CN101029937A - 光学膜、防反射膜、偏振板和图像显示装置 - Google Patents

光学膜、防反射膜、偏振板和图像显示装置 Download PDF

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Abstract

一种光学膜,其包括:透明支撑物;以及在该透明支撑物上或其上方的光学层,其中所述光学层包含当以3%质量的含量添加到2-丁酮中时表现出10mPa·sec或更高粘度的增稠剂,并且所述光学层具有5μm或更大的厚度。

Description

光学膜、防反射膜、偏振板和图像显示装置
                        技术领域
本发明涉及光学膜、防反射膜、偏振板和使用它们的图像显示装置。
                        背景技术
最近几年,已经发展了使用各种涂布方法的材料,并且特别是在光学膜、印刷和光刻领域中需要形成几微米至几十纳米级薄层的技术。所需涂层的精度随着膜厚的降低、支撑物尺寸的增加和涂布速度的增加而增加。特别地,在光学膜的制备中,膜厚的控制是支配光学性能极其重要的方面,并且日益需求可以在维持高水平精度下实现高速涂布的技术。
在光学膜中,在例如阴极射线管显示装置(CRT)、等离子体显示装置(PDP)、电致发光显示器(ELD)或者液晶显示装置(LCD)的图像显示装置中,为了防止由于外界光的反射或者不可取的图像在其屏幕上反射而对比度降低,一般在显示装置的最外面布置防反射膜,从而基于光学干涉原理降低反射比。另外,为了降低不可取的图像反射,使用在其表面上形成了细的不匀性的防眩膜作为在显示器表面上的一种防反射膜。还使用既具有防眩性质又具有防反射性质的膜。
最近几年,随着比传统CRTs具有更大景深和更大显示面积的显示装置的普及,已经需要具有更高图像质量的显示更细图像的显示装置。因此,强烈需要防反射膜的表面均匀性。此处使用的术语“表面均匀性”意指在显示装置的整个屏幕内在由防反射性能代表的光学性能方面几乎不存在不匀性并且几乎不存在膜的物理性质(例如抗划性)的不匀性。最近几年还强烈需要在其表面上难以划伤的显示装置,即具有良好的抗划性的防反射膜。
作为制备防反射膜的方法,举例说明了一种使用由CVD形成的氧化硅膜就在阻气性质、防眩性质和防反射性质方面优异的防眩、防反射膜说明的无机真空沉积方法。但是,从大规模的生产能力考虑,通过全湿涂布制备防反射膜的方法是有利的。
但是,尽管使用溶剂的全湿涂布从生产能力考虑是极其有利的,但在以恒定的水平涂布后立即维持溶剂的干燥是非常困难的,并且趋向于导致表面不均匀性。此处使用的术语“表面不均匀性”意指由于溶剂干燥速度的差异引起的干燥不均匀性和由干燥空气引起的厚度不均匀性。
作为降低涂布时不均匀性的方法,已经建议了向涂布组合物中添加表面活性剂或增稠剂的技术(JP-A-2004-163610)。
但是,尽管由于通过向涂布组合物中添加表面活性剂的拉平效应形成了均匀的膜,但干燥后形成的涂膜的表面自由能变低,从而出现当将该表面粘贴到其它材料上或者当进一步涂布该表面时,界面附着力变弱并且抗划性降低的问题。另外,在添加增稠剂的情况中,为了获得所需的粘度需要添加大量的增稠剂,结果出现膜硬度降低的问题。此外,当向含有用来形成防眩膜的细颗粒的涂布组合物中添加大量增稠剂时,已经涉及在向显示装置的表面施用防眩膜的情况中在明亮的房屋中表面到处反光白色(以下称作“白色反光”)的问题。
                        发明内容
本发明涉及提供:
(1)一种光学膜,其既在降低干燥不匀性和风不匀性下实现了高的表面均匀性又实现了足够的抗划性,
(2)一种防反射膜,其除了表面均匀性外还实现了足够的防反射能力和抗划性,
(3)一种高速涂布制备方法,其能够在高的生产率下获得上述防反射膜,及
(4)使用所述光学膜和防反射膜的偏振板和图像显示装置。
本发明人已经发现通过使用满足特定增稠性能的增稠剂并且使用触变剂或者折合成聚苯乙烯的质均分子量为500,000-5,000,000的高分子量聚合物(以下称作“超高分子量聚合物”)作为增稠剂,可以获得涂布组合物,其可以均匀地涂布、可以降低干燥不均匀性和由于干燥空气引起的厚度不均匀性并且保证膜的硬度。本发明人还发现通过控制细颗粒的粒径和膜厚在适当的范围内可以获得对所用增稠剂不会产生白色反光的光学膜(具体地说是防反射膜)。此外,本发明人已经发现通过使用含有上述增稠剂的涂布组合物并且同时涂布多层来高生产率地制备表面均匀性高的防反射膜的新颖方法。
通过分别具有下面构成的光学膜、防反射膜、偏振板和图像显示装置可以达到本发明的目的。
(1)一种光学膜,其包括:
透明支撑物(support);及
在该透明支撑物上或者上方的光学层,
其中所述光学层包含当以3重量%的含量添加至2-丁酮中时表现出10mPa·sec或更大的粘度的增稠剂,并且
所述光学层具有5μm或更大的厚度。
(2)如上面(1)中所述的光学膜,
其中所述增稠剂是触变剂,并且
所述光学层包含含量为0.01-5重量%的所述触变剂。
(3)如上面(1)中所述的光学膜,
其中所述增稠剂是质均分子量为500,000-5,000,000的高分子量聚合物,并且
光学层包含含量为0.01-5重量%的该高分子量聚合物。
(4)如上面(1)-(3)中任何一项所述的光学膜,
其中所述光学层包含平均粒径为5-15μm的透光颗粒。
(5)如上面(1)-(4)中任何一项所述的光学膜,
其中所述光学层的厚度为5-20μm。
(6)如上面(1)-(5)中任何一项所述的光学膜,其具有7%或更低的表面浊度和30%或更低的内部浊度。
(7)一种防反射膜,其包括:
包含硬涂层作为所述光学层的上面(1)-(6)中任何一项所述的光学膜,及
在所述硬涂层上或其上方的低折射率层。
(8)一种制备光学膜的方法,其包括:
通过涂布形成(1)-(6)中任何一项所述的光学膜。
(9)一种制备防反射膜的方法,其包括:
通过涂布形成(7)中所述的防反射膜。
(10)如上面(9)中所述的制备防反射膜的方法,
其中一次(at once)形成所述硬涂层和低折射率层而不卷起(winding up)。
(11)如上面(10)中所述的制备防反射膜的方法,
其中在使透明支撑物在支承辊上连续运转下使用狭缝模(Slot die)在透明支撑物上涂布所述硬涂层,并且
使用位于狭缝模尖端附近的滑动型涂布头(slide type coating head)在所述硬涂层上涂布所述低折射率层。
(12)一种偏振板,其包括:
一对保护膜;及
介于该对保护膜之间的偏振膜,
其中所述保护膜中至少一个是如上面(1)-(6)中任何一项所述的光学膜或者根据如上面(8)中所述的制备光学膜的方法制备的光学膜。
(13)一种偏振板,其包括:
一对保护膜;及
介于该对保护膜之间的偏振膜,
其中所述保护膜中至少一个是如上面(7)中所述的防反射膜或者根据如上面(10)或(11)中所述的制备光学膜的方法制备的防反射膜。
(14)一种图像显示装置,其在显示屏的观察侧上包括如上面(1)-(7)中任何一项所述的光学膜或防反射膜、通过如上面(8)-(11)中任何一项所述的制备光学膜或防反射膜的方法制备的光学膜或防反射膜、或者如上面(12)或(13)中所述的偏振板。
(15)如上面(14)中所述的图像显示装置,
其中所述显示屏的对角线是20英寸或更大。
                        附图说明
图1是示意表示本发明一个优选实施方案的截面示意图;
图2是示意表示本发明一个优选实施方案的截面示意图;
图3是示意表示本发明一个优选实施方案的截面示意图;
图4是示意表示本发明一个优选实施方案的截面示意图;
图5是示意表示本发明一个优选实施方案的截面示意图;
图6是使用本发明实现的狭缝模13的涂布装置10的剖视图;
图7A显示了本发明的狭缝模13的剖视图,并且图7B显示了传统狭缝模30的剖视图;
图8是显示了在实施本发明的涂布步骤中狭缝模13及其周围的透视图;及
图9是显示了网幅W附近的减压室40和网幅W(后板40a与室40集成)的剖视图。
附图中(1)表示支撑物;(2)表示硬涂层;(3)表示中间折射率层;(4)表示高折射率层;(5)表示低折射率层;10表示涂布装置;11表示支承辊;W表示网幅;13表示狭缝模;14表示涂布溶液;14a表示珠子;14b表示涂膜;15,50表示料袋;16,52表示狭缝;16a,52a表示狭缝开口;17表示尖端凸缘(tip lip);18表示平台(land);18a表示上游侧凸缘平台;18b表示下游侧凸缘平台;IUP表示上游侧凸缘平台18a的平台长度;ILO表示下游侧凸缘平台18b的平台长度;LO表示咬合长度(下游凸缘平台18b和网幅W间长度与上游凸缘平台18a和网幅W间长度之间的差异);GL表示尖端凸缘17和网幅W间的间隙(下游凸缘平台18b和网幅W间的间隙);30表示传统的狭缝模;31a表示上游凸缘平台;31b表示下游凸缘平台;32表示料袋;33表示狭缝;40表示减压室;40a表示后板;40b表示侧板;51表示滑道;55表示盖子;GB表示后板40a和网幅W间的间隙;并且GS表示侧板40b和网幅W间的间隙。
                    具体实施方式
下面将更详细地说明本发明。另外,在本说明书中,在数字代表物理值或者特性值的情况中,“从(数值1)至(数字2)”的描述意指“等于(数字1)或更大并且等于(数字2)或更小”。另外,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”的描述意指“丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯至少任一种”。对于“(甲基)丙烯酸”等是一样的。
本发明的光学膜(以下在一些情况中也仅称作“膜”)包括上面提供有光学层的透明支撑物,该膜的特征在于所述光学层包含特定的增稠剂、触变剂或者超高分子量的聚合物。
在本发明中,包含特定增稠剂、触变剂或者超高分子量聚合物的光学层是表现出光学功能的层,并且特别优选地是需要具有高的表面均匀性的防眩层(散光层)或者硬涂层。
只要它是5μm或更大,优选5-20μm,更优选8-17μm,再更优选10-15μm,没有特别限制光学层的厚度。在光学层的厚度小于5μm的情况中,光学层的强度可能变得不足,因此该厚度不是优选的。
防眩层中包含的透光颗粒的粒径优选为5-15μm,更优选5-12μm,再更优选5-10μm。另外,光学膜的表面浊度优选为7%或更低,更优选1%-7%,最优选2%-6.5%。光学膜的内部浊度为35%或更低,优选30%或更低,更优选1%-30%,再更优选2%-25%。特别地,在添加该透光颗粒的情况中,通过在上述范围内调节它们,甚至当使用增稠剂时也可以抑制白色反光的产生。
下面将详细说明本发明光学膜的结构。
1.膜的层结构
至于本发明的膜,可以使用使用上述光学层的已知层结构。例如,以下面的层作为典型的实例举例说明。
a.透明支撑物/硬涂层
b.透明支撑物/硬涂层/低折射率层(图1)
c.透明支撑物/硬涂层/高折射率层/低折射率层(图2)
d.透明支撑物/硬涂层/中间折射率层/高折射率层/低折射率层(图3)
如b(图1)中所示,当通过涂布在于支撑物(1)上形成的硬涂层(2)上层叠低折射率层(5)时,可以优选使用所得的膜作为防反射膜。基于薄膜干涉原理通过在硬涂层(2)上形成厚度大约为光波长1/4的低折射率层(5)可以降低表面反射。(下文中,在本发明的光学膜中,将在硬涂层上具有防反射层(低折射率层、中间折射率层或高折射率层)的那些膜称作“防反射膜”。)
另外,如c(图2)中所示,当通过涂布在于支撑物(1)上形成的硬涂层(2)上层叠高折射率层(4)和低折射率层(5)时,可以优选使用所得的膜作为防反射膜。此外,通过形成其中如d(图3)中所示依次布置支撑物(1)、硬涂层(2)、中间折射率层(3)、高折射率层(4)和低折射率层(5)的层结构中,可以将反射比降低至1%或更低。
在a-d的结构中,硬涂层(2)可以是具有防眩性质的防眩层。通过如图4中所示分散去光(matt)颗粒(6)或者通过例如凸刻的方法形成凸纹印花可以赋予防眩性质。通过分散去光颗粒(6)形成的防眩层包含粘合剂和分散在该粘合剂中的透光颗粒。具有防眩性质的硬涂层(防眩层)优选既具有防眩性质又具有硬涂层性质,并且可以由多层,例如两至四层构成。
另外,作为可以提供在透明支撑物和表面侧上或者最外层上的层之间的层,举例说明了防止干涉不匀性(彩虹不匀性)层、抗静电层(在显示侧需要降低表面电阻值或者在表面材料沉积灰尘的情况中)、另一层硬涂层(在一层硬涂层或者防眩层不足以获得足够的硬度的情况中)、阻气层、吸水层(防湿层)、提高附着力层和抗污层(防止污染层)。
构成根据本发明具有防反射层的防眩、防反射膜的每层的折射率满足下面的关系:
硬涂层的折射率>透明支撑物的折射率>低折射率层的折射率。
下面将详细说明构成本发明的光学膜的组分和每层的功能。
(增稠剂)
本发明中使用的增稠剂是当以3质量%的含量溶解在2-丁酮中时在25℃下表现出10[mPa·sec]的粘度的化合物。该粘度优选为20[mPa·sec]或更大。另外,涂布组合物的粘度在25℃下优选为10[mPa·sec]或更大,更优选为25[mPa·sec]或更大,再更优选为100[mPa·sec]或更大。( 在本说明书中,质量比等同于重量比)至于测量粘度的方法,使用可商购的旋转粘度计测量60rpm下的粘度。例如,可以使用由TOKIMEC INC.制造的E型粘度计(VISCONIC,ED型)。
只要它具有满足上述需求的物理性质,对增稠剂没有特别限制。其实例举例来说如下。其中,在下一项及以后中说明的超高分子量聚合物和触变剂是特别优选的。
聚-ε-己内酯
聚-ε-己内酯二醇
聚-ε-己内酯三醇
聚乙酸乙烯酯
聚(己二酸乙二酯)
聚(己二酸1,4-丁二酯)
聚(戊二酸1,4-丁二酯)
聚(琥珀酸1,4-丁二酯)
聚(对苯二甲酸1,4-丁二酯)
聚(对苯二甲酸乙二酯)
聚(己二酸2-甲基-1,3-丙二酯)
聚(戊二酸2-甲基-1,3-丙二酯)
聚(己二酸新戊二醇酯)
聚(癸二酸新戊二醇酯)
聚(己二酸1,3-丙二酯)
聚(戊二酸1,3-丙二酯)
聚乙烯醇缩丁醛
聚乙烯醇缩甲醛
聚乙烯醇缩乙醛
聚乙烯丙醛
聚乙烯己醛
聚乙烯吡咯烷酮
聚丙烯酸酯
聚甲基丙烯酸酯
乙酸纤维素
丙酸纤维素
乙酸丁酸纤维素
(超高分子量聚合物)
下面将详细说明根据本发明的质均分子量为500,000-5,000,000的高分子量聚合物(在一些情况称作“超高分子量聚合物”)。
根据本发明的超高分子量聚合物的质均分子量的值是通过使用TSK凝胶GMHxL,TSK凝胶G4000HxL和TSK凝胶G2000HxL(全部由Toso K.K.制造)柱并且使用四氢呋喃(THF)作为溶剂并且使用差示折光计检测的GPC分析仪测量的折合成聚苯乙烯的分子量。使用固体在THF中可溶的溶剂中的浓度为0.01-1质量%,优选0.03-0.5质量%的溶液,在40℃下进行测量。
可以在本发明中使用的超高分子量聚合物的结构没有限制。可以使用经过缩聚反应获得的聚酯、聚酰胺和聚酰亚胺、经过烯属不饱和单体的加聚反应获得的聚合物、以及经过加聚反应、加成缩合反应或者开环聚合获得的聚合物中的任意一种。
在这些反应中,以链状方式(chain-like manner)进行的加聚反应对于获得高分子量聚合物是有利的,并且至于聚合类型,可以使用自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。作为在本发明中使用的超高分子量聚合物,可以通过加聚过程获得并且包含源于烯属不饱和单体的重复单元的聚合物是优选的。该聚合物可以是从选自下面所述的单体组中的任意一种单体获得的聚合物或者从多种单体获得的共聚物。可使用的单体没有特别限制,并且优选使用可以发生通常的自由基聚合、阳离子聚合或阴离子聚合的单体。
单体组
(1)烯类
乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-十二碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、六氟丙烯、偏二氟乙烯、氯三氟乙烯、3,3,3-三氟丙烯、四氟乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯等。
(2)二烯类
1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、2-乙基-1,3-丁二烯、2-正丙基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、1-苯基-1,3-丁二烯、1-α-萘基-丁二烯、1-β-萘基-丁二烯、2-氯-1,3-戊二烯、1-溴-1,3-丁二烯、1-氯丁二烯、2-氟-1,3-丁二烯、2,3-二氯-1,3-戊二烯、1,1,2-三氯-1,3-丁二烯、2-氰基-1,3-丁二烯、1,4-二乙烯基环己烷等。
(3)α,β-不饱和羧酸的衍生物
(3a)丙烯酸烷基酯类
丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸特丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸特辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苯甲酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸2-溴乙酯、丙烯酸4-氯丁酯、丙烯酸2-氰基乙酯、丙烯酸2-乙酸基乙酯、丙烯酸甲氧苄基酯、丙烯酸2-氯环己酯、丙烯酸糠基酯、丙烯酸四氢化糠基酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、ω-甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(聚氧化乙烯的添加摩尔数:n=2-100)、丙烯酸3-甲氧基丁酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸2-丁氧基乙酯、丙烯酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸1-溴-2-甲氧基乙酯、丙烯酸1,1-二氯-2-乙氧基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯等。
(3b)甲基丙烯酸烷基酯类
甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸特丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸硬脂酰酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸糠基酯、甲基丙烯酸四氢化糠基酯、甲基丙烯酸羟甲苯酯、甲基丙烯酸萘酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸3-甲氧基丁酯、ω-甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(聚氧化乙烯的添加摩尔数:n=2-100)、甲基丙烯酸2-乙酸基乙酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-丁氧基乙酯、甲基丙烯酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷基丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸2-osp氰酰基乙酯(2-ospcyanatoethylmethacrylate)等。
(3c)不饱和多羧酸的二酯
马来酸二甲酯、马来酸二丁酯、衣康酸二甲酯、衣康酸二丁酯、巴豆酸二丁酯、巴豆酸二己酯、富马酸二乙酯、富马酸二甲酯等。
(3e)α,β-不饱和羧酸酰胺
N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-正丙基丙烯酰胺、N-特丁基丙烯酰胺、N-特辛基甲基丙烯酰胺、N-环己基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、N-(2-乙酰乙酸乙基)丙烯酰胺、N-苄基丙烯酰胺、N-丙烯酰基吗啉、双丙酮丙烯酰胺、N-甲基马来酰亚胺等。
(4)不饱和腈
丙烯腈、甲基丙烯腈等。
(5)苯乙烯及其衍生物
苯乙烯、乙烯基甲苯、乙基苯乙烯、对特丁基苯乙烯、甲基对乙烯基苯甲酸酯、α-甲基苯乙烯、对氯甲基苯乙烯、乙烯基萘、对甲氧基苯乙烯、对羟基甲基苯乙烯、对乙酸基苯乙烯等。
(6)乙烯酯类
乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、水杨酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、苯乙酸乙烯酯等。
(7)乙烯醚类
甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、异丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、异丁基乙烯醚、特丁基乙烯醚、正戊基乙烯醚、正己基乙烯醚、正辛基乙烯醚、正十二烷基乙烯醚、正二十烷基乙烯醚、2-乙基己基乙烯醚、环己基乙烯醚、氟丁基乙烯醚、氟丁氧基乙基乙烯醚等。
(8)其它可聚合单体
N-乙烯基吡咯烷酮、甲基乙烯酮、苯基乙烯酮、甲氧基乙基乙烯酮、2-乙烯基噁唑啉、2-异丙烯基噁唑啉等。
另外,作为超高分子量聚合物的优选实例,举例说明具有由下面通式[I]代表的聚合单元的聚合物:
通式[I]
Figure A20071008447000161
在通式[I]中,X代表单键或者由*-COO-***-OCO-i***-CON(R3)-***-O-**代表的二价连接基团,二价连接基团是优选的。此处,*代表连接基团与碳原子连接的位置,并且**代表连接基团与R2连接的位置。
R1代表氢原子、包含1-8个碳原子的烷基、氟原子或者氯原子,更优选是氢原子、包含1-4个碳原子的烷基或者氟原子,再更优选氢原子或甲基。
R2和R3每个独立地代表氢原子、包含1-20个碳原子并且任选具有取代基的直链、支链或者环状烷基、包含聚(亚烷基氧基)基团的烷基或者包含6-30个碳原子并且任选具有取代基的芳香基团,优选包含1-12个碳原子并且任选具有取代基的直链、支链或者环状烷基,或者包含6-20个碳原子并且任选具有取代基的芳香基团。a代表每个聚合单元的质量比,并且当聚合物包含一种单体时,a代表100。
另外,可以使用通过使用通式[I]中R1、R2、R3和X彼此不同的两种或者多种单体获得的共聚物。
R2和R3可以任选具有的取代基没有特别限制,并且其实例有卤素原子(氟、氯、溴等)、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基(甲基、乙基、异丙基、丙基、特丁基等)、芳基(苯基、萘基等)、芳香族杂环基(呋喃基、吡唑基、吡啶基等)、烷氧基(甲氧基、乙氧基、异丙氧基、己氧基等)、芳氧基(苯氧基等)、烷硫基(甲硫基、乙硫基等)、芳硫基(苯硫基等)、链烯基(乙烯基、1-丙烯基等)、酰氧基(乙酰氧基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基等)、烷氧羰基(甲氧基羰基、乙氧基羰基等)、芳氧羰基(苯氧羰基等)、氨基甲酰基(氨基甲酰基、N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、N-甲基-N-辛基氨基甲酰基等)、酰氨基(乙酰氨基、苯甲酰氨基、酰氨基、甲基酰氨基等)、等。这些取代基可以再被取代。
下面举例说明了具有由通式[I]代表的聚合单元的超高聚合物的具体实例,但是它们决没有限制本发明。
Figure A20071008447000181
  R1   X1   R2   Mw
  P-1   H   O   C2H5   8.8×105
  P-2   H   O   (n)C4H9   7.9×105
  P-3   H   O   (n)C8H17   9.1×105
  P-4   H   NH   (t)C4H9   6.2×105
  P-5   H   N-(n)C4H9   (n)C4H9   7.7×105
  P-6   CH3   O   C2H5   1.0×106
  P-7   CH3   O   (n)C4H9   1.3×106
  P-8   CH3   O   (i)C4H9   1.5×106
  P-9   CH3   O   (t)C4H9   1.8×106
  P-10   CH3   O   -CH2CH(C2H5)(n)C4H9   8.1×105
  P-11   CH3   O   cyclohexyl   9.7×105
  P-12   CH3   O   benzyl   6.1×105
  P-13   CH3   O   (n)C12H25   1.0×106
  P-14   CH3   NH   (t)C4H9   7.3×105
  P-15   CH3   NH   (n)C6H13   5.9×105
  P-16   CH3   N-(n)C6H13   (n)C6H13   8.6×105
  P-17   F   O   C2H5   1.0×106
  P-18   F   O   (t)C4H9   9.2×105
Figure A20071008447000182
Figure A20071008447000191
另外,在上表中,对于P-30,a=50。
在上面的化学式中,a代表每个聚合单元的质量比,并且在聚合物含有一种单体下,a代表100。
形成超高分子量聚合物的聚合方法没有特别限制,但是举例说明了其中使活性物质不失活的活性(living)聚合方法作为优选的方法。但是,已经公知在进行活性聚合中,对于聚合物的制备有如下限制:必须充分地从反应***中除去可能使活性物质失活的化学物质(例如水、亲核物质和氧),并且因为该反应是在溶液中的反应,所以反应溶液的粘度随着高分子量聚合物的产生快速增加。从对聚合物的制备更少限制考虑,一般的自由基聚合反应是优选的,并且可以使用溶液聚合方法、乳液聚合方法、悬浮液聚合方法或者体相聚合方法。自由基聚合方法例如在由Kobunshi Gakkai编著的“Kobunshi KagakuJikkenho”(Tokyo Kagaku Dojin,1981)中描述。在上述方法中,溶液聚合方法涉及如下问题:当由溶液聚合方法合成超高分子量聚合物时,反应溶液的粘度快速增加,从而趋向于变得难以处理反应溶液。另一方面,乳液聚合方法一般是获得超高分子量聚合物有利的方法,并且是合成用于本发明的超高分子量聚合物的优选方法。由乳液聚合合成超高分子量聚合物的方法例如在JP-A-5-214006、JP-A-2000-256424和JP-A-2001-106715中描述,并且还可以使用由那些方法获得的超高分子量聚合物作为本发明的超高分子量聚合物。
用于乳液聚合的单体没有特别限制,并且可以使用可以进行乳液聚合的任意单体。从容易处理考虑,具有室温或更高玻璃化转变温度(Tg)的单体是优选的。但是,单体不特别局限于它们。另外,为了进行乳液聚合,单体在水中可以一定程度溶解是优选的。但是,通过添加在水中可溶并且可以溶解单体的溶剂(例如醇),在水中具有非常低溶解性的单体可能发生乳液聚合。此外,通过以在水溶性溶剂中的溶液形式使用它们,甚至在室温下是固体的单体也可以用于乳液聚合。
因此,可以优选使用上述单体。其中,丙烯酸衍生物类、甲基丙烯酸衍生物类、苯乙烯类和乙烯酯类是更优选的,丙烯酸衍生物类和甲基丙烯酸衍生物类是再更优选的。
本发明的超高分子量聚合物的特征在于与分子量低于100,000的低分子量聚合物相比,它可以以小的添加量提供大的增稠效应。一般已经公知聚合物特性粘度和聚合物分子量之间的关系由下面的公式表达,该公式教导随着分子量增加特性粘度成指数级增加(例如,“Kobunshi Kagaku Joron第2版”,第51-55页)。
[η]=KMa(其中M代表分子量,并且a代表由聚合物质类确定的常数)
因此,本发明的超高分子量聚合物甚至在向涂布组合物中少量添加时也可以提供大的增稠效应。为了实现特定功能,使用例如增稠剂的添加剂制备涂布组合物,添加更少量的添加剂更多地降低了对要实现的功能的影响,因此据说本发明的超高分子量聚合物在这一点上是非常有利的。
本发明的超高分子量聚合物的质均分子量优选为500,000-4,000,000,更优选600,000-3,000,000,再更优选700,000-2,500,000。
随着聚合物分子量的增加,当仅添加少量的聚合物时粘度也大大增加。据认为不仅分子量而且在溶解时聚合物在溶液中铺展的事实都是粘度大大增加的重要因素。可以理解超高分子量聚合物对其溶液浓度增加粘度增加的大的效应是以上述因素为基础的。本发明的超高分子量聚合物当以3重量%的浓度溶解在2-丁酮中时具有10[mPa·sec]或更大,更优选20[mPa·sec]或更大的粘度。
在向涂布组合物中添加本发明的超高分子量聚合物来形成构成光学膜的光学层的情况中,其加入量以固体组分计优选为0.01-5质量%,更优选0.03-4质量%,再更优选0.05-3质量%。另外,可以独立地或者以其两种或者多种的组合来添加本发明的超高分子量聚合物。添加过量的超高分子量聚合物导致涂布组合物粘度太高,造成劣化的涂布性质,因此过量添加不是优选的。另一方面,当添加低于0.01质量%的量时,超高分子量不能表现其作用。由上述涂布组合物形成的光学层包含用量在上述范围内的超高分子量聚合物。
本发明的超高分子量聚合物25℃下在2-丁酮中的溶解度优选为2质量%或更大,更优选5质量%或更大,并且再更优选10质量%或更大。
还可以同时添加比本发明的超高分子量聚合物具有更小分子量的聚合物。在此情况中,作为较高分子量组分和较低分子量组分混合物计算的质均分子量可以小于500,000,并且本发明包括这些情况。即,在由GPC分析获得的分子量分布中观察到多个峰的情况中,它满足至少一个峰的质均分子量为500,000-5,000,000。
(触变剂)
本发明中使用的触变剂是指给涂布组合物赋予触变性质的材料。触变剂没有特别限制,并且可以使用已知的触变剂。它们的实例包括无机化合物,例如硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝、氧化铝、氧化锌、氧化镁、玻璃、硅藻土、二氧化钛、氧化锆、二氧化硅、硅酸镁、云母、长石粉、高岭石(高岭粘土)、寿山石(叶蜡石粘土)、绢云母、膨润土、蒙脱石·蛭石(例如蒙脱土、贝得石、绿脱石或者滑石粉)、有机膨润土和无机膨润土、脂肪酸酰胺蜡、聚氧化乙烯、丙烯酸树脂、高分子聚酯的胺盐、直链聚氨基酰胺盐和高分子聚酯的盐、多羧酸的酰胺溶液、烷基磺酸盐和烷基烯丙基磺酸盐。可以单独或者以两种或多种的组合使用这些化合物。可商购的无机触变剂的实例包括CrownClay、Burgess Clay#60、Burgess Clay KF、Optiwhite(这些由ShiraishiKogyo K.K.制造)、Kaolin JP-100、NN Kaolin Clay、ST Kaolin Clay、Hardsil(这些由Tsuchiya Kaolin Kogyo K.K.制造)、ASP-072、SatentonPlus、Translink 37、Hydrous Delami NCD(这些由Engelhard K.K.制造)、SY Kaolin、OS Clay、HA Clay、MC Hard Clay(这些由Maruo CalciumK.K.制造)、Lucentite SWN、Lucentite SAN、Lucentite STN、LucentiteSEN、Lucentite SPN(这些由CO-OP CHEMICAL CO.,LTD.制造)、Smecton(KUNIMINE INDUSTRIES CO.,LTD.)、Ben-Gel、Ben-GelFW、S-Ben、S-Ben 74、Organite,Organite T(这些由HOJUN K.K.制造)、Hodaka-jirushi、Olben、250M、Bentone 34、Bentone 38(这些由WILBER-ELLIS CO.制造)、Raponite、Raponite RD和Raponite RDS(这些由Nippon Silica Kygyo K.K.制造)。可商购的有机触变剂的实例包括Disperlon #6900-20X、Disperlon #4200、Disperlon KS-873N、Disperlon #1850BYK-405、BYK-410(由Pick Chemie Japan Co.制造)、Primal Rw-12W(由Rohm and Haas Company制造)、A-S-AT-20S、A-S-AT-350F、A-S-AD-10A和A-S-AD-160(这些由Ito Seiyu K.K.制造)。这些化合物可以分散在溶剂中。
从在本发明的光学膜中透明支撑物上的涂布性质考虑,触变剂优选的实例是由xM(I)2O·ySiO2(包括M的氧化数为2或3,即M(II)O或M(III)2O3的那些物质)代表的硅酸盐化合物。触变剂更优选的实例是可膨胀的层状粘土矿物,例如锂蒙脱石、膨润土、蒙脱石和蛭石。可以有利地使用胺改性的硅酸盐矿物(有机膨润土;例如钠的层间阳离子被有机胺化合物取代)作为触变剂特别优选的实例。例如,举例说明有通过用下面的铵离子取代硅酸钠镁(锂蒙脱石)中钠离子而制备的物质。
铵离子的实例包括烷基链包含6-18个碳原子的单烷基三甲基铵离子、二烷基二甲基铵离子、三烷基甲基铵离子、具有4-18个氧化乙烯单元链的二聚氧化乙烯椰子油烷基甲基铵离子、双(2-羟乙基)椰子油烷基甲基铵离子和具有4-25个氧化丙烯单元链的聚氧化丙烯甲基二乙基铵离子。可以单独或者以其两种或者多种的组合使用这些铵离子。
作为制备其中硅酸钠镁中的钠离子被铵离子取代的胺改性的硅酸钠镁矿物的方法,在水中分散硅酸钠镁,并且充分搅拌后使分散液静置16小时或更长以制备出4质量%的分散液。在搅拌下,基于硅酸钠镁以30质量%-200质量%的用量向该分散液中添加所需的铵盐。在添加后,发生阳离子交换,并且在层间含有铵离子的锂蒙脱石变成水不溶性的,形成沉淀。过滤收集所得沉淀,并且干燥获得胺改性的硅酸盐矿物。在制备时,可以加热混合物。
作为胺改性的硅酸盐矿物的可商购产品,举例说明有LucentiteSAN、Lucentite STN、Lucentite SEN和Lucentite SPN(这些均由CO-OPCHEMICAL CO.,LTD.制造)。可以单独或者以其两种或者多种的组合使用这些产品。
表明触变性质的值(以下称作“触变性指数”)可以由通过改变旋转粘度计的转数获得的粘度比来代表。可以使用可商购的旋转粘度计作为测量触变性指数的装置。例如,可以使用由Tokimec INC制造的B-型粘度计。本发明的涂布组合物的触变性指数以25℃下对60rpm的粘度与对6rpm的粘度的比例计优选为1.1-5.0。当该指数在1.1-5.0的范围内时,不会导致流挂和不均匀的涂层,并且获得良好的表面性质,因此这种指数是优选的。光学层中触变剂的含量优选为0.01质量%-5质量%,更优选为0.05质量%-4质量%,最优选为0.1质量%-3质量%。当该含量低于0.1质量%时,难以出现触变现象,而当含量超过5质量%时,导致太高的粘度。
下面将说明本发明光学膜的光学层中使用的其它组分。
1-(1)单体粘合剂
本发明的光学层可以通过电离辐射可固化的(ionizationradiation-curable)化合物的交联反应或者聚合来形成。即,可以通过在透明支撑物上涂布包含电离辐射可固化的、多官能团单体或者多官能团低聚体作为粘合剂的涂布组合物,并且交联或者聚合所述多官能团单体或者多官能团低聚体来形成。
作为电离辐射可固化的、多官能团单体或者多官能团低聚体的官能团,光可聚合的官能团、电子束可聚合的官能团和辐射可聚合的官能团是优选的。其中,光可聚合的官能团是更优选的。
光可聚合的官能团的实例包括不饱和官能团,例如(甲基)丙烯酰基、乙烯、苯乙烯基和烯丙基,(甲基)丙烯酰基是优选的。
具有光可聚合的官能团的光可聚合的多官能团单体的具体实例包括:
(甲基)丙烯酸二酯类,例如新戊基二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯和丙二醇二(甲基)丙烯酸酯;
聚氧亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯类,例如三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯;
多羟基醇的(甲基)丙烯酸二酯类,例如季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯;及
环氧乙烷加合物或者环氧丙烷加合物的(甲基)丙烯酸二酯类,例如2,2-双{4-(丙烯酸·二乙氧基)苯基}丙烷和2,2-双{4-(丙烯酸·聚丙氧基)苯基}丙烷。
此外,优选可以使用环氧(甲基)丙烯酸酯类、尿烷(甲基)丙烯酸酯类和聚醚(甲基)丙烯酸酯类作为光可聚合的多官能团单体。
其中,多羟基醇和(甲基)丙烯酸酯之间的酯是优选的。分子内具有3个或者更多个(甲基)丙烯酰基团的多官能团单体是更优选的。具体地说,举例说明了三羟甲基丙烷、三(甲基)丙烯酸酯、三羟基甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,2,4-环己烷、四(甲基)丙烯酸酯、五甘油三丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、(二)季戊四醇三丙烯酸酯、(二)季戊四醇五丙烯酸酯、(二)季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、(二)季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇三丙烯酸酯和三季戊四醇六三丙烯酸酯。如前面所述,在本说明书中,术语“(甲基)丙烯酸酯”、“(甲基)丙烯酸”和“(甲基)丙烯酰基”分别指“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”、“丙烯酸或甲基丙烯酸”和“丙烯酰基或甲基丙烯酰基”。
作为在本发明涂布组合物中使用的光聚合的、多官能团单体,(甲基)丙烯酸氨基甲酯也是优选的。
在本发明涂布组合物中使用的(甲基)丙烯酸氨基甲酯优选具有至少一个,更优选4个或更多个,再更优选6个或更多个与低聚体主链连接的(甲基)丙烯酰基。
举例说明由下面通式(II)代表的化合物作为(甲基)丙烯酸氨基甲酯的一个具体实例:
(II)Yr-R7-O-CO-NH-R6-NH-CO-O-R8-Ys
在通式(II)中,R6代表二价有机基团,并且选自分子量通常为14-10,000,优选76-500的二价有机基团中。
R7和R8分别代表(r+1)-价有机基团和(s+1)-价有机基团,并且优选选自链状、支链或环状饱和烃基和不饱和烃基。
Y代表分子内具有在活性自由基物质的存在下发生分子间交联反应的可聚合不饱和基团的单价有机基团。
r和s每个独立地代表优选1-20,更优选1-10,特别优选1-5的整数。
在该式中,R7和R8以及Yr和Ys可以彼此相同或者不同。
用于本发明的(甲基)丙烯酸氨基甲酯的实例包括Beamset 102、502H、505A-6、510、550B、551B、575、575CB、EM-90、EM92(这些由ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.制造)、Photomer6008、6210(这些由Sannopco K.K.制造)、NK Oligo U-2PPA、U-4HA、U-6HA、H-15HA、UA-32PA、U-324A、U-4H、U-6H(这些由Shin-Nakamura Kagaku Kogyo K.K.制造)、Aronix M-1100、M-1200、M-1210、M-1310、M-1600、M-1960(这些由Toagosei Co.,Ltd.制造)、AH-600、AT606、UA-306H(这些由Kyoeisha Kagaku K.K.制造)、KAYARAD UX-2201、UX-2301、UX-3204、UX-3301、UX-4101、UX-6101、UX-7101(这些由Nippon Kayaku制造)、Shiko UV1700B、UV-3000B、UV-6100B、UV-6300B、UV-7000、UV-2010B(这些由Nippon Synthetic Chemical Industry Co.制造)、Art Resin UN-1255、UN-5200、HLDP-4T、HMP-2、UN-901T、UN-3320HA、UN-3320HB、UN-3320HC、UN-3320HS、H-61、HDP-M20(这些由Negami Kogyo Co.制造)、Ebecryl 6700、204、205、220、254、1259、1290K、1748、2002、2220、4833、4842、4866、5129、6602和8301(这些由Daicel-UCBCompany,Ltd.制造)。
作为单体粘合剂,为了控制层的折射率可以使用具有不同折射率的单体。具有特别高折射率的实例包括双(4-甲基丙烯酰硫代苯基)硫化物、乙烯基萘、乙烯基苯基硫化物和4-甲基丙烯酰氧苯基4’-甲氧基苯基硫醚。
另外,可以使用例如在JP-A-2005-76005和JP-A-2005-36105中描述的树枝状高分子和例如在JP-A-2005-60425中描述的含降冰片烯环的单体。
可以以它们的两种或多种的组合使用多官能团单体。
这些具有烯属不饱和基团的单体的聚合可以通过用电离辐射或者在光自由基引发剂或热自由基引发剂的存在下加热来进行。
对于光可聚合的多官能团单体的聚合反应优选使用光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,光自由基聚合引发剂和光阳离子聚合引发剂是优选的,光自由基聚合引发剂是特别优选的。
1-(2)聚合物粘合剂
在本发明中,可以使用聚合物或者交联聚合物作为粘合剂。交联聚合物优选具有阴离子基团。具有阴离子基团的交联聚合物具有其中具有阴离子基团的聚合物主链交联的结构。
这种聚合物主链的实例包括聚烯烃(饱和烃)、聚醚、聚脲、聚氨酯、聚酯、聚胺、聚酰胺和三聚氰胺树脂。聚烯烃主链、聚醚主链和聚脲主链是优选的,聚烯烃主链和聚醚主链是更优选的,并且聚烯烃主链是最优选的。
聚烯烃主链包含饱和烃。聚烯烃主链通过不饱和可聚合基团的加成聚合反应来获得。在聚醚主链中,重复单元通过醚键(-O-)彼此连接。聚醚主链通过例如环氧基团的开环聚合反应来获得。在聚脲主链中,重复单元通过脲键(-NH-CO-NH-)彼此连接。聚脲主链通过例如异氰酸基和氨基之间的缩聚反应来获得。在聚氨酯主链中,重复单元通过氨基甲酸乙酯键(-NH-CO-O-)彼此连接。聚氨酯主链通过例如异氰酸基和羟基(包括N-羟甲基)之间的缩聚反应来获得。在聚酯主链中,重复单元通过酯键(-CO-O-)彼此连接。聚酯主链通过例如羧基(包括酸卤化物基团)和羟基(包括N-羟甲基)之间的缩聚反应来获得。在聚胺主链中,重复单元通过亚胺键(-NH-)彼此连接。聚胺主链通过例如乙烯亚氨基的开环聚合反应来获得。在聚酰胺主链中,重复单元通过酰胺键(-NH-CO-)彼此连接。聚酰胺主链通过例如异氰酸基和羧基(包括酸卤化物基团)之间的反应来获得。三聚氰胺树脂主链通过例如三嗪基团(即三聚氰胺)和醛基(例如甲醛)之间的缩聚反应来获得。另外,在三聚氰胺树脂情况中,主链自身具有交联结构。
通过使阴离子基团直接或者借助连接基团与聚合物主链连接使之连接到主链上。阴离子基团优选借助连接基团与主链连接。
阴离子基团的实例包括羧酸基团(羧基)、磺酸基团(磺基)和磷酸基团(膦酰基),磺酸基团和磷酸基团是优选的。
阴离子基团可以是盐的形式。与阴离子基团形成盐的阳离子优选是碱金属离子。另外,阴离子基团的质子可以解离。
连接阴离子基团和聚合物主链的连接基团优选是选自-CO-、-O-、亚烷基、亚芳基及其组合中的二价基团。
交联结构是其中两种或多种主链彼此化学(优选共价)连接的结构。优选三个或者更多个主链彼此共价连接。交联结构优选包含选自-CO-、-O-、-S-、氮原子、磷原子、脂肪族残基(residue)、芳香族残基及其组合中的具有2或更多价的基团。
具有阴离子基团的交联聚合物优选是具有阴离子基团的重复单元和具有交联结构的重复单元。共聚物中具有阴离子基团的重复单元的含量优选为2-96质量%,更优选4-94质量%,最优选6-92质量%。重复单元可以具有两个或更多个阴离子基团。共聚物中具有交联结构的重复单元的含量优选为4-98质量%,更优选6-96质量%,最优选8-94质量%。
具有阴离子基团的交联聚合物的重复单元可以具有阴离子基团和交联结构。另外,可以包含其它重复单元(既不具有阴离子基团也不具有交联结构的重复单元)。
作为其它重复单元,具有氨基或季铵基团的重复单元和具有苯环的重复单元是优选的。氨基或季铵基团像阴离子基团一样起着维持无机颗粒分散状态的作用。另外,氨基、季铵基团和苯环当含在具有阴离子基团的重复单元或者具有交联结构的重复单元中时可能表现出相同的作用。
在具有氨基或季铵基团的重复单元中,氨基或季铵基团直接或者通过连接基团与聚合物的主链连接。优选氨基或季铵基团通过连接基团作为侧链与主链连接。氨基或季铵基团优选是二级氨基、三级氨基或者季铵基团,更优选三级氨基或者季铵基团。与二级氨基、三级氨基或者季铵基团的氮原子连接的基团优选是烷基,更优选具有1-12个碳原子的烷基,再更优选具有1-6个碳原子的烷基。季铵基团的对离子优选是卤素离子。连接氨基或者季铵基团与聚合物主链的连接基团优选是选自-CO-、-NH-、-O-、亚烷基、亚芳基及其组合中的二价基团。在具有阴离子基团的交联聚合物包含氨基或者季铵基团的重复单元的情况中,其含量优选为0.06-32质量%,更优选0.08-30质量%,最优选0.1-28质量%。
1-(3)含氟聚合物粘合剂
在本发明中,在聚合物粘合剂中可以使用含氟共聚物化合物,特别是在低折射率层中。
作为含氟乙烯基单体,举例说明有氟烯烃(例如氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯)、部分或者完全氟代的(甲基)丙烯酸烷基酯衍生物(例如Viscoat 6FM(商标名,由Osaka Organic ChemicalIndustry Ltd.制造)和R-2020(商标名,由Daikin Industries制造)以及完全或部分氟代的乙烯基醚,全氟烯烃是优选的。从折射率、可溶性、透明性和可获得性考虑,六氟丙烯是特别优选的。所得聚合物的折射率可以通过增加含氟乙烯基单体的配方比来降低,尽管膜的强度降低。在本发明中,优选引入含氟乙烯基单体,使得本发明共聚物的氟含量变成20-60质量%,更优选25-55质量%,特别优选30-50质量%。
作为赋予可交联性质的构成单元,主要举例说明了下面(A)、(B)和(C)组中的单元。
(A):通过前面在分子内具有可自交联的官能团的单体,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或缩水甘油基乙烯醚的聚合获得的构成单元。
(B):通过具有羧基、羟基、氨基或磺基的单体(例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟甲基酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、丙烯酸烯丙基酯、羟乙基乙烯醚、羟丁基乙烯醚、马来酸或巴豆酸)的聚合获得的构成单元。
(C):通过分子内具有能够与(A)或(B)官能团反应的基团以及还具有可交联官能团的化合物与上述构成单元(A)或(B)的反应获得的构成单元(例如可以通过例如丙烯酰氯对羟基作用的技术合成的构成单元)。
对于构成单元(C),可交联的官能团优选是可光聚合的基团。此处,可光聚合的基团的实例包括(甲基)丙烯酰基、烯基、肉桂酰基、亚肉桂基乙酰基、亚苄基乙酰苯基、苯乙烯吡啶基、α-苯基马来酰亚胺基、苯基叠氮基、磺酰叠氮基、羰基叠氮基、重氮基、邻-醌二叠氮基、糠基丙烯酰基、香豆素基、吡喃酮基、蒽基、二苯酮基、二苯乙烯基、二硫代氨基甲酸酯基、黄原酸酯基、1,2,3-噻二唑基、环丙烯基和氮杂二氧双环基。可以包含不仅一个而且两个或多个这些基团。其中,(甲基)丙烯酰基和肉桂酰基是优选的,并且(甲基)丙烯酰基是特别优选的。
作为制备含可光聚合基团的共聚物的具体方法,举例说明有下面的方法,但是根本不局限于此。
a.含羟基和可交联官能团的共聚物与(甲基)丙烯酰氯反应进行酯化的方法。
b.含羟基和可交联官能团的共聚物与含异氰酸基的(甲基)丙烯酸酯反应进行氨酯化的方法。
c.含环氧基团和可交联官能团的共聚物与(甲基)丙烯酸反应进行酯化的方法。
d.含羧基和可交联官能团的共聚物与含环氧基团的(甲基)丙烯酸反应进行酯化的方法。
另外,可以任意控制可光聚合基团的引入量,从涂膜表面性质、与无机颗粒共存时表面故障的减少和膜强度的改善考虑,还优选留下一定量的羧基或羟基。
对于用于本发明的共聚物,从如下各点考虑:例如与衬底的附着性、所得聚合物的Tg(对膜的硬度有贡献)、在溶剂中的可溶性、透明度、滑动性质以及防尘和防污性质,除了源于含氟乙烯基单体的重复单元和侧链中具有(甲基)丙烯酰基的重复单元外,可以适当地共聚合其它乙烯基单体。根据此目的可以以它们的两种或更多种的组合使用这些乙烯基单体,并且基于共聚物优选以0-65%摩尔,更优选0-40%摩尔,特别优选0-30%摩尔的总含量引入。
可使用的乙烯基单体没有特别限制,并且举例来说有烯烃(例如乙烯、丙烯、异戊二烯、乙烯氯和偏二氯乙烯)、丙烯酸酯类(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸2-羟基乙酯)、甲基丙烯酸酯类(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸2-羟基乙酯)、苯乙烯衍生物(例如苯乙烯、对羟甲基苯乙烯和对甲氧基苯乙烯)、乙烯醚(例如甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、环己基乙烯醚、羟乙基乙烯醚和羟丁基乙烯醚)、乙烯酯(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和肉桂酸乙烯酯)、不饱和羧酸类(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸和衣康酸)、丙烯酰胺(例如N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺和N-环己基丙烯酰胺)、甲基丙烯酰胺(例如N,N-二甲基甲基丙烯酰胺)和丙烯腈。
本发明中特别有用的含氟聚合物是全氟烯烃和乙烯醚或乙烯酯的无规共聚物。特别优选地聚合物具有自身可交联的基团(例如自由基反应性的基团,如(甲基)丙烯酰基,或者可开环聚合的基团,如氧基环丁烷基(oxetanyl))。具有这种可交联基团的聚合单元优选占据聚合物整个聚合单元的5-70摩尔%,特别优选30-60摩尔%。作为优选的聚合物,可以提到在JP-A-2002-243907、JP-A-2002-372601、JP-A-2003-26732、JP-A-2003-222702、JP-A-2003-294911、JP-A-2003-329804、JP-A-2004-4444和JP-A-2004-45462中描述的聚合物。
另外,为了给本发明的含氟聚合物赋予防污性质,优选向其中引入聚硅氧烷结构。引入聚硅氧烷结构的方法没有特别限制,但是如例如在JP-A-6-93100、JP-A-11-189621、JP-A-11-228631和JP-A-2000-313709中所述通过使用硅氧烷-大分子偶氮(macroazo)引发剂引入聚硅氧烷嵌段共聚物的方法,以及如在JP-A-2-251555和JP-A-2-308806中所述通过使用硅氧烷大分子单体引入聚硅氧烷接枝共聚合组分的方法是优选的。作为特别优选的化合物,举例来说可以有在JP-A-11-189621的实施例1、2和3中所述的聚合物和在JP-A-2-251555中所述的共聚物A-2和A-3。这些聚硅氧烷组分占据了聚合物优选0.5-10质量%,特别优选1-5质量%。
可以在本发明中优选使用的含氟聚合物的分子量以质均分子量计优选为5,000或更大,更优选10,000-500,000,最优选15,000-200,000。还可以通过组合使用质均分子量彼此不同的聚合物来改善涂膜的表面性质和抗划性。
具有可聚合不饱和基团的固化剂可以适当地与如在JP-A-10-25388和JP-A-2000-17028中所述的聚合物组合使用。还优选与如在JP-A-2002-145952中所述的聚合物组合使用含氟、多官能团可聚合不饱和基团。多官能团可聚合不饱和化合物的实例包括那些前面已经就单体粘合剂说明的多官能团单体。这些化合物表现出大的抗划性改善作用,特别是当在聚合物的主链中使用具有可聚合不饱和基团的化合物时,因此是优选的。
1-(4)有机硅烷化合物
从抗划性考虑,对于构成本发明膜的至少一层,优选在形成层的涂布溶液中包含至少一种有机硅烷化合物的水解产物和/或部分缩合物组分,所谓的“溶胶组分”(以下在一些情况中这么称呼)。
特别地,在防反射膜的情况中,为了获得防反射能力和抗划性,在低折射率层和光学层都结合该溶胶组分是特别优选的。该溶胶组分在涂布了涂布溶液后在干燥步骤和加热步骤中缩合,从而形成上述层的粘合剂的一部分。另外,在固化产品具有可聚合不饱和键的情况中,通过用光化性光辐射形成具有三维结构的粘合剂。
有机硅烷化合物优选是由下面通式1代表的化合物。
通式1  (R1)m-Si(X)4-m
在上面的通式1中,R1代表取代或未取代的烷基或者取代或未取代的芳基。作为烷基,具有1-30个碳原子的烷基是优选的,具有1-16个碳原子的烷基是更优选的,并且具有1-6个碳原子的烷基是特别优选的。烷基的具体实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、己基、癸基和十六烷基。芳基的实例包括苯基和萘基,苯基是优选的。
X代表羟基或者可水解的基团并且举例来说优选有烷氧基(优选具有1-5个碳原子的烷氧基,例如甲氧基或乙氧基)、卤素原子(例如Cl、Br或I)和R2COO(其中R2优选是氢原子或者具有1-6个碳原子的烷基,例如CH3COO或C2H5COO)。X优选代表烷氧基,特别优选是甲氧基或乙氧基。
m代表1-3的整数,优选1或2。
当存在多个X时,多个X可以彼此相同或者不同。
R1中包含的取代基没有特别限制,并且举例来说有卤素原子(例如氟、氯或溴)、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基(例如甲基、乙基、异丙基、丙基或叔丁基)、芳基(例如苯基、萘基等等)、芳香族杂环基(例如呋喃基、吡唑基或吡啶基)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基或己氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、烷硫基(例如甲硫基或乙硫基)、芳硫基(例如苯硫基)、链烯基(例如乙烯基或1-丙烯基)、酰氧基(例如乙酰氧基、丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧基羰基或乙氧基羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)、氨基甲酰基(例如氨基甲酰基、N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基或N-甲基-N-辛基氨基甲酰基)、酰氨基(例如乙酰氨基、苯甲酰氨基、酰氨基或甲基酰氨基)。这些取代基可以再被取代。
R1优选是取代的烷基或者取代的芳基。
另外,作为有机硅烷化合物,具有乙烯基可聚合取代基并且由下面的通式1代表的有机硅烷化合物是优选的。
通式2
Figure A20071008447000351
在上面的通式2中,R2代表氢原子、甲基、甲氧基、烷氧基羰基、氰基、氟原子或者氯原子。作为烷氧基羰基,举例来说有甲氧基羰基和乙氧基羰基。氢原子、甲基、甲氧基、甲氧基羰基、氰基、氟原子和氯原子是优选的,并且氢原子、甲基、甲氧基羰基、氟原子和氯原子是更优选的,并且氢原子和甲基是特别优选的。
Y代表单键、*-COO-***-CONH-***-O-**,优选单键、*-COO-***-CONH-**,再更优选单键或*-COO-**,并且*-COO-**是特别优选的。*代表Y与=C(R2)-连接的位置,并且**代表Y与L连接的位置。
L代表二价连接链。具体地说,提到取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基、在其内部具有连接基团的取代或未取代的亚烷基(例如醚、酯或酰胺)以及在其内部具有连接基团的取代或未取代的亚芳基(例如醚、酯或酰胺)。其中取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚芳基和在其内部具有连接基团的亚烷基是优选的,未取代的亚烷基、未取代的亚芳基和在其内部具有醚或酯连接基团的亚烷基是更优选的,并且未取代的亚烷基和在其内部具有醚或酯连接基团的亚烷基是特别优选的。取代基的实例包括卤素、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基和芳基,并且这些取代基可以再被取代。
1(代表满足公式1=100-m的数)和m每个独立地代表摩尔比,m代表0-50的数。m更优选代表0-40的数,特别优选0-30的数。
R3-R5每个优选代表卤素原子、羟基、未取代的烷氧基或未取代的烷基。R3-R5每个更优选代表氯原子、羟基、具有1-6个碳原子的未取代的烷氧基,更优选羟基或具有1-3个碳原子的烷氧基,特别优选羟基或甲氧基。
R6代表氢原子、烷基、烷氧基、烷氧基羰基、氰基、氟原子或者氯原子。作为烷基,提到甲基和乙基,并且作为烷氧基,提到甲氧基和乙氧基,并且作为烷氧基羰基,提到甲氧基羰基和乙氧基羰基。其中,氢原子、甲基、甲氧基、甲氧基羰基、氰基、氟原子和氯原子是优选的,氢原子、甲基、甲氧基羰基、氟原子和氯原子是更优选的,并且氢原子和甲基是特别优选的。
R7更优选是羟基或未取代的烷基,再更优选羟基或含有1-3个碳原子的烷基,并且特别优选是羟基或甲基。
可以以其两种或者更多种的组合使用由通式1代表的化合物。特别地,从至少一种通式1的化合物合成通式2的化合物。下面显示了通式1的化合物和由通式2代表的化合物的原材料的具体实例,但是它们决没有限制本发明。
Figure A20071008447000371
Figure A20071008447000391
M-19  CH3-Si-(OC2H5)3
M-20  C2H5-Si-(OC2H5)3
M-21  t-C4H9-Si-(OCH3)3
M-29  C3F7CH2CH2-Si-(OC2H5)3
M-30  C6F13CH2CH2-Si-(OC2H5)3
Figure A20071008447000412
Figure A20071008447000421
M-37  NH2CH2CH2CH2-Si-(OCH3)3
M-38  HS-CH2CH2CH2-Si-(OCH3)3
Figure A20071008447000422
M-45  CH2=CH-Si-(OCH3)3
Figure A20071008447000432
M-48  甲基三甲氧基硅烷
其中,(M-1)、(M-2)和(M-25)作为含有可聚合基团的有机硅烷是特别优选的。
为了获得所需的作用,在有机硅烷的水解产物和/或部分缩合物中具有乙烯基可聚合基团的有机硅烷的含量优选为30质量%-100质量%,更优选50质量%-100质量%,再更优选70质量%-95质量%。在具有乙烯基可聚合基团的有机硅烷的含量低于30质量%的情况中,出现如下问题:形成固体;溶液变得混浊;贮存期劣化;分子量难以控制(分子量增加);并且由于可聚合基团低的含量在聚合处理后难以获得性能的提高,从而这种含量是不优选的。
在合成由通式2代表的化合物的情况中,优选选择(M-1)和(M-2)之一作为具有乙烯基可聚合基团的有机硅烷并且选择(M-19)-(M-21)和(M-48)中之一作为不具有乙烯基可聚合基团的有机硅烷,并且以上述用量以其组合使用它们。
对于有机硅烷的水解产物及其部分缩合物,为了稳定涂层优选抑制其至少任一种的挥发性质。具体地说,在105℃下每1小时的挥发量优选为5质量%或更低,更优选3质量%或更低,特别优选1质量%或更低。
本发明中使用的溶胶组分通过水解和/或部分缩合有机硅烷来制备。
通过每摩尔可水解基团(X)添加0.05-2.0摩尔,优选0.1-1.0摩尔量的水并且于25-100℃下在用于本发明的催化剂的存在下搅拌溶液来进行水解缩合反应。
对于有机硅烷的水解产物和/或部分缩合物中至少任一种,具有乙烯基可聚合基团的有机硅烷的水解产物和部分缩合物任一种的质均分子量优选为450-20,000,更优选500-10,000,再更优选550-5,000,再更优选600-3,000,除去分子量低于300的组分。
在有机硅烷的水解产物和/或部分缩合物中分子量为300或更大的组分中,分子量大于20,000的组分优选占到10质量%或更少,更优选5质量%或更少,再更优选3质量%或更少。在含量超过10质量%的情况中,通过固化含有这种有机硅烷的水解产物和/或部分缩合物的可固化组合物获得的固化膜可能具有降低的透明度和降低的与支撑物的附着性。
此处,质均分子量和分子量都是通过使用TSK凝胶GMHxL,TSK凝 胶G4000HXL和TSK凝胶G2000HXL柱(全部是商标名并由TOSOHCORPORATION制造)并且使用THF作为溶剂和差示折光计检测的GPC分析仪测量的换算成聚苯乙烯的值,并且含量是取分子量为300或更大的组分的峰面积为100%,在上述分子量范围内的峰面积换算的值。
多分散性(质均分子量/数均分子量)优选为3.0-1.1,更优选2.5-1.1,再更优选2.0-1.1,特别优选1.5-1.1。
有机硅烷的水解产物和/或部分缩合物的29Si-NMR分析表明通式1中X处于以-OSi形式缩合的状态。
在此情况下,缩合率α由下面的数式(II)表示:
公式(II):α=(T3x3+T2x2+T1x1)/3/(T3+T2+T1+T0)
其中T3代表Si的三个键以-OSi形式缩合的情况,T2代表Si的二个键以-OSi形式缩合的情况,T1代表Si的一个键以-OSi形式缩合的情况,并且T0代表Si根本未缩合的情况。缩合率优选为0.2-0.95,更优选0.3-0.93,特别优选0.4-0.9。
在缩合率小于0.1的情况中,水解或缩合不足并且单体组分的含量增加,因此固化变得不足。另一方面,当缩合率超过0.95时,水解或缩合进行得太多,从而消耗了可水解的基团,因此粘合剂聚合物、树脂支撑物和无机颗粒之间的相互作用将降低。因此,甚至在使用时,它们也难以提供充分的作用。
下面将详细说明用于本发明的有机硅烷化合物的水解产物和/或部分缩合物。
有机硅烷的水解反应和随后的缩合反应一般在催化剂的存在下进行。催化剂的实例包括无机酸,例如盐酸、硫酸和硝酸;有机酸,例如草酸、乙酸、丁酸、马来酸、柠檬酸、甲酸、甲磺酸和甲苯磺酸;无机碱,例如氢氧化钠、氢氧化钾和氨水;有机碱,例如三乙胺和吡啶;金属醇盐,例如三异丙醇铝、四丁醇锆、钛酸四丁酯和二月桂酸二丁锡;具有例如Zr、Ti或Al的金属作为足以金属的金属螯合物;以及含氟化合物,例如KF和NH4F。
可以独立地或者以其两种或者更多种的组合使用上述催化剂。
有机硅烷的水解和缩合反应可以在无溶剂的情况下或者在溶剂中进行,但是为了使各组分彼此均匀地混合,使用有机溶剂是优选的。作为这种有机溶剂,醇、芳香烃、醚、酮和酯是优选的。
溶剂优选是可以溶解有机硅烷和催化剂两者的溶剂。从制备步骤考虑,优选使用有机溶剂作为涂布溶液或者作为涂布溶液的一部分,并且该溶剂优选是在与例如含氟聚合物的其它材料混合的情况中不会遭遇溶解性或可分散性降低的溶剂。
在溶剂中,醇举例来说有单羟基或二羟基醇。作为单羟基醇,具有1-8个碳原子的饱和脂肪醇是优选的。
醇的具体实例包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、乙二醇单丁醚和乙二醇乙酸酯单***。
另外,芳香烃的具体实例包括苯、甲苯和二甲苯,醚的具体实例包括四氢呋喃和二噁烷,酮的具体实例包括丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、二异丁基酮和环己酮,酯的具体实例包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和碳酸亚丙酯。
可以单独或者以其两种或者更多种的组合使用这些有机溶剂。反应中固体组分的浓度没有特别限制,但是通常在1%-100%的范围内。
通常,通过以每摩尔有机硅烷的可水解基团添加0.05-2摩尔,优选0.1-1摩尔量的水,并且在存在或不存在溶剂下,于25-100℃下在催化剂的存在下搅拌混合物来进行反应。
在本发明中,优选通过在至少一种金属螯合物的存在下于25-100℃下搅拌来进行水解,其中作为中心金属存在选自Zr、Ti和Al中的金属,并且作为配体存在由通式R3OH(其中R3代表含有1-10个碳原子的烷基)代表的醇和由通式R4COCH2COR5(其中R4代表含有1-10个碳原子的烷基,并且R5代表含有1-10个碳原子的烷基或者含有1-10个碳原子的烷氧基)代表的化合物。在使用含F化合物作为催化剂的情况中,通过选择水的量可以控制聚合度,因为含F化合物具有完成水解和缩合的能力。因此,含F化合物因其能够获得任意分子量而是优选的。也就是说,为了制备具有平均聚合度M的有机硅烷水解产物/部分缩合物,每M摩尔可水解的有机硅烷使用(M-1)摩尔水是足够的。
作为金属螯合物,如上所述,优选可以无特别限制地使用任意金属螯合物,其中作为中心金属存在选自Zr、Ti和Al中的金属,并且作为配体存在由通式R3OH(其中R3代表含有1-10个碳原子的烷基)代表的醇和由通式R4COCH2COR5(其中R4代表含有1-10个碳原子的烷基,并且R5代表含有1-10个碳原子的烷基或者含有1-10个碳原子的烷氧基)代表的化合物。可以以其组合使用在所述分类内的两种或更多种金属螯合物。作为用于本发明中的金属螯合物,选自由通式Zr(OR3)p1(R4COCHCOR5)p2,Ti(OR3)q1(R4COCHCOR5)q2和Al(OR3)r1(R4COCHCOR5)r2代表的化合物组中的化合物是优选的。它们用来促进上述有机硅烷化合物水解产物和部分缩合物的缩合反应。
金属螯合物中的R3和R4可以是相同或者不同的,并且每个独立地代表含有1-10个碳原子的烷基,具体地说乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基或苯基。另外,R5代表与如上所述相同的含有1-10个碳原子的烷基,或者含有1-10个碳原子的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基。金属螯合物中的p1、p2、q1、q2、r1和r2每个独立地代表由公式p1+p2=4、q1+q2=4和r1+r2=3确定并且满足它们的整数。
金属螯合物的具体实例包括锆螯合物,例如三正丁氧基乙基乙酰乙酸锆、二正丁氧基二(乙基乙酰乙酸)锆、正丁氧基三(乙基乙酰乙酸)锆、四(正丙基乙酰乙酸)锆、四(正丙基乙酰乙酸)锆、四(乙酰乙酰乙酸)锆和四(乙基乙酰乙酸)锆;钛螯合物,例如二异丙氧基二(乙基乙酰乙酸)钛、二异丙氧基二(乙酰醋酮酸(acetylacetone))钛和二异丙氧基二(乙酰丙酮)钛;以及铝螯合物,例如二异丙氧基乙基乙酰乙酸铝、二异丙氧基乙酰醋酮酸铝和异丙氧基二(乙基乙酰乙酸)铝、异丙氧基二(乙酰醋酮酸)铝、三(乙基乙酰乙酸)铝、三(乙酰醋酮酸)铝和单乙酰醋酮酸二(乙基乙酰乙酸)铝。
在这些金属螯合物中,三正丁氧基乙基乙酰乙酸锆、二异丙氧基二(乙基乙酰乙酸)钛、二异丙氧基乙基乙酰乙酸铝和三(乙基乙酰乙酸)铝是优选的。可以单独或者以其两种或者更多种的组合使用这些金属螯合物。还可以使用金属螯合物的部分水解产物。
基于有机硅烷化合物,金属螯合物的用量优选为0.01-50质量%,更优选0.1-10质量%,再更优选0.5-10质量%。当在上述范围内使用时,金属螯合物加速了有机硅烷化合物的缩合反应,给涂膜提供了良好的耐用性,并且提供了包含有机硅烷化合物的水解产物和部分缩合物以及具有良好的储存稳定性的金属螯合物两者的组合物。
除了上述溶胶组分和金属螯合物外,优选还向要用于本发明的涂布溶液中添加β-二酮和β-酮酯中的至少任一种。下面给出更详细的说明。
要用于本发明的β-二酮化合物和β-酮酯化合物是由通式R4COCH2COR5代表的β-二酮化合物和β-酮酯化合物中的至少任一种,并且用作提高要用于本发明中的组合物的稳定性的试剂。也就是说,据认为它们在金属螯合物(锆化合物、钛化合物和铝化合物中的至少任一种)中与金属原子配位,从而抑制了有机硅烷化合物的水解产物和部分缩合物的缩合反应,因此用来提高所得组合物的储存稳定性。构成β-二酮化合物和β-酮酯化合物的R4和R5与构成金属螯合物的R4和R5是相同的。
β-二酮化合物和β-酮酯化合物的具体实例包括乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸正丙酯、乙酰乙酸异丙酯、乙酰乙酸正丁酯、乙酰乙酸仲丁酯、乙酰乙酸叔丁酯、2,4-己烷-二酮、2,4-庚烷-二酮、2,5-庚烷-二酮、2,4-辛烷-二酮、2,4-壬烷-二酮和5-甲基己烷-二酮。其中,乙酰乙酸乙酯和乙酰丙酮是优选的,并且乙酰丙酮是特别优选的。可以单独或者以其两种或者更多种的组合使用这些β-二酮化合物和β-酮酯化合物。在本发明中,β-二酮化合物和β-酮酯化合物的用量为每摩尔金属螯合物优选为2摩尔或更多,更优选3-20摩尔。通过添加2摩尔或更多的它们给组合物赋予良好的储存稳定性。
有机硅烷化合物的水解产物和部分缩合物的含量在防反射膜具有较小厚度的情况下优选是小的,并且在硬涂层或防眩层具有大的厚度的情况下优选是大的。考虑膜的作用、折射率、形状和表面性质,基于包含它的层(添加它的层)中总固体组分的质量,所述含量优选为0.1-50质量%,更优选0.5-30质量%,最优选1-15质量%。
1-(5)引发剂
通过电离辐射的辐照或者在光自由基引发剂或热自由基引发剂存在下加热来进行具有烯属不饱和基团的单体的聚合。
在制备本发明的膜中,可以组合使用光引发剂和热引发剂。
<光引发剂>
作为光自由基引发剂,举例来说有苯乙酮类、安息香类、二苯酮类、氧化膦类、缩酮类、蒽醌类、噻吨酮类、偶氮化合物、过氧化物(例如JP-A-2001-139663)、2,3-二烷基二酮类、二硫化物、氟胺化合物、芳香硫鎓、roffin二聚体、鎓盐、硼酸盐、活性酯、活性卤素、无机配合物和香豆素。
苯乙酮类的实例包括2,2-二甲氧基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基苯乙酮、1-羟基二甲基苯酮、1-羟基二甲基-对异丙基苯酮、1-羟基环己基苯酮、2-甲基-4-甲硫基-2-吗啉苯基·乙基酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮、4-苯氧基二氯苯乙酮和4-叔丁基-二氯苯乙酮。
安息香类的实例包括安息香、安息香甲醚、安息香***、安息香异丙醚、苄基二甲基缩酮、安息香苯磺酸酯、安息香甲苯磺酸酯、安息香甲醚、安息香***、安息香异丙醚。
二苯酮类的实例包括二苯酮、羟基二苯酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫、2,4-二氯二苯酮、4,4-二氯二苯酮和对氯二苯酮、4,4’-二甲基氨基二苯酮(Michler酮)和3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯酮。
作为硼酸盐,举例来说有在日本专利第2,764,769、JP-A-2002-116539号以及Kunz,Martin,Rad Tech’98.Proceding,1998年4月,第19-22页,Chicago中所述的有机硼酸盐化合物。例如,举例来说有在JP-A-2002-116539中[0022]-[0027]段中描述的化合物。作为其它有机硼化合物,具体举例来说有在JP-A-6-348011、JP-A-7-128785、JP-A-7-140589、JP-A-7-306527和JP-A-7-292014中所述的有机硼过渡金属配位配合物。它们的具体实例包括具有阳离子染料的离子配合物。
氧化膦类的实例包括2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。
活性酯的实例包括1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)]、磺酸酯和环状活性酯。
鎓盐的实例包括芳香族重氮盐、芳香族碘鎓盐和芳香族硫鎓盐。
作为活性卤素的具体实例,举例来说有在Wakabayashi等,BullChem.Soc.Japane,第42卷,第2924页(1969),US专利第3,905,815号、JP-A-5-27830和M.P.Hutt,Journal of Heterocyclic Chemistry,第1卷(第3期),(1970)中所述的化合物。特别地,可以提到由三卤甲基取代的噁唑化合物和均三嗪化合物。更优选地,举例来说有均三嗪的衍生物,其中至少一个单、二或三卤素取代的甲基与均三嗪环连接。作为其具体的实例,均三嗪和噁噻唑化合物是已知的,包括2-(对甲氧基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2-(对苯乙烯基苯基)-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪、2-(3-Br-4-二(乙酸乙酯)氨基)苯基-4,6-二(三氯甲基)-均三嗪和2-三卤甲基-5-(对甲氧基苯基)-1,3,4-噁二唑。具体地说,在JP-A-58-15503第14-30页、JP-A-55-77742第6-10页中描述的化合物、在JP-B-60-27673第287页中描述的化合物1号至8号、在JP-A-60-239736第443-444页中描述的化合物1号至17号、以及在美国专利第4,701,399号中描述的化合物1号至19号是特别优选的。
无机配合物的实例包括双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-二(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛。
香豆素的实例包括3-酮香豆素。
可以单独或者以其组合使用这些光引发剂。
另外,在Saishin UV Koka Gijutsu,K.K.Gijutsu Joho Kyokai,1991,第159页和Shigaisen Koka System,Kiyomi Kato著并且由Sogo GijutsuCenter出版,1989年,第65-148页中描述了各种实例,并且它们可用于本发明中。
作为可商购的光自由基引发剂,可以提到由Nippon Kayaku制备的KAYACURE(DETX-S、BP-100、BDMK、CTX、BMS、2-EAQ、ABQ、CPTX、EPD、ITX、QTX、BTC、MCA等)、由Ciba SpecialtyChemicals制造的IRGACURE(651、184、500、819、907、369、1173、1870、2959、4265、4263等.)、由Sartomer Co.制造的Esacure(KIP100F、KB1、EB3、BP、X33、KTO46、KT37、KIPI150、TZT等)以及它们的组合作为优选的实例。
每100质量份多官能团单体中光聚合引发剂的用量为0.1-15质量份,更优选1-10质量份。
<光敏剂>
除了光聚合引发剂外,可以使用光敏剂。光敏剂的实例包括正丁胺、三乙胺、三正丁基膦、Michler酮和噻吨酮。
此外,可以与光敏剂组合使用一种或多种助剂,例如叠氮化合物、硫脲化合物和巯基化合物。
可商购的光敏剂的实例包括KAYACURE(DMBI,EPA)等。
<热引发剂>
可以使用有机或无机过氧化物、有机偶氮和重叠化合物作为热引发剂。
有机过氧化物的具体实例包括过氧化苯甲酰、过氧化卤代苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化乙酰、二丁基过氧化物、异丙基苯过氧化氢和过氧化氢丁酯,无机过氧化物的具体实例包括过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钾,偶氮化合物的实例包括2,2’-偶氮二(异丁腈)、2,2’-偶氮二(丙腈)和1,1’-偶氮二(环己烷碳腈),并且重氮化合物的具体实例包括重氮氨基苯和对硝基苯重氮鎓。
1-(6)可交联的化合物
在构成本发明的单体或聚合物粘合剂自身不具有足够的可固化性时,通过混合可交联的化合物可以赋予所需的可固化性。
例如,在聚合物自身具有羟基的情况中,优选使用各种氨基化合物作为固化剂。用作可交联化合物的氨基化合物是总共含有两个或更多个羟烷基氨基和烷氧基烷基氨基中任一个或两者的化合物,并且具体地说可以提到三聚氰胺系化合物、脲系化合物、苯并三聚氰二胺系化合物和二醇脲系化合物。
三聚氰胺系化合物一般指具有氮原子与三嗪环连接的骨架的化合物,并且具体地说可以提到三聚氰胺、烷基化的三聚氰胺、羟甲基三聚氰胺和烷氧基化的甲基三聚氰胺,分子内总共含有两个或更多个羟甲基和烷氧基化甲基中任一个或两者的化合物是优选的。具体地说,通过三聚氰胺和甲醛在碱性条件下获得的羟甲基三聚氰胺、烷氧基化的甲基三聚氰胺及其衍生物是优选的。从给可固化的树脂组合物赋予良好的储存稳定性和良好的反应性考虑,烷氧基化的甲基三聚氰胺是特别优选的。用作可交联化合物的羟甲基三聚氰胺和烷氧基化的甲基三聚氰胺没有特别限制,并且可以使用通过例如在Plastic Koza[8],Urea·melamine Jushi(Nikkan Kogyo Shinbunsha)中描述的方法获得的各种树脂状材料。
另外,作为脲系化合物,除了脲外举例来说可以有聚羟甲基脲、其烷氧基化的甲基脲的衍生物、具有脲酮(urone)环的羟甲基脲酮和烷氧基化的甲基脲酮。至于例如脲衍生物的化合物,还可以使用在上面文献中描述的各种树脂状材料。
1-(7)固化催化剂
在本发明的膜中,可以使用通过用电离辐射辐照或热产生的自由基或酸。
<热酸生成剂>
热酸生成剂的具体实例包括各种脂肪族磺酸及其盐、各种脂肪族羧酸如柠檬酸、乙酸和马来酸及其盐、各种芳香族羧酸如苯甲酸和邻苯二甲酸及其盐、烷基苯磺酸及其铵或胺盐、各种金属盐、以及硫酸和有机酸的磷酸盐。
作为可商购的材料,举例来说有催化剂4040、催化剂4050、催化剂600、催化剂602、催化剂500、催化剂296-9(这些均由Nihon CytecIndustries Inc.制造);NACURE系列155、1051、5076、4054J及NACURE系列的嵌段型2500,5225,X49-110,3525和4167(这些均由King Industries,Inc.制造)。
每100质量份可固化的树脂组合物,热酸生成剂的用量优选为0.01-10质量份,更优选0.1-5质量份。当加入量在该范围内时,产生具有良好储存稳定性的可固化树脂组合物,并且由其形成的涂膜具有良好的抗划性。
<光敏的酸生成剂和光酸生成剂>
此外,下面将详细说明可用作光聚合引发剂的光酸生成剂。
作为酸生成剂,举例来说有公知的化合物,例如用于光阳离子聚合的光引发剂的酸生成剂、光消色剂(例如染料)、光变色剂或者micro-resists及它们的混合物。另外,作为酸生成剂,举例来说有有机卤素化合物、二砜化合物和鎓化合物。其中,有机卤素化合物和二砜化合物的具体实例与前面已经作为产生自由基的化合物说明的那些化合物相同。
作为光敏的酸生成剂,举例来说有(1)各种鎓盐,例如碘鎓盐、硫鎓盐、磷鎓盐、重氮鎓盐、铵盐和吡啶鎓盐;(2)砜化合物,例如β-酮酯、β-磺酰砜类及其α-重氮化合物;(3)磺酸酯,例如烷基磺酸酯、卤烷基磺酸酯、芳基磺酸酯和亚氨基磺酸酯;(4)磺酰胺和(5)重氮甲烷化合物。
鎓化合物包括重氮鎓盐、铵盐、亚铵盐、磷鎓盐、碘鎓盐、硫鎓盐、砷鎓盐和硒鎓盐。其中,从光聚合引发的光敏感性和化合物的材料稳定性考虑重氮鎓盐、碘鎓盐、硫鎓盐和亚铵盐是优选的。例如,举例来说有在JP-A-2002-29162中的第[0058]-[0059]段中描述的化合物。
每100质量份可固化的树脂组合物,光敏的酸生成剂的用量优选为0.01-10质量份,更优选0.1-5质量份。
除此之外,至于具体的化合物和使用它们的方法,参考例如在JP-A-2005-43876中描述的内容。
1-(8)透光颗粒
本发明的光学膜的光学层中包含透光颗粒(优选透光树脂颗粒)。透光颗粒的平均粒径优选为5-15μm,更优选5-12μm,再更优选5-10μm。这些颗粒用于散射在显示表面上反射的外来光以消弱光或者扩大液晶显示器的视角(特别是向下视角),从而甚至当观察方向上的视角改变时也难以发生对比度的降低、黑白反转(black-white reversal)或者色调改变。在平均粒径在上述范围内的情况中,颗粒由于足够的防眩性质赋予屏幕优异的黑色度和更低的图像粗糙度,并且可以降低由表面粗糙度引起的在高精细显示下称作耀眼的精细的不均匀亮度。根据库仑特计数器法测量粒径分布。
为了表现出散光效应和防眩性质,透光颗粒需要具有上述平均粒径,另外需要调节颗粒和所用粘合剂之间的折射率差。具体地说,透光颗粒和粘合剂之间的折射率差作为绝对值优选为0-0.2,更优选0.001-0.1,特别优选0.001-0.05。
此处,可以通过直接由阿贝折射计测量或者通过光谱反射光谱或光谱椭圆偏光计测量来定量评价粘合剂的折射率。通过将透光颗粒分散在通过改变折射率彼此不同的两种溶剂的混合比来改变折射率的等量溶剂中,测量各个分散液的浊度,并且使用阿贝折射计测量颗粒给出最小浊度的溶剂的折射率来测量透光颗粒的折射率。
基于防眩层中整个固体组分的质量,透光颗粒对粘合剂的加入量优选在2-40质量%,特别优选4-25质量%的范围内。透光颗粒的涂布量优选为10mg/m2-10,000mg/m2,更优选为50mg/m2-4,000mg/m2。透光颗粒可以根据所需的折射率和平均粒径选自下文中描述的树脂颗粒中。
作为根据本发明的树脂颗粒的优选具体实例,举例来说有交联的聚甲基丙烯酸甲酯、交联的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物颗粒、交联的聚苯乙烯颗粒、交联的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯共聚物颗粒和交联的丙烯酸酯-苯乙烯共聚物颗粒。此外,优选有通过向上述树脂颗粒表面上化学连接含氟原子、硅原子、羧基、羟基、氨基、磺酰基或磷酸基获得的所谓表面改性的颗粒。其中,交联的苯乙烯颗粒、交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和交联的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物颗粒是优选的。此外,具有较高交联度的颗粒是更优选的,并且通过在合成颗粒前交联每摩尔全部单体含有1摩尔%或更大含量的交联剂的单体组合物获得的颗粒是优选的,所述含量更优选为3摩尔%或更大。
作为制备透光树脂颗粒的方法,举例来说有悬浮聚合方法、无皂乳液聚合方法、分散聚合方法和喂种聚合方法,并且可以通过任意这些方法来制备所述颗粒。至于这些制备方法,例如参考Kobunshi Goseino Jikkenho(Takayuki Otsu和Masaetsu Kinoshita著并由KagakuDoiin-sha出生),第30和第146-147页中的说明;在Gosei Kobunshi,第1卷第246-290页和第3卷第1-108页中描述的方法;在日本专利第2,543,503、3,508,304、2,746,275、3,521,560、3,580,320号、JP-A-10-1561、JP-A-7-2908、JP-A-5-297506和JP-A-2002-145919中描述的方法。
至于透光树脂颗粒的粒径分布,从浊度值、扩散性的控制和涂布表面的性质均匀性考虑单分散的颗粒是优选的。例如,当将粒径大于平均粒径20%或更大的颗粒称作粗颗粒时,基于总的颗粒数粗颗粒的比例优选为1%或更少,更优选0.1%或更少,再更优选0.01%或更少。作为获得具有这种粒径分布的颗粒的方法,在颗粒的制备或合成反应后实施分级是有效的,并且通过增加重复分级的次数或者通过加强分级的程度可以获得具有所需粒径分布的颗粒。
在实施分级中,优选使用如下方法,如空气分级方法、离心分级方法、沉积分级方法、过滤分级方法和抗静电分级方法。
树脂颗粒的形状可以是真实的球形或者无定形。
根据库仑特计数器法测量颗粒的粒径分布,并且将测量的分布转化成颗粒数分布。基于如此获得的颗粒数分布计算平均粒径。
另外,可以组合使用两种粒径不同的透光颗粒。通过具有较大粒径的透光颗粒可以赋予防眩性质并且通过具有较小粒径的透光颗粒可以降低表面的粗糙感觉。
另外,透光颗粒的密度优选为10-1,000mg/m2,更优选为100-700mg/m2
1-(9)无机颗粒
在本发明中,为了改善物理性质,例如硬度和光学性质,例如反射比和散射性质,在透明支撑物上形成的各层中可以使用各种无机颗粒。
作为无机颗粒,举例来说有选自硅、锆、钛、铝、铟、锌、锡和锑中至少一种金属的氧化物。它们的具体实例包括ZrO2、TiO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3和ITO,除此之外,包括BaSO4、CaCO3、滑石和高岭土。
至于用于本发明的无机颗粒的粒径,优选在分散介质中尽可能细地雾化颗粒。质均粒径为1-200nm,优选5-150nm,更优选10-100nm,特别优选10-80nm。将无机颗粒雾化成100nm或以下的粒径能够使之形成不会损坏透明度的层。可以根据光散射方法或者通过电子显微镜测量无机颗粒的粒径。
无机颗粒的比表面积优选为10-400m2/g,更优选20-200m2/g,最优选30-150m2/g。
优选向形成层的涂布溶液中添加用于本发明的无机颗粒,其中它们以分散介质中的分散液的形式使用。
使用的无机颗粒的分散介质优选是沸点为60-170℃的液体。分散介质的实例包括水、醇(例如甲醇、乙醇、丁醇和苯甲醇)、酮(例如丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮和环己酮)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯和甲酸丁酯)、脂肪族烃(例如己烷和环己烷)、卤代烃(例如二氯甲烷、、氯仿和四氯化碳)、芳烃(例如苯、甲苯和二甲苯)、酰胺(例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮)、醚(例如***、二噁烷和四氢呋喃)和醚醇(例如1-甲氧基-2-丙醇)。其中,甲苯、二甲苯、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮和丁醇是特别优选的。
特别优选的分散介质是甲乙酮、甲基异丁酮和环己酮。
通过使用分散机器分散无机颗粒。分散机器的实例包括砂磨机(例如销珠式研磨机)、高速叶轮研磨机、砾磨机、滚压机、超微磨碎机和胶体磨,砂磨机和高速叶轮研磨机是特别优选的。另外,可以实施预分散处理。用于预分散处理的分散机器的实例包括球磨、三棒式磨、捏合机和挤出机。
<高折射率颗粒>
为了增加构成本发明的层的折射率,优选使用其中在单体、引发剂和由有机基团取代的硅化合物中分散具有高折射率的无机颗粒的组合物固化产物。
作为在此情况中的无机颗粒,从折射率考虑特别优选地使用ZrO2和TiO2。ZrO2细颗粒对于增加硬涂层的折射率是最优选的,而TiO2细颗粒作为高折射率层和中折射率层的颗粒是最优选的。
作为TiO2颗粒,含TiO2作为主要组分并且还含有至少一种选自钴、铝和锆中至少一种元素的无机颗粒是特别优选的。此处使用的术语“主要组分”意指含量(质量%)在构成颗粒的各组分中是最大的组分。
含TiO2作为主要组分的本发明中的颗粒的折射率优选为1.90-2.80,更优选2.10-2.80,最优选2.20-2.80。
含TiO2作为主要组分的颗粒的原生颗粒的质均粒径优选为1-200nm,更优选1-150nm,再更优选1-100nm,特别优选1-80nm。
至于含TiO2作为主要组分的颗粒的晶体结构,金红石结构、金红石/锐钛矿混合晶体结构、锐钛矿结构或无定形结构来构成主要组分是优选的。金红石结构构成主要组分是特别优选的。此处使用的术语“主要组分”意指含量(质量%)在构成颗粒的各组分中是最大的组分。
通过在含TiO2作为主要组分的颗粒中结合选自Co(钴)、Al(铝)和Zr(锆)中的至少一种元素可以抑制TiO2的光催化活性,从而提高了本发明膜的耐候性。特别优选的元素是Co(钴)。还优选组合使用它们中的两种或更多种。
含TiO2作为主要组分的无机颗粒可以具有通过如在JP-A-2001-166104中所述的表面处理形成的核/壳结构。
无机颗粒在层中的加入量基于粘合剂的总质量优选为10-90质量%,更优选20-80质量%。可以在层中使用两种或者更多种无机颗粒。
<低折射率颗粒>
要结合在低折射率层中的无机颗粒优选具有低的折射率并且举例来说有氟化镁或二氧化硅细颗粒。从折射率、分散稳定性和成本考虑,二氧化硅细颗粒是优选的。
二氧化硅细颗粒的平均粒径优选为低折射率层的30-150%,更优选35-80%,再更优选40-60%。即,当低折射率层的厚度为100nm时,二氧化硅细颗粒的粒径优选为30nm-150nm,更优选35nm-80nm,再更优选40nm-60nm。
此处,根据库仑特(Coulter)计数器法测量无机颗粒的平均粒径。
在二氧化硅细颗粒的粒径太小的情况中,导致较小的提高抗划性的作用,而当太大时在低折射率层的表面上形成细的不匀性,导致劣化的外观,例如黑色度和劣化的整体反射比。二氧化硅细颗粒可以是晶形的或者无定形的,并且可以是单分散的颗粒或团聚的颗粒。至于形状,尽管无定形颗粒也没有问题,但球形颗粒是最优选的。
还优选与具有上述粒径的二氧化硅细颗粒(以下称作“大粒径二氧化硅细颗粒”)组合使用平均粒径小于低折射率层厚度25%的至少一种二氧化硅细颗粒(以下称作“小粒径二氧化硅细颗粒”)。
因为小颗粒二氧化硅细颗粒可以存在于较大粒径二氧化硅细颗粒之间留下的间隔中,较小粒径二氧化硅细颗粒可以用作较大粒径二氧化硅细颗粒的粒径维持剂。
在低折射率层厚度为100nm的情况中,较小粒径二氧化硅细颗粒的平均粒径优选为1nm-20nm,更优选5nm-15nm,特别优选10nm-15nm。使用这种二氧化硅细颗粒在原材料的成本方面是优选的并且用作粒径维持剂。
低折射率颗粒的涂布量优选为1mg/m2-100mg/m2,更优选5mg/m2-80mg/m2,再更优选10mg/m2-60mg/m2。在涂布量太小的情况中,导致提高抗划性的作用降低,而当在涂布量太大的情况中,在低折射率层的表面上产生细的不匀性,导致劣化的外观,例如黑色度和劣化的整体反射比。
<中空二氧化硅颗粒>
为了更大地降低折射率,优选使用中空二氧化硅细颗粒。
中空二氧化硅细颗粒具有优选为1.15-1.40,更优选1.17-1.35,最优选1.17-1.30的折射率。此处,折射率意指整个颗粒的折射率,并且不是指形成中空二氧化硅颗粒壳的二氧化硅的折射率。由下面的数学式(VIII)代表的中空率,x:
数学式(VIII)
x=(4πa3/3)/(4πb3/3)×100
(其中a代表颗粒内中空球的半径,并且b代表颗粒壳的外径)
x优选为10-60%,更优选20-60%,最优选30-60%。在当增加中空率以制备更低折射率的中空二氧化硅颗粒的情况中,导致颗粒强度小的薄壳。因此,从抗划性考虑,折射率小于1.15的颗粒不是优选的。
制备中空二氧化硅的方法例如在JP-A-2001-233611和JP-A-2002-79616中描述。细孔被堵塞的壳内中空的颗粒是特别优选的。另外,可以根据在JP-A-2002-79616中描述的方法计算这些中空二氧化硅颗粒的折射率。
中空二氧化硅的涂布量优选为1mg/m2-100mg/m2,更优选5mg/m2-80mg/m2,再更优选10mg/m2-60mg/m2。在涂布量为1mg/m2或更高的情况中,导致降低折射率的作用和提高抗划性的作用,并且在涂布量为100mg/m2或更低的情况,防止在低折射率层的表面上形成细的不匀性,导致改善的外观,例如黑色度和改善的整体反射比。
中空二氧化硅的平均粒径优选为低折射率层厚度的30%-150%,更优选35%-80%,再更优选40%-60%。即,当低折射率层的厚度为100nm时,中空二氧化硅的粒径优选为30nm-150nm,更优选35nm-100nm,再更优选40nm-65nm。
在中空二氧化硅细颗粒的粒径太小的情况中,中空部分的比例降低并且不能获得折射率的降低,而当粒径太大时在低折射率层的表面上形成细的不匀性,导致劣化的外观,例如黑色度和劣化的整体反射比。二氧化硅细颗粒可以是晶形的或者无定形的,并且可以是单分散的颗粒或团聚的颗粒。至于形状,尽管无定形的颗粒没有问题,但是球形颗粒是最优选的。
另外,可以组合两种或更多种平均粒径不同的中空二氧化硅颗粒。此处,中空二氧化硅的平均粒径可以从电子显微镜的照片中确定。
在本发明中,中空二氧化硅的比表面积优选为20-300m2/g,更优选30-120m2/g,最优选40-90m2/g。可以使用氮气根据BET方法确定表面积。
在本发明中可以与中空二氧化硅组合使用没有中空的二氧化硅颗粒。没有中空的二氧化硅颗粒的粒径优选为30nm-150nm,更优选35nm-100nm,最优选40nm-80nm。
1-(10)导电颗粒
可以使用许多导电颗粒给本发明的膜赋予导电性。
导电颗粒优选由金属的氧化物或氮化物形成。金属氧化物或金属氮化物的实例包括氧化锡、氧化铟、氧化锌和氮化钛。氧化锡和氧化铟是特别优选的。导电颗粒包含这些金属氧化物或金属氮化物作为主要组分并且还可以包含其它元素。术语“主要组分”意指含量(质量%)在构成颗粒的各组分中是最大的组分。其它元素的实例包括Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P、S、B、Nb、In、V和卤素原子。为了提高氧化锡和氧化铟的导电性,优选添加Sb、P、B、Nb、In、V和卤素原子。含Sb的氧化锡(ATO)和含Sn的氧化铟(ITO)是特别优选的。ATO中Sb的含量优选为3-20质量%。ITO中Sn的含量优选为5-20质量%。
抗静电层中使用的导电无机颗粒的原生颗粒的平均粒径优选为1nm-150nm,更优选5nm-100nm,最优选5nm-70nm。要形成的抗静电层中导电无机颗粒的平均粒径为1nm-200nm,优选5nm-150nm,再更优选10nm-100nm,最优选10nm-80nm。导电无机颗粒的平均粒径是以颗粒质量为基础的平均粒径,并且可以通过光散射方法或者从电子显微镜的照片测量。
导电无机颗粒的比表面积优选为10-400m2/g,更优选20-200m2/g,最优选30-150m2/g。
导电无机颗粒可以接受表面处理。使用无机化合物或者有机化合物实施表面处理。用于表面处理的无机化合物的实例包括氧化铝和二氧化硅,二氧化硅是特别优选的。用于表面处理的有机化合物的实例包括多元醇、烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂,硅烷偶联剂是最优选的。可以组合实施两种或更多种表面处理。
至于导电无机颗粒的形状,稻谷状颗粒、球形颗粒、立方颗粒、纺锤形颗粒或者无定形颗粒都是优选的。
可以在一、二或者更多层中使用两种或者更多种导电颗粒。
抗静电层中导电无机颗粒的含量优选为20-90质量%,更优选25-85质量%,再更优选30-80质量%。
可以以分散液的形式使用导电无机颗粒来形成抗静电层。
1-(11)表面处理剂
用于本发明中的无机颗粒可以接受物理表面处理,例如等离子体放电处理或者辉光放电处理或者在分散液或者涂布溶液中用表面活性剂或者偶联剂化学表面处理,从而稳定分散液或者提高对粘合剂组分的亲合力或粘结性质。
可以使用无机化合物或者有机化合物实施这种表面处理。用于表面处理的无机化合物的实例包括含钴的无机化合物(例如CoO2、CoO3和Co3O4)、含铝的无机化合物(例如Al2O3和Al(OH)3)、含锆的无机化合物(例如ZrO2和Zr(OH)4)、含硅的无机化合物(例如SiO2)和含铁的无机化合物(例如Fe2O3)。
含钴的无机化合物、含铝的无机化合物和含锆的无机化合物是特别优选的,含钴的无机化合物、Al(OH)3和Zr(OH)4是最优选的。
用于表面处理的有机化合物的实例包括多元醇、烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂,硅烷偶联剂是最优选的。用硅烷偶联剂(有机硅烷化合物)、其部分水解的产物和缩合物中的至少一种对无机颗粒进行表面处理是特别优选的。
钛酸酯偶联剂的实例包括金属醇盐,例如四甲氧基钛、四乙氧基钛和四异丙氧基钛,以及Plainact(例如KR-TTS、KR-46B、KR-55或KR-41B,均由Aiinomoto Co.,Inc.制造)。
多元醇、烷醇胺和具有阴离子基团的有机化合物优选作为用于表面处理的有机化合物,特别优选具有羧基、磺酸基或者磷酸基的有机化合物。优选使用硬脂酸、月桂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸。
用于表面处理的有机化合物优选还具有可交联的或者可聚合的官能团。可交联的或者可聚合的官能团是可以通过自由基物质经历加成反应或者聚合反应的烯属不饱和基团(例如(甲基)丙烯醛基、烯丙基、苯乙烯基或者乙烯氧基)、可阳离子聚合基团(例如环氧基团、氧杂环丁烷基团或者乙烯氧基)和缩聚反应性的基团(可水解的甲硅烷基或者N-羟甲基),具有烯属不饱和基团的基团的是优选的。
这些表面处理可以以其两种或者更多种的组合使用。特别优选组合使用含铝的无机化合物和含锆的无机化合物。
在二氧化硅的无机颗粒情况下,使用偶联剂是特别优选的。优选使用烷氧基金属化合物(例如钛偶联剂或者硅烷偶联剂)作为偶联剂。其中,用硅烷偶联剂处理是特别有效的。
为了在制备形成层的涂布溶液之前事先进行表面处理,使用偶联剂作为低折射率层的无机填料的表面处理试剂。优选通过在制备用于该层的涂布溶液时添加它作为添加剂来结合该试剂。
为了降低表面处理的负荷,在表面处理前优选在介质中分散二氧化硅细颗粒。
作为在本发明中优选使用的用于表面处理的表面处理试剂和特定的催化剂化合物,举例来说有在WO2004/017105中描述的那些有机硅烷化合物和催化剂。
1-(12)分散剂
许多分散剂可以用来分散在本发明中使用的颗粒。
分散剂优选还具有可交联的或可聚合的官能团。可交联的或者可聚合的官能团是可以通过自由基物质发生加成反应或者聚合反应的烯属不饱和基团(例如(甲基)丙烯醛基、烯丙基、苯乙烯基或者乙烯氧基)、可阳离子聚合的基团(例如环氧基团、氧杂环丁烷基团或者乙烯氧基)和缩聚反应性的基团(可水解的甲硅烷基或者N-羟甲基),具有烯属不饱和基团的基团的是优选的。
使用具有阴离子基团的分散剂对于分散无机颗粒,特别是具有TiO2作为主要组分的无机颗粒是优选的。具有阴离子基团和可交联的或者可聚合的官能团的分散剂是更优选的,并且在侧链中具有可交联的或者可聚合的官能团的分散剂是特别优选的。
作为阴离子基团,具有酸性质子的基团,例如羧基、磺酸基(磺基)、磷酸基(膦酰基)和磺酰胺基团或它们的盐都是有效的。其中,羧基、磺酸基、磷酸基和它们的盐是优选的,羧基和磷酸基是特别优选的。每个分散剂分子中包含的阴离子基团的数量优选平均为2或更多,更优选5或更多,特别优选10或更多,但是可以包含多种阴离子基团。另外,每个分散剂分子中可以包含多种阴离子基团。
在侧链中具有阴离子基团的分散剂中,含有阴离子基团的重复单元的含量在全部重复单元的10-4-100摩尔%,,优选1-50摩尔%,特别优选5-20摩尔%的范围内。
分散剂优选还包含可交联的或者可聚合的基团。可交联的或者可聚合的官能团是可以通过自由基物质经历加成反应或者聚合反应的烯属不饱和基团(例如(甲基)丙烯醛基、烯丙基、苯乙烯基或者乙烯氧基)、可阳离子聚合的基团(例如环氧基团、氧杂环丁烷基团或者乙烯氧基)和缩聚反应性的基团(可水解的甲硅烷基或者N-羟甲基),具有烯属不饱和基团的基团的是优选的。
一个分散剂分子中包含的可交联或者可聚合基团的数量优选平均为2或更多,更优选5或更多,特别优选10或更多。另外,每个分散剂分子中可以包含多种可交联或者可聚合的基团。
作为在用于本发明中的优选的分散剂中存在的侧链中具有烯属不饱和基团的重复单元,可以使用聚-1,2-丁二烯或者聚-1,2-异戊二烯结构或者具有特定残基(-COOR或-CONHR中的R基团)的(甲基)丙烯酸酯或酰胺的重复单元。特定残基(R基团)的实例包括-(CH2)n-CR21=CR22R23、-(CH2O)n-CH2CR21=CR22R23、-(CH2CH2O)n-CH2CR21=CR22R23、-(CH2)n-NH-CO-O-CH2CR21=CR22R23、-(CH2)n-O-CO-CR21=CR22R23和-(CH2CH2O)2-X(其中R21-R23每个独立地代表氢原子、卤素原子、含有1-20个碳原子的烷基、芳基、烷氧基或芳氧基,R21和R22或R23可以彼此连接成环,n代表1-10的整数,并且X代表二环戊二烯基残基)。酯的R的具体实例包括-CH2CH=CH2(相应于在JP-A-64-17047中描述的(甲基)丙烯酸烯丙基酯聚合物)、-CH2CH2O-CH2CH=CH2、-CH2CH2OCOCH=CH2、-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2、-CH2C(CH3)=CH2、-CH2CH=CH-C6H5、-CH2CH2OCOCH=CH-C6H5、-CH2CH2-NHCOO-CH2CH=CH2和-CH2CH2O-X(其中X代表二环戊二烯基残基)。酰胺的R的具体实例包括-CH2CH=CH2、-CH2CH2-Y(其中Y代表1-环乙烯基残基)、-CH2CH2-OCO-CH=CH2、-CH2CH2-OCO-C(CH3)=CH2
在具有烯属不饱和基团的分散剂的情况下,自由基(在可聚合化合物的聚合过程中引发聚合的自由基或者生长的自由基)加成到不饱和键基团上,直接在分子间或者通过可聚合化合物的聚合链引起加成聚合,在分子间形成交联,从而实施固化。或者,由自由基拉开分子的一个原子(例如与不饱和键基团相邻的碳原子上的氢原子),产生聚合物自由基,并且如此形成的聚合物自由基彼此连接,在分子之间形成交联,从而实现固化。
具有阴离子基团并且在侧链中具有可交联或者可聚合官能团的分散剂的质均分子量(Mw)没有特别限制,但是优选为1,000或更大,更优选2,000-100,000,再更优选5,000-200,000,特别优选10,000-100,000。
具有可交联或者可聚合官能团的单元可以构成除含阴离子基团的重复单元以外的所有重复单元,并且优选为全部重复单元的5-50%摩尔,特别优选5-30摩尔%。
分散剂可以是与具有可交联或者可聚合官能团和阴离子基团的单体以外的其它适当单体的共聚物。共聚合组分没有特别限制,并且根据许多方面,例如分散液稳定性、与其它单体组分的相容性和形成膜的强度来选择。它们的优选实例包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯和苯乙烯。
分散剂的形式没有特别限制,但是嵌段共聚物或者无规共聚物是优选的,从合成的容易性看无规共聚物是优选的。
用于无机颗粒的分散剂的量优选在1-50质量%,更优选5-30质量%,最优选5-20质量%的范围内。另外,可以组合使用两种或者更多种分散剂。
1-(13)防污剂
为了赋予例如防污性质、耐水性、耐化学试剂性和滑动性质的性质,向本发明的膜中,特别是向其最外层中适当地添加公知的硅氧烷系列或者氟系列防污剂或滑动剂。
在添加这些添加剂的情况中,基于低折射率层的总固体组分质量,以优选0.01-20质量%,更优选0.05-10质量%,特别优选0.1-5质量%的含量添加它们。
作为硅氧烷系列化合物的优选的实例,举例来说有那些包含多个二甲基甲硅烷氧单元作为重复单元并且在其端部和/或侧链处具有取代基的化合物。在包含二甲基甲硅烷氧作为重复单元的化合物的链中可以包含二甲基甲硅烷氧以外的结构单元。取代基可以是彼此相同或者不同的,并且优选包含多个取代基。取代基的优选实例包括含有丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、芳基、肉桂酰基、amoyl基、环氧基、氧杂环丁烷基、羟基、氟烷基、聚氧亚烷基、羧基或氨基的基团。分子量没有特别限制,但是优选为100,000或更低,更优选50,000或更低,特别优选3,000-30,000,最优选10,000-20,000。硅氧烷系列化合物中硅原子的含量没有特别限制,并且优选为18.0质量%或更高,特别优选25.0-37.8质量%,最优选30.0-37.0质量%。硅氧烷系列化合物的优选实例包括由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的X-22-174DX、X-22-2426、X-22-164B、X22-164C、X-22-170DX、X-22-176D、X-22-1821(这些都是商标名);由Chisso Corp.制造的FM-0725、FM-7725、FM-4421、FM-5521、FM-6621、FM-1121(这些都是商标名);由Gelest制造的DMS-U22、RMS-033、RMS-083、UMS-182、DMS-H21、DMS-H31、HMS-301、FMS121、FMS123、FMS131、FMS141 and FMS221(这些都是商标名),但是根本不局限于此。
作为氟系列化合物,具有氟烷基的化合物是优选的。氟烷基包含优选1-20个碳原子,更优选1-10个碳原子,并且可以是直链结构(例如-CF2CF3、-CH2(CF2)4H、-CH2(CF2)8CF3或-CH2CH2(CF2)4H)、支链结构(例如CH(CF3)2、CH2CF(CF3)2、CH(CH3)CF2CF3或CH(CH3)(CF2)5CF2H)或者脂环结构(具有优选5-或6-员环,例如全氟环己基、全氟环戊基或者由这些基团取代的烷基)并且可以具有醚键(例如CH2OCH2CF2CF3、CH2CH2OCH2C4F8H、CH2CH2OCH2CH2C8F17或CH2CH2OCF2CF2OCF2CF2H)。可以在同一个分子中包含两个或者更多个氟烷基。
氟系列化合物优选还包含对与低折射率层膜形成键或者相容性有贡献的取代基。优选在化合物中含有多个可以相同或不同的取代基。取代基的优选实例包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、芳基、肉桂酰基、环氧基、氧杂环丁烷基、羟基、氟烷基、聚氧亚烷基、羧基或氨基。氟系列化合物可以是与不含氟原子的化合物的聚合物或者低聚物,并且没有特别限制其分子量。氟系列化合物中氟原子的含量没有特别限制,但是优选为20质量%或更高,特别优选30-70质量%,最优选40-70质量%。氟系列化合物的优选实例包括由DaikinIndustries制造的R-2020、M-2020、R-3833、M-3833(这些都是商标名);由Dainippon Ink & Chemicals、Inc.制造的Megafac F-171、F-172、F-179A and Defencer MCF-300(这些都是商标名)。
为了赋予例如防尘性质和抗静电性质,可以适当地添加公知的阳离子表面活性剂、防尘剂,例如聚氧亚烷基系列化合物以及抗静电剂。可以结合这些防尘剂和抗静电剂作为上述硅氧烷系列化合物或者氟系列化合物中结构单元的部分功能。在作为添加剂添加这些化合物的情况中,添加量基于低折射率层的总固体组分的质量在优选0.01-20质量%,更优选0.05-10质量%,特别优选0.1-5质量%的范围内。该化合物的优选实例包括由Dainippon Ink & Chemicals,Inc.制造的Megafac F-150(商标名)和由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造的SH-3748(商标名),但是根本不局限于此。
1-(14)表面活性剂
对于本发明的膜,为了保证涂布均匀的表面性质而无涂布不匀性、干燥不匀性和点缺陷,在用于形成其防眩层的涂布组合物中优选包含含氟表面活性剂和/或硅氧烷系列表面活性剂。特别优选使用含氟表面活性剂,因为以少量添加时它们可以提供避免表面性质问题(例如涂布不匀性、干燥不匀性和点缺陷)的作用。通过提供高速涂布的适应性并改善表面性质的均匀性可以提高生产率。
含氟表面活性剂的优选实例包括含氟脂肪族基团的共聚物(也略作“含氟聚合物”)。作为含氟聚合物,可以使用包含下面(i)的重复单元的丙烯酸树脂和甲基丙烯酸树脂及其与可与之共聚合的乙烯基单体(例如下面(ii)的单体)的共聚物。
(i)由下面通式(A)代表的具有含氟脂肪族基团的单体:
通式(A)
Figure A20071008447000701
在通式(A)中,R11代表卤素原子或者甲基,X代表氧原子、硫原子或者-N(R12)-,m代表1-6的整数,并且n代表2-4的整数。R12代表氢原子或者含有1-4个碳原子的烷基,具体地说是甲基、乙基、丙基或丁基,优选氢原子或甲基,X优选代表氧原子。
(i)可与上述(i)共聚合并且由下面通式(B)代表的单体:
通式(B)
Figure A20071008447000702
在通式(B)中,R13代表氢原子或者甲基,Y代表氧原子、硫原子或者-N(R15)-,R15代表氢原子或者含有1-4个碳原子的烷基,具体地说是甲基、乙基、丙基或丁基,优选氢原子或甲基,Y优选代表氧原子、-N(H)-或-N(CH3)-。
R14代表含有4-20个碳原子的直链、支链或环烷基并且任选具有取代基。烷基R14的取代基的实例包括羟基、烷基羰基、芳基羰基、羧基、烷醚基、芳醚基、卤素原子(例如氟原子、氯原子或溴原子)、硝基、氰基和氨基,但是根本不局限于此。作为含有4-20个碳原子的直链、支链或环烷基,可以优选使用直链或支链丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十八烷基或二十烷基、单环环烷基,例如环己基或环庚基以及多环环烷基,例如双环庚基、双环癸基、三环十一烷基、四环十二烷基、金刚烷基、降冰片烷基或四环癸基。
用于在本发明中使用的含氟聚合物中的由通式(A)代表的含氟脂肪族基团单体的含量基于含氟聚合物单体的质量为10摩尔%或更高,优选15-70摩尔%,更优选20-60摩尔%。
用于本发明中的含氟聚合物的质均分子量优选为3,000-100,000,更优选5,000-80,000。
此外,用于本发明中的含氟聚合物的加入量基于涂布溶液在0.001-5质量%,更优选0.005-3质量%,再更优选0.01-1质量%的范围内。在含氟聚合物的加入量在上述范围内的情况中,导致涂膜良好的干燥性质和作为涂膜的良好性能(例如反射比和抗划性)。
1-(16)涂布溶剂
作为用于形成本发明每层的涂布组合物中的溶液,可以使用根据如下要求选择的许多种溶剂:可以溶解或者分散各种组分,在涂布步骤和干燥步骤中容易形成均匀的表面性质,可以保证溶液的稳定性,并且其饱和蒸气压是适当的。
可以组合使用两种或更多种溶剂。特别是从干燥负荷考虑,优选使用在室温常压下沸点为100℃或更低的溶剂作为主要组分并且为了调节干燥速度包含少量沸点为100℃或更高的溶剂。
沸点为100℃或更低的溶剂的实例包括烃,例如己烷(b.p.68.7℃)、庚烷(98.4℃)、环己烷(80.7℃)和苯(80.1℃);卤代烃,例如二氯甲烷(39.8℃)、氯仿(61.2℃)、四氯化碳(76.8℃)、1,2-二氯乙烷(83.5℃)和三氯乙烯(87.2℃);醚,例如二***(34.6℃)、二异丙醚(68.5℃)、二丙醚(90.5℃)和四氢呋喃(66℃);酯,例如甲酸乙酯(54.2℃)、乙酸甲酯(57.8℃)、乙酸乙酯(77.1℃)和乙酸异丙基酯(89℃);酮,例如丙酮(56.1℃)和2-丁酮(=甲乙酮,79.6℃);醇,例如甲醇(64.5℃)、乙醇(78.3℃)、2-丙醇(82.4℃)和1-丙醇(97.2℃);氰基化合物,例如乙腈(81.6℃)和丙腈(97.4℃);以及二硫化碳(46.2℃)。其中,酮和酯是优选的,并且酮是特别优选的。在酮中,2-丁酮是特别优选的。
沸点为100℃或更高的溶剂的实例包括辛烷(125.7℃)、甲苯(110.6℃)、二甲苯(138℃)、四氯乙烯(121.2℃)、氯苯(131.7℃)、二噁烷(101.3℃)、二丁醚(142.4℃)、乙酸异丁酯(118℃)、环己酮(155.7℃)、2-甲基-4-戊酮(=MIBK,115.9℃)、1-丁醇(117.7℃)、N,N-二甲基甲酰胺(153℃)、N,N-二甲苯乙酰胺(166℃)和二甲亚砜(189℃)。环己酮和2-甲基-4-戊酮是优选的。
1-(17)其它
除了上述组分外,还可以向本发明的膜中添加树脂、偶联剂、防变色剂、着色剂(颜料和染料)、消泡剂、拉平剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、赋予附着力的试剂、聚合引发剂、抗氧化剂和表面改善剂。
1-(18)支撑物
本发明膜的支撑物没有特别限制并且举例来说有透明的树脂薄膜、透明的树脂板、透明的树脂片和透明玻璃。作为透明的树脂薄膜,可以使用酰化纤维素薄膜(例如三醋酸纤维素薄膜(折射率:1.48)、二醋酸纤维素薄膜、醋酸丁酸纤维素薄膜或者醋酸-丙酸纤维素薄膜)、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚醚砜薄膜、聚丙烯酸树脂薄膜、聚氨酯系列树脂薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚砜类薄膜、聚醚薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醚酮薄膜和(甲基)丙烯腈薄膜。
至于支撑物的厚度,通常可以使用厚度从大约25μm至大约1,000μm的支撑物,厚度优选为25μm-250μm,更优选30μm-90μm。
至于支撑物的宽度,可以使用任意宽度的支撑物,但是从处理、生产量和生产率考虑,通常使用100-5,000mm的支撑物,宽度优选为800-3,000mm,更优选1,000-2,000mm。
支撑物的表面优选是光滑的,并且平均粗糙度Ra为优选1μm或更小,更优选0.0001-0.5μm,再更优选0.001-0.1μm。
<酰化纤维素薄膜>
在上述各种薄膜中,通常用作偏振板保护膜的酰化纤维素薄膜是优选的,因为它具有高的透明度和低的光学双折射并且容易生产。
至于酰化纤维素薄膜,对于提高其机械性质、透明度和光滑度已经公知许多改进技术,并且可以作为公知的技术对本发明的膜运用在Kokai Giho 2001-1745中描述的技术。
在本发明中,三醋酸纤维素薄膜在酰化纤维素薄膜中是特别优选的,并且优选使用酰化度为59.0-61.5%的醋酸纤维素。此处使用的术语“酰化度”是指与纤维素单元结合的乙酸的量。根据在ASTM:D-817中描述的酰化度测量和计算方法(测定醋酸纤维素等的方法)来确定酰化度。
酰化纤维素的粘均聚合度(DP)优选为250或更大,更优选290或更大。
另外,用于本发明中的酰化纤维素优选由凝胶渗透色谱测定的Mw/Mn(Mw:质均分子量;Mn:数均分子量)值大约为1.0,换句话说具有窄的分子量分布。具体地说,Mw/Mn值优选为1.0-1.7,更优选1.3-1.65,最优选1.4-1.6。
通常,纤维素在2、3和6位处的羟基不是以每个具有全部取代度1/3的取代度均匀地酰化,而是6位处羟基的取代度趋向于更小。在本发明中,优选纤维素6位处羟基的取代度大于2-和3-位处的取代度。
优选6位处羟基由酰基取代,其取代度基于总取代度为32%或更大,更优选33%或更大,特别优选34%或更大。此外,优选酰化纤维素6-位酰基的取代度为0.88或更大。除了乙酰基外,6位处羟基还可以由具有3个或更多个碳原子的酰基,如丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基或者丙烯酰基取代。可以通过NMR测量确定每个位置处的取代度。
在本发明中,可以使用通过在JP-A-11-5851,第[0043]-[0044]段,[实施例]、[合成实施例1]、第[0048]-[0049]段、[合成实施例2]和第[0051]-[0052]段、[合成实施例3]中描述的方法获得的醋酸纤维素。
<聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜>
在本发明中,还优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,因为它具有优异的透明度、机械强度、光滑性、耐化学试剂性和耐湿性,另外它是便宜的。
为了提高透明塑料膜和在其上面提供的硬涂层之间的附着力,更优选透明塑料膜经过为所述膜赋予容易附着性的处理。
作为用于光学用途的具有容易附着层的PET膜,可以提到由TOYOBO CO.,LTD.制造的COSMOSHINEA4100和A4300。
2.成膜层
接下来,下面将说明形成本发明的膜的层。
2-(1)硬涂层
为了给本发明的膜赋予物理强度,优选在透明支撑物的一侧上形成硬涂层。
优选地,在该硬涂层上提供低折射率层,并且更优选在硬涂层和低折射率层之间提供中间折射率层和高折射率层,从而构成防反射膜。
硬涂层可以由两层或更多层叠层构成。
基于获得防反射膜的光学设计,本发明中硬涂层的折射率在优选1.48-2.00,更优选1.5-1.90,再更优选1.5-1.60的范围内。在本发明中,因为在硬涂层上提供至少一层低折射率层,所以当折射率小于所述范围时防反射能力趋向于增加,而当折射率大于所述范围时反射光的色调趋向于加强。
从给膜赋予足够的耐用性和抗冲击性考虑,硬涂层的厚度通常为大约5μm-大约50μm,优选8μm-17μm,再更优选10μm-15μm。
另外,根据铅笔硬度试验,硬涂层的强度优选为H或更大,再更优选2H或更大,最优选3H或更大。
此外,至于根据JIS K5400在Taber磨损试验后试样片的磨损量,具有更小磨损量的硬涂层是更优选的。
优选通过可用电离辐射固化的化合物的交联反应或聚合反应形成硬涂层。例如,它可以通过在透明支撑物上涂布包含可以由电离辐射固化的多官能团单体或者多官能团低聚体的涂布组合物,并且实施该多官能团单体或者多官能团低聚体的交联反应或聚合反应来形成。
作为电离辐射可固化的多官能团单体或者多官能团低聚体的官能团,那些可由光、电子束或辐射聚合的官能团是优选的,可光聚合的官能团是特别优选的。
作为可光聚合的官能团,举例来说有不饱和的可聚合官能团,例如(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基和烯丙基。其中,(甲基)丙烯酰基是优选的。
为了控制硬涂层的折射率,可以向硬涂层的粘合剂中添加高折射率单体或者无机颗粒,或者它们两者。无机颗粒除了控制折射率的作用外还具有抑制由于交联反应引起的固化收缩的作用。在本发明中,将通过多官能团单体和/或高折射率单体聚合制备的聚合物和分散在其中的无机颗粒的混合物称作粘合剂。
硬涂层的表面浊度优选为7%或更低,更优选1%-7%,再更优选2%-6.5%。在该范围内,可以同时获得防眩性质并且抑制白色模糊,因此该范围是优选的。
在液晶通过硬涂层的内散射打算难以观察到显示板的图案、颜色不匀性、亮度不匀性和耀眼,或者打算赋予扩大视角的功能的情况中,内部浊度值(通过从整个浊度值中减去表面浊度值获得的值)优选为35%或更低,更优选1%-30%,再更优选2%-25%。
至于硬涂层的表面不匀性状态,为了维持图像清晰度(clearness)而获得清晰的表面,例如表明表面粗糙度性质的中心线平均粗糙度(Ra)优选为0.10μm或更小。Ra更优选为0.09μm,再更优选0.08μm或更小。在本发明的膜中,表面不匀性由硬涂层的表面粗糙度主导,因此通过控制硬涂层的中心线粗糙度可以使防反射膜的中心线平均粗糙度在上述范围内。
为了维持图像的清晰度,优选调节传输图像的清晰度并且调节表面不匀性。清晰的防反射膜的传输图像的清晰度优选为60%或更大。传输图像的清晰度一般是表示通过膜观察的图像模糊程度的指示。清晰度值越大表明通过膜观察的图像越清晰且越好。传输图像的清晰度优选为70%或更大,更优选80%或更大。
2-(2)防眩层
除了提高膜的抗划性的硬涂层性质外,硬涂层由于表面散射还可以给膜赋予防眩性质(下文中,将该组成层称作“防眩层”)。
作为形成防眩层的方法,已经公知如在JP-A-6-16851中所述在表面上层叠具有细的不匀性的无光成形膜的方法;如在JP-A-2000-206317中所述,通过由于电离辐射量的辐射量差异引起的可电离辐射固化的树脂的固化收缩来形成防眩层的方法;通过如在JP-A-2000-338310中所述,通过由干燥降低透光树脂与良溶剂的质量比,在胶凝时固化透光颗粒和透光树脂的***而在涂膜表面上形成不匀性的方法;以及如在JP-A-2000-275404中所述,通过从外面施压在表面上形成不匀性的方法,并且可以使用这些公知的方法。
用于本发明中的防眩层优选包含能够赋予硬涂层性质的粘合剂、赋予防眩性质的去光颗粒(优选透明颗粒)和溶剂作为必需组分,通过透光颗粒自身的投影或者由多个颗粒的聚集形成的投影形成表面不匀性。
由透光颗粒分散液形成的防眩层包含粘合剂和分散在其中的透光颗粒。具有防眩性质的防眩层优选既具有防眩性质又具有硬涂层性质。
去光颗粒(透明颗粒)优选的具体实例包括无机化合物颗粒,例如二氧化硅颗粒和TiO2颗粒;以及树脂颗粒,例如丙烯酸颗粒、交联的丙烯酸颗粒、聚苯乙烯颗粒、交联的苯乙烯颗粒、三聚氰胺树脂颗粒和苯并三聚氰胺树脂颗粒。其中,交联的苯乙烯颗粒、交联的丙烯醛颗粒和二氧化硅颗粒是优选的。
至于颗粒的形状,可以使用球形颗粒和无定形颗粒中任一种。
另外,可以以它们的组合使用两种或更多种粒径彼此不同的去光颗粒。可以通过较大粒径的颗粒赋予防眩性质并且由较小粒径的其它颗粒赋予光学性质。例如,在将防眩、防反射膜粘到133ppi或更高的高细显示器上的情况中,在一些情况中出现显示图像质量问题,称作“耀眼”。“耀眼”是由防眩、防反射膜表面上的不匀性引起的,所述不匀性放大或收缩像素,损坏亮度的均匀性。通过使用粒径小于赋予防眩性质并且与粘合剂具有不同折射率的去光颗粒的去光颗粒显著减少了这种问题。
2-(3)高折射率层和中间折射率层
可以在本发明的膜中提供高折射率层和中间折射率层来提高防反射性质。
在本说明书中,该高折射率层和中间折射率层在下文的一些情况中统称作高折射率层。另外,在本发明中高折射率层、中间折射率层和低折射率层的“高”、“中间”和“低”是指层就折射率数值而言的相对关系。至于透明支撑物,其折射率优选满足透明支撑物>低折射率层并且高折射率层>透明支撑物的关系。
另外,在本说明书中,高折射率层、中间折射率层和低折射率层在一些情况中统称作防反射层。
为了在高折射率层上构造低折射率层以制备出防反射膜,高折射率层的折射率优选为1.55-2.40,更优选1.0-2.20,再更优选1.65-2.10,最优选1.80-2.00。
在通过涂布从支撑物依次形成中间折射率层、高折射率层和低折射率层的情况中,高折射率层的折射率优选为1.65-2.40,更优选1.70-2.20。将中间折射率层的折射率调节成介于低折射率层的折射率和高折射率层的折射率之间的值。中间折射率层的折射率优选为1.55-1.80。
用于高折射率层和中间折射率层中的含TiO2作为主要组分的无机颗粒以中间折射率层中的分散体和中间折射率层的状态使用。
在分散无机颗粒时,在分散剂的存在下将它们分散在分散介质中。
优选通过如下方法形成高折射率层和中间折射率层:通过优选还向无机颗粒在分散介质中的分散液中添加形成基质的粘合剂前体(例如可以由下文中所述的电离辐射固化的多官能团单体或多官能团低聚体)和光聚合引发剂,来制备形成高折射率层或中间折射率层的涂布组合物,在透明支撑物上涂布用于形成高折射率层和中间折射率层的涂布组合物,并且实施电离辐射可固化的化合物(例如多官能团单体或多官能团低聚体)的交联反应或聚合反应。
此外,高折射率层和中间折射率层的粘合剂在层的涂布同时或者之后优选经历与分散剂的交联反应或聚合反应。
在如此形成的高折射率层和中间折射率层的粘合剂中,上述优选的分散剂和电离辐射可固化的多官能团单体或低聚体发生交联反应或聚合反应,形成粘合剂,其中分散剂的阴离子基团被夺去。此外,高折射率层和中间折射率层的粘合剂的阴离子基团用来维持无机颗粒的分散状态,并且交联的或聚合的结构给粘合剂赋予成膜性质,因此改善了高折射率层和中间折射率层的物理性质、耐化学试剂性和耐候性。
基于用于形成层的涂布组合物的固化组分质量,以5-80质量%的含量添加高折射率层的粘合剂。
高折射率层中的无机颗粒的含量基于高折射率层的质量为优选10-90质量%,更优选15-80质量%,特别优选15-75质量%。可以在高折射率层内组合使用两种或者更多种无机颗粒。
在高折射率层上提供低折射率层的情况中,高折射率层的折射率优选高于透明支撑物的折射率。
在高折射率层中还优选使用通过包含芳香环的电离辐射可固化的化合物、包含氟以外的卤素(例如Br、I或Cl)的电离辐射可固化的化合物或者包含例如S、N或P的原子的电离辐射可固化的化合物的交联反应或聚合反应获得的粘合剂。
根据用途适当地设计高折射率层的膜厚。在使用高折射率层作为下文所述的光学干涉层的情况中,厚度优选为30-200nm,更优选50-170nm,特别优选60-150nm。
在不结合赋予防眩性质的颗粒的情况中,高折射率层的浊度越低越优选。它优选为5%或更低,更优选3%或更低,特别优选1%或更低。
在透明支撑物上直接或者借助其它层来构建高折射率层。
2-(4)低折射率层
为了降低本发明膜的反射比,需要使用低折射率层。
低折射率层的折射率优选为1.20-1.46,更优选1.25-1.46,特别优选1.30-1.46。
低折射率层的厚度优选为50-200nm,更优选70-100nm。低折射率层的浊度优选为3%或更低,更优选2%或更低,最优选1%或更低。根据铅笔硬度试验,低折射率层的比强度优选为H或更大,更优选2H或更大,最优选3H或更大。
另外,为了改善光学膜的防污性质,表面对水的接触角优选为90°或更大,更优选95°或更大,特别优选100°或更大。
用于形成低折射率层的可固化组合物优选包含(A)含氟聚合物,(B)无机颗粒和(C)有机硅烷化合物。
粘合剂在低折射率层中用来分散并且固定本发明的细颗粒。作为所述粘合剂,可以使用那些已经就硬涂层说明了的粘合剂,并且优选使用自身具有低折射率的含氟聚合物或者含氟溶胶-凝胶材料。作为含氟聚合物或者含氟溶胶-凝胶材料,可以通过热或电离辐射交联并且形成表面动摩擦系数为0.03-0.30并且对水接触为85-120°的低折射率层的那些材料是优选的。
2-(5)抗静电层和导电层
在本发明中,从在膜表面上防止静电考虑提供抗静电层是优选的。作为形成抗静电层的方法,举例来说有传统上公知的方法,例如涂布包含导电细颗粒和反应性可固化树脂的导电涂布溶液的方法和通过真空沉积或者溅射能够形成透明膜的金属或金属氧化物形成导电薄膜的方法。可以直接在支撑物上或者借助加强与支撑物附着力的底层来形成导电层。还可以使用抗静电层作为防反射层部分。在本实施方案下,在使用抗静电层作为最外层附近的层的情况中,具有小厚度的抗静电层足以获得充分的抗静电性质。
抗静电层的厚度优选为0.01-10μm,更优选0.03-7μm,更优选0.05-5μm。抗静电层的表面电阻优选为105-1012Ω/sq,更优选105-109Ω/sq,最优选105-108Ω/sq。可以通过4探针方法测量抗静电层的表面电阻。
抗静电层优选基本上是透明的。具体地说,抗静电层的浊度优选为10%或更低,更优选5%或更低,再更优选3%或更低,最优选1%或更低。波长550nm光的透过率优选为50%或更大,更优选60%或更大,再更优选65%或更大,最优选70%或更大。
本发明的抗静电层具有优异的强度。具体地说,以1kg负载下的铅笔强度计,抗静电层的强度优选为H或更大,更优选2H或更大,再更优选3H或更大,最优选4H或更大。
2-(6)防污层
可以在本发明膜的最外表面上提供防污层。防污层用来降低防反射层的表面能,使亲水或者亲油的污染难以沉积在上面。
可以使用含氟聚合物或者防污剂来形成防污层。
防污层的厚度优选为2-100nm,更优选5-30nm。
2-(7)防止干涉不匀性的层(彩虹(rainbow)不匀性)
在透明支撑物和硬涂层之间或者透明支撑物和防眩层之间存在大的折射率差异(0.03或更大的折射率)的情况中,在透明支撑物/硬涂层界面或者透明支撑物/和防眩层界面处产生反射光。这种反射光与防反射层表面处的反射光干涉,在一些情况中由于硬涂层(或者防眩层)厚度的轻微不匀性产生干涉不匀性。为了防止这种干涉不匀性,可以例如在透明支撑物和硬涂层(或者防眩层)之间提供具有中间折射率nP并且厚度满足下面公式的防止干涉不匀性的层:
dP=(2N-1)xλ/(4nP)
其中λ代表可见光的波长,它可以是在450-650nm范围内的任意值,并且N代表自然数。
在将防反射膜粘到图像显示器上的情况中,有在透明支撑物与层叠了防反射层侧相反的侧上层叠增粘层(或者粘合层)的情况。在这种实施方案中,在透明支撑物和增粘层(或者粘合层)之间存在大的折射率差异(0.03或更大的折射率)的情况中,在透明支撑物/增粘层(或者粘合层)界面处产生反射光。同上述情况一样,这种反射光与防反射层表面处的反射光干涉,在一些情况中由于支撑物或硬涂层厚度的不匀性产生干涉不匀性。为了防止这种干涉不匀性,在透明支撑物与层叠了防反射层侧相反的侧上提供与如上所述相同的防止干涉不匀性的层。
另外,至于防止干涉不匀性的层,在JP-A-2004-345333中给出了详细的说明,并且也可以在本发明中使用那里介绍的防止干涉不匀性的层。
2-(8)容易附着层
可以通过在本发明的膜中涂布来提供容易附着层。容易附着层例如指在偏振板的保护层和与之相邻层之间或者硬涂层和支撑物之间赋予容易附着性的功能的层。
作为赋予容易附着性的处理,举例来说有通过使用包括聚酯、丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙烯亚胺或硅烷偶联剂的容易附着的粘合剂,在透明塑料膜上提供容易附着层的处理。
优选用于本发明的容易附着层的实例包括含有具有-COOM基团(其中M代表氢原子或阳离子)的高分子化合物的层。在优选的实施方案中,在膜支撑物侧上提供含有具有-COOM基团的高分子化合物,并且在偏振膜侧上与之相邻提供包含亲水高分子化合物作为主要组分的层。具有-COOM基团的高分子化合物例如是具有-COOM基团的苯乙烯-马来酸共聚物、具有-COOM基团的醋酸乙烯酯-马来酸共聚物或者醋酸乙烯酯-马来酸-马来酸酐共聚物。使用具有-COOM基团的醋酸乙烯酯-马来酸共聚物是特别优选的。可以单独或者以它们的两种或更多种的组合使用这些高分子化合物,并且它们的质均分子量优选为500-500,000。作为具有-COOM基团的高分子化合物特别优选的实例,优选使用在JP-A-6-094915和JP-A-7-333436中描述的那些化合物。
另外,亲水高分子化合物的优选实例包括亲水的纤维素衍生物(例如甲基纤维素、羧甲基纤维素和羟基纤维素)、聚乙烯醇衍生物(例如聚乙烯醇、醋酸乙烯酯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯醇缩甲醛和聚乙烯醇缩苯甲醛)、天然高分子化合物(例如明胶、酪蛋白和***树胶)、疏水的聚酯衍生物(例如部分磺化的聚对苯二甲酸乙二醇酯)、以及疏水的聚乙烯基衍生物(例如聚-N-乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吲唑和聚乙烯基吡唑)。可以单独或以它们的两种或更多种的组合使用这些化合物。
容易附着层的厚度在0.05-1.0μm的范围内。当厚度为0.05μm或更大时可以获得足够的附着性。当厚度大于1.0μm时附着性的作用饱和。
2-(9)防卷层
本发明的膜可以接受防卷处理。防卷处理是赋予使已经接受了处理的膜趋向于在处理过的表面向内卷起的功能的处理。这种处理用来防止当透明树脂膜的一侧接受一些表面处理,从而在其两侧上实施了不同程度并且不同种类表面处理时,膜从接受了一些表面处理的表面向内卷起。
在一个实施方案中,在透明支撑物(透明树脂膜)与具有光学层的侧相对的侧上提供防卷层,或者在另一个实施方案中,例如在透明支撑物的一侧上通过涂布提供容易附着层。另外,有使反转侧接受防卷处理的实施方案。
作为防卷处理的具体方法,有涂布溶剂的方法以及涂布溶剂和三醋酸纤维素、二醋酸纤维素或者醋酸丙酸纤维素的透明树脂层的方法。涂布溶剂的方法具体地说通过涂布包含可以溶解或溶胀用作偏振膜保护膜的酰化纤维素薄膜的溶剂的组合物来进行。因此,形成具有防卷能力的层的涂布溶液优选包含酮系列或者酯系列有机溶剂。优选的酮系列有机溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁酮、环己酮、乳酸乙酯、乙酰丙酮、双丙酮醇、异佛尔酮、乙基正丁酮、二异丙酮、二乙酮、二正丙酮、甲基环己酮、甲基正丁酮、甲基正丙酮、甲基正己酮和甲基正庚酮,并且酯系列有机溶剂的优选实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯和乳酸乙酯。但是,作为溶剂可以包含非溶解的溶剂以及溶解溶剂和/或溶胀溶剂。根据透明树脂膜的卷曲度或者实施防卷处理的树脂种类以适当的比例混合这些溶剂并且以适当量的使用。除此之外,可以通过进行透明硬化处理或者抗静电处理来获得防卷功能。
2-(10)吸水层
在本发明的膜中可以使用吸水层。吸水试剂可以选自具有吸水功能的化合物中,主要选自碱土金属中。例如可以提到BaO、SrO、CaO和MgO。此外,所述试剂可以选自例如Ti、Mg、Ba和Ca的金属元素中。吸收剂颗粒的粒径优选为100nm或更小。更优选使用粒径为50nm或更小的颗粒。
同前面阻挡层一样,可以通过使用真空沉积方法形成包含这些吸水剂的层,或者通过使用各种方法形成纳米级颗粒。层厚优选为1-100nm,更优选1-10nm。可以在支撑物和叠层(阻挡层和有机层的叠层)之间,或者叠层之间提供包含吸水剂的层作为叠层的最上层。或者,可以向叠层的有机层或者阻拦层中添加试剂。在向阻拦层中添加的情况中,使用真空共沉积方法是优选的。
2-(11)底层和无机薄膜层
在本发明的膜中,可以在支撑物和叠层之间提供已知的底层或无机薄膜层来提高阻气性质。
对于这种底层,例如可以使用丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯树脂或者硅氧烷树脂。但是,在本发明中有机/无机混合层作为底层是优选的,并且无机真空沉积层和由溶胶-凝胶方法形成的致密无机涂膜作为无机薄层是优选的。作为无机真空沉积层,二氧化硅、氧化锆或氧化铝的真空沉积层是优选的。可以通过真空沉积方法或者溅射方法形成所述无机真空沉积层。
3.制备方法
可以通过下面的方法形成本发明的膜,但是根本不局限于此。
3-(1)涂布溶液的制备
<制备>
首先,制备包含用于各层的组分的涂布溶液。在此情况中,通过使溶剂的蒸发量最小化可以抑制涂布溶液含水量的增加。涂布溶液的含水量优选为5%或更低,更优选2%或更低。可以通过在搅拌下在将各种材料装入料箱中后,改善料箱的紧密性并且通过在溶液运输工作期间使涂布溶液与空气接触最小化来抑制溶剂的蒸发。还可以在涂布期间、或者涂布之前或者之后提供降低涂布溶液中含水量的装置。
<过滤>
优选在涂布前过滤用于涂布的涂布溶液。作为过滤器,孔径在不除去涂布溶液中组分的范围内尽可能小的过滤器是优选的。绝对过滤精度为0.1-50μm的过滤器可用来过滤。此外,更优选使用绝对过滤精度为0.1-40μm的过滤器。过滤器的厚度优选为0.1-10mm,更优选0.2-2mm。在此情况下,过滤的滤压优选为1.5MPa或更低,更优选1.0MPa或更低,再更优选0.2MPa或更低。
只要它不会影响涂布溶液,过滤器的过滤材料没有特别限制。
还优选就在涂布前使过滤的涂布溶液接受超声分散,从而有助于消泡并维持分散液的分散状态。
3-(2)涂布前处理
优选在涂布前使用于本发明的支撑物接受表面处理。具体的处理方法包括电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理和紫外线照射处理。还优选用来提供如在JP-A-7-333433中所述的底涂层。
此外,作为在作为涂布前步骤提供的除尘步骤中使用的除尘方法,举例来说有干型除尘方法,例如在JP-A-59-150571中所述的将无纺织物或刀片挤压向膜表面的方法;如在JP-A-10-309553中所述对膜表面高速吹高纯空气以从表面上除去沉积物并且通过在表面附近的吸入开口吸入空气的方法;以及如在对JP-A-7-333613中所述,膜表面吹具有超声振动的压缩空气以除去吸入沉积物的方法(例如由Shinko-sha制造的New Ultra Cleaner)。
另外,可以使用湿型除尘方法,例如将膜引入洗涤罐并且通过超声波振荡器除去沉积物的方法;如在JP-B-49-13020中所述向膜供应洗涤溶液并且吹入和吸入高速空气的方法;以及如在JP-A-2001-38306中所述用液体润湿的辊连续摩擦网并且向摩擦的表面喷射液体来洗涤的方法。在这些除尘方法中,从除尘效果来看,由超声波除尘方法或者湿型除尘方法是特别优选的。
在提高除尘效率并抑制灰尘沉积的方面,特别优选在除尘步骤之前除去膜支撑物上的静电。至于这些除静电的方法,可以使用电晕放电型电离装置或者例如UV或软X射线照射光的装置。在除尘和涂布前后膜支撑物的所充的电压可取地为1,000V或更低,优选300V或更低,特别优选100V或更低。
从维持膜的平坦性考虑,在这些处理期间酰化纤维素薄膜的温度优选保持在Tg或更低,具体地说150℃或更低的水平。
同在使用本发明的膜作为偏振膜的保护膜的情况中一样,在将酰化纤维素薄膜粘附到偏振膜上的情况中,从对偏振膜的附着力考虑,特别优选实施酸处理或碱处理,即酰化纤维素的皂化处理。
从附着性考虑,酰化纤维素薄膜的表面能优选为55mN/m或更大,更优选60mN/m-75mN/m,并且可以通过上述表面处理来调节。
3-(3)涂布
下面参考附图说明本发明的实施方案。图6是显示了可用于实施本发明的涂布装置的剖视图。在图6中的涂布装置10中,通过狭缝模13用形成下层的涂布溶液14涂布以支持在支撑辊11上的状态连续运转的透明支撑物网幅W,形成珠(bead)14a。在狭缝模13尖端附近提供滑动型涂布头(在图6中,狭缝模13的上侧),并且形成上层的涂布溶液沿着滑道51向下流动,从而在网幅W上涂布了包括下层的两层,形成涂膜14b。在本发明的防反射膜的制备中,可以一次形成硬涂层和低折射率层而不缠绕,因此本实施方案是优选的。
即,在透明支撑物以支持在支撑辊11上的状态连续运转下,通过使用狭缝模13在透明支撑物上涂布硬涂层,同时通过使用位于狭缝模附近的滑动型涂布头在硬涂层上涂布低折射率层。
这种涂布方法对于形成固化厚度为200nm或更大,优选10-120nm的上层是特别优选的。
在狭缝模13的内部形成料袋15和50及狭缝16和52。料袋15和50具有由曲线和直线构成的剖面,并且例如可以具有大致的圆形或者半圆形。料袋15和50是具有剖面形状的在狭缝模13的宽度方向上延伸的储液空间,并且它们的有效长度一般与涂布宽度相同或者略长。从狭缝模13的侧表面,或者从与狭缝开口16a相对的表面的中心将涂布溶液加到料袋15和50中。另外,为了防止涂布溶液泄漏,料袋15和50需要配备塞子。
狭缝16是涂布溶液14从料袋15到网幅W的流路,并且同料袋15一样在具有剖面形状的狭缝模13的宽度方向上延伸。通常调节位于网幅侧上的开口16a,从而通过使用宽度控制板等(未显示)使宽度变成大约与涂布宽度相同。狭缝16和狭缝尖端处在网幅运行方向上支撑辊11的正切线之间的角度优选为30°-90°。
狭缝52是涂布溶液54从料袋50到滑道51的流路,并且同料袋15一样在具有剖面形状的狭缝模13的宽度方向上延伸。一般调节位于网幅侧上的开口52a,从而通过使用宽度控制板等(未显示)使宽度变成大约与与涂布宽度相同。
布置有狭缝16的开口16a的狭缝模13的尖端凸缘17逐渐变细,并且尖端形成称作平台的平坦部分18。对于该平台18,将网幅W运行方向上相对狭缝16的上游侧称作上游侧凸缘平台18a,并且将下游侧称作下游侧凸缘平台18b。
滑道51位于狭缝模13的上表面处,并且涂布溶液从料袋50流下。调节滑道51,使得其宽度变得大约与涂布宽度相同。
滑道表面的长度优选在1.5mm-50mm,更优选1.5mm-20mm,最优选2mm-10mm的范围内。优选根据涂布溶液的粘度或者所用溶剂的挥发性调节滑道表面的长度。
从滑动型涂布头加入的涂布量优选为100ml/m2或更低,更优选1-80ml/m2,更优选2-50ml/m2
为了防止涂布溶液在滑道表面上挥发,需要提供覆盖整个滑道表面的盖子。由盖子55、滑道51和支撑辊W包围的横截面积优选为550mm2或更低,更优选250mm2或更低,最优选60mm2或更低。
另外,滑动型涂布头是已知的并且例如在JP-A-2003-164788中公开。
图7A是表示狭缝模13的剖面形状的图。在图7B所示的狭缝模中,上游凸缘平台31a和网幅W间的距离与下游凸缘平台31b和网幅W间的距离相同。另外,附图标记32表示料袋,并且附图标记33表示狭缝。另一方面,在图A所示的狭缝模中,使下游凸缘平台的长度,ILO更短,从而以良好的精度实现20μm或更低的湿膜厚。
上游侧凸缘平台18a在网幅W运行方向上的长度没有特别限制,并且优选在500μm-1mm的范围内。下游侧凸缘平台18b在网幅W运行方向上的长度,ILO为30μm-100μm,优选30μm-80μm,再更优选30μm-60μm。在下游侧凸缘平台长度ILO为30μm或更大的情况中,可以防止尖端凸缘或者平台边缘破碎和涂膜中出现条纹。另外,容易在下游侧上设置湿线(wetting line)的位置,不会引起涂布溶液趋向于在下游侧上铺展的问题。传统上已知这种涂布溶液在下游侧上湿铺展意味着湿线的不均匀性并且导致在涂布的表面上引起条纹等麻烦的问题。另一方面,在下游侧凸缘平台长度ILO为100μm或更小的情况中,导致良好的成珠性质,允许良好地涂布薄层。
此外,下游侧凸缘平台18b具有比上游侧凸缘平台18a更接近网幅W的过咬合(over-bite)形状,其用来降低降压的程度,以给出适于涂布薄膜的珠(bead)。下游侧凸缘平台18b和网幅W间的距离与上游侧凸缘平台18a网幅W间的距离的差(以下称作“过咬合长度LO”)优选为30μm-120μm,更优选30μm-100μm,最优选30μm-80μm。在狭缝模13具有过咬合形状的情况中,尖端凸缘17和网幅W间的间隙GL意指下游侧凸缘平台18b和网幅W间的距离。
<涂布头>
使用本发明的增稠剂在使用优选用于本发明中的涂布***高速涂布时保证了膜厚的高度稳定性。此外,因为涂布***是预计量***,所以甚至在高速涂布时也容易保证稳定的膜厚。在涂布小涂布量的涂布溶液下,涂布***可以在高速下以良好稳定的膜厚进行涂布。尽管可以通过其它涂布***进行涂布,但是浸涂方法不能避免涂布溶液在收液罐中的振动,并且趋向于发生台阶的不匀性。在反辊涂布方法下,由于参与涂布的偏心或者偏离趋向于发生台阶不匀性。另外,因为这些涂布***是后计量***,所以难以保证稳定的膜厚。从生产率考虑,优选使用上述涂布方法以25m/min或更大的速度涂布。
3-(4)干燥
优选直接或者借助其它层在支撑物上涂布本发明的膜,然后在网幅上传输到干燥用的加热区来除去溶剂。
作为通过干燥除去溶剂的方法,可以使用许多种技术。作为具体的技术,举例来说可以有在JP-A-2001-286817、JP-A-2001-314798、JP-A-2003-126768、JP-A-2003-315505和JP-A-2004-34002中描述的那些技术。
干燥区中的温度优选为25℃-140℃。优选地,干燥区第一半的温度是相对低的,而第二半的温度是相对高的。但是该温度优选低于形成每层的涂布溶液中所含溶剂以外的组分开始蒸发的温度。例如,在与可紫外线固化的树脂组合使用一些可商购的光自由基生成剂的情况中,它们中大约百分之几十在120℃的暖空气中将在几分钟内蒸发。另外,在一些单官能团或双官能团丙烯酸酯单体的情况中,蒸发在100℃的暖空气中进行。在此情况下,如上所述干燥温度优选低于形成每层的涂布溶液中所含溶剂以外的组分开始蒸发的温度。
另外,在将各种涂布组合物涂布到支撑物上后使用干燥空气的情况下,为了防止干燥不匀性,在涂布组合物中固体浓度介于1-50%之间期间,涂膜上的空气速度优选在0.1-2m/sec的范围内。
另外,在涂布了用来形成各层的各种涂布组合物后,支撑物和与涂布侧相对的支撑物相对侧接触的传输辊间的温度差在干燥区中优选为0℃-20℃,从而可以防止由于传输辊上的热转移的不匀性而引起干燥不匀性。
3-(5)固化
在由干燥除去溶剂后,本发明的膜在网幅上传输通过由电离辐射和/或加热固化每个涂膜的区域,从而固化涂膜。
本发明中辐射的种类没有特别限制,并且可以适当地从紫外线、电子束、近紫外线、可见光、近红外线、红外线和X射线中选择适当的一种。紫外线和电子束是优选的,并且在容易处理并且可以容易地给出高能量的方面紫外线是特别优选的。
作为光聚合紫外线反应性的化合物的紫外线源,可以使用能产生紫外线的任意光源。例如,可以使用低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、碳弧灯、金属卤化物灯和氙灯。另外,可以使用ArF准分子激光器、KrF准分子激光器、准分子激光器灯或者cynclotron辐射灯。其中,可以优选使用超高压汞灯、高压汞灯、低压汞灯、碳弧灯、氙灯和金属卤化物灯。
可以类似地使用电子束。作为电子束,举例来说有从能量为50-1,000keV,优选100-300keV的各种电子加速器,例如Cockloftwalton加速器、共振变压器加速器、绝缘芯变压器加速器、线性加速器、Dinamitron加速器和高频加速器中释放的电子束。
辐射条件根据灯的种类变化,但是辐射量优选为10mJ/cm2或更大,更优选50mJ/cm2-10,000mJ/cm2,特别优选50mJ/cm2-2,000mJ/cm2。在辐射时,对于网幅深度方向上的辐射量分布,基于包括两端的中心处的最大辐射量为50-100%的分布是优选的,80-100%是更优选的。
在本发明中,优选在如下步骤中固化层叠在支撑物上的至少一层:其中在氧浓度为10%体积或更低的气氛中进行用电离辐射的辐照,从用电离辐射辐照开始加热膜表面至60℃或更高温度0.5秒或更长的时间。
还优选与用电离辐射辐照同时加热和/或在氧浓度为3%体积或更低的气氛中连续加热。
通过这种方法固化厚度小的低折射率层的最外层是特别优选的。在该方法中,加热促进了固化反应,形成物理强度和耐化学试剂性优异的膜。
用电离辐射辐照的时间优选为0.7秒-60秒,更优选0.7秒-10秒。在时间不长于0.5秒的情况中,不能完成固化反应,因而不能实现充分的固化。另外,长期保持低氧条件需要大尺寸的设备,因此需要大量的惰性气体,因而不是优选的。
在氧浓度优选为6%体积或更低,更优选4%体积或更低,特别优选2%体积或更低,最优选1%体积或更低的气氛中进行电离辐射可固化的化合物的交联反应或聚合反应。更多地降低氧浓度需要大量的惰性气体,例如氮气,因此从生产成本考虑不是优选的。
作为降低氧浓度至10%体积或更低的技术,优选用其它气体,特别优选由氮气(氮气冲洗)置换气氛(氮气浓度:大约79%体积;氧气浓度:大约21%体积)。
可以除去由网幅传输混入的空气来有效地降低其中通过电离辐射进行固化反应的电离辐射辐照室(以下称作“反应室”)中的氧浓度,并降低非常表面处的大的氧浓度,其中可以通过向反应室中供应惰性气体并且轻微吹向反应室网幅入口侧来有效地降低固化的氧抑制。可以通过调节反应室的吸入和抽空间的平衡来控制反应室中网幅入口侧上惰性气体的方向。
还优选使用直接向网幅表面吹惰性空气作为除去混入空气的方法。
另外,通过在反应室前面提供前室来预先除去网幅表面上的氧气可以有效地进行固化。在构成反应室或前室的网幅入口侧的侧表面中,为了有效地使用惰性气体,网幅表面和入口表面之间的间隙优选为0.2-15mm,更优选0.2-10mm,最优选0.2-5mm。但是,为连续地产生连续的网幅,需要连接网幅,并且已经广泛使用用连接带的粘接的方法来连接网幅。因此,在当反应室或前室的网幅入口表面间的间隙太窄的情况中,出现连接部件如连接带被抓住的问题。因此,为了使间隙变窄,优选使反应室或前室入口表面的至少一部分可移动,从而当网幅的连接部分进入入口时,可以由连接部分的厚度扩大间隙。为了实现这一点,可以使用其中在网幅运行方向前和后使反应室或前室的入口表面可移动,从而可以在连接部分通过而扩大间隙前和后可以移动入口表面的方法,以及其中使反应室或前室的入口表面在竖直方向上相对网幅表面可移动,从而在连接部分通过时入口表面可以竖直移动而扩大间隙的方法。
在固化时,优选在60℃-170℃下加热膜表面。在60℃或更高温度下可以获得加热效果,并且在170℃或更低的温度下可以抑制例如支撑物变形的问题。更优选的温度为60℃-100℃。膜表面温度意指要固化的层的膜表面温度。膜达到上述温度需要的时间优选为从用紫外线照射开始0.1秒-300秒,上限更优选为10秒或更低。0.1秒或更长的时间可以加速可固化组合物的反应,而300秒或更短的时间可以防止膜光学性能的劣化。另外,不会引起生产需要大尺寸设备的问题。
加热方法没有特别限制,但是使膜与加热的辊接触的方法、吹加热的氮气的方法和用远红外线或红外线照射的方法是优选的。还可以使用如在日本专利2,523,574中所述通过使例如热水、蒸汽或油的介质流过旋转的金属辊来加热的方法。也可以使用绝缘加热辊作为加热装置。
对于构成膜的多层可以在每提供一层时进行紫外线照射,或者在层叠它们后进行照射。可选地,可以使用它们的组合来照射。从生产率考虑,优选在层叠多层后用紫外线照射。
在本发明中,可以通过用电离辐射照射至少两次来固化层叠在表面上的至少一层。在此情况中,优选在氧浓度不超过3%体积的连续反应室中进行用电离辐射照射至少两次。通过在氧浓度保持在同样水平的反应室中用电离辐射进行多次照射可以有效地保证固化需要的反应时间。
特别是在为了获得高的生产率而增加生产速度的情况中,保证固化反应所需的电离辐射能量需要用电离辐射多次照射。
另外,在固化率(100-残余官能团含量)达到小于100%的一定水平的情况中,通过在下层上提供上层并且用电离辐射照射和/或加热来固化它们时,使下层的固化率高于形成上层之前,可以提高下层和上层间的附着力,因此这种技术是优选的。
3-(6)处理
为了连续制备本发明的膜,进行从辊状支撑物连续送入支撑膜的步骤、涂布和干燥涂布溶液的步骤、固化涂膜并且卷起上面具有固化层的支撑膜的步骤。
从辊状膜支撑物向清洁室连续地送入膜支撑物,并且通过清洁室中提供的除静电设备除去膜支撑物上荷的静电,并且通过除尘设备除去膜支撑物上沉积的外来物质。随后,在清洁室中提供的涂布区中将涂布溶液施用到膜支撑物上,并且将如此涂布的膜支撑物送到干燥室中干燥。
将具有干燥涂层的膜支撑物从干燥室中送到固化室中,在那里聚合涂层中所含的单体来固化。此外,将具有固化层的膜支撑物送到固化区来完成固化,并且将具有完全固化层的膜支撑物缠绕成卷。
可以在每次形成每层时进行上述步骤,或者可选地也可以提供多个涂布区-干燥室-固化区的线路并且连续地进行各层的形成。为了制备本发明的膜,优选如上所述进行涂布溶液的细过滤操作,并且同时在涂布区中进行涂布步骤和在高纯空气气氛下在干燥室中进行的干燥步骤,此外充分地除去膜上的灰尘和污物。涂布步骤和干燥步骤中的空气清洁度根据US标准209E中所述的空气清洁度标准优选为10级(0.5μm或更大的颗粒数为353/m3或更少)或更大,更优选1级(0.5μm或更大的颗粒数为35.5/m3或更少)或更大。在进膜区和缠膜区以及涂布-干燥步骤中空气清洁度优选处于高的水平。
通常,偏振板主要由两片从偏振膜的两侧夹住偏振膜的保护膜构成。优选使用本发明的光学膜,特别是防反射膜作为从两侧夹住偏振膜的保护膜至少之一。可以通过也用作保护膜的本发明的光学膜可以降低偏振板的生产成本。特别地,使用本发明的防反射膜作为最外层来提供可以防止外部光反射并且具有优异的抗划性和防污性质的偏振板。
作为偏振膜,可以使用从吸收轴与纵向既不平行也不垂直的连续偏振膜切出的偏振膜。根据下面的方法制备从吸收轴与纵向既不平行也不垂直的连续偏振膜切出的偏振膜。
也就是说,通过拉伸方法来制备,其中通过夹持装置来拉伸在其两侧保持的连续送入的聚合物膜,膜宽度方向上的拉伸率为原始的至少1.1-20.0倍,两侧上夹持设备之间在纵向上的行进速度的差异在3%以内,并且在夹持膜的两侧的情况下弯曲膜的行进方向,从而在夹持膜两侧台阶出口处的膜行进方向和膜的实质拉伸方向之间的角度倾斜20-70°。从生产率考虑,该角度优选倾斜45°。
至于拉伸聚合物膜的方法,在JP-A-2002-86554中第[0020]-[0030]段中给出了详细的说明。
还优选在偏振板的两个保护膜中,防反射膜以外的膜是具有包含光学各向异性层的光学补偿层的光学补偿膜。该光学补偿膜(延迟膜)可以提高液晶显示屏的视角性质。
作为光学补偿膜,可以使用公知的膜,但是从扩大视角考虑,如JP-A-2001-100042中所述,具有光学补偿层的光学补偿膜是优选的,光学补偿层包含具有盘状结构单元的化合物,其中盘状化合物和支撑物之间的角度在层的深度方向上变化。
所述角度优选随着光学各向异性层距支撑物侧的距离增加而增加。
在偏振板的两片保护膜中,从提高从倾斜方向观察液晶显示屏中提高显示效果考虑,至少一片保护膜优选满足下面的公式(I)和(II):
(I):0≤Re(630)≤10且|Rth(630)|≤25
(II):|Re(400)-Re(700)|≤10且|Rth(400)-Rth(700)|≤35
其中Re(λ)代表面内延迟值(nm),Rth(λ)是厚度方向上的延迟值(nm),并且λ是测量波长。
本发明的光学膜可以应用于图像显示装置,例如液晶显示装置(LCD)、等离子体显示板(PDP)、电致发光显示器(ELD)和阴极射线管显示装置(CRT)。特别地,因为本发明的防反射膜具有透明的支撑物,所以通过将其透明支撑物侧粘贴到图像显示装置的图像显示面上来使用。
本发明的光学膜可以优选地用作扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(TN)模式、垂直排列(VA)模式、面内开关(IPS)模式和光学补偿弯曲元件(OCB)模式的透射型、反射型或半透射型液晶显示装置中偏振膜的表面保护膜的一侧。
作为液晶元件,可以使用公知的元件。VA模式液晶元件的实例包括(1)狭义上的VA模式液晶元件,其中棒状液晶分子在不施加电压时基本上垂直排列并且当施加电压时基本上水平排列(在JP-A-2-176625中描述),以及(2)MVA模式液晶元件,其中为了扩大视角VA模式是多畴的(在SID 97,Digest of tech.Papers 28(1997)845中描述),(3)n-ASM模式液晶元件,其中棒状液晶分子在不施加电压时基本上垂直排列并且排列成扭曲多畴排列(在Nippon Ekisho Toronkai,Yokoshu,pp.58-59(1998)中描述)以及(4)SUVAIVAL模式液晶元件(在LCD International 98中发表)。
OCB模式液晶元件是使用弯曲排列模式液晶元件的液晶显示装置,其中元件上部的棒状液晶分子和元件下部的棒状液晶分子基本上彼此反方向(对称地)排列并且在美国专利第4,583,825和5,410,422号中公开。因为它们上部的棒状液晶分子和那些下部的液晶分子彼此对称地排列,所以弯曲模式液晶元件具有自光学补偿功能。因此,这种液晶模式也称作OCB(光学补偿弯曲)液晶模式。弯曲排列模式液晶显示装置具有响应速度大的优点。
此外,弯曲排列模式液晶元件与包括光学各向异性层的偏振板一起优选在450nm、550nm和630nm波长下进行的所有测量中具有满足下面的公式(III)的光学性质,它用来提高当从倾斜方向观察液晶显示屏时改善显示的作用。特别优选具有本发明光学膜作为保护膜的偏振板满足下面的公式(III):
公式(III):0.05<(Δnxd)/(RexRth)<0.20
在公式(III)中,Δn代表液晶元件中棒状液晶分子的本征双折射率;d代表液晶元件的厚度(单位:nm);Re代表整个光学各向异性层的面内延迟值;并且Rth代表整个光学各向异性层在厚度方向上的延迟值。
在ECB模式液晶元件中,棒状液晶分子在不施加电压时基本上水平排列,并且这种元件被普遍用作彩色TFT液晶显示装置并且在许多文献中描述。例如,由Toray Research Center(2001)公布的EL、PDP、LCD显示器中描述了这种元件。
对于TN模式或IPS模式液晶显示装置,通过如在JP-A-2001-100043中所述,在本发明的防反射膜的对侧上使用具有扩大视角作用的光学补偿膜作为在偏振膜两侧上提供的两片保护膜之一可以获得具有一片偏振板厚度并同时具有防反射作用和扩大视角作用的偏振板,因此这种结构是特别优选的。
                        实施例
下面结合实例更详细地说明本发明,但是它们决没有限制本发明。
另外,在实施例中“份”指质量份。
增稠剂的合成(V-1)
在配备有搅拌器、单体供应器、温度计、冷却管和氮气引入管的1000-ml反应器中放置1.32g油酸钠和0.18g碳酸氢钠在332g蒸馏水中的溶液,接着在氮气气氛中加热至65℃。随后,向其中加入溶解在30g蒸馏水中的38mg过硫酸钾,并且搅拌混合物30分钟。然后,在5.5小时内向其中逐滴加入132g甲基丙烯酸乙酯,并且在滴加完成后,在搅拌下将混合物进一步加热6小时。然后,使混合物冷却至室温,并且在过滤出不溶物后,滴加0.05mol/dm3的稀硫酸,接着搅拌1小时。过滤收集沉淀的固体产物、用水仔细洗涤并且减压干燥,得到增稠剂(V-1)。根据凝胶渗透色谱(GPC)使用四氢呋喃作为溶剂的分子量测量表明产物的质均分子量以苯乙烯计为2.0×106。发现3%质量增稠剂(V-1)的2-丁酮溶液的粘度为20[mPa·sec]。
(溶胶溶液a-1的制备)
在配备有温度计、氮气引入管和滴液漏斗的1,000-ml反应器中加入187g(0.80mol)丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、29.0g(0.21mol)甲基三甲氧基硅烷、320g(10mols)甲醇和0.06g(0.001mol)KF,并且在搅拌下于室温向其中缓慢滴加17.0g(0.94mol)水。在滴加完成后,在甲醇回流并搅拌下加热混合物2小时。然后,减压蒸馏掉低沸点组分,接着过滤得到120g溶胶溶液a-1。如此获得的物质的GPE测量表明该物质的质均分子量为1500,并且在分子量等于或大于低聚体的组分中,分子量1000-20000的组分达到30%。
另外,从1H-NMR的测量结果中发现所得物质具有下面的组成式。
平均组成式:
(CH2=COO-C3H6)0.8(CH3)0.2SiO0.86(OCH3)1.28
此外,由29Si-NMR测量确定的缩合率α为0.59。该分析结果表明这种硅烷偶联剂溶胶具有由直链结构构成其大部分的结构。
另外,气相色谱分析表明原料丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的残留率为5%或更少。
(溶胶溶液a-2的制备)
向配备有搅拌器和回流冷凝器的反应器中添加119份甲乙酮、101份丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KBM5103,由Shin-etsu Chemical Co.,Ltd.制造)和3份乙酰乙酸乙酯二异丙氧基铵,并且在混合后向其中加入30份离子交换水。在60℃下反应4小时后,使反应溶液冷却至室温,得到溶胶溶液a-2。
溶胶溶液a-2的质均分子量为1600,并且在分子量等于或大于低聚体的组分中,分子量1000-20000的组分达到100%。另外,气相色谱分析表明根本不残留原料丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
(全氟烯烃共聚物(1)的合成)
全氟烯烃共聚物(1)
Figure A20071008447001001
(50∶50表不摩尔比)
在配备有搅拌器的100ml内部容积的不锈钢制高压釜中加入40ml乙酸乙酯、14.7g羟乙基乙烯醚和0.55g过氧化二月桂酰,并且使***脱气并用氮气置换。此外,向高压釜中加入25g六氟丙烯(HFP),升温至65℃。高压釜内温度达到65℃时的压力为54kg/cm2。在保持该水平温度下继续反应8小时,在压力达到3.2kg/cm2时,停止加热,并且使反应***冷却。在内部温度降低至室温时,除去未反应的单体,并且打开高压釜,取出反应溶液。将如此获得的反应溶液加到远远过量的己烷中,并且通过倾析除去溶剂,取出沉淀的聚合物。将该聚合物溶解在少量的乙酸乙酯中并且从己烷中重沉淀两次,从而完全除去残留的单体。干燥后得到28g聚合物。接着,在100ml N,N-二甲基乙酰胺中溶解20g聚合物,并且在冰水冷却下向其中逐滴加入11.4g丙烯酰氯后,在室温下搅拌混合物10小时。向反应溶液中加入乙酸乙酯,并且用水洗涤混合物。在提取后,浓缩有机层,并且从己烷中重沉淀所得聚合物,得到19g全氟烯烃共聚物(1)。如此获得的聚合物的折射率为1.421。
实施例1-1至1-11和比较实施例1-1至1-5
(形成硬涂层的涂布溶液的制备)
混合下面表1中所述的组分,然后过滤通过孔径30μm的聚丙烯过滤器,制备出用于形成硬涂层的涂布溶液HL-1-HL-14。
另外,在表1中还以质量份表示了每种组分的量。
表1(A)
  HL-1   HL-2   HL-3   HL-4   HL-5   HL-6   HL-7
  增稠剂V-1   0.5   1.4   4.1   4.1   4.1
  STN   0.5   1.4
  聚甲基丙烯酸甲酯
  SAN
  PET-30   30.6   29.7   27.1   27.1   27.1   30.6   29.7
  DPHA   1.6   1.6   1.4   1.4   1.4   1.6   1.6
  溶胶溶液a-1   8.1   8.1   8.1   8.1   8.1   8.1   8.1
  Irgacure 184   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6
  8-μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的分散液   9.0   9.0   9.0   9.0   9.0
  3.5-μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的分散液   9.0
  17-μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的分散液   9.0
  甲乙酮   15.7   15.7   15.7   15.7   15.7   15.7   15.7
  甲基异丁酮   33.0   33.0   33.0   33.0   33.0   33.0   33.0
表1(B)
  HL-8   HL-9   HL-10   HL-11   HL-12   HL-13   HL-14
  增稠剂V-1   5.4
  STN   4.1   5.4
  聚甲基丙烯酸甲酯   1.4   5.4
  SAN   1.4
  PET-30   27.1   31.0   25.9   25.9   29.7   25.9   29.7
  DPHA   1.4   1.6   1.4   1.4   1.6   1.4   1.6
  溶胶溶液a-1   8.1   8.1   8.1   8.1   8.1   8.1   8.1
  Irgacure 184   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6   1.6
  8-μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的分散液   9.0   9.0   9.0   9.0   9.0   9.0   9.0
  3.5-μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的分散液
  17-μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒的分散液
  甲乙酮   15.7   15.7   15.7   15.7   15.7   15.7   15.7
  甲基异丁酮   33.0   33.0   33.0   33.0   33.0   33.0   33.0
(形成低折射率层LL-1的涂布溶液的制备)
JTA-113             63.7g
MEK-ST-L            6.4g
溶胶溶液a-2         2.9g
甲乙酮              24.5g
环己酮              2.9g
混合上述各组分并且过滤通过孔径1μm的聚丙烯制的过滤器,制备形成低折射率层LL-1的涂布溶液。从该涂布溶液形成的层的折射率为1.45。
(形成低折射率层LL-2的涂布溶液的制备)
全氟烯烃共聚物(1)     15.0g
上述(固体含量:39%)
X-22-164C             0.15g
Irgacure 907          0.23g
溶胶溶液a-2           0.6g
甲乙酮                81.8g
环己酮                2.8g
混合上述各组分并且过滤通过孔径1μm的聚丙烯制的过滤器,制备形成低折射率层LL-2的涂布溶液。从该涂布溶液形成的层的折射率为1.43。
(形成低折射率层LL-3的涂布溶液的制备)
JTA-113                 73.0g
中空二氧化硅溶液        19.5g
溶胶溶液a-2             1.7g
甲乙酮                  47.5g
环己酮        5.3g
混合上述各组分并且过滤通过孔径1μm的聚丙烯制的过滤器,制备形成低折射率层LL-3的涂布溶液。从该涂布溶液形成的层的折射率为1.39。
使用的组分如下所示。
KBM-5103:硅烷偶联剂(丙烯酰氧丙基-三甲氧基硅烷,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)
PET-30:三丙烯酸季戊四醇酯和四丙烯酸季戊四醇酯的混合物(由Nippon Kayaku制造)
3.5μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒:平均粒径3.5μm的交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒;在甲乙酮中的30%分散液;使用前在10000rpm下在Polytron分散机中分散20分钟
8μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒:平均粒径8μm的交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒;在甲乙酮中的30%分散液;使用前在10000rpm下在Polytron分散机中分散20分钟
17μm大小交联的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒:平均粒径17μm的交联聚甲基丙烯酸甲酯颗粒;在甲乙酮中的30%分散液;使用前在10000rpm下在Polytron分散机中分散20分钟
DPHA:五丙烯酸二季戊四醇酯和六丙烯酸二季戊四醇酯的混合物(由Nippon Kayaku制造)
Irgacure 184:聚合引发剂[由Ciba Specialty Chemicals制造]
STN:合成的蒙脱石,Lucentite STN[由CO-OP CHEMICAL CO.,LTD.制造],在2-丁酮中的3%质量分散液的粘度:18[mPa·sec]
SAN:合成的蒙脱石,Lucentite SAN[由CO-OP CHEMICAL CO.,LTD.制造],在2-丁酮中的3%质量分散液的粘度:7[mPa·sec]
聚甲基丙烯酸甲酯:聚甲基丙烯酸甲酯粉末(质均分子量:120000,由Aldrich制造),在2-丁酮中的3%质量分散液的粘度:3[mPa·sec]
MEK-ST-L:胶体二氧化硅的分散液[粒径与MEK-ST不同;平均粒径:45nm;固体组分的含量:30%;由Nissan Chemical Industries,Ltd.制造]
中空二氧化硅分散液:KBM-5103表面改性的中空二氧化硅溶胶[基于二氧化硅的表面改性率:30%质量;CS-60IPA;折射率:1.31;平均粒径:60nm;壳厚:10nm;固体组分的含量:18.2%;由ShokubaiKasei Kogyo K.K.制造]
X-22-164C:反应性硅氧烷[Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.]
JTA113:包含聚硅氧烷和羟基的可热交联的含氟聚合物,折射率为1.44(固体组分含量:6%;由JSR制造)
Irgacure 907:光聚合引发剂(由Ciba Specialty Chemicals制造)
(防反射膜B-1至B-16的制备)
(1)通过涂布提供硬涂层
展开80-μm厚的三乙酰纤维素膜(FUJITAC TD80UF,由Fuji PhotoFilm Co.,Ltd.制造;Re=2nm;Rth=48nm),并且根据模涂方法使用如图6所示的涂布装置在下面的基本条件下在上面涂上用于形成硬涂层的每种涂布溶液HL-1-HL-14,并且在30℃下干燥15秒,然后在90℃下干燥20秒后,使用160W/cm空气冷却的金属卤化物灯(由EyeGraphics Co.,Ltd.制造)以60mJ/cm2的照射量在氮气冲洗下用紫外线照射来固化涂层,从而形成硬涂层并且卷起。由此,制备出每种上面提供有硬涂层的三乙酰纤维素膜A-1-A-16。每个硬涂层的厚度如表2中所示。
(2)通过涂布提供低折射率层
再次展开上面提供有硬涂层的三乙酰纤维素膜A-1-A-16,并且在下面的基本条件下涂布用于形成低折射率层的涂布溶液LL-1,并且在120℃下干燥150秒,然后在100℃下干燥8分钟后,使用240W/cm空气冷却的金属卤化物灯(由Eye Graphics Co.,Ltd.制造)在氧浓度0.1%的气氛中以300mJ/cm2的照射量、在氮气冲洗下用紫外线照射来固化涂层,从而形成95-nm厚的低折射率层并且卷起。由此,制备出防反射膜B-1-B-16。
基本条件:从料袋15中加入涂布溶液,并且通过狭缝16施用。不使用狭缝50。使用的狭缝模13具有0.5mm的上游侧凸缘平台长度IUP、50μm的下游侧凸缘平台长度ILO、150μm的网幅运行方向上狭缝16的开口长度和50mm的狭缝16的长度。使上游侧凸缘平台18a和网幅W间的间隙比下游侧凸缘平台18b和网幅W间的间隙长50μm,并且调整下游侧凸缘平台18b和网幅W间的间隙GL为50μm。另外,将减压室40的侧板40b与网幅W间的间隙GS和后板40a与网幅W间的间隙GB都调整为200μm。根据涂布溶液的物理性质选择涂布条件。在30m/min的涂布速度和30ml/m2的湿涂量下进行硬涂层的涂布,而在30m/min的涂布速度和5.0ml/m2的湿涂量下进行低折射率层的涂布。另外,涂布宽度为1300mm,有效宽度为1280mm。
(光学膜的评价)
针对下面各项评价如此获得的这些光学膜样品。结果表示在表2中。
(1)平均反射比
通过用砂纸使膜的背面变得粗糙,然后用黑色墨水处理以除去背面反射,并且使用分光光度计(由Nihon Bunko K.K.制造)在380-780nm的波长范围中测量表面侧来测量入射角5°下的整体光谱反射比。结果以在450-650nm范围内的整体反射比的算术平均值表示。
(浊度)
根据下面的测量来测量每个所得膜的内部浊度(Hi)和表面浊度(Hs)。
1.根据JIS-K7136测量每个所得膜的总浊度值(H)。
2.向低折射率层侧上的每个所得膜的表面上以及其背面上滴上几滴硅油,并且将膜夹在两片1mm厚的玻璃板之间(显微镜载玻片,产品号S9111,由MATSUNAMI制造),使两片玻璃板和膜在光学上完全接触并且除去表面薄雾。在此状态下测量浊度。单独地,通过只在两片玻璃板间夹持硅油来测量浊度。通过从第一次测量的浊度中减去单独测量的浊度获得值,因此计算出内部浊度(Hi)。
3.通过从在上面条目1中测量的总浊度(H)中减去在上面条目2中计算的内部浊度(Hi)获得的值被当作膜的表面浊度(Hs)。
(白色模糊)
用防反射膜B-1-B-16代替LCD电视板(VA模式)表面侧上偏振板观察侧上的防反射膜,在整个屏幕上得到黑色显示,在黑暗的室中从左侧60度角反射没有遮板的未覆盖的荧光灯(8000cd/m2),并且根据下面的标准评价从右侧45度角观察整个屏幕的白色反光状态(白色模糊)。○级或以上的样品评价为可接受的。
○○:屏幕给出强的黑色和表现出紧密(tight)。
○:屏幕给出黑色,但略带灰色并且表现出有点紧密。
△:屏幕给出黑色,但带灰色并且表现出弱的紧密。
×:屏幕给出明显的灰色,并且不紧密。
(5)表面状态
用纸锉摩擦其上没有层叠硬涂层和低折射率层的防反射膜侧,然后通过黑色尖笔画出40cm×40cm的面积。由5个观察者视觉观察防反射膜的表面状态。将5个观察者都没有发现不匀性的样品评为○○,将一个或更少的观察者发现不匀性的样品评为○,并且将两个或以上的观察者发现不匀性的样品评为×。评为○或者更高的防反射膜样品没有实用问题,并且具有优选的表面状态。
(6)铅笔硬度
在本发明中,测量铅笔硬度作为抗划性的指标。铅笔硬度是按照JIS-K-5400中所述的铅笔硬度评价方法,使用JIS-S-6006中所述的测试铅笔,在9.8N的负荷下不会划伤防反射膜的测试铅笔的铅笔硬度值,所述膜已经在25℃的温度和60%的相对湿度下调理了2小时。
(7)卷曲
切割出20cm×20cm的光学膜,并且在25℃和60%RH的环境下放在水平桌面上,4个角翘起的面向上。在24小时后,使用尺子测量已经翘起的每个角距桌面的距离,并且平均四个角的距离。根据下面的标准分类来评价所述平均值。
○:小于20mm
×:20mm或更大。
表2(A)
  实施例1-1   比较实施例1-1   实施例1-2   实施例1-3   实施例1-4   实施例1-5   实施例1-6   实施例1-7
  防反射膜   B-1   B-2   B-3   B-4   B-5   B-6   B-7   B-8
  硬涂层的涂布溶液   HL-1   HL-2   HL-2   HL-2   HL-3   HL-4   HL-5   HL-6
  硬涂层的厚度   15μm   4μm   15μm   25μm   15μm   15μm   15μm   15μm
  表面浊度   3   12   4   5   4   2   6.8   5
  内部浊度   20   20   20   20   20   20   20   20
  平均反射比   2.7%   2.7%   2.6%   2.6%   2.8%   2.6%   2.7%   2.7%
  表面状态   ○○   ○   ○○   ○   ○○   ○   ○   ○○
  铅笔硬度   5H   2H   5H   6H   5H   5H   5H   5H
  白色模糊   ○   ×   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  卷曲   ○   ○   ○   ×   ○   ○   ○   ○
表2(B)
  实施例1-8   实施例1-9   比较实施例1-2   实施例1-10   实施例1-11   比较实施例1-3   比较实施例1-4   比较实施例1-5
  防反射膜   B-9   B-10   B-11   B-12   B-13   B-14   B-15   B-16
  硬涂层的涂布溶液   HL-7   HL-8   HL-9   HL-10   HL-11   HL-12   HL-13   HL-14
  硬涂层的厚度   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm
  表面浊度   6   3   3   4   5   7   6   4
  内部浊度   20   20   20   20   20   20   20   20
  平均反射比   2.6%   2.7%   2.6%   2.8%   2.8%   2.7%   2.6%   2.8%
  表面状态   ○○   ○○   ×   ○   ○   ×   ×   ×
  铅笔硬度   5H   5H   5H   2H   2H   5H   2H   5H
  白色模糊   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  卷曲   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
从表2中所示的结果明显可见,使用本发明的增稠剂的防反射膜不产生表面状态不匀性并且充分保证了膜硬度。此外令人惊奇地,防止了白色模糊,并且抑制了卷曲,另外通过调整颗粒的粒径和硬涂层的厚度至本发明的范围内,更多地改善了表面状态,因此获得高质量的防反射膜。当在图像显示装置的整个表面上提供如此获得的本发明的防反射膜时,没有产生不匀性并且抑制了白色模糊,因此可以获得具有高质量和用来给出优异抗划性的高的膜硬度的显示装置。
实施例2-1至2-15和比较实施例2-1至2-5
(通过同时双层涂布制备防反射膜C-1-C-20)
(1)通过涂布提供硬涂层
展开80-μm厚的三乙酰纤维素膜(FUJITAC TD80UF,由Fuii PhotoFilm Co.,Ltd.制造;Re=2nm;Rth=48nm),并且根据模涂方法使用如图6所示的涂布装置在下面表3中所示的基本条件下、在上面涂上用于形成硬涂层的每种涂布溶液HL-1-HL-14以及用于形成低折射率层的每种涂布溶液LL-1-LL-3,并且在30℃下干燥15秒,然后在90℃下干燥60秒后,使用240W/cm空气冷却的金属卤化物灯(由Eye GraphicsCo.,Ltd.制造)在氧浓度0.1%的气氛中以300mJ/cm2的照射量、在氮气冲洗下用紫外线照射,此外在100℃下干燥8分钟来固化涂层,从而制备出防反射膜C-1-C-20。但是,在使用LL-2作为形成低折射率层的涂布溶液的情况中,省略了在100℃下干燥8分钟。
基本条件:从料袋15中加入涂布溶液,并且通过狭缝16施用。从料袋50中加入形成低折射率层的涂布溶液,并且沿着滑道51施用。使用的狭缝模13具有0.5mm的上游侧凸缘平台长度IUP、50μm的下游侧凸缘平台长度ILO、150μm的网幅运行方向上狭缝16的开口长度和50mm的狭缝16的长度。使上游侧凸缘平台18a和网幅W间的间隙比下游侧凸缘平台18b和网幅W间的间隙长50μm,并且调整下游侧凸缘平台18b和网幅W间的间隙GL为50μm。另外,将减压室40的侧板40b与网幅W间的间隙GS和后板40a与网幅W间的间隙GB都调整为200μm。从狭缝52的出口52a至涂布区的滑道51的长度调整为5mm。在图7A中所示的狭缝模上提供在图6中由55表示的盖子,使得由盖子55、滑道表面和支撑辊围绕的横截面面积变为59.5mm2。在涂布速度=30m/min;硬涂层涂布溶液的的湿涂量=30ml/m2;低折射率层涂布溶液的的湿涂量=5.0ml/m2的条件下进行涂布。另外,涂布宽度为1300mm,有效宽度为1280mm。
相对如上所述的各项评价如此获得的光学膜。结果如表3中所示。
表3(A)
  实施例2-1   比较实施例2-1   实施例2-2   实施例2-3   实施例2-4   实施例2-5   实施例2-6   实施例2-7
  防反射膜   C-1   C-2   C-3   C-4   C-5   C-6   C-7   C-8
  硬涂层的涂布溶液   HL-1   HL-2   HL-2   HL-2   HL-2   HL-2   HL-3   HL-4
  低折射率层的涂布溶液   LL-1   LL-1   LL-1   LL-1   LL-2   LL-3   LL-1   LL-1
  硬涂层的厚度   15μm   4μm   15μm   25μm   15μm   15μm   15μm   15μm
  表面浊度   3   12   4   5   5   5   4   2
  内部浊度   20   20   20   20   20   20   20   20
  平均反射比   2.7%   2.7%   2.9%   2.7%   2.9%   2.0%   2.7%   2.7%
  表面状态   ○○   ○   ○○   ○   ○○   ○○   ○○   ○
  铅笔硬度   5H   2H   5H   6H   5H   5H   5H   5H
  白色模糊   ○○   ×   ○○   ○   ○○   ○○   ○○   ○
  卷曲   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
表3(B)
  实施例2-8   实施例2-9   实施例2-10   实施例2-11   实施例2-12   实施例2-13   比较实施例2-2   实施例2-14
  防反射膜   C-9   C-10   C-11   C-12   C-13   C-14   C-15   C-16
  硬涂层的涂布溶液   HL-5   HL-6   HL-7   HL-7   HL-7   HL-8   HL-9   HL-10
  低折射率层的涂布溶液   LL-1   LL-1   LL-1   LL-2   LL-3   LL-1   LL-1   LL-1
  硬涂层的厚度   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm   15μm
  表面浊度   6.8   5   6   6   6   3   3   4
  内部浊度   20   20   20   20   20   20   20   20
  平均反射比   2.8%   2.9%   2.9%   2.8%   1.9%   2.9%   2.8%   2.7%
  表面状态   ○   ○○   ○○   ○○   ○○   ○○   ×   ○
  铅笔硬度   5H   5H   5H   5H   5H   5H   5H   2H
  白色模糊   ○   ○○   ○○   ○○   ○○   ○○   ○   ○
  卷曲   ○   ○   ○   ×   ○   ○   ○   ○
表3(C)
  实施例2-15   比较实施例2-3   比较实施例2-4   比较实施例2-5
  防反射膜   C-17   C-18   C-19   C-20
  硬涂层的涂布溶液   HL-11   HL-12   HL-13   HL-14
  低折射率层的涂布溶液   LL-1   LL-1   LL-1   LL-1
  硬涂层的厚度   15μm   15μm   15μm   15μm
  表面浊度   5   7   6   4
  内部浊度   20   20   20   20
  平均反射比   2.8%   2.8%   2.6%   2.8%
  表面状态   ○   ×   ×   ×
  铅笔硬度   2H   5H   2H   5H
  白色模糊   ○   ○   ○   ○
  卷曲   ○   ○   ○   ○
从表3中所示的结果明显可见,使用本发明的增稠剂的防反射膜不产生表面状态不匀性并且充分保证了膜硬度。此外,通过调整颗粒的粒径和硬涂层的厚度至本发明的范围内,防止了白色模糊并且抑制了卷曲。根据连续提供两层的结果,防止了白色模糊并且抑制了卷曲,另外通过调整颗粒的粒径和硬涂层的厚度至本发明的范围内,更多地改善了表面状态。此外,惊奇地发现当根据使用在本发明范围内的颗粒的粒径和硬涂层的厚度的同时双涂布方法来进行涂布时,明显降低了白色模糊以及表面状态和卷曲。当在图像显示装置的整个表面上提供如此获得的本发明的防反射膜时,没有产生不匀性并且抑制了白色模糊,因此可以获得具有高质量和用来给出优异抗划性的高的膜硬度的显示装置。另外,因为上述制备方法可以同时形成多层,所以与逐一层叠各层的制备方法相比它能够以更高的生产率制备膜。
本发明可以提供不产生不均匀性且没有白色反光并且具有优异的光学性质的光学膜和防反射膜。另外,通过使用本发明的制备方法可以以高的生产率获得光学膜和防反射膜。此外,使用这种防反射膜可以制造出具有高显示质量的图像显示装置。
已经在本申请中要求优先权的每篇专利申请的全部内容以参考的形式引入本文,如同其完全提供。

Claims (14)

1、一种光学膜,其包括:
透明支撑物;及
在该透明支撑物上或者其上方的光学层,
其中所述光学层包含当以3重量%的含量添加至2-丁酮中时表现出10mPa·sec或更大的粘度的增稠剂,并且
所述光学层具有5μm或更大的厚度。
2、权利要求1的光学膜,其中所述增稠剂是触变剂,并且所述光学层包含含量为0.01-5重量%的所述触变剂。
3、权利要求1的光学膜,其中所述增稠剂是质均分子量为500,000-5,000,000的高分子量聚合物,并且所述光学层包含含量为0.01-5重量%的所述高分子量聚合物。
4、权利要求1的光学膜,其中所述光学层包含平均粒径为5-15μm的透光颗粒。
5、权利要求1的光学膜,其中所述光学层的厚度为5-20μm。
6、权利要求1的光学膜,其具有7%或更低的表面浊度和30%或更低的内部浊度。
7、防反射膜,其包括:
包含硬涂层作为所述光学层的根据权利要求1的光学膜,及
在所述硬涂层上或其上方的低折射率层。
8、一种制备光学膜的方法,其包括:
通过涂布形成根据权利要求1的光学膜。
9、一种制备防反射膜的方法,其包括:
通过涂布形成根据权利要求7的防反射膜。
10、权利要求9的制备防反射膜的方法,其中一次形成所述硬涂层和低折射率层而不卷起。
11、权利要求10的制备防反射膜的方法,其中在使透明支撑物在支承辊上连续运转下使用狭缝模在透明支撑物上涂布所述硬涂层,并且
使用位于狭缝模尖端附近的滑动型涂布头在所述硬涂层上涂布所述低折射率层。
12、偏振板,其包括:
一对保护膜;及
介于该对保护膜之间的偏振膜,
其中该对保护膜中至少一个是根据权利要求1的光学膜。
13、偏振板,其包括:
一对保护膜;及
介于该对保护膜之间的偏振膜,
其中该对保护膜中至少一个是根据权利要求7的防反射膜。
14、图像显示装置,其在显示屏的观察侧上包括根据权利要求1的光学膜。
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