが好ましい。
B4)延伸工程
溶液流延法と同様に、得られたフィルムを、延伸装置にて延伸してフィルムを得る。フィルムの延伸方法、延伸倍率及び延伸温度は、溶液流延法と同様とし得る。
溶液流延法と同様に、得られたフィルムを、延伸装置にて延伸してフィルムを得る。フィルムの延伸方法、延伸倍率及び延伸温度は、溶液流延法と同様とし得る。
〔偏光板及び円偏光板〕
本発明の偏光板及び円偏光板は、前述した本発明の光学フィルムを、偏光子(直線偏光膜)の少なくとも一方の面に具備する。
本発明の偏光板及び円偏光板は、前述のように、本発明の光学フィルムを、保護フィルム、位相差フィルム、光学補償フィルム、反射防止フィルムとして具備することができる。本発明の光学フィルムは、偏光子に直接配置されてもよいし、他の層又はフィルムを介して配置されてもよい。
本発明の偏光板及び円偏光板は、後述する画像表示装置に好ましく用いられる。
本発明の偏光板及び円偏光板は、前述した本発明の光学フィルムを、偏光子(直線偏光膜)の少なくとも一方の面に具備する。
本発明の偏光板及び円偏光板は、前述のように、本発明の光学フィルムを、保護フィルム、位相差フィルム、光学補償フィルム、反射防止フィルムとして具備することができる。本発明の光学フィルムは、偏光子に直接配置されてもよいし、他の層又はフィルムを介して配置されてもよい。
本発明の偏光板及び円偏光板は、後述する画像表示装置に好ましく用いられる。
偏光子は、ヨウ素系偏光膜、二色染料を用いた染料系偏光膜又はポリエン系偏光膜であり得る。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般的には、ポリビニルアルコール系フィルムを一軸延伸した後、ヨウ素又は二色性染料で染色して得られたフィルムであってもよいし、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素又は二色性染料で染色した後、一軸延伸したフィルム(好ましくは、さらにホウ素化合物で耐久性処理を施したフィルム)であってもよい。偏光子の吸収軸は、フィルムの延伸方向と平行である。
ポリビニルアルコール系フィルムは、ポリビニルアルコール水溶液を製膜したものであってもよい。ポリビニルアルコール系フィルムは、偏光性能及び耐久性能に優れ、色ムラが少ないこと等から、エチレン変性ポリビニルアルコールフィルムが好ましい。
二色性染料の例には、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素及びアントラキノン系色素等が含まれる。
二色性染料の例には、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素及びアントラキノン系色素等が含まれる。
偏光子の厚さは、5~30μmの範囲内であることが好ましく、10~20μmの範囲内であることがより好ましい。
円偏光板としての機能を得るためには、偏光子の吸収軸(又は透過軸)と、本発明の光学フィルムの面内の遅相軸とがなす角度は、40~50°の範囲内であることが好ましく、45°であることがより好ましい。
偏光子と本発明の光学フィルムとの間に、反射偏光板をさらに配置することができる。
反射偏光板は、偏光子の透過軸と平行な方向の直線偏光を透過させ、透過軸とは異なる方向の直線偏光を反射する。そのような円偏光板を有する有機EL表示装置は、発光層が発光した光をより多く、外側に出射させることができる。
反射偏光板の例には、一方向において屈折率の異なる高分子薄膜を交互に積層した複屈折光偏光子(特表平8-503312号公報に記載)、コレステリック構造を有する偏光分離膜(特開平11-44816号公報に記載)等が含まれる。
また、偏光子の表面に保護膜をさらに配置してもよい。
反射偏光板は、偏光子の透過軸と平行な方向の直線偏光を透過させ、透過軸とは異なる方向の直線偏光を反射する。そのような円偏光板を有する有機EL表示装置は、発光層が発光した光をより多く、外側に出射させることができる。
反射偏光板の例には、一方向において屈折率の異なる高分子薄膜を交互に積層した複屈折光偏光子(特表平8-503312号公報に記載)、コレステリック構造を有する偏光分離膜(特開平11-44816号公報に記載)等が含まれる。
また、偏光子の表面に保護膜をさらに配置してもよい。
偏光子の一方の面上に本発明の光学フィルムが配置される場合、偏光子の他方の面上には、本発明の光学フィルム以外の透明保護フィルムが配置され得る。
透明保護フィルムは特に制限されず、通常のセルロースエステルフィルム等であってよい。セルロースエステルフィルムの例には、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、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY-HA、KC8UX-RHA、KC8UXW-RHA-C、KC8UXW-RHA-NC、KC4UXW-RHA-NC(以上、コニカミノルタ社製)等)が好ましく用いられる。
透明保護フィルムは特に制限されず、通常のセルロースエステルフィルム等であってよい。セルロースエステルフィルムの例には、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、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY-HA、KC8UX-RHA、KC8UXW-RHA-C、KC8UXW-RHA-NC、KC4UXW-RHA-NC(以上、コニカミノルタ社製)等)が好ましく用いられる。
透明保護フィルムの厚さは、特に制限されないが、10~200μm程度の範囲内とすることができ、好ましくは10~100μmの範囲内であり、より好ましくは10~70μmの範囲内である。
本発明の光学フィルム又は透明保護フィルムが、ディスプレイの最表面に配置される場合、当該光学フィルム又は透明保護フィルムの最表面に、透明ハードコート層、防眩層、反射防止層等がさらに設けられてもよい。
本発明の偏光板及び円偏光板は、偏光子と、本発明の光学フィルムとを貼り合わせるステップを経て製造することができる。
貼り合わせには、例えば完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液のような水系接着剤、活性エネルギー線硬化型接着剤等の接着剤を用いることができる。得られる偏光板の透湿性を効果的に低減できる観点からは、活性エネルギー線硬化性接着剤が好ましい。
貼り合わせには、例えば完全ケン化型ポリビニルアルコール水溶液のような水系接着剤、活性エネルギー線硬化型接着剤等の接着剤を用いることができる。得られる偏光板の透湿性を効果的に低減できる観点からは、活性エネルギー線硬化性接着剤が好ましい。
活性エネルギー線硬化型接着剤は、硬化性化合物を含み、必要に応じて光重合開始剤をさらに含み得る。硬化性化合物が電子線硬化型である場合は、光重合開始剤を含有させることは特に必要ではないが、紫外線硬化型である場合は、光重合開始剤を含有することが好ましい。
硬化性化合物は、エポキシ化合物等のカチオン重合性化合物であることもできるし、(メタ)アクリル化合物等のラジカル重合性化合物であることもできる。硬化性化合物は、1種又は2種以上を組み合わせて用いることもできる。
ラジカル重合性化合物の例には、(メタ)アクリロイル基を有する化合物等が含まれる。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物は、各種のエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、各種の(メタ)アクリレート系モノマー等であり得る。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物は、各種のエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、各種の(メタ)アクリレート系モノマー等であり得る。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物の例には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等の炭素数1~12のアルキル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル系モノマー;
(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10-ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12-ヒドロキシラウリルや(4-ヒドロキシメチルシクロヘキシル)-メチルアクリレート等のヒドロキシ基含有モノマー等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル系モノマー;
(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10-ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12-ヒドロキシラウリルや(4-ヒドロキシメチルシクロヘキシル)-メチルアクリレート等のヒドロキシ基含有モノマー等が挙げられる。
光重合開始剤は、ラジカル重合性化合物と組み合わせる場合、光ラジカル重合開始剤である。
光ラジカル重合開始剤の例には、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾインエチルエーテル等のベンゾインエーテル系化合物;3,3′-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物等が含まれる。
光ラジカル重合開始剤の例には、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾインエチルエーテル等のベンゾインエーテル系化合物;3,3′-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物等が含まれる。
光重合開始剤の含有量は、硬化性化合物100質量部あたり、通常0.1~10.0質量部程度、好ましくは0.5~3.0質量部の範囲である。
以下、偏光板及び円偏光板の製造方法の一例として、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いた円偏光板の製造方法を説明する。
円偏光板は、1)本発明の光学フィルムの接着面を易接着処理する前処理工程、2)偏光子と光学フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布工程、3)得られた接着剤層を介して偏光子と光学フィルムとを貼り合わせる貼合工程、4)接着剤層を介して偏光子と光学フィルムとが貼り合わされた状態で接着剤層を硬化させる硬化工程を経て、製造することができる。
円偏光板は、1)本発明の光学フィルムの接着面を易接着処理する前処理工程、2)偏光子と光学フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布工程、3)得られた接着剤層を介して偏光子と光学フィルムとを貼り合わせる貼合工程、4)接着剤層を介して偏光子と光学フィルムとが貼り合わされた状態で接着剤層を硬化させる硬化工程を経て、製造することができる。
1)前処理工程
前処理工程では、偏光子と接着する光学フィルムの表面を易接着処理する。易接着処理の例には、コロナ処理等が含まれる。次の塗布工程では、易接着処理された表面が偏光子との接着面となる。
前処理工程では、偏光子と接着する光学フィルムの表面を易接着処理する。易接着処理の例には、コロナ処理等が含まれる。次の塗布工程では、易接着処理された表面が偏光子との接着面となる。
2)塗布工程
塗布工程では、偏光子と光学フィルムの接着面のうち少なくとも一方に、前述の活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布する。
活性エネルギー線硬化型接着剤の塗布方法は、特に限定されず、例えばドクターブレード、ワイヤーバー、ダイコーター、カンマコーター、グラビアコーター等であり得る。また、偏光子と光学フィルムの間に活性エネルギー線硬化型接着剤を流延させた後、ローラーで加圧して均一に押し広げる方法も利用できる。
塗布工程では、偏光子と光学フィルムの接着面のうち少なくとも一方に、前述の活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布する。
活性エネルギー線硬化型接着剤の塗布方法は、特に限定されず、例えばドクターブレード、ワイヤーバー、ダイコーター、カンマコーター、グラビアコーター等であり得る。また、偏光子と光学フィルムの間に活性エネルギー線硬化型接着剤を流延させた後、ローラーで加圧して均一に押し広げる方法も利用できる。
3)貼合工程
活性エネルギー線硬化型接着剤が塗布された偏光子又は光学フィルム上に、他方を積層する。次に、得られた積層体を一対のローラーで挟んで加圧して貼り合わせる。ローラーの材質としては、金属やゴム等を用いることが可能である。一対のローラーは、それぞれ同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
活性エネルギー線硬化型接着剤が塗布された偏光子又は光学フィルム上に、他方を積層する。次に、得られた積層体を一対のローラーで挟んで加圧して貼り合わせる。ローラーの材質としては、金属やゴム等を用いることが可能である。一対のローラーは、それぞれ同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
4)硬化工程
硬化工程では、貼り合わせた積層体に活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化型接着剤層を硬化させる。硬化した活性エネルギー線硬化型接着剤層を介して、偏光子と光学フィルムとを接着させることができる。活性エネルギー線の照射は、積層された偏光子又は光学フィルムの片面又は両面から行うことができる。
硬化工程では、貼り合わせた積層体に活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化型接着剤層を硬化させる。硬化した活性エネルギー線硬化型接着剤層を介して、偏光子と光学フィルムとを接着させることができる。活性エネルギー線の照射は、積層された偏光子又は光学フィルムの片面又は両面から行うことができる。
活性エネルギー線としては、可視光線、紫外線、X線、電子線等を用いることができるが、取扱いが容易で硬化速度も十分であることから、一般には紫外線が好ましく用いられる。活性エネルギー線の光源は、特に限定されないが、波長400nm以下に発光分布を有する、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、LEDランプ等を用いることができる。
活性エネルギー線の照射強度は、硬化性化合物毎に決定されるものであって特に限定されないが、光重合開始剤の活性化に有効な波長領域がUV-B(280~320nmの中波長域紫外線)であれば、1~3000mW/cm2の範囲となるように調整することが好ましい。照射強度が1mW/cm2以上であれば、反応時間が適当となり、照射強度が3000mW/cm2以下であれば、活性エネルギー線硬化型接着剤の重合時の発熱によって、光硬化性接着剤が黄変し、偏光子が劣化することを防ぐことができる。
活性エネルギー線の照射時間は、硬化性化合物毎に決定されるものであって、特に限定されないが、照射強度と照射時間の積で表される積算光量が10~5000mJ/cm2の範囲となるように決定されることが好ましい。積算光量が10mJ/cm2以上であると、光重合開始剤に由来する活性種の発生が十分となり、接着剤層の硬化が十分となる。一方、積算光量が5000mJ/cm2以下であると、照射時間が適当となり、生産性が向上する。
活性エネルギー線の照射条件は、偏光子の偏光度、透過率、色相、光学フィルムの透明性等を低下させない範囲にすることが好ましい。
硬化した活性エネルギー線硬化型接着剤層の厚さは、特に限定されないが、通常は50μm以下であり、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。
〔画像表示装置〕
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルムを具備する。画像表示装置は、例えば液晶表示装置、有機EL表示装置等であり得る。
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルムを具備する。画像表示装置は、例えば液晶表示装置、有機EL表示装置等であり得る。
(液晶表示装置)
本発明の画像表示装置は、前述した本発明の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された偏光板を、液晶セルの少なくとも一方の面に具備する液晶表示装置であることが好ましい。
図6は、液晶表示装置の構成の一例を示している。
図6に示すように、液晶表示装置30は、液晶セル40と、液晶セル40を挟持する二つの偏光板50及び60と、バックライト70とを有する。
本発明の画像表示装置は、前述した本発明の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された偏光板を、液晶セルの少なくとも一方の面に具備する液晶表示装置であることが好ましい。
図6は、液晶表示装置の構成の一例を示している。
図6に示すように、液晶表示装置30は、液晶セル40と、液晶セル40を挟持する二つの偏光板50及び60と、バックライト70とを有する。
液晶セル40の表示方式としては、TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、IPS(In-Plane Switching)型、OCB(Optically Compensated Birefringence)型、VA(Vertical Alignment)型(MVA;Multi-domain Vertical Alignment及びPVA;Patterned Vertical Alignmentを含む)、HAN(Hybrid Aligned Nematic)型等がある。コントラストを高めるためには、VA(MVA、PVA)型の液晶セルが好ましい。
VA型の液晶セルは、一対の透明基板と、それらの間に挟持された液晶層とを有する。
一対の透明基板のうち、一方の透明基板には、液晶分子に電圧を印加するための画素電極が配置される。対向電極は、一方の透明基板(画素電極が配置された透明基板)に配置されてもよいし、他方の透明基板に配置されてもよい。
一対の透明基板のうち、一方の透明基板には、液晶分子に電圧を印加するための画素電極が配置される。対向電極は、一方の透明基板(画素電極が配置された透明基板)に配置されてもよいし、他方の透明基板に配置されてもよい。
液晶層は、負又は正の誘電率異方性を有する液晶分子を含む。
液晶分子は、画素電極に電圧が印加されず、画素電極と対向電極間に電界が生じていない間は、透明基板の液晶層側の面に設けられた配向膜の配向規制力により、液晶分子の長軸が透明基板の表面に対してほぼ垂直となるように配向している。
一方、画素電極に画像信号に応じた電圧が印加され、画素電極と対向電極との間に電界が生じると、液晶分子の長軸が透明基板の表面に対して水平方向となるように配向する。
このように、電圧の印加によって液晶層の液晶分子を駆動し、R(レッド)、G(グリーン)及びB(ブルー)の各副画素の透過率及び反射率を変化させて画像表示を行う。
液晶分子は、画素電極に電圧が印加されず、画素電極と対向電極間に電界が生じていない間は、透明基板の液晶層側の面に設けられた配向膜の配向規制力により、液晶分子の長軸が透明基板の表面に対してほぼ垂直となるように配向している。
一方、画素電極に画像信号に応じた電圧が印加され、画素電極と対向電極との間に電界が生じると、液晶分子の長軸が透明基板の表面に対して水平方向となるように配向する。
このように、電圧の印加によって液晶層の液晶分子を駆動し、R(レッド)、G(グリーン)及びB(ブルー)の各副画素の透過率及び反射率を変化させて画像表示を行う。
偏光板50は、液晶セル40の観察者80側の面に配置され、偏光子52と、偏光子52の観察者80側の面に配置された保護フィルム54と、偏光子52の液晶セル40側に配置された保護フィルム56とを有する。
偏光板60は、液晶セル40のバックライト70側に配置され、偏光子62と、偏光子62の液晶セル40側の面に配置された保護フィルム64と、偏光子62のバックライト70側に配置された保護フィルム66とを有する。保護フィルム56及び64の一方は、必要に応じて省略されてもよい。
偏光板60は、液晶セル40のバックライト70側に配置され、偏光子62と、偏光子62の液晶セル40側の面に配置された保護フィルム64と、偏光子62のバックライト70側に配置された保護フィルム66とを有する。保護フィルム56及び64の一方は、必要に応じて省略されてもよい。
保護フィルム54、56、64及び66のうちのいずれか、好ましくは保護フィルム66を、本発明の光学フィルムとすることができる。
(有機EL表示装置)
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された円偏光板を、有機EL素子に具備する有機EL表示装置であることが好ましい。
図7は、有機EL表示装置の構成の一例を示している。
図7に示すように、有機EL表示装置10は、光反射電極12、発光層14、透明電極層16、透明基板18及び円偏光板20をこの順に有している。
また、円偏光板20は、λ/4位相差フィルム20A及び偏光子20Bを有している。λ/4位相差フィルム20Aは、本発明の光学フィルムであることができ、偏光子20Bは直線偏光膜である。
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された円偏光板を、有機EL素子に具備する有機EL表示装置であることが好ましい。
図7は、有機EL表示装置の構成の一例を示している。
図7に示すように、有機EL表示装置10は、光反射電極12、発光層14、透明電極層16、透明基板18及び円偏光板20をこの順に有している。
また、円偏光板20は、λ/4位相差フィルム20A及び偏光子20Bを有している。λ/4位相差フィルム20Aは、本発明の光学フィルムであることができ、偏光子20Bは直線偏光膜である。
光反射電極12は、光反射率の高い金属材料で構成されていることが好ましい。金属材料の例には、Mg、MgAg、MgIn、Al、LiAl等が含まれる。光反射電極12の表面は、平坦であるほど光の乱反射を防止できるので好ましい。
光反射電極12は、スパッタリング法により形成され得る。光反射電極12は、パターニングされていてもよい。パターニングは、エッチングにより行われ得る。
発光層14は、R、G及びBの各発光層を含む。各発光層は、発光材料を含有する。発光材料は、無機化合物であっても有機化合物であってもよく、好ましくは有機化合物である。
R、G及びBの各発光層は、電荷輸送材料をさらに含み、電荷輸送層としての機能をさらに有していてもよい。R、G及びBの各発光層は、ホール輸送材料をさらに含み、ホール輸送層としての機能をさらに有していてもよい。R、G及びBの各発光層が、電荷輸送材料又はホール輸送材料を含まない場合、有機EL表示装置10は、電荷輸送層又はホール輸送層をさらに有し得る。
発光層14は、発光材料を蒸着して形成することができる。R、G及びBの各発光層は、それぞれパターニングされて得られる。パターニングは、フォトマスク等を用いて行うことができる。
透明電極層16は、一般的には、ITO(酸化インジウムスズ)電極であり得る。透明電極層16は、スパッタリング法等により形成され得る。透明電極層16は、パターニングされていてもよい。パターニングは、エッチングにより行うことができる。
透明基板18は、光を透過させ得るものであればよく、ガラス基板、プラスチックフィルム等であり得る。
円偏光板20は、λ/4位相差フィルム20Aが透明基板18側に位置し、偏光子20Bが観察者80側に位置するように配置されている。
有機EL表示装置10は、光反射電極12と透明電極層16との間を通電させると、発光層14が発光し、画像を表示することができる。また、R、G及びBの発光層のそれぞれが通電可能に構成されていることで、フルカラー画像の表示が可能となる。
本発明の光学フィルム及び円偏光板は、前述した構成を有する有機EL表示装置だけでなく、国際特許出願WO96/34514号明細書、特開平9-127885号公報及び同11-45058号公報に記載の有機EL表示装置にも適用することができる。その場合、あらかじめ設けられた有機EL表示装置の反射防止手段に代えるか、それとともに、本発明の光学フィルム又は円偏光板を配置すればよい。
また、本発明の光学フィルム及び円偏光板は、例えば「エレクトロルミネッセンスディスプレイ」(猪口敏夫著、産業図書株式会社、1991年発行)に記載の無機EL表示装置にも適用することができる。
また、本発明の光学フィルム及び円偏光板は、例えば「エレクトロルミネッセンスディスプレイ」(猪口敏夫著、産業図書株式会社、1991年発行)に記載の無機EL表示装置にも適用することができる。
図8は、上記円偏光板20の反射防止機能を表している。
図8に示すように、有機EL表示装置10の表示画面の法線に平行に、外部から直線偏光a1及びb1を含む光が入射すると、偏光子20Bの透過軸方向と平行な直線偏光b1のみが偏光子20Bを通過する。偏光子20Bの透過軸と平行でない他の直線偏光a1は、偏光子20Bに吸収される。偏光子20Bを通過した直線偏光b1は、λ/4位相差フィルム20Aを通過することで、円偏光c2に変換される。円偏光c2は、有機EL表示装置10の光反射電極12(図7参照)で反射されると、逆回りの円偏光c3となる。逆回りの円偏光c3は、λ/4位相差フィルム20Aを通過することで、偏光子20Bの透過軸に直交する直線偏光b3に変換される。この直線偏光b3は、偏光子20Bに吸収され、偏光子20Bを通過できない。
図8に示すように、有機EL表示装置10の表示画面の法線に平行に、外部から直線偏光a1及びb1を含む光が入射すると、偏光子20Bの透過軸方向と平行な直線偏光b1のみが偏光子20Bを通過する。偏光子20Bの透過軸と平行でない他の直線偏光a1は、偏光子20Bに吸収される。偏光子20Bを通過した直線偏光b1は、λ/4位相差フィルム20Aを通過することで、円偏光c2に変換される。円偏光c2は、有機EL表示装置10の光反射電極12(図7参照)で反射されると、逆回りの円偏光c3となる。逆回りの円偏光c3は、λ/4位相差フィルム20Aを通過することで、偏光子20Bの透過軸に直交する直線偏光b3に変換される。この直線偏光b3は、偏光子20Bに吸収され、偏光子20Bを通過できない。
このように、有機EL表示装置10に外部から入射する光(直線偏光a1及びb1を含む)は、全て偏光子20Bに吸収されるため、有機EL表示装置10の光反射電極12で反射しても、外部に出射しない。したがって、背景の映り込みによる画像表示特性の低下を防止することができる。
本発明の光学フィルムを用いたλ/4位相差フィルム20Aが、添加剤によって十分な逆波長分散性を示し、波長分散性が均一化されている場合、広い波長領域の光に対してλ/4の位相差を付与し得る。そのため、外部から入射した光の大部分を、有機EL表示装置10の外部に漏れないようにすることができる。よって、有機EL表示装置10を黒表示させたときの正面方向の光漏れを抑制し、反射を防止することができる。
さらに、本発明の光学フィルムを用いたλ/4位相差フィルム20Aは、高い位相差発現性を示すため、フィルムの厚さを小さくすることができる。その結果、有機EL表示装置10における正面方向の色味と斜め方向の色味との差を小さくすることができ、斜め方向からの視認性を高めることができる。
また、本発明の光学フィルムを用いたλ/4位相差フィルム20Aは、紫外線照射による収縮が抑えられ、収縮による位相差の変動が少ないため、円偏光板20を含む有機EL表示装置10は、位相差の変動に伴うコントラストムラ及び色ムラも少ない。
有機EL表示装置10の内部からの光、すなわち発光層14からの光は、円偏光c3及びc4の二つの円偏光成分を含む。一方の円偏光c3は、前述のようにλ/4位相差フィルム20Aを通過することで直線偏光b3に変換され、偏光子20Bに吸収される。他方の円偏光c4は、λ/4位相差フィルム20Aを通過することで、偏光子20Bの透過軸と平行な直線偏光b4に変換される。そして、直線偏光b4は偏光子20Bを通過して、直線偏光b4となり、画像として認識される。
偏光子20Bとλ/4位相差フィルム20Aとの間に、反射偏光板(不図示)をさらに配置し、偏光子20Bの透過軸と直交する直線偏光b3を反射してもよい。反射偏光板は、直線偏光b3を偏光子20Bで吸収させずに反射させ、それを光反射電極12で再度反射させて、偏光子20Bの透過軸と平行な直線偏光b4に変換することができる。反射偏光板をさらに配置することで、発光層14が発光した光の全て(円偏光c3及びc4)を外側に出射させることができる。
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「%」の表示が用いられるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
〔実施例1〕
<光学フィルム101の作製>
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂として、下記セルロースエステルC1、C2及びエチルセルロースC3を準備した。
セルロースエステルC1:アセチル基置換度2.40のセルロースジアセテート(数平均分子量70000)
セルロースエステルC2:アセチル基置換度1.58、プロピオニル基置換度0.9、総アシル基置換度2.48のセルロースアセテートプロピオネート(数平均分子量70000)
エチルセルロースC3:エーテル基置換度2.3のエチルセルロース(数平均分子量70000)
<光学フィルム101の作製>
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂として、下記セルロースエステルC1、C2及びエチルセルロースC3を準備した。
セルロースエステルC1:アセチル基置換度2.40のセルロースジアセテート(数平均分子量70000)
セルロースエステルC2:アセチル基置換度1.58、プロピオニル基置換度0.9、総アシル基置換度2.48のセルロースアセテートプロピオネート(数平均分子量70000)
エチルセルロースC3:エーテル基置換度2.3のエチルセルロース(数平均分子量70000)
(微粒子分散液)
下記成分を、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させて、微粒子分散液を調製した。
微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル社製):10質量部
エタノール:91質量部
下記成分を、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させて、微粒子分散液を調製した。
微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル社製):10質量部
エタノール:91質量部
下記微粒子添加液の成分のうち、メチレンクロライドを溶解タンクに投入し、調製した微粒子分散液を下記の添加量で、十分撹拌しながらゆっくりと添加した。次いで、微粒子の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させた後、ファインメットNF(日本精線社製)でろ過して、微粒子添加液を得た。
(微粒子添加液)
メチレンクロライド:102.0質量部
微粒子分散液:5.5質量部
(微粒子添加液)
メチレンクロライド:102.0質量部
微粒子分散液:5.5質量部
下記ドープの成分のうち、メチレンクロライドとエタノールを加圧溶解タンクに投入した。次いで、下記熱可塑性樹脂、添加剤、可塑剤及び上記調製した微粒子添加液を撹拌しながら投入し、加熱、撹拌して完全に溶解させた。得られた溶液を、安積濾紙社製の安積濾紙No.244を使用してろ過し、ドープを調製した。
(ドープの組成)
メチレンクロライド:500質量部
エタノール:49質量部
熱可塑性樹脂(セルロースエステルC1):100質量部
添加剤(例示化合物A-001):3質量部
可塑剤(スクロースエステルの例示化合物FA-7):7質量部
微粒子添加液:1質量部
(ドープの組成)
メチレンクロライド:500質量部
エタノール:49質量部
熱可塑性樹脂(セルロースエステルC1):100質量部
添加剤(例示化合物A-001):3質量部
可塑剤(スクロースエステルの例示化合物FA-7):7質量部
微粒子添加液:1質量部
得られたドープを、無端ベルト流延装置を用いて、ステンレスベルト支持体上に均一に流延させた。ステンレスベルト支持体上で、残留溶媒量が75%になるまでウェブ中の溶媒を蒸発させ、ステンレスベルト支持体上から剥離した。剥離して得られたフィルムを、延伸装置のテンタークリップで把持しながら搬送した。次いで、得られたフィルムを、乾燥ゾーン内で多数のローラーにより搬送しながら乾燥させた。テンタークリップで把持していたフィルムの幅方向端部をレーザーカッターでスリット除去した後、巻き取って長尺フィルムを得た。
得られた長尺フィルムを巻き出し、延伸装置により、長尺フィルムのガラス転移温度Tg+10℃の延伸温度及び1.30倍の延伸倍率で、フィルムの幅手方向に延伸して、光学フィルム101を得た。光学フィルム101の膜厚は40μmであった。
<光学フィルム102~138の作製>
光学フィルム101の作製において、熱可塑性樹脂及び添加剤の種類を、下記表1に示すように変更した以外は、光学フィルム101と同様にして光学フィルム102~138を作製した。
光学フィルム101の作製において、熱可塑性樹脂及び添加剤の種類を、下記表1に示すように変更した以外は、光学フィルム101と同様にして光学フィルム102~138を作製した。
<光学フィルム201及び202の作製>
光学フィルム101の作製において、添加剤の添加量を1質量部に変更し、延伸倍率を1.05倍に変更した以外は光学フィルム101と同様にして、光学フィルム201を作製した。
また、光学フィルム101の作製において、添加剤の添加量を5質量部に変更し、延伸倍率を1.40倍に変更した以外は光学フィルム101と同様にして、光学フィルム202を作製した。
得られた光学フィルム201及び202の膜厚は、いずれも40μmであった。
光学フィルム101の作製において、添加剤の添加量を1質量部に変更し、延伸倍率を1.05倍に変更した以外は光学フィルム101と同様にして、光学フィルム201を作製した。
また、光学フィルム101の作製において、添加剤の添加量を5質量部に変更し、延伸倍率を1.40倍に変更した以外は光学フィルム101と同様にして、光学フィルム202を作製した。
得られた光学フィルム201及び202の膜厚は、いずれも40μmであった。
<光学フィルム301~338の作製>
各光学フィルム101~138の作製において、図3に記載の構成からなる斜め延伸装置を用いて、搬送方向に対するフィルムの光学遅相軸が45°となる斜め方向に延伸し、長尺の各光学フィルム301~338を作製した。なお、各光学フィルム301~338の光波長550nmで測定したフィルム面内の位相差値Ro(550)が153nm、膜厚が30μmとなるように、原反フィルムの膜厚、延伸温度、幅手方向及び搬送方向の延伸倍率を適宜調整して行った。得られた各光学フィルム301~338の膜厚は、いずれも30μmであった。光学フィルム301~338のフィルム面内の遅相軸とフィルムの搬送方向とのなす角度はいずれも45°であった。
各光学フィルム101~138の作製において、図3に記載の構成からなる斜め延伸装置を用いて、搬送方向に対するフィルムの光学遅相軸が45°となる斜め方向に延伸し、長尺の各光学フィルム301~338を作製した。なお、各光学フィルム301~338の光波長550nmで測定したフィルム面内の位相差値Ro(550)が153nm、膜厚が30μmとなるように、原反フィルムの膜厚、延伸温度、幅手方向及び搬送方向の延伸倍率を適宜調整して行った。得られた各光学フィルム301~338の膜厚は、いずれも30μmであった。光学フィルム301~338のフィルム面内の遅相軸とフィルムの搬送方向とのなす角度はいずれも45°であった。
〔光学フィルムの評価〕
作製した各光学フィルム101~138、201、202及び301~338について、下記評価を行った。
作製した各光学フィルム101~138、201、202及び301~338について、下記評価を行った。
(吸収スペクトルの極大吸収波長λmax)
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の作製に用いられた添加剤の化合物を、テトラヒドロフラン(安定剤なし)に溶解させて、濃度1.0×10-5mol/Lの溶液を得た。得られた溶液を、石英セル(10mm長四角セル)に入れ、紫外線可視赤外分光光度計U-570(日本分光社製)を用いて、溶液の波長領域250~400nmの範囲の吸光度を測定した。そして、得られた吸収スペクトルにおいて極大吸収波長λmaxを求めた。
求めたλmaxを、下記のようにランク評価した。
A:λmaxが、260nm以上280nm以下の範囲内
B:λmaxが、250nm以上260nm未満、280nmを超え300nm以下の範囲内
C:λmaxが、250nm未満
D:300nmを超える範囲
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の作製に用いられた添加剤の化合物を、テトラヒドロフラン(安定剤なし)に溶解させて、濃度1.0×10-5mol/Lの溶液を得た。得られた溶液を、石英セル(10mm長四角セル)に入れ、紫外線可視赤外分光光度計U-570(日本分光社製)を用いて、溶液の波長領域250~400nmの範囲の吸光度を測定した。そして、得られた吸収スペクトルにおいて極大吸収波長λmaxを求めた。
求めたλmaxを、下記のようにランク評価した。
A:λmaxが、260nm以上280nm以下の範囲内
B:λmaxが、250nm以上260nm未満、280nmを超え300nm以下の範囲内
C:λmaxが、250nm未満
D:300nmを超える範囲
(アスペクト比の値)
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の作製に用いられた添加剤の化合物分子のアスペクト比を、米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアGaussian98(Gaussian98,Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用いて求めた。具体的には、キーワードとしてB3LYP/6-31G*を用いて構造最適化を行って得られた分子の長軸と短軸の長さから、アスペクト比の値を求めた。
求めたアスペクト比を、下記のようにランク評価した。
A:アスペクト比の値が、2.0以上3.5未満の範囲内
B:アスペクト比の値が、1.5以上2.0未満又は3.5以上4.0以下の範囲内
C:アスペクト比の値が、1.5未満
D:4.0を超える範囲
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の作製に用いられた添加剤の化合物分子のアスペクト比を、米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアGaussian98(Gaussian98,Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用いて求めた。具体的には、キーワードとしてB3LYP/6-31G*を用いて構造最適化を行って得られた分子の長軸と短軸の長さから、アスペクト比の値を求めた。
求めたアスペクト比を、下記のようにランク評価した。
A:アスペクト比の値が、2.0以上3.5未満の範囲内
B:アスペクト比の値が、1.5以上2.0未満又は3.5以上4.0以下の範囲内
C:アスペクト比の値が、1.5未満
D:4.0を超える範囲
(相互作用エネルギーΔΔG0)
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の作製に用いられた添加剤を移動相に注入して、HPLCにより保持時間tを測定した。
測定時、セルロースエステルC1、C2及びエチルセルロースC3の代替として、セルロース誘導体が充填されたCHIRALCEL OA(ダイセル社製)のカラムを使用し、移動相としてイソプロパノールとn-ヘキサンの混合溶媒を用いた。混合溶媒の混合比はイソプロパノール/n-ヘキサン=5/95であった。検出器としてはUVIDEC-100-VI(日本分光社製)を用い、デットボリュームの移動時間t0は、ウンデカンの保持時間を測定することにより決定した。
また、基準物質にトルエンを用いて、トルエンを移動相に注入して、同様にHPLCにより保持時間tを測定した。
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の作製に用いられた添加剤を移動相に注入して、HPLCにより保持時間tを測定した。
測定時、セルロースエステルC1、C2及びエチルセルロースC3の代替として、セルロース誘導体が充填されたCHIRALCEL OA(ダイセル社製)のカラムを使用し、移動相としてイソプロパノールとn-ヘキサンの混合溶媒を用いた。混合溶媒の混合比はイソプロパノール/n-ヘキサン=5/95であった。検出器としてはUVIDEC-100-VI(日本分光社製)を用い、デットボリュームの移動時間t0は、ウンデカンの保持時間を測定することにより決定した。
また、基準物質にトルエンを用いて、トルエンを移動相に注入して、同様にHPLCにより保持時間tを測定した。
添加剤及び基準物質について測定された各保持時間tを用いて、それぞれの保持係数kn及びk0を算出した。上記式(f10)に基づいて、各保持係数kn及びk0から、基準物質をトルエンとしたときの添加剤と熱可塑性樹脂の相互作用エネルギーΔΔG0を算出した。
測定条件は、下記の通りであった。
固定相 :CHIRALCEL OA(ダイセル社製)
カラム圧力:4.0~5.0MPa
カラム温度:40.0℃
移動相 :イソプロパノールとn-ヘキサンの混合溶媒(混合比5/95)
移動相の流速:1.0ml/min
サンプル注入量:20μL
測定波長:250~400nm
デッドボリュームの移動時間t0:ウンデカンの保持時間を測定して決定
基準物質:トルエン
なお、上記デッドボリュームは、移動時間t0と、トルエンのピークが検出されるまでの保持時間の差が0.25~0.35分の範囲内となるように調整した。
固定相 :CHIRALCEL OA(ダイセル社製)
カラム圧力:4.0~5.0MPa
カラム温度:40.0℃
移動相 :イソプロパノールとn-ヘキサンの混合溶媒(混合比5/95)
移動相の流速:1.0ml/min
サンプル注入量:20μL
測定波長:250~400nm
デッドボリュームの移動時間t0:ウンデカンの保持時間を測定して決定
基準物質:トルエン
なお、上記デッドボリュームは、移動時間t0と、トルエンのピークが検出されるまでの保持時間の差が0.25~0.35分の範囲内となるように調整した。
求めた相互作用エネルギーΔΔG0を、下記のようにランク評価した。
A:ΔΔG0が、2.5kcal/mol以上3.5kcal/mol以下の範囲内
B:ΔΔG0が、2.0kcal/mol以上2.5kcal/mol未満の範囲内又は3.5kcal/molを超え4.0kcal/mol以下の範囲内
C:ΔΔG0が、2.0kcal/mol未満
D:ΔΔG0が4.0kcal/molを超える範囲内
A:ΔΔG0が、2.5kcal/mol以上3.5kcal/mol以下の範囲内
B:ΔΔG0が、2.0kcal/mol以上2.5kcal/mol未満の範囲内又は3.5kcal/molを超え4.0kcal/mol以下の範囲内
C:ΔΔG0が、2.0kcal/mol未満
D:ΔΔG0が4.0kcal/molを超える範囲内
(位相差値)
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338について、23℃・55%RHの環境下で、Axoscanを用いて位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定した。
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338について、23℃・55%RHの環境下で、Axoscanを用いて位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定した。
具体的には、23℃・55%RHの環境下で、Axoscanにより各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の波長550nmにおける面内方向の位相差値Ro(550)を測定した。
また、Axoscanにより3次元の屈折率nx、ny及びnzを10箇所で測定し、各屈折率nx、ny及びnzの平均値を求めた。次に、前述した式(a4-1)に従って厚さ方向の位相差値Rt(550)を求めた。
また、Axoscanにより3次元の屈折率nx、ny及びnzを10箇所で測定し、各屈折率nx、ny及びnzの平均値を求めた。次に、前述した式(a4-1)に従って厚さ方向の位相差値Rt(550)を求めた。
(紫外線照射による位相差の変動)
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338に対し、紫外線を照射する前後それぞれにおいて、前述と同様にして、位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定した。
具体的には、各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定した後、耐候性試験機アイスーパーUVテスター(岩崎電気社製)にて、積算光量2000mJ/cm2の紫外線を2分間照射した。次に、紫外線照射前と同様にして位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定し、紫外線照射後の位相差値Ro(550)*及びRt(550)*を得た。
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338に対し、紫外線を照射する前後それぞれにおいて、前述と同様にして、位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定した。
具体的には、各光学フィルム101~138、201、202及び301~338の位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定した後、耐候性試験機アイスーパーUVテスター(岩崎電気社製)にて、積算光量2000mJ/cm2の紫外線を2分間照射した。次に、紫外線照射前と同様にして位相差値Ro(550)及びRt(550)を測定し、紫外線照射後の位相差値Ro(550)*及びRt(550)*を得た。
得られた各測定値Ro(550)、Rt(550)、Ro(550)*及びRt(550)*を用いて、前述した式(a1)及び(a2)により、紫外線照射による位相差値の変動量ΔRo及びΔRtを求めて、下記のようにランク評価した。
A:ΔRo及びΔRtが、0.9以上1.1以下の範囲内
B:ΔRo及びΔRtが、0.8以上0.9未満の範囲内又は1.1を超え1.2以下の範囲内
C:ΔRo及びΔRtが、0.8未満の範囲又は1.2を超える範囲内
A及びBが、実用上問題ないレベルである。
A:ΔRo及びΔRtが、0.9以上1.1以下の範囲内
B:ΔRo及びΔRtが、0.8以上0.9未満の範囲内又は1.1を超え1.2以下の範囲内
C:ΔRo及びΔRtが、0.8未満の範囲又は1.2を超える範囲内
A及びBが、実用上問題ないレベルである。
(相溶性)
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338を、23℃・55%RHの環境にて5時間以上調湿した後、下記のようにして内部ヘイズ値を測定し、当該内部ヘイズ値によって熱可塑性樹脂と添加剤の相溶性を評価した。
内部ヘイズ測定装置としては、ヘーズメーター(濁度計)NDH 2000(日本電色社製)を使用した。光源は5V9Wハロゲン球を用い、受光部は比視感度フィルター付きのシリコンフォトセルを用いた。測定は、全て23℃・55%RHの環境下にて行った。
各光学フィルム101~138、201、202及び301~338を、23℃・55%RHの環境にて5時間以上調湿した後、下記のようにして内部ヘイズ値を測定し、当該内部ヘイズ値によって熱可塑性樹脂と添加剤の相溶性を評価した。
内部ヘイズ測定装置としては、ヘーズメーター(濁度計)NDH 2000(日本電色社製)を使用した。光源は5V9Wハロゲン球を用い、受光部は比視感度フィルター付きのシリコンフォトセルを用いた。測定は、全て23℃・55%RHの環境下にて行った。
まず、下記手順で、ブランクの内部ヘイズ値を測定した。
1.図9Aに示すように、洗剤で洗浄したスライドガラス81の上に、液滴に気泡が入らないように、0.05mlのグリセリン82を滴下した。
2.グリセリン82の上からカバーガラスを被せた。カバーガラスを押さえなくてもグリセリン82は広がった。
3.ガバーガラスを乗せたスライドガラス81を内部ヘイズ測定装置にセットし、内部ヘイズ値H1を測定した。
1.図9Aに示すように、洗剤で洗浄したスライドガラス81の上に、液滴に気泡が入らないように、0.05mlのグリセリン82を滴下した。
2.グリセリン82の上からカバーガラスを被せた。カバーガラスを押さえなくてもグリセリン82は広がった。
3.ガバーガラスを乗せたスライドガラス81を内部ヘイズ測定装置にセットし、内部ヘイズ値H1を測定した。
次に、各光学フィルム101~138、201、202及び301~338を切り出して試料とし、下記手順で、試料を含む内部ヘイズ値を測定した。
4.図9Aに示すように、洗剤で洗浄したスライドガラス81上にグリセリン82を0.05ml滴下した。
5.図9Bに示すように、気泡が入らないように、試料83をグリセリン82上に乗せた。
6.図9Cに示すように、試料83上に0.05mlのグリセリン82を滴下した。
7.図9Dに示すように、グリセリン82の上からカバーガラス84を被せて、カバーガラス84/グリセリン82/試料83/グリセリン82/スライドガラス81の積層体を作製した。
8.得られた積層体を、内部ヘイズ測定装置にセットし、内部ヘイズ値H2を測定した。
9.試料83について測定された内部ヘイズ値H2から、ブランクの内部ヘイズ値H1を引いた差(H2-H1)を、各光学フィルムの内部ヘイズ値として算出した。
4.図9Aに示すように、洗剤で洗浄したスライドガラス81上にグリセリン82を0.05ml滴下した。
5.図9Bに示すように、気泡が入らないように、試料83をグリセリン82上に乗せた。
6.図9Cに示すように、試料83上に0.05mlのグリセリン82を滴下した。
7.図9Dに示すように、グリセリン82の上からカバーガラス84を被せて、カバーガラス84/グリセリン82/試料83/グリセリン82/スライドガラス81の積層体を作製した。
8.得られた積層体を、内部ヘイズ測定装置にセットし、内部ヘイズ値H2を測定した。
9.試料83について測定された内部ヘイズ値H2から、ブランクの内部ヘイズ値H1を引いた差(H2-H1)を、各光学フィルムの内部ヘイズ値として算出した。
上記測定に使用したスライドガラス81及びグリセリン82は、次のとおりである。
スライドガラス:MICRO SLIDE GLASS S9213 MATSUNAMI
グリセリン:関東化学製、鹿特級(純度>99.0%)、屈折率1.47
スライドガラス:MICRO SLIDE GLASS S9213 MATSUNAMI
グリセリン:関東化学製、鹿特級(純度>99.0%)、屈折率1.47
求めた内部ヘイズ値に応じて、相溶性を下記のようにランク評価した。
A:内部ヘイズ値が0.010~0.020の範囲内にあり、相溶性が非常に良い
B:内部ヘイズ値が0.021~0.030の範囲内にあり、相溶性が良い
C:内部ヘイズ値が0.030~0.040の範囲内にあり、相溶性がやや低い
D:内部ヘイズ値が0.040以上であり、相溶性が低い
A:内部ヘイズ値が0.010~0.020の範囲内にあり、相溶性が非常に良い
B:内部ヘイズ値が0.021~0.030の範囲内にあり、相溶性が良い
C:内部ヘイズ値が0.030~0.040の範囲内にあり、相溶性がやや低い
D:内部ヘイズ値が0.040以上であり、相溶性が低い
下記表1~3は、評価結果を示している。
なお、表1~3中、C1、C2及びC3は、それぞれセルロースエステルC1、C2及びエチルセルロースC3を表す。また、添加剤の化合物No.は上述した添加剤の例示化合物又は比較化合物のNo.を表している。
なお、表1~3中、C1、C2及びC3は、それぞれセルロースエステルC1、C2及びエチルセルロースC3を表す。また、添加剤の化合物No.は上述した添加剤の例示化合物又は比較化合物のNo.を表している。
表1~3に示すように、本発明の光学フィルムは、比較例に係る光学フィルムに比べて、優れた位相差発現性を示している。また、本発明の光学フィルムは、紫外線照射による位相差の変動が少なく、熱可塑性樹脂と添加剤の相溶性に優れている。
〔実施例2〕
〔偏光板101の作製〕
(偏光子の作製)
厚さ32μmのポリビニルアルコールフィルムを、38℃の水で膨潤させた。得られたフィルムを、ヨウ素0.080g、ヨウ化カリウム5.2g及び水100gからなる水溶液に55秒間浸漬た。次いで、ヨウ化カリウム3.2g、ホウ酸7.2g及び水100gからなる47℃の水溶液に浸漬した。浸漬後のフィルムを、延伸温度53℃、延伸倍率4.8倍の条件で一軸延伸した。この一軸延伸フィルムを、水洗した後、乾燥させて、厚さ11μmの偏光子を得た。
〔偏光板101の作製〕
(偏光子の作製)
厚さ32μmのポリビニルアルコールフィルムを、38℃の水で膨潤させた。得られたフィルムを、ヨウ素0.080g、ヨウ化カリウム5.2g及び水100gからなる水溶液に55秒間浸漬た。次いで、ヨウ化カリウム3.2g、ホウ酸7.2g及び水100gからなる47℃の水溶液に浸漬した。浸漬後のフィルムを、延伸温度53℃、延伸倍率4.8倍の条件で一軸延伸した。この一軸延伸フィルムを、水洗した後、乾燥させて、厚さ11μmの偏光子を得た。
(活性エネルギー線硬化性接着剤液の調製)
次に、下記の各成分を混合した後、脱泡して、カチオン重合型の活性エネルギー線硬化性接着剤液を調製した。なお、下記トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートは、50%プロピレンカーボネート溶液として調製し、添加量としてトリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートの固形分量を表示している。
(活性エネルギー線硬化性接着剤液)
3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート:43.00質量部
エポリードGT-301(ダイセル化学社製の脂環式エポキシ樹脂):42.00質量部
1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル:17.00質量部
トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート:2.00質量部
9,10-ジブトキシアントラセン:0.14質量部
1,4-ジエトキシナフタレン:1.80質量部
次に、下記の各成分を混合した後、脱泡して、カチオン重合型の活性エネルギー線硬化性接着剤液を調製した。なお、下記トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートは、50%プロピレンカーボネート溶液として調製し、添加量としてトリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェートの固形分量を表示している。
(活性エネルギー線硬化性接着剤液)
3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート:43.00質量部
エポリードGT-301(ダイセル化学社製の脂環式エポキシ樹脂):42.00質量部
1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル:17.00質量部
トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート:2.00質量部
9,10-ジブトキシアントラセン:0.14質量部
1,4-ジエトキシナフタレン:1.80質量部
(偏光板の作製)
保護フィルムとして、KC6UAフィルム(コニカミノルタ社製)を準備した。この保護フィルムの一方の面に、上記調製した活性エネルギー線硬化性接着剤液を、マイクログラビアコーター(グラビアローラー:#300、回転速度140%/ライン速)を用いて塗工し、厚さ4.5μmの活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成した。
保護フィルムとして、KC6UAフィルム(コニカミノルタ社製)を準備した。この保護フィルムの一方の面に、上記調製した活性エネルギー線硬化性接着剤液を、マイクログラビアコーター(グラビアローラー:#300、回転速度140%/ライン速)を用いて塗工し、厚さ4.5μmの活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成した。
保護フィルムと同様にして、上記実施例1で作製した光学フィルム101に、厚さ4.5μmの活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成した。
保護フィルム及び光学フィルム101の各活性エネルギー線硬化性接着剤層の間に、上記作製した偏光子を配置し、ローラー機で貼り合わせた。貼り合わせにより、保護フィルム/活性エネルギー線硬化性接着剤/偏光子/活性エネルギー線硬化性接着剤/光学フィルム101の順に積層された積層体が得られた。なお、光学フィルム101と偏光子は、光学フィルム101の遅相軸と偏光子の吸収軸が互いに直交するように貼り合わせた。
得られた積層体の両面側から積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射し、活性エネルギー線硬化性接着剤を硬化させて、偏光板101を作製した。
紫外線照射時のライン速度は22m/minとした。
紫外線照射時のライン速度は22m/minとした。
〔偏光板102~138、201及び202の作製〕
偏光板101の作製において、光学フィルム101を各光学フィルム102~138、201及び202に変更した以外は偏光板101と同様にして、各偏光板102~138、201及び202を作製した。
偏光板101の作製において、光学フィルム101を各光学フィルム102~138、201及び202に変更した以外は偏光板101と同様にして、各偏光板102~138、201及び202を作製した。
〔液晶表示装置101の作製〕
市販のVA型液晶表示装置(SONY製40型ディスプレイKLV-40J3000)の液晶セルの両面に貼合されていた偏光板を剥がし、二つの偏光板101を、図6に示すように液晶セルの両面に貼り合わせて液晶表示装置101を作製した。二つの偏光板101は、偏光子の吸収軸の方向があらかじめ貼合されていた偏光板と一致するように貼り合わせた。
市販のVA型液晶表示装置(SONY製40型ディスプレイKLV-40J3000)の液晶セルの両面に貼合されていた偏光板を剥がし、二つの偏光板101を、図6に示すように液晶セルの両面に貼り合わせて液晶表示装置101を作製した。二つの偏光板101は、偏光子の吸収軸の方向があらかじめ貼合されていた偏光板と一致するように貼り合わせた。
〔液晶表示装置102~138、201及び202の作製〕
液晶表示装置101の作製において、偏光板101を各偏光板102~138、201及び202に変更した以外は、液晶表示装置101と同様にして各液晶表示装置102~138、201及び202を作製した。
液晶表示装置101の作製において、偏光板101を各偏光板102~138、201及び202に変更した以外は、液晶表示装置101と同様にして各液晶表示装置102~138、201及び202を作製した。
〔偏光板の評価〕
上記作製した各偏光板101~138、201及び202について下記の評価を行った。
(接着性)
各偏光板101~138、201及び202において接着している各光学フィルム101~138、201及び202を、23℃で相対湿度55%の環境下で、手で引き剥がした。剥がした後の材料破壊及び剥離性の程度を目視観察して、以下の基準で接着性を評価した。
A:材料(基材)破壊が起こり、接着性に優れている
B:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で一部剥がれる面積が存在するが、一部材料(基材)破壊が起こり、十分な接着性が認められる
C:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で剥がれ、接着性が低い
ここで、A、Bが実用上問題ないレベルと判断した。
上記作製した各偏光板101~138、201及び202について下記の評価を行った。
(接着性)
各偏光板101~138、201及び202において接着している各光学フィルム101~138、201及び202を、23℃で相対湿度55%の環境下で、手で引き剥がした。剥がした後の材料破壊及び剥離性の程度を目視観察して、以下の基準で接着性を評価した。
A:材料(基材)破壊が起こり、接着性に優れている
B:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で一部剥がれる面積が存在するが、一部材料(基材)破壊が起こり、十分な接着性が認められる
C:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で剥がれ、接着性が低い
ここで、A、Bが実用上問題ないレベルと判断した。
〔液晶表示装置の評価〕
各液晶表示装置101~138、201及び202について、下記の評価を行った。
各液晶表示装置101~138、201及び202について、下記の評価を行った。
(色ムラ)
上記作製した各液晶表示装置101~138、201及び202により画像を表示させたときの表示画面の色ムラを目視により評価した。色ムラの評価は、下記の基準に従って行った。
A:色ムラの発生が全く認められない
B:色ムラの発生が僅かに認められるが、高品質である
C:色ムラの発生が明確に認められるが、実用上問題のない品質である
D:色ムラの発生が明確に認められ、実用上問題のある品質である
E:色ムラが多く発生し、問題のある品質である
上記作製した各液晶表示装置101~138、201及び202により画像を表示させたときの表示画面の色ムラを目視により評価した。色ムラの評価は、下記の基準に従って行った。
A:色ムラの発生が全く認められない
B:色ムラの発生が僅かに認められるが、高品質である
C:色ムラの発生が明確に認められるが、実用上問題のない品質である
D:色ムラの発生が明確に認められ、実用上問題のある品質である
E:色ムラが多く発生し、問題のある品質である
(コントラストムラ)
23℃55%RHの環境下で、各液晶表示装置101~138、201及び202のバックライトを1週間連続点灯させた。その後、各液晶表示装置101~138、201及び202の白表示と黒表示の表示画面について、表示画面の法線方向からの輝度を測定した。輝度測定には、ELDIM社製のEZ-Contrast160Dを用いた。
測定された黒表示の輝度に対する白表示の輝度の比の値(白表示の輝度/黒表示の輝度)を、正面コントラストとして求めた。
23℃55%RHの環境下で、各液晶表示装置101~138、201及び202のバックライトを1週間連続点灯させた。その後、各液晶表示装置101~138、201及び202の白表示と黒表示の表示画面について、表示画面の法線方向からの輝度を測定した。輝度測定には、ELDIM社製のEZ-Contrast160Dを用いた。
測定された黒表示の輝度に対する白表示の輝度の比の値(白表示の輝度/黒表示の輝度)を、正面コントラストとして求めた。
各液晶表示装置101~138、201及び202の表示画面の任意の5点において、上記正面コントラストを測定し、各測定値のばらつき(%)を下記式により算出した。
ばらつき(%)=(各測定値の標準偏差)/(各測定値の平均値)×100
得られたばらつき(%)から、下記基準に従ってコントラストムラを評価した。
A:正面コントラストのばらつきが0%以上5%未満の範囲内にあり、コントラストムラがほとんどない
B:正面コントラストのばらつきが5%以上10%未満の範囲内にあり、コントラストムラが少ない
C:正面コントラストのばらつきが10%以上の範囲内にあり、コントラストムラが多い
A及びBが、実用上問題ないレベルである。
ばらつき(%)=(各測定値の標準偏差)/(各測定値の平均値)×100
得られたばらつき(%)から、下記基準に従ってコントラストムラを評価した。
A:正面コントラストのばらつきが0%以上5%未満の範囲内にあり、コントラストムラがほとんどない
B:正面コントラストのばらつきが5%以上10%未満の範囲内にあり、コントラストムラが少ない
C:正面コントラストのばらつきが10%以上の範囲内にあり、コントラストムラが多い
A及びBが、実用上問題ないレベルである。
表4及び表5に示すように、本発明の液晶表示装置は、紫外線照射による位相差の変動が少ない光学フィルムを用いているため、位相差の変動に起因する色ムラ及びコントラストムラが抑えられていることが分かる。
〔実施例3〕
〔円偏光板301の作製〕
(偏光子の作製)
厚さ115μmのポリビニルアルコールフィルムを、延伸温度105℃、延伸倍率5.2倍の条件で一軸延伸した。得られたフィルムを、ヨウ素0.080g、ヨウ化カリウム5g、水100gからなる水溶液に60秒間浸漬した。次いで、ヨウ化カリウム5.5g、ホウ酸7.8g、水100gからなる71℃の水溶液に浸漬し、水洗、乾燥して厚さ20μmの偏光子を得た。
〔円偏光板301の作製〕
(偏光子の作製)
厚さ115μmのポリビニルアルコールフィルムを、延伸温度105℃、延伸倍率5.2倍の条件で一軸延伸した。得られたフィルムを、ヨウ素0.080g、ヨウ化カリウム5g、水100gからなる水溶液に60秒間浸漬した。次いで、ヨウ化カリウム5.5g、ホウ酸7.8g、水100gからなる71℃の水溶液に浸漬し、水洗、乾燥して厚さ20μmの偏光子を得た。
(円偏光板の作製)
保護フィルムとして、KC6UAフィルム(コニカミノルタ社製)を準備した。この保護フィルムの一方の面に、上記実施例2で調製した活性エネルギー線硬化性接着剤液を、マイクログラビアコーター(グラビアローラー:#300、回転速度140%/ライン速)を用いて塗工し、厚さ4.5μmの活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成した。
保護フィルムとして、KC6UAフィルム(コニカミノルタ社製)を準備した。この保護フィルムの一方の面に、上記実施例2で調製した活性エネルギー線硬化性接着剤液を、マイクログラビアコーター(グラビアローラー:#300、回転速度140%/ライン速)を用いて塗工し、厚さ4.5μmの活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成した。
保護フィルムと同様にして、上記実施例1で作製した光学フィルム301に、厚さ4.5μmの活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成した。
保護フィルム及び光学フィルム301の各活性エネルギー線硬化性接着剤層の間に、上記作製した偏光子を配置し、ローラー機で貼り合わせた。貼り合わせにより、保護フィルム/活性エネルギー線硬化性接着剤/偏光子/活性エネルギー線硬化性接着剤/光学フィルム301の順に積層された積層体が得られた。光学フィルム301と偏光子との貼り合わせは、偏光子の透過軸と光学フィルム301の遅相軸とのなす角が45°となるように行った。
得られた積層体の両面側から積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射し、活性エネルギー線硬化性接着剤を硬化させて、偏光板301を作製した。
紫外線照射時のライン速度は22m/minとした。
紫外線照射時のライン速度は22m/minとした。
〔円偏光板302~338の作製〕
円偏光板301の作製において、光学フィルム301を、各光学フィルム302~338に変更した以外は円偏光板301と同様にして、各円偏光板302~338を作製した。
円偏光板301の作製において、光学フィルム301を、各光学フィルム302~338に変更した以外は円偏光板301と同様にして、各円偏光板302~338を作製した。
〔有機EL表示装置301の作製〕
ガラス基板上に、スパッタリング法により、厚さ75nmのクロムからなる光反射電極を形成した。この光反射電極上に、陽極として厚さ40nmのITOの薄膜を形成した。次いで、この陽極上に、スパッタリング法により、厚さ70nmのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリスチレンスルホネート(PEDOT:PSS)からなる正孔輸送層を形成した。
ガラス基板上に、スパッタリング法により、厚さ75nmのクロムからなる光反射電極を形成した。この光反射電極上に、陽極として厚さ40nmのITOの薄膜を形成した。次いで、この陽極上に、スパッタリング法により、厚さ70nmのポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリスチレンスルホネート(PEDOT:PSS)からなる正孔輸送層を形成した。
正孔輸送層上に、シャドーマスクを用いて、R、G及びBの各発光層をそれぞれパターニングして形成した。発光層の厚さは、色毎に95nmとした。Rの発光層は、ホストとしてトリス(8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム(Alq3)と発光性化合物[4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran](DCM)とを共蒸着(質量比98.8:1.2)して形成し、Gの発光層は、ホストとしてAlq3と、発光性化合物クマリン6とを共蒸着(質量比98.8:1.2)して形成した。Bの発光層は、ホストとして下記化合物BAlqと発光性化合物Peryleneとを共蒸着(質量比91:9)して形成した。
得られたR、G及びBの各発光層上に、真空蒸着法により、効率的に電子を注入できる第1の陰極として、仕事関数の低いカルシウムからなる厚さ4nmの薄膜を形成した。この第1の陰極上に、第2の陰極として厚さ2nmのアルミニウムからなる薄膜を形成し、有機発光層を得た。第2の陰極として用いたアルミニウムは、その上に透明電極をスパッタリング法で成膜する際に、第1の陰極であるカルシウムが化学的に変質するのを防ぐ役割がある。
次いで、第2の陰極上に、スパッタリング法により、ITOからなる厚さ80nmの透明導電膜を形成した。第1の陰極、第2の陰極及び透明導電膜が、透明電極層である。さらに、透明導電膜上に、CVD法により、窒化ケイ素からなる厚さ200nmの薄膜を形成し、絶縁膜(透明基板)とした。
得られた絶縁膜(透明基板)上に、作製した円偏光板301を、粘着剤を介して貼り合わせて、有機EL表示装置301を作製した。円偏光板301の貼り合わせは、光学フィルム301が絶縁膜側に位置するように行った。
〔有機EL表示装置302~338の作製〕
有機EL表示装置301の作製において、円偏光板301を各円偏光板302~338に変更した以外は有機EL表示装置301と同様にして、各有機EL表示装置302~338を作製した。
有機EL表示装置301の作製において、円偏光板301を各円偏光板302~338に変更した以外は有機EL表示装置301と同様にして、各有機EL表示装置302~338を作製した。
〔円偏光板の評価〕
上記作製した円偏光板301~338について下記の評価を行った。
(接着性)
各円偏光板301~338において接着している光学フィルム301~338を、23℃で相対湿度55%の環境下で、手で引き剥がした。剥がした後の材料破壊及び剥離性の程度を目視観察して、以下の基準で接着性を評価した。
A:材料(基材)破壊が起こり、接着性に優れている
B:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で剥がれる面積が存在するが、一部材料(基材)破壊が起こり、十分な接着性が認められる
C:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で剥がれ、接着性が低い
ここで、A、Bが実用上問題ないレベルと判断した。
上記作製した円偏光板301~338について下記の評価を行った。
(接着性)
各円偏光板301~338において接着している光学フィルム301~338を、23℃で相対湿度55%の環境下で、手で引き剥がした。剥がした後の材料破壊及び剥離性の程度を目視観察して、以下の基準で接着性を評価した。
A:材料(基材)破壊が起こり、接着性に優れている
B:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で剥がれる面積が存在するが、一部材料(基材)破壊が起こり、十分な接着性が認められる
C:偏光板の光学フィルムと偏光子との界面で剥がれ、接着性が低い
ここで、A、Bが実用上問題ないレベルと判断した。
〔有機EL表示装置の評価〕
上記作製した各有機EL表示装置301~338について、色ムラ及びコントラストムラの評価を行った。
上記作製した各有機EL表示装置301~338について、色ムラ及びコントラストムラの評価を行った。
(色ムラ)
上記作製した有機EL表示装置301~338により画像を表示させ、表示画面の均一性を目視評価し、下記の基準に従って色ムラの評価を行った。
A:色ムラの発生が全く認められず、高品質である
B:色ムラの発生が僅かに認められるが、高品質である
C:色ムラの発生が明確に認められるが、実用上問題のない品質である
D:色ムラの発生が明確に認められ、実用上問題のある品質である
E:色ムラが多く発生し、問題のある品質である
上記作製した有機EL表示装置301~338により画像を表示させ、表示画面の均一性を目視評価し、下記の基準に従って色ムラの評価を行った。
A:色ムラの発生が全く認められず、高品質である
B:色ムラの発生が僅かに認められるが、高品質である
C:色ムラの発生が明確に認められるが、実用上問題のない品質である
D:色ムラの発生が明確に認められ、実用上問題のある品質である
E:色ムラが多く発生し、問題のある品質である
(コントラストムラ)
23℃・55%RHの環境下で、各有機EL表示装置301~338を1週間連続して画像を表示させた。各有機EL表示装置301~338の白表示と黒表示の表示画面の法線方向からの輝度を測定した。測定にはELDIM社製EZ-Contrast160Dを用いた。測定した輝度の比(表示装置の法線方向から測定した白表示の輝度/表示装置の法線方向から測定した黒表示の輝度)を、正面コントラストとした。
23℃・55%RHの環境下で、各有機EL表示装置301~338を1週間連続して画像を表示させた。各有機EL表示装置301~338の白表示と黒表示の表示画面の法線方向からの輝度を測定した。測定にはELDIM社製EZ-Contrast160Dを用いた。測定した輝度の比(表示装置の法線方向から測定した白表示の輝度/表示装置の法線方向から測定した黒表示の輝度)を、正面コントラストとした。
各有機EL表示装置301~338の表示画面の任意の5点において、上記正面コントラストを測定し、各測定値のばらつき(%)を下記式により算出した。
ばらつき(%)=(各測定値の標準偏差)/(各測定値の平均値)×100
得られたばらつき(%)から、下記基準に従ってコントラストムラを評価した。
A:正面コントラストのばらつきが0%以上5%未満の範囲内にあり、コントラストムラがほとんどない
B:正面コントラストのばらつきが5%以上10%未満の範囲内にあり、コントラストムラが少ない
C:正面コントラストのばらつきが10%以上の範囲内にあり、コントラストムラが多い
A及びBが、実用上問題ないレベルである。
ばらつき(%)=(各測定値の標準偏差)/(各測定値の平均値)×100
得られたばらつき(%)から、下記基準に従ってコントラストムラを評価した。
A:正面コントラストのばらつきが0%以上5%未満の範囲内にあり、コントラストムラがほとんどない
B:正面コントラストのばらつきが5%以上10%未満の範囲内にあり、コントラストムラが少ない
C:正面コントラストのばらつきが10%以上の範囲内にあり、コントラストムラが多い
A及びBが、実用上問題ないレベルである。
表6に示すように、本発明の有機EL表示装置は、紫外線照射による位相差の変動が少ない光学フィルムを用いているため、位相差の変動に起因する色ムラ及びコントラストムラが抑えられていることが分かる。
本発明は、入射光に位相差を付与する光学部材、光学フィルム、偏光板及び円偏光板の製造に利用することができる。また、入射光に位相差を付与して偏光する液晶表示装置、有機EL表示装置等の画像表示装置において利用することができる。
T1、T2、T3 斜め延伸装置
Co、Ci 把持具
Eo、Ei 把持具走行支持具
10 有機EL表示装置
14 発光層
20 円偏光板
20A λ/4位相差フィルム
20B 偏光子
30 液晶表示装置
40 液晶セル
50、60 偏光板
52、62 偏光子
54、56、64、66 保護フィルム
Co、Ci 把持具
Eo、Ei 把持具走行支持具
10 有機EL表示装置
14 発光層
20 円偏光板
20A λ/4位相差フィルム
20B 偏光子
30 液晶表示装置
40 液晶セル
50、60 偏光板
52、62 偏光子
54、56、64、66 保護フィルム
Claims (18)
- 熱可塑性樹脂と少なくとも1種の添加剤とを含有する樹脂組成物であって、
前記添加剤の紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収波長λmaxが、250~300nmの範囲内にあり、
前記添加剤の分子の短軸に対する長軸の長さの比の値が、1.5~4.0の範囲内にあり、
前記熱可塑性樹脂を固定相とし、基準物質及び前記添加剤をそれぞれ移動相に注入して、高速液体クロマトグラフィーにより測定した保持時間を用いて算出される前記熱可塑性樹脂と前記添加剤との相互作用エネルギーΔΔG0が、2.0~4.0kcal/molの範囲内にあることを特徴とする樹脂組成物。 - 前記樹脂組成物により得られる樹脂成形体に紫外線を照射する前後それぞれにおいて、光波長550nmで面内方向の位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtを測定し、得られた各位相差値Ro及びRtを用いて下記式(a1)及び式(a2)により求められるΔRo及びΔRtが、それぞれ0.8~1.2の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
式(a1) ΔRo=Ro(550)*/Ro(550)
式(a2) ΔRt=Rt(550)*/Rt(550)
〔上記式(a1)において、Ro(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Roを表す。Ro(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Roを表す。
また、上記式(a2)において、Rt(550)は、紫外線照射前に測定された位相差値Rtを表す。Rt(550)*は、紫外線照射後に測定された位相差値Rtを表す〕 - 請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物を含有することを特徴とする光学部材。
- 請求項1又は請求項2に記載の樹脂組成物を含有することを特徴とする光学フィルム。
- 前記樹脂組成物が含有する添加剤が、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする請求項4に記載の光学フィルム。
- 光波長550nmで測定された面内方向の位相差値Ro(550)が、20~160nmの範囲内にあり、
光波長550nmで測定された厚さ方向の位相差値Rt(550)が、70~350nmの範囲内にあることを特徴とする請求項4から請求項7までのいずれか一項に記載の光学フィルム。 - 前記熱可塑性樹脂が、セルロース誘導体であることを特徴とする請求項4から請求項8までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記セルロース誘導体が、セルロースエステルであることを特徴とする請求項9に記載の光学フィルム。
- 前記セルロースエステルは、アセチル基置換度Xと、プロピオニル基及びブチリル基の合計置換度Yとが、下記式(b1)及び(b2)を満たすことを特徴とする請求項10に記載の光学フィルム。
式(b1) 1.5≦X+Y≦2.6
式(b2) 0.0≦Y≦1.5 - 前記光学フィルムの面内の遅相軸と、前記光学フィルムの搬送方向とのなす角度が、40~50°の範囲内にあることを特徴とする請求項4から請求項11までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 請求項4から請求項12までのいずれか一項に記載の光学フィルムを、偏光子の一方の面に具備することを特徴とする偏光板。
- 請求項12に記載の光学フィルムを、偏光子の一方の面に具備することを特徴とする円偏光板。
- 請求項4から請求項12までのいずれか一項に記載の光学フィルムを具備することを特徴とする画像表示装置。
- 請求項4から請求項12までのいずれか一項に記載の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された偏光板を、液晶セルの少なくとも一方の面に具備する液晶表示装置であることを特徴とする請求項15に記載の画像表示装置。
- 前記液晶セルは、VA型液晶セルであることを特徴とする請求項16に記載の画像表示装置。
- 請求項12に記載の光学フィルムが偏光子の一方の面に配置された円偏光板を、有機エレクトロルミネッセンス素子に具備する有機エレクトロルミネッセンス表示装置であることを特徴とする請求項15に記載の画像表示装置。
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---|---|
WO2014192681A1 true WO2014192681A1 (ja) | 2014-12-04 |
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2014
- 2014-05-26 WO PCT/JP2014/063804 patent/WO2014192681A1/ja active Application Filing
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