TW201831323A - 光學薄膜及偏光板 - Google Patents
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Abstract
一種光學薄膜,其厚度方向延遲之絕對值為3 nm以下,衝擊強度為2×10−2
J以上,且水蒸氣穿透率為10 g/(m2
⋅24h)以下。
Description
本發明係關於一種光學薄膜及偏光板。
一般而言,偏光板具備偏光件及偏光件保護薄膜。通常使用由樹脂而成之光學薄膜作為偏光件保護薄膜(參照專利文獻1:日本專利公開第2011-013378號公報)。
設置於液晶顯示裝置之偏光板通常於偏光件之兩側具備偏光件保護薄膜。此些偏光件保護薄膜中,就實現良好視角特性的觀點而言,設置於偏光件之液晶單元側之內側偏光件保護薄膜,以延遲(retardation)之絕對值為小者為人所企求。於此,申請人為了作為內側偏光件保護薄膜使用,進行了由難以發現延遲之樹脂而成之光學薄膜之研究。
然而,藉由難以發現延遲之樹脂而形成之光學薄膜於薄膜運送時容易發生破損斷裂,特別於修整(trimming)處理之際容易破損斷裂。一般而言,光學薄膜於被製造作為寬幅且長條狀之薄膜之後,將沿其縱向方向連續運送並同時施加各種處理。然而,於進行為將光學薄膜加工成期望尺寸之修整處理作為前述處理時,容易於施加修整處理之部分發生破損斷裂。因此,為了使用由難以發現延遲之樹脂而成之光學薄膜作為內側偏光件保護薄膜,企求改善其運送性,並企求能於抑制破損斷裂發生的同時進行運送。
並且,為了能適用於多樣環境,內側偏光件保護薄膜以於嚴酷環境中難以發生變形者為佳。特別是就抑制偏光板之翹曲所致之畫質降低或抑制偏光板自裝置脫落的觀點而言,內側偏光件保護薄膜,以於高溫高濕環境中可抑制具備該內側偏光件保護薄膜之偏光板翹曲之程度而難以發生變形者為人所企求。然而,申請人進行研究時,過往之樹脂中,雖有難以發現延遲或能形成運送性優異之薄膜之樹脂,但並未尋獲更能於高溫高濕環境中抑制翹曲者。
本發明為有鑑於前述課題而發想,並以提供延遲小、運送性優異且能於高溫高濕環境中抑制翹曲發生之光學薄膜;以及具備前述光學薄膜之偏光板;為目的。
本發明人有鑑於前述課題而專心致志進行研究之結果,發現厚度方向延遲之絕對值、衝擊強度及水蒸氣穿透率於指定範圍之光學薄膜可解決前述課題,進而完成本發明。
亦即,本發明包含下述內容。
[1]一種光學薄膜,其厚度方向延遲之絕對值為3 nm以下,衝擊強度為2×10−2
J以上,且水蒸氣穿透率為10 g/(m2
⋅24h)以下。
[2]如[1]所記載之光學薄膜,其中前述光學薄膜具備以樹脂C形成之核心層、以樹脂S1形成於前述核心層之一側之第一表層及以樹脂S2形成於前述核心層之另一側之第二表層;前述樹脂C之於40 μm之厚度時之厚度方向延遲之絕對值為3 nm以下,前述樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度為5×10−2
J以上,且前述樹脂S2之於40 μm之厚度時之衝擊強度為5×10−2
J以上。
[3]如[2]所記載之光學薄膜,其中前述樹脂C含有嵌段共聚物之氫化物,前述樹脂S1及前述樹脂S2含有含脂環結構聚合物。
[4]如[2]或[3]所記載之光學薄膜,其中前述第一表層之厚度Ts1及前述第二表層之厚度Ts2之總和相對於前述核心層之厚度Tc之比((Ts1+Ts2)/Tc)為0.05~0.4。
[5]如[1]~[4]所記載之任一項之光學薄膜,其厚度為50 μm以下。
[6]一種偏光板,其具備如記載於[1]~[5]之任一項之光學薄膜與偏光件。
若根據本發明,則可提供延遲小、運送性優異且能於高溫高濕環境中抑制翹曲發生之光學薄膜;以及具備前述光學薄膜之偏光板。
以下將揭示關於本發明之實施型態及例示物以詳細說明。然而,本發明並非限定於以下所揭示之實施型態及例示物,在未脫離本發明之申請專利範圍及其均等範圍之範圍中得任意變更並實施。
於以下說明中,除非另有註明,否則薄膜或層體之面內延遲(retardation)Re為由Re=(nx−ny)×d所表示之值。另外,除非另有註明,否則薄膜或層體之厚度方向延遲Rth為由Rth=[(nx+ny)/2−nz]×d所表示之值。於此,nx表示為垂直於薄膜或層體之厚度方向之方向(面內方向)且賦予最大折射率之方向的折射率。ny表示為薄膜或層體之前述面內方向且正交於nx之方向之方向的折射率。nz表示薄膜或層體之厚度方向的折射率。d表示薄膜或層體之厚度。除非另有註明,否則延遲之量測波長為590 nm。
於以下說明中,除非另有註明,否則所謂「偏光板」不僅為剛直的組件,亦包含例如樹脂製之薄膜般之具有可撓性的組件。
於以下說明中,所謂「長條狀」之薄膜,係稱相對於幅寬具有5倍以上之長度之薄膜,以具有10倍或以上之長度為佳,具體係稱為具有收捲成輥狀以儲存或運輸程度之長度之薄膜。長條狀之薄膜之長度上限並無特別限制,例如得為相對於幅寬之10萬倍以下。
於以下說明中,除非另有註明,否則所謂某個面之傾斜方向意謂既非平行、亦非垂直於該面之方向,具體係指前述面之極角為大於0°且小於90°之範圍的方向。
於以下說明中,除非另有註明,否則所謂環烴基意謂芳環、環烷烴、環烯烴等含環狀結構之烴基,另外所謂鏈烴化合物意謂不含此環烴基的烴化合物。
[1.光學薄膜之概要]
本發明之光學薄膜,其(ii)厚度方向延遲之絕對值、(iii)衝擊強度及(iv)水蒸氣穿透率係位於指定範圍。
具體而言,光學薄膜之厚度方向延遲之絕對值通常為3 nm以下,以2 nm以下為佳,以1.5 nm以下為較佳,以1.0 nm以下為更佳。
如前所述之厚度方向延遲之絕對值小之光學薄膜,於作為偏光板之內側偏光件保護薄膜使用的情況下,可改善具備該偏光板之液晶顯示裝置之視角特性。特別是如此之光學薄膜於作為設置於面內切換(In-Plane Switching,IPS)型之液晶顯示裝置之液晶單元之觀看面之內側偏光件保護薄膜使用的情況下,可獲得顯著效果。具體而言,自液晶顯示裝置之顯示面之傾斜方向觀看該顯示面的情況下,可抑制影像之非意圖著色。
並且,本發明之光學薄膜更以其(i)面內延遲之絕對值為於指定範圍者為佳。具體而言,光學薄膜之面內延遲之絕對值以6 nm以下為佳,以3 nm以下為較佳,以2 nm以下為更佳,其中以1.5 nm以下為佳,尤以1.0 nm以下為佳。厚度方向延遲之絕對值及面內延遲之絕對值之二者為如此之小之光學薄膜,可更顯著發揮用作偏光板之內側偏光件保護薄膜的情況下所獲得之視角特性的改善效果。
薄膜之面內延遲及厚度方向延遲得使用AXOMETRICS公司製之「AxoScan」作為量測裝置而於波長590 nm量測。於使用前述量測裝置量測薄膜之厚度方向延遲的情況下,使用該薄膜之平均折射率。於此,所謂平均折射率,係稱薄膜之面內方向之相互垂直之2方向之折射率及該薄膜之厚度方向之折射率之平均值。並且,於具有多層平均折射率相異之薄膜之多層薄膜的情況下,此多層薄膜之平均折射率得採用該多層薄膜所含各層之平均折射率之基於層體厚度比的加權平均。
光學薄膜之衝擊強度通常為2×10−2
J以上,以4.0×10−2
J以上為佳,以6.0×10−2
J以上為較佳。如此具有高衝擊強度之光學薄膜難以發生因薄膜運送時之衝擊所致之破損斷裂,例如難以於修整處理之際破損斷裂。因此,如此具有高衝擊強度之光學薄膜由於運送性優異,而可於抑制破損斷裂發生的同時順利進行運送。光學薄膜之衝擊強度雖愈大愈佳,但就薄化光學薄膜的觀點及易於進行製造的觀點而言,以30×10−2
J以下為佳,以25×10−2
J以下為較佳,以20×10−2
J以下為更佳。
衝擊強度能藉由進行對於由治具固定之薄膜使用指定撞錘(striker)之衝擊試驗而量測。考量薄膜之厚度為小,故不使用市售之衝擊試驗機,而以如實施例中之評價項目的欄位所記載而量測衝擊強度者為佳。
光學薄膜水蒸氣穿透率通常為10 g/(m2
⋅24h)以下,以8 g/(m2
⋅24h)以下為佳,以6 g/(m2
⋅24h)以下為較佳。水蒸氣穿透率為如此之低之光學薄膜於高溫高濕環境中,該光學薄膜自身難以發生變形。並且,使用此光學薄膜作為偏光件保護薄膜時,因可抑制水滲入偏光件,故可抑制因水分所致之偏光件內之應力產生。因此,水蒸氣穿透率為如前所述之低之光學薄膜藉由作為內側偏光件保護薄膜使用,可抑制具備該內側偏光件保護薄膜之偏光板於高溫高濕環境下之翹曲。光學薄膜之水蒸氣穿透率愈低愈佳,理想為0 g/(m2
⋅24h)。
光學薄膜之水蒸氣穿透率得使用水蒸氣穿透度量測裝置(MOCON公司製之「PERMATRAN-W」),遵從JIS K 7129 B法,於溫度40℃且濕度90%RH之條件下量測。
前述光學薄膜通常係作為樹脂薄膜而形成。於令(ii)厚度方向延遲之絕對值、(iii)衝擊強度及(iv)水蒸氣穿透率落於上述指定範圍之範圍時,此光學薄膜之層結構可為任意。光學薄膜可藉由例如組合由延遲發現性小之樹脂所形成之層體與由衝擊強度優異之樹脂所形成之層體而實現。
[2.光學薄膜之一實施型態]
以下將說明關於光學薄膜之具體實施型態。圖1係概略表示關於本發明之一實施型態之光學薄膜的剖面圖。
如圖1所示,關於本發明之一實施型態之光學薄膜100具備以樹脂C形成之核心層110、以樹脂S1形成於核心層110之一側之第一表層120及以樹脂S2形成於核心層110之另一側之第二表層130。作為樹脂C,使用延遲之絕對值為小之樹脂。並且,作為樹脂S1及S2,使用衝擊強度優異之樹脂。如此,藉由於衝擊強度優異之樹脂S1及S2所形成之第一表層120與第二表層130之間設置延遲之絕對值為小之樹脂C所形成之核心層110,可獲得上述光學薄膜。
前述光學薄膜100雖亦可包含任意層體,但以核心層110與第一表層120之間未有任意層體介入而直接接觸者為佳,並且以核心層110與第二表層130之間未有任意層體介入而直接接觸者為佳。
[3.核心層]
核心層係以延遲之絕對值為小之樹脂C所形成之層體。樹脂C之於40 μm之厚度時之厚度方向延遲之絕對值通常為3 nm以下,以2 nm以下為佳,以1.5 nm以下為較佳,以1.0 nm以下為更佳。藉由包含厚度方向延遲之絕對值為如此之小之樹脂C形成之核心層,能縮小光學薄膜自身之延遲之絕對值。再者,就特別縮小光學薄膜之延遲之絕對值的觀點而言,樹脂C之於40 μm之厚度時之面內延遲之絕對值以2 nm以下為佳,以1.5 nm以下為較佳,以1.0 nm以下為更佳。
於此,所謂樹脂C之於40 μm之厚度時之面內延遲及厚度方向延遲,係稱以此樹脂C所形成之厚度40 μm之薄膜之面內延遲及厚度方向延遲。樹脂C之於40 μm之厚度時之面內延遲及厚度方向延遲,可藉由使用樹脂C製造厚度40 μm之樣品薄膜且量測此樣品薄膜之面內延遲及厚度方向延遲而求得。
作為前述樹脂C,可使用包含聚合物且更視需求而得包含任意成分之樹脂。其中作為前述樹脂,以包含嵌段共聚物之氫化物之樹脂為佳。特別是作為此嵌段共聚物之氫化物,尤以包含具有含環烴基化合物氫化物單元(a)之嵌段A及具有鏈烴化合物氫化物單元(b)之嵌段B的聚合物為佳。以下有時適當將如此聚合物稱為「聚合物X」。藉由使用如此包含聚合物X之樹脂C,可輕易獲得具有上述各種特性之光學薄膜。
含環烴基化合物氫化物單元(a),係具有下述結構之結構單元:將含環烴基化合物聚合,藉由此聚合而獲得之單元若具有不飽和鍵結則進一步氫化此不飽和鍵結而獲得之結構。惟含環烴基化合物氫化物單元(a)只要具有該結構,則亦包含由任何製造方法所獲得之單元。
含環烴基化合物氫化物單元(a)以具有下述結構之芳香族乙烯基化合物氫化物單元(a)者為佳:將芳香族乙烯基化合物聚合,氫化其不飽和鍵結而獲得之結構。惟芳香族乙烯基化合物氫化物單元(a)只要具有該結構,則亦包含由任何製造方法所獲得之單元。
與前述相同,於本申請中,例如聚合苯乙烯(styrene),有時將具有氫化其不飽和鍵結而獲得之結構之結構單元稱為苯乙烯氫化物單元。苯乙烯氫化物單元亦只要具有該結構,則亦包含由任何製造方法所獲得之單元。
作為芳香族乙烯基化合物氫化物單元(a)之例,可列舉由以下結構式(1)所表示之結構單元。
【化1】(1)
於結構式(1)中,RC
表示脂環烴基。舉例而言,RC
可列舉:環己基等環己基類;十氫萘基(decahydronaphthyl)類等。
結構式(1)中,R1
、R2
及R3
係各自獨立表示氫原子、鏈烴基、鹵素原子、烷氧基、羥基、酯基、氰基、醯胺基、醯亞胺基、矽基或以極性基取代之鏈烴基。並且,作為極性基,可列舉例如:鹵素原子、烷氧基、羥基、酯基、氰基、醯胺基、醯亞胺基或矽基。其中,就耐熱性、低多折射性及機械強度等觀點而言,以氫原子及碳數1~6個之鏈烴基作為R1
、R2
及R3
者為佳。作為鏈烴基,以飽和烴基為佳,以烷基為較佳。
作為芳香族乙烯基化合物氫化物單元(a)之較佳具體例,可列舉由下述式(1-1)所表示之結構單元。由式(1-1)所表示之結構單元為苯乙烯氫化物單元。
【化2】(1-1)
含環烴基化合物氫化物單元(a)之例示物中具有立體異構物者,亦可使用其任一之立體異構物。含環烴基化合物氫化物單元(a)可僅使用一種,亦可以任意比例組合二種以上使用。
嵌段A雖以僅包括含環烴基化合物氫化物單元(a)者為佳,但得含有含環烴基化合物氫化物單元(a)以外之任意單元。作為任意結構單元之例,可列舉:含環烴基化合物氫化物單元(a)以外之基於乙烯基化合物之結構單元。於嵌段A中之任意結構單元之含有率以10重量%以下為佳,以5重量%以下為較佳,以1重量%以下為更佳。
鏈烴化合物氫化物單元(b)係具有下述結構之結構單元:將鏈烴化合物聚合,藉由此聚合而獲得之單元若具有不飽和鍵結則進一步氫化此不飽和鍵結而獲得之結構。惟鏈烴化合物氫化物單元(b)只要具有該結構,則亦包含由任何製造方法所獲得之單元。
鏈烴化合物氫化物單元(b)以具有下述結構之二烯化合物氫化物單元(b)者為佳:將二烯化合物聚合,所獲得之聚合物若具有不飽和鍵結則氫化此不飽和鍵結而獲得之結構。惟二烯化合物氫化物單元(b)只要具有該結構,則亦包含由任何製造方法所獲得之單元。
與前述相同,於本申請中,例如聚合異戊二烯(isoprene),有時將具有氫化其不飽和鍵結而獲得之結構之結構單元稱為異戊二烯氫化物單元。異戊二烯氫化物單元亦只要具有該結構,則亦包含由任何製造方法所獲得之單元。
二烯化合物氫化物單元(b)以聚合直鏈共軛二烯化合物等共軛二烯化合物且具有氫化其不飽和鍵結而獲得之結構者為佳。作為其例,可列舉由以下結構式(2)所表示之結構單元,及由以下結構式(3)所表示之結構單元。
【化3】(2)
於結構式(2)中,R4
~R9
係各自獨立表示氫原子、鏈烴基、鹵素原子、烷氧基、羥基、酯基、氰基、醯胺基、醯亞胺基、矽基或以極性基取代之鏈狀烴基。並且,作為極性基,可列舉例如:鹵素原子、烷氧基、羥基、酯基、氰基、醯胺基、醯亞胺基或矽基。其中,就耐熱性、低多折射性及機械強度等的觀點而言,以氫原子及碳數1~6個之鏈烴基作為R4
~R9
者為佳。作為鏈烴基,以飽和烴基為佳,以烷基為較佳。
【化4】(3)
於結構式(3)中,R10
~R15
係各自獨立表示氫原子、鏈烴基、鹵素原子、烷氧基、羥基、酯基、氰基、醯胺基、醯亞胺基、矽基或以極性基取代之鏈烴基。並且,作為極性基,可列舉例如:鹵素原子、烷氧基、羥基、酯基、氰基、醯胺基、醯亞胺基或矽基。其中,就耐熱性、低多折射性及機械強度等的觀點而言,以氫原子及碳數1~6個之鏈烴基作為R10
~R15
者為佳。作為鏈烴基,以飽和烴基為佳,以烷基為較佳。
作為二烯化合物氫化物單元(b)之較佳具體例,可列舉由以下式(2-1)~(2-3)所表示之結構單元。由式(2-1)~(2-3)所表示之結構單元為異戊二烯氫化物單元。
【化5】(2-1)(2-2)(2-3)
鏈烴化合物氫化物單元(b)之例示物中具有立體異構物者,亦可使用其任一之立體異構物。鏈烴化合物氫化物單元(b)可僅使用1種,亦可以任意比例組合2種以上使用。
嵌段B雖以僅由含鏈烴化合物氫化物單元(b)組成者為佳,但得含有鏈烴化合物氫化物單元(b)以外之任意單元。作為任意結構單元之例,可列舉:鏈烴化合物氫化物單元(b)以外之基於乙烯基化合物之結構單元。於嵌段B中之任意結構單元之含有率以10重量%以下為佳,以5重量%以下為較佳,以1重量%以下為更佳。
聚合物X以具有每一個分子一個嵌段B及連結於其二端之每一個分子二個嵌段A之三嵌段分子結構者為佳。亦即,聚合物X以三嵌段共聚物為佳,所述三嵌段共聚物包含每一個分子一個嵌段B;連結於嵌段B之一端且具有含環烴基化合物氫化物單元(a)之每一個分子一個嵌段A1;及連結於嵌段B之另一端且具有含環烴基化合物氫化物單元(a)之每一個分子一個嵌段A2。此時,嵌段A1與嵌段A2可相同,亦可相異。
於聚合物X中,嵌段A與嵌段B之重量比(A/B)以落入指定範圍為佳。具體而言,重量比(A/B)以50/50以上為佳,以65/35以上為較佳,以80/20以上為更佳,且以99/1以下為佳,以95/5以下為較佳,以90/10以下為更佳。嵌段A與嵌段B之重量比(A/B)為前述範圍之聚合物X之光彈性係數為小,且延遲發現性為小。因此,可輕易獲得延遲之絕對值小的核心層。
並且,上述聚合物X之水蒸氣吸收性通常為低。因此,藉由使用聚合物X,因水蒸氣難以穿透核心層,故可容易獲得水蒸氣穿透率低之光學薄膜。
聚合物X之製造方法並未特別受到限定,而得採用任意的製造方法。例如藉由準備對應於含環烴基化合物氫化物單元(a)及鏈烴化合物氫化物單元(b)之單體,令此些材料聚合,氫化所獲得之聚合物,而得製造聚合物X。
作為對應於含環烴基化合物氫化物單元(a)之單體,得使用芳香族乙烯基化合物。作為其例,可列舉苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、α-丙基苯乙烯、α-異丙基苯乙烯、α-三級丁基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2,4-二異丙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、4-三級丁基苯乙烯、5-三級丁基-2-甲基苯乙烯、單氯苯乙烯、二氯苯乙烯、單氟苯乙烯及4-苯基苯乙烯等苯乙烯類;乙烯基環己烷及3-甲基異丙烯基環己烷等乙烯基環己烷類;以及4-乙烯基環己烯、4-異丙烯基環己烯、1-甲基-4-乙烯基環己烯、1-甲基-4-異丙烯基環己烯、2-甲基-4-乙烯基環己烯及2-甲基-4-異丙烯基環己烯等乙烯基環己烯類。此些單體可單獨使用1種,亦可以任意比例組合2種以上使用。
作為對應於鏈烴化合物氫化物單元(b)之例,可列舉:丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯及1,3-己二烯等直鏈共軛二烯類。此些單體可單獨使用1種,亦可以任意比例組合2種以上使用。
作為聚合的反應樣式,通常得採用陰離子聚合。並且,聚合亦可用塊狀聚合、溶液聚合等之任一者進行。其中,為了連續進行聚合反應及氫化反應,而以溶液聚合為佳。
作為聚合之反應溶劑之例,可列舉:正丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、正庚烷及異辛烷等脂族烴溶劑;環戊烷、環己烷、甲基環戊烷、甲基環己烷及十氫萘(decalin)等脂環烴溶劑;以及苯及甲苯等芳香族烴溶劑。其中若使用脂族烴溶劑及脂環烴溶劑,亦可就此作為氫化反應中之非活性溶劑使用而為佳。
反應溶劑可單獨使用一種,亦可以任意比例組合二種以上使用。
反應溶劑通常以相對於總單體100重量份成為200~10,000重量份之比例使用。
聚合之際,通常使用聚合起始劑。作為聚合起始劑之例,可列舉:正丁基鋰、二級丁基鋰、三級丁基鋰、己基鋰及苯基鋰等單有機鋰;以及二鋰甲烷、1,4-二鋰丁烷及1,4-二鋰-2-乙基環己烷等多官能性有機鋰化合物。聚合起始劑可單獨使用1種,亦可以任意比例組合2種以上使用。
作為製造含有嵌段A1、嵌段A2及嵌段B作為聚合物X之三嵌段共聚物之情況之製造方法之例,可列舉包含下述第一步驟~第三步驟之製造方法。於此,稱為「單體組成物」之材料不僅包含二種以上物質之混合物,亦包含由單一物質構成之材料。
第一步驟:令含有芳香族乙烯基化合物之單體組成物(a1)聚合而形成嵌段A之步驟。
第二步驟:於此嵌段A之一端,令含有二烯化合物之單體組成物(b)聚合而形成嵌段B,進而形成A-B之二嵌段聚合物之步驟。
第三步驟:於此二嵌端聚合物之嵌段B側之末端,令含有芳香族乙烯基化合物之單體組成物(a2)聚合而獲得三嵌段共聚物之步驟。惟單體組成物(a1)與單體組成物(a2)可相同亦可相異。
於分別聚合各自嵌段之際,於各個嵌段內,為了抑制某一成分之接鏈過長而得使用聚合促進劑及隨機發生劑(randomizer)。例如於藉由陰離子聚合而進行聚合之情況中,得使用路易斯鹼(Lewis base)化合物作為隨機發生劑。作為路易斯鹼化合物之具體例,可列舉:二甲醚、二乙醚、二異丙醚、二丁醚、四氫呋喃、二苯醚、乙二醇二乙醚及乙二醇甲基苯基醚等醚化合物;四甲基乙二胺、三甲胺、三乙胺及吡啶(pyridine)等三級胺化合物;三級戊醇鉀及三級丁醇鉀等鹼金屬醇鹽化合物;以及三苯基膦等膦(phosphine)化合物。此些材料可單獨使用1種,亦可以任意比例組合2種以上使用。
聚合溫度雖只要可進行聚合則並無限制,但通常為0℃以上,以20℃以上為佳,且通常為200℃以下,以100℃以下為佳,以80℃以下為較佳。
聚合後,若有需要則得藉由任意方法自反應混合物回收聚合物。作為回收方法之例,可列舉:蒸汽汽提(steam stripping)法、直接去溶劑法及醇凝固法。並且,於聚合時使用於氫化反應中之非活性溶劑作為反應溶劑之情況中,可不自聚合溶液回收聚合物,而可就此提供於氫化步驟。
聚合物之氫化方法並無特別限制,而得採用任意方法。舉例而言,氫化得使用適當的氫化觸媒而進行。更具體而言,於有機溶劑中,得使用含有選自由鎳、鈷、鐵、銠、鈀、鉑、釕及錸而成之群組之至少一金屬之氫化觸媒而進行氫化。氫化觸媒可使用非均一系觸媒,亦可使用均相觸媒。氫化觸媒可單獨使用一種,亦可以任意比例組合二種以上使用。
非均相觸媒可就此使用金屬或金屬化合物,亦可由適當的載體承載而使用。作為載體之例,可列舉:活性炭、矽石、氧化鋁、碳化鈣、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯、矽藻土及碳化矽。載體中之觸媒的承載量通常為0.01重量%以上,以0.05重量%以上為佳,且通常為80重量%以下,以60重量%以下為佳。
作為均相觸媒之例,可列舉:組合鎳、鈷或鐵之化合物與有機金屬化合物(例如有機鋁化合物、有機鋰化合物)之觸媒;以及銠、鈀、鉑、釕及錸等有機金屬錯合物觸媒。作為鎳、鈷或鐵之化合物之例,可列舉:此些金屬之乙醯丙酮鹽、環烷酸鹽、環戊二烯基化合物及環戊二烯基二氯化合物。作為有機鋁化合物之例,可列舉:三乙基鋁、三異丁基鋁等烷基鋁;氯化二乙基鋁、二氯化乙基鋁等鹵化鋁;以及氫化二異丁基鋁等氫化烷基鋁。
作為有機金屬錯合物觸媒之例,可列舉例如:上述各金屬之γ-二氯-π-苯錯合物、二氯參(三苯膦)錯合物、氯氫三苯膦錯合物等金屬錯合物。
氫化觸媒之使用量相對於聚合物100重量份,通常為0.01重量份以上,以0.05重量份以上為佳,以0.1重量份以上為較佳,且通常為100重量份以下,以50重量份以下為佳,以30重量份以下為較佳。
氫化反應之際之反應溫度通常為10℃~250℃,但因所謂可提升氫化率且可縮小聚合物鏈切斷反應之理由,而以50℃以上為佳,以80℃以上為較佳,且以200℃以下為佳,以180℃以下為較佳。並且,反應時之壓力雖通常為0.1 MPa~30 MPa,但就上述理由再加上操作性之觀點而言,以1 MPa以上為佳,以2 MPa以上為較佳,且以20 MPa以下為佳,以10 MPa以下為較佳。
氫化率通常為90%以上,以95%以上為佳,以97%以上為較佳。藉由提升氫化率,可提升聚合物X之低多折射性及熱穩定性等。氫化率可藉由質子核磁共振儀(1
H-NMR)量測。
樹脂C所含有之聚合物之重量平均分子量Mw以50000以上為佳,以55000以上為較佳,以60000以上為更佳,且以80000以下為佳,以75000以下為較佳,以70000以下為更佳。藉由重量平均分子量Mw位於前述範圍中,可輕易獲得具有上述特性之光學薄膜。特別藉由縮小重量平均分子量,可有效縮小延遲發現性。
樹脂C所含有之聚合物之分子量分布(重量平均分子量(Mw)/數量平均分子量(Mn))以2.0以下為佳,以1.7以下為較佳,尤以1.5以下為佳,且以1.0以上為佳。藉由重量平均分子量Mw位於前述範圍中,可降低聚合物黏度且提升成形性。而且,可有效縮小延遲發現性。
聚合物之重量平均分子量Mw及數量平均分子量Mn,得藉由四氫呋喃作為溶劑之凝膠滲透層析術(gel permeation chromatography)而量測作為聚苯乙烯換算之值。
樹脂C可單獨含有1種聚合物,亦可以任意比例組合而含有2種以上聚合物。
就容易獲得期望光學薄膜的觀點而言,樹脂C中之聚合物之比例以90重量%以上為佳,以95重量%以上為較佳,尤以97重量%以上為佳。
樹脂C亦可含有任意成分組合於上述聚合物。作為任意成分,可列舉例如:無機微粒;抗氧化劑、熱穩定劑、紫外線吸收劑、近紅外線吸收劑等穩定劑;潤滑劑、塑化劑等樹脂改良劑;染料或顏料等著色劑;及抗靜電劑。作為此些任意成分,可單獨使用1種,亦可以任意比例組合2種以上使用。惟就顯著發揮本發明之效果的觀點而言,以任意成分之含有比例為少者為佳。舉例而言,任意成分之總計比例相對於樹脂C所含有之聚合物100重量份,以10重量份以下為佳,以5重量份以下為較佳,以3重量份以下為更佳。
樹脂C之於40 μm之厚度時之水蒸氣穿透率通常為100 g/(m2
⋅24h)以下,以50 g/(m2
⋅24h)以下為佳,以10 g/(m2
⋅24h)以下為較佳。藉由使用水蒸氣穿透率為如此之低之樹脂C,可降低光學薄膜自身之水蒸氣穿透率。
於此,所謂樹脂C之於40 μm之厚度時之水蒸氣穿透率,係指以此樹脂C形成之厚度40 μm之薄膜之水蒸氣穿透率。樹脂C之於40 μm之厚度時之水蒸氣穿透率,可藉由使用樹脂C製造厚度40 μm之樣品薄膜並量測此樣品薄膜之水蒸氣穿透率而求得。
核心層因係以延遲之絕對值為小之樹脂C所形成,故通常該核心層之延遲之絕對值為小。具體而言,核心層之面內延遲之絕對值以2 nm以下為佳,以1.0 nm以下為較佳,以0.5 nm以下為更佳。並且,核心層之厚度方向延遲之絕對值以2 nm以下為佳,以1.0 nm以下為較佳,以0.5 nm以下為更佳。
薄膜所包含之層體之面內延遲及厚度方向延遲,得由該薄膜之R0及R40、自該薄膜去除一部分層體之試料薄膜之R0及R40、以及該層體之平均折射率而計算。於此,所謂R0係表示於薄膜之主面之法線方向所量測之延遲,表示該薄膜之面內延遲。並且,所謂R40係表示於相對於薄膜之主面之法線方向40°之角度之方向所量測之延遲。此些R0與R40得使用AXOMETRICS公司製之「AxoScan」作為量測裝置而於波長590 nm量測。再者,薄膜所包含之層體之平均折射率,得藉由使用該層體所包含之樹脂製造樣品薄膜且量測此樣品薄膜之折射率而求得。
核心層之厚度以20 μm以上為佳,以25 μm以上為較佳,以30 μm以上為更佳,且以80 μm以下為佳,以60 μm以下為較佳,以40 μm以下為更佳。藉由核心層之厚度位於前述範圍之下限值以上,可降低延遲之值,並且藉由位於前述範圍之上限值以下,可薄化光學薄膜。
並且,第一表層之厚度Ts1及第二表層之厚度Ts2之總和相對於核心層之厚度Tc之比((Ts1+Ts2)/Tc)以落入指定範圍為佳(參照圖1)。具體而言,前述厚度之比((Ts1+Ts2)/Tc)以0.05以上為佳,以0.15以上為較佳,以0.25以上為更佳,且以0.4以下為佳,以0.38以下為較佳,以0.35以下為更佳。藉由前述厚度之比((Ts1+Ts2)/Tc)位於前述範圍之下限值以上,可有效提升光學薄膜之耐衝擊性,並且藉由位於前述範圍之上限值以下,可有效縮小光學薄膜之延遲之絕對值。
[4.第一表層]
第一表層係以衝擊強度優異之樹脂S1形成於核心層之一側之層體。此樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度為以5×10−2
J以上為佳,以7×10−2
J以上為較佳,以9×10−2
J以上為更佳。藉由將以衝擊強度如此優異之樹脂S1所形成之第一表層與以衝擊強度同樣優異之樹脂S2所形成之第二表層組合而包含,可提升光學薄膜自身之衝擊強度。就容易進行光學薄膜之製造的觀點而言,樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度之上限以30×10−2
J以下為佳,以25×10−2
J以下為較佳,以20×10−2
J以下為更佳。
於此,所謂樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度,係指以此樹脂S1形成之厚度40 μm之薄膜之衝擊強度。樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度,可藉由使用樹脂S1製造厚度40 μm之樣品薄膜並量測此樣品薄膜之衝擊強度而求得。
作為前述樹脂S1,可使用包含聚合物且更視需求而得包含任意成分之樹脂。其中作為前述樹脂,以包含含脂環結構之聚合物之樹脂為佳。以下有時適當將含脂環結構之聚合物稱為「含脂環結構聚合物」。含脂環結構聚合物因其機械強度優異,故可有效提升光學薄膜之衝擊強度。並且,含脂環結構聚合物因其吸濕性低,故可有效減少光學薄膜之水蒸氣穿透率。再者,含脂環結構聚合物通常具有優異的透明性、尺寸穩定性及輕量性。
含脂環結構聚合物為重複單元中具有脂環結構之聚合物,。可列舉例如:藉由使用環烯烴作為單體之聚合反應而得獲得之聚合物或其氫化物等。並且,作為前述之含脂環結構聚合物,可使用於主鏈中含有脂環結構之聚合物及於側鏈含有脂環結構之聚合物之任一者。作為脂環結構,雖可列舉例如:環烷烴結構、環烯烴結構等,但就熱穩定性等的觀點而言,以環烷烴結構為佳。
一個脂環結構所含有之碳數以4個以上為佳,以5個以上為較佳,以6個以上為更佳,且以30個以下為佳,以20個以下為較佳,以15個以下為更佳。藉由一個脂環結構所含有之碳數位於上述範圍內,可令機械強度、耐熱性及成形性取得高度平衡。
含脂環結構聚合物中之具有脂環結構之重複單元之比例,以30重量%以上為佳,以50重量%以上為較佳,以70重量%以上為更佳,尤以90重量%以上為佳。藉由令具有脂環結構之重複單元之比例如前所述之多,可提升耐熱性。
並且,於含脂環結構聚合物中,具有脂環結構之結構單元以外之剩餘部分並未特別限定,得視使用目的而適當選擇。
作為含脂環結構聚合物,可使用具結晶性者及不具結晶性者之任一者,亦可將二者組合使用。於此,所謂具結晶性之聚合物,係稱具有熔點Mp之聚合物。並且,所謂具有熔點Mp之聚合物,亦即可使用示差掃描熱量計(DSC)觀測熔點Mp之聚合物。藉由使用具結晶性之含脂環結構聚合物,可特別提升光學薄膜之衝擊強度。並且,藉由使用不具結晶性之含脂環結構聚合物,可降低光學薄膜之製造成本。
作為具結晶性之含脂環結構聚合物,可列舉例如下述聚合物(α)~聚合物(δ)。其中,因易獲得耐熱性優異之光學薄膜,而以聚合物(β)作為具結晶性之含脂環結構聚合物為佳。 聚合物(α):具結晶性之環烯烴單體之開環聚合物。 聚合物(β):具結晶性之聚合物(α)之氫化物。 聚合物(γ):具結晶性之環烯烴單體之加成聚合物。 聚合物(δ):具結晶性之聚合物(γ)之氫化物。
具體而言,作為具結晶性之含脂環結構聚合物,以包括具結晶性之二環戊二烯之開環聚合物及具結晶性之二環戊二烯之開環聚合物之氫化物為佳,以具結晶性之二環戊二烯之開環聚合物之氫化物為較佳。於此,所謂二環戊二烯之開環聚合物,係稱相對於總結構單元之源自二環戊二烯之結構單元之比例通常為50重量%以上、以70重量%以上為佳、以90重量%以上為較佳、以100重量%為更佳之聚合物。
於製造光學薄膜之前,具結晶性之含脂環結構聚合物亦可未結晶化。然而,於已製造光學薄膜之後,該光學薄膜所包含之具結晶性之含脂環結構聚合物通常藉由結晶化而可具有高結晶化度。具體結晶化度之範圍得視期望性能而適當選擇,但以10%以上為佳,以15%以上為較佳。藉由將光學薄膜所包含之含脂環結構聚合物之結晶化度定為前述範圍之下限值以上,可對於光學薄膜賦予高度耐熱性及耐藥品性。結晶化度得藉由X射線繞射法量測。
具結晶性之含脂環結構聚合物之熔點Mp以200℃以上為佳,以230℃以上為較佳,且以290℃以下為佳。藉由使用具有如此熔點Mp之具結晶性之含脂環結構聚合物,可獲得成形性與耐熱性取得更優異平衡之光學薄膜。
如前所述之具結晶性之含脂環結構聚合物,得藉由例如國際專利公開第2016/067893號所記載之方法而製造。
另一方面,不具結晶性之含脂環結構聚合物,可列舉例如:(1)降烯(norbornene)聚合物、(2)單環的環烯烴聚合物、(3)環狀共軛二烯聚合物、(4)乙烯基脂環烴聚合物及此些之氫化物等。其中,就透明性及成形性之觀點而言,以降烯系聚合物及其氫化物為較佳。
作為降烯系聚合物,可列舉例如:降烯單體之開環聚合物、降烯單體與能開環共聚之其他單體所形成之開環共聚物及此些之氫化物;降烯單體之加成聚合物、降烯單體與能共聚之其他單體所形成之加成共聚物等。其中,就透明性的觀點而言,尤以降烯單體之開環聚合物之氫化物為佳。
上述之含脂環結構聚合物,可選自例如日本專利公開第2002-321302號公報所揭示之聚合物。
作為不具結晶性之含脂環結構聚合物,因市售有各式各樣的商品,故得於其中適當選擇具有期望特性者而使用。作為此市售品之例,可列舉:商品名「ZEONOR」(日本瑞翁股份有限公司製)、「ARTON」(JSR股份有限公司製)、「APEL」(三井化學股份有限公司製)、「TOPAS」(POLYPLASTICS股份有限公司製)之商品群。
樹脂S1所包含之聚合物之玻璃轉移溫度Tg以80℃以上為佳,以85℃以上為較佳,以100℃以上為更佳,且以250℃以下為佳,以170℃以下為較佳。玻璃轉移溫度為於如此範圍之聚合物,於高溫下使用時難以發生變形及應力,而具有優異耐久性。
樹脂S1所含有之聚合物之重量平均分子量(Mw)以1,000以上為佳,以2,000以上為較佳,以10,000以上為更佳,尤以25,000以上為佳,且以1,000,000以下為佳,以500,000以下為較佳,以100,000以下為更佳,其中以80,000以下為佳,特別以50,000以下為佳。具有如此重量平均分子量之聚合物,其成形加工性與耐熱性取得優異平衡。
樹脂S1所含有之聚合物之分子量分布(Mw/Mn)以1.0以上為佳,以1.2以上為較佳,以1.5以上為更佳,且以10以下為佳,以4.0以下為較佳,以3.5以下為更佳。於此,Mn表示數量平均分子量。具有如此分子量分布之聚合物,其成形加工性優異。
樹脂S1可單獨含有1種聚合物,亦可以任意比例組合而含有2種以上聚合物。
就容易獲得期望光學薄膜的觀點而言,樹脂S1中之聚合物之比例以50重量%以上為佳,以70重量%以上為較佳,以80重量%以上為更佳,尤以90重量%以上為佳。
樹脂S1亦可含有任意成分組合於上述聚合物。作為任意成分之例,可列舉與已列舉作為樹脂C得含有之任意成分者相同之例。並且,任意成分可單獨使用1種,亦可以任意比例組合2種以上使用。然而,就顯著發揮本發明之效果的觀點而言,以任意成分之含有比例為少者為佳。舉例而言,任意成分之總計比例相對於樹脂S1所含有之聚合物100重量份,以50重量份以下為佳,以30重量份以下為較佳,以20重量份以下為更佳,尤以10重量份以下為佳。
樹脂S1之於40 μm之厚度時之水蒸氣穿透率通常為100 g/(m2
⋅24h)以下,以50 g/(m2
⋅24h)以下為佳,以10 g/(m2
⋅24h)以下為較佳。藉由使用水蒸氣穿透率為如此之低之樹脂S1,可降低光學薄膜自身之水蒸氣穿透率。
於此,所謂樹脂S1之於40 μm之厚度時之水蒸氣穿透率,係指以此樹脂S1形成之厚度40 μm之薄膜之水蒸氣穿透率。樹脂S1之於40 μm之厚度時之水蒸氣穿透率,可藉由使用樹脂S1製造厚度40 μm之樣品薄膜並量測此樣品薄膜之水蒸氣穿透率而求得。
就獲得延遲之絕對值為小之光學薄膜的觀點而言,以第一表層之延遲之絕對值為小者為佳。具體而言,第一表層之面內延遲之絕對值以2 nm以下為佳,以1.5 nm以下為較佳,以1.0 nm以下為更佳。並且,第一表層之厚度方向延遲之絕對值以2.0 nm以下為佳,以1.5 nm以下為較佳,以1.0 nm以下為更佳。
第一表層之厚度以1.0 μm以上為佳,以2.0 μm以上為較佳,以3.0 μm以上為更佳,且以9 μm以下為佳,以7 μm以下為較佳,以5 μm以下為更佳。藉由第一表層之厚度為前述範圍之下限值以上,可有效提升光學薄膜之衝擊強度,並且藉由為前述範圍之上限值以下,可有效縮小光學薄膜之延遲之絕對值。
[5.第二表層]
第二表層係以衝擊強度優異之樹脂S2形成於核心層之另一側之層體。此樹脂S2之於40 μm之厚度時之衝擊強度係位於與樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度之範圍相同之範圍。惟樹脂S2之於40 μm之厚度時之衝擊強度可與樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度相同,亦可相異。藉由將以衝擊強度如此優異之樹脂S2形成之第二表層及以衝擊強度同樣優異之樹脂S1形成之第一表層組合而包含,可提升光學薄膜自身之衝擊強度。
於此,所謂樹脂S2之於40 μm之厚度時之衝擊強度,係指以此樹脂S2形成之厚度40 μm之薄膜之衝擊強度。樹脂S2之於40 μm之厚度時之衝擊強度,可與樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度藉由相同的方法量測。
作為前述樹脂S2,得任意使用已說明作為樹脂S1之範圍者。藉此,由第二表層可獲得與第一表層所致之效果相同的效果。第一表層所包含之樹脂S1與第二表層所包含之樹脂S2雖可相異,但就抑制光學薄膜之製造成本及抑制翹曲的觀點而言,以相同者為佳。
就獲得延遲之絕對值為小之光學薄膜的觀點而言,以第二表層之延遲之絕對值為小者為佳。第二表層之具體面內延遲之絕對值得位於與第一表層之面內延遲之絕對值之範圍相同之範圍。並且,第二表層之具體厚度方向延遲之絕對值得位於與第一表層之厚度方向延遲之絕對值之範圍相同之範圍。
就與第一表層相同的觀點而言,第二表層之厚度得位於與第一表層之厚度之範圍相同之範圍。藉此,第二表層中可獲得與第一表層相同的效果。第一表層之厚度與第二表層之厚度雖可相異,但就有效抑制光學薄膜之翹曲的觀點而言,以相同者為佳。
[6.任意層體]
光學薄膜得視需求而具備任意層體組合於上述核心層、第一表層及第二表層。作為任意層體之例,可列舉:提升薄膜表面硬度之硬塗層(hard coat layer)、優化薄膜滑順性之墊層(mat layer)、抗反射層。然而,就薄化光學薄膜之觀點而言,以光學薄膜並未具備任意層體者為佳。是以,光學薄膜尤以僅依序具備第一表層、核心層及第二表層者為佳。
[7.光學薄膜之物性及厚度]
光學薄膜通常為透明的薄膜而令可見光穿透。具體光線穿透率得視光學薄膜之用途而適當選擇。舉例而言,於波長420 nm~780 nm之光線穿透率以85%以上為佳,以88%以上為較佳。
光學薄膜之厚度以5 μm以上為佳,以15 μm以上為較佳,以25 μm以上為更佳,且以50 μm以下為佳,以45 μm以下為較佳,以40 μm以下為更佳。藉由光學薄膜之厚度位於前述範圍之下限值以上,可有效提升光學薄膜之衝擊強度,或可有效降低水蒸氣穿透率。並且,藉由光學薄膜之厚度位於前述範圍之上限值以下,可有效縮小光學薄膜之延遲之絕對值。
[8.光學薄膜之製造方法]
光學薄膜之製造方法並未特別受到限定而得採用任意製造方法。舉例而言,製備樹脂C、樹脂S1及樹脂S2,藉由將此些材料成形為期望形狀,得製造光學薄膜。作為用以成形樹脂C、樹脂S2及樹脂S2之成形方法之較佳例,可列舉藉由共擠製法之熔融擠製成形。藉由進行此熔融擠製成形,可有效率地製造具有期望各層厚度之光學薄膜。
進行藉由共擠製法之熔融擠製成形之際之樹脂之溫度(以下有時適當稱為「擠製溫度」)並未特別受到限定,得為分別令各樹脂熔融之溫度,且得適當設定適於成形之溫度。具體而言,以Tg+80℃以上為佳,以Tg+100℃以上為較佳,且以Tg+180℃以下為佳,以Tg+170℃以下為較佳。於此之「Tg」表示樹脂C、樹脂S1及樹脂S2之玻璃轉移溫度中之最高溫度。藉由將擠製溫度定為前述範圍之下限值以上,可充分提升樹脂之流動性且可優化成形性,並且藉由定為前述範圍之上限值以下,可抑制樹脂之劣化。
藉由將如前所述而成之樹脂C、樹脂S1及樹脂S2成形為層狀,可獲得沿其厚度方向依序具備以樹脂S1形成之層體、以樹脂C形成之層體及以樹脂S2形成之層體之多層薄膜。此多層薄膜通常作為長條狀薄膜而獲得。如此而獲得之多層薄膜得就此作為光學薄膜使用。並且前述多層薄膜亦可視需求施加任意處理,而使用藉此所獲得者作為光學薄膜。
[9.光學薄膜之用途]
上述光學薄膜得適用於液晶顯示裝置等顯示裝置中作為保護其他層體之保護薄膜。其中,光學薄膜適合作為偏光件保護薄膜,特別適合作為顯示裝置之內側偏光件保護薄膜。
於一實施型態中,偏光板具備偏光件與上述光學薄膜。光學薄膜於偏光板中得作為偏光件保護薄膜發揮功能。此偏光板於光學薄膜與偏光件之間亦可更具備用以接合二者之接合劑層。
偏光件並未特別受到限定,而得使用任意偏光件。作為偏光件之例,可列舉於聚乙烯醇薄膜吸附碘、二色性染料等材料之後進行延伸加工者。作為構成接合劑層之接合劑,可列舉將各種聚合物作為基礎聚合物者。作為此基礎聚合物之例,可列舉例如:丙烯酸聚合物、矽氧聚合物、聚酯、聚胺酯、聚醚及合成橡膠。
偏光板所具備之偏光件與保護薄膜之數量雖係任意,但偏光板通常得具備1層偏光件及設置於其雙面之2層保護薄膜。此2層保護薄膜中,可二者皆為上述光學薄膜,亦可僅其中一者為上述光學薄膜。特別是於具備光源及液晶單元且於此液晶單元之光源側及顯示面側之二者具有偏光板之液晶顯示裝置中,尤以具備光學薄膜作為於光源側之位置中所使用之保護薄膜而非於顯示面側之偏光件所使用之保護薄膜為佳。藉由具有此結構,而可容易構成具有傾斜視角漏光及顏色不均皆為小之良好顯示品質之液晶顯示裝置。
作為適當設置前述偏光板之液晶顯示裝置,可列舉具備例如面內切換(In-Plane Switching,IPS)模式、垂直配向(Vertical Alignment,VA)模式、多域垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment,MVA)模式、連續風車狀配向(Continuous Pinwheel Alignment,CPA)模式、混合配向向列(Hybrid Alignment Nematic,HAN)模式、扭曲向列(Twisted Nematic,TN)模式、超扭曲向列(Super-Twisted Nematic,STN)模式、光學補償彎曲(Optical Compensated Bend,OCB)模式等驅動方式之液晶單元的液晶顯示裝置,其中因光學薄膜所致之傾斜視角漏光及顏色不均之抑制效果顯著,而尤以具備IPS模式之液晶單元之液晶顯示裝置為佳。
[實施例]
以下,將揭示實施例而針對本發明具體說明。然而,本發明並非限定於以下所揭示之實施例,於未脫離本發明之申請專利範圍及其均等範圍之範圍中得任意變更實施。
於以下之說明中,除非另有註明,否則表示份量之「%」及「份」以重量為基準。而且,除非另有註明,否則說明於以下之操作係於常溫常壓大氣中進行。
[評價方法]
[分子量之量測方法]
聚合物之重量平均分子量及數量平均分子量,為於38℃量測作為取決於以四氫呋喃作為沖提液之凝膠滲透層析術之標準聚苯乙烯換算值。作為量測裝置可使用TOSOH公司製之HLC8020GPC。
[玻璃轉移溫度及熔點Mp之量測方法]
將於氮氣氣體環境下加熱至300℃之試料以液態氮急速冷卻,使用示差掃描熱量計(DSC),分別求得以10℃/min升溫之試料之玻璃轉移溫度Tg及熔點Mp。
[氫化率之量測方法]
聚合物之氫化率為以鄰二氯苯-d4
作為溶劑而於145℃藉由1
H-NMR量測而量測。
[聚合物之外消旋二單元組之比例之量測方法]
以鄰二氯苯-d4
作為溶劑而於200℃適用反閘去耦合(inverse-gated decoupling)法進行聚合物之13
C-NMR量測。此13
C-NMR量測之結果中,以鄰二氯苯-d4
之127.5 ppm之峰值作為基準偏移,判斷源自内消旋二單元組之43.35 ppm之訊號與源自外消旋二單元組之43.43ppm之訊號。基於此些訊號之強度比,求得聚合物之外消旋二單元組之比例。
[層體之厚度之量測方法]
將光學薄膜包埋於環氧樹脂之後,使用切片機(microtome;大和光機工業公司製之「RUB-2100」)切成0.05 μm之厚度。使用穿透式電子顯微鏡觀察所呈現之剖面,而量測光學薄膜所包含之各層體之厚度。
[衝擊強度之量測方法]
圖2係概略表示使用於實施例及比較例之光學薄膜之衝擊強度之量測裝置的立體圖。並且,圖3係概略表示使用於實施例及比較例之光學薄膜之衝擊強度之量測裝置的剖面圖。使用此些圖2~圖3所示之量測裝置而量測光學薄膜之衝擊強度。
藉由具備形成為中空圓筒形之上部夾環201及下部夾環202之治具,而水平固定作為試驗片之薄膜10a。上部夾環201及下部夾環202之內徑(以箭號A3表示)為4 cm。令作為撞錘之鋼球211(彈珠臺彈珠,重5g,直徑11 mm)自各種高度沿箭號A1方向自由落下,落至固定於治具之薄膜10a的上表面10U中,治具內之中心軸上的位置15P。前述高度h表示鋼球211之最下部之水平面H1與薄膜10a之上表面10U之距離。此高度於圖3中以箭號A2表示。調查薄膜10a未破之情況與薄膜10a已破之情況之界線之高度h。而且,將於前述界線之高度時之鋼球211之位能定為衝擊強度。
[光學薄膜之運送性之評價方法]
圖4係概略表示將使用於實施例及比較例之修整用刃1及2沿垂直於薄膜運送方向之平面切開來之剖面的剖面圖。
後述實施例及比較例中,於水平運送光學薄膜的同時進行該光學薄膜之修整。此修正係如圖4所示,藉由組合配置於光學薄膜3之重力方向上方之圓形皿形刃1與配置於光學薄膜3之重力方向下方之碗形刃2而進行。並且,前述之皿形刃1及碗形刃2之組合配置成碗形刃2之外周接觸於光學薄膜3。再者,前述之皿形刃1及碗形刃2之組合於光學薄膜3之幅寬方向之兩端部各設置1組,而總計設置2組。如此使用皿形刃1及碗形刃2之修整中,於進入皿形刃1及碗形刃2之間之部分中達成光學薄膜3之連續修整。
以運送速度5 m/min沿其縱向方向運送光學薄膜3之同時,持續30分鐘之光學薄膜3之修整。然後,光學薄膜3未破損斷裂者則判定為「良」,光學薄膜3以修整所致之破裂為原因而破損斷裂者則判定為「不良」。於此,所謂光學薄膜3之破損斷裂,係稱光學薄膜3沿作為其運送方向之縱向方向以外之方向斷開之現象。
[延遲之量測方法]
準備光學薄膜之各層所包含之樹脂之料粒(pellet)。將各樹脂之料粒熔融擠製成形以製作樣品薄膜。使用折射率膜厚量測裝置(METRICON公司製之「稜鏡耦合器」),於量測波長405 nm、532 nm及633 nm量測此樣品薄膜之折射率。對於此些之於量測波長405 nm、532 nm及633 nm所獲得之量測值,藉由擬合於柯西(Cauchy)色散公式而算出於量測波長590 nm之折射率。
前述於波長590 nm之折射率之量測,係沿樣品薄膜之擠製方向、垂直於前述擠製方向之面內方向及厚度方向分別進行。然後,求得此樣品薄膜之於波長590 nm之平均折射率,作為前述擠製方向、垂直於前述擠製方向之面內方向及厚度方向之折射率之平均,並將此定為對應該樣品薄膜之層體之平均折射率。
算出光學薄膜之平均折射率ntotal
,作為光學薄膜所包含之各層體之平均折射率之基於層體厚度比之加權平均。具體而言,自下述式(X)算出光學薄膜之於量測波長590 nm之平均折射率ntotal
。 ntotal
=ns1
×[ds1
/(ds1
+dc
+ds2
)]+nc
×[dc
/(ds1
+dc
+ds2
)]+ns2
×[ds2
/(ds1
+dc
+ds2
)] (X) (前述式(X)中,ns1
表示第一表層之於量測波長590 nm之平均折射率,ds1
表示第一表層之厚度,nc
表示核心層之於量測波長590 nm之平均折射率,dc
表示核心層之厚度,ns2
表示第二表層之於量測波長590 nm之平均折射率,ds2
表示第二表層之厚度。)
使用量測裝置(AXOMETRICS公司製之「AxoScan」)於量測波長590 nm量測光學薄膜之R0及R40。
自前述光學薄膜之R0及R40以及光學薄膜之平均折射率ntotal
,計算於波長590 nm之光學薄膜之厚度方向延遲。
並且,使用砂紙#100自光學薄膜去除第一表層,更以砂紙#2000拋光表面,而獲得包含核心層及第二表層之試料薄膜。算出試料薄膜之平均折射率nave
,作為此試料薄膜所包含之各層體之平均折射率之基於層體厚度比之加權平均。具體而言,自下述式(Y)算出試料薄膜之於量測波長590 nm之平均折射率nave
。 nave
=nc
×[dc
/(dc
+ds2
)]+ns2
×[ds2
/(dc
+ds2
)] (Y) (前述式(Y)中,符號之意義與式(X)相同。)
使用量測裝置(AXOMETRICS公司製之「AxoScan」)於量測波長590 nm量測此試料薄膜之R0及R40。
自試料薄膜之R0及R40以及試料薄膜之平均折射率nave
計算於波長590 nm之試料薄膜之面內延遲及厚度方向延遲。而且,藉由自包含第一表層之光學薄膜之面內延遲及厚度方向延遲,減去不包含第一表層之試料薄膜之面內延遲及厚度方向延遲,而求得第一表層之面內延遲及厚度方向延遲。
再者,使用砂紙#100自試料薄膜去除第二表層,更以砂紙#2000拋光表面,而獲得核心層。自核心層之R0及R40以及核心層之平均折射率nc
計算於波長590 nm之核心層之面內延遲及厚度方向延遲。
並且,藉由自包含第二表層之試料薄膜之面內延遲及厚度方向延遲,減去核心層之面內延遲及厚度方向延遲,而求得第二表層之面內延遲及厚度方向延遲。
[視角特性之評價方法]
於光學薄膜使用電暈(corona)處理裝置(春日電機公司製),以放電量50 W⋅min/m2
施加電暈處理。以接合液(日本合成化學公司製之「GOHSEFIMER Z200」)介入施加電暈處理面之光學薄膜與聚乙烯醇製之偏光件(厚度23 μm)之間,而使施加電暈處理之光學薄膜及偏光件之其中一表面以彼此面對之狀態重疊,並使用輥式層壓機予以貼合。以接合液介入如此所獲得之多層薄膜與偏光件保護薄膜之間而使二者重疊,並使用輥式層壓機予以貼合,所述偏光件保護薄膜係由以與前述相同條件施加電暈處理之包含含脂環結構聚合物之樹脂(日本瑞翁股份有限公司製;玻璃轉移溫度126℃)所形成者,且厚度為40 μm。藉此,獲得具有(偏光件保護薄膜)/(接合層)/(偏光件)/(接合層)/(光學薄膜)之層結構之偏光板。
準備市售電視作為IPS型液晶顯式裝置。取出此電視之觀看側之偏光板(亦即較接近顯示面之偏光板),裝設使用實施例或比較例中所製造之光學薄膜所製造之前述偏光板以取而代之。之後,令電視顯示黑畫面,且觀察顯示面。自顯示面之極角約為40°之方向且於方位角0°~180°之範圍中進行觀察。觀察之結果,顯示面之色調若可隱約看出偏藍則判定為「不良」,若無法確認色調則判定為「良」。
[水蒸氣穿透率之量測方法]
遵從JIS K 7129 B法,使用水蒸氣穿透度量測裝置(MOCON公司製之「PERMATRAN-W」)於溫度40℃且濕度90%RH之條件下量測光學薄膜之水蒸氣穿透率。
[翹曲之評價方法]
以肉眼觀察如同於前述[視角特性之評價方法]所說明而製造之偏光板。觀察之結果,光學薄膜表面未確認有凹凸,外觀為良好。
切割前述偏光板而獲得邊長100 mm之正方形。將所獲得之薄膜片靜置於溫度調整為60℃且濕度調整為90%之高溫恆濕槽100小時。之後,自高溫恆濕槽取出薄膜片,且放置於平坦玻璃之上。此時,因薄膜片之翹曲所致之該薄膜片之端部浮起2 mm以上之情況則判定為「不良」,浮起量未達2 mm之情況則判定為「良」。
[製造例1.包含嵌段共聚物之氫化物之樹脂I之製造]
(第一階段:聚合反應所致之第一嵌段St1之伸長)
於已充分乾燥且以氮氣置換之具備攪拌裝置的不鏽鋼製反應器中,裝入脫水環已烷320份、苯乙烯75份及二丁醚0.38份,於60℃攪拌的同時添加正丁基鋰溶液(以15重量%含有之已烷溶液)0.41份以起始聚合反應,進而進行第一階段之聚合反應。於反應開始後1小時之時間點,自反應混合物取樣且藉由氣相層析術(gas chromatography,GC)分析試料之結果,其聚合轉化率為99.5%。
(第二階段:聚合反應所致之第二嵌段Ip之伸長)
於上述第一階段中所獲得之反應混合物添加異戊二烯15份,以起始後續第二階段之聚合反應。於第二階段之聚合反應開始後1小時之時點,自反應混合物取樣且藉由GC分析試料之結果,其聚合轉化率為99.5%。
(第三階段:聚合反應所致之第三嵌段St2之伸長)
於上述第二階段中所獲得之反應混合物添加苯乙烯10份,以起始後續第三階段之聚合反應。於第三階段之聚合反應開始後1小時之時間點,自反應混合物取樣試料,且量測所獲得之嵌段共聚物之重量平均分子量Mw及數量平均分子量Mn。並且於此時間點藉由GC分析所取樣之試料之結果,其聚合轉化率為幾乎100%。之後立即於反應混合物添加異丙醇0.2份以令反應停止。藉此獲得包含嵌段共聚物之混合物。
所獲得之嵌段共聚物可知為具有第一苯乙烯嵌段St1/異戊二烯嵌段Ip/第二苯乙烯嵌段St2=75/15/10之重量比之三嵌段分子結構之聚合物。此嵌段共聚物之重量平均分子量(Mw)為70,900,分子量分布(Mw/Mn)為1.5。
(第四階段:嵌段共聚物之氫化)
隨後,將包含上述嵌段共聚物之混合物輸送至具備攪拌裝置之耐壓反應器,添加並混合作為氫化觸媒之矽藻土承載型鎳觸媒(日揮觸媒化成公司製之「E22U」,鎳承載量60%)8.0份及脫水環己烷100份。以氫氣置換反應器內部,進一步攪拌溶液且同時供給氫氣,而於溫度190℃且壓力4.5 MPa進行氫化反應8小時。藉由氫化反應將嵌段共聚物氫化,而獲得聚合物X。所獲得之反應溶液所包含之聚合物X之重量平均分子量(Mw)為63,300,分子量分布(Mw/Mn)為1.5。
(第五階段:去除揮發成分)
氫化反應結束後,過濾反應溶液以去除氫化觸媒。之後,於反應溶液添加溶解係酚系抗氧化劑之肆[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)丙酸]新戊四酯(pentaerythrityl tetrakis[3-(3,5-di-t
-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate])(松原產業公司製之「Songnox 1010」)0.1份之二甲苯溶液2.0份,並使其溶解。
隨後,使用圓筒形濃縮乾燥器(日立製作所公司製之「KONTORO」),於溫度260℃且壓力0.001 MPa以下自上述溶液去除係溶劑之環己烷、二甲苯及其他揮發成分。將熔融聚合物自模具(die)擠製成條(strand)狀,冷卻後,使用造粒機(pelletizer)製作包含聚合物X之樹脂I之料粒。
所獲得之料粒狀之樹脂I所包含之聚合物X之重量平均分子量(Mw)為62,200,分子量分布(Mw/Mn)為1.5,氫化率幾乎為100%。
[製造例2.包含二環戊二烯之開環聚合物之氫化物之樹脂II之製造]
(二環戊二烯之開環聚合物之氫化物之合成)
於充分乾燥金屬製之耐壓反應器之後,以氮氣置換。於此金屬製耐壓反應器加入環己烷154.5份、二環戊二烯(內型異構物含有率99%以上)之濃度為70%之環己烷溶液42.8份(作為二環戊二烯之份量為30份)及1-己烯1.9份,且加熱至53℃。
於將四氯鎢苯醯亞胺(四氫呋喃)錯合物0.014份溶解於0.70份之甲苯之溶液中,加入濃度為19%之二乙基乙氧鋁(diethyl aluminum ethoxide)/正己烷溶液0.061份,且攪拌10分鐘,以製備觸媒溶液。
將此觸媒溶液加入耐壓反應器中,以起始開環聚合反應。之後,於保持53℃的同時令其反應4小時,而獲得二環戊二烯之開環聚合物之溶液。
所獲得之二環戊二烯之開環聚合物之數量平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)分別為8,750及28,100,由此些求得之分子量分布(Mw/Mn)為3.21。
將作為停止劑之1,2-乙二醇0.037份加入所獲得之二環戊二烯之開環聚合物之溶液200份,加熱至60℃,攪拌1小時以令聚合反應停止。於此,加入類水滑石化合物(協和化學工業公司製之「KYOWAAD(註冊商標)2000」)1份,加熱至60℃,攪拌1小時。之後,加入過濾助劑(昭和化學工業公司製之「Radiolite(註冊商標)#1500」)0.4份,使用PP打褶濾芯(ADVANTEC東洋公司製之「TCP-HX」)過濾分開吸附劑與溶液。
於過濾後之二環戊二烯之開環聚合物之溶液200(聚合物份量30份)份加入環己烷100份,添加氯氫化羰基参(三苯基膦)釕(chlorohydridocarbonyl tris(triphenylphosphine) ruthenium)0.0043份,於氫氣壓6 MPa且180℃進行氫化反應4小時。藉此,獲得包含二環戊二烯之開環聚合物之氫化物之反應液。此反應液中析出氫化物而成為漿料溶液。
使用離心機分離前述反應液所包含之氫化物與溶液,於60℃減壓乾燥24小時,而獲得具結晶性之二環戊二烯之開環聚合物之氫化物28.5份。此氫化物之氫化率為99%以上,玻璃轉移溫度Tg為95℃,結晶化溫度Tc為180℃,熔點Mp為262℃,外消旋二單元組之比例為89%。
(料粒之製造)
將抗氧化劑(肆[亞甲基-3-(3’,5’-二-三級丁基-4’-羥基苯基)丙酸]甲酯;BASF Japan公司製之「Irganox(註冊商標)1010」)1.1份混合於前述之二環戊二烯之開環聚合物之氫化物100份,而獲得樹脂II。
將此樹脂II投入具備4個內徑3 mmΦ之模具孔之雙軸擠製機(東芝機械公司製之「TEM-37B」)。使用前述雙軸擠製機,藉由熱熔融擠製成形,而令樹脂成形為條狀之成形體。以條切機(strand cutter)細切此成形體,而獲得包含二環戊二烯之開環聚合物之氫化物之樹脂II之料粒。前述之雙軸擠製機之運轉條件如下所示。 l 機筒設定溫度:270℃~280℃ l 模具設定溫度:250℃ l 螺桿轉速:145 rpm l 進料機轉速:50 rpm
[實施例1]
將由製造例1所製造之樹脂I投入至料斗。而且,將所投入之樹脂I作為核心層用之樹脂C,而供給於多歧管模具(multi-manifold die)。
另一方面,將由製造例2所製造之樹脂II投入至另一料斗。而且,將所投入之樹脂II作為第一表層用之樹脂S1及第二表層用之樹脂S2,而供給於前述多歧管模具。
隨後,以熔融狀態自多歧管模具將核心層用之樹脂C、第一表層用之樹脂S1及第二表層用之樹脂S2擠製成薄膜狀。而且,將所擠製之樹脂澆鑄於冷卻輥而予以冷卻,以製造依序具備第一表層/核心層/第二表層之薄膜。將核心層用之樹脂C之玻璃轉移溫度定為TgC,將前述熔融擠出之溫度設定於TgC+50℃~TgC+200℃之範圍。自所獲得之薄膜藉由修整而去除其幅寬方向之兩端之部分,而獲得薄膜幅寬約600 mm之長條狀光學薄膜。
以上述方法評價所獲得之光學薄膜。
[實施例2]
藉由調整多歧管模具中之樹脂C、樹脂S1及樹脂S2之擠製量,而如表1所示變更核心層、第一表層及第二表層之厚度。除以上事項以外,其餘藉由與實施例1相同之操作進行光學薄膜之製造及評價。
[實施例3]
改用包含不具結晶性之含脂環結構聚合物之樹脂III(降烯聚合物;日本瑞翁股份有限公司製之「ZEONOR」;玻璃轉移溫度126℃)取代由製造例2所製造之樹脂II作為第一表層用之樹脂S1及第二表層用之樹脂S2。並且,藉由調整多歧管模具中之樹脂C、樹脂S1及樹脂S2之擠製量,而如表1所示變更核心層、第一表層及第二表層之厚度。除以上事項以外,其餘藉由與實施例1相同之操作進行光學薄膜之製造及評價。
[實施例4]
改用包含不具結晶性之含脂環結構聚合物之樹脂IV(降烯聚合物;日本瑞翁股份有限公司製之「ZEONOR」;玻璃轉移溫度163℃)取代樹脂III作為第一表層用之樹脂S1及第二表層用之樹脂S2。並且,藉由調整多歧管模具中之樹脂C、樹脂S1及樹脂S2之擠製量,而如表1所示變更第一表層及第二表層之厚度。除以上事項以外,其餘藉由與實施例3相同之操作進行光學薄膜之製造及評價。
[比較例1]
使用由製造例1所製造之樹脂I作為核心層用之樹脂C、第一表層用之樹脂S1及第二表層用之樹脂S2之全部。除以上事項以外,其餘藉由與實施例1相同之操作,進行具備僅由樹脂I形成之層體之單層結構之光學薄膜之製造及評價。
[比較例2]
使用由製造例2所製造之樹脂II作為核心層用之樹脂C、第一表層用之樹脂S1及第二表層用之樹脂S2之全部。除以上事項以外,其餘藉由與實施例1相同之操作,進行具備僅由樹脂II形成之層體之單層結構之光學薄膜之製造及評價。
[比較例3]
使用與使用於實施例3相同之樹脂III作為核心層用之樹脂C、第一表層用之樹脂S1及第二表層用之樹脂S2之全部。除以上事項以外,其餘藉由與實施例1相同之操作,進行具備僅由樹脂III形成之層體之單層結構之光學薄膜之製造及評價。
[比較例4]
藉由調整多歧管模具中之樹脂C、樹脂S1及樹脂S2之擠製量,而如表1所示變更核心層、第一表層及第二表層之厚度。除以上事項以外,其餘藉由與實施例1相同之操作進行光學薄膜之製造及評價。
[比較例5]
準備三乙醯纖維素薄膜(FUJIFILM公司製之「Fujitack」,厚度40 μm)作為光學薄膜,以上述方法評價。
[結果]
前述實施例及比較例之結果表示於下述表格。於下述表格中,簡稱之意義如下所述。 I:包含作為嵌段共聚物之氫化物之聚合物X之樹脂I。 II:包含具結晶性之含脂環結構聚合物之樹脂II。 III:包含不具結晶性之含脂環結構聚合物之樹脂III。 IV:包含不具結晶性之含脂環結構聚合物之樹脂IV。 TAC:三乙醯纖維素。 Re:面內延遲。 Rth:厚度方向延遲。
[表1.實施例之結果]
[表2.比較例之結果]
1‧‧‧皿形刃
2‧‧‧碗形刃
3‧‧‧光學薄膜
10a‧‧‧薄膜
10U‧‧‧薄膜之上表面
15P‧‧‧中心軸上之位置
100‧‧‧光學薄膜
110‧‧‧核心層
120‧‧‧第一表層
130‧‧‧第二表層
201‧‧‧上部夾環
202‧‧‧下部夾環
211‧‧‧鋼球
圖1係概略表示關於本發明之一實施型態之光學薄膜的剖面圖。 圖2係概略表示使用於實施例及比較例之光學薄膜之衝擊強度之量測裝置的立體圖。 圖3係概略表示使用於實施例及比較例之光學薄膜之衝擊強度之量測裝置的剖面圖。 圖4係概略表示將使用於實施例及比較例之修整用刃沿垂直於薄膜運送方向之平面切開來之剖面的剖面圖。
Claims (6)
- 一種光學薄膜,其厚度方向延遲之絕對值為3 nm以下,衝擊強度為2×10−2 J以上,且水蒸氣穿透率為10 g/(m2 ⋅24h)以下。
- 如請求項1所述之光學薄膜,其中該光學薄膜具備以樹脂C形成之核心層、以樹脂S1形成於該核心層之一側之第一表層及以樹脂S2形成於該核心層之另一側之第二表層;該樹脂C之於40 μm之厚度時之厚度方向延遲之絕對值為3 nm以下,該樹脂S1之於40 μm之厚度時之衝擊強度為5×10−2 J以上,且該樹脂S2之於40 μm之厚度時之衝擊強度為5×10−2 J以上。
- 如請求項2所述之光學薄膜,其中該樹脂C含有嵌段共聚物之氫化物,該樹脂S1及該樹脂S2含有含脂環結構聚合物。
- 如請求項2所述之光學薄膜,其中該第一表層之厚度Ts1及該第二表層之厚度Ts2之總和相對於該核心層之厚度Tc之比((Ts1+Ts2)/Tc)為0.05至0.4。
- 如請求項1至4之任一項所述之光學薄膜,其厚度為50 μm以下。
- 一種偏光板,其具備如請求項1至5之任一項所述之光學薄膜與偏光件。
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