説明

光学補償フィルム及びその製造方法

【課題】 耐熱性に優れ、フィルム位相差量の環境変化の安定性に優れる負の複屈折性を示す光学補償フィルム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 特定のオレフィン残基単位と特定のN−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)30〜95重量%、及び、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)70〜5重量%からなるフィルムであり、該フィルムを90℃、80時間の耐熱試験を行った際に耐熱試験前のフィルムの位相差量に対するその耐熱試験後のフィルムの位相差量変化率が0%〜2%の範囲内かつその耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化量が0nm以上4nm未満である負の複屈折性を示す光学補償フィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、環境安定性に優れる位相差量を有する負の複屈折性を示す光学補償フィルム及びその製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、ブラウン管型テレビモニターに代わる薄型液晶表示素子や、エレクトロルミネッセンス素子などが開発され、光学異方性を制御したフィルム材料が要求されている。透明樹脂材料は光学補償フィルムとして軽量性、生産性及びコストの面から多用される状況にある。
【0003】
従来、透明樹脂材料の光学異方性を発現させる方法として、フィルムの延伸配向が行われている。この延伸配向によれば、ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと称する。)やポリスチレン(以下、PSと称する。)よりなるフィルムは負の複屈折性を示し、ポリカーボネート(以下、PCと称する。)や非晶性の環状ポリオレフィン(以下、APOと称する。)よりなるフィルムは正の複屈折性を示すことが知られている(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照。)。
【0004】
ここで、正の複屈折性とは、フィルムを構成する成分であるポリマー分子鎖が延伸させられることにより分子配向した場合にこれと同方向の屈折率が大きくなるような屈折率異方性を発現することを指す。一方、負の複屈折性とは、フィルムを構成する成分であるポリマー分子鎖が延伸させられることにより分子配向した場合にこれと同方向の屈折率が小さくなり、また同時に直交する方向の屈折率が大きくなるような屈折率異方性を発現することを指す。
【0005】
例えば、PMMAやPSはガラス転移温度(以下、Tgと称する。)が100℃付近にあり、耐熱性が不十分なこと、脆いことなどから用途に制限を受けていた。
【0006】
また、マレイミド系共重合体として、フェニルマレイミド残基とオレフィン残基からなる共重合体は、スチレン残基とアクリロニトリル残基からなる共重合体とのブレンドにおいて、特定の割合範囲内で熱力学的に混和性を示すことが知られている(例えば特許文献1参照。)。
【0007】
しかし、特許文献1には該ブレンド物からなるフィルムの特異な光学特性に関する情報はない。
【0008】
【非特許文献1】小池康博著、「高分子のOne Point 10高分子の光物性」共立出版、2000年5月10日発行
【0009】
【非特許文献2】南 幸治著、「機能材料2000年8月号 Vol.20、No.8」シーエムシー出版、2000年8月5日発行、p23〜33
【特許文献1】米国特許第4605700号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
そこで、本発明は上記事実に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、位相差量の環境安定性に優れる負の複屈折性を示す光学補償フィルム及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、特定の共重合体及び特定のアクリロニトリル−スチレン系共重合体からなる樹脂組成物を特定の条件下でフィルム化することにより位相差の環境安定性に優れる負の複屈折性を示す光学補償フィルムとして利用できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明は、下記式(i)で表されるオレフィン残基単位と下記式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)30〜95重量%、及び、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)70〜5重量%からなるフィルムであり、該フィルムを90℃、80時間の耐熱試験を行った際に耐熱試験前のフィルムの位相差量に対するその耐熱試験後のフィルムの位相差量変化率が0〜2%の範囲内かつその耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化量が0nm以上4nm未満であることを特徴とする負の複屈折性を示す光学補償フィルム及び下記式(i)で表されるオレフィン残基単位と下記式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)30〜95重量%、及び、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)70〜5重量%からなる樹脂組成物をフィルム成形して、該フィルムを該樹脂組成物のガラス転移温度−20℃〜ガラス転移温度+20℃の範囲にて延伸配向し、該延伸配向の後に熱処理を行うことを特徴とする負の複屈折性を示す光学補償フィルムの製造方法に関するものである。
【0013】
【化1】

(ここで、R1、R2、R3はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
【0014】
【化2】

(ここで、R4、R5はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、R6、R7、R8、R9、R10はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基である。)
以下に本発明に関し詳細に説明する。
【0015】
本発明において用いられる共重合体(a)は、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であり、上記式(i)で示されるオレフィン残基単位と上記式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなる共重合体である。ここで、重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(以下、GPCと称する。)による共重合体の溶出曲線を標準ポリスチレン換算値として測定することができる。そして、共重合体(a)のポリスチレン換算の重量平均分子量が5×10未満である場合、光学補償フィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となると共に、得られる光学補償フィルムは脆いものとなる。一方、重量平均分子量5×10を越える場合、光学補償フィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となる。
【0016】
共重合体(a)を構成する式(i)で示されるオレフィン残基単位におけるR1、R2、R3はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜6のアルキル基であり、炭素数1〜6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基等を挙げることができる。ここで、R1、R2、R3が炭素数6を越えるアルキル置換基である場合、共重合体のガラス転移温度が著しく低下する、共重合体が結晶性となり透明性を損なうなどの問題がある。そして、式(i)で示されるオレフィン残基単位を誘導する具体的な化合物としては、例えばイソブテン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、2−メチル−1−ヘキセン、2−メチル−1−ヘプテン、1−イソオクテン、2−メチル−1−オクテン、2−エチル−1−ペンテン、2−メチル−2−ペンテン、2−メチル−2−ヘキセン、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンなどが挙げられ、その中でも1,2−ジ置換オレフィン類に属するオレフィンが好ましく、特に耐熱性、透明性、力学特性に優れる共重合体(a)が得られることからイソブテンであることが好ましい。また、オレフィン残基単位は1種又は2種以上組み合わされたものでもよく、その比率は特に制限はない。
【0017】
共重合体(a)を構成する式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位におけるR4、R5はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2−ヘプチル基、3−ヘプチル基、n−オクチル基、2−オクチル基、3−オクチル基等を挙げることができる。また、R6、R7、R8、R9、R10はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、ハロゲン系元素としては、例えばフッ素、臭素、塩素、沃素等を挙げることができ、カルボン酸エステルとしては、例えばメチルカルボン酸エステル、エチルカルボン酸エステル等を挙げることができ、炭素数1〜8の直鎖状又は分岐状アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2−ヘプチル基、3−ヘプチル基、n−オクチル基、2−オクチル基、3−オクチル基等を挙げることができる。ここで、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10が炭素数8を越えるアルキル置換基の場合、共重合体のガラス転移温度が著しく低下する、共重合体が結晶性となり透明性を損なうなどの問題がある。
【0018】
そして、式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位を誘導する化合物としては、例えばマレイミド化合物のN置換基として無置換フェニル基又は置換フェニル基を導入したマレイミド化合物を挙げることができ、具体的にはN−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−sec−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−tert−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2−tert−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(2−ブロモフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジクロロフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジブロモフェニル)マレイミド、N−2−ビフェニルマレイミド、N−2−ジフェニルエーテルマレイミド、N−(2−シアノフェニル)マレイミド、N−(2−ニトロフェニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリメチルフェニル)マレイミド、N−(2,4−ジメチルフェニル)マレイミド、N−パーブロモフェニルマレイミド、N−(2−メチル,4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチル,4−ヒドロキシフェニル)マレイミドなどが挙げられ、その中でもN−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−sec−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−tert−ブチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2−tert−ペンチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル,6−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(2−ブロモフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジクロロフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジブロモフェニル)マレイミド、N−2−ビフェニルマレイミド、N−2−ジフェニルエーテルマレイミド、N−(2−シアノフェニル)マレイミド、N−(2−ニトロフェニル)マレイミドが好ましく、特に耐熱性、透明性、力学特性にも優れる共重合体(a)が得られることからN−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミドであることが好ましい。また、N−フェニル置換マレイミド残基単位は1種又は2種以上組み合わされたものでもよく、その比率は特に制限はない。
【0019】
該共重合体(a)は、上記した式(i)で示されるオレフィン残基単位を誘導する化合物及び式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位を誘導する化合物を公知の重合法を利用することにより得ることができる。公知の重合法としては、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などを挙げることができる。また、別法として、上記した式(i)で示されるオレフィン残基単位を誘導する化合物と無水マレイン酸とを共重合することにより得られた共重合体に、さらに例えばアニリン、2〜6位に置換基を導入したアニリンを反応し、脱水閉環イミド化反応を行うことにより得ることもできる。
【0020】
共重合体(a)としては、上記した式(i)で示されるオレフィン残基単位及び式(ii)で示されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなる共重合体であり、例えばN−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体、N−フェニルマレイミド・エチレン共重合体、N−フェニルマレイミド・2−メチル−1−ブテン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド・イソブテン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド・エチレン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド・2−メチル−1−ブテン共重合体、N−(2−エチルフェニル)マレイミド・イソブテン共重合体、N−(2−エチルフェニル)マレイミド・エチレン共重合体、N−(2−エチルフェニル)マレイミド・2−メチル−1−ブテン共重合体等が挙げられ、その中でも特に耐熱性、透明性、力学特性にも優れる光学補償フィルムとなることから、N−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体、N−(2−メチルフェニル)マレイミド・イソブテン共重合体が好ましい。
【0021】
本発明におけるアクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)は、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体である。ここで、重量平均分子量は、GPCによる共重合体の溶出曲線を標準ポリスチレン換算値として測定することができる。そして、アクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)のポリスチレン換算の重量平均分子量が5×10未満である場合、光学補償フィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となると共に、得られる光学補償フィルムは脆いものとなる。一方、重量平均分子量5×10を越える場合、光学補償フィルムとして成形加工する際の成形加工が困難となる。また、アクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)において、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80を下回る場合、光学補償フィルムは非常に脆くなるなどの問題を有する。一方、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=35:65を上回る場合、アクリロニトリルの変質が生じ易く、得られる光学補償フィルムの色相が悪化したり、吸湿性が悪化するなどの問題がある。
【0022】
本発明に用いられるアクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)の合成方法としては、公知の重合法が利用でき、例えば塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などにより製造することが可能である。また、市販品として入手したものであってもよい。
【0023】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、共重合体(a)30〜95重量%及びアクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)70〜5重量%からなり、特に耐熱性と力学特性のバランスに優れた光学補償フィルムとなることから共重合体(a)40〜90重量%及びアクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)60〜10重量%からなることが好ましい。ここで、共重合体(a)が30重量%未満である場合、光学補償フィルムの耐熱性が低下する。一方、共重合体(a)が95重量%を越える場合、光学補償フィルムは非常に脆いものとなり、力学特性の低いものとなる。
【0024】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、該フィルムを90℃、80時間の耐熱試験を行った際に耐熱試験前のフィルムの位相差量に対するその耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化率が0〜2%の範囲内かつその耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化量が0nm以上4nm未満である負の複屈折性を示す光学補償フィルムである。ここで、耐熱試験後のフィルムの位相差量変化率が0〜2%の範囲外であったり、耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化量が4nm以上である場合、液晶表示素子として適応した際に色相変化や視認性の低下という問題を引き起す可能性があり、例え負の複屈折性を示すものであっても光学補償フィルムとしては用いることのできないものとなる。
【0025】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて必要に応じて熱安定剤、紫外線安定剤などの添加剤や可塑剤を配合していてもよく、これら添加剤や可塑剤としては通常樹脂材料用として公知のものを使用してもよい。
【0026】
また、本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、LCDなどに用いる際には光学デバイス製造上、光学デバイスとしての実用耐熱性の面からTgが100℃以上、好ましくは120℃以上を示すものであることが好ましい。
【0027】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムの製造方法としては、如何なる方法を用いることも可能であり、以下にその一例示として好ましい製造方法の一態様を示す。
【0028】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、上記式(i)で表されるオレフィン残基単位と上記式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)30〜95重量%、及び、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)70〜5重量%からなる樹脂組成物をフィルム成形して、該フィルムを該樹脂組成物のTg−20℃〜Tg+20℃の範囲にて延伸配向し、該延伸配向の後に熱処理を行うことにより製造することができる。
【0029】
ここで、共重合体(a)及びアクリロニトリル−スチレン系共重合体(b)からなる樹脂組成物とする際には、該樹脂組成物を得ることが可能であれば如何なる方法を用いてもよく、例えばインターナルミキサーや押出機など混練機により加熱溶融混練することにより調整する方法、溶剤を用い溶液ブレンドにより調整する方法、等を挙げることができる。
【0030】
そして、フィルム化する際のフィルム成形法としては、例えば押出成形法、溶液キャスト法(溶液流延法と称する場合もある。)などの成形法によりフィルムを得ることができる。
【0031】
以下に、押出成形法によるフィルム化に関し詳細に説明する。
【0032】
上記した樹脂組成物を例えばT型ダイスと称されるような薄いダイスを装着した一軸押し出し機、二軸押し出し機等の押し出し機に供し、加熱溶融を行いながら該ダイスの隙間を通して押し出し、得られるフィルムの引き取りを行うことにより任意の厚みを有するフィルムとすることができる。この際、フィルム成形に際しては、成形時のガス発泡などによる外観不良を抑制するために、樹脂組成物を予め80〜130℃の温度範囲にて加熱乾燥を行うことが望ましい。また、所望のフィルム厚みと光学純度に応じて異物を濾過するためのフィルターを設置し、押出成形を行うことが望ましい。さらに、溶融状態のフィルムを効率よく冷却固化し、外観に優れるフィルムを効率よく製造するために低温度金属ロールやスチールベルトなどを設置し、押出成形を行うことが望ましい。
【0033】
押出成形条件としては、加熱、剪断応力によって樹脂組成物が溶融流動するTgよりも十分に高い温度にて剪断速度1,000sec−1未満の条件で押出成形を行うことが望ましい。
【0034】
また、フィルムを押出成形する際には、得られたフィルムを延伸加工に供し光学補償フィルムとする際に3次元屈折率の関係が安定した光学補償フィルムが効率よく得られることから、フィルムの流動方向、幅方向及び厚み方向の分子鎖配向度ができるだけ一様となる条件制御を行うことが好ましく、そのような方法としては、広く知られる成形加工技術を用いることができる。例えばダイスから吐出する樹脂組成物を位置によって均一にする方法、吐出後のフィルム冷却工程を均一にする方法及びこれに関する装置などを用いることができる。
【0035】
以下に、溶液キャスト法によるフィルム化に関し詳細に説明する。
【0036】
上記した樹脂組成物に対し可溶性を示す溶剤に該樹脂組成物を溶解し溶液とし、該溶液を流延した後、溶剤を除去することによりフィルムとすることができる。
【0037】
その際の溶剤としては、樹脂組成物が可溶性を示す溶剤であれば如何なるものでもよく、その中から必要に応じて1種又は2種以上を混合して用いることができ、例えば塩化メチレン、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、その混合物などを挙げることができる。さらに、流延後の溶剤除去の際の溶剤揮発速度を制御する目的から可溶性を示す溶剤(例えば塩化メチレン、クロロホルムなど)と貧溶剤(例えばメタノール、エタノール等のアルコール類)を組み合わせて用いることもできる。
【0038】
溶液キャスト法による基材の乾燥においては、加熱条件の設定により、フィルム内に気泡又は内部空隙を形成しないように行うことが重要であり、後に続く2次成形加工である延伸加工操作時点にて残留溶剤濃度が2wt%以下にあることが望ましい。また、延伸加工後に得られるフィルムに均一な負の複屈折性を発現させるためには、1次成形加工により得られたフィルムに不均一な配向や残留歪みがなく、光学的に等方性であることが望ましく、そのような方法として溶液キャスト法が好ましい。
【0039】
このようにして得られたフィルムを延伸加工に供する事により負の複屈折性を示す光学補償フィルムとすることができる。
【0040】
溶融押出法、溶液キャスト法等の成形法により得られたフィルムを延伸加工に供することにより該樹脂組成物中の共重合体の分子鎖を配向させることにより、負の複屈折性を発現させるものである。分子鎖を配向させる方法としては、分子鎖の配向が可能であれば如何なる方法を用いることも可能であり、例えば延伸、圧延、引き取り等の各種方法を用いることができ、その中でも、特に生産効率がよく、負の複屈折性を有する光学フィルムを生産することが可能となることから、延伸により製造することが好ましく、その際には、例えば自由幅一軸延伸、定幅一軸延伸等の一軸延伸;遂次二軸延伸、同時二軸延伸等の二軸延伸等を用いることが可能である。このほか圧延などを行う装置としては、例えばロール延伸機などが知られている。このほかにもテンター型延伸機、小型の実験用延伸装置として引張試験機、一軸延伸機、逐次二軸延伸機、同時二軸延伸機のいずれもが可能な装置である。
【0041】
延伸加工を行う際には、効率よく負の複屈折性を示すことで光学補償フィルムを生産効率よく製造することが可能となることから、上述の該樹脂組成物のTg−20℃〜Tg+20℃の範囲内で延伸加工を行うことが好ましい。ここでTgとは当該樹脂組成物のガラス転移温度を指すものであり、示差走査型熱量計(DSC)などにより測定することが可能である。
【0042】
また、延伸の際の延伸操作である延伸温度、フィルムを延伸させる際の歪み速度、変形率などは本発明の目的を達成できる限りにおいて適宜選択を行えばよく、その際には、「高分子加工 One Point 2(フィルムをつくる)」(松本喜代一著、高分高分子学会編集、共立出版、1993年2月15日発行)等を参考にすればよい。
【0043】
そして、延伸加工により得られた光学補償フィルムは、さらに熱処理を行うことにより環境変化に対して安定した位相差量を発現する負の複屈折性を示す光学補償フィルムとなる。この際の熱処理としては、効率良く熱処理の効果が発現し、環境変化に対して安定した位相差量を発現する負の複屈折性を示す光学補償フィルムが効率よく得られることから熱処理温度100℃〜140℃、熱処理時間1〜10分間で行うことが好ましく、特に熱処理温度120℃〜135℃、熱処理時間1〜5分間で行うことが好ましい。
【0044】
また、該熱処理を行う方法としては、フィルムを延伸した際にフィルムを支持固定するための延伸装置のクランプなどで保持したまま上記した条件において熱処理を行うことが好ましい。特にテンター型延伸機やロール延伸機においては、延伸工程後には冷却工程が設置され、急速に常温まで冷やされるが、延伸工程の直後に熱処理工程を設置すればよい。また、必要にして充分な延伸機の工程長さがあり、延伸直後に熱処理工程を設定できる場合は、上記の熱処理条件を設定すればよい。これらの延伸直後の熱処理はいずれの延伸機においても設備の改良などによって対処可能である。また、経済性を考慮しなければ、延伸した後にオフラインで別途熱処理を行っても良い。
【0045】
なお、本発明の光学補償フィルムにおいては、位相差量を用いることにより複屈折特性を把握することが可能である。ここでいう位相差量の定義は、延伸加工することにより得られる光学補償フィルムのそれぞれのx軸、y軸、z軸方向の3次元屈折率であるnx、ny、nzの差分にフィルム厚み(d)を乗じた値として表すことができる。この場合、屈折率の差分として、具体的にはフィルム面内の屈折率の差分;nx−ny、フィルム面外の屈折率の差分;nx−nz、ny−nzを挙げることができる。そして、複屈折特性を位相差量で評価する際には、フィルム面内の延伸方向をx軸、該x軸に対する面内直交方向をy軸、該x軸に対する面外垂直方向をz軸とし、それぞれの3次元屈折率nx、ny、nzより、フィルム面内位相差量;Re或はRexy=(nx−ny)d、フィルム面外位相差量;ReまたはRexz=(nx−nz)d、ReまたはReyz=(ny−nz)d、等として表すことも有効である。
【0046】
本発明の負の複屈折性を有する光学補償フィルムは、未配向のフィルムを一軸延伸配向させてなる場合は、図1に示すように延伸方向をフィルム面内のx軸、これと直交するフィルム面内の方向、フィルム面外の方向をそれぞれy軸、z軸とし、x軸方向の屈折率をnx、y軸方向の屈折率をny、z軸方向の屈折率をnzとした場合、図2に示す3次元屈折率の関係nz≧ny>nxまたはny≧nz>nxとなる負の複屈折性を示す光学補償フィルムとなる。また、未配向のフィルムを二軸延伸配向させてなる場合は、図1に示すように延伸方向をフィルム面内のx軸及びy軸とし、これと直交する面外の垂直方向をz軸とし、x軸方向の屈折率をnx、y軸方向の屈折率をny、z軸方向の屈折率をnzとした場合、図3に示す3次元屈折率の関係nz>ny≧nx又はnz>nx≧nyとなる負の複屈折性を示す光学補償フィルムとなる。この際のnyとnxの関係は、2軸延伸加工の際の延伸加工条件であるx軸とy軸の延伸比率により制御することが可能となる。
【0047】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、単独での使用以外に、同種光学材料及び/又は異種光学材料と積層して用いることによりさらに光学特性を制御したものとすることができる。この際に積層される光学材料としては、ポリビニルアルコール/色素/アセチルセルロースなどの組み合わせからなる偏光板、ポリカーボネート製延伸配向フィルム、環状ポリオレフィン製延伸配向フィルムなどを挙げられるがこれに制限されるものではない。
【0048】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、液晶表示素子用の光学補償部材として好適に用いられる。そのようなものとしては、例えばSTN型LCD、TFT−TN型LCD、OCB型LCD、VA型LCD、IPS型LCDなどのLCD用の位相差フィルム;1/2波長板;1/4波長板;逆波長分散特性フィルム;光学補償フィルム;カラーフィルター;偏光板との積層フィルム;偏光板光学補償フィルムなどが挙げられる。また、本発明の応用としての用途はこれに制限されるものではなく、負の複屈折性を利用する場合には広く利用できる。
【0049】
本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムは、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて必要に応じて熱安定剤、紫外線安定剤などの添加剤や可塑剤を配合されたものであってもよく、これら可塑剤や添加剤としては樹脂材料用として公知のものを使用することができる。また、本発明の負の複屈折性を示す光学補償フィルムにおいては、該光学補償フィルムの表面を保護することを目的としてハードコートなどを施していてもよく、ハードコート剤として公知のものを用いることができる。
【発明の効果】
【0050】
本発明の光学補償フィルムは、位相差量の安定性に優れ、負の複屈折性を必要とする光学補償フィルムとして好適に用いることができる。
【実施例】
【0051】
以下に、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。各物性値の測定方法を以下に示す。
【0052】
〜光線透過率の測定〜
透明性の一評価として、JIS K 7361−1(1997年版)に準拠して光線透過率の測定を行った。
【0053】
〜ヘイズの測定〜
透明性の一評価として、JIS K 7136(2000年版)に準拠してヘイズの測定を行った。
【0054】
〜複屈折性の正負判定〜
高分子素材の偏光顕微鏡入門(粟屋裕著,アグネ技術センター版,第5章,pp78〜82,(2001))に記載の偏光顕微鏡を用いたλ/4板による加色判定法により複屈折性の正負判定を行った。特に二軸延伸したフィルムの判定のためにはユニバーサルステージを設置して加色判定を行った。
【0055】
〜位相差量の測定〜
高分子素材の偏光顕微鏡入門(粟屋裕著,アグネ技術センター版,第5章,pp94〜96,(2001))に記載のセナルモン・コンペンセーターを用いた偏光顕微鏡(Senarmont干渉法)により位相差量の測定を行った。
【0056】
〜屈折率の測定〜
JIS K 7142(1996年版)に準拠して測定した。
【0057】
〜ガラス転移温度の測定〜
示差走査型熱量計(セイコー電子工業(株)製、商品名DSC2000)を用い、10℃/min.の昇温速度にて測定した。
【0058】
〜重量平均分子量及び数平均分子量の測定〜
ゲル・パーミエイション・クロマトグラフィー(GPC)(東ソー(株)製、商品名HLC−802A)を用い測定した溶出曲線により、標準ポリスチレン換算値として重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及びその比である分子量分布(Mw/Mn)を測定した。
【0059】
〜延伸フィルムの耐熱試験〜
延伸後のフィルムを無荷重状態にて90℃に設定した循環槽型オーブンで耐熱試験を行った。任意の時間経過毎に取出してフィルムの位相差量とその変化を測定した。
【0060】
〜光学補償フィルム向けの適性判定〜
位相差量の安定性の観点から、耐熱試験の前後の位相差量変化より光学補償フィルム向けの適正判定を行った。評価基準を以下に示す。
○(適性あり);90℃、80時間耐熱試験前のフィルムの位相差量に対する該耐熱試験後のフィルムの位相差量変化率が0%〜2%の範囲内かつ該耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化量が0nm以上4nm未満の範囲内である。
×(適性なし);90℃、80時間耐熱試験前のフィルムの位相差量に対する該耐熱試験後のフィルムの位相差量変化率が0%〜2%の範囲外、及び/又は、該耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化量が0nm以上4nm未満の範囲外である。
【0061】
合成例1(N−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体の合成)
1リッターオートクレーブ中に重合溶媒としてメチルエチルケトン400ml、重合開始剤としてパーブチルネオデカノエート0.003モル、N−フェニルマレイミド0.42モル、イソブテン0.67モルとを仕込み、重合温度60℃、重合時間5時間の重合条件にて重合反応を行い、N−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体(重量平均分子量(Mw)=220,000、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で示される分子量分布(Mw/Mn)=2.6)を得た。
【0062】
実施例1
合成例1により得られたN−フェニルマレイミド−イソブテン共重合体50重量%及びアクリロニトリル−スチレン共重合体(ダイセルポリマー製、商品名セビアンN050、重量平均分子量(Mw)=130000、アクリロニトリル単位:スチレン単位(重量比)=24.5:75.5)50重量%からなるブレンド物を調整し、該ブレンド物の濃度が25重量%となるように塩化メチレン溶液を調整し、該塩化メチレン溶液をポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、PETフィルムと略記する。)上に流延し、溶剤を揮発させて固化、剥離させることによりフィルムを得た。得られた剥離後のフィルムを1昼夜放置後、75℃から155℃にかけて20℃間隔にてそれぞれ1時間乾燥し、約60μmの厚みを有するフィルムを得た。
【0063】
得られたフィルムは、光線透過率90.7%、ヘイズ0.3%、屈折率1.57、ガラス転移温度(Tg)135℃であった。
【0064】
該フィルムから50mm×50mmの小片を切り出し、二軸延伸装置(井元製作所製)を用いて、温度145℃、延伸速度100mm/min.の条件にて自由幅一軸延伸を施し+100%延伸することにより延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムは、負の複屈折性を示した。延伸フィルムの厚さは60μmであり、フィルム面内の位相差量Re=(nx−ny)dは−140.5nmであった。ただし、ここでdはフィルム厚みである。そして、この延伸後のフィルムを135℃、5分間の熱処理を施した。熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−137.0nmであった。熱処理後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−136.0nmであり、耐熱試験後の位相差量の変化率は0.73%、位相差変化量は+1.0nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0065】
実施例2
熱処理条件135℃、5分間を、135℃、1分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、延伸フィルム、熱処理後のフィルムを得た。
【0066】
熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−137.5nmであった。また、該熱処理後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−136.0nmであり、耐熱試験後の位相差量の変化率は1.1%、位相差変化量は+1.5nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0067】
実施例3
熱処理条件135℃、5分間を、120℃、5分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、延伸フィルム、熱処理後のフィルムを得た。
【0068】
熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−137.0nmであった。また、該熱処理後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−136.0nmであり、耐熱試験後の位相差量変化率は0.73%、位相差変化量は+1.0nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0069】
実施例4
熱処理条件135℃、5分間を、105℃、5分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、延伸フィルム、熱処理後のフィルムを得た。
【0070】
熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−137.5nmであった。また、該熱処理後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−136.0nmであり、耐熱試験後の位相差量変化率は1.1%、位相差変化量は+1.5nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0071】
実施例5
フィルム、延伸フィルムの厚さ60μmを145μmとした以外は、実施例4と同様の方法により、延伸フィルム、熱処理後のフィルムを得た。
【0072】
延伸フィルムの位相差量Re=(nx−ny)dは−274.0nmであり、熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−272.0nmであった。また、該熱処理後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−269.0nmであり、耐熱試験後の位相差量変化率は1.1%、位相差変化量は+3.0nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0073】
実施例6
実施例1により得られた延伸フィルムを1昼夜放置した後に熱処理条件135℃、5分間での熱処理を施した以外は、実施例1と同様の方法により、延伸フィルム、熱処理後のフィルムを得た。
【0074】
熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−137.0nmであった。また、該熱処理後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−136.0nmであり、耐熱試験後の位相差量変化率は0.73%、位相差変化量は+1.0nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0075】
実施例7
実施例1において溶液キャストし、乾燥して得られたフィルムを用いた。該フィルムから50mm×50mmの小片を切り出し、二軸延伸装置(井元製作所製)を用いて、温度145℃、延伸速度20mm/min.の条件にて同時二軸延伸を行い、それぞれの軸方向に+50%延伸することにより延伸フィルムを得た。得られたフィルムは負の複屈折性を示した。延伸フィルムの厚さは54μmであり、フィルム面内の位相差Re=(nx−ny)dは−8.0nmであった。この延伸したフィルムを120℃、5分間の熱処理を施した。
【0076】
熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−8.0nmであった。また、熱処理後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−8.0nmであり、耐熱試験後の位相差量変化率は0%、位相差変化量は±0nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0077】
実施例8
熱処理条件135℃、5分間を、145℃、10分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、延伸フィルム、熱処理後のフィルムを得た。
【0078】
延伸後のフィルムは厚さ58μm、位相差Re=(nx−ny)dは−137.0nmであった。また、熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−103.0mであった。耐熱試験後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−102.0nmであり、耐熱試験後の位相差変化率は0.97%、位相差変化量は+1.0nmであった。これらより、得られた熱処理後の延伸フィルムは負の複屈折性を示す安定な光学補償フィルムとして適したものであった。結果を表1に示す。
【0079】
比較例1
延伸後の熱処理を行わないこと以外は、実施例1と同様にして延伸フィルムを得た。
【0080】
延伸後のフィルムは厚さ58μm、位相差Re=(nx−ny)dは−137.0nmであった。該延伸フィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−133.0nmであり、耐熱試験後の位相差変化率は2.92%、位相差変化量は+4.0nmであった。これらより得られた延伸フィルムは負の複屈折性を示すが、環境変化等に対し位相差量が不安定であり光学補償フィルムとしては不適なものであった。結果を表1に示す。
【0081】
比較例2
熱処理条件135℃、5分間を、95℃、5分間とした以外は、実施例1と同様の方法により、延伸フィルム、熱処理後のフィルムを得た。
【0082】
延伸後のフィルムは厚さ58μm、位相差Re=(nx−ny)dは−137.0nmであった。また、熱処理後の位相差量Re=(nx−ny)dは−137.0mであった。耐熱試験後のフィルムを用いて無荷重下で90℃、80時間の耐熱試験を行い位相差量の測定を行った結果、このフィルムの位相差量は−133.0nmであり、耐熱試験後の位相差変化率は2.92%、位相差変化量は+4.0nmであった。これらより得られた延伸フィルムは負の複屈折性を示すが、環境変化等に対し位相差量が不安定であり光学補償フィルムとしては不適なものであった。結果を表1に示す。
【0083】
【表1】

【図面の簡単な説明】
【0084】
【図1】フィルム内部の3次元屈折率の軸方向を示す図である。
【図2】一軸延伸による負の複屈折性を示す光学フィルムの3次元屈折率を示す図である。
【図3】二軸延伸による負の複屈折性を示す光学フィルムの3次元屈折率を示す図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(i)で表されるオレフィン残基単位と下記式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)30〜95重量%、及び、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)70〜5重量%からなるフィルムであり、該フィルムを90℃、80時間の耐熱試験を行った際に、耐熱試験前のフィルムの位相差量に対するその耐熱試験後のフィルムの位相差量変化率が0〜2%の範囲内かつその耐熱試験後のフィルムの位相差量の変化量が0nm以上4nm未満であることを特徴とする負の複屈折性を示す光学補償フィルム。
【化1】

(ここで、R1、R2、R3はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
【化2】

(ここで、R4、R5はそれぞれ独立して水素又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基であり、R6、R7、R8、R9、R10はそれぞれ独立して水素、ハロゲン系元素、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、シアノ基、ニトロ基又は炭素数1〜8の直鎖状若しくは分岐状アルキル基である。)
【請求項2】
共重合体(a)がN−フェニルマレイミド・イソブテン共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の負の複屈折性を示す光学補償フィルム。
【請求項3】
上記式(i)で表されるオレフィン残基単位と上記式(ii)で表されるN−フェニル置換マレイミド残基単位からなり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下である共重合体(a)30〜95重量%、及び、アクリロニトリル残基単位:スチレン残基単位=20:80〜35:65(重量比)であり、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量5×10以上5×10以下であるアクリロニトリル−スチレン共重合体(b)70〜5重量%からなる樹脂組成物をフィルム成形して、該フィルムを該樹脂組成物のガラス転移温度−20℃〜ガラス転移温度+20℃の範囲にて延伸配向し、該延伸配向の後に熱処理を行うことを特徴とする負の複屈折性を示す光学補償フィルムの製造方法。
【請求項4】
熱処理を熱処理温度100℃〜140℃、熱処理時間1〜10分間の条件範囲内で行うことを特徴とする請求項3に記載の負の複屈折性を示す光学補償フィルムの製造方法。
【請求項5】
延伸配向が一軸延伸配向であることを特徴とする請求項3又は4のいずれかに記載の負の複屈折性を示す光学補償フィルムの製造方法。
【請求項6】
延伸配向が二軸延伸配向であることを特徴とする請求項3又は4のいずれかに記載の負の複屈折性を示す光学補償フィルムの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2006−10812(P2006−10812A)
【公開日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−184704(P2004−184704)
【出願日】平成16年6月23日(2004.6.23)
【出願人】(000003300)東ソー株式会社 (1,901)
【Fターム(参考)】