CN102295787A - 纤维素酰化物膜的制备方法、纤维素酰化物膜、偏振片液晶显示装置和光学补偿膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备纤维素酰化物膜的方法。所述方法包括:通过将流体流延在支撑体上形成所述流体料片的形成步骤,所述流体包含纤维素酰化物、含有芳香族基团的低聚物和溶剂,拉伸所述料片的拉伸步骤,由此使所述含有芳香族基团的低聚物的分子沿所述拉伸方向取向,和热处理被拉伸的料片的热处理步骤,由此至少提高所述含有芳香族基团的低聚物的分子的取向度。
Description
技术领域
本发明涉及纤维素酰化物膜的制备方法。按照所述方法制得的纤维素酰化物膜通过以低拉伸比进行拉伸处理显示出高Re和Rth,其可用作采用任何模式的液晶显示装置中的光学元件。
背景技术
纤维素酰化物膜已用作液晶显示装置中的光学元件如光学补偿膜的支撑体和偏振片的保护膜。控制要用作光学元件的膜的光学各向异性是重要的。另一方面,仅通过纤维素酰化物达到的光学性质可能有限,而且实际上,已通过添加任何Re增强剂和任何拉伸处理达到高Re和Rth。但是,在该方法中,为了达到高Re和Rth,高拉伸比的拉伸处理是必需的,这可能使所述膜的表面或轴的性质降低。此外,为了实施该方法,大量的设备投资如在线拉伸机可能是必需的。通常,所述添加剂选自低分子量化合物,并且此类添加剂,在为了高拉伸比的拉伸处理而升高拉伸温度的情况中,有时在制备过程中从所述膜挥发或渗出。
用于光学应用的膜不仅需要表现出良好的光学性质,还有表面均一的良好表面性质。为了改进纤维素酰化物膜的表面性质,已使用磷酸类增塑剂如磷酸三苯基酯。但是,此类磷酸增塑剂有时在制备过程中从膜中渗出。JP-A-2010-107960公开制备透明聚合物膜的方法,该膜的延迟是通过添加数均分子量为500-1000的增塑剂进行控制。所述方法包括在等于或高于尚未进行热处理的膜的结晶温度的温度下进行热处理的步骤。
发明内容
正如JP-A-2010-107960,[0174]等中所述,根据该文件中所述的方法,通过在等于或高于Tc(结晶温度)的温度进行热处理并促进纤维素酰化物的 结晶来控制聚合物膜的延迟。为了通过纤维素酰化物的结晶控制来延迟,需要在等于或高于结晶温度的高温下进行热处理。但是,在线操作中存在温度限制,因此有时按照此方法难以制备具有高Re和高Rth的膜。
本发明的一个目的是提供制备纤维素酰化物膜的新方法,在没有任何的高拉伸比拉伸处理步骤和任何的纤维素酰化物的结晶步骤的情况下,控制其延迟,并提供按照所述方法制备的纤维素酰化物膜、以及含有所述纤维素酰化物膜的偏振片、液晶显示装置和光学补偿膜。
在以上情况下,本发明人进行各种研究,结果发现,通过使用含有芳香族基团的低聚物作为增塑剂并通过积极利用所述低聚物的分子的取向,稳定地制备具有从前难以轻易达到的光学性质的纤维素酰化物膜。根据此发现,完成了本发明。
实现本发明的目的的方法如下:
[1]纤维素酰化物膜的制备方法,其包括:
通过将流体流延在支撑体上形成流体的料片(web)的形成步骤,所述流体包含纤维素酰化物、含有芳香族基团的低聚物和溶剂,
拉伸所述料片的拉伸步骤,由此使所述含有芳香族基团的低聚物的分子沿所述拉伸方向取向,和
对被拉伸的料片进行热处理的热处理步骤,由此至少提高所述含有芳香族基团的低聚物的分子的取向度。
[2][1]项的方法,其中所述含有芳香族基团的低聚物是包含芳香族二元羧酸残基和脂肪族二醇残基的缩聚酯。
[3][1]或[2]项的方法,其中所述含有芳香族基团的低聚物的数均分子量为500至2000。
[4][1]-[3]中的任一项的方法,其中所述流体包含相对于100质量份的所述纤维素酰化物为3至20质量份的量的所述含有芳香族基团的低聚物。
[5][1]-[4]中的任一项的方法,其中在所述拉伸步骤中,将残留溶剂含量为20质量%至300质量%的所述料片在-30℃至80℃的膜表面温度下进行拉伸。
[6][1]-[5]中的任一项的方法,其中在所述热处理步骤中,将残留溶 剂量为10质量%至120质量%的所述料片在40℃至200℃的膜表面温度下进行热处理。
[7][1]-[6]中的任一项的方法,其中在所述拉伸步骤中,将所述料片以1%至50%的拉伸比进行拉伸。
[8][1]-[7]中的任一项的方法,其中将所述流体流延在鼓状物的表面上。
[9][1]-[8]中的任一项的方法,其中在所述拉伸步骤中,沿着流延方向和垂直于所述流延方向的方向拉伸所述料片。
[10][1]-[9]中的任一项的方法,其中所述料片在所述拉伸步骤后未进行任何拉伸处理。
[11][1]-[10]中的任一项的方法,其中所述流体包含0.2质量%至20质量%的量的吸收峰在250至400nm波长的延迟控制剂。
[12][11]项的方法,其中所述延迟控制剂是由式(IX)表示的部花青化合物:
其中,式(IX)中,N表示氮原子;并且R1-R7分别表示氢原子或取代基。
[13][12]项的方法,其中由式(IX)表示的部花青化合物以与由式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)或(IXa-d)表示的任何化合物的混合物的形式使用:
其中,式(IXa-a)中,R6a和R7a分别表示氢原子或取代基;式(IXa-b)中,R6b和R7b分别表示氢原子或取代基;式(IXa-c)中,R6c和R7c分别表示氢原子或取代基;式(IXa-d)中,R11和R12分别表示烷基、芳基、氰基或COOR13,其中R13表示烷基基团、芳基基团或杂环基团;或者R11和R12可彼此连接形成含有氮原子的环。
[14][1]-[13]中的任一项的方法,其中所述流体包含由式(II)表示的三嗪化合物。
其中,式(II)中,X1表示-NR4-、-O-或-S-;X2表示-NR5-、-O-或-S-;X3表示-NR6-、-O-或-S-;R1、R2和R3分别表示烷基基团、烯基基团、芳基基团或杂环基团;并且R4、R5和R6分别表示氢原子、烷基基团、烯基 基团、芳基基团或杂环基团。
[15]按照[1]-[14]项中的任一项的方法制备的纤维素酰化物膜,其在550nm波长下的面内延迟Re(550)为5至50nm,并且在550nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(550)为90至150nm。
[16]按照[1]-[14]中的任一项的方法制备的纤维素酰化物膜,其在550nm波长下的面内延迟Re(550)为5至20nm,并且在550nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(550)为90至150nm。
[17][15]或[16]项的纤维素酰化物膜,其具有纵方向,其中纤维素酰化物分子沿着所述纵方向取向。
[18][15]-[17]中的任一项的纤维素酰化物膜,其在550nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(550)和在450nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(450)满足以下条件(1):
0.90<Rth(450)/Rth(550)≤1.5(1)。
[19]偏振片,其包含起偏器和[15]-[18]项中的任一项的纤维素酰化物膜。
[20][19]项的偏振片,其中所述起偏器的吸收轴垂直于所述纤维素酰化物膜的慢轴。
[21]液晶显示装置,其包含[15]-[18]项中的任一项的纤维素酰化物膜和/或[19]或[20]项的偏振片。
[22][21]项的液晶显示装置,其采用扭曲取向或垂直取向模式。
[23]光学补偿膜,其包含[15]-[18]项中的任一项的纤维素酰化物膜、以及由包含可聚合的液晶化合物的组合物形成的光学各向异性层。
附图说明
图1是具有本发明的纤维素酰化物膜的扭曲取向模式的液晶显示装置的一个实施例的横截面示意图。
图2是具有本发明的纤维素酰化物膜的垂直取向-模式的液晶显示装置的一个实施例的横截面示意图。
附图中的标号和符号具有以下意义。
10,10’ 液晶单元
12a,12b 光学各向异性层
14a,14a’,14b,14b’ 偏振片的内保护膜
16a,16b 光学补偿膜
18a,18b 线形偏振膜
20a,20b 偏振片的外保护膜
22a,22b 椭圆形偏振片
发明详述
以下详述本发明的制备纤维素酰化物膜的方法和按照所述方法制备的纤维素酰化物膜。尽管以下描述是基于具体的实施方案,但是本发明的范围不限于下述具体的实施方案。在本说明书中,以短语″某数至另一数″表达的数值范围意指在表示此范围的下限值的前一数和表示其上限值的后一数之间的范围。
在本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)分别是在波长λ下的面内延迟(nm)和沿厚度方向的延迟(nm)。并且若无特别限定,“Re”和“Rth”分别表示Re(550)和Rth(550)。
1.制备纤维素酰化物膜的方法
本发明的方法的一个实施方案包括:
通过将流体流延在支撑体上形成所述流体的料片的形成步骤,所述流体包含纤维素酰化物、含有芳香族基团的低聚物和溶剂,
拉伸所述料片的拉伸步骤,所述料片的残留溶剂含量C1为20质量%至300质量%,由此使所述含有芳香族基团的低聚物的分子沿所述拉伸方向取向,和
在40至200℃的膜表面温度下将残留溶剂含量C2(C1<C2)为10质量%至120质量%的被拉伸的料片进行热处理的热处理步骤,由此提高所述含有芳香族基团的低聚物的分子的取向度并使所述纤维素酰化物分子沿所述拉伸方向取向。
根据本发明的方法,在所述拉伸步骤中,使所述含有芳香族基团的低聚物的分子沿所述拉伸方向取向;并且在所述热处理步骤中,使所述纤维素酰化物分子沿所述拉伸方向取向,并且提高所述含有芳香族基团的低聚 物的分子的取向度,同时阻止所述纤维素酰化物的结晶。虽然按照通过促进纤维素酰化物结晶或者通过在线拉伸处理促进延迟提高剂的取向来控制延迟的先前方法难以制备具有高Re和高Rth的膜,但是根据本发明的方法可以稳定地制备此类膜。
纤维素酰化物的结晶需要在特定高温下长时间加热。因此,就能量消耗或添加剂挥发而言,促进纤维素酰化物结晶的先前方法是低效的。按照本发明的方法,不需要使纤维素酰化物结晶,并且为了提高在所述拉伸步骤中已取向的所述低聚物的分子的取向度并同时抑制结晶而进行热处理。因此,所述热处理可以在比促进结晶的先前方法的温度低的温度下进行。就能量消耗而言,本发明效率高,并且没有添加剂挥发的缺陷。
详述本发明的方法所包括的各步骤。
流延步骤:
根据本发明,制备流体(以下有时称为“浓液”),其包含纤维素酰化物、含有芳香族基团的低聚物和溶剂,并将流体流延在支撑体上形成料片。根据本发明的方法,制备纤维素酰化物膜,其包含作为主要成分的纤维素酰化物和作为添加剂的含有芳香族基团的低聚物。下文详述可用于本发明的纤维素酰化物和含有芳香族基团的低聚物。在本说明书中,术语“料片”是指包含一定量的任何溶剂的纤维素酰化物膜,其在所述流延步骤后直至完全除去其中的溶剂而得。
在所述流延步骤中,例如,将从流延模的缝挤出的浓液流延在支撑体上。所述支撑体可具有带形或鼓形。可以将所述浓液流延在沿着流延方向移动的支撑体的表面上。在所述流延步骤中,向所述浓液施加沿着所述流延方向的力,因此,所述浓液中的纤维素酰化物分子和含有芳香族基团的低聚物倾向于以一定角度沿着所述流延方向取向。在流延过程中向所述分子施加的力的程度可以利用由以带状物或鼓状物转动速度(支撑体速度)和料片的进料速度(料片形成速度)定义的以下方程算出的作为指标的值(称为“PIT-拉伸”(单位:%))得知。
PIT-拉伸=料片形成速度/支撑体速度
根据本发明的方法,在所述拉伸步骤中,所述低聚物沿所述拉伸方向取向。因此,在所述流延方向(本说明书中有时称为“纵向”或“MD”)不同于 所述拉伸方向的实施方案中,或者,例如,在所述流延方向垂直于所述拉伸方向的实施方案中,优选地,所述流延步骤在使施加于所述材料的力降低的条件下进行。更具体地,所述PIT-拉伸优选地为约101%至约110%,或者更优选约101%至约105%。另一方面,在所述流延方向与所述拉伸方向相同的实施方案中,所述PIT-拉伸没有限制。
其上流延所述浓液的支撑体优选地为金属支撑体如金属带状物和金属鼓状物。根据本发明,可通过使用鼓状物作为支撑体高生产率地制备具有优选的光学性质的膜。
在所述流延步骤中,可将所述浓液以单层的形式流延在所述支撑体上,或者,若期望,可将一种或多种所述浓液以多层的形式流延在所述支撑体上。在后一实施方案中,可将上述浓液和一种或多种其它浓液从沿所述支撑体的移动方向以某距离彼此分隔的多条流延缝挤出,并以多层的形式流延在所述支撑体上。所述流延可按照JP-A No.61-158414、1-122419或11-198285中所述的方法进行。可将上述浓液及一种或多种其它浓液从多条流延缝挤出,并以多层的形式流延在所述支撑体上。所述流延可按照JPB No.syo 60-27562、JPANos.syo 61-94724、syo 61-947245、syo 61-104813、syo 61-158413或hei 6-134933中所述的方法进行。此外,优选其中高粘度聚合物溶液流被包入较低粘度的聚合物溶液中并且所述高粘度和低粘度聚合物溶液被同时挤出的实施方案。此方法在JPA No.syo 56-162617中有述。另一个优选的实施方案涉及用于外层的溶液比用于内层的溶液含有更大量的不良溶剂醇组分,正如JP-A 61-94724和61-94725中所述。可采用使用两条流延缝的实施方案,其中将通过第一流延口在金属支撑体上形成的膜剥离,然后通过第二流延口在所述膜的先前与所述金属支撑体接触的一侧上进行流延。此方法在例如JP-A 44-20235中有述。
在将所述浓液以多层的形式流延在所述支撑体上的实施方案中,为了使各层显示其功能,可根据所述各层的功能选择各浓液。可将形成功能层如粘合层、染料层、防静电层、防光晕层、UV吸收层和偏振层的浓液同时流延。
在通过流延缝流延多种浓液的实施方案中,可同时将高粘度溶液挤出在所述支撑体上,这不仅可制备平面性改进的优异的平面膜,而且通过使 用高浓度的浓液降低干燥负荷,由此提高生产速度。
在采用共流延的实施方案中,所述内层和外层的厚度没有限制。所述外层的厚度相对于所述料片的总厚度优选地为1%至50%,或者更优选2%至30%。对于按照共流延方法制备的任何具有三层或者更多层的料片,所述外层的厚度定义为毗邻支撑体的层与毗邻空气的层的总厚度。在采用共流延的实施方案中,可以将其中添加剂(如预定的增塑剂、任何UV吸收剂和任何消光剂)的量彼此不同的浓液共流延形成多层的纤维素酰化物膜。例如,可以制备具有表层/中心层/表层结构的纤维素酰化物膜。例如,较大量的消光剂可包含在表层中,或者它可仅包含在表层中。可在中心层中比在表层中包含更大量的增塑剂和UV吸收剂,并且它们可仅包含在中心层中。在中心层和表层中,UV吸收剂的种类可不同。例如,表层可添加低挥发性的增塑剂和/或UV吸收剂,而中心层可添加增塑性优异的增塑剂或UV吸收性优异的UV吸收剂。另外,优选的实施方案是脱模剂仅添加入金属基板侧的表层。在冷却鼓状物的步骤中,为了冷却所述金属支撑体由此使溶液凝胶化,与中心层相比,还可向表层添加较大量的不良溶剂醇。表层和中心层可具有不同的Tg值,其中中心层的Tg优选地低于表层的Tg。另外,在流延过程中,在表层和中心层之间,含有纤维素酰化物的溶液的粘度可不同,其中表层的粘度优选地小于中心层的粘度,但是中心层的粘度可小于表层的粘度。
拉伸步骤:
接着,拉伸所述料片由此至少使所述含有芳香族基团的低聚物的分子沿着所述拉伸方向取向。在所述拉伸步骤中,所述料片的残留溶剂含量C1优选为20质量%至300质量%。可按照下式计算料片的残留溶剂含量。可以相同的方式计算下述热处理步骤中的残留溶剂含量。
残留溶剂含量(质量%)={(M-N)/N}×100
[在此式中,M表示恰在插入拉伸区域前料片的质量;N表示将恰在插入拉伸区域前的料片在120℃干燥2小时的质量]。
通过拉伸含有上述范围内的残留溶剂含量C1和含有大量溶剂的料片,在一些水平上使作为添加剂包含在所述料片内的低聚物取向以至所述分子 的长轴与所述拉伸方向一致。若残留溶剂含量C1大于300质量%,所述低聚物的分子倾向于不取向,或者若残留溶剂含量C1小于20质量%,由于料片的硬度难以拉伸料片。残留溶剂含量C1优选为20质量%至250质量%,或者更优选20质量%至150质量%。
在下述热处理中,增大所述低聚物的分子的取向度,因此,为了使所述低聚物的分子在一些水平上取向,可确定所述拉伸步骤中的拉伸比。在沿着垂直于所述流延方向的方向拉伸所述料片的实施方案中,拉伸比优选1%至50%,或者更优选1%至20%。在沿着所述流延方向拉伸所述料片的实施方案中,拉伸比优选为1%至300%,或者更优选1%至200%。
本申请所指的″拉伸比(%)″意指按照下式所得的拉伸比。但是,计算方法不限于直接测量长度的方法,可以使用其它方法,只要所得的数据大约等于按照下式所得的那些。
拉伸比n(%)=100×{(拉伸后的长度)-(拉伸前的长度)}/(拉伸前的长度)。
在所述拉伸步骤中,温度没有限制。所述拉伸步骤优选地在能够促使所述低聚物的分子沿着所述拉伸方向取向的条件下进行。通常,所述拉伸步骤优选地在-30至80℃,或者更优选25至80℃的膜表面温度下进行。
根据本发明的方法,所述纤维素酰化物分子和所述低聚物的分子的取向方向(或膜的慢轴)取决于所述拉伸步骤中的拉伸方向。在连续制备长纤维素酰化物膜的实施方案中,所述流延方向是纵向。若沿着垂直于所述流延方向的方向(垂直于所述流延方向的方向有时称为“TD”)进行拉伸,则使所述纤维素酰化物分子和所述低聚物的分子沿着垂直于纵向的方向取向,因此,可以制备具有垂直于长轴的慢轴的长膜。若沿着所述流延方向进行拉伸,则使所述纤维素酰化物分子和所述低聚物的分子沿着纵向(long direction)取向,因此,可以制备具有沿着长轴的慢轴的长膜。
所述TD拉伸可以按照用钉状物(pin)固定所述料片的两边并在宽方向上拉伸的方式进行。所述MD拉伸可以按照PIT-拉伸进行。所述拉伸处理可按一步或两步进行。
若长膜与长偏振膜(通常具有透射轴)组合制备偏振片,则优选使用具有沿着垂直于长轴的方向的慢轴的膜。因此,在制备要按照卷筒(roll-to-roll) 方式与偏振膜复合的长纤维素酰化物的实施方案中,优选沿着垂直于所述流延方向的方向拉伸。但是,在制备要按照其它方式如分批的方式与偏振膜复合的长纤维素酰化物的实施方案中,此复合过程可通过利用沿任何方向拉伸的任何长膜在轴间的优选关系下进行。
热处理步骤:
接着,对被拉伸的料片进行热处理。通过所述热处理增大所述低聚物的分子的取向度。所述热处理可在任何条件下进行,只要增大所述取向度。在所述热处理过程中,影响所述低聚物的分子的取向的主要因素是在热处理时料片的膜表面温度和热处理时料片的残留溶剂含量。为了稳定地提高所述低聚物的分子的取向度而进行的热处理的条件的一个实例是,残留溶剂含量C2是10质量%至120质量%并且膜表面温度是40至200℃。根据热处理时的残留溶剂含量C2小于拉伸步骤时的残留溶剂含量C1,或者根据满足C2≤C1的关系,残留溶剂含量C2优选地是10质量%至120质量%。若残留溶剂含量C2大于120质量%或小于10质量%,所述低聚物的分子的取向度几乎不增大,这可能达不到期望的延迟。残留溶剂含量C2优选地是20质量%至80质量%,或者更优选20质量%至60质量%。
优选地,进行所述热处理同时抑制所述纤维素酰化物的结晶。因此,优选地,所述热处理在比用于促进所述纤维素酰化物结晶的热处理的温度低的温度下进行;更具体地,所述热处理优选地在料片的40至100℃,或者更优选地60至100℃的膜表面温度下进行。
为了抑制所述纤维素酰化物结晶,所述热处理时的膜表面温度优选地低于在被热处理前的料片开始结晶的温度。
可如下进行所述热处理:使料片通过保持在供给料片时的预定温度的区域;向此料片施加预定温度的热风;用热射线辐射此料片;或者使此料片与具有预定温度的辊接触。
根据本发明,可在所述热处理步骤后没有任何拉伸步骤的情况下,制备具有上述光学性质的纤维素酰化物膜,因此,可通过使用鼓状物作为流延支撑体用几步短时间内连续制备长膜。根据本发明,还可以在线的方式制备所述膜,这可显著地改进生产率。
根据一个实施例,可以在线的方式制备具有高Re和高Rth的纤维素酰化物膜,其中PIT-拉伸是101%至200%,并且支撑体速度是50至200m/分钟,除了所述低聚物之外,未添加任何影响光学性质的添加剂。
在所述热处理后,可对所述纤维素酰化物膜进行至少一种处理如拉伸处理,其它热处理和表面处理,只要不降低本发明的效果。
接着,详述用于所述流延步骤中的浓液的制备。
用于所述流延步骤中的浓液包含纤维素酰化物、含有芳香族基团的低聚物和溶剂。所述纤维素和所述低聚物优选地溶于溶剂。所述纤维素酰化物在所述浓液中的浓度优选地为5质量%至40质量%,更优选10质量%至30质量%,或甚至更优选15质量%至30质量%。可在将所述纤维素酰化物溶于所述溶剂中时,将所述纤维素酰化物的浓度调至优选的范围。可预先制备低浓度(例如4质量%至14质量%)的溶液,然后,可通过蒸发溶剂浓缩溶液。或者可在制备高浓度的溶液的情况下,然后,可稀释此溶液。所述低聚物的浓度优选0.5质量%至4质量%,或者更优选1质量%至3质量%。
接着,详述可用于本发明的各组分。
溶剂:
为了制备用于流延步骤的浓液,可以使用一种或多种溶剂。用于制备所述浓液的主要溶剂优选地选自纤维素酰化物的良有机溶剂。就降低干燥过程中的负荷而言,此类有机溶剂优选地具有等于或低于80℃的沸点。所述溶剂的沸点优选10至80℃,或20至60℃。在一些情况中,所述主要溶剂可选自沸点为30至45℃的有机溶剂。在本发明中,优选使用溶剂系统,其包含低挥发度且能够被逐渐浓缩并且沸点不低于95℃的溶剂,和卤代烃,其含量占所述总溶剂系统的1质量%至15质量%,优选1质量%至10质量%,更优选1.5质量%至8质量%。所述沸点不低于95℃的溶剂优选地为纤维素酰化物的不良溶剂。所述沸点不低于95℃的溶剂的具体实例包括以下作为″要与所述主要溶剂混合的有机溶剂″的具体实例提及的沸点不低于95℃的那些溶剂。首先,优选的是丁醇、戊醇和1,4-二氧杂环己烷。更优选地,用于所述浓液的溶剂包含醇。在所述″沸点不低于95℃的溶剂″是醇如丁醇的情况中,其含量可算作本申请所指的醇含量。
所述主要溶剂的实例包括可具有支链化的结构或环形结构的卤代烃、酯、酮、醚、醇和烃。所述主要溶剂可含有酯、酮、醚和醇中任何官能团(即--O--、--CO--、--COO--、--OH)中的两种或更多种的官能团。此外,这些酯、酮、醚和醇的烃部分中的氢原子可被卤素原子(特别是氟原子)取代。关于按照本发明的制备所述纤维素酰化物膜的方法要用于其制备的所述聚合物溶液的主要溶剂,当所述溶液的溶剂是单一溶剂时,则其是所述主要溶剂,但当所述溶剂是不同溶剂的混合溶剂时,则所述主要溶剂是所有组成溶剂中具有最高质量分数的溶剂。所述主要溶剂优选卤代烃。
所述酯的实例包括甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯和乙酸乙酯。
所述酮的实例包括丙酮和丁酮。
所述醚的实例包括二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙基醚、二甲氧基甲烷、1,3-二氧杂环戊烷、4-甲基二氧杂环戊烷、四氢呋喃、甲基四氢呋喃和1,4-二氧杂环己烷。
所述醇的实例包括甲醇、乙醇和2-丙醇。
所述烃的实例包括正戊烷、环己烷、正己烷、苯和甲苯。
可与所述主要溶剂组合的有机溶剂包括可具有支链化结构或环结构的卤代烃、酯、酮、醚、醇和烃。所述有机溶剂可含有酯、酮、醚和醇的任何官能团中(即--O--、--CO--、--COO--、--OH)的两种或更多种的官能团。此外,这些酯、酮、醚和醇的烃部分中的氢原子可被卤素原子(特别是氟原子)取代。
要与所述主要溶剂一起使用的有机溶剂的优选实例包括作为所述主要溶剂的优选实例列举的那些。此外,要与所述主要溶剂一起使用的有机溶剂的优选实例还包括下述的那些。
所述酯的实例包括甲酸丙酯、甲酸戊酯和乙酸戊酯。
所述酮的实例包括二乙基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮和甲基环己酮。
所述醚的实例包括二甲氧基乙烷、苯甲醚和苯乙醚。
所述醇的实例包括1-丙醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-四氟-1-丙醇。优选C1-4醇;更优选甲醇、乙醇和丁醇;特别优选甲醇和丁醇。
所述烃的实例包括二甲苯。
所述含有两种或多种不同类型的官能团的有机溶剂包括,例如,2-乙氧基乙基乙酸酯、2-甲氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、乙酰乙酸甲酯。
所述浓液中所含的纤维素酰化物具有成氢键官能团如羟基基团、酯、酮等,因此,就降低所述膜从所述流延支撑体剥离的负荷而言,所述溶剂优选地包含占整个所述溶剂5质量%至30质量%,更优选7质量%至25质量%,甚至更优选10质量%至20质量%的量的醇。
控制所述醇含量可便于控制按照本发明的制备方法制得的纤维素酰化物膜的Re和Rth表现。
在所述方法中,将少量的水加入所述浓液对于控制所述溶液粘度、提高干燥中的湿膜强度、以及提高在鼓状物上流延时的浓液浓度也有效;例如,可向所述溶液加入的水量是整个所述浓液的0.1质量%至5质量%,更优选0.1质量%至3质量%,甚至更优选0.2质量%至2质量%。
可用于制备所述浓液的所述有机溶剂的组合的优选实例包括但不限于JP-A-2009-262551中所述的(1)-(31)的组合。所述比例的数值数据是指质量份。
若需要,任何无卤素的有机溶剂可用作主要溶剂,无卤素的有机溶剂是主要溶剂的情况的细节在(Hatsumei Kyokai于2001年3月15日公布的2001-1745)Hatsumei Kyokai Disclosure Bulletin中有述,并且本申请可适当地援引它们。
纤维素酰化物:
根据本发明,纤维素酰化物用作主要成分。在此,当一种纤维素酰化物用作所述纤维素酰化物膜的材料时,术语″作为主要成分包含″是指所述纤维素酰化物,当多种纤维素酰化物用作所述膜的材料时,该术语是指所含比例最高的纤维素酰化物。一种或多种纤维素酰化物可用于本发明中。可使用含有一种酰基取代如乙酰基的纤维素酰化物,或者可使用含有两种或多种酰基取代的纤维素酰化物。
纤维素酯是纤维素和酸的酯。所述酯中的酸优选地选自有机酸,更优选地选自羧酸,甚至更优选地选自C2-22脂肪酸,或者甚至更优选C2-4低 级脂肪酸。
纤维素酰化物是纤维素和羧酸的酯。在所述纤维素酰化物中,位于构成纤维素的葡萄糖单元的2-、3-和6-位的羟基基团的所有或部分的氢原子被酰基基团取代。所述酰基基团的实例是乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、新戊酰基、庚酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二烷酰基、十三烷酰基、十四烷酰基、十六烷酰基、十八烷酰基、环己烷甲酰基、油酰基、苯甲酰基、萘甲酰基和肉桂酰基。所述酰基基团优选乙酰基、丙酰基、丁酰基、十二烷酰基、十八烷酰基、新戊酰基、油酰基、苯甲酰基、萘甲酰基、肉桂酰基,最优选乙酰基、丙酰基、丁酰基。所述纤维素酯可以是纤维素与不同羧酸的酯。
所述纤维素酯可以是纤维素与多种不同酸的任何酯。所述纤维素酰化物可以被不同的酰基基团取代。
对于按照本发明的制备方法制得的纤维素酰化物膜,通过调节SA和SB可控制Re的表现性和延迟的湿度依赖性。分别地,SA表示乙酰基基团(含有2个碳原子,是纤维素酰化物的纤维素的羟基基团的取代基)的取代度;SB表示含有3或者更多个碳原子的酰基基团(是纤维素的羟基基团的取代基)的取代度。所述延迟的湿度依赖性是随着湿度而变的可逆的延迟。
根据所述膜(按照本发明的制备方法制得的纤维素酰化物膜)的需要的光学性质,适当地调整SA+SB。优选2.70≤SA+SB≤3.00,更优选2.80≤SA+SB≤2.97,或者甚至更优选2.83≤SA+SB≤2.89。
通过控制SB,可控制按照本发明的制备方法制得的纤维素酰化物膜的延迟的湿度依赖性。通过增大SB,可降低所述膜的延迟的湿度依赖性,并可降低所述膜的熔点。考虑到所述膜的延迟的湿度依赖性与降低其熔点之间的平衡,SB的范围优选0<SB≤3.0,更优选0<SB≤1.0,甚至更优选SB=0。在纤维素的所有羟基基团被取代的情况中,上述取代度是3。
按照任何已知的方法可以制备纤维素酰化物。
关于合成纤维素酰化物的方法,其基本原理在Nobuhiko Migita等人的Wood Chemistry的第180-190页(Kyoritsu Publishing,1968)中有述。合成纤维素酰化物的一个典型方法是利用羧酸酐-羧酸-硫酸催化剂的液相酰基化法。具体地,用适量的羧酸如乙酸预处理纤维素的原料如如棉绒或木浆, 然后将其加入预先冷却的用于酯化的酰基化混合物以合成完全的纤维素酰化物(其中在2-、3-和6-位的酰基基团的总取代度接近3.00)。所述酰基化混合物通常包含用作溶剂的羧酸、用作酯化剂的羧酸酐和用作催化剂的硫酸。通常用于此步骤的羧酸酐的量相对于与所述羧酸酐反应的纤维素中的和此系统中存在的水的总量在化学计量上过量。
接着,在酰基化后,仍留在此系统中的过量的羧酸酐被水解,为此将水或含水的乙酸加入此系统中。然后,为了部分地中和酯化催化剂,可向其加入含有中和剂(例如,钙、镁、铁、铝或锌的碳酸盐、乙酸盐、氢氧化物或氧化物)的水溶液。然后,通过在少量酰基化催化剂(通常为剩余在系统内的硫酸)存在下使所得的完全的纤维素酰化物保持在20至90℃进行皂化和熟化,由此将其转化成具有期望的酰基基团取代度和期望的聚合度的纤维素酰化物。当获得期望的纤维素酰化物时,用上述中和剂完全地中和系统中仍然剩余的催化剂;或者不中和其中的催化剂,而将此聚合物溶液加入水或稀释的乙酸(或者将水或稀释的乙酸加入此聚合物溶液)中由此分离纤维素酰化物,其后,洗涤和稳定化以得到预期的产物纤维素酰化物。
优选地,所述纤维素酰化物的聚合度,其粘均聚合度是150-500,更优选200-400,甚至更优选220至350。粘均聚合度可按照Uda等人所述的极限粘度法(Kazuo Uda,Hideo Saito;Journal of the Fiber Society of Japan,卷18,No.1,pp.105-120,1962)测定。测定粘均聚合度的方法也在JP-A-9-95538中有述。
低分子组分的量小的纤维素酰化物可具有高平均分子量(聚合度),但其粘度可低于一般纤维素酰化物的粘度。低分子组分的量小的此类纤维素酰化物可通过从常规方法合成的纤维素酰化物中除去低分子组分而得。可通过用适当的有机溶剂洗涤纤维素酰化物除去低分子组分。低分子组分的量小的纤维素酰化物可通过合成获得。在合成低分子组分的量小的纤维素酰化物的情况中,期望将酰基化时的硫酸催化剂的量控制为0.5质量份至25质量份(相对于100质量份的纤维素)。当将所述硫酸催化剂的量控制在此范围内时,则可合成具有优选分子量分布(均一分子量分布)的纤维素酰化物。通过凝胶渗透色谱法(GPC)等可测定纤维素酰化物的聚合度和分子量分布。
用于纤维素酯的原料棉花和用于其合成的方法还在Hatsumei Kyokai Disclosure Bulletin(No.2001-1745,2001年3月15日发表,Hatsumei Kyokai),pp.7-12中有述。
在制备所述纤维素酰化物膜中用作原料的纤维素酰化物可以是粉状或颗粒状、或者还可是微粒状。用作所述原料的纤维素酰化物的水含量优选地等于或小于1.0质量%,更优选地等于或小于0.7质量%,最优选地等于或小于0.5质量%。根据具体情况而定,所述水含量优选地等于或小于0.2质量%。在所述纤维素酰化物的水含量不在优选的范围内的情况中,期望用干燥空气或通过加热干燥所述纤维素酰化物,然后用于本发明。
含有芳香族基团的低聚物:
根据本发明,含有一个或多个芳香族基团的低聚物用作增塑剂。所述增塑剂可具有归于加速溶剂的挥发速度并降低残余溶剂的含量的作用。就增塑性而言,所述低聚物的数均分子量优选500-2000,或者更优选500-1500。就所述低聚物的挤出性或者就所述料片的操作性质而言,所述低聚物的量,相对于100质量份的所述纤维素酰化物,优选地等于或小于20质量份,或者更优选地等于或小于15质量份。就所述料片的干燥速度而言,所述低聚物的量,相对于100质量份的所述纤维素酰化物,还优选地等于或大于3质量份,或者更优选地等于或小于5质量份。
可使用含有一个芳香族基团的低聚物或含有两个或多个芳香族基团的低聚物。
所述含有芳香族基团的低聚物在环境温度和湿度(通常在室温或25℃和60%的相对湿度)下可为液体或固体。更优选颜色较浅的低聚物,特别优选无色的低聚物。优选热稳定性更好的低聚物,并且分解温度(开始分解的温度)优选地等于或高于150℃,更优选地等于或高于200℃,或者甚至更优选地等于或高于250℃。
可用于本发明的含有芳香族基团的低聚物的一个特征在于含有芳香族基团。由于在重复单元中有规则地含有所述芳香族基团,在所述热处理过程中,所述低聚物的分子的取向度有效地增大。所述含有芳香族基团的低聚物优选地选自含有至少一个二元羧酸残基和至少一个二醇残基的缩聚酯。所述芳香族基团可包含在所述羧酸残基中或者所述二醇残基中。所述 含有芳香族基团的低聚物优选地选自所述二元羧酸残基中含有芳香族残基的缩聚酯。更具体地,所述含有芳香族基团的低聚物优选地选自含有至少一个芳香族二元羧酸残基和至少一个脂肪族二醇残基的缩聚酯。
接着,详述在本发明中可用作含有芳香族基团的低聚物的缩聚酯。
缩聚酯:
根据本发明,通过将至少一种芳香族二元羧酸和至少一种脂肪族二醇反应制得的缩聚酯优选地用作所述含有芳香族基团的低聚物。对于此产物的两端,可不进行处理,或者可进行与一元羧酸或一元醇反应的任何封端处理。就储藏稳定性而言,为了避免其中所含的游离羧酸,可有效地进行此封端处理。
用于制备所述缩聚酯的二元羧酸优选地选自芳香族二元羧酸,或者更优选地选自C8-12芳香族羧酸。
用于制备所述缩聚酯的二醇优选地选自脂肪族二醇,或者更优选地选自C2-12脂肪族二醇。所述脂肪族二醇的实例包括脂环族二醇。
所述C8-12芳香族羧酸的实例包括邻苯二甲酸、对苯二甲酸、1,5-萘二甲酸和1,4-萘二甲酸。在这些中,就提高Re的高效能而言,优选对苯二甲酸。可使用一种或两种或更多种C8-12芳香族羧酸。
所述缩聚酯可包含脂肪族二元羧酸的至少一个残基。所述脂肪族二元羧酸残基的实例包括C4-12脂肪族二元羧酸残基。所述C4-12脂肪族二元羧酸的实例包括琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十四烷二酸和1,4-环己烷二甲酸。
所述C2-12脂肪族二醇的实例包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊基二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基戊烷)、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(3,3-羟甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十八烷二醇;并且可使用选自这些的一种或多种。
优选地,为了使所述缩聚酯的两端不是羧酸,用一元醇残基或一元羧 酸残基保护所述缩聚酯。在此情况中,可优选使用JP-A 2009-262551中所述的一元醇残基。
在用一元羧酸残基封端时,用作所述一元羧酸残基的一元羧酸优选为含有1至30个碳原子的取代的或未取代的一元羧酸。它可以是脂肪族一元羧酸或芳香族一元羧酸。描述优选的脂肪族一元羧酸。它们包括乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己酸、癸酸、十二烷酸、硬脂酸、油酸。优选的芳香族一元羧酸在JP-A 2009-262551中有述。这些中的一种或多种可单独地或组合地使用。
所述缩聚酯的具体实例和合成所述缩聚酯的方法及其商业产品在例如JP-A 2009-262551中有述。
可用于本发明的缩聚酯的实例包括但不限于下述的那些。
PP-1:乙二醇/对苯二甲酸(摩尔比:1/1)的缩合产物(数均分子量:1000)
PP-2:1,2-丙二醇/对苯二甲酸(摩尔比:1/1)的缩合产物(数均分子量:1000)
PP-3:乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸(摩尔比:0.5/0.5/1)的缩合产物(数均分子量:1000)
PP-4:乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸/琥珀酸(摩尔比:0.5/0.5/0.7/0.3)的缩合产物(数均分子量:1000)
PP-5:乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸/琥珀酸(摩尔比:0.5/0.5/0.55/0.45)的缩合产物(数均分子量:1000)
PP-6:乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸/琥珀酸(摩尔比:0.5/0.5/0.7/0.3)的缩合产物(数均分子量:1000)
PP-7:1,3-丙二醇/1,5-萘二甲酸(摩尔比:1/1)的缩合产物(数均分子量:1500)
PP-8:2-甲基-1,3-丙二醇/间苯二甲酸(摩尔比:1/1)的缩合产物(数均分子量:1200)
PP-9:两端被苄基酯封端的1,3-丙二醇/对苯二甲酸(摩尔比:1/1)的缩合产物(数均分子量:1500)
PP-10:两端被丙基酯封端的1,3-丙二醇/1,5-萘二甲酸(摩尔比:1/1)缩合产物(数均分子量:1500)
PP-11:两端被丁基酯封端的2-甲基-1,3-丙二醇/间苯二甲酸(摩尔比:1/1)缩合产物(数均分子量:1200)
延迟波长色散控制剂:
用于本发明的浓液可包含至少一种延迟波长色散的控制剂。
所述延迟波长色散的控制剂可选自在波长250至400nm,优选300至400nm,或者更优选360至400nm具有吸收峰的化合物。通过将具有此种性质的化合物加入所述浓液中,可制备具有期望的延迟波长色散特征的膜。所述延迟波长色散的控制剂可选自在250至400nm范围之外的波长下还具有另一个吸收峰的化合物。
所述延迟波长色散的控制剂优选地选自在制备膜的方法的所有步骤中不被蒸发的化合物。所述延迟波长色散的控制剂可单独地或组合地使用。可根据所述膜的期望的光学性质改变所述延迟波长色散的控制剂的量。通常,所述延迟波长色散的控制剂的量优选为0.2质量%至20质量%,更优选0.2质量%至10质量%,或者甚至更优选0.5质量%至5质量%。所述延迟波长色散的控制剂可在所述流延步骤之前加入所述浓液中。
可用于本发明的延迟波长色散的控制剂优选地选自由式(I)-(VIII)表示的化合物。在那些中,更优选由式(I)表示的化合物。
式(I)中的R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17,式(II)中的R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28和R29,式(III)中的R41、R42、R43、R44、R45、R46和R47;式(IV)中的R51、R52、R53、R54、R55、R56和R57,式(V)中的R61、R62、R63、R64、R65、R66、R67和R68,式(VI)中的R71、R72、R73、R74、R75和R76,式(VII)中的R81、R82、R83、R84和R85,以及式(VIII)中的R86、R87和R88分别表示氢原子或取代基。
在式(I)-(VIII)中,优选地组合所述取代基以至所述化合物具有沿着纸面内的水平方向(右和左方向)的分子长轴。
所述取代基的优选实例包括:
卤素原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、烷基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的烷基基团,例如,甲基基团、乙基基团、正丙基基团、异丙基基团、叔丁基基团、正辛基基团、2-乙基己基基团)、环烷基基团(优选含有3至30个碳原子,更优选3至10个碳原子的取代的或未取代的环烷基基团,例如,环己基基团、环戊基基团、4-正十二烷基环己基基团)、双环烷基基团(优选含有5至30个碳原子,更优选5至10个碳原子的取代的或未取代的双环烷基基团,也即由优选地含有5至30个碳原子,更优选5至10个碳原子的双环烷通过从其除去一个氢原子而得的一价基团,例如,双环[1.2.2]庚烷-2-基基团、双环[2.2.2]辛烷-3-基基团)、烯基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的烯基基团,例如,乙烯基基团、烯丙基基团)、环烯基基团(优选含有3至30个碳原子,更优选3至10个碳原子的取代的或未取代的环烯基基团,也即,由优选含有3至30个碳原子,更优选3至10个碳原子的环烯通过从其除去一个氢原子而得的一价基团,例如,2-环戊烯-1-基基团、2-环己烯-1-基基团)、双环烯基基团(取代的或未取代的双环烯基基团,优选含有5至30个碳原子,更优选5至10个碳原子的取代的或未取代的双环烯基基团,也即,由含有一个双键的双环烯通过从其除去一个氢原子而得的一价基团,例如,双环[2.2.2]庚-2-烯-1-基基团、双环[2.2.2]辛-2-烯-4-基基团)、炔基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的炔基基团,例如,乙炔基团、炔丙基基团)、芳基基团(优选含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代 的或未取代的芳基基团,例如,苯基基团、对甲苯基基团、萘基基团)、杂环基团(优选由5元或6元的取代的或未取代的芳香族或非芳香族的杂环化合物通过从其除去一个氢原子而得的一价基团,更优选含有3至30个碳原子,甚至更优选含有3至10个碳原子的5元或6元芳香族杂环基团,例如,2-呋喃基基团、2-噻吩基基团、2-嘧啶基基团、2-苯并噻唑基基团)、氰基、羟基基团、硝基基团、羧基基团、烷氧基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的烷氧基基团,例如,甲氧基基团、乙氧基基团、异丙氧基基团、叔丁氧基基团、正辛氧基基团、2-甲氧基乙氧基基团)、芳基氧基基团(优选含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基氧基基团,例如,苯氧基基团、2-甲基苯氧基基团、4-叔丁基苯氧基基团、3-硝基苯氧基基团、2-十四烷酰基氨基苯氧基基团)、甲硅烷氧基基团(优选含有3至20个碳原子,更优选3至10个碳原子的甲硅烷氧基基团,例如,三甲基甲硅烷氧基基团、叔丁基二甲基甲硅烷氧基基团)、杂环-氧基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的杂环-氧基基团,例如,1-苯基四唑-5-氧基基团、2-四氢吡喃基氧基基团)、酰氧基基团(优选甲酰氧基基团,含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的烷基羰基氧基基团,含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基羰基氧基基团,例如,乙酰氧基基团、新戊酰氧基基团、硬脂酰氧基基团、苯甲酰氧基基团、对甲氧基苯基羰基氧基基团)、氨基甲酰氧基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的氨基甲酰氧基基团,例如,N,N-二甲基氨基甲酰氧基基团、N,N-二乙基氨基甲酰氧基基团、吗啉基羰基氧基基团、N,N-二正辛基氨基羰基氧基基团、N-正辛基氨基甲酰氧基基团)、烷氧基羰基氧基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的烷氧基羰基氧基基团,例如,甲氧基羰基氧基基团、乙氧基羰基氧基基团、叔丁氧基羰基氧基基团、正辛基羰基氧基基团)、芳基氧基羰基氧基基团(优选含有7至30个碳原子,更优选7至10个碳原子的取代的或未取代的芳基氧基羰基氧基基团,例如,苯氧基羰基氧基基团、对甲氧基苯氧基羰基氧基基团、对-正十六烷基氧基苯氧基羰基氧基基团)、氨基基团(优选氨基基团,含有1 至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的烷基氨基基团,或者含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的苯胺基基团,例如,甲基氨基基团、二甲基氨基基团、苯胺基基团、N-甲基苯胺基基团、二苯基氨基基团)、酰基氨基基团(优选甲酰氨基基团,含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的烷基羰基氨基基团,或者含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基羰基氨基基团,例如,乙酰基氨基基团、新戊酰基氨基基团、月桂酰基氨基基团、苯甲酰基氨基基团)、氨基羰基氨基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的氨基羰基氨基基团,例如,氨基甲酰基氨基基团、N,N-二甲基氨基羰基氨基基团、N,N-二乙基氨基羰基氨基基团、吗啉基羰基氨基基团)、烷氧基羰基氨基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的烷氧基羰基氨基基团,例如,甲氧基羰基氨基基团、乙氧基羰基氨基基团、叔丁氧基羰基氨基基团、正十八烷氧基羰基氨基基团、N-甲基-甲氧基羰基氨基基团)、芳基氧基羰基氨基基团(优选含有7至30个碳原子,更优选7至10个碳原子的取代的或未取代的芳基氧基羰基氨基基团,例如,苯氧基羰基氨基基团、对氯苯氧基羰基氨基基团、间-正辛氧基苯氧基羰基氨基基团)、氨磺酰基氨基基团(优选含有0至30个碳原子,更优选0至10个碳原子的取代的或未取代的氨磺酰基氨基基团,例如,氨磺酰基氨基基团、N,N-二甲基氨基氨磺酰基氨基基团、N-正辛基氨基氨磺酰基氨基基团)、烷基磺酰基氨基和芳基磺酰基氨基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的烷基磺酰基氨基基团,或者含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基磺酰基氨基基团,例如,甲基磺酰基氨基基团、丁基磺酰基氨基基团、苯基磺酰基氨基基团、2,3,5-三氯苯基磺酰基氨基基团、对-甲基苯基磺酰基氨基基团)、巯基基团、烷硫基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的烷硫基基团,例如,甲硫基基团、乙硫基基团、正十六烷硫基基团)、芳基硫基基团(优选含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基硫基基团,例如,苯硫基基团、对氯苯硫基基团、间-甲氧基苯硫基基团)、杂环-硫基基团(优选含有2至30 个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的杂环-硫基基团,例如,2-苯并噻唑基硫基基团、1-苯基四唑-5-基硫基基团)、氨磺酰基基团(优选含有0至30个碳原子,更优选0至10个碳原子的取代的或未取代的氨磺酰基基团,例如,N-乙基氨磺酰基基团、N-(3-十二烷氧基丙基)氨磺酰基基团、N,N-二甲基氨磺酰基基团、N-乙酰基氨磺酰基基团、N-苯甲酰基氨磺酰基基团、N-(N′-苯基氨基甲酰基)氨磺酰基基团)、磺基基团、烷基亚磺酰基和芳基亚磺酰基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的烷基亚磺酰基基团,或者含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基亚磺酰基基团,例如,甲基亚磺酰基基团、乙基亚磺酰基基团、苯基磺酰基基团、对-甲基苯基亚磺酰基基团)、烷基磺酰基基团和芳基磺酰基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的烷基磺酰基基团,或者含有6至30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基磺酰基基团,例如,甲基磺酰基基团、乙基磺酰基基团、苯基磺酰基基团、对-甲基苯基磺酰基基团)、酰基基团(优选甲酰基基团,含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的烷基羰基基团,或者含有7至30个碳原子,更优选7至10个碳原子的取代的或未取代的芳基羰基基团,例如,乙酰基基团、新戊酰基基团、苯甲酰基基团)、芳基氧基羰基基团(,优选含有7至30个碳原子,更优选7至10个碳原子的取代的或未取代的芳基氧基羰基基团,例如,苯氧基羰基基团、邻-氯苯氧基羰基基团、间-硝基苯氧基羰基基团、对-叔丁基苯氧基羰基基团)、烷氧基羰基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的烷氧基羰基基团,例如,甲氧基羰基基团、乙氧基羰基基团、叔丁氧基羰基基团、正十八烷氧基羰基基团)、氨基甲酰基基团(优选含有1至30个碳原子,更优选1至10个碳原子的取代的或未取代的氨基甲酰基基团,例如,氨基甲酰基基团、N-甲基氨基甲酰基基团、N,N-二甲基氨基甲酰基基团、N,N-二-正辛基氨基甲酰基基团、N-(甲基磺酰基)氨基甲酰基基团)、芳基-和杂环-偶氮基团(优选含有6-30个碳原子,更优选6至10个碳原子的取代的或未取代的芳基偶氮基团,或者含有3至30个碳原子,更优选3至10个碳原子的取代的或未取代的杂环-偶氮基团,例如,苯基偶氮基团、对-氯苯基 偶氮基团、5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基团)、酰亚胺基团(优选N-琥珀酰亚胺基团、N-邻苯二甲酰亚胺基团)、膦基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的膦基基团,例如,二甲基膦基基团、二苯基膦基基团、甲基苯氧基膦基基团)、氧膦基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的氧膦基基团,例如,氧膦基基团、二辛氧基氧膦基基团、二乙氧基氧膦基基团)、氧膦基氧基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的氧膦基氧基基团,例如,二苯氧基氧膦基氧基基团、二辛氧基氧膦基氧基基团)、氧膦基氨基基团(优选含有2至30个碳原子,更优选2至10个碳原子的取代的或未取代的氧膦基氨基基团,例如,二甲氧基氧膦基氨基基团、二甲基氨基氧膦基氨基基团)、甲硅烷基基团(优选含有3至30个碳原子,更优选3至10个碳原子的取代的或未取代的甲硅烷基基团,例如,三甲基甲硅烷基基团、叔丁基二甲基甲硅烷基基团、苯基二甲基甲硅烷基基团)。
以上取代基中,含有氢原子的那些可通过除去氢原子被任何上述取代基进一步取代。所述官能团的实例是烷基羰基氨基磺酰基基团、芳基羰基氨基磺酰基基团、烷基磺酰基氨基羰基基团、芳基磺酰基氨基羰基基团。具体地,它们包括甲基磺酰基氨基羰基基团、对-甲基苯基磺酰基氨基羰基基团、乙酰基氨基磺酰基基团、苯甲酰基氨基磺酰基基团。
在那些中,更优选卤素原子、烷基基团、芳基基团、烷氧基基团、氰基、羟基、羧基和芳基磺酰基基团;甚至更优选烷基基团、烷氧基基团、羟基、羧基和苯基磺酰基。
可以使用含有两种或更多种的彼此相同或不同的取代基的化合物。若可能,它们可彼此连接形成环(包括各式中所含的环的稠合环)。
所述延迟波长色散的控制剂的分子量优选为100至5000,更优选150-3000,或甚至更优选200至2000。
(部花青化合物)
可用于本发明的延迟波长色散的控制剂的实例包括由式(IX)表示的部花青化合物。在那些中,优选λmax满足370nm≤λmax≤400nm关系的部 花青化合物。
在式(IX)中,N表示氮原子;并且R1-R7分别表示氢原子或取代基。在式(IX)中,优选地组合所述取代基以至所述化合物具有沿着纸面内水平方向(右和左方向)的分子长轴。
由R1-R7表示的取代基的实例包括上文作为式(I)中由R11表示的取代基所列举的那些。
在式(IX)中,优选地,R1和R2分别表示取代的或未取代的烷基基团,或者可彼此连接形成含有氮原子的环;R6和R7分别表示具有0.2或更大的Hammettσp值的取代基,或者彼此连接形成环状活性亚甲基结构;并且R3、R4和R5是氢原子。
由R1或R2表示的烷基优选C1-20烷基(更优选C1-10烷基,或甚至更优选C1-5烷基)如甲基、乙基和丙基。所述烷基可以是直链或支链。所述烷基可含有至少一个取代基。所述取代基的实例包括卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基基团(例如苯基、萘基)、氰基、羧基基团、烷氧基羰基基团(例如甲氧基羰基)、芳基氧基羰基基团(例如苯氧基羰基)、取代的或未取代的氨基甲酰基基团(例如氨基甲酰基、N-苯基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基)、烷基羰基基团(例如乙酰基)、芳基羰基基团(例如苯甲酰基)、硝基基团、取代的或未取代的氨基基团(例如氨基、二甲基氨基、苯胺基)、酰基氨基基团(例如乙酰胺基、乙氧基羰基氨基)、磺酰胺基团(例如甲磺酰胺)、亚酰胺基团(例如琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺)、亚氨基团(例如亚苄基氨基)、羟基基团、烷氧基基团(例如甲氧基)、芳基氧基基团(例如苯氧基)、酰氧基基团(例如乙酰氧基)、烷基磺酰氧基基团(例如甲磺酰氧基)、芳基磺酰氧基基团(例如苯磺酰氧基)、磺基基团、取代的或未取代的氨磺酰基基团(例如氨磺酰基、N-苯基氨磺酰基)、烷硫基基团(例如甲硫基)、芳硫基基团(例如苯硫基)、烷基磺酰基基团(例如甲磺酰基)、芳基磺酰基基团(例如苯磺酰基)、杂环基团(例如吡啶基、吗啉基)等。所述取代基可进一步被 取代。在所述化合物含有多个取代基的情况中,取代基可相同或不同,或者所述取代基可连接形成环。
R1和R2可彼此连接形成含有氮原子的环。所述环优选为饱和环,更优选为饱和6元环,甚至更优选哌啶环。
优选地,R1和R2分别表示未取代的烷基、氰基,或者被苯基基团取代的烷基,或者它们彼此连接形成哌啶环。
R6和R7各自可以为Hammett取代基常数σp至少为0.2的取代基,或者R6和R7可彼此连接形成环。描述Hammett取代基常数σp。Hammett方程是L.P.Hammett于1935年提出的用于定性讨论取代基对苯衍生物的反应或平衡的影响的经验规则,现在其合理性已为本领域广泛接受。由Hammett方程而得的取代基常数包括σp和σm;并且这些数据可在许多常规文献中查到。例如,这些在J.A.Dean″Lange′s Handbook of Chemistry″,Ver.12,1979(McGraw-Hill);″Field of Chemistry″,extra edition,No.122,pp.96-103,1979(Nanko-do);Chem.Rev.,1991,Vol.91,pp.165-195等中详述。在本发明中,Hammett取代基常数σp至少为0.2的取代基是吸电子基团。所述取代基的σp优选至少为0.25,更优选至少为0.3,甚至更优选至少为0.35。
R6和R7的实例包括氰基基团(0.66)、羧基基团(-COOH:0.45)、烷氧基羰基基团(-COOMe:0.45)、芳基氧基羰基基团(-COOPh:0.44)、氨基甲酰基基团(-CONH2:0.36)、烷基羰基基团(-COMe:0.50)、芳基羰基基团(-COPh:0.43)、烷基磺酰基基团(-SO2Me:0.72)或芳基磺酰基基团(-SO2Ph:0.68)等。在本说明书中,Me是指甲基基团,Ph是指苯基基团。括号内的数据是典型的取代基的σp值,摘自Chem.,Rev.,1991,Vol.91,pp.165-195。
R6和R7可彼此连接形成环状活性亚甲基化合物结构。″活性亚甲基化合物″是指各含有夹在两个吸电子基团之间的亚甲基基团(-CH2-)的一系列化合物。优选地,与R6和R7连接的碳原子是活性亚甲基。
以上部花青化合物中,优选下式(IXa)的那些。
在式(IXa)中,R11和R12各表示烷基基团、芳基基团、氰基基团或 -COOR13,或者它们彼此连接形成含有氮原子的环;R6和R7各表示氰基基团、-COOR14或-SO2R15,或者它们彼此连接形成以下环状活性亚甲基结构(IXa-1)-(IXa-6)中的任何结构;R13、R14和R15各表示烷基基团、芳基基团或杂环基团。
在式(IXa-1)-(IXa-6)中,″**″表示所述基团与式(IXa)连接之处;Ra和Rb各表示氢原子或C1-C20(优选C1-C20,更优选C1-C5)烷基基团;X表示氧原子或硫原子。
由R11和R12表示的烷基基团可以是未取代的或者可含有取代基。所述取代基的实例与由R1和R2表示的那些取代基相同。所述烷基基团优选含有1至20个碳原子,更优选1至15个碳原子,甚至更优选1至6个碳原子。
由R11和R12表示的芳基基团可以是未取代的或者可含有取代基。所述取代基的实例与由R1和R2表示的那些取代基相同。所述芳基基团优选为苯基基团,更优选未取代的苯基基团。
在由R11或R12表示的-COOR13中,R13优选烷基基团,更优选未取代的烷基基团。所述烷基基团优选地含有1至20个碳原子,更优选1至15 个碳原子,甚至更优选1至6个碳原子。
由R11和R12彼此连接形成的环优选地是饱和环,更优选6元饱和环,甚至更优选哌啶环。
优选地,R11和R12均为氰基基团或者未取代的苯基基团,或者它们彼此连接形成哌啶基团,甚至更优选地,它们均为氰基基团或未取代的苯基基团。
在由R6或R7表示的-COOR14中,R14优选烷基基团,更优选未取代的烷基基团。所述烷基基团优选含有1至20个碳原子,更优选5至15个碳原子。
在由R6或R7表示的-SO2R15中,R15优选芳基基团,更优选苯基基团。
在由R6和R7彼此连接形成的环状活性亚甲基结构的实例中,优选式(IXa-1)或(IXa-4)的那些,更优选式(IXa-1)的那些。
优选地,R6和R7至少其一是氰基基团,或者它们彼此连接形成任何上述的环状活性亚甲基结构(IXa-1)-(IXa-6);更优选地,至少此二者之一是氰基基团,或者它们彼此连接形成上述的环状活性亚甲基结构(IXa-1)或(IXa-4);甚至更优选地,此二者均为氰基基团,或者彼此连接形成上述的环状活性亚甲基结构(IXa-1)或(IXa-4)。
式(I)的部花青化合物的优选实例包括以下式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)和(IXa-d)的化合物。更优选以下式(IXa-a)、(IXa-b)和(IXa-d)的化合物。
在式(IXa-a)中,R6a和R7a分别具有与式(IXa)中的R6和R7相同的定义,并且它们优选的范围也与后者的相同。首先,就防止脱色和确保耐光性的能力而言,优选其中所述取代基形成任何环状活性亚甲基结构(IXa-1)-(IXa-6)的化合物。
在式(Ixa-b)中,R6b和R7b分别具有与式(IXa)中的R6和R7相同的定义,并且它们的优选范围也与后者的相同。首先,就防止脱色和确保耐光性的能力而言,优选其中所述取代基均为氰基基团,或者形成任何环状活性亚甲基结构(IXa-1)-(IXa-6)(更优选(IXa-1)或(IXa-4),甚至更优选(IXa-1))的化合物。特别优选其中所述两个取代基均为氰基基团的化合物。
在式(Xa-c)中,R6c和R7c分别具有与式(IXa)中的R6和R7相同的定义,并且它们的优选范围也与后者的相同。首先,优选化合物,在该化合物中,所述取代基之一是氰基基团并且另一个是-COOR14(R14的定义和优选的范围与上述相同),或者所述取代基形成任何环状活性亚甲基结构(IXa-1)-(IXa-6)。
在式(Xa-d)中,R11和R12分别具有与式(IXa)中的那些相同的定义,并且它们的优选范围也与后者的相同。
由式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)或(IXa-d)表示的化合物具有改进由式(IX)表示的化合物的耐光性的作用;并且就改进耐光性而言,优选组合使用由式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)和(IXa-d)中的任一式表示的化合物和由式(IX)或(IXa)表示的部花青化合物。由式(Ix)表示的化合物与由式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)或(IXa-d)表示的化合物的混合比例优选为10/90至90/10,更优选30/70至70/30,或甚至更优选40/60至60/40。
所述延迟波长色散的控制剂的量,相对于所述纤维素酰化物的量,优 选为1.0质量%至20质量%,更优选1.0质量%至10质量%,甚至更优选1.5质量%至8.0质量%,或尤其更优选2.0质量%至6.0质量%。
由式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)或(IXa-d)表示的化合物的优选实例包括但不限于下述那些。
优选地,用于本发明的浓液还包含由式(II)表示的三嗪化合物。
在式(II)中,X1表示-NR4-、-O-或-S-;X2表示-NR5-、-O-或-S-;X3表示-NR6-、-O-或-S-;R1、R2和R3分别表示烷基基团、烯基基团、芳基基团或杂环基团;并且R4、R5和R6分别表示氢原子、烷基基团、烯基基团、芳基基团或杂环基团。
在式(II)中,R1、R2和R3分别表示烷基基团、烯基基团、芳基基团或 杂环基团,优选地表示芳基基团或杂环基团。由式R1、R2或R3表示的芳基基团优选为苯基或萘基,或者更优选苯基。
在此式中,R1、R2和R3在所述芳基或杂环基团中可含有至少一个取代基。所述取代基的实例包括卤素原子、羟基、氰基、硝基、羧基、烷基、烯基、芳基、烷氧基、烯氧基、芳基氧基、酰氧基、烷氧基羰基、烯氧基羰基、芳基氧基羰基、氨磺酰基、烷基-取代的氨磺酰基、烯基-取代的氨磺酰基、芳基-取代的氨磺酰基、磺酰胺、氨基甲酰基、烷基-取代的氨基甲酰基、烯基-取代的氨基甲酰基、芳基-取代的氨基甲酰基、酰胺、烷硫基、烯硫基、芳硫基和酰基。
R1、R2或R3表示的杂环基团优选为芳香族的。通常芳香族杂环属于不饱和杂环,并且所述杂环基团中的杂环优选地选自含有最多双键数目的不饱和杂环。所述杂环优选地为5-、6-或7-元环,更优选5-或6-元环,或甚至更优选6-元环。所述杂环中插入的杂原子优选为氮原子。所述芳香族杂环的实例包括吡啶环(作为所述杂环基团,优选2-吡啶基或4-吡啶基)。所述杂环基团可含有至少一个取代基。所述取代基的实例与上文列举的那些相同。这些取代基可含有至少一个选自它们的取代基。
由R4、R5或R6表示的烷基可以是环烷基或链状烷基;优选所述链状烷基;并且直链烷基优于支链化的烷基。所述烷基中的碳原子数优选为1至30,更优选1至20,甚至更优选1-8,或尤其更优选1至6。所述烷基可含有至少一个取代基。所述取代基的实例包括卤素原子、烷氧基如甲氧基和乙氧基,以及酰氧基如丙烯酰氧基和甲基丙烯酰氧基。
由R4、R5或R6表示的烯基可以是环烯基或链状烯基;优选链状烯基;并且直链烯基优于支链化的烯基。所述烯基的碳原子数优选为2至30,更优选2-20,甚至更优选2-8,或尤其更优选2至6。所述烯基可含有至少一个取代基。所述取代基的实例与上文作为所述烷基的取代基所列举的那些相同。
由R4、R5或R6表示的芳基或杂环基团与由R1、R2或R3表示的那些的定义相同;并且其优选的实例与由R1、R2或R3表示的那些的实例相同。所述芳基或杂环基团可含有至少一个取代基,并且所述取代基的实例包括上文作为由R1、R2或R3表示的芳基或杂环基团的取代基所列举的那些。
由式(II)表示的三嗪化合物的优选实例包括但不限于下述那些。
所述延迟的波长色散特征的控制剂或所述三嗪化合物可预先在制备所述纤维素酰化物的溶液混合物时加入,或者可在从预先制备所述纤维素酰化物的浓液至流延的过程中的任何时间加入。在后一情况中,为了在线加入并混合浓液溶液(其中所述纤维素衍生物溶于溶剂中)和溶液(其中溶有所述色散控制剂和少量所述纤维素衍生物),有利地使用在线混合器例如,静态混合器(Toray Engineering Co.,Ltd.生产)、SWJ(Toray静态在线混合器、Hi-混合器)等。向较晚添加的所述延迟的波长色散特征的控制剂可同时加入消光剂,或者还可加入添加剂如所述延迟控制剂、增塑剂(例如磷酸三苯基酯或磷酸二苯基酯)、防劣化剂、剥离促进剂等。在使用在线混合器的情况中,优选在高压下高浓度溶解,并且加压容器的种类没有特别限制,只要所述容器可耐受预定的压力,并且可在高压下进行加热和搅拌。加压容器还适当地配有测量仪表如压力计、温度计等。可通过注入惰性气体如氮气等,或者通过加热提高所述溶剂的蒸汽压进行加压。加热优选地在外部进行,例如,夹套型加热器方便且优选用于控制温度。添加溶剂后的加热温度等于或高于使用的溶剂的沸点,并且优选地为所述溶剂不沸腾的温度;例如,适合设定该温度至30至150℃的范围。另外,调整压力以至所述溶剂在设定的温度下不沸腾。溶解后,将此浓液移出容器同时冷却,或者通过泵等从容器抽出此溶液,然后通过热交换器等冷却,并供给所得物用于膜的形成。在此,所述冷却温度可降至室温,但是,就降低所述浓液粘度而言,优选将所述浓液冷却至低于其沸点5至10℃的温度,并在此温度下进行流延。
所述延迟的波长色散特征的控制剂或所述三嗪化合物可分别单独使用,或者它们可以其各自的两种或更多种的混合物使用。
向所述纤维素酰化物加入所述延迟的波长色散特征的控制剂的量,相对于所述纤维素酰化物的量,优选地为1.0质量%至20质量%,更优选1.0质量%至10质量%,甚至更优选1.5质量%至8.0质量%,或尤其更优选2.0质量%至6.0质量%。
所述膜中由式(II)表示的三嗪化合物的含量,相对于所述延迟的波长色散特征的控制剂的量,优选地为10质量%(0.1倍)至1000质量%(10倍),或者更优选20质量%(0.2倍)至750质量%(7.5倍)。
添加所述延迟的波长色散特征的控制剂或由式(II)表示的三嗪化合物的方法的一个实例如下。将所述延迟的波长色散特征的控制剂或由式(II)表示的三嗪化合物溶于有机溶剂如二氧杂环戊烷,然后将此溶液加入纤维素酰化物溶液(浓液)。或者将它们直接加入所述浓液。
由式(II)表示的三嗪化合物可抑制由式(IX)表示的部花青化合物的分解并改进所述部花青化合物的耐光性。因此,由式(II)表示的三嗪化合物优选地与由式(IX)表示的部花青化合物一起使用。
稳定剂:
为了防止所述聚合物脱色或者在制膜时热降解,可将稳定剂加入所述聚合物膜。
所述稳定剂是能够防止所述聚合物自身分解和变性的化合物,其选自抗氧化剂、自由基抑制剂、过氧化物分解剂、金属钝化剂、除酸剂和光稳定剂。在本发明中,可使用任何这些稳定剂。在那些稳定剂中,优选用于本发明的是抗氧化剂和自由基抑制剂,更优选抗氧化剂。
所述稳定剂的量,相对于所述纤维素酰化物的量,优选地约等于所述延迟的波长色散特征的控制剂的量,并且优选为0.2质量%至20质量%。
作为所述抗氧化剂,优选含有亚磷酸骨架的磷酸化合物、含有硫醚结构的硫化合物、含有季戊四醇骨架结构的磷酸酯化合物、含有内酯结构的内酯化合物;作为所述自由基抑制剂,优选含有羟基基团取代的芳香族环的酚类化合物、含有取代的或未取代的氨基基团的胺化合物;作为所述过氧化物分解剂,优选酚类化合物、胺化合物;作为所述金属钝化剂,优选含有酰胺键的酰胺化合物;作为所述除酸剂,优选含有环氧基基团的环氧化合物;作为所述光稳定剂,优选胺化合物。
一种或多种不同的那些稳定剂在此可单独地或组合使用;或者在此还可使用同一分子具有两种或多种不同作用的化合物。
优选地,所述稳定剂的挥发性在高温下十分低。优选地,所述聚合物膜内含有至少一种分子量为至少500的稳定剂。更优选地,所述稳定剂的分子量是500至4000,甚至更优选530-3500,尤其更优选550至3000。分子量为至少500的所述化合物的热挥发性可能十分低;并且分子量为至 多4000的所述化合物与纤维素酰化物的可混合性良好。
作为所述稳定剂,在此可使用商业产品。例如,在此优选使用含有季戊四醇骨架结构的磷酸酯抗氧化剂如环状新戊四醇双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯(neopentanetetraylbis(2,6-di-t-butyl-4-methylphenyl)phosphite,ADEKA′s″Adekastab PEP-36″)等。
其它添加剂:
用于本发明的浓液可包含至少一种添加剂和主要成分纤维素酰化物和所述含有芳香族基团的低聚物,只要不降低本发明的效果。所述添加剂的实例包括延迟控制剂(相对于所述纤维素酰化物的量,其优选的量为0.01质量%至10质量%。以下括号内的数值范围是相同的含义)、UV吸收剂(0.01质量%至20质量%)、平均粒度5至3000nm的细颗粒(0.001质量%至1质量%)、含氟的表面活性剂(0.001质量%至1质量%)、脱模剂(0.0001质量%至1质量%)、防降解剂(0.0001质量%至1质量%)和红外线吸收剂(0.001质量%至1质量%)。
但是,本发明可通过仅仅使用所述纤维素酰化物和所述含有芳香族基团的低聚物,或者通过仅仅使用所述纤维素酰化物、所述含有芳香族基团的低聚物及其它不影响所述膜的Re/Rth的添加剂,达到高Re和Rth,这是本发明的特征之一。
接着,详述根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜的性质和应用。2.纤维素酰化物膜的性质
(光学性质)
如上所述,根据本发明的方法,可制备具有高Re和Rth的纤维素酰化物膜。
更具体地,可制备具有5至20nm的Re和90至150nm的Rth的纤维素酰化物膜。所述膜用作光学元件用于液晶显示装置中,而且具体地用作光学补偿元件用于采用扭曲取向模式如TN-模式的液晶显示装置中。
还可制备具有5至50nm的Re和90至150nm的Rth的纤维素酰化物膜。所述膜用作光学元件用于液晶显示装置中,具体地用作光学补偿元件 用于采用垂直取向模式如VA-模式的液晶显示装置中。
就在采用扭曲取向模式的液晶显示装置的倾斜方向上观察到的中间色调状态的浅黄色而言,按照本发明的方法制备的纤维素酰化物膜优选地满足以下关系
0.9<Rth(450)/Rth(550)≤1.5 (1),
更优选地满足以下关系
1.0<Rth(450)/Rth(550)<1.5 (1’),或
甚至更优选地满足以下关系
1.1<Rth(450)/Rth(550)<1.5 (1”’)。
Rth(550)是指在550nm波长下的沿厚度方向的延迟,Rth(450)是指在450nm波长下沿厚度方向的延迟。
在本说明书中,按照以下方法得到Re和Rth(单位:nm)。使要分析的膜在25℃和相对湿度60%下适应24小时。在25℃和相对湿度60%下,使用棱镜耦合器(Metricon的型号2010棱镜耦合器)并在532nm使用固体激光器,获得所述膜的由下式(2)表示的平均折射率(n)。
(2):n=(nTE×2+nTM)/3
[nTE是用在所述膜的面内方向上的偏振光测得的折射率;nTM是用在所述膜面的法线方向上的偏振光测得的折射率。]
在本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)分别是在波长λ下的面内延迟(nm)和沿厚度方向的延迟(nm)。Re(λ)是通过利用KOBRA 21ADH或WR(Oji Scientific Instruments)在膜的法线方向上向所述膜入射波长λnm的光进行测定。
在要分析的膜由单轴或双轴的折射率椭圆体表示的情况中,如下计算所述膜的Rth(λ)。
根据波长λnm的6个方向上的入射光测得的6个Re(λ)值,所述6个方向通过用面内慢轴(由KOBRA21ADH确定)作为倾斜轴(旋转轴;若所述膜没有面内慢轴,则任意面内方向定义为旋转轴),相对于样品膜的法线方向,按照每10°旋转从0°至50°进行确定;平均折射率的假定值;和作为所述膜的厚度值的输入值,通过KOBRA 21ADH或WR计算Rth(λ)。
在上文中,当要分析的膜具有方向,其中在围绕作为旋转轴的面内慢轴的距法线方向的倾斜角的延迟值为零时,则在大于给出零延迟的倾斜角 的倾斜角处的延迟值变为负数据,然后通过KOBRA 21ADH或WR计算此膜的Rth(λ)。
围绕慢轴(当此膜不具有慢轴,则其旋转轴可以是此膜的任何面内方向)作为此膜的倾斜角(旋转角),在任何期望的倾斜两个方向上测定延迟值,并根据这些数据和平均折射率的估值和输入的膜厚度值,可按照下式(3)和(4)计算Rth:
(3):
(4):
Re(θ)表示在从法线方向倾斜角度θ的方向上的延迟值;nx表示面内慢轴方向上的折射率;ny表示垂直于nx的面内方向上的折射率;nz表示垂直于nx和ny的方向上的折射率。并且“d”是膜厚度。
当要分析的膜不以单轴或双轴的折射率椭圆体表现时,也即,当所述膜不具有光学轴时,则可如下计算所述膜的Rth(λ):
相对于此膜的法线方向以10度为间隔从-50度至+50度,围绕作为面内倾斜轴(旋转轴)的慢轴(由KOBRA 21ADH或WR判断),在倾斜方向上入射波长λnm的光在共计11点测定膜的Re(λ);并根据由此测得的延迟值、平均折射率的估值和输入的膜厚度值,可通过KOBRA 21ADH或WR计算此膜的Rth(λ)。
当输入这些平均折射率的假定值和膜厚度时,KOBRA 21ADH或WR计算nx、ny和nz。根据由此算出的nx、ny和nz,进一步计算Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
(慢轴)
根据本发明的方法,所述纤维素酰化物膜的慢轴取决于在所述热处理 步骤之前要进行的所述拉伸步骤的拉伸方向。就偏振片的生产率而言,优选具有沿着垂直于纵向(MD)的方向上的慢轴的纤维素酰化物膜。优选地,在所述纤维素酰化物膜中,所述膜的纵向和其慢轴之间的角度优选为0±10度或90±10度,更优选0±5度或90±5度,甚至更优选0±3度或90±3度,视情况而定,尤其更优选0±1度或90±1度,最优选90±1度。
(膜厚度)
所述纤维素酰化物膜的厚度优选为20微米-180微米,更优选30微米-160微米,甚至更优选40微米-120微米。当所述膜厚度为至少20微米时,则就其在膜加工成起偏器等时的可加工性及其防止起偏器弯曲的能力而言,此膜是有利的。另外,优选地,所述纤维素酰化物膜在MD和在TD上的厚度不均度为0-2%,更优选0-1.5%,甚至更优选0-1%。
(透湿性)
就厚度80微米的膜而言,所述纤维素酰化物膜的透湿性优选为至少100g/(m2·天)。就厚度80微米的膜而言,具有至少100g/(m2·天)的透湿性,所述膜可容易地粘附偏振膜。就厚度80微米的膜而言,透湿性更优选100-1500g/(m2·天),甚至更优选200-1000g/(m2·天),尤其更优选300-800g/(m2·天)。
在所述纤维素酰化物膜用作外保护膜的情况中,即按照下述实施方案中所述纤维素酰化物膜不置于偏振膜和液晶单元之间的情况中,就厚度80微米的膜而言,所述纤维素酰化物膜的透湿性优选地小于500g/(m2·天),更优选100-450g/(m2·天),甚至更优选100-400g/(m2·天),最优选150-300g/(m2·天)。在所述范围内,可改进起偏器对湿度或对湿热的耐久性,并可提供可靠性高的液晶显示装置。
(ΔHc)
优选地,所述纤维素酰化物膜的结晶热ΔHc是0-4.0J/g,更优选2.0-3.0J/g。在所述范围内,可扩大所述膜的Re表现性。
(着色)
优选地,所述纤维素酰化物膜几乎无色,并且其无色透明性优异。具体地,所述膜在400nm的吸收度为至多0.2,更优选最大0.1。
3.纤维素酰化物膜的应用
根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜可用于各种应用。具体地,所述膜用作光学元件用于液晶显示装置中。例如,所述膜可用作光学补偿膜或其部件,或者偏振片的保护膜。优选的实施方案用于采用任何模式的液晶显示装置,包括但不限于下述的那些。
用于采用扭曲取向模式的液晶显示装置的纤维素酰化物膜:
在采用扭曲取向模式如TN-模式的液晶显示装置(LCD)中,根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜可用作光学补偿膜或其部件,或保护膜,其优选地被置于偏振片的液晶侧。优选地,用于采用扭曲取向模式的LCD中的纤维素酰化物膜的Re为5-20nm并且Rth为90-150nm。
用于扭曲取向模式LCD的纤维素酰化物膜的实施方案是光学补偿膜的支撑体,该光学补偿膜在所述支撑体上具有由液晶组合物形成的光学各向异性层。所述纤维素酰化物膜可在进行任何表面处理后使用。
用于制备所述光学各向异性层的液晶组合物优选地能够形成向列相或近晶相。通常,液晶化合物根据它们的分子形状归类为棒状或盘状液晶化合物。根据本发明,可以使用具有任何分子形状的液晶化合物。
由所述液晶组合物形成的光学各向异性层的厚度没有限制,优选为0.1-10微米,或者更优选0.5-5微米。
(光学各向异性层的材料)
(1)盘状液晶化合物
可用于本发明的盘状液晶化合物的实例包括:C.Destrade等人的研究报告(Mol.Cryst.vol.71,p.111(1981))中所述的苯衍生物,C.Destrade等人的研究报告(Mol.Cryst.vol.122,p.141(1985),Physics,lett,A,vol.78,p.82(1990))中所述的truxene衍生物,B.Kohne等人的研究报告(Angew.Chem. vol.96,p.70(1984))中所述的环己烷衍生物,以及M.Lehn的研究报告(J.Chem.Commun.,p.1794(1985))和J.Zhang的研究报告(J.Am.Chem.Soc.,vol.116,p.2655(1994))中所述的氮杂冠醚类或苯乙炔类大环。
所述盘状液晶化合物还包括具有表现出液晶性的结构的化合物,其中直链烷基基团、烷氧基基团或取代的苯甲酰氧基基团作为分子中心骨架的侧链呈放射状取代。优选其中分子或分子的聚集体具有旋转对称性并可提供一定取向的化合物。
在由盘状液晶化合物形成光学各向异性层的情况中,不再需要所述光学各向异性层中最终所含的化合物显示出液晶性。
所述盘状液晶化合物的优选实例包括JP-A-8-50206、JP-A 2006-76992的[0052]段和JP-A 2007-2220的[0040]-[0063]段中所述的化合物。盘状液晶化合物的聚合的细节在JP-A-8-27284中有述。例如,特别优选式(DI)的化合物,因为它们表现出高双折射性。
在式(DI)中,Y1、Y2和Y3各自独立地表示次甲基基团或氮原子。
当Y1、Y2和Y3各为次甲基基团的情况中,所述次甲基基团的氢原子可被取代基取代。所述次甲基基团的取代基的实例包括烷基基团、烷氧基基团、芳基氧基基团、酰基基团、烷氧基羰基基团、酰氧基基团、酰基氨基基团、烷氧基羰基氨基基团、烷硫基基团、芳硫基基团、卤素原子和氰基基团。在那些中,优选烷基基团、烷氧基基团、烷氧基羰基基团、酰氧基基团、卤素原子和氰基基团;更优选含有1-12个碳原子的烷基基团(术语“碳原子”是指取代基中的碳,并且所述盘状液晶化合物的取代基的描述中出现的术语具有相同的定义)、含有1-12个碳原子的烷氧基基团、含有2-12个碳原子的烷氧基羰基基团、含有2-12个碳原子的酰氧基基团、卤 素原子和氰基基团。
就易于制备和制备成本而言,优选地,Y1、Y2和Y3均为次甲基基团,更优选未取代的次甲基基团。
在式(DI)中,L1、L2和L3各自独立地表示单键或二价连接基团。
所述二价连接基团优选地选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NR7-、-CH=CH-、-C≡C-、二价环基团及它们的组合。R7表示含有1-7个碳原子的烷基基团、或氢原子,优选含有1-4个碳原子的烷基基团或氢原子,更优选甲基、乙基或氢原子,甚至更优选氢原子。
所述二价环基团(偶尔称为环基团,由L1、L2或L3表示)是指含有环结构的任何二价连接基团。所述环基团优选5元、6元或7元基团,更优选5元或6元基团,甚至更优选6元基团。所述环基团中的环可以是稠合环。但是,对其而言,单环优于稠合环。所述环中的环可以是任何芳香族环、脂肪族环或杂环。所述芳香族环的实例是苯环和萘环。所述脂肪族环的实例是环己烷环。所述杂环的实例是吡啶环和嘧啶环。优选地,所述环基团包含芳香族环或杂环。在本发明中,所述二价环基团优选仅由可含有至少一个取代基的环结构构成的二价环基团。所述内容适用于以下描述。
在所述二价环基团中,含有苯环的环基团优选1,4-亚苯基基团。含有萘环的环基团优选萘-1,5-二基基团或萘-2,6-二基基团。含有吡啶环的环基团优选吡啶-2,5-二基基团。含有嘧啶环的环基团优选嘧啶-2,5-二基基团。
L1、L2和L3的二价环基团可含有取代基。所述取代基的实例是卤素原子(优选氟或氯原子)、氰基、硝基、含有1-16个碳原子的烷基基团、含有2-16个碳原子的烯基基团、含有2-16个碳原子的炔基基团、含有1-16个碳原子的卤素原子取代的烷基基团、含有1-16个碳原子的烷氧基基团、含有2-16个碳原子的酰基基团、含有1-16个碳原子的烷硫基基团、含有2-16个碳原子的酰氧基基团、含有2-16个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-16个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团、和含有2-16个碳原子的酰基氨基基团。
在此式中,L1、L2和L3优选单键、*-O-CO-、*-CO-O-、*-CH=CH-、*-C≡C-、*-“二价环基团”-、*-O-CO-“二价环基团”-、*-CO-O-“二价环基团”-、*-CH=CH-“二价环基团”-、*-C≡C-“二价环基团”-、*-“二价环基团”-O-CO-、 *-“二价环基团”-CO-O-、*-“二价环基团”-CH=CH-、或*-“二价环基团”-C≡C-。更优选地,它们是单键、*-CH=CH-、*-C≡C-、*-CH=CH-“二价环基团”-、或*-C≡C-“二价环基团”-,甚至更优选单键。在所述实例中,“*”表示所述基团与含有Y11、Y12和Y13的式(DI)的6元环连接的位置。
在式(DI)中,H1、H2和H3各自独立地表示以下式(I-A)或(I-B):
在式(I-A)中,YA1和YA2各自独立地表示次甲基基团或氮原子;XA表示氧原子、硫原子、亚甲基基团或亚氨基团;*表示此式与式(DI)中的L1-L3中的任一个连接的位置;并且**表示此式与式(DI)中R1-R3的任一个连接的位置。
在式(I-B)中,YB1和YB2各自独立地表示次甲基基团或氮原子;XB表示氧原子、硫原子、亚甲基基团或亚氨基团;*表示此式与式(DI)中L1-L3的任一个连接的位置;并且**表示此式与式(DI)中R1-R3的任一个连接的位置。
在此式中,R1、R2和R3各自独立地表示下式(I-R):
(I-R):*-(-L101-Q2)n1-L102-L103-Q1
在式(I-R)中,*表示此式与式(DI)中H1、H2或H3的任一个连接的位置。
L101表示单键或二价连接基团。当L101是二价连接基团时,它优选地选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NR7-、-CH=CH-、-C≡C-及它们的组合。R7表示含有1-7个碳原子的烷基基团或氢原子,优选含有1-4个碳原子的烷基基团或氢原子,更优选甲基基团、乙基基团或氢原子,甚至更优选氢原子。
在此式中,L101优选单键、**-O-CO-、**-CO-O-、**-CH=CH-或**-C≡C-(其中**表示式(I-R)中由“*”表示的一侧)。更优选地它是单键。
在式(I-R)中,Q2表示含有至少一个环结构的二价环连接基团。所述环结构优选为5元环、6元环或7元环,更优选5元环或6元环,甚至更优选6元环。所述环结构可以是稠合环。但是,对其而言,单环优于稠合环。所述环中的环可以是任何芳香族环、脂肪族环或杂环。所述芳香族环的实例是苯环、萘环、蒽环、菲环。所述脂肪族环的实例是环己烷环。所述杂环的实例是吡啶环和嘧啶环。
对于Q2,含有苯环的基团优选1,4-亚苯基基团。含有萘环的基团优选萘-1,4-二基基团、萘-1,5-二基基团、萘-1,6-二基基团、萘-2,5-二基基团、萘-2,6-二基基团、或萘-2,7-二基基团。含有环己烷环的基团优选1,4-亚环己基基团。含有吡啶环的基团优选吡啶-2,5-二基基团。含有嘧啶环的基团优选嘧啶-2,5-二基基团。更优选地,Q2是1,4-亚苯基基团、萘-2,6-二基基团或1,4-亚环己基基团。
在此式中,Q2可含有取代基。所述取代基的实例是卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、含有1-16个碳原子的烷基基团、含有1-16个碳原子的烯基基团、含有2-16个碳原子的炔基基团、含有1-16个碳原子的卤素原子取代的烷基基团、含有1-16个碳原子的烷氧基基团、含有2-16个碳原子的酰基基团、含有1-16个碳原子的烷硫基基团、含有2-16个碳原子的酰氧基基团、含有2-16个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-16个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团、和含有2-16个碳原子的酰基氨基基团。所述取代基优选卤素原子、氰基基团、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素原子-取代的烷基基团,更优选卤素原子、含有1-4个碳原子的烷基基团、含有1-4个碳原子的卤素原子-取代的烷基基团,甚至更优选卤素原子、含有1-3个碳原子的烷基基团、或三氟甲基基团。
在此式中,n1表示0-4的整数。n1优选1-3的整数,更优选1或2。
在此式中,L102表示**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-S-、**-NH-、**-SO2-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-,其中″“**”表示连接至所述Q2侧的位置。
L102优选表示**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-,或者更优选**-O-、**-O-CO-、**-O-CO-O-或 **-CH2-。
当以上基团含有氢原子时,则所述氢原子可被取代基替代。所述取代基的实例是卤素原子、氰基基团、硝基基团、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素原子-取代的烷基基团、含有1-6个碳原子的烷氧基基团、含有2-6个碳原子的酰基基团、含有1-6个碳原子的烷硫基基团、含有2-6个碳原子的酰氧基基团、含有2-6个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-6个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团、和含有2-6个碳原子的酰基氨基基团。特别优选卤素原子和含有1-6个碳原子的烷基基团。
在此式中,L103表示二价连接基团,其选自-O-、-S-、-C(=O)-、-SO2-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-以及由这些中的两种或更多种的连接形成的基团。-NH-、-CH2-和-CH=CH-中的氢原子可被任何其它取代基替代。所述取代基的实例是卤素原子、氰基基团、硝基基团、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素原子取代的烷基基团、含有1-6个碳原子的烷氧基基团、含有2-6个碳原子的酰基基团、含有1-6个碳原子的烷硫基基团、含有2-6个碳原子的酰氧基基团、含有2-6个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-6个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团和含有2-6个碳原子的酰基氨基基团。特别优选卤素原子和含有1-6个碳原子的烷基基团。被所述取代基取代的基团改进式(DI)的化合物在溶剂中的溶解性,因此含有所述化合物的本发明的组合物可容易地制备成涂布液体。
在此式中,L103优选是连接基团,其选自-O-、-C(=O)-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-、以及由这些中的两种或更多种的连接形成的基团。L103优选含有1-20个碳原子,更优选2-14个碳原子。优选地,L23含有1-16个(-CH2-),更优选2-12个(-CH2-)。
在此式中,Q1表示可聚合的基团或氢原子。当式(DI)的化合物用于制备要求其延迟不因加热而改变的光学膜如光学补偿膜时,Q1优选可聚合的基团。所述基团的聚合优选是加成聚合(包括开环聚合)或缩聚。换言之,所述聚合基团优选地含有能够加成聚合或缩聚的官能团。所述聚合基团的实例如下所示。
更优选地,所述可聚合的基团是可加成聚合的官能团。此类可聚合的基团优选是可聚合的乙烯型不饱和基团或可开环聚合的基团。
所述可聚合的乙烯型不饱和基团的实例是以下(M-1)-(M-6):
在式(M-3)和(M-4)中,R表示氢原子或烷基基团。R优选是氢原子或甲基基团。在式(M-1)-(M-6)中,优选式(M-1)和(M-2),更优选式(M-1)。
所述开环可聚合的基团优选是环醚基团,或者更优选是环氧基基团或环氧丙烷基基团。
在由式(DI)表示的化合物中,优选由式(DI’)表示的化合物。
在式(DI’)中,Y11、Y12和Y13各自独立地表示次甲基基团或氮原子,优选表示次甲基,或甚至更优选表示未取代的次甲基。
在此式中,R11、R12和R13各自独立地表示由以下式(I’-A)、(I’-B)或(I’-C)表示的下式。当需要双折射的波长色散小时,优选地,R11、R12和R13各表示以下式(I’-A)或(I’-C),更优选下式(I’-A)。优选地,R11、R12和R13相同(R11=R12=R13)。
在式(I’-A)中,A11、A12、A13、A14、A15和A16各自独立地表示次甲基基团或氮原子。
优选地,A11和A12中至少之一是氮原子;更优选此二者均是氮原子。
优选地,A13、A14、A15和A16中至少三个是次甲基基团;更优选地,它们均是次甲基基团。更优选是未取代的次甲基。
由A11、A12、A13、A14、A15或A16表示的次甲基基团可含有的取代基的实例是卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、含有 1-16个碳原子的烷基基团、含有2-16个碳原子的烯基基团、含有2-16个碳原子的炔基基团、含有1-16个碳原子的卤素取代的烷基基团、含有1-16个碳原子的烷氧基基团、含有2-16个碳原子的酰基基团、含有1-16个碳原子的烷硫基基团、含有2-16个碳原子的酰氧基基团、含有2-16个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-16个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团、和含有2-16个碳原子的酰基氨基基团。在那些中,优选卤素原子、氰基基团、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素取代的烷基基团;更优选卤素原子、含有1-4个碳原子的烷基基团、含有1-4个碳原子的卤素取代的烷基基团;甚至更优选卤素原子、含有1-3个碳原子的烷基基团、三氟甲基基团。
在此式中,X1表示氧原子、硫原子、亚甲基基团或亚氨基团,但是优选是氧原子。
在式(I’-B)中,A21、A22、A23、A24、A25和A26各自独立地表示次甲基基团或氮原子。
优选地,A21或A22至少之一是氮原子;更优选此二者均是氮原子。
优选地,A23、A24、A25和A26中的至少三个是次甲基基团;更优选地,它们均是次甲基基团。
由A23、A24、A25或A26表示的次甲基基团可含有的取代基的实例是卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、含有1-16个碳原子的烷基基团、含有2-16个碳原子的烯基基团、含有2-16个碳原子的炔基基团、含有1-16个碳原子的卤素取代的烷基基团、含有1-16个碳原子的烷氧基基团、含有2-16个碳原子的酰基基团、含有1-16个碳原子的烷硫基基团、含有2-16个碳原子的酰氧基基团、含有2-16个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-16个碳原子的被烷基基团取代 的氨基甲酰基基团、和含有2-16个碳原子的酰基氨基基团。在那些中,优选卤素原子、氰基基团、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素取代的烷基基团;更优选卤素原子、含有1-4个碳原子的烷基基团、含有1-4个碳原子的卤素取代的烷基基团;甚至更优选卤素原子、含有1-3个碳原子的烷基基团、三氟甲基基团。
在此式中,X2表示氧原子、硫原子、亚甲基基团或亚氨基团,但是优选氧原子。
在式(I’-C)中,A31、A32、A33、A34、A35和A36各自独立地表示次甲基基团或氮原子。
优选地,A31或A32中至少之一是氮原子;更优选此二者均是氮原子。
优选地,A33、A34、A35和A36中至少三个是次甲基基团;更优选地,它们均是次甲基基团。
当A33、A34、A35和A36是次甲基基团时,所述次甲基基团的氢原子可被取代基替代。所述次甲基基团可含有的取代基的实例是卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、含有1-16个碳原子的烷基基团、含有2-16个碳原子的烯基基团、含有2-16个碳原子的炔基基团、含有1-16个碳原子的卤素取代的烷基基团、含有1-16个碳原子的烷氧基基团、含有2-16个碳原子的酰基基团、含有1-16个碳原子的烷硫基基团、含有2-16个碳原子的酰氧基基团、含有2-16个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-16个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团、和含有2-16个碳原子的酰基氨基基团。在那些中,优选卤素原子、氰基基团、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素取代的烷基基团;更优选卤素原子、含有1-4个碳原子的烷基基团、含有1-4个碳原子的卤素取代的烷基基团;甚至更优选优选卤素原子、含有1-3个碳原子的烷基基团、三氟甲基基团。
在此式中,X3表示氧原子、硫原子、亚甲基基团或亚氨基团,但是优选氧原子。
式(I’-A)中的L11、式(I’-B)中的L21和式(I’-C)中的L31各自独立地表示-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-S-、-NH-、-SO2-、-CH2-、-CH=CH-或-C≡C-;优选-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CH2-、-CH=CH-或-C≡C-;更优选-O-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-或-C≡C-。就双折射的小波长色散而言,式(I’-A)中的L11特别优选-O-、-CO-O-或-C≡C-;在这些中,更优选-CO-O-,因为可在较高温度下形成盘状向列相。当以上基团含有氢原子时,则所述氢原子可被取代基替代。所述取代基的优选实例是卤素原子、氰基、硝基、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素原子取代的烷基基团、含有1-6个碳原子的烷氧基基团、含有2-6个碳原子的酰基基团、含有1-6个碳原子的烷硫基基团、含有2-6个碳原子的酰氧基基团、含有2-6个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-6个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团、和含有2-6个碳原子的酰基氨基基团。特别优选卤素原子和含有1-6个碳原子的烷基基团。
式(I’-A)中的L12、式(I’-B)中的L22和式(I’-C)中的L32各自独立地表示二价连接基团,其选自-O-、-S-、-C(=O)-、-SO2-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-,以及由这些中的两种或更多种的连接形成的基团。-NH-、-CH2-和-CH=CH-中的氢原子可被取代基替代。所述取代基的优选实例是卤素原子、氰基、硝基、羟基、羧基、含有1-6个碳原子的烷基基团、含有1-6个碳原子的卤素原子取代的烷基基团、含有1-6个碳原子的烷氧基基团、含有2-6个碳原子的酰基基团、含有1-6个碳原子的烷硫基基团、含有2-6个碳原子的酰氧基基团、含有2-6个碳原子的烷氧基羰基基团、氨基甲酰基基团、含有2-6个碳原子的被烷基基团取代的氨基甲酰基基团、和含有2-6个碳原子的酰基氨基基团。更优选卤素原子、羟基和含有1-6个碳原子的烷基基团;特别优选卤素原子、甲基和乙基。
优选地,L12、L22和L32各自独立地表示二价连接基团,其选自-O-、-C(=O)-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-,以及由这些中的两种或更多种的连接形成的基团。
优选地,L12、L22和L32各自独立地含有1-20个碳原子,更优选含有 2-14个碳原子。优选地,L12、L22和L32各自独立地含有1-16个(-CH2-),更优选2-12个(-CH2-)。
构成所述L12、L22或L32的碳原子数可影响所述化合物的液晶相转化温度和溶解性。一般,具有较大碳原子数的化合物具有较低的相转化温度,在此温度下发生从盘状向列相(Nd相)至各向同性液体的相转化。此外,一般,具有较多碳原子的所述化合物在溶剂中的溶解性被更大地改进。
式(I’-A)中的Q11、式(I’-B)中的Q21和式(I’-C)中的Q31各自独立地表示可聚合的基团或氢原子。优选地,Q11、Q21和Q31各表示可聚合的基团。所述基团的聚合优选是加成聚合(包括开环聚合)或缩聚。换言之,所述可聚合基团优选含有能够加成聚合或缩聚的官能团。所述可聚合的基团的实例与上文列举的那些相同。它们的优选范围与式(I-R)中Q1的相同。Q11、Q21和Q31可相同或不同,优选地,它们是相同的。
由式(DI)表示的化合物的实例包括,JP-A-2006-76992的[0052]中所述的以[化合物13]-[化合物43]为例的化合物;以及JP-A-2007-2220的[0040]-[0063]中所述的以[化合物13]-[化合物36]为例的化合物。
所述化合物可按照任何方法制备。例如,所述化合物可按照JP-A-2007-2220的[0064]-[0070]中所述的方法制备。
由式(DII)表示的化合物可与作为盘状液晶化合物由式(DI)表示的化合物一起使用,或替代由式(DI)表示的化合物。
在式(DII)中,LQ(或QL)表示二价连接基团(L)和可聚合的基团(Q)的组合。
在式(DII)中,所述二价连接基团(L)优选地表示连接基团,其选自:亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-及它们的任何组合。更优 选地,所述二价连接基团(L)表示通过组合选自亚烷基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-和-S-的至少两个基团形成的连接基团。甚至更优选地,所述二价连接基团(L)表示通过组合选自亚烷基、亚芳基、-CO-和-O-的至少两个基团形成的连接基团。所述亚烷基的碳原子数优选是1-12。所述亚烯基碳原子数优选是2-12。所述亚芳基基团的碳原子数优选是6-10。
所述二价连接基团(L)的实例包括下述的那些。左侧位连接至盘状中心(D),右侧位连接至所述可聚合的基团(Q)。AL表示亚烷基或亚烯基;并且AR表示亚芳基。所述亚烷基、亚烯基或亚芳基可含有至少一个取代基如烷基。
L1:-AL-CO-O-AL-,
L2:-AL-CO-O-AL-O-,
L3:-AL-CO-O-AL-O-AL-,
L4:-AL-CO-O-AL-O-CO-,
L5:-CO-AR-O-AL-,
L6:-CO-AR-O-AL-O-,
L7:-CO-AR-O-AL-O-CO-,
L8:-CO-NH-AL-,
L9:-NH-AL-O-,
L10:-NH-AL-O-CO-,
L11:-O-AL-,
L12:-O-AL-O-,
L13:-O-AL-O-CO-,
L14:-O-AL-O-CO-NH-AL-,
L15:-O-AL-S-AL-,
L16:-O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-,
L17:-O-CO-AR-O-AL-CO-,
L18:-O-CO-AR-O-AL-O-CO-,
L19:-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-,
L20:-O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-,
L21:-S-AL-,
L22:-S-AL-O-,
L23:-S-AL-O-CO-,
L24:-S-AL-S-AL-,和
L25:-S-AR-AL-。
在式(DII)中,可根据聚合的方式选择所述可聚合的基团(Q)。所述可聚合的基团(Q)的实例包括下述的那些。
所述可聚合的基团(Q)优选地选自不饱和的可聚合的基团(Q1、Q2、Q3、Q7、Q8、Q15、Q16和Q17),或者选自环氧基基团(Q6和Q18),更优选地选自不饱和的可聚合的基团,或者甚至更优选乙烯-不饱和的可聚合的基团(Q1、Q7、Q8、Q15、Q16和Q17)。
用于本发明的液晶化合物优选地显示出良好的单畴性(monodomain property)。若单畴性差,则多畴结构导致在畴间的边界产生取向缺陷,继而导致光散射。由于显示出良好的单畴性,所述延迟膜往往具有高透光性。
用于本发明的液晶化合物表现的液晶相包括柱状相和盘状向列相(ND相)。在那些液晶相中,优选具有良好单畴性的盘状向列相(ND相)。
根据本发明,更优选波长色散特征较小的液晶化合物。更具体地,Re(450)/Re(650)小于1.25、等于或小于1.20、或者等于或小于1.15的液晶化合物是优选的,其中Re(λ)是所述液晶化合物的延迟(液晶层在波长λ下的面内延迟(nm))。
(2)棒状液晶化合物
可用作所述液晶化合物的棒状液晶化合物的实例包括偶氮甲碱化合物、氧化偶氮化合物、氰基联苯化合物、氰基苯基酯、苯甲酸酯、环己烷羧酸苯基酯、氰基苯基环己烷化合物、氰基取代的苯基嘧啶化合物、烷氧基取代的苯基嘧啶化合物、苯基二氧杂环己烷化合物、二苯基乙炔化合物和烯基环己基苄腈化合物。除了以上列举的低分子量的液晶化合物之外,还可使用高分子量的液晶化合物。
所述光学各向异性层中的棒状液晶分子优选地被固定于取向状态,或者更优选地通过聚合反应被固定。可用于本发明的棒状液晶化合物的实例包括在Makromol.Chem.,190,p.2255(1989),Advanced Materials,5,p.107(1993),美国专利4,683,327,同前美国专利5,622,648,同前美国专利5,770,107,国际专利(WO)95/22586,同前95/24455,同前97/00600,同前98/23580,同前98/52905,JP-A No.1-272551,同前6-16616,同前7-110469,同前11-80081和2001-328973中所述的化合物。
为了达到所述光学各向异性层需要具有的光学性质,优选地使用两种或多种所述棒状液晶化合物。所述组合的优选实例包括至少一种由式(1)表示的棒状液晶化合物和至少一种由式(2)表示的棒状液晶化合物的组合。
在式(1)和(2)中,A和B各表示芳香族或脂肪族的烃环或杂环的基团;R101-R104各表示取代的或未取代的含有C1-12(优选C3-7)亚烷基链的烷氧基、酰氧基、烷氧基羰基或烷氧基甲酰氧基基团;Ra、Rb和Rc各表示取代基;x、y和z各表示1-4的整数。
在此式中,R101-R104中所含的亚烷基链可以是直链或支链化的。优选地,所述链是直链。为了固化所述组合物,优选地,R101-R104在其末端含有聚合基团。所述聚合基团的实例包括丙烯酰基基团、甲基丙烯酰基基团、环氧基基团等。
在式(1)中,优选地,x和z是0并且y是1。优选地,一个Rb是相对于所述氧基羰基基团或所述酰氧基基团的间位-或邻位-取代基。优选地,Rb是C1-12烷基基团(例如甲基基团)、卤素原子(例如氟原子)等。
在式(2)中,优选地,A和B各为亚苯基基团或亚环己基基团。优选地,A和B均为亚苯基基团,或者它们之一是亚环己基基团并且另一个是亚苯基基团。
(纤维素酰化物膜的表面处理)
所述纤维素酰化物膜优选地被表面处理。
可用任何功能层(例如下涂层、背层或光学各向异性层)改进粘附性。此类表面处理的实例包括辉光放电处理、UV辐射处理、电晕放电处理、火焰处理和皂化处理(包括酸-皂化处理和碱-皂化处理)。特别地,优选辉光放电处理和碱-皂化处理。本申请所谓的辉光放电处理是指在激发的等离子气体下对膜表面施加等离子体的处理。关于这些处理的细节可在例如Journal of Technical Disclosure No.2001-1745,pp.30-31(发表于2001年3月15日)中有述,其可用于本发明。
为了改进所述膜与所述功能层之间的粘附性,如JP-A 7-333433中所述,替代所述表面处理或结合所述表面处理,可在所述膜上形成下涂层(粘合层)。关于所述下涂层的细节在Journal of Technical Disclosure No.2001-1745,pp.32(发表于2001年3月15)中有述,其可用于本发明。关于可在所述纤维素酰化物膜形成的功能层的细节在Journal of Technical Disclosure No.2001-1745,pp.32-45(发表于2001年3月15日)中有述,其可 用于本发明。
就保持所述膜的表面光滑度而言,优选地,在所述处理过程中,所述纤维素酰化物膜处于不高于其Tg(玻璃化转变温度)的温度,具体地,不高于150℃。
在所述膜用作偏振片的透明保护膜的情况中,就提高所述膜对偏振元件的粘附性而言,特别优选地,所述膜被酸处理或碱处理,也即,皂化所述膜中的纤维素酰化物。
作为例子,以下具体地描述所述膜的碱皂化。
优选地,按照如下循环碱-皂化所述纤维素酰化物膜:将所述膜表面浸入碱溶液,然后用酸溶液中和,水洗并干燥。
所述碱溶液包括氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液。所述溶液中的氢氧根离子浓度优选为0.1-3.0mol/升,更优选0.5-2.0mol/升。所述碱溶液的温度优选为室温至90℃的范围,更优选40-70℃的范围。
所述表面能优选为至少55mN/m,更优选60mN/m-75mN/m。
可按照如″Basis and Application of Wetting Technology″(Realize发表于1989年12月10日)中的接触角法、湿加热法或吸附法得出所述固体的表面能。对于所述纤维素酰化物膜,优选接触角法。
具体地,将表面能已知的两种溶液分别地滴在所述纤维素酰化物膜上;在画向所述液滴和所述膜表面与所述液滴表面交叉的点的切线与所述膜表面之间的角中,在所述液滴侧的角定义为接触角,并可通过计算算出所述膜的表面能。
(制备取向层)
所述取向层具有决定液晶分子的取向方向的作用。可用于本发明的取向层可通过摩擦由有机化合物(优选聚合物)形成的层、倾斜蒸镀、形成具有密纹的层,或者通过Langmuir-Blodgett(LB)膜法沉积有机化合物(例如,ω-二十三烷酸、双十八烷基甲基氯化铵和硬脂酸甲酯)提供。此外,通过暴露于电场或磁场或光照射被赋予取向作用的取向层也是已知的。所述取向膜优选地通过摩擦处理聚合物形成。所述取向层的材料的实例包括聚乙烯醇、改性的聚乙烯醇、聚酰亚胺、改性的聚酰亚胺、丙烯酸酯单体、甲基丙烯 酸酯单体和聚苯乙烯,其可将位于所述取向层界面的光学各向异性层的平均倾斜角调整至优选范围。其实例不限于以上列举的那些,其它材料可用于所述取向层,只要达到优选的平均倾斜角。就降低取向轴的微小分布而言,更优选JP-A No.2002-98836的[0014]-[0016]中所述的共聚物,特别是JP-ANo.2002-98836的[0024]-[0029]和[0173]-[0180]中所述的共聚物,作为所述取向层的材料。就降低取向轴的微小分布而言,更优选JP-A No.2005-99228的[0007]-[0012]中所述的共聚物,特别是JP-A No.2005-99228的[0016]-[0020]中所述的共聚物,作为所述取向层的材料。就改进所述取向层与所述光学各向异性层之间的粘附性而言,更优选地,用含有任何可聚合的基团如乙烯基基团的单元替代此二文件中所述的各共聚物的一个或多个组成单元。
优选地,所述光学各向异性层的Re优选小于60nm,更优选55-20nm。
所述光学各向异性层可由以混合取向固定的液晶组合物形成。优选的混合取向状态是所述取向层侧的液晶分子的平均倾斜角大于其对侧的液晶分子的平均倾斜角。在所述取向层侧的液晶分子的倾斜角优选地等于或大于45度,也即,在所述取向层侧的平均倾斜角优选等于或大于45度。更优选地,所述平均倾斜角等于或大于50度,因为可改进在所述摩擦方向上的取向控制力的稳定性,还因为可降低取向轴的微小分布。另一方面,所述取向层侧的对侧的DLC分子的倾斜角等于或小于45度,也即,在所述取向层侧的对侧的平均倾斜角优选等于或小于45度。更优选地,所述平均倾斜角等于或小于40度,因为斜向的光可被准确地光学补偿,还因为可达到更高的视角对比度。
其中盘状液晶分子以等于或大于45度的角度倾斜的取向状态是指,其中所述分子的盘状面与所述层平面之间的角度等于或大于45度的取向状态。
为了将所述取向层侧的液晶分子的平均倾斜角调至45度或更大,可将任何能够调整所述倾斜角的添加剂加入所述光学各向异性层中;可使用任何能够调整所述平均倾斜角的取向层;或者可进行两种或更多种其它方法如倾斜蒸发和光取向层。
所述光学各向异性层优选满足的特征在于,它不具有其中在550nm的 延迟为0nm的方向,并且在550nm的延迟的绝对值最小的方向既不在所述层的法线方向也不在其面内方向。此外,所述光学各向异性层优选地在所述纤维素酰化物膜的被取向处理后的取向层上由以混合取向状态被固定的包含盘状液晶化合物的液晶组合物形成。
就液晶单元的光学补偿而言,由包含任何盘状液晶化合物的所述液晶组合物形成的光学各向异性层是优选的。
由Re(550)等于或大于20nm的所述液晶组合物形成的光学各向异性层可达到与具有相同组成的现有的光学各向异性层一样足够好的光学补偿能力。或者,优选光学各向异性层,其Re(550)等于或小于60nm,并且满足特征:它不具有在550nm的延迟为0nm的方向,并且在550nm的延迟的绝对值最小的方向既不在所述层的法线方向也在其面内方向,因为它可充分地实现液晶单元的光学补偿,并且可改进对比视角和着色。
所述光学各向异性层的Re(550)优选为20-40nm,或者更优选25-40nm。
制备所述光学补偿膜的方法可包括步骤:使用液晶组合物在置于所述纤维素酰化物膜上的取向层的表面上形成光学各向异性层。更具体地,优选地如下制备所述光学各向异性层。将包含至少一种液晶化合物的液晶组合物置于形成在所述纤维素酰化物膜上的取向层的表面上。然后,使所述液晶化合物的分子以期望的取向状态取向,并通过聚合固定所述取向以形成所述光学各向异性层。为了使光学各向异性层满足特征:它不具有在550nm的延迟为0nm的方向,并且在550nm的延迟的绝对值最小的方向既不在所述层的法线方向也不在其面内方向,所述液晶化合物的分子(包括棒状和盘状分子)优选地以混合取向状态被固定。所述混合取向是指所述液晶分子的指向矢的方向在所述层的厚度方向上连续变化。在棒状分子中,其指向矢在其主轴的方向上;而在盘状分子中,其指向矢是其盘状面的直径。
为了使液晶化合物的分子以期望的取向状态取向,并且为了优化所述组合物的涂布性和固化型,所述组合物可包含一种或更多种添加剂。
为了液晶化合物(特别是棒状液晶化合物)的分子的混合取向,可添加用于控制在所述层的空气界面侧取向的添加剂(以下可称为″空气界面取向控制剂″)。所述添加剂包括含有亲水性基团如氟代烷基基团或磺酰基基团的低 分子量或高分子量的化合物。可用于本发明的空气界面取向控制剂的具体实例在JPANo.2006-267171中有述。
当所述液晶组合物被制备成涂布液并通过用其涂布形成所述光学各向异性层时,为了优化所述液体的涂布性,可向其添加表面活性剂。作为所述表面活性剂,优选含氟的化合物,具体地包括,例如,在JPA No.2001-330725的[0028]-[0056]段中所述的化合物。还可使用商品Megafac F780(Dai-Nippon Ink生产)。
为了调整在所述取向层侧的倾斜角,可将JP-A-2006-11350的[0010]-[0016]和[0042]-[0063]中列举的化合物和JP-A-2006-195140的[0209]-[0238]中列举的化合物加入所述组合物中。
优选地,所述涂布组合物包含聚合引发剂。所述聚合引发剂可以是热聚合引发剂或光聚合引发剂;但是优选光聚合引发剂,因其易于控制。在光辐射下能够产生自由基的光聚合引发剂的实例包括α-羰基化合物(美国专利2,367,661和2,367,670中所述的那些)、偶姻醚(美国专利2,448,828中所述的那些)、α-烃取代的芳香族偶姻化合物(美国专利2,722,512中所述的那些)、多环醌化合物(美国专利3,046,127和2,951,758中所述的那些)、三芳基咪唑二聚物和对-氨基苯基酮的组合(美国专利3,549,367中所述的那些)、吖啶和吩嗪化合物(JPA No.S60-105667和美国专利4,239,850中所述的那些)、噁二唑化合物(美国专利4,212,970中所述的那些)、苯乙酮类化合物、苯偶姻醚类化合物、苄基类化合物、二苯甲酮类化合物和噻吨酮类化合物。所述苯乙酮类化合物的实例包括2,2-二乙氧基苯乙酮、2-羟基甲基-1-苯基丙烷-1-酮、4′-异丙基-2-羟基-2-甲基-苯丙酮、2-羟基-2-甲基-苯丙酮、对-二甲基氨基丙酮、对-叔丁基二氯苯乙酮、对-叔丁基三氯苯乙酮和对-叠氮亚苄基苯乙酮。所述苄基类化合物的实例包括苄基、苄基二甲基缩酮、苄基-β-甲氧基乙基缩醛1-羟基环己基苯基酮。所述苯偶姻醚化合物的实例包括苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻-正丙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻-正丁基醚和苯偶姻异丁基醚。所述二苯甲酮类化合物的实例包括二苯甲酮、邻-苯甲酰基苯甲酸甲酯、4,4′-双(二乙基氨基)二苯甲酮和4,4′-二氯二苯甲酮。所述噻吨酮类化合物的实例包括噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮和2,4- 二乙基噻吨酮。就固化性、储藏稳定性和气味而言,在用作光敏性自由基聚合引发剂的芳香族酮中,优选苯乙酮类化合物和苄基类化合物。取决于期望的性质,可使用选自这些光敏性自由基聚合引发剂中的一种或多种。
为了提高此效应,除了所述聚合引发剂之外,还可使用一种或多种增感剂。所述增感剂的实例包括正丁基胺、三乙胺、三正丁基膦和噻吨酮。
两种或多种聚合引发剂可组合使用。所述聚合引发剂在所述涂布液中的量,相对于所述涂布液的固含量,优选为0.01质量%-20质量%,更优选0.5质量%-5质量%。所述液晶化合物的光辐射聚合优选地在UV-光下进行。
所述组合物还可包含至少一种非-液晶可聚合的单体和所述可聚合的液晶化合物。所述可聚合的单体的实例包括含有乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基的任何化合物。就耐久性而言,优选分子内含有两种或更多种的可聚合的基团的多官能性单体,例如环氧乙烷-改性的三羟甲基丙烷的丙烯酸酯。
相对于所述液晶化合物的量,所述非-液晶可聚合的单体的量小于约15质量%,更优选0质量%-约10质量%。
可如下制备所述光学各向异性层。将所述组合物制备成涂布液。将所述涂布液涂于在用作支撑体的纤维素酰化物膜上形成的取向层的表面,并干燥除去其中的溶剂。然后,使所述液晶化合物的分子以期望的状态取向。进行聚合和固化以固定所述取向。如此制备所述光学各向异性层。所述取向层的实例包括聚乙烯醇膜和聚酰亚胺膜。
可使用任何涂布方法将所述涂布液涂于表面。所述涂布法的实例包括帘式淋涂法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、缝涂法、辊涂法、滑动涂布法、刮刀涂布法、凹版印刷涂布法和绕线棒涂布法。
所述层的干燥可在加热下进行。当通过干燥从所述层除去其中的溶剂时,所述液晶化合物的分子取向。然后,得到期望的取向状态。
接着,在UV-光辐射下进行聚合,并固定所述取向。如此制备第一光学各向异性层。辐射能优选为20mJ/cm2-50J/cm2,更优选20-5000mJ/cm2,甚至更优选100-800mJ/cm2。辐射可在加热下进行以加速光聚合反应。
在将根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜用于扭曲取向模式的液晶显示装置中的实施方案中,它可用作保护膜,特别是偏振片的内保护膜。所述纤维素酰化物膜可用作光学补偿膜的支撑体和偏振片的内保护膜。特别地,可使用包含所述纤维素酰化物膜和偏振膜的偏振片。所述偏振片优选地被并入液晶显示装置中,从而将所述纤维素酰化物膜置于所述液晶单元。所述纤维素酰化物膜优选地与偏振膜合并,从而所述纤维素酰化物膜的表面粘合至所述偏振膜的表面,以至所述纤维素酰化物的面内慢轴与所述偏振膜的透射轴之间的角度为约0度。所述角度不需要精确地为0度,就制备而言,可允许约±5范围内的误差,因为此范围内的误差不会降低本发明的效果。优选地将另一个保护膜粘合至所述偏振膜的另一表面。
(偏振膜)
偏振膜的实例包括基于碘的偏振膜、基于染料的含有二色性染料的偏振膜和基于多烯的偏振膜,并且这些中的任一种可用于本发明。一般通过使用聚乙烯醇膜制备所述基于碘的偏振膜和基于染料的偏振膜。
(保护膜)
作为要粘附至所述偏振膜的另一表面的保护膜,优选使用透明聚合物膜。″透明″是指该膜的透光率为至少80%。作为所述保护膜,优选纤维素酰化物膜和含有聚烯烃的聚烯烃膜。在纤维素酰化物膜中,优选纤维素三乙酸酯膜。在聚烯烃膜中,优选含有环形聚烯烃的膜如聚-降冰片烯膜。
优选地,所述保护膜的厚度为20-500微米,更优选50-200微米。
(光散射层)
所述偏振片在其一个表面上可具有光散射膜。所述光散射膜可以是单层膜或多层膜。所述光散射膜的一个实施方案是光散射膜,其具有在透光聚合物膜上的光散射层。所述光散射膜可在视角沿着垂直或水平方向上改变时促使视角特征改进。其中防反射层被置于偏振膜显示面侧的外侧的实施方案显著地达到本发明的效果。所述光散射膜(或其光散射层)可由通过将细颗粒分散于粘合剂中制得的组合物形成。可使用的细颗粒是有机或无机的细颗粒。所述粘合剂和所述细颗粒之间的折射率差优选为约0.02-约0.20。所述光散射膜(或其光散射层)还可具有硬涂层作用。其实例包括,JP-A-11-38208中所述的详细说明正面光散射系数的那些,JP-A- 2000-199809中所述的详细说明透明树脂和细颗粒的相对折射率范围的那些,以及JP-A-2002-107512中所述的规定雾度40%或更高的那些。
(硬涂布膜、防眩膜、防反射膜)
视情况而定,所述纤维素酰化物膜可被涂于硬涂布膜、防眩膜和防反射膜。为了改进平板显示器如LCD、PDP、CRT、EL的可见度,可将硬涂布层、防眩层和防反射层中的任一个或全部用于所述纤维素酰化物膜的一个或两个表面。此类防眩膜和防反射膜的优选的实施方案在Hatsumei Kyokai Disclosure Bulletin(No.2001-1745,发表于2001年3月15日,Hatsumei Kyokai),pp.54-57中详述,并且优选地也用于所述纤维素酰化物膜。
(制备偏振片)
所述偏振片可制成长尺寸偏振片。例如,使用所述纤维素酰化物膜,并且在其表面上,任选地涂布用于形成取向膜的涂布液以在其上形成取向膜,然后,在其上连续地涂布用于形成所述光学各向异性层的所述液晶组合物的涂布液,并干燥使所述涂布膜具有期望的取向状态,其后,通过光辐射,固定所述取向状态形成所述液晶组合物的光学各向异性层。由此制得长尺寸的延迟膜,并可将其卷绕成卷。分别地制备长尺寸偏振膜卷和用于保护膜的长尺寸聚合物膜卷,在被展开时,按照卷筒法将它们粘合在一起制得长尺寸偏振片。所述长尺寸偏振片,例如,可被卷绕成卷,并且可运送或储藏;并且在将其插入液晶显示装置中之前,可将其切割成期望的大小。所述偏振片的形状不限于长尺寸,并且以上方法是制备偏振片的方法的实例。
在制备所述纤维素酰化物膜时,当它被纵向拉伸时,则可在卷筒法中用此膜制备偏振片,并且这有利于简化偏振片制备方法,并有利于提高所述偏振膜与所述纤维素酰化物膜粘合时的轴取向精度。
用于垂直-取向模式的液晶显示装置的偏振片可以不具有取向层和用于扭曲取向模式的液晶显示装置的偏振片的光学各向异性层。
图1表示使用根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜的扭曲取向模式的液晶显示装置的横截面视图。
图1中的液晶显示装置具有采用扭曲取向模式如TN-模式的液晶单元10,并具有置于液晶单元10上下的两个椭圆形偏振片22a和22b。椭圆形 偏振片22a和22b分别具有线形偏振膜18a和18b,以及光学补偿膜16a和16b。光学补偿膜16a和16b分别包含光学各向异性层12a和12b,它们由液晶组合物和纤维素酰化物膜14a和14b(作为支撑体)形成。光学各向异性层12a和12b显示出在倾斜方向上产生光学补偿双折射的作用,这是因为采用扭曲取向模式的液晶单元10的基板附近区域内的液晶分子的倾斜取向;并且就此观点而言,光学各向异性层12a和12b优选地包含固定于混合取向状态的盘状液晶化合物。具有高Re和Rth的纤维素酰化物膜14a和14b是根据本发明的方法制得的膜,与光学各向异性层12a和12b分担光学补偿所需的Rth,并对光学补偿作贡献。
纤维素酰化物膜14a和14b还分别用作线形起偏器18a和18b的保护膜。安置线形起偏器18a和18b以至其吸收轴互相垂直。纤维素酰化物膜14a和14b的面内慢轴分别垂直于彼此邻近安置的线形起偏器18a和18b的吸收轴。在线形起偏器18a和18b的外表面安置外保护膜20a和20b。外保护膜20a和20b可以是根据本发明的方法制得的膜或其它膜。就耐久性或成本而言,所述外保护膜可以选择各种聚合物膜,因其对光学补偿无贡献。
用于本发明的TN-模式的液晶单元优选地在所述单元基板的内表面上具有滤色器,安置滤色器以至所述滤色器的透过的主要不同波长对应于三种或更多种颜料。所述颜料优选地由R、G和B三种颜料组成。根据本发明,为了降低在水平方向上的黄色调,在对应于颜料的至少两种厚度中,所述液晶层的厚度不同。对应于各颜料的所述液晶层的优选厚度可随液晶单元的Δnd值、液晶的波长色散或滤色器的透光率值而变;并且优选地满足B颜料厚度≤G颜料厚度≤R色厚度的关系。dB(B颜料的厚度)/dR(R颜料厚度)的值优选等于或小于0.95,更优选等于或小于0.9,或甚至更优选等于或小于0.8。所述液晶层的厚度可通过改变滤色器的各颜色的厚度进行改变。B颜料的Δnd比R颜料的Δnd的比值,“ΔndB(波长:450nm)/ΔndR(波长:630nm)”,优选等于或小于1.05,更优选等于或小于1.0,或甚至更优选等于或小于0.9。
用于采用垂直-取向模式的液晶显示装置的纤维素酰化物膜:
在采用垂直-取向模式如VA-模式的液晶显示装置(LCD)中,根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜可用作光学补偿膜或其部件,或保护膜,其优选地被置于偏振片的液晶侧。优选地,用于采用垂直-取向模式的LCD的纤维素酰化物膜的Re为5-50nm并且Rth为90-150nm。
用于扭曲取向模式LCD的纤维素酰化物膜的一个实施方案是在支撑体上具有由液晶组合物形成的光学各向异性层的光学补偿膜的支撑体。所述纤维素酰化物膜可在进行任何表面处理后使用。
用于制备所述光学各向异性层的液晶组合物优选地能够形成向列或近晶相。通常,液晶化合物按照它们的分子形状归类成棒状或盘状液晶化合物。根据本发明,可使用具有任何分子形状的液晶化合物。
由所述液晶组合物形成的光学各向异性层的厚度没有限制,优选为0.1-10微米,或者更优选0.5-5微米。
图2表示使用根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜的垂直-取向模式的液晶显示装置的横截面视图。
图2中所示的液晶显示装置具有采用垂直-取向模式如VA-模式的液晶单元10’,并具有置于所述液晶单元10’上下的两个椭圆形偏振片22a’和22b’。椭圆形偏振片22a’和22b’分别具有线形偏振膜18a和18b,以及作为内保护膜的纤维素酰化物膜14a’和14b’。具有高Re和Rth的纤维素酰化物膜14a’和14b’是根据本发明的方法制得的膜,并且对在线形偏振膜18a和18b的吸收轴偏离垂直关系时发生的黑暗状态的漏光降低有贡献。
纤维素酰化物膜14a’和14b’还分别用作线形起偏器18a和18b的保护膜。安置线形起偏器18a和18b以至其吸收轴互相垂直。纤维素酰化物膜14a’和14b’的面内慢轴分别垂直于彼此邻近安置的线形起偏器18a和18b的吸收轴。线形起偏器18a和18b的外表面被安置外保护膜20a和20b。外保护膜20a和20b可以是根据本发明的方法制得的膜或其它膜。就耐久性或成本而言,所述外保护膜可选择各种聚合物膜,因其对光学补偿无贡献。
具体实施方式
实施例
参考实施例进一步详述本发明。应注意,在不脱离本发明的精神的情 况下,可适当地改变以下实施例中使用的材料、试剂、物质的量和比值、操作等。因此,本发明的范围不限于下述具体实施例。
<<测定方法>>
下文描述以下实施例中使用的评价性质的方法。
(1)取代度
按照Carbohydr.Res.,273(1995),83-91(Tezuka等人)中所述的方法通过 13C-NMR测定纤维素酰化物的酰基取代度。
(2)结晶热(ΔHc)的定量
使用差示扫描量热计(DSC,″DSC8230″,Rigaku Corporation生产),并将5或6mg纤维素酰化物膜置于DSC用铝质样品盘中,在速度50ml/min的氮气流气氛下,以20℃/min的速度将其从25℃加热至120℃,然后如此保持15分钟,其后,以-20℃/min的速度冷却至30℃,另外,再将其以20℃/min的速度从30℃加热至320℃,然后测定被此热循环中出现的放热峰与样品的基线围绕的面积。此为纤维素酰化物膜的结晶热的量。
1、制备纤维素酰化物膜:
(1-1)制备浓液
制备各纤维素酰化物溶液,它们具有以下组成,并包含下表中所示量的具有数均分子量的低聚物。
纤维素酰化物溶液的组成
在下表中所示的PIT-拉伸条件下,通过流延模将制备的各溶液流延在直径3m的鼓状物支撑体的镜面化的表面上。
当支撑体上的各料片的残留溶剂量和膜表面温度变为下表中所示的值时,将料片按照下表中所示的拉伸比沿着TD拉伸。此TD拉伸按照以下方 式进行:用针状物固定料片的两边,并沿着垂直于MD的方向拉伸。
当在此拉伸后的残留溶剂量变为下表中所示的值时,在下表中所示的温度下对料片进行热处理。进行此热处理,同时控制干燥区域内的干燥空气的温度。进行此热处理,同时固定针状拉幅机。
各制备膜的制备条件和光学性质示于下表中。对于垂直于流延方向的方向,在下表中,Re表示为正值。
从表中数据可见,根据本发明的方法制得的实施例1-12的纤维素酰化物膜显示出的Re为5-20nm并且Rth为90-150nm,并可用作采用扭曲取向模式的液晶显示装置的光学膜。还可见,根据本发明的方法制得的实施例10和11的纤维素酰化物膜显示出的Re为5-50nm并且Rth为90-150nm,并可用作采用垂直取向模式的液晶显示装置的光学膜。
可见在与实施例2相同的那些条件(除了使用不是含有芳香族基团的低聚物的增塑剂之外)下制得的对比实施例1和2的纤维素酰化物膜,显示出低的Re和Rth,并不适合用作采用扭曲取向或垂直取向模式的液晶显示装置的光学膜。
可见对比实施例3的纤维素酰化物膜,其未经用以提高低聚物的取向度的足够温度下的热处理制得,即使使用所述含有芳香族基团的低聚物作为增塑剂,仍然不适合用作采用扭曲取向或垂直取向模式的液晶显示装置的光学膜。
2.制备TN-模式的液晶显示装置
(2)-1纤维素酰化物膜的皂化
使以上实施例1-6、8和9中所得的各纤维素酰化物膜通过温度为60℃的介电加热辊,从而使膜表面温度升至40℃,然后,使用棒涂机,以14ml/m2的量向其涂布含有下述组成的碱溶液;其后,将其置于蒸汽型远红外加热器(Noritake Company生产)下在110℃加热10秒,然后,再使用棒涂机,以3ml/m2的量向其涂布纯水。在此阶段,膜温度为40℃。接着,使用喷注式涂布机对其进行水洗,并用气刀处理来除水,各重复3次,然后在干燥区内在70℃干燥2秒。
皂化用的碱溶液的组成
(2)-2制备取向膜
使用绕线棒涂机#14,在纤维素酰化物膜上,以24mL/m2的量涂布含有下述组成的用于取向膜的涂布液。用热空气在100℃将其干燥120秒。此取向膜的厚度是1.2微米。接着,以纤维素酰化物膜的纵向(MD方向)为0度,以400周(round)/分钟的速度,在0度的方向上,用宽2000mm的摩擦辊摩擦在其上形成的涂布的取向膜。传送速度为40m/min。然后,对被摩擦的表面进行超声波除尘。
用于取向的涂布液的组成
改性的聚乙烯醇
(2)-3制备光学各向异性层
用绕线棒,将用于光学各向异性层的含有下述组成的涂布液连续地涂布于取向膜的经超声波除尘处理后的被摩擦的表面上。然后,在130℃的恒温浴中加热此膜120秒,由此使此盘状液晶化合物取向。接着,在80℃,使用输出功率160W/cm的高压汞灯对其进行UV射线辐射40秒,由此进行交联反应来固定已取向的盘状液晶化合物。接着,将其冷却至室温。
所得的光学各向异性层在550nm波长测得的Re为45nm。光学各向异性层的厚度示于下表中。对于550nm波长的入射光,在从法线方向至任一侧的50度方向每10度的11个方向上,测定光学各向异性层的延迟值;并根据所得的延迟值、假定的平均折射率和输入的所述层的厚度,通过使用KOBRA 21ADH证实,所述光学各向异性层中的盘状液晶分子被固定于混 合取向,所述层不具有在550nm下延迟为0nm的方向,并且在550nm下延迟的绝对值最小的方向既不在所述层的法线方向上也不在其面内方向上。通过使用KOBRA 21ADH,还测得所述光学各向异性层中的盘状液晶化合物的盘状面的倾斜角。上倾斜角是指在空气界面侧的倾斜角,下倾斜角是指在取向层侧的倾斜角。
用于光学各向异性层的涂布液的组成
如此制得光学补偿膜21-28。用作支撑体的纤维素酰化物膜和用于制备光学各向异性层的盘状液晶化合物示于下表中。
空气界面取向控制剂
(2)-4制备光学补偿膜29
如下通过在实施例7制得的纤维素酰化物膜上形成光学各向异性层制备光学补偿膜29。
纤维素酰化物膜的皂化:
使纤维素酰化物膜通过温度60℃的介电加热辊,从而使膜表面温度升至40℃,然后,使用棒涂机,以14ml/m2的量向其涂布含有下述组成的碱溶液;其后,将其置于蒸汽式远红外加热器(Noritake Company生产)下在110℃加热10秒,然后,再使用棒涂机,以3ml/m2的量向其涂布纯水。在此阶段,膜温度是40℃。接着,使用喷注式涂布机对其进行水洗,并用气刀处理来除水,各重复3次,然后在干燥区内在70℃下干燥2秒。
皂化用碱溶液的组成
制备取向膜:
使用绕线棒涂机#14,在纤维素酰化物膜的被皂化的表面上,以24mL/m2的量涂布用于取向膜的含有下述组成的涂布液。用热空气在100℃将其干燥120秒。此取向膜的厚度是1.2微米。接着,以纤维素酰化物膜的纵向为0度,以400周/分钟的速度,在0度的方向上,用宽2000mm的摩擦辊摩擦在其上形成的涂布的取向膜。传送速度为40m/min。然后,对被摩擦的表面进行超声波除尘。
用于取向的涂布液的组成
·下示用于取向层的聚合物 40质量份
·水 700质量份
·甲醇 300质量份
·三乙胺 20质量份
用于取向层的聚合物
制备光学各向异性层:
用绕线棒,将用于光学各向异性层的含有下述组成的涂布液连续地涂布于取向膜的经超声波除尘处理后的被摩擦的表面上。然后,在130℃的恒温浴中加热此膜120秒,由此使此盘状液晶化合物取向。接着,在80℃,使用输出功率160W/cm的高压汞灯对其进行UV射线辐射40秒,由此进行交联反应来固定已取向的盘状液晶化合物。接着,将其冷却至室温。
用于光学各向异性层的涂布液的组成
此光学各向异性层的厚度是1微米,并且上下倾斜角分别为20度和70度。
(2)-5制备偏振片
通过将厚度80微米的聚乙烯醇(PVA)膜浸入30℃碘浓度为0.05质量%的碘水溶液中60秒进行染色,然后,在其被浸入硼酸浓度为4质量%的硼酸水溶液中时,以5倍于其原长度将其在纵向上拉伸,其后,在50℃干燥4分钟得到厚度为20微米的偏振膜。
将以上制得的各光学补偿膜21-29的纤维素酰化物膜的暴露表面(其未被光学各向异性层的液晶组合物涂布的面)浸入55℃的氢氧化钠水溶液(1.5mol/L)中,然后充分水洗除去氢氧化钠。接着,将其浸入35℃的稀硫酸水溶液(0.005mol/L)中1分钟,然后浸入水中充分除去稀硫酸水溶液。最后,在120℃下充分干燥此样品。
将以如上方式皂化的膜与也已按以上相同方式皂化的商业纤维素乙酸酯组合,将上述偏振膜夹在它们之间,并用聚乙烯醇粘合剂将这些膜粘合在一起,以至所述膜的被皂化的表面彼此面对,由此制备偏振片。所述商业纤维素乙酸酯是Fujitac TF80UL(FUJIFILM Corporation生产)。在此,将偏振膜的两表面上的偏振膜和保护膜都制成卷,因此,每卷的纵向互相平行,展开这些卷,并连续地粘合在一起。因此,起偏器的吸收轴平行于此膜卷的纵向(膜形成时的流延方向)。
由此制得分别含有光学补偿膜21-29的偏振片31-39。
(2)-6制备TN-模式的液晶显示装置
制得具有与图1中所示相同的结构的TN-模式的液晶显示装置。从TN-模式的液晶显示装置(Nippon Acer′s AL2216W)移去一对偏振片,并替代它们,使用粘合剂将以上制得的偏振片各粘合至TN-模式的液晶单元的观察侧和背光侧上,从而使其光学各向异性层面向液晶单元侧。在此,安置此二偏振片以至观察侧上的偏振片的透射轴垂直于背光侧上的偏振片的透射轴。
如此分别制得TN-模式的液晶显示装置101-109。
3.制备VA-模式的液晶显示装置
(3)-1制备用于VA-模式的偏振片
通过将厚度80微米的聚乙烯醇(PVA)膜浸入30℃碘浓度为0.05质量%的碘水溶液中60秒进行染色,然后,在其被浸入硼酸浓度为4质量%的硼酸水溶液中时,以5倍于其原长度将其在纵向上拉伸,其后,在50℃干燥4分钟得到厚度为20微米的偏振膜。
制得商业纤维素乙酸酯Fujitac TF80UL(FUJIFILM Corporation生产)。将此纤维素酰化物膜的暴露表面浸入55℃的氢氧化钠水溶液(1.5mol/L)中,然后,充分水洗除去氢氧化钠。接着,将其浸入35℃的稀硫酸水溶液(0.005mol/L)中1分钟,然后浸入水中充分除去稀硫酸水溶液。最后,在120℃下充分干燥此样品。
以与上文相同的方式,皂化实施例11中制得的纤维素酰化物膜。
将上述偏振膜夹在可商购的三酰基纤维素TD80与实施例11的纤维素酰化物膜之间,以至所述膜的被皂化表面互相面对,由此制备偏振片,偏振片41。
(3)-2制备VA-模式面板
从VA-模式的液晶显示装置(Sharp’s LC-46LX1)移去一对偏振片,并替代它们,使用粘合剂将偏振片41粘合至VA-模式的液晶单元的背光侧,以至其吸收轴垂直于所述液晶单元的慢轴,并且实施例11的纤维素酰化物膜面向液晶单元侧;还使用粘合剂将偏振片41粘合至VA-模式的液晶单元的对侧,以至其吸收轴垂直于所述液晶单元的慢轴,并且实施例11的纤维素酰化物膜面向所述液晶单元侧。由此制得具有与图2中所示相同的结构的VA-模式的液晶显示装置。
4.评价液晶显示装置
如下计算制得的TN--模式的液晶显示装置在垂直(上和下)和水平(右和左)方向上的视角;并计算制得的VA-模式的液晶显示装置在45度倾斜方向上的视角。
采用(ELDIM的EZ-Contrast160D)测定法,测定实施例中制得的各液晶显示装置在黑状态(L1)和白状态(L8)时的对比视角。计算在垂直和水平方向(对于TN)和在45度倾斜方向(对于VA)上在极角80度的平均对比度(白透光率/黑透光率)。并按照以下标准评价这些装置:
AA:所得值等于或大于50。
A:所得值小于50并且等于或大于40。
B:所得值小于40并且等于或大于30。
C:所得值小于30。
所有含有根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜的TN-模式和VA-模式的液晶显示装置评价为“A”或“AA”。与采用实施例1-6、8和9中的任一个的纤维素酰化物膜的液晶显示装置相比,采用含有实施例7或11的纤维素酰化物膜的光学补偿膜29或30的TN-模式的液晶显示装置显示出在法线方向上的较高的对比度(更具体地,1.5倍)。
5.制备TN-模式的液晶显示装置
(5)-1制备纤维素酰化物膜(实施例14)
除了还加入3.2质量%的量的波长色散控制剂之外,以与实施例3相同的方式制备实施例14的纤维素酰化物膜。
按照下表中所示的条件,分别制备实施例12和15-28的纤维素酰化物膜。所述各膜的光学性质也示于下表中。对于垂直于流延方向的方向,在下表中,Re表示为正值。
对所述各膜,进行Rth(450)和Rth(550)测定,并根据它们计算Rth(450)/Rth(550)的值。
如下计算波长色散控制剂的残留量。
将所述各纤维素酰化物膜置于″Super Xenon Weather Meter SX75″(Suga Test Instruments生产)中,并在150W/m2的条件下用光照射200小时。然后测定波长色散控制剂的残留量。The measurement was performed while在将JP-A-2008-116788的[0080]-[0082]中所述的光学膜置于所述纤维素酰化物膜与耐候仪(Weather Meter)的光源之间时,进行测定。通过将所得值赋予下式计算光照射后的残留率。
{(光照射后的波长色散控制剂的残留量)/(光照射前的波长色散控制剂的残留量)}×100
(5)-2纤维素酰化物膜的皂化
以与以上(2)-1中所述相同的方式分别对实施例13-48的纤维素酰化物膜进行皂化处理。
(5)-3制备取向膜
使用绕线棒涂机#14,向所述各纤维素酰化物膜的被皂化表面,以24mL/m2的量涂布用于取向膜的含有下述组成的涂布液。用热空气在100℃下将其干燥120秒。此取向膜的厚度是1.2微米。接着,以纤维素酰化物膜的纵向(MD方向)为0度,以400周/分钟的速度,在0度的方向上,用宽2000mm的摩擦辊摩擦在其上形成的涂布的取向膜。传送速度为40m/min。然后,对被摩擦的表面进行超声波除尘。
用于取向的涂布液的组成
·下示的改性的聚乙烯醇 40质量份
·水 728质量份
·甲醇 228质量份
改性的聚乙烯醇
(5)-4制备光学各向异性层
用绕线棒,将用于光学各向异性层的含有下述组成的涂布液连续地涂布于取向膜的经超声波除尘处理后的被摩擦的表面上。然后,在130℃的恒温浴中加热此膜120秒,由此使此盘状液晶化合物取向。接着,在80℃,使用输出功率160W/cm的高压汞灯对其进行UV射线辐射40秒,由此进行交联反应以固定已取向的盘状液晶化合物。接着,将其冷却至室温。
用于光学各向异性层的涂布液的组成
含有氟代脂肪族基团的聚合物1
取向层侧取向控制剂1
取向层侧取向控制剂2
此光学各向异性层的厚度是1微米,并且上下倾斜角分别为20度和65度。
如此制得光学补偿膜31,并且以与光学补偿膜31相同的方式制备光学补偿膜30和32-65。
(5)-5制备偏振片
以与上述(2)-5相同的方式制备偏振片42-77。
(5)-6制备TN-模式的液晶显示装置
以与上述(2)-6相同的方式制备TN-模式的液晶显示装置110-145。
6.评价TN-模式的液晶显示装置
(6)-1评价视角对比度
以与上述相同的方式计算制得的各TN-模式的液晶显示装置在垂直(上和下)和水平(右和左)方向上的平均对比度(白透光率/黑透光率),然后按照以下标准评价所述各装置:
AA:所得值等于或大于50。
A:所得值小于50并且等于或大于40。
B:所得值小于40并且等于或大于30。
C:所得值小于30。
所有含有根据本发明的方法制得的纤维素酰化物膜的TN-模式的液晶显示装置都评价为“A”或“AA”。
(6)-2评价在斜交叉方向上的黄色度
在从黑状态(L1)至白状态(L8)的8种状态中等分各液晶显示装置110-145的亮度;在自黑状态起的第二阶段(L2),在从极角0度的方向(法线方向)至极角60度的方向的方向上测定色移Δu’v′(在水平方向上的平均值);并按照以下标准评价黄色度的水平。结果示于下表中。
AA:0.000≤Δu’v′≤0.085
A:0.085<Δu’v′≤0.090
B:0.090<Δu’v′≤0.100
C:0.100<Δu’v′≤0.105
*Δu’v’:∑{(u’n-u’n-1)2+(v’n-v’n-1)2}(以10度为步长,从0度至极角60度)
在表中,
*1:”TPA”表示对苯二甲酸;“AA”表示己二酸;“SA”表示琥珀酸。
*2:“EG”表示乙二醇;“PG”表示1,3-丙二醇。
*3:数均分子量
*4:“TPA”、“PA”、“AA”、“SA”、“EG”或“PG”的单位是摩尔比。
表中的化合物1-5如下:
从表中数据可见,根据本发明的方法制得的实施例13-48的纤维素酰化物膜显示出的Re为5-20nm并且Rth为90-150nm,并且可用作采用扭曲取向模式的液晶显示装置的光学膜。实际上,在垂直和水平方向上的视角对比度的评价都是良好的。
还可见,当满足0.90<Rth(450)/Rth(550)≤1.5的关系的纤维素酰化物膜作为根据本发明的方法制得的纤维素酰化物用于TN-模式的液晶显示装置时,在斜交叉方向上产生的黄色度可显著地降低。还可见,添加所述波长色散控制剂和所述含有芳香族基团的低聚物有效地控制波长色散。
还可见,使用由式(IX)表示的化合物与由式(IX-a)-(IX-d)表示的化合物 (化合物3或5)中的任一种化合物的混合物有效地改进耐光性。
Claims (25)
1.制备纤维素酰化物膜的方法,其包括:
通过将流体流延在支撑体上形成所述流体的料片的形成步骤,所述流体包含纤维素酰化物、含有芳香族基团的低聚物和溶剂,
拉伸所述料片的拉伸步骤,由此使所述含有芳香族基团的低聚物的分子沿所述拉伸方向取向,和
热处理被拉伸的料片的热处理步骤,由此至少提高所述含有芳香族基团的低聚物的分子的取向度。
2.权利要求1的方法,其中所述含有芳香族基团的低聚物是包含芳香族二元羧酸残基和脂肪族二醇残基的缩聚酯。
3.权利要求1的方法,其中所述含有芳香族基团的低聚物的数均分子量为500-2000。
4.权利要求1的方法,其中所述流体包含相对于100质量份的所述纤维素酰化物为3至20质量份的量的所述含有芳香族基团的低聚物。
5.权利要求1的方法,其中在所述拉伸步骤中,将残留溶剂含量为20质量%-300质量%的所述料片在-30℃至80℃的膜表面温度下进行拉伸。
6.权利要求1的方法,其中在所述热处理步骤中,将残留溶剂量为10质量%-120质量%的所述料片在40℃至200℃的膜表面温度下进行热处理。
7.权利要求1的方法,其中在所述拉伸步骤中,将所述料片以1%至50%的拉伸比进行拉伸。
8.权利要求1的方法,其中将所述流体流延在鼓状物的表面上。
9.权利要求1的方法,其中在所述拉伸步骤中,沿着流延方向和垂直于所述流延方向的方向拉伸所述料片。
10.权利要求1的方法,其中所述料片在所述拉伸步骤后未进行任何拉伸处理。
11.权利要求1的方法,其中所述流体包含0.2质量%至20质量%的量的吸收峰在250至400nm波长的延迟控制剂。
15.按照权利要求1-14中的任一项的方法制备的纤维素酰化物膜,其在550nm波长下的面内延迟Re(550)为5至50nm,并且在550nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(550)为90至150nm。
16.按照权利要求1-14中的任一项的方法制备的纤维素酰化物膜,其在550nm波长下的面内延迟Re(550)为5至20nm,并且在550nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(550)为90至150nm。
17.权利要求15的纤维素酰化物膜,其具有纵方向,其中纤维素酰化物分子沿着所述纵方向取向。
18.权利要求15的纤维素酰化物膜,其在550nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(550)和在450nm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(450)满足以下条件(1):
0.90<Rth(450)/Rth(550)≤1.5(1)。
19.偏振片,其包含起偏器和权利要求15的纤维素酰化物膜。
20.权利要求19的偏振片,其中所述起偏器的吸收轴垂直于所述纤维素酰化物膜的慢轴。
21.液晶显示装置,其包含权利要求15的纤维素酰化物膜。
22.液晶显示装置,其包含权利要求19的偏振片。
23.权利要求21的液晶显示装置,其采用扭曲取向或垂直取向模式。
24.权利要求22的液晶显示装置,其采用扭曲取向或垂直取向模式。
25.光学补偿膜,其包含权利要求15或16的纤维素酰化物膜、以及由包含可聚合的液晶化合物的组合物形成的光学各向异性层。
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