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TWI556001B - An optical film, a polarizing plate, and an image display device - Google Patents

An optical film, a polarizing plate, and an image display device Download PDF

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TWI556001B
TWI556001B TW104119420A TW104119420A TWI556001B TW I556001 B TWI556001 B TW I556001B TW 104119420 A TW104119420 A TW 104119420A TW 104119420 A TW104119420 A TW 104119420A TW I556001 B TWI556001 B TW I556001B
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film
optical film
acid
acrylate
resin
Prior art date
Application number
TW104119420A
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TW201610462A (zh
Inventor
Tomoyo ANDACHI
Satoshi Okano
Ayako Inagaki
Kenichi Sasaki
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Publication of TW201610462A publication Critical patent/TW201610462A/zh
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    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
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Description

光學膜、偏光板及圖像顯示裝置
本發明關於在基材的至少一側之面上具有硬化層之光學膜、具有該光學膜之偏光板、與具有該偏光板之圖像顯示裝置。
於液晶顯示裝置(LCD)等之圖像顯示裝置所用的偏光板之表面上,一般配置偏光板保護膜等之光學膜。偏光板保護膜例如係在由纖維素酯薄膜所成的基材上,形成硬化層而構成。硬化層係藉由在基材上塗布硬塗材料,以活性能量線照射使其硬化而形成。
近年來,平板電腦或智慧型手機等之液晶顯示裝置,係在室外使用者變多。因此,不僅於液晶顯示裝置本身要求高耐久性,而且於液晶顯示裝置的構成構件(例如偏光板),亦要求高耐久性。然而,於高溫高濕環境下,水分容易通過偏光板保護膜,由於該水分之影響而有偏光鏡的偏光性能降低之問題,近年來進行各種的檢討。例如,於專利文獻1及2中,以特定構造的樹脂形成光學膜的硬化層,進行低透濕化,而謀求薄膜的耐久性之提高。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-83225號公報(參照請求項1、段落[0005]、[0007]、[0013]等)
[專利文獻2]日本特開2014-95890號公報(參照請求項1、段落[0006]、[0007]、[0031]等)
然而,專利文獻1及2之光學膜係在近年來要求的更高溫高濕之嚴苛耐久條件下(例如於80℃、相對濕度85%(以下相對濕度係記載為RH)之環境下),並非具有充分的低透濕性,偏光鏡的保護性能不充分,而要求光學膜的進一步改善。
又,可知於硬化層中,若對於基材有微小的塗布不均,則當使用光學膜作為圖像顯示裝置的偏光板保護膜時,圖像顯示裝置中的視覺辨認性變差(例如黑顯示時發生不均)。
因此,希望實現在更高溫高濕環境下謀求低透濕化,同時抑制硬化層的塗布不均而能抑制圖像顯示裝置中的視覺辨認性變差之光學膜。
本發明係為了解決上述問題而完成者,其目的在於提供即使在更高溫高濕的嚴苛環境下也具有充分的低透濕性,而且抑制硬化層的塗布不均而能抑制圖像顯示裝置中的視覺辨認性變差之光學膜,與具有該光學膜之偏光板,與具有該偏光板之圖像顯示裝置。
本案發明者們發現藉由在基材的至少一側之面上,形成下述構成之硬化層,可解決前述問題,而達成本發明。即,本發明之上述目的係藉由以下之構成來達成。
本發明之一側面的光學膜,係在基材的至少一側之面上具有硬化層的光學膜,前述硬化層包含:具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂,與溶解性參數的SP值為17.0~21.0[(J/cm3)1/2]之範圍,具有芳香環構造或在脂環構造具有極性取代基之至少1種的環式有機化合物;且前述環式有機化合物係乙烯性不飽和單體的聚合物。
藉由上述構成,可實現即使在更高溫高濕的嚴苛環境下也具有充分的低透濕性之光學膜。又,由於在光學膜中可抑制硬化層的塗布不均,而當將上述光學膜應用於圖像顯示裝置的偏光板時,可抑制圖像顯示裝置中的視覺辨認性變差。
1‧‧‧圖像顯示裝置
4‧‧‧液晶胞(顯示胞)
5‧‧‧偏光板
11‧‧‧偏光鏡
12‧‧‧薄膜基材(基材)
13‧‧‧硬化層
15‧‧‧光學膜
圖1係顯示本發明之實施形態的圖像顯示裝置之概略構成的截面圖。
圖2係顯上述圖像顯示裝置之偏光板所適用的光學膜之構成的截面圖。
[實施發明的形態]
於本發明之實施的一形態中,若根據圖面說明則如下述。即,於本說明書中,將數值範圍記載為A~B時,視為在其數值範圍中包含下限A及上限B之值。又,本發明係不受以下之內容所限定。
本案發明者們,對於專利文獻1及2之薄膜不是在近年要求的更高溫高濕之嚴苛耐久條件下(例如80℃ 85%RH)具有充分的低透濕性者,偏光鏡的保護性能不充分之問題,為了謀求光學膜的進一步改善,檢討下述構成之光學膜。即,一種光學膜,其係在基材上具有於具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂中加有低分子量的環式有機化合物之硬化層。上述環式有機化合物係具有芳香環構造者,或在脂環構造具有極性取代基者。
藉由於上述樹脂中添加上述低分子量的環式有機化合物,可以上述環式有機化合物填埋上述樹脂之空隙,抑制硬化層中的水分子之擴散,藉此即使在更高溫高濕的嚴苛耐久條件下,也可謀求低透濕化。然而,已知即使如此地將光學膜予以低透濕化,當於圖像顯示裝置的偏光板上採用上述光學膜時,發生圖像顯示裝置的視覺辨認性變差之新問題。
對於如此的視覺辨認性變差之問題,本案發明者們查明藉由在具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂中,添加特定構造的高分子之環式有機化合物,可一邊謀求光學膜的低透濕化,一邊抑制圖像顯示裝置的視覺辨認性變差。此處,所謂上述特定構造的高分子之環式有機化 合物,係溶解性參數的SP值為17.0~21.0[(J/cm3)1/2]之範圍,具有芳香環構造或在脂環構造具有極性取代基之乙烯性不飽和單體的聚合物。於上述樹脂中添加上述環式有機化合物而可抑制視覺辨認性變差之理由,係判斷如下述。
圖像顯示裝置中的視覺辨認性之變差的原因,茲認為是因為光學膜的基材之帶電所引起的塗布層(硬化層)中之低分子化合物的分布不均,而產生微小的塗布不均。即,添加於塗布層中的化合物若為低分子量,則因基材的帶電而上述化合物變容易在塗布層中移動,發生化合物的分布不均,此引起塗布不均。藉由在塗布層中添加高分子化合物(乙烯性不飽和單體的聚合物),由於化合物為高分子,即使基材帶電,化合物也難以在塗布層中移動(難以遭受基材的帶電之影響),而抑制塗布層中的化合物之分布不均。藉此,可抑制微小的塗布不均之發生,可抑制因塗布不均所造成的圖像顯示裝置之視覺辨認性變差。
又,由於高分子化合物的SP值在上述之範圍,硬化性樹脂與上述化合物之相溶性係增加。再者,由於芳香環構造具有高的極性,在脂環構造具有極性取代基的構造亦具有高的極性,藉由在硬化性樹脂中添加上述化合物,而兩者的相溶性進一步增加。因此,進一步抑制塗布層中的上述化合物之分布不均,茲認為藉此可更抑制塗布不均之發生而更抑制圖像顯示裝置的視覺辨認性變差。再者,高分子化合物的SP值之較佳範圍為18.0~20.0[(J/cm3)1/2]。又,與在脂環構造具有極性取代基的構造相比,芳香環構造係與硬化性樹脂的相溶性更良好,在有效果地抑制塗布不均之點上較宜。
另外,當基材為纖維素酯薄膜時,纖維素酯薄膜由於吸濕性高,在高溫高濕環境下容易通過水分,故因該水分之影響而偏光鏡的偏光性能容易降低。因此,更高溫高濕環境下得到低透濕的效果之本實施形態的構成,係在基材為纖維素酯薄膜的情況中非常有效。
以下,說明採用本實施形態之光學膜的圖像顯示裝置之具體構成。
[圖像顯示裝置之構成]
圖1係顯示本實施形態之圖像顯示裝置1的概略構成之截面圖。圖像顯示裝置1例如是液晶顯示裝置,於液晶顯示面板2的後述偏光板5上(尤其後述的光學膜15上),隔著填充層31貼合保護部3而構成。填充劑31係由丙烯酸等的光硬化性樹脂所構成之接著層(空隙填充劑),形成在液晶顯示面板2的偏光板5之表面全體上。保護部3係保護液晶顯示面板2的表面者,例如以由丙烯酸樹脂或玻璃所成之前面板所構成。再者,代替前面板,亦可使用觸控面板(靜電容量方式或電阻膜方式等)作為上述的保護部3。
液晶顯示面板2係在一對基板中夾持有液晶層的液晶胞4(顯示胞)之兩側上,分別配置偏光板5、6而構成。偏光板5係經由黏著層7貼附於液晶胞4的一面側(例如視覺辨認側)。偏光板6係經由黏著層8貼附於液晶胞4的另一面側(例如背光9側)。液晶顯示面板2的驅動方式係沒有特別的限定,可採用IPS(面內切換)型式、TN(扭轉向列)方式等各式各樣的驅動方式。
偏光板5係由穿透指定的直線偏光之偏光鏡11、依順序層合於偏光鏡11的保護部3側之薄膜基材12及硬化層13、與層合於偏光鏡11的液晶胞4側之光學膜14所構成。以薄膜基材12與硬化層13來構成作為在偏光鏡11的視覺辨認側之面上所形成的保護膜之光學膜15。薄膜基材12係由纖維素酯薄膜所構成,因此亦將薄膜基材12稱為纖維素酯薄膜基材。藉由在薄膜基材12上設置硬化層13,可保護偏光板5之表面。
薄膜基材12之膜厚宜為5~34μm之範圍內。由於將薄膜基材12予以薄膜化,而可將光學膜15及偏光板5予以薄膜化,有助於圖像顯示裝置1全體的薄型化。
硬化層13係如圖1可以單層所構成,也可在薄膜基材12上層合2層以上。例如,如圖2所示,硬化層13係可自薄膜基材12側起,層合第1硬化層13a與第2硬化層13b而構成。如此地,藉由複數層層合硬化層13,可提高耐擦傷性,可確實地謀求光學膜15所致的偏光板5之表面保護。
光學膜14係為了保護偏光板5的背面而設置。光學膜14係可用與薄膜基材12同樣之材料(例如纖維素酯)所構成,也可用其他的材料所構成。
上述薄膜基材12係可由λ/4膜所構成。λ/4膜係對於透射光給予波長的1/4左右之面內相位差的層,於本實施形態中,係由施有斜延伸的薄膜所構成。λ/4膜的遲相軸與偏光鏡11之吸收軸所成的角度(交叉角)為30°~60°,藉此,來自偏光鏡11的直線偏光係被λ/4膜(薄膜基材12)轉換成圓偏光或橢圓偏光。
因此,於觀察者戴上偏光遮陽鏡而觀察顯示 圖像時,即使偏光鏡11的透射軸(垂直於吸收軸)與偏光遮陽鏡的透射軸怎樣地偏移,也可將自偏光板5所出射之光(圓偏光或橢圓偏光)中所含有之與偏光遮陽鏡之透射軸呈平行的光之成分導入觀察者之眼中。藉此,可抑制因觀察角度而顯示圖像變難以見到者。又,即使觀察者未戴上偏光遮陽鏡時,也由於自偏光板5所出射而入射至觀察者之眼中者為圓偏光或橢圓偏光,而與直線偏光直接入射於觀察者之眼中的構成相比,可減輕觀察者的眼之負擔。
偏光板6係將穿透指定的直線偏光之偏光鏡21、配置於偏光鏡21的液晶胞4側之光學膜22、與偏光鏡21之與液晶胞4相反側上配置的光學膜23予以層合而構成。偏光鏡21係配置成透射軸與偏光鏡11呈垂直(正交尼科耳狀態)。光學膜22、23係設置用於保護偏光板6之表面及背面,此等係可以與偏光板5的薄膜基材12同樣之材料(例如纖維素酯)所構成,也可以其他材料所構成。
再者,上述光學膜15亦可用於偏光板以外之用途。此時,硬化層13亦可設置在薄膜基材12之兩面。因此,於光學膜15中,硬化層13亦可形成在薄膜基材12的至少一側之面。
[光學膜]
以下,說明上述光學膜15之詳細。
(硬化層)
本實施形態之硬化層係含有具有脂環構造的活性能量 線硬化性樹脂(以下亦僅記載為硬化性樹脂)。作為脂環構造,具體地可舉出降冰片基、三環癸基、四環十二基、五環十五基、金剛烷基、二金剛烷基等。
活性能量線硬化性樹脂較佳為具有乙烯性不飽和雙鍵者。作為乙烯性不飽和雙鍵基,可舉出(甲基)丙烯醯基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等之聚合性官能基,其中較佳為(甲基)丙烯醯基及-C(O)OCH=CH2
具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂,較佳為脂環構造的烴基與具有乙烯性不飽和雙鍵的基經由連結基所結合而構成。作為連結基,可舉出單鍵、伸烷基、醯胺基、胺甲醯基、酯基、氧基羰基、醚基等或組合有此等之基。具體地,可藉由具有脂環構造的二醇、三醇等之多元醇與具有(甲基)丙烯醯基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等的羧酸、羧酸衍生物、環氧衍生物、異氰酸酯衍生物化合物等之一段或二階段的反應,而容易地合成。
以下,以下述通式(I)~(VII)表示具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂之具體化合物,惟本發明不受此等所限定。
(式中,R1係氫原子或碳數1~3的烷基,R2係碳數1~5的伸烷基或環氧烷基,R3係氫原子或碳數1~3的烷 基,n係1或2之整數)。
(式中,R1、R3及n係與上述通式(I)相同的定義)。
通式(I)及通式(II)中,R1表示氫原子或碳數1~3的烷基,較佳表示氫原子、甲基、乙基。R2表示碳數1~5的伸烷基或環氧烷基,較佳表示亞甲基、乙烯基、甲醛基、環氧乙烷基。R3表示氫原子或碳數1~3的烷基,較佳表示氫原子、甲基、乙基。
以下,顯示通式(I)所示的化合物之較佳具體例,惟本發明不受此等所限定。
以下,顯示通式(II)所示的化合物之較佳具體例,惟本發明不受此等所限定。
作為上述通式(I)、(II)所示的化合物之市售品,例如可舉出NK Ester A-DCP(三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯,新中村化學工業公司製)等,惟不受此等所限定。
通式(III)中,L及L’各自獨立地表示二價以上的連結基,不同時成為二價。n表示1~3之整數。
通式(IV)中,L及L’各自獨立地表示二價以上的連結基,不同時成為二價。n表示1~2之整數。
通式(V)中,L及L’各自獨立地表示二價以上的連結基,不同時成為二價。n表示1~2之整數。
通式(VI)中,L、L’及L”各自獨立地表示二價以上的連結基。
通式(VII)中,L及L’各自獨立地表示二價以上的連結基,不同時成為二價。
以下顯示前述通式(III)~(VII)所示的化合物之具體例,惟不受此等所限定。
硬化層較佳為含有30質量%以上的具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂,更佳為50質量%以上。
硬化層係除了上述具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂,從機械的膜強度(耐擦傷性、鉛筆硬度) 優異之點來看,在不損害本發明的效果之範圍內,亦可含有下述的紫外線硬化性樹脂。作為紫外線硬化性樹脂,例如較宜使用紫外線硬化型丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型胺基甲酸酯丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型聚酯丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型環氧丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型多元醇丙烯酸酯系樹脂、或紫外線硬化型環氧樹脂等,其中較佳為紫外線硬化型丙烯酸酯系樹脂。
作為紫外線硬化型丙烯酸酯系樹脂,較佳為多官能丙烯酸酯。作為該多官能丙烯酸酯,較佳為選自由季戊四醇多官能丙烯酸酯、二季戊四醇多官能丙烯酸酯、季戊四醇多官能甲基丙烯酸酯、及二季戊四醇多官能甲基丙烯酸酯所成之群組。
此處,所謂的多官能丙烯酸酯,就是在分子中具有2個以上的丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基之化合物。作為多官能丙烯酸酯之單體,例如較佳可舉出乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯、五甘油三丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三/四丙烯酸酯、貳三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三甲 基丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四甲基丙烯酸酯、五甘油三甲基丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、多元酸性丙烯酸酯等。又,亦可使用單官能丙烯酸酯。作為單官能丙烯酸酯,可舉出丙烯酸異冰片酯、丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸異十八酯、丙烯酸苄酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸二十二酯、丙烯酸4-羥基丁酯、丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸環己酯等。如此的單官能丙烯酸酯係可自日本化成工業股份有限公司、新中村化學工業股份有限公司、大阪有機化學工業股份有限公司等取得。
(環式有機化合物)
硬化層係具有SP值為17.0~21.0[(J/cm3)1/2]之範圍,且具有芳香環構造或在脂環構造具有極性取代基之至少1種的環式有機化合物。
〈SP值〉
SP值係以各原子團的莫耳內聚能之和除以體積後之平方根表示,表示每單位體積的極性。該SP值亦稱為溶解性參數(Solubility Parameter),於將作用於溶劑與溶質之間的力假定為分子間力時(正規溶液論),作為表示該分子間力之尺度使用。經驗上,已知2個成分的SP值之差愈小,溶解度愈大(2個成分容易混合)。SP值例如 係可藉由FUJITSU Technical Conputing Solution SCIGRESS(富士通股份有限公司製)算出。
從提高與上述具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂之相溶性的觀點來看,上述環式有機化合物的SP值之較佳範圍為18.0~20.0[(J/cm3)1/2]。
〈芳香環構造〉
作為環式有機化合物之芳香環構造,只要是含有1個以上之顯示芳香族性的單環或多環之構造即可。例如,可舉出在構造中具有1個或複數個的苯環所縮合或連結之芳香族環的苯系芳香環,或在環構造具有碳以外的元素之雜芳香環等。較佳為苯系芳香環,苯環所縮合或連結的芳香族環之數通常為1~5個,更佳為1~3個。
〈在脂環構造具有極性取代基之構造〉
作為環式有機化合物的脂環構造,只要是含有1個以上的環烷或環烯之構造即可。以下顯示脂環構造之具體例,惟不受此等所限定。
作為單環的環烷,可舉出環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷、環戊烷、環辛烷、環壬烷、環癸烷、環十一烷、環十二烷等。作為單環的環烯,可舉出環丙烯、環丁烯、環丙烯、環己烯、環庚烯、環辛烯等。作為脂環構造,較佳環己烷、環己烯。再者,脂環構造係不限於單環,亦可為多環。作為多環構造,可舉出雙環癸烷、降冰片烯、降冰片二烯等。
作為極性取代基,可舉出羥基、羰基、羧基、胺基、硝基、腈基等,惟不受此等所限定。較佳為羥 基、羧基。
〈乙烯性不飽和單體〉
上述環式有機化合物係乙烯性不飽和單體的聚合物。作為乙烯性不飽和單體,可舉出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸甲苯甲醯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯等之(甲基)丙烯酸系單體;苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等之苯乙烯系單體;季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、貳三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異癸酯、丙烯酸正月桂酯、丙烯酸正十八酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯,惟不受此等所限定。較佳為(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯。
上述乙烯性不飽和單體較佳為含有香豆酮、茚、苯乙烯、乙烯基甲苯、異戊二烯、間戊二烯、萜烯之各構造中的至少1個。作為萜烯構造,可舉出β-蒎烯構 造、α-蒎烯構造、β-檸檬烯構造、α-檸檬烯構造。又,亦可為此等構造經氫還原所得的氫化萜烯構造。
以下,顯示本實施形態可用的環式有機化合物之具體例,惟環式有機化合物不受此等所限定。
作為上述環式有機化合物之市售品,例如可舉出YASUHARA化學股份有限公司製的YS Resin TO125、YS Resin TO115、YS Resin TO105、YS Resin TO85、YS Resin TR105、Clearon K4100、Clearon K100、 YS Polyster T80、YS Polyster UH115、YS Polyster NH、YS Resin SX100、YS Resin SX185、日塗化學股份有限公司製的Nittoresin Cumarone V-120S、Nittoresin PH-25、Nittoresin PH-30-90T、東曹股份有限公司製的Petcol、Petrotac等,惟不受此等所限定。
(光聚合起始劑)
為了活性線硬化樹脂的硬化促進,硬化層較佳為含有光聚合起始劑。光聚合起始劑之含量,以質量比計,較佳成為光聚合起始劑:活性線硬化樹脂=20:100~0.01:100之含量。作為光聚合起始劑,具體地可舉出烷基苯酮系、苯乙酮、二苯基酮、羥基二苯基酮、米蚩酮、α-戊基肟酯、噻噸酮等及此等之衍生物,惟不特別受此等所限定。作為光聚合起始劑,亦可使用市售品,例如可舉出BASF日本(股)製的Irgacure 184、Irgacure 907、Irgacure 651等當作較佳的例示。
(微粒子)
硬化層亦可含有微粒子。作為微粒子,並沒有特別的限制,可舉出二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、五氧化二銻等,較佳為二氧化矽。二氧化矽微粒子亦可為在內部具有空洞的中空粒子。經聚合物矽烷偶合劑被覆而成的微粒子,由於發揮良好的機械特性而特佳。關於含量,成為微粒子:活性線硬化樹脂=0.1:100~400:100之含量。
(聚合物矽烷偶合劑)
所謂的聚合物矽烷偶合劑,就是指聚合性單體與矽烷 偶合劑(反應性矽烷化合物)之反應物。如此的聚合物矽烷偶合劑,例如可依照日本特開平11-116240號公報中揭示的聚合性單體與反應性矽烷化合物之反應物的製法來獲得。
作為聚合性單體,具體地可舉出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸甲苯甲醯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、(甲基)丙烯酸2-胺基乙酯、(甲基)丙烯酸的環氧乙烷加成物、(甲基)丙烯酸三氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-三氟甲基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙基-2-全氟丁基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟甲酯、(甲基)丙烯酸二全氟甲基甲酯、(甲基)丙烯酸2-全氟甲基-2-全氟乙基甲酯、(甲基)丙烯酸2-全氟己基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟癸基乙酯、(甲基)丙烯酸2-全氟十六基乙酯等之(甲基)丙烯酸系單體;苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、苯乙烯磺酸及其鹽等之苯乙烯系單體;全氟乙烯、全氟丙烯、偏二氟乙烯等之含氟的乙烯基單體; 乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等之含矽的乙烯系單體;馬來酸酐、馬來酸、馬來酸的單烷酯及二烷酯;富馬酸、富馬酸的單烷酯及二烷酯;馬來醯亞胺、甲基馬來醯亞胺、乙基馬來醯亞胺、丙基馬來醯亞胺、丁基馬來醯亞胺、己基馬來醯亞胺、辛基馬來醯亞胺、十二基馬來醯亞胺、十八基馬來醯亞胺、苯基馬來醯亞胺、環己基馬來醯亞胺等之含腈基的乙烯系單體;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等之含醯胺基的乙烯系單體;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、桂皮酸乙烯酯等之乙烯酯類;乙烯、丙烯等的烯類;丁二烯、異戊二烯等之共軛二烯類;氯乙烯、偏二氯乙烯、烯丙基氯、烯丙醇、丙烯酸樹脂單體類;季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、貳三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異癸酯、丙烯正月桂酸酯、丙烯酸正十八酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯全氟辛基乙酸酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯等及此等之混合物。
作為反應性矽烷化合物,較佳為使用以下述式(1)所表示的有機矽化合物。
X-R-Si(OR)3 (1)(式中,R表示由取代或非取代的烴基所選出之碳數1~10的有機基;X表示由(甲基)丙烯醯基、環氧基(縮水甘油基)、胺基甲酸酯基、胺基、氟基所選出之1種或2種以上的官能基)。
作為式(1)所表示的有機矽化合物,具體地可舉出3,3,3-三氟丙基三甲氧基矽烷、甲基-3,3,3-三氟丙基二甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基甲基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基乙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-(β-環氧丙氧基乙氧基)丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基甲基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基甲基三乙氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基乙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基乙基三乙氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-脲基異丙基丙基三乙氧基矽烷、全氟辛基乙基三甲氧基矽烷、全氟辛基乙基三乙氧基矽烷、全氟辛基乙基三異丙氧基矽烷、三氟丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷等及此等之混合物。
使聚合性單體與反應性矽烷化合物反應,而調製聚合物矽烷偶合劑。具體地,可相對於聚合性單體100重量份,調製以0.5~20重量份,更且以1~10重量份之範圍混合有反應性矽烷化合物之有機溶劑溶液,於其中添加聚合起始劑,藉由加熱而得。
(聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子之調製方法)
聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子,具體地可藉由在微粒子的有機溶劑分散液中添加聚合物矽烷偶合劑,於鹼存在下以聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子而調製。所得之聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子的平均粒徑之範圍較佳為5~500nm,更佳為10~200nm,此在能確保用於光學膜時的光學特性之點上較佳。
硬化層中的聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子之含量,以固體成分計較佳為0.5~80質量份,更佳為1~60質量份,此從確保硬化層的膜強度之觀點來看較佳。
(導電劑)
於硬化層中,為了賦予抗靜電性,亦可含有導電劑。作為較佳的導電劑,可舉出金屬氧化物粒子或π共軛系導電性聚合物。又,離子液體亦可作為導電性化合物較佳地使用。
(添加劑)
於硬化層中,從使塗布性成為良好之觀點來看,亦可含有氟-矽氧烷接枝化合物、氟系化合物、矽氧系化合物或HLB值為3~18之化合物。藉由調整此等添加劑之種類或添加量,而容易控制親水性。所謂的HLB值,就是Hydrophile-Lipophile-Balance,即親水性-親油性之平衡,表示化合物的親水性或親油性的大小之值。HLB值愈小則親油性愈高,值愈大則親水性愈高。又,HLB值係可藉由如下述之計算式求得。
HLB=7+11.7Log(Mw/Mo)
式中,Mw表示親水基的分子量,Mo表示親油基的分子量,Mw+Mo=M(化合物之分子量)。或者,若依照Griffin法,可舉出HLB值=20×親水部之式量的總和/分子量(J.Soc.CosmeticChem.,5(1954),294)等。
下述列舉HLB值為3~18的化合物之具體化合物,惟不受此所限定。( )內表示HLB值。花王股份有限公司製:Emulgen 102KG(6.3)、Emulgen 103(8.1)、Emulgen 104P(9.6)、Emulgen 105(9.7)、Emulgen 106(10.5)、Emulgen 108(12.1)、Emulgen 109P(13.6)、Emulgen 120(15.3)、Emulgen 123P(16.9)、Emulgen 147(16.3)、Emulgen 210P(10.7)、Emulgen 220(14.2)、Emulgen 306P(9.4)、Emulgen 320P(13.9)、Emulgen 404(8.8)、Emulgen 408(10.0)、Emulgen 409PV(12.0)、Emulgen 420(13.6)、Emulgen 430(16.2)、Emulgen 705(10.5)、Emulgen 707(12.1)、Emulgen 709(13.3)、Emulgen 1108(13.5)、Emulgen 1118S-70(16.4)、Emulgen 1135S-70(17.9)Emulgen 2020G-HA(13.0)、Emulgen 2025G(15.7)、Emulgen LS-106(12.5)、Emulgen LS-110(13.4)、Emulgen LS-114(14.0),日信化學工業股份有限公司製:Surfynol 104E(4)、Surfynol 104H(4)、Surfynol 104A(4)、Surfynol 104BC(4)、Surfynol 104DPM(4)、Surfynol 104PA(4)、Surfynol 104PG-50(4)、Surfynol 104S(4)、Surfynol 420(4)、Surfynol 440(8)、Surfynol 465(13)、Surfynol 485(17)、Surfynol SE(6)、信越化學工業股份有限公司製:X-22-4272(7)、X-22- 6266(8)。
所謂的氟-矽氧烷接枝化合物,就是指對於至少氟系樹脂,使含有矽氧烷及/或有機矽氧烷單體的聚矽氧烷及/或有機聚矽氧烷接枝化而得之共聚物的化合物。如此的氟-矽氧烷接枝化合物,係可藉由如後述之實施例中記載的方法來調製。或者,作為市售品,可舉出富士化成工業股份有限公司製之ZX-022H、ZX-007C、ZX-049、ZX-047-D等。
作為氟系化合物,可舉出DIC股份有限公司製之Megafac系列(F-477、F-487、F-569等)、DAIKIN工業股份有限公司製之Optool DSX、Optool DAC等。
作為矽氧系化合物,可舉出信越化學工業股份有限公司製:KF-351、KF-352、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-945、KF-618、KF-6011、KF-6015、KF-6004,BYK化學日本股份有限公司製:BYK-UV3576、BYK-UV3535、BYK-UV3510、BYK-UV3505、BYK-UV3500、BYK-UV3510等。相對於硬化層組成物中的固體成分,此等成分較佳為以0.005質量份以上10質量份以下之範圍添加。此等成分只要是總添加劑量為0.005質量份以上10質量份以下之範圍,則亦可添加2種類以上。
(紫外線吸收劑)
硬化層亦可含有在後述之纖維素酯薄膜所說明的紫外線吸收劑。含有紫外線吸收劑時的薄膜之構成,當以2層以上構成硬化層時,較佳為在與薄膜基材接觸的硬化層中含有紫外線吸收劑。
紫外線吸收劑之含量,以質量比計,較佳成為紫外線吸收劑:硬化性樹脂=0.01:100~20:100之含量。
(溶劑)
硬化層較佳為將上述形成硬化層的成分,以進行薄膜基材之膨潤或一部分溶解的溶劑予以稀釋而成為硬化層組成物,用以下之方法在薄膜基材上塗布、乾燥、硬化而設置。
作為溶劑,較佳為酮(甲基乙基酮、丙酮等)及/或乙酸酯(乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等)、醇(乙醇、甲醇、正丙醇、異丙醇)、丙二醇單甲基醚、環己酮、甲基異丁基酮等。硬化層組成物之塗布量,以濕膜厚計成為0.1~80μm之量係適當,較佳以濕膜厚計成為0.5~30μm之量。又,乾膜厚係平均膜厚0.01~20μm之範圍,較佳為1~15μm之範圍。更佳為2~12μm之範圍。
硬化層組成物之塗布方法係可使用凹版塗布機、浸塗機、逆塗機、線棒塗布機、口模塗布機、噴墨法等之眾所周知的方法。
(層合)
硬化層以2層以上構成者,從表面硬度(耐擦傷性)之觀點來看較佳。以2層以上構成硬化層時,最表面層含有上述聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子者,從表面硬度之點來看較佳。聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子之含量,以質量比計較佳為聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子:硬化性樹脂 =0.1:100~200:100之範圍。
設置2層以上的硬化層時,與纖維素酯薄膜基材接觸的硬化層之膜厚較佳為0.01~50μm之範圍,第2層的硬化層之膜厚較佳為0.01~25μm之範圍。
2層以上的層合亦可同時疊層形成。所謂同時疊層,就是不經過乾燥步驟,以濕罩濕(wet on wet)將2層以上的硬化層塗布在基材上,而形成硬化層。
於第1硬化層之上,不經過乾燥步驟,以濕罩濕來層合第2硬化層時,只要藉由擠壓塗布機進行逐次疊層,或藉由具有複數的縫之狹縫模進行同時疊層即可。
(硬化層形成方法)
於硬化層組成物之塗布後,進行乾燥、硬化(照射活性線(亦稱為UV硬化處理)),視需要亦可更在UV硬化後進行加熱處理。UV硬化後的加熱處理溫度較佳為80℃以上,更佳為100℃以上,特佳為120℃以上。藉由在如此的高溫下進行UV硬化後的加熱處理,可得到膜強度優異的硬化層。
乾燥較佳在減率乾燥區間的溫度為30℃以上進行。減率乾燥區間的溫度更佳為50℃以上。
一般地,已知乾燥程序若是乾燥開始,則乾燥速度係自固定之狀態起徐徐地變化到減少之狀態。將乾燥速度固定之區間稱為恆率乾燥區間,將乾燥速度減少之區間稱為減率乾燥區間。
作為UV硬化處理之光源,只要是產生紫外線之光源,則可無限制地使用。例如,可使用低壓水銀燈、中壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、碳弧燈、金屬 鹵化物、氙燈等。
照射條件係隨著各自的燈而不同,但活性線之照射量通常為50~1000mJ/cm2之範圍,較佳為50~300mJ/cm2之範圍。又,於UV硬化處理中,為了防止氧所致的反應障礙,亦可進行氧去除(例如,藉由氮氣沖洗等之惰性氣體的置換)。藉由調整氧濃度的去除量,可控制表面的硬化狀態。
於照射活性線之際,較佳為邊在薄膜的搬送方向中給予張力邊進行,更佳為邊在寬度方向中亦給予張力邊進行。所給予的張力較佳為30~300N/m。給予張力的方法係沒有特別的限定,可在後輥上於搬送方向中給予張力,也可藉由拉幅機在寬度方向或二軸方向中給予張力。藉此,可得到平面性更優異的薄膜。
於光學膜上,硬化層只要具有至少一層即可,亦可由複數層所構成。又,亦可於光學膜之兩面上具有硬化層。
(背塗層)
於光學膜之與設有硬化層側相反側之面上,較佳為設置背塗層。背塗層係藉由塗布或CVD等,而設置用於矯正因設置硬化層或其他層所發生的捲曲。即,藉由使設有背塗層的面成為內側而具有成圓的性質,可平衡捲曲的程度。再者,背塗層亦較佳為兼任防黏連層而塗設,於該情況下,較佳為在背塗層塗布組成物中添加具有防黏連機能用的微粒子。
作為在背塗層中添加的微粒子,於無機化合物之例中,可舉出二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化 鋯、碳酸鈣、碳酸鈣、滑石、黏土、燒成高嶺土、燒成矽酸鈣、氧化錫、氧化銦、氧化鋅、ITO、水合矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂及磷酸鈣。微粒子含有矽者,係於霧度變低之點上較佳,特佳為二氧化矽。此等微粒子例如可使用以Aerosil R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(以上日本AEROSIL(股)製)之商品名所市售者。氧化鋯之微粒子例如可使用以Aerosil R976及R811(以上日本Aerosil(股)製)之商品名所市售者。作為聚合物微粒子之例,可舉出矽氧樹脂、氟樹脂及丙烯酸樹脂。較佳為矽氧樹脂,特佳為具有三次元的網狀構造者,例如可使用以Tosperl 103、同105、同108、同120、同145、同3120及同240(以上東芝矽氧(股)製)之商品名所市售者。
於此等之中,Aerosil 200V、Aerosil R972V由於一邊保持低的霧度,一邊防黏連效果大,而特宜使用。本實施形態所用之光學膜的背面側之動摩擦係數較佳為0.9以下,特佳為0.1~0.9。
相對於黏結劑,背塗層中所含有的微粒子較佳為0.1~50質量%含有,更佳為0.1~10質量%含有。設置背塗層時的霧度之增加,較佳為1%以下,更佳為0.5%以下,特佳為0.0~0.1%。
背塗層具體地較佳為藉由將含有使透明樹脂薄膜溶解之溶劑或使膨潤之溶劑的組成物予以塗布而形成。作為所用的溶劑,亦有除了使溶解之溶劑及/或使膨潤之溶劑的混合物,還更包含不使溶解之溶劑的情況,只要是以將此等根據透明樹脂薄膜的捲曲程度或樹脂之種類以適宜之比例混合的組成物及塗布量來形成即可。
欲增強捲曲防止機能時,增大使所用的溶劑組成溶解之溶劑及/或使膨潤之溶劑的混合比率,減小不使溶解之溶劑的比率者係有效果的。此混合比率較佳為(使溶解之溶劑及/或使膨潤之溶劑):(不使溶解之溶劑)=10:0~0.3:9.7。作為如此之混合組成物中所含有的使透明樹脂薄膜溶解或膨潤之溶劑,例如有二烷、丙酮、甲基乙基酮、N,N-二甲基甲醯胺、乙酸甲酯、乙酸乙酯、環己烷、二丙酮醇、1,3-二氧戊環、N-甲基吡咯啶酮、丙二醇單甲基醚乙酸酯、碳酸伸丙酯、環戊酮、3-戊酮、1,2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、乳酸乙酯、雙(2-甲氧基乙基)醚、乙酸2-甲氧基乙酯、丙二醇二甲基醚、三氯乙烯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烷、氯仿等。作為不使溶解之溶劑,例如有甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、丙二醇單甲基醚、或烴類(甲苯、二甲苯、環己醇)等。
使用凹版塗布機、浸塗機、逆塗機、線棒塗布機、口模塗布機等,將此等塗布組成物,較佳為以濕膜厚1~100μm,特佳5~30μm,塗布在透明樹脂薄膜之表面。背塗層亦可含有樹脂作為黏結劑。作為背塗層之黏結劑所用的樹脂,例如可舉出氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、乙酸乙烯酯與乙烯醇之共聚物、經部分水解之氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、氯化聚氯乙烯、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等之乙烯系聚合物或共聚物、硝基纖維素、纖維素乙酸丙酸酯(較佳為乙醯基取代度1.8~2.3、丙醯基取代度0.1~1.0)、二乙醯基纖維素、纖維素乙酸丁酸 酯樹脂等之纖維素衍生物、馬來酸及/或丙烯酸之共聚物、丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯酸樹脂、聚乙烯縮乙醛樹脂、聚乙烯縮丁醛樹脂、聚酯聚胺基甲酸酯樹脂、聚醚聚胺基甲酸酯樹脂、聚碳酸酯聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醚樹脂、聚醯胺樹脂、胺基樹脂、苯乙烯-丁二烯樹脂、丁二烯-丙烯腈樹脂等之橡膠系樹脂、矽氧系樹脂、氟系樹脂等,惟不受此等所限定。例如作為丙烯酸樹脂,以Acrytpet MD、VH、MF、V(三菱麗陽(股)製)、Hiperl M-4003、M-4005、M-4006、M-4202、M-5000、M-5001、M-4501(根上工業股份有限公司製)、Dianal BR-50、BR-52、BR-53、BR-60、BR-64、BR-73、BR-75、BR-77、BR-79、BR-80、BR-82、BR-83、BR-85、BR-87、BR-88、BR-90、BR-93、BR-95、BR-100、BR-101、BR-102、BR-105、BR-106、BR-107、BR-108、BR-112、BR-113、BR-115、BR-116、BR-117、BR-118等(三菱麗陽(股)製)之丙烯酸及甲基丙烯酸系單體作為原料所製造的各種均聚物以及共聚物等係市售,亦可自其中適宜選擇較佳的單體。較佳為如二乙醯基纖維素、纖維素乙酸丙酸酯之纖維素系樹脂層。
塗設背塗層之順序,係可在塗設光學膜之與背塗層相反側的硬化層之前或之後,但當背塗層兼任防黏連層時,較佳為先塗設。或者,亦可於硬塗層的塗設之前後,分2次以上塗布背塗層。
[光學膜特性] (表面形狀)
硬化層之算術平均粗糙度Ra(JIS B0601:2001)較佳為2~100nm之範圍內,特佳為2~20nm之範圍內。藉由成為前述範圍之算術平均粗糙度Ra,視覺辨認性或透明性優異。算術平均粗糙度Ra係根據JIS B0601:2001,以光學干涉式表面粗糙度計(ZYGO公司製,NewView)所測定之值。
(霧度)
光學膜之霧度,從用於圖像顯示裝置時的視覺辨認性來看,較佳為0.05%~10%之範圍內。霧度係可根據JIS K7105及JIS K7136測定。
(硬度)
關於光學膜之硬度,硬度指標之鉛筆硬度較佳為HB以上。鉛筆硬度若為HB以上,則在偏光板化步驟中不易損傷。鉛筆硬度係在將所製作的光學膜於溫度23℃、相對濕度55%之條件下調濕2小時以上後,於加重500g條件下,使用JIS S6006所規定的試驗用鉛筆,依照JIS K5400規定的鉛筆硬度評價方法測定硬化層之值。
[纖維素酯薄膜基材(以下亦稱為薄膜基材)]
薄膜基材係以纖維素酯作為主成分。例如,可舉出纖維素二乙酸酯薄膜、纖維素三乙酸酯薄膜、纖維素乙酸丙酸酯薄膜、纖維素乙酸丁酸酯薄膜。
作為纖維素酯薄膜之市售品,例如可舉出Konica-Minolta KC8UX、KC4UX、KC8UY、KC4UY、 KC6UA、KC4UA、KC2UA、KC4UE及KC4UZ(以上,Konica-Minolta(股)製)。纖維素酯薄膜的折射率較佳為1.45~1.55。折射率係可根據JIS K7142-2008測定。
(纖維素酯樹脂)
纖維素酯樹脂(以下,亦稱為纖維素酯、纖維素系樹脂),較佳為纖維素的低級脂肪酸酯。所謂的低級脂肪酸,就是意指碳原子數為6以下之脂肪酸。作為纖維素的低級脂肪酸酯,例如可使用纖維素乙酸酯、纖維素二乙酸酯、纖維素三乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯等,或纖維素乙酸丙酸酯、纖維素乙酸丁酸酯等之混合脂肪酸酯。特佳使用之纖維素的低級脂肪酸酯,係纖維素二乙酸酯、纖維素三乙酸酯、纖維素乙酸丙酸酯。此等纖維素酯係可單獨或混合使用。
纖維素二乙酸酯較宜使用平均乙醯化度(結合乙酸量)51.0%~56.0%者。作為市售品,可舉出(股)DAICEL製之L20、L30、L40、L50、EASTMAN化學日本(股)製之Ca398-3、Ca398-6、Ca398-10、Ca398-30、Ca394-60S。
纖維素三乙酸酯較宜使用平均乙醯化度(結合乙酸量)54.0~62.5%者,更佳係平均乙醯化度為58.0~62.5%的纖維素三乙酸酯。
纖維素三乙酸酯較佳為含有纖維素三乙酸酯A與纖維素三乙酸酯B。纖維素三乙酸酯A係數量平均分子量(Mn)為125000以上且未達155000,重量平均分子量(Mw)為265000以上且未達310000,Mw/Mn為1.9~2.1之纖維素三乙酸酯。纖維素三乙酸酯B係乙醯基取代 度為2.75~2.90,Mn為155000以上且未達180000,Mw為290000以上且未達360000,Mw/Mn為1.8~2.0之纖維素三乙酸酯。
纖維素乙酸丙酸酯,當具有碳原子數2~4的醯基作為取代基,乙醯基的取代度為X,丙醯基或丁醯基的取代度為Y時,較佳為同時滿足下述式(I)及(II)。
式(I) 2.6≦X+Y≦3.0
式(II) 0≦X≦2.5
其中,較佳為1.9≦X≦2.5、0.1≦Y≦0.9。
上述醯基的取代度之測定方法係可根據ASTM-D817-96測定。纖維素酯的數量平均分子量(Mn)及分子量分布(Mw),係可使用高速液體層析術測定。測定條件係如下述。
溶劑:二氯甲烷
管柱:Shodex K806、K805、K803G
(使用昭和電工(股)製連接3支者)
管柱溫度:25℃
試料濃度:0.1質量%
檢測器:RI Model 504(GL科學公司製)
泵:L6000(日立製作所(股)製)
流量:1.0ml/min
校正曲線:使用標準聚苯乙烯STK standard聚苯乙烯(東曹(股)製)Mw=1000000~500為止的13樣品之校正曲線。13樣品較佳為大致等間隔地使用。
(熱塑性丙烯酸樹脂)
薄膜基材亦可在纖維素酯樹脂中併用熱塑性丙烯酸樹 脂而所構成。併用時,熱塑性丙烯酸樹脂與纖維素酯樹脂的含有質量比,較佳為熱塑性丙烯酸樹脂:纖維素酯樹脂=95:5~50:50。
於丙烯酸樹脂中,亦包含甲基丙烯酸樹脂。作為丙烯酸樹脂,並沒有特別的限制,但較佳為由甲基丙烯酸甲酯單位50~99質量%及與此可共聚合的其他單體單位1~50質量%所構成者。作為可共聚合的其他單體,可舉出烷基數之碳數為2~18的甲基丙烯酸烷酯、烷基數之碳數為1~18的丙烯酸烷酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等之α,β-不飽和酸、馬來酸、富馬酸、伊康酸等之含不飽和基的二元羧酸、苯乙烯、α-甲基苯乙烯等之芳香族乙烯基化合物、丙烯腈、甲基丙烯腈等之α,β-不飽和腈、馬來酸酐、馬來醯亞胺、N-取代馬來醯亞胺、戊二酸酐等,此等係可單獨或併用2種以上。
於此等之中,從共聚物的耐熱分解性或流動性之觀點來看,較佳為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸第二丁酯、丙烯酸2-乙基己酯等,特佳為使用丙烯酸甲酯或丙烯酸正丁酯。又,重量平均分子量(Mw)較佳為80000~500000,更佳為110000~500000之範圍內。
丙烯酸樹脂之重量平均分子量係可藉由凝膠滲透層析法測定。作為丙烯酸樹脂之市售品,例如可舉出Delpet 60N、80N(旭化成化學(股)製)、Dianal BR52、BR80、BR83、BR85、BR88(三菱麗陽(股)製)、KT75(電氣化學工業(股)製)等。丙烯酸樹脂亦可併用2種以上。
(λ/4膜)
作為纖維素酯薄膜基材,亦可使用λ/4膜,藉由使用λ/4膜,當將本實施形態之光學膜併入圖像顯示裝置時,不僅視覺辨認性優異,而且在串音亦優異之點為較佳。
所謂的λ/4膜,就是指對於指定的光之波長(通常可見光範圍),薄膜之面內相位差成為約1/4之薄膜。為了在可見光的波長範圍中得到大致完全的圓偏光,於可見光之波長範圍中,λ/4膜較佳為具有大約波長的1/4之相位差的寬頻帶λ/4膜。
λ/4膜係在波長550nm所測定之面內遲滯值R0(550),較佳在60nm以上220nm以下之範圍,更佳為80nm以上200nm以下之範圍,尤佳為90nm以上190nm以下之範圍。再者,面內遲滯值Ro係由下述之式所表示。
Ro=(nx-ny)×d
惟,式中,nx、ny係在23℃ 55%RH、波長550nm的折射率之中,薄膜之面內最大的折射率(亦稱為遲相軸方向之折射率)、及在薄膜面內與遲相軸正交的方向之折射率,d為薄膜之厚度(nm)。Ro係可使用自動雙折射率計KOBRA-21ADH(王子計測機器(股)製),在23℃、55%RH之環境下,藉由在各波長的雙折射率測定而算出。
再者,為了作為λ/4膜有效地發揮機能,較佳為同時滿足Ro(590)-Ro(450)≧2nm之關係,更佳為Ro(590)-Ro(450)≧5nm,尤佳為Ro(590)-Ro(450)≧10nm。又,Ro(A)係指在波長Anm所測定之面內遲滯值。
λ/4膜的遲相軸與後述偏光鏡的透射軸之角度 若實質地成為45°而層合,則得到圓偏光板。所謂實質地45°,就是指30°~60°之範圍,更佳為40°~50°之範圍。λ/4膜之面內的遲相軸與偏光鏡的透射軸之角度,較佳為41~49°,更佳為42~48°,尤更佳為43~47°,更較佳為44~46°。
作為λ/4膜,只要是光學透明的樹脂,則沒有特別的限定,例如可使用丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、環烯烴系樹脂、聚酯系樹脂、聚乳酸系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、前述纖維素系樹脂等。其中,從耐藥品性之觀點來看,λ/4膜較佳為纖維素系樹脂或聚碳酸酯系樹脂。又,從耐熱性之觀點來看,λ/4膜較佳為纖維素系樹脂。
(遲滯調整劑)
λ/4之遲滯調整,係可藉由在前述薄膜基材中添加下述的遲滯調整劑而進行。作為遲滯調整劑,可使用如歐洲專利911,656A2號說明書中記載之具有二個以上的芳香族環之芳香族化合物。
又,亦可併用2種類以上的芳香族化合物。於該芳香族化合物的芳香族環中,除了芳香族烴環,還包含芳香族性雜環。特佳為芳香族性雜環,芳香族性雜環一般為不飽和雜環。其中,特佳為1,3,5-三環。
(微粒子)
於纖維素酯薄膜基材中,為了提高操作性,例如較佳為含有丙烯酸粒子、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、碳酸鈣、高嶺土、滑石、燒成矽酸鈣、水合矽酸鈣、矽酸鋁、矽酸鎂、磷酸鈣等之無機微粒子或交聯高分子等 之消光劑。又,丙烯酸粒子係沒有特別的限定,但較佳為多層構造丙烯酸系粒狀複合體。於此等之中,二氧化矽係在可減小薄膜基材的霧度之點較佳。微粒子的1次平均粒徑較佳為20nm以下,更佳為5~16nm之範圍內,特佳為5~12nm之範圍內。
(酯化合物)
纖維素酯薄膜基材,從因環境變化的尺寸安定性來看,較佳為含有下述通式(X)表示的酯化合物或糖酯。首先,說明通式(X)表示的酯化合物。
通式(X) B-(G-A)n-G-B(式中,B表示羥基或羧酸殘基,G表示碳數2~12的烷二醇殘基或碳數6~12的芳基二醇殘基或碳數為4~12的氧化烯二醇殘基,A表示碳數4~12的伸烷基二羧酸殘基或碳數6~12的芳基二羧酸殘基;n表示1以上之整數)。
通式(X)中,作為碳數2~12之烷二醇成分,有乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羥甲基戊烷)、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羥甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十八烷二醇等,此等二醇係可作為1種或2種以上的混合物使用。特別地,碳數2~12的烷二醇由於與纖維素 乙酸酯的相溶性優異而特佳。作為碳數6~12的芳基二醇成分,例如有氫醌、間苯二酚、雙酚A、雙酚F、雙酚等,此等二醇係可作為1種或2種以上的混合物使用。
又,作為碳數4~12的氧化烯二醇成分,例如有二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇等,此等二醇係可作為1種或2種以上的混合物使用。作為碳數4~12的伸烷基二羧酸成分,例如有琥珀酸、馬來酸、富馬酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸等,此等係可各自1種或作為2種以上的混合物使用。作為碳數6~12的伸芳基二羧酸成分,有苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、1,5-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸等。以下,顯示以通式(X)表示的化合物之具體例(化合物X-1~化合物X-17),惟不受此所限定。
(糖酯化合物)
其次,說明糖酯化合物。糖酯化合物係纖維素酯以外之酯,是下述單糖、二糖、三糖或寡糖等之糖的OH基全部或一部分經酯化之化合物。作為糖,例如可舉出葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、木糖、阿拉伯糖、乳糖、蔗糖、蔗果四糖、1F-果糖基蔗果四糖、水蘇糖、麥芽糖醇、乳糖醇、乳果糖、纖維二糖、麥芽糖、纖維三糖、麥芽三糖、棉子糖及蔗果三糖。此外,亦可舉出龍膽二糖、龍膽三糖、龍膽四糖、木三糖,半乳糖基蔗糖等。於此等化合物之中,特佳為具有呋喃糖構造及/或吡喃糖構造的化合物。於此等之中,較佳為蔗糖、蔗果三糖、蔗果四糖、1F-果糖基蔗果四糖、水蘇糖等,更佳為蔗糖。又,作為寡糖,亦較宜使用麥芽寡醣、異麥芽寡醣、寡果糖、寡半乳糖、寡木糖。
將糖予以酯化用的單羧酸,係沒有特別的限制,可使用眾所周知的脂肪族單羧酸、脂環族單羧酸、芳香族單羧酸等。所使用的羧酸係可為1種類或2種以上混合。作為較佳的脂肪族單羧酸,可舉出乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基-己烷羧酸、十一酸、十二酸、十三酸、內豆蔻酸、十五酸、棕櫚酸、十七酸、硬脂酸、十九酸、二十酸、山箭酸、二十四酸、蠟酸、二十七酸、二十八酸、三十酸、三十二酸等之飽和脂肪酸、十一烯酸、油酸、山梨酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、花生四烯酸、辛烯酸等之不飽和脂肪酸等。作為較佳的脂環族單羧酸之例,可舉出環戊烷羧酸、環己烷羧酸、環辛烷羧酸、或彼等之衍生物。作為較 佳的芳香族單羧酸之例,可舉出苯甲酸、於苯甲酸的苯環中導入有烷基、烷氧基的芳香族單羧酸、桂皮酸、二苯基乙醇酸、聯苯基羧酸、萘羧酸、四氫萘羧酸等之具有2個以上的苯環之芳香族單羧酸、或彼等之衍生物,更具體地可舉出二甲基苯甲酸、2,3-二甲基苯甲酸、3,5-二甲基苯甲酸、2,3,4-三甲基苯甲酸、γ-異杜基酸、杜基酸、米酮酸(mesitoic acid)、α-異杜基酸、枯茗酸、α-甲苯甲酸、氫化阿托酸、阿托酸、氫化桂皮酸、水楊酸、o-、m、p-茴香酸、木餾油酸、o-、m、p-高水楊酸、o-焦兒茶酸、β-間苯二酚酸、香草酸、異香草酸、萘蘆酸、o-萘蘆酸、没食子酸、細心酸、苦杏仁酸、高茴香酸、高香草酸、高萘蘆酸、o-高萘蘆酸、酞酮酸、p-香豆酸,特佳為苯甲酸。於經酯化的酯化合物之中,較佳為經由酯化而導入有乙醯基之乙醯基化合物。
通式(X)表示的酯化合物或糖酯化合物,較佳為在纖維素乙酸酯薄膜中含有1~30質量%,更佳為含有5~25質量%,特佳為含有5~20質量%。
(可塑劑)
纖維素酯薄膜基材視需要亦可含有可塑劑。作為可塑劑,並沒有特別的限定,可舉出多元羧酸酯系可塑劑、乙醇酸酯系可塑劑、苯二甲酸酯系可塑劑、磷酸酯系可塑劑、多元醇酯系可塑劑、丙烯酸系可塑劑等。於此等之中,從容易將纖維素酯薄膜控制在後述的遲滯值之點來看,較佳為丙烯酸系可塑劑。
多元醇酯系可塑劑係由2價以上的脂肪族多元醇與單羧酸之酯所成的可塑劑,較佳為在分子內具有芳 香環或環烷基環者。更佳為2~20價的脂肪族多元醇酯。
再者,於本實施形態之纖維素酯薄膜基材中,含有上述可塑劑時,相對於纖維素乙酸酯,較佳為含有1~50質量%,更佳含有5~35質量%,尤佳為含有5~25質量%。
(紫外線吸收劑)
本實施形態之纖維素酯薄膜基材亦可含有紫外線吸收劑。紫外線吸收劑由於吸收400nm以下之紫外線,而可提高耐久性。紫外線吸收劑尤其較佳係使在波長370nm的穿透率成為10%以下者,上述穿透率更佳為5%以下,尤佳為2%以下。作為紫外線吸收劑之具體例,並沒有特別的限定,例如可舉出羥基二苯基酮系化合物、苯并三唑系化合物、水楊酸酯系化合物、二苯基酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、三系化合物、鎳錯鹽系化合物、無機粉體等。
更具體地,例如可使用5-氯-2-(3,5-二第二丁基-2-羥基苯基)-2H-苯并三唑、(2-2H-苯并三唑-2-基)-6-(直鏈及側鏈十二基)-4-甲基苯酚、2-羥基-4-苄氧基二苯基酮、2,4-苄氧基二苯基酮等。此等亦可使用市售品,例如較宜使用BASF日本公司製的Tinuvin 109、Tinuvin 171、Tinuvin 234、Tinuvin 326、Tinuvin 327、Tinuvin 328等之Tinuvin類。
較宜使用的紫外線吸收劑係苯并三唑系紫外線吸收劑、二苯基酮系紫外線吸收劑、三系紫外線吸收劑,特佳為苯并三唑系紫外線吸收劑、二苯基酮系紫外線吸收劑等。另外,具有1,3,5三環的化合物等之圓盤狀 化合物亦較宜作為紫外線吸收劑使用。又,作為紫外線吸收劑,亦可較宜使用高分子紫外線吸收劑,特佳為使用聚合物類型的紫外線吸收劑。
作為苯并三唑系紫外線吸收劑,可使用市售品的BASF日本公司製之TINUVIN 109(辛基-3-[3-第三丁基-4-羥基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯與2-乙基己基-3-[3-第三丁基-4-羥基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯之混合物)、TINUVIN 928(2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚)等。作為三系紫外線吸收劑,可使用市售品的BASF日本公司製之TINUVIN 400(2-(4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三-2-基)-5-羥基苯基與氧基矽烷之反應生成物)、TINUVIN 460(2,4-雙[2-羥基-4-丁氧基苯基]-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3-5-三)、TINUVIN 405(2-(2,4-二羥基苯基)-4,6-雙-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三與(2-乙基己基)-縮水甘油酸酯之反應生成物)等。
紫外線吸收劑之添加方法,係可於甲醇、乙醇、丁醇等之醇或二氯甲烷、乙酸甲酯、丙酮、二氧戊環等之有機溶劑或此等之混合溶劑中溶解紫外線吸收劑後,添加於成為薄膜基材的樹脂溶液(塗液)中,或直接添加於塗液組成中。如無機粉體之不溶解於有機溶劑者,係在有機溶劑與纖維素乙酸酯中,使用溶解器或砂磨機,進行分散後添加於塗液中。
相對於纖維素乙酸酯薄膜,紫外線吸收劑之使用量較佳為0.5~10質量%,更佳為0.6~4質量%。
(抗氧化劑)
本實施形態之纖維素酯薄膜基材亦可更含有抗氧化劑(防劣化劑)。抗氧化劑係具有延遲或防止因纖維素乙酸酯薄膜中的殘留溶劑量之鹵素或磷酸系可塑劑之磷酸等所致的纖維素乙酸酯薄膜分解之作用。作為抗氧化劑,較宜使用受阻酚系的化合物,例如可舉出2,6-二第三丁基對甲酚、季戊四醇肆[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、三乙二醇-雙[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-雙[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,4-雙-(正辛硫基)-6-(4-羥基-3,5-二第三丁基苯胺基)-1,3,5-三、2,2-硫代-二伸乙基雙[3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、十八基-3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、N,N’-六亞甲基雙(3,5-二第三丁基-4-羥基-苯丙醯胺)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)苯、三(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)-異三聚氰酸酯等。相對於纖維素乙酸酯薄膜,此等化合物之添加量以質量比例計較佳為1ppm~10000ppm,更佳為10~1000ppm。
(缺點)
纖維素酯薄膜基材係直徑5μm以上的缺點較佳為1個/10cm四方以下。更佳為0.5個/10cm四方以下,尤佳為0.1個/10cm四方以下。此處的缺點之直徑,當缺點為圓形時表示其直徑,當不是圓形時,藉由下述方法以顯微鏡觀察缺點之範圍而決定,當作為最大直徑(外接圓的直徑)。
當缺點為氣泡或異物時,缺點之範圍係以微 分干涉顯微鏡的透射光觀察缺點時的影子之大小。當缺點為輥傷之轉印或擦傷等的表面形狀變化之情況,可以微分干涉顯微鏡之反射光觀察缺點,確認大小。
缺點的個數若多於1個/10cm四方,則例如若在後步驟的加工時等對薄膜施加張力,有以缺點作為基點而薄膜斷裂,生產性降低之情況。又,缺點的直徑若為5μm以上,則藉由偏光板觀察等可目視確認,作為光學構件使用時有發生亮點之情況。
又,即使無法目視確認時,當形成有硬化層時,亦有無法均勻地形成塗膜,而成為缺點(漏塗)之情況。此處所謂的缺點,就是指在溶液製膜的乾燥步驟中,因溶劑的急劇蒸發所發生的薄膜中之空洞(發泡缺點),或因製膜原液中的異物或混入製膜中的異物所造成的薄膜中之異物(異物缺點)。又,纖維素酯薄膜基材係在根據JIS-K7127-1999的測定中,至少一方向的斷裂延伸度較佳為10%以上,更佳為20%以上。斷裂延伸度的上限係沒有特別的限定,但現實上為250%左右。為了增大斷裂延伸度,抑制因異物或發泡所造成的薄膜中之缺點者係有效。
(光學特性)
纖維素酯薄膜基材係其全光線透過率較佳為90%以上,更佳為92%以上。又,現實上的上限為99%左右。霧值較佳為2%以下,更佳為1.5%以下。全光線透過率、霧值係可根據JIS K7361及JIS K7136測定。
又,纖維素酯薄膜基材的面內遲滯值Ro較佳為0~5nm,厚度方向的遲滯值Rth較佳為-10~10nm之範圍。再者,Rth較佳為-5~5nm之範圍。或者,遲滯值 Ro較佳為30~200nm之範圍,更佳為30~90nm之範圍。厚度方向的遲滯值Rth較佳為70~300nm之範圍。
面內遲滯Ro值係下述式(I)所定義,厚度方向的遲滯值Rth係下述式(II)所定義。
式(I) Ro=(nx-ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2-nz}×d(式中,nx表示薄膜基材之面內的遲相軸方向之折射率,ny表示在薄膜基材面內與遲相軸正交的方向之折射率,nz表示薄膜基材的厚度方向之折射率,d表示薄膜基材的厚度(nm))。
上述遲滯,例如可使用KOBRA-21ADH(王子計測機器(股)製),在23℃、55%RH(相對濕度)之環境下,以波長為590nm求得。
[纖維素酯薄膜之製膜]
其次,說明作為薄膜基材之一例的纖維素酯薄膜之製膜方法的例子,惟製膜方法不受此所限定。作為纖維素酯薄膜之製膜方法,可使用吹脹法、T-模頭法、壓延法、切削法、流延法、乳化法、熱壓法等之製造方法。
(有機溶劑)
以後述的溶液流延製膜法製造纖維素酯薄膜時,適用於形成樹脂溶液(塗液組成物)的有機溶劑,只要是同時溶解纖維素酯樹脂、其他添加劑者,則可無限制地使用。例如,作為氯系有機溶劑,可舉出二氯甲烷,作為非氯系有機溶劑,可舉出乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、丙酮、四氫呋喃、1,3-二氧戊環、1,4-二烷、環己酮、甲酸乙酯、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-六氟-1-丙醇、1,3-二氟- 2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲基-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇、2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇、硝基乙烷、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、第二丁醇、第三丁醇等,較佳可使用二氯甲烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮。前述溶劑使纖維素酯樹脂、其他添加劑合計15~45質量%溶解而成之塗液組成物為較佳。
(溶液流延製膜法)
於溶液流延製膜法中,藉由下述步驟進行:使樹脂及添加劑溶解於溶劑中而調製塗液之步驟,將塗液流延於帶狀或滾筒狀的金屬支持體上之步驟,使所流延的塗液成為網(web),進行乾燥之步驟,自金屬支持體來剝離之步驟,延伸或寬度保持之步驟,進一步乾燥步驟,將完工的纖維素酯薄膜捲取之步驟。
作為金屬支持體,較宜使用不銹鋼帶或經鑄件鍍敷加工表面之滾筒。
澆鑄(流延)的寬度係可為1~4m。流延步驟的金屬支持體之表面溫度係設定在-50℃~溶劑沸騰不發泡的溫度以下。由於溫度愈高則網之乾燥速度愈可加快而較佳,但若太高則網會起泡,平面性有變差之情況。
較佳的支持體溫度係在0~100℃適宜決定,更佳為5~30℃。或者,藉由冷卻使網凝膠化,以含有許多殘留溶劑的狀態自滾筒來剝離者亦為較佳的方法。控制金屬支持體的溫度之方法係沒有特別的限制,有噴吹溫風或冷風之方法,或使溫水接觸金屬支持體的裏側之方法。使用溫水者,因有效率地進行熱的傳達,金屬支持體之溫度成為固定之前的時間短故較佳。
使用溫風時,考慮因溶劑的蒸發潛熱所造成的網之溫度降低,有一邊使用溶劑之沸點以上的溫風,一邊亦防止發泡,同時使用比目的之溫度還高的溫度之風之情況。
特別地,於自流延起至剝離為止之間,較佳為變更支持體之溫度及乾燥風之溫度,有效率地進行乾燥。
纖維素酯薄膜為了得到良好的平面性,自金屬支持體剝離網時的殘留溶劑量較佳為10~150質量%,更佳為20~40質量%或60~130質量%,特佳為20~30質量%或70~120質量%。殘留溶劑量係以下述式定義。
殘留溶劑量(質量%)={(M-N)/N}×100
再者,M係在製造中或製造後的任意時間點採集網或薄膜之試料的質量,N係將質量M者在115℃加熱1小時後之質量。
於纖維素酯薄的乾燥步驟中,將網自金屬支持體剝離、乾燥,較佳為使殘留溶劑量成為1質量%以下,更佳為0.1質量%以下,特佳為0~0.01質量%以下。
於薄膜乾燥步驟中,一般地採用輥乾燥方式(於上下配置的多數之輥,使網交替通過而乾燥之方式)或邊以拉幅方式搬送網邊乾燥之方式。
於延伸步驟中,可對於薄膜的長度方向(MD方向)及寬度方向(TD方向),逐次或同時地延伸。互相正交的2軸方向之延伸倍率,各自最終地較佳為在MD方向以1.0~2.0倍,在TD方向以1.05~2.0倍之範圍,更佳為在MD方向以1.0~1.5倍,在TD方向以1.05~2.0倍之範圍進行。例如,可舉出對於複數之輥給予周速 差,在其之間利用輥周速差,於MD方向延伸之方法,以夾具或針固定網之兩端,在前進方向中擴大夾具或針之間隔,於MD方向延伸之方法,同樣地在橫向擴大,於TD方向延伸之方法,或同時擴大MD方向及TD方向,於兩方向延伸之方法等。
製膜步驟的此等之寬度保持或寬度方向的延伸較佳為藉由拉幅機進行,可為針式拉幅機,也可夾具式拉幅機。
拉幅機等在製膜步驟的薄膜搬送張力,雖然亦取決於溫度,但較佳為120~200N/m,更佳為140~200N/m,最佳為140~160N/m。
以纖維素酯薄膜的玻璃轉移溫度作為Tg時,延伸時的溫度為(Tg-30)~(Tg+100)℃,較佳為(Tg-20)~(Tg+80)℃,更佳為(Tg-5)~(Tg+20)℃。
纖維素酯薄膜的Tg係可藉由構成薄膜的材料種類及構成材料之比率來控制。纖維素酯薄膜之乾燥時的Tg較佳為110℃以上,更佳為120℃以上,特佳為150℃以上。玻璃轉移溫度較佳為190℃以下,更佳為170℃以下。纖維素酯薄膜的Tg係可藉由JIS K7121中記載之方法等求得。若延伸時的溫度為150℃以上,延伸倍率為1.15倍以上,則由於表面係適度地粗化而較佳。藉由粗化纖維素酯薄膜表面,由於滑性升高,同時表面加工性升高而較佳。
(熔融流延製膜法)
纖維素酯薄膜基材亦可藉由熔融流延製膜法來製膜。熔融流延製膜法係指將含有纖維素酯樹脂、可塑劑等其他 的添加劑之組成物,加熱熔融至顯示流動性的溫度為止,然後將流動性的含有纖維素酯之熔融物予以流延者。
於熔融流延製膜法中,從機械強度及表面精度等之點來看,較佳為熔融擠出法。用於熔融擠出的複數之原材料,一般較佳為經預先混煉而顆粒化。
顆粒化係可藉由眾所周知方法,例如可用進給器將乾燥纖維素酯或可塑劑、其他添加劑供給至擠壓機,使用1軸或2軸的擠壓機來混煉,自模頭擠出股條(strand)狀,水冷或空氣冷卻,進行切割。
添加劑係可在供給至擠壓機之前混合,也可用各自分別的進給器來供給。
粒子或抗氧化劑等的少量添加劑,為了均勻地混合,較佳為事先混合。
擠壓機較佳為抑制剪切力,以樹脂不劣化(分子量降低、著色、凝膠生成等)之方式,在能顆粒化的程度儘可能低溫下加工。例如,於2軸擠壓機之情況,較佳為使用深溝類型的螺桿,使在同方向旋轉。從混煉的均勻性來看,較佳為嚙合類型。
使用如上述所得之顆粒,進行薄膜製膜。當然亦可不顆粒化,而將原材料的粉末直接用進給器供給至擠壓機,就那樣進行薄膜製膜。
對於上述顆粒,使用1軸或2軸類型的擠壓機,將擠出時熔融溫度設在200~300℃左右,以葉盤型過濾器等過濾而去除異物後,自T模頭流延成薄膜狀,以冷卻輥與彈性接觸輥夾持薄膜,藉由在冷卻輥上固化,而製造纖維素酯薄膜。
於自供給料斗導入至擠壓機時,較佳為在真 空下或減壓下或惰性氣體環境下,而防止氧化分解等。
擠出流量較佳為藉由導入齒輪泵等而安定地調整。又,於用於異物之去除的過濾器中,較且使用不銹鋼纖維燒結過濾器。不銹鋼纖維燒結過濾器,係在將不銹鋼纖維體作出複雜的交纏狀態後,進行壓縮,將接觸地方燒結而一體化者,藉由該纖維的粗細與壓縮量而改變密度,可調整過濾精度。
可塑劑或粒子等之添加劑係可預先與樹脂混合,也可在擠壓機之途中混入。為了均勻地添加,較佳為使用靜態混合器等之混合裝置。
以冷卻輥與彈性接觸輥夾持纖維素酯薄膜時的接觸輥(touch roller)側之纖維素酯薄膜溫度,較佳為薄膜的Tg以上(Tg+110℃)以下。如此目的所使用的具有彈性體表面之輥,係可使用眾所周知之輥。
彈性接觸輥亦稱為夾壓旋轉體。作為彈性接觸輥,亦可使用市售者。
自冷卻輥剝離纖維素酯薄膜時,較佳為控制張力而防止薄膜之變形。
又,如上述所得之纖維素酯薄膜,係在通過接觸冷卻輥之步驟後,較佳為藉由前述延伸操作進行延伸。
延伸方法可較宜使用眾所周知的輥延伸機或拉幅機等。延伸溫度一般較佳為在構成薄膜的樹脂之Tg~(Tg+60)℃的溫度範圍進行。
於捲取之前,以成為製品之寬度切割端部而裁掉,為了防止捲繞中的貼附或擦傷,亦可對兩端施予滾花加工(壓花加工)。滾花加工之方法係可藉由使用在側 面具有凹凸圖型的金屬環,進行加熱或加壓而加工。薄膜兩端部的夾具的抓住部分通常由於纖維素酯薄膜變形,無法作為製品使用,而被切除、再利用。
(斜延伸薄膜之製造方法)
λ/4膜係可藉由斜延伸薄膜的製造方法來製造。作為斜延伸薄膜之製造方法,可藉由相對於薄膜的延長方向,製造在超過0°且未達90°之角度具有遲相軸的延伸薄膜而製作。作為斜延伸前的未延伸薄膜,可使用前述纖維素酯薄膜。
此處,所謂相對於薄膜的延長方向之角度,就是在薄膜面內之角度。遲相軸由於通常在延伸方向或與延伸方向呈直角的方向中展現,故藉由相對於薄膜的延長方向,以超過0°且未達90°之角度進行延伸,可製造具有該遲相軸的延伸薄膜。
薄膜的延長方向與遲相軸所成之角度(配向角θ),係可在超過0°且未達90°之之範圍,任意地設定所欲的角度,但較佳為10°~80°,更佳為40°~50°。
(斜延伸)
斜延伸薄膜係可使用斜延伸裝置(斜延伸拉幅機)來製作。作為斜延伸拉幅機,藉由使導軌圖型多樣地變化,而可自如地設定薄膜的配向角,再者可較佳地使用能使薄膜的配向軸在薄膜寬度方向中左右均等地高精度配向,而且能以高精度控制薄膜厚度或遲滯值之裝置。
(纖維素酯薄膜基材之物性)
纖維素酯薄膜基材之膜厚較佳為5~200μm,更佳為5~80μm,特佳為5~34μm。藉由在薄膜的纖維素酯薄膜基材上形成本實施形態之硬化層,可更容易發揮本實施形態之效果。又,纖維素酯薄膜基材之長度較佳為500~10000m,更佳為1000~8000m。藉由成為前述長度之範圍,硬化層等在塗布的加工適應性或纖維素酯薄膜基材本身的處理性優異。
又,纖維素酯薄膜基材的算術平均粗糙度Ra較佳為2~10nm,更佳為2~5nm。算術平均粗糙度Ra係可根據JIS B0601:1994測定。
[其他層]
於本實施形態之光學膜中,可設置抗反射層或導電性層等其他層。
(抗反射層)
本實施形態之光學膜係可在硬化層上塗設抗反射層,作為具有防止外光反射機能之抗反射薄膜。
抗反射層較佳為藉由光學干涉來減少反射率之方式,考慮折射率、膜厚、層之數、層順序等而層合。抗反射層較佳為比支持體的保護膜還低折射率的低折射率層、或組合比支持體的保護膜還高折射率的高折射率層與低折射率層而構成。
〈低折射率層〉
低折射率層較佳為含有二氧化矽系微粒子,其折射率在23℃、波長550nm測定,較佳為1.30~1.45之範圍。
低折射率層之膜厚較佳為5nm~0.5μm之範圍內,更佳為10nm~0.3μm之範圍內,最佳為30nm~0.2μm之範圍內。
關於低折射率層形成用組成物,作為二氧化矽系微粒子,特佳為含有至少1種類以上的具有外殼層且內部為多孔質或空洞之粒子。特別地該具有外殼層且內部為多孔質或空洞之粒子,較佳為中空二氧化矽系微粒子。
再者,於低折射率層形成用組成物中,亦可為下述通式(OSi-1)表示的有機矽化合物或其水解物、或合併其聚縮合物而含有。
通式(Osi-1):Si(OR)4
式中,R表示碳數1~4的烷基。作為通式表示的有機矽化合物,具體地較宜使用四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷等。
又,於低折射率層形成用組成物中,亦可主要為以35~80質量%之範圍含有氟原子且含有交聯性或聚合性的官能基之含氟化合物所成之具有熱硬化性及/或光硬化性的化合物。具體地,為含氟聚合物或含氟溶膠凝膠化合物等。作為含氟聚合物,例如除了含全氟烷基的矽烷化合物[例如(十七氟-1,1,2,2-四氫癸基)三乙氧基矽烷]之水解物或脫水縮合物,還可舉出含有含氟單體單位與交聯反應性單位作為構成單位之含氟共聚物。此外,亦可將溶劑、視需要的矽烷偶合劑、硬化劑、界面活性劑等添加至低折射率層形成用組成物中。
〈高折射率層〉
於高折射率層中,在23℃、波長550nm測定,較佳 為將折射率調整至1.4~2.2之範圍。又,高折射率層的厚度較佳為5nm~1μm,更佳為10nm~0.2μm,最佳為30nm~0.1μm。折射率之調整係可藉由添加金屬氧化物微粒子等而達成。又,所用的金屬氧化物微粒子之折射率較佳為1.80~2.60,更佳為1.85~2.50。
金屬氧化物微粒子的種類係沒有特別的限定,可使用具有自Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P及S中選出的至少一種元素之金屬氧化物。
〈導電性層〉
於光學膜中,在硬化層上亦可形成導電性層。作為所設置的導電性層,可使用一般廣泛已知的導電性材料。例如,可使用氧化銦、氧化錫、氧化銦錫、金、銀、鈀等之金屬氧化物。此等係可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍法、溶液塗布法等,在光學膜上作為薄膜形成。又,使用有機導電性材料作為前述π共軛系導電性聚合物,亦可形成導電性層。
特別地,可較宜使用透明性、導電性優異且以比較低成本獲得之氧化銦、氧化錫或氧化銦錫的任一者作為主成分之導電性材料。導電性層的厚度由於亦取決於所採用的材料而不同,故不能一概而論,但以表面電阻率計成為1000Ω以下、較佳500Ω以下之厚度,若亦考慮經濟性,則宜為10nm以上,較佳為20nm以上80nm以下,更佳為70nm以下之範圍。於如此的薄膜中,不易發生起因於導電性層的厚度不均所造成的可見光之干涉條紋。
[偏光板]
其次,說明使用本實施形態之光學膜的偏光板。偏光板係可以一般的方法製作。例如,較佳為將光學膜予以鹼皂化處理,將經處理的光學膜在碘溶液中浸漬延伸,於所製作的偏光膜(偏光鏡)的一側之面上,使用完全皂化型聚乙烯醇水溶液來貼合。
於偏光鏡的另一側之面上,亦可貼合該光學膜,也可貼合前述纖維素酯薄膜基材等。於另一側之面上貼合的薄膜基材之膜厚,從調整平滑性或捲曲平衡,進一步提高防捲繞偏移效果之觀點來看,較佳為5~100μm之範圍,更佳為5~34μm之範圍。
偏光板的主要構成要素之偏光膜,係僅使一定方向的偏波面之光通過之元件,目前已知之代表性的偏光膜係聚乙烯醇系偏光膜。於上述偏光膜中,有使碘染色聚乙烯醇系薄膜者與染色二色性染料者,惟不受此等所限定。
偏光膜較係使用將聚乙烯醇水溶液製膜,使其一軸延伸後染色,或於染色後進行一軸延伸,較佳為使用經硼化合物所進行耐久性處理者。偏光膜的膜厚為5~30μm,較佳為8~15μm。
於偏光膜的面上,貼合本實施形態之光學膜的單面而形成偏光板。較佳為藉由以完全皂化聚乙烯醇等作為主成分的水系接著劑來貼合。
(圓偏光板)
亦可使用光學膜來構成圓偏光板。又,可依順序層合偏光板保護膜、偏光鏡、λ/4膜而構成圓偏光板。此時, λ/4膜的遲相軸與偏光膜的吸收軸(或透射軸)所成之角度為45°。長條狀偏光板保護膜、長條狀偏光鏡、長條狀λ/4膜(長條斜延伸薄膜)較佳為依此順序層合而形成。
圓偏光板係使用將塗有碘或二色性染料的聚乙烯醇予以延伸者當作偏光鏡,可以λ/4膜/偏光鏡之構成來貼合而製造。偏光鏡的膜厚為5~40μm,較佳為5~30μm,特佳為5~20μm。
圓偏光板係可藉由一般的方法製作。即,較佳為將聚乙烯醇系薄膜在碘溶液中浸漬延伸,於所製作之偏光鏡的一側之面上,使用完全皂化型聚乙烯醇水溶液,貼合經鹼皂化處理的λ/4膜。
[黏著層]
為了貼合液晶胞的基板與偏光板,用於偏光板的薄膜單面之黏著層,不用說當然為光學透明,較佳為顯示適度的黏彈性或黏著特性者。
作為具體的黏著層,例如可使用丙烯酸系共聚物或環氧系樹脂、聚胺基甲酸酯、矽氧系聚合物、聚醚、縮丁醛系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、合成橡膠等之接著劑或黏著劑等之聚合物,藉由乾燥法、化學硬化法、熱硬化法、熱熔融法、光硬化法等來形成膜,使硬化。其中,丙烯酸系共聚物係最容易控制黏著物性,而且透明性或耐候性、耐久性等優異,可較宜使用。
[圖像顯示裝置]
本實施形態之光學膜,係在藉由使用於圖像顯示裝置中,發揮視覺辨認性優異的性能之點上較佳。作為圖像顯 示裝置,可舉出反射型、透射型、半透射型液晶顯示裝置,或TN型、STN型、OCB型、VA型、IPS型、ECB型等之各種驅動方式的液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置或電漿顯示器等。於此等圖像顯示裝置之中,液晶顯示裝置係在高視覺辨認性優異之點上較佳。
在視覺辨認側偏光板的光學膜之硬化層之更視覺辨認側,亦可配置保護部。此保護部係可以前面板或觸控面板構成。上述保護部係隔著將與硬化層之間的空隙填滿用之填充劑(光硬化型樹脂),貼合在上述硬化層上。保護部的前面板係沒有特別的限制,可使用丙烯酸板或玻璃板等的習知者。又,前面板之材質、厚度等係可按照圖像顯示裝置的用途來適宜選擇。
作為填充劑,較佳為無溶劑填充劑,作為市售品,例如可舉出SVR1120、SVR1150、SVR1320(以上,DEXERIALS股份有限公司製)、或HRJ-60、HRJ-302、HRJ-53(以上,協立化學產業股份有限公司製)等。使用填充劑時,可單獨使用一種類,也可併用複數種類。
光學膜與前面板之貼合,例如可如下述地進行。首先,準備填充劑。然後,於光學膜的硬化層之表面上塗布填充劑,於填充劑的塗膜上疊合前面板。於此狀態下,藉由將填充劑予以光照射等而使硬化,貼合光學膜與前面板。於硬化層之表面上塗布填充劑時,藉由使硬化層之表面自由能成為30mN/m以上,填充劑係在硬化層的端部不被排斥,維持均勻擴展的狀態,可得到視覺辨認性優異的圖像顯示裝置。
[實施例]
以下,舉出實施例來具體說明本發明,惟本發明不受此等所限定。再者,實施例中使用「份」或「%」之表示,但只要沒有特別預先指明,則表示「質量份」或「質量%」。
<實施例1> [纖維素酯薄膜1之製作] 〈二氧化矽分散液之調製〉
以溶解器攪拌混合以上30分鐘後,以均質機(Manton Gaulin)進行分散。於二氧化矽分散液中邊攪拌邊投入88質量份的二氯甲烷,以溶解器攪拌混合30分鐘,製作二氧化矽分散稀釋液。以微粒子分散稀釋液過濾器(ADVANTEC東洋(股):聚丙烯捲繞式筒匣過濾器TCW-PPS-1N)來過濾。
〈塗液組成物1之調製〉 (纖維素酯樹脂)
纖維素三乙酸酯A(由籽絨棉所合成的纖維素三乙酸酯,乙醯基取代度2.88,Mn=140000) 90質量份
(添加劑)
(紫外線吸收劑)
TINUVIN 928(BASF日本(股)製) 3質量份
(微粒子)
二氧化矽分散稀釋液 4質量份
(溶劑)
將以上投入密閉容器中,加熱,邊攪拌邊完全溶解,使用安積濾紙(股)製的安積濾紙No.24來過濾,調製塗液(塗液組成物1)。
其次,使用帶式流延裝置,均勻地流延在不銹鋼帶支持體上。在不銹鋼帶支持體上使溶劑蒸發直到殘留溶劑量成為100質量%,自不銹鋼帶支持體上剝離。使纖維素酯薄膜的網在35℃蒸發溶劑,切成1.15m寬度,邊以拉幅機在TD方向(薄膜的寬度方向)中延伸1.15倍,邊以140℃的乾燥溫度使乾燥。然後,邊藉由多數的輥在120℃的乾燥裝置內搬送邊使乾燥15分鐘後,切成1.3m寬度,對薄膜兩端施予寬度10mm、高度5μm的滾花加工,捲取在捲芯上,得到纖維素酯薄膜1。纖維素酯薄膜1的膜厚為15μm,捲長為3900m。
再者,由不銹鋼帶支持體的旋轉速度與拉幅機的運轉速度所算出的MD方向之延伸倍率為1.01倍。
[光學膜1之製作]
於上述製作的纖維素酯薄膜1之A面(不接觸流延帶之面)上,使用擠壓塗布機來塗布下述的硬化層組成物1,以恆率乾燥區間溫度50℃、減率乾燥區間溫度50℃乾燥之後,一邊氮氣沖洗至氧濃度成為1.0體積%以下的氣氛為止,一邊使用紫外線燈,以照射部的照度為100mW/cm2,照射量為0.25J/cm2,使塗布層硬化,形成乾膜厚5μm的硬化層1,捲取成輥狀,製作光學膜1。
《硬化層組成物1》 〈硬化層組成物1之組成〉 (活性線硬化樹脂)
NK Ester A-DCP(三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯,新中村化學工業公司製) 92質量份
(光聚合起始劑)
Irgacure 184(BASF日本(股)製) 5質量份
(添加劑)
矽氧系化合物(BYK化學日本股份有限公司製:BYK-UV3510) 1質量份
(環式有機化合物)
B-1(YS Polyster NH,YASUHARA化學股份有限公司製) 8質量份
(溶劑)
丙二醇單甲基醚 10質量份 甲基乙基酮 90質量份
[光學膜2之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物B-2以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜2。再者,環式有機化合物B-2之合成方法係如下述。
(B-2之合成方法)
於附攪拌機的高壓釜中,分別收納4-正辛基苯乙烯(東京化成工業股份有限公司製)2170質量份、純水2450質量份、10重量%磷酸鈣50質量份、50ppm十二基苯磺酸鹽2.8質量份、過氧化苯甲醯166質量份、第三丁基過氧異丙基碳酸酯25質量份及α-甲基苯乙烯二聚物135質量份。其次,使用攪拌機,於室溫、旋轉數1000rpm、1小時之條件下均勻攪拌,而成為混合溶液。
其次,加熱所得之混合溶液,使高壓釜內之溫度自約30℃之溫度起,以10℃/分鐘之升溫速度,升溫至90℃。然後,作為步驟(A),將高壓釜內之溫度保持在90℃之溫度,進行1小時初期聚合。
隨後,使高壓釜內之溫度自90℃起,以10℃/分鐘之升溫速度,升溫至120℃。然後,作為步驟(B),將高壓釜內之溫度保持在120℃之溫度,進行5小時之懸浮聚合,得到聚合物(有機環式化合物B-2)。
[光學膜3之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物B-3以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜3。再 者,環式有機化合物B-3之合成方法係如下述。
(B-3之合成方法)
於附攪拌機的高壓釜中,分別收納4-甲基苯乙烯(東京化成工業股份有限公司製)2170質量份、純水2450質量份、10重量%磷酸鈣50質量份、50ppm十二基苯磺酸鹽2.8質量份、過氧化苯甲醯166質量份、第三丁基過氧異丙基碳酸酯25質量份及α-甲基苯乙烯二聚物135質量份。其次,於與環式有機化合物B-2之合成方法同樣的條件下,作成混合溶液,更且進行步驟(A)及步驟(B)之懸浮聚合,而得到聚合物(環式有機化合物B-3)。
[光學膜4之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物B-4(YS Resin TO105,YASUHARA化學股份有限公司製)以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜4。
[光學膜5之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物B-5(Nittoresin香豆酮V-120S,日塗化學股份有限公司製)以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜5。
[光學膜6之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物C-1以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜6。再者,環式有機化合物C-1之合成方法係如以下。
(C-1之合成方法)
於苯乙烯(東京化成工業股份有限公司製)50質量份及丙烯酸甲酯(東京化成工業股份有限公司製)50質量份之混合物中,溶解作為橡膠狀彈性體的苯乙烯-丁二烯共聚物(苯乙烯含量25%,旭化成工業股份有限公司製,商品名Tufdene 2000A)4.0質量份及乙苯5.0質量份而成為原料溶液。作為聚合起始劑,調製偶氮雙異丁腈的1質量份乙苯溶液。
其次,於內部具備雙螺帶攪拌翼之內容積20L的完全混合槽中,以5.0L/小時之速度供給原料溶液,以0.1L/小時之速度供給起始劑之乙苯溶液,在110℃、攪拌速度120rpm之條件下聚合。其次,將已通過完全混合槽的聚合反應液連續地導入內容量30L的管型反應器中,該反應器係連接至該完全混合槽且在內部具有靜態混合器,於該反應器出口之反應液溫度成為150℃之條件下進行聚合反應。將所得之聚合反應液連續地供給至由具有加熱器的閃蒸鼓所成之脫揮發分裝置,在溫度220℃、壓力665Pa之條件下分離未反應的單體或溶劑等的揮發成分,得到聚合物(環式有機化合物C-1)。聚合物中的苯乙烯構造單位之含有率為50質量%,丙烯酸甲酯構造單位之含有率為50質量%。為了參考,以下顯示環式有機化合物C-1之構造式。
[光學膜7之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物C-2以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜7。再者,環式有機化合物C-2之合成方法係如以下。
(C-2之合成方法)
使用具備溫度計、攪拌裝置、滴液漏斗及冷卻管的內容積2升之4口燒瓶,加入甲苯800質量份(水分:調整至900ppm)、作為觸媒的三氟化硼氣體6.0質量份後,邊保持在60℃的溫度邊攪拌,費3小時滴下α-蒎烯(YASUHARA化學股份有限公司製)160質量份、β-蒎烯(YASUHARA化學股份有限公司製)160質量份、d-檸檬烯(YASUHARA化學股份有限公司製)160質量份與苯乙烯(東京化成工業股份有限公司製)32質量份之混合液,然後攪拌1小時及使反應。
其次,水洗該混合液而去除觸媒後,於10mmHg的減壓條件下,以最高到達溫度200℃,藉由蒸餾而餾去甲苯及未反應單體、低分子量化合物,得到聚合物(環式有機化合物C-2)。聚合物中的萜烯構造單位之含有率為90質量%,苯乙烯構造單位之含有率為10質量 %。為了參考,以下顯示環式有機化合物C-2之構造式。
[光學膜8之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為有機化合物C-3(Dianal BR88,三菱麗陽股份有限公司製)以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜8。再者,有機化合物C-3係不具有芳香環構造,亦不具有在脂環構造具有極性取代基的構造。為了參考,以下顯示有機化合物C-3之構造式。
[光學膜9之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物C-4(聯苯,東京化成工業股份有限公司製)以外,與光 學膜1之製作同樣地製作光學膜9。為了參考,以下顯示環式有機化合物C-4之構造式。
[偏光板101之製作]
將光學膜1貼附於偏光膜的一側之面,將市售品的光學膜之KC4UZ(Konica-Minolta公司製)貼附於偏光膜的另一側之面,而製作偏光板101。更詳細為如以下。
(a)偏光膜之製作
將於皂化度99.95莫耳%、聚合度2400的聚乙烯醇(以下簡稱PVA)100質量份中含浸有甘油10質量份及水170質量份者予以熔融混煉,脫泡後,自T模頭熔融擠出至金屬輥上而製膜。然後,乾燥‧熱處理而得到PVA膜。所得之PVA膜係平均厚度為15μm,水分率為2.4%,膜寬為3m。
其次,將所得之PVA膜,依預備膨潤、染色、濕式法的一軸延伸、固定處理、乾燥、熱處理之順序,連續地處理,而製作偏光膜。即,將PVA膜浸於溫度30℃的水中30秒而預備膨潤,於碘濃度0.4g/升、碘化鉀濃度40g/升的溫度35℃之水溶液中浸3分鐘。其後,於硼酸濃度4%的50℃之水溶液中,對於膜施加的張力為700N/m之條件下,進行6倍的一軸延伸,於碘化鉀濃度 40g/升、硼酸濃度40g/升、氯化鋅濃度10g/升的溫度30℃之水溶液中浸漬5分鐘而進行固定處理。然後,取出PVA膜,於溫度40℃進行熱風乾燥,更且於溫度100℃進行5分鐘熱處理。所得之偏光膜係平均厚度為5μm,偏光性能係穿透率為43.0%,偏光度為99.5%,2色性比為40.1。
(b)偏光板之製作
依照下述步驟1~5,製作偏光板。
步驟1:將前述的偏光膜浸漬於固體成分2質量%的聚乙烯醇接著劑溶液之儲存槽中1~2秒。
步驟2:對於光學膜1及KC4UZ,於下述條件下實施鹼皂化處理。其次,輕地去掉在步驟1已浸漬於聚乙烯醇接著劑溶液中的偏光膜上所附著之過剩的接著劑,以光學膜1之與硬化層的相反面與KC4UZ夾入該偏光膜而層合配置。
(鹼皂化處理)
於皂化處理後,依水洗、中和、水洗之順序進行,其次在100℃乾燥。
步驟3:以2個旋轉的輥夾入上述的層合物,在20~30N/cm2之壓力下以約2m/min之速度貼合。此時,以氣泡不進入之方式注意地實施。
步驟4:將步驟3所製作的試料,於溫度100℃的乾燥機中乾燥處理5分鐘,而製作偏光板。
步驟5:於步驟4所製作的偏光板之保護膜側,塗布市售的丙烯酸系黏著劑,使乾燥後的厚度成為5μm,於110℃的烘箱中乾燥5分鐘而形成黏著層,在黏著層上貼附剝離性的保護膜。裁切(衝切)此偏光板,而製作偏光板101。
[液晶顯示裝置201之製作]
剝離IPS模式的液晶顯示裝置(LGD製42LS5600)之上側偏光板,將上述偏光板101當作上側偏光板而貼合於液晶胞。即,以偏光板101的KC4UZ成為液晶胞側之方式,貼合偏光板101的黏著劑層與液晶胞的玻璃。此時,以上側偏光板(偏光板101)之透射軸成為上下方向,而且以下側偏光板的透射軸成為左右方向,而正交尼科耳配置。
[偏光板102~109之製作]
除了將偏光板101的光學膜1分別變更為光學膜2~9以外,與偏光板101之製作同樣地製作偏光板102~109。
[液晶顯示裝置202~209之製作]
除了將偏光板101變更為偏光板102~109以外,與液晶顯示裝置101之製作同樣地,製作液晶顯示裝置202~209。
《評價》 (SP值測定)
以FUJITSU Technical Computing Solution SCIGRESS(富士通股份有限公司製)算出各光學膜1~9之硬化性樹脂中所含有的添加劑(環式有機化合物)的SP值。此處,將所算出的值之小數點以下第二位經四捨五入之值當作SP值。
(圖像顯示裝置之視覺辨認性評價)
將用各光學膜1~9所製作的液晶顯示裝置201~209,在23℃ 55%RH之環境下調濕12小時後,使黑顯示,根據以下之基準來評價自正面觀察時的視覺辨認性。
〈評價基準〉
◎◎:完全沒有看到起因於微小的塗布不均所致的顯示不均。
◎:幾乎沒有看到起因於微小的塗布不均所致的顯示不均。
○:少許看到起因於微小的塗布不均所致的顯示不均,但實際使用上無問題。
×:相當多地看到起因於微小的塗布不均所致的顯示不均,實際使用上有問題。
(偏光鏡之耐久性評價)
對於上述所製作的偏光板101~109,實施在80℃ 85%RH下放置150小時的耐久性試驗後,自耐久性試驗後的單板正交穿透率減去耐久性試驗前的單板正交穿透率 而求得單板正交穿透率之變化量。即,單板正交穿透率之變化量(%)=(耐久性試驗後的單板正交穿透率(%)-耐久性試驗前的單板正交穿透率(%)。然後,根據以下的基準,評價偏光鏡耐久性。
〈評價基準〉
◎:正交單板穿透率之變化量(%)未達0.3%。
○:正交單板穿透率之變化量(%)為0.3%以上且未達0.65%。
×:正交單板穿透率之變化量(%)為0.65%以上(實際使用上成為問題之水準)。
再者,如以下地進行單板正交穿透率測定。作成2個於玻璃上以KC4UZ成為玻璃側之方式貼附有偏光板的樣品(約5cm×5cm),使該樣品的薄膜側朝向光源而固定,分別測定2個樣品,將其平均值當作單板正交穿透率。測定結果係使用(股)島津製作所製UV3100PC,測定10次的在波長410nm及波長510nm之正交穿透率CT,使用其平均值。
(光學膜之塗布不均評價)
對於所製作的各光學膜1~9之基材(纖維素酯薄膜),以塗布面側(硬化層側)為上,自其背面側照射螢光燈,目視觀察硬化層表面的面狀不均。然後,對於10m2,檢查面狀不均的發生頻率(個數),將此換算成每1m2的面狀不均之數後,根據以下之基準,評價塗布不均。
〈評價基準〉
◎◎:面狀不均為0個,良好的面狀。
◎:面狀不均換算成每1m2,為未達1個之頻率,但為低頻率,不擔心。
○:面狀不均換算成每1m2,為1個以上且未達3個之頻率,但實用上不成為問題。
×:面狀不均換算成每1m2,發生3個以上,實用上成為問題。
表1中顯示各光學膜1~9之硬化性樹脂中所含有的添加劑(化合物)之SP值等的特性及各評價之結果。
由表1可知,基材(纖維素酯薄膜)上的硬化層,包含具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂,與SP值為17.0~21.0[(J/cm3)1/2]之範圍,具有芳香環構造或在脂環構造具有極性取代基之環式有機化合物,上述環式有機化合物為乙烯性不飽和單體的聚合物之光學膜1~5,係應用於偏光板時的偏光鏡耐久性優異,而且液晶顯示裝置的黑顯示時之視覺辨認性劣化之抑制優異。茲認為此係因為藉由具有脂環構造的硬化性樹脂與特定構造的高分子之環式有機化合物的組合,而即使在80℃ 85%RH之非常嚴苛環境下,硬化層也具有充分的低透濕性,而且亦可抑制硬化層的塗布不均。特別地,由光學膜1、3、5之結果可知,上述環式有機化合物的SP值若為18.0~20.0[(J/cm3)1/2]之範圍,則能確實地抑制硬化層的塗布不均,確實地抑制因該塗布不均所造成的液晶顯示裝置之視覺辨認性劣化。
<實施例2> [光學膜10之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物B-6以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜10。再者,環式有機化合物B-6之合成方法係如以下。
(B-6之合成方法)
對於醋酸鈀5mol%、醋酸銅30mol%的六氟異丙醇0.5mL溶液,滴下苯乙烯(東京化成工業股份有限公司製)1mmol的六氟異丙醇0.5mL溶液,於氧氣環境下(1atm),在室溫進行1小時反應。其次,水洗該混合液 而去除觸媒後,於10mmHg的減壓條件下,以最高到達溫度200℃,藉由蒸餾而餾去溶劑及未反應化合物、低分子量化合物,得到聚合物(環式有機化合物B-6)。
藉由附光散射檢測器的凝膠滲透層析法(GPC-LALLS),將氫呋喃(THF)作為溶劑,以0.001g/cm3的濃度測定上述聚合物之數量平均分子量。
《評價》 (滲出評價)
對於光學膜10與實施例1所製作的光學膜4、5,實施在80℃ 85%RH下放置1000小時的耐久性試驗後,藉由目視,根據以下之基準來評價滲出。
〈評價基準〉
◎:未見到滲出。
○:見到部分地弱的滲出,但實用上不成為問題。
表2中顯示各光學膜4、5、10的SP值等之特性及滲出之評價結果。
由表2可知,從抑制滲出的觀點來看,硬化層中所含有的環式有機化合物之數量平均分子量宜為208與700之間的500以上,更宜為700以上。
<實施例3> [光學膜11之製作]
除了將環式有機化合物B-1變更為環式有機化合物B-7以外,與光學膜1之製作同樣地製作光學膜11。再者,環式有機化合物B-7之合成方法係如以下。
(B-7之合成方法)
將具備回流冷凝器及攪拌器的容量2升之完全混合型的第1反應槽與具備攪拌器的容量1升之塞流型的第2反應槽予以串聯結合。第1反應槽係將溫度控制在85℃,第2反應槽係將溫度控制在85℃。
對於第1反應槽,將苯乙烯(東京化成工業股份有限公司製)與作為聚合溶劑的環己烷之50/50重量比的混合液,以30質量份/分鐘之流量進給。又,另外將作為有機鋰起始劑的正丁基鋰之己烷溶液,以苯乙烯每100質量份有相當於0.8毫莫耳之量,進給至同反應槽。壓力為常壓,聚合時的反應熱係邊將環己烷回流至回流冷凝器邊除熱。反應液的溫度係使在81℃大致穩定。對於自第1反應槽所流出的反應液,繼續以塞流使通過第2反應槽。
藉由在所得之聚合物溶液中添加鋰量的10倍量之甲醇,而使陰離子活性末端失去活性。然後,於聚合物溶液中,聚合物每100質量份,添加0.05質量份之抗 氧化劑後,於經減壓的閃蒸槽中在215℃加熱處理,而去除揮發成分。又,更通過215℃的附減壓排氣口的擠壓機,而去除殘餘的揮發成分,得到聚合物(環式有機化合物B-7)。
藉由附光散射檢測器的凝膠滲透層析法(GPC-LALLS),將四氫呋喃(THF)作為溶劑,以0.001g/cm3的濃度測定上述聚合物之數量平均分子量。
《評價》 (塗布液之濁度評價)
對於光學膜11與實施例1所製作的光學膜4、5之製作時所使用的塗布液(硬化性組成物),使用濁度計(NHD2000型,日本電色工業股份有限公司製),使用光路長度10mm的石英盒來測定濁度,根據以下之基準來評價。
〈評價基準〉
◎:濁度未達0.5mg/l。
○:濁度為0.5mg/l以上且未達3.0mg/l。
表3中顯示各光學膜4、5、11的SP值等之特性及濁度的評價結果。
由表3可知,從抑制塗布液的濁度之觀點來看,硬化層中所含有的環式有機化合物之數量平均分子量宜為240000以下,更宜為200000以下。又,茲認為上述數量平均分子量若在242000與950之間,為靠近950起之值且未達20000,則可充分地抑制塗布液的濁度,若未達1000,則可充地且確實地抑制塗布液的濁度。
<實施例4> (硬化層組成物2之製作) 〈聚合物矽烷偶合劑被覆微粒子之調製〉
於容器中,添加甲基丙烯酸甲酯(共榮社化學(股)製:Light Ester M)30ml、3-巰基丙基三甲氧基矽烷(信越化學(股)製:KBM-803)1ml與作為溶劑的四氫呋喃100ml、作為聚合起始劑的偶氮異丁腈(關東化學(股)製:AIBN)50mg,以N2氣置換後,在80℃加熱3小時而調製聚合物矽烷偶合劑。所得之聚合物矽烷偶合劑的分子量為16,000。再者,分子量之測定係以凝膠滲透層析裝置測定。
其次,對於二氧化矽溶膠(日揮觸媒化成工業(股)製:Si-45P,SiO2濃度30重量%,平均粒徑45nm,分散介質:水)以離子交換樹脂進行離子交換,以超過濾膜法將水予以溶劑置換成乙醇,調製二氧化矽微粒子的乙醇分散液100g(SiO2濃度30重量%)。
將此二氧化矽微粒子乙醇分散液100g與聚合物矽烷偶合劑1.5g分散在丙酮20g(25ml)中,於其中添加濃度29.8重量%的氨水20mg,於室溫攪拌30小時而使聚合物矽烷偶合劑吸附於二氧化矽微粒子。
然後,添加平均粒徑5μm的二氧化矽粒子,攪拌2小時而使溶液中的未吸附之聚合物矽烷偶合劑吸附於二氧化矽粒子,其次藉由離心分離而去除吸附有未吸附之聚合物矽烷偶合劑的平均粒徑5μm之二氧化矽粒子。於吸附有聚合物矽烷偶合劑的二氧化矽微粒子分散液中添加乙醇1000g,使二氧化矽微粒子沈降,將其分離、減壓乾燥,其後在25℃乾燥8小時而得到聚合物矽烷偶合劑被覆二氧化矽(1)。所得之聚合物矽烷偶合劑被覆二氧化矽(1)的平均粒徑為57nm。平均粒徑係藉由雷射粒徑測定裝置測定。
〈硬化層組成物2之調製〉
攪拌混合上述所製作的聚合物矽烷偶合劑被覆二氧化矽(1)與下述的化合物,調製硬化層組成物2。
(微粒子)
聚合物矽烷偶合劑被覆二氧化矽(1) 60質量份
(活性線硬化樹脂)
NK Ester A-DCP(三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯,新中村化學工業公司製) 35質量份
(光聚合起始劑)
Irgacure 184(BASF日本(股)製) 5質量份
(添加劑)
矽氧系化合物(BYK化學日本股份有限公司製: BYK-UV3510) 1質量份
(環式有機化合物)
B-4(YS Resin TO105,YASUHARA化學股份有限公司製) 8質量份
(溶劑)
(光學膜12之製作)
於實施例1的光學膜5之硬化層1上,使用微凹版塗布機來塗布上述所製作的硬化層組成物2,以恆率乾燥區間溫度50℃、減率乾燥區間溫度50℃乾燥之後,一邊氮氣沖洗至氧濃度成為1.0體積%以下的氣氛為止,一邊使用紫外線燈,以照射部的照度為100mW/cm2,照射量為0.3J/cm2,使塗布層硬化,形成乾膜厚2μm的硬化層2,捲取成輥狀,製作光學膜12。
(光學膜13之製作)
除了於實施例1的光學膜4之硬化層1上,使用微凹版塗布機來塗布上述所製作的硬化層組成物2,形成硬化層2以外,與光學膜12之製作同樣地製作光學膜13。
《評價》 (光學膜之耐擦傷性試驗)
對於各光學膜4、5、12、13的硬化層之最表面,使 用# 0000的鋼絲棉,於衝程寬度10mm、速度500mm/sec之條件下,以不同的荷重實施10次來回的磨擦試驗。然,於以各荷重磨擦後,目視觀察樣品最表面,測定直到引入10mm以上的傷痕為止之荷重,根據以下的基準來評價。再者,荷重之值愈大,表示耐擦傷性愈優異。
〈評價基準〉
◎:荷重到2kg為止,未引入10mm以上之傷痕。
○:荷重到500g為止,未引入10mm以上之傷痕。
表4中顯示各光學膜4、5、12、13的SP值等之特性及耐擦傷性的評價結果。
由表4可知,藉由在基材上設置2層的硬化層,與設置1層的硬化層之構成比較下,耐擦傷性係確實地提高。
以上說明的本實施形態之光學膜、偏光板及圖像顯示裝置係可如以下地表現。
1.一種光學膜,其係在基材的至少一側之面上具有硬化層的光學膜,其特徵為前述硬化層包含:具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂,與溶解性參數的SP值為17.0~21.0[(J/cm3)1/2]之範圍,具有芳香環構造或在脂環構造具有極性取代基之至少1種的環式有機化合物;且前述環式有機化合物係乙烯性不飽和單體的聚合物。
2.如前述1記載之光學膜,其中前述乙烯性不飽和單體含有香豆酮、茚、苯乙烯、乙烯基甲苯、異戊二烯、間戊二烯、萜烯之各構造中的至少1者。
3.如前述1或2記載之光學膜,其中前述環式有機化合物之數量平均分子量為500以上且未達20000。
4.如前述1至3中任一項記載之光學膜,其中前述環式有機化合物具有芳香環構造。
5.如前述1至4中任一項記載之光學膜,其中前述環式有機化合物的SP值為18.0~20.0[(J/cm3)1/2]之範圍。
6.如前述1至5中任一項記載之光學膜,其中前述基材係纖維素酯薄膜。
7.如前述1至6中任一項記載之光學膜,其 中前述硬化層係設置2層以上。
8.一種偏光板,其特徵為在偏光鏡的一側之面上貼合有如前述1至7中任一項記載之光學膜。
9.一種圖像顯示裝置,其特徵為在顯示胞的至少一側之面側設有如前述8記載之偏光板。
[產業上的利用可能性]
本發明之光學膜係可利用於偏光板或液晶顯示裝置等之圖像顯示裝置。

Claims (9)

  1. 一種光學膜,其係在基材的至少一側之面上具有硬化層的光學膜,其特徵為前述硬化層包含:具有脂環構造的活性能量線硬化性樹脂,與溶解性參數的SP值為17.0~21.0[(J/cm3)1/2]之範圍,具有芳香環構造或在脂環構造具有極性取代基之至少1種的環式有機化合物;且前述環式有機化合物係乙烯性不飽和單體的聚合物,前述活性能量線硬化性樹脂係三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯,前述環式有機化合物係下述構造式所示化合物B-1~B-7之任一者, 惟,l、m、n係重複單元數,R係氫原子或甲基。
  2. 如請求項1之光學膜,其中前述乙烯性不飽和單體含有香豆酮、茚、苯乙烯、乙烯基甲苯、異戊二烯、間戊二烯、萜烯之各構造中的至少1者。
  3. 如請求項1之光學膜,其中前述環式有機化合物之數量平均分子量為500以上且未達20000。
  4. 如請求項1之光學膜,其中前述環式有機化合物具有芳香環構造。
  5. 如請求項1之光學膜,其中前述環式有機化合物的SP值為18.0~20.0[(J/cm3)1/2]之範圍。
  6. 如請求項1之光學膜,其中前述基材係纖維素酯薄膜。
  7. 如請求項1之光學膜,其中前述硬化層係設置2層以上。
  8. 一種偏光板,其特徵為在偏光鏡的一側之面上貼合有如請求項1至7中任一項之光學膜。
  9. 一種圖像顯示裝置,其特徵為包含如請求項8之偏光板與一對基板中夾持液晶層的顯示胞,在前述顯示胞(display cell)的至少一側之面側設有前述偏光板。
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