TW201336669A - 光學薄膜之輥體、及使用其之偏光板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的係提供即使為薄膜於加工時亦難以破裂之光學薄膜。本發明係一種光學薄膜之輥體,係可將含有纖維素乙酸酯及SP值為9~11之可塑劑且厚度為20~50μm之光學薄膜以對於薄膜寬度方向垂直之方向予以捲取者,該光學薄膜於寬度方向兩端部具有浮雕部,將對光學薄膜之浮雕部表面上之直徑5mm之圓形區域施加1kg荷重之狀態,在23℃ 55%RH下保存10分鐘後之浮雕部之凸部高度設為D,施加荷重前之浮雕部之凸部之高度設為D0時,以下述式表示之耐壓潰率為30%以上,光學薄膜中之甲醇殘留量,相對於光學薄膜為10~100質量ppm,且亦多於光學薄膜中之乙醇及丁醇之各殘留量。[數1]耐壓潰率(%)=D/D0×100

Description

光學薄膜之輥體、及使用其之偏光板之製造方法
本發明係關於光學薄膜之輥體、及使用其之偏光板之製造方法。
近年來,對於液晶顯示裝置要求薄型化。液晶顯示裝置通常具有液晶胞、夾持其之一對偏光板、及背光單元。偏光板具有偏光元件及夾持其之一對保護膜。因此,對於液晶顯示裝置之構成構件的保護膜要求更薄膜化。
保護膜提案有含有纖維素乙酸酯之薄膜(參照例如專利文獻1~3)。
該保護膜通常作為於長度方向捲取之輥體加以儲存。因此,為抑制儲存保護膜之輥體期間之保護膜彼此之貼附等,通常在保護膜之寬度方向兩端部施以浮雕加工(參照例如專利文獻4)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2011-127046號公報
[專利文獻2]特開2011-137860號公報
[專利文獻3]特開2011-105934號公報
[專利文獻4]特開2002-122741號公報
然而,在一定條件下保存保護膜之輥體後,進行將保護膜捲出,裁斷成特定大小,塗佈硬塗層用塗佈液等之加工時,會有保護膜容易斷裂之問題。
本發明人等發現保護膜容易破裂之原因之一為保存保護膜之輥體期間,保護膜之寬度方向兩端部之浮雕部被壓潰所致。亦即,保護膜之浮雕部遭壓潰時,經層合之保護膜彼此容易密著;於保護膜彼此之密著部分容易滲出保護膜中所含之添加劑(可塑劑等)。其結果,在保護膜中產生密度相對高之部分與相對低之部分;認為使保護膜在加工時容易造成保護膜之破裂。且,添加劑之滲出於膜厚較薄之薄膜更容易產生,易使保護膜破裂。
浮雕部之壓潰在膜厚較薄之保護膜,或邊高速運送邊形成浮雕部之保護膜特別容易發生。
本發明係有鑑於上述情況而完成者,其目的係提供一種即使厚度較薄,在加工時亦不易破裂之光學薄膜。
[1]一種光學薄膜之輥體,係將含有纖維素乙酸酯及添加劑之厚度為20~50μm之光學薄膜以對於薄膜寬度方向垂直之方向予以捲取獲得之光學薄膜之輥體,前述光學薄膜於寬度方向兩端部具有浮雕部,且將對前述光學薄膜之前述浮雕部表面上之直徑5mm之圓形區域施加1kg荷重 之狀態,在23℃ 55%RH下保存10分鐘後之前述浮雕部之凸部高度設為D,施加前述荷重前之前述浮雕部之凸部之高度設為D0時,以下述式表示之耐壓潰率為30%以上, [數1]耐壓潰率(%)=D/D0×100
前述光學薄膜中之甲醇殘留量,相對於前述光學薄膜為10~100質量ppm,且亦多於前述光學薄膜中之乙醇及丁醇之各殘留量。
[2]如[1]所記載之光學薄膜之輥體,其中前述纖維素乙酸酯之乙醯基總取代度為2.3以上2.95以下。
[3]如[1]或[2]所記載之光學薄膜之輥體,其中前述光學薄膜之捲繞長度為1000m以上8000m以下。
[4]如[1]~[3]中任一項所記載之光學薄膜之輥體,其中前述添加劑為SP值9~11之可塑劑。
[5]如[4]所記載之光學薄膜之輥體,其中前述可塑劑為三苯基磷酸酯、乙基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯或聚酯化合物。
[6]如[5]所記載之光學薄膜之輥體,其中前述聚酯化合物為碳數1~4之二醇與至少含有芳香族二羧酸之二羧酸反應而得之化合物之分子末端,進而以芳香族基或脂肪族基封端者。
[7]如[1]~[6]中任一項記載之光學薄膜之輥體,其中前述可塑劑之含量,相對於前述纖維素乙酸酯為1~20質量%。
[8]一種偏光板之製造方法,其具有將如[1]~[7]中任一項之光學薄膜之輥體中之前述光學薄膜之前述浮雕部去除之步驟;及將已去除前述浮雕部之前述光學薄膜與偏光元件貼合之步驟。
依據本發明,可提供一種即使厚度較薄,在加工時亦不會破裂之光學薄膜。
1.光學薄膜之輥體
本發明之光學薄膜之輥體為使長條狀光學薄膜以其長度方向(相對於薄膜之寬度方向垂直之方向)捲取而獲得者。
圖1為顯示光學薄膜之輥體之一例之模式圖。如圖1所示,光學薄膜之輥體10具有捲芯12、於其周圍以薄膜之長度方向捲取之長條狀光學薄膜14。因此,輥體10中,為了抑制層合之光學薄膜14彼此之密著,而在長條狀之光學薄膜14之寬度方向兩端部形成浮雕部16。
圖2為顯示光學薄膜之浮雕部附近之一例之剖面圖。如圖2所示,構成浮雕部16之凸部16A之高度D0較好為1.0μm以上10.0μm以下,更好為2.0μm以上6.0μm以下。凸部16A之高D0意指自薄膜面F(未形成浮雕之部分之薄膜面)至凸部16A之頂點之高度。凸部16A之高度 未達1.0μm時,光學薄膜彼此容易密著,故較不佳。另一方面,凸部16A之高度過大時,輥體之寬度方向中央部分容易彎曲,不易保持作為光學薄膜之平面性。
凸部16A之寬度w為0.05~5mm左右。凸部16A之寬度w表示浮雕部16之剖面中,凸部16A與薄膜面F交叉之兩點間之距離。凸部16A與凸部16A之間隔b較好為0.1~5mm,更好為0.5~2mm。凸部16A與凸部16A之間隔b表示浮雕部16之剖面中,兩個凸點16A分別與薄膜面F交叉之點彼此之距離。
浮雕部16之寬度W相對於光學薄膜之寬度較好為0.12~2.1%之範圍。具體而言,浮雕部16之寬度W係依據光學薄膜之寬度大小而定,設為5~25mm,較好為10~20mm。浮雕部16之寬度W太大時,可作為光學薄膜使用之面積變少。另一方面,浮雕部16之寬度W太小時,光學薄膜彼此容易密著。
光學薄膜之輥體中,在捲芯附近之光學薄膜之浮雕部之凸部容易因層合之光學薄膜之重疊而壓潰。浮雕部之凸部遭壓潰時,層合之光學薄膜彼此容易密著;於光學薄膜彼此之密著部分,容易產生光學薄膜中所含添加劑(例如可塑劑)之滲出。於光學薄膜彼此之密著部分產生添加劑滲出時,在光學薄膜中會出現添加劑(例如可塑劑)之稀疏部份與密實部份,於光學薄膜加工時容易破裂。
該浮雕部之凸部之壓潰,在使光學薄膜之膜厚薄化、邊以高速輸送光學薄膜邊進行浮雕加工時尤其容易產生。 尤其,邊以高速輸送光學薄膜邊形成之浮雕部,由於浮雕部之形成時間短,故容易使浮雕部之強度降低。
此處,即使對光學薄膜之浮雕部施力,浮雕部之凸部仍不易壓潰;亦即,浮雕部較好具有高強度(高彈性率)。具體而言,藉以下方法測定之浮雕部之凸部之耐壓潰率較好為30%以上,更好為50%以上。
浮雕部之凸部之耐壓潰率可藉以下方法測定。圖3及4為顯示浮雕部之凸部之耐壓潰率之測定方法之一例之部分剖面圖。
1)切出光學薄膜14之包含浮雕部16之區域,獲得樣品薄膜14A(參照圖4)。接著,以厚度測定機測定樣品薄膜14A之浮雕部16之凸部高度D0(為圖3中施加荷重前之凸部高度D0)。
2)接著,如圖4所示,將樣品薄膜14A配置在平台15上。隨後,載置由對於薄膜面垂直地載置之直徑5mm之金屬製圓筒棒18A及配置於其上之秤錘18B所成之合計1kg之秤砣18。據此,在於浮雕部16之表面上之直徑5mm之圓區域上施加1kg荷重之狀態下,在23℃ 55%RH下保存10分鐘。隨後,以厚度測定機測定去除荷重(去除秤砣)時之浮雕部16之凸部高度D(圖3中施加荷重後之凸部高度D)。
3)於前述1)測定之施加荷重之前凸部之高度D0,與前述2)測定之施加荷重後之凸部高度D依據下述式算出耐壓潰率。
[數2]耐壓潰率(%)=D/D0×100
浮雕部之凸部耐壓潰率之調整可組合浮雕加工條件;1)浮雕輥表面溫度,2)支撐輥表面溫度,3)浮雕輥之輥徑、及4)支撐輥之材質中之至少二者以上予以調整。其中,較好調整1)浮雕輥表面溫度與2)支撐輥表面溫度;進而更好調整3)浮雕輥直徑;最好進而選擇4)支撐輥之材質。為了提高浮雕部之凸部耐壓潰率,較好例如1)提高浮雕輥表面溫度,且2)提高支撐輥表面溫度。
前述光學薄膜彼此之密著部分中之添加劑之滲出容易因添加劑在光學薄膜內移動而產生,於光學薄膜之膜內之添加劑之移動容易因膜內殘存之溶劑而被促進。因此,為抑制光學薄膜彼此之密著部分中之添加劑滲出,光學薄膜之膜內殘留之溶劑中之與添加劑之親和性低之甲醇含有比例較好比與添加劑之親和性高之乙醇或丁醇少。
因此,構成輥體之光學薄膜中殘留之甲醇量(質量)較好比乙醇或丁醇之量(質量)多。光學薄膜中殘留之甲醇量相對於該薄膜較好為10~100質量ppm,更好為10~80質量ppm,又更好為20~60質量ppm。
構成輥體之光學薄膜中殘留之甲醇量(質量),如後述,係依據以溶液澆鑄法製造光學薄膜時之摻雜物中所含溶劑組成、或延伸後之薄膜之乾燥溫度及乾燥時間等而調整。
構成輥體之光學薄膜中殘留之溶劑量可藉以下方法測 定。
1)校正線之作成
將成為測定對象之溶劑濃度已知之試料放入專用之安瓶中,以隔膜與鋁蓋密閉,設定在頂空採樣器(headspace sampler)上。接著,在下述之頂空加熱條件下加熱安瓶生成揮發成分,以氣相層析儀測定所得揮發成分。針對溶劑濃度不同之試料進行相同測定。算出各測定所得之GC圖譜中之溶劑峰面積,作成溶劑之濃度與峰面積之圖表,獲得校正線。
(頂空採樣器)
機器:Hewlett-Packard公司製造之頂空採樣器HP7694型
頂空加熱條件:120℃ 20分鐘
(氣相層析儀)
機器:Hewlett-Packard公司製造之5971型
管柱:J&W公司製造DB-624
檢測器:氫火焰離子化檢測器(FID)
GC升溫條件:在45℃保持3分鐘後,以8℃/分鐘升溫至100℃
GC導入溫度:150℃
2)光學薄膜中殘留溶劑之測定
以5mm左右之細刻刀將薄膜切成10cm邊長且封入專用之安瓶中以外,與前述1)同樣,以頂空加熱條件進行加熱處理,且以氣相層析儀測定所得揮發成分。
3)溶劑量之計算
由所得之GC圖譜算出溶劑峰面積,且比對前述1)中獲得之校正線求得薄膜中殘留之溶劑量。薄膜中殘留之溶劑量以相對於薄膜整體之質量比例(質量%)求得。
本發明之輥體中之光學薄膜之捲繞長度通常為1000m以上8000m以下,較好為3800m以上6000m以下。本發明之輥體中之捲芯之直徑為100mm~250mm左右。本發明之光學薄膜之輥體中之光學薄膜寬度為1.2~4m左右,較好為1.2~2.5m左右。
依據本發明,於光學薄膜之寬度方向兩端部具有強度高之浮雕部。因此,即使為捲繞長度較長之光學薄膜之輥體,捲芯附近之光學薄膜之浮雕部之凸部亦難以因層合之光學薄膜之重疊而壓潰。據此,可抑制光學薄膜彼此之密著以及藉由可抑制添加劑之滲出,可抑制薄膜加工時之薄膜破裂。
又,本發明之輥體中,光學薄膜中殘留之甲醇量係調整在特定範圍。因此,假定,浮雕部之凸部因層合之光學薄膜之重疊而遭壓潰,仍可抑制光學薄膜之膜內之添加劑移動。據此,可抑制輥體之光學薄膜彼此之密著部份中之添加劑之滲出;且可抑制薄膜加工時之薄膜破裂。
2.光學薄膜之組成及物性
光學薄膜含有纖維素酯及添加劑。
關於纖維素酯
纖維素酯為以脂肪族羧酸或芳香族羧酸使纖維素之羥基酯化獲得之化合物。
纖維素酯中所含之醯基為脂肪族醯基或芳香族醯基,較好為脂肪族醯基。其中,為獲得一定以上之相為差展現性,較好為碳原子數2~6之之脂肪族醯基,更好為碳原子數2~4之脂肪族醯基。碳原子數2~4之脂肪族醯基之例包含乙醯基、丙醯基、丁醯基等,更好為乙醯基。
纖維素酯之例包含纖維素乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯、纖維素乙酸酯丙酸酯、纖維素乙酸酯丁酸酯等,較好為纖維素乙酸酯。纖維素乙酸酯較好為纖維素乙酸酯中所含之醯基之全部為乙醯基。
纖維素乙酸酯之乙醯基取代度(醯基之總取代度)就耐熱性高、且對溶劑之溶解性高、製膜較容易而言,較好為2.3以上2.95以下,更好為2.5以上2.95以下,又更好為2.8以上2.95以下。
醯基之總取代度(醯基取代度)之測定方法可依據ASTM-D817-96測定。
纖維素乙酸酯之數平均分子量為獲得機械強度高之薄膜,較好為3.0×104以上未達2.0×105,更好為4.5×104以上未達1.5×105。纖維素乙酸酯之重量平均分子量較好為1.2×105以上未達2.0×105,更好為1.5×105以上未達2.0×105
纖維素乙酸酯之分子量分布(重量平均分子量Mw/數平均分子量Mn)較好為1.0~4.5。
纖維素乙酸酯之數平均分子量及重量平均分子量可藉凝膠滲透層析儀(GPC)測定。測定條件如下。
溶劑:二氯甲烷
管柱:串聯3根Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(股)製造)使用。
管柱溫度:25℃
試料濃度:0.1質量%
檢測器:RI Model 504(GL科技公司製造)
泵:L6000(日立製作所(股)製造)
流量:1.0ml/min
校正曲線:使用由標準聚苯乙烯STK standard聚苯乙烯(TOSOH(股)製造)Mw=1.0×106~5.0×102之13種樣品所得之校正曲線。13個樣品較好以大致等間隔進行選擇。
纖維素酯可藉習知方法合成。具體而言,可使纖維素與至少包含乙酸或乙酸酐,且碳原子數3以上之有機酸或其酸酐經酯化反應而合成(參照特開平10-45804號中所記載之方法)。
纖維素乙酸酯之原料的纖維素之例包含棉花絨、木材紙漿(源自針葉樹、闊葉樹)及洋麻等。成為原料之纖維素可僅為一種,亦可為兩種以上之混合物。
關於添加劑
光學薄膜中所含添加劑之例包含可塑劑、抗氧化劑、光安定劑、紫外線吸收劑、遲滯調整劑、抗靜電劑、剝離劑等,較好為可塑劑。
可塑劑之例包含聚酯化合物、多元醇酯化合物、多元羧酸酯化合物(包含苯二甲酸酯化合物)、乙醇酸酯化合物、及酯化合物(包含脂肪酸酯化合物或磷酸酯化合物等)。該等可單獨使用,亦可組合兩種以上使用。
聚酯化合物為包含使二羧酸與二醇反應獲得之重複單位之化合物。
構成聚酯化合物之二羧酸為芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸或脂環式二羧酸,較好為芳香族二羧酸。二羧酸可為一種,亦可為兩種以上之混合物。
構成聚酯化合物之二醇為芳香族二醇、脂肪族二醇或脂環式二醇,較好為脂肪族二醇,更好為碳數1~4之二醇。二醇可為一種,亦可為兩種以上之混合物。
其中,聚酯化合物較好包含使至少含芳香族二羧酸之二羧酸,與碳數1~4之二醇反應獲得之重複單位;更好為包含使芳香族二羧酸與脂肪族二羧酸之二羧酸,與碳數1~4之二元醇反應獲得之重複單位。
聚酯化合物之分子之兩末端可經封端,亦可不經封端,但就降低薄膜透濕性之觀點而言,較好經封端。
聚酯化合物較好為以通式(1)或(2)表示之化合物。下述式中,n為1以上之整數。
通式(1)B-(G-A)n-G-B
通式(2)C-(A-G)n-A-C
通式(1)及(2)之A表示由碳原子數3~20(較好為4~12)之伸烷基二羧酸衍生之二價基,由碳原子數4~20(較好為4~12)之伸烯基二羧酸衍生之二價基,或由碳原子數8~20(較好為8~12)之芳基二羧酸衍生之二價基。
A中之由碳原子數3~20之伸烷基二羧酸衍生之二價基之例包含由1,2-乙烷二羧酸(琥珀酸)、1,3-丙烷二羧酸(戊二酸)、1,4-丁烷二羧酸(己二酸)、1,5-戊烷二羧酸(庚二酸)、1,8-辛烷二羧酸(癸二酸)等衍生之二價基。A中之由碳原子數4~20之伸烯基二羧酸衍生之二價基之例包含由馬來酸、富馬酸等衍生之二價基。A中之由碳原子數8~20之芳基二羧酸衍生之二價基之例包含由1,2-苯二羧酸(苯二甲酸)、1,3-苯二羧酸、1,4-苯二羧酸、1,5-萘二羧酸等之萘二羧酸等衍生之二價基。
A可為一種,亦可為兩種以上之組合。其中,A較好為碳原子數4~12之伸烷基二羧酸與碳原子數8~12之芳基二羧酸之組合。
通式(1)及(2)之G表示由碳原子數2~20(較好2~12)之烷二醇衍生之二價基、由碳原子數6~20(較好6~12)之芳二醇衍生之二價基、或由碳原子數4~20(較好4~12)之氧基烷二醇衍生之二價基。
G中之由碳原子數2~20之烷二醇衍生之二價基之例包含由乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁烷二醇、1,3-丁烷二醇、1,2-丙烷二醇、2-甲基-1,3-丙烷二醇、1,4- 丁烷二醇、1,5-戊烷二醇、2,2-二甲基-1,3-丙烷二醇(新戊二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙烷二醇(3,3-二羥甲基戊烷)、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙烷二醇(3,3-二羥甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊烷二醇、1,6-己烷二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊烷二醇、2-乙基-1,3-己烷二醇、2-甲基-1,8-辛烷二醇、1,9-壬烷二醇、1,10-癸烷二醇、及1,12-十八烷二醇等衍生之二價基。
G中之由碳原子數6~20之芳二醇衍生之二價基包含例如由1,2-二羥基苯(兒茶酚)、1,3-羥基苯(間苯二甲酚)、1,4-二羥基苯(氫醌)等衍生之二價基。G中之由碳原子數4~12之氧基烷二醇衍生之二價基之例包含由二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇等衍生之二價基。
G可為一種,亦可為兩種以上之組合。其中,G較好為碳原子數2~12之烷二醇。
通式(1)中之B為由含芳香環單羧酸或脂肪族單羧酸衍生之一價基。
由含芳香環單羧酸衍生之一價基中之含芳香環單羧酸為分子內含有芳香環之羧酸,不僅為芳香環與羧基直接鍵結者,亦包含芳香環透過伸烷基與羧基鍵結者。由含芳香環單羧酸衍生之一價基之例包含由苯甲酸、對-第三丁基苯甲酸、鄰甲苯酸、間甲苯酸、對甲苯酸、二甲基苯甲酸、乙基苯甲酸、正丙基苯甲酸、胺基苯甲酸、乙醯氧基苯甲酸、苯基乙酸、3-苯基丙酸等衍生之一價基。
由脂肪族單羧酸衍生之一價基之例包含由乙酸、丙酸、丁酸、己酸、庚酸、癸酸、十二烷酸、硬脂酸、油酸等衍生之一價基。其中,較好為由烷基部份之碳原子數為1~3之烷基單羧酸衍生之一價基,更好為乙醯基(由乙酸衍生之一價基)。
通式(2)之C為由含有芳香環單醇或脂肪族單醇衍生之一價基。
含有芳香環單醇為分子內含有芳香環之醇,不僅為芳香環與OH基直接鍵結者,亦包含芳香環透過伸烷基等與OH基鍵結者。由含有芳香環單醇衍生之一價基之例包含由苄醇、3-苯基丙醇等衍生之一價基。
由脂肪族單醇衍生之一價基之例包含由甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、戊醇、異戊醇、己醇、異己醇、環己醇、辛醇、異辛醇、2-乙基己醇、壬醇、異壬醇、第三壬醇、癸醇、十二烷醇、十二-己醇、十二-辛醇、烯丙基醇、油基醇等衍生之一價基。其中,較好為由甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等碳原子數1~3之醇衍生之一價基。
聚酯化合物之重量平均分子量較好為300~1500,更好為400~1000。重量平均分子量未達300之聚酯化合物有容易自光學薄膜滲出之情況。
聚酯化合物之具體例示於下。首先,列出以「芳香族基」封端兩末端之聚酯化合物之具體例。
接著,將以「脂肪族基」封端兩末端之聚酯化合物之具體例列於下。
P-1:由己二酸/苯二甲酸/乙二醇(1/1/2莫耳比)所成之縮合物(重量平均分子量950)之兩末端之乙醯酯化物
P-2:由琥珀酸/苯二甲酸/乙二醇(1/1/2莫耳比)所成之縮合物(重量平均分子量2500)之兩末端之乙醯酯化物
P-3:由戊二酸/間苯二甲酸/1,3-丙烷二醇(1/1/2莫耳比)所成之縮合物(重量平均分子量1300)之兩末端之乙醯酯化物
P-4:由琥珀酸/戊二酸/己二酸/對苯二甲酸/間苯二甲酸/乙烷二醇/1,2-丙烷二醇(1/1/1/1/1/3/2莫耳比)所成之縮合物(數平均分子量3000)之兩末端之丙酯化物
P-5:由琥珀酸/苯二甲酸/乙烷二醇(1/1/2莫耳比)所成之縮合物(重量平均分子量2100)之兩末端之丁酯化物
P-6:由己二酸/對苯二甲酸/1,2-丙烷二醇(1/1/2莫耳比)所成之縮合物(數平均分子量2500)之兩末端之2-乙基己酯化物
P-7:由琥珀酸/對苯二甲酸/聚(平均聚合度5)伸丙醚二醇/1,2-丙烷二醇(2/1/1/2莫耳比)所成之縮合物(重量平均分子量3500)之兩末端之2-乙基己酯化物
多價醇酯化合物為二價以上之脂肪族多元醇與單羧酸之酯化合物(醇酯),較好為2~20元之脂肪族多元醇酯。多元醇酯化合物較好分子內含有芳香環或環烷基環。
脂肪族多元醇之較佳例包含乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,2-丙烷二醇、1,3-丙烷二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁烷二醇、1,3-丁烷二醇、1,4-丁烷二醇、二丁二醇、1,2,4-丁烷三醇、1,5-戊烷二醇、1,6-己烷二醇、己烷三醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、三羥甲基乙烷、木糖醇等。其中,以三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、山梨糖醇、三羥甲基丙烷、木糖醇等較佳。
單羧酸並無特別限制,有脂肪族單羧酸、脂環式單羧酸或芳香族單羧酸等。為提高薄膜之透濕性,且不易揮發 ,以脂環式單羧酸或芳香族單羧酸較佳。單羧酸可為一種,亦可為兩種以上之混合物。又,脂肪族多元醇所含之OH基之全部可經酯化,亦可一部份直接殘留OH基。
脂肪族單羧酸較好為碳數1~32之直鏈或具有側鏈之脂肪酸。脂肪族單羧酸之碳數更好為1~20,又更好為1~10。脂肪族單羧酸之例包含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基-己酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、二十烷酸、山萮酸、木蠟酸(lignoceric acid)、蟲蠟酸(cerotic acid)、二十七烷酸(heptacosanoic acid)、褐媒酸(montanoic acid)、蜂花酸(melissic acid)、蟲漆蠟酸(lacceric acid)等之飽和脂肪酸;十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亞油酸(linoleic acid)、亞麻油酸、花生四烯酸(arachidonic acid)等不飽和脂肪酸等。其中,為提高與纖維素乙酸酯之相溶性,較好為乙酸,或乙酸與其他單羧酸之混合物。
脂環式單羧酸脂例包含環戊烷羧酸、環己烷羧酸、環辛烷羧酸等。
芳香族單羧酸脂之例包含苯甲酸;於苯甲酸之苯環上導入1~3個烷基或烷氧基(例如甲氧基或乙氧基)者(例如甲苯酸等);具有兩個以上苯環之芳香族單羧酸(例如聯苯羧酸、萘羧酸、四氫萘羧酸等),較好為苯甲酸。
多元醇酯化合物之具體例示於下。二價之醇酯化合物之例包含以下者。
三元以上之醇酯化合物之例包含以下化合物。
多元羧酸酯化合物為二元以上,較好為2~20元之多元羧酸與醇化合物之酯化合物。多元羧酸為2~20元之脂肪族多元羧酸,但較好為3~20元之芳香族多元羧酸或3~20元之脂環式多元羧酸。
多元羧酸脂例包含苯三酸、偏苯三酸、均苯四酸之三元以上之芳香族多元羧酸或其衍生物,如琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、草酸、富馬酸、馬來酸、四氫苯二甲酸等之脂肪族多元羧酸、酒石酸、羥基丙二酸(tartronic acid)、蘋果酸、檸檬酸之含氧多元羧酸,為抑制自薄膜之揮發,較好為含氧多元羧酸。
醇化合物之例包含直鏈或具有側鏈之脂肪族飽和醇化合物,直鏈或具有側鏈之脂肪族不飽和醇化合物,脂環式醇化合物或芳香族醇化合物等。脂肪族飽和醇化合物或脂肪族不飽和醇化合物之碳數較好為1~32,更好為1~20,又更好為1~10。脂環式醇化合物之例包含環戊醇、環己醇等。芳香族醇化合物之例包含苄醇、桂皮基醇等。
多元羧酸酯化合物之分子量並無特別限制,但較好為300~1000,更好為350~750。多元羧酸酯系可塑劑之分子量就抑制滲出之觀點而言,愈大愈好;就透濕性或與纖維素乙酸酯之相溶性之觀點而言,則愈小愈好。
多元羧酸酯化合物之例包含檸檬酸三乙酯、檸檬酸三丁酯、乙醯基檸檬酸三乙酯(ATEC)、乙醯基檸檬酸三丁酯(ATBC)、苯甲醯基檸檬酸三乙酯、乙醯基檸檬酸三苯酯、乙醯基檸檬酸三苄酯、酒石酸二丁酯、酒石酸二乙醯基二丁酯、偏苯三酸三丁酯、均苯四酸四丁酯等。
多元羧酸酯化合物亦可為鄰苯二甲酸酯化合物。鄰苯二甲酸酯化合物之例包含鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二環己酯、對苯二甲酸二環己酯等。
乙醇酸酯化合物之例包含烷基苯二甲醯基烷基乙醇酸酯類。烷基苯二甲醯基烷基乙醇酸酯類之例包含甲基苯二甲醯基甲基乙醇酸酯、乙基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯、丙基苯二甲醯基丙基乙醇酸酯、丁基苯二甲醯基丁基乙醇酸 酯、辛基苯二甲醯基辛基乙醇酸酯、甲基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯、乙基苯二甲醯基甲基乙醇酸酯、乙基苯二甲醯基丙基乙醇酸酯、甲基苯二甲醯基丁基乙醇酸酯、乙基苯二甲醯基丁基乙醇酸酯、丁基苯二甲醯基甲基乙醇酸酯、丁基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯、丙基苯二甲醯基丁基乙醇酸酯、丁基苯二甲醯基丙基乙醇酸酯、甲基苯二甲醯基辛基乙醇酸酯、乙基苯二甲醯基辛基乙醇酸酯、辛基苯二甲醯基甲基乙醇酸酯、辛基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯等,較好為乙基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯。
酯化合物包含脂肪酸酯化合物、檸檬酸酯化合物或磷酸酯化合物等。
脂肪酸酯化合物之例包含油酸丁酯、蓖麻油酸(ricinoleic acid)甲基乙醯酯、及癸二酸二丁酯等。檸檬酸酯化合物之例包含檸檬酸乙醯基三甲酯、檸檬酸乙醯基三乙酯、及檸檬酸乙醯基三丁酯等。磷酸酯化合物之例包含三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、甲苯基二苯基磷酸酯、辛基二苯基磷酸酯、聯苯基二苯基磷酸酯、三辛基磷酸酯、及三丁基磷酸酯等,較好為三苯基磷酸酯。
其中以聚酯化合物、乙醇酸酯化合物、磷酸酯化合物較佳,更好為聚酯化合物、乙基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯、三苯基磷酸酯。
為提高可塑劑與纖維素酯之相溶性,可塑劑之Fedors之溶解度參數(SP值)較好為接近纖維素乙酸酯之範圍,具體而言更好為9~11之範圍。
本發明中之SP值可使用Fedors之參數計算獲得。SP值之單位可使用凝聚能量密度△E除以莫耳體積V獲得之值之平方根「(cm3/cal)1/2」。Fedors之參數記載於參考文獻:塗料之基礎科學 原田勇次著 楨書店(1977)之p54~57。
可塑劑之含量相對於纖維素乙酸酯較好為1~20質量%,更好為1.5~15質量%。可塑劑之含量未達1質量%時,會有可塑性之賦予效果不足之情況。另一方面,可塑劑之含量超過20質量%時,光學薄膜中容易滲出可塑劑。
微粒子(消光劑)
光學薄膜為提高表面之滑動性等,亦可視需要進一步含有微粒子(消光劑)。
微粒子可為無機微粒子亦可為有機微粒子。無機微粒子之例包含二氧化矽(Silica)、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、碳酸鈣、碳酸鈣、滑石、黏土、燒成高嶺土、燒成矽酸鈣、水合矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂及磷酸鈣等。其中,以二氧化矽與氧化鈣較佳,為減少所得薄膜之濁度增大,更好為二氧化矽。
二氧化矽微粒子之例包含AEROSIL R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600、NAX50(以上為日本Aerosil(股)製造),SEAHOSTAR KE-P10、KE-P30、KE-P50、KE-P100(以上為日本觸媒(股)製造)等。其中,AEROSIL R972V、NAX50、SEAHOSTAR KE-P30等由於可降低所得薄膜之濁度,同時 降低摩擦係數故最佳。
微粒子之一次粒徑較好為5~50nm,更好為7~20nm。一次粒徑愈大,提高所得薄膜之滑動性之效果愈大,但透明性愈容易下降。因此,微粒子亦可以粒徑0.05~0.3μm之二次凝聚體含有。微粒子之一次粒子或其二次凝聚物之大小係以透過型電子顯微鏡,以倍率50萬~200萬倍觀察一次粒子或二次凝聚物,且以一次粒子或二次凝聚物100個之粒徑之平均值求得。
微粒子之含量相對於含低取代度成分之纖維素乙酸酯整體較好為0.05~1.0質量%,更好為0.1~0.8質量%。
光學薄膜之物性
光學薄膜之厚度,基於為減少因熱或溫度造成之遲滯變動,較好為200μm以下,更好為100μm以下,又更好為50μm以下,最好為35μm以下。另一方面,光學薄膜之厚度,基於獲得作為保護膜之功能之薄膜強度或遲滯,較好為10μm以上,更好為20μm以上。其中,光學薄膜之厚度較好為20~50μm。
光學薄膜為不具有相位差調整功能之保護膜時,在23、55%RH之環境下,以波長590nm測定之面內方向之遲滯Ro較好為0nm以上30nm以下,更好為0nm以上10nm以下。厚度方向之遲滯Rth較好為0nm以上70nm以下,更好為0nm以上50nm以下。
遲滯Ro及Rth分別由以下之式定義。
式(I)Ro=(nx-ny)×d
式(II)Rth={(nx+ny)/2-nz}×d
(nx:薄膜之面內之慢軸方向x之折射率,ny:薄膜面內中,相對於慢軸方向x正交之方向y之折射率,nz:薄膜之厚度方向z之折射率,d:薄膜之厚度(nm))
遲滯Ro及Rth可藉例如以下方法測定。
1)在23℃ 55%RH下調濕光學薄膜。且以阿貝折射計測定調濕後之光學薄膜之平均折射率。
2)以KOBRA 21ADH,王子計測(股),對調濕後之光學薄膜,測定以與該薄膜表面之法線平行入射測定波長590nm之光時之Ro。
3)以KOBRA 21ADH,以光學薄膜面內之慢軸作為傾斜軸(旋轉軸),自相對於光學薄膜之表面之法線成θ之角度(入射角(θ))入射測定波長590nm之光時之遲滯值R(θ)。遲滯值R(θ)之測定可在θ為0°~50°之範圍內,以每10°進行6點。光學薄膜之面內之慢軸可藉KOBRA 21ADH確認。
4)由測定之Ro及R(θ),及前述之平均折射率與膜厚,以KOBRA 21ADH算出nx、ny及nz,計算出測定波長590nm之Rth。遲滯之測定可在23℃ 55%RH之條件下進行。
光學薄膜之面內慢軸與薄膜之寬度方向所成之角度θ1(配向角)較好為-1°~+1°,更好為-0.5°~+0.5°。光學薄膜之配向角θ1之測定可使用自動雙折射計KOBRA-WR(王子計測設備)測定。
光學薄膜之依據JIS K-7136測定之內部濁度較好為0.01~0.1。光學薄膜之可見光透過率較好為90%以上,更好為93%以上。
光學薄膜較好為液晶顯示裝置用之光學薄膜,其具體例包含偏光板保護膜、相位差膜(光學補償薄膜)、抗反射膜、防眩膜、硬塗層膜等,更好為抗反射膜、防眩膜、硬塗層膜等。
2.光學薄膜之輥體之製造方法
本發明之光學薄膜之輥體可經下述(1)~(7)之步驟而獲得:1)至少使纖維素乙酸酯與添加劑溶解於溶劑中調製摻雜物之步驟,2)將摻雜物澆鑄於環狀金屬支撐體上之步驟,3)自澆鑄之摻雜物蒸發溶劑或得網片(web)之步驟,4)自金屬支撐體剝離網片之步驟,5)使網片乾燥後,經延伸獲得薄膜之步驟,6)對薄膜之寬度方向兩端部施加浮雕加工之步驟,7)捲取薄膜之步驟。
1)調製摻雜物之步驟
在溶解釜中,使纖維素乙酸酯與添加劑溶解於溶劑中,調製摻雜物。
摻雜物中所含溶劑可為一種亦可為組合兩種以上者。就提高生產效率之觀點而言,較好組合纖維素乙酸酯之良溶劑與弱溶劑而使用。所謂良溶劑意指單獨溶解纖維素乙酸酯之溶劑,所謂弱溶劑意指使纖維素乙酸酯澎潤,或單獨時無法使其溶解者。因此,良溶劑與弱溶劑隨纖維素乙 酸酯之平均醯基取代度(醯基取代度)而異。
良溶劑之例包含二氯甲烷等有機鹵素化合物、二氧雜環戊烷類、丙酮、乙酸甲酯、及乙醯基乙酸甲酯等,較好為二氯甲烷或乙酸甲酯等。
弱溶劑之例包含甲醇(SP值14.5)、乙醇(SP值12.7)、正丙醇(SP值11.4)、環己烷、及環己酮等。為抑制構成輥體之光學薄膜中之添加劑之滲出,較好為與添加劑之親和性低之弱溶劑;亦即較好為與添加劑之SP值之差之絕對值較大之弱溶劑,較好為甲醇。
弱溶劑可為一種,亦可為兩種以上之混合物。弱溶劑為兩種以上之弱溶劑之混合物時,較好與添加劑之SP值之差之絕對值較大之弱溶劑之含有比例最多。
組合良溶劑與弱溶劑使用時,為提高纖維素乙酸酯之溶解性,較好良溶劑比弱溶劑多。良溶劑與弱溶劑之混合比率以良溶劑為70~98質量%,弱溶劑為2~30質量%較佳。
摻雜物中之纖維素乙酸酯之濃度,為減低乾燥負荷,以較高較佳,但纖維素乙酸酯之濃度太高時不易過濾。因此,摻雜物中之纖維素乙酸酯濃度較好為10~35質量%,更好為15~25質量%。
使纖維素乙酸酯溶解於溶劑中之方法為例如在加熱及加壓下溶解之方法,將弱溶劑添加於纖維素乙酸酯中予以澎潤後,再添加良溶劑溶解之方法,及冷卻溶解法等。
其中,基於可在常壓下加熱至沸點以上,較好以在加熱及加壓下溶解之方法。具體而言,邊加熱至在常壓下為 溶劑之沸點以上,且加壓下不使溶劑沸騰之範圍之溫度邊攪拌溶解時,可抑制稱為凝膠或麵疙瘩之塊狀未溶解物之產生。
加熱溫度,就提高纖維素乙酸酯之溶解性之觀點而言,以愈高愈好,但太高時,有必要提高壓力,而使生產性下降。因此,加熱溫度較好為45~120℃,更好為60~110℃,又更好為70~105℃。
所得摻雜物中會有含有例如原料的纖維素乙酸酯中所含之雜質等不溶物之情況。該等不溶物將成為所得薄膜中之亮點異物。為去除該不溶物,較好進而過濾所得摻雜物。
2)將摻雜物澆鑄在環狀金屬支撐體上之步驟
將摻雜物自加壓模嘴之狹縫澆鑄於環狀金屬支撐體(例如不鏽鋼帶或旋轉之金屬筒等)上。
模嘴為金屬口部分之狹縫形狀可調整,較好易均一地調整膜厚之加壓模嘴。加壓模嘴之例包含衣架狀模嘴、T-模嘴等。金屬支撐體之表面較好經鏡面加工。
3)自澆鑄之摻雜物使溶劑蒸發獲得網片之步驟
在金屬支撐體上加熱摻雜物膜,使溶劑蒸發,獲得網片。
摻雜物膜之乾燥較好在40~100℃之環境下進行。為使摻雜物膜在40~100℃之環境下乾燥,較好使40~100℃之溫風碰觸網片上面,以紅外線等加熱。
使溶劑蒸發之方法有:使風碰觸摻雜物膜之表面之方法,以液體自支撐帶之背面傳熱之方法,以輻射熱自表裏 傳熱之方法等,但就提高乾燥效率而言,以液體自支撐帶之背面傳熱之方法較佳。
就提高所得網片之面品質或透濕性、剝離性之觀點而言,較好在澆鑄後,30~120秒以內,自金屬支撐體剝離網片。
4)自金屬支撐體剝離網片之步驟
在金屬支撐體上之剝離位置剝離所得網片。金屬支撐體上之剝離位置之溫度較好為10~40℃,更好為11~30℃。
在金屬支撐體上之剝離位置剝離時之網片之殘留溶劑量係依據乾燥條件或金屬支撐體長度等而定,但較好為成為50~120質量%。殘留溶劑量較多之網片太過柔軟而容易損及平面性,易因剝離張力而於澆鑄方向(MD方向)產生皺摺或條紋。以可抑制該澆鑄方向(MD方向)之皺褶或條紋之方式設定剝離位置之網片之殘留溶劑量。
網片之殘留溶劑量係以下述式定義。
殘留溶劑量(%)=(網片之加熱處理前質量-網片加熱處理後質量)/(網片加熱處理後質量)×100
又,測定殘留溶劑量時之加熱處理意指在115℃下1小時之加熱處理。
自金屬支撐體剝離網片時之剝離張力通常為300N/m以下。
5)使網片乾燥後,進行延伸獲得薄膜之步驟
使自金屬支撐體剝離獲得之網片乾燥。網片之乾燥係以上下配置之多根輥邊輸送網片邊乾燥,亦可以夾具固定 網片之兩端部,邊輸送邊乾燥。
網片之乾燥方法宜為以熱風、紅外線、加熱輥及微波等乾燥方法,就簡易而言以熱風乾燥之方法較佳。網片之乾燥溫度為40~250℃左右,較好為40~160℃左右。
藉由網片之延伸,獲得具有所需遲滯之光學薄膜。光學薄膜之遲滯可藉由調整對網片施加之張力大小而控制。
網片之延伸為寬度方向(TD方向)、摻雜物之澆鑄方向(MD方向)、或斜向方向之延伸,較好至少朝寬度方向(TD方向)延伸。網片之延伸可為單軸延伸,亦可為二軸延伸。二軸延伸較好為摻雜物之澆鑄方向(MD方向)與寬度方向(TD方向)之延伸。二軸延伸可逐次二軸延伸,亦可同時二軸延伸。
逐次二軸延伸包含依序進行延伸方向不同之延伸,分多階段進行相同方向之延伸之方法。逐次二軸延伸之例包含如下之延伸步驟。
於澆鑄方向(MD方向)延伸-於寬度方向(TD方向)延伸-於澆鑄方向(MD方向)延伸-於澆鑄方向(MD方向)延伸
於寬度方向(TD方向)延伸-於寬度方向(TD方向)延伸-於澆鑄方向(MD方向)延伸-於澆鑄方向(MD方向)延伸
同時二軸延伸包含於一方向延伸,使另一方向之張力緩和且收縮之樣態。
延伸倍率係依據所得光學薄膜之厚度或所要求之遲滯 值而異,但最終於澆鑄方向成為0.8~1.5倍,較好為0.8~1.1倍;於寬度方向成為1.1~2.0倍,較好為1.3~1.7倍。
網片之延伸溫度較好設為120~200℃,更好設為150~200℃,又更好設為超過150℃且190℃以下。
網片之延伸方法並無特別限制,列舉有使複數輥具有周速差,利用其間之輥周速差朝澆鑄方向(MD方向)延伸之方法(輥延伸法),以夾具或針固定網片之兩端,使夾具或針之間隔朝向澆鑄方向(MD方向)擴展而朝澆鑄方向(MD方向)延伸,且朝寬度方向(TD方向)擴展而朝寬度方向(TD方向)延伸,於澆鑄方向(MD方向)與寬度方向(TD方向)擴展而朝澆鑄方向(MD方向)與寬度方向(TD方向)二者延伸之方法等(張幅機延伸法)等。該等延伸方法亦可經組合。
開始延伸時之網片之殘留溶劑較好設為20質量%以下,更好設為15質量%以下。
為降低薄膜中殘留之溶劑量,而使延伸後獲得之薄膜進一步乾燥。乾燥溫度較好為110~190℃,更好為120~170℃。乾燥溫度太低時,溶劑難以充分蒸發去除。薄膜之乾燥方法為例如邊輸送薄膜邊吹送熱風之方法等。
6)對薄膜之寬度方向兩端部施加浮雕加工之步驟
對延伸後獲得之薄膜之寬度方向兩端部施以浮雕加工。圖5為顯示浮雕加工裝置20之一例之模式圖。如圖5所示,浮雕加工裝置具有浮雕輥22,介隔光學薄膜14與 浮雕輥22成對向配置之支撐輥24。
浮雕輥22之輥徑較好為30~60cm,更好為30~50cm。浮雕輥之輥徑超過60cm時,由於(配置於浮雕輥內部之)熱源與浮雕輥表面之距離太大,而會使浮雕輥表面產生溫度不均。因此,形成浮雕部上產生彈性率高之部分與低之部分,彈性率低之部分容易被壓潰。另一方面,浮雕輥之輥徑未達30cm時,旋轉軸容易位移,容易使形成之浮雕之凸部高度偏差。形成比設定高度高之浮雕部會有容易壓潰之傾向。
支撐輥之材質,為了使形成浮雕部之薄膜均勻冷卻,較好為金屬製。金屬之種類為例如SUS等。金屬製之支撐輥,相較於例如橡膠製之支撐輥,由於更易使薄膜均一冷卻,故容易使纖維素乙酸酯均勻結晶化,可形成具有高強度(高彈性率)之浮雕部。
浮雕輥22與支撐輥24間之間隙為1μm~30μm左右,較好為1~15μm左右。因浮雕輥22與支撐輥24所致之捏合壓力為100~10000Pa左右。
因此,藉由浮雕輥22與支撐輥24,將光學薄膜14之寬度方向兩端部捏合,於薄膜之寬度方向兩端部施以浮雕加工。
浮雕輥22之表面溫度較好為250~350℃,更好為260~300℃。浮雕輥22之表面溫度未達250℃時,由於薄膜無法充分熔融,故即使冷卻亦不易使纖維素乙酸酯充分結晶化,不易形成強度高的浮雕部。另一方面,浮雕輥之 表面溫度超過350℃時,薄膜過度熔融,易使薄膜之熔融物貼附於浮雕輥上。
支撐輥24之表面溫度雖依據浮雕輥22之表面溫度而異,但較好為50~100℃,更好為50~80℃。支撐輥之表面溫度未達50℃時,薄膜過度急速冷卻,不易使纖維素乙酸酯均一結晶化,不易獲得彈性率高的浮雕部。另一方面,支撐輥之表面溫度超過100℃時,難以使薄膜中所含纖維素乙酸酯冷卻,故不僅不易結晶化,且使薄膜熱膨脹,而易在浮雕部附近之薄膜之表裏面形成波紋。浮雕部附近之薄膜之表裏面產生波紋時,薄膜彼此容易貼合,易使薄膜破裂。
浮雕加工時之薄膜輸送速度較好為80~120m/分鐘,更好為90~12-m/分鐘。薄膜之輸送速度未達80m/分鐘時,生產性容易降低。另一方面,薄膜之輸送速度超過120m/分鐘時,浮雕輥之壓力或浮雕輥或支撐輥之熱不易均勻傳送到薄膜上。因此,不易使薄膜中所含之纖維素乙酸酯均勻結晶化,難以獲得強度高的浮雕部。
亦即,為形成不易壓潰之浮雕部,重要的考量為1)以浮雕輥使纖維素乙酸酯充分熔融,2)以支撐輥使熔融之纖維素乙酸酯緩慢冷卻且結晶化。因此,較好藉由組合1)浮雕輥之表面溫度、2)支撐輥之表面溫度、3)浮雕輥之輥徑、及4)支撐輥之材質之至少兩者以上而調整。其中,較好將1)浮雕輥之表面溫度與2)支撐輥之表面溫度分別調整成前述範圍;進而更好將3)浮雕輥徑調整 成前述範圍;再者最好選擇4)浮雕輥之材質。
7)捲取薄膜之步驟
使用捲取機,將所得長條狀之光學薄膜朝薄膜之長度方向(相對於寬度方向垂直之方向)捲取。
捲取方法並無特別限制,包括定扭矩法、定張力法、漸變張力法等。
捲取光學薄膜時之捲取張力設為50~170N左右。
3.偏光板
本發明之偏光板包含偏光元件、配置於其至少一面上之由本發明之光學薄膜之輥體獲得之光學薄膜。由本發明之光學薄膜之輥體獲得之光學薄膜為切除浮雕部所得之光學薄膜。光學薄膜可直接配置於光學元件上,亦可介隔其他薄膜或層配置。
偏光元件為僅使一定方向之偏坡面之光通過之元件。偏光元件之代表例有聚乙烯醇系之偏光薄膜、於聚乙烯醇系薄膜中進行碘染色者、進行二色性染色者。
偏光元件可使聚乙烯醇系薄膜單軸延伸後,以碘或二色性染料染色而獲得之薄膜,亦可為使聚乙烯醇系薄膜經碘或二色性染料染色後,經單軸延伸之薄膜(較好為進而以硼化合物施以耐久性處理之薄膜)。偏光元件厚度較好為5~30μm,更好為10~20μm。
聚乙烯醇系薄膜亦可為使聚乙烯醇水溶液製膜者。聚乙烯醇系薄膜,基於偏光性能及耐久性優異,色斑較少而 言,較好為乙烯改質之聚乙烯醇系薄膜。乙烯改質之聚乙烯醇系薄膜之例包含特開2003-248123號公報、特開2003-342322號公報等所記載之乙烯單位含量1~4莫耳%、聚合度2000~4000、皂化度99.0~99.99莫耳%之薄膜。
二色性色素之例包含偶氮系色素、二苯乙烯系(stilbene)色素、吡唑酮系色素、三苯基甲烷系色素、喹啉系色素、噁嗪系色素、噻嗪系色素及蒽醌系色素等。
於偏光元件之一面上配置前述光學薄膜時,於偏光元件之另一面上亦可配置前述光學薄膜以外之透明保護膜。透明保護膜之例較好使用市售之纖維素酯薄膜(例如KONICA MINOLTA TAC KC8UX、KC5UX、KC8UCR3、KC8UCR4、KC8UCR5、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY-HA、KC8UX-RHA、KC8UXW-RHA-C、KC8UXW-RHA-NC、KC4UXW-RHA-NC,以上均為KONICA MINOLTA OPHTO(股)製)。
透明保護膜厚度並未特別限制,但可為10~200μm左右,較好為10~100μm,更好為10~70μm。
本發明之偏光板係經過將本發明之輥體中之光學薄膜之浮雕部去除之步驟及已去除浮雕部之光學薄膜與偏光元件貼合之步驟所製造。
貼合所用之接著劑較好使用例如完全鹼化型聚乙烯醇水溶液等。
4.液晶顯示裝置
本發明之液晶顯示裝置具有液晶胞及夾持其之一對偏光板。而且,一對偏光板中之至少一者包含自本發明之光學薄膜輥體所得之光學薄膜。
圖6為顯示本發明之液晶顯示裝置之一實施形態之基本構成之模式圖。如圖6所示,液晶顯示裝置30具有液晶胞40、夾持其之第一偏光板50及第二偏光板60、及背光單元70。
液晶胞40之顯示方式並未特別限制,而有TN(Twisted Nematic,扭轉向列型)方式、STN(Super Twisted Nematic,超扭轉向列型)方式、IPS(In-Plane Switching,面內切換)方式、OCB(Optically Compensated Birefringence,光學補償雙折射)方式、VA(Vertical Alignment,垂直對準)方式(包含MVA:Multi-domain Vertical Alignment(多區垂直對準)或PVA:Patterned Vertical Alignment(圖案化垂直對準))、HAN(Hybrid Aligned Nematic,混成對準向列)方式等。未提高對比度,較好為VA(MVA、PVA)方式。
VA方式之液晶胞具有一對透明基板及夾持於其等之間之液晶層。
一對透明基板中,於一透明基板上配置用以對液晶分子施加電壓之像素電極。對向電極可配置於(配置有像素電極之)前述一透明基板上,亦可配置於另一透明基板上,為提高開口率,較好配置於(配置有像素電極之)前述一透明基板上。
液晶層包含具有負的或正的介電率異向性之液晶分子。液晶分子係藉由設於透明基板之液晶層側之面上之配向膜之配向限制力,而於未施加電壓時(像素電極與對向電極間未產生電場時),液晶分子之長軸配向成相對於透明基板之表面略垂直。
如此構成之液晶胞藉由對像素電極施加像素信號(電壓),而於像素電極與對向電極之間產生電場。藉此,使初期相對於透明基板表面垂直配向之液晶分子,被配向為其長軸相對於基板面成水平方向。如此,驅動液晶層,使各副像素之透過率及反射率產生變化而進行圖像顯示。
第一偏光板50具有配置於辨識側之第一偏光元件52及夾持其之保護膜54(F1)及56(F2)。第二偏光板60具有配置於背光單元70側之第二偏光元件62及夾持其之保護膜64(F3)及66(F4)。保護膜56(F2)及64(F3)之一者依據需要亦可省略。
保護膜54(F1)、56(F2)、64(F3)及66(F4)中,較好保護膜54(F1)及66(F4)之至少一者,較好保護膜66(F4)為由本發明之光學薄膜輥體所得之光學薄膜。
[實施例]
以下,參考實施例更詳細說明本發明。該等實施例並不解釋為限制本發明之範圍。
1.薄膜材料之準備
1)纖維素乙酸酯
纖維素乙酸酯1:乙醯基取代度(醯基之總取代度)2.9,重量平均分子量Mw=152000,數平均分子量Mn=90000,Mw/Mn=1.7,SP值=15.7
纖維素乙酸酯2:乙醯基取代度(醯基之總取代度)2.45,重量平均分子量Mw=151000,數平均分子量Mn=100000,Mw/Mn=1.5
2)可塑劑
TPP:三苯基磷酸酯(SP值10.7)
BDP:聯苯基二苯基磷酸酯(SP值11.0)
EPEG:乙基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯(SP值10.9)
TMP-三苯甲酸酯:三羥甲基丙烷三苯甲酸酯(SP值11.0)
聚酯化合物A(n=0~5之混合物,Mw 400,SP值10)
聚酯化合物B(m=0~5,n=0~5之混合物,Mw 400,SP值10.1)
聚酯化合物C(m=1,n=1,Mw=1000,SP值=10)
聚酯化合物D
化合物之SP值係基於參考文獻:塗料基礎科學 原田勇次著 楨書店(1977)之p54~57所記載之計算方法算出。
2.光學薄膜之製造 (實施例1)
線上添加液之調製
將10質量份之AEROSIL 972V(日本Aerosil公司製,一次粒子之平均粒徑10nm,表觀比重90g/升)及90質量份之甲醇以混合溶解機攪拌混合30分鐘後,以高壓均質機分散,獲得微粒子分散液。
於所得微粒子分散液中邊攪拌邊投入88質量份之二氯甲烷,以混合溶解機攪拌混合30分鐘進行稀釋。所得溶液以ADVENTEC東洋公司製之聚丙烯纏繞匣過濾器(polypropylene wound cartridge filter)TCW-PPS-1N進行過濾,獲得微粒子分散稀釋液。
將15質量份之TINUVIN 928(日本BASF公司製)與100質量份之二氯甲烷投入密閉容器中,加熱攪拌至完全溶解後,過濾。於所得溶液中邊攪拌邊添加36質量份之前述微粒子分散稀釋液進而攪拌30分鐘後,邊攪拌邊添加6質量份之纖維素酯1(乙醯基取代度2.9,Mn=90000,Mw=152000,Mw/Mn=1.7)進而攪拌60分鐘。所得溶液以日本精線(股)製之FINEMAT NF過濾,獲得線上添加液。濾材使用公稱過濾精度20μm者。
主摻雜物液之調製
將下述成分投入密閉容器中,邊加熱攪拌邊完全溶解。所得溶液以安積濾紙(股)製之安積濾紙No.24過濾,獲得主摻雜物液。
(主摻雜物液之組成)
纖維素酯1(乙醯基取代度2.9(醯基總取代度2.9) ,Mn=90000,Mw=152000,Mw/Mn=1.7):100質量份
三苯基磷酸酯(TPP,SP值10.7):5質量份
聯苯基二苯基磷酸酯(BDP,SP值11.0):5質量份
二氯甲烷(SP值9.7):430質量份
甲醇(SP值14.5):40質量份
將100質量份之主摻雜液與2.5質量份之線上添加液以線上混合機(Toray靜止型管內混合機,Hi-Mixer,SWJ)充分混合獲得摻雜物液。
所得摻雜物液使用帶狀澆鑄裝置,以摻雜物液溫度35℃、寬度1.8m之條件澆鑄於不銹鋼帶支持體上。於不銹鋼帶支持體上,將所得摻雜物膜中之溶劑蒸發至殘留溶劑量成為100%獲得網片後,自不銹鋼帶支持體剝離網片。所得網片進而在35℃乾燥後,切成寬度1.65m。隨後,邊將網片以張幅機於TD方向(薄膜寬度方向)延伸1.5倍,邊在160℃之乾燥溫度乾燥。延伸開始時之網片之殘留溶劑量為20%。且,自不銹鋼帶支持體之旋轉速度與張幅機之運轉速度算出之MD方向之延伸倍率為1.0倍。隨後,所得薄膜以多數輥在乾燥裝置內邊搬送邊以125℃乾燥15分鐘後,切成寬度2.2m,於寬度方向兩端部形成凸部高為10μm、凸部寬w為100μm且凸部彼此之間隔為1000μm之浮雕部(浮雕部之寬度W:15mm)。浮雕加工係以下述條件進行。
(浮雕加工條件)
浮雕輥: 材質:不銹鋼製
輥徑:30cm
表面溫度:270℃
支撐輥: 材質:金屬製(不銹鋼製)
溫度:60℃
薄膜搬送速度:90m/分鐘
搬送張力:120N/m
浮雕輥與支撐輥之間隙:27μm
由浮雕輥與支撐輥產生之捏夾壓力:150Pa
如此獲得之寬度2.2m、長度4000m、厚度30μm之長條狀光學薄膜於長度方向進行捲取獲得光學薄膜輥體。
(實施例2~22)
除將摻雜物組成、延伸後之薄膜乾燥溫度、浮雕加工條件、捲繞長度及光學薄膜厚度之任一者以上變更為如表1或表3所示以外,與實施例1同樣獲得光學薄膜之輥體。摻雜物中所含之添加劑為1種時,添加劑含量設為5質量份;為2種時,各添加劑含量分別設為5質量份。
(比較例1~3)
除將延伸後之薄膜乾燥溫度變更為表2所示以外,與實施例1同樣獲得光學薄膜之輥體。
(比較例4~5)
除將摻雜物中所含溶劑種類變更為表2所示以外,與實施例1同樣獲得光學薄膜之輥體。其中,比較例4中,將實施例1中之甲醇40質量份變更為乙醇40質量份;比較例5中,變更為丁醇/甲醇=20質量份/20質量份(合計40質量份)。
(比較例6~12)
除將浮雕加工條件變更為表2所示以外,與實施例1同樣獲得光學薄膜之輥體。
(比較例13)
除以使光學薄膜厚度變更為表4所示之值之方式,變更摻雜物澆鑄厚度以外,與實施例11同樣獲得光學薄膜之輥體。
實施例1~22之光學薄膜輥體之製造條件示於表1;比較例1~13之光學薄膜輥體之製造條件示於表2。
所得光學薄膜中殘留之溶劑量、浮雕之耐壓潰率及薄膜破裂容易度以下述方法評價。
(殘留溶劑之量)
1)校正線之作成
將甲醇濃度已知之試料放入專用之安瓶中,以隔膜與鋁蓋密閉,設定在頂空採樣器(headspace sampler)上。接著,在下述之頂空加熱條件下加熱安瓶生成揮發成分,以氣相層析儀測定所得揮發成分。針對甲醇濃度不同之試料進行相同測定。算出各測定所得之GC圖譜中之溶劑峰面積,作成溶劑之濃度與峰面積之圖表,獲得校正線。同樣地,亦分別作成乙醇、丁醇之校正線。
(頂空採樣器)
機器:Hewlett-Packard公司製造之頂空採樣器HP7694型
頂空加熱條件:120℃ 20分鐘
(氣相層析儀)
機器:Hewlett-Packard公司製造之5971型
管柱:J&W公司製造DB-624
檢測器:氫火焰離子化檢測器(FID)
GC升溫條件:在45℃保持3分鐘後,以8℃/分鐘升溫至100℃
GC導入溫度:150℃
2)光學薄膜中殘留溶劑之測定
以5mm左右之細刻刀將薄膜切成10cm邊長且封入專用之安瓶中以外,與前述1)同樣,以頂空加熱條件進行加熱處理,且以氣相層析儀測定所得揮發成分。
由所得之GC圖譜算出各溶劑峰面積,且比對前述1)中獲得之校正線求得薄膜中殘留之各溶劑量。薄膜中殘留之溶劑量以相對於薄膜整體之質量比例(質量%)求得。
(浮雕之耐壓潰率)
將所得光學薄膜之施以浮雕部之部份予以切取,準備10片5cm邊長之樣品薄膜。將樣品薄膜配置在厚度測定機(Nikon Digimicro MH-15M)之平台上,測定樣品薄膜之浮雕部高度D0。接著,如圖4所示,於樣品薄膜14A之浮雕部16上,載置由對於薄膜面垂直地載置之直徑5mm之金屬製圓筒棒18A及配置於其上之秤錘18B所成之合計1kg之秤砣18。據此,在於薄膜之浮雕部16之表面上之直徑5mm之圓區域上施加1kg荷重之狀態下,在23℃ 55%RH下放置10分鐘。隨後,與前述同樣地測定去除由圓筒棒18A及秤錘18B所成之秤砣18之所得樣品薄膜14A之浮雕部高度D。所得測定值分別套入下述式,算出耐壓潰率。
[數3]耐壓潰率(%)=D/D0×100
針對另外9片樣品薄膜亦進行相同測定,算出耐壓潰率。接著,算出10次測定所得之耐壓潰率之平均值。
(破裂容易度)
將所得光學薄膜輥體在23℃ 55%RH下保存24小時。隨後,自輥體捲出光學薄膜,切取捲芯附近之光學薄膜之寬度方向中央部份,獲得寬50mm×長64mm之樣品薄膜。所得樣品薄膜在23℃ 55%RH下調濕24小時後,依據ISO 6383/2-1983測定Elmendorf撕裂強度。
Elmendorf撕裂強度係使用東洋精機(股)F9經過重差撕裂試驗機進行測定。撕裂強度係於23℃ 55%RH下,對於薄膜長度方向(MD方向)撕裂之情況及於薄膜寬度方向(TD方向)撕裂之情況分別進行,將該等之平均值設為「撕裂強度」。
破裂容易度係基於下述基準進行評價。
◎:撕裂強度為50mN以上
○:撕裂強度為40mN以上且未達50mN
○△:撕裂強度為30mN以上且未達40mN
△:撕裂強度為20mN以上且未達30mN
×:撕裂強度為10mN以上且未達20mN
××:撕裂強度未達10mN
實施例1~22所得之光學薄膜之評價結果示於表3;比較例1~13所得之光學薄膜之評價結果示於表4。
如表3及表4所示,可知浮雕部之凸部之耐壓潰率為30%以上,且輥體之光學薄膜中殘留之甲醇量為10~100質量ppm之範圍之實施例1~22之光學薄膜,相較於比較例1~13之光學薄膜,薄膜更不易破裂。
由比較例1~5之比對,可知即使薄膜中殘留之甲醇量過少或過多,光學薄膜均易於破裂。亦即,殘留之甲醇量過多之比較例2及3之光學薄膜,可塑劑易在薄膜中移動,而認為係在光學薄膜上形成添加劑稀疏部份及密實部份。且殘留之甲醇量過少之比較例1之光學薄膜,可塑劑在膜內之移動受到限制,但因不存在溶劑,而損及薄膜柔軟性,故認為使薄膜變得易於破裂。
由實施例1與比較例6及7之比對,提示支撐輥之表面溫度過於降低時,由於纖維素乙酸酯不易均一結晶化,而未形成彈性率高之浮雕部,而使光學薄膜變得容易破裂。且,可了解由於薄膜經熱膨脹,而在浮雕部附近之薄膜表裏面產生波紋,故薄膜彼此容易密著,而使光學薄膜易於破裂。再者,由實施例1與比較例11之比對,可知使用橡膠製之支撐輥時,由於比使用金屬製之支撐輥更難以將熱均一且充分傳遞到薄膜,故無法使纖維素乙酸酯充分結晶化,使得所得光學薄膜容易破裂。
本申請案係基於2012年3月19日申請之PCT/JP2012/001902主張優先權。該申請案說明書及圖式所記載之內容,均於本發明說明書中被援用。
[產業上之可能利用性]
依據本發明,可提供即使厚度較薄於加工時亦不易破裂之光學薄膜。
10‧‧‧光學薄膜之輥體
12‧‧‧捲芯
14‧‧‧光學薄膜
14A‧‧‧樣品薄膜
15‧‧‧平台
16‧‧‧浮雕部
18A‧‧‧圓筒棒
18B‧‧‧秤錘
18‧‧‧秤砣
20‧‧‧浮雕加工裝置
22‧‧‧浮雕輥
24‧‧‧支撐輥
30‧‧‧液晶顯示裝置
40‧‧‧液晶胞
50‧‧‧第一偏光板
52‧‧‧第一偏光元件
56‧‧‧保護膜(F1)
56‧‧‧保護膜(F2)
60‧‧‧第二偏光板
62‧‧‧第二偏光元件
64‧‧‧保護膜(F3)
66‧‧‧保護膜(F4)
70‧‧‧背光單元
D、D0‧‧‧浮雕部之凸部高度
圖1為顯示光學薄膜輥體之一例之模式圖。
圖2為顯示光學薄膜之浮雕部附近之一例之部分剖面圖。
圖3為顯示耐壓潰率之測定中之浮雕部之一例之部分剖面圖。
圖4為顯示浮雕部之凸部之耐壓潰率之測定方法之一例之模式圖。
圖5為顯示浮雕加工裝置之一例之模式圖。
圖6為顯示液晶顯示裝置之構成之一例之模式圖。

Claims (7)

  1. 一種光學薄膜之輥體,係可將含有纖維素乙酸酯及SP值為9~11之可塑劑且厚度為20~50μm之光學薄膜以對於薄膜寬度方向垂直之方向予以捲取者,前述光學薄膜於寬度方向兩端部具有浮雕部,將對前述光學薄膜之前述浮雕部表面上之直徑5mm之圓形區域施加1kg荷重之狀態,在23℃ 55%RH下保存10分鐘後之前述浮雕部之凸部高度設為D,施加前述荷重前之前述浮雕部之凸部之高度設為D0時,以下述式表示之耐壓潰率為30%以上,[數1]耐壓潰率(%)=D/D0×100前述光學薄膜中之甲醇殘留量,相對於前述光學薄膜為10~100質量ppm,且多於前述光學薄膜中之乙醇及丁醇之各殘留量。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之輥體,其中前述纖維素乙酸酯之乙醯基總取代度為2.3以上2.95以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之輥體,其中前述光學薄膜之捲繞長度為1000m以上8000m以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之輥體,其中前述可塑劑為三苯基磷酸酯、乙基苯二甲醯基乙基乙醇酸酯或聚酯化合物。
  5. 如申請專利範圍第4項之光學薄膜之輥體,其中前述聚酯化合物為碳數1~4之二醇與至少含有芳香族二羧酸 之二羧酸反應而得之化合物之分子末端,進而以芳香族基或脂肪族基封端者。
  6. 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之輥體,其中前述可塑劑之含量,相對於前述纖維素乙酸酯為1~20質量%。
  7. 一種偏光板之製造方法,其具有將如申請專利範圍第1項之光學薄膜之輥體中之前述光學薄膜之前述浮雕部去除之步驟;及將已去除前述浮雕部之前述光學薄膜與偏光元件貼合之步驟。
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