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光学フィルム、偏光板、および液晶表示装置
説明

光学フィルム、偏光板、および液晶表示装置

【課題】溶媒への溶解性が良好な化合物で、光学フィルムに、高いリターデーションを発現させ、波長分散性を向上させる化合物を提供する。
【解決手段】セルロースエステル含有光学フィルムにおいて、式(1)で表わされる化合物を、セルロースエステル100質量部に対して1〜20質量部含有する光学フィルム。A、B及びCは、芳香環もしくは芳香族ヘテロ環を表し;L、L及びLは、単なる結合手,アルキレン基、−COO−,−NR2−(Rは、水素原子または置換基を表す),−OCO−,−OCOO−,−O−、−S−、−NHCO−,−CONH−から選ばれる2価の連結基を表し;X及びXは、炭素原子もしくは窒素原子を表し;Rは置換基を表す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セルロールエステルを含有する光学フィルム、およびそれを含む偏光板、ならびにそれを具備する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の樹脂フィルムは、光学フィルム、主に液晶表示装置用光学補償フィルムに用いられている。そのなかでも、セルロースエステルを有する光学フィルム(セルロースエステルフィルム)は、偏光子に用いられるポリビニルアルコールへの貼合性が優れていることから広く用いられている。セルロースエステルフィルムそのものは、光学補償フィルムに必須な複屈折性が十分ではないため、セルロースエステルフィルムに複屈折性を付与するさまざまな検討がなされてきている。
【0003】
例えば、セルロースエステルフィルムにリターデーション上昇剤を添加することが知られている。リターデーション上昇剤としては、例えば連結基を介して5つ以上の芳香環を連結した棒状化合物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、これらの化合物のリターデーション上昇能力は要求される品質に対してまだ不十分である。その不十分を補うためには、リターデーション上昇剤の添加量を増やす必要があり、そのためにブリードアウトが発生したり、相溶性が不十分となったりする。
【0004】
また、所望のリターデーション値を得るためのレターデーション調整剤が提案されている(例えば、特許文献2)。特許文献2で提案されている化合物は、リターデーション上昇能が小さいか、もしくはリターデーションを低下させる。
【0005】
一方、特許文献2で提案された化合物と同様の骨格を持つトリメシン酸誘導体を、有機系結晶核剤として使用することが提案されている(例えば、特許文献3)。しかし有機結晶核剤は、一般的に溶解性が著しく悪いために、溶媒に溶解して光学フィルムに適用することは困難であった。
【0006】
近年、薄型軽量ノートパソコンや、薄型大画面のTVの開発が進み、それに伴って液晶表示装置用光学補償フィルムもますます薄膜化、大型化、高性能化への要求が強くなってきている。セルロースエステルフィルムの湿度耐久性はフィルムの膜厚に依存しており、フィルム膜厚を薄くすることで改善される。その反面、フィルムの膜厚を薄くするとリターデーション値が小さくなる。そのため、リターデーション上昇能が高い剤(リターデーション発現剤)が求められる。
【0007】
リターデーション上昇能が高い化合物として、例えば1,3,5-トリアジン系化合物が提案されている(例えば、特許文献4参照)。しかしながら、この化合物を使用してもリターデーション発現性は不十分であり、波長分散性も不十分であった。更にこの化合物を含む光学補償フィルムを用いて作製した偏光板及びそれを用いた液晶表示装置は、耐光性や耐熱湿性などの耐久性が劣るという問題が判明した。更に高熱、高湿下で正面コントラストムラや視野角劣化の問題も見られた。
【0008】
また、耐湿改良材としてピリミジン骨格やピリジン骨格の化合物を添加した光学フィルムが開示されている(例えば、特許文献5)。しかしこれらの化合物を使用してもリターデーション発現性や相溶性が不十分であり、改善が求められていた。
【0009】
一方、光学フィルムの複屈折性を向上する手段として、オキサジアゾール骨格の3量体である液晶性化合物を、基板上に配向することで光学保障フィルムを作成する方法が開示されている(例えば、特許文献6)。しかしながら、これらの方法は基板上に配向膜を塗布、ラビングした後に液晶性化合物を配向させる必要があるため、製造工程が煩雑になるという問題が発生する。
【0010】
以上のように従来公知のリターデーション発現剤は、種々の問題を有しており、より一層の改良が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2006−96876号公報
【特許文献2】特開2006−292895号公報
【特許文献3】特開2008−1786号公報
【特許文献4】特開2006−188718号公報
【特許文献5】特開2008−1786号公報
【特許文献6】特開2007−246672号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明の目的は、溶媒への溶解性が良好な化合物であって;それを含む樹脂フィルムに、高いリターデーションを発現させ、波長分散性を向上させる化合物を提供することにある。そして、その化合物を用いて、ブリードアウトが抑制され、スリッティング特性、耐光性、耐湿熱性のよい光学フィルムを提供する。
【0013】
さらに本発明の目的は、その光学フィルムを用いて、良好な耐光性および耐湿熱性を有する偏光板を提供し;正面コントラストムラ、視野角劣化に優れる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明者らは、特定の化合物の溶媒への溶解性が高いこと;それを添加した光学フィルムが高いリターデーションを発現性すること;さらに、それを添加した光学フィルムのブリードアウト特性、スリッティング特性、耐光性、耐湿熱性が良好であること、を見出した。この光学フィルムを使用すると、高い耐光性や耐熱湿性を有し、液晶表示装置の正面コントラストムラを抑制し、視野角を向上させる偏光板が得られることを見出した。
【0015】
これらの詳しい理由は解明されていないが、おそらくは、芳香環の1,3,5位に特定の連結基を介して芳香環が結合し、当該芳香環に特定の置換基が結合している化合物を、セルロースエステルフィルムに添加したためである。当該化合物のセルロースへの相互作用及び相溶性は高い。つまり、セルロールエステルフィルム中で、特定の化合物がセルロース鎖と共に配向しやすくなり、セルロースエステルフィルムに高いリターデーションと高い波長分散性を与え、さらにブリードアウトを抑制し、耐熱性を向上させるものと考えられる。
【0016】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
[1]セルロースエステルを含有する光学フィルムにおいて、下記一般式(1)で表わされる化合物を、セルロースエステル100質量部に対して1〜20質量部含有する光学フィルム。
【化1】

(一般式(1)において、A、B及びCは、それぞれ独立して、芳香環もしくは芳香族ヘテロ環を表し;L、L及びLは、それぞれ独立して、単なる結合手,アルキレン基、−COO−,−NR2−(Rは、水素原子または置換基を表す),−OCO−,−OCOO−,−O−、−S−、−NHCO−,−CONH−から選ばれる2価の連結基を表し;X及びXは、それぞれ独立して、炭素原子もしくは窒素原子を表し;Rは置換基を表す)
【0017】
[2]前記一般式(1)におけるA、B及びCが、それぞれ独立して、5員または6員の芳香環もしくはヘテロ環を表す、[1]に記載の光学フィルム。
【0018】
[3]前記一般式(1)が下記一般式(2)で表わされる、[1]または[2]に記載の光学フィルム。
【化2】

(一般式(2)において、L、L及びLは、それぞれ独立して、単なる結合手,アルキレン基、−COO−,−NR2−(Rは、水素原子または置換基を表す),−OCO−,−OCOO−,−O−、−S−、−NHCO−,−CONH−から選ばれる2価の連結基を表し;X〜Xは、それぞれ独立して、炭素原子もしくは窒素原子を表し;Rは置換基を表す)
【0019】
[4]前記セルロースエステルが、下記式(a)および(b)のいずれをも満たす、[1]〜[3]のいずれかに記載の光学フィルム。
式(a) 1.5≦X+Y≦2.5
式(b) 0≦Y≦1.5
(式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基もしくはブチリル基またはその合計の置換度を表す)
【0020】
[5]前記光学フィルムの膜厚が20〜60μmである、[1]〜[4]のいずれかに記載の光学フィルム。
[6]23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて、下記式で表されるリターデーションRoが20〜150nmであり、Rthが70〜350nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
(nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す)
【0021】
[7]偏光子と、前記偏光子の少なくとも一方の面に配置された[1]〜[6]のいずれかに記載の光学フィルムとを有する、偏光板。
[8]液晶セルと、前記液晶セルの少なくとも一方の面に配置された[7]に記載の偏光板と、を有する液晶表示装置。
【発明の効果】
【0022】
本発明の光学フィルムは、高いリターデーションを発現しつつ、高い波長分散性を有し、諸特性(ブリードアウトの抑制や耐熱性)もよい。よって、液晶表示装置において、偏光板保護フィルムなどとして用いることで、表示装置の正面コントラストムラを抑制し、視野角を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0024】
1.本発明の光学フィルムについて
本発明の光学フィルムは、セルロースエステルと、一般式(1)で表される化合物と、他の任意成分とを含む。
【0025】
セルロースエステルについて
本発明の光学フィルムに含まれるセルロースエステルは特に限定されないが、炭素数2〜22程度の直鎖または分岐のカルボン酸エステルであることが好ましい。エステルを構成するカルボン酸は環を形成してもよく、芳香族カルボン酸でもよい。エステルを構成するカルボン酸は、置換基を有してもよい。エステルを構成するカルボン酸は、特に炭素数が6以下の低級脂肪酸であることが好ましい。
【0026】
好ましいセルロースエステルの具体例には、セルロースアセテート;セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネートブチレートのような、アセチル基の他にプロピオネート基またはブチレート基が結合したセルロースの混合脂肪酸エステルが挙げられる。
【0027】
セルロースエステルは、下記式(a)および(b)をともに満足するとより好ましい。式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基またはブチリル基、もしくはその混合物の置換度である。アシル基の置換度は、ASTM−D817−96に準じて測定することができる。
式(a) 1.5≦X+Y≦2.5
式(b) 0≦Y≦1.5
【0028】
セルロースエステルは、セルロースアセテート(Y=0)、及びセルロースアセテートプロピオネート(Y;プロピオニル基、Y>0)がさらに好ましい。セルロースアセテートプロピオネートは、1.0≦X≦2.4であり、0.1≦Y≦1.5、2.0≦X+Y≦2.5であることが好ましい。セルロースアセテートとしては1.5≦X≦2.5が好ましく、2.0≦X≦2.5のセルロースアセテートがさらに好ましい。最も好ましく用いられるセルロースアセテートは、2.0≦X≦2.5のセルロースジアセテート(DAC)である。
【0029】
上述のセルロースアセテートもしくはセルロースアセテートプロピオネートを用いることで、レターデーションに優れ、機械強度、環境変動に優れた光学フィルムが得られる。
【0030】
所望の光学特性を得るために置換度の異なるセルロースアセテートを混合して用いてもよい。異なるセルロースアセテートの混合比は特に限定されず、10:90〜90:10(質量比)の範囲内でありうる。
【0031】
セルロースエステルの数平均分子量は6×10〜3×10の範囲、さらに7×10〜2×10の範囲であると好ましい。得られるフィルムの機械的強度が高くなるからである。セルロースエステルの重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。測定条件の一例は以下の通りであるが、これに限られることはなく、同等の測定方法を用いることも可能である。
【0032】
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本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
【0033】
セルロースエステルの原料セルロースは、特に限定されないが、綿花リンター、木材パルプ、ケナフなどを挙げることができる。またそれらから得られたセルロースエステルはそれぞれ任意の割合で混合使用することができる。
【0034】
セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどのセルロースエステルは、公知の方法により製造することができる。具体的には特開平10−45804号に記載の方法を参考にして合成することができる。
【0035】
一般式(1)で表される化合物について
本発明の光学フィルムに含まれる、一般式(1)で表される化合物を含有する。一般式(1)で表される化合物は、一般式(2)で表される化合物でありうる。
【化3】

【0036】
一般式(1)および一般式(2)における、X及びXは炭素原子もしくは窒素原子を表し、互いに異なっていても同一でもよい。つまり、X及びXを含む環は、フェニル環、ピリジン環、またはピリミジン環である。
【0037】
一般式(1)および一般式(2)におけるL、L及びLは、それぞれ独立して、単なる結合手、アルキレン基、−COO−,−NR−,−OCO−,−OCOO−,−O−、−S−、−NHCO−,−CONH−から選ばれる2価の連結基を表す。化合物の溶解性、光学フィルムのリターデーション発現性の観点から、L、L及びLは、それぞれ、単なる結合手、−COO−,−NR−,−NHCO−,−CONH−が好ましく;単なる結合手、−NR−,−NHCO−,−CONH−がさらに好ましい。Rは、水素原子または置換基であり、水素原子またはアルキル基(炭素数1〜10)であることが好ましい。
【0038】
一般式(1)において、A,B及びCは、それぞれ独立して、芳香環もしくは芳香族ヘテロ環を表し;芳香環もしくは芳香族ヘテロ環は、5員環または6員環であることが好ましい。芳香環の例には、フェニル環、ナフチル環などが含まれる。芳香族ヘテロ環の例には、ピリジル環、ピリミジル環、オキサゾリル環、チアゾリル環、オキサジアゾリル環、チアジアゾリル環、イミダゾリル環、カルバゾリル環、インドリル環などが含まれる。光学フィルムのリターデーション発現性の観点から、A,B及びCは、フェニル環、ピリジル環、オキサジアゾリル環が好ましく、フェニル環、オキサジアゾリル環がさらに好ましい。
【0039】
一般式(2)におけるX〜Xは炭素原子もしくは窒素原子を表し、互いに異なっていても同一でもよい。つまり、XおよびXを含む環、XおよびXを含む環、XおよびXを含む環は、それぞれフェニル環、ピリジン環またはピリミジン環である。
【0040】
前記一般式(1)及び一般式(2)におけるRは置換基を表す。前記一般式(1)及び一般式(2)におけるRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。A〜Cのそれぞれに、複数のRが結合していてもよく、それらは互いに同一でも異なっていても良い。A〜Cが有するRの好ましい数は、1〜3である。
【0041】
が表す置換基の例には、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリフルオロメチル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、ヘテロ環基(例えば、ピリジル基、ピリミジル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、イミダゾリル基等)、アシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、2-プロペニル基、3-ブテニル基、1-メチル-3-プロペニル基、3-ペンテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、4-ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、スチリル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基等)、アルキルスルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基等)、アリールスルフィニル基(例えば、フェニルスルフィニル基等)、ホスホノ基、アシル基(例えば、アセチル基、ピバロイル基、ベンゾイル基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、ブチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、スルホンアミド基(例えば、メタンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等)、シアノ基、アルキルオキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、シロキシ基、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等)、スルホン酸基またはその塩、アミノカルボニルオキシ基、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基等)、アニリノ基(例えば、フェニルアミノ基、クロロフェニルアミノ基、トルイジノ基、アニシジノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、イミド基、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、アルコキシカルボニルアミノ基(例えば、メトキシカルボニルアミノ基、フェノキシカルボニルアミノ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェノキシカルボニル基等)、カルバメート基(例えば、メチルカルバメート基、フェニルカルバメート基)、アルキルオキシフェニル基(例えば、メトキシフェニル基等)、アシルオキシフェニル基(例えば、アセチルオキシフェニル基等)、チオウレイド基、カルボキシル基、カルボン酸の塩、ヒドロキシル基、メルカプト基、ニトロ基などが含まれる。
【0042】
が表す置換基は、さらに同様の基でさらに複数置換されていてもよく、隣り合う置換基同士が結合して環を形成してもよい。
【0043】
の好ましい例には、炭素数4以下のアルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバメート基、カーボネート基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基が好ましく;炭素数4以下のアルキルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバメート基、アミノ基がさらに好ましく;炭素数4以下のアルキルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバメート基、カーボネート基が特に好ましい。Rをこれらの置換基とすることで、化合物の溶解性が向上し、光学フィルムのリターデーションが発現する。
【0044】
一般式(1)及び一般式(2)におけるRの置換位置は、特に制限されないが、リターデーション発現性の観点から、A,B及びCが6員環の場合には、L、L及びLに対してパラ位及びメタ位が好ましい。一方、互いにオルト位に置換したRとL、L及びLとが、それぞれ水素結合を形成する基である場合は、一般式(1)及び一般式(2)の化合物の平面性が向上するので、リターデーション上昇能が向上する。
【0045】
一般式(1)及び一般式(2)のL、L及びLが、単なる結合手を表す場合、Rで表わされる置換基は、アルキル基、アルキルオキシ基が好ましい。これらの基が置換することで蛍光の発生や波長分散性を高めることができる。
【0046】
以下に前記一般式(1)及び前記一般式(2)で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明は下記具体例に何ら限定されるものではない。
【化4】

【化5】

【化6】

【化7】

【化8】

【化9】

【化10】

【化11】

【化12】

【化13】

【化14】

【化15】

【化16】

【化17】

【化18】

【化19】

【化20】

【化21】

【化22】

【化23】

【化24】

【化25】

【化26】

【化27】

【0047】
本発明の光学フィルムは、セルロースエステルと一般式(1)で表される化合物とを含むが、所望のリターデーションを得るために、一般式(1)で表される化合物がセルロースエステル中に添加されていることが好ましい。添加されているとは、セルロースエステル中に混合または分散されていることをいう。一般式(1)で表される化合物が、光学フィルムの表面にのみ塗布されているだけでは、所望のリターデーションが得られない。
【0048】
本発明の光学フィルムは、所望のリターデーションを得るために、一般式(1)で表される化合物を、セルロースエステル100質量部に対して1〜20質量部含む。1質量部よりも大きいと、リターデーションを発現性することができ、20質量部以下にすることでリターデーション発現性と相溶性を両立することができる。
【0049】
本発明の光学フィルムにおける一般式(1)で表される化合物の添加量は、セルロース100質量部に対して2〜15質量部であることが好ましく、3〜10質量部であることが特に好ましい。この範囲内であれば、本発明の光学フィルムに十分なリターデーションを付与するとともに相溶性、ブリードアウト特性を良好に保つことができる。
【0050】
本発明の光学フィルムは、前記一般式(1)で表される化合物を少なくとも1種以上含有していればよく、前記一般式(1)以外の化合物を併用してリターデーションを付与することもできる。
【0051】
一般式(1)で表される化合物を用いる場合の光学フィルムの波長分散性は、下記式から算出されるRth(D)で評価することができる。本発明の光学フィルム(一般式(1)で表される化合物が添加されているフィルム)と、ブランクフィルム(本発明の光学フィルムから、一般式(1)で表される化合物を除去したフィルム)とを用意する。それぞれのフィルムの、波長450nmのリターデーションRth(450)と、波長630nmのリターデーションRth(630)とを測定する。測定したRth(450)とRth(630)から、下記式によりRth(D)を得る。
【0052】
式(III) ・・・ Rth(D)={(ブランクフィルムのRth(450)−本発明の光学フィルムのRth(450))/ (ブランクフィルムのRth(630)−本発明の光学フィルムのRth(630))}
【0053】
1.15<Rth(D)≦1.20であることが好ましく、1.09<Rth(D)であることがさらに好ましい。
【0054】
一般式(1)で表される化合物の合成
一般式(1)で表される化合物は、一般的な方法で合成可能である。以下に例示化合物の合成例を記す。
【0055】
A−003の合成
【化28】

【0056】
200mlのナスフラスコにパラアミノフェノール8.57g、ピリジン6.3g、ジメチルアセトアミド50mlを加えて0℃で撹拌した。この溶液中に1,3,5-ベンゼントリカルボニルトリクロリド5.0gを滴下した後に室温まで昇温した。室温で3時間撹拌した後に純水40mlを加えて撹拌することで固体が析出した。析出した固体をろ過、メタノールで洗浄した後に乾燥することで中間体1を9.21g得た。
【0057】
100mlのナスフラスコに中間体1 2.0g、ジメチルアセトアミド10ml、ピリジン1.13gを加えて15℃で撹拌した。この溶液中に塩化ベンゾイル1.98gを滴下した後に室温まで昇温した。室温で1時間撹拌した後に80℃まで昇温してさらに1時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、酢酸エチル50ml、水50mlを加えて撹拌した。有機層を取り出し、1N塩酸で分液、純水で5回分液した後に有機層を減圧濃縮した。この濃縮液をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン/アセトン=4/1)で精製することで、A−003を1.2g得た。得られたA−003はNMR及びマススペクトルにより同定した。
【0058】
A−099の合成
【化29】

【0059】
100mlのナスフラスコにトリクロロピリミジン2.0g、パラアニシジン4.43g、スルホラン10mlを加えて180℃まで昇温して3時間撹拌した。室温まで冷却後に酢酸エチル70ml、純水40mlを加えて撹拌することで固体が析出した。析出した固体をろ過し得られた固体を酢酸エチル50ml、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の中で撹拌することで溶解し、有機層を純水で3回分液した後に有機層を減圧濃縮した。この濃縮液をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン/アセトン=10/1)で精製することでA−099を1.2g得た。得られたA−099はNMR及びマススペクトルにより同定した。
【0060】
A−115の合成
【化30】

【0061】
200mlのナスフラスコに3,4,5-トリメチルベンズヒドラジド14.1g、ピリジン10g、N-メチルピロリドン50mlを加えて80℃で撹拌した。この溶液中に1,3,5-ベンゼントリカルボニルトリクロリド5.0gを滴下した。3時間撹拌した後に室温まで冷却し、純水100mlを加えて撹拌することで固体が析出した。析出した固体をろ過、アセトンで洗浄した後に乾燥することで中間体1を8.75g得た。
【0062】
100mlのナスフラスコに中間体2 3.0g、オキシ塩化リン20mlを加えて110℃に加熱、撹拌した。反応液を室温まで冷却し、0℃に冷却した純水1L中に反応液を滴下した。析出した固体をろ過、純水で洗浄した後に得られた固体とメタノール30mlを100mナスフラスコニ加えた。70℃で3時間加熱還流した後に室温まで冷却した。固体をろ過、メタノールで洗浄することで2.43gのA-115を得た。得られたA-115はNMR及びマススペクトルにより同定した。
【0063】
その他の一般式(1)で表される化合物も、本願明細書の開示と公知技術を参照して合成することができる。
【0064】
本発明の光学フィルムは、セルロースエステルおよび一般式(1)で表される化合物に加えて、他の任意成分を含みうる。任意成分の例には、波長分散制御剤、糖エステル化合物、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、及び微粒子などが含まれる。
【0065】
<波長分散制御剤>
本発明の光学フィルムは、波長分散制御剤を含有することもできる。「波長分散制御剤」とは光学フィルムのリターデーションの波長分散を調節する化合物である。波長分散制御剤の好ましい例には、特開2001−166144号公報および特開2003−3446556号公報に記載の円盤状化合物や、特開2010−163482号公報に記載の化合物が含まれる。
【0066】
波長分散制御剤は、250nm〜400nmの波長範囲に、または270nm〜380nmの波長範囲に吸収極大を有することが好ましい。
【0067】
波長分散制御剤は、単独あるいは2種類以上混合して用いることができる。波長分散制御剤の添加量は、セルロースアシレート100質量部に対して、1.0〜20質量%が好ましく、1.5〜15質量%がさらに好ましく、2.0〜10質量%が最も好ましい。波長分散制御剤の添加方法は、アルコールやメチレンクロライド、ジオキソランの有機溶媒に波長分散制御剤を溶解してから、セルロースアシレート溶液(ドープ)に添加してもよいし、または直接ドープ組成中に添加してもよい。
【0068】
波長分散制御剤は、セルロースアシレートの混合溶液中に予め添加されてもよく;セルロースアシレートのドープを作製してから流延するまでのいずれかの工程で添加されてもよい。後者の場合、セルロースアシレートを溶剤に溶解させたドープ液に、波長分散制御剤と少量のセルロースアシレートとを溶解させた溶液をインライン添加して混合する。当該混合は、例えば、スタチックミキサー(東レエンジニアリング製)、SWJ(東レ静止型管内混合器 Hi−Mixer)などのインラインミキサーで行うことが好ましい。
【0069】
波長分散制御剤とともにマット剤を添加してもよいし、リターデーション制御剤、可塑剤、劣化防止剤、剥離促進剤などの添加剤を添加してもよい。
【0070】
インラインミキサーを用いる場合、高圧下で濃縮溶解することが好ましく;加圧容器は、所定の圧力に耐えることができ、加圧下で加熱、撹拌ができればよい。加圧容器には、圧力計、温度計などの計器類を適宜配設する。加圧は窒素ガスなどの不活性気体を圧入する方法や、加熱による溶剤の蒸気圧の上昇によって行ってもよい。
【0071】
加熱は容器外部から行うことが好ましく、例えばジャケットタイプのヒーターは温度コントロールが容易で好ましい。溶剤を添加しての加熱温度は、使用溶剤の沸点以上で、かつ該溶剤が沸騰しない範囲の温度が好ましく、例えば30〜150℃の範囲に設定する。設定温度で、溶剤が沸騰しないように圧力を調整する。溶解後は冷却しながら容器から取り出すか、または容器からポンプ等で抜き出して熱交換器などで冷却し、これを製膜に供する。このときの冷却温度は常温まで冷却してもよいが、沸点より5〜10℃低い温度まで冷却し、その温度のままキャスティングを行うほうが、ドープ粘度を低減できるためより好ましい。
【0072】
<糖エステル化合物>
本発明の光学フィルムは、糖エステル化合物を含みうる。糖エステル化合物とは、フラノース構造またはピラノース構造の少なくともいずれかを含む化合物である。糖エステル化合物は、単糖であっても、糖構造が2〜12個連結した多糖であってもよい。そして、糖エステル化合物は、糖構造が有するOH基の少なくとも1つがエステル化された化合物が好ましい。糖エステル化合物のエステル化率は、ピラノース構造またはフラノース構造内¥に存在するOH基の70%以上であることが好ましい。
【0073】
本発明の光学フィルムは、糖エステル化合物を、光学フィルム(セルロースエステルフィルム)に対して1〜30質量%含むことが好ましく、5〜30質量%含むことがより好ましい。位相差値の変動を抑制して、表示品位を安定化させるためである。
【0074】
糖エステル化合物を構成する糖の例には、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、キシロース、あるいはアラビノース、ラクトース、スクロース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオース、マルチトール、ラクチトール、ラクチュロース、セロビオース、マルトース、セロトリオース、マルトトリオース、ラフィノースあるいはケストースなどが含まれる。さらに、糖エステル化合物を構成する糖の例には、ゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオテトラオース、キシロトリオース、ガラクトシルスクロースなども含まれる。もちろん、糖はこれらに限定されない。糖エステル化合物を構成する糖構造は、特にピラノース構造とフラノース構造を両方含むことが好ましい。
【0075】
糖エステル化合物を構成する糖の好ましい例は、スクロース、ケストース、ニストース、1F−フラクトシルニストース、スタキオースなどであり、更に好ましくは、スクロースである。
【0076】
糖エステル化合物では、ピラノース構造またはフラノース構造中のOH基の全てもしくは一部がエステル化されている。エステル化のためのモノカルボン酸は、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。用いられるカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の混合であってもよい。
【0077】
糖エステル化合物のエステルを構成する好ましい脂肪族モノカルボン酸の例には、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2-エチル-ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、オクテン酸等の不飽和脂肪酸などが含まれる。
【0078】
糖エステル化合物のエステルを構成する好ましい脂環族モノカルボン酸の例には、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体が含まれる。
【0079】
糖エステル化合物のエステルを構成する好ましい芳香族モノカルボン酸の例には、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、アルコキシ基を導入した芳香族モノカルボン酸、ケイ皮酸、ベンジル酸、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体が含まれる。より具体的には、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、γ-イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、α-イソジュリル酸、クミン酸、α-トルイル酸、ヒドロアトロパ酸、アトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、o-アニス酸、m-アニス酸、p-アニス酸、クレオソート酸、o-ホモサリチル酸、m-ホモサリチル酸、p-ホモサリチル酸、o-ピロカテク酸、β-レソルシル酸、バニリン酸、イソバニリン酸、ベラトルム酸、o-ベラトルム酸、没食子酸、アサロン酸、マンデル酸、ホモアニス酸、ホモバニリン酸、ホモベラトルム酸、o-ホモベラトルム酸、フタロン酸、p-クマル酸が含まれ;特に安息香酸が好ましい。
【0080】
オリゴ糖のエステル化合物は、本発明における糖エステル化合物として用いられうる。オリゴ糖は、澱粉、ショ糖等にアミラーゼなどの酵素を作用させて製造されるもので、好ましいオリゴ糖の例には、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖が挙げられる。
【0081】
糖エステル化合物は、下記一般式(A)で表されるピラノース構造またはフラノース構造の少なくとも1種を1個以上12個以下縮合した化合物である。一般式(A)におけるR11〜R15、R21〜R25は、炭素数2〜22のアシル基または水素原子を、mおよびnはそれぞれ0〜12の整数、m+nは1〜12の整数である。
【化31】

【0082】
11〜R15、R21〜R25は、ベンゾイル基、水素原子であることが好ましい。ベンゾイル基は置換基R26(pは0〜5)を有していてもよく、例えばアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、フェニル基が挙げられ、更にこれらのアルキル基、アルケニル基、フェニル基は置換基を有していてもよい。オリゴ糖のエステル化合物も、他の糖エステル化合物と同様な方法で製造することができる。
【0083】
以下に、本発明に係るエステル化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【化32】

【化33】

【化34】

【化35】

【化36】

【化37】

【化38】

【化39】

【0084】
〈可塑剤〉
本発明の光学フィルムは、可塑剤を含みうる。可塑剤は特に限定されないが、好ましくは、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤及び多価アルコールエステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、アクリル系可塑剤などから選択される。本発明の光学フィルムに可塑剤を2種以上含ませる場合は、少なくとも1種は多価アルコールエステル系可塑剤であることが好ましい。
【0085】
(多価アルコールエステル系可塑剤)
多価アルコールエステル系可塑剤は2価以上の脂肪族多価アルコールとモノカルボン酸のエステルよりなる可塑剤であり、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有することが好ましい。好ましくは2〜20価の脂肪族多価アルコールエステルである。
【0086】
多価アルコールエステル系可塑剤を構成する多価アルコールは、次の一般式(a)「Ra−(OH)n」で表される。ここで、Raはn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性またはフェノール性の水酸基を表す。
【0087】
多価アルコールエステル系可塑剤を構成する好ましい多価アルコールの例には、アドニトール、アラビトール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ジブチレングリコール、1,2,4-ブタントリオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ヘキサントリオール、ガラクチトール、マンニトール、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、ピナコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、キシリトールなどが含まれるが、特に限定されない。特に、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ソルビトール、トリメチロールプロパン、キシリトールが好ましい。
【0088】
多価アルコールエステル系可塑剤を構成するモノカルボン酸の例には、特に制限はなく、公知の脂肪族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸等を用いることができる。脂環族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸を用いると透湿性、保留性を向上させる点で好ましい。
【0089】
好ましいモノカルボン酸の例としては以下を挙げることができるが、これに限定されない。
【0090】
脂肪族モノカルボン酸の例には、炭素数1〜32の直鎖または側鎖を有する脂肪酸が含まれる。炭素数は1〜20であることが更に好ましく、1〜10であることが特に好ましい。酢酸を含有させるとセルロースエステルとの相溶性が増すため好ましく、酢酸と他のモノカルボン酸を混合して用いることも好ましい。
【0091】
好ましい脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2-エチル-ヘキサン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。
【0092】
好ましい脂環族モノカルボン酸の例には、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体が含まれる。
【0093】
好ましい芳香族モノカルボン酸の例には、安息香酸、トルイル酸等の安息香酸のベンゼン環にアルキル基、メトキシ基或いはエトキシ基などのアルコキシ基を1〜3個を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体が含まれる。特に安息香酸が好ましい。
【0094】
多価アルコールエステル系可塑剤のエステルを構成するカルボン酸は1種類でもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。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。
【0095】
多価アルコールエステル系可塑剤の分子量は特に制限はないが、300〜1500であることが好ましく、350〜750であることが更に好ましい。分子量が大きい方が揮発し難くなるため好ましく、透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
【0096】
(グリコレート系可塑剤)
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られる。アルキルフタリルアルキルグリコレート類の例には、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含まれる。
【0097】
(フタル酸エステル系可塑剤)
フタル酸エステル系可塑剤の例には、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含まれる。
【0098】
(クエン酸エステル系可塑剤)
クエン酸エステル系可塑剤の例には、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含まれる。
【0099】
(脂肪酸エステル系可塑剤)
脂肪酸エステル系可塑剤の例には、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含まれる。
【0100】
(リン酸エステル系可塑剤)
リン酸エステル系可塑剤の例には、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェートなどが含まれる。
【0101】
(多価カルボン酸エステル系可塑剤)
多価カルボン酸エステル系可塑剤は、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とのエステル化物である。また、脂肪族多価カルボン酸は2〜20価であることが好ましく、芳香族多価カルボン酸、脂環式多価カルボン酸の場合は3価〜20価であることが好ましい。
【0102】
多価カルボン酸は、次の一般式(b)で表される。
一般式(b) Rb(COOH)m(OH)n
(但し、Rbは(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性またはフェノール性水酸基を表す。)
【0103】
好ましい多価カルボン酸の例には、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような3価以上の芳香族多価カルボン酸またはその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などが含まれるが、これらに限定されない。特にオキシ多価カルボン酸を用いると、可塑剤の保留性(光学フィルムから揮発しないこと)が向上するために好ましい。
【0104】
多価カルボン酸エステル系可塑剤のエステルを構成するアルコールは、公知のアルコール、フェノール類であってもよく、特に制限はない。例えば炭素数1〜32の直鎖または側鎖を持った脂肪族飽和アルコールまたは脂肪族不飽和アルコールである。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。また、シクロペンタノール、シクロヘキサノールなどの脂環式アルコールまたはその誘導体、ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコールまたはその誘導体なども好ましく用いることができる。
【0105】
多価カルボン酸エステル系可塑剤のエステルを構成す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。
【0106】
多価カルボン酸としてオキシ多価カルボン酸を用いる場合は、オキシ多価カルボン酸のアルコール性水酸基またはフェノール性水酸基を、モノカルボン酸を用いてエステル化してもよい。モノカルボン酸の好ましいは、脂肪族モノカルボン酸であるが、これに限定されない。
【0107】
脂肪族モノカルボン酸は、炭素数1〜32の直鎖または側鎖を持った脂肪酸が好ましい。炭素数1〜20であることが更に好ましく、炭素数1〜10であることが特に好ましい。好ましい脂肪族モノカルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2-エチル-ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの飽和脂肪酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸などを挙げることができる。
【0108】
好ましい脂環族モノカルボン酸の例には、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
【0109】
好ましい芳香族モノカルボン酸の例には、安息香酸、トルイル酸などの安息香酸のベンゼン環にアルキル基を導入したもの、ビフェニルカルボン酸、ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸などのベンゼン環を2個以上もつ芳香族モノカルボン酸、またはそれらの誘導体を挙げることができる。
【0110】
オキシ多価カルボン酸のアルコール性水酸基またはフェノール性水酸基をエステル化するものカルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、安息香酸であることが特に好ましい。
【0111】
多価カルボン酸エステル系可塑剤の分子量は特に制限されないが、分子量300〜1000の範囲であることが好ましく、350〜750の範囲であることが更に好ましい。可塑剤の保留性向上の点では大きい方が好ましく;透湿性、セルロースエステルとの相溶性の点では小さい方が好ましい。
【0112】
多価カルボン酸エステル系可塑剤の酸価は1mgKOH/g以下であることが好ましく、0.2mgKOH/g以下であることが更に好ましい。酸価を上記範囲にすることによってリターデーションの環境変動も抑制されるため好ましい。酸価は、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。
【0113】
多価カルボン酸エステル系可塑剤の特に好ましい例には、トリエチルシトレート、トリブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート(ATEC)、アセチルトリブチルシトレート(ATBC)、ベンゾイルトリブチルシトレート、アセチルトリフェニルシトレート、アセチルトリベンジルシトレート、酒石酸ジブチル、酒石酸ジアセチルジブチル、トリメリット酸トリブチル、ピロメリット酸テトラブチル等が挙げられるが、これらに限定されない。
【0114】
(ポリエステル系可塑剤)
ポリエステル系可塑剤は、例えば、分子内に芳香環またはシクロアルキル環を有するポリエステル系可塑剤である。ポリエステル系可塑剤は、例えば、下記一般式(c)で表せる芳香族末端エステル系可塑剤である。
【0115】
一般式(c) B−(G−A)n−G−B
(式中、Bはベンゼンモノカルボン酸残基、Gは炭素数2〜12のアルキレングリコール残基または炭素数6〜12のアリールグリコール残基または炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
【0116】
一般式(c)のポリエステル系可塑剤は、Bで示されるベンゼンモノカルボン酸残基と、Gで示されるアルキレングリコール残基、オキシアルキレングリコール残基またはアリールグリコール残基と、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基またはアリールジカルボン酸残基と、から構成される。ポリエステル系可塑剤は、通常のポリエステル系可塑剤と同様の反応により得られる。
【0117】
ポリエステル系可塑剤のベンゼンモノカルボン酸成分の例には、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などが含まれ、これらの1種または2種以上の組み合わせでありうる。
【0118】
ポリエステル系可塑剤の炭素数2〜12のアルキレングリコール成分の例には、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含まれる。これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用される。特に炭素数2〜12のアルキレングリコールがセルロースエステルとの相溶性に優れているため、特に好ましい。
【0119】
ポリエステル系可塑剤の炭素数4〜12のオキシアルキレングリコール成分としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等があり、これらのグリコールは、1種または2種以上の混合物として使用できる。
【0120】
ポリエステル系可塑剤の炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸成分の例には、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタール酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等が含まれる。これらは、それぞれ1種または2種以上の混合物として使用される。炭素数6〜12のアリーレンジカルボン酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸等がある。
【0121】
ポリエステル系可塑剤の数平均分子量は、好ましくは300〜1500、より好ましくは400〜1000の範囲が好適である。また、その酸価は、0.5mgKOH/g以下、水酸基価は25mgKOH/g以下、より好ましくは酸価0.3mgKOH/g以下、水酸基価は15mgKOH/g以下である。
【0122】
(アクリル系可塑剤)
アクリル系可塑剤としての(メタ)アクリル系重合体は、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500以上3000以下の重合体Yであることが好ましい。
【0123】
アクリル系可塑剤としての(メタ)アクリル系重合体は、少なくとも、分子内に芳香環と水酸基を有しないエチレン性不飽和モノマーXaと、分子内に芳香環を有さず水酸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3000以上30000以下の重合体Xでありうる。または、アクリル系可塑剤としての(メタ)アクリル系重合体は、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500以上3000以下の重合体Yでありうる。
【0124】
重合体Xは下記一般式(X)で示され、重合体Yは下記一般式(Y)で示されることが好ましい。
一般式(X):−[CH−C(−Rc)(−CORd)]m−[CH−C(−Re)(−CORf−OH)−]n−[Xc]p−
一般式(Y):Ry−[CH−C(−Rg)(−CORh−OH)−]k−[Yb]q−
【0125】
式(X)または式(Y)において、Rc、Re、Rgは、Hまたはメチル基を表す。Rdは、炭素数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基を表す。Rf、Rhは、−CH−、−C−または−C−を表す。Ryは、水酸基、Hまたは炭素数3以内のアルキル基を表す。Xcは、Xa、Xbに重合可能なモノマー単位を表す。Ybは、Yaに共重合可能なモノマー単位を表す。m、n、k、p及びqは、モル組成比を表す。ただしm≠0、n≠0、k≠0、m+n+p=100、k+q=100である。
【0126】
これらの可塑剤の添加量としてはセルロースエステルに対して、0.5〜30質量%含むことが好ましく、特には、5〜20質量%含むことが好ましい。
【0127】
[他の樹脂]
本発明の光学フィルムには、セルロースエステル系樹脂が含まれるが、その他の樹脂が含まれていてもよい。その他の樹脂の例には、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、環状共役ジエン系樹脂、ビニル脂環式炭化水素系樹脂等)などが含まれる。他の樹脂の好ましい例には、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、環状オレフィン系樹脂が含まれる。他の樹脂を使用する場合、その含有量は、光学フィルムの5〜70質量%が好ましい。
【0128】
[紫外線吸収剤]
本発明の光学フィルムは、紫外線吸収剤を含有してもよく、紫外線吸収剤を2種以上を含有してもよい。紫外線吸収剤は400nm以下の紫外線を吸収することで、耐久性を向上させることを目的としており、特に波長370nmでの透過率が10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下、更に好ましくは2%以下である。
【0129】
紫外線吸収剤は特に限定されないが、例えばオキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、トリアジン系化合物、ニッケル錯塩系化合物、無機粉体等が挙げられる。
【0130】
紫外線吸収剤の具体例には、5-クロロ-2−(3,5-ジ-sec-ブチル-2-ヒドロキシルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、(2-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(直鎖および側鎖ドデシル)-4-メチルフェノール、2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシベンゾフェノン、2,4-ベンジルオキシベンゾフェノンなどが含まれる。また、チヌビン109、チヌビン171、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328、チヌビン928などのチヌビン類があり、これらはBASFジャパン社製の市販品であり好ましく使用できる。
【0131】
紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤であり、特に好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤などが好ましい。この他、1,3,5-トリアジン環を有する化合物等の円盤状化合物も紫外線吸収剤として好ましい。
【0132】
紫外線吸収剤は、高分子紫外線吸収剤であってもよく;特に特開平6−148430号記載のポリマータイプの紫外線吸収剤が好ましい。
【0133】
紫外線吸収剤の添加は、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコールやメチレンクロライド、酢酸メチル、アセトン、ジオキソラン等の有機溶媒あるいはこれらの混合溶媒に紫外線吸収剤を溶解してからドープに添加するか、または直接ドープ組成中に添加してもよい。また、無機粉体のように有機溶剤に溶解しない剤は、有機溶剤とセルロースエステル中にディゾルバーやサンドミルを使用し、分散してからドープに添加する。
【0134】
光学フィルムにおける紫外線吸収剤の含有量は、光学フィルムの乾燥膜厚が30〜200μmの場合は、0.5〜10質量%が好ましく、0.6〜4質量%が更に好ましい。ただし、紫外線吸収剤の種類、使用条件等により調整される。
【0135】
[酸化防止剤]
酸化防止剤は、劣化防止剤ともいわれる。高湿高温の状態に液晶画像表示装置などが置かれた場合には、光学フィルムの劣化が起こる場合がある。酸化防止剤は、例えば、光学フィルム中の残留溶媒量のハロゲンやリン酸系可塑剤のリン酸等による光学フィルムの分解を遅らせたり、抑制したりする。
【0136】
酸化防止剤は、例えば、ヒンダードフェノール系化合物が好ましい。ヒンダードフェノール系化合物の例には、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、トリエチレングリコール-ビス〔3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、1,6-ヘキサンジオール-ビス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2,2-チオ-ジエチレンビス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレイト等を挙げることができる。特に、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、トリエチレングリコール-ビス〔3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕が好ましい。
【0137】
酸化防止剤として、N,N'-ビス〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル〕ヒドラジン等のヒドラジン系の金属不活性剤や、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト等のリン系加工安定剤などを併用してもよい。
【0138】
本発明の光学フィルムにおける酸化防止剤の添加量は、セルロースエステルに対する質量割合で1ppm〜1.0%が好ましく、10〜1000ppmが更に好ましい。
【0139】
[微粒子]
本発明の光学フィルムは、滑り性を良くするために微粒子を含有してもよい。本発明の光学フィルムフィルムの一方の面の動摩擦係数が、0.2〜1.0であることが好ましい。
【0140】
微粒子は、無機物微粒子であっても、有機物微粒子であってもよい。無機物微粒子の例には、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、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムおよびリン酸カルシウムなどが含まれる。有機物微粒子の例には、ポリテトラフルオロエチレン、セルロースアセテート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプピルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチレンカーボネート、アクリルスチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系粉末、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、あるいはポリ弗化エチレン系樹脂、澱粉等の有機高分子化合物の粉砕分級物などが含まれる。さらに、懸濁重合法で合成した高分子化合物、スプレードライ法あるいは分散法等により球型にした高分子化合物、または無機化合物も、微粒子として用いることができる。なかでも微粒子は、珪素を含む微粒子が好ましく、特に二酸化珪素が好ましい。光学フィルムの濁度を低くするためである。
【0141】
微粒子の一次粒子の平均粒径は、5〜400nmが好ましく、10〜300nmがより好ましい。光学フィルムにおいて微粒子は、主に粒径0.05〜0.3μmの二次凝集体として含有されていてもよい。微粒子の一次粒子の平均粒径が100〜400nmであれば、凝集せずに一次粒子として光学フィルムに含まれていることも好ましい。
【0142】
光学フィルムにおける微粒子の含有量は、0.01〜1質量%であることが好ましく、特に0.05〜0.5質量%が好ましい。共流延法による多層構成の光学フィルムの場合は、フィルム表面に、この添加量の微粒子が配置されることが好ましい。
【0143】
二酸化珪素の微粒子は、例えば、アエロジルR972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されている。酸化ジルコニウムの微粒子は、例えば、アエロジルR976およびR811(以上日本アエロジル(株)製)の商品名で市販されている。
【0144】
有機物微粒子の例には、シリコーン樹脂、フッ素樹脂およびアクリル樹脂などが含まれる。シリコーン樹脂が好ましく、特に三次元の網状構造を有するものが好ましく、例えば、トスパール103、同105、同108、同120、同145、同3120および同240(以上東芝シリコーン(株)製)の商品名で市販されている。
【0145】
これらの中でもアエロジル200V、アエロジルR972Vが光学フィルムの濁度を低く保ちながら、摩擦係数を下げる効果が大きいため特に好ましく用いられる。
【0146】
任意の成分(各種添加剤)は、製膜前のセルロースエステル含有溶液であるドープにバッチ添加されてもよいし、添加剤溶解液を別途用意してインライン添加してもよい。特に微粒子はろ過材への負荷を減らすために、一部または全量をインライン添加することが好ましい。
【0147】
添加剤溶解液をインライン添加する場合は、ドープとの混合性をよくするため、添加剤溶解液に少量のセルロースエステルを添加することが好ましい。添加剤溶解液におけるセルロースエステルの量は、溶剤100質量部に対して1〜10質量部が好ましく、より好ましくは3〜5質量部である。
【0148】
インライン添加や混合は、例えば、スタチックミキサー(東レエンジニアリング製)、SWJ(東レ静止型管内混合器 Hi−Mixer)等のインラインミキサー等を用いて行うことが好ましい。
【0149】
〈光学フィルムの製造方法〉
本発明の光学フィルムの製造方法について説明する。本発明に係る光学フィルムは、溶液流延法でも、溶融流延法でも製造されうる。
【0150】
本発明の光学フィルムの製造は、セルロースエステル及び添加剤を溶剤に溶解させてドープを調製する工程、ドープを無限に移行する無端の金属支持体上に流延する工程、流延したドープをウェブとして乾燥する工程、金属支持体から剥離する工程、延伸または幅保持する工程、更に乾燥する工程、仕上がったフィルムを巻取る工程により行われる。
【0151】
(ドープ調製工程)
ドープを調製する工程について述べる。ドープ中のセルロースエステルの濃度が高いと、金属支持体に流延した後の乾燥負荷が低減するため好ましい。一方、ドープ中のセルロースエステルの濃度が高過ぎると濾過時の負荷が増えて、濾過精度が悪くなる。そのため、ドープ中のセルロースエステルの濃度は10〜35質量%が好ましく、更に好ましくは、15〜25質量%である。
【0152】
ドープの溶剤は、単独または2種以上の混合溶剤であるが、セルロースエステルの良溶剤と貧溶剤との混合溶媒であると、生産効率の点で好ましい。良溶剤が多い方がセルロースエステルの溶解性の点で好ましい。良溶剤と貧溶剤の混合比率の好ましい範囲は、良溶剤が70〜98質量%であり、貧溶剤が2〜30質量%である。使用するセルロースエステルを単独で溶解するものを良溶剤とし、単独で膨潤するかまたは溶解しないものを貧溶剤と定義する。そのため、セルロースエステルの平均酢化度(アセチル基置換度)によっては、良溶剤および貧溶剤の種類が変わる。例えばアセトンは、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.4)、セルロースアセテートプロピオネートにとっては良溶剤であり、セルロースの酢酸エステル(アセチル基置換度2.8)にとっては貧溶剤である。
【0153】
良溶剤の例には、メチレンクロライドなどの有機ハロゲン化合物やジオキソラン類、アセトン、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等が挙げられるが、特に限定されない。特に好ましくはメチレンクロライドまたは酢酸メチルが挙げられる。
【0154】
貧溶剤の例には、メタノール、エタノール、n−ブタノール、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等があげられるが、特に限定されない。また、ドープ中の水の含有量は0.01〜2質量%であることが好ましい。
【0155】
ドープの溶剤は、フィルム製膜工程で乾燥によりフィルムから除去および回収される。回収溶剤を再利用して用いることができる。回収溶剤中に添加剤、例えば可塑剤、紫外線吸収剤、ポリマー、モノマー成分などが微量含有されていることもあるが、これらが含まれていても好ましく再利用することができるし、必要であれば精製して再利用することもできる。
【0156】
ドープの調製におけるセルロースエステルの溶解は、一般的な方法を用いることができる。加圧をしながら加熱すれば、常圧における沸点以上の温度にまで加熱できる。常圧での溶剤の沸点以上でかつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で溶液を攪拌溶解すると、ゲルやママコと呼ばれる塊状未溶解物の発生を防止できる。また、セルロースエステルを貧溶剤と混合して湿潤或いは膨潤させた後、更に良溶剤を添加して溶解することも好ましい。
【0157】
加圧は窒素ガス等の不活性気体を圧入する方法や、加熱によって溶剤の蒸気圧を発現させる方法によって行ってもよい。加熱は外部から行うことが好ましく、一方、例えばジャケットタイプヒーターは温度コントロールが容易で好ましい。
【0158】
加熱温度が高い方が、セルロースエステルの溶解性が向上するので好ましい。一方、加熱温度が高過ぎると、反応圧力が高くなり生産性が低下する。好ましい加熱温度は45〜120℃であり、60〜110℃がより好ましく、70℃〜105℃が更に好ましい。また、圧力は設定温度で溶剤が沸騰しないように調整される。
【0159】
ドープの調製には、冷却溶解法も好ましく用いられる。冷却溶解法によって酢酸メチルなどの溶剤にセルロースエステルを溶解させることができる。
【0160】
次に、セルロースエステル溶液を濾紙等の適当な濾過材を用いて濾過する。濾過材の絶対濾過精度は、不溶物等を除去するために小さい方が好ましい。しかしながら、絶対濾過精度が小さ過ぎると濾過材の目詰まりが発生し易い。このため絶対濾過精度0.008mm以下の濾材が好ましく、0.001〜0.008mmの濾材がより好ましく、0.003〜0.006mmの濾材が更に好ましい。
【0161】
濾過材の材質は特に制限はなく、通常の濾過材を使用することができる。ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック製の濾材や、ステンレススティール等の金属製の濾過材は、繊維の脱落などがなく好ましい。濾過により、原料のセルロースエステルに含まれていた不純物、特に輝点異物を除去および低減することが好ましい。
【0162】
輝点異物とは、2枚の偏光板をクロスニコル状態にして配置し、その間に光学フィルムを配置し、一方の偏光板の側から光を当てて、他方の偏光板の側から観察した時に反対側からの光が漏れて見える点(異物)のことである。0.01mm以上の径を有する輝点数が200個/cm以下であることが好ましく、より好ましくは100個/cm以下であり、更に好ましくは50個/cm以下であり、更に好ましくは0〜10個/cm以下である。また、0.01mm以下の輝点も少ない方が好ましい。
【0163】
セルロースエステル溶液の濾過は、通常の方法で行うことができる。常圧での溶剤の沸点以上で、かつ加圧下で溶剤が沸騰しない範囲の温度で濾過すると、濾過前後の濾圧の差(差圧という)の発現が小さく好ましい。好ましい温度は45〜120℃であり、45〜70℃がより好ましく、45〜55℃であることが更に好ましい。濾過環境の圧力は小さい方が好ましく、1.6MPa以下であることが好ましく、1.2MPa以下であることがより好ましく、1.0MPa以下であることが更に好ましい。
【0164】
(ドープの流延,乾燥、剥離工程)
次に、ドープを流延する。流延(キャスト)工程における金属支持体の表面は、鏡面仕上げされていることが好ましい。金属支持体は、ステンレススティールベルト、もしくは鋳物で表面をメッキ仕上げしたドラムが好ましい。キャストの幅は1〜4mとすることができる。
【0165】
流延工程の金属支持体の表面温度は−50℃〜溶剤の沸点未満の温度で設定されうる。金属支持体の表面温度が高い方が、ウェブの乾燥速度が速くできるので好ましい。一方、金属支持体の表面温度が高過ぎると、ウェブが発泡したり、平面性が劣化する場合がある。好ましい支持体温度は0〜40℃であり、5〜30℃が更に好ましい。また、金属支持体を冷却することによってウェブをゲル化させて残留溶媒を多く含んだ状態でドラムから剥離することも好ましい。
【0166】
金属支持体の温度を制御する方法は制限されないが、温風または冷風を吹きかける方法や、温水を金属支持体の裏側に接触させる方法がある。温水を用いる方が熱の伝達が効率的に行われるため、金属支持体の温度が一定になるまでの時間が短く好ましい。温風を用いる場合は目的の温度よりも高い温度の風を使う場合がある。
【0167】
得られる光学フィルムの平面性を高めるために、金属支持体から剥離するときのウェブ中の残留溶媒量は、10〜150質量%が好ましく、更に好ましくは20〜40質量%または60〜130質量%であり;特に好ましくは、20〜30質量%または70〜120質量%である。
【0168】
本発明においては、残留溶媒量は下記式で定義される。下記式において、"M"は、製造中または製造後の任意の時点で採取したウェブまたはフィルムの質量である。"N"は、当該ウェブまたはフィルムを115℃で1時間加熱した後の質量である。
残留溶媒量(質量%)={(M−N)/N}×100
【0169】
(延伸工程)
金属支持体から剥離されたウェブは、延伸されることが好ましい。具体的には、ウェブの両端をクリップ等で把持するテンター方式で幅方向(横方向)に延伸されることが好ましい。剥離張力は300N/m以下とすることが好ましい。
【0170】
金属支持体から剥離されたウェブを延伸することで、屈折率制御(リターデーションの制御)を行うことが好ましい。
【0171】
延伸は、例えばフィルムの長手方向(製膜方向)またはそれとフィルム面内で直交する方向(即ち幅手方向)に一軸延伸するか、または両方向に逐次または同時に二軸延伸することができる。同時二軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を張力を緩和して収縮させることも含まれる。
【0172】
互いに直交する二軸方向の延伸倍率は、それぞれ最終的には流延方向に0.8〜1.5倍、幅方向に1.1〜2.5倍の範囲とすることが好ましく;流延方向に0.9〜1.0倍、幅方向に1.2〜2.0倍に範囲とすることが好ましい。
【0173】
延伸温度は120℃〜200℃が好ましく、さらに好ましくは140℃〜180℃である。延伸時のフィルム中の残留溶媒は20〜0%が好ましく、さらに好ましくは15〜0%である。
【0174】
ウェブを延伸する方法は特に限定されない。例えば、複数のロールに周速差をつけ、その間でロール周速差を利用して縦方向に延伸する方法、ウェブの両端をクリップやピンで固定し、クリップやピンの間隔を進行方向に広げて縦方向に延伸する方法、同様に横方向に広げて横方向に延伸する方法、或いは縦横同時に広げて縦横両方向に延伸する方法などが挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。また、所謂テンター法の場合、リニアドライブ方式でクリップ部分を駆動すると滑らかな延伸を行うことができ、破断等の危険性が減少できる。
【0175】
製膜工程のこれらの幅保持或いは横方向の延伸はテンターによって行うことが好ましく、ピンテンターでもクリップテンターでもよい。なお、搬送方向と幅方向を同時に延伸しても、逐次延伸を行ってもよい。
【0176】
(フィルム乾燥工程)
延伸されたフィルムをさらに乾燥し、残留溶媒量を1質量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.1質量%以下とし、特に好ましくは0〜0.01質量%以下とする。フィルム乾燥工程では一般にロール乾燥方式(上下に配置した多数のロールにウェブを交互に通し乾燥させる方式)やテンター方式でウェブを搬送させながら乾燥する方式が採られる。
【0177】
延伸フィルムを乾燥させる手段は特に制限なく、一般的に熱風、赤外線、加熱ロール、マイクロ波等で行うことができるが、簡便さの点から熱風で行うことが好ましい。ウェブの乾燥工程における乾燥温度は40〜200℃で段階的に高くしていくことが好ましい。
【0178】
なお、ここでは溶液流延製膜法について述べたが、溶融流延製膜法でフィルムを製造することを妨げるものではない。
【0179】
<光学フィルムの特性>
本発明の光学フィルムの膜厚は特に限定されないが、10〜200μmであることが好ましく、10〜100μmであることがより好ましく、更に好ましくは20〜60μmである。この範囲であれば、フィルムの膜厚に依存する透湿度の改善と、リターデーションの発現性が両立できるため好ましい。また、この範囲の膜厚の光学フィルムのスリッティング特性もよくなる。
【0180】
本発明の光学フィルムの幅は、1〜4mが好ましく、1.4〜4mがより好まし、特に好ましくは1.6〜3mである。4mを超えると搬送が困難となる。
【0181】
本発明の光学フィルムの透湿度は、40℃、90%RHで10〜1200g/m・24hが好ましい。透湿度はJIS Z 0208に記載の方法に従って測定することができる。
【0182】
本発明の光学フィルムの破断伸度は、10〜80%であることが好ましい。JIS−K7127−1999に準拠した測定する。
【0183】
本発明の光学フィルムの可視光透過率は90%以上であることが好ましく、93%以上であることが更に好ましい。日立製作所社製のU−4000自記分光光度計を用い、JIS Z 8722で測定されている方法に準拠して、380〜780nmにおける可視光透過率(Tv)を測定した。
【0184】
本発明の光学フィルムのヘイズは1%未満であることが好ましく0〜0.1%であることが特に好ましい。ヘイズ計(1001DP型、日本電色工業(株)製)を用いて測定した。
【0185】
本発明の光学フィルムの耐熱湿性は、湿度変化に対する寸法変化により評価することができる。熱湿変化に対する寸法変化の評価は、以下の方法で行われる。作製した光学フィルムの流延方向に、目印(十字)を2箇所つける。これを、60℃、90%RHで1000時間処理する。処理前と処理後の目印(十字)同士の距離を光学顕微鏡で測定する。下記式で寸法変化率(%)を三種する。
寸法変化率(%)=〔(a1−a2)/a1〕×100
a1:熱湿理前の距離
a2:熱湿理後の距離
【0186】
液晶表示装置の偏光板用保護フィルムが吸湿により寸法が変化すると、ムラや位相差値の変化が発生し、コントラストの低下や色むらといった問題を発生させる。特に屋外で使用される液晶表示装置に用いられる偏光板保護フィルムには、この問題が顕著に発生しやすい。そこで、本発明の光学フィルムを液晶表示装置の偏光板用保護フィルムとして用いる場合は、寸法変化率(%)が0.5%未満とすることが好ましく、0.3%未満であることがより好ましい。このような寸法変化率であれば、十分な低吸湿性を示す光学フィルムであると評価できる。
【0187】
本発明の光学フィルムに、液晶層や樹脂層を塗布形成し、さらにそれを延伸してもよい。それにより得られる積層フィルムは、さらに広い範囲にわたる位相差値を有しうる。
【0188】
<光学フィルムの用途>
本発明の光学フィルムは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等の各種表示装置に用いられる機能フィルムであることが好ましい。具体的には、本発明の光学フィルムは、液晶表示装置用の偏光板保護フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルム、輝度向上フィルム、ハードコートフィルム、防眩フィルム、帯電防止フィルム、視野角拡大等の光学補償フィルムなどでありうる。典型的には、本発明の光学フィルムは、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、光学補償フィルムである。本発明の光学フィルムは、位相差フィルムと偏光板保護フィルムとを兼ねることができる。
【0189】
(光学補償フィルム)
液晶ディスプレイは、異方性を持つ液晶材料や偏光板を使用するために正面から見た場合に良好な表示が得られても、斜めから見ると表示性能が低下するという視野角の問題がある。そのため、液晶ディスプレイの性能向上のためには視野角補償板が必要である。平均的な液晶セルの屈折率分布は、セルの厚み方向で大きく、面内方向でより小さい。そのため、視野角補償板は、この異方性を相殺しなければならない。つまり、視野角補償板は、膜厚方向の屈折率が面内方向より小さな屈折率を有すること、いわゆる負の一軸性構造を有することが有効である。本発明の光学フィルムは、そのような機能を有する光学補償フィルムともなりうる。
【0190】
本発明の光学フィルムをVAモードの液晶セルに使用する場合、セルの両側に1枚ずつ合計2枚の光学フィルムを使用してもよいし(2枚型)、セルの上下のいずれか一方の側にのみ光学フィルムを使用してもよい(1枚型)。
【0191】
本発明の光学フィルムは、下記式で表されるリターデーションRo値が23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて20〜150nmの範囲内であることが好ましく、40nm〜130nmがさらに好ましい。Rth値は23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて70〜350nmの範囲内であることが好ましく、170nm〜270nmがさらに好ましい。これらのリターデーション値は自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて測定することができる。
【0192】
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
(nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す)
【0193】
本発明の光学フィルムは、フィルム面内に遅相軸または進相軸を有し、遅相軸または進相軸と製膜方向の軸とのなす角度"θ1"は、−1°以上+1°以下であることが好ましく、−0.5°以上+0.5°以下であることがより好ましい。θ1は配向角として定義でき、θ1の測定は、自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器)を用いて行うことができる。θ1が上記関係を満たす光学フィルムは、それを含む液晶表示装置の表示画像の輝度を高め、光漏れを抑制または防止し、カラー液晶表示装置においては忠実に色を再現させる。
【0194】
<偏光板>
本発明の光学フィルムは、偏光板およびそれを具備する液晶表示装置に使用することができる。本発明の光学フィルムは、偏光板保護フィルムと位相差フィルムとを兼ねたフィルムとされることが好ましい。その場合には、偏光板保護フィルムとは別個の位相差フィルムを用意する必要がない。そのため、液晶表示装置の厚みを薄くでき、製造プロセスを簡略化することができる。
【0195】
偏光板は、偏光子と、偏光子の一方または両方の面に張り合わされた偏光板保護フィルムを有する。
【0196】
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、代表的な偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。
【0197】
偏光子は、ポリビニルアルコール水溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行って得る。偏光子の膜厚は5〜30μmが好ましく、特に10〜20μmであることが好ましい。
【0198】
本発明の偏光板は、一般的な方法で作製されうる。本発明の光学フィルムの偏光子に貼り付ける表面をアルカリ鹸化処理する。沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、本発明の光学フィルムを、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。偏光子のもう一方の面には、他の従来の偏光板保護フィルムを貼合せてもよい。
【0199】
従来の偏光板保護フィルムの例には、市販のセルロースエステルフィルム(例えば、コニカミノルタタック KC8UX、KC5UX、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UCR5、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY−HA、KC8UX−RHA、KC8UXW−RHA−C、KC8UXW−RHA−NC、KC4UXW−RHA−NC、以上コニカミノルタオプト(株)製)などが含まれる。
【0200】
<液晶表示装置>
本発明の液晶表示装置は、本発明の光学フィルムを含む偏光板を具備する。具体的には、液晶セルの少なくとも一方に配置された偏光板に、本発明の光学フィルムが含まれ;当該偏光板の液晶セル側のフィルムが、本発明の光学フィルムである。
【0201】
本発明の液晶表示装置において、液晶セルの一方または両方の面に、偏光板が粘着層を介して貼り合わされていることが好ましい。
【0202】
本発明の液晶表示装置の表面側に用いられる偏光板保護フィルムには、防眩層あるいはクリアハードコート層のほか、反射防止層、帯電防止層、防汚層、バックコート層を有することが好ましい。
【0203】
本発明の光学フィルムや偏光板は、STN、TN、OCB、HAN、VA(MVA、PVA)、IPS、OCBなどの各種駆動方式の液晶表示装置に用いることができる。特にVA(MVA、PVA)型液晶表示装置に用いられることが好ましい。特に、30型以上の大画面の液晶表示装置に用いられても、光漏れによる黒表示時の着色を低減し、正面コントラストなど視認性を高めうる。このように、本発明の液晶表示装置は種々の視認性に優れる。
【実施例】
【0204】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
【0205】
[実施例1]
実施例1で使用した使用したセルロースエステルの詳細を示す。
セルロースエステルA:置換度2.40のセルロースジアセテート(表中DACと記載)
セルロースエステルB:アセチル基置換度1.58、プロピオニル基置換度0.9、総アシル基置換度2.48である数平均分子量70000のセルロースアセテートプロピオネート(表中CAPと記載)
セルロースエステルC:アセチル基置換度2.85である数平均分子量70000のセルローストリアセテート(表中TACと記載)
【0206】
<光学フィルム101の作製>
〈微粒子分散液の調製〉
11質量部の微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製)と、85質量部のエタノールとを、ディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散した。
【0207】
〈微粒子添加液の調製〉
溶解タンク中の十分攪拌されているメチレンクロライド(102質量部)に、5質量部の微粒子分散液を、ゆっくりと添加した。更に、二次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFでろ過し、微粒子添加液を調製した。
【0208】
<主ドープ液の調製>
下記組成の主ドープ液を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルAを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解し。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用してろ過し、主ドープ液を調製した。
〈主ドープ液の組成〉
メチレンクロライド 343質量部
エタノール 61質量部
セルロースエステルA 100質量部
リターデーション発現剤:例示化合物A−003 4質量部
糖エステル化合物4 5.7質量部
微粒子添加液1 1質量部
【0209】
以上の成分を密閉容器に投入し、攪拌しながら溶解して主ドープ液を調製した。次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープ液を温度35℃、1500mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は30℃に制御した。
【0210】
ステンレスベルト支持体上で、流延(キャスト)したフィルム中の残留溶媒量が75%になるまで溶媒を蒸発させた。次いで、剥離張力125N/mで、ステンレスベルト支持体上から剥離した。剥離したフィルムを、140℃の熱をかけながらテンターを用いて幅方向に20%延伸した。延伸開始時の残留溶媒は17%であった。
【0211】
次いで、乾燥ゾーンを多数のロールで搬送させながら乾燥を終了させた。乾燥温度は120℃で、搬送張力は100N/mとした。以上のようにして、乾燥膜厚40μmの光学フィルム101を得た。
【0212】
<光学フィルム102〜159の作製>
光学フィルム101の作製において、セルロースエステルの種類とリターデーション発現剤である例示化合物A−003の種類と量(質量部)のみを表1のように変更した以外は同様にして、本発明の光学フィルム102〜146と比較の光学フィルム147〜159を作製した。使用したセルロースエステルA(DAC)に代わるセルロースエステルの添加量は、セルロースエステルA(DAC)と同じ質量部とした。
【0213】
比較の光学フィルム147〜154の製造に使用したリターデーション発現剤(C−001〜C−005)の構造を示す。
【化40】

【0214】
《光学フィルムの評価》
作製した光学フィルム101〜159について、以下の評価を行った。評価結果を表1および表2に示す。
【0215】
(相溶性評価)
光学フィルムの製造における延伸前のフィルムを、120℃で15分乾燥させて、当該フィルムのヘイズをヘイズ計(1001DP型、日本電色工業(株)製)を用いて測定した。測定結果から、下記基準に従って評価を行った。評価AおよびBが、実用上問題ないレベルと判断した。
A:ヘイズが0.5%未満
B:ヘイズが0.5〜1.0%未満表
C:ヘイズが1.0〜1.5%未満
D:ヘイズが1.5%以上
E:化合物が析出
【0216】
(リターデーション)
アッベ屈折率計(4T)を用いて光学フィルムの平均屈折率を測定した。また、市販のマイクロメーターを用いて光学フィルムの厚さを測定した。
【0217】
自動複屈折計KOBRA−21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて、23℃、55%RHの環境下24時間放置したフィルムにおいて、同環境下、波長が590nmにおいてフィルムのリターデーション測定を行った。平均屈折率と膜厚を下記式に入力し、面内リターデーションRo、厚み方向のリターデーションRthの値を求めた。遅相軸の方向も同時に測定した。下記式において、nxはフィルム面内の最大屈折率、nyはnxと直交方向の屈折率、nzはフィルム厚み方向の屈折率、dはフィルムの厚さ(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
【0218】
(波長分散特性)
リターデーション発現剤が添加された光学フィルム(光学フィルム101〜159)と、当該リターデーション発現剤の添加が省略されている以外は同じ光学フィルム(ブランク)の各波長におけるリターデーションを、上述のリターデーション測定と同様の方法を用いて測定した。
【0219】
波長が450nmのリターデーションRth(450)及び650nmのリターデーションRth(650)として、式(III)からRth(D)を測定した。
式(III):Rth(D)={(ブランクのRth(450nm)−光学フィルムのRth(450nm))/ (ブランクのRth(630nm)−光学フィルムのRth(630nm))}
【0220】
得られたRth(D)の値から、下記の基準で波長分散性を評価した。
A:Rth(D)が1.09<DSP≦1.15
B:Rth(D)が1.15<DSP≦1.20
C:Rth(D)が1.20<DSP≦1.25
【0221】
(スリッティング適性)
脆性を、以下に説明するスリッティング適性で評価した。油圧卓上プレス機に60°の摩耗させた上刃、90°の下刃を30μmの間隔になるようにして取り付けた。両刃の間に各光学フィルムを置き、上刃の下降速度を6m/分で、幅90cm、長さ100cmの大きさの試料を100本連続して切り出した。裁断した試料の破断面を、光学顕微鏡を用いて50倍で観察して、切れ味を比較した。バリや劈開、切断できない、切りくずの発生等何らかの不良が発生したフィルムの発生本数を数え、不良率を計算し、下記の基準に従って裁断性の評価を行った。評価AおよびBが、実用上問題ないレベルと判断した。
A:不良率が2%未満
B:不良率が2〜5%未満
C:不良率が5〜10%未満
D:不良率が10%以上
【0222】
(ブリードアウト耐性)
耐久性を、以下に説明するブリードアウト耐性で評価した。光学フィルムを、80℃、90%RHの高温高湿雰囲気下で1000時間放置後、光学フィルム表面のブリードアウト(結晶析出)の有無を目視観察した。観察結果から、下記基準に従って評価を行った。評価AおよびBが実用上問題ないレベルと判断した。
A:表面にブリードアウトの発生が全く認められない
B:表面で、部分的なブリードアウトが僅かに認められる
C:表面で、全面に亘りブリードアウトが僅かに認められる
D:表面で、全面に亘り明確なブリードアウトが認められる
【0223】
(延伸後のヘイズ)
作製した光学フィルムのヘイズをヘイズ計(1001DP型、日本電色工業(株)製)を用いて測定した。測定結果から、下記基準に従って評価を行った。評価AおよびBが実用上問題ないレベルと判断した。
A:ヘイズが0.5%未満
B:ヘイズが0.5〜1.0%未満表
C:ヘイズが1.0〜1.5%未満
D:ヘイズが1.5%以上
E:化合物が析出
【0224】
(耐熱湿性:熱湿変化に対する寸法変化)
作製した光学フィルムの流延方向に、目印(十字)を2箇所つけて60℃、90%RHで1000時間処理し、処理前と処理後の目印(十字)の距離を光学顕微鏡で測定した。測定閣下ら、下記基準で寸法変化を評価することで耐熱湿性を評価した。
寸法変化率(%)=〔(a1−a2)/a1〕×100 (a1は熱処理前の距離、a2は熱処理後の距離を表す)
A:0.3%未満
B:0.3%以上、0.5%未満
C:0.5%以上、0.7 %未満
D:0.7%以上
【表1】

【表2】

【0225】
表1および表2に示されるように、実施例の光学フィルム101〜146は、比較例の光学フィルム147〜159に比べて、リターデーションの発現性に優れ、かつ相溶性(ヘイズ)、脆性(スリッティング適性)及び耐久性(ブリードアウト耐性)が良好であり、実用上優れた光学フィルムであることが分かる。
【0226】
比較化合物C−001、C−002、C−003、C−004、C−005を使用した光学フィルム147〜光学フィルム154の結果との比較から、リターデーション発現剤としての化合物に特定の置換基があると、相溶性及びリターデーション発現性が向上することがわかる。
【0227】
実施例の光学フィルム134〜138の結果から、本発明のリターデーション発現剤を含む光学フィルムは大きな位相差を発現し、リターデーション発現剤の添加量を増量してもリターデーション発現剤がセルロースエステルに相溶するため、優れた光学フィルムであることがわかる。
【0228】
一方、リターデーション発現剤の添加量が少なすぎる光学フィルム155は、位相差が小さく、スリッティング特性や寸法変化が悪い。また、リターデーション発現剤の添加量が多すぎる光学フィルム156は、相溶性、ブリードアウト、延伸後ヘイズが悪く、光学フィルムとして適さない。リターデーション発現剤を含まない光学フィルム157〜光学フィルム159は、リターデーション値が小さく、光学補償フィルムとしての機能を有さない。
【0229】
[実施例2]
実施例1の光学フィルム110の作製で用いた主ドープ液を用いて、流延時のドープ液の流量を変化させて、表2に示す膜厚の光学フィルム201〜206を作製した。流延時のドープ液の流量以外は、実施例1と同様にして作製した。光学フィルム201〜206を、実施例1と同様に評価した。
【表3】

【0230】
表3から明らかなように、実施例の光学フィルム201〜206はリターデーション発現性に優れ、かつ脆性(スリッティング適性)及び耐久性(ブリードアウト耐性)に優れている。更に、膜厚が20〜60μmの範囲にある光学フィルム202〜205は、特にその効果が高いことがわかる。
【0231】
[実施例3]偏光板の作製と評価
厚さ120μmのポリビニルアルコールフィルムを、一軸延伸(温度110℃、延伸倍率5倍)した。得られた延伸フィルムを、ヨウ素0.071g、ヨウ化カリウム5g、水100gからなる水溶液に55秒間浸漬し、次いでヨウ化カリウム6g、ホウ酸7.2g、水100gからなる65℃の水溶液に浸漬した。これを水洗、乾燥して偏光子とした。
【0232】
次いで、下記工程1〜5に従って、偏光子の一方の面に、光学フィルム101〜159、光学フィルム201〜206を貼り合わせ;かつ偏光子の他方の面に、コニカミノルタタックKC4UY(コニカミノルタオプト(株)製セルロースエステルフィルム)を貼り合わせて、偏光板101〜159及び偏光板201〜206を作製した。
【0233】
工程1:光学フィルム101〜159、光学フィルム201〜206を、60℃の2モル/Lの水酸化ナトリウム溶液に90秒間浸漬し、次いで水洗し乾燥して、偏光子と貼合する側を鹸化した光学フィルムを得た。
工程2:偏光子を固形分2質量%のポリビニルアルコール接着剤槽中に1〜2秒浸漬し、その後、偏光子に付着した過剰の接着剤を軽く拭き除いた。
工程3:工程2で得た偏光子をを、工程1で処理した光学フィルム上に配置した。
工程4:工程3で得た積層体における光学フィルムと偏光子とを、圧力20〜30N/cm、搬送スピード約2m/分で貼合した。
工程5:80℃の乾燥機中に工程4で作製した積層体の偏光子と、コニカミノルタタックKC4UYとを貼り合わせて2分間乾燥し、偏光板101〜159、偏光板201〜206を作製した。
【0234】
作製した偏光板の耐久性を、以下の通り評価した。結果を表4に示す。
【0235】
(耐光性)
強制劣化未処理試料の平行透過率(H0)と直行透過率(H90)を測定した。測定値から、下式に従って偏光度P0を算出した。その後、各偏光板をサンシャインウェザーメーター500時間、UVカットフィルター無しの条件で強制劣化処理を施した。その後、再度、平行透過率(H0′)と直行透過率(H90′)を測定した。測定値から、下記式に従って強制劣化処理後の偏光度P500を算出した。
偏光度P0=〔(H0−H90)/(H0+H90)〕1/2×100
偏光度P500=〔(H0′−H90′)/(H0′+H90′)〕1/2×100
【0236】
算出された偏光度P0と偏光度P500から、下式に従って偏光度変化量を下記式により求めた。
偏光度変化量=P0−P500
【0237】
求めた偏光度変化量を、以下の基準にて耐光性の評価を行った。評価AおよびBが実用上問題ないレベルと判断した。
A:偏光度変化量が2%未満
B:偏光度変化量が2%以上10%未満
C:偏光度変化量が10%以上25%未満
D:偏光度変化量が25%以上
【0238】
(耐熱湿性)
500mm×500mmの偏光板を2枚用意した。それぞれを熱処理(条件:80℃、90%RHで100時間放置する)した。2枚の偏光板を直交ニコル状態になるように積層した。積層体の一方の面から光を照射したときに、他方の面の縁部分に生じる白抜け部分の長さを測定した。測定対象とした白抜け部分は、偏光板の4つの縁部分のそれぞれ中心付近に生じる複数の白抜け部分のうち、最も長い白抜け部分とする。縁部分に生じる白抜けは、直交ニコル状態で光を通さない偏光板の縁の部分で光が通っている状態を意味しており、偏光板の縁の部分で画像表示がされない故障の原因となる。
【0239】
測定した白抜け部分の長さの、偏光板の一辺の長さ(500mm)に対する比率を算出した。当該比率から、以下の基準に基づいて耐湿熱性を評価した、評価AおよびBが実用上問題ないレベルと判断した。
A:縁の白抜けが5%未満(偏光板として問題ないレベル)
B:縁の白抜けが5%以上10%未満(偏光板として問題ないレベル)
C:縁の白抜けが10%以上20%未満(偏光板として何とか使えるレベル)
D:縁の白抜けが20%以上(偏光板として問題のあるレベル)
【表4】

【0240】
表4から明らかなように、実施例の偏光板101〜146は、比較例の偏光板149〜159に比べて耐光性、耐湿熱性が良好な実用上優れた偏光板である。比較化合物C−001、C−002、C−003、C−004、C−005を使用した偏光板147〜光学フィルム159の結果との比較から、リターデーション発現剤の化合物が特定の構造と置換基を有することで、本発明の目的を達成することができることがわかる。
【0241】
偏光板134〜139の結果から、本発明のリターデーション発現剤を含む光学フィルムの位相差は大きく、多量のリターデーション発現剤の添加量を増量してもリターデーション発現剤がセルロースエステルに相溶する。そのため、本発明の偏光板は実用上優れた偏光板となる。
【0242】
[実施例4]液晶表示装置の作製と評価
視野角測定を行う液晶パネルを以下のようにして作製し、液晶表示装置の特性を評価した。SONY製40型ディスプレイKLV−40J3000における、液晶セルに貼合されていた両面の偏光板を剥がした。その代わりに、作製した偏光板101〜159、偏光板201〜206をそれぞれ液晶セルのガラス面の両面に貼合した。偏光板の貼合せは、実施例および比較例の光学フィルムが液晶セル側となるように、かつ、貼合せる偏光板の吸収軸の方向が予め貼合されていた偏光板の吸収軸の方向と同一になるように行った。このようにして、液晶表示装置101〜159、液晶表示装置201〜206を各々作製した。
【0243】
上記のようにして作製した液晶表示装置について、以下に記載した評価を行った。その結果を表5に示す。
【0244】
(正面コントラストムラ)
23℃55%RHの環境で、各々の液晶表示装置のバックライトを1週間連続点灯した。その後、液晶表示装置の白表示と黒表示の表示画面の法線方向からの輝度を測定した。測定にはELDIM社製EZ−Contrast160Dを用いた。測定した輝度の比を正面コントラストとした。正面コントラストは、式(表示装置の法線方向から測定した白表示の輝度/表示装置の法線方向から測定した黒表示の輝度)で定義される。
【0245】
液晶表示装置の表示画面の任意の5点の正面コントラストを測定し、以下の基準にて評価した。評価AおよびBが実用上問題ないレベルと判断した。
A:正面コントラストが0〜5%未満のばらつきであり、ムラが小さい
B:正面コントラストが5〜10%未満のばらつきであり、ムラがややある
C:正面コントラストが10%以上のばらつきであり、ムラが大きい
【0246】
(視野角劣化)
23℃55%RHの環境下に5時間置かれた液晶表示装置の視野角測定を行った。続いて、当該液晶表示装置を23℃20%RHの環境下に5時間おき、液晶表示装置の視野角測定を行った。次に、当該液晶表示装置を23℃80%RHの環境下に5時間おき、液晶表示装置の視野角を測定した。最後に当該液晶表示装置を、再度23℃55%RHの環境下に5時間おき、液晶表示装置の視野角を測定し、前記測定の際の変化が可逆変動であることを確認した。これらの測定は、液晶表示装置を当該環境に5時間置いてから測定を行った。
【0247】
これらの測定結果から、下記基準にて視野角劣化を評価した。評価AおよびBが、実用上問題ないレベルと判断した。
A:視野角変動が認められない
B:視野角変動がやや認められる
C:視野角変動が認められる
【表5】

【0248】
表5から明らかなように、実施例の偏光板101〜146を具備する液晶表示装置101〜146は、比較例の偏光板149〜159を用いた液晶表示装置149〜159に比べて正面コントラストムラが良好で、湿度が変動する条件下でも視野角変動が少ない。このように、極めて安定かつ、耐久性に優れた液晶表示装置であることが分かる。
【0249】
比較化合物C−001、C−002、C−003、C−004、C−005を使用した偏光板147〜光学フィルム154の結果との比較から、リターデーション発現剤が特定の構造と置換基を有することで、本発明の目的を達成することができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0250】
本発明の光学フィルムは、ディスプレイデバイスの光学フィルムとして用いられることができる。特に、液晶表示装置の光学フィルム、なかでも光学補償機能を有する偏光板保護フィルムとして好ましく用いられる。それにより、液晶表示装置の正面コントラストムラを抑制し、視野角を向上させることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
セルロースエステルを含有する光学フィルムにおいて、
下記一般式(1)で表わされる化合物を、セルロースエステル100質量部に対して1〜20質量部含有する光学フィルム。
【化1】

(一般式(1)において、
A、B及びCは、それぞれ独立して、芳香環もしくは芳香族ヘテロ環を表し、
、L及びLは、それぞれ独立して、単なる結合手,アルキレン基、−COO−,−NR2−(Rは、水素原子または置換基を表す),−OCO−,−OCOO−,−O−、−S−、−NHCO−,−CONH−から選ばれる2価の連結基を表し、
及びXは、それぞれ独立して、炭素原子もしくは窒素原子を表し、
は、それぞれ独立して置換基を表す)
【請求項2】
前記一般式(1)におけるA、B及びCが、それぞれ独立して、5員または6員の芳香環もしくはヘテロ環を表す、請求項1に記載の光学フィルム。
【請求項3】
前記一般式(1)が下記一般式(2)で表わされる、請求項1または2に記載の光学フィルム。
【化2】

(一般式(2)において、
、L及びLは、それぞれ独立して、単なる結合手,アルキレン基、−COO−,−NR2−(R2は、水素原子または置換基を表す),−OCO−,−OCOO−,−O−、−S−、−NHCO−,−CONH−から選ばれる2価の連結基を表し、
〜Xは、それぞれ独立して、炭素原子もしくは窒素原子を表し、
は、それぞれ独立して置換基を表す)
【請求項4】
前記セルロースエステルが、下記式(a)および(b)のいずれをも満たす、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
式(a) 1.5≦X+Y≦2.5
式(b) 0≦Y≦1.5
(式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基もしくはブチリル基またはその合計の置換度を表す)
【請求項5】
前記光学フィルムの膜厚が20〜60μmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項6】
23℃、55%RHの環境下で、波長が590nmにおいて、下記式で表されるリターデーションRoが20〜150nmであり、Rthが70〜350nmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光学フィルム。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
(nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、
nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、
nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す)
【請求項7】
偏光子と、前記偏光子の少なくとも一方の面に配置された請求項1〜6のいずれか一項に記載の光学フィルムとを有する、偏光板。
【請求項8】
液晶セルと、前記液晶セルの少なくとも一方の面に配置された請求項7に記載の偏光板と、を有する液晶表示装置。


【公開番号】特開2013−88612(P2013−88612A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−228904(P2011−228904)
【出願日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【出願人】(303000408)コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Fターム(参考)】