TWI742673B - 光學薄膜及偏光板 - Google Patents
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Abstract
本發明的光學薄膜包含:(甲基)丙烯酸系共聚物、與玻璃轉移溫度為0℃以下的橡膠粒子。(甲基)丙烯酸系共聚物具有:來自於使均聚物的光彈性係數成為負數的單體A的構造單位、來自於使均聚物的光彈性係數成為正數且不具有脂環構造的單體B的構造單位、與來自於使均聚物的光彈性係數成為正數且具有脂環構造的單體C的構造單位,且前述(甲基)丙烯酸系共聚物的主鏈不具有環構造。光學薄膜的光彈性係數為-2.0×10-12
~2.0×10-12
Pa-1
。
Description
本發明為關於光學薄膜及偏光板。
使用於液晶顯示裝置等的顯示裝置中的偏光板,包含偏光器(polarizer)、與配置於該偏光器兩面之上的保護薄膜。近年,由於智慧手機等的在室外的使用等,對於偏光板或構成該偏光板的保護薄膜要求著:即使是在高溫·高濕的嚴苛的環境下,於顯示裝置中亦不易產生顯示不均。就如此般的觀點而言,作為保護薄膜係使用相較於以往的纖維素酯薄膜為低吸濕性且尺寸穩定性為更優異的(甲基)丙烯酸系樹脂薄膜。
在高溫高濕下容易產生的顯示裝置的顯示不均,係容易藉由展現相位差而產生,該相位差係起因於在高溫·高濕下的保護薄膜尺寸的變化而對於保護薄膜產生應力所致。為了抑制如此般的顯示不均,研討著使用光彈性係數的絕對值為降低的(甲基)丙烯酸系樹脂薄膜。
作為如此般的(甲基)丙烯酸系樹脂薄膜,已知有例如包含具有正數的光彈性係數的單體、具有負數的光彈性係數的單體、與第3單體的三成分系共聚物,且光彈性係數為低的光學薄膜。具體而言,已知有包含甲基丙烯酸甲酯(MMA)/甲基丙烯酸tert丁酯(t-BMA)/甲基丙烯酸苄酯(BzMA)共聚物的光學薄膜(例如,專利文獻1)、或包含甲基丙烯酸甲酯(MMA)/甲基丙烯酸三氟甲酯(3FMA)/甲基丙烯酸苄酯(BzMA)共聚物的光學薄膜(例如,專利文獻2)。
又,亦已知有包含甲基丙烯酸甲酯、與馬來醯亞胺系單體的共聚物的光學薄膜(例如,專利文獻3)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2013/021872號
[專利文獻2]日本特開2006-308682號公報
[專利文獻3]日本特開2014-181256號公報
[發明所欲解決之課題]
如此般的(甲基)丙烯酸系樹脂薄膜,大多為藉由熔融流延法(熔融法)來製造,但就可使用高分子量的樹脂等及對於所使用的材料的限制為少之觀點而言,以溶液流延法(澆鑄法)來製造為宜。
溶液流延法係經由下述之步驟來得到(甲基)丙烯酸系樹脂薄膜:將溶解或分散(甲基)丙烯酸系樹脂於溶劑中的塗佈液(dope)流延至支撐體上之步驟、從流延的塗膜中將溶劑揮發去除後再從支撐體上剝離而得到膜狀物之步驟、及乾燥所得到的膜狀物之同時進行拉伸之步驟。然而,如專利文獻1或2所表示般的包含(甲基)丙烯酸系共聚物的膜狀物,溶劑不易揮發去除,而乾燥性為低。如此般的膜狀物,由於包含大量溶劑,在高溫下搬送之同時並進行乾燥時,因搬送張力而容易伸長,故容易產生所謂的波浪狀的變形之問題。
為了提高乾燥性,以提高乾燥溫度為較佳;為了提高乾燥溫度,認為提高(甲基)丙烯酸系樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)為有效的。例如,專利文獻3所表示般的具有共聚物的光學薄膜,該共聚物具有來自於馬來醯亞胺的構造,雖然具有高的玻璃轉移溫度,但若該構造單位的含有量過多時,則容易變脆。因此,期望不使光學薄膜變脆(亦即,不會損及韌性)而提高乾燥性,並可抑制波浪狀的變形。
又,就進而容易抑制在高溫·高濕下的顯示不均之觀點而言,亦期待可維持光學薄膜與偏光器之間良好的接著性。
本發明係有鑑於上述情形所完成之發明,目的在於提供一種不會損及韌性並可抑制波浪狀的變形,且即使是在高溫·高濕下亦可維持與偏光器的良好的接著性,並能夠減低於顯示裝置中的顯示不均的光學薄膜及偏光板。
[解決課題之手段]
上述課題係可藉由以下的構成來解決。
本發明的光學薄膜包含:(甲基)丙烯酸系共聚物、與橡膠粒子,光彈性係數為-2.0×10-12
~2.0×10-12
Pa-1
,前述(甲基)丙烯酸系共聚物具有:來自於使均聚物的光彈性係數成為負數的單體A的構造單位、來自於使均聚物的光彈性係數成為正數且不具有脂環構造的單體B的構造單位、與來自於使均聚物的光彈性係數成為正數且具有脂環構造的單體C的構造單位,且前述(甲基)丙烯酸系共聚物的主鏈不具有環構造。
本發明的偏光板具有:偏光器、與配置於該偏光器器的至少一面上的本發明的光學薄膜。
[發明的效果]
依據本發明,可提供一種不會損及韌性並可抑制波浪狀的變形,且可維持在高溫·高濕下的與偏光器的良好的接著性,並能夠減低於顯示裝置中的顯示不均的光學薄膜及偏光板。
[實施發明之最佳形態]
本發明人發現,除了使均聚物的光彈性係數成為負數的單體A、與使均聚物的光彈性係數成為正數的單體B之外,進而共聚合作為第三成分的具有(構成側鏈的)脂環構造的單體C,且使用主鏈不具有環狀構造的(甲基)丙烯酸系共聚物,藉此可解決上述課題。
雖然該理由尚不明確,但可推測如下。相較於溶液流延法中所使用的溶劑,來自於具有脂環構造的單體C的構造單位展現出相對較高的疏水性,故能夠降低與該溶劑的親和性。又,來自於具有脂環構造的單體C的構造單位具有體積較大的構造,故能夠形成溶劑可在其中移動般的微小空間(空隙)。根據該等,以溶液流延法來製膜時,可容易將溶劑從膜狀物中揮發去除,故能夠提高乾燥性。又,由於具有脂環構造的單體C具有體積較大的構造,故容易提高膜狀物的玻璃轉移溫度。據此,可提高乾燥溫度,故能夠進而提高乾燥性。如此般地,藉由提高膜狀物的乾燥性,而因減少膜狀物中的殘留溶劑量,而使得膜狀物不易伸長,故可抑制在高溫下搬送時的波浪狀的變形。又,由於(甲基)丙烯酸系共聚物的主鏈不具有環狀構造,故即使是具有來自於具有脂環構造的單體C的構造單位,主鏈的移動亦不易受阻,而不易損及光學薄膜的韌性。進而,如前述般,由於光學薄膜具有微小空間(空隙),故接著劑等可容易且適度地浸透,因此,亦能夠提高與隔著接著劑的偏光器的接著性。
以下,對於本發明的實施形態,以參考圖面來進行詳細說明。
1.光學薄膜
光學薄膜包含:(甲基)丙烯酸系共聚物、與橡膠粒子。
1-1.(甲基)丙烯酸系共聚物
(甲基)丙烯酸系共聚物具有:來自於使均聚物的光彈性係數成為負數的單體A(以下亦簡稱為「單體A」)的構造單位、來自於使均聚物的光彈性係數成為正數的單體B(以下亦簡稱為「單體B」)的構造單位、與來自於具有脂環構造的單體C(以下亦簡稱為「單體C」)的構造單位。尚,(甲基)丙烯酸係指甲基丙烯酸或丙烯酸之意。
(單體A)
單體A係使該均聚物的光彈性係數成為負數的單體。單體A的均聚物的光彈性係數,只要是包含(甲基)丙烯酸系共聚物的光學薄膜的光彈性係數成為後述之範圍內即可,並無特別限制,例如以-10×10-12
~-2×10-12
Pa-1
為較佳,以-8×10-12
~-4×10-12
Pa-1
為又較佳。
單體A的均聚物的光彈性係數,可依據以下的程序來進行測量。
1)使用單體A的均聚物,並準備厚度0.1mm的澆鑄薄膜。
2)除了對於任意的一個方向施加拉伸負載以外,依據與後述之光學薄膜的光彈性係數的測量方法為相同的方法來測量準備的薄膜的光彈性係數。
尚,若薄膜為極脆等、而使得薄膜的光彈性係數的測量為困難之情形時,亦可使其與甲基丙烯酸甲酯(MMA)等的光彈性係數為已知的單體進行共聚合,測量該共聚物薄膜的彈性係數,由共聚合比來求出單體A的光彈性係數。
只要是該均聚物的光彈性係數為能滿足上述範圍般的含有乙烯性雙鍵的化合物即可,單體A並無特別限制,該例子中包含有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸t-丁酯等的(甲基)丙烯酸烷基酯化合物、或α甲基苯乙烯等。(甲基)丙烯酸烷基酯化合物的烷基部分的碳原子數為例如1~7,較佳可設為1~5。
單體A係進而可以是使該均聚物的配向雙折射成為正數的單體,亦可以是使配向雙折射成為負數的單體。其中,就容易將包含(甲基)丙烯酸系共聚物的光學薄膜的光彈性係數調整成後述之範圍內之觀點而言,單體A係以使該均聚物的配向雙折射成為負數的單體為較佳,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為特佳。
單體A的均聚物的配向雙折射(△n),可藉由以下的方法來進行特定。
具體而言係如下:
1)使用單體A的均聚物,並準備厚度0.1mm的澆鑄薄膜。將該薄膜裁切成5.0cm見方的正方形後,將薄膜的兩端夾在夾頭中(夾頭間3.0cm),以均聚物的(Tg+5)℃下來拉伸成1.5倍。
2)使用日本分光(股)製偏振光橢圓計M-220來測量拉伸後的薄膜在589nm中的相位差(Re),並依據下述式來求出配向雙折射(△n)。
△n=Re/d
△n:配向雙折射(-)
Re:相位差(nm)
d:薄膜的厚度(nm)
單體A係可使用一種類,亦可組合二種類以上來使用。
來自於單體A的構造單位的含有量,只要是以光學薄膜的光彈性係數成為後述之範圍來進行設定即可,並無特別限制,相對於來自於單體A的構造單位、來自於單體B的構造單位、與來自於單體C的構造單位的合計含有量,以30~70質量%為較佳,以60~70質量%為又較佳。
單體B係使均聚物的光彈性係數成為正數的單體且與單體C不同,亦即,不具有脂環構造且為使該均聚物的光彈性係數成為正數的單體。單體B的均聚物的光彈性係數,只要是包含(甲基)丙烯酸系共聚物的光學薄膜的光彈性係數成為後述之範圍內即可,並無特別限制,例如以2×10-12
Pa-1
以上為較佳,以10×10-12
~50×10-12
Pa-1
為又較佳。單體B的均聚物的光彈性係數,可依據與前述為相同的方法來進行特定。
只要是不具有脂環構造且能使該均聚物的光彈性係數滿足上述範圍般的含有乙烯性雙鍵的化合物即可,單體B並無特別限制,例如以具有芳香環的含有乙烯性雙鍵的化合物為較佳。具有芳香環的含有乙烯性雙鍵的化合物之例子中,包含有甲基丙烯酸苄酯(BzMA)、甲基丙烯酸苯基酯(PhMA)、丙烯酸苄酯(BzAA)等的芳香族(甲基)丙烯酸酯化合物、或苯乙烯(St)、對氯苯乙烯等的芳香族乙烯基化合物。
單體B係可以是使該均聚物的配向雙折射成為正數的單體,亦可以是使配向雙折射成為負數的單體。其中,就容易將光學薄膜的光彈性係數調整成後述之範圍內之觀點而言,單體B係以使該均聚物的配向雙折射成為正數的單體為較佳。如此般的單體B係以芳香族(甲基)丙烯酸酯化合物為又較佳,以甲基丙烯酸苄酯(BzMA)為特佳。尚,就可得到主鏈不具有環構造的(甲基)丙烯酸系共聚物之觀點而言,單體B中不包含具有構成主鏈的環構造的單體,例如苯基馬來醯亞胺等的馬來醯亞胺類。
單體B係可使用一種類,亦可組合二種類以上來使用。
(單體C)
單體C係具有脂環構造且使均聚物的光彈性係數成為正數的單體。該脂環構造係構成(甲基)丙烯酸系共聚物的側鏈。單體C的均聚物的光彈性係數,只要是包含(甲基)丙烯酸系共聚物的光學薄膜的光彈性係數成為後述之範圍內即可,並無特別限制,例如以超過0Pa-1
未滿50×10-12
Pa-1
為較佳,以2×10-12
Pa-1
以上未滿10×10-12
Pa-1
為又較佳。單體C的均聚物的光彈性係數,可依據與前述為相同的方法來進行特定。
只要是具有脂環構造且能使該均聚物的光彈性係數滿足上述範圍般的含有乙烯性雙鍵的化合物即可,單體C並無特別限制,該例子中包含有甲基丙烯酸環己酯(CHMA)、甲基丙烯酸二環戊酯(DCPMA)、甲基丙烯酸異莰基酯(IBX)、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、甲基丙烯酸二環戊酯(CPMA)等的具有脂環構造的(甲基)丙烯酸酯、或乙烯基環己烷等的具有脂環構造的乙烯基類等。
其中,作為脂環構造,以具有橋聯環烴基(聯環、三環等)的(甲基)丙烯酸酯化合物為較佳。由於橋聯環烴基具有體積較大的構造,故於光學薄膜的製造時,在樹脂基質中容易形成溶劑可移動的空間。據此,容易提高溶劑的揮發去除性(亦即,乾燥性),並容易抑制波浪狀的變形。又,由於橋聯環烴基包含許多三級碳原子,故藉由施加電暈處理等而可容易生成羥基,而容易提高光學薄膜與偏光器的接著性。具有橋聯環烴基的(甲基)丙烯酸酯化合物之例中包含有甲基丙烯酸二環戊酯(DCPMA)、甲基丙烯酸異莰基酯(IBX),較佳為甲基丙烯酸二環戊酯(DCPMA)。尚,就得到主鏈不具有環構造的(甲基)丙烯酸系共聚物之觀點而言,單體C中不包含具有構成主鏈的環構造的單體,例如環己基馬來醯亞胺等的馬來醯亞胺類。
單體C係可使用一種類,亦可組合二種類以上來使用。
來自於單體B的構造單位、與來自於單體C的構造單位的合計含有量,只要是以光學薄膜的光彈性係數成為後述之範圍來進行設定即可,並無特別限制,相對於來自於單體A的構造單位、來自於單體B的構造單位、與來自於單體C的構造單位的合計含有量,以30~70質量%為較佳,以30~40質量%為又較佳。尚,相對於構成(甲基)丙烯酸系共聚物的總構造單位,來自於單體A的構造單位、來自於單體B的構造單位、與來自於單體C的構造單位的合計含有量係可以是100質量%。
又,將來自於單體B的構造單位的含有量設為b、來自於單體C的構造單位的含有量設為c時,c/(b+c)較佳為0.4~0.8(質量比)。若c/(b+c)為0.4以上時,由於適度包含許多來自於具有體積較大的構造的單體C的構造單位,故所得到的膜狀物在樹脂基質中容易形成許多溶劑可移動的空間。據此,容易提高溶液流延法中的溶劑的揮發
去除性(亦即,乾燥性),並容易抑制波浪狀的變形。又,由於在膜狀物中容易形成許多空間,故接著劑容易浸透,而與偏光器的接著性亦容易提高。若c/(b+c)為0.8以下時,由於適度包含許多來自於單體B的構造單位,故(甲基)丙烯酸系共聚物的光彈性係數的絕對值將不易變大。據此,即使是施加應力至光學薄膜亦不易產生相位差,而於顯示裝置中將不易產生顯示不均。就上述觀點而言,c/(b+c)又較佳為0.5~0.8(質量比)。
又,就不損及光學薄膜的韌性之觀點而言,(甲基)丙烯酸系共聚物係以主鏈不具有環構造為較佳。所謂的主鏈不具有環構造,具體而言係指:不具有使構成主鏈的原子成為環構成原子的環之意思。例如,(甲基)丙烯酸系共聚物不具有來自於具有構成主鏈的環構造的單體(例如,苯基馬來醯亞胺或環己基馬來醯亞胺等的馬來醯亞胺類)的構造單位。如此般地,主鏈不具有環構造的(甲基)丙烯酸系共聚物,由於主鏈的移動不易受到阻礙,故不易損及光學薄膜的韌性或柔軟性。
(甲基)丙烯酸系共聚物的重量平均分子量(Mw)係以30萬以上為較佳。若(甲基)丙烯酸系共聚物的重量平均分子量為30萬以上時,由於容易提高光學薄膜的機械強度(韌性等),故能夠更進一步抑制波浪狀的變形。就上述觀點而言,(甲基)丙烯酸系共聚物的重量平均分子量係以50萬~300萬為又較佳,以60萬~200萬為更佳。可依據與前述為相同的方法來測量重量平均分子量。
(玻璃轉移溫度)
(甲基)丙烯酸系共聚物的玻璃轉移溫度(Tg)係以90℃以上為較佳,以120~150℃為又較佳。若(甲基)丙烯酸系共聚物的Tg在上述範圍內時,不僅能夠提高光學薄膜的耐熱性,且亦能夠提高乾燥性,故能夠更加減低在乾燥步驟中的波浪狀的變形。為了提高(甲基)丙烯酸系共聚物的Tg,例如,以增加來自於具有脂環構造的單體C的構造單位的含有量為較佳。
相對於光學薄膜,(甲基)丙烯酸系共聚物的含有量係以60質量%以上為較佳,以70質量%以上為又較佳。
1-2.橡膠粒子
橡膠粒子係能夠賦予光學薄膜韌性或柔軟性。
橡膠粒子係包含橡膠狀聚合物(交聯聚合物)的粒子。橡膠狀聚合物之例子中包含有丁二烯系交聯聚合物、(甲基)丙烯酸系交聯聚合物及有機矽氧烷系交聯聚合物。其中,就與甲基丙烯酸系樹脂的折射率差小,且光學薄膜的透明性不易受到損及之觀點而言,以(甲基)丙烯酸系交聯聚合物為較佳,以丙烯酸系交聯聚合物(丙烯酸系橡膠狀聚合物)為又較佳。
即,橡膠粒子係以包含丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的粒子為較佳。
(丙烯酸系橡膠狀聚合物(a))
丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)係將丙烯酸酯作為主成分的交聯聚合物。亦即,丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)係以包含來自於丙烯酸酯的構造單位、來自於能夠與其共聚合的單體的構造單位、與來自於1分子中具有2個以上的自由基聚合性基(非共軛的反應性雙鍵)的多官能性單體的構造單位的交聯聚合物為較佳。
丙烯酸酯係以丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等的烷基的碳數為1~12的丙烯酸烷基酯為較佳。丙烯酸酯係可以是1種類,亦可以是2種類以上。就將橡膠粒子的玻璃轉移溫度設為-15℃以下的觀點而言,丙烯酸酯係以至少包含碳數4~10的丙烯酸烷基酯為較佳。
相對於構成丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的總構造單位,來自於丙烯酸酯的構造單位的含有量係以50~80質量%為較佳,以60~80質量%為又較佳。若丙烯酸酯的含有量為上述範圍內時,則容易賦予薄膜充分的韌性。
能夠共聚合的單體係指能夠與丙烯酸酯共聚合的單體中,除了多官能性單體以外者。亦即,能夠共聚合的單體不具有2個以上的自由基聚合性基。能夠共聚合的單體之例子中,包含有甲基丙烯酸甲酯等的甲基丙烯酸酯;苯乙烯、甲基苯乙烯等的苯乙烯類;丙烯腈、甲基丙烯腈等的不飽和腈類等。其中,能夠共聚合的單體係以包含苯乙烯類為較佳。
相對於構成丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的總構造單位,來自於苯乙烯類的構造單位的含有量係以5~40質量%為較佳,以10~30質量%為又較佳。
多官能性單體之例子中包含有(甲基)丙烯酸烯丙基酯、三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基異氰脲酸酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、馬來酸二烯丙酯、己二酸二乙烯酯、二乙烯苯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
相對於構成丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的總構造單位,來自於多官能性單體的構造單位的含有量係以0.05~10質量%為較佳,以0.1~5質量%為又較佳。若多官能性單體的含有量為0.05質量%以上時,由於容易提高所得到的丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的交聯度,故不會過度損及所得到的薄膜的硬度、剛性,若為10質量%以下時,則不易損及薄膜的韌性。
可藉由例如以熱分解GC-MS所檢測的波峰面積比,來測量構成丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的單體組成。
包含丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的粒子係可以是含有丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)所構成的粒子;亦可以是含有丙烯酸系接枝共聚物所構成的粒子,該丙烯酸系接枝共聚物是在丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的存在下,將甲基丙烯酸酯等的單體的混合物進行至少1階段以上聚合而得到者。含有丙烯酸系接枝共聚物所構成的粒子係可以是核殼型的粒子,具有:包含丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的核心部、與包覆其的殼體部。
亦即,核殼型的粒子的核心部包含丙烯酸系橡膠狀聚合物(a);殼體部包含含有來自於甲基丙烯酸酯的構造單位的聚合物(b)。
構成聚合物(b)的甲基丙烯酸酯係以甲基丙烯酸甲酯等的烷基的碳數為1~12的甲基丙烯酸烷基酯為較佳。甲基丙烯酸酯係可以是1種類,亦可以是2種類以上。
相對於構成聚合物(b)的總構造單位,甲基丙烯酸酯的含有量係以50質量%以上為較佳。若甲基丙烯酸酯的含有量為50質量%以上時,所得到的薄膜的硬度、剛性將不易降低。又,就提高與二氯甲烷等的溶劑的親和性之觀點而言,相對於構成聚合物的總構造單位,甲基丙烯酸酯的含有量係以70質量%以上為又較佳。
聚合物(b)係可進而包含來自於能夠共聚合的其他單體的構造單位。其他單體之例子中包含有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸n-丁酯等的丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等的具有脂環式構造、雜環式構造或芳香族基的(甲基)丙烯酸系單體(含環構造的(甲基)丙烯酸系單體)。
橡膠粒子中的接枝成分的重量比率(接枝率)係以10~250%為較佳,以25~200%為又較佳,以40~200%為又較佳,以60~150%為更佳。若上述質量比為10%以上時,由於殼體部的比例不會變得過少,故不易損及薄膜的硬度或剛性。若上述質量比為250%以下時,由於核心部的比例不會變得過少,故不易損及薄膜的韌性或脆性改善效果。
依據以下的方法來測量接枝率。
1)將核殼型的粒子2g溶解於甲基乙基酮50ml中,使用離心分離機(日立工機(股)製、CP60E),以旋轉數30000rpm、溫度12℃下進行離心分離1小時,而分離成不溶成分與可溶成分(設定離心分離作業合計3次)。
2)將所得到的不溶成分的重量套用下述式中來計算出接枝率。
接枝率(%)=[{(甲基乙基酮不溶成分的重量)-(丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的重量)}/(丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的重量)]×100
(關於物理性質)
橡膠粒子中所包含的橡膠狀聚合物的玻璃轉移溫度(Tg)係以20℃以下為較佳。若橡膠粒子中所包含的橡膠狀聚合物的玻璃轉移溫度(Tg)為20℃以下時,將能夠賦予薄膜適當的韌性。就容易賦予薄膜充分的韌性之觀點而言,橡膠粒子中所包含的橡膠狀聚合物的玻璃轉移溫度(Tg)係以0℃以下為又較佳,以-10℃以下為更佳,以-20℃以下為特佳。
橡膠粒子中所包含的橡膠狀聚合物的玻璃轉移溫度(Tg)係能夠依據與前述為相同的方法來進行測量。或者,可藉由分析來特定出橡膠狀聚合物的單體組成,因應於單體組成計算出各單體的均聚物的玻璃轉移溫度的平均值,來作為橡膠狀聚合物的玻璃轉移溫度。例如,橡膠狀聚合物為單體A與單體B的共聚物(單體A的質量分率:ma、單體B的質量分率:mb)之情形時,可以計算出橡膠狀聚合物的玻璃轉移溫度=TgA×ma+TgB×mb(TgA:單體A的均聚物的玻璃轉移溫度、TgB:單體B的均聚物的玻璃轉移溫度)。
可藉由例如構成核心部或殼體部的聚合物的組成或接枝率,來調整橡膠粒子的玻璃轉移溫度(Tg)。為了降低橡膠粒子的玻璃轉移溫度(Tg),如後述般,例如,以增加核心部的丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)中的烷基的碳原子數為4以上的丙烯酸酯/能夠共聚合的單體之質量比(例如3以上,較佳設為4以上10以下)為較佳。
在沿著薄膜的厚度方向的截面(較佳為與拉伸方向平行的截面)當中,橡膠粒子的形狀係可以是扁平,亦可以不是扁平。例如光學薄膜為被拉伸者之情形時,橡膠粒子通常可以是扁平。橡膠粒子的平均長徑(若不是扁平之情形時的平均粒徑)係以100~500nm為較佳。若橡膠粒子的平均長徑為100nm以上時,則容易賦予光學薄膜充分的靭性或柔軟性;若為500nm以下時,則容易抑制光學薄膜的霧度的增加。橡膠粒子的平均長徑係以200~400nm為又較佳。橡膠粒子的平均長徑為橡膠粒子的長徑的平均值。
可依據以下的方法來計算出橡膠粒子的平均長徑。
1)對光學薄膜的的截面進行TEM觀察。觀察區域係可以設為相當於光學薄膜的厚度的區域,亦可以設為5μm×5μm的區域。若將相當於光學薄膜的厚度的區域設為觀察區域之情形時,測量部位係可設為1部位。若將5μm×5μm的區域設為觀察區域之情形時,測量部位係可設為4部位。
2)測量所得到的TEM畫面中的各橡膠粒子的長徑及短徑。將由複數的橡膠粒子所得到的長徑的平均值設為「平均長徑」。
尚,若橡膠粒子不是扁平之情形時,測量各橡膠粒子的圓等效直徑,並將該平均值設為「平均粒徑」即可。
橡膠粒子的含有量並無特別限定,相對於(甲基)丙烯酸系共聚物,以5~25質量%為較佳,以5~15質量%為又較佳。
1-3.其他的成分
因應所需,光學薄膜可進而含有上述以外的其他的成分。其他的成分之例子中包含有用來賦予薄膜滑動性的消光劑。消光劑係可以是二氧化矽粒子等的無機微粒子,亦可以是玻璃轉移溫度為80℃以上的有機微粒子。
1-4.物理性質
(光彈性係數)
光學薄膜的光彈性係數,以-2.0×10-12
~2.0×10-12
Pa-1
為較佳。若光彈性係數為上述範圍內時,即使是例如於高溫高濕下因偏光板的翹曲而致使應力產生於光學薄膜上之情形,亦不容易展現起因於該應力所造成的相位差,故不易產生雲斑等的顯示不均。尚,由於上述顯示不均可看得出為雲狀,故被稱為雲斑(cloud mura)。就上述觀點而言,光學薄膜的光彈性係數,以-1.0×10-12
~1.0×10-12
Pa-1
為又較佳。
可依據以下的方法來測量光學薄膜的光彈性係數。
亦即,使用KOBRA-31PRW(王子計測機器公司製),對於光學薄膜的面內慢軸方向施加拉伸負載(應力)來進行拉伸試驗,並測量此時在波長589nm下所展現的相位差。具體而言,在拉伸負載(應力)為1~15N的範圍內,標繪出相對於張力(N)的相位差(nm)的10個點,計算出使該標繪近似直線時的斜率,並將該斜率作為光彈性係數。可以23℃、55%RH下來進行測量。尚,若無法特定出面內慢軸方向之情形時,係設定為對於光學薄膜的寬度方向施加拉伸負載。
可藉由(甲基)丙烯酸系共聚物的單體組成來調整光學薄膜的光彈性係數。為了減小光學薄膜的光彈性係數的絕對值,例如,以將來自於使均聚物的光彈性係數成為負數的單體A的構造單位的含有量、與來自於使均聚物的光彈性係數成為正數的單體B的構造單位的含有量(及/或來自於具有脂環構造的單體C的構造單位的含有量)之比,調整至能整體抵消光彈性係數的範圍為較佳。
(玻璃轉移溫度)
光學薄膜的玻璃轉移溫度(Tg)係例如以90~150℃為較佳。若光學薄膜的Tg為90℃以上時,不僅能夠提高光學薄膜的耐熱性,於藉由溶液流延法之光學薄膜的製造時,亦由於可提高乾燥溫度,故可容易提高乾燥性。若光學薄膜的Tg為150℃以下時,由於可減少來自於剛硬的單體的構造單位的含有量,故不易損及光學薄膜的韌性。光學薄膜的Tg係以120~150℃為又較佳。可依據與前述為相同的方法來測量光學薄膜的玻璃轉移溫度。
光學薄膜的玻璃轉移溫度,主要可藉由(甲基)丙烯酸系共聚物的單體組成來進行調整。為了提高光學薄膜的玻璃轉移溫度,例如,以增加來自於具有脂環構造的單體C的構造單位的含有量為較佳。
(內部霧度)
光學薄膜的內部霧度,如同前述般,以1.0%以下為較佳,以0.1%以下為又較佳,以0.05%以下為更佳。可依據與前述為相同的方法來測量光學薄膜的內部霧度。
能夠藉由橡膠粒子的含有量等來調整光學薄膜的內部霧度。為了降低光學薄膜的內部霧度,故以減少橡膠粒子的含有量為較佳。
(相位差Ro及Rt)
就光學薄膜為例如作為IPS模式用的相位差薄膜來使用之觀點而言,在測量波長550nm、23℃、55%RH的環境下所測量的面內方向的相位差Ro係以0~10nm為較佳,以0~5nm為又較佳。光學薄膜的厚度方向的相位差Rt係以-20~20nm為較佳,以-10~10nm為又較佳。
Ro及Rt係分別依下述式來定義。
式(2a):Ro=(nx-ny)×d
式(2b):Rt=((nx+ny)/2-nz)×d
(式中,
nx表示薄膜的面內慢軸方向(折射率成為最大的方向)的折射率,
ny表示垂直於薄膜的面內慢軸的方向的折射率,
nz表示薄膜的厚度方向的折射率,
d表示薄膜的厚度(nm))。
可藉由自動雙折射率儀Axo Scan(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:Axo Matrix公司製)來確認光學薄膜的面內慢軸。
可依據以下的方法來測量Ro及Rt。
1)在23℃、55%RH的環境下將光學薄膜調濕24小時。利用阿貝折射儀來測量該薄膜的平均折射率,並使用市售的測微器來測量厚度d。
2)在23℃、55%RH的環境下,使用自動雙折射率儀Axo Scan(Axo Scan Mueller Matrix Polarimeter:Axo Matrix公司製),分別來測量調濕後的薄膜在測量波長550nm下的延遲Ro及Rt。
可藉由例如(甲基)丙烯酸系共聚物的單體組成或拉伸條件來調整光學薄膜的相位差Ro及Rt。
(殘留溶劑量)
由於光學薄膜較佳以溶液流延法來進行製膜,故進而能夠包含殘留溶劑。相對於光學薄膜,殘留溶劑量係以700ppm以下為較佳,以30~700ppm為又較佳。能夠藉由光學薄膜的製造步驟中的流延至支撐體上的塗佈液之乾燥條件來調整殘留溶劑的含有量。
可藉由頂空氣體層析法(head space gas chromatography)來測量光學薄膜的殘留溶劑量。頂空氣體層析法係將樣品封裝在容器中並加熱,以容器中充滿揮發成分之狀態下快速地將容器中的氣體注入至氣體層析儀來進行質量分析,進行化合物的鑑定之同時進行揮發成分的定量。頂空氣相層析法係藉由氣體層析儀,能夠觀測揮發成分的全波峰之同時,並藉由使用利用電磁氣的相互作用的分析法,而可在高精度下合併進行揮發性物質或單體等的定量。
(厚度)
光學薄膜的厚度並無特別限制,以10~60μm為較佳,以10~40μm為又較佳。
2.光學薄膜的製造方法
本發明的光學薄膜係能夠依據任意的方法來製造,就可使用高分子量的(甲基)丙烯酸系共聚物等的觀點而言,以溶液流延法來製造為較佳。亦即,光學薄膜係可經由至少下述之步驟來製造:1)得到包含前述之(甲基)丙烯酸系共聚物、橡膠粒子、與溶劑的塗佈液之步驟、2)將所得到的塗佈液流延至支撐體上後,進行乾燥及剝離後得到膜狀物之步驟、與3)因應所需而將所得到的膜狀物進行拉伸之同時並使其乾燥之步驟。
關於1)之步驟
將(甲基)丙烯酸系共聚物與橡膠粒子溶解或分散於溶劑中來調製塗佈液。
使用於塗佈液中的溶劑係至少包含能夠溶解(甲基)丙烯酸系共聚物的有機溶劑(良溶劑)。良溶劑之例子中包含有二氯甲烷等的氯系有機溶劑;或乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、四氫呋喃等的非氯系有機溶劑。其中,以二氯甲烷為較佳。
使用於塗佈液中的溶劑係可進而包含不良溶劑。不良溶劑之例子中包含有碳原子數1~4的直鏈或分支鏈狀的脂肪族醇。若塗佈液中的醇的比率變高,則膜狀物容易凝膠化,而容易從金屬支撐體上剝離。作為碳原子數1~4的直鏈或分支鏈狀的脂肪族醇,可舉出甲醇、乙醇、n-丙醇、iso-丙醇、n-丁醇、sec-丁醇、tert-丁醇。該等之中就塗佈液的穩定性、沸點較低且乾燥性亦良好等而言,以乙醇為較佳。
關於2)之步驟
將所得到的塗佈液流延至支撐體上。塗佈液的流延係可從流延模具中排出來進行。
接下來,將流延至支撐體上的塗佈液中的溶劑蒸發並使其乾燥。將乾燥後的塗佈液從支撐體上剝離,而得到膜狀物。
從支撐體上剝離時的塗佈液的殘留溶劑量(剝離時的膜狀物的殘留溶劑量)係例如以25質量%以上為較佳,以30~37質量%為又較佳。若剝離時的殘留溶劑量為37質量%以下時,則容易抑制因剝離而造成的膜狀物的過度伸長。
剝離時的塗佈液的殘留溶劑量係依據下述式來定義。以下亦為相同。
塗佈液的殘留溶劑量(質量%)=(塗佈液的加熱處理前質量-塗佈液的加熱處理後質量)/塗佈液的加熱處理後質量×100
尚,所謂的測量殘留溶劑量時的加熱處理,係指以140℃、30分鐘的加熱處理。
可藉由在支撐體上的塗佈液的乾燥溫度或乾燥時間、支撐體的溫度等,來調整剝離時的殘留溶劑量。
關於3)之步驟
將所得到的膜狀物進行乾燥。乾燥係可以一階段來進行,亦可以多階段來進行。又,因應所需,乾燥係可一邊拉伸一邊來進行。
例如,膜狀物之乾燥步驟可包含:將膜狀物進行預備乾燥之步驟(預備乾燥步驟)、將膜狀物拉伸之步驟(拉伸步驟)、與將拉伸後的膜狀物進行乾燥之步驟(主乾燥步驟)。
(預備乾燥步驟)
預備乾燥溫度(拉伸前的乾燥溫度)係能夠高於拉伸溫度的溫度。具體而言,將(甲基)丙烯酸系共聚物的玻璃轉移溫度設為Tg時,以(Tg-50)~(Tg+50)℃為較佳。若預備乾燥溫度為(Tg-50)℃以上時,由於容易適當揮發溶劑,故容易提高搬送性(操作性);若為(Tg+50)℃以下時,由於溶劑不會過度揮發,故不易損及於之後的拉伸步驟中的拉伸性。若為(a)利用拉幅拉伸機或輥搬送之同時以非接觸加熱型之方式來使其乾燥之情形時,能夠以測量拉伸機內溫度或熱風溫度等的環境溫度來作為初期乾燥溫度。
(拉伸步驟)
因應所需的光學特性來進行拉伸即可,以至少沿著一個方向拉伸為較佳,亦可沿著相互垂直的二個方向拉伸(例如,膜狀物的寬度方向(TD方向)、和與其垂直的搬送方向(MD方向)的雙軸拉伸)。
製造光學薄膜時的拉伸倍率係以5~100%為較佳,以20~100%為又較佳。若雙軸拉伸之情形時,以各方向中的拉伸倍率分別為上述範圍內為較佳。
拉伸倍率(%)係以(拉伸後的薄膜的拉伸方向大小-拉伸前的薄膜的拉伸方向大小)/(拉伸前的薄膜的拉伸方向大小)×100來定義。尚,若進行雙軸拉伸之情形時,對於TD方向與MD方向,以分別設為上述拉伸倍率為較佳。
拉伸溫度(拉伸時的乾燥溫度)係與前述為相同地,將(甲基)丙烯酸系共聚物的玻璃轉移溫度設為Tg時,以Tg(℃)以上為較佳,以(Tg+10)~(Tg+50)℃為又較佳。若拉伸溫度為Tg(℃)以上(較佳為(Tg+10)℃以上)時,由於容易適當揮發溶劑,故容易將拉伸張力調整至適當的範圍;若為(Tg+50)℃以下時,由於溶劑不會過度揮發,故不易損及拉伸性。拉伸溫度係能夠設為例如90℃以上。與前述為相同地,拉伸溫度係以測量(a)拉伸機內溫度等的環境溫度為較佳。
拉伸開始時的膜狀物中的殘留溶劑量,與剝離時的膜狀物中的殘留溶劑量較佳為相同程度,例如以20~30質量%為較佳,以25~30質量%為又較佳。
膜狀物的TD方向(寬度方向)的拉伸,例如,能以鉗夾或針來固定膜狀物的兩端,並使鉗夾或針的間隔於行進方向拉開之方法(拉幅機法)來進行。膜狀物的MD方向的拉伸,例如,能對複數輥賦予圓周速率差,利用在其之間的輥圓周速率差之方法(輥法)來進行。
(主乾燥步驟)
就更加減低殘留溶劑量之觀點而言,以於拉伸後進而乾燥所得到的膜狀物為較佳。例如以利用輥等來搬送拉伸後所得到的膜狀物之同時進行乾燥為較佳。
主乾燥溫度(未拉伸之情形時的乾燥溫度)係將(甲基)丙烯酸系共聚物的玻璃轉移溫度設為Tg時,以(Tg-50)~(Tg-10)℃為較佳,以(Tg-40)~(Tg-10)℃為又較佳。若後乾燥溫度為(Tg-50)℃以上時,則容易從拉伸後的膜狀物中充分揮發去除溶劑;若為(Tg-10)℃以下時,則能夠高度地抑制膜狀物的變形等。與前述為相同地,主乾燥溫度係以測量(a)熱風溫度等的環境溫度為較佳。
3.偏光板
本發明的偏光板具有:偏光器、配置於該偏光器的至少一面上的本發明的光學薄膜、與配置於此等之間的接著層。
圖1係表示本發明的一實施形態相關的偏光板100的截面圖。如圖1所表示般,偏光板100係能夠具有:偏光器110、本發明的光學薄膜120、對向薄膜130、與接著層140,該接著層140係配置於偏光器110與光學薄膜120之間及偏光器110與對向薄膜130之間。
3-1.偏光器(polarizer)
偏光器係僅使一定方向的偏光面(plane of polarization)的光通過的元件,其為聚乙烯醇系偏光薄膜。聚乙烯醇系偏光薄膜之中,具有對聚乙烯醇系薄膜染色碘而成的聚乙烯醇系偏光薄膜,與對聚乙烯醇系薄膜染色雙色性染料而成的聚乙烯醇系偏光薄膜。
聚乙烯醇系偏光薄膜係可以是將聚乙烯醇系薄膜進行單軸拉伸後,以碘或雙色性染料來染色而成的薄膜(較佳為進而以硼化合物施予耐久性處理而成的薄膜);亦可以是將聚乙烯醇系薄膜以碘或雙色性染料來染色後,再進行單軸拉伸的薄膜(較佳為進而以硼化合物施予耐久性處理而成的薄膜)。偏光器的吸收軸,通常是與最大拉伸方向為平行。
例如可使用日本特開2003-248123號公報、日本特開2003-342322號公報等所記載的乙烯單位的含有量1~4莫耳%、聚合度2000~4000、皂化度99.0~99.99莫耳%的乙烯改質聚乙烯醇。
偏光器的厚度係以5~30μm為較佳,為了使偏光板薄型化,故以5~20μm為又較佳。
3-2.光學薄膜
本發明的光學薄膜為配置於偏光器之一面(較佳為與液晶晶胞為對向的面)。光學薄膜係能夠作為偏光板保護薄膜(較佳為相位差薄膜)之功能。
3-3.對向薄膜
對向薄膜係可以是本發明的光學薄膜,亦可以是除此以外的其他光學薄膜。其他光學薄膜之例子中包含有市售的纖維素酯薄膜(例如,Konica Minolta TAC KC8UX、KC5UX、KC4UX、KC8UCR3、KC4SR、KC4BR、KC4CR、KC4DR、KC4FR、KC4KR、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC8UY-HA、KC2UA、KC4UA、KC6UA、KC8UA、KC2UAH、KC4UAH、KC6UAH,以上為Konica Minolta(股)製、Fuji TAC T40UZ、Fuji TAC T60UZ、Fuji TAC T80UZ、Fuji TAC TD80UL、Fuji TAC TD60UL、Fuji TAC TD40UL、Fuji TAC R02、Fuji TAC R06,以上為Fuji film(股)製)。
對向薄膜的厚度係例如為5~100μm,較佳能夠設為40~80μm。
3-3.接著層
接著層係能夠分別配置於偏光器與光學薄膜之間及偏光器與對向薄膜之間。
接著劑層係可以是由水系接著劑所得到的層,亦可以是活性能量線硬化性接著劑的硬化物層。
(水系接著劑)
水系接著劑之例子中包含有乙烯聚合物系、明膠系、乙烯系乳膠系、聚胺基甲酸酯系、異氰酸酯系、聚酯系、環氧系等。其中,就容易得到與作為偏光器的聚乙烯醇系偏光薄膜的接著性之觀點而言,以包含乙烯聚合物的水系接著劑為較佳,以包含聚乙烯醇系樹脂的水接著劑(完全皂化型聚乙烯醇水溶液等)為又較佳。包含聚乙烯醇系樹脂的水系接著劑係可進而包含硼酸或硼砂、戊二醛或三聚氰胺、草酸等的水溶性交聯劑。
(活性能量線硬化性接著劑)
活性能量線硬化性接著劑係可以是光自由基聚合性組成物,亦可以是光陽離子聚合性組成物。其中,以光陽離子聚合性組成物為較佳。
光陽離子聚合性組成物係包含環氧系化合物與光陽離子聚合起始劑。
所謂的環氧系化合物係指分子內具有1個以上(較佳為2個以上)的環氧基的化合物。環氧系化合物之例子中包含有:使環氧氯丙烷與脂環式多元醇反應所得到的氫化環氧系化合物(具有脂環式環的多元醇的縮水甘油醚);脂肪族多元醇或該環氧烷烴加成物的聚縮水甘油醚等的脂肪族環氧系化合物;分子內具有1個以上的鍵結於脂環式環的環氧基的脂環式環氧系化合物。環氧系化合物係可僅只使用1種,亦可併用2種以上。
光陽離子聚合起始劑係可以是例如芳香族重氮鹽;芳香族錪鹽或芳香族鋶鹽等的鎓鹽;鐵-芳烴錯合物等。
因應所需,光陽離子聚合起始劑可進而包含氧雜環丁烷、多元醇等的陽離子聚合促進劑、光增感劑、溶劑等的添加劑。
接著劑層的厚度並無特別限定,例如為0.01~10μm,較佳可設為0.01~5μm左右。
3-4.其他的層
因應所需,本發明的偏光板可進而具有上述以外的其他的層。其他的層之例子中包含有用來將偏光板固定在液晶晶胞的黏著劑層。例如,使本發明的光學薄膜成為液晶晶胞側之方式來配置偏光板之情形時,偏光板係能夠進而具有配置於光學薄膜上的黏著劑層。
黏著劑層係以將包含基質聚合物、交聯劑及溶劑的黏著劑組成物進行乾燥及使其部分交聯者為較佳。亦即,黏著劑組成物之至少一部分係可以是交聯者。
黏著劑組成物之例子中包含有:將(甲基)丙烯酸系聚合物作為基質聚合物的丙烯酸系黏著劑組成物;將聚矽氧系聚合物作為基質聚合物的聚矽氧系黏著劑組成物;將橡膠作為基質聚合物的橡膠系黏著劑組成物。其中,就透明性、耐候性、耐熱性、加工性之觀點而言,以丙烯酸系黏著劑組成物為較佳。
黏著劑層的厚度係通常為3~100μm左右,較佳為5~50μm。
尚,黏著劑層的表面係能夠以施予脫模處理的剝離薄膜(例如聚酯薄膜、氟樹脂薄膜等)來進行保護。
3-5.偏光板的製造方法
可經由隔著接著劑來貼合偏光器與本發明的光學薄膜之步驟,而得到本發明的偏光板。就提高偏光器與光學薄膜的接著性之觀點而言,於貼合步驟之前,因應所需可進而進行施予電暈處理等的表面處理之步驟。
例如,若使用水系接著劑之情形時,本發明的偏光板係可經由下述之步驟來得到:1)對本發明的光學薄膜的表面施予活性化處理之步驟、2)隔著接著劑將偏光器層合於光學薄膜的已施予活性化處理的表面上之步驟、與3)將所得到的層合物進行乾燥之步驟。
關於1)之步驟
對光學薄膜的表面(與偏光器貼合的面)施予活性化處理。據此,可容易得到與偏光器的接著性。具體而言,藉由活性化處理,使得光學薄膜中所包含的(甲基)丙烯酸系共聚物的三級碳原子等親水化,因而提高與水系接著劑的親和性或使其容易相互作用,故容易使光學薄膜與偏光器接著。
活性化處理之例子中包含有:電暈處理、等離子處理及鹸化處理,較佳為電暈處理及等離子處理,又較佳為電暈處理。
活性化處理條件係只要是(甲基)丙烯酸系共聚物所具有的三級碳原子等能夠充分地活性化之程度即可。若活性化處理為電暈處理之情形時,照射量係以600~1200(W·min/m2
)為較佳。
關於2)之步驟
接下來,隔著水系接著劑將偏光器層合於光學薄膜的已施予活性化處理的面上。
以不損及活性化處理後的光學薄膜的表面活性之狀態下,較佳為快速地進行隔著水系接著劑的偏光器的層合。具體而言,隔著水系接著劑的偏光器的層合,例如以在活性化處理後30分鐘以內來進行為較佳。又,就不易損及光學薄膜的表面活性之觀點而言,以不進行加熱處理為較佳。
關於3)之步驟
接下來,將所得到的層合物進行乾燥從而得到偏光板。
可藉由加熱乾燥來進行乾燥。乾燥溫度係只要是水系接著劑能充分地乾燥的溫度即可,例如可設為60~100℃。
如同前述,由於本發明的光學薄膜具有來自於(甲基)丙烯酸系共聚物中的具有脂環構造的單體C的微小空間,故水系接著劑容易適當地浸透。又,若(甲基)丙烯酸系共聚物具有橋聯環烴基來作為脂環構造之情形時,藉由活性化處理,使得橋聯環烴基中所包含的三級碳原子活性化,因而能夠生成(與水系接著劑的親和性為高的)羥基。據此,隔著水系接著劑可良好地接著光學薄膜與偏光器。
本發明的液晶顯示裝置包含:液晶晶胞、配置於液晶晶胞之一面的第一偏光板、與配置於液晶晶胞之另一面的第二偏光板。
液晶晶胞之顯示模式,可以是例如STN(Super-Twisted Nematic)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensated Bend)、HAN(Hybridaligned Nematic)、VA(Vertical Alignment、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)、PVA(Patterned Vertical Alignment))、IPS(In-Plane-Switching)等。例如,若液晶顯示裝置使用於智慧手機等之情形時,以IPS模式為較佳。
第一偏光板與第二偏光板係能以第一偏光板
的偏光器的吸收軸與第二偏光板的偏光器的吸收軸為垂直之方式(以成為正交尼科耳之方式)來進行配置。
第一偏光板及第二偏光板之至少一者為本發明的偏光板。本發明的偏光板係以本發明的光學薄膜成為液晶晶胞側之方式來進行配置為較佳。
如此般地,第一偏光板及第二偏光板之至少一者為本發明的偏光板;本發明的光學薄膜係以成為液晶晶胞側之方式來進行配置,故能夠作為相位差薄膜之功能。據此,可抑制在高溫.高濕下的液晶顯示裝置的雲斑。
以下,藉由實施例來具體地說明本發明,但本發明並非被限定於該等之中。
準備表1所表示的(甲基)丙烯酸系共聚物X1~22。
MMA:甲基丙烯酸甲酯
t-BuMA:甲基丙烯酸t-丁酯
BzMA:甲基丙烯酸苄酯
PhMA:甲基丙烯酸苯基酯
St:苯乙烯
(具有脂環構造的單體C)
CHMA:甲基丙烯酸環己酯
DCPMA:甲基丙烯酸二環戊酯
IBX:甲基丙烯酸異莰基酯
依據以下的方法來測量(甲基)丙烯酸系共聚物X1~22的重量平均分子量(Mw)及玻璃轉移溫度(Tg)。
(均聚物的光彈性係數)
1)分別準備單體A的均聚物、單體B的均聚物及單體C的均聚物,並分別來製作厚度0.1mm的澆鑄薄膜。
2)所製作的薄膜的光彈性係數為使用KOBRA-31PRW(王子計測機器公司製),對於任意的一個方向施加拉伸負載(應力)來進行拉伸試驗,並測量此時在波長589nm下所展現的相位差。具體而言,在拉伸負載(應力)為1~15N的範圍內,標繪出相對於張力(N)的相位差(nm)的10個點,計算出使該標繪近似直線時的斜率,並將該斜率作為光彈性係數。以23℃、55%RH下來進行測量。
(重量平均分子量)
使用凝膠滲透色譜(Tosoh公司製HLC8220GPC)、管柱(Tosoh公司製TSK-GEL G6000HXL-G5000HXL-G5000HXL-G4000HXL-G3000HXL串聯)來測量樹脂的重量平均分子量(Mw)。溶解樣品20mg±0.5mg至四氫呋喃10ml中,並以0.45mm的過濾器來進行過濾。將該溶液100ml注入至管柱(溫度40℃)中,以檢測器RI溫度40℃來進行測量,並使用苯乙烯換算的值。
(玻璃轉移溫度)
使用DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差掃描熱量法),並根據JIS K 7121-2012來測量樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)。
(2)橡膠粒子
<橡膠粒子R1>
在附攪拌機的8L聚合裝置中裝入以下的物質。
將聚合機內以氮氣充分地取代後,將內溫設為80℃,並投入過硫酸鉀0.021質量份的2%水溶液。接下來,以63分鐘連續地對於上述溶液添加下述之混合液,該混合液為對於含有甲基丙烯酸甲酯84.6質量%、丙烯酸丁酯5.9質量%、苯乙烯7.9質量%、甲基丙烯酸烯丙基酯0.5質量%、n-辛硫醇1.1質量%而成的單體混合物(c’)21質量份添加聚氧乙烯月桂基醚磷酸0.07質量份而得到的。進而藉由使其繼續聚合反應60分鐘,而得到最內硬質聚合物(c)。
脫離子水 | 180質量份 |
聚氧乙烯月桂基醚磷酸 | 0.002質量份 |
硼酸 | 0.4725質量份 |
碳酸鈉 | 0.04725質量份 |
氫氧化鈉 | 0.0076質量份 |
之後,分別添加氫氧化鈉0.021質量份的2質量%水溶液、過硫酸鉀0.062質量份的2質量%水溶液。接下來,以117分鐘連續地添加下述之混合液,該混合液為對於含有丙烯酸丁酯80.0質量%、苯乙烯18.5質量%、甲基丙烯酸烯丙基酯1.5質量%而成的單體混合物(a’)39質量份添加聚氧乙烯月桂基醚磷酸0.25質量份而得到的。添加結束後,添加過硫酸鉀0.012質量份的2質量%水溶液,並使其繼續聚合反應120分鐘,而得到軟質層(含有丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)而成的層)。軟質層的玻璃轉移溫度(Tg)為-30℃。軟質層的玻璃轉移溫度為依據構成丙烯酸系橡膠狀聚合物(a)的各單體的均聚物的玻璃轉移溫度的組成比,以平均所計算出來的。
之後,添加過硫酸鉀0.04質量份的2質量%水溶液,以78分鐘連續地添加含有甲基丙烯酸甲酯97.5質量%、丙烯酸丁酯2.5質量%而成的單體混合物(b’)26.1質量份。進而使其繼續聚合反應30分鐘,而得到聚合物(b)。
將所得到的聚合物投入至3質量%硫酸鈉溫水溶液中,並使其鹽析·凝固。接下來,重複進行脫水·洗淨後並使其乾燥,而得到3層構造的丙烯酸系接枝共聚物粒子(橡膠粒子R1)。所得到的橡膠粒子R1的平均粒徑為200nm。
<橡膠粒子R2>
除了將使用於軟質層的形成的單體組成(單體混合物(a’)的組成)變更成丙烯酸丁酯70.0質量%、苯乙烯28.5質量%、甲基丙烯酸烯丙基酯1.5質量%以外,其餘係與橡膠粒子R1以相同之方式而得到橡膠粒子R2。橡膠粒子R2的平均粒徑為200nm。軟質層的玻璃轉移溫度(Tg)為-10℃。
根據以下的方法來測量橡膠粒子的平均粒徑。
(平均粒徑)
利用界面電位(Zeta potential)·粒徑測量系統(大塚電子股份有限公司製ELSZ-2000ZS)來測量所得到的分散液中的橡膠粒子的分散粒徑。
2.光學薄膜的製作
<光學薄膜101的製作>
(橡膠粒子分散液的調製)
將15質量份的橡膠粒子與185質量份的二氯甲烷,以溶解棒攪拌混合50分鐘後,使用Milder分散機(大平洋機工股份有限公司製),以1500rpm條件下來進行分散,而得到橡膠粒子分散液。
(塗佈液的調製)
接下來,調製下述組成的塗佈液。首先,在加壓溶解槽中添加二氯甲烷及乙醇。接下來,一邊攪拌樹脂2一邊投入至加壓溶解槽中。接下來,投入上述調製的橡膠粒子分散液,一邊攪拌此者一邊使其完全溶解。使用Rokitechno(股)製的SHP150來過濾此者,而得到塗佈液。
(甲基)丙烯酸系共聚物X1:100質量份
二氯甲烷:200質量份
乙醇:40質量份
橡膠粒子分散液:200質量份
(製膜)
利用無端輸送帶流延裝置,使用所得到的塗佈液並以溫度30℃、寬1800mm之條件,將塗佈液均勻地流延至不鏽鋼帶支撐體上。不鏽鋼帶的溫度係控制在28℃。
以不鏽鋼帶支撐體上所流延(澆鑄)的塗佈液中的殘留溶劑量成為至30質量%為止,來使溶劑蒸發。接下來,以剝離張力128N/m下,從不鏽鋼帶支撐體上將其剝離,而得到膜狀物。剝離時的膜狀物的殘留溶劑量為30質量%。
接下來,以多數的輥來搬送已剝離的薄膜之同時,利用拉幅機以(Tg+10)℃(Tg:(甲基)丙烯酸系共聚物的Tg,以下為相同)之條件下,將所得到的膜狀物沿寬度方向(TD方向)來拉伸30%。之後,以輥來搬送之同時,以(Tg-10)℃之條件下進而使其乾燥,分割並捲取以拉幅機鉗夾所夾住的端部,從而得到膜厚40μm的光學薄膜101。
<光學薄膜102~117的製作>
除了將(甲基)丙烯酸系共聚物的組成變更成如表2所表示般以外,其餘係與光學薄膜105以相同之方式來得到光學薄膜102~117。
<光學薄膜118、119的製作>
除了將(甲基)丙烯酸系共聚物的組成與重量平均分子量(Mw)變更成如表2所表示般以外,其餘係與光學薄膜106以相同之方式來得到光學薄膜102~119。
<光學薄膜122、123的製作>
除了將(甲基)丙烯酸系共聚物的組成與重量平均分子量(Mw)變更成如表2所表示般以外,其餘係與光學薄膜107以相同之方式來得到光學薄膜102~119。
<光學薄膜120、124的製作>
除了未添加橡膠粒子以外,其餘係與光學薄膜118或122以相同之方式來得到光學薄膜120或124。
<光學薄膜125、127的製作>
除了將(甲基)丙烯酸系共聚物的組成變更成如表2所表示般(變更成主鏈具有環構造者),且未添加橡膠粒子以外,其餘係與光學薄膜106以相同之方式來得到光學薄膜125、127。
<光學薄膜126的製作>
除了將橡膠粒子的種類變更成如表2所表示般以外,其餘係與光學薄膜106以相同之方式來得到光學薄膜126。
<評估>
依據以下的方法來測量所得到的光學薄膜101~127的光彈性係數、玻璃轉移溫度、波浪狀的變形及MIT彎曲性。
(光彈性係數)
使用KOBRA-31PRW(王子計測機器公司製),對於光學薄膜的最大拉伸方向(拉伸倍率為最大的方向)施加拉伸負載(應力)來進行拉伸試驗,並測量此時在波長589nm下所展現的相位差。具體而言,在拉伸負載(應力)為1~15N的範圍內,標繪出相對於張力(N)的相位差(nm)的10個點,計算出使該標繪近似直線時的斜率,並將該斜率作為光彈性係數。以23℃、55%RH下來進行測量。
(玻璃轉移溫度)
與前述為相同地,根據JIS K 7121-2012來測量光學薄膜的玻璃轉移溫度(Tg)。
(波浪狀的變形)
將所得到的光學薄膜在寬度方向為總寬度、搬送方向上切割出1m來作為樣品。將該樣品放置於黑色基底上,以目視來觀察波浪狀的變形之有無。所謂的波浪狀的變形,係指在略平行於光學薄膜的搬送方向上所形成的複數的皺褶,故在光學薄膜的寬度方向的截面上看似為波形狀的變形。又,基於以下的基準來進行評估。
◎:完全未發現波浪狀的變形
○:僅只發現少許波浪狀的變形
△:發現些許波浪狀的變形但無實用上問題的等級
×:發現很多波浪狀的變形
只要是△以上,則可判斷為良好。
(MIT彎曲性)
將所得到的光學薄膜裁切成寬度15mm×長度150mm來作為試片。將該試片在溫度25℃、相對濕度65%RH之狀態下靜置1小時以上後,以負載500g之條件,根據JIS P8115:2001來進行MIT彎曲試驗,並測量直至斷裂為止的次數。MIT彎曲試驗係使用耐折度試驗機(Tester Industry股份有限公司製、MIT、BE-201型、彎折曲率半徑0.38mm)來進行。又,依據下述之評估基準來進行評估。
◎:20000次以上
○:15000次以上未滿20000次
△:5000次以上未滿15000次
×:未滿5000次
直至斷裂為止的次數越多,則彎曲性為越優異,故表示重複的彎折耐性為優異。
只要是△以上,則可判斷為良好。
又,使用所得到的光學薄膜101~126,分別依據以下的方法來製作偏光板及液晶顯示裝置,亦分別評估偏光板的接著性及液晶顯示裝置的雲斑。
(偏光板的接著性)
1)偏光器的製作
以35℃的水使厚度25μm的聚乙烯醇系薄膜膨潤。將所得到的薄膜浸漬於含有碘0.075g、碘化鉀5g及水100g而成的水溶液中60秒鐘,進而浸漬於含有碘化鉀3g、硼酸7.5g及水100g而成的45℃的水溶液中。將所得到的薄膜以拉伸溫度55℃、拉伸倍率5倍之條件下來進行單軸拉伸。將該單軸拉伸薄膜進行水洗後並使其乾燥,而得到厚度12μm的偏光器。
2)偏光板的製作
將所得到的光學薄膜以140℃的烘箱使其乾燥15分鐘後,以800(W·min/m2
)的照射量,對於一面施予電暈處理(活性化處理)。接下來,隔著水系接著劑(包含聚乙烯醇系樹脂的水系接著劑),以該電暈處理面與偏光器對向之方式,將光學薄膜貼合於偏光器之一面上。貼合係以偏光器的吸收軸與光學薄膜的慢軸為垂直之方式來進行。
又,隔著與前述為相同的水系接著劑,將對向薄膜Konica Minolta TAC KC6UA(厚度60μm、三乙酸纖維素薄膜、Konica Minolta公司製)貼合於偏光器之另一面上(不與光學薄膜對向的面)。將所得到的層合物以90℃的烘箱來使其乾燥10分鐘。據此,得到具有對向薄膜/接著劑層/偏光器/接著劑層/光學薄膜的層合構造的偏光板。
3)接著性的評估
藉由IMADA股份有限公司製90°剝離試驗夾具(P90‐200N),以23℃·55%RH的環境下來測量90°剝離試驗(根據JIS Z0237:2009),其係將所得到的偏光板的光學薄膜以在該光學薄膜與偏光器的界面上剝離時的剝離強度(接著性)。
◎:剝離強度為3.0(N/25mm)以上
○:剝離強度為2.0(N/25mm)以上未滿3.0(N/25mm)
△:剝離強度為1.0(N/25mm)以上未滿2.0(N/25mm)
×:剝離強度為未滿1.0(N/25mm)
只要是△以上,則可判斷為良好。
(液晶顯示裝置的雲斑)
1)液晶顯示裝置的製作
準備LG製的65英吋尺寸液晶電視(液晶電視) 65SM8100PJB來作為液晶顯示裝置。從該裝置上剝離預先貼合的2片偏光板,並分別貼合上述製作的偏光板,而得到液晶顯示裝置。
偏光板的貼合係以光學薄膜成為液晶晶胞側之方式來進行。又,貼合係使用丙烯酸系黏著劑。
2)雲斑的評估
以80℃·90%RH的環境下,將所得到的液晶顯示裝置放置100小時。接下來,藉由目視觀察來將雲斑的等級進行分級。雲斑的評估係藉由以下的基準來進行。
◎:無法辨識顯示面板的不均
○:雖在顯示面板上看到局部的不均,但無法辨識不均的部分與非不均的部分的界線
△:在顯示面板上看到局部的不均,並可辨識不均的部分與非不均的部分的界線
×:在顯示面板整面上看到不均,可明確辨識不均的部分與非不均的部分
只要是△以上,則可判斷為良好。
將光學薄膜101~127及使用此者的偏光板以及液晶顯示裝置的評估結果表示於表2中。
如表2所表示般可得知,光學薄膜105~107、109~111、113~115、118、119、122、123及125~126皆具有良好的彎曲性(韌性)之同時,波浪狀的變形為少。又,可得知該偏光板係具有良好的接著性,且液晶顯示裝置的雲斑亦為少。
特別是,若構成(甲基)丙烯酸系共聚物的單體C為具有橋聯環烴的甲基丙烯酸二環戊酯(DCPMA)或甲基丙烯酸異莰基酯(特別是三級碳原子為多的甲基丙烯酸二環戊酯(DCPMA))時,相較於不具有橋聯環烴的甲基丙烯酸環己酯(CHMA),可得知偏光板的接著性更為提高(光學薄膜105~107的對比、109~111的對比、103~115的對比等)。
又,若構成(甲基)丙烯酸系共聚物的單體A為(具有正數的配向雙折射的)BzMA時,相較於(具有負數的配向雙折射的)苯乙烯,可容易將配向雙折射調整至0的附近,就此點而言為較佳。
又可得知:「藉由增加(甲基)丙烯酸系共聚物的分子量,從而可更加抑制波浪狀的變形,進而亦可更加提升MIT彎曲性」。此係認為是光學薄膜的韌性更加提高之緣故(光學薄膜118與119的對比、光學薄膜122與123的對比)。
相較於此,由於光學薄膜101~104、108、112所包含的(甲基)丙烯酸系共聚物不具有來自於單體C的構造單位,故可得知乾燥性為低、容易產生波浪狀的變形,偏光板的接著性亦為低。另一方面,由於光學薄膜116及117所包含的(甲基)丙烯酸系共聚物不具有來自於賦予正數的光彈性係數的單體B的構造單位,故可得知光彈性係數為高、並產生液晶顯示裝置的雲斑。又,由於光學薄膜125所包含的(甲基)丙烯酸系共聚物具有來自於主鏈具有環構造的馬來醯亞胺的構造單位,且不包含橡膠粒子,故可得知薄膜的MIT彎曲性為低。又可得知:「相較於主鏈不具有環構造的薄膜105,主鏈具有環構造的薄膜127的彎曲性為差」(薄膜105~107與薄膜127的對比)。
本專利申請案係基於2019年6月28日提出專利申請的日本特願2019-121615來主張優先權。將該專利申請的說明書及圖式所記載的內容全部援用於本申請案的說明書中。
[產業利用性]
藉由本發明,可提供一種不會損及韌性並可抑制波浪狀的變形,且即使是在高溫·高濕下亦可維持與偏光器的良好的接著性,並能夠減低於顯示裝置中的顯示不均的光學薄膜及偏光板。
100:偏光板
110:偏光器
120:光學薄膜
130:對向薄膜
140:接著層
[圖1]圖1係表示本發明的一實施形態相關的偏光板之截面圖。
Claims (11)
- 一種光學薄膜,其包含:(甲基)丙烯酸系共聚物、與橡膠粒子,光彈性係數為-2.0×10-12~2.0×10-12Pa-1,前述(甲基)丙烯酸系共聚物具有:來自於使均聚物的光彈性係數成為負數的單體A的構造單位、來自於使均聚物的光彈性係數成為正數且不具有脂環構造的單體B的構造單位、與來自於使均聚物的光彈性係數成為正數且具有脂環構造的單體C的構造單位,且前述(甲基)丙烯酸系共聚物的主鏈不具有環構造,其中,前述單體B為芳香族(甲基)丙烯酸酯化合物。
- 如請求項1之光學薄膜,其中,前述單體A為甲基丙烯酸甲酯。
- 如請求項1之光學薄膜,其中,前述單體C為具有橋聯環烴基來作為前述脂環構造的(甲基)丙烯酸酯化合物。
- 如請求項3之光學薄膜,其中,前述單體C為(甲基)丙烯酸二環戊酯。
- 如請求項1之光學薄膜,其中,前述單體B為使均聚物的配向雙折射成為正數的單體。
- 如請求項1之光學薄膜,其中,將來自於前述單體B的構造單位的含有量設為b、來自於前述單體C的構造單位的含有量設為c時,c/(b+c)為0.5~0.8(質量比)。
- 如請求項6之光學薄膜,其中,相對於來自於前述單體A的構造單位、來自於前述單體B的構造單位、與來自於前述單體C的構造單位的合計含有量,來自於前述單體B的構造單位、與來自於前述單體C的構造單位的合計含有量為30~70質量%。
- 如請求項1之光學薄膜,其中,前述(甲基)丙烯酸系共聚物的重量平均分子量為50萬以上。
- 如請求項1之光學薄膜,其中,前述橡膠粒子包含橡膠狀聚合物,前述橡膠狀聚合物的玻璃轉移溫度為0℃以下。
- 如請求項1~9中任一項之光學薄膜,其中,前述光學薄膜的玻璃轉移溫度為120~150℃。
- 一種偏光板,其具有:偏光器、配置於該偏光器的至少一面上的請求項1~10中任一項之光學薄膜、與配置於前述偏光器與前述光學薄膜之間的接著層。
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