光學薄膜的製造方法及光學薄膜、偏振板、液晶顯示板用光學補償薄膜及液晶顯示裝置的製作方法

2023-10-20 08:07:47 1

專利名稱：光學薄膜的製造方法及光學薄膜、偏振板、液晶顯示板用光學補償薄膜及液晶顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學薄膜的製造方法。另外，也涉及用該製造方法製作的光學薄膜和具有該光學薄膜的偏振板、液晶顯示板用補償薄膜及液晶顯示裝置。
背景技術：
隨著近年來液晶顯示器市場的興盛，開發出了多種薄膜，例如，在專利文獻 1 3中公開了一種傾斜型相位差薄膜。例如，在專利文獻1中記載著通過使薄膜通過圓周速度不同的2個輥之間，並向 該薄膜賦予剪切力，製作光軸傾斜的薄膜的方法和在TN型液晶顯示器中的應用。但是， 該文獻所述的方法中，存在薄膜的光學特性的差異大、容易對薄膜的表面造成接觸受損 等問題。針對這些問題，在專利文獻2及3中公開了一種具有傾斜結構的薄膜，其中， 通過在橡膠輥和圓周速度可以不同的金屬輥這2個輥之間使含有熱塑性樹脂的組合物的 熔融物通過，對該熔融物賦予剪切力進行制膜，由此可以解決薄膜的光學特性的差異及 對薄膜表面的接觸損傷等問題點。此時，為了使得到的薄膜的品質穩定，制膜時通常使 用的鑄造輥優選旋轉不均少、以高精度控制(例如參考專利文獻4)。另一方面，驅動2 個輥的電動機從製造成本的觀點來看要求對於驅動電動機在高效率的旋轉數的範圍內驅 動，但由於制膜時輥的旋轉數如果過高則會出現面狀的問題等，因此，需要在輥和驅動 電動機之間設置減速器。作為連接在這樣的驅動電動機上的減速器，可以舉出利用齒 輪、傳動帶、蝸輪等的減速器等。目前，在薄膜的製造領域中，在這些減速器中，由於 精密級蝸輪減速器的裝置尺寸為壓縮型，故通常優選使用。已知行星式齒輪及行星式輥 等行星型減速器可在原理上改善輥的速度不均，被用於塗布輥裝置及專利文獻6中所述 的在輥內部內置有發熱器的壓延裝置等中。但是，為使用冷硬軋輥和接觸輥的熔融制膜 裝置時，要求用於使熔融聚合物有效冷卻的加熱介質·致冷劑循環裝置和驅動系統兩者 與輥連結，因此，行星式齒輪及行星式輥等行星型的減速器在關閉輥時存在減速器相互 幹涉的問題，從而不使用。對於熔融膜裝置幹涉，通過使用施密特偶聯劑或使用可以避 免裝置幹涉的長連接連接軸、及將電動機左右顛倒安裝可以避免，不用擔心因驅動部和 輥的連接構造變得複雜導致的新的速度不均及裝置構造變複雜。這樣的情況在使用圓周 速度不同的2個輥製造光學薄膜(例如參考專利文獻2、3及5)時也一樣，實際的現狀是 並沒有對驅動2個輥的電動機中使用的減速器進行詳細的研究。特別是使用2個圓周速 度不同的輥製造膜時，除上述情況外，渦輪減速器尺寸緊湊，從能夠對應高轉矩的觀點 來看非常優選使用，但並沒有嘗試使用行星型的減速器。即，在任一專利文獻中，對於 熔融制膜法接觸輥，均沒有公開在驅動2個輥的電動機中使用行星型的減速器。[專利文獻1]日本特開平6-222213號公報[專利文獻2]日本特開2003-25414號公報[專利文獻3]日本特開2007-38646號公報
[專利文獻4]日本特開2004-90464號公報[專利文獻5]日本特開平11-138634號公報[專利文獻6]日本特開平7-151915號公報

發明內容
但是，本發明人研究的結果發現，液晶顯示器中僅使用光軸傾斜的光學薄膜時，光學補償的效果不充分。例如可知，按照在專利文獻2及3的實施例1的方法製造 薄膜時，得到的薄膜的相位差的傾斜結構的發現量小，並且仍然存在光學特性的MD方 向的差異沒有改善到近年來所要求的水平的問題。本發明是考慮到上述的課題而完成的，本發明的第一目的是提供一種光學薄膜 及其製造方法，所述光學薄膜具有足夠大的傾斜結構、面狀良好、光學特性的MD方向 差異小。另外，本發明的第二目的是提供一種使用該薄膜的偏振板、液晶顯示板用光學 補償薄膜及液晶顯示裝置。本發明人為了解決上述課題進行進一步潛心研究的結果發現，通過利用經由行 星型的減速器連接的驅動電動機驅動夾壓裝置的兩夾壓面，並將利用夾壓面賦予的壓力 及每Im的薄膜的剪切應力控制在本發明的製造方法的範圍內，由此可以製造面狀良好、 具有足夠大的傾斜結構、並且光學特性的MD方向的差異也得到改善的薄膜。為了改善以不同的速度使2個夾壓面移動而對熱塑性樹脂的熔融物施加比現有 的壓力更大的壓力及比現有的剪切應力更大的剪切應力時得到的薄膜的面狀及光學特性 差異，需要如上所述那樣地使用行星型減速器。這是因為第一，對連接在一個夾壓面 上的減速器及電動機施加正(順)方向的負荷，但卻對連接在另一個夾壓面上的減速器及 電動機施加負(逆)方向的負荷。另外，第二是因為，由於需要大的剪切應力(轉矩)， 從製造成本的觀點來看，要求使減速比儘可能大且保持旋轉精度。例如，在使用通常的 齒輪時，如果施加負方向的負荷，則產生使其逆旋轉的力，從而旋轉精度下降，施加大 的轉矩時，由於齒隙等的影響，旋轉精度也下降。在使用傳動帶時，如果施加負方向的 負荷，則產生使其逆旋轉的力，從而使帶的張力變得不穩定，另外，施加大的轉矩時， 同樣會使帶的張力變得不穩定，因此，旋轉精度下降。已知在使用渦輪減速器時，通常 與齒輪相比，可以抑制施加負方向的負荷時使其逆旋轉的力施加在電動機上，本發明人 向夾壓面之間賦予移動速度差並施加比目前的壓力相對大的壓力和比目前的剪切力大的 剪切應力來製造膜時，得到的薄膜的光學特性的MD方向差異出乎意料地差。根據這樣 的研究，預測因齒隙的影響等旋轉精度下降，進而，本發明人使用抑制了齒隙影響的精 密級渦輪減速器在上述條件下制膜，同樣得到的薄膜的光學特性的MD方向差異仍然未 能達到令人滿意的水平。針對上述情況，本發明人採用了為了對應於目前的高轉矩而使減速器尺寸變 大，並且從裝置幹涉的問題考慮採用在光學薄膜的制膜領域特別是用2個輥夾壓製造光 學薄膜時沒有使用的行星型的減速器，使用可避免裝置幹涉的長連接連接軸，在上述的 條件下制膜，結果，令人吃驚地發現可以同時改善得到的薄膜的面狀和光學特性的MD 方向的差異。這樣的結果是從比較渦輪減速器(及精密級渦輪減速器)和行星型的減速 器時的目前的見解、即由於渦輪減速器的設備尺寸緊湊從而可以極大縮短連接軸長度的觀點來看特別優選使用也沒有預測到的。另外，由於要求加熱介質·致冷劑循環裝置和 驅動體系兩者在輥上連接，因此，從裝置幹涉成為問題的情況來看，使用光學薄膜的制 造領域特別是用2個輥夾壓製造光學薄膜時沒有使用的行星型的減速器得到上述那樣的 優選特性的光學薄膜也是無法預測的。本發明發現，通過使用目前沒有使用過的行星型 的減速器，可以率先在上述條件下製造良好特性的光學薄膜。即，發現下述的製造方法及使用該方法製造的薄膜可以解決上述課題，從而完 成了以下記載的本發明。[1] 一種光學薄膜的製造方法，其包括在構成夾壓裝置的第一夾壓面和第二夾 壓面之間使含有熱塑性樹脂的組合物的熔融物通過並連續夾壓成形為薄膜狀的工序，其 中，使所述第一夾壓面的移動速度比所述第二夾壓面的移動速度快，將所述第一夾壓面 和所述第二夾壓面之間的壓力控制在20MPa以上，以通過所述第一夾壓面和所述第二夾 壓面賦予該薄膜每Im寬度3000 30000N的剪切應力的方式進行控制，將所述第一夾壓 面和所述第二夾壓面通過分別經由行星型的減速器連接的驅動電動機驅動。[2]如[1]所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，包括將所述含有熱塑性樹脂 的組合物從模具中熔融擠出的工序和使熔融擠出的熔融物通過所述第一夾壓面和所述第 二夾壓面之間的工序。[3]如[1]或[2]所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述減速器為行星式 輥減速器，並且，對該行星式輥減速器進行防止機械損失變化的控制。[4]如上述[1] [3]中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述防 止機械損失變化的控制通過士 5°C以內的溫度調節設備進行。[5]如上述[1] [4]中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，通過以 額定輸出的20% 80%驅動所述驅動電動機，賦予所述剪切應力。[6]如上述[1] [5]中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述第 一夾壓面和所述第二夾壓面為輥外筒平均壁厚IOmm以上的一對金屬制輥，並且，由該 一對輥夾壓的所述薄膜的捏夾長度為大於Omm且為2mm以內。[7]如上述[1] [6]中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述一 對輥的剛性原材料的外筒厚度/輥直徑的比為1/80以上。[8]如上述[1] [7]中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述熱 塑性樹脂為選自環狀烯烴系樹脂、醯化纖維素系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、苯乙烯系樹脂 或丙烯酸系樹脂中的至少一種。[9] 一種光學薄膜，其特徵在於，從薄膜法線方向測定的波長550nm處的延遲 Re
和在包含傾斜方位和薄膜法線的面內從相對於該法線向傾斜方位側傾斜40°的 方向測定的延遲Re[+40° ]和從相對於該法線向傾斜方位側傾斜-40°的方向測定的延 遲Re[-40° ]滿足以下的關係式⑴及(II)，並且，Re
的薄膜MD方向的差異和 Re[+40° ]-Re[-40° ]的薄膜MD方向的差異都在3nm以內。60nm≤Re
≤300nm(I)40nm≤ γ ≤300nm(II)γ = |Re[+40° ]-Re[_40° ]| (II，)[10] 一種光學薄膜，其是利用上述[1] [8]中任一項所述的光學薄膜的製造方法進行製造的。[11] 一種液晶顯示板用光學補償薄膜，其特徵在於，將[9]或[10]所述的光學薄 膜用於基材。[12]—種偏 振板，其特徵在於，使用至少1種[9]或[10]所述的光學薄膜或[11] 所述的液晶顯示板用光學補償薄膜。[13]—種液晶顯示裝置，其特徵在於，使用至少1種[9]或[10]所述的光學薄膜 或[11]所述的液晶顯示板用光學補償薄膜。本發明可以提供在液晶顯示器中使用時可以實現充分的光學補償的薄膜及其制 造方法。詳細而言，可以得到具有傾斜結構、面狀良好、光學特性的MD方向的差異得 到改善的薄膜。進而，本發明也可以製作比目前的技術的傾斜結構更大的薄膜。具有 上述光學特性的薄膜在用於TN模式、ECB模式、OCB模式的液晶顯示器時，可以實現 充分的光學補償。例如，在TN模式的液晶顯示器中，由於視場角狹小，通常在偏振片 上層疊實現光學補償的設置有由液晶組合物構成的光學補償層的光學補償薄膜(例如WV Film(富士膠片制))使用，使用本發明的薄膜時，即使不利用由液晶組合物構成的光學 補償層，也可以比目前的利用具有由液晶組合物構成的光學補償層的光學補償薄膜更簡 便地進行視場角補償。另外，利用本發明的薄膜的製造方法，可以提供本發明的薄膜。


圖1是表示本發明的半透過型ECB模式液晶顯示裝置中的偏振板的吸收軸、液 晶元件的取向方法及薄膜的滯相軸的平面圖。
具體實施例方式以下，是對本發明的進一步詳細的說明。另外，在本說明書中，「 」所示的 數值範圍是指包括「 」前後所述的數值作為下限值及上限值的範圍。另外，在本說明 書中，「膜的長度方向」是指MD方向(機械方向；縱向)的意思。[薄膜]本發明的光學薄膜(以下，也稱為本發明的薄膜)的特徵在於，使用後述的本發 明的光學薄膜的製造方法進行製造。本發明的薄膜可以優選作為光學用途用膜使用，更優選作為光學補償薄膜使 用，特別優選作為液晶顯示板用光學補償薄膜使用。另外，本發明的薄膜可以是層疊構 造。以下是對本發明的薄膜的詳細說明。(面內方向的延遲Re=厚度方向的延遲Rth)本發明的薄膜含有熱塑性樹脂，從薄膜法線方向測定的波長550nm處的延遲 Re
和在包含薄膜傾斜方位和薄膜法線的面內從相對於該法線向傾斜方位側傾斜40° 的方向測定的延遲Re[+40° ]和從相對於該法線向傾斜方位側傾斜-40°的方向測定的 延遲R4-40。]滿足以下的關係式⑴及(II)，並且，Re
的薄膜MD方向的差異和 |Re[+40° ]-Re[-40° ]|的薄膜MD方向的差異都在3nm以內，這從提高將薄膜裝入液晶 顯示裝置中時的視場角補償能的觀點考慮是優選的。60nm《Re
《300nm(I)
40nm< Y <300nm(II)y = |Re[+40° ]-Re[_40° ]| (II，)在本說明書中，「從薄膜法線傾斜θ°的方向」，定義為從法線方向向傾斜方 向僅傾斜θ°的向膜面方向傾斜的方向。S卩，薄膜面的法線方向為傾斜角0°的方向， 薄膜面內的任意方向為傾斜角度90°的方向。本發明的薄膜優選Re
為65 28011111，更優選為70 200nm，進一步優選 為 75 150nm。本發明的薄膜優選Y為45 250nm，更優選為50 200nm，進一步優選為 55 150nm。進而，本發明的薄膜優選同時滿足下述式(III)及(IV )。75nm<Re
<150nm (III)55nm< Y <150nm ( IV )將上述Re
及上述Y在上述優選範圍內的薄膜用於TN模式、ECB模式、 OCB模式等液晶顯示顯示器的光學補償時，有助於改善視場角特性，可以實現寬視場角 化。進而，本發明的薄膜由於後述的各種光學特性的薄膜MD方向的差異小，因此，在 用於液晶顯示器的光學補償薄膜時，具有色斑極少的優點。(光學特性的薄膜MD方向的差異)本發明的薄膜的Re
的薄膜MD方向的差異為3nm以下。上述Re
的 薄膜MD方向的差異可以由在薄膜MD方向以間隔50mm進行20點的採樣時的測定值的 最大值和最小值的差求得。另外，在本說明書中，Re
的薄膜MD方向的差異也稱 為Re
的短周期變化。Re
的薄膜MD方向的差異優選為2.5nm以下，更優選 為2nm以下。本發明的薄膜的Y的薄膜MD方向的差異為3nm以下。上述、的薄膜MD方 向的差異可以由在薄膜MD方向以間隔50mm進行20點的採樣時的測定值的最大值和最 小值的差求得。另外，在本說明書中，Y的薄膜MD方向的差異也稱為Y的短周期變 化。Y的薄膜MD方向的差異優選為2.5nm以下，更優選為2nm以下。本發明的薄膜對從制膜開始0小時後和24小時後的薄膜分別在MD方向以間隔 50mm進行20點的採樣，在40點時測定Re
得到的值的最大值和最小值的差(以 下，也稱作Re
的經時變化差異)優選為3nm以下。上述Re
的經時變化差異 更優選為2.5nm以下。本發明的薄膜對從制膜開始0小時後和24小時後的薄膜分別在MD方向以間隔 50mm進行20點的採樣，在40點時測定γ得到的值的最大值和最小值的差(以下，也 稱作Y的經時變化差異)優選為3nm以下。上述γ的經時變化差異更優選為2.5nm以 下。在本說明書中，Re
及Rth表示光學各向異性層、薄膜、層壓體等薄膜狀測 定對象物的面內的延遲(nm)、及厚度方向的延遲(nm)。Re
在KOBRA 2IADH或WR (王子計測機器(株)制)中使波長550nm的
光向薄膜狀的測定對象物的法線方向入射進行測定。選擇測定波長Xnm時，手工操作交 換波長選擇過濾器或用程序等變換測定值進行測定。
測定的薄膜狀的測定對象物用1軸或2軸的折射率橢圓體表示時，通過以下的方
法算出Rth。Rth以 面內滯相軸(通過KOBRA 2IADH或WR判定)作為傾斜軸(旋轉軸)(沒 有滯相軸時，以薄膜狀的測定對象物的面內的任意方向作為旋轉軸)，相對於薄膜狀的測 定對象物的法線方向，從法線方向以10度為階段從-50°傾斜到+50°，從各個傾斜方向 入射波長為550nm的光，測定11點的延遲值，以其延遲值和平均折射率的假定值及輸入 的膜厚值為基礎通過KOBRA 2IADH或WR算出。在上述中，是以從法線方向到面內的滯相軸為旋轉軸、具有在某傾斜角度延遲 值變為O的方向的薄膜時，比其傾斜角度大的傾斜角度下的延遲值在將其符號變更為負 時，通過KOBRA21ADH或WR算出。另外，以滯相軸作為旋轉軸(沒有滯相軸時，以薄膜狀的測定對象物的面內的 任意方向為旋轉軸)、從任意傾斜的2方向測定延遲值，以其值和平均折射率的假定值、 及輸入的膜厚值為基礎，通過以下的數學式(A)及(B)可以算出Rth。數式(A)Rth = { (nx+ny) /2_nz} X d數式(B)Μθ]= ηχ-」= 乂一--γτ
Λ . Jsmi-Θ))}2 . JsH-θ)))2 008[8 η-. !Η^)Π
Jny sin sin ~-~- +ηζ cos sin ~-~- LUi> ΜΗ
_ V I I "χ JJ I I JJ J ^ V ；；需要說明的是，式中，Re[ θ]表示從法線方向傾斜角度θ的方向的延遲值。另外，在式(A)及(B)中，ηχ表示面內的滯相軸方向的折射率，ny表示在面內 和ηχ垂直的方向的折射率，ηζ表示與ηχ及ny垂直的方向的折射率，d表示膜厚。測定的薄膜狀的測定對象物不能用1軸或2軸的折射率橢圓體表現，為沒有所謂 的光學軸(optic axis)的測定對象物時，通過以下的方法算出Rth。Rth以面內的滯相軸(通過KOBRA 21ADH或WR判定)作為傾斜軸(旋轉軸)， 相對於薄膜法線方向，以10度為階段從-50°傾斜到+50°，從各個傾斜方向入射波長為 550nm的光，測定11點的上述Re，以該測定得到的延遲值和平均折射率的假定值及輸入 的膜厚值為基礎，通過K0BRA21ADH或WR算出。在上述的測定中，平均折射率的假定值可以使用聚合物手冊 (JOHNWILEY&SONS、INC)、各種光學補償薄膜的目錄中的值。對於平均折射率的 值未知的情況，可用阿貝折射計測定。將主要的光學補償薄膜的平均折射率的值例示 於以下時，為醯化纖維素(1.48)、環烯烴聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙 烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。通過輸入這些平均折射率的假定值和膜厚，通過 K0BRA21ADH或WR算出nx、ny、ηζ。利用該算出的ηχ、ny、ηζ進一步算出Nz = (ηχ-ηζ)/(nx-ny)。另外，Re[e° ]、Rth及折射率的測定波長只要沒有特別的敘述，就為測定波長 550nm處的值。
在本發明中，薄膜的
權利要求
1.一種光學薄膜的製造方法，其包括在構成夾壓裝置的第一夾壓面和第二夾壓面之 間使含有熱塑性樹脂的組合物的熔融物通過並連續夾壓成形為薄膜狀的工序，其中，使所述第一夾壓面的移動速度比所述第二夾壓面的移動速度快，將所述第一夾壓面和所述第二夾壓面之間的壓力控制在20MPa以上，以通過所述第一夾壓面和所述第二夾壓面賦予該薄膜每Im寬度3000 30000N的剪 切應力的方式進行控制，將所述第一夾壓面和所述第二夾壓面通過分別經由行星型的減速器連接的驅動電動 機驅動。
2.如權利要求1所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，包括將所述含有熱塑性樹 脂的組合物從模具中熔融擠出的工序和使熔融擠出的熔融物通過所述第一夾壓面和所述 第二夾壓面之間的工序。
3.如權利要求1或2中所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述減速器為行星 式輥減速器，並且，對該行星式輥減速器進行防止機械損失變化的控制。
4.如權利要求1 3中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述防止機 械損失變化的控制通過士 5°C以內的溫度調節設備進行。
5.如權利要求1 4中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，通過以額定 輸出的20% 80%驅動所述驅動電動機，賦予所述剪切應力。
6.如權利要求1 5中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述第一夾 壓面和所述第二夾壓面為輥外筒平均壁厚IOmm以上的一對金屬制輥，並且，由該一對 輥夾壓的所述膜的捏夾長度為大於0_且為2mm以內。
7.如權利要求1 6中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述一對輥 的剛性原材料的外筒厚度/輥直徑的比為1/80以上。
8.如權利要求1 7中任一項所述的光學薄膜的製造方法，其特徵在於，所述熱塑性 樹脂為選自環狀烯烴系樹脂、醯化纖維素系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、苯乙烯系樹脂或丙 烯酸系樹脂中的至少一種。
9.一種光學薄膜，其特徵在於，在包含薄膜傾斜方位和薄膜法線的面內，從該法線 方向測定的波長550nm處的延遲Re
和從相對於該法線向傾斜方位側傾斜40°的方 向測定的延遲Re[+40° ]和從相對於該法線向傾斜方位的相反側傾斜40°的方向測定的 延遲R4-40。]滿足以下的關係式⑴及(II)，並且，Re
的薄膜MD方向的差異和 |Re[+40° ]-Re[-40° ]|的薄膜MD方向的差異都在3nm以內，60nm≤Re
≤300nm(I)40nm≤ Y ≤300nm(II)Y = |Re[+40° ]-Re[_40° ]| (II，)。
10.一種光學薄膜，其是利用權利要求1 8中任一項所述的光學薄膜的製造方法制 造的。
11.一種液晶顯示板用光學補償薄膜，其特徵在於，將權利要求9或10所述的光學薄 膜用於基材。
12.—種偏振板，其特徵在於，使用至少1種權利要求9或10所述的光學薄膜或權利 要求11所述的液晶顯示板用光學補償薄膜。
13.—種液晶顯示裝置，其特徵在於，使用至少1種權利要求9或10所述的光學薄膜 或權利要求11所述的液晶顯示板用光學補償薄膜。
全文摘要
本發明提供一種光學薄膜，其具有足夠大的傾斜結構、面狀良好且光學特性的MD方向差異小。本發明還提供一種光學薄膜的製造方法，其包含在構成夾壓裝置的第一夾壓面和第二夾壓面之間使含有熱塑性樹脂的組合物的熔融物通過並連續夾壓成形為薄膜狀的工序，其中，使所述第一夾壓面的移動速度比所述第二夾壓面的移動速度快，將所述第一夾壓面和所述第二夾壓面之間的壓力控制在20MPa以上，以通過所述第一夾壓面和所述第二夾壓面賦予該薄膜每1m寬度3000～30000N的剪切應力的方式進行控制，將所述第一夾壓面和所述第二夾壓面通過分別經由行星型的減速器連接的驅動電動機驅動。
文檔編號B29C55/18GK102019684SQ20101028277
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者藤田昭秀 申請人:富士膠片株式會社