CN100480748C - 光学膜、光学补偿膜、起偏振板、液晶显示单元和自发光显示单元 - Google Patents
光学膜、光学补偿膜、起偏振板、液晶显示单元和自发光显示单元 Download PDFInfo
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Abstract
一种光学膜,其Re(λ)和Rth(λ)满足以下两式:0≤Re(590)≤10,|Rth(590)|≤25,其中Re(λ)是波长λnm下的平面延迟值(nm);和Rth(λ)是波长λnm下的膜厚度方向延迟值(nm)。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示单元中用的光学膜。本发明还涉及光学材料如光学补偿膜,使用它的起偏振板以及显示单元。
背景技术
由于纤维素酰化物膜具有优异的韧性和阻燃性,其已被用于照相支撑体和各种光学材料中。近年来,特别是纤维素酰化物膜经常用作液晶显示单元的光学透明膜。由于高光学透明度和高光学各向同性的原因,纤维素酰化物膜优选用作利用偏振的单元如液晶显示单元的光学材料。因此,纤维素酰化物膜已被用作光学补偿膜支撑体,从而补偿从一定角度观看的显示(观察角补偿)。
偏光板是构成液晶显示单元的元件之一,通过将保护起偏振器的膜粘合到起偏振器的至少一侧而构成。通常,通过用碘或二色性染料使拉伸的聚乙烯醇(PVA)基膜染色得到起偏振器。作用保护起偏振器的膜,在许多情况下使用与PVA可直接粘合的纤维素酰化物膜,特别是三乙酰基纤维素膜。这种保护起偏振器的膜光学各向同性优异,并且起偏振板的特性很大程度上取决于保护起偏振器的膜的光学特性。
在目前使用的液晶显示单元中,强烈需要改进观察角特性。因此,用作保护起偏振器的膜的光学透明膜,光学补偿膜支撑体等应该是光学各向同性的。为达到光学各向同性,重要的是双折射和光学膜厚度的积所代表的延迟值较小。为提高从一定角度观看的显示,特别需要不仅降低延迟值(Re),而且需要降低膜厚度方向的延迟值(Rth)。更具体而言,在评估光学透明膜的光学性能时,需要测量的平面Re是较小值,且即使测量角变化时Re也没有变化。
为解决此问题,迫切要求进一步改进纤维素酰化物膜,通过降低其光学各向异性,在与PVA粘合时具有有利的性能。更具体而言,优选的光学各向同性的光学透明膜是纤维素酰化物膜,其延迟值Re几乎是0,并且延迟角变化较小(即,Rth也几乎是0)。
在制备纤维素酰化物膜的过程中,实际上是加入被称作是增塑剂的化合物来改进成膜性能。增塑剂的例子包括磷酸三酯,如磷酸三苯基酯和磷酸联苯基二苯基酯和邻苯二甲酸酯(参见,例如,PurasuchikkuZairyo Koza,Vol.17,Nikkan Kogyo Shinbun,Ltd.,Senisokei Jushi,121页(1970))。已知的是这些增塑剂中的一些具有降低纤维素酰化物膜光学各向异性的作用。例如,特定脂肪酸酯已被公开(参见,例如,JP-A-2001-247717)。然而,这些已知的化合物仅能不充分地降低纤维素酰化物膜的光学各向异性。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种光学膜,其具有低光学各向异性(Re,Rth)并基本上是光学各向同性的。也想要提供一种光学膜,其在光学各向异性(Re,Rth)的波长分散较小,并且即使在拉伸或收缩后也表现出低的光学各向异性(Re,Rth)。
本发明的第二目的是提供光学材料,如使用具有低光学各向异性和波长低分散的光学膜构成的光学补偿膜和起偏振板,和使用它的液晶显示单元和自发光显示单元。
(1)一种光学膜,其Re(λ)和Rth(λ)满足下式:
0≤Re(590)≤10
|Rth(590)|≤25
其中Re(λ)是波长λnm下的平面延迟值(按nm计);和Rth(λ)是波长λnm下的膜厚度方向延迟值(按nm计)。
(2)如上述(1)所述的光学膜,其中光学膜满足下式(IX):
(IX)|ReMAX-ReMIN|≤3和|RthMAX-RthMIN|≤5
其中ReMAX和RthMAX是随机切下的1m2膜片的最大延迟值(按nm计);ReMIN和RthMIN是其最小延迟值(按nm计)。
(3)如上述(1)或(2)所述的光学膜,其中在拉伸或收缩15%或更大后,Re和Rth中的至少一个表现出0~20nm的变化。
(4)如上述(1)~(3)中任一项所述的光学膜,其中在拉伸或收缩0%或更大但小于15%后,Re和Rth中的至少一个表现出0~10nm的变化。
(5)如上述(1)~(4)中任一项所述的光学膜,其满足下式(IV):
(IV)|Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35。
(6)如上述(1)~(5)中任一项所述的光学膜,其中光学膜包括纤维素酰化物,纤维素酰化物的酰基取代基均是乙酰基,其总取代度为2.50~3.00,其平均聚合度为180~700。
(7)如上述(1)~(5)中任一项所述的光学膜,其中光学膜包括满足全部下式(SE-1)~(SE-3)的纤维素酰化物:
(SE-1) 2.50≤SA+SB≤3.00
(SE-2) 0≤SA≤2.5
(SE-3) 0.5≤SB≤3.00。
其中,SA是乙酰基的取代度;和SB是具有3~22个碳原子的取代的酰基的取代度。
(8)如上述(1)~(5)中任一项所述的光学膜,其中光学膜包括降冰片烯聚合物。
(9)如上述(1)~(8)中任一项所述的光学膜,其光弹性系数为25×10-13cm2/dyne或更小。
(10)如上述(1)~(9)中任一项所述的光学膜,其中光学膜的碱-皂化的表面接触角是55°或更小。
(11)一种光学补偿膜,其中Re(590)为0~200nm和|Rth(590)|为0~400nm的光学各向异性层层压到如上述(1)~(10)中任一项所述的光学膜上。
(12)如上述(11)所述的光学补偿膜,其中光学各向异性层包括聚合物膜。
(13)如上述(12)所述的光学补偿膜,其制备如下:在如上述(1)~(10)中任一项所述的光学膜上铺展和固定液化的固体聚合物,使得到的包括固化物质的透明膜()和光学膜的叠层进行拉伸处理和/或收缩处理。
(14)如上述(13)所述的光学补偿膜,其中拉伸处理和/或收缩处理在高于固体聚合物和光学膜的玻璃化转变温度的温度下进行。
(15)如上述(13)或(14)所述的光学补偿膜,其制备如下:在光学膜上铺展和固定液化的固体聚合物之前,使光学膜进行拉伸处理和/或收缩处理,在光学膜上铺展和固定液化的固体聚合物,使得到的包括固化物质的透明膜()和光学膜的叠层进行拉伸处理和/或收缩处理。
(16)如上述(13)~(15)中任一项所述的光学补偿膜,其中对包括透明膜和光学膜的叠层进行的拉伸处理和/或收缩处理在光学膜中残余溶剂含量为1.5质量%(wt.%)或更小的状态下进行。
17.如上述(13)~(15)中任一项所述的光学补偿膜,其中在光学膜上铺展和固定液化的固体聚合物之前,对光学膜进行的拉伸处理和/或收缩处理在光学膜中残余溶剂含量为1.5质量%或更大但不超过70质量%的状态下进行。
(18)如上述(13)~(17)中任一项所述的光学补偿膜,其中在拉伸处理和/或收缩处理后,包括透明膜和光学膜的叠层的透明膜和光学膜中的残余溶剂含量为1.5质量%或更小。
(19)如上述(12)~(18)中任一项所述的光学补偿膜,其中聚合物膜和固体聚合物是至少一种选自聚酰胺,聚酰亚胺,聚酯,聚醚酮,聚芳基醚酮,聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺的成分。
(20)如上述(11)~(19)中任一项所述的光学补偿膜,其中光学各向异性层由表现出负双折射率的聚合物形成。
(21)一种起偏振板,其中至少一种选自如上述(1)~(10)中任一项所述的光学膜和如上述(11)~(20)中任一项所述的光学补偿膜的膜用作起偏振器的至少一个保护膜。
(22)一种液晶显示单元,其中使用如上述(1)~(10)中任一项所述的光学膜,如上述(11)~(20)中任一项所述的光学补偿膜或如上述(21)所述的起偏振板。
(23)如上述(22)所述的液晶显示单元,其中使用VA型的。
(24)一种自发光显示单元,其中使用如上述(1)~(10)中任一项所述的光学膜,如上述(11)~(20)中任一项所述的光学补偿膜或如上述(21)所述的起偏振板。
根据本发明,可以提供一种具有低光学各向异性和波长低分散性的光学膜。此外,通过使用本发明的光学膜作为光学补偿膜的支撑体,光学补偿膜本身可以表现出光学性能。此外,通过使用本发明的光学膜作为起偏振板的保护膜,可以改进起偏振板的光学特性。通过在显示单元如液晶显示单元中使用这些起偏振板和光学补偿膜,可以改进观察角特性,并减小面的不均匀性。
具体实施方式
接下来,详细说明本发明的光学膜。
本发明的光学膜其特征在于Re(λ)和Rth(λ)满足下式:
0≤Re(590)≤10和|Rth(590)|≤25
其中Re(λ)是波长λnm下的平面延迟值(按nm计);和Rth(λ)是波长λnm下的膜厚度方向延迟值(按nm计)。
关于本发明光学膜的延迟值,优选的是0≤Re(590)≤5和|Rth(590)|≤10,更优选0≤Re(590)≤2和|Rth(590)|≤3。
通过将光学膜的延迟值控制在上述范围内,可以减小颜色变化随观察角的变化。
本发明的光学膜使用聚合物材料构成。聚合物材料的例子包括乙酸酯聚合物,聚醚砜,聚砜,聚碳酸酯,聚降冰片烯,聚烯烃,丙烯酸类聚合物,纤维素树脂,多芳基化物,聚苯乙烯,聚乙烯醇,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,液晶聚合物,和丙烯酸类热固性和UV-固化树脂,氨基甲酸酯类,丙烯酰氨基甲酸酯类,环氧类,硅树脂类等。纤维素酰化物是特别优选的。
[用于合成纤维素酰化物的原料棉]
在本发明中用于合成纤维素酰化物的原料纤维素的例子包括棉绒和木浆(硬木浆和软木浆)。可以从任何纤维素材料得到纤维素酰化物,在某些情况下也可以使用混合物。这些原料棉详细记载在例如Purasuchikku Zairyo Koza(17),Senisokei Jushi(Marusawa和Uda,TheNikkan Kogyo Shinbun,Ltd.,1970)和Japan Institute of Invention andInnovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745,7~8页中。即,可以使用其中报道的纤维素材料,对本发明纤维素酰化物膜的材料没有特别限制。
[纤维素酰化物的取代度]
下面,阐明从上述纤维素材料制备的本发明纤维素酰化物膜。在本发明的纤维素酰化物中,纤维素中的羟基被酰化。作为取代基,可以使用具有2~22个碳原子的酰基。在本发明的纤维素酰化物中,纤维素中羟基的取代度没有特别限制。可以通过测量取代纤维素中羟基的乙酸或具有3~22个碳原子的脂肪酸的结合程度并通过计算来确定取代度。可以根据ASTM D-817-91进行测量。
如上所述,在本发明的纤维素酰化物中,纤维素中羟基的取代度没有特别限制。优选的是酰基对羟基的取代度为2.50~3.00,更优选2.75~3.00,更优选2.85~3.00。
在取代纤维素中羟基的乙酸或具有3~22个碳原子的脂肪酸中,具有2~22个碳原子的酰基可以是脂肪族基团或烯丙基,没有限制。可以使用单个基团或两个或更多个基团的混合物。可以使用例如纤维素的烷基羰基酯,烯基羰基酯,芳香羰基酯和芳香烷基羰基酯,每一种任选地具有另外的取代基。酰基的优选例子包括乙酰基,丙酰基,丁酰基,庚酰基,己酰基,辛酰基,癸酰基,十二烷酰基,十三烷酰基,十四烷酰基,十六烷酰基,十八烷酰基,异丁酰基,叔丁酰基,环己烷羰基,油酰基,苯甲酰基,萘基羰基和肉桂酰基。其中,乙酰基,丙酰基,丁酰基,十二烷酰基,十八烷酰基,叔丁酰基,油酰基,苯甲酰基,萘基羰基,肉桂酰基是优选的,乙酰基,丙酰基和丁酰基是更优选的。
在酰基取代基不限于乙酰基的情况下,本发明中还优选的是使用满足全部下式(SE-1)~(SE-3)的纤维素酰化物。
式(SE-1) 2.50≤SA+SB≤3.00
式(SE-2) 0≤SA≤2.5
式(SE-3) 0.5≤SB≤3.00。
在上式(SE-1)~(SE-3)中,SA是乙酰基的取代度;和SB是具有3~22个碳原子的取代的酰基的取代度。
本文中,术语"乙酰基的取代度"指在纤维素2-,3-和6-位的酰化比之和(即,取代度1表明100%酰化)。在本发明中,优选的是2.75≤SA+SB≤3.00,更优选2.85≤SA+SB≤2.97。关于SA,还优选的是0≤SA≤2.20,更优选0≤SA≤2.0。关于SB,还优选的是0.80≤SB≤2.97,更优选1.25≤SB≤2.97。尽管在本发明中没有特别限制纤维素2-,3-和6-位的羟基取代度,但6-位的羟基取代度优选是0.7或更大,更优选0.8或更大,更优选0.85或更大。由于这种结构,不仅可以防止因电子束照射引起的纤维素酰化物降解,还可以提高溶解度以及耐湿性和耐热性。
在本发明的纤维素酰化物中,取代基B所代表的具有3~22个碳原子的酰基可以是脂肪族酰基或芳香族酰基。在本发明纤维素酰化物中的酰基是脂肪族酰基的情况下,其优选具有3~18个碳原子,更优选3~12个碳原子,更优选3~8个碳原子。这种脂肪族酰基的例子包括烷基羰基,烯基羰基和炔基羰基。在本发明的纤维素酰化物中酰基是芳香族酰基的情况下,其优选具有6~22个碳原子,更优选6~18个碳原子,更优选6~12个碳原子。
这些酰基中的每一个可以具有取代基。酰基的优选例子包括丙酰基,丁酰基,丁酰基,庚酰基,己酰基,辛酰基,癸酰基,十二烷酰基,十三烷酰基,十四烷酰基,十六烷酰基,十八烷酰基,异丁酰基,叔丁酰基,环己烷羰基,油酰基,苯甲酰基,萘羰基,邻苯二甲酰基和肉桂酰基。其中,丙酰基,丁酰基,十二烷酰基,十八烷酰基,叔丁酰基,油酰基,苯甲酰基,萘基羰基和肉桂酰基是优选的,乙酰基,丙酰基和丁酰基是更优选的。
满足式(SE-1)~(SE-3)的本发明纤维素酰化物的优选例子包括纤维素丙酸酯,纤维素乙酸酯丙酸酯,纤维素乙酸酯丁酸酯,纤维素丙酸酯丁酸酯,纤维素乙酸酯丙酸酯丁酸酯,纤维素乙酸酯己酸酯,纤维素乙酸酯辛酸酯,纤维素乙酸酯环己酸酯,纤维素乙酸酯癸酸酯,纤维素乙酸酯金刚烷羧酸酯,纤维素乙酸酸硫酸酯,纤维素乙酸酯氨基甲酸酯,纤维素丙酸酯硫酸酯,纤维素乙酸酯丙酸酯硫酸酯,纤维素乙酸酯邻苯二甲酸酯等。更优选例子包括纤维素丙酸酯,纤维素乙酸酯,纤维素丁酸酯,纤维素乙酸酯丁酸酯,纤维素丙酸酯丁酸酯,纤维素乙酸酯己酸酯,纤维素乙酸酯辛酸酯等。其更优选例子包括纤维素丙酸酯,纤维素丁酸酯,纤维素乙酸酯丙酸酯和纤维素乙酸酯丁酸酯。在这种情况下,乙酰基和具有3个或更多个碳原子的酰基的取代度分别落入上述范围内。可以根据取代度得到所需的特性(特别是光学特性)。
本发明的发明人进行了广泛研究,发现当取代纤维素中羟基的上述酰基取代基包括基本上选自乙酰基,丙酰基和丁酰基的至少两种,并且总取代度为2.50~3.00时,可以降低纤维素酰化物膜的光学各向异性。酰基取代度优选为2.75~3.00,更优选2.85~3.00。
[纤维素酰化物的聚合度]
本发明纤维素酰化物的聚合度(以粘度-平均聚合度表达)优选为180~700。在纤维素乙酸酯中,聚合度优选为180~550,更优选180~400,特别优选180~350。在聚合度过高的情况下,纤维素酰化物的浓液具有高粘度,因此,几乎不能通过浇铸形成膜。可以通过限制粘度方法(Kazuo Uda & Hideo Saito,SFN-I GAKKAISHI,Vol.18,No.1,105-120页,1962)测量平均聚合度。此方法更详细地记载在JP-A-9-95538中。
通过凝胶渗透色谱分析本发明纤维素酰化物的分子量分布。较小的多分散性指数Mw/Mn(Mw:重均分子量,Mn:数均分子量)和较窄的分子量分布是优选的。更具体而言,Mw/Mn优选为1.0~3.0,更优选1.0~2.0,最优选1.0~1.6。
当除去低分子量成分时,平均分子量(聚合度)增大,但粘度低于通常纤维素酰化物,从而可以使用。通过从用常规方法合成的纤维素酰化物中除去低分子量成分可以得到含有少量低分子量成分的纤维素酰化物。可以通过用适合的有机溶剂洗涤纤维素酰化物来除去低分子量成分。在制备含有较少低分子量成分的纤维素酰化物的情况下,优选的是将乙酰化中硫酸催化剂的量控制到0.5~25质量份/100质量份纤维素酰化物。从有利于分子量分布的角度考虑(即,具有均匀的分子量分布),通过将硫酸催化剂的量控制在上述范围内,可以合成纤维素酰化物。在制造本发明的纤维素酰化物过程中,水含量比优选是2质量%或更小,更优选1质量%或更小,特别优选0.7质量%或更小。通常,纤维素酰化物含有水,已知的是水含量比为2.5~5质量%。为调节本发明中纤维素酰化物的水含量比,需要干燥纤维素酰化物。干燥方法没有特别限制,只要能达到所需的水含量比。为了得到用于本发明的纤维素酰化物,可使用详细记载在Japan Institute of Invention and InnovationJournal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,JapanInstitute of Invention and Innovation),7~12页中的原料棉和合成方法。作为本发明的纤维素酰化物,还可以使用两种或更多种纤维素酰化物的混合物,只要这些纤维素酰化物满足上述取代基,取代度,聚合度,分子量分布等的需求。
在本发明中,优选使用仅包括乙酰基作为酰基取代基、总取代度为2.50~3.00和平均聚合度为180~700的纤维素酰化物。
[纤维素酰化物的添加剂]
可以根据目的在生产的各步骤中向本发明的纤维素酰化物溶液中,加入各种添加剂(例如,降低光学各向异性的化合物,波长分散调节剂,UV-阻断剂,增塑剂,抗降解剂,细粒子,光学特性-控制剂等)。下面,说明这些添加剂。这些添加剂可以在制备浓液的步骤中加入。可选择地,在制备浓液的最终步骤中进行加入添加剂的步骤。
[降低纤维素酰化物膜光学各向异性的化合物的结构特性]
下面,说明降低光学膜特别是纤维素酰化物膜光学各向异性的化合物。本发明的发明人进行了广泛研究,通过使用抑制纤维素酰化物在膜平面和膜厚度方向的取向的化合物,充分降低了光学各向异性,从而将Re降低到0,将Rth降低到接近于0。为此,有利的是使用降低光学各向异性的化合物,其与纤维素酰化物充分相容,并且其本身具有棒状结构或平面结构。在具有多个平面官能团如芳香基团的情况下,更具体而言,不是在一个平面中具有这些官能团的非平面结构是有利的。
作为降低纤维素酰化物膜光学各向异性的化合物的例子,可以使用下式(1)~(19)所代表的化合物。
式(1)
在上式中,R11~R13每一个独立地代表具有1~20个碳原子的脂肪族基团。R11~R13可以键合到一起形成环。
式(2) 式(3)
在式(2)和(3)中,Z代表碳原子,氧原子,硫原子或-NR25-,其中R25代表氢原子或烷基。含有Z的5-或6-元环可以具有取代基。Y21和Y22每一个独立地代表具有1~20个碳原子的酯基团,烷氧基羰基,酰氨基或氨基甲酰基。Y21和Y22可以键合到一起形成环。m是1~5的整数,n是1~6的整数。
在式(4)~(12)中,Y31~Y70每一个独立地代表具有1~20个碳原子的酯基团,具有1~20个碳原子烷氧基羰基,具有1~20个碳原子的酰氨基,具有1~20个碳原子的氨基甲酰基或羟基。V31~V43每一个独立地代表氢原子或具有1~20个碳原子的脂肪族基团。L31~L80每一个独立地代表具有0~40原子、包括0~20个碳原子的二价饱和连接基团。具有0个原子的L31~L80指位于连接基团两端的基团直接形成单键。V31~V43和L31~L80还可以具有取代基。
式(13)
在上式中,R1代表烷基或芳基。R2和R3每一个独立地代表氢原子,烷基或芳基。R1,R2和R3总共具有10个或更多个碳原子,这些基团中的每一个可以具有取代基。
式(14)
在上式中,R4和R5每一个独立地代表烷基或芳基。R4和R5总共具有10个或更多个碳原子,这些基团中的每一个可以具有取代基。
式(15)
在上式中,R1,R2和R3每一个独立地代表氢原子或烷基。X代表由选自连接基团的组1的一个或更多个基团形成的二价连接基团。Y代表烷基,芳基或芳烷基。(连接基团的组1)单键,-O-,-CO-,-NR4-,亚烷基和亚芳基,其中R4代表氢原子,烷基,芳基或芳烷基。
式(16)
在上式中,Q1,Q2和Q3每一个独立地代表5-或6-元环。X代表B,C-R(其中R代表氢原子或取代基),N,P或P=O。
式(17)
在上式中,X2代表B,C-R(其中R代表氢原子或取代基)或N。R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35每一个代表氢原子或取代基。
式(18)
在上式中,R1代表烷基或芳基。R2和R3每一个独立地代表氢原子,烷基或芳基。烷基和芳基可以具有取代基。
式(18)所代表的化合物的优选例子是式(19)所代表的化合物。
式(19)
在上式(19)中,R4,R5和R6每一个独立地代表烷基或芳基。烷基可以是直链、支链或环烷基。烷基优选具有1~20,更优选1~15,最优选1~12个碳原子。作为环烷基,环己基是特别优选的。芳基优选具有6~36,更优选6~24个碳原子。
上述烷基和芳基还可以具有取代基。优选取代基的例子包括卤原子(例如,氯,溴,氟和碘),烷基,芳基,烷氧基,芳氧基,酰基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,酰氧基,磺酰基氨基,羟基,氰基,氨基和酰基氨基。其更优选例子包括卤原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基,磺酰基氨基和酰基氨基。其特别优选例子包括烷基,芳基,磺酰基氨基和酰基氨基。
[光学膜的添加剂]
本发明的光学膜可以通过热熔作为聚合物材料的上述热塑性聚合物树脂、然后成膜来制备。可选择地,可以使用其中聚合物均匀溶解的溶液通过溶液成膜法(溶剂浇铸方法)来制备。在热熔成膜的情况下,可以在热熔步骤中加入各种添加剂(例如,降低光学各向异性的化合物,波长分散调节剂,UV-阻断剂,增塑剂,抗降解剂,细粒子,光学特性-控制剂等)。另一方面,在从溶液制备光学膜的情况下,可以根据目的在生产的各步骤中将各种添加剂(例如,降低光学各向异性的化合物,波长分散调节剂,UV-阻断剂,增塑剂,抗降解剂,细粒子,光学特性-控制剂等)加到聚合物溶液(下面称作浓液)中。下面,说明这些添加剂。这些添加剂可以在制备浓液的步骤中加入。可选择地,在制备浓液的最终步骤中进行加入添加剂的步骤。
[降低光学膜光学各向异性的化合物]
本发明光学膜的一个特征在于,含有至少一种下式(i)所代表的化合物,能够将膜厚度方向的延迟值Rth降低到满足下式(ii)和(iii)的范围:
(i)Rth=((nx+ny)/2-nz)×d
(ii)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-1.0
(iii)0.1≤A≤30。
关于上式(ii)和(iii),优选的是(ii)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-2.0和(iii)0.1≤A≤25,更优选(ii)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-3.0和(iii)0.1≤A≤20。
在上式中,Rth(A)是含有A%的能够降低Rth的化合物的膜的Rth(nm);Rth(0)是不含有能够降低Rth的化合物的膜的Rth(nm);A是用作膜材料的聚合物质量为100时化合物的质量(%)。
(LogP值)
为制备光学膜,特别是本发明的纤维素酰化物膜,从防止膜中纤维素酰化物在膜平面和膜厚度方向取向从而降低光学各向异性的化合物中优选使用辛醇-水分配系数(logP值)为0~7的化合物。logP值超过7的化合物与纤维素酰化物的相容性较差,因此经常使膜混浊或起雾。logP值小于0的化合物具有高亲水性,有时会破坏纤维素酰化物膜的耐水性。更优选的是logP值为1~6,特别优选1.5~5。
辛醇-水分配系数(logP值)可根据JIS Z7260-107(2000)用烧瓶振动方法测量。还可以不用实际测量而是用计算或经验方法估计辛醇-水分配系数(logP值)。作为计算方法,优选使用Crippen裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987)),Viswanadhan裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989)),Broto裂解法(Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.,19,71(1984))等。更优选使用Crippen裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))。在通过测量方法测定的化合物的logP值不同于其计算值时,有利的是使用Crippen裂解法判断化合物是否落入所需的范围内。
[降低光学各向异性的化合物的物理性能]
降低光学各向异性的化合物可以含有芳香基团或不含。优选的是降低光学各向异性的化合物分子量为150或更大,但不超过3000,更优选170或更大但不超过2000,更优选200或更大但不超过1000。只要分子量落入此范围,化合物可以具有特定单体结构或者由多个单体单元连接在一起构成的低聚物或聚合物结构。
优选的是降低光学各向异性的化合物在25℃下是液体或熔点为25~250℃的固体。更优选的化合物在25℃下是液体或熔点为25~200℃的固体。还优选的是降低光学各向异性的化合物在形成纤维素酰化物膜的浓液浇铸和干燥过程中不蒸发。
按固体纤维素酰化物含量计,降低光学各向异性的化合物的优选加入量为0.01~30质量%,更优选1~25质量%,特别优选5~20质量%。
可以使用单一化合物作为降低光学各向异性的化合物。可选择地,可以使用任意比的两种或更多种化合物的混合物。
降低光学各向异性的化合物可以在制备浓液的任何步骤中加入。可以在浓液制备的最终步骤加入。
降低光学各向异性的化合物从至少一侧表面开始到相应于膜总厚度10%的部分的平均含量为纤维素酰化物膜中心处化合物平均含量的80~99%。可以通过使用例如记载在JP-A-8-57879中的红外线光谱法定量测量在表面上和中心处的化合物,来测定化合物含量。
下面,说明本发明中所用的降低纤维素酰化物膜光学各向异性的化合物的具体例子,但本发明不限于这些化合物。
首先,说明式(1)的化合物。
在式(1)中,R11~R13每一个独立地代表具有1~20个碳原子的脂肪族基团。R11~R13可以键合到一起形成环。
下面,更详细地说明R11~R13。R11~R13每一个独立地代表具有1~20,优选1~16,更优选1~12个碳原子的脂肪族基团。本文中术语"脂肪族基团"优选指脂肪族烃基,更优选烷基(包括直链、支链和环烷基),烯基或炔基。烷基的例子包括甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,异丁基,仲丁基,叔丁基,正戊基,叔戊基,正己基,正辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-乙基己基,环戊基,环己基,环庚基,2,6-二甲基环己基,4-叔丁基环己基,环戊基,1-金刚烷基,2-金刚烷基,双环[2.2.2]辛烷-3-基等。烯基的例子包括乙烯基,烯丙基,异戊二烯基,香叶基,油基,2-环戊烯-1-基,2-环己烯-1-基等。炔基的例子包括乙炔基和炔丙基等。
R11~R13所代表的脂肪族基团可以是取代的。取代基的例子包括卤原子(例如,氯,溴,氟和碘),烷基(包括直链、支链和环烷基,双环烷基和活性次甲基),烯基,炔基,芳基,杂环基(在任何取代位置),酰基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,杂环氧羰基,氨基甲酰基,N-酰基氨基甲酰基,N-磺酰基氨基甲酰基,N-氨基甲酰基氨基甲酰基,N-氨磺酰基氨基甲酰基,咔唑基团,羧基或其盐,草酰基团,草氨酰基团,氰基,碳亚酰氨基,甲酰基,羟基,烷氧基(包括亚乙基氧基团或亚丙基氧基团重复单元),芳氧基,杂环氧基团,酰氧基,(烷氧基或芳氧基)羰氧基,氨基甲酰氧基,磺酰氧基,氨基,(烷基,芳基或杂环)氨基,酰基氨基,磺酰氨基,脲基,硫脲基,亚酰氨基,(烷氧基或芳氧基)羰基氨基,氨磺酰基氨基,氨基脲基团,氨溶基团,草氨酰氨基,N-(烷基或芳基)磺酰基脲基,N-酰基脲基,N-酰基氨磺酰基,具有季铵化氮原子的杂环基(例如,吡啶鎓基团,咪唑啉鎓基团,喹啉鎓基团和异喹啉鎓基团),异氰基,亚氨基,(烷基或芳基)磺酰基,(烷基或芳基)亚磺酰基团,磺酸基或其盐,氨磺酰基,N-酰基氨磺酰基,N-磺酰基氨磺酰基或其盐,膦基,氧膦基,氧膦基氧基团,氧膦基氨基,甲硅烷基等。
此外,这些基团可以组合到一起形成复合取代基。这种取代基的例子包括乙氧基乙氧基乙基,羟基乙氧基乙基,乙氧基羰基乙基等。R11~R13还可以具有磷酸酯基团作为取代基。式(1)的化合物每个分子可以具有多个磷酸酯基团。
接下来,说明式(2)和(3)的化合物。
在式(2)和(3)中,Z代表碳原子,氧原子,硫原子或-NR25,其中R25代表氢原子或烷基。含有Z的5-或6-元环可以具有取代基。多个取代基可以键合到一起形成环。含有Z的5-或6-元环的例子包括四氢呋喃,四氢吡喃,四氢噻吩,硫杂环己烷(thiane),吡咯烷,哌啶,吲哚啉,异吲哚啉,四氢-2-呋喃酮,四氢-2-吡喃酮,4-丁烷内酰胺,6-己醇内酰胺等。
含有Z的5-或6-元环包括内酯结构或内酰胺结构,即在与Z相邻的碳原子上具有氧基团的环酯或环酰胺结构。这种环酯或环酰胺结构的例子包括2-吡咯烷酮,2-哌啶酮,5-戊内酯(pentanolide)和6-己内酯(hexanolide)。
R25代表氢原子或优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子的烷基(包括直链、支链和环烷基)。R25所代表的烷基的例子包括甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,异丁基,仲丁基,叔丁基,正戊基,叔戊基,正己基,正辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-乙基己基,环戊基,环己基,环庚基,2,6-二甲基环己基,4-叔丁基环己基,环戊基,1-金刚烷基,2-金刚烷基,双环[2.2.2]辛烷-3-基等。R25所代表的烷基可以是取代的。作为取代基的例子,可以使用对R11~R13取代基的例子所述的那些。
Y21和Y22每一个独立地代表酯基团,烷氧基羰基,酰氨基或氨基甲酰基。酯基团优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括乙酰氧基,乙基羰氧基,丙基羰氧基,正丁基羰氧基,异丁基羰氧基,叔丁基羰氧基,仲丁基羰氧基,正戊基羰氧基,叔戊基羰氧基,正己基羰氧基,环己基羰氧基,1-乙基戊基羰氧基,正庚基羰氧基,正壬基羰氧基,正十一烷基羰氧基,苄基羰氧基,1-萘羰氧基,2-萘羰氧基,1-金刚烷羰氧基等。烷氧基羰基优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括甲氧基羰基,乙氧基羰基,正丙氧基羰基,异丙氧基羰基,正丁氧基羰基,叔丁氧基羰基,异丁氧基羰基,仲丁氧基羰基,正戊氧基羰基,叔戊氧基羰基,正己氧基羰基,环己氧基羰基,2-乙基己氧基羰基,1-乙基丙氧基羰基,正辛氧基羰基,3,7-二甲基-3-辛氧基羰基,3,5,5-三甲基己氧基羰基,4-叔丁基环己氧基羰基,2,4-二甲基戊基-3-氧羰基,1-金刚烷氧羰基,2-金刚烷氧羰基,二环戊二烯基氧羰基,正癸氧基羰基,正十二烷基氧羰基,正十四烷基氧羰基,正十六烷基氧羰基等。酰氨基优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括乙酰氨基,乙基酰氨基,正丙基酰氨基,异丙基酰氨基,正丁基酰氨基,叔丁基酰氨基,异丁基酰氨基,仲丁基酰氨基,正戊基酰氨基,叔戊基酰氨基,正己基酰氨基,环己基酰氨基,1-乙基戊基酰氨基,1-乙基丙基酰氨基,正庚基酰氨基,正辛基酰氨基,1-金刚烷酰氨基,2-金刚烷酰氨基,正壬基酰氨基,正十二烷基酰氨基,正戊烷酰氨基,正十六烷基酰氨基等。氨基甲酰基优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括甲基氨基甲酰基,二甲基氨基甲酰基,乙基氨基甲酰基,二乙基氨基甲酰基,正丙基氨基甲酰基,异丙基氨基甲酰基,正丁基氨基甲酰基,叔丁基氨基甲酰基,异丁基氨基甲酰基,仲丁基氨基甲酰基,正戊基氨基甲酰基,叔戊基氨基甲酰基,正己基氨基甲酰基,环己基氨基甲酰基,2-乙基己基氨基甲酰基,2-乙基丁基氨基甲酰基,叔辛基氨基甲酰基,正庚基氨基甲酰基,正辛基氨基甲酰基,1-金刚烷氨基甲酰基,2-金刚烷氨基甲酰基,正癸基氨基甲酰基,正十二烷基氨基甲酰基,正十四烷基氨基甲酰基,正十六烷基氨基甲酰基等。Y21和Y22可以键合到一起形成环。Y21和Y22还可以具有取代基。作为取代基的例子,可以使用对R11~R13取代基的例子所述的那些。m为1~5,n为1~6。
接下来,说明式(4)~(12)的化合物。
在式(4)~(12)中,Y31~Y70每一个独立地代表酯基团,烷氧基羰基,酰氨基,氨基甲酰基或羟基。酯基团优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括乙酰氧基,乙基羰氧基,丙基羰氧基,正丁基羰氧基,异丁基羰氧基,叔丁基羰氧基,仲丁基羰氧基,正戊基羰氧基,叔戊基羰氧基,正己基羰氧基,环己基羰氧基,1-乙基戊基羰氧基,正庚基羰氧基,正壬基羰氧基,正十一烷基羰氧基,苄基羰氧基,1-萘羰氧基,2-萘羰氧基,1-金刚烷羰氧基等。烷氧基羰基优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括甲氧基羰基,乙氧基羰基,正丙氧基羰基,异丙氧基羰基,正丁氧基羰基,叔丁氧基羰基,异丁氧基羰基,仲丁氧基羰基,正戊氧基羰基,叔戊氧基羰基,正己氧基羰基,环己氧基羰基,2-乙基己氧基羰基,1-乙基丙氧基羰基,正辛氧基羰基,3,7-二甲基-3-辛氧基羰基,3,5,5-三甲基己氧基羰基,4-叔丁基环己氧基羰基,2,4-二甲基戊基-3-氧羰基,1-金刚烷氧羰基,2-金刚烷氧羰基,二环戊二烯基氧羰基,正癸基氧羰基,正十二烷基氧羰基,正十四烷基氧羰基,正十六烷基氧羰基等。酰氨基优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括乙酰氨基,乙基酰氨基,正丙基酰氨基,异丙基酰氨基,正丁基酰氨基,叔丁基酰氨基,异丁基酰氨基,仲丁基酰氨基,正戊基酰氨基,叔戊基酰氨基,正己基酰氨基,环己基酰氨基,1-乙基戊基酰氨基,1-乙基丙基酰氨基,正庚基酰氨基,正辛基酰氨基,1-金刚烷酰氨基,2-金刚烷酰氨基,正壬基酰氨基,正十二烷基酰氨基,正戊烷酰氨基,正十六烷基酰氨基等。氨基甲酰基优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子。其例子包括甲基氨基甲酰基,二甲基氨基甲酰基,乙基氨基甲酰基,二乙基氨基甲酰基,正丙基氨基甲酰基,异丙基氨基甲酰基,正丁基氨基甲酰基,叔丁基氨基甲酰基,异丁基氨基甲酰基,仲丁基氨基甲酰基,正戊基氨基甲酰基,叔戊基氨基甲酰基,正己基氨基甲酰基,环己基氨基甲酰基,2-乙基己基氨基甲酰基,2-乙基丁基氨基甲酰基,叔辛基氨基甲酰基,正庚基氨基甲酰基,正辛基氨基甲酰基,1-金刚烷氨基甲酰基,2-金刚烷氨基甲酰基,正癸基氨基甲酰基,正十二烷基氨基甲酰基,正十四烷基氨基甲酰基,正十六烷基氨基甲酰基等。Y31~Y70还可以具有取代基。作为取代基的例子,可以使用对R11~R13取代基的例子所述的那些。
V31~V43每一个独立地代表具有1~20,优选1~16,更优选1~12个碳原子的脂肪族基团。本文中术语"脂肪族基团"优选指脂肪族烃基,更优选烷基(包括直链、支链和环烷基),烯基或炔基。烷基的例子包括甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,异丁基,仲丁基,叔丁基,正戊基,叔戊基,正己基,正辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-乙基己基,环戊基,环己基,环庚基,2,6-二甲基环己基,4-叔丁基环己基,环戊基,1-金刚烷基,2-金刚烷基,双环[2.2.2]辛烷-3-基等。烯基的例子包括乙烯基,烯丙基,异戊二烯基,香叶基,油基,2-环戊烯-1-基,2-环己烯-1-基等。炔基的例子包括乙炔基和炔丙基等。V31~V43还可以具有取代基。作为取代基的例子,可以使用对R11~R13取代基的例子所述的那些。
L31~L80每一个独立地代表具有0~40原子、包括0~20个碳原子的二价饱和连接基团。具有0个原子的L31~L80指位于连接基团两端的基团直接形成单键。L31~L80的优选例子包括亚烷基(例如,亚甲基,亚乙基,亚丙基,三亚甲基,四亚甲基,五亚甲基,六亚甲基,甲基亚乙基,乙基亚乙基等),环二价基团(例如,顺式-1,4-环亚己基,反式-1,4-环亚己基,1,3-环亚戊基等),醚,硫醚,酯,酰胺,砜,亚砜,硫化物,磺胺,ureilene,thioureilene等。这些二价基团可以键合到一起形成二价复合基团。这种复合取代基的例子包括-(CH2)2O(CH2)2-,-(CH2)2O(CH2)O(CH2)-,-(CH2)2S(CH2)2-,-(CH2)2O2C(CH2)2-等。L31~L80还可以具有取代基。作为取代基的例子,可以使用对R11~R13取代基的例子所述的那些。
在式(4)~(12)中通过组合Y31~Y70,V31~V43和L31~L80形成的化合物的优选例子包括柠檬酸酯(例如,三乙基o-乙酰基柠檬酸酯,三丁基o-乙酰基柠檬酸酯,乙酰基三乙基柠檬酸酯,乙酰基三丁基柠檬酸酯,三(乙基氧羰基亚甲基)o-乙酰基柠檬酸酯等),油酸酯(例如,乙基油酸酯,丁基油酸酯,2-乙基己基油酸酯,苯基油酸酯,环己基油酸酯,辛基油酸酯等),蓖麻油酸酯(例如,甲基乙酰基蓖麻油酸酯等),癸二酸酯(例如,二丁基癸二酸酯等),甘油羧酸酯(例如,甘油乙酸酯,甘油丁酸酯等),乙醇酸酯(例如,丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯,乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯,甲基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯,丙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯,丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯,辛基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯等),季戊四醇羧酸酯(例如,季戊四醇四乙酸酯,季戊四醇四丁酸酯等),二季戊四醇羧酸酯(例如,二季戊四醇六乙酸酯,二季戊四醇六丁酸酯,二季戊四醇四乙酸酯等),三羟甲基丙烷羧酸酯(例如,三羟甲基丙烷三乙酸酯,三羟甲基丙烷二乙酸酯单丙酸酯,三羟甲基丙烷三丙酸酯,三羟甲基丙烷三丁酸酯,三羟甲基丙烷三戊酸酯,三羟甲基丙烷三(叔丁基乙酸酯),三羟甲基丙烷二-2-乙基己酸酯,三羟甲基丙烷四-2-乙基己酸酯,三羟甲基丙烷二乙酸酯单辛酸酯,三羟甲基丙烷三辛酸酯,三羟甲基丙烷三(环己烷羧酸酯)等),记载在JP-A-11-246704中的甘油酯,记载在JP-A-2000-63560中的二甘油酯,记载在JP-A-11-92574中的柠檬酸酯,吡咯烷酮羧酸酯(2-吡咯烷酮-5-羧酸甲基酯,2-吡咯烷酮-5-羧酸乙基酯,2-吡咯烷酮-5-羧酸丁基酯,2-吡咯烷酮-5-羧酸2-乙基己基酯),环己烷二羧酸酯(顺式-1,2-环己烷二羧酸二丁基酯,反式-1,2-环己烷二羧酸二丁基酯,顺式-1,4-环己烷二羧酸二丁基酯,反式-1,4-环己烷二羧酸二丁基酯等),木糖醇羧酸酯(木糖醇五乙酸酯,木糖醇四乙酸酯,木糖醇五丙酸酯等)等。
接下来,列举出本发明中所用的式(1)~(12)所代表的化合物的例子,但本发明不限于此。化合物(C-1~C-76)是式(1)化合物的例子,化合物(C-201~C-231和C-401~C-448)是式(2)~(12)化合物的例子。表中所示或括号中给出的logP值是通过Crippen裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))测定的。
在上式中,R1~R3与上式(1)中的R11~R13具有相同含义,其具体例子由下面化合物C-1~C-76所示。
下面,说明式(13)和(14)的化合物。
在上式(13)中,R1代表烷基或芳基。R2和R3每一个独立地代表氢原子,烷基或芳基。特别优选的是R1,R2和R3中碳原子总和为10或更大。在式(14)中,R4和R5每一个独立地代表烷基或芳基。R4和R5中碳原子总和为10或更大。烷基和芳基可以具有取代基。优选取代基的例子包括氟原子,烷基,芳基,烷氧基,砜基团和磺酰氨基。其中,烷基,芳基,烷氧基,砜基团和磺酰氨基是特别优选的。烷基可以是直链、支链或环状。优选的是烷基具有1~25个碳原子,更优选6~25,特别优选6~20个碳原子(例如,甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,叔丁基,戊基,异戊基,叔戊基,己基,环己基,庚基,辛基,双环辛基,壬基,金刚烷基,癸基,叔辛基,十一烷基,十二烷基,十三烷基,十四烷基,十五烷基,十六烷基,十七烷基,十八烷基,十九烷基和二十烷基)。芳基优选具有6~30个碳原子,更优选6~24个碳原子(例如,苯基,联苯基,三联苯基,萘基,联萘基和三苯基苯基)。接下来,列出式(13)或式(14)所代表的化合物的优选例子,但本发明不限于这些具体例子。
接下来,说明式(15)所代表的化合物。
式(15)
在上式(15)中,R1,R2和R3每一个独立地代表氢原子或烷基。作为烷基,具有1~5个碳原子的烷基(例如,甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,戊基或异戊基)是优选的。特别优选的是R1,R2和R3中的至少一个是具有1~3个碳原子的烷基(例如,甲基,乙基,丙基或异丙基)。X优选代表由选自单键,-O-,-CO-,-NR4-(其中R4代表氢原子,烷基,芳基或芳烷基),亚烷基(优选具有1~6个碳原子,更优选1~3个碳原子,如亚甲基,亚乙基或亚丙基),或亚芳基(优选具有6~24个碳原子,更优选6~12个碳原子,如亚苯基,联亚苯基或亚萘基)的一个或更多个基团形成的二价连接基团。由选自-O-,亚烷基和亚芳基的一个或更多个基团形成的二价连接基团也是优选的。Y优选代表氢原子,烷基(优选具有2~25个碳原子,更优选2~20个碳原子,如乙基,异丙基,叔丁基,己基,2-乙基己基,叔辛基,十二烷基,环己基,二环己基或金刚烷基),芳基(优选具有6~24个碳原子,更优选6~18个碳原子,如苯基,联苯基或萘基),或芳烷基(优选具有7~30个碳原子,更优选7~20个碳原子,如苄基,甲苯基,叔丁基苯基,二苯基甲基或三苯基甲基)。烷基,芳基或芳烷基是更优选的。关于组合-X-Y,优选的是-X-Y中的碳原子总和为0~40,更优选1~30,最优选1~25。接下来,列出式(14)所代表的化合物的优选例子,但本发明不限于这些具体例子。
下面,说明式(16)的化合物。
Q1,Q2和Q3每一个独立地代表5-或6-元环,可以是烃环或杂环。这种环可以是单环或与另外的环一起形成稠环。烃环的优选例子包括取代或未取代的环己烷环,取代或未取代的环戊烷环和芳香烃环,更优选芳香烃环。杂环的优选例子包括具有氧,氮和硫原子中的至少一种的5-和6-元环。作为杂环,具有氧,氮和硫原子中的至少一种的芳香杂环是更优选的。
Q1,Q2和Q3的优选例子包括芳香烃环和芳香杂环。芳香烃环的优选例子包括具有6~30个碳原子的单环和双环芳香烃环(例如苯环,萘环等),具有6~20个碳原子的芳香烃环是更优选的,具有6~12个碳原子的芳香烃环是更优选的,苯环是更优选的。
作为芳香杂环,具有氧原子,氮原子或硫原子的芳香杂环是优选的。杂环的具体例子包括呋喃,吡咯,噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,哒嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,噁唑啉,噁唑,噁二唑,喹啉,异喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯并咪唑,苯并噁唑,苯并噻唑,苯并三唑,四氮茚等。芳香杂环的优选例子包括吡啶,三嗪和喹啉。优选的是Q1,Q2和Q3是芳香烃环,更优选苯环。Q1,Q2和Q3可以具有取代基,取代基的例子包括下面将说明的取代基T。
X代表B,C-R(其中R代表氢原子或取代基),N,P或P=O。X的优选例子包括B,C-R(其中R优选代表芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,酰基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,酰氧基,酰基氨基,烷氧基羰基氨基,芳氧基羰基氨基,磺酰基氨基,羟基,巯基,卤原子如氟原子,氯原子,溴原子或碘原子,和羧基,更优选芳基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子,更优选烷氧基或羟基,特别优选羟基),和N。C-R是特别优选的。
式(16)化合物的优选例子是下式(17)所代表的化合物。
式(17)
在上式中,X2代表B,C-R(其中R代表氢原子或取代基),或N。R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35每一个代表氢原子或取代基。
X代表B,C-R(其中R代表氢原子或取代基),N,P或P=O。X的优选例子包括B,C-R(其中R优选代表芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,酰基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,酰氧基,酰基氨基,烷氧基羰基氨基,芳氧基羰基氨基,磺酰基氨基,羟基,巯基,卤原子如氟原子,氯原子,溴原子或碘原子,和羧基,更优选芳基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子,更优选烷氧基或羟基,特别优选羟基),N和P=O。C-R和N是更优选的,C-R是特别优选的.。
R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35每一个代表氢原子或取代基。作为取代基的例子,可以使用下面将说明的取代基T。R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35的优选例子包括烷基,烯基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,酰基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,酰氧基,酰基氨基,烷氧基羰基氨基,芳氧基羰基氨基,磺酰基氨基,氨磺酰基,氨基甲酰基,烷基硫,芳基硫,磺酰基,亚硫酰基,脲基,磷酰氨基,羟基,巯基,卤原子如氟原子,氯原子,溴原子和碘原子,氰基,磺酸基,羧基,硝基,羟肟酸酯基团(hydroxamate),亚磺基,肼基,亚氨基,杂环基(优选具有1~30个碳原子,更优选1~12个碳原子,并具有例如氮原子,氧原子或硫原子作为杂原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,吗啉基,苯并噁唑基,苯并咪唑基和苯并噻唑基)和甲硅烷基。其更优选例子包括烷基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基和芳氧基。其中,烷基,芳基和烷氧基是特别优选的。
这些取代基可以被进一步取代。在具有两个或更多个取代基的情况下,取代基可以相同或不同。如果可能,这些取代基可以键合形成环。
下面,说明上述取代基T。取代基T的例子包括烷基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲基,乙基,异丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,环丙基,环戊基和环己基),烯基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(优选具有6~30个碳原子,更优选6~20个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基,对-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~10个碳原子,特别优选0~6个碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如乙酰基,苯甲酰基,甲酰基和新戊酰基),烷氧基羰基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~10个碳原子,如苯氧羰基),酰氧基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰氧基和苯甲酰氧基),酰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰基氨基和苯甲酰基氨基),烷氧基羰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~12个碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺酰基氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷磺酰基氨基和苯磺酰基氨基),氨磺酰基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~16个碳原子,特别优选0~12个碳原子,如氨磺酰基,甲基氨磺酰基,二甲基氨磺酰基和苯基氨磺酰基),氨基甲酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如氨基甲酰基,甲基氨基甲酰基,二乙基氨基甲酰基和苯基氨基甲酰基),烷基硫(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基硫),磺酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲磺酰基和甲苯磺酰基),亚硫酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷亚硫酰基和苯亚硫酰基),脲基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷酰氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如二乙基磷酰氨基和苯基磷酰氨基),羟基,巯基,卤原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羟肟酸酯基团,亚磺基,肼基,亚氨基,杂环基(优选具有1~30个碳原子,更优选1~12个碳原子,并具有氮原子,氧原子或硫原子作为杂原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,吗啉基,苯并噁唑基,苯并咪唑基和苯并噻唑基),甲硅烷基(优选具有3~40个碳原子,更优选3~30个碳原子,特别优选3~24个碳原子,如三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基)等。这些取代基可以被进一步取代。在具有两个或更多个取代基的情况下,取代基可以相同或不同。如果可能,这些取代基可以键合到一起形成环。
接下来,结合具体例子更详细地说明式(16)代表的化合物。然而,应该理解本发明不限于这些具体例子。
接下来,说明式(16)或式(19)代表的化合物的优选例子。然而,应该理解本发明不限于这些具体例子。
本发明的发明人进行了广泛研究,发现通过向纤维素酰化物中加入辛醇-水分配系数(LogP值)为0~7的多元醇酯化合物,羧酸酯化合物,多环羧酸化合物或双酚衍生物可以降低光学各向异性。
接下来,列出辛醇-水分配系数(logP值)为0~7的多元醇酯化合物,羧酸酯化合物,多环羧酸化合物或双酚衍生物的例子。
(多元醇酯化合物)
多元醇酯化合物二元醇或更高级醇与一个或更多个一元羧酸的酯。接下来,列出多元醇酯化合物的例子,但本发明不限于这些具体例子。
(多元醇)
多元醇的优选例子包括核糖醇,阿拉伯醇,乙二醇,二乙二醇,三乙二醇,四乙二醇,1,2-丙二醇,1,3-丙二醇,二丙二醇,三丙二醇,1,2-丁二醇,1,3-丁二醇,1,4-丁二醇,二丁二醇,1,2,4-丁烷三醇,1,5-戊烷二醇,1,6-己烷二醇,己烷三醇,半乳糖醇,甘露醇,3-甲基戊烷-1,3,5-三醇,频哪醇,山梨糖醇,三羟甲基丙烷,三羟甲基乙烷,木糖醇等。其特别优选例子是三乙二醇,四乙二醇,二丙二醇,三丙二醇,山梨糖醇,三羟甲基丙烷和木糖醇。
(一元羧酸)
作为多元醇酯中的一元羧酸,可以使用公知的脂肪族一元羧酸,脂环族一元羧酸,芳香族一元羧酸等,没有特别限制。从提高蒸汽透过率,水份含量和纤维素酰化物膜的保持力的角度来看,优选的是使用脂环族一元羧酸或芳香族一元羧酸。
接下来,列出一元羧酸的优选例子,但本发明不限于此。
作为脂肪族一元羧酸,优选使用具有1~32个碳原子,更优选1~20个碳原子,特别优选1~10个碳原子的直链或支链脂肪酸。优选的是使用乙酸,以改进与纤维素酯的相容性。还优选的是使用乙酸与其他一元羧酸的混合物。
脂肪族一元羧酸的优选例子包括饱和脂肪酸,如乙酸,丙酸,丁酸,戊酸,己酸,庚酸,壬酸,辛酸,2-乙基-己烷羧酸,十一烷酸,月桂酸,十三烷酸,肉豆蔻酸,十五烷酸,棕榈酸,十七烷酸,硬脂酸,十九烷酸,二十烷酸,山嵛酸,木蜡酸,二十六烷酸,二十七烷酸,褐煤酸,三十烷酸和三十二烷酸,不饱和脂肪酸,如十一碳烯酸,油酸,山梨酸,亚油酸,亚麻酸和花生四烯酸等。这些脂肪酸可以具有取代基。
脂环族一元羧酸的优选例子包括环戊烷羧酸,环己烷羧酸,环辛烷羧酸和其衍生物。
芳香族一元羧酸的优选例子包括苯甲酸,具有引入苯环中的烷基的苯甲酸衍生物,如甲苯甲酸,具有两个或更多个苯环的芳香族一元羧酸,如联苯基羧酸,萘羧酸和四氢化萘羧酸和其衍生物。其中,苯甲酸是优选的。
在多元醇酯中,可以使用羧酸或两种或更多种羧酸的混合物。多元醇中的OH基团可以被全部酯化。可选择地,其中一些可以保持为-OH基团。优选的是多元醇酯的每个分子中具有三个或更多个芳香环或环烷基环。
下面,列出多元醇酯化合物的例子,但本发明不限于此。
(羧酸酯化合物)
接下来,列出羧酸酯化合物的例子。然而,本发明不限于此。即,其具体例子包括邻苯二甲酸酯,柠檬酸酯等。邻苯二甲酸酯的例子包括邻苯二甲酸二甲基酯,邻苯二甲酸二乙基酯,邻苯二甲酸二环己基酯,邻苯二甲酸二辛基酯,邻苯二甲酸二乙基己基酯等。柠檬酸酯的例子包括乙酰基三乙基柠檬酸酯和乙酰基三丁基柠檬酸酯。此外,可以使用油酸丁基酯,甲基乙酰基licinolate,癸二酸二丁基酯,乙酸甘油酯,三羟甲基丙烷三苯甲酸酯等。此外,为此目的优选使用烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯。烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯中的烷基是具有1~8个碳原子的烷基。烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯的例子包括甲基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯,乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,丙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯,丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯,辛基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯,甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,乙基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯,乙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯,丙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,甲基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯,甲基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯,乙基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯,丁基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯,丁基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,丙基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯,丁基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯,甲基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯,乙基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯,辛基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯,甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯等。优选的是使用甲基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯,乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,丙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯,丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯或辛基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯。乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯是特别优选的。还可以使用这些烷基邻苯二甲酰基烷基乙醇酸酯中的两种或更多种的混合物。
接下来,列出羧酸酯化合物的例子。然而,本发明不限于此。
(多环羧酸化合物)
优选的是本发明中所用的多环羧酸化合物分子量为3000或更小,更优选250~2000。关于环结构,优选的是由3~8个原子构成的环,6-元环和/或5-元环是更优选的,但环大小没有特别限制。这些环还可以含有碳,氧,氮,硅或其他原子。环可以具有不饱和键作为它的一部分。例如,6-元环可以是苯环或环己烷环。本发明中所用的化合物具有多个这些环结构。即,可以使用在一个分子中具有苯环和环己烷环的化合物,具有两个环己烷环的化合物,萘衍生物,蒽衍生物等。更优选的是使用每个分子中具有三个或更多个这种环结构的化合物。还优选的是至少一个环结构没有不饱和键。其典型例子包括松香酸和松香酸衍生物,如二氢松香酸和长叶松酸。接下来,列出这些化合物的通式,但本发明不限于此。
(双酚衍生物)
本发明中所用的双酚衍生物优选分子量为10000或更小。可以使用此范围内的单体,低聚物或聚合物。此外,可以使用与另一种聚合物或在末端用反应性取代基改性的化合物的共聚物。接下来,列出羧酸酯化合物的例子。然而,本发明不限于此。
在上述双酚衍生物的具体例子中,R1~R4每一个代表氢原子或1~10个碳原子的烷基。1,m和n每一个代表相应重复单元的数量。优选的是1,m和n每个是1~100,更优选1~20的整数,但本发明不限于此。
[波长分散调节剂]
接下来,说明降低本发明纤维素酰化物膜波长分散的化合物。本发明的发明人进行了广泛研究,通过加入0.01~30质量%(按固体纤维素酰化物含量计)的在200~400nm的紫外线区域具有吸收并能够降低膜的|Re(400)-Re(700)|和|Rth(400)-Rth(700)|的至少一种化合物,可以调节纤维素酰化物膜的波长分散Re和Rth。其加入水平为0.1~30质量%,从而调节了Re和Rth波长。
本发明的光学膜特别是纤维素酰化物膜优选满足下式(IV):
(IV) |Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35。
关于上式,优选的是|Re(400)-Re(700)|≤5和|Rth(400)-Rth(700)|≤25,更优选|Re(400)-Re(700)|≤3和|Rth(400)-Rth(700)|≤20。
通常,纤维素酰化物膜的Re和Rth值在长波长侧比短波长侧更大。因此,需要扩大在短波长侧相对较小的Re和Rth值,来使波长分散平滑。另一方面,在200~400nm的紫外线区域吸收的化合物具有波长分散特性,其中长波长侧的吸光率比短波长侧大。当这种化合物本身以各向同性形式存在于纤维素酰化物膜中时,与吸光率的波长分散相似,双折射性看起来在短波长侧更大,并因而波长分散Re和Rth在短波长侧更大。
通过使用在200~400nm的紫外线区域吸收并且如上所述在短波长侧表现出更大波长分散Re和Rth的化合物,可以调节纤维素酰化物膜的波长分散。为此,需要用于调节波长分散的化合物与纤维素酰化物充分均匀地相容。这种化合物在紫外线区域中的吸收区优选为200~400nm,更优选220~395nm,更优选240~390nm。
近年来,液晶显示单元用在电视机、膝上型电脑、移动电话等中需要具有优异透射率光学元件,从而可以在较小电力下增大亮度。在加入在200~400nm的紫外线区域具有吸收并能够降低纤维素酰化物膜的|Re(400)-Re(700)|和|Rth(400)-Rth(700)|的化合物的情况下,从这一观点考虑,需要此化合物具有优异的光谱透射率。在本发明的纤维素酰化物膜中,优选的是波长380nm下的光谱透射率为45%或更大但不超过95%,波长350nm下的光谱透射率为10%或更少。
从蒸发性能的观点考虑,上述本发明优选使用的波长分散调节剂的分子量优选为250~1000,更优选260~800,更优选270~800,特别优选300~800。只要分子量落入该范围,可以使用具有特定单体结构或者由多个单体单元连接在一起构成的低聚物或聚合物结构。
优选的是波长分散调节剂在制造纤维素酰化物膜时的浓液浇铸和干燥过程中不蒸发。
(化合物的加入水平)
按固体纤维素酰化物含量计,本发明优选使用的波长分散调节剂的优选加入量为0.01~30质量%,更优选0.1~20质量%,特别优选0.2~10质量%。
(加入化合物的方法)
作为波长分散调节剂,可以使用单一化合物。可选择地,可以使用任意比的两种或更多种化合物的混合物。
波长分散调节剂可以在制备浓液的任何步骤中加入。可以在浓液制备的最终步骤加入。
本发明中优选使用的波长分散调节剂的具体例子包括苯并三唑化合物,二苯甲酮化合物,含氰基化合物,氧代二苯甲酮化合物,水杨酸酯化合物,镍络合盐化合物等,但本发明不限于这些化合物。
作为苯并三唑化合物,式(101)所代表的那些优选用作本发明的波长分散调节剂。
式(101):Q1-Q2-OH
在上式中,Q1代表含氮芳香杂环,Q2代表芳环。
Q1代表含氮芳香杂环,优选5-~7-元含氮芳香杂环,更优选5-或6-元含氮芳香杂环,如咪唑,吡唑,三唑,四唑,噻唑,噁唑,硒唑,苯并三唑,苯并噻唑,苯并噁唑,苯并硒唑,噻二唑,噁二唑,萘并噻唑,萘并噁唑,氮杂苯并咪唑,嘌呤,吡啶,吡嗪,嘧啶,哒嗪,三嗪,三氮茚,四氮茚等。更优选,Q1代表5-元含氮芳香杂环,如咪唑,吡唑,三唑,四唑,噻唑,噁唑,苯并三唑,苯并噻唑,苯并噁唑,噻二唑或噁二唑,苯并三唑是特别优选的。
Q1所代表的含氮芳香杂环可以具有取代基,取代基的例子包括下面将说明的取代基T。在具有多个取代基的情况下,这些取代基可以稠合到一起形成另外的环。
Q2所代表的芳环可以是芳香烃环或芳香杂环。其可以是单环或其与另外的环一起形成稠环。
芳香烃环的优选例子包括具有6~30个碳原子的单环或双环芳香烃环(例如苯环,萘环等),更优选具有6~20个碳原子的芳香烃环,更优选具有6~12个碳原子的芳香烃环。苯环是最优选的。
芳香杂环的优选例子包括含有氮原子或含有硫原子的芳香杂环。杂环的具体例子包括噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,哒嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,噁唑啉,噁唑,噁二唑,喹啉,异喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯并咪唑,苯并噁唑,苯并噻唑,苯并三唑,四氮茚等。芳香杂环的优选例子包括吡啶,三嗪和喹啉。
Q2所代表的芳环优选是芳香烃环,更优选萘环或苯环,特别优选苯环。Q2可以具有取代基,取代基的例子包括下面将说明的取代基T。
取代基T的例子包括烷基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲基,乙基,异丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,环丙基,环戊基和环己基),烯基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(优选具有6~30个碳原子,更优选6~20个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基,对-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~10个碳原子,特别优选0~6个碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如乙酰基,苯甲酰基,甲酰基和新戊酰基),烷氧基羰基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~10个碳原子,如苯氧基羰基),酰氧基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰氧基和苯甲酰氧基),酰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰基氨基和苯甲酰基氨基),烷氧基羰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~12个碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺酰基氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷磺酰基氨基和苯磺酰基氨基),氨磺酰基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~16个碳原子,特别优选0~12个碳原子,如氨磺酰基,甲基氨磺酰基,二甲基氨磺酰基和苯基氨磺酰基),氨基甲酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如氨基甲酰基,甲基氨基甲酰基,二乙基氨基甲酰基和苯基氨基甲酰基),烷基硫(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基硫),磺酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲磺酰基和甲苯磺酰基),亚硫酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷亚硫酰基和苯亚硫酰基),脲基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷酰氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如二乙基磷酰氨基和苯基磷酰氨基),羟基,巯基,卤原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羟肟酸酯基团,亚磺基,肼基,亚氨基,杂环基(优选具有1~30个碳原子,更优选1~12个碳原子,并具有氮原子,氧原子或硫原子作为杂原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,吗啉基,苯并噁唑基,苯并咪唑基和苯并噻唑基),甲硅烷基(优选具有3~40个碳原子,更优选3~30个碳原子,特别优选3~24个碳原子,如三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基)等。这些取代基可以被进一步取代。在具有两个或更多个取代基的情况下,取代基可以相同或不同。如果可能,这些取代基可以键合到一起形成环。
作为式(101)所代表的化合物,下式(101-A)所代表的化合物是优选的。
式(101-A):
在上式中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7和R8每一个独立地代表氢原子或取代基。
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7和R8每一个独立地代表氢原子或取代基。作为取代基,可以使用上述取代基T。这些取代基可以被另外取代基进一步取代,取代基可以稠合到一起形成环结构。
R1和R3优选每一个代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,烷基,芳基,芳氧基或卤原子,更优选氢原子或具有1~12个碳原子的烷基,特别优选具有1~12(优选4~12)个碳原子的烷基。
R2和R4优选每一个代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或卤原子,更优选氢原子或具有1~12个碳原子的烷基,特别优选氢原子或甲基,最优选氢原子。
R5和R8优选每一个代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或卤原子,更优选氢原子或具有1~12个碳原子的烷基,特别优选氢原子或甲基,最优选氢原子。
R6和R7优选每一个代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或卤原子,更优选氢原子或卤原子,特别优选氢原子或氯原子。
作为式(101)所代表的化合物,下式(101-B)所代表的化合物也是优选的。
式(101-B):
在上式中,R1,R3,R6和R7与式(101-A)中定义的具有相同含义。其优选范围也相同。
接下来,列出式(101)所代表的化合物的优选例子,但本发明不限于这些具体例子。
经证实,从保持力的角度来看,在上述苯并三唑化合物中,含有分子量为320或更小的苯并三唑化合物的本发明纤维素酰化物膜是有利的。
作为在本发明中使用的波长分散调节剂之一的二苯甲酮化合物,优选的是使用下式(102)所代表的化合物。
在上式中,Q1,Q2和Q3每一个独立地代表芳环。X代表NR(其中R代表氢原子或取代基)。
Q1和Q2所代表的芳环可以是芳香烃环或芳香杂环。它们可以是单环或与另外的环一起形成稠环。
Q1和Q2所代表的芳香烃环优选例子包括具有6~30个碳原子的单环或双环芳香烃环(例如苯环,萘环等),更优选具有6~20个碳原子的芳香烃环,更优选具有6~12个碳原子的芳香烃环。苯环是最优选的。
Q1和Q2所代表的芳香杂环的优选例子包括含有氧,氮和硫原子中的至少一种的芳香杂环。杂环的具体例子包括呋喃,吡咯,噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,哒嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,噁唑啉,噁唑,噁二唑,喹啉,异喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯并咪唑,苯并噁唑,苯并噻唑,苯并三唑,四氮茚等。芳香杂环的优选例子包括吡啶,三嗪和喹啉。
Q1和Q2所代表的芳环优选是芳香烃环,更优选具有6~10个碳原子的芳香烃环,更优选取代或未取代的苯环。
Q1和Q2可以具有取代基,取代基的例子包括下面将说明的取代基T,只要这种取代基不含有羧酸,磺酸或季铵盐。如果可能,取代基可以键合到一起形成环结构。
X代表NR(其中R代表氢原子或取代基,包括下面将说明的取代基T),氧原子或硫原子。优选的是,X是NR(其中R优选代表酰基或磺酰基,这种取代基还可以具有取代基)或氧原子。氧原子是特别优选的。
取代基T的例子包括烷基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲基,乙基,异丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,环丙基,环戊基和环己基),烯基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(优选具有6~30个碳原子,更优选6~20个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基,对-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~10个碳原子,特别优选0~6个碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如乙酰基,苯甲酰基,甲酰基和新戊酰基),烷氧基羰基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~10个碳原子,如苯氧羰基),酰氧基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰氧基和苯甲酰氧基),酰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰基氨基和苯甲酰基氨基),烷氧基羰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~12个碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺酰基氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷磺酰基氨基和苯磺酰基氨基),氨磺酰基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~16个碳原子,特别优选0~12个碳原子,如氨磺酰基,甲基氨磺酰基,二甲基氨磺酰基和苯基氨磺酰基),氨基甲酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如氨基甲酰基,甲基氨基甲酰基,二乙基氨基甲酰基和苯基氨基甲酰基),烷基硫(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基硫),磺酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲磺酰基和甲苯磺酰基),亚硫酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷亚硫酰基和苯亚硫酰基),脲基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷酰氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如二乙基磷酰氨基和苯基磷酰氨基),羟基,巯基,卤原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羟肟酸酯基团,亚磺基,肼基,亚氨基,杂环基(优选具有1~30个碳原子,更优选1~12个碳原子,并具有氮原子,氧原子或硫原子作为杂原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,吗啉基,苯并噁唑基,苯并咪唑基和苯并噻唑基),甲硅烷基(优选具有3~40个碳原子,更优选3~30个碳原子,特别优选3~24个碳原子,如三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基)等。这些取代基可以被进一步取代。在具有两个或更多个取代基的情况下,取代基可以相同或不同。如果可能,这些取代基可以键合形成环。
作为式(102)所代表的化合物,下式(102-A)所代表的化合物是优选的。
式(102-A):
在上式中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8和R9每一个独立地代表氢原子或取代基。
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8和R9每一个独立地代表氢原子或取代基。作为取代基,可以使用上述取代基T。这些取代基可以被另外取代基进一步取代,取代基可以稠合到一起形成环结构。
R1,R3,R4,R5,R6,R8和R9优选每一个代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或卤原子,更优选氢原子或具有1~12个碳原子的烷基,特别优选氢原子或甲基。氢原子是最优选的。
R2优选代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,具有1~20个碳原子的烷基,具有0~20个碳原子的氨基,具有1~12个碳原子的烷氧基,具有6~12个碳原子的芳氧基或羟基,更优选具有1~20个碳原子的烷氧基,特别优选具有1~12个碳原子的烷氧基。
R7优选代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,具有1~20个碳原子的烷基,具有0~20个碳原子的氨基,具有1~12个碳原子的烷氧基,具有6~12个碳原子的芳氧基或羟基,更优选氢原子或具有1~20个碳原子的烷基(优选1~12个碳原子,更优选1~8个碳原子,更优选甲基)。甲基或氢原子是特别优选的。
作为式(102)所代表的化合物,下式(102-B)所代表的化合物也是优选的。
式(102-B):
在上式中,R10代表氢原子,取代或未取代的烷基,取代或未取代的烯基,取代或未取代的炔基或取代或未取代的芳基。
R10代表氢原子,取代或未取代的烷基,取代或未取代的烯基,取代或未取代的炔基或取代或未取代的芳基。作为取代基,可以使用上述取代基T。
R10优选代表取代或未取代的烷基,更优选取代或未取代的具有5~20个碳原子的烷基,更优选取代或未取代的具有5~12个碳原子的烷基(例如,正己基,2-乙基己基,正辛基,正癸基,正十二烷基或苄基),特别优选取代或未取代的具有5~12个碳原子的烷基(例如,2-乙基己基,正辛基,正癸基,正十二烷基或苄基)。
式(102)所代表的化合物可以用JP-A-11-12219记载的公知方法合成。
接下来,列出式(102)所代表的化合物的具体例子,但本发明不限于这些具体例子。
在本发明中,还可以使用含氰基化合物作为波长分散调节剂。作为含氰基化合物,式(103)所代表的化合物是优选的。
式(103):
在上式中,Q1和Q2每一个独立地代表芳环。X1和X2每一个代表氢原子或取代基,只要其中至少一个代表氰基,羰基,磺酰基或芳香杂环。
Q1和Q2所代表的芳环可以是芳香烃环或芳香杂环。它们可以是单环或与另外的环一起形成稠环。
芳香烃环的优选例子包括具有6~30个碳原子的单环或双环芳香烃环(例如苯环,萘环等),更优选具有6~20个碳原子的芳香烃环,更优选具有6~12个碳原子的芳香烃环。苯环是最优选的。
芳香杂环的优选例子包括含有氮原子或硫原子的芳香杂环。杂环的具体例子包括噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,哒嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,噁唑啉,噁唑,噁二唑,喹啉,异喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯并咪唑,苯并噁唑,苯并噻唑,苯并三唑,四氮茚等。芳香杂环的优选例子包括吡啶,三嗪和喹啉。
Q1和Q2所代表的芳环优选是芳香烃环,更优选苯环。
Q1和Q2可以具有取代基,取代基的例子包括下面将说明的取代基T。取代基T的例子包括烷基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲基,乙基,异丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,环丙基,环戊基和环己基),烯基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~12个碳原子,特别优选2~8个碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(优选具有6~30个碳原子,更优选6~20个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基,对-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~10个碳原子,特别优选0~6个碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~12个碳原子,特别优选1~8个碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如乙酰基,苯甲酰基,甲酰基和新戊酰基),烷氧基羰基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~10个碳原子,如苯氧羰基),酰氧基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰氧基和苯甲酰氧基),酰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~10个碳原子,如乙酰基氨基和苯甲酰基氨基),烷氧基羰基氨基(优选具有2~20个碳原子,更优选2~16个碳原子,特别优选2~12个碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(优选具有7~20个碳原子,更优选7~16个碳原子,特别优选7~12个碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺酰基氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷磺酰基氨基和苯磺酰基氨基),氨磺酰基(优选具有0~20个碳原子,更优选0~16个碳原子,特别优选0~12个碳原子,如氨磺酰基,甲基氨磺酰基,二甲基氨磺酰基和苯基氨磺酰基),氨基甲酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如氨基甲酰基,甲基氨基甲酰基,二乙基氨基甲酰基和苯基氨基甲酰基),烷基硫(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,特别优选6~12个碳原子,如苯基硫),磺酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲磺酰基和甲苯磺酰基),亚硫酰基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如甲烷亚硫酰基和苯亚硫酰基),脲基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷酰氨基(优选具有1~20个碳原子,更优选1~16个碳原子,特别优选1~12个碳原子,如二乙基磷酰氨基和苯基磷酰氨基),羟基,巯基,卤原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羟肟酸酯基团,亚磺基,肼基,亚氨基;杂环基(优选具有1~30个碳原子,更优选1~12个碳原子,并具有氮原子,氧原子或硫原子作为杂原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,吗啉基,苯并噁唑基,苯并咪唑基和苯并噻唑基),甲硅烷基(优选具有3~40个碳原子,更优选3~30个碳原子,特别优选3~24个碳原子,如三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基)等。这些取代基可以被进一步取代。在具有两个或更多个取代基的情况下,取代基可以相同或不同。如果可能,这些取代基可以键合到一起形成环。
X1和X2每一个代表氢原子或取代基,只要其中至少一个代表氰基,羰基,磺酰基或芳香杂环。X1和X2所代表的取代基可以是上述取代基T。X1和X2所代表的取代基可以被另一个取代基取代。X1和X2可以稠合到一起形成环结构。
X1和X2的优选例子包括氢原子,烷基,芳基,氰基,硝基,羰基,磺酰基和芳香杂环,更优选氰基,羰基,磺酰基和芳香杂环,更优选氰基和羰基,特别优选氰基和烷氧基羰基(-C(=O)OR,其中R代表具有1~20个碳原子的烷基,具有6~12个碳原子的芳基或其组合)。
作为式(103)所代表的化合物,下式(103-A)所代表的化合物是优选的。
式(103-A):
在上式中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9和R10每一个独立地代表氢原子或取代基。X1和X2与式(20)具有相同含义,其优选范围也相同。
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9和R10每一个独立地代表氢原子或取代基。作为取代基,可以使用上述取代基T。这些取代基可以被另外取代基进一步取代,取代基可以稠合到一起形成环结构。
R1,R2,R4,R5,R6,R7,R9和R10优选每一个代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或卤原子,更优选氢原子或具有1~12个碳原子的烷基,特别优选氢原子或甲基。氢原子是最优选的。
R3和R8优选每一个代表氢原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羟基或卤原子。更优选代表氢原子,具有1~20个碳原子的烷基,具有0~20个碳原子的氨基,具有1~12个碳原子的烷氧基,具有6~12个碳原子的芳氧基或羟基,更优选氢原子,具有1~12个碳原子的烷基或具有1~12个碳原子的烷氧基,特别优选氢原子。
作为式(103)所代表的化合物,下式(103-B)所代表的化合物也是优选的。
式(103-B):
在上式中,R3和R8与式(103-A)具有相同含义,其优选范围也相同。X3代表氢原子或取代基。
X3代表氢原子或取代基,上述取代基T可以用作取代基。如果可能,其可以被另一个取代基进一步取代。X3优选代表氢原子,烷基,芳基,氰基,硝基,羰基,磺酰基或芳香杂环,更优选氰基或羰基,特别优选氰基或烷氧基羰基(-C(=O)CR,其中R代表具有1~20个碳原子的烷基,具有6~12个碳原子的芳基或其组合)。
作为式(103)所代表的化合物,下式(103-C)所代表的化合物也是优选的。
式(103-C):
在上式中,R3和R8与(103-A)式具有相同含义,其优选范围也相同。R21代表具有1~20个碳原子的烷基。
在R3和R8都是氢原子的情况下,R21优选代表具有2~12个碳原子的烷基,更优选具有4~12个碳原子的烷基,更优选具有6~12个碳原子的烷基,特别优选正辛基,叔辛基,2-乙基己基,正癸基或正十二烷基。2-乙基己基是最优选的。
在R3和R8都不是氢原子的情况下,R21优选代表具有不超过20个碳原子的烷基,使得式(103-C)的化合物分子量为300或更大。
式(103)所代表的化合物可以通过记载在Journal of AmericaChemical Society,Vol.63,3452页(1941)中的方法合成。
接下来,列出式(103)所代表的化合物的具体例子,但本发明不限于这些具体例子。
[细粒子消光剂]
本发明的光学膜特别是纤维素酰化物膜优选含有细粒子作为消光剂。纤维素酰化物膜中所用细粒子的例子包括二氧化硅,二氧化钛,氧化铝,氧化锆,碳酸钙,滑石,粘土,煅烧高岭土,煅烧硅酸钙,水合硅酸钙,硅酸铝,硅酸镁和磷酸钙。含有硅的细粒子是优选的,因为浊度低。二氧化硅是特别优选的。优选的二氧化硅细粒子平均一级粒度为20nm或更小,表观比重为70g/升或更大。平均一级粒度为5~16nm的细粒子是更优选的,因为得到的膜的浊度可以降低。表观比重优选是90~200g/升或更大,更优选100~200g/升或更大。较高表观比重可以制备具有较高浓度的分散体,从而改进浊度和聚集性。
这些细粒子形成平均二级粒度为0.1~3.0μm的聚集体。在膜中,这些细粒子以一级粒子的聚集体形式出现,在膜表面上形成0.1~3.0μm高的粗糙度。二级平均粒径优选是0.2~1.5μm,更优选0.4~1.2μm,最优选0.6~1.1μm。通过扫描电子显微镜观察膜中的粒子,粒子外切圆的直径被定义成粒径,从而测定一级或二级粒度。观察不同位置的200个粒子,其平均值称作平均粒度。
作为二氧化硅细粒子,可以使用市售产品,如AEROSIL R972,R972V,R974,R812,200,200V,300,R202,OX50和TT600(全部是由NIPPON AEROSIL制造)。作为氧化锆细粒子,可以使用以商品名例如AEROSIL R976或R811(均由NIPPON AEROSIL制造)市售的产品。
在这些产品中,AEROSIL 200V和AEROSIL R972是特别优选的,因为它们是平均一级粒度为20nm或更小和表观比重为70g/升或更大的二氧化硅细粒子,在保持光学膜低浊度的同时可高效地降低摩擦系数。
在本发明中,为得到含有具有较小平均二级粒度的粒子的纤维素酰化物膜,在制备细粒子的分散体时,使用了几种技术。例如,搅拌下混合溶剂和细粒子,首先制备细粒子的分散体。然后,将得到的细粒子分散体加到少量已经单独制备的纤维素酰化物溶液中,然后搅拌下溶解。然后,将得到的溶液与主要纤维素酰化物浓液进一步混合。这种制备方法是优选的,其中二氧化硅细粒子的分散性高,并且二氧化硅细粒子几乎不发生再聚集。在另一种方法中,包括将少量纤维素酯加到溶剂中,搅拌下溶解,向其中加入细粒子,用分散器分散,得到细粒子添加剂的溶液,用在线混合机将细粒子添加剂的溶液与浓液充分混合。尽管本发明不限于这些方法,但在二氧化硅细粒子在例如溶剂中混合并分散时,二氧化硅的浓度优选是5~30质量%,更优选10~25质量%,最优选15~20质量%。较高分散体浓度是优选的,因为溶液浊度较低,从而改进浊度和聚集性。纤维素酰化物在浓液中的最终含量优选是0.01~1.0g/m2,更优选0.03~0.3g/m2,最优选0.08~0.16g/m2。
用作溶剂的低级醇的优选例子包括甲基醇,乙基醇,丙基醇,异丙基醇和丁基醇。低级醇之外的溶剂没有特别限制,但在形成纤维素酯膜时所用的溶剂是优选使用的。
[增塑剂,抗降解剂和剥离促进剂]
除了上述降低光学各向异性的化合物和波长分散调节剂之外,本发明的光学膜特别是纤维素酰化物膜可以含有在制备的各阶段根据不同目的加入的各种添加剂(例如,增塑剂,紫外线阻断剂,抗降解剂,剥离促进剂和红外线吸收剂)。这些添加剂可以是固体物质或油状物质。即,没有特别限制熔点或沸点。例如,可以使用熔点为20℃或更低的紫外线吸收剂与熔点为20℃或更高的另一种紫外线吸收剂的混合物。相似地,可以使用例如在JP-A-2001-151901中记载的增塑剂的混合物。红外线吸收染料的例子记载在例如JP-A-2001-194522中。尽管这些添加剂可以在浓液制备的任何阶段加入,但是加入添加剂的制备步骤可以是浓液制备过程的最终步骤。各种材料的加入水平没有特别限制,只要能够实现所需的效果。此外,在多层纤维素膜的情况下,各层可以含有不同种类不同量的添加剂。这些技术是常规公知的,例如记载在JP-A-2001-151902中。此外,关于添加剂,任选使用详细记载在JapanInstitute of Invention and Innovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),16~22页中的物质。
[化合物的加入比]
在用作本发明的光学膜的纤维素酰化物膜中,按纤维素酰化物的质量计,分子量为3000或更小的化合物的含量总和优选为5~45%,更优选10~40%,更优选15~30%。如上所述,这些化合物包括降低光学各向异性的化合物,波长分散调节剂,紫外线阻断剂,增塑剂,抗降解剂,细粒子,剥离促进剂,红外线吸收剂等。优选的是这些化合物的分子量为3000或更小,更优选2000或更小,更优选1000或更小。在这些化合物的总含量小于5%的情况下,纤维素酰化物本身的性能被明显表达,产生的问题是光学性能和物理强度经常随温度和湿度的变化而变化。在这些化合物的总含量超过45%的情况下,化合物不再与纤维素酰化物相容。因此,经常使这些化合物沉降,从而膜变得混浊(即,从膜中流出)。
[纤维素酰化物溶液的有机溶剂]
优选通过溶剂浇铸方法得到本发明的纤维素酰化物膜。即,使用溶解在有机溶剂中的纤维素酰化物溶液(浓液)得到膜。作为在本发明中用作主要溶剂的有机溶剂的优选例子,优选使用选自具有3~12个碳原子的酯,酮,醚,醇和烃以及具有1~7个碳原子的卤代烃的溶剂。这些酯,酮,醚和醇可以具有环结构。作为主要溶剂还可以使用具有两种或更多种官能团(即,-O-,-CO-和-COO-)的酯,酮和醚的化合物,同时这些化合物可以具有另外的官能团,如醇羟基。在主要溶剂具有两种或更多种官能团时,其碳原子数落入上述对具有一个官能团的化合物限定的范围内。
如上所述,本发明的纤维素酰化物膜可以包括作为主要溶剂的氯基卤代烃或无氯有机溶剂,这记载在Japan Institute of Invention andInnovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(12~16页中。本发明不限于此。
本发明的纤维素酰化物溶液和膜用的其他溶剂和溶解方法公开在下述专利中,并是优选的实施方案:例如,JP-A-2000-95876,JP-A-12-95877,JP-A-10-324774,JP-A-8-152514,JP-A-10-330538,JP-A-9-95538,JP-A-9-95557,JP-A-10-235664,JP-A-12-63534,JP-A-11-21379,JP-A-10-182853,JP-A-10-278056,JP-A-10-279702,JP-A-10-323853,JP-A-10-237816,JP-A-11-60807,JP-A-11-152342,JP-A-11-292988,JP-A-11-60752等。根据这些专利,不仅报道了优选的溶剂,而且报道了其溶液性能和共存的物质,从而是本发明的优选实施方案。
[制备纤维素酰化物膜的方法]
[溶解步骤]
在制备本发明纤维素酰化物溶液(浓液)时,用任意方法溶解纤维素酰化物,没有限制,即室温溶解,冷却溶解,热溶解或其组合。关于制备本发明的纤维素酰化物溶液,溶解和过滤时的溶液浓度,优选使用记载在例如Japan Institute of Invention and Innovation Journal ofTechnical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute ofInvention and Innovation),22~25页中的方法。
(浓液的透明度)
优选的是本发明纤维素酰化物溶液的浓液透明度为85%或更高,更优选88%或更高,更优选90%或更高。在本发明中,已经证实各种添加剂充分地溶解在纤维素酰化物浓液溶液中。实际中通过将浓液倒进玻璃室(1cm×1cm)中,用分光光度计(UV-3150,Shimadzu制造)测量550nm下的吸光率,单独测量溶剂作为空白,然后根据与空白吸光率的比计算透明度,从而测定浓液透明度。
[浇铸,干燥和卷绕步骤]
接下来,阐述通过使用纤维素酰化物溶液进行成膜的方法。关于用于本发明的成膜方法和装置,可以使用常规用于形成纤维素三乙酸酯膜的溶剂浇铸成膜方法和溶剂浇铸成膜装置。将在溶解机(釜)中制备的浓液(纤维素酰化物溶液)贮存在贮存釜中,消泡后,对浓液进行最终制备。然后从浓液排出口放出浓液,并通过例如恒压泵(从而根据转速以恒定速率高精度地供应浓液)加到加压模具中。从加压模具的管套(狭缝),浓液均匀浇铸到浇铸部件中连续运转的金属支撑体上。在金属支撑体几乎是圆形的剥离点处,从金属支撑体上剥离半干的浓液膜(也称作料片)。夹住得到的料片的两端,保持宽度为恒定水平,用伸幅机传输,从而干燥。然后用干燥装置的辊传输,从而完成干燥,用卷取机卷取预定长度。伸幅机和干燥装置的辊的组合可以根据目的变化。在用于制造电子显示器或卤化银感光材料用的功能保护膜的溶剂浇铸成膜方法中(即,本发明的纤维素酰化物膜的主要用途),除了溶剂浇铸成膜装置之外,还经常使用涂布器,从而通过提供例如底涂层,抗静电层,抗晕光层或保护层加工膜表面。这些层详细记载在Japan Institute ofInvention and Innovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),25~30页中。该文献中所述的技术优选用于本发明中,包括浇铸(包括共浇铸),金属支撑体,干燥,剥离等。
[使用降冰片烯聚合物的光学膜]
本发明的光学膜可以通过取向处理含有无机化合物晶粒的透明聚合物树脂材料得到,其中晶粒粒度小于光波长,在偏振后保持各向同性或形态上的各向同性,记载在JP-A-2001020891中。作为聚合物树脂材料,可以使用降冰片烯衍生物的开环聚合物。作为无机化合物晶粒,可以使用细氧化硅晶粒等。
本发明的光学膜优选地满足下式(IX)。
(IX)|ReMAX-ReMIN|≤3和|RthMAX-RthMIN|≤5
其中ReMAX和RthMAX是随机切下的1m2膜片的最大延迟值(按nm计);ReMIN和RthMIN是其最小延迟值(按nm计),都在波长590nm下测量的。
通过调节光学膜平面内的光学各向异性分布,可以有效地防止显示不均匀。关于上述范围,更优选的是|ReMAX-ReMIN|≤1和|RthMAX-RthMIN|≤3。
[拉伸或收缩中的Re和Rth表现]
为实现某些目的将本发明的光学膜拉伸或收缩。优选的是光学膜即使在拉伸或收缩后也保持低光学各向异性。即,优选的是在拉伸或收缩15%或更大后,与拉伸或收缩之前的水平相比,本发明光学膜的Re和Rth中的至少一个表现出不超过20nm(590nm下测量),更优选不超过10nm,更优选不超过5%的变化。还优选的是在拉伸或收缩0%或更大但小于15%后,与拉伸或收缩之前的水平相比,Re和Rth中的至少一个表现出不超过10nm,更优选不超过5nm,更优选不超过2nm的变化。还优选的是在拉伸或收缩时表现的慢轴方向具有角度0~90°,其中平行于拉伸方向的方向作为0°。
[光学膜物理特性的评价]
[膜的璃化转变温度Tg]
本发明光学膜的玻璃化转变温度Tg优选为80~165℃。从耐热性的角度考虑,Tg优选为100~160℃,更优选110~150℃。通过将本发明膜的样品(10mg)以速度5℃/min从室温加热到200℃,并用差示扫描量热计(DSC 2910,T.A.Instrument制造)测量热量,从而计算玻璃化转变温度Tg。
[膜的浊度]
本发明光学膜的浊度优选为0.01~2.0%,更优选0.05~1.5%,更优选0.1~1.0%。膜的透明度是光学膜的重要因子。根据JIS K-6714定义的方法在25℃和60%RH下使用浊度计(HGM-2DP,SUGA SHIKENKI制造),使用本发明膜的样品(40mm×80mm)测量浊度。
[膜Re和Rth的湿度相关性]
优选的是本发明的光学膜特别是纤维素酰化物膜的平面延迟值Re和膜厚度方向延迟值Rth随湿度变化较小。更具体而言,优选的是在25℃和10%RH下的Rth(590)和在25℃和80%RH下的Rth(590)之间的差ΔRth(590)(即ΔRth(590)=Rth10%RH-Rth80%RH)为0~50nm,更优选0~40nm,更优选0~35nm。
[膜的平衡水份含量]
在使用起偏振板保护膜的情况下,为避免使与水溶性聚合物(例如,聚乙烯醇)的粘合性变差,本发明的光学膜特别是纤维素酰化物膜在25℃和80%RH下的平衡水份含量为0~4%,更优选0.1~3.5%,特别优选1~3%,而不管膜厚度如何。不希望平衡水份含量为4%或更大,因为在使用光学补偿膜支撑体的情况下,膜延迟过度依赖于湿度变化。
使用本发明纤维素酰化物膜的样品(7mm×35mm),水含量测量计和样品干燥器(CA-03,VA-05,均由MITSUBISHI CHEMICAL CO.制造),通过Karl Fischer方法测量水份含量。水含量(g)除以样品重(g)。
[膜的蒸汽透过率]
优选的是,根据JIS Z0208所定义的方法在温度60℃和湿度95%RH下测量的本发明光学膜的蒸汽透过率为400~2000g/m2·24h(换算为80μm膜厚度),更优选500~1800g/m2·24h,更优选600~1600g/m2·24h。在蒸汽透过率超过2000g/m2·24h的情况下,膜Re和Rth的湿度相关性绝对值经常超过0.5nm/%RH。在层压光学各向异性层至本发明光学膜上得到光学补偿膜时,这是不希望发生的,因为膜Re和Rth的湿度相关性绝对值也经常超过0.5nm/%RH。当在液晶显示单元中光学补偿片或起偏振板具有这种膜时,存在着诸如色调变化或观察角降低的问题。另一方面,在膜的蒸汽透过率小于400g/m2·24h的情况下,膜抑制粘合剂的干燥,从而当与起偏振板等的两个面粘合时引起粘合失效的问题。
蒸汽透过率随纤维素酰化物膜的膜厚度增大而减小,和随膜厚度减小而增大。因此必须通过假设标准膜厚度为80μm,换算任何样品的蒸汽透过率。膜厚度计算如下:(换算为膜厚度80μm的蒸汽透过率=测量的蒸汽透过率×测量的膜厚度(μm)/80μm)。
可以根据记载在Kobunshi no Bussei II(Kobunshi Jikken Koza 4,Kyoritsu Shuppan),285-294页:Joki Toka Ryo no Sokutei(Shituryo Ho,Ondokei Ho,Jokiatsu Ho,Kyuchaku Ho)的方法测量蒸汽透过率。本发明光学膜的样品(直径:70mm)在25℃和90%RH下和在60℃和95%RH下分别调节24小时。然后根据JIS Z-0208所定义的方法使用蒸汽透过测试机(KK-709007,TOYO SEIKI SEIKSAKUSHO Ltd.制造)测量水份含量/单位面积(g/m2),然后计算(蒸汽透过率=调节后的质量-调节前的质量)。
[膜尺寸变化]
关于光学膜特别是本发明的纤维素酰化物膜的尺寸稳定性,优选的是在60℃和90%RH下静置24小时(高湿)和在90℃和5%RH下静置24小时(高温)的情况下,膜尺寸变化率为5%或更少,更优选0.3%或更少,更优选0.15%或更少。
实际中通过制备两个纤维素酰化物膜样品(30mm×120mm),将样品在25℃和60%RH下调节24小时,使用自动冲孔器(SHINTOSCIENTIFIC Co.,Ltd.制造)在每个样品的两端以100mm间距穿孔(直径6mm)(L0:原始穿孔间隔),从而测量尺寸变化率。接下来,一个样品在60℃和90%RH下处理24小时,测量穿孔间隔(L1)。单独地,另一个样品在90℃和6%RH下处理24小时,然后测量穿孔间隔(L2)。每次测量精确到最小水平1/1000mm。通过计算在60℃和90%RH(高湿)={|L0-L1|/L0}×100下的尺寸变化率和在90℃和5%RH(高温)={|L0-L2|/L0}×100下的尺寸变化率来测定尺寸变化率比。
[膜的弹性模量]
(弹性模量)
本发明光学膜的弹性模量优选为200~500kgf/mm2,更优选240~470kgf/mm2,更优选270~440kgf/mm2。实际中通过使用多用拉伸试验机STM T50BP(TOYO BALDWIN)在23℃和70%RH的气氛中测量以拉伸速度10%/min拉伸0.5%时的应力,来测定弹性模量。
[膜的光弹性系数]
(光弹性系数]
本发明光学膜的光弹性系数优选是25×10-13cm2/dyne(25×10-12Pa)或更小,更优选10×10-13cm2/dyne(25×10-12Pa)或更小,更优选5×10-13cm2/dyne(25×10-12Pa)或更小。实际中通过在纵向对膜样品(12mm×120mm)施加拉伸应力,并用偏振光椭圆率测量仪(M150,JASCOENGINEERING制造)测量延迟,从而测量光弹性系数。然后根据因应力引起的延迟变化计算光弹性系数。通过将膜的光弹性系数控制在上述范围内,可以减小因温度和湿度引起的显示单元变化造成的显示不均匀。
[评估本发明膜的方法]
使用下述测量方法评估本发明的光学膜。
(平面延迟值Re和膜厚度方向延迟值Rth)
在将样品(30mm×40mm)在25℃和60%RH下调节2小时后,使用自动双折射计KOBRA 21 ADH(OJI KEISOKU KIKI制造)通过在法线方向上入射的λ波长的光来测量Re(λ)。通过使用假设的平均折射率1.48和基于在三个方向测量的延迟值(即,上述Re(λ))的膜厚度测定Rth(λ),其是使用平面的慢轴作为倾斜角,通过在与法线方向(0°)倾斜0°和40°的方向上由入射的λ波长的光测量的延迟值。除非另有所述,本文中Re和Rth是在波长590nm下测量的值。
(透射率)
使用透明度测试仪(AKA光电管比色计,KOTAKI SEISAKUSHO制造),在25℃和60%RH下测量样品(20mm×70mm)的可见光(615nm)透射率。
(光谱特性)
使用分光光度计(U-3210,HITACHI,Ltd.制造)在25℃和60%RH下测量样品(13mm×40mm)在波长300~450nm下的透射率。倾斜宽度测定为(72%的波长-5%的波长)。限定波长由(倾斜宽度/2)+5%的波长来表示。吸收端以透射率0.4%时的波长表达。因此,评估380nm和350nm时的透射率。
[膜表面性状]
关于本发明光学膜的表面性状,优选的是根据JIS B0601-1994的膜表面峰和谷的算术平均粗糙度(Ra)不超过0.1μm,最大高度(Ry)不超过0.5μm。更优选的是算术平均粗糙度(Ra)不超过0.05μm,最大高度(Ry)不超过0.2μm。可以使用原子力显微镜(AFM)评估膜表面上的峰和谷。
[膜的机械特性]
[卷曲]
本发明光学膜在宽度方向的卷曲度优选为-10/m~+10/m。当本发明光学膜在宽度方向的卷曲度超出上述范围时,存在在表面处理、形成光学各向异性层的摩擦处理、形成取向膜、或形成和粘合光学各向异性层的过程中有时发生处理连续片形式的膜和膜切割的麻烦,下面将进行说明。在这种情况下,此外,膜在膜边缘或中心与运输辊发生强接触,经常引起污染。因此,大量的灰尘和碎片粘附至膜。因此,在层压光学各向异性层产生光学补偿膜时,有时会观察到超过容许频率水平的严重缺陷点和涂布条。有利的是将卷曲度调节到上述范围内,因为可以降低在光学各向异性层形成中经常观察到的色斑缺陷,并避免粘合至起偏振器时产生的气泡。
卷曲度可以根据American National Standard Institute(ANSI/ASCPH 1.29-1985)中规定的测量方法进行测量。
(撕裂强度)
优选的是,本发明的光学膜(膜厚度:20~80μm)根据JIS K7128-2:1998(Elmendorf撕裂强度测试)的测试方法测定的撕裂强度为2g或更大,更优选5~25g,更优选6~25g。换算为60μm膜厚度时,优选的是撕裂强度为8g或更大,更优选8~15g。实际中可以通过将样品片(50mm×64mm)在25℃和65%RH下调节2小时,然后用轻载荷撕裂强度测试机处理,来进行测量。
[膜中残余的溶剂量]
在制造本发明的光学膜中,干燥优选在将光学膜中残余的溶剂量控制到0.01~1.5质量%,更优选0.01~1.0质量%的条件下进行。通过将本发明光学膜中残余的溶剂量调节到小于1.5质量%,可以防止卷曲。优选的是残余的溶剂量为1.0质量%或更小。这似乎主要是由于通过减小上述溶剂浇铸方法的成膜步骤中残余溶剂量而减轻自由沉降的事实所造成的。然而,这不适用于拉伸或收缩膜的情况。在拉伸或收缩过程中残余的溶剂量将单独讨论。本文中,膜中残余的溶剂量(质量%)按完全除去溶剂的干燥膜的质量计。通过对样品(7mm×35mm)进行气相色谱(GC-18A,Shimadzu制造)从而量化残余的溶剂,来测量残余的溶剂量(质量%)。
[湿度膨胀系数]
优选的是将本发明光学膜的湿度膨胀系数控制到30×10-5/%RH或更小,更优选15×10-5/%RH,更优选10×10-5/%RH。尽管湿度膨胀系数越小越好,但通常不超过1.0×10-5/%RH。湿度膨胀系数指在恒定温度时因相对湿度变化引起的样品长度变化。通过适当地控制湿度膨胀系数,可以防止用作光学补偿膜支撑体的本发明光学膜因透射率类帧样(frame-like)增大引起的漏光(即,失真),同时保持光学补偿膜的光学补偿性能。
[表面处理]
需要时,本发明的光学膜可以进行表面处理,从而可以增强与各功能层(例如,底涂层和背层)的粘合。作为表面处理,可以使用辉光放电处理,紫外线照射处理,电晕放电处理,火焰处理和酸或碱处理。本文中辉光放电处理可以是在10-3~20Torr的低压气体中的低温等离子体或大气压力下的等离子体处理。等离子体激发气体是指在上述条件下被激发的等离子体的气体,其例子包括氩,氦,氖,氪,氙,氮,二氧化碳,氯氟碳化物如四氟甲烷,和其混合物。优选在本发明中使用的这些气体详细记载在Japan Institute of Invention and InnovationJournal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,JapanInstitute of Invention and Innovation),30~32页中。
[通过碱皂化处理膜表面的接触角]
碱皂化处理可用作表面处理本发明的光学膜,特别是用作起偏振板透明保护膜的纤维素酰化物膜的一种有效方式。在这种情况下,从粘合的角度考虑,碱-皂化的膜表面其接触角优选55°或更小,更优选50°或更小,更优选45°或更小。使用常规方法通过测定接触角来评估亲水性/疏水性,包括在碱-皂化的膜表面上滴3mm直径的水滴,并测量膜表面和水滴间的角。
[功能层]
本发明的光学膜用于光学目的和光敏材料。关于光学目的,特别优选用在液晶显示单元中,更优选用在这样的液晶显示单元中,其包括具有置于一对电极基板间液晶的液晶晶元,设在晶元两侧的两个起偏振器和至少一个位于液晶晶元和起偏振器之间的光学补偿膜。这种液晶显示单元的优选例子包括TN,IPS,FLC,AFLC,OCB,STN,ECB,VA和HAN。
在本发明的光学膜用于上述光学目的的情况下,实践中已经形成了各种功能层,例如,抗静电层,硬化树脂层(透明硬涂层),抗反射层,粘合促进层,抗闪光层,光学补偿层,取向层,液晶层等。作为用于本发明光学膜中的这些功能层和材料的例子,可以使用表面活性剂,滑动剂,消光剂,抗静电层,硬涂层等,这些详细记载在Japan Instituteof Invention and Innovation Journal of Technical DisclosureNo.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),32~45页中,并且优选用于本发明中。
[用途(光学补偿膜)]
本发明的光学膜适用于各种目的。特别有效地是本发明的光学膜用作液晶显示单元的光学补偿膜。光学补偿膜指通常用在液晶显示单元中补偿位相差的光学材料。即,其起到位相差板,光学补偿片等的作用。由于具有双折射性能,光学补偿膜用于减小液晶显示单元显示屏的着色或改进观察角特性。本发明的光学膜在Re(590)和Rth(590)方面具有较小的光学各向异性(即0≤Re(590)≤10和|Rth(590)|≤25)和较小的波长分散(即,|Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35)。因此,当与具有双折射的光学各向异性层一起使用时,完全可以获得光学各向异性层的光学性能,而没有表现出任何不需要的各向异性。
因此,在使用本发明的光学膜作为液晶显示单元中光学补偿膜的情况下,有利的是,一起使用的光学各向异性层其Re(590)为0~200nm和|Rth(590)|为0~400nm。可以使用任何光学各向异性层,只要Re(590)和Rth(590)是在上述范围内。
在具有本发明光学膜的液晶显示单元中,可以使用光学补偿膜中需要的任何光学各向异性层,没有因液晶晶元的光学性能或驱动系统带来特别限制。可以一起使用的光学各向异性层可以由含有液晶化合物或双折射聚合物膜的组合物构成。本发明中有利的是从由具有负双折射的聚合物膜形成光学各向异性层。
作为上述液晶化合物,盘状液晶化合物或棒状液晶化合物是优选的。
(盘状液晶化合物)
本发明中所用的盘状液晶化合物的例子包括各种文献中记载的化合物(C.Destrade等人,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,111页(1981);Nihon Kagaku-kai编著,Kikan Kagaku Sosetsu,No.22,Ekisho noKagaku,第5章,第10章(2)(1994);B.Kohne等人,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,1794页(1985);和J.Zhang等人,J.Am.Chem.Soc.,Vol.116,2655页(1994))。
在光学各相异性层中,优选的是,盘状液晶分子固定在取向态,最优选通过聚合反应固定。盘状液晶分子的聚合记载在JP-A-8-27284中。为通过聚合固定盘状液晶分子,需要使作为取代基的可聚合基团与盘状液晶分子的盘中心结合。然而,当可聚合的基团与盘中心直接结合时,在聚合中几乎不能保持固定态。因此,连接基团被引入盘中心和可聚合的基团之间。具有可聚合基团的盘状液晶分子公开在JP-A-2001-4387中。
(棒状液晶化合物)
本发明中所用的棒状液晶化合物的例子包括偶氮次甲基,氧化偶氮类(azoxys),氰基联苯基,氰基苯基酯,苯甲酸酯,环己烷羧酸苯基酯,氰基苯基环己烷,氰基-取代的苯基嘧啶,烷氧基-取代的苯基嘧啶,苯基二氧杂环己环,二芳基取代乙炔类(tolans)和烯基环己基苯甲腈。除了这些低分子量液晶化合物之外,还可以使用高分子量液晶化合物。
在光学补偿层中,优选的是,棒状液晶分子固定在取向态,最优选通过聚合固定。本发明中所用的可聚合棒状液晶化合物的例子包括记载在Makromol.Chem.,vol.190,255页(1989),Advanced Materials,Vol.5,107页(1993),US专利4683327,US专利5622648,US专利5770107,WO 95/22586,WO 95/24455,WO 97/00600,WO 98/23580,WO 98/52905,JP-A-1-272551,JP-A-6-16616,JP-A-/-110469,JP-A-11-80081和JP-A-2001-328973中的化合物。
(由聚合物膜构成的光学各向异性层)
如上所述,光学各向异性层可以由聚合物膜构成。在这种情况下,聚合物膜包括能够表现出光学各向异性的聚合物。这种共聚物的例子包括聚烯烃(例如,聚乙烯,聚丙烯和聚降冰片烯聚合物),聚碳酸酯,聚烯丙酯,聚砜,聚乙烯醇,聚甲基丙烯酸酯,聚丙烯酸酯,纤维素酯(例如,纤维素三乙酸酯和纤维素二乙酸酯),聚芳基醚酮,聚醚酮,聚酰胺,聚酯,聚酰亚胺,聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺。还可以使用这些聚合物的共聚物或聚合物混合物。更具体而言,可以使用记载在JP-A-2004-4474,JP-A-61-162512和JP-A-64-38472中的聚酰胺和聚酯酰亚胺。
优选的是通过拉伸和/或收缩聚合物膜得到聚合物膜的光学各向异性。单轴或双轴拉伸是优选的。更具体而言,优选使用利用两个或更多个辊之间的圆周速度差的纵向单轴拉伸,在两侧夹住聚合物膜的同时在宽度方向用伸幅机拉伸,或组合它们的双轴拉伸。也可以层压两个或更多个聚合物膜,从而复合膜作为整体其光学性能满足上述要求。为最小化双折射的不均匀,优选的是用溶剂浇铸方法制造聚合物膜。聚合物膜的厚度优选为20~500μm,最优选40~100μm。
[通过涂布固体聚合物形成光学各向异性层]
在本发明中,在本发明的光学膜上(铺展)涂布液化的固体聚合物,然后固定在其上得到透明膜,然后进行取向处理得到具有性能nx>ny>nz(其中nx和ny每一个代表平面折射率,nz代表厚度方向折射率。nx是沿膜平面慢轴的折射率;ny是沿垂直于膜平面慢轴方向的折射率)的光学补偿膜(双折射膜),从而形成光学各向异性层。分子取向处理后,本发明的光学膜没有表现出光学各向异性,因此形成均匀的双轴膜,从而易于光学设计等。
形成双折射膜的固体聚合物没有特别限制,可以使用具有适合光透射性能的一种或更多种聚合物。优选使用能够形成具有有利的光透射性能的膜的聚合物,即,光透射率为75%或更大,更优选85%或更大。
固体聚合物的例子包括聚酰胺,聚酰亚胺,聚酯和聚醚酮。其中,聚芳基醚酮,聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺是优选的。为形成双折射膜,可以使用这些固体聚合物中的一种或其两种或更多种的混合物。尽管固体聚合物的分子量没有特别限制,但从例如膜形成的处理性能的角度考虑,通常有利的是其重均分子量为1000~100000,更优选1500~750000,更优选2000~500000。
用作光学补偿膜的光学各向异性层的透明膜(双折射膜)可以按下述过程形成:液化固体聚合物,铺展,然后固定如此铺展的层。在形成透明膜时,需要时可以将各种添加剂如稳定剂,增塑剂或金属加到液化的固体聚合物中。可以用适合的方法液化固体聚合物,例如,加热熔融热塑性固体聚合物,或在溶剂中溶解固体聚合物得到溶液。
可通过冷却铺展的层(在使用熔融液体的情况下)或通过从铺展的层除去溶剂并干燥(在使用溶液的后种情况下),来固定铺展层。可以适合地使用自然干燥(风干),加热干燥(特别是在40~200℃下),真空干燥等中的一种或更多种方法进行干燥。从制造效率和防止发生光学各向异性的角度考虑,有利的是使用涂布聚合物溶液的方法。除了通过上述冷却或干燥进行固定之外,可以根据形成光学各向异性层所用的聚合物类型使用聚合固定。
作为上述溶剂,可以使用适当地选自二氯甲烷,环己酮,三氯乙烯,四氯乙烷,N-甲基吡咯烷酮,四氢呋喃等中的一种或多种。从适于膜形成的粘度考虑,优选通过在100质量份溶剂中溶解2~100质量份,更优选5~50质量份,更优选10~40质量份的固体聚合物来制备溶液。
通过使用适合的成膜方法如旋涂,辊涂,流动涂布,印刷,浸涂,浇铸成膜,浇铸如杆涂和凹版印刷,挤压等,可以使液化的固体聚合物铺展。从大量制造厚度和取向上较小不均匀的膜的角度考虑,优选使用溶液成膜方法,如浇铸方法。在这种情况下,有利的是使用从芳香二酸酐和芳香聚二胺制备并在溶剂中溶解的聚酰亚胺(国际专利申请511812/1996)。
在本发明中,即在透明膜-形成过程中控制nz,此外,通过使分子在透明膜平面取向来控制nx和ny。由于提供功能的这种体系,与同时控制Rz和Re的现有方法例如双轴拉伸方法相比在较低拉伸速率下可以实现所需目的。因此,由于nx>ny>nz,有利的是可以得到具有优异Rz和Re特性和光学轴精度的双轴折射膜。
可以通过拉伸和/或收缩膜进行透明膜平面中的分子取向处理。作为拉伸方法,可以使用适合地选自双轴拉伸方法如连续拉伸和同时拉伸和单轴拉伸方法如自由端拉伸和固定端拉伸中的一种或多种方法。从防止弯曲现象出现的角度考虑,单轴拉伸方法是优选的。拉伸温度可以根据常规方法测定。通常,可以使用接近于构成透明膜和光学补偿膜并用作支撑体的固体聚合物玻璃化转变温度的温度,更优选温度不低于玻璃化转变温度。
另一方面,可以通过例如在基材上进行透明膜的涂布和成膜,然后利用基材因温度变化等引起的尺寸变化引起收缩,从而进行收缩。在这种情况下,还可以使用具有收缩能力的基材,如热收缩膜。有利的是使用例如拉伸机来控制收缩率。
优选的是收缩中使用的支撑体被初步拉伸。可以通过常用方法进行拉伸。当用作支撑体的本发明光学膜含有小于1.5质量%的残余溶剂时,有利的是在不低于玻璃化转变温度的温度下进行拉伸。另一方面,在残余的溶剂量为1.5质量%或更大时,优选的是在30℃~160℃,更优选70℃~150℃,特别优选85℃~150℃下进行拉伸。当残余的溶剂量为1.5质量%或更大时,在较低温度下进行拉伸是有利的。在这种情况下,优选的是在用作支撑体的本发明光学膜中残余的溶剂量为1.5质量%或更大但不超过70质量%,更优选30质量%或更大但不超过60质量%的条件下进行拉伸。
包括透明膜和光学膜的迭层优选在光学膜中残余的溶剂量为1.5质量%或更小,更优选0.5质量%或更小,特别优选0.2质量%或更小的状态下进行拉伸和/或收缩。
在完成拉伸和/或收缩后,构成光学补偿膜的透明膜和光学膜中残余的溶剂量优选是1.5质量%或更小,更优选0.5质量%或更小,更优选0.2质量%或更小,因为膜的光学特性与光学补偿膜中残余的溶剂量成比例变化。
(拉伸方法)
可以通过记载在例如,JP-A-62-115035,JP-A-4-152125,JP-A-4-284211,JP-A-4-298310和JP-A-11-48271中的方法进行拉伸。在室温或加热下拉伸膜。优选的是加热温度不高于膜的玻璃化转变温度。可以单轴或双轴拉伸膜。拉伸可以在干燥过程中进行。特别有效地是在仍有残余溶剂时进行拉伸。可以通过例如控制转送辊速度,使膜卷曲速度超过抽提速度,从而拉伸膜。可选择地,可以在用伸幅机保持膜宽度的同时通过逐渐加宽膜来拉伸膜。也可以在完成干燥后使用拉伸机拉伸膜(优选用长拉伸机单轴拉伸)。可以在一个阶段或多个阶段中(即,多阶段拉伸)进行拉伸。在多阶段拉伸时,各阶段拉伸速率的积应落入所述范围内。
优选的是使用热辊和/或辐射热源(IR加热器等),在热气流中进行拉伸。为提高温度均匀性,可以使用恒温器。在用辊单轴拉伸的情况下,L/W比(其中L代表辊间距离,W代表膜宽度)优选为2.0~5.0。
可以根据所用固体聚合物类型、形成铺展层的方法(例如,液化物质的涂布方法)、铺展层的固定方法(例如,干燥条件)、形成的透明膜的厚度等控制如此得到的双折射膜的Rth和Re。通常,透明膜的厚度为0.5~100μm,更优选1~50μm,特别优选2~20μm。
形成的双折射膜可以直接使用,或使用例如压敏粘合剂与另一种膜粘合再使用。
[用途(起偏振板)]
接下来,说明本发明光学膜的用途。
本发明的光学膜特别适于用作起偏振板的保护膜。在由纤维素酰化物构成的本发明光学膜的情况下,光学膜特别有用。这是因为纤维素酰化物膜通常作用起偏振板中的保护膜。使用本发明的光学膜作为起偏振板保护膜的情况下,使用通常所用的方法构造起偏振板,没有特别限制。常用方法包括用碱处理得到的纤维素酰化物膜,然后使用完全皂化的聚乙烯醇水溶液与起偏振器的两个表面粘合,而起偏振器是通过在碘溶液中浸渍聚乙烯醇膜并拉伸构造成的。作为对碱处理的选择,可以使用在JP-A-6-94915或JP-A-6-118232中记载的促进粘合的处理。
用于使保护膜的处理表面与起偏振器粘合的粘合剂的例子包括聚乙烯醇基粘合剂,如聚乙烯醇和聚乙烯基丁缩醛,乙烯基乳胶,如丁基丙烯酸酯等。
起偏振板由起偏振器和保护其两面的保护膜构成。还可以在相反表面具有单独的膜。使用保护膜和单独的膜是为了在运输或检测产品和其他步骤中保护起偏振板。在这种情况下,用于保护起偏振板表面的保护膜被粘合到将与液晶板粘合的表面相对的表面上。另一方面,单独膜用于覆盖与液晶板粘合的粘合剂层,并粘合到将与液晶板粘合的起偏振板表面上。
在液晶显示单元中,含有液晶的基板通常置于两个起偏振板间。包括本发明光学膜的起偏振板用的保护膜可以在任何位置实现优异的显示特性。特别优选的是用作起偏振板用的保护膜,其中起偏振板用的保护膜作为液晶显示单元显示侧的最外层,因为其中形成有透明硬涂层,抗闪光层,抗反射层等。通过粘合本发明光学补偿膜的光学膜侧(即,支撑体)作为起偏振板的保护膜,其也可用作光学补偿片。
(常用液晶显示单元的结构)
在使用光学膜作为光学补偿膜支撑体的情况下,起偏振器的透射轴和光学补偿膜的慢轴可以成任意角度。液晶显示单元包括置于一对电极基板间的具有液晶的液晶晶元,设在晶元两侧的两个起偏振器和至少一个位于液晶晶元和起偏振器之间的光学补偿膜。
通常通过将液晶封装在由插在两个基板间的隔板形成的空间中,来构造液晶晶元的液晶层。透明电极层是含有导电物质的透明膜。液晶晶元还可以具有气体阻挡层,硬涂层或下涂层(用于粘合透明电极层)。这些层通常形成在基板上。液晶晶元基板的厚度通常为50μm~2mm。
(液晶显示单元类型)
本发明的光学膜可以在各种显示模式的液晶显示单元中使用。已经提出了各种显示模式,例如,TN(扭曲向列),IPS(平面切换),FLC(铁电液晶),AFLC(反铁电液晶),OCB(光学补偿弯曲),STN(超扭曲向列),VA(垂直排列),ECB(电控双折射)和HAN(混合排列向列)模式。还提出了通过分割上述显示模式的取向得到的显示模式。本发明的光学膜可有效地用在这些显示模式的液晶显示单元中。在透射,反射和半透射型的液晶显示单元中也是有效的。
(TN型液晶显示单元)
本发明的光学膜可以在具有TN模式液晶晶元的TN型液晶显示单元中用作光学补偿片的支撑体。TN模式的液晶晶元和TN型的液晶显示单元长期以来是已知的。TN型液晶显示单元中所用的光学补偿片记载在JP-A-3-9325,JP-A-6-148429,JP-A-8-50206和JP-A-9-26572中,并由Mori等人在Jpn.J.Appl.Phys.,vol.36(1997),143页和Jpn.J.Appl.Phys.,vol.36(1997),1068页中报道。
(STN型的液晶显示单元)
本发明的光学膜可以在具有STN模式的液晶晶元的STN型液晶显示单元中用作光学补偿片的支撑体。通常,STN型液晶显示单元的液晶晶元中的棒状液晶分子扭曲90~360°,和棒状液晶分子的折射各向异性(Δn)和晶元间隙(d)的积(Δnd)为300~1500nm。STN型液晶显示单元中所用的光学补偿片记载在JP-A-2000-105316中。
(VA型的液晶显示单元)
本发明的光学膜可以在具有VA模式的液晶晶元的VA型液晶显示单元中用作光学补偿片的支撑体。优选的是将VA型液晶显示单元中所用的光学补偿片的Re延迟值和Rth延迟值分别控制到0~150nm和70~400nm。更优选的是将Re延迟值控制到20~70nm。在VA型液晶显示单元中使用两个光学各向异性聚合物膜的情况下,膜的Rth延迟值优选为70~250nm。在VA型液晶显示单元中使用一个光学各向异性聚合物膜的情况下,膜的Rth延迟值优选为150~400nm。在例如,JP-A-10-123576中记载的分割取向系统中也可以使用VA型液晶显示单元。
(IPS型的液晶显示单元和ECB型的液晶显示单元)
本发明的光学膜特别优选在具有IPS模式的液晶晶元的IPS型液晶显示单元中或在具有ECB模式的液晶晶元的ECB型液晶显示单元中用作光学补偿片的支撑体,或用作起偏振板的保护膜。在这些模式中,在黑显示中,液晶材料几乎平行取向。即,在未施加电压时液晶分子平行于基板平面取向,从而产生黑显示。在这些模式中,具有本发明光学膜的起偏振板有助于扩大观察角和改进对比度。在这些模式中,优选的是将设置在起偏振板保护膜和液晶晶元间的光学各向异性层的延迟值控制到不超过Δnd的两倍。还优选的是将Rth绝对值|Rth|调节到不超过25nm,更优选不超过20nm,更优选不超过15nm。因此,本发明的光学膜被有利地使用。
(OCB型的液晶显示单元和HAN型的液晶显示单元)
本发明的光学膜也优选在具有OBC模式的液晶晶元的OCB型液晶显示单元中或在具有HAN模式的液晶晶元的HAN型液晶显示单元中用作光学补偿片的支撑体。优选的是OCB型液晶显示单元或HAN型液晶显示单元中用的光学补偿片在光学补偿片平面或法线方向都不具有提供最小绝对延迟值的方向。OCB型液晶显示单元或HAN型液晶显示单元中用的光学补偿片的光学性能根据光学各向异性层的光学性能,支撑体的光学性能以及光学各向异性层和支撑体的结构来确定。OCB型液晶显示单元或HAN型液晶显示单元中用的光学补偿片记载在JP-A-9-197397中,并由Mori等人在Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.38(1999),2837页中报道。
(反射型液晶显示单元)
本发明的光学膜也可以在反射型液晶显示单元如TN型,STN型,HAN型和GH(客体-主体)型中用作光学补偿片的支撑体。这些显示模式长期以来是已知的。TN反射型的液晶显示单元记载在JP-A-10-123478,WO 9848320和日本专利3022477中,反射型液晶显示单元中用的光学补偿片记载在WO 00-65384中。
(其他液晶显示单元)
本发明的光学膜可以在具有ASM模式的液晶晶元的ASM(轴对称排列微胞)型液晶显示单元中用作光学补偿片的支撑体。ASM模式液晶晶元的特征是通过放置树脂隔板可以控制不同位置的晶元厚度。其他性能与TN模式的液晶晶元相同。ASM模式的液晶晶元和ASM型的液晶显示单元由Kume等人在SID 98 Digest 1089(1998)中报道。
(自发光显示单元)
本发明的光学元件(例如,双折射膜和光学补偿片)也可以有助于在自发光显示单元中改进显示质量。这种自发光显示单元没有特别限制,其例子包括有机EL,PDP和FED。通过在自发光型的平板显示中使用1/4波长Re的双折射膜,线性偏振转化成圆偏振,得到抗反射过滤器。
在上述系统中,构成显示单元如液晶显示单元的元件通过层压集成或分离。在构造显示单元的过程中,可以提供适合的光学元件,例如棱镜阵列板,透镜阵列板,光扩散板或保护板等。在构造显示单元的过程中,这些元件也可以层压到双折射膜上光学元件的形式使用。
(硬涂布膜,抗闪光膜和抗反射膜)
此外,本发明的光学膜适用于硬涂布膜,抗闪光膜和抗反射膜。为改进平板显示器如LCD,PDP,CRT或EL的可视性,可以在本发明光学膜的一个或两个表面上形成硬涂层,抗闪光层和抗反射层中的一种或全部。这些抗闪光和抗反射膜的优选实施方案详细记载在JapanInstitute of Invention and Innovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),54~57页中,本发明的光学膜也适于这种用途。
(透明基板)
由于具有接近0的光学各向异性和高透明度,本发明的光学膜适于在液晶显示单元中用作液晶玻璃基板用的基板(即,其中封装驱动液晶的透明基板)。
由于其中封装驱动液晶的透明基板应具有优异的阻挡气体的性能,因此在需要时可以在本发明的光学膜表面上形成气体阻挡层。尽管没有限制气体阻挡层的形式或材料,但可以通过在本发明光学膜的至少一个表面上沉积SiO2或用等离子体处理来形成。可选择地,还可以形成具有相对高气体阻挡性能的聚合物涂层,例如乙烯基醇聚合物的偏二氯乙烯聚合物。可以使用选自它们的适合方法。
在用作其中封装驱动液晶的透明基板时,可以设置驱动液晶的透明电极。尽管透明电极没有特别限制,但可以通过在本发明光学膜的至少一个表面上层压金属膜,金属氧化物膜等形成。从透明度,导电性和机械特性的角度考虑,金属氧化物膜是优选的。其中,优选使用由含有氧化锡的氧化铟作为主要成分以及2~15%的氧化锌构成的薄膜。这些技术公开在例如JP-A-2001-125079和JP-A-2000-227603中。
实施例
(制造纤维素乙酸酯膜)
将下示组合物加到混合槽中,加热下搅拌,从而溶解各成分,得到纤维素乙酸酯溶液A。
<纤维素乙酸酯溶液A的组成>
取代度为2.85的纤维素乙酸酯 100质量份
三苯基磷酸酯(增塑剂) 7.8质量份
联苯基二苯基磷酸酯(增塑剂) 3.9质量份
二氯甲烷(第一溶剂) 300质量份
甲醇(第二溶剂) 54质量份
1-丁醇 11质量份
将以下组合物加到另一混合槽中,加热下搅拌,溶解各成分,得到添加剂溶液B-1~B-4。
[表1]
表:添加剂溶液的组成
添加剂溶液 | 二氯甲烷(质量份) | 甲醇(质量份) | 光学各向异性-降低剂(A-29)(质量份) | 波长分散控制剂(UV-102)(质量份) |
B-1 | 80 | 20 | 无 | 无 |
B-2 | 80 | 20 | 20 | 2 |
B-3 | 80 | 20 | 40 | 2 |
B-4 | 80 | 20 | 40 | 4 |
<制造纤维素乙酸酯膜样品1>
向477质量份纤维素乙酸酯溶液A中,加入40质量份的添加剂溶液B-1,充分搅拌得到的混合物得到浓液。从浇铸端口,将浓液浇铸在冷却到0℃的滚筒上。在溶剂含量为70质量%时剥离浓液,用针板伸幅机(JP-A-4-1009中图3所示)在两侧固定膜,干燥至溶剂含量为3~5质量%,同时保持间隔,使得横向方向(垂直于机器方向)的拉伸比为3%。接下来,在加热辊间通过进一步干燥,得到80μm厚的纤维素乙酸酯膜样品1。
<制造纤维素乙酸酯膜样品2~4和101~103>
按纤维素乙酸酯膜样品1的制备方法,但使用表2所列的添加剂溶液和取代度来制造纤维素乙酸酯膜样品2~4和比较样品101~103。
(制备纤维素乙酸酯溶液Z)
平均乙酰化度为2.93的纤维素乙酸酯 100.0质量份
二氯甲烷(第一溶剂) 517.6质量份
甲醇(第二溶剂) 77.3质量份
平均粒度16nm的氧化硅粒子(AEROSIL R972,NIPPONAEROSIL Co.,Ltd.) 0.13质量份
降低光学各向异性的化合物(A-19) 11.7质量份
波长分散调节剂(UV-102) 1.2质量份
柠檬酸酯 0.01质量份
(制造纤维素乙酸酯膜样品401)
使用带式浇铸机浇铸上述纤维素乙酸酯溶液Z。当残余的溶剂量达到约60质量%时,从带上剥离溶液,并在135℃下干燥20分钟,得到纤维素乙酸酯膜。这样得到的纤维素乙酸酯膜含有0.15质量%的残余溶剂,厚度为80μm。
(制造纤维素乙酸酯膜样品402)
使用带式浇铸机浇铸上述纤维素乙酸酯溶液Z。当残余的溶剂量达到约60质量%时,从带上剥离溶液,用针板伸幅机在两侧固定膜,在120℃下干燥40分钟,同时保持间隔,使得横向方向(垂直于机器方向)的拉伸比为25%。这样得到的纤维素乙酸酯膜含有0.15质量%的残余溶剂,厚度为80μm。
[制备降冰片烯聚合物样品201]
通过超声波照射,将碳酸钙的细针状晶体(Maruo Calcium Co.,Ltd.制造)均匀分散在THF中。进一步加入Arton球(JSR制造)作为聚合物,搅拌溶解约24小时。关于混合比,使用Arton四倍量的四氢呋喃,按Arton计碳酸钙的用量为1.3wt%。使用刮刀涂布器将得到的聚合物溶液在玻璃板上铺展,蒸发溶剂。从玻璃板上剥离膜样品(厚度:约80μm),在80℃下干燥1小时,得到降冰片烯聚合物样品201。
[制造纤维素乙酸酯样品501]
按制造纤维素乙酸酯膜样品401的方式,但在130℃下干燥15分钟,来制造含有10质量%残余溶剂的纤维素乙酸酯膜样品501。
表2总结了这些样品的光学特性等。
使用多用测试机Tensilon(ORIENTEC,Co.制造),在拉伸温度160℃,拉伸速度4cm/min和拉伸比1.15倍下,进行单轴拉伸。拉伸完成后,用椭圆率测量仪测量延迟。
在样品402的情况下,通过在170℃下处理30分钟收缩15%。
按制造本发明纤维素乙酸酯膜样品401的方式,但使用下述纤维素酰化物SEF-1,纤维素酰化物SEF-2和纤维素酰化物SEF-3代替纤维素乙酸酯和加入20.0质量份的光学各向异性-降低化合物I-1代替A-19,来制造本发明的样品601,602和603。结果可以得到比纤维素乙酸酯膜样品401优异的特性。表2表明了结果。
(纤维素酰化物SEF-1)
以从棉得到的纤维素为原料,合成纤维素酰化物SEF-1。纤维素酰化物SEF-1是一种粉末,乙酰基取代度为1.20,丁酰基取代度为1.50,总取代度为2.70,粘度-平均聚合度为280,水份含量为0.2质量%,6质量%二氯甲烷溶液中的粘度为235mPa·s,平均粒度1.5mm和标准偏差0.6mm。在固体纤维素乙酸酯中,含有不超过0.1质量%的残余乙酸和不超过0.1质量%的残余丁酸,85ppm Ca,30ppm Mg和0.3ppmFe。此外,含有换算成硫酸盐的130ppm的硫。6-位的乙酰基取代度为0.40,和6-位的丁酰基取代度为0.48。重均分子量/数均分子量比(通过GPC测定)为2.6。
(纤维素酰化物SEF-2)
纤维素酰化物SEF-2是一种粉末,乙酰基取代度为2.58,丁酰基取代度为1.30,总取代度为2.88,粘度-平均聚合度为365,水份含量为0.2质量%,6质量%二氯甲烷溶液中的粘度为290mPa·s,平均粒度1.4mm和标准偏差0.6mm。
(纤维素酰化物SEF-3)
纤维素酰化物SEF-3是一种粉末,乙酰基取代度为1.00,丙酰基取代度为1.85,总取代度为2.85,粘度-平均聚合度为280,水份含量为0.19质量%,6质量%二氯甲烷溶液中的粘度为105mPa·s,平均粒度1.5mm和标准偏差0.4mm。
(形成光学各向异性层)
<直接拉伸法>
将从2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-双(三氟甲基)-4,4′-二氨基联苯合成的聚酰亚胺的15质量%的环己酮溶液涂布到上述制得的纤维素乙酸酯膜样品1上。在100℃下干燥10分钟后,得到的透明膜含有7质量%的残余溶剂,厚度为6μm,Rth为240nm和Re为0。随后,得到的膜在160℃下与膜样品1一起在纵向方向单轴拉伸15%,得到Re为55nm,Rth为238nm和nx>ny>nz的光学补偿膜1A。
(起偏振板的结构)
使用聚乙烯醇基粘合剂将具有光学膜样品和层压到其上的光学各向异性层的样品1A与起偏振器粘合,起偏振器置于纤维素膜侧。此外,用聚乙烯醇基粘合剂将市售纤维素乙酸酯膜(Fujitak TD80UF,FujiPhoto Film Co.,Ltd.制造;Re 3nm,Rth 50nm)粘合到起偏振器的另一侧。从而,构造成起偏振板1B。
此外,通过用聚乙烯醇基粘合剂将市售纤维素乙酸酯膜(FujitakTD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造;Re 3nm,Rth 50nm)粘合到起偏振器两侧构造成起偏振板301B。
(VA型液晶显示单元上的安装评价)
<垂直取向的液晶晶元的结构>
向3质量%的聚乙烯醇水溶液中,加入1质量%的十八烷基二甲基氯化铵(偶联剂)。将混合物旋转涂布到带有ITO电极的玻璃基板上,在160℃下加热。接下来,摩擦得到垂直取向的膜。在两个玻璃基板的彼此相反方向进行摩擦处理。玻璃板彼此相对,晶元间隙(d)约为4.3μm。将主要包括酯和乙烷(Δn:0.06)的液晶化合物倒入晶元间隙中,得到垂直取向的液晶晶元。积Δnd是260nm。
使用压敏添加剂使上述起偏振板1B与液晶晶元粘合,使得双折射膜位于液晶晶元侧。此外,使用压敏添加剂使起偏振板301B与液晶晶元的另一侧粘合,使得相对的起偏振板和吸收轴相互成直角。因此,构造成VA型液晶显示单元。
此外,按相同方式但使用纤维素乙酸酯膜样品2~4,401,601,602,603,降冰片烯聚合物样品201和比较用的纤维素乙酸酯膜样品101~103构造光学补偿膜和起偏振板,并安装在VA型液晶显示单元上。
此外,按光学补偿膜1A的结构,分别构造在光学膜和透明膜中含有2质量%的残余溶剂的光学补偿膜501A。此外,将光学补偿膜501A加工成起偏振板,按相同方式安装到VA型液晶显示单元上。
此外,使用样品501按光学补偿膜501A的结构,但在140℃下干燥5分钟或20分钟,构造分别含有1.5质量%和0.5质量%的残余溶剂的光学补偿膜502A和503A。耐久性试验(在60℃和90%RH下处理100小时后),观察这些样品中的显示不均匀性。因此,残余溶剂含量为0.5质量%和1.5质量%的样品表现出容许范围的不均匀性,而2.0质量%的样品表现出超过容许范围的不均匀性。
<收缩方法>
加工纤维素乙酸酯膜样品401:
在170℃下将纤维素乙酸酯膜样品401拉伸25%。接下来,将从2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-双(三氟甲基)-4,4′-二氨基联苯合成的聚酰亚胺的15质量%的环己酮溶液涂布在拉伸的膜上。在100℃下干燥10分钟后,得到的透明膜含有7质量%的残余溶剂,厚度为6μm,Rth为240nm和Re为5。随后,在170℃下处理得到的膜,收缩15%,得到Re=63nm,Rth=240nm和nx>ny>nz的光学补偿膜401B。
将得到的光学补偿膜加工成起偏振板,并按与纤维素乙酸酯膜样品1相同的方式分别安装到VA型液晶显示单元上。
加工纤维素乙酸酯膜样品402:
将从2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-双(三氟甲基)-4,4′-二氨基联苯合成的聚酰亚胺的15质量%的环己酮溶液涂布在纤维素乙酸酯膜样品402上。在100℃下干燥10分钟后,得到的透明膜含有7质量%的残余溶剂,厚度为6μm,Rth为230nm和Re为5。随后,在170℃下处理得到的膜,收缩15%,得到Re=60nm,Rth=235nm和nx>ny>nz的光学补偿膜402A。
将得到的光学补偿膜加工成起偏振板,并按与纤维素乙酸酯膜样品1相同的方式安装到VA型液晶显示单元上。
在按下述改变拉伸光学各向异性层的条件时,按相同方式构造起偏振板,并构造VA型液晶显示单元。
<其他拉伸条件>
5%拉伸条件:
在形成光学各向异性层的过程中,得到的透明膜厚度为7μm,Rth为230nm和Re为0。然后在150℃下与纤维素乙酸酯膜样品1一起在纵向方向单轴拉伸5%,得到Re=58nm,Rth=246nm和nx>ny>nz的光学各向异性层。
0%拉伸条件:
在0%拉伸条件下,纤维素乙酸酯膜样品、降冰片烯聚合物样品都表现为Re=0,因此不能得到所需的膜。
110℃拉伸条件:
尽管尝试在110℃下拉伸纤维素乙酸酯膜样品1~4,但由于拉伸温度低于膜的Tg,因此膜出现细微裂纹,不能得到所需的膜。
<形成光学各向异性层:转移方法>
将从2,2′-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-双(三氟甲基)-4,4′-二氨基联苯合成的聚酰亚胺的15质量%的环己酮溶液涂布在纤维素乙酸酯膜样品1上。在100℃下干燥10分钟后,得到的透明膜含有7质量%的残余溶剂,厚度为6μm,Rth为240nm和Re为0。随后,得到的膜在160℃下与膜样品1一起在纵向方向单轴拉伸15%。
此外,用聚酰亚胺单轴拉伸的膜涂布的面与未位伸的样品1粘合(其一面上粘合有压敏材料),然后仅剥离拉伸的样品1。因此,将拉伸的聚酰亚胺层转移到未拉伸的样品1上,从而得到具有Re=55nm,Rth=240nm和nx>ny>nz的光学各向异性层的光学补偿膜。通过使用得到的光学补偿膜,构造起偏振板和构造VA型液晶显示单元。
<评价测试>
[平板评价]
<位相差膜的评价和测量构造的液晶显示单元的漏光>
测量这样构造的每个液晶显示单元的观察角相关性。从正面方向到倾斜方向以10°间距测量直到80°的仰角。使用水平方向(0°)作为标准,以10°间距测量直到360°的方位角。因此,证实随着从正面方向的仰角增大,黑显示中的漏光亮度增大,并在仰角70°时达到最大。还发现随黑显示透射率增大对比度变差。因此,基于正面方向中黑显示透射率和60°仰角时的最大漏光,评估观察角特性。
在耐久性测试中,在60℃和90%RH下处理100小时后观察显示不均匀性。不均匀主要出现在四个角处。
表3总结了得到的结果。
应该理解,本发明的样品在转移方法得到的液晶显示中具有有利的观察角特性,并在平板上有较小的不均匀性。此外,这些样品在拉伸后有较小的延迟,因此保持有利的观察角特性和即使在没有转移步骤时在平板上也表现出较小的不均匀性。
评价显示特性变化:
A:优异,观察角特性差异极小。
B:良好,观察角特性略有差异。
C:观察角特性略有差异。
D:观察角特性差异较大。
评价显示不均匀性:
A:优异,不均匀性极小。
B:良好,略微不均匀。
C:略微不均匀。
D:严重不均匀。
本申请基于2004年5月18日提交的日本专利申请JP2004-148329,2005年1月14日提交的日本专利申请JP 2005-8202和2005年3月18日提交的日本专利申请JP 2005-79296,在此将它们的全部内容引入作为参考,就象是已经详细说明。
Claims (23)
1.一种光学膜,其Re(λ)和Rth(λ)满足以下两式:
0≤Re(590)≤10
|Rth(590)|≤25
其中Re(λ)是波长λnm下的平面延迟值(nm);和Rth(λ)是波长λnm下的膜厚度方向延迟值(nm),并且
所述光学膜满足下式(IX):
(IX)|ReMAX-ReMIN|≤3和|RthMAX-RthMIN|≤5
其中ReMAX和RthMAX是随机切下的1m2膜片的最大延迟值(nm);ReMIN和RthMIN是其最小延迟值(nm)。
2.如权利要求1所述的光学膜,其中在拉伸或收缩15%或更大后,Re和Rth中的至少一个表现出0~20nm的变化。
3.如权利要求1所述的光学膜,其中在拉伸或收缩0%或更大但小于15%后,Re和Rth中的至少一个表现出0~10nm的变化。
4.如权利要求1所述的光学膜,其满足下式(IV):
(IV)|Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35。
5.如权利要求1所述的光学膜,其中光学膜包括纤维素酰化物,纤维素酰化物的酰基取代基均是乙酰基,其总取代度为2.50~3.00,其平均聚合度为180~700。
6.如权利要求1所述的光学膜,其中光学膜包括满足全部下式(SE-1)~(SE-3)的纤维素酰化物:
(SE-1) 2.50≤SA+SB≤3.00
(SE-2) 0≤SA≤2.5
(SE-3) 0.5≤SB≤3.00;
其中,SA是乙酰基的取代度;和SB是具有3~22个碳原子的取代的酰基的取代度。
7.如权利要求1所述的光学膜,其中光学膜包括降冰片烯聚合物。
8.如权利要求1所述的光学膜,其光弹性系数为25×10-13cm2/dyne或更小。
9.如权利要求1所述的光学膜,其中光学膜的碱-皂化的表面接触角是55°或更小。
10.一种光学补偿膜,包括:Re(590)为0~200nm和|Rth(590)|为0~400nm的光学各向异性层;和如权利要求1所述的光学膜。
11.如权利要求10所述的光学补偿膜,其中光学各向异性层包括聚合物膜。
13.如权利要求12所述的光学补偿膜,其中拉伸处理和收缩处理中的至少一种在高于固体聚合物和光学膜的玻璃化转变温度的温度下进行。
15.如权利要求12所述的光学补偿膜,其中对叠层进行的拉伸处理和收缩处理中的至少一种在光学膜中残余溶剂含量为1.5质量%或更小的状态下进行。
16.如权利要求12所述的光学补偿膜,其中在光学膜上铺展和固定液化的固体聚合物之前,对光学膜进行的拉伸处理和收缩处理中的至少一种在光学膜中残余溶剂含量为1.5~70质量%的状态下进行。
17.如权利要求12所述的光学补偿膜,其中在拉伸处理和收缩处理中的至少一种后,叠层的透明膜和光学膜中残余溶剂含量为1.5质量%或更小。
18.如权利要求12所述的光学补偿膜,其中聚合物膜和固体聚合物中的至少一种包括选自聚酰胺,聚酰亚胺,聚酯,聚醚酮,聚芳基醚酮,聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺中的至少一种成分。
19.如权利要求10所述的光学补偿膜,其中光学各向异性层包括表现出负双折射率的聚合物。
20.一种起偏振板,包括至少一种选自如权利要求1所述的光学膜和如权利要求10所述的光学补偿膜的膜,和起偏振器。
21.一种液晶显示单元,包括如权利要求1所述的光学膜,如权利要求11所述的光学补偿膜或如权利要求20所述的起偏振板中的任一种。
22.如权利要求21所述的液晶显示单元,其是VA型液晶显示单元。
23.一种自发光显示单元,包括如权利要求1所述的光学膜,如权利要求11所述的光学补偿膜或如权利要求20所述的起偏振板中的任一种。
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