光學用拉伸膜以及使用該光學用拉伸膜的偏振片和圖像顯示裝置的製作方法
2023-05-13 12:46:51 5
專利名稱:光學用拉伸膜以及使用該光學用拉伸膜的偏振片和圖像顯示裝置的製作方法
光學用拉伸膜以及使用該光學用拉伸膜的偏振片和圖像顯示裝置技術領域:
本發明涉及對具有負固有雙折射的樹脂進行拉伸而成的光學用拉伸膜、典型地 說為負相位差膜、以及利用了該膜的偏振片和圖像顯示裝置。背景技術:
對樹脂膜進行單軸拉伸或雙軸拉伸而得到的拉伸膜在圖像顯示領域中具有廣泛 的應用。其一種方式中有利用雙折射的相位差膜,該雙折射基於拉伸產生的高分子取 向。相位差膜廣泛用於液晶顯示裝置(LCD)中的色調補償、視角補償。以往,基於通 過雙折射產生的相位差的光程長差(光延遲,retardation)為波長的1/4的λ/4板為用於 LCD的相位差膜之代表。
近年來,隨著光學設計技術的進步,並且由於LCD對消費者的購買吸引力的提 高,逐漸需要可與各種光學設計相對應的相位差膜。例如,作為液晶顯示模式的一種的 平面控制(IPS)模式具有不利用相位差膜就能夠實現廣視角的特徵。但是,在液晶盒的 光學特性方面,由傾斜方向觀察畫面時會產生漏光,由於所謂的「黑浮」而產生顯示圖 像的對比度的降低。另外在與IPS模式相競爭的液晶顯示模式中還有垂直取向(VA)模 式。VA模式無法得到IPS模式那樣的廣視角,但其漏光少,能夠實現高對比度的圖像顯 示。目前,VA模式的可視角擴大技術正急速進步,為了與之相對抗,要求通過相位差膜 的配置來抑制IPS模式下的漏光。
在IPS模式的液晶盒中,厚度方向的折射率小於面內方向的折射率。因此,對 於漏光的抑制,厚度方向的相位差Rth為負的「負相位差膜」是必要的。對於相位差 Rth,當設膜面內的慢軸的折射率為ηχ、膜面內的快軸的折射率為ny、膜厚度方向的折射 率為nz、膜厚度為d時,按照式丨(nX+ny)/2-nz[Xd來求出。負相位差膜是通過具有負 固有雙折射的樹脂的拉伸而得到的。
此外,對於LCD,強烈要求其進一步的薄型化,為了回應該要求,希望有顯示 出大相位差的相位差膜。因此,需要一種膜,該膜是通過對具有負固有雙折射的樹脂進 行拉伸而成的光學用拉伸膜,其能夠製成負相位差膜,同時光學設計自由度高,例如, 可實現較大相位差等。
順便提及,作為光學材料廣泛使用的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有負固有雙 折射。在日本特開平05-66400號公報中記載了可通過PMMA膜的拉伸來得到負相位差 膜。但是,由PMMA形成的相位差膜難以獲得較大的相位差,並且在光學設計的自由度 方面有限。
在日本特開平05-66400號公報中還公開了由聚苯乙烯(PS)形成的負相位差膜, 但PS的玻璃化轉變溫度(Tg)稍低,為80 100°C,難以在要求更高Tg的用途中使用, 即,難以在要求更高耐熱性的用途中使用(例如在圖像顯示裝置中的使用)。
除此以外,已知有由(甲基)丙烯酸酯單元和其它結構單元的共聚物形成的光學用拉伸膜。
在日本特開2007-31537號公報中公開了由具有(甲基)丙烯酸酯單元和芳香族 馬來醯亞胺單元作為結構單元的聚合物形成的拉伸膜。在日本特開2007-31537號公報中 記載了通過使用該膜可以改善IPS模式的LCD的漏光。
在日本專利觀86893號公報中,公開了由下述聚合物形成的拉伸膜該聚合物 由89 40重量% (甲基)丙烯酸甲酯單元、1 50重量%馬來醯亞胺和/或N-取代馬 來醯亞胺單元、以及10 30重量%芳香族乙烯基化合物單元形成,熔融流動指數處於預 定範圍。在日本專利觀86893號公報中記載了將該膜用於黑白顯示LCD的光學補償。另 外,在日本專利觀86893號公報中具體公開了 N-環己基馬來醯亞胺單元作為N-取代馬 來醯亞胺單元,其中,該N-環己基馬來醯亞胺單元通過具有該單元的聚合物的分子鏈取 向而具有對該聚合物賦予正固有雙折射的作用。
在日本特開平06-67021號公報中公開了由具有N_取代馬來醯亞胺單元和苯 乙烯單元作為結構單元的聚合物形成的單軸拉伸性的拉伸膜,其中記載了該聚合物可 以含有(甲基)丙烯酸甲酯單元、(甲基)丙烯酸乙酯單元、丙烯酸丁酯單元(段落編 號
)。另外,在日本特開平06-67021號公報中記載了將該膜用於STN(扭曲向 列)-LCD的光學補償。
但是,對於在日本特開2007-31537號公報和日本專利觀86893號公報中公開的 拉伸膜,難以得到較大的相位差,在光學設計的自由度方面受限。
此外,日本特開平06-67021號公報的拉伸膜由於可撓性低,因而在LCD的製造 工序中的處理性差,其薄膜化也困難。
除此以外,已知有由(甲基)丙烯酸酯單元和其它結構單元的共聚物形成的光學 用拉伸膜。
在日本專利觀86893號公報中,公開了由下述聚合物形成的拉伸膜該聚合物 由89 40重量% (甲基)丙烯酸甲酯單元、1 50重量%馬來醯亞胺和/或N-取代馬 來醯亞胺單元、以及10 30重量%芳香族乙烯基化合物單元形成,熔融流動指數處於預 定範圍。在日本專利觀86893號公報中記載了將該膜用於黑白顯示LCD的光學補償。另 外,在日本專利2886893號公報中具體公開了 N_環己基馬來醯亞胺單元作為N_取代馬 來醯亞胺單元,其中,該N-環己基馬來醯亞胺單元通過具有該單元的聚合物的分子鏈取 向而具有對該聚合物賦予正固有雙折射的作用。
對於日本專利觀86893號公報中公開的拉伸膜,難以得到較大的相位差,在光 學設計的自由度方面受限。
進一步地,在日本專利觀86893號公報中公開的拉伸膜中,有產生下述問題的 情況。光學用拉伸膜通過構成該膜的樹脂的成型進行製造,重要的是,相對於此時所施 加的熱,樹脂、更具體地說樹脂所含有的聚合物儘可能不發生熱分解。若聚合物發生熱 分解,則所得到的拉伸膜會出現產生微小氣泡的現象,產生不能用作光學用膜的部分。 為了儘可能抑制成型時的氣泡的發生,希望開發出由具有更高的耐熱分解特性的樹脂形 成的光學用拉伸膜。
順便提及,如上所述,由PMMA形成的負相位差膜(例如參照日本特開平 05-66400號公報)在光學設計的自由度方面存在限制,例如,具有難以得到較大相位差,等等;由PS形成的負相位差膜因Tg低(低耐熱性)而用途受限。Tg低導致的用 途限制也存在於PMMA形成的負相位差膜,PMMA形成的負相位差膜具有與PS同樣的 100°C左右的Tg。
在日本特開2006-96960號公報、日本特開2008-9378號公報和日本特開 2006-241197號公報中記載了通過在以甲基丙烯酸甲酯(MMA)單元等(甲基)丙烯酸酯 單元為主要結構單元的丙烯酸聚合物的主鏈上導入內酯環結構、戊二酸酐結構等環結構 來提高該聚合物的Tg。但是,這些環結構通過具有該環結構的聚合物分子鏈的取向而具 有對該聚合物賦予正固有雙折射的作用。因此,儘管Tg得到提高,仍不能得到顯示出大 相位差的負相位差膜。非但如此,對聚合物賦予正固有雙折射這樣的環結構的作用比較 大,例如以使Tg為110°C以上的程度導入環結構,由此成為正相位差膜,無法得到負相 位差膜。
在國際公開WO2005/0M311公報中公開了由具有(甲基)丙烯酸酯單元和苯乙 烯單元作為結構單元、在主鏈上導入了戊二醯亞胺結構的聚合物形成的光學用拉伸膜。 苯乙烯單元通過具有該單元的聚合物的分子鏈取向而具有對該聚合物賦予負固有雙折射 的作用。因此,通過在主鏈上導入環結構同時使苯乙烯單元共聚,例如能夠得到Tg上 升至110°C以上的效果,同時能夠實現負相位差膜。但是,WO2005/0M311公報中的聚 合物存在如下問題。WO2005/0M311公報中的聚合物通常通過對(甲基)丙烯酸酯-苯 乙烯共聚物進行環化和醯亞胺化來製造。此時,不參與環化和醯亞胺化的苯乙烯單元存 在於共聚物中,以致環化不充分,難以充分形成有助於Tg提高的戊二醯亞胺結構。此 外,在進行環化和醯亞胺化時,由於苯乙烯單元的存在而在不完全環化部分產生反應性 基團,以其為交聯點進行分子間交聯,從而易於發生成型性降低、產生凝膠等。產生凝 膠的情況下,該凝膠具有光學缺陷,因而難以用作光學用拉伸膜。此外,成型性降低的清況下,有時無法將聚合物成型為膜。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1日本特開平05-66400號公報
專利文獻2日本特開2007-31537號公報
專利文獻3日本專利2886893號公報
專利文獻4日本特開平06-67021號公報
專利文獻5日本特開2006-96960號公報
專利文獻6日本特開2008-9378號公報
專利文獻7日本特開2006-241197號公報
專利文獻8國際公開WO2005/0M311公報
發明內容
本發明的第1目的在於提供一種顯示出負相位差的拉伸膜(負相位差膜),其是 對具有負固有雙折射的樹脂進行拉伸而成的光學用拉伸膜,該光學用拉伸膜在能夠實現 大相位差和/或高玻璃化轉變溫度(Tg)等光學和熱學設計方面的自由度高。
本發明的第2目的在於提供一種拉伸膜,其是對具有負固有雙折射的樹脂進行拉伸而成的光學用拉伸膜,該光學用拉伸膜在能夠實現大相位差等光學設計方面的自由 度高,同時具有優異的可撓性。
本發明的第3目的在於提供一種拉伸膜,其是對具有負固有雙折射的樹脂進行 拉伸而成的光學用拉伸膜,該光學用拉伸膜在能夠實現大相位差等光學設計方面的自由 度高,同時在耐熱分解特性方面優異。
本發明的第4目的在於提供一種顯示出負相位差的拉伸膜(負相位差膜),其是 對具有負固有雙折射的樹脂進行拉伸而成的光學用拉伸膜,該光學用拉伸膜能夠實現大 相位差和高玻璃化轉變溫度(Tg),同時由凝膠等所致的光學缺陷少。
本發明的光學用拉伸膜(第1光學用拉伸膜)是對具有負固有雙折射的樹脂(C) 進行拉伸而成的光學用拉伸膜,上述樹脂(C)含有具有衣康醯亞胺或衣康醯亞胺衍生物 作為結構單元的聚合物(A),該光學用拉伸膜在厚度方向的相位差(Rth)為負。
本發明的光學用拉伸膜(第2光學用拉伸膜)是對具有負固有雙折射的樹脂(E) 進行拉伸而成的光學用拉伸膜;上述樹脂(E)含有聚合物(D)作為主成分,上述聚合物 (D)具有(甲基)丙烯酸酯單元、芳香族乙烯基化合物單元和芳香族馬來醯亞胺單元作為 結構單元,且該聚合物(D)的固有雙折射為負;上述聚合物(D)的重均分子量為10萬 30萬;上述聚合物(D)中的(甲基)丙烯酸酯單元的含量X、芳香族乙烯基化合物單元 的含量Y和芳香族馬來醯亞胺單元的含量Z以重量%表示時滿足下式。
30<X<70
5<Y<30
10<Ζ<40
Y < Z
本發明的光學用拉伸膜(第3光學用拉伸膜)是對具有負固有雙折射的樹脂(G) 進行拉伸而成的光學用拉伸膜;上述樹脂(G)含有聚合物(F)作為主成分,上述聚合物 (F)具有(甲基)丙烯酸酯單元、芳香族乙烯基化合物單元和芳香族馬來醯亞胺單元作為 結構單元,且該聚合物(F)的固有雙折射為負;上述聚合物(F)的重均分子量為10萬 30萬;上述聚合物(F)中的(甲基)丙烯酸酯單元的含量X、芳香族乙烯基化合物單元 的含量Y和芳香族馬來醯亞胺單元的含量Z以重量%表示時滿足下式。
45<Χ<85
10<Υ<40
5<Ζ<20
Y > Z
本發明的光學用拉伸膜(第4光學用拉伸膜)是對具有負固有雙折射的樹脂⑴ 進行拉伸而成的光學用拉伸膜,上述樹脂⑴含有具有正固有雙折射的丙烯酸聚合物(H) 以及具有負固有雙折射的苯乙烯系聚合物⑴;上述光學用拉伸膜在厚度方向的相位差 (Rth)為負且其絕對值為30nm以上;上述光學用拉伸膜的玻璃化轉變溫度(Tg)為110°C 以上。
本發明的偏振片具備本發明的光學用拉伸膜(第1、第2、第3或第4光學用拉 伸膜)。
本發明的圖像顯示裝置具備本發明的光學用拉伸膜(第1、第2、第3或第4光8學用拉伸膜)。
第1光學用拉伸膜將具有衣康醯亞胺或衣康醯亞胺衍生物作為結構單元的聚合 物(A)用作以往未曾使用的新穎的光學材料,由此製成光學和熱學的設計自由度高、顯 示出負相位差的拉伸膜(負相位差膜)。在第1光學用拉伸膜中,能夠實現例如大相位差 和/或高Tg。
具備第1光學用拉伸膜的本發明的偏振片可以適當地用於各種用途、例如可適 當地用於圖像顯示裝置。此外,具備第1光學用拉伸膜的本發明的圖像顯示裝置的圖像 顯示特性優異,例如,由傾斜方向觀察圖像時的漏光少,等等,可優異地適應進一步薄 型化的要求。
第2光學用拉伸膜是對含有聚合物(D)作為主成分的樹脂(E)進行拉伸而成的, 即,其含有聚合物(D)作為主成分。由此使其光學設計的自由度高,例如能夠製成顯示 出大相位差的負相位差膜。第2光學用拉伸膜進一步具有優異的可撓性。
具備第2光學用拉伸膜的本發明的偏振片可以適當地用於各種用途、例如可適 當地用於圖像顯示裝置。此外,具備第2光學用拉伸膜的本發明的圖像顯示裝置的圖像 顯示特性優異,例如,由傾斜方向觀察圖像時的漏光少,等等,因而可優異地適應進一 步薄型化的要求。
第3光學用拉伸膜是對含有聚合物(F)作為主成分的樹脂(G)進行拉伸而成的, 即,其含有聚合物(F)作為主成分。由此使其光學設計的自由度高,例如能夠製成顯示 出大相位差的負相位差膜。第3光學用拉伸膜進一步具有優異的耐熱分解特性。
具備第3光學用拉伸膜的本發明的偏振片可以適當地用於各種用途、例如可適 當地用於圖像顯示裝置。此外,具備第3光學用拉伸膜的本發明的圖像顯示裝置的圖像 顯示特性優異,例如,由傾斜方向觀察圖像時的漏光少,等等,可優異地適應進一步薄 型化的要求。
第4光學用拉伸膜是對含有具有正固有雙折射的丙烯酸聚合物(H)以及具有負固 有雙折射的苯乙烯系聚合物⑴的樹脂⑴進行拉伸而成的。由此,該第4光學用拉伸膜 為能夠實現以絕對值計為30nm以上的大相位差以及110°C以上的高Tg、同時由凝膠等所 致的光學缺陷少、顯示出負相位差的拉伸膜(負相位差膜)。
具備第4光學用拉伸膜的本發明的偏振片可以適當地用於各種用途、例如可適 當地用於圖像顯示裝置。此外,具備第4光學用拉伸膜的本發明的圖像顯示裝置的圖像 顯示特性優異,例如,由傾斜方向觀察圖像時的漏光少,等等,因而可優異地適應進一 步薄型化的要求。具體實施方式
本說明書中的「樹脂」是比「聚合物」更寬泛的概念。樹脂例如可以由1種或 2種以上的聚合物構成,還可以根據需要含有聚合物以外的材料(例如紫外線吸收劑、抗 氧化劑、填料、增塑劑等添加劑)。
(第1光學用拉伸膜)
[聚合物(A)]
聚合物(A)具有衣康醯亞胺或衣康醯亞胺衍生物作為結構單元。
衣康醯亞胺和衣康醯亞胺衍生物具有下式( 所示的結構。
化1
權利要求
1.一種光學用拉伸膜,其是對具有負固有雙折射的樹脂(C)進行拉伸而成的光學用 拉伸膜,上述樹脂(C)含有聚合物(A),該聚合物(A)具有衣康醯亞胺或衣康醯亞胺衍生物 作為結構單元,該光學用拉伸膜在厚度方向的相位差(Rth)為負。
2.如權利要求1所述的光學用拉伸膜,其中,所述聚合物(A)具有衣康醯亞胺衍生物 作為結構單元,上述衣康醯亞胺衍生物為N-取代衣康醯亞胺。
3.如權利要求2所述的光學用拉伸膜,其中,所述N-取代衣康醯亞胺具有下式(1) 所示的結構化17
4.如權利要求3所述的光學用拉伸膜,其中,所述R1是芳香族基團或碳原子數為1 6的脂肪族烴基。
5.如權利要求1所述的光學用拉伸膜,其玻璃化轉變溫度為120°C以上。
6.如權利要求1所述的光學用拉伸膜,其中,將膜面內的慢軸和快軸方向的折射率分 別設為nx和ny、將膜厚度方向的折射率設為nz時,nx、ny和nz滿足下式(a)、(b)或(C)nz > nx = ny(a)nz = nx > ny(b)nx > nz > ny 且 nz > (nx+ny) /2 (c)。
7.一種偏振片,其具備權利要求1 6的任一項所述的光學用拉伸膜。
8.一種圖像顯示裝置,其具備權利要求1 6的任一項所述的光學用拉伸膜。
9.一種光學用拉伸膜,其是對具有負固有雙折射的樹脂(E)進行拉伸而成的光學用拉 伸膜;上述樹脂(E)含有聚合物(D)作為主成分,上述聚合物(D)具有(甲基)丙烯酸酯單 元、芳香族乙烯基化合物單元和芳香族馬來醯亞胺單元作為結構單元,且該聚合物(D) 的固有雙折射為負;上述聚合物(D)的重均分子量為10萬 30萬;上述聚合物(D)中的(甲基)丙烯酸酯單元的含量X、芳香族乙烯基化合物單元的含 量Y和芳香族馬來醯亞胺單元的含量Z以重量%表示時滿足下式 30<X<70 5<Y<30
10.如權利要求9所述的光學用拉伸膜,其中,所述含量X分別大於所述含量Y和Ζ。
11.如權利要求9所述的光學用拉伸膜,其中,所述含量X以重量%表示為 50《Χ《70。
12.如權利要求9所述的光學用拉伸膜,其玻璃化轉變溫度為120°C以上。
13.如權利要求9所述的光學用拉伸膜,其中,所述(甲基)丙烯酸酯單元為甲基丙 烯酸甲酯單元。
14.如權利要求9所述的光學用拉伸膜,其中,所述芳香族乙烯基化合物單元為苯乙 烯單元。
15.如權利要求9所述的光學用拉伸膜,其中,所述芳香族馬來醯亞胺單元為N-苯基 馬來醯亞胺單元。
16.如權利要求9所述的光學用拉伸膜,其中,該光學用拉伸膜在厚度方向的相位差 Rth為負且其絕對值為IOOnm以上,該絕對值是每100 μ m膜厚的絕對值;該光學用拉伸 膜通過JIS P8115所規定的耐折強度試驗進行測定而得到的耐折次數(MIT次數)為400次 以上。
17.一種偏振片,其具備權利要求9 16的任一項所述的光學用拉伸膜。
18.一種圖像顯示裝置,其具備權利要求9 16的任一項所述的光學用拉伸膜。
19.一種光學用拉伸膜,其是對具有負固有雙折射的樹脂(G)進行拉伸而成的光學用 拉伸膜;上述樹脂(G)含有聚合物(F)作為主成分,上述聚合物(F)具有(甲基)丙烯酸酯 單元、芳香族乙烯基化合物單元和芳香族馬來醯亞胺單元作為結構單元,且該聚合物(F) 的固有雙折射為負;上述聚合物(F)的重均分子量為10萬 30萬;上述聚合物(F)中的(甲基)丙烯酸酯單元的含量X、芳香族乙烯基化合物單元的含 量Y和芳香族馬來醯亞胺單元的含量Z以重量%表示時滿足下式 45<X<85 10<Y<40 5<Ζ Ζ。
20.如權利要求19所述的光學用拉伸膜,其中,所述含量X、Y和Z以重量%表示為55<Χ<82 15<Υ<35 8<Ζ<120
21.如權利要求19所述的光學用拉伸膜,其玻璃化轉變溫度為120°C以上。
22.如權利要求19所述的光學用拉伸膜,其中,所述(甲基)丙烯酸酯單元為甲基丙 烯酸甲酯單元。
23.如權利要求19所述的光學用拉伸膜,其中,所述芳香族乙烯基化合物單元為苯乙烯單元。
24.如權利要求19所述的光學用拉伸膜,其中,所述芳香族馬來醯亞胺單元為N-苯 基馬來醯亞胺單元。
25.如權利要求19所述的光學用拉伸膜,其中,所述光學用拉伸膜通過JISK7120規 定的熱重測定法而求得的5%熱失重溫度為300°C以上。
26.一種偏振片,其具備權利要求19 25的任一項所述的光學用拉伸膜。
27.一種圖像顯示裝置,其具備權利要求19 25的任一項所述的光學用拉伸膜。
28.—種光學用拉伸膜,其是對具有負固有雙折射的樹脂⑴進行拉伸而成的光學用 拉伸膜,上述樹脂⑴含有具有正固有雙折射的丙烯酸聚合物(H)以及具有負固有雙折射的苯 乙烯系聚合物⑴;上述光學用拉伸膜在厚度方向的相位差(Rth)為負且其絕對值為30nm以上; 上述光學用拉伸膜的玻璃化轉變溫度為110°C以上。
29.如權利要求28所述的光學用拉伸膜,其中,所述丙烯酸聚合物(H)在主鏈上具有 環結構。
30.如權利要求29所述的光學用拉伸膜,其中,所述環結構為內酯環結構。
31.如權利要求28所述的光學用拉伸膜,其中,所述樹脂⑴中所述丙烯酸聚合物 (H)的含量為50重量% 80重量%、所述苯乙烯系聚合物⑴的含量為20重量% 50重量%。
32.如權利要求28所述的光學用拉伸膜,其中,所述苯乙烯系聚合物⑴為丙烯 腈-苯乙烯共聚物。
33.如權利要求28所述的光學用拉伸膜,其中,所述苯乙烯系聚合物⑴為接枝聚合 物,該接枝聚合物具有橡膠質聚合物的主鏈以及與上述主鏈鍵合的苯乙烯系的接枝鏈。
34.一種偏振片,其具備權利要求28 33的任一項所述的光學用拉伸膜。
35.一種圖像顯示裝置,其具備權利要求28 33的任一項所述的光學用拉伸膜。
全文摘要
本發明提供通過對具有負固有雙折射的樹脂進行拉伸而成的光學用拉伸膜,該光學用拉伸膜能夠在厚度方向上實現較大的負相位差,同時各種特性優異,例如,具有高耐熱性、具有高可撓性、具有高耐熱分解特性、較少發生凝膠等光學缺點等。例如,對含有具有衣康醯亞胺或衣康醯亞胺衍生物作為結構單元的聚合物且具有負固有雙折射的樹脂進行拉伸而成的本發明的光學用拉伸膜能夠在厚度方向上實現較大的負相位差、並且具有高耐熱性。
文檔編號C08J5/18GK102027048SQ20098011691
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月11日 優先權日2008年5月12日
發明者上田賢一, 中西秀高, 塩谷佳之, 宮井孝, 巖井邦浩, 清水鬱雄, 渡部弘康 申請人:株式會社日本觸媒