CN1975466A - 光学膜、起偏振片和图像显示装置 - Google Patents

光学膜、起偏振片和图像显示装置 Download PDF

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Abstract

一种光学膜,其包括:透明支撑物;和至少一个含有半透明树脂和凝聚金属氧化物颗粒的硬涂层,并且其表面浊度为0-12%,内部浊度为0-35%并且Sm值为50-200μm。

Description

光学膜、起偏振片和图像显示装置
技术领域
通常,为了提高显示装置(例如,CRT、PDP、ELD、SED和LCD)的显示性能并且提供保护性能,将本发明的光学膜设置在显示装置的外表面上。
背景技术
在显示装置例如液晶显示装置(LCD)中,设置了具有提高显示性能功能或者提高保护性能功能的光学膜。例如,设置了具有表面散射层(防眩层)或者光干涉层(防反射层)的光学膜。
近年来,在液晶电视机等中,屏幕尺寸的增大和性能上的提高(例如,高对比度和高清晰度)正在取得显著的进步。据此,已经急切地对光学膜(表面薄膜)提出了要求。
具体而言,对表面薄膜的要求的实例包括[1]实现在明亮的房间或黑暗房间的高对比度;[2]带白色感觉降低和由于外部光的表面散射所导致的防眩性能相互间的相容性;[3]实现对松动处理的耐划痕性,特别是实现具有低折射率层的光学膜的高耐划痕性;[4]实现防污性能和防尘性能;和[5]外观表面性能的一致性。
满足这些高要求的光学膜还没有实现。在常规的已知技术,例如,在JP-A-11-326608中,没有获得对上述问题最佳的光学膜。
为了稳定且廉价地将其实现,本发明进行了广泛且深入的研究。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种光学膜,其能够针对[1]实现由于在明亮的房间中的高度黑显示所导致的在明亮房间的高对比度;[2]降低薄膜表面上的粗糙感(投影(projection)的粗糙和精细感),并且实现[3]对松动处理的耐划痕性,特别是,具有低折射率层的光学膜的高耐划痕性,[4]防污性能和防尘性能和[5]外观表面性能的一致性。另外,本发明的另一个目的是提供一种具有上述光学膜的起偏振片和显示装置。
本发明的发明人进行了广泛而深入的研究。结果是,发现了通过具有下面的构型的光学膜能够达到本发明的上述目的。
(1)一种光学膜,其包括:透明支撑物和至少一个含有半透明树脂和凝聚的金属氧化物颗粒的硬涂层,并且其具有0-12%的表面浊度,0-35%的内部浊度和50-200μm的Sm值。
(2)如在上面的(1)中所述的光学膜,其中凝聚的金属氧化物颗粒是凝聚的二氧化硅颗粒。
(3)如在上面的(1)或(2)中所述的光学膜,其中所述至少一个硬涂层包含至少一种抗压强度为2.0-10.0kgf/mm2并且平均尺寸为0.5-10μm的树脂颗粒。
(4)如在上面的(1)-(3)中任一项所述的光学膜,其中所述至少一个硬涂层包含至少一种氟系流平剂和/或至少一种有机硅系流平剂。
(5)如在上面的(1)-(4)中任一项所述的光学膜,其中具有硬涂层那一侧的最外层是具有低于其相邻层的折射率的低折射率层。
(6)如在上面的(5)中所述的光学膜,其中当在450nm-650nm的波长范围内在5°正反射率(regular reflectance)的平均值和累积反射率(integrated reflectance)的平均值被分别定义为A和B的时候,B不超过3%,并且(B-A)不超过1.5%。
(7)如在上面的(5)-(6)中任一项所述的光学膜,其中所述低折射率层含有至少一种平均粒径为低折射率层的厚度的15%或更多并且不多于150%的微细颗粒。
(8)如在上面的(7)中所述的光学膜,其中包含在低折射率层中的至少一种微细颗粒是中空微细颗粒。
(9)如在上面的(5)-(8)中任一项所述的光学膜,其中所述低折射率层是通过涂布形成的,并且用于形成低折射率层的涂布溶液含有至少一种包含能够通过紫外线(UV)和/或热固化发生固化的官能团的半透明树脂。
(10)如在上面的(5)-(9)中任一项所述的光学膜,其中所述低折射率层是通过涂布形成的;用于形成该低折射率层的涂布溶液含有至少两种半透明树脂;其中至少一种半透明树脂含有能够通过紫外线(UV)发生固化的官能团;并且不同于前者的至少一种半透明树脂含有能够发生热固化的官能团。
(11)如在上面的(10)中所述的光学膜,其中用于形成低折射率层的涂布溶液含有至少一种聚合引发剂和至少一种能够发生热固化的交联剂。
(12)如在上面的(11)中所述的光学膜,其中用于形成低折射率层的涂布溶液进一步包含至少一种能够促进热固化的固化催化剂。
(13)如在上面的(11)-(12)中任一项所述的光学膜,其中在用于形成低折射率层的涂布溶液中,通过用该至少一种能够发生热固化的半透明树脂的重量与该至少一种能够发生热固化的交联剂的重量的总和除该至少一种含有能够通过紫外线(UV)发生固化的官能团的半透明树脂的重量与该至少一种聚合引发剂的重量的总和所获得的值是0.05-0.19。
(14)如在上面的(5)-(13)中任一项所述的光学膜,其中所述低折射率层含有至少一种氟系流平剂和/或至少一种有机硅系流平剂。
(15)如在上面的(5)-(14)中任一项所述的光学膜,其中在包含在用于形成低折射率层的涂布溶液中的溶剂中,沸点不高于120℃的溶剂占该涂布溶液中的溶剂总重量的50重量%-100重量%。
(16)如在上面的(1)-(15)中任一项所述的光学膜,其中所有的这些层都含有金属氧化物颗粒。
(17)如在上面的(1)-(16)中任一项所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的该光学膜的表面与纯水的接触角为90°或更大。
(18)如在上面的(1)-(17)中任一项所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的该光学膜的表面的动摩擦系数为不大于0.3。
(19)如在上面的(1)-(18)中任一项所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的由于从聚对苯二甲酸乙二醇酯上垂直分离所导致的电荷量为-500pc(皮库)/cm2至+500pc(皮库)/cm2
(20)如在上面的(1)-(19)中任一项所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的表面电阻值少于1×1011Ω/□。
(21)一种起偏振片,其包括介于两个保护膜之间的起偏振器,其中所述起偏振片的一个保护膜是如在上面所述的(1)-(20)中任一项所述的光学膜。
(22)一种图像显示装置,其包括在上面所述的(1)-(20)中任一项所述的光学膜或者在上面的(21)中所述的起偏振片。
(23)如在上面的(22)中所述的图像显示装置,其中所述图像显示装置是平面转换系统的TFT液晶显示装置。
本发明的光学膜使其有可能在图像显示装置中[1]设计来实现在明亮房间或黑暗房间中的高对比度;[2]使带白色感觉降低和由于外部光的表面散射所导致的防眩性能之间互容;[3]实现对松动处理的耐划痕性,特别是,实现具有低折射率层的光学膜的高耐划痕性;[4]给予防污性能和防尘性能;和[5]实现外观表面性能的一致性。具有本发明的光学膜的图像显示装置的外部光反射或背景反射较小并且清晰度非常高。
附图说明
图1A和1B是示意性地显示了本发明的优选技术方案的薄膜的轮廓横截面图。
图2是用于进行本发明的使用狭缝式模具13的涂布器10的横截面图。
图3A显示了本发明的狭缝式模具13的横截面形状;并且图3B是常规的狭缝式模具的横截面图形。
图4是显示了在涂布步骤中用来进行本发明的狭缝式模具13及其外周的斜视图。
图5是显示了彼此相邻的真空室40和腹板W的横截面图(背板40a与真空室40的主体是一体的)。
附图标记和符号的描述
1:支撑物
2:硬涂层
3:颗粒
4:低折射率层
5:硬涂层的第二层
6:硬涂层的第一层
10:涂布器
11:支承辊
W:腹板
13:狭缝式模具
14:涂布溶液
14a:小珠子
14b:涂布膜
15:气孔(pocket)
16:狭缝
16a:狭缝开口
17:顶唇
18:平台
18a:上游侧唇平台
18b:下游侧唇平台
Iup:上游侧唇平台18a的平台长度
ILO:下游侧唇平台18b的平台长度
LO:过咬合长度(从腹板W下游侧唇平台18b与上游侧唇平台18b之间的距离差)
GL:顶唇17和腹板W之间的间隙(下游侧唇平台18b与腹板W之间的间隙)
30:常规狭缝式模具
31a:上游侧唇平台
31b:下游侧唇平台
32:气孔
33:狭缝40:真空室
40a:背板
40b:侧板
40c:螺杆
GB:背板40a与腹板W之间的间隙
Gs:侧板40b与腹板W之间的间隙
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明。顺便提一句,在本说明书中,在数值表现物理性能值、特征值等的情况下,术语“从(数值1)到(数值2)”意味着“数值1或更多并且不超过(数值2)”。另外,在本说明书中,术语“(甲基)丙烯酸酯”意味着“丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的至少一种”。这同样适合于“(甲基)丙烯酸”等。
[光学膜的构成]
本发明的光学膜至少包括一个含有半透明树脂的硬涂层和透明支撑物。下面将参考图1A和1B对本方面的光学膜进行描述。
图1A和图1B各自是是示意性地显示了本发明光学膜的优选技术方案的轮廓横截面图。
图1A的光学膜具有在透明支撑物(1)上的一个硬涂层(2)和在最外层中折射率低于相邻硬涂层(2)的低折射率层(4)。该硬涂层(2)含有金属氧化物颗粒(3)。
该硬涂层可以由多个层形成;图1B的光学膜具有在透明支撑物(1)上的两个硬涂层(从透明支撑物侧的硬涂层(6)和硬涂层(5))并且具有层叠在最外层的低折射率层(4)。优选金属氧化物颗粒包含在作为最外层的低折射率层侧的硬涂层(5)中。
(浊度)
首先,下面将详细地描述本发明的表面浊度和内部浊度。
[1]所获得的光学膜的总浊度(H)是根据JIS-K7136测量的。[2]将几滴硅油加在该光学膜的前表面和背面上;通过使用两块厚度为1mm的玻璃片(微载波片产品No.S9111,由Matsunami Glass Ind.Ltd.生产)从光学膜的两侧将其夹住;使这两个玻璃片与所形成的光学膜相互间完全紧密接触;在消除了表面浊度的状态下测量浊度;并且通过减掉由仅仅将硅油放在两个玻璃片之间单独测量的浊度所获得的值计算为内部浊度(Hi)。[3]通过从在上面的[1]中测量的总浊度[H]中减掉在上面的[2]中计算的内部浊度(Hi)所获得的值计算为薄膜的表面浊度(Hs)。
由于本发明的光学膜的表面散射所引起的浊度(在下文中称为“表面浊度”)优选为0%-12%,更优选0%-8%,并且最优选0%-5%。当表面浊度超过12%时,在明亮房间中的对比度降低以及在黑显示时黑色的稳定性劣化都是显著的,因此,这并不适合图像显示装置。
此外,由于本发明的光学膜的内部散射所应起的浊度(在下文中称为“内部浊度”)适合为0%-35%,优选0%-25%,更优选0%-12%,并且最优选0%-5%。
内部浊度的存在是有效的,以至于能够在一定程度上改进(平衡)图像显示装置的视角特性。另一方面,在偏重于黑色稳定性或者在黑暗房间中的对比度的图像显示装置中,优选该内部浊度是低的。当内部浊度高于35%的时候,在黑暗房间中的对比度的降低是不能够容忍的。
如前面所述,光学膜的表面浊度和内部浊度可以适应图像显示装置的质量设计概念独立地选择。作为表面浊度和内部浊度的范围,本发明的范围是适合的。
(表面粗糙度)
在本发明的光学膜中,为了使带白色感觉的降低与防眩性能(防止图像的反射)相互之间相容,关于该光学膜的表面不规则物的形状,其中心线平均粗糙度Ra优选在0.03-0.30μm,并且更优选0.05-0.25μm的范围内。此外,考虑到在明亮房间中的黑色稳定性,通过在粗糙度曲线与中心线相交的交叉点确定的峰谷周期间隔的平均值Sm优选在50-200μm,更优选在70-160μm,并且进一步优选在90-130μm的范围内。当平均值Sm小于50μm的时候,引起表面散射的投影的频率很高以至于带白色感觉趋于增加。另一方面,当其超过200μm的时候,粗糙度和精密度感变得显著(视觉印象很差),因此这不是优选的。
[硬涂层]
硬涂层是为了给予硬涂层性能以提高该光学膜的耐划痕性(特别是压痕硬度)而形成的,并且是由电离辐射可固化半透明树脂、优选紫外线(UV)可固化树脂形成的。将至少一个硬涂层和任选两个或多个硬涂层涂敷到透明支撑物上。硬涂层的总厚度优选在1.5-40μm的范围内。当硬涂层的厚度总和少于1μm的时候,所需要的耐划痕性倾向于变得不充分,因此,这不是优选的。另一方面,该硬涂层的厚度总和超过40μm,开始出现脆度和薄膜卷曲的问题,因此,这并不是优选的。
(粘结剂)
根据本发明的硬涂层是通过电离辐射可固化化合物的交联反应或聚合反应形成的。也就是说,硬涂层是通过在透明支撑物上涂布含有电离辐射可固化多官能团单体或多官能团低聚物的涂料组合物并且使该多官能团单体或多官能团低聚物经过交联反应或聚合反应来形成的。作为电离辐射可固化多官能团单体或多官能团低聚物的官能团,光致聚合(紫外线可聚合)官能团、电子束可聚合官能团、和辐射可聚合官能团是优选的,其中光致聚合官能团是特别优选的。光致聚合官能团的实例包括不饱和可聚合官能团例如(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基和烯丙基,其中(甲基)丙烯酰基是优选的。
可以使用的含有光致聚合官能团的光致聚合多官能团单体的具体实例包括亚烷基乙二醇的(甲基)丙烯酸二酯,例如新戊乙二醇丙烯酸酯、1,6-己二醇(甲基)丙烯酸酯、和丙二醇二(甲基)丙烯酸酯;聚氧化亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯,例如三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、和聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯;多元醇的(甲基)丙烯酸二酯例如,季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯;和环氧乙烷或环氧丙烷加成物的(甲基)丙烯酸二酯,例如2,2-二{4-(丙烯酰氧基-二乙氧基)苯基}丙烷和2,2-二{4-(丙烯酰氧基-聚丙氧基)苯基}丙烷。
另外,还优选使用环氧(甲基)丙烯酸酯、尿烷(甲基)丙烯酸酯、和聚酯(甲基)丙烯酸酯作为光致聚合多官能团单体。其中,多元醇和(甲基)丙烯酸的酯是优选的;并且在一个分子中含有三个或更多(甲基)丙烯酰基的多官能团单体是更优选的。其具体的实例包括三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,2,4-环己烷四(甲基)丙烯酸酯、五丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、(二)季戊四醇三丙烯酸酯、(二)季戊四醇五丙烯酸酯、(二)季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、(二)季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇三丙烯酸酯、和三季戊四醇六三丙烯酸酯。在本说明书中、术语“(甲基)丙烯酸酯”、“(甲基)丙烯酸”和“(甲基)丙烯酰”分别意味着“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”、“丙烯酸或甲基丙烯酸”和“丙烯酰或甲基丙烯酰”。
为了控制每一层的折射率,可以使用具有不同折射率的单体作为多官能团单体粘结剂。具体地,高折射率单体的实例包括二(4-甲基丙烯酰苯硫基)硫醚、乙烯基萘、乙烯基苯硫醚、和4-甲基丙烯酰氧基苯基-4’-甲氧基苯基硫醚。此外,还可以使用如在JP-A-2005-76005和JP-A-2005-36105中描述的枝状状化合物和如在JP-2005-60425中描述的含降冰片烯环的单体。
多官能团单体或多官能团低聚物粘结剂可以以它们的两种或多种结合使用。含烯属不饱和基团单体的聚合可以通过在光自由基引发剂或热自由基引发剂存在下用电离辐射或通过加热来进行。
对于光致聚合多官能团单体或多官能团低聚物的聚合反应,优选使用光致聚合引发剂。作为光致聚合引发剂,光自由基聚合引发剂和光阳离子聚合引发剂是优选的,其中光自由基聚合引发剂是特别优选的。
在本发明中,可以共同使用聚合物或交联聚合物作为构成层的粘合剂。优选该交联聚合物含有阴离子基团。含阴离子基团的交联聚合物具有含阴离子基团聚合物的主链被交联的结构。
聚合物主链的实例包括聚烯烃(饱和烃)、聚醚、聚氨酯、聚酯、聚胺、聚酰胺、和蜜胺树脂。其中,聚烯烃主链、聚醚主链和聚脲主链是优选的;聚烯烃主链和聚醚主链是更加优选的;并且聚烯烃主链是最优选的。
聚烯烃主链是由饱和烃构成的。聚烯烃主链是通过例如不饱和可聚合基团的加成聚合反应获得的。在聚醚主链中,其重复单元通过醚键(-O-)联结。聚醚主链是通过例如环氧基团的开环聚合反应获得的。在聚脲主链中,它的重复单元是通过脲基(-NH-CO-NH-)联结的。聚脲主链是通过例如异氰酸酯基团和氨基的缩聚反应获得的。在聚氨酯主链中,它的重复单元是通过氨基甲酸酯键(-NH-CO-O-)联结的。聚氨酯主链是通过例如异氰酸酯基团和羟基(包括N-羟甲基)的缩聚反应获得的。在聚酯主链中,它的重复单元是通过酯键(-CO-O-)联结的。聚酯主链是通过例如羧基(包括酰卤基)和羟基(包括N-羟甲基)之间的缩聚反应获得的。在聚胺主链中,它的重复单元是通过亚氨键(-NH-)联结的。该聚胺主链是通过例如乙撑亚胺的开环聚合反应获得的。在聚酰胺主链中,它的重复单元是通过酰胺键(-NH-CO-)联结的。聚酰胺主链是通过例如异氰酸酯基团和羧基(包括酰卤基)之间的反应获得的。蜜胺树脂的主链是通过例如三嗪基团(例如,蜜胺)与醛(例如,甲醛)之间的缩聚反应获得的。顺便提一下,在蜜胺树脂中,主链自身具有交联结构。
阴离子基团被直接结合到聚合物主链上或者通过连接基团联结到主链上。优选阴离子基团是作为侧链通过连接基团联结到主链上的。
阴离子基团的实例包括羧酸基(羧基)、磺酸基(磺基)、和磷酸基(磷基),其中磺酸基和磷酸基是优选的。
阴离子基团可以是盐的状态。与阴离子基团一起形成盐的阳离子优选是碱金属离子。此外,阴离子基团的质子可以是解离的。
将阴离子基团联结到主链上的连接基团优选是选白于-CO-、-O-、亚烷基、亚芳基以及它们的结合的二价基团。
交联结构经历了两个或多个主链的化学键接(优选共价键)并且优选经过三个或更多个主链的共价键接。优选该交联结构是由选自于-CO-、-O-、-S-、氮原子、磷原子、脂肪基、芳香基以及它们的结合的二价或多价基团组成的。
优选交联的含有阴离子基团的聚合物是含有含阴离子基团重复单元和具有交联结构的重复单元的共聚物。含阴离子基团重复单元在该共聚物中的比例优选为2-96重量%,更优选4-94重量%,最优选6-92重量%。该重复单元可以含有两个或多个阴离子基团。在该聚合物中具有交联结构的重复单元的比例优选为4-98重量%,更优选6-96重量%,并且最优选8-94重量%。
交联的含阴离子基团的聚合物的重复单元可以同时具有阴离子基团和交联结构。此外,可以含有其它重复单元(既不具有阴离子基团也不具有交联结构的重复单元)。
作为其它重复单元,含有氨基或季铵基的重复单元和含有苯环的重复单元是优选的。氨基或季铵基具有保持类似于阴离子基团的无机颗粒的分散状态的功能。顺便提一句,即使当含阴离子基团重复单元或具有交联结构的重复单元中包含氨基、季铵基或苯环的时侯,也可以获得相同的效果。
在包含氨基或季铵基的重复单元中,氨基或季铵基是直接结合到聚合物主链上或者通过连接基团联结到主链上。优选氨基或季铵基是作为侧链通过连接基团联结到主链上的。氨基或季铵基优选是仲氨基、叔氨基、或季铵基,并且更优选是叔氨基或季铵基。在仲氨基,叔氨基、或季铵基中,联结到氮原子的基团优选是烷基,更优选是具有1-12个碳原子的烷基,并且最优选是具有1-6个碳原子的烷基。优选季铵基的平衡离子是卤离子。优选将仲氨基、叔氨基、或季铵基联结到主链上的连接基团是选自于-CO-、-NH-、-O-、亚烷基、亚芳基的二价基团及它们的结合连接基团。在交联的含阴离子基团的聚合物包含含氨基或季铵基的重复单元的情况下,重复单元的比例优选为0.06-32重量%,更优选0.08-30重量%,并且最优选0.1-28重量%。
(半透明微细颗粒)
在本发明中,至少一个硬涂层含有至少一种凝聚金属氧化物颗粒作为金属氧化物颗粒。凝聚金属氧化物颗粒可以使用于多个硬涂层或者所有硬涂层中。金属氧化物颗粒的使用是为了在硬涂层中[1]调节折射率,[2]增加硬度,[3]改善脆度或卷曲,[4]给予表面浊度,等等。在本发明中,为了给予表面浊度,考虑到透明性和价廉,凝聚的二氧化硅颗粒和凝聚的氧化铝颗粒是适合的。其中,考虑到能够稳定地给予合适的表面浊度,其中由初级粒径为几十nm的颗粒形成凝聚体的凝聚二氧化硅是优选的。凝聚二氧化硅可以是,例如通过所谓的湿方法通过硅酸钠与硫酸之间的中和反应合成的,但是应该认识到本发明并不限于此。虽然湿方法被粗略地分为沉淀方法和凝胶方法,但是这些方法中的任何一种方法都可以应用于本发明中。虽然凝聚二氧化硅的次级粒径优选为0.1-10.0μm,但其是通过结合含有该颗粒的硬涂层的厚度选择的。次级粒径的调节是通过颗粒的分散程度进行的(其是通过使用混砂机等,或者使用分散剂化学分散等进行控制的)。具体而言,通过用凝聚二氧化硅颗粒的次级粒径除以含有它的硬涂层的厚度所获得的值优选为0.1-2.0,并且更优选为0.3-1.0。
凝聚二氧化硅颗粒的次级粒径是通过Coulter计数方法测定的。
凝聚二氧化硅颗粒优选是以0.1重量%-50重量%,更优选1重量%-50重量%,并且进一步优选1重量%-30重量%的量包含在硬涂层中的。
下面将描述可以与上述凝聚金属氧化物颗粒,并且优选该凝聚的二氧化硅颗粒共同使用作为半透明微细颗粒的半透明树脂颗粒。该半透明树脂颗粒被包含在硬涂层中并且它的使用是为了[1]调节表面浊度或内部浊度,[2]增加表面硬度,[3]改善脆度或卷曲,等等。至少一种半透明树脂颗粒被使用于至少一个硬涂层中。该半透明树脂颗粒可以使用于多个硬涂层或者所有的硬涂层中。此外,该半透明树脂颗粒可以使用于与含有上述凝聚金属氧化物颗粒的硬涂层相同或者不同的硬涂层中。
可以优选地共同使用的半透明树脂颗粒的具体实例包括树脂颗粒例如聚((甲基)丙烯酸酯)颗粒、交联的((甲基)丙烯酸酯)颗粒、聚苯乙烯颗粒、交联的聚苯乙烯颗粒、交联的(丙烯酸-苯乙烯)颗粒、蜜胺树脂颗粒、和苯并胍胺树脂颗粒。其中、交联的聚苯乙烯颗粒、交联的((甲基)丙烯酸酯)颗粒、和交联的(丙烯酸-苯乙烯)颗粒是优选的;并且交联的聚((甲基)丙烯酸酯)颗粒和交联的聚(丙烯酸-苯乙烯)颗粒是最优选的。通过调节半透明树脂的折射率和加入量与选自于这些颗粒的每一种半透明微细颗粒的折射率相适应,有可能使得内部浊度落入希望的范围内。可以共同使用的半透明树脂颗粒的平均粒径优选为0.5-10μm,并且更优选1-8μm。
可以共同使用的半透明树脂颗粒的平均粒径是通过Coulter计数方法测定的。
半透明树脂颗粒优选是以0.1重量%-50重量%,更优选1重量%-50重量%,并且进一步优选1重量%-30重量%的量包含在硬涂层中的。
为了提高表面硬度(压痕硬度),可以共同使用的半透明树脂颗粒优选具有2.0-10.0kgf/mm2,更优选2.5-10.0kgf/mm2,并且进一步优选3.0-10.0kgf/mm2的抗压强度。为了增加树脂颗粒的抗压强度,选择交联剂或者增加交联度是有效的。从给予薄膜表面硬度的观点来看,抗压强度高于10.0kgf/mm2是更加优选的。然而,由于颗粒自身变脆,考虑到在分散时颗粒破碎的可能性等,优选抗压强度的上限是10.0kgf/mm2
在本发明中,抗压强度是指当粒径变形10%时的抗压强度。当粒径10%变形时的抗压强度称为颗粒的抗压强度(S10强度),并且是通过在25℃和65RH%下通过使用由Shimadzu Corporation生产的MCTW 201微压缩试验机,对于单个树脂颗粒进行压缩试验直到载荷变成为1gf并且将粒径变形10%时的载荷和压缩前的粒径引入到下面的表达式中所获得的值。
[S10强度(kgf/mm2)]=2.8×[载荷(kgf)]/{[π×(粒径(mm))×(粒径(mm))]}
顺便说一下,抗压强度是根据上述表达式在试验压痕机:FLAT20,测试载荷:19.6(mN),加载速度:0.710982(mN/sec)和全刻度位移:5(μm)的条件下对单个树脂颗粒进行试验时,在10%的位移时的测试力确定的。
[低折射率层]
含氟共聚物化合物可适合使用于本发明的低折射率层中,含氟乙烯基单体的实例包括氟烯烃(例如,氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、和六氟丙烯)、(甲基)丙烯酸的部分或完全氟化烷基酯衍生物(例如,VISCOAT 6FM(一种商品名,由Osaka Organic Chemical Industry Ltd.生产)和R-2020(一种商品名,由Daikin Industry Ltd.生产)、和全部或部分氟化的乙烯基醚。在这些中,从折射率、可溶解性、透明度、获得的容易度的角度来看,全氟烯烃是优选的,并且六氟丙烯是特别优选的。在本发明中,优选引入含氟乙烯基单体以至于共聚物中的氟含量为20-60重量%。该共聚物中的氟含量更优选为25-55重量%,并且特别优选30-50重量%。
作为给予交联反应活性的构成单元,主要列举了下面的单元(A)、(B)和(C)。
也就是说,它们的实例包括:
(A)通过在其分子中含有自交联官能团的单体(例如,(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和缩水甘油基乙烯基醚)的提前聚合可以获得的构成单元;
(B)通过含有羧基、羟基、氨基、磺基等的单体[例如,(甲基)丙烯酸、羟甲基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟烷酯,丙烯酸烯丙酯、羟乙基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚、马来酸、和巴豆酸]的聚合可以获得的构成单元;和
(C)通过在分子中含有与上述官能团(A)或(B)反应的基团和另外一种交联官能团的化合物与上述构成单元(A)或(B)反应可以获得的构成单元(例如,能够通过计量例如来使丙烯酰基氯与羟基反应所合成的构成单元)。
在本发明中,在上述构成单元(C)中,特别优选交联官能团是光致可聚合基团。光致可聚合基团的实例包括(甲基)丙烯酰基、炼烯基、肉桂酰基、亚肉桂基乙酰基、亚苄基乙酰苯基、苯乙烯基吡啶基(stylylpyridine)、α-苯基马来酰亚胺基、苯基叠氮基、磺酰叠氮基、羰基叠氮基、重氮基、邻苯醌二叠氮基、呋喃基丙烯酰基、香豆素基、吡喃酮基、蒽基、二苯酮基、茋基、二硫代氨基甲酸酯基、黄原酸酯基、1,2,3-噻二唑基、环亚丙基、和杂氮二氧杂二环基。这样的基团可以单独或者以两种或者多种结合使用。在这些基团中,(甲基)丙烯酰基和肉桂酰基是优选的,其中(甲基)丙烯酰基是特别优选的。
作为制备含有光致可聚合基团的共聚物的方法的实例,可以列举下面的方法。然而,不应当认为本发明受其限制。
(a)使含有羟基的含交联官能团共聚物与(甲基)丙烯酰氯反应形成酯的方法。
(b)使含有羟基的含交联官能团共聚物与含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯反应形成尿烷的方法。
(c)使含有环氧基的含交联官能团共聚物与(甲基)丙烯酸反应形成酯的方法。
(d)使含有羧基的含交联官能团共聚物与含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯反应形成酯的方法。
顺便提一句,引入光致可聚合基团的量可以任意地调节。考虑到在无机微细颗粒和改进薄膜强度共存的时候,涂敷膜表面性能的稳定性和有缺陷表面性能的降低,还优选残余一定量的羧基、羟基等。
在使用于本发明的共聚物中,除了将要从上述含氟乙烯基单体中引入的重复单元和在其侧链含有(甲基)丙烯酰基的重复单元以外,从各种观点例如与基底的粘合性、聚合物的Tg(有助于薄膜硬度)、溶剂中的溶解度、透明度、滑度、和防尘或防污性能来看,可以适当地共聚合其它的乙烯基单体。基于该目的,可以结合大量的这样的乙烯基单体,并且这些乙烯基单体优选是以共聚物中总量的0-65摩尔%,更优选0-40摩尔%的范围,并且特别优选0-30重量%的范围引入的。
对于能够共同使用的乙烯基单体没有具体的限制,并且它们的实例包括烯烃(例如、乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯和偏二氯乙烯)、丙烯酸酯(例如、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、和丙烯酸2-羟乙酯)、甲基丙烯酸酯(例如、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、和甲基丙烯酸2-羟乙酯)、苯乙烯衍生物(例如、苯乙烯、对羟甲基苯乙烯、和对甲氧基苯乙烯)、乙烯基醚(例如、甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、羟乙基乙烯基醚、和羟丁基乙烯基醚)、乙烯基酯(例如、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、和肉桂酸乙烯酯)、不饱和羧酸(例如、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、和衣康酸)、丙烯酰胺(例如、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、和N-环己基丙烯酰胺)、甲基丙烯酰胺(例如、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺)、和丙烯腈。
在本发明中,特别适合使用的含氟聚合物是全氟烯烃与乙烯基醚或乙烯基酯的无规共聚物。特别优选该含氟聚合物包含能够单独发生交联反应的基团(例如,自由基活性基团例如(甲基)丙烯酰基和可开环聚合基团例如环氧基和氧环丁基)。这样的含交联活性基团的聚合单元优选占该聚合物全部聚合单元的5-70摩尔%,并且特别优选30-60摩尔%。作为优选的聚合物,可以列举描述于JP-A-2002-243907、JP-A-2002-372601、JP-A-2003-26732、JP-A-2003-222702、JP-A-2003-294911、JP-A-2003-329804、JP-A-2004-4444、和JP-A-2004-45462中的聚合物。
此外,为了给予本发明的含氟聚合物防污性能,优选引入聚硅氧烷结构。虽然对于引入聚硅氧烷结构的方法没有限制,例如,在JP-A-6-93100、JP-A-11-189621、JP-A-11-228631和JP-A-2000-313709中所描述的,通过使用有机硅大偶氮引发剂引入聚硅氧烷嵌段共聚合成分的方法;和在JP-A-2-251555和JP-A-2308806中所描述的通过使用有机硅硅大单体引入聚硅氧烷接枝共聚合成分的方法是优选的。特别优选的化合物的具体实例包括JP-A-11-189621中的实施例1、2和3中的聚合物以及JP-A-2-251555中的共聚物A-2和A-3。这样的聚硅氧烷成分优选是以0.5-10重量%,并且特别优选是以1-5重量%包含在该聚合物中的。
可以优选使用于本发明的聚合物的分子量折合为重均分子量是5,000或更多,优选10,000-500,000,并且最优选15,000-200,000。通过共同使用相互间具有不相同分子量的聚合物,可以改进涂敷膜的表面性能和耐划痕性。
上述含氟聚合物可以如描述于JP-A-10-25388和JP-A-2000-17028中那样,适当地与含有可聚合不饱和基团的硬化剂一起使用。还优选如在JP-A-2002-145952中描述的那样,将含氟聚合物与含氟多官能团可聚合不饱和基团的化合物一起使用。含有多官能团可聚合不饱和基团的化合物包括在硬涂层中所描述的上述多官能团单体。具体而言,在使用了在聚合物主体中含有可聚合不饱和基团的化合物的情况是优选的,这是因为由于共同使用所导致的耐划痕性提高的效果很大。
低折射率层的折射率优选为1.20-1.46,更优选1.25-1.42,并且特别优选1.30-1.38。
低折射率层的厚度优选为50-150nm,并且更优选70-120nm。
下面将描述可以优选使用于本发明的低折射率层中的微细颗粒。
该微细颗粒的涂布量优选为1mg/m2-100mg/m2,更优选5mg/m2-80mg/m2,并且进一步优选10mg/m2-70mg/m2。当该微细颗粒的涂布量太低的时候,提高耐划痕性能的效果变低,然而当其太高的时候,在低折射率层的表面上形成了细的不规整物,并且外观和整体反射率受到破坏。从其包含在低折射率层的观点来看,该微细颗粒具有低的折射率是合乎需要的。
具体而言,优选该微细颗粒是金属氧化物颗粒、中空金属氧化物微细颗粒或中空有机树脂微细颗粒,并且具有低的折射率。它们的实例包括二氧化硅或者中空二氧化硅微细颗粒。使用于低折射率层中的微细颗粒的平均粒径优选为该低折射率层的厚度的15%或更多并且不超过150%,更优选25%或更多并且不超过100%,并且进一步优选35%或更多并且不超过70%。也就是说,当低折射率层的厚度为100nm的时候,二氧化硅微细颗粒的粒径优选为15nm或更大并且不超过150nm,更优选25nm或更大并且不超过100nm,并且进一步优选35nm或更大并且不超过60nm。为了设计加强耐划痕性,优选在光学膜的所有层中含有金属氧化物颗粒;并且更优选在光学膜的所有层中含有二氧化硅颗粒。
如在前面所述的,当(中空)二氧化硅微细颗粒的粒径太小的时候,改进耐划痕性的效果变低,而当其太大的时候,在低折射率层的表面上形成了细的不规整物,并且外观和整体反射率受到破坏。(中空)二氧化硅微细颗粒可以是结晶的或者是无定形的,并且可以是单分散的颗粒或者是凝聚的颗粒(在这种情况下,次级粒径优选为低折射率层的厚度的15%-150%)。此外,可以使用两种或多种多个颗粒(在种类和粒径上不同)。虽然该颗粒的形状最优选是球形的,但是其可以是无定形的。
为了降低低折射率层的折射率,最优选使用中空二氧化硅微细颗粒。该中空二氧化硅微细颗粒优选具有1.17-1.40,更优选1.17-1.35,并且进一步优选1.17-1.30的折射率。在本文中折射率是指整个颗粒的折射率而不是表示仅仅形成中空二氧化硅微细颗粒外壳的二氧化硅的折射率。此时,当颗粒中的孔半径被定义为“a”并且颗粒的外壳半径被定义为“b”的时候,孔隙率x是根据下面的数值表达式(I)计算的。
数值表达式(I)
x=(4πa3/3)/(4πb3/3)×100
孔隙率x优选为10-60%,更优选20-60%,并且最优选30-60%。当打算使该中空二氧化硅微细颗粒具有较低的折射率和较大的孔隙率的时候,外壳的厚度变薄以至于颗粒的强度被降低。相应地,从耐划痕性的观点来看,具有低于1.17的低折射率的颗粒不是优选的。顺便说一下,中空二氧化硅颗粒的折射率是通过阿贝折射计(由AtagoCo.,Ltd.生产)。
在本发明中,从提高防污性能的观点来看,优选降低该低折射率层的表面自由能。具体而言,优选在低折射率层中使用含氟化合物或者具有聚硅氧烷结构的化合物。优选加入含活性基团的聚硅氧烷作为具有聚硅氧烷结构添加剂(例如,KF-100T、X22-169AS、KF-102、X-22-37011E、X-22-164B、X-22-5002、X-22-173B、X-22-174D、X-22-167B和X-22-161AS(商品名、Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.生产的);AK-5、AK-30、和AK-32(商品名、由Toagosei Co.,Ltd.生产);和SILAPLANE FM0725和SILAPLANE FM0721(商品名,由ChissoCorporation生产的)。此外,可以优选使用在JP-A-2003-112383的表2和3中所描述的有机硅系化合物。基于低折射率层的固体总量,这样的聚硅氧烷优选是以0.1-10重量%范围的量,特别优选以1-5重量%范围的量加入的。
[包含在硬涂层和/或低折射率层中的成分]
(有机硅烷化合物)
考虑到耐划痕性,优选构成本发明的光学膜中的至少一个层包含至少一种有机硅烷化合物的水解产物和/或它的部分缩合物,所谓的溶胶成分(在下文中有时这样称呼)的成分。在具有低折射率层的光学膜中,为了使防眩性能与耐划痕性相互之间相容,特别优选在该低折射率层中含有溶胶成分。在涂布后,该溶胶成分在干燥和加热步骤中凝聚以形成被固化的材料,从而其成为低折射率层的粘结剂的一部分。此外,在固化的材料含有可聚合不饱和键的情况下,在用活性射线照射的时候形成了具有三维结构的粘结剂。
该有机硅烷化合物优选是由下面的化学式(1)表示的。
化学式(1)
                   (R1)m-Si(X)4-m
在上面的化学式(1)中,R1表示取代的或未被取代的烷基或取代或未被取代的芳基。该烷基优选具有1-30个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且特别优选1-6个碳原子。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、己基、癸基、和十六烷基。芳基的实例包括苯基和萘基。这些中,苯基是优选的。
X表示羟基或可水解的基团。可水解的基团的实例包括烷氧基(优选具有1-5个碳原子的烷氧基,例如甲氧基和乙氧基),卤原子(例如,Cl,Br,和I),和R2COO(其中R2优选是氢原子或具有1-6个碳原子的烷基;并且它的实例包括CH3COO和C2H5COO)。在它们中,烷氧基是优选的;并且甲氧基和乙氧基是特别优选的。
m表示1-3的整数,优选1或2。
当存在多个X的时候,多个X可以是相同或不同的。包含在R1中的取代基没有特别限制,并且它的实例包括卤原子(例如,氟、氯、和溴)、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基(例如、甲基、乙基、异丙基、丙基、和叔丁基)、芳基(例如、苯基和萘基)、芳杂环基团(例如、呋喃基、吡唑基、和吡啶基)、烷氧基(例如、甲氧基、乙氧基、异丙氧基、和己氧基)、和芳氧基(例如苯氧基)、烷基硫基(例如、甲基硫基和乙基硫基)、和芳基硫基(例如、苯硫基)、链烯基(例如、乙烯基和1-丙烯基)、酰氧基(例如、乙酰氧基、丙烯酰氧基、和甲基丙烯酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧羰基和乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)、氨基甲酰基(例如、氨基甲酰基、N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、和N-甲基-N-辛基氨基甲酰基)、和酰氨基(例如乙酰氨基、苯甲酰氨基、丙烯酰氨基、和甲基丙烯酰氨基)。这样的取代基可以被进一步取代。
R1优选是取代的烷基或取代的芳基。
此外,由下面的式子(2)表示的含有乙烯基可聚合取代基的有机硅氧烷化合物是优选的。
化学式(2)
Figure A20061014333300281
在前面的化学式(2)中,R2表示氢原子、甲基、甲氧基、烷氧基羰基、氰基、氟原子、或氯原子。烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基和乙氧基羰基。其中,氢原子、甲基、甲氧基、甲氧基羰基、氰基、氟原子、和氯原子是优选的;氢原子、甲基、甲氧基羰基、氟原子、和氯原子是更优选的;并且氢原子和甲基是特别优选的。
Y表示单键、*-COO-**、*-CONH-**,或*-O-**。在它们中,单键、*-COO-**、和*-CONH-**是优选的;单键和*-COO-**是更加优选的;并且*-COO-**是特别优选的。在这里,*表示与=C(R2)的键接位置;并且**表示与L的键接位置。
L表示二价连接链。它的具体的实例包括取代的或未取代的亚烷基、取代的或未取代的亚芳基、其中含有连接基团(例如,醚、酯、和酰胺)的取代的或未取代的亚烷基,以及其中含有连接基团的取代或未取代的亚芳基。在它们中,取代或未取代的亚烷基、取代的或未取代的亚芳基、和含有连接基团的亚烷基是优选的;并且未被取代的亚烷基、未被取代的亚芳基、和含有醚或酯连接基团的亚烷基是更优选的;并且,未被取代的亚烷基和含有醚或酯连接基团的亚烷基是特别优选的。取代基的实例包括卤原子、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基、和芳基。这样的取代基可以被进一步取代。
lm各自表示满足数值表达式[ l=(100- m)]的摩尔比;并且 m表示0-50的数 M更优选是0-40的数,并且更优选是0-30的数。
R3-R5各自优选是卤原子、羟基、和未取代的烷氧基、或未取代的芳基。R3-R5各自更优选是氯原子、羟基、或具有1-6个碳原子的烷氧基;进一步优选羟基或具有1-3个碳原子的烷氧基;并且特别优选羟基或甲氧基。
R6表示氢原子、烷基、烷氧基、烷氧基羰基、氰基、氟原子或氯原子。烷基的实例包括甲基和乙基;烷氧基的实例包括甲氧基和乙氧基;烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基和乙氧基羰基。其中,氢原子、甲基、甲氧基、甲氧基羰基、氰基、氟原子、和氯原子是优选的;氢原子、甲基、甲氧基羰基、氟原子、和氯原子时更加优选的;并且氢原子和甲基是特别优选的。R7表示羟基、取代的或未被取代的烷基、或者取代的或未被取代的芳基;更优选羟基或未被取代的烷基;进一步优选羟基或者具有1-3个碳原子的烷基;并且特别优选羟基或甲基。
关于由化学式(1)表示的化合物,它们中的两种或更多种可以共同使用。具体而言,由化学式(2)表示的化合物是通过使用至少一种由化学式(1)表示的化合物作为起始材料合成的。下面将给出由化学式(1)表示的化合物和由化学式(2)表示的化合物的起始材料的具体实例,但是不应当认为本发明限于此。
Figure A20061014333300311
Figure A20061014333300321
M-19 CH3-Si-(OC2H5)3
M-20 C2H6-Si-(OC2H5)3
M-21 t-C4H9-Si-(OCH3)3
Figure A20061014333300331
Figure A20061014333300341
M-29 C3F7CH2CH2-Si-(OC2H5)3
M-30 C8F13CH2CH2-Si-(OC2H5)3
M-37 NH2CH2CH2CH2-Si-(OCH3)3
M-38 HS-CH2CH2CH2-Si-(OCH2)3
Figure A20061014333300352
Figure A20061014333300361
M-45 CH2=CH-Si-(OCH3)3
M-48:甲基三甲氧基硅烷
在它们中,(M-1)、(M-2)和(M-25)特别优选作为该含可聚合基团的有机硅烷。
为了获得本发明的效果,含乙烯基可聚合基团的有机硅烷在有机硅烷的水解产物和/或其部分缩合物中的含量优选为30重量%-100重量%,更优选50重量%-100重量%,并且特别优选70重量%-95重量%。当含乙烯基可聚合基团的有机硅烷少于30重量%的时候,产生了固体;液体变得混浊;适用期受到破坏;分子量的控制变得困难(分子量增加);并且当进行聚合处理的时候,由于可聚合基团的低含量,很难获得的改进的性能(例如,防反射膜的耐划痕性能)。因此,这不是优选的。在合成由化学式(2)表示的化合物的情况下,优选使用(M-1)或(M-2)的结合作为含乙烯基可聚合基团的有机硅烷并且使用选自于(M-19)-(M-21)和(M-48)的成分作为不含乙烯基可聚合基团的有机硅烷。
为了稳定涂布制品的性能,优选抑制根据本发明的有机硅烷的水解产物和它的部分缩合物中至少之一的挥发性。具体而言,在105℃时每小时的挥发量优选不超过5重量%,更优选不超过3重量%,并且特别优选不超过1重量%。
使用于本发明中的溶胶成分是通过上述有机硅烷的水解和/或部分缩合制备的。
水解缩合反应是通过以每摩尔的可水解基团(X)0.05-2.0摩尔,并且优选0.1-1.0摩尔的量加入水,并且在本发明中所使用的催化剂的存在下,在25-100℃下搅拌来进行的。
在根据本发明的有机硅烷的水解产物和它的部分缩合物中的至少之一中,除分子量少于3000的成分以外,含乙烯基可聚合基团的有机硅烷或它的部分缩合物中的任一种的重均分子量优选为450-20,000,更优选500-10,000,进一步优选550-5,000,并且更进一步优选600-3,000。
在有机硅烷的水解产物和/或它的部分缩合物的分子量为300或更多的成分中,分子量超过20,000的成分的含量优选不超过10重量%,更优选不超过5重量%,并且进一步优选不超过3重量%。当分子量超过20,000的成分的含量高于10重量%的时候,有可能通过固化含有这样的有机硅烷的水解产物和/或它的部分缩合物的可固化组合物所获得的固化膜的透明性或者与基底的粘合性受到了破坏。
在这里,重均分子量和数均分子量是通过使用“TSKgel GMHxL”,“TSKgel G4000HxL”或“TSKgel G2000HxL”(全部都是TosohCorporation的商品名)柱的GPC分析仪,在作为溶剂的THF中用动差式折射计检测的方式折合成聚苯乙烯的分子量。在分子量为300或更多的成分的峰面积被定义为100%的时候,该含量意味着上述分子量范围内的峰的面积%。
分散度[(重均分子量)/(数均分子量)]优选为3.0-1.1,更优选2.5-1.1,进一步优选2.0-1.1,并且特别优选1.5-1.1。
通过对根据本发明的有机硅烷的水解产物和它的部分缩合物的29Si-NMR分析,可以确定化学式(1)中的X以-OSi形式缩合的状态。
此时,当将Si中的三个键以-OSi的形式缩合的情况定义为T3,将Si中的两个键以-OSi的形式缩合的情况定义为T2,将Si中的一个键以-OSi的形式缩合的情况定义为T1,并且将Si根本没有缩合的情况定义为T0的时候,由下面的数值表达式(II)缩合率α:
数值表达式(II)
α=(T3×3+T2×2+T1×1)/3/(T3+T2+T1+T0)
优选为0.2-0.95,更优选0.3-0.93,并且特别优选0.4-0.9。
当缩合率α小于0.2的时候,水解或缩合不充分并且单体成分的量增加以至于固化没有进行充分。另一方面,当缩合率α大于0.95的时候,水解或缩合过度进行并且消耗了可水解基团以至于粘结剂聚合物、树脂基底、无机微细颗粒等之间的相互作用被降低。结果是,即使通过使用这些材料,也很难获得希望的效果。
下面将详细地描述使用于本发明中的有机硅烷化合物的水解产物和它的部分缩合物。
有机硅烷的水解反应和随后的缩合反应通常是在催化剂的存在下进行的。催化剂的实例包括无机酸,例如,氢氯酸、硫酸、和硝酸;有机酸例如草酸、乙酸、丁酸、马来酸、柠檬酸、甲酸、甲烷磺酸、和甲苯磺酸;无机碱例如氢氧化钠、氢氧化钾、和氨;有机碱例如三乙胺和吡啶;金属醇盐例如三异丙氧铝、四丁氧锆、钛酸四丁酯、和二月桂酸二丁基锡;和含有金属(例如,Zr、Ti、和Al)作为中心金属的金属螯合化合物;和含氟化合物例如KF和NH4F。
上述催化剂可以单独或者以它们的多种结合使用。
虽然有机硅烷的水解反应和缩合反应可以在没有溶剂或者在溶剂中进行,但为了均匀地混合这些成分,优选使用有机溶剂。该溶剂的实例包括醇、芳香烃、醚、酮、和酯。
该溶剂优选是能够将有机硅烷和催化剂溶解于其内的溶剂。从加工的观点来看,优选使用有机溶剂作为涂布溶液或者一部分涂布溶液。该溶剂优选是在与其它原料例如含氟聚合物混合的情况下不损害溶解性或者分散性的溶剂。
在这些中,醇的实例包括一价醇和二价醇。作为一价醇,具有1-8个碳原子的饱和脂肪醇是优选的。
这样的醇的具体实例包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、乙二醇单丁基醚、和乙酸乙二醇单乙基醚。
此外,芳香烃的具体实例包括苯、甲苯和二甲苯;醚的具体实例包括四氢呋喃和二噁烷;酮的具体实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、和环己酮;酯的具体实例包括醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、和碳酸亚丙酯。
这样的有机溶剂可以单独使用或者以它们的两种或多种的混合物使用。虽然对于反应中的固体浓度没有具体限制,但是其通常是在1%-100%的范围内。
反应是通过以每摩尔有机硅烷的可水解基团0.05-2摩尔、并且优选0.1-1.0摩尔的量加入水,并且在存在或不存在上述溶剂并且在本发明中所使用的催化剂的存在下,在25-100℃下搅拌该混合物来进行的。
在本发明中,优选水解是通过含有至少一种由化学式:R3OH(其中R3表示具有1-10个碳原子的烷基)表示的醇和由化学式R4COCH2COR5(其中R4表示具有1-10个碳原子的烷基;并且R5表示具有1-10个碳原子的烷基或具有1-10个碳原子的烷氧基)表示的化合物作为配位体并且含有选自于Zr、Ti、和Al的金属作为中心金属的金属螯合化合物的存在下,在25-100℃下搅拌该混合物进行的。
可选地,在使用含氟化合物作为催化剂的情况下,由于含氟化合物具有推动水解和缩合的能力,通过选择所要加入的水的量,可以确定聚合度以至于有可能设置任意的分子量。因此,这是优选的。也就是说,为了制备具有平均聚合度M的有机硅烷水解产物/部分缩合物,可以对M摩尔的可水解有机硅烷使用(M-1)摩尔的水。
只要该金属螯合物是含有由化学式:R3OH(其中R3表示具有1-10个碳原子的烷基)表示的醇和由化学式R4COCH2COR5(其中R4表示具有1-10个碳原子的烷基;并且R5表示具有1-10个碳原子的烷基或具有1-10个碳原子的烷氧基)表示的化合物作为配位体,并且含有选自于Zr、Ti、和Al的金属作为中心金属的金属螯合化合物,其就可以被使用而没有任何限制。两种或多种金属螯合化合物可以在上述的范围内共同使用。使用于本发明中的金属螯合化合物优选选自于由化学式:Zr(OR3)p1(R4COCHOR5)p2,、Ti(OR3)q1(R4COCHOR5)q2和Al(OR3)r1(R4COCHOR5)r2表示的化合物中,并且具有提高有机硅烷化合物的水解产物和/或其部分缩合物的缩聚反应的作用。
在该金属螯合化合物中,R3和R4可以是相同的或不同的并且各自表示具有1-10个碳原子的烷基(例如,乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、和苯基)。此外、R5表示与前述相同的具有1-10个碳原子的烷基(如上面的烷基相同)或者具有1-10个碳原子的烷氧基(例如、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、和叔丁氧基)。此外、在该金属螯合化合物中、p1、p2、q1、q2、r1和r2各自表示通过满足关系式:(p1+p2)=4、(q1+q2)=4和(r1+r2)=3确定的整数。
这样的金属螯合化合物的具体实例包括锆螯合化合物例如三正丁氧乙基乙酰乙酸酯锆、二正丁氧基二(乙基乙酰乙酸酯)锆、正丁氧基三(乙基乙酰乙酸酯)锆、四(正丙基乙酰乙酸酯)锆、四(乙酰基乙酰乙酸酯)锆、和四(乙基乙酰乙酸酯)锆;钛螯合化合物例如二异丙氧基-二(乙基乙酰乙酸酯)钛、二异丙氧-二(乙酰乙酸酯)钛、和二异丙氧-二(乙酰丙酮)钛;和铝螯合化合物例如二异丙氧乙基乙酰乙酸酯铝、二异丙氧乙酰乙酸酯铝、异丙氧二(乙基乙酰乙酸酯)铝、异丙氧二(乙酰丙酮酸酯)铝、三(乙基乙酰乙酸酯)铝、三(乙酰丙酮酸酯)铝、和单乙酰丙酮酸酯-二(乙基乙酰乙酸酯)铝。
在这些金属螯合化合物中,三正丁氧基乙基乙酰乙酸酯锆、二异丙氧二(乙酰乙酸酯)钛、二异丙氧乙基乙酰乙酸酯铝、和三(乙基乙酰乙酸酯)铝是优选的。这样的金属螯合物可以单独使用或者以它们的两种或多种的混合物使用。也可以使用这样的金属螯合物的部分水解产物。
基于上述有机硅烷化合物,该金属螯合化合物优选是以0.01-50重量%,更优选0.1-50重量%,并且进一步优选0.5-10重量%的比例使用的。通过在上述范围内使用该金属螯合化合物,有机硅烷化合物的缩合反应是快速的;涂布膜的持久性是令人满意的;并且含有有机硅烷化合物的水解产物和它的部分缩合物和金属螯合化合物的组合物的储存稳定性是令人满意的。
优选,除了含有上述溶胶成分和金属螯合化合物的组合物以外,还将β-二酮化合物和β-酮酯化合物中的至少一种加入到使用于本发明的涂布溶液中。这将在下面进一步描述。
使用于本发明的β-二酮化合物和β-酮酯化合物分别是由化学式R4COCH2COR5表示的β-二酮化合物和β-酮酯化合物,并且其作为使用于本发明中的组合物的稳定性改进剂。也就是说,其被认为通过该化合物与金属螯合物(例如,锆、钛和铝化合物的任意一种化合物)中的金属原子配位,由于这样的金属螯合化合物导致提高有机硅烷化合物的水解产物和它的部分缩合物的缩合反应的功能被抑制,从而用来提高所形成的组合物的储存稳定性。构成β-二酮化合物或β-酮酯化合物的R4和R5与构成前述金属螯合化合物的R4和R5相同。
该β-二酮化合物和β-酮酯化合物的具体实例包括乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸正丙酯、乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸正丁酯、乙酰乙酸仲丁酯、乙酰乙酸叔丁酯、2,4-己二酮、2,4-庚二酮、3,5-庚二酮、2,4-辛二酮、2,4-壬二酮、和5-甲基己基二酮。在这些化合物中,乙酰乙酸乙酯和乙酰丙酮是优选的,并且乙酰丙酮是特别优选的。这样的β-二酮化合物或β-酮酯化合物可以单独使用或者以它们的两种或多种的混合物使用。在本发明中,β-二酮化合物或1β-酮酯化合物优选是以每摩尔金属螯合物2摩尔或更多、更优选3-20摩尔的量使用的。当β-二酮化合物或β-酮酯化合物的量少于2摩尔的时候,所形成的组合物的储存稳定性可能受到破坏,从而,这不是优选的。
优选有机硅烷化合物的水解产物和它的部分缩合物的含量在防眩层是相对薄的薄膜的情况下是低的,然而,在硬涂层或防眩层是厚薄膜的情况下其是高的。考虑到效果、折射率、形状和薄膜的表面性能等的揭示,基于含有有机硅烷化合物的水解产物和它的部分缩合物的层(加入了有机硅烷化合物的水解产物和它的部分缩合物的层)中的固体的总重量,有机硅烷化合物的水解产物和它的部分缩合物的含量优选为0.1-50重量%,更优选0.5-30重量%,并且最优选1-15重量%。
当使用了含有乙烯基可聚合基团的有机硅烷化合物的水解产物和/或它的部分缩合物的时候,优选共同使用光致可分解引发剂。关于该引发剂的概略,可以参照在后面所描述的引发剂那一段中所列举的化合物。
(聚合引发剂)
<光引发剂>
光自由基聚合引发剂的实例包括苯乙酮、二苯乙醇酮酮类,、二苯甲酮、氧化膦、缩酮、蒽醌、噻吨酮、偶氮化合物、过氧化物(例如,在JP-A-2001-139663中描述的那些)、2,3-二烷基二酮化合物、二硫化物、氟胺化合物、芳香锍、洛粉碱二聚物、鎓盐、硼酸盐、活性酯、活性卤、无机络合物、和香豆素。
苯乙酮的实例包括2,2-二甲氧基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基苯乙酮、1-羟基-二甲基苯基酮、1-羟基-二甲基-对-异丙基苯基酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-4-甲硫基-2-吗啉代苯基乙基甲酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮、4-苯氧基二氯苯乙酮、和4-叔-丁基-二氯苯乙酮。
二苯乙醇酮的实例包括二苯乙醇酮、二苯乙醇酮甲基醚、二苯乙醇酮乙基醚、二苯乙醇酮异丙基醚、二苯乙醇酮二甲基缩酮、二苯乙醇酮苯磺酸酯、二苯乙醇酮甲苯磺酸酯、二苯乙醇酮甲基醚、二苯乙醇酮乙基醚、二苯乙醇酮异丙基醚。二苯甲酮类的实例包括二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰-4’-甲基二苯基硫醚、2,4-二氯二苯甲酮、4,4-二氯二苯甲酮、对-氯二苯甲酮、4,4’-二甲基氨基二苯甲酮(Michler’s酮)、和3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯甲酮。
硼酸盐的实例包括描述于日本专利No.2764769,JP-A-2002-116539,和Kunz and Martin,Red Tech’98,Proceeding,April,第19-22页(1998),Chicago中的有机硼酸盐化合物。例如,在这里列举了前面所述的JP-A-2002-116539的第[0022]-[0027]段描述的化合物。此外,其它有机硼化合物的具体实例包括在JP-A-6-348011、JP-A-7-128785、JP-A-7-140589、JP-A-A7-306527、和JP-A-7-292014中描述的有机硼过渡金属配合络合物。它们的具体实例也包括具有阳离子染料的离子络合物。
氧化膦的实例包括2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦。
活性酯类的实例包括1,2-辛烷二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)]、磺酸酯、和环状活性酯化合物。
具体地,在JP-A-2000-80068的实施例中描述的化合物1-21是特别优选的。
鎓盐的实例包括芳香族重氮盐、芳香族碘鎓盐、和芳香族锍盐。
作为活性卤化物,在这里具体列举了在Wakabayashi,et al.,BullChem.Soc.Japan,Vol.42,2924(1969)、US3,905,815、JP-A-5-27830和M.P.Hutt,Journal of Heterocyclic Chemistry,Vol.1(No.3),1970中所描述的化合物,并且特别是其上具有三卤甲基取代基的噁唑和s-三嗪化合物。更合适的,列举了至少一个单-,二-或三卤取代的甲基基团连接到s-三嗪环上的s-三嗪衍生物。作为具体的实例,存在已知的s-三嗪或噁噻唑化合物,包括2-(对甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对苯乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3-溴-4-二(乙酸乙酯)氨基)苯基)-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、和2-三卤甲基-5-(对甲氧基苯基)-1,3,4,-噁二唑。具体地,描述于JP-A-58-15503第14-30页和JP-A-55-77742第6-10页的化合物;和描述于JP-B-60-27673第287页的化合物No1-8,描述于JP-A-60-239736第443-444页的化合物No1-17,和US4,701,399中的化合物No1-19。
活性卤化物的具体实例如下。
Figure A20061014333300491
无机络合物的实例包括二(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-二(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)钛。
香豆素的实例包括3-酮基香豆素。
这样的引发剂可以单独使用或混合使用。
在由Technical Information Institute Co.,Ltd出版的Saishin UV KokaGijutsu(Latest UV Curing Technologies)的第159页(1991)和由SogoGijutsu Center出版的,Kiyoshi Kato,Shigaisen Koka Shisutemu(Ultraviolet Ray Curing Systems)第65-148页(1998)描述了很多实例并且这些实例适合于本发明。
对于市场上可以购得的光自由基聚合引发剂,列举了由NipponKayaku Co.,Ltd生产的KAYACURE系列(例如,DETX-S、BP-100、BDMK、CTX、BMS、2-FAQ、ABQ、CPTX、EPD、ITX、QTX、BTC、和MCA),由Ciba Speciality Chemicals生产的IRGACURE系列(例如,651、184、500、819、907、369、1173、1870、2959、4265、和4263),由Sartmer Company Inc.生产的ESACURE系列(例如,KIP100F、KB1、EB3、BP、X33、KT046、KT37、KIP150、和TZT)以及它们的混合物作为优选的实例。
基于100重量份多官能团单体,光聚合引发剂优选以0.1-15重量份、并且更优选以1-10重量份的量使用。
<光敏剂>
除了光聚合引发剂外,可以使用光敏剂。光敏剂的具体实例包括正丁胺、三乙胺、三正丁基膦、Michler’s酮、和噻吨酮。
另外,可以结合并且使用至少一种辅助剂例如叠氮化合物、硫脲化合物和巯基化合物。
对于市场上可以购得的光敏剂,在这里列举了Nippon KayakuCo.,Ltd生产的KAYACURE系列(例如,DMBI和EPA)。
<热引发剂>
可以使用的热引发剂的实例包括有机或无机过氧化物、有机偶氮或重氮化合物。
具体地,有机过氧化物的实例包括苯甲酰过氧化物、卤苯甲酰过氧化物、月桂酰过氧化物、乙酰过氧化物、二丁基过氧化物、枯烯氢过氧化物、和丁基氢过氧化物;无机过氧化物的实例包括过氧化氢、过硫酸铵、和过硫酸钾;偶氮化合物的实例包括2,2’-偶氮二(异丁腈)、2,2’-偶氮二(丙腈)、和1,1’-偶氮二(异环己烷腈);并且重氮化合物的实例包括重氮氨基苯和对硝基苯重氮盐。
(交联剂(交联化合物))
在构成本发明的单体或聚合物粘结剂单独不具有固化性能的情况下,所需要的固化性能可以通过混合交联化合物来给予。特别是,在低折射率层中含有交联化合物是有效的。
例如,在聚合物主体含有羟基的情况下,优选使用各种氨基化合物作为固化剂。用作交联化合物的氨基化合物是,例如,总共含有两个或多个羟烷基氨基基团和烷氧基烷基基团中的一个或两者的化合物。它的具体的实例包括蜜胺基化合物、脲基化合物、和苯并胍胺基化合物、和乙二醇uryl基化合物。
蜜胺基化合物是通常已知的具有氮原子结合到三嗪环骨架的化合物,并且它的具体实例包括蜜胺、烷基化蜜胺、羟甲基蜜胺、和烷氧基化的甲基蜜胺。其中,在一个分子中总共含有两个或多个羟甲基和烷氧基化甲基中的一个或两个的化合物是优选的。具体地,考虑到在可固化树脂组合物中,不仅获得令人满意的贮存稳定性而且还获得令人满意的反应活性,通过使蜜胺在碱性条件下与甲醛反应获得的羟甲基化蜜胺、烷氧基化的甲基蜜胺和其衍生物是特别优选的;并且烷氧基化的甲基蜜胺是特别优选的。此外,对于羟甲基化蜜胺和烷氧基化的甲基蜜胺,没有特别的限制,并且例如,可以使用通过在PlasticMaterial Course[8]:Urea melamine Resins(由Nikkan Kogyo ShimbunLtd.出版)中描述的方法获得的各种树脂。
此外,作为该脲化合物,除了脲以外,可以列举作为其衍生物的聚羟甲基化的脲和烷氧基化的甲基脲,和具有uron环的甲基化的uron以及烷氧基化的甲基uron。关于脲衍生物,还可以使用在上面的Ureamelamine Resins文献等上所描述的各种树脂材料。
基于100重量份可固化树脂组合物,所要使用的交联剂的比例优选为1-100重量份,更优选5-50重量份,并且进一步优选10-40重量份。
(固化催化剂)
在本发明的薄膜中,能够通过电离辐射照射或者加热产生自由基或者酸的固化催化剂可以被用作用于促进固化的固化催化剂。
<加热酸生成剂>
作为本发明的光学膜的一个实例,该膜可以在加热时通过含氟聚合物的羟基与能够与该羟基交联的固化剂之间的交联反应来固化。在该体系中,由于固化是通过酸加速的,因此向该可固化树脂组合物中加入酸性物质是合乎需要的。然而,当加入常用酸的时候,在涂料溶液中也进行了交联反应,导致了缺陷(例如,不平整和收缩)的产生。相应地,为了使储存稳定性和固化活性在热固化体系中相互相容,优选加入能够通过加入加热产生酸的化合物作为固化催化剂。
优选该固化催化剂是由酸和有机碱制得的盐。酸的实例包括有机酸例如磺酸、膦酸、和羧酸;以及无机酸例如硫酸和磷酸。从与聚合物的相容性观点来看,有机酸是更优选的;磺酸和膦酸是进一步优选的;并且磺酸是最优选的。磺酸的优选实例包括对甲苯磺酸(PTS)、苯磺酸(BS)、对十二烷基苯磺酸(DBS)、对氯苯磺酸(CBS)、1,4-萘二磺酸(NDS)、甲磺酸(MsOH)、和九氟丁烷-1-磺酸(NFBS)。所有的这些化合物都可以优选使用。(在括号中的每一种表述都是缩写。)
固化催化剂根据与酸结合的有机碱的碱性和沸点发生很大的变化。下面将从各个观点描述在本发明中优选使用的固化催化剂。
具有低碱性的有机碱在加热时产生酸的功效很高,从固化活性的观点来看是优选的。然而,当碱性太低的时侯,贮存稳定性变得不足。相应地,优选使用具有合适碱性的有机碱。当将碱性折合成共轭酸的pKa作为指数表示的时侯,在本发明中使用的有机碱的pKa需要为5.0-10.5,更优选6.0-10.0,并且进一步优选6.5-10.0。对于该有机碱的pKa,由于在水性溶液中的值描述于The Chemical Handbook BasicEdition(修订版,第5版,由The Chemical Society of Japan编辑并且由Maruzen Co.,Ltd.,出版),Vol.2,II,第334-340页,因此,有可能在它们中选择具有合适pKa的有机碱。此外,有可能优选使用即使没有描述于上述参考文献但是考虑到结构具有合适pKa的化合物。在下面的表1中将给出在上述参考文献中描述的具有合适pKa的化合物,但是不应该认为本发明限于此。
表1                                             pKa
  b-1   N,N-二甲基苯胺   5.1
  b-2   苯并咪唑   5.5
  b-3   吡啶   5.7
  b-4   3-甲基吡啶   5.8
  b-5   2,9-二甲基-1,10-菲咯啉   5.9
  b-6   4,7-二甲基-1,10-菲咯啉   5.9
  b-7   2-甲基吡啶   6.1
  b-8   4-甲基吡啶   6.1
  b-9   3-(N,N-二甲基氨基)吡啶   6.5
  b-10   2,6-二甲基吡啶   7.0
  b-11   咪唑   7.0
  b-12   2-甲基咪唑   7.6
  b-13   N-乙基吗啉   7.7
  b-14   N-甲基吗啉   7.8
  b-15   二(2-甲氧基乙基)胺   8.9
  b-16   2,2’-亚氨基二乙醇   9.1
  b-17   N,N-二甲基-氨基乙醇   9.5
  b-18   三甲胺   9.9
  b-19   算乙胺   10.7
具有低沸点的有机碱在加热的时候产生酸的效率高并且从固化活性的观点来看是优选的。相应地,优选使用具有合适沸点的有机碱。该碱的沸点优选不高于120℃,更优选不高于80℃,并且进一步优选不高于70℃。
下面将给出可以优选用作本发明的有机碱的化合物的实例,但是不应该认为本发明受这些实例的限制。括号中的每一种表述都显示了沸点。
b-3:吡啶(115℃),b-14:4-甲基吗啉(115℃),b-20:二烯丙基甲胺(111℃),b-19:三乙胺(88.8℃),b-21:叔丁基甲胺(67-69℃),b-22:二甲基异丙胺(66℃),b-23:二乙基甲基胺(63-65℃),b-24:二甲基乙基胺(36-38℃),b-18:三甲胺(3-5℃)。
当被用作本发明的酸催化剂的时候,前述由酸和有机盐制得的盐可以是被分离的并且用来使用。作为替换,可以使用通过混合酸和有机盐以在溶液中形成盐而获得的的溶液。此外,可以使用仅酸和一种有机碱中一种,并且多种酸和多种有机碱可以混合并且使用。当酸和有机碱混合并且使用的时候,优选混合酸和有机碱以使当量比优选为1/0.9-1/1.5,更优选1/0.95-1/1.3,并且进一步优选1/1.0-1/1.1。
市售的作为加热酸生成剂的材料的实例包括CATALYST 4040、CATALYST 4050、CATALYST 600、CATALYST 602、CATALYST 500、和CATALYST296-9,所有这些都是由Nihon Cytcc Industries Inc.生产的;和MACURE系列155、1051、5076和4054J和它们的嵌段类型,例如,MACURE系列2500、5225、X49-110、3525和4167、所有这些都是由King Industries,Inc.生产的。
基于100重量份可固化树脂组合物,所要使用的加热酸生成剂的比例优选为0.01-10重量份,更优选0.1-5重量份,并且进一步优选0.2-3重量份。当加入量落入该范围之内的时候,不仅可固化树脂组合物的储存稳定性是令人满意的,而且该涂布膜的耐划痕性也是令人满意的。
<光敏酸生成剂和光酸生成剂>
另外,下面将详细地描述能够用作光聚合引发剂的光酸生成剂。
酸生成剂的实例包括已知的化合物例如光阳离子聚合的光引发剂、染料的光脱色剂、光脱色剂、和已知的用于微蚀刻等的酸生成剂、以及他们的混合物。此外,酸生成剂的实例包括有机卤化的化合物、二砜化合物、和鎓盐化合物。在这些中,有机卤化的化合物和二砜化合物的具体实例包括在上面所描述的能够产生自由基的那些化合物相同的化合物。
作为光敏酸生成剂,可以列举(1)各种鎓盐如碘鎓盐、锍盐、鏻盐、重氮盐、铵盐、和吡啶盐;(2)砜化合物如β-酮酯、β-磺酰砜、和它的α-重氮化合物;(3)磺酸酯如烷基磺酸酯、卤烷基磺酸酯、芳基磺酸酯、和亚胺基磺酸酯;(4)磺酰亚胺化合物;和(5)重氮甲烷化合物。
鎓盐化合物的实例包括重氮盐、铵盐、亚铵盐、鏻盐、碘鎓盐、锍盐、砷鎓盐、和硒鎓盐。其中,考虑到对光聚合引发的光敏性,化合物的材料稳定性等,重氮盐、碘鎓盐、锍盐、和亚铵盐是优选的。例如,列举了JP-A-2002-29162的第[0058]-[0059]段中描述的化合物。
基于100重量份的可固化树脂组合物,所要使用的光敏酸生成体的比例优选为0.01-0重量份,更优选0.1-5重量份。
除此以外,例如在JP-A-2005-43876中描述的内容可以作为具体的化合物以及使用它的方法应用。
在本发明的光学膜中,优选上面的低折射率层可以通过涂布形成并且优选用于形成该低折射率层的涂料溶液含有至少一种含有能够通过紫外线(UV)和/或热固化发生固化的官能团的半透明树脂。在这里被称为“含有至少一种含有能够通过紫外线(UV)和/或热固化发生固化的官能团的半透明树脂”是含有上述光致可聚合基团如(甲基)丙烯酰基作为能够通过紫外线(UV)发生固化的官能团并且含有能够与交联剂热反应的羟基作为能够发生热固化的官能团的半透明树脂。这样的半透明树脂的合适实例包括上述含氟共聚物和有机硅烷化合物。
此外,在本发明的光学膜中,更优选用于形成该低折射率层的上述涂料溶液含有至少两种半透明树脂作为薄膜形成成分;优选其中的至少一种半透明树脂包含能够通过紫外线(UV)发生固化的官能团;并且优选至少一种不同于前者的半透明树脂含有能够发生热固化的官能团。另外,进一步优选上述用来形成低折射率层的涂料溶液含有至少一种聚合引发剂和至少一种能够发生热固化的交联剂。此外,还进一步优选该低折射率层含有能够改进热固化的固化催化剂(作为聚合引发剂,能够发生热固化的交联剂和能够改善热固化的固化催化剂,可以优选使用前面描述的那些)。
此外,考虑到耐划痕性和成本,优选在上述用于形成低折射率层的涂料溶液中,通过用至少一种能够发生热固化的半透明树脂的重量与至少一种能够发生热固化的交联剂的重量的总和除至少一种含能够通过紫外线(UV)固化的官能团的半透明树脂的重量与至少一种聚合引发剂的重量的总和所获得的值为0.05-0.19。该值更优选为0.10-0.19。考虑到耐划痕性,该值少于0.05不是优选的。另一方面,当该值超过0.19的时候,由于UV固化成分的比例变高,在用UV固化的时候为了提高聚合效率增加工艺条件(例如,在用UV固化的时候用氮气清洗乙基增加薄膜的表面温度)变得更加必要。由于用氮气清洗在用UV固化的时候氧气的浓度优选不超过1,000ppm,更优选不超过500ppm,进一步优选不超过100ppm,并且最优选不超过50ppm。此外,在用UV固化时的薄膜表面温度优选为50℃或更高,更优选70℃或更高,并且进一步优选90℃或更高。当温度过高的时候,支撑物被软化,并且引起了处理(运送)缺陷。这样,由此确定了上限温度。
(流平剂)
为了提高表面性能(防止不均匀),优选在本发明的至少一个硬涂层中使用流平剂。另外,为了防止不均匀,同样优选在本发明的低折射率层中使用各种流平剂。具体地,氟系流平剂和有机硅系流平剂优选作为该流平剂。具体而言,氟系流平剂和有机硅系流平剂的共同使用是更加优选的,这是因为防止不均匀的能力较高。此外,更优选该流平剂被使用于所有的层中。
此外,作为该流平剂,低聚物或聚合物优于低分子量化合物。当加入流平剂的时候,该流平剂迅速不均匀地分散于被涂布的液体膜表面上并且即使在干燥以后,其仍然不均匀地分散在其所在的表面上。这样,流平剂所加入到的硬涂层或者低折射率涂层薄膜的表面能被该流平剂所降低。
相应地,从防止硬涂层不均匀的观点来看,优选该硬涂层的表面能很低。硬涂层的“表面能”(γsv:单位,mJ/m2:将“mN/m”单位转化成“mJ/m2”单位)是指由γsd和γsh总和的值γsv(=γsd+γsh)定义的防眩硬涂层的表面张力的能量降低值,其中γsd和γsh是在参见D.K.Owens,J.Appl.Polym.Sci.,13,1974(1969)的同时,通过下面的联立方程式(1)和(2)分别从位于防眩硬涂层上的纯净水H2O和二碘甲烷的接触角θH2O和θCH2I2试验确定的。在测量之前,试样必须在预定的温度-湿度条件下经过一定时间段的湿度控制。在这种情况下,优选该温度在20℃-27℃的范围内并且湿度是在50RH%-65RH%的范围内。该温度-湿度时间优选为2个小时或更多。
在这里,γH2Od=21.8°,γH2Oh=51.0°,γH2Ov=72.8°,CH2I2 d=49.5°,γCH2I2 h=1.3°,CH2I2 v=50.8°,
硬涂层的表面能优选在不超过45mJ/m2,更优选0-45mJ/m2,并且进一步优选20-40mJ/m2的范围内。通过调节该硬涂层的表面能不超过45mJ/m2,其带来了基本不产生不均匀的硬涂层的效果。
然而,在将上层例如低折射率层进一步涂敷在硬涂层上的情况下,优选将流平剂洗脱到该上层中。在将该硬涂层浸渍到用于硬涂层的上层的涂料溶液的溶剂(例如,甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲苯、和环己酮)中并且将其洗掉之后之后,进一步优选硬涂层的表面能是高的。在这种情况下,表面能优选为35-70mJ/m2
下面将描述优选作为硬涂层的流平剂的氟系流平剂。有机硅系流平剂将在后面进行描述。
作为氟系流平剂,含有氟脂肪基的聚合物是优选的。另外,含有相应于下面的单体(i)的重复单元(聚合单元)的聚合物;和含有相应于下面的单体(i)的重复单元(聚合单元)和相应于下面的单体(ii)的重复单元的丙烯酸树脂或甲基丙烯酸树脂、或者与它们可以共聚合的乙烯基单体的共聚物是适合使用的。可以使用由J.Brandrup编著并且由Wiley Interscience(1975)出版的PolymerHandbook,第二版,第二章第1-483页中所描述的这样的单体。
它们的具体实例包括含有一选自于丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、烯丙基化合物、乙烯基醚、和乙烯基酯中的加成可聚合不饱和键的化合物。
(i)由下面的化学式(A)表示的含氟基脂肪基的单体
化学式(A)
Figure A20061014333300591
在化学式(A)中,R1表示氢原子、卤原子、或者甲基;并且优选是氢原子或者甲基。X表示氧原子、硫原子、或-N(R12)-;优选氧原子或者-N(R12)-;并且更加优选氧原子。R12表示氢原子或具有1-8个碳原子的任选被取代的烷基;优选是氢原子或者具有1-4个碳原子的烷基;并且更加优选氢原子或者甲基。Rf表示-CF3或-CF2H。
在化学式(A)中,m表示1-6、优选1-3、并且更加优选1的整数。
在化学式(A)中、n表示1-11、优选1-9、并且更加优选1-6的整数。Rf优选是-CF2H。
此外,两种或多种衍生自由化学式(A)表示的含氟脂肪族基团的单体的聚合单元可以结合使用作为氟基聚合物中的构成成分。
(ii)由下面的化学式(B)表示的能够与前述的(i)共聚合的单体:
化学式(B)
在化学式(B)中,R13表示氢原子、卤原子、或甲基;并且优选氢原子或甲基。Y表示氧原子、硫原子、或-N(R15)-;优选氧原子或-N(R15)-;并且更加优选氧原子。R15表示氢原子或具有1-8个碳原子的烷基;优选是氢原子或者具有1-4个碳原子的烷基;并且更加优选氢原子或者甲基。
R14表示任选被取代的具有1-60个碳原子的线性、支链或环状烷基或者任选被取代的芳基(例如,苯基和萘基)。该烷基可以含有聚(烯化氧基)。另外,该烷基优选是具有1-20个碳原子的线性、支链或环状烷基,并且特别优选是具有1-10个碳原子的线性或支链烷基。基于氟基聚合物中的单体的总量,为了生产优选的氟基聚合物所使用的由前面的化学式(A)表示的含氟脂肪族基团的单体的量在10重量%或更多,优选50重量%或更多,更加优选70-100重量%,并且进一步优选80-100重量%的范围内。
下面将给出优选的氟基聚合物的具体结构的实例,但是不应该认为本发明仅仅限于此。顺便说一句,数字意味着各个单体成分的摩尔分数;并且Mw表示重均分子量。
  R   n   Mw
  FP-1   H   4   8000
  FP-2   H   4   16000
  FP-3   H   4   33000
  FP-4   CH3   4   12000
  FP-5   CH3   4   28000
  FP-6   H   6   8000
  FP-7   H   6   14000
  FP-8   H   6   29000
  FP-9   CH3   6   10000
  FP-10   CH3   6   21000
  FP-11   H   8   4000
  FP-12   H   8   16000
  FP-13   H   8   31000
  FP-14   CH3   8   3000
  FP-15   CH3   8   10000
  FP-16   CH3   8   27000
  FP-17   H   10   5000
  FP-18   H   10   11000
  FP-19   CH3   10   4500
  FP-20   CH3   10   12000
  FP-21   H   12   5000
  FP-22   H   12   10000
  FP-23   CH3   12   5500
  FP-24   CH3   12   12000
  x   R1   p   q   R2   r   s   Mw
  FP-25   50   H   1   4   CH3   1   4   10000
  FP-26   40   H   1   4   H   1   6   14000
  FP-27   60   H   1   4   CH3   1   6   21000
  FP-28   10   H   1   4   H   1   8   11000
  FP-29   40   H   1   4   H   1   8   16000
  FP-30   20   H   1   4   CH3   1   8   8000
  FP-31   10   CH3   1   4   CH3   1   8   7000
  FP-32   50   H   1   6   CH3   1   6   12000
  FP-33   50   H   1   6   CH3   1   6   22000
  FP-34   30   H   1   6   CH3   1   6   5000
  FP-35   40   CH3   1   6   H   3   6   3000
  FP-36   10   H   1   6   H   1   8   7000
  FP-37   30   H   1   6   H   1   8   17000
  FP-38   50   H   1   6   H   1   8   16000
  FP-39   50   CH3   1   6   H   3   8   19000
  FP-40   50   H   1   8   CH3   1   8   5000
  FP-41   80   H   1   8   CH3   1   8   10000
  FP-42   50   CH3   1   8   H   3   8   14000
  FP-43   90   H   1   8   CH3   3   8   9000
  FP-44   70   H   1   8   H   1   10   7000
  FP-45   90   H   1   8   H   3   10   12000
  FP-46   50   H   1   8   H   1   12   10000
  FP-47   70   H   1   8   CH3   3   12   8000
Figure A20061014333300631
  x   R1   n   R2   R3   Mw
  FP-48   90   H   6   H   C2H5   9000
  FP-49   80   H   6   H   C2H5   24000
  FP-50   60   H   6   H   C2H5   36000
  FP-51   90   H   6   H   C4H9(n)   15000
  FP-52   80   H   6   H   C4H9(n)   17000
  FP-53   60   H   6   H   C4H9(n)   10000
  FP-54   90   H   6   H   C4H9(iso)   16000
  FP-55   80   H   6   H   C4H9(iso)   18000
  FP-56   60   H   6   H   C4H9(iso)   21000
  FP-57   90   H   6   H   C4H9(t)   14000
  FP-58   80   H   6   H   C4H9(t)   12000
  FP-59   60   H   6   H   C4H9(t)   13000
  FP-60   90   H   6   H   C6H13(n)   10000
  FP-61   80   H   6   H   C6H13(n)   8000
  FP-62   60   H   6   H   C6H13(n)   12000
  FP-63   80   H   4   H   C2H5   25000
  FP-64   80   H   4   H   C4H9(n)   32000
  FP-65   80   H   4   H   C4H9(iso)   28000
  FP-66   80   H   4   H   C4H9(t)   25000
  FP-67   80   H   4   H   C6H13(n)   20000
  FP-68   80   H   8   H   C2H5   5000
  FP-69   80   H   8   H   C4H9(n)   6000
  FP-70   80   H   8   H   C4H9(iso)   5000
  FP-71   80   H   8   H   C4H9(t)   7000
  FP-72   80   H   8   H   C6H13(n)   5000
  FP-78   80   H   4   CH3   C2H5   12000
  FP-79   80   H   4   CH3   C4H9(n)   14000
  FP-80   80   H   4   CH3   C4H9(iso)   20000
  FP-81   80   H   4   CH3   C4H9(t)   22000
  FP-82   80   H   4   CH3   C6H13(n)   18000
  FP-83   80   CH3   4   CH3   C2H5   6000
  FP-84   80   CH3   4   CH3   C4H9(n)   8000
  FP-85   80   CH3   4   CH3   C4H9(iso)   7000
  FP-86   80   CH3   4   CH3   C4H9(t)   12000
  FP-87   80   CH3   4   CH3   C6H13(n)   5000
构成氟基聚合物的含有氟脂肪族基团的单体的聚合单元量优选超过10重量%,更优选50-100重量%。在注重防止硬涂层不均匀的情况下,构成氟基聚合物的含有氟脂肪族基团的单体的聚合单元量最优选为75-100重量%;并且在将低折射率层涂布在硬涂层上的情况下,最优选50-75重量%(折合成构成该含氟基聚合物的全部聚合单元描述的)。
接下来,将描述有机硅系流平剂。
有机硅系流平剂的实例包括侧链或者主链的末端用各种取代基如乙二醇、丙二醇等的低聚物改性了的聚二甲基硅氧烷,并且它们的具体实例包括KF-96和X-22-945,所有这些都是由Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.生产。除此以外,优选使用疏水基团是由二甲基聚硅氧烷并且亲水基团是由聚氧化烯构成的非离子表面活性剂。
非离子表面活性剂的具体实例包括由Nippon Unicar CompanyLimited生产的有机硅表面活性剂,其包括SILWET L-77、SILWETL-720、SILWET L-7001、SILWET L-7002、SILWET L-7604、SILWETY-7006、SILWET FZ-2101、SILWET FZ-2104、SILWET FZ-2105、SILWET 2110、SILWET FZ-2118、SILWET FZ-2120、SILWETFZ-2122、SILWET F-2123、SILWET FZ-2130、SILWET FZ-2154、SILWET FZ-2161、SILWET FZ-2162、SILWET FZ-2163、SILWETFZ-2164、SILWET FZ-2166、SILWET FZ-2191、SUPERSILWETSS-2801、SUPERSILWET SS-2802、SUPERSILWET SS-2803、SUPERSILWET SS-2804和SUPERSILWET SS-2805。
此外,作为由作为疏水基团的二甲基聚硅氧烷和作为亲水基团的聚氧化烯构成的非离子表面活性剂的优选的结构,其中二甲基聚硅氧烷结构链段和聚氧化烯链相互之间交替重复连接的线性嵌段聚合物是优选的,并且可以参考JP-A-6-49486制备。
它的具体实例包括ABN SILWET FZ-2203,ABN SILWETFZ-2207,和ABN SILWET FZ-2208,所有这些都是由Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.生产。基于涂料溶液,含氟流平剂或有机硅系流平剂的加入量优选为0.001重量%-1.0重量%,更优选为0.01重量%-0.2重量%。
(低折射率层的涂料溶液的溶剂)
为了抑制低折射率层的干燥不均匀性,本发明的光学膜的低折射率层的涂料溶液的溶剂含有沸点不高于120℃的低沸点溶剂,基于该低折射率层的涂料溶液的溶剂的总重量,该溶剂的量为50重量%-100重量%,优选70重量%-100重量%,并且更加优选90重量%-100重量%。通过改变在后面所描述的本发明的一个试样的低折射率层的溶剂成分,通过评价该低折射率层的表面性能能够证实该效果。作为该涂料溶液的具体溶剂,对低折射率层中的含氟聚合物具有好的溶解性的甲基乙基酮、甲基异丁基酮、和甲苯是代表性实例。
(硬涂层的增稠剂)
在硬涂层中,为了调节涂料溶液的粘度可以使用增稠剂。
通过增稠,可以抑制所包含的颗粒的沉淀,或者可以预期防止不均匀的效果。在这里所指的“增稠剂”意味着能够通过它的加入增加溶液的粘度的物质。通过加入增稠剂增加涂料溶液粘度的程度优选为0.05-50cP,更优选为1-50cP,并且最优选2-50cP。
优选用作增稠剂的高分子量聚合物基本上不含有氟原子和/或硅原子。在这里所指的术语“基本上”意味着在高分子聚合物中的氟原子和/或硅原子的含量不超过0.1重量%,并且优选不超过0.01重量%。
作为增稠剂,高分子量聚合物是优选的。下面将给出它们的具体实例,但是不应该认为本发明受其限制。
聚丙烯酸酯
聚甲基丙烯酸酯
聚醋酸乙烯酯
聚丙酸乙烯酯
聚丁酸乙烯酯
聚乙烯醇缩丁醛
聚乙烯醇缩甲醛
聚乙烯醇缩乙醛
聚乙烯醇缩丙醛
聚乙烯醇缩己醛
聚乙烯基吡咯烷酮
醋酸纤维素
丙酸纤维素
醋酸丁酸纤维素
在它们中,聚甲基丙烯酸酯(特别是聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸乙酯)、聚醋酸乙烯酯、聚丙酸乙烯酯、丙酸纤维素、和醋酸丁酸纤维素是特别优选的。
此外,它们的重均分子量优选为100,000-1,000,000。
除此之外,还有已知的粘度调节剂和触变剂,例如,JP-A-8-325491中描述的绿石、氟四硅云母、膨润土、硅石、蒙脱土、和聚(丙烯酸钠);和JP-A-10-219136中描述的乙基纤维素、聚丙烯酸、和有机粘土。
[透明支撑物]
对本发明薄膜的支撑物没有具体的限制,并且它的实例包括透明树脂膜、透明树脂板、透明树脂片、和透明玻璃。透明树脂膜的实例包括酰基纤维素膜(例如,三醋酸纤维素膜(折射率:1.48)、二醋酸纤维素膜、醋酸丁酸纤维素膜、和醋酸丙酸纤维素膜),聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜膜、聚丙烯酸树脂膜、聚脲基膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚砜膜、聚醚膜、聚甲基戊烯膜、聚醚酮膜、和(甲基)丙烯腈膜、聚烯烃、和具有酯环结构的聚合物(例如,JSR Corporation的商品名“ARTON”)和无定形聚烯烃(例如,Zeon Corporation的商品名“ZEONEX”)。在它们中,三乙酰基纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、和具有酯环结构的聚合物是优选的;并且三乙酰基纤维素是特别优选的。
可以应用的支撑物的厚度通常为大约25μm-1,000μm,优选25μm-250μm,并且更加优选30μm-90μm。
虽然支撑物的宽度是任意的,但是考虑到处理性、产量和生产率,通常为100-5,000mm,优选800-3,000mm,并且更加优选1,000-2,000mm。该支撑物可以以辊形式的纵向状态给予,并且它的长度通常为100m-5,000m,并且优选500m-3,000m。
优选该支撑物的表面是光滑的。平均粗糙度Ra的值优选不超过1μm,更优选0.0001-0.5μm,并且进一步优选0.001-0.1μm。
<酰基纤维素膜>
在上述的各种膜中,高透明度、低光学双折射率以及容易制造,并且通常用作起偏振片的保护膜的酰基纤维素膜是优选的。
对于酰基纤维素膜,为了改进动力学特性、透明度、平整度等,各种改进技术是已知的,并且描述于Journal of Technical DisclosureNo.2001-1745中的技术可以用作本发明的薄膜的已知技术。
在本发明中,在这些酰基纤维素膜中,三醋酸纤维膜是特别优选的,并且优选使用酰基化程度为59.0-61.5%的醋酸纤维素作为酰基纤维素膜。在这里所指的“乙酰化程度”意味着每纤维素单位重量上结合的乙酸的数量。乙酰化程度依照ASTM D-817-91测量和计算(醋酸纤维素等的测试方法)。
该乙酰纤维素的粘均聚合度(DP)优选为250或更多,并且更优选为290或更多。
此外,在使用于本发明的酰基纤维素中,优选通过溶胶渗透色谱柱测量的Mw/Mn值(其中Mw表示重均分子量,并且Mn表示数均分子量)接近于1.0,换句话来说,分子量分布很窄。具体地,Mw/Mn值优选为1.0-1.7,更优选1.3-1.65,并且最优选1.4-1.6。
通常,在酰基纤维素2-,3-,和6-位置上的羟基并不是以总取代度的每1/3等量分布的,而是在6-位置上的羟基的取代度趋于变小。在本发明中,优选在6-位置上的羟基的取代度大于在2-或3-位置上的取代度。
在6-位置上的羟基优选以总取代度的32%或更大、更优选33%或更大、并且特别优选34%或更大的比例被酰基取代。另外,优选在醋酸纤维素的6-位置的酰基的取代度为0.88或更多。在6-位置的羟基可以被除乙酰基以外的具有3个或更多个碳原子的酰基如丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基、和丙烯酰基取代。在每一个位置上的取代度的测量可以通过NMR确定。
在本发明中,可以使用通过在JP-A-11-5851,第[0043]-[0044]段的[实施例][合成实施例1],第[0048]-[0049]段的[合成实施例2],和第[0051]-[0052]段的[合成实施例3]中描述的方法获得的醋酸纤维素。
为了提高机械物理性能或者在薄膜生产的浇注之后提高干燥速度,可以将增塑剂加入到该酰基纤维素膜中。作为增塑剂,磷酸酯和羧酸酯是适合使用的。磷酸酯的实例包括磷酸三苯酯(TPP)、磷酸二苯基联苯酯、和磷酸三甲苯酯(TCP)。作为羧酸酯,邻苯二甲酸酯和柠檬酸酯是代表。邻苯二甲酸酯的实例包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCyP)、和邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)。柠檬酸酯的实例包括O-乙酰柠檬酸三乙酯(OACTE)、O-乙酰柠檬酸三丁酯(OACTB)、、和O-乙酰柠檬酸三环己酯(OACTCy)。其他羧酸酯的实例包括油酸丁酯、甲基乙酰基亚麻酸酯(methylacetyl licinolate)、癸二酸二丁酯、和各种偏苯三酸酯。其中,邻苯二甲酸基增塑剂和柠檬酸酯基增塑剂是优选使用的。DEP/DPP和OACTCy是特别优选的。
增塑剂的加入量优选为酰基纤维素的量的0.1-25重量%,更优选1-20重量%,并且最优选3-15重量%。
[光学膜的特性]
考虑到防污性能,在25℃和60%RH的环境下测量的本发明的光学膜的表面与纯净水的接触角优选为90°或更大,更优选95°或更大,并且特别优选100°或更大。此外,在形成起偏振片时所需要的皂化处理前和后的接触角的变化优选不超过5°,更预选不超过3°,并且最优选不超过1°。
考虑到防尘性能,优选本发明的光学膜在25℃和60%RH的环境下测量的由聚对苯二甲酸乙二醇酯上垂直分离所导致的电荷量为-500(皮库)/cm2至+500pc(皮库)/cm2。由垂直分离所导致的电荷量优选为-200(皮库)/cm2至+200pc(皮库)/cm2,并且更优选-100(皮库)/cm2至+100pc(皮库)/cm2。顺便提一下,由垂直分离所导致的电荷量如下。
提前使测试试样处于25℃和60%RH的环境下2个小时。测量单元是由用于在其上防止测试试样的桌子和能够保持对应的薄膜并且将来自上面的测试试样重复接触粘接和分离的机头组成,并且将对苯二甲酸乙二醇酯安装在所述机头中。在对测量部分去静电之后,重复将该测试试样接触粘结到机头上并且分离。读出在第一次分离时的电荷量的值和第五次分离时的电荷量的值并且将它们平均。改变试样,对于三个试样重复相同的操作。所有试样的平均值被定义为由于垂直分离所导致的电荷量。
此外,在光学膜的低折射率层的至少一种构成物质是由含氟材料制备的情况下,为了使由垂直分离所导致的电荷量落入上面的优选范围内,光电子谱强度比F/C为0.5-5,优选为0.5-3,并且更优选为0.5-2。此外,为了调节由于垂直分离所导致的电荷量,优选包含具有高表面定向性能的硅,同样也可以是氟。结果是,光电子谱强度比Si/C为0.05-0.5,优选为0.1-0.5,并且更优选为0.2-0.5。顺便提一下,F/C(=F1S/C1S)和Si/C(=Si2p/C1s)是如下测量的值。
通过由Shimadzu Corporation生产的ESCA-3400(真空度:1×10-5Pa,X射线源:靶Mg,电压:12kV,电流:20mA)测量该光学膜最外层表面的光电子谱Si2p、F1s和C1s
另外,为了增强防尘性能,推荐调节本发明的光学膜以使其具有少于1×1011Ω/□,优选少于1×1010Ω/□,并且更优选少于1×109Ω/□的表面电阻。顺便提一下,后面将描述表面电阻值的测量方法。为了给予本发明的光学膜导电性,可以使用各种导电颗粒。优选该导电颗粒是由金属氧化物或氮化物形成的。金属氧化物或氮化物的实例包括氧化锡、氧化铟、氧化锌、和氮化钛。在它们中,氧化锡和氧化铟是特别优选的。导电性无机颗粒包含这样的金属氧化物或氮化物作为主要成分并且可以进一步含有其它元素。在这里所称的“主要成分”意味着在构成颗粒的成分中具有最高含量(重量%)的成分。其它元素的实例包括Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P、S、B、Nb、In、V和卤原子。为了改进氧化锡和氧化铟的导电性,优选使用Sb、P、B、Nb、In、V或卤原子。含有Sb的氧化锡(ATO)和含有Sn的氧化铟(ITO)是特别优选的。Sb在ATO的比例优选为3-20重量%;并且Sn在ITO中的比例优选为5-20重量%。
用于抗静电层的导电性无机颗粒的初级粒子优选具有1-150nm、更优选5-100nm、并且最优选5-70nm的平均粒径。在将要形成的抗静电层中的导电性无机颗粒具有1-200nm、优选5-150nm、更优选10-100nm、并且最优选10-80nm的粒径。导电性无机颗粒的平均粒径是将颗粒的重量作为重量的平均粒径并且可以通过光散射方法或通过电子显微镜照片测量。
导电性无机颗粒优选具有10-400m2/g、更优选20-200m2/g、并且最优选30-150m2/g的比表面积。
该导电性无机颗粒可以经过表面处理。该表面处理是通过使用无机化合物或有机化合物进行的。用于表面处理的无机化合物的实例包括氧化铝和二氧化硅。二氧化硅处理是特别优选的。用于表面处理的有机化合物的实例包括多元醇、链烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶联剂、和钛酸酯偶联剂。在它们中,硅烷偶联剂是最优选的。表面处理可以通过结合两种或多种表面处理来进行。
优选导电性无机颗粒的形状是米粒形、球形、立方形、纺锤形、或无定形。
在特定的层或膜中,两种或多种导电性颗粒可以一起使用。导电性无机颗粒在抗静电层中的比例优选为20-90重量%,更优选25-85重量%,并且进一步优选30-80重量%。此外,导电性无机颗粒可以以悬浮液的状态使用来形成抗静电层。
关于表面电阻值的测量方法,预先使试样薄膜处于25℃和60%RH的环境下2个小时或更长。此后,通过使用兆欧表/微电流表“TR8601”(由Advantest Corporation生产)测量涂层侧的表面电阻。
考虑到提高耐划痕性(防止应力集中),本发明的光学膜优选具有不超过0.3、更优选不超过0.2、并且进一步优选不超过0.1的动摩擦系数。动摩擦系数的测量如下。
预先使试样薄膜处于25℃和60%RH的环境下2个小时或更长。此后,使用了通过使用5mmφ不锈钢球在100g的载荷下以60cm/min的速度通过动摩擦分析仪HEIDON-14测量的值。
在本发明的光学膜中,考虑到在明亮房间环境下黑显示时黑色的稳定性以及改进在明亮房间中的对比度,优选当在450nm-650nm的波长范围内在5°正反射的平均值和累积反射的平均值被分别定义为A和B的时候,B不超过3%,并且(B-A)不超过1.5%。B更优选不超过2%,并且进一步优选不超过1%。此外,(B-A)更优选不超过1%,并且进一步优选不超过0.5%。5°正反射和累积反射的平均值是如下测量的。
关于镜面反射率的测量,通过使用内部安装了适配器“ARV-474”的分光光度计“V-550”(由JASCO Corporation制造),在380-780nm的波长区域在5°的入射角处测量了-5°的输出角的镜面反射率,并且计算了450-650nm的平均镜面反射率。关于累积反射率的测量,通过使用内部安装了适配器“ARV-471”的分光光度计“V-550”(由JASCOCorporation制造),在380-780nm的波长区域测量了在5°的入射角处的累积反射率,并且计算了450-650nm的平均累积反射率。
[光学膜的制备方法]
虽然本发明的光学膜可以通过下面的方法制备,但是不应该认为本发明受其限制。
(涂料溶液的制备)
首先,制备用于形成每个层的涂料溶液。在那种情况下,通过减小溶剂的挥发量,有可能抑制水含量在涂料溶液中的增加。涂料溶液中的水含量优选不超过5%,并且更优选不超过2%。溶剂挥发量的抑制是通过,例如在将各种原材料倒入槽中之后搅拌的时候提高严密性并且在液体转移工作的时候减小空气与涂料溶液的接触面积。此外,可以提供用于涂布的过程中或者在涂布之前或之后降低该涂料溶液中的水含量的措施。
(过滤)
优选在涂布之前,对用于涂布的涂料溶液进行过滤。对于用于过滤的过滤器,优选使用具有在涂料溶液中的成分不被除去的范围内尽可能小的孔径的过滤器。为了过滤,使用绝对过滤精度为0.1-50μm的过滤器,并且优选使用绝对过滤精度为0.1-40m的过滤器。该过滤器优选具有0.1-10mm,并且更优选0.2-2mm的厚度。在那种情况下,优选过滤是在不超过1.5MPa下,更优选不超过1.0MPa,并且进一步优选不超过0.2MPa的过滤压下进行的。
过滤过滤器元件没有特定限制只要其不影响涂料溶液。
此外,还优选在涂布前,超声分散被过滤的涂料溶液,从而有助于悬浮液的消泡和分散以及保持。
(涂布前的处理)
优选在涂布前对使用于本发明的支持物进行加热处理来校正基底缺陷,或者进行表面处理来提高涂布性能或者提高与被涂布基底的粘合性。表面处理的具体实例包括电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理、和紫外线辐射处理。此外,还优选如在JP-A-7-333433中描述的那样利用它来提供底涂层层。
另外,在除尘过程中被作为涂布前的工艺的除尘方法的实例包括干式除尘方法,例如JP-A-59-150571中描述的将无纺织物、薄片等压到薄膜表面的方法;在JP-A-10-309553中描述的以高速吹送高清洁度的空气来从薄膜表面上将沉积物分离并且通过相邻的抽气孔来抽取被分离的沉淀物的方法;以及在JP-A-7-333613中描述的吹超声振动压缩空气来分离沉积物并且抽吸该沉积物的方法(例如,由ShinkoCo.,Ltd.生产的NEW ULTRASONIC CLEANER)。
此外,还有可以应用的湿式除尘方法,例如,将薄膜引入到清洗槽并且通过超声振动器分离沉积物的方法;如在JP-B-49-13020中描述的向薄膜中填入清洗溶液、吹高速空气并且进行抽吸的方法;和如在JP-A-2001-38306中描述的通过液体润湿辊连续摩擦腹板膜并且然后将液体喷洒到摩擦表面上以达到清洁的方法。在这些除尘方法中,考虑到除尘的效果,通过超声除尘的方法以及通过湿式除尘的方法是特别优选的。
此外,考虑到增加除尘的效率并且抑制灰尘粘附,在除尘工艺之前除去薄膜支撑物上的静电是特别优选的。为了获得这样的除静电方法,有可能使用电晕放电系统的电离器,具有光例如UV和软X-射线等的辐射系统的电离器。在除尘和涂布之前和之后,该薄膜支撑物优选具有不超过1,000V,优选不超过300V,并且特别优选不超过100V的充电电压。
从保持薄膜平整度的观点来看,优选将酰基纤维素膜的温度在这些处理中控制在不高于Tg,特别是不超过150℃。
在将本发明的薄膜用作起偏振片保护膜的情况下,在使酰基纤维素粘附到起偏振膜上的情况下,从与起偏振膜的粘附性的角度来看,特别优选进行酸处理或碱处理,即对酰基纤维素进行皂化处理。
从粘附性等来看,酰基纤维素膜优选具有55mN/m或更多,并且更优选60mN/m或更多并且不超过75mN/m的表面能。表面能可以通过上述表面处理来调整。
(涂布)
本发明膜的各个层都可以通过下面的涂布方法形成,但是不应该认为本发明受这些方法的限制。
被应用的已知的方法有,例如浸渍涂布法、空气刮浆涂布法、档板涂布法、辊涂法、线棒涂布法、刻花涂布法、和挤出涂布法(布模涂布法)(参见US2,681,294)以及微刻花涂布法。在这些方法中,微刻花涂布方法和布模涂布法是优选的。
在这里所指的应用于本发明的“微刻花涂布方法”是一种涂布方法,其特征在于将直径为10-100mm、优选约20-50mm并且在它的整个外表面雕刻上刻花图案的刻花辊放置在支撑物下面,并且同时以与支持物的传送方向相反的方向旋转刻花辊,并且通过刮刀从所述刻花辊的表面上刮掉多余的涂料溶液并且在支撑物的上表面处于自由状态的状态下将固定量的涂料溶液传送到支撑物的底面上,从而完成了涂布。处于卷起状态下的透明支撑物被连续缠出,并且通过该微刻花涂布法,硬涂层和含有含涂氟烯烃基聚合物的低折射率层中的至少一层可以被涂布在被缠出的支撑物的一面上。
对于微刻花涂布法的涂布条件,雕刻在刻花辊上的刻花图案的线条数优选为每英寸50-800条,并且更优选为每英寸100-300条;刻花图案的深度优选为1-600μm,并且更优选5-200μm;刻花辊的转数优选为3-800rpm,更优选为5-200rpm;并且支撑物的传送速度优选为0.5-100m/min,并且更优选1-50m/min。
为了以高生产率供给本发明的膜,优选应用挤出涂布法(布模涂布法)。特别是,下面将描述可以优选应用于具有小的湿涂布量(不超过20mL/m2)的区域,例如硬涂层和防反射层的布模涂布机。
<布膜涂布机的构型>
图2是使用狭缝式模具用于进行本发明的涂布机的横截面图。在涂布机10中,将涂料溶液14以珠粒14a形式涂布到由支承辊11支撑的腹板W上并且从狭缝式模具13连续地流出,从而在腹板W上形成涂布膜14b。
在狭缝式模具13的内部形成槽15和狭缝16。在槽15中,它的横截面是由曲线和直线构成的,并且如图6中所描述的那样,其可以基本上是圆形或者半圆形的。在槽15中,通常,形成了横截面形状在狭缝模具13的宽度方向同时延展的用于收集涂料溶液的空间,以至于它的有效延展长度等于或略微长于涂布宽度。将涂料溶液14供给到槽15中是从狭缝式模具13的侧面或者从相对于狭缝开口16a的面的中心进行的。此外,向槽15提供了塞子以防止发生涂料溶液14的泄漏。
狭缝16是涂料溶液14从槽15到腹板W的通道并且其具有类似于槽15的在狭缝式模具13的宽度方向上的横截面形状;并且通常通过使用没有图示出的宽度调节板,调节位于腹板侧的开口16a以至于使其具有基本上等于涂布宽度的宽度。在该狭缝16的狭缝端部,在腹板运送方向上的支撑辊11与切线的角优选为30°或更多并且不超过90°。
狭缝16的开口16所在的狭缝式模具13的端部浇口17是以锥形的形式形成的,并且它的端部形成了被称为平台的平坦部分18。在该平台18中,相对于狭缝18在腹板W的运动方向的上游侧被命名为上游侧浇口平台18a,它的下游侧被命名为下游侧浇口平台18b。
图3显示了与常规的狭缝式模具相比,狭缝式模具13的横截面形状,其中图3A显示了狭缝模具13并且图3B显示了常规的狭缝式模具30。在常规的狭缝式模具30中,上游侧浇口平台31a与腹板W之间的距离等于下游侧浇口平台31b与腹板W之间的距离。顺便提一下,符号32表示槽,并且符号33表示狭缝。另一方面,本发明的狭缝式模具13,使下游侧浇口平台18b的长度ILO变短,从而可以非常精确地进行湿膜厚度不超过20μm的涂布。
虽然对于上游侧浇口平台18a的平台长度IUP没有具体限制,但是其优选在500μm-1mm的范围内。下游侧浇口平台18b的平台长度为30μm或更多并且不超过100μm,优选30μm或更多并且不超过80μm,并且更优选30μm或更多并且不超过60μm。当下游侧浇口平台18b的平台长度ILO低于30μm的时候,顶部浇口的边缘趋向于破裂并且在涂布膜中趋向于产生条纹,导致了不能够进行涂布。此外,变得很难在下游侧设置湿线以至于引起了涂料溶液有可能被扩散在下游的问题。迄今为止知道涂料溶液在下游侧的该湿扩散,意味着湿线的不均匀性,导致了缺陷形状例如涂层表面上的条纹的产生。另一方面当下游侧浇口平台18b的平台长度ILO长于100μm的时候,由于不能形成珠粒自身,因此不可能进行薄层涂布。
另外,由于与上游侧浇口平台18a相比,接近于腹板W下游侧浇口平台18a是过度咬合(overbite)形状,因此真空度可以被提高以至于不可能形成适合于膜涂布的珠粒。下游侧浇口平台18b和上游侧浇口平台18a与腹板W之间的距离差(在下文中被称为“过咬合长度LO”)优选为30μm或更多并且不超过120μm,更优选30μm或更大并且不超过100μm,并且最优选30μm或更多并且不超过80μm。当狭缝式模具13是过咬合形状的时候,端部浇口17与腹板W之间的间隙GL显示了下游侧浇口平台18b与腹板W之间的间隙。
图4是显示了在涂布步骤中用于进行本发明的狭缝式模具和它的环境的斜视图。在腹板W的运动方向的相反侧,在没有与腹板W接触的位置设置了真空室40以至于可以对珠粒14a完全达到真空调节。真空室40具有背板40a和侧板40b用来保持工作效率;并且间隙GB和GS分别存在于背板40a与腹板W之间以及侧板40b与腹板W之间。
图5是显示了相互之间相邻的真空室40和腹板W的横截面图。如图5中所图示的那样侧板和臂板与真空室主体可以是一体的,或者可以具有通过螺杆等使侧板和背板与该室接合的结构以至于适当地改变间隙。在所有这些结构中,背板40a与腹板W之间以及侧板40b与腹板W之间的准确开口位置被分别定义为GB和GS。在如图4所图示的那样,将真空室40放置于腹板W和狭缝式模具13下面的时候,真空室40的背板40a与腹板W之间的间隙GB表现为从背板40a的最上端到腹板W的间隙。
优选使背板40与腹板W之间的间隙GB大于狭缝模具13的端部浇口17与腹板W之间的间隙GL。以这种方式,有可能抑制由于支承辊11的离心率所引起的在珠粒周围的真空度的变化。例如,当狭缝式模具13的端部浇口17与腹板W之间的间隙GL为30μm或更多并且不超过100μm时,背板40a与腹板W之间的间隙GB优选为100μm或更多并且不超过500μm。
<材料和精度>
关于在腹板的运送方向上该腹板运动方向侧的端部浇口的长度,该长度越长,则对于珠粒的形成越不利。当该长度在狭缝式模具的宽度方向任意位置之间分散的时候,由于轻微的干扰珠粒变得不稳定。相应地,优选该长度在狭缝式模具的宽度方向的波动宽度落在20μm以内。
此外,对于狭缝式模具的端部浇口的材料,当使用材料例如不锈钢的时候,在加工阶段发生了陷下以至于当该狭缝式模具在腹板的运送方向上的端部浇口的长度在上面所描述的30-100μm的范围内的时候,不能够满足端部浇口的精度。相应地,为了保持高加工精度,使用如在日本专利No.2817053中所描述的超硬材质是重要的。具体地,优选至少该狭缝式模具的端部浇口是由其中结合了平均粒径不超过5μm的碳化物晶体的烧结碳化物制备的。烧结的碳化物的实例包括其中通过粘合剂金属例如钴粘结的碳化物晶体颗粒例如钨碳化物(在下文中被称为“WC”)的那些。除了钴以外,可以使用的粘结剂金属的实例包括钛,钽,鈮,和它们的混合金属。WC晶体的平均粒径优选不超过3μm。
为了实现高精度的涂布,在狭缝式模具的宽度方向上,在上述的该腹板的运动方向侧的端部浇口平台的长度与该腹板之间的间隙内的散射也是一个重要的因素。希望达到这两个因素的结合,即落在将该间隙的波动宽度抑制到一定程度的范围内的直线性。优选,产生了端部浇口与支承辊的直线性以至于在该狭缝式模具的宽度方向的间隙的波动宽度为不超过5μm。
(涂布速度)
通过达到支承辊和端部浇口的上述精度,优选使用于本发明中的涂布体系在高速涂布的时候是高度稳定的。另外,由于上述涂布体系是预先计量的体系,因此很容易在高速涂布的时候确保稳定的膜厚度。对于如本发明的防反射膜中的低涂布量的涂料溶液,上述涂布体系能够达到在具有好的膜厚度稳定性的同时高速涂布。虽然涂布可以通过其它涂布体系来进行,根据浸涂方法,涂料溶液在液体接受槽中的振动是不可避免的,以至于有可能引起阶梯状形式的不均匀。根据反向辊涂方法,由于涉及涂布的辊的离心或弯曲导致,有可能引起阶梯状形式的不均匀。此外,由于这些涂布体系是后计量体系,因此很难确保稳定的膜厚度。从生产率的观点来看,优选涂布是以50m/min或以上通过应用上述布模涂布方法进行的。
(干燥)
优选在直接或者通过其它层涂布于支撑层上之后,将本发明的膜传送到加热区以通过散热片来干燥溶剂。
作为干燥溶剂的方法,可以使用各种资料。该资料的具体实例包括在JP-A-2001-286817,JP-A-2001-314798,JPA-2003-126768,JP-A-2003-315505,和JP-A-2004-34002中描述的方法。
干燥区的温度优选为25℃-140℃;并且优选第一半干燥区的温度相对较低,而第二半干燥区的温度相对较高。然而,优选该温度不高于包含于每一层的涂料组合物中的除溶剂以外的成分开始挥发的温度。例如,在市场上可以购得的与紫外线可固化树脂一起使用的光自由基生成剂中,存在在120℃的温暖空气中在几分钟之内它的几十%就被挥发的那些。此外,在单官能团或双官能团丙烯酸酯单体中,存在在100℃的温暖空气发生挥发的单体。在这种情况下,优选干燥区的温度不高于除了包含在每一层的涂料组合物中的除溶剂以外的成分开始挥发的温度。
此外,优选关于在将每一层的涂料组合物涂布在支撑层上之后的干燥空气,当涂料组合物中固体含量为1-50%时,为了防止发生干燥不均匀性,优选涂布膜表面上的空气速度在0.1-2m/sec的范围内。
此外,在将每一层的涂料组合物涂布在支撑物上之后,在干燥区,当使接触的传送辊与涂布表面相反的支撑物表面的温度差落入0℃-20℃的范围时,能够防止由于传送辊上的热传送不均匀导致的干燥不均发生,从而,这样是优选的。
(固化)
在干燥溶剂之后,使本发明的膜经过能够通过电离辐射和/或通过散热片加热来使每一层涂布膜固化的区段,从而能够使涂布膜被固化。在本发明中,对电离辐射的种类没有具体限制并且可以根据形成膜的可固化成分的种类,适当地选自于紫外线,电子束,近紫外线,可见光,近红外线,红外线,和X射线。其中,紫外线和电子束是优选的;并且从处理简单容易并且容易获得高能量的观点出发,紫外线是特别优选的。
作为用于光聚合紫外线活性化合物的紫外线的光源,只要其能发出紫外线,任何光源都是可以使用的。可以使用例如,低压汞蒸汽灯,中压汞蒸汽灯,高压汞蒸汽灯,超高压汞蒸汽灯,碳弧灯,金属卤化物灯,氙灯,等。此外,还可以使用ArF准分子激光器,KrF准分子激光器,准分子灯,同步加速辐射器,等。在所有这些中,可以优选使用超高压汞蒸汽灯,高压汞蒸汽灯,低压汞蒸汽灯,碳弧灯,氙弧灯,和金属卤化物灯。
此外,可以相似地使用电子束。作为电子束,在这里可以列举从不同的电子束加速器例如Cockcroft-Walton型电子束加速器,van deGraaff型电子束加速器,谐振变换型电子束加速器,绝缘芯变压器型电子束加速器,线型电子束加速器,地那米加速器型电子束加速器,和高频型电子束加速器发射的具有50-1,000keV,并且优选100-300keV的能量的电子束。
辐射条件根据各个灯而改变。辐射剂量的能量强度优选为10mJ/cm2或更多,更优选为50mJ/cm2-10,000mJ/cm2,并且特别优选为50m J/cm2-2,000mJ/cm2。在那个时候,基于中心最大辐射剂量,在散热器宽度方向上包括两端的辐射剂量分布优选为50-100%,并且更优选80-100%。
在本发明中,优选通过在氧气浓度不超过10体积%的气氛中,在发射电离辐射的状态下发射电离辐射,并且在60℃或更高的膜表面温度下,在开始用电离辐射照射之后加热0.5秒或更多的时间的步骤来使至少一个叠合在支撑物上的层固化。
还优选加热是在用电离辐射辐射的同时或之后,在低氧浓度气氛中进行的。
特别是,优选作为最外层的并且具有薄的厚度的低折射率层是通过该方法固化的。该固化反应是通过加热加速的,从而能够形成具有优良的物理性能和耐化学性能的膜。
用于放射电离辐射的时间优选为0.7秒或更多并且不超过60秒,并且优选0.7秒或更多并且不超过10秒。当用于放射电离辐射的时间不超过0.5秒的时候,不能完成固化反应以至于不能彻底地达到固化。此外,由于需要装置尺寸变大并且需要惰性气体的量增加,因此,低氧条件被保持很长时间不是优选的。
作为将氧气浓度控制到不超过1,000ppm的措施,优选用其它气体代替空气。特别优选用氮气代替(清洗)空气。
通过将惰性气体加入到通过电离辐射进行固化反应的电离辐射放射室(有时被称为“反应室”)并且设定将惰性气体轻轻地吹入到放射室薄板入口内侧的条件,不仅仅有可能排出跟随运送而夹带的空气并且有效地降低反应室中氧气的浓度,而且有可能有效地降低在由于氧气而具有大固化障碍的极曲面上的相当大的氧气浓度。惰性气体流入反应室的薄板入口侧的方向可以通过调整空气供应和放射室的消耗之间的平衡来控制。
关于排出夹带的空气的方法,优选应用直接将惰性气体吹在薄板表面的方法。
此外,通过提供在上述反应室之前的前室来提前除去薄板表面上的氧气,有可能使固化进行的更加有效。此外,为了有效地利用惰性气体,构成电离辐射反应室或前室的薄板入口侧的侧面与薄板表面之间的间隙优选为0.2-15mm,更优选0.2-10mm,并且更优选0.2-5mm。然而,为了连续地生产薄板,有必要连接该薄板。为了连接,广泛使用的方法是将其与连接带等粘贴。因此,当电离辐射反应室或前室的入口面与该薄板之间的间隙过窄,则引起了连接元件例如连接带被粘住的问题。因此,为了使该间隙变窄,优选使电离辐射反应室或前室的入口面的至少一部分是可以移动的,以至于当连接部件进入的时候,该间隙以相应于连接厚度的比例被加宽。为了实现这一点,可以应用的方法有:使电离辐射反应室或前室的入口面在移动的方向上可以来回移动并且当连接部件通过的时候,来回移动,从而使间隙变宽的方法;以及使电离辐射反应室或前室的入口面在垂直于薄板表面的方向上可以移动并且当连接部件从此通过的时候,上下移动,从而使间隙变宽的方法。
用紫外线的辐射可以在每次向各个构成多层提供一个层的时候或者在层叠之后进行。作为替换,辐射可以通过结合它们来进行。从生产率的观点出发,优选紫外线是在层叠了多个层之后照射的。
在本发明中,有可能通过用电离辐射照射多次来使层叠在支撑物上的至少一层固化。在这种情况下,优选电离辐射的照射在氧气浓度不超过1,000ppm的连续反应室中至少进行两次。通过在具有相同低氧浓度的反应室中进行电离辐射照射多次,有可能有效地保证用于固化所必需的反应时间。
特别是,在为了高生产率而增加生产速度的情况下,为了确保固化反应必需的电离辐射能,有必要进行电离辐射照射多次。
此外,在固化率[100-(残留官能团含量)]为小于100%的值的情况下,在其上提供层并且通过电离辐射和/或加热固化中,当下层的固化率高于提供上层以前的固化率的时候,该下层与该上层之间的粘附性被提高,从而,这是优选的。
(输送)
为了连续地生产本发明的膜,进行了连续运输处于卷起来状态的支承膜的步骤;用于涂布和干燥涂料溶液的步骤;用于固化涂布膜的步骤;和卷起具有固化层的支承膜的步骤。
膜支撑物是从处于卷起状态的膜支撑物上连续运送到净化室的;在该净化室中通过除静电单元除去带在膜支撑物上的静电;并且接下来通过除尘单元将其它附着在膜支撑物上的物质除掉。接下来,在放置在净化室内的涂布部件中将涂料溶液涂布在膜支撑物上,并且将该被涂布的膜支撑物送到干燥室中并且进行干燥。
从干燥室将具有干燥的涂布层的膜支撑物运送到固化室中,并且使包含在涂布层中的单体聚合和固化。另外,将具有固化层的膜支撑物送到固化部分,从而完成固化;并且将具有完全固化层的膜支撑物卷起来并且成为卷起来的状态。
前述步骤可以在形成每个层的每一次进行。通过提供复数个涂布部分/干燥室/固化部分,还有可能进行每个层的形成。
为了制备本发明的膜,优选在上述涂料溶液的微过滤操作的同时,在高清洁度的空气气氛中进行在涂布部分中的涂布步骤和在干燥室中进行的干燥步骤,并且优选在进行涂布之前,膜上的污染物和灰尘都被完全除去。基于根据Federal Standard No.209E的空气清洁度,希望涂布步骤和干燥步骤中的空气清洁度为10级(0.5μm或更大的颗粒数不超过353/m3)或更高,并且更希望为1级(0.5μm或更大的颗粒数不超过35.5/m3)或更高。此外,还优选在除了涂布和干燥步骤以外的步骤例如运送和卷起步骤中空气清洁度是高的。
(皂化处理)
在通过使用本发明的膜作为偏振膜的一个或两个表面保护膜制备起偏振片中,优选通过使粘附偏振膜那一侧的表面亲水化来提高粘合表面的粘附力。
(a)浸入碱性溶液的方法
该方法是将膜浸入碱性溶液,从而皂化整个膜表面上与碱具有活性的所有表面的措施。由于该方法不需要特殊的设备,从成本角度来说是优选的。氢氧化钠水溶液优选作为该碱性溶液。碱性溶液的浓度优选为0.5-3摩尔/L,并且特别优选1-2摩尔/L;并且碱性溶液的液体温度优选为30-75℃,并且特别优选40-60℃。
虽然上述皂化条件的结合是相对适度的条件,其可以通过原料以及膜的构型以及希望的接触角来设置。
在浸入碱性溶液之后,优选用水对该膜进行彻底地清洗或者优选将该膜浸入稀酸中,从而中和碱成分以至于碱成分没有残留在膜中。
通过皂化处理,与存在涂布层的表面相对的表面被亲水化处理。用于起偏振片的保护膜是在使得透明支撑物的亲水化表面粘附到偏振膜上之后提供使用的。
该亲水化的表面对于提高与由聚乙烯醇作为主要成分制得的粘合剂表面的粘附性是有效的。
关于皂化处理,从与偏振膜的粘附力的观点来看,优选在与存在涂布层那一侧相对的侧中的透明支撑物的表面与水的接触角尽可能低。另一方面,在浸渍方法中,由于从存在涂布层的表面到膜里面,膜同时受到碱的破坏,因此应用必要的并且最低的条件是很重要的。在相对侧表面的透明支撑物与水的接触角被用来作为各个层受碱的破坏指数的时候,尤其是当透明支撑物是三乙酰纤维素的时候,该接触角优选为10°-50°,更优选为30°-50°,并且进一步优选为40°-50°。当该接触角超过50°的时候,引起了与偏振膜的粘附力的问题,因此,这不是优选的。另一方面,当其低于10°的时候,膜受到的破坏太大,物理强度受到阻碍,因此,这不是优选的。
(b)涂布碱性溶液的方法
作为在上述浸渍方法中避免每个层破坏的措施,优选应用通过仅仅在与存在涂布层的表面那一侧相反的表面上涂布碱性溶液,接下来加热,用水清洗并且干燥的方法。顺便提一下,在这种情况下,在这里所指的“涂布”意味着使碱性溶液等仅仅与进行皂化的表面接触。除了涂布以外,还包括喷涂,与含液体的带接触,或者其他方式。通过应用这样的方法,由于用于涂布碱性溶液的装置和步骤是单独要求的,因此从成本方面考虑,该方法不如浸渍方法(a)。另一方面,由于碱性溶液仅仅与应用了皂化处理的表面接触,因此在相反侧的表面上能够提供使用不耐碱性溶液的原料的层。例如,在蒸汽沉积的膜或溶胶-凝胶膜中由于碱性溶液引起了很多影响例如腐蚀,溶蚀和剥离。相应地,虽然不希望通过浸渍方法提供这样的蒸汽沉积膜或溶胶-凝胶膜,但是由于在这种方法中该膜不与溶液接触,因此有可能使用这样的沉积膜或溶胶-凝胶膜而不带来任何问题。
在所有的前述皂化方法(a)-(b)中,由于皂化能够在从支撑物上将轧压状态的膜卷起并且形成各个层之后进行,因此其可以被加在膜生产步骤之后并且达到连续的操作。另外,与一片一片进行相同操作的情况相比,通过对由相似地缠出支撑物共同制得的起偏振片连续进行粘贴步骤,有可能更有效率地制备起偏振片。
(c)通过保护层压膜达到皂化的方法
像前面的方法(b)一样,在涂布层不足以抵抗碱性溶液的情况下,在形成最后一层之后,通过将层压膜粘附到形成最后一层的表面上并且然后浸入到碱性溶液中,有可能仅仅使在与形成最后一层的表面上相反侧的三酰基纤维素表面亲水化,然后剥离该层压膜。根据这种方法,还有可能仅仅对与形成最后一层的表面上相反侧的三酰基纤维素表面应用足以作为偏振片保护膜的亲水化处理而不破坏涂布层。与前面的方法(b)相比,该方法包括一个优点以至于虽然层压膜作为废物产生,但是不需要用来涂布碱性溶液的特殊装置。
(d)在形成中间层之后浸入碱性溶液的方法:
在下层耐碱性溶液,上层不足以耐碱性溶液的情况下,在形成下层后,有可能将该膜浸渍到碱性溶液中,从而使它的两个表面亲水化并且然后形成上层。该生产工艺变得复杂。然而,例如,在由防眩层和由含氟溶胶-凝胶膜制得的低折射率层构成的膜中,在存在亲水层的情况下,带来了在防眩层与低折射率层之间的层间粘附力被提高的优点。
(e)在预先皂化的三乙酰纤维素膜膜上形成涂布层的方法:
涂布层可以被直接或通过其它层形成于通过浸入碱性溶液或其它方式而被预先皂化的三乙酰纤维素膜膜任一表面上。在三酰基纤维素是通过浸入碱性溶液皂化的情况下,有可能破坏与通过该皂化被亲水化的三酰基纤维素的表面的层间粘附力。在这种情况下,有可能通过在皂化之后,使仅仅形成涂布层的表面经过电晕放电或者辉光放电处理或其它方式来解决该问题,从而除去被亲水化的表面。此外,在涂布层含有亲水基团的情况下,层间粘附力有可能变好。
[偏振膜的制备]
通过将其用作偏振膜和位于它的一侧或两侧上的保护膜,本发明的膜可以被用作偏振膜。
本发明的膜可以被用作一个保护膜,而使用常规的酰基纤维素膜作为另一个保护膜。然而,优选使用通过上述溶液成膜方法生产的并且在宽度方向上以10-100%的拉伸比拉伸的处于成卷状态的酰基纤维素膜。
另外,在本发明的起偏振片中,优选它的一个表面是由防反射膜制得的,而其它保护膜是由液晶化合物制得的光学补偿膜。
偏振膜的实例包括碘基偏振膜,使用二向色染料的染料基偏振膜,和聚烯基偏振膜。碘基偏振膜和染料基偏振膜通常是通过使用聚乙烯醇基膜生产的。
防反射膜或酰基纤维素膜的透明支撑物的慢轴与偏振膜的输送轴几乎相互平行布置。
对于起偏振片的生产率,保护膜的湿气渗透率是很重要的。偏振膜与保护膜是通过水性粘合剂相互粘附到一起的,并且这种粘合剂的溶剂扩散到保护膜中,从而达到了干燥。当该保护膜的湿气渗透率高的时候,干燥变快,并且生产率被提高。然而,当湿气渗透率过高的时候,通过利用液晶显示装置的环境(在高湿度下)湿气进入该偏振膜,从而偏振能力被降低。
保护膜的湿气渗透率是通过透明支撑物或聚合物膜(和可聚合液晶化合物)的厚度、自由体积、亲水性或疏水性等确定的。
在本发明的膜被用作起偏振片的保护膜的时候,湿气渗透率优选为100-1,000g/m2·24hrs,并且更优选300-700g/m2·24hrs。
在膜的形成中,透明支撑物的厚度可以通过浇口流动速度和线速度,或者拉伸或压缩来调整。由于湿气渗透率根据所要使用的主要原料而改变,因此有可能通过调整厚度来将该湿气渗透率设置到优选的范围内。
在膜的形成中,透明支撑物的自由体积可以通过干燥温度和时间来调整。
在这种情况下,由于湿气渗透率还根据所要使用的主要原料而改变,因此通过调节自由体积有可能将湿气渗透率设置到优选的范围内。
透明支撑物的亲水性或疏水性可以通过加入添加剂来调节。通过向前述自由体积中加入亲水性添加剂,湿气渗透率变高,然而通过加入疏水性添加剂,可以使湿气渗透率降低。
通过独立地控制上述湿气渗透率,有可能便宜地以高生产率生产出具有光学补偿性能的起偏振片。
作为偏振膜,可以使用已知的偏振膜和从吸附轴既不与轴向方向平行也不垂直的轴向偏振膜切出来的偏振膜。吸附轴既不与轴向方向平行也不垂直的轴向偏振膜是通过下面的方法制得的。
也就是说,该偏振膜是通过在用夹持单元夹持膜两端的同时通过施加牵引力来拉伸连续提供的聚合物膜而制得的偏振膜。该偏振膜可以是在至少在膜的宽度方向以1.1∶20.0倍的比率拉伸膜;膜两端的夹持单元之间在轴向方向的移动速度之差在3%以内;并且在夹持膜两端的状态下膜的移动方向卷曲以至于在夹持膜两端的步骤的出口中膜的移动方向与膜的实际拉伸方向以20°-70°倾斜的拉伸方法中生产。特别是,从生产率的观点来看,优选使用上述角以45°倾斜的偏振膜。
聚合物膜的拉伸方法详细地描述于JP-A-2002-86554,第[0020]-[0030]段中。
还优选在偏振器的两个保护膜中,除了防反射膜以外的膜是具有包含光学各向异性层的光学补偿层的光学补偿膜。该光学补偿膜(迟后膜)能够改进液晶显示屏的视角性能。
已知的光学补偿膜可以被用作该光学补偿膜。从拓宽视角的观点来看,在JP-A-2001-100042中描述的光学补偿膜是优选的。
[本发明的使用方案]
本发明的膜被用于图像显示装置例如液晶显示装置(LCD),等离子显示板(PDP),电致发光显示装置(ELD),和阴极射线管显示装置(CRT)中。根据本发明的滤光器可以使用于已知的显示器例如等离子显示板(PDP)上。
[液晶显示装置]
本发明的膜能够有利地使用于图像显示装置例如液晶显示装置上。优选在显示器的最外层使用本发明的膜。
通常,液晶显示装置具有液晶元件和位于其两侧的两块起偏振片,并且该液晶元件在两个电极基底之间支承一片液晶。另外,可以在液晶元件和起偏振片中的一个偏振片之间布置一个光学各向异性层,或者可以在液晶元件与两个起偏振片中的每一个之间布置两个光学各向异性层。
优选使用TN型、VA型、OCB型、IPS型、或ECB型作为液晶元件与本发明的光学膜和含有该光学膜的起偏振片结合使用。特别是,从在明亮房间的高对比度的观点来看,由于在明亮房间中高级别黑显示的实现,与VA型或IPS型结合是更优选的。其中与在黑显示时容易发生漏光的IPS型的结合是最优选的。
(TN型)
在TN型液晶元件中,棒状液晶分子基本上水平排列并且在不施加电压的时候进一步以60°-120°的扭曲状态排列。
TN型液晶元件最常用作彩色TFT液晶显示装置并且被描述于很多参考文献中。
(VA型)
在VA型液晶元件中,在不施加电压的时候棒状液晶分子基本上垂直状态排列。
VA型液晶元件包括,除了(1)在不施加电压的时候棒状液晶分子基本上垂直状态排列,然而在施加电压的时候基本上水平排列的狭义上的VA型液晶元件(描述于JP-A-2-176625)以外,(2)用于扩大视角的多畴VA型(MVA型)液晶元件(描述于SID 97,Digest ofTech.Papers,28(1997),第845页),(3)在不施加电压的时候棒状液晶分子基本上垂直状态排列,并且在施加电压的时候发生了扭曲多畴排列型(n-ASM型)的液晶元件(描述于Preprints of Forum on LoquidCrystal,第58-59页(1998),和(4)SURVIVAL型液晶元件(公布于LCD International 98)。
(OCB型)
OCB型液晶元件是棒状液晶分子在液晶元件的上部和下部以基本上反向排列(以对称的方式)的卷曲排列型的,并且公开于美国专利Nos.4,583,825和5,410,422中的液晶元件。由于棒状液晶分子在液晶元件的上部和下部对称排列,卷曲排列型液晶元件具有自身光学补偿能力。因此,该液晶的型被命名为OCB(光学补偿卷曲)液晶型。具有卷曲排列型的液晶显示装置包括例如反应速度快的优点。
(IPS型)
IPS型液晶元件通过向向列型液晶施加横向电场具有切换系统并且被详细描述于Proc.IDRC(Asia Display 95),第577-580页和第707-710页。
<ECB型>
在ECB型液晶元件中,在不施加电压的时候棒状液晶分子基本上水平排列。ECB型是具有最简单的结构的液晶显示类型并且被详细描述于例如,JP-A-5-203946。
[除了液晶显示装置以外的显示器]
(PDP)
等离子显示板(PDP)通常是由气体,玻璃基片,电极,电极引线材料,厚膜印刷材料,和荧光材料构成的。玻璃基片是由两片前玻璃基片和后玻璃基片构成的。在两片玻璃基片的每一片中,都形成了电极和绝缘层。在后玻璃基片中,进一步形成了荧光材料。两个玻璃基片被组装起来,并且将空气密封于它们之间。
等离子显示板(PDP)已经面市了。等离子显示板描述于JP-A-5-205643和JP-A-9-306366中。
可能存在将前板布置于等离子显示板前面的情况。优选该前板具有足以保护等离子显示板的强度。该前板可以在距离等离子显示板一段距离使用或者通过将其直接粘贴到整个等离子显示板上来使用。在图像显示装置例如等离子显示板中,可以将滤光板直接粘附到显示器表面上。此外,在显示器前面提供了前板的情况下,还有可能将滤光器粘附到前板的前侧(外侧)或后侧(显示器侧)上。
(触板)
本发明的膜可以像JP-A-5-127822和JP-A-2002-48913中描述的那样应用到触板上。
(有机EL元件)
本发明的膜可以被用作有机EL元件等的基片(基片膜)或保护膜。
在本发明的膜被使用于有机EL元件等的情况下,可以应用描述于JP-A-11-335661、JP-A-11-335368、JP-A-2001-192651、JP-A-2001-192652、JP-A-2001-192653、JP-A-2001-335776、JP-A-2001-247859、JP-A-2001-181616、JP-A-2001-181617、JP-A-2002-181816、JP-A-2002-181817、和JP-A-2002-056976中的内容。此外,优选结合使用JP-A-2001-148291、JP-A-2001-221916、和JP-A-2001-231443中描述的内容。
实施例
下面将描述本发明的实施例,但是不应该认为不发明仅限于此。
表2
[用于硬涂层的涂料溶液的制备]
原材料名称              涂料溶液名称
  HC-1   HC-2   HC-3
  粘结剂   PET-30   40.1   34.9   34.9
  DPHA   4.45   3.90   3.90
  颗粒   单分散二氧化硅(单分散:1.5μm)   -   5.67   -
  凝聚二氧化硅(次级凝聚粒径:1.5μm) - - 5.67
  引发剂   IRGACURE 184   1.34   1.17   1.17
  IRGACURE 907   0.24   0.21   0.21
  流平剂   FP-7   0.08   0.08   0.08
  溶剂   甲基异丁基酮   38.0   38.0   38.0
  环己酮   16.1   16.1   16.1
                                      总和   100   100   100
用于硬涂层的涂料溶液HC-1至HC-3是根据上表制备的。表中的数字是“重量%”。顺便提一下,PET-30是三丙烯酸季戊四醇酯和四丙烯酸季戊四醇酯的混合物(由Nippon Kayaku Co.,Ltd.生产);该单一分散的二氧化硅是粒径为1.5μm的SEAHOSTAR KE-P150(由Nippon Shokubai Co.,Ltd.生产);凝聚二氧化硅具有1.5μm的次级凝聚粒径(初级粒径:几十nm)(由Nippon Silica生产);IRGACURE 184是聚合引发剂(由Ciba Speciality Chemicals生产);并且IRGACURE907是聚合引发剂(由Ciba Speciality Chemicals生产)。将通过彻底混合上述成分所形成的每一种溶液通过孔径为30μm的聚丙烯过滤器过滤,从而完成用于硬涂层的涂料溶液HC-1至HC-3。
(硬涂层的涂敷)
通过使用JP-A-2003-211052的图1中所描述的狭缝式模具,将处于卷绕状态的80μm厚的三乙酰纤维素膜(TAC-TD80U,由Fuji PhotoFilm Co.,Ltd生产)缠出;将用于硬涂层的涂料溶液HC-1至HC-3中的每一种涂布在其上面;在30℃下干燥15秒并且在90℃下干燥20秒后,在用氮气清洗下通过使用160W/cm的空气冷却金属卤化物灯以50mJ/cm2的辐射剂量用紫外线照射固化该涂布层,从而制备各自具有厚度为2.5μm的硬涂层的光学膜,接下来将其卷起来。
此外,除了改变硬涂层中HC-2的单分散二氧化硅或者HC-3D凝聚二氧化硅的二氧化硅的量以外,以与在上述HC-2或HC-3的制备中相同的方式制备具有硬涂层的光学膜。
在HC-2-(1)中,HC-2的单分散二氧化硅的加入量被增加了两倍。
此外,在HC-3-(1)至(8)中,改变HC-3的凝聚二氧化硅的加入量并且将其在0.1倍-5倍的范围内调节。
这些试样被指定为实施例试样或对比试样1-14。此外,除了将实施例试样6和实施例试样8中的凝聚二氧化硅改变成次级凝聚粒径为1.5μm(初级粒径:几十nm)的凝聚氧化铝(由Sumitomo ChemicalCo.,Ltd.生产)以外,以相同的方式制备的试样被分别指定为实施例试样13(涂料溶液HC-4-(1))和实施例试样14(涂料溶液HC-4-(2))。细节显示于表3中。
(黑显示时黑色的稳定性<显示性能>)
将提供于使用IPS系统的液晶元件的液晶显示装置(32”TV:W32-L7000,由Hitachi,Ltd.生产)的视野侧的表面膜剥离,并且代替它,将本发明的光学膜的背面通过粘合剂贴附于其上同时在视野侧面对其涂布表面。在1,000lux的明亮房间中黑显示液晶显示装置并且对其进行视觉评估,从而完成下面的判断。
对20个点的最大值进行评价。“点20”意味着由于完全没有带来外部光所导致的带白色感对于黑显示的亮度中是低的并且在明亮房间中的对比度没有留下余地。另一方面,当点小于5的时候,由于外部光太强烈所导致的带白色感觉对于黑显示是不可以忍受的(NG)并且在明亮房间中的对比度是低的。
(铅笔硬度<耐划痕性(i)>)
本发明的光学膜是通过铅笔硬度测试根据JIS-K5400评价的。
(表面浊度)
[1]所获得的光学膜的总浊度(H)是根据JIS-K7136测试的。
[2]将几滴硅油加在光学膜的前表面和后表面上;通过两片厚度为1mm厚的玻璃板(MICRO SLIDE GLASS Product No.S9111,由Matsunami Glass Ind.,Ltd.生产)从前后侧将该膜加在中间;使该膜完全与这两个玻璃板紧密接触;在消去表面浊度的状态下测量浊度;并且将通过减掉通过仅仅将硅油放在两块玻璃板中单独所测定的浊度所获得的值计算为膜的内部浊度(Hi)。
(3)将通过从上面的[1]中测量的总浊度[H]中减掉在上面的[2]中计算的内部浊度(Hi)而获得的值计算为膜的表面浊度(Hs)。
表3
试样名称 涂料溶液名称   表面浊度(%)   内部浊度(%)   Sm(μm)   在黑显示时的黑色稳定性   铅笔硬度
  对比例试样1   HC-1(没有颗粒)   0   0   ∞   点11   2H
  对比例试样2   HC-2(单分散二氧化硅)   4   28   137   点7   3H
  对比例试样3   HC-2-(1)(单分散二氧化硅)   8   45   83   点5   3H
  实施例试样4   HC-3-(1)(凝聚二氧化硅)   1   0   190   点11   2H
  实施例试样5   HC-3(凝聚二氧化硅)   4   1   120   点10   3H
  实施例试样6   HC-3-(2)(凝聚二氧化硅)   5   1   103   点10   3H
  实施例试样7   HC-3-(3)(凝聚二氧化硅)   6   1   88   点9   3H
  实施例试样8   HC-3-(4)(凝聚二氧化硅)   8   1   70   点9   3H
  实施例试样9   HC-3-(5)(凝聚二氧化硅)   9   1   62   点8   3H
  实施例试样10   HC-3-(6)(凝聚二氧化硅)   12   1   53   点8   3H
  对比例试样11   HC-3-(7)(凝聚二氧化硅)   16   2   40   点7   3H
  对比例试样12   HC-3-(8)(凝聚二氧化硅)   20   2   33   点5   3H
  实施例试样13   HC-4-(1)(凝聚氧化铝)   5   1   95   点9   3H
  实施例试样14   HC-4-(2)(凝聚氧化铝)   8   1   63   点8   3H
从表3中清楚地看出,[1]关于黑显示时黑色的稳定性,要求表面浊度为0-12%,优选0-8%,并且更优选0-5%。此外,关于黑色稳定性,与单分散二氧化硅相比,凝聚氧化铝和凝聚二氧化硅带来了令人满意的效果,并且特别是,凝聚二氧化硅颗粒带来了最好的结果。另外,[2]通过使用金属氧化物颗粒(表3中的单分散二氧化硅,凝聚二氧化硅和凝聚氧化铝),可以提高铅笔硬度,并且作为表面膜这是更加优选的。
接下来,将除了以表4中所示的厚度涂敷HC-1溶液作为硬涂层的第一层并且进一步涂敷HC-3-(2)溶液作为硬涂层的第二层以外,以与制备实施例试样6中相同的方式制备的试样指定为实施例试样15-19。细节显示于下面的表4中。
表4
试样名称         第一硬涂层              第二硬涂层   整个薄膜厚度(μm)   表面浊度(%)   内部浊度(%)   Sm(μm)   黑色稳定性   铅笔硬度
涂料溶液 厚度 涂料溶液 厚度
实施例试样15 HC-1 10μm HC-3-(2) 2.5μm 12.5 5 1 103 Point 10 4H
  实施例试样16 HC-1 15μm HC-3-(2) 2.5μm 17.5 5 1 103 Point 10 5H
  实施例试样17   HC-1   25μm   HC-3-(2)   2.5μm   27.5   5   1   103   Point 10   6H
  实施例试样18   HC-1   35μm   HC-3-(2)   2.5μm   37.5   5   1   103   Point 10   7H
  实施例试样19 HC-1 40μm HC-3-(2) 2.5μm 42.5 5 1 103 Point 10 7H
从表4中清楚看出,在本发明的技术方案中,考虑到提高铅笔硬度,将硬涂层的厚度变厚并且能够提供不仅满足耐划痕性而且满足黑色稳定性的光学膜(图像显示装置)。在整个膜厚度超过40μm的实施例试样19中,由于膜厚度较厚,卷曲有点大。考虑到生产线的处理,该膜厚度优选不超过40μm。
接下来,将除了以表5的实施例16中所示的量含有表5中所示的颗粒以外,以制备实施例试样16相同的方式制备的试样指定为实施例试样20-28。顺便提一下,在表5中,颗粒(1)是粒径为8μm的,由Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.生产的MX-800(交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒);颗粒(2)是粒径为5μm的,由SokenChemical & Engineering Co.,Ltd.生产的SX-500(交联聚苯乙烯颗粒);并且颗粒(3)是粒径为8μm的,由Sekisui Plastic Co.,Ltd.生产的SBX-8(高度交联的聚苯乙烯颗粒)。在上述测量条件下,测量这些颗粒中的每一种的抗压强度。结果是,颗粒(1)具有1.5kgf/mm2的抗压强度;颗粒(2)具有2.1kgf/mm2的抗压强度;颗粒(3)具有5.8kgf/mm2的抗压强度。详细内容显示于下面的表5中。
表5
试样名称                           第一硬涂层               第二硬涂层   铅笔硬度
涂料溶液 厚度 颗粒 涂布量(mg/m2) 涂料溶液 厚度
  实施例试样20   HC-1   15μm   (1)   1.5   HC-3-(2)   2.5μm   5H
  实施例试样21   HC-1   15μm   (1)   3   HC-3-(2)   2.5μm   5H
  实施例试样22   HC-1   15μm   (1)   6   HC-3-(2)   2.5μm   5H
  实施例试样23   HC-1   15μm   (2)   1.6   HC-3-(2)   2.5μm   5H
  实施例试样24   HC-1   15μm   (2)   3   HC-3-(2)   2.5μm   6H
  实施例试样25   HC-1   15μm   (2)   6   HC-3-(2)   2.5μm   7H
  实施例试样26   HC-1   15μm   (3)   1.5   HC-3-(2)   2.5μm   6H
  实施例试样27   HC-1   15μm   (3)   3   HC-3-(2)   2.5μm   7H
  实施例试样28   HC-1   15μm   (3)   6   HC-3-(2)   2.5μm   8H
从表5中清楚显示,当使用了抗压强度小于2kgf/mm2的颗粒(表5中的颗粒(1))的时候,不可能用来进一步提高铅笔硬度;然而当使用了抗压强度超过2kgf/mm2的颗粒(表5中的颗粒(2)和颗粒(3))的时候,可以进一步提高铅笔硬度,以至于考虑到提供具有高硬度的光学膜这样是优选的。
(表面粗糙度)
对从粗糙度曲线与中心线相交的交叉点确定的峰谷周期的间距的平均值Sm的测量是根据JIS-B0601进行的。
将除了通过以表6中所示的涂布厚度涂布HC-3-(4)溶液来制备具有变化的Sm的试样以外,以与制备实施例试样8相同的方式制备的试样指定为实施例试样29-42。细节显示于表6中。顺便提一下,光学膜表面的粗糙感是以下面的方式进行评价的。
(粗糙感的评价)
通过正交尼科尔棱镜,使由三乙酰基纤维素制得的TAC-TD80U(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产,厚度80μm)制备的起偏振片和由本发明的光学膜制得的起偏振片粘附在一起,从而制备检测试样。在1,000lux的明亮房间内,对光学膜侧的表面上的粗糙感(突起物的相糙和精细感)进行视觉评价(反射检测)。细节显示于下面的表6中。
A:粗糙感非常令人满意(非常光滑)。
B:粗糙感令人满意。
BC:粗糙感适中。
C:粗糙感稍差。
D:粗糙感成問题。
表6
  试样名称   用于硬涂层的涂料溶液   膜厚度(μm)   表面浊度(%)   内部浊度(%)   Sm(μm)   黑显示时黑色的稳定性   粗糙感
  实施例试样8   HC-3-(4)   2.5   8   1   70   点9   A
  实施例试样29   HC-3-(4)   5.1   5   2   36   点7   A
  实施例试样30   HC-3-(4)   4.4   5   2   44   点7   A
  实施例试样31   HC-3-(4)   3.0   6   1   51   点8   A
  实施例试样32   HC-3-(4)   2.4   8   1   75   点9   A
  实施例试样33   HC-3-(4)   2.3   8   1   81   点9   A
  实施例试样34   HC-3-(4)   2.2   9   1   94   点10   A
  实施例试样35   HC-3-(4)   2.1   10   1   124   点10   A
  实施例试样36   HC-3-(4)   2.0   11   1   130   点10   A
  实施例试样37   HC-3-(4)   1.9   12   1   134   点10   B
  实施例试样38   HC-3-(4)   1.7   14   1   152   点10   B
  实施例试样39   HC-3-(4)   1.6   15   1   160   点10   B
  实施例试样40   HC-3-(4)   1.5   16   1   167   点10   BC
  实施例试样41   HC-3-(4)   1.3   18   0   202   点10   C
  实施例试样42   HC-3-(4)   1.2   19   0   220   点10   C
从表6中清楚显示,为了使黑色稳定性和表观粗糙感令人满意,Sm值优选为50-200μm,更优选70-160μm,并且最优选90-130μm。
接下来,关于实施例试样5,6,13,16和27,对除了将使用于各个硬涂层中的氟系流平剂FP-7配方改变成四种(1)从中除除FP-7的配方,(2)从中除去FP-7并且代替FP-7以相同的量使用氟系流平剂FP-86的配方,(3)从中除去FP-7并且代替FP-7以相同的量使用有机硅系流平剂X-22-945(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.生产)的配方,和(4)其中将FP-7的量降低了一半并且另外以相应于FP-7一半的量加入有机硅系流平剂X-22-945的配方以外,以相同的方式制备的光学膜进行外观的表面性能评价。
(外观的表面性能评价)
通过正交尼科尔棱镜,使由三乙酰基纤维素制得的TAC-TD80U(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产,厚度80μm)制备的起偏振片和由本发明的光学膜制得的起偏振片粘附在一起,从而制备检测试样。此后,使房间成为黑暗的房间。通过使用台式三波带荧光灯对光学膜侧表面上的外观的表面性能进行视觉评价(反射检测)。
实施例试样5,6,13,16和27表现出非常令人满意的表面性能,然而应用了配方(1)的一组试样表面性能较差并且不是优选的。另一方面,应用了配方(2)或(3)的一组试样表现出与实施例试样5,6,13,16和27一样的令人满意的表面性能,并且是优异的光学膜。此外,应用了同时使用氟系流平剂和有机硅系流平剂的配方(4)的一组试样表现出对于凹口改进的表面性能并且是非常优异的光学膜。
此外,关于实施例试样16和27,对除了将配方分别改变成(5)仅仅将第一硬涂层中的氟系流平剂FP-7除去的配方,以及(6)仅仅将第二硬涂层中的氟系流平剂FP-7除去的配方以外,以制备实施例试样16和27相同的方式制备具的有两个硬涂层的光学膜进行外观的表面性能评价。结果是,在第一硬涂层和第二硬涂层中都使用了流平剂的实施例试样16和27表现出最令人满意的外观表面性能,并且这被理解为优选在光学膜的所有层中使用流平剂。
(低折射率层的涂敷)
[溶胶溶液(a)的制备]
在安装了搅拌器和回流冷凝器的反应器中,加入119份甲基乙基酮,101份3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷“KBM-5103”(由Shin-EtsuChemical CO.,Ltd.生产)和3份乙基乙酰乙酸二异丙氧基铝并且使它们混合。在加入30份离子交换水后,使该混合物在60℃下反应4个小时,接下来冷却到室温以获得溶胶溶液(a)。该溶胶溶液(a)具有1,600的重均分子量,并且在包含低聚物或聚合物成分的成分中,分子量为1,000-20,000的成分占100%。此外,气相色谱分析表明起始的丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷完全不存在了。最后用甲基乙基酮调节该溶胶溶液(a)以使其具有29%的固含量。
[用于低折射率层的涂料溶液的制备]
根据下面的表制备用于低折射率层的涂料溶液LN-1至LN-9。表中的数字是“重量份”。
表7
原材料名称                                                        涂料溶液名称
    LN-1    LN-2     LN-3     LN-4   LN-5   LN-6   LN-7   LN-8   LN-9
  含氟粘结剂 JTA-113     53.0    53.0     53.0     53.0   52.1   55.6   56.5   55.6   -
P-3     -    -     -     -   -   -   -   -   7.51
  粘结剂 溶胶溶液(a)     -    2.58     2.58     2.58   2.58   1.92   1.88   1.92   0.95
  颗粒 MEK-ST     -    -     5.57     -   -   -   -   -   -
MEK-ST-L     -    -     -     5.57   5.57   5.57   5.57   5.57   6.12
  引发剂 示例性化合物21的溶液     -    -     -     -   2.82   2.08   1.73   2.08   0.05
MP-三嗪     -    -     -     -   -   -   -   -   0.09
  添加剂 RMS-033     -    -     -     -   -   -   -   -   2.75
示例性化合物b-13     -    -     -     -   -   -   -   0.07   -
  溶剂 甲基乙基酮     44.2    41.6     36.0     36.0   34.1   32.0   31.5   32.0   75.1
环己酮     2.83    2.83     2.83     2.83   2.83   2.83   2.83   2.83   7.51
                          总量     100    100     100     100   100   100   100   100   100
将上述涂料溶液中的每一种通过孔径为1μm的聚丙烯膜进行过滤,从而完成用于低折射率层的涂料溶液(LN-1至LN-9)。
下面显示了使用于各种上述涂料溶液的制备中的化合物。
“JTA-113”(由JSR Corporation生产):热交联含硅部位含氟聚合物溶液,折射率:1.44,固体浓度:6重量%(通过使用甲基乙基酮作为溶剂);在这些固体中,热交联含硅部位含氟聚合物:78重量%,蜜胺基交联剂:20重量%,并且对甲苯磺酸盐:2重量%
“P-3”:描述于JP-A-2004-45462中的含氟共聚物(P-3),重均分子量:约50,000,固体浓度:23.8重量%(通过使用甲基乙基酮作为溶剂)
“MEK-ST”(由Nissan Chemical Industries,Ltd.生产):二氧化硅颗粒悬浮液,平均粒径:10-15nm,固体浓度:30.0重量%(通过使用甲基乙基酮作为悬浮溶剂)
“MEK-ST-L”(由Nissan Chemical Industries,Ltd.生产):二氧化硅颗粒悬浮液,平均粒径:45nm,固体浓度:23.8重量%(通过使用甲基乙基酮作为悬浮溶剂)
“示例性化合物21的溶液”:固体浓度:2重量%(通过使用甲基乙基酮作为溶剂)
“MP-三嗪”(由Sanwa Chemical Co.,Ltd.生产):光聚合引发剂
“RMS-033”(由Gelest生产):活性硅树脂,固体浓度:6重量%(通过用甲基乙基酮稀释)
另外,在后面所描述的中空二氧化硅悬浮液是“中空悬浮液”,其是通过用KBM-5103(硅偶联剂,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.生产)对中空二氧化硅颗粒(CS-60(悬浮溶剂:异丙醇,由Catalysts&Chemical Ind.Ltd.生产,折射率:1.31,平均粒径:60nm,壳厚度10nm))进行表面改性(表面改性率:中空二氧化硅的30重量%)所形成的并且固体浓度为18.2重量%的中空颗粒悬浮液。
(低折射率层的涂敷(1))
在涂敷了本发明的每一个硬涂层之后,进一步通过刮棒涂布机,以低折射率层的干燥厚度为95nm,湿涂用于低折射率层的上述涂料溶液LN-1至LN-8中的每一种。接下来,在120℃下干燥150秒之后,使该涂布层在100℃下进一步干燥8分钟并且通过使用240W/cm空气冷却金属卤化物灯(由Eyegraphics Co.,Ltd.生产)在用氧气浓度为100ppm的氮气清洗下,在辐射剂量为110mJ/cm2的紫外线辐射对其进行照射,从而形成低折射率层,接下来将其卷起来。
(低折射率层的涂敷(2))
在涂敷了本发明的每一个硬涂层之后,通过模式涂布机,以低折射率层的干燥厚度为95nm,进一步湿涂用于低折射率层的上述涂料溶液LN-9。接下来,在120℃下干燥70秒之后,通过使用240W/cm空气冷却金属卤化物灯(由Eyegraphics Co.,Ltd.生产)在用氧气浓度为100ppm的氮气清洗下,在辐射剂量为400mJ/cm2的紫外线辐射对该涂布层进行照射,从而形成低折射率层,接下来将其卷起来。
除了将上述涂料溶液LN-6涂布在实施例试样4-10和13-19以及实施例试样29-42中的每一个硬涂层上以外,以与制备实施例试样4-10,和13-19以及实施例试样29-42相同的方式制备试样。这些试样被分别指定为实施例试样104-110和113-119,以及实施例试样129-142。黑色稳定性的结果显示于下面的表8-10中。
表8
  试样名称   黑显示时黑色的稳定性
  实施例试样104   点16
  实施例试样105   点15
  实施例试样106   点15
  实施例试样107   点14
  实施例试样108   点14
  实施例试样109   点13
  实施例试样110   点13
  实施例试样113   点14
  实施例试样114   点13
表9
  试样名称   黑显示时黑色的稳定性
  实施例试样115   点15
  实施例试样116   点15
  实施例试样117   点15
  实施例试样118   点15
  实施例试样119   点15
表10
  试样名称   黑显示时黑色的稳定性
实施例试样129 点12
  实施例试样130   点12
  实施例试样131   点13
  实施例试样132   点14
  实施例试样133   点14
  实施例试样134   点15
  实施例试样135   点15
  实施例试样136   点15
  实施例试样137   点15
  实施例试样138   点15
  实施例试样139   点15
  实施例试样140   点15
  实施例试样141   点15
  实施例试样142   点15
从表8-10清楚地显示出,通过在本发明的硬涂层上进一步提供低折射率层,黑色稳定性被进一步提高,从而能够提供具有非常高显示等级和在明亮房间中高对比度的光学膜。
将分别(1)改变硬涂层中的凝聚二氧化硅的量(调节表面浊度),(2)向硬涂层中加入下面所描述的二氧化钛微细颗粒,从而提高硬涂层的折射率(通过二氧化钛的涂布量调节硬涂层的折射率),和(3)用上述中空二氧化硅微细颗粒代替低折射率层中的二氧化硅微细颗粒的量以外,以与制备实施例试样106相同的方式制备的试样除了指定为实施例试样201-214。每一个涂布量和积分反射率和它的镜面反射率的值都显示于下面的表11中。
顺便说一下,实施例试样的所有表面内部浊度值,内部浊度值和它们的Sm值都落入在权利要求1所列的范围内。
使用含有钴的并且经过氢氧化铝和氢氧化锆表面处理的二氧化钛(MPT-129C,由Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.生产,TiO2/Co3O4/Al2O3/ZrO3=90.5/3.0/4.0/0.5(重量比))作为二氧化钛微细颗粒。向257.1重量份该二氧化钛微细颗粒中,加入41.1重量分下面的分散剂和701.8重量份环己酮,并且通过Dyno-Mill分散该混合物,从而制备重均粒径为70nm的二氧化钛悬浮液。将该二氧化钛悬浮液加入到用于本发明的硬涂层的涂料溶液中,从而调整配方的量。
(反射率)
关于镜面反射的测量,通过使用内部安装了适配器“ARV-474”的分光光度计“V-550”(由JASCO Corporation制造),在380-780nm的波长区域测量了入射角为5°的输出角为-5°的镜面反射率,并且计算了450-650nm的平均反射率,从而评价了防反射性能。关于积分反射的测量,通过使用内部安装了适配器“ARV-471”的分光光度计“V-550”(由JASCO Corporation制造),在380-780nm的波长区域测量了入射角为5°的积分反射率,并且计算了450-650nm的平均积分反射率。
表11
试样名称 凝聚二氧化硅的涂布量(g/m2)   二氧化钛的涂布量(g/m2)   中空二氧化硅的取代度(重量%) 累积反射率B(%) 镜面反射率A(%) (B-A)(%)   黑显示时的黑色稳定性
  实施例试样106 0.8   0   0   3.7   2.0   0.7   点15
  实施例试样201 0.8   0   50   2.5   1.9   0.6   点16
  实施例试样202 0.8   0   100   2.3   1.8   0.5   点17
  实施例试样203 0.4   0.5   0   2.5   2.0   0.5   点16
  实施例试样204 0.4   0.5   50   2.3   1.9   0.4   点17
  实施例试样205 0.4   0.5   100   2.1   1.8   0.3   点18
  实施例试样206 1.5   0.5   0   2.9   1.3   1.6   点7
  实施例试样207 1.5   0.5   50   2.7   1.2   1.5   点10
  实施例试样208 1.5   0.5   100   2.5   1.1   1.4   点11
  实施例试样209 1.2   0   0   2.9   1.7   1.2   点10
  实施例试样210 1.6   0   0   3.1   1.5   1.6   点7
  试样名称   凝聚二氧化硅的涂布量(g/m2)   二氧化钛的涂布量(g/m2)   中空二氧化硅的取代度(重量%) 累积反射率B(%) 镜面反射率A(%)   (H-A)(%)   黑显示时的黑色稳定性
  实施例试样211   2.0   0   0   3.2   1.3   1.9   点5
  实施例试样212   0.3   1.2   0   2.3   1.9   0.4   点18
  实施例试样213   0.3   1.2   50   2.1   1.7   0.4   点18
  实施例试样214   0.3   1.2   100   1.8   1.5   0.4   点19
从表11中可以清楚地看出,在本发明的试样中,当B不超过3%并且(B-A)不超过1.5%的时候,所形成光学膜在明亮房间环境下黑显示时的黑色稳定性是令人满意的。另外,B更优选不超过2.5%,并且进一步优选不超过2%。此外,(B-A)更优选不超过1%,并且进一步优选不超过0.5%。
除了将涂料溶液LN-6分别改变成涂料溶液LN-1至LN-5和LN-7至LN-9以外,以与制备实施例试样106相同的方式制备的,接下来根据低折射率层的上述涂敷方法涂敷的试样被分别指定为实施例试样301-305和实施例试样307-309。此外,将除了将包含在低折射率层的涂料溶液LN-6中的二氧化硅微细颗粒的大小从45nm分别改变到95nm(低折射率层厚度的100%),145nm(低折射率层厚度的150%)和160nm(低折射率层厚度的160%)以外,将以与制备实施例试样106相同的方式制备的试样分别(涂料溶液名称:LN-61,LN-62和LN-63)指定为实施例试样310-312。细节显示于下面的表12中。
顺便提一下,每一个实施例的表面内部浊度值,内部浊度值和Sm值都落在权利要求1所列的范围内并且与实施例试样106中的那些基本上相同。
(通过钢丝评价耐划痕性<耐划痕性(ii)>)
在下面的条件下通过使用摩擦试验机进行摩擦测试,有可能评价光学膜的耐划痕性。
-评价的环境条件:25℃,60%RH
-摩擦材料:钢丝(由Nippon Steel Wool Co.,Ltd.生产的GradeNo.0000)。将该钢丝缠绕到该试验机将要与试样接触的尖端部件(1cm×1cm)上并且用带子对其固定。
-移动距离(一个方向):13cm
-摩擦速度:13cm/sec
-载荷:500g/cm2和200g/cm2
-尖端部件的接触面积:1cm×1cm
-摩擦数目:10个来回
将油性黑墨水涂到被摩擦试样的后侧,并且通过反射光(在10个点的最大值上)目测比较并且评价被摩擦部分(它的划痕)和未被摩擦部分。“点10”意味着完全没有观察到划痕;并且当点不超过2的时候,该测试试样的耐划痕性不是优选的。
表12
试样名称   用于硬涂层的涂料溶液   用于低折射率层的涂料溶液   对钢圈的耐摩擦性
  实施例试样106   HC-3-(2)   LN-6   点9
  实施例试样301   HC-3-(2)   LN-1   点3
  实施例试样302   HC-3-(2)   LN-2   点4
  实施例试样303   HC-3-(2)   LN-3   点6
  实施例试样304   HC-3-(2)   LN-4   点7
  实施例试样305   HC-3-(2)   LN-5   点8
  实施例试样307   HC-3-(2)   LN-7   点9
  实施例试样308   HC-3-(2)   LN-8   点10
  实施例试样309   HC-3-(2)   LN-9   点10
  实施例试样310   HC-3-(2)   LN-61   点8
  实施例试样311   HC-3-(2)   LN-62   点6
  实施例试样312   HC-3-(2)   LN-63   点4
实施例试样312的钢圈耐摩擦性趋向于被略微降低。这被认为是由于二氧化硅微细颗粒的粒径为低折射率层的厚度的160%,该二氧化硅微细颗粒几乎不能容纳于低折射率层中的问题引起的。
表12揭示了下列内容。在本发明的光学膜中,当(1)低折射率层中包含粒径为低折射率层厚度的15%或更多并且不超过150%的微细颗粒;(2)至少构成低折射率层的半透明树脂包含能够通过紫外线(UV)和/或热固化发生固化的官能团;(3)该低折射率层是由至少两种半透明树脂构成的,至少一种半透明树脂包含能够通过紫外线(UV)发生固化的官能团,并且至少一种不同于前者的半透明树脂含有能够发生热固化的官能团;(4)该低折射率层含有至少一种聚合引发剂和至少一种能够发生热固化的交联剂;或者(5)该低折射率层进一步含有能够促进热固化的固化催化剂的时候,有可能提供具有更加优良的耐划痕性的光学膜。关于(5)的效果,通过将包含在涂料溶液LN-8中的显示于表1中的示例性化合物(b-13)改变成表1中所示的示例性化合物(b-19)的时候,能够确定相同的效果。
此外,通过用至少一种能够发生热固化的半透明树脂的重量与至少一种能够发生热固化的交联剂的重量的总和除至少一种含有能够通过紫外线(UV)固化的官能团的半透明树脂的重量和至少一种聚合引发剂的重量的总和,分别对于LN-5(实施例试样305)是0.26,并且对于LN-6(实施例试样106)是0.18。除了在0-3的范围内改变值(X)以外,根据上面的调整方法来制备用于低折射率层的涂料溶液,以与制备实施例试样106相同的方式制备试样(实施例试样401-410),并且对这些试样进行评价。结果是,获得了下面的表13中所示的结果。这被认为本发明的光学树脂膜的值(X)优选为0.05-0.30,更优选为0.10-0.19,并且进一步优选0.12-0.16。
表13
试样名称   溶胶(a)(g)(UV固化)浓度:29%   引发剂(g)(UV固化)浓度:2%   JTA-113(g)(热固化)浓度:6% (X) 对钢圈的耐划痕性
  实施例试样401   0.24   0.26   63.0   0.02   点3
  实施例试样402   0.48   0.52   32.9   0.04   点5
  实施例试样403   0.70   0.77   61.0   0.06   点7
  实施例试样404   0.92   1.01   60.0   0.08   点8
  实施例试样405   1.14   1.24   59.0   0.10   点8.5
  实施例试样406   1.34   1.46   58.0   0.12   点9
  实施例试样407   1.54   1.68   57.0   0.14   点9
  实施例试样408   1.72   1.88   56.0   0.16   点9
  实施例试样106   1.92   2.08   55.6   0.18   点8.5
  实施例试样409   2.18   2.38   54.0   0.21   点7.5
  实施例试样305   2.58   2.82   52.1   0.26   点7.5
  实施例试样411   2.89   3.15   50.0   0.30   点7.5
将除了将用于低折射率层的涂料溶液LN-9中的RMS-033的量在0-125%的范围内进行调整以外,以与实施例试样309完全相同的方式制备的试样指定为实施例试样501-508。细节显示于下面的表14中。
顺便提一下,每一个实施例的表面内部浊度值,内部浊度值和Sm值都落在权利要求1所列的范围内。
(防污性能的评价)
作为防污性能是好或是坏的指数,对所形成的光学膜(1)通过记号笔的痕迹(指纹痕迹)的除去性能进行了评价((1)记号笔痕迹的除去性能:通过使用黑色记号笔“McKee Ultra-fine”(由Zebra Co.,Ltd.生产)在该光学膜上画出一个图形,时期保留一整天然后通过砂纸将其擦除,从而评价除去性能;(2)指纹痕迹的除去性能:将手指按在光学膜上以将指纹留在其上面,使其保留一整天然后用砂纸将其除去,从而评价除去性能)。该评价是对6个点的最大值进行的。“点6”被定义为仅仅通过轻微地擦拭就容易地将标记笔或指纹印擦掉的最大水平。
此外,将纯净水滴在每一个光学膜的表面上,并且测量它的接触角,从而检验与防污性能的相应性。
表14
试样名称   RMS-033的相对量(%)   接触角(与纯水)           防污性能
记号笔 指纹
实施例试样106   100(标准) 105° 点6 点6
  实施例试样309   125   108°   点6   点6
  实施例试样501   95   104°   点5.5   点5.5
  实施例试样502   80   100°   点5.5   点5.5
  实施例试样503   78   98°   点5   点5
  实施例试样504   75   95°   点5   点5
  实施例试样505   60   93°   点4.5   点4.5
  实施例试样506   50   90°   点4.5   点4.5
  实施例试样507   40   85°   点3   点3
  实施例试样508   30   83°   点3   点3
如从表14中清楚显示的那样,考虑到防污性能,本发明的光学膜与纯净水的接触角是90°或更大是优选的。该接触角更优选为95°或更大,进一步优选100°或更大,并且最优选95°或更大。通过将本发明的光学膜的接触角调整在希望的范围内,有可能提供具有非常令人满意的防污性能的光学膜。
接下来,将除了向用于低折射率层的涂料溶液LN-5中进一步加入KF-96(10cs)(硅油,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.生产)以外,以与制备实施例试样305相同的方式制备的试样指定为实施例试样601-606。此外,将除了向用于低折射率层的涂料溶液LN-6中进一步加入KF-96(10cs)(硅油,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.生产)以外,以与制备实施例试样106相同的方式制备的试样指定为实施例试样607-608。KF-96的加入量是通过基于低折射率层的固体总量的重量%表示的并且被显示于表5中。此外,制备了上述实施例试样309和上述实施例试样502,504,506,507和508。对这些试样的耐钢圈划痕性进行评价。细节显示于下面的表15中。
顺便提一下,每一个实施例的表面内部浊度值,内部浊度值和Sm值都落在权利要求1所列的范围内。
(动摩擦系数的测量)
提前使本发明光学膜处于25℃和60%RH的环境下2个小时。此后,使用了通过使用5mmΦ不锈钢球在100g的载荷下以60cm/min的速度通过动摩擦分析仪,HEIDON-14测量的值。
表15
  试样名称   KF-96的加入量(%)   动摩擦系数   对钢圈的耐摩擦性
  实施例试样305   0   0.24   点8
  实施例试样601   0.4   0.21   点8
  实施例试样602   0.8   0.20   点9
  实施例试样603   1.0   0.15   点9
  实施例试样604   1.3   0.12   点9
  实施例试样605   1.7   0.10   点10
  实施例试样606   2.0   0.08   点10
  实施例试样106   0   0.23   点9
  实施例试样607   0.8   0.19   点10
  实施例试样608   1.0   0.15   点10
  实施例试样309   0   0.22   点10
  实施例试样502   0   0.24   点10
  实施例试样504   0   0.27   点10
  实施例试样506   0   0.30   点10
从表15清楚地显示,本发明的光学膜的动摩擦系数优选不超过0.3,更优选不超过0.2,并且最优选不超过0.1。通过调整本发明的光学膜的动摩擦系数,有可能提供具有非常令人满意的耐划痕性能的光学膜。
接下来,对本发明的光学膜的防尘性进行了评价。防尘性能的评价如下。
(防尘性能的评价)
在对本发明的光学膜在25℃和60%RH进行2个小时的湿度控制以后,在上面的环境下通过去静电单元对本发明的光学膜经过去静电(消零)。此后,通过干燥砂纸以一定的力对该光学膜强烈摩擦20次,接下来,分别将制备的砂纸粉尘喷洒在该光学膜上。此后,使该光学膜的表面垂直竖立在桌子上,并且将该光学膜的端面在桌子上打击3次,从而评价砂纸灰尘的低落性能(防尘性)。该评价是在10个点的最大值进行的。“点10”被定义为砂纸灰尘完全不粘附的最大水平。(抗静电层的涂料溶液的制备)
使用市售的透明抗静电涂料材料“PELTRON C-4456S-7”(固含量:45%,由Nippon Pelnox Corporation生产)作为用于本发明的涂料溶液(然而,不应该识本发明的抗静电层仅限于此)。“C-4456S-7”是通过使用分散剂分散的含有导电微细颗粒ATO的用于透明抗静电层的涂料材料。由该涂料材料制备的涂料膜具有1.55的折射率。
(抗静电层的涂敷)
上述透明抗静电层被涂敷于下面所要描述的本发明的光学膜的硬涂层和低折射率层之间。涂敷方法是通过微刻花涂敷系统涂布上述用于抗静电层的涂料溶液,在30℃下干燥15秒并且在90℃下干燥20秒,通过使用160W/cm空气冷却金属卤化物灯(由Eyegraphics Co.,Ltd.生产)在氮气清洗下,用辐射剂量为50mJ/cm2的紫外线照射下固化该涂布层,然后如表16中所示的那样调整涂布层的厚度,从而提供透明抗静电层。
(表面电阻值的测量)
本发明的光学膜的涂布层的表面电阻是通过使用兆欧表/微电流表“TR8601”(由Advantest Corporation生产)测量的。预先使测量试样在25℃和60%RH的环境下保留2个小时或更长时间。该值是用“Ω/□”表示的。
(由于垂直剥离所导致的电荷量的测量)
像上述表面电阻值的测量一样,预先使测量试样在25℃和60%RH的环境下保留2个小时或更长时间。测量单元是由用于在其上放置试样的桌子和能够保持相应膜并且将来自上面和分离的测试试样重复接触粘结的机头组成的,并且聚对苯二甲酸乙二醇酯被安装在该机头中。在对测试部分去静电以后,重复进行将测试试样接触粘结到该机头上和分离。读出在第一次分离时的电荷量的值和在第5次分离时的电荷量的值,并且对它们进行平均。改变试样,并且对三个试样重复进行相同的操作。将所有试样的平均值定义为由于垂直分离所导致的电荷量。
将除了将上述抗静电层应用于实施例试样106的硬涂层和低折射率层之间以外,以与制备实施例试样106完全相同的方式制备的试样,指定为实施例试样701-705;并且改变表面电阻值。此外,制备上面的实施例试样309和上面的实施例试样501,502,504,505,506,507和508并且对它们的表面电阻值,由于垂直分离所导致的电荷量以及光学膜的防尘性能进行评价。细节显示于下面的表16中。
顺便提一下,每一个实施例的表面内部浊度值,内部浊度值和Sm值都落在权利要求1所列的范围内。
表16
试样名称   抗静电层的厚度(μm) 表面电阻值(Ω/□)   垂直分离所导致的电荷量(pc/cm2) 防尘性能
 实施例试样106   -   1015   -30   点7.5
 实施例试样309   -   1015   -40   点7.5
 实施例试样501   -   1015   -70   点7
 实施例试样502   -   1015   -95   点7
 实施例试样504   -   1015   -130   点6
 实施例试样505   -   1015   -180   点6
 实施例试样506   -   1015   -200   点6
 实施例试样507   -   1015   -500   点5
 实施例试样508   -   1015   -890   点3
 实施例试样701   0.4   1012   -30   点7.5
 实施例试样702   0.6   1011   -30   点7.5
 实施例试样703   0.8   1010   -30   点9
 实施例试样704   1.0   109   -30   点9.5
 实施例试样705   1.2   108   -30   点10
从表16中清楚显示,为了获得具有优良的防尘性能的光学膜,在本发明中,在25℃和60%RH下由于垂直分离所导致的电荷量的绝对值优选为不超过500pc(皮库)/cm2,更优选不超过200pc(皮库)/cm2,并且进一步优选不超过100pc(皮库)/cm2。为了进一步增强防尘性能,本发明的光学膜的电阻值优选少于1×1011Ω/□,更优选少于1×1010Ω/□,并且进一步优选少于1×109Ω/□。
接下来,将除了将实施例试样106的低折射率层的溶剂成分改变成下面的表17中所示的成分以外,以与制备实施例试样106完全相同的方式制备的试样,指定为实施例试样801-831。
顺便提一下,每一个实施例的表面内部浊度值,内部浊度值和Sm值都落在权利要求1所列的范围内。
(低折射率层干燥不均匀性的评价)
通过正交尼科尔棱镜,使由三乙酰基纤维素制得的TAC-TD80U(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产,厚度80μm)制备的起偏振片和由本发明的光学膜制得的起偏振片粘附在一起,从而制备检测试样。此后,使房间变为黑暗的房间。通过使用立式三谱带荧光灯对该光学膜侧的表面的表观表面性能进行视觉评价(反射检测)。评价是对最大值15个点进行的。“点15”被定义为完全没有观察到干燥不均匀性的最大量。
表17
试样名称            用于低折射率层的涂料溶液的溶剂成分   低折射率层的干燥不均匀性的评价结果
  沸点不高于120℃的溶剂   沸点超过120℃的溶剂
 实施例试样106   甲基乙基酮(97)   环己酮(3)   点15
 实施例试样801   甲基乙基酮(90)   环己酮(10)   点15
 实施例试样802   甲基乙基酮(85)   环己酮(15)   点14
 实施例试样803   甲基乙基酮(75)   环己酮(25)   点14
 实施例试样804   甲基乙基酮(70)   环己酮(30)   点14
 实施例试样805   甲基乙基酮(60)   环己酮(40)   点13
 实施例试样806   甲基乙基酮(50)   环己酮(50)   点13
 实施例试样807   甲基乙基酮(40)   环己酮(60)   点10
 实施例试样808   甲基异丁基酮(97)   环己酮(3)   点14
 实施例试样809   甲基异丁基酮(90)   环己酮(10)   点14
 实施例试样810   甲基异丁基酮(85)   环己酮(15)   点13
 实施例试样811   甲基异丁基酮(75)   环己酮(25)   点13
 实施例试样812   甲基异丁基酮(70)   环己酮(30)   点13
 实施例试样812   甲基异丁基酮(60)   环己酮(40)   点12
 实施例试样814   甲基异丁基酮(50)   环己酮(50)   点12
 实施例试样815   甲基异丁基酮(40)   环己酮(60)   点9
 实施例试样816   甲苯(97)   环己酮(3)   点14
 实施例试样817   甲苯(90)   环己酮(10)   点14
 实施例试样818   甲苯(85)   环己酮(15)   点13
 实施例试样819   甲苯(75)   环己酮(25)   点13
 实施例试样820   甲苯(70)   环己酮(30)   点13
 实施例试样821   甲苯(60)   环己酮(40)   点12
 实施例试样822   甲苯(50)   环己酮(50)   点12
 实施例试样823   甲苯(40)   环己酮(60)   点9
 实施例试样824   Nil   丁基甲基酮(97)和环己酮(3)   点11
 实施例试样825   Nil   丁基甲基酮(90)和环己酮(10)   点11
 实施例试样826   Nil   丁基甲基酮(85)和环己酮(15)   点10
 实施例试样827   Nil   丁基甲基酮(75)和环己酮(25)   点10
 实施例试样828   Nil   丁基甲基酮(70)和环己酮(30)   点10
 实施例试样829   Nil   丁基甲基酮(60)和环己酮(40)   点9
 实施例试样830   Nil   丁基甲基酮(50)和环己酮(50)   点9
 实施例试样831   Nil   丁基甲基酮(40)和环己酮(60)   点6
表中的括号内的数值表示了组分比(重量%)
沸点:甲基乙基酮(80℃),甲基异丁基酮(113℃),甲苯(111℃),丁基甲基酮(127℃),环己酮(156℃)
从表17中清楚地显示,在本发明的光学膜中,对于包含于用于低折射率层的涂料溶液中所包含的溶剂,当沸点不高于120℃的溶剂是以用于低折射率层的涂料溶液的溶剂的总重量50重量%-100重量%的量被包含的时候,有可能提高低折射率层的干燥不均匀性(表面性能)。这样的溶剂的量更优选为总重量的70重量%-100重量%,并且最优选为总重量的90重量%-100重量%。以这种方式,能够提供具有非常优异的表观表面性能的光学膜。
实施例试样901和902是以下面的方式制备的。
支撑物的制备(1)
在JP-A-2005-156642的实施例1的酰基纤维素膜(CA1-1)中,使用了具有相同组成的酰基纤维素溶液(A),并且使用了宽度为4m的浇注带,从而制备了长度为3,500m,宽度为2,200mm并且厚度为40μm的酰基纤维素膜(CA1-1W)。
除了将使用的支撑物改变为上面的CA1-1W以外,以与制备实施例试样106完全相同的方式制备试样901。这是以3,400m的涂布长度和2,150mm的涂布宽度制备的。
支撑物的制备(2)
在JP-A-2005-156642的实施例2的酰基纤维素膜(CA2)中,将使用于酰基纤维素溶液(A-2)的增塑剂改变成相同量的乙基己基邻苯二甲酸酯(EHP)和三环己基O-乙酰柠檬酸酯(OACTCy)的混合物(1/1),旋转滚筒浇注机,从而制备了长度为2,500m,宽度为2,200mm并且厚度为78μm的酰基纤维素膜(CA2-2W)。
除了将所使用的支撑物改变为上面的CA2-2W以外,以与制备实施例试样106完全相同的方式制备试样902。这是以2,400m的涂布长度和2,150mm的涂布宽度制备的。
实施例试样901和902在明亮房间内的黑显示中都是很优异的。
该申请基于2005年11月4日提交的日本专利申请JP2005-320992,和2006年1月20日提交的日本专利申请JP2006-12979,在此将它们的全部内容并入作为参考,就像完整地对其进行阐述一样。

Claims (25)

1、一种光学膜,其包括:透明支撑物;和至少一个含有半透明树脂和凝聚的金属氧化物颗粒的硬涂层,并且其具有0-12%的表面浊度、0-35%的内部浊度和50-200μm的Sm值。
2、根据权利要求1所述的光学膜,其中凝聚的金属氧化物颗粒是凝聚的二氧化硅颗粒。
3、根据权利要求1所述的光学膜,其中所述至少一个硬涂层包含至少一种抗压强度为2.0-10.0kgf/mm2并且平均尺寸为0.5-10μm的树脂颗粒。
4、根据权利要求1所述的光学膜,其中所述至少一个硬涂层包含氟系流平剂和有机硅系流平剂中的至少一种。
5、根据权利要求1所述的光学膜,其中具有硬涂层那一侧的光学膜的最外层是低折射率层,该低折射率层具有低于该低折射率层的相邻层的折射率。
6、根据权利要求5所述的光学膜,其中,当将450nm-650nm的波长范围内在5°正反射率的平均值和累积反射率的平均值分别定义为A和B的时候,B不超过3%,并且(B-A)不超过1.5%。
7、根据权利要求5所述的光学膜,其中所述低折射率层含有至少一种平均粒径为低折射率层的厚度的15%或更多并且不多于150%的颗粒。
8、根据权利要求7所述的光学膜,其中包含在该低折射率层中的至少一种颗粒是中空颗粒。
9、根据权利要求5所述的光学膜,其中所述低折射率层是通过涂布形成的,并且用于形成该低折射率层的涂布溶液含有至少一种半透明树脂,该半透明树脂含有能够通过紫外线和热固化中至少一种发生固化的官能团。
10、根据权利要求5所述的光学膜,其中所述低折射率层是通过涂布形成的;用于形成该低折射率层的涂布溶液含有至少两种半透明树脂;一种半透明树脂含有能够通过紫外线发生固化的官能团;并且另外一种半透明树脂含有能够发生热固化的半透明树脂。
11、根据权利要求10所述的光学膜,其中用于形成低折射率层的涂布溶液进一步含有至少一种聚合引发剂和至少一种能够发生热固化的交联剂。
12、根据权利要求11所述的光学膜,其中用于形成低折射率层的涂布溶液进一步包含至少一种能够促进热固化的固化催化剂。
13、根据权利要求11所述的光学膜,其中在用于形成低折射率层的涂布溶液中,通过用至少一种能够发生热固化的半透明树脂的重量与至少一种能够发生热固化的交联剂的重量的总和除至少一种含有能够通过紫外线发生固化的官能团的透明树脂的重量与至少一种聚合引发剂的重量的总和所获得的值是0.05-0.19。
14、根据权利要求5所述的光学膜,其中所述低折射率层含有氟系流平剂和有机硅系流平剂中的至少一种。
15、根据权利要求5所述的光学膜,其中在包含在用于形成低折射率层的涂布溶液中的溶剂中,沸点不高于120℃的溶剂占该涂布溶液中的溶剂总重量的50重量%-100重量%。
16、根据权利要求1所述的光学膜,其中所有的层都含有金属氧化物颗粒。
17、根据权利要求1所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的该光学膜的表面与纯水的接触角为90°或更大。
18、根据权利要求1所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的该光学膜的表面的动摩擦系数为不大于0.3。
19、根据权利要求1所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的从聚对苯二甲酸乙二醇酯上垂直分离所导致的电荷量为-500pc皮库/cm2至+500pc皮库/cm2
20、根据权利要求1所述的光学膜,其中在25℃和60%RH的环境下测量的表面电阻值少于1×1011Ω/□。
21、一种起偏振片,其包括两个保护膜和介于该保护膜之间的起偏振器,其中一个保护膜是根据权利要求1所述的光学膜。
22、一种图像显示装置,其包括根据权利要求1所述的光学膜。
23、根据权利要求22所述的图像显示装置,其中所述图像显示装置是平面转换系统的TFT液晶显示装置。
24、一种图像显示装置,其包括根据权利要求21所述的起偏振片。
25、根据权利要求24所述的图像显示装置,其中所述图像显示装置是平面转换系统的TFT液晶显示装置。
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