CN104303082A - 具有优异的紫外阻隔效果的光学膜和包括该光学膜的偏光板 - Google Patents

具有优异的紫外阻隔效果的光学膜和包括该光学膜的偏光板 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光学膜和包括该光学膜的偏光板，所述光学膜包含：丙烯酸系树脂，其具有120℃以上的玻璃化转变温度且包含基于(甲基)丙烯酸烷基酯的重复单元和基于苯乙烯的重复单元；和紫外吸收剂，其具有大于或等于2.5倍的所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的1％热分解温度。

Description

具有优异的紫外阻隔效果的光学膜和包括该光学膜的偏光板
技术领域
本发明涉及一种光学膜以及包括该光学膜的偏光板，并且更具体地，涉及一种具有优异的紫外阻隔效果的丙烯酸系光学膜以及包括该光学膜的偏光板。
背景技术
近年来，通常作为构造用以保护聚乙烯醇偏光片的保护膜的三乙酰纤维素膜(以下称为“TAC”膜)已经广泛用作例如液晶显示(LCD)器件的图像显示器件中的偏光板。但是，这样的TAC膜可能存在的问题在于，由于TAC膜具有较差的耐热性和耐湿性，当于高温度或者高湿度的条件下使用TAC膜时，可能会由膜变形使偏光板的性能(例如偏光程度或者颜色)劣化。因此，当前提出的替代方法是使用具有优异的耐热性和耐湿性的透明丙烯酸系树脂膜代替TAC膜作为偏光片的保护膜材料。
也提出了通过将紫外吸收剂加入到这种丙烯酸系膜中以显示紫外吸收能力来防止紫外线导致偏光片劣化的技术。在这种常规的丙烯酸系膜的情况下，据报道可以使用基于苯并三唑的化合物或者基于二苯甲酮的化合物、基于氰丙烯酸酯的化合物、基于水杨酸的化合物等作为紫外吸收剂。但是，上述紫外吸收剂的问题在于，由于它们中的大多数会在高温加工时裂解，所以紫外吸收能力可能会降低，并且树脂和膜可能变黄。而且，当将紫外吸收剂加入到丙烯酸系树脂中时，与在将紫外吸收剂加入到丙烯酸系树脂中之前的树脂组合物相比，所述树脂组合物的玻璃化转变温度明显降低，会使所述树脂组合物的耐热性劣化，或者会对光学膜的光学性能产生副作用。
发明内容
【技术问题】
构思本发明用以解决本领域的问题，并因此本发明的目的在于提供一种丙烯酸系光学膜以及包括所述光学膜的偏光板，所述光学膜能够有效阻隔紫外线而不会对所述光学膜的物理性能产生副作用。
【技术方案】
为了解决上述问题，本发明的一个发明提供了一种光学膜，所述光学膜包含丙烯酸系树脂，其具有120℃以上的玻璃化转变温度且包含基于(甲基)丙烯酸烷基酯的重复单元和基于苯乙烯的重复单元；和紫外吸收剂，其具有大于或等于2.5倍的所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的1％热分解温度。
在这种情况下，基于100重量份的丙烯酸系树脂，所述紫外吸收剂的含量可以为0.1至5重量份。
此外，所述紫外吸收剂可以为基于三嗪的紫外吸收剂，并且可以具有300℃至400℃的1％热分解温度。
另外，根据本发明的光学膜，如在转化成40μm的厚度后测量的，在380nm波长的光透射率为5％以下，并且光学膜的b值的变化可以为小于或者等于0.5。
本发明的另一个方面提供了一种偏光板，其包括至少一个根据本发明所述的光学膜。
【有益效果】
由于根据本发明的光学膜中使用具有高1％热分解温度的紫外吸收剂，所述紫外吸收剂即使在树脂的制粒加工或者在例如膜拉伸的高温加工等中也几乎不会热裂解。结果，根据本发明的光学膜能够用于有效抑制在紫外吸收剂的热裂解过程中导致的黄化和保持膜的高透明度。
此外，根据本发明的光学膜能够用于显示出优异的紫外阻隔效果，并且也显示出在可见光波长范围内的高光透射率以及优异的耐热性。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明的优选实施方式。
本发明的发明人已经进行了研究以开发出一种光学膜，所述光学膜具有优异的紫外阻隔效果且同时显示出优异的物理性能(例如，透明度、颜色、耐久性)，并且开发出根据本发明的光学膜。
根据本发明的光学膜包括(1)丙烯酸系树脂，其具有120℃以上的玻璃化转变温度且包含基于(甲基)丙烯酸烷基酯的重复单元和基于苯乙烯的重复单元；和(2)紫外吸收剂，其具有大于或等于2.5倍的所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的1％热分解温度。
在根据本发明的光学膜中，可以使用如下的丙烯酸系树脂作为基础材料，所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度为120℃以上，优选为120℃至200℃，且更优选为120℃至140℃。当所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度小于120℃时，膜的耐热性可能会劣化，且因此所述偏光板在偏光板层压后可能弯曲，或者偏光板的耐久性可能劣化。
根据本发明，所述丙烯酸系树脂可以为包含基于(甲基)丙烯酸烷基酯的重复单元和基于苯乙烯的重复单元的共聚树脂。
在这种情况下，所述(甲基)丙烯酸烷基酯是指包括所有类型的丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯的组分，但是本发明不限制于此。考虑到光学透明度、相容性、可加工性和生产率，所述(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基基团优选具有大约1至10个碳原子，更优选1至4个碳原子，且最优选甲基基团或乙基基团。例如，所述(甲基)丙烯酸烷基酯可以为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯等。在这些(甲基)丙烯酸烷基酯中，特别优选甲基丙烯酸甲酯。同时，基于100重量份的共聚树脂，所述(甲基)丙烯酸烷基酯重复单元的存在量为大约50至99.9重量份，优选为大约70至99重量份，且更优选为大约97至99.9重量份。当所述(甲基)丙烯酸烷基酯重复单元的含量在这一含量范围内时，根据本发明的光学膜可以显示出优异的相位差性质(phase difference properties)和光学性质。
同时，所述基于苯乙烯的重复单元是指由取代的或未取代的苯乙烯单体衍生的重复单元。例如，所述基于苯乙烯的重复单元可以为由α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸对甲基酯、乙烯基甲苯或叔丁基苯乙烯等衍生的重复单元。在这些单体中，特别优选α-甲基苯乙烯。基于100重量份的共聚树脂，所述基于苯乙烯的重复单元的存在量为大约0.1至10重量份，优选为大约0.1至5重量份，且更优选为大约0.1至3重量份。当所述基于苯乙烯的重复单元的量在这一含量范围内时，根据本发明的光学膜可以显示出优异的相位差性质和光学性质。
同时，按照需要，为了改善耐热性，所述丙烯酸系树脂可以进一步包含基于酰亚胺的重复单元、基于乙烯基氰的重复单元、包含由至少一个羰基取代的官能团的3至6-元杂环单元和/或具有芳香环的基于(甲基)丙烯酸酯的重复单元。
所述基于酰亚胺的重复单元的具体实例可以包括由马来酰亚胺类化合物衍生的重复单元，例如，包含由含有1至10个碳原子的烷基取代的官能团的马来酰亚胺、包含由含有6至12个碳原子的芳基取代的官能团的马来酰亚胺。更具体地，所述基于酰亚胺的重复单元可以为由环己基马来酰亚胺、苯基马来酰亚胺等衍生的重复单元。基于100重量份的共聚树脂，所述基于酰亚胺的重复单元的存在量可以为大约1至30重量份，优选为大约5至20重量份，且更优选为大约8至15重量份。
例如，所述基于乙烯基氰的重复单元可以包括由丙烯腈衍生的重复单元。基于100重量份的共聚树脂，所述基于乙烯基氰的重复单元的存在量为大约1至30重量份，优选为大约5至20重量份，且更优选为大约8至15重量份。
例如，所述具有芳香环的基于(甲基)丙烯酸酯的重复单元包括由包含含有6至12碳原子的芳香环的(甲基)丙烯酸酯衍生的重复单元，且更具体地为由(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸苄基酯等衍生的重复单元。基于100重量份的所述丙烯酸系树脂，所述具有芳香环的基于(甲基)丙烯酸酯的重复单元的存在量为大约1至50重量份，优选为大约5至30重量份，且更优选为大约5至10重量份。
同时，所述包含由至少一个羰基取代的官能团的3至6元杂环重复单元的具体实例可以包括内酯环单元。基于100重量份的共聚树脂，所述包含由至少一个羰基取代的官能团的3至6元杂环重复单元的存在量为大约10至50重量份，优选为大约20至40重量份，且更优选为大约25至35重量份。
同时，根据本发明的丙烯酸系树脂可以为其中另一树脂与包含上述重复单元的共聚树脂混合的复合树脂。例如，在主链上含有碳酸酯残基等的芳香族树脂可以用作所述可以与根据本发明的丙烯酸系树脂混合的树脂。在这种情况下，所述在主链上含有碳酸酯残基的芳香族树脂可以为基于聚碳酸酯的树脂，并且所述丙烯酸系树脂与所述在主链上含有碳酸酯残基的芳香族树脂可以以0.1:100至10:100的重量比，优选0.5:100至8:100的重量比，更优选1:100至5:100的重量比混合。
同时，所述紫外吸收剂的1％热分解温度可以为大于或者等于用作基础材料的所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的大约2.5倍，优选在大约2.5至5倍范围内，且更优选为在大约2.5至3倍范围内的温度。当所述紫外吸收剂的1％热分解温度小于所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的大约2.5倍时，在膜加工过程中所述紫外吸收剂从所述光学膜中渗出的迁移状态下，铸塑辊(casting roller)可能会被污染。
更优选地，所述紫外吸收剂的1％热分解温度可以在大约300℃至400℃的范围内。最优选地，考虑到污染耐受性和光学性能等，所述紫外吸收剂的1％热分解温度可以在这一温度范围内。根据本发明，所述紫外吸收剂的1％热分解温度是指在氮气气氛下以每分钟10℃的速度对所述紫外吸收剂加热时，当所述紫外吸收剂的重量相比于其初始重量减少1％时通过使用TGA设备(从TA商购)测定的温度。
所述具有上述特征的紫外吸收剂可以例如包括基于三嗪的紫外吸收剂，但是本发明不限制于此。在此可以使用的基于三嗪的紫外吸收剂可以包括Tinuvin 460(从BASF商购)、LA F70(从ADEKA商购)等。
同时，基于100重量份的所述丙烯酸系树脂，所述紫外吸收剂的存在量可以为大约0.1至5重量份，且更优选为大约0.1至4重量份。当所述紫外吸收剂的量满足该含量范围时，所述光学膜可以同时显示出优异的光学性能和紫外阻隔效果。
同时，对制备根据本发明的上述光学膜的方法不做特别限制。例如，所述光学膜可以通过如下方式制备：使用任何合适的混合方法将丙烯酸系树脂与紫外吸收剂以及例如聚合试剂的其它添加剂充分混合以制备热塑性树脂组合物，以及将所述热塑性树脂组合物模塑成膜。
所述的热塑性树脂组合物可以例如通过如下方式制备：通过使用任何合适的混合机(例如，万能混合机(Omni mixer))预混膜组分，以及挤出并捏合所生成的混合物。对用于挤出并捏合的混合机不做特别限制。例如，在此可以使用任何适合的混合机，例如，单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机，或者分散捏合机(dispersion kneader)。
同时，可以使用例如本领域已知的任何合适的膜模塑方法进行膜的模制，如，溶液流延法(即，溶液软化法)、熔体挤出法、压延法和挤出模塑法等。其中，优选溶液流延法或者熔体挤出法。
在所述溶液流延法中使用的溶剂可以例如包括：芳香烃，例如苯、甲苯和二甲苯；脂肪烃，例如环己烷和萘烷(decaline)；酯，例如乙酸乙酯和乙酸丁酯；酮，例如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮；醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂和丁基溶纤剂；醚，例如四氢呋喃和二噁烷；卤化烃，例如二氯甲烷、氯仿和四氯化碳；二甲基甲酰胺；二甲基亚砜等。这里，上述溶剂可以单独使用或者以两种或者多种结合使用。
用于进行溶剂流延方法的设备可以例如包括滚筒式流延机、带式流延机和旋转涂覆机等。模塑温度优选为150至350℃，且更优选为200至300℃。
同时，所述熔体挤出方法可以例如包括T模方法、吹涨法等。当通过使用T模法模塑膜时，通过在已知的单螺杆或者双螺杆挤出机的前端设置T模并且卷绕以薄膜的形式挤出的膜可以获得辊形膜。在这种情况下，可以通过适当地调整卷绕辊的温度并且在挤出方向上拉伸所述膜来进行单轴拉伸。此外，可以通过在垂直于挤出方向的方向上拉伸所述膜来进行同时双轴拉伸和顺序双轴拉伸。
根据本发明的光学膜可以是未拉伸膜或者拉伸膜。在这种情况下，所述拉伸膜可以是单轴拉伸膜或者双轴拉伸膜，并且所述双轴拉伸膜可以为同时双轴拉伸膜或者顺序双轴拉伸膜。当所述膜被双轴拉伸时，由于改善的机械强度，所述膜的性能可以被改进。同时，当将另一热塑性树脂与丙烯酸系树脂混合并使用时，所述丙烯酸系树脂可以通过抑制拉伸导致的相位差增大而保持光学各向同性。
同时，当设定所述树脂组合物的玻璃化转变温度为Tg时，可以在(Tg–30)℃至(Tg+100)℃，更优选(Tg–20)℃至(Tg+80)℃的温度范围内进行拉伸。当所述拉伸温度小于(Tg–30)℃时，不能获得充分的拉伸放大，而当拉伸温度超过(Tg+100)℃时，由于所述树脂组合物的流动导致不能实现稳定的拉伸。
同时，当拉伸放大定义为面积比时，拉伸放大可以优选在大约1.1至25倍，其更优选在大约1.3至10倍的范围内。当拉伸放大落入这一数值范围内时，可以实现优异的物理性能，例如韧性。
在一个方向上的拉伸速率优选在10至20,000％/min，且更优选在100至10,000％/min的范围内。当拉伸速率小于10％/min时，达到充分拉伸放大的时间可能延长，这导致了较差的生产率。另一方面，当所述拉伸速率超过20,000％/min时，拉伸的膜可能会破裂。
同时，为了使光学各向同性或者机械性能稳定，根据本发明的光学膜可以在如上所述的拉伸后进行热处理(退火)。对所述热处理条件不做特别限制，但是可以根据所需物理性能进行适当调节。
如在转化为40μm厚度后所测定的，由上述方法制备的本发明的光学膜在380nm波长的光透射率为5％以下，这表明本发明的光学膜具有优异的紫外阻隔效果。
此外，与不包含紫外吸收剂的光学膜相比，本发明的光学膜的b值变化为0.5以下，这表明本发明的光学膜显示出优异的色觉。
另外，本发明的光学膜在可见光波长范围内的光透射率为92％以上，这表明本发明的光学膜显示了优异的光学性能。
在将根据本发明的光学膜附着于偏光片的一个表面或者两个表面时，所述光学膜可以有效地用作被配置用于保护偏光板的保护膜。在这种情况下，可以通过如下方法将本发明的光学膜附着于偏光片：采用辊涂机、照相凹版涂覆机、棒涂机、刮刀式涂覆机或者毛细涂覆机用粘合剂涂覆膜或者偏光片的一个表面，随后在层压辊中对将偏光片与保护膜进行热层压或者在室温下通过加压将偏光片和保护膜进行层压。同时，可以使用本领域中的粘合剂，例如基于聚乙烯醇的粘合剂、基于聚氨酯的粘合剂和丙烯酸系粘合剂等作为粘合剂而没有限制。
而且，根据本发明的光学膜应用于各种显示器件，例如液晶显示器、等离子体显示器和场致发光器件等。
【实施例】
在下文中，为了有助于理解本发明，将对本发明的优选示例性实施方式进行描述。但是，应该理解，在此所述的说明仅为以描述本发明为目的的示例性实施方式的说明和示例，而不意味着对于本发明的限制。
﹤测试方法﹥
使用TGA设备(从TA商购)测定1％热分解温度。
使用N&K分光光度计测定光透射率和b值。
用肉眼测试迁移程度。
实施例1和2
将根据在下表1中所列出的类型和含量通过均匀混合紫外吸收剂与100重量份的玻璃化转变温度为120℃的聚(环已基马来酰亚胺-共-甲基丙烯酸甲酯-共-α-甲基苯乙烯)树脂得到的树脂组合物供料至从供料斗到挤出机的空间跨距用氮气置换的24φ挤出机中，并且在250℃熔化以制备供料颗粒。使用NMR分析所述树脂。结果发现，N-环己基马来酰亚胺的含量为6.0重量％，且α-甲基苯乙烯的含量为2.0重量％。
由此制备的供料颗粒在真空下干燥，在250℃下于挤出机中熔化，且通过衣架型T模，随后通过镀铬流延辊和干燥辊，从而制备厚度为200μm的膜。
采用实验室膜拉伸设备在130至135℃下在MD和TD方向上拉伸所述膜两次以制备厚度为40μm的双轴拉伸膜。
测定所述膜在380nm波长处的光透射率和b值，以及在膜形成过程中的迁移程度。结果列于下表1中。
接着，使用UV2000设备(从Atlas商购)，在60℃的温度和0.6W/m2的能量密度下将所述膜曝光1000小时，然后测定光透射率和b值。
【表1】
比较实施例1和2
除了使用下表2中所列的紫外吸收剂作为紫外吸收剂以外，以与实施例1和2相同的方式制备膜。此后，以与实施例1和2中相同的方式，测定膜在308nm波长处的光透射率和b值以及迁移程度。测试结果列在下表2中。
【表2】
如表1和2中所列，可以看出，在实施例1和2(其中紫外吸收剂的热分解温度大于或者等于2.5倍的所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度(120℃))中制备的光学膜的情况下，曝光后的光透射率和b值没有大变化，但是在比较实施例1和2中制备的光学膜的情况下光透射率和b值变化大。此外，结果表明，在实施例1和2制备的光学膜的情况下，流延辊几乎没有被污染，但是在比较实施例1和2制备的光学膜的情况下，流延辊被严重污染。

Claims (10)

1.一种光学膜，其包含：
丙烯酸系树脂，其具有120℃以上的玻璃化转变温度且包含基于(甲基)丙烯酸烷基酯的重复单元和基于苯乙烯的重复单元；和
紫外吸收剂，其具有大于或等于2.5倍的所述丙烯酸系树脂的玻璃化转变温度的1％热分解温度。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述丙烯酸系树脂进一步包含选自基于酰亚胺的重复单元、基于乙烯基氰的重复单元、包含由至少一个羰基取代的官能团的3至6-元杂环单元和具有芳香环的基于(甲基)丙烯酸酯的重复单元中的至少一种重复单元。
3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，基于100重量份的丙烯酸系树脂，所述紫外吸收剂的含量为0.1至5重量份。
4.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述紫外吸收剂为基于三嗪的紫外吸收剂。
5.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述紫外吸收剂的1％热分解温度为300℃至400℃。
6.根据权利要求1所述的光学膜，其中，如在转化成40μm的厚度后测量的，所述光学膜在380nm波长的光透射率为5％以下。
7.根据权利要求1所述的光学膜，其中，与不包含紫外吸收剂的光学膜相比，所述光学膜的b值变化为0.5以下。
8.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光学膜在可见光波长范围内的光透射率为92％以上。
9.一种偏光板，其包括至少一个权利要求1至8中任一项所定义的光学膜。
10.一种显示器件，其包括至少一个权利要求1至8中任一项所定义的光学膜。
CN201480000464.0A 2013-02-21 2014-02-21 具有优异的紫外阻隔效果的光学膜和包括该光学膜的偏光板 Active CN104303082B (zh)

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