CN101247938B - 纤维素酰化物薄膜的制备方法、偏振片以及液晶显示器 - Google Patents

纤维素酰化物薄膜的制备方法、偏振片以及液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种制备纤维素酰化物薄膜的方法,该方法包括以下步骤:拉伸薄膜的拉伸步骤;以及收缩所述薄膜的收缩步骤。

Description

纤维素酰化物薄膜的制备方法、偏振片以及液晶显示器
技术领域
本发明涉及生产纤维素酰化物薄膜的方法,以及涉及一种偏振片和液晶显示器。
背景技术
液晶显示器包括液晶元件和偏振片。偏振片包括通常由乙酸纤维素形成的保护膜以及偏振器,并且偏振片通过以下方法获得:例如,用碘染色由聚乙烯醇薄膜形成的偏振器,拉伸该偏振器,并且在该偏振器的两侧叠置保护膜。在透射型液晶显示器中,在液晶元件的两侧都附着有这种偏振片,并且可以进一步配备有一片或多片光学补偿薄膜。在反射型液晶显示器中,通常以反射片、液晶元件、一片或多片光学补偿薄膜、以及偏振片的顺序来配置。液晶元件包括液晶分子、封装该液晶分子的两片基片、以及向所述液晶分子上施加电压的电极层。液晶元件依靠液晶分子取向状态的不同而执行开/关指示,并且已建议了均适用于透射型和反射型的显示模式,例如TN(扭转向列型)、IPS(面内切换)、OCB(光学补偿弯曲)、VA(垂直取向)、以及ECB(电控双折射)。
在这些液晶显示器中,为了需要高显示质量的用途,主要使用90度扭转向列型液晶显示器(下文中称为TN模式),它使用具有正介电各向异性的向列型液晶分子并且由薄膜晶体管驱动。然而,TN模式显示设备具有这样的一个视角特征:即,虽然当从正面观察时这种装置具有出色的显示特征,但是当从倾斜方向观察时对比度降低,并且发生色调反转,在灰阶显示中亮度反转,因此显示特性劣化。目前,强烈地需要在这方面进行改进。
同时,用于宽视角的液晶模式(例如IPS模式、OCB模式以及VA模式)与近来液晶电视需求的增加有关,并且其比例正在日益扩大。对于各种模式,每年都能实现在显示质量上的提高,然而从倾斜方向观察时色移的产生并没有得到改善。
此外,众所周知,对于聚合物取向膜的延迟板,尤其是1/4波长板,  满足以下公式:0.6<Δn·d(450)/Δn·d(550)<0.97以及1.01<Δn·d(650)/Δn·d(550)<1.35(其中Δn·d(λ)是在λnm波长下聚合物取向膜的延迟)(JP-A No.2000-137116)。
发明内容
本发明示例性、非限制性具体实施方案的目的在于提供一种特别是用于VA、IPS或OCB模式液晶显示器的纤维素酰化物薄膜,其制备方法,以及使用该纤维素酰化物薄膜的偏振片,其中所述纤维素酰化物薄膜能精确地光学补偿显示器的液晶元件,并且具有高对比度以及改进的在黑色显示期间依赖于观察方向的色移。
本发明示例性、非限制性具体实施方案的另一目的在于提供特别是VA、IPS或OCB模式的液晶显示器,这些液晶显示器具有改进的对比度,以及改进的在黑色显示期间依赖于观察方向的色移。
可以用以下方法来实现所述目的。
1)一种制备纤维素酰化物薄膜的方法,其包括:拉伸薄膜的拉伸步骤,以及收缩薄膜的收缩步骤。
2)根据上述1)的方法,其中拉伸步骤包括在薄膜的输送方向(薄膜输送方向)上拉伸薄膜,并且收缩步骤包括在夹住薄膜的同时,在薄膜的宽度方向(薄膜宽度方向)上收缩该薄膜。
3)根据上述1)的方法,其中拉伸步骤包括在薄膜宽度方向上拉伸薄膜,并且收缩步骤包括在薄膜输送方向上收缩薄膜。
4)根据上述1)-3)任意一项的方法,其中同时进行至少部分拉伸步骤和至少部分收缩步骤。
5)根据上述1)-4)任意一项的方法,其中拉伸步骤中薄膜的拉伸比X%以及收缩步骤中薄膜的收缩比Y%满足公式(Z):
400 - 4000 / 100 + X ≥ Y ≥ 100 - 1000 / 100 + X .
6)根据上述1)-5)任意一项的方法,其中分别在比拉伸步骤和收缩步骤开始时薄膜的玻璃化转变温度高25-100℃的温度下进行拉伸步骤和收缩步骤。
7)由根据上述1)-6)任意一项方法制备的纤维素酰化物薄膜。
8)根据7)的纤维素酰化物薄膜,其满足公式(A):
10≥|Rth(550)10%RH-Rth(550)60%RH|
其中Rth(550)10%RH和Rth(550)60%RH分别为在25℃于10%RH和60%RH下的Rth(550)。
9)根据上述7)或8)的纤维素酰化物薄膜,其在550nm的波长下具有20-100nm的面内延迟Re,并且在550nm的波长下具有100-300nm的薄膜厚度方向延迟Rth。
10)根据上述7)-9)任意一项的纤维素酰化物薄膜,其中满足公式(I)-(III):
(I):0.4<{(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))}<0.95以及
1.05<{(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth550))}<1.9
(II):0.1<(Re(450)/Re(550))<0.95
(III):1.03<(Re(650)/Re(550))<1.93。
其中Re(λ)是在λnm波长下的面内延迟Re(单位:nm),并且Rth(λ)是在λnm波长下薄膜厚度方向延迟Rth(单位:nm)。
11)根据上述7)-10任意一项的纤维素酰化物薄膜,其包括满足公式(IV)和(V)的纤维素酰化物:
(IV):2.0≤(DS2+DS3+DS6)≤3.0
(V):DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315
其中DS2是纤维素酰化物中葡萄糖单元的2位羟基的取代度,DS3是葡萄糖单元的3位羟基的取代度,并且DS6是葡萄糖单元的6位羟基的取代度。
12)根据上述7)-11)任意一项的纤维素酰化物薄膜,其包括满足公式(VI)和(VII)的纤维素酰化物:
(VI):2.0≤A+B≤3.0
(VII):0<B
其中A是纤维素酰化物的葡萄糖单元中的羟基被乙酰基取代的取代度,并且B是葡萄糖单元中的羟基被丙酰基、丁酰基和苯甲酰基中的一种取代的取代度。
13)根据7)-12)任意一项的纤维素酰化物薄膜,其包括延迟增加剂。
14)一种偏振片,其包括:偏振器;以及将该偏振器夹在它们之间的一对保护膜,其中至少一个所述保护膜是根据上述7)-13)任意一项的纤维素酰化物薄膜。
15)一种液晶显示器,其包括根据上述7)-13)任意一项的纤维素酰化物薄膜,或者根据上述14)的偏振片。
16)一种IPS、OCB或VA模式的液晶显示器,其包括液晶元件以及将该液晶元件夹在它们之间的一对偏振片,其中至少一个所述偏振片是根据14)的偏振片。
17)一种VA模式的液晶显示器,其在背光侧包括根据上述14)的偏振片。
具体实施方式
在本说明书中,“45°”、“平行的”或“垂直的”是指在(精确角度±小于5°)范围之内的角度。与精确角度的偏差优选小于4°,并且更优选小于3°。对于角度来说,“+”是指顺时针方向,并且“-”是指反时针方向。“慢轴”是指产生最大折射率的方向。此外,“可见区”是指380nm-780nm,并且除非另有说明,用于测量折射率的波长为可见区中λ=550nm的值。
根据本说明书,如果没有其它特别声明,“偏振片”用于表示长偏振片以及被切削(根据本说明书,术语“切削”包括“冲压”、“修剪”等等)成能够安装入液晶显示器中大小的偏振片。同样,根据本说明书,区别使用“偏振器”和“偏振片”,但是“偏振片”用于表示层状产品,它包括“偏振器”,和在“偏振器”的至少一侧上的用以保护该偏振器的透明保护膜。
根据本说明书,Re(λ)和Rth(λ)分别表示在λ波长下的面内延迟和厚度方向的延迟。使用KOBRA 21ADH或WR(由Oji ScientificInstruments,Ltd.制造),通过将λnm波长的光线入射至与薄膜垂直的方向来测量Re(λ)。
当所测薄膜表现为单轴或双轴光率体(optical indicatrix)时,通过以下方法来计算Rth(λ)。
对于Rth(λ),通过以面内慢轴(由KOBRA 21ADH或WR测定)作为倾斜轴(旋转轴)(当不存在慢轴时,将薄膜平面内的任意方向作为旋转轴),并且将λnm波长的光线入射至薄膜法线方向,在法线方向至任一侧50°的范围内以10°的间隔选择各倾斜方向,在六个点测量上述Re(λ),并且根据所测得的延迟值、平均折射率假定值、以及输入的膜厚度,通过使用KOBRA 21ADH或WR计算Rth(λ)。
关于这一点,如果薄膜具有这样的一个方向,其中,在法线方向到作为旋转轴的面内慢轴范围内,在某一倾斜角处延迟值为零,则在将倾斜角大于上述倾斜角处的延迟值符号改为负之后,用KOBRA21ADH或WR计算Rth(λ)。
此外,以慢轴作为倾斜轴(旋转轴)的同时(当不存在慢轴时,以薄膜平面内任意方向作为旋转轴),延迟值可以从任何两个倾斜方向测量,基于这些值、平均折射率的假定值、以及输入的膜厚度,根据公式(1)和公式(2)来计算。
公式(1):
Re ( θ ) = [ nx - ny × nz { ny sin ( sin - 1 ( sin ( - θ ) nx ) ) } 2 + { nz cos ( sin - 1 ( sin ( - θ ) nx ) ) } 2 ] × d cos { sin - 1 ( sin ( - θ ) nx ) }
(注:上述Re(θ)表示在从法线方向倾斜θ角度的方向上的延迟值。在公式(1)中,nx表示面内慢轴方向的折射率,ny表示垂直于面内nx方向的折射率;并且nz表示垂直于nx和ny方向的折射率。
公式2:Rth=((nx+ny)/2-nz)xd(d表示薄膜厚度。)
在所测量薄膜不能以单轴或双轴光率体(所谓的光轴)来表示的情况下,通过以下方法来计算Rth(λ)。
对于Rth(λ),通过以面内慢轴(由KOBRA 21ADH或WR测定)作为倾斜轴(旋转轴)(当不存在慢轴时,将薄膜平面内的任意方向作为旋转轴),并且用λnm波长的光线入射至薄膜法线方向,在相对于薄膜法线方向-50°到+50°的范围内以10°间隔选择各倾斜方向,11个点测量上述Re(λ),并且根据所测得的延迟值、平均折射率假定值、以及输入的膜厚度,通过使用KOBRA 21ADH或WR计算Rth(λ)。
对于上述测量,平均折射率假定值可以取自PolymerHandboook(John Wiley&Sons,Inc.),以及可用的光学薄膜的目各种录。不能以现存值获得的平均折射率值可以用阿贝折射计测得。主要光学薄膜的平均折射率值如下所列:纤维素酰化物(1.48),环烯聚合物(1.52),聚碳酸酯(1.59),聚甲基丙烯酸甲酯(1.49),以及聚苯乙烯(1.59)。当输入这些平均折射率假定值以及膜厚度时,KOBRA 21ADH或WR计算出nx、ny以及nz。由这些算出的nx、ny和nz,进一步计算Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
根据发明的示例性具体实施方案(其基于本发明发明人通过艰苦研究所获得的发现而完成),在特别是VA模式、IPS模式或OCB模式的黑色状态中,纤维素酰化物薄膜允许对几乎所有波长的光学补偿。结果,根据本发明示例性具体实施方案的液晶显示器减少了黑色显示期间倾斜方向上的漏光,从而显著地改善了视角对比度。此外,由于根据本发明示例性具体实施方案的液晶显示器可以在几乎全部可见光波长范围内抑制黑色显示期间倾斜方向上的漏光,所以取决于视角的黑色显示期间色差的传统问题得到了显著的改善。
根据本发明的一个示例性具体实施方案,给予了纤维素酰化物薄膜这样的一种光学特性,其中,当入射光为法线方向时以及当入射光为倾斜于法线方向的斜方向,例如为60°极角方向时,延迟的波长色散不同,并且该光学特性被积极地用于光学补偿中。本发明的范围不限于液晶层(即,液晶元件)的显示模式,并且本发明可以用于具有任何显示模式液晶层的液晶显示器,其中显示模式例如VA模式、IPS模式、ECB模式、TN模式和OCB模式等等。
下文中,将描述本发明的示例性具体实施方案。
(本发明的制备方法)
本发明的发明人经过刻苦的研究,结果发现,通过一种生产纤维素酰化物薄膜的方法可以获得具有上述优选光学性质的纤维素酰化物薄膜,该方法包括拉伸薄膜的拉伸过程以及收缩薄膜的收缩过程。
收缩过程的开始是指薄膜尺寸基本上开始减小时,并且薄膜尺寸的减小包括,例如,由于物理外力施加于薄膜而引起的减少,以及不是由于物理外力施加于薄膜而引起的减少,例如热收缩。收缩过程的终止是指薄膜尺寸基本上停止减少的时间。
相似地,拉伸过程的开始是指薄膜尺寸基本上开始增加时,并且薄膜尺寸的增加是,例如,通过在薄膜上施力而物理施加拉伸处理。拉伸过程的终止是指通过停止对薄膜施力从而物理上终止拉伸处理时。
在本发明中,优选使用的生产纤维素酰化物的方法包括:在薄膜输送方向拉伸薄膜的拉伸过程,以及夹住薄膜时在薄膜宽度方向收缩薄膜的收缩过程,或者优选使用的用于生产纤维素酰化物的方法包括:在薄膜宽度方向拉伸薄膜的拉伸过程以及在薄膜输送方向收缩薄膜的收缩过程。
以下首先将描述生产纤维素酰化物的方法,所述方法包括在薄膜输送方向拉伸薄膜的拉伸过程,以及在夹住薄膜的同时在薄膜宽度方向收缩薄膜的收缩过程。
在这种情况中,在薄膜输送方向拉伸薄膜,但是对于在薄膜输送方向拉伸薄膜的方法,优选使用许多辊的圆周速度(circumferentialvelocity)产生差异,并且使用这些辊圆周速度的差异在纵向拉伸薄膜的方法。同样,对于根据溶液流延法的制备的薄膜,当将薄膜流延于不锈钢带或鼓上,并且在半干状态下剥离该薄膜时,也优选使用调节薄膜输送辊的速度,并且使薄膜缠绕速度快于薄膜剥离速度的方法。
当用称为拉幅机的装置(拉幅机用夹子或针销固定薄膜的两个边缘)在薄膜宽度方向夹住薄膜的同时传输该薄膜,并且逐渐收缩拉幅机宽度时,可以大致垂直于拉伸方向收缩该薄膜。
拉伸过程和收缩过程可以连续地进行,或者以拉伸/收缩或收缩/拉伸的顺序连续地进行。
此外,还可以通过用拉幅机夹住薄膜,并且在垂直方向逐渐收缩拉幅机宽度来进行收缩,同时通过在输送方向逐渐加宽夹子间的距离来拉伸薄膜,其中拉幅机在输送方向和宽度方向上双轴运转,例如以链式、螺旋式、缩放式或直线电机式等等。
同时,在包括在薄膜宽度方向拉伸薄膜的拉伸过程以及在薄膜输送方向收缩薄膜的收缩过程的制备纤维素酰化物的方法中,可以通过用拉幅机夹住薄膜,并且在输送方向逐渐收缩夹子之间的距离来进行收缩,同时在薄膜宽度方向拉伸该薄膜,其中拉幅机在输送方向和宽度方向双轴运转,例如以链式、螺旋式、缩放式或直线电机式等等。
如上所述,可以认为,使用在薄膜输送方向和宽度方向双轴运转的拉幅机的方法能够同时进行至少一部分拉伸过程以及至少一部分收缩过程。本发明发明人研究结果发现,这种同时处理的优点在于,其能通过调节拉伸和收缩时间、拉伸比以及速度,易于减少薄膜平面内拉伸与收缩之间任何被称为弯曲的不均匀性。
此外,可以优选使用由Ichikin Engineering Co.,Ltd.制造的FITZ机作为拉伸装置,其具体实施在纵向(薄膜输送方向)或宽度方向拉伸薄膜的拉伸过程,而同时在另一方向收缩,并且同时增加薄膜厚度。JP-ANo.2001-38802中描述了该装置。
对于拉伸过程的拉伸比以及收缩过程的收缩比,本发明的发明人进行了刻苦的研究,并且结果发现,为了满足上述公式(II)和(III)的关系以获得所需范围内(20-100nm)的Re值,拉伸过程的拉伸比X%和收缩过程的收缩比Y%之间的关系满足公式(Z)时是有效的。
( Z ) : 400 - 4000 / 100 + X ≥Y≥ 100 - 1000 / 100 + X
当拉伸比与收缩比之间的关系小于公式(Z)的下限时,为了满足所需Re值以及公式(II)和(III)的关系,必须作出一些工艺上的改变,例如混用特殊添加剂或者不同种类聚合物的掺合物等等,但是这些引起了其它问题,例如那些添加剂的渗出或生产费用的上升。另一方面,当拉伸比与收缩比之间的关系超过公式(Z)的上限时,拉伸比与在收缩过程之后的薄膜具有折皱并且不能用作光学补偿薄膜。
此外,本发明描述的拉伸比是指在拉伸之后被拉伸的薄膜长度与薄膜拉伸之前薄膜长度的比率,并且收缩比为被收缩的薄膜长度与在收缩方向收缩之前长度的比率。
对于满足公式(Z)的范围,拉伸比优选为20-50%,并且特别优选25-45%。收缩比优选为15-45%,并且特别优选为20-40%。
为了获得所需的光学性质,优选在拉伸和收缩的过程期间,在(每一过程开始时的玻璃化转变温度+(25至100))℃的温度下进行拉伸和收缩。
根据本发明制备方法制备的薄膜优选满足公式(A):
(A):10≥|Rth(550)10%RH-Rth(550)60%RH|
其中Rth(550)10%RH和Rth(550)60%RH分别为25℃于10%RH和60%RH下的Rth(550)。
也就是说,上述公式(A)表示,在25℃和60%RH下测量的厚度方向延迟值Rth(λ),与在25℃和10%RH下测量的Rth(λ)之差的绝对值优选为10nm或者更少。
在25℃和60%RH下测量的厚度方向延迟值Rth与在25℃和10%RH下测量的Rth(λ)之差的绝对值更优选为5nm或者更少。
此外,拉伸过程和收缩过程优选在分别比拉伸和收缩处理开始时薄膜玻璃化转变温度高30℃-90℃的温度下进行,并且更优选在高40℃-80℃的温度下进行。
通过以下方法来测量本发明的玻璃化转变温度:在25℃以及60%RH下润湿大小为5mm×30mm的纤维素酰化物薄膜样品(未拉伸的),然后使用动态粘弹性测量装置“Vibron:DVA-225”(ITKEISOKUSEIGYO Co.,Ltd.),在例如夹距为20mm、加热速率为2℃/min、测量温度范围为30℃-200℃、并且频率为1Hz的参数下进行测量,用纵座标表示储能模量的对数轴并且用横坐标表示温度(℃)的线性轴,将表示储能模量迅速降低(其是储能模量从固态区向玻璃化转变区转变的特征)的温度作为玻璃化转变温度Tg。具体地,在所得的图表上,在固态区中画直线1,并且在玻璃化转变温度中画直线2,并且直线1与直线2的交叉点表示了这样的温度:在该温度下,当升温时,储能模量迅速降低,并且薄膜开始软化,并且在该温度下开始向玻璃化转变区域转变。因此,将该交叉点作为玻璃化转变温度Tg(动态粘弹性)。
进一步地,横坐标上的温度是用无接触红外测温仪测量的薄膜表面温度。
可以通过湿法拉伸来实施本发明,在该方法中,在干燥过程中间拉伸根据溶液流延法制备的薄膜。同样,在干燥薄膜之后,可以连续地进行拉伸处理,或者可以在缠绕之后单独进行拉伸处理。同样还可以拉伸根据熔化法制备的基本上不包括溶剂的薄膜。薄膜的拉伸或收缩可以以单步骤或多步骤进行。当以多步骤进行时,使多步骤中各自拉伸比的产品落入上述优选范围内是有利的。拉伸速度优选为5%/min-1000%/min,并且更优选10%/min-500%/min。优选用热辊,或/和辐射热源(红外线加热器等等)或热空气来进行拉伸。
优选提供一个预热步骤,其中在拉伸过程之前进行薄膜的预热。用于该预热步骤的温度优选为(玻璃化转变温度+(25至100))℃。热处理时间优选为1秒至3分钟。
拉伸过程之后可以进行热处理的热处理温度优选为比纤维素酰化物薄膜的玻璃化转变温度低20℃至比该玻璃化转变温度高10℃,并且热处理时间优选为1秒至3分钟。加热方法可以为使用红外线加热器进行区域加热或者局部加热。在过程期间或者过程结束时,可以将薄膜的两边缘切割。优选回收这些切割废弃物并且将它们作为原料再循环。
此外,在JP-A No.11-077718中公开了拉幅机,该文献描述了一种保证阻止例如在平面度等方面品质退化的技术:当干燥由拉幅机维持宽度的幅膜(web)时,通过适当控制干燥气体吹扫方法、吹入空气的角度、风速分布、风速、空气量、温差、空气量差异、上部吹出空气与下部吹出空气的空气量比率、使用高比热干燥气体等等,从而增加溶液流延法中的速度或扩张幅膜的宽度。
JP-A No.11-077822描述了一种在拉伸过程之后热处理拉伸的热塑性树脂薄膜的发明,该发明通过在退火过程中提供薄膜宽度方向的温度梯度,从而阻止了不均匀性的产生。
此外,为了阻止不均匀性的产生,JP-A No.4-204503描述了一种拉伸薄膜的发明,同时基于固体含量,该薄膜中含有2-10%的溶剂含量。
同样,为了抑制由夹子夹住的宽度引起的任何卷曲,JP-A No.2002-248680描述一种在拉伸过程之后促进薄膜输送的发明,其通过以拉幅机夹子夹住的宽度D≤(33/{log(拉伸比)×log(挥发性)}拉伸,从而抑制卷曲。
此外,为了同时进行高速连续的薄膜输送和拉伸,JP-ANo.2002-337224描述了一种使用前端针销和后端夹子转换拉幅机输送的发明。
JP-A No.2002-187960描述了一种能方便地改善视角特征的发明,为了改善视角,将纤维素酯浓液溶液流延于用于流延的支持体上,并且将从用于流延的支持体上剥离的幅膜(薄膜)在至少一个方向拉伸至1.0-至4.0-倍,并且幅膜中剩余溶剂的量保持100重量%或者更少,特别是10-100重量%,从而给予光学双轴性。在一个更优选的具体实施方案中,将幅膜在至少一个方向上拉伸至1.0--4.0-倍,而且幅膜中剩余溶剂的量为100重量%或者更少,特别优选10-100重量%。
此外,为了制备具有优良滑动性能以及出色透明度,并且较少添加剂渗出和无夹层层离的延迟薄膜,JP-A No.2003-014933描述了这样的一种发明:其中,制备含有树脂、添加剂以及有机溶剂的浓液A,以及含有树脂和有机溶剂,并且没有添加剂或添加剂的量小于浓液A的浓液B;将浓液A和浓液B流延于支持体上以分别形成核心层和表面层;蒸发有机溶剂直到可以剥离;然后从支持体上剥离形成的幅膜;在至少一个轴向上将该幅膜拉伸至1.1--1.3-倍,而且拉伸期间树脂薄膜中的剩余溶剂量为3-50重量%。此外,同样还描述了以下方法作为最优选的具体实施方案:将幅膜从支持体上剥离,并且在140℃-200℃的拉伸温度下,在至少一个轴向上将该幅膜拉伸至1.1--3.0-倍;制备含有树脂和有机溶剂的浓液A,以及含有树脂、微粒和有机溶剂的浓液B,将浓液A和浓液B共流延于支持体上以分别形成核心层和表面层,蒸发有机溶剂直到可以剥离,然后从支持体上剥离幅膜,并且在至少一个轴向上拉伸该幅膜至1.1--3.0-倍,并且在拉伸期间树脂薄膜中剩余溶剂的量为3重量%-50重量%,并且在140℃-200℃的拉伸温度下,在至少一个轴向上将该幅膜进一步拉伸至1.1--3.0-倍;制备含有树脂、有机溶剂以及添加剂的浓液A,含有树脂和有机溶剂,并且不含添加剂或添加剂的量小于浓液A的浓液B,以及含有树脂、微粒和有机溶剂的浓液C,将浓液A、浓液B和浓液C共流延于支持体上以分别形成核心层、表面层以及浓液B相对侧的表面层,蒸发有机溶剂直到可以剥离,然后从支持体上剥离幅膜,并且在至少一个轴向上将该幅膜拉伸至1.1--3.0-倍,并且在拉伸期间树脂薄膜中剩余溶剂的量为3重量%-50重量%;在至少一个轴向上将幅膜拉伸至1.1--3.0-倍,并且在拉伸期间树脂薄膜中剩余溶剂的量为3重量%-50重量%;基于树脂,浓液A中添加剂的量为1-30重量%,基于树脂,浓液B中添加剂的量为0-5重量%,并且所述添加剂为增塑剂、紫外线吸收剂、或延迟控制剂;以及,浓液A和浓液B中的有机溶剂为二氯甲烷或乙酸甲酯,含量为50重量%或更高。
此外,为了阻止拉幅机干燥期间幅膜发泡,并且通过改善脱模性能而阻止起尘,JP-A No.2003-004374描述了一种涉及干燥设备的发明,其中将干燥设备的宽度形成为短于幅膜的宽度,以使来自干燥设备的热空气不能到达幅膜的两个边缘。
为了阻止在拉幅机干燥期间幅膜发泡,并且通过改善脱模性能而阻止起尘,JP-A No.2003-019757描述了一种用于在幅膜两个边缘部分内部提供空气阻滞片以使干燥空气不能到达拉幅机套爪卡盘(gripping chuck)的发明。
此外,为了更稳定地进行干燥,JP-A No.2003-053749描述了这样的发明:其中,当由针销拉幅机固定的干燥后薄膜的两个边缘部分的厚度为Xμm,并且干燥后薄膜产品的平均厚度为Tμm,当T≤60时,X和T之间的关系满足公式(1):40≤X≤200;当60<T≤120时,满足公式(2):40+(T-60)×0.2≤X≤300;并且当120<T时,满足公式(3):52+(T-120)×0.2≤X≤400。
为了在多级拉幅机中阻止折皱的产生,JP-A No.2-182654描述了一种用于分别冷却右侧和左侧夹子链条,在多级拉幅机干燥器中提供加热室和冷却室的发明。
为了阻止幅膜断裂,折皱以及运输性差,JP-A No.9-077315描述了一种用于在针销拉幅机内部增加针销密度,并且在外部减少针销密度的发明。
此外,为了阻止幅膜发泡或者幅膜附着于拉幅机内部的夹住装置,JP-A No.9-085846描述了这样一种发明:该发明使用蒸发型冷却器,将用于幅膜两侧边缘部分的拉幅机干燥器的夹针冷却至低于幅膜发泡温度的温度,并且同时,在使幅膜进入(管道型冷却器中浓液的凝胶温度+15)℃或者更低的温度之前立即冷却夹针。
此外,为了阻止针销拉幅机的十字交叉并且改善杂质,JP-A No.2003-103542描述了一种与溶液膜生产方法有关的发明,其中将针销拉幅机的插入结构冷却以使与插入结构接触的幅膜表面温度不超过幅膜凝胶温度。
此外,为了阻止例如在平面度方面的品质退化,在增加溶液流延速度或者扩大拉幅机中幅膜宽度的情况下,JP-A No.11-077718描述了一种发明,其中干燥拉幅机中的幅膜,设置条件以产生0.5-20(40)m/s的风速,10%或者更少的侧臂(sidearm)方向温度分布,0.2-1的幅膜上下部分中空气量比率,以及30-250J/Kmol的干燥气体速率。此外,对于将幅膜留在拉幅机中进行干燥,还公开了符合剩余溶剂量的优选干燥条件。具体地,据描述,在将幅膜从支持体上剥离之后,将干燥气体吹向幅膜,直到该幅膜中剩余溶剂的量达到4重量%,相对于薄膜表面,从通风孔吹出的气体角度为30°-150°,并且当把置于吹气延伸方向的薄膜表面上的风速作为风速上限时,通过使上限与下限之间的差异位于上限的20%之内,以便干燥该幅膜;当幅膜中剩余溶剂的量为70重量%-130重量%时,将从吹气型干燥器到幅膜表面上的干燥气体风速设置为0.5m/sec-20m/sec;当剩余溶剂的量为4重量%至低于70重量%时,在0.5m/sec-40m/sec的干燥气体鼓风速率下用干燥气体干燥幅膜,以使得基于幅膜宽度方向干燥气体温度分布中气体温度的上限,上限与下限之间的差异在上限的10%之内;并且,当幅膜中剩余溶剂量为4重量%-200重量%时,将从配置在输送的幅膜上部与下部吹风机通风孔吹出的干燥气体的吹出量比率q设置为0.2≤q≤1。此外,在优选的具体实施方案中,至少使用一种气体作为干燥气体,并且平均比热为31.0J/K·mol-250J/K·mol;并且用干燥气体进行干燥,其中在干燥期间正常温度下干燥气体中含有的液态有机化合物的浓度为饱和蒸气压力的50%或者更少;等等。
为了阻止由于任何污染物引起的平面度或涂层劣化,JP-ANo.11-077719描述了一种与制备TAC(三乙酰基纤维素)的装置相关的发明,其中在拉幅机夹子上装有加热元件。作为一种更优选的具体实施方案,其描述如下:在拉幅夹子释放幅膜至再次承载幅膜的时间内,提供一种用于除去在夹子与幅膜接触部分生成的杂质的装置;使用喷射气体或液体,或者刷子除去杂质;在夹子或针销与幅膜接触的时候,残余量为12重量%-50重量%;以及夹子或针销与幅膜接触部分的表面温度为60℃-200℃(更有选地,80℃-120℃);等等。
为了通过使平面度优良而增加生产率,并且改善由拉幅机中破损而引起的品质劣化,JP-A No.11-090943描述了一种发明,其中,拉幅机的任意输送长度Lt(m),拉幅夹子长度与固定幅膜的Lt相同的部分输送方向长度总和Ltt(m),它们的比率,Lr=Ltt/Lt,为1.0≤Lt≤1.99。在一个更优选的具体实施方案中,公开了当从幅膜宽度方向观察时,固定幅膜部分的排列没有任何间隙。
为了改善平面度劣化以及由于幅膜送至拉幅机时幅膜松弛而引起的进料时的稳定性,JP-A No.11-090944描述了一种发明,其中用于制备塑料薄膜的设备在拉幅机入口前面具有抑制幅膜在幅膜宽度方向松弛的装置。此外,作为一种更优选的具体实施方案,其描述了抑制装置是一个在宽度方向从2-60°伸展的角度范围内旋转的旋转辊;在幅膜的上部安装有吸气装置;装有可以从幅膜下部吹出空气的鼓风机;等等。
为了防止松弛的发生(其能降低质量和生产率),JP-ANo.11-090945描述了一种发明,该发明涉及通过以相对于水平方向的某一角度进料从支持体上剥离的幅膜来生产TAC的方法。
为了制造性能稳定的薄膜,JP-A No.2000-289903描述了一种发明,其涉及用于输送幅膜的输送装置,同时在幅膜被剥离时在展宽方向(clothing direction)上施加张力;并且JP-A No.2000-289903具有50-12重量%的溶剂含量,该装置有探测幅膜宽度的设备、夹持幅膜的设备,并且有两个或多个可变的折叠点,因此幅膜的宽度从探测的幅膜宽度的信号中来计算,以便变化折叠点的位置。
而且,为了通过改进夹持性能(clipping property)和长期防止幅膜破损获得优质薄膜,JP-ANo.2003-033933描述了用于防止幅膜边缘部分卷曲的导向板,其配置在拉幅机入口附近的右侧和左侧,具体而言,在幅膜的右侧和左侧的边缘的较上部分和较下部分之中,至少在较下部分上进行配置,这样,导向板的面朝幅膜的表面由树脂部分组成,以便用于与幅膜接触,并且用于与幅膜接触的金属部分配置在幅膜的输送方向上。更优选的具体实施方案被描述在以下:导向板的面朝幅膜的表面的幅膜接触用的树脂部分在幅膜的传输方向的上游来配置,而幅膜接触用的金属部分在其下游来配置;在导向板的幅膜接触用的树脂部分与幅膜接触用的金属部分之间的位差(level difference)(包括倾斜),是500μm或更少;从导向板的幅膜接触用的树脂部分和幅膜接触用的金属部分至幅膜之间的在宽度方向上的距离,分别为2-150mm;从导向板的幅膜接触用的树脂部分和幅膜接触用的金属部分至幅膜之间的在幅膜的输送方向的距离分别为2-150mm;导向板的幅膜接触用的树脂部分通过在由金属制成的导向基片上进行表面树脂处理或树脂涂布来提供;导向板的幅膜接触用的树脂部分包括单一的树脂产品;在幅膜的右侧和左侧的边缘部分的上侧和下侧上所配置的导向板的面对幅膜的表面之间的距离是3-30mm;在幅膜的右侧和左侧的边缘的上侧和下侧上所配置的导向板的面对幅膜的表面之间的距离,朝着宽度方向或朝向幅膜的内部,按照2mm/100mm的宽度的比例或更大来延长;在幅膜的右侧和左侧的边缘部分上的上侧和下侧上的导向板,交替地沿幅膜的输送方向来配置,因此在上侧和下侧的二个导向板之间的距离是-200mm至+200mm,上部导向板的面向幅膜的表面仅由树脂或金属构成,导向板的幅膜接触用的树脂部分包括Teflon(注册商标),并且幅膜接触用的金属部分包括不锈钢,导向板面对幅膜的表面或幅膜接触用的树脂部分和/或幅膜接触用的金属部分的表面粗糙度是3μm或更少;等等。进一步地,该文献还描述了用于防止幅膜边缘部分发生卷曲的上下导向板的安装位置,该位置优选位于用于从支持体剥离的末端部分与拉幅机入口部分之间,特别优选离拉幅机入口较近。
此外,为了防止幅膜在拉幅机中进行干燥期间发生破损或污染,JP-A No.11-048271描述了一种发明,其使用宽度拉伸装置在剥离之后、当在幅膜中的溶剂含量是50-12重量%时的时间点上来拉伸和干燥幅膜,并且用加压装置在幅膜里的溶剂含量是10重量%或更少时的时间点之时在幅膜的两边施加0.2-10kPa的压力。作为一种更优选的具体实施方案,描述了一种用于当溶剂含量是4重量%或更多之时,终止施加张力或在幅膜(膜)的两边施加压力的方法,其中,当压力使用压料辊来施加时,优选使用1-8对压料辊,并且加压的温度优选为100-200℃。
JP-A No.2002-036266涉及一种获得厚度为20-85μm的高质量薄TAC的发明,作为一种优选的具体实施方案,其描述了将沿幅膜输送方向施加于幅膜上的张力差(在拉幅机之前和之后)设置至8N/mm2或更少;其还描述了剥离过程以后预先加热幅膜的预热过程、在预热过程以后使用拉幅机来拉伸幅膜的拉伸过程、以及在拉伸过程以后松弛幅膜的松弛过程,在该过程中松弛的量小于在拉伸过程中拉伸的量;等等。
该文献还描述了将在预热过程和拉伸过程期间的温度T1设置成(膜的玻璃化转变温度Tg-60)℃或更高,而将在松弛过程中的温度T2设置成(T1-10)℃或更低,将在拉伸过程过程中的幅膜的拉伸比设置成0-30%,该比率作为一种与幅膜在刚进入拉伸过程前的与宽度相比的比率,并且将幅膜在松弛过程中的拉伸比设置至-10至10%;等等。
此外,JP-A No.202-225054,其目的在于降低干薄膜厚度为10-60μm的薄膜的厚度和重量,并且使其具有低透湿性,以及有优秀的耐久性,其描述了:通过保持宽度来抑制干燥所引起的收缩,即在剥离之后用夹子夹持幅膜的两个边缘直至在幅膜里的残余溶剂量至达10重量%为止,和/或在宽度方向上进行拉伸以便形成具有由下式表达的、为0.0008-0.0020的平面取向度(S)的膜,(S)={(Nx+Ny)/2}-Nz(其中Nx是在膜平面内具有最大折射率的方向上的折射率,Ny是在垂直于该平面内的Nx的方向上的折射率,并且Nz是在膜的膜厚度方向上的折射率);在从流延至剥离过程的工艺中花费的时间是30-90秒,在剥离之后将幅膜在宽度方向和/或纵向方向进行拉伸;等等。
JP-A No.2002-341144描述了一种包含拉伸过程的溶液膜生产的方法,目的在于为了抑制光学不均性,其中的光学分布使得在薄膜宽度方向上朝中央接近时延迟增长剂的质量浓度变得更高。
JP-A No.2003-071863涉及一种用于获得没有雾度的膜的发明,其描述了在展宽方向上的拉伸比优选是0-100%,以及在使用薄膜作为偏振片保护膜的情况下,拉伸比更优选是5-20%,并且最优选8-15%。另一方面,在使用膜作为延迟膜的情况下,拉伸比更优选10-40%,并且最优选20-30%。该文献也描述了有可能通过拉伸比来控制Ro,并且优选具有更高的拉伸比,因为由此得到的膜具有优秀的平面度。此外,在操作拉幅机的情况下,在膜中残余溶剂的量在拉幅机操作的启动之时优选为20-100重量%,而且优选通过拉幅机进行干燥,直至膜中残余溶剂量达10重量%,更优选5重量%为止。并且,在操作拉幅机的情况下,干燥温度优选是30-150℃,更优选50-120℃,并且最优选70-100℃。该文献还描述了较低的干燥温度会使紫外吸收剂和增塑剂等等较少蒸发,并且会减少工艺污染,然而;更高的干燥温度能产生具有优秀平面度的薄膜。
JP-A No.2002-248639,其涉及的发明在高温和高熔化度情况下,在存贮期间,在宽度和长度上减少所有尺寸波动,其描述了通过在支持体上对纤维素酯溶液进行流延,连续剥离和干燥膜来生产薄膜方法的发明,其中进行干燥使得干燥收缩比率满足下式:0≤干燥收缩比率(%)≤0.1×剥离时的残余溶剂量(%)。此外,作为一种优选的具体实施方案,该文献描述了当剥离后纤维素酯薄膜中残余溶剂量为40-100重量%时,夹持纤维素酯薄膜两个边缘,同时通过拉幅机传动带减少至少30重量%或更多的残余溶剂量;剥离后纤维素酯薄膜的拉幅机传动带入口处的残余溶剂量为40-100重量%;而出口处残余溶剂量为4-20重量%;用于输送纤维素酯薄膜的、由拉幅机输送带的张力在从拉幅机输送带的入口至出口的方向上增加;由拉幅机传动带产生的用于输送纤维素酯薄膜的张力,以及在纤维素酯薄膜宽度方向上的张力是大约均等的;等等。
另外,为了获得具有薄的膜厚、光学各向同性和优秀平面度的膜,JP-A No.2000-239403描述了用以下关系进行薄膜生产:剥离时残余溶剂比例X,以及进入拉幅机时残余溶剂比例Y之间的关系为0.3X≤Y≤0.9X的范围内。
JP-A No.2002-286933描述了拉伸由流延制备的薄膜的方法,在加热情况下的拉伸方法,和在含溶剂情况下的拉伸方法。在加热条件下的拉伸情况之下,优选在树脂的玻璃化转变温度附近或之下的温度来拉伸树脂;另一方面,在拉伸由流延所生产的膜的情况下,在溶剂浸渍的条件下,可以在用溶剂重复接触和用溶剂浸渍之后,拉伸曾经干燥的膜。
(纤维素酰化物)
对于纤维素酰化物的原料棉而言,可以使用已知的原材料(参见,例如,Journal of Technical Disclosure of Japan Institute of Inventionand Innovation,No.2001-1745)。纤维素酰化物合成也可由已知的方法来进行(参见,例如,Migita等人的Wood Chemistry,KyoritsuShuppan,pp.180-190(1968))。纤维素酰化物聚合的粘度平均程度优选是200-700,更优选250-500,并且最优选250-350。本发明所用的纤维素酯的数均分子量(Mn)优选是10,000-150,000;重均分子量(Mw)优选是20,000-500,000;并且z-平均分子量(Mz)优选是5,000-550,000。也优选的是具有窄的分子量分布,Mw/Mn(其中Mw是质量平均分子量并且Mn是数均分子量),如由凝胶渗透色谱法所测的。Mw/Mn的具体值优选是1.5-5.0,更优选2.0-4.5,并且最优选3.0-4.0。
纤维素酰化物的酰基并没有特别的限制,但优选使用乙酰基,丙酰基或丁酰基,或苯甲酰基。酰基的取代度优选是2.0-3.0,并且更优选2.2-2.95。根据本说明书,酰基的取代度是根据ASTM D817计算的值。酰基最优选是乙酰基,并且当使用乙酸纤维素(其中,酰基是乙酰基)时,缩醛化(acetalization)的程度优选是57.0-62.5%,并且更优选58.0-62.0%。当缩醛化程度在该范围之内时,没有发生流延时的输送张力引起的Re变化大于期望值,平面内不规则性很小,并且由温度和湿度引起的延迟值上的变化也很小。
具体而言,可以通过用具有2个或更多个碳原子的酰基取代葡萄糖单元(其构成了纤维素酰化物薄膜的纤维素)中的羟基来获得。当把葡萄糖单元的2-位羟基被酰基取代的取代度称为DS2,3-位羟基被酰基取代的取代度称为DS3,以及6-位羟基被酰基取代的取代度称为DS6时,如果满足式(IV)和(v),则可能获得期望的Re和Rth。其同样优选由温度和湿度引起的Re值的波动更小。
(IV):2.0≤(DS2+DS3+DS6)≤3.0
(V):DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315
更优选,
(IV):2.2≤(DS2+DS3+DS6)≤2.9
(V):DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.322
或者,尤其是,当将纤维素酰化物葡萄糖单元的羟基被乙酰基取代的取代度作为A,并且将羟基被丙酰基或丁酰基或者苯甲酰基取代的取代度作为B时,如果A和B满足式(VI)和(VII),则可能获得期望的Re和Rth。其同样优选用于实现高拉伸比且没有破损。
(VI):2.0≤A+B≤3.0
(VII):0<B
更优选,
(VI):2.6≤A+B≤3.0
(VII):0.5≤B≤1.5
(除纤维素酰化物之外的聚合物)
通过根据本发明的生产方法来获得具有优选光学性能的薄膜的方法(包括拉伸薄膜的拉伸过程,以及收缩薄膜的收缩过程)不仅限于纤维素酰化物,其也能用于获得可用于光学薄膜中的一般聚合物,因此,可以预期,它们与纤维素酰化物具有相同的效果。
可用于光学薄膜的聚合物的例子有聚碳酸酯共聚物或具有环烯结构的聚合物树脂。
聚碳酸酯共聚物的实例包括如下的聚碳酸酯共聚物:其包括式(A)代表的重复单元和式(B)代表的重复单元,其中上述式(A)代表的重复单元占总量的80-30mol%:
在式(A)中,R1-R8各自独立地选自氢原子、卤原子和具有1-6个碳原子的烃基。这种具有1-6个碳原子的烃基的例子有:烷基,例如甲基、乙基、异丙基、环己基,或芳基,例如苯基。在这些基团中,优选氢原子和甲基。
X是以下(X),并且R9和R10各自独立地为氢原子、卤原子或者具有1-3个碳原子的烷基。卤素原子和具有1-3个碳原子的烷基的例子可以与上述相同。
Figure S2006800281193D00232
在式(B)中,R11-R18各自独立地选自氢原子、卤原子和具有1-22个碳原子的烃基。这样的有1-22个碳原子的烃基可以按如下来举例:烷基例如甲基、乙基、异丙基、环己基等等,或芳基例如苯基,联苯基、三联苯基等等。在这些之中,氢原子和甲基是优选的。
Y选自以下式子的Y组的基团,并且R19-R21、R23和R24各自独立地为至少一种选自氢原子、卤原子和具有1-22个碳原子的烃基的基团。这种烃基的例子可以与上述相同。R22和R25各自独立地选自具有1-20个碳原子的烃基,并且这种烃基的例子有:亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚环己基、亚苯基、萘基或者亚三联苯(terphenylene)基。对于Ar1-Ar3而言,可提及的有6-10个碳原子的芳基,例如苯基或萘基等。
(Y组)
Figure S2006800281193D00241
对于聚碳酸酯共聚物而言,聚碳酸酯共聚物包括30-60mol%由式(C)代表的重复单元和70-40mol%由式(D)代表的重复单元。
甚至更优选地,其是包括45-55mol%的、由上述式(C)代表的重复单元和55-45mol%的、由式(D)代表的重复单元的聚碳酸酯共聚物。
对于上述式(C)而言,R26-R27各自独立地为氢原子或甲基,并且从加工性角度出发,优选为甲基。
对于上述式(D)而言,R28-R29各自独立地为氢原子或甲基,并且从经济方面和薄膜特性角度出发,优选为氢原子。
根据本发明的光学薄膜优选使用具有上述芴骨架的聚碳酸酯共聚物。对具有芴骨架的聚碳酸酯共聚物而言,例如,以不同组成比例包括由式(A)代表的重复单元和由式(B)代表的重复单元的聚碳酸酯共聚物的掺混物是优选的,并且基于整个聚碳酸酯共聚物,式(A)的含量优选是80-30mol%,更优选75-35mol%,并且更加优选70-40mol%。
共聚物可以分布具有式(A)和(B)代表的重复单元的两种或更多种物质的组合。
这里,可以用例如使用构成光学薄膜的聚碳酸酯的整体体积(entire bulk)的核磁共振仪来测定摩尔比。
可以根据已知的方法来生产聚碳酸酯共聚物。可以通过适当地使用二羟基化合物与光气的缩聚或溶液缩聚方法等等来生产聚碳酸酯。
聚碳酸酯共聚物的特性粘度优选为0.3-2.0dl/g。当特性粘度低于0.3时,聚碳酸酯共聚物变得易碎并且不能维持机械强度。当特性粘度大于2.0时,溶液粘度增加太多,并且会产生如下问题,例如在溶液膜生产期间产生模具划痕,或在聚合完成后的提纯变得困难。
本发明光学薄膜可以是聚碳酸酯共聚物和其它聚合化合物的组合物(混合物)。在这种情况下,聚合化合物需要是光学上透明的,因此优选与聚碳酸酯共聚物相容的聚合化合物,或分别具有大致相同折射率的聚合化合物。另一种聚合物的实例包括聚(苯乙烯-共-马来酸酐)(poly(styrene-co-maleic anhydride))等等,并且以聚碳酸酯共聚物与聚合化合物的组分比例是80-30重量%的聚碳酸酯共聚物和20-70重量%的聚合化合物,优选80-40重量%的聚碳酸酯共聚物和20-60重量%的聚合化合物。同样在掺合物的情况中,可以结合两种或更多种聚碳酸酯共聚物的重复单元。在掺合物的情况中,掺合物优选是相容的掺合物,但即使混合是完全相容的,当对组分的折射率进行调整时,有可能抑制在组分中的光的衍射,并且有可能提高透明度。另外,掺合物可以是三种或更多种材料的组合,并且可以是许多种聚碳酸酯共聚物和其它聚合化合物的组合。
聚碳酸酯共聚物的重均分子量是1,000-1,000,000;并且优选5,000-500,000;另一种聚合化合物的重均分子量是500-100,000;并且优选1,000-50,000。
具有环烯结构的聚合物树脂的实例(下文中,可以指环状聚烯烃树脂或环状聚烯烃)包括:(1)基于降冰片烯的聚合物;(2)单环环烯烃的聚合物;(3)环状共轭二烯的聚合物;(4)乙烯基脂肪烃聚合物以及(1)-(4)的氢化物。本发明优选的聚合物是包含式(I)所代表的至少一种重复单元的加成(共)聚环状聚烯烃,并且如果需要,是进一步包含式(I)所代表的至少一种重复单元的加成(共)聚环状聚烯烃。也可以适当地使用包含由式(III)代表的至少一种环状重复单元的加成(共)聚合物(包括开环的(共)聚合物)。同样可以有利地使用包含至少一种式(III)代表的重复单元的加成(共)聚环状聚烯烃,并且如果需要,其进一步包含式(I)所代表的至少一种重复单元。
式(I):
式(II):
式(III):
Figure S2006800281193D00273
式中,m是0-4的整数。R1-R6各自是氢原子或含1-10个碳原子的烃基;X1-X3和Y1-Y3各自是氢原子,含1-10个碳原子的烃基,卤原子,含1-10个碳原子的卤原子取代的烃基,-(CH2)nCOOR11,-(CH2)nOCOR12,-(CH2)nNCO,-(CH2)nNO2,-(CH2)nCN,-(CH2)nCONR13R14,-(CH2)nNR13R14,-(CH2)nOZ,-(CH2)nW,或(-CO)2O,(-CO)2NR15,它们构成X1和Y1、X2和Y2、或者X3和Y3组成。此外,R11,R12,R13,R14,和R15各自是氢原子或者含1-20个碳原子的烃基;Z是烃基或卤素取代的烃基;W是SiR16 pD3-p(R16是含1-10个碳原子的烃基,D是卤原子,-OCOR16或-OR16,并且p是0-3的整数);并且n是0-10的整数。
当将具有高极性的官能团作为X1-X3以及Y1-Y3的取代基引入时,可以增加光学薄膜厚度方向上的延迟(Rth),因而提高面内延迟(Re)的表现。当具有高Re表现的薄膜在薄膜形成过程中被拉伸时,能够增加Re的值。在JP-ANo.10-7732、WO2002/504184、US 2004-229157A1或WO 2004/070463 A1等等中公开了基于降冰片烯的加成(共)聚合物。基于降冰片烯的加成(共)聚合物通过加成聚合基于降冰片烯的多环不饱和化合物来获得。并且,如果需要,基于降冰片烯的多环不饱和化合物能用共轭二烯烃,例如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯或者异戊二烯;非共轭二烯烃,例如亚乙基降冰片烯;或线性二烯烃化合物例如丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、马来酰亚胺、乙酸乙烯酯或氯乙烯等等来进行加成聚合。此基于降冰片烯的加成(共)聚合物可以从Mitsui Chemicals,Inc以Apel的商标商购得到,并且它们具有不同玻璃化转变温度(Tg)的可用等级,例如,APL8008T(Tg 70℃),APL6013T(Tg 125℃)或APL6015T(Tg 145℃)等等。可以从Polyplastics Co.,Ltd.商购得到颗粒,例如TOPAS8007,TOPAS6013和TOPAS6015等等。并且,Appear 3000可从Ferrania SpA商购得到。
在JP-A No.1-240517,JP-A No.7-196736,JP-A No.60-26024,JP-ANo.62-19801,JP-ANo.2003-159767或JP-ANo.2004-309979等等中公开了基于降冰片烯的聚合物的氢化物,且这些聚合物通过对多环不饱和化合物进行加成聚合或开环易位聚合,然后氢化所得产物来生产。对于用于本发明的基于降冰片烯的聚合物而言,R5-R6各自优选为氢原子或-CH3;X3和Y3各自优选地为氢原子,Cl,或者-COOCH3;并且适当选择除它们之外的基团。这些可以获得并使用的基于降冰片烯的树脂可以从JSR Corp.以Arton G或Arton F商标、从Nippon ZeonCo.,Ltd.以Zeonor ZF 14,Zeonor ZF16,Zeonex 250或Zeonex 280商标来商购得到。
(控制Re的方法:最大吸收波长(λmax)短于250nm的延迟增加剂)。
为了控制本发明的纤维素酰化物薄膜Re的绝对值,优选使用相对于溶液的紫外吸收光谱而言的最大吸收波长(λmax)短于250nm的化合物作为延迟增加剂。当使用这样的化合物时,可以控制该绝对值,并且基本上不改变可见光区域内Re的波长依赖性。
术语“延迟增加剂”意指一种“添加剂”,当与用除了添加该添加剂之外其余都相同的方法制备的纤维素酰化物薄膜的Re值(在550nm波长下测量)比较时,这种“添加剂”使包含该添加剂的纤维素酰化物薄膜具有比前者高20nm或更大(按照80μm的膜厚度计算)的Re值(在550nm波长下测量)。Re的增量优选是30nm或更大,更优选40nm或更大,并且最优选60nm或更大。
从延迟增加剂的功能的角度出发,棒状化合物是优选的,并且优选具有至少一个芳环的化合物,更优选具有至少二个芳环的化合物。
棒状化合物优选具有线性分子结构。线性分子结构是指当棒状化合物的分子结构处于热力学上最稳定的结构时是线性的。可以通过晶体结构分析或分子轨道计算来测定热力学上最稳定的结构,并且例如,可以通过使用分子轨道计算软件(如WinMOPAC 2000,其可从Fujitsu,Ltd.得到)来确定具有化合物最小形成热的分子结构,从而进行分子轨道计算。短语“分子结构为线性”表示:对于能够由如上所述计算测定的热力学上最稳定的结构而言,分子结构的角度是140°或更大。
棒状化合物优选显示出液晶性。更优选地,棒状化合物在加热时显示出液晶性(具有热致的液晶性)。液晶相优选是向列相或近晶相。
在JP-A No.2004-4550中描述了优选的化合物,但不限于那些。可以结合使用两种或更多种在溶液紫外吸收光谱中最大吸收波长(λmax)小于250nm的这种棒状化合物。
棒状化合物能够根据文献中描述的方法来合成。示例性文献包括:Mol.Cryst.Liq.Cryst,Vol.53,p.229(1979);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,Vol.89,p.93(1982);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,Vol.145,p.111(1987);Mol.Cryst.Liq.Cryst,Vol.170,p.43(1989);J.Am.Chem.Soc,Vol.113,p.1349(1991);J.Am.Chem.Soc,Vol.118,p.5346(1996);J.Am.Chem.Soc,Vol.92,p.1582(1970);J.Org.Chem.,Vol.40,p.420(1975);和Tetrahedron,vol.48,No.16,p.3437(1992)。
基于纤维素酰化物的量,延迟增加剂的添加量优选是0.1-30重量%,更优选0.5-20重量%。
(控制Rth的方法:最大吸收波长(λmax)长于250nm的延迟增加剂)
为了表现期望的Rth,优选使用延迟增加剂。
这里,“延迟增加剂”是指一种“添加剂”,当与用除了添加该添加剂之外其余都相同的方法制备的纤维素酰化物薄膜的Rth值(在550nm波长下测量)比较时,这种“添加剂”使包含该添加剂的纤维素酰化物薄膜具有比前者高20nm或更大(按照80μm的膜厚度计算)的Rth值(在550nm波长下测量)。Rth的增加优选是30nm或更大,更优选40nm或更大,并且最优选60nm或更大。
延迟增加剂优选是具有至少两个芳环的化合物。
相对100重量份的纤维素酰化物,延迟增加剂用量范围优选为0.01-20重量份,更优选0.1-10重量份,更加优选0.2-5重量份,并且最优选0.5-2重量份。可以结合使用两种或更多种延迟增加剂。
延迟增加剂优选在250-400nm的波长区域具有最大吸收,并且优选在可见光区域基本上不吸收。
用于控制Rth的延迟增加剂优选不影响Re,其通过拉伸来体现,并且优选地,因此使用圆盘形的化合物。
除了芳族烃环之外,圆盘形化合物还包含芳族杂环,尤其是,芳族烃环特别优选是6-元环(即苯环)。
芳族杂环一般是不饱和的杂环。芳族杂环优选是5-元、6-元或者7-元环,并且更优选5-元或6-元环。芳族杂环一般来说有最大数目的双键。杂原子优选是氮原子、氧原子或者硫原子,并且特别优选氮原子。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。具体地,例如,有利地使用JP-A-No.2001-166144中所指定的化合物。
相对于100重量份纤维素酰化物,芳族化合物用量为0.01-20重量份。相对于100重量份纤维素酰化物,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。可以结合使用两种或更多种化合物。
(控制Rth的方法:涉及光学各向异性层的方法)
作为用于控制Rth,且没有影响通过拉伸体现的Re的方法,有利地使用通过液晶层等等来涂布和安装光学各向异性层的方法。
作为液晶层的具体实例,可以提及取向盘状液晶以使圆盘形平面与上述光学薄膜平面之间的角度在5°之内(JP-A No.10-312166)的方法;以及取向棒状液晶以使椭圆最长直径与上述光学薄膜平面之间的角度在5°之内(JP-A No.2000-304932)的方法。
具有光学各向异性层的纤维素酰化物薄膜(也指光学补偿膜),对扩展视角对比度,以及降低液晶显示器,尤其是那些OCB模式和VA模式的液晶显示器中的依赖于视角的色差作出了贡献。光学补偿膜可以被配置在观察者侧的偏振片与液晶元件之间,或可以配置在后侧的偏振片与液晶元件之间,或可以在两侧都配置。例如,可以将光学补偿膜引入至液晶显示器内部作为独立元件,或可以将其引入至液晶显示器内部作为偏振片的元件,或引入其中作为保护膜(通过将光学特征赋予至光学补偿膜上来起透明膜的作用)以用于保护偏振器。用于控制液晶化合物在光学各向异性层中的取向的取向膜可以被配置在纤维素酰化物薄膜与光学各向异性层之间。此外,只要满足下面将描述的光学特征,纤维素酰化物和光学各向异性层分别可以包括两个或多个层。
以下将对光学各向异性层作较详细的解释。
(光学各向异性层)
光学各向异性层可直接形成在纤维素酰化物薄膜的表面上,或在首先形成于纤维素酰化物薄膜上的取向膜上形成。或者,也可以通过使用粘结剂或粘合剂等等以将形成于其它基片上的液晶化合物层转移至纤维素酰化物薄膜上。
对于用于形成光学各向异性层的液晶化合物,可提及棒状液晶化合物和圆盘形液晶化合物(下文中,圆盘形的液晶化合物有时可指盘状液晶化合物)。棒状液晶化合物和盘状液晶化合物可以是聚合液晶或低聚液晶。此外,在光学各向异性层中最终所包含的化合物,并不必需要显示出液晶性,并且例如,在将低聚液晶化合物用于生产光学各向异性层的情况下,化合物可以交联,并且在形成光学各向异性层的加工期间不显示出液晶性。
(棒状液晶化合物)
作为能被用于本发明的棒状液晶化合物,有利地使用偶氮甲碱类、氧化偶氮基类、氰基联苯、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、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、苯基二噁烷类、二苯乙炔类和烯基环己基苄腈类。另外,棒状液晶化合物也包括金属络合物。此外,在重复单元之中包含棒状液晶化合物的液晶聚合物也能使用,也就是说,棒状液晶化合物可以连接于(液晶)聚合物上。
在Kikan Kagaku Sosetsu,vol.22,Chemistry of Liquid Crystals(1994),The Chemical Society of Japan,Chapters 4,7和11;以及LiquidCrystal Device Handbook,Japan Society for the Promotion of Science,Committee No.142,Chapter 3中,描述了棒状液晶化合物。
用于本发明的棒状液晶化合物的双折射优选为0.001-0.7。
为了固定取向状态,棒状液晶化合物优选具有可聚合基团。可聚合基团优选是不饱和可聚合基团或环氧基,更优选不饱和可聚合基团,并且最优选烯键式不饱和可聚合基团。
(盘状液晶化合物)
盘状液晶化合物包括:描述于C.Destrade,et al.,Mol.Cryst,Vol.71,p.111(1981)中的苯衍生物;描述于C.Destrade,et al.,Mol.Cryst.,Vol.122,p.141(1985)和Physics Lett.A,Vol.78,p.82(1990)中的truxene衍生物;描述于B.Kohne,et al.,Angew.Chem.,Vol.96,p.70(1984)中的环己烷衍生物;以及描述于J.M.Lehn,et al.,J.Chem.Commun.,p.1794.(1985)和Zhang,et al.,J.Am.Chem.Soc,Vol.116,p.2655(1994)中的基于氮杂冠的或基于苯乙炔的大环。
盘状液晶化合物也包括:显示出液晶性的、具有以下结构的那些化合物,在该结构中,直链的烷基、烷氧基或者取代的苯甲酰氧基,作为相对于母核的侧链辐射形地取代在分子核心的母核。盘状液晶化合物优选是在分子中或分子聚集体中具有旋转对称的化合物,从而能产生均匀的取向。
如上所述,当由液晶化合物形成光学各向异性层时,光学各向异性层中最终所包含的化合物并不必须要显示出液晶性。例如,当具有热反应活性或光反应活性基团的低分子量盘状液晶化合物经过由热或光诱导的反应,并且盘状液晶化合物经过聚合或交联从而获得高分子量并且形成光学各向异性层时,光学各向异性层中包含的化合物可能已经失去液晶性。JP-A No.8-50206中描述了盘状液晶化合物的优选实例;JP-A No.8-27284中描述了盘状液晶化合物的聚合。
为了通过聚合来固定盘状液晶化合物,有必要将可聚合基团作为取代基键合于盘状液晶化合物圆盘形的核心。然而,如果可聚合基团直接连接于圆盘形的核心,则维持聚合反应的取向状态变得困难。因而,优选将连接基团引入在圆盘形的核心与可聚合基团之间。
根据本发明,以取向态固定光学各向异性层中的棒状化合物或圆盘形化合物的分子。在光学薄膜侧的界面的液晶化合物分子对称轴的平均取向方向与光学薄膜面内慢轴相交的角度约45°。
另外,根据本发明,术语“约45°”指:45°±5°的角度范围,优选42-48°,并且更优选43-47°。
液晶化合物的分子对称轴的平均取向方向一般能通过选择液晶化合物用或取向膜用的材料,或通过选择橡胶处理方法来进行调整。
根据本发明,例如,在生产OCB模式光学补偿膜的情况下,由摩擦处理来生产形成光学各向异性层所使用的取向膜,并且在相对于纤维素酰化物薄膜慢轴45°的方向进行摩擦处理。然后,可以形成光学各向异性层,其中,至少在纤维素酰化物薄膜界面,液晶化合物分子对称轴的平均取向方向相对于纤维素酰化物薄膜的慢轴为45°。
例如,可以使用本发明的长形纤维素酰化物薄膜(其中,慢轴垂直于长形方向)来连续生产光学补偿膜。具体而言,将形成取向膜用的涂布溶液连续地涂布在长形纤维素酰化物薄膜的表面上来生产薄膜,然后按照相对于长向45°的方向连续地对薄膜表面进行摩擦处理,从而生产取向膜。然后,在所制备的取向膜上连续涂布形成光学各向异性层用的、包含液晶化合物的涂布溶液,并且将液晶化合物分子对齐和原样固定,从而生产光学各向异性层。从而,能够连续地生产长形光学补偿膜。在装配至液晶显示器中之前,将所生产的长形光学补偿膜切成期望的形状。
此外,关于液晶化合物表面侧(空气侧)上分子对称轴的平均取向方向,相对于薄膜慢轴,空气界面侧液晶化合物分子对称轴的平均取向方向优选为约45°,更优选42-48°,并且更加优选43-47°。在空气界面上的液晶化合物分子对称轴的平均取向方向一般可以通过选择液晶化合物的种类,或选择与液晶化合物一起使用的添加剂的种类来进行调整。液晶化合物一起使用的添加剂的实例包括增塑剂,表面活性剂,可聚合单体和聚合物等等。分子对称轴取向方向的变化程度,也能按照如上所述相同的方法,通过选择液晶化合物和添加剂来进行调整。尤其是,对于表面活性剂,优选使用适合于控制上述涂布溶液表面张力的表面活性剂。
与液晶化合物一起使用的增塑剂、表面活性剂和可聚合单体,优选与盘状液晶化合物具有相容性,从而不会产生液晶化合物倾斜角的任何变化或不会削弱配向取向。优选可聚合单体(例如,具有乙烯基、乙烯基氧基、丙烯酰基和甲基丙烯酰基的化合物)。基于液晶化合物,所添加化合物的量一般为1-50重量%,并且优选5-30重量%。此外,当混合使用具有四个或更多个可聚合反应性官能团的单体时,可以提高取向膜与光学各向异性层之间的粘合力。
在使用盘状液晶化合物作为液晶化合物的情况下,优选使用与盘状液晶化合物在某种程度上具有相容性的、并且能使盘状液晶化合物中倾斜角发生变化的聚合物。
这种聚合物的实例包括纤维素酯。纤维素酯的优选实例包括乙酸纤维素,乙酸丙酸纤维素,羟基丙基纤维素和乙酸丁酸纤维素。为了不削弱盘状液晶化合物的取向,基于盘状液晶化合物,所添加聚合物的量优选为0.1-10重量%,更优选为0.1-8重量%,并且更加优选为0.1-5重量%。
盘状液晶化合物的盘状/向列相至固相的转变温度优选是70-300℃;并且更优选是70-170℃。
根据本发明,光学各向异性层Re(550)优选0-300nm,更优选0-200nm,并且更加优选0-100nm。在光学各向异性层的厚度方向Rth(550)优选是20-400nm,并且更优选50-200nm。光学各向异性层的厚度优选是0.1-20μm,更优选0.5-15μm;并且最优选1-10μm。
可以通过使用溶液(其中,上述具体纤维素酰化物以及,如果需要,添加剂存在于有机溶剂中)形成薄膜来获得本发明优选使用的纤维素酰化物薄膜。
(添加剂)
对于可以用于根据本发明的纤维素酰化物溶液的添加剂而言,可以提及:例如,增塑剂、紫外吸收剂、抗降解剂、延迟(光学各向异性)增强剂(retardation manifesting agent)、延迟(光学各向异性)降低剂、波长色散调节剂、染料、微粒、分层加速剂和红外线吸收剂等等。根据本发明,优选使用延迟增加剂。此外,优选使用增塑剂、紫外吸收剂和分层加速剂中的至少一种。
它们可以是固体或液体。也就是说,对于添加剂的熔点或沸点没有特别的限制。例如,可以将20℃或更低温度下的紫外吸收剂以及20℃或更高温度下的紫外吸收剂混合并且使用,或者也可以将增塑剂相似地混合并且使用,这些实例描述于JP-A No.2001-151901等中。
(紫外吸收剂)
对于紫外吸收剂而言,可以根据本发明的目的选择任何化合物,并且可以使用例如水杨酸酯类,二苯甲酮,苯并三唑,苯甲酸酯类,氰基丙烯酸酯和镍配位物等等的吸收剂,其中优选二苯甲酮,苯并三唑和水杨酸酯类。
基于二苯甲酮的紫外吸收剂实例包括:2,4-二羟基二苯甲酮,2-羟基-4-乙酰氧基二苯甲酮,2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮,2,2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮,2,2′-二羟基-4,4′-甲氧基二苯甲酮,2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮,2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮,2-羟基-4-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基)丙氧基二苯甲酮等等。
基于苯并三唑的紫外吸收剂实例包括2-(2′-羟基-3′-叔-丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑,2-(2′-羟基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑,2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔戊基苯基)苯并三唑,2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑和2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑等等。
水杨酸酯类包括水杨酸苯基酯,水杨酸对辛基苯基酯和水杨酸对-叔-丁基苯基酯等等。
在这些示例性的紫外吸收剂之中,特别优选2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮,2,2′-二羟基-4,4′-甲氧基二苯甲酮,2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑,2-(2′-羟基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑,2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔戊基苯基)苯并三唑,2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑。
对于紫外吸收剂而言,优选结合使用许多其它具有不同吸收波长的吸收剂,因为这可以获得宽波长范围的高遮蔽效应。考虑到防止液晶劣化,液晶用紫外吸收剂优选对370nm和更短波长的紫外光具有出色吸收力,同时考虑到液晶显示器性能,优选其较少吸收400nm或更长波长的可见光。特别是,优选的紫外吸收剂包括上述苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物和水杨酸酯类化合物。在这些化合物中,优选苯并三唑化合物,因为它们对纤维素酯产生较少的无用着色。
此外,对于紫外吸收剂,也能使用JP-A No.60-235852,JP-A No.3-199201,JP-A No.5-1907073,JP-A No.5-194789,JP-A No.5-271471,JP-A NO.6-107854,JP-ANo.6-11 8233,JP-ANo.6-148430,JP-A No.7-11055,JP-A No.7-11056,JP-A No.8-29619,JP-A No.8-239509,以及JP-A No.2000-204173中所描述的化合物。
基于纤维素酰化物,所添加紫外吸收剂的量优选为0.001-5重量%,并且更优选0.01-1重量%。当添加的量为0.001重量%或更多时,添加的作用可以充分地显现,这是优选的;当添加的量是5重量%或更少时,在膜表面上的紫外吸收剂的渗出可以被抑制,这是优选的。
并且,紫外吸收剂可以在溶解时与纤维素酰化物同时添加,或可以在溶解以后添加至浓液中。尤其,优选使用静态混合器等在流延之前即刻将紫外吸收剂溶液添加至浓液中,因为这样可以容易地调整光谱吸收特性。
(抗降解剂)
抗降解剂能防止三乙酸纤维素等的劣化或分解。抗降解剂的实例有:丁胺,受阻胺化合物(JP-A No.8-325537),胍化合物(JP-A No.5-271471),基于苯并三唑的紫外吸收剂(JP-A No.6-235819)和基于二苯甲酮的紫外吸收剂(JP-ANO.6-118233)等等。
(增塑剂)
增塑剂优选为磷酸酯类或羧酸酯类。磷酸酯类增塑剂的实例包括磷酸三苯基酯(TPP),磷酸三甲苯基酯(TCP),磷酸甲苯基二苯基酯,磷酸辛基二苯基酯,磷酸联苯基二苯基酯(BDP),磷酸三辛基酯和磷酸三丁基酯等等;羧酸酯类增塑剂的实例包括邻苯二甲酸二甲基酯(DMP),邻苯二甲酸二乙酯(DEP),邻苯二甲酸二丁酯(DBP),邻苯二甲酸二辛基酯(DOP),邻苯二甲酸二苯基酯(DPP),邻苯二甲酸二乙基己基酯(DEHP),邻乙酰基柠檬酸三乙基酯(OACTE),邻乙酰基柠檬酸三丁基酯(OACTB),柠檬酸乙酰基三乙基酯,柠檬酸乙酰基三丁基酯,油酸丁酯,蓖麻油酸甲基乙酰基酯,癸二酸二丁酯,甘油三乙酸酯,tributyline,甘醇酸丁基邻苯二甲酰基丁基酯,甘醇酸乙基邻苯二甲酰基乙基酯,甘醇酸甲基邻苯二甲酰基乙基酯和甘醇酸丁基邻苯二甲酰基丁基酯等等。用于本发明的增塑剂优选选自这些列举的增塑剂。仍然优选的增塑剂是:(二)季戊四醇酯类、甘油酯类和双甘油酯类。
(分层加速剂)
分层加速剂的实例包括柠檬酸乙酯等。
(红外吸收剂)
例如,JP-A No.2001-194522中描述了红外吸收剂的实例。
(添加时间,等等)
虽然这些添加剂可以在浓液制备过程中的任何阶段添加,但是,加入添加剂的制备步骤可进一步作为浓液制备方法的最后步骤。添加的量没有特别的限制,只要能实现所期望的效果即可。
当纤维素酰化物薄膜是多层时,各层可包含各种数量的、不同类型的添加剂。这些技术是常规已知的,例如,JP-A-2001-151902中所披露的技术。
优选适当选择这些添加剂的种类和添加量,以便将纤维素酰化物薄膜的玻璃化转变温度Tg调节至70-150℃,其用动态粘弹性测量计(VIBRON:DVA-225由IT KEISOKUSEIGYO Co.,Ltd.制造)测量,以及将弹性模量(它的测量采用拉伸试验机(STROGRAPHY R2,由TOYO SEIKI KOGYO Co.,制造)调节至1500-4000Mpa。更优选的玻璃化转变温度Tg为80-135℃,而弹性模量是1500-3000Mpa。也就是说,从加工偏振片或组装液晶显示器过程中的可操作性角度出发,本发明优选使用的纤维素酰化物薄膜所具有的玻璃化转变温度Tg和弹性模量优选位于如上定义的各范围内。
此外,对于添加剂而言,能适当地使用在Japan Institute ofInvention and Innovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001年3月15日,Japan Institute ofInvention and Innovation),p.16及其后中详细描述的那些。
(延迟降低剂)
以下将描述用于降低纤维素酰化物薄膜光学各向异性的延迟降低剂。
通过使用抑制薄膜中纤维素酰化物在平面和薄膜厚度方向上的取向的化合物,可以充分地降低光学各向异性以使得Re和Rth至零或近零。因此,降低光学各向异性的化合物是有利的,只要它能与纤维素酰化物充分相容,并且该化合物本身没有棒状结构或平面结构。具体而言,当延迟降低剂具有大量例如芳基的平面官能团时,如果延迟降低剂具有位于相同平面内但是为非平面方式的官能团,则其是有利的。
(logP值)
如上所述,在制备具有低光学各向异性的纤维素酰化物薄膜的情况下,在通过抑制薄膜中纤维素酰化物在平面和薄膜厚度方向上取向而降低光学各向异性的化合物之中,辛醇/水分配系数(logP值)为0-7的化合物是优选的。当化合物的logP值为7或更低时,化合物与纤维素酰化物有良好的相容性,并且不产生例如薄膜混浊或起尘等等的缺点,这种情况是优选的。
此外,当化合物的logP值是0或更高时,亲水性并没有增加太多,并且纤维素酰化物薄膜的耐水性没有降低,这种情况是优选的。logP值更优选为1-6,并且特别优选为1.5-5。
可以根据JIS Z-7260-107(2000)中描述的烧瓶浸渍方法来进行辛醇/水分配系数(logP值)的测量。此外,辛醇/水分配系数(logP值)允许由计算化学技术或经验方法推测得到,而不进行实际测量。
优选的计算方法包括Crippen’s破裂方法{″J.Chem.Inf.Comput.Sci.″,Vol.27,p.21(1987)},Viswanadhan’s破裂方法{″J.Chem.Inf.Comput.Sci.″,Vol.29,p.163(1989)}和Broto′s破裂方法{″Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.″,Vol.19,p.71(1984)}等,并且优选Crippen’s破裂方法{″J.Chem.Inf.Comput.Sci.″,Vol.27,p.21(1987)}。
在根据测定法或计算法一种化合物显示不同log P值的情况下,优选使用Crippen′s破裂法判断该化合物是否在本发明的范围内。
(降低光学各向异性的化合物的性能)
降低光学各向异性的化合物可以含有或不含有芳族基团。降低光学各向异性的化合物优选具有150-3000的分子量,更优选170-2000的分子量,并且特别优选200-1000的分子量。在该分子量范围之内,化合物可以有具体的单体结构,或可以具有结合有许多特定单体单元的低聚物结构或聚合物结构。
降低光学各向异性的化合物优选在25℃为液体和熔点为25-250℃的固体,并且更优选在25℃为液体和熔点为25-200℃的固体,此外,在生产纤维素酰化物薄膜的浓液流延的过程中和干燥过程中,降低光学各向异性的化合物优选不挥发。
基于纤维素酰化物,降低光学各向异性的化合物的添加量优选是0.01-30重量%,更优选1-25重量%,并且特别优选5-20重量%。
降低光学各向异性的化合物可以单独地使用或作为两种或更多种化合物的任意混合物来使用。
可以在浓液制备过程中的任何时间添加降低光学各向异性的化合物,并且可以在浓液制备工艺的最后阶段中添加。
对于降低光学各向异性的化合物而言,优选在从至少一侧的表面至整个薄膜厚度10%所延伸的部分中,化合物的平均含量是在纤维素酰化物薄膜中心部分化合物平均含量的80-99%。可以利用在JP-A No.8-57879等文献描述的红外吸收光谱方法,通过测量该化合物在表面和中央部分的量来测定降低光学各向异性的化合物的存在量。
(染料)
根据本发明,同样可以加入调整颜色的染料。作为相对于纤维素酰化物的重量比,染料的含量优选是10-1000ppm,并且更优选50-500ppm。当染料含量如上时,能够减少纤维素酰化物薄膜的导光(light piping),从而改进黄色色调。这种化合物可以与纤维素酰化物或溶剂一起在开始生产纤维素酰化物溶液时添加,或者可以在生产该溶液之中或之后添加。并且,可以将该化合物添加至在线添加的紫外吸收剂溶液中。可以使用JP-A No.5-34858中描述的染料。
(消光剂微粒)
优选根据本发明的纤维素酰化物薄膜包含作为消光剂的微粒。可以用于本发明的微粒的实例包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、锆氧化物、碳酸钙、碳酸钙、滑石、粘土、锻烧高岭土、锻烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙。为了获得低浊度,微粒优选包含硅,并且特别地,优选二氧化硅。
二氧化硅微粒优选具有20nm或更低的平均初级粒径,并且具有70g/L或更大的表观比重。还优选5-16nm的低平均初级粒径的微粒,由于这样可以降低所得薄膜的雾度。表观比重优选为90-200g/L或更高,并且更优选100-200g/L或更高。优选更高的表观比重,这使制备更高浓度的分散体成为可能,从而改进雾度和聚集。
在使用二氧化硅微粒作为消光剂的情况下,相对100重量份包括纤维素酰化物的聚合物组分,其使用量优选为0.01-0.3重量份。
这些微粒形成平均粒径通常为0.1-3.0μm的次级微粒,但在薄膜中,这些微粒作为初级微粒的聚集体而存在,并且在膜表面上形成0.1-3.0μm高度的不规则。次级微粒的平均粒径优选是从0.2μm-1.5μm,更优选从0.4μm-1.2μm,并且最优选从0.6μm-1.1μm。当平均粒径低于1.5μm时,不会发生雾度变得太强的情况,当平均粒径大于0.2μm时,能充分体现出防辗轧效果。
微粒的初级或次级粒径,通过在扫描电子显微镜之下观察膜中的微粒,并且测量微粒的外接圆的直径作为粒径来测定。在各种各样的位点下观察200个微粒,并且用平均值作为平均粒径。
对于二氧化硅微粒而言,可以使用可商购的产品,例如,AEROSIL R972,R972V,R974,R812,200,200V,300,R202,OX50,TT600(均由Nippon Aerosil Co.,Ltd.所生产)。对于锆氧化物微粒而言,可以使用可商购的产品,例如,以商标AEROSIL R976和R811销售的那些(均由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)。
在这些产品之中,特别优选″AEROSIL 200V″和″AEROSELR972V″,这是由于它们是平均初级粒径为20nm或更小,并且表观比重为70g/l或更大的二氧化硅微粒,并且具有显著降低摩擦系数的作用同时将光学薄膜的浊度保持在低水平。
根据本发明,为了获得具有低平均次级粒径微粒的纤维素酰化物薄膜,可以建议使用一些技术用来制备微粒的分散体。例如,微粒在搅拌下与溶剂混合来制备的分散体。然后,将该微粒分散体添加至已单独制备的少量纤维素酰化物溶液中,并且在搅拌下使颗粒分散体在其中溶解。然后,所得的溶液混合物进一步与主要的纤维素酰化物浓液溶液混合。从获得高可分散性的二氧化硅微粒以及较少引起二氧化硅微粒再聚集的角度出发,这是一种优选的制备方法。一种可选的方法包括将少量的纤维素酯添加至溶剂中,在搅拌下使其溶解,然后在其中添加微粒,使用分散器来分散微粒,从而获得微粒的添加剂溶液,然后,在在线搅拌机中充分地将微粒的添加剂溶液与浓液溶液进行混合。本发明不限于这些方法,但是对于在溶剂中混合和分散二氧化硅微粒的情况,二氧化硅的浓度优选为5-30重量%,更优选10-25重量%,并且最优选15-20重量%。
优选更高的分散浓度,因为这样降低了相对于添加量的溶液浊度,从而改善了雾度和聚集。添加至纤维素酰化物最终的浓液溶液的消光剂的量优选为0.01-1.0g/m2,更优选0.03-0.3g/m2,并且最优选0.08-0.16g/m2
对于使用的溶剂而言,可以提及的有低级醇,优选例如甲醇,乙醇,丙醇,异丙醇和丁醇等。除了低级醇之外的溶剂并没有特别限制,但优选使用在纤维素酯薄膜生产期间所使用的溶剂。
以下,将描述用于溶解本发明优选使用的纤维素酰化物的上述有机溶剂。
根据本发明,可以使用的有机溶剂既可以是包括氯化有机溶剂作为主要溶剂的氯化溶剂,也可以是不包含任何氯化有机溶剂的非氯化溶剂。
(氯化溶剂)
在根据本发明所制备的纤维素酰化物溶液中,有利地使用氯化有机溶剂作为主要溶剂。根据本发明,氯化有机溶剂的种类并没有特别的限制,只要其能达到溶解纤维素酰化物以及通过流延来形成薄膜的目的。对于这样的氯化有机溶剂而言,优选二氯甲烷和三氯甲烷,并且特别优选二氯甲烷。此外,毫无疑问,也可以使用除氯化有机溶剂之外的有机溶剂的混合物,在这种情况下,基于有机溶剂的总量,二氯甲烷优选使用量至少是50%。
这里将描述能够与本发明的氯化有机溶剂组合使用的其它有机溶剂。
也就是说,作为其它有机溶剂的优选实例,优选选自分别具有3-12个碳原子的酯类,酮类,醚类,醇类和烃类等的溶剂。该酯、酮、醚和醇可以具有环状结构。也可以使用具有酯、酮和醚的两种或多种官能团(即-O-,-CO-和-COO-)的化合物作为溶剂,并且这些化合物可以同时具有其它官能团,例如醇羟基。在含有两种或更多种官能团的溶剂的情况下,如果其碳原子数目落在含有任意官能团的化合物的规定范围,则是可接受的。含有3-12个碳原子的酯类的实例包括: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等等。含有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,环戊酮,环己酮和甲基环己酮等等。含有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,1,4-二噁烷,1,3-二氧戊环,四氢呋喃,茴香醚和苯乙醚等等。有两种或更多种官能团的有机溶剂的实例包括:乙酸2-乙氧基乙基酯,2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇等等。
与氯化有机溶剂结合使用的醇可以优选是直链的或枝化的醇,或可以是环状的醇。其中,优选饱和脂肪烃。醇的羟基可以是伯羟基至叔羟基中的任一种。醇的实例包括甲醇,乙醇,1-丙醇,2-丙醇,1-丁醇,2-丁醇,叔-丁醇,1-戊醇,2-甲基-2-丁醇和环己醇。作为醇,也使用氟化的醇,并且其实例包括2-氟乙醇,2,2,2-三氟乙醇和2,2,3,3-四氟-1-丙醇等等。另外,烃可以是直链的或枝化的或可以是环状的。芳烃和脂肪烃全部都可使用。脂肪族烃可以是饱和或不饱和的。烃的实施例包括环己烷、己烷、苯、甲苯和二甲苯。
以下为氯化有机溶剂与其它有机溶剂的组合的实例,但本发明不仅限于此。
二氯甲烷/甲醇/乙醇/丁醇=80/10/5/5(重量份),
二氯甲烷/丙酮/甲醇/丙醇=80/10/5/5(重量份),
二氯甲烷/甲醇/丁醇/环己烷=80/10/5/5(重量份),
二氯甲烷/甲基乙基酮/甲醇/丁醇=80/10/5/5(重量份),
二氯甲烷/丙酮/甲基乙基酮/乙醇/异丙醇=75/8/5/5/7(重量份),
二氯甲烷/环戊酮/甲醇/异丙醇=80/7/5/8(重量份),
二氯甲烷/乙酸甲酯/丁醇=80/10/10(重量份),
二氯甲烷/环己酮/甲醇/己烷=70/20/5/5(重量份),
二氯甲烷/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇=50/20/20/5/5(重量份),
二氯甲烷/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇=70/20/5/5(重量份),
二氯甲烷/二噁烷/丙酮/甲醇/乙醇=60/20/5/5(重量份),
二氯甲烷/丙酮/环戊酮/乙醇/异丁醇/环己烷=65/10/10/5/5/5(重量份),
二氯甲烷/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇=70/10/10/5/5(重量份),
二氯甲烷/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷=65/10/10/5/5/5(重量份),
二氯甲烷/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇=65/20/10/5(重量份),
二氯甲烷/环戊酮/乙醇/丁醇=65/20/10/5(重量份)。
(非氯化溶剂)
以下,将会描述优选用于制备本发明优选使用的纤维素酰化物溶液中的非氯化有机溶剂。根据本发明,非氯化有机溶剂的种类并没有特别限制,只要其能够达到溶解纤维素酰化物和通过流延来形成薄膜的目的。对于非氯化有机溶剂而言,优选选自分别含有3-12个碳原子的酯、酮和醚的溶剂。这些酯、酮和醚可以有环状结构。也可以使用含有酯、酮和醚的两种或更多种官能团(即-O-,-CO-和-COO-)的化合物作为主要溶剂,并且这些化合物可以含有其它官能团,例如如醇羟基。在含有两种或更多种官能团的主要溶剂的情况下,如果其碳数目落在含有任意官能团的化合物的规定范围内,则是可接受的。含有3-12个碳原子的酯类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。含有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、环戊酮、环己酮、甲基环己酮和乙酰基乙酸甲酯。含有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、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、茴香醚和苯乙醚,含有两种或更多种官能团的有机溶剂的实例包括乙酸-2-乙氧基乙基酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。
根据不同的出发点选择用于上述纤维素酰化物的非氯化有机溶剂,但考虑到以下几点是有利的。
也就是说,对于非氯化溶剂而言,优选包括上述非氯化有机溶剂作为主要溶剂的溶剂混合物,特别优选包括三种或更多种不同类型溶剂的溶剂混合物。这样的溶剂混合物可以包括:选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酮、二氧戊环、二噁烷和它们的混合物中的至少一种作为第一溶剂;选自含4-7个碳原子的酮和乙酰乙酸酯的第二溶剂;以及选自醇和烃(分别含1-10个碳原子,更优选含1-8个碳原子的醇)的第三溶剂。此外,当第一溶剂是两种或更多种类型溶剂的混合物时,可以不使用第二溶剂。更优选,第一溶剂是乙酸甲酯,丙酮,甲酸甲酯,甲酸乙酯或它们的混合物,而第二溶剂是甲基乙基酮、环戊酮、环己酮或者乙酰基乙酸甲酯或可以是它们的混合物。
用作第三溶剂的醇可以是直链的,枝化的或环状的。其中,优选饱和脂肪族烃链。醇中的羟基可以为伯羟基至叔羟基中的任意一种。醇的实例包括甲醇,乙醇,1-丙醇,2-丙醇,1-丁醇,2-丁醇,叔丁醇,1-戊醇,2-甲基-2-丁醇和环己醇。对于醇而言,也可以使用在烃链中部分或所有氢被氟取代的氟化醇。其实例包括2-氟乙醇,2,2,2-三氟乙醇和2,2,3,3-四氟-1-丙醇等等。
此外,烃可以是直链的,枝化的或环状的。芳烃和脂肪烃都可以使用。脂肪烃可以是饱和或不饱和的。烃的实例包括环己烷、己烷、苯、甲苯和二甲苯。
可以单独使用这些用作第三溶剂的醇和烃,或作为两种或更多种物质的混合物来使用。优选作为第三溶剂的化合物的具体实例包括醇,例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇和环己醇,以及烃,例如环己烷和己烷等等,其中特别优选甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇和1-丁醇。
考虑到上述溶剂混合物中三种溶剂的混合比率,优选第一溶剂含量为20-95重量%,第二溶剂含量为2-60重量%,且第三溶剂含量为2-30重量%。进一步优选基于溶剂混合物的总量,第一溶剂含量为30-90重量%,第二溶剂含量为3-50重量%,并且作为第三溶剂的醇的含量为3-25重量%。特别优选第一溶剂含量为30-90重量%,第二溶剂含量为3-30重量%,并且用作第三溶剂的醇的含量为3-15重量%。
Journal of Technical Disclosure by Japan Institute of Invention andInnovation,No.2001-1745(2001年3月3日,Japan Institute ofInvention and Innovation),p.12-16中更详细地描述了用于本发明的非氯化有机溶剂。
以下为本发明优选的非氯化有机溶剂的组合的实例,但本发明不限于此。
乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丁醇=75/10/5/5/5(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丙醇=75/10/5/5/5(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/环己烷=75/10/5/5/5(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=81/8/7/4(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=82/10/4/4(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=80/10/4/6(重量份),
乙酸甲酯/甲基乙基酮/甲醇/丁醇=80/10/5/5(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/甲基乙基酮/乙醇/异丙醇=75/8/5/5/7(重量份),
乙酸甲酯/环戊酮/甲醇/异丙醇=80/70/5/8(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/丁醇=85/10/5(重量份),
乙酸甲酯/环戊酮/丙酮/甲醇/丁醇=60/15/14/5/6(重量份),
乙酸甲酯/环己酮/甲醇/己烷=70/20/5/5(重量份)。
乙酸甲酯/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇=50/20/20/5/5(重量份),
乙酸甲酯/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇=70/20/5/5(重量份),
乙酸甲酯/二噁烷/丙酮/甲醇/乙醇=60/20/10/5/5(重量份),
乙酸甲酯/丙酮/环戊酮/乙醇/异丁醇/环己烷=65/10/10/5/5/5(重量份)。
甲酸甲酯/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇=50/20/20/5/5(重量份),
甲酸甲酯/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷=65/10/10/5/5/5(重量份),
丙酮/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇=65/20/10/5(重量份),
丙酮/环戊酮/乙醇/丁醇=65/20/10/5(重量份),
丙酮/1,3-二氧戊环/乙醇/丁醇=65/20/10/5(重量份),
1,3-二氧戊环/环己酮/甲基乙基酮/甲醇/丁醇=55/20/10/5/5/5(重量份)。
也可以使用由以下方法制备的纤维素酰化物溶液:
包括通过使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=81/8/7/4(重量份)来制备纤维素酰化物溶液,过滤,浓缩,然后将2重量份的丁醇添加至其中的方法;
包括使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=84/10/4/2(重量份)来制备纤维素酰化物溶液,过滤,浓缩,然后将4重量分的丁醇添加至其中的方法;
包括使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇=84/10/6(重量份)来制备纤维素酰化物溶液,过滤,浓缩,然后将5重量份的丁醇添加至其中的方法。
除了如上所述的非氯化有机溶剂之外,基于有机溶剂的总量,用于本发明的浓液可以进一步包含不超过10重量%的二氯甲烷。
(纤维素酰化物溶液的特性)
纤维素酰化物溶液是这样的一种溶液,其中,纤维素酰化物在上述的有机溶剂中溶解,并且从适合成膜和流延角度出发,其浓度优选为10-30重量%,更优选13-27重量%,并且特别优选15-25重量%。
调整纤维素酰化物溶液至上述浓度范围的方法可以通过如下进行:在溶解步骤期间将其调整到预定浓度,或者,可以预先制备低浓度(例如,9-14重量%)溶液,随后通过下文中将会描述的浓缩方法将其调整至预定高浓度的溶液。也可以预先制备高浓度的纤维素酰化物溶液,然后可以加入各种添加剂从而获得预定低浓度的纤维素酰化物溶液。毫无疑问,只要纤维素酰化物溶液具有本发明优选使用的确定浓度,任何方法都可以使用。
以下,根据本发明,从溶液中纤维素酰化物聚集体溶解度的角度出发,优选当用具有同样组分的有机溶剂将纤维素酰化物溶液稀释至0.1-5重量%的浓度时,被稀释的溶液中纤维素酰化物聚集体的分子量为150,000-15,000,000。聚集体分子量更优选为180,000-9,000,000。可以由静态光散射法来测定该聚集体分子量。在这种情况下,优选实现溶解以获得10-200nm,并且更优选为20-200nm的惯性半径(在同时测定)。同样优选实现溶解以获得-2×10-4至+4×10-4,并且更优选-2×10-4至+2×10-4的第二位力系数。
这里,将描述聚集体分子量,惯性半径和第二位力系数的定义。根据以下规程,通过使用静态光散射法来测量这些项目。虽然为了方便在稀释区域进行测量,然而这些数据反映了浓液在根据本发明的高浓度区域中的性质。
首先,将纤维素酰化物溶解在用于浓液的溶剂中,以得到浓度为0.1重量%,0.2重量%,0.3重量%和0.4重量%的溶液。为了防止吸湿,使用已经在120℃干燥2小时的纤维素酰化物,并且在25℃于10%RH下称量。用溶解浓液所使用的方法(常温溶解、冷溶解,热溶解)进行溶解。随后,用0.2μm的Teflon过滤器过滤这些溶液和溶剂。然后,使用光散射测量设备,“DLS-700”(Otsuka Electronics Co.,Ltd.),在25℃,从30°-140°以10°的间隔测量每一过滤过的溶液的静态光散射。然后用BERRY标绘法分析所得数据。此外,使用通过利用ABBE折射计测定的溶剂值来测量分析中需要的折射率,并且使用差示折射计“DRM-1021”(Otsuka Electronics Co.,Ltd.),利用在光散射测量中使用的溶剂和溶液来测量折射率的浓度梯度(dn/dc)。
(浓液的制备)
以下,将描述用于流延和成膜的纤维素酰化物溶液(浓液)的制备。溶解纤维素酰化物的方法并没有特别的限制,并且它们可以通过常温溶解,冷溶,热溶或它们的组合来进行。与制备纤维素酰化物溶液的方法一样,例如,在JP-ANo.5-163301,JP-ANo.61-106628,JP-ANo.58-127737,JP-A No.9-95544,JP-A No.10-95854,JP-A No.10-45950,JP-A No.2000-53784,JP-A No.11-322946,JP-A No.11-322947,JP-A No.2-276830,JP-A No.2000-273239,JP-A No.11-71463,JP-A No.04-259511,JP-A No.2000-273184,JP-A No.11-323017和JP-ANo.11-302388等中描述了这些方法。
在本发明适当范围之内,将纤维素酰化物溶解在上述有机溶剂中的这些技术可适用于本发明。这些技术可以根据以下文献所详细描述的方法来进行:Journal of Technical Disclosure of Japan Institute ofInvention and Innovation,No.2001-1745(2001年3月15日,JapanInstitute of Invention and Innovation),p.22-25。而且,通常将本发明优选使用的纤维素酰化物浓液溶液进行溶液浓缩和过滤,且这些详细地描述在Journal of Technical Disclosure of Japan Institute of Inventionand Innovation,No.2001-1745(2001年3月15日,Japan Institute ofInvention and Innovation),p.25中。在高温溶解的情况下,在很多情形中使用等于或高于所使用有机溶剂沸点的温度,并且在那种情况下,在升压下进行溶解。
从易于流延的角度出发,优选纤维素酰化物溶液的粘度和动态储能模量分别落在以下将要说明的范围内。这些数值通过使用1ml样品溶液和流变计“CLS 500”并且使用具有4cm/2°直径的“Steel Cone”(两者都由TA Instruments,Inc.制造)来测量。通过使用OscillationStep/Temperature Ramp以2℃/min的速率在40℃至-10℃的范围内变化温度来进行测量,且测量40℃的静态非牛顿粘度n*(Pa·S)和-5℃的储能模量G′(Pa)。在开始测量之前,样品溶液初步维持在测量起始温度,直到溶液温度变得稳定。
根据本发明,优选40℃时的粘度为1-400Pa·S,且15℃的动态储能模量为500Pa或更高。更加优选40℃时的粘度为10-200Pa·S,并且15℃的动态储能弹性模量为100-1,000,000Pa。而且,较高的动态储能模量优选处于较低的温度下。例如,在-5℃具有流延用的支持体的情况中,-5℃的动态储能模量优选是10,000-1,000,000Pa·S,在-50℃时使用支持体的情况中,-50℃的动态储能模量优选是10,000-5,000,000Pa·s。
本发明的特征在于:如上所述特定的纤维素酰化物的使用,导致具有高浓度的浓液,并且无需例如浓缩的手段就可以获得具有高浓度和优秀稳定性的纤维素酰化物溶液。为了进一步促进溶解,纤维素酰化物可以以低浓度溶解,然后通过使用浓缩手段来进行浓缩。浓缩方法并没有特别的限制,但是例如,可以使用这样的方法,该方法包括将低浓度溶液提供于圆筒与在其中在圆周方向旋转的旋转刀片圆周的旋转轨道之间,并且改变溶液中的温度以便蒸发溶剂,从而获得具有高浓度的溶液(参见例如JP-A No.4-25911等);也可以使用这样的方法,该方法包括从喷嘴喷射加热的低浓度溶液至容器中,闪蒸溶剂,直至溶液撞击容器的内壁为止,从容器中排出溶剂蒸气,然后将高浓度溶液从容器的底部抽出(例如,US Pat.No.2,541,012,US Pat.No.2,858,229,US Pat.No.4,414,341,US Pat.No.4,505,355等中描述的方法)等等。
在流延之前优选使用适当的过滤器材料来过滤浓液溶液,过滤材料例如由金属网或法兰绒制成,籍此除去未溶解的材料和外来物质,例如灰尘和杂质。当过滤纤维素酰化物溶液时,优选使用具有0.1-100μm绝对过滤精度的过滤器,更优选使用具有0.5-25μm绝对过滤精度的过滤器。过滤器的厚度优选为0.1-10μm,并且更优选0.2-2μm。在这种情况下,优选在1.6MPa或更低,更优选在1.2MPa或更低,甚至更优选在1.0MPa或更低,并且特别优选在0.2MPa或更低的过滤压力下进行过滤。作为过滤器的材料,优选使用已知的材料,例如玻璃纤维、纤维素纤维、滤纸或者氟树脂(例如四氟乙烯树脂)等等。在这些材料中,优选使用陶瓷和金属等。在成膜之前即刻的纤维素酰化物溶液的粘度可以落入这样的范围:该范围使得能在薄膜形成过程中流延。优选将粘度调节至10Pa·S-2000Pa·S,更优选40Pa·S-500Pa·S,并且甚至更优选40Pa·S-500Pa·S。在此步骤中的温度没有特别的限制,只要它是流延用的温度,但是优选-5℃至+70℃,并且更优选-5℃至+55℃。
(成膜)
根据本发明的纤维素酰化物薄膜,能够通过使用如上所述的纤维素酰化物溶液进行成膜而获得。对于成膜的方法和装置而言,可以使用在形成纤维素酰化物薄膜中常规使用的溶剂流延成膜法和溶剂流延成膜设备。首先将溶解设备(罐)中制备的浓液(纤维素酰化物溶液)存放在存贮罐中,并且在消泡以后,对浓液进行最终制备中。然后,使浓液从浓液出口排出,并且通过例如可加压的恒定速率齿轮泵(其能够根据旋转速度按照恒定的速率和高精确度来输送浓液)将其输送至压力模中。从压力模的管套(狭缝)中,浓液均匀地流延到在流延单元中连续运转的金属支持体上。在金属支持体几乎环绕的剥离点上,将半干燥的浓液膜(也称幅膜)从金属支持体剥离。将由此获得的幅膜截去两个末端并且通过拉幅机传输而进行干燥,同时保持宽度恒定。随后,用一组辊将幅膜在干燥机中输送以便终止干燥,然后用卷绕机按照预定的长度进行卷绕。可以根据目的改变拉幅机和具有一组辊的干燥机的组合。在用于制备电子显示器功能保护膜的溶剂流延成膜法中,为了通过提供例如底漆层,抗静电层、抗晕层、或保护层等等来对膜进行表面处理的目的,除溶剂流延成膜装置之外还频繁地使用涂布设备。以下,将对各生产方法进行简要说明,但本发明并不仅限于此。
在通过溶剂流延方法形成纤维素酰化物薄膜的过程中,首先将由此制备的纤维素酰化物溶液(浓液)流延在鼓或带上,并且蒸发溶剂以形成膜。在流延之前,优选将浓液的浓度调节到5-40重量%的固含量。优选鼓或带表面具有镜面加工面。优选将浓液流延在表面温度为30℃或更低的鼓或带上,并且特别优选-10℃至20℃的金属支持体温度。在本发明中,也可能使用在JP-A No.2000-301555,JP-A No.2000-301558,JP-A No.07-032391,JP-A No.03-193316,JP-A No.05-086212,JP-A No.62-037113,JP-A No.02-276607,JP-A No.55-014201,JP-A No.02-111511以及JP-A No.02-208650中描述的方法。
(多层流延)
纤维素酰化物溶液以单层溶液形式流延在作为金属支持体的光滑带或鼓上。或者,可以将多种纤维素酰化物溶液流延在两层或多层上。在流延多种纤维素酰化物溶液的情况下,这些单个溶液可以分别从多个流延点(这些流延点沿运行方向以确定间隔提供于金属支持体上)流延,并且进行层合来获得薄膜。例如,可以运用文献JP-A No.61-158414,JP-ANo.1-122419和JP-ANo.11-198285中所描述的方法用。或者,纤维素酰化物溶液可以从两个流延点进行流延以形成薄膜,例如,可以使用文献JP-B No.60-27562,JP-A No.61-94724,JP-A No.61-947245,JP-A No.61-104813,JP-A No.61-158413和JP-A No.6-134933中所描述的方法。也可以采用文献JP-ANo.56-162617中报道的纤维素酰化物薄膜流延方法,该方法包括将高粘度的纤维素酰化物溶液料流和低粘合纤维素酰化物溶液包装,并且同时将这两个高粘度和低粘度的纤维素酰化物溶液挤出。而且,该方法也是应用文献JP-A No.61-94724和JP-A No.61-94725方法的优选具体实施方案,其中,外部溶液包含醇溶剂,其是不良溶剂,外部溶液的量大于内部溶液。也可以使用例如文献JP-B No.44-20235的方法,该方法包括使用两个流延点,通过第一流延点,剥离在金属支持体上已经形成的膜,然后将第二流延施加在与金属支持体表面接触的侧面上来构建多层薄膜。待流延的纤维素酰化物溶液可以相同或不同,没有特别限制。可以从各自的位点将对应于各自功能的纤维素酰化物溶液挤出,从而使多个纤维素酰化物层具有功能。也可以将纤维素酰化物溶液和其它功能层(例如粘合层、染料层、抗静电层、抗晕层、紫外吸收层、偏振层等等)同时流延。
为了通过使用常规单层溶液来获得所需的薄膜厚度,挤出具有高浓度和高粘度的纤维素酰化物溶液是必要的。在这种情况下,纤维素酰化物溶液的差的稳定性频繁地引起问题,例如,由于形成固体物质和表面不规则而导致的机器问题。这些问题能够通过利用多个流延点相对少量地流延多个纤维素酰化物溶液来克服。从而,能够将高粘性的溶液同时挤出到金属支持体上,并且从而能够获得具有改进表面光滑性的优秀薄膜。另外,纤维素酰化物浓溶液的使用,有助于减少干燥荷载,并且进而又能以提高的生产速度来制备所得薄膜。
在共流延的情况下,内部厚度和外部厚度没有特别的限制,但是,优选的是,基于总薄膜厚度,外部厚度为1-50%,更优选2-30%。在三层或更多层同时流延的情况下,将与金属支持体接触的层以及与大气接触的层的总薄膜厚度定义为外部厚度。在共流延中,也可以共流延在添加剂(例如如上所述的增塑剂,紫外吸收剂和消光剂等等)浓度上彼此不同的纤维素酰化物溶液,从而形成层合结构的纤维素酰化物薄膜。例如,由表层/芯层/表层所组成的纤维素酰化物薄膜从而可以形成。例如,能够将消光剂按照较大的量添加至表层中或仅添加至表层中。可以将增塑剂和紫外吸收剂以大于向表层中添加的量添加至芯层中,或仅将它们添加至芯层中。也可以将不同类型的增塑剂或紫外吸收剂应用至芯层和表层中。例如,可以将较低挥发性的增塑剂和紫外吸收剂中的至少任意一种添加至表层中,同时将具有优秀增塑效应的增塑剂或显示有利紫外吸收性能的紫外吸收剂添加至芯层中。仅向金属支持体侧的表层中加入剥离加速剂也是优选的具体实施方案。由于溶液通过由冷却鼓的方法冷却金属支持体而被凝胶化,因此也优选将醇(其是不良溶剂)以更大量添加至表层中。表层和芯层可以具有不同的Tg。优选芯层的Tg低于表层的Tg。同样,表层和芯层可以显示出流延步骤中纤维素酰化物溶液的不同粘度。优选表层的粘度低于芯层的粘度,但是,芯层的粘度也可以低于表层的粘度。
(流延)
对于流延溶液的方法而言,存在以下等等的方法,在一种方法中,制备的浓液从压力模均匀地挤出至金属支持体上,还有一种使用刮刀的方法,其中,浓液先流延在金属支持体上,用刀片对其处理来控制膜厚,并且还存在使用逆辊涂布的方法,其中,使用逆向旋转的涂布机来控制薄膜。压力模的方法是有利的。已知衣架型和T-模型压力模,并且可以优选使用它们中的每一个。除了以上援引的方法之外,可使用通常已知的各种通过流延纤维素酰化物溶液来形成薄膜的方法。通过设置条件同时考虑所使用溶剂沸点的差异,可以获得与文献中报导相似的效果。作为用于形成根据本发明的纤维素酰化物薄膜的连续运转的金属支持体,可使用具有镀铬和镜面加工面的鼓或者具有抛光和镜面加工面的不锈输送带(也称带子)来制成。
为了生产根据本发明的纤维素酰化物薄膜,可以将一个或更多个压力模提供在金属支持体上。优选使用一个或两个压力模。在提供两个或多个压力模的情况下,可以将待流延的浓液按照各模适用的量来划分成若干部分。也可以将浓液以各种量,通过使用多个精确的恒定速率泵供给至模中。待流延的纤维素酰化物溶液的温度优选为-10℃至55℃并且更优选为25℃至50℃。可以在加工过程中将温度维持在同一水平或在不同的加工过程中进行变化。在变化的情况下,温度应该在流延前立即获得期望的水平。
(干燥)
在涉及生产纤维素酰化物薄膜的金属支持体上,浓液一般通过从金属支持体(鼓或带)的前面,即金属支持体的幅膜表面吹出热空气流的方法来进行干燥;也可以通过从鼓或带的后面吹出热空气流的方法进行干燥;还可以通过液体传热法或类似方法进行干燥,该方法包括:将受温度控制的液体与带或鼓的后面(即,浓液流延面的相对面)进行接触,从而通过传热加热了鼓或输送带,并且控制了表面温度。优选后面液体传热法。在流延之前,金属支持体的表面温度可以为任意水平,只要该温度不高于浓液中使用的溶剂沸点。为了促进干燥或减少金属支持体上的流动性,优选将表面温度设置为比在所使用溶剂中沸点最低溶剂的沸点低1-10℃的水平,这不适用于已经流延的浓液在没有冷却和干燥的条件下进行剥离的情况。
为了防止在偏振片从倾斜视角来看时的漏光,有必要平行配置偏振器的透射轴和纤维素酰化物薄膜的面内慢轴。因为连续进行生产的、卷膜形状的偏振器的透射轴,一般是与卷膜的宽度方向平行的,为了连续地将卷膜形状的偏振器和从卷膜形状的纤维素酰化物薄膜中形成的保护膜粘结在一起,需要将卷膜形状的保护膜的面内慢轴与膜的宽度方向平行。所以,优选的是,沿宽度方向进行更多的拉伸。该拉伸处理也可以在形成膜的过程中进行,或者可以拉伸成膜的和卷绕的原始膜。在前一种情况下,拉伸可以在还包含残余溶剂的情形下进行,并且该拉伸能够优选在2-30重量%的残余溶剂的伴随下进行。
根据用途变化改变干燥后获得的根据本发明的纤维素酰化物薄膜的膜厚度。其优选为5-500μm,更优选为20-300μm,并且特别优选为30-150μm。在运用于VA液晶显示器时,膜厚度优选为40-100μm。可以有利地通过调整在浓液中包含的固含量的浓度、模套的裂缝间隔、模的挤出压力或金属支持体的速度等来实现膜厚度的调整,以便获得期望的厚度。
由此得到的纤维素酰化物薄膜的宽度优选是0.5-3m,更优选0.6-2.5m,和更优选地0.8-2.2m。优选按照每辊100-10,000m的长度来卷绕膜,更优选每辊500-7,000m,和更加优选每辊1,000-6,000m来卷绕膜。在卷绕步骤中,优选至少在一个末端提供滚花,并且滚花的宽度优选是3mm-50mm,并且更优选5mm-30mm,而其高度优选是0.5-500μm,并且更优选1-200μm。可以将滚花做在一个末端或两个末端。
在膜宽度方向上的Re590值的波动优选是±5nm,更优选±3nm。在宽度方向上的Rth590值的波动优选是±10nm,和更优选±5nm。还优选的是,在纵向方向的Re值和Rth值的波动也落入与宽度方向相同的范围。
本发明的纤维素酰化物薄膜用作偏振片的保护膜,尤其是,其能够优选用作对应于各种各样的液晶模式的延迟膜。
在将本发明的纤维素酰化物薄膜用作延迟膜的情况下,纤维素酰化物薄膜优选的光学特征根据液晶模式而变化。
对于OCB模式,纤维素酰化物薄膜优选具有10-100nm、更优选20-70nm的Re和优选50-300nm、更优选为100-250nm的Rth。
对于VA模式,纤维素酰化物薄膜优选具有20-150nm、更优选30-120nm的Re和50-300nm、更优选为120-250nm的Rth。
对于TN模式,纤维素酰化物薄膜优选具有0-50nm、更优选2-30nm的Re和10-200nm、更优选为30-150nm的Rth。
对于IPS模式,纤维素酰化物薄膜优选具有0-5,更优选0-2的Re和-20至20,更优选-10至10的Rth。
在OCB模式和TN模式中,将光学各向异性层涂布在具有延迟值的纤维素酰化物薄膜上,并且其能够用作光学补偿膜。
另外,纤维素酰化物薄膜的双折射(Δn:nx-ny)优选是在0.00-0.002μm的范围内。在支持体膜和相对膜的厚度方向上的双折射{(nx+ny)/2-nz}是在0.00-0.04μm范围内。
在使用VA模式的优选用于本发明的纤维素酰化物薄膜的情况下,有两种可利用的类型,例如在元件的两侧都使用一张片材的形式,从而合计使用了两片片材(两片型),和在元件的上侧或下侧使用一张片材的形式(单片型)。
在两片型的情况下,Re(590)优选是20-100nm,更优选30-70nm,而Rth(590)优选是70-300nm,更优选100-200nm。
在单片型的情况下,Re(590)优选是30-150nm,更优选40-100nm,而Rth(590)优选是100-300nm,更优选150-250nm。
相对于卷膜的参考方向,本发明有利地使用的纤维素酰化物薄膜的面内慢轴的角度波动,优选是在-2°至+2°,更优选在-1°至+1°的范围内,和最优选的范围是在-0.5°至+0.5°。这里,在纵向拉伸纤维素酰化物薄膜的情况下,参考方向是指卷膜的纵向;在横向拉伸的情况下,参考方向是指卷膜的宽度方向。
考虑到减少液晶显示器随着时间推移的颜色变化,根据本发明的纤维素酰化物薄膜优选25℃、10%RH的Re值(Re10%)与25℃、80%RH的Re值(Re80%)之间的差值,即ΔRe(=Re10%-Re80%)为0-10nm;且25℃、10%RH的Rth值(Rth10%)与25℃、80%RH的Rth值(Rth80%)之间的差值,即ΔRth(=Rth10%-Rth80%)为0-30nm。
考虑到减少液晶显示器随着时间推移的颜色变化,根据本发明的纤维素酰化物薄膜优选25℃和80%RH下的平衡含湿率优选为3.2%或更低。
湿气含量由Karl Fischer方法通过使用根据本发明的纤维素酰化物样品(7mm×35mm)来测量,湿气含量计和样品干燥机(″CA-03″,″VA-05″,两者均由Mitsubishi Chemical Co.制造)。含水量(g)除以样品重量(g)。
考虑到减少液晶显示器随着时间推移的颜色变化,根据本发明的纤维素酰化物薄膜的水蒸气透过率(根据80μm的膜厚度转换)优选是400g/m2·24hr至1800g/m2·24hr。
水蒸气透过率随着纤维素酰化物薄膜的膜厚度的升高而降低,并且随着膜厚度的降低而升高。因此有必要通过提供一种标准膜厚度将任何膜厚的样品的水蒸气透过率进行转换。对于本发明而言,标准膜厚度是80μm,并且膜厚度由下式(13)来计算:
式(13):(转换成80μm膜厚度的水蒸气透过率=测量的水蒸气透过率×测量的膜厚度μm/80μm。
水蒸气透过率可以按照文献″Polymer Properties II″(KobunshiJikken Koza 4,Kyoritsu Shuppan出版),p.285-294:Measurement ofVapor Permeability(Mass method,Thermometer method,Vapor pressuremethod,Adsorption method)中所述的方法进行测量。
以如下方法测量弹性模量:将10mm×150mm的纤维素酰化物薄膜样品在25℃和60%RH的条件下调理达2个小时或更长,然后用拉伸试验机(STROGRAPHY R2,由Toyo Seiki Kogyo Co.制造)测量弹性模量,其中卡盘之间的距离为100mm,在25℃的温度下和以10mm/min的拉伸速率来进行测量。
吸湿膨胀系数从以下值借助于式(14)来进行测量:通过测量用销规(pin gauge)测量放置在25℃和80%RH达2个小时或更长时间的膜的尺寸所获得的值,L80%,以及通过用销规测量放置在25℃和10%RH达2个小时或更长时间膜的尺寸所获得的值,L10%
式(14):(L80%-L10%)/(80%RH-10%RH)×106
本发明优选使用的纤维素酰化物薄膜优选具有的雾度为0.01-2%。这里,可以依据以下方法来测量雾度。
根据JIS K-6714,借助于雾度计″HGM-2DP″(Suga Shikenki Co.,Ltd.),通过使用40mm×80mm的纤维素酰化物薄膜样品在25℃和60%RH的条件下量雾度。
本发明优选使用的纤维素酰化物薄膜当放置在80℃和90%RH的条件下达48小时之时,显示出优选0-5%的重量变化。
本发明优选使用的纤维素酰化物薄膜在60℃和95%RH下放置24小时时,并且也在于90℃和5%RH下放置24小时时显示出优选0-5%的尺寸变化。
考虑到减少液晶显示器随着时间推移的颜色变化,光弹性系数优选是50×10-3cm2/达因或更低。
光弹性系数通过将纵向的拉伸应力施加至根据本发明的10mm×100mm的纤维素酰化物薄膜的样品上,且使用椭圆偏振计″M150″(JASCO Inc.)测量延迟,来进行测量。然后,光弹性系数以由于应力引起的延迟变化为基础来计算。
(形成熔膜)
用于生产本发明光学薄膜的方法可以是形成熔膜。将原料聚合物和其它原材料,例如添加剂加热至熔化,并且可以将所得物通过注入模制来挤出从而形成薄膜。或者,可以通过将原材料插入在加热板的两片板材之间且施加压力来形成薄膜。
加热和熔化温度并没有特别的限制,只要其能全部均匀地熔化原料聚合物的温度即可。具体而言,将聚合物加热至高于熔点或软化点的温度。为了得到均匀的薄膜,优选在高于原料聚合物熔点的温度下加热和熔化聚合物。优选高于熔点5-40℃的温度,特别优选高于熔点8-30℃的温度。
(取向膜)
光学补偿膜可以具有位于本发明纤维素酰化物薄膜与光学各向异性层之间的取向膜。或者,也可接受的是,仅当生产光学各向异性层时使用取向膜,并且在取向膜上制备好光学各向异性层之后,将光学各向异性层仅转移至本发明的纤维素酰化物薄膜上。
根据本发明,取向膜优选为包括交联聚合物的层。用于取向膜的聚合物可以是自交联聚合物,或者使用交联剂可交联的聚合物。取向膜可以通过使用含有官能团的聚合物或者含有引入的官能团的聚合物,借助于光、热或pH变化等等诱导共聚反应而形成;或者取向膜可以通过将衍生自交联剂(其是一种高度反应活性的化合物)的连接基团引入到使用交联剂的聚合物之间,并且对聚合物进行交联来形成。
一般可以通过将包含聚合物或者聚合物和交联剂的混合物的涂布溶液涂布于支持体上,然后通过加热等措施形成薄膜,从而形成包括交联聚合物的取向膜。
根据下文将要描述的摩擦方法,为了抑制在取向膜中的任何污染,优选增加交联度。当把交联度定义为1减去交联后残留交联剂的量和添加至涂布溶液中交联剂的量的比值(Ma/Mb)(1-(Ma/Mb))所得的数值时,交联度优选为50%-100%,更优选65%-100%并且最优选75%-100%。
根据本发明,用于可使用取向膜的聚合物为可自交联聚合物或通过交联剂而交联的聚合物。当然,也可以使用具有上述两种功能的聚合物。聚合物的实例包括聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/马来酰亚胺共聚物、聚乙烯醇和改性聚乙烯醇,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,氯化聚烯烃,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,明胶,聚乙烯,聚丙烯和聚碳酸酯等等,以及化合物,例如硅烷偶联剂。聚合物的优选实例包括水溶性聚合物例如聚(N-羟甲基丙烯酰胺),羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇和改性聚乙烯醇,优选明胶、聚乙烯醇以及改性聚乙烯醇,并且特别优选聚乙烯醇和改性聚乙烯醇。
当将聚乙烯醇和改性聚乙烯醇直接引入本发明的纤维素酰化物薄膜中时,优选使用提供亲水性底涂层的方法,或应用皂化处理的方法。
在这些聚合物之中,优选聚乙烯醇或改性聚乙烯醇。
聚乙烯醇有,例如,70-100%的皂化度,并且一般,优选80-100%的皂化程度,并且更优选82-98%的皂化度。聚合度优选为100-3000。
对于改性聚乙烯醇而言,可以提及聚乙烯醇改性产物,例如由共聚改性获得的那些产物(例如,将COONA,Si(OX)3,N(CH3)3·Cl,C9H19COO,SO3Na和C12H25等引入作为改性基团);例如由链转移改性获得的那些产物(例如,将COONa,SH和SC12H25等等引入作为改性基团);例如由嵌段共聚改性获得的那些产物(例如,将COOH,CONH2,COOR和C6H5等等引入作为改性基团);和其它等等的改性产物。聚合度优选为100-3000。在这些中,优选具有80-100%的皂化度的非改性或改性聚乙烯醇,并且更优选非改性或烷硫基改性的、具有85-95%皂化度的聚乙烯醇。
聚乙烯醇优选具有交联聚合的反应活性基团,将其引入以便产生纤维素酰化物薄膜与光学各向异性层之间的粘合性,并且文献JP-ANo.8-338913中详细地描述了优选的实例。
在取向膜中使用例如聚乙烯醇的亲水聚合物的情况下,从薄膜硬度角度出发,优选将湿气含量控制为优选0.4%-2.5%,并且更优选控制为0.6%-1.6%。湿气含量可以使用可商购的湿气含量测量设备,根据Karl Fischer方法来进行测量。
另外,取向层优选具有10μm或更少的膜厚度。
本发明的纤维素酰化物薄膜的Re(550)为20-100nm,且Rth(550)为100-300nm。
尤其是,在VA模式液晶显示器中使用光学补偿膜的情况下,当通过在液晶元件一侧上仅仅使用一张片材来进行补偿时,优选Re(550)为40-100nm,并且Rth(550)为160-300nm,同时更加优选的Re(550)为45-80nm,并且Rth(550)为170-250nm。
同时,作为在VA模式液晶显示器中的光学补偿膜,当通过在液晶元件的两侧使用二张片材来进行补偿时,优选Re(550)为20-100nm,且Rth(550)为100-200nm;而更加优选Re(550)为25-80nm,并且Rth(550)为100-150nm。
此外,本发明的纤维素酰化物薄膜优选满足式(I)至(III):
式(I):0.4<{(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))}<0.95
       和1.05<{(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))}<1.9
式(II):0.1<(Re(450)/Re(550))<0.95
式(III):1.03<(Re(650)/Re(550))<1.93
更优选满足
式(I):0.5<{(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))}<0.9
       和1.1<{(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))}<1.7
式(II):0.2<(Re(450)/Re(550))<0.9
式(III):1.1<(Re(650)/Re(550))<1.7。
(偏振片)
根据本发明,提供了一种偏振片,该偏振片包括偏振器和一对保护膜,其中偏振器插入在这对保护膜之间,其中,保护膜中的至少一个是以上描述的纤维素酰化物薄膜。例如,可以使用通过以下方法制备的偏振片:将由聚乙烯醇薄膜等形成的偏振器用碘进行染色,拉伸所得物,并且用保护膜在它的两侧进行层合。将偏振片配置在液晶元件的外侧。优选配置一对偏振片,它们中的每一个都包括偏振器和一对保护膜,其中偏振器插在这对保护膜之间,从而液晶元件插入在偏振片之间。另外,在液晶元件上配置的保护膜优选是本发明的纤维素酰化物薄膜或光学补偿膜。
《粘合剂》
用于偏振器和保护膜的粘合剂并没有特别的限制,但可以提及PVA树脂(包括用乙酰乙酰基,磺酸基团,羧基基团,氧化烯基团或类似基团改性的PVA)或硼化合物的含水溶液,在那些粘合剂中,优选PVA树脂。干燥后粘合剂层的厚度优选为0.01-10μm并且特别优选0.05-5μm。。
《偏振器和保护膜的连贯的生产方法》
能用于本发明的偏振片可以通过拉伸用于偏振器的薄膜,然后,将膜进行收缩且减少挥发性的组分的干燥处理来生产;但是,优选在干燥过程之后或之中,进行一种后加热处理,以便在其至少一侧附着保护膜。附着的具体方法包括:通过使用粘合剂将保护膜附着至偏振器上,同时在膜的干燥加工的过程中夹持两个边缘,然后修整边缘。或者,存在一种方法,在干燥以后,从边缘夹持部件脱去用于偏振器的膜,修整两个边缘,然后附着保护膜。对于修整方法而言,可以使用一般技术例如用切割设备例如刮刀等等的切割方法,和使用激光的方法等等。在结合保护膜之后,优选对组合件进行加热以便干燥粘合剂,并且改进偏振功能。加热的条件可以根据粘合剂变化,但对于水基的系统而言,温度优选是30℃或更高,更优选40℃-100℃,并且更加优选50℃-90℃。从性能和生产效率的角度出发,在连贯的生产线实施这些方法是更加优选的。
《偏振片的性能》
优选本发明偏振片所具有的光学性能和耐久性(短期和长期可保存性),等效于或好于可商购的超高对比产品(例如,Sanritz Corp.,制造的HLC2-5618等)的性能。具体而言,对于优选的偏振片而言,如果可见光透射率是42.5%或更大的,偏振度{(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2≥0.9995(前提为:Tp是平行透射率,并且Tc是交叉透射率),在将偏振片放置在60℃和90%RH的气氛下500个小时、且在80℃的干燥气氛下放置500个小时之前与之后的光透射率上的变化,优选是3%或更少,更优选1%或更少,基于光透射率的绝对值计,并且在上述情况下的偏振度的变化,优选是1%或更低,更优选0.1%或更低,基于该偏振度的绝对值计。
(纤维素酰化物薄膜的表面处理)
如果需要,可以对根据本发明的纤维素酰化物薄膜进行表面处理从而改进其对于各种各样的功能层(例如底涂层和背面层)的粘合力。对于表面处理,可以使用辉光放电处理,紫外辐射处理,电晕放电处理,火焰处理,以及酸或碱处理。本文所用的辉光放电处理,可以是在10-3-20Torr的低气体压力下进行的低温等离子处理,或在大气压下的等离子处理。等离子可激发的气体(气体等离子,在上述条件下被激发)的实例包括氩,氦,氖,氪,氙,氮气,二氧化碳,氟利昂如四氟甲烷,和它们的混合物。这些气体详细描述在Journal ofTechnical Disclosure of Japan Institute of Invention and Innovation,No.2001-1745(2001年3月15日,Japan Institute of Invention andInnovation),p.30-32中。在近年来受到公众关注的大气压下的等离子处理中,辐射能量,例如,在10-1000 KeV为从20-500 kGy;并且更优选在30-500 Kev为从20-300 kGy。在这些处理之中,碱皂化是特别有利的,归因于其作为纤维素酰化物薄膜的表面处理是高度有效的。
(碱皂化处理)
碱皂化处理优选通过将纤维素酰化物薄膜直接浸渍在包含皂化溶液的浴液中或用皂化溶液对纤维素酰化物薄膜进行涂布来进行。涂布方法的实例包括浸渍涂敷、幕涂、挤出涂布、棒涂和挤出滑动涂布。作为碱皂化涂布溶液的溶剂,优选选择具有以下性质的溶剂,对于使用皂化溶液对纤维素酰化物薄膜进行涂布而言具有优秀湿润性,并且能够将膜表面维持在有利的状态,在纤维素酰化物薄膜的表面上,不导致任何不规则性。更具体而言,醇类溶剂是优选的,且异丙醇是特别优选的。使用表面活性剂的含水溶液作为溶剂也是可以的。作为碱皂化涂布溶液中的碱,在上述溶剂中可溶的碱是优选的,且KOH或NaOH是更加优选的。皂化涂布溶液优选具有的pH值为10或更高,更优选12或更高。碱皂化反应优选反应时间为1秒至5分钟,更优选为5秒至5分钟,且特别优选为20秒至3分钟。在碱皂化反应以后,优选的是,用水或酸洗涤皂化溶液所涂布的表面,随后用水洗涤。
根据本发明的偏振片优选在保护膜上具有光学各向异性层。光学各向异性层在材料上是不限制的,并且可以包括液晶化合物,非液晶化合物,无机化合物或有机/无机配位化合物等等。对于液晶化合物而言,对含可聚合基团的低分子量的化合物进行取向,然后该取向由光和热引起的聚合来固定,或者,对液晶聚合物进行加热来取向,然后冷却来按照玻璃化状态固定取向。作为液晶化合物,具有圆盘形结构的化合物,具有棒状结构的化合物,以及具有显示出光学双轴性结构的化合物,都能使用。作为非液晶化合物,有芳环的聚合物例如聚酰亚胺,聚酯等等都能使用。
光学各向异性层的形成能够通过各种技术例如涂布、气相沉积和溅射等等来进行。
在偏振片的保护膜上提供光学各向异性层的情况下,粘合剂层提供在光学各向异性层的外侧,远离偏振器的一侧。
而且,优选的是,根据本发明的偏振片,具有提供在偏振片的至少一侧的保护膜表面上的硬涂层、抗眩层和抗反射层中的至少一种。也就是说,优选的是,在相对于当在液晶显示器中使用时的液晶元件的一侧所配置的保护膜(TAC2),具有功能膜,例如配置在其上的抗反射层。优选的是,将硬涂层,抗眩层和抗反射层中的至少一种提供为这样的功能层。单独地形成各层是不必要的。例如,有可能将抗眩作用赋予至抗反射性层或硬涂层上,以便使得抗反射性层担当抗眩抗反射层,而不是提供分别为抗反射层和抗眩层的两层。
[抗反射层]
在本发明中适当使用具有按照至少一种光散射层和一种较低折射率层的顺序层合在保护膜上的抗反射层,或具有按照中间折射率层、较高折射率层和较低折射率层的顺序层合在保护膜上的抗反射层。  以后,其优选的实例将被描述。并且,在前者的组成中,镜面加工面的反射率一般是1%或更大,且称之为低反射(LR)膜。在后者的组成中,镜面加工面的反射率有可能达到0.5%或更低,因此,该膜被称为抗反射(AR)膜。
(LR膜)
以下,将描述在偏振片保护膜上具有光散射层和较低折射率层的抗反射层的优选实例。
优选光散射层优选包含消光颗粒。优选除了消光颗粒之外的光散射层的部件的折射率为1.50-2.00。同样优选较低折射率层的折射率为1.20-1.49。根据本发明,光散射层有抗眩和硬涂性能,因此可以由单层或例如2-4层的多层组成。
为了获得能用肉眼观察的足够的抗眩性能和均一的消光表现。优选的该抗反射层具有这样的表面粗糙度,如用平均中心线粗糙度Ra表示,则为0.08-0.40μm;平均10分粗糙度Rz不超过Ra的10倍;平均峰谷距离Sm为1-100μm,从最深点计量的峰高的标准偏差为0.5μm或更低,基于中线的平均峰谷距离Sm的标准偏差为20μm或更低,并且具有0-5°倾斜角的表面比率为10%或更高。
在C光源之下,也优选反射光在380nm-780nm的范围内,显示的色值a*为-2至2,且b*为-3至3,并且最小折射率与最大折射率的比值为0.5-0.99。这是由于这样能够获得反射光的中性色彩。同样优选透射光的b*值为0-3,这是由于在应用于显示装置时,在白色显示期间的黄色色调从而可以被减少。此外,优选在将(120μm×40μm)的点阵(lattice)插入在表面光源与抗反射膜之间的情况下,在薄膜上测定亮度分布,其中亮光分布的标准偏差是20或更低。这是由于当根据本发明的膜在高清晰度面板上使用时,这样可以减少眩光。
对于光学特征而言,优选能用在本发明的抗反射层具有2.5%或更低的镜面反射率,90%或更多的透射率,以及70%或更低的60°光泽性,从而抑制外界光的反射,并且改进可见性。更加优选镜面反射率为1%或更低,并且最优选0.5%或更低。考虑到在高清晰度LCD面板上防止眩光和减少字符的不清楚,优选雾度达到20%-50%,内雾度/总雾度的比率达到0.3-1,从不超过光散射层的雾度至形成较低折射率层以后的雾度降低不超过15%,0.5mm的图框宽度上的透射图象清晰度为20%-50%,并且垂直透射光/与垂直方向倾斜2°的方向的透射率为1.5-5.0。
(低折射率层)
根据本发明的低折射率层的折射率优选是1.20-1.49,并且更优选1.30-1.44。考虑到低反射特性,低折射率层优选满足式(19)。
式(19):(m/4)λ×0.7<nLdL<(m/4)λ×1.3
这里,m是正奇数,nL是低折射率层的折射率,并且dL是低折射率层的厚度。λ是波长,且优选为500-550nm。
以下,将说明可用于低折射层的材料。
低折射率层优选含有作为低折射率粘合剂的含氟聚合物。含氟聚合物优选是动摩擦系数为0.03-0.20,对水的接触角是90-120°,且蒸馏水的摩擦角是70°或更低,并且能够通过加热或去离子放射线而交联的聚合物。在将根据本发明的偏振片与图像显示设备结合的情况下,优选选择可商购的、具有低分离性能的粘合剂,因为其在密封或附着以后容易分离,并且当使用拉伸试验机测量时,其分离性能优选是500gf或更低,更优选300gf或更低,并且最优选100gf或更低。在使用微硬度测试器测量时,由于越少划痕出现,则表面硬度是越高,所以优选具有0.3GPa或更多的表面硬度,并且更优选0.5GPa或更高。
对于担当低折射层的含氟聚合物而言,例如是:包含全氟烷基的硅烷化合物例如(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)三乙氧基硅烷的水合物,其脱水物,和具有能够与含氟单体交联的单元的含氟共聚物。
对于含氟单体而言,可以列举氟烯烃(例如,氟乙烯,1,1-二氟乙烯,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(dioxol)等),由部分或完全被氟取代的(甲基)丙烯酸所获得的烷基酯衍生物(例如,黏胶6FM,(Osaka organochemical Inc.),M-2020(Daikin industry Inc.,等),以及部份或完全地被氟取代的乙烯基醚。考虑到折射率,溶解度,透明度,可获得性等方面,更优选全氟烯烃,并且最优选六氟丙烯。
对于能够交联的单元而言,可以列举有:通过对包含自交联官能团的单体进行聚合而获得的单元,单体具有如下分子:例如是(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯和缩水甘油基乙烯基醚;通过对具有羧基,羟基,氨基和磺酰基等等基团的单体(例如,(甲基)丙烯酸,(甲基)丙烯酸羟甲酯,(甲基)丙烯酸羟基烷基酯,芳基烷基化物,羟乙基乙烯基醚,羟丁基乙烯基醚,马来酸,巴豆酸等)进行聚合而获得的单元;以及借助于聚合反应(例如,将丙烯酰氯在羟基上反应的方法),通过将例如(甲基)丙烯酰基的可交联基团引入到这种单元上而获得的单元。
考虑到对溶剂的溶解度和层透明性,除含氟的单体和能够交联的单元以外,还可以添加不含氟原子的单体来聚合。
可以一起使用的单体没有特别的限制性,可列举例如,烯烃(乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯、偏二氯乙烯等等),丙烯酸酯(丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己基酯),甲基丙烯酸酯类(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等),苯乙烯衍生物(苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等等),乙烯基醚(甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、环己基乙烯基醚等等),乙烯基酯(乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯等等),丙烯酰胺(N-叔丁基丙烯酰胺,N-环己基丙烯酰胺,等等),甲基丙烯酰胺和丙烯腈衍生物等等。
如在文献JP-A Nos.10-25388和10-147739中所公开的那样,可以将硬化剂添加至上述聚合物中。
(光散射层)
为了赋予薄膜光散射性能,由表面散射或内部散射以及提高薄膜抗刮性的硬涂性质来形成光散射层。因此,可以加入用于改进硬涂性能的粘合剂,对光散射性能的作出贡献的消光颗粒,以及如果需要,对高折射率作出贡献的无机填料,由交联产生的抗收缩性能以及高强度。光散射层具有抗眩层的作用,从而偏振片配置有抗眩层。
考虑到给予硬涂性能,光散射层的厚度优选是在1-10μm,和更优选在1.2-6μm之间。如果光散射层的厚度低于最小值,则硬度降低。另一方面,并不优选厚于最大值的光散射层,由于增加了其卷曲和脆性,因此可加工性变差。
对于光散射层的粘合剂而言,优选具有饱和烃主链或聚醚主链的聚合物,并且更优选具有饱和烃主链的聚合物。此外,优选粘合剂聚合物具有交联结构。对于具有饱和烃主链的粘合剂聚合物而言,优选不饱和乙烯单体的聚合物。对于具有饱和烃主链和交联结构的粘合剂聚合物而言,优选具有至少2个不饱和乙烯官能团的单体的(共)聚合物。为了让粘合剂聚合物具有高折射率,单体优选包含一种或更多种选自芳环,除了氟以外的卤原子,硫,亚磷基团和氮的原子。
对于含至少2个不饱和乙烯基团的单体而言,可以列举的有:多元醇与(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-环己酯,四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯,三(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-环己酮酯(1,2,3-cyclohexonetetramethacrylate),聚氨基甲酸酯聚丙烯酸酯,聚酯聚丙烯酸酯),其环氧乙烷衍生物,乙烯基苯和它的衍生物(例如,1,4-二乙烯苯,4-乙烯基苯甲酸酯-2-丙烯酰基乙基酯,1,4-二乙烯环己酮),乙烯基砜(例如,二乙烯基砜),丙烯酰胺(例如,亚甲基双丙烯酰胺)和甲基丙烯酰胺。这些单体两种或更多种可以一起使用。
对于高折射率单体的具体实例有双(4-甲基丙烯酰基硫代苯基)硫化物,乙烯基萘,乙烯基苯基硫化物和4-甲基丙烯酰氧基苯基-4-甲氧基苯基硫醚等等。这些单体两种或更多种类型可以一起使用。
可以通过辐射电离放射线或通过加热,在光自由基引发剂或热自由基引发剂的存在下进行具有不饱和乙烯基团的单体聚合。也就是说,制备的涂层组合物包含具有不饱和乙烯基团的单体,光自由基引发剂或热自由基引发剂,消光颗粒和无机填料,将涂层组合物施涂至保护膜上,然后施加电离放射线或加热来引发聚合反应,由此得到硬化的抗反射层。在这种情况下,可以使用熟知的光自由基引发剂。
对于具有聚醚主链的聚合物而言,优选多官能环氧化合物的开环聚合物。可以通过施加电离放射线或热,在光酸产生剂或者热酸产生剂的存在下进行多官能环氧化合物的开环聚合。也就是说,制备包含多官能环氧化合物、光酸引发剂或者热酸引发剂、消光颗粒,和无机填料的涂层组合物,将组合物涂布在保护层上,然后施加电离辐射线或热来引发聚合反应,从而得到了硬化的抗反射层。
同样也可以通过使用具有交联官能团的单体,将交联官能团引入到聚合物中,然后通过交联基团的反应将交联结构引入到粘合剂聚合物中,以此来代替具有至少2个不饱和乙烯基团的单体。
交联官能团的具体实例包括异氰酸酯基,环氧基、氮丙啶基团、噁唑啉基、醛基、羰基、肼基、羧基、羟甲基和活性亚甲基。金属醇盐,例如乙烯基磺酸酯,酸酐,氰基丙烯酸酯衍生物,三聚氰胺,醚化的羟甲基,酯类,氨基甲酸酯,和四甲氧基硅烷,能够用作引入交联结构的单体。此外,也可以使用由于分解而显示出交联性能的官能团,例如嵌段异腈化物基。也就是说,根据本发明的交联官能团可以是显示出瞬间反应活性的官能团,或在分解以后显示出反应活性的官能团。将具有上述交联官能团的粘合剂聚合物进行涂布和加热,以便形成交联结构。
光散射层(为了获得抗眩效果)包含大于填料颗粒的消光颗粒,这些消光颗粒的平均粒径为1-10μm,并且期望1.5-7.0μm,例如无机化合物微粒或树脂微粒。消光颗粒的具体实例包括无机化合物微粒,例如硅石微粒和TiO2微粒,以及树脂微粒,例如丙烯酸酯(acryl)微粒,交联丙烯酸酯微粒,聚苯乙烯微粒,交联苯乙烯微粒,三聚氰胺树脂微粒,苯胍胺树脂微粒。在它们之中,交联丙烯酸酯微粒、交联丙烯酸酯苯乙烯微粒和硅石微粒期望的。消光颗粒的形状可以是球状或无定形状。
可以一起使用彼此大小不同的2种或更多种消光颗粒。可以使具有相对大的尺寸的消光颗粒对抗眩性能具有贡献,并且使具有相对小尺寸的消光颗粒对另一种光学性能具有贡献。
期望消光颗粒的直径大小分布为单分布。相同直径大小的微粒越多越好。例如,在将微粒直径大于平均颗粒直径超过20%的颗粒定义为粗表面颗粒的情况下,该粗表面颗粒与微粒总数相比的比率优选为1%或更低,更优选0.1%或更低并且最优选0.01%或更低。可以通过在常规合成反应以后进行分级来获得具有上述的粒径分布的消光颗粒。分级的次数越多,或分级的强度越强,则可以获得具有较好分布特征的消光剂。
优选消光颗粒以10-1,000mg/m2并且更优选100-700mg/m2的量存在光散射层中。消光颗粒的粒径分布由Coulter计数器方法来测量,并且将测得的分布再换算成粒径分布。
为了获得高折射率,除了消光颗粒之外,优选光散射层还包含选自钛、锆、铝、铟、锌,锡和锑的无机填料,其平均直径为0.2μm或更少,优选0.1μm或更少并且更优选0.6μm或更少。
另一方面,在试图使消光颗粒的折射率差别大的情况下,硅氧化物能够用在使用高折射率消光颗粒的光散射层中,以便将该层的折射率保持在低水平。优选直径与无机填料相同。
具体而言,光散射层所用的无机填料实例包括:TiO2,ZrO2,Al2O3,In2O3,ZnO,SnO2,Sb2O3,ITO和SiO2等等。考虑到高折射率,特别优选TiO2和ZrO2。优选在无机填料的表面进行硅烷偶联处理或钛偶联处理。为此目的,可以优选使用具有能够与填料表面的粘合剂起反应的官能团的表面处理剂。
基于光散射层的总重量,优选的无机填料的量为10-90%,更优选20-80%,并且最优选30-75%。
上述填料具有比光波长充分小的直径,从而不会导致散射。同样,分散体(其中填料分散于粘合剂聚合物中)运转成均匀材料。
光散射层粘合剂和无机填料的混合体的折射率优选为1.50-2.00并且更优选1.51-1.80。通过适当选择粘合剂和无机填料可以使折射率位于上述范围之内。它们的选择方法在实验上是熟知的。
为了防止涂层不均,干燥不均和不均匀的瑕疵等,并且为了确保表面均匀性,用于形成光散射层的涂料组合物可以进一步包含氟化物表面活性剂,硅表面活性剂或它们两者。尤其是,更优选氟化物表面活性剂,这是由于它只要相对少量,就能有效地防止在抗反射层上的涂层不均,干燥不均,不均瑕疵。高表面均匀性使得高速涂布工艺成为可能,从而改进了方法生产率。
(AR薄膜)
下文中,将会描述由相继层合在保护膜上的中等折射率层、高折射率层以及低折射率形成的抗反射膜(AR薄膜)。
抗反射膜至少具有相继层合在保护膜上的中等折射率层、高折射率层以及低折射率层(最外层),它们满足以下折射率条件:
高折射率层的折射率>中等折射率层的折射率>保护膜的折射率>低折射率层的折射率
此外,在保护膜与中等折射率层之间还可以配置有硬涂层。同样,抗反射膜可以由中等折射率硬涂层、高折射率层以及低折射率层形成,例如,JP-A Nos.8-122504、8-110401、10-30090、2002-243906和2000-111706等等中公开的抗反射膜。还可以额外地给予每一层另外的功能,例如,抗污染低折射率层以及抗静电高折射率层(例如,JP-A Nos.10-206603,以及2002-243906)。
抗反射膜优选具有5%或更少,更优选3%或更少的雾度。当由根据JIS K-5400的铅笔硬度测试测量时,薄膜的表面硬度优选为H或者更高,更优选为2H或者更高,并且最优选为3H或者更高。
(高折射率层和中等折射率层)
抗反射膜的高折射率层是至少包含平均直径为100nm或更低的高折射无机微粒以及基体粘合剂的硬层。
对于高折射无机微粒,可以使用折射率为1.65或更高,并且更优选1.9或更高的无机化合物。例如,Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等等的氧化物以及含有这些金属原子的复合氧化物。
对于这种微粒,可以使用其表面经表面处理剂(例如,硅烷偶联剂:JP-A Nos.11-295503、11-153703、以及2000-9908,阴离子化合物或者有机金属偶联剂:JP-A No.2001-310432,等等)进行表面处理的微粒,以及具有核-壳结构的微粒,其中核区域由高折射率颗粒形成(JP-A No.2001-166104),与特殊分散剂一起使用的微粒(例如,JP-ANo.11-153703、USP 6210858、JP-ANo.2002-277609,等等)。
对于形成基体的材料,可以使用常规的热塑性树脂和硬树脂表面膜等等。
优选地,可以使用例如,在JP-A Nos.2000-47004、2001-315242、2001-31871、2001-296401等等中公开的,含有具有至少2种选自自由基聚合基团、阳离子聚合基团、以及它们两者的聚合基团的多官能化合物的组合物;含有具有可水解基团的有机金属化合物的组合物;含有部分缩合物的组合物;以及它们的组合复合物。
同样优选使用例如,在JP-A No.2001-293818中公开的由金属醇盐的水解缩合物获得的胶质金属氧化物,以及由金属醇盐获得的硬膜。
高折射率层的折射率优选为1.70-2.20。高折射率层的厚度优选为5nm-10μm,并且更优选为10nm-1μm。
将中等折射率层的折射率调节至高折射率层的折射率和低折射率层的折射率之间。中等折射率层的折射率优选为1.50-1.70。其厚度优选为5nm-10μm,并且更优选为10nm-1μm。
(低折射率层)
随后将低折射率层层合在高折射率层上。低折射率层的折射率优选为1.20-1.55,并且更优选为1.30-1.50。
优选用低折射率层形成具有抗刮特性以及抗污染特性的最外层。为了改善抗刮特性,在其表面产生光滑特性是有效的,并且可以使用通常由引入硅和氟化物等等形成的薄层。
对于含氟化合物,优选使用包含含有35-80重量%的氟原子的交联官能团或者聚合官能团的化合物,例如,在JP-A No.9-222503的[0018]-[0026]、JP-A No.11-38202的[0019]-[0030]、JP-A No.2001-40284的[0027]-[0028]和JP-A No.2000-284102等等中所公开的化合物。
含氟化合物的折射率优选为1.35-1.50,并且更优选为1.36-1.47。
硅化合物优选具有聚硅氧烷结构并且在其聚合物链中包含硬化官能团或者聚合官能团,并且优选在层中形成交联结构。例如,可以使用反应性硅(例如,“Silaprene”(Chiso Inc.)),和在两端具有硅烷醇基的聚硅氧烷(JP-ANo.11-258403)等等。
优选通过涂布用于形成含有聚合引发剂和增感剂等等的最外层的涂布组合物,然后用光线照射或者加热该涂层,从而形成低折射率层,由此进行含氟聚合物、硅氧烷聚合物或者具有交联或聚合官能团的它们的组合的聚合。
同样优选通过在催化剂的存在下经过缩合反应硬化例如硅烷偶联剂和包含特殊的含氟烃基的硅烷偶联剂的有机金属化合物而获得的溶胶/凝胶硬化层。
例如,可以使用含有多氟烷基的化合物或其部分水解缩合物(JP-A Nos.58-142958、58-147483、58-147484、9-157582、以及11-106704),和含有含氟长链基团的甲硅烷基化合物,即,聚(全氟烷基醚)官能团(JP-A Nos.2000-117902、2001-48590、以及2002-53804)等等。
除了上述化合物以外,低折射率层还可以进一步包含填料{例如,例如硅烷二氧化物(二氧化硅)的初级平均直径为1-150nm的低折射无机化合物、含氟颗粒(氟化镁、氟化钙、氟化钡)、JP-A No.11-3820[0020]-[0038]中公开的有机微粒等等}、硅烷偶联剂、润滑剂、表面活性剂等等。
如果将低折射率层配置在最外层的下方,优选通过气相法(真空淀积法、溅射法、离子电镀法、等离子CVD法,等等)来形成该低折射率层。考虑到降低生产费用,涂布法是有利的。
低折射率层的厚度优选为30-200nm,更优选为50-150nm,并且最优选为60-120nm。
(硬涂层)
为了使含有抗反射膜的保护膜具有物理硬度,在保护膜上形成硬涂层。尤其是,优选将其形成在保护膜与高折射率层之间。优选通过光和/或热硬化化合物的交联反应或聚合来形成硬涂层。硬化化合物的硬化官能团优选为可光聚合官能团。同样优选含有可水解官能团的有机金属化合物或者有机烷氧基甲硅烷基化合物。
这些化合物的具体例子可以与为高折射率层所列举的相同。例如,在JP-A Nos.2002-144913以及2000-9908、WO00/46617小册子等等中公开了硬涂层的具体组合物。
高折射率层同时也可以起硬涂层的作用。在那种情况下,优选使用在高折射率层中提到的相同方法将微粒均匀地分散入硬涂层中。
硬涂层优选包含平均直径为0.2-10μm的颗粒以便能表现出抗眩功能,从而同时起到了抗眩层的作用。
可以根据其用途对硬涂层的厚度进行不同的设置,并且优选为0.2-10μm,并且更优选0.5-7μm。
当通过JIS K-5400铅笔硬度测试来测量时,硬涂层的表面硬度优选为H或者更高,更优选为2H或更高,并且最优选为3H或更高。在JIS K-5400测试中,在测试前后样品的磨擦越小越好。
(除抗反射层以外的层)
此外,还可以形成前散射层、底涂层、抗静电层、下涂层、和保护层等等。
(抗静电层)
如果形成抗静电层,尽管使用吸湿性材料、水溶性无机盐、或其表面活性剂、阳离子聚合物、阴离子聚合物、胶体二氧化硅等等可以获得10-8(Ω/cm3)这么高的体积电阻,但是优选产生体积电阻为10-8(Ω/cm3)或更低的电导率。然而,在这种情况下,存在一个问题:吸湿值高并且在低吸湿条件下难以保证足够的电导率。考虑到这一点,优选使用金属氧化物作为导电层。使用有色金属氧化物作为导电层是不可取的,因为它会使整个薄膜染色。形成非有色金属氧化物的金属有Zn、Ti、Sn、Al、In、Si、Mg、Ba、Mo、W或V,并且优选使用含有这些金属作为主要成分的金属氧化物。
这种金属氧化物的具体例子包括ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO3、WO3、V2O5以及它们的复合氧化物,并且更优选ZnO、TiO2和SnO2。包含不同原子的例子有添加Al、In等的ZnO,添加Sb、Nb、卤原子等的SnO2,以及添加Nb、Ta等的TiO2
如JP-A No.59-6235中所公开的一样,还优选使用通过将上述金属氧化物附着于另外的金属晶体颗粒或纤维(例如,钛氧化物)而获得的材料。考虑到体积电阻、表面电阻以及其它性质,简单地比较它们是不合理的,然而,为了确保使体积电阻为10-8(Ω/cm3)或更低的电导率,抗静电层优选具有10-10(Ω/cm3)或更低的表面电阻。抗静电层的表面电阻应当在抗静电层成为最外表面的条件下测量,并且可以在形成多层薄膜期间测量。
(液晶显示器)
上述纤维素酰化物薄膜或者通过附着纤维素酰化物薄膜和偏振层而获得的偏振片用于液晶显示器,尤其是透射型的液晶显示器。透射型液晶显示器由液晶元件和配置于液晶元件两侧的2层偏振片形成。偏振片由偏振器以及配置于该偏振器两侧的2层透明保护膜形成。液晶元件包含位于2个电极基片之间的液晶元件。
根据本发明的偏振片可以配置在液晶元件的一侧或其两侧上。液晶元件优选为VA模式、OCB模式、IPS模式或者TN模式。
如果液晶元件为VA模式,在不输入电压的时候,棒状液晶分子在基本上垂直的方向上取向。VA模式液晶元件包括(1)狭义上的VA模式液晶元件,在不施加电压时,棒状液晶分子在基本上垂直的方向上取向,并且当施加电压时,在基本上平行的方向上取向(JP-A No.2-176625)。(2)通过使VA模式多域取向而获得的(MVA模式)液晶元件以便扩大视角(SID97,Digest of tech papers(draft)28(1997)845),(3)(n-ASM模式)液晶元件,其中在不施加电压时,棒状液晶分子在基本上平行的方向上取向,并且在施加电压时多域取向(Draft of JapanLiquid Crystal Discussion Conference,58-59(1998)),以及(4)SURVIVAL模式液晶元件(LCD international 98)。
就VA模式液晶元件来说,如果仅使用一个根据本发明的偏振片,则优选将其用于背光侧。
OCB模式液晶元件是一种弯曲取向模式液晶元件,其中棒状液晶分子在液晶元件的上侧和下侧以相反方向(对称地)取向。USP4583825,以及USP 5410422中公开了使用弯曲取向模式液晶元件的液晶显示器。由于棒状液晶分子在液晶元件上侧和下侧对称地取向,所以弯曲取向模式液晶元件具有自光学补偿功能。因此,该液晶模式被称为OCB(光学补偿弯曲)液晶模式。弯曲取向模式液晶显示器在高响应速度方面是有利的。
就TN模式液晶元件而言,当不施加电压时,棒状液晶分子在基本上平行的方向上,即,在60-120度的方向上取向。目前,TN模式液晶元件广泛地用于彩色TFT液晶显示器中,并且在许多文献中都有公开。
实施例
下文中,将描述根据本发明的实施例以及对比例,但是本发明并不局限于此。
(实施例1-4,对比例1-2,以及实施例1′-4′)
纤维素酰化物薄膜的制备
(1)纤维素酰化物
在纤维素中加入作为催化剂的硫,并且加入作为酰基官能团来源以引发酰基化反应的羧酸酐。然后,中和并且可以进行老化。这里,可以通过使催化剂的量、羧酸酐的种类、它们的量、中和剂的量、水的添加量、反应温度、老化温度等等不同来获得在酰基种类、取代度、高比重、聚合度方面不同的各种纤维素酰化物。此外,用丙酮除去低分子量的纤维素酰化物。
使用上述制备的纤维素酰化物,以及乙酰基取代度为2.79并且DS6/(DS2+D3+DS6)=0.322的纤维素酰化物,制备以下浓液。
(2)浓液制备
<1-1>纤维素酰化物溶液
将以下组合物投入混合槽中,搅拌使其溶解,然后在90℃加热约10min并且用平均孔径为34μm的纸滤器和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器过滤。
纤维素酰化物溶液
纤维素酰化物 100.0重量份
磷酸三苯酯 8.0重量份
磷酸联苯基二苯基酯 4.0重量份
二氯甲烷 403.0重量份
纤维素酰化物溶液
甲醇 60.2重量份
<1-2>消光分散溶液
将以下含有上述制备的纤维素酰化物溶液的组合物投入分散机中,从而获得消光分散溶液。
消光分散溶液
平均孔径为16nm的二氧化硅颗粒(aerosol R972,Japan Aerosol Inc.) 2.0重量份
二氯甲烷 72.4重量份
甲醇 10.8重量份
纤维素酰化物溶液 10.3重量份
<1-3>延迟溶液制备
将包含上述制备的纤维素酰化物溶液的以下组合物投入混合器中,加热并且搅拌以获得延迟显示剂溶液A。
延迟增加剂溶液
延迟增加剂A 20.0重量份
二氯甲烷 58.3重量份
甲醇 8.7重量份
纤维素酰化物溶液 12.8重量份
将含有100重量份上述制备的纤维素酰化物溶液的延迟增加剂溶液,1.35重量份的消光剂分散溶液,以及在延迟增加剂溶液中的量为5.1重量份的延迟增加剂A混合以获得用于形成薄膜的浓液。
延迟增加剂A
Figure S2006800281193D00841
(流延)
使用玻璃板流延装置对上述制备的浓液进行流延。使用70℃的暖空气将其干燥6min,然后将薄膜与玻璃板分离并且将其固定至支持体上并且用100℃的暖空气干燥10min,然后再用140℃的暖空气干燥20min,从而获得厚度为108μm的纤维素酰化物薄膜。该纤维素酰化物薄膜的玻璃化转变温度为140℃。
使用双轴拉伸装置(Tpyo seiki Inc.)支撑,在以下表1的条件下对上述制备的薄膜进行拉伸过程和收缩过程。作为共同条件,通过在拉伸之前提供某一温度的空气3min来对每一排进行预热,并且确认当用无接触红外线温度计测量时,薄膜的表面温度在入口空气温度±1℃的范围内。在拉伸之后,用卷曲支持对其进行空气淬火5min。在表中,MD表示玻璃板流延过程期间的流延方向(相当于薄膜输送方向),并且TD表示垂直于MD方向的薄膜宽度方向。
<在450、550、以及650nm波长下薄膜的Re、Rth>
使用KOBRA 21ADH(Prince measuring machine Inc.)根据上述方法测量450、550、以及650nm波长下薄膜的Re、Rth。表1中显示了结果。根据表1,在450、550以及650nm波长下,根据本发明制备的纤维素酰化物薄膜的Re、Rth满足公式(I)-(III)。
就实施例3′和4′而言,由于在拉伸和收缩过程之后薄膜上出现了折皱,所以此后不可能进行包装评价(package evaluation)。
<Re、Rth的湿度依赖性>
将上述制备的纤维素酰化物薄膜暴露于25℃10%RH、20℃60%RH中2小时,并且在那些条件下测量Re和Rth。从60%RH到10%RH延迟Re和Rth的变化分别为
ΔRe(550)=|Re(550)10%RH-Re(550)60%RH|以及
ΔRth(550)=|(Rth(550)10%RH-Rth(550)60%RH|。
根据以下标准来计算测量结果。
A ΔRe(550)小于10nm
B ΔRe(550)为10nm或更高
A ΔRth(550)小于10nm
B ΔRth(550)为10nm或更高
表1仅显示了ΔRth(550)的测量结果。
如表1所示,与比较例的纤维素酰化物薄膜相比,根据本发明制备的纤维素酰化物薄膜显示出低ΔRth(550)并且Rth湿度依赖性降低。
<偏振片制备>
将碘吸附至拉伸的聚乙烯醇薄膜上,从而获得偏振层。
在实施例1-4、比较例1-2、实施例1′-2′以及参考例中,使用聚乙烯醇粘合剂将上述制备的纤维素酰化物薄膜粘附于偏振片的一侧。在以下条件下进行封装过程。制备1.5mol/l氢氧化钠溶液并将其保存在55℃。制备0.01mol/l的硝酸稀释液并将其保存在35℃。将上述制备的纤维素酰化物薄膜在氢氧化钠溶液中浸渍2min,然后用水洗涤除去氢氧化钠溶液。然后,使其在硝酸稀释液中浸渍1min,并且用水洗涤除去硝酸稀释液。最后,将该样品在120℃干燥10min。
对可商购的纤维素酰化物薄膜(TAC TD80UD,Fuji photo film Inc.)进行封装过程,使用聚乙烯醇粘合剂将其粘附于偏振器的对侧,然后在70℃干燥10min。
偏振层的透射轴(permeation axis)与上述制备的纤维素酰化物薄膜的慢轴以相互平行的方式取向。偏振层的透射轴与可商购纤维素酰化物薄膜的慢轴以相互平行的方式取向。
<液晶元件的制备>
通过将基片间的元件间隙保持在3.6μm,在基片之间滴入具有负各向异性介电常数的液晶材料(″MLC6608″,Merck Ltd.),并且将其封闭来制备液晶元件。液晶层的延迟(即,液晶层厚度d(μm)和各向异性折射率Δn的乘积Δn·d)为300nm。液晶材料在垂直方向上取向。
<封闭入VA面板>
将可商购超高对比度产品(SanRitz Corp.,HLC2-5618)用做作为垂直取向液晶元件(观察者侧)的液晶显示器的上部偏振片。配置具有实施例1-4、比较例1-2、实施例1′-2′、以及参考例中制备的纤维素酰化物薄膜的下部偏振片(背光侧),使纤维素酰化物薄膜位于液晶侧。用粘合剂将上下偏振片粘附于液晶元件。将它们交叉配置以使上部偏振片的透射轴在上下方向取向并且下部偏振片在左右方向取向。
对该液晶元件施加55Hz脉波电压。在白色显示为5V并且黑色显示为0V处通常使用黑色模式。测量具有45°方位角和60°极角的视角的黑色显示的黑色显示穿透率(%),以及45°方位角与60°极角,和180°方位角与60°极角之间的色移(Δx)。表1中显示了结果。将对比度比设置为透射率(白/黑),使用测量装置(EZ Contrast 160D,ELDIMInc.)通过8步骤从黑色显示(L1)到白色显示(L8)来测量视角(在10或更高对比度比下没有灰阶反转的区域)。表1中显示了结果。在检查之后,实施例1-2的液晶显示器在正向和观察方向上都显示自然黑色。实施例3-4的包装种类显示出劣化的视角特征,但是实施例3-4的包装种类显示出与实施例9-10同样好的视角特征。就实施例1′-2’而言,光学特性不在理想范围之内。就实施例3′-4′而言,留下了折皱。实施例1′-4′中没有一个符合公式(Z),但是符合公式(Z)的实施例1-4显示出优良的特征。
视角(在10或者更高对比度比下没有灰阶反转的区域)
A在上、下、右和左方向上极角为80°或者更大。
B在上、下、右和左方向中的3个方向上极角为80°或者更大。
C在上、下、右和左方向中的2个方向上极角为80°或者更大。
D在上、下、右和左方向中的0-1个方向上极角为80°或者更大。
色移(Δx)
A小于0.02
B 0.02-0.04
C 0.04-0.06
D 0.06或更高
表1
空气温度(℃) 拉伸方向/拉伸比 收缩方向/收缩比 薄膜上的折皱 Re(nm) Rth(nm) 公式(I)<sup>*</sup>1 公式(I)<sup>*</sup>2 公式(II) 公式(III) ΔRth(550) 视角 色移
实施例1 160 TD/20% MD/13% A 45 160 0.85 1.10 0.90 1.05 A B B
实施例2 180 TD/35% MD/30% A 69 190 0.70 1.25 0.80 1.20 A A A
实施例3 180 TD/30% MD/15% A 52 115 0.60 1.60 0.67 1.40 A D B
实施例4 180 TD/20% MD/25% A 55 121 0.61 1.62 0.66 1.38 A D B
对比例1 160 TD/15% MD/固定宽度 A 18 90 1.00 1.00 1.05 0.95 B D D
对比例2 180 TD/35% MD/固定宽度 A 55 185 1.00 1.00 1.05 0.95 B A D
实施例1’ 160 TD/15% MD/7% A 23 109 0.94 1.06 0.94 1.04 B D C
实施例2’ 170 TD/35% MD/10% A 53 116 0.93 1.07 0.93 1.05 B D C
空气温度(℃) 拉伸方向/拉伸比 收缩方向/收缩比 薄膜上的折皱 Re(nm) Rth(nm) 公式(I)<sup>*</sup>1 公式(I)<sup>*</sup>2 公式(II) 公式(III) ΔRth(550) 视角 色移
实施例3’ 180 TD/10% MD/20% B 45 160 0.85 1.10 0.90 1.05 A B B
例4’ 180 TD/20% MD/40% B 69 190 0.70 1.25 0.80 1.20 A A A
参考例 180 TD/20% MD/自由宽度 A 51 160 0.70 1.20 0.70 1.20 A B B
Re和Rth分别表示(550)和Rth(550)。
公式(I)*1是{(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))}并且
公式(I)*2是{(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))}。
表1“薄膜上的折皱”栏中的“A”是指没有在薄膜表面上观察到折皱,并且该栏中“B”是指在薄膜表面上观察到折皱。
如表2所示,除了调整纤维素酰化物葡萄糖单元的2-位羟基被酰基取代的取代度DS2、3-位羟基被酰基取代的取代度DS3,以及6-位羟基被酰基取代的取代度DS6的关系之外,使用实施例2的相同方法制备纤维素酰化物薄膜。将其处理形成偏振片并且包装入VA面板中待评价。表2中显示了结果。对于实施例5来说,在正向和观察方向上都表现出中性黑色显示。就实施例6-8而言,色移小并且表现出中性黑色显示,但是与实施例5相比,湿度依赖性或视角比较差。该结果表明,纤维素酰化物中葡萄糖单元的羟基被酰基取代的取代度,(DS2+DS3+DS6)以及DS6/(DS2+DS3+DS6)对于提高特性是重要的。
表2
 DS2+DS3+DS6  DS6/(DS2+DS3+DS6) Re(nm) Rth(nm) 公式(I)<sup>*</sup>1 公式(I)<sup>*</sup>2 公式(II) 公式(III)  ΔRth(550)  ΔRe(550) 视角 色移
实施例5 2.5 0.340 57 180 0.85 1.15 0.85 1.1 A A B A
实施例6 1.9 0.330 40 170 0.95 1.2 0.85 1.0 A B C B
实施例7 2.75 0.280 35 150 0.7 1.1 1.0 1.1 A A D B
实施例8 1.8 0.300 21 130 1.0 1.2 0.8 1.2 A B D B
Re和Rth分别表示(550)和Rth(550)。
公式(I)*1表示{(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))}并且
公式(I)*2表示{(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))}。
(实施例9-14、比较例3、实施例5′-6′)
<在VA板中的包装>
将使用实施例3-8、比较例1、以及实施例1′-2′中制备的纤维素酰化物薄膜的偏振片附着在使用垂直取向液晶元件的液晶显示器的上部偏振片(观察者侧)以及下部偏振片(背光侧)上,使得纤维素酰化物薄膜位于液晶侧。将它们交叉配置以使上部偏振片的透射轴在上下方向取向并且下部偏振片在左右方向取向。
对该液晶元件施加55Hz脉波电压。在白色显示为5V并且黑色显示为0V处通常使用黑色模式。测量具有45°方位角和60°极角的视角的黑色显示的黑色显示透射率(%),以及45°方位角与60°极角,和180°方位角与60°极角之间的色移(Δx)。表3中显示了结果。将对比度比设置为透射率(白/黑),使用测量装置(EZ Contrast 160D,ELDIM Inc.)通过8个步骤从黑色显示(L1)到白色显示(L8)来测量视角(在10或更高对比度比下没有灰阶反转的区域)。表3中显示了结果。在检查之后,实施例9、10和13在正向和观察方向上都显示自然黑色。
视角(在10或者更高对比度比下没有灰阶反转的区域)
A在上、下、右和左方向上极角为80°或者更大。
B在上、下、右和左方向中的3个方向上极角为80°或者更大。
C在上、下、右和左方向中的2个方向上极角为80°或者更大。
D在上、下、右和左方向中的0-1个方向上极角为80°或者更大。
色移(Δx)
A小于0.02
B 0.02-0.04
C 0.04-0.06
D 0.06或更高
表3
 DS2+DS3+DS6  DS6/(DS2+DS3+DS6) Re(nm) Rth(nm) 公式(I)<sup>*</sup>1 公式(I)<sup>*</sup>2 公式(II) 公式(III)  ΔRth(550)  ΔRe(550) 视角 色移
实施例9  2.79  0.322  52  115  0.60  1.60  0.67  1.40  A  A  A  A
实施例10 2.79 0.322 55 121 0.61 1.62 0.66 1.38 A A A A
对比实施例3 2.79 0.322 18 90 1.00 1.00 1.05 0.95 A A B D
实施例5’  2.79  0.322  23  109  0.99  1.00  1.05  0.95  A  A  A  D
实施例6’  2.79  0.322  53  116  0.97  1.00  1.05  0.95  A  A  A  D
实施例11  2.5  0.340  57  180  0.85  1.15  0.85  1.1  A  A  D  A
实施例12  1.9  0.330  40  170  0.95  1.2  0.85  1.0  A  B  C  B
实施例13  2.75  0.280  35  150  0.7  1.1  1.0  1.1  A  A  A  A
 DS2+DS3+DS6  DS6/(DS2+DS3+DS6) Re(nm) Rth(nm) 公式(I)<sup>*</sup>1 公式(I)<sup>*</sup>2 公式(II) 公式(III)  ΔRth(550)  ΔRe(550) 视角 色移
实施例14  1.8  0.300  21  130  1.0  1.2  0.8  1.2  A  B  C  B
(实施例15)
<OCB面板中的包装评价>
(碱处理)
用10cc/m2的1.0N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)涂布实施例1中制备的纤维素酰化物薄膜,在40℃放置30秒。然后,用离子化水洗去碱溶液并且用气刀将水渍除去。然后,将该薄膜在100℃干燥15秒。接受碱处理的表面相对于离子化水的接触角为42°。
<取向层的制备>
将以下用于形成取向层的涂布溶液以28ml/m2的厚度涂布在接受碱处理的表面上。用60℃暖空气干燥该表面60秒然后用90℃暖空气干燥150秒以形成取向层。
取向层涂布组合物
以下的改性聚乙烯醇 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,Sankyo chemicalInc.) 0.35重量份
改性聚乙烯醇
Figure S2006800281193D00941
(摩擦处理)
以20m/min的速度移动具有取向层的透明基片,然后通过以650rpm的速度旋转摩擦辊(直径300mm),对该透明基片上取向层的表面进行摩擦处理,其中将摩擦辊配置为能以相对于长度方向45°方向进行摩擦处理。摩擦辊与透明基片之间的接触长度为18mm。
(额外光学各向异性层的形成)
将实施例1中使用的41.02Kg盘状液晶化合物、4.06Kg环氧乙烷-变性的-三丙烯酸三羟甲基丙烷酯(V#360,Osaka organic chemicalInc.)、0.35kg乙酸丁酸纤维素(CAB531-1,Eastman Chemical Inc.)、1.35kg光聚合引发剂(Irgacure-907,Ciba-Geigy Corp.),0.45kg增感剂(KAYACURE DETX,Nippon Kayaku Co,Ltd.)溶解于102kg甲乙酮中。向该溶液中加入0.1kg含有氟代烃基团的共聚物(MEGAFACF780,Dainippon ink and Chemicals,,Inc.)从而制备涂布组合物。通过在薄膜移动的相同方向上以391圈的速度旋转#3.2线棒,将该涂布组合物涂布在以20m/min的速度移动的透明基片的取向层上。
将该薄膜从室温持续加热至100℃以除去溶剂,然后在圆盘形光学各向异性层表面上风速为2.5m/sec的条件下在干燥区中于130℃加热90秒,从而使该盘状液晶化合物取向。然后,将薄膜转移到80℃的干燥区中,使用紫外线照射装置(紫外线灯:功率160W/cm,照射长度1.6m),用600W功率的紫外线照射4秒,该步骤在能使薄膜表面温度为100℃的条件下进行,由此引发交联反应从而固定盘状液晶化合物的取向。然后,将该薄膜冷却至室温并且置于圆筒上使其成为卷状。由此,获得了卷状光学补偿薄膜(KH-3)。
当表面温度为127℃时测得该光学各向异性层的粘度为695cp。该结果是通过使用加热E型粘度计,测量具有与光学各向异性层相同组成比(除了溶剂之外)的液晶层的粘度来获得。
将部分上述制备的卷状光学补偿薄膜KH-3作为样品并且测量其光学特性。在波长546nm处测得的光学各向异性层Re延迟为38nm。光学各向异性层中盘状液晶化合物的圆盘表面与基片表面之间的角度(倾斜度)沿着层的厚度方向连续地变化,并且平均为28°。此外,将光学各向异性层与样品分离以测量光学各向异性层分子对称轴的平均方向,结果相对于光学补偿薄膜的长度方向为45°。
(偏振片的制备)
将碘吸附在伸长的聚乙烯醇薄膜上从而获得偏振层。用聚乙烯醇粘合剂将上述制备的薄膜(KH-3)粘附至偏振层的一侧。偏振层的透射轴相对于相转变器(phase shifter,KH-3)的慢轴平行配置。
对可商购的纤维素酰化物薄膜(TAC TD80UD,Fuji photo film Inc.)进行封装过程,使用聚乙烯醇粘合剂将其粘附于偏振片的相对侧,从而完成偏振片。
<弯曲取向液晶元件的制备>
在具有ITO电极的玻璃基片上形成作为取向层的聚酰亚胺层,并且对该取向层进行摩擦处理。将上述制备的2片玻璃基片合并以使摩擦方向平行,并且保持14.7μm的元件间隙。将Δn为0.1396的液晶化合物(ZLI1132,Merck Ltd.)注入到间隙中以获得弯曲取向的液晶元件。将2个偏振片附着在其上以使上述制备的弯曲取向元件变窄。将偏振片的光学各向异性层配置在元件基片上,使得液晶元件的摩擦方向和面对它的另一光学各向异性层的摩擦方向不平行。
对该液晶元件施加55Hz脉波电压。在白色显示为2V并且黑色显示为5V处通常使用黑色模式。施加正面透射比最小时的电压,即黑色电压,以检查以上制备的液晶显示器。在检查之后,其在正向和观察方向上都显示出自然黑色。
(实施例16-17以及比较例4-5)
除了上述制备的纤维素酰化物,使用乙酰基取代度为2.00,丙酰基取代度为0.60,粘度平均聚合度为350的纤维素酰化物,将100重量份纤维素酰化物,5重量份乙基邻苯二甲酰基乙基甘醇酸酯,3重量份磷酸三苯酯,290重量份亚甲基钠,以及60重量份乙醇投入密闭容器中并且在60min内将其持续搅拌加热至80℃。容器内的压力保持在1.5atm。用Azumi纸滤器No.244(Azumi paper filter Inc.)过滤以上得到的浓液然后静置24小时以除去浓液中的气泡。
此外,通过混合并且搅拌5重量份以上制备的纤维素酰化物,5重量份TINUVIN 109(Ciba Specialty Chemicals Inc.),15重量份TINUVIN 326(Ciba Specialty Chemicals Inc.),0.5重量份AEROSILR972V(Japan Aerosol Inc.),94重量份亚甲基钠,以及8重量份乙醇来制备紫外线吸收剂溶液。通过预先在乙醇中分散来加入R972V。
使用静态混合器充分混合100重量份以上制备的浓液以及6重量份以上制备的紫外线吸收剂溶液。
(流延)
用与实施例1相同的方法将以上制备的浓液流延以形成厚度为108μm的纤维素酰化物薄膜。该纤维素酰化物薄膜的玻璃化转变温度为140℃。使用4侧固定的2轴拉伸装置,用(流延)中描述的相同方法,在表4中所显示的条件下对该薄膜进行拉伸和收缩过程。
使用拉伸和收缩后的薄膜,用实施例1中描述的相同方法进行<在450、550、650波长下薄膜的Re、Rth>以及<偏振片的制备>。然后,分别用实施例1和实施例9中描述的相同方法进行<液晶元件的制备>以及<VA面板中的包装>。表4中显示了结果。
表4
 空气温度(℃)  拉伸方向/拉伸比 收缩方向/收缩比 Re(nm)  Rth(nm)  公式(I)<sup>*</sup>1  公式(I)<sup>*</sup>2  公式(II)  公式(III)  视角  色移
实施例16  160  TD/20% MD/10% 45  127  0.9  1.10  0.9  1.15  A  A
实施例17  180  TD/30% MD/15% 60  116  0.85  1.15  0.8  1.2  A  A
对比例4  160  TD/20% MD/固定宽度 40  120  1.0  1.0  1.05  0.95  A  B
对比例5  180  TD/20% MD/固定宽度 55  110  1.05  0.9  1.1  1.0  A  B
(实施例18-20)
除了如表5所示改变乙酰基(可以缩写为Ac)、丙酰基(可以缩写为Pr)、丁酰基(可以缩写为Bt)、以及苯甲酰基(可以缩写为Bz)的取代度之外,用与实施例16相同的方法制备纤维素酰化物。同样用与实施例16相同的方法进行测量和包装评价。
表5
 Ac取代度  Pr取代度  Bt取代度  Bz取代度 Re(nm) Rth(nm) 公式(I)<sup>*</sup>1 公式(I)<sup>*</sup>2 公式(II) 公式(III) 视角 色移
实施例18 1.98 0.72 0 0 45 128 0.9 1.1 0.85 1.1 A A
实施例19 2.0 0 0.7 0 41 122 0.8 1.15 0.9 1.2 A A
实施例20 2.0 0 0 0.7 50 130 0.86 1.2 0.8 1.15 A A
如表5所示,当根据本发明的纤维素酰化物薄膜被丙酰基、丁酰基或苯甲酰基取代的取代度B大于0时,使用全部取代基为乙酰基的纤维素酰化物薄膜。在没有添加延迟增加剂的情况下,获得了与实施例9、10和13相同的视角和色移。
工业实用性
根据本发明的一个方面,实现了精确补偿、高对比度、以及改善在黑色显示期间依赖于视角的色移的液晶元件。尤其是,公开了VA、IPS或OCB模式的纤维素酰化物薄膜、它们的制备方法、具有该纤维素酰化物片的偏振片。根据本发明的一个方面,提高了对比度,改善了在黑色显示期间依赖于视角的色移,并且尤其公开了VA、IPS或OCB模式的液晶显示器。
在不背离本发明精神和范围的前提下,可以对本发明所描述的具体实施方案作出各种改变或者变化,这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,本发明覆盖与所附权利要求和它们等同物范围一致的该发明的全部改变和变化。
本申请基于2005年9月12日、2005年10月13日以及2006年3月29日提交的日本专利申请JP2005-263668、JP2005-299129以及JP2006-91751要求外国优先权,分别将它们的内容通过引用的方式并入本文。

Claims (16)

1.一种用于制备纤维素酰化物薄膜的方法,该方法包括以下步骤:
拉伸薄膜的拉伸步骤;以及
收缩所述薄膜的收缩步骤;
其中,满足公式(Z):
( Z ) : - - - 400 - 4000 / 100 + X &GreaterEqual; Y &GreaterEqual; 100 - 1000 / 100 + X
其中X表示在所述拉伸步骤中所述薄膜的拉伸比,并且Y表示在所述收缩步骤中所述薄膜的收缩比。
2.根据权利要求1的方法,其中所述拉伸步骤包括在输送所述薄膜的方向上拉伸所述薄膜,并且所述收缩步骤包括在夹住所述薄膜的同时在所述薄膜的宽度方向上收缩所述薄膜。
3.根据权利要求1的方法,其中所述拉伸步骤包括在所述薄膜的宽度方向上拉伸所述薄膜,并且所述收缩步骤包括在输送所述薄膜的方向上收缩所述薄膜。
4.根据权利要求1的方法,其中同时进行至少一部分所述拉伸步骤和至少一部分所述收缩步骤。
5.根据权利要求1的方法,其中分别在比拉伸步骤和收缩步骤开始时薄膜的玻璃化转变温度高25-100℃的温度下进行所述拉伸步骤和所述收缩步骤。
6.由根据权利要求1的方法制备的纤维素酰化物薄膜。
7.根据权利要求6的纤维素酰化物薄膜,其满足公式(A):
       10≥|Rth(550)10%RH-Rth(550)60%RH|
其中Rth(550)10%RH和Rth(550)60%RH分别是在25℃和550nm波长的条件下,在10%RH和60%RH下的薄膜厚度方向延迟。
8.根据权利要求6的纤维素酰化物薄膜,其在550nm波长下具有20-100nm的面内延迟Re,并且在550nm波长下具有100-300nm的薄膜厚度方向延迟Rth。
9.根据权利要求6的纤维素酰化物薄膜,其满足公式(I)-(III):
(I):0.4<{(Re(450)/Rth(450))/(Re(550)/Rth(550))}<0.95以及
     1.05<{(Re(650)/Rth(650))/(Re(550)/Rth(550))}<1.9
(II):0.1<(Re(450)/Re(550))<0.95
(III):1.03<(Re(650)/Re(550))<1.93
其中Re(λ)是在λnm波长下的面内延迟Re,并且Rth(λ)是λnm波长下的薄膜厚度方向延迟Rth。
10.根据权利要求6的纤维素酰化物薄膜,其包括满足公式(IV)和(V)的纤维素酰化物:
(IV):2.0≤(DS2+DS3+DS6)≤3.0
(V):DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315
其中DS2是所述纤维素酰化物中葡萄糖单元的2-位羟基的取代度,DS3是所述葡萄糖单元的3-位羟基的取代度,并且DS6是所述葡萄糖单元的6-位羟基的取代度。
11.根据权利要求6的纤维素酰化物薄膜,其包括满足公式(VI)和(VII)的纤维素酰化物:
(VI):2.0≤A+B≤3.0
(VII):0<B
其中A是所述纤维素酰化物的葡萄糖单元中的羟基被乙酰基取代的取代度,并且B是所述葡萄糖单元中的羟基被丙酰基、丁酰基和苯甲酰基中的一种取代的取代度。
12.根据权利要求6的纤维素酰化物薄膜,其包括延迟增加剂。
13.一种偏振片,其包括:偏振器;以及将该偏振器夹在它们之间的一对保护膜,其中至少一个所述保护膜是根据权利要求6的纤维素酰化物薄膜。
14.包括根据权利要求6-12的纤维素酰化物薄膜的液晶显示器。
15.一种液晶显示器,其包括:IPS、OCB以及VA中的一种模式的液晶元件;以及将该液晶元件夹在它们之间的一对偏振片,其中至少一个所述偏振片是根据权利要求13的偏振片。
16.根据权利要求15的液晶显示器,其中所述液晶元件是VA模式的,并且所述的至少一个偏振片位于所述液晶元件与背光之间。
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