专利名称：光学膜及其制造方法、偏光器与液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于光学膜以及其制造方法、偏光器与液晶显示装置。
背景技术：
由于能够节约电力能量消耗且能够呈薄壁形式，因此液晶显示装置广泛用作影像显示装置，诸如TV、个人电脑等。液晶显示装置中包括配置于液晶单元两侧的偏光器，其中偏光器包括偏光膜，偏光膜具有吸附并配向于其中的碘或染料并且夹在置于其两侧上的透明树脂层之间。就此而言，透明树脂层具有保护偏光元件的作用，其广泛使用纤维素酯膜。随着此类液晶显示装置近来的普及化，相当需要具有壁更薄、大尺寸以及高效能的装置。纤维素酯膜具有高透射率，且藉由浸入碱水溶液中，使其表面皂化并亲水化，藉此实现与偏光元件的极佳粘着性。然而，膜由于在环境温度/湿度变化时的水分吸收以及水移除而存在尺寸变化的问题。另一问题在于，当纤维素酯膜并入液晶显示装置中时以及当装置中已由于老化降解或其类似作用而变形的其他组成部分保持与膜接触时，通常发生显示波动；且随着近来倾向于提高对体厚度降低的要求，问题变得非常严重。为解决所述问题，已提出具有较小吸湿性且具有较小光弹性系数(photoelasticcoefficient)的丙烯酸系树脂膜作为可替代纤维素酯膜的膜；然而，无法断言此类型膜与偏光元件的粘着性可能足够，且因此丙烯酸系单层膜几乎不能粘着于偏光元件仍是一个问题。在所述情形下，已提出层压这些不同类型膜以解决个别膜的问题的技术(参看JP-A2001-215331)。JP-A2001-215331揭示根据共浇铸方法制造三乙酸纤维素/丙烯酸系树脂层压膜(laminate film)的技术。举例而言，在所述专利公开案的实例中，描述三乙酸纤维素膜/丙烯酸系树脂膜/三乙酸纤维素膜的组态。然而，所述专利公开案的实例中所使用的丙烯Ife系树脂未特定鉴别为一种材料。另一方面,作为丙烯酸系树脂,一般使用分子量为100，000左右的丙烯酸系树脂进行成膜。确切言之，当然不可能根据熔融烧铸法(melt castingmethod)形成高分子量丙烯酸系树脂膜。可根据溶液烧铸法(solution castingmethod)形成丙烯酸系树脂膜,但在这种情况下，必须制备具有适合溶液浇铸的粘度的涂布液(dope)。迄今，分子量为300,000左右的丙烯酸系树脂可形成非常适合浇铸成膜的涂布液，且此类型丙烯酸系树脂迄今已用于成膜。
发明内容
JP-A2001-215331的实例中的涂布液组成物仅为当其中丙烯酸系树脂的分子量为300，000左右时，组成物可能良好地适用于普通溶液浇铸成膜；且本发明人已使用上述普通丙烯酸系树脂尝试JP-A2001-215331中所述的方法，但已发现就膜表面状况而言存在另一问题，此问题尤其是层压膜表面粗糙不平。本发明的一个目标在于提供一种包括纤维素酯膜的光学膜，当光学膜并入液晶显示装置中时以及当装置中的其他组成部分保持与纤维素酯膜接触时，光学膜几乎不造成显示不均勻(display unevenness)且因此易于粘着于偏光元件且具有良好膜表面状况。为解决上述问题，本发明人已勤奋研究，且因此发现，在共浇铸丙烯酸系树脂与纤维素酯树脂以形成丙烯酸系树脂/纤维素酯树脂层压膜的情况下，当适当地定义涂布液的浓度与粘度之间的组合时，则可显著改良层压膜的表面状况。本发明人另外发现，为适当定义涂布液浓度与粘度之间的关系，必须不可或缺地使用分子量比一般用于形成光学膜的普通丙烯酸系树脂高得多的丙烯酸系树脂。基于这些发现，本发明人已完成本发明。以下组成可解决上述问题。[I] 一种光学膜，其具有含丙烯酸系树脂的丙烯酸系树脂层以及形成于所述丙烯酸系树脂层表面上的至少一个含有丙烯酸纤维素的丙烯酸纤维素层，其中用作所述丙烯酸系树脂层的主要成分的丙烯酸系树脂的重量平均分子量为600，000至4，000，000。[2]如[I]所述的光学膜，其中用作所述丙烯酸纤维素层的主要成分的丙烯酸纤维素的重量平均分子量为50，000至500，000。[3]如[I]或[2]所述的光学膜，其中所述丙烯酸系树脂层的厚度为20微米至60微米，且每个丙烯酸纤维素层的厚度为I微米至10微米。[4]如[I]至[3]中任一项所述的光学膜，其中所述丙烯酸纤维素层的总厚度相对于总膜厚度的比例为至多40%。[5]如[I]至[4]中任一项所述的光学膜，其中所述丙烯酸纤维素中的酰基取代度为 1.2 至 3.0。[6]如[I]至[5]中任一项所述的光学膜，其中用作所述丙烯酸系树脂层的主要成分的丙烯酸系树脂的重量平均分子量为1，000，000至1，800，000。[7]如[I]至[6]中任一项所述的光学膜，其光弹性系数为_5.0X10_12帕斯卡―1至5.0X1(T12帕斯卡'[8]如[I]至[7]中任一项所述的光学膜，其中由下式⑴定义的平面内延迟Re以及由下式(II)定义的厚度方向延迟Rth在25°C以及60%相对湿度的环境中满足下式
(III)以及下式(IV)，且其中在25°C以及10%相对湿度的环境中所量测的Rth值与在25°C以及80%相对湿度的环境中所量测的Rth值之差的绝对值至多为10纳米:(I)Re = (nx-ny) Xd(II)Rth = {(nx+ny) /2_nz} X d(III) I Re I < 10 纳米(IV) I Rth I < 25 纳米其中nx指膜在慢轴方向的平面内折射率；ny指膜在快轴方向的平面内折射率；nz指膜在厚度方向的折射率；d指膜厚度(纳米)。[9]如[I]至[8]中任一项所述的光学膜，其中所述丙烯酸纤维素层提供于所述丙烯酸系树脂层的两个表面上。[10] 一种光学膜制造方法，其包括将至少两种类型各自含有热塑性树脂以及有机溶剂的涂布液(A)以及涂布液(B)自浇铸基板侧以(A)-(B)-(A)的顺序同时或相继浇铸于浇铸基板上，以及移除所述有机溶剂，其中所述涂布液(A)含有丙烯酸纤维素且所述涂布液(B)含有重量平均分子量为600，000至4，000, 000的丙烯酸系树脂。[11]如[10]所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)中所含的丙烯酸纤维素的重量平均分子量为50，000至500，000。[12]如[10]或[11]所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)以及所述涂布液(B)的固体浓度各为16质量％至30质量％。[13]如[10]至[12]中任一项所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)的固体浓度与所述涂布液(B)的固体浓度之差的绝对值为至多10质量％。[14]如[10]至[13]中任一项所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)的复数粘度(complex viscosity)以及所述涂布液(B)的复数粘度各为10帕斯卡 秒至80帕斯卡 秒，且所述涂布液(B)的复数粘度大于所述涂布液(A)的复数粘度。[15]如[10]至[14]中任一项所述的光学膜制造方法，其中在所述涂布液(A)以及所述涂布液(B)中所含的所述有机溶剂中，甲醇与所述涂布液中的总有机溶剂的比例为20质量％至35质量％。[16] 一种光学膜，其是根据如[10]至[15]中任一项所述的光学膜制造方法制造。[17] 一种偏光器,其包括偏光兀件以及如[I]至[9]以及[16]中任一项所述的光学膜。[18] 一种液晶显示装置，其包括如[I]至[9]以及[16]中任一项所述的光学膜或如[17]所述的偏光器。根据本发明，可提供一种包括纤维素酯膜的光学膜，当光学膜并入液晶显示装置中时以及当装置中的其他组成部分保持与纤维素酯膜接触时，光学膜几乎不造成显示不均匀，且因此易于粘着至偏光元件且具有良好膜表面状况；以及一种光学膜制造方法。
图1为展示转鼓浇铸设备的一个实例的图形视图。在图1中，101为浇铸设备，102为转鼓，14为浇铸模，12为涂布液，PS为浇铸开始点，105为冷凝板，53为受液器，56为收集槽，36为膜，且37为剥离辊筒。
具体实施例方式下文详细描述进行本发明的实施例，然而，本发明不受这些实施例限制。在本发明说明中，当数值指示物理值、特征值或其类似物时，由措词“(数值I)至(数值2)”表述的数值范围指“自(数值1)以上至(数值2)以下”的范围。(甲基)丙烯基指甲基丙烯基或丙烯基；且(甲基)丙烯酰基指甲基丙烯酰基或丙烯酰基。在本发明说明中，措词“作为主要成分”指所述成分的量为至少50质量％。举例而言，丙烯酸纤维素层中所含的丙烯酸纤维素的主要成分指占丙烯酸纤维素层中所含的丙烯酸纤维素的至少50质量％的丙烯酸纤维素。[光学膜]本发明的光学膜(在下文中可称为本发明的膜)具有含丙烯酸系树脂的丙烯酸系树脂层以及形成于所述丙烯酸系树脂层表面上的至少一个含丙烯酸纤维素的丙烯酸纤维素层，其中用作所述丙烯酸系树脂层的主要成分的丙烯酸系树脂的重量平均分子量为600，000 至 4，000，000。 在本发明的膜中，使用分子量为600，000至4，000, 000 (此远远大于光学膜领域迄今所用的丙烯酸系树脂的分子量)的此类丙烯酸系树脂，且因此可大大改良层压膜的膜表面状况。此外，丙烯酸纤维素层可形成于丙烯酸层的一个表面上，但较佳形成于其两个表面上，以便充分控制膜的物理性质以及针对环境变化的特性。下文描述本发明膜的较佳实施例。〈膜组态以及特征〉(丙烯酸纤维素层与丙烯酸系树脂层的比率)在本发明的膜中，较佳地，丙烯酸系树脂层的厚度为20微米至60微米且每个丙烯酸纤维素层的厚度为I微米至10微米。一个丙烯酸纤维素层的厚度亦较佳为I微米至10微米，更佳为I微米至8微米，甚至更佳为I微米至5微米。丙烯酸系树脂层的厚度亦较佳为20微米至60微米，更佳为25微米至50微米，甚至更佳为25微米至40微米。呈层压物的整个光学膜的总厚度较佳为11微米至240微米，更佳为15微米至150微米，最佳为20微米至100微米，更佳为20微米至50微米。丙烯酸纤维素层的总厚度与膜的总膜厚度的比例亦较佳为至多40%，更佳为1%至30%，甚至更佳为5%至20%。本文所提及的丙烯酸纤维素层的总厚度指膜中两个丙烯酸纤维素层(若存在)的总厚度。当满足这些要求时，可更改良浇铸膜的表面状况。此外，可改良光学膜的界面粘着性(interfacial adhesiveness)以及抗卷曲性(curling resistance)并可降低其吸水性。(膜表面状况)本发明的膜的特征在于其最大厚度与最小厚度的最大差值(P-V值)较小。膜的最大厚度与最小厚度的最大差值(P-V值)可根据已知方法加以量测，例如使用边缘分析仪、雷射位移计、接触式膜厚度规(gauge)等。在使用边缘分析仪的方法中，举例而言,可使用边缘分析仪FUJIN0NFX-03进行量测。在除使用边缘分析仪的方法以外的其他方法中，例如围绕膜中的中心点所绘且直径为60毫米的圆范围内的膜厚度可使用雷射位移计、接触式厚度规或其类似物加以量测，且根据所获得的数据，可计算膜的最大厚度与最小厚度的最大差值。本发明膜的最大厚度与最小厚度的最大差值(P-V值)较佳为至多3.0微米，更佳为至多1.1微米，甚至更佳为至多0.9微米。(延迟)在本发明说明中，Re(A)以及Rth(A)各自指膜在波长\下的平面内延迟以及厚度方向延迟。在本发明说明中，除非另外特定指示，否则波长、为550纳米。藉由使用K0BRA-21ADH或WR(王子计测机器株式会社(Oji ScientificInstruments))在膜的法线方向施加波长为\纳米的光来量测ReU)。在选择量测波长为\纳米时，可手动交换波长选择滤光器，或可根据相应程式或其类似物转化量测数据。
当待分析的膜表示为单轴或双轴折射率椭球时，则其Rth( X )可根据下文所述的方法加以计算。如下测定RthU):在将平面内慢轴(藉由K0BRA21ADH或WR确定)视为膜倾斜轴(旋转轴)时(在膜不具有慢轴的情况下，膜旋转轴可在膜的任何平面内方向)，在相对于膜法线方向的一侧上距膜法线方向至多50°起以10°之间隔在总共6个点处藉由自膜倾斜方向施加波长为、纳米的光来量测膜的ReU)。基于由此测定的ReU)延迟数据，用K0BRA21ADH或WR计算膜的假定平均折射率以及输入膜厚度Rth (入)。在上文中，在将自法线方向的平面内慢轴视为其旋转轴的情况下，当膜在某个倾角下具有零延迟值时，则将膜在大于所述倾角的倾角下的延迟值的符号变成负值，且接着应用于K0BRA21ADH或WR以供计算。在将慢轴视为倾斜轴(旋转轴)时(在膜不具有慢轴的情况下，膜旋转轴可在膜的任何平面内方向)，在任何两个倾斜方向量测膜的延迟值；且基于这些数据、假定平均折射率以及输入膜厚度，可根据以下式(11)以及式(12)计算Rth:
权利要求
1.一种光学膜，其具有含丙烯酸系树脂的丙烯酸系树脂层以及形成于所述丙烯酸系树脂层的表面上的至少一个含丙烯酸纤维素的丙烯酸纤维素层，其中用作所述丙烯酸系树脂层的主要成分的所述丙烯酸系树脂的重量平均分子量为600，000至4，000，000。
2.如权利要求1所述的光学膜，其中用作所述丙烯酸纤维素层的主要成分的所述丙烯酸纤维素的重量平均分子量为50，000至500，000。
3.如权利要求1或2所述的光学膜，其中所述丙烯酸系树脂层的厚度为20微米至60微米，且每个丙烯酸纤维素层的厚度为I微米至10微米。
4.如权利要求1至3中任一项所述的光学膜，其中所述丙烯酸纤维素层的总厚度与总膜厚度的比例为至多40%。
5.如权利要求1至4中任一项所述的光学膜，其中所述丙烯酸纤维素中的酰基取代度为 1.2 至 3.0。
6.如权利要求1至5中任一项所述的光学膜，其中用作所述丙烯酸系树脂层的主要成分的所述丙烯酸系树脂的重量平均分子量为1，000，000至1，800，000。
7.如权利要求1至6中任一项所述的光学膜，其光弹性系数为-5.0 X 10_12帕斯卡―1至5.0X1(T12 帕斯卡 '
8.如权利要求1至7中任一项所述的光学膜，其中由下式(I)定义的平面内延迟Re以及由下式(II)定义的厚度方向延迟Rth在25°C以及60%相对湿度的环境中满足下式(III)以及下式(IV)，且其中在25°C以及10%相对湿度的环境中所量测的Rth值与在25°C以及80%相对湿度的环境中所量测的Rth值之差的绝对值为至多10纳米:(I)Re = (nx-ny) Xd(II)Rth={(nx+ny) /2-nz} X d(III)I Re I < 10 纳米(IV)I Rth I < 25 纳米 其中nx指膜在慢轴方向的平面内折射率；ny指膜在快轴方向的平面内折射率；nz指膜在厚度方向的折射率；d指以纳米表示的膜厚度。
9.如权利要求1至8中任一项所述的光学膜，其中所述丙烯酸纤维素层提供于所述丙烯酸系树脂层的两个表面上。
10.一种光学膜制造方法，其包括: 将各自含有热塑性树脂以及有机溶剂的至少两种类型涂布液(A)以及涂布液(B)自浇铸基板侧以(A)-(B)-(A)的顺序同时或相继浇铸于所述浇铸基板上；以及 移除所述有机溶剂， 其中所述涂布液(A)含有丙烯酸纤维素且所述涂布液(B)含有重量平均分子量为600，000至4，000, 000的丙烯酸系树脂。
11.如权利要求10所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)中所含的所述丙烯酸纤维素的重量平均分子量为50，000至500，000。
12.如权利要求10或11所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)以及所述涂布液(B)的固体浓度各自为16质量％至30质量％。
13.如权利要求10至12中任一项所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)的固体浓度与所述涂布液(B)的固体浓度之差的绝对值为至多10质量％。
14.如权利要求10至13中任一项所述的光学膜制造方法，其中所述涂布液(A)以及所述涂布液(B)的复数粘度各自为10帕斯卡 秒至80帕斯卡 秒，且所述涂布液(B)的复数粘度大于所述涂布液(A)的复数粘度。
15.如权利要求10至14中任一项所述的光学膜制造方法，其中在所述涂布液(A)以及所述涂布液(B)中所含的所述有机溶剂中，甲醇与所述涂布液中的总有机溶剂的比例为20质量％至35质量％。
16.一种光学膜，其由如权利要求10至15中任一项所述的光学膜制造方法制造。
17.一种偏光器，其包括偏光元件以及如权利要求1至9以及16中任一项所述的光学膜。
18.一种液晶显示装置， 其包括如权利要求1至9以及16中任一项所述的光学膜或如权利要求17所述的偏光器。
全文摘要
一种具有丙烯酸系树脂层以及丙烯酸纤维素层的光学膜，其中用作丙烯酸系树脂层的主要成分的丙烯酸系树脂的重量平均分子量为600,000至4,000,000，当光学膜并入液晶显示装置中时几乎不造成显示不均匀。
文档编号G02F1/1335GK103154785SQ201180046589
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者篠田克己, 中山元 申请人:富士胶片株式会社