CN101223025A - 光学薄膜的处理方法、光学薄膜的处理装置及光学薄膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种光学薄膜的处理方法及光学薄膜的处理装置,通过该光学薄膜处理方法及光学薄膜处理装置,可改善在长条薄膜上涂布防止反射层等功能性层时容易产生的横纹、涂布条纹等涂布缺陷。本发明的光学薄膜的处理方法,是以经液体润湿后的弹性体擦拭所搬运的长条薄膜后,除去该长条薄膜表面的液体,其特征在于:该弹性体表面的静摩擦系数为0.2以上0.9以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种可改善在长条薄膜上涂布防止反射层等功能性层时容易产生的横纹、涂布条纹、拖尾等涂布缺陷的光学薄膜的处理方法及光学薄膜的处理装置及光学薄膜的制造方法;尤其是涉及一种可改善横纹的光学薄膜的处理方法及光学薄膜的处理装置及光学薄膜的制造方法。
背景技术
近年来,伴随着轻薄型笔记本电脑或薄型且大画面的TV的开发,对于在液晶显示装置等显示装置中所使用的偏振片的保护膜也渐渐强烈要求其的薄膜化、大型化、高性能化。此外,为提高可见性,常使用具有光学薄膜的电脑、文书处理机等的液晶图像显示装置(液晶显示器等),而该光学薄膜是可设有防止反射层或使表面形成凹凸而赋予散射反射光的防眩层。
防止反射层是依照用途而有各式种类或性能的改良,使具有这些功能的各种前面板贴合于液晶显示器的起偏镜等上,为了对显示器提高可见性,可使用赋予防止反射功能的方法(例如参照专利文献1)。使用来作为这些前面板的光学薄膜,常设有以涂布、蒸镀法或溅镀法等所形成的防止反射层。
为了实现显示装置的薄型化,要求使用膜厚更薄的薄膜,或者,为了实现大画面化,要求幅宽更宽的光学薄膜。尤其,在大画面中,要求平面性优异的光学薄膜,但是,在以往的光学膜中,尤其在宽幅、薄膜中无法得到优异的平面性,而在宽面积中无法得到充分的耐伤性。
尤其,涂敷设置金属氧化物层作为防止反射层时,容易产生涂布不均,而寻求其改善。尤其,若基材薄膜的幅宽为1.4m以上的宽幅,极易产生涂布不均,遂寻求横纹、涂布条纹、拖尾等涂布不均的改善。
专利文献1:特开2002-182005号公报。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学薄膜的处理方法及光学薄膜的处理装置,通过其可改善在长条薄膜上涂布防止反射层等功能性层时易产生的横纹、涂布条纹、拖尾等涂布缺陷。
本发明的上述课题是根据以下的方案所达成。
(方案1)一种光学薄膜的处理方法,该方法使用经液体润湿后的弹性体擦拭所搬运的长条薄膜后,除去该长条薄膜表面的液体,其中,该弹性体表面的静摩擦系数为0.2以上0.9以下。
(方案2)根据方案1的光学薄膜的处理方法,其中,该弹性体为表面改性橡胶。
(方案3)根据方案1或方案2的光学薄膜的处理方法,其中,具有检测该长条薄膜的幅宽端部位置,并调整搬运位置的设备(手段)。
(方案4)根据方案1~方案3中任一项的光学薄膜的处理方法,其中,该液体的温度为30℃以上100℃以下,该弹性体的温度为30℃以上100℃以下。
(方案5)根据方案1~方案4中任一项的光学薄膜的处理方法,其中,在加压该长条薄膜背面的同时,用该弹性体擦拭。
(方案6)根据方案1~方案5中任一项的光学薄膜的处理方法,其中,在使用经液体润湿后的弹性体擦拭之前,该长条薄膜的被处理面预先被液体润湿。
(方案7)根据方案6的光学薄膜的处理方法,其中,通过给该长条薄膜的被处理面供给液体的设备(手段),润湿该被处理面。
(方案8)根据方案6或方案7的光学薄膜的处理方法,其中,具有在该长条薄膜与该弹性体之间供给液体的设备。
(方案9)根据方案1~方案8中任一项的光学薄膜的处理方法,其中,该长条薄膜的被处理面经液体润湿的时间为2秒以上60秒以下。
(方案10)根据方案1~方案9中任一项的光学薄膜的处理方法,其中,该长条薄膜的膜厚为30μm以上70μm以下。
(方案11)一种光学薄膜的处理装置,该光学薄膜的处理装置包括弹性体擦拭设备和液体除去设备,该弹性体擦拭设备是利用经液体润湿后的弹性体擦拭所搬运的长条薄膜,该液体除去设备是在擦拭后,除去该长条薄膜表面的液体,其中,该弹性体表面的静摩擦系数为0.2以上0.9以下。
(方案12)根据方案11的光学薄膜的处理装置,其中,具有检测该长条薄膜的幅宽端部位置,并调整搬运位置的设备(手段)。
(方案13)根据方案11或方案12的光学薄膜的处理装置,其中,具有将该液体的温度调整至30℃以上100℃以下的液温调整设备、和调整该弹性体的温度至30℃以上100℃以下的弹性体温度调整设备。
(方案14)根据方案11~方案13中任一项的光学薄膜的处理装置,其中,具有加压该长条薄膜背面的设备。
(方案15)根据方案11~方案14中任一项的光学薄膜的处理装置,其中,在该弹性体擦拭设备前具有预先以液体润湿该长条薄膜的被处理表面的薄膜润湿设备。
(方案16)根据方案15的光学薄膜的处理装置,其中,该薄膜润湿设备是对该长条薄膜的被处理面供给液体的设备。
(方案17)根据方案15或方案16的光学薄膜的处理装置,其中,该薄膜润湿设备是对该长条薄膜的被处理面供给液体的设备。
(方案18)根据方案11~方案17中任一项的光学薄膜的处理装置,其中,从使用该薄膜润湿设备进行润湿开始,至使用液体除去设备进行除去终止的处理时间为2秒以上至60秒以下。
(方案19)一种光学薄膜的制造方法,其中,在根据方案1~方案10中任一项的光学薄膜的处理方法进行处理后,在该长条薄膜的被处理面上涂布设置功能性层。
(方案20)根据方案19的光学薄膜的制造方法,其中,该功能性层为防止反射层或活化射线固化树脂层。
(方案21)根据方案20的光学薄膜的制造方法,其中,该长条薄膜为纤维素酯膜,该液体为水。
附图说明
图1是示出装置总体的示意图,该装置是通过本发明的经液体润湿的弹性体擦拭所搬送的长条薄膜的一个面。
图2是示出另一装置的示意图,该装置是通过本发明的经液体润湿的弹性体擦拭所搬送的长条薄膜的一个面。
图3是测定本发明的弹性体的静摩擦系数的方法的一例。
图4是本发明所使用的清洗喷嘴的一例。
图5是示出本发明的弹性体1的洗净方法的图。
图6是示出本发明的喷气嘴5及6的设置处与空气的吹出方向的示意图。
具体实施方式
以下详细说明用以实施本发明的最佳方式,但本发明并不限定于此。
本发明人专心研究的结果,发现通过如下光学薄膜的处理方法,可改善在该长条薄膜上涂布防止反射层等功能性层时易产生的横纹、涂布条纹等涂布缺陷的惊奇效果,于是完成本发明;该光学薄膜是以经液体润湿后的弹性体擦拭所搬运的长条薄膜后,除去该长条薄膜表面的液体,其特征在于:该弹性体表面的静摩擦系数为0.2以上0.9以下。此外,在上述本发明的光学薄膜的处理前或后,优选进一步进行美国专利第6512562号记载的大气压等离子处理。
本发明者们发现,通过经液体润湿后的弹性体擦拭长条薄膜后,除去附着在该长条薄膜表面的液体的步骤,可矫正该长条薄膜的皱纹、拖尾、变形等,继而提高该长条薄膜的平面性,可通过硬涂层等而改善涂布防止反射层等功能性层时的涂布缺陷。
进一步具有可检测该长条薄膜的幅宽端部位置,并调整搬运位置的设备,上述液体为30℃以上100℃以下、上述弹性体的温度为30℃以上100℃以下,在加压的同时,用该弹性体擦拭该长条薄膜的背面;或者在用经液体润湿后的弹性体擦拭之前,仅该长条薄膜的被处理面预先被液体涂敷等,发现本发明的效果更提高。
以下,详细说明本发明。
使用图1~6说明本发明。但本发明并不限定于此。
图1是示出装置总体的示意图,该装置是通过本发明的经液体润湿的弹性体擦拭所搬送的长条薄膜的一个面。长条薄膜F是通过导引辊2导引,被所驱动的弹性体1(弹性体辊)擦拭。所驱动的弹性体1通过贮存在液体槽3的液体4保持常湿状态。长条薄膜F被弹性体擦拭后,通过被导引辊2′搬运,通过喷气嘴6吹出空气除去多余的液体及异物等。吹出液体优选被液体接受器11收集并废弃。进一步在弹性体1的对向侧配置喷气嘴5,优选以吹出空气防止液体在薄膜背面蔓延。此外,喷气嘴5是通过调整空气压,可控制长条薄膜向弹性体的压粘度,如下所述,优选调整空气压而加压长条薄膜的背面的同时,并利用上述弹性体进行擦拭。其设备既可使用上述喷气嘴,也可使用背辊等,但考虑如上所述的防止液体在薄膜背面蔓延,优选使用喷气嘴5。然后,长条薄膜是朝吹风机7搬送,两面均被干燥,再搬送到作为下一步骤的功能性层的涂布步骤。
导引辊2、2’是导引长条薄膜F的移动。这里,各导引辊2、2’分别配置在特定的位置,但重点在于,长条薄膜F对于弹性体1具有后述的包角而接触,并导引其面使之与后续的喷气嘴6接近。
弹性体1是配设在导引辊2与导引辊2’之间,通过未图示的马达驱动而旋转。此弹性体1的下部浸渍在配置于液体槽3内的液体4中。长条薄膜F通过旋转的弹性体1连续地擦拭,表面的皱纹、拖尾、变形得以矫正。
此外,弹性体1是优选下部被浸渍在液体4中,通过旋转,其表面为被液体4润湿的常湿状态。因此,可容易地矫正表面的皱纹、拖尾、变形。
为了弹性体表面形成为润湿状态,优选设有向弹性体表面供给液体的装置,该液体供给装置可举出液体喷射装置等。
此外,在另一实施方式中,如图2所示,也可通过对弹性体1直接喷射液体而润湿弹性体表面,也可如图2所示,在下部可设有容纳所喷射的液体的贮液槽。此时,为了除去弹性体表面的污垢或附着物,也可以利用刮板或刷子或非织造布等来擦拭弹性体下部而进行清净化。该方式可减轻由液体槽的污垢等引起的弹性体1的污染、异物的附着,故优选。
此外,在本发明中,在通过已润湿的弹性体连续地进行擦拭之前,优选上述长条薄膜的被处理面预先涂布有液体。可使图1的导引辊2接触液体或没入液体而使长条薄膜用弹性体擦拭之前预先润湿,但此时是因长条薄膜的背面也被润湿,有时产生水痕,或在薄膜与辊之间滑动。在本发明中,优选只有被处理面预先被润湿,使图1的作为液体供给装置的喷嘴8配置在导引辊2与弹性体1之间,贮存在液体槽3的液体通过配管连结的过滤器10过滤,通过压送泵9而从喷嘴8喷射,预先润湿长条薄膜的被处理面,可防止由异物引起的刮伤等,故优选。喷嘴8可使用具有与薄膜幅宽方向的长度相同的1台棒状喷嘴,也可使用多台短尺寸喷嘴。关于喷嘴的开口径无特别限定,但优选为0.5mm~2mm左右,输液液量优选为5L/分~50L/分的范围。图5(d)示出喷气嘴8的设置位置,也可设置在8a~8e等位置上。也可设置多台。
此外,弹性体1可对长条薄膜F的搬送方向进行顺转,也可进行逆转,但为使弹性体1与长条薄膜F的线速度差的绝对值保持在5m/分以上,优选设定直径与旋转速度。旋转速度优选为1~100rpm,更优选为5~60rpm。
本发明进行处理时的长条薄膜F的搬送速度一般为5~200m/分,优选为10~100m/分。
弹性体1采取辊形状,适宜连续生产。此外,弹性体1可由天然橡胶、合成橡胶等单一材料构成,也可以是金属辊与橡胶等复合材料所构成。例如,铝、铁、铜、不锈钢等金属辊被覆尼龙6、尼龙66、共聚合物尼龙等聚酰胺;或聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、共聚合聚酯等聚酯;或聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃;或聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、特氟隆(注册商标)等聚卤化乙烯;或天然橡胶、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、Nordel橡胶、维通氟橡胶(Viton橡胶)、海帕隆(Hypalon)、聚氨酯、螺萦(注册商标)、纤维素类等以0.5mm以上的厚度被覆在金属辊的表面上,其厚度优选为0.5~100mm、特别优选为1.0~50mm。选定这些弹性体的材质的观点,优选不受所使用的液体而软化或溶解析出。此外,弹性体1的橡胶硬度是以JISK-6253所规定的方法,通过Durometer A型测定,其硬度优选为15~70,更优选为20~60。
在本发明的特征在于弹性体表面的静摩擦系数为0.2以上、0.9以下。更优选为0.3以上、0.8以下。当静摩擦系数不足0.2时,擦拭长条薄膜,矫正表面的皱纹、拖尾、变形的效果很弱,若超过0.9,会刮伤所擦拭的长条薄膜,故不优选。
弹性体的静摩擦系数是可根据以下方法进行测定。
(弹性体的静摩擦系数测定)
在图3中表示测定本发明弹性体的静摩擦系数的方法的一例。
使用HEIDON表面性试验机TYPE:HEIDON-14D(新东科学股份公司制),以球压子(SUSφ6)法测定被测定物(硫化橡胶成形体)的静摩擦系数。图3示出本试验的原理图。
在此HEIDON表面性试验机中,如图3所示,垂直载荷用砝码通过支撑构件而安装在SUS制球体上,在从弹性体切出的试验片上以垂直荷重用砝码(200g)的重量押住SUS制球体。继而,测量使上述试验片朝向纸面而向右方向移动时所产生的摩擦力。
将该试验机的其他的测定条件记载于以下。
测定夹具:球压子(SUSφ6)
试料大小:试料大小无特别限定,但优选为可确保移动距离50mm以上的大小。
试验荷重:200g(垂直荷重用砝码)
试验速度:600mm/分
气氛:23℃±2、50%±10RH(空调范围内无结露)
本发明的弹性体1优选为表面改性橡胶,使弹性体1形成上述范围的静摩擦系数,优选使用如下方法:使用特开平7-158632号公报记载的聚硅氧橡胶层的方法,该聚硅氧橡胶层充填有经钠-萘配位化合物处理的氟树脂粉末;使用特开平9-85900号公报记载的薄膜的方法,该薄膜由超高分子量聚烯烃粉体的熔融体所形成;在特开平11-166060号公报记载的在硫化橡胶上形成烷氧基硅烷的水解物的缩聚物的方法;如特开平11-199691号记载的使含有官能团的单体与橡胶加热反应的方法;特开2000-198864号公报记载的橡胶与氧化硅反应的方法;特开2002-371151号公报记载的使用氟橡胶基材与含有官能团的单体加热反应的方法;特开2004-251373号公报记载的使用氯丁二烯类橡胶的方法等,但在本发明中,如特开2000-158842号公报记载,更优选使用橡胶作为弹性体,通过进行有机卤化合物处理,调整其表面的方法。
通过有机卤化合物处理可改性的橡胶,是丙烯腈/丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、合成异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、乙烯/丙烯/二烯三元共聚物橡胶、天然橡胶等。在此目的中优选的弹性体是丙烯腈/丁二烯橡胶。这些橡胶一般是硫化而使用,硫化通过本技术领域的技术人员所使用的常规的硫化方法来实施。
用以改性上述橡胶类所使用的有机卤素化合物,可例示如N-溴琥珀酰亚胺的卤化琥珀酰亚胺、如三氯三聚异氰酸、二氯三聚异氰酸等三聚异氰酸的卤化物、如二氯二甲基乙内酰脲(Hydantoin)的卤化乙内酰脲。优选为三氯三聚异氰酸。
为了使有机卤素化合物更好作用于橡胶表面,优选使用溶解在有机溶剂而形成适当浓度的溶液。适用于此目的所使用的溶剂,必须不与该有机卤素化合物反应,可使用的有机溶剂可举例如苯、二甲苯等芳香族烃类、如二乙基醚、二烷、四氢呋喃等醚类、如醋酸乙酯等酯类、如甲乙酮、环己酮等酮类、如氯乙烷、氯仿等氯化烃类等。在处理橡胶表面时使用的有机溶剂中,关于有机卤素化合物浓度并无特别限定,但一般为2~10质量%,优选为4~6质量%。若浓度高于2质量%,橡胶的改性效率佳,另外,若低于10质量%,易于向橡胶表面进行均一且有效的涂布,改性效果也充分,橡胶也不固化。
为了使有机卤素化合物溶液作用于橡胶,可将两者单独接触即可,不须特别的方法,例如可在橡胶表面以喷涂或毛刷进行涂布,也可在溶液中浸渍橡胶,进一步也可擦涂。
此外,长条薄膜F相对于弹性体1的包角是以配置在弹性体1的前后的导引辊2、2’的配置来决定。取大的包角,因可延长长条薄膜F通过弹性体1上的处理时间,故可得到更高的擦拭效果,但为不引起皱折、擦伤、蛇行而稳定地进行搬送,该包角设定为180度以下,优选1度以上且不足135度,更优选为5度以上且不足90度。此外,通过增大弹性体1的直径,同样地可延长处理时间,但就占有空间或成本的问题,直径不足200cm,优选为5cm以上且不足100cm,更优选为10cm以上且不足50cm。
施加于弹性体1上的长条薄膜F的面压是可以通过上述喷气嘴5所产生的空气压来控制,但进一步也可以薄膜搬送系统的张力与辊径来决定。因辊径又与上述处理时间相关,故宜控制搬送系统的张力。为得到本发明的效果,优选保持高面压,若面压设定太高,液体的液膜会断裂,弹性体1与长条薄膜F会直接接触,易产生擦伤。通常面压优选为9.8×102Pa以下,更优选设定于5×10Pa以上9.8×102Pa以下,最优选设定于5×10Pa以上4.9×102Pa以下。
通过调整从弹性体到喷气嘴6的距离,考虑防止水痕发生等的观点,优选控制长条薄膜被处理面以液体润湿的时间,该被处理面被润湿的时间优选为2秒以上60秒以下。换言之,此是从通过薄膜润湿设备的润湿开始,至通过液体除去装置的除去终止的处理时间,优选为2秒以上60秒以下。长条薄膜的被处理面被润湿的时间的起点,无预先润湿长条薄膜面的液体供给装置(例如喷嘴8)的情形下,是以弹性体1开始处理时点,有液体供给装置(例如喷嘴8)的情形下,是从液体供给装置喷射液体,长条薄膜被处理面被润湿的时点作为起点。被润湿的时间终点是指,附着在长条薄膜的被处理面的液滴的95%以上飞散或挥发了的时点。从喷气嘴6所喷射的空气的温度优选为室温~80℃,更优选为40~70℃。
图6(a)~图6(e)是表示喷气嘴5或6的设置位置与空气的吹出方向的示意图。图6(a)是表示朝与薄膜进行方向相反方向吹出空气的状态,图6(b)、(c)是为朝薄膜外侧吹出空气的状态,图6(d)、(e)主要适用于与薄膜的被处理面相反侧所设置的喷气嘴5、6,对防止液体的背面蔓延的效果很高。
在本发明中,在长条薄膜的擦拭侧可喷出与喷嘴8相同液体的清洗喷嘴12配置在图4(a)、图4(b)的位置,也优选装入以液体进行的洗净。
清洗喷嘴12是配设在导引辊2’附近,对长条薄膜F中被弹性体1所擦拭的面喷射液体。这里,从此清洗喷嘴12进行喷射的液体是可使用从另一贮液槽所供给的未使用的液体,或者,优选使用经净化的贮存在液体槽3内的液体4。在图4(a)、图4(b)中,液体槽3与清洗喷嘴12是通过配管而连结,贮存在液体槽3内的液体4是通过设在配管中途的压送泵9拉拔,通过过滤器10净化后,供给至清洗喷嘴12而喷射。长条薄膜F是通过从清洗喷嘴12所喷射的液体而洗涤洗净被弹性体1所擦拭的面,藉此,对弹性体1冲洗伴同液体而再附着的异物等。此外,从清洗喷嘴12所喷射的液体是抵触薄膜面或弹性体1的面,由自重而落下,并回收至液体槽3中。图4(c)是以清洗喷嘴12对薄膜面喷射液体4后,通过导引辊2”贴住薄膜,在其处通过喷气嘴6喷射空气的一例。
这里所使用的过滤器可适当选择,但可单独或适当组合孔径0.1~10μm的过滤器而使用。此外,从过滤寿命或处理的简便性考虑,可有利地选定褶叠折入型的筒式过滤器。
此外,过滤循环流量是必须设定成通过从薄膜表面吸入的异物而液体槽内的异物数不随时间增加。浮游在液体中的异物数的定量比,可简单地利用野崎产业公司制HIAC/ROYCO液体微粒计算器模型4100,在粒子中应除去的大小不随运转时间增加,可调节过滤器的分隔大小或循环流量。
此外,液体4是无特别限制,但优选使长条薄膜F所含有的成分、或涂布在基材表面的其他的方法所组入的底层等不溶解/不萃取的液体,可举例如甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、醋酸甲酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂或含有氟类溶剂、酸或碱、盐、表面活性剂、消泡剂等的水或纯水等,但最优选为纯水。
在本发明中,上述液体4的温度一般为0~100℃,特别优选30℃以上100℃以下,同时上述弹性体的温度也为30℃以上100℃以下,就得到本发明的效果而言是优选的。液体4的温度调整优选以一般的加热器方式通过温水循环进行,此外,弹性体的温度优选浸渍在温水中适当时间而加温,或通过温水循环在弹性体内部以进行调整。
图5是表示本发明的弹性体1的洗净方法的图。
图5(a)是使用超声波振子的方法,图5(b)是使用刮板的方法,图5(c)是表示以橡胶辊等其他弹性体擦拭的方法。此外,图5(d)是表示喷气嘴8的设置位置,喷气嘴8可设置在8a~8e的任一位置。
在图5(a)中,符号13是超声波振子,此超声波振子13是对弹性体1的表面辐射超声波,使所转印的异物脱落。此外,振子为了所辐射的超声波有效率地传递至弹性体1的表面,超声波振子13与弹性体1之间保持液体4地配置而成。此外,也可设有多个振子,此时,为使来自邻接振子的超声波的重叠量相同,需要规定超声波振子之间的间隔。
超声波振子13的频率可使用10~100000kHz范围。此外,组合发送不同频率的多个振子,也可使用频率可调的振子。
振子的每单位面积的超声波输出可使用0.1W/cm2~2W/cm2。从超声波振子13至长条薄膜F的距离就驻波的存在而言,有最适宜的位置,因此优选形成由下式的整数倍的距离。
λ=C/f
这里,λ为波长,C为液中的超声波传递速度,f为频率。
超声波处理的时间优选在1~100秒、10~100000kHz的范围内进行。特别优选为40~1500kHz。
所使用的超声波振子,可使用本多电子公司制的WS-600-28N、WS-600-40N、WS-600-75N、WS-600-100N、WS-1200-28N、WS-1200-40N、WS-1200-75N、WS-1200-100N、N60R-M、N30R-M、N60R-M、W-100-HFMKIIN、W-200-HFMKIIN、或其他日本Alex公司制的振子等。
图5(b)的刮板14是使用不刮伤橡胶、海绵、刷子等弹性体表面的材质。刮掉附着在弹性体表面的异物等。
图5(c)是通过使用硬度较弹性体1低的材质的橡胶或海绵、刷子、非织造布等的辊15,通过连续地擦拭弹性体表面,可除去所附着的异物等。
在本发明中,为了使矫正皱纹、拖尾、变形等的精度更好,优选附加可防止长条薄膜的蛇行的装置,优选使用特开平6-8663号的边界定位辊(有时也称为EPC),或中心定位辊(有时也称为CPC)等的蛇行修正装置。这些的装置是以空气伺服传感器或光传感器检测薄膜耳端,根据其信息而控制搬送方向,使薄膜的耳端或幅宽方向的中央止于一定位置,就执行器而言具体上是使1~2根的导引辊或附驱动的平面扩充辊相对于线方向而左右(或上下)摇动进行蛇行修正,或在薄膜的左右设置小型的2根1组的牵引辊(在薄膜的表与背各设置一根,而在于薄膜的两侧),再挟住薄膜,抗拉蛇行修正(交互导引方式)。这些装置的蛇行修正原理是薄膜在运行中,例如向左行进时是以前者的方式使辊以薄膜朝右的方式倾斜的方法,在后者的方法中,是右侧的1组牵引辊被挟住,朝右抗拉。
该防止蛇行装置设置在以配置本发明的弹性体的位置作为起点,优选在上游侧或下游侧的2~30m的范围内,更优选在上游侧及下游侧分别设置至少1台。
本发明的光学薄膜是其特征在于经过上述的制造方法而得到。在本发明中,优选该光学薄膜为防止反射薄膜。
在本发明中,防止反射薄膜的特征是在支撑体上的至少一个面,从支撑体侧依序叠层高折射层、低折射层的光学干涉层的叠层体(视情况也可追加其他的层)。此外,在支撑体与防止反射层之间优选设有硬涂层。硬涂层是使用后述的活性射线固化树脂而设置。
防止反射层是相对于波长λ的光,优选设定高折射层及低折射层的光学薄膜厚为λ/4。光学薄膜厚根据层的折射率n与膜厚d的乘积所定义的量。
折射率的高低是根据其所含有的金属、或化合物而大致决定,例如,Ti含量高、Si含量低,含有F的化合物含量更低,根据如上组合而设定折射率。折射率与膜厚是通过分光反射率的测定而计算出。
这里,使含有金属化合物的溶液涂布在支撑体而得到膜时,此防止反射光学特性是如上所述只根据物理上的膜厚而决定。
尤其550nm附近的反射光的色彩,在膜厚仅偏离数nm,就在红紫与蓝紫之间发生变化。当来自显示器的透光量很多时,以上色斑几乎不显眼,但光量很少时或当关闭显示时色斑显著,使得可见性差。此外,膜厚的偏差很大时,无法降低在400~700nm的反射率,而很难得到所希望的防止反射特性。
[长条薄膜]
在本发明中使用的长条薄膜并无特别限定,但可举例如聚酯薄膜、纤维素酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚醚砜薄膜、环状烯烃树脂薄膜等。这些是优选使用通过熔融浇铸法或溶剂浇铸法所制的膜。其中在本发明中优选为纤维素酯薄膜,尤其,优选为至少在一方向上拉伸的纤维素酯薄膜。纤维素酯薄膜优选使用例如Konicaminolta TAC KC8UX、KC4UX、KC5UX、KC8UY、KC4UY、KC12UR、KC8UCR-3、KC8UCR-4、KC8UCR-5、KC8UE、KC4UE、KC4FR(以上Konicaminolta opto(株)制)等。长条薄膜的膜厚为10~500μm,优选为10~200μm,长度为100~10000m,优选为300~5000m。此外,幅宽优选使用1~4m。
本发明中较优选使用的作为纤维素酯原料的纤维素,并无特别限定,但可举例如棉绒、木材纸浆、洋麻等。由这些得到的纤维素酯是可分别单独或以任意的比例混合使用,但优选使用50质量%以上棉绒。
关于纤维素酯,当纤维素原料的酰化剂为酸酐(醋酸酐、丙酸酐、丁酸酐)时,使用如醋酸等有机酸或二氯甲烷等的有机溶剂,使用如硫酸等质子性催化剂而进行反应。当酰化剂为酰氯(CH3COCl、C2H5COCl、C3H7COCl)时,是使用如胺等碱性化合物作为催化剂而进行反应。具体上是可根据特开平10-45804号公报记载的方法进行合成。纤维素酯是酰基与纤维素分子的羟基反应的产物。纤维素分子是由许多葡萄糖单元连结而成,葡萄糖单元具有3个羟基。在该3个羟基上衍生的酰基数目称为取代度。
例如三乙酸纤维素酯是在葡萄糖单元的3个羟基全部结合乙酰基。
可使用于纤维素酯薄膜的纤维素酯并无特别限定,优选总酰基的取代度为2.40~2.98,在酰基中更优选使用乙酰基的取代度为1.4以上。
酰基的取代度的测定方法可根据ASTM-D817-96而进行测定。
纤维素酯是优选如三乙酸纤维素酯或二乙酸纤维素酯等乙酸纤维素酯、如乙酸-丙酸纤维素酯、乙酸-丁酸纤维素酯、或乙酸-丙酸-丁酸纤维素酯等除乙酰基之外结合丙酸酯基或丁酸酯基的纤维素酯。此外,丁酸酯是除正丁酸酯基之外也包含异丁酸酯基。丙酸酯基的取代度大的乙酸-丙酸纤维素酯的耐水性优异。
纤维素酯的数均分子量Mn(测定法如下所述)优选在70000~250000的范围,由此得到的薄膜的机械强度强,且成为适度的胶浆粘度。纤维素酯的数均分子量Mn更优选为80000~150000。此外,与重均分子量Mw之比(Mw/Mn)优选使用1.0~5.0的纤维素酯,更优选为1.5~4.5。
《纤维素酯的数均分子量的测定》
通过高速液体色谱法,在下述条件下进行测定。
溶剂:丙酮
柱:MPW×1(东曹(株)制)
试料浓度:0.2(质量/体积)%
流量:1.0ml/分
试料注入量:300μL
标准试料:聚甲基丙烯酸甲酯(重均分子量188200)
温度:23℃
在制造纤维素酯时所使用的金属、或在使用材料中微量混入的纤维素酯中的金属是优选尽可能地少,Ca、Mg、Fe、Na等金属总含量优选为100ppm以下。
[有机溶剂]
作为在纤维素酯的溶解中形成有用的纤维素酯溶液或胶浆的有机溶剂,可举例如氯类有机溶剂的二氯甲烷(Methylene Chloride),适于纤维素酯、尤其适于三乙酸纤维素酯的溶解。作为非氯类有机溶剂可举例如醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸戊酯、丙酮、四氢呋喃、1,3-二氧杂戊环、1,4-二烷、环己酮、甲酸乙酯、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-四氟-1-丙醇、1,3-二氟-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲基-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇、2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇、硝基乙烷等。
将这些有机溶剂用于三乙酸纤维素酯时,可使用在常温下的溶解方法,但通过使用高温溶解方法、冷却溶解方法、高压溶解方法等溶解方法,可减少不溶解物,故优选。
对于三乙酸纤维素酯以外的纤维素酯也可使用二氯甲烷,但不使用二氯甲烷而优选使用醋酸甲酯、醋酸乙酯、丙酮也可。特别优选为醋酸甲酯。在本发明中,对于上述纤维素酯而具有良好的可溶性的有机溶剂称为良溶剂,此外,对于溶解显示主要效果,其中,大量使用的有机溶剂称为主(有机)溶剂或主要(有机)溶剂。
在胶浆中,除了上述有机溶剂之外,优选含有1~40质量%的碳原子数1~4的醇。这些是,将胶浆流延于金属支撑体后,溶剂开始蒸发,一旦醇的比率增加,则丝网凝胶化,使丝网结实;可作为容易从金属支撑体剥离的凝胶化溶剂来使用,当这些比率很少时,也有促进非氯类有机溶剂的纤维素酯的溶解的功能。
碳原子数为1~4的醇可举例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇。
这些之中,从胶浆的稳定性优异,沸点也比较低,干燥性也佳,且无毒性等看,故优选乙醇。这些的有机溶剂,在单独使用时,对纤维素酯不具有溶解性,故称为不良溶剂。
[通过溶液流延制膜方法制作纤维素酯薄膜]
叙述有关作为支撑体使用的纤维素酯薄膜的制造方法。纤维素酯薄膜是通过溶液流延制膜方法来制作。
(1)溶解步骤:在溶解釜中搅拌该纤维素酯、聚合物或添加剂的同时,将其溶解于以对于纤维素酯(片状)的良溶剂为主的有机溶剂中而形成胶浆的步骤;或者,在纤维素酯溶液中混合聚合物溶液或添加剂溶液而形成胶浆的步骤。关于纤维素酯的溶解,可使用如下的各种溶解方法:在常压下溶解的方法;在主溶剂的沸点以下溶解的方法;在主溶剂的沸点以上进行加压而溶解的方法;如记载于特开平9-95544号、特开平9-95557号或特开平9-95538号公报的冷却溶解法溶解的方法;以如记载于特开平11-21379号公报的高压下溶解的方法等,但在本发明中,特别优选在主溶剂的沸点以上进行加压而溶解的方法。
胶浆中的纤维素酯的浓度优选为10~35质量%。溶解中或溶解后的胶浆中加入添加剂而进行溶解及分散后,以滤材过滤,进行脱泡而以输液泵送至下一步骤。
(2)流延步骤:将胶浆通过输液泵(例如加压型定量齿轮泵)而输液至加压模头,在连续移送的环形金属带例如不锈钢带、或进行旋转的金属鼓等金属支撑体上的流延位置,从加压模头缝流延胶浆的步骤。优选可调整模头的喷嘴部分的狭缝形状,且易使膜厚均一化的加压模头。在加压模头有衣架型模头或T模头等,优选使用其中任意一种。金属支撑体的表面是成为镜面。为提高制膜速度,优选在金属支撑体上设置2台以上加压模头,使胶浆量分流而叠层。
(3)溶剂蒸发步骤:在金属支撑体上加热丝网(在金属支撑体上流延胶浆以后的胶浆膜叫作丝网),使溶剂蒸发直到可从金属支撑体上剥离丝网为止的蒸发溶剂的步骤。为使溶剂蒸发,可采用如下方法:从丝网侧吹风的方法及/或通过液体从金属支撑体的背面进行传热的方法、通过辐射热从表面和背面进行传热的方法等,但背面液体传热的方法干燥效率好,故优选。也优选使用组合它们的方法。当采用背面液体传热方法时,优选在胶浆中使用的有机溶剂的主溶剂的沸点以下进行加热,或在具有最低沸点的有机溶剂的沸点以下进行加热。
(4)剥离步骤:将在金属支撑体上经溶剂蒸发而得到的丝网,在剥离位置进行剥离的步骤。所剥离的丝网被送至下一步骤。当剥离时的丝网的残留溶剂量过多时,则难以剥离,反之,当在金属支撑体上充分干燥后进行剥离,则在中途丝网的一部分被剥离。
作为提高制膜速度的方法(尽可能在残留溶剂量多时进行剥离,由此提高制膜速度),可采用凝胶流延法(凝胶浇铸)。
本发明的光学薄膜的干燥方法及制造方法在使用以溶液流延制膜法所制造的纤维素酯薄膜作为支撑体的情形,对于溶液流延制膜法本身并无特别限制,可参考所属领域的技术人员通常使用的方法例如美国专利第2492978号、美国专利第2739070号、美国专利第2739069号、美国专利第2492977号、美国专利第2336310号、美国专利第2367603号、美国专利第2607704号、英国专利第64071号、英国专利第735892号、特公昭45-9074号、特公昭49-4554号、特公昭49-5614号、特公昭60-27562号、特公昭61-39890号、特公昭62-4208号等记载的方法。
在制造用于溶液流延制膜法的纤维素酯胶浆液所使用的溶剂,可单独使用也可组合使用2种以上使用,但考虑生产效率,优选使用纤维素酯的良溶剂与不良溶剂混合溶剂,进一步,考虑纤维素酯的溶解性,优选良溶剂多的溶剂。良溶剂与不良溶剂的混合比率,优选是良溶剂为70~98质量%,不良溶剂为2~30质量%的范围。
所谓良溶剂、不良溶剂是指,当可单独溶解所使用的纤维素酯的溶剂定义为良溶剂,以单独进行溶胀或不溶解者定义为不良溶剂。因此,根据纤维素酯的平均醋化度对于良溶剂、不良溶剂的对象会变化,例如使用丙酮作为溶剂时,在纤维素酯的结合醋酸量55%,是成为良溶剂,在结合醋酸量60%是成为不良溶剂。
在本发明中所使用的良溶剂,并无特别限定,在使用纤维素三醋酸酯时,可举例如二氯甲烷等的有机卤化物或二氧杂戊环类、醋酸甲酯;此外,在使用乙酸-丙酸纤维素酯时,可举例如二氯甲烷、丙酮、醋酸甲酯等。
在本发明中所使用的不良溶剂,并无特别限定,优选使用例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环己烷、丙酮、环己酮等。
制造上述胶浆液时的纤维素酯的溶解方法,可使用常规的方法,但是,更优选为在加压下、于溶剂的常压下的沸点以上且不使溶剂沸腾的范围的温度下进行加热,边搅拌边溶解的方法,因可防止被称为凝胶或疙瘩的块状不溶物的发生,故优选。
此外,使纤维素酯与不良溶剂混合,润湿或溶胀后,进一步与良溶剂混合而溶解的方法也优选使用。
加压容器的种类无特别指定,只要可承受特定的压力,可在加压下加热、搅拌即可。在加压容器中另外适当配设压力计、温度计等的计数器。加压是也可如压入氮气等非活性气体的方法、或也可通过以加热产生溶剂的蒸汽压的上升来实施。优选采用从外部加热的方法,例如夹套型容易控制温度,故优选。
考虑纤维素酯的溶解性,添加溶剂的加热温度优选是在使用溶剂的常压下的沸点以上且不使该溶剂沸腾的范围的温度,但若加热温度太高,所须的压力变大,生产性变差。优选的加热温度为45~120℃,更优选为60~110℃,最优选为70~105℃的范围。此外,调整压力,使得溶剂在设定温度下不沸腾。
纤维素酯与溶剂之外所需的增塑剂、紫外线吸收剂等添加剂,是预先与溶剂混合,溶解或分散后,可投入于纤维素酯溶解前的溶剂中,也可投入于纤维素酯溶解后的胶浆中。
溶解后,或者边冷却边从容器取出,或者通过泵等从容器中抽出后再通过热交换器等进行冷却,并将其供给制膜,但此时的冷却温度可冷却至常温,但从减少胶浆粘度考虑,更优选冷却至低于沸点5~10℃的温度,以该温度下直接进行浇铸。
酰基取代度的测定方法是可根据ASTM-817-96的规定而测定。
这些纤维素酯是通过通常称为溶液流延制膜法的如下所述的方法制造(制膜)。此方法是于可连续移送的环形金属带(例如不锈钢带)或旋转的金属鼓(例如以铸铁对表面进行镀铬的鼓)等流延用金属支撑体(以后,有时也仅称为金属支撑体)上,从加压模头流延(浇铸)胶浆(纤维素酯溶液),使金属支撑体上的丝网(胶浆膜)从金属支撑体剥离,干燥而制造。
对于纤维素酯薄膜,从防止作为图像显示装置而放置在屋外时等的劣化的观点考虑,在纤维素酯中优选含有下述记载的紫外线吸收剂。
作为紫外线吸收剂是较优选使用在波长370nm以下的紫外线吸收能优异,且在波长400nm以上的可见光的吸收很少的物质。例如可以举出,羟基二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物、镍配位盐类化合物等,但本发明并不限定于这些。
在本发明中,用来制作长条薄膜的纤维素酯薄膜的膜厚优选为10~200μm,但更优选是30~70μm。以往在如上薄膜中,易出现涂布不均,但根据本发明,则即使膜厚在70μm以下的薄膜也可期待稳定的涂布性。
在本发明中,于如上述的支撑体面上设置光学薄膜时,可设计相对于平均膜厚的膜厚偏差成为±8%,更优选形成±5%以内,特别形成±1%以内的均匀薄膜。本发明的制造方法是特别适用于1400mm以上的宽幅的光学薄膜时能发挥明显的效果。适用为优选的光学薄膜幅宽的上限,就膜厚精度而言,无特别限定,但就制造成本而言,优选为4000mm以下。
本发明的光学薄膜是通过在纤维素酯薄膜中含有消光剂,可易于搬送或卷取。
消光剂是尽可能优选为微粒,作为微粒可举例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、高岭土、滑石、烧成硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、磷酸钙等的无机微粒、或聚甲基丙烯酸甲酯丙烯酸酯树脂粉末、丙烯酸苯乙烯类树脂粉末、聚甲基丙烯酸甲酯树脂粉末、硅类树脂粉末、聚苯乙烯类树脂粉末、聚碳酸酯树脂粉末、苯并鸟粪胺类树脂粉末、密胺类树脂粉末、聚烯烃类树脂粉末、聚酯类树脂粉末、聚酰胺类树脂粉末、聚酰亚胺类树脂粉末、或聚氟乙烯类树脂粉末等,但特别优选交联高分子微粒。在本发明中,不限定于这些。
其中,特别优选二氧化硅,因二氧化硅可调整动摩擦系数,此外,可减少薄膜的雾度,微粒的一次粒子或二次粒子的平均粒径在0.01~5.0μm的范围,其含量相对于纤维素酯优选为0.005~0.5质量%。
如二氧化硅的微粒常通过有机物进行表面处理,但其可降低薄膜的雾度,故优选。
在表面处理中优选的有机物,可举例如卤硅烷类、烷氧基硅烷类、硅氨烷、硅氧烷等。微粒的平均粒径愈大,滑动性效果愈大,反之,平均粒径小者透明性优,故优选微粒的一次粒子平均粒径优选为20nm以下,更优选为5~16nm,特别优选为5~12nm。
这些的微粒在纤维素酯薄膜中,优选使纤维素酯薄膜表面生成0.01~1.0μm的凹凸。
二氧化硅的微粒,可举例如日本Aerosil(株)制的Aerosil(AEROSIL)200、200V、300、R972、R972V、R974、R202、R812、OX50、TT600等,优选是Aerosil 200V、R972、R972V、R974、R202、R812等。这些微粒也可组合使用2种以上。在组合2种以上使用时,可以按任意比率混合而使用。此时,就质量比可在0.1∶99.9~99.9∶0.1的范围使用平均粒径或材质相异的微粒例如Aerosil 200V与R972V。氧化锆也可使用可举例如Aerosil R976或R811(日本Aerosil(株)制)等市售品。
作为有机物微粒,例如作为聚硅氧树脂,可使用Tospear 103、105、108、120、145、3120、240(东芝Silicon(株)制)等市售品。
本发明中优选使用的微粒的一次平均粒径的测定是通过透射电子显微镜(倍率50万~200万倍)进行观察粒子,观察100个粒子,取其平均值作为1次平均粒径。
微粒的表观比重优选为70g/升以上,更优选为90~200g/升,特别优选为100~200g/升。表观比重愈大,愈可制作高浓度的分散液,因雾度、凝集物良好,故优选,此外,如本发明所述,在制造固体成分浓度高的胶浆时,特别优选使用。
1次粒子的平均径为20nm以下,表观比重为70g/升以上的二氧化硅微粒可如下制得:例如混合已气化的四氯化硅与氢之后,以1000~1200℃在空气中燃烧。在本发明中,通过在量筒中取一定量的二氧化硅微粒,测量此时的重量,并通过下述式计算如上所述的表观比重。
表观比重(g/L)=二氧化硅质量(g)÷二氧化硅的容积(L)
制造可用于本发明的微粒分散液的方法与将微粒分散液添加到胶浆中的方法,可举出如下所示的三种方法。
《制造方法A》
搅拌混合有机溶剂与微粒后,在分散机中进行分散。以此作为微粒分散液。将微粒分散液加入到胶浆液中,并进行搅拌。
《制造方法B》
搅拌混合有机溶剂与微粒后,在分散机中进行分散。以此作为微粒分散液。另外,将少量的纤维素酯加入到有机溶剂中,并进行搅拌溶解而获得的液体中,再加入微粒分散液,并进行搅拌。以此作为微粒添加液,在现场混合机中与胶浆液充分混合。这里,在添加下述微粒添加液后,也可添加紫外线吸收剂。
《制造方法C》
于有机溶剂中加入少量的纤维素酯,搅拌溶解。再加入微粒,并在分散机中进行分散。以此作为微粒添加液。在在线混合机中充分混合微粒添加液与胶浆液。
在制造方法A中,二氧化硅微粒的分散性优异,在制造方法C中,就二氧化硅微粒难以再凝集方面优。其中,上述记载的制造方法B是,具有良好的二氧化硅微粒的分散性的同时,难以发生二氧化硅微粒的再凝集等优选的制造方法。
《分散方法》
将二氧化硅微粒与有机溶剂等混合而分散时的二氧化硅的浓度优选为5~30质量%,更优选为10~25重量%,最优选为15~20质量%。
二氧化硅微粒对纤维素酯的添加量是相对于纤维素酯100质量份,二氧化硅微粒优选为0.01~0.5质量份,更优选为0.05~0.2质量份,最优选为0.08~0.12质量份。当添加量多时,纤维素酯薄膜的动摩擦系数优,当添加量少时,雾度低,凝集物也少而优。
分散液中所使用的有机溶剂优选为低级醇类,低级醇可优选使用例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。低级醇以外的有机溶剂并无特别限定,但优选为在制造胶浆时所使用的有机溶剂。
分散机是可使用一般的分散机。分散机大致可分为介质分散机与无介质分散机。在通过无介质分散机而进行的二氧化硅微粒的分散,因雾度低而优选。介质分散机可举例如球磨机、砂磨机、口模粉碎机(ダイノミル)等。此外,无介质分散机是超声波型、离心型、高压型等。在本发明中,是优选为高压型,以高压分散装置为佳。高压分散装置是使混合有微粒与有机溶剂的组合物高速通过细管中,以制作高剪切或高压状态等特殊条件的装置。以高压分散装置处理时,例如优选在管径1~2000μm的细管中装置内部的最大压力条件为9.8MPa以上。装置内部的最大压力更优选为19.6MPa以上。此时,优选最高到达速度达到100m/秒以上,传热速度达到420kJ/小时以上。
如上述的高压分散装置包括Microfluidics Corporation公司制超高压均质机(商品名Microfluidizer)或Nanomizer公司制Nanomizer、其他也有蒙顿戈林型高压分散装置例如:Izumifood machinery制均质机、三和机械(株)公司制UHN-01等。
在本发明中,当含有上述微粒时,优选使微粒在纤维素酯薄膜的厚度方向上均匀分布,但更优选使其主要分布在表面附近,例如优选通过共流延法将组合2种以上的胶浆从一个模头同时流延,使含有微粒的胶浆配置于表层侧。通过以上方法,可减少雾度,且降低动摩擦系数。更优选形成组合使用3种胶浆,使含有微粒的胶浆配置在表层侧的单侧层或两层。
为调整支撑体的动摩擦系数,也可在背面侧设有含有微粒的背涂层。根据添加微粒的大小或添加量、材质等而可调整动摩擦系数。
本发明中优选使用的增塑剂优选使用磷酸酯类增塑剂、非磷酸酯类增塑剂。
磷酸酯类增塑剂可举例如磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酚酯、磷酸甲酚二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸二苯基联苯基酯(diphenylbiphenyl phosphate)、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯。
非磷酸酯类增塑剂可举例如邻苯二甲酸酯、多元醇酯、多元羧酸酯、柠檬酸酯、乙醇酸酯、脂肪酸酯、均苯四酸酯、偏苯三酸酯、聚酯等。
其中,优选为多元醇酯类增塑剂、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、脂肪酸酯、乙醇酸酯类增塑剂、聚酯类增塑剂等。
多元醇酯类增塑剂是由二价以上的脂肪族多元醇与单羧酸的酯所制成的增塑剂,优选于分子内具有芳香环或环烷基环。优选是2~20价的脂肪族多元醇酯。
本发明所使用的多元醇是以如下的通式(1)所示。
通式(1) R1-(OH)n
式中,R1表示n价的有机基,n为2以上的正整数,OH为醇羟基及/或酚羟基。
优选的多元醇可举例如下,但本发明并不限定于这些。可举例如核糖醇、阿拉伯糖醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、二丁二醇、1,2,4-丁三醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、己三醇、半乳糖醇、甘露糖醇、3-甲基戊烷-1,3,5-三醇、频哪醇、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、木糖醇等。特别优选为三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、木糖醇。
本发明的多元醇酯中所使用的单羧酸并无特别限制,可使用公知的脂肪族单羧酸、脂环族单羧酸、芳香族单羧酸等。从提高透湿性、保留性观点出发,优选使用脂环族单羧酸、芳香族单羧酸。
优选的单羧酸可举例如下,但本发明不限定于此。
脂肪族单羧酸可优选使用具有碳原子数在1~32的直链或有侧链的脂肪酸。碳原子数更优选为1~20,特别优选为1~10。使之含有醋酸,则与纤维素酯的相溶性提高,故优选,也优选使用混合了醋酸与其他单羧酸的酸。
优选的脂肪族单羧酸可举例如醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基己酸、十一碳烷酸、月桂酸、十三碳烷酸、肉豆蔻酸、十五碳烷酸、棕榈酸、十七碳烷酸、硬脂酸、十九碳烷酸、花生酸、山萮酸、二十四碳烷酸、二十六碳烷酸、二十七碳烷酸、二十八碳烷酸、三十碳烷酸、三十二碳烷酸等饱和脂肪酸;十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、花生油烯酸等不饱和脂肪酸等。
优选的脂环族单羧酸的例,可举出如环戊羧酸、环己羧酸、环辛羧酸、或它们的衍生物。
优选的芳香族单羧酸的例,可举出如在安息香酸、甲苯酸等的安息香酸的苯环上导入烷基的化合物;如联苯基羧酸、萘羧酸、四氢化萘羧酸等具有2个以上苯环的芳香族单羧酸、或它们的衍生物。特别优选为安息香酸。
多元醇酯的分子量并无特别限制,但优选为300~1500,更优选为350~750。分子量愈大,愈难挥发,故优选,就透湿性、与纤维素酯的相溶性而言,优选小分子量的多元醇酯。
多元醇酯中的羧酸可使用单一种类,也可组合两种以上使用。此外,多元醇中的OH基团可全部被酯化,也可使一部分以OH基团形式残留。
以下,例示多元醇酯的具体化合物。
[化1]
[化2]
[化3]
[化4]
乙醇酸酯类增塑剂并无特别限定,但可优选使用烷基酞酰基烷基乙醇酸酯类。烷基酞酰基烷基乙醇酸酯类可举例如甲基酞酰基甲基乙醇酸酯、乙基酞酰基乙基乙醇酸酯、丙基酞酰基丙基乙醇酸酯、丁基酞酰基丁基乙醇酸酯、辛基酞酰基辛基乙醇酸酯、甲基酞酰基乙基乙醇酸酯、乙基酞酰基甲基乙醇酸酯、乙基酞酰基丙基乙醇酸酯、甲基酞酰基丁基乙醇酸酯、乙基酞酰基丁基乙醇酸酯、丁基酞酰基甲基乙醇酸酯、丁基酞酰基乙基乙醇酸酯、丙基酞酰基丁基乙醇酸酯、丁基酞酰基丙基乙醇酸酯、甲基酞酰基辛基乙醇酸酯、乙基酞酰基辛基乙醇酸酯、辛基酞酰基甲基乙醇酸酯、辛基酞酰基乙基乙醇酸酯等。
邻苯二甲酸酯类增塑剂可举例如邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙基酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸-二-2-乙基己基酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二环己基酯、对苯二甲酸二环己酯等。
柠檬酸酯类增塑剂可举例如柠檬酸乙酰基三甲酯、柠檬酸乙酰基三乙酯、柠檬酸乙酰基三丁酯等。
脂肪酸酯类增塑剂可举例如油酸丁酯、亚麻油酸甲基乙酰酯、癸酸二丁酯等。
聚酯类增塑剂并无特别限定,但优选使用在分子内具有芳香环或环烷基环的聚酯类增塑剂。优选的聚酯类增塑剂并无特别限定,例如优选为以下述通式(2)所示的芳香族末端酯类增塑剂。
通式(2) B-(G-A)n-G-B
(式中,B是表示苯单羧酸的残基、G表示碳原子数2~12的亚烷基甘醇残基或碳原子数6~12的芳基甘醇残基或碳原子数为4~12的氧亚烷基甘醇残基、A表示碳原子数4~12的亚烷基二羧酸残基或碳原子数6~12的芳基二羧酸残基,此外,n表示1以上的整数)。
通式(2)中,由以B所示的苯单羧酸残基与以G所示的亚烷基甘醇残基或氧亚烷基甘醇残基或芳基甘醇残基,以A所示的亚烷基二羧酸残基或芳基二羧酸残基所构成,通过与常规聚酯类增塑剂相同的反应所得到。
本发明所使用的聚酯类增塑剂的苯单羧酸成分是例如安息香酸、对叔丁基安息香酸、邻甲苯基酸、间甲苯基酸、对甲苯基酸、二甲基安息香酸、乙基安息香酸、正丙基安息香酸、胺基安息香酸、乙酰氧基安息香酸等,这些可单独使用,或组合其中两种以上以制作混合物而使用。
聚酯类增塑剂的碳原子数2~12的亚烷基甘醇成分,包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基戊烷)、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊二醇-1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十八烷基二醇等,以上甘醇可单独或组合两种以上而使用。尤其碳原子数2~12的亚烷基甘醇与纤维素酯的相溶性优异,故特别优选。
此外,芳香族末端酯的碳原子数4~12的氧亚烷基甘醇成分例如二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇等,这些甘醇是可单独使用或组合两种以上而使用。
芳香族末端酯的碳原子数4~12的亚烷基二羧酸成分是具有例如琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、十二碳烷基二羧酸等,这些是可单独使用或组合两种以上而使用。碳原子数6~12的亚芳基二羧酸成分具有邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸等。
在本发明中可使用的聚酯类增塑剂,其数均分子量优选为300~1500,更优选为400~1000的范围。此外,其酸值是0.5mg KOH/g以下、羟值为25mgKOH/g以下,更优选酸值为0.3mg KOH/g以下,羟值为15mg KOH/g以下。以下,表示芳香族末端酯类增塑剂的合成例。
(试样NO.1(芳香族末端酯试样)
于反应容器中使用410份邻苯二甲酸、610份安息香酸、737份二丙二醇、及0.40份作为催化剂的钛酸四异丙基酯一次装入,在氮气流中搅拌下,配备回流凝缩器而使过剩的1价醇回流,同时以130~250℃继续加热并连续除去所生成的水,使得酸值为2以下。然后以200~230℃在100~最终4×102Pa以下的减压下,除去馏出分,此后,过滤而得到具有如下性状的芳香族末端酯类增塑剂。
粘度(25℃、mPa·s):43400
酸值:0.2
(试样NO.2(芳香族末端酯试样)
于反应容器中除使用410份邻苯二甲酸、610份安息香酸、341份乙二醇、及0.35份作为催化剂的钛酸四异丙基酯以外,其余是与制备试样NO.1的方法完全相同的方法,制备具有如下性状的芳香族末端酯。
粘度(25℃、mPa·s):31000
酸值:0.1
(试样NO.3(芳香族末端酯试样)
于反应容器中除使用410份邻苯二甲酸、610份安息香酸、418份1,2-丙二醇、及0.35份作为催化剂的钛酸四异丙基酯以外,其余是与制备试样NO.1的方法完全相同的方法,制备具有如下性状的芳香族末端酯。
粘度(25℃、mPa·s):38000
酸值:0.05
(试样NO.4(芳香族末端酯试样)
于反应容器中除使用410份邻苯二甲酸、610份安息香酸、418份1,3-丙二醇、及0.35份作为催化剂的钛酸四异丙基酯以外,其余是与制备试样NO.1的方法完全相同的方法,制备具有如下性状的芳香族末端酯。
粘度(25℃、mPa·s):37000
酸值:0.05
以下,表示芳香族末端酯类增塑剂的具体化合物,但本发明不限定于此。
[化5]
[化6]
这些增塑剂可单独使用或混合2种以上而使用。当增塑剂的使用量相对于纤维素酯而不足1质量%时,减少薄膜透湿度的效果很少,故不优选,当增塑剂的使用量超过20质量%时,增塑剂会从薄膜渗出,薄膜的物性劣化,故优选为1~20质量%。更优选为6~16质量%,特别优选为8~13质量%。
说明有关本发明可优选使用的紫外线吸收剂。
紫外线吸收剂的具体例,可以举出,例如,羟基二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物、镍配位盐类化合物等,关于紫外线吸收剂并非限定于此,也可使用除此之外的紫外线吸收剂。
作为具体例,可举例如以下的化合物。
UV-1:2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑
UV-2:2-(2’-羟基-3’,5’-二-叔丁基苯基)苯并三唑
UV-3:2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)苯并三唑
UV-4:2-(2’-羟基-3’,5’-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑
UV-5:2-(2’-羟基-3’-(3”,4”,5”,6”-四氢化邻苯二甲酰亚胺基甲基)-5’-甲基苯基)苯并三唑
UV-6:2,2-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)酚)
UV-7:2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑
UV-8:2,4-二羟基二苯甲酮
UV-9:2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮
UV-10:2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮
UV-11:双(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰基苯基甲烷)
紫外线吸收剂是就波长370nm以下的紫外线吸收能优,且考虑具有良好的液晶显示性的观点,优选使用波长400nm以上的可见光的吸收很少的紫外线吸收剂。本发明的光学薄膜的紫外线吸收能是指,优选对波长为380nm光的光透过率为10%以下,更优选透过率不足6%,特别优选透过率不足0~4%。
光学薄膜所使用的紫外线吸收剂的含量是根据在波长380nm下的光透过率而设定,可以选择适当的添加量而使用。
此外,抗氧化剂优选使用受阻酚类的化合物,可举例如2,6-二叔丁基-对甲酚、季戊四醇基-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双-(正辛基硫)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺)-1,3,5-三嗪、2,2-硫-二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八碳烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢肉桂酰胺基)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-三聚异氰酸酯等。特别优选为2,6-二叔丁基-对甲酚、季戊四醇基-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟苯基)丙酸酯]。此外,例如也可组合使用N,N’-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]联氨等的联氨类的金属钝化剂或三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯等的磷类加工安定剂。这些的化合物的添加量相对于纤维素酯而就质量比率优选为1ppm~1.0%,更优选为10~1000ppm。
这些的抗氧化剂也可称为防止劣化剂,在高温高湿的状态下放置液晶图像显示装置时,有时引起纤维素酯薄膜的劣化,例如因纤维素酯薄膜中的残留溶剂量的卤素或磷酸类增塑剂的磷酸等,使纤维素酯薄膜的分解缓慢或防止分解,故优选在上述纤维素酯薄膜中含有。
根据本发明的制造方法叠层多层的薄膜时,各层上也没有出现斑纹,可得到均匀的光学薄膜。
如此,根据本发明,可提供形成了具有各种功能薄膜的光学薄膜。
本发明是可设置抗静电层或导电性层,该抗静电层或导电性层为涂敷设置金属氧化物微粒或交联阳离子聚合物的导电性树脂微粒的膜厚为0.1~2μm的层。
通过本发明的制造光学薄膜的方法所得到的光学薄膜尤其可用来作为偏振片保护膜,可使用其而以常规方法制作偏振片。这些光学薄膜是薄膜均匀性好,故可优选使用于各种显示装置,可得到优异的显示性能。
在本发明的光学薄膜上,根据需要,可单独或适当组合设置硬涂层、防眩层、防止反射层、抗静电层、导电层、光扩散层、防污层、易接着层、取向层、液晶层、光学各向异性层等而作为功能性层。具体而言,优选使用活性射线固化树脂层作为硬涂层,其中,优选防止反射层与活性射线固化树脂层作为功能性层。
在液晶显示装置中,通常是优选在两片偏振片之间配置含有液晶的基板,但特别是在液晶显示装置中显示侧最表面的偏振片保护膜上设有硬涂层、防眩层、防止反射层等,故特别优选于此部分使用偏振片。
(硬涂层)
已实施本发明的处理的长条薄膜,优选设有硬涂层作为功能性层。
本发明的光学薄膜是在该硬涂层上设置防止反射层(高折射率层、低折射率层等)而构成的防止反射膜。
如上所述,优选使用活性射线固化树脂层作为硬涂层。
所谓活性射线固化树脂层是,以通过照射紫外线或电子射线之类的活性射线经过交联反应等而固化的树脂作为主成分的层。活性射线固化树脂是优选使用含有具有乙烯性不饱和双键的单体成分,通过照射紫外线或电子射线的活性射线而固化以形成硬涂层。活性射线固化树脂的代表例,可举出如紫外线固化性树脂或电子射线固化性树脂等,但优选为紫外线照射而固化的树脂。
紫外线固化性树脂是优选使用例如紫外线固化型胺基甲酸酯丙烯酸酯类树脂、紫外线固化型聚酯丙烯酸酯类树脂、紫外线固化型环氧丙烯酸酯类树脂、紫外线固化型多元醇丙烯酸酯类树脂、或紫外线固化型环氧树脂等。
紫外线固化型丙烯酰基胺基甲酸酯类树脂是一般可通过使异氰酸酯单体、或预聚物对聚酯多元醇反应所得到的生成物中进一步使2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯(以下仅用丙烯酸酯表示包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的情况。)、2-羟基丙基丙烯酸酯等具有羟基的丙烯酸酯类的单体反应而容易得到。例如可使用特开昭59-151110号记载的物质。
例如,优选使用混合100份Unidic 17-806(大日本油墨(株)制)与1份Coronet L(日本聚胺酯(株)制)的混合物等。
作为紫外线固化型聚酯丙烯酸酯类树脂,可举出将2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙烯酸酯类的单体与聚酯多元醇反应而可容易形成的聚酯丙烯酸酯类树脂,可使用特开昭59-151112号所记载的聚酯丙烯酸酯类树脂。
紫外线固化型环氧丙烯酸酯类树脂的具体例,可举例以环氧丙烯酸酯作为低聚物,再向其中添加反应性稀释剂、光反应引发剂而反应生成的环氧丙烯酸酯类树脂,可使用特开平1-105738号所记载的环氧丙烯酸酯类树脂。
作为紫外线固化型多元醇丙烯酸酯类树脂的具体例,可举例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇五丙烯酸酯等。
这些紫外线固化性树脂的光反应引发剂,具体而言,可举例如苯偶姻及其衍生物、乙酰苯、二苯甲酮、羟基二苯甲酮、米希勒酮(Michler’s ketone)、α-淀粉酯、硫杂蒽酮等及它们的衍生物。也可与光敏剂一起使用。上述光反应引发剂也可使用来作为光敏剂。此外,使用环氧丙烯酸酯类的光反应引发剂时,可使用正丁基胺、三乙胺、三正丁基膦等的敏化剂。紫外线固化性树脂组合物中所使用的光反应引发剂或光敏剂是相对于该组合物100质量份为0.1~15质量份,优选为1~10质量份。
作为树脂单体,例如具有一个不饱和双键的单体,可举例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己基酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯等常规单体。具有2个以上不饱和双键的单体,可举例如乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、1,4-环己烷二丙烯酸酯、1,4-环己基二甲基二丙烯酸酯、上述的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等。
在本发明中可使用的紫外线固化树脂的市售品是适宜选择Adekaoptomer KR·BY系列:KR-400、KR-410、KR-550、KR-566、KR-567、BY-320B(旭电化(株)制);Koei hard A-101-KK、A-101-WS、C-302、C-401-N、C-501、M-101、M-102、T-102、D-102、NS-101、FT-102Q8、MAG-1-P20、AG-106、M-101-C(广荣化学(株)制);Seikabeam PHC 2210(S)、PHC X-9(K-3)、PHC 2213、DP-10、DP-20、DP-30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(大日精化工业(株)制);KRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(DAICEL UCB(株)制);RC-5015、RC-5016、RC-5020、RC-5031、RC-5100、RC-5102、RC-5120、RC-5122、RC-5152、RC-5171、RC-5180、RC-5181(大日本油墨化学工业(株)制);Aurex No.340克力亚(中国涂料(株)制);Sanrad H-601、RC-750、RC-700、RC-600、RC-500、RC-611、RC-612(三洋化成工业(株)制);SP-1509、SP-1507(昭和高分子(株)制);RCC-15C(Grace Japan(株)制)、Aronix M-6100、M-8030、M-8060(东亚合成(株)制)等而利用。
此外,具体化合物是可举例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、烷基改性二季戊四醇五丙烯酸酯等。
这些的活性射线固化树脂层是可以凹版涂布器、浸渍涂布器、逆式涂布器、丝棒涂布器、模头涂布器、喷墨法等公知的方法进行涂敷而设置。
通过光固化反应使紫外线固化性树脂固化,用以形成固化皮膜层的光源是只要为产生紫外线的光源即可,而无特别限制。例如低压水银灯、中压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、碳弧灯、金属卤素灯、氙灯等。这些光源是优选使用空冷或水冷方式的光源。照射条件是根据不同的灯而不相同,但活性射线的照射量优选为5~500mJ/cm2,特别优选为20~150mJ/cm2。
此外,在照射部优选利用氮气净化使氧浓度降低至0.01%~2%。
在照射活性射线时,优选在薄膜的搬送方向上施加张力的同时,进行照射,更优选是也在朝幅宽方向施加张力的同时,进行照射。所施加的张力优选为30~300N/m。施加张力的方法并无特别限定,可在背辊上朝搬送方向施加张力,也可以通过扩幅器朝宽度方向、或双轴方向施加张力。藉此而可进一步得到平面性优的薄膜。
紫外线固化树脂层组合物涂布液的有机溶剂,可从例如烃类(甲苯、二甲苯)、醇类(甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、环己醇)、酮类(丙酮、甲乙酮、甲基异丁基甲酮)、酯类(醋酸甲酯、醋酸乙酯、乳酸甲酯)、甘醇醚类、其他的有机溶剂中适当选择,或混合这些而使用。优选使用丙二醇单烷基醚(烷基的碳原子数为1~4)或丙二醇单烷基醚醋酸酯(烷基的碳原子数为1~4)等5质量%以上,更优选含有5~80质量%以上的上述有机溶剂。
于紫外线固化树脂层组合物涂布液中特别优选添加硅化合物。例如较优选添加聚醚改性硅油等。聚醚改性硅油的数均分子量例如1000~100000,优选是适宜为2000~50000,当数均分子量不足1000,涂膜的干燥性会降低,反之,若数均分子量超过100000,于涂膜表面有很难渗出的倾向。
较优选使用的硅化合物的市售品可举例如DKQ8-779(Dow Corning公司制商品名)SF3771、SF8410、SF8411、SF8419、SF8421、SF8428、SH200、SH510、SH1107、SH3749、SH3771、BX16-034、SH3746、SH3749、SH8400、SH3771M、SH3772M、SH3773M、SH3775M、BY-16-837、BY-16-839、BY-16-869、BY-16-870、BY-16-004、BY-16-891、BY-16-872、BY-16-874、BY22-008M、BY22-012M、FS-1265(以上、Toray Dow Corning Silicone公司制商品名)、KF-101、KF-100T、KF351、KF352、KF353、KF354、KF355、KF615、KF618、KF945、KF6004、Silicone X-22-945、X22-160AS(以上,信越化学工业公司制商品名)、XF3940、XF3949(以上,东芝Silicone公司制商品名)、Disperon LS-009(楠本化成公司制)、Glanol 410(共荣公司油脂化学工业(株)制)、TSF4440、TSF4441、TSF4445、TSF4446、TSF4452、TSF4460(GE东芝Silicone制)、BYK-306、BYK-330、BYK-307、BYK-341、BYK-344、BYK-361(BYK Chemie Japan公司制)日本Unicar(株)制的L系列(例如L7001、L-7006、L-7604、L-9000)、Y系列、FZ系列(FZ-2203、FZ-2206、FZ-2207)等。
这些成分提高涂布于基材或底层的涂布性。将这些成分添加于叠层体最表面层时,不仅提高涂膜的疏水、疏油性、防污性,也对表面的耐刮伤性发挥效果。在添加这些成分时,相对于涂布液中的固体成分,添加量优选在0.01~3质量%的范围。
紫外线固化树脂层组合物涂布液的涂布方法可使用如上所述的方法。涂布量就湿式膜厚而言适宜为0.1~30μm,优选是0.5~15μm。此外,干式膜厚而言为0.1~20μm,优选是1~10μm。
紫外线固化性树脂组合物是在涂布干燥过程中或涂布干燥后,照射紫外线,为得到上述5~150mJ/cm2的活性射线的照射量,照射时间优选为0.1秒~5分左右,就紫外线固化树脂的固化效率或作业效率的观点,更优选为0.1~10秒。
此等活性射线照射部的照度优选为50~150mW/cm2。
在由此制得的固化树脂层上,为防止压粘、为提高对擦伤性等,或为具有防眩性或光扩散性,又为调整折射率,也可添加无机化合物或有机化合物的微粒。
优选在本发明所使用的硬涂层中添加微粒,所使用的无机微粒可举例如氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳酸钙、碳酸钙、滑石、粘土、烧成高岭土、烧成硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及磷酸钙。尤其,优选使用氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化镁等。
此外,就有机微粒是可添加于聚甲基丙烯酸甲酯丙烯酸酯树脂粉末、丙烯酰基苯乙烯类树脂粉末、聚甲基丙烯酸甲酯树脂粉末、硅类树脂粉末、聚苯乙烯类树脂粉末、聚碳酸酯树脂粉末、苯并鸟粪胺类树脂粉末、蜜胺类树脂粉末、聚烯烃类树脂、聚酯类树脂粉末、聚酰胺类树脂粉末、聚酰亚胺类树脂粉末、或聚氟乙烯类树脂粉末等紫外线固化性树脂组合物中。特别优选是可举例如交联聚苯乙烯粒子(例如综研化学制SX-130H、SX-200H、SX-350H)、聚甲基丙烯酸甲酯类粒子(例如综研化学制MX150、MX300)。
这些的微粒粉末的平均粒径优选为0.005~5μm,特别优选为0.01~1μm。紫外线固化树脂组合物与微粒粉末的比例是相对于树脂组合物100质量份优选调配成0.1~30质量份。
紫外线固化树脂层是优选以JIS B 0601所规定的中心线平均粗糙度(Ra)为1~50nm的克力亚硬涂层,或Ra为0.1~1μm左右的防眩层。中心线平均粗糙度(Ra)优选以光干涉式的表面粗糙度测定器进行测定,例如使用WYKO公司制RST/PLUS而测定。
此外,本发明所使用的硬涂层也优选含有抗静电剂,抗静电剂是优选含有例如以选自Sn、Ti、In、Al、Zn、Si、Mg、Ba、Mo、W及V中至少一种元素作为主成分,且体积电阻率为107Ω·cm以下的导电性材料。
上述抗静电剂可举例如具有上述元素的金属氧化物、复合氧化物等。
金属氧化物的例优选为如ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO2、V2O5等、或这些的复合氧化物,特别优选为ZnO、In2O3、TiO2及SnO2。含有不同原子的例,如对于ZnO添加Al、In等,对于TiO2添加Nb、Ta等,对于SnO2添加Sb、Nb、卤元素等而很有效。这些不同原子的添加量优选为0.01~25mol%的范围,但特别优选为0.1~15mol%的范围。此外,具有这些导电性的上述金属氧化物粉末的体积电阻率为107Ω·cm以下,特别优选为105Ω·cm以下。
也优选通过使用在表面形成凹凸的铸模辊(压花辊)的压花法,设置具有凹凸的紫外线固化树脂层,以此作为防眩层。
(防止反射层)
本发明的光学薄膜是优选在上述硬涂层上进一步设有作为功能性层的防止反射层。特别优选为含有中空微粒的低折射率层。
(低折射率层)
本发明所使用的低折射率层优选含有中空微粒、其他更优选含有烷氧基硅、有机硅烷偶合剂、固化剂等。
(中空微粒)
在低折射率层优选含有下述的中空微粒。
这里所谓中空微粒是(1)由多孔质粒子与设于该多孔质粒子表面的被覆层所构成的复合粒子、或(2)在内部具有空洞且内容物为溶剂、气体或多孔质物质所填充的空洞粒子。此外,在低折射率层用涂布液中只要含有(1)复合粒子或(2)空洞粒子中的任一种即可,此外,也可含有上述两者。
此外,空洞粒子是在内部具有空洞的粒子,空洞是被粒子壁包围而成。在空洞内充填的内容物是在制备时所使用的溶剂、气体或多孔质物质等。如上的无机微粒的平均粒径为5~300nm,优选为10~200nm的范围。所使用的无机微粒是根据所形成的透明被膜的厚度而适当选择,优选为所形成的低折射率层等透明被膜的膜厚的2/3~1/10范围。为了形成低折射率层,这些无机微粒优选分散在适当介质中的状态而使用。分散介质优选为水、醇(例如甲醇、乙醇、异丙醇)及酮(例如甲乙醇、甲基异丁基甲酮)、酮醇(例如二丙酮醇)。
复合粒子中被覆层的厚度或空洞粒子中粒子壁的厚度为1~20nm,优选在于2~15nm的范围。关于复合粒子,当被覆层的厚度不足1nm时,有时不能完全被覆粒子,有时无法充分得到低折射率的效果。此外,若被覆层的厚度超过20nm,有时复合粒子的多孔性(细孔容积)会降低,无法充分得到低折射率的效果。此外,关于空洞粒子,当粒子壁的厚度不足1nm时,有时无法维持粒子形状,此外,即使厚度超过20nm,有时低折射率的效果不能充分显现。
上述复合粒子的被覆层或空洞粒子的粒子壁优选以氧化硅作为主成分。此外,复合粒子的被覆层或空洞粒子的粒子壁是也可含有氧化硅以外的成分,具体上,可举例如Al2O3、B2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、CeO2、P2O3、Sb2O3、MoO3、ZnO2、WO3等。构成复合粒子的多孔质粒子可举例如由氧化硅所构成,由氧化硅与氧化硅以外的无机化合物所构成,由CaF2、NaF、NaAlF6、MgF等所构成。其中,特别优选由氧化硅与氧化硅以外的无机化合物所构成的复合氧化物作为多孔质粒子。氧化硅以外的无机化合物可举例如Al2O3、B2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、CeO2、P2O3、Sb2O3、MoO3、ZnO2、WO3等中的一种或两种以上。在这些多孔质粒子中,以SiO2表示氧化硅,以氧化物换算(MOX)表示氧化硅以外的无机化合物时,摩尔比MOX/SiO2为0.0001~1.0,优选是在于0.001~0.3的范围。很难得到摩尔比MOX/SiO2不足0.0001的多孔质粒子,即使得到也很难显现导电性。此外,多孔质粒子的摩尔比MOX/SiO2,若超过1.0,氧化硅的比率变少,故有时无法得到细孔容积很小且折射率低的粒子。
如上多孔质粒子的细孔容积为0.1~1.5ml/g,优选是0.2~1.5ml/g的范围。当细孔容积不足0.1ml/g,是无法得到折射率充分降低的粒子,而若超过1.5ml/g,微粒的强度会降低,所得到的被膜的强度降低。
如上多孔质粒子的细孔容积是可根据水银压入法而求出。此外,空洞粒子的内容物可举例如制造粒子时所使用的溶剂、气体、多孔质物质等。溶剂中可含有制造空洞粒子时所使用的粒子前体的未反应物、所使用的催化剂等。此外,作为多孔质物质,可举出由在上述多孔质粒子中所例示的化合物所构成的物质。这些的内容物可由单一成分所构成,但也可为由多个成分构成的混合物。
如上无机微粒的制造方法,是适宜采用例如特开平7-133105号公报的[0010]~[0033]段所公开的复合氧化物胶体粒子的制造方法。具体上,复合粒子包括氧化硅、氧化硅以外的无机化合物时,通过以下第一~第三步骤可制造无机化合物粒子。
第一步骤:多孔质粒子前体的制造
在第一步骤中,预先分别制造氧化硅原料与氧化硅以外的无机化合物原料的碱水溶液,或制造氧化硅原料与氧化硅以外的无机化合物原料的混合水溶液,对应作为目的复合氧化物的复合比率,将该水溶液边搅拌边缓慢地添加到pH10以上碱水溶液中而制造多孔质粒子前体。
使用碱金属、铵或有机碱的硅酸盐作为氧化硅原料。碱金属的硅酸盐是可使用硅酸钠(水玻璃)或硅酸钾。有机碱可举例如四乙基铵盐等的季铵盐、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等胺类。此外,铵的硅酸盐或有机碱的硅酸盐也包括在硅酸液中添加氨、氢氧化季铵盐、胺化合物等的碱性溶液。
此外,氧化硅以外的无机化合物的原料是可使用碱可溶的上述导电性化合物。
随着添加这些水溶液,混合水溶液的pH同时也会发生变化,但不需要刻意进行将上述pH值控制在特定范围的操作。最终,根据无机氧化物的种类及其混合比率而决定水溶液pH值。关于此时水溶液的添加速度并无特别限制。此外,在制造复合氧化物粒子时,也可使用晶种粒子(シ一ド粒子)的分散液作为起始原料。对于该晶种粒子并无特别限制,但可使用SiO2、Al2O3、TiO2或ZrO2等无机氧化物或它们的复合氧化物微粒,通常可使用这些的溶胶。进一步也可根据上述制造方法所得到的多孔质粒子前体分散液作为晶种粒子分散液。在使用晶种粒子分散液时,将晶种粒子分散液的pH调整至10以上后,边搅拌边向上述的碱水溶液中添加该晶种粒子分散液中的上述化合物的水溶液。此时也不必刻意进行对分散液的pH控制。如上所述,若使用晶种粒子,则容易控制所制造的多孔质粒子的粒径,可得到粒度一致的多孔质粒子。
上述氧化硅原料及无机化合物原料在碱性溶液中具有高溶解度。但将上述二者在该具有高溶解度的pH范围内混合时,硅酸离子及铝酸离子等氧酸离子的溶解度会降低,这些复合物析出而成长成为微粒、或析出于晶种粒子上而引起粒子的成长。因此,微粒在析出、成长时,不需刻意进行如常规法的pH控制。
在第一步骤中,氧化硅与氧化硅以外的无机化合物的复合比率MOX/SiO2的摩尔比为0.05~2.0,优选为0.2~2.0的范围内,其中,氧化物(MOX)为相对于氧化硅而换算的无机化合物。在此范围内,氧化硅的比率愈少,多孔质粒子的细孔容积愈增大。但是,即使摩尔比超过2.0,多孔质粒子细孔的容积几乎不增加。另外,摩尔比不足0.05时,细孔容积变小。制造空洞粒子时,MOX/SiO2的摩尔比优选在0.25~2.0的范围内。
第二步骤:除去多孔质粒子中氧化硅以外的无机化合物
在第二步骤中,从上述第一步骤所得到的多孔质粒子前体,选择性除去氧化硅以外的无机化合物(硅与氧以外的元素)的至少一部分。具体的除去方法是,使用无机酸或有机酸溶解除去多孔质粒子前体中的无机化合物,或者,与阳离子交换树脂接触而交换除去离子。
此外,在第一步骤中所得到的多孔质粒子前体是,硅与无机化合物构成元素通过氧而结合的网状结构的粒子。由此,通过从多孔质粒子前体除去无机化合物(硅与氧以外的元素),而可以得到进一步为多孔质,且细孔容积很大的多孔质粒子。此外,若增加从多孔质粒子前体除去无机化合物(硅与氧以外的元素)的量,可制造空洞粒子。
从多孔质粒子前体除去氧化硅以外的无机化合物之前,在第一步骤中所得到的多孔质粒子前体分散液中,优选添加硅酸液或可水解有机硅化合物而形成氧化硅保护膜,其中,硅酸液是通过脱碱氧化硅的碱金属盐而得到。氧化硅保护膜的厚度只要为0.5~15nm的厚度即可。此外,即使形成氧化硅保护膜,在该步骤中的保护膜为多孔质,厚度很薄,故可使上述氧化硅以外的无机化合物从多孔质粒子前体中除去。
通过形成如上所述的氧化硅保护膜,而保持粒子形状的同时,直接从多孔质粒子前体除去上述氧化硅以外的无机化合物。此外,形成后述氧化硅被覆层时,被覆层不会堵住多孔质粒子的细孔,因此,不降低细孔容积,可形成后述的氧化硅被覆层。此外,若待除去的无机化合物为少量时,粒子不会被破坏,故不必刻意形成保护膜。
此外,在制造空洞粒子时,优选形成该氧化硅保护膜。在制造空洞粒子时,若除去无机化合物,可得到由氧化硅保护膜、该氧化硅保护膜内的溶剂、未溶解的多孔质固体成分所构成的空洞粒子前体,若在该空洞粒子前体上形成后述的被覆层,所形成的被覆层成为粒子壁,可形成空洞粒子。
用以形成上述氧化硅保护膜而添加的氧化硅源的量,在可保持粒子形状的范围内,优选越少越好。若氧化硅源的量过多,氧化硅保护膜会太厚,故很难从多孔质粒子前体除去氧化硅以外的无机化合物。用来形成氧化硅保护膜的可水解有机硅化合物,可使用以通式RnSi(OR’)4-n[R、R’:烷基、芳基、乙烯基、丙烯酰基等烃基,n=0、1、2或3]所示的烷氧基硅烷。尤其,优选使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷等四烷氧基硅烷。
关于添加方法如下所述:在上述烷氧基硅烷、纯水、及醇的混合溶液中添加作为催化剂的少量的碱或酸的溶液,将该溶液加入到上述多孔质粒子的分散液中,使水解烷氧基硅烷而生成的硅酸聚合物沉淀在无机氧化物粒子的表面上。此时,也可使烷氧基硅烷、醇、催化剂同时添加到分散液中。碱催化剂是可使用氨、碱金属的氢氧化物、胺类。此外,酸催化剂是可使用各种无机酸与有机酸。
多孔质粒子前体的分散剂使用水或者相对于有机溶剂的含水比率高的溶液时,也可使用硅酸液形成氧化硅保护膜。当分散剂使用硅酸液时,分散液中添加规定量的硅酸液,同时加入碱而使硅酸液沉淀在多孔质粒子表面上。此外,也可组合使用硅酸液与上述烷氧基硅烷而制作氧化硅保护膜。第三步骤:氧化硅被覆层的形成。
在第三步骤中,在通过第二步骤所制造的多孔质粒子分散液(空洞粒子的情形是空洞粒子前体分散液)中加入可水解的有机硅化合物或硅酸液等,而使可水解有机硅化合物或硅酸液等聚合物被覆粒子的表面而形成氧化硅被覆层。
用于形成氧化硅被覆层的可水解的有机硅化合物,可使用以如上所述的通式RnSi(OR’)4-n[R、R’:烷基、芳基、乙烯基、丙烯酰基等烃基,n=0、1、2或3]所示的烷氧基硅烷。尤其,优选使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷等四烷氧基硅烷。
关于添加方法如下所述:将在上述烷氧基硅烷、纯水、及醇的混合溶液中添加作为催化剂的少量的碱或酸的溶液,加入到上述多孔质粒子(空洞粒子的情形是空洞粒子前体)的分散液中,使水解烷氧基硅烷所生成的硅酸聚合物沉淀于多孔质粒子(空洞粒子的情形是空洞粒子前体)的表面。此时,也可使烷氧基硅烷、醇、催化剂同时添加到分散液中。碱催化剂是可使用氨、碱金属的氢氧化物、胺类。此外,酸催化剂是可使用各种无机酸与有机酸。
多孔质粒子(空洞粒子的情形是空洞粒子前体)的分散剂为水或者水与有机溶剂的混合溶剂,其中,当分散剂为相对于有机溶剂含水比率很高的混合溶剂时,可使用硅酸液而形成被覆膜。所谓硅酸液是指,使水玻璃等碱金属硅酸盐的水溶液进行离子交换处理,而得到的已脱碱的硅酸低聚合物的水溶液。
在多孔质粒子(空洞粒子的情形是空洞粒子前体)分散液中添加硅酸液,同时加入碱而使硅酸低聚合物沉淀在多孔质粒子(空洞粒子的情形是空洞粒子前体)表面上。此外,也可组合使用硅酸液与上述烷氧基硅烷而用于被覆层形成上。在多孔质粒子(空洞粒子的情形是空洞粒子前体)分散液中所添加的、用于形成被覆层的有机硅化合物或硅酸液的添加量,只要能够充分被覆胶体粒子表面的程度即可,使得最终所得到的氧化硅被覆层的厚度为1~20nm。在形成上述氧化硅保护膜时,添加有机硅化合物或硅酸液的量,是能使氧化硅保护膜与氧化硅被覆层的总厚度为1~20nm的范围。
然后,加热处理已形成被覆层的粒子分散液。通过加热处理,对于多孔质粒子而言,使被覆多孔质粒子表面的氧化硅被覆层致密化,而得到多孔质粒子被氧化硅被覆层被覆的复合粒子分散液。此外,对于空洞粒子前体而言,通过加热处理,所形成的被覆层致密化而成为空洞粒子壁,可得到具有空洞的空洞粒子分散液,该空洞内部被溶剂、气体或多孔质固体成分所填充。
此时的加热处理温度只要可堵塞氧化硅被覆层的微细孔的程度即可,并无特别限定,加热处理温度优选为80~300℃的范围。当加热处理温度不足80℃时,有时无法完全堵塞氧化硅被覆层的微细孔而致密化,而所需处理时间变长。此外,在加热处理温度超过300℃下进行长时间处理,有时成为致密粒子,不能得到低折射率的效果。
通过上述方法所得到的无机微粒的折射率低至不足1.44。上述的无机微粒是可保持多孔质粒子内部的多孔性、或内部为空洞,故推论为低折射率的无机微粒。
本发明所使用的低折射率层中,除了含有中空微粒以外,优选含有烷氧基硅化合物的水解物及通过对其继续缩合反应所形成的缩合物。尤其,优选含有以下述通式(3)及/或(4)所示的烷氧基硅化合物或已调整其水解物的SiO2溶胶。
通式(3) R1-Si(OR2)3
通式(4) Si(OR2)4
(式中,R1是表示甲基、乙基、乙烯基、或丙烯酰基、甲基丙烯酰基、胺基或环氧基的有机基团,R2表示甲基或乙基)。
烷氧基硅、硅烷偶合剂的水解是在适当溶剂中溶解烷氧基硅、硅烷偶合剂而进行。所使用的溶剂可举例如甲乙酮等酮类;甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等醇类;醋酸乙酯等酯类;或它们的混合物。
在将上述烷氧基硅或硅烷偶合剂溶解在溶剂中而得到的溶液中,加入比水解所需水量稍多的水,在15~35℃的温度下,优选在20~30℃的温度下,搅拌1~48小时,优选搅拌3~36小时。
在上述水解中,优选使用催化剂,作为上述催化剂,优选使用盐酸、硝酸、硫酸或醋酸等酸。将上述酸制成0.001N~20.0N,优选制成0.005~5.0N左右的水溶液而使用。该催化剂水溶液中的水分成为用于水解的水分。
使烷氧基硅化合物水解反应规定时间,用溶剂稀释已制造的烷氧基硅水解液,混合其他所必须的添加剂等,而制造低折射率层用涂布液,在基材如薄膜上将其涂布并进行干燥,可使低折射率层形成在基材上。
<烷氧基硅化合物>
在本发明中,用于制造低折射率层涂布液的烷氧基硅化合物(以后也称为烷氧基硅烷)优选使用下述通式(5)所示的烷氧基硅化合物。
通式(5) R4-nSi(OR’)n
上述通式中,R’为烷基,R表示氢原子或1价的取代基,n表示3或4。
以R’所示的烷基可举例如甲基、乙基、丙基、丁基等基团,也可具有取代基,取代基只要为显示作为烷氧基硅烷的性质即可,并无特别限制,例如可被氟等卤原子、烷氧基等取代,但更优选是非取代的烷基,特别优选为甲基、乙基。
以R所示的1价的取代基并无特别限制,但可举例如烷基、环烷基、烯烃基、芳基、芳香族杂环基、甲硅烷基等。其中优选为烷基、环烷基、烯烃基。此外,这些取代基可进一步被取代。R的取代基可举例如氟原子、氯原子等卤原子、胺基、环氧基、巯基、羟基、乙酰氧基等。
以上述通式所示的烷氧基硅烷的优选例,具体上可举出例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷(TEOS)、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四叔丁氧基硅烷、四(甲氧基乙氧基)硅烷、四(甲氧基丙氧基)硅烷、
此外,甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙酰氧基三乙氧基硅烷、(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)三甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、五氟苯基丙基三甲氧基硅烷,进一步,乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等。
也可为这些化合物部分缩聚而得的硅化合物多聚物(数量体),如多摩化学制Silicate 40、Silicate 45、Silicate 48、M Silicate 51。
上述烷氧基硅烷因具有可水解缩聚的烷氧基硅,故可使用这些的烷氧基硅烷通过水解、缩聚而交联,形成高分子化合物的网状构造,使用此作为低折射率层涂布液,涂布于基材上,并进行干燥,而在基板上形成含有均一氧化硅的层。
水解反应是可根据常规方法进行,为使疏水性烷氧基硅烷与水易混合,使特定量的水与亲水性有机溶剂如甲醇、乙醇、乙腈等共存,进行溶解、混合后,添加水解催化剂,而使烷氧基硅烷水解、缩聚。一般,以10℃~100℃进行水解、缩聚反应,以生成具有2个以上羟基的液状的硅酸盐低聚物,形成水解液。水解的程度是可根据所使用的水量进行适当调节。
在本发明中,与水一起添加到烷氧基硅烷中的溶剂,是优选为廉价的甲醇、乙醇,因所得到的被膜特性优异,硬度良好。也可使用异丙醇、正丁醇、异丁醇、辛醇等,但所得的被膜硬度有变低的倾向。相对于100质量份水解前的四烷氧基硅烷,溶剂量为50~400质量份,优选为100~250质量份。
如此做法而制造水解液,再以溶剂进行稀释,若需要而添加添加剂,与形成低折射率层涂布液的必须成分混合,形成低折射率层涂布液。
(水解催化剂)
水解催化剂是可举例如酸、碱、有机金属、金属烷氧化物等,但在本发明中优选为硫酸、盐酸、硝酸、次氯酸、硼酸等无机酸或有机酸,特别优选为硝酸、醋酸等羧酸、聚丙烯酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、甲基磺酸等,其中,优选使用硝酸、醋酸、柠檬酸或酒石酸等。除上述柠檬酸或酒石酸之外,也优选使用乙酰丙酸、甲酸、丙酸、苹果酸、琥珀酸、甲基琥珀酸、富马酸、草酰醋酸、丙酮酸、2-氧戊二酸、乙醇酸、D-甘油酸、D-葡糖酸、丙二酸、马来酸、草酸、异柠檬酸、乳酸等。
其中,优选干燥时酸会挥发而不残留于膜中的酸,优选为沸点低的酸。因此,特别优选为醋酸、硝酸。
相对于100质量份所使用的烷氧基硅化合物(例如四烷氧基硅烷),添加量为0.001~10质量份,优选为0.005~5质量份。此外,有关水添加量,只要为部分水解物为理论上可100%水解的量以上即可,优选添加100~300%相当量,更优选添加100~200%相当量。
水解上述烷氧基硅烷时,优选混合下述无机微粒。
开始水解后,使水解液放置规定时间,水解的进行达到规定程度后使用。放置时间是上述水解以及缩聚所产生的交联得到所希望的膜特性而进行充分的程度的时间。具体上是根据所使用的酸催化剂的种类而定,例如使用醋酸时,在室温下为15小时以上;使用硝酸时,优选为2小时以上。熟化温度影响熟化时间,一般在高温下熟化进展很快,但若加热至100℃以上,引起凝胶化,故优选为20~60℃的加热、保温。
如上通过水解、缩聚所形成的硅酸盐低聚物溶液中加入上述中空微粒、添加剂,进行必要的稀释,制造低折射率层涂布液,并将其涂布于上述薄膜上进行干燥,可形成含有氧化硅膜的层作为优异的低折射率层。
此外,在本发明中,除上述的烷氧基硅烷外,例如也可为通过具有环氧基、胺基、异氰酸酯基、羧基等官能团的硅烷化合物(单体、低聚物、聚合物)等而改性的改性物,可单独使用或组合使用。
(氟化合物)
本发明所使用的低折射率层,作为主成分可包含氟化合物,特别优选包含中空微粒与氟化合物。胶粘剂基质是优选含有以热或电离辐射线进行交联的含氟树脂(以下,也称为“交联前的含氟树脂”)。通过含有该含氟树脂,可提供良好的防污性防止反射膜。
交联前的含氟树脂优选是含氟共聚合物,该含氟共聚合物可举例如由含氟乙烯基单体与提供可交联基团的单体所形成。上述含氟乙烯基单体的具体例可举例如氟烯烃类(例如氟乙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯等)、(甲基)丙烯酸的部分或完全氟化烷基酯衍生物类(例如Biscoat6 FM(大阪有机化学制)或M-2020(大金制)等)、完全或部分氟化乙烯基醚类等。作为提供可交联基团的单体,可举例如缩水甘油基甲基丙烯酸酯、或乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷、乙烯基缩水甘油基醚等在分子内预先具有可交联官能团的乙烯基单体外,具有羧基或羟基、胺基、磺酸基等的乙烯基单体(例如(甲基)丙烯酸、羟甲基(甲基)丙烯酸酯、羟基烷基(甲基)丙烯酸酯、烯丙基丙烯酸酯、羟基烷基乙烯基醚、羟基烷基烯丙基醚等)。后者如特开平10-25388号、特开平10-147739号中记载,在共聚合之后,加入具有与聚合物中的官能团反应的基团与一个以上反应性基团的化合物,而可导入交联构造。可交联基团的例可举例如丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、环氧基、乙撑亚胺基、唑啉基、醛基、羰基、肼基、羧基、羟甲基及活性亚甲基等。含氟共聚合物乃通过加热而反应的交联基、或通过乙烯性不饱和基团与热自由基产生剂或环氧基与热酸产生剂等的组合,通过加热而交联时为热固化型;通过乙烯性不饱和基团与光自由基产生剂或环氧基与光酸产生剂等的组合,通过光(优选为紫外线、电子射线等)的照射而交联时为电离辐射固化型。
除上述单体外,也可组合使用含氟乙烯基单体及一种单体所形成的含氟共聚合物作为交联前的含氟树脂,该单体不同于提供可交联基团的单体。可组合使用的单体并无特别限定,可举例如烯烃类(乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯、偏氯乙烯等)、丙烯酸酯类(丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯)、甲基丙烯酸酯类(甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯等)、苯乙烯衍生物(苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等)、乙烯基醚类(甲基乙烯基醚等)、乙烯基酯类(醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、桂皮酸乙烯酯等)、丙烯酰胺类(N-叔丁基丙烯酰胺、N-环己基丙烯酰胺等)、甲基丙烯酰胺类、丙烯腈衍生物等。此外,在含氟共聚合物中,为了赋予润滑性、防污性,也优选导入聚有机硅氧烷骨架、或全氟聚醚骨架。这些,可通过如下方法而制得:例如在末端具有丙烯酸基、甲基丙烯酸基、乙烯基醚、苯乙烯基等的聚有机硅氧烷或全氟聚醚与上述单体的聚合反应;在末端具有自由基产生基的聚有机硅氧烷或全氟聚醚所得到的上述单体的聚合反应;具有官能团的聚有机硅氧烷或全氟聚醚、与含氟共聚物的反应。
用以形成交联前的含氟共聚物所使用的上述各单体的使用比率,含氟乙烯基单体优选为20~70摩尔%,更优选为40~70摩尔%,用以提供可交联基团的单体优选为1~20摩尔%,更优选为5~20摩尔%,所组合使用的其他单体优选为10~70摩尔%,更优选为10~50摩尔%的比率。
含氟共聚合物是使这些单体在自由基聚合引发剂的存在下通过溶液聚合、本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合法等的方法进行聚合而得到。
交联前的含氟树脂是可使用市售的含氟树脂。所市售的交联前的含氟树脂的例可举例如,Cytop(旭硝子制)、Teflon(注册商标)AF(Dupont制)、聚偏氟乙烯、Lumiflon(旭硝子制)、Opstar(JSR制)等。
以所交联的含氟树脂作为构成成分时的低折射率层是优选动摩擦系数为0.03~0.15的范围,对水的接触角在于90~120度的范围。
(添加剂)
根据需要,低折射率层涂布液进一步含有硅烷偶合剂、固化剂等添加剂。硅烷偶合剂具体上可举例如乙烯三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基氨丙基)三甲氧基硅烷等。
固化剂可举例如醋酸钠、醋酸锂等的有机酸金属盐,特别优选为醋酸钠。添加到硅烷氧基硅烷水解溶液中的固化剂的添加量,相对于100质量份水解溶液中存在的固体成分,优选为0.1~1质量份左右的范围。
此外,在本发明所使用的低折射率层的涂布液中优选添加各种的流平剂、表面活性剂、硅油等低表面张力物质。
硅油的具体商品包括:日本Unicar(株)公司的L-45、L-9300、FZ-3704、FZ-3703、FZ-3720、FZ-3786、FZ-3501、FZ-3504、FZ-3508、FZ-3705、FZ-3707、FZ-3710、FZ-3750、FZ-3760、FZ-3785、FZ-3785、Y-7499;信越化学公司的KF96L、KF96、KF96H、KF99、KF54、KF965、KF968、KF56、KF995、KF351、KF352、KF353、KF354、KF355、KF615、KF618、KF945、KF6004、FL100等。
这些成分提高对基材或底层的涂布性。当上述成分添加到叠层体最表面层时,不只提高涂膜的疏水、疏油性、防污性,也发挥表面的耐刮伤性的效果。当这些成分的添加量过多时,成为涂布时发生缩边的原因,故相对于涂布液中的固体成分,优选以0.01~3质量%的范围添加。
(溶剂)
涂敷设置低折射率层时的涂布液中所使用的溶剂,可举例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丁醇等的醇类;丙酮、甲乙酮、环己酮等的酮类;苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烃类;乙二醇、丙二醇、己二醇等的甘醇类;乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、二乙基溶纤剂、二乙基卡必醇、丙二醇单甲基醚等的甘醇醚类;N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乳酸甲酯、乳酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、水等,这些可单独使用或组合其中2种以上而使用。
(涂布方法)
低折射率层的涂布方法是可使用浸渍、旋涂、刮刀涂布法、棒涂、气刀涂布、刮板刀式涂布、挤涂、逆辊涂、凹版辊涂、帘涂、喷涂、模涂等的公知的涂布方法或公知的喷墨法,优选是使用连续涂布或薄膜涂布的涂布方法。涂布量就湿式膜厚适宜为0.1~30μm,优选为0.5~15μm。涂布速度优选为10~80m/分。
将本发明的组合物涂布于基材时,通过调整涂布液中的固体成分浓度或涂布量,可控制层的膜厚及涂布均匀性等。
在本发明中,进一步设有下述的中折射率层、高折射率层,也优选形成具有多层的防止反射层。
将可使用于本发明的防止反射层的构成例如下所述,但并不限定于这些。
长条薄膜/硬涂层/低折射率层
长条薄膜/硬涂层/中折射率层/低折射率层
长条薄膜/硬涂层/高折射率层/低折射率层
长条薄膜/硬涂层/中折射率层/高折射率层/低折射率层
长条薄膜/抗静电层/硬涂层/中折射率层/高折射率层/低折射率层
长条薄膜/硬涂层/抗静电层/中折射率层/高折射率层/低折射率层
抗静电层/长条薄膜/硬涂层伸折射率层/高折射率层/低折射率层
长条薄膜/硬涂层/高折射率层/低折射率层/高折射率层/低折射率层
(中折射率层、高折射率层)
中折射率层、高折射率层只要能够得到规定的折射率层,对于构成成分无特别限制,但优选由下述折射率高的金属氧化物微粒、胶粘剂等所构成。其他也可含有添加剂。中折射率层的折射率优选为1.55~1.75,高折射率层的折射率优选为1.75~2.20。高折射率层及中折射率层的厚度优选为5nm~1μm,更优选为10nm~0.2μm,最优选为30nm~0.1μm。涂布可采用与上述低折射率层的涂布方法相同的方法。
<金属氧化物微粒>
对于金属氧化物微粒是无特别限定,但可使用例如二氧化钛、氧化铝(铝氧粉)、氧化锆(ジルコニア)、氧化锌、掺杂锑的氧化锡(ATO)、五氧化锑、氧化铟-锡(ITO)、氧化铁等作为主成分的金属氧化物微粒。此外,也可为这些的混合物。使用二氧化钛时,是以二氧化钛作为核体,具有以氧化铝、氧化硅、氧化锆、ATO、ITO、五氧化锑等被覆作为壳体的核/壳体结构的金属氧化物粒子,可控制光催化剂活性而优选。
金属氧化物微粒的折射率优选为1.80~2.60,更优选为1.90~2.50。金属氧化物微粒的一次粒子的平均粒径为5nm~200nm,但更优选为10~150nm。若粒径太小,金属氧化物微粒易凝集,分散性变差。若粒径大大,雾度会上升,故不优选。无机微粒的形状优选为米粒状、针状、球形状、立方体状、纺缍形状或不规则形状。
金属氧化物微粒也可通过有机化合物进行表面处理。在使用于表面处理的有机化合物的例中,含有多元醇、烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶合剂及钛酸酯偶合剂。其中最优选为下述的硅烷偶合剂。这里也可组合二种以上而进行表面处理。
通过适当选择金属氧化物的种类、添加比率,而可得到具有所希望的折射率的高折射率层、中折射率层。
<粘结剂>
粘结剂是为提高涂膜的成膜性或物理特性所添加的。粘结剂是可使用例如上述的电离辐射固化型树脂、丙烯酰胺衍生物、多官能丙烯酸酯、丙烯酸树脂或甲基丙烯酸树脂等。
(金属化合物、硅烷偶合剂)
作为其他的添加剂,可添加金属化合物、硅烷偶合剂等。金属化合物、硅烷偶合剂也可作为粘结剂而使用。
金属化合物可使用以下述通式(6)所示的化合物或其螯合化合物。
通式(6):AnMBx-n
式中,M是金属原子,A为可水解的官能团或具有可水解官能团的烃基,B为与金属原子M以共价键或离子键结合的原子团。X为金属原子M的原子价,n表示2以上x以下的整数。
可水解的官能团A是可举例如烷氧基、氯原子等的卤素、酯基、酰胺基等。在属于上述式(6)的金属化合物中,包括具有直接结合于金属原子的2个以上烷氧基的烷氧化物、或其螯合化合物。考虑到折射率或涂膜强度的增强效果、易处理性、材料成本等,优选的金属化合物是可举例烷氧化钛、烷氧化锆、烷氧化硅、或它们的螯合化合物。烷氧化钛是反应速度快、折射率高,处理性也容易,但具有光催化剂作用,故若大量添加,耐光性劣化。烷氧化锆是折射率高,但易白浊,故必须注意涂布时的露点管理等。烷氧化硅是反应速度慢,折射率也低,处理性容易,耐光性优。硅烷偶合剂是可与无机微粒和有机聚合物两者都反应,故可制作强韧的涂膜。此外,因烷氧化钛,促进紫外线固化树脂、金属烷氧化物的反应,即使仅添加少量,也可提高涂膜的物理特性。
烷氧化钛可举例如四甲氧基钛、四乙氧基钛、四异丙氧基钛、四正丙氧基钛、四正丁氧基钛、四仲丁氧基钛、四叔丁氧基钛等。
烷氧化锆可举例如四甲氧基锆、四乙氧基锆、四异丙氧基锆、四正丙氧基锆、四正丁氧基锆、四仲丁氧基锆、四叔丁氧基锆等。
烷氧基硅及硅烷偶合剂是以下述通式(7)所示的化合物。
通式(7):RmSi(OR’)n
式中,R表示烷基(优选是碳原子数1~10的烷基)、或乙烯基、(甲基)丙烯酰基、环氧基、酰胺基、磺酰基、羟基、羧基、烷氧基等的反应性基,R’表示烷基(优选为碳原子数1~10的烷基),m+n为4。
具体上可举例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四仲丁氧基硅烷、四叔丁氧基硅烷、四戊乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基氨丙基)三甲氧基硅烷等。
与游离金属化合物配位而形成螯合化合物的螯合化剂,优选可举例如二乙醇胺、三乙醇胺等的烷醇胺类;乙二醇、二乙二醇、丙二醇等的甘醇类;乙酰基丙酮、乙酰基醋酸乙酯等而分子量1万以下的化合物。通过使用这些螯合化剂,即使对于水分的混入等,也可形成稳定且涂膜的增强效果也优异的螯合化合物。
关于金属化合物的添加量,对于中折射率组合物,优选换算成金属氧化物为低于5质量%,对于高折射率组合物,优选换算成金属氧化物为低于20质量%。
(偏振片)
本发明的光学薄膜是可用来作为偏振片保护膜,该偏振片可以采用常规方法制作。对本发明的光学薄膜背面侧进行碱皂化处理,浸渍在碘溶液中并拉伸而制作的偏光膜的至少一个面上,优选使用完全皂化型聚乙烯醇水溶液而贴合。另一面可使用该光学薄膜,也可使用另一偏振片保护膜。市售的纤维素酯薄膜优选使用(例如,Konicaminolta TAC KC8UX、KC4UX、KC5UX、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UY、KC4UY、KC12UR、KC8UCR-3、KC8UCR-4、KC8UCR-5、以上Konicaminolta opto(株)制)。对于本发明的光学薄膜,另一面所使用的偏振片保护膜,优选面内迟延Ro为590nm,30~300nm,Rt具有70~400nm的相位差。这些例如可采用特开2002-71957、特开2003-170492记载的方法进行制作。此外,也优选使用例如特开2003-12859记载的方法进行制作的、迟延值Ro、Rt分别为-15nm≤Ro≤15nm,-15nm≤Rt≤15nm的偏振片保护膜。或者,进一步优选使用偏振片保护膜,其是具有使盘状液晶等液晶化合物取向而形成光学各向异性层的光学补偿膜。例如可以特开2003-98348记载的方法形成光学各向异性层。通过与本发明的光学薄膜组合而使用,可得到具有平面性优且稳定的视场角扩大效果的偏振片。
作为偏振片的主要构成要素的偏光膜,是仅通过一定方向的偏振波面的光的元件,目前所知的代表性偏光膜是聚乙烯醇类偏光膜,其是在聚乙烯醇类薄膜上染色碘和染色二色性染料而形成。可以使用的偏光膜是,利用聚乙烯醇水溶液制膜,再将其进行单轴拉伸并进行染色,或者,在染色后进行单轴拉伸之后,优选经过硼化合物进行耐久性处理的偏光膜。偏光膜的膜厚优选为5~30μm,特别优选为10~20μm。
也较优选使用特开2003-248123号公报、特开2003-342322号公报等记载的乙烯单元的含量1~4摩尔%、聚合度2000~4000、皂化度99.0~99.99摩尔%的乙烯改性聚乙烯醇。其中,优选是使用热水阻隔温度为66~73℃的乙烯改性聚乙烯醇薄膜。此外,考虑到色斑的降低,优选在距离薄膜的TD方向为5cm的二点间的热水阻隔温度的差为1℃以下。进一步,考虑到色斑的降低,更优选在距离薄膜的TD方向为1cm的二点间的热水阻隔温度的差为0.5℃以下。
使用此乙烯改性聚乙烯醇薄膜的偏光膜,不仅偏光性能及耐久性能优异,且色斑很少,故特别优选使用于大型液晶显示装置。
如以上做法所得到的偏光膜,一般可在该偏光膜的两面或单面上贴合偏振片保护膜而制造偏振片来使用。在进行贴合时所使用的贴着剂是可举例如PVA类接着剂或胺基甲酸酯类的接着剂等,但其中优选使用PVA类接着剂。
(显示装置)
将使用本发明的光学薄膜的偏振片安装到显示装置中,由此可制作各种可见性优异的显示装置。本发明的光学薄膜是优选以反射型、透射型、半透射型LCD或TN型、STN型、OCB型、HAN型、VA型(PVA型、MVA型)、IPS型等各种驱动方式的LCD来使用。此外,本发明的光学薄膜是平面性优,也优选使用于等离子显示器、场致发射显示器、有机EL显示器、无机EL显示器、电子标签(電子ペ一パ一)等各种显示装置上。尤其画面为30型以上,尤其30型~54型的大画面显示装置中,在画面周边部没有发白,可长期间维持其效果,在MVA型液晶显示装置中可看出显著的效果。尤其,作为本发明目的的减少色斑、闪烁、波纹,即使观看长时间也不导致眼睛疲劳的效果。
实施例
以下举出实施例而具体地说明本发明,但本发明不限定于此。
实施例1
(纤维素酯薄膜1~3的制作)
(二氧化硅分散液A)
(Aerosil 972V(日本Aerosil(株)制) 12质量份
(一次粒子的平均径16nm、表观比重90g/升)
乙醇 88质量份
通过溶解器,将上述物质搅拌混合30分钟后,以蒙顿戈林(Mantongorine)进行分散。分散后的液浊度为200ppm。在二氧化硅分散液中边搅拌边投入88质量份的二氯甲烷,再通过溶解器搅拌混合30分钟,制作二氧化硅分散稀释液A。
(在线添加液A的制作)
Tinuvin 109(Ciba Speciality Chemicals(株)制) 11质量份
Tinuvin 171(Ciba Speciality Chemicals(株)制) 5质量份
二氯甲烷 100质量份
将上述化合物投入到密闭容器中,进行加热,边搅拌边完全溶解,过滤。
边搅拌边向其中加入36质量份二氧化硅分散稀释液A,进一步搅拌30分钟后,边搅拌边加入6质量份醋酸-丙酸纤维素酯(乙酰基取代度1.9、丙酰基取代度0.8),进一步搅拌60分钟后,通过Advantech东洋(株)的聚丙烯wind catridge filter TCW-PPS-1N进行过滤,制造在线添加液A。
(胶浆液A的制造)
纤维素酯(通过棉绒合成的纤维素三醋酸酯、Mn=148000、Mw=310000、
Mw/Mn=2.1、乙酰基取代度2.92) 100质量份
三羟甲基丙烷三苯甲酸酯 5.0质量份
乙基酞酰基乙基乙醇酸酯 5.5质量份
二氯甲烷 440质量份
乙醇 40质量份
将以上物质投入于密闭容器,进行加热,边搅拌边完全溶解,使用安积滤纸(株)制的安积滤纸No.24而进行过滤,制造胶浆液A。
在制膜生产线中以日本精线(株)制的Finemet NF过滤胶浆液A。在在线添加液线上,以日本精线(株)制的Finemet NF过滤在线添加液A。相对于所过滤的胶浆液A 100质量份,以3质量份的比率加入所过滤的在线添加液A,而以在线混合机(Toray静止型管内混合机、Hi-Mixer,SWJ)充分混合,然后,使用输送带流延装置,温度32℃、以1.8m幅宽均匀流延于不锈钢带支撑体上。在不锈钢带支撑体上,使溶剂蒸发至残留溶剂量为100%,从不锈钢带支撑体上剥离丝网。在35℃下蒸发已剥离的纤维素酯丝网的溶剂,纵切成1.65m幅宽,其后,通过扩幅器在TD方向(与薄膜的搬送方向垂直的方向)上拉伸至1.05倍,同时在135℃的干燥温度下干燥。此时,通过扩幅器开始拉伸时的残留溶剂量为20%。
然后,通过多个辊搬送的同时,在120℃、110℃的干燥区干燥终止,纵切成1.4m幅宽,在薄膜两端实施幅1cm、平均高度8μm的压痕加工,以卷取初期张力220N/m、终张力110N/m卷取到内径6英寸芯轴(コア)上,得到纤维素酯膜1。从不锈钢带支撑体的旋转速度与扩幅器的运转速度所算出的剥离后的MD方向(与薄膜的搬送方向相同方向)的拉伸倍率为1.07倍。纤维素酯薄膜1的平均膜厚为40μm,卷数为3000m。
然后,与上述纤维素酯薄膜1相同做法,而制作平均膜厚60μm的纤维素酯薄膜2、平均膜厚80μm的纤维素酯薄膜3。
(通过被液体所润湿的弹性体擦拭薄膜面的处理)
使用上述所制作的纤维素酯薄膜1~3,以下述方式进行通过被液体所润湿的弹性体擦拭薄膜面的处理。
使用图1所示的薄膜搬送装置,通过被液体所润湿的弹性体1擦拭长条薄膜的一个面。所使用的弹性体的详细内容为如下所述。
弹性体的材质:在20cm的铝制辊上被覆厚5mm的丙烯腈/丁二烯橡胶
弹性体的硬度:橡胶硬度30(根据JIS-K-6253的方法使用Durometer A型而测定)
弹性体的大小:辊径20cm
弹性体的摩擦系数变化:使用石油轻质汽油充分洗净弹性体表面后,边使弹性体旋转边使溶解于醋酸乙酯的5质量%的三氯三聚异氰酸溶液渗入的废布接触于弹性体而在弹性体表面涂布三氯三聚异氰酸溶液。在室温直接干燥该弹性体,以约0.5小时挥发溶剂而干燥表面。通过改变三氯三聚异氰酸溶液的浓度,而使弹性体的摩擦系数以表1所示的进行变化。此外,静摩擦系数是使用新东科学股份公司制的“Heidon表面性测定机14型”,采用上述方法而测定。
弹性体的驱动方向及旋转数:朝薄膜搬送方向以逆转方向旋转,旋转数10rpm。
弹性体的温度:30℃
纤维素酯薄膜以15m/分的搬送速度进行搬送。
液体使用纯水。此外,喷嘴8是使140cm长的棒状喷嘴设置于薄膜幅宽方向,前端的开口为1mm的缝隙,在图1的喷嘴8的位置,使纯水以输液液量30L/分喷射于薄膜面上。过滤器10是使用孔径0.2mm的市售品。
使用喷气嘴5而对薄膜背面供给空气时,调整供给空气压,使对弹性体的薄膜面压为3.0×102Pa。
弹性体的洗净是以使用图5(a)的超声波振子的方法进行,使超声波振子(日本Alex公司制的特别规格机种)在薄膜的幅方向上排列设置2台,在薄膜搬送方向上排列设置4台。该振子1台的大小是在薄膜的幅宽方向上为50cm,在搬送方向上为30cm,以1000W的功率输出100KHz的超声波。
此外,在该装置的上游侧10m、及下游侧10m的位置的薄膜搬送路径上,分别设置1台边界位置控制器(EPC),控制在弹性体1上所擦拭的长条薄膜的位置。
使用上述所制作的纤维素酯薄膜1~3,如表1所示,变更弹性体1的摩擦系数、是否通过喷嘴8向薄膜面供给液体4(纯水)、从弹性体1至喷气嘴6的位置变更所进行的长条薄膜的被处理面被润湿的时间、是否通过喷气嘴5对薄膜背面吹出空气、纯水4的温度(通过冷却器或加热器调整温度)、是否设置EPC,制作处理完的纤维素酯薄膜C-1~C-25。
(附带防止反射层的光学薄膜的制作)
使用上述所处理的纤维素酯薄膜C-1~C-25,并根据下述顺序分别制作附带防止反射层的光学薄膜。
以下述方法测定构成防止反射层的各层的折射率。
(折射率)
各折射率层的折射率是,对于使各层单独涂敷设置于下述所制作的硬涂膜上的样品,从分光光度计的分光反射率的测定结果求出。分光光度计是使用U-4000型(日立制作所制),对试样的测定侧背面进行粗面化处理后,以黑色的喷涂进行光吸收处理而防止在背面的光的反射,5度正反射的条件测定可见光区域(400~700nm)的反射率。
(金属氧化物微粒的粒径)
所使用的金属氧化物微粒是,通过电子显微镜(SEM)观察各100个微粒,以外切于各微粒的圆的直径作为粒径而以其平均值作为粒径。
《硬涂层的形成》
在上述所处理的纤维素酯薄膜C-1~C-25上,以孔径0.4μm的聚丙烯制过滤器过滤下述硬涂层用涂布液而制造硬涂层涂布液,再使用微凹版涂布器对其进行涂布,以90℃干燥之后,使用紫外线灯,使照射部的照度为100mW/cm2、照射量为0.1J/cm2而固化涂布层,形成干膜厚7μm的硬涂层,制作硬涂膜。
(硬涂层涂布液)
搅拌、混合下述材料,形成硬涂层涂布液。
丙烯酸单体:KAYARAD DPHA
(二季戊四醇六丙烯酸酯、日本化药制) 220质量份
Irgacure 184(Ciba Speciality Chemicals(株)制) 20质量份
丙二醇单甲基醚 110质量份
醋酸乙酯 110质量份
(附带防止反射层的光学薄膜的制作)
如上所述制作的硬涂膜上,如下所述的以高折射率层、低折射率层的顺序涂敷设置防止反射层,制作附带防止反射层的光学薄膜1~25。
(防止反射层的形成:高折射率层)
在硬涂膜上,使用挤出涂布器涂布下述高折射率层涂布组合物,并在80℃下干燥1分钟,然后,照射紫外线0.1J/cm2而固化,进一步在100℃下热固化1分钟,以厚度成为78nm的方式设有高折射率层。
此高折射率层的折射率为1.62。
(高折射率涂布组合物)
金属氧化物微粒的异丙醇溶液(固体成分20%、ITO粒子、粒径5nm)
55质量份
金属化合物:Ti(OBu)4(四-正丁氧基钛) 1.3质量份
电离辐射线固化型树脂:二季戊四醇六丙烯酸酯 3.2质量份
光聚合引发剂:Irgacure 184(Ciba Speciality Chemicals(株)制)
0.8质量份
直链二甲基聚硅氧-EO嵌段共聚合物(FZ-2207、日本Unicar(株)制)的10%丙
二醇单甲基醚液 1.5质量份
丙二醇单甲基醚 120质量份
异丙醇 240质量份
甲乙酮 40质量份
(防止反射层的形成:低折射率层)
在上述高折射率层上,使用挤出涂布器涂布下述低折射率层涂布组合物,在100℃下干燥1分钟后,通过紫外灯照射紫外线0.1J/cm2而固化,于耐热性塑料芯轴以卷长4000m卷取,然后,在80℃下进行3日的加热处理,制作附带有防止反射层的光学薄膜1~25。
此外,该低折射率层的厚度95nm、折射率为1.37。
(低折射率层涂布组合物的制造)
(四乙氧基硅烷水解物A的制造)
混合四乙氧基硅烷289g与乙醇553g,再向其中添加0.15%醋酸水溶液157g,在25的水浴中搅拌30小时,制造水解物A。
四乙氧基硅烷水解物A 110质量份
中空氧化硅微粒(下述P-2)分散液 30质量份
KBM503(硅烷偶合剂:信越化学(株)制) 4质量份
直链二甲基聚硅氧-EO嵌段共聚合物(FZ-2207、日本Unicar(株)制)的10%丙
二醇单甲基醚液 3质量份
丙二醇单甲基醚 400质量份
异丙醇 400质量份
(中空氧化硅微粒(P-2)分散液的制造)
将平均粒径5nm、SiO2浓度20质量%的氧化硅溶胶100g与纯水1900g的混合物加温至80℃。此反应母液的pH为10.5,在该母液中同时添加0.98质量%的硅酸钠水溶液9000g作为SiO2,与1.02质量%的铝酸钠水溶液9000g作为Al2O3。其间,将反应液的温度保持于80℃。在刚添加后,反应液的pH上升至12.5,其后,几乎无变化。添加终止后,冷却反应液至室温,以超过滤器洗净而制造固体成分浓度20质量%的SiO2·Al2O3核粒子分散液(步骤(a))。
于此核粒子分散液500g中加入纯水1700g而加温至98℃,边保持此温度边添加3000g硅酸液(SiO2浓度3.5质量%)而形成第一氧化硅被覆层的核粒子的分散液(步骤(b)),其中,硅酸液是利用阳离子交换树脂将硅酸钠水溶液进行脱碱所得到。
然后,在以超过滤器进行洗净而成为固体成分浓度13质量%且形成第一氧化硅被覆层的核粒子分散液500g中加入纯水1125g,进一步滴下浓盐酸(35.5%)而成为pH1.0,进行脱铝处理。然后,边加入pH3的盐酸水溶液10升与纯水5升,边以超过滤器分离所溶解的铝盐,制造出除去已形成第一氧化硅被覆层的核粒子的构成成分的一部分的SiO2·Al2O3多孔质粒子的分散液(步骤(c))。
将上述多孔质粒子的分散液1500g、纯水500g、乙醇1,750g及28%氨水626g的混合液加温至35℃后,添加硅酸四乙酯(SiO2 28质量%)104g,使形成有第一氧化硅被覆层的多孔质粒子表面以硅酸四乙酯的水解缩聚物被覆而形成第二氧化硅被覆层。然后,使用超过滤器而将溶剂取代成乙醇的固体成分浓度20质量%的中空氧化硅微粒(P-2)的分散液。
此中空氧化硅微粒的第一氧化硅被覆层的厚度是3nm,平均粒径为47nm,MOx/SiO2(摩尔比)为0.0017,折射率为1.28。这里,平均粒径通过动态光散射法测定。
《评估》
使用所得到的附带防止反射层的光学薄膜1~25而实施下述的评估。
(防止反射层的纵条纹评估)
分别涂布10条上述附带防止反射层的光学薄膜3000m,以各个卷体取样1m2,已取样的基材的防止反射层背面以黑喷涂完全涂黑,通过3种波长的萤光灯目视评估防止反射层面,评估纵条纹条数。
(10条×1m2×10处=100m2评估)
纵条纹是产生于薄膜搬送方向的很直的条纹,条纹部分与其他部分的反射光颜色相异而可看见。
◎:无纵条纹产生
○:1条/100m2纵条纹产生
△:2~10条/100m2纵条纹产生
×:多于10条/100m2
(防止反射层的横纹评估)
分别涂布10条上述附带防止反射层的光学薄膜3000m,以各个卷体取样1m2,已取样的基材的防止反射层背面以黑喷涂完全涂黑,通过3种波长的萤光灯目视评估防止反射层面,评估横条纹条数。
(10条×1m2×10处=100m2评估)
◎:未产生
○:100m2中、于1m2以下产生横纹
△:100m2中、于超过1m2、10m2以下产生横纹
×:100m2中、于超过10m2、20m2以下产生横纹
(拖尾)
分别涂布10条上述附带防止反射层的光学薄膜4000m,以各个卷体取样1m2,已取样的基材的防止反射层背面以黑喷涂完全涂黑,通过3种波长的萤光灯目视评估防止反射层面,评估拖尾的发生。
(10条×1m2×10处=100m2评估)
拖尾是防止反射层的涂布液缩边(はじき)障碍,包括由异物产生的核、与不由异物造成核的无核者。
以朝薄膜搬送方向流动的方式弹起,弹起的薄膜搬送方向的长度常为10μm~100μm。
◎:0个/100m2
○:1~5个/100m2
△:6~20个/100m2
×:多于20个/100m2
(异物障碍)
通过涂膜的目视检查以每1m2的个数计算可看到直径100~150μm以下或直径150μm以上的突起状障碍及/和凹穴状障碍。
所谓直径100μm的异物障碍是相对于涂膜的基准面而涂膜表面的厚度变化率为2μm(涂膜的厚度变化)/100μm(基准面上的距离)以上,涂膜的厚度为0.5μm以上变化的突起状障碍及/或凹穴状部分的范围看出成为略圆形时的直径为100μm的障碍,此是以目视成为100μm的大小的异物障碍。同样地,上述的直径为150μm的障碍作为150μm的大小的异物障碍。实际的异物障碍检查中,是准备上述100μm的大小的异物障碍与150μm的大小的异物障碍的样本,计算具有100μm的大小的异物障碍的样本与150μm的大小的异物障碍的样本的中间大小的异物障碍作为直径100~150μm的异物数。同样地,相对于150μm的大小的异物障碍的样本,计算此以上的大小的异物障碍作为150μm以上的异物。
此外,异物障碍的突起状或凹穴状障碍的截面的状态是可通过光干涉式的表面粗糙度计等观察。
以如下的基准评估上述所计算的异物个数。
◎:看不出100μm以上的异物
○:略看出100~不足150μm的异物
△:看出100~不足150μm的异物
×:可看出100~不足150μm的异物,进而也可看到150μm以上的异物。
(皱纹的产生)
以搬送中、目视观察各处理完的纤维素酯薄膜10条,以下述基准评估有无皱纹的发生。
◎:10条均无皱纹的产生
○:仅看出1~3条以内皱纹的产生
△:明显地看出1~3条以内皱纹的产生
×:明显地看出4条以上皱纹的产生
以上的评估结果示于下述表1中。
[表1]
*1 | *2 | *3 | 弹性体 | 处理条件 | 效果 | 备考 | ||||||||||
No. | 膜厚(μm) | 静摩擦系数 | *4 | *5 | *6 | 纯水液温(℃) | *7 | EPC运转的有无 | 纵条纹障碍 | 横纹障碍 | 拖尾 | 异物 | 皱纹 | |||
1 | C-1 | 1 | 40 | 0.15 | 有 | 有 | 30秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | × | ○ | ○ | × | 比较例 |
2 | C-2 | 1 | 40 | 0.2 | 有 | 有 | 30秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
3 | C-3 | 1 | 40 | 0.3 | 有 | 有 | 30秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
4 | C-4 | 1 | 40 | 0.5 | 有 | 有 | 30秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
5 | C-5 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 30 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
6 | C-6 | 1 | 40 | 0.9 | 有 | 有 | 30秒 | 30 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
7 | C-7 | 1 | 40 | 1.1 | 有 | 有 | 30秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | × | ○ | ○ | × | 比较例 |
8 | C-8 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 1秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | △ | △ | △ | 本发明 |
9 | C-9 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 2秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
10 | C-10 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 60秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
11 | C-11 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 65秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | 本发明 |
12 | C-12 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 无 | 100秒 | 30 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | 本发明 |
13 | C-13 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 25 | 有 | 有 | ○ | ○ | △ | △ | △ | 本发明 |
14 | C-14 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 50 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 本发明 |
15 | C-15 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 70 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 本发明 |
16 | C-16 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 100 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 本发明 |
17 | C-17 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 110 | 有 | 有 | ○ | ○ | △ | △ | △ | 本发明 |
18 | C-18 | 1 | 40 | 0.7 | 无 | 有 | 30秒 | 50 | 有 | 有 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | 本发明 |
19 | C-19 | 1 | 40 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 50 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 本发明 |
20 | C-20 | 2 | 60 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 50 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 本发明 |
21 | C-21 | 3 | 80 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 50 | 有 | 有 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 本发明 |
22 | C-22 | 2 | 60 | 0.7 | 有 | 有 | 30秒 | 50 | 无 | 无 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | 本发明 |
23 | C-23 | 1 | 40 | 无处理 | 有 | × | × | × | × | × | 比较例 | |||||
24 | C-24 | 2 | 60 | 无处理 | 有 | × | × | × | × | × | 比较例 | |||||
25 | C-25 | 3 | 80 | 无处理 | 有 | × | × | × | × | × | 比较例 |
*1:附带防止反射层的光学薄膜NO.
*2:处理完的纤维素酯薄膜NO.
*3:纤维素酯薄膜
*4:以喷嘴8对膜面喷射液体的有无
*5:以喷气嘴6除去薄膜面液体的有无
*6:薄膜被润湿的时间
*7:以喷气嘴5吹向薄膜背面
从表1可知使用本发明的处理完的纤维素酯薄膜C-2~C-6、C-8~C-22的附带防止反射层的光学薄膜2~6、8~22是纵条纹障碍、横设障碍、拖尾、异物障碍、皱纹相对于比较例已被改善。此外,通过分别设定于以构成2~9所示的处理方法的范围,上述改善效果会更进一步提高。
实施例2
使用在实施例1所制作的附带防止反射层的光学薄膜1~25,而制作偏振片及液晶显示装置。
(偏振片的制作)
使厚120μm的聚乙烯醇膜进行单轴拉伸(温度110℃、拉伸倍率5倍)。再将其浸渍于由碘0.075g、碘化钾5g、水100g所构成的水溶液中60秒,然后,浸渍于由碘化钾6g、硼酸7.5g、水100g所构成的68℃的水溶液中。再对其水洗、干燥,得到偏光膜。
然后,根据下述步骤1~5而以偏光膜与实施例1所制作的附带防止反射层的光学薄膜1~25、背面侧偏振片保护膜,贴合于纤维素酯薄膜而制作偏振片。背面侧的偏振片保护膜是使用具有相位差的纤维素酯薄膜(KonicaMinolta KC8UCR-5:Konica Minolta Opto(株)制)而分别形成偏振片。
步骤1:浸渍于60℃的2摩尔/升的氢氧化钠溶液90秒,然后水洗干燥,得到皂化了与起偏镜贴合的侧的附带防止反射层的光学薄膜。
步骤2:使上述偏光膜浸渍于固体成分2质量%的聚乙烯醇接着剂槽中1~2秒。
步骤3:轻轻拭去在步骤2中附着于偏光膜的过剩的接着剂,再载置于在步骤1所处理的附带防止反射层的光学薄膜上而叠层,配置。
步骤4:在步骤3叠层的上述所制作的附带防止反射层的光学薄膜与偏光膜与背面侧的纤维素酯薄膜以压力20~30N/cm2、搬送速度以约2m/分贴合。
步骤5:在80℃的干燥机中使步骤4所制作的偏光膜与附带防止反射层的光学薄膜及背面侧纤维素酯薄膜贴合的试样干燥2分钟,制作偏振片。分别使用附带防止反射层的光学薄膜1~25,而制作偏振片1~25。
(液晶显示装置的制作)
以如下操作方法而制作进行视场角测定的液晶面板,评估作为液晶显示装置的特性。
剥离富士通制15型显示器VL-150SD预先被贴合的两面的偏振片,而使上述所制作的偏振片1~25分别贴合于液晶盒的玻璃面。
此时,偏振片的贴合方向是吸收轴朝向与预先被贴合的偏振片相同的方向进行,分别制作液晶显示装置1~25。
使用如以上操作方法所得到的液晶显示装置1~25而进行下述评估。
《评估》
《可见性的评估》
有关上述所制作的各液晶显示装置,以60℃、90%RH的条件放置100小时后,返回23℃、55%RH。其结果,若观察显示装置的表面,使用本发明的附带防止反射层的光学薄膜2~6,8~22,全部评估为○~◎,平面性优,但比较例的显示装置是评估为×~△,可看出细波纹状的斑纹,若长时间观看,眼睛易疲劳。
◎:于表面完全看不出波纹状的斑纹
○:于表面稍可看出波纹状的斑纹
△:于表面略可看出微细波纹状的斑纹
×:于表面可看出微细波纹状的斑纹
产业上的利用可能性
根据本发明,可提供一种可改善在长条薄膜上涂布防止反射层等的功能性层时易产生的横纹、涂布条纹、拖尾等的涂布缺陷的光学薄膜的处理方法及光学薄膜的处理装置,尤其特征在于可改善横纹的点。
以往,为改善异物起因的点缺陷或条纹等,使薄膜进行除尘处理为已知,特开平8-89920号公报、特开2001-38306号公报、特开2003-8255136号公报、近似本发明的形态的湿式方式的除尘处理为已知。
但在这些的除尘处理中,是无法某种程度充分改善异物起因的点缺陷或条纹等,而且,横纹是无法改善。本发明是可同时地改善异物起因的涂布缺陷与横纹。
Claims (21)
1.一种光学薄膜的处理方法,该方法使用经液体润湿后的弹性体擦拭所搬运的长条薄膜后,除去该长条薄膜表面的液体,其中,该弹性体表面的静摩擦系数为0.2以上0.9以下。
2.权利要求1所述的光学薄膜的处理方法,其中,该弹性体为表面改性橡胶。
3.权利要求1所述的光学薄膜的处理方法,其中,具有检测该长条薄膜的幅宽端部位置,并调整搬运位置的设备。
4.权利要求1所述的光学薄膜的处理方法,其中该液体的温度为30℃以上100℃以下,该弹性体的温度为30℃以上100℃以下。
5.权利要求1所述的光学薄膜的处理方法,其中,在加压该长条薄膜背面的同时,用该弹性体擦拭。
6.权利要求1所述的光学薄膜的处理方法,其中,在使用经液体润湿后的弹性体擦拭之前,该长条薄膜的被处理面预先被液体涂敷。
7.权利要求6所述的光学薄膜的处理方法,其中,通过给该长条薄膜的被处理面供给液体的设备,润湿该被处理面。
8.权利要求6所述的光学薄膜的处理方法,其中,具有在该长条薄膜与该弹性体之间供给液体的设备。
9.权利要求1所述的光学薄膜的处理方法,其中,该长条薄膜的被处理面经液体润湿的时间为2秒以上60秒以下。
10.权利要求1所述的光学薄膜的处理方法,其中,该长条薄膜的膜厚为30μm以上70μm以下。
11.一种光学薄膜的处理装置,该光学薄膜的处理装置包括弹性体擦拭设备和液体除去设备,该弹性体擦拭设备是利用经液体润湿后的弹性体擦拭所搬运的长条薄膜,该液体除去设备是在擦拭后,除去该长条薄膜表面的液体,其中,该弹性体表面的静摩擦系数为0.2以上0.9以下。
12.权利要求11所述的光学薄膜的处理装置,其中,具有检测该长条薄膜的幅宽端部位置,并调整搬运位置的设备。
13.权利要求11所述的光学薄膜的处理装置,其中,具有将该液体的液温调整至30℃以上100℃以下的液温调整设备、和调整该弹性体的温度至30℃以上100℃以下的弹性体温度调整设备。
14.权利要求11所述的光学薄膜的处理装置,其具有加压该长条薄膜背面的设备。
15.权利要求11所述的光学薄膜的处理装置,其中,在弹性体擦拭设备前,具有预先以液体润湿该长条薄膜的被处理面的薄膜润湿设备。
16.权利要求15所述的光学薄膜的处理装置,其中,该薄膜润湿设备是对该长条薄膜的被处理面供给液体的装置。
17.权利要求15所述的光学薄膜的处理装置,其中,该薄膜润湿装置是在该长条薄膜与该弹性体之间供给液体的设备。
18.权利要求11所述的光学薄膜的处理装置,其中,从使用该薄膜润湿设备进行润湿开始,至使用液体除去装置进行除去终止的处理时间为2秒以上至60秒以下。
19.一种光学薄膜的制造方法,其中,通过权利要求1所述的光学薄膜的处理方法进行处理后,在该长条薄膜的被处理面上涂布设置功能性层。
20.权利要求19所述的光学薄膜的制造方法,其中,该功能性层为防止反射层或活化射线固化树脂层。
21.权利要求20所述的光学薄膜的制造方法,其中,该长条薄膜为纤维素酯膜,该液体为水。
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