TW201300819A - 光學膜、偏光板及成像顯示裝置 - Google Patents
光學膜、偏光板及成像顯示裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201300819A TW201300819A TW100137360A TW100137360A TW201300819A TW 201300819 A TW201300819 A TW 201300819A TW 100137360 A TW100137360 A TW 100137360A TW 100137360 A TW100137360 A TW 100137360A TW 201300819 A TW201300819 A TW 201300819A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- group
- optical film
- film
- hard coat
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
- C09K2323/03—Viewing layer characterised by chemical composition
- C09K2323/035—Ester polymer, e.g. polycarbonate, polyacrylate or polyester
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24355—Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
一種光學膜,其具有:硬塗層;光學異向性層;以及透明支撐物,其中光學異向性層含有液晶化合物以及黏合劑,硬塗層、光學異向性層以及透明支撐物以此順序層壓,光學異向性層之表面含有不與光學異向性層之黏合劑形成共價鍵的含氟化合物,光學膜在硬塗層形成側之表面含有經共價鍵固定之含氟化合物或聚矽氧系列化合物,且光學膜在硬塗層形成側之頂端表面特性滿足下列條件:(1)Ra 0.05微米至0.25微米;(2)Rz 0.4微米至3.0微米;(3)Sm 40微米至200微米;(4)表面霧度0.1至15;(5)內部霧度0至28;以及(6)總霧度0.1至30。
Description
本發明是關於一種具有固化液晶化合物之光學膜、具有所述光學膜之偏光板,以及成像顯示裝置。
藉由控制膜之延遲而賦予多種功能的所謂延遲膜(retardation film)已用於多種應用。舉例而言,視液晶顯示器中不同種類之液晶單元的模式而定,已針對擴大視角之目的設計延遲膜。再者,除液晶顯示裝置之外,具有1/4波長延遲之λ/4板被用作增亮膜,光碟之讀取器或PS轉換器。
作為開發所述延遲之方法,已知拉伸聚合物膜之方法、在基板上塗佈含有液晶化合物之塗佈液且以預定方向配向從而產生光學異向性之方法以及其類似方法。其中,使用液晶化合物控制延遲之方法能夠藉由適當選擇配向膜(alignment film)、液晶化合物、用於液晶化合物之配向控制劑、控制配向之製程條件以及其類似物來不同地控制延遲,其可廣泛應用且可以較高速度大規模製造產物(JP-A-2001-4837(本文所用之術語「JP-A」意謂「未審查但已公開之日本專利申請案」)以及JP-A-2004-53841)。
此外,作為延遲板(retardation plate)之應用,已提議以所述板是在前端位置處而非裝置內部之結構將其應用於有機電致發光裝置、觸控面板、3D顯示裝置等。然而,習知延遲板具有諸如以下問題:其容易形成刮痕且強度不足;在以外部光照射時其顯示高反射率;其具有不良耐光性;以及其上容易沈積汙斑且難以移除。因此,對於用作前端位置之板,所述板需要進一步改良。
為了保護液晶化合物層,已揭露在液晶化合物層上提供高硬度保護膜之技術(JP-A-2004-126534)。然而,已發現因為液晶化合物層一般具有光學異向性,所以在液晶化合物層上僅提供不具有光學異向性之保護膜造成以下問題:光干涉條件隨視角的改變極大以致傾向於發生彩虹樣不均勻性或類似情形。
為了解決上述問題,發明人已研究光學膜,其具有在未塗佈液晶化合物層之側包含硬塗層的透明支撐物。因此,已發現當所獲得光學膜以卷筒狀態儲存時,自外部檢視卷筒時產生多污點不均勻性。已發現,在展開以使光學膜呈薄片狀之後,不均勻性繼續存在於硬塗層側之表面上,且雖然一部分不均勻性可使用不織布纖維或其類似物移除,一部分不均勻性在一些情形中不可移除。
發明人已發現下列方式能在以卷筒形式儲存光學膜後有效地抑制不均勻性產生,因此完成本發明。
已考慮上述多種問題進行本發明,且其目標為提供具有光學異向性特性之光學膜,所述膜可以高生產率製備而不涉及不均勻性煩惱之問題,且可用於顯示裝置之前端位置。
可藉由下列構造獲得上述目標。
[1] 一種光學膜,其具有:硬塗層;光學異向性層;以及透明支撐物,其中光學異向性層含有液晶化合物以及黏合劑,硬塗層、光學異向性層以及透明支撐物以此順序層壓,光學異向性層之表面含有不與光學異向性層之黏合劑形成共價鍵的含氟化合物,光學膜在硬塗層形成側之表面含有經共價鍵固定之含氟化合物或矽酮系列化合物,且光學膜在硬塗層形成側之頂表面特性滿足下列條件:
(1)Ra 0.05微米至0.25微米;
(2)Rz 0.4微米至3.0微米;
(3)Sm 40微米至200微米;
(4)表面霧度0.1至15;
(5)內部霧度0至28;以及
(6)總霧度0.1至30,
其中Ra、Rz以及Sm分別表示粗糙度曲線中之算術平均粗糙度、粗糙度曲線中之十點平均粗糙度以及粗糙度曲線中各峰之間的間隔。
[2] 根據[1]之光學膜,其中光學異向性層之表面自由能(Elc)為21毫牛頓/公尺至30毫牛頓/公尺,且其在硬塗層側之表面自由能(Ehc)為14毫牛頓/公尺至24毫牛頓/公尺。
[3] 根據[2]之光學膜,其中Ehc-Elc0。
[4] 根據[1]之光學膜,其中在硬塗層之表面上形成除硬塗層以外的其他功能層。
[5] 根據[1]之光學膜,其中硬塗層形成側之頂表面物理特性更滿足下列條件:
(4)表面霧度0.1至10;
(5)內部霧度0至10;以及
(6)總霧度0.1至15。
[6] 根據[1]之光學膜,其中硬塗層形成側之頂表面物理特性更滿足下列條件:
(4)表面霧度0.1至8;
(5)內部霧度0至5;以及
(6)總霧度0.1至10。
[7] 根據[1]之光學膜,其中硬塗層含有黏合劑以及透光粒子,透光粒子之尺寸為1微米至12微米,且黏合劑與透光粒子之間折射率差的絕對值小於0.05。
[8] 根據[1]之光學膜,其中硬塗層含有黏合劑以及透光粒子,透光粒子之尺寸為3微米至12微米,且黏合劑與透光粒子之間折射率差的絕對值為0.001至0.02。
[9] 根據[1]之光學膜,其中光學膜捲繞成卷筒形式。
[10] 根據[1]之光學膜,其中光學膜在550奈米的平面內延遲Re為80奈米至200奈米,且光學膜由下式表示之Nz值為0.1至0.9:
Nz值=0.5+Rth/Re
其中Rth表示厚度方向之延遲。
[11] 一種偏光板,其具有根據[1]至[10]中任一項之光學膜作為保護膜。
[12] 一種影像顯示裝置,其具有至少一個根據[1]至[10]中任一項之光學膜。
[13] 一種影像顯示裝置,其具有至少一個根據[11]之偏光板。
本發明之光學膜可提供一種抑制不均勻性在以卷筒形式儲存後產生且具有良好物理特性之光學膜。此外,本發明之光學膜可提供可用於影像顯示裝置表面上的光學膜,其保持適當防眩光特性且不損失作為光學異向性膜之功能。
下文將詳細描述進行本發明之例示性實施例,但本發明不限於此。此外,在本說明書中,當數值表示物理值或特徵值時,由「(數值1)至(數值2)」表示之數值範圍意謂「大於或等於(數值1)且小於或等於(數值2)」的範圍。
本發明之光學膜為層狀體,其中在透明支撐物的一側形成含有結晶化合物層之光學異向性層,且在另一側形成硬塗層,其中硬塗層形成側具有特定表面特性。可視情況在透明支撐物與含有液晶化合物之光學異向性層之間提供用於控制液晶化合物配向之配向膜。可在硬塗層上另外提供任何其他功能層。圖1為顯示本發明之延遲膜層狀光學膜之結構實例的概念視圖。
儘管未特定指定本發明光學膜之光學特性,但在550奈米之平面內延遲Re較佳為5奈米至300奈米,更佳為10奈米至250奈米,最佳為80奈米至200奈米。此外,待下文定義之Nz值較佳為0至2.0,更佳為0.1至1.6,最佳為0.1至0.9(此處,Nz值=0.5+Rth/Re,Rth為厚度方向之延遲;用於量測這些光學特性之方法描述於下文中)。詳言之,對於λ/4板,Re以及Nz值較佳分別為80奈米至200奈米以及0.1至0.9,更佳分別為100奈米至150奈米以及0.1至0.9。
本發明之光學膜具有高生產率,因為光學異向性層以及硬塗層可藉由卷軸式方法(roll to roll process)層壓。
本發明之光學膜為如下光學膜,其中含有液晶化合物之光學異向性層層壓於透明支撐物之一側,且在透明支撐物之另一側層壓硬塗層,光學異向性層之表面含有不與光學異向性層之黏合劑形成共價鍵的含氟化合物,含氟化合物或矽酮系列化合物由共價鍵固定於光學膜之硬塗層形成側之表面,且硬塗層形成側之表面特性滿足下列條件:
(1)Ra 0.05微米至0.25微米;
(2)Rz 0.4微米至3.0微米;
(3)Sm 40微米至200微米;
(4)表面霧度0.1至15;
(5)內部霧度0至28;以及
(6)總霧度0.1至30。
藉由採用上述光學膜構造,可提供具有物理上極佳光學異向性而在光學膜捲繞成卷筒形式儲存後不產生不均勻性的光學膜。上述表面特性為光學膜之硬塗層側表面應展現之表面特性。硬塗層可在頂表面處,或可在硬塗層上另外提供不同層。
在本發明中,關於硬塗層側之表面特性,Ra為0.05微米至0.25微米,較佳為0.08微米至0.20微米,更佳為0.08微米至0.15微米。Rz為0.4微米至3.0微米,較佳為0.5微米至3.0微米,更佳為0.8微米至2.5微米,更佳為0.8微米至1.5微米。Sm為40微米至200微米,較佳為40微米至150微米,最佳為50微米至110微米。此外,表面霧度為0.1至15,較佳為0.1至10,最佳為0.1至8。內部霧度為0至28,較佳為0至10,最佳為0至5。總霧度為0.1至30,較佳為0.1至15,最佳為0.1至10。
此處,上述Ra(粗糙度曲線中之算術平均粗糙度)、Rz(粗糙度曲線中之十點平均粗糙度)以及Sm(粗糙度曲線中各峰之間的間隔)可根據JIS B 0601:1998量測。此外,本發明之膜的霧度意謂JIS-K7105中所述之值,且可基於JIS-K7361-1中所述之量測法量測。表面霧度以及內部霧度可基於下列量測計算。
1.根據JIS-K7136量測所得膜之總霧度值(H)。
2.向所得膜之硬塗層側的膜正面以及其背面添加數滴矽酮油;所述膜的前側以及背側夾在兩片厚度為1毫米之玻璃板(第S9111號顯微鏡載玻片產品(MICRO SLICE GLASS Product No. S9111),由松浪(MATSUNAMI)製造)之間,藉此使膜與兩個玻璃板完全緊密接觸;以消除表面霧度之狀態量測霧度;且將藉由減去在兩片玻璃板之間僅放置矽酮油單獨量測到的霧度所獲得的值計為內部霧度(Hi)。
3.藉由自如上文2所量測之總霧度(H)減去內部霧度(Hi)所獲得的值稱為表面霧度(Hs)。
在本發明中,藉由將光學膜中硬塗層表面之物理特性控制於上述範圍內,可提供具有物理特性極佳之極佳異向性特性且在以卷筒形式儲存後不產生不均勻性的光學膜。此外,光學膜可用於影像顯示裝置中而不破壞光學異向性。
再者,在本發明中,含氟化合物或矽酮系列化合物必需共價鍵結於形成硬塗層側的頂表面。頂表面可為硬塗層,或可在硬塗層上形成另一層以形成頂表面。作為欲形成在硬塗層上以形成光學膜之頂表面的另一層,例如可以塗飾層(overcoat layer)、低折射率層以及防汙層為例。
硬塗層側之表面能量(Ehc)較佳為14毫牛頓/公尺至24毫牛頓/公尺,更佳為14毫牛頓/公尺至22毫牛頓/公尺,最佳為14毫牛頓/公尺至20毫牛頓/公尺。此外,含有液晶化合物之光學異向性層的表面自由能(Elc)較佳為21毫牛頓/公尺至30毫牛頓/公尺,更佳為22毫牛頓/公尺至30毫牛頓/公尺。此外,Ehc-Elc較佳0。藉由將表面能控制於上述範圍內,可在以卷筒形式儲存光學膜時有效抑制不均勻性的產生,而不轉移各別表面中所含之化合物。
下文將詳細描述本發明之光學膜、偏光板、待用於影像顯示裝置中之材料以及其製造方法。
[硬塗層]
在本發明中,術語「硬塗層」意謂當形成於透明支撐物上時提高透明支撐物之鉛筆硬度(pencil hardness)的膜。實際上,形成硬塗層之後的鉛筆硬度(JIS K5400)較佳大於或等於H,更佳大於或等於2H,最佳大於或等於3H。硬塗層之厚度較佳為0.4微米至35微米,更佳為1微米至30微米,最佳為1.5微米至20微米。
本發明之光學膜特徵為含氟化合物或矽酮系列化合物藉由共價鍵固定於光學膜之硬塗層形成側之表面上,且硬塗層形成側之表面特性滿足下列條件:
(1)Ra 0.05微米至0.25微米;
(2)Rz 0.4微米至3.0微米;
(3)Sm 40微米至200微米;
(4)表面霧度0.1至15;
(5)內部霧度0至28;以及
(6)總霧度0.1至30。
在本發明中,可直接在支撐物上或經經其他層在支撐物上藉由塗佈、乾燥以及固化含有具有不飽和雙鍵之化合物、透光粒子、聚合起始劑以及根據需要的含氟化合物或矽酮系列化合物以及溶劑之組成物來形成硬塗層。下文將描述各別組分。
[具有不飽和雙鍵之化合物]
用於形成本發明之硬塗層的組成物可含有具有不飽和雙鍵之化合物。含有不飽和雙鍵之化合物可用作黏合劑,且較佳為具有兩個或超過兩個可聚合不飽和基團的多官能單體。所述具有兩個或超過兩個可聚合不飽和基團之多官能單體可用作固化劑且可提高所塗佈膜之強度且改良抗刮擦特性。多官能單體更佳具有3個或超過3個可聚合不飽和基團。具有1個或2個官能基之單體以及具有3個或超過3個官能基之單體可組合用作單體。
作為具有不飽和雙鍵之化合物,以下述者為例:具有諸如(甲基)丙烯醯基、乙烯基、苯乙烯基或烯丙基之可聚合官能基的化合物。在這些官能基中,(甲基)丙烯醯基以及-C(O)OCH=CH2尤其較佳。尤其較佳可使用下列每個分子具有3個或超過3個(甲基)丙烯醯基之化合物。
作為具有可聚合不飽和基團之化合物的特定實例,可以下述者為例:烷二醇之(甲基)丙烯酸二酯、聚氧基伸烷二醇之(甲基)丙烯酸二酯、多元醇之(甲基)丙烯酸二酯、環氧乙烷或環氧丙烷加合物之(甲基)丙烯酸二酯、環氧基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯以及聚酯(甲基)丙烯酸酯。
其中,多元醇與(甲基)丙烯酸之間的酯較佳。其實例包含1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)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、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、經EO改質之三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、經PO改質之三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、經EO改質之磷酸三(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基乙烷酯、四(甲基)丙烯酸二(三羥甲基丙烷)酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、四甲基丙烯酸1,2,3-環己烷酯、聚丙烯酸聚胺基甲酸酯、聚酯聚丙烯酸酯以及己內酯改質之異氰尿酸三(丙烯醯氧基乙基)酯。
市售產品可用作具有(甲基)丙烯醯基之多官能丙烯酸酯系列化合物。舉例而言,可以下述者為例:由新中村化學工業株式會社(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)製造之NK酯A-TMMT以及由日本化藥(Nippon Kayaku)製造之KAYARAD DPHA。關於多官能單體之描述提供於JP-A-2009-98658中之第[0114]段至第[0122]段,且其適用於本發明。
鑒於待下文描述之與支撐物之黏著性、低捲曲特性以及含氟化合物或矽酮系列化合物之固定特性,具有不飽和雙鍵之化合物較佳為具有氫鍵結取代基之化合物。如本文所用之術語「氫鍵結取代基」意謂具有大負電性之原子(諸如氮、氧、硫或鹵素以及氫)經由共價鍵彼此連接之取代基。其特定實例包含OH-、SH-、-NH-、CHO-以及CHN-,其中(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯以及具有羥基之(甲基)丙烯酸酯較佳。亦可使用具有(甲基)丙烯醯基之市售多官能丙烯酸酯。舉例而言,可以下述者為例:由新中村化學工業株式會社(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)製造之NK寡U4HA及NK酯A-TMM-3,以及由日本化藥(Nippon Kayaku)製造之KAYARAD PET-30。
為了賦予足夠聚合比率以及足夠硬度,以用於形成硬塗層之組成物中所有固體組分之重量計,具有不飽和雙鍵之化合物於用於形成本發明硬塗層之組成物中的含量較佳為70重量%至99重量%,更佳為80重量%至99重量%。
[透光粒子]
為了在本發明硬塗層之表面上形成細微不均勻性,較佳在硬塗層中使用下列透光粒子。
聚甲基丙烯酸甲酯粒子(折射率:1.49)、交聯聚(丙烯醯基-苯乙烯)共聚物粒子(折射率:1.54)、三聚氰胺樹脂粒子(折射率:1.57)、聚碳酸酯粒子(折射率:1.57)、聚苯乙烯粒子(折射率:1.60)、交聯聚苯乙烯粒子(折射率:1.61)、聚氯乙烯粒子(折射率:1.60)、苯并胍胺-三聚氰胺甲醛粒子(折射率:1.68)、二氧化矽粒子(折射率:1.46)、氧化鋁粒子(折射率:1.63)、二氧化鋯粒子、二氧化鈦粒子以及具有中空或細小孔隙之粒子可用作本發明硬塗層之透光粒子。
其中,較佳使用交聯聚(甲基)丙烯酸酯粒子以及交聯聚(丙烯醯基-苯乙烯)粒子,且藉由根據選自這些粒子之特定透光粒子之折射率來適當調整黏合劑之折射率,可獲得本發明光學膜中之硬塗層的較佳表面硬度、表面霧度、內部霧度以及總霧度。
待用於本發明之黏合劑的折射率較佳為1.45至1.70,更佳為1.48至1.65。
再者,在本發明中,硬塗層之透光粒子與黏合劑之間的折射率差(「透光粒子之折射率」-「除透光粒子以外之硬塗層的折射率」)的絕對值較佳小於0.05,更佳為0.001至0.030,仍更佳為0.001至0.020。當硬塗層之透光粒子與黏合劑之間的折射率差小於0.05時,透光粒子之折射角度變小,且散射光不會傳播至廣角且不展現有害影響(諸如擾亂穿過光學異向性層之透射光的偏振),因此所述折射率差較佳。
為了實現粒子與黏合劑之間的上述折射率差,可調整透光粒子之折射率,或可調整黏合劑之折射率。
作為第一較佳實施例,較佳使用含有具有3個或超過3個官能基之(甲基)丙烯酸酯單體作為主要組分之黏合劑(固化後的折射率:1.50至1.53)與由丙烯醯基含量為50重量%至100重量%之交聯聚(甲基)丙烯酸酯/苯乙烯聚合物構成的透光粒子的組合。藉由調整具有低折射率之丙烯醯基組分與具有高折射率之苯乙烯組分的組成比率,可容易將粒子與黏合劑之間的折射率差調整至小於0.05。丙烯醯基組分與苯乙烯組分之比率以重量計較佳為50/50至100/0,更佳為60/40至100/0,最佳為65/35至90/10。由交聯聚(甲基)丙烯酸酯/苯乙烯聚合物構成之透光粒子的折射率較佳為1.49至1.55,更佳為1.50至1.54,最佳為1.51至1.53。
第二較佳實施例為使用含有具有3個或超過3個官能基之(甲基)丙烯酸酯單體作為主要組分之黏合劑與平均粒徑為1至100奈米之無機細粒的組合。在此實施例中,調整具有單體之黏合劑以及無機細粒之折射率,從而調整現有透光粒子之折射率差。作為無機粒子,以下述者為例:至少一種由下列金屬所構成的族群中選出之金屬之氧化物的粒子:矽、鋯、鈦、鋁、銦、鋅、錫以及銻。其特定實例包含SiO2、ZrO2、TiO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3以及ITO,其中SiO2、ZrO2以及Al2O3較佳。這些無機粒子可與以單體總重量計1重量%至90重量%之含量的單體混合,其中含量更佳為5重量%至65重量%。
此處,可藉由以阿貝折射儀(Abbe refractometer)直接量測或藉由量測頻譜反射光譜或頻譜橢圓儀定量評估除透光粒子以外的硬塗層之折射率。藉由下列方法量測透光粒子之折射率,其中透光粒子以等量分散於藉由改變兩種折射率不同之溶劑的混合比且藉此改變折射率而製備的溶劑中,量測濁度,且當濁度變為最小時藉由阿貝折射儀量測溶劑折射率。
透光粒子之平均粒徑較佳為1.0微米至12微米,更佳為3.0微米至12微米,仍更佳為4.0微米至10.0微米,最佳為4.5微米至8微米。藉由將折射率以及粒徑調整至上述範圍,防止散射光角度之分佈達到廣角,且難以出現顯示器模糊以及對比度降低的問題。就所述粒子不需要較大厚度且幾乎不造成捲曲以及生產成本增加之問題而言,厚度較佳小於或等於12微米。此外,就塗佈時的塗佈量可降低、可在短時間內進行乾燥且幾乎不出現諸如乾燥不均勻性之表面缺陷而言,粒徑在上述範圍內之粒子較佳。
再者,就透光粒子之粒徑(球體等效直徑:D)與硬塗層之厚度d之間的關係而言,D/d之值較佳為20%至120%,尤其較佳為30%至80%。藉由將D/d調整於此範圍內,可獲得必需的表面不均勻性特徵。
可量測粒子之平均粒徑的任何量測方法可用作量測透光粒子之平均粒徑之方法。然而,較佳藉助於穿透式電子顯微鏡(放大倍率:500,000X至2,000,000X)觀測粒子,且量測100個粒子,平均值視為平均粒徑。
在本發明中,未特定限制透光粒子之形狀,但除真球形粒子之外,亦可組合使用具有不同形狀之透光粒子,諸如非晶形粒子(例如非球形粒子)。詳言之,當非球形粒子經配向以使得其短軸均一地定向於硬塗層之法線方向時,可採用粒徑小於真球形粒子之粒子。
透光粒子以較佳1重量%至40重量%、更佳1重量%至30重量%、仍更佳1重量%至20重量%之含量併入。就在表面上均一地提供突出物而言,較佳以大於或等於0.1重量%之含量併入,而就減少諸如影像模糊或白濁度或眩光之問題而言,較佳以小於或等於40重量%之含量併入。
此外,透光粒子之塗佈量較佳為10毫克/平方公尺至2500毫克/平方公尺,更佳為30毫克/平方公尺至2000毫克/平方公尺,仍更佳為100毫克/平方公尺至1500毫克/平方公尺。
<透光粒子之製備方法以及分級方法>
作為製造根據本發明之透光粒子的方法,可以下述者為例:懸浮液聚合法、乳液聚合法、無皂乳液聚合法、分散液聚合法以及種子聚合法,且可藉由這些方法中任一種製造粒子。關於這些製造方法,可參考例如聚合物合成之實驗方法(Kobunshi Gosei no Jikkenho)(大津孝之(Takayuki Otsu)以及木下雅悅(Masaetsu Kinoshita)編寫且由科學同人社(Kagaku Dojin-sha)出版),第130頁以及第146-147頁;合成高分子(Gosei Kobunshi),第1卷,第246頁-第290頁,以及第3卷,第1頁-第108頁中所述之方法;以及日本專利第2,543,503號、第3,508,304號、第2,746,275號、第3,521,560號、第3,580,320號、JP-A-10-1561、JP-A-7-2908、JP-A-5-297506以及JP-A-2002-145919中所述之方法中的描述。
關於透光粒子之粒徑分佈,鑒於霧度值、擴散性控制以及所塗佈表面特性之均勻性,單分散粒子較佳。表示粒徑均一性之CV值較佳小於或等於15%,更佳小於或等於13%,仍更佳小於或等於10%。此外,當粒子粒徑比平均粒徑大20%或超過20%時規定為粗糙粒子,粗糙粒子之比例以全部粒子數目計較佳小於或等於1%,更佳小於或等於0.1%,仍更佳小於或等於0.01%。作為獲得具有所述粒徑分佈之粒子的方法,在粒子的製備或合成反應後進行分級是有效的,且可藉由增加重複分級的次數或藉由增強分級程度獲得具有所要粒徑分佈之粒子。
在進行分級時,較佳採用諸如空氣分級法、離心分級法、沈降分級法、過濾分級法以及抗靜電分級法之方法。
本發明之光學膜在形成硬塗層的表面上具有不均勻外型,且因此光在光學膜表面散射。再者,用於形成不均勻表面之粒子使光在膜內散射。對於所用之λ/4板,例如在3D顯示器或有機電致發光裝置顯示器之表面,已考慮必需使用不造成光散射從而不擾亂由光學異向性層形成之偏振光的透明膜。然而,只要表面之物理特性在本說明書所述的範圍內,則可使用所述膜而不破壞預期的光學異向性,這是顯而易知的。為了避免破壞光學異向性,光學膜之內部霧度較佳為0至28,更佳為0至10,最佳為0至5。
[光聚合起始劑]
接著,將描述待併入用於形成本發明硬塗層之組成物中的光聚合起始劑。
光聚合起始劑之實例包含苯乙酮、安息香(benzoin)、二苯甲酮、氧化膦、縮酮、蒽醌、噻噸酮、偶氮化合物、過氧化物、2,3-二烷基二酮化合物、二硫化物化合物、氟胺化合物、芳族鋶、咯吩二聚體(lophine dimer)、鎓鹽(onium salt)、硼酸鹽、活性酯、活性鹵素、無機複合物以及香豆素(coumarin)。光聚合起始劑之特定實例、較佳實施例、市售產品以及其類似物描述於JP-A-2009-098658的第[0133]段至第[0151]段中,且其亦適用於本發明。
此外,各種光聚合起始劑之實例亦描述於最新UV固化技術(Saishin UV Koka Gijutsu),第159頁,K.K.技術信息協會(K.K. Gijutsu Joho Kyokai)(1991);以及加藤清美(Kato Kiyomi),紫外線固化系統(Shigaisen Koka Shisutemu),第65-148頁,綜合技術中心(Sogo GijutsuSenta)(1989)中,且其適用於本發明。
市售光裂解型光自由基聚合起始劑之較佳實例包含汽巴特殊化學品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp.)製造之「豔佳固651(Irgacure 651)」、「豔佳固184」、「豔佳固819」、「豔佳固907」、「豔佳固1870」(CGI-403/Irg184之7/3混合起始劑)、「豔佳固500」、「豔佳固369」、「豔佳固1173」、「豔佳固2959」、「豔佳固4265」、「豔佳固4263」、「豔佳固127」以及「OXE01」;日本化藥有限公司(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)製造之「卡雅固(KAYACURE)DETX-S」、「卡雅固BP-100」、「卡雅固BDMK」、「卡雅固CTX」、「卡雅固BMS」、「卡雅固2-EAQ」、「卡雅固ABQ」、「卡雅固CPTX」、「卡雅固EPD」、「卡雅固ITX」、「卡雅固QTX」、「卡雅固BTC」以及「卡雅固MCA」;沙多瑪有限公司製造之「易曬固(Esacure)(KIP100F、KB1、EB3、BP、X33、KTO46、KT37、KIP150、TZT)」;以及其組合。
以用於形成硬塗層之組成物中所有固體組分的重量計,光聚合起始劑於用於形成本發明硬塗層之組成物中的含量較佳為0.5重量%至8重量%,更佳為1重量%至5重量%,因為所述含量足夠大以使用於形成硬塗層之組成物中所含的可聚合化合物充分聚合且含量足夠小以適當抑制起始點的數目。
[溶劑]
用於形成本發明硬塗層之組成物可含有溶劑。考慮到單體溶解度、透光粒子分散性以及塗佈後的乾燥特性,多種溶劑可用作溶劑。作為所述溶劑,以下述者為例:例如二丁醚、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、環氧丙烷、1,4-二噁烷、1,3-二氧雜環戊烷、1,3,5-三噁烷、四氫呋喃、苯甲醚、苯乙醚、碳酸二甲酯、碳酸甲酯乙酯、碳酸二乙酯、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、二乙酮、二丙酮、二異丁酮、環戊酮、環己酮、甲基環己酮、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁內酯、2-甲氧基乙酸甲酯、2-乙氧基乙酸甲酯、2-乙氧基乙酸乙酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-甲氧基乙醇、2-丙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、1,2-二乙醯氧基丙酮、乙醯基丙酮、二丙酮醇、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、環己醇、乙酸異丁酯、甲基異丁基酮(MIBK)、2-辛酮、2-戊酮、2-己酮、乙二醇乙醚、乙二醇異丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、乙基卡必醇(ethyl carbitol)、丁基卡必醇、己烷、庚烷、辛烷、環己烷、甲基環己烷、乙基環己烷、苯、甲苯、二甲苯等,且這些可獨立使用或以其中兩種或超過兩種的組合形式使用。
溶劑較佳以固體組分於用於形成本發明硬塗層之組成物中的濃度在20重量%至80重量%、更佳30重量%至75重量%、仍更佳40重量%至70重量%範圍的量使用。
[含氟化合物或矽酮系列化合物]
含氟化合物或矽酮系列化合物經由共價鍵固定於本發明光學膜在硬塗層側的頂表面。這些在分子內具有可聚合不飽和基團的化合物可藉由使其與具有可聚合不飽和基團之化合物固化在一起而得以固定。
本發明之光學膜可具有硬塗層側之頂表面為硬塗層表面的構造,但亦可具有在硬塗層上提供另一功能層的不同構造。在硬塗層構成頂端層的情形中,必需在硬塗層中併入這些化合物。下文將描述含氟化合物或矽酮系列化合物。
在本發明中,含氟化合物或矽酮系列化合物為至少一種由下列化合物所構成的族群中選出之化合物:具有可聚合不飽和基團之含氟化合物以及重量平均分子量大於或等於3000且具有可聚合不飽和基團之聚矽氧烷化合物。
[具有可聚合不飽和基團之含氟化合物]
描述具有可聚合不飽和基團之本發明之含氟化合物(下文亦稱為「含氟固化劑」)。
本發明之含氟固化劑較佳為具有由下列通式(F)表示之結構的含氟化合物:
通式(F):(Rf)-[(W)-(RA)n]m
在式(F)中,Rf表示(全)氟烷基或(全)氟聚醚基,W表示鍵聯基團,RA表示可聚合不飽和基團,n表示整數1至3,且m表示整數1至3。
本發明之含氟固化劑被認為由於存在可聚合不飽和基團而展現下列作用(1)至(3)。
(1)一般認為,因為有機溶劑之溶解度以及與具有不飽和雙鍵之化合物的相容性提高,所以含氟固化劑可均勻位於表面而不形成聚集物。再者,可防止由於形成聚集物而產生缺陷。
(2)因為含氟固化劑可經由光聚合反應在分子間形成共價鍵或與具有不飽和雙鍵之化合物形成共價鍵,所以這些位於表面的化合物即使在光學膜以卷筒形式儲存而光學異向性層側與表面接觸時也不會轉移至光學異向性層側。
(3)甚至當光學膜以卷筒形式儲存時,光學異向性層側上不和與其接觸的黏合劑形成共價鍵的含氟化合物不會轉移至硬塗層側表面,因為硬塗層側表面的表面自由能低。
在通式(F)中,RA表示可聚合不飽和基團。未特定限制可聚合不飽和基團,且在以活性能量射線(諸如UV射線或電子束)照射後可引起自由基聚合反應的任何基團。其實例包含(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基以及烯丙基。較佳使用(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基以及藉由以氟原子置換這些基團之任何氫原子而形成的基團。
可聚合不飽和基團之較佳特定實例如下。
在通式(F)中,Rf表示(全)氟烷基或(全)氟聚醚基。
此處,(全)氟烷基表示氟烷基以及全氟烷基中之至少一者,且(全)氟聚醚基表示氟聚醚基以及全氟聚醚基中之至少一者。鑒於防汙特性,Rf中氟含量較高更佳。
(全)氟烷基含有較佳1個至20個碳原子,更佳1個至10個碳原子。
(全)氟烷基可具有直鏈結構(例如-CF2CF3、-CH2(CF2)4H、-CH2(CF2)8CF3或-CH2CH2(CF2)4H)、分支鏈結構(例如CH(CF3)2、CH2CF(CF3)2、CH(CH3)CF2CF3或CH(CH3)(CF2)5CF2H)或脂環結構(較佳5員或6員環,例如全氟環己基、全氟環戊基或經這些基團取代之烷基)。
(全)氟聚醚基意謂具有氟聚醚基且可為單價、二價或多價基團的(全)氟烷基。氟聚醚基之實例包含CH2OCH2CF2CF3、CH2CH2OCH2C4F8H、CH2CH2OCH2CH2C8F17、CH2CH2OCF2CF2OCF2CF2H以及含有4個或超過4個氟原子以及4個至20個碳原子之氟環烷基。此外,全氟聚醚基之實例包含(CF2)pO(CF2CF2O)q、[CF(CF3)CF2O]p-[CF2(CF3)]、(CF2CF2CF2O)p以及(CF2CF2O)p。
p與q之和較佳為1至83,更佳為1至43,最佳為5至23。
鑒於在光學膜背側之轉移阻止能力極佳,本發明之含氟固化劑尤其較佳具有以-(CF2O)p(CF2CF2O)q-表示之全氟聚醚基。
上述p以及q各獨立地表示整數0至20,限制條件為p+q為1或超過1的整數。
在本發明中,鑒於顯著獲得前述(1)至(3)中所示之作用,含氟固化劑較佳在一個分子中具有全氟聚醚基以及多個可聚合不飽和基團。
在通式(F)中,W表示鍵聯基團。作為W,以下述者為例:例如伸烷基、伸芳基、伸雜烷基以及其組合之鍵聯基團。這些鍵聯基團可更含有氧基、羰基、羰氧基、羰基亞胺基、磺醯胺基以及具有其組合之官能基。
W較佳為伸乙基,更佳與羰基亞胺基鍵結之伸乙基。
未特定限制含氟固化劑之氟原子含量,但較佳大於或等於20重量%,尤其較佳為30重量%至70重量%,最佳為40重量%至70重量%。
較佳含氟固化劑之實例包含(但不限於)大金工業株式會社(Daikin Industries,Ltd.)製造之R-2020、M-2020、R-3833、M-3833以及歐普圖DAC(Optool DAC)(皆為商標名),以及大日本油墨化學工業株式會社(Dainippon Ink & Chemicals,Inc)製造之美伽伐F-171(Megafac F-171)、F-172、F-179A以及帝凡沙MCF-300(Defensa MCF-300)與MCF-323(皆為商標名)。
鑒於顯著獲得上述(1)至(3)中所示之作用,n與m之乘積(n×m)較佳大於或等於2,更佳大於或等於4。
在通式(F)中,關於n與m同時為1的情形,在更佳實施例中,可提及由式(F-1)至(F-3)表示之化合物。
通式(F-1)
Rf2(CF2CF2)pR'2CH2CH2-R2OCOCR1=CH2
在式(F-1)中,Rf2表示氟原子或具有1個至10個碳原子之氟烷基,R'2表示單鍵或二價鍵聯基團,且p表示聚合度,其中p大於或等於k(k為大於或等於3的整數)。
當R'2表示二價鍵聯基團時,二價鍵聯基團之實例與關於前述W所述的那些相同。
通式(F-1)中含有氟原子之短鏈聚合丙烯酸酯之實例包含(甲基)丙烯酸之部分或全部氟化的烷基酯衍生物及其類似物。
下文展示由通式(F-1)表示之化合物的特定實例,但本發明不限於這些。
通式(F-1)表示之化合物可含有多個含氟(甲基)丙烯酸酯,其中根據短鏈聚合條件、反應混合物之分離條件及其類似條件,在合成時使用短鏈聚合的情形中,通式(F-1)基團Rf2(CF2CF2)pCH2CH2-R2O-之p各自為k、k+1、k+2、…,或其類似物。
通式(F-2):
F(CF2)q-CH2-CHX-CH2Y
在式(F-2)中,q為整數1至20,且X與Y各獨立地為(甲基)丙烯醯氧基或羥基,且其中至少一者為(甲基)丙烯醯氧基。
由通式(F-2)表示之含氟(甲基)丙烯酸酯具有含有1個至20個碳原子、末端具有三氟甲基(CF3-)之氟烷基,且此含氟(甲基)丙烯酸酯允許三氟甲基即使少量時亦在表面上有效配向。
鑒於阻止自背側轉移以及生產容易性,q較佳為6至20,更佳為8至10。具有含有8個至10個碳原子之氟烷基的含氟(甲基)丙烯酸酯相較於其他具有不同鏈長度之氟烷基的含氟(甲基)丙烯酸酯展現極佳拒水特性以及拒油特性,因此顯示極佳防汙特性。
由通式(F-2)表示之含氟(甲基)丙烯酸酯之特定實例包含1-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基-4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,13-二十一氟十三烷、2-(甲基)丙烯醯氧基-1-羥基-4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,13-二十一氟十三烷以及1,2-雙(甲基)丙烯醯氧基-4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,13-二十一氟十三烷。在本發明中,1-丙烯醯氧基-2-羥基-4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,13-二十一氟十三烷較佳。
通式(F-3):
F(CF2)rO(CF2CF2O)sCF2CH2OCOCR3=CH2
在式(F-3)中,R3為氫原子或甲基,s為整數1至20,且r表示整數1至4。
通式(F-3)表示之含氟原子之多官能(甲基)丙烯酸酯可藉由使由下列通式(FG-3)表示之含氟原子之醇化合物與(甲基)丙烯酸鹵化物反應獲得。
通式(FG-3):
F(CF2)rO(CF2CF2O)sCF2CH2OH
在式(FG-3)中,s表示整數1至20,且r表示整數1至4。
由通式(FG-3)表示之含氟原子之醇化合物的特定實例包含1H,1H-全氟-3,6-二氧雜庚-1-醇、1H,1H-全氟-3,6-二氧雜辛-1-醇、1H,1H-全氟-3,6-二氧雜癸-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧雜癸-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧雜十一烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧雜十三烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12-四氧雜十三烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12-四氧雜十四烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12-四氧雜十六烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12,15-五氧雜十六烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12,15-五氧雜十七烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12,15-五氧雜十九烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12,15,18-六氧雜二十烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12,15,18-六氧雜二十二烷-1-醇、1H,1H-全氟-3,6,9,12,15,18,21-七氧雜二十三烷-1-醇以及1H,1H-全氟-3,6,9,12,15,18,21-七氧雜二十五烷-1-醇。
這些化合物可購得,且其特定實例包含1H,1H-全氟-3,6-二氧雜庚-1-醇(商標名:C5GOL;由艾克福(Exfluor)製造)、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧雜癸-1-醇(商標名:C7GOL;由艾克福製造)、1H,1H-全氟-3,6-二氧雜癸-1-醇(商標名:C8GOL;由艾克福製造)、1H,1H-全氟-3,6,9-三氧雜十三烷-1-醇(商標名:C10GOL;由艾克福製造);以及1H,1H-全氟-3,6,9,12-四氧雜十六烷-1-醇(商標名:C12GOL;由艾克福製造)。
在本發明中,較佳使用1H,1H-全氟-3,6,9,12-四氧雜十三烷-1-醇。
此外,待與由前述通式(FG-3)表示之含氟原子之醇化合物反應的(甲基)丙烯酸鹵化物之實例包含(甲基)丙烯酸氟化物、(甲基)丙烯酸氯化物、(甲基)丙烯酸溴化物以及(甲基)丙烯酸碘化物,但鑒於容易獲得性,(甲基)丙烯酸氯化物較佳。
由通式(F-3)表示之化合物的較佳特定實例包含(但不限於)下列化合物。此外,由通式(F-3)表示之較佳特定實例亦描述於JP-A-2007-264221中。
(b-1):F9C4OC2F4OC2F4OCF2CH2OCOCH=CH2
(b-2):F9C4OC2F4OC2F4OCF2CH2OCOC(CH3)=CH2
此外,與由通式(F-3)表示之化合物不同,較佳亦可使用由下列通式(F-3)'表示之化合物。
通式(F-3)':
Rf3-[(O)c(O=C)b(CX4X5)a-CX3=CX1X2]
在式(F-3)'中,X1以及X2各獨立地表示H或F;X3表示H、F、CH3或CF3;X4以及X5各獨立地表示H、F或CF3;a、b與c各獨立地表示0或1;Rf3表示含有18個至200個碳原子且具有醚鍵之含氟烷基,且在Rf3基團中具有大於或等於6個由通式(FG-3)'表示之重複單元:
-(CX6 2CF2CF2O)-
其中X6表示F或H。
由通式(F-3)'表示之含氟聚醚化合物之實例包含:
(c-1)Rf3-[(O)(O=C)b-CX3=CX1X2];
(c-2)Rf3-[(O)(O=C)-CX3=CX1X2];以及
(c-3)Rf3-[(O)c(O=C)-CF=CH2]。
作為上述含氟聚醚化合物中之可聚合不飽和基團,較佳可使用具有下列結構的基團。(c-1)至(c-3)中符號之定義與通式(F-3)'相同。
此外,由通式(F-3)'表示之含氟聚醚化合物可具有多個可聚合不飽和基團,且較佳例示例如下列之結構。
在本發明中,具有結構-O(C=O)CF=CH2者由於具有特定高聚合(固化)反應性且可高效提供固化產品而較佳。
作為由通式(F-3)'表示之含氟聚醚化合物中之Rf3基團,重要的是Rf3基團含有6個或超過6個通式(FG-3)'之含氟聚醚鏈的重複單元,藉此可賦予阻止自背側轉移的特性。
此外,更特定言之,可使用含有6個或超過6個含氟聚醚鏈之重複單元的混合物,但在以混合物形式使用的情形中,在具有小於6個重複單元之含氟不飽和化合物以及具有6個或超過6個重複單元之含氟不飽和化合物的分佈中,具有6個或超過6個聚醚鏈重複單元之含氟不飽和化合物的存在比率最高之混合物較佳。
式(FG-3)'之含氟聚醚鏈重複單元的數目較佳大於或等於6個,更佳大於或等於10個,仍更佳大於或等於18個,尤其較佳大於或等於20個,藉此可改良拒水性以及防汙特性,尤其移除包含油組分之汙斑的特性。此外,可更有效賦予氣體滲透特性。此外,在Rf3基團的末端或在鏈的中部可存在含氟聚醚鏈。
特定言之,Rf3基團較佳具有通式(c-4)之結構:
R4-(CX6 2CF2CF2O)t-(R5)e-
在式(c-4)中,X6與通式(FG-3)'中相同,R4為由下列基團所構成的族群中選出的至少一者:氫原子、鹵素原子、烷基、含氟烷基、含有醚鍵之烷基以及含有醚鍵之含氟烷基,R5為二價或超過二價的有機基團,t為整數6至66,且e為0或1。
亦即,Rf3基團為經由二價或超過二價之有機基團R5與反應性碳碳雙鍵鍵結之含氟有機基團且在末端具有R4。
R5可為能夠允許通式(FG-3)'之含氟聚醚鏈與反應性碳碳雙鍵鍵結的任何有機基團,且例如其是由下列基團所構成的族群中選出:伸烷基、含氟伸烷基、含有醚鍵之伸烷基以及含有醚鍵之含氟伸烷基。其中,鑒於透明度以及低折射率特性,含氟伸烷基以及含有醚鍵之含氟伸烷基較佳。
作為由通式(F-3)'表示之含氟聚醚化合物的特定實例,較佳使用在公開專利WO2003/022906中所提及之化合物。在本發明中,可尤其較佳使用CH2=CF-COO-CH2CF2CF2-(OCF2CF2CF2)7-OC3F7。
在式(F)中,在n與m不同時為1的情形中,較佳實施例之特定實例包含下列(F-4)以及(F-5)。
通式(F-4):
(Rf1)-[(W)-(RA)n]m
在通式(F-4)中,Rf1表示(全)氟烷基或(全)氟聚醚基,W表示鍵聯基團,且RA表示具有不飽和雙鍵之官能基。n表示整數1至3,m表示整數1至3,且n與m不同時為1。
鑒於其極佳拒水性/拒油性以及極佳穩定性(防汙耐久性),較佳n表示2至3且m表示1至3。更佳n表示2或3且m表示2或3。最佳n表示3且m表示2或3。
單價至三價基團可用作Rf1。在Rf為單價的情形中,端基較佳為(CnF2n+1)-、(CnF2n+1O)-、(XCnF2nO)-或(XCnF2n+1)-(其中X為氫、氯或溴,且n為整數1至10)。特定言之,可較佳使用CF3O(C2F4O)pCF2-、C3F7O(CF2CF2CF2O)pCF2CF2-、C3F7O(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)-、F(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)-或其類似基團。
此處,p之平均值為0至50,較佳為3至30,更佳為3至20,最佳為4至15。
在Rf1為二價的情形中,可較佳使用-(CF2O)q(C2F4O)rCF2-、-(CF2)3O(C4F8O)r(CF2)3-、-CF2O(C2F4O)rCF2-、-C2F4O(C3F6O)rC2F4-、-CF(CF3)(OCF2CF(CF3))sOCtF2tO(CF(CF3)-CF2O)rCF(CF3)-或其類似基團。
此處,化學式中q、r以及s之平均值為0至50。其較佳為3至30,更佳為3至20,最佳為4至15。t為整數2至6。
由通式(F-4)表示之化合物的特定較佳實例以及合成方法描述於WO 2005/113690中。
下文中,F(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)-中p之平均值為6至7的情形表示為「HFPO-」且-(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)-中p之平均值為6至7的情形表示為「-HFPO-」,代表通式「(F-4)」之特定化合物,但不限於此。
(d-1):HFPO-CONH-C-(CH2OCOCH=CH2)2CH2CH3
(d-2):HFPO-CONH-C-(CH2OCOCH=CH2)2H
(d-3):HFPO-CONH-C3H6NHCH3與三丙烯酸三羥甲基丙烷酯的1:1邁克爾加成聚合(Michael addition polymerization)產物
(d-4):
(CH2=CHCOOCH2)2H-C-CONH-HFPO-CONH-C-(CH2OCOCH=CH2)2H
(d-5):
(CH2=CHCOOCH2)3-C-CONH-HFPO-CONH-C-(CH2OCOCH=CH2)3
此外,由通式(F-5)表示之化合物可用作通式(F-4)表示之化合物。
通式(F-5):
CH2=CX1-COO-CHY-CH2-OCO-CX2=CH2
在式(F-5)中,X1與X2各自表示氫原子或甲基,且Y表示含有2個至20個碳原子且含有3個或超過3個氟原子的氟烷基,或含有4個至20個碳原子且含有4個或超過4個氟原子之氟環烷基。
在本發明中,可聚合不飽和基團為(甲基)丙烯醯氧基之化合物可具有多個(甲基)丙烯醯氧基。藉由允許含氟固化劑具有多個(甲基)丙烯醯氧基,其在固化時形成三維網狀結構,且固化劑具有高玻璃轉化溫度以及低轉移特性,且可改良其重複擦拭移除汙斑的耐久性。此外,可獲得具有極佳耐熱性、耐候性及其類似特性之固化塗膜。
由通式(F-5)表示之化合物的特定較佳實例包含二(甲基)丙烯酸-2,2,2-三氟乙基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,3-五氟丙基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,4,4,5,5,5-九氟戊基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-十一氟己基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-十三氟庚基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟辛基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-十七氟壬基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-十九氟癸基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-十七氟癸基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-2-三氟甲基-3,3,3-三氟丙基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-3-三氟甲基-4,4,4-三氟丁基乙二醇、二(甲基)丙烯酸-1-甲基-2,2,3,3,3-五氟丙基乙二醇以及二(甲基)丙烯酸-1-甲基-2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基乙二醇,且這些可單獨使用或作為其混合物使用。為了製備這些二(甲基)丙烯酸酯,可採用包含如JP-A-6-306326中所提及之方法的已知方法。在本發明中,較佳使用二丙烯酸-2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-十七氟壬基乙二醇。
在本發明中,可採用每個分子具有多個(全)氟烷基或(全)氟聚醚基團之化合物作為其中可聚合不飽和基團為(甲基)丙烯醯氧基之化合物。
待用於本發明之含氟固化劑可為單體、寡聚物以及聚合物中之任一者。
含氟固化劑較佳具有能夠促進鍵形成或促進硬塗層側之頂端層中之相容性的取代基。較佳存在多個所述取代基,且各取代基可與所有其他取代基相同或不同。取代基之較佳實例包含丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基、烯丙基、桂皮醯基、環氧基、氧雜環丁烷基、羥基、聚環氧烷基、羧基以及胺基。
含氟固化劑可為具有不含氟原子之化合物的聚合物或寡聚物。
此外,具有可聚合不飽和基團之含氟化合物的組分(a)在分子內可具有矽原子,且可具有矽氧烷結構或除矽氧烷結構以外的結構。在具有可聚合不飽和基團之含氟化合物具有矽氧烷結構的情形中,其重量平均分子量小於15,000。
在含氟化合物具有矽氧烷結構的情形中,化合物較佳由下列通式(F-6)表示:
通式(F-6):
RaRf bRA cSiO(4-a-b-c)/2
在式(F-6)中,R為氫原子、甲基、乙基、丙基或苯基;Rf為含有氟原子之有機基團;RA為含有可聚合不飽和基團之有機基團,其中0<a、0<b、0<c且a+b+c<4。
a較佳為1至1.75,更佳為1至1.5。當a大於1時,容易工業合成所述化合物,而當a小於1.75時,固化性、阻止自背側轉移之特性以及防汙特性之間的相容性可容易得到。
作為RA中之可聚合不飽和基團,以與前述通式(F)中之RA相同的可聚合不飽和基團為例。其較佳實例包含(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基以及藉由以氟原子置換這些基團中之任何氫原子而形成的基團。
在含氟化合物具有矽氧烷結構之情形中,矽氧烷結構之實例包含在含有多個二甲基矽烷氧基單元之化合物鏈的末端及/或側鏈存在取代基的結構。含有多個二甲基矽烷氧基單元之化合物鏈中可含有除二甲基矽烷氧基單元以外的其他結構單元。各取代基可與每一其他取代基相同或不同。取代基之較佳實例包含(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基、桂皮醯基、環氧基、氧雜環丁烷基、羥基、氟烷基、聚環氧烷基、羧基以及胺基。詳言之,鑒於抑制含氟固化劑滲出,(甲基)丙烯醯氧基較佳。再者,鑒於改良含氟固化劑之定位特性以及抑制其滲出,取代基數目,以每個官能基當量之重量計,較佳為1500至20000公克‧莫耳-1。
Rf為含有氟原子之有機基團,且較佳為由CxF2x+1(CH2)p-表示之基團(其中X為整數1至8,且p為整數2至10)或經全氟聚醚取代之烷基。b較佳為0.2至0.4,更佳為0.2至0.25。當b不小於0.2時,阻止自背側轉移之特性得以改良,而當b不超過0.4時,固化性得以改良。Rf較佳為含有8個碳原子之全氟烷基。
RA為含有(甲基)丙烯醯基之有機基團,且鑒於工業合成容易性,與Si原子連接之鍵更佳為Si-O-C鍵。c較佳為0.4至0.8,更佳為0.6至0.8。當c不小於0.4時,固化性得以改良,而當c不超過0.8時,阻止自背側轉移之特性得以改良。
此外,a+b+c較佳為2至2.7,且較佳為2至2.5。當a+b+c小於2時,化合物更難定位於表面上,而當a+b+c大於2.7時,不能獲得固化性與阻止自背側轉移之特性之間的相容性。
在含氟化合物具有矽氧烷結構的情形中,化合物之每個分子含有3個或超過3個F原子以及3個或超過3個Si原子,較佳為3個至17個F原子以及3個至8個Si原子。若其含有不少於3個F原子,則防汙特性變得充分,而當其含有不少於3個Si原子時,促進在表面上定位且防汙特性變得充分。
在含氟化合物具有矽氧烷結構之情形中,可藉由包含如JP-A-2007-14588中所提及之方法的已知方法來製備化合物。
在含氟化合物具有矽氧烷結構之情形中,矽氧烷結構可具有直鏈、分支鏈以及環狀結構中的任一者,但其中分支鏈以及環狀結構由於與下文將描述之具有不飽和雙鍵之化合物的良好相容性而尤其較佳,所述相容性對無排斥以及易於在表面上定位有所貢獻。
此處,作為矽氧烷結構為分支鏈形式的化合物,由下列通式(F-7)表示之化合物較佳。
通式(F-7):
RfSiRk[OSiRm(ORA)3-m]3-k
在式(F-7)中,R、Rf以及RA分別與上文所定義相同,m=0、1或2,其中較佳m=2且k=0或1。
此外,作為矽氧烷結構為環狀結構之化合物,由下列通式(F-8)表示之化合物較佳。
通式(F-8):
(RfRSiO)(RARSiO)n
在式(F-8)中,R、Rf以及RA與上文所定義相同,且n2,其中較佳3n5。
含氟聚矽氧烷化合物之特定實例包含下列化合物。
[含氟固化劑之分子量]
可藉由採用諸如凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography,GPC)之分子排阻層析法量測具有可聚合不飽和基團之含氟固化劑的重量平均分子量(Mw)。待用於本發明之含氟固化劑之Mw較佳為400至小於5,000,更佳為1,000至小於5,000,仍更佳為1,000至小於3,500。當Mw大於或等於400時,含氟固化劑至表面的可遷移性提高,因此所述Mw較佳。再者,當Mw小於5,000時,不會阻止含氟固化劑遷移至表面且容易在硬塗層表面上均一配向,其用於改良阻止自背側轉移之特性以及膜強度,因此所述Mw較佳。
然而,在含氟化合物具有矽氧烷結構的情形中,化合物之Mw小於15,000,較佳為1,000至小於5,000,更佳為1,000至小於3,500。
關於含氟固化劑於硬塗層內膜厚度方向的分佈狀態,較佳滿足條件51%<X/Y<100%,其中X表示硬塗層表面附近的氟含量,且Y表示整個硬塗層中的氟含量。當X/Y超過51%時,含氟固化劑不分佈於膜內部,因此所述X/Y由於耐刮擦性而較佳。此外,「表面附近」意謂硬塗層表面至深度小於1微米處的區域,且可根據F片段比率藉由飛行時間二次離子質譜儀(time-of-flight secondary ion mass spectrometer,TOF-SIMS)量測。
[含氟固化劑之添加量]
以用於形成硬塗層之組成物中全部固體組分之重量計,具有可聚合不飽和基團之含氟固化劑的添加量較佳為1重量%至20重量%,更佳為1重量%至15重量%,仍更佳為1重量%至10重量%。當添加量大於或等於1重量%時,具有拒水特性以及拒油特性之含氟固化劑比例為適當的,且可獲得充分的阻止自背側轉移之特性。此外,當添加量小於或等於20重量%時,含氟固化劑不會不能與表面上沈澱之黏合劑組分混合,不會使膜增白以及在表面上產生白色粉末,因此所述量較佳。
接著將描述矽酮系列化合物。
根據本發明之矽酮系列化合物為至少一種由下列化合物所構成的族群中選出之化合物:具有可聚合不飽和基團且重量平均分子量大於或等於3,000的聚矽氧烷化合物(下文亦稱為「聚矽氧烷固化劑」)。聚矽氧烷固化劑之較佳實例包含在含有多個二甲基矽烷氧基單元之化合物鏈的末端及/或側鏈處存在取代基的聚矽氧烷固化劑。含有多個二甲基矽烷氧基單元之化合物鏈中可含有除二甲基矽烷氧基單元以外的其他結構單元。各取代基可與每一其他取代基相同或不同,且較佳含有多個取代基。取代基之較佳實例包含(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、芳基、桂皮醯基、環氧基、氧雜環丁烷基、羥基、氟烷基、聚環氧烷基、羧基以及胺基。詳言之,鑒於抑制含氟固化劑滲出,(甲基)丙烯醯氧基較佳。再者,鑒於改良固化劑之定位特性以及抑制其滲出,取代基之數目,以每個官能基當量之重量計,較佳為1500至20000公克‧莫耳-1。
可藉由使用例如JP-A-2007-145884中所述之已知方法製造聚矽氧烷固化劑。
作為具有聚矽氧烷結構之添加劑,亦較佳添加含有反應性基團之聚矽氧烷(例如「KF-100T」、「X-22-169AS」、「KF-102」、「X-22-37011E」、「X-22-164C」、「X-22-5002」、「XC-22-173B」、「X-22-174D」、「X-22-167B」、「X-22-161AS)(商標名;這些由信越化學工業株式會社(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)製造)、「AK-5」、「AK-30」以及「AK-32」(商標名;這些由東亞合成株式會社(Toagosei Co.,Ltd.)製造)、「絲拉普蘭FM0725(SILAPLANE FM0725)」以及「絲拉普蘭FM-0721」(商標名;這些由智索株式會社(Chisso Corp.)製造)、「DMS-U22」、「RMS-033」以及「UMS-182」(商標名;這些由吉樂斯(Gelest)製造)。
聚矽氧烷固化劑中所含之矽氧烷結構可具有直鏈、分支鏈以及環狀結構中之任一者,但其中分支鏈以及環狀結構由於與上文所描述之具有不飽和雙鍵之化合物的良好相容性而尤其較佳,所述相容性對無排斥以及易於在表面上定位有所貢獻。
[聚矽氧烷固化劑之分子量]
聚矽氧烷固化劑之重量平均分子量大於或等於3,000,較佳為5,000至小於100,000,更佳為5,000至50,000。在聚矽氧烷固化劑之重量平均分子量小於3,000的情形中,聚矽氧烷在表面部分中之定位減少,此導致阻止轉移能力劣化以及硬度降低,因此所述分子量並非較佳。
聚矽氧烷固化劑之重量平均分子量可藉由採用諸如凝膠滲透層析法(GPC)之分子排阻層析法量測。
[聚矽氧烷固化劑之添加量]
以用於形成硬塗層之組成物中全部固體組分之重量計,聚矽氧烷固化劑之添加量較佳為1重量%至小於25重量%,更佳為1重量%至小於20重量%,仍更佳為1重量%至小於15重量%,最佳為1重量%至小於10重量%。當添加量大於或等於1重量%時,具有拒水特性以及拒油特性之聚矽氧烷固化劑的比例為適當的,且可獲得充分的防汙特性。此外,當添加量小於或等於25重量%時,聚矽氧烷固化劑不會不能與表面上沈澱之黏合劑組分混合,不會使膜增白以及在表面上產生白色粉末,因此所述量較佳。
含氟化合物或矽酮系列化合物較佳在20℃下溶解於液體或溶劑中。可根據化合物之極性選擇適當溶劑作為所述溶劑,且其實例包含脂族或芳族醇、酮、酯以及醚系列溶劑。
鑒於阻止自背側轉移之特性,固定有含氟化合物或矽酮系列化合物之硬塗層側之頂表面的表面自由能,以表面張力來表示,較佳小於或等於24.0毫牛頓/公尺,更佳小於或等於22.0毫牛頓/公尺,仍更佳為14.0毫牛頓/公尺至20.0毫牛頓/公尺。
表面自由能(γsv;單位:毫牛頓/公尺)可根據D.K.歐文斯(D.K.Owens),應用聚合物科學雜誌(J. Appl. Polym. Sci.),13,1741(1969)中所述測定,且可根據JP-A-10-152311中第[0297]段所述之方法量測。
[本發明光學膜之層結構]
本發明光學膜在透明支撐物上具有硬塗層且可視情況含有具有根據最終用途之必要功能的單層或多層。舉例而言,可提供抗反射層(具有控制折射率之層,諸如低折射率層、中等折射率層以及高折射率層)、防眩光層、抗靜電層、UV射線吸收層以及防汙層。
本發明光學膜之層結構的更特定實例顯示如下:光學異向性層/透明支撐物/硬塗層;光學異向性層/透明支撐物/硬塗層/塗飾層;光學異向性層/透明支撐物/硬塗層/低折射率層;光學異向性層/透明支撐物/硬塗層/高折射率層/低折射率層;光學異向性層/透明支撐物/硬塗層/中等折射率層/高折射率層/低折射率層;以及光學異向性層/透明支撐物/硬塗層/中等折射率層/高折射率層/低折射率層/防汙層。
含氟化合物或矽酮系列化合物必需經由共價鍵固定於層結構光學膜在硬塗層側之頂端層。
JP-A-2010-152311中第[0018]段至第[0167]段、第[0170]段至第[0183]段以及第[0187]段至第[0243]段中所述的材料可用作這些官能基以及詳述層結構中可使用的材料。
上述結構中,在硬塗層側之頂表面上提供低折射率層的結構較佳。在低折射率層為頂端層的情形中,低折射率層較佳由含有上述含氟化合物或矽酮系列化合物(a)以及至少一種選自含氟可固化聚合物(b1)、具有可聚合不飽和基團之含氟或不含氟單體(b2)的組分、以及無機粒子(c)作為必需組分的組成物形成。低折射率層更佳由含有(a)、(b1)與(c)之組合、(a)、(b1)、(b2)與(c)之組合或(a)、(b2)與(c)之組合的組成物形成。
尤其適用於本發明之含氟可固化聚合物(b1)為全氟烯烴與乙烯醚或乙烯酯之間的無規共聚物。聚合物尤其較佳具有能夠獨立引起交聯反應之基團(諸如自由基反應性基團(例如(甲基)丙烯醯基)以及開環可聚合基團(例如環氧基或氧雜環丁烷基)。這些具有能夠引起交聯反應之基團的聚合單元之含量,以聚合物之全部聚合單元計,較佳相當於5莫耳%至70莫耳%,尤其較佳相當於30莫耳%至60莫耳%。作為較佳聚合物,可以下述者為例: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以及JP-A-2004-445462中所述的聚合物。
可引入聚矽氧烷結構來賦予本發明之含氟聚合物以防汙特性、耐刮擦特性。儘管引入聚矽氧烷結構之方法不受限制,但例如如JP-A-6-93100、JP-A-11-189621、JP-A-11-228631以及JP-A-2000-313709中所述藉由使用矽酮大分子偶氮起始劑引入聚矽氧烷嵌段共聚組分之方法;以及如JP-A-2-251555以及JP-A-2-308806中所述藉由使用矽酮大分子單體引入聚矽氧烷接枝共聚組分之方法為較佳。尤其較佳化合物之實例包含JP-A-11-189621之實例1、實例2以及實例3之聚合物以及JP-A-2-251555之共聚物A-2以及A-3。所述聚矽氧烷組分以較佳0.5重量%至10重量%、尤其較佳1重量%至5重量%之量含於聚合物中。
[無機細粒]
在本發明中,鑒於降低折射率以及改良耐刮擦性,將無機細粒用於低折射率層中。無機細粒未受特定限制,只要其平均粒徑為5奈米至120奈米即可,但鑒於降低折射率,無機低折射率粒子為較佳。
由於低折射率,無機細粒包含氟化鎂細粒以及二氧化矽細粒。詳言之,鑒於折射率、分散穩定性以及生產成本,二氧化矽細粒較佳。無機粒子的尺寸(初始粒子直徑)較佳為5奈米至120奈米,更佳為10奈米至100奈米以及20奈米至100奈米,最佳為30奈米至90奈米。
若無機細粒之粒徑過小,則改良耐刮擦性之作用降低,而若粒徑過大,則在低折射率層表面上產生細小不規則性且外觀(例如烏黑(jet blackness))或整體反射率劣化。此外,在使用下文待描述之中空二氧化矽細粒的情形中,若粒徑過小,則中空部分之比例降低且不能充分降低折射率。無機細粒可為結晶或非晶形,且其可為單分散粒子或甚至可為聚集粒子,只要滿足預定粒徑即可。形狀最佳為球形,但其可為不定形式。
無機細粒之塗佈量較佳為1毫克/平方公尺至100毫克/平方公尺,更佳為5毫克/平方公尺至80毫克/平方公尺,且仍更佳為10毫克/平方公尺至60毫克/平方公尺。若塗佈量過小,則不能充分降低折射率或耐刮擦性之改良作用降低,而若塗佈量過大,則在低折射率層表面產生細小不規則性且外觀(例如烏黑)或整體反射率可能劣化。
(多孔或中空細粒)
為了降低折射率,較佳使用具有多孔或中空結構之細粒,且尤其較佳使用具有中空結構之二氧化矽粒子。這些粒子的孔隙百分比較佳為10%至80%,更佳為20%至60%,最佳為30%至60%。鑒於降低折射率以及保持粒子耐久性,中空細粒之孔隙百分比較佳在上述範圍內。
在多孔或中空粒子為二氧化矽粒子的情形中,細粒之折射率較佳為1.10至1.40,更佳為1.15至1.35,最佳為1.15至1.30。如本文所用之折射率表示粒子整體的折射率,不是僅表示形成二氧化矽粒子之外殼中二氧化矽的折射率。
此外,可組合使用平均粒徑不同的兩種或超過兩種中空二氧化矽粒子。可由電子顯微鏡測定中空二氧化矽粒子之平均粒徑。
在本發明中,中空二氧化矽之比表面積較佳為20平方公尺/公克至300平方公尺/公克,更佳為30平方公尺/公克至120平方公尺/公克,最佳為40平方公尺/公克至90平方公尺/公克。可藉由BET方法使用氮測定表面積。
在本發明中,無孔隙二氧化矽粒子可與中空二氧化矽組合使用。無孔隙二氧化矽之粒徑較佳大於或等於30奈米且小於或等於150奈米,更佳大於或等於35奈米以及小於或等於100奈米,最佳大於或等於40奈米且小於或等於80奈米。
[無機細粒之表面處理方法]
此外,在本發明中,無機細粒可在利用矽烷偶合劑以習知方法進行表面處理後使用。
特定言之,為了改良用於形成低折射率層之黏合劑的分散性,無機細粒之表面較佳以有機矽烷化合物之水解產物及/或其部分縮合物處理,且仍更佳在處理中使用酸催化劑以及金屬螯合化合物中的任一者或兩者。
無機細粒之表面處理方法描述於JP-A-2008-242314之第[0046]段至第[0076]段中,且此文獻中描述之有機矽烷化合物、矽氧烷化合物、用於表面處理之溶劑、用於表面處理之催化劑、金屬螯合化合物以及其類似物亦適用於本發明。
在本發明之低折射率層中,可使用具有可聚合不飽和基團之含氟或不含氟單體(b2)。作為不含氟單體,亦較佳使用具有不飽和雙鍵且已描述為能夠用於硬塗層中之化合物的化合物。較佳使用由下列通式(1)表示之含氟多官能單體(d)作為含氟單體,其含有大於或等於35重量%含量之氟,且所有交聯間分子量之計算值小於500。
通式(1):Rf2{-(L)m-Y}n
在通式(1)中,Rf2表示含有至少一個碳原子以及一個氟原子的n價基團,n表示大於或等於3之整數,L表示單鍵或二價鍵聯基團,m表示0或1,且Y表示可聚合不飽和基團。
Rf2可含有氧原子以及氫原子中之至少任一者。此外,Rf2為鏈狀(直鏈或分支鏈)或環狀。
Y較佳為含有兩個形成不飽和鍵之碳原子的基團,更佳為自由基可聚合基團,尤其較佳為由下列基團所構成的族群中選出的基團:(甲基)丙烯醯基、烯丙基、α-氟丙烯醯基以及-C(O)OCH=CH2。其中,鑒於可聚合特性,可自由基聚合之(甲基)丙烯醯基、烯丙基、α-氟丙烯醯基以及-C(O)OCH=CH2。
L表示二價鍵聯基團,特定言之含有1個至10個碳原子之伸烷基、含有6個至10個碳原子之伸芳基、-O-、-S-、-N(R)-、具有1個至10個碳原子之伸烷基與-O-、-S-或-N(R)-之組合的基團,或具有6個至10個碳原子之伸芳基與-O-、-S-或-N(R)-之組合的基團。R表示氫原子或含有1個至5個碳原子之烷基。在L表示伸烷基或伸芳基的情形中,由L表示之伸烷基或伸芳基較佳具有作為取代基之鹵素原子,更佳為氟原子。
由通式(1)表示之化合物的特定實例描述於JP-A-2010-152311之第[0121]段至第[0163]段中。
(塗佈硬塗層之方法)
可根據下列方法形成本發明光學膜之硬塗層。
最初,製備用於形成硬塗層之組成物。接著,藉由浸塗法、氣刀塗佈法、簾式塗佈法、滾塗法、環棒式塗佈法、凹板印刷式塗佈法、模塗法或其類似方法在透明支撐物上塗佈組成物,且加熱至乾燥。在這些方法中,微凹板印刷式塗佈法、環棒式塗佈法以及模塗法(參看美國專利第2,681,294號以及JP-A-2006-122889),模塗法尤其較佳。
本發明之光學膜為其中含有液晶化合物之光學異向性層塗佈於透明支撐物之一側且硬塗層塗佈於透明支撐物另一側之光學膜,兩層之塗佈順序不受特定限制。
在塗佈於透明支撐物上之後,將硬塗層輸送至用於移除溶劑之網上的加熱區。乾燥區之溫度較佳為25℃至140℃。較佳地,乾燥區之第一半區的溫度為相對低水準且乾燥區之第二半區的溫度為相對高水準。然而,溫度較佳低於用於各層之塗佈組成物中所含之除溶劑外的其他成分開始蒸發之溫度。舉例而言,一些待與UV射線可固化樹脂組合使用之市售光自由基產生劑在120℃熱空氣條件下在若干分鐘內蒸發約10%之量,且一些單官能或雙官能丙烯酸酯單體在100℃熱水條件下逐漸蒸發。在所述情形中,如上文所述,溫度較佳低於用於形成硬塗層之塗佈組成物中所含之除溶劑外的其他成分開始蒸發之溫度。
此外,為了防止造成乾燥不均勻性,將用於硬塗層之塗佈組成物塗佈於基板膜上之後待施加的乾燥空氣,在塗佈組成物中固體組分之含量為1%至50%期間,在所塗佈膜表面上的氣流速度較佳為0.1公尺/秒至2公尺/秒。
此外,鑒於預防由不均一熱傳遞引起的乾燥不均勻性,將硬塗層之塗佈組成物塗佈於基板膜上之後,與基板膜塗佈側之相對側接觸之輸送輥的溫度與基板膜之溫度之間的差異較佳在0℃至20℃之內。
在用於移除溶劑之乾燥區之後,膜穿過網上之藉由電離輻射照射而固化硬塗層之區,藉此固化所塗佈之膜。舉例而言,對於UV射線可固化之塗佈膜,較佳藉由照射量為10毫焦耳/平方公分至1,000毫焦耳/平方公分的UV射線照射來固化所塗佈之膜。在這種情形下,於網寬度方向之照射量定位較佳使得中心照射量最大且在50%至100%之間分佈(包含兩個邊緣部分),其中80%至100%更佳。此外,在必需藉由以氮氣淨化降低氧氣密度從而加速表面固化的情形中,氧氣濃度較佳為0.01%至5%,且其在寬度方向之定位較佳小於或等於2%。在以UV射線照射的情形中,可利用由諸如超高壓水銀燈、高壓水銀燈、低壓水銀燈、碳弧、氙弧、金屬鹵化物燈等之光源發射的UV射線。此外,為了加速固化反應,亦可提高固化時的溫度。所述溫度較佳為25℃至100℃,更佳為30℃至80℃,最佳為40℃至70℃。
本發明之硬塗層可如上文所述塗佈、乾燥以及固化。此外,如下文將描述,可根據需要提供其他功能層。在提供除硬塗層以外的其他功能層之情形中,可同時或依序塗佈多個層。用於製造所述層之方法可根據用於製造硬塗層之方法進行。
透明支撐物
[用於透明支撐物之材料]
本發明之用於透明支撐物的材料較佳為具有極佳光學透明度、機械強度、熱穩定性、不透水性以及等向性之聚合物。如本文所用之術語「透明」意謂透射百分比大於或等於60%,較佳大於或等於80%,尤其較佳大於或等於90%。舉例而言,以下述者為例:聚碳酸酯聚合物、聚酯聚合物(諸如聚對苯二甲酸伸乙酯以及聚萘二甲酸伸乙酯)、丙烯酸聚合物(諸如聚甲基丙烯酸甲酯)以及苯乙烯類聚合物(諸如聚苯乙烯以及丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS樹脂))。用於本文之聚合物的其他實例為聚烯烴,諸如聚乙烯以及聚丙烯;聚烯烴聚合物,諸如乙烯/丙烯共聚物;氯乙烯聚合物;醯胺聚合物,諸如耐綸(nylon)以及芳族聚醯胺;醯亞胺聚合物;碸聚合物;聚醚碸聚合物;聚醚-醚酮聚合物;聚苯硫醚聚合物;偏二氯乙烯聚合物;乙烯醇聚合物;乙烯丁醛聚合物;烯丙基化聚合物;聚甲醛聚合物;環氧聚合物;以及任何上述聚合物之混合物。本發明之高分子膜可形成為UV可固化的固化層或熱固性樹脂,諸如丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、丙烯醯基胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂或矽酮樹脂。
作為用於形成本發明之透明支撐物之材料,較佳可使用熱塑性降冰片烯樹脂。熱塑性降冰片烯樹脂包含瑞翁克斯(Zeonex)以及瑞翁諾阿(Zeonoa)(由瑞翁株式會社(ZEON CORPORATION)製造);以及阿特隆(Arton)(由JSR株式會社(JSR Corporation)製造)。
作為用於形成本發明透明支撐物之材料,可提及纖維素聚合物(下文稱為丙烯酸纖維素),通常諸如迄今用於偏光板之透明保護膜的三乙醯基纖維素。作為本發明之透明支撐物的實例,下文中主要詳細描述丙烯酸纖維素,但顯而易知技術內容可類似適用於其他高分子膜。
[丙烯酸纖維素之取代度]
接著,將描述由上述纖維素材料製造之丙烯酸纖維素。藉由使纖維素中之羥基醯化製造本發明之丙烯酸纖維素,其中取代基醯基可具有2個碳原子(乙醯基)至22個碳原子。在本發明之丙烯酸纖維素中,未特定限制纖維素中羥基之取代度。可藉由量測取代纖維素中之羥基的乙酸及/或具有3個至22個碳原子之脂肪酸之鍵結度來計算取代度。可根據ASTM D-817-91之方法量測。
如上文所述,產生本發明之丙烯酸纖維素的纖維素中之羥基的取代度未特定限制。然而,纖維素中羥基之醯基取代度較佳為2.50至3.00,更佳為2.75至3.00,仍更佳為2.85至3.00。
在待引入以置換纖維素中羥基之氫原子的乙酸及/或具有3個至22個碳原子之脂肪酸中,具有2個至22個碳原子的醯基可選自脂族基團或芳族基團,但未特定限制。一或多種不同類型之所述酸可以單獨或以其組合形式用於取代。以這些酸醯化製備之纖維素酯包含例如纖維素之烷基羰基酯、烯基羰基酯、芳族羰基酯以及芳族烷基羰基酯,其可另外經取代。醯基之較佳實例為乙醯基、丙醯基、丁醯基、庚醯基、己醯基、辛醯基、癸醯基、十二烷醯基、十三烷醯基、十四烷醯基、十六烷醯基、十八烷醯基、異丁醯基、第三丁醯基、環己烷羰基、油醯基、苯甲醯基、萘基羰基以及桂皮醯基。其中,更佳為乙醯基、丙醯基、丁醯基、十二烷醯基、十八烷醯基、第三丁醯基、油醯基、苯甲醯基、萘基羰基以及桂皮醯基;且仍更佳為乙醯基、丙醯基以及丁醯基。
[丙烯酸纖維素之聚合度]
根據黏度平均聚合度,較佳用於本發明之丙烯酸纖維素之聚合度為180至700。對於乙酸纖維素,黏度平均聚合度更佳為180至550,仍更佳為180至400,尤其較佳為180至350。
[丙烯酸纖維素之添加劑]
可向本發明之丙烯酸纖維素中添加多種添加劑(例如光學異向性調整劑、波長分散控制劑、細粒、塑化劑、UV射線抑制劑、防劣化劑(deterioration-preventing agent)以及剝落劑)。下文將描述這些添加劑。此外,在製備摻雜物(在製備丙烯酸纖維素溶液的步驟中)時,可在任何時間向摻雜物中添加添加劑。亦可在製備摻雜物的最終步驟中添加添加劑。作為能夠降低丙烯酸纖維素膜之光學異向性之化合物的特定實例,以下述者為例:例如JP-A-2006-199855之第[0035]段至第[0058]段中描述的那些化合物。然而,本發明不僅僅限於這些化合物。
[透明支撐物之添加劑]
因為在許多情形中本發明之光學膜欲用於顯示器之檢視側,所以較佳在透明支撐物中併入UV吸收劑(UV射線吸收劑)。丙烯酸纖維素膜之UV吸收劑的特定實例描述於例如JP-A-2006-199855之第[0059]段至第[0135]段。
[消光劑細粒]
較佳向本發明之乙酸纖維素膜中添加細粒作為消光劑。可用於本發明之細粒的實例可包含二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、碳酸鈣、滑石、黏土、煅燒高嶺土、煅燒矽酸鈣、水合矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂以及磷酸鈣。自獲得低濁度之觀點來看,細粒較佳為含有矽的粒子,二氧化矽尤其較佳。二氧化矽細粒較佳為初始平均粒徑小於或等於20奈米且表觀比重大於或等於70公克/公升的粒子。初始平均粒徑小至5奈米至16奈米的粒子能夠降低膜霧度,因此更佳。表觀比重較佳為90公克/公升至200公克/公升或超過200公克/公升,更佳為100公克/公升至200公克/公升或超過200公克/公升。表觀比重愈大使得愈可能製備高濃縮分散液,其用於提供較佳霧度以及凝聚,因此較佳。
這些細粒通常形成平均粒徑為0.1微米至3.0微米的二次粒子,且這些細粒在膜中以初始粒子之聚集物形式存在,以在膜表面上形成0.1微米至3.0微米的突出物。二次平均粒徑較佳大於或等於0.2微米且小於或等於1.5微米,更佳大於或等於0.4微米且小於或等於1.2微米,最佳大於或等於0.6微米且小於或等於1.1微米。初始粒徑以及二次粒徑使用以下方式測定:藉由掃描型電子顯微鏡觀測膜中之粒子以量測粒子之外接圓直徑作為粒徑。此外,在不同位置各觀測200個粒子以計算這些粒子的平均直徑,以測定平均粒徑。再者,可藉由例如AFM之技術量測膜表面的不均勻狀態。
具有突出物之透明支撐物表面較佳為光學異向性層不堆疊的表面。
諸如艾羅西爾(Aerosil)R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(這些由日本德固賽有限公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)製造)之商標名的市售產品可用作二氧化矽細粒。諸如艾羅西爾R976以及R811(皆由日本德固賽有限公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)製造)之商標名的市售產品可用作氧化鋯細粒。
其中,艾羅西爾200V以及艾羅西爾R972V尤其較佳,因為其為平均初始粒徑小於或等於20奈米且表觀比重大於或等於70公克/公升,且具有極大降低摩擦係數作用同時保持所得光學膜之低濁度的二氧化矽細粒。
[塑化劑、防劣化劑以及剝落劑]
除了能夠光學降低異向性之化合物以及UV吸收劑之外,可向本發明之丙烯酸纖維素膜中添加如上文所述之各種添加劑(例如塑化劑、防劣化劑、剝落劑、紅外線吸收劑等)。其可為固體產品或油性產品。這些材料的詳細描述在日本發明與創新協會之公開技報(Kokai Giho of Japan Institute of Invention and Innovation)(Kogi第2001-1745號,2001年3月15日公開)的第16頁至第22頁給出。
[壓花]
本發明之透明支撐物較佳在透明支撐物之膜邊緣具有壓花部分,從而在處理成卷筒形式後抑制產生黑帶或膜變形,甚至當透明支撐物具有大寬度以及小厚度時亦如此。本發明之壓花部分意謂具有較大高度且藉由在透明連續支撐物的寬度方向之邊緣處賦予不均勻性而形成的部分,且所述部分較佳在兩個邊緣處皆提供。作為賦予不均勻性以形成壓花部分之方法,可藉由將加熱之軋花輥壓在膜上形成壓花部分。在軋花輥上形成細小不均勻性,且可藉由將其壓在膜上以賦予邊緣較大高度來形成膜之不均勻性。本發明中之壓花高度意謂自膜表面至藉由軋花形成之突出物頂部的高度。可在膜的兩個表面皆提供壓花部分,或可在一個表面上形成3個或超過3個壓花部分。壓花部分之高度較佳為比包含光學異向性層以及硬塗層之光學功能層的整個膜厚度大1微米或超過1微米的高度,且一個壓花部分之寬度較佳在5毫米至30毫米範圍內。在膜的兩側皆提供壓花部分之情形中,其足夠使各壓花部分之高度總和大於至少1微米或超過1微米。藉由將高度調高1微米或超過1微米,獲得抑制黑帶產生以及膜變形之作用。壓花部分之高度較佳比整個光學功能膜之厚度大2微米至10微米。藉由將高度控制於此範圍內,可防止黑帶產生以及膜變形,且不會出現由於卷桿滑動或壓花部分凸出而造成支撐物變形的問題。
在本發明中,在兩個表面上整個功能層之厚度大至3微米或超過3微米且功能層之表面平滑度高至捲繞成卷筒形式時各層容易彼此緊密黏著之程度的情形中,亦可在提供光學異向性層之前,在透明支撐物之兩個表面的相同或不同位置處提供壓花部分,而在提供光學異向性層之後在支撐物表面或背側另外提供其他壓花部分,或在提供光學異向性層之後在已形成之壓花部分處進行其他壓花。
關於賦予壓花部分,可使用JP-A-2005-99245以及JP-A-2005-219272中所述之方法。
透明連續支撐物之寬度較佳為1400毫米至4000毫米,尤其較佳為1400毫米至3000毫米,因為所述支撐物在將光學膜應用於影像顯示裝置的情形中提供高生產率以及高可用效率。在使用所述寬透明連續支撐物的情形中,上述第一壓花部分與第二壓花部分較佳不僅提供於透明支撐物邊緣而且亦提供於其內部。亦即,較佳在透明支撐物上提供多列壓花部分。舉例而言,當壓花部分提供於透明支撐物中央時,可有效防止寬透明支撐物中央周圍容易出現的黏連(blocking)。此外,透明連續支撐物之長度較佳為100公尺至6000公尺,更佳為500公尺至4000公尺。
[光學異向性層]
在本發明中,可根據多種用途適當選擇材料以及製造條件,且使用可聚合液晶化合物之λ/4膜是一個較佳實施例。
首先,下文描述用於量測光學特徵之方法。在本說明書中,Re(λ)以及Rth(λ)分別表示膜在波長λ下的平面內延遲以及厚度方向延遲。使用KOBRA 21ADH或WR(由Oji科學儀器(Oji Scientific Instruments)製造),利用沿膜法線方向給予膜的波長為λ奈米之光測定Re(λ)。在選擇量測波長λ之後,手動更換波長選擇性濾光片或在量測之前藉由程式化改變量測值。在待分析之膜為單軸或雙軸折射率橢球的情形中,其Rth(λ)如下計算。此外,於量測光學異向性層(待下文描述)中圓盤型液晶分子在定向膜側的平均傾斜角以及在相對側之平均傾斜角時,部份利用此量測法。
使用KOBRA 21ADH或WR,基於藉由在相對於圍繞作為傾斜軸(旋轉軸)的平面內慢軸(藉由KOBURA 21ADH或WR確定)的膜表面(在膜不具有慢軸的情形中,膜的任何所要平面內方向可視作旋轉軸)自法線方向至距法線方向50°(每次傾斜10°)之方向中總共6個點,針對自各傾斜方向進入的波長為λ奈米之入射光量測Re(λ)所獲得之延遲、平均折射率以及輸入膜厚度來計算Rth(λ)。
上文中,對於具有延遲為0之傾斜角(其中將自法線方向之平面內慢軸視作旋轉軸)的膜,其在傾斜角大於所述傾斜角下之延遲轉換為相應負值且藉由KOBRA 21ADH或WR計算。此外,在將慢軸視作傾斜軸(旋轉軸)(在膜不具有慢軸的情形中,膜的任何所要平面內方向可視作旋轉軸)的情況下,在任何所要兩個傾斜方向測定延遲,且基於實驗資料以及平均折射率以及輸入膜厚度,亦可根據下列式(A)以及式(III)計算膜的Rth:
式(A):
在上式中,Re(θ)表示自法線方向傾斜角度θ之方向中的延遲;式(A)中之nx表示平面內慢軸方向之折射率;ny表示垂直於平面內nx之方向的折射率;且nz表示垂直於nx以及ny之方向的折射率。d表示厚度。
式(III):
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d
在待分析之膜不能表示為單軸或雙軸折射率橢球的情形中,或在待分析之膜不具有光學軸的情形中,其Rth(λ奈米)可如下計算:使用KOBRA 21ADH或WR,基於藉由在相對於圍繞作為傾斜軸(旋轉軸)的平面內慢軸(藉由KOBURA 21ADH或WR確定)的膜表面自距法線方向-50°至距法線方向+50°(每次傾斜10°)之方向中總共11個點針對自各傾斜方向進入的波長為λ奈米之入射光量測Re(λ)所獲得之延遲、平均折射率以及輸入膜厚度來計算Rth(λ)。此外,在上述量測中,聚合物手冊(Polymer Hand-book)(約翰威立父子出版公司(JOHN WILEY & SONS<INC.))中所述之多種光學膜的記載值可用作平均折射率。對於平均折射率未知的聚合物,可藉由阿貝折射儀量測獲得所述值。主要光學膜之平均折射率如下說明:丙烯酸纖維素(1.48);環烯烴聚合物(1.52);聚碳酸酯(1.59);聚甲基丙烯酸甲酯(1.49);以及聚苯乙烯(1.59)。藉由輸入這些平均折射率以及厚度的值,KOBRA 21ADH或WR會計算出nx、ny以及nz。此外,自所計算之nx、ny以及nz計算Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
[含有液晶化合物之光學異向性層]
待用於形成光學補償膜所具有的光學異向性層之液晶化合物的種類未特定限制。舉例而言,可使用如下光學異向性層,其可藉由形成液晶態之向列配向之低分子液晶化合物,且形成可藉由光學交聯或熱交聯進行固定獲得之光學異向性層、或形成液晶態之向列配向之高分子液晶化合物,接著冷卻以固定配向而獲得。另外在本發明中,甚至當液晶化合物用於光學異向性層中時,光學異向性層為藉由液晶化合物之聚合或其類似作用固定且形成之層,因此在層形成之後無需顯示結晶性。可聚合液晶化合物可為多官能基可聚合液晶化合物,且亦可為單官能可聚合液晶化合物。此外,液晶化合物可為圓盤型液晶化合物,且亦可為棒狀液晶化合物。
在光學異向性層中,液晶化合物分子較佳以垂直配向、水平配向、混合配向以及傾斜配向中之任一種固定。為了製備具有對稱視角依賴性之延遲板,圓盤型液晶化合物之圓盤平面與膜平面(光學異向性層平面)實質上垂直,或棒狀液晶化合物之長軸與膜平面(光學異向性層平面)實質上平行。圓盤型液晶化合物實質上垂直意謂膜平面(光學異向性層平面)與圓盤型液晶化合物之圓盤平面之間的角度之平均值在70°至90°範圍內,平均值更佳為80°至90°,仍更佳為85°至90°。棒狀液晶化合物實質上水平意謂膜平面(光學異向性層平面)與棒狀液晶化合物之指向矢(director)之間的角度之平均值在0°至20°範圍內,平均值更佳為0°至10°,仍更佳為0°至5°。
在藉由使液晶化合物的分子定向於混合配向來製備具有不對稱視角依賴性之光學補償膜的情形中,液晶化合物之指向矢的平均傾斜角較佳為5°至85°,更佳為10°至80°,仍更佳為15°至75°。
光學膜含有具有液晶化合物之光學異向性層。光學異向性層可由單層構成或可為兩個或超過兩個光學異向性層之層狀體。
可藉由在支撐物上塗佈含有液晶化合物(諸如棒狀液晶化合物或圓盤型液晶化合物)以及根據需要之聚合起始劑、配向控制劑以及下文將描述之其他添加劑的塗佈溶液來形成光學異向性層。較佳藉由在支撐物上形成定向膜且在定向膜表面上塗佈上述塗佈溶液來形成光學異向性層。
[圓盤型液晶化合物]
在本發明中,較佳藉由使用圓盤型液晶化合物來形成光學膜所具有的光學異向性層。圓盤液晶化合物描述於多種公開案中(蒂斯曲德(C. Destrade)等人,分子晶體以及液晶(Mol. Crysr. Liq. Cryst.),第71卷,第111頁(1981);日本化學學會(Chemical Society of Japan),普通化學季刊(Quarterly Journal of General Chemistry),第22期,液晶化學(Chemistry of Liquid Crystal),第5章,第10章,第2節(1994);寇亨(B. Kohne)等人,應用化學學會化學委員會(Angew. Chem. Soc. Chem. Comm.),第1794頁(1985);張(J. Zhang)等人,美國化學學會期刊(J. Am. Chem. Soc.),第116卷,第2655頁(1994))。圓盤型液晶化合物之聚合描述於JP-A-8-27284中。
作為較佳用於本發明之圓盤型液晶化合物之特定實例,以JP-A-2009-97002之第[0038]段至第[0069]段中所述之化合物為例。此外,作為具有小波長色散之圓盤型液晶化合物之聯伸三苯化合物,以JP-A-2007-108732之第[0062]段至第[0067]段中所述之化合物為例。
[棒狀液晶化合物]
在本發明中,可使用棒狀液晶化合物。較佳使用甲亞胺(azomethine)、氧偶氮基、氰基聯苯、氰基苯酯、苯甲酸酯、環己烷羧酸苯酯、氰基苯基環己烷、氰基取代之苯基嘧啶、烷氧基取代之苯基嘧啶、苯基二噁烷、二苯乙炔以及烯基環己基苯甲腈作為棒狀液晶化合物。不僅可使用這些低分子量液晶化合物,而且亦可使用高分子量液晶化合物。更佳藉由聚合棒狀液晶化合物來固定配向。可較佳使用可與活性光或電子射線、熱或其類似物進行聚合或交聯反應的具有部分結構之液晶化合物。所述部分結構數較佳為1個至6個,更佳為1個至3個。可使用高分子化學(Makromol. Chem.),第190卷,第2255頁(1989);新材料(Advanced Materials),第5卷,第107頁(1993);美國專利第4,683,327號、第5,622,648號以及第5,770,107號;WO95/22586、WO95/24455、WO97/00600、WO98/23580、WO98/52905、JP-A-1-272551、J-A-6-16616、JP-A-7-110469、JP-A-11-80081以及JP-A-2001-328973中所述之化合物作為可聚合棒狀液晶化合物。
[垂直配向促進劑]
為了在形成光學異向性層時均勻地垂直配向液晶化合物,較佳使用能夠垂直控制液晶化合物在配向層界面側以及空氣界面側之配向的配向控制劑。為此,針對配向膜,較佳藉由搭配使用含有經由排除體積效應、靜電效應或表面能量效應來發揮垂直配向液晶化合物之作用的化合物的組成物以及液晶化合物來形成光學異向性層。此外,關於調節空氣界面側之側面上的配向,較佳藉由在液晶化合物配向後使用含有經由排除體積效應、靜電效應或表面能量效應來發揮垂直配向液晶化合物之作用的化合物的組成物以及液晶化合物來形成光學異向性層。作為促進液晶化合物分子在這些配向層之界面側垂直配向的化合物(配向層界面側垂直配向材料),可較佳使用吡錠衍生物。作為促進液晶化合物分子在這些配向層之空氣界面側垂直配向之化合物(空氣界面側垂直配向劑),可較佳使用促進上述化合物在空氣界面側上定位且含有至少一或多個選自氟-脂族基團、羧基(-COOH)、磺基(-SO3H)、膦醯氧基{-OP(=O)(OH)2}及其鹽之親水性基團的化合物。此外,在例如將結晶化合物製備為塗佈溶液的情形中,摻合這些化合物可改良塗佈溶液之可塗性,且因此抑制不均勻性的產生以及排斥。下文將詳細描述垂直配向劑。
[配向層界面側垂直配向劑]
作為適用於本發明之配向層界面側垂直配向劑,適宜使用吡錠衍生物(吡錠鹽)。作為所述化合物之特定實例,以JP-A-2006-113500中第[0058]段至第[0061]段中所述的那些化合物為例。
吡錠衍生物於用於形成光學異向性層之組成物中之含量較佳為組成物(在將組成物製備為塗佈溶液的情形中,除溶劑以外的液晶組成物)的0.005重量%至8重量%、更佳0.01重量%至5重量%範圍內,但視其用途而改變。
[空氣界面垂直配向劑]
較佳使用下列由以下通式(III)表示之含氟聚合物(含有式(II)作為部分結構)或含氟化合物作為本發明之空氣界面垂直配向劑。
首先,將描述含氟聚合物(含有式(II)作為部分結構)。作為空氣界面垂直配向劑,含氟聚合物較佳為含有衍生自含有氟-脂族基團之單體的重複單元以及由下式(II)表示之重複單元之共聚物。
(II)
在式中,R1、R2以及R3各獨立地表示氫原子或取代基;L表示選自下列鍵聯基團之二價鍵聯基團或由組合兩個或超過兩個下列鍵聯基團而形成之二價鍵聯基團[鍵聯基團:單鍵、-O-、-CO-、-NR4-(其中R4表示氫原子、烷基、芳基或芳烷基)、-S-、-SO2-、-P(=O)(OR5)-(其中R5表示烷基、芳基或芳烷基)、伸烷基以及伸芳基];且Q表示羧基(-COOH)或其鹽、磺基(-SO3H)或其鹽、或膦醯氧基{-OP(=O)(OH)2}或其鹽。
可用於本發明之含氟聚合物的特徵為其含有氟-脂族基團以及一或多個由下列基團所構成的族群中選出之親水性基團:羧基(-COOH)、磺基(-SO3H)或膦醯氧基{-OP(=O)(OH)2},以及其鹽。由大津孝之(OHTSU TAKAYUKI)著且1968年由科學同人出版有限公司(Kagaku-Dojin Publishing Company,Inc)出版之「修訂聚合物合成化學(Revised Chemistry of Polymer Synthesis,Kaitei Porimar Gousei no Kagaku)」的第1頁至第4頁給出關於聚合物種類之相關描述。其實例包含聚烯烴、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚胺基甲酸酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚、聚縮醛、聚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚丙烯酸酯、PTFE、聚偏二氟乙烯以及纖維素衍生物。含氟聚合物較佳為聚烯烴。
含氟聚合物為側鏈中具有氟-脂族基團之聚合物。氟-脂族基團較佳含有1個至12個碳原子,更佳6個至10個碳原子。脂族基團可具有鏈結構或環狀結構,且鏈結構可為直鏈或分支鏈。其中,直鏈C6-10氟-脂族基團較佳。氟-脂族基團之氟取代度較佳經選定(然而不限於)使得脂族基團中不少於50%、更佳不少於60%的氫原子置換為氟原子。側鏈中之氟-脂族基團經由諸如酯鍵、醯胺鍵、醯亞胺鍵、胺基甲酸酯鍵、脲鍵、醚鍵、硫醚鍵或芳族環之鍵聯基團結合於主鏈。
作為待較佳用作本發明之含氟聚合物的含有氟-脂族基團之共聚物的特定實例,以JP-A-2006-113500之第[0110]段至第[0114]段中所述的那些化合物為例。然而,本發明根本不限於那些特定實例。
待用於本發明之含氟聚合物的重量平均分子量較佳小於或等於1,000,000,更佳小於或等於100,000,仍更佳小於或等於10,000。當重量平均分子量在上述範圍內時,可獲得液晶化合物之充分溶解度以及有效配向控制。重量平均分子量可使用凝膠滲透層析法(GPC)量測以聚苯乙烯(PS)為根據之值。
含氟聚合物於組成物中之含量的較佳範圍視其用途而改變,但在用於形成光學異向性層的情形中,含量(在將組成物製備為塗佈溶液的情形中,除溶劑以外的液晶組成物)較佳為0.005重量%至8重量%,更佳為0.01重量%至5重量%,仍更佳為0.05重量%至3重量%。在含氟聚合物之添加量小於0.005重量%的情形中,導致作用不充分,而在含量超過8重量%的情形中,所塗佈膜之乾燥變得不充分,且對光學膜之效能產生有害影響(例如延遲之均一性)。
含氟化合物由下列(III)表示。
(III):
(R0)m-L0-(W)n
在式(III)中,R0表示烷基、在末端具有CF3基團之烷基或在末端具有CF2H基團之烷基,m表示1或超過1之整數。各R0可與所有其他R0相同或不同,其中至少一個表示在末端具有CF3基團或CF2H基團之烷基。L0表示(m+n)-價鍵聯基團,W表示羧基(-COOH)或其鹽、磺基(-SO3H)或其鹽、或膦醯氧基{-OP(=O)(OH)2}或其鹽,且n表示1或超過1之整數。
作為適用於本發明且由式(III)表示之含氟化合物的特定實例,以JP-A-2006-113500之第[0136]段至第[0140]段中描述的那些化合物為例。然而,本發明完全不限於那些特定實例。
含氟化合物於組成物中之含量的較佳範圍視其用途而改變,但在用於形成光學異向性層的情形中,含量(在將組成物製備為塗佈溶液的情形中,除溶劑以外的組成物)較佳為0.005重量%至8重量%,更佳為0.01重量%至5重量%,仍更佳為0.05重量%至3重量%。本發明之含氟化合物不具有能夠與光學異向性層中包含之黏合劑(諸如液晶化合物以及丙烯酸酯單體)形成共價鍵的官能基(可聚合基團)。
[聚合起始劑]
將配向(較佳垂直配向)之液晶化合物固定以維持配向狀態。較佳藉由引入液晶化合物中之可聚合基團(P)的聚合反應進行固定。聚合反應包含使用熱聚合起始劑之熱聚合反應以及使用光聚合起始劑之光聚合反應,其中光聚合反應較佳。光聚合起始劑之實例包含a-羰基化合物(描述於美國專利第2,367,661號以及第2,367,670號中)、醇酮醚(描述於美國專利第2,448,828號中)、α-烴取代之芳族醇酮化合物(描述於美國專利第2,722,512號中)、多核醌化合物(描述於美國專利第3,046,127號以及第2,951,758號中)、三芳基咪唑二聚物與對胺基苯基酮之組合(描述於美國專利第3,549,367號中)、吖啶以及吩嗪化合物(描述於JP-A-60-105667以及美國專利第4,239,850號中),以及噁二唑化合物(描述於美國專利第4,212,970號中)。
待使用之光聚合起始劑之量以塗佈溶液之固體組分的重量計較佳為0.01重量%至20%重量%,更佳為0.5重量%至5重量%。較佳藉由使用UV射線進行用於聚合液晶化合物之光照射。照射能量較佳為20毫焦耳/平方公分至50毫焦耳/平方公分,更佳為100毫焦耳/平方公分至800毫焦耳/平方公分。為了加速光聚合反應,可在加熱條件下或在小於或等於0.1%的低氧濃度下進行光照射。含有液晶化合物之光學異向性層的厚度較佳為0.1微米至10微米,更佳為0.5微米至5微米,最佳為1微米至5微米。
[光學異向性層之其他添加劑]
塑化劑、界面活性劑、可聚合單體或其類似物可與上述液晶化合物一起用於改良所塗佈膜之均一性、膜強度以及液晶化合物之配向特性。這些材料較佳具有與液晶化合物之相容性從而不會抑制配向。
作為可聚合單體,以自由基可聚合化合物或陽離子可聚合化合物為例。多官能基自由基可聚合單體較佳,且可與含有上述可聚合基團之液晶化合物共聚的那些多官能基自由基可聚合單體較佳。舉例而言,以JP-A-2002-296423之第[0018]段至第[0020]段中所述的可聚合單體為例。上述化合物之添加量,以液晶化合物重量計,一般在1重量%至50重量%範圍內,較佳在5重量%至30重量%範圍內。
作為界面活性劑,以習知已知化合物為例,其中含氟化合物較佳。特定言之,例如日本專利申請案第2003-295212號之第[0069]段至第[0126]段中所述之化合物。
待與液晶化合物一起使用之聚合物較佳可使塗佈溶液增稠。聚合物之實例包含纖維素酯。作為所述纖維素酯的較佳實例,以JP-A-2000-155216之第[0178]段中所述之化合物為例。上述聚合物之添加量,以液晶化合物重量計,較佳在0.1重量%至10重量%範圍內,更佳在0.1重量%至8重量%範圍內,從而不會抑制液晶化合物之配向。
液晶化合物之圓盤型向列型液晶相-固體相轉化溫度較佳為70℃至300℃,更佳為70℃至170℃。
含有液晶化合物之本發明光學異向性層之表面較佳為平滑狀態,從而使液晶化合物配向而不產生缺陷。根據粗糙度曲線中之算術平均粗糙度Ra(JIS B 0601:1998)之平滑度較佳為0微米至0.05微米,更佳為0.01微米至0.04微米。對於所述平滑表面,用於配向液晶化合物之含氟化合物在與呈卷筒狀態之硬塗層表面接觸時傾向於轉移。然而,在本發明中,此問題可藉由控制面向硬塗層側之表面的表面特徵以及表面自由能來解決。
[塗佈溶劑]
較佳使用有機溶劑作為待用於製備塗佈溶液之溶劑。有機溶劑之實例包含醯胺(例如N,N-二甲基甲醯胺)、亞碸(例如二甲亞碸)、雜環化合物(例如吡啶)、烴(例如苯以及己烷)、烷基鹵化物(例如氯仿以及二氯甲烷)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯以及乙酸丁酯)、酮(例如丙酮以及甲基乙基酮)以及醚(例如四氫呋喃以及1,2-二甲氧基乙烷)。其中,烷基鹵化物以及酮較佳。可組合使用兩種或超過兩種有機溶劑。
[塗佈方法]
可根據已知方法(環棒式塗佈法、擠壓塗佈法、直接凹板印刷式塗佈法、反轉凹板印刷式塗佈法以及模塗法)進行塗佈溶液之塗佈。
[配向膜]
在本發明中,較佳將上述組成物塗佈於配向膜之表面,藉此配向液晶化合物之分子。因為配向膜具有調節液晶化合物之配向方向的功能,所以較佳利用所述膜實現本發明之較佳實施例。然而,在固定液晶化合物之配向狀態後,配向膜不必作為本發明之組分,因為配向膜已充當配向膜。亦即,可僅將配向膜上配向狀態已固定之光學異向性層轉移至不同透明支撐物以製備用於本發明光學膜之光學基板。
可利用朗繆爾-伯德蓋特法(Langmuir-Blodgett method),藉助於摩擦處理有機化合物(較佳為聚合物),傾斜蒸發無機化合物,形成具有微槽之層或積聚有機化合物(例如ω-二十三烷酸、氯化二(十八烷基)甲基銨以及硬脂酸甲酯),來製備配向膜。此外,藉由既定電場、既定磁場或光照射展現配向功能之配向膜亦為已知。
較佳藉由摩擦處理聚合物形成配向膜。
聚合物之實例包含JP-A-8-338913之第[0022]段中所述的甲基丙烯酸酯系列共聚物、苯乙烯系列共聚物、聚烯烴、聚乙烯醇以及經改質聚乙烯醇、聚(N-羥甲基丙烯醯胺)、聚酯、聚醯亞胺、乙酸乙烯酯共聚物、羧甲基纖維素以及聚碳酸酯。可使用矽烷偶合劑作為聚合物。水溶性聚合物(例如聚(N-羥甲基丙烯醯胺)、羧甲基纖維素、明膠、聚乙烯醇以及經改質聚乙烯醇)較佳,明膠、聚乙烯醇以及經改質聚乙烯醇更佳,且聚乙烯醇以及經改質聚乙烯醇最佳。
聚乙烯醇之皂化度較佳為70%至100%,更佳為80%至100%。聚乙烯醇之聚合度較佳為100至5000。
在配向膜中,較佳使具有可交聯官能基(例如雙鍵)之側鏈結合於主鏈或向側鏈中引入具有配向液晶分子功能之可交聯官能基。作為待用於配向膜中之聚合物,可使用本身可進行交聯之聚合物以及可與交聯劑交聯之聚合物中的任一者,且可使用其中多個之組合。
當配向膜中之聚合物具有鍵結於含有可交聯官能基之側鏈的主鏈時,或當配向膜中之聚合物具有能夠配向液晶分子且含有可交聯官能基的側鏈時,可使配向膜中之聚合物與光學異向性層中之多官能基單體共聚。在所述情形中,不僅在多官能基單體與多官能基單體之間,而且在配向膜中之聚合物與配向膜中之聚合物之間,以及在多官能基單體與配向層中之聚合物之間,形成強共價鍵。因此,在所述情形中,可藉由將交聯官能基引入配向膜中之聚合物中來顯著改良光學補償膜之強度。
與多官能基單體一樣,配向膜中之聚合物的可聚合官能基較佳具有可聚合基團。特定實例包含JP-A-2000-155216之第[0080]段至第[0100]段中所述的可聚合基團。
配向膜中之聚合物可藉由除可交聯官能基以外的交聯劑交聯。交聯劑之實例包含醛、N-羥甲基化合物、二噁烷衍生物、當羧基經活化時起作用之化合物、活性乙烯基化合物、活性鹵素化合物、異噁唑以及二醛澱粉。兩種或超過兩種交聯劑可組合使用。交聯劑之特定實例包含JP-A-2002-62426之第[0023]段至第[0024]段中所述之化合物。具有高反應性之醛較佳,戊二醛尤其較佳。
交聯劑之添加量,以聚合物重量計,較佳為0.1重量%至20重量%,更佳為0.5重量%至15重量%。配向膜中未反應交聯劑之剩餘量較佳不超過1.0重量%,更佳不超過0.5重量%。當剩餘量在上述範圍內時,配向膜具有足夠耐久性,且甚至當配向膜長期用於液晶顯示裝置中或長期處於高溫以及潮濕氛圍中時,配向膜中亦不會出現網狀結構。
可藉由向透明支撐物之表面施加含有上述聚合物(其為配向膜形成材料)、交聯劑以及添加劑之溶液,在加熱下乾燥(以交聯)且進行摩擦處理,基本上形成配向膜。可在如上文所述將塗佈溶液施加於表面之後的任何時間進行交聯反應。當水溶性聚合物(諸如聚乙烯醇)用於製備配向膜時,較佳藉由使用具有消泡作用之有機溶劑(例如甲醇)與水的混合溶劑來製備塗佈溶液。水與甲醇之重量比宜為0/100至99/1,更佳為0/100至91/9。使用所述混合溶劑可防止產生氣泡且可顯著降低配向膜表面以及光學異向性層中之缺陷。
形成配向膜後待使用之塗佈方法較佳為旋塗法、浸塗法、簾式塗佈法、擠壓塗佈法、棒塗法或滾塗法。棒塗法尤其較佳。配向膜在乾燥後的厚度較佳為0.1微米至10微米。加熱下乾燥可在20℃至110℃下進行。為了形成充分交聯,乾燥宜在60℃至100℃、尤其較佳80℃至100℃下進行。乾燥可在1分鐘至36小時內,較佳1分鐘至30分鐘內完成。pH值宜設定在待使用交聯劑之最佳範圍內,且當使用戊二醛時,pH值較佳設定在4.5至5.5範圍內。
較佳在透明支撐物表面上提供配向膜。可藉由在如上文所述使聚合物層交聯之後,藉由向聚合物層表面施加摩擦處理獲得配向膜。
廣泛用於LCD之液晶配向步驟中的任何已知處理均可用作摩擦處理。亦即,可採用藉由以紙、紗網、毛氈、橡膠、耐綸纖維、聚酯纖維或其類似物以固定方向摩擦配向膜表面獲得配向之方法。一般而言,藉由以纖維具有均一長度且平均植入線厚度之織物摩擦若干次來進行摩擦處理。
藉由將上述組成物塗佈於配向膜之摩擦處理表面上來配向液晶化合物之分子。接著,必要時,光學異向性層中所含有之配向膜聚合物以及多官能基單體彼此反應,或配向膜聚合物藉由使用交聯劑交聯形成上述光學異向性層。
[偏光板]
本發明之偏光板具有一個偏光膜以及兩個保護膜來保護偏光膜之兩個表面,其中本發明之光學膜較佳用作偏光板-保護膜中之至少一者。
含碘偏光膜、使用雙色染料(dichroic dye)之含染料偏光膜以及含多烯之偏光膜可作為偏光板之偏光膜。一般可使用聚乙烯醇膜製造含碘偏光膜以及含染料偏光膜。
以下偏光板結構較佳:其上提供含有液晶化合物之光學異向性層之光學膜側經黏著劑或經其他基板黏著於偏光膜之一側,保護膜提供於偏光膜之另一側。更佳為光學膜之光學異向性層經黏著劑直接黏著於偏光膜之結構。為了改良光學異向性層與偏光膜之間的黏著特性,光學異向性層之表面較佳經受表面處理(例如輝光放電處理、電暈放電處理、電漿處理、紫外線(ultraviolet ray,UV)處理、火焰處理、皂化處理或以溶劑洗滌)。亦可在光學異向性層上提供黏著層(底塗層)。
此外,可在構成偏光板之另一保護膜之相對於偏光膜的反面提供黏著層。
除λ/4膜或其類似物所預期之光學效能之外,使用本發明光學膜作為偏光板之保護膜使得具有極佳物理強度、防汙特性以及耐久性的偏光板能被製備。
此外,本發明之偏光板可具有光學補償功能。在所述情形中,較佳為光學膜僅提供於表面側以及兩個表面保護膜之背側中的一側,且與偏光板之光學膜側相對側上的表面保護膜為光學補償膜。
[影像顯示裝置]
本發明之光學膜以及偏光板可用於構成例如用於有機電致發光裝置、觸控面板、3D顯示裝置以及用於檢視3D顯示裝置之眼鏡的影像顯示裝置之表面。
將參考實例以及比較實例更特定描述本發明之特徵。可適當改變材料、使用量、比例、處理內容、處理方式等,只要不超過本發明之要點即可。因此,本發明之範疇不應理解為受下文描述之特定實例的限制。此外,除非另外說明,否則「份數」以及「%」以重量計。
實例
[光學膜之製造實例1]
[光學基板之製造1]
<製備透明支撐物(乙酸纖維素膜T1)>
將下列組成物置於混合槽中,且在加熱下攪拌以溶解各別組分,從而製備乙酸纖維素溶液。
(乙酸纖維素溶液之配方)
在另一混合槽中置放16重量份下列延遲提高劑(retardation-increasing agent)(A)、92重量份二氯甲烷以及8重量份甲醇,且所得混合物在加熱下攪拌以製備延遲提高劑之溶液。將25重量份延遲提高劑溶液與474重量份乙酸纖維素溶液混合,且充分攪拌所得混合物以製備含有22.4重量%固體組分的摻雜物A。延遲提高劑之添加量為每100重量份乙酸纖維素6.0重量份。
延遲提高劑(A)
以每100重量份乙酸纖維素0.02重量份之量向上文所述摻雜物A中添加平均粒徑16奈米之二氧化矽粒子(艾羅西爾(AEROSIL)R972,由日本德固賽有限公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)製造),以製備含有消光劑之摻雜物B。藉由使用與摻雜物A具有相同溶劑配方之溶劑將固體組分之濃度調整至19重量%。
使用條帶拉伸機(band stretching machine)進行澆鑄,使得摻雜物A形成主液流且摻雜物B形成最下層與最上層。當條帶上的膜表面溫度達到40℃時,以70℃熱空氣將膜乾燥1分鐘,接著自條帶移除膜。接著以140℃乾燥空氣將膜乾燥10分鐘,製備含有0.3重量%殘餘溶劑之乙酸纖維素膜T1。調整澆鑄量,使得皆含有消光劑之最下層與最上層之厚度變為3微米且主液流厚度變為54微米。
由此獲得之連續乙酸纖維素膜T1的寬度為2300毫米且厚度為60微米。此外,平面內延遲(Re)為6奈米,且厚度方向延遲(Rth)為60奈米。
<製備透明支撐物(乙酸纖維素膜T2)>
乙酸纖維素膜T2以與上文所述之製備乙酸纖維素膜T1相同的方式製備,但藉由調整摻雜物A之澆鑄量改變膜厚度。乙酸纖維素膜T2之整體厚度為80微米,且Re與Rth分別為8奈米以及78奈米。
<製備透明支撐物(乙酸纖維素膜T3)>
將下列組成物置於混合槽中,且在加熱下攪拌以溶解各組分,從而製備含有22重量%固體組分的乙酸纖維素溶液(摻雜物C)。
(乙酸纖維素溶液之配方)
以每100重量份乙酸纖維素0.02重量份之量向上文所述摻雜物C中添加平均粒徑16奈米之二氧化矽粒子(艾羅西爾(AEROSIL)R972,由日本德固賽有限公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)製造),以製備含有消光劑之摻雜物D。藉由使用與摻雜物C具有相同溶劑配方之溶劑將固體組分之濃度調整至19重量%。
使用條帶拉伸機進行澆鑄,使得摻雜物C形成主液流且摻雜物D形成最下層與最上層。當條帶上的膜表面溫度達到40℃時,以70℃熱空氣將膜乾燥1分鐘,接著自條帶移除膜。接著以140℃乾燥空氣將膜乾燥10分鐘,製備含有0.3重量%殘餘溶劑之乙酸纖維素膜T3。調整澆鑄量,使得皆含有消光劑之最下層與最上層之厚度變為3微米且主液流厚度變為74微米。
由此獲得之連續乙酸纖維素膜T3的寬度為2300毫米且厚度為80微米。此外,平面內延遲(Re)為3奈米,且厚度方向延遲(Rth)為45奈米。
<<形成含有液晶化合物之光學異向性層>>
(以鹼皂化處理)
丙烯酸纖維素膜T1穿過60℃的感應加熱輥之間以使膜表面之溫度增加至40℃,接著使用棒塗器以14毫升/平方公尺之塗佈量將下列配方之鹼溶液塗佈於膜之條帶表面上。膜接著在加熱至100℃之蒸氣型紅外線加熱器(由則武株式會社(NORITAKE Co.,Limited)製造)下輸送10秒。繼續使用棒塗器以3毫升/平方公尺之量施加純水。隨後,在藉由噴注式刮刀塗佈器(fountain coater)以水洗滌且藉由氣刀移除水之程序重複3次後,膜輸送穿過70℃乾燥區,持續10秒以乾燥,因此製得以鹼皂化處理之丙烯酸纖維素膜。
(鹼溶液之配方)
鹼溶液之配方(重量份)
氫氧化鉀 4.7重量份
水 15.8重量份
異丙醇 63.7重量份
界面活性劑SF-1: C14H29O(CH2CH2O)2OH 1.0重量份
丙二醇 14.8重量份
(形成配向膜)
使用14號環棒將用於形成配向膜之具有下列配方之塗佈液連續塗佈於經受如上文所述之皂化處理的連續乙酸纖維素膜上。塗佈之膜以60℃熱空氣乾燥60秒,且另外以100℃熱空氣乾燥120秒。
用於形成配向膜之塗佈液之配方:
下文所述之經改質聚乙烯醇 10重量份
水 371重量份
甲醇 119重量份
戊二醛 0.5重量份
光聚合起始劑 0.3重量份
(豔佳固2959,由日本汽巴(CIBA Japan)製造)
經改質聚乙烯醇
[形成含有圓盤型液晶化合物之光學異向性層]
上文製備之配向膜連續經受摩擦處理。在這種情形下,連續膜之軸向與輸送方向彼此平行,且摩擦輥之旋轉軸相對於膜之軸向的以逆時針方向傾斜45°。
使用2.7號環棒將含有圓盤型液晶化合物之下列配方之塗佈液B連續塗佈於上文製備之配向膜上。膜輸送速度(V)調整至36公尺/分鐘。膜以120℃熱空氣加熱90秒以移除塗佈液之溶劑且使圓盤型液晶化合物配向成熟。繼續在80℃下進行UV照射以固定液晶化合物配向,形成1微米厚光學異向性層,因此獲得光學基板F1。
用於形成光學異向性層之塗佈液(B)的配方
下文所示之圓盤型液晶化合物 100重量份
光聚合起始劑 3重量份
(豔佳固907,由汽巴嘉基(CIBA GEIGY)製造)
增感劑 1重量份
(卡雅固DETX,由日本化藥(Nippon Kayaku)製造)
下文所示之吡錠鹽 1重量份
下文所示之含氟聚合物(FP2) 0.4重量份
甲基乙基酮 252重量份
圓盤型液晶化合物
吡錠鹽
含氟聚合物(FP2)
所製備之光學基板F1在550奈米下之Re為145奈米,且Nz值為0.53。慢軸方向與摩擦輥之旋轉軸成直角。亦即,慢軸在相對於支撐物之軸向的順時針45°方向。圓盤型結晶分子之圓盤平面相對於膜平面的平均傾斜角為90°,且因此證實圓盤型液晶相對於膜平面垂直配向。光學異向性側之表面的粗糙度曲線中之算術平均粗糙度Ra(JIS B 0601:1998)在0.01微米至0.04微米範圍內,因此表面具有高平滑度。含氟聚合物(FP2)不與作為光學異向性層之黏合劑的圓盤型液晶化合物形成共價鍵。
[光學基板之製造2]
在光學基板之製造1中,乙酸纖維素膜換為T2,且乙酸纖維素膜T2之條帶側表面經受皂化處理。此外,以與製造實例1相同之方式提供配向膜。因此製備之配向膜連續經受摩擦處理。在這種情形下,連續膜之軸向以及輸送方向彼此平行,且摩擦輥之旋轉軸調整為關於膜之軸向的逆時針45°方向。
使用3.6號環棒將含有圓盤型液晶化合物之下列配方之塗佈液C連續塗佈於上文製備之配向膜上。膜輸送速度(V)調整至36公尺/分鐘。膜以120℃熱空氣加熱90秒以移除塗佈液之溶劑且使圓盤型液晶化合物配向成熟。繼續在80℃下進行UV照射以固定液晶化合物配向,形成厚度為1.6微米之光學異向性層,因此獲得光學基板F2。
所製備之光學基板F2在550奈米下之Re為125奈米,且Nz值為0.9。慢軸方向與摩擦輥之旋轉軸成直角。亦即,慢軸在相對於支撐物之軸向的順時針45°方向。圓盤型結晶分子之圓盤平面相對於膜平面的平均傾斜角為90°,且因此證實圓盤型液晶相對於膜平面垂直配向。光學異向性側之表面的粗糙度曲線中之算術平均粗糙度Ra(JIS B 0601:1998)在0.01微米至0.04微米範圍內,因此表面具有高平滑度。含氟聚合物(FP-1)以及(FP-3)不與作為光學異向性層之黏合劑的圓盤型液晶化合物或丙烯酸酯單體形成共價鍵。
用於形成光學異向性層之塗佈液(C)之配方
下文所示之圓盤型液晶化合物 91重量份
下文所示之丙烯酸酯單體 5重量份
光聚合起始劑 3重量份
(豔佳固907,由汽巴嘉基(CIBAGEIGY)製造)
增感劑 1重量份
(卡雅固DETX,由日本化藥(Nippon Kayaku)製造)
下文所示之吡錠鹽 0.5重量份
下文所示之含氟聚合物(FP1) 0.2重量份
下文所示之含氟聚合物(FP3) 0.1重量份
甲基乙基酮 189重量份
圓盤型液晶化合物
丙烯酸酯單體:
環氧乙烷改質之三丙烯酸三羥甲基丙烷酯(V#360,由大阪有機化學工業株式會社(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.)製造)
吡錠鹽
含氟聚合物(FP1)
含氟聚合物(FP3)
[光學基板之製造3]
以與製造光學基板F1之方法相同之方式製備光學基板F3,但光學基板之製造方法1中的乙酸纖維素膜換為T3。所製備之光學基板F3在550奈米下之Re為143奈米,且Nz值為0.4。光學異向性側之表面的粗糙度曲線中之算術平均粗糙度Ra(JIS B 0601:1998)在0.01微米至0.04微米範圍內,因此表面具有高平滑度。
[光學基板之製造4]
以與製備上文所述之乙酸纖維素膜T3之方法相同的方式製備乙酸纖維素(摻雜物C),摻雜物C用作內層之摻雜物。
以每100重量份乙酸纖維素0.05重量份之量向上文所述摻雜物C中添加平均粒徑16奈米之二氧化矽粒子(艾羅西爾(AEROSIL)R972,由日本德固賽有限公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)製造),以製備用於外層之含有消光劑之摻雜物E。藉由使用與摻雜物C具有相同溶劑配方之溶劑將摻雜物E中之固體組分之濃度調整至20重量%。
以每100重量份乙酸纖維素0.25重量份之量向上文所述摻雜物C中添加平均粒徑16奈米之二氧化矽粒子(艾羅西爾(AEROSIL)R972,由日本德固賽有限公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)製造),以製備用於外層之含有消光劑之摻雜物F。藉由使用與摻雜物C具有相同溶劑配方之溶劑將摻雜物F中之固體組分之濃度調整至20重量%。
摻雜物C、摻雜物D與摻雜物E共澆鑄於鏡面不鏽鋼基板上,使得摻雜物C形成內層,摻雜物E形成最下層,且摻雜物F形成最上層。當基板上的膜表面溫度達到40℃時,以70℃熱空氣將膜乾燥1分鐘,接著自條帶移除膜。接著以140℃乾燥空氣將膜乾燥10分鐘,製備乙酸纖維素膜T4。調整澆鑄量使得基板側形成之外層的厚度、內層厚度以及空氣表面側形成之外層的厚度分別變為3微米、75微米以及2微米。
因此獲得之連續乙酸纖維素膜T4的寬度為2300毫米且厚度為80微米。此外,平面內延遲(Re)為2奈米,且厚度方向延遲(Rth)為40奈米。
[形成硬塗層]
用於各硬塗層之塗佈液如下文所示製備。
(製備用於形成硬塗層之塗佈液HC-1)
混合下列組分,且調整最終溶劑配方,使得MIBK(甲基異丁基酮)與MEK(甲基乙基酮)之混合物的混合比變為50:50(重量百分比),因此最終獲得固體含量為50重量%之混合物溶液。
PET-30(100%) 60.0公克
比斯塗360(Biscoat 360)(100%) 40.0公克
豔佳固127(100%) 3.0公克
8微米,交聯丙烯醯基粒子(30%分散液) 11.0公克
8微米,交聯丙烯醯基/苯乙烯粒子(30%分散液) 7.0公克
CAB聚合物(20%溶液) 10.0公克
SP-13(2%溶液) 1.0公克
用於形成硬塗層之上述塗佈液經由聚丙烯製成之孔徑30微米的過濾器過濾以製備塗佈液。關於上述塗佈液,固化後的基質折射率為1.525。
所用材料如下所示。
‧8微米,交聯丙烯醯基粒子:折射率:1.49(30重量%MIBK分散液)
‧8微米,交聯丙烯醯基/苯乙烯:折射率:1.55(30重量% MIBK分散液)
‧PET-30:季戊四醇三丙烯酸酯與季戊四醇四丙烯酸酯之混合物[由日本化藥(Nippon Kayaku)製造]
‧比斯塗360:環氧乙烷改質之三丙烯酸三羥甲基丙烷酯[由大阪有機化學工業株式會社(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.)製造]
‧CAB聚合物:乙酸丁酸纖維素(20重量%)[由伊士曼化學公司(Eastman Chemical Company)製造;531‧1 MIBK溶液]
‧豔佳固127:聚合起始劑[汽巴特殊化學品公司(Ciba Specialty Chemicals)]
‧調平劑
(SP-13):下列含氟聚合物之2重量% MEK溶液
藉由改變如下表1所示之用於形成上文所述硬塗層的粒子種類及含量以及塗佈液HC-1中其他添加劑之種類及量來製備塗佈液HC-2至HC-7。
(製備用於形成中等折射率層之塗佈液Mn-1)
混合含磷之氧化錫(PTO)分散液(艾爾康JX-1001 PTV(ELCOM JX-1001 PTV),由催化劑化學工業股份有限公司(Catalysts & Chemicals Industries Co.,Ltd.)製造)、以及二季戊四醇五丙烯酸酯與二季戊四醇六丙烯酸酯之混合物(DPHA),以製備折射率調整為1.62之中等折射率層的塗佈液。
(製備用於形成高折射率層之塗佈液Hn-1)
向15.7重量份含ZrO2細粒之硬塗佈劑(帝斯曼Z7404(Desolite Z7404)[折射率:1.72,固體內容物濃度:60重量%;氧化鋯細粒含量:70重量%(以固體含量計),氧化鋯細粒之平均粒徑:約20奈米;溶劑配方:甲基異丁基酮/甲基乙基酮=9/1;由JSR公司製造])中添加61.9重量份甲基乙基酮、3.4重量份甲基異丁基酮以及1.1重量份環己酮。攪拌混合物,接著經由聚丙烯製成之孔徑0.4微米的過濾器過濾以製備用於高折射率層之塗佈液。
(製備用於形成低折射率層之塗佈液Ln-1至Ln-6)
如下文所示混合下列組分,且所得混合物溶解於MEK/MMPG-AC之90/10混合物(重量比)中,以製備含有5重量%固體組分的用於低折射率層之塗佈液。
(Ln-1之配方)
下文所示之全氟烯烴共聚物(P-1) 15重量份
DPHA 7重量份
RMS-033 5重量份
下文所示含氟化合物(M-1) 20重量份
中空二氧化矽粒子(作為固體組分) 50重量份
豔佳固127 3重量份
(Ln-2之配方)
下文所示之全氟烯烴共聚物(P-1) 15重量份
DPHA 7重量份
OPTOOL DAC 5重量份
下文所示之含氟單體(M-1) 20重量份
中空二氧化矽粒子(作為固體組分) 50重量份
豔佳固127 3重量份
(Ln-3之配方)
下文所示之全氟烯烴共聚物(P-1) 15重量份
DPHA 7重量份
式(F-4)之特定實例(d-4) 5重量份
下文所示之含氟單體(M-1) 20重量份
中空二氧化矽粒子(作為固體組分) 50重量份
豔佳固127 3重量份
(Ln-4之配方)
DPHA 32重量份
RMS-033 5重量份
中空二氧化矽粒子(作為固體組分) 60重量份
豔佳固127 3重量份
(Ln-5之配方)
DPHA 67重量份
RMS-033 5重量份
MEK-ST(作為固體組分) 25重量份
豔佳固127 3重量份
(Ln-6之配方)
下文所示之全氟烯烴共聚物(P-1) 15重量份
DPHA 7重量份
下文所示之含氟單體(M-1) 20重量份
中空二氧化矽粒子(作為固體組分) 50重量份
豔佳固127 3重量份
所用化合物如下所示。
全氟烯烴共聚物(P-1)
在上述結構式中,50:50表示莫耳比。
含氟單體(M-1)
‧DPHA:二季戊四醇五丙烯酸酯與二季戊四醇六烷基化物之混合物;由日本化藥製造
‧RMS-033:矽酮系列多官能基丙烯酸酯;由吉樂斯特(Gelest)製造;Mwt=28000
‧OPTOOL DAC:含氟可固化化合物(由大金工業株式會社製造)
‧d-4:通式(F-4)之含氟化合物的例示化合物(d-4)
‧豔佳固127:光聚合起始劑;由日本汽巴製造
‧中空二氧化矽:中空二氧化矽粒子分散液(平均粒徑:45奈米;折射率:1.25;以含有丙烯醯基之矽烷偶合劑表面處理;MEK分散液之濃度:20%)
‧MEK-ST:平均粒徑12奈米之二氧化矽的MEK分散液(30%)[由日產化學工業株式會社(Nissan Chemical Industries,Ltd.)製造]
‧MEK:甲基乙基酮
MMPG-Ac:丙二醇單甲醚乙酸酯
用於形成低折射率層之上述塗佈液各自經聚丙烯製成之孔徑1微米之過濾器過濾以製備塗佈液。藉由塗佈以及固化上述塗佈液所形成之經固化低折射率層各自的折射率為:Ln-1至Ln-3及Ln-6為1.34,Ln-4為1.36,以及Ln-5為1.50。
(製備用於形成塗飾層之塗佈液OC-1)
如下文所示混合下列組分,且所得混合物溶解於MEK中,以製備含有25重量%固體組分的用於塗飾層之塗佈液。
(OC-1之配方)
DPHA 92重量份
OPTOOL DAC 5重量份
豔佳固127 3重量份
用於塗飾層之上述塗佈液穿過聚丙烯製成之孔徑1微米之過濾器以製備塗佈液。藉由固化上述塗佈液而形成之塗飾層之折射率為1.52。
[製備光學膜樣品]
(製備光學膜樣品101)
根據JP-A-2006-122889之實例1中所述之模塗法,使用輸送速度為30公尺/分鐘之槽模,將用於形成硬塗層之塗佈液HC-1塗佈於上文製造且自卷筒形式解開的光學基板F1之支撐物側,所述側上不具有光學異向性層。在60℃下乾燥150秒後,使用160瓦特/公分的氣冷式之金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司(EYE GRAPHICS CO.,LTD.)製造)以具有400毫瓦特/平方公分之輻照度以及300毫焦耳/平方公分之輻照量的UV射線照射來固化所塗佈之層,同時以氮氣淨化系統提供氧濃度為約0.1%之氛圍,且捲繞所固化之光學膜。調整塗佈量以使得硬塗層之厚度變為14微米。
(製備光學膜樣品108)
根據JP-A-2006-122889之實例1中所述之模塗法,使用輸送速度為30公尺/分鐘之槽模,將用於形成硬塗層之塗佈液HC-1塗佈於上文製造且自卷筒形式解開的光學基板F1之支撐物側,所述側上不具有光學異向性層。在60℃下乾燥150秒後,使用160瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)以具有400毫瓦特/平方公分之輻照度以及100毫焦耳/平方公分之輻照量的UV射線照射來固化所塗佈之層,同時以氮氣淨化系統提供氧濃度為約0.1%之氛圍,且捲繞所固化之光學膜。調整塗佈量以使得硬塗層之厚度變為14微米。
在所述硬塗層上塗佈用於形成低折射率層之塗佈液Ln-1。低折射率層之乾燥條件為60℃及60秒,且使用240瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)在600毫瓦特/平方公分之輻照度以及300毫焦耳/平方公分之輻照量的條件下進行UV固化,同時以氮氣淨化系統,提供氧濃度小於或等於0.1體積%之氛圍。低折射率層之折射率為1.34,且其厚度為95奈米。
因此,製備硬塗層以及低折射率層以所述順序形成之光學膜108。
(製備光學膜樣品116)
根據JP-A-2006-122889之實例1中所述之模塗法,使用輸送速度為30公尺/分鐘之槽模,將用於形成硬塗層之塗佈液HC-4塗佈於上文製造且自卷筒形式解開的光學基板F1之支撐物側,所述側上不具有光學異向性層。在60℃下乾燥150秒後,使用160瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)以具有400毫瓦特/平方公分之輻照度以及100毫焦耳/平方公分之輻照量的UV射線照射來固化所塗佈之層,同時以氮氣淨化系統提供氧濃度為約0.1%之氛圍,且捲繞所固化之光學膜。調整硬塗層之塗佈量以使得硬塗層之厚度變為14微米。
在所述硬塗層上塗佈用於塗飾層之上述塗佈液OC-1。塗飾層之乾燥條件為60℃及150秒,且使用160瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)在400毫瓦特/平方公分之輻照度以及300毫焦耳/平方公分之輻照量的條件下進行UV固化,同時以氮氣淨化系統,提供氧濃度為約0.1%之氛圍。捲繞具有固化層之光學膜。調整塗佈量以使得塗飾層之厚度變為1微米。塗飾層之折射率為1.51。
(製備光學膜樣品117)
根據JP-A-2006-122889之實例1中所述之模塗法,使用輸送速度為30公尺/分鐘之槽模,將用於形成硬塗層之塗佈液HC-1塗佈於上文製造且自卷筒形式解開的光學基板F1之支撐物側,所述側上不具有光學異向性層。在60℃下乾燥150秒後,使用160瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)以具有400毫瓦特/平方公分之輻照度以及100毫焦耳/平方公分之輻照量的UV射線照射來固化所塗佈之層,同時以氮氣淨化系統提供氧濃度為約0.1%之氛圍,且捲繞所固化之光學膜。調整硬塗層之塗佈量以使得硬塗層之厚度變為11微米。
在所述硬塗層上塗佈用於中等折射率層之上述塗佈液Mn-1。塗飾層之乾燥條件為90℃及30秒,且使用180瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)在300毫瓦特/平方公分之輻照度以及240毫焦耳/平方公分之輻照量的條件下進行UV固化,同時以氮氣淨化系統,提供氧濃度小於或等於1.0體積%之氛圍。中等折射率層之折射率為1.62,且其厚度為60奈米。
用於形成高折射率層之上述塗佈液Hn-1繼續塗佈於由此形成之中等折射率層上。塗飾層之乾燥條件為90℃及30秒,且使用240瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)在300毫瓦特/平方公分之輻照度以及240毫焦耳/平方公分之輻照量的條件下進行UV固化,同時以氮氣淨化系統,提供氧濃度小於或等於1.0體積%之氛圍。高折射率層之折射率為1.72,且其厚度為110奈米。
用於形成低折射率層之上述塗佈液Ln-1繼續塗佈於由此形成之高折射率層上。塗飾層之乾燥條件為60℃及60秒,且使用240瓦特/公分的氣冷式金屬鹵化物燈(由眼圖形有限公司製造)在600毫瓦特/平方公分之輻照度以及300毫焦耳/平方公分之輻照量的條件下進行UV固化,同時以氮氣淨化系統,提供氧濃度小於或等於0.1體積%之氛圍。低折射率層之折射率為1.34,且其厚度為95奈米。
如上文所述,製備光學膜117,其中硬塗層、中等折射率層、高折射率層以及低折射率層以所述順序形成。
在上文製備之光學基板(上面提供有光學異向性層之透明支撐物)上各自根據表2中所示之組合塗佈硬塗層以及其他組分層,藉此製備光學膜樣品第101號至第132號。當表中未特定描述時,根據具有與上述樣品101、樣品108、樣品116以及樣品117類似之層結構者,選擇各層之厚度以及固化條件。
在表2中,使用光學異向性層B以及透明支撐物T1意謂使用藉由上述方法製造之光學基板F1。類似地,使用光學異向性層C以及透明支撐物T2意謂使用光學基板F2;使用光學異向性層B以及透明支撐物T3意謂使用光學基板F3;以及使用光學異向性層B以及透明支撐物T4意謂使用光學基板T4。
表2
硬塗層、低折射率層以及塗飾層中包含之含氟化合物或矽酮系列化合物具有可聚合基團且與各層之黏合劑形成共價鍵。
光學膜的Re值以及Nz值在形成硬塗層或光學界面層之後不會從光學基板的值改變。
根據以下方法量測光學膜之各種特性。
(1)光學膜之表面特徵
根據JIS B 0601:1998量測硬塗層側之各光學膜之表面的下列特性。
Ra:粗糙度曲線中之算術平均粗糙度
Rz:粗糙度曲線中之十點平均粗糙度
Sm:粗糙度曲線中各峰之間的間隔
(2)霧度
藉由下列量測法量測所獲得之各膜的霧度(H)、內部霧度(Hi)以及表面霧度(Hs)。
1.根據JIS-K7136量測所獲得膜之霧度值(H)。所述值稱為總霧度。
2.向所得膜之硬塗層側的膜正面以及其背面添加數滴矽酮油;所述膜的前側以及背側夾在兩片厚度為1毫米之玻璃板(第S9111號顯微鏡載玻片產品,由松浪製造)之間,藉此使膜與兩個玻璃板完全緊密接觸;以消除表面霧度之狀態量測霧度;且將藉由減去在兩片玻璃板之間僅放置矽酮油單獨量測到的霧度所獲得的值計為內部霧度(Hi)。
3.藉由自如上文2所量測之總霧度(H)減去內部霧度(Hi)所獲得之值稱為表面霧度(Hs)。
(3)平均反射率(積分球反射率)
使用砂紙使各光學膜之背側(亦即未塗佈硬塗層之表面)變粗糙,接著以炭黑墨水處理以移除背側之反射。在所述狀態中,使用分光光度計(由JASCO公司製造)在380奈米至780奈米之波長區中量測表面側之光譜反射率。使用450奈米至650奈米範圍內的積分球反射率之算術平均值作為結果。
(4)鉛筆硬度
進行JIS K 5400中所述之鉛筆硬度之評估,且根據以下準則評估硬塗層塗佈側:
AA:大於或等於4H;
A:3H
B:小於2H
(5)表面自由能
根據上述方法藉由量測與水以及二碘甲烷的接觸角來計算光學膜之硬塗層側之頂表面的表面自由能以及光學異向性層側之頂表面的表面自由能。
(呈卷筒形式之光學膜的評估)
為了評估上文製備之各光學膜隨時間的儲存穩定性,各光學膜以300毫米之寬度以及50公尺之長度捲繞。光學膜卷筒在40℃以及50%相對濕度下儲存1週後,對其進行評估。對如上文所述儲存之各光學膜卷筒進行目測,且根據以下準則評級:
AA:未觀測到特定外觀改變。
A:以卷筒形式儲存後觀測到外觀改變,且當以卷筒形式檢視時觀測到反射光不均勻性,但當解開且以薄片形式檢視時,不能確認由儲存引起的隨時間之反射光不均勻性。
B:以卷筒形式儲存後觀測到外觀改變,且當以卷筒形式檢視時觀測到反射光不均勻性,且當解開且以薄片形式檢視時,仍檢視到由儲存引起的隨時間之反射光不均勻性。所述不均勻性可藉由以不織布纖維擦拭光學膜表面一次移除。
C:以卷筒形式儲存後觀測到外觀改變,且當以卷筒形式檢視時觀測到反射光不均勻性,且當解開且以薄片形式檢視時,仍檢視到由儲存引起的隨時間之反射光不均勻性。所述不均勻性難以藉由以不織布纖維擦拭光學膜表面移除。
[製備偏光板以及影像顯示裝置]
為了以影像顯示裝置形式評估,將上文製備之各光學膜以下列方式加工形成偏光板,且以影像顯示裝置形式評估。
以MEK洗滌上文製備之各光學膜的光學異向性層表面。經洗滌之膜表面進行鹼皂化處理。將其在55℃下在1.5 N氫氧化鈉水溶液中浸泡2分鐘,接著在室溫水浴中洗滌,隨後在30℃下以0.1 N硫酸中和。再將膜在室溫水浴中洗滌,且以100℃熱空氣乾燥。
接著,80微米厚卷筒形式聚乙烯醇膜在碘水溶液中連續拉伸至拉伸比為5,且經過乾燥以獲得20微米厚的偏光膜。製備上述經鹼皂化處理之膜以及用於VA之類似的經鹼皂化處理之延遲膜(由富士膠卷公司(FUJIFILM Corporation)製造;550奈米下之Re/Rth=50/125),且使用3%聚乙烯醇水溶液(由可樂麗株式會社(KURARAY CO. LTD.)製造;PVA-117H)作為黏著劑藉由層壓將偏光膜夾在兩個膜之間,其中各膜之皂化處理表面面向偏光膜。由此,製得偏光板101至偏光板132,其中光學膜以及用於VA功能之延遲膜作為保護膜。在這種情形下,光學膜之慢軸與偏光器之透射軸之間的角度調整為45°。
(安裝)
TV:將TV(由三星(SAMSUNG)製造之UN46C7000(3D-TV))檢視側之偏光板分層,且上文製備之偏光板的VA延遲膜經由黏著劑層壓於LC單元上,藉此製備三維顯示裝置。
LC快門眼鏡:將由三星製造且形成於眼睛對側(面板側)之LC快門眼鏡SSG-2100AB(LC快門眼鏡)之偏光板分層,且上述光學膜實例118使用黏著劑層壓於其上,光學膜之光學異向性層側面向分層之表面。因此,製備LC快門眼鏡。調整層壓於眼鏡上之光學膜的慢軸以與TV上層壓之偏光板中所含光學膜之慢軸成直角。
(評估顯示裝置)
佩戴上文製備之LC快門眼鏡,在裝備有螢光燈之房間內,在面板表面上的照度為約200勒克司(lx)條件下欣賞3D影像。
根據以下準則以三維維度功能評估與3D影像之串擾(crosstalk)進行影像評估:
[3D影像之三維維度]
以下列5個等級進行功能評估:上面層壓有光學膜129(上面未形成任何硬塗層之膜)之TV的三維維度得分為3;所有TV中最劣化三維維度得分為1;最優良三維維度得分為5。5個評估者之平均得分視為三維維度之指示。
[串擾]
藉由頭部傾斜檢視樣品或藉由以傾斜方向檢視來觀測串擾(雙重影像),且串擾令人煩惱之樣品評級為A,且串擾幾乎不令人煩惱之樣品評級為B。根據上文所述之準則進行串擾評估。
關於上述項目之評估結果顯示於表3中。
如表3所示,發現藉由將光學膜在硬塗層側之表面特徵控制為本發明之特徵,可提供在卷筒形式中外觀不隨時間改變且不破壞預期光學異向性之光學膜。
[影像顯示裝置之製備2]
以與製造上述偏光板之方法相同的方式製造將光學膜117與光學基板F1用作偏光層之保護膜的偏光板,但使用所包含的乙酸纖維素膜之表面經受皂化處理的光學基板F1,而不是使用VA延遲膜。所得偏光板經由黏著劑設置於有機電致發光裝置表面,使得光學膜117之低折射率層設置於最外側。獲得極佳抗反射特性,未發現刮痕以及顏色不均勻性,且獲得良好顯示效能。此外,藉由佩戴偏光太陽鏡,可抑制由傾斜面部以及旋轉顯示器引起的照度降低。
工業實用性
根據本發明,可提供抑制以卷筒形式儲存後產生不均勻性且具有極佳物理特性之光學膜。此外,本發明之光學膜可提供可用於影像顯示裝置表面上的光學膜,其保持適當防眩光特性且不損失光學異向性膜之功能。
本申請案是基於2010年10月14日申請之日本專利申請案第2010-232030號,其全部內容併入本案供參考,程度如同詳細闡述一般。
圖1為顯示本發明光學膜之一個實例的橫截面示意圖。
圖2為顯示本發明偏光板之一個實例的橫截面示意圖。
Claims (13)
- 一種光學膜,其包括:硬塗層;光學異向性層;以及透明支撐物;其中所述光學異向性層含有液晶化合物以及黏合劑,所述硬塗層、所述光學異向性層以及所述透明支撐物以此順序層壓,所述光學異向性層之表面含有不與所述光學異向性層之所述黏合劑形成共價鍵的含氟化合物,所述光學膜在所述硬塗層形成側之表面含有藉由共價鍵固定之含氟化合物或矽酮系列化合物,以及所述光學膜在硬塗層形成側的頂表面特性滿足下列條件:(1)Ra 0.05微米至0.25微米;(2)Rz 0.4微米至3.0微米;(3)Sm 40微米至200微米;(4)表面霧度0.1至15;(5)內部霧度0至28;以及(6)總霧度0.1至30其中Ra、Rz以及Sm分別表示粗糙度曲線中之算術平均粗糙度、粗糙度曲線中之十點平均粗糙度以及粗糙度曲線中各峰之間的間隔。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中所述光學異向性層之表面自由能(Elc)為21毫牛頓/公尺至30毫牛頓/公尺,以及其在所述硬塗層側之表面自由能(Ehc)為14毫牛頓/公尺至24毫牛頓/公尺。
- 如申請專利範圍第2項所述之光學膜,其中Ehc-Elc0。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中在所述硬塗層之表面上形成除所述硬塗層以外的其他功能層。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中所述硬塗層形成側之所述頂表面物理特性更滿足下列條件:(4)表面霧度0.1至10;(5)內部霧度0至10;以及(6)總霧度0.1至15。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中所述硬塗層形成側之所述頂表面物理特性更滿足下列條件:(4)表面霧度0.1至8;(5)內部霧度0至5;以及(6)總霧度0.1至10。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中所述硬塗層含有黏合劑以及透光粒子,所述透光粒子之尺寸為1微米至12微米,以及所述黏合劑與所述透光粒子之間的折射率差之絕對值小於0.05。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中所述硬塗層含有黏合劑以及透光粒子,所述透光粒子之尺寸為3微米至12微米,以及所述黏合劑與所述透光粒子之間的折射率差之絕對值為0.001至0.02。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中所述光學膜捲繞成卷筒形式。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學膜,其中所述光學膜在550奈米的平面內延遲Re為80奈米至200奈米,且所述光學膜由下式表示之Nz值為0.1至0.9:Nz值=0.5+Rth/Re其中Rth表示厚度方向之延遲。
- 一種偏光板,其包括如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之光學膜作為保護膜。
- 一種影像顯示裝置,其含有至少一個如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之光學膜。
- 一種影像顯示裝置,其含有至少一個如申請專利範圍第11項所述之偏光板。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010232030 | 2010-10-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201300819A true TW201300819A (zh) | 2013-01-01 |
Family
ID=45938446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW100137360A TW201300819A (zh) | 2010-10-14 | 2011-10-14 | 光學膜、偏光板及成像顯示裝置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8920889B2 (zh) |
JP (1) | JP5703187B2 (zh) |
CN (1) | CN103154786B (zh) |
TW (1) | TW201300819A (zh) |
WO (1) | WO2012050240A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI637302B (zh) * | 2017-07-12 | 2018-10-01 | 大陸商業成科技(成都)有限公司 | 整合型觸控顯示器 |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5878429B2 (ja) * | 2012-05-29 | 2016-03-08 | ステラケミファ株式会社 | フッ化マグネシウム粒子、フッ化マグネシウム粒子の製造方法、フッ化マグネシウム粒子分散液、フッ化マグネシウム粒子分散液の製造方法、低屈折率層形成用組成物、低屈折率層形成用組成物の製造方法、低屈折率層付基材及び低屈折率層付基材の製造方法 |
KR102046659B1 (ko) * | 2012-09-07 | 2019-11-19 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 기재 및 광학 필름 |
JP2014089431A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-05-15 | Fujifilm Corp | 光学フィルム、偏光板および画像表示装置 |
JP5918701B2 (ja) * | 2012-10-17 | 2016-05-18 | 株式会社ダイセル | 透明フィルム及びその使用方法並びにタッチパネル |
JP6435601B2 (ja) * | 2012-12-13 | 2018-12-12 | Dic株式会社 | ハードコートフィルム、加飾フィルム及び保護フィルム |
JP6221520B2 (ja) * | 2013-01-09 | 2017-11-01 | 東レ株式会社 | 成型材料 |
JP6244760B2 (ja) * | 2013-09-10 | 2017-12-13 | 日油株式会社 | 反射防止フィルム |
US10928563B2 (en) | 2013-10-02 | 2021-02-23 | 3M Innovative Properties Company | Microstructured diffuser comprising first microstructured layer and coating, optical stacks, and method |
KR102099781B1 (ko) * | 2013-10-15 | 2020-04-10 | 삼성전자주식회사 | 색 변화 저감용 광학 필름 및 이를 채용한 유기 발광 표시 장치 |
KR101768270B1 (ko) * | 2014-07-21 | 2017-08-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 편광판 및 이를 포함하는 액정표시장치 |
CN106575011B (zh) * | 2014-08-29 | 2019-02-26 | 富士胶片株式会社 | 光学层叠体及其制造方法、偏振片及有机el显示装置 |
JP6479824B2 (ja) * | 2014-08-29 | 2019-03-06 | 富士フイルム株式会社 | 光学積層体、偏光板および有機el表示装置 |
KR102535200B1 (ko) * | 2015-01-30 | 2023-05-19 | 니폰 제온 가부시키가이샤 | 복층 필름, 그 용도 및 제조 방법 |
JP6679988B2 (ja) * | 2015-09-30 | 2020-04-15 | 大日本印刷株式会社 | 光波長変換シート、これを備えるバックライト装置、画像表示装置、および光波長変換シートの製造方法 |
JP6498146B2 (ja) * | 2016-04-19 | 2019-04-10 | 富士フイルム株式会社 | 積層フィルムおよびその製造方法、偏光板、液晶パネル、液晶表示装置ならびにタッチパネル |
JP6946615B2 (ja) * | 2016-06-07 | 2021-10-06 | エルジー・ケム・リミテッド | 粒子の塗布方法 |
WO2018037490A1 (ja) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | リンテック株式会社 | ハードコートフィルム |
JP6843962B2 (ja) * | 2017-03-03 | 2021-03-17 | 富士フイルム株式会社 | 光学フィルムならびにこれを有する画像表示装置の前面板、画像表示装置、画像表示機能付きミラ−、抵抗膜式タッチパネルおよび静電容量式タッチパネル |
US9960389B1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-05-01 | 3M Innovative Properties Company | Polymeric films and display devices containing such films |
CN107415333A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-01 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 硬化膜及其制备方法、柔性amoled显示装置 |
US10497899B2 (en) * | 2017-07-17 | 2019-12-03 | Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Hardening film and method of manufacturing the same, flexible AMOLED display device |
KR102376545B1 (ko) * | 2017-08-01 | 2022-03-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 플렉시블 디스플레이 윈도우 |
KR102184392B1 (ko) * | 2017-11-28 | 2020-11-30 | 주식회사 엘지화학 | 광학 디바이스 |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001004837A (ja) | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 位相差板および円偏光板 |
US6559915B1 (en) * | 1999-07-19 | 2003-05-06 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical films having matt property, films having a high transmittance, polarizing plates and liquid crystal display devices |
JP2002122741A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-04-26 | Konica Corp | 光学補償シート、偏光板及び液晶表示装置 |
US6890608B2 (en) * | 2002-03-29 | 2005-05-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical compensatory sheet, liquid-crystal display and elliptical polarizing plate employing same |
JP2003294941A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光学補償シート、ならびにそれを用いた液晶表示装置および楕円偏光板 |
JP2004004417A (ja) * | 2002-04-18 | 2004-01-08 | Nitto Denko Corp | 光拡散性シート、光学素子および画像表示装置 |
JP2004053841A (ja) | 2002-07-18 | 2004-02-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | λ/4板および円偏光板 |
JP4797320B2 (ja) | 2002-07-31 | 2011-10-19 | 大日本印刷株式会社 | 光学素子 |
US7224426B2 (en) | 2002-07-31 | 2007-05-29 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Optical element |
JP4467039B2 (ja) * | 2003-07-25 | 2010-05-26 | 日東電工株式会社 | 液晶フィルム、液晶配向フィルムの製造方法および画像表示装置 |
US7695781B2 (en) * | 2004-02-16 | 2010-04-13 | Fujifilm Corporation | Antireflective film, polarizing plate including the same, image display unit including the same and method for producing antireflective film |
JP2006072150A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光学異方性層及びその製造方法、液晶表示装置及び液晶プロジェクタ |
JP2006091276A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 反射防止フィルム、偏光板、画像表示装置、及び反射防止フィルムの製造方法 |
JP2006268031A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-10-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 反射防止フィルム、偏光板、及び画像表示装置 |
KR100959049B1 (ko) * | 2005-06-28 | 2010-05-20 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 방현성 하드 코트 필름 |
JP2007079533A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-29 | Fujifilm Corp | 光学樹脂フィルム、これを用いた偏光板および液晶表示装置 |
JP2007108732A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-04-26 | Fujifilm Corp | 偏光板及び液晶表示装置 |
US20070104896A1 (en) * | 2005-11-04 | 2007-05-10 | Fujifilm Corporation | Optical film, polarizing plate and image display device |
JP2007219507A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-30 | Fujifilm Corp | 光学補償フィルム及び液晶表示装置 |
US7960018B2 (en) * | 2006-03-29 | 2011-06-14 | Fujifilm Corporation | Optical film, polarizing plate, image display, and manufacturing method of optical film |
JP5049628B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-10-17 | 富士フイルム株式会社 | 塗布組成物、光学フィルム、偏光板、画像表示装置、及び光学フィルムの製造方法 |
JP2008133355A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Fujifilm Corp | ポリマー、組成物、位相差板、楕円偏光板および液晶表示装置 |
JP2008150489A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Fujifilm Corp | 液晶組成物、並びにそれを用いた位相差板、楕円偏光板及び液晶表示装置 |
JP2009037046A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Nof Corp | 液晶ディスプレイ用防眩性フィルム及びそれを備える液晶ディスプレイ |
JP2009098596A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Fujifilm Corp | 光学異方性膜、その製造方法、及びそれを用いた液晶表示装置 |
JP5175672B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-04-03 | 富士フイルム株式会社 | 防眩フィルム、反射防止フィルム、偏光板及び画像表示装置 |
JP5728298B2 (ja) * | 2010-06-10 | 2015-06-03 | 富士フイルム株式会社 | 光学フィルム、偏光板、及び画像表示装置 |
-
2011
- 2011-10-13 JP JP2011226068A patent/JP5703187B2/ja active Active
- 2011-10-14 WO PCT/JP2011/074235 patent/WO2012050240A1/en active Application Filing
- 2011-10-14 CN CN201180049370.9A patent/CN103154786B/zh active Active
- 2011-10-14 TW TW100137360A patent/TW201300819A/zh unknown
-
2013
- 2013-04-11 US US13/860,908 patent/US8920889B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI637302B (zh) * | 2017-07-12 | 2018-10-01 | 大陸商業成科技(成都)有限公司 | 整合型觸控顯示器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5703187B2 (ja) | 2015-04-15 |
JP2012103689A (ja) | 2012-05-31 |
CN103154786A (zh) | 2013-06-12 |
CN103154786B (zh) | 2015-06-24 |
US8920889B2 (en) | 2014-12-30 |
US20130222910A1 (en) | 2013-08-29 |
WO2012050240A1 (en) | 2012-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW201300819A (zh) | 光學膜、偏光板及成像顯示裝置 | |
JP6097619B2 (ja) | 光学フィルム、偏光板及びこれを用いた画像表示装置 | |
JP5380029B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
US6791649B1 (en) | Anti-reflection film, polarizing plate comprising the same, and image display device using the anti-reflection film or the polarizing plate | |
CN103154776B (zh) | 光学膜、其制造方法、偏振片及影像显示装置 | |
JP5871615B2 (ja) | 立体表示装置 | |
JP5102958B2 (ja) | 反射防止フィルムの製造方法 | |
WO2006030720A1 (en) | Anti-reflection film, polarizing plate, and liquid crystal display device | |
JP2007108724A (ja) | 防眩性反射防止フィルム、これを用いた偏光板および液晶表示装置 | |
JP2007108725A (ja) | 光学フィルム、反射防止フィルム、それを用いた偏光板およびディスプレイ装置 | |
JP2019124912A (ja) | 積層フィルム及びそれを用いた偏光板 | |
JP5841794B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
WO2006030721A1 (en) | Anti-reflection film, polarizing plate, and liquid crystal display device | |
JP2007256844A (ja) | 光学フィルム、反射防止フィルム、光学フィルムの製造方法、それを用いた偏光板およびディスプレイ装置 | |
JP5559670B2 (ja) | 時分割2眼立体視の透過型液晶表示装置 | |
JP2007041514A (ja) | 液晶表示装置 | |
WO2006106756A1 (ja) | 光学積層体 | |
JP4759401B2 (ja) | 光学フィルム、反射防止フィルム、およびそれを用いた偏光板、ディスプレイ装置 | |
JP4962192B2 (ja) | 光学積層体、偏光板、及び、画像表示装置 | |
JP2006268031A (ja) | 反射防止フィルム、偏光板、及び画像表示装置 | |
JP2007164151A (ja) | 光学フィルム、反射防止フィルム、偏光板、および画像表示装置 | |
JP5857091B2 (ja) | 立体画像表示装置 | |
JP2007086601A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2009086047A (ja) | 偏光板及び液晶表示装置 | |
JP2006184302A (ja) | 液晶表示装置 |