JP5720431B2 - 位相差フィルム、その製造方法、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
式(1):|DS(A)−DS(B)|≦0.15
式(2):2.00≦DS(A)≦2.60
式(3):2.00<DS(B)≦2.75
ただし、DS(B)=X+Y
〔式中、DS(A)は、セルロースエステルAのアセチル基置換度を表す。DS(B)は、セルロースエステルBの総アシル基置換度を表す。Xは、セルロースエステルBのアセチル基置換度を表す。Yは、セルロースエステルBのプロピオニル基又はブチリル基置換度を表す。|DS(A)−DS(B)|は、DS(A)とDS(B)の差の絶対値を表す。〕
2.前記セルロースエステルAとセルロースエステルBとが、下記式(4)〜(6)を満たすことを特徴とする前記第1項に記載の位相差フィルム。
式(4):|DS(A)−DS(B)|<0.1
式(5):0.1<X<2.7
式(6):0<Y≦2.0
3.二つの前記スキン層の合計層厚が、前記コア層の層厚の10%未満であることを特徴とする前記第1項又は第2項に記載の位相差フィルム。
本発明の位相差フィルムは、スキン層、コア層、及びスキン層が、この順に積層された三層以上の積層構造を有する位相差フィルムであることを特徴とする。すなわち、本発明の位相差フィルムは、コア層、及びスキン層が、少なくともスキン層、コア層、スキン層の順に積層製膜されたものであることを特徴とする。
式(1):|DS(A)−DS(B)|≦0.15
式(2):2.00≦DS(A)≦2.60
式(3)2.00<DS(B)≦2.75
ただし、DS(B)=X+Y
〔式中、DS(A)は、セルロースエステルAのアセチル基置換度を表す。DS(B)は、セルロースエステルBの総アシル基置換度を表す。Xは、セルロースエステルBのアセチル基置換度を表す。Yは、セルロースエステルBのプロピオニル基又はブチリル基置換度を表す。|DS(A)−DS(B)|は、DS(A)とDS(B)の差の絶対値を表す。〕
また、当該コア層にはセルロースエステルAが含有されており、かつ少なくとも一つの前記スキン層にはセルロースエステルBが含有されており、当該セルロースエステルA及びBが前記式(1)〜(3)を満たすことを特徴とする。
式(4):|DS(A)−DS(B)|<0.1
式(5):0.1<X<2.7
式(6):0<Y≦2.0
なお、上記の二つの「スキン層」のセルロースエステルは、上記の総アシル基置換度の要件を満たす範囲内において相互のアシル基置換度や重量平均分子量が相違してもよい。
カラム:Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ:L6000(日立製作所(株)製)
流量:1.0ml/min
校正曲線:標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)
Mw=1000000〜500迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
本発明の位相差フィルムには必要に応じてカルボン酸糖エステルを添加することが好ましい。ここで、「カルボン酸糖エステル」とは、糖類のヒドロキシ基(OH基:「水酸基」ともいう。)とカルボン酸のカルボキシ基から導かれるエステル結合を有する化合物をいう。
本発明では、リターデーション調整剤を含んでいてもよい。リターデーション調整剤は、例えば、0.5〜10質量%の割合で含有させることができ、さらには、2〜6質量%の割合で含有させることが好ましい。リターデーション調整剤を採用することにより、低延伸倍率で高いRe発現性を得られる。
c1:−CO−O−
c2:−CO−NH−
c3:−アルキレン−O−
c4:−NH−CO−NH−
c5:−NH−CO−O−
c6:−O−CO−O−
c7:−O−アルキレン−O−
c8:−CO−アルケニレン−
c9:−CO−アルケニレン−NH−
c10:−CO−アルケニレン−O−
c11:−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−
c12:−O−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−O−
c13:−O−CO−アルキレン−CO−O−
c14:−NH−CO−アルケニレン−
c15:−O−CO−アルケニレン−
芳香族環及び連結基は、置換基を有していてもよい。
R1は、各々独立に、オルト位、メタ位及びパラ位の少なくともいずれかに置換基を有する芳香族環又は複素環を表す。
上記一般式(III)において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、芳香族基である。本明細書において、芳香族基は、アリール基(芳香族性炭化水素基)、置換アリール基、芳香族性ヘテロ環基及び置換芳香族性ヘテロ環基を含む。
上記一般式(IV)において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、芳香族基である。芳香族基の定義及び例は、一般式(III)のAr1及びAr2と同様である。
本発明に係る位相差フィルムには、特に偏光板のむらの要因となる環境変化での寸法安定性の観点から、下記一般式(PL)で表されるエステル化合物を可塑剤として含有することが好ましい。
(式中、Bはヒドロキシ基又はカルボン酸残基、Gは炭素数2〜12のアルキレングリコール残基又は炭素数6〜12のアリールグリコール残基又は炭素数が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又は炭素数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。)
一般式(PL)において、炭素数2〜12のアルキレングリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール(3,3−ジメチロールペンタン)、2−n−ブチル−2−エチル−1,3プロパンジオール(3,3−ジメチロールヘプタン)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル1,3−ペンタンジオール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、2−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−オクタデカンジオール等があり、これらのグリコールは、一種又は二種以上の混合物として使用される。
本発明の位相差フィルムは、本発明の効果を得る上で必要に応じて一般式(PL)で表される化合物以外の可塑剤を含有することができる。
但し、R11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、及び/又はフェノール性水酸基を表す。
式中、R12は(m1+n1)価の有機基、m1は2以上の正の整数、n1は0以上の整数、COOH基はカルボキシ基、OH基はアルコール性又はフェノール性水酸基を表す。
本発明の位相差フィルムには、フィルムの滑り性を付与するためにマット剤を添加することが好ましい。本発明の積層フィルムにマット剤を含有させる場合、フィルムの透明性を損なわないためにスキン層にのみ含有させることが好ましい。また、マット剤としては、得られるフィルムの透明性を損なうことがなければ、無機化合物又は有機化合物どちらでもよく、例えば、タルク、マイカ、ゼオライト、ケイソウ土、焼成珪成土、カオリン、セリサイト、ベントナイト、スメクタイト、クレー、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、ガラスフレーク、ミルドファイバー、ワラストナイト、窒化ホウ素、炭化ホウ素、ホウ化チタン、炭酸マグネシウム、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、アルミノ珪酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭化ケイ素、炭化アルミニウム、炭化チタン、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタン、ホワイトカーボンなどが挙げられる。これらのマット剤は、単独でも二種以上併用しても使用できる。粒径や形状(例えば針状と球状など)の異なる粒子を併用することで高度に透明性と滑り性を両立させることもできる。これらの中でも、セルロースエステルと屈折率が近いので透明性(ヘイズ)に優れる二酸化珪素が特に好ましく用いられる。二酸化珪素の具体例としては、アエロジル200V、アエロジルR972V、アエロジルR972、R974、R812、200、300、R202、OX50、TT600(以上日本アエロジル(株)製)、シーホスターKEP−10、シーホスターKEP−30、シーホスターKEP−50(以上、株式会社日本触媒製)、サイロホービック100(富士シリシア製)、ニップシールE220A(日本シリカ工業製)、アドマファインSO(アドマテックス製)等の商品名を有する市販品などが好ましく使用できる。
本発明の位相差フィルムは、紫外線吸収剤を含有することもできる。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。
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おかれた場合には、位相差フィルムの劣化が起こる場合がある。
本発明の位相差フィルムは、求められる光学補償効果によって必要とされるリターデーションは異なるものの、高いリターデーション発現性を生かす観点から、面内方向における式(I)で定義されるリターデーションRoが30nm以上であることが好ましく、30〜200nmの範囲であることがより好ましく、30〜90nmの範囲であることが更に好ましく、式(II)で定義される厚さ方向のリターデーションRtは70nm以上であることが好ましく、70〜300nmの範囲であることがより好ましい。
式(II) Rt={(nx+ny)/2−nz}×d
(式中、nxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率であり、nyはフィルム面内の進相軸方向の屈折率であり、nzはフィルムの厚さ方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さ(nm)である。)
〈リターデーションRo、Rtの測定〉
得られたフィルムから試料35mm×35mmを切り出し、23℃,55%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA−WR、王子計測(株))で、589nmにおける垂直方向から測定した値とフィルム面を傾けながら同様に測定したリターデーション値の外挿値より算出する。
本発明の位相差フィルムの透湿度は、40℃、90%RHで300〜1800g/m2・24hが好ましく、更に400〜1500g/m2・24hが好ましく、40〜1300g/m2・24hが特に好ましい。透湿度はJIS Z 0208に記載の方法に従い測定することができる。
本発明の位相差フィルムは、少なくともスキン層、コア層が、スキン層、コア層、スキン層の順に積層製膜されたものであることを特徴とする。
本発明に係る製造方法としては、溶液共流延法(ソルベントキャスト法)によりセルロースエステルを有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いて本発明のフィルムを製造することが好ましい。
調製した三種以上のセルロースエステル溶液(ドープ)から、ソルベントキャスト法によりセルロースエステルフィルムを製造することができる。
ドラムやベルト上で乾燥され、剥離されたウェブの乾燥方法について述べる。ドラムやベルトが1周する直前の剥離位置で剥離されたウェブは、千鳥状に配置されたロール群に交互に通して搬送する方法や剥離されたウェブの両端をクリップ等で把持させて非接触的に搬送する方法などにより搬送される。乾燥は、搬送中のウェブ(フィルム)両面に所定の温度の風を当てる方法やマイクロウエーブなどの加熱手段などを用いる方法によって行われる。急速な乾燥は、形成されるフィルムの平面性を損なう恐れがあるので、乾燥の初期段階では、溶媒が発泡しない程度の温度で乾燥し、乾燥が進んでから高温で乾燥を行うのが好ましい。支持体から剥離した後の乾燥工程では、溶媒の蒸発によってフィルムは長手方向あるいは幅方向に収縮しようとする。収縮は、高温度で乾燥するほど大きくなる。この収縮を可能な限り抑制しながら乾燥することが、でき上がったフィルムの平面性を良好にする上で好ましい。この点から、例えば、特開昭62−46625号公報に示されているように、乾燥の全工程あるいは一部の工程を幅方向にクリップあるいはピンでウェブの幅両端を幅保持しつつ行う方法(テンター方式)が好ましい。上記乾燥工程における乾燥温度は、100〜145℃であることが好ましい。使用する溶媒によって乾燥温度、乾燥風量及び乾燥時間が異なるが、使用溶媒の種類、組合せに応じて適宜選べばよい。
本発明の位相差フィルムの製造では、支持体から剥離したウェブ(フィルム)を、ウェブ中の残留溶媒量が120質量%未満の時に延伸することが好ましい。
ここで、Mはウェブの任意時点での質量、NはMを測定したウェブを110℃で3時間乾燥させた時の質量である。ウェブ中の残留溶媒量が多すぎると延伸の効果が得られず、また、少なすぎると延伸が著しく困難となり、ウェブの破断が発生してしまう場合がある。ウェブ中の残留溶媒量のさらに好ましい範囲は10質量%〜50質量%、特に12質量%〜35質量%が最も好ましい。また、延伸倍率が小さすぎると十分な位相差が得られず、大きすぎると延伸が困難となり破断が発生してしまう場合がある。
本発明の位相差フィルムは、フィルム幅が700〜3000mmであることが好ましく、1000〜2800mmであることがより好ましく、1300〜2500mmであることが特に好ましい。
[偏光板]
本発明の位相差フィルムは、光学発現性が高いため、リターデーション(位相差)フィルムとして偏光板用保護フィルムに好ましく用いられる。偏光板は、偏光子の少なくとも一方の面に保護フィルムを貼り合わせ積層することによって形成される。偏光子は従来から公知のものを用いることができ、例えば、ポリビニルアルコールフィルムのような親水性ポリマーフィルムを、沃素のような二色性染料で処理して延伸したものである。位相差フィルムと偏光子との貼り合わせは、特に限定はないが、水溶性ポリマーの水溶液からなる接着剤により行うことができる。この水溶性ポリマー接着剤は完全鹸化型のポリビニルアルコール水溶液が好ましく用いられる。
本発明の位相差フィルムを用いた偏光板は、様々な表示モードの液晶セル、液晶表示装置に用いることができる。TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)及びHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードが提案されている。
特開平10−45804号公報及び特開平08−231761号公報記載の方法で合成した。この合成時に、カルボン酸の量を調整することで置換度を調整した。
下記のようにスキン層1用、コア層用、スキン層2用のセルロースエステルドープを調製し、共流延法によりスキン層1、コア層及びスキン層2からなる三層構成の積層位相差フィルム1〜16を作製した。
以下に示すドープを調製し、スキン層1用とした。
カルボン酸糖エステル:表1に参照 表1記載量(質量部)
リターデーション調整剤:表1参照 表1記載量(質量部)
マット剤:R812(日本アエロジル社製) 0.03質量部
ジクロロメタン 390質量部
エタノール 77質量部
〈コア層用セルロースエステルドープの調製〉
以下に示すアセチルセルロースドープを調製し、コア層用とした。
リターデーション調整剤:表1参照 表1記載量(質量部)
ジクロロメタン 406質量部
メタノール 61質量部
〈スキン層2用セルロースエステルドープの調製〉
以下に示すドープを調製し、スキン層2用とした。
カルボン酸糖エステル:表1参照 表1記載量(質量部)
リターデーション調整剤:表1参照 表1記載量(質量部)
マット剤:R812(日本アエロジル社製) 0.03質量部
ジクロロメタン 390質量部
エタノール 77質量部
HO−(OC−CH2−CH2−CH2−CH2−COO−CH2−CH2−O)n−H n=12
TPA−co−SA−co−EG−co−PG(数平均分子量:800)
(製膜方法)
次に、上記のように調製した各ドープを密閉容器に投入し、図1に示す共流延用のダイを用いた共流延法により、スキン層1、コア層及びスキン層2からなる三層構成の積層セルロースエステルフィルム(位相差フィルム)を製造した。
上記で作製した各種積層位相差フィルムについて下記の測定・評価を行った。
23℃、55%RHにおいて、40mm×80mmにカットした位相差フィルム試料を、ヘイズメーター(NDH5000、日本電飾社製)でJIS K−6714に従って測定した。
自動複屈折計KOBRA−WR(王子計測機器(株)製)を用いて、23℃、55%RHの環境下24時間放置した後、同環境下、波長が590nmにおける位相差フィルムのリターデーション測定を行った。
式(ii):Rt=((nx+ny)/2−nz)×d
(式中、nxはフィルム面内の遅相軸方向の屈折率、nyは面内で遅相軸に直交する方向の屈折率、nzはフィルム厚さ方向の屈折率、dはフィルムの厚さ(nm)を表す。)
上記測定・評価の結果を表6に示す。
上記で作製した位相差フィルム1〜16に対し、それぞれの対向フィルムとしてKC6UAを用い、下記のように偏光板を作製した。
ケン化 10質量% KOH水溶液 50℃ 60秒
水洗工程 水 30℃ 90秒
次いで、80℃で10分乾燥を行った。
VA型液晶表示装置である富士通製の15型ディスプレイVL−150SDの液晶セル両面に貼り付けられていた偏光板を剥がし、代わりに前記のとおり作製した偏光板をKC6UAが外側になるようにして粘着剤を介して貼り付けた。貼り付ける際に画面側偏光板の透過軸を上下方向に、バックライト側偏光板の透過軸を左右方向にしてクロスニコル配置とした。ELDIM社製EZ−contrastを用いて黒表示における正面コントラストを測定し、測定結果を、正面コントラストの値によって、下記のように優劣を付けてランク付けを行った。
◎:正面コントラスト比=3000:1以上
○:正面コントラスト比=2999:1〜2000:1
×:正面コントラスト比=1999:1以下
上記の評価の結果を表7に示す。
2 コア層用ドープ
3 共流延用ダイ
4 流延用支持体
Claims (11)
- スキン層、コア層、及びスキン層が、この順に積層された三層以上の積層構造を有する位相差フィルムであって、前記コア層を形成するセルロースエステルはセルロースエステルAのみであり、少なくとも一つの前記スキン層を形成するセルロースエステルはセルロースエステルBを含有しており、かつ前記セルロースエステルAと前記セルロースエステルBとが下記式(1)〜(3)を満たすことを特徴とする位相差フィルム。
式(1):|DS(A)−DS(B)|≦0.15
式(2):2.00≦DS(A)≦2.60
式(3):2.00<DS(B)≦2.75
ただし、DS(B)=X+Y
〔式中、DS(A)は、セルロースエステルAのアセチル基置換度を表す。DS(B)は、セルロースエステルBの総アシル基置換度を表す。Xは、セルロースエステルBのアセチル基置換度を表す。Yは、セルロースエステルBのプロピオニル基又はブチリル基置換度を表す。|DS(A)−DS(B)|は、DS(A)とDS(B)の差の絶対値を表す。〕 - 前記セルロースエステルAとセルロースエステルBとが、下記式(4)〜(6)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の位相差フィルム。
式(4):|DS(A)−DS(B)|<0.1
式(5):0.1<X<2.7
式(6):0<Y≦2.0 - 二つの前記スキン層の合計層厚が、前記コア層の層厚の10%未満であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位相差フィルム。
- 前記スキン層中に含まれる全セルロースエステルに対するセルロースエステルAとセルロースエステルBの質量比率が、0:100〜50:50の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の位相差フィルム。
- 前記コア層及びスキン層のうち少なくとも一層に、カルボン酸糖エステルが含有されていることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の位相差フィルム。
- 前記カルボン酸糖エステルが、糖残基中にヒドロキシ基を有していることを特徴とする請求項5に記載の位相差フィルム。
- 前記カルボン酸糖エステルを構成する糖が、オリゴ糖であることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の位相差フィルム。
- 前記コア層及びスキン層のうち少なくとも一層に、リターデーション調整剤が、含有されていることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の位相差フィルム。
- 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の位相差フィルムを製造する位相差フィルムの製造方法であって、製造工程で発生するフィルム端部の切除部分を返材として再利用することを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
- 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の位相差フィルムが、具備されていることを特徴とする偏光板。
- 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の位相差フィルムが、具備されていることを特徴とする液晶表示装置。
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