CN101068858A - 酰化纤维素膜、光学补偿膜、偏振片和液晶显示装置 - Google Patents

酰化纤维素膜、光学补偿膜、偏振片和液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种新的光学补偿膜。该膜包括透明膜和光学各向异性层,所述透明膜在450nm下的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍,650nm下的Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍,550nm下的Rth为70nm~400nm,其中″Re″是面内延迟,″Rth″是厚度方向延迟;所述光学各向异性层由包括液晶化合物的组合物形成,其中液晶化合物的分子固定在取向态,其中液晶化合物的分子对称轴在透明膜侧的界面处的平均取向方向在透明膜面上的正投影方向与透明膜的面内慢轴成45°。

Description

酰化纤维素膜、光学补偿膜、偏振片和液晶显示装置
                       技术领域
本发明涉及一种光学补偿膜,和使用它的偏振片和液晶显示装置。本发明还涉及用作各种元件的酰化纤维素膜,如光学补偿膜支撑体和偏振片用的保护膜。
                       背景技术
液晶显示装置包括液晶单元和至少一个偏振片。偏振片通常包括保护膜和偏振膜,通常通过用碘使由聚乙烯醇膜构成的偏振膜染色,拉伸,并在其两个表面层叠保护膜而得到。透过型液晶显示装置通过将偏振片粘合到液晶单元两侧构成,有时在其中任选排列一层或多层光学补偿膜。反射型液晶显示装置通常通过按顺序排列反射板、液晶单元、一层或多层光学补偿膜和偏振片得到。液晶单元包括液晶分子,封装液晶分子的两个基板和向液晶分子施加电压的电极层。根据液晶分子的取向态变化,液晶单元打开和关闭显示,并适用于透过型和反射型。提出了几种显示模式,其包括TN(扭曲向列)、IPS(面内切换)、OCB(光学补偿弯曲)和VA(垂直排列)、ECB(电控双折射)。
在这些LCD中,需要高清晰显示应用最广泛使用的是使用具有正介电各向异性的向列液晶分子并由膜晶体管驱动的90°扭曲向列液晶显示器(下面称作″TN模式″)。TN模式具有例如确保优异的正面显示特性的视角特性,但斜视显示特性下降,如使对比度低,或等级显示的亮度反转的灰度反转,因此强烈需要改进。TN模式也面临着应答速度受限的问题,这样进一步要求开发基于能够快速应答的液晶模式的LCD。
光学补偿膜现在已被开发用于TN-模式液晶显示装置,但近来对液晶电视机的需要增加,已经提出了新意识到的应答速度问题,表现是在视频图像中观察到拖尾或残像。OCB模式(或弯曲模式),其特征是应答速度大,因而受到观注。然而,OCB模式难于实现宽视角特性,因而需要使用光学补偿膜。日本未决专利公开″Tokkaihei″No.9-211444和11-316378例如记载了具有由液晶化合物构成的层的光学补偿膜,其适用于基于OCB系统的液晶显示装置。然而,仅通过控制这些文献中所述的已知光学参数难于获得所需的视角特性。
                       发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种液晶显示装置,其中以正确方式光学补偿液晶单元,具有高对比度,并且黑色状态时的视角依赖性色彩下降,尤其是提供一种基于OCB模式的液晶显示装置。本发明的另一个目的是提供一种能够光学补偿液晶单元,尤其是使用OCB模式的液晶单元的光学补偿膜,并有助于改进对比度和降低视角依赖性色彩。
本发明的另一个目的是提供一种用作显示装置元件的酰化纤维素膜,如光学补偿膜和偏振片的保护膜。
在一个方面中,本发明提供一种至少在一个方向拉伸的酰化纤维素膜,其中在膜厚度方向纤维素酰化物的取代度在2.00~3.00内变化0.05或更大。
作为本发明的实施方案,提供了还包括延迟增强剂的酰化纤维素膜;具有满足下式(I)、(II)和(III)的光学各向异性的酰化纤维素膜:
(I)0.40<{Re/Rth(450)}/{Re/Rth(550)}<0.95;
(II)1.05<{Re/Rth(650)}/{Re/Rth(550)}<1.93;和
(III)70nm<Rth(550)<400nm,
[其中,Re/Rth(450)是在450nm下测量的面内延迟值/在450nm下测量的厚度方向延迟值的比;Re/Rth(550)是在550nm下测量的面内延迟值/在550nm下测量的厚度方向延迟值的比;Re/Rth(650)是在650nm下测量的面内延迟值/在650nm下测量的厚度方向延迟值的比;和Rth(550)是在550nm下测量的厚度方向延迟值];并通过共浇铸两层或更多层形成酰化纤维素膜,其中在一层中含有的纤维素酰化物的取代度和在其他层中含有的纤维素酰化物的取代度相差0.05或更大。
在另一个方面中,本发明提供一种光学补偿膜,其包括至少在一个方向拉伸的酰化纤维素膜,其中在膜厚度方向纤维素酰化物的取代度在2.00~3.00内变化0.05或更大;和
由包括液晶化合物的组合物形成并具有面内光学各向异性的光学各向异性层,其中液晶化合物的分子固定在取向态,
其中液晶化合物的分子对称轴在酰化纤维素膜侧的界面处的平均取向方向在酰化纤维素膜面上的正投影方向与酰化纤维素膜的面内慢轴成45°。
在另一个方面中,本发明也提供一种光学补偿膜,其包括
透明膜,其在450nm下的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍,650nm下的Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍,550nm下的Rth为70nm~400nm,其中″Re″是面内延迟,″Rth″是厚度方向延迟;和
由包括液晶化合物的组合物形成并具有面内光学各向异性的光学各向异性层,其中液晶化合物的分子固定在取向态,
其中液晶化合物的分子对称轴在透明膜侧的界面处的平均取向方向在透明膜面上的正投影方向与透明膜的面内慢轴成45°。
在另一个方面中,本发明提供一种偏振片,其包括偏振膜和酰化纤维素膜或透明膜;和一种液晶显示装置,其包括液晶单元和偏振片。
在另一个方面中,本发明提供一种液晶显示装置,其包括:
液晶单元,其包括至少一个基板上形成有电极的一对基板和置于一对基板间的包括向列液晶材料的液晶层,在非驱动态时,液晶分子的取向几乎与一对基板的表面平行,且厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的积Δn·d为0.1~1.5μm;
在其间放置液晶单元的第一和第二偏振膜;和
在液晶单元和第一和第二偏振膜中的至少一个之间配置的透明膜,
所述透明膜在450nm下的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍,650nm下的Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍,550nm下的Rth为70nm~400nm,其中″Re″是面内延迟,″Rth″是厚度方向延迟。
作为本发明的实施方案,液晶显示装置还包括在透明膜和液晶单元之间的至少一个光学各向异性层,光学各向异性层由包括液晶化合物的组合物形成,其中液晶化合物的分子固定在取向态,
其中液晶化合物的分子对称轴在透明膜侧的界面处的平均取向方向在透明膜面上的正投影方向与透明膜的面内慢轴成45°;提供其中液晶化合物是盘状液晶化合物的液晶显示装置;其中液晶单元包括使用弯曲取向模式的液晶层的液晶显示装置;和其中液晶单元使用VA模式或OCB模式的液晶显示装置。
在本说明书中,用″~(to)″所示的范围包括″~″之前和之后的数值作为最小值和最大值。
应注意到,在本说明书中,″45°″、″平行″和″垂直″允许相对于精确角度误差小于±5°。与精确角度相差优选小于4°,更优选小于3°。关于角度,″+″相应于顺时针方向和″-″相应于逆时针方向。″慢轴″指其中折射率变到最大的方向。″可见光区″指波长为380nm~780nm。除非另有具体所指,折射率的测定波长是可见光区的λ=550nm。
在本说明书中,术语″偏振片″不仅指具有适于用在液晶装置中的尺寸的偏振片,而且指切割之前的长偏振片。在本说明书中,术语″偏振膜″不同于″偏振片″,术语″偏振片″适用于包括″偏振膜″和在其上的至少一层保护膜的任何叠层体。
在本专利说明书中,″分子对称轴″指具有这种对称轴的分子的旋转对称轴,但所用术语不要求分子应该具有严格意义上的旋转对称性。通常,盘状液晶化合物的分子对称轴与穿过圆盘面中心的垂直轴一致,棒状液晶化合物的分子对称轴与分子的纵向轴一致。
在本说明书中,聚合物膜的Re(λ)和Rth(λ)分别指波长λ下的面内延迟和厚度方向延迟。对于膜表面法线方向波长λnm的入射光,使用KOBRA-2IADH(Oji Scientific Instruments制造)测量Re(λ)。基于三个延迟值,使用KOBRA-21ADH计算Rth(λ);第一个是上述Re(λ),第二个是对绕作为倾斜轴(旋转轴)的面内慢轴(通过KOBRA 21ADH判断)相对于膜法线方向旋转+40°方向的波长λnm的入射光测量的延迟,第三个是对绕作为倾斜轴(旋转轴)的面内慢轴相对于膜法线方向旋转-40°方向的波长λnm的入射光测量的延迟;假设的平均折射率和进入膜的厚度值。各种材料的平均折射率记载在公开出版物如″POLYMER HANDBOOK″(JOHN WILEY & SONS,INC)和目录中。如果值是未知的,可以用Abbe折射计等测量。主要光学膜的平均折射率例举如下:
纤维素酰化物(1.48),环烯烃聚合物(1.52),聚碳酸酯(1.59),聚甲基丙烯酸甲酯(1.49),聚苯乙烯(1.59)。
当将假设平均折射率和厚度值输入KOBRA 21ADH中时,计算出nx、ny和nz。基于计算出的nx、ny和nz来计算Nz,其等于(nx-nz)/(nx-ny)。
                       附图说明
图1是本发明的液晶显示装置的示例性结构的示意图;
图2是表明本发明用的示例性透明膜的光学特性的图;
图3是用于解释在本发明的液晶显示装置中入射光的偏振态变化的Poincare球的示意图;
图4是表明基于OCB模式的常规液晶显示装置的示例性结构的示意图;
图5是用于解释在示例性常规液晶显示装置中入射光的偏振态变化的Poincare球的示意图;和
图6是用于解释在本发明的液晶显示装置中入射光的偏振态变化的Poincare球的示意图。
所用附图标记如下:
1偏振膜
2透过轴
3a透明基板
13a透明膜
14a面内慢轴
5光学各向异性层
5a液晶化合物偏振膜侧(透明膜界面侧)上的分子对称轴的平均取向方向
6基板
7液晶分子
8基板
9光学各向异性层
9a偏振膜侧(透明膜界面侧)上的分子对称轴的平均取向方向
103a透明基板
113a透明膜
114a面内慢轴
101偏振膜
102透过轴
                     具体实施方式
下面参照附图解释本发明的作用。
图1是本发明的液晶显示装置的示例性结构的示意图。图1所示的OCB-模式液晶显示装置包括液晶单元,液晶单元包括液晶层7以及将液晶层7夹在其间的基板6和8,其中在施加电压时液晶向基板表面弯曲取向,即黑状态。每个基板6和8在其相对液晶的表面上进行取向处理,其摩擦方向如图中的箭头″RD″所示。从后面观察的箭头由虚线所示。偏振膜1,101之间夹着液晶单元。排列偏振膜1,101使得透过轴2,102相互垂直,并使得这些轴与液晶单元的液晶层7的RD方向交叉45°。在偏振膜1,101和液晶单元之间,分别配置透明膜13a,113a和光学各向异性层5,9。配置透明膜13a,113a使得其慢轴14,114分别与它们相邻的偏振膜1,101的透过轴2,102平行。光学各向异性层5,9具有通过液晶化合物的取向而表现出的光学各向异性。
图1所示的液晶单元包括上基板6和下基板8和夹于其间的由液晶分子7构成的液晶层。与液晶分子7接触的基板6和8的表面(以下有时称作″内表面″)具有形成于其上的取向层(图未示),以使液晶分子平行取向,同时在未施加电压或施加低电压时保持预倾斜角。基板6和8的内表面上具有能够向由液晶分子7构成的液晶层施加电压的透明电极(图未示)。在本发明中,厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的积Δn·d优选调节到0.1~1.5μm,更优选0.2~1.5μm,再更优选0.2~1.2μm,并且还优选0.6~0.9μm。在施加白色水平电压时,这些范围确保白色水平显示的高亮度,并因而提供明亮、高对比度显示装置。对于所用的液晶材料没有特别限制,在上基板6和下基板8之间施加电场的一个实施方案中,使用正介电各向异性的液晶材料,使得液晶分子7与电场平行应答。
在液晶单元配置成OCB-模式液晶单元的示例性情况下,在上基板6和下基板8之间可以使用具有正介电各向异性,Δn=0.08和Δε=5左右的向列液晶材料。没有特别限制液晶层的厚度d,当使用具有上述范围特性的液晶时,可以设置为6μm左右。由于在施加白色水平电压时,亮度随厚度d和折射率各向异性Δn的积Δn·d变化,因此从在施加白色水平电压下得到足够水平亮度的观点来看,在未施加电压优选调节液晶层的Δn·d为0.6~1.5μm。
在OCB-模式液晶显示装置中,很少使用通常加到TN-模式液晶显示装置中的手性材料,因为这可能降低动态应答特性,但有时使用以降低取向不良。对于采用多区结构的情况,手性材料对于调节相邻区间的界面区处的液晶分子取向是有利的。多区结构指其中液晶显示装置的一个象素分成多个区的结构。从改善视角特性如亮度和色调的角度来看,对于OCB-模式装置采用多区结构是优选的。更具体而言,各象素的结构平均成在初始取向态彼此不同的两个或多个(优选4个或8个)区,可以降低亮度和色调的视角依赖性偏差。通过使用彼此不同的两个或多个区配置各象素,可以获得相似作用,其中在施加电压时液晶分子的取向方向可以连续变化。
透明膜13a,113a通常由酰化纤维素膜构成,其在450nm下的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍,650nm下的Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍,550nm下的Rth为70nm~400nm。透明膜13a,113a可以用作光学各向异性层5,9的支撑体,或可以用作偏振膜1,101的保护膜,或可以用作二者。换句话说,偏振膜1和透明膜13a和光学各向异性层5,或偏振膜101和透明膜113a和光学各向异性层9可以在液晶显示装置内部组装成一体化的叠层,或可以分别作为独立地元件组装。可以在透明膜13a和偏振膜1之间,或在透明膜113a和偏振膜101之间,设置偏振膜用的额外保护膜,但优选没有设置保护膜。优选的是透明膜13a的慢轴14a和透明膜113a的慢轴114a基本上平行或相互垂直。透明膜13a,113a的慢轴14a,114a垂直取向可以消除相互的双折射,因而可以降低液晶显示装置上的垂直入射光造成的光学特性变差。慢轴14a,114a的平行取向可以补偿可能因保护膜的双折射而留在液晶层中的任何残留延迟。
根据各元件用的材料、显示模式、各元件的层叠结构等,在最优范围内调节偏振膜1,101的透过轴2,102,透明膜13a,113a的慢轴14a,114a的方向,和液晶分子7的取向方向。更具体而言,偏振膜1的透过轴2和偏振膜101的透过轴102基本上相互垂直。然而,本发明的液晶显示装置不限于这种结构。
光学各向异性层5,9设置在各透明膜13a,113a和液晶单元之间。光学各向异性层5,9是由含有棒状或盘状化合物的组合物构成的层。在光学各向异性层中,液晶化合物的分子在预定取向态固定。光学各向异性层5,9中的液晶化合物的分子对称轴的平均取向方向5a,9a,至少在透明膜13a,113a侧的界面处,与透明膜13a,113a的面内慢轴14a,114a交叉45°。根据这种关系配置,使光学各向异性层5,9对法线方向的入射光表现出延迟,从而成功地避免漏光,并且对倾斜方向的入射光完全表现出本发明的效果。此外,在液晶单元侧的界面处,光学各向异性层5,9的分子对称轴的平均取向方向优选与透明膜13a,113a的面内慢轴14a,114a交叉约45°。还优选的是,偏振膜侧(透明膜界面侧)上的光学各向异性层5的液晶化合物的分子对称轴的平均取向方向5a在接近偏振膜1处与透过轴2成约45°角。相似地,还优选的是,偏振膜侧(透明膜界面侧)上的光学各向异性层9的液晶化合物的分子对称轴的平均取向方向9a在接近偏振膜101处与透过轴102成约45°角。基于这些关系的配置,可以根据光学各向异性层5或9产生的延迟和液晶层产生的延迟总和切换光,这样对倾斜方向的入射光完全表现出本实施方案的效果。
接下来,将说明在图1所示的液晶显示装置上图像显示的原理。
在将相应于黑色水平显示的驱动电压施加到液晶单元基板6,8上的各透明电极(图未示)的操作状态下,液晶层中的液晶分子7表现出弯曲取向,其中液晶层的面内延迟被光学各向异性层5,9的面内延迟所抵消,使得入射光的偏振态几乎保持不变。由于偏振膜1,101的透过轴2,102相互垂直,下侧(例如,背面电极侧)的入射光被偏振膜101偏振,通过液晶单元6~8,同时保持偏振态不变,并被偏振膜1截断。换句话说,图1所示的液晶显示器在操作状态实现了理想的黑色水平显示。相反,在将相应于白色水平显示的驱动电压施加到透明电极(图未示)的操作状态下,液晶层中的液晶分子7表现出不同于黑色水平显示的另一种弯曲取向,正面中的面内延迟随黑色水平显示变化。在这种情况下,液晶层的面内延迟不能被光学各向异性层5,9的面内延迟所抵消,使得通过液晶单元6~8的光改变化其偏振态,并能通过偏振膜1。观察到白色水平显示。
常规OCB-模式装置面临的问题是在倾斜视角(oblique view)的对比度低,尽管在正面具有高对比度。在黑色状态时,由于液晶单元和光学各向异性层之间的补偿,在正面可以提供高对比度,但倾斜视角使液晶分子7发生双折射和偏振轴旋转。此外,在正面上偏振膜1和下偏振膜101的透过轴2,102的交叉角垂直相交90°,但在倾斜视角偏离90°。由于这两个因素,常规装置面临着因漏光而出现的倾斜视角对比度低的问题。在图1所示的本发明的液晶显示装置中,通过在黑色状态时降低倾斜视角的漏光,利用R、G和B的Re/Rth不一致但具有满足特定条件的光学特性的透明膜13a(或113a),改善了对比度。
详细而言,本发明使用具有上述光学特性的透明膜,从而光学补偿从倾斜方向入射的R、G和B各波长的入射光,其中慢轴和延迟随光波长不同而不同。通过配置其中液晶化合物的分子取向固定的光学各向异性层(图1中的5和9),使液晶化合物的分子对称轴的透明膜侧上的平均取向方向与透明膜的慢轴交叉45°,本发明还可以在全部波长范围内对于OCB取向实现独特的补偿体系。其结果是,黑色状态的视角依赖性对比度在相当程度上得以改进,并且黑色水平显示的视角依赖性色彩也明显下降。特别地,当从左侧和右侧观察显示时,即从方位角=0°和方位角=180°和极角=60°的方向,观察到色彩的非对称性明显改进。
应注意到,本发明所用的R、G和B的波长分别是650nm、550nm和450nm。R、G和B波长并不总是由这些波长代表,但应考虑对于能够实现本发明效果的光学特性所规定的适宜波长。
特别地,本发明特别关注Re/Rth,或Re和Rth的比。这是因为Re/Rth值决定了在双折射介质中倾斜光传播的两个固有偏振轴。在双折射介质中倾斜光传播的两个固有偏振轴分别是在光传播方向的法向方向切割光学折射率椭球所得截面的长轴和短轴的方向。图2表示对于光倾斜进入本发明用的透明膜的情况下,两个固有偏振轴之一即慢轴的角度与Re/Rth之间的关系的示例性计算结果。假设图2中光传播方向的方位角=45°和极角=34°。从图2发现,慢轴的角度由Re/Rth绝对地决定,与入射光的波长无关。在通过透明膜的过程中入射光的偏振态如何变化基本上由透明膜的慢轴方位和透明膜的延迟决定。在现有技术中,Re/Rth的值和因此的慢轴的角度大约相同,与R、G和B的各波长无关。相反,通过规定对于R、G和B各波长的Re/Rth关系,本发明优化了R、G和B各波长的慢轴和延迟的方位(bearing),这是决定偏振态变化的主要因素。本发明也根据波长调节了透明膜的Re/Rth值,从而当通过透明膜传播的倾斜光通过具有固定取向的液晶化合物的光学各向异性层,进一步通过具有弯曲取向的液晶层时,同时补偿了两种因素,即延迟和从上偏振膜和下偏振膜的明显透过轴的正面偏离。更具体而言,通过随波长增大而增大Re/Rth,可以消除因光学各向异性层和液晶单元层的波长分散引起的R、G和B偏振态的差。这实现了完全补偿,并缓解了对比度下降。因此可以认为,通过测定R、G和B代表的全部可见光区域的膜参数,可以获得全部可见光区域内的几乎完全补偿。
下面定义极角和方位角。极角是从膜表面的法线方向即图1所示的z-轴倾斜出的角,例如,膜表面的法线方向是极角=0°的方向。方位角代表相对于x-轴的正方向逆时针旋转的方位,例如,x-轴的正方向可以由方位角=0°表示,y-轴的正方向可以由方位角=90°表示。黑色状态下最常引起漏光的倾斜方向基本上由方位角=0°、90°、180°和270°、极角不为0来定义,因为偏振层的偏振轴设置为±45°。
为更详细说明本发明的效果,液晶显示装置上的入射光的偏振态在图3中显示为Poincare球。在图3中,轴S2从纸面上垂直穿到背面,并且图5是从轴S2的正方向观察的图。尽管图3中使用直线箭头以二维表达示出偏振态变化之前和之后的点的位移,通过绕相应于各光学特性决定的特定轴旋转特定角,在Poincare球上可以表示通过液晶层或透明膜引起的光偏振态的任何实际变化。图5和图6同样如此。
图3A表明在图1所示的液晶显示装置中从左边60°入射光的偏振态变化,图3B表明从右边60°入射光的偏振态变化。假设透明膜13a,113a的光学特性和光学各向异性层5,9的光学特性与后面图6所示的Poincare球处于相同条件下,从而进行计算。从左边60°入射光G引起偏振态变化,用图3A中Poincare球上的点表示。更具体而言,通过偏振膜101的光的偏振态I1,通过透明膜113a后到达I2,通过光学各向异性层9后到达I3,通过黑色状态时的液晶单元的液晶层7后到达I4,通过光学各向异性层5后到达I5,通过透明膜13a后到达I6,并被偏振膜1截断,从而显示理想的黑色图像。另一方面,从右边60°入射光G连续地按I1′-->I2′-->I3′-->I4′-->I5′-->I6′改变其偏振态。下面讨论偏振态的变化,发现通过光学各向异性层9,5和通过液晶层7引起的偏振态变化在从左边和从右边的60°入射光间镜面对称,而通过透明膜113a,13a引起的偏振态变化在从左边和从右边的60°入射光间一致。为降低左边和右边的漏光和颜色迁移,需要对于左边和右边并且对于任何波长同时满足这种补偿条件。换句话说,不仅对于G光,而且对于可见光区的R(红)和B(蓝)入射光,需要I6和I6′位置一致,并且这个位置表明偏振态可能被偏振膜1截断。应注意到,图中直线所示的上述迁移不一定表明Poincare球上直线迁移。
在图4所示的常规OCB-模式液晶显示装置中,如例如日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-316378所示的装置,没有配置代表上述波长依赖性的Re/Rth的透明膜113a,13a,代替的是,例如,配置光学各向异性层5,9用的透明支撑体103a,3a。透明支撑体103a,3a用于支撑光学各向异性层5,9,由一般聚合物膜构成。它们没有表现出如由透明膜113a,13a所示的Re/Rth的波长依赖性,并且对于R、G和B的所有波长具有相同的Re和Rth。其结果是,在施加电压或在黑色状态时,常规OCB-模式液晶显示装置成功地抵消了液晶单元和光学各向异性层间的正面延迟,从而在正面得到所需水平的黑色,但是在完全抑制倾斜视角黑色状态中的漏光方面不成功。因此,常规装置由于视角依赖性对比度差和不能对于所有波长获得补偿,而面临着色彩的问题。
为更详细说明,计算图4所示的常规OCB-模式液晶显示装置中R、G和B入射光的偏振态,结果示于图5A和图5B的Poincare球上。图5A表明从左边60°入射光的R、G和B偏振态变化,图5B表明从右边60°入射光的R、G和B偏振态变化。在图中,R的偏振态由IR代表,G的偏振态由IG代表,和B的偏振态由IB代表。假设图4所示的透明支撑体3,103对于R、G和B的所有波长的Re=45nm和Rth=160nm,并且光学各向异性层5,9的Re=30nm,从而计算常规OCB-模式液晶显示装置的结构。首先,在图5A中,在通过偏振膜101后观察的偏振态IR1、IG1和IB1相同。现在集中在光B的偏振态变化,应该理解,从左边60°入射B光在通过透明支撑体103后,其偏振态IB2迁移到与通过光学各向异性层9引起的迁移方向相同的方向,而从右边60°入射B光在通过透明支撑体103后,其偏振态IB2′迁移到与通过光学各向异性层9引起的迁移方向相反的方向。换句话说,透明支撑体103可以不同地影响从左边和右边入射光的偏振态。因此,这不仅使得从左边60°入射光的R、G和B成分的最终偏振态IR6、IG6和IB6的位置和从右边60°入射光的R、G和B成分的最终偏振态IR6′、IG6′和IB6′的位置不一致,而且在从左边和从右边的60°入射光之间完全不一致。这是由于在黑色状态时左边和右边的漏光以及左边和右边的颜色迁移的原因,在常规装置中几乎不能同时得以改进。
在本发明中,通过提供表现出特定光学性能的透明膜,可以同时降低在黑色状态时左边和右边的漏光以及左边和右边的颜色迁移。为更详细说明,计算图1所示的本发明的OCB-模式液晶显示装置中R、G和B入射光的偏振态,结果示于图6A和图6B的Poincare球上。图6A表明从左边60°入射光的R、G和B偏振态变化,图6B表明从右边60°入射光的R、G和B偏振态变化。在图中,R的偏振态由IR代表,G的偏振态由IG代表,和B的偏振态由IB代表。假设透明膜113,13在450nm下测量的Re/Rth(450nm)=0.17,在550nm下测量的Re/Rth(550nm)=0.28,在650nm下测量的Re/Rth(650nm)=0.39,和在550nm下测量的Rth=160nm,从而进行计算。假设光学各向异性层5,9的Re值与图5所示的Poincare球上的相同。
如图6A和图6B所示,在通过透明膜113a,13a后所有从左边和右边入射R光、G光和B光的偏振态变化到接近相应于S1=0的偏振态位置,同时随着反映透明膜113a的Re/Rth的波长依赖性而迁移。这种迁移可以抵消因光学各向异性层9,5和液晶层7的波长分散引起的R光、G光和B光的偏振态不一致。其结果是,可以使从左边和右边入射光的最终迁移点到达同一位置,而不管波长如何。因此可以同时改进在黑色状态时左边和右边的漏光以及左边和右边的颜色迁移。
本发明使用具有光学特性的透明膜,所述光学特性在从法线方向和从其倾斜的方向例如从极角=60°的方向的入射光之间延迟的波长分散不同,这种透明膜的光学特性可积极地用于光学补偿,使可以同时改进在黑色状态时左边和右边的漏光以及左边和右边的颜色迁移。基于这种原理,本发明的范围不限于液晶层的任何显示模式,使得本发明适用于具有基于VA模式、IPS模式、ECB模式、TN模式和OCB模式的任何显示模式的液晶层的任何液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置不限于具有图1所示结构的那些,可以包括其他元件。例如,在液晶单元和偏振膜之间可以配置滤色器。当该装置用作透过型装置时,在其背侧可以配置使用冷阴极或热阴极荧光管、光发射二极管、场发射装置或电致发光装置的背光。
本发明的液晶显示装置包括图像直视型、图像投影型和光调制型的那些。本发明特别有效的实施方案是三端子或二端子半导体装置如TFT或MIM适用到有源矩阵液晶显示装置。当然,有效的实施方案还有本发明的装置适用到基于时间分割操作的STN型装置所代表的无源矩阵液晶显示装置。
下面详细说明本发明的液晶显示装置用的元件的光学特性,原料,制造方法等。
[光学补偿膜]
本发明的光学补偿膜有助于液晶显示装置、尤其是OCB-模式液晶显示装置的视角和对比度扩大以及缓和颜色迁移。本发明的光学补偿膜可以置于观察者侧的偏振片和液晶单元之间,或置于背侧的偏振片和液晶单元之间,或同时置于两个位置。膜通常可以作为独立的元件组合到液晶显示装置中,或作为偏振片的元件,其中光学补偿膜向保护偏振膜的保护膜提供光学性能,从而使保护膜也用作透明膜。
本发明的光学补偿膜至少包括透明膜和具有面内光学各向异性的光学各向异性层。置于透明膜和光学各向异性层之间的光学补偿膜还可以具有用于控制液晶化合物在光学各向异性层取向的取向层。透明膜和光学各向异性层每一个还可以包括两层或多层,只要能够满足下述光学特性。首先,将详细说明本发明的光学补偿膜的各元件。
[透明膜]
构成本发明的光学补偿膜的透明膜其在可见光区的450nm下的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍,更优选0.4~0.9倍,再更优选0.6~0.8倍,650nm下的Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍,优选1.1~1.9倍,再更优选1.2~1.7倍。R、G和B的所有Re/Rth值均优选为0.1~0.8。
由于在黑色水平显示时,全部透明膜的厚度方向延迟(Rth)可用于抵消液晶层厚度方向的延迟,因而其优选范围随各液晶层的实施方案变化。在透明膜用于光学补偿OCB-模式液晶单元(例如,其包括厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的积Δn·d调节到0.2~1.5μm的液晶层的OCB-模式液晶单元)的示例性情况下,550nm下的Rth优选为70~400nm,更优选100nm~400nm,再更优选160~300nm。延迟(Re)通常调节到20~110nm,更优选20~70nm,再更优选50~70nm。没有特别限制透明膜的厚度,优选110μm或更小,更优选40~110μm,再更优选80~110μm。
通过选择原料、其用量、制造条件等,并调节这些参数在所需范围,可以制造满足上述光学特性Re和Rth的透明膜。
没有特别限制构成透明膜的材料。例如,可以使用拉伸的双折射聚合物膜和通过将液晶化合物固定到特定取向态形成的光学各向异性层。透明膜不限于具有单层结构的那些,可以具有其中层叠多层的多层结构。在多层结构的实施方案中,各膜不必由同种材料构成,其中透明膜可以由叠层构成,所述叠层通常具有包括聚合物膜和液晶化合物的光学各向异性层。在层叠结构的实施方案中,从厚度考虑,其包括涂布形成的层的涂布型叠层比拉伸的聚合物膜的叠层优选。
在使用用于制造透明膜的液晶化合物的情况下,通过液晶化合物的各种取向模式,通过以单层或多层叠层的形式使用将液晶化合物固定到特定取向态形成的光学各向异性层,可以表现出所需的光学特性。更具体而言,透明膜可以表现为包括支撑体和形成在该支撑体上的一层或多层光学各向异性层。基于光学各向异性层的光学各向异性可以调节这样形成的整个透明膜的延迟。基于分子形式,液晶化合物可以分成棒状液晶化合物和盘状液晶化合物。这些形式中的每一种可进一步分成低分子量型和高分子量型,这两种都适用。优选使用棒状液晶化合物或盘状液晶化合物,更优选使用具有可聚合的基团的棒状液晶化合物,或具有可聚合基团的盘状液晶化合物,来制造包括液晶化合物的透明膜。
透明膜可以由聚合物膜构成。聚合物膜可以是拉伸的聚合物膜,或可以与涂布的聚合物层混合使用。通常用于聚合物膜的材料包括合成聚合物(例如,聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、降冰片烯树脂、三乙酰基纤维素)。还优选使用通过使用纤维素酰化物与棒状化合物的组合物制造的纤维素酰化物基膜。通过适当调节芳香族化合物的种类,其加入量和膜拉伸条件,可以制造具有所需光学特性的聚合物膜。
[酰化纤维素膜]
下面详细说明可以本发明中用作透明膜的酰化纤维素膜。
通过适当调节具有芳环的芳香族化合物的种类(更具体而言,具有两个芳环的芳香族化合物),其加入量和制造条件(例如,膜拉伸条件),可以制造能够满足本发明的透明膜的光学特性的酰化纤维素膜。应注意到,偏振片用的保护膜通常由酰化纤维素膜构成。使用上述酰化纤维素膜作为偏振片的保护膜之一,可以使偏振片具有光学补偿功能,而不用增加偏振片的构成要素。
通过混合使用两种或多种在UV光谱中的最大吸收波长(λmax)为250nm或更短的棒状化合物可以成功地得到因波长而不同的Re/Rth。
纤维素酰化物的原料棉可以使用任何已知的那些(例如参见JIIIJournal of Technical Disclosure No.2001-1745)。此外,可以根据任何已知方法合成纤维素酰化物(参见″Mokuzai Kagaku(WoodChemistry)″,Migita等人编,页180-190,Kyoritsu Shuppan Co.,Ltd.出版,1968)。纤维素酰化物的粘均聚合度优选是200~700,更优选250~500,最优选250~350。本发明所用的纤维素酯由凝胶渗透色谱测量的分子量分布Mw/Mn(Mw是重均分子量;Mn是数均分子量)优选较窄。Mw/Mn的具体值优选是1.5~5.0,更优选2.0~4.5,最优选3.0~4.0。
没有特别限制酰化纤维素膜中的酰基,其中优选的实例包括乙酰基和丙酰基,乙酰基是特别优选的。全部酰基的取代度优选2.7~3.0,更优选2.8~2.95。本专利说明书中所述的酰基取代度指根据ASTMD817计算出的值。酰基最优选是乙酰基。在使用具有乙酰基作为其酰基的纤维素乙酸酯的情况下,乙酰化度优选为59.0~62.5%,更优选59.0~61.5%。在这些范围内调节乙酰化度可以成功地防止因浇铸扩展过程中张力转移而使Re增大到超出所需值,降低其面内变化,并根据温度和湿度抑制延迟值变化。从抑制Re和Rth的观点来看,6-位的酰基取代度优选调节到0.9或更大。
基于混合使用两种乙酰化度在预定范围内不同的纤维素乙酸酯可以调节延迟的波长分散特性的事实,还可以调节波长分散特性。在此方法中,如日本未决专利公开″Tokkai″No.2001-253971详细说明的,优选在2.0~6.0%(2.0%≤Ac1-Ac2≤6.0%)内调节最大乙酰化度(Ac1)的纤维素乙酸酯和最小乙酰化度(Ac2)的纤维素乙酸酯之间的乙酰化度差(Ac1-Ac2)。整个混合物的平均乙酰化度优选为55.0~61.5%。纤维素乙酸酯的最大粘均聚合度(P1)和最小粘均聚合度(P2)的比(P1/P2)优选为1或更大并小于2(1≤P1/P2<2)。整个混合物的粘均聚合度优选为250~500,更优选250~400。
[延迟控制剂]
酰化纤维素膜优选含有具有至少两个芳环的棒状化合物作为延迟控制剂。上述棒状化合物优选具有直线型分子结构。本文中,直线型分子结构指热动力学最稳定时棒状化合物具有线性分子结构。通过晶体结构分析或分子轨道计算可以测定热动力学最稳定的结构。例如,使用分子轨道计算软件(例如,Fujitsu的产品WinMOPAC2000)可以进行分子轨道计算,并测定化合物最小形成热时的分子结构。线性分子结构也指这样计算的热动力学最稳定的分子结构在分子结构中形成角度为140°或更大的主链。
具有至少两个芳环的棒状化合物优选是下式(1)所代表的那些:
式(1):             Ar1-L1-Ar2
在上式(1)中,Ar1和Ar2每一个独立地代表芳基,L1代表选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、-O-、-CO-和其任何组合的二价连接基团。
在本说明书中,术语″芳基″包括任何芳基(芳族羟基)、任何取代的芳基、任何芳族杂环基或任何取代的芳族杂环基。
芳基或取代的芳基比芳族杂环基和取代的芳族杂环基更优选。芳族杂环基中的杂环通常是不饱和的。芳族杂环优选是5-元环、6-元环或7-元环,更优选5-元环或6-元环。芳族杂环通常具有最大数目的双键。杂原子优选是氮原子、氧原子或硫原子,更优选氮原子或硫原子。芳族杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环和1,3,5-三嗪环。
芳基中的芳环优选实例包括苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环或吡嗪环,其中特别优选的是苯环。
取代的芳基和取代的芳族杂环基的取代基的实例包括卤原子(F、Cl、Br、I)、羟基、羧基、氰基、氨基、烷基氨基(例如,甲基氨基、乙基氨基、丁基氨基、二甲基氨基)、硝基、磺酸基、氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基(例如,N-甲基氨基甲酰基、N-乙基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基)、氨磺酰基、烷基氨磺酰基(例如,N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基)、脲基、烷基脲基(例如,N-甲基脲基、N,N-二甲基脲基、N,N,N′-三甲基脲基)、烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、庚基、辛基、异丙基、仲丁基、叔戊基、环己基、环戊基)、烯基(例如,乙烯基、烯丙基、己烯基)、炔基(例如,乙炔基,丁炔基)、酰基(例如,甲酸基、乙酰基、丁酰基、己酰基、月桂酰基)、酰氧基(例如,乙酰氧基、丁酰氧基、己酰氧基、月桂酰氧基)、烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、庚氧基、辛氧基)、芳氧基(例如,苯氧基)、烷氧基羰基(例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、庚氧基羰基)、芳氧基羰基(例如,苯氧基羰基)、烷氧基羰基氨基(例如,丁氧基羰基氨基、己氧基羰基氨基)、烷硫基(例如,甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基、戊硫基、庚硫基、辛基硫)、芳硫基(例如,苯硫基)、烷基磺酰基(例如,甲磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基、戊基磺酰基、庚基磺酰基、辛基磺酰基)、酰氨基(例如,乙酰氨基、丁基酰氨基、己基酰氨基、月桂基酰氨基)和非芳族杂环基(例如,吗啡酚基、吡嗪基)。
取代的芳基和取代的芳族杂环基的取代基优选是卤原子、氰基、羧基、羟基、氨基、烷基-取代的氨基、酰基、酰氧基、酰氨基、烷氧基羰基、烷氧基、烷硫基和烷基。
在烷基氨基、烷氧基羰基、烷氧基和烷硫基中的烷基部分和烷基都还可以包括取代基。烷基部分和烷基的取代基的实例包括卤原子、羟基、羧基、氰基、氨基、烷基氨基、硝基、磺酸基、氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基、氨磺酰基、烷基氨磺酰基、脲基、烷基脲基、烯基、炔基、酰基、酰氧基、酰基氨基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、酰氨基和非芳族杂环基。在烷基部分和烷基的取代基中,优选的是卤原子、羟基、氨基、烷基氨基、酰基、酰氧基、酰基氨基、烷氧基羰基和烷氧基。
L1代表选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、-O-、-CO-和其任何组合的二价连接基团。
亚烷基可以具有环结构。环亚烷基优选是环亚己基,更优选1,4-环亚己基。关于链亚烷基,直链亚烷基比支链亚烷基更优选。
亚烷基优选具有1~20个碳原子,更优选1~15个碳原子,再更优选1~10个碳原子,再更优选1~8个碳原子,最优选1~6个碳原子。
亚烯基和亚炔基均优选具有链结构而不是环结构,更优选直链结构而不是具有分支的链结构。亚烯基和亚炔基均优选具有2~10个碳原子,更优选2~8个碳原子,再更优选2~6个碳原子,再更优选2~4个碳原子,最优选是2个碳原子(亚乙烯基或亚乙炔基)。亚芳基优选具有6~20个碳原子,更优选6~16个碳原子,再更优选6~12个碳原子。
基于这些组合的二价连接基团的实例如下。
L-1:-O-CO-亚烷基-CO-O-
L-2:-CO-O-亚烷基-O-CO-
L-3:-O-CO-亚烯基-CO-O-
L-4:-CO-O-亚烯基-O-CO-
L-5:-O-CO-亚炔基-CO-O-
L-6:-CO-O-亚炔基-O-CO-
L-7:-O-CO-亚芳基-CO-O-
L-8:-CO-O-亚芳基-O-CO-
L-9:-O-CO-亚芳基-CO-O-
L-10:-CO-O-亚芳基-O-CO-
在式(1)所代表的分子结构中,Ar1和Ar2通过置于其间的L1形成的角度优选是140°或更大。棒状化合物更优选是下式(2)所代表的那些:
在式(1)所代表的分子结构中,Ar1和Ar2通过置于其间的L1形成的角度优选是140°或更大。棒状化合物更优选是下式(2)所代表的那些:
式(2):             Ar1-L2-X-L3-Ar2
在式(2)中,Ar1和Ar2每一个独立地代表芳基。芳基的定义和实例与对式(1)中Ar1和Ar2所述的那些相同。
在式(2)中,L2和L3每一个独立地代表选自亚烷基、-O-、-CO-和其任何组合的二价连接基团。亚烷基优选具有链结构而不是环结构,更优选直链结构而不是具有分支的链结构。
亚烷基优选具有1~10个碳原子,更优选1~8个碳原子,再更优选1~6个碳原子,再更优选1~4个碳原子,最优选是1或2个碳原子(亚甲基或亚乙基)。特别优选的是,L2和L3表达为-O-CO-或-CO-O-。
在式(2)中,X代表1,4-环亚己基、亚乙烯基或亚乙炔基。
式(1)所代表的化合物的具体实例如下所示。
Figure A20058002737700281
Figure A20058002737700291
Figure A20058002737700301
具体实例(1)~(34)、(41)和(42)在环己酮环的1-和4-位均具有两个不对称碳原子。应注意到,具体实例(1)、(4)~(34)、(41)和(42)具有对称内消旋型分子结构,所以没有光学异构体(非光学活性),而是仅有几何异构体(反式-型和顺式-型)。具体实例(1)的反式-型(1-trans)和顺式-型(1-cis)异构体如下所示。
Figure A20058002737700322
如上所述,棒状化合物优选具有直链分子结构,因此,反式-型异构体比顺式-型异构体更优选。具体实例(2)和(3)除了几何异构体之外均具有光学异构体(总共四个异构体)。对于几何异构体,反式-型异构体比顺式-型异构体更优选,与上面所述相似。光学异构体没有具体差异,可以使用任何D-、L-和外消旋化合物。在具体实例(43)~(45)中,中心亚乙烯基键包括反式-型和顺式-型结构,由于上述相同原因,反式-型比顺式-型更优选。
延迟控制剂的其他优选化合物如下所示。
作为延迟控制剂,优选混合使用两种或更多种棒状化合物,各溶液样品在紫外线吸收光谱中的最大吸收波长(λmax)小于250nm。棒状化合物可以通过在记载在文献中的方法制备。所述文献包括Mol.Cryst.Liq.Cryst.,vol.53,页229,(1979);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,vol.89,页93,(1982);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,vol.145,页11,(1987);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,vol.170,页43,(1989);J.Am.Chem.Soc.,vol.113,页1349,(1991);J.Am.Chem.Soc.,vol.118,页5346,(1996);J.Am.Chem.Soc.,vol.92,页1582,(1970);J.Org.Chem.,vol.40,页420,(1975);和Tetrahedron,vol.48,No.16,页3437,(1992)。
延迟控制剂的优选用量为聚合物量的0.1~30wt.%,更优选0.5~20wt.%。
按100重量份的纤维素酰化物计,芳族化合物用量为0.01~20重量份。按100重量份的纤维素酰化物计,芳族化合物优选用量为0.05~15重量份,更优选0.1~10重量份。可以混合使用两种或更多种化合物。
[波长分散调节剂]
接下来,说明能够控制酰化纤维素膜的波长分散的化合物。酰化纤维素膜的波长分散可以通过各种方法在优选的范围内调节。例如,通过加入在200~400nm的紫外线区域具有吸收的化合物,可以在优选的范围内调节酰化纤维素膜的波长分散。上述化合物的量取决于化合物类型或调节程度。
通常,酰化纤维素膜的Re和Rth值表现出波长分散特性,例如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,例如长波长侧的吸光率比短波长侧大。如果这种化合物本身以各向同性形式存在于酰化纤维素膜中时,与吸光率的波长分散相似,化合物本身的双折射性能以及因此的波长分散Re和Rth在短波长侧更大。
因此,通过使用在200~400nm的紫外线区域吸收并且如上所述本身在短波长侧表现出更大的Re和Rth波长分散的化合物,可以调节酰化纤维素膜的Re和Rth波长分散。这种化合物在紫外线区域中的吸收带优选为200~400nm,更优选220~395nm,再更优选240~390nm。也需要用于调节波长分散的化合物与纤维素酰化物充分相容。
近年来,在电视机、笔记本型个人电脑、移动终端等的液晶显示器中需要在较小能耗下具有较高亮度,因而要求液晶显示器用的光学材料具有较高的透射率。从这一观点考虑,需要加到酰化纤维素膜中的化合物具有优异的光谱透射率。酰化纤维素膜中优选在波长380nm下的光谱透射率为45%~95%(包括两端值),波长350nm下的光谱透射率为10%或更少。
从挥发性能的观点考虑,波长分散调节剂的分子量优选为250~1000,更优选260~800,再更优选270~800,特别优选300~800。只要分子量落入上述范围,可以使用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的试剂。
对于通过包括加热过程的方法来制备酰化纤维素膜的情况,如溶剂浇铸法,优选的是波长分散调节剂在浓液浇铸扩展、干燥过程等中不挥发。
波长分散调节剂的优选加入量为纤维素酰化物的0.01~30wt.%,更优选0.1~30wt.%,再更优选0.1~20wt.%,特别优选0.2~10wt.%。
波长分散调节剂可以单独使用,或可以使用任意比的两种或更多种化合物的混合物。
何时加入波长分散调节剂没有具体限制。对于通过溶剂浇铸法来制备酰化纤维素膜的情况,可以在制备浓液的过程中加入试剂,或在浓液制备过程结束时加入。
本发明中优选使用的波长分散调节剂的具体实例包括苯并三唑基化合物、苯甲酮基化合物、含氰基化合物、氧代苯甲酮基化合物、水杨酸酯基化合物、镍络合盐基化合物等,但本发明不限于这些化合物。
波长分散调节剂的优选实例是下式(3)所代表的那些:
式(3):          Q1-Q2-OH
其中,Q1代表含氮芳族杂环,Q2代表芳环。
Q1代表的含氮芳族杂环优选是5~7-元含氮芳族杂环,更优选5-或6-元含氮芳族杂环,其实例包括咪唑、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。其中,5-元含氮芳族杂环是优选的,其具体实例包括咪唑、吡唑、三唑、四唑、噻唑、噁唑、苯并三唑、苯并噻唑、苯并噁唑、噻二唑和噁二唑。苯并三唑是特别优选的。Q1所代表的含氮芳族杂环可以具有取代基,取代基包括下面将说明的取代基T。在具有多个取代基的情况下,这些取代基可以结合到一起形成稠环。
Q2所代表的芳环可以是芳族烃环或芳族杂环。芳环可以是单环或可以与其他环一起形成稠环。芳族烃环的优选实例包括具有6~30个碳原子的单环或双环芳族烃环(例如苯环、萘环等),更优选具有6~20个碳原子的芳族烃环,再更优选具有6~12个碳原子的芳族烃环,再更优选苯环。
芳族杂环优选是含有氮原子或含有硫原子的芳族杂环。芳族杂环的具体实例包括噻吩、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、苯并三唑和四氮茚。芳族杂环优选是吡啶、三嗪或喹啉。Q2优选代表芳族烃环,更优选代表萘环或苯环,特别优选代表苯环。
Q1和Q2均可以具有取代基,取代基优选选自下面将说明的取代基T。取代基T:
烷基(优选C1~20,更优选C1~12,再更优选C1~8烷基),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C2~20,更优选C2~12,再更优选C2~8烯基),如乙烯基、烯丙基、2-丁烯基和3-戊烯基;炔基(优选C2~20,更优选C2~12,再更优选C2~8炔基),如炔丙基和3-戊炔基;芳基(优选C6~30,更优选C6~20,再更优选C6~12芳基),如苯基、p-甲基苯基和萘基;芳烷基(优选C7-30,更优选C7-20,再更优选C7-12芳烷基),如苄基、苯乙基或3-苯基丙基;取代或未取代的氨基(优选C0~20,更优选C0~10,再更优选C0~6氨基),如未取代的氨基、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C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~10烷氧基),如甲氧基、乙氧基和丁氧基);烷氧基羰基(优选C2~20,更优选C2~16,再更优选C2~10烷氧基羰基),如甲氧基羰基和乙氧基羰基;酰氧基(优选C2~20,更优选2~16,再更优选C2~10),如乙酰氧基和苯甲酰氧基;酰基氨基(优选C2~20,更优选C2~16,再更优选C2~10酰基氨基),如乙酰基氨基和苯甲酰基氨基;烷氧基羰基氨基(优选C2~20,更优选C2~16,再更优选C2~12烷氧基羰基氨基),如甲氧基羰基氨基;芳氧基羰基氨基(优选C7~20,更优选C7~16,再更优选C7~12芳氧基羰基氨基),如苯氧基羰基氨基;磺酰基氨基(优选C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~12磺酰基氨基),如甲磺酰基氨基和苯磺酰基氨基;氨磺酰基(优选C0~20,更优选C0~16,再更优选C0~12氨磺酰基),如未取代的氨磺酰基,甲基氨磺酰基,二甲基氨磺酰基或苯基氨磺酰基;氨基甲酰基(优选C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~12氨基甲酰基),如未取代的氨基甲酰基,甲基氨基甲酰基,二乙基氨基甲酰基或苯基氨基甲酰基;烷基硫(优选C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~12烷硫基),如甲基硫和乙基硫;芳基硫(优选C6~20,更优选C6~16,再更优选C6~12芳硫基),如苯基硫;磺酰基(优选C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~12磺酰基),如甲磺酰基和甲苯磺酰基;亚硫酰基(优选C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~12亚硫酰基),如甲烷亚硫酰基和苯亚硫酰基;脲基(优选C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~12脲基),如未取代的脲基,甲基脲基和苯基脲基;磷酰氨基(优选C1~20,更优选C1~16,再更优选C1~12磷酰氨基),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、氯、溴或碘原子);氰基、磺酸基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选C1~30,更优选C1~12杂环基,其包括至少一个杂原子,如氮,氧或硫),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(优选C3~40,更优选C3~30,再更优选C3~24甲硅烷基),如三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基。
这些取代基可以被至少一种选自这些的取代基所取代。当选择两种取代基的情况下,取代基可以相同或不同。如果可能,两个或更多个取代基可以键合形成环。
在式(3)所代表的化合物中,下式(3-A)所代表的化合物是优选的。
式(3-A):
Figure A20058002737700391
在上式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8分别代表氢原子或取代基。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8代表的取代基选自上述取代基T。这些取代基可以被至少一种取代基所取代,或可以结合到一起形成稠环。
R1和R3优选分别代表氢原子,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R1和R3分别代表氢原子、烷基、芳基、芳氧基或卤原子;再更优选R1和R3分别代表氢原子或C1~12烷基;特别优选R1和R3分别代表C1~12(优选C4~12)烷基。
R2和R4优选分别代表氢原子、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R2和R4分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子;再更优选R2和R4分别代表氢原子或C1~12烷基;特别优选R2和R4分别代表氢原子或甲基;最优选R2和R4分别代表氢原子。
R5和R8优选分别代表氢原子、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R5和R8分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子;再更优选R5和R8分别代表氢原子或C1~12烷基;特别优选R5和R8分别代表氢原子或甲基;最优选R5和R8分别代表氢原子。
R6和R7优选分别代表氢原子、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R6和R7分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子;再更优选R6和R7分别代表氢原子或卤原子;特别优选R6和R7分别代表氢原子或氯原子。
在式(3)所代表的化合物中,下式(3-B)所代表的化合物是更优选的。
式(3-B):
Figure A20058002737700401
在上式中,R1、R3、R6和R7分别与式(3-A)中的相同,其优选范围也相同。
以下列出式(3)所代表的化合物的实例,但不限于此。
Figure A20058002737700411
Figure A20058002737700421
从保持性的角度来看,在上述苯并三唑化合物中,含有分子量为320的化合物优选用于制备酰化纤维素膜。
波长分散调节剂一个优选实例是下式(4)所代表的化合物。
Figure A20058002737700422
在上式中,Q1a和Q2a独立地代表芳环,X代表NR(R是氢原子或取代基)、氧原子或硫原子。
Q1a和Q2a所代表的芳环可以是芳族烃环或芳族杂环。芳环可以是单环或与其他环一起形成稠环。Q1a和Q2a所代表的的芳族烃环优选是具有6~30个碳原子的单环或双环芳族烃环(例如苯环、萘环),更优选具有6~20个碳原子的芳族烃环,再更优选具有6~12个碳原子的芳族烃环,苯环是最优选的。Q1a和Q2a所代表的芳族杂环可以是优选含有氧原子、氮原子和硫原子中的至少一个的芳族杂环。杂环的具体实例包括呋喃、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、苯并三唑和四氮茚。芳族杂环优选是吡啶、三嗪和喹啉。每个Q1a和Q2a优选代表芳族烃环,更优选具有6~10个碳原子的芳族烃环,再更优选取代或未取代的苯环。每个Q1a和Q2a可以具有取代基。取代基优选选自下面将说明的取代基T,但不含有羧酸、磺酸或季铵盐。多个取代基可以结到一起形成环结构。
X优选是NR(R代表氢原子或取代基,所述取代基可以是上述取代基T)、氧原子(O)或硫原子(S),其中优选X是NR(R优选是酰基或磺酰基,这些取代基还可以具有取代基)或O,特别优选O。
在式(4)所代表的化合物中,下式(4-A)所代表的化合物是优选的。
式(4-A):
Figure A20058002737700431
在上式中,R1b、R2b、R3b、R4b、R5b、R6b、R7b、R8b和R9b分别代表氢原子或取代基。
R1b、R2b、R3b、R4b、R5b、R6b、R7b、R8b或R9b所代表的取代基选自上述取代基T。这些取代基可以被至少一种取代基所取代,或可以结合到一起形成稠环。
R1b、R3b、R4b、R5b、R6b、R8b和R9b优选分别代表氢原子、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R1b、R3b、R4b、R5b、R6b、R8b和R9b分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子;再更优选R1b、R3b、R4b、R5b、R6b、R8b和R9b分别代表氢原子或C1~12烷基;特别优选R1b、R3b、R4b、R5b、R6b、R8b和R9b分别代表氢原子或甲基;R1b、R3b、R4b、R5b、R6b、R8b和R9b分别代表氢原子是最优选的。
R2b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R2b代表氢原子、C1~20烷基、C0~20氨基、C1~20烷氧基、C6~12芳氧基或羟基,再更优选R2b代表C1~20烷氧基;特别优选R2b代表C1~12烷氧基。
R7b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R7b代表氢原子、C1~20烷基、C0~20氨基、C1~20烷氧基、C6~12芳氧基或羟基;再更优选R7b代表氢原子或C1~20烷基(优选C1~12,更优选C1~8,更优选甲基);R7b代表甲基或氢原子是特别优选的。
在式(4-A)所代表的化合物中,下式(4-B)所代表的化合物是更优选的。
式(4-B):
在上式中,R10b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。R10b所代表的取代基选自上述取代基T。
R10b优选代表取代或未取代的烷基;更优选R10b代表C5~20取代或未取代的烷基,再更优选R10b代表C5~12取代或未取代的烷基,例如,正己基、2-乙基己基、正辛基、正癸基、正十二烷基或苄基;R10b代表C6~12特别优选取代或未取代的烷基,例如,2-乙基己基、正辛基、正癸基、正十二烷基或苄基。
式(4)所代表的化合物可以用日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-12219记载的公知方法合成。
以下列出式(4)所代表的化合物的具体实例,但本发明不限于这些具体实例。
Figure A20058002737700461
波长分散调节剂的另一个优选实例是含氰基化合物,下式(5)所代表。
式(5):
Figure A20058002737700471
在上式中,Q1c和Q2c独立地代表芳环。X1c和X2c代表氢原子或取代基,只要其中至少一个代表氰基、羰基、磺酰基或芳族杂环。Q1c和Q2c所代表的芳环可以是芳族烃环或芳族杂环。它们可以是单环或与其他环一起形成稠环。
芳族烃环优选是具有6~30个碳原子的单环或双环芳族烃环(例如苯环、萘环),更优选具有6~20个碳原子的芳族烃环,更优选具有6~12个碳原子的芳族烃环,苯环是最优选的。
芳族杂环优选是含有氮原子或硫原子的芳族杂环。杂环的具体实例包括噻吩、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、苯并三唑和四氮茚。芳族杂环优选是吡啶、三嗪和喹啉。
Q1c和Q2c每一个优选代表芳族烃环,更优选苯环。Q1c和Q2c每一个可以具有取代基,其中所述取代基优选选自上述取代基T。
X1c和X2c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、磺酰基或芳族杂环。X1c和X2c所代表的取代基可以是上述取代基T。X1c和X2c所代表的取代基可以被另一个取代基取代,或X1c和X2c可以稠合到一起形成环结构。
X1c和X2c每一个优选是氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基和芳族杂环,更优选氰基、羰基、磺酰基和芳族杂环,再更优选氰基和羰基,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)。
在式(5)所代表的化合物中,下式(5-A)所代表的化合物是优选的。
式(5-A):
Figure A20058002737700481
在上式中,R1c、R2c、R3c、R4c、R5c、R6c、R7c、R8c、R9c和R10c分别代表氢原子或取代基。取代基选自上述取代基T。这些取代基可以被至少一个取代基取代,或可以结合到一起形成稠环。X1c和X2c分别与式(5)中的相同,其优选范围也相同。
R1c、R2c、R4c、R5c、R6c、R7c、R9c和R10c优选分别代表氢原子、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R1c、R2c、R4c、R5c、R6c、R7c、R9c和R10c分别代表氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子;再更优选R1c、R2c、R4c、R5c、R6c、R7c、R9c和R10c优选分别代表氢原子或C1~12烷基;特别优选R1c、R2c、R4c、R5c、R6c、R7c、R9c和R10c优选分别代表氢原子或甲基;R1c、R2c、R4c、R5c、R6c、R7c、R9c和R10c分别代表氢原子是最优选的。
R3c和R8c优选分别代表氢原子、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R3c和R8c分别代表氢原子、C1~20烷基、C0~20氨基、C1~20烷氧基、C6~12芳氧基或羟基;再更优选R3c和R8c分别代表氢原子、C1~12烷基或C1~12烷氧基;特别优选R3c和R8c分别代表氢原子。
在式(5-A)所代表的化合物中,下式(5-B)所代表的化合物是更优选的。
式(5-B):
Figure A20058002737700491
在上式中,R3c和R8c分别与式(5-A)中的相同,其优选范围也相同。X3c代表氢原子或取代基。所述取代基选自上述取代基T。所述取代基可以被至少一个取代基所取代,或可以结合到一起形成稠环。
X3c优选代表氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基或芳族杂环;更优选X3c代表氰基、羰基、磺酰基或芳族杂环;再更优选X3c代表氰基或羰基;再更优选X3c代表氰基或烷氧基羰基(即,-C(=O)CR,其中R代表C1~20烷基、C6~12芳基或其组合)。
在式(5-B)所代表的化合物中,下式(5-C)所代表的化合物是更优选的。
式(5-C):
Figure A20058002737700492
在上式中,R3c和R8c分别与式(5-A)中的相同,其优选范围也相同。R21c代表C1~20烷基。
在R3c和R8c都是氢原子的情况下,R21c优选代表C2~12烷基,更优选代表C4~12烷基,再更优选代表C6~12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,最优选代表2-乙基己基。
在R3c和R8c都不是氢原子的情况下,R21c优选选自具有20或更少碳原子的烷基,使得式(5-C)所代表的化合物分子量不小于300。
式(5-C)所代表的化合物可以通过记载在Journal of AmericaChemical Society,Vol.63,页3452(1941)中的方法合成。
以下列出式(5)所代表的化合物的具体实例,但本发明不限于这些具体实例。
Figure A20058002737700501
Figure A20058002737700511
Figure A20058002737700521
[酰化纤维素膜的制备]
优选使用溶剂浇铸法制造酰化纤维素膜。在溶剂浇铸法中,可以使用将纤维素酰化物溶解在有机溶剂中得到的溶液(浓液)来制造膜。有机溶剂优选含有选自3~12个碳原子的醚、3~12个碳原子的酮、3~12个碳原子的酯和1~6个碳原子的卤代烃的溶剂。这些醚、酮和酯可以具有环结构。具有两个或更多个醚、酮和酯官能团(即,-O-、-CO-和-COO-)的化合物也可以用作有机溶剂。有机溶剂可以具有其他官能团如醇羟基。在有机溶剂具有两个或更多个官能团时,其碳原子数需满足对具有任一个官能团的化合物所规定的范围。
3~12个碳原子的醚的实例包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、茴香醚和苯乙醚。3~12个碳原子的酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、二异丁基酮、环己酮和甲基环己酮。3~12个碳原子的酯的实例包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸戊酯。具有两个或更多个官能团的有机溶剂的实例包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。卤代烃中的碳原子数优选是1或2,最优选1。卤代烃中的卤素优选是氯。卤代烃中被卤素取代的氢原子的比例优选是25~75mol-%,更优选30~70mol-%,再更优选35~65mol-%,最优选40~60mol-%。二氯甲烷是一种典型的卤代烃。可以混合使用两种或更多种有机溶剂。
可以通过常用方法制备纤维素酰化物溶液。常用方法指在0℃或更高的温度(常温或高温)下进行处理。为制备溶液,可以使用在常用溶剂浇铸法中制造浓液用的方法和装置。在常用方法中,优选使用卤代烃(特别是二氯甲烷)作为有机溶剂。
调节纤维素酰化物的含量,使得纤维素酰化物在得到的溶液中的量为10~40wt.%。更优选将纤维素酰化物的量调节到10~30wt.%。有机溶剂(主溶剂)中可以预先加入后面所述的任意添加剂。通过在常温(0~40℃)下搅拌纤维素酰化物和有机溶剂可以制备纤维素酰化物溶液。在加热和加压条件下可以搅拌高浓度溶液。具体而言,将纤维素酰化物和有机溶剂密封在加压容器中,密闭,然后加压搅拌,同时混合物加热到温度不低于常压下溶剂的沸点,但溶剂不会沸腾。加热温度通常为40℃或更大,优选60~200℃,再更优选80~110℃。
在放入容器中之前可以预先大致混合各成分,或这些成分可以顺次加到容器中。必须的是容器可以被搅拌。将惰性气体如氮气注入容器中,升高容器内的压力。可以通过加热升高溶剂的蒸气压。还可以在密封容器后,在压力下加入各成分。优选在外部加热容器。可以使用加热套型加热装置。还可以在容器外部设置板式加热器,从而加热的液体通过在容器上设置的管道以加热整个容器。优选在容器内部设置搅拌叶片,并使用它进行搅拌。搅拌叶片优选具有足以到达容器壁的长度。搅拌叶片的末端优选连接刮取刀片,从而可以更新容器壁上的液体膜。容器可以带有测量仪器,如压力计、温度计等。各成分溶解在容器中的溶剂内。冷却制备的浓液,然后从容器中取出,或从容器中取出制备的浓液,然后用热交换器等冷却。
可以通过冷却溶解法制备溶液。在冷却溶解法中,纤维素酰化物可以溶解在难于通过普通溶解方法溶解纤维素酰化物的有机溶剂中。即使使用通过普通溶解方法能够溶解纤维素酰化物的溶剂,冷却溶解法也具有能够快速得到均匀溶液的效果。在冷却溶解法中,首先在室温搅拌下,将纤维素酰化物逐渐加到有机溶剂中。优选调节纤维素酰化物的含量,使得纤维素酰化物在混合物中的量为10~40wt.%。纤维素酰化物的含量更优选10~30wt.%。混合物中还可以预先加入下文所述的任意的添加剂。
接下来,将混合物的温度从-100℃冷却到-10℃(更优选从-80℃冷却到-10℃,再更优选从-50℃冷却到-20℃,最优选从-50℃冷却到-30℃)。通常,冷却可以在干冰-甲醇浴(-75℃)上冷却的二乙二醇溶液(-30℃~-20℃)中进行。冷却使纤维素酰化物和有机溶剂的混合物固化。
冷却速率优选是4℃/min或更大,更优选8℃/min或更大,最优选12℃/min或更大。越快越好,冷却速率的理论上限是10,000℃/sec,其技术上限是1,000℃/sec,冷却速率的实际上限是100℃/sec。应该理解,冷却速率是指通过用冷却之前的开始温度和冷却之后的最终温度之间的差除以冷却开始时和到达最终冷却温度时之间的时间得到的值。
接下来,将混合物从0℃加热到200℃(更优选从0℃加热到150℃,再更优选从0℃加热到120℃,最优选从0℃加热到50℃),使纤维素酰化物溶解在有机溶剂中。通过使混合物在室温下静置或在热浴中加热混合物使温度升高。
加热速率优选是4℃/min或更大,更优选8℃/min或更大,最优选12℃/min或更大。越快越好,加热速率的理论上限是10,000℃/sec。加热速率的技术上限是1,000℃/sec。加热速率的实际上限是100℃/sec。应该理解,加热速率是指通过用加热之前的开始温度和加热之后的最终温度之间的差除以加热开始时和到达最终加热温度时之间的时间得到的值。
按此方式,得到均匀溶液。在溶解不充分的情况下,可以反复进行冷却和加热。可以仅通过目测溶液的外观来判断是否溶解已充分。
在冷却溶解法中,优选使用气密封的容器,以避免因湿气冷凝而进入水份。在冷却和加热操作中,通过在冷却中加压和在加热中减压,可以缩短溶解时间。为了升高和降低压力,优选使用耐压容器。
在乙酸甲酯中溶解的纤维素酰化物(乙酰化度:60.9%;粘均聚合度:299)的20wt-%溶液,差示扫描量热法(DSC)揭示出,在约33℃下表现出溶胶和凝胶间的准相转变点,并在低于此温度下溶液以凝胶形式存在。因此,该溶液需要贮存在不低于准相转变温度的温度下,更优选在比凝胶准相转变温度高约10℃的温度下。应注意到,准相转变温度随纤维素酰化物的乙酰化度和粘均聚合度,溶液的浓度或所用的有机溶剂变化。
使用这样制备的纤维素酰化物溶液(浓液)通过溶剂浇铸法制造酰化纤维素膜。
将浓液浇铸在滚筒或带上,蒸发溶剂形成膜。浇铸之前的浓液浓度优选被调节到固体含量为18~35%。滚筒或带的表面优选被镜面抛光。关于溶剂浇铸法中的浇铸和干燥记载在如下的各专利说明书中:美国专利2,336,310,美国专利2,367,603,美国专利2,492,078,美国专利2,492,977,美国专利2,492,978,美国专利2,607,704,美国专利2,739,069,美国专利2,739,070,英国专利640,731,英国专利736,892,以及如下的日本审查专利公开的各公开专利说明书中:″Tokkosho″No.45-4554和″Tokkosho″No.49-5614,日本未决专利公开″Tokkaisho″No.60-176834,″Tokkaisho″No.60-203430和″Tokkaisho″No.62-115035。
浓液优选浇铸在表面温度为10℃或更低的滚筒或带上。这样浇铸的浓液优选用空气干燥2或更大秒。从滚筒或带剥离这样得到的膜,然后用温度从100℃连续变化到160℃的热空气干燥,以蒸发掉残余溶剂。关于此方法记载在审查的日本专利公开″Tokkohei″No.5-17844中。此方法可以缩短从浇铸到剥离的时间。为进行此方法,需要在浇铸和扩展过程中,在滚筒或带的表面温度下使浓液凝胶化。
酰化纤维素膜可以包括增塑剂,以增强其机械性能或干燥速率。作为增塑剂,可以使用磷酸酯或羧酸酯。磷酸酯的实例包括磷酸三苯基酯(TPP)和磷酸三甲苯基酯(TCP)。羧酸酯的代表性实例包括邻苯二甲酸酯和柠檬酸酯。邻苯二甲酸酯的实例包括邻苯二甲酸二甲基酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙基酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁基酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛基酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯基酯(DPP)和邻苯二甲酸二乙基己基酯(DEHP)。柠檬酸酯的实例包括柠檬酸三乙基O-乙酰基酯(OACTE)和柠檬酸三丁基O-乙酰基酯(OACTB)。羧酸酯的其他实例包括油酸丁基酯、蓖麻醇酸甲基乙酰基酯、癸二酸二丁基酯和各种苯三甲酸酯。优选使用邻苯二甲酸酯基增塑剂(例如,DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)。DEP和DPP是特别优选的。
按纤维素酰化物量计,加入的增塑剂量优选是0.1~25wt.%,更优选1~20wt.%,最优选3~15wt.%。
酰化纤维素膜可以包括变质抑制剂(例如,氧化抑制剂、过氧化物分解剂、自由基抑制剂、金属钝化剂、酸捕集剂、胺)。变质抑制剂的详细情况记载在日本未决专利公开″Tokkaihei″No.3-199201,″Tokkaihei″No.5-1907073,″Tokkaihei″No.5-194789,″Tokkaihei″No.5-271471,和″Tokkaihei″No.6-107854中。为发挥变质抑制剂的效果并防止变质抑制剂从膜表面渗出,按制备的溶液(浓液)量计,变质抑制剂的加入量优选是0.01~1wt.%,更优选0.01~0.2重量份。变质抑制剂的特别优选实例包括丁酸酯化的羟基甲苯(BHT)和三苄胺(TBA)。
(酰化纤维素膜的拉伸)
酰化纤维素膜可以被拉伸,以调节其延迟。拉伸比优选是3~100%。
没有特别限制拉伸方法,可以使用任何已知方法。从面内均匀性的角度来看,拉幅机拉伸是特别优选的。本发明的酰化纤维素膜优选其宽度至少为100cm。在总宽度内Re值变化优选是±5nm,更优选±3nm。在总宽度内Rth值变化优选是±10nm,更优选±5nm。在纵向Re值和Rth值的变化优选落入上述宽度变化范围内。
拉伸可以在膜形成过程中进行,或在形成之后卷取的膜可以被拉伸。在前一种情况下,在含有残余溶剂的同时拉伸膜,其中当残余溶剂含量为2~30%时,拉伸相当有效。在这种情况下,膜优选在垂直于纵向的方向拉伸,同时在纵向运输,这样使膜的慢轴垂直于膜的纵向。
根据拉伸中残余溶剂的量和厚度,可以适当地选择拉伸温度条件。在含有残余溶剂下拉伸膜时,优选干燥这样拉伸的膜。干燥方法与上面膜制备中的相似。
这样拉伸的酰化纤维素膜的厚度优选是110μm或更小,优选40~110μm,再更优选60~110μm,最优选80~110μm。
[酰化纤维素膜的表面处理]
在由酰化纤维素膜制成的光学补偿膜用作偏振片的透明保护膜时,酰化纤维素膜优选进行表面处理。表面处理可以是电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理和紫外线照射处理。特别优选的是酸处理或碱处理,即皂化处理纤维素酰化物。
拉伸具有至少两个芳环并且是线性结构的含有棒状化合物形成的上述酰化纤维素膜,满足了所需的延迟值Re、Rth和Re/Rth,其厚度为40μm~110μm,可以满足本发明的透明膜所需的光学特性,并可以用作各种类型液晶显示器的透明膜。
还优选使用本发明的酰化纤维素膜作为上述透明膜。
已知的是,酰化纤维素膜随取代度(与酰化比成比例)不同其Re或Rth的波长依赖性不同。较高取代度倾向于使短波长侧的Re(Rth)下降,并使长波长侧的Re(Rth)增加。
在本发明的酰化纤维素膜中,沿膜的厚度方向,纤维素酰化物的取代度在2.00~3.00范围内变化0.05或更大。变化宽度优选为0.07或更大,更优选0.08或更大,再更优选0.09或更大,最优选0.10或更大。
通常优选的是通过溶液浇铸法制造酰化纤维素膜,并优选在膜保留2~100wt.%的残余溶剂时进行拉伸。后面将详细说明这些方法的具体实例。本发明人分析了拉伸的膜,发现纤维素酰化物分子的拉伸-引发的取向度沿厚度方向变化。更具体而言,发现膜的外部比内部具有更大的拉伸-引发的取向度。据推测这是因为膜内部保留的残余溶剂在拉伸后使取向松懈,因而使外部的拉伸-引发的取向度增大。
更具体而言,当在保留有残余溶剂的状态拉伸在外侧具有较大取代度(酰化比)的层和在内侧具有较小取代度(酰化比)的层的酰化纤维素膜时,拉伸-引发的Re值很大程度地受到构成膜外层的具有较大取代度(酰化比)的层的影响,而Rth值受表面取向的整个膜影响,其中随干燥过程中整个膜厚度降低实现表面取向。可以得到Re值和Rth值的波长依赖性不同的膜。外部的取代度优选调节到2.71~3.00(59.0~62.5%,以纤维素乙酸酯的乙酸酯形成比为基准),内部取代度优选调节到2.56~2.87(57.0~61.0%,以纤维素乙酸酯的乙酸酯形成比为基准)。更优选地,外部的值为2.75~2.92(59.5~61.5%),内部值为2.64~2.83(58.0~60.5%)。关于外部和内部的厚度比,假设总厚度是1,外部的厚度优选调节到0.01~0.5,更优选0.05~0.4。使用后述添加剂可以适合地调节Re和Rth的绝对值和其波长依赖性。
本发明的酰化纤维素膜其Re/Rth(450nm),在450nm下测量的Re与Rth比,是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍(优选0.4~0.9倍,更优选0.6~0.8倍);650nm下的Re/Rth(650nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍(优选1.1~1.9倍,再更优选1.2~1.7倍)。还优选的是膜的Re/Rth(450nm),Re/Rth(550nm)和Re/Rth(650nm)分别在0.1~0.8的范围内。
在整个酰化纤维素膜中的厚度方向延迟Rth可以具有抵消黑色状态时液晶层的延迟的能力,因而整个酰化纤维素膜的Rth优选范围取决于液晶层的类型。例如,当酰化纤维素膜用在包括Δn·d为0.2~1.5微米的液晶单元的OCB-型液晶显示器中时,其中d是厚度,Δn是双折射,膜的Rth优选是70~400nm,更优选100~400nm,再更优选160~300nm。通常,膜的Re优选是20~110nm,更优选20~70nm,再更优选35~70nm。
(纤维素酰化物)
纤维素酰化物的原料棉可以使用任何已知的那些(例如参见JIIIJournal of Technical Disclosure No.2001-1745)。此外,可以根据任何已知方法合成纤维素酰化物(参见″Mokuzai Kagaku(WoodChemistry)″,Migita等人编,页180-190,Kyoritsu Shuppan Co.,Ltd.出版,1968)。纤维素酰化物的粘均聚合度优选是200~700,更优选250~500,最优选250~350。本发明所用的纤维素酯由凝胶渗透色谱测量的分子量分布Mw/Mn(Mw是重均分子量;Mn是数均分子量)优选较窄。Mw/Mn的具体值优选是1.5~5.0,更优选2.0~4.5,最优选3.0~4.0。
没有特别限制酰化纤维素膜中的酰基,其中优选的实例包括乙酰基和丙酰基,乙酰基是特别优选的。全部酰基的取代度优选2.7~3.0,更优选2.8~2.95。本专利说明书中所述的酰基取代度指根据ASTMD817计算出的值。酰基最优选是乙酰基。在使用具有乙酰基作为其酰基的纤维素乙酸酯的情况下,乙酰化度优选为59.0~62.5%,更优选59.0~61.5%。在这些范围内调节乙酰化度可以成功地防止因浇铸扩展过程中张力转移而使Re增大到超出所需值,降低其面内变化,并根据温度和湿度抑制延迟值变化。从抑制Re和Rth的观点来看,6-位的酰基取代度优选调节到0.9或更大。
(共浇铸)
本发明的酰化纤维素膜,在厚度方向具有不同的酰化比,优选通过共浇铸法制造。
下面将具体解释本发明优选使用的共浇铸法过程。
在共浇铸法中,优选在由金属基板形成的带或滚筒上以叠层方式浇铸两种或更多种类型的纤维素酰化物溶液。
当通过溶液成膜法形成多层浇铸膜或多膜时,经常使用套管型浇铸模具。套管型浇铸模具是一种具有浇铸模具和与浇铸模具上流侧连接的料流连接单元的浇铸装置,其中两种或更多种浓液在料流连接单元中合流。套管型浇铸模具的代表性结构是例如在其中心具有使形成中心层的浓液流过的流道,在其两侧具有使形成前侧的前层和背侧的背层的浓液流过的流道,和例如使后两种溶液流在其两侧与前一种溶液流合流。使用上述套管型浇铸模具制造多层膜的示例性方法也记载在日本审查专利公开″Tokkosho″No.62-43846中,其中使用用于形成将是中心层的树脂层并具有相对较高粘度的浓液和用于形成中心层的前侧和背侧的表面层并有相对较低粘度的浓液形成多层浇铸膜,然后干燥和剥离。
对于浇铸多种纤维素酰化物溶液的情况,可以在使含有纤维素酰化物的溶液通过在金属支撑体的运行方向以间隔排列的多个浇铸口挤出的同时形成膜,适用于此的方法例如记载在日本未决专利公开″Tokkaisho″No.61-158414,日本未决专利公开″Tokkaihei″No.1-122419,和″Tokkaihei″No.11-198285中。也可以通过两个浇铸口挤出纤维素酰化物溶液来形成膜,这可以通过例如记载在下面的任一方法进行:日本审查专利公开″Tokkosho″No.60-27562,日本未决专利公开″Tokkaisho″No.61-94724,″Tokkaisho″No.61-947245,″Tokkaisho″No.61-104813,″Tokkaisho″No.61-158413,和日本未决专利公开″Tokkaihei″No.6-134933。也可以采用日本未决专利公开″Tokkaisho″No.56-162617中所述的方法浇铸纤维素酰化物薄,其中高粘度纤维素酰化物溶液流被低粘度纤维素酰化物溶液流包围,并且同时挤出这些高和低粘度溶液。另一种优选的实施方案如日本未决专利公开″Tokkaisho″No.61-94724和61-94725所述,涉及外层溶液比内层溶液具有更大含量的醇成分,而醇成分是较差溶剂。
也可以使用两个浇铸口,其中通过第一浇铸口在金属支撑体上形成的膜被剥离,然后在之前接触金属支撑体的一侧的膜上通过第二浇铸口进行浇铸,所述方法例如记载在日本审查专利公开″Tokkosho″No.44-20235中。待浇铸的纤维素酰化物溶液可以相同或不同,没有具体限制。为提供具有各种功能的多层纤维素乙酸酯层,必须通过各浇铸口浇铸相应于各功能的纤维素酰化物溶液。
本发明的纤维素酰化物溶液可以与其他功能层(例如,粘合剂层、染料层、抗静电层、抗晕光层、UV吸收层、偏振层等)的溶液一起浇铸。
使用形成单层的常规溶液,仅通过挤出高浓度、高粘度纤维素酰化物溶液就能得到必须的膜厚度,但由于纤维素酰化物溶液不稳定和固体内容物沉积的原因,这经常会不希望地导致颗粒形成故障或平面性差。为了解决此问题,通过浇铸口浇铸多种纤维素酰化物溶液可以同时将高粘度溶液挤出到金属基板上,这不仅可以制造平面性得以改进的优异平面膜,而且通过使用浓纤维素酰化物溶液可以降低干燥负荷,从而提高生产速度。
在共浇铸中,通过共浇铸不仅酰化比不同而且添加剂(如后述增塑剂、UV吸收剂、削光剂等)含量不同的纤维素酰化物溶液,可以制造叠层结构的酰化纤维素膜。例如,可以制造结构为表层/中心层/表层的酰化纤维素膜。例如,在表层中可以包括大量削光剂,或可以仅包含在表层中。中心层中可以包括比表层更大量的增塑剂和UV吸收剂,并且它们可以仅含在中心层中。UV吸收剂的种类在中心层和表层之间可以变化。例如,表层可以加有低挥发性增塑剂和/或UV吸收剂,中心层可以加有可塑性优异的增塑剂或UV吸收性能优异的UV吸收剂。此外,仅将剥离剂加到金属基板侧上的表层中是优选的实施方案。在冷却滚筒法中,也可以向表层中加入比中心层更大量的醇,而醇是较差溶剂,以冷却金属支撑体,从而使溶液胶凝化。表层和中心层可以具有不同的Tg值,其中优选的是中心层的Tg小于表层的Tg。此外,在浇铸过程中含有纤维素酰化物的溶液粘度在表层和中心层之间可以不同,其中表层的粘度优选小于中心层的粘度,但也可以是中心层的粘度小于表层的粘度。
更详细而言,本发明中所用的共浇铸方法包括从加压模具将制备的浓液均匀挤出到金属支撑体上的方法;一旦在金属支撑体上浇铸使用刮刀控制浓液厚度的刮刀方法;使用逆辊涂布器通过逆旋转辊控制厚度的方法。在这些中,使用加压模具的方法是优选的。优选使用具有各种衣钩型、T-冲头型等的加压模具。除了上述方法之外,优选使用基于浇铸纤维素三乙酸酯溶液成膜的任何公知方法(如记载在日本未决专利公开″Tokkaisho″No.61-94724,Tokkaisho″No.61-148013,日本未决专利公开″Tokkaihei″No.4-85011,″Tokkaihei″No.4-286611,″Tokkaihei″No.5-185443,″Tokkaihei″No.5-185445,″Tokkaihei″No.6-278149,″Tokkaihei″No.8-207210中的那些),其中例如考虑所用溶剂的沸点设置各条件,成功地得到与各专利说明书中所述的同样效果。
作为涉及共浇铸的其他发明,日本未决专利公开No.53-134869记载了提高浇铸速度的发明,其中从第一浇铸口浇铸纤维素乙酸酯溶液,形成膜总厚度的10~90%,然后从位于第一浇铸口到剥离处的距离30~60%的第二浇铸口浇铸残余部分。
日本未决专利公开″Tokkaisho″No.61-018943记载了提高浇铸速度的发明,其中使用含有二氯甲烷,甲醇和其他较差溶剂的浓液(A),和与浓液(A)相比较差溶剂含量比提高的浓液(B),形成TAC膜,其中浓液(A)共浇铸在支撑体上,使得未干燥膜厚度为5μm或更大。该专利说明书也公开了优选使用复合狭缝模具,以及在狭缝中途使浓液(A)和(B)合流。如果用非氯溶剂替代二氯甲烷,该发明也得到了相似效果,因而也适于本发明。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.4-124645记载了得到具有所需平面性的磁性记录层的发明,其中使用带斑纹图案的共浇铸模具,其具有从单歧管向合流点延伸并具有梳状截面形状的狭缝。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.8-207210记载了确保优异透明性,尺寸稳定性和耐湿-热性并降低制得的膜中溶剂含量的发明,其中在取代度<2.7为的纤维素乙酸酯中心部分周围设置由取代度>2.8的纤维素乙酸酯构成的0.5~15μm厚的表面层,或在至少一侧上设置。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.10-058514记载了防止平滑性良好的膜发生剥离残渣的发明,其中同时从模具中共浇铸形成表面层的浓液和形成基层的浓液,并覆盖形成基层的浓液(两端部除外)。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.5-040321记载了通过共浇铸磁性浓液和非磁性浓液得到敏感材料的发明。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2000-317960记载了得到具有进一步改进的厚度均匀性的多层树脂膜的发明,其中低粘度液体和粘度比低粘度液体大2~10倍的高粘度液体通过各流道供给,在套管型合流装置中使这两种液体合流,从而形成界面彼此连接的平行液体流,然后在合流后的5~25秒内从浇铸模具口排出平行液体流,从而形成多层浇铸膜。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-221620记载了在降低外层浓度的同时共浇铸膜,可以将偏振片用膜的3~5mm间距的斑纹状凹凸部的倾斜限制到小于0.04°。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-080541记载了抑制起皮的发明,其中当从模具浇铸多种浓液时,A/B比调节到A/B<0.9,″A″是形成表层或背层的浓液的剪切粘度,″B″是形成中间层的浓液的剪切粘度。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-014933记载了仅由于添加剂少量渗出、而不是由于相邻层分离引起的延迟膜的发明,其滑动性良好,透明性优异。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-014933记载了优选将细颗粒加到表面层中以使膜具有滑动性,中心层不需加入细颗粒,但是也可以加入。然而,应注意向中心层中过量加入细颗粒将使膜的透明性变差,从而加入量优选限制到表面层加入量的1/10或更小,更优选中心层基本上不含有细颗粒(″基本上不含有细颗粒″指按固体计细颗粒的加入量为0~0.01wt.%)。也公开了如果向两个表面层的至少一个中加入细颗粒,那么可以提供滑动性效果,其中考虑到将浊度抑制到较低水平,一级细颗粒的平均粒径优选20nm或更小,更优选16~5nm,特别优选12~5nm。还公开了细颗粒的表观比重优选70g/l或更大,更优选90~200g/l,特别优选100~200g/l,其中较大表观比重可以制备较高浓度的分散溶液,从改进浊度和聚集体的角度来看,这是优选的。通过在空气中在1,000~1,200℃下燃烧气化四氯化硅和氢的混合物可以得到一级颗粒的平均粒径为20nm或更小和表观比重为70g/l或更大的二氧化硅细颗粒。也公开了这种颗粒例如以商品名Aerosil 200V和Aerosil R972V被商业化(均可从Nippon Aerosil Co.,Ltd.得到)。
(拉伸)
本发明的酰化纤维素膜在拉伸后表现出其功能。
下面具体说明优选的拉伸方法。
为应用于偏振片,本发明的酰化纤维素膜优选在宽度方向拉伸。这些方法例如记载在日本未决专利公开″Tokkaisho″No.62-115035、日本未决专利公开″Tokkaihei″No.4-152125、″Tokkaihei″No.4-284211、″Tokkaihei″No.4-298310、″Tokkaihei″No.11-48271中。膜拉伸在常温下或在加热条件下进行。加热温度优选不高于膜的玻璃化转变点。拉伸膜可以是单轴的和双轴的。可以在干燥过程中拉伸膜,在残余溶剂存在下尤其有效。通常通过控制供料辊速度拉伸膜,其中卷取膜的速度被设置到比剥离膜的速度快。在通过在宽度方向用拉幅机夹持膜的同时,通过逐渐变宽拉幅机的宽度可以拉伸膜。也可以在干燥后使用拉伸机拉伸膜(优选使用长拉伸机单轴拉伸)。拉伸膜的倍率(通过拉伸的长度增加量与原长的比率)优选0.5~300%,更优选1~200%,特别优选1~100%。本发明的酰化纤维素膜优选通过相继或连续进行通过溶剂浇铸法形成膜的制作步骤和拉伸得到的膜的制作步骤来制造,拉伸倍率优选1.2~1.8(包括两端值)。可以通过单步法或多步法进行拉伸。如果各拉伸倍率的积落入上述范围,那么也可以进行多步法。
拉伸速度优选5%/min~1000%/min,更优选10%/min~500%/min。拉伸温度优选30℃~160℃,更优选70℃~150℃,特别优选85~150℃。优选使用热辊和/或辐射热源(例如,IR加热器)或热风进行拉伸。为提高温度均匀性,也可以提供自动调温室。基于辊拉伸的单轴拉伸优选在辊-辊距离(L)和延迟板宽度(W)的比L/W为2.0~5.0下进行。
优选通过预加热步骤进行拉伸。也可以在拉伸后进行退火。优选在比纤维素乙酸酯膜的玻璃化转变点低20℃的值到高10℃的值之间的温度范围内进行退火,处理时间为1秒~3分钟。加热方法可以是带状加热或使用红外热线加热器的部分加热。在处理过程中或之后可以在膜两端撕开。优选回收撕下的斜料,并用作原料。作为拉幅机,日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-077718记载了由拉幅机在宽度方向保持的网幅干燥,其中适当控制吹出干燥气体的方法、吹出角度、吹出速度分布、吹出速度、吹出体积、温度差、吹出体积差、从网幅的上侧和下侧吹出的体积之比,当在溶剂浇铸法中的处理速度增大或网幅宽度变宽时,使用高比热干燥气体等可以成功地防止膜质量如平面性等下降。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-077822记载了防止不均匀性的发明,其中在热松驰过程中、在膜宽度方向上的温度梯度下使拉伸的热塑性树脂膜退火。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.4-204503记载了进一步防止不均匀性的发明,其中在拉伸膜的同时按固体计将膜的溶剂含量限制到2~10%。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-248680记载了通过规定夹子咬合部宽度抑制卷曲的发明,其中在拉幅机夹子咬合部宽度D≤[33/{log(拉伸倍率)×log(蒸发质量)}]的条件下进行拉伸,从而抑制卷曲,这样在拉伸过程后促进膜的运送。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-337224记载了平衡软膜高速供给和拉伸的发明,其中通过第一半中的销和第二半中的夹子辅助拉幅机的运送。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-187960记载了旨在改善视角特性和改善视角的发明,其中纤维素酯浓液溶液浇铸在浇铸用的支撑体上,从浇铸用的支撑体上剥离下的网幅(膜)至少在单方向拉伸,拉伸倍率为1.0~4.0,在此期间网幅中的残余溶剂量保持在100wt.%或更小,尤其是10~100wt.%,从而得到具有光学双轴性的膜。还记载了更优选的实施方案,涉及至少在单方向拉伸膜,拉伸倍率为1.0~4.0,在此期间网幅中的残余溶剂量保持在100wt.%或更小,尤其是10~100wt.%。所列举的其他拉伸方法包括通过外围速度不同的多个辊、利用外围速度差在纵向拉伸网幅的方法;通过加宽在供给方向保持网幅两端的夹子或销之间的距离,在纵向拉伸网幅的方法;通过以相似方式加宽横向的距离,在横向拉伸网幅的方法;通过同时加宽纵向和横向的距离在纵向和横向拉伸网幅的方法;和这些方法的任何组合。还记载了所谓的拉幅机方法,通过基于线性驱动系统驱动夹子部分,提供了光滑拉伸,并优选避免任何破裂等危险。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-014933记载了制造添加剂渗出少、相邻层没有分离、滑动性和透明性优异的延迟膜的发明,其中制备浓液″A″和浓液″B″,浓液″A″含有树脂、添加剂和有机溶剂,和浓液″B″含有树脂和有机溶剂,不含添加剂或仅含比浓液″A″更少量的添加剂,然后在支撑体上共浇铸浓液″A″和浓液″B″,从而浓液″A″形成中心,浓液″B″形成表面层,蒸发有机溶剂到使得网幅分离的程度,使网幅与支撑体分离,至少在单方向拉伸网幅,拉伸倍率为1.1~1.3,在拉伸期间树脂膜中的残余溶剂量保持在3~50wt.%。更优选的实施方案包括在与支撑体分离后至少在单方向拉伸网幅,拉伸倍率为1.1~3.0,拉伸温度范围为140℃~200℃;制备含有树脂和有机溶剂的以及含有树脂、细颗粒和有机溶剂的浓液″B″,在支撑体上共浇铸浓液″A″和浓液″B″,从而浓液″A″形成中心和浓液″B″形成表面层,干燥网幅到使得网幅分离的程度,使网幅与支撑体分离,至少在单方向拉伸网幅,拉伸倍率为1.1~3.0,在拉伸期间树脂膜中的残余溶剂量保持在3wt.%~50wt.%;至少在单方向拉伸网幅,拉伸倍率为1.1~3.0,拉伸温度范围为140℃~200℃;制备含有树脂、有机溶剂和添加剂的浓液″A″,含有树脂和有机溶剂,不含添加剂或仅含比浓液″A″更少量的添加剂的浓液″B″,和含有树脂、细颗粒和有机溶剂的浓液″C″,在支撑体上共浇铸浓液″A″、″B″和″C″,从而浓液″A″形成中心,浓液″B″形成表面层,并且浓液″C″形成与浓液″B″相对的表面层,干燥网幅到使得网幅分离的程度,使网幅与支撑体分离,和至少在单方向拉伸网幅,拉伸倍率为1.1~3.0,在拉伸期间树脂膜中的残余溶剂量保持在3wt.%~50wt.%;至少在单方向拉伸网幅,拉伸倍率为1.1~3.0,拉伸温度范围为140℃~200℃;浓液″A″中的添加剂加入量选择为占树脂的1~30wt.%,浓液″B″中的添加剂占树脂的0~5wt.%,选择增塑剂、UV吸收剂或延迟控制剂作为添加剂;和选择浓液″A″和″B″中含有二氯甲烷或乙酸甲酯的有机溶剂,含量占总有机溶剂的50wt.%或更大。
日本未决专利公开No.2003-014933公开了使用被称作″拉幅机″的横向拉伸机,通过加宽夹子或销之间的距离,使用拉伸机在横向拉伸使用夹子或销保持两端的网幅。也公开了使用同时双轴拉伸机,在供给方向(纵向)加宽或缩减夹子或销之间的距离,在纵向进行拉伸或收缩。还公开了,通过基于线性驱动系统驱动夹子部分,以优选提供光滑拉伸,并优选避免破裂等危险,还公开了通过外围速度不同的多个辊、利用拉伸外围速度差在纵向拉伸网幅的纵向拉伸。还记载了这些拉伸方法可以组合使用,可以在两个或更多个步骤中单独进行拉伸如(纵向拉伸/横向拉伸/纵向拉伸)或(纵向拉伸/横向拉伸)。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-004374记载了在拉幅机干燥过程中网幅起泡,改进脱离性能和防止灰尘产生的发明,其中干燥器被设计成其宽度小于网幅宽度,从而防止网幅的两个边缘被热空气吹到。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-019757记载了在拉幅机干燥过程中网幅起泡,改进脱离性能和防止灰尘产生的发明,其中在网幅两边缘内设置挡空气板,从而防止拉幅机的夹持部分被干燥空气吹到。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-053749记载了进一步稳定运送和干燥的发明,其中X和T满足如下任一关系:(1)对于T≤60,40≤X≤200;(2)对于60<T≤120,40+(T-60)×0.2≤X≤300;和(3)对于20<T,52+(T-120)×0.2≤X≤400;其中X(μm)是通过拉幅机销夹持膜两边缘的干燥后的厚度,和T(μm)是膜市售部分干燥后的平均厚度。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.2-182654记载了在多阶段拉幅机中防止起皱的发明,其中多阶段拉幅机的干燥室设有加热室和冷却室,从而在左侧和右侧独立地冷却夹子和链条。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.9-077315记载了防止网幅破裂、起皱或运送不良的发明,其中销式拉幅机的销在内侧布置的密度大,在外侧布置的密度小。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.9-085846记载了防止拉幅机中网幅本身起泡和防止网幅与夹持装置粘合的发明,其中在拉幅机干燥器中,使用吹出型冷却器将夹持网幅两边缘的销子冷却到小于网幅的起泡点的温度,在与网幅啮合之前使用管道型冷却器将销子冷却到不高于(浓液胶凝化温度+15℃)的温度。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-103542记载了避免销式拉幅机脱离和改进异物的溶液膜形成方法的发明,其中销式拉幅机的插入结构被冷却,从而与插入结构接触的网幅的表面温度不超过网幅的胶凝化点。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-077718记载了当在溶液浇铸法中提高速度或使用拉幅机加宽网幅的宽度时避免包括平面性等的质量下降的发明,其中在拉幅机中在如下条件下干燥网幅:空气流速为0.5~20(40)m/s,横向方向的温度分布为10%或更小,从网幅的上侧和下侧的空气流速比为0.2~1,并且干燥气体比为30~250J/K·mol。也公开了拉幅机中优选的干燥条件,其随残余溶剂量变化。更具体而言,公开内容涉及:在与支撑体分离后,在所含的残余溶剂量降低到4wt.%之前,通过设置从吹出口吹出气体角度远离膜表面30°~150°,并通过调节干燥气体吹出方向上方的膜表面上的空气流速分布,使得流速下限值为上限值的20%,来干燥网幅;通过将从吹出型干燥器吹出的干燥气体的流速调节至0.5m/sec~20m/sec(包括两端值),使网幅中的残余溶剂含量为130wt.%~70wt.%(包括两端值);对于残余溶剂量小于70wt.%且不小于4wt.%的情况,在干燥气体温度在网幅的宽度方向上分布下,使用以流速0.5m/sec~40m/sec(包括两端值)吹出的干燥气体流干燥,流速下限值为上限值的10%;和对于网幅中的残余溶剂为4wt.%或更大和不大于200wt.%的情况,调节从运送过程中网幅的上侧和下侧的吹出型干燥器的吹出口吹出的干燥气体的流速比″q″为0.2≤q≤1。再更优选的实施方案涉及使用至少一种干燥气体,其平均比热为31.0J/K·mol~250J/K·mol(包括两端值),干燥过程使用饱和蒸汽压力下的干燥气体,其中在干燥中干燥气体所含的在常温以液体形式存在的有机化合物的浓度调节到50%或更小。
日本未决专利公开No.11-077719记载了旨在防止因产生污染物而使平面性和涂布性劣化的发明,其中在TAC膜生产装置中,拉幅机的夹子包括加热单元。更优选的实施方案涉及提供一种用于除去在拉幅机的夹子释放网幅的位置、夹子再夹持网幅的位置、夹子和网幅的接触部分间产生的任何异物的装置;和使用喷射气体或液体和刷子除去异物,其中在夹子或销之间与网幅接触过程中异物的残余量保持在12wt.%~50wt.%(包括两端值),和在夹子或销之间与网幅接触部分的表面温度调节到60℃~200℃(更优选80℃~120℃)(包括两端值)。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-090943记载了提高平面性,避免因拉幅机中破裂引起质量下降,和提高生产率的发明,其中调节比Lr=Ltt/Lt,使得满足1.0≤Lr≤1.99,其中Lt(m)是拉幅机运送的任意长度,和Ltt(m)是与Lt同长的夹持网幅的拉幅机夹子部分的长度总和。所述的更优选的实施方案涉及布置夹持网幅的部分,而当从网幅的宽度方向观察时其间没有留下任何间隙。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-090944记载了改进在将网幅导入拉幅机时因网幅下垂使网幅的平面性变差和不稳定性的发明,其中在塑料膜制造机入口前阶段之前设置抑制网幅的宽度方向下垂的装置。更优选的实施方案涉及,下垂抑制装置是能够在宽度方向扩展角为2~60°的方向范围内旋转的辊,在网幅上方设置抽气装置,并设置能够从网幅下侧吹出空气的空气吹气机。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-090945记载了旨在防止下垂的发明,在制造TAC膜中下垂引起质量和生产率下降,其中将与基板分离的网幅引入拉幅机中,同时以远离水平面的角倾斜。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.2000-289903记载了制造具有稳定物理性能的膜的发明,其中在宽度方向上施加压力的同时运送网幅的运送装置包括网幅宽度检测单元、网幅夹持单元和两个或更多个可变变形点,在网幅含有50~12wt%溶剂时,使用网幅宽度检测单元测量分离后的网幅宽度,并根据检测信号进行计算,从而确定变形点的位置变化。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-033933记载了为进一步改进夹持性能,长时间内防止网幅破裂,得到优异质量的膜,在接近拉幅机入口的拉幅机左侧和右侧上,在网幅的左和右侧边缘的上侧和下侧(至少在下侧),设置防止在侧边缘部分网幅卷曲的导向板,由在网幅运送方向设置的网幅接触用树脂部和网幅接触用金属部构成导向板相对网幅的表面。更优选的实施方案涉及,构成导向板相对网幅的表面的网幅接触用树脂部置于网幅运送方向的上流侧,网幅接触用金属部置于网幅运送方向的下流侧;构成导向板的网幅接触用树脂部和网幅接触用金属部其间具有500μm或更小的段差(包括倾斜);导向板的网幅接触用树脂部和网幅接触用金属部在宽度方向与网幅的接触长度分别为2~150mm;导向板的网幅接触用树脂部和网幅接触用金属部在网幅运送方向与网幅的接触长度分别为5~120mm;导向板的网幅接触用树脂部通过对金属导向基板上的树脂涂层进行表面树脂处理来提供;导向板的网幅接触用树脂部仅由树脂构成;在网幅的左侧和右侧边缘的上侧和下侧设置的导向板相对网幅的表面彼此相距3~30mm;在网幅的左侧和右侧边缘的上导向板和下导向板相对网幅的表面之间的距离在网幅宽度方向向内侧加宽,比率为2mm或更大/100mm宽度;在网幅的左和右侧边缘的上导向板和下导向板是10~300mm长,排列上导向板和下导向板使得其在网幅运送方向前后移动,同时保持移动长度为-200~+200mm;上导向板相对网幅的表面仅由树脂或金属构成;并且导向板的网幅接触用树脂部由Teflon(注册商标)构成,网幅接触用金属部由不锈钢构成。还记载了导向板相对网幅的表面或其上设置的网幅接触用树脂部和/或网幅接触用金属部的表面粗糙度为3μm或更小。还记载了优选选择用于防止网幅边缘部分卷曲的上导向板和下导向板的位置在支撑体剥离侧的端部和拉幅机引入部分之间,特别优选选择接近于拉幅机的入口。
日本未决专利公开″Tokkaihei″No.11-048271记载了旨在防止在拉幅机内的干燥中可能发生的网幅破裂或不均匀的发明,其中在网幅含有50~12%的溶剂时使用宽度拉伸装置拉伸网幅,干燥,然后在含有10%或更少溶剂时从两侧施加0.2~10kPa的压力。更优选的实施方案涉及在溶剂含量为4wt.%或更大时终止施加张力,使用咬合辊从网幅(膜)的两侧施加压力,优选使用1~8对咬合辊,并优选加压时的温度为100~200℃。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-036266涉及得到20~85μm厚高质量薄平头钉(tack0的发明,公开的优选实施方案中,在拉幅机上流和下流部分之间在网幅运送方向施加到网幅上的张力差调节到8N/mm2或更小;分离后,对网幅进行预加热处理,在预加热步骤之后,使用拉幅机拉伸网幅,在拉伸步骤之后将网幅松驰到小于拉伸步骤中拉伸量的程度,其中预加热步骤和拉伸步骤中的温度T1设置为(Tg-60)℃,Tg是膜的玻璃化转变点,松弛步骤中的温度T2设置为(T1-10)℃;使得以拉伸步骤之前网幅宽度为基准,拉伸步骤中的拉伸比调节到0~30%,在松弛步骤中拉伸比调节到-10~10%。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-225054涉及将干膜厚度降到10~60μm,降低重量,降低水分渗透度和改进耐久性,公开了在分离后在两端用夹子夹持网幅,以保持宽度不变,在残余溶剂含量达到10wt.%之前进行干燥,和/或在宽度方向拉伸,从而得到具有如下公式表示的表面取向度(S)的膜:S={(Nx+Ny)/2}-Nz为0.0008~0.0020(其中,Nx是在最大折射率方向观察到的膜面内折射率,Ny是在垂直于Nx方向观察到的面内折射率,和Nz是厚度方向的膜折射率);从浇铸到分离的时间为30~90秒;并在分离后在宽度方向和/或纵向拉伸网幅。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-341144记载了旨在抑制光学不均匀性的发明,其中通过涉及包括拉伸过程的溶液膜形成方法形成膜,使得延迟增强剂的质量浓度向膜宽度方向的中心增加,从而具有较高光学浓度(optical concentration)。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2003-071863公开了得到不混浊膜的发明,记载了对于用作偏振片的保护膜的膜,宽度方向拉伸倍率优选0~100%,更优选5~20%,最优选8~15%。另一方面,也公开了用作延迟膜的膜更优选拉伸10~40%,最优选20~30%,其中Re可由拉伸倍率控制,较大拉伸倍率优选导致得到的膜具有更优异的平面性。还记载了在拉幅开始时进行拉幅的膜中残余溶剂含量优选调节到20~100wt.%,其中优选在拉幅时干燥网幅,使得膜的残余溶剂含量到达10wt.%或更小,更优选5wt.%或更小。也公开了拉幅时干燥温度优选调节到30~150℃,更优选50~120℃,最优选70~100℃,其中较低干燥温度不易引起UV吸收剂、增塑剂等的蒸发,因此更有助于降低过程污染,而较高温度有利于实现更好的膜平面性。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-248639旨在在高温高湿度条件下保存时,减小纵向和横向的尺寸变化,记载了制造膜的方法,其包括在支撑体上浇铸纤维素酯溶液,连续剥离和干燥膜,其中干燥膜,使得干燥收缩率满足关系(0≤干燥收缩率(%)≤0.1×剥离时的残余溶剂含量(%))。更优选的实施方案涉及,使剥离后残余溶剂含量为40~100wt.%的任何纤维素酯膜在用拉幅机运送并夹持两端时,其残余溶剂含量降低到30wt.%或更大;剥离后的纤维素酯膜其残余溶剂含量在拉幅机入口为40~100wt.%,并且在拉幅机出口为4~20wt.%;用于通过拉幅机运送纤维素酯膜而施加的张力在从拉幅机入口到出口的方向增加;用于通过拉幅机运送纤维素酯膜的张力等于在宽度方向施加的张力。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2000-239403旨在得到具有较小厚度、优异光学各向同性和优异平面性的膜,其记载了形成膜,使得满足关系0.3X≤Y≤0.9X,其中X是剥离后即刻的残余溶剂比,Y是引入拉幅机之前即刻的残余溶剂比。
日本未决专利公开″Tokkai″No.2002-286933公开了一种拉伸浇铸膜的方法,其列举了在加热条件下拉伸的方法和在含溶剂条件下拉伸的方法,其中在加热条件下拉伸优选在温度不高于树脂的玻璃化转变点下进行,而通过一次干燥膜,然后使膜接触溶剂,使膜在拉伸之前再次含有溶剂,可以进行在含溶剂条件下的浇铸膜拉伸。
(延迟增强剂)
为表现出所需的延迟值,本发明的酰化纤维素膜优选使用延迟增强剂。
在本专利说明书中,″延迟增强剂″指能够使在550nm下测量时含有某种添加剂的酰化纤维素膜的延迟值比在550nm下测量时相似制造但没有加入添加剂的酰化纤维素膜的延迟值(未拉伸态)增大20nm的″添加剂″。延迟值增加的大小优选30nm或更大,更优选40nm或更大,再更优选60nm或更大。
延迟增强剂优选优选是具有至少两个芳环的化合物。按100重量份的聚合物计,延迟增强剂优选用量为0.01~20重量份,更优选0.1~10重量份,再更优选0.2~5重量份,最优选0.5~2重量份。可以混合使用两种或更多种延迟增强剂。
延迟增强剂优选在250~400nm的波长范围具有最大吸收,并优选在可见光区域基本上没有吸收。
在本专利说明书中,″芳环″包括芳族烃环和芳族杂环。
芳族烃环特别优选是6-元环(即,苯环)。
芳族杂环通常是不饱和杂环。芳族杂环优选是5-元环、6-元环或7-元环,更优选5-元或6-元环。芳族杂环通常具有最多数的双键。杂原子优选是氮原子、氧原子或硫原子,更优选氮原子。芳族杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环和1,3,5-三嗪环。
芳环优选是苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环、吡嗪环和1,3,5-三嗪环,特别优选的是1,3,5-三嗪环。特别优选的是芳族化合物至少具有一个1,3,5-三嗪环。具体而言,优选使用例如在日本未决专利公开No.2001-166144中公开的化合物。
延迟增强剂所含的芳环数目优选是2~20,更优选2~12,再更优选2~8,最优选2~6。两个芳环的连接关系分成(a)形成稠环,(b)通过单键直接连接,或(c)通过连接基团连接(芳环不能形成螺键)。可以是(a)~(c)中任一种连接关系。
稠环(a)的实例(两个或更多个芳环形成的稠环)包括茚环、萘环、甘菊环、芴环、菲环、蒽环、苊环、联苯环、萘并萘环、芘环、吲哚环、异吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚嗪环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环、嘌呤环、吲唑环、色烯环、喹啉环、异喹啉环、喹嗪环、喹唑啉环、噌啉环、喹喔啉环、酞嗪环、蝶啶环、咔唑环、吖啶环、菲啶环、氧杂蒽环、吩嗪环、吩噻嗪环、吩噻噁环、吩噁嗪环和噻蒽环。优选的是萘环、甘菊环、吲哚环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环和喹啉环。
单键(b)优选是在两个芳环的碳原子间的键。两个芳环可以通过两个或更多个单键连接,以在两个芳环间形成脂肪环或非芳族杂环。
连接基团(c)优选连接两个芳环的碳原子。连接基团优选是亚烷基、亚烯基、亚炔基、-CO-、-O-、-NH-、-S-或其任何组合。连接基团的实例包括下述组合。在下面连接基团中,左侧和右侧可以颠倒。
c1:-CO-O-
c2:-CO-NH-
c3:-亚烷基-O-
c4:-NH-CO-NH-
c5:-NH-CO-O-
c6:-O-CO-O-
c7:-O-亚烷基-O-
c8:-CO-亚烯基-
c9:-CO-亚烯基-NH-
c10:-CO-亚烯基-O-
c11:-亚烷基-CO-O-亚烷基-O-CO-亚烷基-
c12:-O-亚烷基-CO-O-亚烷基-O-CO-亚烷基-O-
c13:-O-CO-亚烷基-CO-O-
c14:-NH-CO-亚烯基-
c15:-O-CO-亚烯基-
芳环和连接基团都可以具有取代基。
取代基的实例包括卤原子(例如,F、Cl、Br、I)、羟基、羧基、氰基、氨基、硝基、磺酸基、氨基甲酰基、氨磺酰基、脲基、烷基、烯基、炔基、脂肪族酰基、脂肪族酰氧基、烷氧基、烷氧基羰基、烷氧基羰基氨基、烷硫基、烷基磺酰基、脂肪族酰氨基、脂肪族磺酰氨基、脂肪族取代的氨基、脂肪族取代的氨基甲酰基、脂肪族取代的氨磺酰基、脂肪族取代的脲基和非芳族杂环基。
烷基优选具有1~8个碳原子。链烷基比环烷基更优选,直链烷基是特别优选的。烷基还可以具有取代基(例如,羟基、羧基、烷氧基、烷基取代的氨基)。烷基的实例(包括取代的烷基)包括甲基、乙基、正丁基、正己基、2-羟基乙基、4-羧基丁基、2-甲氧基乙基和2-二乙基氨基乙基。
烯基优选具有2~8个碳原子。链烯基比环烯基更优选,直链烯基是特别优选的。烯基还可以具有取代基。烯基的实例包括乙烯基、烯丙基和1-己烯基。
炔基优选具有2~8个碳原子。链炔基比环炔基更优选,直链炔基是特别优选的。炔基还可以具有取代基。炔基的实例包括乙炔基、1-丁炔基和1-己炔基。
脂肪族酰基优选具有1~10个碳原子。脂肪族酰基的实例包括乙酰基、丙酰基和丁酰基。
脂肪族酰氧基优选具有1~10个碳原子。脂肪族酰氧基的实例包括乙酰氧基。
烷氧基优选具有1~8个碳原子。烷氧基还可以具有取代基(例如,烷氧基)。烷氧基的实例(包括取代的烷氧基)包括甲氧基、乙氧基、丁氧基和甲氧基乙氧基。
烷氧基羰基优选具有2~10个碳原子。烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基和乙氧基羰基。
烷氧基羰基氨基优选具有2~10个碳原子。烷氧基羰基氨基的实例包括甲氧基羰基氨基和乙氧基羰基氨基。
烷硫基优选具有1~12个碳原子。烷硫基的实例包括甲硫基、乙硫基和辛硫基。
烷基磺酰基优选具有1~8个碳原子。烷基磺酰基的实例包括甲磺酰基和乙磺酰基。
脂肪族酰氨基优选具有1~10个碳原子。脂肪族酰氨基的实例包括乙酰氨基。
脂肪族磺酰氨基优选具有1~8个碳原子。脂肪族磺酰氨基的实例包括甲烷磺酰氨基、丁烷磺酰氨基和正辛烷磺酰氨基。
脂肪族取代的氨基优选具有1~10个碳原子。脂肪族取代的氨基的实例包括二甲基氨基、二乙基氨基和2-羧基乙基氨基。
脂肪族取代的氨基甲酰基优选具有2~10个碳原子。脂肪族取代的氨基甲酰基的实例包括甲基氨基甲酰基和二乙基氨基甲酰基。
脂肪族取代的氨磺酰基优选具有1~8个碳原子。脂肪族取代的氨磺酰基的实例包括甲基氨磺酰基和二乙基氨磺酰基。
脂肪族取代的脲基优选具有2~10个碳原子。脂肪族取代的脲基的实例包括甲基脲基。
非芳族杂环基的实例包括哌啶基和吗啉基。
延迟增强剂的分子量优选是300~800。
除了使用1,3,5-三嗪环的化合物之外,在本发明中可以使用具有线性分子结构的任何棒状化合物。本文中,线性分子结构指热动力学最稳定时棒状化合物的分子结构是线性的。通过晶体结构分析或分子轨道计算可以测定热动力学最稳定的结构。例如,使用分子轨道计算软件(例如,FUJITSU,Japan的WinMOPAC2000)可以进行分子轨道计算,并测定化合物最小形成热时的分子结构。线性分子结构也指在这样计算的热动力学最稳定的分子结构状态形成角度为140°或更大的主链。
具有至少两个芳环的棒状化合物优选是上述式(1)所表达的那些中的任一种,其中所需范围、具体实例和所需的加入量与上述相同。
[光学补偿膜]
本发明的光学补偿膜包括至少一层由包括液晶化合物的组合物形成的光学各向异性层。光学各向异性层可以形成在透明膜的表面上或形成在取向层的表面上,其中取向层形成在透明膜的表面上。光学各向异性层还可以形成在临时基板的表面上,并用粘合剂材料等将光学层从临时基板转移到透明膜。
可用于光学各向异性层中的液晶化合物包括棒状液晶化合物和盘状液晶化合物。液晶化合物可以选自高分子量或低分子量液晶。在形成光学各向异性层之后液晶化合物不需要具有液晶性,其中低分子量液晶化合物的分子被交联。
(棒状液晶化合物)
棒状液晶化合物的实例包括偶氮次甲基、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、苯基二氧六环、tolans和烯基环己基苯甲腈。棒状液晶化合物的实例还包括液晶化合物的金属配合物。具有一个或多个包括棒状液晶结构的重复单元的液晶聚合物可用于本发明中。即,与聚合物结合的棒状液晶化合物可用于本发明中。
棒状液晶化合物记载在″Published Quarterly Chemical Review vol.22 Chemistry of Liquid Crystals(Ekisho no Kagaku)″,1994出版,JapanChemical Society编的第4章、第7章和第11章;和″Handbook of LiquidCrystal Devices(Ekisyo Debaisu Handobukku)″,Japan Society for thePromotion of Science的第142委员会编的第3章。
棒状液晶化合物优选其双折射率为0.001~0.7。
棒状液晶化合物优选具有一个或更多个可聚合基团,以将其本身固定在取向态。不饱和的可聚合基团或环氧可聚合基团是优选的,乙烯型不饱和的可聚合基团是更优选的。
(盘状液晶化合物)
盘状液晶化合物的实例包括记载在″Mol.Cryst.″,vol.71,页111(1981),C.Destrade等人中的苯衍生物;记载在″MoI.Cryst.″,vol.122,页141(1985),C.Destrade等人和″Physics lett.A″,vol.78,页82(1990)中的三茚并苯衍生物;记载在″Angew.Chem.″,vol.96,页70(1984),B.Kohne等人中的环己烷衍生物;和记载在″J.Chem.Commun.″,页1794(1985),M.Lehn等人和″J.Am.Chem.Soc″,vol.116,页2,655(1994),J.Zhang等人中的大环基氮杂冠醚或苯基乙炔类。
盘状液晶化合物的实例还包括具有圆盘中心和从中心向四周伸出的取代基的化合物,如直链烷基或烷氧基或取代的苯甲酰氧基。这种化合物表现出液晶性。优选的是分子具有旋转对称性或分子集合体整体在取向态排列。
要求制备光学各向异性层所用的盘状液晶化合物在含在光学各向异性层中之后保持液晶性。例如,在具有通过光和/或热引发的反应性基团的低分子量盘状液晶化合物被用于制备光学各向异性层时,光和/或热引发化合物的聚合或交联反应从而形成该层。聚合的或交联的化合物不再表现出液晶性。盘状液晶化合物的优选实例记载在日本未决专利公开No.hei 8-50206中。盘状液晶化合物的聚合记载在日本未决专利公开No.hei 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圆盘中心结合,然而,当可聚合基团与圆盘中心直接结合时,难于在聚合反应中保持取向态。因此,盘状液晶分子优选具有在圆盘中心和可聚合基团之间的连接基团。即,盘状液晶化合物优选选自下式(III)所示的组。
式(III)
D(-L-Q)n
在式(III)中,″D″代表圆盘中心,L代表二价连接基团,Q代表可聚合基团,n是4~12的整数。
中心″D″的实例如下所示。在下面实例中,LQ或QL指二价连接基团(L)和可聚合基团(Q)的组合。
Figure A20058002737700811
在上式(III)中,二价连接基团(L)优选选自亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-和其任何组合。二价连接基团(L)优选是组合选自亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-和-S-中的至少两个二价基团的基团。最优选地,二价连接基团(L)是组合选自亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-和-O-中的至少两个二价基团的基团。亚烷基优选包括1~12个碳原子。亚烯基优选包括2~12个碳原子。亚芳基优选包括6~10个碳原子。亚烷基、亚烯基和亚芳基可以具有至少一个取代基,如烷基、卤原子、氰基、烷氧基或酰氧基。
二价连接基团(L)的实例如下所示。其中每一个结合在圆盘中心(D)的左侧和可聚合基团(P)的右侧。″AL″指亚烷基或亚烯基,和″AR″指亚芳基。亚烷基、亚烯基或亚芳基可以具有取代基如烷基。
L1:-AL-CO-O-AL-
L2:-AL-CO-O-AL-O-
L3:-AL-CO-O-AL-O-AL-
L4:-AL-CO-O-AL-O-CO-
L5:-CO-AR-O-AL-
L6:-CO-AR-O-AL-O-
L7:-CO-AR-O-AL-O-CO-
L8:-CO-NH-AL-
L9:-NH-AL-O-
L10:-NH-AL-O-CO-
L11:-O-AL-
L12:-O-AL-O-
L13:-O-AL-O-CO-
L14:-O-AL-O-CO-NH-AL-
L15:-O-AL-S-AL-
L16:-O-CO-AR-O-AL-CO
L17:-O-CO-AR-O-AL-O-CO-
L18:-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L19:-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-
L20:-S-AL-
L21:-S-AL-O-
L22:-S-AL-O-CO-
L23:-S-AL-S-AL-
L24:-S-AR-AL-
在式(III)中,可聚合基团(Q)可以根据聚合方式选择。可聚合基团优选是不饱和的可聚合基团或环氧基团,更优选不饱和的可聚合基团,再更优选基于乙烯基的不饱和的可聚合基团。
在式(III)中,n是4~12的整数。n根据圆盘中心(D)的种类决定。L和Q的多种组合可以彼此不同或相同,然而,优选彼此相同。
根据本发明,在光学各向异性层中,棒状或盘状液晶化合物的分子固定在取向态。液晶分子的分子对称轴的平均取向方向,在透明膜侧的界面处,优选与透明膜面内的慢轴交叉约45°。应注意到,在本说明书中,″约45°″指45°±5°,优选42~48°和更优选43~47°内的角。在光学各向异性层中,液晶分子的分子对称轴的平均取向方向优选相对于透明膜的长度方向成43°~47°,或换句话说,相对于透明膜的快轴。
通过选择液晶化合物类型或取向层的材料类型,或通过选择摩擦处理的条件,可以控制透明侧界面处的液晶分子的分子对称轴的平均取向方向。根据本发明,当通过摩擦形成取向层时,其中至少在透明膜侧的界面处的液晶分子的分子对称轴的平均取向方向相对于透明膜的慢轴成约45°的光学各向异性层,可以通过相对于透明膜的慢轴在约45°的方向摩擦形成。例如,使用慢轴平行于长方向的长透明膜通过连续方式可以生产光学补偿膜。具体而言,通过下述方法以连续方式生产长光学补偿膜,其包括:将取向层用的涂布液体涂布到长透明膜的表面,在透明膜上形成层,在相对于长方向45°的方向连续摩擦所述层表面,形成取向层,将包括液晶化合物的涂布液体涂布到取向层的摩擦表面上,使液晶化合物的分子取向,并使分子固定在取向态。在应用于液晶显示器中之前,长光学补偿膜可以被切成所需形状。
在表面侧的界面处,或换句话说在空气-界面处,液晶分子的分子对称轴的平均取向方向相对于透明膜面内的慢轴优选成约45°,更优选42~48°,再更优选43~47°。通过选择液晶化合物用的添加剂类型可以控制空气-界面处的液晶分子的分子对称轴的平均取向方向。液晶化合物用的添加剂实例包括增塑剂、表面活性剂、可聚合的单体和聚合物。通过选择液晶化合物用的上述添加剂可以控制分子对称轴的平均取向方向的变化程度。表面活性剂优选选自具有控制涂布液体的表面张力能力的表面活性剂。
液晶化合物用的增塑剂、表面活性剂或可聚合的单体优选选自与液晶化合物相容并能够使液晶分子的倾斜角变化或对液晶分子的取向没有影响的化合物。优选使用可聚合的单体,如具有乙烯基、乙烯氧基团、丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物。添加剂的量通常优选1~50wt%,更优选5~30wt%。当包括具有4个或更多个反应性官能团的可聚合的单体和液晶化合物的组合物用于制造光学各向异性层时,可以改进取向层和光学各向异性层间的粘合性能。
当使用盘状液晶化合物时,与盘状液晶化合物相容并能够使盘状分子的倾斜角变化的聚合物优选用于盘状液晶化合物。
聚合物的实例包括纤维素酯。纤维素酯的优选实例包括纤维素乙酸酯、纤维素乙酸酯丙酸酯、羟基丙基纤维素和纤维素乙酸酯丁酸酯。为避免抑制盘状液晶分子的取向,相对于盘状液晶化合物的重量,聚合物的量优选0.1~10wt%,更优选0.1~8wt%,再更优选0.1~5wt%。
盘状液晶化合物优选选自从盘状向列液晶相到固体相的相转变温度为70~300℃(更优选70~170℃)的那些。
根据本发明,光学各向异性层在面内具有光学各向异性性能。光学各向异性层的面内延迟Re优选3~300nm,更优选5~200nm,再更优选10~100nm。光学各向异性层的深度方向延迟Rth优选20~400nm,更优选50~200nm。光学各向异性层的厚度优选0.1~20微米,更优选0.5~15微米,再更优选1~10微米。
[取向层]
本发明的光学补偿片可以包括取向层。当液晶化合物取向并固定在那种状态时,取向层不是必须的,因为取向层的作用基本上由取向态的液晶化合物满足。换句话说,可以通过仅将固态取向态的取向层上的光学各向异性层转移到基板或偏振器上来制备本发明的光学补偿片或偏振片。
根据本发明,取向层优选由交联的聚合物层形成。用于制造取向层的聚合物可以选自本身能够交联或能够通过交联剂交联的聚合物。通过使初始具有官能团的聚合物分子或具有通过光、热、pH变化等导入的官能团聚合物分子反应来形成取向层;或通过使聚合物分子和交联化合物分子反应形成衍生自聚合物分子间的交联分子的键来形成取向层。
通过下述方法可以制造由交联的聚合物形成的取向层,其包括:涂布包括聚合物的涂布液体,并在需要时将交联剂涂到基板的表面上,和在加热等下进行反应。
从降低摩擦中灰尘量的角度来看,优选的是取向层的交联度增大。交联度可以定义作(1-(Ma/Mb)),其中″Mb″是加到涂布液体中的交联剂量,″Ma″是交联反应后交联剂的残余量,交联度优选50%~100%,更优选65%~100%,再更优选75%~100%。
根据本发明,用于制造取向层的聚合物可以选自本身能够交联或能够通过交联剂交联的聚合物。可以使用具有双官能的聚合物。聚合物的实例包括如下聚合物:例如,聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/马来酰亚胺共聚物、聚乙烯醇、改性的聚乙烯醇、聚(N-苯乙烯丙烯酰胺)、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、氯磺化聚苯乙烯、硝基纤维素、聚氯乙烯、聚氯烯烃、聚酯、聚酰胺、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、羧甲基纤维素、白明胶、聚乙烯、聚丙烯和聚碳酸酯;和化合物,如硅烷偶联剂。在这些中,聚(N-苯乙烯丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、白明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是优选的;白明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是更优选的;聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇是再更优选的。
可以使用皂化度为70~100%的聚乙烯醇,优选使用皂化度为80~100%的那些,再更优选使用皂化度为82~98%的那些。聚乙烯醇的聚合度优选100~3000。
改性的聚乙烯醇的实例包括通过共聚改性的聚乙烯醇,如具有COONa、Si(OX)3、N(CH3)3·Cl、C9H19COO、SO3Na、C12H25等作为改性基团的聚乙烯醇;通过链转移反应改性的聚乙烯醇,如具有COONa、SH、SC12H25等作为改性基团的聚乙烯醇;和通过嵌段聚合改性的聚乙烯醇,如具有COOH、CONH2、COOR、C6H5等作为改性基团的聚乙烯醇。改性的聚乙烯醇的聚合度优选100~3000。
在这些中,皂化度为80~100%的改性的或未改性的聚乙烯醇是优选的,皂化度为85~95%的未改性的或烷硫基-改性的聚乙烯醇是更优选的。
用于制造取向层的改性聚乙烯醇的优选实例包括聚乙烯醇和下式(6)所代表的化合物的反应产物。
式(6):
Figure A20058002737700871
在上式中,R1d代表未取代的烷基或用丙烯酰基,甲基丙烯酰基或环氧基团取代的烷基;W代表卤原子或取代或未取代的烷基或烷氧基;X1d代表形成活化酯、酸酐或酰卤所需的原子团;1是0或1;和n是0~4的整数。
用于制造取向层的改性聚乙烯醇的优选实例也包括聚乙烯醇和下式(7)所代表的化合物的反应产物。
式(7):
Figure A20058002737700881
在上式中,X2d代表形成活化酯、酸酐或酰卤所需的原子团;m是2~24的整数。
与式(6)或(7)所代表的化合物反应的聚乙烯醇可以选自未改性的聚乙烯醇和通过共聚、链转移反应或嵌段聚合等改性的聚乙烯醇。上述改性的聚乙烯醇的优选实例记载在日本未决专利公开″Tokkaihei″No.8-338913中。
当亲水性聚合物如聚乙烯醇用于制造取向层时,从取向层硬度的观点来看,水份含量优选降低到优选范围,更优选0.4%~2.5%,再更优选0.6%~1.6%。使用Karl Fischer法,通过使用市售水份含量测定仪,可以容易地测量水份含量。
取向层的厚度优选不大于10微米。
[偏振片]
根据本发明,可以使用包括线性偏振膜和夹持偏振膜的一对保护膜的偏振片。可以使用通过如下方法制备的偏振片,其包括用碘分子浸渍聚乙烯醇膜,拉伸膜和在膜的两个表面上层叠两个保护膜。偏振片置于液晶单元的外侧。优选的是包括线性偏振膜和夹持偏振膜的一对保护膜的两个偏振片夹持液晶单元。如上所述,接近液晶单元的保护膜可以是本发明的光学补偿膜(透明膜)。
(保护膜)
根据本发明,可以使用包括线性偏振膜和夹持偏振膜的一对保护膜的偏振片。用于制造保护膜的聚合物的实例包括但不限于纤维素酯(如纤维素乙酸酯、纤维素乙酸酯丁酸酯)、聚碳酸酯、聚烯烃、聚苯乙烯和聚酯。如上所述,具有本发明的透明膜所需的光学性能的酰化纤维素膜可以用作保护膜。
优选的是保护膜以卷形式供给,并优选粘合到与长方向一致的长偏振膜上。保护膜的取向轴(慢轴)可以设置到任何方向,但从操作的角度来看,保护膜的取向轴优选在与膜的长方向平行的方向。
当保护膜选自能够光学补偿的膜时,保护膜的450nm下测量的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)优选是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍;保护膜650nm下的Re/Rth(650nm)优是550nm下的Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍;厚度方向的延迟Rth优选在550nm下是70~400nm。
当保护膜选自不能够光学补偿的膜时,小延迟是优选的。包括偏振膜和延迟大于一定值的保护膜的偏振片,其中偏振膜的透明轴和保护膜的取向轴(慢轴)相互平行,会产生椭圆偏振光,因此这种偏振片不是优选的。具有较小延迟的聚合物膜的实例包括纤维素三乙酸酯膜和聚烯烃膜,如″ZEONEX″或″ZEONOR″(均由ZEONCORPORATION制造)或″ARTON″(均由JSR Corporation制造),并优选使用这种膜。在此实例中也包括记载在日本未决专利公开″Tokkaihei″No.8-110402和11-293116中的非双折射光学聚合物材料。当本发明中使用包括由液晶分子形成的光学各向异性层和支撑该层的基板的光学补偿膜时,基板可以用作偏振膜的保护膜。
当偏振膜与两个保护膜结合时,它们可以叠置,使得至少一个保护膜(置于接近液晶单元一侧的保护膜)的慢轴(取向轴)不平行于偏振膜的偏振轴(拉伸轴)。更具体而言,偏振膜的吸收轴和保护膜的慢轴之间的角度优选设置为10°~90°,更优选20°~70°,再更优选40°~50°,再更优选43°~47°。偏振膜的吸收轴和另一个保护膜的慢轴之间的角度可以根据应用适当设置,并优选但非限制性地限制在上述范围。优选的是一对保护膜的慢轴彼此对齐。
当保护膜的慢轴和偏振膜的吸收轴相互平行时,可以防止偏振片尺寸变化或卷起,并因而提高偏振片的机械稳定性。如果使三种膜或换句话说偏振膜和一对保护膜的至少两个轴叠置成基本上相互平行,如一个保护膜的慢轴和偏振膜的吸收轴或两个保护膜的慢轴基本上相互平行,那么可以得到这种效果。
[粘合剂]
粘合剂可用于结合偏振膜和保护膜。粘合剂的实例包括PVA树脂,如带有乙酰乙酰基、磺酸基团、羧基或氧亚烷基的改性PVA树脂;和含硼化合物溶液。PVA树脂是优选的。偏振膜和保护膜间的粘合层厚度优选设置为0.01~10μm,更优选0.05~5μm。
[偏振膜和透明保护膜的一体制造过程]
通过拉伸偏振膜用的膜,然后干燥产品,使其收缩并降低挥发物含量,来制造本发明用的偏振片,其中优选的是在干燥之后或过程中在至少一个表面上结合透明保护膜,并使叠层进行后加热过程。对于其中透明保护膜也用作起到光学补偿膜作用的光学各向异性层的支撑体的实施方案,优选的是将其一个表面上具有透明保护膜和在其相对表面上具有光学各向异性层的透明支撑体与形成偏振膜的膜结合,并对叠层进行后加热处理。结合方法的具体实例包括:其中使用粘合剂使透明保护膜与偏振膜结合,同时夹持偏振膜的两端进行干燥,然后撕下两端的方法;以及其中干燥形成偏振膜的膜,从两端固持器上释放,在两端撕开,并与透明保护膜结合的方法。撕开方法可以是一般技术,如使用切割具如刀刃、激光等的切割。结合后优选加热,以干燥粘合剂并提高偏振性能。加热条件可以随粘合剂变化,其中水基粘合剂优选在30℃或更高下干燥,更优选40℃~100℃,再更优选50℃~90℃。更优选在一体生产线中实施这些方法,以改进性能和生产率。
[偏振片性能]
本发明涉及的透明保护膜、偏振器和由透明支撑体构成的偏振片的光学特性和耐久性(短期和长期保存性)优选与市售超高对比度产品(例如,HLC2-5618,Sanritz Corporation产品)具有同样性能或性能更高。更具体而言,偏振片优选其可见光透射率为42.5%或更高,偏振度{(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2≥0.9995(其中,Tp是平行透射率,Tc是垂直透射率),在60℃和相对湿度90%下静置500小时和在80℃干气氛中静置500小时之前和之后的光透射率变化率按绝对值计为3%或更小,更优选1%或更小,偏振度变化率按绝对值计为1%或更小,更优选0.1%或更小。
                         实施例
以下实施例进一步具体地解释了本发明。这些实施例仅表明本发明公开内容的具体实例,而不用于限制本发明。
[实施例1-1]
对于具有图1所示结构的液晶显示装置进行光学模拟,以证实效果。使用Shintec,Inc.的Master Ver6.08进行光学计算。任何液晶单元、电极、基板、偏振片等都可以是常规液晶显示器所用的那些,所有这些未经改变而使用。所用的液晶材料是LCD Master附带的ZLI-4792。液晶单元具有预倾斜角8°的平行和水平取向,单元间隙为6.5μm,含有具有正介电各向异性的液晶材料,并且液晶延迟(即,厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的积Δn·d)为630nm。所用的偏振膜是LCD Master附带的G1220DU。调节透明膜,使得各波长下的Re和Rth值如表1-1的栏″实施例1-1″所示。光学各向异性层的正面延迟值Re设置为30nm。所用的光源是LCD Master附带的C-光源。这样实施例1-1的液晶显示装置的结构如图1所示。偏振膜1的透过轴2和透明膜13a的面内慢轴14a的交叉角以及偏振膜101的透过轴102和透明膜113a的面内慢轴114a的交叉角分别设置到0°。
<液晶显示装置的漏光和色度>
向实施例1-1的液晶显示装置施加产生最小正面透过率即黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx。结果示于表1。
[实施例2-1~4-1]
根据与实施例1-1所述相同的方法,通过使用LCD Master计算测定液晶显示装置的光学特性,除了设置透明膜的Re和Rth值,使得得到表1-1所列的光学特性。
<测量液晶显示装置的漏光和色度>
向这些液晶显示装置中的每一个施加产生最小正面透过率即黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx。结果示于表1。
[比较例1]
根据与实施例1-1所述相同的方法,通过使用LCD Master计算测定液晶显示装置的光学特性,除了设置透明膜的Re和Rth值,使得得到表1-1所列的光学特性。为与本发明的效果进行比较,比较例1-1中的Re和Rth比Re/Rth设置成对于所有波长450、550和650nm几乎不变。
<测量液晶显示装置的漏光和色度>
向这些液晶显示装置中的每一个施加产生最小正面透过率即黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx。结果示于表1。
表1-1:测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx。
    LCD No.     波长450nm     波长550nm     波长650nm
   Re450(nm)   Rth450(nm)    Re450/Rth450    Re550(nm)   Rth550(nm)    Re550/Rth550    Re650(nm)   Rth650(nm)    Re650/Rth650
    比较例1-1    45   160    0.28    45   160    0.28    45   160    0.28
    实施例1-1    42   164    0.26    45   160    0.28    48   158    0.30
    实施例2-1    35   170    0.21    45   160    0.28    55   157    0.35
    实施例3-1    30   175    0.17    45   160    0.28    60   155    0.39
    实施例4-1    25   180    0.14    45   160    0.28    65   153    0.42
续上表
LCD No.     Re450/Rth450     Re650/Rth650   透过率(%)*1)     Δx*2)
    Re550/Rth550     Re550/Rth550
比较例1-1     1     1     0.033     0.09
实施例1-1     0.91     1.08     0.021     0.08
实施例2-1     0.73     1.25     0.017     0.04
实施例3-1     0.61     1.38     0.01     0.02
实施例4-1     0.49     1.51     0.016     0.05
*1)测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),
*2)Δx:方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移
从表1-1所示结果发现,本发明实施例(实施例1-1~实施例4-1)的任何液晶显示装置其Re/Rth(450nm)是Re/Rth(550nm)的0.49~0.91倍,其Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.08~1.51倍,与比较例1-1相比,在极角=60°下表现出较小黑色水平的透过率和从正面较小的颜色迁移。从表1-1所示结果也应该理解,当Re/Rth(450nm)是Re/Rth(550nm)的0.61倍和Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.38倍时,透过率和颜色迁移都最小。
[实施例5-1]
根据与实施例1-1所述相同的方法测定液晶显示装置的光学特性,除了液晶层的Δn·d设置为1030nm,和正面方向延迟调节到44nm。
<测量液晶显示装置的漏光和色度>
向实施例5-1的液晶显示装置施加产生最小正面透过率即黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx。结果示于表2-1。
[实施例6-1~9-1]
根据与实施例5-1所述相同的方法,通过使用LCD Master计算测定液晶显示装置的光学特性,除了根据实施例5-1所述相似的方法设置透明膜的Re和Rth值,使得得到表1-1所列的光学特性。
<测量液晶显示装置的漏光和色度>
向这些液晶显示装置中的每一个施加产生最小正面透过率即黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx。结果示于表2-1。
[比较例2-1]
根据与实施例5-1所述相同的方法,通过使用LCD Master计算测定液晶显示装置的光学特性,除了根据实施例5-1所述相似的方法设置透明膜的Re和Rth值,使得得到表2-1所列的光学特性。为与本发明的效果进行比较,比较例2-1中的Re和Rth比Re/Rth设置成对于所有波长450、550和650nm几乎不变。
<测量液晶显示装置的漏光和色度>
向这些液晶显示装置中的每一个施加产生最小正面透过率即黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx。结果示于表2-1。
表2-1:测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移Δx
    LCDNo.     波长450nm     波长550nm     波长650nm
   Re450(nm) Rth450(nm)   Re450/Rth450   Re550(nm)   Rth550(nm)   Re550/Rth550   Re650(nm)   Rth650(nm)   Re650/Rth650
    比较例2-1     25     300     0.083     25     300     0.083     25     300     0.08
    实施例5-1     24     307     0.078     25     300     0.083     30     300     0.10
    实施例6-1     23     314     0.073     25     300     0.083     35     290     0.12
    实施例7-1     22     320     0.069     25     300     0.083     40     280     0.14
    实施例8-1     21     327     0.064     25     300     0.083     43     275     0.16
    实施例9-1     20     334     0.060     25     300     0.083     45     280     0.16
续上表
LCD No.     Re450/Rth450     Re650/Rth650   透过率(%)*1)     Δx*2)
    Re550/Rth550     Re550/Rth550
比较例2-1     1     1     0.08     0.13
实施例5-1     0.94     1.20     0.06     0.09
实施例6-1     0.88     1.45     0.04     0.05
实施例7-1     0.83     1.71     0.01     0.01
实施例8-1     0.77     1.88     0.05     0.06
实施例9-1     0.72     1.93     0.07     0.11
*1)测定在方位角=0°,极角=60°方向视角的黑色水平透过率(%),
*2)Δx:方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°方向之间的颜色迁移
从表2-1所示结果发现,本发明实施例(实施例5-1~实施例9-1)的任何液晶显示装置其Re/Rth(450nm)是Re/Rth(550nm)的0.72~0.94倍,其Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.2~1.93倍,与比较例2-1相比,在极角=60°下表现出较小黑色水平的透过率和从正面较小的颜色迁移。从表2-1所示结果也应该理解,当Re/Rth(450nm)是Re/Rth(550nm)的0.83倍和Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.71倍时,透过率和颜色迁移都最小。
[实施例1-2]
[预备实验1]
(延迟增强剂的光谱测量)
测量延迟增强剂(10-trans)、(41-trans)和(29-trans)的UV-可见区(UV-vis)光谱。
每种延迟增强剂溶解在四氢呋喃(不含稳定剂(BHT))中,其浓度调节到10-5mol/dm3。使用测量装置(Hitachi,Ltd.产品)测量这样制备的溶液。结果示于表1-2。
Figure A20058002737700961
                        表1-2
延迟增强剂 最大吸收波长(λmax) 最大吸收下的吸光系数(ε)
    10-trans     220nm     15000
    41-trans     230nm     16000
    29-trans     240nm     20000
(制造酰化纤维素膜)
将以下组合物置于混合槽中,加热下搅拌,溶解各成分,从而制备纤维素乙酸酯溶液。
材料和溶剂组成 外层侧 内层侧
纤维素乙酸酯 取代度2.87酰化度60.9%100重量份 取代度2.75酰化度59.5%100重量份
三苯基磷酸酯(增塑剂) 7.8重量份 7.8重量份
联苯基二苯基磷酸酯(增塑剂) 3.9重量份 3.9重量份
二氯甲烷(第一溶剂) 300重量份 300重量份
甲醇(第二溶剂) 45重量份 45重量份
染料(360FP,Sumika FineChemicals Co.,Ltd.) 0.0009重量份 0.0009重量份
延迟增强剂(41-trans) 1.32重量份 1.32重量份
使用具有2-m-宽,65-m-长的带的浇铸机浇铸得到的浓液。在带上的膜温度冷却到40℃后,膜冷却1分钟,剥离,使用拉幅机在宽度方向拉伸28%,同时用140℃干燥空气吹。使用135℃干燥空气进一步干燥膜20分钟,从而制造残余溶剂含量为0.3wt.%的纤维素乙酸酯支撑体(PK-1)。
得到的支撑体(PK-1)为1,340mm宽和88μm厚。使用偏振光椭圆率测量仪(M-150,JASCO Corporation)测量支撑体,在25℃,55%RH的环境下湿度调节2小时,发现550nm下的延迟值(Re)为45.0nm。550nm下的延迟值(Rth)为160.0nm。
在450nm和650nm下相似测量的延迟值(Re)分别是31nm和59nm。450nm和650nm下测量的延迟值(Rth)分别是171nm和155nm。
在这样制造的支撑体(PK-1)的表面上,在面对带的一侧上,涂布10cc/m2的1.0 N氢氧化钾溶液(溶剂:水/异丙醇/丙二醇=69.2重量份/15重量份/15.8重量份),产品在约40℃下保持30分钟,擦去碱溶液,用纯水清洗产品,使用气刀除去水滴。然后产品在100℃下干燥15秒。测得PK-1与纯水的接触角为42°。
(制造取向层)
在PK-1上(碱处理的表面),使用#16线杆涂布机涂布下述组成的用于形成取向层的28ml/m2涂布液体。用60℃空气干燥涂布的液体60秒,再用90℃空气干燥150秒,从而制造取向层。
用于形成取向层的涂布液体组成
下示的改性的聚乙烯醇 10重量份
371重量份
甲醇 119重量份
戊二醛(交联剂) 0.5重量份
柠檬酸酯(AS3,Sanyo Chemical Co.,Ltd.) 0.35重量份
聚乙烯醇
Figure A20058002737700981
(摩擦)
以20m/min速度供给PK-1,设置摩擦辊(300mm,直径)以远离纵向45°的角进行摩擦,在650rpm下旋转辊摩擦其上形成有取向层的PK-1表面。摩擦辊与PK-1的接触长度设置为18mm。
(形成光学各向异性层)
通过将41.01kg下示的盘状液晶化合物,4.06kg环氧乙烷-改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,Osaka Organic ChemicalIndustry,Ltd.),0.45kg纤维素乙酸酯丁酸酯(CAB531-1,EastmanChemical Company),1.35kg光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy,Ltd.)和0.45kg感光剂(Kayacure DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)溶解进102kg甲基乙基酮中得到涂布液体,再加入0.1kg含氟脂肪族基团的共聚物(Megafac F780,Dainippon Ink and Chemicals,Inc.),使用在与膜供给方向的相同方向以391rpm转速旋转的#3.0线杆涂布机,将溶液连续涂布在其上形成有取向层的PK-1表面上,同时以20m/min供给。
Figure A20058002737700991
在从室温到100℃的连续加热过程中干燥溶剂,在层表面上的空气流速调节到2.5m/sec下,在130℃干燥区将盘状液晶化合物层加热约90秒,从而使盘状液晶化合物取向。将产品转移至80℃干燥区,然后使用UV照射装置(UV灯:输出=160W/cm,发光长度=1.6m)用600mW照度的UV射线照射4秒,同时保持膜表面温度约100℃,进行交联反应,固定盘状液晶化合物的取向。然后将产品冷却到室温,卷取成圆筒状。这样制得卷取的光学补偿膜(KH-1)。
盘状液晶化合物层的表面温度为127℃,此温度下的层粘度为695cp。使用带有加热器的E-型粘度计,通过测量与上述层具有相同组成比的液晶层(没有溶剂),来测定粘度。
切取这样制得的光学补偿膜(KH-1)的一部分,作为样品,测量光学性能。在25℃,55%RH环境下测量光学各向异性层550nm下的延迟值为30.0nm。光学各向异性层中盘状液晶化合物的圆盘面与支撑体表面所成角(倾斜角)在层的深度方向连续变化,平均30°。接下来,仅剥离光学各向异性层,并测量光学各向异性层的分子对称轴的平均方向,发现其与光学补偿膜(KH-1)的纵向成45°。
在偏振片正交尼科尔布置(crossed-Nicol arrangement)下观察得到的光学补偿膜,发现不均匀,但在正面检测到没有不均匀,即使在偏离法线60°角的倾斜视角。
[实施例2-2]
(制造酰化纤维素膜PK-2)
将以下组合物置于混合槽中,加热下搅拌,溶解各成分,从而制备纤维素乙酸酯溶液。
材料和溶剂组成 外层侧 内层侧
纤维素乙酸酯 取代度2.87酰化度60.9%100重量份 取代度2.75酰化度59.5%100重量份
三苯基磷酸酯(增塑剂) 7.8重量份 5.3重量份
联苯基二苯基磷酸酯(增塑剂) 3.9重量份 2.7重量份
二氯甲烷(第一溶剂) 300重量份 300重量份
甲醇(第二溶剂) 45重量份 45重量份
染料(360FP,Sumika FineChemicals Co.,Ltd.) 0.0009重量份 0.0009重量份
延迟增强剂(41-trans) 1.32重量份 -
延迟增强剂(下示) - 4.45重量份
延迟增强剂
Figure A20058002737701001
使用具有2-m-宽,65-m-长的带的浇铸机浇铸得到的浓液。在带上的膜温度冷却到40℃后,膜冷却1分钟,剥离,使用拉幅机在宽度方向拉伸16%,同时用140℃干燥空气吹。使用135℃干燥空气进一步干燥膜20分钟,从而制造残余溶剂含量为0.3wt.%的纤维素乙酸酯支撑体(PK-2)。
得到的支撑体(PK-2)为1,340mm宽和88μm厚。使用偏振光椭圆率测量仪(M-150,JASCO Corporation)测量支撑体,在25℃,55%RH的环境下湿度调节2小时,发现550nm下的延迟值(Re)为40.0nm。550nm下的延迟值(Rth)为200.0nm。
在450nm和650nm下相似测量的延迟值(Re)分别是22nm和58nm。450nm和650nm下测量的延迟值(Rth)分别是225nm和191nm。
与实施例1-2(PK-1)相似,对支撑体进行碱处理,设置取向层,对取向层的表面进行摩擦。
(形成光学各向异性层)
通过将41.01kg下示的盘状液晶化合物、4.06kg环氧乙烷-改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,Osaka Organic ChemicalIndustry,Ltd.)、0.45kg纤维素乙酸酯丁酸酯(CAB531-1,EastmanChemical Company)、1.35kg光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy,Ltd.)和0.45kg感光剂(Kayacure DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)溶解进102kg甲基乙基酮中得到涂布液体,再加入0.1kg含氟脂肪族基团的共聚物(Megafac F780,Dainippon Ink and Chemicals,Inc.),使用在与膜供给方向的相同方向以391rpm转速旋转的#3.4线杆涂布机,将溶液连续涂布在其上形成有取向层的PK-1表面上,同时以20m/min供给。
Figure A20058002737701011
在从室温到100℃的连续加热过程中干燥溶剂,在层表面上的空气流速调节到2.5m/sec下,在130℃干燥区将盘状液晶化合物层加热约90秒,从而使盘状液晶化合物取向。将产品转移至80℃干燥区,然后使用UV照射装置(UV灯:输出=160W/cm,发光长度=1.6m)用600mW照度的UV射线照射4秒,同时保持膜表面温度约80℃,进行交联反应,使盘状液晶化合物固定取向。然后将产品冷却到室温,卷取成圆筒状。这样制得卷取的光学补偿膜(KH-2)。
盘状液晶化合物层的表面温度为127℃,此温度下的层粘度为695cp。使用带有加热器的E-型粘度计,通过测量与上述层具有相同组成比的液晶层(没有溶剂),来测定粘度。
切取这样制得的光学补偿膜(KH-2)的一部分,作为样品,测量光学性能。在25℃,55%RH环境下测量光学各向异性层550nm下的延迟值为36.0nm。光学各向异性层中盘状液晶化合物的圆盘面与支撑体表面所成角(倾斜角)在层的深度方向连续变化,平均32°。接下来,仅剥离光学各向异性层,并测量光学各向异性层的分子对称轴的平均方向,发现其与光学补偿膜(KH-1)的纵向成45°。
在偏振片正交尼科尔布置下观察得到的光学补偿膜,发现不均匀,但在正面检测到没有不均匀,即使在偏离法线60°角的倾斜视角。
[实施例3-2]
(制造酰化纤维素膜PK-3)
将以下组合物置于混合槽中,加热下搅拌,溶解各成分,从而制备纤维素乙酸酯溶液。
材料和溶剂组成 外层侧 内层侧
纤维素乙酸酯 取代度2.87酰化度60.9%100重量份 取代度2.75酰化度58%100重量份
三苯基磷酸酯(增塑剂) 7.8重量份 5.3重量份
联苯基二苯基磷酸酯(增塑剂) 3.9重量份 2.7重量份
二氯甲烷(第一溶剂) 300重量份 300重量份
甲醇(第二溶剂) 45重量份 45重量份
染料(360FP,Sumika FineChemicals Co.,Ltd.) 0.0009重量份 0.0009重量份
延迟增强剂(10-trans) 1.32重量份 3.34重量份
与实施例1-2(PK-1)相似地制造酰化纤维素膜(PK-3)。
得到的支撑体(PK-3)为1,340mm宽和88μm厚。使用偏振光椭圆率测量仪(M-150,JASCO Corporation)测量支撑体,在25℃,55%RH的环境下湿度调节2小时,发现550nm下的延迟值(Re)为45.0nm。550nm下的延迟值(Rth)为160.0nm。
在450nm和650nm下类似地测量的延迟值(Re)分别是42nm和48nm。450nm和650nm下测量的延迟值(Rth)分别是164nm和158nm。
与实施例1-2(PK-1)相似,对支撑体进行碱处理,设置取向层,对取向层的表面进行摩擦,通过涂布在其上形成光学各向异性层,从而制造光学补偿膜(KH-3)。
[实施例4-2]
(制造酰化纤维素膜PK-4)
将以下组合物置于混合槽中,加热下搅拌,溶解各成分,从而制备纤维素乙酸酯溶液。
材料和溶剂组成 外层侧 内层侧
纤维素乙酸酯 取代度2.87酰化度60.9%100重量份 取代度2.64酰化度58.0%100重量份
三苯基磷酸酯(增塑剂) 7.8重量份 5.3重量份
联苯基二苯基磷酸酯(增塑剂) 3.9重量份 2.7重量份
二氯甲烷(第一溶剂) 300重量份 300重量份
甲醇(第二溶剂) 45重量份 45重量份
染料(360FP,Sumika FineChemicals Co.,Ltd.) 0.0009重量份 0.0009重量份
延迟增强剂(10-trans) 3.32重量份 1.35重量份
延迟增强剂(下示) - 4.65重量份
延迟增强剂
Figure A20058002737701031
与实施例1-2(PK-1)相似地制造酰化纤维素膜(PK-4)。
得到的支撑体(PK-4)为1,340mm宽和88μm厚。使用偏振光椭圆率测量仪(M-150,JASCO Corporation)测量支撑体,在25℃,55%RH的环境下湿度调节2小时,发现550nm下的延迟值(Re)为25.0nm。550nm下的延迟值(Rth)为300.0nm。
在450nm和650nm下相似测量的延迟值(Re)分别是22nm和40nm。450nm和650nm下测量的延迟值(Rth)分别是320nm和280nm。
与实施例2-2(PK-2)相似,对支撑体进行碱处理,设置取向层,对取向层的表面进行摩擦,通过涂布在其上形成光学各向异性层,从而制造光学补偿膜(KH-4)。
[实施例5-2]
<制造偏振片>
在拉伸的聚乙烯醇膜上吸收碘,从而制造偏振膜,在其一个表面上使用聚乙烯醇基粘合剂粘合实施例1-2制造的光学补偿膜(KH-01)。排列偏振膜,使得其透过轴与光学补偿膜(KH-01)的慢轴平行。
皂化市售纤维素三乙酸酯膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo FilmCo.,Ltd.),使用聚乙烯醇基粘合剂粘合在偏振膜的相反表面上。这样制得偏振片。
<液晶显示装置的安装评价>
(制造弯曲取向的液晶单元)
在其上形成有电极的玻璃基板上,设置聚酰胺膜作为取向层,摩擦取向层的表面。将这样得到的两块玻璃相对放置,使得摩擦方向平行,设置单元间隙为4.6μm。将Δn为0.1396的液晶化合物(ZLI1132,Merck)注入间隙,从而制造弯曲取向的液晶单元。
将制得的两块偏振片粘合到弯曲取向的液晶单元,将其夹在之间。排列每个偏振片,使得其光学各向异性层面对每个液晶单元基板,液晶单元的摩擦方向和光学各向异性层的摩擦方向反平行。
向液晶单元施加55-Hz矩形波电压,设置白色水平为2V和黑色水平为5V,从而实现正常白色模式。向液晶单元施加能够最小化正面透过率或黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°和方位角=180°,极角=60°之间的颜色迁移Δx。结果示于表2-2。现在假设透过率比(白色水平显示/黑色水平显示)作为对比度,使用测量装置(EZ-Contrast160D,ELDIM制造)测量从黑色水平显示(L1)到白色水平显示(L8)的8阶段视角。结果示于表2-2。
[实施例6-2]
<制造偏振片>
在拉伸的聚乙烯醇膜上吸收碘,从而制造偏振膜,在其一个表面上使用聚乙烯醇基粘合剂粘合实施例2-2制造的光学补偿膜(KH-02)。排列偏振膜,使得其透过轴与光学补偿膜(KH-02)的慢轴平行。
皂化市售纤维素三乙酸酯膜(Fuitac TD80UF,Fuji Photo FilmCo.,Ltd.),使用聚乙烯醇基粘合剂粘合在偏振膜的相反表面上。这样制得偏振片。
<液晶显示装置的安装评价>
(制造弯曲取向的液晶单元)
在其上形成有电极的玻璃基板上,设置聚酰胺膜作为取向层,摩擦取向层的表面。将这样得到的两块玻璃相对放置,使得摩擦方向平行,设置单元间隙为6.3μm。将Δn为0.1396的液晶化合物(ZLI1132,Merck)注入间隙,从而制造弯曲取向的液晶单元。
将制得的两块偏振片粘合到弯曲取向的液晶单元,将其夹在之间。排列每个偏振片,使得其光学各向异性层面对每个液晶单元基板,液晶单元的摩擦方向和光学各向异性层的摩擦方向反平行。
向液晶单元施加55-Hz矩形波电压,设置白色水平为2V和黑色水平为7V,从而实现正常白色模式。向液晶单元施加能够最小化正面透过率或黑色水平电压的电压,测定在方位角=0°,极角=60°的黑色水平透过率(%),以及方位角=0°,极角=60°和方位角=180°,极角=60°之间的颜色迁移Δx。结果示于表2-2。现在假设透过率比(白色水平显示/黑色水平显示)作为对比度,使用测量装置(EZ-Contrast160D,ELDIM制造)测量从黑色水平显示(L1)到白色水平显示(L8)的8阶段视角。结果示于表2-2。
表2-2
   Re/Rth  A/B  C/B 透过率   颜色迁移
   A:450nm     B:550nm     C:650nm
实施例5-2    0.18     0.28     0.38  0.64  1.36   0.04     0.05
实施例6-2    0.10     0.20     0.30  0.50  1.50   0.016     0.05
(注)
透过率:在方位角=0°,极角=60°视角的黑色水平透过率(%),
颜色迁移:方位角=0°,极角=60°方向和方位角=180°,极角=60°之间观察的颜色迁移
从表1-2所示结果可以理解,本发明所有液晶显示装置其比Re/Rth(450nm)是Re/Rth(550nm)的0.49~0.91倍,其Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.08~1.51倍(实施例1-2~实施例4-2),与比较例1-2相比,在极角=60°下表现出较小黑色水平的透过率和从正面较小的颜色迁移。从表2-2所示结果也应该理解,当Re/Rth(450nm)是Re/Rth(550nm)的0.61倍和Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.38倍时,透过率和颜色迁移都最小。
表3-2
液晶显示装置 视角(确保对比度比为10或更大并且不会使黑色侧灰度反转的范围)
    上     下     左/右
实施例5-2     80°     80°     80°
实施例6-2     80°     80°     80°
(注)
黑色侧灰度反转:L1和L2之间反转
                         工业实用性
基于本发明人广泛研究的结果,完成了本发明,通过适当地选择材料和制造方法,使用具有透明膜的光学补偿膜,几乎在全部波长内可以实现液晶单元(尤其是OCB-模式液晶单元)的视角补偿,其中所述透明膜的面内延迟和厚度方向的延迟波长分散独立地控制到光学最优值。因此,本发明的液晶显示装置减轻了黑色状态时倾斜方向的漏光,并且明显改善了视角依赖性对比度。本发明的液晶显示装置几乎在全部可见光范围内可以抑制黑色状态时倾斜方向的漏光,并极大地改善黑色状态时的视角依赖性颜色迁移,而这在现有技术中是个难题。
相关申请的交叉参考
本申请要求在2004年8月13日提交的日本专利申请No.2004-235974和在2004年9月17日提交的日本专利申请No.2004-272531的优先权。

Claims (15)

1.一种至少在一个方向拉伸的酰化纤维素膜,其中在膜厚度方向纤维素酰化物的取代度在2.00~3.00内变化0.05或更大。
2.如权利要求1所述的酰化纤维素膜,其还包括延迟增强剂。
3.如权利要求1或2所述的酰化纤维素膜,其光学各向异性满足下式(I)、(II)和(III):
(I)0.40<{Re/Rth(450)}/{Re/Rth(550)}<0.95;
(II)1.05<{Re/Rth(650)}/{Re/Rth(550)}<1.93;和
(III)70nm<Rth(550)<400nm,
其中,Re/Rth(450)是在450nm下测量的面内延迟值/在450nm下测量的厚度方向延迟值的比;Re/Rth(550)是在550nm下测量的面内延迟值/在550nm下测量的厚度方向延迟值的比;Re/Rth(650)是在650nm下测量的面内延迟值/在650nm下测量的厚度方向延迟值的比;并且Rth(550)是在550nm下测量的厚度方向延迟值。
4.如权利要求1~3任一项所述的酰化纤维素膜,其通过共浇铸两层或更多层形成,其中在一层中含有的纤维素酰化物的取代度和在其他层中含有的纤维素酰化物的取代度相差0.05或更大。
5.一种光学补偿膜,其包括
至少在一个方向拉伸的酰化纤维素膜,其中在膜厚度方向纤维素酰化物的取代度在2.00~3.00内变化0.05或更大;和
由包括液晶化合物的组合物形成并具有面内光学各向异性的光学各向异性层,其中液晶化合物的分子固定在取向态,
其中液晶化合物的分子对称轴在酰化纤维素膜侧的界面处的平均取向方向在酰化纤维素膜面上的正投影方向与酰化纤维素膜的面内慢轴成45°。
6.一种光学补偿膜,其包括
透明膜,该透明膜在450nm下的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍,650nm下的Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍,550nm下的Rth为70nm~400nm,其中″Re″是面内延迟,″Rth″是厚度方向延迟;和
由包括液晶化合物的组合物形成并具有面内光学各向异性的光学各向异性层,其中液晶化合物的分子固定在取向态,
其中液晶化合物的分子对称轴在透明膜侧的界面处的平均取向方向在透明膜面上的正投影方向与透明膜的面内慢轴成45°。
7.如权利要求5或6所述的光学补偿膜,其中液晶化合物是盘状液晶化合物。
8.一种偏振片,其包括偏振膜和如权利要求1~4任一项所述的酰化纤维素膜。
9.一种偏振片,其包括偏振膜和如权利要求5~7任一项所述的光学补偿膜。
10.一种液晶显示装置,其包括液晶单元和如权利要求8或9所述的至少一个偏振片。
11.一种液晶显示装置,其包括:
液晶单元,该液晶单元包括至少一个基板上形成有电极的一对基板和置于一对基板间的包括向列液晶材料的液晶层,在非驱动态时,液晶分子的取向几乎与一对基板的表面平行,且具有厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的积Δn·d;
在其间放置液晶单元的第一和第二偏振膜;和
在液晶单元和第一和第二偏振膜中的至少一个之间配置的透明膜,
所述透明膜在450nm下的Re和Rth的比Re/Rth(450nm)是550nm下的Re/Rth(550nm)的0.4~0.95倍,650nm下的Re/Rth(650nm)是Re/Rth(550nm)的1.05~1.93倍,550nm下的Rth为70nm~400nm,其中″Re″是面内延迟,″Rth″是厚度方向延迟。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置,其还包括在透明膜和液晶单元之间的至少一个光学各向异性层,该光学各向异性层由包括液晶化合物的组合物形成,其中液晶化合物的分子固定在取向态,
其中液晶化合物的分子对称轴在透明膜侧的界面处的平均取向方向在透明膜面上的正投影方向与透明膜的面内慢轴成45°。
13.如权利要求12所述的液晶显示装置,其中所述液晶化合物是盘状液晶化合物。
14.如权利要求10~13任一项所述的液晶显示装置,其中所述液晶单元包括使用弯曲取向模式的液晶层。
15.如权利要求10~13任一项所述的液晶显示装置,其中所述液晶单元使用VA模式或OCB模式。
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