CN102736160B - 层合薄膜、光学补偿薄膜、偏振片和液晶显示器 - Google Patents

层合薄膜、光学补偿薄膜、偏振片和液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了层合薄膜,其包括:由含有聚合物材料作为主要成分的组合物形成的芯层和由含有聚合物材料作为主要成分的组合物形成并层合在所述芯层的至少一个表面上的表层,其中所述表层的膜厚随该层合薄膜的宽度方向的位置而不同。

Description

层合薄膜、光学补偿薄膜、偏振片和液晶显示器
技术领域
本发明涉及具有良好卷曲适应性和高的光学性能均匀度的层合薄膜,本发明还涉及各自包括所述层合薄膜的光学补偿薄膜、偏振片和液晶显示器。
背景技术
专利文献1公开了一种酰化纤维素层合薄膜,其中将含有所述酰化纤维素的表层和含有所述酰化纤维素的芯层层合。考虑到可以实现仅通过芯层不能实现的光学性能的事实,在芯层上层合表层的层合薄膜,如JP-A-2010-58331中公开的,可用于各种光学薄膜,例如,用于液晶显示器的各种光学薄膜,这是考虑到仅由芯层不能实现的光学性质可以被实现。
现在,一般说来,为了贮藏、运输等将连续生产的纵向长尺寸的(longitudinal)薄膜以卷状卷起。但是,当将具有均匀膜厚的薄膜以卷状卷起时,会因卷绕紧密度而在薄膜表面产生细微擦痕。当用于各种应用时,可能发生这样的情况:这种擦痕会成为引起性能降低的缺陷。例如,尽管迄今已将其上具有液晶组合物排列固定其上的光学各向异性层的支撑膜形成的光学补偿薄膜用于液晶显示器,还是可能发生这样的情况:如果将表面上具有细微擦痕的薄膜用作光学补偿薄膜的支撑膜的话,待涂布到该表面上的液晶组合物的排列受到影响,并且该擦痕部分成为亮点,由此使得液晶显示器的显示性能降低。
那么,作为连续生产的薄膜,为了抑制卷绕紧密度,一般说来,实行使宽度方向两个端部的厚度比中心部分的厚度厚。但是,在芯层上层合表层的前述层合薄膜中,一般说来,芯层和表层彼此的原料组合物的配方不同。由于原料组合物配方的差异影响薄膜的光学性能,因此膜宽度方向的厚度的差异使得薄膜宽度方向的光学性能不均匀。由于在两个端部厚度厚,因此添加剂的浓度高。添加剂的浓度越高,弹性模量越低。因此,例如,当为了显现光学性能而进行拉伸处理时,两个端部趋于拉伸得更多,并且宽度方向的光学性能的不匀度随拉伸度的差异而变大。
发明内容
基于前述各种问题,完成了本发明,并且本发明的目的在于提供层合薄膜,其在宽度方向的光学性能的不匀度得到改善,没有影响卷起适应性,并且提供了各自使用该层合薄膜的光学补偿薄膜、偏振片和液晶显示器。
<1>A层合薄膜,包括:
由含有聚合物材料作为主要组成成分的组合物形成的芯层和
由含有聚合物材料作为主要成分的组合物形成并层合在所述芯层的至少一个表面上的表层,其中
所述表层的膜厚随其在所述层合薄膜的宽度方向的位置而不同。
<2>如<1>所述的层合薄膜,其中以芯层的膜厚和表层的膜厚的总和表示的总膜厚随该层合薄膜的宽度方向的位置而不同。
<3>如<1>或<2>所述的层合薄膜,其中在宽度方向的两个端部的总厚度厚,并且中心部分的总厚度薄。
<4>如<1>-<3>任一项所述的层合薄膜,其中芯层和表层中至少一层包含至少一种添加剂。
<5>如<4>所述的层合薄膜,其中所述至少一种添加剂是含芳香基团的低聚物。
<6>如<5>所述的层合薄膜,其中所述至少一种添加剂是最大吸收在250-400nm的紫外线吸收剂。
<7>如<1>-<6>任一项所述的层合薄膜,其中芯层和表层各自包含至少一种添加剂,并且芯层中的至少一种添加剂和表层中的至少一种添加剂彼此在类型和浓度中的至少一方面不同。
<8>如<1>-<7>任一项所述的层合薄膜,其中所述聚合物材料是酰化纤维素。
<9>如<1>-<7>任一项所述的层合薄膜,其中所述聚合物材料是降冰片烯类聚合物。
<10>如<1>-<9>任一项所述的层合薄膜,其中所述层合薄膜是纵向长尺寸(longitudinal)的,并且所述聚合物材料的分子以与所述纵向垂直的方向排列。
<11>如<1>-<10>任一项所述的层合薄膜,其中面内延迟Re和厚度方向的延迟Rth中至少一个在宽度方向的偏差不大于10nm。
<12>光学补偿薄膜,包括如<1>-<11>任一项所述的层合薄膜和由包含可聚合液晶化合物的组合物形成的光学各向异性层。
<13>偏振片,至少包括偏振器和如<1>-<11>任一项所述的层合薄膜或如<10>所述的光学补偿薄膜。
<14>液晶显示器,至少包括如<13>所述的偏振片。
<15>如<14>所述的液晶显示器,其是TN模式。
根据本发明,可以提供层合薄膜,其在宽度方向的光学性能的不匀度得到改善并且没有影响卷起适应性,还可以提供各自使用该层合薄膜的光学补偿薄膜、偏振片和液晶显示器。
附图说明
图1示出本发明的层合薄膜的实例的横截面示意图。
[字母或数字的解释]
1:层合薄膜
10:芯层
12a、12b:表层
具体实施方式
下面通过实施方式详细描述本发明。顺便提一下,在本说明书中,短语“一数-另一数”表示的数值范围是指落入在表示该范围的下限值的前一数值和表示其上限值的后一数值之间的范围。
同样,在本说明书中,本文所述的“延迟调节剂”是指能够使薄膜的面内延迟(后面也称之为“Re”)和薄膜的厚度方向的延迟(后面也称之为“Rth”)中至少一个提高或降低的化合物。同样,本文所述的“延迟增强剂”是指能够使Re和Rth中至少一个增强的化合物,并且本文所述的“延迟降低剂”是指能够使Re和Rth中至少一个降低的化合物。
同样,在本说明书中,本文所述的“芯层”是指膜厚最厚的层,并且本文所述的“表层”是指膜厚比芯层薄且与芯层接触的层。
同样,在本说明书和附图中,称作“表层”时,是同时指“表层A”和“表层B”。此外,有时将上述“表层A”称作“空气面层”,将上述“表层B”称作“支撑体面层”。此外,有时也将“芯层”称作“基层”。
1.层合薄膜:
本发明涉及层合薄膜,其包括:由含有聚合物材料作为主要成分的组合物形成的芯层和由含有聚合物材料作为主要成分的组合物形成并层合在所述芯层的至少一个表面上的表层,其中所述表层的膜厚随该层合薄膜的宽度方向的位置不同而不同。
考虑到可以实现仅通过芯层不能实现的光学性能或加工适应性的事实,优选表层通过共浇注等层合在芯层上。例如,当用于形成芯层的组合物从支撑体的剥离性能低时,通过在芯层的支撑体面侧形成增塑剂的添加量比芯层中的少的表层或者含有消光剂的表层,可以提高剥离性能。同样,为了达到所希望的光学性能而不损害剥离性能,可以使芯层和表层中作为主要成分的聚合物材料的类型不同。另一方面,连续制得的纵向长尺寸的薄膜为了贮藏、运输等通常以卷状卷起,并且为了保证卷起适应性,优选使两个端部厚。但是,如上所述,作为芯层和表层的层合薄膜,通常将由不同配方的原料形成的表层层合在芯层上。因此,当宽度方向的厚度不均匀时,宽度方向的光学性能的不匀度变得明显。即,在常规工艺中,对于作为芯层和表层的层合薄膜,难以在保证光学性能的均匀度的同时保证卷起适应性。本发明中,通过随层合薄膜的宽度方向的位置而改变表层的膜厚来提高宽度方向的光学性能的均匀度。为了保证卷起适应性,即使在宽度方向的总厚度不同,例如,即使两个端部的总厚度厚,而中心部分的总厚度薄,那么通过改变宽度方向表层的厚度可以降低光学性能的不匀度。
图1显示了本发明的层合薄膜的一个实例的横截面示意图。图1所示的层合薄膜1具有由含有聚合物材料作为主要成分的组合物形成的芯层10;和层合在芯层10的两个表面上的表层A12a和表层B12b,它们各自是由含有聚合物材料作为主要成分的组合物形成的。在层合薄膜1中,由于宽度方向两个端部的总厚度厚,而中心部分的总厚度薄,因此以纵向长尺寸形式加工时的卷起适应性良好。
芯层10几乎占层合薄膜1的整个总厚度,并且表层12a和12b是为了剥离性能补充形成的层。因此,层合薄膜1的综合光学性能首要地取决于芯层10的原料组合物的光学性能的呈现,并且表层12a和12b的原料组合物的光学性能的呈现低于芯层10的。一般说来,膜厚越厚,Re和Rth的绝对值越大。然而,在层合薄膜1中,在总厚度厚的两个端部,光学性能呈现低的表层12a和12b的厚度厚,并且因此,即使两个端部的厚度厚,光学性能呈现低的表层A和B对光学性能的贡献大。另一方面,在宽度方向的中心部分,表层12a和12b的厚度薄,而芯层10的厚度厚,并且光学性能显现高的芯层10的贡献大。如图1所示,通过使表层12a和12b的厚度具有宽度方向的分布,可以分别使厚度厚的两个端部的光学性能的呈现低并使厚度薄的中心部分的光学性能的呈现高。因此,可以降低因宽度方向总厚度分布的事实导致的光学性能的不匀度。
尽管层合薄膜1的厚度没有特别的限制,一般说来,优选20-1,000μm,更优选30-100μm。考虑到卷起适应性,中心部分和两个端部之间的厚度差优选是0.1-10μm,更优选1-5μm。芯层10的厚度平均优选是20-1,000μm,更优选30-100μm。同样,在图1的实例中,优选芯层10的中心部分厚并且两个端部薄,且二者之差优选是0-20μm,更优选0-10μm。表层12a和12b的厚度平均优选是1-10μm,更优选1-5μm。同样,在图1的实例中,优选表层12a和12b的两个端部的厚度厚且中心部分薄,并且二者之差优选是0.5-20μm,更优选1-10μm。
然而,应解释的是,总厚度和各层的厚度的优选范围并不限于前述范围。同样,在通过共浇注等制造的层合薄膜中,在芯层和表层之间的界面可能模糊。然而,通过跟踪每层中添加的添加剂(例如,消光剂)等的浓度,也可以间接测定每层的厚度。
本发明的层合薄膜并不限于图1所示的实例。芯层可以由两层或多层构成,并且表层可以由单层或者三层或多层构成。同样,膜厚分布图谱并不限于图1所示的实例,并且调整在宽度方向的表层厚度使得光学性能变得均匀的所有实施方式都包括在本发明的范围内。
下面详细描述可用于制备本发明层合薄膜的材料和方法。
(1)原料:
将任意聚合物材料用于制备层合薄膜。聚合物材料的实例包括醋酸酯基聚合物、聚酯砜、聚砜、聚碳酸酯、降冰片烯类聚合物(有时称为“聚降冰片烯”)、聚烯烃、芳基聚合物、纤维素基树脂、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯氯、聚1,2-二氯乙烯、液晶聚合物、和热固性或紫外固性树脂,例如热固性或紫外固性芳基-、氨基甲酸酯基-、芳基化氨基甲酸酯基-、环氧基-和硅氧烷基树脂。尤其是,优选酰化纤维素。
优选本发明的层合薄膜的芯层和表层各自是由含有酰化纤维素作为主要成分的组合物形成的。作为主要成分的酰化纤维素的类型和添加剂的类型及其浓度可以各自不同。在一个实例中,具有高浓度的对光学性能呈现有利的添加剂(例如,延迟调节剂、增塑剂,等)的组合物可用于芯层的原料,而具有低浓度的对光学性能呈现有利的添加剂(例如,延迟调节剂、增塑剂,等)并含有有利于改善剥离性能的添加剂如消光剂的组合物可用于表层的原料(特别是,共浇注支撑体面上的表层)。
酰化纤维素:
形成芯层和表层的组合物各自优选含有酰化纤维素作为主要成分。在本说明书中,在原料由一种组分形成的实施方式中,“主要成分”是指该组分;并且在原料由两种或多种组分形成的实施方式中,“主要成分”是指具有最高质量分数的组分。酰化纤维素可以单个使用或者可以其两种或多种组合使用。可以使用含有酰化纤维素的酰基取代基,例如仅有乙酰基的酰化纤维素的组合物,或者含有多种酰基取代基的酰化纤维素的组合物。
酰化纤维素是纤维素和酸的酯。构成该酯的酸优选是有机酸,更优选羧酸,甚至更优选碳原子数为2-22的脂肪酸,最优选碳原子数为2-4的低级脂肪酸。在酰化纤维素中,位于构成纤维素的葡萄糖单元的2-位、3-位和6-位的羟基上的所有或一部分氢原子用酰基取代。酰基的实例包括乙酰基、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、环己烷羰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基和肉桂酰基。作为酰基,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、萘基羰基和肉桂酰基;最优选乙酰基、丙酰基和丁酰基。
当将酰化纤维素的纤维素的羟基上取代的乙酰基(碳原子数:2)的取代度定义为“SA”,并将酰化纤维素的纤维素的羟基上取代的具有3个以上碳原子数的酰基的取代度定义为“SB”时,通过调节SA和SB,可以调节制得的酰化纤维素层合薄膜的Re的显现和延迟的湿度依赖性。偶尔,本文所述的延迟的湿度依赖性是指可逆延迟因湿度的变化。
(SA+SB)是根据酰化纤维素层合薄膜所希望的光学性能适当调节的,优选关系2.70≤(SA+SB)≤3.00;更优选关系2.80≤(SA+SB)≤2.97;甚至更优选关系2.83≤(SA+SB)≤2.89。
同样,通过调节SB,可以调节通过本发明制备方法制得的酰化纤维素层合薄膜的延迟的湿度依赖性。通过使SB大,可以降低延迟的湿度依赖性,并降低熔点。当考虑到延迟的湿度依赖性和熔点的降低之间的平衡时,SB的范围优选是0≤SB≤3.0,更优选0≤SB≤1.0。顺便提一下,当纤维素的所有羟基都被取代时,取代度是3。
同样,优选分别使用取代度低的酰化纤维素作为芯层的主要成分并优选取代度高的酰化纤维素作为表层的主要成分。例如,可以使用取代度低的酰化纤维素,其中取代度Z1满足关系2.0<Z1<2.7,作为芯层的主要成分;并且可以使用取代度Z2满足关系Z1<Z2(例如,2.7<Z2)的酰化纤维素作为表层的主要成分。尽管有这样的情况:使用取代度低的酰化纤维素作为主要成分,可以实现使用取代度高的酰化纤维素作为主要成分的薄膜不能实现的光学性能,但是会有这样的问题,当薄膜含有取代度低的酰化纤维素作为主要成分时,从浇注支撑体的脱模性差。通过层合含有取代度高的酰化纤维素的表层,可以解决该问题。
酰化纤维素可以通过已知方法合成。
例如,酰化纤维素的合成方法的基本原理描述在NobuhikoMigita等,WoodChemistry,第180-190页(KyoritsuShuppan,1968)。酰化纤维素的代表性合成方法是通过羧酸酐-羧酸-硫酸催化剂的液相乙酰基化法。具体地说,将纤维素原料如棉籽绒和木材纸浆用适量羧酸例如乙酸进行预处理然后扔到预先冷却的酰化混合液中实现酯化,由此合成整个酰化纤维素(在2-位、3-位和6-位的总酰基取代度基本上是3.00)。一般说来,前述酰化混合液含有羧酸作为溶剂,含有羧酸酐作为酯化剂,并含有硫酸作为催化剂。同样,通常羧酸酐相对与羧酸酐反应的纤维素的总量以化学计量过量地使用并且在系统中有水分。
接着,在酰化反应结束之后,为了使得系统内剩余的过量羧酸酐水解,加入水和含水乙酸。而且,为了中和部分酯化催化剂,可以加入含有中和剂(例如,钙、镁、铁、铝或锌的碳酸盐、醋酸盐、氢氧化物或氧化物)的水溶液。而且,在有少量乙酰基化反应催化剂(一般说来,残留的硫酸)的情况下将所得酰化纤维素保持在20-90℃实现皂化熟化,由此将其转变成具有所需酰基取代度和聚合度的酰化纤维素。在获得所希望的酰化纤维素时,用前述中和剂等将留在系统内的催化剂完全中和,或者在没有中和前述催化剂下将该聚合物溶液扔到水或稀乙酸中(或者将水或稀乙酸扔到聚合物溶液中)从而分离酰化纤维素,然后洗涤和稳定化。由此可以获得所希望的酰化纤维素。
考虑到粘度平均聚合度,酰化纤维素的聚合度优选是150-500,更优选200-400,甚至优选220-350。粘度平均聚合度可以按照Uda等提出的固有粘度法测定(KazuoUda和HideoSaito,JourofSoc.ofTextileandCelluloseIndustryJapan,第18卷第1期,第105-120页,1962)。粘度平均聚合度的测定方法还描述在JP-A-9-95538。
同样,在低分子组分较少的酰化纤维素中,尽管其平均分子量(聚合度)高,但是其粘度值低于常规酰化纤维素的。这种低分子组分较少的酰化纤维素可以通过常规方法从合成的酰化纤维素中除去低分子组分获得。低分子组分的除去可以通过用适当有机溶剂洗涤酰化纤维素进行。同样,低分子组分较少的酰化纤维素可以通过合成获得。当合成低分子组分较少的酰化纤维素时,基于100质量份的纤维素,优选将乙酰基化反应中硫酸催化剂的量调整至0.5-25质量份。通过使硫酸催化剂的量落入前述范围内,可以合成从分子量分布的角度也是优选的酰化纤维素(均匀分子量分布)。酰化纤维素的聚合度和分子量分布可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)等测定。
原料棉和纤维素酯的合成方法也描述在日本发明创新协会于2001年3月15日出版的JournalofTechnicalDisclosure,No.201-1745,第7-12页。
作为用作制备酰化纤维素层合薄膜时的原料使用的酰化纤维素,可以使用粉状或粒状材料,并且也可以使用造粒状材料。酰化纤维素作为原料使用时的水分含量优选不大于1.0%质量,更优选不大于0.7%质量,最优选不大于0.5%质量。而且,一些情况下,水分含量优选不大于2.0%质量。当酰化纤维素的水分含量不在该优选范围内时,优选酰化纤维素在经过风干或加热干燥之后使用。
降冰片烯类聚合物:
可将任意降冰片烯类聚合物用于形成芯层和表层。降冰片烯类聚合物的实例包括任意多环单体的开环聚合反应聚合物。多环单体的实例包括单不限制于如下描述的化合物。
二环[2.2.1]庚-2-烯,
三环[4.3.0.12,5]-8-癸烯,
三环[4.4.0.12,5]-3-十一烯,
四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
五环[6.5.1.13,6.02,7.09,13]-4-十五烯,
5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-甲氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-甲基-5-甲氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-氰基二环[2.2.1]庚-2-烯,
8-甲氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-乙氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-正丙氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-异丙氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-正丁氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-甲基-8-甲氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-甲基-8-乙氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-甲基-8-正丙氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-甲基-8-异丙氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-甲基-8-正丁氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
5-亚乙基二环[2.2.1]庚-2-烯,
8-亚乙基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
5-苯基二环[2.2.1]庚-2-烯,
8-苯基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
5-氟二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-氟甲基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-三氟甲基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-五氟乙基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5-二氟二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,6-二氟二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5-二(三氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,6-二(三氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-甲基-5-三氟甲基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5,6-三氟二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5,6-三(氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5,6,6-四氟二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5,6,6-四(三氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5-di氟-6,6-双(三氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,6-di氟-5,6-双(三氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5,6-三氟-5-三氟甲基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-氟-5-五氟乙基-6,6-双(三氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,6-di氟-5-七氟-异丙基-6-三氟甲基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5-氯-5,6,6-三氟二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,6-二氯-5,6-双(三氟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5,6-三氟-6-三氟甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯,
5,5,6-三氟-6-七氟丙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯,
8-氟四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-氟甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-di氟甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-三氟甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-五氟乙基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8-二氟四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,9-二氟四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8-双(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,9-双(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-甲基-8-三氟甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8,9-三氟四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8,9-三(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8,9,9-四氟四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8,9,9-四(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8-二氟-9,9-双(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,9-二氟-8,9-双(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8,9-三氟-9-三氟甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8,9-三氟-9-三氟甲氧基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,8,9-三氟-9-五氟丙氧基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-氟-8-五氟乙基-9,9-双(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,9-二氟-8-七氟异丙基-9-三氟甲基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-氯-8,9,9-三氟四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8,9-二氯-8,9-双(三氟甲基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,
8-(2,2,2-三氟乙氧基羰基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,和
8-甲基-8-(2,2,2-三氟乙氧基羰基)四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯
这些化合物可以单个使用或者可以其两种或多种组合使用。
所使用的聚合物的分子量没有限制,且一般优选5000到500000,或更优选10000到100000。可商购获得的可用于本发明的环烯烃基聚合物的实例包括ARTON系列产品(JSR的产品),ZEONOR系列产品(ZEONCORPORATION的产品),ZEONEX系列产品(ZEONCORPORATION的产品)和S-SINA系列产品(SEKISUICHEMICALCO.,LTD的产品)。
将降冰片烯类聚合物用于制备聚合物薄膜的方法没有限制,且可使用根据任意方法制得的聚合物薄膜。例如,可使用由任意熔融-浇铸方法或任意溶液-浇铸方法制得的聚合物薄膜。成膜条件在JP-A-2004-198952中有描述,且本发明可以应用相同的条件。
含芳香基团的低聚物:
优选用于形成芯层的组合物和用于形成表层的组合物各自含有含芳香基团的低聚物。含芳香基团的低聚物起增塑剂的作用。在图1所示的实例中,优选增塑剂在芯层中的浓度高于增塑剂在表层中的浓度。增塑剂是加速溶剂挥发并减少残留溶剂量必不可少的原料。为了能够起增塑剂的作用,该低聚物的数均分子量优选是500-2000,更优选500-1500。同样,考虑到低聚物的渗出、料片的加工性等,相对100质量份的聚合物材料,低聚物的量优选不大于20质量份,更优选不大于15质量份。另一方面,考虑到料片的干燥速度等,相对100质量份的聚合物材料,低聚物的量优选是3质量份或以上,更优选5质量份或以上。
顺便提一下,含芳香基团的低聚物可以单个使用或者可以其两种或多种组合使用。
同样,含芳香基团的低聚物在使用其的环境温度和湿度(一般说来,在室温状态下,所谓的在25℃和相对湿度60%)下可以是液体或固体。同样,其色度越小,越好,特别地低聚物优选无色。从热方面考虑,优选低聚物高温下稳定。低聚物的分解引发温度优选是150℃或更高,更优选200℃或更高,甚至更优选250℃或更高。
可用于本发明的含芳香基团的低聚物的特性特征之一是含有芳香基团。通过使得在低聚物的一部分重复单元中规则地含有芳香基团,低聚物在热处理之后的分子的取向度可以有效地提高。所述的含芳香基团的低聚物优选是含有至少一个二羧酸残基和至少一个二醇残基的缩聚酯。芳香基团可以包含在该二羧酸残基中,或者可以包含在该二醇残基中。总之,优选芳香基团包含在二羧酸残基中的缩聚酯。更具体地说,优选含芳香基团的低聚物选自含有至少一个芳香二羧酸残基和至少一个脂肪族二醇残基的缩聚酯。
下面详细描述可用作本发明的含芳香基团的低聚物的缩聚酯基增塑剂。
缩聚酯:
本发明中,优选使用通过芳香二羧酸和脂肪族二醇反应获得的缩聚酯作为含芳香基团的低聚物。虽然反应产物的两端可以处于反应产物原样的状态,但是还可以通过施行与单羧酸或单醇的反应将两端密封。具体地说,为了低聚物不含自由羧酸而施行末端密封时,从储藏性能等的角度是有效的。用于缩聚酯的二羧酸优选是芳香二羧酸,更优选碳原子数为8-12的芳香二羧酸。用于缩聚酯的二醇优选是脂肪族二醇,更优选碳原子数为2-12的脂肪族二醇。顺便提一下,脂肪族二醇也包括脂环族二醇。
碳原子数为8-12的芳香二羧酸的实例包括邻苯二甲酸、对苯二甲酸、1,5-萘二羧酸和1,4-萘二羧酸。其中,由于薄膜的Re显现高而优选对苯二甲酸。这种芳香二羧酸单独使用或者其两种或多种混合使用。
缩聚酯可以含有脂肪族二羧酸残基。脂肪族二羧酸残基的实例包括碳原子数为4-12的脂肪族二羧酸残基。碳原子数为4-12的亚烷基二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、十二烷二羧酸和1,4-环己烷二羧酸。
碳原子数为2-12的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(3,3-二羟甲基庚烷)、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。这种二醇单独使用或者其两种或多种混合使用。
同样,为了缩聚酯的两端不会变成羧酸,优选用单醇残基或单羧酸残基保护它们。这种情况下,作为单醇残基的优选实施方式,例如,可以列举JP-A-2009-262551中所述的实施方式。
同样,可用于密封的单羧酸的实例包括取代或未取代的碳原子数为1-30的单羧酸。这种取代或未取代的单羧酸可以是脂肪族单羧酸或芳香族羧酸。首先,优选的脂肪族单羧酸的实例包括乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己酸、癸酸、十二烷酸、硬脂酸和油酸。作为芳香族单羧酸的优选实施方式,例如,可以列举JP-A-2009-262551中所述的实施方式。这种单羧酸可以单独使用或者两种或多种混合使用。
如所述的,作为缩聚酯的具体优选合成方法和商业产品,例如,可以列举JP-A-2009-262551中所述的实施方式。
下面给出可用于本发明的缩聚酯的具体实例,但是不应解释成缩聚酯就限于此。
PP-1:乙二醇/对苯二甲酸的缩聚物(1/1摩尔)(数均分子量:1000)
PP-2:1,2-丙二醇/对苯二甲酸的缩聚物(1/1摩尔)(数均分子量:1000)
PP-3:乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸的缩聚物(0.5/0.5/1摩尔)(数均分子量:1000)
PP-4:乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸/琥珀酸的缩聚物(0.5/0.5/0.7/0.3摩尔)(数均分子量:1000)
PP-5:乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸/琥珀酸的缩聚物(0.5/0.5/0.55/0.45摩尔)(数均分子量:1000)
PP-6:一端用辛基酯化的乙二醇/1,2-丙二醇/对苯二甲酸/琥珀酸的缩聚物(0.5/0.5/0.7/0.3摩尔)(数均分子量:1000)
PP-7:1,3-丙二醇/1,5-萘二羧酸的缩聚物(1/1摩尔)(数均分子量:1500)
PP-8:2-甲基-1,3-丙二醇/间苯二甲酸的缩聚物(1/1摩尔)(数均分子量:1200)
PP-9:两端用苄基酯化的1,3-丙二醇/对苯二甲酸的缩聚物(1/1摩尔)(数均分子量:1500)
PP-10:两端用丙基酯化的1,3-丙二醇/1,5-萘二羧酸的缩聚物(1/1摩尔)(数均分子量:1500)
PP-11:两端用丁基酯化的2-甲基-1,3-丙二醇/间苯二甲酸的缩聚物(1/1摩尔)(数均分子量:1200)
具有脂肪族基团的低聚物:
用于形成芯层或表层的组合物可以含有仅有脂肪族基团的一种低聚物或者与其它增塑剂例如低聚物一起作为混合增塑剂的一种低聚物。
具有脂肪族基团的低聚物的实例包括脂肪族二羧酸和脂肪族二醇和,如果需要的话,脂肪族单羧酸或脂肪族单醇的缩聚产物(下面称之为“脂肪族高分子量增塑剂(PA)”)。其数均分子量优选是700-10000。
作为脂肪族二羧酸,优选C2-20亚烷基二羧酸,它可以形成环状结构;并且其实例包括草酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸和二环己烷二羧酸。其中,优选丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸和1,4-环己烷二羧酸。
用于脂肪族高分子量增塑剂(PA)的脂肪族二醇优选是C2-20脂肪族二醇或C4-20烷基醚二醇,并且它们可以形成环状结构。C2-20脂肪族二醇的实例包括烷基二醇类和脂肪族环状二醇类;并且其实例包括1,2-乙二醇(即,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(3,3-二羟甲基庚烷)、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、1,12-十八烷二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇,等。一种或多种这些二醇可以单独使用或者混合使用。
脂肪族二醇的优选实例包括乙二醇、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、1,6-己二醇、1,4-环己二醇和1,4-环己烷二甲醇;其中更优选实例包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己二醇和1,4-环己烷二甲醇。
可用于脂肪族高分子量增塑剂(PA)的优选C4-20烷基醚二醇类的具体实例有聚四亚甲基醚二醇、聚亚乙基醚二醇、聚亚丙基醚二醇、和它们的组合。平均聚合度没有特别的限制,并且优选2-20,更优选2-10,进一步再优选2-5,尤其优选2-4。作为其实例,可商购获得Carbowax树脂、Pluronics树脂和Niax树脂作为典型的可以使用的聚醚二醇。
本发明中,特别优选末端用烷基或芳香基封端的脂肪族高分子量增塑剂(PA)。用疏水官能团保护末端可以有效地抗高温高湿下的老化,由此延迟了酯基的水解。优选,脂肪族高分子量增塑剂(PA)用单醇残基或单羧酸残基保护以使脂肪族高分子量增塑剂(PA)的两端不是羧酸或羟基。
这种情况下,单醇残基优选是具有1-30个碳原子的取代或未取代的单醇残基,包括,例如,脂肪族醇类如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、异己醇、环己醇、辛醇、异辛醇、2-乙基己醇、壬醇、异壬醇、叔壬醇、癸醇、十二烷醇、十六烷醇、十八烷醇、烯丙醇和油醇。
在用单羧酸残基封端时,用作单羧酸残基的单羧酸优选是具有1-30个碳原子,更优选1-22个碳原子的取代或未取代的单羧酸。其优选实例包括乙酸、丙酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸、十二烷酸、硬脂酸、油酸、环己羧酸和二环己基羧酸。它们可以单独使用或者可以混合使用。其优选实例包括乙酸、丙酸、油酸和环己基羧酸;甚至更优选其实例包括乙酸和丙酸。它可以选自芳香单羧酸,并且其实例包括JP-A2009-262551中所述的那些。这些中的一种或多种可以单独使用或者可以混合使用.
脂肪族高分子量增塑剂(PA)的实例,是脂肪族二羧酸和脂肪族二醇和,如果需要的话,脂肪族单羧酸或脂肪族单醇的缩聚产物并且数均分子量为700-10000,包括,但不限于,下面所述的那些。
PA-1:乙二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量1100)
PA-2:1,3-丙二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量1500)
PA-3:1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量900)
PA-4:1,3-丙二醇/乙二醇/己二酸(1/1/2摩尔比)的缩合产物(数均分子量1500)
PA-5:2-甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量1400)
PA-6:乙二醇/琥珀酸/己二酸(2/1/1摩尔比)的具有乙酰基化两端的缩合产物(数均分子量1000)
PA-7:1,4-环己二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量1800)
PA-8:1,3-丙二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的具有丁基化两端的缩合产物(数均分子量1200)
PA-9:1,3-丙二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的具有用环己基酯化的两端的缩合产物(数均分子量1500)
PA-10:乙二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的具有乙酰基化两端的缩合产物(数均分子量3000)
PA-11:1,3-丙二醇/乙二醇/己二酸(1/1/2摩尔比)的具有用异壬基酯化的两端的缩合产物(数均分子量1500)
PA-12:2-甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的具有用丙基酯化的两端的缩合产物(数均分子量1300)
PA-13:2-甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的具有乙酰基化两端的缩合产物(数均分子量1700)
PA-14:2-甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的具有用异壬基酯化的两端的缩合产物(数均分子量1500)
PA-15:1,4-丁二醇/己二酸(1/1摩尔比)的具有丁基化两端的缩合产物(数均分子量1100)
PA-16:聚(平均聚合度为5)亚丙基醚二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量2800)
PA-17:聚(平均聚合度为3)亚乙基醚二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量2300)
PA-18:聚(平均聚合度为4)亚丙基醚二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量2200)
PA-19:聚(平均聚合度为5)亚丙基醚二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的具有丁基化两端的缩合产物(数均分子量1900)
PA-20:聚(平均聚合度为3)亚乙基醚二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的具有用2-乙基己基酯化的两端的缩合产物(数均分子量2500)
PA-21:聚(平均聚合度为4)亚丙基醚二醇/己二酸(1/1摩尔比)的具有乙酰基化两端的缩合产物(数均分子量1500)
PA-22:聚(平均聚合度为4)亚丙基醚二醇/邻苯二甲酸(1/1摩尔比)的具有用丙酰基酯化的两端的缩合产物(数均分子量1900)
PA-23:乙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合产物(数均分子量1000)
证实制备这些具体实例使得平均分子量为500或更小的组分的存在比例等于或小于10%质量。按照热平衡法通过在200℃下加热10分钟测定其质量降低比率,并证实它们等于或小于5%。通过在140℃下加热60分钟测定其质量降低比率,并也证实它们等于或小于1%。未检测到数均分子量为10000以上的任意组分。
糖酯化合物:
本发明的层合薄膜,尤其是酰化纤维素层合薄膜,可以含有至少一种糖酯化合物。该糖酯化合物起增塑剂等作用。糖酯化合物是指通过酯化单糖或多糖的至少一部分OHs获得的糖衍生物。一部分OHs可以就地留着。同样,可以使用通过酯化最初在含取代基的单糖或多糖衍生物中包含的OHs获得的糖酯化合物。酯基可以是含芳香基团的酯基或含脂肪族基团的酯基。糖酯化合物的实例包括下面通式(a)代表的芳香糖酯化合物、下面通式(b)代表的芳香糖酯化合物和下面通式(c)代表的脂肪族糖酯化合物。可以将使用这些糖酯化合物的两种或多种,并且优选含有下面通式(a)~(c)代表的糖酯化合物各种中的一种。如上所述,一部分OHs可以原样留在糖酯化合物中,即,平均酯化率不一定是100%。优选具有芳香酯基的芳香糖酯化合物的平均酯化率低于94%。在组合使用下面通式(a)和(b)代表的糖脂的实施方式中,优选通式(a)代表的芳香糖酯化合物和通式(b)代表的芳香糖酯化合物各自的平均酯取代度都低于94%。
(a):(HO)m-G-(L-R1)n
(b):(HO)p-G-(L-R1)q
(c):(HO)t-G’-(L’-R2)r
在通式(a)~(c)中,G和G’各自独立地代表单糖残基或二糖残基。R1各自独立地代表脂肪族基团或芳香基团,并且至少一个R1代表芳香基团。各个R2独立地代表脂肪族基团。各个L和L’独立地代表二价连接基团。m代表0或0以上的整数;各个n、p和q独立地代表1或1以上的整数;r代表3或3以上的整数;和t代表0或0以上的整数,条件是(m+n)≥4、(p+q)≥4、m>p,并且n<q。同样,各个(m+n)和(p+q)等于假设G不是残基而是相同骨架的环状乙缩醛的未取代糖时的羟基数;并且(r+t)等于假设G’不是残基而是相同骨架的环状乙缩醛的未取代糖时的羟基数。
优选使用通过混合多种彼此具有不同酯取代度的分别由前面通式(a)和(b)代表的芳香糖脂化合物、以及前面通式(c)代表的脂肪族糖酯化合物获得的糖酯化合物混合物,以便满足前面的条件。通过向本发明的层合薄膜的芯层或表层(特别是,芯层)中加入前面的糖酯化合物混合物,可以获得平面缺陷少且光学性能随时间变化小的层合薄膜,并且当所述层合薄膜作为保护薄膜加入到偏振片中时,偏振片性能随时间变化也小。
波长色散特性调节剂:
为了控制波长色散特性,可以将任意波长色散特性调节剂加入到芯层或表层(特别是芯层)。
波长色散特性调节剂选自在250-400nm,优选250-400nm,更优选360-400nm的波长范围内具有吸收峰的化合物。波长色散特性调节剂可以选自在250-400nm的波长范围内具有一吸收峰并在除250-400nm之外的波长范围内具有另一吸收峰的化合物。
用于本发明的波长色散特性调节剂优选选自在制备任意光学补偿薄膜或液晶显示器的整个过程中不蒸发的化合物。波长色散特性调节剂可以单独使用也可以两种或多种组合使用。波长色散特性调节剂的总量可以随所希望的光学性能变化,优选0.2-20%质量,更优选0.2-10%质量,或者甚至更优选0.5-5%质量。优选在成膜步骤之前将波长色散特性调节剂加入到熔融物或溶液中或者与其混合来形成薄膜。
用于本发明的波长色散特性调节剂优选是式(I)-(VIII)任一代表的化合物。在式(I)-(VIII)中,优选式(I)代表的化合物。
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R5,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,和式(VIII)中的R86、R87和R88,各自独立地代表氢原子或取代基。
在式(I)-(VIII)中,优选组合这些取代基使得分子长轴为纸面的水平方向(左右方向)。
取代基的优选实例包括卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、烷基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的烷基,例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正辛基、2-乙基己基)、环烷基(优选具有3-30个碳原子的,更优选3-10个碳原子的取代或未取代的环烷基,例如,环己基、环戊基、4-正十二烷基环己基)、双环烷基(优选具有5-30个碳原子的,更优选5-10个碳原子的取代或未取代的双环烷基,或即,由优选具有5-30个碳原子的,更优选5-10个碳原子的双环烷通过除去其中的一个氢原子获得的一价基团,例如,双环[1.2.2]庚烷-2-基、双环[2.2.2]辛烷-3-基)、烯基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烯基,例如,乙烯基、烯丙基)、环烯基(优选具有3-30个碳原子的,更优选3-10个碳原子的取代或未取代的环烯基,即,优选具有3-30个碳原子的,更优选3-10个碳原子的环烯通过除去其中的一个氢原子获得的一价基团,例如,2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基)、双环烯基(取代或未取代的双环烯基、优选具有5-30个碳原子的,更优选5-10个碳原子的取代或未取代的双环烯基,或者即,从具有一个双键的双环烯通过除去其中的一个氢原子获得的一价基团,例如,双环[2.2.2]庚-2-烯-1-基、双环[2.2.2]辛-2-烯-4-基)、炔基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的炔基,例如,乙炔基、炔丙基)、芳基(优选具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基,例如,苯基、对甲苯基、萘基)、杂环基(优选由5-或6-元、取代或未取代的、芳香或非芳香杂环化合物,通过除去其中的一个氢原子获得的一价基团,更优选具有3-30个碳原子的,甚至更优选具有3-10个碳原子的5-或6-元芳香杂环基,例如,2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶基、2-苯并噻唑基)、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基,例如,甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、正辛氧基、2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(优选具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基,例如,苯氧基、2-甲基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四烷酰基氨基苯氧基)、甲硅烷氧基(优选具有3-20个碳原子的,更优选3-10个碳原子的甲硅烷氧基,例如,三甲基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基)、杂环氧基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的杂环氧基,例如,1-苯基四唑-5-氧基、2-四氢吡喃基氧基)、酰氧基(优选甲酰氧基、具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氧基、具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氧基,例如,乙酰基氧基、新戊酰基氧基、硬脂酰氧基、苯甲酰基氧基、p-甲氧基苯基羰基氧基)、氨甲酰基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的氨甲酰基,例如,N,N-二甲基氨甲酰基、N,N-二乙基氨甲酰基、吗啉代羰基氧基、N,N-二-正辛基氨基羰基氧基、N-正辛基氨甲酰基)、烷氧基羰基氧基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基氧基,例如,甲氧基羰基氧基、乙氧基羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基、正辛基羰基氧基)、芳氧基羰基氧基(优选具有7-30个碳原子的,更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基羰基氧基,例如,苯氧基羰基氧基、p-甲氧基苯氧基羰基氧基、p-正十六烷氧基苯氧基羰基氧基)、氨基(优选,氨基、具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基氨基,或者具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的苯胺基,例如,甲基氨基、二甲基氨基、苯胺基、N-甲基苯胺基、二苯基氨基)、酰基氨基(优选甲酰基氨基、具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氨基,或者具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氨基,例如,乙酰基氨基、新戊酰基氨基、月桂酰基氨基、苯甲酰基氨基)、氨基羰基氨基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的氨基羰基氨基,例如,氨甲酰基氨基、N,N-二甲基氨基羰基氨基、N,N-二乙基氨基羰基氨基、吗啉代羰基氨基)、烷氧基羰基氨基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基氨基,例如,甲氧基羰基氨基、乙氧基羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、正十八烷基氧基羰基氨基、N-甲基-甲氧基羰基氨基)、芳氧基羰基氨基(优选具有7-30个碳原子的,更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基羰基氨基,例如,苯氧基羰基氨基、p-氯苯氧基羰基氨基、m-正辛氧基苯氧基羰基氨基)、氨磺酰基氨基(优选具有0-30个碳原子的,更优选0-10个碳原子的取代或未取代的氨磺酰基氨基,例如,氨磺酰基氨基、N,N-二甲基氨基磺酰基氨基、N-正辛基氨基磺酰基氨基)、烷基磺酰基氨基和芳基磺酰基氨基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基磺酰基氨基,或者具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基磺酰基氨基,例如,甲基磺酰基氨基、丁基磺酰基氨基、苯基磺酰基氨基、2,3,5-三氯苯基磺酰基氨基、p-甲基苯基磺酰基氨基)、
巯基、烷硫基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷硫基,例如,甲硫基、乙硫基、正十六烷基硫基)、芳硫基(优选具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳硫基,例如,苯硫基、p-氯苯硫基、m-甲氧基苯硫基)、杂环硫基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的杂环硫基,例如,2-苯并噻唑硫基、1-苯基四唑-5-基硫基)、氨磺酰基(优选具有0-30个碳原子的,更优选0-10个碳原子的取代或未取代的氨磺酰基,例如,N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷基氧基丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基、N-(N′-苯基氨甲酰基)氨磺酰基)、磺基、烷基亚磺酰基和芳基亚磺酰基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基亚磺酰基,或者具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基亚磺酰基,例如,甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基磺酰基、p-甲基苯基亚磺酰基)、烷基和芳基磺酰基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基磺酰基,或者具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基磺酰基,例如,甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基、p-甲基苯基磺酰基)、酰基(优选甲酰基、具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷基羰基,或者具有7-30个碳原子的,更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳基羰基,例如,乙酰基、新戊酰基、苯甲酰基)、芳氧基羰基(优选具有7-30个碳原子的,更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基羰基,例如,苯氧基羰基、o-氯苯氧基羰基、m-硝基苯氧基羰基、p-叔丁基苯氧基羰基)、烷氧基羰基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基、正十八烷基氧基羰基)、氨甲酰基(优选具有1-30个碳原子的,更优选1-10个碳原子的取代或未取代的氨甲酰基,例如,氨甲酰基、N-甲基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基、N,N-二-正辛基氨甲酰基、N-(甲基磺酰基)氨甲酰基)、芳基偶氮基和杂环偶氮基(优选具有6-30个碳原子的,更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基偶氮基,或者具有3-30个碳原子的,更优选3-10个的碳原子取代或未取代的杂环偶氮基,例如,苯基偶氮基、p-氯苯基偶氮基、5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、酰亚胺基(优选N-琥珀酰亚胺基、N-邻苯二甲酰亚胺基)、膦基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的膦基,例如,二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基)、氧膦基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的氧膦基,例如,氧膦基、二辛氧基氧膦基、二乙氧基氧膦基)、氧膦基氧基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的氧膦基氧基,例如,二苯氧基氧膦基氧基、二辛氧基氧膦基氧基)、氧膦基氨基(优选具有2-30个碳原子的,更优选2-10个碳原子的取代或未取代的氧膦基氨基,例如,二甲氧基氧膦基氨基、二甲基氨基氧膦基氨基)、甲硅烷基(优选具有3-30个碳原子的,更优选3-10个碳原子的取代或未取代的甲硅烷基,例如,三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、苯基二甲基甲硅烷基)。
上面取代基中,具有氢原子的那些可以用任意上述取代基通过除去氢原子进一步取代。官能团的实例有烷基羰基氨基磺酰基、芳基羰基氨基磺酰基、烷基磺酰基氨基羰基、芳基磺酰基氨基羰基。具体地说,它们包括甲基磺酰基氨基羰基、p-甲基苯基磺酰基氨基羰基、乙酰基氨基磺酰基、苯甲酰基氨基磺酰基。
其中,更优选卤原子、烷基、芳基、烷氧基、氰基、羟基、羧基和芳基磺酰基;甚至更优选烷基、烷氧基、羟基、羧基和苯基磺酰基。
可以使用具有两个或两个以上彼此相同或不同的取代基的化合物。如果可能的话,它们可以彼此相连形成环(包括各个式中包含的环的稠环)。
波长色散特性调节剂的分子量优选是100-5000,更优选150-3000,或者甚至更优选200-2000。
(部花青化合物)
可用于本发明的波长色散特性调节剂的实例包括式(IX)代表的部花青化合物。其中,优选其λmax满足关系370nm≤λmax≤400nm的部花青化合物。
在式(IX)中,N代表氮原子;和R1-R7分别代表氢原子或取代基。在式(IX)中取代基优选组合使得该化合物的分子长轴沿着纸面内的水平方向(左右方向)。
R1-R7代表的取代基的实例包括上面式(I)中R11等代表的取代基列举的那些。
在式(IX)中,优选,R1和R2分别代表取代或未取代的烷基,或者可以彼此相连形成含有氮原子的环;R6和R7分别代表哈梅特(Hammett’s)σp值为0.2以上的取代基,或者彼此相连形成环状活性亚甲基结构;并且R3、R4和R5优选是氢原子。
R1或R2代表的烷基优选是C1-20烷基(更优选C1-10烷基,或者甚至更优选C1-5烷基)例如甲基、乙基和丙基。烷基可以是直链或枝化链。该烷基可以具有至少一个取代基。该取代基的实例包括卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基(例如,苯基、萘基)、氰基、羧基、烷氧基羰基(例如,甲氧基羰基)、芳氧基羰基(例如,苯氧基羰基)、取代或未取代的氨甲酰基(例如,氨甲酰基、N-苯基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基)、烷基羰基(例如,乙酰基)、芳基羰基(例如,苯甲酰基)、硝基、取代或未取代的氨基(例如,氨基、二甲基氨基、苯胺基)、酰基氨基(例如,乙酰胺基、乙氧基羰基氨基)、磺酰氨基(例如,甲磺酰胺基)、酰亚胺基(例如,琥珀酰亚胺基、对苯二甲酰亚胺基)、亚氨基(例如,苯亚甲基氨基)、羟基、烷氧基(例如,甲氧基)、芳氧基(例如,苯氧基)、酰氧基(例如,乙酰氧基)、烷基磺酰基氧基(例如,甲磺酰基氧基)、芳基磺酰基氧基(例如,苯磺酰基氧基)、磺基、取代或未取代的氨磺酰基(例如,氨磺酰基、N-苯基氨磺酰基)、烷硫基(例如,甲硫基)、芳硫基(例如,苯硫基)、烷基磺酰基(例如,甲磺酰基)、芳基磺酰基(例如,苯磺酰基)、杂环基(例如,吡啶基、吗啉基),等。所述取代基还可以进一步被取代。在所述化合物具有多个取代基的情况下,它们可以相同或不同,或者这些取代基可以相连形成环。
R1和R2可以彼此相连形成含氮原子的环。该环优选是饱和环,更优选饱和6-元环,甚至更优选哌啶环。
优选,R1和R2分别代表未取代的烷基或有氰基取代的烷基、烷氧基羰基或苯基或者它们优选彼此相连形成哌啶环。
R6和R7各自可以是哈梅特取代基常数σp为至少0.2的取代基,或者R6和R7可以彼此相连形成环。哈梅特取代基常数σp已有描述。哈梅特方程是L.P.Hammett于1935年定性讨论取代基对苯衍生物的反应或平衡的影响而提出的大拇指定律,并且现在其合理性在本领域被广泛接受。哈梅特方程呈现的取代基常数包括σp和σm;并且可以在大量一般文献中找到这些数据。例如,它们详细描述在J.A.Dean″Lange′sHandbookofChemistry″,Ver.12,1979(McGraw-Hill);″FieldofChemistry″,extraedition,No.122,pp.96-103,1979(Nanko-do);Chem.Rev.,1991,Vol.91,pp.165-195,等。本发明中哈梅特取代基常数σp为至少0.2的取代基是吸电子基团。取代基的σp优选是至少0.25,更优选至少0.3,甚至更优选至少0.35。
R6和R7的实例包括氰基(0.66)、羧基(-COOH:0.45)、烷氧基羰基(-COOMe:0.45)、芳氧基羰基(-COOPh:0.44)、氨甲酰基(-CONH2:0.36)、烷基羰基(-COMe:0.50)、芳基羰基(-COPh:0.43)、烷基磺酰基(-SO2Me:0.72)或者芳基磺酰基(-SO2Ph:0.68),等。在本说明书中,Me是指甲基,Ph是指苯基。括号中的数据是从Chem.,Rev.,1991,Vol.91,pp.165-195获得的典型取代基的σp值,。
R6和R7可以彼此相连形成环状活性亚甲基化合物结构。“活性亚甲基化合物”是指各自在两个吸电子基团之间具有亚甲基(-CH2-)的一系列化合物。优选,R6和R7连接的碳原子是活性亚甲基。
上面的部花青化合物中,优选下式(IXa)的那些。
在式(IXa)中,R11和R12各自代表烷基、芳基、氰基或-COOR13,或者它们彼此相连形成含氮原子的环;R6和R7各自代表氰基、-COOR14或-SO2R15,或者它们彼此相连形成任意下面的环状活性亚甲基结构(IXa-1)~(IXa-6);R13、R14和R15各自代表烷基、芳基或者杂环基。
在式(IXa-1)-(IXa-6)中,“**”是指所述基团与式(IXa)相连的位置;Ra和Rb各自代表氢原子,或者C1-C20(优选C1-C10,更优选C1-C5)烷基;X代表氧原子或硫原子。
R11和R12代表的烷基可以是未经取代的或者可以具有取代基。该取代基的实例与R1和R2代表的取代基的实例相同。烷基优选具有1-20个碳原子,更优选1-15个碳原子,甚至更优选1-6个碳原子。
R11和R12代表的芳基可以是未经取代的或者可以具有取代基。该取代基的实例与R1和R2代表的取代基的实例相同。该芳基优选是苯基,更优选未取代的苯基。
在R11或R12代表的-COOR13中,R13优选是烷基,更优选未取代的烷基。该烷基优选具有1-20个碳原子,更优选1-15个碳原子,甚至更优选1-6个碳原子。
由R11和R12彼此相连形成的环优选是饱和环,更优选6-元饱和环,甚至更优选哌啶环。
优选,R11和R12都是氰基或未取代的苯基,或者它们彼此相连形成哌啶基团,并且甚至更优选,两个都是氰基或未取代的苯基。
在R6或R7代表的-COOR14中,R14优选是烷基,更优选未取代的烷基。该烷基优选具有1-20个碳原子,更优选5-15个碳原子。
在R6或R7代表的-SO2R15中,R15优选是芳基,更优选是苯基。
由R6和R7彼此相连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,并且更优选式(IXa-1)的那些。
优选,R6和R7中至少一个是氰基,或者它们彼此相连形成任意上述的、环状活性亚甲基结构(IXa-1)~(IXa-6);更优选,它们中至少一个是氰基,或者它们彼此相连形成上述的、环状活性亚甲基结构(IXa-1)或(IXa-4);并且甚至更优选,二者都是氰基,或者彼此相连形成上述的、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下式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)和(IXa-d)的化合物。更优选下式(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相同的含义,并且它们的优选范围也与后者的相同。尤其是,从其防止变色并保证耐光度的角度优选其中取代基形成任意的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相同的含义,并且它们的优选范围也与后者的相同。尤其是,从其防止变色并保证耐光度的角度优选其中取代基都是氰基的化合物,或者取代基形成任意的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。特别优选两个取代基都是氰基的化合物。
在式(Xa-c)中,R6c和R7c分别具有与式(IXa)中的R6和R7相同的含义,并且它们的优选范围也与后者的相同。尤其是,优选其中一个取代基是氰基并且另一个是-COOR14的化合物(R14的定义和优选范围与上面的相同),或者取代基形成任意的环状活性亚甲基结构(IXa-1)~(IXa-6)的化合物。
在式(Xa-d)中,R11和R12分别具有与式(IXa)中的那些相同的含义,并且它们的优选范围也与后者的相同。
式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)或(IXa-d)代表的化合物具有提高式(IX)代表的化合物的耐光度的功能;并且考虑到耐光度的提高,优选将式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)和(IXa-d)中任一所代表的化合物和式(IX)或(IXa)代表的部花青化合物组合使用。式(Ix)代表的化合物和式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)或(IXa-d)代表的化合物之间的混合比优选是10/90-90/10,更优选30/70-70/30,或者甚至更优选40/60-60/40。
相对于聚合物材料的量,波长色散特性调节剂的量优选是1.0-20%质量,更优选1.0-10%质量,甚至更优选1.5-8.0%质量,或者甚至再更优选2.0-6.0%质量。
式(IXa-a)、(IXa-b)、(IXa-c)或(IXa-d)代表的化合物的优选实例包括,但不限于,下面所述的那些。
芯层或表层(特别是芯层)还可以含有式(X)代表的三嗪化合物。
在该式中,X1代表-NR4-、-O-或-S-;X2代表-NR5-、-O-或-S-;X3代表-NR6-、-O-或-S-;R1、R2和R3分别代表烷基、烯基、芳基或杂环基;并且R4、R5和R6分别代表氢原子、烷基、烯基、芳基或杂环基。
在该式中,R1、R2和R3分别代表烷基、烯基、芳基或杂环基,并且优选代表芳基或杂环基。式R1、R2或R3代表的芳基优选是苯基或萘基,更优选苯基。
在该式中,R1、R2和R3可以在芳基或杂环基中具有至少一个取代基。取代基的实例包括卤原子、羟基、氰基、硝基、羧基、烷基、烯基、芳基、烷氧基、烯基氧基、芳氧基、酰氧基、烷氧基羰基、烯基氧基羰基、芳氧基羰基、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、磺酰胺基、氨甲酰基、烷基取代的氨甲酰基、烯基取代的氨甲酰基、芳基取代的氨甲酰基、酰胺基、烷硫基、烯基硫基、芳硫基和酰基。
R1、R2或R3代表的杂环基优选是芳香的。通常,芳香杂环属于不饱和杂环,并且杂环基中的杂环优选选自具有最大双键数的不饱和杂环。杂环优选是5-、6-或7-元环,更优选5-或6-元环,或者甚至更优选6-元环。嵌入杂环中的杂原子优选是氮原子。芳香杂环的实例包括吡啶环(作为杂环基,可以优选2-吡啶基或4-吡啶基)。杂环基可以具有至少一个取代基。该取代基的实例与上面列举的那些相同。这些取代基可以具有至少一个选自它们的取代基。
R4、R5或R6代表的烷基可以是环烷基或链状烷基;优选链状烷基;并且直链状烷基优于枝化链状烷基。烷基中碳原子数优选是1-30,更优选1-20,甚至更优选1-8,或者甚至再更优选1-6。烷基可以具有至少一个取代基。该取代基的实例包括卤原子、烷氧基如甲氧基和乙氧基、以及酰氧基例如丙烯酰基氧基和甲基丙烯酰基氧基。
R4、R5或R6代表的烯基可以是环烯基或链状烯基;优选链状烯基;并且直链状烯基优于枝化的链状烯基。烯基中的碳原子数优选是2-30,更优选2-20,甚至更优选2-8,或者甚至再更优选2-6。烯基可以具有至少一个取代基。该取代基的实例与上面烷基的取代基所列举的那些相同。
R4、R5或R6代表的芳基或杂环基定义与R1、R2或R3代表的相同;并且优选实例与R1、R2或R3代表的那些的优选实例相同。芳基或杂环基可以具有至少一个取代基,并且该取代基的实例包括上面就R1、R2或R3代表的芳基或杂环基的取代基所列举的那些。
式(X)代表的三嗪化合物的优选实例包括,但不限于,下面所述的那些。
尽管上述波长色散调节剂和三嗪基化合物可以在制备聚合物材料混合溶液时预先加入,但是它们可以在预先制备聚合物溶液(浓液溶液)之后直到浇注的任意阶段加入。后一情况下,为了使在溶剂中溶解有聚合物的浓液溶液和具有波长色散调节剂和少量溶解其中的聚合物材料的溶液能够在线添加和混合,优选使用在线混合器,例如,静态混合器(由TorayEngineeringCo.,Ltd.制造)、SWJ(Toray’s静态管状混合器)、Hi-Mixer,等。后面加入的波长色散调节剂可以同时混合有消光剂,或者可以与添加剂例如延迟控制剂、增塑剂(例如,磷酸三苯酯、磷酸联苯酯,等)、劣化抑制剂和脱模促进剂混合。在使用在线混合器的情况下,优选在高压下进行浓缩和溶解。对压力容器的类型没有特别的限制,只要它能够经受所述压力,并且可以在压力下进行加热和搅拌。此外,该压力容器适当配备有仪器例如压力计和温度计。可以通过注入惰性气体例如氮气的方法、或者通过加热提升溶剂的蒸汽压进行加压。加热优选从外面进行,并且例如,夹套型易于控制温度并优选它。加入所述溶剂时的加热温度优选是所用溶剂的沸点或沸点以上并且在溶剂不沸腾的范围内,并且例如,将温度设置至30-150℃的范围内是合适的。同样,调整压力使得溶剂在该设定温度下不沸腾。溶解之后,在冷却的同时将溶液从容器中取出或者使用泵等从容器排出,然后用热交换器等冷却,并将所得物用于成膜。此时,尽管可以将冷却温度降低至常温,然而更优选这样的方式:将溶液冷却至比沸点低5-10℃的温度,然后在该温度下进行浇注,这是由于这样可以降低浓液粘度。
同样,波长色散调节剂和通式(X)代表的三嗪基化合物可以单独使用或者两种或多种混合使用。
相对于聚合物材料,波长色散调节剂的添加量优选是1.0-20%质量,更优选1.0-10%质量,甚至更优选1.5-8.0%质量,最优选2.0-6.0%质量。
同样,相对于波长色散调节剂,通式(X)代表的三嗪基化合物的含量优选是10%质量(0.1倍)以上和不大于1000%质量(10倍),更优选20%质量(0.2倍)以上和不大于750%质量(7.5倍)。
至于波长色散调节剂和通式(X)代表的三嗪基化合物的添加方法,在将波长色散调节剂和通式(X)代表的三嗪基化合物溶解在有机溶剂例如醇、二氯甲烷和二氧戊环中之后,可以将该溶液加入到聚合物溶液(浓液)中或者可以将其直接加入到浓液组合物中。
通式(X)代表的三嗪基化合物具有抑制通式(IX)代表的部花青基化合物分解并提高耐光性的作用,并因此优选使用通式(X)代表的三嗪基化合物和通式(IX)代表的部花青基化合物的混合物。
稳定剂:
为了抑制聚合物本身分解或改性,可以向芯层和表层中加入稳定剂。
稳定剂是一种在成膜等时加入以减少聚合物变色或热劣化的化合物并且是能够抑制聚合物本身分解或改性的化合物,并且选自抗氧化剂、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。本发明中,尽管可以使用任意稳定剂,但是在这些稳定剂中,优选使用抗氧化剂或自由基抑制剂,并且更优选使用抗氧化剂。考虑到要呈现这些效果,相对于至少一种聚合物,稳定剂的添加量优选与波长色散调节剂的添加量相等,更优选0.2-20%质量。
抗氧化剂优选是具有亚磷酸骨架的磷酸基化合物、具有硫醚结构的硫基化合物、具有季戊四醇骨架结构的磷酸酯基化合物,或者具有内酯结构的内酯基化合物;自由基抑制剂优选是具有羟基取代的芳香环的酚基化合物或者具有取代或未取代的氨基的胺基化合物;过氧化物分解剂优选是酚基化合物或胺基化合物;金属钝化剂优选是具有酰胺键的酰胺基化合物;除酸剂优选是具有环氧基的环氧基化合物;并且光稳定剂优选是胺基化合物。
这种稳定剂可以单独使用或者两种或多种混合使用,并且它可以是在相同分子中具有两种或多种功能的化合物。
至于稳定剂,优选在高温下的挥发度足够低,并且优选含有至少一种分子量为500或以上的稳定剂。而且,分子量优选是500-4000,更优选530-3500,尤其优选550-3000。只要分子量在500或以上,其热挥发度易于控制在低水平,并且只要分子量不大于4000,具体地说,与聚合物材料的兼容性变得更优异。
作为稳定剂,可以使用可商购获得的稳定剂。例如,优选使用具有季戊四醇骨架结构的磷酸酯基抗氧化剂,例如环状新戊烷四基双(2,6-二-叔丁基-4-甲基苯基)亚磷酸酯(“ADKSTABPEP-36”,由AdekaCorporation制造)。
脱模促进剂:
考虑到更多地提高脱模性,优选芯层和表层(特别是,表层)含有脱模促进剂。脱模促进剂的含量比例可以是,例如,0.001-1%重量。优选添加量不大于0.5%重量,这是由于,例如,几乎不会引起脱模剂与薄膜分离,并且优选添加量为0.005%重量以上,这是由于这样可以获得所希望的脱模降低效果。因此,脱模促进剂的含量比例优选是0.005-0.5%重量,更优选0.01-0.3%重量。至于脱模促进剂,可以使用已知物质,并且可以使用有机或无机酸性化合物、表面活性剂、螯合剂等。尤其是,多价羧酸及其酯是有效的,并且具体地说,可以有效地使用柠檬酸的乙酯。
优选表层B含有脱模促进剂。
消光剂:
在操作时为了防止运输中的擦伤或劣化,优选在芯层和表层(特别是,表层)中加入微粒。这种微粒被称为消光剂、防结块剂或防吱响剂,一直以来在被使用。这种材料只要是体现上述功能即可,没有特别的限制,可以是由无机化合物制成的任意消光剂,也可以是由有机化合物制成的任意消光剂。
无机化合物的消光剂的优选具体实例包括含硅的无机化合物(例如,二氧化硅、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁等)、氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化钡、氧化锆、氧化锶、氧化锑、氧化锡、氧化锡锑、碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土和磷酸钾。其中,更优选含硅的无机化合物或氧化锆,由于能够降低层合薄膜的浊度,特别优选使用二氧化硅。二氧化硅微粒可以使用可商购获得的产品如AEROSILR972、R974、R812、200、300、R202、OX50和TT600(以上都由NipponAEROSILCo.,Ltd.制造)。氧化锆微粒可以商品名AEROSILR976和R811商购获得(以上都由NipponAEROSILCo.,Ltd.制造),并且这些可商购获得的产品都可以使用。
有机化合物的消光剂的优选具体实例包括例如硅氧烷树脂、氟碳树脂和丙烯酸树脂等聚合物,其中优选使用硅氧烷树脂。硅氧烷树脂中,优选具有三维网状结构的硅氧烷树脂,例如可以使用具有商品名包括TOSPEARL103、TOSPEARL105、TOSPEARL108、TOSPEARL120、TOSPEARL145、TOSPEARL3120和TOSPEARL240(以上由GEToshibaSiliconeCo.,Ltd.制造)的市售品。
将这种消光剂添加到聚合物溶液中的情况下,对其方法没有特别的限制,任何方法只要能够得到所期望的聚合物溶液即可,都没有问题。例如,可以在将聚合物材料与溶剂混合的阶段添加添加剂;或者可以是在用聚合物材料和溶剂制备了混合溶液后添加添加剂。另外,也可以在即将把浓液浇注前添加和混合添加剂,这是所谓即将前置添加法,其中组分可以通过螺杆捏合进行在线混合。具体而言,优选如在线混合器那样的静态混合器。另外,作为在线混合器,例如,优选静态混合器SWJ(Toray’s静态型管状混合器,Hi-Mixer,由TorayEngineeringCo.,Ltd.制造)。顺便提一下,关于在线添加的模式,JP-A-2003-053752记载了下述发明:在酰化纤维素层合薄膜的制备方法中,为了防止浓度不均和颗粒聚集,添加与主原料浓液的组成不同的添加剂液的喷嘴前端与在线混合器的起始端部之间的距离L控制在主原料进料管内径d的不大于5倍,从而防止浓度不均和消光颗粒聚集等。而且,JP-A-2003-053752公开了一个更优选实施方式,添加与主原料浓液组成不同的添加剂液的喷嘴的前端开口部与在线混合器的起始端部之间的距离(L)控制在供给喷嘴前端开口部的内径(d)的不大于10倍,且在线混合器为静态无搅拌型管状混合器或动态搅拌型管状混合器。更具体而言,JP-A-2003-053752公开了酰化纤维素层合薄膜主原料浓液/在线添加剂液的流量比为10/1-500/1,更优选50/1-200/1。此外,JP-A-2003-014933记载了一个提供延迟薄膜的发明,其中没有添加剂渗出的问题、没有层间剥离的问题,并且其具有良好的润滑性和优异的透明性;对于向该薄膜中添加添加剂的方法,JP-A-2003-014933公开了可以向溶解罐中添加添加剂,也可以在从溶解罐到共浇注模的过程中将添加剂或者添加剂的溶液或分散液添加到送液中的浓液里,还描述了后一情况中优选提供例如静态混合器的混合办法以提高其中的混合效率。
在本发明的薄膜中,由于薄膜表面的摩擦系数降低所带来的耐擦伤性、防止卷绕宽薄膜时发出的吱吱响和防止薄膜弯折的观点出发,优选表层A和表层B中至少一个含有消光剂,并且从耐擦伤性和有效降低声响的观点出发,特别优选表层A和表层B两者中都含有消光剂。
只要消光剂不大量添加,则薄膜的雾度不会变大,并且在实际将消光剂用于LCD的情况中,也几乎不发生例如对比度降低、发生亮点的问题。另外,只要消光剂的添加量不是过少,则能够实现防止吱吱声和耐擦伤性。从这些观点出发,消光剂优选以0.01-5.0%重量的比例含有,更优选以0.03-3.0%重量的比例含有,特别优选以0.05-1.0%重量的比例含有。
其它添加剂:
可以向芯层和表层中与作为主要成分的聚合物材料和所述含芳香基团的低聚物一起在不损坏本发明效果的范围加入一种或多种添加剂。添加剂的实例包括延迟调节剂(相对聚合物材料的质量其添加量的优选范围是0.01-10%质量;下面括号内的数值范围同义)、紫外线吸收剂(0.001-20%质量)、平均粒径为5-3000nm的微粒粉(0.001-1%质量)、氟基表面活性剂(0.001-1%质量)、脱模剂(0.0001-1%质量)、劣化抑制剂(0.0001-1%质量)和红外线吸收剂(0.001-1%质量)。
(2)制备:
尽管本发明的层合薄膜的制备方法(后面也称之为“本发明的制备方法”)没有特别的限制,但是优选使用溶液浇注法。尤其是,优选使用共浇注法。其实例是包括如下步骤的制备方法:将含有用于表层的聚合物材料的浓液和含有用于芯层的聚合物材料的浓液按照该顺序在支撑体上同时或依次进行多层浇注;并将该多层浇注的浓液干燥以从支撑体上剥离该薄膜;且对剥离后的薄膜进行拉伸。
同样,在使用含有含芳香基团的低聚物和聚合物材料的溶液作为至少是芯层的浓液的实例中,优选通过如下方法制备层合薄膜。
即,该方法是至少包括如下步骤的制备方法:
在载体上共浇注表层浓液和含有含芳香基团的低聚物和溶剂的芯层浓液以形成料片的浇注步骤,
拉伸所述料片使至少含芳香基团的低聚物分子在取向方向取向的拉伸步骤,和
对拉伸过的料片进行热处理以增加至少含芳香基团的低聚物分子的取向度的热处理步骤。
(浓液的制备)
在该制备方法中,首先,通过将聚合物材料溶解在有机溶剂中制备溶液(浓液)。
优选所述有机溶剂含有选自碳原子数为3-12的醚、碳原子数为3-12的酮、碳原子数为3-12的酯以及碳原子数为1-6的卤化烃中的溶剂。醚、酮和酯各自可以具有环状结构。具有2个或以上的任意的醚、酮和酯的官能团(即-O-、-CO-和-COO-)的化合物也可以作为有机溶剂使用。有机溶剂也可以具有例如醇性羟基的其它的官能团。在具有2种或多种官能团的有机溶剂的情况下,其碳原子数只要在具有任意官能团的化合物的特定范围内即可。
碳原子数为3-12的醚类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、苯甲醚以及苯乙醚。
碳原子数为3-12的酮类的实例包括丙酮、甲乙酮、二乙基酮、二异丁基酮、环己酮和甲基环己酮。
碳原子数为3-12的酯类的实例包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯和醋酸戊酯。
具有2种或多种官能团的有机溶剂的实例包括醋酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。
卤化烃的碳原子数优选为1或2,最优选为1。卤化烃的卤素优选为氯。卤化烃的氢原子被卤素取代的比例优选为25-75mol%、更优选为30-70mol%、甚至更优选为35-65mol%、最优选为40-60mol%。二氯甲烷为代表性的卤化烃。
可以使用2种或多种有机溶剂的混合物。
使用酰化纤维素作为聚合物材料的优选实施方式如下详述。可以根据一般的方法制备酰化纤维素溶液。这里一般的方法是指在0℃或以上的温度(常温或高温)下进行处理。溶液的制备可以采用通常的溶剂浇注法中的浓液的制备方法和装置进行实施。顺便提一下,在一般的方法中,优选使用卤化烃(特别是二氯甲烷)作为有机溶剂。
优选调整酰化纤维素的含量使得在所得浓液中含有10-40%质量的酰化纤维素。酰化纤维素的量更优选为10-30%质量。有机溶剂(主溶剂)中可以加入后述的任意的添加剂。
溶液可以通过在常温(0-40℃)下搅拌酰化纤维素和有机溶剂来制备。高浓度的溶液可以在加压和加热条件下搅拌。具体而言,将酰化纤维素和有机溶剂加入加压容器中并密封,混合物一边在溶剂在常温下的沸点温度或更高的温度加热,并且该温度在溶剂不沸腾的范围内,一边在压力下进行搅拌。加热温度通常为40℃或更高,优选为60-200℃,进一步优选为80-110℃。
也可以将各成分粗混合后加入容器中。另外,也可以将各组分依次加入容器中。容器应当配置为能够实现搅拌。可以将氮气等惰性气体注入来对容器进行加压。另外,也可以利用加热引起的溶剂的蒸气压上升。可选地,也可以在将容器密封后在压力下添加各成分。
实施加热的情况下,优选从容器的外部进行加热。例如可以使用夹套型的加热装置。另外,还可以通过在容器的外部设置板式加热器,安设管道并在其中使液体循环,从而对容器整体进行加热。
优选在容器内部设置搅拌翼,利用该搅拌翼进行搅拌。该搅拌翼优选具有达到容器壁附近的长度。为了更新容器壁上的液膜,优选在搅拌翼的末端设置刮取翼。
容器内也可以设置例如压力计和温度计的计量仪器。在容器内将各成分溶解到溶剂中。将所制得的浓液冷却后从容器中取出,或者从容器中取出后用热交换器等冷却。
也可以通过冷却溶解法制备溶液。根据冷却溶解法,所述酰化纤维素甚至可以溶解在利用通常的溶解方法难以溶解酰化纤维素的有机溶剂中。顺便提一下,即使是使用通常的溶解方法中能够溶解酰化纤维素的溶剂,利用冷却溶解法,能带来快速地获得均匀溶液的效果。
冷却溶解法中,首先在室温搅拌下将酰化纤维素缓缓地添加到有机溶剂中。优选按照酰化纤维素在该混合物中的含量为10-40%质量来调节酰化纤维素的量。酰化纤维素的量更优选为10-30%质量。此外,所述混合物中也可以添加后述的任意添加剂。
然后,将混合物冷却到-100--10℃(优选为-80--10℃,进一步优选为-50--20℃,最优选为-50--30℃)。冷却可以在例如干冰/甲醇浴(-75℃)或经冷却的二乙二醇溶液(-30--20℃)中实施。当以这种方式实施冷却时,酰化纤维素和有机溶剂的混合物固化。
冷却速度优选为4℃/分钟或以上,更优选为8℃/分钟或以上,最优选为12℃/分钟或以上。冷却速度优选尽可能快。然而,10000℃/秒钟为理论上限,1000℃/秒钟为技术上限,而100℃/秒为实践上限。此外,冷却速度是将冷却开始时的温度与最终的冷却温度的差值除以冷却开始后到达最终的冷却温度所用的时间而得到的值。
然后,将所得混合物再加热到0-200℃(优选为0-150℃,更优选为0-120℃,最优选为0-50℃)的温度,酰化纤维素溶解在有机溶剂中。温度升高可以通过仅将混合物仅放置在室温中或在温浴中进行加热。加热速度优选为4℃/分钟或以上,更优选为8℃/分钟或以上,最优选为12℃/分钟或以上。加热速度优选尽可能快。然而,10000℃/秒钟为理论上限,1000℃/秒钟为技术上限,而100℃/秒钟为实践上限。加热速度是将加热开始时的温度与最终的加热温度的差值除以从加热开始到达最终的加热温度所用的时间而得到的值。
在上述的方式中,能够得到均匀的溶液。顺便提一下,在溶解不充分的情况下,也可以重复进行冷却和加热的操作。溶解是否充分,可以仅通过目视观察溶液的外观来判断。
在冷却溶解法中,为了避免冷却时由于结露导致的水分混入,需要使用密封容器。另外,在冷却和加热操作中,若冷却时进行加压或加热时抽真空,则能够缩短溶解时间。为了实施加压和抽真空,优选使用受压密闭的容器。
此外,在利用冷却溶解法将酰化纤维素(乙酰化度:60.9%,粘度平均聚合度:299)溶解到醋酸甲酯中得到的20%质量的溶液中,根据差示扫描量热法(DSC),在33℃附近存在溶胶状态和凝胶状态之间的疑似相转变点,并且在不高于该温度时,溶液成为均匀的凝胶状态。因此,该溶液需要在疑似相转变的温度或较高温度,并且优选比凝胶相转变温度高约10℃的温度下进行保存。然而,该疑似相转变温度根据酰化纤维素的乙酰化度和粘度平均聚合度、溶液浓度和所使用的有机溶剂的不同而不同。
(共浇注)
从已制备的2种或多种芯层和表层的酰化纤维素溶液(浓液),通过溶剂浇注法可以制造酰化纤维素层合薄膜。
将浓液在滚筒或带上浇注,使溶剂蒸发,从而形成薄膜。优选将浇注前的各浓液的浓度调整成固体成分量为18-35%质量。滚筒或带的表面优选经镜面抛光。关于溶剂浇注法中的浇注和干燥方法,美国专利2,336,310、2,367,603、2,492,078、2,492,977、2,492,978、2,607,704、2,739,069和2,739,070,英国专利640,731和736,892,JP-B-45-4554、JP-B-49-5614、JP-A-60-176834、JP-A-60-203430和JP-A-62-115035中有记载。
浓液优选在表面温度不高于10℃的滚筒或带上浇注。优选浇注后吹风2秒或更久进行干燥。也可以将得到的薄膜从滚筒或带上剥取,然后用从100℃到160℃逐渐改变温度的高温风进一步干燥,使残留溶剂蒸发。以上的方法记载在JP-B-5-17844中。根据该方法,能够缩短从浇注到剥取的时间。为了实施该方法,浓液需要在浇注时的滚筒或带的表面温度下发生凝胶化。
在作为支撑体的平滑的带上或滚筒上将很多2种或多种酰化纤维素液(浓液)浇注,达到成膜。本发明的薄膜的制造方法,除上述方法以外无特别限制且可以使用已公知的共浇注方法。例如可以从沿金属支撑体的行进方向间隔地设置的多个浇注口,浇注含有酰化纤维素的各个溶液时制造薄膜。例如可以使用JP-A-61-158414、JP-A-1-122419和JP-A-11-198285等中记载的方法。另外,也可以通过从2个浇注口将酰化纤维素溶液浇注来进行成膜。例如可以通过JP-B-60-27562、JP-A-61-94724、JP-A-61-947245、JP-A-61-104813、JP-A-61-158413和JP-A-6-134933中记载的各个方法来实施成膜。另外,也可以使用JP-A-56-162617中记载的将高粘度酰化纤维素溶液流用低粘度的酰化纤维素溶液包围,并且同时挤出高低粘度的酰化纤维素溶液的浇注方法。另外,JP-A-61-94724和JP-A-61-94725中分别记载的使外侧的溶液比内侧的溶液含有更多的作为不良溶剂的醇成分的方法是优选的实施方式。
另外,可以使用2个浇注口,将利用第一浇注口在金属支撑体上形成的薄膜剥离,且将薄膜与金属支撑体面接触的一侧进行第二浇注,由此来制作薄膜。例如可以列举JP-B-44-20235中记载的方法。对于待浇注的酰化纤维素溶液可以使用相同的溶液或不同的纤维素溶液,没有特别的限定。为了使多个酰化纤维素层具有功能,将对应于各个功能的酰化纤维素溶液从各自的浇注口挤出。另外,本发明的酰化纤维素溶液也可以与其它的功能层(例如粘接层、染料层、防静电层、防光晕层、UV吸收层、偏振层等)同时地进行浇注。本发明的制备薄膜的方法,优选是薄膜的形成为同时或依次进行的多层浇注成膜方法。
在以往的单层液中,为了获得有需要的厚度的薄膜,需要挤出高浓度高粘度的酰化纤维素溶液,在那种情况下经常遇到酰化纤维素溶液的稳定性差,产生固体物质,因此导致麻点问题或平面性不良的问题。作为解决这个问题的方法,通过从浇注口浇注多个酰化纤维素溶液,能够将高粘度的溶液同时挤出到金属支撑体上,从而能够制作具有改进的平面性和优异的表面性质的薄膜。而且通过使用浓厚的酰化纤维素溶液,可以实现干燥负荷的降低,并能够使薄膜的生产速度提高。
共浇注的情况下,在图1所示的实例中,芯层的厚度要比表层的厚度厚。芯层的厚度优选大于总膜厚的50%且不大于99%,更优选为总膜厚的70-95%。在图1所示的实例中,以表层A和B两层的总厚度计,表层的厚度优选为总厚度的1%或以上并小于50%,更优选为5-30%。
共浇注的情况下,因例如增塑剂、紫外线吸收剂和消光剂等添加剂浓度的不同而各自不同的酰化纤维素溶液进行共浇注,还能够制作具有层叠结构的酰化纤维素层合薄膜。例如,能够制作具有表层A/芯层/表层B这样的构成的酰化纤维素层合薄膜。例如,可以在或仅在表层中加入较大量的消光剂。所述增塑剂或紫外线吸收剂可以在芯层比在表层较大量地加入,或仅在芯层中加入。另外,可以改变芯层和表层之间的增塑剂或紫外线吸收剂的种类。例如表层中可含有低挥发性的增塑剂和/或紫外线吸收剂,可在芯层中添加增塑性优异的增塑剂或紫外线吸收性优异的紫外线吸收剂。另外,仅在金属支撑体侧的表层中添加脱模剂的方式也是优选的。在冷却滚筒法中,通过冷却金属支撑体以使溶液凝胶化,可以在表层中添加比芯层中更多的作为不良溶剂的醇,这也是优选的实施方式。表层和芯层的Tg可以不同。优选地,芯层的Tg比表层的Tg低。浇注时含有酰化纤维素的溶液的粘度在表层和芯层之间可能不同。优选表层的溶液的粘度比芯层的粘度小;然而,芯层的溶液的粘度可能比表层的粘度小。
上述制造方法中,如上所述,通过向芯层用浓液和表层用浓液中的至少一个添加延迟调节剂,能够获得延迟的偏差得到抑制的酰化纤维素层合薄膜。作为在各层中添加延迟调节剂的优选的方式,可以调整其在浓液中的添加量以达到上述各层中的优选含量。
将多层浇注的浓液干燥,然后从支撑体上剥离。
本发明的层合薄膜的特征之一在于表层的厚度在宽度方向是变化的。在共浇注时,可以通过调整浇注模具出口间隙来控制层合薄膜在宽度方向的总膜厚。通过调整表层用浓液的流速、在浇注模具内连接芯层时通道的宽度、以及宽度方向其位置的间隙,可以调整表层A和B在宽度方向各个位置的膜厚。日本专利申请2010-25244和2009-253791中公开了具有这种结构的设备,并将这些专利文献中记载的内容通过引用加入本说明书中。
(拉伸)
接下来,将料片拉伸。在拉伸步骤中,优选将芯层中含有的含芳香基团的低聚物的分子至少在拉伸方向取向。料片的残留溶剂量C1优选是20-300%质量。这里,料片的“残留溶剂量”可以用下面的表达式计算。同样,后面所述的热处理步骤中的残留溶剂量同样可以计算。
残留溶剂量C1(%质量)={(M-N)/N}×100
这里,M代表料片在插入拉伸区之前的质量;N代表插入拉伸区之前即刻所述的料片在120℃下干燥2小时时的质量。
通过使残留溶剂量C1落入上述范围并将含有许多溶剂的料片拉伸,可以使作为添加剂存在于料片中的前述低聚物以一定程度取向至其分子主轴与拉伸方向一致。当残留溶剂量C1超过300%质量时,分子几乎不能取向,而当其小于20%质量时,可能料片很坚硬乃至几乎不能拉伸。残留溶剂量C1更优选为20-250%质量,甚至更优选20-150%质量。
为了增加所述低聚物分子在后面所述的热处理步骤中的取向度,该步骤的拉伸比,可以是所述低聚物分子能取向的程度。例如,在与浇注方向垂直的方向拉伸的实施方式中,拉伸比优选是1-50%,更优选1-20%。同样,在与浇注方向相同的方向拉伸的实施方式中,拉伸比优选是1-300%,更优选1-200%。
顺便提一下,本说明书中所述的“拉伸比(%)”是指按照下面表达式确定的,但是不应解释本发明限于该直接测定长度的方法,也可以采用获得与下面表达式确定的拉伸比相同结果的其它方法。拉伸比(%)=100×{(拉伸之后的长度)-(拉伸之前的长度)}/(拉伸之前的长度)
拉伸时的温度也没有特别的限制。优选,在提高所述低聚物分子在拉伸方向的取向的温度下进行拉伸。一般说来,进行拉伸使得料片的薄膜表面温度优选是-30-80℃,更优选25-80℃。
在上述方法中,最终制得的薄膜中酰化纤维素的取向方向和低聚物分子的取向方向,即薄膜的面内慢轴方向由拉伸步骤中的拉伸方向决定。例如,当通过本发明的方法连续制备纵向长尺寸的酰化纤维素时,浇注方向为纵向。当沿着与浇注方向垂直的方向(后面也称之为“TD方向”)进行拉伸时,酰化纤维素和低聚物分子以与该纵向垂直的方向取向,并且结果可以制得面内慢轴为沿与该纵向垂直的方向的薄膜。当在浇注方向进行拉伸时,酰化纤维素和低聚物分子在纵向取向,并且结果可以制得面内慢轴为沿纵向的薄膜。
TD方向的拉伸可以通过用别针状拉幅勾抓住料片两端并在TD方向使料片变宽来实施。MD方向的拉伸可以通过PIT拉伸的方式实施。拉伸处理可以一步或者两步或以上的多步进行。
当通过将纵向长尺寸的薄膜粘附到纵向长尺寸的偏振薄膜(一般说来,在纵向具有吸收轴)制备偏振片时,优选使用具有在纵向垂直方向的面内慢轴的薄膜。因此,在辊对辊方式中制备待粘附到偏振薄膜上的纵向长尺寸的酰化纤维素层合薄膜的实施方式中,优选在拉伸步骤中以与浇注方向垂直的方向施加拉伸处理。然而,在不通过辊对辊方式而是通过批次粘附法等粘附到偏振薄膜上的实施方式中,即使在任意方向进行拉伸,也可以在粘附时通过轴一致性方式以优选关系实现粘附。
热处理步骤:
接下来,在拉伸步骤之后,料片在预定条件下进行热处理。根据该热处理,使得在拉伸步骤中已取向的所述低聚物的取向度得到提升。只要能够提升所述低聚物的取向度,热处理条件没有特别的限制。影响热处理时低聚物的取向的主要因素是热处理时料片的薄膜表面温度和热处理时料片的残留溶剂量。稳定地提升低聚物的取向度的热处理条件的实例是这样热处理:拉伸之后的料片,其残留溶剂量C2为10-120%质量,在40-200℃的薄膜表面温度下处理。当热处理时料片的残留溶剂量C2小于拉伸步骤时料片的残留溶剂量C1时,即,确定关系C2≤C1,残留溶剂量C2优选是10-120%质量。当残留溶剂量C2大于120%质量或小于10%质量时,低聚物的取向度几乎不能提升,因此不能获得所需的延迟。残留溶剂量C2优选是20-80%质量,更优选20-60%质量。
优选,在抑制酰化纤维素结晶的同时进行热处理步骤。因此,优选在低于加速酰化纤维素结晶的温度下进行热处理。具体地说,基于料片的薄膜表面温度,热处理优选在40-100℃下进行,更优选在60-100℃下进行。
另外,为了抑制酰化纤维素结晶,优选热处理时薄膜表面温度低于热处理之前料片的结晶温度。
热处理可以例如如下进行:在运输的同时使料片通过设定在预定温度下的区域的方法;将料片暴露于在预定温度下的热风中的方法;用加热射线照射料片的方法;使料片与设定在预定温度下的辊接触的方法;等等。
本发明中,由于在热处理之后可以不需要拉伸步骤制得具有上述光学性能的酰化纤维素层合薄膜,因此可以用滚筒作为浇注支撑体以少数步骤短时间内连续制得纵向长尺寸形式的酰化纤维素层合薄膜。也可以在线方式制得酰化纤维素层合薄膜,并且可以显著提高生产率。
例如,也可以在线方式通过设定PIT拉伸为101-200%和支撑体速度为50-200m/min,在除了低聚物之外没有添加影响光学性能的任意添加剂的情况下制得具有高Re和高Rth的酰化纤维素层合薄膜。
如果需要的话,在热处理步骤之后,在不影响本发明的效果的范围内,可以对所得酰化纤维素层合薄膜施加一步或多步的选自如下的步骤:拉伸、热处理、表面处理等。
3.层合薄膜的性能:
即使本发明的层合薄膜具有在宽度方向总厚度的分布,它也具有诸如光学性能均匀的特性。优选,面内延迟Re和厚度方向的延迟Rth中的至少一个在宽度方向的偏差不大于10nm,并且更优选,二者的偏差都不大于10nm。甚至更优选,Re和Rth中的至少一个在宽度方向的偏差不大于5nm,并且再次更优选,二者的偏差都不大于5nm。
另外,在本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)分别代表在波长λ下的面内延迟和厚度方向的延迟。Re(λ)是在KOBRA21ADH或WR(OjiScientificInstruments制)中使波长为λnm的光沿薄膜法线方向入射而测定。在选择测定波长λnm时,可以通过手动改变波长选择性过滤器或者用程序转换测定值等来实现该测定。当待测定的薄膜用单轴或双轴折射率椭球体表示时,以下面方式计算Rth(λ)。
Rth(λ)是通过KOBRA21ADH或WR基于6个测定的Re(λ)值、平均折射率的假定值和输入的膜厚计算的。以面内慢轴(通过KOBRA21ADH或WR判断)作为倾斜轴(旋转轴)(在薄膜没有慢轴的情况下以任意面内方向作为旋转轴),通过从相对于薄膜法线方向以10°间隔倾斜至50°的6个方向向薄膜入射波长λnm的光,测定延迟Re(λ)值。前述中,当使用面内慢轴作为旋转轴在与法线方向倾斜的某一角度测定的延迟值为零时,将比上述这一倾斜角大的倾斜角的延迟值转变成负,然后将该负延迟值用于KOBRA21ADH或WR的计算。顺便提一下,也可以以慢轴作为倾斜轴(旋转轴)(在薄膜没有慢轴的情况下以任意面内方向作为旋转轴),根据平均折射率的假定值、输入的厚度值、从任意倾斜的2个方向测定的延迟值,通过以下表达式(A)和式(B)算出Rth。
Re ( &theta; ) = [ nx - ny &times; nz ( ny sin ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) ) 2 + ( nz cos ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) ) 2 ] &times; d cos ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( A )
在上述表达式(A)中,Re(θ)代表以与薄膜法线方向成角度θ倾斜的方向的延迟值。同样,在表达式(A)中,nx代表面内慢轴方向的折射率;ny代表面内与nx垂直的方向的折射率;和nz代表与nx和ny垂直的方向的折射率。
Rth={(nx+ny)/2-nz}×d……(B)
当待测定的薄膜不能以单轴或双轴折射率椭球体表示,并且因此没有所谓的光轴时,以下面的方式计算Rth(λ)。Rth(λ)是通过KOBRA21ADH或WR基于11个测定的Re(λ)值、平均折射率的假定值和输入的膜厚值计算的。以面内慢轴(通过KOBRA21ADH或WR判断)作为倾斜轴(旋转轴),通过从相对于薄膜法线方向以10°间隔倾斜在-50°至+50°的11个方向向薄膜入射波长λnm的光,测定延迟Re(λ)值。另外,在上述测定中,作为平均折射率的假定值,可以使用聚合物手册(JOHNWILEY&SONS,INC.)和各种光学薄膜的目录中所述的。还未知的平均折射率的值可以使用阿贝折射计来测定。以下例示出主要的光学薄膜材料的平均折射率:酰化纤维素(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯乙烯(1.59)。由输入的平均折射率的假定值和膜厚,通过KOBRA21ADH或WR算出上面的nx、ny和nz值。根据所得nx、ny和nz按照表达式Nz=(nx-nz)/(nx-ny)再算出Nz。
在本说明书中,术语“平行”和“垂直”是指落入与精确角度相差不到±10°的范围内的设定角度。基于精确角度的误差,该范围优选小于±5°,更优选小于±2°。同样,“慢轴”是指折射率最大的方向。
顺便提一下,折射率的测定波长是在可见光区的λ=550nm下的值,除非另有说明;并且Re和Rth的测定波长定义为550nm,除非另有说明。
4.层合薄膜的应用:
本发明的层合薄膜可用于各种设备。具体地说,本发明的层合薄膜可用作液晶显示器的光学元件,并且可以例如用作光学补偿薄膜或其部件,或者偏振片的保护薄膜。下面描述可用于各种模式的液晶显示器的层合薄膜的实施方式,但是不应解释本发明限于这些实施方式。
扭转取向模式的液晶显示器用的层合薄膜:
本发明的层合薄膜可用于例如TN模式等的扭转取向模式的液晶显示器作为光学补偿薄膜或其部件,或者偏振片的保护薄膜(优选在液晶元件侧取向的内保护薄膜)。可用于扭转取向模式的液晶显示器的层合薄膜优选具有Re为5-20nm且Rth为90-150nm。
在用于扭转取向模式的液晶显示器的层合薄膜的实例中,该层合薄膜用作具有支撑体和由在其上提供的由液晶组合物形成的光学各向异性层的光学补偿薄膜的支撑体。该层合薄膜可经过后面所述的适当表面处理等之后用作支撑体。
可用于由液晶组合物形成的光学各向异性层的成型的液晶组合物优选是能够形成向列相和近晶相的液晶组合物。一般说来,液晶化合物基于分子形状分成棒状液晶化合物和盘状液晶化合物。本发明中,可以使用任意形状的液晶化合物。
尽管由液晶化合物形成的光学各向异性层的厚度没有特别的限制,但是优选0.1-10μm,更优选0.5-5μm。
(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.71卷,111页(1981)中记载的苯衍生物、C.Destrade等人的研究报告,Mol.Cryst.122卷,141页(1985)、Physics,lett,A,78卷,82页(1990)中记载的三聚茚(truxene)衍生物、B.Kohne等人的研究报告,Angew.Chem.96卷,70页(1984)中记载的环己烷衍生物和M.Lehn的研究报告,J.Chem.Commun.,1794页(1985)、J.Zhang的研究报告,J.Am.Chem.Soc.116卷,2655页(1994)中记载的氮杂冠类和苯基乙炔类大环。
盘状液晶化合物还包括直链的烷基、烷氧基、取代的苯甲酰氧基作为侧链以放射线状对分子的中心骨架(scaffold)进行取代形成的结构表现出液晶性的化合物。优选分子或者分子的聚集体具有旋转对称性并且可以一定取向的化合物。
当由盘状液晶化合物形成光学各向异性层时,最终含在光学各向异性层中的化合物不必再显示液晶性。
盘状液晶化合物的优选实例包括记载在JP-A-8-50206、JP-A2006-76992第[0052]段和JP-A2007-2220第[0040]~[0063]段中的化合物。盘状液晶化合物的聚合的细节描述在JP-A-8-27284。例如,特别优选式(DI)的化合物,这是由于它们显示高的双折射。
在式(DI)中,Y1、Y2和Y3各自独立地代表次甲基或氮原子。
当Y1、Y2和Y3各自都是次甲基时,次甲基上的氢原子可以被取代基取代。次甲基的取代基的实例包括烷基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、酰氧基、酰基氨基、烷氧基羰基氨基、烷硫基、芳硫基、卤原子以及氰基。这些取代基中,优选烷基、烷氧基、烷氧基羰基、酰氧基、卤原子以及氰基,更优选具有1-12个碳原子的烷基(术语“碳原子”是指取代基中的烃,并且在盘状液晶化合物的取代基中描述出现的该术语具有相同的含义)、具有1-12个碳原子的烷氧基、具有2-12个碳原子的烷氧基羰基、具有2-12个碳原子的酰氧基、卤原子以及氰基。
考虑到制备成本,优选,Y1、Y2和Y3全部为次甲基,更优选为非取代的次甲基。
在式(DI)中,L1、L2和L3各自独立地代表单键或二价连接基团。
二价连接基团优选选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NR7-、-CH=CH-、-C≡C-、二价环状基团和它们的组合。R7代表具有1-7个碳原子的烷基或氢原子,优选具有1-4个碳原子的烷基或氢原子,更优选甲基、乙基或氢原子,甚至更优选氢原子。
L1、L2或L3代表的二价环状基团,有时称之为环状基团,是指任意具有环状结构的二价连接基团。环状基团优选是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。环状基团中的环可以是稠环。然而,与稠环相比更优选单环。环状基团的环可以是芳香族环、脂肪族环以及杂环中的任何一个。芳香族环的例子有苯环以及萘环。脂肪族环的实例有环己烷环。杂环的实例有吡啶环以及嘧啶环。优选,环状基团包含芳香族环或杂环。本发明中,二价环状基团优选是仅由可以具有至少一个取代基的环状结构形成的二价环状基团。下面说明书应用相同的。
二价环状基团中,具有苯环的环状基团优选为1,4-亚苯基。具有萘环的环状基团优选为萘-1,5-二基或萘-2,6-二基。具有吡啶环的环状基团优选为吡啶-2,5-二基。具有嘧啶环的环状基团优选为嘧啶-2,5-二基。
L1、L2和L3表示的上述二价环状基团可以具有取代基。取代基的实例有卤原子(优选氟或氯原子)、氰基、硝基、具有1-16个碳原子的烷基、具有2-16个碳原子的烯基、具有2-16个碳原子的炔基、具有1-16个碳原子的被卤原子取代的烷基、具有1-16个碳原子的烷氧基、具有2-16个碳原子的酰基、具有1-16个碳原子的烷硫基、具有2-16个碳原子的酰氧基、具有2-16个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-16个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-16个碳原子的酰基氨基。
在该式中,L1、L2和L3优选是单键、*-O-CO-、*-CO-O-、*-CH=CH-、*-C≡C-、*-“二价环状基团”-、*-O-CO-“二价环状基团”-、*-CO-O-“二价环状基团”-、*-CH=CH-“二价环状基团”-、*-C≡C-“二价环状基团”-、*-“二价环状基团”-O-CO-、*-“二价环状基团”-CO-O-、*-“二价环状基团”-CH=CH-、或*-“二价环状基团”-C≡C-。更优选,它们是单键、*-CH=CH-、*-C≡C-、*-CH=CH-“二价环状基团”-或*-C≡C-“二价环状基团”-,甚至更优选单键。在这些实例中,“*”表示该基团与式(DI)中的包含Y11、Y12以及Y13的6-元环结合的位置。
在式(DI)中,H1、H2和H3各自独立地代表下式(I-A)或(I-B):
在式(I-A)中,YA1和YA2各自独立地代表次甲基或氮原子;XA代表氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基;*表示该式与式(DI)中任意的L1~L3结合的位置,**表示该式与式(DI)中任意的R1~R3结合的位置。
在式(I-B)中,YB1和YB2各自独立地代表次甲基或氮原子;XB代表氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基;*表示该式与式(DI)中任意的L1~L3结合的位置,**表示该式与式(DI)中任意的R1~R3结合的位置。
在该式中,R1、R2和R3各自独立地代表下式(I-R)。
(I-R):*-(-L101-Q2)n1-L102-L103-Q1
在式(I-R)中,*代表该式与式(DI)中H1、H2或H3结合的位置。
L101代表单键或二价连接基团。当L101是二价连接基团时,它优选选自由-O-、-S-、-C(=O)-、-NR7-、-CH=CH-、-C≡C-以及它们的组合组成的组。R7代表具有1-7个碳原子的烷基或氢原子,优选具有1-4个碳原子的烷基或氢原子,更优选甲基、乙基或氢原子,甚至更优选氢原子。
在该式中,L101优选是单键、**-O-CO-、**-CO-O-、**-CH=CH-或**-C≡C-(其中**表示式(I-R)中“*”的侧)。更优选它是单键。
式(I-R)中Q2代表具有至少一种环状结构的二价环状连接基团。该环状结构优选是5-元环、6-元环或者7-元环,更优选5-元环或6-元环,甚至更优选6-元环。该环状结构可以是稠环。然而,与稠环相比更优选为单环。环状环中的环可以是芳香族环、脂肪族环以及杂环中的任何一个。芳香族环的例子有苯环、萘环、蒽环、菲环。脂肪族环的实例有环己烷环。杂环的实例有吡啶环和嘧啶环。
Q2中具有苯环的基团优选为1,4-亚苯基。具有萘环的基团优选为萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-2,5-二基、萘-2,6-二基或者萘-2,7-二基。具有环己烷环的基团优选为1,4-亚环己基。具有吡啶环的基团优选为吡啶-2,5-二基。具有嘧啶环的基团优选为嘧啶-2,5-二基。更优选,Q2是1,4-亚苯基、萘-2,6-二基或者1,4-亚环己基。
在该式中,Q2可以具有取代基。取代基的实例有卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、具有1-16个碳原子的烷基、具有1-16个碳原子的烯基、具有2-16个碳原子的炔基、具有1-16个碳原子的卤原子取代的烷基、具有1-16个碳原子的烷氧基、具有2-16个碳原子的酰基、具有1-16个碳原子的烷硫基、具有2-16个碳原子的酰氧基、具有2-16个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-16个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-16个碳原子的酰基氨基。取代基优选是卤原子、氰基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤原子取代的烷基,更优选卤原子、具有1-4个碳原子的烷基、具有1-4个碳原子的卤原子取代的烷基,甚至更优选卤原子、具有1-3个碳原子的烷基,或者三氟甲基。
在该式中,n1表示0-4的整数。n1优选是1-3的整数,更优选1或2。
在该式中,L102代表**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-S-、**-NH-、**-SO2-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-,其中“**”表示与Q2侧相连的侧。
L102优选代表**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-,更优选**-O-、**-O-CO-、**-O-CO-O-或**-CH2-。
当上面的基团具有氢原子时,该氢原子可以用取代基取代。取代基的实例有卤原子、氰基、硝基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤原子取代的烷基、具有1-6个碳原子的烷氧基、具有2-6个碳原子的酰基、具有1-6个碳原子的烷硫基、具有2-6个碳原子的酰氧基、具有2-6个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-6个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-6个碳原子的酰基氨基。尤其优选是卤原子和具有1-6个碳原子的烷基。
在该式中,L103代表选自-O-、-S-、-C(=O)-、-SO2-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-,以及它们中两种或多种相连形成的基团的二价连接基团。-NH-、-CH2-和-CH=CH-中的氢原子可以用任意其它取代基取代。取代基的实例有卤原子、氰基、硝基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤原子取代的烷基、具有1-6个碳原子的烷氧基、具有2-6个碳原子的酰基、具有1-6个碳原子的烷硫基、具有2-6个碳原子的酰氧基、具有2-6个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-6个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-6个碳原子的酰基氨基。尤其优选是卤原子和具有1-6个碳原子的烷基。用取代基取代的基团改善了式(DI)的化合物在溶剂中的溶解度,并因此含有该化合物的本发明的组合物可以容易地制备成涂布液。
在该式中,L103优选是选自-O-、-C(=O)-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-,以及它们中两种或多种相连形成的基团的连接基团。L103优选具有1-20个碳原子,更优选2-14个碳原子。优选,L23具有1-16个(-CH2-),更优选具有2-12个(-CH2-)。
在该式中,Q1代表可聚合基团或氢原子。当式(DI)的化合物用于制备要求延迟不随热而变化的光学薄膜时,例如光学补偿薄膜,Q1优选是可聚合基团。该基团的聚合反应优选为加成聚合反应(包含开环聚合反应)或缩聚反应。换而言之,聚合性基团优选具有可以进行加成聚合反应或缩聚反应的官能团。以下表示出聚合性基团的实例。
更优选,可聚合基团是可加成聚合的官能团。这类可聚合基团优选是可聚合烯键式不饱和基团或可开环聚合基团。
可聚合烯键式不饱和基团的实例有下面的(M-1)~(M-6):
在式(M-3)和(M-4)中R代表氢原子或烷基。R优选是氢原子或甲基。在式(M-1)~(M-6)中,优选式(M-1)和(M-2),并且更优选式(M-1)。
该开环可聚合基团优选是环状醚基团,更优选环氧基或氧杂环丁烷基(oxetanyl)。
在式(DI)代表的化合物中,优选式(DI’)代表的化合物。
在式(DI’)中,Y11、Y12和Y13各自独立地代表次甲基或氮原子、优选代表次甲基,或者甚至更优选代表未取代的次甲基。
在该式中,R11、R12和R13各自独立地代表下式代表的式(I’-A)、(I’-B)或(I’-C)。当需要小的双折射的波长色散性时,优选,R11、R12和R13各自代表下式(I’-A)或(I’-C),更优选下式(I’-A)。优选,R11、R12和R13相同(R11=R12=R13)。
在式(I’-A)中A11、A12、A13、A14、A15和A16各自独立地代表次甲基或氮原子。
优选,A11和A12中至少一个是氮原子;更优选两个都是氮原子。
优选,A13、A14、A15和A16中至少三个是次甲基;更优选,它们都是次甲基。更优选未取代的次甲基。
A11、A12、A13、A14、A15或A16代表的次甲基可以具有的取代基的实例有卤原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、具有1-16个碳原子的烷基、具有2-16个碳原子的烯基、具有2-16个碳原子的炔基、具有1-16个碳原子的卤素取代的烷基、具有1-16个碳原子的烷氧基、具有2-16个碳原子的酰基、具有1-16个碳原子的烷硫基、具有2-16个碳原子的酰氧基、具有2-16个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-16个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-16个碳原子的酰基氨基。其中,优选卤原子、氰基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤素取代的烷基;更优选卤原子、具有1-4个碳原子的烷基、具有1-4个碳原子的卤素取代的烷基;甚至更优选卤原子、具有1-3个碳原子的烷基、三氟甲基。
在该式中,X1代表氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基,并且优选是氧原子。
在式(I’-B)中A21、A22、A23、A24、A25和A26各自独立地代表次甲基或氮原子。
优选,A21或A22中至少一个是氮原子;更优选两个都是氮原子。
优选,A23、A24、A25和A26中至少三个是次甲基;更优选,它们都是次甲基。
A21、A22、A23、A24、A25或A26代表的次甲基可以具有的取代基的实例有卤原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、具有1-16个碳原子的烷基、具有2-16个碳原子的烯基、具有2-16个碳原子的炔基、具有1-16个碳原子的卤素取代的烷基、具有1-16个碳原子的烷氧基、具有2-16个碳原子的酰基、具有1-16个碳原子的烷硫基、具有2-16个碳原子的酰氧基、具有2-16个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-16个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-16个碳原子的酰基氨基。其中,优选卤原子、氰基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤素取代的烷基;更优选卤原子、具有1-4个碳原子的烷基、具有1-4个碳原子的卤素取代的烷基;甚至更优选卤原子、具有1-3个碳原子的烷基、三氟甲基。
在该式中,X2代表氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基,但优选是氧原子。
在式(I’-C)中,A31、A32、A33、A34、A35和A36各自独立地代表次甲基或氮原子。
优选,A31或A32中至少一个是氮原子;更优选两个都是氮原子。
优选,A33、A34、A35和A36中至少三个是次甲基;更优选,它们都是次甲基。
当A31、A32、A33、A34、A35和A36是次甲基时,次甲基的氢原子可以用取代基取代。次甲基可以具有的取代基的实例有卤原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、具有1-16个碳原子的烷基、具有2-16个碳原子的烯基、具有2-16个碳原子的炔基、具有1-16个碳原子的卤素取代的烷基、具有1-16个碳原子的烷氧基、具有2-16个碳原子的酰基、具有1-16个碳原子的烷硫基、具有2-16个碳原子的酰氧基、具有2-16个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-16个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-16个碳原子的酰基氨基。其中,优选卤原子、氰基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤素取代的烷基;更优选卤原子、具有1-4个碳原子的烷基、具有1-4个碳原子的卤素取代的烷基;甚至更优选卤原子、具有1-3个碳原子的烷基、三氟甲基。
在该式中,X3代表氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基,但优选是氧原子。
式(I’-A)中的L11、式(I’-B)中的L21和式(I’-C)中的L31各自独立地代表-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-。考虑到双折射的波长色散性小,式(I’-A)中的L11特别优选是O-、-CO-O-或-C≡C-;其中,更优选-CO-O-,这是由于可以在较高温度下形成盘状向列相。当上面基团具有氢原子时,氢原子可以用取代基取代。取代基的优选实例有卤原子、氰基、硝基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤原子取代的烷基、具有1-6个碳原子的烷氧基、具有2-6个碳原子的酰基、具有1-6个碳原子的烷硫基、具有2-6个碳原子的酰氧基、具有2-6个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-6个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-6个碳原子的酰基氨基。尤其优选是卤原子和具有1-6个碳原子的烷基。
式(I’-A)中的L12、式(I’-B)中的L22和式(I’-C)中的L32各自独立地代表选自-O-、-S-、-C(=O)-、-SO2-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-,以及它们中两种或更多种相连形成的基团的二价连接基团。-NH-、-CH2-和-CH=CH-中的氢原子可以用取代基取代。取代基的优选实例有卤原子、氰基、硝基、羟基、羧基、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的卤原子取代的烷基、具有1-6个碳原子的烷氧基、具有2-6个碳原子的酰基、具有1-6个碳原子的烷硫基、具有2-6个碳原子的酰氧基、具有2-6个碳原子的烷氧基羰基、氨甲酰基、具有2-6个碳原子的烷基取代的氨甲酰基和具有2-6个碳原子的酰基氨基。更优选卤原子、羟基和具有1-6个碳原子的烷基;并且尤其优选是卤原子、甲基和乙基。
优选,L12、L22和L32各自独立地代表选自-O-、-C(=O)-、-CH2-、-CH=CH-和-C≡C-,以及它们中两种或更多种相连形成的基团的二价连接基团。
优选,L12、L22和L32各自独立地具有1-20个碳原子,更优选具有2-14个碳原子。优选,L12、L22和L32各自独立地具有1-16个(-CH2-),更优选具有2-12个(-CH2-)。
构成L12、L22或L32的碳原子的数量会影响液晶相转变温度和该化合物的溶解度。通常,具有较大碳原子数的化合物具有较低的发生从盘状向列相(Nd相)转变成各向同性液的相转变的相转变温度。而且,通常,具有较大碳原子数的化合物在溶剂中的溶解度得到较多改善。
式(I’-A)中的Q11、式(I’-B)中的Q21和式(I’-C)中的Q31各自独立地代表可聚合基团或氢原子。优选,Q11、Q21和Q31各自代表可聚合基团。该基团的聚合反应优选为加成聚合反应(包含开环聚合反应)或缩聚反应。换而言之,聚合性基团优选具有可以进行加成聚合反应或缩聚反应的官能团。可聚合基团的实例与上面列举的相同。它们的优选范围与式(I-R)中的Q1的相同。Q11、Q21和Q31可以相同或不同,并且优选,它们相同。
式(DI)代表的化合物的实例包括,但不限于,JP-A-2006-76992的第[0052]段中所述的[化合物13]-[化合物43]列举的化合物;和JP-A-2007-2220第[0040]-[0063]段所述[化合物13]-[化合物36]列举的化合物。
这些化合物可以按照任意方法制得。例如,这些化合物可以按照JP-A-2007-2220的第[0064]-[0070]段中所述的方法制得。
式(DII)代表的化合物可以与式(DI)代表的化合物一起或者替换式(DI)代表的化合物用作盘状液晶化合物。
在式(DII)中,LQ(或QL)代表二价连接基团(L)和可聚合基团(Q)的组合。
在式(DII)中,二价连接基团(L)优选代表选自由亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-及其任意组合组成的组的连接基团。更优选,二价连接基团(L)代表选自以下至少两种的组合形成的连接基团:亚烷基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-和-S-。甚至更优选,二价连接基团(L)代表选自以下至少两种的组合形成的连接基团:亚烷基、亚芳基、-CO-和-O-。亚烷基中碳原子的数量优选是1-12。亚烯基中碳原子的数量优选是2-12。亚芳基中碳原子的数量优选是6-10。
二价连接基团(L)的实例包括下面所述的那些。左边与盘状核心(D)相连,并且右边与可聚合基团(Q)相连。AL代表亚烷基或亚烯基;且AR代表亚芳基。所述的亚烷基、亚烯基或亚芳基可以具有至少一个取代基例如烷基。
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-、
L25:-S-AR-AL-。
在式(DII)中,可聚合基团(Q)可以根据聚合反应的方式进行选择。可聚合基团(Q)的实例包括下面所述的那些。
可聚合基团(Q)优选选自不饱和可聚合基团(Q1、Q2、Q3、Q7、Q8、Q15、Q16和Q17)或者选自环氧基(Q6和Q18),更优选选自不饱和可聚合基团,或者甚至更优选烯键式不饱和可聚合基团(Q1、Q7、Q8、Q15、Q16和Q17)。多个L和Q可以彼此相同或不同。
用于本发明的液晶化合物优选呈现良好的单域性。如果单域性差,那么多域结构导致域之间边界处取向缺陷并因此引起光散射。通过呈现良好单域性,延迟薄膜趋于具有高的透光性。
用于本发明的液晶化合物呈现的液晶相包括柱状相和盘状向列相(ND相)。这些液晶相中,优选具有良好单域性的盘状向列相(ND相)。
根据本发明,更优选具有较小波长色散特性的液晶化合物。更具体地说,优选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,其中Re(λ)是液晶化合物的延迟(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、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、苯基环己烷羧酸酯类、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、苯基二噁烷化合物、二苯乙炔化合物和烯基环己基苄基氰化合物。不仅可以使用上面所列的低分子量液晶化合物,也可使用高分子量液晶化合物。
光学各向异性层中的棒状液晶分子优选以取向状态固定,或者更优选通过聚合反应固定。可用于本发明的棒状液晶化合物的实例包括描述在下列文献的化合物:Macromol.Chem.(大分子化学),190卷,2255页(1989);Advancedmaterials(材料进展),5卷,107页(1993);美国专利4,683,327、美国专利5,622,648、美国专利5,770,107;国际专利(WO)95/22586、WO95/24455、WO97/00600、WO98/23580、WO98/52905;JP-A-1-272551、JP-A-6-16616、JP-A-7-110469、JP-A-11-80081和JP-A-2001-328973。
为了达到光学各向异性层需要具有的光学性能,优选使用两种或多种的棒状液晶化合物。所述组合的优选实例包至少一种括式(1)代表的棒状液晶化合物和至少一种式(2)代表的棒状液晶化合物的组合:
在式(1)和(2)中,A和B各自代表芳香族或脂肪族的烃环或杂环的基团;R101~R104各自代表取代或未取代的、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羰基氧基;Ra、Rb和Rc各自代表取代基;x、y和z各自表示1~4的整数。
在所述式中,在R101~R104中含有的亚烷基链可以为直的或枝化的。优选其链为直的。为了固化所述组合物,R101~R104优选在其末端具有热聚合基团;所述可聚合基团的实例包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基等。
在式(1)中,优选,x和z是0并且y是1。优选,一个Rb是氧代羰基或酰氧基的间-或邻-位取代基。优选,Rb为C1-12烷基(例如,甲基)、卤原子(例如,氟原子)等。
在式(2)中,优选,A和B各自为亚苯基或环亚己基;优选,A和B两者都是亚苯基、或者它们中的一个为环亚己基且另一个为亚苯基。
(层合薄膜的表面处理)
优选,将层合薄膜进行表面处理。
当本发明的层合薄膜适当经过表面处理时,可以改善对各功能层(例如,底涂层、背衬层、光学各向异性层等)的粘性。所述表面处理的实例包括辉光放电处理、紫外线照射处理、电晕处理、火焰处理和皂化处理(酸皂化处理或碱皂化处理),尤其优选辉光放电处理和碱皂化处理。这里所述的“辉光放电处理”为在有等离子体激发气体的存在下在薄膜表面上进行等离子体处理的处理。这些表面处理的细节描述在JournalofTechnicalDisclosure,No.2001-1745,2001年3月15日由JapanInstituteofInventionandInnovation发表,并且可以适当采用。
在层合薄膜是酰化纤维素薄膜的实施方式中,为了改进膜表面与功能层之间的粘性,如JP-A-7-333433中所述,除了表面处理之外或者替代表面处理,可以在纤维素酰化物膜上提供底涂层(粘合层)。所述底涂层在JournalofTechnicalDisclosure,No.2001-1745,2001年3月15日由JapanInstituteofInventionandInnovation发表,的第32页有描述,并且可以适当采用。同样,在JournalofTechnicalDisclosure,No.2001-1745,2001年3月15日由JapanInstituteofInventionandInnovation发表的32~45页中描述了酰化纤维素层合薄膜上提供的功能层,并且其中描述的那些可以适当用于该酰化纤维素层合薄膜上。
为了保持薄膜的平坦度,在这些处理中,优选将酰化纤维素薄膜的温度调整为不高于Tg(玻璃化转变温度),尤其是不高于150℃。
当将酰化纤维素层合薄膜用作偏振片的透明保护薄膜时,考虑到与偏振薄膜的粘性,尤其优选对酰化纤维素进行酸处理或碱处理,即皂化处理。下面参考碱皂化处理,详细描述酰化纤维素层合薄膜的表面处理。
优选,所述酰化纤维素层合薄膜的碱皂化处理通过包括如下操作的循环进行:将酰化纤维素薄膜表面浸入碱溶液中、用酸溶液中和、用水洗涤、然后干燥。
碱溶液的实例包括氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液。碱溶液的氢氧根离子的当量浓度优选为0.1-3.0N,更优选0.5-2.0N。所述碱溶液的温度优选为室温-90℃,更优选40-70℃。
在表面处理之后,所述酰化纤维素层合薄膜的表面能优选为55mN/m以上,更优选60mN/m-75mN/m。
通过如在NurenoKisotoOyo(TheElementsandApplicationsofWetting),RealizeCorporation(1989年12月10日)中所述的接触角法、湿加热法和吸收法可确定固体的表面能。当为酰化纤维素层合薄膜的情况下,优选采用接触角法。
具体地说,将已知表面能值的两种溶液滴在酰化纤维素层合薄膜上,在液滴表面与薄膜表面的相交点,含有滴液的角度被称为接触角,其为对液滴画出的切线与薄膜表面之间形成的角,通过计算可得所述薄膜的表面能。
(取向薄膜的形成)
取向薄膜具有能够控制液晶化合物的取向方向的功能。所述取向薄膜可通过一些方法得到,例如有机化合物(优选聚合物)的摩擦处理、无机化合物的倾斜蒸汽沉积、具有密槽的层的形成、或者通过Langmuir-Blodgett法(LB薄膜)累积有机化合物(例如,ω-二十三烷酸、双十八烷基甲基氯化铵和硬脂酸甲酯)。而且,还已知,通过施加电场、施加磁场或光的照射产生取向功能的取向薄膜。优选,通过摩擦处理聚合物形成取向薄膜。为了能够在光学各向异性层的取向薄膜面侧的平均倾斜角具有所希望的值,作为取向薄膜的材料,除了聚乙烯醇、改性的聚乙烯醇、聚酰亚胺和改性的聚酰亚胺之外,还可以使用丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸酯单体、聚苯乙烯等。只要能够获得所希望的平均倾斜角,材料并不限于前述的。例如,优选使用JP-A-2002-98836的第[0014]~[0016]段中所述的共聚物化合物;并且考虑到改善光学各向异性层的微细取向轴分布,更优选使用JP-A-2002-98836的第[0024]~[0029]段和第[0173]~[0180]段中所述的共聚物化合物。同样,优选使用JP-A-2005-99228的第[0007]~[0012]段中所述的共聚物化合物;并且具体地说,考虑到光学各向异性层的微细取向轴分布的改善,更优选使用JP-A-2005-99228的第[0016]~[0020]段中所述的共聚物化合物。考虑到改善取向薄膜与光学各向异性层之间的粘性,甚至更优选各个共聚物的构成单元取代有可聚合基团例如乙烯基。
光学各向异性层的Re优选小于80nm,并且特别是,更优选70-20nm。
同样,光学各向异性层是由混合取向的液晶组合物形成的。特别优选这样的混合取向,其中在取向薄膜面侧的液晶分子的平均倾斜角大于另一面上液晶分子的平均倾斜角。优选取向薄膜面侧的液晶分子以45°或以上倾斜(平均倾斜角是45°或以上);并且考虑到相对摩擦的方位角的方位角控制力的稳定性和微细取向轴分布的改善,更优选取向薄膜面侧的液晶分子以50°或以上倾斜。另一方面,与取向薄膜面相对的另一面上的DLC分子优选以不大于45°倾斜(平均倾斜角不大于45°);并且在与取向薄膜面相对的面上的DLC分子更优选以不大于40°倾斜,这是由于可稳定地形成混合取向,可以更精确地实现倾斜入射的补偿,并能够提供具有较大视角的CR。
顺便提一下,盘状液晶分子以45°或以上倾斜的状态是指分子的盘状表面与平面方向形成的角度以45°或以上的角倾斜。
使液晶分子在取向薄膜面侧的平均倾斜角为45°或以上的方法可以通过如下方法中任意一种方法或者两种或多种方法的组合进行:在光学各向异性层中添加能够调节倾斜角的添加剂以将平均倾斜角调整至所需范围的方法;选择取向薄膜以将平均倾斜角调整至所需范围的方法;和其它方法如倾斜蒸汽沉积和照相取向。
优选,不仅在由液晶组合物形成的光学各向异性层中不存在Re(550)是0nm的方向,而且在该层的法线方向和面内也不存在Re(550)的绝对值最小的方向。而且,优选通过在取向处理之后在层合薄膜的取向薄膜上以混合取向状态固定盘状液晶组合物形成的光学各向异性层。
即,考虑到液晶元件的补偿,优选由液晶组合物形成的光学各向异性层含有盘状液晶化合物。
当由液晶组合物形成的光学各向异性层的Re(550)是20nm或以上时,由具有与相关领域相同结构的层合薄膜获得的光学补偿性能是可充分获得的。同样,当Re(550)小于70nm时,当不存在Re(550)是0nm的方向,并且在该层的法线方向或面内不存在Re(550)的绝对值最小化的方向时,混合取向元件的液晶能够得到充分的补偿,并因此,对比度视角和色度得到改善。因此,这是优选的。
由液晶组合物组成的光学各向异性层的Re(550)更优选是20-70nm,尤其优选30-60nm。
所述的光学补偿薄膜的制备方法包括步骤:在层合薄膜的形成取向薄膜的面上形成由液晶组合物形成的光学各向异性层。由液晶组合物形成的该光学各向异性层是在层合薄膜的形成取向薄膜的表面上形成的。详细地说,优选,由液晶组合物组成的光学各向异性层是这样形成的:在层合薄膜的形成取向薄膜的表面上放置由含有至少一种液晶化合物的液晶组合物组成的光学各向异性层用组合物、使液晶化合物的分子在所希望的取向状态,并且通过聚合反应固化,由此将取向状态固定。而且,为了满足由液晶化合物形成的光学各向异性层所希望的性能使得不仅不存在Re(550)是0nm的方向,而且在该层的法线方向和面内不存在Re(550)的绝对值最小化的方向,更优选将液晶化合物的分子(包括棒状和盘状分子)以混合取向状态固定。这里所述的混合取向是指这样的取向状态,其中液晶分子的指向矢(director)方向在该层的厚度方向连续变化。当为棒状分子时,该指向矢是主轴方向,并且当为盘状分子时,该指向矢是盘状表面的法线方向。
为了使液晶化合物的分子成为所希望的取向状态、以及改善液晶组合物的涂布性或固化性,所述组合物中也可以含有一种或多种添加剂。
为了使液晶化合物(特别是棒状液晶化合物)的分子混合取向,也可以添加可以控制该层的空气界面侧的取向的添加剂(以下称为“空气界面取向控制剂”)。该添加剂的实例包括具有例如氟代烷基以及磺酰基等亲水基团的低分子量或高分子量的化合物。可以使用的空气界面取向控制剂的具体实例包括JP-A-2006-267171中记载的化合物。
同样,在将所述液晶组合物制备成涂布液的形式,并通过涂布形成由该液晶组合物形成的光学各向异性层的情况下,也可以添加用于改良涂布性的表面活性剂。该表面活性剂优选为氟基化合物,具体地来说,其具体实例包括JP-A-2001-330725的第[0028]~[0056]段中记载的化合物。同样,可以使用可商购获得的“MEGAFACEF780”(DICCorporation制造)等。
取向薄膜面上的倾斜角可以通过添加JP-A-2006-11350的第[0010]~[0016]段和第[0042]~[0063]段中记载的说明性的化合物和JP-A-2006-195140的第[0209]~[0238]段中记载的说明性的化合物来调整。
同样,该液晶组合物优选含有聚合引发剂。虽然上述聚合引发剂可以是热聚合引发剂,也可以是光聚合引发剂,但从容易控制等观点出发,优选为光聚合引发剂。能够通过光的作用而产生自由基的聚合引发剂的优选实例包括α-羰基化合物(如美国专利2,367,661和美国专利2,367,670中所述)、偶姻醚(美国专利2,448,828中记载)、α-烃取代的芳香族偶姻化合物(美国专利2,722,512中记载)、多核醌化合物(美国专利3,046,127和2,951,758中记载)、三芳基咪唑二聚体与对氨基苯基酮的组合(美国专利3,549,367中记载)、吖啶以及吩嗪化合物(JP-A-60-105667和美国专利4,239,850中记载)、噁二唑化合物(美国专利4,212,970中记载)、苯乙酮系化合物、苯偶姻醚系化合物、苄基系化合物、二苯酮系化合物和硫代呫吨酮系化合物。苯乙酮系化合物的实例包括22-二乙氧基苯乙酮、2-羟甲基-1-苯基丙-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。苄基系化合物的实例包括苄、苄基二甲基缩酮、苄基-β-甲氧基乙基缩醛和1-羟基环己基苯基酮。苯偶姻醚系化合物包括苯偶姻、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。二苯酮系化合物的实例包括二苯酮、o-苯甲酰基苯甲酸酯、米蚩酮、4,4′-双(二乙氨基)二苯酮和4,4′-二氯二苯酮。噻吨酮系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。在这种芳香族酮的感光性自由基聚合引发剂中,从固化性能、保存稳定性、臭气等方面来说,优选苯乙酮系化合物和苄基系化合物。这些由芳香族酮类形成的感光性自由基聚合引发剂可以根据所希望的性能,将一种或组合2种或多种而使用。
为了提高敏感度,除了聚合引发剂之外,也可以使用增感剂。增感剂的实例包括:正丁胺、三乙基胺、三正丁基膦和硫代呫吨酮。
光聚合引发剂也可以多种组合使用,其使用量优选为涂布液的固体成分的0.01-20%质量,更优选为0.5-5%质量。用于液晶化合物聚合的光照射优选使用紫外线。
该液晶组合物,除了含有可聚合液晶化合物以外,也可以含有非液晶性的可聚合单体。可聚合单体的优选实例包括具有乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物。使用两种或多种可聚合反应性官能团的多官能单体,例如使用环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷丙烯酸酯,由于耐久性得到改善,因此是优选的。
由于该非液晶性的可聚合单体是非液晶性成分,因此其添加量相对于液晶化合物不超过15%质量,并优选为0-10%质量左右。
由液晶组合物组成的光学各向异性层可以如下地形成:将液晶组合物调制成涂布液,将该涂布液涂布在例如形成于作为支撑体的层合薄膜上的取向薄膜的表面,干燥除去溶剂,并使液晶化合物的分子取向,然后,通过聚合使其固化。作为可以使用的取向薄膜,可以使用上面列举用于形成取向薄膜的聚合物,并且其实例包括聚乙烯醇薄膜和聚酰亚胺薄膜。
涂布方法可以是任意已知方法如帘涂法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、缝隙(slot)涂布法、辊涂法、坡流(slide)涂布法、刮涂法、凹版涂布法和绕线棒涂布法。
在对涂布薄膜干燥时可以进行加热。对涂布薄膜干燥除去溶剂的同时,使涂布薄膜中的液晶化合物的分子取向,可得到所希望的取向状态。
接着,通过紫外线照射等使聚合进行,以固定取向状态,由此形成由液晶组合物组成的光学各向异性层。用于聚合的光照射优选使用紫外线。照射能量优选为20mJ/cm2-50J/cm2,更优选为100mJ/cm2-800mJ/cm2。为了促进光聚合反应,也可以在加热条件下进行光照射。
将层合薄膜用于扭转取向模式的液晶显示器的实施方式是使用该层合薄膜作为偏振片的保护薄膜,具体地说,内保护薄膜的实施方式。该层合薄膜可用作内保护薄膜并且也可用作光学补偿薄膜的支撑体。具体地说,层合薄膜也可用于至少具有层合薄膜和偏振薄膜的偏振片。当将该偏振片加入液晶显示器时,优选安装该层合薄膜以使其在面对液晶元件侧。同样,优选将层合薄膜的表面和偏振薄膜的表面彼此粘附;并优选进行粘附使得层合薄膜的面内慢轴与偏振薄膜的透射轴之间的交叉角约为零度。该交叉角不必严格为零度,误差为约±5度,对加工而言可以容忍,不影响本发明的效果并且是可以容忍的。同样,优选保护薄膜例如该层合薄膜粘附到偏振薄膜的另一面上。
(偏振薄膜)
偏振薄膜的实例包括碘系偏振薄膜、使用二色性染料的染料系偏振薄膜、和多烯系偏振薄膜,并且所有这些可以使用在本发明中。一般碘系偏振薄膜以及染料系偏振薄膜一般使用聚乙烯醇系薄膜来制造。
(保护薄膜)
作为贴合在偏振薄膜的另一个表面上的保护薄膜,优选使用透明的聚合物薄膜。术语“透明的”是指薄膜的光透射率为80%或以上。作为保护薄膜,优选为薄膜和包含聚烯烃的聚烯烃薄膜。在薄膜中,优选纤维素三乙酸酯薄膜。另外,在聚烯烃薄膜中,优选为包含环状聚烯烃的聚降冰片烯薄膜。
保护薄膜的厚度优选是20-500μm,更优选50-200μm。
(光漫射薄膜)
偏振片可以在偏振薄膜的一侧表面上具有光漫射薄膜。所述光漫射薄膜可以是单层薄膜或者可以是层合薄膜。所述层合薄膜的实施方式的实例包括具有光散射层的光漫射薄膜。当视角在上/下/右/左方向倾斜时,所述光漫射薄膜有助于改善视角。在偏振薄膜的外部的显示器表面侧上安置抗反射层的实施方式中,展示了特别好的效果。所述光漫射薄膜(或其光散射层)可由微粒分散在粘合剂中的组合物形成。所述微粒可以为无机微粒或有机微粒。至于粘合剂和微粒,优选折射率之差为大约0.02-0.20。另外,所述光漫射薄膜(或其光散射层)也可以具有硬涂层功能。关于可用于本发明的光漫射薄膜的实例包括如JP-A-11-38208中所述光散射系数是特定的那些;如JP-A-2000-199809中所述的使透明树脂和微粒之间的相对折射率落入特定范围内的那些;和JP-A-2002-107512中所述将雾度值限定为40%或以上的那些。
(硬涂薄膜、防眩光薄膜和抗反射薄膜)
根据情况,可以向硬涂薄膜、防眩光薄膜或抗反射薄膜上应用酰化纤维素薄膜。为了提高平板显示器如LCD、PDP、CRT和EL的可视性,可以为酰化纤维素薄膜的一个或两个表面上提供硬涂层、防眩光层和抗反射层中任何一种或所有种。在JournalofTechnicalDisclosure,No.2001-1745,由JapanInstituteofInventionandInnovation于2001年3月15日发布,54-57页中详细描述了这种防眩光薄膜或抗反射薄膜的优良实施方式,并且那些可优选用于酰化纤维素薄膜。
(偏振片的制备方法)
偏振片可以制造成纵向长尺寸的偏振片。例如,通过使用层合薄膜,在其表面上任选地涂布用于形成取向薄膜的涂布液,以形成取向薄膜;随后,在层合薄膜表面上的取向薄膜侧的连续涂布用于形成由液晶组合物组成的光学各向异性层的涂布液,并干燥以使其具有期望的取向状态;其后,通过光照射所得物,由此固定所述取向状态以形成由液晶组合物组成的光学各向异性层。由此制得的纵向长尺寸延迟薄膜能够绕成卷。另外,将纵向长尺寸的偏振薄膜和用于保护薄膜的纵向长尺寸的聚合物薄膜(各自绕成卷),以卷对卷的方式彼此粘合,可以将该叠合物制成纵向长尺寸的偏振片。例如,可以将所述纵向长尺寸的偏振片以卷状态运输和储存,并且在将其并入液晶显示器中之时,将其切割成所需的尺寸。另外,所述偏振片可以具有除纵向长尺寸形式之外的形式,且这里所述的制备方法仅仅是实例。
在制造层合薄膜时,当在与薄膜的运输方向垂直的方向对其拉伸时,可以实现在制备偏振片时卷对卷加工,并且可以实现工艺的简化和相对偏振薄膜的轴的粘合精度的提高等;并因此优选它。
在用于垂直取向模式的液晶显示器的偏振片中,在用于扭转取向模式的液晶显示器的偏振片中形成的光学各向异性层和取向薄膜可以省去。
实施例
下面参照实施例和对比实施例更具体地描述本发明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理过程等只要不脱离本发明的主旨,则可以适当变更。因此,本发明的范围并不应当解释为限制性于以下所示的具体实施例。
<<测定方法>>
首先,下文中描述下面的实施例和对比实施例中使用的测定方法和评价方法。
(1)层合薄膜的表层膜厚的测定:
使用荧光X-射线分析仪(XRF-1700,ShimadzuCorporation制造)从表层A和表层B的各面测定Si强度。预先由表层浓液形成单层薄膜,并根据通过膜厚测定和Si强度测定制得的校准曲线决定层合薄膜各表层的厚度。
作为测定位置,使用宽度方向的中心位置作为中心,并将距离卷状薄膜末端向内40mm的位置作为端部。
(2)层合薄膜的光学性能的测定:
使用KOBRA21ADH(OjiScientificInstruments制造)测定Re和Rth。
测定位置与前述测定表层膜厚的位置相同。
(3)光学补偿薄膜的亮点的评价:
从卷状光学补偿薄膜取样1m或以上的部分;将两片偏振片放置在测光台上,使其吸收轴彼此垂直;将光学补偿薄膜放置在这两片偏振片之间;并通过放大镜观察计数1mm或以上的亮点数。根据下面标准评价每m2的亮点数。
A:不大于2/m2
B:3-9/m2
C:10以上/m2
(4)液晶显示器中显示性能的位置依赖性的评价:
对于TN模式的液晶显示器,计算上/下和左/右的视角,对于VA模式的液晶显示器,计算45°的倾斜方向的视角。
具体地说,对于下面实施例制得的液晶显示器,通过使用分析仪(EZ-Contrast160D,由ELDIM制造),由黑色显示和白色显示的亮度测定的结果计算对比率。以45°的极角在上/下和左/右方向(TN)或者以45°、135°、225°和315°的方位角在倾斜方向(VA)确定对比率(白色亮度/黑色亮度)的平均值。
同样,作为测定点,在包括显示器的中心和四个角的5个点进行测定,对于四个角中与中心点的对比率差值最大的测定点的对比率,基于比例计算该对比率与中心点的对比率的差值并根据下面的标准评价这种差别。
A:显示器的中心与四个角之间的差值小于10%。
B:显示器的中心与四个角之间的差值在10%或以上并小于30%。
C:显示器的中心与四个角之间的差值在30%或以上。
1.层合薄膜的制备:
(1)浓液的制备:
制备下面所述的酰化纤维素溶液并用作芯层和表层A和B各自的浓液。
增塑剂低聚物A:对苯二甲酸/己二酸/乙二醇/丙二醇(共聚比:1/1/1/1,数均分子量:1200)的具有乙酰基化两端的共聚物
增塑剂低聚物B:己二酸/乙二醇/丙二醇(共聚比:10/7/3,数均分子量:1000)的具有乙酰基化两端的共聚物
增塑剂低聚物C:邻苯二甲酸/己二酸/乙二醇(共聚比:1/1/2,数均分子量:800)的具有乙酰基化两端的共聚物
增塑剂低聚物D:邻苯二甲酸/己二酸/琥珀酸/乙二醇(共聚比:5.0/2.5/2.5/10.0,数均分子量:800)的具有乙酰基化两端的共聚物
紫外线吸收剂混合物B:下面化合物1/下面化合物2/下面化合物3的混合物(混合比:2/2/1)
紫外线吸收剂混合物C:下面化合物2/下面化合物3/下面化合物4的混合物(混合比:1/1/3)
用于下面实施例的各个酰化纤维素种类的取代基和取代度示于下表1。
表1
酰化纤维素种类 总取代度 乙酰基取代度 丙酰基取代度
TAC 2.86 2.86 0
CAP 2.38 1.54 0.84
DAC 2.45 2.54 0
将上述酰化纤维素溶液放入混合罐并搅拌溶解各组分,然后用平均孔径为34μm的过滤纸和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器对该溶液过滤,与此制得酰化纤维素浓液。
降冰片烯基聚合物的合成实例
在用氮气置换的反应器里,放入400份8-甲基-8-甲氧基羰基四环[4.4.0.12,5.17,10]-3-十二烯,100份5-(4-联苯羰基氧基甲基)双环[2.2.1]庚-2-烯,36份1-己烯和1500份甲苯,并将溶液加热到60℃。接下来向反应器中的溶液,加入1.24份三乙基铝(1.5mol/L)的甲苯溶液作为聚合反应催化剂和7.4份用叔丁醇和甲醇变性的六氯化钨(叔丁醇∶甲醇∶六氯化钨=0.35mol∶0.3mol∶1mol)的甲苯溶液(0.05mol/L),该系统在80℃下加热搅拌3小时以进行开环聚合反应,由此获得开环聚合物溶液。
将4000份由此获得的开环聚合物溶液放入高压灭菌锅中,再加入0.48份RuHCl(CO)[P(C6H5)3]3,该混合物在氢气压为100kg/cm2和165℃的反应温度下搅拌3小时,由此进行氢化反应。
冷却所得反应液(氢化聚合物溶液),并释放氢气。将该反应液倒入大量甲醇中,分离和收集沉淀物,然后干燥得到氢化聚合物,即降冰片烯基聚合物。
制备如下所述的降冰片烯基聚合物溶液并用作芯层和表层A和B各个的浓液。
(2)溶液的共浇注
酰化纤维素层合薄膜:
通过浇注模具将由此制得的酰化纤维素浓液共浇注到作成直径为3m的辊筒的镜面抛光的不锈钢支撑体上。通过调整浇注模具出口的间隙来调整宽度方向各个位置的芯层与表层A和B的总和表示的总膜厚;并通过调整表层浓液的流速、浇注模具内连接芯层时的通道宽度和宽度方向位置的间隙来调整表层A和B在宽度方向各个位置的膜厚。
接着,将辊筒上的浓液共浇注物以103%的PIT拉伸剥离,并用别针状拉幅机将料片夹住,在干燥区运输。当固体浓度达到77%,并且薄膜表面温度达到48℃时,将所得料片在与运输方向垂直的方向(TD方向)以110%的拉伸比进行拉伸处理,并分两段用100℃和150℃的热风干燥。
而且,将该料片在干燥区以如下状态运输,其中料片用别针状拉幅机夹住,并且进行干燥直到固体浓度达到97%以上。之后,从针状拉幅机取下料片并在140℃的热风下进一步干燥直到固体浓度达到99%以上,然后卷起获得酰化纤维素层合薄膜。
注意到,根据实施例18-35(实施例23、29、32和34除外),当固体浓度达到77%,并且薄膜表面温度达到48℃时,将所得料片在与运输方向垂直的方向(TD方向)以115%的拉伸比进行拉伸处理,并分两段用120℃和150℃的热风干燥。制备薄膜的其它条件与上面所述的相同。
降冰片烯基聚合物层合薄膜:
通过浇注模具将上述制备的降冰片烯基聚合物溶液(浓液)共浇注到镜面抛光的不锈钢支撑体上。以与酰化纤维素薄膜相同的方式调整表层和芯层在宽度方向各个位置的厚度。
接下来,在带上浇注的浓液由100℃的热风干燥至残余溶剂量减少到22%以形成料片,然后将该料片从带上取下并在140℃的热风下进一步干燥,接着卷起。
随后,将所得薄膜在180℃环境中以7%的拉伸比进行横向拉伸处理,接着卷起以得到降冰片烯基聚合物层合薄膜。
下表显示了通过上述方法在宽度方向的各个位置测定光学性能(Re和Rth)和表层膜厚获得的结果。顺便提一下,表中Re是将与浇注方向垂直的方向计为“+”来表示的。
2.光学补偿薄膜的制备:
(1)层合薄膜的表面处理:
将上面获得的各个酰化纤维素层合薄膜通过温度为60℃的电介质加热辊,使薄膜表面温度升至40℃。之后,使用棒涂机将具有下面所示组成的碱溶液以14mL/m2的覆盖率涂布并在加热到110℃的蒸汽型红外线加热器(由NoritakeCo.,Limited制造)下保持10秒钟,然后使用棒涂机类似地以3mL/m2的覆盖率涂布纯净水。此时,薄膜温度为40℃。接着,将喷注式涂布机的水洗涤和气刀的排水重复3次,并将该薄膜在70℃的干燥区里保持10秒钟以干燥。
将上面所得的降冰片烯基聚合物层合薄膜各自在运输中在氩气氛围中在黄铜制成的上电极和下电极之间进行辉光放电处理(用4200V电压和300Hz高频)20秒。
(2)取向薄膜的形成:
在表面处理过的层合薄膜的处理过的表面上,使用#14金属丝棒涂机以24mL/m2的覆盖率涂布具有下表所示组成的形成取向薄膜的涂布液,然后在100℃的热风下干燥120秒钟。取向薄膜的厚度为0.6μm。接着,当定义薄膜的纵向(运输方向)为0°时,将形成的取向薄膜在0°方向使用宽度为2000mm的摩擦辊且该摩擦辊以400rpm的转速进行摩擦处理。此时,运输速度为40m/min。接着,将该摩擦处理过的表面经过超声波除尘。
(3)光学各向异性层的形成:
在取向薄膜经除尘之后的摩擦处理面上,使用#2.6金属丝棒涂机涂布具有下面所示组成的光学各向异性层用涂布液。之后,将薄膜在70℃的干燥区里加热90秒钟,由此取向盘状液晶化合物。之后,用紫外线照射设备(紫外灯,输出功率:160W/cm,发射长度:1.6m)在薄膜表面温度为100℃的状态下对薄膜以发光强度为500mW/cm2的紫外线照射4秒钟,从而进行交联反应,由此以该取向固定液晶化合物。之后,使薄膜静置冷却至室温并绕成圆筒状,由此获得卷状光学补偿薄膜。
针对所得光学补偿薄膜,下表显示了通过上述评价方法评价的亮点的结果。
3.液晶显示器的制造:
(1)偏振片的制造:
将厚度为80μm的聚乙烯醇(PVA)薄膜于30℃下在碘浓度为0.05%质量的碘水溶液中浸泡60秒钟进行染色,接着在浸泡在硼酸浓度为4%质量的硼酸水溶液中60秒钟时纵向拉伸原始长度的5倍,然后在50℃下干燥4分钟,获得厚度为20μm的偏振薄膜。
将各个制得的光学补偿薄膜于55℃下在1.5moles/L的氢氧化钠水溶液中浸泡,然后用水彻底地冲洗掉氢氧化钠。之后,将所得薄膜于35℃下在0.005moles/L的稀硫酸水溶液中浸泡1分钟,然后浸泡于水中,由此完全冲洗掉稀硫酸水溶液。最后,将样品于120℃下充分干燥。
将由此皂化的光学补偿薄膜各自和可商购获得的类似地经过皂化处理的纤维素醋酸酯薄膜组合并用聚乙烯醇基粘合剂粘合使得上述偏振薄膜夹在其中,由此获得偏振片。这里,进行配置使得光学补偿薄膜的光学各向异性层位于外部。同样,使用FUJITACTF80UL(由FujifilmCorporation制造)作为可商购获得的纤维素醋酸酯薄膜。此时,由于偏振薄膜和偏振薄膜两面上的保护薄膜以卷状制得,因此各个薄膜卷在纵向平行并且连续粘合。因此,卷纵向(酰化纤维素层合薄膜的浇注方向)和偏振薄膜的吸收轴彼此平行。
为了将上面获得的卷状偏振片粘附到液晶显示器上,以与液晶显示器相同尺寸冲孔输出偏振片。此时,穿孔输出偏振片使得距离光学补偿薄膜的末端40mm的位置落入显示范围。
同样,以相同方式制备VA模式的偏振片,只是在制备偏振片时,使用其中未形成光学各向异性层的酰化纤维素层合薄膜替代光学补偿薄膜。
(2)TN模式的液晶显示器的制备:
将使用TN模式的液晶元件(AL2216W,由AcerJapan制造)的液晶显示器中提供的一对偏振片取下,取而代之,将每一片上面制得的偏振片经压敏性粘合剂粘附在观察者侧和背光侧的各面上使光学补偿薄膜位于液晶元件侧,即光学各向异性层最大限度地接近液晶元件侧。此时,在观察者侧的偏振片的透射轴和在背光侧的偏振片的透射轴彼此垂直。
(3)VA模式的液晶显示器的制备:
将使用VA模式液晶元件(LC-46LX1,由SharpCorporation制造)的液晶显示器中提供的一对偏振片取下,取而代之,将每一片上面制得的VA模式用偏振片经压敏性粘合剂粘附在观察者侧和背光侧的各面上使酰化纤维素层合薄膜位于液晶元件侧。此时,在观察者侧的偏振片的透射轴和在背光侧的偏振片的透射轴彼此垂直。
针对所得液晶显示器,下表显示了通过上述评价方法评价的显示性能的位置依赖性的结果。各个增塑剂和紫外线吸收剂的添加量是相对于100质量份的聚合物材料的比率(质量份)。
表2
*1:薄膜内酰化纤维素分子的取向方向
表3
*1:薄膜内酰化纤维素分子的取向方向
表4
*1:薄膜内酰化纤维素分子的取向方向
表5
*1:薄膜内酰化纤维素分子的取向方向
表6
*1:薄膜内酰化纤维素分子的取向方向
表7
*2:薄膜内降冰片烯基聚合物分子的取向方向
表8
*1:薄膜内酰化纤维素分子的取向方向
由上表所示的结果可以理解,表层的厚度在宽度方向变化并且两个端部都厚的实施例的层合薄膜的光学性能的均匀度都优异;并且光学性能的均匀度体现为显示性能的位置依赖性降低。同样,可以理解,考虑到两个端部都厚的事实,因卷绕紧密导致的擦痕减少,并且即使形成光学各向异性层,也不产生亮点。
另一方面,可以理解,由于对比实施例2的层合薄膜在宽度方向的膜厚均匀,尽管光学性能的均匀度高,但是产生因卷绕紧密引起的擦痕;并且当形成光学各向异性层时,产生许多亮点。可以理解,在对比实施例1的层合薄膜中,总厚度在宽度方向分布,并且两个端部都厚,而中心部分薄;然而,由于总厚度的分布是通过改变芯层在宽度方向的厚度获得的,因此光学性能的均匀效果次于实施例的。

Claims (16)

1.层合薄膜,其包括:
由含有聚合物材料作为主要组分的组合物形成的芯层和
由含有聚合物材料作为主要组分的组合物形成的并层合在所述芯层的至少一个表面上的表层,其中
所述表层的膜厚随其在所述层合薄膜的宽度方向的位置而不同,
其中面内延迟Re和厚度方向的延迟Rth中的至少一个在宽度方向的偏差不大于10nm。
2.如权利要求1所述的层合薄膜,其中以芯层的膜厚和表层的膜厚的总和表示的总膜厚随该层合薄膜的宽度方向的位置而不同。
3.如权利要求1所述的层合薄膜,其中在宽度方向的两个端部的总厚度厚,并且中心部分的总厚度薄。
4.如权利要求1所述的层合薄膜,其中芯层和表层中至少一层包含至少一种添加剂。
5.如权利要求4所述的层合薄膜,其中所述至少一种添加剂是含芳香基团的低聚物。
6.如权利要求5所述的层合薄膜,其中所述至少一种添加剂是最大吸收在250-400nm的紫外线吸收剂。
7.如权利要求1所述的层合薄膜,其中芯层和表层各自包含至少一种添加剂,并且芯层中的至少一种添加剂和表层中的至少一种添加剂彼此在类型和浓度中的至少一方面不同。
8.如权利要求1所述的层合薄膜,其中所述聚合物材料是酰化纤维素。
9.如权利要求1所述的层合薄膜,其中所述聚合物材料是降冰片烯基聚合物。
10.如权利要求1所述的层合薄膜,其中所述层合薄膜是纵向长尺寸的,并且所述聚合物材料的分子以与纵向垂直的方向取向。
11.如权利要求1所述的层合薄膜,其中所述层合薄膜是纵向长尺寸的薄膜,并且对于所述表层的膜厚,在所述层合薄膜的宽度方向上,两个端部的厚度比中心部分的厚度厚,其中所述层合薄膜的宽度方向是与纵向垂直的方向,所述纵向是所述层合薄膜的卷绕方向。
12.如权利要求11所述的层合薄膜,其中在所述层合薄膜的宽度方向上,两个端部的总膜厚大于中心部分的总膜厚,其中所述总膜厚以芯层的膜厚和表层的膜厚的总和表示。
13.光学补偿薄膜,其包括如权利要求1所述的层合薄膜和由包含可聚合液晶化合物的组合物形成的光学各向异性层。
14.偏振片,至少包括偏振器和如权利要求1所述的层合薄膜或如权利要求13所述的光学补偿薄膜。
15.液晶显示器,至少包括如权利要求14所述的偏振片。
16.如权利要求15所述的液晶显示器,其是TN模式。
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