CN106488845B - 单轴拉伸多层层合膜和包含其的光学部件 - Google Patents

单轴拉伸多层层合膜和包含其的光学部件 Download PDF

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Abstract

单轴拉伸多层层合膜,其是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜,其中,1)该第1层为含有聚酯的层,该聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,在50摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元,2)形成该第2层的聚合物为含有2,6‑萘二甲酸成分、乙二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯,且(A)所述第1层的聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为80摩尔%以上且100摩尔%以下,或者,(B)形成所述第2层的聚合物为还含有脂环族二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯。该膜为在具有高折射率特性的层中使用聚萘二甲酸乙二醇酯系聚合物的多层结构的聚合物膜,并且在具备偏振性能的同时,具备改善的层间粘附性。

Description

单轴拉伸多层层合膜和包含其的光学部件
技术领域
本发明涉及单轴拉伸多层层合膜和包含其的光学部件。更详细而言,涉及单轴拉伸多层层合膜和包含其的光学部件,所述单轴拉伸多层层合膜为多层结构的聚合物膜,并且具备反射偏振性能和层间粘附性。
背景技术
(多层层合膜、亮度提升膜)
将多个折射率低的层和折射率高的层交替层合而成的膜因层间的结构性光干涉而可作为选择性地反射或透射特定波长的光的光学干涉膜。另外,这样的多层层合膜中,通过使膜厚度逐渐地改变、或贴合具有不同的反射峰的膜,可得到与使用金属的膜同等的高反射率,也可用作金属光泽膜或反射镜。此外,已知通过在1个方向上拉伸这样的多层层合膜,也可用作只反射特定的偏振光成分的偏振光反射膜,通过将其用于液晶显示器等,可用作液晶显示器等的亮度提升膜等(专利文献1、2、3、4等)。
(偏振板)
电视机、个人计算机、移动电话等所使用的液晶显示装置(LCD)中,通过在液晶元件的两面配置偏振板而成的液晶面板来调整从光源射出的光的透射量,由此使其显示成为可能。作为与液晶元件贴合的偏振板,通常使用被称为光吸收型二色性线性偏振板的吸收型偏振板,广泛使用如下的偏振板:用三乙酰纤维素(TAC)保护含有碘的PVA。
这样的吸收型偏振板被指出,由于透射透射轴方向的偏振光,并吸收与透射轴垂直方向的偏振光的大部分,所以从光源装置出射的光的约50%被该吸收型偏振板吸收,光的利用效率降低。因此,为了有效利用与透射轴垂直方向的偏振光,研究了在光源与液晶面板之间使用被称为亮度提升膜的反射型偏振器的结构,作为这样的反射型偏振器的一例,研究了使用如上所述的光学干涉的聚合物型膜(专利文献5等)。
另一方面,对于与液晶元件贴合的偏振板,也根据利用外光的反射显示或利用背光的透射显示等在显示装置中利用的光的种类或目的等,研究了将吸收型偏振板和反射型偏振板组合而成的各种层合结构。
例如在专利文献6中,在对液晶层施加电解来改变液晶的延迟值并使入射至液晶层的偏振光的相位差位移一定量的液晶显示装置中,作为在液晶层的两侧使用的偏振板的一例,公开了在光源侧层合3层以上的具有双折射性的膜而成的平面状多层结构的反射型偏振板、以及隔着液晶层位于相反侧的吸收型偏振板。
另外在专利文献7中,作为在具有柔性的基板间夹持液晶而成的液晶元件的两侧配置的偏振板,在使用吸收型偏振板和反射型偏振板时,为了消除因各偏振板伴随温度变化的伸缩量不同而产生的弯曲,提出了将这些偏振板组合,制成特定的层合结构,由此来消除弯曲。而且作为反射型偏振板的一例,记载了使用双折射性的电介体多层膜,具体而言公开了亮度提升膜。
(层间粘附性)
但是,使用如以往研究的多层结构的反射偏振性聚合物膜的多层聚合物间的粘附性有时不足,有在加工等时多层部会剥离等问题。
例如,在将专利文献2等所记载的聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(以下有时称为2,6-PEN。)用于高折射率层,并将共聚有30mol%的热塑性弹性体或对苯二甲酸的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)用于低折射率层的多层层合膜的情况下,增大单轴拉伸方向(X方向)的层间的折射率差来提高P偏振光的反射率,另一方面减小膜面内方向与X方向垂直的方向(Y方向)的层间的折射率差来提高S偏振光的透射率,由此显现一定水平的偏振性能。
但是,在上述聚合物组合中,在对多层层合膜进行后加工时,因受到应力等导致容易在多层部产生剥离,期望提升层间的粘附性。
另外,作为可用作偏振度更高的反射偏振板的多层结构的反射偏振性聚合物膜,本发明人等在专利文献8中研究了可用作与液晶元件邻接的偏振板,并可代替吸收型偏振板的由多层结构的聚合物膜形成的反射型偏振板,提出了通过使用某种特定的聚合物作为高折射率层,并进行单轴取向,从而与以往的多层结构的反射型偏振板相比偏振性能提高的膜。
但是,专利文献8中提出的反射偏振膜虽然实现97~98%左右的高偏振度,但对于层间的粘附性尚有不充分的情况,要求进一步的改善。
因此,本发明的目的在于提供单轴拉伸多层层合膜,其为具有高折射率特性的层使用聚萘二甲酸乙二醇酯系聚合物的多层结构的聚合物膜,并且在具备一定的偏振性能的同时,改善层间的粘附性。
(附带棱镜层的反射偏振型亮度提升膜)
由于便携性终端的普及,显示终端更为薄膜化的需求提高,对于在显示器内部设置的反射偏振型亮度提升膜、扩散膜、棱镜膜、导光板等部件,要求更为薄膜化的部件,进而期望可整合它们的功能的复合光学膜。作为这样的复合功能膜的实例,如专利文献9等所述,提出了在反射偏振型亮度提升膜上形成棱镜结构的附带棱镜层的反射偏振型亮度提升膜。
(棱镜层粘附性)
但是,若在这样的反射偏振型亮度提升膜上形成棱镜层,则粘附性有时不充分,在裁切并设置在显示终端时,有时会产生棱镜层的破裂、剥离。
另一方面,通常棱镜膜在PET膜基材上形成棱镜层。作为通常的棱镜层的形成方法,通过在PET膜基材上转印无溶剂型UV固化树脂来形成,此时通过在PET膜基材上设置涂布层来提高粘接性。这样的易粘接性涂布层是在PET膜的成膜工序中涂设,通过在聚酯系、丙烯酸系、聚氨酯系树脂等粘结剂成分中添加热固性的交联剂来提高基材与棱镜层的粘附性。特别是在如棱镜层那样的无溶剂型UV固化树脂中,无法期待通过用有机溶剂溶解基材来获得粘附性的提升,因此可确保粘附性的涂膜极其有限(专利文献10、11等)。
在反射偏振型亮度提升膜上形成这样的易粘接性涂膜的情况下,作为反射偏振型亮度提升膜大多使用PET以外的聚酯树脂,而且为了显现反射偏振性能,在膜成膜工序内大多没有结晶工序,因此热固型交联剂的反应性降低,即使使用与PET膜基材相同的涂布液组成,也难以充分地确保与棱镜层的粘附性。
另外,反射偏振型亮度提升膜中,由于由PET以外的特定聚酯树脂形成的表面层容易形成伤痕,所以需要在工序中贴合保护膜等。也要求不使用这样的保护膜,而期望提高棱镜层与成为其基材的反射偏振型亮度提升膜的粘接性,并进一步确保卷绕性等。
因此,本发明期望的目的在于提供:在以聚萘二甲酸亚烷基二醇酯系聚酯为高折射率层的多层膜中,具备反射偏振性能、和在膜上形成的棱镜层与膜之间的高粘附性的单轴拉伸多层层合膜。
(专利文献1) 日本特开平4-268505号公报
(专利文献2) 日本特表平9-506837号公报
(专利文献3) 日本特表平9-506984号公报
(专利文献4) 国际公开第01/47711号小册子
(专利文献5) 日本特表平9-507308号公报
(专利文献6) 日本特开2005-316511号公报
(专利文献7) 日本特开2009-103817号公报
(专利文献8) 日本特开2012-13919号公报
(专利文献9) 日本特表平9-506985号公报
(专利文献10) 日本特开2008-36868号公报
(专利文献11) 日本特开2008-189868号公报。
发明内容
本发明人等为了解决前述课题而进行了深入研究,结果发现,通过将具有高折射率特性的层中萘二甲酸乙二醇酯单元的含量设为特定范围,并在具有低折射率特性的层中使用含有特定的单体成分的共聚聚酯,可在维持一定的偏振性能的同时,实现层间粘附性的改善,从而完成本发明。
即,本发明的目的通过以下达成:
1. 单轴拉伸多层层合膜,其是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜,其中,
1) 该第1层为含有聚酯的层,该聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,在50摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元,
2) 形成该第2层的聚合物为含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯,且
A 所述第1层的聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为80摩尔%以上且100摩尔%以下,
或者
B 形成所述第2层的聚合物为还含有脂环族二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯。
另外,本发明包含以下方案。
2. 单轴拉伸多层层合膜,其是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜,其中,
1) 该第1层为含有聚酯的层,该聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,在80摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元,
2) 形成该第2层的聚合物为含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯。
3. 上述2所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述三亚甲基二醇成分为构成第2层的共聚聚酯的所有二醇成分的3摩尔%~50摩尔%,且第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度为85℃以上。
4. 上述2或3所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第2层的平均折射率为1.55以上且1.65以下。
5. 上述2~4中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第1层中,以构成该聚酯的重复单元为基准,上述聚酯中的萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为80摩尔%以上且低于100摩尔%,还在超过0摩尔%且20摩尔%以下的范围内含有对苯二甲酸成分作为二羧酸成分。
6. 单轴拉伸多层层合膜,其是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜,其中,
1) 该第1层为含有聚酯的层,该聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,在50摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元,
2) 形成该第2层的聚合物为含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分、脂环族二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯。
7. 上述6所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第1层中,以构成该聚酯的重复单元为基准,上述聚酯中的萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为50摩尔%以上且低于100摩尔%;还在超过0摩尔%且50摩尔%以下的范围内含有用下述式(A)表示的成分作为二羧酸成分。
(在式(A)中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。)
8. 上述6所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第1层中,以构成该聚酯的重复单元为基准,上述聚酯中的萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为50摩尔%以上且低于100摩尔%;还在超过0摩尔%且50摩尔%以下的范围内含有用下述式(B)表示的成分作为二羧酸成分。
(在式(B)中,RB表示联苯基。)
9. 上述6~8中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述脂环族二醇成分为选自螺环二醇、三环癸烷二甲醇和环己烷二甲醇的至少1种。
10. 上述6~9中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,形成上述第2层的共聚聚酯还含有用下述式(A)表示的二羧酸成分。
(在式(A)中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。)
11. 上述1~10中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述单轴拉伸多层层合膜的用下述式(1)表示的偏振度(P)为80%以上。
偏振度(P)={(Ts-Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
(在式(1)中,Tp表示在400~800nm的波长范围的P偏振光的平均透射率,Ts表示在400~800nm的波长范围的S偏振光的平均透射率。)
12. 上述1~11中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述单轴拉伸多层层合膜的层合数为101层以上。
13. 上述1~12中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,在上述单轴拉伸多层层合膜的两个表层进一步具有由第2层的组成构成的厚度为5μm以上且50μm以下的厚膜层。
14. 上述1~13中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其中,在上述单轴拉伸多层层合膜的最外层的至少任一个面进一步具有涂布层,该涂布层含有丙烯酸系粘结剂。
15. 上述1~14中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其用作亮度提升部件或反射型偏振板。
16. 光学部件,其是在上述1~15中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜的至少一个面层合棱镜层或扩散层而成。
17. 上述1~14中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜,其用作与液晶元件邻接的液晶显示器偏振板。
18. 液晶显示器用偏振板,其包含上述1~14、17中任一项所记载的单轴拉伸多层层合膜。
19. 液晶显示器用光学部件,其是将由上述18所记载的液晶显示器用偏振板构成的第1偏振板、液晶元件和第2偏振板依次层合而成。
20. 液晶显示器,其具备光源和上述19所记载的液晶显示器用光学部件,且第1偏振板配置在光源侧。
附图说明
图1是基于本发明的优选实施方案的液晶显示器的示意截面图。
图2是以本发明的单轴拉伸多层层合膜的膜面为反射面,与包含拉伸方向(X方向)的入射面平行的偏振光成分(P偏振光成分)和与包含拉伸方向(X方向)的入射面垂直的偏振光成分(S偏振光成分)的相对于波长的反射率的曲线图的一例。
图3是基于本发明的优选实施方案的液晶显示器的示意截面图。
图4是对于二羧酸成分由从2,6-萘二甲酸衍生的成分和从6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸衍生的成分(ENA)构成,且二醇成分为乙二醇的共聚聚酯,表示出改变二羧酸成分的比例的情况下的玻璃化转变温度(Tg)。
图5是对于二羧酸成分由从2,6-萘二甲酸衍生的成分和从6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸衍生的成分(ENA)构成,且二醇成分为乙二醇的共聚聚酯,表示出改变二羧酸成分的比例的情况下的熔点(Tm)。
具体实施方式
本发明的单轴拉伸多层层合膜是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜。下面对构成各层的树脂、偏振性能等本发明的各构成进行详细叙述。
[单轴拉伸多层层合膜]
本发明的单轴拉伸多层层合膜中,第1层是与第2层相比相对地具有高折射率特性的层,第2层是与第1层相比相对地具有低折射率特性的层,通过在各自的层中使用以下特定种类的聚酯,显现这样的折射率的关系。
另外,在本发明中将单轴拉伸方向称为X方向,将在膜面内与X方向垂直的方向称为Y方向,将与膜面垂直的方向称为Z方向。
本发明中的P偏振光被定义为:在单轴拉伸多层层合膜中,以膜面为反射面,与包含单轴拉伸方向(X方向)的入射面平行的偏振光成分。另外,本发明中的S偏振光被定义为:在单轴拉伸多层层合膜中,以膜面为反射面,与包含单轴拉伸方向(X方向)的入射面垂直的偏振光成分。
在本发明中,拉伸方向(X方向)的折射率有时记载为nX,与拉伸方向垂直的方向(Y方向)的折射率有时记载为nY,膜厚度方向(Z方向)的折射率有时记载为nZ。
[第1层]
构成本发明的单轴拉伸多层层合膜的第1层含有包含萘二甲酸亚烷基二醇酯单元的聚酯。作为萘二甲酸亚烷基二醇酯单元,例如为萘二甲酸乙二醇酯单元。通过在作为高折射率层的第1层中使用包含萘二甲酸亚烷基二醇酯单元的聚酯,并在单轴方向进行拉伸,显现高拉伸取向双折射率性,对于拉伸方向(X方向)可增大与第2层的折射率差,有助于高偏振。
作为萘二甲酸亚烷基二醇酯单元,具体而言可列出聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸丁二醇酯、聚2,6-萘二甲酸丙二醇酯或其共聚物。其中优选主要的重复单元由2,6-萘二甲酸乙二醇酯成分构成的聚酯或其共聚物。
<膜的结构:第1方案(方案A)>
[方案A:第1层]
构成本发明的单轴拉伸多层层合膜的第1层为含有聚酯的层,该聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,在80摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元。
(方案A:第1二羧酸成分)
第1层的聚酯中,作为构成其的二羧酸成分含有萘二甲酸成分,以构成该聚酯的二羧酸成分为基准,其含量为80摩尔%以上且100摩尔%以下。作为萘二甲酸成分,可列举出2,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸或由它们的组合衍生的成分、或它们的衍生物成分,特别是可优选示例出2,6-萘二甲酸或其衍生物成分。萘二甲酸成分的含量的下限值优选为85摩尔%,更优选为90摩尔%。另外,萘二甲酸成分的含量的上限值优选为低于100摩尔%,更优选为98摩尔%以下,进一步优选为95摩尔%以下。
通过使用含有萘二甲酸成分作为主要成分的聚酯,在X方向显示高折射率的同时,可实现单轴取向性高的双折射率特性,对于X方向可增大与第2层的折射率差,有助于高偏振。另一方面,若萘二甲酸成分的比例低于下限值,则非晶性的特性增大,拉伸膜的拉伸方向(X方向)的折射率nX与Y方向的折射率nY的差异减小,因此对于P偏振光成分有时得不到充分的反射性能。
(方案A:二醇成分)
作为构成第1层的聚酯的二醇成分,使用乙二醇成分,以构成该聚酯的二醇成分为基准,其含量优选为80摩尔%以上且100摩尔%以下,更优选为85摩尔%以上且100摩尔%以下,进一步优选为90摩尔%以上且100摩尔%以下,特别优选为90摩尔%以上且98重量%以下。在该二醇成分的比例低于下限值的情况下,有时损害前述的单轴取向性。
作为构成第1层的聚酯的二醇成分,除了乙二醇成分以外,可在不损害本发明的目的的范围内进一步含有三亚甲基二醇、四亚甲基二醇、环己烷二甲醇、二甘醇等。
(方案A:第2二羧酸成分)
第1层的聚酯中,作为构成其的二羧酸成分,除了萘二甲酸成分以外,可在不损害本发明的目的的范围内进一步含有对苯二甲酸、间苯二甲酸等第2二羧酸成分,其中优选对苯二甲酸。含量优选为超过0摩尔%且20摩尔%以下的范围。另外,这样的第2二羧酸成分的含量的下限更优选为2摩尔%,进一步优选为5摩尔%,第2二羧酸成分的含量的上限更优选为15摩尔%,进一步优选为10摩尔%。若第2二羧酸成分低于下限值,则有时层间粘附性的提升效果降低,若超过上限值,则有难以增大与第2层的折射率差的倾向,有时偏振度降低。
第1层所使用的聚酯的熔点优选为220~290℃的范围,更优选为230~280℃的范围,进一步优选为240~270℃的范围。熔点可用DSC测定求得。若该聚酯的熔点超过上限值,则在进行熔融挤出成型时流动性差,有时排出等容易不均匀化。另一方面,若熔点低于下限值,则虽然成膜性优异,但容易损害聚酯具有的机械特性等,并且难以显现本发明的折射率特性。
第1层所使用的聚酯的玻璃化转变温度(以下有时称为Tg。)优选在80~120℃的范围,更优选在82~118℃的范围,进一步优选在85~118℃的范围,特别优选在100~115℃的范围。若Tg在该范围,则耐热性和尺寸稳定性优异,并且容易显现本发明的折射率特性。这样的熔点、玻璃化转变温度可通过共聚成分的种类和共聚量、以及作为副产物的二甘醇的控制等来调整。
通过在第1层中使用这样的聚酯并实施单轴拉伸,对于第1层X方向的折射率nX,显现1.80~1.90的高折射率特性。在第1层的X方向的折射率在这样的范围的情况下,与第2层的折射率差增大,可发挥反射偏振性能。
另外,Y方向的单轴拉伸后的折射率nY与Z方向的单轴拉伸后的折射率nZ之差优选为0.05以下。
[方案A:第2层]
在本发明的本方案中,作为形成单轴拉伸多层层合膜的第2层的聚合物,需要使用含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯。本发明中的共聚成分指构成聚酯的任一成分,并不限定于作为次要成分的共聚成分,也包括主要成分在内使用。
为了显现反射偏振功能,作为本发明的高折射率层在第1层中使用以萘二甲酸乙二醇酯单元为主要成分的聚酯,若第2层的聚合物成分不含有2,6-萘二甲酸成分,则与第1层的相容性降低,产生层间剥离,因此与第1层的层间粘附性降低。
在本方案中第2层的共聚聚酯的二醇成分至少含有乙二醇成分和三亚甲基二醇成分这2种成分作为必需成分。其中,从膜成膜性等观点出发,乙二醇成分优选用作主要的二醇成分。另外,若不含有三亚甲基二醇成分,则层结构的弹性不足,产生层间剥离。
这样的2,6-萘二甲酸成分优选为构成第2层的共聚聚酯的所有羧酸成分的30摩尔%~100摩尔%,更优选为30摩尔%~80摩尔%,进一步优选为40摩尔%~70摩尔%。若2,6-萘二甲酸成分的含量低于下限,则从相容性的观点出发,有层间粘附性降低的倾向。虽然2,6-萘二甲酸成分的含量的上限无特殊限制,但为了调整与第1层的折射率的关系,可共聚其它的二羧酸成分。
乙二醇成分优选为构成第2层的共聚聚酯的所有二醇成分的50摩尔%~95摩尔%,更优选为50摩尔%~90摩尔%,进一步优选为50摩尔%~85摩尔%,特别优选为50摩尔%~80摩尔%。
三亚甲基二醇成分优选为构成第2层的共聚聚酯的所有二醇成分的3摩尔%~50摩尔%,进一步优选为5摩尔%~40摩尔%,更优选为10摩尔%~40摩尔%,特别优选为10摩尔%~30摩尔%。若三亚甲基二醇成分的含量低于下限,则难以确保层间粘附性,若超过上限,则有难以制成所期望的折射率和玻璃化转变温度的树脂的倾向。
构成第2层的共聚聚酯优选平均折射率为1.55以上,更优选为1.57以上,进一步优选为1.59以上,特别优选为1.60以上。另外,优选平均折射率为1.65以下,更优选为1.64以下,进一步优选为1.63以下,特别优选为1.62以下。另外,第2层优选为光学各向同性的层。
对于第2层的平均折射率,将构成第2层的共聚聚酯单独熔化,从模头挤出而制备未拉伸膜,在单轴方向于(第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度)+20℃进行5.5倍拉伸而制备单轴拉伸膜,对于得到的膜的X方向、Y方向、Z方向各自的方向,使用Metricon制棱镜耦合器测定633nm波长下的折射率,将其平均值规定为平均折射率。需说明的是,在本发明中光学各向同性指这些X方向、Y方向、Z方向的折射率的2个方向间的折射率差均为0.05以下,优选为0.03以下。
由于第2层具有这样的平均折射率,并且通过拉伸而为各方向的折射率差小的光学各向同性材料,由此可得到第1层与第2层的层间的拉伸后的X方向的折射率差大,同时Y方向的层间的折射率差小的折射率特性,可提高偏振性能,因而优选。
在本发明中,本方案的第2层中,只要是不损害本发明的目的的范围,则以第2层的重量为基准,可在10重量%以下的范围内含有该共聚聚酯以外的热塑性树脂作为第2聚合物成分。
在本发明的本方案中,上述第2层的共聚聚酯优选具有85℃以上的玻璃化转变温度,更优选为90℃以上,进一步优选为93℃以上。另外,优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为110℃以下。在第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度低于下限的情况下,有时无法充分地得到90℃下的耐热性,在包含该温度附近的热处理等工序时,有时雾度会因第2层的结晶、脆化而上升,并伴有偏振度的降低。另外,在第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度过高的情况下,在拉伸时第2层的聚酯有时也通过拉伸产生双折射性,随之在拉伸方向与第1层的折射率差减小,有时反射性能降低。
在上述共聚聚酯中,从在90℃×1000小时的热处理中完全不引起因结晶导致的雾度上升的观点出发,优选为非晶性的共聚聚酯。这里所谓的非晶性指在差示扫描量热法(DSC)中以20℃/分钟的升温速度进行升温时的结晶熔化热低于0.1mJ/mg。
作为第2层的共聚聚酯的具体例,可列举出:(1) 作为二羧酸成分含有2,6-萘二甲酸成分,作为二醇成分含有乙二醇成分和三亚甲基二醇成分的共聚聚酯;(2) 作为二羧酸成分含有2,6-萘二甲酸成分和对苯二甲酸成分,作为二醇成分含有乙二醇成分和三亚甲基二醇成分的共聚聚酯。
在本方案中第2层的共聚聚酯优选使用邻氯苯酚溶液于35℃测定的固有粘度为0.50~0.70dl/g,进一步优选为0.55~0.65dl/g。在本方案中,由于第2层的共聚聚酯中,作为共聚成分使用三亚甲基二醇成分,所以有时成膜性降低,通过将该共聚聚酯的固有粘度设为上述范围,可进一步提高成膜性。从成膜性的观点出发,作为第2层使用上述共聚聚酯的情况下的固有粘度优选更高的粘度,但在超过上限的范围内与第1层的聚酯的熔融粘度差增大,各层的厚度有时容易变得不均匀。
<膜的结构:第2方案(方案B)>
[方案B:第1层]
构成本发明的单轴拉伸多层层合膜的第1层为含有聚酯的层,该聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,在50摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元。
(方案B:第1二羧酸成分)
第1层的聚酯中,作为构成其的二羧酸成分含有萘二甲酸成分,以构成该聚酯的二羧酸成分为基准,其含量为50摩尔%以上且100摩尔%以下。作为萘二甲酸成分,与方案A同样。萘二甲酸成分的含量的下限值优选为55摩尔%,更优选为60摩尔%,进一步优选为65摩尔%。另外,萘二甲酸成分的含量的上限值优选为低于100摩尔%,更优选为95摩尔%以下,进一步优选为90摩尔%以下,特别优选为80摩尔%以下,最优选为70摩尔%以下。
因使用含有萘二甲酸成分作为主要成分的聚酯而得到的效果与方案A相同。
(方案B:二醇成分)
作为构成第1层的聚酯的二醇成分,使用乙二醇成分,以构成该聚酯的二醇成分为基准,其含量优选为50摩尔%以上且100摩尔%以下,更优选为75摩尔%以上且100摩尔%以下,进一步优选为90摩尔%以上且100摩尔%以下,特别优选为90摩尔%以上且98重量%以下。在该二醇成分的比例低于下限值的情况下,有时损害前述的单轴取向性。
作为构成第1层的聚酯的二醇成分,除了乙二醇成分以外,可在不损害本发明的目的的范围内进一步含有三亚甲基二醇、四亚甲基二醇、环己烷二甲醇、二甘醇等。
(方案B:第2二羧酸成分)
在构成第1层的聚酯中,优选进一步使用第2二羧酸成分,优选含有超过0摩尔%且50摩尔%以下的用下述式(A)表示的成分
(在式(A)中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。)
,或含有超过0摩尔%且50摩尔%以下的用下述式(B)表示的成分。
(在式(B)中,RB表示联苯基。)
关于第2二羧酸成分的含量,以构成第1层的聚酯的二羧酸成分为基准,下限优选为5摩尔%,更优选为10摩尔%,进一步优选为20摩尔%,特别优选为30摩尔%。另外,第2二羧酸成分的含量的上限优选为45摩尔%,更优选为40摩尔%,进一步优选为35摩尔%。
下面对进一步含有用下述式(A)表示的成分的芳族聚酯(I) (以下有时称为芳族聚酯(I)。)、进一步含有用下述式(B)表示的成分的芳族聚酯(II) (以下有时称为芳族聚酯(II)。)进行说明。
(芳族聚酯(I))
作为形成第1层的聚酯的1种,示例出在二羧酸成分中具有下述特定结构的芳族系共聚成分的芳族聚酯(I)。
在本发明中作为构成芳族聚酯(I)的二羧酸成分的优选实例,优选含有特定量的50摩尔%以上且低于100摩尔%的萘二甲酸成分和特定量的超过0摩尔%且50摩尔%以下的用下述式(A)表示的成分。
(在式(A)中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。)
通过使用含有这样的共聚成分的聚酯,可进一步提高偏振性能。另一方面,在用式(A)表示的成分的比例超过上限值的情况下,非晶性的特性增大,有拉伸膜的X方向的折射率nX与Y方向的折射率nY的差异减小的倾向,因此有难以增大X方向的第1层与第2层的层间的折射率差的倾向,对于P偏振光成分有时得不到充分的反射性能。
对于用式(A)表示的成分,在式中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。作为这样的亚烷基,可列举出亚乙基、三亚甲基、亚异丙基、四亚甲基、六亚甲基、八亚甲基等,特别优选亚乙基。
用式(A)表示的成分的含量的下限值优选为5摩尔%,更优选为10摩尔%,进一步优选为20摩尔%,特别优选为30摩尔%。另外,用式(A)表示的成分的含量的上限值更优选为45摩尔%,进一步优选为40摩尔%,特别优选为35摩尔%。
用式(A)表示的酸成分优选由6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸、6,6’-(三亚甲基二氧基)二-2-萘甲酸或6,6’-(亚丁基二氧基)二-2-萘甲酸衍生的成分。其中优选式(A)中的RA的碳原子数为偶数的成分,特别优选由6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸衍生的成分。
在本发明中作为适合的芳族聚酯(I)的方案,特别优选萘二甲酸成分为由2,6-萘二甲酸衍生的成分,用式(A)表示的二羧酸成分为由6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸衍生的成分,且二醇成分为乙二醇的聚酯。
以萘二甲酸成分为代表,用式(A)表示的成分等具有芳族环的成分主要对基于拉伸的X方向的高折射率化产生影响。另外,在含有用式(A)表示的成分的情况下,通过拉伸,Y方向的折射率容易降低。具体而言,由于用式(A)表示的成分为2个芳环隔着亚烷基链以醚键进行连接的分子结构,在进行单轴拉伸时这些芳环容易在不是面方向的方向旋转,第1层的Y方向的折射率容易通过拉伸降低。另一方面,由于本发明中的芳族聚酯(I)的二醇成分为脂族系,所以二醇成分对第1层的折射率特性造成的影响比本发明的二羧酸成分小。
芳族聚酯(I)优选使用对氯苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷(重量比为40/60)的混合溶剂于35℃测定的固有粘度为0.4~3dl/g,进一步优选为0.4~1.5dl/g,特别优选为0.5~1.2dl/g。
芳族聚酯(I)的熔点优选为200~260℃的范围,更优选为205~255℃的范围,进一步优选为210~250℃的范围。熔点可用DSC测定求得。若该聚酯的熔点超过上限值,则在进行熔融挤出成型时有流动性差的倾向,有时排出等容易不均匀化。另一方面,若熔点低于下限值,则虽然成膜性优异,但容易损害聚酯具有的机械特性,另外有难以显现本发明的折射率特性的倾向。
通常共聚物的熔点比均聚物低,有机械强度降低的倾向。但是,在含有萘二甲酸成分和式(A)的成分的共聚物的情况下,具有熔点比只具有萘二甲酸成分的均聚物或只具有式(A)的成分的均聚物低,但机械强度为相同程度的优异的特性。
芳族聚酯(I)的玻璃化转变温度(以下有时称为Tg。)优选在80~120℃的范围,更优选在82~118℃的范围,进一步优选在85~118℃的范围。若Tg在该范围,则变得容易得到耐热性和尺寸稳定性优异的膜。这样的熔点、玻璃化转变温度可通过共聚成分的种类和共聚量、以及作为副产物的二甘醇的控制等来调整。
对于萘二甲酸成分为由2,6-萘二甲酸衍生的成分,用式(A)表示的二羧酸成分为由6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸衍生的成分,且二醇成分为乙二醇的聚酯,分别在图4、图5中示出改变二羧酸成分的比例的情况下的玻璃化转变温度和熔点。
含有萘二甲酸成分和用式(A)表示的成分的情况下的芳族聚酯(I)的制备方法例如可依据国际公开第2008/153188号小册子的第9页所记载的方法制备。
(芳族聚酯(I)的折射率特性)
在第1层中使用含有这样的特定共聚成分的芳族聚酯(I)并进行单轴拉伸的情况下,具有第1层的X方向的折射率nX为1.80~1.90的高折射率特性。在第1层的X方向的折射率在这样的范围内的情况下,与第2层的折射率差增大,可发挥充分的反射偏振性能。
另外,Y方向的单轴拉伸后的折射率nY与Z方向的单轴拉伸后的折射率nZ之差优选为0.05以下。
(芳族聚酯(II))
作为构成本发明的第1层的聚酯,除了芳族聚酯(I)以外,也可优选示例出以下的芳族聚酯(II)的方案。
具体而言,可列举出代替芳族聚酯(I)的用式(A)表示的成分,作为二羧酸成分使用用下述式(B)表示的成分、并在超过0摩尔%且50摩尔%以下的范围内含有该成分的芳族聚酯。
(在式(B)中,RB表示联苯基。)
在构成芳族聚酯(II)的二羧酸成分和二醇成分中,对于用式(B)表示的成分以外的构成,可使用与芳族聚酯(I)相同的构成,它们的含量也按照芳族聚酯(I)。
[方案B:第2层]
在本发明的本方案中,作为形成单轴拉伸多层层合膜的第2层的聚合物,需要使用含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分、脂环族二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯。本发明中的共聚成分指构成共聚聚酯的任一成分,并不限定于作为次要成分的共聚成分,也包含主要成分在内使用。
为了显现反射偏振功能,作为本发明的高折射率层在第1层中使用含有规定量的萘二甲酸乙二醇酯单元的聚酯,若第2层的聚合物成分不含有2,6-萘二甲酸成分,则与第1层的相容性降低,产生层间剥离,因此与第1层的层间粘附性降低。
在本方案中第2层的共聚聚酯的二醇成分至少含有乙二醇成分、脂环族二醇成分、三亚甲基二醇成分这3种成分作为必需成分。其中,从膜成膜性等观点出发,乙二醇成分优选用作主要的二醇成分。另外,若不含有三亚甲基二醇成分,则层结构的弹性不足,产生层间剥离。此外,通过含有脂环族二醇成分,特别是对于Y方向,可根据第1层的折射率特性进一步减小层间折射率差,可提高偏振性能。同时可得到能够显现充分的耐热性的玻璃化转变温度。作为这样的该脂环族二醇成分,可优选示例出选自螺环二醇、三环癸烷二甲醇和环己烷二甲醇的至少1种。
这样的2,6-萘二甲酸成分优选为构成第2层的共聚聚酯的所有羧酸成分的30摩尔%~100摩尔%,进一步优选为30摩尔%~80摩尔%。若2,6-萘二甲酸成分的含量低于下限,则从相容性的观点出发,有层间粘附性降低的倾向。虽然2,6-萘二甲酸成分的含量的上限无特殊限制,但为了调整与第1层的折射率的关系,可共聚其它的二羧酸成分。
乙二醇成分优选为构成第2层的共聚聚酯的所有二醇成分的50摩尔%~92摩尔%,进一步优选为50摩尔%~80摩尔%。
脂环族二醇成分优选为构成第2层的共聚聚酯的所有二醇成分的3摩尔%~40摩尔%,进一步优选为3摩尔%~30摩尔%。若脂环族二醇成分的含量低于下限,则难以制成所期望的折射率和玻璃化转变温度的树脂,若超过上限,则变得难以确保粘附性。
三亚甲基二醇成分优选为构成第2层的共聚聚酯的所有二醇成分的5摩尔%~47摩尔%,进一步优选为10摩尔%~40摩尔%。若三亚甲基二醇成分的含量低于下限,则难以确保层间粘附性,若超过上限,则有难以制成所期望的折射率和玻璃化转变温度的树脂的倾向。
构成第2层的共聚聚酯优选平均折射率为1.50以上,更优选为1.53以上,进一步优选为1.55以上,特别优选为1.58以上。另外,优选平均折射率为1.65以下,更优选为1.63以下,进一步优选为1.61以下,特别优选为1.60以下。另外,第2层优选为光学各向同性的层。
关于第2层的平均折射率,将构成第2层的共聚聚酯单独熔化,从模头挤出而制备未拉伸膜,在单轴方向于(第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度)+20℃进行5倍拉伸而制备单轴拉伸膜,对于得到的膜的X方向、Y方向、Z方向各自的方向,使用Metricon制棱镜耦合器测定633nm波长下的折射率,将其平均值规定为平均折射率。光学各向同性的定义与方案A相同。
由于第2层具有这样的平均折射率,并且通过拉伸而为各方向的折射率差小的光学各向同性材料,由此可得到第1层与第2层的层间的拉伸后的X方向的折射率差大,同时Y方向的层间的折射率差小的折射率特性,可提高偏振性能,因而优选。
此外,在作为第1层的共聚成分使用用式(A)或式(B)表示的成分的情况下,对于各方向的层间的折射率差,不仅形成前述X方向、Y方向的特征,而且Z方向的折射率差也减小,进而可降低由倾斜的入射角导致的色调偏移,因而优选。
在本发明中,本方案的第2层中,只要是不损害本发明的目的的范围,则以第2层的重量为基准,可在10重量%以下的范围内含有该共聚聚酯以外的热塑性树脂作为第2聚合物成分。
在本发明的本方案中,上述第2层的共聚聚酯优选具有70℃以上的玻璃化转变温度,更优选为75℃以上。另外,优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为110℃以下。在第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度低于下限的情况下,有时得不到充分的耐热性,在包含玻璃化转变温度附近或更高温度下的热处理等工序时,有时雾度会因第2层的结晶、脆化而上升,并伴有偏振度的降低。另外,在第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度过高的情况下,在拉伸时第2层的聚酯有时也通过拉伸产生双折射性,随之在拉伸方向与第1层的折射率差减小,有时反射性能降低。
在具有这样的折射率特性的共聚聚酯中,从在高热处理中完全不引起因结晶导致的雾度上升的观点出发,优选为非晶性的共聚聚酯。非晶性的定义与方案A相同。
作为第2层的共聚聚酯的具体例,可列举出:(1) 作为二羧酸成分含有2,6-萘二甲酸成分,作为二醇成分含有乙二醇成分、三亚甲基二醇成分和螺环二醇成分的共聚聚酯;(2) 作为二羧酸成分含有2,6-萘二甲酸成分和对苯二甲酸,作为二醇成分含有乙二醇成分、三亚甲基二醇成分和螺环二醇成分的共聚聚酯。另外,也可优选示例出除了上述共聚成分以外,进一步作为二羧酸成分含有用下述式(A)表示的成分的共聚聚酯。
(在式(A)中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。)
作为这样的亚烷基,可列举出亚乙基、三亚甲基、亚异丙基、四亚甲基、六亚甲基、八亚甲基等,特别优选亚乙基。
在本方案中第2层的共聚聚酯优选使用邻氯苯酚溶液于35℃测定的固有粘度为0.55~0.75dl/g,进一步优选为0.60~0.70dl/g。在本方案中,由于第2层的共聚聚酯中,作为共聚成分使用脂环族二醇成分等,所以有时未拉伸方向的撕裂强度降低,通过将该共聚聚酯的固有粘度设为上述范围,可提高耐撕裂性。从耐撕裂性的观点出发,在作为第2层使用上述共聚聚酯的情况下的固有粘度优选更高的粘度,但在超过上限的范围内有时与第1层的芳族聚酯的熔融粘度差增大,各层的厚度容易变得不均匀。
<膜的结构:其它的方案>
在本发明中,也公开以下方案。
[其它的方案:第1层]
作为本方案中的第1层的方案,可优选列举出上述第1层的方案。更优选方案B中的第1层的方案。
[其它的方案:第2层]
在本发明的本方案中,作为形成单轴拉伸多层层合膜的第2层的聚合物,优选使用具有90℃以上的玻璃化转变温度,且平均折射率为1.55~1.65的共聚聚酯。
形成第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度更优选具有90℃以上且低于120℃的玻璃化转变温度(Tg)。在这样的共聚聚酯的玻璃化转变温度低于下限的情况下,在液晶显示器等的实际使用温度下产生变形、熔接等,有难以耐受实际使用的倾向。另一方面,在本方案中,共聚聚酯的玻璃化转变温度的上限只要在不损害本发明的目的的范围内,则无特殊限制,但若具有低折射率特性的第2层所使用的共聚聚酯的玻璃化转变温度为120℃以上,则在拉伸工序中变得容易产生取向,有难以得到所期望的折射率特性的倾向。
另外,在本方案中形成第2层的共聚聚酯的平均折射率优选为1.55~1.65,更优选为1.58以上且1.60以下。第2层的共聚聚酯的平均折射率配合与第1层聚酯的拉伸方向垂直的方向(Y方向)的折射率进行调整。另外,第2层的共聚聚酯优选为光学各向同性。光学各向同性的定义与方案A相同。
由于第2层具有这样的平均折射率,并且通过拉伸而为各方向的折射率差小的光学各向同性材料,由此可得到第1层与第2层的层间的拉伸后的X方向的折射率差大,同时Y方向的层间的折射率差小的折射率特性,可更加高度地提高偏振性能,因而优选。
<膜的特性>
(偏振度)
本发明的单轴拉伸多层层合膜中,优选用下述式(1)表示的偏振度(P)为80%以上,进一步优选为85%以上。进而,优选为90.0%以上,更优选为95.0%以上,进一步优选为99.0%以上,特别优选为99.5%以上,最优选为99.9%以上。
偏振度(P)={(Ts-Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
(在式(1)中,Tp表示在400~800nm波长范围的P偏振光的平均透射率,Ts表示在400~800nm波长范围的S偏振光的平均透射率。)
本发明中的偏振度的测定可使用偏振度测定装置测定。
用上式(1)规定的偏振度越高,越抑制反射偏振光成分的透射,表示其垂直方向的透射偏振光成分的透射率高,偏振度越高越可降低反射偏振光成分的轻微的漏光。本发明的单轴拉伸多层层合膜具有这样的偏振度,由此可优选用于亮度提升部件等要求反射偏振特性的用途。另外,在具有99.5%以上的偏振度的情况下,作为以往若不是吸收型偏振板则难以应用的、对比度高的液晶显示器的偏振板,可单独应用反射偏振板。
这样的偏振度特性可通过以下方法得到:作为构成第1层和第2层的聚合物使用上述种类的聚合物,通过单轴拉伸使X方向、Y方向、Z方向的层间的折射率为特定的关系。此外,为了得到99.5%以上的高偏振度,作为上述方案B的方案,在第1层的聚酯中,使用芳族聚酯(I)或芳族聚酯(II),将这些聚酯的第2二羧酸成分设为10摩尔%以上,进而在单轴拉伸后在规定的范围内进行前展(tow out,再拉伸)和热定型处理,由此可高度地控制单轴拉伸多层层合膜的取向特性,得到这样的高偏振度。
(S偏振光平均透射率)
本发明的单轴拉伸多层层合膜在400~800nm波长范围的S偏振光的平均透射率Ts优选为60%以上,更优选为70%以上,进一步优选为75%以上,特别优选为80%以上。本发明中的S偏振光平均透射率表示:在单轴拉伸多层层合膜中,以膜面为反射面,对于与包含单轴拉伸方向(X方向)的入射面垂直的偏振光成分,对入射角为0度下的该入射偏振光的波长为400~800nm的平均透射率。
若该S偏振光平均透射率低于下限,则在用于亮度提升部件、反射型偏振板、反射型偏振板等的情况下,即使考虑反射偏振光成分不由膜吸收而反射至光源侧、并再次有效利用该光的光循环功能,有时亮度提升效果的优越性也不充分(在作为反射型偏振板使用的情况下,与吸收型偏振板相比亮度提升效果的优越性不充分)。
<膜的层合结构>
[中间层和最外层(厚膜层)]
本发明的单轴拉伸多层层合膜中,除了这样的第1层、第2层以外,也可含有中间层和/或最外层。中间层和/或最外层的层厚度优选为2μm以上,更优选为5μm以上,进一步优选为7μm以上,另外优选为50μm以下,更优选为45μm以下,进一步优选为30μm以下,特别优选为20μm以下,最优选为15μm以下,可在第1层与第2层的交替层合结构的内部具有这样的中间层。在第1方案(方案A)中优选5μm以上且50μm以下。另外,在第2方案(方案B)中优选2μm以上且30μm以下。
本发明中,作为优选的方案可列举出具有由在上述厚度范围的第2层构成的最外层的方案。通过其和下述涂布层,可进一步提升与棱镜层的粘附性。在由第2层构成的最外层厚度低于下限的情况下,有棱镜层与单轴拉伸多层层合膜的粘附性降低的倾向,有变得容易产生棱镜层的剥离的倾向。对于该最外层厚度的上限,根据制备上的观点和单轴拉伸多层层合膜整体的薄膜化的观点,优选设为上述范围内。
在本发明中,作为通过以一定厚度的第2层为最外层来进一步提升与棱镜层的粘附性的机制,认为前述由第2层构成的最外层发挥缓冲效果,缓和对棱镜层与单轴拉伸多层层合膜的界面施加的应力的一部分,因此有助于提升棱镜粘附性。若最外层厚度低于下限,则不会充分地显现这样的效果。
该中间层在本发明中有时称为内部厚膜层等,在本发明中指交替层合结构的内部所存在的厚膜的层。另外,在本发明中,优选使用在多层层合膜的制备的初期阶段在101层以上或300层以下的交替层合体的两侧形成厚膜的层(有时称为厚度调整层、缓冲层。),然后通过倍增(doubling)来增加层合数的方法;在这种情况下优选将缓冲层彼此层合2层来形成中间层的方法,将通过这样的方法得到的最外侧的厚膜的层代替中间层称为最外层(或厚膜层)。
在第1层与第2层的交替层合结构的一部分具有这样的厚度的中间层的情况下,不会对偏振功能造成影响,容易均匀地调整构成第1层和第2层的各层厚度。这样的厚度的中间层可为与第1层、第2层中的任一相同的组成,或部分地包含它们的组成的组成,由于层厚度厚,所以对反射特性没有贡献。另一方面,由于有时对透射的偏振光造成影响,所以在层中含有粒子的情况下优选在粒子的说明中叙述的粒子浓度的范围内。
若该中间层的厚度低于下限,则交替层合结构部的层结构有时产生紊乱,有时反射性能降低。另一方面,若该中间层的厚度超过上限,则层合后的单轴拉伸多层层合膜整体的厚度变厚,在用作薄型的液晶显示器(液晶显示装置)的偏振板或亮度提升部件的情况下,有时难以节省空间。另外,在单轴拉伸多层层合膜内含有多个中间层的情况下,优选各中间层的厚度在这样的范围内。
此外,在单轴拉伸多层层合膜的两表层具有由第2层的组成构成的上述厚度的厚膜层(最外层)的情况下,玻璃化转变温度相对地比第1层低的最外层作为缓冲材料起作用,可缓和对于单轴拉伸多层层合膜的外应力的一部分,进而可抑制层间的剥离,因此优选。
若中间层所使用的聚合物可使用本发明的单轴拉伸多层层合膜的制备方法存在于多层结构中,则可使用与第1层或第2层不同的树脂,但从层间粘接性的观点出发,优选为与第1层、第2层中的任一相同的组成,或部分地包含它们的组成的组成。
该中间层的形成方法无特殊限定,例如在单轴拉伸多层层合膜的制备方法栏中说明的,在进行倍增前的交替层合体的两侧设置厚膜的层(缓冲层),使用被称为层倍增块(layer doubling block)的分流块将其分成2份,将它们再次层合,由此可设置1层内部厚膜层(中间层)。也可通过用相同的技术进行3分流、4分流来设置多个中间层。
[单轴拉伸多层层合膜的层合结构]
(层合数)
本发明的单轴拉伸多层层合膜优选将上述第1层和第2层交替合计层合101层以上,进而合计层合251层以上。若层合数少,则对于与包含拉伸方向(X方向)的入射面平行的偏振光成分的平均反射率特性,有时在400~800nm的波长范围内得不到一定的平均反射率。
从生产能力和膜的操作性等观点出发,层合数的上限值优选2001层以下,但只要可得到作为目标的平均反射率特性,则从生产能力、操作性的观点出发,也可进一步减少层合数,例如可为1001层、501层、301层。通过在满足作为目标的反射特性的范围内设为更少的层合数,可使在本发明中得到的光学部件的厚度更薄。
(各层厚度)
第1层和第2层的各层的厚度优选为0.01μm以上且0.5μm以下。另外,第1层的各层的厚度更优选为0.01μm以上且0.1μm以下,第2层的各层的厚度更优选为0.01μm以上且0.3μm以下。各层的厚度可根据使用透射型电子显微镜拍摄的照片求得。
在本发明中的单轴拉伸多层层合膜用作亮度提升部件或液晶显示器等的反射型偏振板的情况下,其反射波长带优选为从可见光区至近红外区,通过将第1层和第2层的各层的厚度设为这样的范围,可通过层间的光干涉来选择性地反射这样的波长区的光。一方面,若层厚度超过0.5μm,则反射带区为红外区。另一方面,若层厚度低于0.01μm,则聚酯成分吸收光而不再得到反射性能。
(最大层厚度与最小层厚度的比率)
本发明中的单轴拉伸多层层合膜中,优选第1层和第2层的各自的最大层厚度与最小层厚度的比率均为2.0以上且5.0以下,更优选为2.0以上且4.0以下,进一步优选为2.0以上且3.5以下,特别优选为2.0以上且3.0以下。这样的层厚度的比率具体而言用最大层厚度相对于最小层厚度的比率表示。第1层、第2层的各自的最大层厚度和最小层厚度可根据使用透射型电子显微镜拍摄的照片求得。
多层层合膜中,通过层间的折射率差、层数、层的厚度决定反射的波长,但若层合的第1层和第2层各自为一定的厚度,则只可反射特定的波长,对于与包含拉伸方向(X方向)的入射面平行的偏振光成分的平均反射率特性,无法在波长为400~800nm的宽范围的波长带内均匀地提高平均反射率,因此优选使用厚度不同的层。由此,优选使得成为如上所述的最大层厚度与最小层厚度的比率。另一方面,在最大层厚度与最小层厚度的比率超过上限值的情况下,反射带区比400~800nm宽,有时会伴有与包含拉伸方向(X方向)的入射面平行的偏振光成分的反射率的降低。
第1层和第2层的层厚度可阶段性地变化或连续地变化。通过如上所述层合的第1层和第2层各自变化,可反射更宽的波长区的光。
将本发明的单轴拉伸多层层合膜的多层结构层合的方法无特殊限定,例如可列举出使用如下装置的方法:使将第1层用聚酯分流为138层、将第2层用聚酯分流为137层的第1层和第2层交替层合,且其流路连续地变化至2.0~5.0倍的多层进料块装置。
(第1层与第2层的平均层厚度比)
本发明中的单轴拉伸多层层合膜中,优选第2层的平均层厚度与第1层的平均层厚度之比为0.5倍以上且4.0倍以下的范围。第2层的平均层厚度与第1层的平均层厚度之比的下限值更优选为0.8。另外,第2层的平均层厚度与第1层的平均层厚度之比的上限值更优选为3.0,进一步优选为2.0,特别优选为1.5。最优选的范围为1.1以上且3.0以下,以及1.0以上且1.3以下。
通过使第2层的平均层厚度与第1层的平均层厚度之比为最佳的厚度比,可进一步改良由多重反射导致的漏光。这里所谓的最佳的厚度比为:用(第1层的拉伸方向的折射率)×(第1层的平均层厚度)表示的值与用(第2层的拉伸方向的折射率)×(第2层的平均层厚度)表示的值(光学厚度)变得相等的厚度;若由本发明的各层的折射率特性进行换算,则第2层的平均层厚度与第1层的平均层厚度之比的优选的范围为1.1~3.0左右。
[单轴拉伸膜]
本发明的单轴拉伸多层层合膜为了得到作为目标反射偏振膜的光学特性,至少在单轴方向进行拉伸。在本发明的单轴拉伸中,除了只在单轴方向进行拉伸的膜以外,还包含在双轴方向进行拉伸,并在一个方向更大地拉伸的膜。单轴拉伸方向(X方向)可为膜长度方向(成膜机械轴方向)、宽度方向(与成膜机械轴方向和厚度方向垂直的方向)中的任一方向。另外,在双轴方向进行拉伸,并在一个方向更大地拉伸的膜的情况下,更大地拉伸的方向(X方向)可为膜长度方向、宽度方向中的任一方向,在提高偏振性能方面,拉伸倍率低的方向优选限制在1.03~1.20倍左右、或1.05~1.20倍左右的拉伸倍率。在双轴方向进行拉伸,并在一个方向更大地拉伸的膜的情况下,与偏振光、折射率的关系中的“拉伸方向”指更大地拉伸的方向。
作为拉伸方法,可使用采用棒状加热器的加热拉伸、辊加热拉伸、拉幅机拉伸等公知的拉伸方法,但从因与辊的接触导致的损伤降低或拉伸速度等观点出发,优选拉幅机拉伸。
(第1层和第2层的层间的折射率特性)
第1层与第2层的X方向的折射率差优选为0.10~0.45。进一步优选为0.20~0.40,特别优选为0.25~0.30。由于X方向的折射率差在这样的范围内,可有效地提高反射特性,可用更少的层合数得到高的反射率,因此优选。
另外,第1层与第2层的Y方向的折射率差优选为0.05以下。由于Y方向的层间的折射率差在这样的范围内,偏振性能提高,因而优选。
(膜厚度)
本发明的单轴拉伸多层层合膜的膜厚度优选为15μm以上且200μm以下,更优选为20μm以上,进一步优选为30μm以上,特别优选为50μm以上,另外更优选为150μm以下,进一步优选为130μm以下,特别优选为100μm以下。在本发明的第1方案(方案A)中,进一步优选为35μm以上且150μm以下。另外,在本发明的第2方案(方案B)中,进一步优选为50μm以上且180μm以下。
<单轴拉伸多层层合膜的制备方法>
接着,对本发明的单轴拉伸多层层合膜的制备方法进行详细叙述。
本发明的单轴拉伸多层层合膜中,将构成第1层的聚合物和构成第2层的聚合物以熔化状态交替重合制备合计101层以上、或合计300层以下的交替层合体,优选在其两面设置厚膜的层(缓冲层),使用被称为层倍增的装置将具有该缓冲层的交替层合体分成例如2~4份,以具有该缓冲层的交替层合体为1个块,进行再次层合使得块的层合数(倍增数)变为2~4倍,可用上述的方法来增加层合数。通过这样的方法,可得到在多层结构的内部具有将缓冲层彼此层合2层而成的中间层、和在多层结构的两面具有由1层缓冲层构成的最外层(厚膜层)的单轴拉伸多层层合膜。这样的交替层合体优选进行层合使得各层的厚度逐步地或连续地在2.0~5.0倍的范围内变化。
将用上述方法层合化为所期望的层合数的多层未拉伸膜在成膜方向、或与其垂直的宽度方向中的至少单轴方向(沿膜面的方向)拉伸。优选在拉伸温度为第1层的聚合物的玻璃化转变温度的温度(Tg)~(Tg+50)℃、优选(Tg)~(Tg+20)℃的范围内进行。通过在比以往低的温度下进行拉伸,可更加高度地控制膜的取向特性。
优选在拉伸倍率为2~10倍下进行,更优选在2~7.0倍下进行,进一步优选为4.5~6.5倍。特别是在本发明的第2方案(方案B)中,优选在拉伸倍率为2~5.8倍下进行,进一步优选为4.5~5.5倍。在这样的范围内拉伸倍率越大,第1层和第2层中各个层的面方向的偏差越因拉伸导致的薄层化而减小,将多层拉伸膜的光干涉在面方向均匀化,另外第1层与第2层的拉伸方向的折射率差增大,因此优选。此时的拉伸方法可使用采用棒状加热器的加热拉伸、辊加热拉伸、拉幅机拉伸等公知的拉伸方法,但从因与辊的接触导致的损伤降低或拉伸速度等观点出发,优选拉幅机拉伸。
另外,在与这样的拉伸方向垂直的方向(Y方向)也实施拉伸处理,并进行双轴拉伸的情况下,优选限制为1.03~1.20倍左右、或1.05~1.20倍左右的拉伸倍率。若将Y方向的拉伸倍率提高至比这更高,则有时偏振性能降低。
另外,通过在拉伸后进一步边于(Tg)~(Tg+30)℃的温度下进行热定型,边在5~15%的范围内在拉伸方向进行前展(再拉伸),可高度地控制得到的单轴拉伸多层层合膜的取向特性。
在本发明中设置下述涂布层的情况下,可在任意阶段实施涂布液对膜的涂布,但优选在膜的制备过程中实施,优选对拉伸前的膜进行涂布。
<涂布层>
在本发明中,优选在单轴拉伸多层层合膜的最外层的至少任一个面进一步具有涂布层,且该涂布层含有丙烯酸系粘结剂。另外,以确保粘附性的观点,涂布层厚度优选为0.02~0.50μm,优选为0.05~0.30μm,进一步优选为0.02~0.20μm。若涂布层的厚度低于下限,则不充分地显现与棱镜层等的粘附性效果。另外,即使超过上限加厚涂布层,也难以得到在此之上的粘附性改良。
另外,该涂布层中,优选以该涂布层的重量为基准,含有0.1~5.0重量%的平均粒径为0.05~0.50μm的粒子。
(粘结剂)
通常在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上设置易粘接涂布层的情况下,作为粘结剂成分多使用玻璃化转变温度为30℃以上且低于100℃的聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂等,进而通过在涂布层中添加粒子,也可同时确保卷绕性。
另外,本发明的单轴拉伸多层层合膜中,通过设置由第2层的组成构成的厚膜层作为多层层合的最外层,进而在由第2层构成的最外层的至少一面进一步具有本发明的涂布层,由此可提高与棱镜层等的粘附性。只用这样的最外层、涂布层中任意一方的层有难以将棱镜层等的剥离等降低至实际使用水平的倾向。
为了提高偏振度,本发明中的第2层优选为光学各向同性,作为提高各向同性的方法,可采用将第2层制成无取向状态、或在制备上不进行热定型处理的方法。另外,在本发明的单轴拉伸多层层合膜的情况下,以多层层合的制备上的观点,优选设置由第2层的组成构成的厚膜层作为多层层合的最外层的方案。因此,在这样的最外层的表层进一步设置涂布层时,若使用与构成第2层的聚酯相容性高的聚酯树脂和/或聚氨酯树脂,则涂膜会与构成第2层的聚酯混合,因此即使在涂布层中添加粒子,有时也无法充分地确保卷绕性。
因此,在设置由第2层的组成构成的厚膜层作为多层层合的最外层,并在其至少任一个面进一步设置涂布层的情况下,为了提高与这样的最外层的粘附性和卷绕性,涂布层优选含有丙烯酸系粘结剂,进一步优选含有规定尺寸的粒子。通过丙烯酸系粘结剂与所述粒子的组合,在提高棱镜层等与本发明的单轴拉伸多层层合膜的粘附性的同时,即使具有由本发明的第2层的组成构成的最外层,也可得到充分的卷绕性。
另外,在进一步如下所述地于本发明的单轴拉伸多层层合膜的至少一个面层合棱镜层或扩散层的情况下,由于作为棱镜层通常使用无溶剂型UV固化性丙烯酸树脂,所以从与棱镜层的粘附性的观点出发,涂布层也优选含有丙烯酸系粘结剂。
丙烯酸系粘结剂的种类无特殊限定,但优选丙烯酸类共聚物,主要成分优选由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等构成。这样的主要成分不仅可使用1种,也可使用多种成分,通过变更构成比可调整玻璃化转变温度。其中,由于容易调整玻璃化转变温度,所以丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物为优选。此外,在上述丙烯酸类成分中,作为粘附性提升成分或自交联成分,优选添加含有羟基、羧基、腈基、酰胺基、氰基等的丙烯酸类成分作为次要共聚成分。
作为次要共聚成分的(甲基)丙烯酸酯,例如可使用以下示例的化合物。即,可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、2-羟基丙烯酸酯、2-羟基甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丁酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙基丙烯酰胺、丁基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、羟基二乙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰基吗啉、氧杂环丁烷甲基丙烯酸酯等。其中,优选丙烯腈、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸-2-羟基乙酯等。
从确保与无溶剂的棱镜层的粘附性的观点和降低水性涂布液的粘度的观点出发,丙烯酸系粘结剂优选为水性乳液。这样的乳液的粒径优选为20~80nm的范围。若乳液的粒径超过80nm,则有时涂膜的透明性降低。另一方面,若乳液的粒径低于20nm,则与水溶性的丙烯酸系粘结剂接近,有时与棱镜层的粘附性降低。
(粒子)
本发明中的涂布层优选进一步含有粒子。通过涂布层含有丙烯酸系粘结剂,并进一步含有粒子,即使在具有由本发明的第2层的组成构成的最外层的情况下,卷绕性也提升。
作为这样的粒子,优选添加二氧化硅粒子等惰性无机粒子、丙烯酸树脂粒子等惰性有机粒子、或有机无机复合粒子。另外,优选使用:优选平均粒径为100nm以上、更优选为0.05μm以上、进一步优选为0.10μm以上、而且优选为1000nm以下、更优选为0.50μm以下、进一步优选为0.40μm以下的粒子(以下有时称为大粒子。)。若是平均粒径低于下限的粒子,则有时不会充分地显现卷绕性。另外,即使使用平均粒径比上限大的平均粒径的粒子,也难以得到卷绕性的进一步的提升效果,另一方面有时涂布层的透明性降低。
在将涂布层组合物的所有固体物成分计为100重量%时,涂布层所使用的前述粒子的添加量优选0.1~5.0重量%,更优选设为0.1重量%以上且3.0重量%以下,进一步优选为0.3~2.5重量%。若添加量低于下限,则有时不会充分地显现卷绕性,另一方面即使比上限增加粒子含量,也难以得到卷绕性的进一步的提升效果,另一方面有时涂布层的透明性降低。
另外,除了上述平均粒径的粒子(大粒子)以外,将涂布层组合物的所有固体物成分计为100重量%,优选在0.5重量%以上且5.0重量%以下的范围内进一步添加平均粒径为10nm以上且80nm以下的粒子(以下有时称为小粒子。)。若这样的小粒子的添加量低于下限,则有时不会充分地显现卷绕性的提升效果,另一方面若小粒子的添加量比上限多,则有时透明性降低。小粒子所使用的粒子的种类与大粒子同样,优选为以二氧化硅粒子为代表的惰性无机粒子、以丙烯酸树脂粒子为代表的惰性有机粒子、或有机无机复合粒子中的任一种,进一步更优选使用与大粒子相同种类的粒子。
(表面活性剂)
另外,为了将水性涂布液涂布成薄膜状,优选在涂布层的组合物中添加表面活性剂。
表面活性剂的添加提升乳液的分散性并提升稳定性,另一方面有时与棱镜层等的粘附性降低。因此,表面活性剂的含量优选在显现效果的范围内限制在最小限度的使用量,具体而言以水性涂布液的重量为基准,优选限制在0.02~0.30重量%的添加量。
作为表面活性剂,可使用阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂等。例如可使用聚氧化烯-脂肪酸醚、聚氧化烯-芳族酸醚、聚氧化烯-脂肪酸酯、聚氧化烯-芳族酸酯、聚氧乙烯-聚氧丙烯(共聚物)-脂肪酸酯、聚氧乙烯-聚氧丙烯(共聚物)-芳族酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脂肪酸金属皂、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐等阴离子型、非离子型表面活性剂。其中从提升与棱镜层等的粘附性的观点出发,优选聚氧化烯-脂肪酸醚、聚氧化烯-芳族酸醚(例如聚氧化烯苯基醚),例如可列举出聚氧乙烯三苄基苯基醚、聚氧乙烯二苯乙烯化醚、聚氧乙烯二苯乙烯化苯基醚、聚氧乙烯油基醚等。
换算为固体成分,相对于组合物重量,这样的涂布层组合物的添加量优选为1重量%以上且10重量%以下。若低于1重量%,则有时涂膜的稳定性降低,变得容易产生涂布条纹或皱缩(ハジキ)等涂布缺陷,若比10重量%大,则有时棱镜层等与涂布层的粘附性降低。
<用途>
[亮度提升部件]
本发明的单轴拉伸多层层合膜中,通过在第1层、第2层分别使用上述组成的聚酯,交替地层合为多层,并在一个方向进行拉伸,由此发挥选择性地反射一方的偏振光成分,并选择性地透射与该偏振光成分垂直方向的偏振光成分的性能,因此可用作液晶显示器等的亮度提升部件。在用作亮度提升部件的情况下得到良好的亮度提升率,通过将未透射的偏振光成分反射至光源侧,可将光再利用。
另外,可在本发明的单轴拉伸多层层合膜的至少一个面层合棱镜层(有称为附带棱镜层的亮度提升膜的情况。)或扩散层。此时,优选隔着上述涂布层层合棱镜层或扩散层。
通过将使用本发明的单轴拉伸多层层合膜与棱镜层等部件贴合并单元化,可降低组装时的部件数,另外可使液晶显示器的厚度更薄。另外,通过使用本发明的单轴拉伸多层层合膜与这些部件贴合,可抑制因在加工时等施加的外力而导致的层间剥离,因此可提供可靠性更高的亮度提升部件。
在使用本发明的单轴拉伸多层层合膜作为亮度提升部件的情况下,可以如图1所示的结构用于液晶显示器装置。
具体而言,可示例出在液晶显示器的光源5与由偏振板1/液晶元件2/偏振板3构成的液晶面板6之间配置亮度提升部件4的方案的液晶显示器装置。在进一步设置棱镜层的情况下,优选在液晶面板6一侧配置棱镜层。另外,棱镜层的设置位置无特殊限定,但在面板侧设置时优选顶角为90度左右,在背光侧设置时优选顶角为60度左右。
[液晶显示器偏振板]
在本发明的单轴拉伸多层层合膜中,对于具有99.5%以上的高偏振度的膜,可不并用吸收型偏振板,而单独用作与液晶元件邻接使用的液晶显示器的偏振板。
在本发明中,也包含将由本发明的液晶显示器用偏振板构成的第1偏振板、液晶元件和第2偏振板依次层合而成的液晶显示器用光学部件作为发明的一个方案。这样的光学部件也被称为液晶面板。这样的光学部件相当于图3中的11,第1偏振板相当于9,液晶元件相当于8,第2偏振板相当于7。
以往,作为液晶元件两侧的偏振板,通过至少具有吸收型偏振板来得到高偏振性能,但若为使用本发明的(特别是第2方案(方案B)的)单轴拉伸多层层合膜的偏振板,则可得到用以往的多层层合膜无法达到的高偏振性能,因此可代替吸收型偏振板用作与液晶元件邻接使用的偏振板。
即,本发明的特征在于,作为第1偏振板在液晶元件的一侧单独使用由本发明的单轴拉伸多层层合膜构成的偏振板,优选排除将第1偏振板与吸收型偏振板层合的结构。
液晶元件的种类无特殊限定,可使用VA模式、IPS模式、TN模式、STN模式或弯曲取向(π型)等任意类型的元件。其中,本发明特别优选用于通常从倾斜45°方位的视角特性的要求高的VA模式或IPS模式。
另外,第2偏振板的种类无特殊限定,吸收型偏振板、反射型偏振板均可使用。在作为第2偏振板使用反射型偏振板的情况下,优选使用本发明的液晶显示器用偏振板。
本发明的液晶显示器用光学部件优选将第1偏振板、液晶元件和第2偏振板依次层合,可将这些各部件彼此直接层合,另外也可隔着称为粘着层或粘接层的提高层间的粘接性的层(以下有时称为粘着层。)、保护层等进行层合。
(液晶显示器用光学部件的形成)
作为在液晶元件上配置偏振板的方法,优选通过粘着层将两者层合。形成粘着层的粘着剂无特殊限制,例如可适宜选择使用以丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟系或橡胶系等聚合物为基质聚合物的粘着剂。特别优选如丙烯酸系粘着剂那样透明性优异,具有适度的润湿性、凝聚性和粘接性的粘着特性,且耐气候性、耐热性等优异的粘着剂。另外,粘着层可设置多个不同的组成或种类的层。
以将液晶元件和偏振板层合时的操作性的观点,粘着层优选预先附设于偏振板、液晶元件中的一方或双方。粘着层的厚度可根据使用目的、粘接力等适宜确定,通常为1~500μm,优选5~200μm,特别优选10~100μm。
(脱模膜)
另外,对于粘着层的露出面,至供实际使用为止的期间,为了防止其污染等优选临时固定脱模膜(隔膜)而覆盖。由此,可防止在通常的处理状态下与粘着层接触。作为脱模膜,例如可使用将塑料膜、橡胶片材、纸、布、无纺布、网、发泡片材或金属箔、它们的层合体等根据需要用硅酮系或长链烷基系、氟系或硫化钼等剥离剂进行涂布处理而得的膜。
[液晶显示器]
在本发明中,也包含具备光源和本发明的液晶显示器用光学部件,并在光源侧配置第1偏振板而成的液晶显示器作为发明的一个方案。
在图3中示出作为本发明的实施方案之一的液晶显示器的示意截面图。液晶显示器具有光源10和液晶面板11,进而根据需要组装有驱动电路等。液晶面板11中,在液晶元件8的光源10一侧具备第1偏振板9。另外,在液晶元件8的光源侧相反的一侧,即在视认侧具备第2偏振板7。作为液晶元件8,例如可使用VA模式、IPS模式、TN模式、STN模式或弯曲取向(π型)等任意类型的元件。本发明特别优选用于VA模式或IPS模式。
本发明的液晶显示器中,通过在液晶元件8的光源侧配置由具有高偏振性能的本发明的液晶显示器用偏振板构成的第1偏振板9,可代替以往的吸收型偏振板,单独与液晶元件贴合使用,而且在具备99.5%以上的非常高的偏振性能的情况下,关于由液晶显示器的明亮度/暗亮度求得的对比度,可得到在液晶电视机中实用上所要求的程度的非常高水平的对比度。
由于由本发明的液晶显示器用偏振板构成的第1偏振板具备与以往的吸收型偏振板匹敌的99.5%以上的高偏振性能、和可反射未透射的偏振光进行再利用的作为亮度提升膜的功能,所以无需在光源10和第1偏振板9之间进一步使用被称为亮度提升膜的反射型偏振板,而可使亮度提升膜和与液晶元件邻接使用的偏振板的功能一体化,因此可减少部件数。
另外,通常如图3所示,在液晶元件8的视认侧配置第2偏振板7。第2偏振板7无特殊限制,可使用吸收型偏振板等公知的偏振板。在外光的影响非常少的情况下,作为第2偏振板可使用与第1偏振板相同种类的反射型偏振板。另外,在液晶元件8的视认侧,除了第2偏振板以外,例如可设置光学补偿膜等各种光学层。
(液晶显示器的形成)
通过将液晶显示器用光学部件(液晶面板)和光源组合,并进一步根据需要组装驱动电路,可得到本发明的液晶显示器。另外,除此之外还可组合液晶显示器的形成所需要的各种部件,本发明的液晶显示器优选将从光源射出的光入射至第1偏振板。
通常将液晶显示器的光源大致分为直下方式和侧光方式,在本发明的液晶显示器中,可不限定方式地使用。
如上所述得到的液晶显示器例如可用于个人计算机监视器、笔记本电脑、复印机等OA设备,移动电话、钟表、数码照相机、便携式信息终端(PDA)、便携式游戏机等便携设备,摄像机、电视机、微波炉等家用电器设备,后视监视器、汽车导航系统用监视器、汽车音响等车载用设备,商业店铺用信息用监视器等展示设备,监视用监视器等警备设备,护理用监视器、医疗用监视器等护理·医疗设备等各种用途。
实施例
下面列举本发明的实施例进行说明,但并不将本发明限制于如下所示的实施例。
需说明的是,实施例中的物性、特性用下述方法进行测定或评价。
(1) P偏振光和S偏振光的平均透射率、偏振度
对于得到的单轴拉伸多层层合膜,使用偏振度测定装置(日本分光株式会社制“VAP7070S”)测定P偏振光的透射率、S偏振光的透射率、和偏振度。
将进行配置使得偏振光滤光片的透射轴与膜的拉伸方向(X方向)一致的情况下的测定值作为P偏振光,并将进行配置使得偏振光滤光片的透射轴与膜的拉伸方向垂直的情况下的测定值作为S偏振光,此时的偏振度(P,单位为%)用以下式(1)表示。
偏振度(P)={(Ts-Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
(在式(1)中,Tp表示在400~800nm的波长范围的P偏振光的平均透射率,Ts表示在400~800nm的波长范围的S偏振光的平均透射率。)
需说明的是,光的入射角设定为0度而进行测定。
(2) 层间粘附性
(2-1) 层间粘附性评价1,与棱镜层的粘附性
向形成有棱镜透镜图案的玻璃模具注入由下述组成构成的紫外线固化型丙烯酸树脂,在其上将得到的聚酯膜的涂布层面朝向该树脂侧并使其粘附,从玻璃制模具的面一侧的30cm的距离外使用紫外线灯(照射强度为80W/cm、6.4KW)照射30秒钟,使树脂固化,形成顶角为90度、间距为50μm、高度为30μm的棱镜透镜层,得到亮度提升片材。在得到的亮度提升片材的加工面上实施棋盘格状的横切(1mm2的方格为100个),在其上贴附宽度为24mm的玻璃纸胶带(Nichiban公司制),以90°的剥离角度迅速剥离后,观察剥离面,按下述标准进行评价。
<紫外线固化型丙烯酸树脂>
环氧乙烷改性双酚A二甲基丙烯酸酯(日立化成工业社制FA-321M) 46重量%
新戊二醇改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(日本化药化学工业社制R-604) 25重量%
丙烯酸苯氧基乙酯(大阪有机化学工业社制Viscoat 192) 27重量%
2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(Merck公司制Darocur1173) 2重量%
<粘附性评价标准>
◎:剥离面积为0%以上且低于5% (粘接力极其良好)
○:剥离面积为5%以上且低于20% (粘接力良好)
×:剥离面积为20%以上 (粘接力差)
(2-2) 层间粘附性评价2
使用得到的单轴拉伸多层层合膜,实施棋盘格状的横切(1mm2的方格为100个),在其上贴附宽度为24mm的玻璃纸胶带(Nichiban公司制),以90°的剥离角度迅速剥离后,观察剥离面,按下述标准进行评价。
◎:剥离面积为0%以上且低于5% (粘接力极其良好)
○:剥离面积为5%以上且低于20% (粘接力良好)
×:剥离面积为20%以上 (粘接力差)
(3) 聚合物的熔点(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)
将各层试样取样10mg,使用DSC (TA Instruments公司制,商品名:DSC Q400),以20℃/分钟的升温速度,测定构成各层的聚合物的熔点和玻璃化转变温度。
(4) 聚合物的确定以及共聚成分和各成分量的确定
对于膜的各层,通过1H-NMR测定确定聚合物成分以及共聚成分和各成分量。
(5) 各方向的拉伸后的平均折射率
对于构成各层的各种树脂,分别熔化并从模头挤出,分别准备在流延鼓上流延而成的膜。另外,准备将得到的膜于(树脂的玻璃化转变温度)+20℃在单轴方向进行5.5倍拉伸(针对实施例、比较例和参考例的编号为1-*和3-*的膜)或5倍拉伸(针对实施例、比较例和参考例的编号为2-*的膜)而得的拉伸膜。对于得到的流延膜和拉伸膜,分别使用Metricon制棱镜耦合器在633nm波长下测定求得拉伸方向(X方向)及其垂直方向(Y方向)、厚度方向(Z方向)的各自的折射率(分别计为nX、nY、nZ),作为拉伸前、拉伸后的折射率。
对于构成第1层的聚酯的平均折射率,将拉伸前的各方向的折射率的平均值作为平均折射率。另外,对于构成第2层的聚酯的平均折射率,将拉伸后的各方向的折射率的平均值作为平均折射率。
(6) 各层的厚度
将单轴拉伸多层层合膜切成膜长度方向为2mm、宽度方向为2cm,在包埋胶囊中进行固定后,用环氧树脂(Refine Tec Ltd.制EPOMOUNT)进行包埋。将包埋的样品用切片机(LEICA制ULTRACUT UCT)在宽度方向垂直地切断,制成5nm厚的薄膜切片。使用透射型电子显微镜(日立S-4300)以100kV的加速电压进行观察拍照,根据照片测定各层的厚度。
对于1μm以上厚度的层,将在多层结构的内部存在的层作为中间层,将在最表层存在的层作为最外层,测定各自的厚度。另外,在存在多个中间层的情况下,由它们的平均值求得中间层厚度。
另外,根据得到的各层的厚度,分别求得第1层的最大层厚度相对于最小层厚度的比率、第2层的最大层厚度相对于最小层厚度的比率。
另外,根据得到的各层的厚度,分别求得第1层的平均层厚度、第2层的平均层厚度,计算相对于第1层的平均层厚度的第2层的平均层厚度。
需说明的是,在求得第1层和第2层的厚度时,将中间层和最外层从第1层和第2层排除。
另外,对于涂布层,也用与上述相同的方法求得涂布层厚度。
(7) 膜整体厚度
将膜样品夹于转子检测器(安立电气(株)制K107C)中,用数字式差动电子测微计(安立电气(株)制K351),在不同的位置测定10个点的厚度,求得平均值作为膜厚度。
(8) 亮度提升效果(亮度提升率)
(8-1) 亮度提升效果评价1
使用VA型液晶显示器面板(Sharp制AQUOS LC-20E90 2011年制),除去棱镜膜和上侧的扩散膜,置换为得到的附带棱镜层的亮度提升膜,用Opto Design公司制FPD视角测定评价装置(ErgoScope88)测定进行白色显示时的液晶显示器画面的正面亮度,计算相对于置换前的结构的亮度上升率,用下述标准评价亮度提升效果。
◎:亮度提升效果为150%以上
○:亮度提升效果为120%以上且低于150%
×:亮度提升效果低于120%
(8-2) 亮度提升效果评价2
使用VA型液晶显示器面板(Sharp制AQUOS LC-20E90 2011年制),除去其中的下侧偏振板(光源侧偏振板)和光学补偿膜,置换为多层层合膜样品,用Opto Design公司制FPD视角测定评价装置(ErgoScope88)测定进行白色显示时的液晶显示器画面的正面亮度,计算相对于比较例1的亮度上升率,用下述标准评价亮度提升效果。
○:亮度提升效果为160%以上
△:亮度提升效果为140%以上且低于160%
×:亮度提升效果低于140%
(9) 对比度
使用作为个人计算机的显示器得到的液晶显示器,用Opto Design公司制FPD视角测定评价装置(ErgoScope88)测定通过个人计算机显示白色和黑画面时的液晶显示器画面的正面亮度,分别由白画面求得明亮度,并且由黑画面求得暗亮度,用以下标准评价由明亮度/暗亮度求得的对比度。
◎:对比度(明亮度/暗亮度)为2000以上
○:对比度(明亮度/暗亮度)为1000以上且低于2000
×:对比度(明亮度/暗亮度)低于1000
(10) 90℃耐久性
隔着粘着膜将单轴拉伸多层层合膜贴附在厚度为10mm的透明光学玻璃上,测定初期的偏振度。用加热用烘箱(Espec Corp.制,型号为SH241),进行90℃下500小时的处理后,取出膜,于室温放置1小时,进行偏振度测定。用下述标准评价90℃耐久性。
◎:对比初期,耐久性后的偏振度降低率低于2%
○:对比初期,耐久性后的偏振度降低率为2%以上且低于4%
×:对比初期,耐久性后的偏振度降低率为4%以上
(11) 粒子的平均粒径
与层厚度的测定进行相同的测定,测定涂布层中的100个粒子的粒径,将其平均值作为平均粒径。
(12) 粒子的含量
溶解形成涂布层的粘结剂成分,选择不溶解粒子的溶剂,在将取样的涂布层溶解处理后,离心分离粒子,测定粒子相对于总重量的比例(重量%)作为粒子的含量。
(13) 摩擦系数
依据JIS-K7125,测定膜彼此的静摩擦系数μs、动摩擦系数μk。测定进行5次,将平均值作为结果。
(14) 雾度
依据JIS-K7136,使用雾度测定器(日本电色工业社制NDH-2000)测定。
(15) 耐粘连性
将2片样品膜以涂布层形成面彼此接触的方式重合,在80℃、80%RH的气氛下用17小时对其施加0.6kg/cm2的压力,然后进行剥离,根据剥离时的剥离力,用下述标准评价耐粘连性。
○:剥离力<98mN/5cm宽度 (良好)
△:98mN/5cm宽度≤剥离力<196mN/5cm宽度 (稍微良好)
×:196mN/5cm宽度≤剥离力 (差)
[实施例1-1]
作为第1层用聚酯,将2,6-萘二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、以及乙二醇在四丁醇钛存在下进行酯交换反应,进而继续进行缩聚反应,准备酸成分的95摩尔%为2,6-萘二甲酸成分(在表中记载为PEN)、酸成分的5摩尔%为对苯二甲酸成分(在表中记载为DMT)、二醇成分为乙二醇的共聚聚酯(DMT5PEN) (固有粘度为0.64dl/g)。
另外,作为第2层用聚酯,将2,6-萘二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、以及乙二醇和三亚甲基二醇在四丁醇钛存在下进行酯交换反应,进而继续进行缩聚反应,准备酸成分的50摩尔%为2,6-萘二甲酸成分(在表中记载为PEN)、酸成分的50摩尔%为对苯二甲酸成分(在表中记载为DMT)、二醇成分的15摩尔%为三亚甲基二醇的共聚聚酯(DMT50C3G15PEN)(固有粘度为0.63dl/g)。
将准备的第1层用聚酯于170℃干燥5小时,将第2层用聚酯于85℃干燥8小时,然后分别供给至第1、第2挤出机,加热至300℃制成熔化状态,使用在将第1层用聚酯分流为138层、将第2层用聚酯分流为137层后,将第1层和第2层交替地层合,并且使第1层和第2层的各自的最大层厚度和最小层厚度以最大/最小计连续地变化至3.1倍、3.0倍的多层进料块装置,制成将第1层和第2层交替地层合的总数为275层的层合状态的熔化物,保持该层合状态,在其两侧从第3挤出机将与第2层用聚酯相同的聚酯导入至3层进料块,在总数为275层的层合状态的熔化物的层合方向的两侧进一步层合缓冲层。调整第3挤出机的供给量使得两侧的缓冲层的总和变为整体的47%。将该层合状态进一步用层倍增块进行2分流,以1:1的比率进行层合,保持在内部含有中间层、在最表层含有2个最外层的总层数为553层的层合状态导入至模头,在流延鼓上进行流延,进行调整使得第1层与第2层的平均层厚度比变为1.0:1.3,制备总层数为553层的未拉伸多层层合膜。
在该未拉伸的多层层合膜的一面以4%的固体成分浓度用辊式涂布机均匀地涂布如下所示的丙烯酸粘结剂组成的涂布液1-A,使得拉伸干燥后的涂布厚度变为0.1μm。
在130℃的温度下将该未拉伸的多层层合膜于宽度方向拉伸为5.5倍。得到的单轴拉伸多层层合膜的厚度为85μm。
[实施例1-2~1-4、比较例1-1~1-2]
如表1-1所示,变更各层的树脂组成或层厚度、拉伸条件,除此之外,与实施例1-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜。将如上所述得到的单轴拉伸多层层合膜的各层的树脂构成、各层的特征和单轴拉伸多层层合膜的物性示出于表1-1中。
[涂布液1-A]
(丙烯酸粘结剂)
由60摩尔%的甲基丙烯酸甲酯/30摩尔%的丙烯酸乙酯/5摩尔%的丙烯酸-2-羟基乙酯/5摩尔%的N-羟甲基丙烯酰胺构成(Tg=40℃)。在四颈瓶中,投入302份的离子交换水并在氮气流中升温至60℃,接着作为聚合引发剂添加0.5份的过硫酸铵、0.2份的亚硫酸氢钠,进而用3小时,边进行调整使得液温变为60~70℃,边滴加作为单体类的46.7份的甲基丙烯酸甲酯、23.3份的丙烯酸乙酯、4.5份的丙烯酸-2-羟基乙酯、3.4份的N-羟甲基丙烯酰胺的混合物。在滴加结束后也在相同温度范围保持2小时,并且边搅拌边继续反应,接着进行冷却得到固体成分为25重量%的丙烯酸树脂的水分散体。
(表面活性剂) 聚氧乙烯三苄基苯基醚
(粒子) 丙烯酸树脂真球状粒子(平均粒径:150nm:株式会社日本触媒制,商品名“EPOSTAR MX-100W”)
将它们以下面的组成比调合。
丙烯酸粘结剂:表面活性剂:粒子=89重量%:10重量%:1重量%
(换算为固体成分的添加量)
表1-1
[比较例2-1]
(偏振器的制备)
将以聚乙烯醇为主要成分的高分子膜[Kuraray制 商品名“9P75R (厚度:75μm,平均聚合度:2400,皂化度为99.9摩尔%)”]在转速不同的辊间边染色边拉伸输送。首先,在30℃的水浴中浸渍1分钟使聚乙烯醇膜溶胀,并且在输送方向拉伸为1.2倍后,通过在30℃的碘化钾浓度为0.03重量%、碘浓度为0.3重量%的水溶液中浸渍1分钟,边染色边在输送方向以完全未拉伸的膜(原长)为基准拉伸为3倍。接着,边在60℃的硼酸浓度为4重量%、碘化钾浓度为5重量%的水溶液中浸渍30秒钟,边在输送方向以原长为基准拉伸为6倍。接着,通过将得到的拉伸膜于70℃干燥2分钟,得到偏振器。需说明的是,偏振器的厚度为30μm,含水率为14.3重量%。
(粘接剂的制备)
在30℃的温度条件下,将100重量份的具有乙酰乙酰基的聚乙烯醇系树脂(平均聚合度为1200,皂化度为98.5摩尔%,乙酰乙酰基化度为5摩尔%)、相对于此为50重量份的羟甲基三聚氰胺溶解于纯水中,制备固体成分浓度为3.7重量%的水溶液。相对于100重量份的该水溶液,加入18重量份的以10重量%的固体成分浓度含有具有正电荷的氧化铝胶体(平均粒径为15nm)的水溶液,制备粘接剂水溶液。粘接剂溶液的粘度为9.6mPa·s,pH为4~4.5的范围,相对于100重量份的聚乙烯醇系树脂,氧化铝胶体的配合量为74重量部。
(吸收型偏振板的制备)
在厚度为80μm、正面延迟为0.1nm、厚度方向延迟为1.0nm的光学各向同性元件(Fujifilm制商品名“FUJITAC ZRF80S”)的一面涂布上述含有氧化铝胶体的粘接剂,使得干燥后的厚度为80nm,将其按照卷对卷以两者的输送方向平行的方式层合在上述偏振器的一面。接着,在偏振器的相反侧的面也相同地按照卷对卷以两者的输送方向平行的方式层合下述元件,所述元件是在光学各向同性元件(Fujifilm制商品名“FUJITAC ZRF80S”)的一面涂布上述含有氧化铝胶体的粘接剂,使得干燥后的厚度为80nm而得的元件。然后,于55℃干燥6分钟,得到偏振板。将该偏振板作为“偏振板X”。
(液晶面板的制备)
从具备VA模式的液晶元件,并采用直下型的背光的液晶电视机(Sharp制AQUOSLC-20E90 2011年制)取出液晶面板,除去在液晶元件的上下配置的偏振板和光学补偿膜,清洗该液晶元件的玻璃面(表里)。接着,在上述液晶元件的光源侧的表面,通过丙烯酸系粘着剂将上述偏振板X配置于液晶元件上,使得吸收轴方向与在原本的液晶面板上配置的光源侧偏振板的吸收轴方向相同。
接着,在液晶元件的视认侧的表面,通过丙烯酸系粘着剂将上述偏振板X配置在液晶元件上,使得吸收轴方向与在原本的液晶面板上配置的视认侧偏振板的吸收轴方向相同。如上所述,得到在液晶元件的一个主面配置偏振板X、在另一个主面配置偏振板X的液晶面板。
(液晶显示器的制备)
将上述液晶面板组装于原本的液晶电视机中,点亮液晶电视机的光源,用个人计算机显示白画面和黑画面,评价液晶显示器的亮度。
[实施例2-1]
将2,6-萘二甲酸二甲酯、6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸、以及乙二醇在四丁醇钛存在下进行酯化反应和酯交换反应,进而继续进行缩聚反应,将固有粘度为0.63dl/g、且酸成分的70摩尔%为2,6-萘二甲酸成分、酸成分的30摩尔%为6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸成分(在表中记载为ENA)、二醇成分为乙二醇的芳族聚酯(在表中记载为ENA30PEN)作为第1层用聚酯,作为第2层用聚酯准备由75mol%的2,6-萘二甲酸、25mol%的对苯二甲酸、62mol%的乙二醇、33mol%的三亚甲基二醇、5mol%的螺环二醇形成的共聚聚酯(固有粘度为0.70dl/g)。
将准备的第1层用聚酯于170℃干燥5小时,将第2层用聚酯于85℃干燥8小时,然后分别供给至第1、第2挤出机,加热至300℃制成熔化状态,使用在将第1层用聚酯分流为138层、将第2层用聚酯分流为137层后,将第1层和第2层交替地层合,并且使第1层和第2层的各自的最大层厚度和最小层厚度以最大/最小计连续地变化至3.1倍、3.0倍的多层进料块装置,制成将第1层和第2层交替地层合的总数为275层的层合状态的熔化物,保持该层合状态,在其两侧从第3挤出机将与第2层用聚酯相同的聚酯导入至3层进料块,在总数为275层的层合状态的熔化物的层合方向的两侧进一步层合缓冲层。调整第3挤出机的供给量使得两侧的缓冲层的总和变为整体的23%。将该层合状态进一步用层倍增块进行3分流,以1:1:1的比率进行层合,保持在内部含有2个中间层、在最表层含有2个最外层的总层数为829层的层合状态导入至模头,在流延鼓上进行流延,进行调整使得第1层与第2层的平均层厚度比变为1.0:2.6,制备总层数为829层的未拉伸多层层合膜。
在115℃的温度下将该多层未拉伸膜于宽度方向拉伸为5.0倍,进而边于115℃在相同方向拉伸15%,边于120℃进行3秒钟的热定型处理。得到的单轴拉伸多层层合膜的厚度为105μm。
(液晶面板的形成)
在前述比较例2-1中,作为光源侧的第1偏振板,代替偏振板X,使用得到的反射偏振膜,除此之外,与比较例2-1相同地得到在液晶元件的光源侧主面配置得到的反射偏振膜(第1偏振板)、在视认侧主面配置偏振板X (第2偏振板)的液晶面板。
(液晶显示器的制备)
将上述液晶面板组装于原本的液晶显示器中,点亮液晶显示器的光源,用个人计算机评价白画面和黑画面的亮度。
将如上所述得到的单轴拉伸多层层合膜的各层的树脂构成、各层的特征示出于表2-1中,将单轴拉伸多层层合膜的物性和液晶显示器的物性示出于表2-2中。
[实施例2-2~2-4]
如表2-1所示,变更各层的树脂组成或层厚度、拉伸条件,除此之外,与实施例2-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜。将如上所述得到的单轴拉伸多层层合膜的各层的树脂构成、各层的特征示出于表2-1中,将单轴拉伸多层层合膜的物性和液晶显示器的物性示出于表2-2中。
在实施例2-2中,在第1层用聚酯中使用ENA40PEN (酸成分的60摩尔%为2,6-萘二甲酸成分、酸成分的40摩尔%为6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸成分、二醇成分为乙二醇的芳族聚酯),作为第2层用聚酯使用表2-3所示的共聚聚酯树脂B,变更条件为拉伸温度120℃、拉伸倍率5.1倍,除此之外,与实施例2-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜。
在实施例2-3中,在第1层聚酯中使用ENA35PEN (酸成分的65摩尔%为2,6-萘二甲酸成分、酸成分的35摩尔%为6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸成分、二醇成分为乙二醇的芳族聚酯),作为第2层用聚酯使用表2-3所示的共聚聚酯树脂C,以130℃的拉伸温度、5.8倍的拉伸倍率在宽度方向进行拉伸,进而边于130℃在相同方向拉伸10%,边于130℃进行3秒钟的热定型处理,除此之外,与实施例2-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜。
在实施例2-4中,在第1层聚酯中使用BB30PEN (酸成分的70摩尔%为2,6-萘二甲酸成分、酸成分的30摩尔%为二苯基二甲酸成分、二醇成分为乙二醇的芳族聚酯),作为第2层用聚酯使用表2-3所示的共聚聚酯树脂D,以125℃的拉伸温度、4.6倍的拉伸倍率在宽度方向进行拉伸,进而边于125℃在相同方向拉伸10%,边于125℃进行3秒钟的热定型处理,除此之外,与实施例2-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜。
另外,在前述比较例2-1中,作为光源侧的第1偏振板,代替偏振板X,使用得到的单轴拉伸多层层合膜,除此之外,与比较例2-1相同地得到在液晶元件的光源侧主面配置得到的单轴拉伸多层层合膜(第1偏振板)、在视认侧主面配置偏振板X (第2偏振板)的液晶面板。
将上述液晶面板组装于原本的液晶显示器中,点亮液晶显示器的光源,用个人计算机评价白画面和黑画面的亮度。
[比较例2-2]
在第1层用聚酯中使用ENA35PEN (酸成分的65摩尔%为2,6-萘二甲酸成分、酸成分的35摩尔%为6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸成分、二醇成分为乙二醇的芳族聚酯),作为第2层用聚酯使用表2-3所示的共聚聚酯树脂E,以135℃的拉伸温度、6.0倍的拉伸倍率在宽度方向进行拉伸,进而边于135℃在相同方向拉伸15%,边于120℃进行3秒钟的热定型处理,除此之外,与实施例2-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜。
另外,在前述比较例2-1中,作为光源侧的第1偏振板,代替偏振板X,使用得到的单轴拉伸多层层合膜,除此之外,与比较例2-1相同地得到在液晶元件的光源侧主面配置得到的单轴拉伸多层层合膜(第1偏振板)、在视认侧主面配置偏振板X (第2偏振板)的液晶面板。
将上述液晶面板组装于原本的液晶显示器中,点亮液晶显示器的光源,用个人计算机评价白画面和黑画面的亮度。
将得到的单轴拉伸多层层合膜的物性和液晶显示器的物性示出于表2-2中。
[比较例2-3]
在第1层用聚酯中使用ENA21PEN (酸成分的79摩尔%为2,6-萘二甲酸成分、酸成分的21摩尔%为6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸成分、二醇成分为乙二醇的芳族聚酯),作为第2层用聚酯使用表2-3所示的共聚聚酯树脂F,以120℃的拉伸温度、5.2倍的拉伸倍率在宽度方向进行拉伸,进而边于120℃在相同方向拉伸15%,边于120℃进行3秒钟的热定型处理,除此之外,与实施例2-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜。
另外,在前述比较例2-1中,作为光源侧的第1偏振板,代替偏振板X,使用得到的单轴拉伸多层层合膜,除此之外,与比较例2-1相同地得到在液晶元件的光源侧主面配置得到的单轴拉伸多层层合膜(第1偏振板)、在视认侧主面配置偏振板X (第2偏振板)的液晶面板。
将上述液晶面板组装于原本的液晶显示器中,点亮液晶显示器的光源,用个人计算机评价白画面和黑画面的亮度。
将得到的单轴拉伸多层层合膜的物性和液晶显示器的物性示出于表2-2中。
表2-1
表2-2
表2-3
[参考制备例3-1]
作为第1层用聚酯,将2,6-萘二甲酸二甲酯、乙二醇在四丁醇钛存在下进行酯交换反应,进而继续进行缩聚反应,准备固有粘度为0.55dl/g的聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
另外,作为第2层用聚酯,将2,6-萘二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、以及乙二醇在四丁醇钛存在下进行酯交换反应,进而继续进行缩聚反应,准备酸成分的60摩尔%为2,6-萘二甲酸成分(在表中记载为PEN)、酸成分的40摩尔%为对苯二甲酸成分(在表中记载为DMT)、二醇成分为乙二醇的共聚聚酯(DMT40PEN) (固有粘度为0.63dl/g)。
使用在将第1层用聚酯分流为138层、将第2层用聚酯分流为137层后,将第1层和第2层交替地层合,并且使第1层和第2层的各自的最大层厚度和最小层厚度以最大/最小计连续地变化至2.2倍的多层进料块装置,制成将第1层和第2层交替地层合的总数为275层的层合状态的熔化物,保持该层合状态,在其两侧从第3挤出机将与第2层用聚酯相同的聚酯导入至3层进料块,在总数为275层的层合状态的熔化物的两侧进一步层合缓冲层。调整第3挤出机的供给量使得两端层(缓冲层)为整体的42%。将该层合状态进一步用层倍增块进行2分流,以1:1的比率进行层合,保持在内部含有1个中间层、在最表层含有2个最外层的总层数为553层的层合状态导入至模头,在流延鼓上进行流延,进行调整使得第1层与第2层的平均层厚度比为1.0:1.2,制备总层数为553层的未拉伸的多层层合膜。
用辊式涂布机,在该未拉伸的多层层合膜的一面均匀地涂布4%的固体成分浓度的表3-2所示的组成的涂布液3-A,使得干燥后的涂布厚度为0.1μm。
在130℃的温度下将该未拉伸的多层层合膜于宽度方向拉伸为5.2倍。得到的单轴拉伸多层层合膜的厚度为85μm。使用在得到的单轴拉伸多层层合膜的涂布层面上依据测定方法(2-1)的方法层合有棱镜层的附带棱镜层的亮度提升膜,用测定方法(8-1)的方法测定亮度提升效果。
本发明的单轴拉伸多层层合膜,在棱镜层和膜之间具有高粘附性,降低棱镜层的剥离。另外,由于耐粘连性也优异,所以卷绕性良好。
[比较例3-1~3-4]
如表3-1、表3-2所示,变更树脂组成、层合结构、涂布层组成,除此之外,与参考制备例3-1相同地得到单轴拉伸多层层合膜和附带棱镜层的亮度提升膜。
[实施例3-1]
将2,6-萘二甲酸二甲酯、6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸、以及乙二醇在四丁醇钛存在下进行酯化反应和酯交换反应,进而继续进行缩聚反应,将固有粘度为0.63dl/g、且酸成分的70摩尔%为2,6-萘二甲酸成分、酸成分的30摩尔%为6,6’-(亚乙基二氧基)二-2-萘甲酸成分(在表中记载为ENA)、二醇成分为乙二醇的芳族聚酯(在表中记载为ENA30PEN)作为第1层用聚酯,作为第2层用聚酯准备由66mol%的2,6-萘二甲酸(在表中记载为NDC)、34mol%的对苯二甲酸、50mol%的乙二醇、15mol%的螺环二醇(在表中记载为SPG)、35mol%的三亚甲基二醇(在表中记载为TMG)构成的共聚聚酯(固有粘度为0.70dl/g)。
将准备的第1层用聚酯于170℃干燥5小时,将第2层用聚酯于85℃干燥8小时,然后分别供给至第1、第2挤出机,加热至300℃制成熔化状态,使用在将第1层用聚酯分流为138层、将第2层用聚酯分流为137层后,将第1层和第2层交替地层合,并且使第1层和第2层的各自的最大层厚度和最小层厚度以最大/最小计连续地变化至3.1倍、3.0倍的多层进料块装置,制成将第1层和第2层交替地层合的总数为275层的层合状态的熔化物,保持该层合状态,在其两侧从第3挤出机将与第2层用聚酯相同的聚酯导入至3层进料块,在总数为275层的层合状态的熔化物的层合方向的两侧进一步层合缓冲层。调整第3挤出机的供给量使得两侧的缓冲层(最外层)的总和变为整体的80%。
保持含最外层的总层数为277层的层合状态导入至模头,在流延鼓上进行流延,进行调整使得第1层与第2层的平均层厚度比为1.0:1.0,制备总层数为277层的未拉伸多层层合膜。
用辊式涂布机,在该未拉伸的多层层合膜的一面均匀地涂布4%的固体成分浓度的表3-2所示的组成的涂布液3-A,使得干燥后的涂布厚度为0.1μm。
在120℃的温度下将该多层未拉伸膜于宽度方向拉伸为6.5倍,进而边于120℃在相同方向拉伸15%,边于120℃进行3秒钟的热定型处理。得到的单轴拉伸多层层合膜的厚度为112μm。
使用在得到的单轴拉伸多层层合膜的涂布层面上依据测定方法(2-1)的方法层合有棱镜层的附带棱镜层的亮度提升膜,用测定方法(8-1)的方法测定亮度提升效果。
本发明的单轴拉伸多层层合膜在棱镜层和膜之间具有高粘附性,降低棱镜层的剥离。另外,由于耐粘连性也优异,所以卷绕性良好。
[比较例3-5]
将熔化聚对苯二甲酸乙二醇酯([η]=0.62dl/g,Tg=78℃)从模头挤出,通过常规方法用冷却鼓进行冷却,制成未拉伸膜,接着于95℃在宽度方向拉伸为4.0倍后,在其一面用辊式涂布机均匀地涂布由表3-2所示的涂布层构成成分构成的涂布液3-D (固体成分浓度为4重量%),使得干燥后的涂布厚度为0.1μm。接着,将该涂布膜继续于95℃干燥,于180℃在宽度方向收缩3%进行热定型,除此之外,用与参考制备例3-1相同的方法,得到厚度为50μm的膜。
使用在得到的单轴拉伸多层层合膜的涂布层面上依据测定方法(2-1)的方法层合有棱镜层的附带棱镜层的亮度提升膜,用测定方法(8-1)的方法测定亮度提升效果。
在聚对苯二甲酸乙二醇酯单层膜的情况下,使用以聚酯为粘结剂成分的涂布层,可提高与棱镜层的粘附性。
[涂布层成分]
(丙烯酸树脂A)
由60摩尔%的甲基丙烯酸甲酯/30摩尔%的丙烯酸乙酯/5摩尔%的丙烯酸-2-羟基乙酯/5摩尔%的N-羟甲基丙烯酰胺构成(Tg=40℃)。在四颈瓶中,投入302份的离子交换水并在氮气流中升温至60℃,接着作为聚合引发剂添加0.5份的过硫酸铵、0.2份的亚硫酸氢钠,进而用3小时,边进行调整使得液温为60~70℃,边滴加作为单体类的46.7份的甲基丙烯酸甲酯、23.3份的丙烯酸乙酯、4.5份的丙烯酸-2-羟基乙酯、3.4份的N-羟甲基丙烯酰胺的混合物。在滴加结束后也在相同温度范围保持2小时,并且边搅拌边继续反应,接着进行冷却得到固体成分为25重量%的丙烯酸树脂1的水分散体。
(丙烯酸树脂B)
调整单体组成为由60摩尔%的甲基丙烯酸甲酯/35摩尔%的丙烯酸乙酯/5摩尔%的N-羟甲基丙烯酰胺构成的组成,除此之外,与丙烯酸树脂A相同地进行合成。
(聚酯A)
酸成分由75摩尔%的2,6-萘二甲酸/20摩尔%的间苯二甲酸/5摩尔%的间苯二甲酸-5-磺酸钠构成,二醇成分由90摩尔%的乙二醇/10摩尔%的二甘醇构成(Tg=80℃,平均分子量为15000)。
聚酯A如下所述进行制备。即,在反应器中投入51份的2,6-萘二甲酸二甲酯、11份的间苯二甲酸二甲酯、4份的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、31份的乙二醇、2份的二甘醇,在其中添加0.05份的四丁醇钛并在氮气氛下将温度控制为230℃进行加热,馏去生成的甲醇而进行酯交换反应。接着,用搅拌器的电动机转矩高的聚合釜将反应体系的温度缓慢地上升至255℃,使体系内减压为1mmHg,进行缩聚反应,得到固有粘度为0.56的聚酯A。将25份的该聚酯溶解于75份的四氢呋喃中,在10000转/分钟的高速搅拌下向得到的溶液滴加75份的水,得到乳白色的分散体,接着将该分散体在20mmHg的减压下蒸馏,馏去四氢呋喃。得到固体成分为25重量%的聚酯A的水分散体。
(聚酯B)
调整单体组成为酸成分由90摩尔%的对苯二甲酸/5摩尔%的间苯二甲酸/5摩尔%的间苯二甲酸-5-磺酸钠构成,二醇成分由90摩尔%的乙二醇/10摩尔%的二甘醇(Tg=70℃,平均分子量为15000)构成的组成,除此之外,与聚酯A相同地进行聚合。
(表面活性剂A) 聚氧乙烯三苄基苯基醚
(表面活性剂B) 聚氧乙烯二苯乙烯化苯基醚
(表面活性剂C) 聚氧乙烯油基醚
(粒子A)
丙烯酸树脂真球状粒子(平均粒径:150nm:株式会社日本触媒制,商品名“EPOSTARMX-100W”)
(粒子B)
丙烯酸树脂真球状粒子(平均粒径:300nm:株式会社日本触媒制,商品名“EPOSTARMX-200W”)
(粒子C)
二氧化硅真球状粒子(平均粒径:500nm:株式会社日本触媒制,商品名“SEAHOSTARKE-W50”)
表3-1
表3-2
发明的效果
根据本发明,本发明的单轴拉伸多层层合膜为在具有高折射率特性的层中使用聚萘二甲酸乙二醇酯系聚合物的多层结构的聚合物膜,并且在具备偏振性能的同时,可改善层间的粘附性。因此,例如可用作要求偏振性能的亮度提升部件、反射型偏振板等,在这种情况下,由于难以因与其它部件的贴合、向液晶显示器的组装、使用时等所施加的外力而产生层间剥离,所以可提供可靠性更高的亮度提升部件、液晶显示器用偏振板等。
另外,根据本发明的优选方案,在具有更优异的偏振性能的同时,可改善层间的粘附性。因此,例如可用于要求高度的偏振性能的亮度提升部件、要求高度的偏振度的液晶显示器的偏振板等,在这种情况下,由于也与上述同样难以产生层间剥离,所以可提供可靠性更高的亮度提升部件、液晶显示器用偏振板。
此外,根据本发明的另外的优选方案,由于具备反射偏振性能、和在膜上形成的棱镜层等与膜之间的高粘附性,所以可提供将亮度提升膜的功能和棱镜的功能整合的高品质的复合光学膜。
产业上的可利用性
本发明的单轴拉伸多层层合膜为在具有高折射率特性的层中使用聚萘二甲酸乙二醇酯系聚合物的多层结构的聚合物膜,并且在具备偏振性能的同时,可改善层间的粘附性。因此,例如在用于要求偏振性能的亮度提升部件、反射型偏振板,以及要求高度的偏振度的液晶显示器的偏振板等的情况下,由于难以因与其它部件的贴合、向液晶显示器的组装、使用时等所施加的外力而产生层间剥离,所以可提供可靠性更高的亮度提升部件、液晶显示器用偏振板等,其产业上的可利用性高。

Claims (19)

1.单轴拉伸多层层合膜,其是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜,其中,
1) 所述第1层为含有聚酯的层,所述聚酯中,含有萘二甲酸乙二醇酯单元,
2) 形成所述第2层的聚合物为含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯,且
A 所述第1层的聚酯中,以构成所述聚酯的重复单元为基准,萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为80摩尔%以上且100摩尔%以下,
或者
B 所述第1层的聚酯中,以构成所述聚酯的重复单元为基准,萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为50摩尔%以上且100摩尔%以下,形成所述第2层的聚合物为还含有脂环族二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯,
其中,上述单轴拉伸多层层合膜的用下述式(1)表示的偏振度(P)为80%以上:
偏振度(P)={(Ts-Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
在式(1)中,Tp表示在400~800nm的波长范围的P偏振光的平均透射率,Ts表示在400~800nm的波长范围的S偏振光的平均透射率,
其中所述单轴拉伸中,除了只在单轴方向进行拉伸的膜以外,还包含在双轴方向进行拉伸,并在一个方向更大地拉伸的膜。
2.单轴拉伸多层层合膜,其是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜,其中,
1) 所述第1层为含有聚酯的层,所述聚酯中,以构成该聚酯的重复单元为基准,在80摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元,
2) 形成所述第2层的聚合物为含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯,
其中,上述单轴拉伸多层层合膜的用下述式(1)表示的偏振度(P)为80%以上:
偏振度(P)={(Ts-Tp)/(Tp+Ts)}×100 ・・・(1)
在式(1)中,Tp表示在400~800nm的波长范围的P偏振光的平均透射率,Ts表示在400~800nm的波长范围的S偏振光的平均透射率,
其中所述单轴拉伸中,除了只在单轴方向进行拉伸的膜以外,还包含在双轴方向进行拉伸,并在一个方向更大地拉伸的膜。
3.权利要求2所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述三亚甲基二醇成分为构成第2层的共聚聚酯的所有二醇成分的3摩尔%~50摩尔%,且第2层的共聚聚酯的玻璃化转变温度为85℃以上。
4.权利要求2或3所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第2层的平均折射率为1.55以上且1.65以下。
5.权利要求2或3所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第1层中,以构成所述聚酯的重复单元为基准,上述聚酯中的萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为80摩尔%以上且低于100摩尔%;还在超过0摩尔%且20摩尔%以下的范围内含有对苯二甲酸成分作为二羧酸成分。
6.单轴拉伸多层层合膜,其是将第1层和第2层交替层合而成的单轴拉伸多层层合膜,其中,
1) 所述第1层为含有聚酯的层,所述聚酯中,以构成所述聚酯的重复单元为基准,在50摩尔%以上且100摩尔%以下的范围内含有萘二甲酸乙二醇酯单元,
2) 形成所述第2层的聚合物为含有2,6-萘二甲酸成分、乙二醇成分、脂环族二醇成分和三亚甲基二醇成分作为共聚成分的共聚聚酯。
7.权利要求6所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第1层中,以构成所述聚酯的重复单元为基准,上述聚酯中的萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为50摩尔%以上且低于100摩尔%;还在超过0摩尔%且50摩尔%以下的范围内含有用下述式(A)表示的成分作为二羧酸成分:
在式(A)中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。
8.权利要求6所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述第1层中,以构成所述聚酯的重复单元为基准,上述聚酯中的萘二甲酸乙二醇酯单元的含量为50摩尔%以上且低于100摩尔%;还在超过0摩尔%且50摩尔%以下的范围内含有用下述式(B)表示的成分作为二羧酸成分:
在式(B)中,RB表示联苯基。
9.权利要求6~8中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述脂环族二醇成分为选自螺环二醇、三环癸烷二甲醇和环己烷二甲醇的至少1种。
10.权利要求6~8中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,形成上述第2层的共聚聚酯还含有用下述式(A)表示的二羧酸成分:
在式(A)中,RA表示碳原子数为2~10的亚烷基。
11.权利要求1~3、6~8中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,上述单轴拉伸多层层合膜的层合数为101层以上。
12.权利要求1~3、6~8中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,在上述单轴拉伸多层层合膜的两个表层进一步具有由第2层的组成构成的厚度为5μm以上且50μm以下的厚膜层。
13.权利要求1~3、6~8中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜,其中,在上述单轴拉伸多层层合膜的最外层的至少任一个面进一步具有涂布层,所述涂布层含有丙烯酸系粘结剂。
14.权利要求1~3、6~8中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜,其用作亮度提升部件或反射型偏振板。
15.光学部件,其是在权利要求1~14中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜的至少一个面层合棱镜层或扩散层而成。
16.权利要求1~3、6~8中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜,其用作与液晶元件邻接的液晶显示器偏振板。
17.液晶显示器用偏振板,其包含权利要求1~13、16中任一项所述的单轴拉伸多层层合膜。
18.液晶显示器用光学部件,其是将由权利要求17所述的液晶显示器用偏振板构成的第1偏振板、液晶元件和第2偏振板依次层合而成。
19.液晶显示器,其具备光源和权利要求18所述的液晶显示器用光学部件,且第1偏振板配置在光源侧。
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