CN101808806B - 光学薄膜、其制造方法、偏振片及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学薄膜、其制造方法、偏振片及显示装置,其中,利用熔融流延制膜法,即使为将宽度方向中央部浇铸成厚膜的膜,也能够使最终膜厚形状为平面,制造平面性良好的优异的光学特性的光学薄膜。本发明提供能够应对近年来的液晶偏振片用保护膜的薄膜化、宽幅化、高品质化的要求的光学薄膜的制造方法。利用熔融流延制膜法的光学薄膜的制造方法在MD拉伸工序中,将夹压后的未拉伸膜沿同一膜的输送方向(MD方向)拉伸至1.1倍以上3.0倍以下,且在挤出工序中,在挤出网状物的宽度方向中央部的膜厚:T1(μm)和同一网状物的宽度方向两端部的膜厚:T2(μm)之间,下述的关系式成立:10μm≤T1-T2≤200μm。
Description
技术领域
本发明涉及光学薄膜及其制造方法、使用该光学薄膜的偏振片及显示装置,所述光学薄膜也能够用于由熔融流延制膜法制作的平面性高的光学薄膜、特别是液晶显示装置等中使用的偏振片用保护膜、相位差膜、视野角放大膜、等离子体显示器中使用的抗反射膜等各种功能膜、以及有机EL显示器等中使用的各种功能膜。
背景技术
近年来,一直在进行液晶显示装置的薄型轻量化、大型屏幕化、高精细化的开发。随之,液晶偏振片用的保护膜也开始强烈要求薄膜化、宽幅化、高品质化。对于偏振片用保护膜,一般广泛使用纤维素酯膜,但伴随着最近的大屏幕化,迫切要求开发出膜宽宽、长卷长的膜原版。
目前,在所谓的接触辊法中的利用熔融流延制膜法的光学薄膜的制造中,开始使用弹性辊。但是,在膜原版宽宽幅化时,存在如下问题:即使使用弹性接触辊,也会因辊的弯曲而导致接触辊不均匀地接触膜面。
如果从膜的宽度方向的两端部向中央使膜原版膜厚为凸状(以下称为中央部厚膜),则该弯曲可以消除,但存在不符合制品规格(制品基准)的问题。另外,用接触辊法进行制膜时,如果浇铸时强有力地按压,则膜产生残留变形,而且,在拉伸工序中拉伸该膜时,该残留膜变形引起拉伸不均,从而产生膜厚不均。
目前,为了改善这种残留变形,与使用弹性接触辊的光学薄膜的制造方法相关的文献有如下文献。
专利文献1:日本特开2006-334842号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中公开有一种热塑性膜的制造方法,其通过抑制利用所谓的抛光辊法引起的残留变形的产生,防止在拉伸时产生拉伸不均,能够得到高的光学特性的膜。
而且,在专利文献1中记载有一种方法,其将熔融树脂从模头挤出片状,供给到一对抛光辊之间,一边用一对抛光辊进行夹压,一边冷却,形成纤维素酰化物膜,作为抛光辊,记载有使用其表面被氟系树脂覆盖的辊。
但是,在现有的抛光辊法中,宽度越宽,越容易在膜内产生残留变形,将用这种抛光辊法制膜而成的宽幅膜进行拉伸时,产生大的拉伸不均(拉伸分布),产生延迟分布,存在不能得到具有高的光学特性的光学薄膜的问题,针对近年来的液晶偏振片用的保护膜的薄膜化、宽幅化、高品质化的要求,仅使用宽幅的弹性辊不能解决现有的问题。
本发明的目的在于,解决上述现有技术的问题,提供一种光学薄膜的制造方法、利用该方法制成的光学薄膜、使用该光学薄膜的偏振片及显示装置,所述光学薄膜在使用由弹性辊构成的接触辊的基础上,通过组合浇铸中的网状物的膜厚控制及利用所谓的加热器加热方式的网状物(膜)的MD拉伸,即使为浇铸成中央部厚膜的膜,也能够使最终膜厚形状为平面,能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜,能够充分地应对近年来的液晶偏振片用保护膜的薄膜化、宽幅化、高品质化的要求。
用于解决课题的手段
本发明人鉴于上述方面反复进行潜心研究,结果发现,在使用由弹性辊构成的接触辊的基础上,通过组合控制浇铸中的网状物的膜厚、以及将中央部厚膜的网状物(膜)以实质拉伸间距300mm以下利用所谓的加热器加热方式进行MD拉伸,即使为浇铸成中央部厚膜的膜,也能够使最终膜厚形状为平面,能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜,从而完成了本发明。
为了实现上述目的,本发明的第一方面为一种利用熔融流延制膜法的光学薄膜的制造方法,其包含如下工序:挤出工序,将以热塑性树脂为主要成分的熔融物从流延模头挤出成膜状;夹压工序,将挤出的膜状熔融物(网状物)用冷却辊和接触辊进行夹压;以及MD拉伸工序,将夹压后的未拉伸膜沿长度方向进行拉伸,其特征在于,在所述MD拉伸工序中,将夹压后的未拉伸膜沿同一膜的输送方向(MD方向)拉伸至1.1倍以上3.0倍以下,且在所述挤出工序中,在挤出网状物的宽度方向中央部的膜厚:T1(μm)和同一网状物的宽度方向两端部的膜厚:T2(μm)之间,下述的关系式成立。
10μm≤T1-T2≤200μm
本发明的第二方面为本发明的第一方面所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,MD拉伸工序中的膜的拉伸方式为在邻近配置的2根输送辊间进行的辊拉伸方式,通过加热器加热使膜升温、软化,将该膜以实质拉伸间距50mm以上、300mm以下进行MD拉伸。
本发明的第三方面为本发明的第一方面或第二方面所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,在夹压工序中,接触辊为由周面覆盖有被金属薄板的弹性辊而成。
本发明的第四方面为本发明的第一方面至第三方面中的任一项所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,热塑性树脂为纤维素酯。
本发明的第五方面的光学薄膜的特征在于,利用本发明的第一方面至第四方面中的任一项所述的光学薄膜的制造方法来制造。
本发明的第六方面的偏振片的特征在于,在一个面上使用本发明的第五方面所述的光学薄膜。
本发明的第七方面的显示装置的特征在于,使用本发明的第六方面所述的偏振片。
发明效果
本发明的第一方面为一种利用熔融流延制膜法的光学薄膜的制造方法,其包含如下工序:挤出工序,将以热塑性树脂为主要成分的熔融物从流延模头挤出成膜状;夹压工序,将挤出的膜状熔融物(网状物)用冷却辊和接触辊进行夹压;以及MD拉伸工序,将夹压后的未拉伸膜沿长度方向拉伸,在上述MD拉伸工序中,将夹压后的未拉伸膜沿同一膜的输送方向(MD方向)拉伸至1.1倍以上3.0倍以下,且在上述挤出工序中,在挤出网状物的宽度方向中央部的膜厚:T1(μm)和同一网状物的宽度方向两端部的膜厚:T2(μm)之间,下述的关系式成立。
10μm≤T1-T2≤200μm
根据本发明的第一方面,在使用由弹性辊构成的接触辊的基础上,组合浇铸中的网状物的膜厚控制及利用所谓的加热器加热方式的网状物(膜)的MD拉伸,因此,即使为浇铸成中央部厚膜的膜,也能够使最终膜厚形状为平面,能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜,能够充分地应对近年来的液晶偏振片用保护膜的薄膜化、宽幅化、高品质化的要求。
本发明的第二方面为本发明的第一方面所述的光学薄膜的制造方法,MD拉伸工序中的膜的拉伸方式为在邻近配置的2根输送辊间进行的辊拉伸方式,其通过加热器加热使膜升温、软化,将该膜以实质拉伸间距50mm以上、300mm以下进行MD拉伸,根据本发明的第二方面,即使为浇铸成中央部厚膜的膜,也能够使最终膜厚形状为平面,能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜。
本发明的第三方面为本发明的第一方面或第二方面所述的光学薄膜的制造方法,在夹压工序中,接触辊为由周面覆盖有被金属薄板的弹性辊而成,根据本发明的第三方面,由弹性辊构成的接触辊具有适当的弹性,因此,与浇铸成中央部厚膜的膜的膜厚形状相对应,接触辊发生变形,所以,不易出现按压不均,能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜。
本发明的第四方面为本发明的第一方面至第三方面中的任一项所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,热塑性树脂为纤维素酯,根据本发明的第四方面,能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜。
本发明的第五方面的光学薄膜利用本发明的第一方面至第四方面中的任一项所述的光学薄膜的制造方法制造,根据本发明的第五方面,光学薄膜的平面性良好,具有优异的光学特性,通过使用该光学薄膜,能够充分地应对近年来的液晶偏振片用保护膜的薄膜化、宽幅化、高品质化的要求。
本发明的第六方面的偏振片在一个面上使用本发明的第五方面所述的光学薄膜,因此,根据本发明的第六方面的偏振片,将其组装在显示装置中时,视辨性(画面的易见度)优异。
本发明的第七方面的显示装置使用本发明的第六方面所述的偏振片,因此,根据本发明的第七方面的显示装置,视辨性(画面的易见度)优异。
附图说明
图1是表示实施本发明的光学薄膜的制造方法的装置的实施方式的概略流程图。
图2是图1的制造装置的主要部分放大流程图,是流延模头至冷却辊部分的放大图。
图3是表示图1的MD拉伸区域的详细情况的流程图。
图4是网状物(膜)的概略放大横截面图,图4a表示MD拉伸前的状态,图4b表示MD拉伸后的状态。
图5是用于说明MD拉伸区域中的网状物(膜)的MD拉伸状态部分放大概略侧面图。
符合的说明
1:挤出机
2:滤波器
3:静态混合器
4:流延模头
5:第1冷却辊(冷却用第1旋转体)
6:接触辊(按压用第2旋转体)
7:第2冷却辊(冷却用第3旋转体)
8:第3冷却辊(冷却用第4旋转体)
P1:膜最初接触于第1冷却辊表面的点
P2:膜接触于接触辊表面的点
9:剥离辊
10:膜
10a:膜中央部
10b:膜端部
11:浇铸时的网状物端部的翘曲
12:宽拉伸装置
13:切割机
14:压花
15:支承辊
16:卷绕装置
F:光学薄膜(原卷绕)
20:MD拉伸区域
21:第1拉伸前预热辊
22:第2拉伸前预热辊
23:第3拉伸前预热辊
24:第4拉伸前预热辊
25:拉伸·预热辊
26:轧辊
27:拉伸·冷却辊
28:轧辊
29:第1拉伸后冷却辊
30:第2拉伸后冷却辊
31:第3拉伸后冷却辊
32:上部加热器
33:下部加热器
41:导辊
42:导辊
S:实质拉伸间距
具体实施方式
下面,对用于实施本发明的最佳的方式,参照附图进行说明,但本发明并不限定于这些。
本发明的利用熔融流延制膜法的光学薄膜的制造方法包含如下工序:挤出工序,将以热塑性树脂为主要成分的熔融物从流延模头挤出成膜状;夹压工序,将挤出的膜状熔融物(网状物)用冷却辊和接触辊进行夹压;以及MD拉伸工序,将夹压后的未拉伸膜沿长度方向拉伸。
但是,目前,在用这种接触辊法制造光学薄膜时,为了尽可能不使残留变形残留,提出了使用弹性辊。
但是,在用接触辊法制造近年来的宽幅膜时,即使使用弹性接触辊,也会因辊的弯曲而导致越强有力地夹压膜的宽度方向端部的部分,而在宽度方向的中央部和端部,膜受到的压力越有差异。
为了消除该压力差,认为有以下方法:1.使用更有弹性的辊、2.使辊具有凸度、3.使原版膜部的越接近中央越为厚膜等,从表面粗糙度和加工性的观点考虑,弹性辊的弹性存在界限,从辊周速度差引起的擦伤的观点考虑,凸度辊存在界限,从制品规格(基准)的观点考虑,使原版膜的越接近中央越为厚膜的方法难以实现。
因此,本发明为一种利用熔融流延制膜法的光学薄膜的制造方法,其中,在MD拉伸工序中,将夹压后的未拉伸膜沿同一膜的输送方向(MD方向)拉伸至1.1倍以上3.0倍以下,且在挤出工序中,在挤出网状物的宽度方向中央部的膜厚:T1(μm)和同一网状物的宽度方向两端部的膜厚:T2(μm)之间,下述的关系式成立。
10μm≤T1-T2≤200μm
在用接触辊方式制造例如1500mm以上、4000mm以下、优选1500mm以上、2500mm以下的宽幅的光学薄膜时,由于辊的弯曲的影响,在膜中央部和端部,膜受到的压力产生差异,从而导致不能顺利地进行面矫正。
该弯曲的影响可以通过使膜中央部比端部厚10~200μm来解除(消除)。
但是,光学薄膜的宽度方向的膜厚偏差通常要求控制在5μm以下、优选2μm左右,研究填埋该间隙的方法,结果得知,通过根据膜宽度方向中央部的厚膜量,将膜沿其长度方向(输送方向)拉伸1.1~3.0倍(MD拉伸),能够使膜最终的宽度方向的膜厚为平面的形状。
在此,使膜的宽度方向中央部为厚膜的量可根据辊宽度、辊弹性度、膜宽度、膜粘度等适当调节,如果膜的宽度方向中央部的厚膜量小于10μm,则与弯曲量相比过小,不能得到充分的效果,相反,厚膜量超过200μm时,因辊的周速度之差,膜具有发生擦伤的危险性,而不优选。
而且,在本发明的光学薄膜的制造方法中,MD拉伸工序中的拉伸方式为在邻近配置的2个输送辊间进行的辊拉伸方式,其将MD拉伸通过加热器加热升温、软化了的夹压后的未拉伸膜的实质拉伸间距设定为50mm以上、300mm以下。
由此,作为MD拉伸的条件,需要将实质拉伸间距设定为50mm~300mm,为了实现该实质拉伸间距,不通过烘箱加热方式、而在邻近的2个辊间进行MD拉伸的辊拉伸方式是有利的。
将实质拉伸间距设定为小于50mm时,加热器等加热装置的设置空间受到限制,另外,要求为小的辊直径,因此不会产生大的拉伸应力,从而会阻碍生产速度提高,因此不优选。
另外,实质拉伸间距超过300mm时,伴随MD拉伸的宽度收缩量变大,在宽幅化时成为障碍,因此不优选。
另外,在本发明的光学薄膜的制造方法中,在夹压工序中,优选接触辊为由周面覆盖有被金属薄板的弹性辊而成。
即,接触辊的压力不均匀时,膜产生取向不均,这在正交尼科尔下成为明暗不均。为了在均匀的压力下对膜进行面矫正,优选在如上所述的周面上覆盖有金属薄板的弹性接触辊。
下面,对本发明的光学薄膜的制造方法进行详细说明。
以制造容易、与偏振膜的粘接性良好、光学上为透明等优选的条件列举本发明的光学薄膜的主要材料,其中,优选为热塑性树脂的聚合物膜。
只要具有上述性质,聚合物膜就没有特别限定,可以列举例如:二醋酸纤维素膜、三醋酸纤维素膜、醋酸丁酸纤维素膜、醋酸丙酸纤维素膜等纤维素酯类膜、聚酯类膜、聚碳酸酯类膜、聚芳酯类膜、聚砜(也包含聚醚砜)类膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、玻璃纸、聚偏氯乙烯膜、聚乙烯醇膜、乙烯-乙烯醇膜、间规聚苯乙烯类膜、聚碳酸酯膜、环烯烃类聚合物膜、Zeonex(商品名、日本Zeon公司制)、Zeonor(商品名、日本Zeon公司制)、聚甲基戊烯膜、聚醚酮膜、聚醚酮酰亚胺膜、聚酰胺膜、氟树脂膜、尼龙膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、丙烯酸膜或玻璃板等。其中,优选纤维素酯类膜、环烯烃聚合物膜、聚碳酸酯类膜、聚砜(包含聚醚砜)类膜,在本发明中,从制造上、成本方面、透明性、粘接性等观点考虑,特别优选使用纤维素酯类树脂膜、或含有80%以上环烯烃类加成聚合物的树脂膜。
构成本发明的光学薄膜的材料含有这些树脂、根据需要添加的稳定剂、增塑剂、紫外线吸收剂、作为润滑剂的消光剂、延迟控制剂。这些材料可根据目标光学薄膜的要求特性适当选择。
[纤维素树脂]
使用纤维素树脂作为本发明的光学薄膜的材料时,该纤维素树脂具有纤维素酯的结构,为含有脂肪酸酰基、取代或无取代的芳香族酰基中的至少任一个结构的纤维素的单独或混合酸酯(以下简称为“纤维素树脂”),为非晶性的物质。所谓“非晶性”,是指以不规则的分子配置不形成结晶而形成固体的物质,为表示原料时的结晶状态的物质。
下面,对本发明的使用中有用的纤维素树脂进行例示,但并不限定于这些。
纤维素树脂含有芳香族酰基的情况下,在芳香环为苯环时,作为苯环的取代基的实例,含有:卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、甲酰胺基、磺酰胺基、酰脲基、芳烷基、硝基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳烷基氧基羰基、氨基甲酰基、氨磺酰基、酰氧基、链烯基、炔基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、烷氧基磺酰基、芳氧基磺酰基、烷基磺酰氧基及芳氧基磺酰基。
进而,作为苯环的取代基的实例,含有:-S-R、-NH-CO-OR、-PH-R、-P(-R)2、-PH-O-R、-P(-R)(-O-R)、-P(-O-R)2、-PH(=O)-R-P(=O)(-R)2、-PH(=O)-O-R、-P(=O)(-R)(-O-R)、-P(=O)(-O-R)2、-O-PH(=O)-R、-O-P(=O)(-R)2-O-PH(=O)-O-R、-O-P(=O)(-R)(-O-R)、O-P(=O)(-O-R)2、-NH-PH(=O)-R、-NH-P(=O)(-R)(-O-R)、-NH-P(=O)(-O-R)2、-SiH2-R、-SiH(-R)2、-Si(-R)3、-O-SiH2-R、-O-SiH(-R)2及-O-Si(-R)3。
上述式中,R为脂肪族基团、芳香族基团或杂环基。
取代基的个数为1个~5个,优选为1个~4个,更优选为1个~3个,进一步优选为1个或2个。进而,取代为芳香环的取代基的个数为2个以上时,可以相互相同,也可以不同,另外,可以相互连结而形成稠合多环化合物(例如萘、茚、茚满、菲、喹啉、异喹啉、色烯、色满、酞嗪、吖啶、吲哚、吲哚啉等)。
作为取代基,优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、甲酰胺基、磺酰胺基及酰脲基,更优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳氧基、酰基及甲酰胺基,进一步优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基及芳氧基,最优选卤原子、烷基及烷氧基。
上述卤原子包含氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
上述烷基可以具有环状结构或支链。烷基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~12,进一步优选为1~6,最优选为1~4。
上述烷基的实例包含甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基及2-乙基己基。
上述烷氧基可以具有环状结构或支链。烷氧基的碳原子数优选为1~20,更优选为1~12,进一步优选为1~6,最优选为1~4。烷氧基可以进一步被其它的烷氧基取代。烷氧基的实例包含甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、2-甲氧基-2-乙氧基乙氧基、丁氧基、己氧基及辛氧基。
上述芳基的碳原子数优选为6~20,进一步优选为6~12。芳基的实例包含苯基及萘基。上述芳氧基的碳原子数优选为6~20,进一步优选为6~12。
上述芳氧基的实例包含苯氧基及萘氧基。上述酰基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。
上述酰基的实例包含甲酰基、乙酰基及苯甲酰基。上述甲酰胺基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。
上述甲酰胺基的实例包含乙酰胺及苯甲酰胺。上述磺酰胺基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。
上述磺酰胺基的实例包含甲烷磺酰胺、苯磺酰胺及对甲苯磺酰胺。上述酰脲基的原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。
上述酰脲基的实例包含(无取代)酰脲。
上述芳烷基的碳原子数优选为7~20,进一步优选为7~12。芳烷基的实例包含苄基、苯乙基及萘基甲基。
上述烷氧基羰基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为2~12。烷氧基羰基的实例包含甲氧基羰基。
上述芳氧基羰基的碳原子数优选为7~20,进一步优选为7~12。芳氧基羰基的实例包含苯氧基羰基。
上述芳烷基氧基羰基的碳原子数优选为8~20,进一步优选为8~12。芳烷基氧基羰基的实例包含苄氧基羰基。
上述氨基甲酰基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。氨基甲酰基的实例包含(无取代)氨基甲酰基及N-甲基氨基甲酰基。
上述氨磺酰基的碳原子数优选为20以下,进一步优选为12以下。氨磺酰基的实例包含(无取代)氨磺酰基及N-甲基氨磺酰基。上述酰氧基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为2~12。
上述酰氧基的实例包含乙酰氧基及苯甲酰氧基。
上述链烯基的碳原子数优选为2~20,进一步优选为2~12。链烯基的实例包含乙烯基、烯丙基及异丙烯基。
上述炔基的碳原子数优选为2~20,进一步优选为2~12。炔基的实例包含噻吩基。
上述烷基磺酰基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。
上述芳基磺酰基的碳原子数优选为6~20,进一步优选为6~12。
上述烷氧基磺酰基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。
上述芳氧基磺酰基的碳原子数优选为6~20,进一步优选为6~12。
上述烷基磺酰氧基的碳原子数优选为1~20,进一步优选为1~12。
上述芳氧基磺酰基的碳原子数优选为6~20,进一步优选为6~12。
对于本发明中使用的纤维素树脂,为纤维素的羟基部分的氢原子与脂肪族酰基的脂肪酸酯时,脂肪族酰基的碳原子数为2~20,具体列举:乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基、三甲基乙酰基、己酰基、辛酰基、月桂酰基、硬脂酰基等。
在此,所谓脂肪族酰基,也包含进一步具有取代基的脂肪族酰基,作为取代基,在上述芳香族酰基中,芳香环为苯环时,可列举作为苯环的取代基例示的取代基。
制造作为光学薄膜的相位差膜时,作为纤维素树脂,优选使用选自醋酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸邻苯二甲酸纤维素及邻苯二甲酸纤维素中的至少1种。
其中,作为特别优选的纤维素树脂,可列举:醋酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素及醋酸丁酸纤维素。
作为混合脂肪酸酯的醋酸丙酸纤维素及醋酸丁酸纤维素具有碳原子数2~4的酰基作为取代基,将乙酰基的取代度设定为X、丙酰基或丁酰基的取代度设定为Y时,优选同时满足下述式(I)及(II)。所谓取代度,定义为用葡萄糖单元表示取代为酰基的羟基的个数的数值。
式(I) 2.5≤X+Y≤3.0
式(II) 0≤X≤2.5
式(III) 0.3≤Y≤2.5
特别优选使用醋酸丙酸纤维素。
其中,优选为0.5≤X≤2.5、0.5≤Y≤2.5。进一步优选为1.0≤X≤2.0、1.0≤Y≤2.0。
未被上述酰基取代的部分通常以羟基的形式存在。它们可以用公知的方法合成。
本发明中使用的纤维素树脂的原料纤维素可以为木材浆,也可以为棉花绒,木材浆可以为针叶树,也可以为阔叶树,更优选针叶树。从制膜时的剥离性的观点考虑,优选使用棉花绒。由它们制成的纤维素树脂可以适当混合或单独使用。
本发明中使用的纤维素树脂优选做成膜时的亮点异物少的纤维素树脂。所谓亮点异物,是指在垂直地配置2个偏振片(正交尼科尔)并在其间配置纤维素酯膜,偏振片保护膜的滞相轴平行地位于一个光源侧的偏振片的透射轴时,在与另一个偏振片的外侧面垂直的位置观察时成为光泄漏的原因的异物。此时,用于评价的偏振片优选为由没有亮点异物的保护膜构成的偏振片,在偏振元件的保护中优选采用使用玻璃板的偏振片。纤维素树脂中所含的羟基的酯化部分未反应被认为是亮点异物的原因之一,通过使用亮点异物少的纤维素树脂和过滤加热熔融了的纤维素树脂而除去异物,能够减少亮点异物。另外,存在如下倾向:膜厚越薄,每单位面积的亮点异物数越少,膜中所含的纤维素树脂的含量越少,亮点异物越少。
作为亮点的个数,优选每面积250mm2在偏振光正交尼科尔状态下能够识别的大小为5~50μm的亮点在观察膜时为300个以下,50μm以上的亮点为0个。进一步优选5~50μm的亮点为200个以下。
亮点多时,给液晶显示器的图像带来大的不良影响。使相位差膜作为偏振片保护膜起作用时,该亮点的存在为双折射的紊乱的主要原因,给图像带来的不良影响是很大的。
通过熔融过滤除去亮点异物时,包含亮点异物的除去工序,可以连续地实施熔融流延的制膜工序。
将后述的增塑剂和纤维素树脂做成组合物时,与没有添加增塑剂的体系相比,从使热熔融温度降低的观点考虑,而且从提高亮点异物的除去效率和避免热分解的观点考虑,包含利用热熔融的亮点异物的过滤工序的熔融流延制膜法为优选的方法。另外,也可以同样地过滤适当混合有作为后述的其它添加剂的紫外线吸收剂及消光材料的物质。
作为滤材,优选使用玻璃纤维、纤维素纤维、滤纸、四氟化乙烯树脂等氟树脂等目前公知的材料,特别优选使用陶瓷、金属等。作为绝对过滤精度,使用50μm以下、优选30μm以下、更优选10μm以下、进一步优选5μm以下的精度。它们也可以适当组合使用。滤材可以使用表面型,也可以使用深度型,但深度型不易阻塞,优选。
在其它实施方式中,在加热熔融膜构成材料之前,在该构成材料的至少纤维素树脂中,在该材料的合成后期的过程及得到沉淀的过程的至少任一个中,也可以一次以溶液状态同样地经由过滤工序除去亮点异物。此时,优选在纤维素树脂中存在稳定剂,另外,使作为后述的增塑剂或其它的添加剂的紫外线吸收剂、消光剂等同时溶解于溶剂后,除去溶剂并进行干燥,由此,可以得到以纤维素树脂为主体的膜构成材料的固体成分。
另外,为了形成上述溶液状态,也可以进行在该构成材料溶解于溶剂的过程中冷却为-20℃以下的工序。在纤维素树脂中添加稳定剂、增塑剂、其它添加剂中的任一种以上时,在用于本发明的纤维素树脂的合成(制备)工序过程中,没有特别限定,但为了至该树脂的合成(制备)工序后期至少以一次溶液状态过滤分离亮点异物及不溶物,可以进行过滤,其后进行其它添加剂的添加,并通过溶剂的除去或酸析分离固体成分并进行干燥,也可以在进行颗粒化时得到粉体混合成的膜构成材料。
将膜构成材料的纤维素树脂以外的构成材料与该树脂均匀地混合,可以有助于对加热时的熔融性赋予均匀的熔融性。
可以适当选择纤维素树脂以外的高分子材料及低聚物并与纤维素树脂混合。这种高分子材料及低聚物优选与纤维素树脂的相容性优异的物质,制成膜时的总可见区域(400nm~800nm)的透射率为80%以上、优选为90%以上、进一步优选为92%以上。混合纤维素树脂以外的高分子材料及低聚物中的至少一种以上的目的包含为了控制加热熔融时的粘度及提高膜加工后的膜物性而进行的意思。该高分子材料及低聚物还可以作为添加剂的概念掌握。
[环烯烃聚合物膜]
对优选用于本发明的环烯烃聚合物膜进行说明。
用于本发明的环烯烃聚合物由含有脂环式结构的聚合物树脂构成。
优选的环烯烃聚合物为使环烯烃聚合或共聚成的树脂。作为环烯烃,可列举:降冰片烯、双环戊二烯、四环十二烯、乙基四环十二烯、亚乙基四环十二烯、四环[7.4.0.110,13.02,7]十三-2,4,6,11-四烯等多环结构的不饱和烃及其衍生物;环丁烯、环戊烯、环己烯、3,4-二甲基环戊烯、3-甲基环己烯、2-(2-甲基丁基)-1-环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚、环庚烯、环戊二烯、环己二烯等单环结构的不饱和烃及其衍生物等。这些环状烃可以具有极性基团作为取代基。作为极性基团,可列举羟基、羧基、烷氧基、环氧基、缩水甘油基、氧基羰基、羰基、氨基、酯基、羧酸酐基等,特别优选酯基、羧基或羧酸酐基。
优选的环烯烃聚合物可以是使环烯烃以外的单体加成共聚成的聚合物。作为可以加成共聚的单体,可列举:乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯等乙烯或α-烯烃;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等二烯等。
环烯烃通过加成聚合反应或复分解开环聚合反应来得到。聚合在催化剂的存在下进行。作为加成聚合用催化剂,可列举例如由钒化合物和有机铝化合物构成的聚合催化剂等。作为开环聚合用催化剂,可列举:由钌、铑、钯、锇、钇、铂等金属的卤化物、硝酸盐或乙酰基丙酮化合物和还原剂构成的聚合催化剂;或由钛、钒、锆、钨、钼等金属的卤化物或乙酰基丙酮化合物和有机铝化合物构成的聚合催化剂等。聚合温度、压力等没有特别限定,通常在-50℃~100℃的聚合温度、0~490N/cm2的聚合压力下使其聚合。
用于本发明的环烯烃聚合物优选在使环烯烃聚合或共聚后进行氢化反应,使分子中的不饱和键成为饱和键。氢化反应在公知的氢化催化剂的存在下吹入氢而进行。作为氢化催化剂,可列举:由醋酸钴/三乙基铝、乙酰丙酮镍/三异丁基铝、二氯二茂钛/正丁基锂、二氯二茂锆/仲丁基锂、四丁氧基钛酸酯/二甲基镁之类的过渡金属化合物/烷基金属化合物的组合构成的均匀系催化剂;镍、钯、铂等不均匀系催化剂;将镍/二氧化硅、镍/硅藻土、镍/氧化铝、钯/碳、钯/二氧化硅、钯/硅藻土、钯/氧化铝之类的金属催化剂担载于载体而成的不均匀系固体担载催化剂等。
或者,作为环烯烃聚合物,也可列举下述的降冰片烯类聚合物。降冰片烯类聚合物优选具有降冰片烯骨架作为重复单元,作为其具体例,可以优选利用日本特开昭62-252406号公报、日本特开昭62-252407号公报、日本特开平2-133413号公报、日本特开昭63-145324号公报、日本特开昭63-264626号公报、日本特开平1-240517号公报、日本特公昭57-8815号公报、日本特开平5-39403号公报、日本特开平5-43663号公报、日本特开平5-43834号公报、日本特开平5-70655号公报、日本特开平5-279554号公报、日本特开平6-206985号公报、日本特开平7-62028号公报、日本特开平8-176411号公报、日本特开平9-241484号公报等记载的降冰片烯类聚合物,但并不限定于这些。另外,它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
另外,作为能够与降冰片烯类单体共聚的其它单体,使用例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、1-二十烯等碳数2~20的α-烯烃及它们的衍生物;环丁烯、环戊烯、环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚等环烯烃及它们的衍生物;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等非共轭二烯等。其中,优选α-烯烃,特别优选乙烯。
这些能够与降冰片烯类单体共聚的其它单体可以分别单独或组合2种以上使用。将降冰片烯类单体和能够与其共聚的其它单体进行加成共聚时,来自加成共聚物中的降冰片烯类单体的结构单元和来自能够共聚的其它单体的结构单元的比例按重量比计通常在30∶70~99∶1、优选50∶50~97∶3、更优选70∶30~95∶5的范围适当选择。
在利用加氢反应使残留在合成的聚合物的分子链中的不饱和键饱和的情况下,从耐光劣化或耐候劣化性等观点考虑,将加氢率设定为90%以上、优选95%以上、特别优选99%以上。
此外,作为本发明中使用的环烯烃聚合物,可列举:日本特开平5-2108号公报段落序号[0014]~[0019]记载的热塑性饱和降冰片烯系树脂、日本特开2001-277430号公报段落序号[0015]~[0031]记载的热塑性降冰片烯系聚合物、日本特开2003-14901号公报段落序号[0008]~[0045]记载的热塑性降冰片烯系树脂、日本特开2003-139950号公报段落序号[0014]~[0028]记载的降冰片烯系树脂组合物、日本特开2003-161832号公报段落序号[0029]~[0037]记载的降冰片烯系树脂、日本特开2003-195268号公报段落序号[0027]~[0036]记载的降冰片烯系树脂、日本特开2003-211589号公报段落序号[0009]~[0023]含脂环式结构聚合物树脂、日本特开2003-211588号公报段落序号[0008]~[0024]记载的降冰片烯系聚合物树脂或乙烯基脂环式烃聚合物树脂等。
具体而言,优选使用日本Zeon株式会社制Zeonex、Zeonor、JSR株式会社制ARTON、三井化学株式会社制Apel(APL8008T、APL6509T、APL6013T、APL5014DP、APL6015T)等。
本发明中使用的环烯烃聚合物的分子量可根据使用目的适当选择,用环己烷溶液(不溶解聚合物树脂的情况下为甲苯溶液)的凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量为通常5000~500000、优选8000~200000、更优选10000~100000的范围时,成形体的机械强度及成形加工性平衡性非常好,优选。
环烯烃聚合物膜可以根据需要含有通常的能够配合于塑料膜中的添加剂。作为这种添加剂,可列举热稳定剂、耐光稳定剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、润滑剂、增塑剂及填充剂等,其含量可以在不损害本发明的目的的范围内选择。
环烯烃聚合物膜的成形方法没有特别限定,可以使用热熔融成形法、熔液流延法。热熔融成形法具体可以分为挤出形法、压制成形法、膨胀成形法、注射成形法、吹塑成形法、拉伸成形法等,在这些方法中,为了得到机械强度、表面精度等优异的膜,优选挤出形法、膨胀成形法及压制成形法,最优选挤出形法。成形条件可根据使用目的及成形方法适当选择,利用加热熔融成形法的情况下,滚筒温度在通常150~400℃、优选200~350℃、更优选230~330℃的范围内适当设定。树脂温度过低时,流动性恶化,在膜中产生缩痕或变形,树脂温度过高时,有可能产生树脂的热分解引起的空隙或银条纹,或产生膜黄变等成形不良。膜的厚度为通常5~300μm、优选10~200μm、更优选20~100μm的范围。厚度过薄时,层压时的操作困难,其过厚时,层压后的干燥时间延长,生产率降低。
环烯烃聚合物膜的表面的润湿张力优选为40mN/m以上,更优选为50mN/m以上,进一步优选为55mN/m以上。表面的润湿张力在上述范围时,膜和偏振膜的粘接强度提高。为了调整表面的润湿张力,可以实施例如电晕放电处理、臭氧的吹附、紫外线照射、火焰处理、化学药品处理、其它公知的表面处理。
对于拉伸前的片材,厚度必须为50~500μm左右的厚度,厚度不均越小越优选,在整个面中为±8%以内、优选为±6%以内、更优选为±4%以内。
将上述环烯烃聚合物膜做成本发明的光学薄膜时,可以利用与上述的纤维素酯膜同样的制造方法得到。另外,可通过至少沿单轴方向拉伸片材来得到。需要说明的是,实质的单轴拉伸、例如在对分子的取向没有影响的范围内拉伸后,为了使分子取向,可以为沿单轴方向拉伸的双轴拉伸。拉伸优选使用拉幅机装置等。
由此得到的膜可以通过拉伸使分子取向,使其具有期望的大小的延迟。波长589nm处的膜的面内延迟值Ro为30~100nm,更优选为40~70nm。另外,厚度方向的延迟值Rt为70~300nm,更优选为100~250nm。
延迟可以根据拉伸前的片材的延迟和拉伸倍率、拉伸温度、拉伸取向膜的厚度进行控制。拉伸前的片材为一定的厚度时,拉伸倍率大的膜,其延迟的绝对值有变大的倾向,因此,通过变更拉伸倍率,能够得到期望的延迟的拉伸取向膜。
延迟的偏差越小越优选,本发明的环烯烃聚合物膜的波长589nm的延迟的偏差为通常在±50nm以内、优选±30nm以下、更优选±20nm以下的小的偏差。
对于延迟的面内的偏差及厚度不均,除使用这些小的拉伸前的片材之外,还能够通过在拉伸时使应力均等地施加于片材而缩小。因此,优选在均匀的温度分布下、在优选±5℃以内、进一步优选±2℃以内、特别优选±0.5℃以内控制温度的环境下进行拉伸。
[聚碳酸酯类膜]
作为用于制作本发明的光学薄膜的聚碳酸酯系树脂,有各种树脂,从化学性质及物性方面考虑,优选芳香族聚碳酸酯,特别优选双酚A类聚碳酸酯。其中,进一步优选列举使用在双酚A中导入有苯环、环己烷环或脂肪族烃基等的双酚A衍生物的聚碳酸酯,特别优选使用相对于中央碳非对称地导入有这些基团的衍生物而得到的使单位分子内的各向异性减少的结构的聚碳酸酯。优选使用例如将双酚A的中央碳的2个甲基取代为苯环的双酚A衍生物、用甲基或苯基等相对于中央碳非对称地取代双酚A的各苯环的一个氢的双酚A衍生物而得到的聚碳酸酯。
具体而言,为由4,4′-二羟基二苯基链烷或这些卤素取代体利用碳酰氯法或酯交换法得到的物质,可列举例如:4,4′-二羟基二苯基甲烷、4,4′-二羟基二苯基乙烷、4,4′-二羟基二苯基丁烷等。
由用于本发明的聚碳酸酯树脂构成的光学薄膜既可以与聚苯乙烯系树脂或甲基丙烯酸甲酯系树脂或醋酸纤维素系树脂等透明树脂混合使用,另外,也可以在醋酸纤维素系膜的至少一个面上层压聚碳酸酯树脂。
可以在本发明中使用的聚碳酸酯系膜的制作方法没有特别限定。即,可以使用利用挤出法的膜、利用溶剂浇铸法的膜、利用压延法的膜等中的任一种。在本发明中,可以使用单轴拉伸或双轴拉伸中的任一种,利用与纤维素酯膜的优选的制造方法同样的制造方法,得到聚碳酸酯系膜。
本发明中使用的聚碳酸酯系膜使用玻璃化转变温度(Tg)为110℃以上、且吸水率(在23℃水中、24小时的条件下测定的值)为0.3%以下的膜。更优选使用玻璃化转变温度(Tg)为120℃以上、且吸水率为0.2%以下的膜。
在膜构成材料中使稳定剂的至少一种在纤维素树脂等树脂的加热熔融前或加热熔融时添加。稳定剂要求在用于制膜的熔融温度下稳定剂自身也不分解而发挥作用。
作为稳定剂,包含受阻酚抗氧化剂、酸捕集剂、受阻胺光稳定剂、过氧化物分解剂、自由基捕集剂、金属钝化剂、胺类等。它们在日本特开平3-199201号公报、日本特开平5-1907073号公报、日本特开平5-194789号公报、日本特开平5-271471号公报、日本特开平6-107854号公报等中有记载。
为了抑制膜构成材料的抗氧化、分解而产生的酸的捕集、抑制或禁止光或热引起的自由基种基因的分解反应等不能解释清楚的分解反应并抑制以着色或分子量降低为代表的变质或材料的分解引起的挥发成分的生成,使用稳定剂。即,膜构成材料中的稳定剂的添加在抑制或防止稳定剂以外的膜构成材料的变质或分解引起的挥发成分的产生的观点方面优异。另外,要求稳定剂自身在膜构成材料的熔融温度区域中也不产生挥发成分。
另一方面,加热熔融膜构成材料时,有时分解反应变得显著,由于该分解反应,有时会引起源自着色或分子量降低的该构成材料的强度劣化。另外,通过膜构成材料的分解反应,有时也同时发生由分解反应产生的不优选的挥发成分的产生。
为了避免材料的变质或吸湿性,膜构成材料可以将构成的材料分成一种或多种的颗粒而保存。颗粒化能够提高加热时的熔融物的混合性或相容性,或有时还能够确保得到的膜的光学均匀性。
加热熔融膜构成材料时,稳定剂的存在在抑制基于材料的劣化或分解的强度的劣化或能够维持材料固有的强度的观点方面优异。
制造相位差膜的情况下,优选含有稳定剂。制造膜时,在赋予作为相位差膜的延迟的工序中,能够抑制该膜构成材料的强度的劣化或维持材料固有的强度。这是因为,膜构成材料因显著的劣化而变脆时,有时在膜成膜时的拉伸工序中容易发生断裂,不能显现作为相位差膜的延迟值。
另外,稳定剂的存在在加热熔融时抑制可见光区域的着色物的生成、或能够抑制或消除通过在膜中混入挥发成分而产生的透射率或雾度值这样的作为相位差膜不优选的性能方面优异。雾度值小于1%,更优选小于0.5%。
在膜构成材料的保存或制膜工序中,有时同时发生空气中的氧引起的劣化反应。此时,利用稳定剂的稳定化作用的同时,能够使用使空气中的氧浓度降低的方法。作为这种方法,可列举作为公知的技术的惰性气体的氮气或氩气的使用、减压~真空下的脱气操作及密闭环境下的操作。可以将它们三者中的至少一种方法与使上述稳定剂存在的方法并用。通过减小膜构成材料与空气中的氧接触的概率,能够抑制该材料的劣化。
有效利用相位差膜作为偏振片保护膜时,从提高对偏振片及构成偏振片的偏振元件的经时保存性的观点考虑,使膜构成材料中含有上述稳定剂。
在使用偏振片的液晶显示装置中,在相位差膜中存在上述稳定剂时,相位差膜的经时保存性提高,能够长期显现光学补偿功能。
作为对膜构成材料的热熔融时的稳定化有用的受阻酚抗氧化剂化合物,可以使用已知的化合物,包含例如美国专利第4839405号说明书第12~14栏中记载的化合物等2,6-二烷基苯酚衍生物化合物。
受阻酚化合物的具体例包含:正十八烷基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯、正十八烷基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-醋酸酯、正十八烷基3,5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯、正己基3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基苯甲酸酯、正十二烷基3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基苯甲酸酯、新-十二烷基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯、十二烷基β(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯、乙基α-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)异丁酸酯、十八烷基α-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯基)异丁酸酯、十八烷基α-(4-羟基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2-(正辛基硫代)乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基-苯甲酸酯、2-(正辛基硫代)乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基-苯基醋酸酯、2-(正十八烷基硫代)乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基-苯基醋酸酯、2-(正十八烷基硫代)乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基-苯甲酸酯、2-(2-羟基乙基硫代)乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯、二乙二醇双(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2-(正十八烷基硫代)乙基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、硬脂酰胺N,N-双-[亚乙基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、正丁基亚氨基N,N-双-[亚乙基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2-(2-硬脂酰氧基乙基硫代)乙基3,5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯、2-(2-硬脂酰氧基乙基硫代)乙基7-(3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)庚酸酯、1,2-丙二醇双-[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、乙二醇双-[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、新戊二醇双-[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、乙二醇双-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基醋酸酯)、甘油-1-正十八烷酸酯-2,3-双-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基醋酸酯)、季戊四醇-四-[3-(3′,5′-二-叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸酯]、1,1,1-三羟甲基乙烷三-[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、山梨糖醇六-[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2-羟基乙基7-(3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2-硬脂酰氧基乙基7-(3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)庚酸酯、1,6-正己二醇双-[(3′,5′-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)。
上述受阻酚类抗氧化剂化合物例如由千叶株式会社以IRGANOX-1076及IRGANOX-1010等商品名市售。
作为对膜构成材料的热熔融时的稳定化有用的酸捕集剂,优选美国专利第4137201号说明书中记载的含有环氧化合物的酸捕集剂。这种化合物在该技术领域中是已知的,包含:各种聚乙二醇的二缩水甘油醚、特别是通过相对聚乙二醇1摩尔约8~40摩尔的环氧乙烷等的缩合而衍生的聚乙二醇、甘油的二缩水甘油醚等金属环氧化合物(例如在氯乙烯聚合物组合物中及与氯乙烯聚合物组合物同时、至今使用的金属环氧化合物)、环氧化醚缩合生成物、双酚A的二缩水甘油醚(即4,4′-二羟基二苯基二甲基甲烷)、环氧化不饱和脂肪酸酯(特别是2~22个碳原子的脂肪酸的4~2个左右的碳原子的烷基的酯(例如丁基环氧基硬脂酸酯)等)及各种环氧化长链脂肪酸甘油三酯等[例如可以由环氧化大豆油等组合物代表、例示的环氧化植物油及其它不饱和天然油(它们有时被称为环氧化天然甘油酯或不饱和脂肪酸,这些脂肪酸一般含有12~22个碳原子)]。
作为还可以使用的酸捕集剂,包含记载于日本特开平5-194788号公报的段落87~105的酸捕集剂。
对醚构成材料的热熔融时的稳定化有用的受阻胺光稳定剂(HALS)可以使用已知的化合物,例如美国专利第4619956号说明书的第5~11栏及美国专利第4839405号说明书的第3~5栏中记载的那样,包含2,2,6,6-四烷基哌啶化合物或它们的酸加成盐或它们和金属化合物的络合物。
受阻胺光稳定剂化合物的具体例为:4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-烯丙基-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-苄基-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-(4-叔丁基-2-丁烯基)-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-硬脂酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-乙基-4-水杨酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-甲基丙烯酰氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、1,2,2,6,6-五甲基哌啶-4-基-β(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯、1-苄基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基马来酸酯(maleinate)、(二-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-己二酸酯、(二-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-癸二酸酯、(二-1,2,3,6-四甲基-2,6-二乙基-哌啶-4-基)-癸二酸酯、(二-1-烯丙基-2,2,6,6-四甲基-哌啶-4-基)-邻苯二甲酸酯、1-乙酰基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基-醋酸酯、偏苯三酸-三-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)酯、1-丙烯酰基-4-苄氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、二丁基-丙二酸-二-(1,2,2,6,6-五甲基-哌啶-4-基)-酯、二苄基-丙二酸-二-(1,2,3,6-四甲基-2,6-二乙基-哌啶-4-基)-酯、二甲基-双(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-氧基)-硅烷、三(1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-亚磷酸酯、三(1-丙基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-磷酸酯、N,N′-双-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-六亚甲基-1,6-二胺、N,N′-双-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-六亚甲基-1,6-二乙酰胺、1-乙酰基-4-(N-环己基乙酰胺)-2,2,6,6-四甲基-哌啶、4-苄基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、N,N′-双-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-N,N′-二丁基-己二酰二胺、N,N′-双-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-N,N′-二环己基-(2-羟基丙烯)、N,N′-双-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-对二甲苯-二胺、4-(双-2-羟基乙基)-氨基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-甲基丙烯酰胺-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、α-氰基-β-甲基-β-[N-(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)-氨基-丙烯酸甲酯]。
稳定剂可以选择至少1种以上,添加的量相对纤维素树脂等树脂的重量,优选为0.001重量%以上5重量%以下,更优选为0.005重量%以上3重量%以下,进一步优选为0.01重量%以上0.8重量%以下。
稳定剂的添加量过少时,在热熔融时稳定化作用小,因此,不能得到稳定剂的效果,另外,添加量过多时,从对树脂的相容性的观点考虑,引起作为膜的透明性的降低,另外,有时膜变脆,因此不优选。
稳定剂优选在熔融树脂之前混合。混合可以利用混合机等进行,另外,也可以如上所述在纤维素树脂等树脂制备过程中混合。通过在树脂的熔点以下、稳定剂的熔点以上的温度混合,可以仅熔融稳定剂并使稳定剂吸附在树脂的表面。
添加增塑剂从机械性质提高、柔软性赋予、耐吸水性赋予、水分透射率的降低等膜的改性的观点方面优选。
另外,在本发明中进行的熔融流延制膜法中,增塑剂的使用包含以下目的:使膜构成材料的熔融温度比使用的纤维素树脂等树脂单独的玻璃化转变温度低的目的;或在相同的加热温度下,使含有增塑剂的膜构成材料的熔融粘度比纤维素树脂等树脂单独低的目的。
在此,在本发明中,所谓膜构成材料的熔融温度,是指在加热该材料并显现流动性的状态下,加热材料的温度。
纤维素树脂等树脂单独比玻璃化转变温度低时,不显现用于进行膜化的流动性。但是,该树脂在玻璃化转变温度以上时,通过热量的吸收,弹性模量或粘度降低,显现流动性。为了使膜构成材料的熔融温度降低,添加的增塑剂具有比纤维素树脂等树脂的玻璃化转变温度低的熔点或玻璃化转变温度满足上述目的,因此优选。
作为增塑剂,优选使用例如磷酸酯衍生物、羧酸酯衍生物。另外,也优选使用日本特开2003-12859号公报中记载的使重均分子量为500以上10000以下的烯性不饱和单体聚合而得到的聚合物、丙烯酸系聚合物、侧链上具有芳香环的丙烯酸系聚合物或侧链上具有环己基的丙烯酸系聚合物等。
作为磷酸酯衍生物,可以列举例如三苯基磷酸酯、三甲酚磷酸酯、苯基二苯基磷酸酯等。
作为羧酸酯衍生物,可列举邻苯二甲酸酯及柠檬酸酯等,作为邻苯二甲酸酯衍生物,可以列举例如:邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二辛酯及邻苯二甲酸二乙基己酯等,另外,作为柠檬酸酯,可以列举柠檬酸乙酰基三乙酯及柠檬酸乙酰基三丁酯。
此外,还可列举:油酸丁酯、蓖麻醇酸甲基乙酰酯、癸二酸二丁酯、三乙酸甘油酯、三羟甲基丙烷三苯甲酸酯、三羟甲基丙烷三(3,4,5-三甲氧基苯甲酸酯)等。烷基邻苯二甲酰基乙醇酸烷基酯也因该目的而优选使用。烷基邻苯二甲酰基乙醇酸烷基酯的烷基为碳数1~8的烷基。作为烷基邻苯二甲酰基乙醇酸烷基酯,可以列举:甲基邻苯二甲酰基乙醇酸甲酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、丙基邻苯二甲酰基乙醇酸丙酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、辛基邻苯二甲酰基乙醇酸辛酯、甲基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸甲酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸丙酯、丙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、甲基邻苯二甲酰基乙醇酸丙酯、甲基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸甲酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、丙基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸丙酯、甲基邻苯二甲酰基乙醇酸辛酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸辛酯、辛基邻苯二甲酰基乙醇酸甲酯、辛基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯等,优选使用甲基邻苯二甲酰基乙醇酸甲酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、丙基邻苯二甲酰基乙醇酸丙酯、丁基邻苯二甲酰基乙醇酸丁酯、辛基邻苯二甲酰基乙醇酸辛酯,特别优选使用乙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯。另外,也可以混合2种以上烷基邻苯二甲酰基乙醇酸烷基酯等使用。
相对构成膜构成材料的树脂,增塑剂的添加量优选为0.5重量%以上~小于20重量%,更优选为1重量%以上~小于11重量%。
在上述增塑剂中,优选在热熔融时不生成挥发成分。具体可以列举日本特表平6-501040号公报中记载的不挥发性磷酸酯,优选例如亚芳基双(二芳基磷酸酯)及上述例示化合物中的三羟甲基丙烷三苯甲酸酯、三羟甲基丙烷三(3,4,5-三甲氧基苯甲酸酯)等,但并不限定于这些。挥发成分由增塑剂的热分解产生时,增塑剂的热分解温度Td(1.0)如果定义为减少1.0重量%时的温度,则要求比膜构成材料的熔融温度(Tm)高。
为了其添加目的,增塑剂的相对于纤维素树脂等树脂的添加量比其它膜构成材料多,这是因为,挥发成分的存在对得到的膜的品质劣化产生很大的影响。需要说明的是,热分解温度Td(1.0)可以用市售的差示热重量分析(TG-DTA)装置进行测定。
就紫外线吸收剂而言,从偏振元件或显示装置对紫外线的劣化的防止的观点考虑,优选波长370nm以下的紫外线的吸收能力优异的紫外线吸收剂,且从液晶显示性的观点考虑,优选400nm以上的可见光的吸收少的紫外线吸收剂。
作为紫外线吸收剂,可以列举例如:羟基二苯甲酮类化合物、苯并***类化合物、水杨酸酯类化合物、二苯甲酮类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物、镍络盐类化合物等,优选二苯甲酮类化合物及着色少的苯并***类化合物。另外,可以使用日本特开平10-182621号公报、日本特开平8-337574号公报记载的紫外线吸收剂、日本特开平6-148430号公报记载的高分子紫外线吸收剂。
作为苯并***类紫外线吸收剂,可以列举:2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并***、2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)苯并***、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)苯并***、2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并***、2-(2′-羟基-3′-(3″,4″,5″,6″-四氢邻苯二甲酰亚胺甲基)-5′-甲基苯基)苯并***、2,2-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并***-2-基)苯酚)、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并***、2-(2H-苯并***-2-基)-6-(直链及侧链十二烷基)-4-甲基苯酚、辛基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(氯-2H-苯并***-2-基)苯基]丙酸酯和2-乙基己基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并***-2-基)苯基]丙酸酯的混合物等,但并不限定于这些。
作为市售品,可以使用TINUVIN 109、TINUVIN 171、TINUVIN 326、TINUVIN 928(都是千叶公司制)。
作为二苯甲酮类化合物,可以列举:2,4-二羟基二苯甲酮、2,2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、双(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰基苯基甲烷)等,但并不限定于这些。
紫外线吸收剂在添加时,相对纤维素树脂等树脂的重量,添加0.1~20重量%、优选0.5~10重量%、进一步优选1~5重量%。它们可以并用2种以上。
为了润滑性、输送性及使卷绕容易进行,可以在光学薄膜中添加消光剂。
消光剂尽可能优选微粒子的消光剂,作为微粒子,可以列举例如:二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、高岭土、滑石、烧结硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、磷酸钙等无机微粒子及交联高分子微粒子。
其中,由于二氧化硅能够降低膜的雾度,因此优选。二氧化硅那样的微粒子大多利用有机物进行表面处理,这种微粒子能够降低膜的雾度,因此优选。
作为表面处理中优选的有机物,可列举卤代硅烷类、烷氧基硅烷类、硅氮烷、硅氧烷等。微粒子的平均粒径大时润滑性效果大,相反,平均粒径小时透明性优异。另外,微粒子的二次粒子的平均粒径为0.05~1.0μm的范围。优选的微粒子的二次粒子的平均粒径为5~50nm,进一步优选为7~14nm。这些微粒子是为了在膜表面生成0.01~1.0μm的凹凸而优选使用的。相对纤维素树脂等树脂,微粒子的含量优选为0.005~0.3重量%。
作为二氧化硅的微粒子,可以列举日本AEROSIL株式会社制的AEROSIL 200、200V、300、R972、R972V、R974、R202、R812、OX50、TT600等,优选为AEROSIL 200V、R972、R972V、R974、R202、R812。这些微粒子可以2种以上并用。2种以上并用时,可以以任意比例混合使用。此时,可以以按重量比计为0.1∶99.9~99.9∶0.1的范围使用平均粒径及材质不同的微粒子例如AEROSIL 200V和R972V。
消光剂优选在膜构成材料的熔融前添加或使其预先包含在膜构成材料中。例如使预先分散于溶剂的微粒子和纤维素树脂等树脂和/或增塑剂、紫外线吸收剂等其它添加剂混合分散后,使溶剂挥发或利用沉淀法使消光剂预先包含在膜构成材料中。通过使用这种膜构成材料,能够使消光剂均匀地分散于纤维素树脂等树脂中。
用作消光剂的膜中的微粒子也能够以其它目的即提高膜的强度而发挥作用。
作为光学薄膜,在制造例如相位差膜时,为了调节延迟,可以添加延迟控制剂。作为延迟控制剂,可以使用欧洲专利911656A2号说明书中记载的具有两个以上芳香环的芳香族化合物。另外,可以并用两种以上芳香族化合物。在该芳香族化合物的芳香环中,在芳香族烃环的基础上,还包含芳香族性杂环。特别优选为芳香族性杂环,芳香族性杂环一般为不饱和杂环。其中,特别优选1,3,5-三嗪环。
添加已添加于纤维素树脂等树脂的稳定剂、增塑剂及上述其它添加剂时,含有它们的总量以使相对纤维素树脂等树脂的重量,为1重量%以上30重量%以下,优选为5~20重量%。
要求膜构成材料在熔融及制膜工序中挥发成分少或不产生。这是因为,在加热熔融时起泡,减少或避免膜内部的缺陷或膜表面的平面性劣化。
膜构成材料熔融时的挥发成分的含量优选为1重量%以下,更优选为0.5重量%以下,进一步优选为0.2重量%以下,最优选为0.1重量%以下。使用差示热重量测定装置(精工电子工业社制TG/DTA200)求出30℃至250℃的加热减少量,将其量设定为挥发成分的含量。
使用的膜构成材料优选在制膜前或加热时除去以水分及溶剂等为代表的挥发成分。除去的方法可以应用所谓公知的干燥方法,可以用加热法、减压法、加热减压法等方法进行,也可以在空气中或选择氮气作为惰性气体的氛围下进行。实行这些公知的干燥方法时,从膜的品质方面考虑,优选在膜构成材料不分解的温度区域中进行。
通过在制膜前进行干燥,能够减少挥发成分的产生,还能够树脂单独或在树脂和膜构成材料内分成树脂以外的至少1种以上的混合物或相溶物而进行干燥。干燥温度优选为100℃以上。在干燥的材料中存在具有玻璃化转变温度的物质时,如果加热到比其玻璃化转变温度高的干燥温度,则有时材料熔合而操作困难,因此,干燥温度优选为玻璃化转变温度以下。多种物质具有玻璃化转变温度时,以玻璃化转变温度低的一方的玻璃化转变温度为基准。更优选为100℃以上(玻璃化转变温度-5)℃以下,进一步优选为110℃以上(玻璃化转变温度-20)℃以下。干燥时间优选为0.5~24小时,更优选为1~18小时,进一步优选为1.5~12小时。干燥温度过低时,挥发成分的除去率变低,另外,为了干燥会花费过多的时间。另外,干燥工序可以分成2阶段以上,例如,干燥工序可以包含用于材料的保管的预干燥工序和在将要进行制膜之前~1周前之间进行的提前干燥工序。
熔融流延成膜法被分为进行加热熔融的成形法,可以应用熔融挤出形法、压制成形法、膨胀成形法、注射成形法、吹塑成形法、拉伸成形法等。其中,在得到机械强度及表面精度等优异的光学薄膜方面,挤出形法优异。
图1是表示实施本发明的光学薄膜的制造方法的装置的实施方式的概略流程图,图2是流延模头至冷却辊部分的放大图。
图2表示膜最初接触于第1冷却辊(冷却用第1旋转体)5的表面的点(P1)和膜接触于接触辊(按压用第2旋转体)6的表面的点(P2)不同的实施方式,根据情况,也有膜最初接触于第1冷却辊(冷却用第1旋转体)5的表面的点(P1)和膜接触于接触辊(按压用第2旋转体)6的表面的点(P2)相同的情况。
在本实施方式中,混合含有纤维素树脂等树脂的膜材料而得到树脂混合物之后,使用挤出机1从流延模头4在第1冷却辊5上进行熔融挤出,使其与第1冷却辊5外接,同时利用接触辊6在第1冷却辊5表面以规定的压力按压膜状熔融物。而且,依次与第2冷却辊7及第3冷却辊8的总计3根冷却辊外接并冷却固化,利用剥离辊9剥离。被剥离的膜10利用拉伸装置12把持膜的两端部并沿宽度方向拉伸后,利用卷绕装置16卷绕。
从流延模头4挤出的膜(树脂混合物)用具有冷却功能的至少2个旋转体冷却、进行面矫正。将从流延模头4挤出的膜最初接触的旋转体定义为第1旋转体,将第2接触的旋转体定义为第2旋转体。即,第1冷却辊5相当于第1旋转体,接触辊6相当于第2旋转体。但是,第1旋转体及第2旋转体并不限定于辊,可以是鼓或带等。
第1冷却辊5的温度优选设定为树脂混合物的玻璃化转变温度(Tg)以下、添加剂的熔点以上。
在此,接触辊6是以相对膜从第1冷却辊(冷却用第1旋转体)5的相反侧沿第1冷却辊5的方向夹压膜为目的的旋转体。
接触辊6的表面优选为金属,厚度为1mm~10mm。优选为2~6mm。第2旋转体的表面实施镀铬等处理,作为面粗糙度,优选为0.2S以下。辊表面越平滑,得到的膜的表面也越平滑。
在本发明的光学薄膜的制造方法中,优选在夹压工序中,接触辊6为由周面覆盖有被金属薄板的弹性辊而成。
即,接触辊6的压力不均匀时,在膜上产生取向不均,其在正交尼科尔下成为明暗的不均。为了在均匀的压力下对膜进行面矫正,优选在如上所述的周面覆盖有金属薄板的弹性接触辊。
接触辊6的表面的金属的材质要求平滑且有适当的弹性、具有耐久性。可以优选使用碳钢、不锈钢、钛、用电镀法制成的镍等。而且,为了提高其表面的硬度或改良与树脂的剥离性,优选实施硬镀铬及镀镍、非晶质镀铬等及陶瓷溶射等表面处理。优选表面加工了的表面进一步研磨,做成上述的表面粗糙度。
接触辊6为金属制外筒和内筒的双重结构,为其间以使冷却流体流动的方式而具有空间的双重筒的构成。
内筒优选为碳钢、不锈钢、铝、钛等轻量且具有刚性的金属制内筒。通过使内筒具有刚性,能够抑制辊的旋转振动。通过将内筒的厚度设定为外筒的2~10倍来得到充分的刚性。在内筒上能够进一步覆盖硅酮、氟橡胶等树脂制弹性材料。
使冷却流体流动的空间的结构只要为可以均匀地控制辊表面的温度的结构即可,例如,通过使沿宽度方向往复交替流动,或使其流动为螺杆状,可以进行辊表面的温度分布小的温度控制。冷却流体没有特别限制,根据使用的温度区域,可以使用水及油。
在本实施方式中,作为第2旋转体的接触辊6设定为中央部的外径比两端部的外径大的圆筒型。接触辊一般用加压装置将其两端部按压在膜上,此时,由于接触辊弯曲,因此,有时强有力地按压端部。通过将辊设定为圆筒型,可以进行高度均匀的按压。
作为第2旋转体的接触辊6的直径,优选为200mm~500mm的范围。接触辊6的有效宽度需要比夹压的膜宽度宽。利用接触辊6的中央部的半径和端部的半径之差(以下称为凸起量),能够防止在膜的中央部产生的条纹等不均。凸起量优选50~300μm的范围。
第1冷却辊5和接触辊6以夹压膜的方式相对于膜的平面设置在相反侧的位置。第1冷却辊5和接触辊6可以以膜和面接触,也可以以线接触。
在本实施方式的光学薄膜的制造方法中,熔融挤出的条件可以与用于其它聚酯等热塑性树脂的条件同样地进行。材料优选预先使其干燥。优选真空或用减压干燥机及除湿热风机等使水分干燥为1000ppm以下、优选200ppm以下。
使用挤出机1将在例如热风及真空或减压下干燥的纤维素酯系树脂、在挤出温度200~300℃左右下熔融,用叶盘型的过滤器2等过滤,除去异物。
从供给加料斗(图示略)导入挤出机1时,优选设定为真空下或减压下及惰性气体氛围下,防止氧化分解等。
没有预先混合增塑剂等添加剂的情况,可以在挤出机的中途掺入。为了均匀地添加,优选使用静态混合器3等混合装置。
纤维素树脂等树脂和根据其它需要添加的稳定剂等添加剂优选在熔融之前混合。混合可以利用混合机等进行,另外,也可以如上所述在纤维素树脂等树脂制备过程中混合。使用混合机的情况,可以使用V型混合机、圆锥螺杆型混合机、水平圆筒型混合机等一般的混合机。
在如上操作混合膜构成材料后,可以使用挤出机1将其混合物直接熔融而进行制膜,也可以暂时将膜构成材料进行颗粒化后、用挤出机1将该颗粒熔融而进行制膜。另外,在膜构成材料含有熔点不同的多种材料时,也可以在仅熔点低的材料熔融的温度下暂时制作所谓的江米糖状(おこし状)的半熔融物,将半熔融物投入到挤出机1而进行制膜。在膜构成材料中含有容易进行热分解的材料时,为了使熔融次数减少,优选不制作颗粒而直接进行制膜的方法、或制作如上所述的江米糖状的半熔融物后进行制膜的方法。
挤出机1可以使用市场上能够得到的各种挤出机,优选熔融混炼挤出机,可以为单螺杆挤出机,也可以为双螺杆挤出机。不由膜构成材料制作颗粒而直接进行制膜时,需要适当的混炼度,因此,优选使用双螺杆挤出机。即使单螺杆挤出机,也将螺杆的形状变更为マドツク型、Unimelt型、Dulmadge等混炼型的螺杆,由此得到适当的混炼,因此可以使用。作为膜构成材料,暂时使用颗粒或江米糖状的半熔融物时,无论单螺杆挤出机还是双螺杆挤出机都可以使用。
通过挤出机1内及挤出后的冷却工序优选用氮气等惰性气体取代或进行减压来降低氧的浓度。
挤出机1内的膜构成材料的熔融温度,根据膜构成材料的粘度及喷出量、制造的片材的厚度等,优选的条件不同,一般而言,相对膜(树脂混合物)的玻璃化转变温度Tg,为Tg以上、Tg+100℃以下,优选为Tg+10℃以上、Tg+90℃以下。挤出时的熔融粘度为10~100000泊,优选为100~10000泊。另外,挤出机1内的膜构成材料的滞留时间优选短,可以为5分钟以内,优选3分钟以内,更优选为2分钟以内。滞留时间也受挤出机1的种类、挤出的条件的控制,但可以通过调整材料的供给量及L/D、螺杆旋转数、螺杆的沟的深度等来缩短。
挤出机1的螺杆的形状及旋转数等可根据膜构成材料的粘度及喷出量等适当选择。在本实施方式中挤出机1中的剪切速度为1/秒~10000/秒,优选为5/秒~1000/秒,更优选为10/秒~100/秒。作为挤出机1,一般可以使用作为塑料成形机的市售的挤出机。
由挤出机1挤出的膜构成材料被送到流延模头4,从流延模头4被挤出成膜状。
由挤出机1喷出的熔融物供给到流延模头4。流延模头4只要为用于制造片材及膜而使用,就没有特别限定。作为流延模头4的材质,可列举:将硬铬、碳化铬、氮化铬、碳化钛、碳氮化钛、氮化钛、超级钢、陶瓷(碳化钨、氧化铝、氧化铬)等溶射或镀敷,作为表面加工,实施使用抛光、#1000编号以后的砥石的磨光、使用#1000编号以上的金刚石砥石的平面切削(切削方向为与树脂的流动方向垂直的方向)、电解研磨、电解复合研磨等加工的物质等。
流延模头4的唇部的优选的材质与流延模头4同样。另外,唇部的表面精度优选为0.5S以下,更优选为0.2S以下。
在本实施方式中,具有以下工序:将熔融成的树脂混合物从安装在挤出机上的流延模头4挤出成膜状树脂,使挤出的膜状树脂与至少2个旋转体密合而进行成形并退出。
在本发明的光学薄膜的制造方法中,例如图4a所示,在以热塑性树脂为主要成分的熔融物的挤出工序中,在挤出网状物(膜)10的宽度方向中央部10a的膜厚:T1(μm)和同一网状物(膜)10的宽度方向两端部10b、10b的膜厚:T2(μm)之间,下述的关系式成立。
10μm≤T1-T2≤200μm
需要说明的是,在浇铸时的网状物10的两端部形成翘曲11、11,利用后述的切割机13、13将膜F切成规定的有效宽度(相当制品部分),除去网状物两端部的翘曲11、11。
在此,将膜的宽度方向中央部做成厚膜的量可根据辊宽度、辊弹性度、膜宽度、膜粘度等适当调节,如果膜宽度方向中央部的厚膜量小于10μm,则与弯曲量相比过小,不能得到充分的效果,相反,厚膜量超过200μm时,存在由于利用辊周速度之差而产生在膜上发生擦伤的危险性,不优选。
如图1和图2所示,在本发明的光学薄膜的制造方法中,膜最初接触于第1冷却辊5表面后至接触于接触辊6表面的温度降低优选20℃以内。膜最初接触于第1冷却辊5表面后至接触于接触辊6表面的温度降低过大时,通过不均匀的收缩,膜厚的不均变大。另外,膜接触于接触辊6的时刻的温度过低时,由于膜的粘度高,因此,即使由接触辊6夹压,膜的平面性及膜厚不均的矫正也不能充分。
第1冷却辊5、接触辊6中优选的材质可列举碳钢、不锈钢等。另外,优选表面精度升高。作为表面粗糙度,为0.3S以下,更优选为0.1S以下。
接触辊6优选利用按压装置将膜按压在第1冷却辊5上。此时的接触辊6按压膜的线压可以根据油压活塞等来调整,优选为0.1~100N/mm,更优选为1~50N/mm。
另外,为了提高与膜的粘接的均匀性,第1冷却辊5或接触辊6也可以将辊的两端的直径变细,或使其具有挠性的辊面。
使从流延模头4的开口部(唇部)至第1冷却辊5的部分减压为70kPa以下时,更大地显现上述压模分线箱的矫正效果。优选减压为50kPa以上70kPa以下。作为将从流延模头4的唇部至第1冷却辊5的部分压力保持在70kPa以下的方法,没有特别限定,有从流延模头4用耐压构件覆盖辊周边、进行减压等方法。此时,吸引装置优选以装置自身不成为升华物的附着场所的方式实施用加热器进行加热等处理。吸引压过小时,不能有效地吸引升华物,因此,需要设定为适当的吸引压。
在本实施方式中,从T模头4使熔融状态的膜状的纤维素酯系树脂与第1冷却辊5、第2冷却辊7及第3冷却辊8依次密合,一边输送一边使其冷却固化,得到纤维素酯系树脂膜10。
在图1所示的本发明的实施方式中,从第3冷却辊(冷却用第4旋转体)8由剥离辊9剥离的冷却固化成的夹压膜10被导入MD拉伸区域(20),沿输送方向(MD方向)进行辊拉伸。
图3表示MD拉伸区域20的详细情况。在同一图中,利用导向辊41导入MD拉伸区域20的夹压未拉伸膜10经过第1拉伸前预热辊21、第2拉伸前预热辊22、第3拉伸前预热辊23及第4拉伸前预热辊24至拉伸·预热辊25,一边利用轧辊26从上按压,一边输送,缠绕于拉伸·冷却辊27。
在拉伸·预热辊25和拉伸·冷却辊27之间配置有上部加热加热器32及下部加热加热器33。缠绕于拉伸·冷却辊27的膜10一边利用轧辊28从上按压,一边输送,在此进行MD拉伸。而且,膜10经过第1拉伸后冷却辊29、第2拉伸后冷却辊30、第3拉伸后冷却辊31,利用导向辊42输送到MD拉伸区域20的外部。
在该MD拉伸区域20中的MD拉伸工序中,将夹压后的未拉伸膜10沿同一膜10的长度方向拉伸至1.1倍以上、3.0倍以下。
在将例如1500mm以上、4000mm以下、优选1500mm以上、2500mm以下的宽幅的光学薄膜以接触方式进行制膜时,由于辊的弯曲的影响,在膜中央部和端部膜受到的压力出现差异,由此,不能顺利地进行面矫正。
该弯曲的影响可以通过使膜中央部比端部增厚10~200μm来解除(消除)。
但是,通常要求光学薄膜的宽度方向的膜厚偏差控制到5μm以下、优选2μm左右,研究填埋该缝隙的方法,结果得知:根据膜宽度方向中央部的厚膜量,将膜沿其长度方向(输送方向)拉伸(MD拉伸)1.1~3.0倍,由此,例如图4b所示,能够使膜的最终的宽度方向的膜厚成为平面的形状。
在本发明的光学薄膜的制造方法中,MD拉伸工序中的膜拉伸方式为在邻近配置的2根输送辊25、27之间进行的辊拉伸方式,如图5所示,将MD拉伸的利用加热器32、33的加热而升温、软化的夹压后的未拉伸膜的实质拉伸间距S设定为50mm以上、300mm以下。
这样,作为MD拉伸的条件,需要将实质拉伸间距S设定为50mm~300mm,为了越过该实质拉伸间距S,不是烘箱加热方式,在接近的2个辊25、27之间进行MD拉伸的辊拉伸方式是有利的。
将实质拉伸间距S设定为小于50mm,限制加热器等加热装置的设置空间,另外,由于小的辊直径,因此,不产生大的拉伸应力而成为生产速度提高的障碍,因此不优选。
另外,实质拉伸间距S超过300mm时,伴随MD拉伸的宽度收缩量变大,或在宽幅化时可以成为障碍,因此不优选。
在此,对MD拉伸区域20中的辊拉伸进行详细说明。
首先,所谓辊拉伸,为利用低速辊群(21~25)和高速辊群(27~31)的周速度差将膜10进行MD拉伸的方法,膜10用低速辊群(21~25)进行预热,利用设置在低速辊群(21~25)和高速辊群(27~31)之间的加热器32、33急剧地升温至拉伸温度并进行MD拉伸,用高速辊群(27~31)冷却,输送到下一工序。
从擦伤的观点考虑,低速辊群(21~25)的预热辊的根数优选少,根据膜10的预热温度选择根数即可,使用1根以上、20根以下、优选使用2根以上、15根以下的辊。
作为原则,考虑在预热辊间不进行MD拉伸、不出现粘合故障等,预热辊群的上限温度为膜10的玻璃化转变温度(Tg)以下,优选为(Tg-5)℃以下。
就预热辊群的升温速度而言,考虑热溶胀且不出现皱纹,优选各辊的入侧和出侧中的膜温度差为80℃以下,优选为50℃以下。
高速辊群(27~31)的冷却辊的根数根据冷却的温度选择即可,使用1根以上、15根以下、优选2根以上、10根以下的辊。
考虑不过于骤冷,冷却辊的上限温度为膜的玻璃化转变温度(Tg)以下,优选为(Tg-5)℃以下。
冷却辊群的降温速度优选按照通过热收缩而不出现皱纹,使各辊的入侧和出侧中的膜温度差为100℃以下进行设定。
从辊强度、接触面积(传热、滑动)的观点考虑,预热辊及冷却辊的辊直径为100mmφ以上、400mmφ以下,优选为150mmφ以上、300mmφ以下。为了缩短实质拉伸间距S,特别优选拉伸辊25、27为250mmφ以下。
但是,为了防止膜滑动而受损、或在辊间进行MD拉伸,根据热溶胀或热收缩施加牵引。辊的牵引在相邻的辊间为5%以下,优选为1%以下。
在此,所谓辊的牵引,按低速侧的辊的周速度V1和高速侧的辊的周速度V2之比来计,为(V2-V1)/V1。
为了控制上述辊的牵引,预热辊及冷却辊的辊的驱动优选分别为驱动辊,如果为一部分,则可以使用辅助驱动辊、自由辊。
减速机优选使用行星辊或辊齿轮等。另外,也可以使用直接驱动方式,这些根据***适当选择即可。
预热辊群及冷却辊群中的辊表面粗糙度根据目的变更辊材质及粗糙度即可。例如,为了防止在高温下接触于膜的辊滑动,使用表面粗糙度为0.5S以下、优选0.2S以下的镜面辊,为了防止张力切割及粘贴,优选使用表面粗糙度为1.0S以上的表面粗的辊。
预热辊群及冷却辊群中的辊表面材质使用例如硬铬(H-Cr)、氧化铝、氧化钛、氧化铬等或将它们的复合物进行了表面加工的陶瓷、硅、氟、氯丁烯等橡胶、特氟龙(注册商标)等树脂。
为了防止辊间的MD拉伸、防止膜的自然冷却,预热辊群及冷却辊群中的辊的配置、间隔以窄为宜。在各辊间从剥离至着落于下一辊的距离为200mm以下,优选为100mm以下。
另外,轧辊26、28的直径没有特别限制,为了确保加热器设置32、33的空间,优选比拉伸辊群小。
轧辊26、28的材质优选使用容易弹性变形的硅橡胶、氟橡胶、氯丁烯橡胶等橡胶辊及氟树脂等树脂辊。
轧辊26、28的位置优选在膜剥离/着落的位置进行按压。另外,从能够压接膜且膜上不带疵点等观点考虑,轧辊26、28的压力为0.1~50N/mm,优选为0.5~20N/mm。
另外,为了防止膜的疵点,轧辊可以仅夹住膜端部,从宽度收缩抑制的观点考虑,可以将辊做成圆筒型或相对膜宽度方向具有某种角度而配置。
接着,作为加热器32、33的种类,从清洁、高效率、节省空间等方面考虑,优选例如红外线加热器、卤素灯加热器、陶瓷加热器等放射型热源,根据树脂的吸收特性选择即可。
如果从加热器能力、MD拉伸·预热温度、输送速度、膜厚、热传导率等计算,加热器32、33的根数通常使用1~12根,优选为1~8根。
为了提高效率,加热器32、33的高度优选在不接触于膜的范围内尽可能离膜近。例如为5~100mm,优选为10~50mm。
考虑拉伸温度、升温速度等,加热器32、33的输出适当调整输出值即可。
拉伸温度为膜的玻璃化转变温度Tg-20℃以上、熔点Tm以下,优选为Tg以上、Tg+100℃以下,更优选为Tg+10℃以上、Tg+80℃以下。
MD拉伸速度为3000以上%/min、75000%/min以下,优选为5000以上、50000%/min以下。
在此,MD拉伸速度(%/min)如下定义。即,将低速侧拉伸辊的周速度设定为V1、高速侧拉伸辊的周速度设定为V2、实质拉伸间距设定为S时,用下述式表示。
MD拉伸速度(%/min)=[(V2-V1)/S]×100
另外,就MD拉伸辊的间隔而言,膜在不保持于辊的区间越短,越抑制宽度收缩。在此,辊的中心彼此之间的距离为400mm以下,优选为300mm以下。
MD拉伸区域20中的预热·拉伸·冷却辊的清洁装置可以为1根,也可以为多根,可以成一直线或不成直线设置,根据情况,也可以不设置。作为清扫方法,优选使用按压无纺布而擦拭污垢的方法等公知的辊清扫方法。
本发明的光学薄膜的制造方法,在MD拉伸工序中,将夹压后的未拉伸膜沿同一膜的输送方向(MD方向)拉伸至1.1倍以上3.0倍以下,且在挤出工序中,在挤出网状物的宽度方向中央部的膜厚:T1(μm)和同一网状物的宽度方向两端部的膜厚:T2(μm)之间,下述的关系式成立。
10μm≤T1-T2≤200μm
根据本发明,在使用由弹性辊构成的接触辊6的基础上,由于组合浇铸中的网状物的膜厚控制及利用所谓的加热器加热方式的网状物(膜)的MD拉伸,因此,可以为例如图4a所示的在中央部厚膜上浇铸成的膜,也可以使最终膜厚形状例如图4b所示形成平面,从而能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜。
这样,在本发明中,MD拉伸工序中的膜的拉伸方式为邻近配置的2根输送辊25、27间进行的辊拉伸方式,通过加热器32、33的加热,使膜升温、软化,将该膜以实质拉伸间距50mm以上、300mm以下进行MD拉伸,因此,如上述的图4a所示,即使为在中央部厚膜上浇铸成的膜,也能够使最终膜厚形状例如图4b所示形成为平面,能够制造平面性良好的具有优异的光学特性的光学薄膜。
接着,MD拉伸后的膜导入宽度拉伸装置(拉幅机)12,于是,将膜10沿横方向(宽度方向)进行拉伸。利用该宽度拉伸,使膜中的分子进行取向。
需要说明的是,在图1所示的本发明的实施方式中,显示从第3冷却辊8利用剥离辊9剥离了的冷却固化成的夹压未拉伸膜10继续被导入MD拉伸区域(20)并沿输送方向(MD方向)进行辊拉伸的、以所谓的在线(online)(或在线(inline))进行MD拉伸的情况,但不限定于此,将冷却固化成的夹压未拉伸膜10暂时卷绕成辊状,其后,有时以所谓的在线从卷绕辊抽出未拉伸膜10并导入MD拉伸区域(20),沿输送方向(MD方向)进行辊拉伸。
进行横拉伸(宽度拉伸)的情况,一边在分割成2个以上的拉伸区域使温度差在1~50℃的范围内依次升温、一边进行横拉伸时,能够减少宽度方向的厚度及光学的分布,故而优选。
将膜沿宽度方向进行拉伸的方法可以优选使用公知的拉幅机等。特别是通过将拉伸方向设定为宽度方向,与偏振膜的层压可以以辊方式实施,因此优选。通过沿宽度方向进行拉伸,由纤维素酯系树脂膜构成的光学薄膜的滞相轴成为宽度方向。
另一方面,偏振膜的透射轴也通常为宽度方向。通过在液晶显示装置中编入以偏振膜的透射轴和光学薄膜的滞相轴平行的方式层压的偏振片,能够提高液晶显示装置的显示对比度,同时,可得到良好的视野角。
用本发明的制造方法制造光学薄膜时,可得到中心线平均粗糙度(Ra)为0.1μm以下、进一步为0.05μm以下的光学薄膜。另外,宽度方向(膜总宽度)的膜厚变动相对平均膜厚为±3%以内,进一步为±2%以内。所谓“平均膜厚”,是指通过边缘向内弯曲除去两端部(耳)的膜总宽度的厚度的平均值。膜的粗糙度及膜厚变动可以用已知的方法进行测定。例如,关于膜的表面粗糙度,有用表面粗糙度仪测定膜表面5mm左右、作为平均粗糙度(Ra)进行比较的方法。另外,膜厚变动可以用膜厚仪进行测定,求出标准偏差,或以相对平均膜厚的变动宽度进行比较。
玻璃化转变温度(Tg)可以因膜构成材料而不同,Tg可以通过使构成膜的材料种类及构成的材料的比率不同来控制。制作作为光学薄膜的相位差膜时,优选Tg为120℃以上,更优选为135℃以上。在液晶显示装置中,在图像的显示状态下,该膜的温度环境根据装置自身的温度上升、例如来自光源的温度上升而变化。此时,该膜的Tg比该膜的使用环境温度低时,通过拉伸,对来自固定于膜内部的分子的取向状态的延迟值及作为膜的尺寸形状产生很大的变化。该膜的Tg过高时,由于将膜构成材料进行膜化时温度升高,因此,加热的能量消耗升高,另外,有时产生膜化时的材料自身的分解、其引起的着色,因此,Tg优选250℃以下。
另外,在宽度拉伸工序中,可以进行公知的热固定处理、冷却、松弛处理,以具有目标光学薄膜所要求的特性的方式适当调整即可。
在制造相位差膜时,为了赋予液晶显示装置的视野角放大所需的功能和物性,适当选择上述宽度拉伸工序、热固定处理而进行。即,制造作为光学薄膜的相位差膜、进一步使偏振片保护膜的功能复合时,产生进行折射率控制的需要,其折射率控制可以通过宽度拉伸操作来进行,另外,宽度拉伸操作为优选的方法。下面,对该宽度拉伸方法进行说明。
在相位差膜的宽度拉伸工序中,通过沿纤维素树脂的1方向进行宽度拉伸1.0~3.0倍及在膜面内沿与其垂直的方向进行宽度拉伸1.01~3.1倍,可以控制需要的延迟Ro及Rt。在此,Ro表示面内延迟,为面内的长度方向(MD)的折射率和宽度方向(TD)的折射率之差乘以厚度所得的值,Rt表示厚度方向延迟,为面内的折射率[长度方向(MD)和宽度方向(TD)的平均]和厚度方向的折射率之差乘以厚度所得的值。
宽度拉伸可以相对例如膜的长度方向(流延、输送的方向)及在面内与其垂直的方向、即宽度方向逐渐或同时进行。此时,相对至少1方向的拉伸倍率过小时,不能得到充分的相位差,当其过大时,宽度拉伸困难,有时会产生膜断裂。
所谓沿相互垂直的双轴方向进行拉伸,是为了将膜的折射率nx、ny、nz进入规定的范围而有效的方法。在此,nx为长度(MD)方向的折射率,ny为宽度(TD)方向的折射率,nz为厚度方向的折射率。
沿宽度方向进行拉伸时,有时在宽度方向产生折射率的分布。该分布有时在使用拉幅机法时出现,被认为是为通过沿宽度方向拉伸膜、在膜中央部产生收缩力而使端部固定而产生的现象、即被称为所谓的Boeing现象的现象。此时,通过沿流延方向进行拉伸,能够抑制Boeing现象,能够减少宽度方向的相位差的分布。
通过沿相互直行的双轴方向进行拉伸,能够减少得到的膜的膜厚变动。相位差膜的膜厚变动过大时,形成相位差的不均,有时在用于液晶显示器时,着色等的不均成为问题。
纤维素树脂膜的膜厚变动优选为为±3%、进一步为±1%的范围。在如上所述的目的中,沿相互垂直的双轴方向进行拉伸的方法是有效的,相互垂直的双轴方向的拉伸倍率分别最终优选在流延方向为1.0~3.0倍、在宽度方向为1.01~3.1倍的范围,为了得到需要在流延方向为1.01~2.7倍、在宽度方向为1.05~2.8倍的范围内进行的延迟值,更优选。
在长度方向存在偏振元件的吸收轴时,在宽度方向偏振元件的透射轴一致。为了得到带状的偏振片,优选相位差膜以在宽度方向得到滞相轴的方式进行拉伸。
相对应力使用得到正的双折射率的纤维素树脂时,从上述的构成考虑,通过沿宽度方向进行拉伸,可以对宽度方向赋予相位差膜的滞相轴。
此时,为了提高显示品质,相位差膜的滞相轴优选位于宽度方向,为了得到目标延迟值,需要满足下式:(宽度方向的拉伸倍率)>(流延方向的拉伸倍率)的条件。
宽度拉伸后,利用切割机13将膜10的端部切割为成为制品的宽度并裁下后,利用由轧纹机14及后辊15构成的压花加工装置在膜两端部实施压花加工(滚花加工),并利用卷绕装置16进行卷绕,由此,防止光学薄膜(原卷绕)F中的粘贴及擦伤的产生。
压花加工的方法可以通过加热及加压对侧面具有凹凸的图案的金属环进行加工。需要说明的是,由于膜两端部的握把的把持部分通常发生变形,不能用作膜制品,因此切除,作为原料进行再利用。
将相位差膜设定为偏振片保护膜时,该保护膜的厚度优选10~500μm。特别是下限为20μm,优选为35μm以上。上限为150μm以下,优选为120μm以下。特别优选的范围为25以上~90μm。相位差膜厚时,偏振片加工后的偏振片过厚,在用于笔记本型电脑或移动办公型电子设备的液晶显示中,特别不适于薄型轻量的目的。另一方面,相位差膜薄时,作为相位差膜的延迟的显现困难,加之膜的透湿性升高,保护偏振元件免受润湿的能力降低,因此不优选。
本发明设定为对象的光学薄膜为用于液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器等各种显示器、特别是用于液晶显示器的功能膜,含有偏振片保护膜、相位差膜、抗反射膜、亮度提高膜、视野角放大等光学补偿膜等、特别是相位差膜。
(液晶显示装置)
含有由本发明的光学薄膜构成的相位差膜的偏振片与通常的偏振片相比,能够显现高的显示品质,特别适于对多区域型的液晶显示装置的使用,更优选利用双折射方式适于对多区域型的液晶显示装置的使用。
多区域化也适于图像显示的对称性的提高,报道有各种方式“置田、山内:液晶,6(3),303(2002)”。该液晶显示单元也示于“山田、山原:液晶,7(2),184(2003)”,并不限定于这些。
使用本发明的光学薄膜的偏振片能够有效地用于以垂直取向型为代表的MVA(Multi-domein Vertical Alignment)方式、特别是分成4的MVA方式、利用电极配置进行了多区域化的PVA(PatternedVertical Alignmnment)方式、熔合有电极配置和手性能力的CPA(Cotinuous Pinpensated Alignment)方式。另外,公开有在适合于OCB(Optical Compensated bend)方式中也具有光学双轴性的膜的提案“T.Miyashita,T.Uchida:J.SID,3(1),29(1995)”,可以利用使用本发明的光学薄膜的偏振片显现显示品质效果。
只要利用使用本发明的光学薄膜的偏振片显现显示品质效果,液晶方式、偏振片的配置就没有限定。
显示单元的显示品质优选在人的观察中为左右对称。因此,显示单元为液晶显示单元时,能够基本上优先观察侧的对称性并将区域多元化。区域的分割可以采用公知的方法,可以利用2分割法、更优选4分割法并考虑公知的液晶方式的性质而确定。
液晶显示装置作为彩色化及动画显示用的装置也正在被应用,利用本发明的光学薄膜改良显示品质,提高对比度的改善或偏振片的耐性,由此,能够不易疲劳地进行忠实的动图像显示。
液晶显示装置相对液晶单元配置一片含有由本发明的光学薄膜构成的相位差膜的偏振片,或在液晶单元的两侧配置两片。此时,通过以偏振片中所含的相位差膜侧面向液晶显示装置的液晶单元的方式使用,能够有助于显示品质的提高。
在偏振片中,从偏振元件看,在与相位差膜相反侧的面上使用纤维素衍生物的偏振片保护膜,可以使用通用的TAC膜等。在提高显示装置的品质上,位于离液晶单元远的一侧的偏振片保护膜也可以配置其它功能性层。
本发明的光学薄膜可以赋予例如抗反射、防眩、耐擦伤、防止杂质附着、亮度提高等功能。可以粘贴在偏振片表面,但并不限定于这些。
一般而言,在相位差膜中,作为上述的延迟值,为了得到稳定的光学特性,要求Ro或Rth的变动少。特别是双折射方式的液晶显示装置的这些变动有时成为引起图像不均的原因。
利用溶液流延法的方法制成的膜有时依赖于该膜中的极微量地残留的有机溶剂量的挥发,延迟值变动。该膜在带状卷物的状态下制造、保管、运输,由偏振片制造厂家加工成偏振片。因此,有时越在卷物的卷轴中进行,越存在残留溶剂,挥发性钝化。因此,从卷外至卷内及在宽度方向由两端一直到中心产生微量的残留溶剂的浓度差,有时这些成为触发器,引起延迟值的经时的变化和变动。
另一方面,在本发明中,为了利用熔融流延法制造膜,不存在用于挥发的溶剂。因此,可得到延迟值的经时的变化和变动少的辊状的光学薄膜。
利用熔融流延法制造的光学薄膜以纤维素树脂等树脂为主体构成,因此,可以有效利用纤维素树脂等树脂固有的皂化并有效利用碱处理工序。构成偏振元件的树脂为聚乙烯醇时,其可以与现有的偏振片保护膜同样地,使用完全皂化聚乙烯醇水溶液与相位差膜贴合。因此,本发明在可以应用现有的偏振片加工方法方面优异,特别是在可得到带状的辊偏振片方面优异。
另外,根据本发明,特别能够得到如下效果:在使用流延模头出口的膜(网状物)宽度为1500mm以上、4000mm以下的宽幅的流延模头4制造膜的情况下,能够制造平面性高的膜。
流延模头出口的膜(网状物)宽度为1500mm以上时,作为进行拉伸等之后的光学薄膜,可以采用超过2000mm的宽度的制品。本发明发挥得到平面性特别高的膜的效果,是因为流延模头出口的膜(网状物)宽度为1500mm~4000mm的范围,特别为1700mm~4000mm的范围。据推测,超过4000mm的流延宽度的膜,其后的输送工序等中的稳定性变低,不实用。
本发明作为夹压于第1旋转体和第2旋转体时的膜厚度为15μm~80μm时,可以制造平面性特别高的膜。夹压于第1旋转体和第2旋转体时的膜厚度为15μm~80μm时,作为进行拉伸等之后的光学薄膜,可以制造10μm~70μm的制品。夹压于第1旋转体和第2旋转体时的膜厚度小于15μm时,由于第1旋转体和第2旋转体的端部彼此之间接触的危险升高等,因此不优选。
在制造相位差膜时,拉伸之前和/或后可以涂敷抗静电层、硬涂层、易滑性层、粘接层、防眩层、屏障层等功能性层。此时,可以根据需要实施电晕放电处理、等离子体处理、药液处理等各种表面处理。
在制膜工序中,在进行粉碎后或根据需要进行制粒处理后,被切割掉的膜两端的握把把持部分能够作为相同品种的膜用原料或作为不同品种的膜用原料进行再利用。
也可以将上述增塑剂、紫外线吸收剂、消光剂等添加浓度不同的含有纤维素树脂等树脂的组合物进行共挤出,制作层压结构的光学薄膜。例如,可以制作所谓表皮层/芯层/表皮层的结构的光学薄膜。例如消光剂可以在表皮层中加入许多或仅在表皮层加入。与表皮层相比,增塑剂、紫外线吸收剂可以在芯层较多地加入,也可以仅在芯层加入。另外,也可以在芯层和表皮层变更增塑剂、紫外线吸收剂的种类,例如,也可以在芯层含有低挥发性的增塑剂和/或紫外线吸收剂,在芯层添加增塑性优异的增塑剂或紫外线吸收性优异的紫外线吸收剂。表皮层和芯层的玻璃化转变温度可以不同,优选芯层的玻璃化转变温度比表皮层的玻璃化转变温度低。此时,测定表皮层和芯层两者的玻璃化转变温度,将由它们的体积分率算出的平均值定义为上述玻璃化转变温度Tg而同样地使用。另外,含有熔融流延时的纤维素酯的熔融物的粘度也可以在表皮层和芯层不同,可以为表皮层的粘度>芯层的粘度,也可以为芯层的粘度≥表皮层的粘度。
本发明的光学薄膜的尺寸稳定性以在温度23℃、湿度55%RH放置了24小时的膜的尺寸为基准时,温度80℃、湿度90%RH中的尺寸的变动值小于±2.0%,优选小于1.0%,进一步优选小于0.5%。
在将本发明的光学薄膜用于作为相位差膜的偏振片保护膜时,在相位差膜自身具有上述范围以上的变动时,作为偏振片的延迟值的绝对值和取向角与当初的设定偏离,因此,有时引起显示品质的提高能力的减少或显示品质的劣化。
将本发明的光学薄膜用于作为相位差膜的偏振片保护膜时,偏振片的制造方法没有特别限定,可以用一般的方法制作。有将得到的相位差膜进行碱处理、在将聚乙烯醇膜浸渍于碘溶液中进行浸渍拉伸而制成的偏振片的两面使用完全皂化聚乙烯醇水溶液、在偏振元件的两面使偏振片保护膜贴合的方法,在至少一面作为本发明的偏振片保护膜的相位差膜直接贴合于偏振元件。
取代上述碱处理,可以实施日本特开平6-94915号公报、日本特开平6-118232号公报中记载那样的易粘接加工而进行偏振片加工。
偏振片由保护偏振元件及其两面的保护膜构成,而且,可以在该偏振片的一个面上贴合保护膜、在相反面上贴合分离膜而构成。保护膜及分离膜在偏振片运送时、制品检查时等中以保护偏振片的表面为目的进行使用。此时,保护膜以保护偏振片的表面的目的贴合,将偏振片用于贴合于液晶板的面的相反面侧。另外,分离膜以覆盖贴合于液晶板的粘接层为目的进行使用,将偏振片用于贴合液晶单元的面侧。
实施例
实施例1~6
(树脂混合物)
醋酸丙酸纤维素 89重量%
(乙酰基取代度1.4、丙烯基取代度1.35、数均分子量60000)
三羟甲基丙烷三苯甲酸酯 9重量%
(增塑剂、熔点85℃)
抗氧化剂(IRGANOX XP 420/FD) 0.25重量%
(千叶公司制)
紫外线吸收剂 1.6重量%
(TINUVIN 928、千叶公司制、熔点115℃)
消光剂(二氧化硅微粒子) 0.15重量%
(シ一ホスタ一KEP-30:日本触媒株式会社制、平均粒径0.3μm)
需要说明的是,醋酸丙酸纤维素的乙酰基、丙酰基、丁酰基等酰基的取代度的测定根据ASTM-D817-96中规定的方法进行测定。
将上述材料用V型混合机混合30分钟后,使用安装有束状模头(strand die)的双螺杆挤出机在氮气氛围下在230℃下使其熔融,制作长度4mm、直径3mm的圆筒形的颗粒。得到的颗粒的玻璃化转变温度(Tg)为135℃。
使上述颗粒在100℃下干燥5小时后,使含水率为100ppm,将该颗粒供给到图1所示的安装有T模头4的单螺杆挤出机1而进行制膜。在熔融物中含有树脂以外的添加剂11重量%。
单螺杆挤出机1以螺杆直径90mm、L/D=30、挤出量为140kg/h的方式调整螺杆的旋转数。由材料供给口附近密封氮气,将挤出机1内保持为氮气氛围。挤出机1及T模头4将温度设定为240℃。T模头4为衣架型,宽度为1900mm,在内壁上实施硬镀铬,精加工成面粗糙度为0.1S的镜面。T模头4的唇间隙设定为2mm。
如图2所示,使从T模头4出来的膜落在辊宽度2400mm的镀铬镜面的第1冷却辊(冷却用第1旋转体)5上,同时利用温度调整为100℃的辊宽度2400mm的接触辊(按压用第2旋转体)6按压膜。
此时,将第1冷却辊(冷却用第1旋转体)5的表面温度设定为树脂的玻璃化转变温度(Tg=135℃)以下、添加剂的熔点(增塑剂的熔点85℃及紫外线吸收剂的熔点115℃)以上即120℃。另外,接触辊(按压用第2旋转体)6用5N/mm的线压来按压膜。
按压在第1冷却辊(冷却用第1旋转体)5和接触辊(按压用第2旋转体)6的膜连续依次与第2冷却辊(冷却用第3旋转体)7及第3冷却辊(冷却用第4旋转体)8的总计3根的冷却辊外接并冷却固化,利用剥离辊9剥离。
用接触辊6夹压成的未拉伸膜10的膜厚侧面图如图4a所示,以除去伴有边缘向内弯曲的端部厚膜部各100mm的制品相当宽度1500mm的端部的膜厚(T2)为130μm、中央的膜厚(T1)为200μm的方式用模头螺杆调整唇间隙。将该未拉伸膜10暂时卷绕成辊状。需要说明的是,未拉伸膜10的宽度为1700mm。
其后,卷出辊状的膜10,在图3所示的MD拉伸区域20中进行MD拉伸。在同一图中,由导向辊41导入MD拉伸区域20的夹压未拉伸膜10经过第1拉伸前预热辊21、第2拉伸前预热辊22、第3拉伸前预热辊23及第4拉伸前预热辊24至拉伸·预热辊25,一边利用轧辊26从上按压,一边输送,缠绕于拉伸·冷却辊27。在拉伸·预热辊25和拉伸·冷却辊27之间配置上部加热加热器32及下部加热加热器33。
缠绕于拉伸·冷却辊27的膜10一边利用轧辊28按压,一边输送,在此进行MD拉伸。而且,膜10经过第1拉伸后冷却辊29、第2拉伸后冷却辊30、第3拉伸后冷却辊31,利用导向辊42输送到MD拉伸区域20的外部。
在下述表1中归纳记载了预热·拉伸·冷却辊的编号、辊用途、辊直径(mm)、材质、粗糙度及辊温度(℃)。需要说明的是,在辊的材质中,“H-Cr”是指硬铬。
另外,加热器32、33的能力设定为50kW,输出以为设定拉伸温度的方式进行调节。加热器32、33的高度设定为30mm,轧辊26、28的压力设定为2N/mm。
[表1]
辊编号 | 辊用途 | 辊直径(mm) | 材质 | 粗糙度 | 温度(℃) |
21 | 第1拉伸前冷却辊 | 200 | H-Cr | 0.8S | 80 |
22 | 第2拉伸前冷却辊 | 300 | H-Cr | 0.8S | 80 |
23 | 第3拉伸前冷却辊 | 300 | H-Cr | 0.8S | 90 |
24 | 第4拉伸前冷却辊 | 300 | H-Cr | 0.8S | 90 |
25 | 拉伸·冷却辊 | 200 | H-Cr | 0.1S | 130 |
26 | 轧辊 | 100 | 硅橡胶 | - | - |
27 | 拉伸·冷却辊 | 200 | H-Cr | 0.8S | 80 |
28 | 轧辊 | 100 | 硅橡胶 | - | - |
29 | 第1拉伸后冷却辊 | 300 | H-Cr | 0.8S | 80 |
30 | 第2拉伸后冷却辊 | 300 | H-Cr | 0.8S | 30 |
31 | 第3拉伸后冷却辊 | 300 | H-Cr | 0.8S | 30 |
在实施例1~实施例6中,在该MD拉伸区域20中的拉伸工序中,将夹压后的未拉伸膜10分别在下述表2所示的各种条件下沿同一膜10的长度方向拉伸至1.1倍以上、3.0倍以下。
在此,作为拉伸条件,如下述的表2所示,在实施例1~实施例6中分别变更低速侧输送速度(m/分钟)、膜厚偏差T1~T2(μm)、拉伸倍率(倍)、拉伸温度(℃)及实质拉伸间距(mm)。
需要说明的是,相对实施例1,在实施例2中缩短实质拉伸间距S。另外,在实施例3中,延长实质拉伸间距S。在实施例4中,将拉伸倍率设定得较低,在实施例5中,将拉伸倍率设定得较高。在实施例6中,与实施例3相比,进一步延长实质拉伸间距S。另外,在实施例2中,为了调整实质拉伸间距,降低输送速度而进行MD拉伸。
比较例1~5
为了比较,抽出由上述实施例1~6制成的辊状的醋酸丙酸纤维素未拉伸膜,在MD拉伸区域20进行MD拉伸,对于MD拉伸的条件,如下述的表2所示,以成为本发明的范围外的条件的方式变更任一个拉伸条件,与上述实施例1~6的情况同样操作,进行醋酸丙酸纤维素未拉伸膜的MD拉伸。
MD拉伸膜的评价
接着,对实施例1~6及比较例1~5中进行了MD拉伸的醋酸丙酸纤维素,将拉伸后的宽度收缩量(mm)的结果示于下述的表2。
另外,使用接触式膜厚计,在膜的总宽度中以10mm间隔测定拉伸后的膜厚偏差(μm),在除去端部的急剧的膜厚变化的范围内评价最大膜厚和最小膜厚的偏差。
进而,在MD拉伸后的膜的取向不均的评价中,沿长度方向切取实施例1~6及比较例1~5中进行了MD拉伸后的醋酸丙酸纤维素膜500mm,利用以下的等级评价正交尼科尔下的光漏,将得到的结果示于下述的表2。
○:没有光漏的膜
△:一部分有不均倾向、但在允许范围内的膜
×:有光漏的膜
[表2]
膜宽度(mm) | 低速侧输送速度(m/分钟) | 膜厚差T1-T2(μm) | 拉伸倍率(倍) | 拉伸温度(℃) | 实质拉伸间距(mm) | 宽度收缩量(mm) | 拉伸后膜厚偏差(μm) | 取向不均 | |
实施例1 | 1700 | 20 | 70 | 1.6 | 170 | 100 | 40 | 2 | ○ |
实施例2 | 1700 | 10 | 70 | 1.6 | 170 | 50 | 40 | 5 | △ |
实施例3 | 1700 | 20 | 70 | 1.6 | 170 | 300 | 50 | 4 | ○ |
实施例4 | 1700 | 20 | 20 | 1.3 | 170 | 100 | 20 | 3 | ○ |
实施例5 | 1700 | 20 | 180 | 2.5 | 190 | 100 | 90 | 2 | ○ |
实施例6 | 1700 | 20 | 70 | 1.6 | 170 | 400 | 60 | 6 | △ |
比较例1 | 1700 | 20 | 5 | 1.0 | - | - | 0 | 5 | × |
比较例2 | 1700 | 20 | 70 | 1.0 | - | - | 0 | 60 | ○ |
比较例3 | 1700 | 20 | 5 | 1.6 | 170 | 100 | 40 | 8 | × |
比较例4 | 1700 | 20 | 220 | 2.5 | 190 | 100 | 90 | 7 | × |
比较例5 | 1700 | 20 | 70 | 3.1 | 170 | 100 | 80 | 12 | × |
由上述表2的结果可知,由本发明的实施例1~6得到的醋酸丙酸纤维素膜均为拉伸后膜厚偏差非常小的膜,即使浇铸成中央部厚膜的膜,也可以使最终膜厚形状为平面,能够得到平面性良好的膜。另外,在实施例6中,由于拉伸间距长,因此,宽度收缩的影响至中央,端部和中央膜厚差稍微变大。另外,拉伸间距长时,拉伸中的宽度限制力变弱,出现拉伸不均,取向不均也稍微变差。
另外,在膜的取向不均的评价中,由本发明的实施例1~6得到的醋酸丙酸纤维素膜均为没有光漏、具有优异的光学特性的膜,可以充分地适应近年来的液晶偏振片用保护膜的薄膜化、宽幅化、高品质化的要求。
相对于此,由比较例1~5得到的醋酸丙酸纤维素膜,在比较例1中,由于伴随宽幅的接触辊的弯曲,越强有力地夹压端部,中央部的夹压越变弱(或不接触),因此,在宽度方向产生U型的取向不均,在膜的取向不均的评价中有光漏,光学特性差。在比较例2中,通过使中央厚膜化,可以吸收伴随宽幅的接触辊的弯曲,在宽度方向均匀地夹压,因此,取向在宽度方向均匀。但是,由于没有进行拉伸,因此厚膜仍旧残留,不能用作制品。在比较例3中,由于拉伸前的膜为平面,因此,进行MD拉伸时,中央变薄,品质差。在比较例4中,由于膜厚差过大,因此,在夹压时在厚的部分和薄的部分产生周速差,产生条纹状的取向而成为问题。在比较例5中,由于拉伸倍率大,因此,进行MD拉伸时,中央变薄,拉伸后的膜厚偏差大,另外,也产生取向不均。
使用由上述实施例1~6及比较例1~5制成的光学薄膜,如下操作制作偏振片,进而,将这些偏振片组装到液晶显示面板(图像显示装置)中,评价视辨性。
按照下述方法,将实施例1~6及比较例1~5的光学薄膜和作为纤维素酯系光学补偿膜的KC8UCR5(柯尼卡美能达精密光学株式会社制)各1枚用作偏振片保护膜,制作本发明的偏振片及比较例的偏振片。
(a)偏振膜的制作
在皂化度99.95摩尔%、聚合度2400的聚乙烯醇(以下简称为PVA)100重量份中熔融混炼含浸有甘油10重量份及水170重量份的溶液并脱泡后,从T模头熔融挤出在金属辊上,进行制膜。其后,进行干燥、热处理,得到PVA膜。得到的PVA膜的平均膜厚为40μm,含水率为4.4%,膜宽度为3m。
接着,将上述PVA膜按以下记载的预溶胀、染色、利用湿式法的单轴拉伸、固定处理、干燥、热处理的顺序连续进行处理,制作偏振膜。
将PVA膜浸渍于30℃的水中30秒而进行预溶胀,浸渍于碘浓度0.4g/升、碘化钾浓度40g/升的35℃的水溶液中3分钟。接着,在硼酸浓度4%的50℃的水溶液中、在施加于膜的张力为700N/m的条件下进行单轴拉伸至6倍,在碘化钾浓度40g/升、硼酸浓度40g/升、氯化锌浓度10g/升的30℃的水溶液中浸渍5分钟,进行固定处理。其后,取出PVA膜,在40℃下进行热风干燥,进而,在100℃下进行5分钟热处理。得到的偏振膜的平均厚度为13μm,关于偏振性能,透射率为43.0%、偏振度为99.5%、二色性比为40.1。
(b)偏振片的制作
接着,按照下述工序1~5将偏振膜和偏振片用保护膜粘合,制作本发明的偏振片及比较例的偏振片。
工序1:将光学补偿膜和光学薄膜在3mol/L的氢氧化钠水溶液中、在60℃下浸渍90秒,接着进行水洗、干燥。
同样地,将光学补偿膜在3mol/L的氢氧化钠水溶液中、在温度60℃下浸渍90秒,接着进行水洗、干燥。
工序2:将上述偏振膜在固体成分2重量%的聚乙烯醇粘接剂槽中浸渍1~2秒。
工序3:将工序2中附着于偏振膜的过剩的粘接剂轻轻地除掉,将其用工序1中进行了碱处理的光学补偿膜和光学薄膜夹持,进行层压配置。
工序4:用2个旋转辊在20~30N/cm2的压力下以约2m/min的速度粘合。此时,以没有气泡进入的方式而实施。
工序5:在温度80℃的干燥机中将由工序4制成的试样进行2分钟干燥处理,制作偏振片。
将市售的液晶显示面板(VA型)的最表面的偏振片小心地剥离,在其上粘贴与偏振片方向一致的本发明的偏振片及比较例的偏振片。
(视辨性评价)
将如上操作得到的本发明的液晶面板及比较例的液晶面板配置在离地80cm高的桌子上,在离地3m高的天花板上以昼色光直管荧光灯(FLR40S·D/M-X松下电器工业株式会社制)40W×2根为1套以1.5m间隔配置10套。此时,评价者在液晶面板显示面正面时,从评价者的头上向后方在天花板上以上述荧光灯照射的方式配置。液晶显示面板从相对于桌子的垂直方向倾斜25°透入荧光灯,如下按等级区分画面的易见度(视辨性),进行评价。
A:不担心从最近的荧光灯的透入,字体的大小8以下的文字也能够清楚地看见。
B:稍微担心近的荧光灯的透入,但不担心远的荧光灯的透入,字体的大小8以下的文字勉强能够看见。
C:担心远的荧光灯的透入,难以看见字体的大小8以下的文字
D:很担心荧光灯的透入,透入的部分不能看见字体的大小8以下的文字。
对于评价的结果,组装有使用由本发明的实施例1~6制成的光学薄膜的偏振片的液晶面板均为等级B以上的评价结果,为良好。相对于此,组装有使用由比较例1~5制成的偏振片的光学薄膜的液晶面板均为等级C以下的评价结果。
Claims (6)
1.利用熔融流延制膜法的光学薄膜的制造方法,其通过含有如下工序使光学薄膜的幅宽为1500mm以上、4000mm以下,在宽度方向的膜厚偏差为5μm以下:挤出工序,将以热塑性树脂为主要成分的熔融物从流延模头挤出成膜状;夹压工序,将挤出的膜状熔融物的网状物用冷却辊和接触辊进行夹压;以及MD拉伸工序,将夹压后的未拉伸膜沿长度方向进行拉伸,其特征在于,
在所述挤出工序中,在所述网状物的宽度方向中央部的膜厚:T1和同一网状物的宽度方向两端部的膜厚:T2之间,下述的关系式成立,T1和T2的单位为μm,
10μm≤T1-T2≤200μm,
在所述MD拉伸工序中的膜的拉伸方式为在邻近配置的2根输送辊间进行的辊拉伸方式,将夹压后的未拉伸膜通过加热器加热使膜升温、软化,将该膜以实质拉伸间距50mm以上、300mm以下进行在输送方向MD拉伸至1.1倍以上3.0倍以下。
2.如权利要求1所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,在夹压工序中,接触辊为由周面覆盖有金属薄板的弹性辊而成。
3.如权利要求1或2所述的光学薄膜的制造方法,其特征在于,热塑性树脂为纤维素酯。
4.光学薄膜,其特征在于,利用权利要求1~3中任一项所述的光学薄膜的制造方法来制造。
5.偏振片,其特征在于,在一个面上使用权利要求4所述的光学薄膜。
6.显示装置,其特征在于,使用权利要求5所述的偏振片。
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