TWI434109B - A retardation film thin film, a retardation film, and a liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本發明係關於一種有用作為相位差薄膜材料之聚丙烯系樹脂薄膜,並且,還關於一種由該薄膜來製造之相位差薄膜以及包含該相位差薄膜來作為要素之液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置係利用液晶分子所具有之電光學特性而顯示圖像。但是,原本在液晶,具有光學異方性,因此,在液晶顯示裝置,發生起因於雙重折射性所造成之光學變形或者是起因於因為視覺方向所造成之調制(modulation)之顯示之著色等。為了解決此種缺點,因此,向來使用相位差薄膜。作為相位差薄膜係知道延伸由聚碳酸酯樹脂或環狀烯烴系聚合物所構成之底版薄膜而得到之相位差薄膜,但是,這些材料樹脂係昂貴,因此,要求開發由更加便宜之塑膠材料所構成之相位差薄膜。
作為由更加便宜之塑膠材料所構成之相位差薄膜係已經提議由聚丙烯系樹脂所構成之相位差薄膜。但是,聚丙烯系樹脂係通常藉著由於擠壓所造成之薄膜成形或者是其後面之延伸而非常強烈地進行定向,因此,該薄膜係通常發現大相位差,不容易使用作為相位差薄膜。
作為由聚丙烯系樹脂所構成之相位差薄膜之製造方法係提議在藉由T模成形機來成形聚丙烯系樹脂而成為薄膜狀之時,以低倍率,沿著其流動方向,來對於由T模擠壓之熔融狀薄膜,進行縱向延伸之方法(日本特開昭60-24502號公報)。如果確實藉由本方法的話,則可以呈部分地得到發現可以使用作為相位差薄膜之程度之相位差之聚丙烯系樹脂薄膜。但是,在前述之方法,於得到之薄膜之幅寬方向,產生定向之不均,結果,產生相位差之不均,或者是由於狀態之不同而在幅寬方向,產生厚度之不均,在實際上,穩定地製造可以使用作為相位差薄膜之薄膜係還無法實現。
此外,許多之聚丙烯系樹脂係結晶性塑膠材料,因此,擔心在由聚丙烯系樹脂所構成之相位差薄膜,由於樹脂之結晶所造成之光散亂而降低薄膜之透明性,進而降低正面之對比反襯等,可能對於液晶顯示裝置之光學特性,造成不良影響。
在此種狀況下,本發明人們係就製造由具有均勻之厚度、高度透明且相位差不均變少之聚丙烯系樹脂所構成之相位差薄膜之方法而全心地進行檢討。聚丙烯系樹脂係一般不容易以低倍率來均勻地延伸之材料,但是,發現可以藉由以特定之條件來成形顯示特別之延伸舉動之聚丙烯系樹脂而提供控制結晶形態之薄膜於延伸,以解決前述之課題,來完成本發明。
也就是說,本發明係一種薄膜,係由丙烯系無規共聚物及丙烯系嵌段共聚物選出之丙烯系共聚物所構成的薄膜,構成該薄膜之丙烯系共聚物係具備含有層狀晶之結晶,該丙烯系共聚物之全結晶所佔有之層狀晶之比例係90%以上,該薄膜係面內相位差50 nm以下,厚度係於30~200 μm之範圍內,前述丙烯系共聚物係在變形200%之應力成為0.8±0.1 MPa之溫度,藉著以拉引速度100 mm/分來延伸由其所構成之薄膜時之應力-變形曲線而定義之公式(1)所算出之參數(A)係於0.0007~0.1之範圍內的共聚物。
(A)=(B600
-B200
)/400………公式(1)(在公式中,B600
及B200
係分別表示變形600%之應力(MPa)及變形200%之應力(MPa)。)
藉由延伸本發明之薄膜所得到之相位差薄膜係即使是適用於大型液晶電視等之大畫面之液晶顯示器,也並無起因於光學不均勻性所造成之不均,具有良好之改善視野角依附性之效果。此外,藉由延伸本發明之薄膜所得到之相位差薄膜係內部霧值變低,因此,適用該相位差薄膜之液晶顯示裝置係具有良好之正面對比反襯。
本發明之薄膜係由藉著下列之預備試驗所求出之參數(A)成為0.0007~0.1之丙烯系共聚物所構成,此種丙烯系共聚物係由丙烯系無規共聚物及丙烯系嵌段共聚物選出之至少一種聚合物。
由聚丙烯系樹脂所構成之薄膜開始,採取該薄膜之縱方向之長度70 mm、橫方向之長度60 mm之樣本。在此,該薄膜之MD方向係縱方向,在薄膜面內之垂直於縱方向之方向係橫方向。按照JIS K-7163,使用設置恆溫槽之抗拉試驗裝置,藉由夾頭而夾住樣本之縱方向之兩端,來使得樣本間距離成為30 mm,在變形200%之應力成為0.8±0.1 MPa之溫度,以拉引速度100 mm/分,來使得該薄膜延伸於薄膜之縱方向,一直到變形成為600%為止。在藉此而得到之應力-變形曲線(所謂S-S曲線),以公式(1),來求出參數(A)。
參數(A)=(B600
-B200
)/400………公式(1)(在公式中,B600
及B200
係分別表示變形600%之應力(MPa)及變形200%之應力(MPa)。)
前述預備試驗之延伸溫度係藉由下列之方法而進行決定。首先,在構成前述薄膜之聚丙烯系樹脂之熔點附近之任意溫度,以拉引速度100 mm/分,來進行薄膜之抗拉試驗。改變溫度而進行相同之抗拉試驗,以在變形200%時之應力成為0.8±0.1 MPa之溫度,來作為在前述預備試驗之延伸溫度。此外,所謂變形係表示由試料之被延伸部分之長度之延伸所造成之增加部分相對於被延伸部分之延伸前長度之比例。
作為丙烯系無規共聚物及嵌段共聚物係列舉對於由丙烯和乙烯及碳原子數4~20之α-烯烴所構成之群組選出之1種以上之α-烯烴來進行共聚合而得到之共聚物。本發明之丙烯系共聚物係最好是丙烯系無規共聚物。
作為前述碳原子數4~20之α-烯烴係具體地列舉1-丁烯、2-甲基-1-丙烯、1-戊烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、2-乙基-1-丁烯、2,3-二甲基-1-丁烯、2-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、3,3-二甲基-1-丁烯、1-庚烯、2-甲基-1-己烯、2,3-二甲基-1-戊烯、2-乙基-1-戊烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、3,3-二甲基-1-己烯、2-丙基-1-庚烯、2-甲基-3-乙基-1-庚烯、2,3,4-三甲基-1-戊烯、2-丙基-1-戊烯、2,3-二乙基-1-丁烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯、1-十九碳烯等,最好是碳原子數4~12之α-烯烴。更加理想是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯,甚至最好是1-丁烯、1-己烯。
作為前述丙烯系無規共聚物之例子係列舉丙烯-乙烯無規共聚物、丙烯-α-烯烴(C4~20)無規共聚物、丙烯-乙烯-α-烯烴(C4~20)無規共聚物等。更加具體地說,作為丙烯-α-烯烴(C4~20)無規共聚物係列舉例如丙烯-1-丁烯無規共聚物、丙烯-1-己烯無規共聚物、丙烯-1-辛烯無規共聚物等,作為丙烯-乙烯-α-烯烴(C4~20)無規共聚物係列舉例如丙烯-乙烯-1-丁烯無規共聚物、丙烯-乙烯-1-己烯無規共聚物、丙烯-乙烯-1-辛烯無規共聚物等,最好是丙烯-乙烯無規共聚物、丙烯-1-丁烯無規共聚物、丙烯-1-己烯無規共聚物、丙烯-乙烯-1-丁烯無規共聚物、丙烯-乙烯-1-己烯無規共聚物。
起因於丙烯系無規共聚物及丙烯系嵌段共聚物之共聚用單體(也就是丙烯以外之單體)所造成之構成單位之含量係由薄膜之透明性和耐熱性之平衡觀點來看的話,則最好是1重量%以上、40重量%以下,更加理想是1重量%以上、20重量%以下,甚至最好是1重量%以上、10重量%以下。此外,在成為丙烯系共聚物2種類以上之共聚用單體和丙烯之共聚物之狀態下,起因於包含在該共聚物之全部之共聚用單體所造成之構成單位之合計含量係最好是前述範圍。
作為本發明之丙烯系共聚物之製造方法係並無特別限定,但是,例如可以藉著丙烯和由乙烯及碳原子數4~20之α-烯烴所構成之群組選出之1種以上之α-烯烴之共聚物係使用烯烴聚合用觸媒,共聚合丙烯和既定之共聚用單體,而製造共聚物。作為可適用之聚合觸媒係列舉例如(1)由以鎂、鈦和鹵素作為必要成分之固體觸媒成分等之所構成之Ti-Mg系觸媒、(2)在以鎂、鈦和鹵素作為必要成分之固體觸媒成分來組合有機鋁化合物和配合需要之電子給予性化合物等之第3成分之觸媒系、以及(3)芳環烯金屬衍生物系觸媒等。
在些當中,在以鎂、鈦和鹵素作為必要成分之固體觸媒成分來組合有機鋁化合物和電子給予性化合物之觸媒系係一般最可以使用。更加具體地說,作為有機鋁化合物係最好是列舉三乙基鋁、三異丁基鋁、三乙基鋁和二乙基鋁氯化物之混合物、以及四乙基二鋁四氫吡喃,作為電子給予性化合物係最好是列舉環己基乙基二甲氧基矽烷、第3-丁基-n-丙基二甲氧基矽烷、第3-丁基乙基二甲氧基矽烷、二環戊基二甲氧基矽烷。作為以鎂、鈦和鹵素作為必要成分之固體觸媒成分係列舉例如日本特開昭61-218606號公報、日本特開昭61-287904號公報、日本特開平7-216017號公報等之所記載之觸媒系。作為芳環烯金屬衍生物觸媒係列舉例如日本專利第2587251號、日本專利第2627669號、日本專利第2668732號之所記載之觸媒系。
作為用以製造丙烯系共聚物之聚合方法係列舉使用己烷、庚烷、辛烷、癸烷、環己烷、甲基環己烷、苯、甲苯、二甲苯等之碳氫化合物之所代表之惰性溶劑之溶劑聚合法、使用液體狀單體來作為反應基質及溶劑之塊狀聚合法、在氣相中來聚合氣體之單體之氣相聚合法等,最好是塊狀聚合法或氣相聚合法。這些聚合法係可以是間歇式,也可以是連續式。丙烯系共聚物之立體規則性係可以是等規、間規、無規之任何一種形式。使用於本發明之丙烯系共聚物係由耐熱性之方面來看的話,則最好是間規或等規之丙烯系共聚物。
丙烯系共聚物係可以含有添加劑。作為此種添加劑之例子係列舉氧化防止劑、紫外線吸收材料、紫外線遮斷劑、帶電防止劑、滑劑、造核劑、防霧劑、防黏結劑等。作為氧化防止劑係列舉苯酚系氧化防止劑、磷系氧化防止劑、硫系氧化防止劑、受阻胺系氧化防止劑(HALS)、或者是在1分子中具有例如苯酚系氧化防止部和磷系氧化防止部之複合型氧化防止劑等。作為紫外線吸收劑係列舉2-羥基二苯甲酮系、羥基三唑系等之紫外線吸收劑,作為紫外線遮斷劑係列舉苯甲酸酯等之紫外線遮斷劑。帶電防止劑係列舉聚合物型、寡聚物型、單體型等。作為滑劑係列舉芥酸醯胺、油酸醯胺等之高級脂肪酸醯胺、或者是硬脂酸等之高級脂肪酸、以及其金屬鹽等。作為造核劑係列舉例如山梨糖醇系造核劑、有機磷酸鹽系造核劑、聚乙烯基環鏈烷等之高分子系造核劑等。作為防黏結劑係不論是無機系、有機系,也可以使用球狀或者是近似球之形狀之微粒。添加劑係可以併用複數種。
構成本發明之薄膜之丙烯系共聚物係具備含有層狀晶之結晶,該丙烯系共聚物之全結晶所佔有之層狀晶之比例係90%以上。丙烯系共聚物之主要結晶構造係α晶和層狀晶,但是,本發明係丙烯系共聚物之全結晶所佔有之層狀晶之比例成為90%以上。在本發明,所謂全結晶所佔有之層狀晶之比例係在藉由廣角X射線繞射所測定之X射線繞射輪廓之整體面積中,起因於層狀晶所造成之輪廓之面積之比例。繞射輪廓之大部分係最好是起因於層狀晶所造成之輪廓。此外,即使是在α晶存在之狀態下,其α晶也最好不是球晶構造。
所謂起因於α晶所造成之繞射輪廓係由在繞射角(2 θ)成為10~30度之範圍之廣角X射線繞射測定而進行觀測之14.2度附近、16.7度附近、18.5度附近及21.4度附近之4個尖銳波峰所構成,所謂起因於層狀晶所造成之繞射輪廓係由14.6度附近和21.2度附近之2個寬廣波峰所構成。
繞射輪廓之大部分是否為起因於層狀晶所造成之輪廓係以出現於繞射角13~15度範圍之波峰是否為寬廣而進行判定,在該波峰成為寬廣之時,繞射輪廓之大部分係起因於層狀晶所造成之輪廓。具體地正如以下而進行判定。在X射線繞射輪廓,於繞射角13~15度範圍之最高繞射強度之波峰之強度成為C之際,在其波峰之C×0.8水準之波峰幅寬D成為1度以上之狀態下,判定其繞射輪廓之大部分係起因於層狀晶所造成之輪廓(參考圖2)。
起因於廣角X射線繞射輪廓之整體面積中之所佔有之層狀晶所造成之輪廓之面積比例係正如以下而算出。
(1)藉由前述之方法而判定繞射輪廓之大部分是否起因於層狀晶。
(2)在判定繞射輪廓之大部分起因於層狀晶之時,藉由以下之順序而算出起因於層狀晶所造成之輪廓之面積比例。
(3)藉由波峰分離電腦軟體程式而處理繞射輪廓,來分離成為層狀晶之輪廓和α晶之輪廓。
(4)在繞射角10~30度之範圍,求出繞射輪廓之整體面積和起因於層狀晶所造成之繞射輪廓之面積,算出後者相對於前者之比例。
在延伸本發明之薄膜時,成為透明性高、相位差之均一性良好且正面對比反襯高的相位差薄膜。所謂對比反襯係以白色顯示液晶顯示裝置之狀態下之亮度(白亮度)和以黑色顯示液晶顯示裝置之狀態下之亮度(黑亮度)之比值。所謂正面對比反襯係由液晶顯示裝置之正面方向來測定白亮度和黑亮度之狀態下之對比反襯之值。在相位差薄膜設置於液晶顯示裝置內之狀態下,要求顯示高度之正面對比反襯。
此外,為了儘可能地縮小由於延伸後之厚度或定向呈不均之所造成之光學不均,因此,本發明之薄膜係光學均質且無定向或者是接近於無定向之薄膜。此種薄膜之面內相位差係50 nm以下。
作為本發明之薄膜之製造方法係列舉在藉由擠壓機內來熔融混練丙烯系共聚物之後,由安裝在該擠壓機之T模來擠壓出,使得由T模擠壓出之熔融狀薄片,接觸到冷卻壓輥,進行冷卻固化,同時,進行退出之方法。作為使得由T模擠壓出之熔融狀薄片來接觸到壓輥而進行冷卻固化之方法係大致有以下之3種方法。
[1]在2條之壓輥間而夾壓由T模擠壓出之熔融狀薄片之方法。
[2]在冷卻壓輥以及設置在該冷卻壓輥而沿著其周圍方向來進行壓接之金屬製無端帶之間,夾壓由T模擠壓出之熔融狀薄片之方法。
[3]並無在2條之壓輥間而夾壓由T模擠壓出之熔融狀薄片,來使得由T模擠壓出之熔融狀薄片,接觸到冷卻壓輥而進行冷卻之方法。
作為在2條之壓輥間而夾壓由T模擠壓出之熔融狀薄片之方法係列舉藉由高硬度壓輥(所謂冷卻壓輥)和低硬度壓輥(所謂接觸壓輥)而進行夾壓之方法。作為並無在2條之壓輥間而夾壓由T模擠壓出之熔融狀薄片且使得由T模擠壓出之熔融狀薄片來接觸到壓輥而進行冷卻之方法係列舉:使用冷卻壓輥和空氣處理室而進行冷卻之方法、以及使用冷卻壓輥和靜電閉合(pinning)而進行冷卻之方法等。
全結晶所佔有之層狀晶之比例成為90%以上之本發明之薄膜係可以藉由使用丙烯系共聚物,例如冷卻壓輥之表面溫度成為20℃以下而進行製作。例如在2條之壓輥間而夾壓由T模擠壓出之熔融狀薄片之狀態下,可以使得至少一條之壓輥之表面溫度成為20℃以下。此外,在有利於全結晶所佔有之α晶之比例之降低之方面,最好是藉由冷卻壓輥和接觸壓輥而進行夾壓之方法、或者是在冷卻壓輥以及設置於該冷卻壓輥而沿著其周圍方向來進行壓接之金屬製無端帶之間而進行夾壓之方法。此外,薄膜之厚度係最好是30~200 μm而能夠在對於熔融體來進行冷卻固化之際,迅速地冷卻熔融體之整體。
為了使得到之薄膜之面內相位差成為50 nm以下,因此,在冷卻及固化由T模擠壓出之熔融狀薄片之製程,必須不生成積存(bank)(樹脂積存)。積存係在冷卻壓輥和接觸壓輥之間、或者是在冷卻壓輥和金屬製無端帶之間而夾壓熔融狀薄片之際,發生於夾壓力過度高之狀態。為了防止積存之發生,因此,夾壓力係最好是20N/mm以下,更加理想是10N/mm以下。此外,使用冷卻壓輥和空氣處理室而冷卻由T模擠壓出之熔融狀薄片之方法、或者是使用冷卻壓輥和靜電閉合(pinning)而冷卻熔融狀薄片之方法係在壓輥間,並無夾壓熔融狀薄片,因此,並無發生積存,所以,有利於面內相位差之降低。為了以低壓來夾壓熔融狀薄片,因此,作為藉由冷卻壓輥和接觸壓輥而進行夾壓之方法之接觸壓輥係最好是橡膠壓輥。此外,作為藉由冷卻壓輥和金屬製無端帶而進行夾壓之方法之金屬製無端帶係最好是可彈性變形之金屬製無端帶,更加詳細地說,最好是具有由可彈性變形之金屬製無端帶所構成之外筒以及在該外筒之內部之由彈性體所構成之可彈性變形之壓輥並且藉由溫度調節用媒體而滿足前述外筒和彈性體壓輥之間之構造。
在使用橡膠壓輥來作為接觸壓輥之狀態下,為了生成具有鏡面表面之相位差薄膜,因此,最好是在冷卻壓輥和橡膠壓輥之間,使得由T模擠壓出之熔融體,重疊於支持體而進行夾壓。作為支持體係最好是厚度5~50 μm之熱塑性樹脂二軸延伸薄膜。
在藉由冷卻壓輥和金屬製無端帶之間來夾壓熔融狀薄片之方法而成形薄膜之狀態下,該無端帶係最好是藉由在冷卻壓輥之周圍方向呈平行於該冷卻壓輥之旋轉軸之所配置之複數個壓輥而進行保持。無端帶係以直徑100~300 mm之二條壓輥而進行保持,更加理想是無端帶之厚度成為100~500 mm。
為了藉由光學均一性而得到良好之相位差薄膜,因此,在製造該相位差薄膜之際之所使用之薄膜(所謂底版薄膜)係最好是厚度不均變小,更加理想是薄膜之厚度之最大值和最小值之差異成為10 μm以下,特別最好是該差異成為4 μm以下。
可以藉由延伸本發明之薄膜而得到相位差薄膜。作為延伸方法係列舉縱向延伸、橫向延伸、依序二軸延伸、同步二軸延伸。隨著組裝相位差薄膜之液晶顯示裝置之種類之不同而使得製作該相位差薄膜之延伸方法呈不同,也有僅縱向延伸之狀態,也有僅橫向延伸之狀態,也有二軸延伸之狀態。在使用於垂直定向模式液晶顯示器之狀態下,藉由二軸延伸而製作相位差薄膜。可以在依序二軸延伸之狀態下,藉由在先進行縱向延伸之後而進行橫向延伸之方法以及在先進行橫向延伸之後而進行縱向延伸之方法之任何一種方法,來進行依序二軸延伸。
作為縱向延伸方法係列舉藉由2個以上之壓輥之旋轉速度差而延伸底版薄膜之方法或者是長跨距延伸法。所謂長跨距延伸法係使用在二對之夾持壓輥間具有烤箱之縱向延伸機,在該烤箱中,加熱底版薄膜,同時,藉由前述二對之夾持壓輥之旋轉速度差而進行延伸之方法。為了得到高度之光學均一性之相位差薄膜,因此,最好是長跨距縱向延伸法。特別最好是使用氣浮動方式之烤箱,在該烤箱中,進行長跨距縱向延伸。所謂氣浮動方式之烤箱係可以在該烤箱中導入底版薄膜之際,由上部噴嘴和下部噴嘴開始吹附熱風至該底版薄膜之兩面之構造,成為複數個之上部噴嘴和下部噴嘴呈交互地設置於薄膜之流動方向之烤箱。在該烤箱中,底版薄膜係並無接觸到前述上部噴嘴和下部噴嘴之任何一個,同時,進行延伸。該狀態下之延伸溫度係90℃以上、丙烯系共聚物之熔點以下。在烤箱分成為2區域以上之狀態下,各個區域之溫度設定係可以相同,也可以不同。
縱向延伸倍率係通常1.01~5倍,為了得到光學均一性更加高之相位差薄膜,因此,延伸倍率係最好是1.05~3倍。
作為縱向延伸方法係列舉拉幅法。拉幅法係對於藉由夾頭來固定薄膜幅寬方向之兩端之薄膜,於烤箱中,加寬夾頭間隔而進行延伸之方法。在拉幅法,將進行預熱製程之區域、進行延伸製程之區域以及進行熱固定製程之區域之烤箱溫度能夠獨立地進行溫度調節的裝置予以使用。橫向延伸倍率係通常2~10倍,為了得到光學均一性更加高之相位差薄膜,因此,橫向延伸倍率係最好是4~7倍。
橫向延伸之預熱製程係設置在薄膜延伸於幅寬方向之製程前之製程而加熱該薄膜至為了延伸薄膜之充分高之溫度為止之製程。在此,於預熱製程之預熱溫度係表示進行烤箱之預熱製程之區域內之氣氛之溫度。預熱溫度係可以是延伸之薄膜之丙烯系共聚物之熔點以上,也可以是熔點以下。通常為了使得到之相位差薄膜之相位差均一性變得良好,因此,預熱溫度係最好是設定在由低於丙烯系共聚物之熔點10℃之溫度開始至高於丙烯系共聚物之熔點10℃之溫度為止之範圍內,更加理想是設定在由低於丙烯系共聚物之熔點5℃之溫度開始至高於丙烯系共聚物之熔點5℃之溫度為止之範圍內。
橫向延伸之延伸製程係薄膜延伸於幅寬方向之製程。在該延伸製程之延伸溫度(這個係表示進行烤箱之延伸製程之區域內之氣氛之溫度。)係可以是低於預熱溫度之溫度,也可以是高於預熱溫度之溫度,也可以是相同之溫度。通常可以藉由在低於預熱製程之溫度,來延伸預熱之薄膜,而均勻地延伸該薄膜,結果,得到相位差均一性良好之相位差薄膜,因此,延伸溫度係最好是低於預熱製程之預熱溫度5~20℃,更加理想是低7~15℃。
所謂橫向延伸之熱固定製程係以保持延伸製程結束時之薄膜幅寬之狀態,使得該薄膜通過烤箱內之既定溫度之氣氛內之製程。熱固定溫度係可以是低於延伸製程之延伸溫度之溫度,也可以是高於延伸製程之延伸溫度之溫度,也可以是相同之溫度。通常為了有效地提高薄膜之相位差或光軸等之光學特性之穩定性,因此,最好是由低於延伸溫度10℃之溫度開始至高於延伸溫度30℃之溫度為止之範圍內。
橫向延伸之製程係還可以具有熱緩和製程。該製程係在拉幅法,通常設置於延伸區域和熱固定區域之間,進行在由其他區域開始至能夠獨立地設定溫度之熱緩和區域,或者是進行在執行熱固定製程之區域。具體地說,熱緩和係藉由在延伸製程而使得薄膜延伸成為既定之幅寬之後,僅數%(通常是0.1~10%)變窄夾頭之間隔,除去無用之變形而進行熱緩和。
相位差薄膜所要求之相位差係隨著組裝該相位差薄膜之液晶顯示裝置之種類而不同,但是,通常面內相位差R0
係30~150 nm。在使用於垂直定向模式液晶顯示器之狀態下,由所謂視野角特性良好之觀點來看的話,則最好是面內相位差R0
係40~70 nm,厚度方向相位差Rth
係90~230 nm。相位差薄膜之厚度係通常是10~100 μm。為了使得液晶顯示裝置成為薄壁化,因此,最好是相位差薄膜之厚度變薄比較好,最好是10~50 μm。可以藉由控制在製造相位差薄膜之際之延伸倍率和底版薄膜之厚度,而得到具有要求之相位差和厚度之相位差薄膜。
延伸係進行於底版薄膜之層狀晶之比例成為90%以上之狀態,為了生成相位差均一性變高之相位差薄膜,因此,需要延伸。在底版薄膜之製造即刻後,即使是層狀晶之比例成為90%以上,也隨著時間之經過而降低層狀晶之比例,也有層狀晶之比例未滿90%之狀態發生。因此,最好是在製造底版薄膜之後,於168小時以內,進行延伸,更加理想是在72小時以內,進行延伸。此外,為了在層狀晶之比例變高之狀態下,仍然進行延伸,因此,也最好是並無捲繞製造之底版薄膜而仍然進行延伸之方法。為了保持底版薄膜之層狀晶之比例成為90%以上之狀態,因此,最好是在由製造底版薄膜開始至延伸為止之間,儘可能地保管底版薄膜於低溫。具體地說,底版薄膜之保管溫度係最好是30℃以下,更加理想是20℃以下,特別最好是10℃以下。在底版薄膜之保管溫度之下限,並無限制,但是,保管溫度係通常是-10℃以上。
本發明之相位差薄膜係層積於偏光板或液晶層等,適合使用作為行動電話、個人電腦、大型電視等之液晶顯示裝置。由本發明之薄膜所製造之相位差薄膜係內部霧值成為0.5%以下而非常透明。因此,使用本發明之相位差薄膜之液晶顯示裝置之正面對比反襯係變高。霧值係表示薄膜透明性之指標,霧值越小而薄膜越加透明。霧值係可以按照JIS K-7136而進行測定之值。薄膜之透明性係受到起因於薄膜表面狀態所造成之散亂之影響以及起因於結晶狀態等之薄膜內部狀態所造成之散亂之影響,各個散亂之程度越大而越加降低薄膜之透明性。因為起因於薄膜表面狀態所造成之散亂之影響而降低之透明性係並無降低使用本發明之相位差薄膜之液晶顯示裝置之正面對比反襯,因此,為了正確地評價本發明之相位差薄膜之性能,所以,評價除去因為起因於薄膜表面狀態所造成之散亂之影響而降低之透明性之值。在本發明,將該指標稱為內部霧值。內部霧值係在石英玻璃製容器(液晶胞),以裝入具有折射率幾乎相同於聚丙烯系樹脂之液體之二甲基苯二甲酸和測定之薄膜之狀態,藉由按照JIS K-7136之方法而測定薄膜之值。
在以下,根據實施例而說明本發明,但是,本發明係完全並無限定在這些實施例。
(1)預備試驗由聚丙烯系樹脂所構成之薄膜,採取薄膜之縱方向之長度70 mm且橫方向之長度60 mm之樣本。在此,該薄膜之MD方向係縱方向,在薄膜面內之垂直於縱方向之方向係橫方向。按照JIS K-7163,使用設置恆溫槽之抗拉試驗裝置,藉由夾頭而夾住樣本之縱方向之兩端,來使得夾頭間距離成為30 mm,在變形200%之應力成為0.8±0.1 MPa之溫度,以拉引速度100 mm/分,來使得該薄膜延伸於薄膜之縱方向,一直到變形成為600%為止。在藉此而得到之應力-變形曲線(S-S曲線),以公式(1),來求出參數(A)。
參數(A)=(B600
-B200
)/400………公式(1)(在公式中,B600
及B200
係分別表示變形600%之應力(MPa)及變形200%之應力(MPa)。)
(2)延伸薄膜之均一性之評價在藉由相同之順序而進行前述預備試驗之抗拉試驗,於拉引前,在位處於薄膜之夾頭間之部分,以5 mm間隔,來拉引平行於薄膜之橫方向之7條直線(參考圖1),在延伸後,測定該平行線間之距離,以6個線間距離之標準偏差,作為延伸薄膜之均一性之指標。該標準偏差之值係良好地一致於相位差之均一性。
(3)熔點就由聚丙烯系樹脂所構成之薄膜之切片(10mg)而言,使用示差掃描型熱量計(PerkinElmer公司製、DSC-7型),在氮氣氛下而加入下列[1]~[5]之熱履歷之後,由50℃開始至180℃為止,以升溫速度5℃/分,進行加熱而作成熔解曲線。在該熔解曲線,求出顯示最高吸熱波峰之溫度(℃),以這個作為該丙烯系聚合物之熔點(Tm)。
[1]在220℃,加熱5分鐘;[2]以降溫速度300℃/分,由220℃開始冷卻至150℃為止;[3]在150℃,保溫1分鐘;[4]以降溫速度5℃/分,由150℃開始冷卻至50℃為止;[5]在50℃,保溫1分鐘。
(4)熔體流動率(MFR)熔體流動率係按照JIS K7210而在溫度230℃、荷重21.18N,進行測定。
(5)乙烯含有量、丁烯含有量在丙烯系共聚物,進行高分子分析手冊(西元1995年、紀伊國屋書店發行)之第616頁所記載之IR測定,求出起因於該共聚物中之乙烯所造成之構成單位之含量。起因於丙烯系共聚物中之丁烯所造成之構成單位之含量係同樣地進行高分子分析手冊(西元1995年、紀伊國屋書店發行)之第619頁所記載之IR測定而求出。
(6)廣角X射線繞射繞射角(2 θ)係在10~30度之範圍,進行測定。藉由以下之順序而解析得到之繞射輪廓。
首先,判定繞射輪廓之大部分是否起因於層狀晶。具體地說,於繞射輪廓,在繞射角13~15度之範圍而最高繞射強度之波峰之強度成為C之時,於其波峰之C×0.8水準之波峰幅寬D成為1度以上之狀態下,判定該繞射輪廓之大部分係起因於層狀晶所造成之輪廓。
起因於廣角X射線繞射輪廓之整體面積中之所佔有之層狀晶所造成之輪廓之面積比例係正如以下而算出。
藉由前述之方法而判定繞射輪廓之大部分是否起因於層狀晶。
在判定繞射輪廓之大部分起因於層狀晶之時,藉由以下之順序而算出起因於層狀晶所造成之輪廓之面積比例。
藉由波峰分離電腦軟體程式而處理繞射輪廓,來分離成為層狀晶之輪廓和α晶之輪廓。作為解析軟體程式係使用Rigaku股份有限公司製之JADE(Ver.5)軟體程式。由附屬於軟體之波峰分離指令,使得繞射輪廓之波峰分離所需要之輪廓特性,成為Pearson-Ⅶ=1.5。
為了精密化,因此,在實施例及比較例,使用於波峰分離之繞射角度係起因於層狀晶所造成之14.6度和21.2度、以及起因於α晶所造成之14.2度、16.7度、18.5度和21.4度,以這些作為固定值。
此外,作為精密化變數係選擇高度、半值幅寬、計定數和非對稱而執行最適當化,在起因於層狀晶所造成之14.6度和21.2度,算出具有波峰之繞射輪廓之面積,藉由以這個除以繞射輪廓之總面積而算出起因於層狀晶所造成之輪廓面積之比例。
(7)面內相位差R0
、厚度方向相位差Rth
面內相位差R0
和厚度方向相位差Rth
係使用相位差測定裝置(王子計測機器(股)公司製、KOBRA-WPR)而進行測定。
(8)內部霧值內部霧值係在石英玻璃製容器(液晶胞),以裝入具有折射率幾乎相同於聚丙烯系樹脂之液體之二甲基苯二甲酸和測定之薄膜之狀態,藉由按照JIS K-7136之方法而測定薄膜。
(9)正面對比反襯正面對比反襯係按照以下之順序而製作相位差薄膜,在貼合於偏光板之後,組裝於液晶顯示裝置(新力(SONY)股份有限公司製之液晶電視“BRAVIA KDL-32S1000”)而進行測定。正面對比反襯之值越大而顯示於液晶顯示裝置之畫面之顏色看見越加鮮明。
(A)相位差薄膜之製作以縱向延伸倍率大約2倍、橫向延伸倍率大約4倍而對於底版薄膜,來進行依序二軸延伸,得到面內相位差大約60 nm、厚度方向相位差成為大約110 nm的二軸性相位差薄膜。接著,在該相位差薄膜之表面,施行電暈放電處理。
(B)複合偏光板之製作準備在聚乙烯醇薄膜來吸附及定向碘之偏光子,分別透過水溶性聚醯胺環氧樹脂(住友化學(股)公司製、Sumirez Resin 650)和成為聚乙烯醇水溶液之接著劑,而在其單面上,接合前述相位差薄膜之電暈放電處理面,在偏光子之另外一邊之面,將表面進行鹼化處理之三乙醯基纖維素薄膜予以接合。然後,在80℃,乾燥5分鐘,並且,在40℃,熟化大約72小時,來製作複合偏光板。
(C)複合偏光板之評價分解新力(SONY)股份有限公司製之液晶電視“BRAVIA KDL-32S1000”而剝離液晶液晶胞上下之偏光板。分別在相位差薄膜側,透過感壓式接著劑而貼合在上面得到之複合偏光板,來取代組裝於製品之偏光板。再度組裝電視之後,點亮背光板,以ELDIM公司製之液晶視野角測定裝置“EZ Contrast 160R”,來測定正面對比反襯。
將丙烯-乙烯無規共聚物(MFR=8g/10分、乙烯含有量=4.6重量%),投入至圓筒溫度成為250℃之50 mm擠壓機,進行熔融混練,以13kg/h之擠壓量,藉由安裝於前述擠壓機之450 mm幅寬之T模而進行擠壓。藉著由溫度調整至13℃之250 mm之冷卻壓輥和溫度調整至13℃之金屬套管(外筒)及位處於其內部之彈性體壓輥所構成之接觸壓輥,而將擠壓出之熔融狀薄片予以夾壓及冷卻,得到厚度100 μm之薄膜。此時之夾壓線壓係5N/mm,在冷卻壓輥和接觸壓輥之間,並無產生積存。T模之噴出口和壓輥之間之距離(氣隙)係20 mm,在冷卻壓輥和接觸壓輥之間而夾壓熔融狀薄片之距離係10 mm。由像這樣得到之薄膜,採取各種之評價用樣本。樣本之熔點係136℃,面內相位差係30 nm。在藉由廣角X射線繞射測定而得到之繞射輪廓,在繞射角13~15度之範圍,最高繞射強度之波峰之強度C係10900cps,C×0.8水準之波峰幅寬D係2.5度。由該結果而判定該樣本之繞射輪廓,大部分起因於層狀晶之輪廓。X射線繞射輪廓之整體面積中之起因於層狀晶之輪廓之面積比例係96%。此外,在該樣本,並無生成球晶。
按照前述「(1)預備試驗」之順序,而在延伸溫度140℃,沿著縱方向,延伸樣本,一直到變形成為600%為止。變形200%之應力B200
係0.77 MPa,變形600%之應力B600
係1.19 MPa,藉由公式(1)所求出之參數(A)係0.0011。
按照前述「(2)延伸薄膜之均一性之評價」之順序,在延伸後而求出薄膜上之線間距離之標準偏差時,成為1.5,相位差不均係變小。
此外,在由其製造結束開始於23℃保管前述薄膜20小時之後,在將使用氣浮動方式之烤箱之長跨距縱向延伸機予以利用而沿著縱方向來延伸該薄膜(底版薄膜)2倍之後,使用拉幅器橫向延伸機而進行4倍之橫向延伸,得到厚度15 μm、面內相位差50 nm、厚度方向相位差110 nm的延伸薄膜。在底版薄膜之X射線繞射輪廓之整體面積中,起因於層狀晶所造成之輪廓面積之比例係由底版薄膜之製造結束開始20小時後,也成為4%,並無生成球晶。得到之延伸薄膜之內部霧值係0.1%。在將該延伸薄膜設置於液晶顯示裝置內而測定正面對比反襯時,正面對比反襯係1500。
將丙烯-乙烯無規共聚物(MFR=1.5g/10分、乙烯含有量=5.7重量%),投入至圓筒溫度成為240℃之65 mm擠壓機,進行熔融混練,以46kg/h之擠壓量,藉由安裝於前述擠壓機之1200 mm幅寬之T模而進行擠壓。藉著由溫度調整至13℃之400 mm之冷卻壓輥和溫度調整至13℃之金屬套管(外筒)及位處於其內部之彈性體壓輥所構成之接觸壓輥,而將擠壓出之熔融狀薄片予以夾壓及冷卻,得到厚度200 μm之薄膜。氣隙係150 mm,在冷卻壓輥和接觸壓輥之間而夾壓熔融狀薄片之距離係20 mm。由像這樣得到之薄膜,採取各種之評價用樣本。樣本之熔點係129℃,面內相位差係25 nm。樣本之X射線繞射輪廓之整體面積中之起因於層狀晶之輪廓之面積比例係96%。
按照前述「(1)預備試驗」之順序,而在延伸溫度130℃,沿著縱方向,延伸樣本,一直到變形成為600%為止。B200
、B600
、參數(A)、延伸薄膜之均一性係顯示於表1。延伸薄膜之相位差不均係變小。
除了冷卻壓輥和接觸壓輥之溫度皆成為30℃以外,其餘係相同於實施例1而製作薄膜,實施預備試驗。在藉由該薄膜之廣角X射線繞射測定而得到之繞射輪廓,於繞射角13~15度之範圍,最高繞射強度之波峰之強度C係5400cps,C×0.8水準之波峰幅寬D係0.6度。由該結果而判定在該樣本之繞射輪廓,起因於層狀晶所造成之輪廓係明顯地未滿繞射輪廓之整體面積之90%。此外,在該薄膜,生成球晶。該薄膜之面內相位差係30 nm。
使用前述之薄膜,作為底版薄膜,在將使用氣浮動方式之烤箱之長跨距縱向延伸機予以利用而沿著縱方向來延伸該薄膜1.5倍之後,使用拉幅器橫向延伸機而進行3.5倍之橫向延伸,得到面內相位差50 nm、厚度方向相位差110 nm的延伸薄膜。在將該延伸薄膜設置於液晶顯示裝置內而測定正面對比反襯時,正面對比反襯係300
除了薄膜之材料成為丙烯-乙烯無規共聚物(MFR=2g/10分、乙烯含有量=0.5重量%)以外,其餘係相同於實施例1而製作樣本,實施延伸薄膜之均一性之評價等。延伸前之薄膜之面內相位差係35 nm。
本發明之薄膜係在相位差薄膜之製造,有用地成為供應於延伸之底版薄膜。藉由該薄膜之延伸而得到之相位差薄膜係透明性變高,因此,在組裝於液晶顯示裝置之時,發現高度之正面對比反襯,所以,有用地成為液晶顯示裝置之構成要素。
1...薄膜
2...線
3...波峰幅寬D(度)
圖1係抗拉試驗用樣本之示意圖。在圖中,圖號1係表示薄膜,圖號2係表示拉引於該薄膜上之線。
圖2係說明廣角X射線繞射輪廓之解析方法之圖。在圖中,圖號3係表示C×0.8水準之波峰幅寬D(度)。
1...薄膜
2...線
Claims (4)
- 一種相位差薄膜用原料薄膜,係由丙烯系無規共聚物及丙烯系嵌段共聚物選出之丙烯系共聚物所構成,其特徵為:構成該薄膜之丙烯系共聚物係具備含有層狀晶之結晶,該丙烯系共聚物之全結晶所佔有之層狀晶之比例係90%以上,該薄膜係面內相位差50nm以下,厚度係於30~200μm之範圍內,前述丙烯系共聚物係在變形200%之應力成為0.8±0.1MPa之溫度,藉著以拉引速度100mm/分來延伸由其所構成之薄膜時之應力-變形曲線而定義之公式(1)所算出之參數(A)係於0.0007~0.1之範圍內的共聚物:(A)=(B600 -B200 )/400‧‧‧公式(1)(在公式中,B600 及B200 係分別表示變形600%之應力(MPa)及變形200%之應力(MPa))。
- 一種相位差薄膜,其特徵為:延伸如申請專利範圍第1項所記載之相位差薄膜用原料薄膜而得到。
- 如申請專利範圍第2項所記載之相位差薄膜,其中,內部霧值係0.5%以下,厚度係10~50μm,面內相位差係30~150nm。
- 一種液晶顯示裝置,其特徵為:具備如申請專利範圍第2或3項所記載之相位差薄膜。
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