CN101171535A - 光学补偿片、偏振片和液晶显示装置 - Google Patents
光学补偿片、偏振片和液晶显示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101171535A CN101171535A CNA2006800158767A CN200680015876A CN101171535A CN 101171535 A CN101171535 A CN 101171535A CN A2006800158767 A CNA2006800158767 A CN A2006800158767A CN 200680015876 A CN200680015876 A CN 200680015876A CN 101171535 A CN101171535 A CN 101171535A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- liquid crystal
- layer
- compensating gage
- cyclic olefin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
本发明的目的是提供一种光学补偿片,其具有光学特性的变化随环境温度/湿度的变化很小,并且具有面内延迟Re和厚度方向延迟Rth的高的设计自由度,并且本发明提供一种具有这种优异的光学补偿片的偏振片和液晶显示装置。光学补偿片的特征在于通过在包含环状烯烃的加成聚合物的基底膜上层合光学各向异性层。本发明还提供包含起偏器和两片布置在其相对侧的保护膜的偏振片,其特征在于所述保护膜中至少一片是所述光学补偿片。本发明还提供特征在于使用至少一片所述偏振片的液晶显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及光学补偿片、偏振片和液晶显示装置。更具体地说,本发明涉及包含基于环状烯烃的加成聚合物作为基膜的光学补偿片。
背景技术
偏振片典型地通过在由取向并吸附到聚乙烯醇上的碘或二色性染料形成的偏振膜两侧上粘接作为保护膜的主要由三乙酸纤维素形成的膜来制备。三乙酸纤维素具有在刚性、阻燃性和光学各向同性(低延迟值)方面高的特征,并且广泛用于上述偏振片保护膜。液晶显示装置由偏振片和液晶元件形成。当今,作为液晶显示装置主流的TN-模式TFT液晶显示装置通过在偏振片和液晶元件之间插入光学补偿片实现了高的显示可见度,如JP-A-8-50206中所述。但是,乙酸纤维素因为具有高的吸水或渗水性并因此导致光学补偿性质的变化或者起偏器的劣化而是不利的。此外,TN液晶显示装置因为它们在打开电源后随着时间消逝在屏幕四边上表现出漏光而是不利的。另外,VA-模式液晶显示装置因为它们在打开电源后随着时间消逝在屏幕四边上表现出漏光而是不利的。
环状聚烯烃膜已经以在三乙酸纤维素膜的吸湿性或透湿性方面的改善并且随环境温度和湿度的变化光学特性表现出很小变化而著称,并且该环状聚烯烃膜已经使用热熔成膜方法或溶液成膜方法作为用于偏振片和液晶显示装置的膜而开发。专利文献1公开了包含层合在由基于环状烯烃的开环聚合产物而形成的基膜上的光学各向异性层的光学补偿片。但是,该基于开环聚合物的聚烯烃膜趋向于在面内延迟和厚度方向的延迟方面都是低的,并因此在不拉伸时是光学各向同性的,但是在拉伸时面内延迟和厚度方向的延迟都是趋向于上升。因此,该基于开环聚合物的聚烯烃膜只允许简单的光学补偿。因此,甚至当该基于开环聚合物的聚烯烃膜结合光学各向异性层来制备光学补偿片时,所得的光学补偿片在光学特性如面内延迟和厚度方向延迟的设计方面具有有限的自由度。因此,该基于开环聚合物的聚烯烃膜不适合用于TN液晶显示装置或OCB液晶显示装置的视角改善。
[专利文献1]JP-A-2004-246338
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种光学补偿片,其光学特性随环境温度和湿度的变化很小并且其具有面内延迟Re和厚度方向延迟Rth的高的设计自由度。本发明的另一个目的是提供一种具有这种优异的光学补偿片的偏振片和液晶显示装置。
解决问题的方法
本发明人进行了广泛的研究。结果发现当使用基于环状烯烃的加成聚合物作为构成光学补偿片的基膜的聚合物时,可以自由地控制面内延迟和厚度方向延迟,从而可以设计适于各种模式液晶显示装置的光学补偿片。通过改变包含基于环状烯烃的加成聚合物的基膜中的基于环状烯烃的加成聚合物的结构或者拉伸该基膜,可以得到具有各种光学特性的基膜如光学各向同性的基膜和具有很大光学各向异性的基膜。特别是可以得到迄今难以制备的相对于面内延迟厚度方向延迟是很大的基膜。因此,成功地提高了结合了光学各向异性层的光学补偿片的光学特性的设计自由度。
本发明涉及下面的部分。
(1)一种光学补偿片,其包含:
层合在包含基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上的光学各向异性层。
(2)如上面(1)中所述的光学补偿片,
其中所述基于环状烯烃的加成聚合物是包含至少一个由下面通式(I)代表的重复单元和至少一个由下面通式(II)代表的环状重复单元的共聚物:
通式(I)
通式(II)
其中m代表0-4的整数;
R1-R4每个代表氢原子或C1-C10烃基;和
X1-X2和Y1-Y2每个代表氢原子、C1-C10烃基、卤素原子、由卤素原子取代的C1-C10烃基、-(CH2)nCOOR11、-(CH2)nOOCR12、-(CH2)nNCO、-(CH2)nNO2、-(CH2)nCN、-(CH2)nCONR13R14、-(CH2)nNR13R14、-(CH2)nOCOZ、-(CH2)nOZ、-(CH2)nW或者由X1和Y1或者X2和Y2形成(-CO)2O或(-CO)2NR15,其中R11、R12、R13、R14和R15每个代表C1-C20烃基,Z代表烃基或者由卤素取代的烃基,W代表SiR16 pD3-p,其中R16代表C1-C10烃基,D代表卤素原子、-OCOR16或-OR16并且p代表0-3的整数,并且n代表0-10的整数。
(3)如上面(1)中所述的光学补偿片,
其中所述基于环状烯烃的加成聚合物是包含一种由通式(II)代表的重复单元的聚合物或者是包含至少两种由通式(II)代表的环状重复单元的共聚物。
(4)如上面(3)中所述的光学补偿片,
其中所述光学补偿片的厚度方向延迟Rth满足下面的表达式:
40nm≤Rth(630)≤300nm
其中Rth(λ)表示在波长λnm下测量的Rth。
(5)如上面(1)-(4)任何一项中所述的光学补偿片,
其中所述基膜包含以0.01-0.3质量%的比例结合在其中的初级颗粒粒径为1nm-20μm的粒状材料。
(6)如上面(1)-(5)任何一项中所述的光学补偿片,
其中所述光学各向异性层包括盘状液晶层。
(7)如上面(1)-(5)任何一项中所述的光学补偿片,
其中所述光学各向异性层包括棒状液晶层。
(8)如上面(1)-(5)任何一项中所述的光学补偿片,
其中所述光学各向异性层包括聚合物膜。
(9)如上面(8)中所述的光学补偿片,
其中构成所述光学各向异性层的聚合物膜包含选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚芳醚酮中的至少一种聚合物材料。
(10)如上面(1)-(9)任何一项中所述的光学补偿片,
其中包含所述基于环状烯烃的加成聚合物的基膜通过以下的步骤来形成:在环形的金属载体上流铸作为起始原材料的溶液的步骤,干燥所述溶液直至残留挥发度达到5-60质量%的步骤,在0.25N/cm或更小的剥离阻力下从金属载体上剥离干的溶液的步骤,和干燥并且缠绕剥离的溶液,其中所述溶液包含10-35质量%的基于环状烯烃的加成聚合物和作为主要溶剂的氟基有机溶剂。
(11)如上面(10)中所述的光学补偿片,
其中所述氟基有机溶剂包含50质量%或更多的二氯甲烷,并且在20-100℃下溶解所述基于环状烯烃的加成聚合物来制备所述溶液。
(12)如上面(10)或(11)中所述的光学补偿片,
其中所述溶液包含相对于每100质量份的基于环状烯烃的加成聚合物为3-100质量份的基于环状烯烃的加成聚合物的不良溶剂。
(13)如上面(12)中所述的光学补偿片,
其中所述不良溶剂包括沸点为120℃或更低的醇。
(14)如上面(1)-(9)任何一项中所述的光学补偿片,
其中所述包含基于环状烯烃的加成聚合物的基膜包含0.05-3质量%的表面活性剂。
(15)一种偏振片,其包含:
起偏器;和
两片布置在其各自侧上的保护膜,
其中所述两片保护膜中至少一片是如上面(1)-(14)任何一项中所述的光学补偿片。
(16)一种液晶显示装置,其包含至少一片如上面(15)中所述的偏振片。
该液晶显示装置优选是下面形式中的任一种。
(17)一种如上面(16)中所述的TN-模式液晶显示装置,
其中构成结合在所述液晶显示装置中的偏振片的两片保护膜中至少一片表现出15nm或更小的面内延迟Re(630)和不小于40nm至不大于120nm的厚度方向延迟Rth(630),并且在其上面层合盘状液晶层。
(18)一种如上面(16)中所述的VA模式的VA液晶显示装置,
其中构成结合在所述液晶显示装置中的偏振片的两片保护膜中至少一片表现出15nm或更小的面内延迟Re(630)和不小于120nm至不大于300nm的厚度方向延迟Rth(630),并且在其上面层合棒状液晶层。
(19)一种如上面(16)中所述的OCB模式的OCB液晶显示装置,
其中构成结合在所述液晶显示装置中的偏振片的两片保护膜中至少一片表现出不小于30nm至不大于70nm的面内延迟Re(630)和不小于120nm至不大于300nm的厚度方向延迟Rth(630),并且在其上面层合盘状液晶层。
Re(λ)和Rth(λ)分别是在波长λnm下测量的Re和Rth。
本发明的优点
根据本发明,可以获得光学特性的变化随环境温度和湿度变化很小并且具有面内延迟Re和厚度方向延迟Rth的高的设计自由度的光学补偿片。还可以获得具有这种优异的光学补偿片的偏振片和液晶显示装置。
根据本发明,通过调节包含基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的光学特性,可以制备出适于各种模式例如TN、VA、OCB和IPS模式的液晶显示装置的具有光学补偿能力的光学补偿片和偏振片。
本发明的液晶显示装置随着时间消逝表现出很小的漏光或者没有漏光。
具体实施方式
下文将进一步说明本发明。
[由基于环状烯烃的加成聚合物形成的基膜]
(基于环状烯烃的加成聚合物)
基于环状烯烃的加成聚合物的实例包括(1)降冰片烯基聚合物、(2)单环状烯烃聚合物、(3)环状共轭聚合物、(4)乙烯基-脂环烃聚合物、和聚合物(1)-(4)的氢化物。从光学特性、耐热性、机械强度等角度,这些聚合物中优选的是降冰片烯基聚合物、其氢化物、乙烯基-脂环烃聚合物、其氢化物等。
优选用于本发明的聚合物是包含至少一个由下面通式(I)代表的重复单元和至少一个由下面通式(II)代表的环状重复单元的降冰片烯基加成(共)聚合物。
通式(I)
通式(II)
其中m代表0-4的整数;R1-R4每个代表氢原子或C1-C10烃基;和X1-X2和Y1-Y2每个代表氢原子、C1-C10烃基、卤素原子、由卤素原子取代的C1-C10烃基、-(CH2)nCOOR11、-(CH2)nOOCR12、-(CH2)nNCO、-(CH2)nNO2、-(CH2)nCN、-(CH2)nCONR13R14、-(CH2)nNR13R14、-(CH2)nOCOZ、-(CH2)nOZ、-(CH2)nW或者由X1和Y1或者X2和Y2形成(-CO)2O或(-CO)2NR15,其中R11、R12、R13、R14和R15每个代表C1-C20烃基,Z代表烃基(优选具有1-10个碳原子)或者由卤素取代的烃基(优选具有1-10个碳原子),W代表SiR16 pD3-p(其中R16代表C1-C10烃基,D代表卤素原子、-OCOR16或-OR16,和p代表0-3的整数),和n代表0-10的整数。
在JP-A-10-7732、JP-T-2002-504184、WO2004/070463A1等中公开了降冰片烯基加成(共)聚合物。这些降冰片烯基加成(共)聚合物通过降冰片烯基多环不饱和化合物的加成聚合或者通过降冰片烯基多环不饱和化合物与共轭二烯如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和异戊二烯、非共轭二烯如亚乙基降冰片烯或者化合物如丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酐、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙酸乙烯酯和氯乙烯的加成聚合来制备。这种降冰片烯基加成(共)聚合物可以以商标“Apel”从Mitsui Chemicals公司商购。Apel等级包括具有不同玻璃化转变温度(Tg),例如APL8008T(Tg:70℃)、APL6013T(Tg:125℃)、APL6015T(Tg:145℃)的那些产品。此外,粒状降冰片烯基加成(共)聚合物可以以商标TOPAS8007、TOPAS6013、TOPAS6015等从Polyplastics有限公司商购。
在本发明的降冰片烯基加成(共)聚合物中,由通式(I)代表的重复单元与由通式(II)代表的环状重复单元的摩尔比为0∶100-90∶10,优选0∶100-70∶30。
更优选本发明的降冰片烯基加成(共)聚合物是包含至少一种由通式(II)代表的环状重复单元的聚合物或者包含至少两种由通式(II)代表的环状重复单元的共聚物。在本发明的降冰片烯基加成(共)聚合物是包含至少两种由通式(II)代表的环状重复单元的共聚物的情况中,优选X2和/或Y2取代基之一是亲水基团或者具有高极性的基团,而另一个基团是疏水基团或者具有低极性的基团。这种布置发挥了控制膜的亲水性或渗水性的作用。
此外,通过修饰本发明的基于环状烯烃的加成聚合物的结构或者拉伸基膜,可以得到具有各种光学特性的基膜如光学各向同性膜和具有很大光学各向异性的基膜。特别是可以得到迄今难以制备的相对于面内延迟厚度方向延迟很大的基膜。有些详细地说,如果进行降冰片烯基加成(共)聚合物结构的修饰,优选通过降低通式(I)的重复单元的比例并且提高通式(II)的重复单元的比例来进行。如果进行基膜的拉伸,可以通过用于酰化纤维素膜的方法,例如拉幅机拉伸来进行。通过适当地改变拉伸比,可以得到所需的光学特性。
(添加剂)
可以根据在各种制备过程中的用途向本发明的基于环状烯烃的加成聚合物溶液中添加各种添加剂(例如防止劣化剂、紫外线吸收剂、延迟(光学各向异性)控制剂、颗粒、剥离促进剂、红外线吸收剂等),并且其可以是固态或者油态。即,这些添加剂在熔点或沸点方面没有特别限制。例如,所用的添加剂可以是在高于20℃和低于20℃下的紫外线吸收材料的混合物或者在相同温度下的防止劣化剂的混合物。另外,例如在日本专利申请公开第2001-194522号中公开了红外线吸收染料。可以在浓液制造过程中间或者在浓液制造过程最后步骤中加入添加剂。只要添加剂作用良好,添加剂的添加量没有特别限制。如果包含基于环状烯烃的加成聚合物的基膜(下文也称作基于环状烯烃的加成聚合物,或者环状聚烯烃的基膜)是多层的,每层中的添加剂种类和用量可以改变。
(防止劣化剂)
可以向本发明的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜中加入防止劣化(氧化)剂,例如基于酚或者基于对苯二酚的抗氧化剂,例如2,6-叔丁基-4-甲基酚、4,4′-硫代二(6-叔丁基-3-甲基酚)、1,1′-二(4-羟基苯基)环己烷、2,2′-亚甲基二(4-乙基-6-叔丁基酚)、2,5-二叔丁基对苯二酚、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(pentaerytrityl)等。另外,优选添加磷基抗氧化剂例如三(4-甲氧基-3,5-二苯基)亚磷酸盐、三(壬基苯基)亚磷酸盐、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸盐、二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇亚磷酸酯、二(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇亚磷酸酯等。抗氧化剂的添加量相对100质量份基于环状烯烃的加成聚合物优选为0.05-5.0质量份。
(紫外线吸收剂)
为了防止偏振片或液晶劣化,紫外线吸收剂优选用于基于环状烯烃的加成聚合物的基膜。从液晶显示装置性能的角度,优选紫外线吸收剂具有高的吸收波长小于370nm的紫外线的能力和低的吸收波长大于400nm的可见光的能力。优选用于本发明的紫外线吸收剂的实例可以包括受阻酚基化合物、羟二苯甲酮基化合物、苯并三唑基化合物、水杨酸酯基化合物、二苯甲酮基化合物、氰基丙烯酸酯基化合物、镍配合物基化合物等。受阻酚基化合物的实例可以包括2,6-二叔丁基-对crezole、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N′-六亚甲基二(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-异氰尿酸酯等。苯并三唑基化合物的实例可以包括2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2,2-亚甲基二(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚)、(2,4-二-(正oxtyl硫代)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺)-1,3,5-三嗪、二[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三乙二醇酯、N,N′-六亚甲基二(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺(hydroxyhydrocinamide))、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、(2(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基苯基)-5-氯苯并三唑、(2(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基苯基)-5-氯苯并三唑、2,6-二叔丁基-对crezole、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯等。紫外线吸收剂的添加量相对于基于环状烯烃的加成聚合物优选为1ppm-1.0%,更优选10-1000ppm质量比。
(消光剂)
在本发明中,为了在处理基于环状烯烃的加成聚合物的制造的基膜时防止发生刮痕或者防止使可转移性劣化,优选添加颗粒(消光剂)。消光剂的实例可以包括优选无机化合物如含硅化合物、二氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化钡、氧化锆、氧化锶、氧化锑、氧化锡、锡-锑氧化物、碳酸钙、滑石、粘土、烧结的硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、磷酸钙等。其中,消光剂更优选是含硅的无机化合物或氧化锆,特别优选二氧化硅,因为它能降低膜的雾度。二氧化硅颗粒的实例可以包括Aerosil R972、R974、R812、200、300、R202、OX50、Tr600等(可从NIPPON AEROSIL有限公司获得)。
为了抑制雾度至低的水平,这种消光剂的初级平均粒径优选为1nm-20μm,更优选1nm-10μm,再更优选2nm-1μm,并且特别优选5nm-0.5μm。可以使用透射电子显微镜测量消光剂的初级平均粒径。购买的颗粒经常聚集,并且优选在使用前通过已知的方法分散这种购买的颗粒。分散颗粒,使得次级平均粒径优选为0.1-1.5μm,更优选0.2-1.0μm。结合在基于环状烯烃的加成聚合物中的消光剂的量优选为0.01-0.3质量%,更优选0.05-0.15质量%,再更优选0.08-0.08质量%。
添加了颗粒的环状聚烯烃膜的雾度范围优选为2.0%,更优选小于1.2%,再更优选小于0.5%。添加了颗粒的环状聚烯烃膜的动摩擦系数优选小于0.8,特别优选小于0.5。
动摩擦系数可以根据由JIS或ASTM指定的方法使用钢球测量。可以使用1001DP型雾度计(可从Nippon Denshoku Industries有限公司获得)测量雾度。
(剥离剂)
当从环形金属载体上剥离基于环状烯烃的加成聚合物时,如果需要为了降低剥离负载(剥离阻力)并且防止膜在成膜方向上不规则地被拉伸,可以在浓液中添加表面活性剂。
优选用于降低基于环状烯烃的加成聚合物的剥离阻力的表面活性剂可以包括例如磷酸酯基表面活性剂、羧酸或羧酸盐基表面活性剂、磺酸或磺酸盐基表面活性剂、硫酸酯基表面活性剂等。
RZ-1C8H17O-P(=O)-(OH)2
RZ-2C12H25O-P(=O)-(OK)2
RZ-3C12H25OCH2CH2O-P(=O)-(OK)2
RZ-4C15H31(OCH2CH2)5O-P(=O)-(OK)2
RZ-5{C12H25O(CH2CH2O)5}2-P(=O)-OH
RZ-6{C18H35(OCH2CH2)8O}2-P(=O)-ONH4
RZ-7(t-C4H9)3-C6H2-OCH2CH2O-P(=O)-(OK)2
RZ-8(异-C9H19-C6H4-O-(CH2CH2O)5-P(=O)-(OK)(OH)
RZ-9C12H25SO3Na
RZ-10C12H25OSO3Na
RZ-11C17H33COOH
RZ-12C17H33COOHN(CH2CH2OH)3
RZ-13异-C8Hn17-C6H4-O-(CH2CH2O)3-(CH2)2SO3Na
RZ-14(异-C9H19)2-C6H3-O-(CH2CH2O)3-(CH2)4SO3Na
RZ-15三异丙基萘磺酸钠
RZ-16三叔丁基萘磺酸钠
RZ-17C17H33CON(CH3)CH2CH2SO3Na
RZ-18C12H25-C6H4SO3-NH4
表面活性剂的添加量相对于环状聚烯烃优选为0.005-5质量%,更优选0.01-2质量%,最优选0.05-5质量%。
具有氟原子的聚合物,例如具有全氟烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的单体的聚合物可以优选用作优选用来降低基于环状烯烃的加成聚合物膜的剥离阻力。下面将说明具有氟原子的聚合物作为剥离剂(也称作本发明的含氟聚合物)。本发明的含氟聚合物的实例可以包括如在JP-A-2001-269564中公开的聚合物。通过聚合作为基本组分的包含含氟代烷基的烯键式不饱和单体(单体A)的单体获得的聚合物优选用作所述具有氟原子的聚合物。该聚合物涉及的含氟代烷基的烯键式不饱和单体(单体A)没有特别限制,只要所述单体是分子中包含烯键式不饱和基团和氟代烷基的化合物。单体A优选包含丙烯酸酯基团及其类似基团,具体地说由下面通式(III)表示的氟代(甲基(mat))丙烯酸酯类。此处,(甲基)丙烯酸酯类一般性指甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、氟代丙烯酸酯和氯代丙烯酸酯。
通式(III)
CH2=C(R1)-COO-(X)n-Rf
在通式(III)中,Rf代表具有1-20个碳原子的全氟烷基、或者部分氟代的烷基。Rf可以是直链或分支的,并且在其主链上可以具有包含氧原子和/或氮原子的官能团。R1代表H、氟代烷基、Cl或F,X代表二价连接基团,并且n代表大于0的整数。
全氟烷基Rf中碳原子的数量优选为1-18,更优选4-18,再更优选6-14,最优选6-12个。部分氟代的烷基优选部分具有全氟烷基。全氟烷基中碳原子的数量优选与上面提到的范围相同。另外,主链中包含氧原子的官能团的实例可以包括-SO2-、-C(=O)-等,并且主链中包含氮原子的官能团的实例可以包括-NH-、-N(CH3)-、-N(C2H5)-、-N(C3H7)-等。
用于R1的氟代烷基可以是未取代的烷基、全氟烷基和部分氟代的烷基中的任一种。优选地,用于R1的氟代烷基是未取代的烷基或部分氟代的烷基。甲基作为未取代的烷基是优选的。
二价连接基团X可以优选是-(CH2)m-、-CH2CH(OH)-(CH2)m-、-(CH2)mN(R2)-SO2-、-(CH2)mN(R2)-CO-、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-CH(CF3)-、-C(CH3)(CF3)-和-C(CF3)2-中任一种。此外,R2是氢或具有1-6个碳原子的烷基。
n是大于0,优选0-25,更优选1-15,再更优选1-10的整数。如果n大于2,由X表示的连接基团可以相同或不同。
下文中,举例说明包含氟代烷基的(甲基)丙烯酸酯类而没有任何限制。
A-1: CH2=CHCOOCH2CH2C8F17
A-3: CH2=CHCOOCH2CH2C12F25
A-5: CH2=CHCOOCH2CH2C10F21
A-7: CH2=CHCOOCH2CH2C6F13
A-9: CH2=CHCOOCH2CH2C4F9
A-41:
A-42:
A-44: CH2=CHCOOCH2C2F5
含氟代烷基的烯键式不饱和单体(单体A)可以以一种或者两种或多种的组合使用。含氟代烷基的烯键式不饱和单体(单体A)中的氟代烷基从脱模性质(剥离性质)的角度优选具有6-18,更优选6-14,特别优选6-12个碳原子。在本发明中,引入具有氟原子的聚合物中的含氟代烷基的烯键式不饱和单体(单体A)的用量没有特别限制,但是为了聚合可以优选为大于10质量%,更优选大于15质量%,再更优选大于20质量%。
另外,在本发明中在具有氟原子的聚合物中可以包含含有聚氧化烯的不饱和单体(单体B)。含有聚氧化烯基的不饱和单体(单体B)没有特别限制,只要它是在一个分子中包含聚氧化烯基团或者烯键式不饱和基团的化合物。聚氧化烯基团优选是环氧乙烷和/或环氧丙烷基团,并且具有1-100,优选5-50的聚合度。从原材料的可获得性、混合物在各种涂敷组合物中的可溶性、这种可溶性的可控性、或者聚合反应性的角度,烯键式不饱和基团优选包括(甲基)丙烯酸酯基团及其类似基团。一个分子中不饱和键的数量可以是一个或者两个或更多个。
(有机溶剂)
接下来,将说明溶解本发明的环状聚烯烃的有机溶剂。在本发明中,有机溶剂没有特别限制,只要它能溶解环状聚烯烃使得可以流铸环状聚烯烃并且用于形成膜。用于本发明的有机溶剂可以包括例如氯基溶剂如二氯甲烷或氯仿、脂肪烃、环烃、芳香烃、酯、酮或醚,它们中的每种具有3-12个碳原子。酯、酮和醚每种可以是环状结构。具有3-12个碳原子的脂肪烃的实例可以包括己烷、辛烷、异辛烷、癸烷等。具有3-12个碳原子的环烃的实例可以包括环戊烷、环己烷及其衍生物。具有3-12个碳原子的芳香烃的实例可以包括苯、甲苯、二甲苯等。具有3-12个碳原子的酯的实例可以包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸戊酯。具有3-12个碳原子的酮的实例可以包括丙酮、甲乙酮、二乙酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮和甲基环己酮。具有3-12个碳原子的醚的实例可以包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二烷、1,3-二氧戊环(dioxorane)、四氢呋喃、苯甲醚和苯乙醚。具有两种或更多种官能团的有机溶剂的实例可以包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。有机溶剂的沸点优选大于35℃并且小于110℃。
非氯基有机溶剂传统上已经用于环状聚烯烃的溶液形成,例如在JP-A-8-43812、JP-A-2001-272534和JP-A-2003-306557中所述。在干法中,通过从通过辊(pass roll)上剥离可以加入非氯基有机溶剂,其可能通过排放引起突发火灾。本发明人已经发现特别优选使用氯基有机溶剂作为制备环状聚烯烃溶液的主要溶剂。氯基有机溶剂因为其高的溶解能力及不可燃或可燃性低而在工业使用中是非常有利的。另外,本发明人已经发现它容易改善膜的脱模能力,这将在后面说明。在本发明中,氯基有机溶剂的种类没有特别限制,只要它能够溶解环状聚烯烃使得环状聚烯烃可以流铸并且用来形成膜。氯基有机溶剂优选是二氯甲烷或氯仿。特别地,二氯甲烷是更加优选的,因为其具有低的沸点,从而在干法中提供了高的热效率。也可以与氯基有机溶剂混合除了氯基有机溶剂外的有机溶剂,例如上述的有机溶剂而没有任何问题。在此情况下,氯基有机溶剂优选为溶剂混合物总量的50-99.5质量%。二氯甲烷的量优选为溶剂混合物总量的至少50质量%。下文将说明在本发明中优选与氯基有机溶剂组合使用的非氯基有机溶剂。本发明中优选使用的有机溶剂可以包括例如酯、酮或醚、醇或烃,它们中的每种具有3-12个碳原子。酯、酮、醚和醇中的每种可以具有环状结构。酯、酮和醚之一的具有两个或更多个官能团(即-O-、-CO-和-COO-)的化合物可以用作溶剂。这种化合物可以进一步具有不同的官能团例如醇羟基。在具有两种或更多种官能团的溶剂的情况中,碳原子的数量可以在具有一种官能团的化合物的碳原子数量的指定范围内。具有3-12个碳原子的酯的实例可以包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸戊酯。具有3-12个碳原子的酮的实例可以包括丙酮、甲乙酮、二乙酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮和甲基环己酮。具有3-12个碳原子的醚的实例可以包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二烷、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、苯甲醚和苯乙醚。具有两种或更多种官能团的有机溶剂的实例可以包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。
本发明人已经发现通过在将少量对环状聚烯烃具有很小溶解能力的不良溶剂与作为主要溶剂的氯基溶剂混合而获得的混合物中溶解环状聚烯烃可以极大地改善脱模能力(release ability)。当将不良溶剂与氯基溶剂适当地混合时,从金属载体上剥离膜时的剥离阻力与在不使用不良溶剂形成膜时相比,降低至原始剥离阻力值的1/5至1/20范围,因而便于高速成膜。使用不良溶剂降低剥离阻力的作用对于加成(共)聚合物环状聚烯烃是明显的。
优选地,需要根据所用聚合物的种类适当地选择不良溶剂。优选不良溶剂具有比首先使用的主要溶剂(具有高溶解能力的溶剂)高10℃的沸点并且具有低于主要溶剂的挥发性。当不良溶剂具有高于主要溶剂的沸点时,相信当干燥膜来从金属载体上剥离时膜中残留的溶剂量取决于不良溶剂的量。在环状聚烯烃的不良溶剂中,单价醇因其表现出很大的降低剥离阻力的作用而是特别优选的。尽管特别优选的醇根据具有高溶解能力的溶剂的沸点而不同,但是考虑到干负载,沸点小于120℃的醇是优选的,具有1-6个碳原子的单价醇是更优选的,并且具有1-4个碳原子的醇是再更加优选的。
另外,与氯基有机溶剂组合使用的醇可以优选具有直链或支链、或者可以是环状。优选地,这种醇是饱和脂环烃。醇的羟基可以是一级、二级或者三级。醇的实例可以包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇和环己烷。此外,在本发明中醇可以包括氟基醇,例如、2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-四氟-1-丙醇等。
特别优选用来制备环状聚烯烃溶液的混合物溶剂是二氯甲烷作为主要溶剂与一种或多种选自甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇中的醇作为不良溶剂的组合。
醇不良溶剂的含量对于100质量份环状聚烯烃优选为3-100质量份,更优选4-40质量份,再更优选6-35质量份。不良溶剂与主要溶剂的混合比优选为0.5-30质量份,更优选1-20质量份,再更优选4-15质量份。
<使用溶液成膜方法形成基膜>
通过热熔成膜方法或者溶液成膜方法从本发明的基于环状烯烃的加成聚合物形成膜。首先,将说明溶液成膜方法。
(浓液制备)
接下来,通过室温搅拌溶解方法、在室温下搅拌并且溶胀聚合物、将其冷却至-20℃至-100℃,然后将其加热至20-100℃来溶解的冷却溶解方法、在高于主要溶剂沸点的温度下在密封的容器中溶解聚合物的高温溶解方法、或者在达到溶剂临界点的高温和高压下溶解聚合物的方法来制备本发明的环状聚烯烃溶液(浓液)。优选在室温下溶解具有良好溶解性的聚合物,而在密封的容器中加热并溶解溶解性不良的聚合物。当选择二氯甲烷作为主要溶剂时,通过在20-100℃下加热可以溶解大多数环状聚烯烃。在尽可能低的温度下溶解也具有不太差的溶解性的聚合物的方法是方便的。
环状聚烯烃的粘度在25℃优选为1-500Pa·s,更优选5-200Pa·s。如下测量粘度。使用直径4cm/2°的钢锥及流变计(CLS 500)(两者均由TAXAS Instruments公司生产)来测量1ml样品溶液。
在达到预定测量起始温度后测量样品溶液。
可以使用环状聚烯烃溶液来获得高浓度的浓液,并且在不使用单独的浓缩装置下可以得到具有高度稳定的高浓度环状聚烯烃溶液。可以在容易溶解的低温下溶解环状聚烯烃,然后使用浓缩装置浓缩。浓缩方法没有特别限制,但是例如可以包括下面的方法:使低密度溶液置于圆柱体和该圆柱体内部沿着圆周方向运转的旋转叶片外围的旋转轨线之间并且在通过在低密度溶液和圆柱体之间给出温度差蒸发溶剂下获得高密度溶液的方法(例如参见JP-A-4-259511等);从喷嘴向容器中喷雾热的低密度溶液、蒸发溶剂直至来自喷嘴的溶液到达容器内壁上、使蒸发的溶剂引出容器,并且使高密度溶液引出容器底部的方法(例如参见美国专利第2,541,012、2,858,229、4,414,341、4,504,355号等)等。
优选在流铸(flow casting)前使该溶液通过适当的过滤材料例如铁丝网或绒布过滤来除去不可溶的产物或外来物质如灰尘和杂质。使用绝对过滤器精度0.1-100μm,优选0.5-25μm的过滤器来过滤环状聚烯烃溶液。过滤器的厚度优选是0.1-10mm,更优选0.2-2mm。在此情况下,过滤压力小于1.6Mpa,优选小于1.3Mpa,更优选小于1.0Mpa,再更优选小于0.6Mpa。优选地,过滤材料可以包括例如本领域中已知的玻璃纤维、纤维素纤维、滤纸、氟树脂如四氟乙烯树脂、陶瓷、金属等。
就在成膜前的环状聚烯烃溶液的粘度在形成膜的可流铸范围内优选为5Pa·s-1000Pa·s,更优选15Pa·s-500Pa·s,再更优选30Pa·s-200Pa·s。只要它是用于膜流铸的温度,此时的温度没有特别限制,但是可以优选为-5-70℃,更优选-5-35℃。
(成膜)
下面将说明使用环状聚烯烃溶液形成膜的方法。使用与相关领域中用于制造乙酸纤维素膜的那些相同的溶液流铸成膜方法和溶液流铸成膜设备来制造本发明的环状聚烯烃膜。在贮存罐中贮存在炉中制备的浓液(环状聚烯烃溶液),然后从浓液中除去气泡。通过根据转数可以高精度地送出控制量的浓液的挤压计量齿轮泵将浓液从浓液出口送给压模。然后,从压模的缝口在流铸部分不停运转的环形金属载体上均匀地流铸浓液,并且从金属载体上剥离在金属载体运行大约一圈的剥离点处半干燥的浓液膜(也称作基膜(web))。在夹住所得基膜的两端下,将基膜输送给干燥基膜的拉幅机。接着,将干燥的基膜输送给一组干燥器辊来再次干燥基膜,然后通过缠绕机以预定的长度缠绕。拉幅机和具有辊组的干燥器的组合根据使用目的而变化。对于用于形成电子显示器用的功能保护膜的溶液流铸成膜,在许多情况下除了溶液流铸成膜设备外,还增加涂布装置来处理膜表面例如底涂层、抗静电层、防晕层、保护层等。下文将简要说明各种制造方法而不局限于此。
首先,当通过溶剂浇铸方法制造环状聚烯烃膜时,优选例如在金属鼓或金属载体(带或条带)上流铸所制备的环状聚烯烃溶液(浓液)并且蒸发溶剂形成膜。优选在流铸前调节浓液的浓度,使得环状聚烯烃的量为10-35质量%。优选使鼓或带的表面精加工成镜面状态。优选在表面温度低于30℃的鼓或带上,更优选在表面温度为-10-20℃的金属载体上流铸浓液。
在JP-A-2000-301555、JP-A-2000-301558、JP-A-7-032391、JP-A-3-193316、JP-A-5-086212、JP-A-62-037113、JP-A-2-276607、JP-A-55-014201、JP-A-2-111511和JP-A-2-208650中公开的酰化纤维素成膜技术都可用于本发明。
(多层的流铸)
可以在作为金属载体的光滑的带或鼓上将环状聚烯烃溶液作为单层溶液或者多层溶液流铸。
当作为多层溶液流铸环状聚烯烃溶液时,可以在从金属载体前进方向上以预定间隔提供的多个流铸孔中排放的包含环状聚烯烃的溶液流铸来制造膜,或者可以使用例如在JP-A-61-158414、JP-A-1-122419、JP-A-11-198285等中公开的方法制造膜。
另外,可以通过拉伸从两个流铸孔排放的环状聚烯烃溶液来形成膜,或者使用例如在JP-A-60-27562、JP-A-61-94724、JP-A-61-947245、JP-A-61-104813、JP-A-61-158413、JP-A-6-134933等中公开的方法来形成膜。另外,如JP-A-56-162617中所公开,可以使用用低粘度环状聚烯烃溶液围绕着高粘度环状聚烯烃溶液并且同时挤出高和低粘度环状聚烯烃溶液的环状聚烯烃膜流铸方法来成膜。另外,如JP-A-61-94724和JP-A-61-94725中所公开,优选使用外层溶液比内层溶液包含更多醇组分作为不良溶剂的技术来形成膜。可选地,例如在JP-A-44-20235所公开,利用使用第一流铸孔剥离在金属载体上形成的膜并且使用第二流铸孔流铸接触金属载体侧处的膜的方法形成膜。要流铸的环状聚烯烃溶液可以是相同的或者不同的而无任何限制。为了提供多层具有各种功能的环状聚烯烃层,可以从各个流铸孔挤出满足各种功能的环状聚烯烃溶液。可以同时流铸环状聚烯烃溶液用于各种不同的功能层(例如粘合剂层、染料层、抗静电层、防晕层、UV吸收层、偏振层等)。
对于单层溶液,为了形成所需厚度的膜,需要挤出高浓度且高粘度的环状聚烯烃溶液。在此情况下,环状聚烯烃溶液的稳定性变坏,这可能导致产生固体、设计问题和坏的平面性。为了克服这个问题,通过从流铸孔流铸多种高粘度环状聚烯烃溶液,可以同时在金属载体上挤出各溶液,这就导致良好的平面性,从而可以制造出平坦的膜。除此之外,通过使用高浓度的环状聚烯烃溶液,可以降低干燥负载并且增加膜的生产率。
在多次流铸的情况中,内层和外层的厚度没有特别限制,但是外层的厚度优选为总膜厚的1-50%,更优选2-30%。在多次流铸超过3层的情况中,将接触金属载体的层的膜厚和接触空气的层的膜厚的和定义为外部厚度。在多次流铸的情况中,可以通过多次流铸浓度不同的包含添加剂,例如上述防止劣化剂、紫外线吸收剂、消光剂等的环状聚烯烃溶液形成具有多层结构的环状聚烯烃膜。例如,可以形成具有皮层/芯层/皮层结构的环状聚烯烃膜。例如,可以在皮层中包含更多的消光剂或者仅在皮层中包含消光剂。另外,可以在芯层中比皮层中包含更多防止劣化剂和紫外线吸收剂或者仅在芯层中包含防止劣化剂和紫外线吸收剂。另外,芯层和皮层中的防止劣化剂和紫外线吸收剂的种类可以变化。例如,可以在皮层中包含低挥发性的防止劣化剂和/或低挥发性的紫外线吸收剂,并且可以在芯层中添加具有高塑性的增塑剂或者具有紫外线吸收能力的紫外线吸收剂。另外,为了使用冷却鼓方法通过冷却金属载体来胶凝溶液,优选在芯层中比皮层中添加更多的醇作为不良溶剂。芯层的玻璃化转变温度(Tg)可以不同于皮层,优选低于皮层的玻璃化转变温度。另外,在流铸中,皮层中包含环状聚烯烃的溶液的粘度可以不同于芯层中的。皮层中的粘度优选低于芯层中的粘度,但是芯层中的粘度可以低于皮层中的粘度。
(流铸)
溶液流铸方法可以包括例如从压模均匀地将所制备的浓液挤出到金属载体上的方法,使用刮刀调节流铸到金属载体上的浓液膜厚的刮刀方法,使用逆转辊式涂布机用逆转辊调节浓液膜厚的方法等。在这些方法中,使用压模的方法是最优选的。压模可以包括例如衣架型、T模型等,两者都优选用于本发明。除了上述方法外,可以使用本领域已知的其它方法来流铸三乙酸纤维素溶液成膜。通过考虑溶液和溶剂间沸点差异等设置条件,可以获得与那些在各自文献中相同的作用。使用表面通过镀铬镜面精加工的鼓或者表面通过表面抛光镜面精加工的不锈钢条带(也称作带)作为不停运转的用来制备本发明的环状聚烯烃膜的金属载体。用来制备本发明的环状聚烯烃膜并且安装在金属载体上的压模数量是一个或者两个或更多个,优选一个或两个。在安装两个或更多个压模的情况中,可以将要流铸的浓液以不同的比例分给各个压模,并且可以从多个精确计量齿轮泵将浓液以各自的比例送给各个压模。用于流铸的环状聚烯烃溶液的温度优选为-10-55℃,更优选25-50℃。在此情况下,所有工艺可以是相同的,或者一些工艺可以不同于另一些工艺。在后者情况下,流铸温度可以是就在流铸前的所需温度。
(干燥)
与环状聚烯烃膜的制造相关的在金属载体上干燥浓液的方法例如可以包括从金属载体(例如鼓或带)的表面,即金属载体上的基膜表面吹热风的方法,从鼓或带的后侧吹热风的方法,从带或鼓的后侧(浓液流铸面的相对侧)接触温度受控制的液体,并且通过传热加热鼓或带来控制带或鼓的表面温度的方法等。在这些方法中,后侧液体传热方法是更优选的。只要流铸前金属载体的表面温度低于用于浓液的溶剂的沸点,金属载体可以具有任意表面温度。但是,为了加速浓液的干燥并且除去金属载体上浓液的流动性,除了冷却并且剥离流铸浓液而不干燥外,优选设置金属载体的表面温度低于溶剂沸点(所用溶剂的最低沸点)1-10℃。
(剥离)
当从金属载体上剥离半干燥的膜时,如果剥离阻力(剥离负载)是大的,膜可能在成膜方向上不规则地延伸,由此导致光学各向异性污点。特别是当剥离负载是大的时,膜可能具有台阶形状,其中延伸位置和非延伸位置交替,从而引起延迟分布。当将膜装在液晶显示装置中时,可能显露出线或带形应变。为了防止这种问题,膜的剥离负载优选为每1cm膜剥离宽度小于0.25N,更优选小于0.2N,再更优选小于0.15N,特别优选小于0.10N。当剥离负载小于0.2N/cm时,因为甚至可能表现出污点的液晶显示装置也不会由于剥离而表现出污点而是特别有利的。使剥离负载变小的方法例如可以包括添加如上所述的剥离剂的方法和选择所用溶剂组成的方法。
如下测量剥离负载。在与成膜设备的金属载体具有相同材料和表面粗糙度的金属板上滴下浓液,然后使用刮刀在均匀的厚度下拉伸浓液并且干燥成膜。使用切割刀具将所得膜等间隔地切成带形。然后,用手剥开膜的前沿,并且在用与应变计连接的夹具固定膜下,在以45°倾角牵引应变计下测量膜的负载变化。还测量剥离膜中的挥发性组分的量。在改变当挥发性组分的量等于实际成膜过程中膜剥离中残留的挥发性组分的量时的干燥时间和剥离负载下重复几次相同的测量。随着剥离速度增加,剥离负载趋向于增加,因此优选在接近实际剥离速度的剥离速度下测量膜。
膜的剥离中残留挥发性组分的浓度优选为5-60质量%,更优选10-50质量%,再更优选20-40质量%。当在高的挥发度下剥离膜时,因为可以增加干燥速度,从而提高生产率而是有利的。另一方面,当在高的挥发度下剥离膜时,膜具有强度或者膜的弹性变小,其剥离力变得不足,并且在膜中可能发生变形、皱痕和knick。
(拉伸处理)
优选使本发明的环状聚烯烃膜就在膜的剥离后在膜中保留足够的溶剂的状态下接受处理。拉伸处理的目的是(1)获得具有优异的平面性而没有皱痕和变形的膜及(2)使膜的面内延迟变大。为了实现目的(1),在相对高的温度和1-10%,优选2-5%的低拉伸比下拉伸膜。为了同时实现目的(1)和(2)或者仅实现目的(2),在相对低的温度和5-150%的拉伸比下拉伸膜。
接下来,将说明拉伸温度的选择。在密封的风扇中放置包含残留溶剂的膜,并且测量膜的比热。将温度-热曲线发生弯曲变化并且比热开始降低的温度假设为Tc。相对高的拉伸温度指高于Tc大于10℃,优选大于15-30℃的温度。甚至当在该相对高的拉伸温度下拉伸环状聚烯烃膜时,膜表现出很小的延迟。
另一方面,相对低的拉伸温度指落在Tc之前和之后10℃范围内的温度。当在该温度范围中拉伸膜时,膜可能表现出面内延迟并且易于调节至所需的光学特性。
当在膜中残留溶剂下拉伸膜时,可以在比干燥的膜更低的温度下拉伸膜。尽管许多聚合物具有高的玻璃化转变点(Tg),但是可以在低于聚合物的高玻璃化转变点(Tg)的温度下拉伸环状聚烯烃。
膜的拉伸可以是在垂直和水平方向之一上的单向拉伸或者是在垂直和水平方向两者上同时或者顺序的双轴向拉伸。对于VA液晶元件或OCB液晶元件用的相差膜的双折射,优选宽度方向上的双折射变得大于长度方向上的双折射。因此,优选在宽度方向上比在长度方向上更多地拉伸膜。
(后干燥)
进一步干燥拉伸的环状聚烯烃膜,使得残留的挥发性组分小于2%,然后卷绕。优选在卷绕膜前给膜的两端压花。压花宽度为3-50mm,优选5-30mm,并且压花高度为1-50μm,优选2-20μm,更优选3-10μm。所述压花可以是单面压或双面压。
本发明的完成的(干燥的)环状聚烯烃膜的厚度,取决于膜的使用目的,对于液晶显示装置典型地为5-500μm,优选30-150μm,特别优选40-110μm。
可以通过控制浓液中包含的固体的浓度、压模缝隙、来自压模的挤出压力、金属载体的速度等来调节膜厚。如此获得的环状聚烯烃膜的宽度优选是0.5-3m,更优选0.6-2.5m,再更优选0.8-2.2m。每一个辊的卷绕长度优选为100-10000m,更优选500-7000m,再更优选1000-6000m。当卷绕膜时,优选压花膜的至少一端。压花宽度为3-50mm,优选5-30mm,并且压花高度为0.5-500μm,优选1-200μm。所述压花可以是单面压或双面压。Re值的总宽度的偏差优选是±5nm,更优选±3nm。另外,Rth值的偏差优选是±10nm,更优选±5nm。另外,优选长度方向Re和Rth值的偏差落在宽度方向上偏差的范围内。为了维持透明度,雾度优选为0.01-2%。为了使雾度变小,通过充分地分散所添加的微粒消光剂使团聚的颗粒数量变小,或者仅对皮层使用消光剂从而少使用消光剂。
<使用热熔成膜方法形成基膜>
下文将进一步说明热熔成膜方法。热熔成膜方法涉及通过挤出机的模口挤出熔融的基于环状烯烃的加成聚合物来形成片,然后在冷却辊上冷却所述片来形成基于环状烯烃的加成聚合物基膜的步骤。
在这种制备方法中,在熔化基于环状烯烃的加成聚合物的情况中,可以预热粒状的基于环状烯烃的加成聚合物。预热温度从(Tg-90℃)到(Tg+15℃),优选从(Tg-75℃)到(Tg-5℃),再更优选从(Tg-70℃)到(Tg-5℃)。当将基于环状烯烃的加成聚合物预热至(Tg-90℃)到(Tg+15℃)的范围时,可以均匀地进行树脂的随后熔化捏合,从而可以获得所需的H-V散射光强度和V-V散射光强度值。
在上述制备方法中,然后使用挤出机将已经预热的基于环状烯烃的加成聚合物加热至200℃-300℃使其熔化。在该程序期间,挤出机出口侧的温度优选高于挤出机入口侧5℃-100℃,更优选20℃-90℃,再更优选30℃-80℃。通过预先确定挤出机出口侧的温度高于挤出机入口侧的温度,可以均匀地捏合熔融的树脂,从而可以获得所需的H-V散射光强度和V-V散射光强度值。
在上述制备方法中,使熔融的基于环状烯烃的加成聚合物通过齿轮泵。在从挤出机中除去震动后,使熔融的基于环状烯烃的加成聚合物通过金属网过滤器过滤,然后通过连接到挤出机上的T-形模挤出到冷却辊上形成片。然后将如此在冷却辊上的形成的基于环状烯烃的加成聚合物挤压到从其边缘到其宽度的1-50%,优选2-40%,更优选3-30%范围的面积上。优选地,在其两边到宽度的1-50%开始均匀地挤压膜。
当像相关领域中一样将如此挤出的膜挤压到冷却辊的整个表面上时,由于在冷却辊上的挤出不匀或温度不匀发生局部冷却不匀。因为膜被整体挤压,不能从膜中释放不匀的收缩应力。当将如此挤出的膜整体压向冷却辊时,膜的温度快速降低,可能引起发生Re不匀和Rth不匀,特别是Rth不匀。相反,当根据本发明按照上述方法挤压如此挤出的膜时,可以避免基于环状烯烃的加成聚合物的基膜中不匀的收缩应力,从而完全地抑制了Re不匀和Rth不匀的发生。
本发明制备方法中的挤压方法没有具体限制。例如,可以使用使用空气室、真空嘴、静电销、接触辊等方法。进行挤压的压力没有具体限制,但是优选为0.001-20kg/cm2(98Pa-1.96MPa),更优选0.01-1kg/cm2(980Pa-98kPa)。
在上述制备方法中,可以在冷却辊上冷却膜时进行挤压。在此程序期间,优选尽可能慢地进行冷却。在普通的成膜方法中,以50℃/sec或更大的速率进行冷却。但是,在上述制备方法中,优选以0.2-20℃/sec,更优选0.5-15℃/sec,再更优选1-10℃/sec的速率进行冷却。当在上面定义的速率下进行冷却时,可以防止发生局部冷却不匀,从而可以抑制由于快速收缩引起的收缩应力并因此抑制Re不匀和Rth不匀的形成。
通过在外壳中保持冷却辊的温度恒定并且调节冷却辊的温度可以获得上述的冷却(缓慢冷却)。前者可以发挥所需的效果。
为了在外壳中保持冷却辊的温度恒定,可以在外壳中布置至少一个冷却辊,控制其温度至(Tg-100℃)-(Tg+30℃),更优选(Tg-80℃)-(Tg+10℃),再更优选(Tg-70℃)-Tg。因为如此形成的片受摩擦力的限制并因此不能在冷却辊上自由收缩,所得收缩应力可以容易地引起发生Re不匀和Rth不匀。但是,使用上述方法允许沿着膜的宽度缓慢且均匀地冷却,使之可以降低冷却辊上的温度不匀并因此降低Re不匀和Rth不匀。
相反,在JP-A-2003-131006中公开的方法涉及控制T-形模和冷却辊间间隙(空气间隙)之间的温度。但是在该方法中,不能充分地降低Re不匀和Rth不匀。这是因为空气间隙无法限制膜并因此对于降低Re不匀和Rth不匀发挥很少的作用。
为了进一步降低Re不匀和Rth不匀,还可以使用下面的方法。
(1)然后在以恒定间隔布置的至少2-10,优选2-6,更优选3-4个冷却辊(彼此接近地布置辊)上浇铸通过连接到挤出机的模已挤出的基于环状烯烃的加成聚合物片。通过如此使用多个冷却辊控制冷却温度,可以容易地调节冷却温度。此外,通过以恒定的间隔布置冷却辊,可以降低冷却辊间的温度变化。
冷却辊间的间隙(相邻辊最近边缘点间的间隙)优选为0.1-15cm,更优选0.3-10cm,再更优选0.5-5cm。
(2)将2-10个冷却辊中的至少第一个的温度预先设定为(基于环状烯烃的加成聚合物的Tg-40℃),更优选(Tg-35℃)-(Tg-30℃),再更优选(Tg-30℃)-Tg,最优选(Tg-30℃)-(Tg-5℃)。此外,优选将第二个冷却辊的温度预先设定为比第一个冷却辊高1-30℃,更优选1-20℃,再更优选1-10℃。通过如此预定第二个冷却辊的温度高于第一个冷却辊,可以进一步提高基于环状烯烃的加成聚合物膜的粘度,从而可以提高膜与第二个冷却辊的附着力。如此,可以防止膜在冷却辊上滑动,从而可以抑制发生传送张力不匀并且降低Re不匀和Rth不匀。
(3)使第二个冷却辊的输送速度预先设定为比第一个冷却辊高0.1-5%,优选0.2-4%,更优选0.3-3%。在这种安排下,可以防止膜在第二个冷却辊和第二个冷却辊间滑动,从而可以抑制发生输送张力不匀并且降低Re不匀和Rth不匀。
(4)然后,在温度低于第二个冷却辊1-30℃,优选1.5-20℃,更优选2-10℃的第三个冷却辊上通过已经通过第二个冷却辊的膜。如此,可以降低在从冷却辊上剥离基于环状烯烃的加成聚合物膜的随后步骤冷却膜的速率,从而可以降低Re不匀和Rth不匀。此外,使第三个冷却辊的输送速度预先设定为比第二个冷却辊低0.1-5%(优选0.2-4%,更优选0.3-3%)。如此,可以缓冲第二个冷却辊和第三个冷却辊间的输送张力不匀,从而可以降低Re不匀和Rth不匀。
上述制备方法可以进一步涉及在冷却因此已经以0.2-20℃/sec的速率冷却了的基于环状烯烃的加成聚合物膜的上述步骤后从冷却辊上剥离基于环状烯烃的加成聚合物的步骤。
可以在以0.2-10m,优选0.3-8m,更优选0.4-6m的间隔布置的多个辊上输送如此剥离的基于环状烯烃的加成聚合物膜。通过如此在冷却下在这么长跨度上输送膜,可以抑制由于与输送辊摩擦引起的输送张力不匀。在冷却期间,输送张力由于从左到右失衡的收缩而失衡。为了缓和失衡的输送张力,需要宽度足以允许膜自由移动和缓冲的辊间隙。当输送辊间的间隙是0.2-10m时,基于环状烯烃的加成聚合物膜经历与输送辊无摩擦并因此可以自由移动,从而可以降低由于张力不匀引起的光学轴的偏离。
优选将已经从冷却辊上剥下的基于环状烯烃的加成聚合物膜以0.1-3℃/sec,更优选0.2-2.5℃/sec,再更优选0.3-2℃/sec的速率冷却至50℃。当以0.1-3℃/sec的速率冷却基于环状烯烃的加成聚合物膜时,可以防止发生由于因快速收缩应力引起的从左到右张力失衡所造成的光学轴偏离。通过使基于环状烯烃的加成聚合物膜通过向其中吹气的外壳,从而下游温度低于上游温度可以获得冷却速率的控制。可选地,通过调节上游和下游输送轴的温度可以获得冷却速率的控制。
在上述制备方法中,成膜速度优选为40-150m/min,更优选50-100m/min,再更优选60-80m/min。当以40-150m/min的速度形成膜时,空气可以进入第一个冷却辊和基于环状烯烃的加成聚合物膜之间的间隙中,从而可以抑制其整个表面上的压力并因此抑制Re不匀和Rth不匀。
如此形成的膜的宽度为1.5-5m,优选1.6-4m,更优选1.7-3m。通过如此预先确定膜厚的宽度是如此大的,可以抑制从冷却辊上剥离基于环状烯烃的加成聚合物膜的步骤后的输送步骤的横向收缩应力。换句话说,如果如此形成的膜的宽度不是这么大,难以缓冲横向上所得的张力不匀。相反,如果如此形成的膜的宽度足够大,可以在横向上缓冲所得的张力不匀,从而可以降低光学轴上的不匀。
(基膜的特性)
基于环状烯烃的加成聚合物的基膜因其与迄今在偏振片中使用的酰化纤维素膜相比具有小的透湿性和平衡水分而具有很大的优点。基膜的透湿性在60℃和95%RH下老化24小时后优选为每平方米1,000g或更小。基膜的透湿性在60℃和95%RH下老化24小时后更优选为每平方米400g或更小。基膜的平衡水分在25℃和80%RH下测量优选为2.0%或更小。基膜的平衡水分更优选为1.0%或更小。当添加剂例如紫外线吸收剂和延迟形成剂是挥发性的或者可分解引起膜的质量或尺寸变化时,基膜的光学特性经历变化。因此,在80℃和90%RH下老化48小时后膜的质量变化优选为5%或更小。相似地,在60℃和95%RH下老化24小时后膜的尺寸变化为5%或更小。甚至当膜经历一些尺寸或质量变化时,如果其光弹性系数是小的则膜的光学特性变化很小。因此,膜的光弹性系数优选为30×10-13cm2/dyne(3×10-13N/m2)或更小,更优选15×10-13cm2/dyne(1.5×10-13N/m2)或更小。
基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的优选光学特性随其施用的液晶元件模式而有些不同。当将基膜用于TN模式液晶元件时,面内延迟Re(630)优选为15nm或更小,更优选11nm或更小。厚度方向延迟Rth(630)优选为40-120nm,更优选60-100nm。通过在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上形成取向层和盘状液晶层得到用于TN模式液晶元件的光学补偿片。
当将基膜用于VA模式模式液晶元件时,Re(630)优选为15nm或更小,更优选11nm或更小。Rth(630)优选不小于120到不大于300nm。通过在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上形成取向层和棒状液晶层得到用于VA模式液晶元件的光学补偿片。
当将基膜用于OCB模式模式液晶元件时,Re(630)优选为不小于30nm到不大于70nm,更优选不小于35nm到不大于55nm。Rth(630)优选不小于120到不大于300nm,更优选不小于150nm到不大于260nm。通过在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上形成取向层和盘状液晶层得到用于OCB模式液晶元件的光学补偿片。
[偏振片]
一般,偏振片包括起偏器和两片布置在起偏器两侧上的透明保护膜。本发明的光学补偿片可以用作所述两片保护膜中至少一片。对于另一片保护膜可以使用典型的乙酸纤维素膜。起偏器例如可以包括碘基起偏器、使用二色性染料的染料基起偏器和多烯基起偏器。一般使用聚乙烯醇基的膜制备碘基起偏器和染料基起偏器。当本发明的光学补偿片用作偏振片保护膜时,使光学补偿片接受将在后面描述的表面处理,然后将表面处理过的光学补偿片通过粘合剂粘接到起偏器上。所用粘合剂例如可以包括含有聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等的聚乙烯醇基粘合剂、含有丙烯酸丁酯等的乙烯基胶乳、明胶等。偏振片由起偏器和保护膜组成来保护起偏器的两侧。将保护膜粘接到偏振片的一侧上,而在起偏器的另一侧上粘接隔膜。当装运或测试偏振片时保护膜和隔膜用来保护偏振片。在此情况下,将保护膜粘接到与将偏振片与液晶板粘接侧相对侧上来保护偏振片的表面。将隔膜粘接到与将偏振片与液晶板粘接侧上来覆盖与液晶板粘接的粘合剂层。
[光学各向异性层的形成]
本发明的光学补偿片具有提供在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上的光学各向异性层。光学各向异性层由液晶化合物、非液晶化合物、无机化合物、有机/无机配合物等组成。这些材料中优选的是液晶化合物。作为这种液晶化合物,可以使用通过取向具有可聚合的基团的低分子量化合物,然后通过光或热聚合固定所述取向而获得的化合物,或者通过加热液晶聚合物使其取向,然后冷却液晶聚合物使其以玻璃状态固定取向而获得的化合物。作为这种液晶化合物,可以使用具有盘状结构的化合物、具有棒状结构的化合物或者具有光学双轴性的化合物。作为这种非液晶化合物,可以使用具有芳香环的聚合物如聚酰亚胺和聚酯。
下文将说明从液晶化合物形成光学各向异性层的方法。
(取向的膜)
为了定义构成光学各向异性层的液晶化合物的取向方向,优选使用取向膜。通过摩擦有机化合物(优选聚合物)、倾斜真空沉积无机化合物、由Langmuir-B1odgett方法(LB膜)形成具有微沟槽或者有机化合物累积(例如ω-二十三酸、二(十八烷基甲基)氯化铵、硬脂酸甲酯)的层可以提供取向膜。此外,当在给出电场或磁场或者用光照射时用来进行取向的取向膜是已知的。优选通过聚合物的摩擦形成取向膜。在预定的方向上使用纸或布摩擦几次。优选使用通过均匀织造具有均匀长度和厚度的纤维获得的布。一旦已经固定取向的光学各向异性层的液晶分子,即使移动取向膜时也可以保持取向。换句话说,取向膜在光学补偿片的制备中对于取向液晶分子是必要的,但是在制备的光学补偿片中不是必需的。在提供要插在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜和光学各向异性层之间的取向膜前,优选使基于环状烯烃的加成聚合物的基膜接受表面处理。本文中要进行的表面处理的实例包括电晕放电处理、辉光放电处理和火焰处理。后面将进一步说明这种表面处理方法。表面处理后任选地在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜和取向膜之间插入底涂层(粘合剂层)。
用于取向膜的有机化合物的实例包括聚合物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、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、氯磺化聚乙烯、硝化纤维、聚氯乙烯、氯代聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、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、聚乙烯、聚丙烯和聚碳酸酯、以及化合物例如硅烷偶联剂。聚合物的优选实例包括如下聚合物:例如聚酰亚胺、聚苯乙烯和苯乙烯衍生物、明胶、聚乙烯醇和具有烷基(优选具有6或更多个碳原子)的烷基修饰的聚乙烯醇。
在这些聚合物中特别优选的是烷基修饰的聚乙烯醇,它们在均匀地取向的液晶化合物的能力方面是优异的。这可能是因为取向膜表面中的烷基链和液晶中烷基侧链具有强的相互作用。烷基优选具有6-14个碳原子。更优选地,烷基借助-S-、-(CH3)C(CN)-或-(C2H5)N-CS-S-与聚乙烯醇连接。上述烷基修饰的聚乙烯醇由烷基终端。烷基修饰的聚乙烯醇优选具有80%或更大的皂化度和200或更大的聚合度。作为侧链中具有烷基的聚乙烯醇可以使用可从KURARAY有限公司商购的MP103、MP203和R1130。
优选使用已经广泛用作LCD用取向膜的聚酰亚胺膜(优选含氟原子的聚酰亚胺)作为有机取向膜。通过在基板表面上涂敷聚酰胺酸(例如由Hitachi Chemical有限公司生产的LQ/LX系列、由NISSANCHEMICAL INDUSTRIES有限公司生产的SE系列)、在100℃-300℃的温度下焙烘涂布的基板0.5-1小时,然后摩擦该涂布的基板来获得这些聚酰亚胺膜。
此外,要施用到本发明的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上的取向膜优选是通过在异氰酸酯化合物和交联剂如环氧化合物的存在下向上述聚合物中引入反应性基团或者固化上述聚合物获得的固化膜。
构成取向膜和光学各向异性层中的液晶化合物的聚合物优选在这些层的界面处彼此经历化学键合。构成取向膜的聚合物优选由具有至少一个由具有乙烯基部分、对苄基苯基甲酰胺基(oxylanyl)部分和吖丙啶基部分的基团取代的羟基的聚乙烯醇形成。所述具有乙烯基部分、对苄基苯基甲酰胺基部分或吖丙啶基部分的基团优选借助醚键、尿烷键、乙缩醛键或酯键与聚乙烯醇衍生物中的聚合物链连接。具有乙烯基部分、对苄基苯基甲酰胺基部分或吖丙啶基部分的基团优选不含芳香环。上述聚乙烯醇优选是在JP-A-9-152509中公开的化合物(ka-22)。
在连续长度的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上层合光学各向异性层。在连续长度的膜上连续涂敷取向膜组合物溶液,同时在膜上输送,从而形成取向膜然后其表面被连续摩擦。然后,连续地在取向膜上涂敷液晶化合物溶液来获得连续长度的光学补偿片。
连续长度的光学补偿片中光学各向异性层的慢轴方向基本上平行与膜的表面。在输送下连续摩擦在连续膜上形成的取向膜来取向液晶分子的情况中,根据在与纵向平行或垂直方向上取向液晶分子可以适当地选择取向膜材料。为了形成与摩擦方向平行(即与纵向平行)的光学各向异性层的慢轴,可以使用聚乙烯醇基取向膜。此外,为了形成与摩擦方向垂直(即与纵向垂直)的光学各向异性层的慢轴,可以使用在JP-A-2002-98836,第[0024]-[0210]段中公开的垂直取向层。另一方面,已经广泛使用的含碘起偏器通过连续纵向单轴向拉伸方法制备并因此具有与辊的纵向平行的吸收轴。因此,为了以辊对辊的方式彼此层合普通的纵向单轴向拉伸的连续起偏器和连续的光学补偿片,使得起偏器的吸收轴和光学各向异性层的慢轴彼此垂直,优选使用上述垂直取向层。
(液晶化合物)
用于光学各向异性层中的液晶优选由盘状化合物或者棒状化合物组成。
对于盘状化合物的细节,可以参考JP-A-7-267902、JP-A-7-281028和JP-A-7-306317。如在这些专利文献中所公开,光学各向异性层是由具有盘状结构单元的化合物组成并具有负双折射的层。换句话说,光学各向异性层是低分子量液晶盘状化合物例如单体的层或者通过可聚合的液晶盘状化合物的聚合(固化)获得的聚合物层。盘状(盘形)液晶化合物的实例包括在C.Destrade等的研究报告,“Mol.Cryst.”,第71卷,第111页(1981)中公开的苯衍生物;在C.Destrade等的研究报告,“Mol.Cryst.”,第122卷,第141页(1985)和在“Physics lett,A”,第78卷,第82页(1990)公开中的三苄基苯(truxene)衍生物;在B.Kohne等的研究报告,“Angew.Chem.”,第96卷,第70页(1984)中公开的环己烷衍生物和在J.M.Lehn等的研究报告,“J.Chem.Commun.”,第1,794页(1985)和J.Zhang等的研究报告,“J.Am.Chem.Soc.”,第116卷,第2,655页(1994)中公开的氮杂冠醚基或苯乙炔基大环化合物。上述盘状(盘形)化合物通常作为核位于分子中心。作为直链在结构中径向布置由苯甲酰氧基取代的直链烷基或烷氧基。这种结构表现出液晶性质并且一般称作盘状液晶。但是,如果分子自身具有负单轴性并因此可以给出预定取向,它不局限于上述说明。上述申请中使用的术语“由盘状化合物形成的”意指最终产物不一定是上述化合物,但是上述低分子量盘状化合物具有加热或用光照射时反应并因此在加热或用光照射时同时经历聚合或交联,从而增加其分分子量并且损失其液晶性质的基团。此外,优选使用至少包含能够形成盘状向列相或单轴柱相并具有光学各向异性的化合物。盘状化合物优选是三亚苯衍生物。三亚苯衍生物优选是由在JP-A-7-306317中公开的通式(ka-2)表示的化合物。
本文可使用的具有液晶性质的棒状化合物(棒状液晶化合物)的优选实例包括偶氮甲碱类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代的苯基嘧啶类、烷氧基取代的苯基嘧啶类、苯基二烷类、二苯乙炔类和烯基环己基苯基腈类。除了上述低分子量液晶化合物外,可以使用液晶聚合物。优选固定取向棒状液晶化合物。作为液晶分子优选使用具有当用活性射线或电子射线照射或当加热时引起聚合或交联反应的部分结构的分子。该部分结构的数量为1-6,优选1-3。作为可聚合的棒状液晶化合物,可以使用“Makromol.Chem.,”第190卷,第2,255页,1989年、“Advanced Materials,”第5卷,第107页,1993年、美国专利4,683,327、5,622,648和5,770,107、国际专利公开W095/22586、95/24455、97/00600、98/23580、98/52905、JP-A-1-272551、JP-A-6-16616、JP-A-7-110469、JP-A-11-80081和JP-A-2001-328973中公开的那些化合物的任一种。
(液晶层的形成)
可以通过在取向膜上涂敷含有液晶化合物和任选的聚合引发剂和任意组分的涂布溶液来形成光学各向异性层。作为用来制备涂布溶液的溶剂,优选使用有机溶剂。本文可使用的有机溶剂的实例包括酰胺类(例如N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜类(例如二甲亚砜)、杂环化合物类(例如吡啶)、烃类(例如苯和己烷)、烷基卤化物类(例如氯仿和二氯甲烷)、酯类(例如乙酸甲酯、乙酸丁酯)、酮类(例如丙酮、甲乙酮)、以及醚类(例如四氢呋喃和1,2-二甲氧基乙烷)。这些有机溶剂中优选的是烷基卤化物类和酮类。可以组合使用这些有机溶剂中的两种或多种。通过任意已知方法(例如挤压涂布方法、直接凹版涂布方法、反向凹版涂布方法、模压涂布方法)完成涂布溶液的涂敷。光学各向异性层的厚度优选为0.5μm-100μm,更优选0.5μm-30μm。
优选通过聚合反应完成液晶分子取向的固定。本文可使用的聚合反应的实例包括涉及使用热聚合引发剂的热聚合反应和涉及使用光聚合引发剂的光聚合反应。优选在本发明中进行光聚合反应。本文可使用的光聚合引发剂的实例包括α-羰基化合物(如在美国专利2,367,661和2,367,670中所公开)、偶姻醚类(如在美国专利2,448,828中所公开)、α-烃取代的芳香偶姻化合物(如在美国专利2,722,512中所公开)、多核醌化合物(如在美国专利3,046,127和2,951,758中所公开)、三芳基咪唑二聚体和对氨基苯基酮的组合(如在美国专利3,549,367中所公开)、吖啶和吩嗪化合物(如在JP-A-60-105667和美国专利4,239,850中所公开)、以及二唑化合物(如在美国专利4,212,970中所公开)。光聚合引发剂的用量基于涂布溶液中的固体含量优选为0.01-20质量%,更优选0.5-5质量%。优选使用紫外线作为照射液晶分子经历聚合的光线。照射能量优选为20mJ/cm2-5,000mJ/cm2,更优选100mJ/cm2-800mJ/cm2。为了加速光聚合反应,可以在加热下进行光照射。可以在光学各向异性层上提供保护层。
与上述液晶分子一起使用组合使用增塑剂、表面活性剂、可聚合的单体等可以提高涂层的均匀性、层强度、液晶分子的取向等。这些组合物优选与液晶分子具有一些相容性并且不会抑制液晶分子的取向。
本文可使用的可聚合单体的实例包括可自由基聚合的或者可阳离子聚合的化合物。优选多官能团可自由基聚合单体。更优选地,这些多官能团可自由基聚合单体可以与上述包含可聚合基团的液晶化合物共聚合。这些多官能团单体的实例包括在JP-A-2002-296423,第[0018]-[0020]段中公开的那些单体。上述化合物的添加量基于盘状液晶分子的质量通常为1-50质量%,优选5-30质量%。
(光学各向异性层的形成)
下文将说明光学各向异性层怎样包含结合在其中的聚合物膜。作为要在聚合物膜中结合的非液晶聚合物,优选使用选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚芳基醚酮中的至少一种聚合物。在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上涂敷具有溶解在溶剂中的这种聚合物的溶液。如此,形成光学各向异性层。在此程序期间,优选拉伸聚合物膜和基膜来进一步形成出光学各向异性,从而形成光学各向异性层。可选地,可以在单独基板上制备上述非液晶聚合物膜。从基板上剥离非液晶聚合物膜,然后层合在基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上。非液晶聚合物膜的厚度优选为50μm或更小,更优选1-20μm。
对于由非液晶聚合物制成的光学各向异性层的制备细节,可以使用“光学各向异性层(B)”的名称参考JP-A-2003-315554。
(光学各向异性层的特性)
如此获得的本发明光学补偿片的厚度方向延迟Rth优选满足下面的表达式:
40nm≤Rth(630)≤300nm
更优选地,满足表达式120nm≤Rth(630)≤260nm。当Rth(630)落在上面定义的范围内时,可以使用光学补偿片来改善VA模式液晶显示装置的视角。
(偏振片的制备)
通过用粘合剂彼此层合起偏器和两片保护层(保护膜)来制备本发明的偏振片。优选使用本发明的光学补偿片作为至少一片保护膜。可以使用普通的三乙酸纤维素膜作为另一片保护膜。下文将顺序说明本发明偏振片的制备方法。
(构成偏振层的粘结剂)
可以通过在一个方向上取向分散在PVA中的偏振染料来形成偏振层。通常通过皂化聚乙酸乙烯酯获得PVA。PVA可以包含可与乙酸乙烯酯共聚合的组分,例如不饱和羧酸、不饱和磺酸、烯烃和乙烯醚。可选地,可以使用包含乙酰乙酰基、磺酸基、羧酸基和氧化烯的改性PVA。PVA的皂化度没有具体限制,但是从溶解性等来看优选为80-100摩尔%,特别是90-100摩尔%。PVA的聚合度没有具体限制,但是优选为1,000-10,000,特别是1,500-5,000。
(偏振层的染色)
通过将PVA膜浸在碘-碘化钾水溶液中来进行偏振层的染色。碘的含量优选为0.1-20g/l,并且碘化钾的含量优选为1-200g/l。碘与碘化钾的质量比优选为1-200。染色时间优选为10-5,000秒。染色溶液的温度优选为5℃-60℃。不仅通过浸泡,而且通过任意方法例如涂敷和碘-染料溶液的喷雾来进行偏振层的染色。可以在拉伸步骤前或后进行染色步骤。但是,因为膜可以适当地溶胀并因此容易拉伸,所以特别优选在拉伸步骤前在液相中进行偏振层的染色。
本发明的偏振片可以包含除结合在其中的碘以外的染料。除碘以外的染料的优选实例包括染料基化合物如偶氮基染料、1,2-二苯乙烯基染料、吡唑啉酮基染料、三苯甲烷基染料、喹啉基染料、嗪基染料、噻嗪基染料和蒽醌基染料。
(偏振层的固化)
为了固定拉伸后PVA的取向结构,优选交联PVA。可以使用在美国重新公告的专利232,897号中公开的交联剂作为交联剂。但是实际上优选使用硼酸和硼砂。还可以使用金属例如锌、钴、锆、铁、镍和锰的盐。通过在硼砂或硼酸水溶液中浸泡浸渍了染料的PVA进行偏振层的固化。硼砂或硼酸的含量优选为0.1-10mol/l,更优选0.2-5mol/l,再更优选0.2-2mol/l。固化溶液的温度为10℃-40℃,更优选15℃-35℃。浸泡时间为10秒-10分钟,更优选20秒-5分钟。该固化溶液优选包含结合在其中的碘化物例如碘化钠和碘化钾。碘化物浓度为0.1-10mol/l,更优选0.2-5mol/l,再更优选0.2-2mol/l。可以在拉伸之前、期间和之后的任一个步骤进行固化。
(偏振层的拉伸)
在拉伸前使PVA膜溶胀。PVA膜的溶胀为1.2-2.0(溶胀前与后的质量比)。然后,在导辊等上连续输送下,在介质水浴或者具有溶解在其中的二色性材料的染料浴中在15℃-50℃,优选17℃-40℃的浴温下拉伸PVA膜。在PVA膜由两对夹辊夹住下,通过保持后段夹辊的输送速度高于前段夹辊的速度进行PVA膜的拉伸。下文中拉伸比基于拉伸的膜与初始膜的长度比。从上述优点来看,拉伸比为1.2-3.5,优选1.5-3.0。然后,在50℃-90℃的温度下干燥PVA膜来获得起偏器。
(基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的表面处理)
在本发明中,在涂布粘合剂来提高起偏器与基于环状烯烃的加成聚合物基膜的附着力前,使基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的表面(与光学各向异性层涂布侧的相对侧)接受表面处理。要在本文中进行的表面处理的实例包括辉光放电处理、紫外线照射处理、电晕放电处理和火焰处理而不局限于此。此处,辉光放电处理指在低压气体下引起的所谓低温等离子体。在本发明中,在大气压下的等离子体处理也是优选的。除此之外,在美国专利3,462,335、3,761,299和4,072769及英国专利891,469中公开了辉光放电处理的细节。另外,可以使用在JP-T-59-556430中公开的方法,其中通过在放电开始后使聚酯载体自身接受放电处理而在容器中产生的气体种类包含放电气氛气体组成。另外,对于真空辉光放电处理,可以应用在JP-T-60-16614中公开的方法,其中在膜的表面温度高于80℃且低于180℃的条件下使膜接受放电处理。
辉光放电处理中的真空度优选为0.5-3000Pa,更优选2-300Pa。施加电压优选为500-5000V,更优选500-3000V。所用的放电频率优选为0至几千MHz,更优选20MHz-50Hz,再更优选1KHz-1MHz。放电处理强度优选为0.01KV A分钟/m2-5KV A分钟/m2,更优选0.15KV·A·分钟/m2-1KV·A·分钟/m2。
在本发明中,例如根据在JP-T-43-2603、JP-T-43-2604和JP-T-45-3828中公开的处理方法,优选进行紫外线照射作为表面处理。所用的泵灯是由石英管形成的高压泵灯,并且紫外线波长优选是180-380nm。对于紫外线照射,如果升高膜的表面温度至大约150℃对载体的性能没有影响,可以使用主要波长为365nm的高压泵灯作为光源。主要波长为254nm的低压泵灯对于低温处理是优选的。另外,可以使用无臭氧的高压泵灯和低压泵灯。随着光强度增加,基于环状烯烃的加成聚合物的基膜和起偏器间的附着力变高。但是,随着光强度增加,可能引起膜着色或减弱的问题。因此,对于主要波长为365nm的高压泵灯,照射光强优选为20-10000(mJ/cm2),更优选50-2000(mJ/cm2)。对于主要波长为254nm的低压泵灯,照射光强优选为100-10000(mJ/cm2),更优选300-1500(mJ/cm2)。
另外,在本发明中,例如根据在JP-T-39-12838、JP-A-47-19824、JP-A-48-28067和JP-A-52-42114中公开的处理方法,还优选使用电晕放电处理作为表面处理。作为电晕放电处理,可以使用固态电晕处理设备、LEPEL型表面处理设备、VETAPHON型处理设备等,它们都可以从Pillar有限公司商购。可以在空气正常压力下进行表面处理。表面处理的放电频率优选为5-40KV,更优选10-30KV,并且波形优选是交替的正弦波形。电极和绝缘辊的间隙透明长度优选为0.1-10mm,更优选1.0-2.0mm。在提供在放电区中的绝缘载体上进行放电处理,并且放电处理的强度优选为0.3-0.4KV·A·分钟/m2,更优选0.34-0.38KV·A·分钟/m2。
在本发明中,还优选使用火焰处理作为表面处理。尽管所用的气体可以是天然气、液化丙烷气和城市煤气中的任一种,但是气体与空气的混合比例是重要的。
这是因为相信火焰处理对表面处理的作用是由包含活性氧的等离子体引起的。火焰表面处理作用的重要一点是等离子体活性(温度),这是火焰的一个重要因素,以及等离子体中的含氧量。这一点的主要因素是气体/氧气比。当气体与精确量的氧气反应时,能量密度变得最大并因此等离子体活性提高。具体地说,优选的天然气/空气混合比是1/6-1/10,优选1/7-1/9的体积比。另外,液化丙烷气/空气混合比是1/14-1/22,优选1/16-1/19,并且城市煤气/空气混合比是1/2-1/8,优选1/3-1/7。燃烧器处理量优选为1-50Kcal/m2,更优选3-20Kcal/m2。燃烧器内焰前沿和膜间的距离优选为3-7cm,更优选4-6cm。火焰的喷嘴形状优选是Flinburner有限公司(美国)的带型、Wise有限公司(美国)的多孔型、Aerogen有限公司(英国)的带型、KoikeSanso Kogyo有限公司(日本)的之字形多孔型等。在火焰处理中支持膜的支撑辊是中空的辊。支撑辊由冷却剂冷却,并且优选在20-50℃的恒温下进行火焰处理。
尽管表面处理的程度根据表面处理的种类和基于环状烯烃的加成聚合物的种类变化,但是处理过的膜表面与纯水的接触角优选小于50°,更优选大于25°且小于40°。如果膜表面与纯水的接触角落在上面的范围内,基于环状烯烃的加成聚合物的基膜与起偏器的附着强度增加。
(粘合剂)
在本发明中,当将基于环状烯烃的加成聚合物的表面处理过的基膜粘接由聚乙烯醇制成的起偏器时,使用含有水溶性聚合物的粘合剂。
优选用于粘合剂的水溶性聚合物的实例可以包括具有烯键式不饱和单体例如N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、β-羟乙基丙烯酸、β-羟乙基甲基丙烯酸、乙烯醇、甲基乙烯醚、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、乙烯基咪唑等、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚-2-甲基唑啉、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、明胶等作为构成单元的均聚物或共聚物。在本发明中,在这些聚合物中优选使用PVA和明胶。
用于粘合剂的PVA的优选特性与用于上述起偏器的PVA相同。在本发明中,还优选使用交联剂。当PVA用于粘合剂时优选使用的交联剂的实例可以包括硼酸、多羟醛、多官能团的异氰酸酯化合物、多官能团的环氧化合物等。在本发明中,在这些化合物中,特别优选使用硼酸。
用于粘合剂的明胶的实例可以包括石灰处理的明胶、酸处理的明胶、酶处理的明胶、明胶衍生物、改性明胶等。在这些明胶中,优选使用石灰处理的明胶和碱处理的明胶。当将明胶用于粘合剂时,还优选使用的交联剂的实例可以包括活化的卤素化合物(2,4-二氯-6-羟基-1,3,5-三嗪,其钠盐等)、活化的乙烯基化合物(在聚合物侧链中具有有1,3-二乙烯基磺酰基-2-丙醇、1,2-二(乙烯基磺酰乙酰胺)乙烷、二(乙烯基磺酰甲基)醚或者乙烯基磺酰基的乙烯基聚合物,等)、N-氨基甲酰基吡啶鎓盐((1-吗啉羰基-3-吡啶鎓(pyridinio))-甲烷磺酸盐等)、卤素酰铵盐(1-(1-氯-1-吡啶亚甲基)-吡咯鎓-2-萘磺酸盐等)等。在本发明中,特别优选使用活化的卤素化合物和活化的乙烯基化合物。
还使用的交联剂的加入量相对于粘合剂中的水溶性聚合物优选为大于0.1质量%且小于40质量%,更优选大于0.5质量%且小于30质量%。优选在保护膜或起偏器的至少一个表面上涂布粘合剂,从而在其上面形成粘合剂层,以及在保护膜的处理过的表面上涂布粘合剂,从而在其上面形成粘合剂。在干燥粘合剂层后,粘合剂层的厚度优选为0.01-5μm,更优选0.05-3μm。
(防反射层)
优选在偏振片的保护膜中提供功能膜如防反射层,其位于液晶元件的相对侧。特别是在本发明中,优选使用至少包含依次层合在保护膜上的光散射层和低折射率层的防反射层,或者包含依次层合在保护膜上的中折射率层、高折射率层和低折射率层的防反射层。下面将说明它们的优选实例。
首先,将说明在保护膜上提供了光散射层和低折射率层的防反射层。在光散射层中分散了消光颗粒。光散射层中消光颗粒以外的材料的折射率优选在1.50-2.00的范围内,并且低折射率层的折射率优选在1.35-1.49的范围内。在本发明中,光散射层具有防眩性质和硬涂层性质,并且可以是单层或者多层,例如2-4层。
当防反射层设计用于其表面不匀,使得中心线平均粗糙度Ra为0.08-0.40μm,10点平均粗糙度Rz小于Ra的10倍,平均峰到峰距离Sm是1-100μm,凸起部分高度距不匀处最深点的标准偏差小于0.5μm,平均峰到峰距离Sm的标准偏差相对中心线小于20μm,并且倾角为0-5度的平面百分数大于10%,在裸眼下可以获得充分地防眩和均匀的消光感觉。
另外,当在a*值-2~2,b*值-3~3且380nm-780nm的范围内反射率的最小值与最大值的比例是0.5-0.99时,在C光源下反射光的色调优选变得中性。另外,当在C光源下透射光的b*值为0-3时,显示器中白色显示的黄色调优选降低。
另外,当在表面光源和防反射层间插入120μm×40μm的网格下测量膜上的亮度分布时,如果亮度分布的标准偏差小于20,优选降低了本发明的光学补偿片用于高精确面板时的闪烁。
当将镜面反射率设置成小于2.5%时,透射率设置成大于90%并且60°光泽度设置为小于70%作为光学特性时,优选使用本发明的防反射层,因为它能抑制外来光的反射并且改善可视性。特别是镜面反射率优选小于1%,更优选小于0.5%。当雾度是20%-50%时,内部雾度/总雾度是0.3-1时,在形成低折射率层后从雾度值直至光散射层的雾度值降低率小于15%,在0.5mm梳齿宽度下透射像清晰度为20%-50%,并且垂直透过光与相对垂直方向倾斜2°方向上的透过光的比例是1.5-5.0,可以抑制精度LCD面板上的闪烁,并且可以降低字符的模糊等。
(低折射率层)
本发明的防反射层中低折射率层的折射率在1.20-1.49,优选1.30-1.44的范围内。当其满足下面的等式(IX)时低折射率层优选低反射率。
等式(IX)=(mλ/4)x×0.7<n1d1<(mλ/4)×1.3
在上面的等式中,m是奇数,n1是低折射率层的折射率,d1是低折射率层的膜厚(nm),并且λ是500-550nm的波长。
下面将说明本发明的低折射率层的材料。
本发明的低折射率层包含含氟聚合物作为低折射率粘结剂。作为所述含氟聚合物,可以使用动摩擦系数为0.03-0.20,与水的接触角为90-120℃并且纯水的滑动角小于70°并且通过电离辐射交联的含氟聚合物。当将本发明的防反射层装在图像显示装置中时,因为可以容易地从层中拆下粘接到层上的粘贴物或便签,在层和可商购的胶带间施加更低的剥离力是优选的。剥离力优选小于500gf,更优选小于300gf,再更优选小于100gf。随着由微硬度测试计测量的表面硬度变高,更难在层中发生划痕。表面硬度优选大于0.3GPa,更优选大于0.5GPa。
用于低折射率层的含氟聚合物的实例可以包括含全氟烷基的硅烷化合物(例如(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)三乙氧基硅烷等)的水解产物和脱水缩合物、包含含氟单体单元和作为构成组分赋予交联反应性的构成单元的含氟共聚物等。
含氟单体的实例可以包括氟代烯烃(例如氟乙烯偏二氟乙烯、四氟乙烯、全氟辛基乙烯、六氟丙烯、全氟-2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯等)、(甲基)丙烯酸酯的部分或完全氟代的烷基酯衍生物(例如双涂布6FM(由Osaka Organic Chemical Industry有限公司生产)、M-2020(由Daikin Industries有限公司生产)、完全或部分氟代的乙烯醚等。在这些单体中,从折射率、溶解性、透明度、可获得性等角度全氟代烯烃是优选的,并且六氟丙烯是特别优选的。
赋予交联反应性的构成单元的实例可以包括可以通过分子中具有自交联官能团的单体,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或缩水甘油乙烯醚的聚合获得的构成单元、可以通过具有羧基、羟基、氨基、磺酸基团等的单体(例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、丙烯酸烯丙酯、羟乙基乙烯醚、羟丁基乙烯醚、马来酸、巴豆酸等)的聚合获得的构成单元、通过聚合反应向上述构成单元中引入交联反应性基团例如(甲基)丙烯酰基(例如,可以通过羟基与丙烯酸氯反应引入交联反应基团)的构成单元等。
除了上述含氟单体单元和上述构成单元来赋予交联反应性外,从溶剂的溶解性、膜的透明度等角度可以共聚合不含氟原子的单体。可用的单元没有特别限制,但是例如可以包括烯烃(乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯、偏二氯乙烯等)、丙烯酸酯(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯(crylic acid ethyl)、丙烯酸2-乙基己酯等)、甲基丙烯酸酯(甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯等)、苯乙烯衍生物(苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、α-环己基乙烯醚等)、乙烯醚(甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、环己基乙烯基醚等)、乙烯酯(乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯等)、丙烯酰胺(N-叔丁基丙烯酰胺、N-环己基丙烯酰胺等)、甲基丙烯酰胺、丙烯腈衍生物等。
如JP-A-10-25388和JP-A-10-147739中所公开,上述聚合物可以与固化剂组合使用。
(光散射层)
形成光散射层以通过表面散射和/或内散射给膜赋予光漫射性和用来改善膜的抗划性的硬涂层性质。因此,光散射层可以包含用来赋予硬涂层性质的粘结剂、用来赋予光漫射性的消光颗粒,以及任选的用于高折射率、防止交联收缩和高强度的无机填料。
从硬涂层性质、卷曲和易碎性的角度,光散射层的膜厚优选为1-10μm,更优选1.2-6μm。
光散射层粘结剂的实例优选可以包括具有饱和烃链或者聚醚链作为主链的聚合物。在这些聚合物中,更优选使用具有饱和烃链作为主链的聚合物作为粘结剂。粘结剂聚合物优选具有交联结构。具有饱和烃链作为主链的粘结剂聚合物优选是烯键式不饱和单体的聚合物。具有饱和烃链作为主链和交联结构的粘结剂聚合物优选是每种具有两个或多个烯键式不饱和基团的单体的(共)聚合物。为了使粘结剂聚合物的折射率变高,单体结构中可以任选地包含选自芳香环、氟原子、卤素原子、硫原子、磷原子和氮原子中的至少一种。
每种具有两个或多个烯键式不饱和基团的单体的实例可以包括多价醇和(甲基)丙烯酸的酯(例如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸1,4-环己烷酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基乙烷酯、四(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四甲基丙烯酸1,2,3-环己烷酯、聚丙烯酸聚尿烷酯和聚酯聚丙烯酸酯)、改性的环氧乙烷、乙烯苯、及它们的衍生物(例如1,4-二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲酸-2-丙烯酰乙酯和1,4-二乙烯基环己酮)、乙烯基砜(例如二乙烯基砜)、丙烯酰胺(例如亚甲基二丙烯酰胺)和甲基丙烯酰胺。可以组合使用两种或多种上述单体。
高折射单体的实例可以包括二(4-甲基丙烯酰基噻吩基)硫化物、乙烯基萘、乙烯基苯硫化物、4-甲基丙烯酰氧苯基-4’-甲氧基苯硫醚等。可以组合使用两种或多种这些单体。
可以通过在自由基光引发剂或者自由基热引发剂下电离辐射或者加热来进行具有烯键式不饱和基团的单体的聚合。
因此,制备包含具有烯键式不饱和基团的单体、自由基光引发剂或者自由基热引发剂、消光颗粒和无机填料的涂布溶液,并且将该涂布溶液涂布到载体上并且通过电离辐射或加热由聚合反应固化,从而形成光散射层。可以使用本领域已知的那些物质作为自由基光引发剂等。
具有聚醚作为主链的聚合物优选是多官能团环氧化合物的开环聚合物。可以在光酸产生剂或者热酸产生剂存在下电离辐射或者加热来进行多官能团环氧化合物的开环聚合。
因此,制备包含多官能团环氧化合物、光酸产生剂或者热酸产生剂、消光颗粒和无机填料的涂布溶液,并且将该涂布溶液涂布到透明载体上并且通过电离辐射或加热通过聚合反应固化,从而形成防反射层。
代替具有两个或多个烯键式不饱和基团的单体或者除烯键式不饱和基团的单体之外,可以使用具有交联官能团的单体向聚合物中引入交联官能团,并且可以通过交联官能团的反应向粘结剂聚合物中引入交联结构。
交联官能团的实例可以包括异氰酸酯基团、环氧基团、吖啶基团、唑啉基团、醛基、羰基、肼基、羧基、羟甲基和活性亚甲基。还可以使用乙烯基磺酸、酸酐、氰基丙烯酸酯衍生物、三聚氰胺、醚化的甲醇、酯、尿烷、金属醇盐例如四甲氧基硅烷等作为单体来引入交联结构。另外,可以使用作为分解反应结果所得的交联官能团,例如嵌段异氰酸酯基团。即,在本发明中交联官能团可以作为分解反应的结果而不是直接地表现出反应性。
具有上述交联官能团的粘结剂聚合物可以通过在涂布后加热而形成交联结构。
在光散射层中包含大于填料颗粒并且平均直径为1-10μm,优选1.5-7.0μm的消光颗粒,例如无机化合物颗粒或树脂颗粒,来给光散射层赋予防眩性质。
消光颗粒的实例可以包括无机化合物颗粒例如二氧化硅颗粒、TiO2颗粒等,树脂颗粒例如丙烯酸酯类颗粒、交联丙烯酸酯类颗粒、聚苯乙烯颗粒、交联苯乙烯颗粒、三聚氰胺树脂颗粒、苯胍胺树脂颗粒等。在这些颗粒中,优选使用交联苯乙烯颗粒、交联丙烯酸酯类颗粒、交联丙烯酸酯苯乙烯颗粒和二氧化硅颗粒作为消光颗粒。消光颗粒的形状是球形的或者是不确定的。
另外,可以组合使用两种或多种具有不同粒径的消光颗粒。可以用具有更大粒径的消光颗粒给光散射层赋予防眩性质,同时用具有更小粒径的消光颗粒给光散射层赋予不同的光学特性。
另外,消光颗粒的粒径分布最优选是单分散的分布。更优选消光颗粒具有相同或者更相似的粒径。例如,假设粒径大于平均粒径超过20%的颗粒是粗颗粒,粗颗粒的比例优选小于颗粒总数的1%,更优选小于0.1%,再更优选0.01%。可以在正常合成后通过分级来获得具有这种粒径分布的消光颗粒。在此情况下,可以通过增加分级次数或者加强分级程度来获得具有更优选的粒径分布的消光颗粒。
光散射层中包含消光颗粒,使得消光颗粒在形成的光散射层的量优选为10-1000mg/m2,更优选100-700mg/m2。
通过Coulter计数方法测量消光颗粒的粒度分散,并且将测量的粒度分布转化成颗粒数目分布。
为了提高光散射层的折射率,除了消光颗粒外,光散射层中还含有无机填料,其由选自钛、锆、铝、铟、锌、锡和锑中的至少一种的氧化物形成,并且具有小于0.2μm,优选0.1μm,更优选0.06μm的平均粒径。
相反,在包含高折射率颗粒的光散射层中,为了用消光颗粒使折射率差异变大,优选使用氧化硅来保持层的折射率低。氧化硅的优选粒径与上述无机填料相同。
用于光散射层的无机填料的实例可以包括金属氧化物例如TiO2、ZrO2、Al2O2、Ln2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO、SiO2等。在这些氧化物中,TiO2和ZrO2对于高折射率是特别优选的。优选使无机填料的表面接受硅烷偶联处理或者titinum偶联处理,并且具有可以与粘结剂种类反应的官能团的表面处理试剂优选用于填料表面。
无机填料的添加量相对于光散射层的总质量优选为10-90质量%,更优选20-80质量%,特别优选30-75质量%。
因为无机填料的直径远小于光波长,这种无机填料不会引起散射,并且通过在粘结剂聚合物中分散无机填料所得的分散体起着光学均匀材料的作用。
光散射层中粘结剂和无机填料混合物体相的折射率优选为1.48-2.00,更优选1.50-1.80。当适当地选择粘结剂和无机填料的种类和用量比时可以获得这种范围的折射率。可以容易地通过实验预先确定怎样选择。
在光散射层中,涂布组合物中包含氟基表面活性剂和硅基表面活性剂中一种或两种来避免平面形状的不均匀性例如涂布不匀、干燥不匀、点缺陷等。特别优选使用氟基表面活性剂,因为甚至在添加少量表面活性剂下它也会发挥补救平面缺陷如涂布不匀、干燥不匀、点缺陷等的作用。即,使用表面活性剂通过高速涂布增加生产率并且同时提高了平面形状的均匀性。
接下来,将说明依次层合中折射率层、高折射率层和低折射率层的防反射层。
设计具有依次在基底上层合中折射率层、高折射率层和低折射率层(最外层)的层结构的防反射层来具有满足下面关系的折射率。
高折射率层的折射率>中折射率层的折射率>透明载体的折射率>低折射率层的折射率
另外,可以在透明载体和中折射率层间提供硬涂层。此外,可以在透明载体和中折射率层间提供中等折射率硬涂层、高折射率层和低折射率层(例如参见JP-A-8-122504、JP-A-8-110401、JP-A-10-300902、JP-A-2002-243906、JP-A-2000-111706等)。另外,可以给各层提供不同的功能。例如,可以给低折射率层赋予防污性质,并且给高折射率层赋予抗静电性质(例如参见JP-A-10-206603、JP-A-2002-243906等)。
防反射层的雾度优选小于5%,更优选小于3%。在根据JISK5400的铅笔硬度试验中膜强度优选大于H,更优选大于2H,最优选大于3H。
(高折射率层和中折射率层)
在防反射层中,通过至少包含具有高折射率和小于100nm的平均直径的无机化合物超细颗粒和基体粘结剂的可固化膜构成具有高折射率的层。
作为高折射率的无机化合物超细颗粒,可以使用折射率大于1.65,优选大于1.9的无机化合物。例如,高折射率的无机化合物超细颗粒可以包括Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等的氧化物、包含这些金属原子的复合氧化物等。
这种高折射率的无机化合物超细颗粒可以通过用表面处理剂(例如硅烷偶联剂等(参见JP-A-11-295503、JP-A-11-153703和JP-A-2000-9908)、阴离子化合物或者有机金属偶联剂(参见JP-A-2001-310432)处理颗粒表面的方法;使用具有高折射率颗粒作为核的核壳结构的方法(参见JP-A-2001-166104和JP-A-2001-310432);使用特殊分散剂的方法(参见JP-A-11-153703、美国专利6,210,858和JP-A-2002-2776069)来制备。
可以使用本领域中已知的热塑性树脂、可固化树脂等作为基体材料。
基体可以包括具有至少两种自由基和/或可阳离子聚合基团的含有多官能团化合物的组合物和包含具有水解基团的有机金属化合物及其部分缩合物的组合物中的至少一种。例如,可以使用在JP-A-2000-47004、JP-A-2001-315242、JP-A-2001-31871、JP-A-2001-296401等中公开的组合物作为基体。
另外,可以使用可从胶体金属氧化物获得的可固化膜和可从金属醇盐的水解缩合物获得的组合物作为基体,如例如在JP-A-2001-293818等中公开。
高折射率层的折射率一般为1.70-2.20。高折射率层的厚度优选为5nm-10μm,更优选10nm-1μm。
调整中折射率层的折射率至落在低折射率层的折射率和高折射率层的折射率之间。中折射率层的折射率优选为1.50-1.70。中折射率层的厚度优选为5nm-10μm,更优选10nm-1μm。
(低折射率层)
在高折射率层上层合低折射率层。低折射率层的折射率是1.20-1.55,优选1.30-1.50。
低折射率层优选构成具有抗划性和防污性的最外层。作为大大增加抗划性的方法,可以使用能给层的表面赋予可滑动性并且由本领域中已知的硅或氟组成的薄膜层。
含氟化合物的折射率优选为1.35-1.50,更优选1.36-1.47。含氟化合物优选是包含交联或可聚合的官能团的化合物,所述官能团包含在35-80质量%范围内的氟原子。
例如,含氟化合物可以是在JP-A-9-222503,第[0018]-[0026]段、JP-A-11-38202,第[0019]-[0030]段、JP-A-2001-40284,第[0027]-[0028]段、JP-A-2000-284102等中公开的化合物。
硅化合物优选是具有聚硅氧烷结构并且在聚合物链中包含可固化官能团或者可聚合官能团从而在膜中具有交联结构的化合物。例如,硅化合物可以是反应性硅(例如silaplane(由CHISSO公司生产)、在两端包含甲硅烷醇的聚硅氧烷(JP-A-11-258403)等)。
优选通过在涂布涂层组合物时或者之后光照射或者加热涂布组合物从而形成包含光聚合引发剂或感光剂的最外层来进行具有交联或可聚合基团的含氟和/或硅氧烷聚合物的交联或聚合反应。
另外,可以优选使用通过有机金属化合物例如硅烷偶联剂和包含含氟烃基的硅烷偶联剂在催化剂的共存下缩合反应固化的溶胶-凝胶可固化的膜。
例如,所述溶胶-凝胶可固化的膜可以是含有聚氟代烷基的硅烷化合物或其部分水解缩合产物(在JP-A-58-142958、JP-A-58-147483、JP-A-58-147484、JP-A-9-157582、JP-A-11-106704中公开的化合物)、包含聚全氟烷基醚基团作为含氟长链基团的甲硅烷化合物(在JP-A-2000-117902、JP-A-2001-48590、JP-A-2002-53804等中公开的化合物)等。
除此之外,低折射率层可以包含填料(例如初级平均直径1-150nm的低折射率无机化合物,例如二氧化硅(硅石)或者含氟颗粒(氟化镁、氟化钙或氟化钡)、在JP-A-11-3820中第[0020]-[0038]段公开的有机微粒、硅烷偶联剂、润滑剂、表面活性剂等作为添加剂。
如果低折射率层位于最外层下方,低折射率层可以通过蒸气方法(真空沉积方法、溅射方法、离子镀方法、等离子体CVD方法等)形成。在制备成本方面优选使用涂布方法。
低折射率层的膜厚优选是30-200nm,更优选50-150nm,最优选60-120nm。
(防反射层中的其它层)
防反射层还可以包含硬涂层、前向散射层、底漆层、抗静电层、底涂层、保护层等。
(硬涂层)
在防反射层中提供的保护膜的表面上提供硬涂层来给保护膜赋予机械强度。特别优选在保护膜和高折射率层之间提供硬涂层。优选通过光和/或热可固化的化合物的交联反应或者聚合反应形成所述硬涂层。可固化的官能团优选是光可聚合的官能团,并且含有水解官能团的有机金属化合物优选是有机烷氧基甲硅烷化合物。
这种化合物的实例可以包括与高折射率层中所含的那些化合物相同的化合物。硬涂层组合物的实例可以包括在JP-A-2002-144913、JP-A-2000-9908、WO00/46617等中公开的那些组合物。
还可以使用高折射率层作为硬涂层。在此情况下,优选使用用于高折射率层的方法精细地分散微粒并且在硬涂层中包含分散的微粒。
还可以通过包含平均直径为0.2-10μm的颗粒使用硬涂层作为防眩层来提供防眩性质。
可以根据其用途设计硬涂层的膜厚。硬涂层的膜厚优选为0.2-10μm,更优选0.5-7μm。
根据JIS K5400在铅笔硬度试验中硬涂层的强度优选大于H,更优选大于2H,最优选大于3H。在根据JIS K5400的胶带试验中,在试验前和后试验片不太磨损。
(抗静电层)
当提供抗静电层时,优选给抗静电层赋予小于10-8(Ωcm-3)的体积电阻率。尽管可以通过使用吸收材料、含水无机盐、表面活性剂、阳离子聚合物、阴离子聚合物、胶体二氧化硅等给抗静电层赋予10-8(Ωcm-3)的体积电阻率,但是存在大的温度/湿度相关性和低湿度下电导率不足的问题。由于这个原因,优选使用金属氧化物作为导电层的材料。但是,如果使用有色金属氧化物作为导电层的材料,因为有色的金属氧化物使整个膜有颜色而是不优选的。无色金属氧化物的金属的实例可以包括Zn、Ti、Al、In、Si、Mg、Ba、Mo、W、V等,并且优选使用具有这些金属作为主要组分的金属氧化物。例如,金属氧化物优选包括ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO3、V2O5等,或者它们的复合氧化物,更优选ZnO、TiO2和SnO2。例如在包含不同原子的情况中,在ZnO中包含Al、In等,在SnO2中包含Sb、Nb、卤素原子等,以及在TiO2中包含Nb、Ta等是有效的。另外,如JP-A-59-6235中所公开,可以使用上述金属氧化物与不同晶体的金属颗粒或纤维状材料(例如二氧化钛)粘接的材料。尽管体积电阻不能简单地与表面电阻比较,因为它们的物理性质彼此不同,但是为了获得10-8(Ωcm-3)的电导率作为电阻率,导电层可以具有小于10-10(Ω/□),优选小于10-8(Ω/□)的表面电阻。当抗静电层是最外层时需要测量导电层的表面电阻,或者可以在如上所述层合膜的形成期间测量。
[液晶显示装置]
使用本发明的光学补偿片的偏振片可以用于具有不同显示模式的液晶元件和液晶显示装置。已经建议了各种显示模式,包括TN(扭曲向列)、IPS(面内转换)、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(垂直取向)和HAN(混合取向向列)。在这些模式中,本发明的偏振片优选可以用于TN、OCB和VA模式。
(OCB模式液晶显示装置)
OCB模式液晶元件是使用弯曲取向模式的液晶元件的液晶装置,其中棒状液晶分子在液晶元件的上部和下部中以基本上相反的方向(对称地)取向。例如在美国专利4,583,825和美国专利5,410,422中公开了OCB模式液晶元件。因为棒状液晶分子在液晶元件的上部和下部对称地取向,弯曲取向模式液晶元件具有自光学补偿功能。由于这个原因,该液晶模式也被称作OCB(光学补偿弯曲)。弯曲取向模式的液晶显示装置具有高速响应的优点。(VA-模式液晶显示装置)
在VA-模式液晶显示装置中,棒状液晶分子在不加电压下基本上是垂直取向的。
VA-模式液晶元件包含(1)窄敏感的VA-模式液晶元件,其中棒状液晶分子在不加电压下基本上垂直取向并且在外加任意电压下基本上水平取向(如JP-A-2-176625中所公开),(2)具有多畴VA模式来扩大视角的(MAV模式的)液晶元件(在SID97,技术报告文摘(预览)2891997)845中公开),(3)(n-SAM模式)的液晶元件,其中棒状液晶分子在不加电压下基本上垂直取向并且在外加任意电压下以扭曲多畴取向(如在日本液晶会议预览58-59(1998)中所公开),及(4)SURVAIVAL-模式液晶元件(由LCD国际98出版)。
VA-模式液晶显示装置包括液晶元件和位于该液晶分子两侧处的两片偏振片。液晶元件在两个电极基板间具有液晶。根据本发明的液晶显示装置的一个方面,在液晶元件和一片偏振片之间插入一片本发明的光学补偿片,或者分别在液晶元件和两片偏振片之间插入两片本发明的光学补偿片。
根据本发明的液晶显示装置的另一个方面,使用本发明的光学补偿片作为插在液晶元件和起偏器间的偏振片的透明保护膜。该光学补偿片可以仅用于一个偏振片的透明保护层(在液晶元件和起偏器之间),或者可以用于两个偏振片的两个保护层(在液晶元件和起偏器之间)。当光学补偿片仅用于一个偏振片时,特别优选使用光学补偿片作为液晶元件背光侧的偏振片的液晶元件侧处的保护层。对于光学补偿片与液晶元件的结合,本发明的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜优选在VA元件侧。保护膜可以是典型的酰化纤维素膜。例如,保护膜的厚度是40-80μm,并且可以使用KC4UX2M(40μm,可从Konica Minolta Opt有限公司商购)、KC5UX(60μm,可从Konica Minolta Opt有限公司商购)、TD80(80μm,可从FUJIFILM公司商购)等作为保护膜而不局限于此。
(TN-模式液晶显示装置)
本发明的光学补偿片可以用作具有TN-模式液晶元件的TN-模式液晶显示装置的光学补偿片用的载体。TN-模式液晶元件和TN-模式液晶显示装置已经早为人们所熟知。细节可以参考JP-A-3-9325、JP-A-6-148429、JP-A-8-50206和JP-A-9-26572。另外,还可以参考Mori等的文章(Jpn.J.Appl.Phys.,第36卷,(1997年),第143页;Jpn.J.Appl.Phys.,第36卷,(1997年),第1068页)。
[实施例]
在下面的实施例中将进一步说明本发明,但是本发明不局限于此。
下文使用的术语“份”意指“质量份”。
[测量方法]
通过下面的方法测量膜的性质。
(延迟)
在本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)分别表示在波长λ下的面内延迟和厚度方向延迟。使用KOBRA 21ADH或WR(由Ouji ScientificInstruments有限公司制造),通过在膜法线方向上入射具有λnm波长的光测量Re(λ)。使用KOBRA21ADH或WR,然后基于在六个方向中测量的六个延迟值计算Rth,即,在膜法线方向上测量的Re、在面内慢轴(由KOBRA 21ADH判断)作为倾斜轴(旋转轴)下在与膜法线方向成+50°的方向上测量的Re、在面内慢轴(由KOBRA 21ADH判断)作为倾斜轴(旋转轴)下在与膜法线方向成-50°的方向上测量的Re。基于用慢轴作为倾斜轴(在无慢轴的情况下膜的任意方向作为旋转轴)下在两个方向上测量的延迟值、平均折射率的假设值和膜厚,可以从下面的等式(1)和(2)计算Rth。对于平均折射率的假设值,可以参考“Polymer Handbook”,JOHN WILEY & SONS公司和光学膜的目录。对于具有未知平均折射率值的那些光学膜,可以使用阿贝折射计。下面列举了主要光学膜的平均折射率:酰化纤维素(1.48)、环状烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。通过输入平均折射率假设值和膜厚,KOBRA 21ADH或WR计算nx、ny和nz。基于计算的nx、ny和nz进一步计算Nz=(nx-nz)/(nx-ny)).
等式1
注:在上述等式中,Re(θ)表示从法线方向倾斜θ的方向上的延迟。
等式2
Rth=((nx+nz)/2-nz)×d
(含水量)
使用CA-03型含水量测量仪器和VA-05型样品干燥器(两者均由Mitsubishi Chemical公司制造),通过Karl Fischer滴定测量尺寸为7mm×35mm的样品。通过含水量(g)除以样品的质量(g)来计算含水量。
(动摩擦系数)
可以根据由JIS或ASTM规定的方法使用钢球测量动摩擦系数。
(雾度)
可以使用1001DP型雾度计(可从Nippon Denshoku Industries有限公司获得)测量雾度。
(剥离阻力)
如下测量剥离负载。在具有与成膜设备的金属载体相同材料和表面粗糙度的金属板上滴下浓液,然后使用刮刀以均匀的厚度拉伸浓液并且干燥成膜。使用切割刀具将所得膜等间隔地切成带形。然后,用手剥开膜的前沿,并且在用与应变计连接的夹具固定膜下,在于45°倾角牵引应变计下测量膜的负载变化。还测量剥离膜中的挥发性组分的量。在改变当挥发性组分的量等于实际成膜过程中膜剥离中残留的挥发性组分的量时的干燥时间和剥离负载下重复几次相同的测量。使用在下面实施例中制备的用于成膜的浓液测量剥离负载,并且计算每1cm膜宽的剥离阻力并列在表1中。
(实施例1)
[基膜的形成]
(基于环状烯烃的加成聚合物的基膜F-11的形成)
在预热至90℃下,在50mm内径和L/D为28的单轴挤出机中熔化APL5014(Tg:135℃)(由Mitsui Chemicals公司制造)。挤出机在其入口侧处的温度是200℃并且在其出口侧处是140℃。然后,借助烧结过滤器经T-模将熔融膜材料挤出到挤出机出口处的齿轮泵。
在冷却步骤使用三个冷却辊。这些冷却辊以3cm的间隔布置。最接近模的第一个冷却辊的温度是130℃。通过从第二个冷却辊的温度减去第一个冷却辊的温度得到的值是3℃。通过从第二个冷却辊的温度减去第三个冷却辊的温度得到的值是13℃。
第二个冷却辊的输送速度(Sr2)和第一个冷却辊的输送速度(Sr1)间的差异与这些辊的输送速度(第一个冷却辊的输送速度(Sr1=50m/min))的比值(ΔSr21(%)=100×(Sr2-Sr1)/Sr1)是1%。第三个冷却辊的输送速度(Sr3)和第二个冷却辊的输送速度(Sr2)间的差异与第二个冷却辊的输送速度(Sr2)的比值(ΔSr23(%)=100×(Sr2-Sr3)/Sr2)是1%。这些冷却辊全部位于120℃的外壳中。使用静电施用方法,使片在片宽为1.7m的0.17m宽的部分上压向第一个冷却辊。
彼此接近布置的这些冷却辊间的冷却速率是2℃/sec。由通过位于第一个冷却辊上的膜的温度与从最后冷却辊上剥离下来的膜的温度间的差异除以膜通过该区域所需的时间计算的值代表冷却速率。
然后,以2℃/sec的冷却速率在以0.5m的间隔布置的辊上输送已经从最后冷却辊上剥离下来的膜。如此获得的膜具有79μm的厚度。然后,使该膜与另一片膜层合、在其两边修剪10%(纵切),然后缠绕3,000m。如通过KOBRA 21ADH(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)所测量的一样,膜(F-11)表现出1nm的面内延迟Re和4nm的厚度方向延迟Rth。
(基于环状烯烃的加成聚合物的基膜F-21的形成)
<环状聚烯烃聚合物P-1的合成>
在反应容器中加入100质量份纯甲苯和100质量份降冰片烯羧酸甲酯。接着,在反应容器中加入溶在甲苯中的乙基己酸镍、溶在甲苯中的三(五氟苯基)硼和三乙基铝,用量分别为25mmol%(基于单体的质量)、0.225mol%(基于单体的质量)和0.25mol%(基于单体的质量)。然后,使这些组分在搅拌下于室温反应18小时。在反应完成后,然后使反应混合物放入过量乙醇中从而产生共聚物沉淀。纯化沉淀物。然后,在真空中于65℃下干燥所得共聚物(P-1)24小时。
共聚物(P-1)
将下面的组合物加入混合罐中,然后在那里搅拌来溶解。然后,使溶液过滤通过平均孔径为34μm的滤纸和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器。
表1
基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | |
基于环状烯烃的加成聚合物P-1二氯甲烷甲醇 | 150质量份400质量份50质量份 |
随后,将通过上述方法制备的包含下面组成的环状聚烯烃溶液加入分散机中来制备消光剂分散液。
表2
消光剂分散液 | |
平均粒径为16nm的粒状二氧化硅(Aerosil R972,由NIPPONAEROSIL有限公司生产)二氯甲烷甲醇基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | 2.0质量份72.4质量份10.8质量份10.3质量份 |
然后,将100质量份上述基于环状烯烃的加成聚合物溶液和1.35质量份上述消光剂分散液混合来制备成膜浓液。
使用带式浇铸机浇铸浓液。使用拉幅机在2%的拉伸比下在宽度方向上拉伸在残留溶剂量为15%-25质量%时从带上剥离的膜并且在固定下用120℃的热空气干燥,使得膜不会起皱。在由拉幅机输送后,由辊进一步输送膜,并且在120℃-140℃下进一步干燥并卷绕。表1中显示了所制备的膜(F-21)的特性。
(基于环状烯烃的加成聚合物的基膜F-31和F-41的形成)
使用下面的组成,按照与膜F-21相同的方法形成浓液。
表3
基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | |
Appear 3000二氯甲烷甲醇 | 150质量份420质量份30质量份 |
表4
消光剂分散液 | |
平均粒径为16 nm的粒状二氧化硅(Aerosil R972,由NIPPONAEROSIL有限公司生产)二氯甲烷甲醇基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | 2.0质量份77.6质量份5.6质量份10.3质量份 |
按照与膜F-21相同的方法形成膜F-31和F-41。
(基于环状烯烃的加成聚合物的基膜F-5的形成)
使用下面的组成,按照与膜F-21相同的方法形成浓液。
表5
基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | |
Appear 3000二氯甲烷甲醇 | 150质量份410质量份40质量份 |
表6
消光剂分散液 | |
平均粒径为16nm的粒状二氧化硅(Aerosil R972,由NIPPONAEROSIL有限公司生产)二氯甲烷甲醇基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | 2.0质量份78.0质量份5.0质量份10.0质量份 |
按照与膜F-21相同的方法形成膜F-51。
(基于环状烯烃的加成聚合物的基膜F-6的形成)
使用下面的组成,按照与膜F-21相同的方法形成浓液。
表7
基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | |
Appear 3000二氯甲烷 | 150质量份450质量份 |
表8
消光剂分散液 | |
平均粒径为16nm的粒状二氧化硅(Aerosil R972,由NIPPONAEROSIL有限公司生产)二氯甲烷基于环状烯烃的加成聚合物溶液 | 2.0质量份83.0质量份10.0质量份 |
按照与膜F-21相同的方法形成膜F-61。
在下面的表9中显示了实施例F-11至F-51及比较例F-61的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的特性。
表9
实施例号 | 聚合物 | 剥离剂 | 剥离阻力N/cm | 拉伸比% | 膜厚μm | 动摩擦系数 | 雾度% | Renm | Rthnm |
F-11 | APL5014 | - | - | - | 79 | 0.4 | 0.42 | 1 | 4 |
F-21 | P-L | 甲醇 | 0.01 | 2 | 61 | 0.4 | 0.40 | 11 | 216 |
F-31 | Appear3000 | 0.20 | 10 | 55 | 0.5 | 0.30 | 42 | 215 | |
F-41 | 0.21 | 2 | 40 | 0.5 | 0.28 | 6 | 150 | ||
F-51 | RZ-I3 | 0.02 | 2 | 50 | 0.4 | 0.25 | 8 | 185 | |
F-61 | - | 0.85 | 2 | 40 | 0.5 | 0.16 | 8 | 150 |
(实施例2)
(基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的表面处理)
使基于环状烯烃的加成聚合物的基膜F-11、F-21、F-31、F-41、F-51和F-61每种在上和下黄铜电极间(在氩气气氛中)接受辉光放电处理(施加频率为3,000Hz的4,200V的高频电压通过上和下电极20秒)来制备膜F-12、F-22、F-32、F-42、F-52和F-62。如此已经接受了辉光放电处理的保护膜的表面相对于纯水表现出从36°到41°的接触角。对于接触角的测量,使用CA-X型接触角计(由KyowaInterface Science有限公司制造)。
(实施例3-1)
[光学补偿片L-31的制备]
(取向膜的形成)
使用#16号线棒涂布机以24ml/m2的速率在基于环状烯烃的加成聚合物基膜F-31上涂敷具有下面配方的涂布溶液。用60℃的热空气干燥涂布的材料60秒,然后用90℃的热空气干燥150秒。随后,使如此形成的膜在从基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的纵向(输送方向)作为0°顺时针偏离135°的方向上接受摩擦。
(取向膜涂布溶液的配方)
具有下面通式的改性聚乙烯醇 40质量份
水 728质量份
甲醇 228质量份
戊二醛(交联剂) 2质量份
柠檬酸酯(AS3,由Sankyo 0.69质量
Chemical Industries有限公司制 份
备)
改性的聚乙烯醇
(光学各向异性层的形成)
在与膜的输送方向相同的方向上,在使用在391rpm下旋转的#2.7号线棒在以20m/min的速率输送的膜F-32上连续涂敷通过在102kg甲乙酮中溶解下面的组分:41.01kg下面的盘状液晶化合物、4.06kg环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯V#360(由OsakaOrganic Chemistry有限公司制造)、0.29kg乙酸丁酸纤维素“CAB531-1”(由Eastman Kodak公司制造)、1.35kg光聚合引发剂“Irgacure-907”(由Ciba Specialty Chemicals有限公司制造)、0.45kg感光剂“Kayacure DETX”(由Nippon Kayaku公司制造)和0.45kg柠檬酸酯AS3(由Sankyo Chemical Industries有限公司制备),然后加入0.1kg含氟代脂肪族基团的共聚物“Megafac F780”(由DAINIPPONINK AND CHEMICALS公司制备)获得的涂布溶液。然后,在从室温到100℃的温度连续加热膜的步骤下干燥膜从而除去溶剂。然后,按照打到盘状液晶化合物层的表面上的风速为平行于膜输送方向为1.5m/sec的方式,在135℃干燥区中干燥膜大约90秒,从而取向盘状液晶化合物。随后,在输送通过80℃干燥区时,在膜的表面温度保持在大约100℃下,用来自紫外线发射器(紫外灯:输出:160W/cm;波长:1.6m)的600mW剂量的紫外线照射膜4秒,从而使交联反应进行来固定如此取向的盘状液晶化合物。然后,使膜冷却至室温,然后以圆柱形缠绕形成卷。因此,制备出卷状光学各向异性光学补偿片L-32。如此形成的光学各向异性层具有1.6μm的厚度。
盘状液晶化合物
光学各向异性层表现出27nm的Re,Re由KOBRA 21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量。然后从如此制备的光学补偿片中仅剥离光学各向异性层。然后使用KOBRA 21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量光学各向异性层的β值和分子不对轴的平均方向。结果,β值是33°。分子不对轴的平均方向相对于基于环状烯烃的加成聚合物基膜的纵向为45.5°。为计算β值,输入1.6作为平均折射率。
(实施例3-2)
[光学补偿片L12和L42]
按照与实施例3-1相同的方法在已经接受了辉光放电处理的膜F-12和F-42上形成取向膜。随后,使如此形成的取向膜在从膜的纵向(输送方向)作为0°顺时针偏离180°的方向上接受摩擦。
在与膜的输送方向相同的方向上,在使用在391rpm下旋转的#3.2号线棒在以20m/min的速率输送的取向膜上连续涂敷通过在207kg甲乙酮中溶解下面的组分:91.0kg上述盘状液晶化合物、9.0kg环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯V#360(由Osaka OrganicChemistry有限公司制造)、2.0kg乙酸丁酸纤维素“CAB551-0.2”(由Eastman Kodak公司制造)、0.5kg乙酸丁酸纤维素“CAB531-1”(由Eastman Kodak公司制造)、3.0kg光聚合引发剂“Irgacure-907”(由Ciba Specialty Chemicals有限公司制造)和1.0kg感光剂“KayacureDETX”(由Nippon Kayaku公司制造),然后加入0.4kg含氟代脂肪族基团的共聚物“Megafac F780”(由DAINIPPON INK ANDCHEMICALS公司制备)获得的涂布溶液。
然后,在从室温到100℃的温度连续加热膜的步骤干燥膜从而除去溶剂。然后,按照打到盘状液晶化合物层的表面上的风速为平行膜输送方向为5.0m/sec的方式,在135℃干燥区中干燥膜大约90秒,从而取向盘状液晶化合物。随后,在输送通过80℃干燥区时,在膜的表面温度保持在大约100℃,用来自紫外线发射器(紫外灯:输出:160W/cm;波长:1.6m)的600mW剂量的紫外线照射膜4秒,从而使交联反应进行来固定如此取向的盘状液晶化合物。然后,使膜冷却至室温,然后以圆柱形缠绕形成卷。因此,制备出卷状光学各向异性光学补偿片L12(基膜:F-12)和L42(基膜:F-42)。如此形成的光学各向异性层具有1.9μm的厚度。
光学各向异性层表现出46nm的Re,Re由KOBRA 21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量。然后从如此制备的光学补偿片中仅剥离光学各向异性层。然后使用KOBRA 21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量光学各向异性层的β值和分子不对轴的平均方向。结果,β值是38°。分子不对轴的平均方向相对于基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的纵向为-0.3°。为计算β值,输入1.6作为平均折射率。
(实施例3-3)
(光学补偿片L13、L23和L53)
在甲醇和水的30/70(质量)混合物中溶解下面的丙烯酸共聚物和三乙胺(中和剂)来制备4质量%的溶液。使用棒式涂布机,然后在正输送的辉光放电的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜F-12、F-22和F-52上连续涂敷所述溶液。然后,加热并且干燥涂层至120℃5分钟,从而形成1μm厚的层。随后,使涂层表面在纵向(输送方向)上连续接受摩擦从而形成取向膜。
丙烯酸共聚物
使用棒式涂布机在上述取向膜上连续涂敷具有下面配方的涂布溶液。将涂层加热至100℃1分钟来取向棒状液晶分子,然后用紫外线照射引起棒状液晶分子聚合,从而固定取向的液晶分子来制备光学补偿片L13、L23和L53(基膜分别是F-12、F-22和F-52)。如此形成的光学各向异性层具有1.7μm的厚度。
表10
光学各向异性层涂布溶液的配方 | |
具有下面通式的棒状液晶化合物 | 38.4质量% |
具有下面通式的感光剂 | 0.38质量% |
具有下面通式的光聚合引发剂 | 1.15质量%份 |
具有下面通式的空气界面水平取向剂 | 0.06质量% |
甲乙酮 | 60.0质量% |
棒状液晶化合物
感光剂
光聚合引发剂
空气界面水平取向剂
从使用KOBRA 21ADH自动双折射测量仪器(由Ouji ScientificInstruments有限公司制造)测量的光学补偿片L13和L23对入射光的角度的依赖性中减去前面已经测量的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的贡献来计算光学各向异性层自身的光学特性。结果,Re是47nm,Rth是23nm,并且棒状液晶分子的长轴相对层表面的平均倾角为0°。观察到棒状液晶分子与膜的表面平行取向排列。取向排列棒状液晶分子使其主轴与卷曲的基于环状烯烃的加成聚合物基膜的纵向正交(即光学各向异性层慢轴的方向与卷曲的基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的纵向正交)。
如此获得光学补偿片(L13)具有48nm的Re和27nm的Rth(在590nm波长下测量)。另一方面,光学补偿片(L23)具有58nm的Re和239nm的Rth(在590nm波长下测量)。
(实施例3-4)
[光学补偿片L24]
在环己酮中溶解从2,2′-二(3,4-二羧基二苯基)六氟丙烷和二(三氟甲基)-4,4′-二氨基联苯合成的聚酰亚胺(质均分子量:59,000)来制备15质量%聚酰亚胺溶液。将如此制备的聚酰亚胺溶液涂敷在经过辉光放电的环状聚烯烃的膜F-22上,然后在180℃的温度下干燥。光学补偿片L24具有59μm的总厚度、45nm的Re和390nm的Rth。
(实施例4-1)
[偏振片A的形成]
[偏振片A的形成]
(光散射层涂布溶液的制备)
用38.5g甲苯稀释50g三丙烯酸季戊四醇酯和四丙烯酸季戊四醇酯(PETA,由Nippon Kayaku公司生产)。然后,向该溶液中加入2g聚合引发剂(Irgacure 184,由Ciba Specialty Chemicals有限公司生产)。然后,搅拌混合物。通过涂敷该溶液和紫外线固化涂层得到的涂层具有1.51的折射率。
然后,向该溶液中加入1.7g平均粒径为3.5μm的粒状交联聚苯乙烯(折射率:1.60;SX-350,由Soken Chemical&Engineering有限公司生产)的30%甲苯分散液(已经使用polytron分散机在10,000rpm下分散20分钟)和13.3g平均粒径为3.5μm的粒状交联丙烯酸酯-苯乙烯(折射率:1.55;由Soken Chemical&Engineering有限公司生产)的30%甲苯分散液。最后,向混合物中再加入0.75g氟基表面改性剂(FP-1)和10g硅烷偶联剂(KBM-5103由Shin-Etsu Chemical公司生产)来获得最后的溶液。
然后,使上述混合物过滤通过孔径为30μm的聚丙烯过滤器来制备光散射层涂布溶液。
氟基表面改性剂(FP-1)
其中m代表大约36的数;并且n代表的数为6。
(低折射率层涂布溶液的制备)
首先按照下面的方式制备溶胶。有些详细地说,在配备了搅拌器和回流冷凝器的反应容器中加入120份甲乙酮、100份丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM5103,由Shin-Etsu Chemical有限公司生产)和3份二异丙氧基铝乙酰乙酸乙酯来制备混合物。然后,向混合物中加入30份去离子水。使混合物在60℃下反应4小时,然后使其冷却至室温来得到溶胶。溶胶的质均分子量为1,600。在低聚物组分中分子量为1,000-20,000的组分的比例为100%。溶胶的气相色谱表现出没有剩下原材料丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
在搅拌下混合13g折射率为1.42的可热交联的含氟聚合物(JN-7228;固体物浓度:6%;由JSR有限公司生产)、1.3g二氧化硅溶胶(粒径不同于MEK-ST的二氧化硅;平均粒径:45nm;固体物浓度:30%;由NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES有限公司生产)、0.6g如此制备的溶胶、5g甲乙酮和0.6g环己酮。然后,使溶液过滤通过孔径为1μm的聚丙烯过滤器来制备低折射率层涂布溶液。
(具有光散射层的保护层TAC01的制备)
在使用直径50mm、180线/英寸且40μm深的微凹版辊和刮刀,以30rpm的凹版旋转速度和30m/min的输送速度从辊上解开的80μm厚的三乙酰纤维素膜(Fujitac TD80U,由Fuji Photo Film有限公司生产)上涂敷上述用于功能层(光散射层)的涂布溶液。使涂布的膜在60℃下干燥150秒、在已经用氮气冲洗了空气的气氛中,用发自输出为160W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS有限公司制造)的紫外线在400mW/cm2的照度和250mJ/cm2的剂量下辐照,从而固化涂层形成6μm厚的功能层。然后卷绕膜。
在使用直径50mm、180线/英寸且40μm深的微凹版辊和刮刀,以30rpm的凹版旋转速度和40m/min的输送速度从辊上解开的在上面提供了功能层(光散射层)的三乙酰纤维素膜上涂敷如此制备的用于低折射率层的涂布溶液。使涂布的膜在120℃下干燥150秒,然后在140℃干燥8分钟。在已经用氮气冲洗了空气的气氛中,用发自输出为240W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS有限公司制造)的紫外线在400mW/cm2的照度和900mJ/cm2的剂量下辐照所述膜,从而形成100μm厚的低折射率层。然后卷绕膜。
使用分光光度计(由JASCO有限公司制造),在5°入射角和380-780nm波长下测量偏振片在其功能层侧上的光谱反射率来确定450-650nm积分球平均反射率。结果,偏振片表现出2.3%的积分球平均反射率。
(偏振片A的制备)
使碘吸附到由此拉伸的聚乙烯醇膜上以制备起偏器
然后,使如此制备的具有光散射层的透明保护层(TAC-01)表面接受碱性皂化。用聚乙烯醇基粘合剂将如此皂化的透明保护层粘贴到其与功能层相对侧的起偏器的一侧上。
使在实施例3-1至3-4中制备的光学补偿片(L12、L13、L23、L24、L32、L42和L53)每种接受辉光放电处理(施加频率为3,000Hz的4,200V高频电压通过上和下电极20秒)、用聚乙烯醇粘合剂将其粘贴到其基膜侧上的偏振片的相对侧上,并且在70℃下干燥10分钟或更长时间。
进行布置使得起偏器的透射轴和在实施例3-1至3-4中制备的光学补偿片的慢轴布置成彼此平行并且将起偏器的透射轴和具有光散射层的透明保护层TAC01的慢轴布置成彼此垂直。因此,制备出偏振片(A-12、A-13、A-23、A-24、A-31、A-42和A-53)。
(实施例4-2)
[偏振片B的形成]
(硬涂层涂布溶液的制备)
向750.0质量份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA,由NIPPONKAYAKU生产)中加入270.0质量份质均分子量为3,000的聚(甲基丙烯酸缩水甘油醚酯)、730.0g甲乙酮、500.0g环己酮和50.0g光聚合引发剂(Irgacure 184,由Ciba Geigy Japan公司生产)。然后搅拌混合物。然后使混合物过滤通过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器来制备硬涂层涂布溶液。
(二氧化钛微粒细分散液的制备)
使用含钴的用氢氧化铝和氢氧化锆表面处理过的二氧化钛微粒(MPT-129,由ISHIHARA SANGYO KAISHA有限公司生产)作为二氧化钛微粒。
然后,向257.1g二氧化钛微粒中加入38.6g下面的分散剂和704.3g环己酮。然后,使用dinomill分散混合物来制备质均粒径为70nm的二氧化钛颗粒的分散液。
分散剂
(中折射率层涂布溶液的制备)
向88.9g上述二氧化钛颗粒分散液中加入58.4g五丙烯酸二季戊四醇酯和六丙烯酸二季戊四醇酯(DPHA)的混合物、3.1g光聚合引发剂(Irgacure 907)、1.1g光敏剂(Kayacure DETX,由NIPPON KAYAKU有限公司生产)、482.4g甲乙酮和1,869.8g环己酮。然后,搅拌混合物。彻底搅拌混合物,然后过滤通过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器来制备中折射率层涂布溶液。
(高折射率层涂布溶液的制备)
向586.8g上述二氧化钛颗粒分散液中加入47.9g五丙烯酸二季戊四醇酯和六丙烯酸二季戊四醇酯(DPHA,由Nippon Kayaku公司生产)的混合物、4.0g光聚合引发剂(Irgacure 907,由Ciba SpecialtyChemicals有限公司生产)、1.3g光敏剂(Kayacure DETX,由NIPPONKAYAKU有限公司生产)、455.8g甲乙酮和1,427.8g环己酮。然后,搅拌混合物。彻底搅拌混合物,然后过滤通过孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器来制备高折射率层涂布溶液。
(低折射率层涂布溶液的制备)
以浓度达到7质量%的用量在甲乙酮中溶解由下面通式代表的共聚物。然后向该溶液中加入用量分别为3质量%和5质量%的甲基丙烯酸酯基团终端的硅酮树脂X-22-164C(由Shin-Etsu Chemical有限公司生产)和光自由基产生剂Irgacure 907(商标名)来制备低折射率层涂布溶液。
共聚物
(50∶50表示摩尔比)
(具有防反射层的透明保护层TAC02的制备)
使用凹版涂布器,在80μm厚的三乙酰纤维素膜(Fujitac TD80U,由Fuji Photo Film有限公司生产)上涂敷硬涂层涂布溶液。在100℃下干燥涂膜,然后在已经用氮气冲洗空气达到1.0体积%氧气浓度的气氛中,用发自输出为160W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYEGRAPHICS有限公司制造)的紫外线在400mW/cm2的照度和300mJ/cm2的剂量下辐照,从而固化涂层形成8μm厚的硬涂层。
使用具有三个涂布台的凹版涂布器在所述硬涂层上连续涂敷中折射率层涂布溶液、高折射率层涂布溶液和低折射率层涂布溶液。
中折射率层的干燥条件是100℃和2分钟。至于紫外线固化条件,用氮气冲洗气氛中的空气使得氧气浓度达到1.0体积%。在该气氛中,由输出为180W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS有限公司制造)在400mW/cm2的照度和400mJ/cm2的剂量下发射紫外线。如此固化的中折射率层具有1.630的折射率和67nm的厚度。
高折射率层和低折射率层的干燥条件是90℃和1分钟,接着是100℃和1分钟。至于紫外线固化条件,用氮气冲洗气氛中的空气使得氧气浓度达到1.0体积%。在该气氛中,由输出为240W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS有限公司制造)在600mW/cm2的照度和600mJ/cm2的剂量下发射紫外线。
如此固化的高折射率层具有1.905的折射率和107nm的厚度,并且如此固化的低折射率层具有1.440的折射率和85nm的厚度。因此,制备出具有防反射层的透明保护层TAC02。
(偏振片B的制备)
使如此拉伸的聚乙烯醇膜吸附碘来制备起偏器。
然后,使如此制备的具有光散射层的透明保护层TAC02的表面接受碱性皂化。用聚乙烯醇基粘合剂将如此皂化的透明保护层粘贴到其与功能层相对侧的起偏器的一侧上。
使在实施例3-1至3-4中制备的光学补偿片(L12、L13、L23、L24、L32、L42和L53)中每种接受辉光放电处理(施加频率为3,000Hz的4,200V高频电压通过上和下电极20秒)、用聚乙烯醇粘合剂将其粘贴到其基膜侧上的偏振片的相对侧上,并且在70℃下干燥10分钟或更长时间。
进行布置使得起偏器的透射轴和在实施例3-1至3-4中制备的光学补偿片的慢轴布置成彼此平行,并且将起偏器的透射轴和具有光散射层的透明保护层TAC02的慢轴布置成彼此垂直。因此,制备出偏振片(B-12、B-13、B-23、B-24、B-31、B-42和B-53)。
(实施例4-3)
(偏振片C的制备)
使如此拉伸的聚乙烯醇膜吸附碘来制备起偏器。
然后,使80μm厚的三乙酰纤维素膜(Fujitac TD80U,由FujiPhoto Film有限公司生产)的表面接受碱性皂化。用聚乙烯醇基粘合剂将如此皂化的保护层粘贴到其与功能层相对侧的起偏器的一侧上。
使在实施例3-1至3-4中制备的光学补偿片(L12、L13、L23、L24、L31、L42和L52)每种接受辉光放电处理(施加频率为3,000Hz的4,200V高频电压通过上和下电极20秒)、用聚乙烯醇粘合剂将其粘贴到其基膜侧上的偏振片的相对侧上,并且在70℃下干燥10分钟或更长时间。
进行布置使得起偏器的透射轴和在实施例3-1至3-4中制备的光学补偿片的慢轴布置成彼此平行并且将起偏器的透射轴和FujitacTD80UF的透明保护层的慢轴布置成彼此垂直。因此,制备出偏振片(C-12、C-13、C-23、C-24、C-31、C-42和C-53)。
比较例1
(乙酸纤维素浓液的制备)
在搅拌下混合乙酰取代度为2.79的乙酸纤维素、增塑剂(磷酸三苯酯和磷酸联苯基二苯酯的2∶1混合物)和溶剂(二氯甲烷和甲醇的87/13(质量比)的混合物)来制备溶液,将该溶液在密封压力容器中加热至70℃-90℃的温度,然后过滤来制备浓液。
在分散机中加入包含根据上述方法制备的乙酸纤维素溶液的下面组合物来制备各种消光剂分散液。
表11
消光剂分散液 | |
平均粒径为16nm的粒状二氧化硅(Aerosil R972,由NIPPONAEROSIL有限公司生产)二氯甲烷甲醇乙酸纤维素溶液 | 2.0质量份72.4质量份10.8质量份10.3质量份 |
随后,在混合罐中放入包含上面制备的乙酸纤维素溶液的下面组合物来制备延迟形成剂溶液。
表12
延迟形成剂溶液 | |
下面所示的延迟形成剂二氯甲烷甲醇乙酸纤维素溶液 | 20.0质量份58.3质量份8.7质量份12.8质量份 |
随后,在混合罐中放入包含上面制备的乙酸纤维素溶液的下面组成来制备紫外线吸收剂溶液。
表13
紫外线吸收剂溶液 | |
紫外线吸收剂(Sumisorb 165F)乙酸甲酯乙酸纤维素溶液 | 20.0质量份67.0质量份12.8质量份 |
延迟形成剂
(乙酸纤维素膜的形成)
通过齿轮泵供应如此制备的乙酸纤维素溶液。在泵抽过程中,以规定的量注入消光剂分散液、延迟形成剂溶液和紫外线吸收剂溶液。在静态混合器中均匀地混合这些组分,然后使用带式流铸机浇铸。在表14中给出了浇铸浓液的配方。随后,在溶剂残留量保持在25-35质量%下干燥已经从带上剥离的膜并且在由拉幅机固定并且热空气吹风下横向拉伸,然后从拉幅机移到辊上,在其上面输送、干燥、压花,然后以1,440mm的宽度卷绕。
随后,制备1.5mol/l氢氧化钠水溶液。然后将该水溶液保持在55℃。单独制备0.005mol/l稀的硫酸水溶液。然后将该水溶液保持在35℃。将如此制备的乙酸纤维素膜浸在上述氢氧化钠水溶液中2分钟,然后浸在水从而彻底洗去氢氧化钠水溶液。随后,将该乙酸纤维素膜浸在上述稀的硫酸水溶液中1分钟,然后浸在水从而彻底洗去硫酸水溶液。最后,将每个样品在120℃下彻底干燥来制备乙酸纤维素膜C1和C2。所有乙酸纤维素膜都表现出残留溶剂含量为0.2质量%或更低。在表4中给出了如此获得的膜的特性和拉伸率。
表14
膜 | 浓液配方(%) | 拉伸率(%) | 膜特性 | |||||
乙酸纤维素溶液 | 延迟形成剂溶液 | 紫外线吸收剂溶液 | 含水量(%) | 厚度(μm) | Re(nm) | Rth(nm) | ||
C1 | 17 | 0.87 | 0 | 16 | 1.87 | 92 | 40 | 200 |
C2 | 17 | 0 | 0.18 | 2 | 2.22 | 92 | 8 | 80 |
(开环聚合的环状聚烯烃浓液的制备)
在混合罐中加入下面的组合物,然后在混合罐中搅拌它们来制备溶液,然后将溶液过滤通过平均孔径为34μm的滤纸和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器。
表15
环状聚烯烃溶液D-3 | |
Arton G(由JSR有限公司生产)二氯甲烷乙醇 | 150质量份550质量份50质量份 |
随后,在分散机中加入包含通过上述方法制备的开环聚合的聚烯烃溶液的下面组成来制备消光剂分散液。
表16
消光剂分散液 | |
平均粒径为16 nm的粒状二氧化硅(Aerosil R972,由NIPPONAEROSIL有限公司生产)二氯甲烷甲醇基于环状烯烃的加成聚合物溶液D-3 | 2质量份75质量份5质量份10质量份 |
然后,混合100质量份上述环状聚烯烃溶液和1.1质量份上述消光剂分散液来制备用于成膜的浓液。
使用带式流铸机浇铸浓液。使用拉幅机在50%的拉伸率下在宽度方向上拉伸当残留溶剂量为大约22%时从带上剥离下的膜。在由拉幅机输送后,进一步由辊输送膜,并且在120℃-140℃下进一步干燥并且卷绕。所得环状聚烯烃膜具有60μm的厚度和63nm的面内延迟Re及80nm的厚度方向延迟Rth。使该膜在上和下黄铜电极间(在氩气气氛中)接受辉光放电处理(施加频率为3,000Hz的4,200V的高频电压通过上和下电极20秒)来制备开环聚合的膜C3。膜的表面相对于纯水表现出从36°到41°的接触角。
比较例3
(光学补偿片CL-1)
按照与实施例3-1相同的方法使乙酸纤维素膜C1涂敷取向膜、接受摩擦,然后涂敷盘状液晶(光学各向异性层)来制备光学补偿片CL-1。
光学各向异性层表现出27nm的Re,Re由KOBRA 21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量。然后从如此制备的光学补偿片中仅剥离光学各向异性层。然后使用KOBRA 21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量光学各向异性层的β值和分子不对轴的平均方向。结果,β值是33°。分子不对轴的平均方向相对基于环状烯烃的加成聚合物基膜的纵向为45.5°。为计算β值,输入1.6作为平均折射率。
比较例4
(光学补偿片CL-2和CL-3)
按照与实施例3-2相同的方法使在比较例1中制备的膜C2和在比较例2中制备的膜C3每种涂敷取向膜、并接受摩擦,然后涂敷盘状液晶(光学各向异性层)来制备光学补偿片CL-2和CL-3。
光学各向异性层表现出46nm的Re,Re由KOBRA21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量。然后从如此制备的光学补偿片中仅剥离光学各向异性层。然后使用KOBRA 21ADH型自动双折射测量仪器(由Ouji Scientific Instruments有限公司制造)测量光学各向异性层的β值和分子不对轴的平均方向。结果,β值是38°。分子不对轴的平均方向相对于基于环状烯烃的加成聚合物的基膜的纵向为-0.3°。为计算β值,输入1.6作为平均折射率。
比较例5
分别按照与实施例4-1中相同的方法处理光学补偿片CL-1、CL-2和CL-3来制备偏振片CA-1、CA-2和CA-3。
比较例6
分别按照与实施例4-2中相同的方法处理光学补偿片CL-1、CL-2和CL-3来制备偏振片CB-1、CB-2和CB-3。
比较例7
分别按照与实施例4-3中相同的方法处理光学补偿片CL-1、CL-2和CL-3来制备偏振片CC-1、CC-2和CC-3。
<安装在液晶显示装置上>
实施例5-1
(安装在OCB面板上)
在具有ITO电极的玻璃基板上提供聚酰亚胺层作为取向膜。使取向膜接受摩擦。使如此获得的两片玻璃基板彼此层合,使得两片的摩擦方向彼此平行。预先确定元件间隙为5.7μm。然后,向元件间隙中注入Δn为0.1396的液晶化合物“ZLI1132”(由Merck有限公司生产)来制备元件。
分别结合在实施例4-1和4-2中制备的偏振片A-31和B-31以及在比较例5和6中制备的偏振片CA-1和CB-1中的任一种、以及在实施例4-3和比较例7中制备的偏振片C-31和CC-1中任一种分别组合作为观察侧偏振片和背光侧的偏振片。用大约8μm厚的粘合剂层(Diabond DA 753,由NOGAWA CHEMICAL有限公司生产)将这些偏振片粘贴到OCB元件上,使得OCB元件插在其间。布置成偏振片的光学各向异性层与元件基板相对,并且液晶元件的摩擦方向和与液晶元件相对的光学各向异性层的摩擦方向彼此不平行,从而制备出液晶显示装置OCB-1(本发明)和OCB-C1(比较例)。此外,冲压叠层,形成23”宽的矩形,从而将吸收轴布置成与偏振片的长边呈45°角。在50℃和5kg/cm2下保持已经粘贴了偏振片的OCB元件20分钟来粘结。
液晶显示装置中偏振片的组合如下。
OCB-1
(偏振片A-31)-(OCB元件)-(偏振片C-31)
(偏振片B-31)-(OCB元件)-(偏振片C-31)
OCB-C1
(偏振片CA-1)-(OCB元件)-(偏振片CC-1)
(偏振片CB-1)-(OCB元件)-(偏振片CC-1)
将如此制备的液晶显示装置放在背光上方。然后,向液晶元件施加2V的白色显示电压和4.5V的黑色显示电压。然后使用EZ-Constrast 160 D型测量仪器(由ELDIM公司制造),测量所述液晶显示装置在黑色显示和白色显示中的亮度。然后,从测量结果计算视角(在10或更大的对比率的范围内)。所有偏振片提供了良好的视角性质,其在所有方向上具有80°或更大的极限角。
打开如此得到的本发明和比较例的OCB模式的液晶显示装置中的每种。在12小时老化后,比较这种OCB模式液晶显示装置在屏幕四个角处的漏光。结果,观察到比较例的OCB模式液晶显示装置表现出漏光而观察到本发明的OCB模式液晶显示装置表现出很小或者没有漏光。
实施例5-2
(安装在TN面板上)
结合在实施例4-1中制备的偏振片A-12和实施例4-3中制备的偏振片C-42作为背光侧偏振片。将这些偏振片一起冲压成17”宽的矩形,从而将吸收轴布置成与如此冲压的偏振片的长边呈45°角。从SynchMaster 172X TN模式液晶监视器(由Samsung公司生产)上剥下正面和后面偏振片及延迟膜片。然后,用大约8μm厚的粘合剂层(Diabond DA 753,由NOGAWA CHEMICAL有限公司生产)将上述偏振片每个粘贴到液晶的正面和背面来制备本发明的液晶显示装置TN-1。在粘贴了偏振片后,使液晶显示装置在50℃和5kg/cm2下保持20分钟来完成粘附。在此过程期间,布置成偏振片的光学各向异性层与元件基板相对,并且液晶元件的摩擦方向和与液晶元件相对的光学各向异性层的摩擦方向彼此不平行。
此外,组合分别在比较例5和6中制备的偏振片CA-2和CB-2中任一种、与在比较例7中制备的偏振片CC-2作为观察侧偏振片和背光侧偏振片。使用这些偏振片,可以按照与上述相同的方法制备比较TN模式的液晶显示装置TN-C2。
另外,结合分别在比较例5和6中制备的偏振片CA-3和CB-3中任一种、与在比较例7中制备的偏振片CC-3作为观察侧偏振片和背光侧偏振片。使用这些偏振片,可以按照与上述相同的方法制备比较TN模式的液晶显示装置TN-C3。
液晶显示装置中偏振片的组合如下。
TN-1
(偏振片A-31)-(OCB元件)-(偏振片C-31)
(偏振片B-31)-(OCB元件)-(偏振片C-31)
TN-C2
(偏振片CA-2)-(OCB元件)-(偏振片CC-2)
(偏振片CB-2)-(OCB元件)-(偏振片CC-2)
TN-C3
(偏振片CA-3)-(OCB元件)-(偏振片CC-3)
(偏振片CB-3)-(OCB元件)-(偏振片CC-3)
然后使用EZ-Constrast 160 D型测量仪器(由ELDIM公司制造),测量所述液晶显示装置在黑色显示和白色显示中的亮度。然后,从测量结果计算视角(在10或更大的对比率的范围内)。所有液晶显示装置TN-1和TN-C2都提供了良好的视角性质,其在所有方向上具有60°或更大的极限角。但是,比较的液晶显示装置TN-C3提供了低达40°或更小的视角性质。
打开如此得到的本发明的和比较例的TN模式的液晶显示装置TN-1和TN-C2中的每种。在12小时老化后,比较这些TN模式液晶显示装置在屏幕四个角处的漏光。结果,观察到比较例的TN模式液晶显示装置表现出漏光而观察到本发明的OCB模式液晶显示装置表现出很小或者没有漏光。
实施例5-3
(安装在VA面板上)
通过向基板间的3.6μm间隙中逐滴注入具有负介电各向异性的液晶材料(“MLC6608”,由Merck有限公司生产),然后密封间隙以形成液晶层来制备液晶元件。预先确定液晶层的延迟(即上述液晶层的膜厚d(μm)和折射率各向异性Δn的乘积Δn·d)为300nm。垂直取向排列所述液晶材料。
除了使用通过使起偏器Fujitac TD80UF在其正面和背面上接受碱性皂化而获得的透明保护膜外,按照与实施例4-3相同的方法制备的偏振片C-0。使用在实施例4-1中制备的A-23作为用于包含上述垂直取向的液晶元件的液晶显示装置的视角侧偏振片。使用偏振片C-0作为背光侧偏振片。然后,用大约8μm厚的粘合剂层(Diabond DA 753,由NOGAWA CHEMICAL有限公司生产)将在本发明实施例中制备的偏振片粘贴到元件上,使得A-23的光学各向异性层布置在其液晶元件侧上。以正交尼科尔棱镜方式布置液晶元件,使得视角偏振片的透射轴垂直并且背光侧偏振片的透射轴水平。因此,制备出VA模式液晶显示装置VA-1。
此外,除了在其观察侧上布置在实施例4-2中制备的B-53外,按照与上述相同的方法制备VA模式液晶显示装置VA-2。
然后使用EZ-Constrast 160 D型测量仪器(由ELDIM公司制造),测量本发明的VA模式液晶显示装置VA-1和VA-2在黑色显示和白色显示中的亮度。然后,从测量结果计算视角(在10或更大的对比率的范围内)。两个液晶显示装置VA-1和VA-2都提供了良好的视角性质,其在所有方向上具有60°或更大的极限角。打开这些液晶显示装置中的每个。在12小时老化后,观察此模式液晶显示装置中的每个在屏幕四个角处的漏光。结果,观察到这些液晶显示装置表现出没有漏光。
Claims (16)
1.一种光学补偿片,其包括:
层合在包含基于环状烯烃的加成聚合物的基膜上的光学各向异性层。
2.根据权利要求1的光学补偿片,
其中所述基于环状烯烃的加成聚合物是包含至少一个由下面通式(I)代表的重复单元和至少一个由下面通式(II)代表的环状重复单元的共聚物:
通式(I)
通式(II)
其中m代表0-4的整数;
R1-R4每个代表氢原子或C1-C10烃基;和
X1-X2和Y1-Y2每个代表氢原子、C1-C10烃基、卤素原子、由卤素原子取代的C1-C10烃基、-(CH2)nCOOR11、-(CH2)nOOCR12、-(CH2)nNCO、-(CH2)nNO2、-(CH2)nCN、-(CH2)nCONR13R14、-(CH2)nNR13R14、-(CH2)nOCOZ、-(CH2)nOZ、-(CH2)nW或者由X1和Y1或者X2和Y2形成(-CO)2O或(-CO)2NR15,其中R11、R12、R13、R14和R15每个代表C1-C20烃基,Z代表烃基或者由卤素取代的烃基,W代表SiR16 pD3-p,其中R16代表C1-C10烃基,D代表卤素原子、-OCOR16或-OR16和p代表0-3的整数,和n代表0-10的整数。
3.根据权利要求1的光学补偿片,
其中所述基于环状烯烃的加成聚合物是包含一种由通式(II)代表的环状重复单元的聚合物或者是包含至少两种由通式(II)代表的环状重复单元的共聚物。
4.根据权利要求3的光学补偿片,
其中所述光学补偿片的厚度方向延迟Rth满足下面的表达式:
40nm≤Rth(630)≤300nm
其中Rth(λ)表示在波长λnm下测量的Rth。
5.根据权利要求1-4中任何一项的光学补偿片,
其中所述基膜包含以0.01-0.3质量%的比例结合在其中的初级颗粒粒径为1nm-20μm的粒状材料。
6.根据权利要求1-5中任何一项的光学补偿片,
其中所述光学各向异性层包括盘状液晶层。
7.根据权利要求1-5中任何一项的光学补偿片,
其中所述光学各向异性层包括棒状液晶层。
8.根据权利要求1-5中任何一项的光学补偿片,
其中所述光学各向异性层包括聚合物膜。
9.根据权利要求8的光学补偿片,
其中构成所述光学各向异性层的所述聚合物膜包含选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚芳醚酮中的至少一种聚合物材料。
10.根据权利要求1-9中任何一项的光学补偿片,
其中包含所述基于环状烯烃的加成聚合物的基膜通过以下步骤形成:在环形的金属载体上流铸作为起始原材料的溶液的步骤,干燥所述溶液直至残留挥发度达到5-60质量%的步骤,在0.25N/cm或更小的剥离阻力下从所述金属载体上剥离干的溶液的步骤,和干燥并且缠绕剥离过的溶液的步骤,其中所述溶液包含10-35质量%的所述基于环状烯烃的加成聚合物和作为主要溶剂的氟基有机溶剂。
11.根据权利要求10的光学补偿片,
其中所述氟基有机溶剂包含50质量%或更多的二氯甲烷,和在20-100℃下溶解所述基于环状烯烃的加成聚合物来制备所述溶液。
12.根据权利要求10或11的光学补偿片,
其中所述溶液包含相对于每100质量份的所述基于环状烯烃的加成聚合物为3-100质量份的所述基于环状烯烃的加成聚合物的不良溶剂。
13.根据权利要求12的光学补偿片,
其中所述不良溶剂包括沸点为120℃或更低的醇。
14.根据权利要求1-9中任何一项的光学补偿片,
其中包含所述基于环状烯烃的加成聚合物的所述基膜包含0.05-3质量%的表面活性剂。
15.一种偏振片,其包含:
起偏器;和
两片布置在其各自侧上的保护膜,
其中所述两片保护膜中至少一片是根据权利要求1-14中任何一项的光学补偿片。
16.一种液晶显示装置,其包括至少一片根据权利要求15的偏振片。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP069713/2005 | 2005-03-11 | ||
JP2005069713 | 2005-03-11 | ||
JP071249/2005 | 2005-03-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101171535A true CN101171535A (zh) | 2008-04-30 |
CN100590463C CN100590463C (zh) | 2010-02-17 |
Family
ID=39391377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200680015876A Expired - Fee Related CN100590463C (zh) | 2005-03-11 | 2006-03-10 | 光学补偿片、偏振片和液晶显示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100590463C (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102466835A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-05-23 | 住友化学株式会社 | 偏振片的制造方法 |
CN102563530A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-07-11 | 第一毛织株式会社 | 光扩散膜和包括该光扩散膜的背光单元 |
CN111727391A (zh) * | 2018-02-14 | 2020-09-29 | 富士胶片株式会社 | 聚合性液晶组合物、聚合性液晶组合物的制造方法、光学各向异性膜、光学膜、偏振片及图像显示装置 |
CN111936900A (zh) * | 2018-03-29 | 2020-11-13 | 富士胶片株式会社 | 光学元件 |
CN113250636A (zh) * | 2021-06-26 | 2021-08-13 | 山东交通学院 | 一种用于测井装置的动力控制系统 |
-
2006
- 2006-03-10 CN CN200680015876A patent/CN100590463C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102466835A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-05-23 | 住友化学株式会社 | 偏振片的制造方法 |
CN102563530A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-07-11 | 第一毛织株式会社 | 光扩散膜和包括该光扩散膜的背光单元 |
CN111727391A (zh) * | 2018-02-14 | 2020-09-29 | 富士胶片株式会社 | 聚合性液晶组合物、聚合性液晶组合物的制造方法、光学各向异性膜、光学膜、偏振片及图像显示装置 |
CN111727391B (zh) * | 2018-02-14 | 2022-04-29 | 富士胶片株式会社 | 聚合性液晶组合物及其制造方法、光学各向异性膜、光学膜、偏振片及图像显示装置 |
US11480721B2 (en) | 2018-02-14 | 2022-10-25 | Fujifilm Corporation | Polymerizable liquid crystal composition, method for producing polymerizable liquid crystal composition, optically anisotropic film, optical film, polarizing plate, and image display device |
CN111936900A (zh) * | 2018-03-29 | 2020-11-13 | 富士胶片株式会社 | 光学元件 |
CN111936900B (zh) * | 2018-03-29 | 2022-06-10 | 富士胶片株式会社 | 光学元件 |
CN113250636A (zh) * | 2021-06-26 | 2021-08-13 | 山东交通学院 | 一种用于测井装置的动力控制系统 |
CN113250636B (zh) * | 2021-06-26 | 2022-05-24 | 山东交通学院 | 一种用于测井装置的动力控制系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100590463C (zh) | 2010-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4054670B2 (ja) | 偏光板および液晶表示装置 | |
CN100573201C (zh) | 偏振片和液晶显示器 | |
CN100590458C (zh) | 光学树脂膜以及使用该光学树脂膜的偏光膜和液晶显示装置 | |
EP1794216B1 (en) | Cellulose acylate film, optical compensation film, polarizing plate, and liquid crystal display device | |
TWI403807B (zh) | 光學補償膜、偏光板及液晶顯示器 | |
JP2006293331A (ja) | 光学補償シート、偏光板および液晶表示装置 | |
JP2007261052A (ja) | 多層構造環状オレフィン系樹脂フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 | |
CN101273293B (zh) | 偏振片和液晶显示装置 | |
JP2006039516A (ja) | 偏光板および液晶表示装置 | |
WO2006101249A1 (en) | Optical compensation film, polarizing plate and liquid crystal display | |
CN100470271C (zh) | 光学薄膜、光学补偿薄片、偏振片和液晶显示装置 | |
CN100590463C (zh) | 光学补偿片、偏振片和液晶显示装置 | |
KR101626154B1 (ko) | 광학 필름, 편광판 및 액정 표시 장치 | |
US20080107828A1 (en) | Optically-Compensatory Sheet, Polarizing Plate And Liquid Crystal Display Device | |
CN1920645B (zh) | 光学补偿薄膜的制造方法、光学补偿薄膜、偏振片和液晶显示装置 | |
JP2004053770A (ja) | 偏光板およびその製造方法 | |
CN101151558B (zh) | 光学补偿膜、偏光片和液晶显示器 | |
CN100368833C (zh) | 圆偏振片和液晶显示器 | |
US20070292680A1 (en) | Optical film, production method of optical film, polarizing plate and liquid crystal display device | |
JP5879277B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007090613A (ja) | 環状ポリオレフィンフィルム並びにその製造方法、それを用いた光学補償フィルム、偏光板、偏光板保護フィルムおよび液晶表示装置 | |
CN100492070C (zh) | 纤维素酰化物薄膜、偏振片和液晶显示器 | |
JP2005105139A (ja) | セルロースアシレートフィルム及びそれを用いた偏光板、液晶表示装置 | |
JP2007171815A (ja) | 液晶表示装置 | |
TWI417579B (zh) | 具有光學補償膜之偏光板及使用它之液晶顯示裝置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100217 Termination date: 20180310 |