CN115144936B - 光学膜及其制造方法、以及具备该光学膜的偏振片和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的问题在于:提供层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜及其制造方法、以及具备该光学膜的偏振片和显示装置。本发明的光学膜为依次具备基材膜、易粘接层和硬涂层的光学膜,其中,所述易粘接层含有水性聚烯烃树脂,所述易粘接层和所述硬涂层分别含有表面调节剂,所述易粘接层含有的所述表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,所述聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内,所述硬涂层含有的所述表面调节剂的重均分子量为4000以下。
Description
技术领域
本发明涉及光学膜及其制造方法、以及具备该光学膜的偏振片和显示装置。更详细而言,涉及层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜等。
背景技术
液晶显示装置、有机EL显示装置的技术开发得到进展,近年,开发了薄型且柔软弯曲的挠性显示器这样的设计性较高的显示装置。具体而言,探讨了:公共施设内的卷绕为柱的形式的设置、作为车内搭载的转速计等测量机器的代替显示装置的设置。
对于这样的显示装置中具备的偏振片内包含的光学膜,期待为柔软性较高的薄膜,并且考虑到显示装置的使用环境,期待使用耐热性和耐湿性优异的膜。
另一方面,就近年的显示装置而言,多数情况下具有作为用手指、笔与显示器直接接触的触摸面板的功能,需求较高的耐擦伤性。此外,对于车内搭载的显示装置,从对于人体的安全性的观点出发,需求较高的耐冲击性。
这些功能,虽然可通过在光学膜上形成硬涂层而赋予,但是,例如环烯烃膜的化学性的反应部位较少,因此与硬涂层的结合较弱。因此,虽然已知在光学膜和硬涂层之间设置充分厚度的易粘接层的技术,但是从生产上的观点出发,需要使易粘接层变得更薄。
专利文献1中,公开了具有较薄的易粘接层的同时,具有充分的密合性的光学膜的技术。该易粘接层含有聚烯烃类树脂和纤维素类树脂的混合物,但是难以将树脂均匀地混合,难以保管。此外,光学膜在暴露于光下的环境中的密合性,即耐光性仍不充分。
专利文献2中,公开了包含含羟基聚硅氧烷、含环氧基硅烷偶联剂和含氨基硅化合物的聚硅氧烷树脂组合物的技术,记载了可将聚醚改性硅油等硅油用作稀释剂。然而,该稀释剂是为了调节树脂组合物的粘度和柔软性而添加的,并未探讨添加聚醚改性硅油来提高耐光性。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本专利6453689号公报
[专利文献2]日本专利5175818号公报
发明内容
发明所解决的技术问题
本发明是鉴于所述问题·情况而完成的,其解决的问题在于:提供层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜及其制造方法、以及具备该光学膜的偏振片和显示装置。
解决问题的技术手段
发明人为了解决所述问题而对所述问题的原因等进行探讨的过程中,发现了:通过选择易粘接层中使用的树脂、易粘接层和硬涂层中使用的表面调节剂,而能够提供层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜及其制造方法、以及具备该光学膜的偏振片和显示装置,从而完成了本发明。
即,本发明的所述问题通过以下的手段而得到解决。
1.一种光学膜,其为依次具备基材膜、易粘接层和硬涂层的光学膜,其中,所述易粘接层含有水性聚烯烃树脂,所述易粘接层和所述硬涂层分别含有表面调节剂,所述易粘接层含有的所述表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,所述聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内,所述硬涂层含有的所述表面调节剂的重均分子量为4000以下。
2.第1项所述的光学膜,其中,
所述基材膜含有环烯烃树脂。
3.第1项或第2项所述的光学膜,其中,
所述易粘接层和所述硬涂层分别含有的所述表面调节剂为相同化合物。
4.第1项~第3项中任一项所述的光学膜,其中,
将所述易粘接层和所述硬涂层含有的所述表面调节剂的质量分别设为Mp和Mh时,含有质量比(Mh/Mp)的值为0.02~40的范围内。
5.一种光学膜的制造方法,其为制造第1项~第4项中任一项所述的光学膜的光学膜的制造方法,其具备:
在所述基材膜上形成所述易粘接层的工序;和
在所述易粘接层上形成所述硬涂层的工序。
6.一种偏振片,其具备:
第1项~第4项中任一项所述的光学膜。
7.一种显示装置,其具备:
第6项所述的偏振片。
发明的效果
通过本发明的所述手段,能够提供层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜及其制造方法、以及具备该光学膜的偏振片和显示装置。
本发明的效果的表现机理或作用机理尚不明确,但是可推测如下。
虽然已知为了赋予耐擦伤性和耐冲击性而在基材膜上形成硬涂层的方法,但是在基材膜上直接形成硬涂层的方法在层间的密合性上存在问题。因此,通过在基材膜上形成易粘接层后,形成硬涂层,而提高基材膜和硬涂层间的密合性。
然而,当考虑到将由此得到的膜用于显示装置内时,需要具有处于暴露在光下的环境中的层间的密合性,即耐光性,并且易粘接层和硬涂层间的密合性仍不充分。
作为易粘接层和硬涂层间的粘接的机理,可考虑基于化学反应产生的结合的化学性相互作用(也称为“化学性吸附”)和基于分子间作用力的物理性相互作用(也称为“物理性吸附”)。具体而言,易粘接层中包含的树脂与硬涂层中包含的树脂中,官能团彼此键合,并且通过分子间作用力而相互吸引。在暴露于光下的环境中,可认为因该化学键被切断,或树脂等化合物发生氧化劣化,而使得化学性相互作用变弱,粘接力降低。
因此,发明人认为,即使化学性相互作用降低,如果物理性相互作用充分发挥功能,是否能够确保较高的密合性。详细而言,发现了:为了增强易粘接层和硬涂层间的分子间作用力,通过使易粘接层和硬涂层的距离充分接近,即,通过在易粘接层中添加与硬涂层的形成中使用的树脂相容性较高的表面调节剂,并且在硬涂层中添加低分子量的表面调节剂,而得到层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜。
该功能表现的机理的详细情况尚不明确,但是可推测存在下述可能。
易粘接层通过直接涂布而形成在基材膜上,从成形加工性的观点出发为优选的,但是使易粘接层中使用的聚烯烃树脂溶解在有机溶剂中进行涂布时,基材膜会产生裂缝。因此,通过使用作为水性分散体的水性聚烯烃树脂,能够将易粘接层通过涂布而形成在基材膜上。然而,水的表面张力较大,直接涂布在基材膜上时,会发生驱避(ハジキ)、润湿不良,难以形成厚度均匀的层。
本发明的易粘接层中添加的表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,通过改变侧链的结构,能够改变分子中的亲水基团与疏水基团的平衡,能够对化合物的极性进行控制。HLB值是表示分子中的亲水基团与疏水基团的平衡的数值,当HLB值为5~15的范围内时,在水中分子不会过于凝聚或过于分散,易于吸附在水的表面(液体与气体的界面)。此外,通过将HLB值设为所述范围内,能够提高与硬涂层的形成中使用的树脂的相容性。
因此,即使在含有水性聚烯烃树脂的本发明的易粘接层中,该聚醚改性聚硅氧烷也易于吸附取向在该易粘接层表面上,即使在干燥过程中树脂浓度变高,也能够持续吸附取向。通过使表面张力较低的该聚醚改性聚硅氧烷均匀地吸附在该易粘接层表面,能够形成厚度均匀的层,能够使得表面更为平滑化。此外,该聚醚改性聚硅氧烷与硬涂层中使用的树脂,特别是丙烯酸酯树脂的相容性较高,发生混合,因此能够使得易粘接层和硬涂层的距离充分接近。
对于硬涂层,通过添加表面调节剂,也能够形成厚度均匀的层,能够使得表面更为平滑化。此外,从成形加工性的观点出发,优选通过直接涂布而形成在易粘接层上。
然而,在易粘接层上将硬涂层形成用组合物进行涂布并干燥的过程中,该聚醚改性聚硅氧烷,会向作为液体和气体的界面的硬涂层表面上吸附取向,从易粘接层表面发生移动。因此,通过将硬涂层含有的表面调节剂的重均分子量设为4000以下,即,通过采用吸附速度较快的表面调节剂,能够使该聚醚改性聚硅氧烷停留在易粘接层表面,能够保持易粘接层和硬涂层间较高的密合力。
附图说明
[图1]本发明的光学膜的基本性的层构成
[图2]本发明的偏振片的基本性的层构成
本发明的具体实施方式
本发明的光学膜为依次具备基材膜、易粘接层和硬涂层的光学膜,其特征在于,所述易粘接层含有水性聚烯烃树脂,所述易粘接层和所述硬涂层分别含有表面调节剂,所述易粘接层含有的所述表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,所述聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内,所述硬涂层含有的所述表面调节剂的重均分子量为4000以下。
该特征是下述实施方式中共通或对应的技术特征。
作为本发明的实施方式,从耐湿热性的观点出发,所述基材膜更优选含有环烯烃树脂。
从密合性的观点出发,所述易粘接层和所述硬涂层分别含有的所述表面调节剂更优选为相同化合物。
从外观的观点出发,将所述易粘接层和所述硬涂层含有的所述表面调节剂的质量分别设为Mp和Mh时,含有质量比(Mh/Mp)的值更优选为0.02~40的范围内。
本发明的光学膜的制造方法,从能够通过直接涂布进行层形成的观点出发,更优选具备:在所述基材膜上形成所述易粘接层的工序;和在所述易粘接层上形成所述硬涂层的工序。
本发明的光学膜适用于偏振片及具备该偏振片的显示装置。
以下,对于本发明及其构成要素和本发明的具体实施形态·方式进行详细说明。需要说明的是,本申请中,“~”以包含其前后记载的数值作为下限值和上限值的意义进行使用。
《1本发明的光学膜的概要》
本发明的光学膜为依次具备基材膜、易粘接层和硬涂层的光学膜,其中,所述易粘接层含有水性聚烯烃树脂,所述易粘接层和所述硬涂层分别含有表面调节剂,所述易粘接层含有的所述表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,所述聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内,所述硬涂层含有的所述表面调节剂的重均分子量为4000以下。
图1中,表示本发明的光学膜10的层构成的基本性的构成的一个实例。本发明的光学膜10在硬涂层1和基材膜3之间具有易粘接层2。
以下,对于本发明的光学膜的构成详细地进行说明。
<1.1易粘接层>
本发明的易粘接层含有水性聚烯烃树脂,还含有表面调节剂,所述表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,所述聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内。
本发明中,“易粘接层”不是作为层整体而有助于粘接的层,而是指通过进行适宜的任意的添加剂和处理而能够赋予粘接力的层。此外,本说明书中,对于易粘接层和硬涂层间的“粘接”,由于考虑到层间的距离充分接近,分子间作用力较大,因此也称为“密合”。
本发明的易粘接层的厚度,从初始密合的稳定性的观点出发,优选为0.3~1μm的范围内。
<1.1.1水性聚烯烃树脂>
本发明的易粘接层中使用的树脂为水性聚烯烃树脂。
“水性聚烯烃树脂”是指,具有可分散在水性介质中的阴离子性或阳离子性的极性基团的改性聚烯烃树脂。
通常,聚烯烃树脂不具有极性且为疏水性的,因此润湿性(亲水性)较低,难以进行涂布、粘接,但是在聚烯烃树脂中导入极性基团,使其分散在水中而制成液态,变得易于进行成形加工。
作为提高聚烯烃树脂的成形加工性的方法,存在将聚烯烃树脂溶解在有机溶剂的方法,但是如后述的制造方法所表示的,易粘接层优选直接形成在基材膜上,该方法中,基材膜易于产生裂缝。
然而,本发明的易粘接层,通过使用水性聚烯烃树脂,易于进行成形加工,能够在不产生裂缝的情况下直接形成在基材上。
此外,认为水性聚烯烃树脂由于极性基团较少且疏水性较强,因此在易粘接层形成时的干燥过程中,即使树脂浓度变高,后述的聚醚改性聚硅氧烷也不易吸附至树脂,能够继续吸附取向在易粘接层表面。
作为水性聚烯烃树脂,可采用具有极性基团的乙烯·丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯类离聚物、乙烯·乙烯醇共聚物、乙烯·丙烯酸共聚物、乙烯·氯乙烯共聚物等,其能够以水溶液、水性分散液、水性乳液的方式而存在。
其中,优选乙烯-不饱和羧酸共聚物、其与钠、锌等金属的离子进行了分子间键合的乙烯类离聚物树脂、乙烯·丙烯酸共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物。
特别是,作为本发明的水性聚烯烃树脂,优选包含烯烃成分和不饱和羧酸成分作为共聚成分,烯烃成分优选包含丙烯和丙烯以外的烯烃。丙烯以外的烯烃更优选包含丁烯,且不包含乙烯。丙烯/丙烯以外的烯烃的质量比为60/40~80/20时,从粘接性等方面出发为优选的。
水性聚烯烃树脂的各成分的共聚方式没有特别限定,可采用随机共聚、嵌段共聚、接枝共聚等公知的聚合法中的任一种,但是从聚合的容易度的观点出发,优选随机共聚或者接枝共聚。
作为不饱和羧酸成分,没有特别限定,可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、衣康酸酐、乌头酸、乌头酸酐、富马酸、巴豆酸、柠康酸、中康酸、烯丙基琥珀酸等。尤其优选马来酸酐。
作为分散聚烯烃树脂的水性介质,除了单独使用水之外,例如还能够以甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、甲基乙基酮、二甲基甲酰胺等公知的有机溶剂与水的组合进行使用。
此外,为了使聚烯烃树脂易于分散,可添加碱性化合物,作为碱性化合物,没有特别限定,优选氨或有机胺化合物。作为有机胺化合物的具体例,可举出乙胺、丙胺、异丙胺、3-甲氧基丙胺、二乙胺、二丙胺等,但不限于此。碱性化合物的配合量,相对于聚烯烃树脂中的羧基优选为0.5~10倍当量。
作为使用的水性聚烯烃树脂的具体例,可举出UNITIKA公司制的商品名“ARROWBASE(アローベース)(注册商标)系列”SE-1010、SE-1013N、SE-1030N、SD-1010、TC-4010、TD-4010、东邦化学公司制的商品名“High-Tech(ハイテック)Series”S3148、S3121、S8512、P-5060N、P-9018、三井化学公司制的商品名“UNISTOLE(注册商标)系列”S-120、S-75N、V100、H-200、H-300、EV210H、三井化学公司制的商品名“CHEMIPEARL(注册商标)系列”XHP-400、住友精化公司制的商品名“ZAIKTHENE(注册商标)系列”ZAIKTHENE A、ZAIKTHENE L、东洋纺公司制、商品名“HARDLEN(注册商标)系列”NZ-1004、NZ-1005、NZ-1022等。
<1.1.2易粘接层用表面调节剂>
本发明的易粘接层含有的表面调节剂(也称为“易粘接层用表面调节剂”)为聚醚改性聚硅氧烷,该聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内。
为了提高易粘接层和硬涂层间的密合力,即,增强易粘接层和硬涂层间的分子间作用力,需要使得易粘接层和硬涂层的距离充分接近。即,可通过使与硬涂层的形成中使用的树脂相容性较高的表面调节剂被含有于易粘接层中来提高密合力。
“表面调节剂”是指,为了防止涂布中和涂布后在涂膜表面产生缺陷而添加的物质。本发明的“易粘接层用表面调节剂”是指,为了赋予涂膜良好的润湿性、均匀性、涂膜表面的平滑性、滑爽性而添加的物质。为了得到这样的效果,需要将涂布液的表面张力设为低于被涂物的表面张力。
因此,作为本发明的易粘接层用表面调节剂,优选在分子中具有亲水基团和疏水基团这两者的化合物。这样的化合物,存在于涂膜表面,使得其表面能量发生较大变化,给涂膜表面的物理性质带来较大的变化。
[聚醚改性聚硅氧烷]
本发明的易粘接层用表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷。
此处,“聚醚改性聚硅氧烷”是指,在聚硅氧烷化合物的硅氧烷键的一部分处导入聚氧亚烷基而得到的化合物。
聚硅氧烷化合物是指,在主骨架中具有硅氧烷键(Si-O-Si)的化合物,柔软性较高,分子整体具有螺旋结构,侧链易于取向至螺旋结构的表面。通过在侧链具有甲基等烷基,能够降低分子间作用力,降低表面张力。此外,主链(主骨架)为非极性的,通过在侧链添加具有极性的取代基,能够在同一分子内形成具有极性部和非极性部的表面活性结构。特别是,通过在侧链具有聚氧亚烷基,使得聚硅氧烷化合物表现出表面活性,吸附取向至易粘接层表面。
此外,聚硅氧烷化合物并非分子整体表现出极性,而是分子内的一部分表现出极性,因此在易粘接层形成时的干燥过程中,认为即使极性基团较少且疏水性较强的易粘接层用树脂的浓度变高,聚硅氧烷化合物也不会吸附至树脂,能够继续吸附取向在易粘接层表面。
通过使本发明的易粘接层用表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,能够使侧链具有适宜的极性,得到与树脂的较高的相容性。聚醚改性聚硅氧烷是在聚硅氧烷化合物的硅氧烷键的一部分导入有聚氧亚烷基的化合物,可使用聚氧亚烷基导入至硅氧烷骨架的侧链、末端等任意的位置而得到的化合物,优选使用聚氧亚烷基导入侧链而得到的化合物。优选的通式的一个实例如下所示。
[化学式1]
通式(1)
(式中,R1表示氢原子或烷基。R2和R3表示烷基。m、n、x和y表示1以上的整数)
作为本发明中使用的聚醚改性聚硅氧烷,优选使用聚醚改性聚二甲基硅氧烷(R3为甲基)或将聚醚改性聚二甲基硅氧烷的二甲基的一个甲基部分性或整体性地用长链烷基取代而得到的聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷(R3为长链烷基)。
作为具体例,可举出用聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷或它们的混合物改性而得到的聚二甲基硅氧烷。这些聚醚改性聚二甲基硅氧烷,可通过对聚环氧乙烷、聚环氧丙烷或聚环氧丁烷的量、混合比例等进行适宜变更,来调节表面张力和极性。
此外,在聚二甲基硅氧烷的侧链具有聚氧亚烷基的聚醚改性聚二甲基硅氧烷中,优选聚二甲基硅氧烷的结构部分和具有聚氧亚烷基链的结构交替重复键合而成的直链状嵌段共聚物。
就所述通式(1)中的聚合度而言,m优选为1~4的整数,n优选为1~100的整数,x和y优选为1~1000的整数。
聚醚改性聚硅氧烷可使用市售品,例如可举出:BYK-CHEMIE·JAPAN株式会社制的BYK(注册商标)-300、BYK-302、BYK-306、BYK-307、BYK-320、BYK-325、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-337、BYK-344、BYK-375、BYK-377、BYK-378、BYK-3450、BYK-UV3500、BYK-UV3510、信越化学工业株式会社制的KF-945、KF-352A、KF-640、KF-351A、KF-354L、KF-6011、KF-6015、KF-6020、DOW·TORAY株式会社制的XIAMETER(注册商标)OFX-0193Fluid等。
此外,聚醚改性聚硅氧烷在25℃下的运动黏度,从与上述同样的观点出发,优选为40mm2/s以上,更优选为50mm2/s以上,进一步优选为60mm2/s以上,并且,优选为1000mm2/s以下,更优选为900mm2/s以下,进一步优选为800mm2/s以下。需要说明的是,运动黏度可通过乌氏粘度计而求得。
[HLB值]
“HLB值”是指,表示分子中的亲水基团和疏水基团的平衡的数值。详细而言,将不具有亲水基团的情况设为0,将不具有疏水基团而仅具有亲水基团的情况设为20,在一个分子中兼具亲水基团和疏水基团的情况为两者之间的数值。
需要说明的是,“HLB”是亲水亲油平衡值(Hydrophile Lipophile Balance)的略称。
1种化合物的HLB值,例如,可通过下述式(1)表示的Griffin法而求得。但是,亲水部是指分子中的亲水基团的集合体。
式(1)HLB值=20×亲水部的式量的总和/分子量
本发明的聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内。HLB值小于5时,亲水部较少,疏水性较高,因此在易粘接层中聚醚改性聚硅氧烷易于在疏水性较高的聚烯烃树脂中发生凝聚,难以取向吸附至易粘接层表面。此外,由于凝聚而发生外观不良。当HLB值超过15时,亲水性较高,因此易于溶解在形成硬涂层时使用的有机溶剂中,难以取向吸附至易粘接层表面。此外,通过将HLB值设为所述范围内,能够提高与硬涂层的形成中使用的树脂的相容性。
本发明的聚醚改性聚硅氧烷的HLB值可通过对聚氧亚烷基的结构进行适宜变化来调节。
此外,HLB值更优选为5~15的范围内,进一步优选为8~12的范围内。
[含量]
聚醚改性聚硅氧烷的单位厚度的含量(固体成分比例),相对于易粘接层用材料的单位厚度的总质量,优选为1~6质量%,更优选为2~5质量%。聚醚改性聚硅氧烷的含量相对于易粘接层用材料的单位厚度的总质量为1质量%以上时,能够紧密取向至易粘接层表面,因此密合性优异。此外,为6质量%以下时,能够抑制表面调节剂的凝聚,因此通过涂布形成易粘接层时光学膜整体的外观优异。
此外,易粘接层中作为表面调节剂的聚醚改性聚硅氧烷的含有质量(固体成分比例)Mp如下述式(I)表示。
式(I):
Mp=(易粘接层的厚度×易粘接层含有的表面调节剂的单位厚度的固体成分比例)
Mp优选为0.3~6的范围内。Mp为0.3以上时,将易粘接层形成用组合物涂布在基材膜上时,在基材膜与涂膜的界面中,表面张力差较小,不易发生驱避。此外,Mp为6以下时,表面调节剂不易发生凝聚。因此,Mp为所述范围内时,可得到透明性较高的光学膜。
Mp更优选为0.5~4的范围内,进一步优选为1~3的范围内。
<1.1.3其它的添加剂>
本发明的易粘接层中,除了所述的表面调节剂之外,可根据需要而使用任意的添加剂。
作为添加剂的具体例,可举出光聚合引发剂、热聚合引发剂、聚合促进剂、粘度调节剂、滑爽剂、分散剂、增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、相容剂、交联剂等。使用的添加剂的种类和量可根据目的而进行适宜设定。例如,添加剂的使用量,相对于易粘接层中的总固体成分100质量份,优选为30质量份以下,进一步优选为20质量份以下。
此外,为了赋予抗粘连性,可使用任意的适当的微粒。作为微粒的具体例,可举出日本触媒公司制的“SEAHOSTAR系列(注册商标)”KE-P20、KE-P30、开发品KE-W20、“EPOSTAR系列(注册商标)”MX100W等。微粒的粒径优选为50~500nm的范围内,进一步优选为100~300nm的范围内。为所述范围内时,能够兼具易粘接层的透明性和抗粘连性。
<1.1.4易粘接层的形成方法>
本发明的易粘接层可使用易粘接层形成用组合物而形成。易粘接层形成用组合物,例如,可使用市售的溶液或者分散液,可以在市售的溶液或者分散液中添加溶剂而使用,也可以将固体成分溶解或分散在溶剂中而使用。
本发明中,易粘接层形成用组合物优选通过下述方法进行制备:将所述水性聚烯烃树脂、所述易粘接层用表面调节剂、根据需要而定的所述添加剂、以及溶剂通过以往公知的方法进行混合。作为溶剂,例如,可单独使用水,也可以组合使用甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、甲基乙基酮、二甲基甲酰胺等公知的有机溶剂与水。
接着,将得到的易粘接层形成用组合物赋予至后述的基材膜,具体而言进行涂布。作为涂布方法,可使用:通过公知的方法,例如旋涂法、刮刀涂敷法、辊涂法、棒涂法、刀片涂敷法、模涂法、凹版涂敷法等,以成为给定的厚度的方式进行涂布·干燥的方法。
易粘接层的形成条件,例如如下所述。
将该易粘接层形成用组合物涂布在基材膜上,通常在50~150℃,优选60~100℃下,通常进行1~10分钟,优选2~7分钟干燥,而形成涂膜。
在基材膜上进行涂布时,作为用于提高润湿性的预处理,可进行基材膜表面的溶剂改性、电晕处理、等离子体处理等。
易粘接层形成用组合物的总固体成分浓度,可通过易粘接层形成材料的种类、溶解性、涂布粘度、润湿性、干燥后的厚度等进行变更。为了得到表面均匀性较高的易粘接层,总固体成分浓度相对于溶剂100质量份,优选固体成分为1~100质量份,进一步优选为1~50质量份。
作为易粘接层形成用组合物的粘度,可在可进行涂布的范围中采用任意的适当的粘度。作为该粘度,以23℃下的剪切速率1000(1/s)而测定得到的值优选为1~50mPa·sec,进一步优选为2~10mPa·sec。为所述范围时,能够形成表面均匀性优异的易粘接层。
叠层有易粘接层的基材膜,可根据需要以任意的倍率进行拉伸。拉伸方向相对于输送方向可以是水平方向、垂直方向、倾斜方向的任一单轴方向,也可以是双轴方向。需要说明的是,基材膜的拉伸,可以在易粘接层的形成前、易粘接层形成后等根据需要而进行,也可以在易粘接层形成前和易粘接层形成后各进行1次以上的拉伸。拉伸条件如上所述。
<1.2硬涂层>
本发明的硬涂层含有表面调节剂,所述表面调节剂的重均分子量为4000以下。通过具有硬涂层,能够提供耐擦伤性和耐冲击性较高的光学膜。
本发明的硬涂层,通过JISK5600-2014中规定的铅笔硬度试验优选表示“HB”以上的硬度,从耐擦伤性、铅笔硬度等机械性膜强度的观点出发,硬涂层的厚度优选为0.5~4μm的范围内,更优选为1~3μm的范围内。
<1.2.1硬涂层用树脂>
作为硬涂层用树脂,从能够在室温下并且短时间内形成的观点出发,优选使用通过活性能量射线的照射而固化的活性能量射线固化性树脂。作为这样的树脂,优选为包含具有烯键式不饱和双键的单体的树脂。此外,作为活性能量射线,例如,可使用紫外线、电子束,从机械性膜强度(耐擦伤性、耐冲击性和铅笔硬度)的观点出发,更优选为紫外线。
作为活性能量射线固化性树脂,优选使用丙烯酸类材料。作为丙烯酸类材料,可使用多元醇的(甲基)丙烯酸酯这样的单官能或多官能的(甲基)丙烯酸酯化合物、由二异氰酸酯与多元醇和(甲基)丙烯酸的羟基酯等合成的多官能的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物。此外,除这些之外,可使用具有丙烯酸酯类官能团的聚醚树脂、聚酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、螺缩醛树脂(spiroacetal resin)、聚丁二烯树脂、聚硫醇多烯树脂等。
这些树脂中,更优选通过紫外线而固化的树脂,特别是,优选使用紫外线固化型丙烯酸酯类树脂、紫外线固化型氨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,其中优选紫外线固化型丙烯酸酯类树脂。
硬涂层,例如,可使用含有活性能量射线固化性树脂、聚合引发剂和溶剂的硬涂层形成用组合物而形成。作为硬涂层形成用组合物中包含的溶剂,优选使易粘接层溶解或溶胀的溶剂。由此,使得硬涂层形成用组合物易于从易粘接层的表面渗透至内部,能够提高易粘接层和硬涂层的密合性。
<1.2.2硬涂层用表面调节剂>
本发明的硬涂层含有的表面调节剂(也称为硬涂层用表面调节剂)的重均分子量为4000以下。表面调节剂,与所述的易粘接层用表面调节剂相同,是指为了赋予涂膜良好的润湿性、均匀性、涂膜表面的平滑性、滑爽性而添加的物质。作为使用的化合物,优选在分子中具有亲水基团和疏水基团这两者的化合物。
本发明的硬涂层优选直接形成在易粘接层上。详细而言,优选在易粘接层上涂布硬涂层形成用组合物,通过活性能量射线的照射而固化。因此,从提高易粘接层和硬涂层间的密合力的观点出发,硬涂层优选以均匀的厚度而平滑地形成在易粘接层上。
此外,将硬涂层形成用组合物直接涂布在易粘接层上时,易粘接层表面变得不是气液界面,因此吸附取向在易粘接层表面的聚醚改性聚硅氧烷会向作为新的气液界面的硬涂层表面吸附并移动,使得易粘接层的表面状态发生变化。
本发明的硬涂层,通过添加重均分子量为4000以下的表面调节剂,而能够以均匀的厚度平滑地形成,并且,相比于易粘接层用表面调节剂而优先性地吸附取向至硬涂层表面,因此能够在不改变易粘接层的表面状态的情况下形成硬涂层。
即,通过将硬涂层用表面调节剂的重均分子量降低至4000以下,能够使得硬涂层用表面调节剂在硬涂层形成用组合物中自由移动,因此易于吸附取向至硬涂层表面。
因此,通过将硬涂层用表面调节剂设为重均分子量为4000以下,能够相比于易粘接层用表面调节剂而优先性地吸附取向至硬涂层表面。特别优选将重均分子量设为800~3000的范围内,进一步优选设为800~1500的范围内。
本发明的重均分子量是指,通过使用了四氢呋喃作为溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)而测定的以聚苯乙烯计的重均分子量。在无法通过四氢呋喃测定的情况下,可使用二甲基甲酰胺,在还无法测定的情况下,可使用六氟异丙醇,在通过六氟异丙醇也无法测定的情况下,可使用2-氯萘进行测定。
作为本发明的硬涂层用表面调节剂而使用的化合物的种类,没有特别限定,例如,可举出聚硅氧烷类、丙烯酸类、氟类、乙炔类等化合物,也可使用重均分子量为4000以下的市售品。
此外,从密合性的观点出发,作为本发明的硬涂层用表面调节剂而使用的化合物,优选为与作为易粘接层用表面调节剂而使用的聚醚改性聚硅氧烷相同的化合物。
在将硬涂层形成用组合物直接涂布在易粘接层上的情况下,存在吸附取向在易粘接层表面的易粘接层用表面调节剂向作为新的气液界面的硬涂层表面吸附取向,从易粘接层表面发生移动,相应地,硬涂层用表面调节剂向易粘接层表面(易粘接层和硬涂层的界面)吸附取向的情况。
这样的现象,可通过将硬涂层用表面调节剂的重均分子量降低至4000以下,来部分抑制,但是难以完全抑制。
然而,硬涂层用表面调节剂为与易粘接层用表面调节剂相同的化合物时,即使表面调节剂发生移动,在易粘接层和硬涂层的界面也取向有相同化合物,因此密合性优异。需要说明的是,“相同化合物”是指具有相同的结构和分子量的化合物。
[含量]
硬涂层用表面调节剂的单位厚度的含量(固体成分比例),相对于硬涂层用材料的单位厚度的总质量,优选为0.3~3质量%,更优选为0.4~2质量%。硬涂层用表面调节剂相对于硬涂层用材料的单位厚度的总质量为0.3质量%以上时,能够用硬涂层用表面调节剂包埋作为气液界面的硬涂层表面,因此密合性优异。此外,为3质量%以下时,能够抑制表面调节剂的凝聚,因此通过涂布而形成硬涂层时光学膜整体的外观优异。
此外,作为硬涂层中的表面调节剂的聚醚改性聚硅氧烷的含有质量(固体成分比例)Mh如下述式(II)表示。
式(II):
Mh=(硬涂层的厚度×硬涂层含有的表面调节剂的单位厚度的固体成分比例)
Mh优选为0.15~12的范围内。Mh为0.15以上时,将硬涂层形成用组合物涂布在易粘接层上时,在易粘接层与涂膜的界面中,表面张力差较小,不易发生驱避。此外,Mh为12以下时,表面调节剂不易发生凝聚。因此,Mh为所述范围内时,可得到透明性较高的光学膜。
Mh更优选为0.5~8的范围内,进一步优选为1~3的范围内。
此外,通过将Mh/Mp设为0.02~40的范围内,可得到透明性较高的光学膜。
<1.2.3其它的添加剂>
此外,在硬涂层形成用组合物中,根据提高硬涂层的硬度、抑制固化收缩、防止粘连、控制折射率、赋予防眩性、控制硬涂层表面的性质等目的,可添加以往公知的微粒、分散剂、抗静电剂、硅烷偶联剂、增稠剂、防着色剂、着色剂(颜料、染料)、消泡剂、阻燃剂、粘接赋予剂、阻聚剂、抗氧化剂、表面改性剂等。此外,所述硬涂层形成用组合物可包含光敏化剂,作为其具体例,可举出正丁胺、三乙胺、多正丁基膦等。
此外,为了赋予耐光性,优选添加紫外线吸收剂或色素化合物。作为紫外线吸收剂,例如,可举出三嗪类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂、氧基二苯甲酮类紫外线吸收剂、水杨酸酯类紫外线吸收剂、氰基丙烯酸酯类紫外线吸收剂等,这些可以单独使用1种或组合使用2种以上。
此外,作为色素化合物,例如,可举出偶氮甲碱类化合物、吲哚类化合物、肉桂酸类化合物、嘧啶类化合物、卟啉类化合物、二氰基次甲基类化合物等。
特别是,硬涂层优选含有微粒。微粒的含量优选为:微粒:活性能量射线固化性树脂=100:100~400:100。通过以这样的含量包含微粒,能够降低硬涂层的尺寸变动。此处的微粒,没有特别限定,优选为由金属氧化物构成得到的微粒(以下,也记载为“金属氧化物粒子”)。作为此处的金属氧化物,可举出二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、五氧化锑等。这些中,金属氧化物粒子优选由二氧化硅构成。二氧化硅微粒可以是在内部形成有空洞的中空粒子。
所述微粒优选被聚合物硅烷偶联剂包覆。通过用聚合物硅烷偶联剂包覆微粒的表面,能够将微粒均匀地分散在硬涂层形成用组合物中。用聚合物硅烷偶联剂进行了包覆的微粒的平均粒径优选为5~500nm,更优选为10~200nm。通过使用这样的平均粒径的微粒,能够提高硬涂层的光学特性。
所述聚合物硅烷偶联剂,可通过使聚合性单体与硅烷偶联剂(反应性硅烷化合物)反应来制备。作为聚合性单体,可举出具有烯键式不饱和双键的单体,优选为选自(甲基)丙烯酸及其衍生物的单体。作为反应性硅烷化合物,优选硅原子键合有3个烷氧基和1个官能团而得到的水解性硅烷化合物。作为与硅原子键合的官能团,可举出具有选自(甲基)丙烯酰氧基、环氧基(缩水甘油基)、氨基甲酸酯基、氨基、氟基、巯基中的1种或2种以上的基团的基团。
聚合物硅烷偶联剂,例如,可通过日本特开平11-116240号公报中公开的聚合性单体与反应性硅烷化合物的反应物的制备方法来进行制备。聚合物硅烷偶联剂的数均分子量以聚苯乙烯计优选为2500~150000,更优选为2000~100000。
对于用聚合物硅烷偶联剂包覆微粒的表面的方法,以二氧化硅微粒为例进行说明。首先,制备将二氧化硅微粒和聚合物硅烷偶联剂分散在有机溶剂中而得到的分散液。对于该分散液添加碱而在二氧化硅微粒的表面生成OH基,使聚合物硅烷偶联剂吸附至该OH基。或者,使该OH基与聚合物硅烷偶联剂的OH基发生脱水反应而键合。最后,将吸附或键合有聚合物硅烷偶联剂的二氧化硅微粒从分散液中分离,干燥而得到用聚合物硅烷偶联剂进行了包覆的二氧化硅微粒。
<1.2.4硬涂层的形成方法>
作为所述硬涂层形成用组合物的制备方法,只要能够将硬涂层含有的固体成分均匀地混合在溶剂中,就没有特别限定,例如,可将所述各固体成分和溶剂使用油漆搅拌器、珠磨机、捏合机、混合机等公知的装置进行混合或溶解来制备。
硬涂层形成用组合物,涂布在易粘接层的表面,使涂膜中的活性能量射线固化性树脂固化而形成硬涂层。作为硬涂层形成用组合物的涂布方法,可没有特别制限地使用以往公知的方法。例如,在形成均匀的薄膜层的情况下,优选为微凹版涂布法,并且在需要形成厚膜层的情况下优选模涂法。根据需要从涂膜中除去溶剂后,通过活性能量射线照射使活性能量射线固化性树脂固化而得到硬涂层。
<1.3基材膜>
本发明的基材膜,没有特别限定,可使用任意的膜,厚度没有特别限定,从强度、操作性等加工性、薄膜性等观点出发,优选为1~500μm的范围内。本发明的光学膜设置于偏振片,从作为保护膜而发挥功能的观点出发,优选由透明性、机械性强度、热稳定性、水分隔断性、各向同性等优异的热塑性树脂材料而形成。在不损害本实施方式的效果的范围内,作为成膜成分可含有热塑性弹性体、橡胶质聚合物、有机微粒、无机微粒等。需要说明的是,有机微粒包含后述的丙烯酸类树脂中说明的橡胶粒子。
因此,对于基材膜用树脂没有特别限定,优选为热塑性树脂,例如,可举出:纤维素酯树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂、丙烯酸类树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈·苯乙烯共聚物(AS树脂)、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚烯烃树脂、环烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、环氧树脂、降冰片烯树脂、氟树脂等。
热塑性树脂,可单独使用一种,也可以组合使用二种以上。此外,除了所述热塑性树脂以外,在不损害本实施方式的效果的范围内,作为成膜成分可含有热塑性弹性体、橡胶质聚合物、有机微粒、无机微粒等。需要说明的是,有机微粒包含后述的丙烯酸类树脂中说明的橡胶粒子。此外,在不损害本实施方式的效果的范围内,可包含抗氧化剂、增塑剂、抗静电剂、剥离剂、增稠剂、紫外线吸收剂等其它的添加剂。
基材膜可以是单层或二层以上的叠层膜。在二层以上的叠层膜的情况下,各层的形成中使用的热塑性树脂可以相同或不同。作为叠层膜的制造方法,可以没有特别制限地使用以往公知的方法。
作为基材膜的形成中使用的热塑性树脂,从透明性、机械性强度等观点出发,优选环烯烃树脂、纤维素酯树脂和丙烯酸类树脂。其中,特别优选的热塑性树脂为极性较低,因此不易受到水分的影响,折射率不易随波长变化的环烯烃树脂。
<1.3.1基材膜用树脂>
(环烯烃树脂)
作为本发明中使用的环烯烃树脂,优选可举出具有下述通式(2)表示的结构的(共)聚合物。
[化学式2]
通式(2)
通式(2)中,R1~R4分别独立地表示氢原子、烃基、卤素原子、羟基、酯基、烷氧基、氰基、酰胺基、酰亚胺基、甲硅烷基或取代有极性基团(即卤素原子、羟基、酯基、烷氧基、氰基、酰胺基、酰亚胺基或甲硅烷基)的烃基。但是,R1~R4可以两者以上彼此键合而形成不饱和键、单环或多环,该单环或多环可具有双键,也可以形成芳香环。R1与R2或R3与R4,可以形成烷叉基。p和m为0以上的整数。
所述通式(2)中,R1和R3为氢原子或碳原子数为1~10,进一步优选1~4,特别优选1或2的烃基。R2和R4为氢原子或1价的有机基团,R2和R4的至少一者为氢原子和烃基以外的具有极性的极性基团。m为0~3的整数,p为0~3的整数,更优选为m+p=0~4,进一步优选为0~2,特别优选为m=1并且p=0。m=1,p=0的特定单体,从得到的环烯烃树脂的玻璃化转变温度较高并且机械性强度也优异的观点出发为优选的。
作为所述特定单体的极性基团,可举出羧基、羟基、烷氧基羰基、烯丙氧基羰基、氨基、酰胺基、氰基等,这些极性基团可介由亚甲基等连接基团而键合。此外,作为极性基团,也可举出羰基、醚基、甲硅烷基醚基、硫醚基、亚氨基等具有极性的2价的有机基团成为连接基团而键合得到的烃基等。这些中,优选羧基、羟基、烷氧基羰基或烯丙氧基羰基,特别优选烷氧基羰基或烯丙氧基羰基。
此外,R2和R4的至少一者为式-(CH2)nCOOR表示的极性基团的单体,从得到的环烯烃树脂具有较高的玻璃化转变温度、较低的吸湿性、与各种材料优异的密合性的观点出发为优选的。所述的特定极性基团的式中,R为碳原子数为1~12,进一步优选1~4,特别优选1~2的烃基,优选为烷基。
作为共聚性单体的具体例,可举出环丁烯、环戊烯、环庚烯、环辛烯、二环戊二烯等环烯烃。作为环烯烃的碳原子数,优选为4~20的范围内,进一步优选为5~12。
本实施方式中,环烯烃树脂可以单独使用1种或组合使用2种以上。
本实施方式的环烯烃树脂的优选的分子量,基于特性黏度〔η〕inh为0.2~5dL/g,进一步优选为0.3~3dL/g,特别优选为0.4~1.5dL/g,通过凝胶渗透色谱(GPC)测定得到的以聚苯乙烯计的数均分子量(Mn)为8000~100000,进一步优选为10000~80000,特别优选为12000~50000,重均分子量(Mw)为20000~300000,进一步优选为30000~250000,特别优选为40000~200000的范围。
通过将特性黏度〔η〕inh、数均分子量和重均分子量设为所述范围,使环烯烃树脂的耐热性、耐水性、耐化学品性、机械性特性、作为本实施方式的环烯烃膜的成形加工性变得良好。
此外,数均分子量采用通过高效液相色谱法在下述条件下测定得到的值。
溶剂:二氯甲烷
柱:Shodex K806、K805、K803G(将昭和电工(株式会社)制的3根连接而使用)
样品浓度:0.1质量%
检测器:RI Model 504(GLSCIENCE公司制)
泵:L6000(日立制作所(株式会社)制)
流量:1.0mL/分钟
温度:23℃
校正曲线:使用基于标准聚苯乙烯STK standard聚苯乙烯(TOSOH(株式会社)制)Mw=500~2800000的范围内的13个样品的校正曲线。优选以大致等间隔使用13个样品。
作为本实施方式的环烯烃树脂的玻璃化转变温度(Tg),通常为110℃以上,优选为110~350℃,进一步优选为120~250℃,特别优选为120~220℃的范围内。Tg为110℃以上的情况下,不易因为高温条件下的使用、或涂布、印刷等二次加工而发生变形,故为优选的。另一方面,当Tg为350℃以下时,能够避免成形加工变得困难的情况,抑制因成形加工时的热而树脂劣化的可能性。
在环烯烃树脂中,在不损害本实施方式的效果的范围内,可以配合例如日本特开平9-221577号公报、日本特开平10-287732号公报中记载的、特定的烃类树脂或公知的热塑性树脂、热塑性弹性体、橡胶质聚合物、有机微粒、无机微粒等,也可以包含特定的波长分散剂、糖酯化合物、抗氧化剂、剥离促进剂、橡胶粒子、增塑剂、紫外线吸收剂等添加剂。
此外,作为使用了环烯烃树脂的基材膜,可优选使用市售品。市售品,例如可使用:由JSR(株式会社)以ARTON(注册商标)G(G7810等)、ARTONF、ARTON R和ARTON RX这样的商品名销售的、以及由日本ZEON(株式会社)以ZEONOR(注册商标)ZF14、ZF16、ZEONEX(注册商标)250或ZEONEX280这样的商品名市售的。
(纤维素酯树脂)
作为本发明中使用的纤维素酯树脂,例如优选可举出:三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、二乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素等。此外,与纤维素酯树脂一起,可以组合使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂、降冰片烯树脂、氟树脂、环烯烃树脂等。
本发明的基材膜中使用的纤维素酯,优选为碳原子数为2~22左右的羧酸酯,可以是芳香族羧酸的酯,优选为纤维素的低级脂肪酸酯。此处,纤维素的低级脂肪酸酯中的“低级脂肪酸”是指,碳原子数为6以下的脂肪酸。
此外,与构成纤维素酯的葡萄糖单元的羟基键合的酰基,可以是直链烃基,可以是支链烃基,可以是环状结构的烃基,也可以对于酰基用另一个取代基取代。在与纤维素酯的羟基键合的取代基的取代度相同的情况下,低级脂肪酸的碳原子数超过7时,双折射性降低,因此与构成纤维素酯的葡萄糖单元的羟基键合的酰基的碳原子数优选为2~6,该碳原子数更优选为2~4,进一步优选碳原子数为2~3。
本发明中,纤维素酯可使用混合酸来源的酰基,有时优选使用碳原子数为2和3的酰基或碳原子数为2和4的酰基。作为这样的纤维素酯的具体例,可使用乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、或乙酸丙酸丁酸纤维素等除了乙酰基之外还键合了丙酸酯基或丁酸酯基的纤维素的混合脂肪酸酯。需要说明的是,形成丁酸酯的丁酰基,可以是直链状,也可以是支链状。纤维素酯优选为乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素或乙酸邻苯二甲酸纤维素。
所述基材膜的相位延迟值,可通过纤维素酯中包含的酰基的种类和纤维素树脂骨架的吡喃糖环的酰基的取代度等来适宜控制。
与构成基材膜中使用的纤维素酯的葡萄糖单元的羟基键合的取代基,优选同时满足下述式(2)和式(3)。
式(2):2.0≤X+Y≤3.0
式(3):0≤Y≤2.0
所述式(2)中,X为乙酰基的取代度,式(2)和式(3)中,Y为丙酰基或丁酰基的取代度。通过满足所述两个式子,可制造表现出优异的光学特性的基材膜。所述纤维素酯中,优选使用三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素。就乙酸丙酸纤维素而言,优选乙酰基的取代度X为1.0≤X≤2.5,并且0.1≤Y≤1.5、2.0≤X+Y≤3.0。
酰基的取代度的测定方法可基于ASTM-D817-96进行测定。如果酰基的取代度过低,则对于构成纤维素树脂的骨架的吡喃糖环的羟基而言,未反应部分多,该羟基大量残存。因此,基材膜的相位延迟值因湿度而变化。故不优选,作为偏振片保护膜保护起偏镜的能力降低,故不优选。
所述纤维素酯的数均分子量优选为60000~300000,更优选为70000~200000。通过使用这样的数均分子量的纤维素酯,能够提高基材膜的机械性强度。该纤维素酯的数均分子量采用通过高效液相色谱法在下述条件下测定的值。
溶剂:丙酮
柱:MPW×1(TOSOH株式会社制)
样品浓度:0.2(质量/容量)%
流量:1.0mL/分钟
样品注入量:300μL
标准样品:标准聚苯乙烯
温度:23℃
成为纤维素酯的原料的纤维素,没有特别限定,可举出:棉绒、木浆、洋麻等。此外,从这些材料得到的纤维素酯可以分别以任意的比例混合而进行使用。
作为所述纤维素原料的酰化剂,在使用乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐等酸酐的情况下,通过乙酸等有机酸或二氯甲烷等有机溶剂和硫酸等质子性催化剂进行反应。在使用酰氯(CH3COCl、C2H5COCl、C3H7COCl)作为酰化剂的情况下,使用胺等碱性化合物作为催化剂。纤维素原料的酰化可通过日本特开平10-45804号公报中所述的方法合成。
所述纤维素酯中,葡萄糖单元的6位的酰基的平均取代度优选为0.5~0.9。构成纤维素酯的葡萄糖单元的6位的羟基存在比2位和3位的羟基反应性更高的伯羟基。该伯羟基在以硫酸为催化剂的纤维素酯的制造过程中优先性地形成硫酸酯。因此,在纤维素的酯化反应中,通过增加作为催化剂的硫酸的添加量,可得到与通常的纤维素酯相比,葡萄糖单元的2位和3位的羟基的平均取代度更高的纤维素酯。
此外,为了提高2位和3位的羟基的平均取代度,可以根据需要对纤维素酯进行三苯甲基化。通过三苯甲基化而选择性地保护构成纤维素酯的葡萄糖单元的6位的羟基,从而能够集中性地酯化葡萄糖单元的2位和3位的羟基。并且,在酯化葡萄糖单元的2位和3位的羟基后,使保护葡萄糖单元的6位的羟基的三苯甲基(保护基)脱离,从而能够相对于葡萄糖单元的6位的羟基提高2位和3位的羟基的平均取代度。作为这样的酯化方法,优选使用通过日本特开2005-281645号记载的方法而制造的纤维素酯。
在使用乙酰基纤维素作为纤维素酯的情况下,为了提高乙酰基纤维素的醋化率,需要延长醋化反应时间。但是,如果延长醋化反应的反应时间,则会发生纤维素链的切断和乙酰基的分解等,故不优选。因此,为了在提高乙酰基纤维素的醋化度的同时抑制乙酰基纤维素的分解,优选将醋化反应的反应时间设定在特定的范围。然而,就反应时间的适宜数值范围而言,由于最适的反应时间根据反应装置、反应设备、其它的反应条件等而变化较大,因此难以统一规定。
因此,优选使用作为反应程度的一个指标的重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)的值来代替所述反应时间。就纤维素酯而言,由于分子量分布随着与通常的聚合物的分解同样地进行分解而变宽,因此可根据重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)的值来掌握纤维素酯的分解程度。例如,通过由重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)来特定反应程度,能够在醋化三乙酸纤维素的过程中,防止醋化的反应时间变得过长、三乙酸纤维素的分解过度进行,并且能够确保充分的醋化反应时间。纤维素酯的Mw/Mn比优选为1.4~5.0。
纤维素酯的制造方法的一个实例如下所示,作为纤维素原料,将棉绒100质量份粉碎,添加40质量份的乙酸,在36℃下进行20分钟预处理活化。然后,添加硫酸8质量份、乙酸酐260质量份、乙酸350质量份,在36℃下进行120分钟酯化。用24%乙酸镁水溶液11质量份中和后,在63℃下进行35分钟皂化熟化,从而得到乙酰基纤维素。将该乙酰基纤维素在室温下使用10倍的乙酸水溶液(乙酸:水=1:1(质量比)),搅拌160分钟后,过滤,使其干燥,得到乙酰基取代度2.75的纯化乙酰基纤维素。就该乙酰基纤维素而言,Mn为92000,Mw为156000,Mw/Mn为1.7。同样地,通过调节纤维素酯的酯化条件(温度、时间、搅拌)、水解条件,能够合成取代度、Mw/Mn比不同的纤维素酯。
通过所述方法合成的纤维素酯优选进行纯化而除去低分子量成分,优选通过过滤除去未醋化或低醋化度的成分。此外,在所述纤维素酯为混酸纤维素酯的情况下,可通过日本特开平10-45804号公报中所述的方法得到。
此外,纤维素酯优选不包含铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)等金属。这是因为,这些金属离子通过与包含有机酸性基团的聚合物分解物等形成盐而形成不溶性的核。认为这些微量金属成分来源于制造工序中使用的水并包含在纤维素酯中。
所述纤维素酯中包含的铁优选为1ppm以下。纤维素酯中包含的钙优选为60ppm以下,更优选为0~30ppm。钙可能与羧酸或磺酸等酸性成分形成络合物,也可能与许多配体形成络合物。可能由于这些络合物而形成源自不溶的钙的浮渣(不溶性的沉淀、浑浊)。纤维素酯中包含的镁优选为0~70ppm,更优选为0~20ppm。通过使镁为70ppm以下,能够抑制不溶成分的生成。
所述金属的含量通过以下方式特定:在微消化湿式分解装置中将绝对干燥的纤维素酯进行了硫硝酸分解后,通过碱熔进行预处理,使用ICP-AES(电感耦合等离子体发射光谱装置)对该预处理后的纤维素酯进行分析。
此外,作为使用了纤维素酯树脂的基材膜,可优选使用市售品。市售品,例如可举出:柯尼卡美能达TAC KC8UX、KC4UX、KC8UY、KC4UY、KC6UA、KC4UA、KC2UA、KC4UE和KC4UZ、KC4CT1、KC2CT1(以上,柯尼卡美能达公司制)。纤维素酯膜的折射率优选为1.45~1.55。折射率可基于JISK7142-2008进行测定。
(丙烯酸类树脂)
丙烯酸类树脂是包含使选自(甲基)丙烯酸及其衍生物的单体(共)聚合而得到的(共)聚合物的树脂。将源自(共)聚合物中的单体的单元称为“结构单元”。
需要说明的是,本实施方式中,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”这两者,“(甲基)丙烯酸酯”表示“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”这两者,“(甲基)丙烯酰基”表示“丙烯酰基”和“甲基丙烯酰基”这两者。例如,“氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯”表示“氨基甲酸酯丙烯酸酯”和“氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯”这两者。
就基材膜中使用的丙烯酸类树脂而言,根据所需的物理性质来选择单体的种类、组合、单体组成。在下文中,从在将基材膜的平衡含水率调节至给定的范围内的同时改善脆性的观点等出发,以进行了分子设计的丙烯酸类树脂为例对丙烯酸类树脂进行说明,但本发明中使用的丙烯酸类树脂不限于此。丙烯酸类树脂,例如优选包含:来源于甲基丙烯酸甲酯的结构单元(U1)、来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)以及来源于丙烯酸烷基酯的结构单元(U3)。
来源于甲基丙烯酸甲酯的结构单元(U1)的含量相对于构成丙烯酸类树脂的全结构单元优选为50~95质量%,更优选为70~90质量%。
来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)具有适宜的极性,因此可提高与水分的亲和性。此外,来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)具有比较大的结构,因此在树脂基体中可具有能够移动水分的微小的空隙。由此,可提高基材膜的水分的移动性、排出性。
来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)的含量相对于构成丙烯酸类树脂的全结构单元优选为1~25质量%。来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)的含量为1质量%以上时,具有适宜的极性,因此不仅易于与水分子亲和,而且还充分具有水分子能够移动的微小的空隙,因此易于提高平衡含水率。来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)的含量为25质量%以下时,不易损害基材膜的脆性。从所述观点出发,来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)的含量更优选为7~15质量%。
来源于丙烯酸烷基酯的结构单元(U3),例如,构成后述的壳部的聚合物具有与包含来源于丙烯酸丁酯的结构单元的橡胶粒子良好的亲和性,因此能够提高橡胶粒子的分散性。
丙烯酸烷基酯优选为烷基部分的碳原子数为1~7,优选为1~5的丙烯酸烷基酯。丙烯酸烷基酯的实例包含:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯等。
来源于丙烯酸烷基酯的结构单元(U3)的含量相对于构成丙烯酸类树脂的全结构单元优选为1~25质量%。来源于丙烯酸烷基酯的结构单元(U3)的含量为1质量%以上时,能够赋予丙烯酸类树脂适宜的柔软性,因此膜不会变得太脆,不易断裂。来源于丙烯酸烷基酯的结构单元(U3)的含量为25质量%以下时,丙烯酸类树脂的Tg不会降低过多,因此不仅基材膜的耐热性不易受损,机械性强度也不易受损。从所述观点出发,来源于丙烯酸烷基酯的结构单元的含量更优选为5~15质量%。
来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)相对于来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)和来源于丙烯酸烷基酯的结构单元(U3)的合计量的比例优选为20~70质量%。该比例为20质量%以上时,易于提高基材膜的耐热性,为70质量%以下时,基材膜不会变得太脆。
丙烯酸类树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为110℃以上,更优选为120~150℃。丙烯酸类树脂的Tg为所述范围内时,易于提高基材膜的耐热性。为了调节丙烯酸类树脂的Tg,优选例如对来源于苯基马来酰亚胺的结构单元(U2)、来源于丙烯酸烷基酯的结构单元(U3)的含量进行调节。
丙烯酸类树脂的重均分子量(Mw)优选为50万以上。丙烯酸类树脂的重均分子量为50万以上时,溶液流延中使用的涂料的粘度不会变得过低,因此不仅能够尽可能地抑制橡胶粒子的凝聚,还能够抑制基材膜的表面的平坦性降低。此外,丙烯酸类树脂的重均分子量为50万以上时,能够赋予基材膜充分的机械性强度(韧性)。从所述观点出发,丙烯酸类树脂的重均分子量更优选为50万~300万,进一步优选为60万~200万。重均分子量可通过与上述同样的方法测定。
丙烯酸类树脂的含量相对于基材膜优选为60质量%以上,更优选为70质量%以上。
在将丙烯酸类树脂作为主体构成基材膜的情况下,可以含有具有赋予基材膜韧性(柔软性)的功能的橡胶粒子。橡胶粒子是包含橡胶状聚合物的粒子。橡胶状聚合物是玻璃化转变温度为20℃以下的软质交联聚合物。这样的交联聚合物的实例包含:丁二烯类交联聚合物、(甲基)丙烯酸类交联聚合物和有机硅氧烷类交联聚合物。其中,从与丙烯酸类树脂的折射率差较小,基材膜的透明性不易受损的观点出发,优选为(甲基)丙烯酸类交联聚合物,更优选为丙烯酸类交联聚合物(丙烯酸类橡胶状聚合物)。
橡胶粒子优选为包含丙烯酸类橡胶状聚合物的粒子。丙烯酸类橡胶状聚合物是以来源于丙烯酸酯的结构单元作为主要成分而包含的交联聚合物。作为主要成分而包含是指,来源于丙烯酸酯的结构单元的含量为40质量%以上。丙烯酸类橡胶状聚合物优选为包含以下单元的交联聚合物:来源于丙烯酸酯的结构单元、来源于能够与该结构单元共聚的其他单体的结构单元、来源于在1分子中具有2个以上的自由基聚合性基团(非共轭反应性双键)的多官能性单体的结构单元。
橡胶状聚合物的玻璃化转变温度(Tg)优选为0℃以下,更优选为-10℃以下。橡胶状聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为0℃以下时,能够赋予膜适宜的韧性。橡胶状聚合物的玻璃化转变温度(Tg)通过与上述同样的方法测定。
包含丙烯酸类橡胶状聚合物的粒子可以是具有包含丙烯酸类橡胶状聚合物的芯部和覆盖该芯部的壳部的芯壳型的粒子。壳部优选包含:与丙烯酸类橡胶状聚合物接枝键合的、包含来源于甲基丙烯酸酯的结构单元作为主要成分的甲基丙烯酸类聚合物。
橡胶粒子的平均粒径可如下求出:通过zeta电位·粒径测定系统(OTSUKAELECTRONICS株式会社制ELSZ-2000ZS)对分散液中的橡胶粒子的分散粒径进行测定。橡胶粒子的平均粒径优选为100~300nm的范围内。橡胶粒子的含量没有特别限定,相对于基材膜优选为5~25质量%,更优选为5~15质量%。
<1.3.2基材膜的制造方法>
本发明的基材膜可通过熔融流延法、溶液流延法、压延成形法等公知的成形方法制造。优选使用熔融流延法、溶液流延法,特别优选溶液流延法。
通过溶液流延法制造基材膜,具体而言,使用包含以下的(1)~(3)的工序的制造方法。此外,该制造方法优选具有(4)的工序。
(1)得到包含:包含热塑性树脂的成膜成分、根据需要的所述添加剂以及溶剂的涂料的工序
(2)将得到的涂料流延至支撑体上后,进行干燥和剥离,得到膜状物的工序
(3)将得到的膜状物根据需要进行拉伸的同时使其干燥的工序
(4)卷取得到的基材膜,得到卷体的工序
关于(1)的工序
将包含热塑性树脂的成膜成分和根据需要的所述添加剂溶解或分散在溶剂中,制备涂料。
涂料中使用的溶剂至少包含能够溶解热塑性树脂的有机溶剂(良溶剂)。此外,在使用添加剂的情况下,有机溶剂优选对于添加剂也具有较高溶解性。良溶剂的实例包含:二氯甲烷等氯类有机溶剂;乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃等非氯类有机溶剂。其中,优选二氯甲烷。
涂料中使用的溶剂可以进一步包含不良溶剂。不良溶剂的实例包含:碳原子数为1~4的直链或支链状的脂肪族醇。涂料中的醇的比例较高时,膜状物容易凝胶化,变得容易从金属支撑体剥离。作为碳原子数为1~4的直链或支链状的脂肪族醇,可举出:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇。其中,由于涂料的稳定性较高,沸点也比较低,干燥性也良好等,因此优选乙醇。
关于(2)的工序
将得到的涂料流延至支撑体上。涂料的流延可通过从流延模具排出而进行。
接着,使流延在支撑体上的涂料中的溶剂蒸发,使其干燥。将经过干燥的涂料从支撑体剥离,得到膜状物。
从支撑体剥离时的涂料的残留溶剂量(剥离时的膜状物的残留溶剂量),例如优选为20质量%以上,更优选为20~30质量%。剥离时的残留溶剂量为30质量%以下时,易于抑制剥离导致的膜状物过度拉伸。
剥离时的涂料的残留溶剂量由下述式(4)定义。以下也同样。
式(4)涂料的残留溶剂量(质量%)=(涂料的加热处理前质量-涂料的加热处理后质量)/涂料的加热处理后质量×100
需要说明的是,对残留溶剂量进行测定时的加热处理是指,140℃30分钟的加热处理。
剥离时的残留溶剂量可通过支撑体上的涂料的干燥温度、干燥时间、支撑体的温度等来调节。
关于(3)的工序
使得到的膜状物干燥。干燥可以以一阶段进行,也可以以多阶段进行。此外,干燥可以根据需要在拉伸的同时进行。
例如,膜状物的干燥工序可以包含:使膜状物预干燥的工序(预干燥工序)、拉伸膜状物的工序(拉伸工序)以及使拉伸后的膜状物干燥的工序(主干燥工序)。
(预干燥工序)
预干燥温度(拉伸前的干燥温度)可高于拉伸温度。具体而言,当将热塑性树脂的玻璃化转变温度设为Tg时,优选为(Tg-50)~(Tg+50)℃。预干燥温度为(Tg-50)℃以上时,易于使溶剂适宜地挥发,因此易于提高输送性(处理性),为(Tg+50)℃以下时,溶剂不会过度挥发,因此之后的拉伸工序中的拉伸性不易受损。就初始干燥温度而言,在用(a)拉幅拉伸机、滚筒输送的同时通过非接触加热型进行干燥的情况下,可作为拉伸机内部温度或热风温度等氛围温度进行测定。
(拉伸工序)
拉伸根据所需的光学特性,例如相位延迟值进行即可,优选在至少一个方向上进行拉伸,可以在彼此垂直的两个方向上进行拉伸(例如,膜状物的宽度方向(TD方向)和与该反向垂直的输送方向(MD方向)的双轴拉伸)。
制造基材膜时的拉伸倍率优选为5~100%,更优选为20~100%。在进行双轴拉伸的情况下,各方向上的拉伸倍率分别优选在上述范围内。
拉伸倍率(%)由下述式(5)定义。
式(5)拉伸倍率(%)=(拉伸后的膜的拉伸方向尺寸-拉伸前的膜的拉伸方向尺寸)/(拉伸前的膜的拉伸方向尺寸)×100
需要说明的是,在进行双轴拉伸的情况下,优选分别对于TD方向和MD方向,设定所述拉伸倍率。
拉伸温度(拉伸时的干燥温度)与上述同样地,将热塑性树脂的玻璃化转变温度设为Tg时,优选为Tg(℃)以上,更优选为(Tg+10)~(Tg+50)℃。拉伸温度为Tg(℃)以上,优选为(Tg+10)℃以上时,易于使溶剂适宜地挥发,因此易于将拉伸张力调节至适当的范围,为(Tg+50)℃以下时,溶剂不会过度挥发,因此拉伸性不易受损。基材膜的制造时的拉伸温度例如可设为115℃以上。就拉伸温度而言,与上述同样地,优选对(a)拉伸机内部温度等氛围温度进行测定。
拉伸开始时的膜状物中的残留溶剂量优选为与剥离时的膜状物中的残留溶剂量同程度,例如优选为20~30质量%,更优选为25~30质量%。
膜状物的TD方向(宽度方向)的拉伸,例如可通过以下方法进行:用夹子或引脚固定膜状物的两端,在进行方向上加宽夹子或引脚的间隔的方法(拉幅法)。膜状物的MD方向的拉伸,例如可通过对多个辊施加圆周速度差,并在它们之间利用辊圆周速度差的方法(辊法)进行。
(主干燥工序)
从进一步降低残留溶剂量的观点出发,优选使拉伸后得到的膜状物进一步干燥。例如,优选将拉伸后得到的膜状物,在用辊等输送的同时使其进一步干燥。
主干燥温度(未拉伸的情况下的干燥温度),当将热塑性树脂的玻璃化转变温度设为Tg时,优选为(Tg-50)~(Tg-30)℃,更优选为(Tg-40)~(Tg-30)℃。后干燥温度为(Tg-50)℃以上时,易于从拉伸后的膜状物充分挥发除去溶剂,为(Tg-30)℃以下时,可高度抑制膜状物的变形等。主干燥温度,与上述同样地,优选对(a)热风温度等氛围温度进行测定。
关于(4)的工序
得到的基材膜优选为长条状。将长条状的基材膜卷取成卷状,形成卷体。
长条状的基材膜的长度没有特别限定,例如可以为100~10000m左右。此外,基材膜的宽度优选为1m以上,更优选为1.3~4m。
基材膜的厚度可适宜决定,但从强度、操作性等加工性、薄膜性等方面出发,通常优选为1~500μm的范围内。基材膜的厚度更优选为5~50μm的范围内,进一步优选为10~45μm的范围内。
《2制造方法》
本发明的光学膜的制造方法的特征在于包含:在所述基材膜上形成所述易粘接层的工序;和在所述易粘接层上形成所述硬涂层的工序。
各层的形成方法没有特别限定,优选涂布法。例如可通过以下方法获得:在基材膜的表面涂布易粘接层形成用组合物,使其干燥,进一步涂布硬涂层形成用组合物,照射活性能量射线。
这样,通过分别通过涂布法形成易粘接层和硬涂层,可使各层含有所述表面调节剂,并且,作为表面调节剂而充分发挥功能。此外,通过在基材膜上依次形成易粘接层、硬涂层,易粘接层用表面调节剂向易粘接层和硬涂层之间的界面取向,因此可得到充分的密合性。因此,可得到薄型且层间的密合性优异的光学膜。
《3偏振片》
本发明的偏振片的特征在于具备本发明的光学膜。图2表示本发明的偏振片的优选的层构成的一个实例,但不限于此。
图2是表示本发明的偏振片的层构成的基本性的构成的截面图。本发明的偏振片优选介由粘接层11,在起偏镜层12的一侧表面具有本发明的光学膜,另一侧的表面具有保护膜13。此外,考虑安装于显示装置,可具有粘合层14。
<3.1起偏镜层>
本发明的偏振片通过在本发明的光学膜上进一步叠层起偏镜层而得到。需要说明的是,“起偏镜”是指,只通过一定方向的偏振面的光的元件。在下文中,显示本发明中的起偏镜层的优选的构成的一个实例,但不限于此。
起偏镜层的种类没有特别限定,可以是膜型或涂布型。此外,起偏镜层的厚度没有特别限定,从得到薄型的偏振片的观点出发,优选为0.1~80μm的范围内。
作为膜型起偏镜层,有用碘或二色性色素对树脂膜进行染色而得到的。树脂膜中使用的树脂可以是疏水性树脂或亲水性树脂,但优选为亲水性树脂,例如,聚乙酸乙烯酯树脂、乙烯·乙酸乙烯酯共聚树脂(EVA)等,特别优选聚乙烯醇膜。
详细而言,可以是对聚乙烯醇膜进行了单轴拉伸后,用碘或二色性色素进行了染色的膜,也可以是用碘或二色性色素对聚乙烯醇膜进行了染色后,进行了单轴拉伸的膜。需要说明的是,可以进一步用硼化合物进行耐久性处理。使用的聚乙烯醇膜的厚度优选为5~50μm的范围内,拉伸倍率优选为3~7倍。关于由此得到的起偏镜膜,用碘进行了染色的偏光特性优异,用二色性色素进行了染色的耐久性优异。
作为涂布型起偏镜层,有将包含聚合性液晶化合物和碘或二色性色素的聚合性液晶组合物制成膜而得到的。此处,聚合性液晶化合物是指,至少具有一个聚合性基团的液晶化合物。
详细而言,形成基于所述聚合性液晶组合物的涂膜,从所述涂膜中除去溶剂后,升温至使聚合性液晶化合物相变为液体相的温度以上后降温,使该聚合性液晶化合物相变为近晶相,在保持该近晶相的状态下使聚合性液晶化合物聚合,从而得到该涂布型起偏镜层。此外,从提高液晶取向度的观点出发,优选该涂布型起偏镜层介由液晶取向层进行叠层。
涂布型起偏镜层的厚度可根据适用的显示装置而适宜选择,优选为0.1~5μm的范围内,更优选为0.3~4μm的范围内,进一步优选为0.5~3μm的范围内。厚度比该范围薄过多时,存在不能得到必要的光吸收的情况,并且,厚度比该范围厚过多时,基于液晶取向层的取向管制力降低,容易产生取向缺陷。此外,在包含液晶取向层的情况下,液晶取向层的厚度优选为10~5000nm的范围内,更优选为10~1000nm的范围内。
<3.2保护膜>
为了赋予偏振片强度,优选用进行保护的膜夹持起偏镜层的两面,在本发明中,优选将其中之一设为本发明的光学膜。作为保护膜,可使用任意的膜,但可将适宜用作所述基材膜的膜适宜用于保护膜中。
<3.3粘接层>
起偏镜层和保护膜,例如优选介由粘接层进行了粘接。粘接层可以是使水性粘接剂干燥而得到的层,也可以是活性能量射线固化性粘接剂的固化物层。此外,粘接层中可含有金属化合物填料。
作为粘接层中使用的粘接剂,没有特别限定,作为水性粘接剂,可举出:异氰酸酯类粘接剂、聚乙烯醇类粘接剂、明胶类粘接剂、乙烯基类乳胶类粘接剂、水性聚氨酯类粘接剂、水性聚酯类粘接剂等。作为聚乙烯醇类粘接剂,具体而言,可举出完全皂化型聚乙烯醇水溶液(水糊)。作为活性能量射线固化性粘接剂,可举出紫外线固化型粘接剂、电子束固化型粘接剂等。
粘接层的厚度优选为10~75μm的范围内,更优选为12~50μm的范围内。
<3.4粘合层>
考虑将本发明的偏振片安装在有机EL元件的可视侧时,本发明的偏振片优选具有粘合层。
作为粘合层中使用的粘接剂,没有特别限定,可举出:橡胶类粘接剂、丙烯酸类粘接剂、聚硅氧烷类粘接剂、氨基甲酸酯类粘接剂、乙烯基烷基醚类粘接剂、聚乙烯醇类粘接剂、聚乙烯基吡咯烷酮类粘接剂、聚丙烯酰胺类粘接剂、纤维素类粘接剂等。其中,从光学的透明性优异,耐候性、耐热性等优异的观点出发,优选使用丙烯酸类粘接剂。此外,本发明中,优选含有(甲基)丙烯酸类聚合物作为基础聚合物的丙烯酸类粘接剂。
作为粘合层的形成方法,没有特别限制,通常可通过本领域中使用的方法形成。具体而言,可将含有所述粘接剂或其原料和溶剂的粘接剂组合物涂布至基材的至少一侧表面,使由粘接剂组合物形成的涂膜干燥而形成,或照射紫外线等活性能量射线而形成。在丙烯酸类粘接剂的情况下,粘接剂组合物中包含成为聚合物的结构单元的单体、聚合引发剂和溶剂。
粘接剂组合物可以作为基材直接涂布至保护膜上,也可以涂布在离型膜上后,将形成得到的粘合层转印至保护膜,剥离离型膜。粘合层的厚度优选为10~75μm的范围内,更优选为12~50μm的范围内。
《4显示装置》
本发明的显示装置的特征在于:具备本发明的光学膜。详细而言,本发明的显示装置通过具备本发明的偏振片而得到。显示装置是具有显示机构的装置,作为发光源而包含发光元件或发光装置。作为显示装置,可举出:液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、无机电致发光(EL)显示装置、触摸面板显示装置、电子发射显示装置(电场发射显示装置(FED等)、表面电场发射显示装置(SED))、电子纸(使用了电子油墨、电泳元件的显示装置)、等离子体显示装置、投射型显示装置(光栅光阀(GLV)显示装置、具有数字微镜器件(DMD)的显示装置等)和压电陶瓷显示器等。
液晶显示装置包含透射型液晶显示装置、半透射型液晶显示装置、反射型液晶显示装置、直视型液晶显示装置和投写型液晶显示装置等中的任一种。这些显示装置可以是显示2维图像的显示装置,也可以是显示3维图像的立体显示装置。
作为本发明的显示装置,从具有硬涂层,并且具有耐擦伤性和耐冲击性的观点出发,优选触摸面板显示装置。需要说明的是,本发明的显示装置,通过具备除了耐擦伤性和耐冲击性之外,层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜,而安全性并且耐久性优异。
[实施例]
以下,举出实施例具体性地对本发明进行说明,但本发明不限于此。需要说明的是,在实施例中使用“部”或“%”的表示,只要没有特别说明,就表示“质量份”或“质量%”。
<实施例1>
[光学膜101的制备]
〔基材膜(COP1)的制备〕
将下述成分投入密封容器中,加热,在搅拌的同时使其完全溶解,使用安积滤纸No.24(安积滤纸公司制)进行过滤,得到基材膜(COP)用涂料。
环烯烃树脂(ARTON(注册商标)G7810:JSR公司制)
95质量份
二氯甲烷 200质量份
乙醇 10质量份
将得到的涂料保持在30℃,将溶液均匀地流延至作为保温在30℃的金属支撑体的不锈钢带上。并且,将流延了的涂料进行干燥至残留溶剂量为30质量%后,从不锈钢带上剥离而得到膜状物。
接着,将得到的膜状物在40℃下进行干燥至残留溶剂量为10质量%后,在宽度方向上以拉伸倍率1.4倍(40%)进行拉伸。并且,将得到的膜状物用多个辊输送的同时在150℃下进一步进行干燥,得到长度3000m、厚度20μm的基材膜(COP1)。
〔基材膜(COP2)的制备〕
所述基材膜(COP1)的制备中,将环烯烃树脂变更为ZEONOR(注册商标):日本ZEON公司制,除此之外,以同样的方式,得到基材膜(COP2)。
〔基材膜(TAC)的制备〕
(涂料的制备)
制备下述组成的涂料。即,首先在加压溶解罐中添加二氯甲烷和乙醇。并且,在搅拌的同时将纤维素酯投入装有溶剂的加压溶解罐中,在加热、搅拌的同时使其完全溶解。
纤维素酯;
三乙酸纤维素 100质量份
缩聚酯化合物N 2质量份
缩聚酯化合物M 7质量份
溶剂;
二氯甲烷 540质量份
乙醇 35质量份
添加剂;
微粒;二氧化硅分散稀释液 3质量份
紫外线吸收剂 2质量份
进一步将所述添加剂成分投入密封容器,在搅拌的同时使其溶解,使用安积滤纸No.244(安积滤纸公司制)进行过滤,制备涂料。
需要说明的是,上述中使用的三乙酸纤维素是(TAC:乙酰基取代度2.8的乙酰基纤维素,富士胶片和光纯药(株式会社)制,Mw20万)。
此外,酯化合物N、酯化合物M和二氧化硅分散稀释液以下述方式制备。此外,作为紫外线吸收剂,使用TINUVIN 928(商品名,BASF JAPAN制JAPAN(株式会社)制)。
(酯化合物N)
首先,将1,2-丙二醇251g、对苯二甲酸354g、对甲苯甲酸680g、作为酯化催化剂的钛酸四异丙酯0.191g装入具备温度计、搅拌器、慢速和快速冷却管的2L的四口烧瓶中。接下来,向四口烧瓶内吹入氮气流,在搅拌溶液的同时缓慢地使溶液升温至溶液的温度为230℃,在观察聚合度的同时进行脱水缩合反应。反应结束后,通过在200℃下减压蒸馏除去未反应的1,2-丙二醇而得到酯化合物N。该酯化合物N的酸值为0.30,数均分子量为400。
(酯化合物M)
首先,将1,2-丙二醇251g、苯二甲酸酐244g、己二酸103g、苯甲酸610g、作为酯化催化剂的钛酸四异丙酯0.191g装入具备温度计、搅拌器、慢速和快速冷却管的2L的四口烧瓶中。接下来,向四口烧瓶内吹入氮气流,在搅拌溶液的同时缓慢地使溶液升温至溶液的温度为230℃,从而在观察聚合度的同时进行脱水缩合反应。反应结束后,通过在200℃下减压蒸馏除去未反应的1,2-丙二醇,得到缩聚酯化合物M。该酯化合物M的酸值为0.10,数均分子量为450。
(二氧化硅分散液)
首先,将10质量份的AEROSIL R812(商品名,日本AEROSIL株式会社制)和90质量份的乙醇用溶解器搅拌混合30分钟后,以Manton Gorlin将二氧化硅分散在乙醇中。在搅拌的同时向该分散液投入88质量份的二氯甲烷,用溶解器搅拌混合30分钟,从而稀释分散液。将该稀释了的分散液用微粒分散稀释液过滤器(ADVANTEC TOYO株式会社:聚丙烯缠绕滤芯(POLYPROPYLENE WOUND CARTRIDGE FILTER)TCW-PPS-1N)进行过滤,从而得到二氧化硅分散液。
(膜的制膜)
使用带式流延装置,以温度22℃、1.8m宽度将上述制备的涂料均匀地流延至不锈钢带状支撑体上。在不锈钢带状支撑体上,使溶剂蒸发至残留溶剂量为20%,从不锈钢带状支撑体上剥离涂料膜(幅材)。
接着,对于剥离了的幅材,在35℃下使溶剂蒸发,切成1.6m宽,然后,使用拉幅拉伸机,在160℃的温度下,在宽度方向(TD方向)上相对于原来的宽度进行1.1倍拉伸。此时,开始通过拉幅机进行的拉伸时的残留溶剂量为4质量%。
然后,在120℃、140℃的干燥区,在用多个滚筒进行输送的同时结束干燥,切成1.3m宽,在膜两端施加宽度10mm、高度2.5μm的滚花加工后,卷取在芯上,制备基材膜(TAC)。基材膜(TAC)的膜厚为25μm,卷绕的长度为6000m。
〔基材膜(丙烯酸)的制备〕
(涂料的制备)
制备下述组成的涂料。首先,向加压溶解罐中添加二氯甲烷和乙醇。接着,在搅拌的同时向加压溶解罐中投入树脂。接着,投入上述制备的橡胶粒子分散液,在搅拌的同时使其完全溶解。使用SHP150((株式会社)ROKI TEC HNO制)进行过滤,得到涂料。
树脂((甲基)丙烯酸类树脂) 100质量份
二氯甲烷 200质量份
乙醇 40质量份
橡胶粒子分散液 200质量份
TINUVIN 928(商品名,BASF JAPAN(株式会社)制)5质量份
上述使用的(甲基)丙烯酸类树脂为MMA/PMI/BA共聚物((80/10/10质量比),Tg:120℃,Mw:200万)。
需要说明的是,丙烯酸类树脂的玻璃化转变温度(Tg)使用DSC(DifferentialScanningColorimetry:差示扫描量热法),基于JISK7121-2012进行测定。
此外,丙烯酸类树脂的重均分子量(Mw)使用凝胶渗透色谱仪(TOSOH公司制HLC8220GPC)、柱(TOSOH公司制TSK-GELG6000HXL-G5000HXL-G5000HXL-G4000HXL-G3000HXL串联)进行测定。将样品20mg±0.5mg溶解于四氢呋喃10mL,通过0.45mm的过滤器过滤。将该溶液100mL注入柱(温度40℃),在检测器RI温度40℃下进行测定,使用以苯乙烯计的值。
上述使用的橡胶粒子分散液如下获得:将丙烯酸类橡胶粒子M-210(芯部:多层结构的丙烯酸类橡胶状聚合物,壳部:以甲基丙烯酸甲酯为主要成分的甲基丙烯酸酯类聚合物、的芯壳型的橡胶粒子,丙烯酸类橡胶状聚合物的Tg:约-10℃,平均粒径:220nm)10质量份和190质量份的二氯甲烷用溶解器搅拌混合50分钟后,使用Milder(マイルダー)分散机(大平洋机工株式会社制)在1500rpm条件下进行分散。
需要说明的是,橡胶粒子的平均粒径如下得到:通过zeta电位·粒径测定系统(OTSUKA ELECTRONICS株式会社制ELSZ-2000ZS)对分散液中的橡胶粒子的分散粒径进行测定。
(膜的制膜)
使用所述涂料进行制膜。具体而言,使用环形带式流延装置,以温度30℃、1800mm宽度将涂料均匀地流延至不锈钢带支撑体上。将不锈钢带的温度控制在28℃。
在不锈钢带支撑体上,使溶剂蒸发至进行了流延(浇铸)的涂料中的残留溶剂量为30质量%。接着,以剥离张力128N/m,从不锈钢带支撑体剥离,得到膜状物。剥离时的膜状物的残留溶剂量为30质量%。
接着,在用多个滚筒输送剥离了的膜的同时,通过拉幅机在140℃(Tg+20℃)的条件下在宽度方向(TD方向)上对得到的膜状物进行20%拉伸。然后,在用辊输送的同时,在100℃(Tg-20℃)下进一步干燥,切去用拉幅机夹子夹持的端部,卷取成卷状,得到长度3000m、宽度1.5m、膜厚40μm的基材膜(丙烯酸)(卷体)。
〔易粘接层的形成〕
用稀释剂(水/甲醇=50/50(质量%)),将下述成分稀释至固体成分浓度为5质量%后,在室温下搅拌,得到易粘接层形成用组合物。
马来酸改性烯烃(ARROW BASE(注册商标)SB-1200:固体成分浓度25质量%:UNITIKA公司制)
100质量份
含噁唑啉基的聚合物(EPOCROS(注册商标)WS-700:日本触媒公司制)
5质量份
聚醚改性聚硅氧烷(KF-351A:信越化学工业公司制)
1质量份
将得到的组合物用棒涂机涂布至上述制备的基材膜,在80℃的干燥炉中进行40秒干燥机干燥,形成易粘接层并使得干燥膜厚为0.4μm。
〔硬涂层的形成〕
用稀释剂(丙二醇单甲醚/乙酸甲酯=50/50(质量%))稀释下述成分,得到硬涂层形成用组合物。
氨基甲酸酯丙烯酸酯(UA-1100H:新中村化学工业公司制)
100质量份
光聚合引发剂(IRGACURE(注册商标)184:BASF JAPAN公司制)
5质量份
聚醚改性聚硅氧烷(BYK(注册商标)3450:BYK-CHEMIE·JAPAN公司制)
1质量份
将得到的组合物用棒涂机涂布至上述制备的带有易粘接层的基材膜的易粘接层面,在50℃的干燥炉中进行40秒干燥机干燥,使溶剂挥发。并且,在进行氮气吹扫得到氧浓度为1.0体积%以下的氛围的同时,使用紫外线灯(照射部的照度:100mW/cm2)进行紫外线照射并使得照射量为0.2J/cm2,使其固化,形成厚度3μm的硬涂层,制备光学膜101。
[光学膜102~122的制备]
在光学膜101的制备中,将基材膜、易粘接层用树脂、易粘接层用表面调节剂、硬涂层用树脂和硬涂层用表面调节剂如下述表I所述进行变更,除此之外,以同样的方式,制备光学膜102~122。
[表1]
需要说明的是,使用的制品(商品名)如下所示。
(基材膜)
COP1:ARTON(注册商标)G7810:JSR公司制
COP2:ZEONOR(注册商标)ZF14:日本ZEON公司制
(易粘接层用树脂)
水性聚烯烃树脂A:ARROW BASE(注册商标)SB-1200:固体成分浓度25质量%:UNITIKA公司制
水性聚烯烃树脂B:ARROW BASE(注册商标)SE-1030N:固体成分浓度22质量%:UNITIKA公司制
水性聚烯烃树脂C:ARROW BASE(注册商标)SE-1010:固体成分浓度20质量%:UNITIKA公司制
水性聚烯烃树脂纤维素类树脂:ARROW BASE(注册商标)SA-1200:UNITIKA公司制
溶剂类聚烯烃树脂:SURFLEN(注册商标)P-1000:三菱化学公司制丙烯酸类树脂:NEW COAT K-2:新中村化学工业公司制
(易粘接层用和硬涂层用表面调节剂)
聚醚改性聚硅氧烷A:KF-351A:信越化学工业公司制
聚醚改性聚硅氧烷B:KF-6015:信越化学工业公司制
聚醚改性聚硅氧烷C:XIAMETER(注册商标)OFX-0193Fluid:DOW·TORAY公司制
聚醚改性聚硅氧烷D:KF-6020:信越化学工业公司制
聚醚改性聚硅氧烷E:KF-354L:信越化学工业公司制
聚醚改性聚硅氧烷F:BYK(注册商标)3450:BYK-CHEMIE·JAPAN公司制
聚醚改性聚硅氧烷G:KF-352A:信越化学工业公司制
氟类化合物:RS-75:DIC公司制
(硬涂层用树脂)
氨基甲酸酯丙烯酸酯A:UA-1100H:新中村化学工业公司制
三季戊四醇丙烯酸酯:VISCOAT#300:大阪有机化学工业公司制
含环烯烃骨架的丙烯酸酯:A-DCP:新中村化学工业公司制
聚合物A:SMP-250AP:共荣公司化学公司制
氨基甲酸酯丙烯酸酯B:紫光(注册商标)UV-7630B:三菱化学公司制
HLB值通过所述式(1)进行计算。
对于重均分子量,通过所述的使用了四氢呋喃的凝胶渗透色谱(GPC)进行测定,是以聚苯乙烯计的重均分子量。
《评价》
对于制备的光学膜101~122,进行以下的评价。结果示于表II。此外,在各项目中,将3以上设为合格。
(1)密合性
在23℃·55%RH的氛围下,在制备的光学膜的硬涂层上,通过基于JIS-K5600-5-6的方法,使用网格剥离试验夹具,制备100个1mm2的网格,将积水化学工业株式会社制的粘合胶带No.252贴附在上面,使用抹刀均匀地按压后,向90度方向剥离。粘合胶带每剥离1次就更换1次,实施10次该胶带的剥离操作,根据被剥离的网格的个数,根据以下的基准进行评价。
5:没有剥离
4:被剥离的网格为1~2个
3:被剥离的网格为3~5个
2:被剥离的网格为6~15个
1:被剥离的网格为16个以上
(2)耐光性
使用氙气耐候性试验装置(SUGA TEST INSTRUMENTS株式会社,氙弧灯耐候试验机NX25),以波长300~400nm、60W的照射强度对制备的光学膜进行300小时曝光照射后,进行(1)所述的密合性试验,进行评价。
(3)裂缝
用滴管将水和有机溶剂(用于SURFLEN(注册商标)P-1000中烯烃树脂的分散)分别一滴一滴地滴加在基材膜的表面,10秒后,以描绘圆的方式轻轻的擦拭而擦掉液体。计算白化部分相对于描绘圆的范围的面积比例,根据以下的基准进行评价。
5:小于1%
4:1~20%
3:21~40%
2:41~60%
1:超过60%
其结果,水为5,有机溶剂为1。
(4)外观
通过肉眼观察制备的光学膜的表面,对每单位面积(m2)的点状故障(驱避)的个数进行计数,计算光学膜样品10片的平均值,根据以下的基准进行评价。
5:0个
4:1~10个
3:11~20个
2:21~30个
1:31个以上
对于制备的光学膜101和111~113,进行下述评价。结果示于表II。此外,将3以上设为合格。
(5)耐湿热性
将制备的光学膜切出纵10cm×横10cm的尺寸,在80℃·90%RH的条件下,放置100小时。然后,对切出的各样品的边缘部的浮起,根据以下的基准进行评价。
5:样品片的边缘部的浮起小于1cm
4:样品片的边缘部的浮起为1cm以上且小于3cm
3:样品片的边缘部的浮起为3cm以上且小于4cm
2:样品片的边缘部的浮起为4cm以上且小于5cm
1:样品片变成筒状的(卷曲较大,是不良的)
[表2]
表II
从表I和表II可知,本发明的光学膜的层间的密合性和耐光性得到改善。
<实施例2>
[光学膜201~212的制备]
对于以上制备的光学膜101的易粘接层和硬涂层,将各层的厚度、各表面调节剂的种类和单位厚度的固体成分比例如下述表III所述那样进行变更,除此之外,以同样的方式,制备光学膜201~206。此外,将硬涂层用表面调节剂变更为聚醚改性聚硅氧烷A,除此之外,以同样的方式,制备光学膜207~212。对于制备的光学膜201~212,进行所述的外观评价。结果示于表III。
[表3]
从表III可知,就本发明的光学膜而言,通过使易粘接层和硬涂层含有的表面调节剂的Mh/Mp的值为0.02~40的范围内,光学膜中的外观得到改善。
<实施例3>
[偏振片301~306的制造]
(膜型起偏镜层的制备)
将厚度25μm的聚乙烯醇膜用35℃的水溶胀。将得到的膜浸渍在包含碘0.075g、碘化钾5g和水100g的水溶液中60秒,进一步浸渍在包含碘化钾3g、硼酸7.5g和水100g的45℃的水溶液中。将得到的膜在拉伸温度55℃、拉伸倍率5倍的条件下进行单轴拉伸。将该单轴拉伸膜水洗后,使其干燥,得到厚度12μm的膜型起偏镜层。
(偏振片的制备)
将上述得到的膜型起偏镜层和保护膜(上述得到的光学膜或基材膜)以表IV表示的组合进行叠层,制备偏振片301~306。需要说明的是,光学膜和起偏镜层之间使用完全皂化型聚乙烯醇水溶液(水糊)进行粘接。
此外,表IV中所述的用语如下。
T1:可视侧的保护膜(所述光学膜)
T2:液晶盒(LCD cell)侧的保护膜(所述基材膜)
PVA:上述得到的膜型起偏镜层
[液晶显示装置的制造]
制备包含上述制备的偏振片的液晶显示装置。具体而言,使用Apple公司制iPad(注册商标)2(IPS模式的液晶显示装置),将预先贴合的两面的偏振片剥离,分别将制备的偏振片贴合在液晶盒(LCD cell)的玻璃面。以使得制备的偏振片的吸收轴与预先贴合的偏振片的吸收轴相同方向的方式进行贴合,制备液晶显示装置。
《评价》
对于分别具备制备的偏振片301~306的液晶显示装置,进行以下的评价。结果示于表IV。此外,在各项目中,将3以上设为合格。
(6)耐光性
使用氙气耐候性试验装置(SUGA TEST INSTRUMENTS株式会社,氙弧灯耐候试验机NX25),以波长300~400nm、60W的照射强度对制备的液晶显示装置进行300小时曝光照射后,以黑色显示的状态下保持液晶显示装置点亮。此时,观察从液晶显示装置的正视方向观察的情况下的黑色显示时的亮度不均,根据以下的基准对亮度不均的发生程度进行评价。
5:未观察到不均
4:未观察到透射光的浓淡
3:观察到轻微的透射光的浓淡
2:在画面的端部观察到明确的浓淡
1:与上述浓淡相应地在画面的中央观察到明确的浓淡
(7)耐湿热性
将得到的液晶显示装置在80℃·90%RH条件下,放置500小时。然后,在常温下,通过肉眼观察确认液晶显示装置在黑色显示的状态下,显示画面的黑色显示时的缺陷(白点)的有无,根据以下的基准进行评价。
5:缺陷为0个
4:缺陷为1~2个
3:缺陷为3~4个
2:缺陷为5~6个
1:缺陷为6个以上
[表4]
表IV
从表IV可知,本发明的显示装置通过使用本发明的光学膜作为可视侧的保护膜,显示装置中的耐光性和耐湿热性得到改善。
从上述结果可知,通过易粘接层中使用的树脂、以及易粘接层和硬涂层中使用的表面调节剂的选择,能够解决本发明的问题。
即,能够提供层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜及其制造方法、以及具备该光学膜的偏振片和显示装置。
工业实用性
本发明的光学膜是层间的密合性和耐光性得到了改善的光学膜,通过使偏振片具备该光学膜,并且用于显示装置等中,能够提高显示装置中的耐光性和耐湿热性。即,通过使用本发明的光学膜,能够提供安全性并且耐久性优异的显示装置。
符号的说明
1 硬涂层
2 易粘接层
3 基材膜
10 光学膜
11 粘接层
12 起偏镜层
13 保护膜
14 粘合层
20 偏振片
Claims (7)
1.一种光学膜,其为依次具备基材膜、易粘接层和硬涂层的光学膜,其中,
所述易粘接层含有水性聚烯烃树脂,
所述易粘接层和所述硬涂层分别含有表面调节剂,
所述易粘接层含有的所述表面调节剂为聚醚改性聚硅氧烷,
所述聚醚改性聚硅氧烷的HLB值为5~15的范围内,
所述硬涂层含有的所述表面调节剂的重均分子量为4000以下。
2.根据权利要求1所述的光学膜,其中,
所述基材膜含有环烯烃树脂。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学膜,其中,
所述易粘接层和所述硬涂层分别含有的所述表面调节剂为相同化合物。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的光学膜,其中,
将所述易粘接层和所述硬涂层含有的所述表面调节剂的质量分别设为Mp和Mh时,含有质量比Mh/Mp的值为0.02~40的范围内。
5.一种光学膜的制造方法,其为制造权利要求1~4中任一项所述的光学膜的光学膜的制造方法,其包含:
在所述基材膜上形成所述易粘接层的工序;和
在所述易粘接层上形成所述硬涂层的工序。
6.一种偏振片,其具备:
权利要求1~4中任一项所述的光学膜。
7.一种显示装置,其具备:
权利要求6所述的偏振片。
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