TWI431046B - A method for producing an optical film, a cellulose ester film, a polarizing plate, and a liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本發明係關於光學薄膜之製造方法,詳言之係關於使用於液晶顯示裝置之偏光板保護薄膜,對相位差薄膜為有用的纖維素酯薄膜之製造方法。
在液晶顯示裝置中,纖維素酯薄膜作為光學薄膜,特別是作為偏光板保護薄膜,相位差薄膜或防反射薄膜使用。
此纖維素酯薄膜,一般可以溶劑鑄造法來製造,而隨著需要之急速擴增,為抑制溶劑之使用量,故使纖維素酯熱熔融之熔融製膜所致製造方法正被檢討中。
在熔融製膜中,於熔融時黏度為高的狀態自鑄模至冷卻鼓輪之鑄造用,纖維素酯薄膜之均平性不良,與溶劑鑄造法比較會有阻滯之測定偏差等發生,光學特性不良之問題發生(參照專利文獻1,2及3)。
進而,以熔融製膜製造之纖維素酯薄膜,相對於濕度變動,阻滯之變動幅度變大,在使用於偏光板保護薄膜之情形,在對比不均方面產生其不良影響為自明。
[專利文獻1]日本特表平6-501040號公報
[專利文獻2]日本特開2000-352620號公報
[專利文獻3]日本特開2003-270442號公報
本發明之目的係提供一種,在以熔融製膜法製造纖維素酯薄膜之情形中,因均平性良好故阻滯測定偏差小,又濕度所致變動亦小的薄膜之製造方法。
本發明之上述課題可由下述之構成來達成。
1.一種光學薄膜之製造方法,其特徵為,使用含有,纖維素酯,選自呋喃糖構造及吡喃糖構造之至少一種構造有1至12個鍵結之糖化合物經酯化之糖酯化合物,及丙烯酸系聚合物之組成物,以熔融流鑄(melt-casting)法製造纖維素酯薄膜者。
2.如第1項之光學薄膜之製造方法,其中該丙烯酸系聚合物之重量平均分子量為500至70,000者。
3.如第1項或第2項之光學薄膜之製造方法,其中相對於該纖維素酯之含量,該丙烯酸系聚合物之該組成物中含量為0.5至35質量%者。
4.如第3項之光學薄膜之製造方法,其中相對於該纖維素酯,該丙烯酸系聚合物之含量為1至30質量%者。
5.如第1項至第4項中任1項之光學薄膜之製造方法,其中該纖維素酯可同時滿足下述式(A1)及(A2),式(A1) 2.0≦X+Y≦3.0
式(A2) 0.3≦Y≦3.0
[式中,X示乙醯基之取代度,Y示丙醯基或丁醯基之取代度]。
6.如第1項至第5項中任1項之光學薄膜之製造方法,其中該糖化合物係選自呋喃糖構造及吡喃糖構造之至少一種構造有1至3個鍵結之糖化合物者。
7.如第1項至第6項中任1項之光學薄膜之製造方法,其中該糖化合物具有呋喃糖構造與吡喃糖構造兩者。
8.如第7項之光學薄膜之製造方法,其中該糖化合物為蔗糖者。
9.如第1項至第8項中任1項之光學薄膜之製造方法,其中相對於該纖維素酯之含量,該糖酯化合物之該組成物中含量為0.5至35質量%者。
10.如第1項至第9項中任1項之光學薄膜之製造方法,其中該組成物含有防氧化劑者。
11.如第10項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑為下述一般式(R)所示之化合物,
[式(R)中,R2
至R5
係各自互為獨立,示氫原子或取代基,R6
示氫原子或取代基,n示1~4,n為1時,R1
示取代基,n為2~4時,R1
示2至4價之鍵聯基。
12.如第11項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑為下述一般式(R-1)所示之化合物,
[式中,R2
~R5
係各自互為獨立,示氫原子或取代基,R7
~R11
係各自互為獨立,示氫原子,碳原子數1至18之烷基或碳原子數1至18之烷氧基]。
13.如第10項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑係分子內具有下述一般式(C-1),(C-2),(C-3),(C-4)或(C-5)所示部分構造之化合物者,
[式中,Ph1
及Ph'1
示取代基],
[式中,Ph2
及Ph'2
示取代基],
[式中,Ph3
示取代基],
[式中,Ph4
示取代基],
[式中,Ph5
,Ph'5
及Ph"5
示取代基]。
14.如第10項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑為受阻胺系化合物。
15.如第10項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑係下述一般式(II)所示之化合物,
[式中,R31
~R35
為各自相同或相異,示氫原子或碳數1至10之烷基]。
16.如第1項至第15項中任1項之光學薄膜之製造方法,其中該組成物含有著色劑。
17.如第16項之光學薄膜之製造方法,其中該著色劑
係蒽醌染料,偶氮染料或酞菁顏料。
18.如第1項至第17項中任1項之光學薄膜之製造方法,其具有:使該組成物顆粒化,使該顆粒熔融,進行流鑄之步驟。
19.如第1項至第18項中任1項之光學薄膜之製造方法,其為含有熔融流鑄(melt-casting)之後,進行拉伸之步驟。
20.如第19項之光學薄膜之製造方法,其中該拉伸之步驟係在2軸方向拉伸之步驟。
21.如第19項或第20項之光學薄膜之製造方法,其中該拉伸之步驟係在流鑄方向進行1.0至2.0倍,寬方向進行1.01至2.5倍拉伸之步驟。
22.一種纖維素酯薄膜,其特徵為,以第1項至第21項中任1項之光學薄膜之製造方法所製造者。
23.一種偏光板,其特徵為,將第22項之纖維素酯薄膜作為偏光板保護薄膜使用者。
24.一種液晶顯示裝置,其特徵為使用第23項之偏光板者。
光學薄膜之製造方法,纖維素酯薄膜,偏光板及液晶顯示裝置
根據本發明,在以熔融製膜法製造纖維素酯薄膜之情形,因均平性良好故可製造阻滯偏差小,又濕度所致變動
亦小的薄膜。
以下就實施本發明之最佳型態予以詳細說明。
本發明之纖維素酯薄膜可含有纖維素酯,糖酯化合物,丙烯酸系聚合物及可因應需要之其他添加劑。將含該等之組成物予以熔融流鑄,來製造本發明之纖維素酯薄膜。就纖維素酯薄膜之材料加以說明。
<纖維素酯>
在本發明所用之纖維素酯並無特別限定,在纖維素酯方面為碳數2~22左右之羧酸酯,可為芳香族羧酸之酯,而尤以纖維素之低級脂肪酸酯為佳。
纖維素之低級脂肪酸酯中低級脂肪酸係指碳原子數為6以下脂肪酸之意。與羥基鍵結之醯基,可為直鏈亦可為分支鏈,又亦可形成環。再者可以其他取代基取代。
在為相同取代度之情形,該碳數過多時因複折射性降低,故碳數方面以在碳數2~6之醯基中選擇為佳。
本發明之恰當纖維素酯方面,以可同時滿足下述式(A1)及(A2)者為佳。
式(A1)2.0≦X+Y≦3.0
式(A2)0.3≦Y≦3.0
式中,X為乙醯基之取代度,Y為丙醯基或丁醯基之取代度。
其中尤以使用三乙醯基纖維素,纖維素乙酸酯丙酸酯為佳,尤以纖維素乙酸酯丙酸酯為佳。
進而,為2.4≦X+Y≦3.0,以0.7≦Y≦2.0,為佳,尤以Y=1.0≦Y≦1.5為佳。醯基之取代度可準照ASTM-D817-96來測定。
本發明所使用之纖維素酯之數平均分子量,以60,000~300,000因所得薄膜之機械強度強為佳。再者以使用70,000~200,000者為佳。
纖維素酯之數平均分子量可以下述方式測定。
藉由高速液體層析術可以下述條件來測定。
溶劑:丙酮
柱:MPW×1(Tosoh公司製)
試料濃度:0.2(質量/容量)%
流量:1.0ml/分
試料注入量:300μl
標準試料:標準聚苯乙烯
溫度:23℃
本發明所使用之纖維素酯原料之纖維素方面,並無特別限定,可例舉棉絨,木材紙漿,洋麻(kenaf)等。又該等所得之纖維素酯可以各自任意之比率混合使用。
本發明之纖維素酯,在纖維素原料之醯基化劑為酸酐(乙酸酐,丙酸酐,丁酸酐)之情形,係使用乙酸般之有機酸或二氯甲烷等有機溶劑,使用硫酸般之質子性觸媒來進行反應。
醯基化劑在醯基氯之情形,觸媒係使用胺般之鹼性化合物來進行反應。具體言之可參考日本特開平10-45804號記載之方法來合成。
在構成纖維素酯之葡萄糖單位之6位,2位及3位為相異,有反應性高的一級羥基存在,此一級羥基,係在使硫酸為觸媒之纖維素酯之製造過程使硫酸酯優先形成者。
因此,在纖維素之酯化反應中,藉由增加觸媒硫酸量,而與通常纖維素酯比較,與葡萄糖單位之6位比較可使2位及3位之平均取代度更為提高。
再者,可因應需要,使纖維素三苯甲基化時,葡萄糖單位之6位之羥基因可選擇性保護,故藉由三苯甲基化可保護6位之羥基,在經酯化後,藉由使三苯甲基(保護基)脫離,與葡萄糖單位之6位比較可使2位及3位之平均取代度更為提高。具體言之,可恰當使用日本特開2005-281645號記載之方法所製造之纖維素酯。
另外,所合成之纖維素酯,可予精製來除去低分子量成分,將未乙醯化或低乙醯化度之成分以過濾除去亦可恰當的進行。
又,在混酸纖維素酯之情形,可以日本特開平10-45804號公報記載之方法而得。
又,纖維素酯,因纖維素酯中微量金屬成分而受到影響。該等被認為係與製造步驟所使用之水有相關,而可得之成為不溶性之核之成分以少者為佳,鐵,鈣,鎂等之金屬離子,與含有有機酸性基之可能性的聚合物分解物等進
行鹽形成,而有形成不溶物之情形,以少者為佳。
<糖酯化合物>
本發明之纖維素酯薄膜,其特徵為,將含有選自呋喃糖構造及吡喃糖構造之至少一種構造有1~12個鍵結之糖化合物之羥基經酯化之糖酯化合物之組成物予以熔融製膜者。
本發明之糖化合物方面,可例舉葡萄糖,甘露糖,半乳糖,果糖,木糖,阿拉伯糖,乳糖,蔗糖,纖維二糖(cellobiose),纖維丙糖,麥芽三糖,棉子糖(raffinose)等,尤以具有呋喃糖構造與吡喃糖構造兩者為佳。例子方面可舉蔗糖。
本發明之糖酯化合物,以具有糖化合物之羥基一部份或全部被酯化者或其混合物。
在合成本發明之糖酯化合物之際所使用之單羧酸方面,並無特別限制,可使用周知脂肪族單羧酸,脂環族單羧酸,芳香族單羧酸等予以酯化,可合成本發明所使用之糖酯化合物,所使用之羧酸可為1種,亦可為2種以上之混合物。
恰當的脂肪族單羧酸方面,可例舉乙酸,丙酸,丁酸,異丁酸,戊酸,己酸,庚辛酸,壬酸,正癸酸,2-乙基-己烷羧酸,十一酸,月桂酸,十三酸,肉豆蔻酸,十五酸,棕櫚酸,十七酸,硬脂酸,十九酸,二十酸,二十二酸,二十四酸,二十六酸,二十七酸,二十八酸,三十碳酸,三十二酸等之飽和脂肪酸,十一碳烯酸,油酸,山
梨酸,亞油酸,亞麻酸,花生浸烯酸,辛烯酸等之不飽和脂肪酸等。
較佳脂環族單羧酸之例方面,可例舉環戊烷羧酸,環己烷羧酸,環辛烷羧酸,或該等衍生物。
較佳芳香族單羧酸之例方面,可例舉苯甲酸,甲苯甲醯基酸等之在苯甲酸之苯環導入1~5個烷基或者烷氧基等取代基之芳香族單羧酸,桂皮酸,苄基酸,聯苯基羧酸,萘羧酸,四氫化萘羧酸等之具有苯環2個以上之芳香族單羧酸,或該等衍生物,尤以苯甲酸為佳。
該等化合物之製造方法可參考日本特開昭62-42996號公報及日本特開平10-237084號公報。
本發明之糖酯化合物,相對於纖維素酯可使用0.5~35質量%,較佳為1~30質量%。
以下例舉本發明之糖酯化合物之具體例。
<丙烯酸系聚合物>
本發明所使用丙烯酸系聚合物之重量平均分子量以500~70,000為佳。丙烯酸系聚合物,相對於纖維素酯可使用0.5至35質量%,較佳為1至30質量%。
本發明之丙烯酸系聚合物方面,在分子內不具有芳香環與親水性基之乙烯性不飽和單體Xa與分子內不具有芳香環,而具有親水性基之乙烯性不飽和單體Xb予以共聚所得之重量平均分子量5000以上70,000以下之聚合物X。
接著,不具有芳香環之乙烯性不飽和單體Ya予以聚合所得之重量平均分子量500以上3,000以下之聚合物Y一起使用者為更佳。
聚合物X係在分子內不具有芳香環與親水性基之乙烯性不飽和單體Xa與分子內不具有芳香環,而具有親水性基之乙烯性不飽和單體Xb予以共聚所得之重量平均分子量5,000以上70,000以下之聚合物。
較佳為,Xa係分子內不具芳香環與親水性基之丙烯酸或甲基丙烯酸單體,Xb為分子內不具芳香環而具有親水性基之丙烯酸或甲基丙烯酸單體。
上述聚合物X係如下述一般式(P1)所示。
一般式(P1)
-(Xa)m
-(Xb)n
-(Xc)p
-
更佳為,下述一般式(P1-1)所示之聚合物。
一般式(P1-1)
-[CH2
-C(-R1
)(-CO2
R2
)]m
-[CH2
-C(-R3
)(-CO2
R4
-OH)-]n
[Xc]p
-
(式中,R1
,R3
示H或CH3
。R2
示碳數1~12之烷基,環烷基。R4
示-CH2
-,-C2
H4
-或-C3
H6
-。Xc示在Xa,Xb為可聚合之單體單位。m,n及p示莫耳組成比。但是m≠0,n≠0,k≠0,m+n+p=100)。
作為構成聚合物X之單體單位之單體可例舉下述但並非限於該等。
X中,親水性基係指具有羥基,環氧乙烷鏈之基。
在分子內不具有芳香環與親水性基之乙烯性不飽和單體Xa,可例舉例如丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丙酯(異,正),丙烯酸丁酯(正,異,二級,三級),丙烯酸戊酯(正,異,二級),丙烯酸己酯(正,異),丙烯酸庚酯(正,異),丙烯酸辛酯(正,異),丙烯酸壬酯(正,異),丙烯酸肉豆蔻酯(正,異),丙烯酸(2-乙基己酯),丙烯酸(ε-己內酯),等之丙烯酸酯,或將上述丙烯酸酯改為甲基丙烯酸酯之甲基丙烯酸酯。
其中以,丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸丙酯(異,正)為佳。
在分子內不具有芳香環,而具有親水性基之乙烯性不飽和單體Xb,在作為具有羥基之單體單位,以丙烯酸或甲基丙烯酸酯為佳,可例舉例如丙烯酸(2-羥基乙基)酯,丙烯酸(2-羥基丙基)酯,丙烯酸(3-羥基丙基)酯,丙烯酸(4-羥基丁基)酯,丙烯酸(2-羥基丁基)酯,或將該等丙烯酸以甲基丙烯酸取代者,較佳為丙烯酸(2-羥基乙基)酯及甲基丙烯酸(2-羥基乙基)酯,丙烯酸(2-羥基丙基)酯,丙烯酸(3-羥基丙基)酯。
Xc方面,若為Xa,Xb以外之物且可共聚之乙烯性不飽和單體,則並無特別限制,以不具有芳香環者為佳。
Xa,Xb及Xc之莫耳組成比m:n以99:1~65:35之
範圍為佳,更佳為在95:5~75:25之範圍。Xc之p為0~10。Xc可為複數之單體單位。
Xa,Xb之莫耳組成比可謀求與纖維素酯之相溶性,光學特性等之最適化同時適宜決定為佳。
聚合物X之分子量係重量平均分子量5,000以上70,000以下者,更佳為8,000以上25,000以下。
聚合物X之重量平均分子量可以周知分子量調節方法來調整。在此種分子量調節方法方面,可例舉添加例如四氯化碳,月桂基硫醇,硫羥乙酸辛酯等鏈轉移劑之方法等。
聚合物Y係將不具有芳香環之乙烯性不飽和單體Ya予以聚合所得重量平均分子量500以上3,000以下之聚合物。在重量平均分子量500以上以使聚合物之殘存單體減少較佳。又,為3,000以下者,為維持延遲值Rth降低性能則較佳。Ya,較佳為不具有芳香環之丙烯酸或甲基丙烯酸單體。
聚合物Y係以下述一般式(P2)所示。
一般式(P2)
-(Ya)k
-(Yb)q
-
更佳為,下述一般式(P2-1)所示之聚合物。
一般式(P2-1)
-[CH2
-C(-R5
)(-CO2
R6
)]k
-[Yb]q
-
(式中,R5
示H或CH3
。R6
示碳數1~12之烷基或環烷基。Yb示與Ya可共聚之單體單位。k及q示莫耳組成比。但是k≠0,k+q=100。)
Yb若為可與Ya共聚之乙烯性不飽和單體則並無特別限制。Yb可為複數。k+q=100,q較佳為0~30。
將不具有芳香環之乙烯性不飽和單體予以聚合所得構成聚合物Y之乙烯性不飽和單體Ya作為丙烯酸酯可例舉例如丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丙酯(異,正),丙烯酸丁酯(正,異,二級,三級),丙烯酸戊酯(正,異,二級),丙烯酸己酯(正,異),丙烯酸庚酯(正,異),丙烯酸辛酯(正,異),丙烯酸壬酯(正,異),丙烯酸肉豆蔻酯(正,異),丙烯酸環己酯,丙烯酸(2-乙基己基)酯,丙烯酸(ε-己內酯),丙烯酸(2-羥基乙基)酯,丙烯酸(2-羥基丙基)酯,丙烯酸(3-羥基丙基)酯,丙烯酸(4-羥基丁基)酯,丙烯酸(2-羥基丁基)酯,甲基丙烯酸酯方面,係將上述丙烯酸酯改為甲基丙烯酸酯者;不飽和酸方面,可例舉例如丙烯酸,甲基丙烯酸,順丁烯二酸酐,巴豆酸,伊康酸等。
Yb若為可與Ya共聚之乙烯性不飽和單體則並無特別限制,乙烯酯方面,可例舉例如乙酸乙烯酯,丙酸乙烯酯,丁酸乙烯酯,戊酸乙烯酯,三甲基乙酸(pivalic acid)乙烯酯,己酸乙烯酯,正癸酸乙烯酯,月桂酸乙烯酯,肉豆蔻酸乙烯酯,棕櫚酸乙烯酯,硬脂酸乙烯酯,環己烷羧酸
乙烯酯,辛基酸乙烯酯,甲基丙烯酸乙烯酯,巴豆酸乙烯酯,山梨酸乙烯酯,桂皮酸乙烯酯等為佳。Yb可為複數。
在合成聚合物X,Y時,在通常之聚合分子量之控制有困難,而在使分子量不過大之方法可儘可能使用使分子量一致之方法為所望。
此種聚合方法方面,有使用枯烯過氧化物或三級丁基氫過氧化物之過氧化物聚合引發劑之方法,使聚合引發劑比通常聚合更多量使用之方法,除了聚合引發劑之外使用氫硫基化合物或四氯化碳等鏈轉移劑之方法,除了聚合引發劑之外使用苯醌或二硝基苯般之聚合停止劑之方法,進而如日本特開2000-128911號或同2000-344823號公報之具有一個硫醇基與2級羥基之化合物,或使用併用該化合物與有機金屬化合物之聚合觸媒進行塊狀聚合之方法等。
尤以,聚合物Y係,在分子中將具有硫醇基與2級羥基之化合物作為鏈轉移劑使用之聚合方法為佳。在此情形,於聚合物Y之末端,則為起因於聚合觸媒及鏈轉移劑之具有羥基,硫醚者。藉由此末端殘基,可調整Y與纖維素酯之相溶性。
重量平均分子量之測定方法可以下述方法來達成。
(重量平均分子量測定方法)
重量平均分子量Mw係使用凝膠滲透層析術來測定。
測定條件係如以下。
溶劑:二氯甲烷
柱:Shodex K806,K805,K803G(昭和電工公司製3支連續使用)
柱溫度:25℃
試料濃度:0.1質量%
檢測器:RI Model 504(GL科學公司製)
泵:L6000(日立製作所公司製)
流量:1.0ml/min
校正曲線:使用標準聚苯乙烯STK standard聚苯乙烯(Tosoh公司製)Mw=1000000~500為止之13樣本所致校正曲線。13樣本,於大致等間隔使用。
聚合物X及Y之羥基價以30~150[mgkOH/g]為佳。
(羥基價之測定方法)
此測定係準照JIS K 0070(1992)。此羥基價係定義為使試料1g乙醯基化時,與羥基鍵結之乙酸用來中和為必要之氫氧化鉀之mg數。具體言之係將試料Xg(約1g)在燒瓶精秤,對此正確添加乙醯基化試藥(在乙酸酐20ml添加吡啶成為400ml者)20ml。在燒瓶之口安裝空氣冷卻管,於95~100℃之甘油浴加熱。經1小時30分後,予以冷卻,添加空氣冷卻管~精製水1ml,將乙酸酐分解成乙酸。接著使用電位差滴定裝置以0.5mol/L氫氧化鉀乙醇溶液進行滴定,使所得之滴定曲線之反曲點作為終點。進而空白試驗係不裝入試料下進行滴定,求得滴定曲線之反曲點。羥基
價可以其次之式計算。
羥基價={(B-C)×f×28.05/X}+D
(式中,B係使用到空白試驗之0.5mol/L之氫氧化鉀乙醇溶液量(ml),C係使用於滴定之0.5mol/L之氫氧化鉀乙醇溶液之量(ml),f係0.5mol/L氫氧化鉀乙醇溶液之因子,D為酸值,又,28.05示氫氧化鉀之1mol量56.11之1/2)
在聚合物X與聚合物Y之纖維素酯薄膜中含量,以可滿足下述式(i),式(ii)之範圍為佳。使聚合物X之含量為Xg(質量%=聚合物X之質量/纖維素酯之質量×100),聚合物Y之含量為Yg(質量%)時,
式(i) 5≦Xg+Yg≦35(質量%)
式(ii) 0.05≦Yg/(Xg+Yg)≦0.4
式(i)之較佳範圍為10~25質量%。
<添加劑>
本發明之纖維素酯薄膜可因應需要含有防氧化劑,可塑劑,紫外線吸收劑,微粒子等。
<防氧化劑,防熱劣化劑>
防氧化劑,防熱劣化劑方面,可使用通常所知之物。尤以內酯系,硫系,苯酚系,雙鍵系,受阻胺系,磷系化合物可恰當使用。
上述內酯系化合物方面,以一般式(R)所示之化合物為佳。
一般式(R)中,R2
~R5
係各自互為獨立,示氫原子或取代基,R6
示氫原子或取代基,n示1~4。n為1時,R1
示取代基,n為2~4時,R1
示2~4價之鍵聯基。
一般式(R)所示化合物方面,以分子中具有至少一個受阻型取代基(例如三級丁基等)為佳,尤以R2
為受阻型之取代基為佳。
一般式(R)所示之化合物方面,進而以一般式(R-1)所示之化合物為佳。
式中,R2~R5係各自互為獨立,示氫原子或取代基。取代基方面,以未取代或者取代之碳原子數1~18之烷基為佳,以碳數1~8之烷基進而較佳。
R7
~R11
係各自互為獨立,示氫原子,碳原子數1至18之烷基,碳原子數1至18之烷氧基。
一般式(R-1)所示化合物方面,在分子中具有至少一個受阻型之取代基(例如三級丁基等)為佳,尤以R2
為受阻型之取代基為佳。
例如,以含有由千葉特用化學品公司以"IrgafosXP40", "IrgafosXP60"之商品名在市面販售者為佳。
上述苯酚系化合物方面,以具有2,6-二烷基苯酚之構造者為佳,例如,以由千葉特用化學品公司,"Irganox1076", "Irganox1010"之商品名在市面上販售者為佳。
上述磷系化合物係分子內具有下述一般式(C-1),(C-2),(C-3),(C-4)或(C-5)所示部分構造之化合物為佳。
式中,Ph1
及Ph'1
示取代基。
取代基方面,有氫原子,鹵原子(例如氟原子,氯原子等),烷基(例如甲基,乙基,異丙基,羥基乙基,甲氧基甲基,三氟甲基,三級丁基等),環烷基(例如環戊基,環己基等),芳烷基(例如苄基,2-苯乙基等),芳基(例如苯基,萘基,對甲苯基,對氯苯基等),烷氧基(例如甲氧基,乙氧基,異丙氧基,丁氧基等),芳基氧基(例如苯氧基等),氰基,醯基胺基(例如乙醯基胺基,丙醯基胺基等),烷基硫基(例如甲基硫基,乙基硫基,丁基硫基等),芳基硫基(例如苯基硫基等),磺醯胺基(例如甲烷磺醯胺基,苯磺醯胺基等),脲基(例如3-甲基脲基,3,3-二甲基脲基,1,3-二甲基脲基等),胺磺醯基胺基(二甲基胺磺醯基胺基等),胺甲醯基(例如甲基胺甲醯基,乙基胺甲醯基,二甲基胺甲醯基等),胺磺醯基(例如乙基胺磺醯基,二甲基胺磺醯基等),烷氧基羰基(例如甲氧基羰基,乙氧基羰基等),芳基氧羰基(例如苯氧基羰基等),磺醯基(例如甲烷磺醯基,丁烷磺醯基,苯基磺醯基等),醯基(例如乙醯基,丙醯基,丁醯基等),胺基(甲基胺基,乙基胺基,二甲基胺基等),羥基,硝基,亞硝基,氧化胺基(例如氧
化吡啶基),醯亞胺基(例如鄰苯二甲醯亞胺基等),二硫化物基(例如苯二硫化物基,苯并噻唑-2-二硫化物基等),羧基,磺基,雜環基(例如吡咯基,吡咯烷基(pyrrolidyl)基,吡唑基,咪唑基,吡啶基,苯并咪唑基,苯并噻唑基,苯并噁唑基等)等。該等取代基可進而被取代。
更佳為Ph1
及Ph'1
示伸苯基,該伸苯基之氫原子可被苯基,碳數1至8之烷基,碳數5至8之環烷基,碳數6至12之烷基環烷基或碳數7至12之芳烷基所取代。Ph1
及Ph'1
可互為相同,亦可為相異。
X示單鍵,硫原子或-CHR6
-基。R6
示氫原子,碳數1至8之烷基或碳數5至8之環烷基。又,該等可以與該取代基同義之取代基所取代。
式中,Ph2
及Ph'2
示取代基。取代基方面與前述取代基同義。更佳為Ph2
及Ph'2
示苯基或聯苯基,該苯基或聯苯基之氫原子示碳數1至8之烷基,碳數5至8之環烷基,碳數6至12之烷基環烷基或碳數7至12之芳烷基所取代亦可。Ph2
及Ph'2
可互為相同,亦可為相異。又,該等可以與前述取代基同義之取代基所取代。
式中,Ph3
示取代基。取代基方面係與該取代基同義。更佳為,Ph3
示苯基或聯苯基,該苯基或聯苯基之氫原子可被碳數1至8之烷基,碳數5至8之環烷基,碳數6至12之烷基環烷基或碳數7至12之芳烷基所取代。又,該等可被與該取代基同義之取代基所取代。
式中,Ph4
示取代基。取代基方面係與該取代基同義。更佳為Ph4
示碳數1至20之烷基或苯基,該烷基或苯基可被與該取代基同義之取代基所取代。
式中,Ph5
,Ph'5
及Ph"5
示取代基。取代基方面則與該取代基同義。更佳為Ph5
,Ph'5
及Ph"5
示碳數1至20之烷基或苯基,該烷基或苯基可被與前述取代基同義之取代基所取代。
磷系化合物之具體例方面,可例舉三苯基亞磷酸,二苯基異癸基亞磷酸,苯基二異癸基亞磷酸,三個(壬基苯基)亞磷酸,三個(二壬基苯基)亞磷酸,三個(2,4-二-三級丁基苯基)亞磷酸,10-(3,5-二-三級丁基-4-羥基苄基)-9,10-二氫-9-氧雜-10-磷(phospha)菲-10-氧化物,6-[3-(3-三級丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四-三級丁基二苯并[d,f][1,3,2]dioxaphosphepine,三癸基亞磷酸等之單亞磷酸系化合物;4,4'-亞丁基-雙(3-甲基-6-三級丁基苯基-二-三癸基亞磷酸),4,4'-異亞丙基-雙(苯基-二-烷基(C12-C15)亞磷酸)等之二-亞磷酸系化合物;三苯基亞膦酸,四個(2,4-二-三級丁基苯基)[1,1-聯苯基]-4,4'-二-雙亞膦酸,四個(2,4-二-三級丁基-5-甲基苯基)[1,1-聯苯基]-4,4'-二基-雙亞膦酸等之亞膦酸系化合物;三苯基PHOSPHINITE,2,6-二甲基苯基二苯基PHOSPHINITE等
之PHOSPHINITE系化合物;三苯基膦,三個(2,6-二-甲氧基苯基)膦等之膦系化合物;等。
上述磷系化合物,例如,由住友化學工業公司以"SumilizerGP",旭電化工業公司ADK STAB PEP-24G","ADK STAB PEP-36"及"ADK STAB 3010",Ciba Specialty Chemicals"IRGAFOS P-EPQ",吉富Fine chemical公司"GSY-P101"之商品名在市面販售。
又,可例舉下述化合物。
上述磷系化合物,以例如住友化學工業公司"SumilizerGP",旭電化工業公司之ADK STAB PEP-24G","ADK STAB PEP-36"及"ADK STAB 3010",千葉特用化學品公司之"IRGAFOS P-EPQ",API公司"GSY-P101"之商品名在市面上販售者為佳。
上述受阻胺系化合物,例如以千葉特用化學品公司"Tinuvin144"及"Tinuvin770",旭電化工業公司"ADK STAB LA-52"之商品名在市面上販售者為佳。
上述硫系化合物,例如由住友化學工業公司以"Sumilizer TPL-R"及"Sumilizer TP-D"之商品名在市面上販售者為佳。
上述鍵結雙鍵系化合物方面,具體言之以同一分子內具有丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基與苯酚性羥基之化合物為佳,進而以一般式(II)所示之化合物為佳。
一般式(II)中,R31
~R35
為各自相同或相異示氫原子或碳數1至10之烷基,較佳為1至5之烷基。烷基,在作為穩定劑之效果以及製造之容易性可酌予選擇。R31
~R35
所示烷基之具體例方面,可例舉甲基,乙基,正丙基,異丙基,正丁基,二級丁基,異丁基,三級丁基,1,1-二甲基丙基。尤以R31
及R32
方面,如異丙基,二級丁基,三級丁基,1,1-二甲基丙基般之成為立體障礙之體積大的烷基,
在穩定化效果以及製造容易性上亦佳。其中以三級丁基,1,1-二甲基丙基為佳。R33
及R34
方面,由製造容易性之觀點而言可使用甲基,乙基,正丙基,異丙基,正丁基,二級丁基,異丁基,三級丁基,1,1-二甲基丙基,而在考慮到伴隨抽出氫之醌型構造之生成反應時較佳者為三級丁基,而以1,1-二甲基丙基為佳。R35
方面,如甲基,乙基,丙基,正丁基般之難以成為立體障礙之烷基,由製造之觀點為佳。R36
為氫原子或甲基。
以下表示同一分子內具有丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基與苯酚性羥基之化合物之具體例。
同一分子內具有丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基與苯酚性羥基之化合物以該一般式(II)所示之化合物為佳,尤佳之化合物,係下述構造式所示之商品名「Sumilizer GS」,「Sumilizer GM」(以上,住友化學工業公司製)在市面販售。
同一分子內具有丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基,與苯酚性羥基之化合物,相對於纖維素酯樹脂100質量份,以使用0.01至5.0質量份為佳。以0.1至3.0質量份更佳,以0.5至1.0質量份特佳。
進而,酸捕捉劑係如美國專利第4,137,201號說明書所記載,以含有具有環氧基之化合物為可行。
該等防氧化劑等,可合乎在再生使用之際之步驟來決定適宜添加之量,而一般而言,相對於為薄膜主原料之樹脂,可於0.05~20質量%之範圍添加。
該等防氧化劑,防熱劣化劑,與僅使用一種來比較在
併用數種不同系之化合物下可獲得相乘效果。例如,以內酯系,磷系,苯酚系及雙鍵系化合物之併用較佳。
<其他添加劑>
在本發明之纖維素酯薄膜,除了該化合物以外,可含有添加於通常纖維素酯薄膜之添加劑。
該等添加劑方面,可例舉可塑劑,紫外線吸收劑,微粒子等。
本發明所使用之紫外線吸收劑並無特別限定,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,三系化合物,鎳錯鹽系化合物,無機粉體等。作為高分子型之紫外線吸收劑亦可。
在使用於本發明之微粒子方面,作為無機化合物之例,可例舉二氧化矽,二氧化鈦,氧化鋁,氧化鋯,碳酸鈣,滑石,黏土,燒成高嶺土,燒成矽酸鈣,水和矽酸鈣,矽酸鋁,矽酸鎂及磷酸鈣。微粒子以含有矽者就可使濁度變低之點為佳,尤以二氧化矽為佳。
微粒子之一次粒子之平均粒徑以5~50nm為佳,更佳為7~20nm。該等主要以含有作為粒徑0.05~0.3μm之2次凝集體者為佳。纖維素酯薄膜中該等微粒子之含量以0.05~1質量%為佳,尤以0.1~0.5質量%為佳。在共流鑄法所致多層構成之纖維素酯薄膜之情形,在表面以含有此添加量之微粒子為佳。
微粒子係例如以Aerosil R972,R972V,R974,R812,200,200V,300,R202,OX50,TT600,Aerosil R976及R811(以上日本Aerosil公司製)之商品名市售,可予以使用。
聚合物之例方面,可例舉聚矽氧樹脂,氟樹脂及丙烯酸樹脂。以聚矽氧樹脂為佳,尤以具有三次元網狀構造者為佳,例如,以Tospal 103,同105,同108,同120,同145,同3120及同240(以上東芝聚矽氧公司製)之商品名於市面販售者,可予以使用。
該等中以Aerosil 200V,Aerosil R972V因纖維素酯薄膜之濁度可保持為低,同時因可使摩擦係數降低效果大尤其可恰當使用。
<<可塑劑>>
在本發明之製造方法之纖維素酯薄膜之製造中,於薄膜形成材料中以至少含有1種可塑劑1~30質量%為佳。
可塑劑係指,一般而言藉由添加於高分子中可改良脆弱性,或賦予柔軟性,為有效之添加劑,本發明中,於與纖維素酯單獨熔融溫度比較因更使熔融溫度降低,又在相同加熱溫度中與纖維素樹脂單獨比較為使含可塑劑之薄膜構成材料熔融黏度更為降低,則可添加可塑劑。又,在改善纖維素酯之親水性,為使纖維素酯薄膜之透濕度改善亦可添加,故具有作為透濕防止劑之功能。
在此,薄膜構成材料之熔融溫度係指,該材料被加熱
而可顯現流動性狀態之溫度之意。為使纖維素酯進行熔融流動,則有必要加熱至至少比玻璃轉移溫度更高之溫度。
在玻璃轉移溫度以上,藉由熱量之吸收可降低彈性率或黏度,可顯現流動性。但是在纖維素酯於高溫下與熔融同時藉由熱分解可發生纖維素酯之分子量之降低,因對所得薄膜之力學特性等有不良影響,故儘可能在低溫度有必要使纖維素酯熔融。
為使薄膜構成材料之熔融溫度降低,在添加具有比纖維素酯之玻璃轉移溫度更低之熔點或玻璃轉移溫度的可塑劑下而可達成。
可塑劑之例方面可例舉具有下述一般式(1)所示有機酸與3價以上醇為縮合之構造的酯化合物。此可塑劑,以含有纖維素酯薄膜之1~25質量%者為佳。
藉由1質量%以上之添加,可確認平面性改善之效果,若比25質量%更少時則難以進行流跡,因薄膜之經時間變化穩定性優異故較佳。更佳為使該可塑劑含有3~20質量%之纖維素酯薄膜,更佳為含有5~15質量%之纖維素酯薄膜。
式中,R1
~R5
示氫原子或環烷基,芳烷基,烷氧基,環烷氧基,芳氧基,芳烷氧基,醯基,羰氧基,羥基羰基,羥基羰氧基,該等進而可具有取代基。L示鍵聯基,取代或無取代之烷撐基,氧原子,或直接鍵結。
R1
~R5
所示之環烷基方面,以碳數3~8之環烷基為佳,具體言之為環丙基,環戊基,環己基等之基。該等基可被取代,較佳取代基方面,有鹵原子,例如氯原子,溴原子,氟原子等,羥基,烷基,烷氧基,環烷氧基,芳烷基(在此苯基可藉由烷基或鹵原子等進而可被取代),乙烯基,烯丙基等鏈烯基,苯基(在此苯基可藉由烷基或鹵原子等進而可被取代),苯氧基(在此苯基藉由烷基或鹵原子等進而可被取代),乙醯基,丙醯基等碳數2~8之醯基,又乙醯基氧基,丙醯基氧基等碳數2~8之無取代之羰氧基等。
在R1
~R5
所示之芳烷基方面,示苄基,苯乙基,γ-苯基丙基等之基,又,該等基可被取代,較佳取代基方面,可同樣地例舉可被該環烷基所取代之基。
R1
~R5
所示之烷氧基方面,可例舉碳數1~8之烷氧基,具體言之,有甲氧基,乙氧基,正丙氧基,正丁氧基,正辛基氧基,異丙氧基,異丁氧基,2-乙基己基氧基,或者三級丁氧基等各烷氧基。又,該等基可被取代,較佳取代基方面,有鹵原子,例如氯原子,溴原子,氟原子等,羥基,烷氧基,環烷氧基,芳烷基(在此苯基可以烷基或鹵原子等取代),鏈烯基,苯基(在此苯基藉由烷基或鹵原子等進而可被取代),芳基氧基(例如苯氧基(在此苯基可藉
由烷基或鹵原子等進而可被取代)),乙醯基,丙醯基等之醯基,又有乙醯基氧基,丙醯基氧基等碳數2~8之無取代醯基氧基,又有苯醯基氧基等芳基羰氧基。
R1
~R5
所示之環烷氧基方面,於無取代之環烷氧基方面可例舉碳數1~8之環烷氧基,具體言之,可例舉環丙基氧,環戊基氧,環己基氧等之基。又,該等基可被取代,較佳取代基方面,可同樣例舉可被該環烷基取代之基。
R1
~R5
所示之芳氧基方面,可例舉苯氧基,而在此苯基可例舉被烷基或鹵原子等前述環烷基取代亦可之基之取代基可被取代。
R1
~R5
所示之芳烷氧基方面,可例舉苄基氧基,苯乙基氧基等,該等取代基進而可被取代,較佳取代基方面,可同樣例舉可被該環烷基取代之基。
R1
~R5
所示之醯基方面,可例舉乙醯基,丙醯基等碳數2~8之無取代之醯基(醯基之烴基方面,含有烷基,鏈烯,炔基),該等取代基進而可被取代,較佳取代基方面,可同樣例舉可被該環烷基所取代之基。
R1
~R5
所示之羰氧基方面,可例舉乙醯基氧基,丙醯基氧基等碳數2~8之無取代之醯基氧基(醯基之烴基方面,可含有烷基,烯基,炔基),又可例舉苯醯基氧基等之芳羰氧基,該等基進而可被與該環烷基所取代之基同樣之基所取代。
R1
~R5
所示羥基羰基方面,示甲氧基羰基,乙氧基羰基,丙基羥基羰基等之烷氧羰基,又示苯氧基羰基等芳基
羥基羰基。該等取代基進而可被取代,較佳取代基方面,可同樣地例舉可被該環烷基所取代之基。
R1
~R5
所示之羥基羰氧基方面,示甲氧基羰氧基等碳數1~8之烷氧基羰氧基,該等取代基進而可被取代,較佳取代基方面,可同樣地例舉被該環烷基所取代之基。
R1
~R5
中任一者彼此之間互為連接,可形成環構造。
又,L所示之鍵聯基方面,表示取代或無取代之烷撐基,氧原子,或直接鍵結,烷撐基方面,有亞甲基,乙烯基,丙烯基等之基,該等基,進而可以被該R1
~R5
所示基所取代之基所例舉之基所取代。
其中以,作為L所示鍵聯基尤佳者為直接鍵結之芳香族羧酸。
又,作為該等可塑劑所用之構成酯化合物之,該一般式(1)所示之有機酸方面,以至少以在R1
或R2
具有該烷氧基,醯基,羥基羰基,羰氧基,羥基羰氧基者為佳。又以具有複數之取代基之化合物亦佳。
取代3價以上醇之羥基之有機酸可為單一種亦可為複數種。
與該一般式(1)所示之有機酸反應形成多價醇酯化合物之3價以上醇化合物方面,較佳為3~20價之脂肪族多價醇,3價以上之醇以下述一般式(3)所示者為佳。
一般式(3)R'-(OH)m
式中,R'為m價有機基,m為3以上之正整數,OH基為醇性羥基。尤佳者,m方面為3或4之多價醇。
較佳多價醇之例方面,例如以下般之物,本發明並非限定於該等。可例舉核糖醇(adonitol),阿拉伯糖醇(arabitol),1,2,4-丁烷三醇,1,2,3-己烷三醇,1,2,6-己烷三醇,甘油,二甘油,赤蘚醇,新戊四醇,二新戊四醇,三新戊四醇,半乳糖醇(galactitol),肌醇,甘露糖醇,3-甲基戊烷-1,3,5-三醇,四甲基乙二醇(pinacol),山梨糖醇,三羥甲基丙烷,三羥甲基乙烷,木糖醇(xylitol)等。尤以甘油,三羥甲基乙烷,三羥甲基丙烷,新戊四醇為佳。
一般式(1)所示有機酸與3價以上多價醇之酯,可以周知方法來合成。雖有例示實施例之代表性合成例,但將該一般式(1)所示之有機酸,與多價醇在例如酸之存在下縮合予以酯化之方法,又,將有機酸預先作為醯基氯或酸酐,與多價醇反應之方法,將有機酸之苯基酯與多價醇反應之方法等,藉由作為目的之酯化合物,可適宜選擇收率良好的方法為佳。
一般式(1)所示有機酸與3價以上多價醇之酯所成可塑劑方面,以下述一般式(2)所示之化合物為佳。
式中,R6
~R20
示氫原子或環烷基,芳烷基,烷氧基,環烷氧基,芳基氧基,芳烷氧基,醯基,羰氧基,羥基羰基,羥基羰氧基,該等進而可具有取代基。R21
示氫原子或烷基。
R6
~R20
之環烷基,芳烷基,烷氧基,環烷氧基,芳基氧基,芳烷氧基,醯基,羰氧基,羥基羰基,就羥基羰氧基,可例舉與該一般式(1)之R1
~R5
相同樣之基。
如此一來所得多價醇酯之分子量並無特別限制,以300~1500為佳,以400~1000進而較佳。分子量大者因難以揮發故為佳,就與透濕性,纖維素酯之相溶性之點以小者為佳。
以下例示多價醇酯之具體化合物。
可塑劑方面由該一般式(1)所示之有機酸及3價以上之多價醇所製造之酯化合物可與其以外之可塑劑併用。
該一般式(1)所示之有機酸與3價以上多價醇所成酯化合物,相對於纖維素酯之相溶性高,因有在高添加率可添加之特徵,在與其他可塑劑或添加劑一起併用亦無發生流跡,可因應需要與其他種可塑劑或添加劑容易地併用。
其他可塑劑方面並無特別限定,較佳為,可自多價羧
酸酯系可塑劑,羥乙酸酯系可塑劑,酞酸酯系可塑劑,脂肪酸酯系可塑劑及多價醇酯系可塑劑,聚酯系可塑劑,丙烯酸系可塑劑等加以選擇。其中,在使用可塑劑2種以上之情形,至少1種以多價醇酯系可塑劑為佳。
<<延遲調整劑>>
在本發明之光學薄膜中形成配向膜以設置液晶層,將來自光學薄膜與液晶層之延遲予以複合化進行賦予光學補償能之偏光板加工亦可,與一般式(B)所示之化合物並不相同,將為了調整延遲之化合物含於纖維素酯薄膜亦可。
為調整延遲而添加之化合物,係如歐洲專利第911,656A2號說明書所記載般,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2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。以芳香族性雜環者尤佳,芳香族性雜環一般係不飽和雜環。其中以具有1,3,5-三環之化合物特佳。
在本發明之纖維素酯薄膜方面,霧度值在超過1.0%時因作為光學用材料會受影響,故較佳為霧度值未達1.0%,更佳為未達0.5%。霧度值可根據JIS-K7136來測定。
<<著色劑>>
本發明中,以使用著色劑為佳。所謂著色劑係指染料或顏料,但在本發明係指,具有將液晶畫面之色調調成藍
色調之效果或黃色指數之調整,霧度減低之意。
著色劑方面雖可使用各種染料,顏料,但以蒽醌染料,偶氮染料,酞菁顏料等為有效。以下,可例舉較佳著色劑之具體例但非限於該等。
在著色劑之添加量方面,相對於目的可適宜選擇,但相對於纖維素酯薄膜以在0.1~100ppm之範圍使用為佳,以0.5~20ppm較佳,1~10ppm最佳。
<熔融流鑄法所致纖維素酯薄膜之製膜>
本發明之,光學薄膜之製造方法中,為原材料之纖維素酯,糖酯化合物,丙烯酸系聚合物,可塑劑,其他添加劑之薄膜構成材料在熔融及製膜步驟中,可謀求揮發成分少者或不發生者。此係在加熱熔融時發泡,因而可削減或迴避薄膜內部缺陷或薄膜表面之平面性劣化之故。
薄膜構成材料在被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,進而更佳為0.1質量%以下為所望。在本發明中,係使用差式熱重量測定裝置(精工電子工業公司製TG/DTA200),求得30℃~250℃之加熱減量,使其量作為揮發成分之含量。
所用之薄膜構成材料,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,可適用周知之乾燥方法,可以加熱法,減壓法,加熱減壓法等方法來進行,在空氣中或惰性氣體係選擇氮之氛圍下進行。在進行該等周知乾燥方法時,以薄膜構成材料在不分解之溫度區域進行者在薄膜之品質上較佳。
在製膜前藉由乾燥,可削減揮發成分之發生,在單獨樹脂,或樹脂與薄膜構成材料之內,分割成樹脂以外至少1種以上混合物或相溶物予以乾燥亦可。乾燥溫度以70℃
以上為佳。在乾燥之材料於有玻璃轉移溫度之物存在時,在加熱至比該玻璃轉移溫度更高之乾燥溫度時,材料會融著而造成處理困難之情況,故乾燥溫度以於玻璃轉移溫度以下為佳。
在複數物質具有玻璃轉移溫度之情形,玻璃轉移溫度係以低者之玻璃轉移溫度為基準。更佳為70℃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。
乾燥溫度變得過低時揮發成分之除去率變低,又用來乾燥之時間因而耗費過多。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週前之時間進行在之前之乾燥步驟。
<<熔融流鑄法>>
本發明之纖維素酯薄膜可以熔融流鑄形成。在不使用溶液流鑄法中所使用之溶劑(例如二氯甲烷等)下,予以加熱熔融之熔融流鑄所致成形法,進而詳言之,可分類為熔融擠壓成形法,壓製成形法,吹塑(inflation)法,射出成形法,吹塑(blow)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纖維素酯薄膜,而以熔融擠壓法為優異。
以下,係採取熔融擠壓法為例,就本發明之光學薄膜之製造方法加以說明。
第1圖係表示實施本發明光學薄膜之製造方法之裝置全體構成的概略流程圖,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,本發明之纖維素酯薄膜之製造方法,係將纖維素樹脂等薄膜材料混合後,使用擠壓機1,在自流鑄模4至第1冷卻輥5上進行熔融擠壓,在外接於第1冷卻輥5之同時,進而,依照順序將第2冷卻輥7,第3冷卻輥8之合計3支冷卻輥外接,予以冷卻固化成為薄膜10。
接著,將以剝離輥9所剝離之薄膜10,然後藉由拉伸裝置12把持薄膜之兩端部在寬方向拉伸後,藉由捲繞裝置16捲繞。又,為了矯正平面性則有設置使熔融薄膜挾壓於第1冷卻輥5表面之接觸輥6。
此接觸輥6在表面具有彈性,在與第1冷卻輥5之間形成鉗。而就接觸輥6之詳細則如後述。
在此製造方法中,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地進行。材料以預先做好乾燥者為佳。以真空或減壓乾燥機或除濕熱風乾燥機等使水分在1000ppm以下,較佳為在200ppm以下乾燥為所期望。
例如,在熱風或真空或減壓下乾燥之纖維素酯系樹脂係使用擠壓機1,於擠壓溫度200~300℃左右進行熔融,以葉台(leaf desk)型之過濾器2等過濾,將異物除去。
在自供給料斗(圖示省略)導入至擠壓機1之際,成為真空下或減壓下或惰性氣體氛圍下,以防止氧或水分之影
響並防止氧化分解等者為佳。
在可塑劑等添加劑無預先混合之情形,在擠壓機之途中熬好摻入亦可。為均一地添加,則以使用靜態混合器3等混合裝置為佳。
纖維素樹脂,與其他依需要所添加之穩定化劑等之添加劑,在熔融之前以作混合之準備為佳。使纖維素樹脂與穩定化劑在最初混合者進而較佳。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。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,可使用Henschel混合器,螺旋葉片式混合器之一般的混合機。
如上述在混合薄膜構成材料之後,其混合物可使用擠壓機1予以直接熔融使之製膜之方式亦可,一旦將薄膜構成材料予以顆粒化後,將該顆粒以擠壓機1熔融使之製膜亦可。又,薄膜構成材料,在含有熔點為相異之複數材料之情形,使僅熔點低的材料於熔融之溫度一旦構成顆粒之各成分粒子或粉末被混合而所含成分之一部份熔融使粒子或粉末互為黏合之,半熔融物加以製作,將半熔融物投入擠壓機1進行製膜亦為可行。
在薄膜構成材料含有易於熱分解之材料的情形,在以減少熔融次數為目的,並不製作顆粒而直接製膜之方法,或製作如上述般之半熔融物之後加以製膜之方法為佳。
擠壓機1,可使用市面上可獲得之各種擠壓機,而以熔融捏合擠壓機為佳,可為單軸擠壓機或為2軸擠壓機。
自薄膜構成材料在不製作顆粒下,於進行直接製膜之情形,因適當捏合度為必要故以使用2軸擠壓機為佳,即使是單軸擠壓機,將螺絲形狀變更為Madoc型,Unimelt型,Dulmage型等之捏合型之螺絲,而可獲得適度之捏合,故為可使用。
在薄膜構成材料方面,一旦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,使氧濃度降低為佳。
擠壓機1內之薄膜構成材料之熔融溫度,因薄膜構成材料之黏度或排出量,製造之薄片厚度等因而較佳條件有所不同,一般而言,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。擠壓時熔融黏度為10~100000Pa‧s,較佳為100~10000Pa‧s。
又,擠壓機1內之薄膜構成材料之滯留時間以短者為佳,以5分以內,較佳為3分以內,更佳為2分以內。滯留時間係受擠壓機1之種類,擠壓條件所左右,而藉由調整材料之供給量或L/D,螺絲旋轉數,螺絲之溝深度等而可予以縮短。
擠壓機1之螺絲之形狀或旋轉數等,可由薄膜構成材料之黏度或排出量等適宜選擇。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。
擠壓機1方面,一般可以塑膠成形機在市面上購得。
自擠壓機1所擠壓之薄膜構成材料,被輸送至流鑄模4,自流鑄模4之縫隙(slit)被擠壓成薄膜狀。流鑄模4若為製造薄片或薄膜所使用之物時則無特別限定。
流鑄模4之材質方面,可例舉硬鉻,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。
此流鑄模4之縫隙,係構成為其間隙可調整之方式。其如第3圖所示。在形成流鑄模4之縫隙32之一對口承中,一方為剛性低的易於變形之可撓性口承33,另一方為固定口承34。接著,多數之熱栓35則朝向流鑄模4之寬方向亦即朝向縫隙32之長度方向以一定點距配列。在各熱栓35有設置,具有埋入電熱器37與冷卻介質通路之區段36,各熱栓35為縱向貫通於各區段36。熱栓35之基部固定於模本體31,前端則檔接於可撓性口承33之外面。
接著在使區段36經常進行空氣冷卻,同時將埋入電熱器37之輸入予以增減使區段36之溫度上下變動,藉此使熱栓35熱伸縮,進行可撓性口承33之變位來調整薄膜之厚度
。在模後流(slip stream)之所要處所設置厚度計,藉此將檢測之網狀物厚度資訊回饋至控制裝置,將此厚度資訊與控制裝置所設定厚度資訊比較,藉由來自同裝置之修正控制量之信號而隨意控制熱栓之發熱體之電力或ON率。
熱栓,較佳為具有長20~40cm,直徑7~14mm,複數支,例如數十支之熱栓,較佳為以點距20~40mm配列。,以手動向軸方向進行前後動以替代熱栓,來設置以調節縫隙間隙之栓為主體之間隙調節構件亦可。藉由間隙調節構件所調節之縫隙間隙,通常為200~1000μm,較佳為300~800μm,更佳為400~600μm。
第1~第3冷卻輥,係厚壁為20~30mm左右無縫的鋼管製,表面最終加工為鏡面者。在其內部,有配置使冷卻液流動之配管,藉由使配管流動之冷卻液而構成為自輥上之薄膜可吸收熱之方式。
另一方面,檔接於第1冷卻輥5之接觸輥6,表面具有彈性,藉由對第1冷卻輥5之擠壓力沿著第1冷卻輥5之表面變形,而與第1輥5之間形成鉗(nip)。
在第4圖表示接觸輥6之一實施形態(以下為接觸輥A)之概略剖面。如圖所示,接觸輥A,係在可撓性之金屬套筒41內部配置彈性滾筒42者。
金屬套筒41為厚度0.3mm之不鏽鋼製,具有可撓性。若金屬套筒41過薄時則強度不足,反之過厚時則彈性不足。由該等可知,在金屬套筒41之厚度方面,以0.1~1.5mm為佳。彈性滾筒42係透過軸承在旋轉自如之金屬製內筒43
之表面設置橡膠44成為輥狀者。
接著,若使接觸輥A朝向第1冷卻輥5擠壓時,彈性滾筒42則使金屬套筒41對第1冷卻輥5壓住,金屬套筒41及彈性滾筒42則對應於融入於第1冷卻輥5形狀之形狀同時變形,在與第1冷卻輥之間形成鉗。在金屬套筒41內部在與彈性滾筒42之間所形成之空間則有冷卻水45流動。
第5圖,第6圖則示接觸輥之其他實施形態之接觸輥B。接觸輥B具有可撓性,為由無縫的不鏽鋼鋼管製(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,接觸輥B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。
又,外筒51係,為具有近於橡膠彈性之柔軟性與可撓性,復原性,則在彈性力學之薄壁圓筒理論可適用範圍內謀求薄壁化。以此薄壁圓筒理論所評價之可撓性,係以厚壁t/輥半徑r表示,t/r越小則可撓性越高。在此接觸輥B於t/r≦0.03之情形,可撓性為最適之條件。
一般所使用之接觸輥,輥徑R=200~500mm(輥半徑r=R/2),輥有效寬L=500~1600mm,在r/L<1為橫長之形狀。
例如在輥徑R=300mm,輥有效寬L=1200mm之情形,厚壁t之適當範圍為150mm×0.03=4.5mm以下,而使熔融薄片寬相對於1300mm使平均線壓以98N/cm夾壓之情形,與同一形狀之橡膠輥比較,在使外筒51厚壁為3mm下則等於相當彈簧常數,外筒51與冷卻輥之鉗之輥旋轉方向之鉗寬k亦約為9mm,此橡膠輥之鉗寬約12mm顯示大致接近之值,而在相同條件下可夾壓為自明。此外,此鉗寬k中撓曲量為0.05~0.1mm左右。
在此,t/r≦0.03,而在一般輥徑R=200~500mm之情形,尤其是在2mm≦t≦5mm之範圍時,亦可充分獲得可撓性,又機械加工所致薄壁化亦可容易實施,為極其實用的範圍。厚壁在2mm以下於加工時之彈性變形則無法進行高精度的加工。
此2mm≦t≦5mm之換算值,相對於一般的輥徑則為
0.008≦t/r≦0.05,在實用上於t/r≒0.03之條件下與輥徑成比例使厚壁變大亦可。例如在輥徑:R=200以t=2~3mm,在輥徑:R=500以t=4~5mm之範圍內選擇。
此接觸輥A,B藉由圖未示出之賦能(energization)手段朝向第1冷卻輥賦能。此賦能手段之賦能力為F,在鉗中薄膜之,除去沿著第1冷卻輥5之旋轉軸方向之寬W之值F/W(線壓),被設定於9.8~147N/cm。
根據本實施之形態,在接觸輥A,B與第1冷卻輥5之間有鉗形成,在使該鉗通過薄膜之間以矯正平面性為佳。因此,接觸輥係以剛性體構成,在與第1冷卻輥之間與不形成鉗之情形比較,在以小線壓經長時間進行薄膜夾壓,故可使平面性更確實地矯正。亦即,線壓比9.8N/cm更小時,則無法充分地消除模線(die line)。
相反地,線壓比147N/cm更大時,薄膜難以通過鉗,造成薄膜之厚度反呈不均。
又,藉由使接觸輥A,B之表面以金屬構成,可使接觸輥表面比為橡膠之情形更可使接觸輥A,B之表面成為平滑,故可獲得平滑性高的薄膜。此外,在彈性滾筒42之彈性體44之材質方面,可使用乙烯丙烯橡膠,氯丁橡膠,矽橡膠等。
另外,為藉由接觸輥6可良好的消除模線,則在接觸輥6使薄膜夾壓時之薄膜之黏度在適切範圍則至為重要。又,纖維素酯在溫度所致黏度之變化比較大者為周知。
因此,為使接觸輥6夾壓纖維素酯薄膜時之黏度設定
於適切範圍,則使接觸輥6夾壓於纖維素酯薄膜時之薄膜溫度設定於適切範圍則至為重要。
在將纖維素酯薄膜之玻璃轉移溫度成為Tg時,使薄膜夾壓於接觸輥6,之前的薄膜溫度T以滿足Tg<T<Tg+110℃為佳。薄膜溫度T比Tg低時薄膜之黏度過高,則無法矯正模線。
相反地,薄膜之溫度T比Tg+110℃更高時,薄膜表面與輥並無均一黏接,仍然無法矯正模線。較佳為Tg+10℃<T<Tg+90℃,更佳為Tg+20℃<T<Tg+70℃。
在接觸輥6在使纖維素酯薄膜夾壓時之薄膜溫度設定於適切範圍時,自流鑄模4被擠壓之熔融物自與第1冷卻輥5接觸之位置P1至第1冷卻輥5與接觸輥6之鉗之,沿著第1冷卻輥5之旋轉方向以可調整長度L為佳。
在第1輥5,第2輥6為恰當的材質,則可舉碳鋼,不鏽鋼,樹脂等。又,表面精度以高者為佳之表面粗度方面以0.3S以下,更佳為0.01S以下。
自流鑄模4之開口部(口承lip)將第1輥5為止之部分減壓成70kPa以下,則可使上述模線之矯正效果變大為佳。較佳之減壓為50~70kPa。自流鑄模4之開口部(口承)將第1輥5為止之部分壓力保持於70kPa以下之方法方面,則無特別限制,有自流鑄模4使輥周邊以耐壓構件覆蓋,予以減壓等之方法。
此時,吸引裝置,係裝置本身以不位在昇華物之附著場所之方式,實施以加熱器加熱等之處置者為佳。吸引壓
過小時因無法使昇華物有效地吸引,故進行適當吸引壓為必要。
自T模4將熔融狀態之薄膜狀纖維素酯系樹脂,在第1輥(第1冷卻輥)5,第2冷卻輥7,及第3冷卻輥8依順序密接進行搬送之同時進行冷卻固化,獲得未拉伸之薄膜10(纖維素酯系樹脂)。
在第1圖所示本發明之實施形態,自第3冷卻輥8藉由剝離輥9而剝離之被冷卻固化之未拉伸之薄膜10,經過薄膜張力調整輥(dancer roll)11導至拉伸機12,在此使薄膜10朝橫方向(寬方向)拉伸。藉由此拉伸,則薄膜中分子被配向。
使薄膜朝寬方向拉伸之方法,周知之拉寬器等可恰當使用。尤其是使拉伸方向成為寬方向下,與偏光薄膜之層合以輥形態因可實施故佳。在寬方向拉伸下,纖維素酯系樹脂薄膜所成纖維素酯薄膜之滯相軸則成為寬方向。
另一方面,偏光薄膜之透過軸,通常亦為寬方向。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,將已層合之偏光板組合於液晶顯示裝置下,可使液晶顯示裝置之顯示對比提高,同時,可獲得良好的視野角。
薄膜構成材料之玻璃轉移溫度Tg可藉由使構成薄膜之材料種及構成材料之比率相異來控制。在作為纖維素酯薄膜來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,於畫面之顯示狀態中,藉由裝置本身之溫度上昇,例如來自光源之溫度上昇
可使薄膜之溫度環境產生變化。
此時與薄膜之使用環境溫度比較,薄膜之Tg低時,藉由拉伸來自於被固定於薄膜內部之分子之配向狀態的延遲值及作為薄膜之尺寸形狀則賦予極大的變化。薄膜之Tg過高時,使薄膜構成材料進行薄膜化時,為使溫度變高則加熱之能量消耗變高,又在薄膜化時材料本身之分解,因其所致著色會產生,因此,Tg以250℃以下為佳。
又在拉伸步驟亦可進行周知之熱固定條件,冷卻,緩和處理,可適宜調整,使為目的之具有光學薄膜所要求特性。
為了賦予相位差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。
纖維素酯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,可控制為必要之延遲Ro及Rth,而可改善平面性。
在此,Ro係指面內延遲,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係指厚度方向延遲,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為±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延遲值則佳。
在長邊方向存在偏光子之吸收軸之情形,於寬方向偏光子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,而為獲得目的之延遲值,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。
接著,薄膜之捲繞步驟,係在圓筒形捲繞薄膜之外周面與其在之前之移動式搬送輥之外周面之間的最短距離保持於一定,同時將薄膜捲繞於捲繞輥者。且在捲繞輥之跟前,可設置將薄膜之表面電位除去或減低之除電吹風機(blower)等之手段。
與本發明之光學薄膜之製造有關之捲繞機可為一般使用者,亦可以定張力(tension)法,定轉矩法,錐形張力法,使內部應力一定之程式張力(program tension)輥予以控制法等之捲繞方法捲繞。此外,纖維素酯薄膜之捲繞時初期捲繞張力以90.2~300.8N/m為佳。
在薄膜之捲繞步驟,於溫度20~30℃,濕度20~60%RH之環境條件,捲繞薄膜為佳。如此一來,藉由規定薄膜之捲繞步驟之溫度及濕度可使厚度方向延遲(Rth)之濕度變化的耐性提高。
在捲繞步驟中溫度未達20℃時,會發生皺紋,由於薄膜捲品質劣化而無法耐實用,並不佳。薄膜之捲繞步驟中溫度超過30℃時,仍然會發生皺紋,由於薄膜捲品質劣化無法耐實用,故不佳。
又,在薄膜之捲繞步驟中濕度未達20%RH時,則易於帶電,因薄膜捲品質劣化故無法耐實用並不佳。薄膜之捲繞步驟中濕度超過60%RH時,捲品質,黏貼故障,搬送性劣化,故不佳。
在將纖維素酯薄膜捲繞成輥狀之際,卷芯方面,若為
圓筒上之核心,則可為任意材質之物,較佳為中空塑膠核心,塑膠材料方面,若為亦可耐加熱處理溫度之耐熱性塑膠時則任意之物均可,可例舉苯酚樹脂,二甲苯樹脂,三聚氰胺樹脂,聚酯樹脂,環氧基樹脂等之樹脂。
又藉由玻璃纖維等之充填材而強化之熱硬化性樹脂為佳。例如可使用中空塑膠核心:FRP製之外徑6英吋(以下,英吋表示2.54cm),內徑5英吋之捲核心。
對該等捲核心之捲數,以100捲以上為佳,500捲以上更佳,捲厚以5cm以上為佳,長度為500~10000m,本發明所使用之薄膜之寬以1~5m為佳,特佳為1.5~4m。
將寬幅之薄膜予以製膜,在捲繞之前對薄膜進行縫隙加工以獲得2~3支之輥薄膜亦可恰當行之。
在製膜步驟中,被切割之薄膜兩端之夾具把持部分,在被粉碎處理後,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不同品種之薄膜用原料予以再利用。
<光學薄膜>
本發明之纖維素酯薄膜,在液晶顯示裝置中可作為偏光板保護薄膜或相位差薄膜等之光學薄膜使用。
<<偏光板保護薄膜>>
偏光板保護薄膜之厚度以10~500μm為佳。尤以20~150μm為佳,尤佳之範圍為25~90μm。偏光板保護薄
膜為厚時,偏光板加工後之偏光板則過於厚,在用於筆記型電腦或攜帶型電子機器之液晶顯示中,尤其不適於薄型輕量之目的。
一方面,偏光板保護薄膜為薄時,延遲之顯現為困難,再加上薄膜之透濕性變高,會有偏光元件因濕度之保護能力造成降低之情形。
偏光板保護薄膜之滯相軸或進相軸存在於薄膜面內,與製膜方向所成角度為θ1時,θ1為-1~+1∘,較佳需為0.5~+0.5∘為佳。尤以在賦予相位差功能之情形,以-0.1~+0.1∘為佳。
此θ1係定義為配向角,θ1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。
θ1在滿足各上述關係係,在顯示畫面中可獲得高亮度者,可賦予漏光之抑制或防止,在彩色液晶顯示裝置中有助於忠實之色再現。
在將本發明之纖維素酯薄膜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,可使用一般方法,例如,以輥對輥(roll to roll)製作。
將所得之纖維素酯薄膜進行鹼處理,使聚乙烯醇薄膜在碘溶液中進行浸漬拉伸而製作之偏光元件兩面使用完全皂化聚乙烯醇水溶液,在偏光元件之兩面貼合偏光板保護薄膜之方法,在至少單面使本發明偏光板保護薄膜直接貼合於偏光元件。
在另一面亦可將本發明之纖維素酯薄膜作為偏光板保護薄膜使用。或者,亦可使用以溶液流鑄法所製造之市售
纖維素酯薄膜(Konica Minoltatac KC8UX2M,KC4UX,KC5UX,KC4UY,KC8UY,KC12UR,KC8UCR-3,KC8UCR-4,KC8UCR-5,KC4CR,KC4UE,KC8UE,KC8UY-HA,KC8UX-RHA(以上,Konica Minolta opt公司製)),或聚酯薄膜,環烯烴系樹脂薄膜(Zeonoa薄膜(日本Zeon公司製),Arton薄膜(JSR公司製))等之膜厚10~150μm之薄膜。
可實施日本特開平6-94915號公報,同6-118232號公報所記載之易黏接加工進行偏光板加工以替代上述鹼處理,亦可實施電暈放電處理或電漿處理等。
偏光板係由偏光元件及保護其兩面之偏光板保護薄膜所構成,進而係在該偏光板之一面使保護(protect)薄膜貼合,而在相反面貼合分隔(separate)薄膜而構成。保護薄膜及分隔薄膜在偏光板出貨時,在製品檢查時等係以保護偏光板為目的而作使用。
在此情形,保護薄膜,係以保護偏光板之表面為目的而貼合,使偏光板對液晶板貼合之面之相反面側所使用者。又,分隔薄膜係對液晶板貼合之黏接層以覆蓋之目的而作使用,而使用於使偏光板對液晶晶胞貼合之面側。
此外,為偏光板之主要構成要素之偏光子係指只讓一定方向之偏波面之光通過之元件,現在所知之代表性偏光元件,係聚乙烯醇系偏光薄膜可恰當使用,其係在聚乙烯醇或乙烯單位含量1~4莫耳%,聚合度2000~4000,皂化度99.0~99.99莫耳%之乙烯改性聚乙烯醇等之聚乙烯醇系薄
膜以碘或二色性染料予以染色之物。
該偏光元件,可將聚乙烯醇系薄膜進行一軸拉伸予以染色,或在染色後進行一軸拉伸之後,較佳為以硼化合物進行耐久性處理者可恰當使用。
在該偏光元件之面上,貼合偏光板保護薄膜之單面來形成偏光板。較佳為以完全皂化聚乙烯醇等為主成分之水系之黏接劑予以貼合。在偏光元件之膜厚方面,以使用5~30μm者為佳。
<<相位差薄膜>>
本發明之纖維素酯薄膜可作為相位差薄膜而恰當使用。相位差薄膜係在被多域化之VA模式所使用時,相位差薄膜之配置,係使相位差薄膜之進相軸為θ1而配置於上述區域下,有助於顯示畫質之提高,作為偏光板及液晶顯示裝置在作為MVA模式時,可採用例如第7圖所示之構成。
在第7圖中,21a,21b為保護薄膜,22a,22b為相位差薄膜,25a,25b為偏光元件,23a,23b為薄膜之滯相軸方向,24a,24b為偏光元件之透過軸方向,26a,26b為偏光板,27為液晶晶胞,29為液晶顯示裝置。
在纖維素酯薄膜面內方向之延遲Ro分布,以調整至5%以下為佳,更佳為2%以下,尤佳為1.5%以下。又,薄膜厚度方向之延遲Rth分布以調整至10%以下為佳,更佳為2%以下,尤佳為1.5%以下。
在相位差薄膜中,延遲值之分布變動以小者為佳,在液晶顯示裝置於使用含有相位差薄膜之偏光板時,該延遲分布變動以小者就可防止色不均等之觀點而言較佳。
將相位差薄膜,調整為適於VA模式或TN模式之液晶晶胞之顯示品質之提高之具有延遲值者,尤以作為VA模式係分割為上述多域而欲恰當使用於MVA模式,可謀求調整於面內延遲Ro比30nm更大,在95nm以下,且使厚度方向延遲Rth比70nm更大,在400nm以下之值。
上述面內延遲Ro,係使2片偏光板配置於正交尼科耳稜鏡,在偏光板間配置液晶晶胞之,例如為第7圖所示構成時,以自顯示面法線方向觀察時作為基準在成為正交尼科耳稜鏡狀態時,自顯示面之法線於傾斜方向觀察時,會產生自偏光板之正交尼科耳稜鏡狀態之偏差,此係主要在補償成為要因之漏光。
厚度方向之延遲,係在上述TN模式或VA模式,尤其是MVA模式中液晶晶胞為黑顯示狀態時,同樣地於傾斜方向觀察時有助於為了主要補償所確認液晶晶胞之複折射。
如第7圖所示,在液晶顯示裝置中,在液晶晶胞之上下配置偏光板二片之構成之情形,在圖中之22a及22b,可選擇厚度方向延遲Rth之配分,以滿足上述範圍且厚度方向延遲Rth兩者之合計值比140nm更大且500nm以下者為佳。
此時22a及22b之面內延遲Ro,厚度方向延遲Rth為
兩者相同,在工業上於偏光板之生產性提高較佳。尤佳為面內延遲Ro比35nm更大且65nm以下,且厚度方向延遲Rth比90nm更大在180nm以下,而於第7圖之構成可適用於MVA模式之液晶晶胞。
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延遲Ro=0~4nm及厚度方向延遲Rth=20~50nm之厚度35~85μm之TAC薄膜,例如於第7圖之22b之位置使用之情形,在配置於另一方之偏光板的偏光薄膜,例如配置於第7圖22a之相位差薄膜,面內延遲Ro比30nm更大為95nm以下,且應使用厚度方向延遲Rth比140nm更大為400nm以下之物。以顯示品質提高,且自薄膜之生產面較佳。
一般在相位差薄膜,作為上述延遲值以Ro或Rth之變動少者係為獲得穩定地光學特性而謀求者。尤以複折射模式之液晶顯示裝置,該等變動會成為產生畫面不均之原因。
由本發明所得製造效果,尤以100m以上之長形之捲物中則更為顯著,在1500m,2500m,5000m,10000m時越為長形化,則越可得偏光板製造之製造效果。
<液晶顯示裝置>
本發明含有偏光板保護薄膜(兼有相位差薄膜)之偏光板,與通常偏光板比較可顯現高顯示品質,尤以多域型之液晶顯示裝置,更佳為藉由複折射模式對多域型之液晶顯
示裝置之使用為適合。
本發明之偏光板可使用於MVA(Multi-domein Vertical Alignment)模式,PVA(Patterned Vertical Alignment)模式,CPA(Continuous Pinwheel Alignment)模式,OCB(Optical Compensated Bend)模式,IPS模式等,對特定液晶模式,偏光板之配置並無限定。
液晶顯示裝置在作為彩色化及動畫顯示用之裝置亦正在應用中,藉由本發明可改良顯示品質,藉由對比改善或偏光板耐久性之提高,眼睛不易疲勞可呈現忠實影像顯示。
在至少含有含相位差薄膜之偏光板的液晶顯示裝置中,將含有本發明之偏光板保護薄膜之偏光板,相對於液晶晶胞,配置一片,或在液晶晶胞兩側配置二片。此時含於偏光板之與本發明有關之偏光板保護薄膜側係以面向液晶顯示裝置之液晶晶胞方式作使用,而有助於顯示品質之提高。第7圖中22a及22b之薄膜因而成為面向液晶顯示裝置之液晶晶胞。
此種構成中,偏光板保護薄膜可使液晶晶胞進行光學補償。
在將本發明之偏光板使用於液晶顯示裝置之情形,係將液晶顯示裝置之偏光板內至少一個偏光板,作為本發明之偏光板。在使用本發明偏光板下,可提高顯示品質,可提供視野角特性優異之液晶顯示裝置。
以下試例舉實施例具體說明本發明,而本發明並非限定於該等。
<纖維素酯之合成>
在參考日本特表平6-501040號公報之例B,調整丙酸,丁酸,乙酸之添加量,將乙醯基取代度,丙醯基取代度,丁醯基取代度如下述方式變化之6種纖維素酯予以合成。
C-1:乙醯基取代度1.30,丙醯基取代度1.30,總醯基取代度2.60
C-2:乙醯基取代度1.40,丙醯基取代度1.40,總醯基取代度2.80
C-3:乙醯基取代度1.30,丙醯基取代度1.25,總醯基取代度2.55
C-4:乙醯基取代度1.50,丙醯基取代度1.20,總醯基取代度2.70
C-5:乙醯基取代度0.20,丙醯基取代度2.60,總醯基取代度2.80
C-6:乙醯基取代度1.45.丁醯基取代度1.35,總醯基取代度2.80
所得纖維素酯之取代度係根據ASTM-D817-96來計算
。
<丙烯酸聚合物AP1~AP8之合成>
<<AP1~AP6之合成>>
在附有攪拌機,2個滴下漏斗,氣體導入管及溫度計之玻璃燒瓶,裝入表1記載之種類及比率之單體混合液40g,鏈轉移劑之氫硫基丙酸3.0g及甲苯30g,升溫至90℃。其後,自一方之滴下漏斗,將表1記載之種類及比率之單體混合液60g經3小時滴下,同時自另一方之漏斗將溶解於甲苯14g之偶氮雙異丁腈0.6g經3小時滴下。
其後進而,將溶解於甲苯56g之偶氮雙異丁睛0.6g經2小時滴下後,進而持續2小時反應,獲得AP1。
接著,在AP1之合成中,改變鏈轉移劑之氫硫基丙酸之添加量進行同樣之合成,獲得AP2~AP6及AP6a。
該AP1~AP6及AP6a之重量平均分子量可藉由下述測定法示於表1。
此外,表1記載之MA,MMA,HEMA,及HEA各自為以下之化合物之簡稱。
MA:甲基丙烯酸酯
MMA:甲基甲基丙烯酸酯
HEMA:2-羥基乙基甲基丙烯酸酯
HEA:2-羥基乙基丙烯酸酯
(分子量測定)
重量平均分子量之測定係使用高速液體層析術來測定。
測定條件則如以下。
溶劑:二氯甲烷
柱:Shodex K806,K805,K803G(使昭和電工公司製3支連接作使用)
柱溫度:25℃
試料濃度:0.1質量%
檢測器:RI Model 504(GLScience公司製)
泵:L6000(日立製作所公司製)
流量:1.0ml/min
校正曲線:使用標準聚苯乙烯STK standard聚苯乙烯(Tosoh公司製)Mw=1000000~500為止之13樣本之校正曲線。13樣本係大致等間隔作使用。
<<AP7,AP8之合成>>
藉由日本特開2000-128911號公報記載之聚合方法來進行塊狀聚合。亦即,在具備攪拌機,氮氣體導入管,溫度計,投入口及環流冷卻管之燒瓶單體係投入下述甲基丙烯酸酯,導入氮氣體使燒瓶內以氮氣體置換之下述硫甘油在攪拌下添加。
在添加硫甘油後,進行4小時聚合,使內容物回至室溫,對此添加苯醌5質量%四氫呋喃溶液20質量份,使聚合停止。將內容物移至蒸發器,於80℃,減壓下,將四氫
呋喃,殘存單體及殘存硫甘油除去,獲得丙烯酸聚合物AP7~AP9。
(纖維素酯薄膜101之製作)
將該纖維素酯C-1在130℃於1小時乾燥空氣中進行熱處理,在乾燥空氣中放冷至室溫。相對於乾燥之纖維素樹脂88質量份,如表2,3,4,5之記載將糖酯化合物8質量份,丙烯酸系聚合物4質量份,及防氧化劑AO-1 0.5質量份添加混合,使用擠壓機加熱至230℃來製作顆粒並放冷
之。
所得之顆粒係使用使空氣流通之熱風乾燥器在80℃經5小時乾燥將水分除去。接著,使用該顆粒,使用具有口承寬1.5m之衣架型之T模之單軸擠壓機(三菱重工業公司製:螺旋徑90mm,T模口承材質為碳化鎢)於熔融擠壓進行成形來製作纖維素酯薄膜。
擠壓成形係在等級(class)10000以下之潔淨室內,於熔融溫度250℃,T模溫度245℃之成形條件進行。所得薄膜於長邊方向拉伸成1.10倍接著,使用拉寬器裝置在寬邊方向拉伸成1.20倍,可獲得膜厚80μm,長3000m,寬1.5m之纖維素酯薄膜。
在薄膜兩端部實施寬1cm,平均高8μm之滾花加工予以捲繞,來製作纖維素酯薄膜(偏光板保護薄膜)試料101。
進而,除了變更表2,3,4,5記載之添加劑,添加量以外,其他則與試料101同樣方法,來製作纖維素酯薄膜(偏光板保護薄膜)試料102-153及,比較之纖維素酯薄膜(偏光板保護薄膜)試料154-156。
另外,試料135,136係進而拉伸成在長邊方向為1.20倍,寬邊方向為1.70倍,變更為膜厚40μm之纖維素酯薄膜。
添加劑之添加量係調整纖維素酯之添加量使薄膜中固形成分之總計成為100。就於常溫之液體添加劑,在進入2軸擠壓機之在之前可以饋送機(feeder)添加。
但,就著色劑係使相對於纖維素酯之量以ppm記載。
另外,用於試料製作之添加劑,紫外線吸收劑係如以下。
AO-1 Irganox1010
<著色指標之YI值>
使用U-3200(日立製作所製),以JIS-K7103所定出薄膜之YI(Yellow Index:黃色指數)以下述式來求得。
YI=100(1.28X-1.06Z)/Y
在此X,Y及Z係以JIS-Z8701所定出之光源色之三刺激值。
<透明性>
各薄膜透明性之評價,可以霧度值來評價。就製作之試料,係由使用霧度計(1001DP型,日本電色工業公司製)測定之結果,換算成試料之厚度為80μm情形之霧度值予以評價。
另外,評價結果就各霧度值則分成以下之等級來表示。
◎未達0.5%
○0.5~未達1.0%
△1.0~未達1.5
×1.5~未達2.0%
××2.0%以上
<延遲Rth不勻>
在所得薄膜試料之寬邊方向以1cm間隔測定延遲,而以所得延遲之變動係數(CV)來表示者。於測定係使用自動複折射計KOBURA-21ADH(王子計測器公司製),在23℃,55% RH之環境下,在波長為590nm中,於試料之寬邊方向以1cm間隔進行3次元複折射率測定。
將所得面內及厚度方向之延遲歸納為各自以(n-1)法
所致標準偏差。延遲分布係求得以下所示變動係數(CV),作為指標。在實際測定時,n方面,則設定於130。
變動係數(CV)=標準偏差/延遲平均值
◎:不勻(CV)未達1.5%
○:不勻(CV)在1.5%以上未達5%
△:不勻(CV)在5%以上,未達10%
×:不勻(CV)為10%以上
<相對於濕度變化之延遲值變動>
於製作之偏光板保護薄膜之以下記載之濕度條件差異下,各自求得延遲值,自其值以Rth(a)求得變動值。
首先將試料於23℃,20%RH經5小時調濕後,測定在同環境下所測定之RT值使其作為Rth(b),接著使相同薄膜持續於23℃,80%RH經5小時調濕後,求得於同環境下測定之RT值使其作為Rth(c),由下述式求得Rth(a)。
Rth(a)=|Rth(b)-Rth(c)|
進而將調濕後之試料再次於23℃ 20% RH之環境進行測定,可確認此變動為可逆變動。
由表6,7可知,本發明之,具有呋喃糖構造或者吡喃糖構造之化合物,及含有丙烯酸系聚合物之纖維素酯薄膜(偏光板保護薄膜)試料101~153,著色指標之YI值與寬邊方向之延遲不勻,進而相對於濕度變動之延遲值變動亦可同時進行改良。
<偏光板之製作及評價>
使用上述製作之纖維素酯薄膜(偏光板保護薄膜)試料101~156,進行下述記載之鹼皂化處理來製作偏光板。接著,進行裝入於液晶顯示裝置之對比以及視野角之變動之評價。
皂化處理後,以水洗,中和,水洗之順序進行,接著在80℃進行乾燥。
<<偏光板P101~P156之製作>>
將厚度120μm之長形輥聚乙烯醇薄膜浸漬於含碘1質量份,硼酸4質量份之水溶液100質量份,於50℃在搬送方向拉伸5倍,製作偏光膜。接著,在此偏光膜之單面將經鹼皂化處理之該纖維素酯薄膜(偏光板保護薄膜)試料101~156,以完全皂化型聚乙烯醇5%水溶液作為黏接劑進行貼上,進而於偏光膜另一方之膜同樣地將經鹼皂化處理之Konica Minolta opt公司製KC8UX貼合,予以乾燥來製作偏光板P101~P156。
<<液晶顯示裝置之製作>>
將為VA型液晶顯示裝置之富士通製15型顯示器VL-150SD之預先貼合之可視側之偏光板予以剝離,將上述製作之偏光板P101~P156使各自試料101~156側貼合於液晶晶胞(VA型)之玻璃面,來製作液晶顯示裝置101~156。此時偏光板之貼合方向係以與預先貼合之偏光板為同一方向,使吸收軸朝向之方式來進行。
<正面對比不均>
在23℃55%RH之環境下,將各液晶顯示裝置之背光於1週之時間連續點亮後,進行測定。在測定係使用ELDIM公司製EZ-Contrast 160D,以液晶顯示裝置測定自白顯示與黑顯示之顯示畫面法線方向之亮度,使其比作為正面對比。
正面對比=(自顯示裝置之法線方向測定之白顯示之亮度)/(由顯示裝置之法線方向測定之黑顯示亮度)
測定液晶顯示裝置之任意5點之正面對比,用以下之基準來評價。
A:正面對比為0~未達5%之不勻,不均小
B:正面對比為5~未達10%之不勻,稍有不均
C:正面對比有10%以上之不勻,不均為大
<視野角之變動>
液晶顯示裝置之視野角是否因濕度條件而變動可以目視觀察來評價。評價條件係在23℃20%,23℃55%,23℃80%將液晶顯示裝置於該環境下置放5小時
進行觀測。另外,評價係根據下述進行採點。
◎:無法確認視野角變動
○:視野角變動在實用上無問題
△:可確認稍有視野角變動
×:可確認視野角變動
以上之評價結果如表6,表7所示。
本發明之液晶顯示裝置101~153,相對於作比較之液
晶顯示裝置154~156,並無正面對比不均,即使在濕度變動之條件下亦無視野角變動,可確認可顯示極為穩定的顯示性能。
2‧‧‧過濾器
3‧‧‧靜態混合器
4‧‧‧流鑄模
5‧‧‧第1冷卻輥
6‧‧‧接觸輥
[第1圖]表示實施本發明光學薄膜製造方法之裝置之1種實施形態之概略流程圖。
[第2圖]係第1圖製造裝置之要部擴大流程圖。
[第3圖]第3圖(a)係流鑄模之要部外觀圖,第3圖(b)係流鑄模之要部剖面圖。
[第4圖]接觸輥之第1實施形態之剖面圖。
[第5圖]接觸輥之第2實施形態之與旋轉軸呈垂直平面之剖面圖。
[第6圖]接觸輥之第2實施形態之含旋轉軸之平面之剖面圖。
[第7圖]表示液晶顯示裝置之構成圖之概略分解斜視圖。
Claims (18)
- 一種光學薄膜之製造方法,其特徵為,使用含有纖維素酯、將選自呋喃糖構造及吡喃糖構造之至少一種構造有1至3個鍵結之糖化合物予以酯化之糖酯化合物、及丙烯酸系聚合物之組成物,以熔融流鑄(melt-casting)法製造纖維素酯薄膜者;相對於該纖維素酯之含量,該糖酯化合物之含量為0.5至35質量%,相對於該纖維素酯之含量,該丙烯酸系聚合物之含量為0.5至35質量%。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其中該丙烯酸系聚合物之重量平均分子量為500至70,000者。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其中相對於該纖維素酯,該丙烯酸系聚合物之含量為1至30質量%者。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其中該纖維素酯可同時滿足下述式(A1)及(A2),式(A1) 2.0≦X+Y≦3.0 式(A2) 0.3≦Y≦3.0[式中,X表示乙醯基之取代度,Y表示丙醯基或丁醯基之取代度]。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其中該糖化合物具有呋喃糖構造與吡喃糖構造兩者。
- 如申請專利範圍第5項之光學薄膜之製造方法,其中該糖化合物為蔗糖者。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任1項之光學薄膜之製造方法,其中該組成物含有防氧化劑者。
- 如申請專利範圍第7項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑為下述一般式(R)所示之化合物,
- 如申請專利範圍第8項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑為下述一般式(R-1)所示之化合物,
- 如申請專利範圍第7項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑係分子內具有下述一般式(C-1)、(C-2)、(C-3)、(C-4)或(C-5)所示部分構造之化合物者,
- 如申請專利範圍第7項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑為受阻胺系化合物。
- 如申請專利範圍第7項之光學薄膜之製造方法,其中該防氧化劑係下述一般式(II)所示之化合物,
- 如申請專利範圍第1項項之光學薄膜之製造方法,其中該組成物含有著色劑。
- 如申請專利範圍第13項之光學薄膜之製造方法,其中該著色劑係蒽醌染料、偶氮染料或酞菁顏料。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其具有:使該組成物顆粒化,使該顆粒熔融,進行流鑄之步驟。
- 如申請專利範圍第1項之光學薄膜之製造方法,其為含有熔融流鑄之後,進行拉伸之步驟。
- 如申請專利範圍第16項之光學薄膜之製造方法,其中該拉伸之步驟係在2軸方向拉伸之步驟。
- 如申請專利範圍第16項之光學薄膜之製造方法,其中該拉伸之步驟係在流鑄方向進行1.0至2.0倍,寬方向進行1.01至2.5倍拉伸之步驟。
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