(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン及び炭素数３〜２０のα−オレフィン化合物から選ばれる少なくとも１種の非環状オレフィンモノマー、環状オレフィン化合物から選ばれる少なくとも１種の環状オレフィンモノマー、並びに芳香族炭化水素からなる環状ユニットを有するビニル化合物から選ばれる少なくとも１種の芳香族ビニルモノマーを、芳香族ビニルモノマーが５〜４０モル％、非環状オレフィンモノマーと環状オレフィンモノマーの合計が６０〜９５モル％となる共重合比で重合させた共重合体からなり、波長４５０nmにおけるレターデーションＲ450 と波長５９０nmにおけるレターデーションＲ590 の比で表される波長分散係数α（＝Ｒ450／Ｒ590）が１.１以上であることを特徴とする位相差板。
【請求項２】
環状オレフィンモノマーが２０モル％以上である請求項１記載の位相差板。
【請求項３】
非環状オレフィンモノマーがエチレン、プロピレン又は１−ブテンである請求項１又は２記載の位相差板。
【請求項４】
芳香族ビニルモノマーがスチレン又はその誘導体である請求項１〜３のいずれかに記載の位相差板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置などに用いられる位相差板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
位相差板は、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）型液晶表示装置の光学補償層として一般に使用されているが、光学補償層としての種々の応用が検討され、その結果、種々の光学特性を有する位相差板が必要とされている。特に高速応答性が要求される液晶表示装置では、複屈折の波長分散特性の大きい液晶が用いられるため、光学補償層における位相差板も、液晶とのマッチングの点から複屈折の波長分散特性の大きいものが望まれている。
【０００３】
複屈折の波長分散特性は、波長４５０nmにおけるレターデーションＲ450 と波長５９０nmにおけるレターデーションＲ590 との比Ｒ450／Ｒ590で表すことができ、この比を一般に波長分散係数αと呼んでいる。複屈折の波長分散特性が大きい位相差板、例えば、上記の波長分散係数αが１.１０以上である位相差板としては、芳香族系のポリアリレートや、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォンなどからなる位相差板があるが、ポリサルフォンやポリエーテルサルフォンは、塩化メチレンのような塩素化炭化水素類に対して溶解性が悪いため、均質性の高い位相差板を得るための原反である溶剤キャストフィルムを得ることができないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、公知の位相差板とは異なる重合体からなり、複屈折の波長分散特性が大きい位相差板を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、溶剤に対する溶解性が良好で、溶剤キャスト法により均質性の高い原反フィルムとすることが可能な位相差板を提供することにある。本発明者らは鋭意研究の結果、特定の３種類のモノマーをある範囲の組成比で共重合した重合体を延伸加工することで、上記の課題を解決しうる位相差板が得られることを見出し、本発明に至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、以下の成分（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）：
（Ａ）エチレン及び炭素数３〜２０のα−オレフィン化合物から選ばれる少なくとも１種の非環状オレフィンモノマー；
（Ｂ）環状オレフィン化合物から選ばれる少なくとも１種の環状オレフィンモノマー；並びに
（Ｃ）芳香族炭化水素からなる環状ユニットを有するビニル化合物から選ばれる少なくとも１種の芳香族ビニルモノマー
の共重合体であって、芳香族ビニルモノマー（Ｃ）が５〜４０モル％、非環状オレフィンモノマー（Ａ）と環状オレフィンモノマー（Ｂ）の合計が６０〜９５モル％となる共重合比で重合させた共重合体からなり、波長４５０nmにおけるレターデーションＲ450 と波長５９０nmにおけるレターデーションＲ590 の比で表される波長分散係数α（＝Ｒ450／Ｒ590）が１.１以上である位相差板を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。分極率が正のモノマーからなる繰り返し単位と分極率が負のモノマーからなる繰り返し単位を有する共重合体を延伸配向させた位相差板は、それぞれの繰り返し単位に由来するレターデーションが相殺し合っており、その共重合体のレターデーションは、それぞれの繰り返し単位に由来する成分のレターデーションの差となる。そのため、このような共重合体の波長分散特性は、それぞれの繰り返し単位の波長分散特性と、それぞれの繰り返し単位に由来する成分のレターデーションの大きさにより決定される。つまり、重合体中に分極率と波長分散の異なる繰り返し単位を導入することにより、波長分散を制御することができる。
【０００７】
本発明の位相差板となる重合体を構成する非環状オレフィンモノマー（Ａ）、環状オレフィンモノマー（Ｂ）、及び芳香族ビニルモノマー（Ｃ）のそれぞれに由来する繰り返し単位の役割を具体的に説明すると、非環状オレフィンモノマー（Ａ）に由来する繰り返し単位は、重合体に柔軟性を付与する役割を有し、分極率は重合体の主鎖方向に正であって、その波長分散係数αA≒１.００と考えられる。また環状オレフィンモノマー（Ｂ）に由来する繰り返し単位は、重合体の耐熱性を改良する役割を有し、分極率は重合体の主鎖方向に概ね正であると考えられ、その波長分散係数αB≒１.００と考えられる。さらに芳香族ビニルモノマー（Ｃ）に由来する繰り返し単位は、主として重合体の透明性を向上させる役割を有し、分極率は重合体の主鎖方向に負であって、その波長分散係数αC≧１.００と考えられる。これらの非環状オレフィンモノマー（Ａ）、環状オレフィンモノマー（Ｂ）及び芳香族ビニルモノマー（Ｃ）の共重合比率を適切に制御することにより、柔軟性や透明性、耐熱性、そして波長分散特性のバランスに優れる共重合体の設計が可能となる。
【０００８】
共重合体中の非環状オレフィンモノマー（Ａ）に由来する繰り返し単位、環状オレフィンモノマー（Ｂ）に由来する繰り返し単位、及び芳香族ビニルモノマー（Ｃ）に由来する繰り返し単位の構成比は、芳香族ビニルモノマー（Ｃ）に由来する繰り返し単位が５〜４０モル％、非環状オレフィンモノマー（Ａ）と環状オレフィンモノマー（Ｂ）のそれぞれに由来する繰り返し単位の合計が６０〜９５モル％である。環状オレフィンモノマー（Ｂ）に由来する繰り返し単位は、２０モル％以上であるのが好ましく、また、柔軟性と耐熱性を考慮すると、４０モル％以上であるのが一層好ましい。非環状オレフィンモノマー（Ａ）に由来する繰り返し単位は、１モル％以上存在させるのが適当である。芳香族ビニルモノマー（Ｃ）由来の繰り返し単位に起因するレターデーションが、非環状オレフィンモノマー（Ａ）と環状オレフィンモノマー（Ｂ）それぞれ由来の繰り返し単位に起因するレターデーションより大きく、その差が小さいほど、位相差板としたときの複屈折の波長分散特性は大きくなる。
【０００９】
さらに、芳香族ビニルモノマー（Ｃ）は、本発明の位相差板に対して波長分散特性を制御する機能を有している。位相差板としたときの波長分散特性を大きくするためには、芳香族ビニルモノマー（Ｃ）を９モル％以上存在させるのが好ましい。そして、波長分散係数αが１.１以上の共重合体を得るには、非環状オレフィンモノマー（Ａ）のみからなる重合体、環状オレフィンモノマー（Ｂ）のみからなる重合体、及び芳香族ビニルモノマー（Ｃ）のみからなる重合体のそれぞれ波長分散係数をαA、αB及びαC とし、非環状オレフィンモノマー（Ａ）、環状オレフィンモノマー（Ｂ）及び芳香族ビニルモノマー（Ｃ）にそれぞれ由来する繰り返し単位の波長５９０nmにおけるレターデーションをｘ、ｙ及びｚとし、この共重合体から作製された位相差板の波長５９０nmにおけるレターデーションをＲとして、次式（Ｉ）及び（II）を満足するようなｘ、ｙ及びｚの組合せとすればよい。
【００１０】
αCｚ−（αAｘ＋αBｙ）≧１.１Ｒ    （Ｉ）
ｚ−（ｘ＋ｙ）＝Ｒ                  （II）
【００１１】
本発明で採用する非環状オレフィンモノマー（Ａ）及び環状オレフィンモノマー（Ｂ）は、それぞれの単独重合体の波長分散係数αA及びαB がほぼ１.００であることから、芳香族ビニルモノマー（Ｃ）の単独重合体の波長分散係数αC によって、適当な共重合比が決定される。例えば、波長分散係数αが１.２０で、波長５９０nmにおけるレターデーションが３００nmの位相差板を得たい場合は、αC＝１.１０であれば、
ｚ：（ｘ＋ｙ）＝２：１
となるような共重合比がよく、
ｘ＋ｙ＝３００nm、ｚ＝６００nm
となる。また例えば、αC＝１.０７であれば、
ｚ：（ｘ＋ｙ）＝２.８６：１.８６
となるような共重合比がよく、
ｘ＋ｙ＝５５８nm、ｚ＝８５８nm
となる。これらの例からもわかるように、αAとαC 及びαBとαC の差が大きいほうが、ｘ、ｙ及びｚがそれぞれ小さくてよいため、位相差板を加工しやすいという点で好ましい。
【００１２】
本発明の位相差板は、使用環境を考慮すると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が通常１００℃以上で、耐熱性を有する重合体であるのが好ましい。このガラス転移温度は、１４０℃以上であるのが一層好ましい。
【００１３】
次に、共重合体を構成する各モノマー成分について説明する。非環状オレフィンモノマー（Ａ）は、エチレン及び／又は炭素数３〜２０のα−オレフィン化合物である。ここで炭素数３〜２０のα−オレフィン化合物としては、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンのような炭素原子数３〜２０の直鎖状α−オレフィンや、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ブテンのような炭素原子数４〜２０の分岐状α−オレフィンなどが挙げられる。これらの中では、炭素原子数が２のエチレンや、炭素原子数が３又は４の直鎖状α−オレフィンであるプロピレン又は１−ブテンが、本発明の重合体をフィルム状に成形した際の柔軟性の点で好ましく、特にエチレンが同様の理由で好ましい。上記のエチレン及びα−オレフィンは、それぞれ単独で用いても、また２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００１４】
環状オレフィンモノマー（Ｂ）は、炭素環内に重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物であって、共重合した際、共重合体の主鎖中にシクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、それらが２つ以上結合した環のような脂環式の環を導入できる単量体である。具体的には、通常ノルボルネンと呼ばれているビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エンや、６−アルキルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン、５，６−ジアルキルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン、１−アルキルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン、７−アルキルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エンのような、メチル基、エチル基、ブチル基などの炭素数１〜４のアルキル基が導入されたノルボンネン誘導体、また、ジメタノオクタヒドロナフタレンとも呼ばれているテトラシクロ［４，４，０，１2,5，１7,10］−３−ドデセンや、８−アルキルテトラシクロ［４，４，０，１2,5，１7,10］−３−ドデセン、８，９−ジアルキルテトラシクロ［４，４，０，１2,5，１7,10］−３−ドデセンのような、ジメタノオクタヒドロナフタレンの８位及び／又は９位に炭素数３以上のアルキル基が導入されたジメタノオクタヒドロナフタレン誘導体、さらには、１分子内に１個又は複数個のハロゲンが導入されたノルボルネンの誘導体、８位及び／又は９位にハロゲンが導入されたジメタノオクタヒドロナフタレンの誘導体などが挙げられる。これらの環状オレフィンは、それぞれ単独で用いても、また２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
成分（Ｃ）の芳香族ビニル化合物は、上記非環状オレフィンモノマー（Ａ）及び環状オレフィンモノマー（Ｂ）との共重合により主鎖を形成するビニル基に、芳香族基が結合したものである。具体的な芳香族基としては、炭素数６〜１４程度の芳香族炭化水素基が挙げられる。
【００１６】
芳香族炭化水素基を有するビニル化合物には、スチレン及びその誘導体が包含される。スチレン誘導体とは、スチレンに他の基が結合した化合物であって、例えば、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｏ−エチルスチレン、ｐ−エチルスチレンのようなアルキルスチレンや、ヒドロキシスチレン、ｔ−ブトキシスチレン、ビニル安息香酸、ビニルベンジルアセテート、ｏ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレンの如き、スチレンのベンゼン核に水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アシルオキシ基、ハロゲンなどが導入された置換スチレン、また４−ビニルビフェニル、４−ヒドロキシ−４′−ビニルビフェニルのようなビニルビフェニル系化合物などが挙げられる。
【００１７】
これら芳香族ビニルモノマー（Ｃ）の中でも、波長分散特性の面からは、ベンゼン環のユニットを有するモノマーが好ましく、例えば、スチレン及びその誘導体が好ましい。上記の芳香族基を有するビニル化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、また２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００１８】
本発明の位相差板用共重合体は、非環状オレフィンモノマー（Ａ）に由来する繰り返し単位と、環状オレフィンモノマー（Ｂ）に由来する繰り返し単位と、芳香族ビニルモノマー（Ｃ）に由来する繰り返し単位とをそれぞれ含むものであって、具体的には、エチレン／ノルボルネン／スチレン共重合体、エチレン／ジメタノオクタヒドロナフタレン／スチレン共重合体、プロピレン／ノルボルネン／スチレン共重合体、プロピレン／ジメタノオクタヒドロナフタレン／スチレン共重合体、エチレン／ノルボルネン／ｔ−ブトキシスチレン共重合体などが挙げられる。
【００１９】
共重合体における共重合形式は、本発明の効果を妨げない範囲であれば、ランダム形式及びブロック形式のいずれでも差し支えないが、３種の構成モノマーがそれぞれドメインを形成するほどのブロック性を示すものは、透明性を悪化させることがあるので、このようなものは避けたほうがよい。
【００２０】
本発明の位相差板に用いる共重合体は、例えば、メタロセン触媒の存在下に、非環状オレフィンモノマー（Ａ）と、環状オレフィンモノマー（Ｂ）と、芳香族ビニルモノマー（Ｃ）とを共重合することにより、製造できる。その際、非環状オレフィンモノマー（Ａ）、環状オレフィンモノマー（Ｂ）及び芳香族ビニルモノマー（Ｃ）の投入量、重合温度や重合時間などの重合条件を適宜変更することで、共重合組成や分子量等の異なる共重合体を得ることができる。この共重合体は、本発明の効果を阻害しない範囲で、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、帯電防止剤、抗菌剤、防曇剤、可塑剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００２１】
本発明の位相差板は通常、上で説明した共重合体をフィルムとし、さらに延伸することによって製造される。フィルムに形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、溶剤キャスト法、溶融押出法などの方法が採用できる。また、延伸する方法も特に限定されないが、例えば、テンター法による横延伸、ロール間延伸による縦延伸などが挙げられる。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
エチレンとスチレンとノルボルネンを２９：２２：４９のモル比で共重合した共重合体を、プレス成型にて１００μm 厚のフィルムにした。得られたフィルムをオートグラフにて、１６０℃で１.５倍に縦一軸延伸した。その結果、負の分極で、Ｒ590＝１２.３nm、Ｒ450＝１４.１nm、α＝１.１５の位相差板が得られた。
【００２４】
実施例２
エチレンとスチレンとノルボルネンを４６：２７：２７のモル比で共重合した共重合体を、プレス成型にて１００μm 厚のフィルムにした。得られたフィルムをオートグラフにて、８０℃で１.６倍に縦一軸延伸した。その結果、負の分極で、Ｒ590＝１２６.０nm、Ｒ450＝１４２.７nm、α＝１.１３の位相差板が得られた。
【００２５】
実施例３
エチレンとスチレンとノルボルネンを３７：１３：５０のモル比で共重合した共重合体を、プレス成型にて９０μm 厚のフィルムにした。得られたフィルムをオートグラフにて、１６０℃で１.８倍に縦一軸延伸した。  その結果、負の分極で、Ｒ590＝３８.１nm、Ｒ450＝４７.０nm、α＝１.２３の位相差板が得られた。
【００２６】
実施例４
エチレンとスチレンとノルボルネンを４１：９：５０のモル比で共重合した共重合体を、プレス成型にて９０μm 厚のフィルムにした。得られたフィルムをオートグラフにて、１６０℃で１.７倍に縦一軸延伸した。  その結果、負の分極で、Ｒ590＝２.７nm、Ｒ450＝７.１nm、α＝２.６３の位相差板が得られた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る位相差板は、複屈折の波長分散特性が大きいものであり、複屈折の波長分散特性の大きい液晶を用いた液晶表示装置の光学補償層として有効に使用することができる。また、この位相差板を構成する非環状オレフィンモノマー／環状オレフィンモノマー／芳香族ビニルモノマーの三元共重合体は、塩化メチレンなどの溶剤に対する溶解性が高いので、均質性の高い位相差板とするための原反フィルムを溶剤キャスト法によって容易に製造することができる。