CN115201958A - 纤维素酯双轴补偿膜、制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种纤维素酯双轴补偿膜、制备方法和应用，纤维素酯双轴补偿膜的制备方法包括：将纤维素酯、添加剂溶解于溶剂中，形成均相溶液；使均相溶液中的溶剂挥发，得到纤维素酯膜；在加热条件下，将纤维素酯膜沿机器方向MD和垂直于机器方向TD拉伸，其中，机器方向MD的拉伸比λ_MD和垂直于机器方向TD的拉伸比λ_TD满足λ_TD＝λ_MD+(‑1～0.5)，其中，λ_MD＝1.0～2.0；将拉伸后的纤维素酯膜淬冷得到纤维素酯双轴光学补偿膜。

Description

纤维素酯双轴补偿膜、制备方法和应用

技术领域

本发明涉及功能光学膜制备技术领域，特别涉及一种纤维素酯双轴补偿膜、制备方法和应用。

背景技术

随着各种电子设备例如个人电脑、智能手机、摄像机，笔记本电脑等的不断发展和普及，对作为其显示屏的重要组成部分补偿膜的祈求日益高涨。为了满足这些祈求，正在开发能够应对各种屏幕需求的双轴补偿膜，可实现在不同的成像角度配合下，用于补偿视角提高对比度，但是现有市场上的液晶涂布等方法制备的双轴补偿膜生产步骤复杂，使用寿命短，生产成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种纤维素酯双轴补偿膜、制备方法和应用以期至少部分地解决上述提及、以及其他方面的至少一种技术问题。

作为本发明的第一个方面，提供了一种纤维素酯双轴补偿膜的制备方法，包括：

将纤维素酯、添加剂溶解于溶剂中，形成均相溶液；

使均相溶液中的溶剂挥发，得到纤维素酯膜；

在加热条件下，将纤维素酯膜沿机器方向MD和垂直于机器方向TD 拉伸，其中，机器方向MD的拉伸比λ_MD和垂直于机器方向TD的拉伸比λ_TD满足λ_TD＝λ_MD+(-1～0.5)，其中，λ_MD＝1.0～2.0；

将拉伸后的纤维素酯膜淬冷得到纤维素酯双轴光学补偿膜。

根据本发明的实施例，纤维素酯选自三醋酸纤维素酯、二乙酰基纤维素酯、纤维素乙酸酯丙酸酯、纤维素乙酸酯丁酸酯、纤维素乙酸酯酞酸酯、纤维素乙酸酯偏苯三酸酯、硝酸纤维素酯中的一种；

根据本发明的实施例，纤维素酯为三醋酸纤维素酯。

根据本发明的实施例，纤维素酯膜的加热温度为T_g-50℃～T_g+50℃，其中T_g为纤维素酯膜的玻璃化转变温度。

根据本发明的实施例，纤维素酯膜的拉伸速度为0.1mm/s～20mm/s。

作为本发明的第二个方面，还提供了一种纤维素酯双轴补偿膜，利用如上所述的制备方法制备。

根据本发明的实施例，纤维素酯双轴补偿膜满足：

n_x＞n_z＞n_y，

1＞N_z＞0

其中，n_x和n_y均为纤维素酯双轴补偿膜的面内折射率，n_x为面内折射率的最大值，x表示n_x的方向，y表示与x垂直的方向，n_y表示沿y方向的面内折射率，n_z表示沿厚度方向的折射率，N_z表示纤维素酯双轴补偿膜三维折射率关系的系数，R_e表示面内延迟值，R_th表示面外延迟值。

根据本发明的实施例，纤维素酯膜的平均厚度为40μm～200μm。

根据本发明的实施例，纤维素酯膜的透光率为大于或者等于90％，雾度为大于或者等于3％。

根据本发明的实施例，在590nm波长下，纤维素酯双轴补偿膜的面内延迟值R_e为-200nm～200nm，面外延迟值R_th为-80nm～50nm。

根据本发明的实施例，纤维素酯双轴补偿膜的慢轴偏差为±6°以内。

作为本发明的第三个方面，还提供了一种利用如上所述的制备方法制备的纤维素酯双轴补偿膜在面内转换模式的液晶显示器中的应用。

根据本发明的实施例制备的纤维素酯双轴补偿膜，采用拉伸的方法制备，生产步骤简单，生产成本低，使用寿命长，克服了液晶涂布等方法制备的双轴补偿膜使用寿命短，生产步骤复杂，生产成本高的问题。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例提供的纤维素酯双轴补偿膜的制备方法流程图；

图2示意性示出了根据本发明具体实施例提供的103纤维素酯双轴补偿膜的折射率图。

具体实施方式

在实现本发明的过程中发现，根据折射率椭球示意图光学补偿膜进行分类，光学补偿膜总共包括四种单轴膜和三种双轴型。单轴型分为负A型(n_x＜n_y＝n_z)、正A型(n_x＞n_y＝n_z)、负C型(n_x＝n_y＞n_z)和正C型(n_x＝n_y＜n_z)。双轴型包括负双轴型(n_x＞n_y＞n_z)、正双轴型(n_z＞n_x＞n_y)和的NRZ型(n_x＞n_z＞n_y)。在此，n_x为面内折射率的最大值，x表示n_x的方向，y表示与x垂直的方向，n_y表示沿y 方向的面内折射率，n_z表示沿厚度方向的折射率。

基于纤维素酯类光学膜以高透光率、低雾度等优点，通过共混添加剂、双轴拉伸等多维度调控制备双轴NRZ型光学补偿膜就具有很重要的意义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1示意性示出了根据本发明实施例提供的纤维素酯双轴补偿膜的制备方法流程图，包括步骤S1-步骤S4。

步骤S1：将纤维素酯、添加剂溶解于溶剂中，形成均相溶液；

步骤S2：使均相溶液中的溶剂挥发，得到纤维素酯膜；

步骤S3：在加热条件下，将纤维素酯膜沿机器方向MD和垂直于机器方向TD拉伸，其中，机器方向MD的拉伸比λ_MD和垂直于机器方向TD 的拉伸比λ_TD满足λ_TD＝λ_MD+(-1～0.5)，其中，λ_MD＝1.0～2.0；

步骤S4：将拉伸后的纤维素酯膜淬冷得到纤维素酯双轴光学补偿膜。

根据本发明的实施例，本发明所使用的纤维素酯，优选下述的总酰基取代度为2.0以上、2.95以下的纤维素酯。本发明实施例的纤维素酯(纤维素衍生物)，可列举例如三醋酸纤维素酯(TAC)、二乙酰基纤维素酯(DAC)、纤维素乙酸酯丙酸酯(CAP)、纤维素乙酸酯丁酸酯(CAB)、纤维素乙酸酯酞酸酯、纤维素乙酸酯偏苯三酸酯、硝酸纤维素等的纤维素酯类。

根据本发明的实施例，纤维素酯优选为三醋酸纤维素酯(TAC)，利用三醋酸纤维素酯(TAC)制备出的纤维素酯双轴补偿膜透光率高达90％以上，力学性能优异。

本发明实施例纤维素酯的原料并没特别的限制，但可列举棉花棉绒、木材浆料、洋麻等。此外，由这些所得到的纤维素衍生物,可各自单独使用或以任意比例混合使用，但优选使用50质量％以上的棉花棉绒。

纤维素酯膜的分子量大则弹性率变大，但分子量提高太多则纤维素酯的溶解液的粘度变太高而生产性降低，所以，纤维素酯的分子量以数均分子量(Mn)为30000～200000者为佳，优选为50000～200000。本发明所使用的纤维素酯是Mw/Mn比为1～5为佳，更优选为1～3，特别优选为1.4～2.3。

根据本发明的实施例，溶剂为能均匀溶解纤维素酯类的有机溶剂，可以为：丙酮、甲基乙基酮、环戊酮、环己酮等的酮类,四氢呋喃(THF)、1,4- 二噁烷、1,3-二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷等的醚类,甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、γ-丁内酯等的酯类之外,甲基溶纤剂、二甲基咪唑酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙腈、二甲基亚砜、砜、硝基乙烷、二氯甲烷、乙酰乙酸甲酯等,甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、或丙二醇单甲基酰等，但优选氯代烃、甲酸甲酯、甲醇、丙酮、乙醚、正己烷中的任意之一或组合。

根据本发明的实施例提供的纤维素酯双轴补偿膜，亦可含有赋予薄膜加工性柔软性防湿性的增塑剂、赋予紫外线吸收机能的紫外线吸收剂、防止薄膜的劣化的抗氧化剂、赋予薄膜滑性的微粒子(消光剂)、调整薄膜的延迟值调整剂等添加剂。

增塑剂优选可使用磷酸酯系增塑剂、

酸酯系增塑剂、偏苯三酸酯系增塑剂、均苯四甲酸系增塑剂、多元醇系增塑剂、乙醇酸酯系增塑剂、柠檬酸酯系增塑剂、脂肪酸酯系增塑剂、羧酸酯系增塑剂、聚酯系增塑剂。这些增塑剂的添加量，相对于纤维素衍生物而言为1～30质量％较佳，特别优选5～20质量％。

根据本发明实施例提供的赋予紫外线吸收机能的紫外线吸收剂优选使用波长370nm以下的紫外线的吸收能优良，且波长400nm以上的可见光的吸收较少者。可使用的较优选的紫外线吸收剂的具体例子,可列举例如三嗪系化合物、氧基二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合盐系化合物等，但不限定于此。

根据本发明的实施例，抗氧化剂亦称为抗劣化剂，在高湿高温的状态下被放置千液晶影像显示装置等时，会有引起相位差薄膜劣化的情况使用受阻酚系的化合物或叁(2,4—二叔丁基苯基)亚磷酸酯等的磷系加工稳定剂较佳。

根据本发明的实施例，消光剂可以为二氧化硅、氧化铝、氧化钻、碳酸钙、滑石、陶土、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及磷酸钙等，其中含硅者因为可使浊度低、且薄膜的雾度值小而较佳，特别优选二氧化硅。

根据本发明的实施例，步骤S1具体包括：步骤S11-步骤S12。

步骤S11：干燥将纤维素酯。可选用热风干燥或真空烘箱干燥任一。作为优选，需将纤维素酯颗颗粒的水含量降低至3％以下，为了保证后续在反应釜中溶解过程稳定不受水分的干扰，更优选将纤维素酯颗粒水含量降至1％以下。具体而言，纤维素酯具有一定的吸湿性，故干燥温度优选水的沸点以上，干燥温度选用110℃～180℃，优选为120℃～150℃。干燥时间优选6小时以上，时间越长含水量更低。在干燥过程中一小时至少翻料一次，以保证充分干燥，使树脂颗粒不成团且水分含量达到要求。

步骤S12：将干燥后的纤维素酯、添加剂，溶解于溶剂，形成均相溶液。本实施例以常规的溶解釜为例，具体而言，在螺杆的搅拌下，将纤维素酯、添加剂、溶剂混合在一起，通过控制溶解釜的温度和搅拌螺杆的转速，使纤维素酯充分溶解，得到均相溶液即纤维素酯棉胶液。反应釜的温度需控制在0～200℃之间；搅拌转速也会影响反应釜内温度，在保证搅拌均匀、反应釜温度稳定的前提下，可提高搅拌转速。

根据本发明的实施例，步骤S2具体包括：采用溶剂挥发成膜的方法，将纤维素酯棉胶液倒入料斗中，利用自动刮膜机匀速移动在光滑的玻璃板上刮涂棉胶液，将半干的涂料膜放置烘箱内干燥得到表面平整光滑、厚度均一的透明薄膜，即纤维素酯膜。干燥完成时，纤维素酯膜中的残余溶剂量优选0～2质量％，并且更优选0～1质量％。

根据本发明的实施例，步骤S3中，加热的温度为T_g-50℃～T_g+50℃，其中T_g为纤维素酯膜的玻璃化转变温度。纤维素酯膜具体可使用薄膜高温双向拉伸机进行拉伸，通过设定拉伸比、拉伸速度、拉伸温度等条件制备双轴补偿膜。拉伸过程通过调节拉伸工艺参数，使纤维素酯双轴光学补偿膜的双折射在一定的范围内可调，因此纤维素酯双轴光学补偿膜的延迟值在一定范围内是可调的。实现纤维素酯双轴光学补偿膜用于补偿在IPS模式下液晶盒的光学延迟。机器方向MD的拉伸比λ_MD和垂直于机器方向TD 的拉伸比λ_TD之间的关系优选为λ_TD＝λ_MD+(-1～0)。本发明实施例的纤维素酯膜的拉伸速度为0.1mm/s～20mm/s。

根据本发明的实施例，步骤S4中的淬冷的过程为将制备的纤维素酯双轴光学补偿膜从拉伸温度环境转移至室温环境下，骤冷固定纤维素酯双轴光学补偿膜的取向状态。

根据本发明的实施例，还提供了一种纤维素酯双轴补偿膜，利用如上所述的制备方法制备。

根据本发明的实施例，纤维素酯双轴补偿膜满足：

n_x＞n_z＞n_y (1)

1＞N_z＞0 (3)

其中，n_x和n_y均为所述纤维素酯双轴补偿膜的面内折射率，n_x为所述面内折射率的最大值，x表示n_x的方向，y表示与x垂直的方向，n_y表示沿y方向的面内折射率，n_z表示沿厚度方向的折射率，N_z表示所述纤维素酯双轴补偿膜三维折射率关系的系数。

根据本发明的实施例，纤维素酯双轴光学补偿膜的各个方向的折射率例可以选用阿贝折射仪(例如，商品名NAR-1T；日本ATAGO)测量。

根据本发明的实施例，纤维素酯双轴光学补偿膜的厚度没有特别的限制。根据当前显示市场的要求，纤维素酯双轴光学补偿膜的平均厚度通常为10～200μm，更优选为20～150μm。

根据本发明的实施例，纤维素酯双轴光学补偿膜的透光率在93％以上，雾度在1.5％以下。纤维素酯双轴光学补偿膜的厚度选用螺旋测微器(桂林广陆数字测控有限公司)测量。

在纤维素酯双轴光学补偿膜中，面内延迟值R_e和面外延迟值R_th(厚度方向的延迟值)是除透光率和雾度之外最重要的两个参数，在保证透光率和雾度都能满足光学膜要求的情况下，延迟值进一步达到标准就有了大规模应用的前提条件。

根据本发明的实施例。延迟值选用位相差仪(例如，商品名 RETS-100L；大琢电子株式会社制)测量面内延迟值R_e和面外延迟值R_th。延迟值的表示如式(1)-(2)，d表示纤维素酯双轴补偿膜的厚度。

R_e＝(n_x-n_y)×d (4)

在590nm波长下，纤维素酯双轴补偿膜的面内延迟值R_e为 -200nm～200nm，面外延迟值R_th为-80nm～50nm。

其中，n_x和n_y均为所述纤维素酯双轴补偿膜的面内折射率，n_x为所述面内折射率的最大值，x表示n_x的方向，y表示与x垂直的方向，n_y表示沿y方向的面内折射率，nz表示沿厚度方向的折射率，N_z表示所述纤维素酯双轴补偿膜三维折射率关系的系数。

根据本发明的实施例，还提供了一种利用如上所述的制备方法制备的纤维素酯双轴补偿膜在面内转换模式的液晶显示器中的应用。通过在采用添加剂和双轴拉伸的方法，可以改变三维方向的折射率，从而得到NRZ 型纤维素酯双轴补偿膜。可以对IPS模式应用下可起到扩展显示装置的视场角特性、减缓漏光现象、大幅提高对比度、色彩饱和度与画面清晰度的作用。

以下列举具体实施例来对本方的技术方案作详细说明。需要说明的是，下文中的具体实施例仅用于示例，并不用于限制本发明。

根据本发明的实施例提供的具体的的纤维素酯为三醋酸纤维素酯(乙酰基取代度为2.96)，具体步骤如下：

A：将三醋酸纤维素酯、添加剂溶解于溶剂中，形成均相溶液，溶剂为：二氯甲烷：甲醇＝83质量份：17质量份。

B：使均相溶液中的所述溶剂挥发，得到三醋酸纤维素酯膜；

C：在加热条件下，将三醋酸纤维素酯膜沿机器方向MD和垂直于机器方向TD拉伸，其中，所述机器方向MD的拉伸比λ_TD和所述垂直于机器方向TD的拉伸比λ_MD满足λ_TD＝λ_MD+(-1～0.5)，其中，λ_MD＝1.0～2.0；

D：将拉伸后的三醋酸纤维素酯膜淬冷得到三醋酸维素酯双轴光学补偿膜。

其中，各方向的拉伸比、延迟值、三维折射率等如表1所示。

表1

从表1以及图1中可以看出，本实施中的纤维素酯膜101、102和103 经过不同的拉伸比处理后各个方向的折射率均满足n_x＞n_z＞n_y，即本实施中的纤维素酯膜101、102和103经过不同的拉伸比处理后均制备出了三双轴补偿膜，纤维素酯膜101、102和103制备出的双轴补偿膜在590nm 波长下的面内延迟值R_e在-200nm～200nm，面外延迟值R_th在-80nm～50nm。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纤维素酯双轴补偿膜的制备方法，包括：

将纤维素酯、添加剂溶解于溶剂中，形成均相溶液；

使所述均相溶液中的所述溶剂挥发，得到纤维素酯膜；

在加热条件下，将所述纤维素酯膜沿机器方向MD和垂直于机器方向TD拉伸，其中，所述机器方向MD的拉伸比λ_MD和所述垂直于机器方向TD的拉伸比λ_TD满足λ_TD＝λ_MD+(-1～0.5)，其中，λ_MD＝1.0～2.0；

将拉伸后的所述纤维素酯膜淬冷得到纤维素酯双轴光学补偿膜。

2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述纤维素酯选自三醋酸纤维素酯、二乙酰基纤维素酯、纤维素乙酸酯丙酸酯、纤维素乙酸酯丁酸酯、纤维素乙酸酯酞酸酯、纤维素乙酸酯偏苯三酸酯、硝酸纤维素酯中的一种；

优选的，所述纤维素酯为三醋酸纤维素酯。

3.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述纤维素酯膜的加热温度为T_g-50℃～T_g+50℃，其中T_g为所述纤维素酯膜的玻璃化转变温度。

4.根据本发明的实施例，所述纤维素酯膜的拉伸速度为0.1mm/s～20mm/s。

5.一种纤维素酯双轴补偿膜，利用权利要求1-4中任一项所述的制备方法制备。

6.如权利要求5所述的纤维素酯双轴补偿膜，其中，所述纤维素酯双轴补偿膜满足：

n_x>n_z>n_y，

1>N_z>0

其中，n_x和n_y均为所述纤维素酯双轴补偿膜的面内折射率，n_x为所述面内折射率的最大值，x表示n_x的方向，y表示与x垂直的方向，n_y表示沿y方向的面内折射率，n_z表示沿厚度方向的折射率，N_z表示所述纤维素酯双轴补偿膜三维折射率关系的系数，R_e表示面内延迟值，R_th表示面外延迟值。

7.如权利要求6所述的维素酯双轴补偿膜，其中，所述纤维素酯膜的平均厚度为40μm～200μm。

8.如权利要求6所述的维素酯双轴补偿膜，其中，所述纤维素酯膜的透光率为大于或者等于90％，雾度为大于或者等于3％。

9.如权利要求6所述的维素酯双轴补偿膜，其中，在590nm波长下，所述纤维素酯双轴补偿膜的面内延迟值R_e为-200nm～200nm，面外延迟值R_th为-80nm～50nm；

优选的，所述纤维素酯双轴补偿膜的慢轴偏差为±6°以内。

10.一种利用权利要求1-4中的任一项所述的制备方法制备的纤维素酯双轴补偿膜在面内转换模式的液晶显示器中的应用。

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