TWI381932B - Optical film and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明係關於光學薄膜與其製造方法。
本發明係藉由熔融流鑄製膜法所製作之平面性高的光學薄膜,尤其是,液晶顯示裝置等所使用之偏光板用保護薄膜,相位差薄膜,視野角擴大薄膜,電漿顯示器所使用之防反射薄膜等之各種機能薄膜,又在有機EL顯示器等所使用之各種機能薄膜等亦可利用之光學薄膜,及其製造方法者。
液晶顯示裝置,與習知之CRT顯示裝置比較,因省空間,省能量,故可作為監視器而廣泛的使用。進而作為TV用可予普及,在此種液晶顯示裝置,係使用偏光薄膜或相位差薄膜等各種光學薄膜。但是,液晶顯示裝置所使用偏光板之偏光薄膜,在拉伸聚乙烯醇薄膜所成偏光元件之單面或兩面有纖維素酯薄膜作為保護膜而層合。又,相位差薄膜係以視野角之擴大或對比提高等目的被使用,將聚碳酸酯,環狀聚烯烴樹脂,纖維素酯等薄膜予以拉伸等,而賦予遲延(retardation)者。亦可稱為光學補償薄膜。
在該等光學薄膜,被要求需無光學缺陷,遲延為均一者,尤其是要求無相位軸之不勻。特別是,隨著監視器或TV大型化或高精細化之進行,該等要求品質則越益嚴苛。
在光學薄膜之製造方法,大致分為熔融流鑄製膜法與溶液流鑄製膜法。前者,係將聚合物加熱溶解在支持體上流鑄,予以冷卻固化,進而可因應需要予以拉伸成為薄膜之方法,後者係將聚合物溶解於溶劑,使其溶液在支持體上流鑄,使溶劑蒸發,進而可因應需要予以拉伸成為薄膜之方法。
在任意之製膜法中,已熔融之聚合物或聚合物溶液在支持體上被冷卻固化或乾燥固化。接著,自支持體剝離後,聚合物薄膜,係使用複數個搬送輥被搬送,而進行乾燥或拉伸等之處理。
溶液流鑄製膜法,係因溶劑之大量使用,造成環境負荷過大而成為課題。另一方面,熔融流鑄製膜法,因不使用溶劑故可期待生產性之提高。熔融流鑄製膜法以上述觀點更佳,而在製膜時被熱分解之樹脂或添加劑等附著於搬送輥,使得搬送輥被污染,進而污染在進行時在薄膜污染被轉印,成為斑點狀之不均或凹凸而有招致薄膜品質劣化之缺點。又,輥被污染時為了輥清掃必須使生產中斷,而連續生產用之輥清掃方法之開發則成為重要的課題。該等問題,尤其是在多量含有樹脂以外添加劑之材料中為顯著。
關於輥清掃方法,則有提案關於下述專利文獻1之方法。
在專利文獻1之記載,有揭示樹脂被覆(貼合)紙之製造方法及裝置中,尤其是,在含有被覆熔融樹脂之步驟的層合(laminator)裝置中,將附著於冷卻輥之低分子成分予以除去之冷卻輥之清掃方法,清掃方法方面,係使用高輸出之雷射光源,或,使用火焰中耕機(flame burner)之火焰,在冷卻輥之表面外加能量之方法。
又,在專利文獻2,有揭示於薄膜之製造所使用之輥表面照射紫外線以除去輥表面之附著物之方法。
在專利文獻3,有揭示將在熱塑性樹脂薄膜之製膜步驟發生之薄膜表面傷予以減低,同時,為進行附著於旋轉體之污染清掃,在與行進中之薄膜接觸之旋轉體藉由電漿之照射,將附著於旋轉體之有機物予以除去之方法。
[專利文獻1]日本特開2002-240125號公報[專利文獻2]日本特開2003-89142號公報[專利文獻3]日本特開2001-62911號公報
但是,在專利文獻1~3之技術,會有設備費用及機器運轉成本變高之問題。
本發明之目的,係提供一種可解決上述習知技術之問題,以廉價且具有充分輥污染防止效果之光學薄膜之製造方法,與藉由此製造方法所製造之可減低污染的光學薄膜。
上述之課題可藉由以下手段來達成。
1.一種光學薄膜之製造方法,其為,依順序具有:將含有添加劑之纖維素樹脂熔融,使用擠壓機自流鑄(flow casting)模擠壓成薄膜狀之擠壓步驟,與將自該流鑄模所擠壓之薄膜狀纖維素樹脂在第1旋轉體與第2旋轉體之間予以挾壓,形成薄膜之步驟,之光學薄膜之製造方法,其特徵為,在該第1旋轉體與該第2旋轉體之間予以挾壓之薄膜狀之纖維素樹脂溫度為該添加劑之熔點以上,且該第1旋轉體與該第2旋轉體之挾壓時之線壓為0.1~100N/mm者。
2.如第1項之光學薄膜之製造方法,其具有:在該第1旋轉體與該第2旋轉體之間予以挾壓,形成薄膜之步驟之後,使該薄膜以第3旋轉體搬送之步驟者。
3.如第2項之光學薄膜之製造方法,其具有將以該第3旋轉體搬送之薄膜予以拉伸之步驟者。
4.如第2項之光學薄膜之製造方法,其中相對於該第3旋轉體,夾持薄膜使第4旋轉體擠壓者。
5.如第4項之光學薄膜之製造方法,其中該第4旋轉體之擠壓為0.1~100N/mm者。
6.如第1項之光學薄膜之製造方法,其具有,在該擠壓步驟之前,自添加劑及纖維素樹脂之至少一者來削減揮發成分之乾燥步驟者。
7.如第6項之光學薄膜之製造方法,其中該乾燥步驟係將予以乾燥之材料,加熱至該玻璃轉移溫度以下之溫度,進行乾燥者。
8.如第1項~第7項中任一項之光學薄膜之製造方法,其中自該流鑄模所擠壓之纖維素樹脂之流鑄寬為1500mm~4000mm者。
9.如第1項~第7項中任一項之光學薄膜之製造方法,其中藉由以該第1旋轉體與該第2旋轉體挾壓,形成薄膜之步驟使薄膜之平均厚度為15 μm~80 μm者。
10.一種光學薄膜,其特徵為使用第1項~第7項中任一項之光學薄膜之製造方法來製造者。
根據本發明係提供一種,具有在第1旋轉體與第2旋轉體之間進行挾壓之步驟之光學薄膜之製造方法中,在第1旋轉體與第2旋轉體之間進行挾壓之薄膜狀纖維素樹脂之溫度為添加劑之熔點以上,且第1旋轉體與第2旋轉體之挾壓時之線壓為0.1~100N/mm,藉此可提供廉價且具有充分輥清掃效果之光學薄膜之製造方法,與藉此製造方法所製造之可減低污染之光學薄膜。
以下,就本實施發明之最佳型態,參照圖面予以詳細說明,但本發明並非限定於該等。
本發明,尤其是關於可利用於液晶顯示裝置(LCD)之偏光板用保護薄膜等光學薄膜之製造方法者。
以本發明為對象之光學薄膜,係液晶顯示器(LCD),電漿顯示器,有機EL顯示器等各種顯示器,尤其是液晶顯示器所使用之機能薄膜者,偏光板保護薄膜,相位差薄膜,防反射薄膜,亮度提高薄膜,視野角擴大等之光學補償薄膜等,尤其是含有相位差薄膜者。
本發明之光學薄膜之製造方法,係以熔融流鑄製膜法所致者。熔融流鑄製膜法係將含有添加劑之纖維素樹脂加熱,在顯現其流動性後,在冷卻輥(冷卻鼓輪)上或無端帶上將該材料熔融擠壓,予以製膜之方法。
熔融流鑄製膜法所致製膜,則與溶液流鑄製膜法顯著不同,在流鑄之樹脂有揮發成分存在時,就活用作為光學薄膜之機能用薄膜之平面性及透明性確保之點而言並不佳。此係在被製膜之薄膜有揮發成分混入時透明性降低者,及由模-縫隙被擠壓被製膜而得薄膜之情形,在薄膜表面成為有條紋之要因因而誘發平面性劣化之故。因此,在含有添加劑之纖維素樹脂予以製膜加工之情形,在加熱熔融時就可迴避揮發成分之發生之觀點而言,在比製膜用熔融溫度更低溫度區域,有揮發之成分的存在並不佳。
該揮發成分方面,含有添加劑之纖維素樹脂,則有例如吸濕之水分,或材料之購入前或合成時混入的溶劑,而產生加熱所致蒸發,昇華或分解所致揮發。在此所謂溶劑與作為溶液流鑄使樹脂作為溶液來調製用之溶劑並不相同,在含有添加劑之纖維素樹脂中為微量含有者。因此選擇含有添加劑之纖維素樹脂者,在迴避揮發成分之發生上極為重要。
構成本發明之光學薄膜之材料,有作為主成分之纖維素樹脂,與作為添加劑之穩定化劑,可塑劑,紫外線吸收劑,遲延控制劑等之有機化合物。該等材料,可依照為目的之光學薄膜之要求特性而適宜選擇。
構成本發明之光學薄膜之纖維素樹脂,具有纖維素酯之構造,含有脂肪酸醯基,取代或者無取代之芳香族醯基之中之至少任一種構造,係纖維素之單獨或混合酸酯(以下,簡稱「纖維素樹脂」),為非晶性之物。「非晶性」係指,以不規則分子配置,並非為結晶而成為固體之物質之意,其為表示原料時結晶狀態之物。以下,就本發明之使用為有用的纖維素樹脂予以例示說明,但並非限定於該等。
纖維素樹脂在含有芳香族醯基之情形,芳香族環在為苯環時,苯環之取代基之例則含有鹵原子,氰基,烷基,烷氧基,芳基,芳氧基,醯基,碳醯胺(carbon amide)基,碸醯胺基,醯脲基,芳烷基,硝基,烷氧羰基,芳氧羰基,芳烷氧羰基,胺甲醯基,胺磺醯基,醯基氧基,鏈烯基,炔基,烷基磺醯基,芳基磺醯基,烷基氧磺醯基,芳基氧磺醯基,烷基磺醯氧基及芳基氧磺醯基,-S-R、-NH-CO-OR、-PH-R、-P(-R)2
、-PH-O-R、-P(-R)(-O-R)、-P(-O-R)2
、-PH(=O)-R-P(=O)(-R)2
、-PH(=O)-O-R、-P(=O)(-R)(-O-R)、-P(=O)(-O-R)2
、-O-PH(=O)-R、-O-P(=O)(-R)2
-O-PH(=O)-O-R、-O-P(=O)(-R)(-O-R)、-O-P(=O)(-O-R)2
、-NH-PH(=O)-R、-NH-P(=O)(-R)(-O-R)、-NH-P(=O)(-O-R)2
、-SiH2
-R、-SiH(-R)2
、-Si(-R)3
、-O-SiH2
-R、-O-SiH(-R)2
及-O-Si(-R)3
。上述R為脂肪族基,芳香族基或雜環基。
取代基之數為1個~5個,較佳為1個~4個,更佳為1個~3個,進而更佳為1個或2個。進而,於芳香族環取代之取代基之數為2個以上時,可互為相同或相異,又,可互為連接形成縮合多環化合物(例如萘,茚,茚滿,菲,喹啉,異喹啉,色烯(chromene),色滿(chroman),酞(phthalazine),啶,吲哚,吲哚滿(indoline)等)。
取代基方面,有鹵原子、氰、烷基、烷氧基、芳基、芳基氧基、醯基、碳醯胺基、碸醯胺基及醯脲基為佳、鹵原子、氰、烷基、烷氧基、芳基氧基、醯基及碳醯胺基較佳、鹵原子、氰、烷基、烷氧基及芳基氧基進而為佳、以鹵原子、烷基及烷氧基最佳。
在上述鹵原子,可含有氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。上述烷基可具有環狀構造或分支鏈。烷基之碳原子數以1~20為佳,以1~12較佳,以1~6進而為佳,以1~4最佳。
上述烷基之例,則含有甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、三級丁基、己基、環己基、辛基及2-乙基己基。
上述烷氧基,可具有環狀構造或分支鏈。烷氧基之碳原子數以1~20為佳,以1~12較佳,以1~6更佳,以1~4最佳。烷氧基,進而可以其他烷氧基取代。烷氧基之例,則含有甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、2-甲氧基-2-乙氧基乙氧基、丁基氧、己基氧及辛基氧。
上述芳基之碳原子數,以6~20為佳,以6~12更佳。芳基之例則含有苯基及萘基。上述芳基氧基之碳原子數以6~20為佳,6~12更佳。
上述芳基氧基之例,則含有苯氧基及萘氧基。上述醯基之碳原子數,以1~20為佳,以1~12更佳。
上述醯基之例則含有甲醯基、乙醯基及苯醯基。上述碳醯胺基之碳原子數以1~20為佳,以1~12更佳。
上述碳醯胺基之例,則含有乙醯胺及苯并醯胺。上述碸醯胺基之碳原子數以1~20為佳,1~12更佳。
上述碸醯胺基之例則含有甲烷碸醯胺、苯碸醯胺及對甲苯碸醯胺。上述醯脲基之碳原子數以1~20為佳,1~12更佳。
上述醯脲基之例則含有(無取代)醯脲。
上述芳烷基之碳原子數以7~20為佳,7~12更佳。芳烷基之例,則有苄基、苯乙基及萘基甲基。上述烷氧基羰基之碳原子數以1~20為佳,2~12更佳。烷氧基羰基之例則含有甲氧基羰。
上述芳基氧羰基之碳原子數以7~20為佳,以7~12更佳。芳基氧羰基之例則含有苯氧基羰基。
上述芳烷氧羰基之碳原子數以8~20為佳,8~12更佳。芳烷氧羰基之例,則含有苄基氧羰。
上述胺甲醯基之碳原子數,以1~20為佳,1~12更佳。胺甲醯基之例,則含有(無取代)胺甲醯基及N-甲基胺甲醯基。
上述胺磺醯基之碳原子數,以20以下為佳,12以下更佳。胺磺醯基之例,則含有(無取代)胺磺醯基及N-甲基胺磺醯基。上述醯基氧基之碳原子數以1~20為佳,2~12更佳。
上述醯基氧之例則含有乙醯氧基及苯醯基氧。
上述鏈烯基之碳原子數,以2~20為佳,2~12更佳。鏈烯基之例,則含有乙烯,烯丙基及異丙烯基。
上述炔基之碳原子數,以2~20為佳,2~12更佳。炔基之例則含有噻吩基。
上述烷基磺醯基之碳原子數,以1~20為佳,1~12更佳。
上述芳基磺醯基之碳原子數,以6~20為佳,6~12更佳。
上述烷基氧磺醯基之碳原子數以1~20為佳,1~12更佳。
上述芳基氧磺醯基之碳原子數以6~20為佳,6~12更佳。
上述烷基磺醯氧基之碳原子數以1~20為佳,1~12更佳。
上述芳基氧磺醯基之碳原子數,以6~20為佳,6~12更佳。
於本發明使用之纖維素樹脂中,纖維素之羥基部分的氫原子為與脂肪族醯基之脂肪酸酯時,脂肪族醯基係碳原子數為2~20,具體言之有乙醯基,丙醯基,丁醯基,異丁醯基,戊醯基,三甲基乙醯(pivaloyl),己醯基,辛醯基,月桂醯基,硬脂醯基等。
本發明中該脂肪族醯基係指亦包含進而具有取代基者之意,取代基方面可以在上述芳香族醯基中,芳香族環為苯環時,以苯環之取代基為例示之物。
光學薄膜方面在製造相位差薄膜之情形,纖維素樹脂方面以使用選自纖維素乙酸酯、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、纖維素乙酸酯鄰苯二酸酯、及纖維素鄰苯二酸酯之至少1種為佳。
該等中特佳之纖維素樹脂可例舉纖維素乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯、纖維素乙酸酯丙酸酯或纖維素乙酸酯丁酸酯。
為混合脂肪酸酯之纖維素乙酸酯丙酸酯或纖維素乙酸酯丁酸酯,具有以碳原子數2~4之醯基作為取代基,以乙醯基之取代度為X,以丙醯基或丁醯基之取代度為Y時,以可同時滿足下述式(I)及(II)者為佳。取代度係定義為被醯基取代之羥基之數以葡萄糖單位表示之數值。
式(1)2.5≦X+Y≦3.0 式(II)0≦X≦2.5且0.3≦Y≦2.5 較佳為0.5≦X≦2.5且0.5≦Y≦2.5 更佳為1.0≦X≦2.0且1.0≦Y≦2.0
尤以使用纖維素乙酸酯丙酸酯為佳。不被上述醯基所取代之部分通常係以羥基存在。該等可以周知之方法合成。本發明所使用之纖維素樹脂之原料纖維素,可為木材紙漿亦可為棉絨,木材紙漿可為針葉樹亦可為闊葉樹,而以針葉樹為佳。就製膜之際剝離性之觀點而言以使用棉絨為佳。由該等所製作之纖維素樹脂可適宜混合,或單獨使用。
本發明所用之纖維素樹脂在成為薄膜時之亮點異物以少者為佳。亮點異物係指,使2片偏光板正交配置(正交尼科耳稜鏡),在其間配置纖維素酯薄膜,在一方光源側之偏光板之透過軸使偏光板保護薄膜之滯相軸為平行之位置時,在另一方偏光板外側之面於垂直位置觀察時成為光漏出原因之異物之意。此時評價所用之偏光板以無亮點異物之保護薄膜所構成者為所期望,在偏光元件之保護以使用玻璃板之物為佳。吾人認為亮點異物係含於纖維素樹脂之羥基的酯化部分為未反應者為其原因之一,藉由使用亮點異物少的纖維素樹脂,與將經加熱熔融之纖維素樹脂過濾而將異物除去,可將亮點異物減低。又,薄膜膜厚越薄則每單位面積之亮點異物數減少,含於薄膜之纖維素樹脂含量越少則亮點異物有變少之傾向。
亮點之個數方面,以每面積250mm2
,以偏光正交尼科耳稜鏡狀態所辨識之大小為5~50 μm之亮點,在進行薄膜觀察時以300個以下,50 μm以上之亮點為0個者為佳。更佳為5~50 μm之亮點為200個以下。
亮點越多,則在液晶顯示器之畫面會有重大不良影響。在使相位差薄膜作為偏光板保護薄膜而作用之情形,此亮點之存在則為複折射紊亂之要因,會對畫面有極大的不良影響。
在將亮點異物藉由熔融過濾予以除去之情形,含亮點異物之除去步驟,而可連續實施熔融流鑄之製膜步驟。
在含有熱熔融所致亮點異物之過濾步驟之熔融流鑄製膜法,在使後述可塑劑與纖維素樹脂作為組成物之情形,與不添加可塑劑之系比較,就可使熱熔融溫度降低之觀點而言,而且就可提高亮點異物除去效率與熱分解迴避之觀點而言為恰當的方法。又,後述之其他添加劑方面亦可將有紫外線吸收劑,或墊(mat)材適宜混合之物予以同樣地過濾。
濾材方面,以使用玻璃纖維,纖維素纖維,濾紙,四氟化乙烯樹脂等氟樹脂等周知之物為佳,尤其是陶瓷,金屬等為佳。絕對濾過精度方面以50 μm以下,較佳為30 μm以下,更佳為10 μm以下,進而更佳為5 μm以下者。該等可適宜組合使用。濾材可使用表面(surface)型或深度(depth)型,以深度型者因較難以阻塞網眼為佳。
其他實施態樣,係予以加熱在將含有添加劑之纖維素樹脂熔融之前,在該材料合成後期之過程或獲得沈澱物過程之至少任一者中,一次在溶液狀態方面同樣地經由過濾步驟可將亮點異物除去。此時,較佳為於纖維素樹脂存在穩定化劑為佳,又後述之可塑劑,或其他之添加劑方面,與紫外線吸收劑,消光劑等一起溶解於溶劑後,藉由除去溶劑並乾燥而應可獲得含有添加劑之纖維素樹脂之固形成分。
又,為成為上述溶液狀態則在對含有該添加劑之纖維素樹脂之溶劑之溶解之過程亦可於-20℃以下透過已冷卻之步驟。對纖維素樹脂進行添加劑之添加時,在使用於本發明之纖維素樹脂之合成(調製)步驟過程中,並無特別限定,至該樹脂之合成(調製)步驟後期為止為了至少以一次溶液狀態將亮點異物或不溶物濾出則進行過濾,其後進行添加劑之添加,藉由溶劑之除去或酸析使固形成分分離進行乾燥亦可,在成為顆粒化時獲得含有經粉體混合之添加劑之纖維素樹脂亦可。
將本發明之添加劑與纖維素樹脂均一地混合者,在加熱時熔融性中有助於賦予均一的熔融性。
本發明之添加劑方面,將纖維素樹脂以外之高分子材料或寡聚物,予以適宜選擇與纖維素樹脂混合亦可。此種高分子材料或寡聚物以與纖維素樹脂相溶性優異者為佳,在成為薄膜時橫亙全可視區域(400nm~800nm)透過率可得為80%以上,較佳為90%以上,更佳為92%以上。在混合纖維素樹脂以外之高分子材料或寡聚物之至少1種以上之目的上,則含有為了加熱熔融時之黏度控制或提高薄膜加工後之薄膜物性而進行之意。
本發明之添加劑,係將穩定化劑之至少一種在該纖維素樹脂之加熱熔融前或加熱熔融時需予添加。穩定化劑,即使在製膜用之熔融溫度中穩定化劑本身並不分解而可作用為所期望。
穩定化劑方面,可含有受阻苯酚防氧化劑,酸捕捉劑,受阻胺光穩定劑,過氧化物分解劑,自由基捕捉劑,金屬惰性化劑,胺類等。該等在日本特開平3-199201號公報,日本特開平5-1907073號公報,日本特開平5-194789號公報,日本特開平5-271471號公報,日本特開平6-107854號公報等有記載。
本發明之添加劑方面,在防氧化,分解而發生之酸之捕捉,光或熱所致自由基種基因之分解反應予以抑制或禁止等,含有無法解釋之分解反應,為抑制著色或分子量降低所代表之變質或材料分解所致揮發成分之生成則可使用穩定化劑。亦即,對纖維素樹脂之穩定化劑之添加,在抑制或防止變質或分解所致揮發成分之發生之觀點而言為優異。又,穩定化劑本身在纖維素樹脂之熔融溫度區域中,不發生揮發成分為所期望。
在製造相位差薄膜之情形,以含有穩定化劑為佳。在薄膜製造時,作為相位差薄膜之賦予阻滯之步驟中,可抑制含有該添加劑之纖維素樹脂強度之劣化,或可維持材料固有之強度。含有添加劑之纖維素樹脂因顯著劣化而變脆時,在薄膜製膜時之拉伸步驟中裂斷變的易於產生,因而有作為相位差薄膜之阻滯值無法顯現之情況。
又,穩定化劑之存在,在加熱熔融時可抑制可視光區域之著色物生成,或可抑制或消滅揮發成分因混入於薄膜中而產生之透過率或霧度值等的作為相位差薄膜並不恰當的性能之點為優異。其霧度值未達1%,更佳為未達0.5%。
在含有本發明之添加劑的纖維素樹脂之保存或製膜步驟中,會有空氣中氧所致劣化反應併發之情形。在此情形,與利用穩定化劑之穩定化作用者一併,亦可使用使空氣中氧濃度減低之手段。此種手段方面,可例舉周知技術方面作為惰性氣體之氮或氬之使用,減壓~真空所致脫氣操作,及密閉環境下所致操作。使該等3者內之至少1種方法與使上述穩定化劑存在之方法一起併用亦可。含有添加劑之纖維素樹脂與空氣中氧接觸之或然率予以減低,而可抑制該材料之劣化。
在將相位差薄膜作為偏光板保護薄膜來活用之情形,相對於偏光板及構成偏光板之偏光元件就可使經時間保存性提高之觀點而言,則在含有添加劑之纖維素樹脂應含有上述穩定化劑。
在使用到偏光板之液晶顯示裝置中,於相位差薄膜有上述穩定化劑存在時,可提高相位差薄膜之經時間保存性,就可使光學補償機能經長期顯現。
作為本發明添加劑之熱熔融時為穩定化起見為有用之受阻苯酚防氧化劑化合物方面,可使用既知化合物,例如美國專利第4,839,405號說明書第12~14欄記載者等之,含有2,6-二烷基苯酚衍生物化合物。此種化合物,可含有以下一般式式(1)之物。
式中,R1,R2及R3示進而可被取代或不被取代之烷基取代基。受阻苯酚化合物之具體例,有正十八基3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯、正十八基3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)-乙酸酯、正十八基3,5-二-三級丁基-4-羥基苯甲酸酯、正己基3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基苯甲酸酯、正十二基3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基苯甲酸酯、新-十二基3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、十二基β(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、乙基α-(4-羥基-3,5-二-三級丁基苯基)異丁酸酯、十八基α-(4-羥基-3,5-二-三級丁基苯基)異丁酸酯、十八基α-(4-羥基-3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、2-(正辛基硫代)乙基3,5-二-三級丁基-4-羥基-苯甲酸酯、2-(正辛基硫代)乙基3,5-二-三級丁基-4-羥基-苯基乙酸酯、2-(正十八基硫代)乙基3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基乙酸酯、2-(正十八基硫代)乙基3,5-二-三級丁基-4-羥基-苯甲酸酯、2-(2-羥基乙基硫代)乙基3,5-二-三級丁基-4-羥基苯甲酸酯、二乙二醇雙-(3,5-二-三級丁基-4-羥基-苯基)丙酸酯、2-(正十八基硫代)乙基3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、硬脂醯胺N,N-雙-[乙烯3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、正丁基亞胺基N,N-雙-[乙烯3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2-(2-硬脂醯基氧乙基硫代)乙基3,5-二-三級丁基-4-羥基苯甲酸酯、2-(2-硬脂醯基氧乙基硫代)乙基7-(3-甲基-5-三級丁基-4-羥基苯基)庚酸酯、1,2-丙二醇雙-[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、乙二醇雙-[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、新戊二醇雙-[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、乙二醇雙-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基乙酸酯)、甘油-1-正十八酸酯-2,3-雙-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基乙酸酯)、新戊四醇-四個-[3-(3’,5’-二-三級丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯]、1,1,1-三羥甲基乙烷-三個-[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、山梨糖醇六-[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2-羥基乙基7-(3-甲基-5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、2-硬脂醯基氧乙基7-(3-甲基-5-三級丁基-4-羥基苯基)庚酸酯、1,6-正己烷二醇-雙[(3’,5’-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、新戊四醇-四個(3,5-二-三級丁基-4-羥基氫肉桂酸酯)。
上述受阻苯酚系防氧化劑化合物係以例如Ciba Specialty Chemicals公司以“Irganox 1076”及“Irganox 1010”之商品名在市面販售。
作為本發明之添加劑之熱熔融時之穩定化為有用之酸捕捉劑方面,以含有美國專利第4,137,201號說明書所記載之環氧基化合物所成者為佳。此種化合物對該發明所屬技術領域中為既知,可含有各種聚葡萄糖之二環氧丙基醚,尤其是對聚葡萄糖每1莫耳約8~40莫耳之環氧乙烷等之縮合所衍生之聚葡萄糖,甘油之二環氧丙基醚等,金屬環氧基化合物(例如在氯化乙烯聚合物組成物中,及與氯化乙烯聚合物組成物一起,習知所利用之物),環氧基化醚縮合生成物,雙酚A之二環氧丙基醚(亦即,4,4’-二羥基二苯基二甲基甲烷),環氧基化不飽和脂肪酸酯(尤其是,2~22此碳原子之脂肪酸之4~2個左右之碳原子之烷基之酯(例如丁基環氧基硬脂酸酯)等),及各種環氧基化長鏈脂肪酸甘油三酸酯等(例如,以環氧基化大豆油等組成物所代表,例示所得之,環氧基化植物油及其他不飽和天然油(該等有時稱為環氧基化天然甘油酯或不飽和脂肪酸,該等脂肪酸一般為含有12~22個之碳原子))。特佳為,市售之含環氧基環氧化樹脂化合物EPON815c,及一般式(2)之其他環氧基化醚寡聚物縮合生成物。
可使用之進一步之酸捕捉劑方面,可含有日本特開平5-194788號公報段落87~105所記載之物。
本發明之添加劑方面之熱熔融時對穩定化為有用之受阻胺光穩定劑(HALS),可使用既知化合物,例如,如美國專利第4,619,956號說明書第5~11欄及美國專利第4,839,405號說明書第3~5欄所記載,可含有2,2,6,6-四烷基哌啶化合物,或該等酸加成鹽或者該等與金屬化合物之錯合物。此種化合物則含有以下一般式(3)之物。
式中,R1及R2為H或取代基。
在受阻胺光穩定劑化合物之具體例,有4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-烯丙基-4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-苄基-4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-(4-三級丁基-2-丁烯基)-4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂醯基氧-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-乙基-4-水揚醯氧-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯醯基氧-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、1,2,2,6,6-五甲基哌啶-4-基-β(3,5-二-三級丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯、1-苄基-2,2,6,6-四甲基-4-羥基賴胺酸maleinate、(二-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-己二酸酯、(二-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-癸二酸酯、(二-1,2,3,6-四甲基-2,6-二乙基-哌啶-4-基)-癸二酸酯、(二-1-烯丙基-2,2,6,6-四甲基-哌啶-4-基)-鄰苯二酸酯、1-乙醯基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基-乙酸酯、偏苯三酸-三-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)酯、1-丙烯醯基-4-苄基氧-2,2,6,6-四甲基哌啶、二丁基-丙二酸-二-(1,2,2,6,6-五甲基-哌啶-4-基)-酯、二苄基-丙二酸-二-(1,2,3,6-四甲基-2,6-二乙基-哌啶-4-基)-酯、二甲基-雙-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-氧)-矽烷、三個-(1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-亞磷酸酯、三個-(1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-磷酸酯、N,N’-雙-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-亞己基-1,6-二胺、N,N’-雙-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-亞己基-1,6-二乙醯胺、1-乙醯基-4-(N-環己基乙醯胺)-2,2,6,6-四甲基-哌啶、4-苄基胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶、N,N’-雙-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-N,N’-二丁基-己二醯二胺、N,N’-雙-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-N,N’-二環己基-(2-羥基丙烯)、N,N’-雙-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-對亞二甲苯基-二胺、4-(雙-2-羥基乙基)-胺基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-甲基丙烯醯胺-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、α-氰-β-甲基-β-[N-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)]-胺基-丙烯酸甲酯。恰當的受阻胺光穩定劑之例,則含有以下HALS-1及HALS-2。
作為本發明添加劑之穩定化劑,可選擇至少1種以上,添加之量,相對於纖維素樹脂之質量,較佳為0.001質量%以上5質量%以下,更佳為0.005質量%以上3質量%以下,特佳為0.01質量%以上0.8質量%以下。
穩定化劑之添加量過少時,熱熔融時,因穩定化作用低故無法獲得穩定化劑之效果,又添加量過多時,由對樹脂之相溶性的觀點會引起作為薄膜之透明性降低,又因會有薄膜變脆之情形並不佳。
穩定化劑,係在將樹脂熔融之前作混合準備為佳。混合,可以混合機等來進行,又,如前述在纖維素樹脂調製過程中混合亦可。將混合在樹脂熔點以下,穩定化劑熔點以上之溫度予以混合,而可使僅穩定化劑熔融,在樹脂表面使穩定化劑吸附之方式亦可。
添加可塑劑者,就可使機械性質提高,賦予柔軟性,賦予耐吸水性,使水分透過率減低等薄膜改質之觀點為佳。
又在本發明所進行之熔融流鑄製膜法中,可塑劑之使用含有以下之目的,與使用之單獨纖維素樹脂之玻璃轉移溫度比較,使含有添加劑之纖維素樹脂熔融溫度更以降低之目的,或在相同加熱溫度中與纖維素樹脂單獨比較,使含有含可塑劑之添加劑的纖維素樹脂之熔融黏度更予降低之目的。
在此,本發明中,所謂含有添加劑之纖維素樹脂之熔融溫度係指,在該樹脂被加熱而流動性與以顯現之狀態中,樹脂被加熱之溫度之意。
在單獨纖維素樹脂比玻璃轉移溫度更低時,則薄膜化用之流動性並不顯現。但是該樹脂在玻璃轉移溫度以上時,因熱量之吸收使得彈性率或黏度降低,而可顯現流動性。為使纖維素樹脂之熔融溫度降低,則作為添加劑之可塑劑以比纖維素樹脂之玻璃轉移溫度更低之熔點或具有玻璃轉移溫度者因可滿足上述目的故佳。
作為本發明之添加劑之可塑劑方面,例如以使用磷酸酯衍生物,羧酸酯衍生物為佳。又,亦可恰當使用日本特開2003-12859號之質量平均分子量500以上10000以下之乙烯性不飽和單體予以聚合所得聚合物,丙烯酸系聚合物,側鏈具有芳香環之丙烯酸系聚合物或側鏈具有環己基之丙烯酸系聚合物等可恰當使用。
磷酸酯衍生物方面,有例如三苯基磷酸鹽,三甲酚磷酸鹽,苯基二苯基磷酸鹽等。
羧酸酯衍生物方面,有酞酸酯及檸檬酸酯等,酞酸酯衍生物方面,有例如二甲基鄰苯二酸酯、二乙基鄰苯二酸酯、二環己基鄰苯二酸酯、二辛基鄰苯二酸酯及二乙基己基鄰苯二酸酯等,又檸檬酸酯方面有檸檬酸乙醯基三乙酯及檸檬酸乙醯基三丁酯。
其他,則有油酸丁酯、篦麻醇酸甲基乙醯酯、癸二酸(sebacic acid)二丁酯、甘油三乙酸酯、三羥甲基丙烷三苯甲酸酯等。烷基鄰苯二醯基烷基羥乙酸酯亦可因此目的而恰當使用。烷基鄰苯二醯基烷基羥乙酸酯之烷基為碳原子數1~8之烷基。烷基鄰苯二醯基烷基羥乙酸酯方面可例舉甲基鄰苯二醯基甲基羥乙酸酯、乙基鄰苯二醯基乙基羥乙酸酯、丙基鄰苯二醯基丙基羥乙酸酯、丁基鄰苯二醯基丁基羥乙酸酯、辛基鄰苯二醯基辛基羥乙酸酯、甲基鄰苯二醯基乙基羥乙酸酯、乙基鄰苯二醯基甲基羥乙酸酯、乙基鄰苯二醯基丙基羥乙酸酯、丙基鄰苯二醯基乙基羥乙酸酯、甲基鄰苯二醯基丙基羥乙酸酯、甲基鄰苯二醯基丁基羥乙酸酯、乙基鄰苯二醯基丁基羥乙酸酯、丁基鄰苯二醯基甲基羥乙酸酯、丁基鄰苯二醯基乙基羥乙酸酯、丙基鄰苯二醯基丁基羥乙酸酯、丁基鄰苯二醯基丙基羥乙酸酯、甲基鄰苯二醯基辛基羥乙酸酯、乙基鄰苯二醯基辛基羥乙酸酯、辛基鄰苯二醯基甲基羥乙酸酯、辛基鄰苯二醯基乙基羥乙酸酯等、以甲基鄰苯二醯基甲基羥乙酸酯、乙基鄰苯二醯基乙基羥乙酸酯、丙基鄰苯二醯基丙基羥乙酸酯、丁基鄰苯二醯基丁基羥乙酸酯、辛基鄰苯二醯基辛基羥乙酸酯為佳,尤以使用乙基鄰苯二醯基乙基羥乙酸酯為佳。又,該等烷基鄰苯二醯基烷基羥乙酸酯等可混合2種以上使用。
可塑劑之添加量,相對於構成含有添加劑之纖維素樹脂之樹脂,較佳為0.5質量%以上~未達20質量%,更佳為1質量%以上~未達11質量%。
上述可塑劑中,以在熱熔融時不生成揮發成分為佳。具體言之可例舉特表平6-501040號所記載之不揮發性磷酸酯,例如在丙炔(allylene)雙(二芳基磷酸酯)酯或上述例示化合物之中以三羥甲基丙烷三苯甲酸酯等為佳但並非限定於該等。揮發成分為可塑劑之熱分解所致時,可塑劑之熱分解溫度Td(1.0),若定義為減少1.0質量%時之溫度時,則比含有添加劑之纖維素樹脂之熔融溫度(Tm)更高者為所期望。可塑劑在其之添加目的,相對於纖維素樹脂之添加量比含有其他添加劑之纖維素樹脂更多,揮發成分之存在對所得薄膜之品質劣化因而會有極大影響。此外,熱分解溫度Td(1.0),可以市售之差式熱質量分析(TG-DTA)裝置來測定。
本發明之作為添加劑之紫外線吸收劑,相對於偏光元件或顯示裝置之紫外線的防劣化之觀點而言,在波長370nm以下紫外線之吸收能為優異,且就液晶顯示性之觀點而言,以波長400nm以上之可視光吸收少者為佳。紫外線吸收劑方面,可例舉例如羥基二苯基酮系化合物、苯并三唑系化合物、水楊酸酯系化合物、二苯基酮系化合物、氰丙烯酸酯系化合物、鎳錯鹽系化合物等,而以二苯基酮系化合物或著色少的苯并三唑系化合物為佳。又,可使用日本特開平10-182621號公報,日本特開平8-337574號公報記載之紫外線吸收劑,日本特開平6-148430號公報記載之高分子紫外線吸收劑。
苯并三唑系紫外線吸收劑方面,可例舉2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-三級丁基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-(3”,4”,5”,6”-四氫鄰苯二甲醯亞胺甲基)-5’-甲基苯基)苯并三唑、2,2-亞甲基雙(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚)、2-(2’-羥基-3’-三級丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(直鏈及側鏈十二基)-4-甲基苯酚、辛基-3-〔3-三級丁基-4-羥基-5-(氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基〕丙酸酯與2-乙基己基-3-〔3-三級丁基-4-羥基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基〕丙酸酯之混合物等,但並非限定於該等。
市售品可使用TINUVIN 109、TINUVIN 171、TINUVIN 326(任一者均為千葉特用化學品公司製)。
二苯基酮系化合物方面,可例舉2,4-二羥基二苯基酮、2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯基酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺基二苯基酮、雙(2-甲氧基-4-羥基-5-苯醯基苯基甲烷)等,但並非限定於該等。
紫外線吸收劑,在添加之情形,相對於纖維素樹脂之質量係添加0.1~20質量%,較佳為0.5~10質量%,更佳為1~5質量%。該等可併用2種以上。
在本發明之光學薄膜,除了本發明之添加劑之外為使潤滑性,搬送性或捲繞性更為容易起見,則可添加消光劑。
消光劑盡量以微粒子之物為佳,微粒子方面,可例舉例如二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、碳酸鈣、高嶺土、滑石、燒成矽酸鈣、水和矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂、磷酸鈣等之無機微粒子或交聯高分子微粒子。
其中,因可使二氧化矽薄膜之霧度減低故佳。如二氧化矽般之微粒子以藉由有機物進行表面處理之情形為多,而此種之物因可降低薄膜之霧度故佳。
於表面處理為恰當的有機物方面,可例舉鹵矽烷類,烷氧基矽烷類、矽氮烷、矽氧烷等。微粒子之平均粒徑以大者則潤滑性效果大,相反地以平均粒徑小者透明性為優異。又,微粒子二次粒子之平均粒徑在0.05~1.0 μm之範圍。較佳之微粒子二次粒子之平均粒徑為5~50nm,更佳為7~14nm。該等微粒子在薄膜表面為生成0.01~1.0 μm之凹凸則可恰當使用。微粒子之含量,相對於纖維素樹脂以0.005~0.3質量%為佳。
二氧化矽之微粒子方面,可例舉日本AEROSIL公司製之AEROSIL 200、200V、300、R972、R972V、R974、R202、R812、OX50、TT600等、較佳為Aerosil 200V、R972、R972V、R974、R202、R812。該等微粒子可併用2種以上。在併用2種以上之情形,可以任意之比率混合使用。在此情形,平均粒徑或材質不同之微粒子,例如使AEROSIL 200V與R972V以質量比於0.1:99.9~99.9:0.1之範圍使用。
消光劑可在含有添加劑之纖維素樹脂之熔融前添加,又在預先含有添加劑之纖維素樹脂中使之含有為佳。例如,將預先分散於溶劑之微粒子與纖維素樹脂及/或可塑劑,紫外線吸收劑等之其他添加劑予以混合分散後,使溶劑揮發,或藉由沈澱法,使消光劑在預先含有添加劑之纖維素樹脂中含有。藉由含有此種添加劑之纖維素樹脂之使用,可使消光劑在纖維素樹脂中均一地分散。
作為消光劑使用之薄膜中之微粒子,在其他目的亦可為提高薄膜強度而作用。
光學薄膜方面,例如在製造相位差薄膜之情形,為了調節阻滯則亦可添加阻滯控制劑。阻滯控制劑方面,係如歐洲專利911,656A2號說明書所記載之,可使用具有二個以上芳香族環之芳香族化合物。又亦可併用二種以上之芳香族化合物。在該芳香族化合物之芳香族環,加上芳香族烴環,可含有芳香族性雜環。以芳香族性雜環者特佳,芳香族性雜環一般係不飽和雜環。其中以1,3,5-三環特佳。
添加於纖維素樹脂之穩定化劑,可塑劑及上述其他添加劑在添加時,含有該等之總量,相對於纖維素樹脂之質量應以1質量%以上30質量%以下,較佳為5~20質量%。
含有本發明添加劑之纖維素樹脂在熔融及製膜步驟中,以揮發成分少或不發生者為所期望。其在加熱熔融時進行發泡,因而可削減或迴避薄膜內部之缺陷或薄膜表面之平面性劣化。
含有本發明添加劑之纖維素樹脂在熔融時揮發成分之含量為1質量%以下,較佳為0.5質量%以下,更佳為0.2質量%以下,特佳為0.1質量%以下為所望。本發明中,係使用差式熱質量測定裝置(Seiko電子工業公司製TG/DTA200),求得自30℃至250℃之加熱減量,使其量作為揮發成分之含量。
含有本發明添加劑之纖維素樹脂,係將該水分或該溶劑等所代表之揮發成分,在製膜之前,或加熱時除去為佳。除去之方法,可適用所謂周知之乾燥方法,可以加熱法、減壓法、加熱減壓法等之方法來進行,在空氣中或選擇作為惰性氣體之氮的氛圍下進行亦可。在進行該等周知之乾燥方法時,含有本發明添加劑之纖維素樹脂可在不分解之溫度區域進行者在薄膜之品質上為恰當。
在製膜前予以乾燥,而可削減揮發成分之發生,亦可將單獨樹脂,或分割為樹脂與添加劑予以乾燥。乾燥溫度以100℃以上為佳。在乾燥之材料具有玻璃轉移溫度之物為存在時,若加熱至比該玻璃轉移溫度更高之乾燥溫度時,會有材料熔融(fusing)而使處理變得困難之情形,乾燥溫度以在玻璃轉移溫度以下為佳。複數之物質在具有玻璃轉移溫度之情形,以玻璃轉移溫度低者之玻璃轉移溫度為基準。更佳為100℃以上,(玻璃轉移溫度-5)℃以下,更佳為110℃以上,(玻璃轉移溫度-20)℃以下。乾燥時間較佳為0.5~24小時,更佳為1~18小時,更佳為1.5~12小時。乾燥溫度過低時會使揮發成分之除去率變低,又因而會使用來乾燥之時間過度耗費。又,乾燥步驟可分為2階段以上,例如,乾燥步驟可含有,材料保管用之預備乾燥步驟,與在製膜之前~1週前之間進行之在之前乾燥步驟亦可。
熔融流鑄製膜法,可分類為加熱熔融之成形法,可適用熔融擠壓成形法、壓製成形法、膨脹(inflation)法、射出成形法、吹塑成形法、拉伸成形法等。該等中,為獲得機械強度及表面精度等優異之光學薄膜,則以熔融擠壓法為優異。以下,以熔融擠壓法為例就本發明之薄膜之製造方法予以說明。
第1圖,係實施本發明光學薄膜之製造方法之裝置之概略流程圖,第2圖係自流鑄模至冷卻輥部分之擴大圖。
在第1圖與第2圖中,本發明所致光學薄膜之製造方法,係將含有添加劑之纖維素樹脂混合後,使用擠壓機1,自流鑄模4至為第1旋轉體之第1輥(冷卻輥或冷卻鼓輪)5上於熔融狀態予以擠壓,在外接於第1輥(第1冷卻輥)5之同時,藉由為第2旋轉體之第2輥(接觸輥)6將熔融薄膜狀纖維素樹脂在冷卻輥5表面以設定之壓力進行挾壓而可形成薄膜,進而,與為第3旋轉體之第2冷卻輥7,在第2冷卻輥使薄膜夾持而擠壓之為第4旋轉體之第4輥7a,為第5旋轉體之第3冷卻輥8之各輥接觸,予以冷卻固化成為未拉伸薄膜10,將以剝離輥9所剝離之未拉伸薄膜10,接著藉由拉伸裝置12把持薄膜之兩端部在寬邊方向拉伸後,藉由捲繞裝置16予以捲繞者。
在本發明所致光學薄膜之製造方法中,熔融擠壓之條件,可與其他聚酯等熱塑性樹脂所使用之條件同樣方式進行。材料以預先作乾燥為佳。以真空或減壓乾燥機或除濕熱風乾燥機等將水分在1000ppm以下,較佳為200ppm以下乾燥為所望。
例如,在熱風或真空或減壓下經乾燥之纖維素樹脂使用擠壓機1,在擠壓溫度200~300℃左右予以熔融,以葉台型(leaf desk type)之過濾器2等過濾來除去異物。
自供給漏斗導入至擠壓機1之際,可在真空下或減壓下或惰性氣體氛圍下,以可防止氧化分解等為佳。
在可塑劑等添加劑不予以預先混合之情形,在擠壓機之中途混入(incorporation)亦可。為予均一地添加,則以使用靜態混合機3等之混合裝置為佳。
本發明中,非晶性熱塑性樹脂,與其他依需要被添加之穩定化劑等添加劑,在熔融之前以作混合準備為佳。混合,可以混合機等來進行,又,如前述在纖維素樹脂調製過程中予以混合亦可。在使用混合機之情形,可使用V型混合機,圓錐螺旋型混合機,水平圓筒型混合機等之一般混合機。
在本發明中,係如上述將含有添加劑之纖維素樹脂混合後,使用擠壓機1予以直接熔融進行製膜之方式亦可,以一次將含有添加劑之纖維素樹脂顆粒化後,將該顆粒以擠壓機1予以熔融進行製膜之方式亦可。又,含有添加劑之纖維素樹脂,在含有熔點不同之複數材料之情形,僅熔點低的材料在熔融之溫度以一次,所謂製作點心狀之半熔融物,將半熔融物投入擠壓機1進行製膜亦可。在含有添加劑之纖維素樹脂於含有易於熱分解之材料的情形,在以減低熔融次數之目的下,並不製作顆粒而直接製膜之方法,或如上述在製作點心狀之半熔融物之後予以製膜之方法為佳。
擠壓機1,可使用市面上可獲得之各種擠壓機,而以熔融揑合擠壓機為佳,可為單軸擠壓機亦可為2軸擠壓機。並不自含有添加劑之纖維素樹脂來製作顆粒,而是進行直接製膜之情形,因適當揑合度為必要故以使用2軸擠壓機為佳,但是單軸擠壓機,將螺絲形狀變更為madoc型,unimelt型,Dulmage型等之揑合型之螺絲,而可獲得適度之揑合故為可使用。纖維素樹脂方面,以一次,使用顆粒或點心狀之半熔融物之情形,可使用單軸擠壓機亦可使用2軸擠壓機。
在擠壓機1內及擠壓後之冷卻步驟,可以氮氣體等惰性氣體取代,或藉由減壓,以使氧濃度降低為佳。
擠壓機1內之含有添加劑之纖維素樹脂之熔融溫度,因含有添加劑之纖維素樹脂之黏度或排出量,製造之薄片的厚度等而恰當的條件有所不同,然而一般而言,係相對於薄膜之玻璃轉移溫度(Tg),為Tg以上,Tg+100℃以下,較佳為Tg+10℃以上,Tg+90℃以下。擠壓時之熔融黏度為10~100000泊,較佳為100~10000泊。又,擠壓機1內之纖維素樹脂之滯留時間以短者為佳,可為5分以內,較佳為3分以內,更佳為2分以內。滯留時間係受到擠壓機1之種類,擠壓條件所左右,而藉由材料之供給量或藉由L/D,螺旋旋轉數,螺旋之溝深度等之調整而可縮短。
擠壓機1之螺旋之形狀或旋轉數等,可藉由含有添加劑之纖維素樹脂之黏度或排出量等予以適宜選擇。本發明中在擠壓機1剪斷速度為1/秒~10000/秒,較佳為5/秒~1000/秒,更佳為10/秒~100/秒。
本發明可使用之擠壓機1方面,一般可使用塑膠成形機。
自擠壓機1所擠壓之纖維素樹脂,被送至流鑄模4,自流鑄模4被擠壓成薄膜狀。
由擠壓機1排出之熔融物,則供給於流鑄模4。流鑄模4若為為了薄片或薄膜之製造而使用之物則無特別限定。流鑄模4之材質方面,有硬鉻、碳化鉻、氮化鉻、碳化鈦、碳氮化鈦、氮化鈦、超鋼、陶瓷(例如鎢碳化物,氧化鋁,氧化鉻)等予以溶射或者電鍍,而表面加工係使用實施拋光輪(buff),粒大小(grain size)#1000以後之研磨粒的研磨(lapping),使用粒大小#1000以上之金剛石研磨粒之平面切削(切削方向與樹脂之流動方向為垂直方向),電解研磨,電解複合研磨等之加工等。
流鑄模4之口承部之恰當材質則與流鑄模4同。又口承部之表面精度以0.5S以下為佳,以0.2S以下更佳。
本發明中具有:將欲熔融之樹脂混合物自安裝於擠壓機之流鑄模4予以擠壓成薄膜狀,將被擠壓之薄膜密接於至少2個冷卻輥(冷卻鼓輪)予以成形而收納之步驟。
如第1圖與第2圖所示,本發明所致光學薄膜之製造方法,係使光學薄膜之玻璃轉移溫度為Tg時,在流鑄模4出口之薄膜溫度T1為,式,Tg+60℃<T1<Tg+130℃所示之溫度範圍,薄膜在最初與第1輥5表面接觸之點(P1)之薄膜溫度T2為,式,Tg<T2<Tg+120℃所示之溫度範圍,接著薄膜在與第2輥6表面接觸之點(P2)之薄膜溫度T3為,式,Tg<T3<Tg+110℃所示之溫度範圍,且自流鑄模之口承開口部,以該口承開口部所流鑄之薄膜至與第1輥表面接觸為止之間的流鑄步驟,在70kPa以下之減壓下可予實施。
在此,T1係自流鑄模4之口承部至被擠壓之瞬間的薄膜溫度,可以市售之接觸式或者非接觸式之溫度計進行溫度測定。
本發明中,第2輥6係相對於薄膜由第1輥5之相反側在第1輥5之方向為使薄膜挾壓之目的下的旋轉體。亦可稱為接觸輥。第2輥6之表面以金屬為佳,厚度自1mm至10mm。較佳為2mm~6mm。第2輥6之表面係實施鍍鉻等之處理,在面粗度方面以0.2S以下為佳。第2輥6係在具有該厚度之外筒內側具有冷卻流體之流送空間及與外筒呈同一軸心狀之金屬內筒的二重筒之構成為佳。
本發明中,第2輥6以中央部外徑比兩端部外徑更大之大鼓型者為佳。此時之凸度加工(crowning)量以在50 μm~300 μm之範圍為佳。
本發明中,第2輥6之直徑以200mm~500mm之範圍為佳。
本發明中,以第1輥5與第2輥6將薄膜挾壓之挾壓部之薄膜溫度,為添加劑之熔點以上,第2輥6以0.1N/mm~100N/mm之範圍使薄膜挾壓為佳。如此一來可使第1輥5之輥表面不致被有機物等所污染,而可維持平滑的表面。
本發明中,添加劑之熔點係指,添加劑為1種之情形,為其添加劑之熔點,在具有複數添加劑之情形,在添加劑中以質量比則係指添加比率最高的添加劑之熔點之意。
挾壓部之薄膜溫度,可以流入挾壓部之薄膜狀纖維素樹脂之溫度與挾壓部中形成之薄膜之溫度以市售之接觸式或者非接觸式之溫度計測定,並計算出。
在挾壓部中薄膜之溫度,可由流鑄模4所擠壓之薄膜狀纖維素樹脂之溫度與第1輥5及第2輥6之表面溫度之調整來設定。
第2輥6之寬以比挾壓之薄膜狀纖維素樹脂寬更寬為必要。薄膜之縮幅(neck-in)大,薄膜端部之厚度比中央部之厚度更厚之情形,以使與薄膜厚膜部接觸之部分之外筒作削去為佳。又,第2輥6之端部在以迴避與第1輥5之接觸之目的下以將外筒作削去為佳。此時之削去量為1 μm~1mm之範圍。
第3圖、第4圖表示作為一例之第2輥6。第2輥6具有可撓性,為由無縫的不銹鋼鋼管製(厚度4mm)之外筒51,與在此外筒51之內側配置成同一軸心狀之高剛性金屬內筒52而概略構成者。在外筒51與內筒52間之空間53,有冷卻液54流動。詳言之,第2輥6係在兩端之旋轉軸55a,55b安裝有外筒支持凸緣56a,56b,在該等兩外筒支持凸緣56a,56b之外周部間有安裝薄壁金屬外筒51。又,在形成於一方旋轉軸55a之軸心部而形成流體回復通路57之流體排出孔58內,有流體供給管59配設成同一軸心狀,此流體供給管59與配置於薄壁金屬外筒51內軸心部之流體軸筒60連接而被固定。在此流體軸筒60兩端部各自安裝內筒支持凸緣61a,61b,自該等內筒支持凸緣61a,61b之外周部間經過另一端側外筒支持凸緣56b安裝有具有約15~20mm左右厚壁之金屬內筒52。接著在此金屬內筒52與薄壁金屬外筒51之間,可形成例如10mm左右之冷卻液的流送空間53,又於金屬內筒52之兩端部近傍,各自形成流送空間53與內筒支持凸緣61a,61b外側之中間通路62a,62b予以連通之流出口52a及流入口52b。,此時之凸度加工量為100 μm。
本發明中,在第1輥5與第2輥6中以挾壓而形成之薄膜之平均厚度方面尤以15 μm~80 μm時為有效。在第1輥5與第2輥6藉由挾壓而形成之薄膜之平均厚度為15 μm~80 μm之情形,其後在進行此薄膜之拉伸等後之光學薄膜方面可製作出10 μm~70 μm之製品。
本發明中,將自T模(流鑄模)4為熔融狀態之薄膜狀之纖維素酯系樹脂,依順序密接於第1輥(第1冷卻輥)5,第2冷卻輥7,及第3冷卻輥8而搬送,同時予以冷卻固化,獲得未拉伸狀態之薄膜10。
此時,相對於第2冷卻輥7,夾持薄膜而擠壓第4輥7a者為佳。
第4輥7a係,相對於薄膜由第2冷卻輥7之相反側在第2冷卻輥7之方向使薄膜挾壓之目的下之旋轉體。第4輥7a之表面以金屬為佳,厚度為1mm~10mm。較佳為2mm~6mm。第4輥7a之表面,係實施鍍鉻等之處理,面粗度方面以0.2S以下為佳。第4輥7a係在具有該厚度之外筒內側以具有冷卻流體之流送空間及與外筒為同一軸心狀之金屬內筒的二重筒之構成為佳。
本發明中,第4輥7a以中央部之外徑比兩端部之外徑更大之大鼓型為佳。此時之凸度加工(crowning)量以50 μm~300 μm之範圍為佳。
本發明中,第4輥7a之直徑以200mm~500mm之範圍為佳。
本發明中,第4輥7a在0.1N/mm~100N/mm之範圍使薄膜擠壓者為佳。如此一來並無將第2冷卻輥7之輥表面以有機物等污染,可以維持平滑表面。
第4輥7a之寬以比挾壓之薄膜寬更廣為必要。薄膜之縮幅變大,薄膜端部之厚度在比中央部之厚度更厚之情形,將與薄膜厚膜部接觸之部分的外筒予以削去為佳。又,第2輥6之端部係以避免與第1輥5之接觸為目的以將外筒作削去為佳。此時之削去量為1 μm~1mm之範圍。
第4輥7a方面,可使用例如第3圖,第4圖所示之與第2輥6同樣之物。
本發明中,在流鑄寬超過1500mm時尤其可發揮製造效果。
在薄膜流鑄寬為1500mm以上之情形,在進行拉伸等後之光學薄膜方面可取得超過2000mm之寬之製品。本發明可特別發揮效果者,係薄膜流鑄寬為1500mm~4000mmn之範圍,尤其是在1700mm~4000mm之範圍。吾人推測在超過4000mm之流鑄寬之薄膜,在其後之搬送步驟等之穩定性會變低並非實用。
第1圖所示本發明之實施形態,自第3冷卻輥8以剝離輥9所剝離之被冷卻固化之未拉伸薄膜10,經過跳動輥(dancer roll)(薄膜張力調整輥)11而導至拉伸機12,在此使薄膜10在橫方向(寬邊方向)拉伸。藉由此拉伸,可使薄膜中之分子配向。
使薄膜在寬邊方向拉伸之方法,可恰當使用周知之拉寬器等。尤其是使拉伸方向為寬邊方向下,與偏光薄膜之層合因可以輥形態實施故佳。在寬邊方向拉伸下,光學薄膜之滯相軸則成為寬邊方向。
另一方面,偏光薄膜之透過軸亦通常為寬邊方向。以使偏光薄膜之透過軸與光學薄膜之滯相軸成為平行之方式而層合之偏光板在組合為液晶顯示裝置下,可使液晶顯示裝置之顯示對比變高,同時,可獲得良好的視野角。
自前述冷卻鼓輪所剝離之薄膜,透過1個或複數輥群及/或紅外線加熱器等之加熱裝置在長邊方向進行一段或多段縱拉伸為佳。
此時,若將本發明薄膜之玻璃轉移溫度作為Tg時為(Tg-30)℃以上(Tg+100)℃以下,較佳為(Tg-20)℃以上,(Tg+80)℃以下之範圍內予以加熱在搬送方向拉伸為佳。
接著,將拉伸於搬送方向之薄膜,在(Tg-20)℃以上(Tg+20)℃以下之溫度範圍內進行橫拉伸,接著進行熱固定為佳。
在橫拉伸之情形,於分割為2以上之拉伸區域使溫度差於1~50℃之範圍依順序一邊昇溫一邊進行橫拉伸時可使寬方向之厚度及光學分布減低故佳。
因含有添加劑之纖維素樹脂使得Tg為不同,Tg可藉由使構成薄膜之材料種及構成之材料之比率不同而可控制。光學薄膜方面,在製作相位差薄膜之情形,Tg為120℃以上,較佳為135℃以上為佳。在液晶顯示裝置中,於畫面之顯示狀態,由於裝置本身之溫度上昇,例如來自光源之溫度上昇使得該薄膜之溫度環境變化。此時與該薄膜之使用環境溫度比較若該薄膜之Tg低時,來自以拉伸而固定於薄膜內部之分子配向狀態的阻滯值及作為薄膜尺寸形狀則賦予極大的變化。該薄膜之Tg過高時,在將含有添加劑之纖維素樹脂薄膜化時由於溫度變高故加熱之能量消耗變高,又薄膜化時之材料本身之分解,會有其所致著色產生之情形,因此,Tg以250℃以下為佳。
又在拉伸步驟可進行周知之熱固定條件,冷卻,緩和處理,可適宜調整成為具有為目的之光學薄膜所要求之特性。
為了賦予相位薄膜之物性與液晶顯示裝置之視野角擴大用之相位差薄膜之機能,則上述拉伸步驟,熱固定處理可適宜選擇來進行。在含有此種拉伸步驟,熱固定處理之情形,加熱加壓步驟,則應在該等拉伸步驟,熱固定處理之前進行。
光學薄膜係製造相位差薄膜,進而使偏光板保護薄膜之機能複合化之情形,雖有進行折射率控制之必要,而其折射率控制可以拉伸操作進行,又拉伸操作方法為佳。以下,就其拉伸方法加以說明。
在相位差薄膜之拉伸步驟中,於纖維素樹脂之1方向在1.0~2.0倍及薄膜面內於與其正交之方向進行1.01~2.5倍拉伸下,可控制為必要之阻滯Ro及Rth。在此,Ro係指面內阻滯,而在面內長邊方向MD之折射率與寬方向TD之折射率之差乘上厚度者,Rth係指厚度方向阻滯,於面內折射率(長邊方向MD與寬方向TD之平均)與厚度方向折射率之差乘上厚度者。
拉伸係,例如薄膜之長邊方向及與其於薄膜面內正交之方向,亦即相對於寬方向,可逐次或同時進行。此時相對於至少1方向之拉伸倍率過小時則無法獲得充分相位差,過大時拉伸有困難會有造成薄膜裂斷發生之情形。
在互為正交之2軸方向拉伸者,則為使薄膜之折射率nx,ny,nz包含於設定之範圍用之有效方法。在此,nx係指長邊MD方向之折射率,ny係指寬邊TD方向之折射率,nz係指厚度方向之折射率。
例如在熔融流鑄方向拉伸之情形,寬方向之收縮過大時,nz之值變大而致超過。在此情形,可抑制薄膜之寬收縮,或在寬方向拉伸下亦可予以改善。在寬方向拉伸之情形,於寬方向對折射率產生分布。此分布,在用到拉寬器法之情形則會顯現,在使薄膜往寬方向拉伸下,於薄膜中央部有收縮力發生,因端部被固定而產生之現象,吾人稱為所謂的弓形(bowing)現象。在此情形,於流鑄方向拉伸下,可抑制弓形現象,使寬方向之相位差分布減少。
在互為直行之2軸方向進行拉伸,而可使所得薄膜之膜厚變動減少。若相位差薄膜之膜厚變動過大時則成為相位差之不均,在使用於液晶顯示器時會有著色等不均之問題產生。
纖維素酯薄膜之膜厚變動以±3%,進而為±1%之範圍為佳。在以上之目的中,於互為正交之2軸方向進行拉伸之方法為有效,互為正交之2軸方向之拉伸倍率,各自於最後在流鑄方向以1.0~2.0倍,寬方向以1.01~2.5倍之範圍為佳,以可得於流鑄方向為1.01~1.5倍,於寬方向為1.05~2.0倍之範圍進行為必要之阻滯值則佳。
在長邊方向存在偏光元件之吸收軸之情形,於寬方向偏光元件之透過軸因而成為一致。為獲得長形狀之偏光板,相位差薄膜,在寬方向以獲得滯相軸之方式進行拉伸為佳。
相對於應力,在使用可得正的複折射之纖維素酯的情形,由上述構成,在寬方向進行拉伸下,可授與相位差薄膜之滯相軸為寬方向者。在此情形,為了提高顯示品質,相位差薄膜之滯相軸,以在寬方向者為佳,而為獲得目的之阻滯值,以滿足式,(寬方向之拉伸倍率)>(流鑄方向之拉伸倍率)之條件為必要。
拉伸後,使薄膜端部以縱斷器13予以縱切成為製品之寬,並予裁去(trimming)後,藉由壓紋環14及反向輥15所成滾花(knurling)加工裝置使滾花加工(壓紋(embossing)加工)實施於薄膜兩端部,藉由捲繞機16予以捲繞,可防止纖維素酯薄膜(原卷)F中之黏貼,或擦傷之發生。滾花加工之方法,係將側面具有凸凹之圖型的金屬環以加熱或加壓進行加工。此外,薄膜兩端部之夾具之把持部分通常係進行變形,因無法作為薄膜製品使用,故被切除,可作為原料再利用。
在使相位差薄膜作為偏光板保護薄膜之情形,該保護薄膜之厚度以10~500 μm為佳。尤其是下限為20 μm以上,較佳為35 μm以上。上限為150 μm以下,較佳為120 μm以下。特佳之範圍為25以上~90 μm。相位差薄膜厚時,偏光板加工後之偏光板變的過厚,在用於筆記型電腦或行動(mobile)型電子機器之液晶顯示中,尤其不適於薄型輕量之目的。另一方面,相位差薄膜為薄時,作為相位差薄膜之阻滯之顯現則為困難,再加上薄膜之透濕性變高,因偏光元件自濕度保護之能力降低了並不佳。
相位差薄膜之滯相軸或進相軸存在於薄膜面內,若使與製膜方向所成角度為θ 1時,θ 1為-1°以上+1°以下,較佳應為-0.5°以上+0.5°以下。
此θ 1係定義為配向角,θ 1之測定可使用自動複折射計KOBRA-21ADH(王子計測機器公司製)來進行。
θ 1各自滿足上述關係者,在顯示畫面中可獲得高的亮度,有助於抑制或防止光漏出,在彩色液晶顯示裝置中有助於忠實的色再現。
與本發明相關之相位差薄膜,在被使用於多象限化之VA型式時,位相差薄膜之配置,係以相位差薄膜之進相軸為θ 1,而配置於上述區域下,可賦予顯示畫質之提高,作為偏光板及液晶顯示裝置成為MVA型式時,例如可採用第5圖所示之構成。
同圖中,21a,21b示保護薄膜,22a,22b示相位差薄膜,25a,25b示偏光元件,23a,23b示薄膜之滯相軸方向,24a,24b示偏光元件之透過軸方向,26a,26b示偏光板,27示液晶晶胞,29示液晶顯示裝置。
光學薄膜面內方向之阻滯(Ro)分布,以調整於5%以下為佳,更佳為2%以下,特佳為1.5%以下。又,使薄膜厚度方向之阻滯(Rth)分布調整於10%以下為佳,進而較佳為2%以下,特佳為1.5%以下。
阻滯分布之數值,係在所得之薄膜之寬邊方向以1cm間隔測定阻滯,以所得之阻滯之變動係數(CV)來表示者。而關於阻滯,其分布之數值之測定方法,例如,面內及厚度方向之阻滯以各自(n-1)法所致標準偏差來求得,並求得以下所示之變動係數(CV),再作為指標之測定中,n方面,可設定為130~140來計算出。
變動係數(CV)=標準偏差/阻滯平均值
相位差薄膜中,阻滯值之分布變動以小者為佳,在液晶顯示裝置使用含有相位差薄膜之偏光板時,以該阻滯分布變動小者以可防止色不均等之觀點為佳。
相位差薄膜,可具有阻滯值之波長色散性,在液晶顯示元件與上述同樣使用之情形,為使顯示品質提高,可就該波長色散性相關而適宜選擇。在此,與相位差薄膜590nm之測定值Ro同樣地,在450nm中面內阻滯R450,650nm之面內阻滯以R650定義。
顯示裝置在使用後述之MVA之情形,相位差薄膜之面內阻滯中波長色散性較佳為,0.7<(R450/Ro)<1.0,1.0<(R650/Ro)<1.5,更佳為0.7<(R450/Ro)<0.95,為1.01<(R650/Ro)<1.2,更佳為0.8<(R450/Ro)<0.93,若欲為1.02<(R650/Ro)<1.1之範圍內時,在顯示之色再現性中為有效。
調整相位差薄膜,使其具有適於VA模式或TN模式之使液晶晶胞之顯示品質提升之阻滯值,尤其是VA模式方面,則分割成上述之多象限,而在MVA模式欲恰當使用,則使面內阻滯(Ro)比30nm更大,為95nm以下,且使厚度方向阻滯(Rth)比70nm更大,並調整至400nm以下之值為所期望。
上述之面內阻滯(Ro),係使2片偏光板配置成正交尼科耳稜鏡,在偏光板之間有液晶晶胞配置,例如在如第5圖所示構成時,以自顯示面之法線方向觀察時為基準在成為正交尼科耳稜鏡狀態時,自顯示面之法線作傾斜觀察時,自偏光板之正交尼科耳稜鏡狀態產生偏差,此係主要將為要因之漏光予以補償。厚度方向之阻滯,在上述TN模式或VA模式,尤其是MVA模式中液晶晶胞為黑色顯示狀態時,同樣地自傾斜觀之主要為補償所確認液晶晶胞之複折射而作貢獻者。
如第5圖所示,在液晶顯示裝置中,於液晶晶胞之上下有偏光板二片配置之構成的情形,在圖中之22a及22b,可選擇厚度方向阻滯(Rth)之配分,滿足上述範圍且厚度方向阻滯(Rth)之兩者合計值比140nm更大且以500nm以下為佳。在此時22a及22b之面內阻滯(Ro),厚度方向阻滯(Rth)為兩者相同者,在可使工業上之偏光板之生產性提高為佳。特佳為面內阻滯(Ro)比35nm更大且為65nm以下,且厚度方向阻滯(Rth)比90nm更大之180nm以下,在第3圖之構成可適用於MVA型式之液晶晶胞。
在液晶顯示裝置中,於一方之偏光板,例如作為市售之偏光板保護薄膜於面內阻滯(Ro)=0~4nm及厚度方向阻滯(Rth)=20~50nm使厚度35~85 μm之TAC(三乙醯基纖維素)薄膜,例如,在第3圖之22b之位置所使用之情形,配置於另一方之偏光板之偏光薄膜,例如,在配置於第3圖之22a之相位差薄膜,要使用面內阻滯(Ro)比30nm為大,95nm以下,且厚度方向阻滯(Rth)比140nm為大,400nm以下者。就可提高顯示品質,且自薄膜之生產面觀之亦佳。
含有本發明之相位差薄膜之偏光板(稱為「本發明之偏光板」),與通常之偏光板比較可顯現高的顯示品質,尤其是多象限型之液晶顯示裝置,更佳為適用於以複折射型式多象限型之液晶顯示裝置之使用。
多象限型化,亦適於畫面顯示對稱性之提高,而有各種方式之報告被發表「置田,山內:液晶,6(3),303(2002)」。該液晶顯示晶胞,亦示於「山田,山原:液晶,7(2),184(2003)」,而並非限定於該等。
本發明之偏光板可使用於垂直配向模式所代表之MVA(Multi-domein Vertical Alignment)型式,尤其是4分割之MVA型式,以電極配置而多象限化之周知的PVA(Patterned Vertical Alignment)型式,可融合電極配置與對掌性(chiral)能之CPA(Continuous Pinwheel Alignment)型式而作有效地使用,又對適於OCB(Optical Compensated Bend)之型式中,有揭示具有光學二軸性的薄膜之提案「T.Miyashita,T.Uchida:J.SID,3(1),29(1995)」,藉由本發明之偏光板而可使顯示品質效果予以顯現。藉由使用本發明之偏光板若可顯現顯示品質效果,則液晶模式,偏光板之配置並無限定。
顯示晶胞之顯示品質,在人之觀察中以左右對稱為佳。因此,顯示晶胞為液晶顯示晶胞之情形,實質上以觀察側之對稱性為優先可使象限多重化。象限之分割,可採用周知之方法,藉由2分割法,更佳為4分割法,可考慮周知之液晶模式之性質來決定。
液晶顯示裝置在作為彩色化及動畫顯示用之裝置亦開始應用,以本發明可改良顯示品質,藉由使對比之改善或偏光板耐性之提高,難以產生疲勞而可忠實的表現動作畫面。
在至少含有含本發明相位差薄膜之偏光板的液晶顯示裝置中,將含有本發明相位差薄膜之偏光板,相對於液晶晶胞,可配置一片,或在液晶晶胞之兩側有二片配置。此時含於偏光板之本發明之相位差薄膜側在使用於面對液晶顯示裝置之液晶晶胞之方式,而有助於顯示品質之提高。第5圖中係22a及22b之薄膜因而成為面對於液晶顯示裝置之液晶晶胞。
此種構成中,本發明之相位差薄膜,可使液晶晶胞作光學補償。使本發明之偏光板用於液晶顯示裝置之情形,在液晶顯示裝置中,係將偏光板內至少一片偏光板,成為本發明之偏光板亦可。在使用本發明之偏光板,可提供一種可使顯示品質提高,視野角特性優異之液晶顯示裝置。
本發明之偏光板中,自偏光元件觀之,在與相位差薄膜為相反側之面,可使用纖維素衍生物之偏光板保護薄膜,可使用泛用之TAC薄膜等。自液晶晶胞位於較遠側之偏光板保護薄膜,在可使顯示裝置之品質提高上,亦可配置其他機能性層。
例如,為提高防反射,防眩,耐瑕疵,防止灰塵附著,使亮度提高則將含有作為顯示器之使周知機能層作為構成物之薄膜,或可黏貼於本發明之偏光板表面者,並非限定於該等。
一般在相位差薄膜,上述阻滯值方面以Ro或Rth之變動少者,為獲得穩定之光學特性而可求得。尤其是複折射型式之液晶顯示裝置,會有該等變動成為引起畫面不均之原因。
以溶液流鑄法所致方法所製造之長形狀之相位差薄膜,係仰賴在該薄膜中極微量殘留之有機溶劑量之揮發而使阻滯值變動。此長形狀之相位差薄膜係以長形之卷物(輥)之狀態來製造,保管,輸送,由偏光板製造業者等加工成偏光板。因此輥之卷中越進行,則越會有殘留溶劑存在,而有揮發性鈍化之情形。因此自卷外至卷內,及在寬邊方向自兩端經中心會有微量殘留溶劑之濃度差發生,該等成為引發點而有引起阻滯值之經時間變化與變動之情況。
另一方面,在本發明中,長形狀之相位差薄膜,因係以熔融流鑄法來製造薄膜,故與溶液流鑄法不同作揮發用之溶劑並不存在。而藉由本發明,可獲得阻滯值之經時間變化與變動少的輥薄膜。本發明係將以熔融流鑄所製造之薄膜,進行連續拉伸處理而可獲得長形狀之相位差薄膜之點而言極為優異。
根據本發明藉由熔融流鑄法所製造之長形狀相位差薄膜,因係以纖維素樹脂為主體所構成,故可活用纖維素樹脂固有之皂化來活用鹼處理步驟。此係,構成偏光元件之樹脂為聚乙烯醇時,與習知之偏光板保護薄膜同樣地係使用完全皂化聚乙烯醇水溶液可與本發明之相位差薄膜貼合。因此本發明,就可適用習知之偏光板加工方法之點而言極其優異,尤其是可獲得長形狀之輥偏光板之點極其優異。
在製造本發明之相位差薄膜之際,在拉伸前及/或後可塗設防靜電層、硬塗覆層、易滑性層、黏接層、防眩層、障壁層等之機能性層。在此時、電暈放電處理、電漿處理、藥液處理等各種表面處理可因應需要實施。
在製膜步驟中,被切割之薄膜兩端之夾具把持部分,在經粉碎處理後,或可因應需要進行製粒處理後,可作為相同品種之薄膜用原料或作為相異品種之薄膜用原料予以再利用。
將含有前述可塑劑,紫外線吸收劑,消光劑等添加物濃度相異之纖維素樹脂的組成物予以共擠壓,可製作層合構造之光學薄膜。例如,可製作表皮層/核芯層/表皮層等的構成之光學薄膜。例如,消光劑,可多放入表皮層,或僅放入表皮層。可塑劑,紫外線吸收劑可比在表皮層於核芯層放入更多,僅放入核芯層亦可。又,在核芯層與表皮層亦可變更可塑劑,紫外線吸收劑之種類,例如,在表皮層可含有低揮發性之可塑劑及/或紫外線吸收劑,在核芯層添加可塑性優異之可塑劑,或紫外線吸收性優異之紫外線吸收劑。表皮層與核芯層之玻璃轉移溫度可為相異,與表皮層之玻璃轉移溫度比較以核芯層之玻璃轉移溫度低者為佳。此時,測定表皮與核芯兩者之玻璃轉移溫度,將以該等體積分率算出之平均值定義為上述玻璃轉移溫度Tg亦可進行同樣地處理。又,熔融流鑄時之含有纖維素酯之熔融物之黏度在表皮層與核芯層亦可為相異,可為表皮層之黏度>核芯層之黏度,亦可為核芯層之黏度≧表皮層之黏度。
本發明之光學薄膜,在尺寸穩定性,於23℃,55%RH環境下經24小時放置之薄膜之尺寸為基準時,在80℃,90% RH中尺寸變動值未達±2.0%,較佳為未達1.0%,更佳為未達0.5%。
將本發明之光學薄膜作為相位差薄膜使用作為偏光板之保護薄膜之際,在相位差薄膜本身,具有上述範圍以上之變動時,作為偏光板之阻滯之絕對值與配向角因與當初設定有偏差,會有顯示品質之提高降低或產生顯示品質劣化之情形。
本發明之相位差薄膜可作為偏光板保護薄膜用使用。在作為偏光板保護薄膜使用之情形,偏光板之製作方法並無特別限定,可以一般的方法製作。有將所得醯化纖維素薄膜進行鹼處理,使聚乙烯醇薄膜浸漬於碘溶液中進行拉伸而製作之偏光元件之兩面為完全皂化聚乙烯醇水溶液,使用此水溶液,在偏光元件之兩面貼合偏光板保護薄膜之方法,在至少單面可使為本發明之偏光板保護薄膜之相位差薄膜直接貼合於偏光元件。
替代上述鹼處理,以實施日本特開平6-94915號公報,日本特開平6-118232號公報所記載之易黏接加工進行偏光板加工亦可。
偏光板,係以保護偏光元件及其兩面之保護薄膜所構成,進而在該偏光板一面將保護薄膜貼合,在相反面將分隔薄膜貼合而構成。保護薄膜及分隔薄膜在偏光板出貨時,於製品檢査時等,可以保護偏光板之目的使用。在此情形,保護薄膜,係以保護偏光板表面之目的而貼合,係在使偏光板對液晶板貼合之面之相反面側作使用。又,分隔薄膜係以將對液晶板貼合之黏接層予以包覆之目的作使用,使偏光板對液晶晶胞貼合之面側作使用者。
以下,試例舉實施例具體說明本發明,但本發明並非限定於該等。
纖維素乙酸酯丙酸酯 100質量份(乙醯基之取代度1.4,丙醯基之取代度1.35,數平均分子量60,000,另外乙醯基,丙醯基,丁醯基等醯基取代度之測定方法係準照ASTM-D817-96之規定來測定)。添加劑三羥甲基丙烷三苯甲酸酯(可塑劑,熔點85℃) 10質量份(IRGANOX XP 420/FD穩定化劑,千葉特用化學品公司製) 1質量份紫外線吸收劑Ti928(千葉特用化學品公司製) 1.5質量份消光劑(seaposter KEP-30:日本觸媒公司製,平均粒徑0.3 μm二氧化矽微粒子) 0.1質量份
將上述材料以V型混合機經30分混合後,使用安裝絞線模(strand die)之2軸擠壓機在氮氛圍下於230℃予以熔融,來製成長4mm,直徑3mm之圓筒形顆粒。將所得顆粒於100℃經5小時乾燥,成含水率100ppm,供給於安裝有T模之單軸擠壓機進行製膜。單軸擠壓機係使螺旋徑90mm,L/D=30,擠壓量成為140kg/h之方式來調整螺旋之旋轉數。由材料供給口附近封入氮氣體,使擠壓機內保持於氮氛圍。擠壓機及T模之溫度係設定於240℃。T模係以衣架(coat hanger)型寬為2400mm,其內壁施以硬鉻電鍍,在面粗度0.01S之鏡面作最終加工。T模之口承間隙設定為1mm。
將自T模而出之薄膜(溫度:240℃:T1)在進行溫度調整於表面溫度100℃之輥寬3000mm之鍍鉻鏡面之第1旋轉體予以落下,同時以在溫度調整於表面溫度100℃之輥寬2400mm之第2旋轉體予以挾壓。此時之薄膜溫度為180℃(T2),為添加劑之可塑劑,穩定劑,紫外線吸收劑中,成為以質量比添加比率最高之可塑劑熔點以上之100℃以上。自T模而出之寬2400mm之薄膜係藉由縮幅自第1旋轉體落下時成為2200mm。又,第2旋轉體以4N/mm之線壓擠壓於第1旋轉體側。
被挾壓於第1旋轉體與第2旋轉體之薄膜,接著被搬送於第3旋轉體。此時,將薄膜自第3旋轉體之相反側於使溫度調整於90℃之第4旋轉體以10N/mm之線壓擠壓。其後,將薄膜以搬送輥搬送後,使薄膜邊緣以切縫機(slitter)切出縫隙,而寬2000mm之薄膜係以捲繞機(winder)捲繞。
(試料102~114之製作)自T模流鑄之薄膜與第1旋轉體之距離,第2旋轉體之擠壓,第4旋轉體之擠壓予以變化,而自試料102製成114之薄膜。此外,在表中無記載挾壓,擠壓值之處,係無設置旋轉體之試料。
(流鑄薄膜之溫度測定)薄膜表面之溫度係使用接觸式袖珍(handy)溫度計(ANRITSU DIGITAL THERMOMETER HA-100K)來測定。具體言之相對於被搬送之薄膜寬邊方向來測定5點,使最高溫度為薄膜溫度。
(評價方法)各試料均進行3小時流鑄,第1旋轉體,第3旋轉體之污染,及薄膜之污染以目視評價,分5階段排名。
5:流鑄3小時無觀察到污染。
4:流鑄3小時觀察到一些污染。
3:流鑄1小時觀察到一些污染。
2:流鑄10分鐘觀察到污染,其後,隨著流鑄時間之增加,污染之程度越益嚴重。
1:在流鑄開始之後可觀察到污染,隨著流鑄時間之增加,污染之程度則越益嚴重。
又,就薄膜之污染以目視評價,以3階段排名。
3:在流鑄3小時,無觀察到污染。
2:在流鑄3小時,可觀察到部分隱隱約約的污染。
1:在流鑄10分鐘可觀察到污染,其後,隨著流鑄時間之增加,污染之程度越益嚴重。
結果如表1所示。
由表1可知,以本發明,可改良第1旋轉體,第3旋轉體及薄膜之全部污染。
1...擠壓機
2...過濾器
3...靜態混合機
4...流鑄模(T模)
5...第1旋轉體(第1輥)
6...第2旋轉體(第2輥)
7...第3旋轉體(第2冷卻輥)
7a...第4旋轉體
8...第5旋轉體(第3冷卻輥)
9...剝離輥
10...未拉伸薄膜
12...拉伸機
16...捲繞裝置
F...光學薄膜(原卷)
21a...保護薄膜
21b...保護薄膜
22a...相位差薄膜
22b...相位差薄膜
23a...薄膜之滯相軸方向
23b...薄膜之滯相軸方向
24a...偏光元件之透過軸方向
24b...偏光元件之透過軸方向
25a...偏光元件
25b...偏光元件
26a...偏光板
26b...偏光板
27...液晶晶胞
29...液晶顯示裝置
[第1圖]表示實施本發明光學薄膜之製造方法之裝置的1個實施形態之概略流程圖。
[第2圖]第1圖製造裝置之要部擴大流程圖。
[第3圖]以第2旋轉體為1例之剖面圖。
[第4圖]以第2旋轉體為1例之平面圖。
[第5圖]表示液晶顯示裝置之構成圖之概略的分解斜視圖。
1...擠壓機
2...過濾器
3...靜態混合機
4...流鑄模(T模)
5...第1旋轉體(第1輥)
6...第2旋轉體(第2輥)
7...第3旋轉體(第2冷卻輥)
7a...第4旋轉體
8...第5旋轉體(第3冷卻輥)
9...剝離輥
10...未拉伸薄膜
11...跳動輥
12...拉伸機
13...縱斷器
14...壓紋環
15...反向輥
16...捲繞裝置
F...光學薄膜(原卷)
P1...與第1輥5表面接觸之點
P2...與第2輥6表面接觸之點
Claims (10)
- 一種光學薄膜之製造方法,其為,依順序具有:將含有添加劑之纖維素樹脂熔融,使用擠壓機自流鑄(flow casting)模擠壓成薄膜狀之擠壓步驟,與將自該流鑄模所擠壓之薄膜狀纖維素樹脂在第1旋轉體與第2旋轉體之間予以挾壓,形成薄膜之步驟,之光學薄膜之製造方法,其特徵為,在該第1旋轉體與該第2旋轉體之間予以挾壓之薄膜狀之纖維素樹脂溫度為該添加劑之熔點以上,且該第1旋轉體與該第2旋轉體之挾壓時之線壓為0.1~100N/mm者。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其具有:在該第1旋轉體與該第2旋轉體之間予以挾壓,形成薄膜之步驟之後,使該薄膜以第3旋轉體搬送之步驟者。
- 如申請專利範圍第2項之光學薄膜之製造方法,其具有將以該第3旋轉體搬送之薄膜予以拉伸之步驟者。
- 如申請專利範圍第2項之光學薄膜之製造方法,其中相對於該第3旋轉體,夾持薄膜擠壓第4旋轉體。
- 如申請專利範圍第4項之光學薄膜之製造方法,其中該第4旋轉體之擠壓壓為0.1~100N/mm者。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其具有,在該擠壓步驟之前,自添加劑及纖維素樹脂之至少一者來削減揮發成分之乾燥步驟者。
- 如申請專利範圍第6項之光學薄膜之製造方法,其中該乾燥步驟係將予以乾燥之材料,加熱至該玻璃轉移溫度以下之溫度,進行乾燥者。
- 如申請專利範圍第1項~第7項中任一項之光學薄膜之製造方法,其中自該流鑄模所擠壓之纖維素樹脂之流鑄寬為1500mm~4000mm者。
- 如申請專利範圍第1項~第7項中任一項之光學薄膜之製造方法,其中藉由以該第1旋轉體與該第2旋轉體挾壓,形成薄膜之步驟使薄膜之平均厚度為15μm~80μm者。
- 一種光學薄膜,其特徵為使用申請專利範圍第1項~第7項中任一項之光學薄膜之製造方法來製造者。
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