CN1758106A - 双折射薄膜的制造方法以及该双折射薄膜的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双折射薄膜的制造方法,是包括拉伸聚合物薄膜的工序的双折射薄膜的制造方法,其特征在于,在宽幅方向上对聚合物薄膜进行拉伸处理的同时在其长幅方向上进行收缩处理,在将拉伸前的聚合物薄膜的宽幅方向的长度和长幅方向的长度分别设为1的情况下,通过拉伸的宽幅方向的长度的变化倍率(STD)与通过收缩的长幅方向的长度的变化倍率(SMD)满足(1/STD) 1/2≤SMD<1,而且拉伸后的该聚合物薄膜的Nz系数为0.9~1.1。由此,本发明提供一种消除在宽幅方向上拉伸聚合物薄膜制造双折射薄膜时的弯曲现象,在抑制双折射或相位差、取向角的偏差的光学特性方面出色,而且在与偏振光薄膜贴合时可以实现连续贴合的生产效率高的双折射薄膜的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及双折射薄膜的制造方法以及使用该双折射薄膜的光学薄膜和各种图像显示装置。
背景技术
在液晶显示装置等各种图像显示装置中,为了提高显示特性,例如以消除着色或扩大视角等为目的,通常使用双折射性的薄膜。
这样的双折射薄膜通常是通过对聚合物薄膜实施单向拉伸或双向拉伸来调整其双折射或相位差而制造的。
在将这样的双折射薄膜连同偏振光薄膜一起用于液晶显示装置中时,需要将上述两薄膜配置成为上述双折射薄膜的滞相轴与偏振光薄膜的吸收轴大致垂直。另外,通常,双折射薄膜的滞相轴与其拉伸方向一致,偏振光薄膜的吸收轴与其拉伸方向一致。
但是,在工业上拉伸聚合物薄膜的情况下,通常一边对薄膜实施拉伸处理,同时使该薄膜沿着长幅方向移动并卷取成滚筒。
接着,在对如此分别卷取成滚筒的双折射薄膜和偏振光薄膜进行贴合的情况下,可以在从各滚筒输送出薄膜的同时,在各薄膜的长边(长幅方向)一致的状态下通过例如一边贴合两者一边重新用滚筒卷取等实现连续贴合(所谓Roll to Roll)。
为此,与上述偏振光薄膜沿着长幅方向拉伸相对,上述双折射薄膜需要在宽幅方向上拉伸。
但是,为了如上所述配置双折射薄膜和偏振光薄膜,在制造方面存在如下所述的问题。
即,在上述双折射薄膜的制造中,如果在宽幅方向上连续拉伸聚合物薄膜,例如因为出现面内取向角成为扇状的所谓弯曲现象,所以难以通过宽幅方向的拉伸产生均匀的取向角或双折射、相位差。
所以,作为在宽幅方向上拉伸聚合物薄膜的方法,可以采用如下所述的方法,即一旦在宽幅方向上拉伸之后,通过实施回到原来的宽幅位置上的松弛处理,来提高宽幅方向(拉伸方向)的滞相轴的均匀性。但是,在这样的方法中,通常,在基材上层叠聚合物薄膜之后,通过与基材一起扩张,拉伸该薄膜,通过使基材回复到原来的宽幅,使该薄膜收缩而实施松弛处理,但通过聚合物薄膜,有松弛效果小等问题,难以有效地生产在工业上稳定且均匀的双折射薄膜。另外,通过在拉伸后进行冷却,也尝试过减少弯曲现象,但不能完全避免上述现象(例如,非专利文献1)。
作为其它方法,还揭示了在拉幅拉伸机的夹具之间使层叠聚合物薄膜的基材松弛,使上述基材热收缩的方法(例如,专利文献1),但上述基材只限于具有热收缩性的基材,另外,特别是在基材的厚度过厚等情况下,在松弛时也存在产生皱褶,在聚合物薄膜上产生双折射等偏差的问题。另外,除此以外还公开有设定拉伸条件的方法例如将拉伸薄膜的宽幅设为拉伸倍率的平方根的方法(例如,专利文献2)、对伴随纵向拉伸的收缩的幅度进行规定的方法(例如,专利文献3)、在拉伸后进行热松弛的方法(例如,专利文献4)等,而它们都存在难以高生产效率地生产的问题。
非专利文献1:T.Yamada et al.Intn Polym Process.,Vo.X,Issue 4,334-340(1995)
专利文献1:特开平6-51116号公报
专利文献2:特开平3-23405号公报
专利文献3:特开平2-191904号公报
专利文献4:特开平5-249316号公报
发明内容
本发明鉴于上述问题,其目的在于,提供一种消除在宽幅方向上拉伸聚合物薄膜制造双折射薄膜时的弯曲现象、在抑制双折射或相位差、取向角的偏差的光学特性方面出色、且与偏振光薄膜贴合时可以实现连续贴合(所谓Roll to Roll)的生产效率高的双折射薄膜的制造方法。
本发明人等为了解决上述问题,不断进行潜心研究,结果发现,当在宽幅方向上拉伸聚合物薄膜的同时在长幅方向上使其收缩、使上述宽幅方向的拉伸程度和长幅方向的收缩程度满足规定的关系式而且拉伸后的聚合物薄膜满足规定的Nz系数时,可以解决上述问题,以至完成本发明。
即,本发明提供一种双折射薄膜的制造方法,是包括拉伸聚合物薄膜的工序的双折射薄膜的制造方法,其特征在于,在宽幅方向上对聚合物薄膜进行拉伸处理的同时,在长幅方向上进行收缩处理,在将拉伸前的聚合物薄膜的宽幅方向的长度和长幅方向的长度分别设为1的情况下,通过拉伸的宽幅方向的长度的变化倍率(STD)与通过收缩的长幅方向的长度的变化倍率(SMD)满足(1/STD)1/2≤SMD<1:式(1)的关系,而且拉伸后的该聚合物薄膜的Nz系数为0.9~1.1。
在这里,Nz系数用Nz=(nx-nz)/(nx-ny)表示,nx:薄膜面内的最大折射率,ny:与薄膜面内的nx方向正交的方向的折射率,nz:与nx以及ny的折射率方向正交的方向即薄膜厚度方向的折射率。
在宽幅方向上拉伸处理聚合物薄膜的同时在其长幅方向上使其收缩,在将拉伸前的聚合物薄膜的宽幅方向的长度和长幅方向的长度分别设为1的情况下,通过拉伸的宽幅方向的长度的变化倍率(STD)与通过收缩的长幅方向的长度的变化倍率(SMD)满足(1/STD)1/2≤SMD<1的关系,而且拉伸后的该聚合物薄膜的Nz系数为0.9~1.1,如此而成的双折射薄膜可以抑制双折射、相位差以及取向角等的偏差且光学特性出色,滞相轴与该薄膜的宽幅方向(拉伸方向)一致,所以可以实现与偏振光薄膜的连续贴合(所谓Roll to Roll)。
另外,在本发明的双折射薄膜的制造方法中,优选使上述聚合物薄膜在单体的状态下或在基材上层叠成为层叠体的状态下,进行上述拉伸和收缩处理。
进而,在本发明的双折射薄膜的制造方法中,优选使上述聚合物薄膜含有从降冰片烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、纤维素系树脂中选择的至少1种树脂。
另外,在本发明的光学薄膜中,优选以使上述双折射薄膜的滞相轴与上述偏振光薄膜的吸收轴的夹角为85°~95°的方式重合长边而进行层叠。
上述角度如果在85°~95°的范围内,可以提高使用了得到的光学薄膜的液晶显示装置的显示品质。
通过本发明中的双折射薄膜的制造方法,可以高生产效率地得到在抑制双折射或相位差、取向角的偏差的光学特性方面出色且在与偏振光薄膜贴合时可以实现连续贴合(所谓Roll to Roll)的双折射薄膜。
另外,从其特性出发,如果将通过本发明的制造方法得到的双折射薄膜用于液晶显示装置等各种图像显示装置等,可以提高显示特性。
附图说明
图1是表示用于安装试验的液晶面板的截面图。
图中,10-偏振片,20-双折射薄膜,30-液晶单元,40-相位差薄膜,50-偏振片。
具体实施方式
本发明的双折射薄膜的制造方法,是包括拉伸聚合物薄膜的工序的双折射薄膜的制造方法,其特征在于,在宽幅方向上对聚合物薄膜进行拉伸处理的同时在其长幅方向上进行收缩处理,在将拉伸前的聚合物薄膜的宽幅方向的长度和长幅方向的长度分别设为1的情况下,通过拉伸的宽幅方向的长度的变化倍率(STD)与通过收缩的长幅方向的长度的变化倍率(SMD)满足(1/STD)1/2≤SMD<1的关系,而且拉伸后的该聚合物薄膜的Nz系数为0.9~1.1。
在本实施方式中,长幅方向(MD)的拉伸倍率根据宽幅方向(TD)的拉伸倍率而适宜变化,但在将通过拉伸的宽幅方向的长度的变化倍率设为STD、通过收缩的长幅方向的长度的变化倍率设为SMD的情况下,为(1/STD)1/2≤SMD<1,SMD优选在(1/STD)1/2~(1/STD)1/2×1.05的范围内。
在“SMD=1”即长幅方向的尺寸不变时,不能解决发生弯曲现象的问题,如果(1/STD)1/2>SMD,存在在宽幅方向上发生皱褶这样的外观上的问题。
在本实施方式中,拉伸后的聚合物薄膜的Nz系数为0.9~1.1,优选Nz系数为0.95~1.05。
在拉伸后的聚合物薄膜的Nz系数不到0.9的情况下,由于在聚合物薄膜中进入皱纹,所以不能作为光学薄膜使用。
另外,当拉伸后的聚合物薄膜的Nz系数超过1.1时,在安装于液晶面板时视角降低。
在这里,Nz系数用Nz=(nx-nz)/(nx-ny)表示,nx:薄膜面内的最大折射率,ny:与薄膜面内的nx方向正交的方向的折射率,nz:与nx以及ny的折射率方向正交的方向即薄膜厚度方向的折射率
即,Nz系数可以由面内相位差(Δnd=(nx-ny)×d)和厚度方向相位差(Rth=(nx-nz)×d)并以Rth/Δnd而求得。
还有,nx、ny以及nz分别表示上述双折射薄膜的X轴(滞相轴)、Y轴以及Z轴方向的折射率,上述X轴方向是指在上述双折射薄膜的面内显示最大折射率的轴方向,Y轴方向是指在上述面内中垂直于上述X轴的轴方向,Z轴表示与上述X轴和Y轴垂直的厚度方向,d表示双折射薄膜的厚度。
如上所述同时进行的拉伸处理和收缩处理可以直接在上述聚合物薄膜单体上实施。另外,也可以将上述聚合物薄膜层叠于基材上作为层叠体,握持该层叠体的基材的两端部,通过对该基材同时实施拉伸处理和收缩处理,对上述聚合物薄膜间接地实施拉伸处理和收缩处理。另外,也可以将上述聚合物薄膜层叠于基材上作为层叠体,握持该层叠体的两端部,对该层叠体同时实施拉伸处理和收缩处理。
作为上述聚合物薄膜,例如可以举出聚碳酸酯系树脂、纤维素系树脂、降冰片烯系树脂。
上述聚合物薄膜例如优选具有透光性,例如,其透光率优选为85%以上,更优选为90%。
另外,优选其取向不均匀少。
作为上述降冰片烯系树脂,例如可以举出(1)在根据需要对降冰片烯系单体的开环(共)聚合物进行马来酸加成、环戊二烯加成等聚合物改性之后加氢的树脂,(2)使降冰片烯系单体加成型聚合的树脂,(3)使降冰片烯系单体与乙烯或α-烯烃等烯烃系单体进行加成型共聚而成的树脂等。聚合方法和加氢方法可以通过常规方法进行。
作为上述降冰片烯系单体,例如可以举出降冰片烯、以及其烷基和/或亚烷基取代化合物,例如5-甲基-2-降冰片烯、5-二甲基-2-降冰片烯、5-乙基-2-降冰片烯、5-丁基-2-降冰片烯、5-亚乙基-2-降冰片烯等、它们的卤素等极性基取代化合物;二环戊二烯、2,3-二氢二环戊二烯等;二亚甲基(methano)八氢化萘、其烷基和/或亚烷基取代化合物、以及卤素等极性基取代化合物,例如6-甲基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢化萘、6-乙基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢化萘、6-亚乙基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢化萘、6-氯-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢化萘、6-氰基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢化萘、6-吡啶基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢化萘、6-甲氧基羰基-1,4:5,8-二亚甲基-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氢化萘等;环戊二烯的3~4倍体,例如,4,9:5,8-二亚甲基-3a,4,4a,5,8,8a,9,9a-八氢-1H-芴、4,11:5,10:6,9-三亚甲基-3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a-十二氢-1H-环戊蒽等。
上述降冰片烯系树脂通过基于甲苯溶媒的凝胶渗透色谱(GPC)法测量的数均分子量(Mn)为25000~200000,优选为30000~100000,更优选为40000~80000的范围。数均分子量如果在上述范围内,则可以得到机械强度出色、溶解性、成形性、流延的操作性优良的降冰片烯系树脂。
当上述降冰片烯系树脂是向降冰片烯系单体的开环聚合物中加氢而得到的物质时,从耐热劣化性、耐光劣化性等观点出发,通常使用加氢率为90%以上的物质。优选为95%以上。更优选为99%以上。
作为上述聚碳酸酯系树脂,优选由芳香族2价酚成分和碳酸酯成分构成的芳香族聚碳酸酯。芳香族聚碳酸酯通常可以通过使芳香族2价酚化合物和碳酸酯前体发生反应而得到。
即,可以通过在苛性碱和溶剂的存在下向芳香族2价酚化合物吹入碳酰氯的碳酰氯法,或者在催化剂的存在下使芳香族2价酚化合物和双芳基碳酸酯发生酯交换的酯交换法而得到。
在这里,作为碳酸酯前体的具体例子,可以举出碳酰氯、上述2价酚类的双氯甲酸酯、二苯基碳酸酯、二对甲苯基碳酸酯、苯基对甲苯基碳酸酯、二对氯苯基碳酸酯、二萘基碳酸酯等。其中,优选碳酰氯、二苯基碳酸酯。
作为与上述碳酸酯前体发生反应的芳香族2价酚化合物的具体例子,可以举出2,2-双(4-羟苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、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-羟基-3,5-二甲基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二丙基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷及其它。它们可以单独使用,也可以2种以上并用。优选2,2-双(4-羟苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷。
更优选为2,2-双(4-羟苯基)丙烷。特别优选并用2,2-双(4-羟苯基)丙烷与1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷。
在并用2,2-双(4-羟苯基)丙烷与1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷的情况下,可以通过改变二者的使用比例来调整聚合物薄膜的Tg(玻璃化温度)和光弹性模量。
如果提高聚碳酸酯系树脂中的1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷的含有率,则可以提高Tg,降低光弹性模量。就该聚合物薄膜而言,为了充分降低光弹性模量并确保耐久性和适合自身支撑性、拉伸性等的Tg和耐久性,聚碳酸酯系树脂中的1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷与2,2-双(4-羟苯基)丙烷的含有比率优选为8∶2~2∶8。更优选为8∶2~4∶6。特别优选为7∶3~5∶5。最优选为6∶4。
上述聚碳酸酯系树脂的重均分子量(Mw)优选通过采用GPC法测量的聚苯乙烯换算为25000~200000。更优选为30000~150000。进而优选为40000~100000。
特别优选为50000~80000。通过使上述聚碳酸酯系树脂的重均分子量在上述范围内,可以得到强度和可靠性出色的双折射薄膜。
作为上述纤维素系树脂,只要是纤维素与酸的酯,就没有特别限定,优选使用纤维素与脂肪酸的酯,如三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、三丙酸纤维素、二丙酸纤维素等。当用于光学用途时,其中从低双折射方面和高透射率方面来看,优选三醋酸纤维素(cellulose triacetate),作为该三醋酸纤维素的市售品,具体可以举出富士胶片制“UV-50”、“SH-50”、“UV-80”、“SH-80”、“TD-TAC”、“UZ-TAC”或コニカ制的“三醋酸纤维素80μm系列”、ロンザジヤパン制“三醋酸纤维素80μm系列”等。
另一方面,作为层叠上述聚合物薄膜的上述基材,优选可以拉伸和收缩的透光性薄膜,特别是从实际使用方面来看,优选即使拉伸也不产生相位差的薄膜。特别是如果为透光性出色的薄膜,因为例如也可以将上述基材和在上述基材上形成的双折射薄膜以层叠体的状态用作光学薄膜,所以优选。
另外,上述基材因为可以顺利地进行如上所述的长幅方向的收缩,所以优选预先拉伸的基材或热收缩性的薄膜等,作为形成这样的基材的材料,例如优选热塑性树脂。
作为形成上述基材的材料,具体地说可以举出例如聚乙烯、聚丙烯、聚(4-甲基戊炔-1)等聚烯烃、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酮硫醚、聚醚砜、聚砜、聚苯硫醚、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚缩醛、聚芳酯(ポリアリレ一ト)、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂等、聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂、聚丙烯酸树脂、或它们的混合物等,另外,还可以使用液晶聚合物等。其中,从耐溶剂性、耐热性的观点出发,优选例如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等。此外,还可以使用例如在特开2001-343529号公报(WO 01/37007号)中记载的在侧链具有取代亚氨基或未取代亚氨基的热塑性树脂与在侧链具有取代苯基或未取代苯基和腈基的热塑性树脂的混合物等。作为具体实例,例如是具有由异丁烯和N-甲基马来酰亚胺组成的交替共聚物及丙烯腈-苯乙烯共聚物的树脂组合物等。在这些形成材料中,例如优选上述的在侧链具有取代亚氨基或未取代亚氨基的热塑性树脂与在侧链具有取代苯基或未取代苯基和腈基的热塑性树脂的混合物。
接着,对本实施方式的双折射薄膜的制造方法的一个例子进行说明。
首先,准备要实施拉伸、收缩处理的聚合物薄膜。对上述聚合物薄膜的厚度没有特别限制,可以根据制造的双折射薄膜所需要的相位差或上述聚合物薄膜的材料等适宜决定。通常在例如5~500μm的范围,优选在10~350μm的范围,更优选在20~200μm的范围。如果在上述范围,则在拉伸、收缩处理中,例如不被切断并显示出足够的强度。另外,对其长幅方向和宽幅方向的长度没有特别限制,例如可以根据使用的拉伸机等的尺寸适宜决定。
为了满足上述式(1)的条件,对上述聚合物薄膜同时实施在宽幅方向上的拉伸处理和在长幅方向上的收缩处理。如此在宽幅方向上的拉伸和在长幅方向上的收缩例如可以使用双向拉伸机进行,具体地说,可以使用能自动进行上述拉伸和收缩的市金工业公司制的高功能薄膜装置(商品名:“FITZ”)等。该装置可以任意设定纵向(薄膜的长幅方向=薄膜的前进方向)的拉伸倍率和横方向(宽幅方向=与薄膜的前进方向垂直的方向)的拉伸倍率,进而也可以任意设定纵向(长幅方向)的收缩倍率,所以拉伸和收缩可以在规定条件下同时进行。另外,例如通过适宜组合通常已知的导轨(rail)宽幅控制方式、缩放方式、控制基于线性电动机的移动速度的方式等,控制宽幅方向的拉伸倍率,同时也可以使用使夹持了薄膜端部的夹具的间隔发生变化来控制长幅方向的长度的双向拉伸机等。
对在上述拉伸、收缩处理中的温度没有特别限定,可以根据上述聚合物薄膜的种类适宜决定,优选根据上述聚合物薄膜的玻璃化温度进行设定。具体地说,优选在玻璃化温度±30℃的范围内,更优选在玻璃化温度±20℃的范围内,特别优选在上述玻璃化温度±10℃的范围内。
通过这样的制造方法,可以从上述聚合物薄膜得到本发明的双折射薄膜,对于该双折射薄膜,其Nz系数为0.9~1.1,其双折射、相位差、取向角等特性、特别是在宽幅方向上的这些特性在均匀性方面出色。
还有,双折射薄膜的双折射和相位差的值,例如因使用的聚合物薄膜的材料和拉伸倍率等而不同,而如果以上述式(1)中表示的条件为基础进行制造,则可以成为与双折射或相位差的大小无关且其均匀性出色的薄膜。
就上述双折射薄膜而言,其面内相位差值“(nx-ny)×d”的偏差优选在4%以下的范围内,更优选为3.5%以下,进而优选为3%以下。另外,厚度方向的相位差值“(nx-nz)×d”的偏差优选在5%以下的范围内,更优选为4.8%以下,进而优选为4.7%以下。
还有,可以如下所述测量各相位差值的偏差。例如,在双折射薄膜的宽幅方向上,以等间隔进行等分并选择多个点,测量各点的面内相位差值和厚度方向相位差值。接着,当将这些平均值设为100%时,将在各点上的测量值与均值之间的差的绝对值作为面内相位差值以及厚度方向相位差值的偏差(%)算出。
本发明的双折射薄膜优选X轴方向(滞相轴方向)上的取向角的偏差为2°以下,更优选在为1.9°以下,进而优选为1.8°以下。由于通过上述方法可以将取向角的偏差控制在这样的范围内,所以可以提高折射率的均匀化。上述取向角是指在任意点上的滞相轴方向与拉伸方向(宽幅方向)的夹角,例如可以使用自动双折射计(商品名KOBRA-21ADH;王子计测机器制;测量波长[590mn])进行自动计算,关于上述偏差,例如当与上述相位差一样在多个点上测量取向角时,可以通过用绝对值表示的最大值和最小值之间的差来表示。还有,在本发明中,变化倍率大的宽幅方向为滞相轴方向。
得到的双折射薄膜的厚度因使用的聚合物薄膜的厚度或拉伸倍率等而不同,通常在5~500μm的范围内,优选在10~350μm的范围内,更优选在20~200μm的范围内。
另外,作为本发明的双折射薄膜的其它制造方法,也可以是在上述基材上形成由从上述降冰片烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、纤维素系树脂中选择的树脂形成的聚合物薄膜作为层叠体,对该层叠体同时实施拉伸、收缩处理。
在这种情况下,可以握持基材与聚合物薄膜的层叠体的两端部实施拉伸、收缩处理。可以通过握持上述层叠体的上述基材的两端部实施拉伸、收缩,而借助该基材间接地对上述聚合物薄膜实施拉伸、收缩处理。
另外,从基材上剥离聚合物薄膜之后,也可以只对上述聚合物薄膜实施拉伸、收缩处理。
下面表示在基材上直接形成上述聚合物薄膜时的一个例子。首先,将从上述降冰片烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、纤维素系树脂中选择的树脂分散或溶解于溶剂中来调制涂敷液。对上述涂敷液的浓度没有特别限制,例如因为成为容易涂敷的粘度,例如优选上述树脂为0.5~50重量%,更优选为1~40重量%,特别优选为2~30重量%。
具体地说,相对于溶剂100重量份,上述树脂的添加量例如优选为5~50重量份,更优选为10~40重量份。
对上述溶剂没有特别限制,可以根据上述树脂适宜选择,例如优选可以溶解上述树脂且难以腐蚀基材的溶剂。具体地说,可以使用氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、邻二氯苯等卤化烃类,苯酚、对氯苯酚等酚类,苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯等芳香族烃类,丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮之类的酮系溶剂,醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯系溶剂,叔丁醇、甘油、乙二醇、三甘醇、乙二醇单甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇、二丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇等醇系溶剂,二甲替甲酰胺、二甲替乙酰胺等酰胺系溶剂,乙腈、丁腈等腈系溶剂,二乙醚、二丁醚、四氢呋喃之类的醚系溶剂,二硫化碳,乙基溶纤剂,丁基溶纤剂,硫酸等。另外,这些溶剂可以单独使用,也可以2种以上混合使用。
上述涂敷液例如可以根据需要进一步配合表面活性剂、稳定剂、增塑剂、金属类等各种添加剂。
另外,在上述涂敷液中,例如可以在不使上述聚合物薄膜的取向性等显著降低的范围内含有不同的其它树脂。作为上述其它树脂,例如可以举出各种通用树脂、工程塑料、热塑性树脂、热固化性树脂等。
作为上述通用树脂,例如可以举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ABS树脂以及AS树脂等。作为上述工程塑料,例如可以举出聚醋酸酯(POM)、聚酰胺(PA:尼龙)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等。作为上述热塑性树脂,例如可以举出聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚酮(PK)、聚酰亚胺(PI)、聚环己烷二甲醇对苯二酸酯(PCT)、聚芳酯(PAR)以及液晶聚合物(LCP)等。作为上述热固化性树脂,例如可以举出环氧树脂、苯酚酚醛清漆树脂等。这样,当在上述涂敷液中配合这些其它树脂等时,相对于上述树脂,其配合量例如为0~50重量%,优选为0~30重量%。
接着,将已调制的上述涂敷液涂敷在基材表面上,形成聚合物薄膜的涂敷膜。作为上述涂敷液的涂敷方法,例如可以举出旋涂法、辊涂法、印刷法、浸渍提拉法、帘涂法、拉丝锭涂敷法、刮刀涂敷法、刀涂法、过渡涂层(tie coat)法、照相凹版涂敷法、微照相凹版涂敷法、补偿槽辊涂敷法、模唇涂敷(lip coat)法、喷涂法等。另外,在涂敷时,也可以根据需要采用聚合物层的重叠方式。
对上述基材的厚度没有特别限制,通常为10μm以上,优选在10~200μm的范围内,更优选在20~150μm的范围内,特别优选在30~100μm的范围内。如果在10μm以上,在后述的拉伸、收缩处理中显示出充分的强度,所以可以充地抑制拉伸、收缩处理中的不均匀的发生等。另外,如果在200μm以下,可以用适度的张力进行拉伸处理。
接着,干燥在上述基材上形成的涂敷膜。通过这种干燥,在上述基材上使聚合物薄膜固定化,可以在基材上直接形成聚合物薄膜。
对上述干燥方法没有特别限制,例如可以举出自然干燥或加热干燥。其条件例如也可以根据上述聚合物薄膜的种类或上述溶剂的种类等适宜决定,例如,加热干燥的温度通常为40℃~250℃,优选为50℃~200℃。还有,涂敷膜的加热干燥可以在恒定温度下进行,也可以在阶段性地使温度上升或下降的同时进行。对干燥时间也没有特别限制,通常为10秒~60分钟,优选为30秒~30分钟。
在上述干燥之后,在上述聚合物薄膜中残存的溶剂可能会与其量成比例地使光学特性发生经时变化,所以其残存量例如优选为5%以下,更优选为2%以下,进而优选为0.2%以下。
对在上述基材上形成的聚合物薄膜的厚度没有特别限制,但通常优选设定成0.5~10μm,更优选为1~8μm,特别优选为1~7μm。
接着,对于在上述基材上形成的聚合物薄膜,通过如上所述的条件同时实施拉伸、收缩处理。在这种情况下,例如可以只对上述聚合物薄膜进行直接拉伸、收缩,也可以同时对上述基材与聚合物薄膜的层叠体进行拉伸、收缩,而从下述原因出发,优选只对上述基材进行处理。在只对上述基材进行拉伸、收缩处理的情况下,伴随该基材的拉伸、收缩,上述基材上的聚合物薄膜被间接地拉伸、收缩。然后,与处理层叠体相比,处理单层体通常更可以进行均匀处理,所以如果如上所述只处理基材,则与此相伴随,上述基材上的上述聚合物薄膜也可以均匀地拉伸、收缩。另外,在从上述基材剥离聚合物薄膜之后,也可以如上所述只处理上述聚合物薄膜。
当本发明的双折射薄膜如上所述在基材上形成时,例如可以作为与上述基材的层叠体使用,也可以作为从上述基材剥离的单层体使用。另外,也可以在从上述基材上剥离(下面称为“第1基材”)之后,在不干扰其光学特性的基材(下面称为“第2基材”)上借助胶粘层再次层叠(转印)而使用。
作为上述第2基材,只要具有适度的平面性就没有特别限定,例如优选玻璃、或透明且具有光学各向同性的聚合物薄膜等。作为上述聚合物薄膜,例如可以举出由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、无定型聚烯烃、三乙酰纤维素(TAC)、环氧树脂、如上所述的由异丁烯/N-甲基马来酰亚胺共聚物和丙烯腈/苯乙烯共聚物的树脂组合物等形成的薄膜。其中,优选聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚芳酯、三乙酰纤维素(TAC)、聚醚砜、异丁烯/N-甲基马来酰亚胺共聚物和丙烯腈/苯乙烯共聚物的树脂组合物等。
另外,即使是在光学上显示各向异性的基材,也可以根据目的使用。作为这样的光学各向异性的基材,例如可以举出已对聚碳酸酯、聚苯乙烯、冰片烯系树脂等聚合物薄膜进行拉伸的相位差薄膜或偏振光薄膜等。
作为形成如上所述的转印中的胶粘层的胶粘剂,只要在光学用途上可以使用即可,例如可以使用丙烯酸系、环氧系、氨基甲酸酯系等胶粘剂或粘合剂。
另外,本发明的光学薄膜可以含有如上所述的本发明的双折射薄膜,例如具备如上所述的基材等,对其构成没有限制。
本发明的光学薄膜优选在最外层上进一步具有粘合剂层。这是因为,使本发明的光学薄膜与其它光学层或液晶单元等其它构件粘接变得容易,可以防止本发明的光学薄膜的剥离。另外,上述粘合剂层可以在本发明的光学薄膜的一个面上配置,也可以为在两面上配置。
对上述粘合层的材料没有特别限制,例如可以使用丙烯酸系、硅酮系、聚酯系、橡胶系等粘合剂。另外,在这些材料中,也可以成为含有微粒并显示光扩散性的层。其中,例如优选吸湿性或耐热性出色的材料。如果具有这样的性质,例如在用于液晶显示装置的情况下,可以防止吸湿造成的起泡或剥离、热膨胀差等导致的光学特性降低、或液晶单元的翘曲等,成为高品质而且耐久性也出色的显示装置。
本发明的光学薄膜可以如上所述只是本发明的双折射薄膜,或者也可以是根据需要与其它光学构件组合的层叠体。对上述其它光学构件没有特别限制,例如可以举出其它双折射薄膜、其它相位差薄膜、液晶薄膜、光散射薄膜、透镜薄片、衍射薄膜、偏振片、偏振光薄膜等。
本发明的光学薄膜在含有上述偏振片时,上述偏振片可以只是偏振光薄膜,也可以在上述偏振光薄膜的一面或两面上层叠透明保护层(透明保护薄膜)。另外,本发明的光学薄膜在含有上述偏振片时,当配置于液晶显示装置中时,具有提高正面和斜向的对比度的效果。
在将本发明的双折射薄膜连同偏振光薄膜一起用于液晶显示装置中时,需要将上述两薄膜配置为上述双折射薄膜的滞相轴与偏振光薄膜的吸收轴大致垂直。通常,双折射薄膜的滞相轴与其拉伸方向一致,偏振光薄膜的吸收轴与其拉伸方向一致。
本发明的双折射薄膜是一边在宽幅方向上对聚合物薄膜实施拉伸处理,同时一边使该薄膜沿着长幅方向移动卷取成滚筒来制造的,具有与拉伸方向一致的滞相轴。
另外,偏振光薄膜也是一边在长幅方向上实施拉伸处理,一边卷取成滚筒而制造的。
接着,对于已分别卷取成滚筒的上述双折射薄膜和上述偏振光薄膜,在使各薄膜的长边一致的状态下通过连续地贴合(所谓Roll to Roll)两者来制造光学薄膜。
在使上述双折射薄膜和上述偏振光薄膜长边重叠进行贴合来制造光学薄膜的情况下,层叠成为上述双折射薄膜的滞相轴与上述偏振光薄膜的吸收轴的夹角为85°~95°。
上述角度如果在85°~95°的范围内,可以提高使用了得到的光学薄膜的液晶显示装置的显示品质。
对上述偏振光薄膜没有特别限制,可以使用的薄膜是通过以往公知的方法在各种薄膜上吸附碘或二色性染料等二色性物质,进行染色、拉伸、交联、干燥来制作的。其中,如果入射自然光,优选透射直线偏振光的偏振光薄膜,优选透光率和偏光度出色的偏振光薄膜。作为吸附上述二色性物质的薄膜,例如可以举出聚乙烯醇(PVA)系薄膜、部分甲缩醛化PVA薄膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物系皂化薄膜、纤维素系薄膜等亲水性高分子薄膜等。除此之外,例如也可以使用PVA的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理等的聚烯取向薄膜等。其中,优选PVA系薄膜。上述偏振镜的厚度通常在1~80μm的范围,但不限定于此。
在层叠本发明的双折射薄膜和偏振光薄膜来制作光学薄膜的情况下,在层叠中例如可以使用胶粘剂等。
作为上述胶粘剂等,可以举出丙烯酸系、乙烯醇系、硅酮系、聚酯系、聚氨酯系、聚醚系等聚合物性压敏胶粘剂或橡胶系压敏胶粘剂。另外,也可以使用由戊二醛、三聚氰胺、草酸等乙烯醇系聚合物的水溶性交联剂等构成的胶粘剂。对于这些胶粘剂等,优选难以受到温度或热的影响而剥离且透光率或偏光度出色的胶粘剂。具体地说,当上述偏振光薄膜是PVA系薄膜时,例如从粘接处理的稳定性等观点出发,优选PVA系胶粘剂。这些胶粘剂等可以在例如作为偏振光薄膜或透明保护薄膜使用的光学薄膜的表面上涂布,也可以在上述表面上配置由胶粘剂等构成的带或薄片之类的层。
含有本发明的双折射薄膜的光学薄膜,优选用于形成液晶显示装置等各种装置,例如,可以配置于液晶单元的一侧或两侧作为液晶面板,用于液晶显示装置中。另外,对光学薄膜的配置方法没有特别限制,与含有以往的双折射薄膜的光学薄膜相同。
形成液晶显示装置的上述液晶单元的种类可以任意选择,例如可以使用薄膜晶体管或MIM等的有源矩阵驱动型、IPS驱动型、等离子体选址驱动型、以扭曲向列相型或超扭曲向列型为代表的单纯矩阵驱动型等各种类型的液晶单元。具体地说,例如可以举出在STN(Super Twisted Nematic)单元、TN(Twisted Nematic)单元、IPS(In-Plan Switching)单元、VA(Vertical Nematic)单元、OCB(Optically Controlled Birefringence)单元、HAN(Hybrid Aligned Nematic)单元、ASM(Axially Symmetric AlignedMicrocell)单元、强介电/反强介电单元以及对它们进行规则的取向分割的液晶单元、进行无规取向分割的液晶单元等。
作为这样的具备本发明的光学薄膜的液晶显示装置,例如可以是具备背光灯系统(バツクライムシステム)的透射型、具备反射板的反射型、投射型等形式。
还有,本发明的光学薄膜不限定于在如上所述的液晶显示装置中使用,例如还可以在有机电致发光(EL)显示器、PDP、FED等自发光型显示装置中使用。这种情况下,除了使用本发明的光学薄膜代替以往的光学薄膜以外,对其构成没有限制。
[实施例]
下面,使用实施例和比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定于下面的实施例。还有,通过下面的方法对各种特性进行测量。
(相位差、取向角分布的测量)
使用自动双折射计(商品名KOBRA-21ADH;王子计测机器公司制)测量在波长590nm处的值。
(膜厚测量)
使用瞬间多测光系统(商品名MCPD-2000;大塚电子公司制)测量双折射薄膜的膜厚。
(实施例1)
使用高功能薄膜装置(商品名:“FITZ”:市金工业公司制),连续地在宽幅方向上拉伸厚100μm宽600mm的未拉伸降冰片烯系薄膜(JSR公司制,商品名“ゼオノア”),同时在长幅方向上使其收缩,制作双折射薄膜(厚度97μm)。此外,拉伸温度为135℃,宽幅方向的STD为1.25倍,上述长幅方向的SMD为0.90倍。对于得到的双折射薄膜,使用自动双折射计(商品名KOBRA-21ADH;王子计测机器公司制),以左右对称的方式,以宽幅方向9点、50mm的间隔测量面内相位差(Δnd=(nx-ny)×d)和厚度方向相位差(Rth=(nx-nz)×d)以及取向角分布。对于上述面内相位差和厚度方向相位差,算出平均值,并通过该平均值算出Nz系数。
将其结果显示于表1中。
还有,nx、ny以及nz分别表示上述双折射薄膜的X轴(滞相轴)、Y轴和Z轴方向的折射率,上述X轴方向是指在上述双折射薄膜的面内显示最大折射率的轴方向,Y轴方向是指在上述面内垂直于上述X轴的轴方向,Z轴表示与上述X轴和Y轴垂直的厚度方向,d表示双折射薄膜的厚度。
(实施例2)
除了长幅方向的SMD为0.93倍以外,用与实施例1相同的方法制作双折射薄膜(厚度94μm)。将其结果显示于表1。
(实施例3)
使用厚96μm宽600mm的未拉伸纤维素系薄膜((株)カネカ制“KA薄膜”),用与实施例1同样的方法制作双折射薄膜(厚度82μm)。另外,拉伸温度为160℃,宽幅方向的STD为1.5倍,长幅方向的SMD为0.82倍。将其结果显示于表1。
(比较例1)
除了长幅方向的SMD为0.95倍以外,用与实施例1相同的方法制作双折射薄膜(厚度90μm)。将其结果显示于表1。
(比较例2)
除了长幅方向的SMD为1.00倍以外,用与实施例1相同的方法形成双折射薄膜(厚度84μm)。将其结果显示于表1。
(比较例3)
使用与实施例3相同的纤维素系薄膜,且SMD为1.00倍,除此以外,用与实施例3相同的方法制作相位差薄膜(厚度72μm)。将其结果显示于表1。
(比较例4)
使用与实施例3相同的纤维素系薄膜,且SMD为0.95倍,除此以外,用与实施例3相同的方法制作相位差薄膜(厚度78μm)。将其结果显示于表1。
表1
薄膜 | 拉伸温度(℃) | STD拉伸倍率(倍) | (1/STD)1/2值 | SMD拉伸倍率(倍) | Δnd(nm) | Rth(nm) | 取向角分布(°)*1) | Nz系数(Rth/Δnd) | 厚度(μm) | |||
平均值 | 分布*1) | 平均值 | 分布*1) | |||||||||
实施例1 | 降冰片烯系 | 135 | 1.25 | 0.894 | 0.90 | 110.4 | 3.2 | 107.7 | 5.1 | 1.8 | 0.98 | 97 |
实施例2 | 降冰片烯系 | 135 | 1.25 | 0.894 | 0.93 | 103.2 | 2.5 | 107.2 | 4.8 | 1.5 | 1.04 | 94 |
实施例3 | 纤维素系 | 160 | 1.5 | 0.816 | 0.82 | 97.0 | 3.5 | 102.1 | 4.5 | 1.7 | 1.05 | 82 |
比较例1 | 降冰片烯系 | 135 | 1.25 | 0.894 | 0.95 | 83.5 | 8.5 | 101.3 | 10.2 | 2.5 | 1.21 | 90 |
比较例2 | 降冰片烯系 | 135 | 1.25 | 0.894 | 1.00 | 65.7 | 8.8 | 119.8 | 12 | 3.5 | 1.82 | 84 |
比较例3 | 纤维素系 | 160 | 1.5 | 0.816 | 1.00 | 37.1 | 6.1 | 91.9 | 10.2 | 4.3 | 2.48 | 72 |
比较例4 | 纤维素系 | 160 | 1.5 | 0.816 | 0.95 | 59.4 | 7.5 | 139.4 | 11.5 | 2.9 | 2.35 | 78 |
*1):分布是指max-min。
(安装评价)
将在上述实施例和比较例中得到的双折射薄膜安装于液晶单元上来制作液晶面板,测量该液晶面板的在白显示和黑显示的亮度的差即正面对比度和斜向对比度。
使用トプコン公司制的亮度计(BM-5)测量正面对比度,使用ELDIM公司制的(Ez Contrast 160D)测量斜向对比度(极角60°固定,方位角45和135°的均值)。
(安装试验1)
借助粘合剂层叠在实施例2中得到的双折射薄膜20并使该双折射薄膜20的滞相轴与偏振片10(日东电工(株)制,“SEG1425DU”)的吸收轴大致垂直(90°),作成层叠体。
接着,借助粘合剂在液晶单元30(SHARP公司制,从26英寸液晶监视器取出的液晶单元)的一面侧(辨识侧)上,层叠上述层叠体的没有与偏振片层叠的双折射薄膜的面。
借助粘合剂在上述液晶单元30的另一面侧(设置背光灯的一侧)上,层叠如下所述的层叠体的没有与偏振片层叠的相位差薄膜的面,其中,所述的层叠体是借助粘合剂层叠相位差薄膜40(日东电工(株)制,“NAB-EF-SEG”,Δnd=0nm,Rth=120nm)和偏振片50(日东电工(株)制,“SEG1425DU”)而成,从而得到液晶面板。
另外,使相位差薄膜40(日东电工(株)制,“NAB-EF-SEG”)与偏振片10(日东电工(株)制,“SEG1425DU”)层叠时的滞相轴与吸收轴的角度在VA模式中为90°。
图1表示液晶单元的截面图。
另外,在各构件的层叠中使用丙烯酸系粘合剂(20μm厚度)。
该液晶面板的正面对比度为580,斜向对比度为28。
(安装试验2)
使用在比较例1中得到的双折射薄膜,用与上述安装试验1相同的方法得到液晶面板。
该液晶面板的正面对比度为450,斜向对比度为15。
表2是表示汇总安装试验1~安装试验2的结果的表。
表2
用于安装的薄膜 | 安装结果 | ||
正面对比度 | 斜向对比度 | ||
安装试验1 | 实施例2 | 580 | 28 |
安装试验2 | 比较例1 | 450 | 15 |
可以判断,将通过本发明的双折射薄膜的制造方法得到的双折射薄膜用于液晶面板,由此可以得到高品质(正面对比度和斜向对比度出色)的液晶面板。
Claims (11)
1.一种双折射薄膜的制造方法,是包括拉伸聚合物薄膜的工序的双折射薄膜的制造方法,其特征在于,
在宽幅方向上对聚合物薄膜进行拉伸处理的同时在其长幅方向上进行收缩处理,在将拉伸前的聚合物薄膜的宽幅方向的长度和长幅方向的长度分别设为1的情况下,通过拉伸的宽幅方向的长度的变化倍率(STD)与通过收缩的长幅方向的长度的变化倍率(SMD)满足下述式(1),
(1/STD)1/2≤SMD<1 (1)
而且拉伸后的该聚合物薄膜的Nz系数为0.9~1.1。
2.根据权利要求1所述的双折射薄膜的制造方法,其特征在于,
使所述聚合物薄膜在单体的状态下或层叠在基材上的层叠体的状态下,进行所述拉伸和收缩处理。
3.根据权利要求1或者2所述的双折射薄膜的制造方法,其特征在于,
所述聚合物薄膜含有从降冰片烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、纤维素系树脂中选择的至少1种树脂。
4.一种双折射薄膜,其特征在于,
是通过权利要求1~3中任意一项所述的双折射薄膜的制造方法得到的。
5.一种光学薄膜,其特征在于,
含有权利要求4所述的双折射薄膜。
6、根据权利要求5所述的光学薄膜,其特征在于,
进一步含有偏振光薄膜。
7.根据权利要求6所述的光学薄膜,其特征在于,
进一步含有透明保护薄膜,在所述偏振光薄膜的至少一个表面上层叠该透明保护薄膜。
8.根据权利要求6或者7所述的光学薄膜,其特征在于,
重叠长边进行层叠,并使所述双折射薄膜的滞相轴与所述偏振光薄膜的吸收轴的夹角为85°~95°。
9.一种液晶面板,其特征在于,
在液晶单元的至少一个表面上层叠权利要求5~8中任意一项所述的光学薄膜。
10.一种液晶显示装置,其特征在于,
含有权利要求9所述的液晶面板。
11.一种图像显示装置,其特征在于,
含有权利要求5~8中任意一项所述的光学薄膜。
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