CN101529284B - 相位差膜 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种相位差膜，其适用于提高液晶显示器的辉度、对比度以及视角。根据本发明，能够提供一种相位差膜，其特征在于，其厚度为30～500μm、透光率为85％以上、Nz因子为10以上。

Description

相位差膜
技术领域
本发明涉及适合用作液晶显示装置(LCD)的部件以及光拾取装置部件的聚合物薄膜。更详细地说，涉及适于提高液晶显示器的辉度、对比度及视角的薄膜。
背景技术
平板显示器(FPD)广泛适用于从小型显示器至大型显示器的用途，但时至今日，从斜方向看LCD时的对比度的提高以及改善辉度不均、提高辉度仍然是一个课题。
因此，目前是出于相位差补偿的目的将聚合物薄膜用于液晶显示装置的STN(超扭曲向列相)方式等，用来解决色补偿、视角扩大等问题。进而，利用了薄膜晶体管(TFT)的LCD与之前所述的STN相比画质更优异，但依然存在从斜方向看到的画质与从正面看到的画质不同的视角问题，因此，使用将上述相位差膜优化后的相位差膜等。另外，出于功能上高对比度的目的还使用反射型LCD。
进而，伴随着最近的画面的大型化，必须提高LCD的视角。在通过对LCD面板侧进行技术开发来进行广视角化的基础上，对利用相位差膜来改善视角的要求非常高，还需要性能更强的相位差膜。
LCD的视角特性降低的原因在于当光通过LCD单元时，液晶自身所具有的双折射带来的影响。利用偏光板制作的直线偏光通过LCD单元时，不能维持其偏光性能，一部分光漏掉而透射，因而会出现对比度降低、色调变化这样的显示上不优选的现象。如何能够补偿这种由液晶的视角导致的双折射的变化，这就需要用到相位差膜。
近年来，作为改良这种视角特性的LCD方式，尝试在垂直取向向列型液晶显示装置(VA-LCD)或IPS-LCD、OCB-LCD等液晶自身的改良中，通过显示器的视角来改善对比度。然而，为了应对最近的液晶显示器的大型化、进而广视角下要求高画质的需求，不可缺少的是相位差膜的功能，获得大面积的具备延迟值的均匀性、慢轴方向的均匀性以及表面性(无损伤)的LCD用相位差膜成为重要课题。
因此，提出了许多相位差膜，例如日本特开2006-91246号公报中提出了用于液晶显示装置时显示图像的颜色变化少且有助于视角扩大的相位差板。进而，日本特开2004-117625号公报中还提出了如下相位差膜，其特征在于，在施加张力以实施拉伸处理时，拉伸前与拉伸后的红外吸收的差光谱(differential spectrum)中，从拉伸15秒至1小时的羰基的吸光度变化率A与从拉伸10分钟至1小时的羰基的吸光度变化率B为1.2≤A≤2.0、B≥1.1。
进而，日本特开2005-77963号公报提出：为了制造在时间变化、温度变化中尺寸稳定性优异、外部应力导致的光学物性变化小的相位差膜，期望使用折射率高、阿贝数低、玻璃转变温度(Tg)高、光弹常量为特定值以下的聚碳酸酯。
然而，这些方案都没有明确规定薄膜的光学特性，因而其使用方法存在限制。特别是不能满足最近的追寻高画质的显示装置的要求。特别是为了满足目前的显示器的高度要求，重要的是控制了三维方向的折射率的相位差膜，适宜以Nz因子进行规定。Nz因子＝(nx-nz)/(nx-ny)(式中，nx及ny是面内的主折射率，nz是厚度方向的主折射率。)
对于这样的控制了Nz因子的相位差膜提出了几个方案。例如日本特开2005-62673号公报及日本特开2005-62671号公报提出了Nz因子为0.5～2.0的相位差膜，以及日本特开2004-309617号公报提出了具有1.00≤Nz因子＜1.35的Nz因子的相位差膜，同样，日本特开2006-58540号公报提出了0.1≤Nz因子≤0.9的相位差膜。
然而，任一个相位薄膜都是具有2以下的Nz因子的薄膜，并没有提出进一步控制了分子取向的具有较大Nz因子的薄膜。
另一方面，为了提高LCD的画质，需要提高辉度、减少辉度不均，因而将聚合物薄膜制成扩散薄膜或扩散片来使用。作为扩散薄膜所要求的最重要的物性，可列举出提高辉度、以及隐藏光扩散或隐藏光源和在其后侧的斑点图案。
目前，在液晶显示器等中使用被称为边光(edge light)型背光的面光源，但在这样的液晶显示器中，为了使由光源发出的光发生扩散、看不到光源的像，需要光扩散薄膜。
近年来，对光扩散薄膜不仅要求具有良好的光透射性，并日渐要求优异的光扩散性即通过具有适当范围的雾度(HAZE)值使由光源发出的光在液晶面板上均匀扩散，同时要求优异的高辉度性。
作为这样的光扩散片，存在如下片材：在薄膜的至少一个面上设置有包含聚合物珠、无机微粒的光扩散层的片材(参照日本特许第2665301号公报)、以及对透明塑料薄膜的一个面或双面实施压花加工而形成凹凸的同时，在其的一个面或双面设置有包含微粒的光扩散层的片材(参照日本特开平11-337711号公报)等。
发明内容
如上所述，为了提高视角，优选使用相位差膜、特别是控制了三维折射率的相位差膜，为此，需要使用规定了Nz因子的薄膜，目前提出的方案仅是Nz因子为2以下的相位差膜，并未提出进一步控制了分子取向的具有较大Nz因子的薄膜。
本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，与目前LCD所使用的相位差膜不同，控制了薄膜面内与法线方向的光学各向异性显著不同的薄膜，其Nz因子显示出10以上的值，进而发现若使用具有较大Nz因子的薄膜时能够提高视角。
发现：特别是Nz因子显示出10以上的值的薄膜作为垂直取向(VA)LCD、光学补偿弯曲排列(OCB)液晶的相位差膜，其扩大视角的性能比以往的薄膜更优异，基于此，从而完成了本发明。
另外，Nz因子大意味着薄膜面内与在薄膜面的法线方向分子取向的各向异性大，特别是分子的取向被高度地控制。
进而，发现在维持该光学特性的状态下还能赋予光扩散能力，可以制成兼具相位差功能和光扩散薄膜的功能的薄膜。目前是以多个薄膜赋予相位差功能和光扩散功能，但本发明可以用1张薄膜发挥这些功能。
即，本发明涉及如下所示的相位差膜。
本发明的一个实施方式是一种相位差膜，其特征在于，其厚度为30～500μm、透光率为85％以上、Nz因子为10以上。
Nz因子＝(nx-nz)/(nx-ny)
(式中，nx及ny为面内的主折射率，nz为厚度方向的主折射率。)
本发明优选的方式是雾度为50％以上的具有上述光扩散功能的相位差膜。本发明其他优选方式是薄膜的材质为聚碳酸酯树脂的上述相位差膜。本发明其他优选方式为以熔融挤出法制造的上述相位差膜。
本发明的优选方式的相位差膜的扩大视角的性能比以往的薄膜更优异、对比度提高，进而可以使薄膜更薄，特别适合便携电子机器等。
另外，可以不损害相位差功能地赋予本发明的相位差膜以光扩散功能，目前是以多个薄膜赋予相位差功能和扩散功能，但本发明可以以一张薄膜解决。
具体实施方式
以下，对本发明进行更详细的说明。
作为相位差膜，可以使用光透射性优异的薄膜，没有特别限定。优选使用光透射率为85％以上且取向不均少的薄膜。作为材质，可使用例如：聚碳酸酯、聚芳酯、聚砜、PET、聚萘二甲酸乙二醇酯这样的聚酯；聚醚砜、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯这样的聚烯烃；纤维素系聚合物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚酰胺、降冰片烯系聚合物等。在上述中特别优选使用聚碳酸酯。
聚碳酸酯的制造方法是在由双酚类和炭酸酯形成化合物制造聚碳酸酯时使用的公知方法。例如可以通过双酚类与光气的直接反应(光气法)、或双酚类与碳酸二芳基酯的酯交换反应(酯交换法)等方法进行制造。
作为上述双酚类，可列举出2，2-双(4-羟苯基)丙烷(通称双酚A)、双(4-羟苯基)甲烷、1，1-双(4-羟苯基)乙烷；2，2-双(4-羟苯基)丁烷；2，2-双(4-羟苯基)辛烷；2，2-双(4-羟苯基)苯基甲烷；2，2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、2，2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷、2，2-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)丙烷、双(4-羟苯基)萘基甲烷、1，1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-四甲基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-氯苯基基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-四氯苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-四溴苯基)丙烷等双(羟基芳基)烷烃类、1，1-双(4-羟苯基)环戊烷、1，1-双(4-羟苯基)环己烷(通称双酚Z)、1，1-双(4-羟苯基)-3，5，5-三甲基环己烷等双(羟基芳基)环烷烃类、双(4-羟苯基)硫等双(羟基芳基)硫醚类、双(4-羟苯基)砜等双(羟基芳基)砜类等。
特别优选2，2-双(4-羟苯基)丙烷(通称双酚A)。
另-方面，作为炭酸酯形成化合物，可列举出例如光气、三光气、碳酸二苯酯、二对甲苯基碳酸酯、苯基-对甲苯基碳酸酯、二对氯苯基基碳酸酯、二萘基碳酸酯等碳酸二芳基酯。这些化合物还可以组合2种以上使用。
进而，在本发明的目标范围内，还可以与上述双酚类组合使用三环[5.2.1.02，6]癸烷二甲醇、环己烷-1，4-二甲醇、萘烷-2，6-二甲醇、降莰烷二甲醇(norbornanedimethanol)、五环五癸烷二甲醇(pentacyclopentadecanedimethanol)、环戊烷-1，3-二甲醇、1，4-丁烷二醇、1，6-己二醇、螺环乙二醇、异山梨醇、1，4：3，6-双脱水甘露醇(Isomannide)等。
本发明的相位差膜优选Nz因子为10以上，特别优选为15～45。若为Nz因子显示出10以上的值的薄膜，则特别是作为垂直取向(VA)LCD或光学补偿弯曲排列(OCB)液晶的相位差膜时，扩大视角的性能比以往的薄膜更优异。为了使Nz因子为10以上，可列举出例如相对于z方向增大x方向的拉伸。由此，nx与nz的差异变大，可以充分增大Nz因子。
本发明的相位差膜通过在至少一个面的表面形成凹凸形状的图案，从而可以具有50％以上的雾度。其表面形状优选为光扩散性优异的压花图案、V沟图案、垄状图案等，特别优选压花图案。通过在薄膜表面形成凹凸形状的图案，可以将透光率以及雾度调整到任意值，可以得到期望的光扩散性能。
透光率优选为85％以上、特别优选为87％以上。
雾度优选为50％以上、特别优选为65％以上。
作为本发明的树脂制薄膜的制造方法，可以使用通常的熔融挤出成形装置进行成形。使用挤出机进行熔融，用具有橡胶弹性的第一冷却辊和表面经压花加工的金属制第二冷却辊将从T模出来的熔融树脂薄膜捏合，以对薄膜表面赋予凸凹形状，使用配置在下游侧的金属制第三冷却辊和牵引辊牵引薄膜。薄膜的厚度优选为30～400μm、进一步优选为50～300。
实施例
以下，列举实施例进行说明。本发明并不受以下实施例任何限定。特性的评价如下所述。
(1)Nz系数
使用日本分光株式会社制ellipsometer M220在测定波长633nm下测定延迟值。在薄膜表面与入射光垂直的状态下测定面内延迟值Re后，改变薄膜表面与入射光的角度测定厚度方向延迟值Rth，算出三维折射率nx、ny、nz。进而，用下式算出Nz因子。
Nz因子＝(nx-nz)/(nx-ny)
(2)总透光率、雾度
使用株式会社村上色彩技术研究所制的雾度计HM-150型进行测定。
(3)视角特性
从下侧开始依次配置市售的背光、碘系偏光板、相位差膜、液晶单元、偏光板，并使偏光板的透射轴成直角。从上面在入射角0°和45°方向目视观察背光灯的光，以有无漏光来判断视角特性的优良与否。
(4)光扩散性
透过薄膜观察点光源时，以光源的轮廓变淡判断扩散性。
(或者以透过导光板、薄膜观察光源时，导光板的斑点被隐藏来确认。)
[实施例1]
使用热风干燥机在120℃下将聚碳酸酯树脂(MitsubishiEngineering-Plastics Corporation制Iupilon E-2000)的颗粒干燥3小时。通过90mm单螺杆挤出机和T模，在270℃下将该颗粒进行熔融挤出，使用直径220mm的硅橡胶制的第一冷却辊与表面经压花加工的直径450mm的金属制第二冷却辊，将被挤出的熔融薄膜捏合，以对薄膜表面赋予压花图案并冷却，进而，通到表面为镜面的金属制第三冷却辊，使用牵引辊边牵引边成形出厚130μm的一个面压花的薄膜。此时，将第一冷却辊的温度设定为50℃、第二冷却辊的温度设定为130℃、第三冷却辊的温度设定为130℃，使冷却辊的速度为9.5m/min。表1示出所得到的薄膜的特性评价结果。通过安装本实施例的聚碳酸酯树脂制薄膜，提高了视角特性，光扩散性也充分。
[实施例2]
使用热风干燥机在120℃下将聚碳酸酯树脂(MitsubishiEngineering-Plastics Corporation制Iupilon E-2000)的颗粒干燥3小时。通过90mm单螺杆挤出机和T模在270℃下将该颗粒进行熔融挤出，使用直径220mm的硅橡胶制的第一冷却辊和表面经压花加工的直径450mm的金属制第二冷却辊将被挤出的熔融薄膜捏合，以对薄膜表面赋予压花图案并冷却，进而，通到表面为镜面的金属制第三冷却辊，使用牵引辊边牵引边成形出厚75μm的一个面压花的薄膜。此时，将第一冷却辊的温度设定为60℃、第二冷却辊的温度设定为135℃、第三冷却辊的温度设定为135℃，使冷却辊的速度为16.0m/min。表1示出所得到的薄膜的特性评价结果。通过安装本实施例的聚碳酸酯树脂制薄膜，提高了视角特性，光扩散性也充分。
[实施例3]
使用热风干燥机在120℃下将聚碳酸酯树脂(MitsubishiEngineering-Plastics Corporation制Iupilon E-2000)的颗粒干燥3小时。通过90mm单螺杆挤出机和T模在270℃下将该颗粒进行熔融挤出，使用直径220mm的硅橡胶制的第一冷却辊和表面经压花加工的直径450mm的金属制第二冷却辊，将被挤出的熔融薄膜捏合，以对薄膜表面赋予压花图案并冷却，进而，通到表面为镜面的金属制第三冷却辊，使用牵引辊边牵引边成形出厚500μm的一个面压花的薄膜。此时，将第一冷却辊的温度设定为40℃、第二冷却辊的温度设定为125℃、第三冷却辊的温度设定为125℃，使冷却辊的速度为2.5m/min。表1示出所得到的薄膜的特性评价结果，通过安装本实施例的聚碳酸酯树脂制薄膜，提高了视角特性，光扩散性也充分。
[比较例1]
使用GE公司制Lexan matt film 8A 13，与实施例1同样地进行薄膜特性评价测定。
[比较例2]
使用GE公司制Lexan matt film 8B 35，与实施例1同样地进行薄膜特性评价测定。
[比较例3]
使用帝人化成公司制Panlite film PC 3555，与实施例1同样地进行薄膜特性评价测定。
表1
  实施例1  实施例2   实施例3   比较例1   比较例2   比较例3
薄膜厚度(μm)   130   75   500   180   130   180
  Re(nm)   5   9   14   28   45   50
  NZ因子   28   11   35   8   4   3
  Rth(nm)   139   97   346   210   160   130
  雾度(％)   78   71   55   86   93   90
总透光率(％)   88   88   88   89   88   89
  视角特性   良好   良好   良好   不良   不良   不良
  光扩散性   良好   良好   良好   良好   良好   良好
产业上的利用可能性
本发明的相位差膜适用于液晶显示装置(LCD)的部件或光拾取装置部件等。

Claims (3)

1.一种相位差膜，其特征在于，其厚度为30～500μm、透光率为85％以上、Nz因子为10以上，雾度为50％以上，
Nz因子＝(nx-nz)/(nx-ny)
式中，nx和ny为面内的主折射率、nz为厚度方向的主折射率。
2.根据权利要求1所述的相位差膜，该膜的材质为聚碳酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的相位差膜，其通过熔融挤出法制得。
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