説明

セルロースエステルフィルム、偏光板、及び液晶表示装置

【課題】カラーシフトが少なく、高温高湿保存後の光漏れも少ない液晶表示装置を実現するためのセルロースエステルフィルムを提供する。また、当該セルロースエステルフィルムが具備された偏光板及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】セルロースエステル(C)と、エステル化合物(E)と、ポリマー(Y)とを含有するセルロースエステルフィルムであって、前記エステル化合物(E)がフタル酸と、アジピン酸と、ベンゼンモノカルボン酸と、炭素数が2〜12の範囲内であるアルキレングリコールとを反応させて得られたエステル化合物であり、かつ、前記ポリマー(Y)が芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマー(Ya)を重合して得られた重量平均分子量が500〜3000の範囲内のポリマーであることを特徴とするセルロースエステルフィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セルロースエステルフィルム、偏光板、及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、カラーシフトが少なく、高温高湿保存後の光漏れも少ない液晶表示装置を実現するためのセルロースエステルフィルム等に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置の高性能・高品位化に伴い、偏光板に用いられる偏光子保護フィルムとして、偏光子の高温高湿下での長期保存性や、ディスプレイにした際の均一性が求められている。
【0003】
現在一般に用いられている液晶表示装置の偏光子保護フィルムとしては、セルロースエステルを材料としたフィルムが用いられている。セルロースエステルフィルムの製造方法については、一般に平面性の確保等の観点から、溶液流延製膜法がとられており、溶媒の蒸発に伴って、フィルム面内の屈折率に対して厚さ方向の屈折率が低くなることがある。
【0004】
液晶表示装置の表示モードに対して、カラーシフトや視野角を改善する目的で、光学的に適した位相差フィルムが設計される。液晶表示装置のカラーシフトを確保するために、位相差フィルム自身が偏光子保護フィルムである場合、光学的に最適な偏光子保護フィルムは、面内の屈折率が近似あるいは実質的に等しく、かつ厚さ方向の屈折率が面内方向の屈折率の平均値と近似あるいは実質的に等しいフィルムが求められている。
【0005】
特許文献1において、エチレン性ポリマーをセルロースエステルに添加することによって高温高湿下での偏光子の劣化が少なく、かつ、面内の平均屈折率に対して厚さ方向の屈折率がほぼ等しいフィルムが得られることが開示されている。しかしながら、単にエチレン性ポリマーを添加させただけでは、現在要求されている高温高湿下での偏光子の耐久性レベルを達成できないことが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2003−12859号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記問題・状況にかんがみてなされたものであり、その解決課題は、カラーシフトが少なく、高温高湿保存後の光漏れも少ない液晶表示装置を実現するためのセルロースエステルフィルムを提供することである。また、当該セルロースエステルフィルムが具備された偏光板及び液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、光学的に等方性あるいは等方性に近く、かつ、偏光子劣化に対して優れた安定性を有する偏光子保護フィルムを得る目的で、セルロースエステル樹脂に対して添加する種々の構造のエステル化合物やポリマーがセルロースエステルフィルムの性能に及ぼす影響等について鋭意検討の結果、本発明に至った。
【0009】
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
【0010】
1.セルロースエステル(C)と、エステル化合物(E)と、ポリマー(Y)とを含有するセルロースエステルフィルムであって、前記エステル化合物(E)がフタル酸と、アジピン酸と、ベンゼンモノカルボン酸と、炭素数が2〜12の範囲内であるアルキレングリコールとを反応させて得られたエステル化合物であり、かつ、前記ポリマー(Y)が芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマー(Ya)を重合して得られた重量平均分子量が500〜3000の範囲内のポリマーであることを特徴とするセルロースエステルフィルム。
【0011】
2.前記ポリマー(Y)が、下記一般式(1)で表されるポリマーであることを特徴とする前記第1項に記載のセルロースエステルフィルム。
一般式(1):Ry−[CH−C(−R)(−COOR)]−OH
(式中、Rは、H又はCHを表す。Rは、CH、C、又はCを表す。Ryは、OH、H、又は炭素数3以内のアルキル基を表す。kは、繰り返し単位を表す。)
3.膜厚が、20〜60μmの範囲内であることを特徴とする前記第1項又は第2項に記載のセルロースエステルフィルム。
【0012】
4.前記第1項から第3項までのいずれか一項に記載のセルロースエステルフィルムが具備されていることを特徴とする偏光板。
【0013】
5.前記第1項か第3項までのいずれか一項に記載のセルロースエステルフィルムが具備されていることを特徴とする液晶表示装置。
【0014】
6.前記液晶表示装置が、横電界スイッチングモード型液晶表示装置であることを特徴とする前記第5項に記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【0015】
本発明の上記手段により、カラーシフトが少なく、高温高湿保存後の光漏れも少ない液晶表示装置を実現するためのセルロースエステルフィルムを提供することができる。また、当該セルロースエステルフィルムが具備された偏光板及び液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明のセルロースエステルフィルムは、セルロースエステル(C)と、エステル化合物(E)と、ポリマー(Y)とを含有するセルロースエステルフィルムであって、前記エステル化合物(E)がフタル酸と、アジピン酸と、ベンゼンモノカルボン酸と、炭素数が2〜12の範囲内であるアルキレングリコールとを反応させて得られたエステル化合物であり、かつ、前記ポリマー(Y)が芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマー(Ya)を重合して得られた重量平均分子量が500〜3000の範囲内のポリマーであることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項6までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【0017】
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記ポリマー(Y)が、前記一般式(1)で表されるポリマーであることが好ましい。さらに、本発明のセルロースエステルフィルムの膜厚が、20〜60μmの範囲内であることが好ましい。
【0018】
本発明のセルロースエステルフィルムは、偏光板や液晶表示装置に好適に用いることができる。当該液晶表示装置としては、横電界スイッチングモード型液晶表示装置であることが好ましい。
【0019】
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。
【0020】
(セルロースエステル(C))
本発明のセルロースエステルフィルムは、セルロースエステル(C)と、エステル化合物(E)と、ポリマー(Y)とを含有することを特徴とする。
【0021】
本発明に用いられるセルロースエステルとしては、セルロースの低級脂肪酸エステルであることが好ましい。セルロースの低級脂肪酸エステルにおける低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味し、例えば、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等や、特開平10−45804号、同8−231761号、米国特許第2,319,052号等に記載されているような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等の混合脂肪酸エステルを用いることができる。上記記載の中でも、特に好ましく用いられるセルロースの低級脂肪酸エステルは、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートである。これらのセルロースエステルは単独或いは混合して用いることができる。
【0022】
セルローストリアセテートの場合には、平均酢化度(結合酢酸量)54.0〜62.5%のものが好ましく用いられ、更に好ましいのは平均酢化度が58.0〜62.5%のセルローストリアセテートである。
【0023】
セルローストリアセテート以外で好ましいセルロースエステルは、炭素原子数2〜4のアシル基を置換基として有し、アセチル基の置換度をXとし、プロピオニル基の置換度をYとした時、下記式(I)及び(II)を同時に満たすセルロースエステルである。
【0024】
(I)2.1≦X+Y≦2.9
(II)1.0≦X≦2.9
(但し、Xはアセチル基の置換度、Yは炭素数3〜22の脂肪酸エステル基の置換度である。)
中でも1.0≦X≦2.0、0.5≦Y≦1.3のセルロースアセテートプロピオネートが好ましい。アシル基で置換されていない部分は、通常ヒドロキシル基(水酸基)として存在しているものである。これらは公知の方法で合成することができる。
【0025】
セルロースエステルは綿花リンター、木材パルプ、ケナフ等を原料として合成されたセルロースエステルを単独或いは混合して用いることができる。特に、綿花リンター(以下、単にリンターとすることがある)から合成されたセルロースエステルを単独或いは混合して用いることが好ましい。
【0026】
セルロースエステルの分子量が大きいと、熱による弾性率の変化率が小さくなるが、分子量を上げすぎると、セルロースエステルの溶解液の粘度が高くなりすぎ、生産性が低下する。セルロースエステルの分子量は、数平均分子量(Mn)で30000〜200000のものが好ましく、40000〜170000のものが更に好ましい。
【0027】
セルロースエステルは、20mlの純水(電気伝導度0.1μS/cm以下、pH6.8)に1g投入し、25℃、1hr、窒素雰囲気下にて攪拌した時のpHが6〜7、電気伝導度が1〜100μS/cmであることが好ましい。pHが6未満の場合、残留有機酸が加熱溶融時にセルロースの劣化を促進させる恐れがあり、pHが7より高い場合、加水分解が促進する恐れがある。また、電気伝導度が100μS/cm以上の場合、残留イオンが比較的多く存在するため、加熱溶融時にセルロースを劣化させる要因になると考えられる。
【0028】
(エステル化合物(E))
本発明のセルロースエステルフィルムは、エステル化合物(E)を含有することを特徴とする。また、当該エステル化合物(E)は、フタル酸と、アジピン酸と、ベンゼンモノカルボン酸と、炭素数が2〜12の範囲内であるアルキレングリコールとを反応させて得られたエステル化合物であることを特徴とする。
【0029】
本発明に係るエステル化合物は、可塑剤として機能する化合物であることが好ましい。
【0030】
本発明に係るエステル化合物は、特に、末端に芳香族基を有する芳香族末端エステル系可塑剤であることが好ましい。
【0031】
本発明のエステル化合物におけるベンゼンモノカルボン酸成分としては、例えば、安息香酸、パラターシャリブチル安息香酸、オルソトルイル酸、メタトルイル酸、パラトルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、ノルマルプロピル安息香酸、アミノ安息香酸、アセトキシ安息香酸等があり、これらはそれぞれ一種又は二種以上の混合物として使用することができる。安息香酸であることが最も好ましい。
【0032】
本発明に係る炭素数2〜12のアルキレングリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル1,3−ペンタンジオール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、一種又は二種以上の混合物として使用される。特に1,2−プロピレングリコールが好ましい。
【0033】
本発明に係るエステル化合物は、最終的な化合物の構造としてアジピン酸残基及びフタル酸残基を有していればよく、エステル化合物を製造する際には、ジカルボン酸の酸無水物又はエステル化物として反応させてもよい。
【0034】
本発明で使用されるエステル系可塑剤は、数平均分子量が、好ましくは300〜1500、より好ましくは400〜1000である。また、その酸価は、1.5mgKOH/g以下、ヒドロキシル(水酸基)価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.5mgKOH/g以下、ヒドロキシル(水酸基)価は15mgKOH/g以下のものである。
【0035】
本発明に係るエステル化合物は、特開2008−69225号公報、特開2008−88292号公報、特開2008−115221号公報等を参考にして合成することができる。本発明では、アジピン酸残基及びフタル酸残基のいずれも有するエステル化合物であることが好ましく、ジカルボン酸成分としてアジピン酸、フタル酸を同時に存在させて合成することで得ることができる。
【0036】
本発明に係るエステル化合物は、その合成時点では分子量及び分子構造に分布を有する混合物であるが、そのなかに本発明に好ましい成分である、フタル酸残基及びアジピン酸残基を構造として有するエステル化合物を少なくとも一種類有していればよい。
【0037】
本発明に係るエステル化合物を使用した光学フィルムは、ジカルボン酸成分としてアジピン酸単独、フタル酸単独で合成したエステル化合物の混合物よりも本発明の効果が大きい。上記化合物は、光学フィルム中に1〜35質量%、特に3〜30質量%含むことが好ましい。この範囲内であれば、ブリードアウトなどもなく好ましい。
【0038】
(ヒドロキシル(水酸基)価の測定)
この測定は、JIS K 0070(1992)に準ずる。このヒドロキシル(水酸基)価は、試料1gをアセチル化させたとき、ヒドロキシル基(水酸基)と結合した酢酸を中和するのに必要とする水酸化カリウムのmg数と定義される。具体的には試料Xg(約1g)をフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬(無水酢酸20mlにピリジンを加えて400mlにしたもの)20mlを正確に加える。フラスコの口に空気冷却管を装着し、95〜100℃のグリセリン浴にて加熱する。1時間30分後、冷却し、空気冷却管から精製水1mlを加え、無水酢酸を酢酸に分解する。次に電位差滴定装置を用いて0.5mol/L水酸化カリウムエタノール溶液で滴定を行い、得られた滴定曲線の変曲点を終点とする。更に空試験として、試料を入れないで滴定し、滴定曲線の変曲点を求める。ヒドロキシル(水酸基)価は、次の式によって算出する。
【0039】
ヒドロキシル(水酸基)価={(B−C)×f×28.05/X}+D
(式中、Bは空試験に用いた0.5mol/Lの水酸化カリウムエタノール溶液の量(ml)、Cは滴定に用いた0.5mol/Lの水酸化カリウムエタノール溶液の量(ml)、fは0.5mol/L水酸化カリウムエタノール溶液のファクター、Dは酸価、また、28.05は水酸化カリウムの1mol量56.11の1/2を表す)
(分子量測定)
重量平均分子量の測定は、高速液体クロマトグラフィーを用いて測定する。
【0040】
測定条件は以下の通りである。
【0041】
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806,K805,K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
【0042】
(ポリマー(Y))
本発明のセルロースエステルフィルムは、ポリマー(Y)と含有することを特徴とするまた、当該ポリマー(Y)は、芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマー(Ya)を重合して得られた重量平均分子量が500〜3000の範囲内のポリマーであることを特徴とする。
【0043】
本発明においては、当該ポリマー(Y)は、下記一般式(1)で表されるポリマーであることが好ましい。重量平均分子量500未満のポリマーは残存モノマーが多くなってしまい作製が困難であり、3000より大きなポリマーでは、リターデーション低下性能が不足するため、いずれも好ましくない。
【0044】
一般式(1):Ry−[CH−C(−R)(−COOR)]−OH
(式中、Rは、H又はCHを表す。Rは、CH、C、又はCを表す。Ryは、OH、H、又は炭素数3以内のアルキル基を表す。kは、繰り返し単位を表す。)
芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマーを重合して得られるポリマー(Y)を構成するエチレン性不飽和モノマー(Ya)としては、ビニルエステルとして、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、吉草酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、オクチル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、ソルビン酸ビニル、桂皮酸ビニル等;アクリル酸エステルとして、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル(i−、n−)、アクリル酸ブチル(n−、i−、s−、t−)、アクリル酸ペンチル(n−、i−、s−)、アクリル酸ヘキシル(n−、i−)、アクリル酸ヘプチル(n−、i−)、アクリル酸オクチル(n−、i−)、アクリル酸ノニル(n−、i−)、アクリル酸ミリスチル(n−、i−)、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸(2−エチルヘキシル)、アクリル酸(ε−カプロラクトン)、アクリル酸(2−ヒドロキシエチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(3−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(4−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシブチル)、メタクリル酸エステルとして、上記アクリル酸エステルをメタクリル酸エステルに変えたもの;不飽和基をもつ有機酸として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸等を挙げることができる。上記モノマーで構成されるポリマーはコポリマーでもホモポリマーでもよく、ビニルエステルのホモポリマー、ビニルエステルのコポリマー、ビニルエステルとアクリル酸又はメタクリル酸エステルとのコポリマーが好ましい。
【0045】
芳香環を有さないアクリル酸エステルモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル(i−、n−)、アクリル酸ブチル(n−、i−、s−、t−)、アクリル酸ペンチル(n−、i−、s−)、アクリル酸ヘキシル(n−、i−)、アクリル酸ヘプチル(n−、i−)、アクリル酸オクチル(n−、i−)、アクリル酸ノニル(n−、i−)、アクリル酸ミリスチル(n−、i−)、アクリル酸(2−エチルヘキシル)、アクリル酸(ε−カプロラクトン)、アクリル酸(2−ヒドロキシエチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(3−ヒドロキシプロピル)、アクリル酸(4−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−ヒドロキシブチル)、アクリル酸(2−メトキシエチル)、アクリル酸(2−エトキシエチル)等、又は上記アクリル酸エステルをメタクリル酸エステルに変えたものを挙げることができる。
【0046】
アクリル系ポリマーは上記モノマーのホモポリマー又はコポリマーであるが、アクリル酸メチルエステルモノマー単位が30質量%以上を有していることが好ましく、また、メタクリル酸メチルエステルモノマー単位が40質量%以上有することが好ましい。特にアクリル酸メチル又はメタクリル酸メチルのホモポリマーが好ましい。
【0047】
上述のエチレン性不飽和モノマーを重合して得られるポリマー、アクリル系ポリマー、は何れもセルロースエステルとの相溶性に優れ、蒸発や揮発もなく生産性に優れ、偏光子保護フィルムとしての保留性がよく、透湿度が小さく、寸法安定性に優れている。
【0048】
なお、エステル化合物EとポリマーYのセルロースエステルフィルム中での含有量は、エステル化合物Eの含有量をE(質量%)、ポリマーYの含有量をY(質量%)としたとき、下記式(i)を満足する範囲内であることが、ブリードアウト防止の観点から、好ましい。
【0049】
式(i):1≦E+Y≦35(質量%)
なお、ここでの質量%はフィルムの総質量に対する割合である。
【0050】
また、ポリマーYの好ましい範囲は3〜30質量%が好ましく、より好ましくは5〜20質量%である。
【0051】
ポリマー(Y)は、後述するドープ液を構成する素材として、直接添加、溶解するか、若しくは、セルロースエステルを溶解する有機溶媒に予め溶解した後ドープ液に添加することができる。
【0052】
(可塑剤)
本発明のセルロースエステルフィルムを製膜するのに使用されるドープ中には、従来使用されている低分子の可塑剤、低分子の紫外線吸収剤や低分子の酸化防止剤を本質的に含まないことが好ましいが、必要あれば、若干の量の低分子の可塑剤や低分子の紫外線吸収剤を析出しない程度に補助的に添加してもかまわないが、添加する可塑剤としてはリターデーションが上昇しない材料、例えば芳香環を持たない材料が好ましい。
【0053】
本発明のセルロースエステルフィルムは、以下の可塑剤を用いることができる。
【0054】
リン酸エステル系の可塑剤:具体的には、トリアセチルホスフェート、トリブチルホスフェート等のリン酸アルキルエステル、トリシクロベンチルホスフェート、シクロヘキシルホスフェート等のリン酸シクロアルキルエステル、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、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等のリン酸アリールエステルが挙げられる。これらの置換基は、同一でもあっても異なっていてもよく、更に置換されていても良い。またアルキル基、シクロアルキル基、アリール基のミックスでも良く、また置換基同志が共有結合で結合していても良い。
【0055】
また、エチレンビス(ジメチルホスフェート)、ブチレンビス(ジエチルホスフェート)等のアルキレンビス(ジアルキルホスフェート)、エチレンビス(ジフェニルホスフェート)、プロピレンビス(ジナフチルホスフェート)等のアルキレンビス(ジアリールホスフェート)、フェニレンビス(ジブチルホスフェート)、ビフェニレンビス(ジオクチルホスフェート)等のアリーレンビス(ジアルキルホスフェート)、フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、ナフチレンビス(ジトルイルホスフェート)等のアリーレンビス(ジアリールホスフェート)等のリン酸エステルが挙げられる。これらの置換基は、同一でもあっても異なっていてもよく、更に置換されていても良い。またアルキル基、シクロアルキル基、アリール基を混合しても良く、また置換基同士が共有結合で結合していても良い。
【0056】
さらに、リン酸エステルの部分構造が、ポリマーの一部、或いは規則的にペンダント化された構造をもっていても良く、また酸化防止剤、酸捕捉剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていても良い。上記化合物の中では、リン酸アリールエステル、アリーレンビス(ジアリールホスフェート)が好ましく、具体的にはトリフェニルホスフェート、フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)が好ましい。
【0057】
エチレングリコールエステル系の可塑剤:具体的には、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジブチレート等のエチレングリコールアルキルエステル系の可塑剤、エチレングリコールジシクロプロピルカルボキシレート、エチレングリコールジシクロヘキルカルボキシレート等のエチレングリコールシクロアルキルエステル系の可塑剤、エチレングリコールジベンゾエート、エチレングリコールジ4−メチルベンゾエート等のエチレングリコールアリールエステル系の可塑剤が挙げられる。これらアルキレート基、シクロアルキレート基、アリレート基は、同一でもあっても異なっていてもよく、更に置換されていても良い。またアルキレート基、シクロアルキレート基、アリレート基のミックスでも良く、またこれら置換基同志が共有結合で結合していても良い。更にエチレングリコール部も置換されていても良く、エチレングリコールエステルの部分構造が、ポリマーの一部、或いは規則的にペンダント化されていても良く、また酸化防止剤、酸捕捉剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていても良い。
【0058】
グリセリンエステル系の可塑剤:具体的にはトリアセチン、トリブチリン、グリセリンジアセテートカプリレート、グリセリンオレートプロピオネート等のグリセリンアルキルエステル、グリセリントリシクロプロピルカルボキシレート、グリセリントリシクロヘキシルカルボキシレート等のグリセリンシクロアルキルエステル、グリセリントリベンゾエート、グリセリン4−メチルベンゾエート等のグリセリンアリールエステル、ジグリセリンテトラアセチレート、ジグリセリンテトラプロピオネート、ジグリセリンアセテートトリカプリレート、ジグリセリンテトララウレート、等のジグリセリンアルキルエステル、ジグリセリンテトラシクロブチルカルボキシレート、ジグリセリンテトラシクロペンチルカルボキシレート等のジグリセリンシクロアルキルエステル、ジグリセリンテトラベンゾエート、ジグリセリン3−メチルベンゾエート等のジグリセリンアリールエステル等が挙げられる。これらアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基は、同一でもあっても異なっていてもよく、更に置換されていても良い。またアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基のミックスでも良く、またこれら置換基同志が共有結合で結合していても良い。更にグリセリン、ジグリセリン部も置換されていても良く、グリセリンエステル、ジグリセリンエステルの部分構造が、ポリマーの一部、或いは規則的にペンダントされていても良く、また酸化防止剤、酸捕捉剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていても良い。
【0059】
多価アルコールエステル系の可塑剤:具体的には、特開2003−12823号公報の段落30〜33記載の多価アルコールエステル系可塑剤が挙げられる。
【0060】
これらアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基は、同一でもあっても異なっていてもよく、更に置換されていても良い。またアルキレート基、シクロアルキルカルボキシレート基、アリレート基のミックスでも良く、またこれら置換基同志が共有結合で結合していても良い。更に多価アルコール部も置換されていても良く、多価アルコールの部分構造が、ポリマーの一部、或いは規則的にペンダントされていても良く、また、酸化防止剤、酸捕捉剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていても良い。
【0061】
ジカルボン酸エステル系の可塑剤:具体的には、ジドデシルマロネート(C1)、ジオクチルアジペート(C4)、ジブチルセバケート(C8)等のアルキルジカルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、ジシクロペンチルサクシネート、ジシクロヘキシルアジーペート等のアルキルジカルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、ジフェニルサクシネート、ジ4−メチルフェニルグルタレート等のアルキルジカルボン酸アリールエステル系の可塑剤、ジヘキシル−1,4−シクロヘキサンジカルボキシレート、ジデシルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3−ジカルボキシレート等のシクロアルキルジカルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、ジシクロヘキシル−1,2−シクロブタンジカルボキシレート、ジシクロプロピル−1,2−シクロヘキシルジカルボキシレート等のシクロアルキルジカルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、ジフェニル−1,1−シクロプロピルジカルボキシレート、ジ2−ナフチル−1,4−シクロヘキサンジカルボキシレート等のシクロアルキルジカルボン酸アリールエステル系の可塑剤、ジエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート等のアリールジカルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、ジシクロプロピルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等のアリールジカルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、ジフェニルフタレート、ジ4−メチルフェニルフタレート等のアリールジカルボン酸アリールエステル系の可塑剤が挙げられる。これらアルコキシ基、シクロアルコキシ基は、同一でもあっても異なっていてもよく、また一置換でも良く、これらの置換基は更に置換されていても良い。アルキル基、シクロアルキル基はミックスでも良く、またこれら置換基同志が共有結合で結合していても良い。更にフタル酸の芳香環も置換されていて良く、ダイマー、トリマー、テトラマー等の多量体でも良い。またフタル酸エステルの部分構造が、ポリマーの一部、或いは規則的にポリマーへペンダント化されていても良く、酸化防止剤、酸捕捉剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていても良い。
【0062】
多価カルボン酸エステル系の可塑剤:具体的には、トリドデシルトリカルバレート、トリブチル−meso−ブタン−1,2,3,4−テトラカルボキシレート等のアルキル多価カルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、トリシクロヘキシルトリカルバレート、トリシクロプロピル−2−ヒドロキシ−1,2,3−プロパントリカルボキシレート等のアルキル多価カルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、トリフェニル2−ヒドロキシ−1,2,3−プロパントリカルボキシレート、テトラ3−メチルフェニルテトラヒドロフラン−2,3,4,5−テトラカルボキシレート等のアルキル多価カルボン酸アリールエステル系の可塑剤、テトラヘキシル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボキシレート、テトラブチル−1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボキシレート等のシクロアルキル多価カルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、テトラシクロプロピル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボキシレート、トリシクロヘキシル−1,3,5−シクロヘキシルトリカルボキシレート等のシクロアルキル多価カルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤、トリフェニル−1,3,5−シクロヘキシルトリカルボキシレート、ヘキサ4−メチルフェニル−1,2,3,4,5,6−シクロヘキシルヘキサカルボキシレート等のシクロアルキル多価カルボン酸アリールエステル系の可塑剤、トリドデシルベンゼン−1,2,4−トリカルボキシレート、テトラオクチルベンゼン−1,2,4,5−テトラカルボキシレート等のアリール多価カルボン酸アルキルエステル系の可塑剤、トリシクロペンチルベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、テトラシクロヘキシルベンゼン−1,2,3,5−テトラカルボキシレート等のアリール多価カルボン酸シクロアルキルエステル系の可塑剤トリフェニルベンゼン−1,3,5−テトラカルトキシレート、ヘキサ4−メチルフェニルベンゼン−1,2,3,4,5,6−ヘキサカルボキシレート等のアリール多価カルボン酸アリールエステル系の可塑剤が挙げられる。これらアルコキシ基、シクロアルコキシ基は、同一でもあっても異なっていてもよく、また一置換でも良く、これらの置換基は更に置換されていても良い。アルキル基、シクロアルキル基はミックスでも良く、またこれら置換基同志が共有結合で結合していても良い。更にフタル酸の芳香環も置換されていて良く、ダイマー、トリマー、テトラマー等の多量体でも良い。またフタル酸エステルの部分構造が、ポリマーの一部、或いは規則的にポリマーへペンダントされていても良く、酸化防止剤、酸捕捉剤、紫外線吸収剤等の添加剤の分子構造の一部に導入されていても良い。
【0063】
(紫外線吸収剤)
液晶画像表示装置に用いる偏光子保護フィルムや他のフィルムには、紫外線吸収剤(「UV剤」ともいう。)が含有されていることが好ましい。紫外線吸収剤は、屋外で使用する際に液晶分子や偏光膜の劣化防止の役割をする。
【0064】
本発明のセルロースエステルフィルムにおいても紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤は、波長370nm以下の紫外線を吸収する性能に優れ、かつ波長400nm以上の可視光の吸収が可及的に少なく、透過率が50%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上である。特に、波長370nmでの透過率が10%以下であることが好ましく、更に好ましくは5%以下である。本発明において、使用し得る紫外線吸収剤としては、例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等を挙げることができるが、着色の少ないベンゾトリアゾール系化合物が好ましい。光に対しする安定性を有するベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤やベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく、不要な着色がより少ないベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が特に好ましい。例えばBASFジャパン(株)製のTINUVIN109(UV−1とする)、TINUVIN171、TINUVIN326、TINUVIN327、TINUVIN328等を好ましく用いることができるが、低分子の紫外線吸収剤は使用量によっては可塑剤同様に製膜中にウェブに析出したり、揮発する場合があるので、その添加量は1〜10質量%である。
【0065】
本発明においては、上記低分子の紫外線吸収剤より析出等が起こりにくい高分子紫外線吸収剤を、本発明に係るポリマーと共にセルロースエステルフィルムに含有させることができ、寸法安定性、保留性、透湿性等を損なうことなく、またフィルム中で相分離することもなく安定した状態で紫外線を十分に吸収することができる。本発明に有用な高分子紫外線吸収剤としては、特開平6−148430号公報に記載されている高分子紫外線吸収剤や、紫外線吸収剤モノマーを含むポリマーは制限なく使用できる。
【0066】
本発明に用いられる紫外線吸収剤及び紫外線吸収性ポリマーは、他の可視域で透明なポリマーに混合する際に、必要に応じて低分子化合物若しくは高分子化合物、無機化合物などを一緒に用いることもできる。例えば、本発明に用いられる紫外線吸収剤と他の低分子紫外線吸収剤とを同時に他の透明ポリマーに混合したり、本発明に用いられる紫外線吸収性ポリマーと他の低分子紫外線吸収剤とを、同時に他の透明ポリマーに混合することも好ましい態様の一つである。同様に、酸化防止剤、可塑剤、難燃剤などの添加剤を同時に混合することも好ましい態様の一つである。
【0067】
セルロースエステルフィルムに用いられる紫外線吸収剤及び紫外線吸収性ポリマーの添加方法は、セルロースエステルフィルム中に含有させてもよいし、セルロースエステルフィルム上に塗布してもよい。セルロースエステルフィルム中に含有させる場合、直接添加してもインライン添加してもいずれでも構わない。インライン添加は、予め有機溶媒(例えば、メタノール、エタノール、メチレンクロライドなど)に溶解させた後、インラインミキサー等でドープ組成中に添加する方法である。
【0068】
本発明に用いられる紫外線吸収剤及び紫外線吸収性ポリマーの使用量は、化合物の種類、使用条件などにより一様ではないが、紫外線吸収剤である場合には、セルロースエステルフィルム1m当たり0.2〜3.0gが好ましく、0.4〜2.0が更に好ましく、0.5〜1.5が特に好ましい。また、紫外線吸収ポリマーである場合には、セルロースエステルフィルム1m当たり0.6〜9.0gが好ましく、1.2〜6.0が更に好ましく、1.5〜3.0が特に好ましい。
【0069】
更に、液晶劣化防止の観点から、波長380nm以下の紫外線吸収性能に優れ、かつ、良好な液晶表示性の観点から、400nm以上の可視光吸収が少ないものが好ましい。本発明においては、特に、波長380nmでの透過率が8%以下であることが好ましく、4%以下が更に好ましく、1%以下であることが特に好ましい。
【0070】
(酸化防止剤)
また、本発明のセルロースエステルフィルムには、酸化防止剤(「AO剤」ともいう。)を含有していてもよい。
【0071】
例えば、特開平5−197073号公報に記載されているような、過酸化物分解剤、ラジカル連鎖禁止剤、金属不活性剤又は酸捕捉剤を含有していてもよい。これらの化合物の添加量は、セルロースエステルに対して質量割合で1ppm〜1.0%が好ましく、10〜1000ppmが更に好ましい。
【0072】
また、本発明において、セルロースエステルフィルム中に、微粒子のマット剤を含有するのが好ましく、微粒子のマット剤としては、例えば二酸化ケイ素、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、カオリン、タルク、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の無機微粒子や架橋高分子微粒子を含有させることが好ましい。中でも二酸化ケイ素がフィルムのヘイズを小さくできるので好ましい。微粒子の2次粒子の平均粒径は0.01〜1.0μmの範囲で、その含有量はセルロースエステルに対して0.005〜0.3質量%が好ましい。二酸化ケイ素のような微粒子には有機物により表面処理されている場合が多いが、このようなものはフィルムのヘイズを低下できるため好ましい。表面処理で好ましい有機物としては、ハロシラン類、アルコキシシラン類(特にメチル基を有するアルコキシシラン類)、シラザン、シロキサンなどが挙げられる。微粒子の平均粒径が大きい方がマット効果は大きく、反対に平均粒径の小さい方は透明性に優れるため、好ましい微粒子の一次粒子の平均粒径は5〜50nmで、より好ましくは7〜16nmである。
【0073】
これらの微粒子は、セルロースエステルフィルム中では、通常、凝集体として存在しセルロースエステルフィルム表面に0.01〜1.0μmの凹凸を生成させることが好ましい。
【0074】
二酸化ケイ素の微粒子としては、アエロジル(株)製のAEROSIL 200、200V、300、R972、R972V、R974、R202、R812、OX50、TT600等を挙げることが出来、好ましくはAEROSIL 200V、R972、R972V、R974、R202、R812である。これらのマット剤は二種以上併用してもよい。
【0075】
二種以上併用する場合、任意の割合で混合して使用することができる。この場合、平均粒径や材質の異なるマット剤、例えば、AEROSIL 200VとR972Vを質量比で0.1:99.9〜99.9〜0.1の範囲で使用できる。
【0076】
(その他の添加剤)
(アクリル系共重合体)
本発明のセルロースエステルフィルムには、重量平均分子量が500以上30000以下であるアクリルポリマーを含有することができる。中でも分子内に芳香環と親水性基を有しないエチレン性不飽和モノマーXaと分子内に芳香環を有さず親水性基を有するエチレン性不飽和モノマーXbとを共重合して得られた重量平均分子量5000以上30000以下のポリマーX、より好ましくは、分子内に芳香環と親水性基を有しないエチレン性不飽和モノマーXaと分子内に芳香環を有さず親水性基を有するエチレン性不飽和モノマーXbとを共重合して得られた重量平均分子量5000以上30000以下のポリマーXを含有することが好ましい。
【0077】
セルロースエステルに対して1〜30質量%の範囲で添加することができる。
【0078】
(フラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物)
本発明のセルロースエステルフィルムは、フラノース構造もしくはピラノース構造を少なくとも1個有し、該フラノース構造もしくはピラノース構造が1〜12個結合した化合物中のOH基のすべてもしくは一部をエステル化した化合物(糖エステル化合物ということがある。)を含むことができる。
【0079】
好ましい「フラノース構造もしくはピラノース構造を少なくとも1個有し、該フラノース構造もしくはピラノース構造が1〜12個結合した化合物」の例としては、特開昭62−42996号公報及び特開平10−237084号公報に記載されている。市販品としてはモノペットSB(第一工業製薬(株)製)が挙げられる。
【0080】
本発明のセルロースエステルフィルムは、含有させる場合はセルロースエステルに対して0〜35質量%、特に5〜30質量%含むことが好ましい。
【0081】
(その他の可塑剤)
本発明のセルロースエステルフィルムは、本発明に係るエステル化合物以外に、本発明の効果を得る上で必要に応じて他の可塑剤を含有することができる。好ましくは、1)多価アルコールエステル系可塑剤、2)多価カルボン酸エステル系可塑剤、3)グリコレート系可塑剤、4)フタル酸エステル系可塑剤、5)脂肪酸エステル系可塑剤、6)リン酸エステル系可塑剤等から選択される。これらの可塑剤は、セルロースエステルに対して1〜30質量%の範囲で使用されることが好ましい。
【0082】
1)多価アルコールエステル系可塑剤は下記一般式(PA)で表される多価アルコールのエステル化合物である。
【0083】
一般式(PA): R−(OH)n
(式中、Rはn価の有機基、nは2以上の正の整数を表す)
好ましい多価アルコールの例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが好ましい。
【0084】
多価アルコールエステルに用いられるモノカルボン酸としては、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸などを用いることができる。
【0085】
脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数1〜32の直鎖又は側鎖を持った脂肪酸を好ましく用いることができる。炭素数1〜20であることがさらに好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。
【0086】
好ましい脂環族モノカルボン酸の例としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。
【0087】
好ましい芳香族モノカルボン酸の例としては、安息香酸、トルイル酸などの安息香酸のベンゼン環にアルキル基を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタレンカルボン酸、テトラリンカルボン酸などのベンゼン環を2個以上持つ芳香族モノカルボン酸、又はそれらの誘導体を挙げることができる。特に、安息香酸が好ましい。
【0088】
多価アルコールエステルの分子量300〜1500の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることが更に好ましい。多価アルコールエステルに用いられるカルボン酸は一種類でもよいし、二種以上の混合であってもよい。また、多価アルコール中のOH基は全てエステル化してもよいし、一部をOH基のままで残してもよい。
【0089】
この他、トリメチロールプロパントリアセテート、ペンタエリスリトールテトラアセテートなども好ましく用いられる。特開2008−88292号公報に記載の一般式(I)で表されるエステル化合物(A)を使用することも好ましい。
【0090】
2)多価カルボン酸エステル化合物としては、2価以上、好ましくは2価〜20価の多価カルボン酸とアルコールのエステルよりなる。また、脂肪族多価カルボン酸は2〜20価であることが好ましく、芳香族多価カルボン酸、脂環式多価カルボン酸の場合は2価〜20価であることが好ましい。
【0091】
多価カルボン酸は次の一般式(PC)で表される。
【0092】
一般式(PC): R(COOH)(OH)
(但し、Rは(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性又はフェノール性ヒドロキシル基(水酸基)を表す)
好ましい多価カルボン酸の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができる。フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような2価以上の芳香族多価カルボン酸又はその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマール酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などを好ましく用いることができる。
【0093】
本発明に用いることのできる多価カルボン酸エステル化合物に用いられるアルコールとしては公知のアルコール、フェノール類を用いることができる。例えば炭素数1〜32の直鎖又は側鎖を持った脂肪族飽和アルコールを好ましく用いることができる。
【0094】
炭素数1〜20であることがさらに好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。また、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどの脂環式アルコール又はその誘導体、ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコール又はその誘導体なども好ましく用いることができ、フェノールとしては、フェノール、パラクレゾール、ジメチルフェノール等を単独又は二種以上を併用して使用することができる。
【0095】
特開2008−88292号に記載の一般式(II)で表されるエステル化合物(B)を使用することも好ましい。
【0096】
多価カルボン酸エステル化合物の分子量は特に制限はないが、分子量300〜1000の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることがさらに好ましい。
【0097】
多価カルボン酸エステルに用いられるアルコール類は一種類でも良いし、二種以上の混合であっても良い。
【0098】
多価カルボン酸エステル化合物の酸価は1mgKOH/g以下であることが好ましく、0.2mgKOH/g以下であることがさらに好ましい。
【0099】
酸価とは、試料1g中に含まれる酸(試料中に存在するカルボキシル基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいう。酸価はJIS K0070に準拠して測定したものである。
【0100】
3)グリコレート系可塑剤は特に限定されないが、アルキルフタリルアルキルグリコレート類が好ましく用いることができる。アルキルフタリルアルキルグリコレート類としては、例えばメチルフタリルメチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、プロピルフタリルプロピルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート、オクチルフタリルオクチルグリコレート等が挙げられる。
【0101】
4)フタル酸エステル系可塑剤としては、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジシクロヘキシルテレフタレート等が挙げられる。
【0102】
クエン酸エステル系可塑剤としては、クエン酸アセチルトリメチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸アセチルトリブチル等が挙げられる。
【0103】
5)脂肪酸エステル系可塑剤として、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。
【0104】
6)リン酸エステル系可塑剤としては、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等が挙げられる。
【0105】
(フィルムの製造方法)
本発明のセルロースエステルフィルムの製造方法としては、従来公知の種々の方法を採用することができる。以下、好ましい製造要件等について説明する。
【0106】
セルロースエステルドープの調製方法については、セルロースエステルに対する良溶媒を主とする有機溶媒に溶解釜中でフレーク状のセルロースエステルを攪拌しながら溶解し、ドープを形成する。溶解には、常圧で行う方法、主溶媒の沸点以下で行う方法、主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法、特開平9−95544号、同9−95557号又は同9−95538号公報に記載の如き冷却溶解法で行う方法、特開平11−21379号公報に記載の如き高圧で行う方法等種々の溶解方法がある。溶解後ドープを濾材で濾過し、脱泡してポンプで次工程に送る。ドープ中のセルロースエステルの濃度は10〜35質量%程度である。更に好ましくは、15〜25質量%である。本発明に有用なポリマーをセルロースエステルドープ中に含有させるには、予め有機溶媒に該ポリマーを溶解してから添加、セルロースエステルドープに直接添加等、添加方法については、制限なく行うことができる。この場合、ポリマーがドープ中で白濁したり、相分離したりしないように添加する。添加量については、前記の通りである。
【0107】
セルロースエステルに対する良溶媒としての有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、ギ酸エチル、アセトン、シクロヘキサノン、アセト酢酸メチル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、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、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、塩化メチレン、ブロモプロパン等を挙げることが出来、酢酸メチル、アセトン、塩化メチレンを好ましく用いられる。しかし最近の環境問題から非塩素系の有機溶媒の方が好ましい傾向にある。また、これらの有機溶媒に、メタノール、エタノール、ブタノール等の低級アルコールを併用すると、セルロースエステルの有機溶媒への溶解性が向上したりドープ粘度を低減できるので好ましい。特に沸点が低く、毒性の少ないエタノールが好ましい。本発明に係るドープに使用する有機溶媒は、セルロースエステルの良溶媒と貧溶媒を混合して使用することが、生産効率の点で好ましく、良溶媒と貧溶媒の混合比率の好ましい範囲は、良溶媒が70〜98質量%であり、貧溶媒が2〜30質量%である。本発明に用いられる良溶媒、貧溶媒とは、使用するセルロースエステルを単独で溶解するものを良溶媒、単独では溶解しないものを貧溶媒と定義している。本発明に係るドープに使用する貧溶媒としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノール、シクロヘキサン、アセトン、シクロヘキサノン等を好ましく使用し得る。本発明に係るポリマーに対しても、有機溶媒の選定は、セルロースエステルの良溶媒を用いるのが好ましい。前記のように、低分子可塑剤を使用する場合には、通常の添加方法で行うことができ、ドープ中に直接添加しても、予め有機溶媒に溶解してからドープ中に注ぎ入れてもよい。
【0108】
本発明において、前記のような種々の添加剤をセルロースエステルドープに添加する際、セルロースエステルドープと各種添加剤を少量のセルロースエステルとを溶解させた溶液にしてインライン添加し混合を行うことも出来好ましい。例えば、スタチックミキサーSWJ(東レ静止型管内混合器 Hi−Mixer)(東レエンジニアリング製)のようなインラインミキサーを使用するのが好ましい。インラインミキサーを用いる場合、セルロースエステルを高圧下で濃縮溶解したドープに適用するのが好ましく、加圧容器の種類は特に問うところではなく、所定の圧力に耐えることが出来、加圧下で加熱、攪拌ができればよい。
【0109】
本発明において、セルロースエステルドープは濾過することによって異物、特に液晶画像表示装置において、画像と認識しまごう異物は除去しなければならい。偏光子保護フィルムの品質は、この濾過によって決まるといってよい。濾過に使用する濾材は絶対濾過精度が小さい方が好ましいが、絶対濾過精度が小さ過ぎると濾過材の目詰まりが発生しやすく、濾材の交換を頻繁に行わなければならず、生産性を低下させるという問題点ある。このため、本発明に係るセルロースエステルドープの濾材は、絶対濾過精度0.008mm以下のものが好ましく、0.001〜0.008mmの範囲がより好ましく、0.003〜0.006mmの範囲の濾材が更に好ましい。濾材の材質には特に制限はなく、通常の濾材を使用することができるが、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック繊維製の濾材やステンレス繊維等の金属製の濾材が繊維の脱落等がなく好ましい。本発明に係るセルロースエステルドープの濾過は通常の方法で行うことができるが、溶媒の常圧での沸点以上でかつ溶媒が沸騰しない範囲の温度で加圧下加熱しながら濾過する方法が、濾過前後の差圧(以下、濾圧とすることがある)の上昇が小さく、好ましい。好ましい温度範囲は45〜120℃であり、45〜70℃がより好ましく、45〜55℃の範囲であることが更に好ましい。濾圧は小さい方が好ましい。濾圧は1.6×10Pa以下であることが好ましく、1.2×10Pa以下であることがより好ましく、1.0×10Pa以下であることが更に好ましい。原料のセルロースにアシル基の未置換若しくは低置換度のセルロースエステルが含まれていると異物故障(以下輝点とすることがある)が発生することがある。輝点は直交状態(クロスニコル)の2枚の偏光板の間にセルロースエステルフィルムを置き、光を片側から照射して、その反対側から光学顕微鏡(50倍)で観察すると、正常なセルロースエステルフィルムであれば、光が遮断されていて、黒く何も見えないが、異物があるとそこから光が漏れて、スポット状に光って見える現象である。輝点の直径が大きいほど液晶画像表示装置とした場合実害が大きく、50μm以下であることが好ましく、10μm以下がより好ましく、更に8μm以下が好ましい。
【0110】
なお、輝点の直径とは、輝点を真円に近似して測定する直径を意味する。輝点は上記の直径のものが400個/cm以下であれば実用上問題ないが、300個/cm以下が好ましく、200個/cm以下がより好ましい。このような輝点の発生数及び大きさを減少させるために、細かい異物を十分濾過する必要がある。また、特開2000−137115号公報に記載のような、一度製膜したセルロースエステルフィルムの粉砕品をドープにある割合再添加して、セルロースエステル及びその添加剤の原料とする方法は輝点を低減することができるため好ましく用いることができる。
【0111】
次に、セルロースエステルドープを金属支持体上に流延する工程、金属支持体上での乾燥工程及びウェブを金属支持体から剥離する剥離工程について述べる。金属支持体は無限に移行する無端の金属ベルト或いは回転する金属ドラムであり、その表面は鏡面となっている。流延工程は、上記の如きドープを加圧型定量ギヤポンプを通して加圧ダイに送液し、流延位置において、金属支持体上に加圧ダイからドープを流延する工程である。その他の流延する方法は流延されたドープ膜をブレードで膜厚を調節するドクターブレード法、或いは逆回転するロールで調節するリバースロールコーターによる方法等があるが、口金部分のスリット形状を調整でき、膜厚を均一にし易い加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイ等があるが、何れも好ましく用いられる。製膜速度を上げるために加圧ダイを金属支持体上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。膜厚の調節には、所望の厚さになるように、ドープ濃度、ポンプの送液量、ダイの口金のスリット間隙、ダイの押し出し圧力、金属支持体の速度等をコントロールするのがよい。
【0112】
金属支持体上での乾燥工程は、ウェブ(金属支持体上に流延した以降のドープ膜の呼び方をウェブとする)を支持体上で加熱し溶媒を蒸発させる工程である。溶媒を蒸発させるには、ウェブ側及び支持体裏側から加熱風を吹かせる方法、支持体の裏面から加熱液体により伝熱させる方法、輻射熱により表裏から伝熱する方法等がある。またそれらを組み合わせる方法も好ましい。また、ウェブの膜厚が薄ければ乾燥が早い。金属支持体の温度は全体が同じでも、位置によって異なっていてもよい。
【0113】
本発明に適した金属支持体上での乾燥方法は、例えば、金属支持体温度を0〜40℃、好ましくは5〜30℃として流延するのが好ましい。ウェブに当てる乾燥風は30〜45℃程度が好ましいが、これに限定されない。
【0114】
剥離工程は、金属支持体上で有機溶媒を蒸発させて、金属支持体が一周する前にウェブを剥離する工程で、その後ウェブは乾燥工程に送られる。金属支持体からウェブを剥離する位置のことを剥離点といい、また剥離を助けるロールを剥離ロールという。ウェブの厚さにもよるが、剥離点でのウェブの残留溶媒量(下記式)があまり大き過ぎると剥離し難かったり、逆に支持体上で充分に乾燥させてから剥離すると、途中でウェブの一部が剥がれたりすることがある。通常、残留溶媒量が20〜180質量%でウェブの剥離が行われる。本発明において好ましい剥離残留溶媒量は20〜40質量%又は60〜150質量%で、特に好ましくは80〜140質量%である。製膜速度を上げる方法(残留溶媒量ができるだけ多いうちに剥離するため製膜速度を上げることができる)として、残留溶媒量が多くとも剥離できるゲル流延法(ゲルキャスティング)がある。その方法としては、ドープ中にセルロースエステルに対する貧溶媒を加えて、ドープ流延後、ゲル化する方法、支持体の温度を低めてゲル化する方法等がある。また、ドープ中に金属塩を加える方法もある。支持体上でゲル化させ膜を強くすることによって、剥離を早め製膜速度を上げることができる。残留溶媒量がより多い時点で剥離する場合、ウェブが柔らか過ぎると剥離時平面性を損なったり、剥離張力によるツレや縦スジが発生し易く、経済速度と品質との兼ね合いで残留溶媒量を決められる。
【0115】
本発明で用いる残留溶媒量は下記の式で表せる。
【0116】
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
ここで、Mはウェブの任意時点での質量、NはMを110℃で3時間乾燥させた時の質量である。
【0117】
また、セルロースエステルフィルムの乾燥工程においては、支持体より剥離したフィルムを更に乾燥し、残留溶媒量を2.0質量%以下にすることが好ましい、より好ましくは1.0質量%、更に好ましくは、0.5質量%以下である。
【0118】
ウェブ乾燥工程ではロールを千鳥状に配置したロール乾燥装置、ウェブの両端をクリップで把持しながら、幅保持或いは若干幅方向に延伸するテンター乾燥装置でウェブを搬送しながら乾燥する方式が採られる。本発明においては、テンター乾燥装置支持体より剥離した後任意の過程で、また任意の残留溶媒量の多いところで、幅保持又は延伸することによって光学性能の湿度安定性を良好ならしめるため特に好ましい。ウェブを乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ロール、マイクロ波等で行う。簡便さの点で熱風で行うのが好ましい。乾燥温度は40〜180℃の範囲で段階的に高くしていくことが好ましく、50〜160℃の範囲で行うことが更に好ましい。
【0119】
本発明のセルロースエステルフィルムは、平面性確保のため、MD(フィルム搬送方向)/TD(搬送方向に垂直方向)共に1%以上延伸することが好ましい。面内に位相差を持たないフィルムを作製する場合にはMD延伸率とTD延伸率は近いことが好ましいが、MDとTD方向の延伸率が異なってもかまわない。ただし、MD延伸率とTD延伸率の総和は小さい方がリターデーション値は低くなるため、適宜調整する。また、リターデーション値の低減効果の観点から、いずれの延伸時においても高温下で行うことが好ましい。
【0120】
なお、延伸操作は多段階に分割して実施してもよく、流延方向、幅手方向に二軸延伸を実施することが好ましい。また、二軸延伸を行う場合にも同時二軸延伸を行ってもよいし、段階的に実施してもよい。この場合、段階的とは、例えば、延伸方向の異なる延伸を順次行うことも可能であるし、同一方向の延伸を多段階に分割し、かつ異なる方向の延伸をそのいずれかの段階に加えることも可能である。
【0121】
セルロースエステルフィルムの膜厚は薄い方が出来上がった偏光板が薄くなり、液晶ディスプレイの薄膜化が容易になるため好ましいが、薄過ぎると、透湿度や、引き裂き強度などが劣化する。これらを両立するセルロースエステルフィルムの膜厚は、10〜100μmが好ましく、10〜80μmが更に好ましく、20〜60μmが特に好ましい。
【0122】
セルロースエステルフィルムの幅は、1.4m以上、好ましくは1.4m〜4mの範囲が、生産性の観点から大サイズの液晶表示装置に好ましい。
【0123】
本発明のセルロースエステルフィルムは、横電界スイッチングモード型(IPSモード型ともいう)液晶表示装置に用いられる偏光板に適しており、リターデーション値Ro、Rtが−2nm≦Ro≦2nm、かつ−15nm≦Rt≦15nmの範囲にあることが好ましいが、より好ましくは−1.0nm≦Ro≦1.0nm、かつ−10nm≦Rt≦10nm、更に好ましくは−0.7nm≦Ro≦0.7nmかつ−5nm≦Rt≦5nmである。
【0124】
式(1):Ro=(nx−ny)×d
式(2):Rt={(nx+ny)/2−nz}×d
(ここで、セルロースエステルフィルムの面内の遅相軸方向の屈折率をnx、面内で遅相軸に直交する方向の屈折率をny、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz、dはフィルムの厚さ(μm)をそれぞれ表す。)
なお、リターデーション値Ro、Rtは自動複屈折率計を用いて測定することができる。例えば、KOBRA−21ADH(王子計測機器(株))を用いて、23℃、55%RHの環境下で求めることができる。
【0125】
本発明のセルロースエステルフィルムは、高い透湿性、寸法安定性などから液晶表示用部材に用いられるのが好ましい。液晶表示用部材とは液晶表示装置に使用される部材のことで、例えば、偏光板、偏光子保護フィルム、位相差板、反射板、視野角向上フィルム、防眩フィルム、無反射フィルム、帯電防止フィルム等が挙げられる。上記記載の中でも、偏光板、偏光子保護フィルムに用いるのがよい。
【0126】
本発明のセルロースエステルフィルムは、偏光板に好適に用いることができる。特に、偏光子保護フィルムとして用いることが好ましい。
【0127】
以下、偏光板、それを用いた液晶表示装置について説明する。
【0128】
(偏光子)
偏光板の主たる構成要素である「偏光子」とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光膜は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。
【0129】
本発明では、特にエチレン単位の含有量1〜4モル%、重合度2000〜4000、けん化価99.0〜99.99モル%のエチレン変性ポリビニルアルコールから製膜され、熱水切断温度が66〜73℃であるエチレン変性ポリビニルアルコールフィルムも好ましく用いられる。また、フィルムのTD方向に5cm離れた二点間の熱水切断温度の差が1℃以下であることが、色斑を低減させるうえでさらに好ましく、さらにフィルムのTD方向に1cm離れた二点間の熱水切断温度の差が0.5℃以下であることが、色斑を低減させるうえでさらに好ましい。さらにまたフィルムの厚さが10〜50μmであることが色斑を低減させるうえで特に好ましい。
【0130】
本発明に用いられるエチレン変性ポリビニルアルコール(エチレン変性PVA)としては、エチレンとビニルエステル系モノマーとを共重合して得られたエチレン−ビニルエステル系重合体をけん化し、ビニルエステル単位をビニルアルコール単位としたものを用いることができる。このビニルエステル系モノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等を挙げることができ、これらのなかでも酢酸ビニルを用いるのが好ましい。
【0131】
エチレン変性PVAにおけるエチレン単位の含有量(エチレンの共重合量)は、1〜4モル%であり、好ましくは1.5〜3モル%であり、より好ましくは2〜3モル%である。エチレン単位の含有量が1モル%未満の場合には、得られる偏光フィルムにおける偏光性能及び耐久性能の向上効果や色斑の低減効果が小さくなり、好ましくない。一方、エチレン単位の含有量が4モル%を超えると、エチレン変性PVAの水との親和性が低くなり、フィルム膜面の均一性が低下して、偏光フィルムの色斑の原因となりやすいため不適である。
【0132】
さらに、エチレンとビニルエステル系モノマーを共重合させる際には、必要に応じて、共重合可能なモノマーを発明の効果を損なわない範囲内(好ましくは15モル%以下、より好ましくは5モル%以下の割合)で共重合させることもできる。
【0133】
このようなビニルエステル系モノマーと共重合可能なモノマーとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等の炭素数3〜30のオレフィン類;アクリル酸及びその塩;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸i−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル等のアクリル酸エステル類;メタクリル酸及びその塩;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸i−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル等のメタクリル酸エステル類;アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸及びその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミン及びその塩、N−メチロールアクリルアミド及びその誘導体等のアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸及びその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミン及びその塩、N−メチロールメタクリルアミド及びその誘導体等のメタクリルアミド誘導体;N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン等のN−ビニルアミド類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;マレイン酸及びその塩又はそのエステル;イタコン酸及びその塩又はそのエステル;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニル、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン等のN−ビニルアミド類を挙げることができる。
【0134】
偏光子を構成するエチレン変性PVAの重合度は、偏光フィルムのPVAの重合度は偏光性能と耐久性の点から2000〜4000であり、2200〜3500が好ましく、2500〜3000が特に好ましい。エチレン変性PVAの重合度が2000より小さい場合には、偏光フィルムの偏光性能や耐久性能が低下し、好ましくない。また、重合度が4000以下であると、偏光子の色斑が生じにくく好ましい。
【0135】
エチレン変性PVAの重合度は、GPC測定から求めた重量平均重合度である。この重量平均重合度は、単分散PMMAを標品として移動相に20ミリモル/リットルのトリフルオロ酢酸ソーダを加えたヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を用い、40℃でGPC測定を行って求めた値である。
【0136】
偏光子を構成するエチレン変性PVAのけん化度は、偏光フィルムの偏光性能及び耐久性の点から99.0〜99.99モル%であり、99.9〜99.99モル%がより好ましく、99.95〜99.99モル%が特に好ましい。
【0137】
エチレン変性PVAフィルムを製造する方法として、水を含むエチレン変性PVAを使用した溶融押出方式による製膜法の他に、例えばエチレン変性PVAを溶剤に溶解したエチレン変性PVA溶液を使用して、流延製膜法、湿式製膜法(貧溶媒中への吐出)、ゲル製膜法(エチレン変性PVA水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、エチレン変性PVAフィルムを得る方法)、及びこれらの組み合わせによる方法などを採用することができる。これらのなかでも流延製膜法及び溶融押出製膜法が、良好なエチレン変性PVAフィルムを得る観点から好ましい。得られたエチレン変性PVAフィルムは、必要に応じて乾燥及び熱処理が施される。
【0138】
エチレン変性PVAフィルムを製造する際に使用されるエチレン変性PVAを溶解する溶剤としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、グリセリン、水などを挙げることができ、これらのうち一種又は二種以上を使用することができる。これらのなかでも、ジメチルスルホキシド、水、又はグリセリンと水の混合溶媒が好適に使用される。
【0139】
エチレン変性PVAフィルムを製造する際に使用されるエチレン変性PVA溶液又は水を含むエチレン変性PVAにおけるエチレン変性PVAの割合はエチレン変性PVAの重合度に応じて変化するが、20〜70質量%が好適であり、25〜60質量%がより好適であり、30〜55質量%がさらに好適であり、35〜50質量%が最も好適である。
【0140】
エチレン変性PVAの割合が70質量%を超えるとエチレン変性PVA溶液又は水を含むエチレン変性PVAの粘度が高くなり過ぎて、フィルムの原液を調製する際に濾過や脱泡が困難となり、異物や欠点のないフィルムを得ることが困難となる。また、エチレン変性PVAの割合が20質量%より低いとエチレン変性PVA溶液又は水を含むエチレン変性PVAの粘度が低くなり過ぎて、目的とする厚さを有するPVAフィルムを製造することが困難になる。また、このエチレン変性PVA溶液又は水を含むエチレン変性PVAには、必要に応じて可塑剤、界面活性剤、二色性染料などを含有させてもよい。
【0141】
エチレン変性PVAフィルムを製造する際に可塑剤として、多価アルコールを添加することが好ましい。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジグリセリン、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどを挙げることができ、これらのうち一種又は二種以上を使用することができる。これらの中でも延伸性向上効果からジグリセリンやエチレングリコールやグリセリンが好適に使用される。
【0142】
多価アルコールの添加量としてはエチレン変性PVA100質量部に対し1〜30質量部が好ましく、3〜25質量部がさらに好ましく、5〜20質量部が最も好ましい。1質量部より少ないと、染色性や延伸性が低下する場合があり、30質量部より多いと、エチレン変性PVAフィルムが柔軟になりすぎて、取り扱い性が低下する場合がある。
【0143】
エチレン変性PVAフィルムを製造する際には、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の種類としては特に限定はないが、アニオン性又はノニオン性の界面活性剤が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、たとえば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸型、オクチルサルフェートなどの硫酸エステル型、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホン酸型のアニオン性界面活性剤が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、たとえば、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのアルキルフェニルエーテル型、ポリオキシエチレンラウレートなどのアルキルエステル型、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテルなどのアルキルアミン型、ポリオキシエチレンラウリン酸アミドなどのアルキルアミド型、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルなどのポリプロピレングリコールエーテル型、オレイン酸ジエタノールアミドなどのアルカノールアミド型、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテルなどのアリルフェニルエーテル型などのノニオン性界面活性剤が好適である。これらの界面活性剤の一種又は二種以上の組み合わせで使用することができる。
【0144】
界面活性剤の添加量としては、エチレン変性PVA100質量部に対して0.01〜1質量部が好ましく、0.02〜0.5質量部がさらに好ましく、0.05〜0.3質量部が最も好ましい。0.01質量部より少ないと、製膜性や剥離性向上の効果が現れにくく、1質量部より多いと、界面活性剤がエチレン変性PVAフィルムの表面に溶出してブロッキングの原因になり、取り扱い性が低下する場合がある。
【0145】
エチレン変性PVAフィルムの熱水切断温度は66〜73℃であることが好ましく、68〜73℃がより好ましく、70℃〜73℃がさらに好ましい。エチレン変性PVAフィルムの熱水切断温度が66℃よりも低い場合には、溶解しかけたフィルムを延伸するような状態となり分子配向が起こりにくいため、偏光フィルムの偏光性能が不十分になる。熱水切断温度が73℃より高いと、フィルムが延伸されにくくなり、偏光フィルムの偏光性能が低くなるため好ましくない。エチレン変性PVAフィルムに乾燥及び熱処理を施す際に、その処理の温度及び時間を変化させることにより、フィルムの熱水切断温度を調整することができる。
【0146】
偏光子の作製に用いられるエチレン変性PVAフィルムは厚さが10〜50μmであることが好ましく、20〜40μmであることがさらに好ましい。厚さが10μmより小さいと、フィルム強度が低すぎて均一な延伸が行いにくく、偏光フィルムの色斑が発生しやすい。厚さが50μmを超えると、エチレン変性PVAフィルムを一軸延伸して偏光フィルムを作成した際に端部のネックインによる厚さ変化が発生し易くなり、偏光フィルムの色斑が強調されやすいので好ましくない。
【0147】
また、エチレン変性PVAフィルムから偏光フィルムを製造するには、例えばエチレン変性PVAフィルムを染色、一軸延伸、固定処理、乾燥処理をし、さらに必要に応じて熱処理を行えばよく、染色、一軸延伸、固定処理の操作の順番に特に制限はない。また、一軸延伸を二回又はそれ以上行っても良い。
【0148】
染色は、一軸延伸前、一軸延伸時、一軸延伸後のいずれでも可能である。染色に用いる染料としては、ヨウ素−ヨウ化カリウム;ダイレクトブラック17、19、154;ダイレクトブラウン44、106、195、210、223;ダイレクトレッド2、23、28、31、37、39、79、81、240、242、247;ダイレクトブルー1、15、22、78、90、98、151、168、202、236、249、270;ダイレクトバイオレット9、12、51、98;ダイレクトグリーン1、85;ダイレクトイエロー8、12、44、86、87;ダイレクトオレンジ26、39、106、107などの二色性染料などが、一種又は二種以上の混合物で使用できる。通常染色は、PVAフィルムを上記染料を含有する溶液中に浸漬させることにより行うことが一般的であるが、PVAフィルムに混ぜて製膜するなど、その処理条件や処理方法は特に制限されるものではない。
【0149】
一軸延伸は、湿式延伸法又は乾熱延伸法が使用でき、ホウ酸水溶液などの温水中(前記染料を含有する溶液中や後記固定処理浴中でもよい)又は吸水後のエチレン変性PVAフィルムを用いて空気中で行うことができる。延伸温度は、特に限定されないが、エチレン変性PVAフィルムを温水中で延伸(湿式延伸)する場合は30〜90℃が好適であり、また乾熱延伸する場合は50〜180℃が好適である。また一軸延伸の延伸倍率(多段の一軸延伸の場合には合計の延伸倍率)は、偏光フィルムの偏光性能の点から4倍以上が好ましく、特に5倍以上が最も好ましい。延伸倍率の上限は特に制限はないが、8倍以下であると均一な延伸が得られやすいので好ましい。延伸後のフィルムの厚さは、2〜20μmが好ましく、5〜15μmがより好ましい。
【0150】
エチレン変性PVAフィルムへの上記染料の吸着を強固にすることを目的に、固定処理を行うことが多い。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸及び/又はホウ素化合物が添加される。また、必要に応じて処理浴中にヨウ素化合物を添加してもよい。
【0151】
得られた偏光子の乾燥処理は、30〜150℃で行うのが好ましく、50〜150℃で行うのがより好ましい。
【0152】
以上のようにして得られた偏光子は、通常、その両面又は片面に、光学的に透明で、かつ機械的強度を有した保護膜を貼り合わせて偏光板として使用される。また、貼り合わせのための接着剤としては、PVA系の接着剤やウレタン系の接着剤などを挙げることができるが、なかでもPVA系の接着剤が好ましく用いられる。
【0153】
偏光板は一般的な方法で作製することができる。本発明のセルロースエステルフィルムの裏面側をアルカリ鹸化処理し、処理したセルロースエステルフィルムを、前記ヨウ素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせることが好ましい。もう一方の面にも本発明のセルロースエステルフィルムを用いても、別の偏光子保護フィルムを用いてもよい。本発明のセルロースエステルフィルムに対して、もう一方の面に用いられる偏光子保護フィルムは市販のセルロースエステルフィルムを用いることができる。例えば、市販のセルロースエステルフィルムとして、KC8UX2M、KC4UX、KC5UX、KC4UY、KC8UY、KC12UR、KC8UCR−3、KC8UCR−4、KC8UY−HA、KC8UX−RHA(以上、コニカミノルタオプト(株)製)等が好ましく用いられる。
【0154】
また、もう一方の面に用いられる偏光子保護フィルムは8〜20μmの厚さのハードコート層もしくはアンチグレア層を有することが好ましい。例えば、特開2003−114333号公報、特開2004−203009号公報、2004−354699号公報、2004−354828号公報等記載のハードコート層もしくはアンチグレア層を有する偏光子保護フィルムが好ましく用いられる。更に、該ハードコート層もしくはアンチグレア層の上に少なくとも低屈折率層を含む反射防止層を有することが好ましく、該低屈折率層には中空微粒子を含有することが特に好ましい。
【0155】
或いは、更にディスコチック液晶、棒状液晶、コレステリック液晶などの液晶化合物を配向させて形成した光学異方層を有している光学補償フィルムを兼ねる偏光子保護フィルムを用いることも好ましい。例えば、特開2003−98348号公報記載の方法で光学異方性層を形成することができる。本発明のセルロースエステルフィルムと組み合わせて使用することによって、平面性に優れ、安定した視野角拡大効果を有する偏光板を得ることができる。或いは、セルロースエステルフィルム以外の環状オレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート等のフィルムをもう一方の面の偏光子保護フィルムとして用いてもよい。この場合は、ケン化適性が低い為、適当な接着層を介して偏光板に接着加工することが好ましい。
【0156】
偏光子は、一軸方向(通常は長手方向)に延伸されているため、偏光板を高温高湿の環境下に置くと延伸方向(通常は長手方向)は縮み、延伸と垂直方向(通常は幅方向)には伸びる。偏光板保護用フィルムの膜厚が薄くなるほど偏光板の伸縮率は大きくなり、特に偏光膜の延伸方向の収縮量が大きい。通常、偏光子の延伸方向は偏光板保護用フィルムの流延方向(MD方向)と貼り合わせるため、偏光子保護フィルムを薄膜化する場合は、特に流延方向の伸縮率を抑えることが重要である。本発明のセルロースエステルフィルムは寸法安定に優れるため、このような偏光子保護フィルムとして好適に使用される。
【0157】
偏光板は、更に該偏光板の一方の面にプロテクトフィルムを、反対面にセパレートフィルムを貼合して構成することができる。プロテクトフィルム及びセパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。この場合、プロテクトフィルムは、偏光板の表面を保護する目的で貼合され、偏光板を液晶板へ貼合する面の反対面側に用いられる。また、セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶セルへ貼合する面側に用いられる。
【0158】
(横電界スイッチングモード型液晶表示装置)
本発明の偏光板を市販のIPS(In Plane Switching)モード型液晶表示装置に組み込むことによって、視認性に優れ、視野角が拡大された本発明の液晶表示装置を作製することができる。
【0159】
本発明の横電界スイッチングモードとは、フリンジ電場スイッチング(FFS:Fringe−Field Switching)モードも本発明に含み、IPSモードと同様に本発明の偏光板を組み込むことができ、同様の効果をもつ本発明の液晶表示装置を作製することができる。液晶表示のカラーシフトを軽減する目的でマルチドメイン化された液晶表示装置を用いて、これに対して、本発明のセルロースエステルが配置されることが効果的である。
【0160】
液晶表示装置に本発明のセルロースエステルフィルムを設置する場合、駆動用液晶セルの両側に位置する一対の基板の上下に配置された上側偏光子と下側偏光子が通常構成されるが、このとき該基板と上側若しくは下側偏光子のどちらか一方の間、又は該基板と上側及び下側偏光子のそれぞれ間に本発明のセルロースエステルフィルムが少なくとも一枚設置される。
【実施例】
【0161】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0162】
なお、以下に記載の、MA、MMA、HEA及びHEMAは、それぞれ下記の化合物の略称である。
【0163】
MA :メチルアクリレート
MMA :メタクリル酸メチル
HEA :2−ヒドロキシエチルアクリレート
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
(分子量測定)
重量平均分子量の測定は、高速液体クロマトグラフィーを用いて測定した。
【0164】
測定条件は以下の通りである。
【0165】
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806,K805,K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
【0166】
<エステル化合物A1>
1,2−プロピレングリコール251g、無水フタル酸278g、アジピン酸91g、安息香酸610g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.191gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。15時間脱水縮合反応させ、反応終了後200℃で未反応の1,2−プロピレングリコールを減圧留去することにより、本発明に係るエステル化合物A1を得た。酸価0.10、数平均分子量450であった。
【0167】
<エステル化合物A2、A3>
エステル化合物1の合成において、無水フタル酸とアジピン酸の量をそれぞれ、(185g、182g)、(93g、273g)として同様の反応を行い、エステル化合物A2、A3を得た。それぞれ酸価0.10、数平均分子量500、酸価0.15、数平均分子量600であった。
【0168】
<エステル化合物4>
2−メチル−1,3−プロパンジオール205g、無水フタル酸111g、アジピン酸37g、p−トルイル酸272g、エステル化触媒としてテトライソプロピルチタネート0.08gを、温度計、撹拌器、緩急冷却管を備えた2Lの四つ口フラスコに仕込み、窒素気流中230℃になるまで、撹拌しながら徐々に昇温する。11時間脱水縮合反応させ、反応終了後200℃で未反応の2−メチル−1,3−プロパンジオールを減圧留去することにより、本発明に係るエステル化合物A4を得た。酸価0.15、数平均分子量600であった。
【0169】
〈ポリマー(Y)の合成〉
特開2000−128911号公報に記載の重合方法により塊状重合を行った。すなわち、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、投入口及び環流冷却管を備えたフラスコにモノマーYaとして、下記メチルアクリレート、若しくはメタクリル酸メチルを投入し、窒素ガスを導入してフラスコ内を窒素ガスで置換した下記チオグリセロールを攪拌下添加した。
【0170】
メチルアクリレート又はメタクリル酸メチル 100質量部
チオグリセロール 5質量部
チオグリセロール添加後、内容物の温度を適宜変化させ4時間重合を行い、内容物を室温に戻し、それにベンゾキノン5質量%テトラヒドロフラン溶液を20質量部添加し、重合を停止させた。内容物をエバポレーターに移し、80℃で減圧下、テトラヒドロフラン、残存モノマー及び残存チオグリセロールを除去し、ポリマーY1〜Y6を得た。
【0171】
Y1〜Y6は以下の通りである。
Y1:モノマーYa:メチルアクリレート、重量平均分子量:1000
Y2:モノマーYa:メタクリル酸メチル、重量平均分子量:1000
Y3:モノマーYa:メチルアクリレート、重量平均分子量:400
Y4:モノマーYa:メチルアクリレート、重量平均分子量:500
Y5:モノマーYa:メチルアクリレート、重量平均分子量:3000
Y6:モノマーYa:メチルアクリレート、重量平均分子量:4000
実施例1
(セルロースエステルフィルム1〜18の作製)
(二酸化珪素分散液)
アエロジルR812(日本アエロジル(株)製) 10質量部
(一次粒子の平均径7nm)
エタノール 90質量部
以上をディゾルバーで30分間撹拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。二酸化珪素分散液に88質量部のメチレンクロライドを撹拌しながら投入し、ディゾルバーで30分間撹拌混合し、二酸化珪素分散希釈液を作製した。微粒子分散希釈液濾過器(アドバンテック東洋(株):ポリプロピレンワインドカートリッジフィルターTCW−PPS−1N)で濾過した。
【0172】
(ドープ液の調製)
セルロースエステル1 100質量部
エステル化合物1 5質量部
ポリマーY1 10質量部
二酸化珪素分散希釈液 4質量部
メチレンクロライド 300質量部
エタノール 40質量部
(セルロースエステルフィルム1の製膜)
上記ドープ液を作製し次いで濾過し、ベルト流延装置を用い、温度22℃、2m幅でステンレスバンド支持体に均一に流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶剤量が100%になるまで溶媒を蒸発させ、剥離張力162N/mでステンレスバンド支持体上から剥離した。剥離したセルロースエステルのウェブを35℃で溶媒を蒸発させ、1.6m幅にスリットし、その後、テンターで幅方向に1.1倍に延伸しながら、135℃の乾燥温度で乾燥させた。このときテンターで延伸を始めたときの残留溶剤量は10%であった。テンターで延伸後130℃で5分間緩和を行った後、120℃、130℃の乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させ、1.5m幅にスリットし、フィルム両端に幅10mm高さ5μmのナーリング加工を施し、初期張力220N/m、終張力110N/mで内径6インチコアに巻き取り、表1記載のセルロースエステルフィルム1〜31を得た。ステンレスバンド支持体の回転速度とテンターの運転速度から算出されるMD方向の延伸倍率は1.1倍であった。表1記載のセルロースエステルフィルムの残留溶剤量は各々0.1%であり、膜厚は40μm、巻数は4000mであった。
【0173】
(セルロースエステルフィルム2〜18の製膜)
セルロースの種類、エステル化合物の種類、量、ポリマーYの種類、量を表1のように変更した以外は上記セルロースエステルフィルム1の製膜と同様にして、それぞれ表1記載のセルロースエステルフィルムを作製した。
【0174】
なお、表1記載のセルロースエステルの種類は以下の通りである。
C1 アセチル置換度:2.88 数平均分子量:140000
C2 アセチル置換度:2.84 数平均分子量:129000
C3 アセチル置換度:2.80 数平均分子量:125000
C4 アセチル置換度:2.95 数平均分子量:154000
C5 アセチル置換度:2.92 数平均分子量:130000
〈評価方法〉
得られたセルロースエステルフィルム1〜18について以下の評価を実施した。
【0175】
(リターデーション)
自動複屈折率計(王子計測機器(株)製、KOBRA−21ADH)を用いてセルロースエステルフィルム1〜18を23℃、55%RHの環境下で、590nmの波長において10カ所測定し3次元屈折率測定を行い、屈折率nx、ny、nzを求めた。式(1)及び(2)に従って、面内方向のリターデーションRoと厚さ方向のリターデーションRtを算出した。それぞれ10カ所測定し、その平均値で示した。
【0176】
式(1):Ro=(nx−ny)×d
式(2):Rt={(nx+ny)/2−nz}×d
(ここで、セルロースエステルフィルムの面内の遅相軸方向の屈折率をnx、面内で遅相軸に直交する方向の屈折率をny、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz、dはフィルムの厚さ(nm)をそれぞれ表す。)
実施例2
〈偏光板の作製〉
実施例1で作製したセルロースエステルフィルム1〜18を用いて、偏光板を作製して偏光子の劣化について評価した。
【0177】
厚さ120μmのポリビニルアルコールフィルムを、沃素1kg、ホウ酸4kgを含む水溶液100kgに浸漬し50℃で6倍に延伸して偏光子を作った。この偏光子の片面にアルカリケン化処理を行った上記セルロースエステルフィルム1〜18をポリビニルアルコール5%水溶液を接着剤として各々貼り合わせた。
【0178】
(偏光子劣化)
上記方法で作製した偏光板について先ず平行透過率と直交透過率を測定し、下記式にしたがって偏光度を算出した。その後各々の偏光板を60℃、90%の条件下で1000時間の強制劣化後、再度平行透過率と直交透過率を測定し、下記式に従って偏光度を算出した。偏光度変化量を下記式により求めた。評価結果を表1に示す。
【0179】
偏光度P=((H0−H90)/(H0+H90))1/2×100
偏光度変化量=P0−P1000
H0:平行透過率
H90:直交透過率
P0:強制劣化前の偏光度
P1000:強制劣化1000時間後の偏光度
○:偏光度変化率25%未満
×:偏光度変化率25%以上。
【0180】
以上の評価結果を表1に示す。
【0181】
【表1】

【0182】
表1に示した結果より、本発明に係るエステル化合物とポリマーYを併用したセルロースエステルフィルムは光学的に等方性を有するということが分かる。
【0183】
また、本発明に係るエステル化合物とポリマーYを併用したセルロースエステルフィルムを用いて作製した偏光板は、ポリマーYのみを使用したセルロースエステルフィルムを用いて作製した偏光板に比べて偏光子劣化が抑えられていることが分かる。
【0184】
実施例3
次いで、実施例2で作製した偏光板1〜18を用いて液晶表示装置を作製した。
【0185】
IPSモード型液晶表示装置である日立製液晶テレビWooo W32−L7000を用いて、予め貼合されていた視認側の偏光板を剥がして、上記作製した偏光板を液晶セルのガラス面に貼合した。その際、実施例1で作製したセルロースエステルフィルム1〜18が液晶セル側に貼合されるように配置しそれぞれ液晶表示装置1〜18とした。
【0186】
(カラーシフト)
液晶表示装置1〜18をそれぞれ黒表示にし、正面と斜め45°の角度から観察した際の色変化を下記基準で評価した。
【0187】
○:色変化がない
△:色変化が認められる
×:色変化が非常に大きい
(高温高湿保存後の光漏れ)
液晶表示装置1〜18を40℃90%RHの環境下で24時間放置したのち、それぞれ黒表示にし、正面から観察した際の光漏れを下記基準で評価した。
【0188】
○:光漏れがみられない
△:光漏れが認められる
×:光漏れが非常に大きい
以上の評価結果を表2に示す。
【0189】
【表2】

【0190】
表2に示した結果より、本発明のセルロースエステルフィルムを使用した液晶表示装置はカラーシフトが少なく、高温高湿保存後の光漏れも見られないのでIPSモード型液晶表示装置用偏光板して優れていることが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セルロースエステル(C)と、エステル化合物(E)と、ポリマー(Y)とを含有するセルロースエステルフィルムであって、前記エステル化合物(E)がフタル酸と、アジピン酸と、ベンゼンモノカルボン酸と、炭素数が2〜12の範囲内であるアルキレングリコールとを反応させて得られたエステル化合物であり、かつ、前記ポリマー(Y)が芳香環を有さないエチレン性不飽和モノマー(Ya)を重合して得られた重量平均分子量が500〜3000の範囲内のポリマーであることを特徴とするセルロースエステルフィルム。
【請求項2】
前記ポリマー(Y)が、下記一般式(1)で表されるポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のセルロースエステルフィルム。
一般式(1):Ry−[CH−C(−R)(−COOR)]−OH
(式中、Rは、H又はCHを表す。Rは、CH、C、又はCを表す。Ryは、OH、H、又は炭素数3以内のアルキル基を表す。kは、繰り返し単位を表す。)
【請求項3】
膜厚が、20〜60μmの範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のセルロースエステルフィルム。
【請求項4】
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のセルロースエステルフィルムが具備されていることを特徴とする偏光板。
【請求項5】
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のセルロースエステルフィルムが具備されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項6】
前記液晶表示装置が、横電界スイッチングモード型液晶表示装置であることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。

【公開番号】特開2012−67194(P2012−67194A)
【公開日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−213262(P2010−213262)
【出願日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【出願人】(303000408)コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Fターム(参考)】