TWI511980B - 具有乙醯基及丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜 - Google Patents

Description

具有乙醯基及丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜

本發明係有關一種纖維素酯膜，尤指一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，該脂肪酸纖維素酯膜係使用藉由將一添加物與一纖維素酯混合所形成之一混合成份來做為一延遲膜之一成分，當應用於一顯示器時可補償其可視角。

隨著資訊科技產業的快速發展，對於資訊設備之要求，尤其是一更薄、更輕的顯示器的需求正在增加。因此，市場上對薄膜類的產品，如使用在液晶顯示器的偏光片保護膜等的關注度正在增加。

近期，液晶顯示器朝著薄型化，輕量化，大尺寸與高精細度發展，因前述之需求，一更大尺寸、更薄與更高品質的光學膜，使用在提高液晶顯示器的視角或對比之需求也快速的增加。為了適當的改進液晶顯示器之一視角或對比，對於一個光學薄膜，在一高精細控制平面向與厚度方向或方位角之光程延遲的均勻性及其膜厚之均勻性是必要的。一種做為高精細度控制光程延遲或薄膜的方位角或薄膜的厚度之方法，通常是使用依序地垂直方向與水平方向來實現序列雙軸取向。

通常纖維素酯膜被使用為偏光片保護膜。然而如此之一纖維素酯膜通常形成一薄膜型態，也因此該薄膜有一個尺寸穩定上的問題，咎因於該薄膜具有很差的水蒸氣滲透性而膨脹，特別是其在高溫高濕環境下的耐久性會下降，因此對液晶顯示器之功能退化具有顯著的影響。此外，另一個問題是因為薄化造成膜的強度與表面硬度的下降。

因此，日本專利特許公開公告第2002-22956號，打算加入聚酯或聚酯醚來改善薄膜的尺寸穩定性，但是其儲存的穩定性卻下降，在日本專利特許公開公告第2007-84692號中揭露，一種在兩端具有苯羧酸或酚殘留物且包含具有脂肪族環狀乙二醇和脂肪族環狀二元酸的酯類的塑化劑之纖維素酯膜，但是尺寸穩定性的表現，並無法獲得滿意的表現。

此外，根據類似的技術在韓國未審查的專利申請公告第2006-0042257號揭露，係一種具有醯基取代度1到3，和乙醯基取代度小於2.2之纖維素酯膜，在韓國未審查的專利申請公告第2007-0022782號揭露，以醯基取代纖維素中的羥基，取代度大於1.5且小於2.3，但是在氫氧化鈉與氫氧化鉀溶液中其平面向延遲與厚度方向的延遲之性能並未揭露，在WO未審查的專利申請公告第2008-120595號，包括一種具有亞膦酸酯結構之磷基化合物，但當中沒有對丁醯基與羥基的取代度做說明，且在WO第2006-073064號，纖維素酯中一部分或全部的羥基被乙醯基與丁醯基取代。

然而，同樣在相關的技術中，使用丁醯基取代纖維素膜，但因為高取代度，在膜製造後會有丁酸酯的味道殘留。

本發明旨在提供一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，該脂肪酸纖維素酯膜係使用藉由將一添加物與一纖維素酯混合所形成之一混合成份來做為一延遲膜之一成分，可降低一取代度。

本發明亦提供一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，藉由丁醯基取代，以一丁醯基低取代一傳統膜中的一成分之一官能基，係可改善一光程延遲實現特性。

本發明亦提供一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，係藉由以一丁醯基低取代一傳統膜中之一成分之一官能基，但由於不用使用添加物來實現光程延遲故可簡化製造方法，且實際應用於顯示器上可補償極佳的可視角。

本發明亦提供一種製造上述之一具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜之方法。

本發明之一樣態，係為一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，其係由比重85%至95%之一纖維素酯及比重5%至15%之一芳香族或脂肪族聚合物所組成之一光學膜，且含有一包括8到15苯環之添加物。

根據本發明之一示範性的實施例，該纖維素酯滿足方程式(1)及(2)：2.0≦X+Y≦2.9--------------------方程式(1)

0.1≦Y≦0.8--------------------------方程式(2)

(在此，X係為一乙醯基之取代度，而Y係為一丁醯基之取代度。)

此外，該膜具有一平面向延遲值(Ro)及一厚度方向之延遲(Rth)值之一總變異量(Ro值變異量+Rth值變異量)為15nm或更少、具有在一寬度方向介於20%至50%之間之一伸長率，以及具有一溶劑之一殘留量介於10%至100%之間。此外，在23℃及相對濕度55%之條件下，該平面向延遲值(Ro)係介於20nm至200nm之間；且在23℃及相對濕度55%之條件下，該厚度方向之延遲值(Rth)係介於70nm至300nm之間。

在本發明之另一樣態，係為一種製造具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜之方法，包括：擠壓一澆鑄原生液於一帶之一表面上，係藉由一模型，並使該液形成一薄片狀；擠壓該薄片在一第一乾燥區以一機器行進方向及一橫向方向當將該薄片通過一輸送帶以及一剝落棒時；以及蒸發在一第二乾燥區之一殘留溶劑。

如上所述，本發明之一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，該脂肪酸纖維素酯膜係使用藉由將一添加物與一鄰苯二甲酸醋酸纖維素、一乙酸丁酸纖維素或一三醋酸纖維素混合所形成之一混合成份來做為一延遲膜以及一氣味之一成分，可降低一取代度；並藉由丁醯基取代，以一丁醯基低取代一傳統膜中的一成分之一官能基，係可改善一光程延遲實現特性；不需使用添加物來實現相位延遲；且實際應用於顯示器上具有極佳可視角補償性能。

2‧‧‧第二澆鑄原生液

4‧‧‧第一澆鑄原生液

6‧‧‧第二澆鑄原生液

10‧‧‧纖維素酯膜

12‧‧‧表面層A

14‧‧‧基底層

16‧‧‧表面層B

20‧‧‧模型

30‧‧‧帶

32‧‧‧剝落棒

40‧‧‧第一乾燥區

第1圖係為本發明之一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜之一結構示意圖。

第2圖係為用於生產本發明之一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜之一設備之完整示意圖。

第3圖係為第2圖生產該膜之設備中之模型與帶等部件之放大剖視圖。

在下文中，根據本發明的模範案例將會參考附件的圖例詳細說明。此外，本發明不僅限於範例所述的範圍，且範例僅只是本發明的其中一種例證，因此不論其他修改自此種技術概念的方法，都不能脫離本發明範圍。

一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，其係由比重85%至95%之一纖維素酯及比重5%至15%之一芳香族或脂肪族聚合物所組成之一光學膜，且含有一包括8到15苯環之添加物。該延遲膜滿足下列方程式(1)及(2)之取代範圍：2.0≦X+Y≦2.9--------------------方程式(1)

0.1≦Y≦0.8--------------------------方程式(2)

(在此，X係為一乙醯基之取代度，而Y係為一丁醯基之取代度。)

根據本發明使用在纖維素酯膜中的纖維素酯至少由棉絨紙漿，木漿，洋麻漿之一中取出，係由無水醋酸，丙酸酐或丁酸酐與纖維素經由傳統方法反應而獲得，而且最好至少其中一種來自於三乙酸酯纖維 素，醋酸丙酸纖維素，醋酸丁酸纖維素與醋酸丙酸丁酸纖維素，並具有一所有醯基取代纖維素的一羥基之取代度大於2.0且小於2.9。

當所有醯基的取代度小於2.0，水蒸氣穿透率可能會下降，在加鹼皂化中接觸角有可能很難降低，而且對偏光板的附著力也會降低。相反的，當所有醯基的取代度超過2.9，則會很難控制延遲量。前述之纖維素酯具有一數目平均分子量介於70,000與200,000之間，而且較好的範圍是介於80,000到150,000之間，且具有一重量平均分子量介於150,000到500,000之間，而且較好的範圍是介於200,000到350,000之間，因此從機構強度的角度來看是優點。一般而言，纖維素酯有可能經由反應與洗滌過程形成片狀形態，且具有一直徑介於0.05mm到2.0mm之間，具可溶性的優點。

尤其根據本發明之一示例性實施例，在一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜之氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液之改變，使該膜具有一平面向延遲值(Ro)及一厚度方向之延遲值(Rth)之一總變異量(Ro值變異量+Rth值變異量)為15nm或更少、具有在一寬度方向介於20%至50%之間之一伸長率，以及具有一溶劑之一殘留量介於10%至100%之間。此外，在23℃及相對濕度55%之條件下，該平面向延遲值(Ro)係介於20nm至200nm之間；且在23℃及相對濕度55%之條件下，該厚度方向之延遲值(Rth)係介於70nm至300nm之間。

根據本發明之具有乙醯基與丁醯基的脂肪酸纖維素酯膜係可由溶液澆鑄法製成，該方法包括溶解一纖維素酯、一延遲抑制劑與溶劑中之其他添加物，將一溶液澆鑄在一載體上，並將溶液蒸發。

該溶劑可以是下列至少其中之一：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙 酸戊酯、甲酸乙酯、丙酮、環己酮、乙醯乙酸甲酯、四氫呋喃、1,3-二氧戊烷、4-甲基-1,3-二氧戊烷、1,4-二烷(1,4-dioxane)、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-六氟-1丙醇、1,3-二氟-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2甲基-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟代-2-丙醇、2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇、硝乙烷、四氫吡咯酮-[2](2-pyrrolidone)、N-甲基吡咯酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、1,3-二甲-2-咪唑啶酮、二氯甲烷以及溴丙烷，其中以乙酸甲酯、丙酮或二氯甲烷較佳。

此外，混合使用低碳數醇例如甲醇、乙醇和丁醇的溶劑為佳，因為纖維素酯在這些溶劑中的可溶性可以提高或溶液的黏滯度可以下降。

本發明之一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，係具有一多層之結構，其具有一基底層以及一表面層。請參閱第2、3圖，係說明了本發明之一纖維素膜之一生產方法。

第2圖係為可用於生產本發明之一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜之一設備之完整示意圖，而第3圖係為第2圖生產該膜之設備中之模型與帶等部件之放大塑化劑。由第2、3圖所示，本發明之生產一纖維素膜係藉由一模型20將一第一澆鑄原生液4以及第二澆鑄原生液2和6擠壓在一帶30之一表面上，並使形成一薄片狀，及蒸發存在於澆鑄原生液2、4和6中之溶劑。該模型20係可為習知之T模型，且該帶30係為支援高溫藉由轉移及乾燥使該澆鑄原生液2、4和6形成一膜。例如，該帶30係可為一不銹鋼輸送帶。這樣的多層纖維素酯膜之厚度係可以根據需要進行適當的控制，且通常為20μm至100μm，而較好的範圍係為20μm至80μm；每一表面層A12與表面層B16之厚度係可佔整體纖維素膜10之總厚度之5%至 33.3%，而較好的範圍係為5%至20%，最優的範圍係為8%至12%。在此，當表面層A12與表面層B16之厚度太薄時，膜10之伸縮性會降低，或一塑化劑及一UV吸收劑可能被排出；而當表面層A12與表面層B16之厚度太厚時，將降低該膜10之機能。

表面層中含有一粒子、一脂肪族聚酯類之塑化劑以及一芳香族聚酯類之塑化劑，且該基底層包含有一脂肪族聚酯類之塑化劑以及一UV吸收劑。

該粒子係為一般用來生產如二氧化矽、二氧化鈦或未限定於前兩者之混合物等纖維素保護膜的疏水性粒子，該粒子之直徑平均約為0.1μm至2.0μm。當該粒子的平均直徑小於0.1μm時，由於缺乏表面的凹凸，使得該膜10之間的摩擦係數難以降低；而當該粒子的平均直徑大於2.0μm時，該膜之透明度會降低。包含在該表面層之該粒子的成分係可佔形成於該表面層之該纖維素酯之比重之0.01%至2%，且較好的範圍係為0.5%至2%，最優的範圍係為1%至1.5%。當該粒子的成分太小時，會使得該膜10之間的摩擦係數難以低；而當該粒子的成分太大時，該膜之透明度會降低。

該脂肪族聚酯類塑化劑帶有脂肪族羧基，係可改善該膜之機能以及耐久性，且可提高該膜之伸縮性。

該芳香族聚酯類塑化劑帶有脂環及芳香基羧基，係可改善該膜之機能、耐久性及水蒸氣滲透性，且當與該脂肪族聚酯類塑化劑組合使用時可控制延遲的值。當該脂肪族聚酯類塑化劑之成分提高，會降低延遲的值；而當該芳香族聚酯類塑化劑之成分提高，將提高延遲的值。延遲的值可因其應用之範圍而被控制。

該脂肪族聚酯類塑化劑之成分在該表面層係可佔該纖維素酯之比重之4%至10%，而在該基底層係可佔該纖維素酯之比重之8%至16%。此外，該芳香族聚酯類塑化劑之成分在該表面層係可佔該纖維素酯之比重之4%至10%。

一般習知用在生產該纖維素酯膜所使用的UV吸收劑並沒有特別的限制，作為一包含於該基底層14之UV吸收劑係可為例如一氧二苯甲酮(oxybenzophenone)類化合物、一苯并三唑(benzotriazol)類化合物或前兩者之混合物。包含在該基底層14之該UV吸收劑的成分係可佔該纖維素酯之比重之1%至5%，且較好的範圍係為2%至3%。當該UV吸收劑的成分太少時，外界入射的UV光線將無法被充足地吸收；而當UV吸收劑的成分太多時，UV吸收劑可能被排出或洗脫。

本發明之該纖維素酯膜係由具有一表面層以及一基底層所形成之一多層結構，儘管係形成為一薄膜，但因其含有一聚酯類塑化劑、粒子以及一UV吸收劑，使得該膜具有一低水蒸氣穿透率、在高溫高濕的環境下有絕佳的尺寸穩定度以及預期可增強其張力強度及表面硬度。此外，當控制了包含於塑化劑中之該脂肪族聚酯類塑化劑與該芳香族聚酯類塑化劑之比例，塑化劑之成分係可被最小化，且因而可降低製造成本，且延遲值亦可被控制。因此，該膜係可有用地作為一偏光版保護膜之使用。

在下文中，將參考本發明的範例來更進一步詳細的描述本發明。然而，本發明不限於下列的範例。

實施例

在製造該纖維素膜中，第一澆鑄原生液4包括17.3%重量成分 的一醋酸丁酸纖維素(CAB)做為纖維素的成分，72.5%重量成分的二氯甲烷，8.05%重量成分的甲醇，1.9%重量成分的以脂肪族聚酯為基底的塑化劑，與0.25%重量成分的一苯并三唑之基底合成物做為一紫外光吸收劑，與第二澆鑄原生液2和6包括17.5%重量成分的醋酸丁酸纖維素，72.3%重量成分的二氯甲烷，8.05%重量成分的甲醇，1.9%重量成分的脂肪族聚酯之基底塑化劑做為塑化劑，和0.002%重量成分直徑為0.1μm到1μm的二氧化矽粒子。

一纖維素膜10由一表面層A 12，一基底層14和另一表面層B 16所組成，是由共同擠壓第一和第二澆鑄原液2,4和6到如第3圖所示之一厚度150μm和一寬度800mm的薄片狀之一金屬帶之一表面上之模型所製備。

如第2圖所示，包括由一表面層A 12，一基底層14與一表面層B 16所組成之一纖維素膜10係藉由轉動該金屬帶來蒸發澆鑄原生液中的溶劑並延伸擴展與乾燥該纖維素膜，使其被製造成總厚度40μm，且每一層厚度皆不超過整體厚度的33.3%。

量測物理特性之測試：

(1)鉛筆硬度測試-負載500g，速度60mm/分鐘，鉛筆角度45度，硬度：使用2H的鉛筆。

評估方法-畫5條線，找出在螢光燈下沒有微小刮傷的線數，(如果沒有刮傷的線數超過3/5，則代表OK)

(2)水蒸氣穿透率-測量方法：參考韓國工業規範KSA1013(一種測試防水封裝材料之水蒸氣穿透率的方法)

(3)尺寸穩定度-耐熱性：在經過連續24小時溫度80℃的環境後，量測膜 的尺寸變化

-耐濕熱性能：在經過連續24小時相對濕度90%RH及溫度60℃的環境後量測膜的尺寸變化。

經由前述方法製造的纖維素酯膜10經過測試，該纖維素酯膜10的表面硬度改善且超過1H的標準，且水蒸氣穿透率降低至24小時800g/m² ，甚至更低。尺寸穩定度，小到0.1%的應變或更小。因此，展現出如此低應變的卓越物理特性。

也就是說，根據本發明的纖維素酯膜係一延遲膜，係由85%到95%的纖維素酯，與相對於該光學膜總重5%到15%的芳香族或脂肪族聚合物所組成，且含有一包括8到15苯環之添加物，且取代範圍滿足下列方程式(1)及(2)：2.0≦X+Y≦2.9--------------------方程式(1)

0.1≦Y≦0.8--------------------------方程式(2)

(在此，X係為一乙醯基之取代度，而Y係為一丁醯基之取代度。)

從而，該膜具有一平面向延遲值(Ro)及一厚度方向之延遲值(Rth)之一總變異量(Ro值變異量+Rth值變異量)為15nm或更少、具有在一寬度方向介於20%至50%之間之一伸長率、以及具有一溶劑之一殘留量介於10%至100%之間，在23℃及相對濕度55%之條件下，該平面向延遲值(Ro)係介於20nm至200nm之間，且在23℃及相對濕度55%之條件下，該厚度方向之延遲值(Rth)係介於70nm至300nm之間。

如上所述，本發明之一種具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，該脂肪酸纖維素酯膜係使用藉由將一添加物與一鄰苯二甲酸 醋酸纖維素、一乙酸丁酸纖維素或一三醋酸纖維素混合所形成之一混合成份來做為一延遲膜之一成分，可降低一取代度；並藉由丁醯基取代，以一丁醯基低取代一傳統膜中的一成分之一官能基，係可改善一光程延遲實現特性；不需使用添加物來實現相位延遲；且實際應用於顯示器上具有極佳可視角補償性能。

雖然本發明已依據關於它確定可實施範例來表現和描述，應該要了解形式上修改在與在工藝上的那些技術與其中未能脫離和本發的範疇定義之細節都應視為附加的專利申請範圍。

2‧‧‧第二澆鑄原生液

4‧‧‧第一澆鑄原生液

6‧‧‧第二澆鑄原生液

10‧‧‧纖維素酯膜

12‧‧‧表面層A

14‧‧‧基底層

16‧‧‧表面層B

20‧‧‧模型

30‧‧‧帶

Claims (3)

1. 一種具有乙醯基及丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜，包括一延遲光學膜，該延遲光學膜係由相對於該延遲光學膜總重之85至95重量%的纖維素酯及5至15重量%的脂肪族聚酯塑化劑所組成，其中該纖維素酯滿足下列方程式(1)及(2)，且該脂肪酸纖維素酯膜在23℃及相對濕度55%之條件下其一平面向延遲值(Ro)係介於20nm至200nm之間且其一厚度方向之延遲值(Rth)係介於70nm至300nm之間，其中該脂肪酸纖維素酯膜在一寬度方向具有介於20%至50%之間之一伸長率，且具有當剝落時為介於10%至100%間之該膜每單位面積溶劑殘留量，2.0≦X+Y≦2.9--------------------方程式(1) 0.1≦Y≦0.8------------------------方程式(2)其中X係為一乙醯基之取代度，且Y係為一丁醯基之取代度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之脂肪酸纖維素酯膜，其中該平面向延遲(Ro)值及該厚度方向之延遲值(Rth)之一總變異量係為15nm或更少。
3. 一種製造如申請專利範圍第1或2項所述之該具有一乙醯基及一丁醯基之脂肪酸纖維素酯膜之方法，包括以下步驟：擠壓一澆鑄原生液於一帶(30)之一表面上，係藉由一模型(20)，並使該液形成一薄片狀；當將該薄片通過一輸送鋼帶(30)以及一剝落棒(32)時，以一機器行進方向(MD)及一橫向方向(TD)擠壓該薄片在一第一乾燥區(40)；以及蒸發在一第二乾燥區之一殘留溶劑。