説明

セルロース系フィルム、偏光板、液晶表示装置、及び化合物

【課題】面内レターデーションReが発現され、且つReが逆波長分散性を示すセルロース系フィルムの提供。
【解決手段】下記一般式(I)で表される少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種のセルロース化合物とを含有することを特徴とするセルロース系フィルムである。式中、X1及びX2は、ハメットのσp値が0以上である電子吸引性基を表し、;L11、L12、L21、及びL22は、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA、−CH2−、−CH=CH−及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基;Z1及びZ2は二価の5員又は6員の環状連結基;R21及びR22は、水素原子、又はアルキル基;m1及びm2はそれぞれ独立に0〜2の整数;Rは置換基であり、mは0〜4の整数である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置等の部材として有用なセルロース系フィルム、並びに該セルロース系フィルムを有する偏光板及び液晶表示装置に関する。また、本発明はセルロース系フィルムの光学制御剤として有用な化合物にも関する。
【背景技術】
【0002】
従来、セルロースアシレートフィルムは、液晶表示装置において、例えば、偏光板の保護フィルムとして、又は光学補償フィルムとして広く利用されている。かかる用途に供されるセルロースアシレートフィルムには、液晶表示装置のモード等に応じて、所望の光学特性を示すことが要求される。
セルローストリアセテート等のセルロースアシレートは、安価で汎用性の高い高分子材料であるが、一方で、延伸し難く、セルロースアシレートを原料として、面内レターデーションンReが大きいフィルムを得ることは困難である。従来、セルロースアシレートフィルムの光学特性の制御を目的として、所定の添加剤を添加することが提案されている(例えば、特許文献1及び2)。
【0003】
例えば特許文献3には、セルロースアシレートフィルムの光学制御剤として、ナフタレン系化合物が提案され、当該ナフタレン系化合物を用いることで、面内レターデーションReと厚み方向レターデーションRthとの比、Re/Rth、が大きいセルロースアシレートフィルムが提供できることについて開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−256494号公報
【特許文献2】特開2008−107767号公報
【特許文献3】特開2005−247943号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ポリマーフィルムは、製造過程において、製膜時及びその後の延伸等の処理時等に熱に曝されることがしばしばである。低分子量化合物である添加剤をポリマーフィルムに添加すると、加熱時に、該添加剤がフィルム表面に析出する(いわゆる泣き出す)という現象が生じる場合があり、添加剤の添加量は少ないほどよい。
また、液晶表示装置に対する表示特性の要求は益々高まり、液晶表示装置の光学補償に用いられるフィルムには、Reについて所定の範囲であることが要求されるのみならず、その波長分散性についても、理想的であること、具体的には、Reについて逆分散性を示す、ことが要求される場合がある。特に、Reについて逆波長分散性を示す光学的に二軸性のポリマーフィルムは、VAモードをはじめとする、種々のモードの液晶表示装置において有用である。従来、光学制御剤として提案されている化合物については、波長分散性を理想に近づけることは困難であった。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、面内レターデーションReが発現され、且つReが逆波長分散性を示すセルロース系フィルムを提供すること、並びに当該フィルムを有する、偏光板及び液晶表示装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、セルロース系フィルムの光学制御剤として有用な、新規化合物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1] 下記一般式(I)で表される少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種のセルロース化合物とを含有することを特徴とするセルロース系フィルム:
【化1】

式中、X1及びX2はそれぞれ独立に、ハメットのσp値が0以上である電子吸引性基を表し、可能であれば互いに結合して環を形成していてもよい;L11、L12、L21、及びL22は各々独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、−CH=CH−及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;Z1及びZ2は各々独立に二価の5員又は6員の環状連結基を表し;R21及びR22はそれぞれ独立に、水素原子、又はアルキル基を表し;m1及びm2はそれぞれ独立に0〜2の整数を表し;Rは置換基であり、mは0〜4の整数である。
【0008】
[2] 前記一般式(I)中、X1及びX2がそれぞれ独立に、ハロゲン原子、CN、NO2、C(=O)R、C(=O)OR、C(=O)NRab、SO2R、又はSO2NRabを表し、R、Ra、及びRbはそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子数が1〜7のアルキル基を表すことを特徴とする[1]のセルロース系フィルム。
【0009】
[3] 前記一般式(I)が下記一般式(I−2)であることを特徴とする[1]又は[2]のセルロース系フィルム:
【化2】

式中、各基の定義は、上記式(I)中のそれぞれと同義である。
【0010】
[4] 前記一般式(I)が下記一般式(I−3)であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかのセルロース系フィルム:
【化3】

式中、各基の定義は、上記式(I)中のそれぞれと同義である。
【0011】
[5] 前記一般式(I)が、下記一般式(I−a)であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかのセルロース系フィルム:
【化4】

式中、L21及びL22は各々独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;Z1’及びZ2’は各々独立に、1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基を表し;R21’及びR22’はそれぞれ独立に、水素原子又は無置換のアルキル基を表し;Rは置換基であり;mは0〜4の整数である。
【0012】
[6] 前記一般式(I)で表される化合物が、少なくとも温度T℃(但し、100℃≦T≦300℃)で液晶相を有することを特徴とする[1]〜[5]のいずれかのセルロース系フィルム。
[7] 前記一般式(I)で表される化合物が、フィルム質量に対して0.1〜50質量%含まれることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかのセルロース系フィルム。
[8] 下記式(1)〜(3)を満たすことを特徴とする[1]〜[7]のいずれかのセルロース系フィルム。
(1): Δn(550nm)> 0
(2): 1>|Δn(450nm)/Δn(550nm)|
(3): 1<|Δn(630nm)/Δn(550nm)|
[9] 前記少なくとも1種のセルロース化合物が、セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が実質的にアセチル基のみによって置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.56〜3.00であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれかのセルロース系フィルム。
[10] 前記少なくとも1種のセルロース化合物が、セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が実質的にアセチル基のみによって置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.00〜2.55であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれかのセルロース系フィルム。
[11] 前記少なくとも1種のセルロース化合物が、セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が、実質的にアセチル基、プロピオニル基及びブタノイル基からなる群から選ばれる少なくとも2種類で置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.00〜3.00であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれかのセルロース系フィルム。
[12] 延伸処理及び/又は収縮処理されてなることを特徴とする[1]〜[11]のいずれかのセルロース系フィルム。
[13] [1]〜[12]のいずれかのセルロースアシレートフィルムからなる、又は該セルロース系フィルムを含むことを特徴とする位相差板。
[14] 偏光膜と、[1]〜[12]のいずれかのセルロース系フィルムを少なくとも有することを特徴とする偏光板。
[15] [1]〜[12]のいずれかのセルロース系フィルム、及び/又は[13]の偏光板を少なくとも有することを特徴とする液晶表示装置。
[16] VAモード液晶表示装置であることを特徴とする[15]の液晶表示装置。
【0013】
[17] 下記一般式(I−a)で表される化合物:
【化5】

21及びL22は各々独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;Z1’及びZ2’は各々独立に、1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基を表し;R21’及びR22’はそれぞれ独立に、水素原子又は無置換のアルキル基を表し;Rは置換基であり;mは0〜4の整数である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、面内レターデーションReが発現され、且つReが逆波長分散性を示すセルロース系フィルムを提供すること、並びに当該フィルムを有する、偏光板及び液晶表示装置を提供することができる。
また、本発明によれば、セルロース系フィルムの光学制御剤、特にRe発現剤、として有用な、新規化合物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明について、実施の形態を挙げて詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、そ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。
1.セルロース系フィルム
本発明は、下記一般式(I)で表される少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種のセルロース化合物とを含有することを特徴とするセルロース系フィルムに関する。下記式(I)の化合物は、光学発現剤、さらには、面内レターデーションReの発現剤(Re発現剤)として、及び/又は波長分散調整剤として作用する。
1.−(1) 式(I)の化合物
本発明のセルロース系フィルムは、下記式(I)で表される化合物の少なくとも1種を含有する。
【0016】
【化6】

【0017】
式中、X1及びX2はそれぞれ独立に、ハメットのσp値が0以上である電子吸引性基を表し、可能であれば互いに結合して環を形成していてもよい;L11、L12、L21、及びL22は各々独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、−CH=CH−及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;Z1及びZ2は各々独立に二価の5員又は6員の環状連結基を表し;R21及びR22はそれぞれ独立に、水素原子、又はアルキル基を表し;m1及びm2はそれぞれ独立に0〜2の整数を表し;Rは置換基であり、mは0〜4の整数である。
【0018】
式(I)中、X1及びX2はそれぞれ、ハメットのσp値が0以上の置換基である。ここで、ハメットの置換基定数σ値について説明する。ハメット則は、ベンゼン誘導体の反応又は平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために1935年L.P.Hammettにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則に求められた置換基定数にはσp値とσm値があり、これらの値は多くの一般的な成書に見出すことができる。例えば、J.A.Dean編、「Lange's Handbook of Chemistry」第12版,1979年(Mc Graw−Hill)や「化学の領域」増刊,122号,96〜103頁,1979年(南光堂)、Chem.Rev.,1991年,91巻,165〜195ページなどに詳しい。本発明におけるハメットの置換基定数σp値が0以上の置換基とは電子求引性基であることを示している。σp値として好ましくは0.2以上であり、より好ましくは0.25以上であり、さらに好ましくは0.3以上であり、特に好ましくは0.35以上である。
【0019】
ハメット定数σp値が0以上の電子吸引性基の例には、ハロゲン原子(例えば、クロロ原子のσp値は0.23)、CN(σp値0.66)、NO2(σp値 0.78 )、C(=O)R(例えば、アセチル基はσp値0.50)、C(=O)OR(例えば、メトキシカルボニル基のσp値は0.45)、C(=O)NRab(例えば、−CONH2のσp値は0.36)、SO2R(例えば、−SO2Meのσp値は0.72)、又はSO2NRabが含まれる。R、Ra、及びRbはそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子数が1〜7の置換もしくは無置換のアルキル基(好ましくはC17の無置換アルキル基)を表す。アルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよいが、直鎖状であるのが好ましい。またアルキル基が有していてもよい置換基の例については、後述するR21及びR22でそれぞれ表されるアルキル基が有していてもよい置換基の例と同様である。
【0020】
1及びX2が互いに結合して環を形成している場合、該環の例には、以下の例が含まれる。なお、下記の例中、「*」は、X1及びX2が結合している式(I)中のナフタレン環構成炭素原子に付した。
【0021】
【化7】

【0022】
1及びX2は、好ましくは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、スルホニル基であり、より好ましくは、ハロゲン原子、シアノ基、アルキルカルボニル基であり、最も好ましくはハロゲン原子またはシアノ基であるのが好ましい。
【0023】
式(I)中、L11、L12、L21、及びL22は各々独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、−CH=CH−及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。組合せからなる二価の連結基の例には、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−CONH−、−NHCO−、−CH2NHCO−、−O−C(=O)NH−、−O(CH2n1O−、−(CH2n1O−、−O(CH2n1−、−OC(=O)−(CH2n1−C(=O)−(但し、n1は1〜10の数、好ましくは1〜4の数であり、1つのCH2及び隣接しない2以上のCH2は酸素原子に置き換わっていてもよい)、−O(CH=CH)n2O−、−(CH=CH)n2O−、−O(CH=CH)n2−、−OC(=O)−(CH=CH)n2−C(=O)−(但し、n2は1〜5の数、好ましくは1〜3の数である)、等が含まれる。
【0024】
中でも、L11及びL12はそれぞれ、−O−C(=O)−(いずれも−O−が、ナフタレン環に結合するのがより好ましい)が好ましい。また、m1及びm2がそれぞれ0である場合には、L11及びL12の双方が、−O−C(=O)−O−であるのも好ましい。
また、L21及びL22としてはそれぞれ、単結合、又は−O−C(=O)−O−、−O−、又は−C(=O)−であるのが好ましく、単結合、又は−O−C(=O)−O−が好ましい。
【0025】
前記式(I)中、Z1及びZ2は各々独立に二価の5員又は6員の環状連結基を表す。環状連結基は、飽和環であっても、不飽和環であってもよく、不飽和環の場合は、芳香環であってもよい。又環構成原子が炭素原子のみである炭化水素環であっても、環構成原子として1以上のヘテロ原子(例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子)を含むヘテロ環であってもよい。また、該環は、単環であっても、他の1以上の環が縮合していてもよい。前記二価の5員又は6員の環状連結基の例には、以下に示す環から2個の水素原子を取り去った、2価の基が含まれる。なお、「*」は、L11又はL12と結合する位置に付した。
【0026】
【化8】

【0027】
上記環構造において、R21及びR22の置換位置が、「*」に対していずれの位置であってもよいが、特に、環状連結基がフェニレン基及びシクロヘキシル基である場合には、1位の「*」に対して、4位にR21及びR22が置換しているのが好ましい。
また、1,4−置換シクロヘキシル基については、幾何異性体(トランス型とシス型)が存在するが、前記式(I)化合物は直線的な分子構造を有することが好ましく、そのため、トランス型がより好ましい。
【0028】
前記式(I)中、R21及びR22はそれぞれ独立に、水素原子、又はアルキル基を表す。該アルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。また、置換基を有していてもよい。炭素原子数1〜15のアルキル基が好ましく、1〜7のアルキル基がさらに好ましい。アルキル基中の隣接しない炭素原子は、酸素原子に置換されていてもよい。アルキル基が有していてもよい置換基の例には、アルコキシ基(好ましくは、C1〜C7のアルコキシ基であって、メトキシ基等)、ヒドロキル基、アルキルオキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、 が含まれる。
【0029】
前記式(I)中、m1及びm2はそれぞれ独立に0〜2の整数を表し、m1及びm2はそれぞれ0又は1であるのが好ましい。
なお、m1又はm2が2である時、2つの−Z1−L21−又は及び−Z2−L22−は互いに同一であっても、異なっていてもよい。
【0030】
前記式(I)中、Rは置換基であり、mは0〜4の整数である。Rが表す置換基の例については特に制限はない。具体的には、ニトロ基、アミノ基(例えば、無置換アミノ基、モノアルキル置換アミノ基、及びジアルキルアミノ基)が好ましい。
mは0〜2であるのが好ましく、0又は1であるのが好ましく、0であるのも好ましい。
【0031】
以下に、−L11−(Z1−L21m1−R21の例を示すが、以下の例に限定されるものではない。−L12−(Z2−L22m2−R22の例についても同様である。下記式中のL11、L21及びR21それぞれの定義については、式(I)中のそれぞれと同義であり、子の好ましい範囲も同様である。また、一つの基中にL21が複数存在する場合は、互いに同一でも異なっていてもよい。
【0032】
【化9】

【0033】
前記式(I)中、−L11−(Z1−L21m1−R21、−L12−(Z2−L22m2−R22、及びRは、ナフタレン環を構成している炭素原子のいずれに結合していてもよいし、互いの置換基が相対的にどのような関係で存在していてもよい。中でも、分子構造が
棒状になり、アスペクト比が大きくなるので、−L11−(Z1−L21m1−R21、−L12−(Z2−L22m2−R22は、下記式(I−2)、(I−3)及び(I−a)と同様の位置に結合しているのが好ましい。このような構造をとることで、セルロース系フィルム中での光学発現性が向上する。
【0034】
前記一般式(I)で表される化合物の好ましい例には、下記一般式(I−2)、(I−3)、及び(I−a)でそれぞれ表される化合物が含まれる。
【0035】
【化10】

【0036】
式(I−2)中、各基の定義は、上記式(I)中のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。
【0037】
【化11】

【0038】
式(I−3)中、各基の定義は、上記式(I)中のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。
【0039】
【化12】

【0040】
式(I−a)中、L21及びL22の定義については、式(I)中のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。
式(I−a)中、Z1’及びZ2’は各々独立に、1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基を表す。
式(I−a)中、R21’及びR22’はそれぞれ独立に、水素原子又は無置換のアルキル基を表し、無置換アルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
式(I−a)中、R及びmについては、式(I)中のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。
【0041】
以下に、一般式(I)で表される化合物の具体例を示すが、以下の具体例に限定されるものではない。なお、下記例示化合物中、nは0〜7の整数であり、mは1〜12の整数である。なお、例示化合物No.に付記された「n」に、式中のnが代入されることで、化合物が特定される。例えば、例示化合物No.(1−1)は、式(1−n)中のnが1である化合物を意味する。mについても同様である。例示化合物No.に付記された「X」は、式中のXの基又は原子を表すシンボルに置き換えることで、化合物が特定される。例えば、例示化合物No.(24−Cl−1)は、式(24−X−m)中の、XがCl(塩素原子)であり、mが1の化合物である。
【0042】
【化13】

【0043】
【化14】

【0044】
【化15】

【0045】
【化16】

【0046】
【化17】

【0047】
【化18】

【0048】
一般式(I)の化合物は、一般的な有機合成反応を組合せることで合成することができる。一般式(I)の化合物は、例えば、下記スキームにしたがって簡便に合成できる。
【0049】
【化19】

【0050】
例えば、R21及びR22がn-ブチル基、m=0の場合、4−ブチルシクロヘキサンカルボン酸を塩化チオニルを用いて、酸クロライドを形成したのち、置換1,4−ジヒドロキシナフタレン、ピリジンのTHF溶液中に滴下し、室温にて攪拌することで、目的の化合物を合成できる。一般式(I)において置換基や連結基の異なる他の化合物の合成については、上記方法に基づき、使用する化合物や行う反応を変えることで行えるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0051】
本発明の一般式(I)で表される化合物は液晶性を示すことが好ましい。加熱により液晶性を示す(サーモトロピック液晶性を有する)ことがさらに好ましい。式(I)で表される化合物は100℃〜300℃の温度範囲で液晶性を示すことが好ましく、100℃〜250℃の温度範囲で液晶性を示すことがより好ましく、100℃〜220℃の温度範囲で液晶性を示すことがもっとも好ましい。液晶相は、カラムナー相、ネマチック相またはスメクティック相が好ましく、ネマチック相であることがより好ましい。
【0052】
本発明において一般式(I)で表される化合物は、220以上400nm以下に吸収極大を有することが好ましく、さらに250以上400nm以下に吸収極大を有することが好ましい。300以上390nm以下に吸収極大を有することが最も好ましい。
【0053】
本発明のセルロース系フィルム中、前記式(I)で表される化合物は、主成分である1種以上のセルロース化合物の全質量に対して、0.1〜50質量%であるのが好ましく、
0.25〜20質量%であるのがより好ましく、0.25〜10質量%であるのがさらに好ましく、0.25〜10質量%であることがもっとも好ましい。この範囲であると、高Reを達成できるとともに、フィルム製造工程において、添加された化合物がフィルム表面に析出する等の問題を軽減できる。
なお、本発明のフィルムを、溶液製膜法で製造する場合は、前記式(I)の化合物は、セルロース化合物(例えば、セルロースアシレート)のドープ中に添加することができる。添加のタイミングについては特に制限はない。
【0054】
1.−(2) セルロース化合物
本発明のフィルムは、セルロース化合物の少なくとも1種を主成分として含有する。
本発明において、「セルロース化合物」とは、例えば、セルロースを基本構造とする化合物であって、セルロースを原料として生物的あるいは化学的に官能基を導入して得られるセルロース骨格を有する化合物を含むものをいう。本発明においては異なる2種類以上のセルロース化合物を混合して用いてもよい。
セルロース化合物として好ましいものはセルロースエステルであり、より好ましくは、セルロース骨格中の水酸基の水素原子が、アシル基で置換された、セルロースアシレート(セルローストリアシレート、セルロースアシレートプロピオネート等が挙げられる。)である。以下、セルロース化合物としてセルロースアシレートを例にして、本発明の好ましい態様を説明する。
【0055】
セルロース化合物の原料として用いられるセルロースとしては、綿花リンタや木材パルプ(広葉樹パルプ、針葉樹パルプ)などがあり、何れの原料セルロースから得られるセルロースアシレートでも使用でき、場合により混合して使用してもよい。これらの原料セルロースについての詳細は、例えば「プラスチック材料講座(17)繊維素系樹脂」(丸澤・宇田著、日刊工業新聞社、1970年発行)や発明協会公開技報2001−1745(7〜8頁)に記載されており、本発明に対しては特に限定されるものではない。
【0056】
本発明おけるセルロースアシレートのアシル基は、特に制限はない。例えば、アセチル基、プロピオニル基またはブチリル基またはベンゾイル基などが好ましいが、これらに限定されるものではない。全アシル基の置換度は2.0〜3.0が好ましく、2.2〜2.95がさらに好ましい。アシル基は、アセチル基であることが最も好ましく、アシル基がアセチル基であるセルロースアセテートを用いる場合には、アシル化度(アシル基の全置換度)が2.00〜2.98であることが好ましく、2.7〜2.97がさらに好ましい。
【0057】
セルロースを構成するβ−1,4結合しているグルコース単位は、2位、3位及び6位に遊離の水酸基を有している。セルロースアシレートは、これらの水酸基の一部又は全部を、アシル基によってエステル化した重合体(ポリマー)である。アシル置換度は、2位、3位及び6位のそれぞれについて、セルロースがエステル化している割合を意味し、全ての水素原子が置換されていると置換度は3になる。
【0058】
本発明では、以下の条件を満足する第1〜第2の例のセルロスアシレートを主成分として用いるのが好ましい。
第1の例:
セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が実質的にアセチル基のみによって置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.56〜3.00(より好ましくは全置換度が2.70〜2.97)であるセルロースアシレート。
第2の例:
セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が実質的にアセチル基のみによって置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.00〜2.55(より好ましくは全置換度が2.10〜2.50)であるセルロースアシレート。
第3の例:
セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が、実質的にアセチル基、プロピオニル基及びブタノイル基からなる群から選ばれる少なくとも2種類で置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.00〜3.00(より好ましくは全置換度が2.20〜2.95)であるセルロースアシレート。
なお、ここでいう「実質的」にとは、該置換基以外の種類の置換度が0.01以下であることを意味する。
【0059】
本発明に用いるセルロースアシレートは、350〜800の質量平均重合度を有することが好ましく、370〜600の質量平均重合度を有することがさらに好ましい。また本発明に用いるセルロースアシレートは、70000〜230000の数平均分子量を有することが好ましく、75000〜230000の数平均分子量を有することがさらに好ましく、78000〜120000の数平均分子量を有することがより
【0060】
前記セルロースアシレートは、アシル化剤として酸無水物や酸塩化物を用いて合成できる。工業的に最も一般的な合成方法としては、以下の通りである。綿花リンタや木材パルプなどから得たセルロースを、アセチル基、プロピオニル基及び/又はブチリル基に対応する有機酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸)又はそれらの酸無水物(無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸)を含む混合有機酸成分でエステル化し、目的のセルロースアシレートを合成することができる。また、前記セルロースアシレートの原料綿や合成方法としては、例えば、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、7頁〜12頁、2001年3月15日発行、発明協会)に記載のものを好ましく採用できる。
【0061】
1.−(3) その他の添加剤
本発明のフィルムは、種々の目的により、前記一般式(I)で表される化合物以外の添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤は、前記フィルムを溶液製膜法で製造する場合は、セルロースアシレート等のセルロース化合物のドープ中に添加することができる。添加のタイミングについては特に制限はない。添加剤は、セルロースアシレート等の主成分であるセルロース化合物と相溶(溶液製膜法ではセルロースアシレートドープ中に可溶)な剤から選択する。添加剤は、セルロースアシレートの光学特性の調整及びその他の特性の調整等を目的として添加される。
以下、本発明に使用可能な添加剤の例について説明するが、以下の添加剤に限定されるものではない。なお、以下の説明でも、セルロースアシレートを用いた態様について説明するが、セルロースアシレート以外のセルロース化合物を主成分として用いた態様であっても、下記に説明する添加剤を利用することができる。なお、式(I)の化合物以外の添加剤を用いる場合は、その添加量の好ましい範囲は、該添加剤の種類によって変動するので、特定することはできないが、一般的には、0〜50質量%程度であるのが好ましい。
【0062】
(他の光学制御剤)
本発明のセルロース系フィルムには、上記式(I)とともに、他の光学制御剤を添加してもよい。例えば、式(I)の化合物と同様、Reについて発現性を有する他のRe発現剤を添加してもよいし、またRthについて発現性を有する光学制御剤を添加してもよい。また、他の波長分散剤を添加してもよい。上記式(I)の化合物は、他の光学制御剤の作用を損なうことなく、Re発現性に寄与し得る。他のRe発現剤の例には、特開2003−344655号公報に記載の一般式(I)〜(IV)で表されるトリアジン系化合物、及び特開2002−363343号公報に記載の最大吸収波長が所定の範囲の棒状化合物が含まれる。これらの他のRe発現剤を併用すると、Re発現剤としてもRth発現剤としても機能するため、広い範囲の光学特性のフィルムを容易に作成することができる。
【0063】
(紫外線吸収剤)
紫外線吸収剤としては、目的に応じ任意の種類のものを選択することができ、サリチル酸エステル系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系、シアノアクリレート系、ニッケル錯塩系等の吸収剤を用いることができ、好ましくはベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸エステル系である。
【0064】
紫外線吸収剤は、吸収波長の異なる複数の吸収剤を複合して用いることが、広い波長範囲で高い遮断効果を得ることができるので好ましい。液晶用紫外線吸収剤は、液晶の劣化防止の観点から、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、且つ、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。特に好ましい紫外線吸収剤は、上述の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、サリチル酸エステル系化合物である。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に対する不用な着色が少ないことから、好ましい。
【0065】
また、紫外線吸収剤については、特開昭60−235852号、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号、同6−118233号、同6−148430号、同7−11056号、同7−11055号、同7−11056号、同8−29619号、同8−239509号、特開2000−204173号の各公報に記載の化合物も用いることができる。
【0066】
紫外線吸収剤の添加量は、セルロースアシレートに対し0.001〜5質量%が好ましく、0.01〜1質量%がより好ましい。添加量が0.001質量%以上であれば添加効果が十分に発揮されうるので好ましく、添加量が5質量%以下であればフィルム表面への紫外線吸収剤のブリードアウトを抑制できるので好ましい。
【0067】
(劣化防止剤)
劣化防止剤は、セルローストリアセテート等のセルロース化合物が劣化、分解するのを防止するために添加してもよい。劣化防止剤としては、ブチルアミン、ヒンダードアミン化合物(特開平8−325537号公報)、グアニジン化合物(特開平5−271471号公報)、ベンゾトリアゾール系UV吸収剤(特開平6−235819号公報)、ベンゾフェノン系UV吸収剤(特開平6−118233号公報)などの化合物を用いることができる。
【0068】
(可塑剤)
可塑剤としては、リン酸エステル、カルボン酸エステル、多価アルコールの脂肪酸エステル類、および/または、単糖あるいは2〜10個の単糖単位を含む炭水化物の誘導体(以下、糖類系可塑剤という)、又はジカルボン酸類とジオール類との重縮合エステル及びその誘導体からなるオリゴマー類から選択されるオリゴマー系可塑剤であることが好ましい。リン酸エステル系可塑剤としては、例えばトリフェニルホスフェート(TPP)、トリクレジルホスフェート(TCP)、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、ビフェニルジフェニルホスフェート(BDP)、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好ましい。また、カルボン酸エステル系可塑剤としては、例えばジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジフェニルフタレート(DPP)、ジエチルヘキシルフタレート(DEHP)、O−アセチルクエン酸トリエチル(OACTE)、O−アセチルクエン酸トリブチル(OACTB)、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、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、トリブチリン、ブチルフタリルブチルグリコレート、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等が好ましい。
また、多価アルコールの脂肪酸エステル類としては、(ジ)ペンタエリスリトールエステル類、グリセロールエステル類、ジグリセロールエステル類であることが好ましい。
糖類系可塑剤としては、キシローステトラアセテート、グルコースペンタアセテート、フルクトースペンタアセテート、マンノースペンタアセテート、ガラクトースペンタアセテート、マルトースオクタアセテート、セロビオースオクタアセテート、スクロースオクタアセテート、キシリトールペンタアセテート、ソルビトールヘキサアセテート、キシローステトラプロピオネート、グルコースペンタプロピオネート、フルクトースペンタプロピオネート、マンノースペンタプロピオネート、ガラクトースペンタプロピオネート、マルトースオクタプロピオネート、セロビオースオクタプロピオネート、スクロースオクタプロピオネート、キシリトールペンタプロピオネート、ソルビトールヘキサプロピオネートなどが好ましい。
【0069】
(オリゴマー系可塑剤)
オリゴマー系可塑剤の好ましい例には、ジオール成分とジカルボン酸成分との重縮合エステル及びその誘導体(以下、「重縮合エステル系可塑剤」という場合がある)、並びにメチルアクリレート(MA)のオリゴマー及びその誘導体(以下、「MAオリゴマー系可塑剤」という場合がある)が含まれる。
【0070】
前記重縮合エステルは、ジカルボン酸成分とジオール成分との重縮合エステルである。ジカルボン酸成分は、1種のジカルボン酸のみからなっていても、又は2種以上のジカルボン酸の混合物であってもよい。中でも、ジカルボン酸成分として、少なくとも1種の芳香族性ジカルボン酸及び少なくとも1種の脂肪族ジカルボン酸を含むジカルボン酸成分を用いるのが好ましい。一方、ジオール成分についても1種のジオール成分おみからなっていても、又は2種以上のジオールの混合物であってもよい。中でも、ジオール成分として、エチレングリコール及び/又は平均炭素原子数が2.0より大きく3.0以下の脂肪族ジオールを用いるのが好ましい。
【0071】
前記時カルボン酸成分中の前記芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸との比率は、芳香族ジカルボン酸が5〜70モル%であることが好ましい。上記範囲であると、フィルムの光学特性の環境湿度依存性を低減できるとともに、製膜過程でブリードアウトの発生を抑制できる。前記ジカルボン酸成分中の芳香族ジカルボン酸は、より好ましくは10〜60モル%であり、20〜50モル%であることがさらに好ましい。
芳香族ジカルボン酸の例には、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,8−ナフタレンジカルボン酸及び2,6−ナフタレンジカルボン酸等が含まれ、フタル酸、及びテレフタル酸が好ましい。脂肪族ジカルボン酸の例には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、及び1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が含まれ、中でも、コハク酸、及びアジピン酸が好ましい。
【0072】
前記ジオール成分は、エチレングリコール及び/又は平均炭素数が2.0より大きく3.0以下のジオールである。前記ジオール成分中、エチレングリコールが50モル%であることが好ましく、75モル%であることがより好ましい。脂肪族ジオールとしては、アルキルジオール又は脂環式ジオール類を挙げることができ、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、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−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、ジエチレングリコール等があり、これらはエチレングリコールとともに1種又は2種以上の混合物として使用されることが好ましい。
【0073】
前記ジオール成分は、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、及び1,3−プロパンジオールであるのが好ましく、特に好ましくはエチレングリコール、及び1,2−プロパンジオールである。
【0074】
また、前記重縮合エステル系可塑剤としては、前記重縮合エステルの末端のOHがモノカルボン酸とエステルを形成している当該重縮合エステルの誘導体であるのが好ましい。両末端OH基の封止に用いるモノカルボン酸類としては、脂肪族モノカルボン酸が好ましく、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、安息香酸及びその誘導体等が好ましく、酢酸又はプロピオン酸がより好ましく、酢酸が最も好ましい。重縮合エステルの両末端に使用するモノカルボン酸類の炭素数が3以下であると、化合物の加熱減量が大きくならず、面状故障の発生を低減することが可能である。また、封止に用いるモノカルボン酸は2種以上を混合してもよい。前記重縮合エステルの両末端は酢酸又はプロピオン酸による封止されているのが好ましく、酢酸封止により両末端がアセチルエステル残基となっている重縮合エステルの誘導体が特に好ましい。
【0075】
前記重縮合エステル及びその誘導体は、数平均分子量は700〜2000程度のオリゴマーであることが好ましく、800〜1500程度がより好ましく、900〜1200程度がさらに好ましい。なお、重縮合エステルの数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定、評価することができる。
【0076】
MAオリゴマー系可塑剤の一例は、下記繰り返し単位を含むオリゴマーである。
【0077】
【化20】

【0078】
重量平均分子量は、500〜2000程度が好ましく、700〜1500程度がより好ましく、800〜1200程度であるのがさらに好ましい。
【0079】
また、MAオリゴマー系可塑剤は、MA単独のオリゴマーの他、MAから誘導体される上記繰り返し単位とともに、他のモノマーから誘導される繰り返し単位の少なくとも1種を有するオリゴマーであってもよい。前記他のモノマーの例には、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、ならびに上記アクリル酸エステルをメタクリル酸エステルにかえたモノマーが含まれる。また、スチレン、メチルスチレン、ヒドロキシスチレンなどの芳香環を有するモノマーを利用することもできる。前記他のモノマーとしては、芳香環を持たない、アクリル酸エステルモノマー及びメタクリル酸エステルモノマーが好ましい。
また、MAオリゴマー系可塑剤が、2種以上の繰り返し単位を有するオリゴマーである場合は、X(親水基を有するモノマー成分)及びY(親水基を持たないモノマー成分)からなり、X:Y(モル比)が1:1〜1:99のオリゴマーが好ましい。
【0080】
これらのMA系オリゴマーは、特開2003−12859号公報に記載されている方法を参考にして合成することができる。
【0081】
(高分子可塑剤)
本発明のセルロースアシレートフィルムは、前述した糖類系可塑剤、重縮合エステル系可塑剤、及びMMAオリゴマー系可塑剤とともに、又はそれに代えて、他の高分子系可塑剤を含有していてもよい。他の高分子系可塑剤としては、ポリエステルポリウレタン系可塑剤、脂肪族炭化水素系ポリマー、脂環式炭化水素系ポリマー、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリN−ビニルピロリドン等のビニル系ポリマー、ポリスチレン、ポリ4−ヒドロキシスチレン等のスチレン系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリウレア、フェノール−ホルムアルデヒド縮合物、尿素−ホルムアルデヒド縮合物、酢酸ビニル、等が挙げられる。
【0082】
(剥離促進剤)
剥離促進剤としては、クエン酸のエチルエステル類が好ましい例として挙げられる。
(赤外吸収剤)
赤外吸収剤としては、例えば特開2001−194522号公報に記載のものが好ましい。
【0083】
(染料)
本発明では、色相調整のための染料を添加してもよい。染料の含有量は、セルロースアシレートに対する質量割合で10〜1000ppmが好ましく、50〜500ppmがさらに好ましい。特開平5−34858号公報に記載の染料を用いることができる。
【0084】
(マット剤微粒子)
前記セルロースアシレートフィルムには、マット剤を添加してもよい。マット剤として使用される微粒子としては、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成珪酸カルシウム、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及びリン酸カルシウムを挙げることができる。微粒子はケイ素を含むものが濁度が低くなる点で好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。
二酸化珪素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)などの市販品を使用することができる。酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976及びR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されており、使用することができる。
【0085】
2次平均粒子径の小さな粒子を有するセルロースアシレートフィルムの製造には、微粒子の分散液を用いることができる。微粒子の分散液を調製する際にいくつかの手法が考えられる。例えば、溶剤と微粒子を撹拌混合した微粒子分散液をあらかじめ調製し、この微粒子分散液を別途用意した少量のセルロースアシレート溶液に加えて撹拌溶解し、さらにメインのセルロースアシレートドープ液と混合する方法がある。この方法は二酸化珪素微粒子の分散性がよく、二酸化珪素微粒子が更に再凝集し難い点で好ましい調製方法である。ほかにも、溶剤に少量のセルロースアシレートを加え、撹拌溶解した後、これに微粒子を加えて分散機で分散を行い、これを微粒子添加液とし、この微粒子添加液をインラインミキサーでドープ液と十分混合する方法もある。いずれの方法を利用してもよいし、またこれらの方法に限定されるものでもない。
上記調製方法に使用される溶剤は、低級アルコール類としては、好ましくはメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等が挙げられる。低級アルコール以外の溶媒としては特に限定されないが、セルロースアシレートの製膜時に用いられる溶剤を用いることが好ましい。
【0086】
(化合物添加の比率)
本発明においては、分子量が3000以下の化合物の総量は、セルロースアシレート質量に対して5〜45質量%であることが好ましい。より好ましくは10〜40質量%であり、さらに好ましくは15〜30質量%である。これらの化合物としては上述したように、光学異方性を低下する化合物、波長分散調整剤、紫外線防止剤、可塑剤、劣化防止剤、剥離促進剤、染料、マット剤微粒子、赤外吸収剤など光学特性調整剤である。さらに、分子量が2000以下の化合物の総量が上記範囲内であることがより好ましい。これら化合物の総量を5質量%以上とすることにより、セルロースアシレート単体の性質が出にくくなり、例えば、温度や湿度の変化に対して光学性能や物理的強度が変動しにくくなる。またこれら化合物の総量を45質量%以下とすることにより、セルロースアシレートフィルム中に化合物が相溶する限界を超え、フィルム表面に析出してフィルムの白濁(ブリードアウト)が抑止される傾向にあり好ましい。
【0087】
1.−(4) フィルムの製造方法
本発明のセルロース系フィルムは、溶液流延製膜法を利用して製造されたフィルムであっても、溶融押出製膜法を利用して製造されたフィルムであってもよい。以下に、溶液流延製膜法を利用して製造する例について説明するが、以下の方法に限定されるものではない。
【0088】
溶液流延製膜法では、セルロース系化合物(以下、代表して、「セルロースアシレート」の例として記載する場合がある)、及び前記一般式(I)で表される化合物を、有機溶媒に溶解して調製した溶液(以下、「ドープ」という場合もある)を、ベルト、ロール等の支持体表面に流延し、乾燥して製膜する。一般的な溶液流延法を利用して製膜することができる。
【0089】
(ドープの調製)
前記ドープの調製に用いられる主溶媒として好ましく用いられる有機溶媒は、炭素原子数が3〜12のエステル、ケトン、エーテル、および炭素原子数が1〜7のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒が好ましい。エステル、ケトンおよび、エーテルは、環状構造を有していてもよい。エステル、ケトンおよびエーテルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、主溶媒として用いることができ、たとえばアルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する主溶媒の場合、その炭素原子数はいずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
【0090】
また、塩素系のハロゲン化炭化水素を主溶媒としてもよいし、例えば公開技法(公開技報2001−1745、12頁〜16頁、2001年発行、発明協会)に記載されているように、非塩素系溶媒を主溶媒としてもよい。
【0091】
その他、セルロースアシレート溶液の調製、それに使用される溶媒、その溶解方法等については、以下の特許文献に開示のものを、好ましい態様としてあげることができる。特開2000−95876号、特開平12−95877号、特開平10−324774号、特開平8−152514号、特開平10−330538号、特開平9−95538号、特開平9−95557号、特開平10−235664号、特開平12−63534号、特開平11−21379号、特開平10−182853号、特開平10−278056号、特開平10−279702号、特開平10−323853号、特開平10−237186号、特開平11−60807号、特開平11−152342号、特開平11−292988号、特開平11−60752号、特開平11−60752号の各公報。
これらの特許文献によると本発明において好ましい溶媒だけでなく、その溶液物性や共存させる共存物質についても記載があり、それらも、本発明においても好ましい態様である。
【0092】
セルロースアシレート溶液(ドープ)の調製は、その溶解方法は特に限定されず、室温でもよくさらには冷却溶解法または高温溶解方法、さらにはこれらの組み合わせで実施される。本発明におけるセルロースアシレート溶液の調製、さらには溶解工程に伴う溶液濃縮、ろ過の各工程に関しては、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、22頁〜25頁、2001年3月15日発行、発明協会)にて詳細に記載されている製造工程が好ましく用いられる。
【0093】
前記ドープの透明度としては85%以上であることが好ましく、88%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。本発明においてはセルロースアシレートドープ溶液に各種の添加剤が十分に溶解していることを確認した。具体的なドープ透明度の算出方法としては、ドープ溶液を1cm角のガラスセルに注入し、分光光度計(UV−3150、商品名、島津製作所社製)で550nmの吸光度を測定する。溶媒のみをあらかじめブランクとして測定しておき、ブランクの吸光度との比からセルロースアシレート溶液の透明度を算出する。
【0094】
(流延、乾燥、巻き取り工程)
溶解機(釜)から調製されたドープ(セルロースアシレート溶液)を貯蔵釜で一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製をする。ドープをドープ排出口から、例えば、回転数によって高精度に定量送液できる加圧型定量ギヤポンプを通して加圧型ダイに送り、ドープを加圧型ダイの口金(スリット)からエンドレスに走行している流延部の金属支持体の上に均一に流延し、金属支持体がほぼ一周した剥離点で、生乾きのドープ膜(ウェブとも呼ぶ)を金属支持体から剥離する。得られるウェブの両端をクリップで挟み、幅保持しながらテンターで搬送して乾燥し、続いて得られたフィルムを乾燥装置のロール群で機械的に搬送し乾燥を終了して巻き取り機でロール状に所定の長さに巻き取る。テンターとロール群の乾燥装置との組み合わせはその目的により変わる。
本発明のフィルムの主な用途である、液晶表示装置用の光学部材である機能性保護膜やハロゲン化銀写真感光材料に用いるフィルムを製膜するための溶液流延製膜方法においては、溶液流延製膜装置の他に、下引層、帯電防止層、ハレーション防止層、保護層等の塗布層を、フィルムの表面へ塗布形成(塗布加工)するために、塗布装置が付加されることが多い。これらについては、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、25頁〜30頁、2001年3月15日発行、発明協会)に詳細に記載されており、流延(共流延を含む)、金属支持体、乾燥、剥離などに分類され、本発明において好ましく用いることができる。
【0095】
(延伸処理・収縮処理)
製膜されたフィルムに対して、所望の光学特性を発現させるために、延伸処理及び/又は収縮処理を実施してもよい。特に、セルロースアシレートフィルムの面内レターデーション値を高い値とする場合には、積極的に幅方向に延伸し、例えば、特開昭62−115035号、特開平4−152125号、特開平4−284211号、特開平4−298310号、及び特開平11−48271号の各公報などに記載されている延伸法を実施するのが好ましい。フィルムの延伸は、常温又は加熱条件下で実施する。延伸は(フィルムのガラス転移点)以上(フィルムのガラス転移点以上+40℃)以下の温度で行うことが好ましい。乾膜の場合、130℃以上200℃以下が好ましい。また、流延後にドープ溶剤が残存した状態で延伸を行う場合、乾膜よりも低い温度で延伸が可能となり、この場合、100℃以上170℃以下が好ましい。
フィルムの延伸は、縦又は横だけの一軸延伸でもよく、同時又は逐次2軸延伸でもよい。フィルムは、1〜200%の延伸を行うことが好ましく、1〜100%の延伸を行うことがより好ましく、1〜50%の延伸を行うことがさらに好ましい。
【0096】
また、熱収縮処理も、延伸処理と同様、所望の光学特性を達成するのに有用である。特に、高レターデーションのフィルムを製造するのに有用である。熱収縮処理については、例えば、特開2006−215142号公報、特開2007−261189号公報、特許4228703号公報等に記載の方法を参照することができる。
【0097】
十分乾燥された後の、本発明のフィルムの厚さについては、特に制限はなく、使用目的によって好ましい範囲も異なるが、一般的には、5〜500μm程度であるのが好ましく、20〜300μmの範囲であることがより好ましく、30〜150μmの範囲であることがさらに好ましい。また、光学用、特にVA液晶表示装置用としては、40〜110μmであることが好ましい。フィルム厚さの調整は、所望の厚さになるように、ドープ中に含まれる固形分濃度、ダイの口金のスリット間隙、ダイからの押し出し圧力、金属支持体速度等を調節すればよい。
【0098】
(表面処理)
本発明のセルロース系フィルムに、所望により表面処理を行ってもよい。表面処理を行うことにより、セルロース系フィルムと各機能層(例えば、下塗層およびバック層)との接着の向上を達成することができる。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、10-3〜20Torr(0.133Pa〜2.67kPa)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、30頁〜32頁、2001年3月15日発行、発明協会)に記載されており、本発明において好ましく用いることができる。
【0099】
(機能層の付加)
本発明のセルロースフィルムには、用途に応じて、各種の機能層を付与してもよい。それらは、例えば、帯電防止層、硬化樹脂層(透明ハードコート層)、反射防止層、易接着層、防眩層、光学補償層、配向層、液晶層などである。本発明に用いることができるこれらの機能層の材料としては、界面活性剤、滑り剤、マット剤等であるが、これらに限定されるものではない。詳細が発明協会公開技報(公技番号2001−1745、32頁〜45頁、2001年3月15日発行、発明協会)に記載されており、参照することができる。
【0100】
1.−(5) フィルムの特性
本発明のセルロース系フィルムの一例は、下記式(1)〜(3)を満足するフィルムである。
(1): Δn(550nm)> 0
(2): 1>|Δn(450nm)/Δn(550nm)|
(3): 1<|Δn(630nm)/Δn(550nm)|
ここで、Δnは配向方向(以下TD方向と示す。)の屈折率から配向方向と直交する方向(以下MD方向と示す。)の屈折率を差し引いた値であるため、TD方向の屈折率の波長分散性よりも、MD方向の波長分散性が、より右肩下がり(左を短波長側、右を長波長側とおいたときのΔnの傾き)であれば、その差し引いた値は、上記式(2)及び(3)を満足する。屈折率の波長分散性は、Lorentz−Lorenzの式で表されているように、物質の吸収に密接な関係にあるため、MD方向の波長分散性をより右肩下がりにするためには、TD方向に比較してMD方向の吸収遷移波長をより長波化できれば、数式(2)及び(3)を満たすフィルムを設計することができる。例えば延伸処理を行ったポリマー材料では、MD方向は分子の鎖に直交方向である。そのような高分子幅方向の吸収遷移波長を長波化することは高分子材料としては非常に困難である。
【0101】
本発明においては、高分子材料であるセルロース系化合物に対して、一般式(I)で表される低分子化合物を添加し配向さて、当該低分子化合物の吸収遷移波長が高分子幅方向(MD方向)に長波であれば、上記式(2)及び(3)を満たすフィルムが得られる。
低分子化合物の屈折率の大きさがMD方向に比べてTD方向に大きければ、フィルムとしてTD方向に対して複屈折Δn(550nm)が正であることに問題がないが、逆に低分子化合物の屈折率の大きさがTD方向に比べてMD方向に大きくても高分子材料の屈折率がTD方向に大きく、フィルムとして複屈折Δn(550nm)が正であれば問題ない。
すなわち、前記一般式(I)で表される化合物を少なくとも一種含有するセルロース系フィルムは、延伸処理・熱収縮処理等の配向処理を施されることにより、上記数式(1)〜(3)を満足するフィルムとなる。
【0102】
Δnについては、例えば液晶便覧(2000年、丸善株式会社)201頁に詳細な説明がある。このΔnは一般的には温度依存性を示す。本発明においてΔnの測定温度は任意であるが、好ましくはフィルム状態でのΔnは−20℃から120℃の範囲の一定の温度で行われる。
【0103】
(Re、Rthの測定)
本明細書において、Re(λ)及びRth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーション及び厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH又はWR(商品名、王子計測機器社製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。
測定されるフィルムが1軸又は2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH又はWRが算出する。
なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(21)及び式(22)よりRthを算出することもできる。
【0104】
【数1】

【0105】
式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表し、dは層の厚み(nm)である。
【0106】
測定されるフィルムが1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。
【0107】
上記の測定において、平均屈折率の仮定値はポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRはnx、ny、nzを算出することができる。
【0108】
Re(λ)値、Rth(λ)値は、それぞれ、以下の数式(5)、(6)を満たすことが、液晶表示装置、特にVAモード、OCBモード液晶表示装置の視野角を広くするために好ましい。また特にセルロース系フィルムが、偏光板の液晶セル側の保護膜に用いられる場合に好ましい。
数式(5):0nm≦Re(590)≦200nm
数式(6):0nm≦Rth(590)≦400nm
(式中、Re(590)、Rth(590)は、波長λ=590nmにおける値(単位:nm)である。)
さらに好ましくは、以下の数式(5−1)、(6−1)を満たすことである。
数式(5−1):30nm≦Re(590)≦150nm
数式(6−1):30nm≦Rth(590)≦300nm
(式中、Re(590)、Rth(590)は、式(5)、(6)におけると同義である。)
【0109】
本発明のセルロース系フィルムをVAモード、OCBモードに使用する場合、セルの両側に1枚ずつ合計2枚使用する形態(2枚型)と、セルの上下のいずれか一方の側にのみ使用する形態(1枚型)の2通りがある。
2枚型の場合、Re(590)は20〜100nmが好ましく、30〜70nmがさらに好ましい。Rth(590)については70〜300nmが好ましく、100〜200nmがさらに好ましい。
1枚型の場合、Re(590)は30〜150nmが好ましく、40〜100nmがさらに好ましい。Rth(590)については100〜300nmが好ましく、150〜250nmがさらに好ましい。
【0110】
(フィルムの透湿度)
本発明のセルロース系フィルムの透湿度は、JIS規格JIS Z 0208をもとに、温度60℃、湿度95%RH(相対湿度)の条件において測定し、膜厚80μmに換算して400〜2000g/m2・24hであることが好ましい。500〜1800g/m2・24hであることがより好ましく、600〜1600g/m2・24hであることが特に好ましい。
透湿度の測定法は、「高分子の物性II」(高分子実験講座4,共立出版)の285頁〜294頁:蒸気透過量の測定(質量法、温度計法、蒸気圧法、吸着量法)に記載の方法を適用することができ、本発明のセルロース系フィルム試料70mmφを25℃、90%RH及び60℃、95%RHでそれぞれ24時間調湿し、透湿試験装置(KK−709007、商品名、東洋精機(株))にて、JIS Z−0208に従って、単位面積あたりの水分量を算出(g/m2)し、透湿度=調湿後質量−調湿前質量で求める。
【0111】
(フィルムの残留溶剤量)
本発明では、セルロース系フィルム中の残留溶剤量が、0.01〜1.5質量%の範囲となる条件で乾燥することが好ましい。より好ましくは0.01〜1.0質量%である。本発明のセルロース系フィルムを支持体に用いる場合、残留溶剤量を該範囲内とすることでカールをより抑制できる。これは、前述のソルベントキャスト方法による成膜時の残留溶剤量が少なくすることで自由体積が小さくなることが主要な効果要因になるためと思われる。
【0112】
(フィルムの吸湿膨張係数)
本発明のセルロース系フィルムの吸湿膨張係数は30×10-5/%RH以下とすることが好ましく、15×10-5/%RH以下とすることがより好ましく、10×10-5/%RH以下であることがさらに好ましい。また、下限値は特に定めるものではなく、吸湿膨張係数は小さい方が好ましい傾向にあるが、より好ましくは、1.0×10-5/%RH以上の値である。吸湿膨張係数は、一定温度下において相対湿度を変化させた時の試料の長さの変化量を示す。この吸湿膨張係数を調節することで、本発明のセルロース系フィルムを光学補償フィルム支持体として用いた際、光学補償フィルムの光学補償機能を維持したまま、額縁状の透過率上昇すなわち歪みによる光漏れを防止することができる。
【0113】
2. 本発明のセルロース系フィルムの用途
本発明のセルロース系フィルムは、種々の用途に用いることができる。例えば、液晶表示装置の位相差フィルム(以下、光学補償フィルムとも言う)、偏光板の保護フィルム等に利用することができる。
2.−(1) 位相差フィルム
本発明のセルロース系フィルムは、位相差フィルムとして用いることができる。なお、「位相差フィルムまたは光学補償フィルム」とは、一般に液晶表示装置等の表示装置に用いられ、光学異方性を有する光学材料のことを意味し、光学補償シートなどと同義である。液晶表示装置において、光学補償フィルムは表示画面のコントラストを向上させたり、視野角特性や色味を改善したりする目的で用いられる。
【0114】
また、本発明のセルロース系フィルムを複数枚積層したり、本発明のセルロース系フィルムと本発明外のフィルムとを積層したりしてReやRthを適宜調整して光学補償フィルムとして用いることもできる。フィルムの積層は、粘着剤や接着剤を用いて実施することができる。
【0115】
2.−(2) 偏光板
本発明のセルロース系フィルムは、偏光板(本発明の偏光板)の保護フィルムとして用いることができる。本発明の偏光板の一例は、偏光膜とその両面を保護する二枚の偏光板保護フィルム(透明フィルム)からなり、本発明のセルロース系フィルムを少なくとも一方の偏光板保護フィルムとして有する。
本発明のセルロース系フィルムが支持体として利用され、その表面に液晶組成物からなる光学異方性層を有する態様について、偏光板の保護フィルムとして利用する場合は、支持体である本発明のセルロース系フィルムの裏面(光学異方性層が形成されていない側の面)を偏光膜の表面に貼り合せるのが好ましい。
本発明のセルロース系フィルムを前記偏光板保護フィルムとして用いる場合、本発明のセルロース系フィルムには前記表面処理(特開平6−94915号公報、同6−118232号公報にも記載)を施して親水化しておくことが好ましく、例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、又は、アルカリ鹸化処理などを施すことが好ましい。特に、本発明のセルロース系フィルムを構成するセルロースアシレートがセルロースアシレートの場合には、前記表面処理としてはアルカリ鹸化処理が最も好ましく用いられる。
【0116】
また、前記偏光膜としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬して延伸したもの等を用いることができる。ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬して延伸した偏光膜を用いる場合、接着剤を用いて偏光膜の両面に本発明の透明セルロース系フィルムの表面処理面を直接貼り合わせることができる。前記セルロース系フィルムが偏光膜と直接貼合されていることが好ましい。前記接着剤としては、ポリビニルアルコール又はポリビニルアセタール(例えば、ポリビニルブチラール)の水溶液や、ビニル系ポリマー(例えば、ポリブチルアクリレート)のラテックスを用いることができる。特に好ましい接着剤は、完全鹸化ポリビニルアルコールの水溶液である。
【0117】
一般的に、液晶表示装置は二枚の偏光板の間に液晶セルが設けられるため、4枚の偏光板保護フィルムを有する。本発明のセルロース系フィルムは、4枚の偏光板保護フィルムのいずれに用いてもよいが、本発明のセルロース系フィルムは、液晶表示装置における偏光膜と液晶層(液晶セル)の間に配置される保護フィルムとして、特に有用である。また、前記偏光膜を挟んで本発明のセルロース系フィルムの反対側に配置される保護フィルムには、透明ハードコート層、防眩層、反射防止層などを設けることができ、特に液晶表示装置の表示側最表面の偏光板保護フィルムとして好ましく用いられる。
【0118】
2.−(3) ハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルム
本発明のセルロース系フィルムは、ハードコートフィルム、防眩フィルム、反射防止フィルムへ適用してもよい。LCD、PDP、CRT、EL等のフラットパネルディスプレイの視認性を向上する目的で、本発明の透明セルロース系フィルムの片面又は両面にハードコート層、防眩層、反射防止層の何れか或いは全てを付与して、上記機能性フィルムとして用いることができる。このような防眩フィルム、反射防止フィルムとしての望ましい実施態様は、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)54頁〜57頁に詳細に記載されており、本発明のセルロース系フィルムにおいても好ましく用いることができる。
【0119】
3.液晶表示装置
本発明は、本発明のセルロース系フィルム、それを利用した光学補償フィルム、又は偏光板を有する液晶表示装置にも関する。本発明のセルロース系フィルム等は、様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができ、具体的には、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti-ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)等のモードの液晶表示に用いることができる。これらのモードのうち、本発明のセルロース系フィルム、並びにそれを利用した光学補償フィルム及び偏光板は、特にVAモードの液晶表示装置に好ましく用いられる。これらの液晶表示装置は、透過型、反射型及び半透過型のいずれでもよい。
【実施例】
【0120】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
【0121】
1.式(I)の化合物の合成例
1.−(1) 下記式(1−n)の化合物の合成例
【0122】
【化21】

【0123】
[合成例1:例示化合物(1−5)(式(1−n)において、n=5の化合物)の合成]
下記スキームに従い、例示化合物(1−5)を合成した。なお、合成した化合物の同定は1H−NMR(400MHz)、及びMALDI−TOF−MSにより行った。以下の合成例についても同様である。
【0124】
【化22】

【0125】
中間体2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオール(S−1)の合成:
Na224 34.5gを、水400mLに溶解させた液に、2,3−ジクロロ−1,4−ナフトキノン 22.7gのTHF400mL溶液を氷冷化ゆっくりと滴下した。その後、反応液を室温で4時間攪拌した後に、塩化メチレンを加え、生成物を抽出した。有機層は、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を減圧留去し、再結晶して、中間体2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオール(S−1)を淡黄色固体として8.3g(収率36%)得た。
【0126】
トランス−4−ペンチルシクロヘキサンカルボン酸(S−2) 4.3g、トルエン20mL、N,N−ジメチルホルムアミド0.05mLの混合溶液に、塩化チオニル1.61mLを添加し、1時間60℃に加熱攪拌した後、溶媒を減圧留去した。この酸クロライドを、2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオール(S−1)2.29g、ピリジン2.43mLのテトラヒドロフラン50mL溶液に氷冷下で滴下した。この反応溶液を室温で4時間攪拌した後に、メタノール及び水を加え、得られた結晶をろ別した。これを酢酸エチルで加熱洗浄、ろ別することで、例示化合物(1−5)を白色固体として2.5g(収率42%)得た。以下に、1H−NMR(400MHz)の測定結果を示す。
1H−NMR(CDCl3、δ):0.90(t、6H),1.01−1.40(m,22H),1.72(m、4H),1.92(d、4H),2.31(d,4H),2.76(m,2H),7.56(d,2H),7.73(d,2H)。
合成した例示化合物(1−5)の相転移温度を測定したところ、相転移温度は Cr−166℃→N−202℃→Iso であった。なお、Crは結晶相、Nはネマチック相、Isoは等方相を示す。
【0127】
[合成例2:化合物(1−0)、(1−2)、(1−3)及び(1−4)の合成]
上記合成例1において使用したトランス−4−ペンチルシクロヘキシルカルボン酸を、シクロヘキサンカルボン酸、トランス−4−エチルシクロヘキシルカルボン酸、トランス−4−プロピルシクロヘキシルカルボン酸、トランス−4−ブチルシクロヘキシルカルボン酸、にそれぞれ変更したこと以外は、合成例1と同様にして、例示化合物(1−0)、(1−2)、(1−3)、及び(1−4)をそれぞれ合成した。
【0128】
1.−(2) 下記式(4−n)の化合物の合成例
【0129】
【化23】

【0130】
[合成例3:例示化合物(4−5)(式(4−n)において、n=5の化合物)の合成]
合成例1において用いた、2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオールを、2,3−ジシアノ−1,4−ナフタレンジオールに変更した以外は同様にして、例示化合物(4−5)を合成した。以下に、1H−NMRの測定結果を示す。
1H−NMR(CDCl3、δ); 0.90(t、6H),1.05(m、4H), 1.20−1.40(m,18H),1.75(m、4H),1.97(d、4H),2.33(d,4H),2.77(m,2H),7.80(d,2H),7.83(d,2H)。
融点210℃。
【0131】
[合成例4:例示化合物(4−0)、(4−2)、(4−3)、(4−4)及び(4−6)の合成]
上記合成例において使用した2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオールを、2,3−ジシアノ−1,4−ナフタレンジオールに、並びにトランス−4−ペンチルシクロヘキシルカルボン酸を、シクロヘキサンカルボン酸、トランス−4−エチルシクロヘキシルカルボン酸、トランス−4−プロピルシクロヘキシルカルボン酸、トランス−4−ブチルシクロヘキシルカルボン酸、及びトランス−4−ヘキシルシクロヘキシルカルボン酸、にそれぞれ変更したこと以外は合成例1と同様にして、例示化合物(4−0)、(4−2)、(4−3)、(4−4)、及び(4−6)をそれぞれ合成した。
【0132】
1.−(3) 下記式(23−n)の化合物の合成例
【0133】
【化24】

【0134】
[合成例4:例示化合物(23−5)(式(23−n)のn=5の化合物)の合成]
上記合成例1において使用した試薬2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオールを、2,3−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシ−1,4−アントラセンジオンに変更した以外は、合成例1と同様にして、例示化合物(23−5)を合成した。
トランス−4−ペンチルシクロヘキサンカルボン酸 8.73g(44mmol)、トルエン20mL、N,N−ジメチルホルムアミド0.05mLの混合溶液に、塩化チオニル3.3mLを添加し、1時間60℃に加熱攪拌したのち、溶媒を減圧留去した。この酸クロライドを、2,3−ジヒドロ−9,10−ジヒドロキシ−1,4−アントラセンジオン4.84g(20mmol)、ピリジン4.85mLのテトラヒドロフラン100mL溶液に氷冷下で滴下した。この反応溶液を室温、ついで50℃で4時間攪拌した後に、メタノール、水を加え、得られた結晶をろ別した。これを酢酸エチルで加熱洗浄、ろ別することで、例示化合物(23−5)を白色固体として2.4g得た。以下に、1H−NMRの測定結果を示す。
1H−NMR(CDCl3、δ)0.88(t、6H),0.97−1.40(m,22H),1.72(m、4H),1.92(d、4H),2.38(d,4H),2.79(m,2H),3.03(4H、br−s)、7.72(m,2H),8.08(m,2H)。
【0135】
1.−(4) 下記式(25−X−m)の化合物の合成例
【0136】
【化25】

【0137】
[合成例5:例示化合物(25−CN−6)(式(25−X−m)中、XがCNで且つm=6の化合物)の合成]
下記スキームに従い、例示化合物(25−CN−6)を合成した。
【0138】
【化26】

【0139】
化合物(S−11)11.7g(44mmol)のテトラヒドロフラン100mL溶液に、氷冷下にてメタンスルホン酸クロライド3.4mL(44mmol)を加え、N,N−ジイソプロピルエチルアミン8.05mL(46.2mmol)をゆっくりと滴下した。1時間攪拌した後、N,N−ジイソプロピルエチルアミン8.05mL(46.2mmol)を加え、2,3−ジシアノ−1,4−ナフタレンジオール 4.2g(20mmol)を添加し、その後、N,N−ジメチルアミノピリジンを0.05gを添加した。氷冷下にて1時間攪拌した後、室温まで昇温し、6時間攪拌した。塩化メチレン及び水を加えて分液し、有機層を水、1N塩酸水、水の順に水洗した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。塩化メチレン/メタノール混合溶媒を溶離液とし、シリカゲルカラムクロマトにて精製を行うことで、5.4gの例示化合物(25−CN−6)を得た。
【0140】
1.−(5) 下記式(24−X−m)の化合物の合成例
【0141】
【化27】

【0142】
[合成例6:例示化合物(24−CN−4)(式(24−X−m)中、X=CN、且つm=4の化合物)の合成]
合成例5で用いた置換安息香酸(S−11)を、p−ブチル安息香酸に変更したこと以外は合成例5と同様にして、化合物(24−CN−4)を合成した。
【0143】
1.−(6) 下記式(30−X−m)の化合物の合成例
【0144】
【化28】

【0145】
[合成例7:例示化合物(30−Cl−11)(式(30−X−m)中、X=Cl、且つm=11の化合物)の合成]
合成例1に記載のエステル化方法と同様の方法によって合成した。具体的には、2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオール 4.6g(20mmol)、ピリジン4.85mL(60mmol)のテトラヒドロフラン 100mL溶液に、ドデカノイルクロライド9.59g(44mmol)を氷冷下で滴下した。この反応溶液を室温で4時間攪拌したのちに、メタノールと水を加えて析出した生成物をろ別した。アセトニトリルより再結晶して、例示化合物(30−Cl−11)を7.2g(収率60%)得た。
【0146】
[合成例8:例示化合物(30−Cl−10)、(30−Cl−8)、及び(30−CN−11)の合成]
合成例7において用いたドデカノイルクロライドを、デカノイルクロライド、及びオクタノイルクロライドにそれぞれ変更したこと以外は合成例7と同様にして、例示化合物(30−Cl−10)及び(30−Cl−8)をそれぞれ合成した。
また、合成例7において用いた2,3−ジクロロ−1,4−ナフタレンジオールを、2,3−ジシアノ−1,4−ナフラレンジオールに変更した以外は同様にして、例示化合物(30−CN−11)を合成した。
【0147】
2.セルロースアシレートフィルムの作製と評価
後述する操作に従って、セルロースアシレートフィルムをそれぞれ作製し、評価した。
用いた可塑剤、添加剤の構造を以下に示す。
【0148】
【化29】

【0149】
【化30】

【0150】
【表1】

【0151】
(Re、Rthの測定)
すべての作製したセルロースアセテートフィルムについて、波長450nm、550nm、630nmにおけるRe値を、KOBRA 21ADH(商品名、王子計測機器社製)において各波長の光をフィルム法線方向に入射させて測定した。表中、Re及びRthは波長550nmにおける値(nm)である。また、Reの波長分散性として、ΔReを示したが、ΔRe=Re(630)−Re(450)であり、値が大きいほど逆波長分散性が強いことを示す。
【0152】
2.−(1) 実施例1
セルロースアシレートフィルムNo.101の作製:
・ドープ調製
下記セルロースアセテート溶液組成の各成分をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
(セルロースアセテート溶液の組成)
全置換度2.87のセルロースアセテート(C−2) 100質量部
糖誘導体1(可塑剤) 3.6質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 414質量部
メタノール(第2溶媒) 62質量部
【0153】
別のミキシングタンクに、下記組成の各成分を投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、レターデーション発現剤溶液を調製した。
(レターデーション発現剤溶液組成)
例示化合物(1−3)(一般式(I)で表される化合物) 12.0質量部
メチレンクロライド 87質量部
メタノール 13質量部
【0154】
上記セルロースアシレート溶液を100質量部、更にセルロースアシレートフィルム中のレターデーション発現剤がセルロースアシレート100質量部当たり、例示化合物(1−3)が1.25質量部となる量のレターデーション発現剤溶液を混合し、製膜用ドープを調製した。
【0155】
・流延
上述のドープをガラス板流延装置を用いて流延した。給気温度70℃の温風で6分間乾燥し、ガラス板から剥ぎ取ったフィルムを枠に固定し、給気温度100℃の温風で10分間、給気温度140℃の温風で20分間乾燥し、膜厚60μmのセルロースアシレートフィルムを製造した。
次に、得られたフィルムを175℃の条件で20%の延伸倍率まで、30%/分の延伸速度で横延伸した。出来上がったセルロースアシレートフィルムの、膜厚は52μmであった。このフィルムをフィルム101とした。
【0156】
フィルムNo.100、102〜105の作製:
フィルムNo.101のレターデーション発現剤溶液を、下記表に示す組成となるように、化合物の種類と添加量を調整し、フィルムNo.101と同様に製膜・延伸を行いフィルムNo.100、102〜105を作製した。
なお、下記表中のNo.100は、レターデーション発現剤を加えないこと以外は同様にして製造されたセルロースアセテートフィルムである。また、以下の表中の添加量(質量部)はセルロースアシレート100質量部に対する値である。
なお、フィルム105は、特開2005−247943号公報の実施例1に記載の組成のフィルムである。
【0157】
フィルムの評価:
作製した各フィルムのRe及びRthを測定した。結果を下記表示した。
なお、下記表中、Re発現性については、添加剤を添加しないフィルム(No.100)に対して、膜厚50μm換算のRe値の増加が、15nm以上を「◎」、10〜14nmを「○」、5〜9nmを「△」、4nm以下を「×」、の基準で評価した。
【0158】
【表2】

【0159】
【化31】

【0160】
上記表に示す結果から、No.103と105を比較すると、式(I)の化合物を使用した実施例では、比較化合物(1)を使用した比較例と比べて、高いRe発現性を示したことがわかる。No.101とNo.105を比較すると、式(I)の化合物を用いることで、少ない添加量で比較化合物(1)と同程度のRe発現を実現できることがわかる。また、このため、セルロースアシレートフィルムの膜厚も薄膜化することが可能である。
【0161】
2.−(2) 実施例2
セルロースアシレートフィルムNo.201の作製:
式(I)の化合物として、下記表に示す化合物を、下記表に示す割合で、下記表に示すセルロースアシレートに添加した以外は、実施例1とまったく同じようにして、ドープ溶液を調製し、フィルムNo.101と同様に製膜・延伸を行い、フィルムNo.200〜000214を作製した。さらに、実施例1と同様にして、得られたフィルムをそれぞれ評価した。結果を下記表に示す。なお、下記表の値は、膜厚50μmに換算した値を示した。
下記表中、Re発現性については、添加剤を添加しないフィルム(No.200または210)に対して、膜厚50μm換算のRe値の増加が、9nm以上を「◎」、6〜8nmを「○」、3〜5nmを「△」、3nm以下を「×」の基準で評価した。
【0162】
【表3】

【0163】
上記表に示す結果から、従来から知られている比較化合物(1)は、Re発現性が低く、フィルムNo.207では添加剤を添加していないフィルムNo.200と同程度の光学特性であるのに対して、式(I)の化合物を添加した実施例のフィルムは、少ない添加量でも光学発現性が良好であることがわかる。また、いずれのフィルムもRe(630)−Re(450)が正であり逆分散性を示し、Reの波長分散性も良好であった。
【0164】
2.−(3) 実施例3
例示化合物(17−8)、(18−10)、(23−5)、(11−5)及び(36−CN)をそれぞれ用いて、上記実施例2と同様に評価した結果、実施例2の各フィルムと同様、良好なRe発現性を示し、且つReについて逆分散性のフィルムが得られた。
【0165】
2.−(4) 実施例4
式(I)の化合物として、下記表に示す化合物を、下記表に示す割合で、下記表に示すセルロースアシレートに添加し、また下記表に示す添加剤をさらに加えた以外は、実施例1と同様にして、ドープ溶液を調製し、同様に製膜・延伸を行い、フィルムNo.221〜223を作製した。さらに、実施例1と同様にして、得られたフィルムをそれぞれ評価した。結果を下記表に示す。なお、下記表の値は、膜厚50μmに換算した値を示した。
【0166】
【表4】

【0167】
上記表中、Re発現性の評価基準は、実施例1と同様である。
Re逆分散性の評価基準はRe(630)−Re(450)が、7nm以上を「◎」、4〜6nmを「○」、0〜3nmを「△」、0nm以下を「×」とした。
【0168】
上記表に示す結果から、式(I)の化合物は、その他の添加剤(添加剤A,添加剤B)との組み合わせにおいても、良好なRe発現性を示すこと、特に、添加剤Bと併用すると、より好ましいフィルムが得られることが理解できる。
【0169】
2.−(5) 実施例5
セルロースアシレートフィルムNo.301の作製:
・ドープ調製
下記セルロースアセテート溶液組成の各成分を混合し、攪拌して、各成分を溶解し、製膜用ドープを調製した。
(セルロースアセテート溶液)
全置換度2.41のセルロースアセテート 100質量部
添加剤 下記表中に記載の量(単位 質量部)
メチレンクロライド(第1溶媒) 396質量部
メタノール(第2溶媒) 59質量部
【0170】
・流延
上述のドープをガラス板流延装置を用いて流延した。給気温度70℃の温風で6分間乾燥し、ガラス板から剥ぎ取ったフィルムを枠に固定し、給気温度100℃の温風で10分間、給気温度140℃の温風で20分間乾燥し、膜厚60μmのセルロースアシレートフィルムを製造した。
次に、得られたフィルムを200℃の条件で30%の延伸倍率まで横延伸した。出来上がったセルロースアシレートフィルムの膜厚は51μmであった。このフィルムをフィルムNo.301とした。
【0171】
フィルムNo.300、302〜305の作製:
フィルムNo.301のレターデーション発現剤溶液を、下記表に示す組成となるように、化合物の種類と添加量を調整し、フィルムNo.301と同様に製膜・延伸を行いフィルムNo.300、302〜305をそれぞれ作製した。
【0172】
フィルムの評価:
作製した各フィルムのRe及びRthを測定した。結果を下記表示した。
測定した結果を添加剤を添加しないフィルムNo.300のReとの差から、下記の基準で評価し、下記表に示した。なお、下記評価規準において、C→B→Aの順に優れている。
(Re発現性)
A: 添加剤による発現分が10nm以上
B: 添加剤による発現分が5〜10nm未満
C: 添加剤による発現分が5nm未満
(Re逆分散性)
A: Re(630)−Re(450)の値が、フィルムNo.300よりも大きい
B: Re(630)−Re(450)の値が、フィルムNo.300よりも小さい(差が0〜5nm未満)
C: Re(630)−Re(450)の値がフィルムNo.300よりも5nm以上小さい
【0173】
【表5】

【0174】
上記表に示す結果から明らかなように、本発明の光学フィルムは比較例と比べ、優れた光学特性を有する。
【0175】
2.−(6) 実施例6
セルロースアシレートフィルムNo.401の作製:
・ドープ調製
下記セルロースアセテートプロピオネート溶液組成の各成分を混合し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、製膜用ドープを調製した。
(セルロースアセテートプロピオネート溶液)
セルロースアセテートプロピオネート 100質量部
可塑剤 下記表に記載の量(単位 質量部)
添加剤 下記表に記載の量(単位 質量部)
メチレンクロライド(第1溶媒) 316質量部
エタノール(第2溶媒) 59質量部
【0176】
・流延
上述のドープをガラス板流延装置を用いて流延した。給気温度70℃の温風で6分間乾燥し、ガラス板から剥ぎ取ったフィルムを枠に固定し、給気温度100℃の温風で10分間、給気温度140℃の温風で20分間乾燥し、膜厚60μmのセルロースアシレートフィルムを製造した。
次に、得られたフィルムを180℃の条件で30%の延伸倍率まで横延伸した。出来上がったセルロースアシレートフィルムの膜厚は50μmであった。このフィルムをフィルムNo.401とした。
【0177】
フィルムNo.400、402〜408の作製:
フィルムNo.401と同様に製膜・延伸を行い、フィルムNo.400、402〜408を作製した。なお、フィルムNo.400は添加剤を加えないこと以外は同様にして製造されたフィルムである。
【0178】
フィルムの評価:
作製した各フィルムのReを測定し、実施例5と同様の基準でRe発現性、及びRe逆分散性をそれぞれ評価した。
【0179】
【表6】

【0180】
上記表に示す結果から、式(I)の化合物を添加して製造した本発明のフィルムは、比較化合物(1)を添加して製造したフィルムと比較して、Re発現性及びRe逆分散性の双方の観点から、優れていることが理解できる。
【0181】
2.−(7) 実施例7
偏光板の作製:
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。
上記で作製したセルロースアシレートフィルムNo.402を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の片側に貼り付けた。なお、ケン化処理は以下の条件で行った。
1.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を調製し、55℃に保温した。0.01モル/リットルの希硫酸水溶液を調製し、35℃に保温した。作製したセルロースアシレートフィルムを上記の水酸化ナトリウム水溶液に2分間浸漬した後、水に浸漬し水酸化ナトリウム水溶液を十分に洗い流した。次いで、上記の希硫酸水溶液に1分間浸漬した後、水に浸漬し希硫酸水溶液を十分に洗い流した。最後に試料を120℃で十分に乾燥させた。
【0182】
市販のセルローストリアシレートフィルム(フジタックTD80UF、商品名、富士フィルム社製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光子の反対側に貼り付け、70℃で10分以上乾燥した。
偏光膜の透過軸と上記のように作製したセルロースアシレートフィルムの遅相軸とが平行になるように配置した。偏光膜の透過軸と市販のセルローストリアシレートフィルムの遅相軸とは直交するように配置した。
【0183】
液晶セルの作製:
液晶セルは、基板間のセルギャップを3.6μmとし、負の誘電率異方性を有する液晶材料(「MLC6608」、商品名、メルク社製)を基板間に滴下注入して封入し、基板間に液晶層を形成して作製した。液晶層のレターデーション(即ち、液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)を300nmとした。なお、液晶材料は垂直配向するように配向させた。
【0184】
VAパネルへの実装:
上記の垂直配向型液晶セルを使用した液晶表示装置の上側偏光板(観察者側)及び下側偏光板(バックライト側)には、上記で作製した偏光板(セルロースアシレートフィルムNo.402を備えた偏光板)を、セルロースアシレートフィルムNo.402が液晶セル側となるように設置した。上側偏光板及び下側偏光板は粘着剤を介して液晶セルに貼りつけた。上側偏光板の透過軸が上下方向に、そして下側偏光板の透過軸が左右方向になるように、クロスニコル配置とした。
【0185】
評価:
液晶セルに55Hzの矩形波電圧を印加した。白表示5V、黒表示0Vのノーマリーブラックモードとした。黒表示の方位角45度、極角60度方向視野角における黒表示及び、方位角45度極角60度と方位角180度極角60度との色ずれを観察した。
上記で作製した、セルロースアシレートフィルムNo.402を備えた偏光板を有する液晶表示装置を観察した結果、正面方向及び視野角方向のいずれにおいても、ニュートラルな黒表示が実現することが確認できた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(I)で表される少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種のセルロース化合物とを含有することを特徴とするセルロース系フィルム:
【化1】

式中、X1及びX2はそれぞれ独立に、ハメットのσp値が0以上である電子吸引性基を表し、可能であれば互いに結合して環を形成していてもよい;L11、L12、L21、及びL22はそれぞれ独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、−CH=CH−及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;Z1及びZ2はそれぞれ独立に二価の5員又は6員の環状連結基を表し;R21及びR22はそれぞれ独立に、水素原子、又はアルキル基を表し;m1及びm2はそれぞれ独立に0〜2の整数を表し;Rは置換基であり、mは0〜4の整数である。
【請求項2】
前記一般式(I)中、X1及びX2がそれぞれ独立に、ハロゲン原子、CN、NO2、C(=O)R、C(=O)OR、C(=O)NRab、SO2R、又はSO2NRabを表し、R、Ra、及びRbはそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子数が1〜7のアルキル基を表すことを特徴とする請求項1に記載のセルロース系フィルム。
【請求項3】
前記一般式(I)が下記一般式(I−2)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系フィルム:
【化2】

式中、各基の定義は、上記式(I)中のそれぞれと同義である。
【請求項4】
前記一般式(I)が下記一般式(I−3)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム:
【化3】

式中、各基の定義は、上記式(I)中のそれぞれと同義である。
【請求項5】
前記一般式(I)が、下記一般式(I−a)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム:
【化4】

式中、L21及びL22はそれぞれ独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;Z1’及びZ2’はそれぞれ独立に、1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基を表し;R21’及びR22’はそれぞれ独立に、水素原子又は無置換のアルキル基を表し;Rは置換基であり;mは0〜4の整数である。
【請求項6】
前記一般式(I)で表される化合物が、少なくとも温度T℃(但し、100℃≦T≦300℃)で液晶相を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム。
【請求項7】
前記一般式(I)で表される化合物が、フィルム質量に対して0.1〜50質量%含まれることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム。
【請求項8】
下記式(1)〜(3)を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム。
(1): Δn(550nm)> 0
(2): 1>|Δn(450nm)/Δn(550nm)|
(3): 1<|Δn(630nm)/Δn(550nm)|
【請求項9】
前記少なくとも1種のセルロース化合物が、セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が実質的にアセチル基のみによって置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.56〜3.00であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム。
【請求項10】
前記少なくとも1種のセルロース化合物が、セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が実質的にアセチル基のみによって置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.00〜2.55であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム。
【請求項11】
前記少なくとも1種のセルロース化合物が、セルロース骨格のヒドロキシ基の水素原子が、実質的にアセチル基、プロピオニル基及びブタノイル基からなる群から選ばれる少なくとも2種類で置換されたセルロースアシレートであり、その全置換度が2.00〜3.00であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム。
【請求項12】
延伸処理及び/又は収縮処理されてなることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム。
【請求項13】
請求項1〜12のいずれか1項に記載のセルロースアシレートフィルムからなる、又は該セルロース系フィルムを含むことを特徴とする位相差板。
【請求項14】
偏光膜と、請求項1〜12のいずれか1項に記載のセルロース系フィルムを少なくとも有することを特徴とする偏光板。
【請求項15】
請求項1〜12のいずれか1項に記載のセルロース系フィルム、及び/又は請求項13に記載の偏光板を少なくとも有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項16】
VAモード液晶表示装置であることを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置。
【請求項17】
下記一般式(I−a)で表される化合物:
【化5】

21及びL22はそれぞれ独立に、単結合、又は−O−、−S−、−S(=O)2−、−CO−、−NRA−(RAは、炭素原子数が1〜7のアルキル基又は水素原子である)、−CH2−、及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し;Z1’及びZ2’はそれぞれ独立に、1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基を表し;R21’及びR22’はそれぞれ独立に、水素原子又は無置換のアルキル基を表し;Rは置換基であり;mは0〜4の整数である。

【公開番号】特開2011−207965(P2011−207965A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−75572(P2010−75572)
【出願日】平成22年3月29日(2010.3.29)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】