説明

セルロースアシレートフィルムの製造方法、及びそれを用いて製造されたセルロースアシレートフィルム、並びに液晶表示板用光学補償フィルム

【課題】押出加工時の加工性を改善し、且つ、製造後のフィルムの耐熱性を向上させることのできるセルロースアシレートフィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】セルロースアシレート系樹脂を単軸押出機22で溶融し、ダイ24から押し出してセルロースアシレートフィルム12を製膜するとともに、その押出加工時のセルロースアシレート系樹脂の含有水分率を0.02質量%以上2.0質量%以下にする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はセルロースアシレートフィルムの製造方法に係り、特に液晶表示装置に好適な品質を有するセルロースアシレートフィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
セルロースアシレートフィルムは、セルロースアシレート系樹脂を押出機で溶融し、この溶融樹脂をダイによってシート状に吐出し、これを冷却ドラム上で冷却し、剥離することによって得られる(例えば特許文献1参照)。そして、このセルロースアシレートフィルムを縦(長手)方向、横(幅)方向に延伸することによって、面内レターデーション(Re)、厚み方向のレターデーション(Rth)を発現させ、液晶表示素子の位相差膜として使用し、視野角拡大を図ることが実施されている。
【0003】
ところで、上記のセルロースアシレートフィルムを単軸押出機を用いて溶融製膜法で製膜する場合、押出加工温度と熱分解温度が接近しているため、樹脂の熱劣化による変色、異物の発生、さらには外観の悪化を生じるおそれがあった。このため、従来は、樹脂に可塑剤を配合することによって加工性を向上させ、上記の不具合の発生を防止していた。
【特許文献1】特開2000−352620号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の方法は、可塑剤を多量に配合する必要があり、この多量の可塑剤によって製造後のフィルムのガラス転移温度が低下し、フィルムの耐熱性が低下するという問題があった。フィルムの耐熱性が低下すると、フィルムが熱によって変形するので、光学フィルムとして使用することができない。
【0005】
このような問題を解消するためには、可塑剤の配合量を少なくすることが好ましいが、可塑剤の配合量を減らすと、加工温度と熱分解温度が接近し、樹脂の熱劣化による変色、異物の発生、さらには外観の悪化が生じるおそれがあるので、可塑剤の配合量を減らすことができない。このため、従来は、可塑剤の配合量を減少させて製造後のフィルムの耐熱性を向上させることと、押出加工における加工性を向上させて熱劣化等の不具合を防止することの両方を同時に達成することができないという問題があった。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、押出加工時の加工性を改善して樹脂の熱劣化等の不具合を防止し、且つ、製造したフィルムの耐熱性を向上させることのできるセルロースアシレートフィルムの製造方法を提供することを目的とする。さらに、その製造方法によって製造されたセルロースアシレートフィルム、並びに液晶表示板用光学補償フィルムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の発明は前記目的を達成するために、セルロースアシレート系樹脂を単軸押出機で溶融してダイから押し出すことによってセルロースアシレートフィルムを製膜するセルロースアシレートフィルムの製造方法において、前記セルロースアシレート系樹脂の含有水分率が0.02質量%以上2.0質量%以下であることを特徴とする。
【0008】
本発明の発明者は、セルロースアシレート系樹脂を押出加工する際、樹脂の含水率を適切な範囲に調節することによって加工特性を向上させることができるという知見を得た。さらに、樹脂の含水率を調節して製造したセルロースアシレートフィルムは、製造後のフィルムの耐熱性が良く、フィルムの変形率が低いという知見を得た。
【0009】
請求項1に記載の発明によれば、押出加工時のセルロースアシレート系樹脂の含水率を0.02質量%以上としたので、押出加工時の溶融樹脂の粘度を低下させて加工特性を向上させることができ、樹脂の加工温度を低下させることができる。したがって、押出加工温度と熱分解温度との差を大きくすることができるので、樹脂の熱劣化による変色、異物の発生、及びシートの外観悪化等の不具合の発生を防止することができる。また、請求項1に記載の発明によれば、含水率を2.0質量%以下としたので、溶融樹脂に気泡が発生することを防止することができる。
【0010】
また、請求項1の発明は、押出加工時の含水率を調節しただけで成分は変えないので、製造したフィルムの耐熱性が良く、変形率が小さい。したがって、請求項1の発明によれば、変形率の小さい高品質のセルロースアシレートフィルムを製造することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は請求項1の発明において、前記セルロースアシレート系樹脂に0〜10質量%の可塑剤或いはRe発現剤を配合したことを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、押出加工時のセルロースアシレート系樹脂の含水率を調節することによって加工特性を向上させることができるので、可塑剤或いはRe発現剤の配合量を減少させることができ、10質量%以下とすることができる。したがって、可塑剤或いはRe発現剤の配合によって、フィルムが変形しやすくなることを防止できる。
【0013】
請求項3に記載の発明は請求項1又は2の発明において、前記押出加工時における前記樹脂の温度が180℃〜230℃であることを特徴とする。本発明は、含水率を0.02質量%以上としたことによって溶融樹脂の粘度が下がるので、加工温度を下げることができる。
【0014】
請求項4に記載の発明は請求項1〜3のいずれか1の発明において、前記セルロースアシレート系樹脂は、分子量が2万〜6万であり、且つ、Aをアセチル基の置換度、Bを炭素数3〜7のアシル基の置換度の総和としたときに、アシル基が下記の置換度、2.0≦A+B≦3.0、0≦A≦2.0、1.2≦B<2.9、を満足することを特徴とする。このような置換度を満足するセルロースアシレートフィルムは、融点が低い、延伸し易い、防湿性に優れているという特徴を有するので、液晶表示素子の位相差膜等の機能性フィルムとして優れたセルロースアシレートフィルムを得ることができる。
【0015】
請求項5に記載の発明は請求項1〜4のいずれか1の発明において、スクリュー圧縮比が2.5〜4.0であり、L/Dが20〜40であることを特徴とする。
【0016】
スクリュー圧縮比が2.5を下回ると、十分に混練されず、未溶解部分が発生したり、剪断発熱が小さく結晶の溶解が不十分となり、製造後のフィルムに微細な結晶が残存しやすくなる。反対に、スクリュー圧縮比が4.0を上回ると、剪断応力がかかり過ぎて発熱による樹脂の劣化が生じやすくなり、製造後のフィルムに黄色みが出やすくなる。さらに、剪断応力がかかり過ぎると分子の切断が起こり、分子量が低下してフィルムの機械的強度が低下する。一方、L/Dが20を下回ると、溶融不足や混練不足となり、製造後のフィルムに微細な結晶が残存し易くなる。反対に、L/Dが40を上回ると、押出機内でのセルロースアシレート樹脂の滞留時間が長くなり過ぎ、樹脂の劣化を起こし易くなる。したがって、請求項5は、スクリュー圧縮比を2.5〜4.0、L/Dを20〜40としたので、製造後のフィルムに微細な結晶が残存することを防止でき、且つ、黄色みの発生を防止することができる。
【0017】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1に記載の製造方法で製造したセルロースアシレートフィルムであることを特徴とする。また、請求項7に記載の発明は、請求項6のセルロースアシレートフィルムを、縦方向と横方向の少なくとも一方向に1倍以上2.5倍以下に延伸して成る延伸セルロースアシレートフィルムであることを特徴とする。請求項8に記載の発明は請求項7の延伸セルロースアシレートフィルムを基材に用いた液晶表示板用光学補償フィルムであることを特徴とする。請求項1〜5の製造方法は、高品質のセルロースアシレートフィルムを製造することができるので、液晶表示板用光学補償フィルムの用途に適している。
【0018】
請求項9に記載の発明は請求項1〜5のいずれか1に記載の製造方法で製造したセルロースアシレートフィルムを偏光膜(層)の保護膜として、少なくとも1 枚を用いて形成される偏光板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、押出加工時のセルロースアシレート系樹脂の含水率を0.02質量%以上2.0質量%以下としたので、気泡を発生することなく、押出加工時の加工特性を向上させることができるとともに、耐熱性に優れたセルロースアシレートフィルムを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下添付図面に従って本発明に係るセルロースアシレートフィルムの製造方法の好ましい実施の形態について説明する。
【0021】
図1は、セルロースアシレートフィルムの製造装置の概略構成の一例を示している。図1に示すように製造装置10は主として、樹脂を使用形態に合わせて加工する樹脂加工部11と、延伸前のセルロースアシレートフィルム12を製膜する製膜工程部14と、製膜工程部14で製膜されたセルロースアシレートフィルム12を縦延伸する縦延伸工程部16と、横延伸する横延伸工程部18と、延伸されたセルロースアシレートフィルム12を巻き取る巻取工程部20とで構成される。
【0022】
樹脂加工部11では含水率を調整した樹脂が得られ、この樹脂が製膜工程部14の押出機22で溶融され、ダイ24からシート状に吐出され、回転する冷却ドラム26上でキャストされて急冷固化され、セルロースアシレートフィルム12が得られる。このセルロースアシレートフィルム12は、冷却ドラム26から剥離された後、縦延伸工程部16、横延伸工程部18に順に送られて延伸され、巻取工程部20でロール状に巻き取られる。これにより、延伸セルロースアシレートフィルム12が製造される。以下、各工程部の詳細について説明する。
【0023】
樹脂加工部11は、合成機13、ペレット製造機15、及び乾燥機17を備える。合成機13は、リンター、パルプ等のセルロース素材からセルロースアシレート樹脂を合成し、水分を含んだ樹脂の粉体を形成する。
【0024】
このセルロースアシレート樹脂は、分子量が2万〜6万、好ましくは3万〜5.5万、より好ましくは3.5万〜5万のものが用いられる。これは、分子量が上記の範囲より小さいと、製造後のセルロースアシレートフィルム12の機械的強度が低下するためであり、また、分子量が上記の範囲よりも大きいと、溶融樹脂の粘度が大きくなり、加工温度を高く設定しなければならず、その結果、加工温度と熱分解温度が接近し、樹脂の熱劣化による変色や異物の発生、さらにはフィルム外観の悪化が発生するためである。したがって、上述の分子量のセルロースアシレート樹脂を用いることによって、製造後のセルロースアシレートフィルム12に十分な機械的強度が得られ、且つ、フィルム外観を向上させることができる。
【0025】
合成機13で合成した樹脂は、ペレット製造機15に送られる。ペレット製造機15は、セルロースアシレート樹脂を一度溶融し、糸状に押し出して1〜10mm程度の長さに切断することによってペレット状の樹脂を製造する。ペレット状の樹脂は、乾燥機17に送られて乾燥される。
【0026】
図2に示すように、乾燥機17は、給気口19Aと排気口19Bとを有するタンク19と、そのタンク19内に配設された攪拌機21によって構成され、給気口19Aからタンク19内に乾燥風が給気される。この乾燥風は、タンク19に給気される前に、不図示の露点調節器によって−50℃以上20℃以下の露点に調節され、さらに不図示の加熱器によってTg−50℃以上Tg以下の温度に調節される。
【0027】
タンク19の外部にはジャケット23が取りつけられており、このジャケット23に熱媒体を循環させることによってタンク19が一定温度に加熱される。熱媒体の温度はTg−50℃以上Tg以下が好ましく、乾燥風と同じ温度がより好ましい。
【0028】
タンク19の内部には前述したペレット状の樹脂が投入される。この樹脂が乾燥風と接触することによって水分が除去され、水分を含んだ乾燥風は排気口19Bから排気される。その際、攪拌機21で攪拌することによって樹脂を均等に乾燥させることができる。乾燥時間は、1〜10時間が好ましく、この乾燥処理によって樹脂の含水率(含有水分率)を0.02質量%以上2質量%以下、好ましくは0.03質量%以上1.5質量%以下、さらに好ましくは0.05質量%以上1.0質量%以下に調節する。
【0029】
含水率が上記の範囲を下回ると、溶融樹脂の粘度が高くなってダイ24から押し出しにくくなるため、樹脂の加工温度を高く設定しなければならない。このため、加工温度と熱分解温度とが接近し、樹脂の熱劣化による変色、異物の発生、さらにはフィルム外観の悪化が生じるおそれがある。したがって、上述の含水率のセルロースアシレート樹脂を用いることによって、溶融樹脂の粘度を下げてダイ24から押し出し易くすることができ、樹脂の加工温度を低く設定することができる。例えば、従来では190℃〜240℃の範囲に設定していた樹脂の加工温度を10℃程度下げて、180℃〜230℃の範囲に設定することができる。これにより、加工温度と熱分解温度との差が大きくなり、上述した変色、異物発生、フィルム外観の悪化を防止できる。
【0030】
一方、含水率が上記の範囲を上回ると、溶融樹脂に気泡が発生し、フィルム外観が悪くなるおそれがある。したがって、上述した含水率のセルロースアシレート樹脂を用いることによって、外観の良いフィルムを製造することができる。
【0031】
上記の如く乾燥機17によって含水率が調節されたペレット状の樹脂は製膜工程部14の押出機22に投入される。なお、押出機22に投入する際の樹脂の形状は、ペレット状に限定するものではないが、粉体でないものが好ましく、特にペレット状のものが好ましく、さらにペレット状の場合は、平均粒子径が1mm以上のものが好ましい。これは、セルロースアシレート樹脂の形状が粉体、或いは平均粒子径1mm未満のペレットだと、付着水分によって含水率が上記の範囲を超え易くなったり、水蒸気が大量に発生するおそれがあるためである。
【0032】
なお、乾燥機17の構成は上述したものに限定されるものではなく、たとえば、乾燥風の給気口19Aをタンク19の底部や攪拌機21の回転軸に設けたもの、攪拌機21のないもの、さらには、減圧乾燥を行うもの等を用いてもよい。
【0033】
図3は製膜工程部14の単軸スクリュー型の押出機22を示している。同図に示すように、シリンダ32内には、スクリュー軸34にフライト36を有する単軸スクリュー38が配設されており、不図示のホッパーからセルロースアシレート樹脂が供給口40を介してシリンダ32内に供給される。
【0034】
さらに、セルロースアシレート樹脂には、可塑剤或いはRe発現剤(光学異方性コントロール剤)が必要に応じて配合される。上述したように、セルロースアシレート樹脂はその含水率を調節することによって押出加工時の加工特性を向上させるので、可塑剤或いはRe発現剤の配合量は従来よりも少なくて良く、10質量%以下(場合によっては0)とすることができる。なお、可塑剤或いはRe発現剤を添加した樹脂のガラス転移温度は105℃以上が好ましく、115℃以上がより好ましい。
【0035】
上述したセルロースアシレート樹脂は、押出機22の供給口40を介してシリンダ32内に供給される。シリンダ32内は供給口40側から順に、供給口40から供給されたセルロースアシレート樹脂を定量輸送する供給部(Aで示す領域)と、セルロースアシレート樹脂を混練・圧縮する圧縮部(Bで示す領域)と、混練・圧縮されたセルロースアシレート樹脂を計量する計量部(Cで示す領域)とで構成される。
【0036】
押出機22のスクリュー圧縮比は、2.5〜4.0に設定され、L/Dは20〜40に設定されている。ここで、スクリュー圧縮比とは、供給部Aと計量部Cとの容積比、即ち供給部Aの単位長さ当たりの容積÷計量部Cの単位長さ当たりの容積で表され、供給部Aのスクリュー軸34の外径d1、計量部Cのスクリュー軸34の外径d2、供給部Aの溝部径a1、及び計量部Cの溝部径a2とを使用して算出される。また、L/Dとは、図2のシリンダ内径(D)に対するシリンダ長さ(L)の比である。また、押出温度は180〜230℃に設定される。押出機22内での温度が230℃を超える場合には、押出機22とダイ24との間に冷却機(図示せず)を設けるようにするとよい。
【0037】
スクリュー圧縮比が2.5を下回って小さすぎると、十分に混練されず、未溶解部分が発生したり、剪断発熱が小さく結晶の融解が不十分となり、製造後のセルロースアシレートフィルムに微細な結晶が残存し易くなり、さらに、気泡が混入し易くなる。これにより、セルロースアシレートフィルム12を延伸したときに、残存した結晶が延伸性を阻害し、配向を十分に上げることができなくなる。逆に、スクリュー圧縮比が4.0を上回って大きすぎると、剪断応力がかかり過ぎて発熱により樹脂が劣化し易くなるので、製造後のセルロースアシレートフィルムに黄色みが出易くなる。また、剪断応力がかかり過ぎると分子の切断が起こり分子量が低下してフィルムの機械的強度が低下する。したがって、製造後のセルロースアシレートフィルムに黄色みが出にくく且つ延伸破断しにくくするためには、スクリュー圧縮比は2.5〜4.0の範囲が良く、より好ましくは2.8〜4.0の範囲、特に好ましくは3.0〜4.0の範囲である。
【0038】
また、L/Dが20を下回って小さすぎると、溶融不足や混練不足となり、圧縮比が小さい場合と同様に製造後のセルロースアシレートフィルム12に微細な結晶が残存し易くなる。逆に、L/Dが40を上回って大きすぎると、押出機22内でのセルロースアシレート樹脂の滞留時間が長くなり過ぎ、樹脂の劣化を起こし易くなる。また、滞留時間が長くなると分子の切断が起こり分子量が低下してセルロースアシレートフィルム12の機械的強度が低下する。したがって、製造後のセルロースアシレートフィルム12に黄色みが出にくく且つ延伸破断しにくくするためには、L/Dは20〜40の範囲が良く、好ましくは22〜38の範囲、特に好ましくは25〜35の範囲である。
【0039】
また、押出温度が180℃を下回って低すぎると、結晶の融解が不十分となり、製造後のセルロースアシレートフィルム12に微細な結晶が残存し易くなり、セルロースアシレートフィルム12を延伸したときに、延伸性を阻害し、配向を十分に上げることができなくなる。逆に、押出温度が230℃を超えて高すぎると、セルロースアシレート樹脂が劣化し、黄色み(YI値)の程度が悪化してしまう。したがって、製造後のセルロースアシレートフィルム12に黄色みが出にくく且つ延伸破断しにくくするためには、押出温度は180℃〜230℃が良く、好ましくは185℃〜220℃の範囲、特に好ましくは190℃〜215℃の範囲である。
【0040】
上記の如く押出条件が設定された押出機22を用いて製膜されたセルロースアシレートフィルム12は、ヘイズが2.0%以下、イエローネスインデックス(YI値)が10以下である特性値を有している。
【0041】
ここで、ヘイズは押出温度が低過ぎないかの指標、換言すると製造後のセルロースアシレートフィルム12に残存する結晶の多少を知る指標になり、ヘイズが2.0%を超えると、製造後のセルロースアシレートフィルム12に残存する微細な結晶が多くなり、セルロースアシレートフィルムが延伸破断し易くなる。また、イエローネスインデックス(YI値)は押出温度が高過ぎないかを知る指標になり、イエローネスインデックス(YI値)が10以下であれば、黄色みの点で問題ない。
【0042】
上記の如く構成された押出機22によってセルロースアシレート樹脂が溶融され、その溶融樹脂が吐出口42からダイ24に連続的に送られる。そして、ダイ24からシート状に押し出され、冷却ドラム26上にキャストされて冷却固化され、セルロースアシレートフィルム12が製膜される。なお、ダイ24から押し出された際の溶融ポリマー温度は、熱劣化や着色を防止するために、Tg+70℃以上、Tg+120℃以下が好ましい。また、ダイ24のリップクリアランスをD、ダイ24から吐出される溶融樹脂の厚みをWとした際、リップクリアランス比D/Wは1.5〜10の範囲に制御することが好ましい。さらに、ダイ24は、そのスリットが、鉛直方向と、冷却ドラム26の回転方向に45°で傾斜した方向との範囲で形成されることが好ましい。
【0043】
上記の如く製膜されたセルロースアシレートフィルム12は、押出加工時の樹脂の含水率を調節することによって加工特性を向上させているため、耐熱性の面で非常に優れている。すなわち、本実施の形態では、含水率の調節により加工特性を向上させたことによって、可塑剤或いはRe発現剤の配合量を必要最小限に抑えることができるので、製造後のセルロースアシレートフィルム12のガラス転移温度が低下して耐熱性が悪化することを防止できる。したがって、製造後のセルロースアシレートフィルム12の変形率が低く抑えることができる。これにより、フィルム変形率(60℃×90%の環境下で24時間放置した時の変形率)を、縦横ともに0.3%以下、好ましくは0.1%以下にすることができる。
【0044】
以上のように製膜工程部14で製膜されたセルロースアシレートフィルム12は、縦延伸工程部16、横延伸工程部18で延伸される。
【0045】
以下に、製膜工程部14で製膜したセルロースアシレートフィルム12を延伸し、延伸セルロースアシレートフィルム12を製造するまでの延伸工程について説明する。
【0046】
セルロースアシレートフィルム12の延伸は、セルロースアシレートフィルム12中の分子を配向させ、面内のレターデーション(Re)と厚み方向のレターデーション(Rth)を発現させるために行われる。ここで、レターデーションRe、Rthは、以下の式で求められる。
【0047】
Re(nm)=|n(MD)−n(TD)|×T(nm)
Rth(nm)=|{(n(MD)+n(TD))/2}−n(TH)|×T(nm)
式中のn(MD)、n(TD)、n(TH)は長手方向、幅方向、厚み方向の屈折率を示し、Tはnm単位で表した厚みを示す。
【0048】
図1に示すように、セルロースアシレートフィルム12は、先ず、縦延伸工程部16で長手方向に縦延伸される。縦延伸工程部16では、セルロースアシレートフィルム12が予熱された後、セルロースアシレートフィルム12が加熱された状態で、二つのニップロール28、30に巻き掛けられる。出口側のニップロール30は、入口側のニップロール28よりも早い搬送速度でセルロースアシレートフィルム12を搬送しており、これによって、セルロースアシレートフィルム12が縦方向に延伸される。
【0049】
縦延伸工程部16における予熱温度はTg−40℃以上、Tg+60℃以下が好ましく、Tg−20℃以上、Tg+40℃以下がより好ましく、Tg以上、Tg+30℃以下がさらに好ましい。また、縦延伸工程部16の延伸温度は、Tg以上、Tg+60℃以下が好ましく、Tg+2℃以上、Tg+40℃以下がより好ましく、Tg+5℃以上、Tg+30℃以下がさらに好ましい。縦方向の延伸倍率は1.0倍以上2.5倍以下が好ましく、1.1倍以上、2倍以下がさらに好ましい。
【0050】
縦延伸されたセルロースアシレートフィルム12は、横延伸工程部18に送られ、幅方向に横延伸される。横延伸工程部18では例えばテンターを好適に用いることができ、このテンターによってセルロースアシレートフィルム12の幅方向の両端部をクリップで把持し、横方向に延伸する。この横延伸によって、レターデーションRthを一層大きくすることができる。
【0051】
横延伸は、テンターを用いて実施するのが好ましく、好ましい延伸温度はTg以上、Tg+60℃以下が好ましく、より好ましくはTg+2℃以上、Tg+40℃以下、さらに好ましくはTg+4℃以上、Tg+30℃以下である。延伸倍率は1.0倍以上、2.5倍以下が好ましく、1.1倍以上2.0倍以下がさらに好ましい。横延伸の後に縦、横のいずれか、または両方に緩和させることも好ましい。これにより幅方向の遅相軸の分布を小さくすることができる。
【0052】
このような延伸により、Reが0nm以上500nm以下、より好ましくは10nm以上400nm以下、さらに好ましくは15nm以上300nm以下、また、Rthが0nm以上500nm以下、より好ましくは50nm以上400nm以下、さらに好ましくは70nm以上350nm以下である。
【0053】
このうちRe≦Rthを満足するものがより好ましく、さらに好ましくはRe×2≦Rthを満足するものがさらに好ましい。このような高Rth、低Reを実現するためには、上述のように縦延伸したものを、横(幅)方向に延伸するのが好ましい。即ち、縦方向と横方向の配向の差が面内のレターデーションの差(Re)となるが、縦方向に加えその直交方向である横方向にも延伸することで、縦横の配向の差を小さくし面配向(Re)を小さくできる。一方、縦に加え横にも延伸することで面積倍率は増加するため、厚みの減少に伴い厚み方向の配向は増加し、Rthを増加させることができるためである。
【0054】
さらに、Re,Rthの幅方向、長手方向の場所による変動をいずれも5%以下、より好ましくは4%以下、さらに好ましくは3%以下にすることが好ましい。
【0055】
延伸後のセルロースアシレートフィルム12は、図1の巻取工程部20でロール状に巻き取られる。その際、セルロースアシレートフィルム12の巻取りテンションは、0.02kg/mm2 以下とすることが好ましい。巻取りテンションをこのような範囲に設定することによって、延伸セルロースアシレートフィルム12にレタデーション分布を発生させることなく巻き取ることができる。
【0056】
以下に、本発明に適したセルロースアシレート樹脂、延伸前のセルロースアシレートフィルム12の製膜方法、セルロースアシレートフィルム12の加工方法について手順に沿って詳細に説明する。
【0057】
(セルロースアシレート樹脂)
本発明で用いるセルロースアシレートは以下の特徴を有するものが好ましい。ここで、Aはアセチル基の置換度、Bは炭素数3〜7のアシル基の置換度の総和を表す。
【0058】
2.0≦A+B≦3. 0 式(1)
0≦A≦2.0 式(2)
1. 2≦B≦2. 9 式(3)
本発明のセルロースアシレートにおいて、前記式(1)で示されるように、A+Bは2.0〜3. 0を満足することを特徴とする。好ましくは2.4〜3. 0であり、より好ましくは2.5〜2. 95である。A+Bが2.0より小さい場合は、セルロースアシレートの親水性が増大し、フィルムの透湿性が大きくなるため、好ましくない。
【0059】
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【0060】
前記式(2)で示されるように、Aは0〜2.0を満足することを特徴とする。好ましくは0.05〜1. 8であり、より好ましくは0.1〜1. 6である。
【0061】
前記式(3)に示すBは1. 2〜2. 9を満足することを特徴とする。好ましくは1. 3〜2. 9であり、より好ましくは1. 4〜2. 9であり、さらに好ましくは1. 5〜2. 9である。
【0062】
Bの1/2以上がプロピオニル基の場合には、
2.4≦A+B≦3.0
2.0≦B≦2.9
Bの1/2未満がプロピオニル基の場合には、
2.4≦A+B≦3.0
1.3≦B≦2.5
が好ましく、Bの1/2以上がプロピオニル基の場合には、
2.5≦A+B≦2.95
2.4≦B≦2.9
Bの1/2未満がプロピオニル基の場合には、
2.5≦A+B≦2.95
1.4≦B≦2.0が更に好ましい。
【0063】
本発明では、アシル基の中に占めるアセチル基の置換度を少なくし、プロピオニル基、ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基の置換度の総和を多くしていることが特徴である。これにより、延伸後の経時のRe,Rth変化を小さくすることができる。これはアセチル基より長いこれらの基を多くすることでフィルムの柔軟性を向上させ延伸性を高くできるため、延伸に伴いセルロースアシレート分子の配向が乱れ難くなり、これにより発現するRe,Rthの経時変化が減少するためである。しかし、アシル基を上記のものより長くすると、ガラス転移温度(Tg)や弾性率を低下させすぎるため好ましくない。このためアセチル基より大きなプロピオニル基、ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基が好ましく、より好ましくはプロピオニル基、ブチリル基である。
【0064】
これらのセルロースアシレートの合成方法の基本的な原理は、右田他、木材化学180〜190頁(共立出版、1968年)に記載されている。代表的な合成方法は、カルボン酸無水物−酢酸−硫酸触媒による液相酢化法である。具体的には、綿花リンターや木材パルプ等のセルロース原料を適当量の酢酸で前処理した後、予め冷却したカルボン酸化混液に投入してエステル化し、完全セルロースアシレート(2位、3位および6位のアシル置換度の合計が、ほぼ3.00)を合成する。上記カルボン酸化混液は、一般に溶媒としての酢酸、エステル化剤としての無水カルボン酸および触媒としての硫酸を含む。無水カルボン酸は、これと反応するセルロースおよび系内に存在する水分の合計よりも、化学量論的に過剰量で使用することが普通である。アシル化反応終了後に、系内に残存している過剰の無水カルボン酸の加水分解およびエステル化触媒の一部の中和のために、中和剤(例えば、カルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウムまたは亜鉛の炭酸塩、酢酸塩または酸化物)の水溶液を添加する。次に、得られた完全セルロースアシレートを少量の酢化反応触媒(一般には、残存する硫酸)の存在下で、50〜90℃に保つことによりケン化熟成し、所望のアシル置換度および重合度を有するセルロースアシレートまで変化させる。所望のセルロースアシレートが得られた時点で、系内に残存している触媒を前記のような中和剤を用いて完全に中和するか、あるいは中和することなく水または希硫酸中にセルロースアシレート溶液を投入(あるいは、セルロースアシレート溶液中に、水または希硫酸を投入)してセルロースアシレートを分離し、洗浄および安定化処理によりセルロースアシレートを得る。
【0065】
本発明で好ましく用いられるセルロースアシレートの重合度は、粘度平均重合度が150〜600、好ましくは160〜500、更に好ましくは170〜400であり、特に好ましくは180〜300である。粘度平均重合度は、宇田らの極限粘度法(宇田和夫、斉藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)により測定できる。更に特開平9−95538に詳細に記載されている。
【0066】
このような粘度平均重合度の調整には低分子量成分を除去することでも達成できる。低分子成分が除去されると、平均分子量(重合度)が高くなるが、粘度は通常のセルロースアシレートよりも低くなるため有用である。低分子成分の除去は、セルロースアシレートを適当な有機溶媒で洗浄することにより実施できる。さらに重合方法でも分子量を調整できる。例えば、低分子成分の少ないセルロースアシレートを製造する場合、酢化反応における硫酸触媒量を、セルロース100重量に対して0.5〜25質量部に調整することが好ましい。硫酸触媒の量を上記範囲にすると、分子量部分布の点でも好ましい(分子量分布の均一な)セルロースアシレートを合成することができる。
【0067】
本発明で用いられるセルロースアシレートは、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn比が1.5〜5.5のものが好ましく用いられ、更に好ましくは2.0〜5.0であり、特に好ましくは2.5〜5.0であり、最も好ましくは3.0〜5.0のセルロースアシレートが好ましく用いられる。
【0068】
これらのセルロースアシレートは1種類のみを用いてもよく、2種以上混合しても良い。また、セルロースアシレート以外の高分子成分を適宜混合したものでもよい。混合される高分子成分はセルロースエステルと相溶性に優れるものが好ましく、フィルムにしたときの透過率が80%以上、更に好ましくは90%以上、更に好ましくは92%以上であることが好ましい。
【0069】
さらに本発明では可塑剤を添加してもよく、可塑剤を添加することで、セルロースアシレートの結晶融解温度(Tm)を下げることができるだけでなく、経時によるRe,Rth変化を軽減できる。これは可塑剤の添加でセルロースアシレートが疎水化し、吸水によるセルロースアシレート分子の延伸配向の緩和を抑制できるためである。しかしながら、可塑剤はセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度を低下させ、フィルム自体の耐熱温度を低下させてしまうため、フィルムの耐熱性の点から考えると出来るだけ少ないことが好ましい。
【0070】
用いる可塑剤の分子量は特に限定されるものではなく、低分量でもよく高分子量でもよい。可塑剤の種類は、リン酸エステル類、アルキルフタリルアルキルグリコレート類、カルボン酸エステル類、多価アルコールの脂肪酸エステル類などが挙げられる。それらの可塑剤の形状としては固体でもよく油状物でもよい。すなわち、その融点や沸点において特に限定されるものではない。溶融製膜を行う場合は、不揮発性を有するものを特に好ましく使用することができる。
【0071】
リン酸エステルの具体例としては、例えばトリフェニルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリナフチルホスフェート、トリキシリルオスフェート、トリスオルト−ビフェニルホスフェート、クレジル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、ビフェニルジフェニルホスフェート、1,4―フェニレンーテトラフェニル燐酸エステル等を挙げることができる。また特表平6−501040号公報の請求項3〜7に記載のリン酸エステル系可塑剤を用いることも好ましい。
【0072】
アルキルフタリルアルキルグリコレート類としては、例えばメチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルプロピルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、オクチルフタリルオクチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、エチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルメチルグリコレート、ブチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルプロピルグリコレート、メチルフタリルオクチルグリコレート、エチルフタリルオクチルグリコレート、オクチルフタリルメチルグリコレート、オクチルフタリルエチルグリコレート等が挙げられる。
【0073】
カルボン酸エステルとしては、例えばジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートおよびジエチルヘキシルフタレート等のフタル酸エステル類、およびクエン酸アセチルトリメチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸アセチルトリブチル等のクエン酸エステル類、ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ビス(2−エチルヘキシル)アジペート、ジイソデシルアジペート、ビス(ブチルジグリコールアジペート)等のアジピン酸エステル類、テトラオクチルピロメリテート、トリオクチルトリメリテートなどの芳香族多価カルボン酸エステル類、ジブチルアジペート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、ジオクチルセバケート、ジエチルアゼレート、ジブチルアゼレート、ジオクチルアゼレートなどの脂肪族多価カルボン酸エステル類、グリセリントリアセテート、ジグリセリンテトラアセテート、アセチル化グリセライド、モノグリセライド、ジグリセライドなどの多価アルコールの脂肪酸エステル類などを挙げることができる。またその他、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、トリアセチン等を単独あるいは併用するのが好ましい。
【0074】
また、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートなどのグリコールと二塩基酸とからなる脂肪族ポリエステル類、ポリ乳酸、ポリグリコール酸などのオキシカルボン酸からなる脂肪族ポリエステル類、ポリカプロラクトン、ポリプロピオラクトン、ポリバレロラクトンなどのラクトンからなる脂肪族ポリエステル類、ポリビニルピロリドンなどのビニルポリマー類などの高分子量系可塑剤が挙げられる。可塑剤はこれらを単独もしくは低分量可塑剤と併用して使用することができる。
【0075】
多価アルコール系可塑剤は、セルロース脂肪酸エステルとの相溶性が良く、また熱可塑化効果が顕著に現れるグリセリンエステル、ジグリセリンエステルなどグリセリン系のエステル化合物やポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールの水酸基にアシル基が結合した化合物などである。
【0076】
具体的なグリセリンエステルとして、グリセリンジアセテートステアレート、グリセリンジアセテートパルミテート、グリセリンジアセテートミスチレート、グリセリンジアセテートラウレート、グリセリンジアセテートカプレート、グリセリンジアセテートノナネート、グリセリンジアセテートオクタノエート、グリセリンジアセテートヘプタノエート、グリセリンジアセテートヘキサノエート、グリセリンジアセテートペンタノエート、グリセリンジアセテートオレート、グリセリンアセテートジカプレート、グリセリンアセテートジノナネート、グリセリンアセテートジオクタノエート、グリセリンアセテートジヘプタノエート、グリセリンアセテートジカプロエート、グリセリンアセテートジバレレート、グリセリンアセテートジブチレート、グリセリンジプロピオネートカプレート、グリセリンジプロピオネートラウレート、グリセリンジプロピオネートミスチレート、グリセリンジプロピオネートパルミテート、グリセリンジプロピオネートステアレート、グリセリンジプロピオネートオレート、グリセリントリブチレート、グリセリントリペンタノエート、グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリンプロピオネートラウレート、グリセリンオレートプロピオネートなどが挙げられるがこれに限定されず、これらを単独もしくは併用して使用することができる。
【0077】
この中でも、グリセリンジアセテートカプリレート、グリセリンジアセテートペラルゴネート、グリセリンジアセテートカプレート、グリセリンジアセテートラウレート、グリセリンジアセテートミリステート、グリセリンジアセテートパルミテート、グリセリンジアセテートステアレート、グリセリンジアセテートオレートが好ましい。
ジグリセリンエステルの具体的な例としては、ジグリセリンテトラアセテート、ジグリセリンテトラプロピオネート、ジグリセリンテトラブチレート、ジグリセリンテトラバレレート、ジグリセリンテトラヘキサノエート、ジグリセリンテトラヘプタノエート、ジグリセリンテトラカプリレート、ジグリセリンテトラペラルゴネート、ジグリセリンテトラカプレート、ジグリセリンテトララウレート、ジグリセリンテトラミスチレート、ジグリセリンテトラパルミテート、ジグリセリントリアセテートプロピオネート、ジグリセリントリアセテートブチレート、ジグリセリントリアセテートバレレート、ジグリセリントリアセテートヘキサノエート、ジグリセリントリアセテートヘプタノエート、ジグリセリントリアセテートカプリレート、ジグリセリントリアセテートペラルゴネート、ジグリセリントリアセテートカプレート、ジグリセリントリアセテートラウレート、ジグリセリントリアセテートミスチレート、ジグリセリントリアセテートパルミテート、ジグリセリントリアセテートステアレート、ジグリセリントリアセテートオレート、ジグリセリンジアセテートジプロピオネート、ジグリセリンジアセテートジブチレート、ジグリセリンジアセテートジバレレート、ジグリセリンジアセテートジヘキサノエート、ジグリセリンジアセテートジヘプタノエート、ジグリセリンジアセテートジカプリレート、ジグリセリンジアセテートジペラルゴネート、ジグリセリンジアセテートジカプレート、ジグリセリンジアセテートジラウレート、ジグリセリンジアセテートジミスチレート、ジグリセリンジアセテートジパルミテート、ジグリセリンジアセテートジステアレート、ジグリセリンジアセテートジオレート、ジグリセリンアセテートトリプロピオネート、ジグリセリンアセテートトリブチレート、ジグリセリンアセテートトリバレレート、ジグリセリンアセテートトリヘキサノエート、ジグリセリンアセテートトリヘプタノエート、ジグリセリンアセテートトリカプリレート、ジグリセリンアセテートトリペラルゴネート、ジグリセリンアセテートトリカプレート、ジグリセリンアセテートトリラウレート、ジグリセリンアセテートトリミスチレート、ジグリセリンアセテートトリパルミテート、ジグリセリンアセテートトリステアレート、ジグリセリンアセテートトリオレート、ジグリセリンラウレート、ジグリセリンステアレート、ジグリセリンカプリレート、ジグリセリンミリステート、ジグリセリンオレートなどのジグリセリンの混酸エステルなどが挙げられるがこれらに限定されず、これらを単独もしくは併用して使用することができる。
【0078】
この中でも、ジグリセリンテトラアセテート、ジグリセリンテトラプロピオネート、ジグリセリンテトラブチレート、ジグリセリンテトラカプリレート、ジグリセリンテトララウレートが好ましい。
【0079】
ポリアルキレングリコールの具体的な例としては、平均分子量が200〜1000のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられるがこれらに限定されず、これらを単独もしくは併用して使用することができる。
【0080】
ポリアルキレングリコールの水酸基にアシル基が結合した化合物の具体的な例として、ポリオキシエチレンアセテート、ポリオキシエチレンプロピオネート、ポリオキシエチレンブチレート、ポリオキシエチレンバリレート、ポリオキシエチレンカプロエート、ポリオキシエチレンヘプタノエート、ポリオキシエチレンオクタノエート、ポリオキシエチレンノナネート、ポリオキシエチレンカプレート、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンミリスチレート、ポリオキシエチレンパルミテート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンオレート、ポリオキシエチレンリノレート、ポリオキシプロピレンアセテート、ポリオキシプロピレンプロピオネート、ポリオキシプロピレンブチレート、ポリオキシプロピレンバリレート、ポリオキシプロピレンカプロエート、ポリオキシプロピレンヘプタノエート、ポリオキシプロピレンオクタノエート、ポリオキシプロピレンノナネート、ポリオキシプロピレンカプレート、ポリオキシプロピレンラウレート、ポリオキシプロピレンミリスチレート、ポリオキシプロピレンパルミテート、ポリオキシプロピレンステアレート、ポリオキシプロピレンオレート、ポリオキシプロピレンリノレートなどが挙げられるがこられに限定されず、これらを単独もしくは併用して使用することができる。
【0081】
可塑剤の添加量は、0〜1 0重量%とするものが好ましく、より好ましくは0〜8重量%、最も好ましくは0〜5重量%である。
【0082】
可塑剤の含有量が10重量%より多い場合、セルロースアシレートの熱流動性は良好になるもの、可塑剤が溶融製膜したフィルムの表面にしみ出したり、また耐熱性であるガラス転移温度Tgが低下する。
【0083】
本発明においては必要に応じて要求される性能を損なわない範囲内で、熱劣化防止用、着色防止用の安定剤として、ホスファイト系化合物、亜リン酸エステル化合物、フォスフェイト、チオフォスフェイト、弱有機酸、エポキシ化合物等を単独または2種類以上混合して添加してもよい。ホスファイト系安定剤の具体例としては、特開2004−182979の段落[0023]〜[0039]に記載の化合物をより好ましく用いることが出来る。亜リン酸エステル系安定剤の具体例としては、特開昭51−70316号公報、特開平10−306175号公報、特開昭57−78431号公報、特開昭54−157159号公報、特開昭55−13765号公報に記載の化合物を用いることが出来る。
【0084】
本発明における安定剤の添加量は、セルロースアシレートに対し0.005〜0.5重量%であるのが好ましく、より好ましくは0.01〜0. 4重量%以上、さらに好ましくは0.05〜0. 3重量%である。添加量を0.005重量%未満の場合、溶融製膜時の劣化防止及び着色抑制の効果が不十分であるため、好ましくない。一方、0.5重量%以上の場合、溶融製膜したセルロースアシレートフィルムの表面にしみ出し、好ましくない。
【0085】
また、劣化防止剤及び酸化防止剤を添加することも好ましい。フェノール系化合物、チオエーテル系化合物、リン系化合物などは劣化防止剤もしくは酸化防止剤として添加することにより、劣化及び酸化防止に相乗効果が現れる。さらに、その他の安定剤としては、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)17頁〜22頁に詳細に記載されている素材を好ましく用いることができる。
【0086】
次に本発明のセルロースエステルセルロースアシレートには、紫外線防止剤を含有することが特徴であり、1種または2種以上の紫外線吸収剤を含有させてもよい。液晶用紫外線吸収剤は、液晶の劣化防止の観点から、波長380nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ、液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが挙げられる。特に好ましい紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物やベンゾフェノン系化合物である。中でも、ベンゾトリアゾール系化合物は、セルロースエステルセルロースアシレートに対する不要な着色が少ないことから、好ましい。
【0087】
好ましい紫外線防止剤として、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、1,6−ヘキサンジオール−ビス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、2,2−チオ−ジエチレンビス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイトなどが挙げられる。
さらに、2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール、オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物、又紫外線吸収剤としては高分子紫外線吸収剤、特開平6−148430号記載のポリマータイプの紫外線吸収剤なども好ましく用いられる。
【0088】
また、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕が好ましい。また例えば、N,N′−ビス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル〕ヒドラジンなどのヒドラジン系の金属不活性剤やトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイトなどの燐系加工安定剤を併用してもよい。これらの化合物の添加量は、セルロースエステルセルロースアシレートに対して質量割合で1ppm〜3.0%が好ましく、10ppm〜2%がさらに好ましい。
【0089】
これらの紫外線吸収剤は、市販品として下記のものがあり利用できる。ベンゾトリアゾール系としてはTINUBIN P (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)、TINUBIN 234 (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)、TINUBIN 320 (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)、TINUBIN 326 (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)、TINUBIN 327 (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)、TINUBIN 328 (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)、スミソーブ340 (住友化学)などがある。また、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、シーソーブ100 (シプロ化成)、シーソーブ101 (シプロ化成)、シーソーブ101S(シプロ化成)、シーソーブ102 (シプロ化成)、シーソーブ103 (シプロ化成)、アデカスタイプLA-51 (旭電化)、ケミソープ111 (ケミプロ化成)、UVINUL D-49(BASF)などを挙げられる。オキザリックアシッドアニリド系紫外線吸収剤としては、TINUBIN 312 (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)やTINUBIN 315 (チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)がある。またサリチル酸系紫外線吸収剤としては、シーソーブ201 (シプロ化成)やシーソーブ202 (シプロ化成)が上市されており、シアノアクリレート系紫外線吸収剤としてはシーソーブ501 (シプロ化成)、UVINUL N-539 (BASF)がある。
【0090】
さらに、可塑剤以外に、種々の添加剤(例えば、光学異方性コントロール剤、微粒子、赤外吸収剤、界面活性剤、臭気トラップ剤(アミン等)など)を加えることができる。赤外吸収染料としては例えば特開平2001−194522号公報のものが使用でき、微粒子は、平均粒径が5〜3000nmのものを使用することが好ましく、金属酸化物や架橋ポリマーから成るものを使用でき、セルロースアシレートに対して0.001〜5質量%含有させることが好ましい。
【0091】
光学異方性コントロール剤(Re発現剤はセルロースアセテートフイルムのレターデーションを調整するため、セルロースアシレートに対して0〜10質量%含有させることが好ましい。レターデーション上昇剤は少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物をとして使用する。少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物は、該少なくとも二つの芳香族環が分子構造的に同一平面を形成する化合物が好ましく、棒状化合物でもよい。芳香族化合物の芳香族環には、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。芳香族炭化水素環は、6員環(すなわち、ベンゼン環)であることが特に好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、不飽和ヘテロ環である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましく、窒素原子が特に好ましい。芳香族性ヘテロ環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が含まれる。芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が好ましく、ベンゼン環および1,3,5−トリアジン環がさらに好ましい。芳香族化合物は、少なくとも一つの1,3,5−トリアジン環を有することが特に好ましい。このようなレターデーション上昇剤としては、同2000−275434号、同2000−284124号、同2001−13323号、WO00/65384号等に記載されているものを用いることが出来る。
【0092】
(溶融製膜)
(1) 乾燥
セルロースアシレート樹脂は粉体のまま用いても良いが、製膜の厚み変動を少なくするためにはペレット化したものを用いるのがより好ましい。
【0093】
セルロースアシレート樹脂は含水率を0.02質量%以上2.0質量%以下、より好ましくは0.03質量%以上1.5質量%以下、さらに好ましくは0.05質量%以上1.0質量%以下にした後、押出機のホッパーに投入する。セルロースアシレート樹脂は吸湿性が高く、高温多湿の状態では3wt%を超える水分を含むため、押出するためには水分量を予め調節することが必要である。。セルロースアシレート樹脂の含有水分率は乾燥温度と乾燥時間、脱湿風の露点温度で制御することが可能である。特に乾燥温度の影響が大きく、乾燥温度を下げると含有水分率が高くなる。更に、乾燥時間を調整することによっても含有水分率を調節することは可能であるが、水分率のムラが生じる傾向があるため、乾燥温度での制御が好ましい。このため、シビアな乾燥温度制御の可能な乾燥設備が必要である。一方、含有水分率を上げる必要が生じた場合には、高湿度の空気を循環させることによって調整することが可能である。このときホッパーの温度をTg−50℃以上、Tg+30℃以下、より好ましくはTg−40℃以上、Tg+10℃以下、さらに好ましくはTg−30℃以上、Tg以下にする。これによりホッパー内での水分の再吸着を抑制し、上記乾燥の効率をより発現し易くできる。さらに、ホッパー内を脱水した空気や不活性気体(例えば窒素)を吹き込むこともより好ましい。
【0094】
(2) 混練押出し
180℃以上230℃以下、より好ましくは185℃以上225℃以下、さらに好ましくは190℃以上220℃以下で混練し溶融する。この時、溶融温度は一定温度で行ってもよく、いくつかに分割して制御しても良い。好ましい混練時間は2分以上60分以下であり、より好ましくは3分以上40分以下であり、さらに好ましくは4分以上30分以下である。さらに、押出機内を不活性(窒素等)気流中、あるいはベント付き押出機を用い真空排気しながら実施するのも好ましい。
【0095】
(3) キャスト
溶融したセルロースアシレート樹脂をギヤポンプに通し、押出機の脈動を除去した後、金属メッシュフィルター等でろ過を行い、この後ろに取り付けたT型のダイから冷却ドラム上にシート状に押し出す。押出しは単層で行ってもよく、マルチマニホールドダイやフィードブロックダイを用いて複数層押出しても良い。この時、ダイのリップの間隔を調整することで幅方向の厚みむらを調整することができる。
【0096】
この後、冷却ドラム上に押出す。この時、静電印加法、エアナイフ法、エアーチャンバー法、バキュームノズル法、タッチロール法等の方法を用い、冷却ドラムと溶融押出ししたシートの密着を上げることが好ましい。このような密着向上法は、溶融押出しシートの全面に実施してもよく、一部(例えば両端のみ)に実施しても良い。
【0097】
冷却ドラムは、60℃以上160℃以下が好ましく、より好ましくは70℃以上150℃以下、さらに好ましくは80℃以上140℃以下である。この後、シートを冷却ドラムから剥ぎ取り、ニップロール及びテンターを経た後に巻き取る。巻き取り速度は10m/分以上100m/分以下が好ましく、より好ましくは15m/分以上80m/分以下、さらに好ましくは20m/分以上70m/分以下である。
【0098】
製膜幅は1m以上5m以下、さらに好ましくは1.2m以上4m以下、さらに好ましくは1.3m以上3m以下が好ましい。このようにして得られた未延伸のセルロースアシレートフィルムの厚みは30μm以上400μm以下が好ましく、より好ましくは40μm以上300μm以下、さらに好ましくは50μm以上200μm以下である。
【0099】
このようにして得たセルロースアシレートフィルムは両端をトリミングし、一旦、巻取機に巻き取ることが好ましい。トリミングされた部分は、粉砕処理された後、或いは必要に応じて造粒処理や解重合・再重合等の処理を行った後、同じ品種のセルロースアシレートフィルム用原料として又は異なる品種のセルロースアシレートフィルム用原料として再利用してもよい。また、巻き取り前に、少なくとも片面にラミフィルムを付けることも、傷防止の観点から好ましい。
【0100】
このようにして得られたセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度(Tg)は70℃以上180℃以下が好ましく、より好ましくは80℃以上160℃以下、さらに好ましくは90℃以上150℃以下である。
【0101】
(セルロースアシレートフィルムの加工)
上述の方法で製膜したセルロースアシレートフィルムを、上述の方法で1軸または2軸に延伸し、延伸セルロースアシレートフィルムを作成する。これは単独で使用してもよく、これらと偏光板を組み合わせて使用してもよく、これらの上に液晶層や屈折率を制御した層(低反射層)やハードコート層を設けて使用しても良い。これらは以下の工程により達成できる。
【0102】
(1)表面処理
セルロースアシレートフィルムは表面処理を行うことによって、各機能層(例えば、下塗層およびバック層)との接着を向上させることができる。例えばグロー放電処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、酸またはアルカリ処理を用いることができる。ここでいうグロー放電処理とは、10-3〜10-20 Torrの低圧ガス下でおこる低温プラズマでもよく、更にまた大気圧下でのプラズマ処理も好ましい。プラズマ励起性気体とは上記のような条件においてプラズマ励起される気体をいい、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、二酸化炭素、テトラフルオロメタンの様なフロン類及びそれらの混合物などがあげられる。これらについては、詳細が発明協会公開技報(公技番号 2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて30頁〜32頁に詳細に記載されている。なお、近年注目されている大気圧でのプラズマ処理は、例えば10〜1000Kev下で20〜500Kgyの照射エネルギーが用いられ、より好ましくは30〜500Kev下で20〜300Kgyの照射エネルギーが用いられる。
これらの中でも特に好ましくは、アルカリ鹸化処理である。
【0103】
アルカリ鹸化処理は、鹸化液に浸漬しても良く(浸漬法)、鹸化液を塗布しても良い(塗布法)。浸漬法の場合は、NaOHやKOH等のpH10〜14の水溶液を20℃〜80℃に加温した槽を0.1分から10分通過させたあと、中和、水洗、乾燥することで達成できる。
【0104】
塗布方法の場合、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、バーコーティング法およびE型塗布法を用いることができる。アルカリ鹸化処理塗布液の溶媒は、鹸化液の透明支持体に対して塗布するために濡れ性が良く、また鹸化液溶媒によって透明支持体表面に凹凸を形成させずに、面状を良好なまま保つ溶媒を選択することが好ましい。具体的には、アルコール系溶媒が好ましく、イソプロピルアルコールが特に好ましい。また、界面活性剤の水溶液を溶媒として使用することもできる。アルカリ鹸化塗布液のアルカリは、上記溶媒に溶解するアルカリが好ましく、KOH、NaOHがさらに好ましい。鹸化塗布液のpHは10以上が好ましく、12以上がさらに好ましい。アルカリ鹸化時の反応条件は、室温で1秒以上、5分以下が好ましく、5秒以上、5分以下がさらに好ましく、20秒以上、3分以下が特に好ましい。アルカリ鹸化反応後、鹸化液塗布面を水洗あるいは酸で洗浄したあと水洗することが好ましい。また、塗布式鹸化処理と後述の配向膜解塗設を、連続して行うことができ、工程数を減少できる。これらの鹸化方法は、具体的には、例えば、特開2002−82226号公報、WO02/46809号公報に内容の記載が挙げられる。
【0105】
機能層との接着のため下塗り層を設けることも好ましい。この層は上記表面処理をした後、塗設しても良く、表面処理なしで塗設しても良い。下塗層についての詳細は、発明協会公開技報(公技番号 2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて32頁に記載されている。
【0106】
これらの表面処理、下塗り工程は、製膜工程の最後に組み込むこともでき、単独で実施することもでき、後述の機能層付与工程の中で実施することもできる。
【0107】
(2)機能層の付与
本発明のセルロースアシレートフィルムに、発明協会公開技報(公技番号 2001−1745、2001年3月15日発行、発明協会)にて32頁〜45頁に詳細に記載されている機能性層を組み合わせることが好ましい。中でも好ましいのが、偏光層の付与(偏光板)、光学補償層の付与(光学補償シート)、反射防止層の付与(反射防止フィルム)である。
【0108】
(イ)偏光層の付与(偏光板の作成)
(イ−1)使用素材
現在、市販の偏光層は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素を浸透させることで作製されるのが一般的である。偏光膜は、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜も利用できる。偏光膜におけるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。二色性色素としては、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、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。例えば、発明協会公開技法、公技番号2001−1745号、58頁(発行日2001年3月15日)に記載の化合物が挙げられる。
【0109】
偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができ、これらの組み合わせを複数使用することができる。バインダーには、例えば特開平8−338913号公報の明細書中段落番号0022に記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを2種類併用することが特に好ましい。ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号公報、同9−152509号公報及び同9−316127号公報の各公報に記載がある。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールは、2種以上を併用してもよい。
【0110】
バインダー厚みの下限は、10μmであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下がさらに好ましい。
【0111】
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。架橋性の官能基を有するポリマー、モノマーをバインダー中に混合しても良く、バインダーポリマー自身に架橋性官能基を付与しても良い。架橋は、光、熱あるいはpH変化により行うことができ、架橋構造をもったバインダーを形成することができる。架橋剤については、米国再発行特許23297号明細書に記載がある。また、ホウ素化合物(例、ホウ酸、硼砂)も、架橋剤として用いることができる。バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1乃至20質量%が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。
【0112】
架橋反応が終了後でも、未反応の架橋剤は1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、耐候性が向上する。
【0113】
(イ−2)偏光層の延伸
偏光膜は、偏光膜を延伸するか(延伸法)、もしくはラビングした(ラビング法)後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。
【0114】
延伸法の場合、延伸倍率は2.5乃至30.0倍が好ましく、3.0乃至10.0倍がさらに好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、2.5乃至5.0倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、3.0乃至10.0倍が好ましい。延伸はMD方向に平行に行っても良く(平行延伸)、斜め方向におこなっても良い(斜め延伸)。これらの延伸は、1回で行っても、数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。
【0115】
a)平行延伸法
延伸に先立ち、PVAフィルムを膨潤させる。膨潤度は1.2〜2.0倍(膨潤前と膨潤後の重量比)である。この後、ガイドロール等を介して連続搬送しつつ、水系媒体浴内や二色性物質溶解の染色浴内で、15〜50℃、就中17〜40℃の浴温で延伸する。延伸は2対のニップロールで把持し、後段のニップロールの搬送速度を前段のそれより大きくすることで達成できる。延伸倍率は、延伸後/初期状態の長さ比(以下同じ)に基づくが前記作用効果の点より好ましい延伸倍率は1.2〜3.5倍、就中1.5〜3.0倍である。この後、50℃から90℃において乾燥させて偏光膜を得る。
【0116】
b)斜め延伸法
これには特開2002−86554号公報に記載の斜め方向に傾斜め方向に張り出したテンターを用い延伸する方法を用いることができる。この延伸は空気中で延伸するため、事前に含水させて延伸しやすくすることが必用である。好ましい含水率は5%以上、100%以下、より好ましくは10%以上、100%以下である。
【0117】
延伸時の温度は40℃以上90℃以下が好ましく、より好ましくは50℃以上80℃以下である。湿度は50%rh以上100%rh以下が好ましく、より好ましくは70%rh以上100%rh以下、さらに好ましくは80%rh以上100%rh以下である。長手方向の進行速度は、1m/分以上が好ましく、より好ましくは3m/分以上である。延伸の終了後、50℃以上100℃以下、より好ましくは60℃以上90℃以下で、0.5分以上10分以下乾燥する。より好ましくは1分以上5分以下である。
【0118】
このようにして得られた偏光膜の吸収軸は10度から80度が好ましく、より好ましくは30度から60度であり、さらに好ましくは実質的に45度(40度から50度)である。
【0119】
(イ−3)貼り合せ
上記鹸化後のセルロースアシレートフィルムと、延伸して調製した偏光層を貼り合わせ偏光板を調製する。張り合わせる方向は、セルロースアシレートフィルムの流延軸方向と偏光板の延伸軸方向が45度になるように行うのが好ましい。
【0120】
貼り合わせの接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層厚みは乾燥後に0.01乃至10μmが好ましく、0.05乃至5μmが特に好ましい。
【0121】
このようにして得た偏光板の光線透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長550nmの光において、30乃至50%の範囲にあることが好ましく、35乃至50%の範囲にあることがさらに好ましく、40乃至50%の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長550nmの光において、90乃至100%の範囲にあることが好ましく、95乃至100%の範囲にあることがさらに好ましく、99乃至100%の範囲にあることが最も好ましい。
【0122】
さらに、このようにして得た偏光板はλ/4板と積層し、円偏光を作成することができる。この場合λ/4の遅相軸と偏光板の吸収軸を45度になるように積層する。この時、λ/4 は特に限定されないが、より好ましくは低波長ほどレターデーションが小さくなるような波長依存性を有するものがより好ましい。さらには長手方向に対し20度〜70度傾いた吸収軸を有する偏光膜、および液晶性化合物からなる光学異方性層から成るλ/ 4板を用いることが好ましい。
【0123】
(ロ)光学補償層の付与(光学補償シートの作成)
光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物を補償するためのものであり、セルロースアシレートフィルムの上に配向膜を形成し、さらに光学異方性層を付与することで形成される。
【0124】
(ロ−1)配向膜
上記表面処理したセルロースアシレートフィルム上に配向膜を設ける。この膜は、液晶性分子の配向方向を規定する機能を有する。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを偏光子上に転写して本発明の偏光板を作製することも可能である。
【0125】
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω- トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
【0126】
配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。配向膜に使用するポリマーは、原則として、液晶性分子を配向させる機能のある分子構造を有する。
【0127】
本発明では、液晶性分子を配向させる機能に加えて、架橋性官能基(例、二重結合)を有する側鎖を主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する架橋性官能基を側鎖に導入することが好ましい。
【0128】
配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができ、これらの組み合わせを複数使用することができる。ポリマーの例には、例えば特開平8−338913号公報の明細書中段落番号0022に記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを2種類併用することが特に好ましい。ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。
【0129】
液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖は、一般に疎水性基を官能基として有する。具体的な官能基の種類は、液晶性分子の種類および必要とする配向状態に応じて決定する。例えば、変性ポリビニルアルコールの変性基としては、共重合変性、連鎖移動変性またはブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基(カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等)、炭素数10〜100個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基(不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等)、アルコキシシリル基(トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ)等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば特開2000−155216号公報の明細書中の段落番号0022〜0145、同2002−62426号公報の明細書中の段落番号0018〜0022に記載のもの等が挙げられる。
【0130】
架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を導入すると、配向膜のポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。
【0131】
配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報の明細書中の段落番号0080〜0100に記載のもの等が挙げられる。配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。
【0132】
架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾールおよびジアルデヒド澱粉が含まれる。2種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開2002−62426号公報の明細書中の段落番号0023〜0024記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。
【0133】
架橋剤の添加量は、ポリマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。配向膜に残存する未反応の架橋剤の量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。
【0134】
配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー、架橋剤を含む透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥(架橋させ)し、ラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行って良い。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール)と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は質量比で水:メタノールが0:100〜99:1が好ましく、0:100〜91:9であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、更には光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少する。
【0135】
配向膜の塗布方法は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法またはロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。また、乾燥後の膜厚は0.1乃至10μmが好ましい。加熱乾燥は、20℃〜110℃で行なうことができる。充分な架橋を形成するためには60℃〜100℃が好ましく、特に80℃〜100℃が好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行なうことができるが、好ましくは1分〜30分である。pHも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましく、グルタルアルデヒドを使用した場合は、pH4.5〜5.5で、特にpH5.0が好ましい。
【0136】
配向膜は、透明支持体上又は上記下塗層上に設けられる。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋したのち、表面をラビング処理することにより得ることができる。
【0137】
前記ラビング処理は、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法である。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
【0138】
工業的に実施する場合、搬送している偏光層のついたフィルムに対し、回転するラビングロールを接触させることで達成するが、ラビングロールの真円度、円筒度、振れ(偏芯)はいずれも30μm以下であることが好ましい。ラビングロールへのフィルムのラップ角度は、0.1°乃至90゜が好ましい。ただし、特開平8−160430号公報に記載されているように、360゜以上巻き付けることで、安定なラビング処理を得ることもできる。フィルムの搬送速度は1〜100m/minが好ましい。ラビング角は0〜60゜の範囲で適切なラビング角度を選択することが好ましい。液晶表示装置に使用する場合は、40乃至50゜が好ましい。45゜が特に好ましい。
【0139】
このようにして得た配向膜の膜厚は、0.1乃至10μmの範囲にあることが好ましい。
【0140】
次に、配向膜の上に光学異方性層の液晶性分子を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させる。
【0141】
光学異方性層に用いる液晶性分子には、棒状液晶性分子および円盤状液晶性分子が含まれる。棒状液晶性分子および円盤状液晶性分子は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、さらに、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。
【0142】
(ロ−2)棒状液晶性分子
棒状液晶性分子としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。
【0143】
なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性分子として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性分子は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
【0144】
棒状液晶性分子については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。
【0145】
棒状液晶性分子の複屈折率は、0.001乃至0.7の範囲にあることが好ましい。棒状液晶性分子は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、ラジカル重合性不飽基或はカチオン重合性基が好ましく、具体的には、例えば特開2002−62427号公報の明細書中の段落番号0064〜0086に記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。
【0146】
(ロ−3)円盤状液晶性分子
円盤状(ディスコティック)液晶性分子には、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physicslett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体及びJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
【0147】
円盤状液晶性分子としては、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造である液晶性を示す化合物も含まれる。分子または分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。円盤状液晶性分子から形成する光学異方性層は、最終的に光学異方性層に含まれる化合物が円盤状液晶性分子である必要はなく、例えば、低分子の円盤状液晶性分子が熱や光で反応する基を有しており、結果的に熱、光で反応により重合または架橋し、高分子量化し液晶性を失った化合物も含まれる。円盤状液晶性分子の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、円盤状液晶性分子の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。
【0148】
円盤状液晶性分子を重合により固定するためには、円盤状液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。円盤状コアと重合性基は、連結基を介して結合する化合物が好ましく、これにより重合反応においても配向状態を保つことが出来る。例えば、特開2000−155216号公報の明細書中の段落番号0151〜0168に記載の化合物等が挙げられる。
【0149】
ハイブリッド配向では、円盤状液晶性分子の長軸(円盤面)と偏光膜の面との角度が、光学異方性層の深さ方向でかつ偏光膜の面からの距離の増加と共に増加または減少している。角度は、距離の増加と共に減少することが好ましい。さらに、角度の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、あるいは、増加及び減少を含む間欠的変化が可能である。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。角度は、角度が変化しない領域を含んでいても、全体として増加または減少していればよい。さらに、角度は連続的に変化することが好ましい。
【0150】
偏光膜側の円盤状液晶性分子の長軸の平均方向は、一般に円盤状液晶性分子あるいは配向膜の材料を選択することにより、またはラビング処理方法を選択することにより、調整することができる。また、表面側(空気側)の円盤状液晶性分子の長軸(円盤面)方向は、一般に円盤状液晶性分子あるいは円盤状液晶性分子と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。円盤状液晶性分子と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー及びポリマーなどを挙げることができる。長軸の配向方向の変化の程度も、上記と同様に、液晶性分子と添加剤との選択により調整できる。
【0151】
(ロ−4)光学異方性層の他の組成物
上記の液晶性分子と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶分子の配向性等を向上することが出来る。液晶性分子と相溶性を有し、液晶性分子の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。
【0152】
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性若しくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報の明細書中の段落番号0018〜0020に記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、円盤状液晶性分子に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
【0153】
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報の明細書中の段落番号0028〜0056に記載の化合物が挙げられる。
【0154】
円盤状液晶性分子とともに使用するポリマーは、円盤状液晶性分子に傾斜角の変化を与えられることが好ましい。
【0155】
ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、特開2000−155216号公報の明細書中の段落番号0178に記載のものが挙げられる。液晶性分子の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性分子に対して0.1〜10質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましい。
【0156】
円盤状液晶性分子のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がさらに好ましい。
【0157】
(ロ−5)光学異方性層の形成
光学異方性層は、液晶性分子および必要に応じて後述の重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成できる。
【0158】
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。2種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
【0159】
塗布液の塗布は、公知の方法(例、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
【0160】
光学異方性層の厚さは、0.1乃至20μmであることが好ましく、0.5乃至15μmであることがさらに好ましく、1乃至10μmであることが最も好ましい。
【0161】
(ロ−6)液晶性分子の配向状態の固定
配向させた液晶性分子を、配向状態を維持して固定することができる。固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
【0162】
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
【0163】
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01乃至20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5乃至5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
【0164】
液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。
【0165】
照射エネルギーは、20mJ/cm2 乃至50J/cm2 の範囲にあることが好ましく、20乃至5000mJ/cm2 の範囲にあることがより好ましく、100乃至800mJ/cm2 の範囲にあることがさらに好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
【0166】
保護層を、光学異方性層の上に設けてもよい。
【0167】
この光学補償フィルムと偏光層を組み合わせることも好ましい。具体的には、上記のような光学異方性層用塗布液を偏光膜の表面に塗布することにより光学異方性層を形成する。その結果、偏光膜と光学異方性層との間にポリマーフイルムを使用することなく、偏光膜の寸度変化にともなう応力(歪み×断面積×弾性率)が小さい薄い偏光板が作成される。本発明に従う偏光板を大型の液晶表示装置に取り付けると、光漏れなどの問題を生じることなく、表示品位の高い画像を表示することができる。
【0168】
偏光層と光学補償層の傾斜角度は、LCDを構成する液晶セルの両側に貼り合わされる2枚の偏光板の透過軸と液晶セルの縦または横方向のなす角度にあわせるように延伸することが好ましい。通常の傾斜角度は45゜である。しかし、最近は、透過型、反射型および半透過型LCDにおいて必ずしも45゜でない装置が開発されており、延伸方向はLCDの設計にあわせて任意に調整できることが好ましい。
【0169】
(ロ−7)液晶表示装置
このような光学補償フィルムが用いられる各液晶モードについて説明する。
【0170】
(TNモード液晶表示装置)
カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。TNモードの黒表示における液晶セル中の配向状態は、セル中央部で棒状液晶性分子が立ち上がり、セルの基板近傍では棒状液晶性分子が寝た配向状態にある。
【0171】
(OCBモード液晶表示装置)
棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。ベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置は、米国特許4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend) 液晶モードとも呼ばれる。
【0172】
OCBモードの液晶セルもTNモード同様、黒表示においては、液晶セル中の配向状態は、セル中央部で棒状液晶性分子が立ち上がり、セルの基板近傍では棒状液晶性分子が寝た配向状態にある。
【0173】
(VAモード液晶表示装置)
電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向しているのが特徴であり、VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech. Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)および(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
【0174】
(IPSモード液晶表示装置)
電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に面内に水平に配向しているのが特徴であり、これが電圧印加の有無で液晶の配向方向を変えることでスイッチングするのが特徴である。具体的には特開2004−365941号公報、特開2004−12731号公報、特開2004−215620号公報、特開2002−221726号公報、特開2002−55341号公報、及び特開2003−195333号公報に記載のものなどを使用できる。
【0175】
(その他液晶表示装置)
ECBモードおよびSTNモードに対しても、上記と同様の考え方で光学的に補償することができる。
【0176】
(ハ)反射防止層の付与(反射防止フィルム)
反射防止膜は、一般に、防汚性層でもある低屈折率層、及び低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(即ち、高屈折率層、中屈折率層)とを透明基体上に設けて成る。
【0177】
屈折率の異なる無機化合物(金属酸化物等)の透明薄膜を積層させた多層膜として、化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、金属アルコキシド等の金属化合物のゾルゲル方法でコロイド状金属酸化物粒子皮膜を形成後に後処理(紫外線照射:特開平9−157855号公報、プラズマ処理:特開2002−327310号公報)して薄膜を形成する方法が挙げられる。
【0178】
一方、生産性が高い反射防止膜として、無機粒子をマトリックスに分散されてなる薄膜を積層塗布してなる反射防止膜が各種提案されている。
【0179】
上述したような塗布による反射防止フィルムに最上層表面が微細な凹凸の形状を有する防眩性を付与した反射防止層から成る反射防止フィルムも挙げられる。
【0180】
本発明のセルロースアシレートフィルムは上記いずれの方式にも適用できるが、特に好ましいのが塗布による方式(塗布型)である。
【0181】
(ハ−1)塗布型反射防止フィルムの層構成
基体上に少なくとも中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層(最外層)の順序の層構成から成る反射防止膜は、以下の関係を満足する屈折率を有する様に設計される。
【0182】
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明支持体の屈折率>低屈折率層の屈折率の順である。また、透明支持体と中屈折率層の間に、ハードコート層を設けてもよい。更には、中屈折率ハードコート層、高屈折率層及び低屈折率層からなってもよい。
【0183】
例えば、特開平8−122504号公報、同8−110401号公報、同10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等が挙げられる。また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層としたもの(例、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報等)等が挙げられる。
【0184】
反射防止膜のヘイズは、5%以下あることが好ましく、3%以下がさらに好ましい。また膜の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
【0185】
(ハ−2)高屈折率層および中屈折率層
反射防止膜の高い屈折率を有する層は、平均粒径100nm以下の高屈折率の無機化合物超微粒子及びマトリックスバインダーを少なくとも含有する硬化性膜から成る。
【0186】
高屈折率の無機化合物微粒子としては、屈折率1.65以上の無機化合物が挙げられ、好ましくは屈折率1.9以上のものが挙げられる。例えば、Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等の酸化物、これらの金属原子を含む複合酸化物等が挙げられる。
【0187】
このような超微粒子とするには、粒子表面が表面処理剤で処理されること(例えば、シランカップリング剤等:特開平11 −295503号公報、同11 −153703号公報、特開2000−9908、アニオン性化合物或は有機金属カップリング剤:特開2001−310432号公報等)、高屈折率粒子をコアとしたコアシェル構造とすること(:特開2001−166104号公報等)、特定の分散剤併用(例、特開平11−153703号公報、特許番号US6210858B1、特開2002−2776069号公報等)等挙げられる。
【0188】
マトリックスを形成する材料としては、従来公知の熱可塑性樹脂、硬化性樹脂皮膜等が挙げられる。
【0189】
更に、ラジカル重合性及び/ 又はカチオン重合性の重合性基を少なくとも2 個以上含有の多官能性化合物含有組成物、加水分解性基を含有の有機金属化合物及びその部分縮合体組成物から選ばれる少なくとも1種の組成物が好ましい。例えば、特開2000−47004号公報、同2001−315242号公報、同2001−31871号公報、同2001−296401号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【0190】
また、金属アルコキドの加水分解縮合物から得られるコロイド状金属酸化物と金属アルコキシド組成物から得られる硬化性膜も好ましい。例えば、特開2001−293818号公報等に記載されている。
【0191】
高屈折率層の屈折率は、−般に1.70〜2.20である。高屈折率層の厚さは、5nm〜10μmであることが好ましく、10nm〜1μmであることがさらに好ましい。
【0192】
中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.50〜1.70であることが好ましい。
【0193】
(ハ−3)低屈折率層
低屈折率層は、高屈折率層の上に順次積層して成る。低屈折率層の屈折率は1.20〜1.55である。好ましくは1.30〜1.50である。
【0194】
耐擦傷性、防汚性を有する最外層として構築することが好ましい。耐擦傷性を大きく向上させる手段として表面への滑り性付与が有効で、従来公知のシリコーンの導入、フッ素の導入等から成る薄膜層の手段を適用できる。
【0195】
含フッ素化合物の屈折率は1.35〜1.50であることが好ましい。より好ましくは1.36〜1.47である。また、含フッ素化合物はフッ素原子を35〜80質量%の範囲で含む架橋性若しくは重合性の官能基を含む化合物が好ましい。
【0196】
例えば、特開平9−222503号公報の明細書中の段落番号0018〜0026、同11−38202号公報の明細書中の段落番号0019〜0030、特開2001−40284号公報の明細書中の段落番号0027〜0028、特開2000−284102号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【0197】
シリコーン化合物としてはポリシロキサン構造を有する化合物であり、高分子鎖中に硬化性官能基あるいは重合性官能基を含有して、膜中で橋かけ構造を有するものが好ましい。例えば、反応性シリコーン(例、サイラプレーン(チッソ(株)製等)、両末端にシラノール基含有のポリシロキサン(特開平11−258403号公報等)等が挙げられる。
【0198】
架橋又は重合性基を有する含フッ素及び/又はシロキサンのポリマーの架橋又は重合反応は、重合開始剤、増感剤等を含有する最外層を形成するための塗布組成物を塗布と同時または塗布後に光照射や加熱することにより実施することが好ましい。
【0199】
また、シランカップリング剤等の有機金属化合物と特定のフッ素含有炭化水素基含有のシランカップリング剤とを触媒共存下に縮合反応で硬化するゾルゲル硬化膜も好ましい。例えば、ポリフルオロアルキル基含有シラン化合物またはその部分加水分解縮合物(特開昭58−142958号公報、同58−147483号公報、同58−147484号公報、特開平9−157582号公報、同11−106704号公報記載等記載の化合物)、フッ素含有長鎖基であるポリ「パーフルオロアルキルエーテル」基を含有するシリル化合物(特開2000−117902号公報、同2001−48590号公報、同2002−53804号公報記載の化合物等)等が挙げられる。
【0200】
低屈折率層は、上記以外の添加剤として充填剤(例えば、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム,フッ化カルシウム,フッ化バリウム)等の一次粒子平均径が1〜150nmの低屈折率無機化合物、特開平11−3820公報の段落番号[ 0020] 〜[ 0038] に記載の有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤、界面活性剤等を含有することができる。
【0201】
低屈折率層が最外層の下層に位置する場合、低屈折率層は気相法(真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等)により形成されても良い。安価に製造できる点で、塗布法が好ましい。低屈折率層の膜厚は、30〜200nmであることが好ましく、50〜150nmであることがさらに好ましく、60〜120nmであることが最も好ましい。
【0202】
(ハ−4)ハードコート層
ハードコート層は、反射防止フィルムに物理強度を付与するために、透明支持体の表面に設ける。特に、透明支持体と前記高屈折率層の間に設けることが好ましい。
【0203】
ハードコート層は、光及び/又は熱の硬化性化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成されることが好ましい。
【0204】
硬化性官能基としては、光重合性官能基が好ましく、又加水分解性官能基含有の有機金属化合物は有機アルコキシシリル化合物が好ましい。
【0205】
これらの化合物の具体例としては、高屈折率層で例示したと同様のものが挙げられる。ハードコート層の具体的な構成組成物としては、例えば、特開2002−144913号公報、同2000−9908号公報、WO0/46617号公報等記載のものが挙げられる。
【0206】
高屈折率層はハードコート層を兼ねることができる。このような場合、高屈折率層で記載した手法を用いて微粒子を微細に分散してハードコート層に含有させて形成することが好ましい。ハードコート層は、平均粒径0.2〜10μmの粒子を含有させて防眩機能(アンチグレア機能)を付与した防眩層(後述)を兼ねることもできる。
【0207】
ハードコート層の膜厚は用途により適切に設計することができる。ハードコート層の膜厚は、0.2〜10μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜7μmである。ハードコート層の強度は、JIS K5400に従う鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。又、JISK5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
【0208】
(ハ−5)前方散乱層
前方散乱層は、液晶表示装置に適用した場合の、上下左右方向に視角を傾斜させたときの視野角改良効果を付与するために設ける。上記ハードコート層中に屈折率の異なる微粒子を分散することで、ハードコート機能と兼ねることもできる。
例えば、前方散乱係数を特定化した特開11−38208号公報、透明樹脂と微粒子の相対屈折率を特定範囲とした特開2000−199809号公報、ヘイズ値を40%以上と規定した特開2002−107512号公報等が挙げられる。
【0209】
(ハ−6)その他の層
上記の層以外に、プライマー層、帯電防止層、下塗り層や保護層等を設けてもよい。
【0210】
(ハ−7)塗布方法
反射防止フィルムの各層は、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート、マイクログラビア法やエクストルージョンコート法(米国特許2681294号明細書)により、塗布により形成することができる。
【0211】
(ハ−8)アンチグレア機能
反射防止膜は、外光を散乱させるアンチグレア機能を有していてもよい。アンチグレア機能は、反射防止膜の表面に凹凸を形成することにより得られる。反射防止膜がアンチグレア機能を有する場合、反射防止膜のヘイズは、3〜30%であることが好ましく、5〜20%であることがさらに好ましく、7〜20%であることが最も好ましい。
【0212】
反射防止膜表面に凹凸を形成する方法は、これらの表面形状を充分に保持できる方法であればいずれの方法でも適用できる。例えば、低屈折率層中に微粒子を使用して膜表面に凹凸を形成する方法(例えば、特開2000−271878号公報等)、低屈折率層の下層(高屈折率層、中屈折率層又はハードコート層)に比較的大きな粒子(粒径0.05〜2μm)を少量(0.1〜50質量%)添加して表面凹凸膜を形成し、その上にこれらの形状を維持して低屈折率層を設ける方法(例えば、特開2000−281410号公報、同2000−95893号公報、同2001−100004号公報、同2001−281407号公報等)、最上層(防汚性層)を塗設後の表面に物理的に凹凸形状を転写する方法(例えば、エンボス加工方法として、特開昭63−278839号公報、特開平11−183710号公報、特開2000−275401号公報等記載)等が挙げられる。
【0213】
以下に本発明で使用した測定法について記載する。
【0214】
[1]Re、Rth測定法
サンプルフィルムを温度25℃、湿度60%rhに3時間以上調湿後、自動複屈折計(KOBRA-21ADH/PR:王子計測器(株)製)を用いて、25℃、60%rhにおいて、サンプルフィルム表面に対し垂直方向および、フィルム面法線から±40°傾斜させて方向から波長550nmにおけるレターデーション値を測定する。垂直方向から面内のレターデーション(Re)、垂直方向、±40°方向の測定値から厚み方向のレターデーション(Rth)を算出する。
【0215】
[2]R e、Rth、幅方向、長手方向のR e、Rth変動
(1)MD方向サンプリング
フィルムの長手方向に0.5m間隔で100点、1cm正方形の大きさに切り出す。
【0216】
(2)TD方向サンプリング
フィルムの製膜全幅にわたり、1cm正方形の大きさに50点、等間隔で切り出す。
【0217】
(3)Re,Rth、測定
サンプルフィルムを温度25℃、湿度60%rhに3時間以上調湿後、自動複屈折計(KOBRA-21ADH/PR:王子計測器(株)製)を用いて、25℃、60%rhにおいて、サンプルフィルム表面に対し垂直方向および、フィルム面法線から±40°傾斜させて方向から波長550nmにおけるレターデーション値を測定する。垂直方向から面内のレターデーション(Re)、垂直方向、±40°方向の測定値から厚み方向のレターデーション(Rth)を算出する。
【0218】
上記サンプリング点の全平均をRe,Rthとする。
【0219】
(4)Re,Rth、の変動
これらの、上記MD方向100点、TD方向50点の各最大値と最小値の差を、各平均値で割り、百分率で示したものをRe,Rth変動とした。
【0220】
[3]耐熱性評価
サンプルフィルムを温度25℃、湿度60%rhに3時間以上調湿してから、60℃、90%rhで24時間熱処理した後、再度25℃、湿度60%rhで3時間以上調湿した。サンプルの寸法をピンゲージを用いて測定し、熱処理前後の寸法変化を測定した。寸法変形率が縦、横共に0.3%以下の場合を○、縦、横の一方あるいは両方の寸法変化率が0.3%を超えるものを×と評価した。
【0221】
[4]セルロースアシレートの置換度
セルロースアシレートのアシル置換度は、Carbohydr.Res.273(1995)83−91(手塚他)に記載の方法で13C−NMRにより求めた。
【0222】
[5]DSC結晶融解ピーク熱量
島津製作所製 DSC−50を用い昇温速度10℃/minで測定し、Tg直後に現れる吸熱ピークの熱量をJ/gで算出した。同時にTgも測定した。
【0223】
[6]ヘイズ
日本電色工業(株)製、濁度計 NDH−1001DPを用いて測定した。
【0224】
[7]イエローネスインデックス(YI値)
Z−II OPTICAL SENSOR を用い(JIS K7105 6.3)に
従い黄色味(YI;イエローネスインデックス)を測定した
ペレットは反射法で測定し、フイルムは透過法にて三刺激値、X、Y、Zを測定した。さらに三刺激値X、Y、Zを用い下記式によりYI値を算出した。
【0225】
YI={(1.28X−1.06Z)/Y}×100
さらにフィルムのYI値は上記式にて算出したYI値を、そのフィルムの厚みで割り、1mm当たりに換算して比較した。
【0226】
[8]分子量
フィルムサンプルをジクロロメタンに溶解し、GPCを用いて測定した。
【0227】
[9]水分率
カールフィッシャ水分計を用い、水分気化装置の炉内温度を150℃とし、カールフィッシャ滴定装置のスイッチを入れ、空気100ml/分を通気してブランク測定を行う。
【実施例】
【0228】
[セルロースアシレート樹脂]
表1(図4)に記載のアシル基の種類、置換度の異なるセルロースアシレートを調製した。これは、触媒として硫酸(セルロース100重量部に対し7.8重量部)を添加し、アシル置換基の原料となるカルボン酸を添加し40℃でアシル化反応を行った。この時、カルボン酸の種類、量を調整することで、アシル基の種類、置換度を調整した。またアシル化後の40℃で熟成を行った。このようにして得たセルロースアシレートのTgは以下の方法で測定し、図3の表に記載した。なお、可塑剤を添加したものは、可塑剤添加後に測定した値を示した。
【0229】
(Tg測定)
DSCの測定パンにサンプルを20mg入れる。これを窒素気流中で、10℃/分で30℃から250℃まで昇温した後(1st-run)、30℃まで−10℃/分で冷却する。この後、再度30℃から250℃まで昇温する(2nd-run)。2nd-runでベースラインが低温側から偏奇し始める温度をガラス転移温度(Tg)とし表1に記載した。また、全水準に二酸化珪素部粒子(アエロジルR972V)0.05質量%を添加した。
【0230】
[溶融製膜]
上記セルロースアシレート樹脂を直径3mm長さ5mmの円柱状のペレットに成形した。この際、可塑剤は以下の中から選定し(表1に記載)ペレットに混練した。これを除湿乾燥機を用いて40〜90℃で3時間乾燥し、含水率を所望の値(表1に記載)に調整し、Tg−10℃になるように調整してホッパーに投入した。表1において、TPP:トリフェニルフォスフェート、BDP:ビフェニルジフェニルフォスフェート、DOA:ビス(2−エチルヘキシル)アジペート、PTP:1,4−フェニレン−テトラフェニルリン酸エステルを示している。L/D=35、圧縮率3.5、スクリュー径が65mmのフルフライトスクリューを挿入した単軸押し出し機を用いて溶融させた後、厚み精度をアップさせるために、ギアポンプを用いて一定量送り出した。ギアポンプから送り出された溶融ポリマーは異物除去のために4μmの焼結フィルターを経由した後、スリット状の隙間を有するダイスへ送り出され、ガラス転移温度−5℃に設定された冷却ロールで冷却固化されて、セルロースアシレートフィルムとなった。固化したシートを冷却ドラムから剥ぎ取り、ロール状に巻き取った。なお、巻き取り直前に両端(全幅の各3%)をトリミングした後、両端に幅10mm、高さ50μm の厚みだし加工(ナーリング)をつけた。各水準とも、幅は1.5mで30m/分で3000m巻き取った。
【0231】
[延伸]
上記溶融製膜で製造されたセルロースアシレートフィルムを予熱ロールで予熱した後、表1に記載の温度で、表に記載の縦横比で延伸した。なお、延伸温度はいずれも各実施例及び比較例の各樹脂のTgに対し、何℃高いか低いかをそれぞれ+、−の温度で表に「対Tg」として示した。また、縦延伸、横延伸は同じ温度で実施し、表には「延伸温度」として示した。
【0232】
そして、表1の実施例及び比較例について、表1に記載される製膜条件で製造されたセルロースアシレートフィルムを使用して、延伸セルロースアシレートフィルムを製造したときの、延伸セルロースアシレートフィルムの品質評価を行った。延伸セルロースアシレートフィルムの品質評価項目としては、Re及びその変動率、Rth及びその変動率、ヘイズ、YI値、フィルム厚みである。
【0233】
《延伸セルロースアシレートフィルムの品質評価》
製膜条件、延伸条件、延伸セルロースアシレートフィルムの品質合格値であり、次の通りである。
【0234】
・押出機のスクリュー圧縮比:2.5〜4.5
・押出機のL/D :20〜50
・押出温度 :190〜240℃
・縦延伸の予熱温度 :Tg−40〜Tg+60
・縦延伸の延伸倍率 :1.0〜2.5
・横延伸の延伸倍率 :1.0〜2.5
・DSC吸熱ピークの大きさ:4.0J/g以下
・Re :0nm以上、500nm以下
・Reの変動率 :5%以下
・Rth :0nm以上、500nm以下
・Rthの変動率 :5%以下
・ヘイズ値 :2%以下
・YI値 :10以下
・フィルム厚み :30〜300μm
表1から分かるように、樹脂の含水率が0.02〜2.0質量%の範囲内に設定された試験1〜7では、溶融製膜性、耐熱温度性、ヘイズ、YI値のいずれも合格値を満たした。
【0235】
これに対して、含水率が0.02〜2.0質量%の範囲を外れた試験12〜15では、溶融製膜性、耐熱温度性、ヘイズ、YI値のいずれかにおいて、合格値を外れるという結果になった。また、試験8〜11は、置換度や分子量などを変更した場合であり、置換度や分子量が所定の範囲を外れると、溶融製膜性や延伸性が低下しやすいという結果になった。さらに、試験16〜19は、押出温度やL/Dなどの押出条件を変えた場合であり、押出条件が所定の範囲を外れると、延伸性、ヘイズ、YI値が低下しやすいという結果になった。
【0236】
[偏光板の作成]
(1)表面処理
セルロースアシレートフィルムを下記のいずれかの方法で鹸化を行った。
【0237】
(イ)塗布鹸化
iso- プロパノール80重量部に水20重量部を加え、これにKOHを1.5規定となるように溶解し、これを60℃に調温したものを鹸化液として用いた。これを60℃のセルロースアシレートフィルム上に10g/m2 塗布し、1分間鹸化した。この後、50℃の温水をスプレーを用い、10L/m2 ・分で1分間吹きかけて洗浄した。
【0238】
(ロ)浸漬鹸化
NaOHの1.5規定水溶液を鹸化液として用いた。これを60℃に調温し、セルロースアシレートフィルムを2分間浸漬した。この後、0.1Nの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、水洗浴を通した。
【0239】
(2)偏光層の作成
特開平2001−141926号公報の実施例1に従い、2対のニップロール間に周速差を与え、長手方向に延伸したで厚み20μmの偏光層を調製した。この時、製膜、延伸直後のものと、80℃で1カ月経時後のものを作成した。なお、特開平2002−86554号公報の実施例1のように延伸軸が斜め45度となるように延伸した偏光層も同様に作成したが、以降の評価結果は上述のものと同様な結果が得られた。
【0240】
(3)貼り合わせ
このようにして得た製膜直後のもの(フレッシュ品)と80℃で1カ月経時(経時品)したもので作成した偏光層を、上記鹸化処理したセルロースアシレートフィルムと鹸化処理した偏光板保護フィルム(商品名:フジタック)の間に挟み込んだ。この際、セルロースアシレートフィルムと偏光層の接着は、PVA((株)クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤とし、これ以外の場合はエポキシ系接着剤を用いて貼り合わせた。またフジタックと偏光層の間は上述のPVA水溶液を接着剤として貼り合わせた。貼り合わせ方向は、偏光軸と位相差板の長手方向が45度となるようした。このようにして得た偏光板はセルロースアシレートフィルムを液晶側に、フジタックを外側(目視側)になるようにして、特開2000−154261号公報の図2〜9に記載の20インチVA型液晶表示装置液晶表示装置に取り付けた。これをフレッシュ品の偏光板を用いたものと、経時品の偏光板を用いたものを比較し、目視評価し、色むらの発生領域の全面積に占める割合を調べたところ、本発明を実施したものは良好な性能が得られた。
【0241】
[光学補償フィルムの作成]
特開平11−316378号公報の実施例1の液晶層を塗布したセルロースアセテートフィルムの代わりに、本発明のセルロースアシレートフィルムを使用した。この時、製膜、延伸直後のもの(フレッシュ品)を用いた場合と80℃で1カ月経時させたもの(経時品)を用いたもので作成し、両者比較し色むらの発生している領域を目視評価し、全面積に占める割合で示した。その結果、本発明セルロースアシレートフィルムを使用して製造したセルロースアシレートフィルムを用いたものは良好な光学補償フィルムを作成できた。
【0242】
特開平7−333433号公報の実施例1の液晶層を塗布したセルロースアセテートフィルムに代わって、本発明のセルロースアシレートフィルムに変更し光学補償フィルターフィルムを作製したものでも同様に良好な光学補償フィルムを作成できた。
【0243】
一方、本発明の範囲外のものは、光学特性が低下した。特に、特開2002−311240号公報の実施例1に準じたものは、特にその低下が著しかった。
【0244】
[低反射フィルムの作成]
本発明のセルロースアシレートフィルムを発明協会公開技報(公技番号2001−1745号公報)の実施例47に従い本発明のセルロースアシレートフィルムを用いて低反射フィルムを作成したところ、良好な光学性能が得られた。
【0245】
[液晶表示素子の作成]
上記本発明の偏光板を、特開平10−48420号公報の実施例1に記載の液晶表示装置、特開平9−26572号公報の実施例1に記載のディスコティック液晶分子を含む光学的異方性層、ポリビニルアルコールを塗布した配向膜、特開2000−154261号公報の図2〜9に記載の20インチVA型液晶表示装置、特開2000−154261号公報の図10〜15に記載の20インチOCB型液晶表示装置、特開2004−12731の図11に記載のIPS型液晶表示装置に用いた。さらに、本発明の低反射フィルムをこれらの液晶表示装置の最表層に貼り評価を行ったところ、良好な液晶表示素子を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【0246】
【図1】本発明が適用されるフィルム製造装置の構成を示す模式図
【図2】乾燥機の構成を示す概略図
【図3】押出機の構成を示す概略図
【図4】本発明の実施例の説明図
【符号の説明】
【0247】
10…フィルム製造装置、11…樹脂加工部、12…セルロースアシレートフィルム、14…製膜工程部、16…縦延伸工程部、17…乾燥機、18…横延伸工程部、20…巻取工程部、22…押出機、24…ダイ、26…冷却ドラム、32…シリンダ、34…スクリュー軸、36…フライト、38…単軸スクリュー、40…供給口、42…吐出口

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セルロースアシレート系樹脂を単軸押出機で溶融してダイから押し出すことによってセルロースアシレートフィルムを製膜するセルロースアシレートフィルムの製造方法において、
前記セルロースアシレート系樹脂の含有水分率が0.02質量%以上2.0質量%以下であることを特徴とするセルロースアシレートフィルムの製造方法。
【請求項2】
前記セルロースアシレート系樹脂に0〜10質量%の可塑剤或いはRe発現剤を配合したことを特徴とする請求項1に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
【請求項3】
前記押出加工時における前記樹脂の温度が180℃〜230℃であることを特徴とする請求項1又は2に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
【請求項4】
前記セルロースアシレート系樹脂は、分子量が2万〜6万であり、且つ、Aをアセチル基の置換度、Bを炭素数3〜7のアシル基の置換度の総和としたときに、アシル基が下記の置換度、2.0≦A+B≦3.0、0≦A≦2.0、1.2≦B<2.9、を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
【請求項5】
スクリュー圧縮比が2.5〜4.0であり、L/Dが20〜40であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1に記載の製造方法で製造されたことを特徴とするセルロースアシレートフィルム。
【請求項7】
請求項6のセルロースアシレートフィルムを、縦方向と横方向の少なくとも一方向に1倍以上2.5倍以下に延伸して成ることを特徴とする延伸セルロースアシレートフィルム。
【請求項8】
請求項7の延伸セルロースアシレートフィルムを基材に用いたことを特徴とする液晶表示板用光学補償フィルム。
【請求項9】
請求項項7のセルロースアシレートフィルムを偏光膜の保護膜として、少なくとも1枚を用いて形成されることを特徴とする偏光板。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−334840(P2006−334840A)
【公開日】平成18年12月14日(2006.12.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−160001(P2005−160001)
【出願日】平成17年5月31日(2005.5.31)
【出願人】(000005201)富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【Fターム(参考)】