TW201833168A - 光學薄膜、製造方法及多層薄膜 - Google Patents
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Abstract
一種光學薄膜,其係以含有含脂環結構聚合物之結晶化樹脂作為主成分之光學薄膜,前述結晶化樹脂之結晶化度為30%以上,至少一側之面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下。以於至少一側之面的表層中,氧元素相對於碳元素之組成比為1/10以上,且氮元素相對於碳元素之組成比為1/20以下為佳。亦提供一種多層薄膜,其係具有該光學薄膜、被接合層、及設置於前述光學薄膜與前述被接合層之間的接合層。
Description
本發明係關於一種光學薄膜、其製造方法及含有該光學薄膜之多層薄膜。
在液晶顯示裝置、有機電致發光顯示裝置等顯示裝置中,廣泛進行設置樹脂製的光學薄膜。舉例而言,在觸控面板等具有檢測出使用者動作之功能的顯示裝置中,已知將具有可撓性之樹脂製的光學薄膜設置於其表面而構成觸控感測器。
此種光學薄膜企求具有耐熱性、可撓性等特性。作為具備此種特性之薄膜,已提案使用已結晶化之含有含脂環結構聚合物之樹脂(參照專利文獻1之日本專利公開第2014-105291號公報及專利文獻2之日本專利公開第2016-008283號公報)。
組裝於顯示裝置之光學薄膜,除了上述特性以外,還要求接合性,即得易於達成與裝置的其他構成要件接合之能力。舉例而言,為了提升裝置本身的耐久性,要求得以高剝離強度接合於構成觸控感測器之其他要件。然而,藉由使用以往已結晶化之含有含脂環結構聚合物之樹脂的薄膜,係難以確保如上所述之高度接合性,而有發生層間剝離之傾向。
因此,本發明之目的在於提供一種具有高度耐熱性、高度可撓性及高度接合性的光學薄膜,同時提供一種得易於製造該光學薄膜的製造方法,以及提供一種具有高度耐熱性、高度可撓性、且抑制層間剝離發生、具高度耐久性的多層薄膜。
本發明人為了解決前述課題而專心致志進行研究的結果,發現以含有含脂環結構聚合物之結晶化樹脂作為主成分的光學薄膜中,藉由將該結晶化樹脂之結晶化度定為30%以上,且將光學薄膜之至少一側之面的算術平均粗糙度定為2.5 nm以下,可具有高度耐熱性、高度可撓性、及高度接合性,且可抑制層間剝離的發生。並且,本發明人發現藉由將「結晶化含有含脂環結構聚合物之結晶化樹脂而獲得之結晶化樹脂薄膜」進行電漿處理,可易於獲得具有上述特性之光學薄膜。本發明為基於此見解而完成者。
根據本發明,可提供下述內容。
[1]一種光學薄膜,其係以含有含脂環結構聚合物之結晶化樹脂作為主成分之光學薄膜,前述結晶化樹脂之結晶化度為30%以上,且至少一側之面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下。
[2]如[1]所述之光學薄膜,其中於至少一側之面的表層中,氧元素相對於碳元素之組成比為1/10以上,且氮元素相對於碳元素之組成比為1/20以下。
[3]如[1]或[2]所述之光學薄膜,其中於至少一側之面中,全表面自由能為70 mN/m以上,分散成分的表面自由能為40 mN/m以下,分極成分的表面自由能為25 mN/m以上,且氫鍵成分的表面自由能為10 mN/m以上。
[4]一種光學薄膜之製造方法,其係製造如[1]~[3]之任一項所述之光學薄膜的方法,包含:結晶化樹脂獲得步驟,使含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂薄膜結晶化;以及電漿處理步驟,進行結晶化樹脂薄膜之電漿處理。
[5]如[4]所述之光學薄膜之製造方法,其中於大氣壓力下進行前述電漿處理。
[6]如[4]或[5]所述之光學薄膜之製造方法,其中於氣體環境下進行前述電漿處理;前述氣體包含氮氣,且包含選自氧氣及二氧化碳氣體之一種以上的氣體;前述氣體中,氧相對於氮之重量比為5.50×10−3
以上且1.30×10−1
以下。
[7]如[4]~[6]之任一項所述之光學薄膜之製造方法,其中於氣體環境下進行前述電漿處理;前述氣體包含氮氣及氧氣;前述氣體中,氧相對於氮之重量比為5.50×10−3
以上且3.50×10−2
以下。
[8]如[4]~[7]之任一項所述之光學薄膜之製造方法,其中於氣體環境下進行前述電漿處理;前述氣體包含氮氣及二氧化碳氣體;前述氣體中,氧相對於氮之重量比為2.50×10−2
以上且1.30×10−1
以下。
[9]一種多層薄膜,其具有如[1]至[3]之任一項所述之光學薄膜、被接合層、及設置於前述光學薄膜與前述被接合層之間的接合層。
本發明之光學薄膜具有高度耐熱性、高度可撓性及高度接合性。根據本發明之光學薄膜的製造方法,得易於製造此種光學薄膜。本發明之多層薄膜具有高度耐熱性、高度可撓性及高度接合性,且抑制層間剝離發生、耐久性為高。
以下揭示關於本發明之實施型態及例示物以詳細說明。惟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,所謂「長條狀」之薄膜,係指相對於幅寬具有5倍以上之長度之薄膜,以具有10倍或以上之長度為佳,具體係指具有收捲成輥狀以儲存或運輸程度之長度之薄膜。薄膜之長度相對於幅寬之比例的上限並未特別受到限定,但得定為例如100,000倍以下。
於以下說明中,除非另有規定,否則所謂元件的方向為「平行」、「垂直」及「正交」,於未損及本發明之效果的範圍內亦可包含例如±5°範圍內之誤差。
[1.光學薄膜]
本發明之光學薄膜,以含有含脂環結構聚合物之結晶化樹脂作為主成分,前述結晶化樹脂之結晶化度為30%以上。並且,本發明之光學薄膜之至少一側之面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下。所謂「主成分」,係指其含有量為整體的50重量%以上者(以下亦同)。本發明之光學薄膜得含有結晶化樹脂以外之任意成分,另一方面亦得為僅由結晶化樹脂而成者。亦即,光學薄膜中之結晶化樹脂之比例的上限得定為100重量%。
於本發明中,結晶化樹脂的結晶化度為30%以上,以50%以上為佳,以60%以上為較佳。結晶化度的上限,理想為100%,但通常得定為90%以下或80%以下。
結晶化度係一種指標,為揭示在「光學薄膜所含有之具有結晶性之含脂環結構聚合物」之中已結晶化者之比例。於本發明中,光學薄膜結晶性的含脂環結構聚合物,其30%以上正處於結晶化。光學薄膜所含有之含脂環結構聚合物之結晶化度,得藉由X射線繞射法量測。具體而言,得以JIS K0131為基準,使用廣角X射線繞射裝置(例如RINT 2000,RIGAKU股份有限公司製)求取自結晶性部分之繞射X射線強度,且得自與整體的繞射X射線強度之比,藉由下述式(I)求取結晶化度。
Xc=K⋅Ic/It (I)
上述式(I)中,Xc表示被檢測試樣之結晶化度,Ic表示自結晶性部分之繞射X射線強度,It表示整體的繞射X射線強度,K表示補正項。
結晶化樹脂得藉由使含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂結晶化而形成。
所謂含脂環結構聚合物,係指分子內具有脂環結構之聚合物,其為得藉由使用環烯烴作為單體之聚合反應而獲得的聚合物或其氫加成物。並且,含脂環結構聚合物可單獨使用一種,亦可以任意比例組合二種以上使用。
作為含脂環結構聚合物所具有之脂環結構,可列舉例如:環烷結構及環烯結構。其中,就易於獲得熱穩定性等特性優異的光學薄膜而言,以環烷結構為佳。一個脂環結構所含有之碳原子數,以4個以上為佳,以5個以上為較佳,且以30個以下為佳,以20個以下為較佳,尤以15個以下為佳。藉由一個脂環結構所含有之碳原子數落於上述範圍內,可使機械強度、耐熱性及成形性取得高度平衡。
於含脂環結構聚合物中,具有脂環結構之結構單元相對於所有結構單元的比例,以30重量%以上為佳,以50重量%以上為較佳,尤以70重量%以上為佳。於含脂環結構聚合物中,藉由將具有脂環結構之結構單元的比例定為如前所述之多,可更為提升高度可撓性等本發明之效果。具有脂環結構之結構單元的比例之上限得定為100重量%。
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的剩餘部分,並無特別限定,得視使用目的而適當選擇。
結晶性樹脂所含有之含脂環結構聚合物具有結晶性。於此,所謂「具有結晶性之含脂環結構聚合物」,係指具有熔點Tm(亦即可藉由示差掃描熱分析儀(DSC)觀測熔點)的含脂環結構聚合物。含脂環結構聚合物的熔點Tm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Tm之含脂環結構聚合物,得易於達成本發明中所期望之結晶化度。
含脂環結構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,且以1,000,000以下為佳,以500,000以下為較佳。具有如此重量平均分子量的含脂環結構聚合物,其成形加工性與可撓性可取得優異的平衡。
含脂環結構聚合物之分子量分布(Mw/Mn)以1.0以上為佳,以1.5以上為較佳,且以4.0以下為佳,以3.5以下為較佳。於此,Mn表示數量平均分子量。具有如此分子量分布之含脂環結構聚合物,其成形加工性優異。
含脂環結構聚合物之重量平均分子量(Mw)及分子量分布(Mw/Mn),得藉由以四氫呋喃作為展開溶劑之凝膠滲透層析術(Gel Permeation Chromatography,GPC)而量測作為聚苯乙烯換算值。
含脂環結構聚合物之玻璃轉移溫度Tg並未特別受到限定,但通常為85℃以上,且通常為170℃以下。
作為前述含脂環結構聚合物,可列舉例如下述之聚合物(α)~聚合物(δ)。此等之中,就易於獲得可撓性優異之光學薄膜而言,以聚合物(β)作為具有結晶性之含脂環結構聚合物為佳。 聚合物(α):具有結晶性之環烯烴單體的開環聚合物。 聚合物(β):具有結晶性之聚合物(α)的氫加成物。 聚合物(γ):具有結晶性之環烯烴單體的加成聚合物。 聚合物(δ):具有結晶性之聚合物(γ)的氫加成物等。
具體而言,作為含脂環結構聚合物,以具有結晶性之二環戊二烯之開環聚合物及具有結晶性之二環戊二烯之開環聚合物之氫加成物為較佳,尤以具有結晶性之二環戊二烯之開環聚合物之氫加成物為佳。於此,所謂二環戊二烯之開環聚合物,係指相對於總結構單元之源自二環戊二烯之結構單元的比例通常為50重量%以上、以70重量%以上為佳、以90重量%以上為較佳、尤以100重量%為佳之聚合物。
如前所述之具有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號所記載的方法製造。
具有結晶性之含脂環結構聚合物於結晶性樹脂中的比例,以50重量%以上為佳,以70重量%以上為較佳,尤以90重量%以上為佳。藉由將具有結晶性之含脂環結構聚合物的比例定於前述範圍之下限值以上,可提升光學薄膜之可撓性,具有結晶性之含脂環結構聚合物之比例的上限得定為100重量%。
結晶性樹脂除了具有結晶性之含脂環結構聚合物以外,得含有任意成分。作為任意成分,可列舉例如:酚系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑等抗氧化劑;受阻胺系光穩定劑等光穩定劑;石油蠟、費-闕蠟(Fischer-Tropsch wax)、聚亞烷基蠟等蠟;山梨醇系化合物、有機磷酸的金屬鹽、有機羧酸的金屬鹽、高嶺土和滑石等成核劑;二胺二苯乙烯衍生物、香豆素衍生物、唑(azole)系衍生物(例如苯并㗁唑衍生物、苯并三唑衍生物、苯并咪唑衍生物及苯并噻唑衍生物)、咔唑衍生物、吡啶衍生物、萘二甲酸衍生物及咪唑酮(imidazolone)衍生物等螢光增白劑;二苯基酮系紫外線吸收劑、水楊酸系紫外線吸收劑、苯并三唑系紫外線吸收劑等紫外線吸收劑;滑石、矽石、碳酸鈣、玻璃纖維等無機填充材;著色劑;阻燃劑;阻燃助劑;抗靜電劑;塑化劑;近紅外線吸收劑;潤滑劑;填料及軟質聚合物等具有結晶性之含脂環結構聚合物以外的任意聚合物;等。並且,任意成分可單獨使用一種,亦可以任意比例組合二種以上使用。
本發明之光學薄膜之至少一側之面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下。藉由如前所述指定光學薄膜之至少一側之面的算術平均粗糙度,可獲得高度接合性與抑制層間剝離發生等本發明的效果。
光學薄膜之至少一側之面的算術平均粗糙度,以2.0 nm以下為佳,以1.5 nm以下為較佳,以1.2 nm以下為更佳,亦可進一步定為更小的0.5 nm以下。藉由如上所述設定光學薄膜之至少一側之面的算術平均粗糙度,得易於達成高度接合性及抑制層間剝離發生等本發明的效果。算術平均粗糙度之下限並未特別受到限定,但理想上得為0 nm。
光學薄膜可僅任一面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下,亦可雙面的算術平均粗糙度皆為2.5 nm以下。並且,光學薄膜之兩個面的算術平均粗糙度可相同亦可相異。
光學薄膜之面的算術平均粗糙度得基於JIS B 0601:1994使用掃描式探針顯微鏡量測。於此,所謂算術平均粗糙度,係指:自所量測之剖面曲線,藉由截止值λc的高通濾波器遮蔽長波長成分而求取輪廓曲線(粗糙度曲線),於其曲線之基準長度中之高度(自平均線至量測曲線的距離)之絕對值的平均值。
於本發明之光學薄膜之至少一側之面的表層中,氧元素相對於碳元素之組成比(以下亦稱為「氧元素之組成比」)以1/10以上為佳,以1/9以上為較佳,尤以1/8以上為佳,且以1/5以下為佳。本發明之光學薄膜之至少一側之面的表層中,藉由將氧元素之組成比定為上述範圍,而得易於達成高度接合性與抑制層間剝離發生等本發明的效果。
於本發明中,所謂「表層」係稱自光學薄膜之最表面至5 nm深度的部分。於本發明中,所謂元素之組成比為原子數量的比。舉例而言,所謂「氧元素相對於碳元素之組成比為1/10」,係稱氧原子相對於碳原子10個的比例為1個。
於本發明之光學薄膜之至少一側之面的表層中,氮元素相對於碳元素之組成比(以下亦稱為「氮元素之組成比」)以1/20以下為佳,以1/30以下為較佳,尤以1/40以下為佳,理想上以0為更佳。本發明之光學薄膜之至少一側之面的表層中,藉由將氮元素之組成比定為上述範圍,得易於達成高度接合性與抑制層間剝離發生等本發明的效果。
於本發明中,以光學薄膜之至少一側之面的表層中之氧元素之組成比為1/10以上且氮元素之組成比為1/20以下為佳。
於本發明中,光學薄膜之至少一側之面的表層中,藉由將氧元素之組成比及氮元素之組成比定為上述範圍,而得更易於達成縮小該面的算術平均粗糙度、高度接合性、與抑制層間剝離發生等本發明的效果。
光學薄膜之雙面的算術平均粗糙度於任一者為2.5 nm以下的情況下,可為任一面的表層中之氧元素之組成比及氮元素之組成比為上述範圍,亦可為雙面的表層中之氧元素之組成比及氮元素之組成比為上述範圍。並且,光學薄膜之兩個面的表層中之氧元素之組成比及氮元素之組成比可相同亦可相異。以光學薄膜之其中一面或雙面分別滿足上述算術平均粗糙度的要件且滿足上述氧元素及氮元素之組成比的要件為佳。藉由具有滿足此等要件之面,而可獲得本發明較佳的效果。
於本發明之光學薄膜之面的表層中,得藉由X射線光電子光譜(X-ray photoelectron spectrum,XPS)量測氧元素之組成比及氮元素之組成比。一般而言,因可藉由XPS法量測在量測試樣表面之深度為數奈米(例如5 nm)中之元素的存在比例,故可量測光學薄膜之面的表層中之元素的組成比。
於本發明之光學薄膜之至少一側之面中,全表面自由能以60 mN/m以上為佳,以65 mN/m以上為較佳,尤以70 mN/m以上為佳。由於全表面自由能以高者為理想,故上限並未特別受到限定,但得定為例如145 mN/m以下。
於本發明之光學薄膜之至少一側之面中,分散成分的表面自由能以40 mN/m以下為佳,以35 mN/m以下為較佳。由於分散成分的表面自由能愈為低值愈理想,故下限並未特別受到限定,但得定為例如15 mN/m以上。
於本發明之光學薄膜之至少一側之面中,分極成分的表面自由能以20 mN/m以上為佳,以25 mN/m以上為較佳,尤以30 mN/m以上為佳。由於分極成分的表面自由能以高者為理想,故上限並未特別受到限定,但得定為例如90 mN/m以下。
於本發明之光學薄膜之至少一側之面中,氫鍵成分的表面自由能以5 mN/m以上為佳,以8 mN/m以上為較佳,尤以10 mN/m以上為佳。由於氫鍵成分的表面自由能以高者為理想,故上限並未特別受到限定,但得定為例如40 mN/m以下。
於本發明中,光學薄膜之至少一側之面中,以全表面自由能為70 mN/m以上,分散成分的表面自由能為40 mN/m以下,分極成分的表面自由能為25 mN/m以上,且氫鍵成分的表面自由能為10 mN/m以上為佳。於本發明之光學薄膜之至少一側之面中,藉由將全表面自由能、分散成分的表面自由能、分極成分的表面自由能及氫鍵成分的表面自由能定為上述範圍,可縮小該面的算術平均粗糙度,藉此得易於達成高度接合性與抑制層間剝離發生等本發明的效果。
光學薄膜之雙面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下的情況下,可為任一者之面的全表面自由能、分散成分的表面自由能、分極成分的表面自由能及氫鍵成分的表面自由能為上述範圍,亦可為於雙面中的各表面自由能為上述範圍。並且,光學薄膜之兩個面的各表面自由能可為相同亦可為相異。以光學薄膜之其中一面或雙面分別滿足上述算術平均粗糙度的要件且滿足上述表面自由能的要件為佳。以光學薄膜之其中一面或雙面分別滿足上述算術平均粗糙度的要件,並滿足上述氧元素及氮元素之組成比的要件,且滿足上述表面自由能的要件為較佳。藉由具有滿足此等要件之面,可獲得本發明較佳的效果。
光學薄膜之面之分散成分的表面自由能rL d
、分極成分的表面自由能rL p
及氫鍵成分的表面自由能rL h
,係藉由使用表面自由能之分散成分、分極成分及氫鍵成分為已知的試藥而量測接觸角,且可根據Forkes的擴張理論式(下述(1)~(3)式)而求得。
rL
=rL d
+rL p
+rL h
(1) rs
=rs d
+rs p
+rs h
(2) rL
(1+cosθ)=2(rs d
⋅rL d
)1/2
+2(rs p
⋅rL p
)1/2
+2(rs h
⋅rL h
)1/2
(3)
上述式(1)~(3)中,rL
表示光學薄膜之全表面自由能,rL d
表示光學薄膜之分散成分的表面自由能,rL p
表示光學薄膜之分極成分的表面自由能,rL h
表示光學薄膜之氫鍵成分的表面自由能,rS
表示試藥之全表面自由能,rs d
表示試藥之分散成分的表面自由能,rs p
表示試藥之分極成分的表面自由能,rs h
表示試藥之氫鍵成分的表面自由能,θ表示試藥的接觸角(以下亦同)。
作為表面自由能之各成分為已知的試藥,可列舉例如:純水、二碘甲烷、乙二醇等。此些試藥的全表面自由能、分散成分的表面自由能、分極成分的表面自由能及氫鍵成分的表面自由能如表1所記載(單位為mN/m)。
【表1】
於本發明中,光學薄膜以霧度為小為佳。具體而言,以未達3.0%為佳,以未達2%為較佳,尤以未達1%為佳,理想上為0%。霧度如此小的薄膜可適用於作為光學薄膜。
前述霧度,得以光學薄膜的中央部為中心,將該薄膜切成50 mm×50 mm的正方形而獲得樣品,對於此樣品使用霧度計量測。
於本發明中,光學薄膜通常耐熱性優異。具體而言,光學薄膜的耐熱溫度通常為150℃以上。具有如此高耐熱溫度的光學薄膜,得適用於例如車輛用樹脂薄膜等需要耐熱性的用途中。
前述耐熱溫度得以下述方法量測。於光學薄膜未施加張力的狀態下,將其放置於某評價溫度之氣體環境下10分鐘。之後,以目視確認光學薄膜的表面狀態。於光學薄膜表面之形狀無法確認有凹凸的情況下,可判定此光學薄膜之耐熱溫度為於前述評價溫度以上。
於本發明中,光學薄膜以具有高度全光線穿透率為佳。具體而言,光學薄膜之全光線穿透率以80%以上為佳,以85%以上為較佳,尤以88%以上為佳。前述全光線穿透率得使用紫外線/可見光分光計而於波長400 nm~700 nm之範圍中量測。
並且,光學薄膜以耐曲折性優異為佳。光學薄膜的耐曲折性具體得以耐折度表示。前述耐折度以10000次以上為佳,以50000次以上為較佳,尤以100000次以上為佳。因耐折度愈高愈佳,故耐折度的上限並無限制,但得定於例如1,000,000次以下。
光學薄膜的耐曲折性得藉由本於可撓性顯示裝置耐久試驗規格「IEC-62715-6-1」所提示之方法的試驗,以下述方法量測。
自作為試料的光學薄膜切出幅寬15 mm±0.1 mm,長約110 mm的試驗片。此時,將薄膜受到較強延伸的方向定為平行於試驗片之約110 mm的邊而製作試驗片。然後,藉由使用YUASA系統機器股份有限公司製之桌上型耐久試驗機(DLDMLH-FS)之面狀體無負載U字伸縮試驗的方法而進行試驗。曲折的條件係將彎曲半徑定為1 mm,將伸縮速度定為每分鐘80次,將最大伸縮次數定為20萬次。持續此曲折,量測試驗片至破斷的往復曲折次數。
製作10片試驗片,藉由前述方法量測10次試驗片至破斷的往復曲折次數。將如此受到10次量測的量測值的平均定為該光學薄膜的耐折度(MIT耐折次數)。
光學薄膜通常低吸水性優異。光學薄膜的低吸水性,具體得以吸水率表示。前述吸水率通常為0.1%以下,以0.08%以下為佳,以0.05以下為較佳。
光學薄膜的吸水率得以下述方法量測。
自作為試樣的薄膜切出試驗片,量測試驗片的重量。之後,將此試驗片浸漬於23℃的水中24小時,且量測浸漬後的試驗片重量。然後,得算出藉由浸漬而增加之試驗片重量相對於浸漬前之試驗片重量的比例,以作為吸水率(%)。
並且,光學薄膜的殘留溶劑量為1.0重量%以下,以0.5重量%以下為較佳,尤以0.1重量%以下為佳。藉由將殘留溶劑量定為期望的值,可抑制光學薄膜的翹曲量。殘留溶劑量通常得藉由氣相層析術(gas chromatography)而求得。
光學薄膜之厚度以1 μm以上為佳,以5 μm以上為較佳,尤以10 μm以上為佳,且以100 μm以下為佳,以75 μm以下為較佳,尤以50 μm以下為佳。藉由將光學薄膜之厚度定為前述下限值以上,而可提升光學薄膜的機械強度。藉由將光學薄膜之厚度定為前述上限值以下,而可薄化光學薄膜的厚度。
[2.光學薄膜之製造方法]
本發明之光學薄膜得藉由包含下述步驟(3)及(4)之製造方法而製造。本發明之光學薄膜之製造方法除了步驟(3)及(4)以外,還亦可包含下述步驟(1)及(2)之任一者或二者。
步驟(1):將含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂成形,而獲得結晶化度未達3%之結晶性樹脂薄膜的步驟。
步驟(2):延伸含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂薄膜的步驟。
步驟(3):使含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂薄膜結晶化,而獲得結晶化樹脂薄膜的步驟。
步驟(4):進行結晶化樹脂薄膜之電漿處理的電漿處理步驟。
[2.1.步驟(1)]
步驟(1)係藉由以任意成形方法將含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂成形,而得以進行。作為成形方法之例,可列舉:射出成形法、熔融擠製成形法、壓製成形法、吹脹成形法、吹塑成形法、壓延成形法、鑄塑成形法及壓縮成形法。其中,因容易控制厚度,而以熔融擠製成形法為佳。
藉由熔融擠製成形法製造結晶性樹脂薄膜之情況下,擠製成形的條件以如下所述為佳。汽缸温度(熔融樹脂温度)以Tm以上為佳,以(Tm+20)℃以上為較佳,且以(Tm+100)℃以下為佳,以(Tm+50)℃以下為較佳。並且,鑄造輥温度以(Tg−30)℃以上為佳,且以Tg以下為佳,以(Tg−15)℃以下為較佳。藉由於此種條件下製造結晶性樹脂薄膜,可容易製造較佳厚度的結晶性樹脂薄膜。於此,「Tm」表示含脂環結構聚合物的熔點,「Tg」表示含脂環結構聚合物的玻璃轉移温度。於步驟(I)所獲得之結晶性樹脂薄膜的結晶化度得定為未達3%。下限並未特別受到限定,但得定為0%以上。
[2.2.步驟(2)]
步驟(2)中,進行結晶性樹脂薄膜的延伸。
結晶性樹脂薄膜的延伸方法並無特別限制,得使用任意延伸方法。作為延伸方法之例,可列舉:沿縱向方向單軸延伸結晶性樹脂薄膜的方法(縱單軸延伸法)、沿幅寬方向單軸延伸結晶性樹脂薄膜的方法(橫單軸延伸法)等單軸延伸法;沿縱向方向延伸且同時沿幅寬方向延伸結晶性樹脂薄膜的同時雙軸延伸法、沿縱向方向及橫向方向之其中一者延伸結晶性樹脂薄膜後再沿另一方向延伸的逐次雙軸延伸法等雙軸延伸法;以及沿「所謂相對於幅寬方向超過0°且未達90°之既非平行亦非垂直於幅寬方向的傾斜方向」延伸結晶性樹脂薄膜的方法(斜向延伸法)。
作為前述之縱單軸延伸法,可列舉例如:利用輥間周速差的延伸方法等。
並且,作為前述之橫單軸延伸法,可列舉例如:使用拉幅延伸機的延伸方法等。
再者,作為前述之同時雙軸延伸法,可列舉例如:「使用設置成能沿導軌移動且具備得固定結晶性樹脂薄膜之多個夾具的拉幅延伸機,在展開夾具的間隔以沿縱向方向延伸結晶性樹脂薄膜的同時,藉由導軌的擴展角度而沿幅寬方向延伸結晶性樹脂薄膜」的延伸方法等。
並且,作為前述逐次雙軸延伸法,可列舉例如:「利用輥間周速差沿縱向方向延伸結晶性樹脂薄膜之後,以夾具把持此結晶性樹脂薄膜的兩端部,再藉由拉幅延伸機沿幅寬方向延伸」的延伸方法等。
再者,作為前述斜向延伸法,可列舉例如:「使用得沿縱向方向或幅寬方向對於結晶性樹脂薄膜施加左右相異速度之進給力、拉伸力或捲曲力的拉幅型延伸機,沿傾斜方向連續延伸結晶性樹脂薄膜」的延伸方法等。
延伸結晶性樹脂薄膜之情況的延伸溫度相對於含脂環結構聚合物的玻璃轉移溫度Tg,以(Tg−30)℃以上為佳,以(Tg−10)℃以上為較佳,且以(Tg+60)℃以下為佳,以(Tg+50)℃以下為較佳。藉由於如此溫度範圍進行延伸,可使結晶性樹脂薄膜所含有之聚合物分子適當配向。
延伸結晶性樹脂薄膜之情況的延伸倍率得依據期望光學特性、厚度、強度等而適當選擇,但通常超過1倍,以1.01倍以上為佳,且通常為10倍以下,以5倍以下為佳。於此,舉例而言,在進行如雙軸延伸法之沿相異多個方向延伸的情況下,延伸倍率係由各延伸方向中之延伸倍率之積所表示的總延伸倍率。藉由將延伸倍率定於前述範圍的上限值以下,可降低薄膜破斷的可能性,因而可易於進行光學薄膜的製造。
藉由對於結晶性樹脂施加如前所述之延伸處理,可獲得具有期望特性的光學薄膜。並且,藉由進行延伸處理,可降低光學薄膜的霧度。並非受拘束於特定理論,但此霧度之降低,被認為係因為藉由使結晶性聚合物分子配向,加速結晶化的步驟中之結晶化的速度,而獲得結晶核較小的結晶化樹脂所致者。
[2.3.步驟(3)]
步驟(3)係使含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂薄膜結晶化,而獲得結晶化樹脂薄膜的步驟。於步驟(3)中,使結晶性樹脂薄膜結晶化,而獲得以結晶化度30%以上之結晶化樹脂作為主成分的結晶化樹脂薄膜。結晶化得藉由在握持結晶性樹脂薄膜之至少二端邊而使其緊繃的狀態下,將其定於指定溫度範圍而進行。
所謂使結晶性樹脂薄膜緊繃的狀態,係指將張力施加於結晶性樹脂薄膜的狀態。惟於使此結晶性樹脂薄膜緊繃的狀態不包含結晶性樹脂薄膜實質上受到延伸的狀態。並且,所謂實質上受到延伸,係指沿結晶性樹脂薄膜之任一方向的延伸倍率通常成為1.1倍以上。
握持結晶性樹脂薄膜的情況下,藉由適當的握持工具握持結晶性樹脂薄膜。握持工具可為得連續握持結晶性樹脂薄膜之端邊的總長者,亦可為得空出間隔而間斷握持者。舉例而言,亦可藉由以指定間隔排列的握持工具間斷握持結晶性樹脂薄膜的端邊。
結晶化步驟中,結晶性樹脂薄膜處於該結晶性樹脂薄膜之至少二端邊受到握持而緊繃的狀態。藉此,在受到握持的端邊之間的區域中,防止因結晶性樹脂薄膜之熱收縮所致的變形。為了防止在結晶性樹脂薄膜之寬廣面積中變形,以處於「握持包含對向兩端邊的端邊,而緊繃其所握持之端邊之間的區域」的狀態為佳。舉例而言,矩形的單片結晶性樹脂薄膜中,透過處於「握持對向兩端邊(例如同為長邊側的端邊,或者同為短邊側的端邊),而緊繃前述兩端邊之間的區域」的狀態,可防止在此單片結晶性樹脂薄膜之整面的變形。並且,長條狀的結晶性樹脂薄膜中,透過處於「握持幅寬方向之端邊(亦即長邊側的端邊),而緊繃前述兩端邊之間的區域」的狀態,可防止在此長條狀的結晶性樹脂薄膜之整面的變形。如此已防止變形的結晶性樹脂薄膜,即使因熱收縮而於薄膜內產生應力,皺褶等變形的產生亦受到抑制。使用已施加延伸處理的延伸薄膜作為結晶性樹脂薄膜的情況下,透過握持正交於延伸方向(雙軸延伸之情況下為延伸倍率較大的方向)的至少二個端邊,變形的抑制可更為確實。
為了更確實抑制結晶化步驟中的變形,以握持更多端邊為佳。是以,例如於單片結晶性樹脂薄膜中,以握持其所有端邊為佳。若要列舉具體例,矩形的單片結晶性樹脂薄膜中,以握持四個端邊為佳。
作為得握持結晶性樹脂薄膜之端邊的握持工具,以除了結晶性樹脂薄膜之端邊的部分以外不與結晶性樹脂薄膜接觸者為佳。藉由使用此種握持工具,可獲得平滑性更為優異的光學薄膜。
並且,作為握持工具,以得於結晶化步驟中固定握持工具彼此的相對位置者為佳。由於此種握持工具於結晶化步驟中,握持工具彼此的位置不會相對移動,故易於抑制結晶化步驟中之結晶性樹脂薄膜的實質上延伸。
作為合適的握持工具,舉例而言,作為矩形的結晶性樹脂薄膜用之握持工具,可列舉以指定間隔設置於模板而得以把持結晶性樹脂薄膜之端邊的夾具等把持件。並且,舉例而言,作為用以握持位於長條狀的結晶性樹脂薄膜之幅寬方向之端部的兩端邊的握持工具,可列舉設置於拉幅型延伸機而把持結晶性樹脂薄膜之端邊的把持件。
使用長條狀的結晶性樹脂薄膜的情況下,可握持其結晶性樹脂薄膜的縱向方向的端部所具有之端邊(亦即短邊側的端邊),但亦可改握持結晶性樹脂薄膜之受到施加結晶化處理的區域之縱向方向的兩側取代握持前述端邊。舉例而言,在結晶性樹脂薄膜之受到施加結晶化處理的區域之縱向方向的兩側,亦可設置以不熱收縮結晶性樹脂薄膜之方式握持、並使結晶性樹脂薄膜處於緊繃狀態的握持裝置。作為此種握持裝置,可列舉例如兩個輥的組合、擠製機與收捲輥的組合等。藉由此等組合將運送張力等張力施加於結晶性樹脂薄膜,藉此可抑制已施加結晶化處理之區域中該結晶性樹脂薄膜的熱收縮。因此,若使用前述組合作為握持裝置,則沿縱向方向運送結晶性樹脂薄膜的同時可握持該結晶性樹脂薄膜,因而可有效率地製造光學薄膜。
結晶化步驟中,在如前所述握持結晶性樹脂薄膜之至少二個端邊而使其緊繃的狀態下,將該結晶性樹脂薄膜定於「含脂環結構聚合物之玻璃轉移溫度Tg以上且含脂環結構聚合物之熔點Tm以下」的溫度。已設定如前述之溫度的結晶性樹脂薄膜中,含脂環結構聚合物進行結晶化。因此,藉由此結晶化步驟,可獲得含有已結晶化之含脂環結構聚合物的結晶化樹脂薄膜。此時,由於在防止結晶化樹脂薄膜之變形的同時處於緊繃的狀態,故可無損結晶化樹脂薄膜的平滑性而進行結晶化。
在結晶化步驟中的溫度範圍如前所述,得任意設定於「含脂環結構聚合物之玻璃轉移溫度Tg以上且含脂環結構聚合物之熔點Tm以下」的溫度範圍中。其中,以設定成加快結晶化速度的溫度為佳。結晶化步驟中之結晶性樹脂薄膜的溫度,係以(Tg+20)℃以上為佳,以(Tg+30)℃以上為較佳,且以(Tm−20)℃以下為佳,以(Tm−40)℃以下為較佳。藉由將結晶化步驟中之溫度定於前述範圍之上限以下,可抑制光學薄膜的白濁,故可獲得適用於訴求光學透明薄膜之情況的光學薄膜。
在將結晶性樹脂薄膜定於如前所述之溫度的情況下,通常進行結晶性樹脂薄膜的加熱。作為此時所使用的加熱裝置,因不需要加熱裝置與結晶性樹脂薄膜間的接觸,而以得使結晶性樹脂薄膜之氣體環境溫度上升的加熱裝置為佳。若要舉合適的加熱裝置之具體例,可列舉烘箱及加熱爐。
在結晶化步驟中,將結晶性樹脂薄膜維持於前述溫度範圍之處理時間,以1秒鐘以上為佳,以5秒鐘以上為較佳,且以30分鐘以下為佳,以10分鐘以下為較佳。在結晶化步驟中,藉由使含脂環結構聚合物之結晶化充分進行,可提高光學薄膜的可撓性。並且,藉由將處理時間定於前述範圍之上限以下,可抑制光學薄膜的白濁,故可獲得適用於訴求光學透明薄膜之情況的光學薄膜。
[2.4.步驟(4)]
在步驟(4)中將結晶化樹脂薄膜進行電漿處理(電漿處理步驟)。
在使用以往結晶化樹脂的光學薄膜時,之所以多有層間剝離的發生傾向,推測「在結晶化樹脂薄膜之表面形成有脆弱層」係原因之一。
藉由在步驟(4)將結晶化樹脂薄膜進行電漿處理,於切削脆弱層的同時可降低該面的算術平均粗糙度,其結果可容易獲得至少一面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下的結晶化樹脂薄膜。
電漿處理步驟可於大氣壓力下進行,亦可於真空下進行,但就生產性的觀點而言,以於大氣壓力下進行為佳。大氣壓力下之電漿處理,舉例而言,可使用大氣壓力電漿表面處理裝置(製品名「RD640」,積水化學工業公司製)而進行。
電漿處理步驟以在選自氫氣、氦氣、氮氣、氧氣、二氧化碳氣體、氬氣之一種以上的氣體環境下進行為佳,以在包含氮氣以及選自氧氣及二氧化碳氣體之一種以上氣體的氣體環境下進行為較佳。
在步驟(4)中,較佳為在以氧相對於氮之重量比定為5.50×10−3
以上且1.30×10−1
以下的比例包含氮氣以及選自氧氣及二氧化碳氣體之一種以上氣體的氣體環境下,將結晶化樹脂薄膜進行電漿處理。
於使用氮氣及氧氣的情況下,較佳為在以氧相對於氮之重量比定為5.50×10−3
以上且3.50×10−2
以下的比例包含氮氣及氧氣的氣體環境下,進行電漿處理,更佳為在將氧相對於氮之重量比定為8.0×10−3
以上且1.50×10−2
以下而包含氮氣及氧氣的氣體環境下,進行電漿處理。透過在以上述重量比包含氮氣及氧氣的氣體環境下進行電漿處理步驟,可更容易將結晶化樹脂薄膜之面的算術平均粗糙度定為2.5 nm以下。
於使用氮氣及二氧化碳氣體的情況下,較佳為在以氧相對於氮之重量比定為2.50×10−2
以上且1.30×10−1
以下的比例包含氮氣及二氧化碳氣體的氣體環境下,進行電漿處理,更佳為在以氧相對於氮之重量比定為3.5×10−2
以上且1.0×10−1
以下的比例包含氮氣及二氧化碳氣體的氣體環境下,進行電漿處理。透過在以上述重量比而包含氮氣及二氧化碳氣體的氣體環境下進行電漿處理步驟,而可更容易將結晶化樹脂薄膜之面的算術平均粗糙度定為2.5 nm以下。
在使用氮氣以及使用氧氣或二氧化碳氣體的情況下,氮氣的流量以每分鐘5~15 NL為佳,二氧化碳氣體或氧氣的流量以每分鐘0.025~0.15 NL為佳。電漿照射的輸出以500~3000 W為佳。電漿照射的頻率以對應於輸出的共振頻率為佳,具體以25~100 KHz之範圍為佳。電漿照射的照射速度以於每分鐘50~500 cm下進行為佳。電漿產生源與處理對象之表面間的距離以0.5~3 mm為佳。
並且,於減壓下而非常壓下進行電漿照射時,以使用0.001~10 kPa(絕對壓力)之低壓氣體(氬氣、氧氣、氮氣或此等之混合氣體等)進行電漿處理為佳。作為低壓氣體,尤以使用氮與氧之混合氣體為佳。氮與氧之混合比以體積比為10:1~1:10為佳,混合氣體的流量以每分鐘0.1~10 NL為佳。電漿照射的輸出以50~3000 W為佳。
[2.5.其他步驟]
本發明之製造方法中,除上述步驟之外,尚得進行任意步驟。
作為任意步驟之一例,可列舉:於步驟(1)之後進行對於結晶性樹脂薄膜表面的改質處理。作為對於結晶性樹脂薄膜表面的改質處理之一例,可列舉:電暈(corona)放電處理、電漿處理、皂化處理、紫外線照射處理等。其中,由處理效率之要點等而言,以電暈放電處理及電漿處理為佳,以電漿處理為較佳。
作為任意步驟之另一例,可列舉:於步驟(3)之後使結晶化樹脂薄膜熱收縮而去除殘留應力的鬆弛步驟。
[3.任意層體]
本發明之光學薄膜得具備任意層體。作為任意層體,可列舉例如:易接合層、導電層、抗反射層、硬塗層、抗靜電層、防眩層、防汙層、分隔薄膜等層體。
[4.多層薄膜]
本發明之多層薄膜具有光學薄膜、被接合層、設置於前述光學薄膜與前述被接合層之間的接合層。多層薄膜為光學薄膜與被接合層中介接合劑堆疊而成的堆疊體。
作為構成接合層之接合劑,得使用得與胺甲酸酯(urethane)樹脂之層體達成良好接合的各種接合劑。具體而言,可列舉:紫外線硬化型丙烯酸組成物、紫外線硬化型環氧組成物或混合有丙烯酸單體與環氧單體之紫外線硬化型聚合組成物。
被接合層係得使用作為顯示裝置之構成要件的部件,得作為接合層所致之接合得容易達成的任意者。具體而言,得為玻璃板、金屬板等無機材料的層體及樹脂的層體。作為構成樹脂的層體之材料之例,可列舉:非結晶性的含脂環結構聚合物樹脂、以構成偏光板之偏光件的聚乙烯醇作為主成分的樹脂或構成偏光板保護薄膜之纖維素系樹脂、結晶性的含脂環結構聚合物樹脂、結晶性的聚酯系樹脂等。
本發明之多層薄膜,得藉由中介接合劑貼合本發明之光學薄膜之面中之算術平均粗糙度為2.5 nm以下的面與被接合層而製造。具體而言,在本發明之光學薄膜之面中,在算術平均粗糙度為2.5 nm以下的面塗布接合劑,重疊貼合於被接合層之其中一面,進一步視需求而使接合劑硬化,藉此得達成多層薄膜的製造。光學薄膜之面的雙面為算術平均粗糙度為2.5 nm以下之面的情況下,在光學薄膜之任一面或雙面塗布接合劑,重疊貼合被接合層,藉此可製造多層薄膜。
本發明之多層薄膜基於由結晶化樹脂而成之光學薄膜而具有高度耐熱性、可撓性等特性。而且,根據本發明,藉由將光學薄膜之至少一側之面的算術平均粗糙度定為2.5 nm以下,則具有與已中介接合劑之被接合層的高度接合性及高度剝離強度,其結果可提供發生層間剝離的傾向少且耐久性高的多層薄膜。
[5.用途]
本發明之光學薄膜及多層薄膜得使用於任意用途。利用所謂層間剝離的發生為少之優點,得特別有利於使用作為屬於觸控面板之構成要件的觸控感測器。
實施例
以下,將揭示實施例以具體說明本發明。惟本發明並非限定於以下所揭示之實施例者,在未脫離本發明之申請專利範圍及其均等範圍的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,否則於以下所說明之操作係於常溫及常壓的條件下進行。
〈評價方法〉
(厚度量測方法)
構成光學薄膜及多層薄膜之各層體的厚度係如下量測。使用橢圓偏光儀(ellipsometry,WOOLLAM公司製之「M-2000」)量測成為樣品之薄膜的各層折射率。之後,使用所量測之折射率,透過光干涉式膜厚計(大塚電子公司製之「MCPD-9800」)量測薄膜之厚度。
(重量平均分子量及數量平均分子量)
聚合物之重量平均分子量及數量平均分子量,係使用凝膠滲透層析術(gel permeation chromatography,GPC)系統(TOSOH公司製之「HLC-8320」)作為聚苯乙烯換算值而量測。於量測時,使用H型管柱(TOSOH公司製)作為管柱,且使用四氫呋喃作為溶劑。並且,量測時之溫度為40℃。
(結晶性樹脂之玻璃轉移溫度Tg、熔點Tm及結晶化溫度Tpc)
將在氮氣氣體環境下加熱至300℃之試料以液態氮急速冷卻,使用示差掃描分析儀(DSC),以每分鐘10℃升溫而分別求得試料的玻璃轉移溫度Tg、熔點Tm及結晶化溫度Tpc。
(聚合物之氫化率的量測方法)
聚合物之氫化率,係以鄰二氯苯-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的比例)
以鄰二氯苯-d4
作為溶劑而於200℃應用反閘去耦合(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,鑑定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。基於此等訊號之強度比,求得聚合物之外消旋二單元組之比例。
(結晶化度)
結晶化度,係依據JIS K0131,藉由X射線繞射而確認。具體而言,使用廣角X射線繞射裝置(RINT 2000,RIGAKU股份有限公司製),求取自結晶化部分之繞射X射線強度,且自與整體的繞射X射線強度之比,藉由下述式(I)求取結晶化度。
Xc=K⋅Ic/It (I)
上述式(I)中,Xc表示被檢測試樣之結晶化度,Ic表示自結晶性部分之繞射X射線強度,It表示整體的繞射X射線強度,K表示補正項。
(耐熱溫度)
於光學薄膜未施加張力的狀態下,將其放置於某評價溫度之氣體環境下10分鐘後,以目視觀察光學薄膜的表面狀態。評價溫度為從150℃至確認光學薄膜表面有凹凸的溫度,設定成以10℃為刻度。於光學薄膜表面無法確認有凹凸的評價溫度中,以最高溫度定為此光學薄膜之耐熱溫度。
(耐曲折性)
藉由還原可撓性顯示裝置耐久試驗規格「IEC-62715-6-1」所提示之方法的試驗,而以下述方法量測光學薄膜的耐曲折性。
自作為試樣的光學薄膜切出幅寬15 mm±0.1 mm、長約110 mm的試驗片。此時,將薄膜受到較強延伸的方向定為平行於試驗片之約110 mm的邊而製作試驗片。使用YUASA系統機器股份有限公司製之桌上型耐久試驗機(DLDMLH-FS),藉由面狀體無負載U字伸縮試驗法而進行試驗。曲折的條件係將曲率半徑定為1 mm,將伸縮速度定為每分鐘80次,將最大伸縮次數定為20萬次。持續此曲折至試驗片破斷,而量測試驗片破斷時的往復曲折次數。
製作10枚試驗片,藉由前述方法量測10次試驗片至破斷的往復曲折次數,將10次量測值的平均定為該光學薄膜的耐曲折性(MIT耐折次數)。
(算術平均粗糙度的量測方法)
光學薄膜之兩個面的算術平均粗糙度Ra,係依據JIS B 0601:1994使用掃描式探針顯微鏡(Dimension Icon,Bruker AXS公司)進行量測。
(於表層中之元素組成比的量測)
於光學薄膜之面的表層中,使用XPS量測分析裝置(「PHI 5000 VersaProbe III」,ULVAC-PHI公司製)量測氧元素之組成比及氮元素之組成比。
(表面自由能的量測)
將光學薄膜切出10 cm見方程度之尺寸,而獲得基材片。在此基材片之面,藉由自動接觸角計實際量測純水(H2
O)的接觸角、二碘甲烷(CH2
I2
)的接觸角及乙二醇的接觸角。藉由接觸角計附屬的軟體,自如此量測之接觸角的資料算出基材的表面自由能(全表面自由能、分散成分的表面自由能、分極成分的表面自由能、氫鍵成分的表面自由能)。量測時的條件如下所述。
.接觸角量測條件 系統:DropMaster700(協和界面科學製) AutoDispenser AD-31(協和界面科學製) 控制分析軟體:FAMAS ver3.13 接觸角量測法:懸滴法 視野:STD 分析法:Young-Laplace法 鐵氟龍(註冊商標)塗層針:18 G(或22 G) 液量:3 μL~4 μL 量測等待時間:3000 ms 量測次數:n=10量測 平均值
.表面自由能的計算方法 分析軟體:FAMAS ver3.13 分析理論名稱:Owens-Wendt
(剝離強度的量測方法)
將實施例及比較例中所獲得之多層薄膜裁斷成25 mm的幅寬,藉由黏合劑將其光學薄膜側之面貼合於載玻片的表面。貼合時,使用雙面黏合膠帶(日東電工公司製,商品編號「CS9621」)作為黏合劑。於貼合後靜置貼合物12小時。
之後,以測力計(force gauge)之尖端的治具夾持被接合層的端部,沿載玻面之表面的法線方向牽引,藉此實施90度剝離試驗。牽引時的剝離速度定為每分鐘20 mm。由於被接合層剝離時所量測到的力量,即係用以使光學薄膜與被接合層剝離所需要的力量,故量測此力量的大小作為剝離強度。
[製造例1.二環戊二烯之開環聚合物之氫化物的製造]
充分乾燥金屬製的耐壓反應器之後,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%的環己烷溶液42.8份(作為二環戊二烯的份量為30份)及1-己烯1.9份,且加溫至53℃。
將四氯鎢苯醯亞胺(四氫呋喃)錯合物0.014份溶解於0.70份之甲苯溶液,在此溶液中加入濃度為19%之二乙基乙氧鋁(diethyl aluminum ethoxide)/正己烷溶液0.061份,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,起始開環聚合反應。之後,於保持53℃的同時使其反應4小時,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8750及28,100,由此等求得之分子量分布(Mw/Mn)為3.21。
在所獲得之二環戊二烯之開環聚合物之溶液200份加入作為停止劑之1,2-乙二醇0.037份,加溫至60℃,攪拌1小時使聚合反應停止。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,加溫至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打褶式濾芯(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份(聚合物份量30份)中,加入環己烷100份,添加羰基氯氫參(三苯膦)釕(carbonylchlorohydrido 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的反應液。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,而獲得具有結晶性之二環戊二烯之開環聚合物的氫化物28.5份。此氫化物之氫化率為99%以上,玻璃轉移溫度Tg為94℃,熔點(Tm)為262℃,結晶化溫度Tpc為170℃,外消旋二單元組之比例為89%。
〈實施例1〉
(1-1.結晶化度未達3%之結晶性樹脂薄膜的製造)
將抗氧化劑(肆{3-[3’,5’-二(三級丁基)-4’-羥基苯基]丙酸亞甲酯}甲烷;BASF Japan公司製之「Irganox(註冊商標)1010」)0.5份混合於製造例1所獲得之二環戊二烯之開環聚合物之氫化物100份,而獲得成為光學薄膜之材料的結晶性樹脂。此結晶性樹脂於以下亦稱為「樹脂A」。
將樹脂A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,而使樹脂成形為股線狀之成形體。以造粒機(strand cutter)細切此成形體,而獲得結晶性樹脂之料粒。
隨後,將所獲得之料粒供給至具備T型模的熱熔融擠製薄膜成形機。使用此薄膜成形機,藉由以每分鐘27 m的速度收捲成輥的方法,製造由前述樹脂A而成之長條狀薄膜(幅寬120 mm)。前述之薄膜成形機的運轉條件如下所示。 l 機筒溫度設定:280℃~290℃ l 模具溫度:270℃ l 螺桿轉速:30 rpm l 鑄造輥溫度:70℃
藉此,獲得長條狀的結晶性樹脂薄膜。所獲得之薄膜的厚度為20 μm。此薄膜中之結晶性樹脂的結晶化度為0.7%。
(1-2.延伸步驟)
將(1-1)中所獲得之長條狀的結晶性樹脂薄膜切出350 mm×350 mm的正方形。以所切出之結晶性樹脂薄膜的正方形的各端邊平行於長條狀的結晶性樹脂薄膜之縱向方向或幅寬方向之方式,進行此切出。然後,將所切出之結晶性樹脂薄膜設置於小型延伸機(東洋精機製作所公司製之「EX10-B型」)。此小型延伸機具備得把持薄膜之四個端邊的多個夾具,且具有藉由使此夾具移動而可延伸薄膜之結構。
將小型延伸機的烘箱溫度設定為130℃,在延伸溫度130℃,延伸速度每分鐘4.0 mm,沿對應於長條狀的結晶性樹脂薄膜之縱向方向的方向,延伸倍率1.2倍之條件下,延伸結晶性樹脂薄膜。藉此,獲得已延伸之結晶性樹脂薄膜。
(1-3.結晶化樹脂薄膜的製造)
將已於(1-2)中延伸的結晶性樹脂薄膜在設置於小型延伸機的狀態下進行加熱處理。在握持結晶性樹脂薄膜之四個端邊的狀態下,使附屬於小型延伸機之二次加熱板靠近結晶性樹脂薄膜之上側面及下側面,持續30秒鐘,藉此進行加熱處理。此時,二次加熱板的溫度定為170℃,與薄膜間的距離定為上下各8 mm。藉此,結晶性樹脂薄膜中之結晶性樹脂進行結晶化,而獲得結晶化樹脂薄膜。
所獲得之結晶化樹脂薄膜中之結晶化樹脂的結晶化度為71%。
(1-4.光學薄膜的製造)
使用大氣壓力電漿表面處理裝置(製品名「RD640」,積水化學工業公司製),在以99.5:0.5(重量%)之比例包含氮氣與氧氣之氣體環境下,電漿處理在(1-3)中所獲得之結晶化樹脂薄膜的其中一側之面,而獲得光學薄膜。電漿處理的條件為輸出1000 W,電壓450V,電流0.65A,頻率60 kHz,照射速度每分鐘300 cm,照射時間6秒鐘,電漿產生源與處理對象之表面間的距離為1 mm。量測所獲得之光學薄膜之電漿處理面的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能,並算出平均值。
(1-5.多層薄膜)
準備包含降𦯉烯(norbornene)系聚合物的樹脂薄膜(商品名「ZEONOR薄膜ZF16-100」,玻璃轉移溫度160℃,厚度100 μm,未經延伸處理者,日本瑞翁股份有限公司製)作為被接合層。
在該樹脂薄膜之其中一側之面施加電暈處理。電暈處理中,使用春日電機公司製之電暈處理裝置,處理條件定為在大氣中且放電量每分鐘150 W/m2
。
在樹脂薄膜之已電暈處理的面上塗布紫外線硬化接合劑(CRB1352,東洋油墨公司製),使用層壓機,與在(1-4)中所製造之光學薄膜之已進行電漿處理的面貼合。
使用高壓水銀燈,在照度350 mW/cm2
且累積光量1000 mJ/cm2
之條件下照射紫外線至貼合物。藉此使接合劑交聯而作為接合層。
藉此,所獲得之多層薄膜,依序具備作為光學薄膜之結晶化樹脂之層體、接合層、樹脂薄膜之層體(被接合層)。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈實施例2〉
(2-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以99.0:1.0(重量%)之比例包含氮氣與氧氣的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(2-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(2-4)中所製造的光學薄膜取代在(1-4)中所製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈實施例3〉
(3-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以98.0:2.0(重量%)之比例包含氮氣與氧氣的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(3-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(3-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈實施例4〉
(4-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以97.0:3.0(重量%)之比例包含氮氣與二氧化碳氣體的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(4-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(4-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈實施例5〉
(5-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以95.0:5.0(重量%)之比例包含氮氣與二氧化碳氣體的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(5-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(5-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈實施例6〉
(6-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以90.0:10.0(重量%)之比例包含氮氣與二氧化碳氣體的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(6-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(6-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈比較例1〉
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(1-3)中製造的結晶化樹脂薄膜(電漿處理前的結晶化樹脂薄膜)取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
於比較例1中,由於在製造多層薄膜時使用實施例1之(1-3)的結晶化樹脂薄膜,故對於在實施例1之(1-3)中製造的結晶化樹脂薄膜,量測算術平均粗糙度、表層之元素組成比、表面自由能。
〈比較例2〉
(C2-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為氮氣氣體環境(氮氣100%)以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(C2-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(C2-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1之(1-5)操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈比較例3〉
(C3-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以99.9:0.1(重量%)之比例包含氮氣與氧氣的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(C3-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(C3-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1之(1-5)操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈比較例4〉
(C4-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以97.0:3.0(重量%)之比例包含氮氣與氧氣的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(C4-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(C4-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1之(1-5)操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈比較例5〉
(C5-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以98.0:2.0(重量%)之比例包含氮氣與二氧化碳氣體的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(C5-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(C5-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1之(1-5)操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈比較例6〉
(C6-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-4)中,除了將電漿處理的氣體環境變更為以85.0:15.0(重量%)之比例包含氮氣與二氧化碳氣體的氣體環境以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-4)操作,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(C6-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(C6-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1之(1-5)操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈比較例7〉
(C7-4.光學薄膜的製造)
使用準分子燈(EX-mini L12530-01,濱松光子學公司製),在焦距3 mm,空氣下,將準分子光(波長:175 nm)照射於在實施例1之(1-3)中製造之結晶化薄膜的其中一側之面6秒鐘,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(C7-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(C7-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1之(1-5)操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈比較例8〉
(C8-4.光學薄膜的製造)
於實施例1之(1-1)中,除了使用非晶性的降𦯉烯系樹脂(商品名「ZEONOR 1600」,日本瑞翁公司製,Tg為163℃,折射率為1.53;於以下稱為「樹脂B」)的料粒取代樹脂A以外,其餘比照實施例1之(1-1)~(1-2)操作,而獲得已延伸的薄膜。在與實施例5之(5-4)同樣的條件下,於所獲得之薄膜的其中一側之面進行電漿處理,而獲得光學薄膜。量測所獲得之光學薄膜的算術平均粗糙度(Ra)、表層之元素組成比、各表面能。
(C8-5.多層薄膜)
於實施例1之(1-5)中,除了使用在(C8-4)中製造的光學薄膜取代在(1-4)中製造的光學薄膜以外,其餘比照實施例1操作,而獲得多層薄膜。對於所獲得之多層薄膜量測剝離強度。
〈結果〉
於表2及表3揭示實施例及比較例之結果。
於表2及表3中,合併揭示樹脂的種類、實施例及比較例的電漿處理條件(氣體比例(重量%)及氧相對於氮的重量比)。
表2中,所謂「電漿處理面的算術平均粗糙度」,意指「光學薄膜的兩個面中已進行電漿處理之面的算術平均粗糙度」,所謂「非處理面的算術平均粗糙度」,意指「光學薄膜的二個面中未進行電漿處理之面的算術平均粗糙度」。
表3中,所謂「處理面的算術平均粗糙度」,意指「光學薄膜的兩個面中已進行電漿處理或準分子處理之面的算術平均粗糙度」,所謂「非處理面的算術平均粗糙度」,意指「光學薄膜的二個面中電漿處理及準分子處理之任一者皆未進行之面的算術平均粗糙度」。於比較例1中,由於光學薄膜的雙面皆未進行表面處理,故記載於非處理面之二個面的算術平均粗糙度。表3中所謂「雙面皆3.0」,意指光學薄膜之雙面的算術平均粗糙度為3.0 nm。
【表2】
【表3】
由於在實施例1~6中所獲得之光學薄膜具有高剝離強度,故可抑制層間剝離的發生,由於具有高耐曲折性故可撓性優異,且亦由於高耐熱性,故得有利於使用作為屬於觸控面板之構成要件的觸控感測器等。
無。
無。
Claims (9)
- 一種光學薄膜,其係以含有含脂環結構聚合物之結晶化樹脂作為主成分之光學薄膜,該結晶化樹脂之結晶化度為30%以上,至少一側之面的算術平均粗糙度為2.5 nm以下。
- 如請求項1所述之光學薄膜,其中於至少一側之面的表層中,氧元素相對於碳元素之組成比為1/10以上,且氮元素相對於碳元素之組成比為1/20以下。
- 如請求項1或2所述之光學薄膜,其中於至少一側之面中,全表面自由能為70 mN/m以上,分散成分的表面自由能為40 mN/m以下,分極成分的表面自由能為25 mN/m以上,且氫鍵成分的表面自由能為10 mN/m以上。
- 一種光學薄膜之製造方法,其係製造如請求項1至3之任一項所述之光學薄膜的方法,包含:結晶化樹脂薄膜獲得步驟,使含有含脂環結構聚合物之結晶性樹脂薄膜結晶化;以及電漿處理步驟,進行該結晶化樹脂薄膜之電漿處理。
- 如請求項4所述之光學薄膜之製造方法,其中於大氣壓力下進行該電漿處理。
- 如請求項4或5所述之光學薄膜之製造方法,其中於氣體環境下進行該電漿處理;該氣體包含氮氣,且包含選自氧氣及二氧化碳氣體之一種以上的氣體;該氣體中,氧相對於氮之重量比為5.50×10−3 以上且1.30×10−1 以下。
- 如請求項4或5所述之光學薄膜之製造方法,其中於氣體環境下進行該電漿處理;該氣體包含氮氣及氧氣;該氣體中,氧相對於氮之重量比為5.50×10−3 以上且3.50×10−2 以下。
- 如請求項4或5所述之光學薄膜之製造方法,其中於氣體環境下進行該電漿處理;該氣體包含氮氣及二氧化碳氣體;該氣體中,氧相對於氮之重量比為2.50×10−2 以上且1.30×10−1 以下。
- 一種多層薄膜,其具有:如請求項1至3之任一項所述之光學薄膜;被接合層;以及接合層,其設置於該光學薄膜與該被接合層之間。
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