(57)【要約】      （修正有）【課題】透明性、靱性及び透湿性に優れるとともに、光弾性係数が低く、加熱による光学的複屈折の発生を抑制することが可能な光学フィルム、該光学フィルムを用いた位相差フィルム及び偏光板を提供する。【解決手段】式（１）で表される構成単位を有するポリビニルアセタール樹脂を含有する光学フィルムであって、前記ポリビニルアルコールのガラス転移温度が１３０℃以上であり、かつ、前記ポリビニルアセタール樹脂中の式（１）で表される構成単位の含有量が３０〜８０モル％である光学フィルム。2008069235.tif 000010【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で表される構成単位を有するポリビニルアセタール樹脂を含有する光学フィルムであって、前記ポリビニルアルコールのガラス転移温度が１３０℃以上であり、かつ、前記ポリビニルアセタール樹脂中の式（１）で表される構成単位の含有量が３０〜８０モル％であることを特徴とする光学フィルム。
【化１】
2008069235.tif 000008
式（１）中、Ｒ１はフェニル基；炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、水酸基又は炭素数１〜５のアシル基で置換されたフェニル基；ベンジル基；炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、水酸基又は炭素数１〜５のアシル基で置換されたベンジル基；ナフチル基；炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、水酸基又は炭素数１〜５のアシル基で置換されたナフチル基；炭素数６〜２０の環状アルキル基を表す。
【請求項２】
ポリビニルアセタール樹脂は、式（２）で表される構成単位を有することを特徴とする請求項１記載の光学フィルム。
【化２】
2008069235.tif 000009
式（２）中、Ｒ２は水素；炭素数１〜２０のアルキル基；炭素数１〜２０のアルケニル基；炭素数１〜２０のアシル基；炭素数１〜２０のアルコキシ基；カルボキシル基、ハロゲン基、炭素数１〜５のアシル基で置換された炭素数１〜２０のアルキル基；カルボキシル基、ハロゲン基で置換された炭素数１〜２０のアルキル基から選ばれる置換基を表す。
【請求項３】
ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準拠した方法により測定した４０ｍｍ厚での透湿度が５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学フィルム。
【請求項４】
光弾性係数が２０×１０−１２Ｐａ−１以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光学フィルム。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の光学フィルムを延伸してなる位相差フィルム。
【請求項６】
請求項１、２、３若しくは４記載の光学フィルム、又は、請求項５記載の位相差フィルムを用いてなる偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性、靱性及び透湿性に優れるとともに、光弾性係数が低く、加熱による光学的複屈折の発生を抑制することが可能な光学フィルム、該光学フィルムを用いた位相差フィルム及び偏光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、卓上電子計算機、電子時計、ワープロ、自動車、機械類の計器類等には液晶表示装置が用いられることが多い。代表的な液晶表示装置としては、液晶分子を封入した電極が組み込まれたガラスセルに位相差フィルムや偏光板が貼り合わされたものが挙げられる。
通常、液晶表示装置に用いる偏光板は、延伸配向したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素又は二色性染料を吸着させた偏光子の両面に、偏光子保護フィルムがサンドイッチ状に接着された積層体からなり、このような積層体を電極基板間に液晶を封入した液晶セルの片側又は両側に貼り付けて使用される。例えば、透過型液晶ディスプレイでは、「外側の偏光子保護フィルム−偏光子−内側の偏光子保護フィルム−位相差フィルム−液晶セル−内側の偏光子保護フィルム−偏光子−外側の偏光子保護フィルム」という構成になっており、特に、偏光子の間に存在する内側の偏光子保護フィルム及び位相差フィルムについては、精密な光学設計が必要とされる。
【０００３】
従来、偏光子保護フィルムの材質としては、特許文献１に開示されているような、セルローストリアセテート樹脂が多く使用されており、位相差フィルムの材質としては、ポリカーボネートが多く用いられていた。
しかしながら、このような偏光子保護フィルムや位相差フィルムを用いた液晶表示装置は、高温高湿下における耐熱耐久試験を行うと、着色したり、周縁部に白抜けが発生して、コントラストが低下したりする等、表示特性を悪化させる現象が発生することがあった。
これらの現象が起こる理由としては、加熱によって偏光板中の偏光子が収縮することにより、偏光子保護フィルムや位相差フィルムに収縮の応力が加わった場合に、一時的に光学的異方体が生じ、複屈折性を示すことが考えられ、複屈折が発生したフィルムを光が透過すると、光弾性係数×応力で表される位相差が生じ、画面に光抜け等が発生するため、画面の視認性が著しく落ちる。なお、複屈折は応力に比例して発生し、複屈折が発生すると、液晶モジュールを透過する際の光の偏光状態が本来の設計と異なってくるため、本来であれば遮光状態になるように設計されていても、光抜けが起こる。また、複屈折量は波長によって異なることから、変色も生じることになる。
【０００４】
更に、近年は液晶ディスプレイの低コスト化へ向けた開発が勢力的に行われている。特に構成部材を減少させる検討が進められており、偏光子保護フィルムに位相差フィルム機能を持たせた一体型の偏光板が盛んに開発されている。このような位相差機能付き偏光子保護フィルムについては、耐熱耐久試験において、複屈折による光抜けが発生しないことと同時に、延伸された位相差フィルムの位相差値が緩和しないことも要求される。
従って、収縮応力によって発生する位相差を防止するため、光弾性係数の小さい材料が求められており、高温における位相差値の緩和を抑制するためには、ガラス転移温度の高い材料が求められる。更に、偏光子保護フィルムと位相差フィルムの機能を併せ持つ光学フィルムについては、高い透湿性も必要となり、これらすべてを満たす材料が必要とされている。
【０００５】
一方、ポリビニルアセタール樹脂は透明性に優れ、強靱性にも富むことから、特許文献２に開示されるような自動車や建築物等の窓ガラスの中間膜として広く用いられている。また、特許文献３では、置換基を変えて変成した樹脂をディスク状に射出成形して光ディスク用の基板としても使用できることが開示されている。また、ポリビニルアセタール樹脂は透湿性に優れる材料としても知られている。
近年、このようなポリビニルアセタール樹脂を、高靱性、高透湿度、高透明性が求められる偏光子保護フィルムや位相差フィルムに応用することが期待されている。しかしながら、特許文献４にも記載があるように、液晶ディスプレイ用途では、過酷な条件での使用や耐久性評価を行う場合を考慮して、１００℃以上の耐熱温度が要求されることから、ポリアセタール樹脂を用いる場合には、加熱による光学的複屈折の発生の問題、即ち、耐熱性の面で問題があった。
【特許文献１】特開平９−９６７２２号公報
【特許文献２】特開平８−２６７８５号公報
【特許文献３】特開昭６２−０３６４４８号公報
【特許文献４】特開平５−２１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、透明性、靱性及び透湿性に優れるとともに、光弾性係数が低く、加熱による光学的複屈折の発生を抑制することが可能な光学フィルム、該光学フィルムを用いた位相差フィルム及び偏光板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、式（１）で表される構成単位を有するポリビニルアセタール樹脂を含有する光学フィルムであって、前記ポリビニルアルコールのガラス転移温度が１３０℃以上であり、かつ、前記ポリビニルアセタール樹脂中の式（１）で表される構成単位の含有量が３０〜８０モル％である光学フィルムである。
【０００８】
【化１】
2008069235.tif 000002
【０００９】
式（１）中、Ｒ１はフェニル基；炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、水酸基又は炭素数１〜５のアシル基で置換されたフェニル基；ベンジル基；炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、水酸基又は炭素数１〜５のアシル基で置換されたベンジル基；ナフチル基；炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルケニル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数１〜２０のアシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、水酸基又は炭素数１〜５のアシル基で置換されたナフチル基；炭素数６〜２０の環状アルキル基を表す。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構成単位の含有量及びガラス転移温度が所定の範囲内であるポリビニルアセタール樹脂を含有するフィルムを光学フィルムとして用いた場合、透明性、靱性及び透湿性に優れるとともに、光弾性係数が低く、加熱による光学的複屈折の発生を抑制することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明の光学フィルムは、上記式（１）で表される構成単位を有するポリビニルアセタール樹脂を含有する。
【００１２】
上記ポリビニルアセタール樹脂は、上記式（１）で表される構成単位を有することで、ガラス転移温度（以下、単にＴｇという。）を高めることができることから、加熱による光学的複屈折の発生を防止して、光学フィルムの耐熱性を向上することが可能となる。
【００１３】
上記式（１）中のＲ１としては、具体的には例えば、フェニル基、ｏ−メチルフェニル基、ｍ−メチルフェニル基、ｐ−メチルフェニル基、２，３−ジメチルフェニル基、２，４−ジメチルフェニル基、２，５−ジメチルフェニル基、２，６−ジメチルフェニル基、３，４−ジメチルフェニル基、３，５−ジメチルフェニル基、２，３，４−トリメチルフェニル基、２，３，５−トリメチルフェニル基、２，４，５−トリメチルフェニル基、２，４，６−トリメチルフェニル基、２，３，４，５−テトラメチルフェニル基、２，３，４，６−テトラメチルフェニル基、２，３，５，６−テトラメチルフェニル基、２，４，５，６−テトラメチルフェニル基、３，４，５，６−テトラメチルフェニル基、ペンタメチルフェニル基、ｏ−エチルフェニル基、ｍ−エチルフェニル基、ｐ−エチルフェニル基、２，３−ジエチルフェニル基、２，４−ジエチルフェニル基、２，５−ジエチルフェニル基、２，６−ジエチルフェニル基、３，４−ジエチルフェニル基、３，５−ジエチルフェニル基、２，４，６−トリエチルフェニル基、ｐ−ｎプロピルフェニル基、ｐ−イソプロピルフェニル基、ｐ−ｔブチルフェニル基、ｐ−カルボキシルフェニル基、ｐ−メトキシフェニル基、ｐ−アセトフェノン基、ｐ−クロロフェニル基、２，６ジメチル−４−ｔブチルフェニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基、ベンジル基、ｐ−メチルベンジル基、ｐ−エチルベンジル基、ｐ−イソプロピルベンジル基、シクロヘキシル基、２−ノルボルナン基等が挙げられる。
【００１４】
上記ポリビニルアセタール樹脂において、上記式（１）で表される構成単位の含有量の下限は３０モル％、上限は８０モル％である。上記範囲外であると、Ｔｇが１３０℃未満となり、加熱による光学的複屈折が発生して光学フィルムの耐熱性が低下する。好ましい下限は４０モル％、好ましい上限は８０モル％である。
なお、本発明において、上記ポリビニルアセタール樹脂中の各構成単位の含有量は、ＪＩＳ  Ｋ  ６７２９「ポリビニルホルマール試験方法」に準拠した方法により測定したものである。また、上記ポリビニルアセタール樹脂中の上記式（１）又は下記式（２）で表される構成単位の含有量を測定する場合は、アセタール基をアセタール化された２つの水酸基として数える。
【００１５】
上記ポリビニルアセタール樹脂は、下記式（２）で表される構成単位を有することが好ましい。下記式（２）で表される構成単位を有することで、光学フィルム作製時のプロセス適応性が向上する。
【００１６】
【化２】
2008069235.tif 000003
【００１７】
上記式（２）中のＲ２としては、具体的には例えば、水素、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基等が挙げられる。
【００１８】
上記ポリビニルアセタール樹脂において、上記式（２）で表される構成単位の含有量の許容できる上限は２０モル％である。２０モル％を超えると、Ｔｇが１３０℃未満となることがある。
【００１９】
上記ポリビニルアセタール樹脂は、後述のようにポリ酢酸ビニルを鹸化することにより得られるポリビニルアルコール樹脂を、更にアセタール化することで作製されるものであるため、製法上の理由から、下記式（３）及び式（４）で表される構成単位が残存する。
【００２０】
【化３】
2008069235.tif 000004
【００２１】
【化４】
2008069235.tif 000005
【００２２】
上記ポリビニルアセタール樹脂において、上記式（３）で表される構成単位の含有量の許容できる上限は７０モル％である。７０モル％を超えると、ポリビニルアセタール樹脂の親水性が高くなりすぎて、吸湿性が高くなる。
【００２３】
上記ポリビニルアセタール樹脂において、上記式（４）で表される構成単位の含有量の許容できる上限は２５モル％である。２５モル％を超えると、原料のポリビニルアルコールの溶解性が低下し、アセタール化反応が困難となる。
【００２４】
上記ポリビニルアセタール樹脂は、Ｔｇの下限が１３０℃である。１３０℃未満であると、本発明の光学フィルムを液晶ディスプレイ等に用いた場合、例えば、真夏の自動車内等の過酷な条件下に放置されると、複屈折による光抜けが発生し、品質が損なわれる。
【００２５】
本発明の光学フィルムには、フィルムの変色を防止するためや、液晶パネルに使用する場合に偏光子及び液晶の劣化を防止するために、紫外線吸収剤を含有させてもよい。
上記紫外線吸収剤としては、例えば、ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２，２′−ジヒドロキシ−４−メトキシ−ベンゾフェノン、２−（２′−ヒドロキシ−５′−ｍ−オクトキシフェニル）ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
【００２６】
本発明の光学フィルムには、酸化防止剤、架橋助剤、充填剤、軟化剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、着色剤、熱安定剤、光安定剤等の各種添加剤を必要に応じて１種類又は２種類以上含有させてもよい。これらの添加剤は本発明の効果を損なわない範囲であれば、特に限定されない。
【００２７】
本発明の光学フィルムは、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準拠した方法により測定した４０ｍｍ厚での透湿度の好ましい下限が５０ｇ／ｍ２・ｄａｙである。光学フィルムを偏光子保護フィルムとして使用する場合、偏光子は延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を含浸したものであり、偏光子と偏光子保護フィルムとの接着には水系の接着剤が用いられることから、表面に貼り付けられた偏光子保護フィルムはその水分を透過する必要がある。従って、偏光子保護フィルムには、ある程度の透湿度が必要とされる。本発明の光学フィルムは、構造中に水酸基やアセチル基等の親水性の高い置換基を有しており、非晶性であることから比較的水分透過しやすいが、上記透湿度を５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上とすることで、本発明の光学フィルムを偏光子保護フィルムとして更に有効に利用することが可能となる。
【００２８】
本発明の光学フィルムは、光弾性係数の好ましい上限が２０×１０−１２Ｐａ−１である。
現在、光学フィルムとしては、主にポリカーボネート樹脂を原料とした光弾性係数が７０×１０−１２Ｐａ−１程度のものが用いられている。しかしながら、パネルの大型化等に伴い、光弾性係数が更に小さい光学フィルムが求められている。本発明の光学フィルムは上述の構造を有することにより、光弾性係数を２０×１０−１２Ｐａ−１以下に抑えることができ、種々の用途に好適に用いることができる。より好ましい下限は１０×１０−１２Ｐａ−１である。なお、このような低い光弾性係数は、プロセス等を最適化することで実現可能である。
【００２９】
本発明の光学フィルムの平行光線透過率の好ましい下限は８５％である。８５％未満であると、透明性が低すぎて、光学用フィルムとしては用途が極めて限定される。
【００３０】
本発明の光学フィルムの厚みの好ましい下限は２０μｍ、好ましい上限は２００μｍである。２０μｍ未満であると、強度面やハンドリング面で支障を生じることがあり、２００μｍを超えると、望ましい厚み精度を得ることが困難となることがある。
【００３１】
本発明の光学フィルムを製造する方法としては、例えば、ポリ酢酸ビニルを鹸化することにより得られるポリビニルアルコール樹脂と、アルデヒドとを反応（アセタール化）させることにより、ポリビニルアセタール樹脂を調製した後、得られたポリビニルアセタール樹脂をフィルム状に成形する方法等が挙げられる。
【００３２】
上記ポリビニルアルコール樹脂としては特に限定されないが、得られる光学フィルムを偏光板に使用する場合における製造プロセスへの適応の度合いを考慮すると、重合度が高いものを用いた場合に高い強度を得られることから好ましい。
【００３３】
上記ポリビニルアルコール樹脂の重合度の好ましい下限は２００、好ましい上限は４０００である。２００未満であると、得られる光学フィルムの強度が低下することがあり、４０００を超えると、加工性が悪くなることがある。
【００３４】
上記アルデヒドとしては所望のポリビニルアセタール樹脂の種類によって、適宜選択されるが、例えば、ベンズアルデヒド、クミンアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、２，３−ジメチルベンズアルデヒド、２，４−ジメチルベンズアルデヒド、２，５−ジメチルベンズアルデヒド、２，６−ジメチルベンズアルデヒド、３，４−ジメチルベンズアルデヒド、３，５−ジメチルベンズアルデヒド、２，３，４−トリメチルベンズアルデヒド、２，３，５−トリメチルベンズアルデヒド、２，４，５−トリメチルベンズアルデヒド、２，４，６−トリメチルベンズアルデヒド、２，３，４，５−テトラメチルベンズアルデヒド、２，３，４，６−テトラメチルベンズアルデヒド、２，３，５，６−テトラメチルベンズアルデヒド、２，４，５，６−テトラメチルベンズアルデヒド、３，４，５，６−テトラメチルベンズアルデヒド、ペンタメチルベンズアルデヒド、ｏ−エチルベンズアルデヒド、ｍ−エチルベンズアルデヒド、ｐ−エチルベンズアルデヒド、２，３−ジエチルベンズアルデヒド、２，４−ジエチルベンズアルデヒド、２，５−ジエチルベンズアルデヒド、２，６−ジエチルベンズアルデヒド、３，４−ジエチルベンズアルデヒド、３，５−ジエチルベンズアルデヒド、２，４，６−トリエチルベンズアルデヒド、ｐ−ｎ−プロピルベンズアルデヒド、ｐ−イソプロピルベンズアルデヒド、ｐ−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、ｐ−カルボキシルベンズアルデヒド、ｐ−メトキシベンズアルデヒド、ｐ−アセチルアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド、２，６−ジメチル−４−ｔブチルベンズアルデヒド、α−ナフチルアルデヒド、β−ナフチルアルデヒド、ベンジルアルデヒド、ｐ−メチルベンジルアルデヒド、ｐ−エチルベンジルアルデヒド、ｐ−イソプロピルベンジルアルデヒド、シクロヘキシルアルデヒド、２−ノルボルナンアルデヒド等が挙げられる。
【００３５】
上記アセタール化の方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、酸触媒の存在下でポリビニルアルコールの水溶液、アルコール溶液、水／アルコール混合溶液、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液中に各種アルデヒドを添加する方法等が挙げられる。
【００３６】
上記ポリビニルアセタール樹脂をフィルム状に成形する方法としては特に限定されないが、溶融押出成形法、溶液キャスト法等が挙げられる。なお、上記溶融押出成形法を用いて成形する場合には、分子量が大きすぎると負荷が大きくなるため、分子量を小さくすることが好ましく、逆に、上記溶液キャスト法を用いる場合は、溶液の粘度を安定させるために分子量を大きくすることが好ましい。
【００３７】
上記溶融押出成形法としては、中間膜等を製造する際のポリビニルアセタール樹脂の成形において、従来知られている技術を用いることができる。
上記溶融押出時の樹脂温度については、冷却ロールとフィルムとの接点直前におけるフィルムの温度をＴｇ＋５０℃以上とした場合、ポリビニルアセタール樹脂をフィルムに成形した後の応力は著しく小さくなり、光学フィルム中の残留位相差（Ｒ（０））を小さく保つことができる。さらに好ましくはＴｇ＋８０℃以上である。これは、ポリビニルアセタール樹脂は、樹脂の温度が高温になればなるほど、変形したときに応力を発生しないためである。
【００３８】
上記溶融押出成形法を用いて成形した場合の光学フィルムの残留位相差の好ましい上限は１０ｎｍである。１０ｎｍを超えると、液晶パネル等とした場合に光抜け等の光学特性を低下させる現象が起こることがある。
【００３９】
上記溶液キャスト法としては、ポリカーボネート樹脂フィルム等の光学フィルムの製造において用いられる一般的な溶液キャスト方法を用いることができ、具体的には、支持体として、ポリエチレンテレフタレート等の耐熱材料やスチールベルト等の平板又はロールを用い、これらの上に、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、コンマコーター等を用いて樹脂溶液を流延する方法等が挙げられる。
【００４０】
上記樹脂溶液の流延した後の乾燥工程については特に限定されず、従来公知の方法を用いることができるが、数段階に分けて乾燥を行うことが好ましく、１段階目の乾燥として比較的低い温度で乾燥を行うことにより、溶剤の急激な揮発による発泡を抑制し、２段階以降の乾燥において高温化して乾燥を行う方法を用いることがより好ましい。
【００４１】
上記溶液キャスト法において、ポリビニルアセタール樹脂を溶解するために使用する溶媒としては、ポリビニルアセタール樹脂が溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、塩化メチレン、クロロホルム、ＴＨＦ、ＤＭＳＯ、トルエン-エタノール混合溶媒等が挙げられる。なかでもトルエン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ＤＭＳＯが好ましい。
上記溶媒の濃度は、得られる樹脂溶液の溶解度、粘度等を考慮して適宜決定されるが好ましい下限が５重量％、好ましい上限が５０重量％である。
【００４２】
本発明の光学フィルムに、延伸処理を施すことで、位相差フィルムを作製することができる。このような位相差フィルムもまた本発明の１つである。なお、延伸処理の具体的方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、一軸延伸、同時二軸延伸、逐次二軸延伸等の延伸処理法を用いることができる。
【００４３】
このように得られた位相差フィルムは通常、粘着剤によって偏光板に積層されるが、本発明の光学フィルムを用いた位相差フィルムは、偏光子の保護フィルムとしての機能も持ち合わせているため、上記に記載の保護フィルムと同様にして、偏光子に直接貼り合わせることで、位相差フィルムの機能を兼ね備えた保護フィルムとしても用いることができる。
【００４４】
本発明の光学フィルムを用いた偏光子保護フィルム及び／又は本発明の位相差フィルムと、偏光子とを接着剤を介して積層することにより、偏光板が得られる。このような偏光板もまた本発明の１つである。
本発明の偏光板は、透明性に優れ、光弾性係数が高いことから、液晶表示装置に用いた場合、耐熱耐久試験後においても、正面及び斜めから眺めたときの光漏れが少なくなり、正面及び斜めから眺めても高コントラストの画像を得ることができる。従って、各種の液晶表示装置に好適に用いることができる。
【００４５】
本発明の光学フィルムを用いた偏光子保護フィルムは、上記偏光子の片面のみに積層してもよく、両面に積層してもよい。なお、偏光子保護フィルムを片面のみに積層する場合、液晶セルと反対側の面に用いられる保護フィルムは、透明であれば、光弾性係数が高くともコントラスト等に問題がないことから、例えば、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロース系樹脂等を原料とするフィルムを用いることができ、更に溶融成形、溶液キャスト成形のどちらで製膜してもよく、一軸延伸、二軸延伸されていてもよい。
【００４６】
上記偏光子としては、偏光子の機能を有するフィルム又はシートであれば特に限定されることなく使用でき、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなるフィルムにヨウ素を吸着させた後、ホウ酸浴中で一軸延伸したＰＶＡ・ヨウ素系偏光子、ＰＶＡフィルムに二色性の高い直接染料を拡散吸着させた後、一軸延伸したＰＶＡ・染料系偏光子、ＰＶＡの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物のようなポリエン配向偏光子等が挙げられる。
【００４７】
上記ＰＶＡとしては、酢酸ビニルのみを重合したポリ酢酸ビニルを鹸化してなるもののほか、酢酸ビニルに少量の不飽和カルボン酸（塩、エステル、アミド、ニトリル等を含む）、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸塩等の共重合可能成分を共重合させた共重合体を鹸化してなるもの等を用いることができる。
【００４８】
本発明の光学フィルムを用いた偏光子保護フィルムと、偏光子とを積層する方法としては、特に限定されず、例えば、ウェットラミネーション等が用いられる。
上記ウェットラミネーションによる積層を行う場合は、乾燥後の厚み、塗工の円滑性等を考慮して、例えば、接着剤を水により適当な濃度（例えば０．０１〜５０重量％）に希釈して塗工液を調製した後、公知の方法（例えば、グラビアコーター、マイクログラビアコーター等）でフィルム上に塗布するか、又は滴下した後、対ロールで余分な塗工液をしごきながらラミネートし、熱風等で乾燥させて接着する方法を用いることが好ましい。
【００４９】
上記ウェットラミネーションによる積層を行う場合、接着剤に含まれている水分を蒸発させるために、偏光子保護フィルムには適度な透湿性が要求される。具体的には、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準拠した方法により測定した透湿度が５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上であることが好ましい。なお、上限については特に限定されないが、過度に高い場合は、新たな問題が発生することも考えられるので、５００ｇ／ｍ２・ｄａｙ程度を目安とすればよい。
【００５０】
上記接着剤は、透明性を有する接着剤又は粘着剤等であれば、特に限定されず、例えば、高い接着性能や耐久性を有することから、ウレタン系接着剤、ＰＶＡ系接着剤等を用いることが好ましい。
【００５１】
本発明の光学フィルムの接着力を向上させることを目的として、積層する際に、本発明の光学フィルムの接着面にコロナ処理、紫外線照射処理等の一般に使用される表面処理を施すことが好ましい。
また、本発明の光学フィルムの表面に、無機化合物、シランカップリング剤等の有機シリコーン化合物、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂等からなるハードコート層を形成してもよい。上記ハードコート層を形成することで、成形品の耐熱性、光学特性、耐薬品性、耐磨耗性及び透湿性等を向上させることができる。上記ハードコート層の形成手段としては、例えば、熱硬化法、紫外線硬化法、電子線硬化法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の光学フィルムは、優れた透明性、靱性を有しつつ、光弾性係数が低く、加熱による光学的複屈折の発生が極めて少ないことから、液晶表示装置等の用途に用いた場合に、耐熱耐久性試験において、光抜けが発生して、光学特性が変化することを防止することができる。また、適度な透湿度を有するため偏光子保護フィルムとしても好適に用いることができる。
更に、本発明の光学フィルムは、延伸して高耐久の位相差フィルムとして用いることも可能であり、高温における位相差値の緩和を抑制することができる。
加えて、本発明の光学フィルムは、偏光子保護フィルムと位相差フィルムとを兼用することも可能であることから、本発明の光学フィルムから得られる偏光板は性能面のみならず、生産性についても優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
重合度５００、鹸化度９８モル％のポリビニルアルコール樹脂１００ｇを７００ｇの蒸留水に加温溶解した後、２０℃に保ち、これに３５重量％塩酸２９ｇを加え、更にベンズアルデヒド５０ｇを添加した。次いで、１２℃まで冷却することにより、樹脂を析出させた。
【００５５】
次に、３０分間保持した後、塩酸１０８ｇを加え４５℃に昇温して６時間保った。反応終了後、蒸留水にて１０時間流水洗浄し、水洗後のポリビニルアセタール樹脂に水酸化ナトリウムを添加して分散液のｐＨを９に調整した。分散液を５５℃で６時間保持した後、冷却した。このときの分散液のｐＨは８．５であった。次に、固形分に対し１００倍量の蒸留水により分散液を水洗した後、分散液を５０℃で５時間保持し、１０倍量の蒸留水で水洗して、脱水した後に乾燥することにより、ポリビニルアセタール樹脂を得た。
【００５６】
得られたポリビニルアセタール樹脂について、ＪＩＳ  Ｋ  ６７２９「ポリビニルホルマール試験方法」に準拠した方法で構成成分の比率を測定したところ、式（１）で表される構成単位が４０モル％、式（３）で表される構成単位が５８．３モル％、式（４）で表される構成単位が１．７モル％であった。
次いで、得られた樹脂をＤＭＳＯに溶解した溶液を調製し、バーコーターを用いたキャスティング法にて厚さ４０μｍと厚さ１００μｍの光学フィルムを作製した。
【００５７】
（実施例２）
ベンズアルデヒドに代えて、クミンアルデヒドを用いた以外は実施例１と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られたポリビニルアセタール樹脂の構成成分の比率は、式（１）で表される構成単位が４５モル％、式（３）で表される構成単位が５３．３モル％、式（４）で表される構成単位が１．７モル％であった。
次いで、得られた樹脂をＤＭＳＯに溶解した溶液を調製し、バーコーターを用いたキャスティング法にて厚さ４０μｍと厚さ１００μｍの光学フィルムを作製した。
【００５８】
（比較例１）
ベンズアルデヒドに代えて、ブチルアルデヒドを用いた以外は実施例１と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られたポリビニルアセタール樹脂の構成成分の比率は、式（１）で表される構成単位が０モル％、式（２）で表される構成単位が６１．５モル％、式（３）で表される構成単位が３７モル％、式（４）で表される構成単位が１．７モル％であった。
次いで、得られた樹脂をトルエン／エタノールを５０：５０の割合で有する混合溶剤に溶解した溶液を調製し、バーコーターを用いたキャスティング法にて厚さ４０μｍと厚さ１００μｍの光学フィルムを作製した。
【００５９】
（比較例２）
ベンズアルデヒドに代えて、クミンアルデヒドを用いた以外は実施例１と同様にして、ポリビニルアセタール樹脂を得た。得られたポリビニルアセタール樹脂の構成成分の比率は、式（１）で表される構成単位が２８モル％、式（３）で表される構成単位が７０．３モル％、式（４）で表される構成単位が１．７モル％であった。
次いで、得られた樹脂をＤＭＳＯに溶解した溶液を調製し、バーコーターを用いたキャスティング法にて厚さ４０μｍと厚さ１００μｍの光学フィルムを作製した。
【００６０】
（実施例３）
実施例１において得られた厚み１００μｍの光学フィルムを幅５ｃｍ、長さ３０ｃｍに切り出し、チャック間距離２０ｃｍで引っ張り試験機にセットして、１３５℃雰囲気中で引っ張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎで２．５倍延伸処理した。得られた位相差フィルムの厚みは６２μｍであった。
なお、得られた位相差フィルムの位相差値（Ｒｅ）を自動複屈折計（王子計測機器社製、ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）を用い、波長５５０ｎｍの光で測定し、Ｒｅを位相差フィルムの厚みで除した値（△ｎ）を算出したところ、△ｎ＝０．００５であった。
【００６１】
（実施例４）
実施例２において得られた厚み１００μｍの光学フィルムを用いた以外は実施例３と同様にして、位相差フィルムを得た。なお、得られた位相差フィルムの厚みは６２μｍであり、△ｎは０．００５であった。
【００６２】
（比較例３）
比較例１において得られた厚み１００μｍの光学フィルムを用い、延伸温度を６８℃とした以外は実施例３と同様の操作を行い位相差フィルムを得た。得られた位相差フィルムの厚みは６１μｍ、△ｎは０．００１であった。
【００６３】
（比較例４）
比較例２において得られた厚み１００μｍの光学フィルムを用い、延伸温度を１０３℃とした以外は実施例３と同様の操作を行い位相差フィルムを得た。得られた位相差フィルムの厚みは６０μｍ、△ｎは０．００２であった。
【００６４】
（比較例５）
光学フィルムの比較例として、トリアセチルセルロースキャストフィルム（フジタッククリアー、厚さ４０μｍ、富士写真フィルム社製）を使用した。
【００６５】
（比較例６）
位相差フィルムの比較例として、ポリカーボネートキャストフィルム（カネカ社製、厚さ４０μｍ）を１６５℃雰囲気中で長手方向に引っ張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎで７％延伸処理したものを使用した。厚さは３８μｍであった。
【００６６】
（評価）
【００６７】
実施例１、２及び比較例１、２及び５の光学フィルムについて、以下の方法でＴｇ及び透湿度を測定した。結果を表１に示す。
【００６８】
（Ｔｇの測定）
示差熱量測定装置（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ株式会社社製、ＤＳＣ２９２０  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ＤＳＣ）を用いた。そして、下記に示す条件で試料を加熱又は冷却し、最後に昇温を行った時に測定されたＴｇを測定値とした。
（１）室温から２００℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温して２００℃で５分間保持。
（２）２００℃から−５０℃まで、１０℃／ｍｉｎで冷却して−５０℃で５分間保持。
（３）−５０℃から２００℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温して２００℃で５分間保持。
【００６９】
（透湿度の測定）
厚み４０μｍの光学フィルムを用い、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準拠した方法により透湿度を測定した。
【００７０】
【表１】
2008069235.tif 000006
【００７１】
表１に示すように、式（１）で表される構成単位の比率が３０モル％以上であると、Ｔｇが高くなっているのに対して、式（１）で表される構成単位の比率が３０モル％未満であると、Ｔｇが低いものとなっていることがわかる。
また、実施例の光学フィルムは、いずれも所定の透湿度を満足していることがわかる。
【００７２】
実施例３、４及び比較例３、４及び６の位相差フィルムについて、平行光線透過率、光弾性係数、偏光板の耐久性、位相差フィルムの耐久性及び位相差値の加熱変化を以下の方法により測定した。なお、比較例５の光学フィルムについても、平行光線透過率、光弾性係数、偏光板の耐久性の試験を行った。結果を表２に示す。
【００７３】
（平行光線透過率の測定）
得られた位相差フィルムについて、ヘイズメーターＴＣ−ＨIIIＤＰＫ（東京電色社製）を用い、ＪＩＳ  Ｋ  ７１０５に準拠した方法により、平行光線透過率を測定した。
【００７４】
（光弾性係数の測定）
得られた位相差フィルムを、流れ方向に平行に、幅１ｃｍ、長さ１５ｃｍのサイズに切り出し、長さ方向に０、４００、８００、１２００、１６００、２０００ｇの荷重を負荷した状態で位相差を測定し、荷重と位相差を最小２乗近似によって得られた直線の傾きから光弾性係数を算出した。なお、位相差はＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ（王子計測機器社製）を用い測定波長５９０ｎｍにて測定した。なお、測定は２３℃、５０％ＲＨの環境で行った。
【００７５】
（偏光板の耐久性評価）
（１）偏光板の作製
まず、偏光子を以下のようにして作製した。鹸化度９９モル％のＰＶＡからなる厚み７５μｍのＰＶＡ未延伸フィルムを室温の水で洗浄した後、縦一軸に５倍延伸を行った。延伸後のフィルムについて、緊張状態を保持したままヨウ素を０．５重量％、ヨウ化カリウムを５重量％含有する水溶液に浸漬し二色性色素を吸着させた。次いで、ホウ酸を１０重量％、ヨウ化カリウムを１０重量％含有する５０℃の水溶液で５分間架橋処理を行い、偏光子を得た。更に、得られた偏光子を７０℃で５分乾燥し、水分含有率を８重量％とした。
【００７６】
次に、実施例３、４及び比較例３、４及び６の位相差フィルム、及び、比較例５の光学フィルムの偏光子との接着面側にコロナ処理を施した。そして、接着剤溶液として、２液型の水性ウレタン接着剤の主剤（大日本インキ化学工業社製、商品名「ハイドランＡＤＳ−１２０」、アニオン性水性ポリエステルウレタンエマルジョン）と、硬化剤（大日本インキ化学工業社製、商品名「ハイドランアシスターＣ１」、ヘキサメチレンジイソシアネート変性体）とを重量比で１：１となるように配合し、固形分が１０重量％になるようにイオン交換水で希釈して調製した。次いで、この接着剤溶液をワイヤーバー＃８を用いて位相差フィルムのコロナ処理面に塗布した後、作製した偏光子を貼り合わせた。更に、この操作を偏光子のもう一方の面にも行い、偏光子の両面に位相差フィルムを貼り付けた。これを４５℃の恒温槽で７２時間保持し乾燥・養生を行い、偏光板を作製した。
【００７７】
（２）耐久性評価
得られた偏光板を再度コロナ処理し、両面粘着シートを貼合後、１５ｃｍ角（配向角４５°）に切り出し、無アルカリガラス基盤に貼り付けた。この偏光板付きガラスを１００℃のオーブンに１００時間投入し、耐久性試験を行った。評価は、耐久性試験後の偏光板に偏光板（サンリッツ社製ＵＨＬＣ２−５６１８）を、クロスニコルになるように重ね、ライトボックスに置き、正面方向の光抜けを観察することにより行った。光抜けが観察されるものについては×、観察されないものについては○とした。
【００７８】
（位相差フィルムのパネル耐久性試験）
パネルに組み込まれた状態での耐熱試験を、以下の代替評価で行った。
偏光板と積層された後の耐熱評価を行うため、クロスニコルに配置した偏光板の間に、得られた位相差フィルムをその延伸軸が偏光板の吸収軸に対して４５°になるように粘着剤を用いて積層し、得られた積層体を無アルカリガラスに貼り付けた。
【００７９】
得られた偏光板付きガラスを１００℃のオーブンに１００時間投入し、耐久試験を行った。評価は、耐久試験後のサンプルをライトボックスに置き、耐久試験前のサンプルと比較することにより行った。色の変化が大きいものについては×、色の変化がほとんど観察されないものについては○とした。
【００８０】
（位相差値の加熱変化）
得られた位相差フィルムの初期の位相差値Ｒｅ（０ｈ）を自動複屈折計（王子計測機器社製、ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）を用い、波長５９０ｎｍの光で測定した。次いで各サンプルを１００℃のオーブンに１００時間投入した後に再度位相差値Ｒｅ（１００ｈ）を同様に測定した。これらの結果から下記式に基づき耐熱試験前後の位相差の変化率を算出した。
位相差の変化率＝｛Ｒｅ（０ｈ）−Ｒｅ（１００ｈ）｝／Ｒｅ（０ｈ）
【００８１】
【表２】
2008069235.tif 000007
【００８２】
表２から明らかなように、実施例３、４の位相差フィルムは、光弾性係数が小さいため、耐久試験を行っても光学特性の劣化が極めて小さく、得られる偏光板及び位相差フィルム自体についても良好な耐久性を示した。
これに対して、従来から偏光子保護フィルムの材料として使用されていたＴＡＣを用いた比較例５の光学フィルム、及び、位相差フィルムの材料として使用されていたポリカーボネートを用いた比較例６の位相差フィルムは、光弾性係数が大きいため、耐久試験時において、偏光子の収縮張力によって生じる応力によって、複屈折性が発現し、結果として偏光板の特性が劣化していることがわかる。
【００８３】
また、実施例３、４の位相差フィルムは、Ｔｇが高いことで、加熱した場合でも、緩和による位相差の低下が見られないことが確認された。これにより、パネルに組み込んだ際には、単に光弾性係数が低いだけでなく、自身の位相差値の減少率が低いことで、より高品質を生み出すことが示された。
一方で、比較例６の位相差フィルムは、位相差値の減少率は低いものの、光弾性係数が高く、パネルにした際の耐熱性に課題が残るものとなった。
【００８４】
更に、比較例３、４の位相差フィルムが位相差の耐久性が得られないことからも上記式（１）の構造を３０モル％以上有することによって、高い耐熱性が得られることがわかる。
【００８５】
上述した結果から、本発明の光学フィルムは、ＬＣＤ等の用途に必要である透明性と耐熱性を兼ね備えた材料であり、かつ、適度な透湿度を有するため偏光子保護フィルムとして用いることができることがわかる。また、延伸して高耐久の位相差フィルムとして用いることも可能であり、かつ、偏光子保護フィルムを兼用することも可能であることから性能面のみならず、生産プロセス面においても良好なことが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明によれば、透明性、靱性及び透湿性に優れるとともに、光弾性係数が低く、加熱による光学的複屈折の発生を抑制することが可能な光学フィルム、該光学フィルムを用いた位相差フィルム及び偏光板を提供することができる。