CN1916667A - 光学树脂膜以及使用该光学树脂膜的偏光膜和液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种光学树脂膜,其具有满足延迟要求(A)-(D)的Re(λ)和Rth(λ),并且具有5%或更少的面内宽度方向延迟(Re)变化系数和10%或更少的厚度方向延迟(Rth)变化系数:
(A)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(B)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(C)0.4<(Re/Rth(450))/(Re/Rth(550))=<0.95
(D)1.05<(Re/Rth(650))/(Re/Rth(550))<1.9,以及使用该光学树脂膜的偏光板和液晶显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及光学树脂膜以及包括该光学树脂膜的偏光板和液晶显示装置。
背景技术
由于液晶显示装置能够有利地以低电耗低压运行并且可以得到小的尺寸和厚度,因此它们已经被广泛使用于个人计算机和移动电话、电视机等的监视器中。根据液晶分子在液晶元件中的排列,已经提出了多种模式的液晶显示装置。到现在为止,其中液晶分子从液晶元件的下部基体向上部基体以约90度扭曲排列的TN模式已经成为主流。
液晶显示装置通常包括液晶元件、光学补偿片和偏光器。光学补偿片被用来消除不希望的图像显色或增大视野角度。作为这样的光学补偿片,在这里使用了拉伸双折射膜或者涂布了液晶的透明膜。例如,JP-A-62-210423中公开了一种包括将通过将盘状液晶涂布于三乙酰纤维素膜上然后定向并且固定涂布层所获得的光学补偿片,应用到TN模式液晶元件用来扩大视野角度的技术。然而在用于可能从各种角度观看的宽屏TV的液晶显示装置中,对于视野角度的依赖性具有严格的要求。即使通过上面所提及的方法也不能满足这些要求。为此目的,正在对不同于TN模式,包括IPS(面内转换)模式、OCB(光学补偿弯曲)模式、VA(垂直排列)模式的液晶显示装置进行研究。特别是,VA模式已经被指定为用于TV用途的液晶显示装置,这是因为其给出了高对比度图像并且能够以相对高的生产率生产。
尽管VA模式液晶显示装置能够在沿着面板的法线方向达到几乎全黑显示,但是不利的是当从倾斜方向观察面板的时候,发生了漏光,引起了视野角度减小。为了解决该问题,已经提出了在液晶层与偏光板之间的至少一个间隙内提供具有折射各向异性nx=ny>nz的延迟板来消除漏光(公开于JP-A-62-210423)。还提出了结合使用具有正折射各向异性(nx>ny=nz)的第一延迟板与具有负折射各向异性(nx=ny>nz)的第二延迟板来消除漏光(公开于日本专利3,027,805)。还进一步提出了使用具有折射各向异性nx>ny>nz的光学双轴延迟板来提高VA模式液晶显示装置的视野角度性能(公开于日本专利No.3,330,574)。标记nx、ny和nz分别表示上面提及的延迟板在X轴、Y轴和Z轴方向上的折射率。上面提及的X轴方向是上面提及的延迟板的纵向方向在面内方向显示最大折射率所沿着的纵向方向。上面所提及的Y轴方向是在上面提及的板内垂直于上面提及的X轴方向的纵向方向。上面所提及的Z轴方向表明垂直于上面所提及的X轴方向和前面所提及的Y轴方向的厚度方向。
然而,这些方法仅仅能够消除在特定波长范围(例如,在550nm附近的绿色光)的漏光,而没有考虑其它波长范围(例如在450nm附近的蓝光、在650nm附近的红光)的漏光。相应地,这些方法留下了某些希望解决的所谓的色差问题,也就是说,在黑显示的过程中,当倾斜观察的时候显现了蓝色或红色的颜色。
发明内容
本发明是在这些情况下完成的。本发明的一个目的是提供在宽的范围内表现出高对比率的光学树脂膜以及包括它的偏光板和液晶显示装置。
这些目标是通过下列构造完成的。
(1)一种光学树脂膜,其具有满足延迟要求(A)-(D)的Re(λ)和Rth(λ),并且具有5%或更少的面内宽度方向延迟(Re)变化系数和10%或更少的厚度方向延迟(Rth)变化系数:
(A)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(B)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(C)0.4<(Re/Rth(450))/(Re/Rth(550)))<0.95
(D)1.05<(Re/Rth(650)/(Re/Rth(550))<1.9
其中,Re(λ)表示对于波长为λnm的光,该光学树脂膜的面内延迟值;
Rth(λ)表示对于波长为λnm的光,该光学树脂膜在厚度方向的延迟值;并且
Re/Rth(λ)表示对于波长为λnm的光,该光学树脂膜的面内延迟值与厚度方向上的延迟值的比率(单位:nm)。
(2)根据上面(1)中所述的光学树脂膜,其包括酰化纤维素膜。
(3)根据上面(1)或(2)中任一项所述的光学树脂膜,其包括选自于由增塑剂、紫外线吸收剂、剥离促进剂、染料和消光物质组成的组中的至少一种。
(4)根据上面(1)-(3)中任一项所述的光学树脂膜,其包括至少一种包括棒状化合物或盘状化合物的延迟展开剂。
(5)一种偏光板,其包括:
具有聚乙烯醇的偏光器;和
在该偏光器两侧上提供的至少两个保护膜,
其中所述至少两个保护膜中的至少一个是于上面(1)-(4)中任一项所述的光学树脂膜。
(6)如上面(5)中所述的偏光板,其进一步包括提供于该至少两个保护膜中一个膜表面上的选自于由硬涂层、防眩层和防反射层构成的组中的至少一个层。
(7)如上面(5)或(6)所描述的偏光板,其进一步包括提供于该至少两个保护膜中至少一个膜上的光学各向异性层。
(8)一种包括在上面的(5)-(7)之一中描述的偏光板的液晶显示装置。
附图说明
图1是描述了相关技术的VA模式液晶显示装置构造的实例的示意图;
图2是描述了相关技术的VA模式液晶显示装置构造的另一实例的示意图;
图3是描述了本发明的液晶显示装置构造的实例的示意图;
图4是描述了使用于本发明的光学补偿膜的一个实例的示意图;
图5是用于解释在本发明的液晶显示装置上的入射光的偏光度变化的邦加球的示意图;
图6是是用于解释入射在相关技术的液晶显示装置的一个实例上的光的偏光度变化的邦加球的示意图;
图7是图解表示地描述了本发明的偏光板的一个实例的截面结构的图;
图8是图解表示地描述了本发明的偏光板的另一个实例的截面结构的图;
图9是描述了本发明的液晶显示装置构造的一个实例的图;
图10是描述了本发明的液晶显示装置构造的一个实例的图;
图11是描述了本发明的夹持步骤A、横向拉伸步骤B和横向松弛步骤C之间的关系的图;和
图12是描述了拉伸步骤B的实施方案的图表。
具体实施方式
将结合附图描述本发明的效果。图1是显示了普通VA模式液晶显示装置的构造的图示。VA模式液晶显示装置包括具有在不施加电压的时候、即在黑显示中引起液晶分子垂直于基体表面排列的液晶层的液晶元件3,和与介于它们之间的液晶元件3对准排列并且它们的传送轴(由图1的条纹所示)被相互垂直放置的偏光板1和2。在图1中,光在液晶显示装置偏光板1侧入射。当在偏光板1表面的法线方向、即z轴方向传播的光入射在液晶显示装置上的时候,透射过偏光板1的光束在被线性偏光的同时通过液晶元件3,然后被偏光板2完全阻挡。结果是,能够显示具有高对比度的图像。
然而,如图2所示,光的倾斜入射表现地并不像正入射。在不是z轴方向的倾斜方向、即倾斜于偏光板1和2的偏光方向的方向(所谓的OFF-AXIS)上,入射在液晶显示装置上的光受到倾斜延迟的影响,当其透射液晶元件3的垂直排列的液晶层的时候显示出了偏光度的变化。此外,偏光板1和偏光板2的表面传送轴偏离了垂直度。由于这两个原因,以OFF AXIS倾斜方向入射的光不能被偏光板2完全阻挡,在黑显示中引起了漏光并且从而降低了对比度。
极角和方位角将被如下限定。极角是偏离膜表面垂直方向、即图1和2中的z轴的倾斜角。例如,垂直于膜表面的方向具有0°的极角。方位角表示从x轴的正向顺时针旋转的线的方向。例如,x轴的正向具有0°的方位角。y轴的正向具有90°的方位方向。上面所提及的OFFAXIS的倾斜方向主要包括极角不是0°并且方位角为45°、135°、225°或315°的那些。
图3描述了用于解释本发明效果的构造的实例的图示。除了在液晶元件3和偏光板1之间提供了光学树脂膜(在下文中也被称为“光学补偿膜”)4以外,图3的构造与图1的构造相同。如前面所提及的,光学补偿膜4满足下面的关系:
(A)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(B)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(C)0.4<(Re/Rth(450))/(Re/Rth(550)))<0.95
(D)1.05<(Re/Rth(650)/(Re/Rth(550))<1.9
根据本发明,使用具有上面所描述的光学性能的光学补偿膜,使其有可能在光学上补偿通过慢轴倾斜入射的R、G和B,以及随波长变化的延迟。结果是,与相关技术的液晶显示装置相比,在黑显示中的视野角度对比度能够被极大地提高,并且在黑显示中观察方向上的显色被极大地消除。在说明书中,R、G和B的波长分别是650nm、550nm和450nm。R、G和B的波长并不一定由这些值代表。然而,这些波长值被认为适合用来限定能够发挥本发明效果的光学性能。
在本发明中,特别指出了Re与Rth的比率Re/Rth。这是因为Re/Rth值确定了在双轴双折射介质中以倾斜方向传输的光所沿着的两个内在的偏光轴。图4描述了当光是倾斜入射在本发明所使用的光学补偿膜上的时候,所形成的该两个内在偏光轴中一个轴的方向与Re/Rth之间的关系的计算结果的实例。在该计算中,假设光传播的方向是方位角45°并且极角34°。可以从图4中所显示的结果看出,一旦Re/Rth被确定,则内在偏光轴中的一个轴就可以被确定。当入射光通过光学补偿膜的时候,入射光在偏光度上如何变化主要是通过光学补偿膜的面内慢轴的定向和光学补偿膜的延迟确定的。在本发明中,对于R、G和B波长限定了Re/Rth的关系,来使面内慢轴与延迟最优化,对于R、G和B波长,这是主要确定偏光度变化的因素。结果是,即使存在两种因素、即液晶层的倾斜延迟对于倾斜入射光的影响和偏光板1和2的表面传送轴的偏移,也允许通过一个光学补偿膜完全补偿,这使得有可能消除对比度的降低。这意味着当用代表整个可见光范围的R、G和B确定膜的参数的时候,在整个可见光区域能够实现基本完全的补偿。
当没有施加电压的时候,即,在黑显示中,VA模式液晶显示装置使它的液晶分子垂直排列。相应地,优选光学补偿膜4的面内慢轴垂直或平行于偏光板1或偏光板2设置,使得在黑显示中,沿着法线方向的入射光的偏光不能受到光学补偿膜4的延迟的影响。还可以在偏光板2和液晶元件3之间进一步提供光学补偿膜。在这种情况下,还优选该光学补偿膜的面内慢轴垂直或平行于偏光板1或偏光板2设置。
图5描述了使用邦加球说明了图3的构造的补偿机理的图示。在该图示中,光的传输是在方位角45°和极角34°。在图5中,S2轴是在该图中所看到的那样一垂直于纸的方向延伸的轴。图5是从S2轴的正向观察邦加球的图。由于图5是二维画显示的,由于偏光度改变所导致的点的移位是通过图中的直线箭头显示的。实际上,当光通过液晶层或光学补偿膜所引起的偏光度的改变,是通过在邦加球上以特定的角度围绕着根据各个光学特性确定的特定轴的旋转表示的。
图3中通过偏光板1的入射光的偏光对应于图5中的点(i)。在图3中被偏光板2的吸收轴阻挡的光的偏光相应于图5中的点(ii)。在相关技术的VA模式液晶显示装置中,倾斜方向上的OFF AXIS漏光是由点(i)和(ii)的偏移引起的。光学补偿膜通常被用来将入射光的偏光从点(i)改变到点(ii),这包括液晶层的偏光度的改变。液晶元件3的液晶层显示出正折射各向异性并且是垂直排列的。相应地,当光通过液晶层所引起的入射光的偏光度的改变是通过图5中向下延伸的箭头显示的,并且是由围绕S1轴的旋转表示的。相应地,为了使通过液晶层的可见光可以被偏光板2完全阻挡,对于R、G和B中的每一个,旋转的起始点必须位于使点(ii)围绕S1轴旋转所形成的线上。再者,由于旋转角与用波长除倾斜方向上的液晶层的有效延迟Δn′d′的值Δn′d′/λ成正比,因此在各个波长范围R、G和B的旋转角不相同。相应地,为了在旋转后使R、G和B的所有偏光可以达到点(ii),有必要根据图5所示的各个旋转角,使在旋转前的R、G和B的偏光都位于通过使点(ii)围绕着S1轴旋转所形成的线上。在本发明中,为了使通过光学补偿膜4并且已经通过液晶元件3的R、G和B光的偏光可以如上面所提及的那样,提供了使R、G和B的Re/Rth满足预定的关系布置的光学补偿膜以实现光学补偿。
另一方面,图6同样显示了相关技术构造的一个实例。在图6中所显示的实例涉及了使用对于波长具有恒定Re/Rth的光学补偿膜。在这种情况下,即使当调整光学补偿膜对于G光的光学性能使得通过液晶层的旋转起始点位于在使点(ii)围绕S1轴旋转的所形成的线上的时候,R和B光的旋转起始点也不能设置在相同的线上。相应地,已通过液晶层的R和B光不能根据点(ii)的偏光而改变,从而不能被该偏光板的吸收轴完全阻挡。结果是,发生了R光和B光的漏光,从而引起了黑显示中的色差。即使当使用了对于R和B光最优化的光学补偿膜,也能发生同样的麻烦。
本发明的特征在于,提供了具有在法线方向入射的光与以倾斜方向、例如在极角为60°的方向入射的光的延迟波长色散不同的光学性能的膜,以及这样的膜在光学补偿中的积极用途。本发明的范围并不限于该显示模式的液晶层。本发明可以被应用于具有任何显示模式例如VA、IPS、ECB、TN和OCB模式的液晶显示装置上。
在下文中,将参照它们的光学特性、原材料、生产方法等进一步描述本发明的光学树脂膜(光学补偿膜)。
在数值表示物理性能值、特征值等的情况下,在本文中所使用的术语“从(数值1)到(数值2)”意味着表示“不小于(数值1)到不大于(数值2)”。此外,在本文中所使用的术语“(甲基)丙烯酸酯”意味着表示“丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的至少任意一种”,这同样适合于“(甲基)丙烯酸”等。
[光学补偿膜]
本发明的光学树脂膜有助于扩大液晶显示装置、尤其是VA模式液晶显示装置的视野角度对比度,并且有助于消除这些液晶显示装置依赖于视野角度的色差。本发明的光学补偿可以被设置在观察者侧的偏光板与液晶元件之间以及在背面侧的偏光板与液晶元件之间中的任一个位置或两个位置中。例如,该光学补偿膜可以作为独立的元件结合于液晶显示装置内部中。可选地,可以将光学特性提供给光学补偿膜中用于保护偏光器的保护膜,使得该光学补偿膜还可以作为结合到液晶显示装置内部中的作为偏光板元件的透明膜。
如上面所提及的那样,本发明的光学补偿膜满足下面的关系:
(A)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95;
(B)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93;
(C)0.4<(Re/Rth(450))/(Re/Rth(550)))<0.95;并且
(D)1.05<(Re/Rth(650)/(Re/Rth(550))<1.9,更优选
(A)0.3<Re(450)/Re(550)<0.9
(B)1.05<Re(650)/Re(550)<1.8
(C)0.6<(Re/Rth(450))/(Re/Rth(550)))<0.8
(D)1.2<(Re/Rth(650))/(Re/Rth(550))<1.7
R、G和B每一个中的Re/Rth优选落在0.1-0.8的范围内。
优选,预先确定整个光学补偿膜厚度方向上的延迟(Rth)以消除该液晶层的延迟。相应地,整个光学补偿膜厚度方向上的延迟(Rth)的优选范围随着各种液晶显示层的实施方案而改变。例如,在本发明的光学补偿膜用于VA模式液晶元件(例如,Δn·d的乘积为0.2μm-1.0μm的VA模式液晶元件,其中d是液晶元件的厚度(μm)并且Δn是液晶元件的折射各向异性性)的光学补偿中,整个光学补偿膜厚度方向上的延迟(Rth)优选为70nm-400nm,更优选为100nm-400nm,并且更加优选100nm-300nm。对于光学补偿膜的Re延迟值没有具体的限制,但是其通常为20nm-150nm,更优选为20-70nm,并且更加优选为30-70nm。此外,虽然对光学补偿膜的厚度没有具体的限制,但是其通常为110μm或更少,优选为40μm-110μm,更优选为60μm-110μm,进一步优选为80μm-110μm。
该光学补偿膜在相互垂直的x、y和z轴方向,分别具有三个平均折射率nx、ny和nz。这三个值是光学补偿膜的折射率特性。Rth和Re是通过这些值和膜的厚度d1确定的。相应地,通过合适地选择原材料、这些原材料的加入量、生产条件等,并且在希望的范围内调整这些因素,能够制备满足上述光学要求的光学补偿膜。由于nx、ny和nz随着波长而改变,所以Rth和Re也随着波长而改变。通过利用这些特性,能够制备上面提及的光学补偿膜。
在本发明中,对于光学补偿膜的材料没有具体限制。例如,该光学补偿膜可以是拉伸的双折射聚合物膜或者是通过固定特殊排列的液晶化合物所形成的光学各向异性层。此外,该光学补偿膜不限于单层结构并且可以具有由多个叠合在彼此之上的层组成的层状结构。在层状结构的技术方案中,各个层的材料可以是不同的。例如,可以使用具有由液晶化合物制得的光学各向异性层的聚合物膜构成的层状产品。
在使用液晶化合物制备上面所描述的光学补偿膜的情况下,因为该液晶化合物具有不同排列的实施方案,所以通过固定特殊排列的液晶化合物所制得的各向异性层在以单层或多个层的层合物形式使用的时候,表现出希望的光学性能。详细而言,上述光学补偿膜可以是具有支撑物以及在该支撑物上形成的一个或多个光学各向异性层的形式。这种形式的光学补偿膜的延迟作为整体可以通过光学各向异性层的光学各向异性来调节。液晶化合物可以根据分子的形状,分为棒状液晶化合物和盘状液晶化合物。这些液晶化合物的每一种都具有低分子化合型或聚合物型。这些类型的液晶化合物中的任何一种都可以使用。在使用液晶化合物来制备上面所述的光学补偿膜的情况下,优选使用棒状液晶化合物或盘状液晶化合物。更优选,使用具有可聚合基团的棒状液晶化合物或者具有可聚合基团的盘状液晶化合物。
光学补偿膜可以由聚合物膜制得。该聚合物膜可以是拉伸的聚合物膜。作为该聚合物膜的材料,通常使用合成聚合物(例如,聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、降冰片烯树脂、三乙酰纤维素)。通过对将芳环的棒状化合物(即具有两个芳环的芳族化合物)结合到酰化纤维素中的组合物成膜所获得的酰化纤维素基膜也是优选的。通过合适地调节芳族化合物的种类和添加量以及膜的拉伸条件,能够制备具有希望的光学性能的聚合物膜。
(延迟分布)
在本发明中,光学补偿膜的横向面内延迟(Re)的变化系数优选是5%或更少,更优选3%或更少,进一步优选2%或更少。光学补偿膜厚度方向上的延迟(Rth)的变化系数优选为10%或更少,更优选8%或更少,进一步优选5%或更少。
上述延迟分布值是由在所获得的膜上以1cm的横向间隔所测量的延迟值的变化系数。
(用于测量延迟的方法)
使用KOBRA 21ADH型自动双折射仪(由Ouji ScientificInstruments Co.,Ltd.生产),在25℃和60%RH的气氛中,在590nm的波长下以1cm的横向间隔测量膜试样的三维双折射率。然后使这样测定的Re和Rth经过下面的方程式计算来确定变化系数(CV)。
变化系数(CV)=标准偏差/平均延迟×100
(波长色散性能)
使用KOBRA 21ADH型自动双折射仪(由Ouji ScientificInstruments Co.,Ltd.生产),在25℃和60%RH的气氛中,在450nm、550nm和650nm的波长下测量该膜试样的三维双折射率。这样获得的延迟值分别被用作Re(450)、Re(550)和Re(650)。
[生产方法]
本发明的膜的生产优选是通过下面的生产方法1或生产方法2进行的。
包括生产方法1和生产方法2的生产方法也是优选的。
在下文中将进一步描述优选使用于本发明的生产方法1和2。
(生产方法1)
根据本发明,为了制备根据本发明的具有小横向延迟变化率的膜,控制膜拉伸处理中的干燥条件是很重要的。在拉伸过程中,通常使用拉幅机。
在生产方法1中,拉幅机通常是由顺序在横向夹住膜的步骤A、横向拉伸膜的步骤B以及横向松弛膜的步骤C构成的。
优选的,假设在夹住步骤和拉伸步骤的平均干燥速度是A%/秒并且在松弛步骤中的平均干燥速度为B%/秒,当膜是以A/B为1.9-4.2干燥的时候,能够实现具有小延迟分布的膜。
在这里所使用的术语“干燥速度”意味着表示在上述步骤中膜中的溶剂含量,即,每单位时间内残留溶剂的%减少量(质量%)。(
在 此说明书中,质量比等于重量比)。进一步参照测量方法,在测量平均干燥速度的步骤中,被干燥的膜试样是以5m的间隔在任意点的试样。然后在各个点测量残留溶剂的量。该测量是在很多个点上进行的。根据运送速度(m/min)确定了每分钟残留溶剂量的减少百分数。然后平均这些测量值来确定平均干燥速度。
在本发明中,夹住步骤A和拉伸步骤B的平均干燥速度是A%/秒与在松弛步骤C中的平均干燥速度为B%/秒的比率A/B优选为1.9-4.2,更优选为2.4-4.1。对调整平均干燥速度以使A/B落在上面限定的范围内的方式没有具体限制。然而,在各个步骤调整干燥温度和干燥空气流速是最有效的。在膜的横向方向保持干燥温度和干燥空气流速也是非常重要的。
(生产方法2)
作为广泛研究的结果,本发明的发明人发现采用包括拉伸膜的拉伸步骤和收缩膜的收缩步骤的生产方法,有可能获得具有上述希望的光学物理性能的光学膜。
在本发明中,特别优选使用包括在膜的运送方向拉伸膜的拉伸步骤和在被横向夹住的同时收缩膜的收缩步骤的生产光学膜的方法,或者包括在横向方向拉伸膜的拉伸步骤和在膜的运送方向收缩膜的收缩步骤用于生产光学膜的方法。
[可以应用于本发明的膜中的聚合物]
作为可以应用于本发明的膜中聚合物,可以使用例如在后面描述的酰化纤维素。然而,在这里可以应用的包括在本发明的膜中的聚合物并不限于酰化纤维素。本发明可以使用能够被用作光学膜的所有聚合物。可以预期得到与酰化纤维素相同的效果。
作为可以被用作光学树脂膜的聚合物,可以使用例如聚碳酸酯共聚物或具有环烯烃结构的聚合物树脂。当使用这样的聚合物的时候,能够获得具有优良的耐环境变化的膜。
可以应用于本文中的聚碳酸酯共聚物的实例包括包含由下面的式(Z)表示的重复单元和由下面的式(B)表示的重复单元的聚碳酸酯共聚物,其中由下面的式(Z)表示的重复单元占重复单元总量的30-80mol%。
在式(Z)中,R1-R8各自独立地表示氢原子、卤原子或者C1-C6烃基。C1-C6烃基的实例包括烷基例如甲基、乙基、异丙基和环己基,和芳基例如苯基。在这些基团中优选的是氢原子和甲基。
在式(Z)中,X表示由下面的式(X)表示的基团。R9和R10各自独立地表示氢原子、卤原子或者C1-C3烷基。卤原子和C1-C3烷基的实例包括如上面所列出的相同的卤原子和烷基。
在式(B)中,R11-R18各自独立地表示氢原子、卤原子或者C11-C22烃基。C1-C22烃基的实例包括C1-C9烷基例如甲基、乙基、异丙基和环己基,和芳基例如苯基、联苯基和三苯基。在这些基团中优选的是氢原子和甲基。
在式(B)中,Y表示选自于由下面的基团构成的组中的基团,其中R19-R21、R23和R24各自独立地表示至少一个选自于由氢原子、卤原子和C1-C22烃基组成的组中的基团。烃基的实例包括与上面描述的相同的基团。R22和R25各自独立地表示C1-C20烃基。该烃基的实例包括甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚环己基、亚苯基、亚萘基、和亚三联苯基。Ar1-Ar3的实例包括C6-C10芳基例如苯基和萘基。
作为上述的聚碳酸酯共聚物,在这里优选使用包括30-60mol%由下面的式(C)表示的重复单元和40-70mol%由下面的式(D)表示的重复单元的聚碳酸酯共聚物。
更优选,使用包括45-55mol%由式(C)表示的重复单元和45-55mol%由式(D)表示的重复单元的聚碳酸酯共聚物。
在式(C)中,R26-R27各自独立地表示氢原子或者甲基,从操作性能的观点来看,优选甲基。
在式(D)中,R28-R29各自独立地表示氢原子或者甲基,从经济、膜性能等的观点来看,优选氢原子。
作为本发明的光学膜,优选使用包括上面所提及的具有芴骨架的聚碳酸酯共聚物的膜。具有芴骨架的聚碳酸酯共聚物优选是具有不同组分比的由式(Z)表示的重复单元和由式(B)表示的重复单元的聚碳酸酯共聚物的混合物。由式(Z)表示的重复单元的百分含量优选为整个聚碳酸酯共聚物的30-80mol%,更优选35-75mol%,进一步优选40-70mol%。
上面所述的共聚物可以是两个或多个由式(Z)表示的重复单元和两个或多个由式(B)表示的重复单元的结合体。
在构成光学膜的整个聚碳酸酯体上,上述摩尔比能够通过使用例如核磁共振(NMR)光谱仪确定。
上述聚碳酸酯共聚物可以通过任何已知的方法生产。该聚碳酸酯优选是通过包括使二羟基化合物与光气缩聚方法、熔融缩聚方法等生产的。
上述聚碳酸酯共聚物的固有粘度优选为0.3-2.0dl/g。当上述聚碳酸酯共聚物的固有粘度在0.3以下的时候,所形成的聚碳酸酯共聚物变得太脆以便其不能保持它的机械强度从而是不利的。相反,当上述聚碳酸酯共聚物的固有粘度超过2.0的时候,所形成的溶液具有太高的粘度,在溶液制膜的过程中引起了产生压膜线的问题或者在聚合结束时难以提纯。
本发明的光学膜可以是上述聚碳酸酯共聚物与其它聚合物化合物的组合物(掺合物)。在这种情况下,该聚合物化合物优选可以与上述聚碳酸酯共聚物相容或者这些聚合物的折射率优选基本上相同,这是因为本发明的光学膜需要是光学透明的。其它聚合物的具体实例包括聚(苯乙烯-共-马来酸酐)。关于聚碳酸酯共聚物与聚合物化合物的组成比,该聚碳酸酯共聚物的组成比为30-80质量%,优选40-80质量%,并且聚合物化合物的组成比为20-70质量%,优选为20-60质量%。在掺合物的情况下,聚碳酸酯共聚物的两种或多种重复单元也可以结合提供。该掺合物优选是相容的掺合物。即使该掺合物的成分相互之间不能完全相容,这些成分的折射率可以结合起来抑制组分到组分的光散射,这使得有可能改善透明度。该掺合物可以包括组合的两种或多种材料。多种聚碳酸酯共聚物和其它聚合物化合物也可以相互之间结合。
聚碳酸酯的质均分子量为1,000-1,000,000,优选5,000-500,000。其它聚合物化合物每一种的质均分子量为500-100,000,优选为1,000-50,000。
具有环烯烃结构的聚合树脂(在下文中也被称为“环状聚烯烃系树脂”或“环状聚烯烃”)的实例包括(1)降冰片烯系树脂,(2)单环状烯烃的聚合物,(3)环状共轭二烯的聚合物,(4)乙烯基脂环烃聚合物,和聚合物树脂(1)-(4)的氢化物。优选使用于本发明的聚合物的实例包括含有至少一个由下面的式(b)表示的重复单元的加成(共)聚合物环状聚烯烃,并且任选进一步包含至少一种由式(a)表示的重复单元的的加成(共)聚合物环状聚烯烃。此外,可以有利地使用含有至少一种由式(c)表示的重复单元的加成(共)聚合物(包括开环(共)聚合物)。此外,可以有利地使用含有至少一种由式(c)表示的重复单元并且任选进一步包含至少一种由式(a)表示的重复单元的加成(共)聚合物环状聚烯烃。
式(a)
式(b)
式(c)
在式(a)-(c)中,m表示0-4的整数。R1-R6各自表示氢原子或C1-C10的烃基。X1-X3和Y1-Y3各自表示氢原子、C1-C10烃基、卤原子、卤取代的C1-C10烃基、由X1和Y1、X2和Y2或X3和Y3形成的-(CH2)nCOOR11、-(CH2)nOCOR12、-(CH2)nNCO、-(CH2)nNO2、-(CH2)nCN、-(CH2)nCONR13R14、-(CH2)nCONR13R14、-(CH2)nOZ、-(CH2)nW或-(CO)2O或-(CO)2NR15。R11、R12、R13、R14和R15各自表示氢原子或者C1-C20烃基。Z表示烃基或者卤代烃基。W表示SiR16PD3-P(其中,R16表示单元C1-C10烃基;D表示卤原子、-OCOR16或-OR16;并且p表示0-3的整数)。下标n表示0-10的整数。
结合具有很大极性的官能团作为取代基X1-X3和Y1-Y3,有可能增加光学膜厚度方向的延迟(Rth),并且因而提高了光学膜的面内延迟(Re)的可发展性。当在成膜过程中拉伸具有很大的Re可发展性的膜的时候,可以提高膜的Re值。
降冰片烯系加成(共)聚合物被公开于JP-A-10-7732、JP-T-2002-504184、US2004229157A1、WO2004/070463A1等中。降冰片烯系加成(共)聚合物是通过降冰片烯系多元环不饱和聚合物的加成(共)聚合获得的。如果必要的话,可以使降冰片烯系多元环不饱和化合物与共轭二烯例如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯和异戊二烯,非共轭二烯例如亚乙基降冰片烯或者线性二烯化合物例如丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙酸乙烯酯和氯乙烯经过加成聚合。该降冰片烯系加成(共)聚合物可以以商品名APL从Mitsubishi Chemical Corporation购得的。APL是可以以具有不同玻璃化转变温度(Tg)的各种等级从市场上购得的,例如,APL8008T(Tg:70℃),APL6013T(Tg:125℃),APL6015T(Tg:145℃)。粒化的降冰片烯系加成(共)聚合物可以以商品名TOPAS8007、6013、6015等从Polyplastics Co.,Ltd.购得。此外,Appear3000可以从Ferrania Company购得。
冰片烯系聚合物氢化物是如在JP-A-1-240517、JP-A-7-196736、JP-A-60-26024、JP-A-62-19801、JP-A-2003-159767、和JP-A-2004-309979中公开的那样,通过将多元环不饱和化合物经过加成聚合或者开环易位聚合,接下来通过氢化制备的。在将要使用于本发明的冰片烯系聚合物中,R5和R6各自优选为氢原子或-CH3。X3和Y3各自优选为氢原子、Cl或-COOCH3。其它的取代基是合适地选择的。该降冰片烯基树脂可以以商品名Arton G或Arton F从JSRCorporation购得或者以商品名Zeonor ZF14、ZF16、Zeonex 250或者Zeonex 280从ZEON CORPORATION购得。这些产品可以使用于本发明中。
在下文中,将主要参照使用酰化纤维素的情况下,对本发明的光学树脂膜的原材料、本发明的光学树脂膜的生产方法、包括该光学树脂膜的偏光板和液晶显示装置等进行描述,但是本发明并不限于酰化纤维素。
(酰化纤维素)
在下文中将描述适合使用于本发明的酰化纤维素。
β-1,4-键合的葡萄糖单元构成的纤维素在2-、3-和6-位置具有自由羟基基团。酰化纤维素是通过用具有两个或更多个碳原子的酰基基团酯化这些羟基中的一些或全部而获得的聚合物。酰基的取代度意味着在纤维素的2-、3-和6-位置中每一个位置上,酯化羟基的百分数(100%酯化意味着取代度为1)。
总取代度,即,DS2+DS3+DS6优选为2.00-3.00,更优选为2.20-2.90,特别优选为2.40-2.82。此外,DS6/(DS2+DS3+DS6)优选为0.315或更多,特别优选0.32或更多,最优选0.325或更多。
DS2是在葡萄糖单元的2-位置上的羟基被酰基取代的程度(在下文中偶尔被称为“2-位置取代度”),DS3是在葡萄糖单元的3-位置上的羟基被酰基取代的程度(在下文中偶尔被称为“3-位置取代度”),并且DS6是在葡萄糖单元的6-位置上的羟基被酰基取代的程度(在下文中偶尔被称为“6-位置取代度”)。
结合到本发明的酰化纤维素中的酰基的数量可以仅仅是1种或2种或更多种。当使用两种或更多种酰基的时候,酰基中的一个优选是乙酰基。假设在2-、3-和6-位置中的羟基被乙酰基取代的取代度之和是A,在2-、3-和6-位置中的羟基被丙酰基取代的取代度度之和是B并且在2-、3-和6-位置中的羟基被丁酰基取代的取代度之和是C,则A优选为1.60-2.0,更优选为1.7-1.9,(B+C)的和优选为0.60-0.80,更优选0.65-0.75。
对于被乙酰基、丙酰基和/或丁酰基取代的取代度的测量,可以应用ASTM:D-817-96(用于测试乙酸纤维素等的方法)。然后对这些测量值进行计算。
对于在酰化纤维素的2-、3-和6-位置上未被取代的羟基的量的确定,用酰基取代留在酰化纤维素中未被取代的羟基。然后对被这样取代的酰化纤维素进行13C-NMR。对于测量方法的细节,可以参考Teduka et al,“Carbohydr.Res.”,273(1995),pp.83-91。
(合成酰化纤维素的方法)
合成酰化纤维素的基本原理描述于Migita et al,“Mokuzai Kagaku(Wood Chemistry)”,pp.180-190,Kyoritsu Shuppan,1968。典型的合成方法包括在羧酸酐-乙酸-硫酸催化剂存在下的液相乙酰化。
为了获得上述酰化纤维素,对纤维素材料例如棉绒和木浆进行适量的乙酸预处理,然后放入预先冷却的被羧酸化的混合物中经过酯化反应来合成完整的酰化纤维素(在2-、3-和6-位置上的总取代度几乎是3.00)。上述被羧化的混合物通常包括乙酸作为溶剂,羧酸酐作为酯化试剂并且硫酸作为催化剂。羧酸酐通常是以化学计量超过与羧酸酐反应的纤维素的量和该体系中的水容量的总和使用的。为了水解留在该体系中的过量羧酸酐并且中和部分酯化催化剂,在酯化反应结束后接着加入中和试剂(例如,碳酸盐、乙酸盐或钙、镁、铁、铝或锌的氧化物)水溶液。接下来,在少量酰化反应催化剂(通常剩余的硫酸)的存在下,将这样获得的完整的酰化纤维素保持在50-90℃的温度下,使其经历引起它转换为具有希望的酰基取代度和聚合度的酰化纤维素的皂化熟化。当获得这样的希望的酰化纤维素的时候,用上面提及的中和试剂使保留在该体系中的催化剂完全中和或者将该酰化纤维素溶液放入水中或稀硫酸中而不需要被中和(可选地,将水或稀硫酸放入该酰化纤维素溶液中)来分离该酰化纤维素,然后使该酰化纤维素经过冲洗和稳定化或其它加工来获得上述的特定的酰化纤维素。
在上述酰化纤维素膜中,构成该膜的聚合物成分优选是基本上由上述的特定的酰化纤维素制得的。在这里所使用的“基本上”意味着表示55%或更多(优选70%或更多,更优选80%或更多)的聚合物成分。
优选上述酰化纤维素是以颗粒形式使用的。所使用的90质量%或更多的颗粒优选具有0.5-5mm的粒径。此外,所使用的50质量%或更多的颗粒优选具有1-4mm的粒径。颗粒酰化纤维素优选是接近于球形的形式。
优选使用于本发明中的酰化纤维素根据粘均聚合度计算的聚合度优选为200-700,更优选250-550,进一步优选250-400,特别优选250-350。平均聚合度可以通过由Uda et al提出的固有粘度方法测量(Kazuo Uda,Hideo Saito,“Seni Gakkaishi(JOURNAL OF THESOCIETY OF FIBER SCIENCE AND TECHNOLOGY,JAPAN)”,No.1,Vol.18,pp.105-120,1962)。对于更多的细节,可以参见JP-A-9-95538。
当低分子成分被除去的时候,所形成的酰化纤维素具有被提高的平均分子量(聚合度)。然而,该酰化纤维素的粘度低于普通的酰化物的粘度。这样,作为上述的酰化纤维素,没有低分子成分的那些是合适的。具有低含量低分子成分的酰化纤维素可以通过从通过常规方法合成的酰化纤维素中除去低分子成分获得。低分子成分的除去可以通过用合适的有机溶剂清洗该酰化纤维素来进行。为了生产具有低含量的低分子成分的酰化纤维素,优选基于100质量份的酰化纤维素,将酰化反应中的硫酸催化剂的量调整到0.5-25质量份的范围内。当硫酸催化剂的量落在上面限定的范围内的时候,能够合成分子量分布合乎需要(均匀的分子量分布)的酰化纤维素。当使用于酰化纤维素的生产中的时候,该酰化纤维素优选具有2质量%或更低、更优选1质量%或更低的、特别是0.7质量%或更低的含水量。酰化纤维素通常含有水并且已知具有2.5-5质量%的含水量。为了提供含水量落在本发明范围内的酰化纤维素,需要干燥该酰化纤维素。对干燥方法没有具体限定,只要能够达到希望的含水量就行。
对于作为上述酰化纤维素的起始材料的棉和它的合成方法的细节,可以参考Kokai Giho No.2001-1745,2001年3月15日,JanpanInstitute of Invention and Innovation,pp.7-12。
根据本发明的酰化纤维素膜可以通过用上述酰化纤维素和任选的添加剂在有机溶剂中的溶液成膜来获得。
(添加剂)
可以结合到该树脂溶液例如本发明的上述酰化纤维素溶液中的添加剂的实例包括增塑剂、紫外线吸收剂、磨损抑制剂、延迟(光学各向异性)发展剂、延迟(光学各向异性)减少剂、颗粒材料、剥离促进剂、和红外线吸收剂。在本发明中,优选使用延迟展开剂。此外,优选使用增塑剂、紫外线吸收剂、剥离促进剂、染料和消光剂中的至少一种。
这些添加剂可以是固体物质或者油系物质的形式。换句话来说,这些添加剂的熔点或沸点没有具体地限制。例如,熔点为20℃或更低和20℃或更高的紫外线吸收剂可以相互之间混合使用或者与增塑剂以混合物使用。对于细节,可以参考JP-A-2001-151901。
作为紫外线吸收剂,可以根据目的使用任何种类的紫外线吸收剂。可以应用于本文的紫外线吸收剂的实例包括水杨酸系吸收剂、二苯甲酮系吸收剂、苯并三唑系吸收剂、苯甲酸酯系吸收剂、氰基丙烯酸酯系吸收剂、和镍络合物盐系吸收剂。在这些紫外线吸收剂中,优选的是二苯甲酮系吸收剂、苯并三唑系吸收剂、和水杨酸酯系吸收剂。二苯甲酮系紫外线吸收剂的实例包括2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-乙酰氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2′-二羟基-4,4′-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮、和2-羟基-4-(2-羟基-3-甲基丙烯氧基)丙氧基二苯甲酮。苯并三唑系紫外线吸收剂的实例包括2(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2(2′-羟基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑、2(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基苯基)苯并三唑、2(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、和2(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑。水杨酸酯系吸收剂的实例包括水杨酸苯酯、水杨酸对辛基苯酯、和水杨酸对叔丁基苯酯。在这些作为实例的紫外线吸收剂中,特别优选的是2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2-二羟基-44′-甲氧基二苯甲酮、2(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2(2′-羟基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑、2(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基苯基)苯并三唑和2(2′-羟基-3′,5′-二叔丁苯基)-5-氯苯并三唑。
优选使用具有不同吸收波长的多种紫外线吸收剂来在宽的波长范围内获得高阻隔效果。作为用于液晶的紫外线吸收剂,从防止液晶变坏的观点来看,优选使用对于370nm或者更低波长的紫外线具有优良的吸收性的紫外线吸收剂,或者对于400nm或更高的波长的可见光几乎不吸收的紫外线吸收剂。这些紫外线线吸收剂中最优选的是苯并三唑系化合物,这是因为它们很少引起纤维素酯的不必要的染色。
作为该紫外线吸收剂,在这里还可以使用公开于JP-A-60-235852、JP-A-3-199201、JP-A-5-1907073、JP-A-5-194789、JP-A-5-271471、JP-A-6-107854、JP-A-6-118233、JP-A-6-148430、JP-A-7-11056、JP-A-7-11055、JP-A-7-11056、JP-A-8-29619、JP-A-8-239509、和JP-A-2000-204173中的化合物。
基于酰化纤维素,所结合的紫外线吸收剂的量优选为0.001-5质量%,更优选为0.01-1质量%。当所结合的紫外线吸收剂的量落在0.001质量%以下,则不能充分发挥这些紫外线吸收剂的希望的效果。相反,当所要结合的紫外线吸收剂的量超过5质量%,则该紫外线吸收剂可能从膜的表面渗出。
此外,该紫外线吸收剂可以在酰化纤维素溶解的同时加入,或者可以加入到通过溶解所制得的浓液中。特别优选使用静止混合器,将紫外线吸收剂加入到已经准备流动铸模的浓液中,这是因为能够容易地调整光谱吸收特性。
上述破坏抑制剂可以用来防止三乙酰纤维素等的破坏。破坏抑制剂的实例包括化合物例如丁胺、受阻胺化合物(JP-A-8-325537)、胍化合物(JP-A-5-271471)、苯并三唑系紫外线吸收剂(JP-A-6-235819)和苯并二苯甲酮系紫外线吸收剂(JP-A-6-118233)。
作为增塑剂,在这里优选使用的是磷酸酯或羧酸酯。更优选上述增塑剂选自于以下组中:磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲苯二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸联苯基二苯酯(BDP)、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、磷酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)、邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)、O-乙酰柠檬酸三乙酯(OACTE)、O-乙酰柠檬酸三丁酯(OACTB)、柠檬酸乙酰三乙酯、柠檬酸乙酰三丁酯、油酸丁酯、甲基乙酰蓖麻油醇酸酯、癸二酸二丁酯、甘油三乙酸酯、甘油三丁酸酯、丁基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、和丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯。此外、上述增塑剂优选选自于(二)季戊四醇酯、甘油酯、和双甘油酯。
剥离促进剂的实例包括柠檬酸乙酯。对于红外线吸收剂的细节,可以参考JP-A-2001-194522。
此外,在本发明中,可以加入染料来调节色度。基于酰化纤维素的质量,染料的含量优选为10ppm-1,000ppm,更优选50ppm-500ppm。染料的结合使其有可能降低酰化纤维素的光传送并且改善淡黄色泽。这些化合物可以与酰化纤维素一起加入或者在制备酰化纤维素的溶液中与溶剂一起加入或者在制备酰化纤维素溶液的过程中或之后单独地加入。可选地,这些化合物可以加入到以线内加入的紫外线吸收溶液中。
使用于本发明的染料优选是由下面的式(I)或(II)表示的化合物。
式(I)
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地表示氢原子、羟基、脂烃基、芳基、杂环基、卤原子、氰基、硝基、COR9、COOR9、NR9R10、NR10COR11、NR10SO2R11、CONR9R10、SO2NR9R10、COR11、SO2R11、OCOR11、NR9CONR10R11、CONHSO2R11或SO2NHCOR11(其中,R9和R10各自独立地表示氢原子、脂烃基、芳基或杂环基;R11表示脂烃基、芳基或杂环基;R9和R10可以相互连接形成5-或6-元环);并且R1和R2或R2和R3可以相互连接形成环。
式(II)
其中,R21、R23和R24各自独立地表示氢原子、羟基、硝基、氰基、脂烃基、芳基、COR29、COOR29、NR29R30、NR30COR31或者NR30SO2R31(其中,R29和R30各自具有与式(I)中的R9和R10相同的含义;并且R31具有与(I)中的R11相同的含义)。R22表示脂烃基或芳基,条件是R21、R22、R23和R24中的一个或多个是除了氢原子以外的基团。
在下文中将进一步描述构成式(I)的各个基团。由R1-R11表示的脂烃基表示C1-C20烷基(例如,甲基、乙基、正丁基、异丙基、2-乙基己基、正癸基、正十八烷基),C1-C20环烷基(例如,环戊基、环己基)或者烯丙基。脂烃基可以具有取代基[例如,卤原子(例如,F、Cl、Br、I),羟基,氰基,硝基,羧酸基,C6-C10芳基(例如,苯基、萘基),C0-C20氨基(例如,NH2、NHCH3、N(C2H5)2、N(C4H9)2、N(C8H17)2、苯胺基、4-甲氧基苯胺基),C1-C20酰胺基(例如,乙酰胺基、己酰胺基、苯甲酰胺基、十八酰胺基),C1-C20氨基甲酰基(例如,未取代的氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、乙基氨基甲酰基、辛基氨基甲酰基、十六烷基甲基甲酰基),C2-C20酯基(例如甲氧羰基、乙氧羰基、苯氧羰基、正丁氧羰基、十二烷氧羰基),C1-C20烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基、丁氧基、异丙氧基、苄氧基、苯氧基、十八烷氧基),C1-C20磺酰胺基(例如,甲磺酰胺、乙磺酰胺、丁磺酰胺、苯磺酰胺、辛磺酰胺),C0-C20氨磺酰基(例如,未取代的氨磺酰基、甲基氨磺酰基、丁基氨磺酰基、癸基氨磺酰基),5-或6-元杂环(例如,吡啶基、吡唑基、吗啉代基、哌啶子基、吡咯啉基、苯并噁唑基)]。
由R1-R11表示的芳基表示可以具有取代基[例如,作为脂烃基取代基所例举的那些和C1-C20烷基(例如,甲基、乙基、丁基、叔丁基、辛基)]的C6-C10芳基(例如,苯基,萘基)。
由R1-R11表示的杂环基表示可以具有取代基(例如,例举为上述芳基可以具有的取代基的基团)的5-或6-元杂环(例如,吡啶、哌啶、吗啉、吡咯烷、吡唑、吡唑烷、吡唑啉、吡唑啉酮、苯并噁唑)。
由R9连接到R10所形成的5-或6-元环的实例包括吗啉环、哌啶环、和吡咯烷环。由R1与R2或R2与R3连接形成的环优选是5-或6-元环(例如,苯环、邻苯二甲酰亚胺环)。
下文中将进一步描述式(II)中的各种基团。由R21-R24表示的脂烃基各自具有与式(I)中的R1-R11表示的脂烃基相同的含义。由R21-R24表示的芳基各自具有与式(I)中的R1-R11表示的脂烃基相同的含义。
这些添加剂可以在制备浓液过程中的任何时间加入。加入这些添加剂的步骤可以在制各该浓液的过程中的最后步骤进行。此外,对于这些材料的加入量并没有具体限制,只要能够表现出它们的功能就行。在酰化纤维素膜是以多层形式形成的情况下,各个层中的添加剂的种类和添加量可以是不同的。例如公开于JP-A-2001-151902所公开的那样,迄今为止这些技术是已知的。优选通过适当地选择这些添加剂的种类和加入量,将通过拉伸试验机(Vibron:DVA-225,由ITKeisoku K.K.生产的)测量的由酰化纤维素构成的酰化纤维素膜的玻璃化转变温度Tg,预先确定在70℃-150℃,更优选80℃-135℃的范围内。换句话来说,从加工适用性例如偏光板的处理和液晶显示装置的组装的观点来看,根据本发明的酰化纤维素膜的玻璃转变化温度Tg优选落在上面限定的范围内。
作为这些添加剂,优选使用详细公开于Kokai GihoNo.2001-1745,2001年3月15日,pp.16及后面的,Japan Institute ofInvention and Innovation的那些。
(延迟展开剂)
在本发明中,优选使用延迟展开剂来实现希望的延迟值。
基于100质量份含有酰化纤维素等的聚合物成分,延迟展开剂是以1质量份的量加入的,来将Rth提高每μm膜厚度0.11或更多,更优选0.2或更多,更优选0.3或更多。
使用于本发明的延迟展开剂可以是由棒状或盘状化合物制得的发展剂。
作为上述棒状或盘状化合物,可以使用具有至少两个芳环的化合物。
基于100质量份含有酰化纤维素的聚合物成分,将要结合的由棒状化合物制得的延迟展开剂的量优选为0.1-30质量份,更优选0.5-20质量份。
基于100质量份含有酰化纤维素的聚合物成分,盘状延迟展开剂优选是以0.05-30质量份,更优选0.1-20质量份,更加优选0.2-15质量份,最优选0.5-10质量份的量使用的。
盘状化合物在Rth延迟展开性上优于棒状化合物,因此在需要非常大的Rth延迟的情况下是优选使用的。
两种或多种延迟展开剂可以结合使用。
上述由棒状化合物或盘状化合物制得的延迟展开剂优选在250-400那么的波长处具有最大的吸收并且在可见光范围几乎没有吸收。
在下文中将进一步描述该盘状化合物。作为盘状化合物,这里可以使用具有至少两个芳环的化合物。
在本文中所使用的“芳环”意味着除了芳烃环以外还包括芳杂环基团。
芳烃环特别优选是6-元环(即,苯环)。
芳杂环基团通常是不饱和杂环基团。芳杂环基团优选是5-元环,6-元环或7-元环,更优选5-元环或6-元环。芳杂环基通常具有最多的双键。作为杂原子,在这里优选使用氮原子、氧原子和硫原子,特别是氮原子。芳杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、和1,3,5-三嗪环。
芳环的优选的实例包括苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环、吡嗪环、和1,3,5-三嗪环。在这些芳环中,特别优选的是1,3,5-三嗪环。相当详细地,作为盘状化合物,在这里优选使用公开于JP-A-2001-166144中的盘状化合物。
包含在上述盘状化合物中的芳环的数量优选为2-20,更优选2-12,更加优选2-8,最优选2-6。
关于两个芳环的连接,(a)它们可以形成稠环,(b)它们可以直接通过单键相互连接,或(c)它们可以通过连接基团相化连接(由于芳环,不能形成螺键)。可以建立(a)-(d)中的任何连接。
稠环(a)(由两个或多个芳环的缩聚形成的)的优选的实例包括茚环、萘环、azlene环、芴环、菲环(phenathrene)、蒽环、苊撑环、亚联苯环、萘并萘环、芘环、吲哚环、异吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、苯并三唑环、嘌呤环、吲唑环、苯并吡喃环、喹啉环、异喹啉环、quinolidine环、喹唑啉环、噌啉环、喹喔啉环、phthaladine环、puteridine环、咔唑环、吖啶环、phenathridine环、氧杂蒽环、吩嗪环、吩噻嗪环、phenoxathine环、吩噁嗪环、和噻嗯环。在这些稠环中、优选的是萘环、azlene环、吲哚环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环、和喹啉环。
单键(b)优选是两个芳环的碳原子之间的键。两个或更多个芳环可以通过两个或多个单键连接来形成两个芳环之间的脂烃环或非芳香性杂环。
连接基团(c),也优选连接到两个芳环的碳原子上。该连接基团优选是亚烷基、亚烯基、亚炔基、-CO-、-O-、-NH-、-S-或者它们的结合。下面将给出结合包括这些基团的的连接基的实例。在下列连接基团中的成分的排列顺序可以被倒转。
c1:-CO-O-
c2:-CO-NH-
c3:-亚烷基-O-
c4:-NH-CO-NH-
c5:-NH-CO-O-
c6:-O-CO-O-
c7:-O-亚烷基-O-
c8:-CO-亚烯基-
c9:-CO-亚烯基-NH-
c10:-CO-亚烯基-O-
c11:亚烷基-CO-O-亚烷基-O-CO-亚烷基-
c12:-O-亚烷基-CO-O-亚烷基-O-CO-亚烷基-O-
c13:-O-CO-亚烷基-CO-O-
c14:-NH-CO-亚烯基-
c15:-O-CO-亚烯基-
芳环和连接基团可以具有取代基。
取代基的实例包括卤原子(F、Cl、Br、I)、羟基、羧基、氰基、氨基、磺基、氨基甲酰基、氨磺酰基、脲基、烷基、链烯基、炔基、脂族酰基、脂族酰氧基、烷氧基、烷氧羰基、烷氧羰基氨基、烷硫基、烷基磺酰基、脂族酰胺基、脂族磺酰胺基、脂族取代的氨基、脂族取代的氨基甲酰基、脂族取代的氨磺酰基、脂族取代的脲基、和非芳香性杂环基团。
烷基中的碳原子的数量优选为1-8。链状烷基优于环状烷基。直链烷基是特别优选的。该烷基进一步优选具有取代基(例如,羟基、羧基、烷氧基、烷基取代的氨基)。烷基(包括取代的烷基)的实例包括甲基、乙基、正丁基、正己基、2-羟基乙基、4-羧基丁基、2-甲氧基乙基、和2-二乙基氨基乙基。
烯基中的碳原子的数量优选为2-8。链状炔基优于环状烯基。直链烯基是特别优选的。烯基可以进一步具有取代基。烯基的实例包括乙烯基、烯丙基、和1-己烯基。
炔基中的碳原子的数量优选为2-8。链状炔基优选于环状炔基。直链炔基是特别优选的。炔基可以进一步具有取代基。炔基的实例包括乙炔基、1-丁炔基、和1-己炔基。
脂族酰基中的碳原子数优选为1-10。脂族酰基的实例包括乙酰基、丙酰基、和丁酰基。
脂族酰氧基中的碳原子数优选为1-10。脂族酰氧基的实例包括乙酰氧基。
烷氧基中的碳原子数优选为1-8。烷氧基可以进一步具有取代基(例如烷氧基)。烷氧基(包括取代的烷氧基)的实例包括甲氧基、乙氧基、丁氧基、和甲氧基乙氧基。
烷氧羰基中的碳原子数优选为2-10。烷氧羰基的实例包括甲氧羰基和乙氧羰基。
烷氧羰基氨基中的碳原子的数量优选为2-10,烷氧羰基氨基的实例包括甲氧羰基氨基和乙氧羰基氨基。
烷硫基中的碳原子数优选为1-12。烷硫基的实例包括甲硫基、乙硫基、和辛硫基。
烷基磺酰基中的碳原子数优选为1-8。烷基磺酰基的实例包括甲磺酰基和乙磺酰基。
脂族酰胺基中的碳原子数优选为1-10。脂族酰胺基的实例包乙酰胺基。
脂族磺酰胺基中的碳原子数优选为1-8。脂族磺酰胺基的实例包甲磺酰胺基、丁磺酰胺基、和正辛磺酰胺基。
脂族取代的氨基中的碳原子数优选为1-10。脂族取代的氨基的实例包括二甲基氨基、二乙基氨基、和2-羧基乙基氨基。
脂族取代的氨基甲酰基中的碳原子数优选为2-10。脂族取代的氨基甲酰基的实例包括甲基氨基甲酰基、和二乙基氨基甲酰基。
脂族取代的氨磺酰基中的碳原子数优选为1-8。脂族取代的氨磺酰基的实例包括甲基氨磺酰基、和二乙基氨磺酰基。
脂族取代的脲基的碳原子数优选为2-10。脂族取代的脲基的的实例包括甲基脲基。
非芳香性杂环基团的实例包括哌啶基、和吗啉基。
由盘状化合物制得的延迟展开剂的分子量优选为300-800。
在本发明中,除了上面所述的盘状化合物以外,可以优选使用具有线性分子结构的棒状化合物。在本文中所使用的“线性分子结构”意味着棒状化合物的热力学最稳定的分子结构是线性的。热力学最稳定的结构可以通过结晶结构分析或者分子轨道计算。例如,可以使用分子轨道计算软件(例如,WinMOPAC2000,由Fujitsu Co.,Ltd.生产)来实施分子轨道计算,使得其有可能确定能够使化合物的形成热最小化的分子结构。在这里所使用的术语“线性分子结构”还意味着这样计算的最稳定的热力学分子结构以140度或更大的角度形成了主链。
该棒状化合物优选是具有至少两个芳环的化合物。作为具有至少两个芳环的棒状化合物,优选使用有下面的式(1)表示的化合物:
Ar1-L1-Ar2 (1)
其中,Ar1和Ar2各自代表芳环。
可以使用于此的芳环的实例包括芳基(芳族烃基)、取代的芳基、和取代的芳族杂环基团。
芳基和取代的芳基优于芳族杂环基团和取代的芳族杂环基团。在芳族杂环基团中的杂环基通常是不饱和的。该芳族杂环基团优选是5-元环、6-元环或7-元环,更优选为5-元环或6-元环。芳族杂环基团通常具有最多的双键。该杂原子优选是氮原子、氧原子或硫原子,更优选氮原子或硫原子。
芳基中芳环的优选实例包括苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环、和吡嗪环。在这些芳环中特别优选的是苯环。
在取代的芳基和取代的芳族杂环基团上的取代基的实例包括卤原子(例如,F、Cl、Br、I)、羟基、羧基、氰基、氨基、烷基氨基(例如,甲氨基、乙氨基、丁氨基、二甲基氨基)、硝基、磺基、氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基(例如,N-甲基氨基甲酰基、N-乙基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基)、烷基氨磺酰基(例如,N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基)、脲基、烷基脲基(例如,N-甲基脲基、N,N-二甲基脲基、N,N,N′-三甲基脲基)、烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、庚基、辛基、异丙基、s-丁基、t-戊基、环己基、环戊基)、链烯基(例如,乙烯基、烯丙基、己烯基)、炔基(例如,乙炔基、丁炔基)、酰基(例如,甲酰基、乙酰基、丁酰基、己酰基、月桂酰基)、酰氧基(例如,乙酰氧基、丁酰氧基、己酰氧基、月桂酰氧基)、烷氧基(例如,甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、庚氧基、辛氧基)、芳氧基(例如,苯氧基)、烷氧羰基(例如,甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、丁氧羰基、戊氧羰基、庚氧羰基)、芳氧羰基(例如,苯氧羰基)、烷氧羰基氨基(丁氧羰基氨基、己氧羰基氨基)、烷硫基(例如,甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基、戊硫基、庚硫基、辛硫基)、芳硫基(例如,苯硫基)、烷基磺酰基(例如,甲基磺酰基、乙基磺酰基、丙基磺酰基、丁基磺酰基、戊基磺酰基、庚基磺酰基、辛基磺酰基)、酰胺基(例如,乙酰胺基、丁酰胺基、己酰胺基、月桂酰胺基)、和非芳族杂环基团(例如,morpholyl基、pyradinyl基)。
取代的芳基和取代的芳族杂环集团上的取代基的实例包括卤原子、氰基、羧基、羟基、氨基、烷基取代的氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧羰基、烷氧基、烷硫基、和烷基。
在烷基氨基、烷氧羰基、烷氧基和烷硫基中的烷基部分和烷基基团可以进一步具有取代基。烷基部分和烷基基团上的取代基的实例包括卤原子、羟基、羧基、氰基、氨基、烷基氨基、硝基、磺基、氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基、氨磺酰基、烷基氨磺酰基、脲基、烷基脲基、链烯基、炔基、酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳氧羰基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、酰胺基、和非芳族杂环基团。在烷基部分和烷基基团上的取代基中优选的是卤原子、羟基、氨基、烷基氨基、酰基、酰氧基、酰基氨基、和烷氧基。
在式(1)中,L1表示选自于亚烷基、亚烯基、亚炔基、-O-、-CO-和它们的结合。
亚烷基可以具有环状结构。环状亚烷基优选是亚环己基,特别是1,4-亚环己基。作为链状的亚烷基,直链亚烷基优于支链亚烷基。
亚烷基中的碳原子数优选为1-20,更优选1-15,进一步优选1-10,更进一步优选1-8,最优选1-6。
该亚烯基和亚炔基优选具有链状结构而不是环状结构,更优选是直链结构而不是支链结构。
该亚烯基和亚炔基中的碳原子数优选为2-10,更优选2-8,进一步优选2-6,更进一步优选2-4,最优选2(亚乙烯基或亚乙炔基)。
亚芳基中的碳原子数优选为6-20,更优选6-16,进一步优选6-12。
在式(1)的分子结构中,由Ar1和Ar2与介于它们之间的L1所形成的角优选为140度或更大。
棒状化合物可以通过公开于文献中的任何方法合成。这些文献的实例包括“Mol.Cryst.Liq.Cryst”,vol.53,第229页,1979,“Mol.Cryst.Liq.Cryst”,vol.89,第93页,1982,“Mol.Cryst.Liq.Cryst”,vol.145,第11页,1987,“Mol.Cryst.Liq.Cryst”,vol.170,第43页,1989,“J.Am.Chem.Soc.”vol.113,第1,349页,1991,“J.Am.Chem.Soc.”vol.118,第5,346页,1996,“J.Am.Chem.Soc.”vol.92,第1,582页,1970,“J.Am.Chem.Soc.”vol.40,第420页,1975,和“Tetrahedron”,vol.48,No.16,第3,437,1992。
在本发明中,更希望使用由下面的式(A)表示的棒状化合物。在下文中将进一步描述由式(A)表示的化合物。
式(A)
其中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9和R10各自独立地表示氢原子或取代基,前提是R1、R2、R3、R4和R5中至少之一代表给电子基团;并且R8表示氢原子、C1-C4烷基、C2-C6炔基、C6-C12芳基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳氧基、C2-C12烷氧羰基、C2-C12酰基氨基、氰基或卤原子。
在式(A)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9和R10各自独立地表示氢原子或取代基。作为该取代基,可以使用后面所描述的取代基T。
R1、R2、R3、R4和R5中至少之一代表给电子基团。优选地,R1、R3和R5中之一表示给电子基团。更优选,R3是给电子基团。
在本文中所使用的术语“给电子基团”意味着Hammett′sσρ值为0或更小的基团。优选使用公开于“Chem.Rev.”,91,165(1991)中的Hammett′sσρ值为0或更小的那些。在这些基团中,更希望的是Hammett′sσρ值为-0.85至0的那些。这些基团的实例包括烷基、烷氧基、氨基、和羟基。
作为给电子基团,在这里优选使用烷基或烷氧基,更优选烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子)。
在式(A)中的R1优选是氢原子或给电子基团,更优选是烷基、烷氧基、氨基或羟基,进一步优选C1-C4烷基或C1-C12烷氧基,特别优选烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子),最优选为甲氧基。
在式(A)中的R2优选是氢原子、烷基、烷氧基、氨基或羟基,更优选氢原子、烷基或烷氧基,进一步优选氢原子、烷基(优选C1-C4烷基,更优选甲基)或烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子),特别是氢原子、甲基或甲氧基。
在式(A)中的R3优选是氢原子或给电子基团,更优选是氢原子、烷基、氨基或羟基,进一步优选烷基或烷氧基,特别优选烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子),最优选为正丙氧基、乙氧基、或甲氧基。
在式(A)中的R4优选是氢原子或给电子基团,更优选是氢原子、烷基、烷氧基、氨基或羟基,进一步优选氢原子、C1-C4烷基或C1-C12烷基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子),特别优选氢原子,C1-C4烷基或C1-C4烷氧基,最优选氢原子、甲基或甲氧基。
在式(A)中的R5优选是氢原子、烷基、烷氧基、氨基或羟基,更优选氢原子、烷基或烷氧基,进一步优选氢原子、烷基(优选,C1-C4烷基,更优选甲基)或烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子),特别优选氢原子、甲基或甲氧基。
在式(A)中的R6、R7、R9和R10各自优选是氢原子、C1-C12烷基、C1-C12烷氧基或卤原子,更优选氢原子或卤原子,进一步优选氢原子。
在式(A)中的R8代表氢原子、C1-C4烷基、C2-C6炔基、C6-C12芳基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳氧基、C2-C12烷氧羰基、C2-C12酰氧基、酰胺基、氰基或卤原子。如果可能的话,R8可以具有取代基。作为该取代基,可以使用后面描述的取代基T。
在式(A)中的R8优选是C1-C4烷基、C2-C6炔基、C6-C12芳基、C1-C12烷氧基、C2-C12芳氧基,更优选C6-C12芳基、C1-C12烷氧基、C2-C12芳氧基,并且进一步优选C1-C12烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子),特别优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基或正丁氧基。
式(A)更优选是下面的式(I-A)。
式(I-A)
其中,R11表示烷基;R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10各自独立地表示氢原子或取代基;R8表示氢原子、C1-C4烷基、C2-C6炔基、C6-C12芳基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳氧基、C2-C12烷氧羰基、C2-C12酰胺基、氰基或卤原子。
在式(I-A)中,R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10如式(A)中定义的相同,包括它们的优选范围。
在式(I-A)中,R11表示C1-C12烷基。由R11表示的烷基可以是直链或支链的或者可以进一步具有取代基。R11优选是C1-C12烷基,更优选C1-C8烷基,进一步优选C1-C6烷基,特别优选C1-C4烷基(例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基)。
式(A)进一步优选为下面的式(I-B)。
式(I-B)
其中,R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10各自独立地表示氢原子或取代基;R11表示C1-C12烷基;并且X表示C1-C4烷基、C2-C6炔基、C6-C12芳基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳氧基、C2-C12烷氧羰基、C2-C12酰胺基、氰基或卤原子。
在式(I-B)中,R1、R2、R4、R5、R6、R7、R9和R10如式(A)中定义的相同,包括它们的优选范围。
在式(I-B)中,R11如在式(I-A)中定义的相同,包括它们的优选范围。
在式(I-B)中,X表示C1-C4烷基、C2-C6炔基、C6-C12芳基、C1-C12烷氧基、C6-C12芳氧基、C2-C12烷氧羰基、C2-C12酰胺基、氰基或卤原子。
当R1、R2、R4和R5各自是氢原子的时候,X优选为烷基、炔基、芳基、烷氧基或芳氧基,更优选芳基、烷氧基或芳氧基,进一步优选为烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,特别优选具有1-4个碳原子),特别优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基或正丁氧基。
当R1、R2、R4和R5中至少一个是取代基的时候,X优选为炔基、芳基、烷氧羰基或氰基,更优选芳基(优选具有6-12个碳原子)、氰基、烷氧羰基(优选具有2-12个碳原子),进一步优选为芳基(优选C6-C12芳基,更优选苯基、对氰基苯基或对甲氧基苯基),烷氧羰基(优选C2-C12烷氧羰基,更优选C2-C6烷氧羰基,进一步优选C2-C4烷氧羰基,特别优选甲氧羰基、乙氧羰基或正丙氧羰基),或氰基,特别优选苯基、甲氧羰基、乙氧羰基、正丙氧羰基或氰基。
式(A)进一步优选为下面的式(I-C)。
式(I-C)
其中,R1、R2、R4、R5、R11和X如式(I-B)中定义的相同,包括它们的优选范围。
在这些化合物中,更希望由式(A)表示的化合物是由下面的式(I-D)表示的化合物。
式(I-D)
其中,R2,R4和R5如式(I-C)中定义的相同,包括它们的优选范围;
R21和R22各自独立地表示C1-C4烷基;并且X1表示C6-C12芳基,C2-C12烷氧羰基或氰基。
R21表示C1-C4烷基,优选C1-C3烷基,更优选乙基或甲基。
R22表示C1-C4烷基,优选C1-C3烷基,更优选乙基或甲基,进一步优选甲基。
X1表示C6-C12芳基,C2-C12烷氧羰基或氰基,优选C6-C10烷氧羰基或氰基,更优选苯基、对氰基苯基、对甲氧基苯基、甲氧羰基、乙氧羰基、正丙氧羰基或氰基,进一步优选苯基、甲氧羰基、乙氧羰基、正丙氧羰基。
式(A)最优选是下面的式(I-E)。
式(I-E)
其中,R2、R4和R5如式(I-D)中定义的相同,包括它们的优选范围,前提是R2、R4和R5中任何一个是由-OR13(其中,R13是C1-C4烷基)表示的基团;并且R21、R22和X1如式(I-D)中定义的相同,包括它们的优选范围。
在式(I-E)中,R2、R4和R5如式(I-D)中定义的相同,包括它们的优选范围。然而,R2、R4和R5中任何一个是由-OR13(其中,R13是C1-C4烷基)表示的基团。优选,R4或R5是由-OR13表示的基团。更优选,R4是由-OR13表示的基团。
R13表示C1-C4烷基,优选C1-C3烷基,更优选乙基或甲基,进一步优选甲基。
在下文中将进一步详细地描述上面提到的取代基T。
取代基T的实例包括烷基(优选C1-C20,更优选C1-C12,特别优选C1-C8烷基;例如,甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基、环己基)、烯基(优选C2-C20、更优选C2-C12、特别优选C2-C8烯基;例如,乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基)、炔基(优选C2-C20、更优选C2-C12、特别优选C2-C8炔基;例如,炔丙基、3-炔戊基)、芳基(优选C6-C30、更优选C6-C20、特别优C6-C12芳基;例如苯基、对甲基苯基、萘基)、取代的或未取代的氨基(优选C0-C20、更优选C0-C10、特别优选C0-C6氨基、例如,氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苯基氨基)、烷氧基(优选C1-C20、更优选C1-C12、特别优选C1-C8烷氧基、例如,甲氧基、乙氧基、丁氧基)、芳氧基(优选C6-C20、更优选C6-C16、特别优选C6-C12芳氧基、例如苯氧基、2-萘氧基)、酰基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12酰基、例如乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、新戊酰基)、烷氧羰基(优选C2-C20、更优选C2-C16、特别优选C2-C12烷氧羰基、例如,甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(优选C7-C20、更优选C7-C16、特别优选C7-C10芳氧羰基、例如,苯氧羰基)、酰氧基(优选C2-C20、更优选C2-C16、特别优选C2-C10酰氧基、例如,乙酰氧基、苯甲酰氧基等)、酰胺基(优选C2-C20、更优选C2-C16、特别优选C2-C10酰胺基、例如,乙酰胺基、苯甲酰胺基)、烷氧羰基氨基(优选C2-C20、更优选C2-C16、特别优选C2-C12烷氧羰基氨基,例如,甲氧羰基氨基)、芳氧羰基氨基(优选C7-C20、更优选C7-C16、特别优选C7-C12芳氧羰基氨基、例如,苯氧羰基氨基)、磺酰胺基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12磺酰胺基、例如,甲磺酰胺基、苯磺酰胺基)、氨磺酰基(优选C0-C20、更优选C0-C16、特别优选C0-C12氨磺酰基、例如,氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯氨磺酰基)、氨基甲酰基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12氨基甲酰基、例如,氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、二乙基氨基甲酰基、苯基氨基甲酰基)、烷硫基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12烷硫基、例如,甲硫基、乙硫基)、芳硫基(优选C6-C20、更优选C6-C16、特别优选C6-C12芳硫基、例如,苯硫基)、磺酰基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12磺酰基、例如,甲磺酰基、甲苯磺酰基)、亚硫酰基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12亚硫酰基、例如,甲基亚硫酰基、苯亚硫酰基)、脲基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12脲基、例如,脲基、甲基脲基、苯基脲基)、磷酸酰胺基(优选C1-C20、更优选C1-C16、特别优选C1-C12磷酸酰胺基、例如,二乙基磷酸酰胺基、苯基磷酸酰胺基)、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子和碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸、亚磺基、亚氨基、杂环基团(优选包含氮原子、氧原子、或硫原子作为杂原子的C1-C30、更优选C1-C12杂环基、例如,咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基)、甲硅烷基(优选C3-C40、更优选C3-C30、特别优选C3-C24甲硅烷基、例如,三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基)。这些取代基可以被进一步取代。
如果存在的话,两个或多取代基可以是相同的或者相互不同的。如果可能的话,它们可以相互结合形成一环。
在下文中将参考它们的具体实例进一步描述由式(A)表示的化合物,但是本发明并不限于此。
本发明由式(A)表示的化合物可以通过取代的苯甲酸与酚衍生物的任何普通酯化反应合成,只要能形成酯键。这样的酯化反应的实例包括包括将取代的苯甲酸转化成酰卤作为官能团接下来与苯酚缩合的方法,以及包括取代的苯甲酸与苯酚衍生物在缩合试剂或催化剂的存在下脱水缩合的方法。
考虑到生产工艺,包括将取代的苯甲酸转化成酰卤作为官能团接下来与苯酚缩合的方法是优选的。
作为反应溶剂,这里可以使用烃系溶剂(优选甲苯或二甲苯)、醚系溶剂(优选二甲基醚、四氢呋喃、二噁烷等)、酮系溶剂、酯系溶剂、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等。这些溶剂可以单独使用或者以它们的两种或更多种的混合物使用。作为反应溶剂,在这里优选甲苯、乙腈、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。
反应温度优选在0℃-150℃,更优选0℃-100℃,进一步优选0℃-90℃,特别优选20℃-90℃。
本发明优选是在不存在碱的情况下进行的。如果使用了碱的话,则该碱可以是有机碱或无机碱,优选有机碱例如吡啶和三烷基胺(优选三乙基胺、乙基二异丙基胺等)。
在溶液紫外线吸收光谱中最大吸收波长(λmax)短于250nm的两种或更多种棒状化合物可以结合使用。
[颗粒消光剂]
根据本发明的光学树脂膜例如酰化纤维素膜优选具有结合到其内部的颗粒材料作为消光剂。可以应用于本文中的颗粒材料的实例包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、滑石、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙。该颗粒材料优选含有硅来降低浑浊度。特别是,二氧化硅是优选的。该颗粒二氧化硅优选具有20nm或更小的初级平均粒径,以及70g/升或更大的表观比重。初级颗粒的平均直径更优选在5-16nm的范围内以降低浊度。颗粒二氧化硅的表观比重优选为不小于90-200g/升,并且更优选不小于100-200g/升。随着表观比重提高,有可能更容易地制备高浓度的悬浮液来降低浊度和聚集。
如果使用的话,基于100质量份包含酰化纤维素的聚合物成分,上述颗粒二氧化硅的量优选为0.01-0.3质量份。
这些微粒通常形成平均粒径为0.1-3.0μm的次级粒子。这些颗粒在膜中以初级颗粒的聚集体的形式存在,从而在膜表面上形成了高度为在0.1-3.0μm的不规则物。次级平均粒径优选为不小于0.2μm至不大于1.5μm,更优选不小于0.4μm至不大于1.2μm,最优选为不小于0.6μm至不大于1.1μm。当次级平均粒径超过1.5μm的时候,所形成的膜表现出升高的浊度。相反,当次级平均粒径落在0.2μm以下的时候,防止轧声(squeak)的效果被降低。
对于初级和次级粒径的测量,在扫描电子显微镜下观察膜中的颗粒。通过颗粒的外接圆的直径限定该粒径。观察了位于分散位置的200个颗粒。将测量值平均化来确定平均粒径。
对于二氧化硅微粒,可以使用市场上可以购得的产品,例如,Aerosil R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50、TT600(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.生产)。氧化锆微粒可以以AerosilR976和R811(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.生产)从市场上购得。这些产品可以使用于本发明中。
在这些产品中,特别优选的是Aerosil 200V和Aerosil R972,这是因为它们是初级平均粒径为20nm或更小并且表观比重为70g/升或更大的二氧化硅微粒,在保持光学膜的浑浊度低的同时发挥了降低摩擦系数的巨大功效。
在本发明中,为了获得含有小次级平均粒径的颗粒的酰化纤维素膜,可以提出多种方法用来制备颗粒悬浮液。例如,可以应用包括预先在溶剂中制备颗粒的微粒悬浮液,将该颗粒悬浮液与少量单独制备的酰化纤维素溶液搅拌来制备溶液,然后使该溶液与主要的酰化纤维素浓液溶液混合。该制备方法是合乎需要的,这是因为微粒二氧化硅能够被很好地分散并能够使其难以再聚集。除该方法之外,可以应用搅拌溶液与少量纤维素酯来制备溶液,使用分散器来使该溶液与颗粒材料分散来制备颗粒结合在其内的溶液,然后使用串联混合器使结合了颗粒的溶液与浓液溶液充分地混合。本发明并不限于这些方法。在用溶剂等混合和分散二氧化硅微粒的过程中,二氧化硅的浓度优选为5-30质量%,更优选10-25质量%,最优选15-20质量%。随着悬浮液浓度升高,溶液的浑浊度随着加入量而降低从而有利地进一步降低了浊度和聚集。在最终的酰化纤维素浓液溶液中消光剂的含量优选为0.01-1.0g/m2,更优选0.03-0.3g/m2,最优选0.08-0.16g/m2。
低级醇溶剂的优选实例包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、和丁醇。对于除低级醇以外的其它溶剂没有具体限制,但是优选使用在制备纤维素酯的过程中所使用的溶剂。
[溶剂]
在下文中将描述其中溶解了作为本发明所使用的树脂的实例的酰化纤维素的上述有机溶剂。
在本文中所使用的术语“良溶剂”意味着表示能够在25℃下,以每100g溶解5g或更多的酰化纤维素的溶剂。相反,在这里所使用的术语“不良溶剂”意味着表示能够在25℃下,以每100g溶解少于5g的酰化纤维素的溶剂。
在本发明中,作为该有机溶剂,可以使用主要由氯系有机溶剂构成的氯系溶剂或者不含氯系有机溶剂的非氯系溶剂。
(氯系溶剂)
为了制备本发明的酰化纤维素溶液,作为主溶剂,优选使用氯系有机溶剂。在本发明中,对于氯系有机溶剂的种类没有具体限制只要其能够溶解酰化纤维素并且流动铸模形成膜,从而达到了它的目的就行。该氯系有机溶剂优选为二氯甲烷或氯仿。特别是,二氯甲烷是优选的。该氯系有机溶剂可以以与氯系有机溶剂以外的其它有机溶剂的混合物使用。在这种情况下,二氯甲烷以基于有机溶剂的总量以至少50质量%的量使用是有必要的。下面将描述在本发明中,可以与氯系有机溶剂结合使用的其它有机溶剂。详细地,可以应用于本文中的其它有机溶剂优选选自于由具有3-12个碳原子的酯、酮、醚、醇和烃组成的组。该酯、酮、醚可以具有环状结构。具有两个或多个酯、酮和醚官能团(即,-O-,-CO-,和-COO-)的化合物也可以用作溶剂。该溶剂可以具有其它的官能团例如醇系羟基。在具有两个或多个官能团的溶剂(如果使用的话)中的碳原子的数量,可以落在为具有这些官能团中任何一种官能团的化合物所限定的范围内。C3-C12酯的实例包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、和乙酸戊酯。C3-C12酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、和甲基环己酮。C3-C12醚的实例包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、茴香醚、和苯乙醇。具有两个或更多个官能团的有机溶剂的实例包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇、和2-丁氧基乙醇。
与氯系有机溶剂结合使用的醇可以优选是是直链、支链或环状的。在这些有机溶剂中,优选的是饱和的脂族烃。醇中的羟基可以是第一位至第三位的。可以应用到本文的醇的实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、和环己醇。作为醇,在这里还可以使用氟系醇。氟系醇的实例包括2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、和2,2,3,3-四氟-1-丙醇。此外,该烃可以是直链、支链或环状的。可以使用芳香烃或者脂肪烃。脂肪烃可以是饱和的或不饱和的。烃的实例包括环己烷、己烷、苯、甲苯、和二甲苯。
可以应用于这里的其它有机溶剂优选选自于由氯系有机溶剂与其它有机溶剂的结合的实例包括下面的配方,但是本发明并不限于此。
*二氯甲烷/甲醇/乙醇/丁醇(80/10/5/5,质量份)
*二氯甲烷/丙酮/甲醇/丙醇(80/10/5/5,质量份)
*二氯甲烷/甲醇/丁醇/环己烷(80/10/5/5,质量份)
*二氯甲烷/甲基乙基酮/甲醇/丁醇(80/10/5/5,质量份)
*二氯甲烷/丙酮/甲基乙基酮/乙醇/异丙醇(75/8/5/5/7,质量份)
*二氯甲烷/环戊酮/甲醇/异丙醇(80/7/5/8,质量份)
*二氯甲烷/乙酸甲酯/丁醇(80/10/10,质量份)
*二氯甲烷/环己酮/甲醇/己烷(70/20/5/5,质量份)
*二氯甲烷/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(50/20/20/5/5,质量份)
*二氯甲烷/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇(70/20/5/5,质量份)
*二氯甲烷/二噁烷/丙酮/甲醇/乙醇(60/20/10/5/5,质量份)
*二氯甲烷/丙酮/环戊酮/乙醇/异丁醇/环己烷(65/10/10/5/5/5,质量份)
*二氯甲烷/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(70/10/10/5/5,质量份)
*二氯甲烷/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷(65/10/10/5/5/5,质量份)
*二氯甲烷/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇(65/20/10/5,质量份)
*二氯甲烷/环戊酮/乙醇/丁醇(65/20/10/5,质量份)
(非氯系溶剂)
在下文中将描述优选用来制备本发明的乙酰纤维素溶液的非氯系溶剂。对于使用于本发明的非氯系有机溶剂没有特定的限制只要能够溶解酰化纤维素并且能够流延形成膜,从而达到其目的就行。可以应用于本文中的非氯系有机溶剂选自于由具有3-12个碳原子的酯、酮、醚、醇和烃组成的组。该酯、酮、醚可以具有环状结构。具有两个或多个酯、酮和醚官能团(即,-O-、-CO-、和-COO-)的化合物也可以用作溶剂。该溶剂可以具有其它的官能团例如醇系羟基。在具有两个或多个官能团的溶剂中的碳原子的数量,如果使用的话,可以落在为具有这些官能团中任何一种官能团的化合物所限定的范围内。C3-C12酯的实例包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、和乙酸戊酯。C3-C12酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、和甲基环己酮。C3-C12醚的实例包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、茴香醚、和苯乙醇。具有两个或更多个官能团的有机溶剂的实例包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇、和2-丁氧基乙醇。
使用于酰化纤维素的非氯系有机溶剂可以从上述的各种观点进行选择,但优选如下。更详细而言,该非氯系溶剂优选是主要由上述非氯系有机溶剂构成的混合溶剂。这是三种或更多种不同溶剂的混合物,其中第一溶剂是乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酮、二氧戊环和二噁烷中的至少一种或它们的混合物,第二溶剂是选自于由具有4-7个碳原子的酮类或乙酰乙酸酯构成的组中并且第三溶剂选自于由具有1-10个碳原子的醇或烃类,优选具有1-8个碳原子的醇类。在第一溶剂是两种或更多种溶剂的混合物的情况下,第二溶剂可以省略。第一溶剂更优选是乙酸甲酯、丙酮、甲酸甲酯、甲酸乙酯或它们的混合物。第二溶剂优选为甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、乙酰乙酸甲酯或它们的混合物。
第三溶剂醇可以是直链、支链或环状的。在这些醇中,优选的是不饱和的脂族烃。醇中的羟基可以是第一位至第三位的。醇的实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-甲基-2-丁醇、和环己醇。作为该醇,在这里还可以使用氟系醇。氟基醇的实例包括2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、和2,2,3,3-四氟-1-丙醇。此外,该烃可以是直链、支链或环状的。可以使用芳香烃或者脂肪烃。脂肪烃可以是饱和的或不饱和的。烃的实例包括环己烷、己烷、苯、甲苯、和二甲苯。第三溶剂的醇和烃可以单独使用或者以它们中的两种或更多种的混合物使用而没有任何限制。第三溶剂的醇的具体实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、环己醇、环己烷、和己烷。在这些醇中,特别优选的是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、和1-丁醇。
基于该混合物的总质量,关于上述三种溶剂的混合比,第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂的混合比分别是,优选20-95质量%、2-60质量%以及2-30质量%,更优选30-90质量%、3-50质量%和3-25质量%,特别优选30-90质量%、3-30质量%和3-15质量%。对于使用于本发明的非氯系有机溶剂的详细说明,可以参考Kokai GihoNo.2001-1745,2001年3月15日,pp.12-16,Janpan Institute ofInventionand Innovation。非氯系有机溶剂的结合的实例包括下面的配方,但是本发明并不限于此。
*乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丁醇(75/10/5/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丙醇(75/10/5/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/甲醇/丁醇/环己烷(75/10/5/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(81/8/7/4,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(82/10/4/4,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(80/10/4/6,质量份)
*乙酸甲酯/甲基乙基酮/甲醇/丁醇(80/10/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/甲基乙基酮/乙醇/异丙醇(75/8/5/5/7,质量份)
*乙酸甲酯/环戊酮/甲醇/异丙醇(80/7/5/8,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/丁醇(85/10/5,质量份)
*乙酸甲酯/环戊酮/丙酮/甲醇/丁醇(60/15/14/5/6,质量份)
*乙酸甲酯/环己酮/甲醇/己烷(70/20/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(50/20/20/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇(70/20/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/二噁烷/丙酮/甲醇/乙醇(60/20/10/5/5,质量份)
*乙酸甲酯/丙酮/环戊酮/乙醇/异丁醇/环己烷(65/10/10/5/5/5,质量份)
*甲酸甲酯/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(50/20/20/5/5,质量份)
*甲酸甲酯/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷(65/10/10/5/5/5,质量份)
*丙酮/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇(65/20/10/5,质量份)
*丙酮/环戊酮/甲醇/丁醇(65/20/10/5,质量份)
*丙酮/1,3-二氧戊环/乙醇/丁醇(65/20/10/5,质量份)
*1,3-二氧戊环/环己酮/甲基乙基酮/甲醇/丁醇(55/20/10/5/5/5,质量份)
此外,可以使用由下面的方法制备的酰化纤维素溶液。
*包括用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(81/8/7/4,质量份)制备酰化纤维素溶液、过滤并且浓缩该溶液、然后向该溶液中加入2质量份丁醇的方法
*包括用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(84/10/4/2,质量份)制备酰化纤维素溶液,过滤并且浓缩该溶液,然后向该溶液中加入4质量份丁醇的方法
*包括用乙酸甲酯/丙酮/乙醇(84/10/6,质量份)制备酰化纤维素溶液、过滤并且浓缩该溶液,然后向该溶液中加入5质量份丁醇的方法
除了本发明的上述非氯系有机溶剂外,基于本发明的有机溶总质量,使用于本发明的浓液还包括以10质量%的量加其内的二氯甲烷。
(酰化纤维素溶液的性能)
从膜流延(flow casting)的适用性观点来看,本发明的酰化纤维素溶液优选以10-30质量%、更优选13-27质量%、特别优选15-25质量%的量包含结合于上述有机溶剂中的酰化纤维素。将酰化纤维素溶液的浓度调整到预定的范围可以在溶解步骤进行。可选地,预先以低浓度(例如,9-14质量%)制得的酰化纤维素溶液可以在下面描述的浓缩步骤中调整到预定的浓度范围。可选地,预先以高浓度制得的酰化纤维素溶液可以通过向里加入各种添加剂来将其调整到预定的较低的浓度范围。可以使用这些方法中的任何一种,只要能够达到预定的浓度范围即可。
在本发明中,从溶剂中的溶解性角度来看,在已经用具有相同配方的有机溶剂将浓度稀释到0.1-5质量%的酰化纤维素溶液中的缔合的酰化纤维素的分子量优选为150,000-15,000,000,更优选180,000-9,000,000。为了确定缔合产物的分子量,可以使用静态光散射方法。优选使得一致确定的惯量平方半径在10-200nm,更优选20-200nm的范围内来实施溶解。此外,优选使得第二维里系数在-2×10-4至+4×10-4,更优选-2×10-4至+2×10-4的范围内来实施溶解。
在下文中将描述缔合产物的分子量、惯量平方半径和第二维里系数的定义。这些性能是通过静态光散射方法以下面的方式测量的。为了设备的方便,测量是在稀释的范围内进行的,但是这些测试反映了在本发明的高浓度范围内的浓液的特性。
首先,将酰化纤维素溶解于与用于浓液的溶剂相同的溶剂中来分别制备浓度为0.1质量%、0.2质量%、0.3质量%和0.4质量%的溶液。在使用前将准备称重的酰化纤维素在120℃下干燥2个小时以防止变潮湿。然后将这样干燥的酰化纤维素在25℃和10%RH下称重。根据在浓液溶解中所使用的相同的方法(常温溶解方法、冷却溶解方法、高温熔接方法)进行酰化纤维素的溶解。接下来,通过孔径为0.2μm的特富龙过滤器,用溶剂过滤这些溶液。然后在25℃下,使用DLS-700型光散射装置(由Otsuka Electronics Co.,Ltd.生产),从30度到140度每10度测量每一种这样过滤的溶液的静态光散射。然后通过Berry画图方法分析这样获得的数据。对于分析所需要的折射率的确定,该溶剂的折射率是通过阿贝折射仪测量的。对于折射率的浓度梯度(dn/dc)的确定,使用DRM-1021型差示分光光度计(由OtsukaElectronics Co.,Ltd.生产)测定了在光散射测量中所使用的相同的溶剂和溶液。
(浓液的制备)
在下文中将描述根据本发明的作为树脂溶液的实例的酰化纤维素溶液(浓液)的制备。对于溶解酰化纤维素的方法没有具体地限定。酰化纤维素的溶解可以在室温下进行。可选地,可以使用冷却溶解方法或高温溶解方法。可选地,这些溶解方法可以结合使用。对于制备酰化纤维素溶液的细节,可以参考JP-A-5-163301、JP-A-61-106628、JP-A-58-127737、JP-A-9-95544、JP-A-10-95854、JP-A-10-45950、JP-A-2000-53784、JP-A-11-322946、JP-A-11-322947、JP-A-2-276830、JP-A-2000-273239、JP-A-11-71463、JP-A-04-259511、JP-A-2000-273184、JP-A-11-323017和JP-A-11-302388。上述在有机溶剂中溶解酰化纤维素的方法也可以应用到本发明中,只要其落入本发明的范围以内。对于这些方法的细节,可以参考Kokai GihoNo.2001-1745,2001年3月15日,pp.22-25,Janpan Institute of Inventionand Innovation。然后对本发明的酰化纤维素浓液溶液进行浓缩和过滤。对于这些方法的细节可以参照Giho No.2001-1745,2001年3月15日,第25页,Janpan Institute of Invention and Innovation。在高温下进行溶解的情况下,在大多数情况下该温度高于所使用的有机溶剂的沸点。在这种情况下,溶解是在压力下进行的。
从流延性的观点来看,该酰化纤维素的粘度和动态贮存弹性模量优选落在下面的范围内。使用具有直径为4cm/2°的钢锥的CLS500型流变仪(由TA Instruments生产)测量1mL试样溶液。关于测量条件,该测量是在升温的步骤中在-10℃-40℃的范围内以每分钟2℃进行测量来确定40℃静态非牛顿粘度n*(Pa·s)和-5℃储存弹性模量G′(Pa)。在测量前预先将试样溶液保持在测量起始温度。在本发明中,该试样溶液在40℃的粘度优选为1-400Pa·s,更优选10-200Pa·s,并且在15℃的动态储存弹性模量为500Pa或更多,更优选100-1,000,000Pa。试样溶液的低温动态储存弹性模量优选尽可能地大。例如,如果流延支撑物的温度为-5℃,则在-5℃该试样溶液的低温动态储存弹性模量优选为10,000-1,000,000Pa。如果流延支撑物的温度为-50℃,则在-50℃该试样溶液的低温动态储存弹性模量优选为10,000-5,000,000Pa。
在本发明中,在使用上述具体的酰化纤维素的情况下,获得了高浓度浓液。这样,不依赖浓度方法,可以获得具有优良的稳定性的高浓度酰化纤维素溶液。为了进一步实施溶解,可以将酰化纤维素溶解于低浓度中。然后通过浓缩方法将这样制备的溶液浓缩。例如,可以使用将低浓度溶液引入到壳体与在壳体内部环向旋转的旋转叶片周围的旋转轨道之间的间隙中,同时在溶液与箱体之间形成的温差来挥发该溶液,从而获得高浓度溶液的方法(参见,例如,JP-A-4-259511)。可选地,可以使用通过喷嘴将加热的低浓度溶液吹入容器以使溶剂在从喷嘴到容器内壁的距离上闪蒸,同时取出从容器中挥发的溶剂并且从容器的底部取出所形成的高浓度溶液的方法(参见,例如,US2,541,012,US2,858,229,US4,414,341,US4,504,355)。
在流延之前,优选通过合适的过滤材料例如金属网和法兰绒,通过过滤除去杂质例如未溶解的物质、灰尘和杂质。对于酰化纤维素溶液的过滤,优选使用绝对过滤精度为0.1-100μm的过滤器。更优选,使用绝对过滤精度为0.5-25μm的过滤器。过滤器的厚度优选为0.1-10mm,更优选为0.2-2mm。在这种情况下,过滤优选是在1.6MPa或更低,更优选1.2MPa或更低,进一步优选1.0MPa或更低,特别优选0.2MPa或更低的压力下进行的。作为过滤材料,这里可以优选使用任何已知的材料例如玻璃纤维、纤维素纤维、过滤纸和氟树脂,例如四氟乙烯树脂。特别是,优选使用陶瓷、金属等。在成膜前的酰化纤维素的粘度可以是任意的,只要该酰化纤维素溶液在成膜过程中能够被流延即可,并且通常优选为10Pa·s-2,000Pa·s,更优选30Pa·s-1,000Pa·s,进一步优选40Pa·s-500Pa·s。对在成膜之前该酰化纤维素溶液的温度没有特别限制,只要其是流延温度即可,但是优选为-5℃-+70℃,更优选-5℃-+55℃。
<成膜>
根据本发明的光学树脂膜,例如酰化纤维素膜可以通过使上述酰化纤维素溶液成膜获得。作为成膜方法和成膜装置,在这里可以分别使用任何生产酰化纤维素膜的相关技术方法中的溶液流延/成膜方法和溶液流延/成膜装置。将在溶解器(窖)中制备的浓液(酰化纤维素溶液)贮存在贮存窖中,以便除去包含在浓液中的气泡来进行最后的调整。然后,通过能够根据旋转速度以高精度恒速运输液体的压力恒速齿轮泵,将这样调整的浓液从浓液放出口运输到压紧模中。然后通过压紧模的裂缝,将该浓液均匀地流延在不停运转的金属支撑物的流延部分上。当在金属支撑物基本上流延了一圈的时候,然后将半干的浓液膜(也称作“坯料”)从金属支撑物上剥离。然后在它的两端被夹子夹住来保持其宽度通过拉幅机运输的同时,干燥这样获得的坯料。接下来,通过干燥装置中的一组辊运输该坯料来完成干燥。然后通过卷绕机将该坯料卷成预定的长度。拉幅机和一组辊的结合根据目的而改变。在用于电子显示器的功能保护层的溶液流延/成膜方法中,为了膜例如下层、防静电层、消晕层和保护层的表面性能,通常将涂布装置加入到溶液流延/成膜装置中。在下文中将简要地描述各种生产步骤,但是本发明并不限于此。
首先,为了通过溶剂流延法制备酰化纤维素膜,将这样制备的酰化纤维素溶液(浓液)流延到滚筒或带上以便蒸发溶剂形成膜。优选调整将要被流延的浓液的浓度以便固含量为5-40质量%。优选圆筒或带被预先镜面抛光。优选将该浓液流延在表面温度为30℃或更低的滚筒或带上,特别优选在温度为-10至20℃的金属支撑物上。此外,公开于JP-A-2000-301555、JP-A-2000-301558、JP-A-07-032391、JP-A-03-193316、JP-A-05-086212、JP-A-62-037113、JP-A-02-276607、JP-A-55-014201、JP-A-02-11511、和JP-A-02-208650的方法可以使用于本发明中。
(多层流延)
该酰化纤维素溶液可以以单层的形式被流延在作为金属支撑物的光滑带或滚筒上。可选地,可以将两种或更多种酰化纤维素溶液流延在金属支撑物上。在流延了多种酰化纤维素溶液的情况下,含酰化纤维素的溶液可以通过沿着金属支撑物运转方向以一定间距分布的多个流延口流延在金属支撑物上来制备层合体。例如,可以应用公开于JP-A-61-158414,JP-A-1-122419,和JP-A-11-198285中的任何方法。可选地,可以通过两个流延口来流延酰化纤维素溶液成膜。例如,可以使用公开于JP-B-60-27562,JP-A-61-947245,JP-A-61-104813,JP-A-61-158413,和JP-A-134933中的任何方法。如在JP-A-56-162617中所公开的那样,可以使用包括同时流延高粘度酰化纤维素溶液和低粘度酰化纤维素溶液的方法,其中高粘度酰化纤维素溶液被低粘度酰化纤维素溶液包围。此外,如在JP-A-61-94724和JP-A-61-947245中所公开的那样,优选的技术方案是外部溶液比内部溶液含有更高含量的醇成分作为不良溶剂。可选地,可以使用两个流延口以便从金属支撑物上剥离通过第一个流延口形成在金属支撑物上的膜,并且在与金属支撑物接触的膜的一侧上进行第二次流延。例如,可以使用公开于JP-B-44-20235中的方法。将被流延的酰化纤维素溶液可以是相同的或不同的并且对此没有具体的限定。为了使多个酰化纤维素层官能化,可以通过各个流延口将根据功能配方的酰化纤维素溶液挤出。酰化纤维素溶液的流延可以伴随其它功能层(例如,粘合剂层、染料层、抗静电层、消晕层、紫外线吸收层、偏光层)的流延。
为了从相关技术的单层溶液形成具有希望厚度的膜,有必要将具有高浓度和高粘度的酰化纤维素溶液挤出。在这种情况下,经常引起酰化纤维素表现出差的稳定性的问题,从而形成了引起产生粒状结构或者差的平面度的固体。为了解决这些问题,可以通过流延口流延多个酰化纤维素溶液,这使得有可能同时将高粘度溶液挤到金属支撑物上。以这种方式,可以制备具有改进的平面度以及优良的表面性能的膜。此外,高浓缩酰化纤维素溶液的使用,使其有可能达到降低干燥载荷从而能够提高膜的生产速度。在共流延方法的情况下,对内层溶液和外层溶液的厚度没有具体限制,但是外层溶液的厚度优选为总厚度的1-50%,更优选2-30%。在共流延三层或更多层的情况下,与金属支撑物接触的层和与空气接触的层的厚度的总和被定义为外层的厚度。在共流延的情况下,可以将具有不同浓度的上述添加剂例如增塑剂、紫外线吸收剂和消光剂的酰化纤维素溶液共流延为具有层合结构的酰化纤维素膜。例如,可以制备具有皮层/芯层/皮层结构的酰化纤维素膜。例如可以结合大量的消光剂或者仅仅将其结合到皮层中。可以将增塑剂和紫外线吸收剂比以多于皮层的量结合到芯层中或者仅仅结合到芯层中。例如,可以将低挥发性增塑剂和紫外线吸收剂中的至少一种结合到皮层中,而可以将具有优良的塑性的增塑剂或者具有优良的紫外线吸收性的紫外线吸收剂结合到芯层中。在另一优选的技术方案中,可以将剥离促进剂紧紧结合于金属支撑物侧上的皮层中。为了通过冷却滚筒方法通过冷却金属支撑物可以使溶液凝聚,还优选该皮层比芯层含有更多的醇作为不良溶剂。皮层和芯层具有不同的Tg值。优选芯层的Tg低于皮层的Tg。此外,在流延的过程中,含有酰化纤维素的溶液的粘度可以从皮层到芯层不同。优选皮层的粘度低于芯层的粘度。然而,芯层的粘度可以低于皮层的粘度。
(流延)
溶液流延方法的实例包括:包括通过压紧模口将所制备的浓液均匀挤出到金属支撑物上的方法,包括使用刮刀调整金属支撑物上的流延的浓液的厚度的方法,以及包括使用以相反方向旋转的辊调整流延浓液的厚度的方法。在这些流延方法中,优选的是压紧模方法。压紧模的实例包括coat hunger型压紧模,和T模口型压紧模。可以优选使用这些压紧模中的任何一种。除了上面所提及的方法以外,可以进行用于流延/成膜三乙酰纤维素溶液的各种常规方法。考虑到所使用的溶剂之间的沸点差异,通过预先确定各种条件,能够发挥出与在上面所引用的参考文献中所公开的内容相同的效果。作为使用于生产本发明的酰化纤维素膜的循环运转金属支撑物,可以使用通过镀铬而被镜面抛光的滚筒或者通过抛光而具有镜面装饰的不锈钢带(还被称为“传送带”)。可以将用于生产本发明的酰化纤维素膜的一个或多个压紧模放置在金属支撑物上面。优选地,压紧模的数量为1或2。在提供了两个或更多个压紧模的情况下,可以以各种比率将准备流延的浓液分配到这些模上。可以使用多个精确的恒定速率齿轮泵来将该浓液以特定的比例与送到这些模子那里。将要流延的酰化纤维素溶液的温度优选为55℃,更优选25-50℃。在这种情况下,酰化纤维素溶液的温度可以在所有的步骤中都是相同的,或者可以在步骤与步骤之间是不同的。在后一种情况下,如果在被流延之前不久,酰化纤维素溶液的温度是希望的温度,则其是足够的。
(干燥步骤D1)
在生产酰化纤维素膜中,在金属支撑物上干燥浓液的方法的一般实例包括:包括将热空气吹到位于金属支撑物(滚筒或带)的前表面上的坯料上,即,金属支撑物或者滚筒或带上的背面上的坯料的前表面上的方法,包括使温度被控制的液体与带或滚筒的背面接触,这是与浓液流延表面相反的一侧,以便将热传递到滚筒或者传送带来控制表面温度的方法。在这些干燥方法中,优选的是背面液体导热方法。在流延前金属支撑物的表面温度可以是任意的,只要其不高于使用于该浓液中的溶剂的沸点即可。然而,为了促进干燥或者消除金属支撑物上的流动性,优选将金属支撑物的表面上的温度预先确定为比在所使用的溶剂中的沸点最低的溶剂的沸点低1-10℃。然而,在流延浓液被冷却并且不需要干燥从金属支撑物上剥离的情况下,并不必然应用该限定。
在本发明中步骤D0表示剥离这样流延的膜并且将该膜传送到拉幅机部分的步骤。在步骤D0,为了在拉伸中控制残留在膜中的溶剂的量,优选控制温度。
在步骤D0的膜运送张力受到浓液的物理性能和残留溶剂的量以及步骤D0的温度的影响,但是优选为30N/m2-300N/m2。当膜运送张力超过上面限定的范围以外的时候,膜的均匀度受到影响,远程地引起了显示的不均匀。
在步骤D0结束时良溶剂与不良溶剂的比例优选被限定在优选的范围内来防止由于运输所导致的膜延长。在步骤D0结束时,不良溶剂的质量/(良溶剂的质量+不良溶剂的质量)×100(%)的质量比优选为15质量%-95质量%,更优选25质量%-95质量%,特别优选30质量%-95质量%。
(本发明中的优选生产方法1)
将结合图11和12描述根据本发明的上述优选生产方法1的拉伸步骤。
在图11中,步骤A包括夹住从膜运送步骤D0(没有显示)运送的膜。接下来的步骤B包括在横向方向上(垂直于膜的流延方向的方向)以图12中所示的拉伸角拉伸该膜。在步骤C,结束膜的拉伸,接下来在被夹住的同时运送该膜。在一些情况下,可以使该膜松弛。
(在步骤B开始拉伸时残留溶剂的量)
在步骤B开始时优选将残留溶剂的量调整到5质量%-90质量%、更优选10质量%-90质量%、最优选10质量%-40质量%的范围内。
已知在垂直于运送方向拉伸膜的步骤中,在膜横向上的光学慢轴的分布(排列角的分布)恶化。为了以排列角的分布处于好的状态的方式拉伸该膜,假设在步骤A、B和C中的良溶剂的浓度分别是Ma、Mb和Mc,则Ma优选大于2,000ppm,更优选大于3,000ppm,最优选超过良溶剂蒸汽饱和浓度的60%,Mb优选大于2,000ppm,更优选大于3,000ppm,最优选超过良溶剂蒸汽饱和浓度的60%,并且Mc优选少于良溶剂蒸汽饱和浓度的60%,更优选少于3,000ppm,最优选少于2,500ppm。
(在残留于膜中的溶剂中不良溶剂的含量(%))
拉伸步骤具有希望的良溶剂与不良溶剂的比例。在步骤A、B和C的结束时,残留的不良溶剂的质量/(残留的良溶剂的质量+残留的不良溶剂的质量)×100(%)的质量比优选为15质量%-95质量%,更优选25质量%-95质量%,最优选30质量%-95质量%。此外,在步骤A、B和C的结束时,残留的不良溶剂的质量比+残留的不良溶剂的质量)×100(%)可以是相同或不同的。
(在步骤A、B和C的膜温度以及残留溶剂的量的预先确定)
在膜的拉伸过程中,在步骤B该膜是在其还是软的同时被拉伸的。在步骤A和C,膜的基体优选比步骤B时硬。通过合适地控制膜温度和残留在膜中的溶剂的量能够获得希望的蒸汽条件。
各个步骤的环境温度受到残留于膜中的溶剂量的影响,但是优选在步骤A时为30℃-40℃,或在步骤B和C时为30℃-140℃。详细而言,当在步骤B结束时残留在膜中的溶剂的量为步骤B开始时残留在膜中的溶剂的量的0.4-0.8的时侯,步骤B时环境温度优选为110℃-140℃。当在步骤B结束时残留在膜中的溶剂的量为步骤B开始时残留在膜中的溶剂的量的0.4-0.8的时侯,步骤B开始时的膜温度优选为30℃-140℃,并且在步骤B结束时膜温度优选为70℃-140℃。
步骤B的拉伸时间优选具有优选的范围来提高膜的均匀度。详细而言,拉伸时间优选为1-10秒,更优选4-10秒。
此外,可以以恒定速率或变化速率进行膜的拉伸,但是拉伸速度为50%/分钟至500%/分钟,优选100%/分钟至400%/分钟,最优选200%/分钟至300%/分钟。
在本发明中,如前面所提及的,假设在夹住步骤和拉伸步骤的平均干燥速率为A%/秒并且松弛步骤的平均干燥速率为B%/秒,当膜以A/B为1.9-4.2被干燥的时候,可以实现本发明具有小延迟分布的膜。
可以使根据本发明的酰化纤维素膜经过拉伸来调整它的延迟。此外,可以合理地使该酰化纤维素膜经过横向拉伸。对于这些拉伸方法的细节,可以参考JP-A-62-115035、JP-A-4-152125、JP-A-4-284211、JPA-A-4-298310、和JP-A-11-48271。根据这些方法,拉伸所生产的酰化纤维素膜来增加它的面内延迟值。
膜的拉伸可以仅仅纵向或者横向单轴地进行或者在这两个方向上同时或连续地双轴进行。关于光学膜的双折射,该光学膜的横向折射率优选大于该光学膜的纵向折射率。相应地,优选在横向上比在纵向上更多地拉伸该膜。光学膜的拉伸可以在膜形成步骤中进行。可选地,可以将卷起来的本色织物(raw fabric)进行拉伸。
作为用于控制本发明的光学树脂膜的Re的方法,优选使用包括在高于它的玻璃化转变温度25℃-100℃的温度下拉伸该光学树脂膜,也就是说,假设该膜的玻璃化转变温度为Tg,则在(Tg+25℃)至(Tg+100℃)的温度下拉伸该膜。
另一方面,该光学膜的透射率优选为85%或更多,更优选90%或更多。即使当使用相同的材料时,应用本发明的拉伸方法也有可能获得具有较高透射率的光学膜。本发明的发明人推定当以高温拉伸该光学膜的时候,聚合物材料中的杂质被蒸发,从而减少了膜中的散射因子。
在下文中将参照作为最佳技术方案的酰化纤维素,在高温下拉伸以在各种波长范围内获得希望的Re值的机理。
通过由吡喃葡糖环构成主链以及由酰基构成侧链形成酰化纤维素。当由酰化纤维素制得的膜被拉伸的时侯,主链在拉伸方向延伸表现出Re。作为深入研究的结果,本发明的发明人发现当在165℃-240℃高的温度下拉伸Tg为140℃的酰化纤维素膜的时侯,450nm处的Re被减小而650nm处的Re被提高。
此外,以相同的高温经过这样拉伸的酰化纤维素膜表现出从结晶衍生出的X-射线折射峰。这样推定结晶引起了主链和侧链的排列变化从而引起了Re的波长依赖性。
另一方面,为了消除液晶显示装置的色差,控制Rth也是很重要的。作为控制Rth的方法,优选使用包括下文中所描述的扩散液晶层的方法或者包括使用添加剂的方法。
(本发明中的优选生产方法2)
如前面所提及的那样,作为深入研究的结果,本发明的发明人发现使用包括拉伸膜的拉伸步骤和收缩该膜的收缩步骤的生产方法,有可能获得具有上述光学物理性能的光学膜。
在本发明中特别优选使用包括在膜的运送方向拉伸膜的拉伸步骤以及在被横向夹住的同时收缩膜的收缩步骤的生产光学膜的方法,或者包括在横向拉伸膜的拉伸步骤以及在膜的运送方向收缩该膜的收缩步骤的生产光学膜的方法。
首先,将描述包括在膜的运送方向拉伸膜的拉伸步骤以及在被横向夹住的同时收缩膜的收缩步骤的生产光学膜的方法。
在这种情况下,膜是在该膜的运送方向被拉伸的。作为用于在膜的运送方向拉伸膜的方法,优选使用包括调整膜运送辊的速度以使膜的卷起速度高于膜的剥离速度的方法。
在这种情况下,通过在膜被宽度逐渐减小的拉幅机横向夹持的同时运送膜,可以使该膜在基本上垂直于拉伸方向收缩。
更详细地,通过在用链型、螺杆型、缩放型或者线性电机型拉幅机保持并且拉幅机的宽度逐渐减小的同时在运送方向拉伸膜,可以在拉伸的同时,使该膜在基本上垂直于拉伸方向收缩。
另一方面,根据包括在横向拉伸该膜的拉伸步骤以及在膜运送方向收缩该膜的收缩步骤的用于生产光学膜的方法,可以在用链型、螺杆型、缩放型或者线性电机型拉幅机保持的同时拉伸该膜,随着该膜在运送方向流动,拉幅机的夹子的距离被逐渐减小。
根据上述方法,至少可以同时进行一部分拉伸步骤和收缩步骤。
作为特别有效实施在纵向方向或横向方向拉伸该膜的拉伸步骤同时在其它方向收缩该膜并且增加该膜的厚度的拉伸装置,优选使用FITZ型拉伸装置(由Ichikin Industry Co.,Ltd.)。对于该拉伸装置的细节,可以参考JP-A-2001-38802。
拉伸步骤的拉伸因子和收缩步骤的收缩因子可以通过面内延迟Re和厚度方向延迟Rth任意地选择。然而在收缩步骤的拉伸因子和在收缩步骤的收缩因子分别优选10%或更多以及5%或更多。
在本文中所使用的术语“拉伸因子”意味着在拉伸方向拉伸后与拉伸前膜长度的伸长率,“收缩因子”意味着在收缩方向收缩后与收缩前膜长度的收缩率。
拉伸因子优选为10%-60%,特别优选20%-50%。另一方面,收缩因子优选为5%-40%,特别优选15%-35%。
为了获得希望的光学物理性能,拉伸和收缩步骤优选是在(处理时膜的玻璃化转变温度+(5-100)℃),更优选是在(处理时膜的玻璃化转变温度+(10-80)℃)的温度下进行的。
在本文中所使用的术语“玻璃化转变温度(Tg)”意味着从两条与在下面的条件下、通过使用差式扫描量热仪(DSC)的测量所绘制的吸热(放热)曲线低温侧的拐点温度的曲线相切的线的交叉点确定的。
容器:由不锈钢制得的密封式可密封容器(70μml)
测量模式:Modulated DSC
扫描温度范围:-50℃-200℃
升温速度:2℃/分钟
降温速度:20℃/分钟
在升温中的振幅:±1℃
振幅周期:80秒
在本文中所使用的术语“处理温度”意味着通过非接触红外温度计测量的膜表面的温度。
可以在这样流延的膜中留有溶剂的时侯或者可以在干燥和卷取之后进行拉伸和收缩。拉伸可以在一个阶段或者在多个阶段中进行。在拉伸是在多个阶段中进行的时候,如果在各个拉伸步骤的拉伸因子的乘积落入上面限定的范围内的话则是足够的。收缩步骤也可以在一个阶段或多个阶段中进行。
拉伸速度优选为5%/分钟-1,000%/分钟,最优选10%/分钟-500%/分钟。拉伸优选是通过加热辊和/或通过来自辐射热源(例如,IR加热器)的热或者用热空气进行的。此外,为了改进温度均匀性,可以提供恒温槽。在单轴拉伸包括辊拉伸的情况下,辊之间的距离(L)与减速板的宽度(W)的比率L/W优选为2.0-5.0。收缩速度优选为5%/分钟-1,000%/分钟,更优选10%/分钟-500%/分钟。此外,可以将拉伸速度和收缩速度保持恒定。可选地,可以以变化的速率进行拉伸和收缩。
优选在拉伸步骤前进行预加热步骤。拉伸步骤可以紧跟在热处理步骤之后。
热处理优选是在低于酰化纤维素膜的玻璃化转变温度20℃到高于酰化纤维素膜的玻璃化转变温度10℃的温度下进行的。热处理优选进行1秒到300个小时。加热方法可以包括使用红外线加热器的区段加热或者部分加热。在热处理步骤的过程中或结束时,可以将该膜的两个边缘截去。优选回收阶段尾材用于循环利用。
(可以应用于本发明中的生产技术的实例)
在本发明的膜的生产中,可以适当地应用下面的技术。
对于拉幅机,JP-A-11-077718提出了可以通过适当地控制干燥气体吹入方法、吹气角、卷起速度分布、卷起速度、气流速度、温度差、上下气流速度比、使用高比热干燥气体等来进行宽度被拉幅机限制的坯料的干燥,以便能够提高溶液流延方法的速度或者能够确保防止在坯料宽度的膨胀过程中品质例如平面度的下降。
此外,JP-A-11-077822公开了涉及为了防止发生不均匀性,于拉伸步骤被拉伸的热塑性树脂的热松弛步骤中,用膜横向方向上的热梯度进行热处理的发明。
此外,JP-A-4-204503公开了涉及为了防止发生不均匀性,将依据固含量所计算的溶剂含量保持在2%-10%的范围内拉伸膜的发明。
此外,JP-A-2002-248680公开了包括将拉幅机夹紧宽度D保持在(33/log(拉伸比)×log(挥发含量))或以下拉伸膜,以便能够抑制由于夹紧宽度的限制所产生的卷曲,从而促进拉伸步骤后的膜运送的发明。
此外,JP-A-2002-337224公开了涉及为了获得高速软膜运送和拉伸的目的在前一半阶段用销并且在后一般阶段中用夹子的拉幅机运送的方法。
此外,JP-A-2002-187960公开了一个发明:为了简单地提高视野角度性能和视野角度,包括将纤维素酯浓液溶液流延在流延支撑物上,然后在坯料中的残留含水量为100质量%或更少,特别是10-100质量%的时侯,在至少一个方向以1.0-4.0的牵引率将该坯料(膜)从流延支撑物上剥离,以便所形成的膜具有光学双轴性。在其所公开的一个优选的技术方案中,在坯料中的残留含水量为100质量%或更少,特别是10-100质量%的时侯,在至少一个方向以1.0-4.0的牵引率拉伸该坯料。拉伸方法的其他实例包括:一种包括使多个辊的圆周速度不同以便通过利用辊之间的圆周速度差异轴向拉伸该膜的方法、拉伸两边被夹子或销固定的间隔在移动方向延伸的坯料以便该坯料被轴向拉伸的方法、包括拉伸两边被固定的横向向外移动的坯料以便该坯料被横向拉伸的方法、包括拉伸两边被固定的横向向外并且轴向移动的坯料以便该坯料被横向和纵向拉伸的方法、以及它们的结合。还公开了在拉幅机方法中,当夹紧部分是由线性驱动程序驱动的时候,可以进行光滑拉伸,这使得可能有利地消除例如断裂的危险。
此外,JP-A-2003-014933公开了以下发明:包括制备含有树脂、添加剂和有机溶剂的浓液A以及包含树脂并且不含添加剂或者具有少于浓液A中的添加剂的量的浓液B,以浓液A形成芯层并且浓液B形成表层的方式将浓液A和浓液B共流延在支撑物上,蒸发有机溶剂直到能够从支撑物上剥离该坯料,从支撑物上剥离该坯料,然后在树脂膜中的残留溶剂含量为3-50质量%的时侯,在至少一个方向以1.1-4.3的牵引率拉伸该坯料来制备具有很少添加剂渗出、没有层间剥离、良好的光滑度和优良的透明性的延缓膜(retarder film)。在一个优选的技术方案中,从支撑物上剥离该坯料,然后在至少一个方以1.1-3.0的牵引比和140℃-200℃的温度拉伸该坯料。在进一步优选的技术方案中,制备含有树脂和有机溶剂的浓液A和含有树脂、颗粒材料和有机溶剂的浓液B。然后以浓液A形成芯层并且浓液B形成表层的方式将浓液A和浓液B共流延在支撑物上。然后蒸发有机溶剂直到能够从支撑物上剥离该坯料。从支撑物上剥离该坯料,然后在拉伸过程中树脂膜中的残留溶剂含量为3-50质量%的时侯,在至少一个方向以1.1-3.0的牵引比并且在140℃-200℃的温度下,拉伸该坯料。在进一步优选的技术方案中,制备含有树脂、有机溶剂和添加剂的浓液A,含有树脂并且不含添加剂或者具有少于浓液A中的添加剂的浓液B以及含有树脂、颗粒材料和有机溶剂的浓液C。然后以浓液A形成芯层,浓液B形成表层并且浓液C形成另一侧表层的方式将浓液A、浓液B和浓液C共流延在支撑物上。然后蒸发有机溶剂直到能够从支撑物上剥离该坯料。然后从支撑物上剥离该坯料,然后在拉伸过程中树脂膜中的残留溶剂含量为3-50质量%的时侯,以至少一个轴向的方向以1.1-3.0的牵引比拉伸该坯料。在进一步优选的技术方案中,在至少一个方向以1.1-3.0的牵引比并且在140℃-200℃的温度下,拉伸该坯料。在进一步优选的技术方案中,基于树脂的质量,结合到浓液A和浓液B的添加剂的量分别为1-30质量%至0-5质量%,该添加剂是增塑剂、紫外线吸收剂或延迟控制剂并且二氯甲烷或乙酸甲酯作为有机溶剂以50质量%或更多的量结合到浓液A和浓液B中。
此外,JP-A-2003-014933公开了作为拉伸方法,优选使用包括使用被称为拉幅机的、被用来横向拉伸两边用横向扩张的夹子或销固定的坯料的横向拉伸机的拉伸方法。还公开了通过使用包括在运送方向(纵向)间距增加或减少的销或夹子的同时双轴拉伸机进行纵向拉伸或收缩。进一步公开了当夹紧部分是通过线性驱动程序驱动的时侯,可以顺利地进行拉伸,这使得有可能有利地消除例如断裂的危险。进一步公开了,作为纵向拉伸方法,还可以使用使多个辊的圆周速度不同以便通过利用辊之间的圆周速度之差纵向拉伸该膜。进一步公开了,这些拉伸步骤可以适用于复合材料中。进一步公开了,拉伸步骤可以以纵向拉伸-横向拉伸-纵向拉伸或者纵向拉伸-纵向拉伸在两个或多个阶段中间歇进行。
另外,JP-A-2003-004374公开了以下发明:涉及使用包括宽度窄于坯料宽度的干燥器的干燥装置,以便来自于干燥器的热气没有冲击到坯料的两边从而防止了在拉幅机干燥的过程中坯料发泡,改进了坯料的可释放性并且防止了灰尘的产生。
此外,JP-A-2003-019757公开了以下发明:涉及在坯料的两个边内侧提供挡风板以便干燥空气没有冲击到拉幅机保持部分从而防止了在拉幅机干燥的过程中坯料发泡,改进了坯料的可释放性并且防止了灰尘的产生。
另外,JP-A-2003-053749公开了以下发明:假设由销拉幅机保留的膜两边的干燥厚度为Xμm并且膜的产品部分的平均干燥厚度为Tμm,满足关系(1)40≤X≤200,当T为60或更少的时侯,(2)40+(T-60)×0.2≤X≤300,当T大于60到不超过120的时候和(3)52+(T-120)×0.2≤X≤400,当T少于120的时侯来进行稳定运送和干燥。
此外,JP-A-182654公开了以下发明:包括在拉幅机装置的多阶段拉幅机的干燥器中提供加热室和冷却室以便分别冷却夹子链条来防止多阶段拉幅机引起起皱。
另外,JP-A-9-077315公开了以下发明:涉及使用内部销具有大密度外部销具有小密度的销拉幅机,以便能够防止坯料的断裂、起皱和不良运输。
此外,JP-A-9-085846公开了以下发明:涉及使用布置的拉幅机干燥装置,以便在接合坯料前不久,使得通过吹冷器使用于保持坯料两边的销被冷却到低于坯料的发泡温度并且将销的冷却到导管型冷却器的凝胶温度加15℃的温度,从而防止发泡或者粘附到拉幅机中的保持单元上。
另外,JP-A-2003-103542公开了以下发明:涉及包括在销拉幅机中冷却插入结构,以便坯料的表面温度不超过坯料的凝胶温度,从而防止销拉幅机滑脱并且消除杂质的溶液成膜方法。
此外,JP-A-11-077718公开了以下发明:涉及利用以0.5-20(40)m/s的卷起速度、10%或更小的横向温度分布、0.2-1的上下坯料空气流速比和30-250J/Kmol的干燥气体比进行的拉幅机坯料干燥方法,来提高溶液流延法的速度并且防止质量例如在通过拉幅机对坯料横向扩展的过程中的平面性的破坏。依据残留溶剂含量公开了优选的拉幅机干燥条件。详细而言,在从支撑物上剥离坯料的时间与坯料中的残留溶剂含量达到4质量%的时间之间,将从吹气嘴的吹入角预先确定为30°-150°。当位于干燥气体吹进的延伸方向的表面上的卷起速度分布是基于卷起速度的上限的时候,在吹干燥气体的过程中,将上限和下限之差预先确定为20%或更少。当坯料中的残留溶剂含量为不少于130质量%至不大于70质量%的时侯,将从吹气干燥机吹到坯料表面上的干燥气体的风速预先确定为不小于0.5m/sec到不大于20m/sec。当残留溶剂含量为不小于4质量%至少于70质量%的时侯,用以不小于0.5m/sec到不大于40m/sec的速度吹出的干燥气体风干燥该坯料。当坯料横向上的干燥气体的温度分布是基于气体温度的上限的时候,将上限和下限的差异预先确定为10%或更小。当坯料中的残留溶剂含量不小于4质量%到不大于200质量%的时侯,将位于被运输的坯料上部和下部的吹气干燥机的吹气嘴吹出的干燥气体的流动速度比q预先确定为不小于0.2到不大于1。在另一个技术方案中,作为干燥气体,这里使用了至少一种平均比热为不小于31.0J/K·mol至不大于250J/K·mol的气体。可以在饱和蒸汽压使用包含通常以液体存在的浓度为50%或更低的有机化合物的干燥气体。
另外,JP-A-11-077719公开了以下发明:涉及使用包括具有结合到其内部的加热部分的拉幅机夹子的TAC生产装置,以便平面性或扩展性不能被污染物的生产而破坏。在优选的技术方案中,在拉幅机的夹子释放坯料的位置和夹子再次携带坯料的位置之间,提供用于除去产生于夹子与坯料接触部分上的杂质的装置。杂质是通过利用喷涂气体或液体或刷子除去的。在夹子或销与坯料接触的过程中,坯料的剩余量为不少于12质量%至不多于50质量%。夹子或销与坯料接触部分的表面温度优选不小于60°至不大于200°(更优选不小于80°至不大于120°)。
此外,JP-A-11-090943公开了以下发明:假设Lr是拉幅机的任意长度Lt(m)与具有与Lt相同长度的拉幅机夹子保持坯料部分的运送长度的总和Ltt(m)的比率Ltt/Lt,包括使用Lr不小于1.0至不大于1.99的拉幅机夹子来提高平面度,消除由于拉幅机中的撕裂所导致的质量变坏并且提高生产率。在一个优选的技术方案中,放置保持坯料的部分而没有横向观察到任何缝隙。
此外,JP-A-11-090944公开了以下发明:包括在拉幅机的入口前面提供坯料横向松弛抑制装置的塑料膜生产装置来消除平面性缺陷,以及在将坯料引入到拉幅机的过程中由于坯料松弛所导致的引入不稳定性。在一个优选的技术方案中,该松弛抑制装置是以2°-60°的横向扩张角旋转的旋转辊。在坯料上方提供空气抽吸装置。还提供了能够从坯料吹气的鼓风机。
JP-A-11-090945公开了以下发明:涉及为了防止破坏质量并且有损生产率的松弛发生,包括将从支撑物上剥离下来的坯料以水平方向引入的TAC生产方法。
此外,JP-A-2000-289903公开了以下发明:涉及在剥离坯料的时候并且溶剂含量为12wt%-50wt%的时候在横向拉伸坯料的同时被设置用来运送该坯料的运送装置,其中提供了坯料宽度检测单元,坯料保持单元和两个或多个可变挠性点,并且通过坯料宽度检测单元产生的信号计算坯料的宽度来改变改变挠性点的位置,从而制备具有稳定的物理性能的膜。
JP-A-2003-033933提出了至少在接近于拉幅机入口部分的左右两边的坯料的左右边缘的上方和下方,提供用于防止在坯料的边缘发生坯料卷曲的导向板,并且与坯料相反的导向板的表面是由与坯料接触的数值部分和与布置在坯料运送方向上的坯料接触的金属部分组成的,以提高夹紧性能并且防止在延长的时间期限内坯料断裂。在一个优选的技术方案中,将与相对于坯料的导向板上的坯料接触的树脂部分设置在坯料运送的上游并且将与坯料接触的金属部分设置在坯料运送方向的下游。导向板上与坯料接触的树脂部分和与坯料接触的金属部分之间的落差(包括斜度)为500μm或更少。导向板的上的与坯料接触的树脂部分与金属部分在宽度上的距离各自为2mm-150mm。导向板的上的与坯料接触的树脂部分与金属部分在坯料运送方向上的距离各自为5mm-120mm。与坯料接触的导向板的树脂部分是通过用树脂处理金属导板基底或者在金属导板基底上涂布树脂提供的。与坯料接触的导向板的数值部分是由简单的树脂体构成的。在坯料的左右两边的相对的上下导向板之间的距离为3mm-30mm。在坯料的左右两边相对的上下导向板之间的距离以每100mm的宽度2mm或更多的比率横向并且向内增加。在坯料的左右两边的相对的上下导向板每一个都具有10mm-300mm的长度。设置上下导向板使它们在运送方向位移。上下导向板之间的位移为-200至+200mm。相对于坯料的上导向板的表面是单独由树脂或金属构成的。相对于坯料的上导向板的表面是由Teflon构成的。与坯料接触的金属部分是由不锈钢制得的。与坯料接触的相对于坯料的导向板或者树脂部分和/或金属部分的表面粗糙度为3μm或更少。优选将用于防止坯料边缘上的坯料的卷曲的上下导向板放置在剥离坯料的支撑物的端部与将坯料引入到拉幅机的位置之间,更优选接近于拉幅机的入口。
JP-A-11-048271公开了以下发明:包括在坯料中的溶剂含量为12质量%-15质量%的时候,使用拉伸装置拉伸被剥离下来的坯料,干燥该坯料,然后在坯料中的溶剂含量为10质量%或更低的时候使用压力机在它的两侧以0.2-10KPa的压力压制该坯料,以防止该坯料在拉幅机中干燥的过程中断裂或者不均匀。在一个优选的技术方案中,在坯料中的溶剂含量为4质量%或更高的时候,终止对膜的拉伸。在使用夹持辊来在坯料两侧上压制坯料(膜)的情况下,优选使用1-8对夹持辊。进行压制的温度优选为100℃-200℃。
此外,JP-A-2002-36266,该发明涉及提供了厚度为20μm-85μm的高质量薄TAC,公开了将沿着运送方向作用于坯料的张力差预先确定为8N/mm2或更低。其还公开了在剥离步骤之后,接下来进行预热该坯料的预热步骤,接下来使用拉幅机拉伸该坯料的拉伸步骤,接下来以少于拉伸步骤的拉伸量使坯料松弛的松弛步骤。
此外,JP-A-2002-225054,其打算将希望的坯料厚度降低到10μm-60μm的范围内,降低坯料的质量并且达到优良的持久性,例如湿气渗透性的公开了,在坯料中的溶剂含量达到10质量%时,在坯料的边缘用夹子夹住从支撑物上剥离下来的坯料以便可以将坯料的宽度保持恒定,从而抑制干燥收缩率和/或将坯料横向拉伸形成平面校准(S)为0.0008-0.0020的膜,其中S是由等式S={(Nx+Ny)/2}-Nz(其中Nx表示沿着面内方向膜的折射率,沿着该方向表现出最高的折射率,Ny表示垂直于Nx的面内方向上的折射率并且Nz表示在厚度方向上的膜的折射率)表示的。还公开了将流延与剥离之间的时间预定为30秒-90秒。进一步公开了横向和/或纵向拉伸从支撑物上剥离下来的坯料。
另外,JP-A-2002-341144公开了包括拉伸步骤的溶液成膜方法,其中向着膜宽度的中心延迟增加试剂的质量浓度具有更高的光学分布,来抑制光学不均匀性。
此外,JP-A-2003-071863,该发明打算获得不模糊的膜,公开了如果该坯料被用作偏光板保护膜的话,横向牵引比优选为0%-100%,更优选5%-20%,最优选8%-15%。还公开了如果该坯料被用作迟缓膜(retarder film)的话,横向牵引比更优选为10%-40%,最优选20%-30%。其进一步公开了可以通过牵引比来控制Ro并且该牵引比越高,所形成的膜的平面性越优异。其进一步公开了在拉幅机工艺开始时通过拉幅机处理的膜中残留溶剂含量优选为20%-100质量%。其进一步公开了优选在膜被张紧的同时干燥该膜直到该膜中的残留溶剂含量达到10质量%或更低,更优选5质量%或更低。
JP-A-2002-248639,该发明打算减少在高温和潮湿条件下储存过程中的纵向和横向尺寸变化,公开了包括将纤维素酯膜流延在支撑物上,然后连续剥离和干燥该膜,其中干燥是在剥离过程中使得干燥收缩百分率满足关系式0≤%干燥收缩率≤0.1×%残留溶剂含量下进行的。在一个优选的技术方案中,当被剥离的纤维素酯膜中的残留溶剂含量为40质量%-100质量%的时候,将该膜的两边夹住拉幅机运送该纤维素酯膜来使纤维素酯中的残留溶剂含量降低30质量%或更多。在拉幅机运送器入口和出口处的被剥离纤维素酯膜中的残留溶剂含量分别为40质量%-100质量%和4质量%-20质量%。使纤维素酯膜被拉幅机运送的张力从拉幅机运送器的入口向拉幅机运送器的出口增加。使纤维素酯膜被拉幅机运送的张力基本上与该纤维素酯膜的横向张力相同。
此外,JP-A-2000-239403提出了使在剥离过程中残留溶剂含量X与在引入到拉幅机的过程中的残留溶剂含量Y之间的关系满足表达式0.3X≤Y≤0.9X来进行膜的形成,以获得具有小厚度并且光学各向同性和平面性优良的膜。
JP-A-2002-286933举例说明了包括在加热条件下拉伸的方法和包括将溶剂结合到膜中拉伸的方法作为拉伸通过流延形成的膜的方法。还公开了在加热条件下的拉伸优选实在不高于树脂的玻璃化转变温度附近的值进行的,而将流延所形成的膜浸入溶剂中的拉伸可以通过干燥该膜,使该膜与溶剂接触以便该膜被溶剂浸渍,然后拉伸该膜来进行。
[光学树脂膜的物理性能]
在下文中将参考作为实例的酰化纤维素描述本发明的光学树脂膜的优选的物理性能。
(膜厚度)
所获得的酰化纤维素干燥后的厚度取决于用途,但是通常为5μm-500μm,优选20μm-300μm,特别优选30μm-150μm。对于光学显示装置,特别是对于VA模式液晶显示装置,该酰化纤维素膜的厚度还优选为40μm-110μm。为了将该膜的厚度调整到希望的值,可以适当地调整浓液中固体含量的浓度,模口裂缝的缝隙,模口的挤出压力,金属支撑物的速度等。这样获得的酰化纤维素膜的宽度优选为0.5m-3m,更优选0.6m-2.5m,进一步优选0.8m-2.2m。每一卷的卷取长度优选为100m-10,000m,更优选500m-7,000m,进一步优选1,000m-6,000m。在卷取过程中,优选在该膜的至少一个边缘进行压花。压花的宽度优选为3mm-50mm,更优选5mm-30mm。压花的高度优选为0.5μm-500μm,更优选1μm-200μm。可以在该膜边缘的一个或两个表面上压花。
(酰化纤维素膜的光学性能)
在本文中所使用的术语“Reλ”和“Rthλ”分别表示在波长为λ处的面内延迟和厚度方向的延迟。Re(λ)是通过使波长为λnm光以垂直于膜的方向入射到“KOBRA 21ADH”(由Ouji ScienceInstrumentsCo.,Ltd.生产)中测量的。Rthλ是通过KOBRA 21ADH,基于在使波长为λnm光在膜的法线方向-50°到+50°的范围内以10个角度倾斜的方向入射的11个点上测量的Reλ,其中面内慢轴(通过“KOBRA 21 ADH”测量的)作为倾斜轴(旋转轴),假定的平均折射率和输入的膜厚度计算的。作为假定的平均折射率,可以使用公开于“Polymer Handbook”,John Wiley & Sons,Inc.和各种光学膜中的折射率。对于具有未知平均折射率的酰化纤维素膜,可以使用阿贝折射计。
主要光学膜的平均折射率举例如下。酰化纤维素(1.48),环烯聚合物(1.52),聚碳酸酯(1.59),聚甲基丙烯酸甲酯(1.49),聚苯乙烯(1.59)。通过输入假定的平均折射率和膜厚度,KOBRA21ADH计算nx,ny和nz。然后从nx,ny和nz,计算出Nz=(nx-nz)/(nx/ny)。
在根据本发明的酰化纤维素膜使用于VA模式的情况下,使用了两个技术方案,即,包括将一片酰化纤维素膜提供于元件的两侧上(两片型)的技术方案和包括将一片酰化纤维素膜仅仅提供于元件的一侧上(一片型)的技术方案。
使用于两片型的酰化纤维素膜,优选具有20nm-100nm,更优选30nm-70nm的Re和70nm-300nm,更优选100nm-200nm的Rth。
使用于一片型的酰化纤维素膜,优选具有30nm-150nm,更优选40nm-100nm的Re和100nm-400nm,更优选150nm-250nm的Rth。
对于卷状膜的参考方向,根据本发明的酰化纤维素膜的面内慢轴的角度分散优选落在-2°到2°,更优选-1°到1°,最优选-0.5°到0.5°的范围内。在本文中所使用的术语“参考方向”意味着在酰化纤维素膜是纵向拉伸的情况下卷状膜的纵向方向,或者在酰化纤维素被横向拉伸的情况下的横向方向。
根据本发明的酰化纤维素膜优选具有0nm-10nm的ΔRe(其中ΔRe是在25℃-10%RH的Re值与在25℃80%RH的Re值之差(=Re10%RH-Re80%RH)和0nm-30nm的ΔRth(其中ΔRth是在25℃-10%RH的Rth值与在25℃80%RH的Rth值之差(=Re10%RH-Re80%RH)来降低液晶显示装置随着时间的色调变化。
此外,根据本发明的酰化纤维素膜优选在25℃和80%RH下表现出3.2%或更低的平衡含水量,以降低液晶显示装置随着时间的色调变化。
水含量是在根据本发明的大小为7mm×35mm的酰化纤维素膜试样上,通过Karl Fischer方法通过CA-03型含水量计和VA-05型试样干燥器(由Mitsubishi Chemical Corporation生产)测量的。然后用试样的质量(g)除水的量(g)确定含水量。
此外,根据本发明的酰化纤维素优选在60℃和95RH下老化24个小时之后表现出不小于400g/m2·24hr-1,800g/m2·24hr(折合成80μm的膜厚度计算的)来降低液晶显示装置随着时间的色调变化。
酰化纤维素膜的厚度越大,则它的湿气透过率越小。该酰化纤维素膜的厚度越小,则它的湿气透过率越大。不考虑膜试样的厚度,需要折合成80μm的膜厚度来计算膜试样的湿气透过率。转换可以通过等式(折合成80μm的膜厚度所计算的湿气透过率=所测量的湿气透过率×测量的厚度(μm)/80μm)进行。
对于可以应用于本文的测量湿气透过率的方法的细节,可以参见“Kobunshi no Bussei II”(Physical Properties of Polymers II,Institute ofPolymer Experiment 4,Kyoritsu Shuppan,pp.285-294:Measurement ofvapor permeability(质量法,温度计法,蒸气压法,吸收法)。
玻璃化转变温度的测量是如下进行的。详细而言,将根据本发明的大小为5mm×30mm的酰化纤维素膜在25℃和60RH下湿气调理2个小时。然后使用DVA-225型动态粘弹性仪(Vibron)(由IT KeisoluK.K.生产),以2℃/min的升温速度,30℃-200℃的测量温度和1Hz的频率以夹具之间的距离为20mm测量该经过湿气调理的膜试样。以储存弹性模量为对数轴并且以温度(℃)为线性轴,画出这些测量值。当膜试样的状态从固态区域向玻璃转变区域移动时所形成的储存模量突然减小是由直线1表示的。在玻璃化转变区域中的储存模量的移动由直线2表示。两条直线1和2相互之间交叉的温度是膜试样表现出当加热时贮存模量突然下降开始软化的温度,即,膜试样的状态开始移到玻璃化转变区域的温度。这样,确定了玻璃转变化温度Tg(动态粘弹性)。
根据本发明的酰化纤维素膜优选表现出0.01%-2%的浊度。该浊度可以如下测量。
根据JIS K-6714使用HGM-2DP型浊度计(由Suga TestInstuments Co.,Ltd.生产),在25℃和60%RH下对根据本发明的大小为40mm×80mm的酰化纤维素膜试样进行浊度测量。
此外,根据本发明的酰化纤维素在80℃和90%RH下老化48个小时之后优选表现出0%-5%的质量变化。
此外,根据本发明的酰化纤维素在60℃和95%RH或90℃和5%RH下老化24个小时之后优选表现出0%-5%的质量变化。
根据本发明的酰化纤维素优选表现50×10-13cm2/达因或更低的光弹性系数以降低液晶显示装置随着时间的色调变化。
另外用于测量光弹性系数的方法,使大小为10mm×100mm的酰化纤维素膜试样受到纵向拉伸应力。在这些条件下,使用M150型偏光光椭圆率测量仪(由JASCO Corporation生产)测量该膜试样的延迟。然后从随着应力延迟的变化计算光弹性系数。
(光学各向异性层)
本发明的光学树脂膜可以具有提供于其上的光学各向异性层来形成例如偏光板的保护膜。对于光学各向异性层的布置,优选将定向层和光学各向异性层以该顺序提供于光学树脂膜上。
定向层可以通过某些方法提供,例如摩擦有机化合物(优选聚合物)、倾斜沉积无机化合物和形成具有微槽的层。此外,已经知道当给予电或磁场或者用光辐射的时侯,定向层进行定向。然而,通过摩擦聚合物所形成的定向层是特别优选的。摩擦优选是通过用纸或布以预定的方向摩擦该聚合物层的表面几次进行的。偏光器的吸收轴与摩擦方向优选是相互基本平行设置的。作为使用于定向层的聚合物,优选使用聚酰亚胺、聚乙烯醇、公开于JP-A-9-152509中的具有可聚合基团的聚合物等。定向层的厚度优选为0.01μm-5μm,更优选0.05μm-2μm。
光学各向异性层也优选具有液晶化合物。将要使用于本发明的液晶化合物优选具有盘状化合物(盘状液晶)。如下面的盘状液晶分子(I)那样盘状液晶分子具有盘状芯部分,从该盘状芯部分辐射延伸侧链。为了提供具有老化稳定性的盘状液晶分子,优选进一步结合当被加热或被光辐射的时候反应的基团。上述盘状液晶化合物的优选的实例公开于JP-A-8-50206中。
盘状液晶分子(I)
在定向层附近,盘状液晶分子从摩擦方向以预倾斜角基本上平行于该膜的平面排列。在空气表面侧,盘状液晶分子基本垂直于膜平面排列。盘状液晶层作为整体经历了混合定向。通过这种层构造,能够提高TN模式TFT-LCD的视野角度。
上述光学各向异性层通常是通过将由盘状化合物和其它化合物(以及任选的可聚合单体和光聚合引发剂)在溶剂中的溶液涂覆在定向层上,干燥该被涂覆的定向层,将涂覆的定向层加热到盘状向列相形成温度,通过用紫外线辐射使该涂覆的定向层经过聚合,然后冷却该涂覆的定向层。使用于本发明的盘状液晶化合物的盘状向列液晶相-固相转变温度优选为70℃-300℃,特别优选70℃-170℃。
作为结合到上述光学各向异性层中的除了盘状化合物以外的化合物,可以使用与盘状化合物相容的能够向液晶盘状化合物提供希望的倾斜角变化或者不损害它的排列的任何化合物。这样的化合物的实例包括可聚合单体(例如,具有乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰基和甲基丙烯酰基),表面接合面侧的定向控制添加剂例如含氟三嗪化合物,和聚合物例如酰化纤维素、乙酰丙酰纤维素、羟丙基纤维素和乙酰丁酰纤维素。基于盘状化合物的质量,这些化合物通常是以0.1质量%-50质量%,优选0.1质量%-30质量%的量使用的。
光学各向异性层的厚度优选为0.1μm-10μm,更优选0.5μm-5μm。
可选地,该光学各向异性层可以是通过将非液晶化合物溶解于溶剂中,将该溶剂涂覆在支撑物上,并且干燥该涂布层所制备的非液晶聚合物层制备的非液晶聚合物层。作为使用于本发明的非液晶化合物,可以使用聚合物例如聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺,这是因为它们必须具有优良的耐热性,耐化学性和透明性并且富有刚性。这些聚合物可以单独使用。可选地,这些具有不同官能团的聚合物中的两种或多种,例如聚芳基醚酮和聚酰胺可以以混合物使用。在这些聚合物中,优选的是聚酰亚胺,这是因为其表现出高透明度、高调准性和高拉伸性。作为支撑物,在这里优选使用TAC膜。
还优选使用拉幅机以1.05的因子横向拉伸非液晶层和支撑物组成的层合物,然后将该层合物的支撑物侧粘附到偏光板上。
此外,该光学各向异性层可以是由具有350nm或更少的选择反射波长的胆甾醇型液晶构成的固化定向层。作为该胆甾醇型液晶可以使用公开于JP-A-3-67219、JP-A-3-140921、JP-A-5-61039、JP-A-6-186534和JP-A-9-133810中的选择反射波长落在上面限定的范围内的合适的化合物。从固化定向层的稳定性等观点来看,可以优选使用的胆甾醇型液晶的实例包括:胆甾醇型液晶聚合物、手性试剂结合在其内部的向列模式液晶聚合物、以及能够形成由发生光聚合或热聚合形成这样的液晶聚合物的化合物所制得的胆甾醇型液晶层的化合物。
在这种情况下,该光学各向异性层可以通过例如,包括将胆甾醇型液晶涂覆于支撑物上的方法形成。在这种情况下,根据需要为了控制相位差,可以应用包括涂布相同或不同的胆甾醇型液晶的多层的方法。胆甾醇型液晶的涂覆可以通过任何适当的方法例如凹版印刷法、压模法和浸渍法进行。作为上述支撑物,可以使用适当的材料例如TAC膜和其它聚合物膜。
在形成上述光学各向异性层的过程中,进行了使液晶分子定向的程序。对使液晶化合物定向的方法没有具体的限定。任何用于使液晶化合物定向的适当的方法都可以被应用。这样的方法的实例包括包括将液晶涂覆在配向膜上,然后使该液晶定向的方法。这样形成的配向膜的实例包括由有机化合物制得的摩擦膜例如配向膜、无机化合物的倾斜沉积膜、具有微槽的膜、和通过Langmuir-Blodgett法由有机化合物例如ω-二十三酸、二十八烷基甲基氯化铵和硬脂酸甲酯形成的LB膜的堆积物。
此外,可以使用在用光辐射的时候发生定向的配向膜。另一方面,可以应用包括液晶涂覆于拉伸膜上,然后使该液晶定向的方法(JP-A-3-9325),和包括在施加电场或磁场下使液晶定向的方法。液晶分子的定向优选尽可能均匀。上述固化层优选具有这样定向固定的液晶分子。
在根据本发明的光学树脂膜例如酰化纤维素膜用作偏光器保护膜的情况下,对于用于制备该偏光板的方法没有具体的限制。可以应用任何常用的方法。例如,可以使本发明的光学树脂膜经过碱处理,然后用全皂化的聚乙烯醇水溶液将其粘附到通过将聚乙烯醇膜浸入到碘溶液中所制备的偏光器上,然后拉伸该膜。上述碱处理可以被公开于JP-A-6-94915和JP-A-6-118232中的粘合处理代替。将保护膜被处理表面与偏光板相互粘附到一起的粘合剂的实例包括聚乙烯醇基粘合剂例如聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛,和乙烯基胶液例如丙烯酸丁酯。该偏光板包括偏光器和用于保护该偏光板两侧的保护膜。此外,保护膜可以粘附到偏光板的一侧上而分离膜可以粘附到它的另一侧上。使用保护膜膜和分离膜是为了在偏光板的运输过程中检查该产品的步骤中保护偏光板的目的。在这种情况下,为了保护偏光板的表面,保护膜被粘附到与偏光板被粘附到液晶元件那一侧相反侧上。为了覆盖粘附到液晶元件上的粘合剂层,分离膜被粘附到偏光板被粘附到液晶元件那一侧的偏光板上。
关于将根据本发明的光学树脂膜例如酰化纤维素粘附到偏光器上,优选使该偏光器的传送轴与根据本发明的酰化纤维素的慢轴相互之间重合来布置。
当根据本发明的酰化纤维素膜与偏光器的吸收轴(穿过传送轴的轴)的交叉精确度大于1°的时侯,在正交尼科尔棱镜下制备的偏光板在正交尼科尔棱镜下表现出变坏的偏光性以便发生漏光,当与液晶元件结合的时候不可能提供充分的黑电平或对比度。相应地,根据本发明的酰化纤维素膜的主折射率nx的方向与偏光板的传送轴的方向相互之间的偏角为1°或更少,优选0.5°或更少。
(表面处理)
可以任选地使根据本发明的光学树脂膜,例如,本发明的酰化纤维素膜经过表面处理,以使酰化纤维素膜与各种功能层(例如,底涂层和背层)之间的粘合性的提高。在本文中可以应用的表面处理的实例包括辉光放电处理、紫外线辐射、电晕处理、火焰处理、和酸或碱处理。在本文中可以应用的辉光放电处理包括可以使用在10-3-20托的低气压下产生的低压等离子,进一步优选大气压下的等离子。等离子激发气体是在上述条件下能够由等离子激发的气体。这样的等离子激发气体包括氩、氦、氖、氪、氙、氮气、二氧化碳、氟碳化合物例如四氟甲烷,以及它们的混合物。。对于这些等离子激发气体的细节,可以参考Kokai Giho No.2001-1745,2001年3月15日,pp.30-32,Janpan Institute of Invention and Innovation。在最近注意到的大气压下的等离子处理中,在10-1,000Kev的电场下使用了20-500Kgy的辐射能。优选在30-500Kev的电场下使用了20-300Kgy的辐射能。在这些表面处理中,特别优选的是碱性皂化,这对于酰化纤维素膜的表面处理是非常有效的。
该碱性皂化处理优选是通过将酰化纤维素膜直接浸渍到皂化溶液槽中或者通过将溶液涂覆在酰化纤维素膜上进行的。在这里可以应用的涂布方法的实例包括浸渍涂布法、屏蔽涂布法、挤出涂布法、棒条涂布法、和E型涂布法。作为碱性皂化涂料溶液的溶剂,在这里优选选择表现出优良的润湿性能并且能够保持该酰化纤维素膜很好的表面状况而没有因为皂化溶液涂覆在该县级纤维素膜上而使得它的表面粗糙化。详细而言,优选使用醇系溶剂。特别优选使用异丙醇。此外,可以使用表面活性剂的水溶液作为溶剂。碱性皂化涂料溶液中的碱优选是可以溶解于上述溶剂中的碱,更优选是KOH或NaOH。皂化涂料溶液的pH值优选为10或更多,更优选12或更多。在该碱性皂化过程中,优选在室温下进行该反应1秒-5分钟,更优选5秒-5分钟,特别优选20秒-3分钟。优选用水或先用酸然后用水在涂布了皂化溶液的表面上,洗涤该被碱性皂化的酰化纤维素膜。
此外,本发明的偏光板优选包括设置在该偏光板一侧上的保护膜的表面上的硬涂层、防眩层和防反射膜。详细而言,在将偏光板使用于液晶显示装置的过程中,位于液晶元件观看侧的保护膜优选包括功能膜例如提供于其上的防反射膜。作为功能膜,这里优选提供硬涂层,防眩层和防反射层中的至少一种。
图7是图解式地描述了本发明的偏光板的一个实例的横截面构造的图(为了解释的目的还显示了用于液晶元件的玻璃)。在图7中,将保护膜72和73提供在偏光器71的各个面上。保护膜72和73中的至少之一具有本发明的光学树脂膜。使用粘合剂层74将偏光板70粘附到用于液晶显示元件75的玻璃上。图8是图解式地描述了本发明的偏光板的另一个实例的横截面构造的图。图8的技术方案具有上面所提及的提供于图7的偏光板上的功能膜81。
没有必要以单独层提供各个层。例如,可以通过在具有防眩功能的防反射层或硬涂层上提供防眩层以便该防反射层可以同时作为防反射层和防眩层。
(防反射层)
在本发明中,优选使用层合在保护层上的顺序包括光散射层和低折射率层的防反射层或者层合在保护层上的顺序包括中折射率层,高折射率层和低折射率层的防反射层。下面将给出这样的防反射层的优选的实例。
下面将描述提供于保护层上的包括光散射层和低折射率层的防反射层的优选的实例。
该光散射层优选具有分散于其内的消光颗粒。光散射层中除了消光颗粒以外的材料的折射率优选为1.50-2.00。低折射率层的折射率优选为1.20-1.49。在本发明中,该散光层同时具有防眩性能和硬涂层性能。该光散射层可以通过单层或者多个层例如2-4个层形成。
优选设计该反射层的表面粗糙度以使得中心线平均粗糙度Ra为0.08-0.40μm,十点平均粗糙度Rz是Ra的10倍或更低,峰谷之间的平均距离Sm为1-100μm,在不规则物中峰的高度与最深部分的标准偏差是0.5μm或更少,峰谷之间的平均距离Sm与作为参考的中心线的标准偏差是20μm或更少并且倾角为0-5度的表面的比率为10%或更多,这有可能获得足够的防眩性能和可视地均匀的糙面精整。此外,当在C光源下反射光的色调包括-2至2的a*值和-3至3的b*值并且在波长为380nm-780nm处最小反射与最大反射的比率为0.5-0.99,反射光的色调有利地是中性的。此外,当在C光源下将透射光的b*值预先确定为0-3,使用于显示装置的白显示的黄色调被有利地降低了。此外,当将大小为120μm×40μm的网格放置在平面光源和本发明的防反射膜之间以便在膜上所测量的亮度分散的标准偏差为20或更少的时候,能够有利地消除当将本发明的膜应用到高精度面板的时候所产生的闪光。
当根据本发明的防反射层的光学性能是镜面反射为2.5%或更少,透射率是90%或更多并且60°光泽度为70%或更少的时候,能够抑制外部光的反射,使其有可能有利地提高可视性。特别是,镜面反射更优选为1%或更少,最优选0.5%或更少。当浊度为20%-50%的时候,内浊度与总浊度的比率为0.3-1,从高达光散射层的浊度到在形成低折射率层以后形成的浊度的减少量为15%或更少,在光梳宽度为0.5mm的时候透射图像的清晰度为20%-50%并且垂直投射光的透射率与在偏离垂直方向2°方向上的透射光的透射率之比为1.5-5.0的时候,能够有利地达到防止高精度LCD面板上的闪光并且消除文字模糊。
(低折射率层)
可以应用于本发明的低折射率层的折射率优选为1.20-1.49,更优选1.30-1.44。此外,从降低反射率的观点来看,优选该低折射率层有利地满足下面的数值公式。
(m/4)λ×0.7<n1d1<(m/4)λ×1.3
其中m表示正奇数;n1表示低折射率层的折射率;并且d1表示低折射率层的厚度(mm)。λ是500nm-550nm范围内的波长。
下面将描述构成低折射率层的材料。
该低折射率层优选包括结合在其内的含氟聚合物作为低折射率粘结剂。作为这样的氟系聚合物,在这里优选使用动摩擦系数为0.03-0.20,与水的接触角为90-120°并且纯净水侧滑角为70°或更小的热或电离性辐射可交联的含氟聚合物。在安装图像显示器的过程中,随着本发明的偏光板与市售粘合剂胶带的剥离力下降,在粘结密封条或便签纸之后,可以有利地更容易地剥离该偏光板。通过拉伸试验机测量的偏光板的剥离力优选500gf或更少,更优选300gf或更少,最优选100gf或更少。由微硬度计测量的表面硬度越高,则该低折射率层越难以被破坏。低折射率层的表面硬度优选为0.3GPa或更多,更优选0.5GPa或更多。
使用于低折射率层中的含氟聚合物的实例包括含全氟烷基的硅烷化合物的水解产物和脱水缩合产物(例如,(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)三乙氧基硅烷)。含氟聚合物的其它实例包括包括含氟单体单元和用于提供交联反应活性的构成单元作为构成成分的含氟共聚物。
含氟单体的具体实例包括氟烯烃(例如,氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、全氟辛基乙烯、六氟丙烯、全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯)、(甲基)丙烯酸的部分或全部氟化的烷基酯衍生物(例如,Biscoat 6FM(由OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.生产)、M-2020(由DAIKIN INDUSTRIES,Ltd.生产))、和全部或部分氟化的乙烯酯。在这些含氟单体中,优选的是全氟烯烃。在这些含氟单体中,从折射率、可溶解性、透明度、可获得性等的观点来看,特别优选的是六氟丙烯。
用于提供交联反应活性的构成单元的实例包括,通过聚合先前具有自交联官能团的单体例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和缩水甘油基乙烯基醚获得的构成单元,通过聚合具有羧基、羟基、氨基、磺基等的单体(例如,(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟烷酯、丙烯酸烯丙酯、羟乙基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚、马来酸、巴豆酸)所获得的构成单元,以及通过聚合反应(例如,通过丙烯酰氯与羟基的反应)将交联反应活性基团例如(甲基)丙烯酰基引入到这些构成单元所获得的构成单元。
除了上述的含氟单体单元和用于提供交联反应活性的构成单元以外,从在溶剂中的溶解性,膜的透明性等观点来看,可以适当地共聚合不含氟原子的单体。对可以与上述单体单元结合使用的单体单元没有具体地限定。这些单体单元的实例包括烯烃类(例如,乙烯、丙烯、异丙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯),丙烯酸酯类(例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯),甲基丙烯酸酯类(例如、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯),苯乙烯衍生物(例如,苯乙烯、二乙烯基醚、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯),乙烯基醚类(例如,甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、环己基乙烯基醚),乙烯酯类(例如,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯),丙烯酰胺类(例如,N-叔丁基丙烯酰胺、N-环己基丙烯酰胺),甲基丙烯酰胺,和丙烯腈衍生物。
如在JP-A-10-25388和JP-A-10-147739中公开的那样,上述聚合物可以适当地与固化剂结合使用。
(光散射层)
光散射层是为了向该膜提供由表面散射和内部散射中至少之一显出的光散射性能以及为了改进该膜的耐划痕性的硬涂层的目的形成的。相应地,光散射层包括结合在其内的用于提供硬涂层性能的粘合剂,用于提供光分散性的消光颗粒和任选用于改善折射率,防止交联收缩并且提高强度的无机填料。此外,这样形成的光散射层还作为防眩层来向该偏光板提供防眩层。
为了提供硬涂层性能,光散射层的厚度为1-10μm,更优选1.2-6μm。当光散射层的厚度太小的时候,所形成的偏光板表现出缺乏硬涂层性能。相反,当光散射层的厚度太大的时候,所形成的偏光板表现出下降的抗卷曲性或者使脆性恶化导致了不充分的加工性。
结合在光散射层中的粘合剂优选是具有饱和烃链或聚醚链作为主链的聚合物,更优选具有饱和烃链作为主链的聚合物。该粘合剂优选具有交联结构。作为具有饱和烃链作为主链的粘合剂聚合物,在这里优选使用具有两个或更多个烯属不饱和基团的单体的(共)聚合物。为了向该粘合剂聚合物提供较高的折射率,可以选择含有芳环或者至少一个选自于由除了氟以外的卤原子、硫原子、磷原子和氮原子所组成的组中的原子的那些。
具有两个或更多个烯属不饱和基团的单体的实例包括多元醇与(甲基)丙烯酸的酯类(例如,二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸己二醇酯、1,4-环己烷二丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、1,2,3-环己烷四(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯聚丙烯酸酯、聚酯聚丙烯酸酯)、上述环氧乙烷的改性产物、乙烯基苯和它的衍生物(例如、1,4-二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲酸-2-丙烯酰乙酯、1,4-二乙烯基环己酮)、乙烯基砜(例如、二乙烯基砜)、丙烯酰胺(例如、亚甲基二丙烯酰胺),和甲基丙烯酰胺。上述单体可以以两种或更多种结合使用。
高折射率单体的具体实例包括二(4-甲基丙烯酰苯硫基)硫醚、乙烯基萘、乙烯基苯基硫醚、和4-甲基丙烯酰氧基苯基-4′-甲氧基苯硫醚。这些单体同样也可以以两种或更多种结合使用。
具有这些烯属不饱和基团的单体的聚合可以在光自由基聚合引发剂或热自由基聚合引发剂的存在下,通过用电离性辐射或者加热来进行。
相应地,防反射层可以通过包括制备含有具有烯属不饱和基团的单体,消光颗粒和无机填料的涂料溶液,将该涂料溶液涂覆在保护层上,然后用电离性辐射或者加热该涂层来引起聚合反应并且固化的方法形成。作为这样的光聚合引发剂等,在这里可以使用任何已知的像这样的化合物。
作为具有聚醚作为主链的聚合物,在这里优选使用多官能团环氧化合物的开环聚合产物。多官能团环氧化合物的开环聚合反应可以通过在光致酸生成体或热致酸生成体存在下,通过用电离性辐射对多官能团环氧化合物辐射或者对多官能团环氧化合物加热来进行。相应地,防反射层可以通过包括制备含有多官能团的环氧化合物,光致酸生成体,小光颗粒和无机填料的涂料溶液,将该涂料溶液涂覆在保护层上,然后用电离性辐射辐射该涂层或者加热该涂层来引起聚合反应并且固化的方法形成。
代替或者除了具有两个或多个烯属不饱和基团的单体以外,可以使用具有可交联基团的单体来结合聚合物中的可交联官能团,以使得可交联官能团反应结合了粘合剂聚合物中的交联结构。
可交联官能团的实例包括异氰酸酯基、环氧基、氮丙啶基、噁唑啉基、醛基、羰基、肼基、羧基、羟甲基、和活性亚甲基。也可以使用乙烯基磺酸、酸酐、氰基丙烯酸酯衍生物、蜜胺、醚化的羟甲基、酯类、氨基甲酸酯、和金属醇盐例如四甲氧基硅烷作为引入交联结构的单体。可以使用由于分解反应而表现出可交联性的官能团例如嵌段异氰酸酯基团。换句话来说,在本发明中,可交联官能团可以是自身并不是反应活性的但是由于分解反应可以变为反应活性的。
这些具有可交联官能团的粘结剂聚合物可以被涂敷并且可以被加热形成交联的结构。
为了向其自身提供防眩性能,该光散射层包括结合在其内部的消光颗粒,该颗粒具有不大于填料颗粒的平均粒径并且该粒径在1-10μm,优选1.5-7.0μm的范围内,例如无机颗粒化合物和颗粒树脂。
上述消光颗粒的具体实例包括无机颗粒化合物例如颗粒二氧化硅和颗粒TiO2,和颗粒树脂例如颗粒丙烯、颗粒交流丙烯、颗粒聚苯乙烯、颗粒交联苯乙烯、颗粒蜜胺树脂和颗粒苯并胍胺树脂。在这些颗粒树脂中,优选的是颗粒交联苯乙烯、颗粒交联丙烯、颗粒交联丙烯苯乙烯、和颗粒二氧化硅。消光颗粒可以是球形的或者不定形的。
两种或多种具有不同粒径的消光颗粒可以结合使用。具有较大粒径的消光颗粒可以用来提供具有防眩性能的光散射层。具有较大粒径的消光颗粒可以提供具有其它光学性能的光散射层。
此外,消光颗粒的粒径分布最优选是单分散的。各种颗粒的粒径优选尽可能地相互接近。例如,在直径大于平均粒径20%或更多的颗粒被定义为粗糙颗粒的情况下,这些粗糙颗粒的比例优选为颗粒总数的1%或更少,更优选0.1%或更少,进一步优选0.01%或更少。粒径分布落在上面所限定的范围内的消光颗粒,能够通过对用常规合成方法获得的消光颗粒适当地分级来获得。通过增加分级步骤的数量或者强化分级的程度,能够获得具有更好的分布的消光剂。
上述消光颗粒是以消光颗粒在光散射层中的比例为10-1,000mg/m2,更优选100-700mg/m2的方式结合到光散射层中的。
对于消光颗粒粒径分布的测量,可以使用考尔泰计数法。然后将这样测量的粒径分布转换成颗粒数分布。
除了上述小光颗粒以外,该光散射层优选包括结合到其内的由选自于由钛、锆、铝、铟、锌、锡和锑组成的组中的至少一种金属的氧化物制得的平均粒径为0.2μm或更少、优选0.1μm或更少、更加优选0.06μm或更少的无机颗粒来提高它的折射率。为了根据消光颗粒来提高折射率差异,其内包括结合的高折射率消光颗粒的光散射层优选包括结合到其内的硅氧化物来保持它的折射率稍微有点低。颗粒状硅氧化物的优选的粒径与上述的无机填料的相同。
结合到光散射层中的无机填料的具体实例包括TiO2、ZrO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO、和SiO2。从提高折射率的观点来看,在这些无机填料中,特别优选的是TiO2和ZrO2。优选使无机颗粒的表面经过硅烷偶联处理或者钛偶联处理。为此目的,优选使用与其表面上的粘合剂种子具有反应活性的官能团的表面处理。
基于光散射层的总质量,结合的无机填料的量优选为10%-90%,更优选20%-80%,特别优选30%-75%。
这样的填料具有足以小于光的波长的粒径从而没有引起散射。这样具有在粘合剂中分散了这样的添加剂的悬浮液表现为光学均匀的材料。
光散射层中粘合剂与无机颗粒的混合物的总折射率优选为1.50-2.00,更优选1.51-1.80。为了将该混合物的总折射率预先确定在上面限定的范围内,可以适当地选择粘合剂与无机填料的种类和比例。如何选择这些因素可以预先经过试验容易地直到。
为了保持光散射层的表面状况均匀例如在涂布和干燥中均匀并且防止点缺陷,用于形成光散射层的涂料溶液包括结合在其内的氟系表面活性剂和硅系表面活性剂中的一种或两种。特别是,优选使用氟系表面活性剂,这是因为其可以以较小的量使用来表现出消除表面缺陷例如涂布和干燥中的不均匀性以及本发明的防反射膜的点缺陷的效果。预期这样的氟系表面活性剂在提高表面状况的均匀性的同时,使得涂料溶液适合于高速涂布,从而提高了生产率。
在下文中将描述层合在保护膜上的顺序包括中折射率层、高折射率层和低折射率层的防反射膜。
设计包括层合在保护膜上的,顺序具有至少一个中折射率层、高折射率层和低折射率层(最外层)的层结构的防反射膜,以便具有满足下列关系式的折射率。
高折射率层的折射率>中间层的折射率>保护膜的折射率>低折射率层的折射率
此外,可以在保护膜与中折射率层之间提供硬涂层。此外,防反射膜可以包括相互层叠的中折射率硬涂层、高折射率层和低折射率层。
这样的防反射层的实例包括公开于JP-A-8-122504、JP-A-8-110401、JP-A-10-300902、JP-A-2002-243906、和JP-A-2000-111706中的那些。
此外,各个层可以具有其它功能。这些层的实例包括防污低折射率层和抗静电高折射率层(公开于JP-A-10-206603、JP-A-2002-243906)。
防反射层的浊度优选为5%或更低,更优选3%或更低。通过根据JIS K5400的铅笔硬度测试方法确定的防反射层的强度优选不低于H,更优选不低于2H,最优选不低于3H。
(高折射率层和中折射率层)
在防反射层中具有高折射率的层是通过含有平均粒径为100nm或更小的高折射率无机颗粒化合物和基体粘合剂的固化层形成的。
作为高折射率无机颗粒化合物,可以使用折射率为1.65或更多,优选1.9或更多的无机化合物。这样的高折射率无机颗粒化合物的实例包括Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La和In的氧化物以及这些金属原子的复合氧化物。
为了提供这样的颗粒材料,需要满足下面的要求。例如,必须对颗粒的表面进行表面处理(例如,公开于JP-A-11-295503,JP-A-11-153703,和JP-A-2000-9908中的硅烷偶联剂,公开于JP-A-2001-310432中的离子化合物或有机金属偶联剂)。此外,该颗粒必须具有包括高折射率颗粒作为芯的核壳结构(公开于JP-A-2001-166104)。同时可以使用特定的分散剂(公开于JP-A-11-153703、US6,210,858B1、JP-A-2002-277609)。
基体形成材料的实例包括已知的热塑性树脂、热固性树脂等。
基体形成材料优选的实例包括:具有自由基可聚合基团和阳离子可聚合基团中至少两个或多个的含有多官能化合物的组合物、具有包含可水解基团的有机金属化合物、和具有选自于由含有它的部分缩合物的组合物构成的组中的至少一种的组合物。
这些材料的实例包括公开于JP-A-2000-47004、JP-A-2001-315242、JP-A-2001-31871,和JP-A-2001-296401中的化合物。
此外,优选使用由金属醇盐的水解缩合所获得的胶体金属氧化物和由金属醇盐组合物获得的可固化层。对于这些材料的细节,可以参见JP-A-2001-293818。
高折射率层的折射率优选为1.70-2.20。高折射率层的厚度优选为5nm-10μm,更优选10nm-1μm。
调整中折射率层的折射率以使其落在低折射率层的折射率和高折射率层的折射率之间。中折射率层的折射率优选为1.50-1.70。高折射率层的厚度优选为5nm-10μm,更优选10nm-1μm。
(低折射率层)
低折射率层是层合于高折射率层上的。低折射率层的折射率优选为1.20-1.55,更优选1.30-1.50。
优选将低折射率层设计为具有耐划痕性和耐污性的最外层。为了极大地提高低折射率层的耐划痕性,可以在低折射率层的表面上,通过向其内引入已知的硅或氟来形成有效地提供表面光滑性的薄层。
作为含氟化合物,优选使用以35-80质量%的量含有具有氟原子的可交联或可聚合官能团的化合物。
这样的化合物的实例包括公开于JP-A-9-222503,第[0018]-[0026]段,JP-A-11-38202,第[0019]-[0030]段,JP-A-20011-40284,第[0027]-[0028]段,和JP-A-2000-284102中的那些。
含氟化合物的折射率优选为1.35-1.50,更优选为1.36-1.47。
作为硅化合物,在这里优选使用具有聚硅氧烷结构的化合物,其中可固化官能团或可聚合官能团被结合在聚合物主链中来在膜中形成桥接结构。这样的化合物的实例包括反应性硅化合物(例如,SILAPLANE,由CHISSO CORPORATION生产),和在它的两端具有硅烷醇基的聚硅氧烷(公开于JP-A-11-258403)。
为了进行具有可交联或可聚合基团的含氟聚合物和硅氧烷聚合物中至少之一的交联或聚合反应,优选在涂布含有聚合引发剂,增敏剂等的用于形成最外层的涂料组合物的同时或之后,用光辐射或加热来形成低折射率层。
此外,优选使用在催化剂的存在下通过固化有机金属化合物例如硅烷偶联剂和含有特殊的含氟烃基团的硅烷偶联剂来获得的溶胶-凝胶固化膜。
这样的溶胶-凝胶固化膜的实例包括含聚氟烷基硅烷化合物和它的部分水解缩合物(公开于JP-A-58-142958、JP-A-58-147483、JP-A-58-147484、P-A-9-157582、和JP-A-11-106704中的化合物),和具有聚(全氟烷基醚)基作为含氟长链的甲硅烷基化合物(例如,公开于JP-A-2000-117902、JP-A-2001-48590、JP-A-2002-53804中的化合物)。
该低折射率层可以包括结合在其内作为除了上述添加剂以外的添加剂的填料(例如,初级平均粒径为1-150nm的低折射率无机化合物例如颗粒二氧化硅(硅土)和颗粒含氟材料(氟化镁,氟化钙,氟化钡),公开于JP-A-11-3820,第[0020]-[0038]段中的有机颗粒材料),硅烷偶联剂,润滑剂,表面活性剂,等。
在低折射率层被设置在最外层下面的情况下,该低折射率层可以通过气相方法(真空喷镀化方法,溅射方法,离子电镀法,等离子CVD法等)形成。涂布方法是希望的,这是因为其能够以低成本生产该低折射率层。
低折射率层的厚度优选为30nm-200nm,更优选50nm-150nm,最优选60nm-120nm。
(硬涂层)
硬涂层通常被提供于保护膜的表面上来给予其上具有防反射层的保护膜物理强度。特别是,优选将该硬涂层提供于透明支撑物与上述高折射率层之间。该硬涂层优选是通过光固性和/或热固性化合物的交联反应或聚合反应形成的。可固化化合物中的可固化官能团优选是光可聚合官能团。此外,含有可水解官能团的有机金属化合物或有机烷氧基甲硅烷基化合物是合乎需要的。
这些化合物的具体实例包括与高折射率层所例举的相同的化合物。构成硬涂层的组合物的具体实例包括描述于JP-A-2002-144913,JP-A-2000-9908,和WO00/46617小册子中的那些。
高折射率层还可以作为硬涂层。在这种情况下,可以以与高折射率层中所描述的相同的方式,将颗粒细细地分散于硬涂层中来形成高折射率层。
该硬涂层可以包括结合到其内的平均粒径为0.2μm-10μm的颗粒来作为提供防眩性能的防眩层。
可以根据目的适当地设计该硬涂层的厚度,该硬涂层的厚度一优选为0.2μm-10μm,更优选0.5μm-7μm。
通过根据JIS K5400确定的防反射层的强度优选不低于H,更优选不低于2H,最优选不低于3H。当根据JIS K5400进行锥度测试的时候,优选测试试样的磨损尽可能小。
(防反射层中的其它层)
此外,可以提供向前散射层,底漆层,抗静电层,底涂层,保护层等。
(抗静电层)
该抗静电层,如果设置了的话,优选给出根据体积电阻率所计算的10-8(Ωcm-3)或更小的电导率。吸湿材料、水溶性无机盐、特定种类的表面活性剂、阳离子聚合物、阴离子聚合物、胶态二氧化硅等的使用使其有可能提供10-8(Ωcm-3)的体积电阻率。然而,这些材料对于温度和湿度具有很大的依赖性因此在低湿度下不能提供足够的导电率。因此,作为导电层,在这里优选使用金属氧化物。有一些金属氧化合物有颜色。使用这样的带有颜色的金属氧化物作为导电层的材料不利地引起了整个膜被着色。形成无色金属氧化物的金属的实例包括Zn,Ti,Sn,Al,In,Si,Mg,Ba,Mo,W,和V。优选使用主要由这些金属构成的金属氧化物。这些金属氧化物的具体实例包括ZnO,TiO2,SnO2,Al2O3,In2O3,SiO2,MgO,BaO,MoO3,WO3,V2O5,和它们的组合物。在这些金属氧化物中,特别优选的是ZnO,TiO2和SnO2。关于不同种类原子的结合,有效地将Al,In等加入到ZnO2中。Sb,Nb,卤原子等被有效地加入到SnO2中。Nb,Ta等被有效地加入到TiO2中。此外,如在JP-B-59-6235中所公开的那样,可以使用附着在其它结晶金属颗粒或者纤维材料上的包括上述金属氧化物的材料(例如,氧化钛)。体积电阻率和表面电阻率是不同的物理值,因此不能简单地相互对比。然而,为了提供根据体积电阻率所计算的10-8(Ωcm-3)或更小的电导率,如果该导电层具有根据表面电阻率计算的10-10(Ω/□)或更少,并且优选10-8(Ω/□)或更少的电阻率则就足够了。当导电层作为最外层设置的时候,有必要测量导电层的表面电阻率。表面电阻率的测量可以在本文中所描述的形成层合膜的过程中的一个步骤中进行。
<液晶显示装置>
本发明的偏光板能够有利地使用于液晶显示装置中。本发明的偏光板能够使用于各种显示模式的液晶元件中。已经提出了各种显示模式例如TN(扭曲向列),IPS(面内转换),FLC(铁电液晶),AFLC(反铁电液晶),OCB(光学补偿弯曲),STN(上部扭曲向列),VA(垂直排列)和HAN(混合排列向列)。在这些显示模式中,优选的是VA模式。
在VA模式液晶元件中,当不施加电压的时候,棒状液晶分子垂直定向。
VA液晶元件包括(1)当没有施加电压的时候棒状液晶分子几乎垂直取向,但是当施加电压的时候几乎水平取向的狭义上的VA模式液晶元件(公开于JP-A-2-176625)。除了VA模式液晶元件(1)以外,在这里提供了(2)被多畴扩展视野角度的VA模式液晶元件(MVA模式)(公开于SID 97,Digest of Tech.Papers(preprint)28(1997),845),(3)在不施加电压的时候棒状液晶分子基本上垂直状态排列,但是在施加电压的时候以扭曲多畴模式定向的液晶元件(n-ASM模式,CPA模式)(公开于Preprints of Forum on Liquid Crystal SocietyNos.58-59,1998)和(4)SURVIVAL模式液晶元件(报道于LCDInternational 98)。
作为VA模式液晶显示装置,在这里可以使用包括液晶元件(VA模式)和位于该液晶元件各侧的两片偏光板。该液晶元件具有设置于两边电极基体之间的液晶。
图9和图10各自描述了本发明的液晶显示装置的构造的实例。
在图9中,保护膜72和73被设置在偏光器71的各个面上。保护膜72和73中的至少一种具有本发明的光学树脂膜。本发明的光学树脂膜优选被设置在偏光器71的液晶元件侧上。功能膜81被提供于保护膜72(观察者侧)上。用介于两者之间的粘合剂层74将偏光板70粘附到用于液晶元件的玻璃92上。液晶元件90包括介于用于液晶元件的玻璃片92和93之间的液晶层91。在光源侧用介于两者之间的粘合剂层74′将偏光板70′粘附到用于液晶的玻璃93上。偏光板70′包括设置在偏光器71′各个侧上的保护膜72′和73′。在本发明中,偏光板70和70′一侧或两侧上可以具有本发明的光学树脂膜。
图10更加详细地描述了本发明的液晶显示装置。在图10中,液晶显示装置具有包括液晶层107和上基体106和下基体108其中液晶层107介于它们两者之间的液晶元件。在它的液晶侧使上基体106和下基体108经过定向处理。设置起偏光膜101和201使液晶元件介于它们之间。使起偏光膜101和201上的传送轴102和202各自相互垂直并且以液晶元件中的液晶层107的定向方向45°角设置。设置于起偏光膜101和201以及液晶元件之间的分别是本发明的树脂膜103a和203a以及光学各向异性层105和109。
光学树脂膜103a和203a具有分别平行于其相邻起偏光膜101和201的传送轴102和202的方向的面内慢轴104a和204a。
在使用除了本发明的光学树脂膜以外的保护膜的情况下,可以使用任何普通的酰化纤维素。这样的酰化纤维素膜包括市售产品例如KC4UX2M(由Konica Minolta Opto Products Co.,Ltd生产;40μm),KC5UX(由Konica Minolta Opto Products Co.,Ltd生产;60μm),KC80UVSFD(由Konica Minolta Opto Products Co.,Ltd生产;80μm),TD80U(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产;80μm),和TF80U(由FujiPhoto Film Co.,Ltd.生产;80μm)。然而,本发明不限于这些产品。
[实施例]
在下面的实施例中将进一步描述本发明,但是本发明并不限于此。
实施例1
(酰化纤维素膜的制备)
将通过均匀地搅拌100质量份由棉绒浆制得的纤维素和基于纤维素的质量为100质量份冰乙酸获得的混合物加入到反应容器中的由245质量份乙酐,365质量份乙酸和15质量份硫酸构成的作为催化剂的冷却的混合物中,然后在这里使它们在47℃下乙酰化60分钟。在乙酰化反应结束的过程中,向反应混合物中加入45.5质量份用来水解和中和的乙酸镁水溶液(30质量%)以便使过量的乙酐和硫酸分别经过水解和中和。此后,向反应溶液中加入约12.8质量份乙酸镁水溶液(30质量%)用于熟化同时将其加热到60℃。此后,向该反应溶液中加入水。然后使该溶液在70℃下经过熟化反应40分钟。在熟化反应结束后,向该反应溶液中加入约20质量份乙酸镁水溶液(30质量%)来完全中和硫酸并且结束该反应。在该反应结束后,沉淀反应产物并且用过量的水对其清洗,然后使其干燥。
将下列成分倒入它们所在的混合槽中,然后一边搅拌一边加热以使他们溶解来制备三乙酰化纤维素(三乙酰化纤维素:TAC)溶液。同时,向100质量份酰化纤维素中加入0.05质量份消光剂(AEROSILR972,由NIPPON AEROSIL CO.,LTD.生产)作为颗粒材料,0.3质量份下面的紫外线吸收剂1和0.7质量份下面的紫外线吸收剂2来完成浓液的制备。
材料/溶剂配方 | |
乙酰纤维素(取代度:2.81;乙酰化度:60.2%)磷酸三苯酯(增塑剂)磷酸联苯基二苯酯(增塑剂)二氯甲烷(第1溶剂)甲醇(第2溶剂)下面所示的延迟增加试剂(λmax=230nm) | 100质量份6.5质量份5.2质量份500质量份80质量份1.0质量份 |
延迟增加试剂
紫外线吸收剂1
紫外线吸收剂2
(流延)
在浓液温度为30℃在宽度为1.6m的宽度将上述浓液流延在不锈钢带上。使这样流延的浓液在通过用25℃温水与它的背面接触来控制温度的不锈钢带上干燥1分钟,在背面与15℃的冷水接触的不锈钢带上保留15秒,然后将其从不锈钢带上剥离下来。
接下来,使用单轴拉幅机,用架子将这样剥离的坯料两端夹住(步骤A),在步骤B,以250%/min的拉伸速度横向改变两个夹子之间的距离。在该程序中,膜的环境温度为120℃并且牵引比为1.3。
接下来,在步骤C,在用夹子夹住的同时运送该膜。在步骤C,松弛该膜使得该膜为步骤B中的98%。接下来,在步骤D1干燥该膜其中将环境温度预先确定为100℃来获得酰化纤维素膜1。
在上述成膜过程中,将拉伸温度预先确定为(Tg+30℃),其中Tg是膜的玻璃化转变温度。
此外调整干燥条件使得在夹紧步骤和拉伸步骤的平均干燥速率与在松弛步骤的平均干燥速率之比为3.1。
然后,通过斜张力方法将这样获得的酰化纤维素膜以1m的宽度和100m的长度卷在芯子直径为200mm的玻璃树脂增强树脂芯上来制备膜卷。在该程序中,将温度为250℃的浮雕环压在膜的边缘上以使膜变后来防止膜与膜之间的粘合。
然后测量从这样获得的膜卷上松开的酰化纤维素膜的Re和Rth。结果列在表1中。所有这些膜具有80μm的厚度。
(膜No.2和3的制备)
除了拉伸温度和紫外线吸收剂改变以外,以与膜No.1相同的方式制备具有表1中所列出的光学性能的膜。
在该实施例中所获得的所有膜表现出0.1-0.9的浊度,0.1μm或更少的消光剂次级平均粒径和在80℃-90%RH下保留48个小时以后形成的0%-3%的质量变化。
[偏光板1-3的制备]
用30℃的温水使厚度为75μm并且聚合度为2,400的聚乙烯醇(PVA)膜溶胀40秒,将其浸渍到30℃的6质量%碘化钾水溶液中60秒以使其被染色,然后在浸入硼酸浓度为4质量%并且碘化钾浓度为3质量%的40℃水溶液中60秒的同时以5.0的因子对其进行纵向拉伸。此后使该聚乙烯醇膜在50℃下干燥4分钟来获得偏光器。
将已经制备的酰化纤维素膜No.1-3浸入到55℃的1.5mol/l氢氧化钠水溶液中,然后用水彻底地清洗来除去氢氧化钠。此后,将该酰化纤维素膜浸入温度为35℃的0.05mol/l硫酸稀释水溶液中1分钟,然后将其浸入到水中以使得稀硫酸水溶液被冲洗掉。最后,在120℃使该试样彻底干燥。
用聚乙烯醇基粘合剂将这样皂化的酰化纤维素膜1-3中的每一种与“TD80U”(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产)相互粘合,其中上述偏光器膜介于它们之间。然后将该层合物加热到70℃30分钟。此后,在膜的两边以3cm来横向修饰该膜从而制备有效宽度为1,000m并且长度为50m的被卷起的偏光板1-3。
[粘合剂层的涂敷]
(丙烯酸聚合物溶液的制备)
将75质量份丙烯酸正丁酯(n-BA),20质量份丙烯酸甲酯(MA),5质量份丙烯酸2-羟基酯(2-HEA),100质量份丙烯酸乙酯和0.2质量份偶氮二异丁腈(AIBN)倒入到其内的空气被氮气替换的反应容器中。然后一边在氮气氛围内搅拌该反应混合物一边将反应容器加热到60℃使得反应混合物反应4个小时。在4个小时之后,向该反应混合物中加入100质量份甲苯,5质量份α-甲基苯乙烯和2质量份AIBN。将该反应混合物加热到90℃反应4个小时。在反应之后,用乙酸乙酯稀释反应产物来获得固含量为20%的丙烯聚合物溶液。然后向100质量份固含量的聚合物溶液中加入1.0质量份异氰酸酯基交联剂(商品名:Colonate L,由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY CO.,LTD.生产)。然后充分搅拌该混合物来获得粘合剂组合物。
(制备具有粘合剂的偏光板1-3)
将上面制备的偏光板1-3涂敷上粘合剂。
将上述的含有丙烯聚合物溶液的粘合剂组合物涂敷在经释放处理的聚酯膜上来在其上形成厚度为25μm的粘合剂层。然后将这样形成的粘合剂层转移到偏光板上(元件侧的膜膜上),然后使其在23℃的温度和65%的湿度下熟化7天来制备来制备具有粘合剂的偏光板1-3。然后将分离膜粘附到粘合剂层上。将保护膜粘附到与元件相反的偏光板侧的保护膜上。
[偏光板的湿度调理]
将这样获得的具有粘合剂的偏光板切割成41cm×30cm的尺寸(按照偏光板的吸收轴与一侧平行排列的)。然后从偏光板上剥离该保护膜。在25℃和60%RH的大气中对该偏光板进行48个小时的湿度调理。
[安装到面板上]
(安装到VA面板上)
从VA模式液晶TV(LC-20C5,由SHARP CORPORATION生产)两侧上将偏光板和延迟板剥离下来。使用层合辊,将制备的并且在上述实施例中湿度调理过的偏光板1-3分别粘附到该液晶TV的背侧上。使用层合辊,将市售的没有视野角度补偿片的偏光板粘附到该液晶TV的前侧上。这样,就制备了液晶面板。
在该程序中,进行排列使得观看侧的偏光板的吸收轴平行于面板设置,背光侧的偏光板的吸收轴垂直于该面板设置,并且粘合剂表面设置在液晶元件侧。
然后使用粘附了偏光板的液晶面板来组装液晶TV。然后打开该液晶TV的背光。确定了方位角为0°,极角为60°处与前方的色差Δx。在该屏幕上测量10个点。然后平均这些测量值来给出Δx。结果阐述于下面的表1中。
色差:在方位角为0°的ΔCu′v′(u′v′:CIELAB空间的色度坐标):u′v′(60°极角)-u′v′(0°极角)和在方位角为180°的ΔCu′v′:u′v′(60°极角)-u′v′(0°极角)的总和
表1
薄膜No. | Re(450) | Re(550) | Re(650) | Rth(450) | Rth(550) | Rth(650) | (A) | (B) | (C) | (D) | Re变化系数 | Rth变化系数 | 色差 | 拉伸温度 | 加入的紫外线吸收剂 | 备注 |
1 | 40 | 50 | 60 | 250 | 250 | 250 | 0.8 | 1.2 | 0.80 | 1.20 | 3.9 | 4.1 | 94 | Tg+30℃ | Yes | 发明 |
2 | 40 | 50 | 60 | 225 | 250 | 275 | 0.8 | 1.2 | 0.89 | 1.09 | 4.5 | 4.1 | 100 | Tg+30℃ | No | 发明 |
3 | 50 | 50 | 50 | 250 | 250 | 250 | 1 | 1 | 1.00 | 1.00 | 4.5 | 4.3 | 132 | Tg+5℃ | Yes | 对比 |
色差是由相对于膜No.2的显示性能作为100表示的。该数字越小,则色差越小。
在表1中可以看出,包括具有本发明的光学性能的膜的液晶显示装置有利地显示出很小的色差。
实施例2
除了改变干燥条件和如图2所示的那样改变面内Re和Rth的分布以外,以与实施例1相同的方式制备膜。然后以与实施例1中相同的方式,评价这样制备的膜的色差。结果阐述于表2中。
表2
薄膜No. | Re(450) | Re(550) | Re(650) | Rth(450) | Rth(550) | Rth(650) | (A) | (B) | (C) | (D) | A/B* | Re变化系数 | Rth变化系数 | 色差 | 备注 |
21 | 40 | 50 | 60 | 250 | 250 | 250 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 3.5 | 4.1 | 8 | 78 | 发明 |
22 | 40 | 50 | 60 | 250 | 250 | 250 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 2.2 | 4.3 | 8.6 | 81 | 发明 |
23 | 40 | 50 | 60 | 250 | 250 | 250 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 1.5 | 6.8 | 13.5 | 100 | 对比 |
24 | 40 | 50 | 60 | 250 | 250 | 250 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1,2 | 4.5 | 7.3 | 12.1 | 105 | 对比 |
*A/B:A表示在夹紧步骤和拉伸步骤时的平均干燥速率。B表示松弛时的平均干燥速率。色差是相对于膜No.23的显示性能作为100表示的。
在上面的表2中可以看出,将Re和Rth的分布预先确定在本发明所限定的范围内,有可能获得具有很小色差的显示装置。
实施例3
将1.0N的氢氧化钾溶液(溶剂:水/异丙醇/丙二醇=69.2质量份/15质量份/15.8质量份)在带子侧以10cc/m2的速度涂覆于在实施例1中制备的膜上。将涂布膜在约40℃下保持30秒。从该涂布膜上擦除碱性溶液。用纯净水洗涤该涂布膜。然后用空气刮浆刀的空气出走涂布膜上的水滴。此后,将该涂布膜在100℃下干燥15秒。然后测量这样加工的膜与纯净水的接触角。结果是42°。
(配向膜的制备)
使用#16线棒涂布器,以28ml/m2的速度将具有下列配方的配向膜涂料溶液涂敷在膜No.1-3中的每一个上。然后用60℃的热空气干燥每一个涂布膜60秒然后用90℃的热空气对其干燥150秒来制备配向膜。
配向膜涂料溶液的配方 | |
下面所示的改性聚乙烯醇水甲醇戊二醛(交联剂)甲醇(第2溶剂)柠檬酸酯(AS3,由Sankyo Chemical IndustryCo.,Ltd.生产) | 10质量份371质量份119质量份500质量份0.5质量份0.35质量份 |
改性聚乙烯醇
这样干燥的配向膜具有1.1μm的厚度。然后通过原子力显微镜(AFM:Atomic Force Microscope,SPI3800N,由Seiko Instruments Inc.生产)测量这样形成的配向膜的表面粗糙度。结果是1.147nm。
(光学各向异性层的形成)
使用与膜的运送方向相同的方向以391rpm旋转的#2.8线棒,将含有盘状液晶具有下列配方的涂料溶液连续涂覆在配向膜侧的以20m/min的速度运送的膜上。
盘状液晶层涂料溶液的配方 | |
下面所示的盘状液晶化合物下面所示的化合物(用于使盘状表面以5度或更少配向的添加剂)环氧乙烷该行的三羟甲基丙烷丙烯酸酯(V#360,由OSAKA ORGANIC CHEMICALINDUSTRY LTD.生产)增敏剂(Kayacure DETX,由NIPPON KAYAKUCO.,LTD.生产)光聚合引发剂(Irgacure 907,由Ciba Geigy Inc.生产)甲基乙基酮 | 33.2质量%0.1质量%3.2质量%0.4质量%1.1质量%62.0质量% |
盘状液晶化合物
在从室温连续加热到100℃的步骤中,干燥该膜以除去溶剂。此后在130℃的干燥区中以盘状液晶化合物层表面上的风速为2.5m/sec的方式加热该膜90秒来使盘状液晶化合物配向。接下来用紫外线发射器(紫外灯:输出:120W/cm)发射的紫外线辐射该膜4秒同时使膜的表面温度为约130℃来使交联进行,从而使盘状液晶化合物配向固定。在此之后,将该膜冷却到室温,并且将其卷成柱形来形成卷。这样,就制备了成卷的光学补偿膜。
盘状液晶化合物的盘状表面与透明聚合膜表面的角度为0度。
然后分别测量由膜No.1,2和3制备的膜No.33,35和31的光学性能。结果显示于表3中。
将该偏光板放置在正交尼科尔棱镜中,观察这样获得的光学补偿膜的均匀性。结果是,当从前面以及偏离表面法线60°的方向观测这些光学补偿膜的时候没有发现不均匀。
以与实施例1相同的方式,将这些膜中的每一个安装在液晶显示装置中来评价色差。结果显示在下面的表3中。
本发明的效果能够在具有光学各向异性层的膜上显著地发挥出来。
表3
薄膜No. | Re(450) | Re(550) | Re(650) | Rth(450) | Rth(550) | Rth(650) | (A) | (B) | (C) | (D) | Re变化系数 | Rth变化系数 | 色差 | 备注 |
31 | 50 | 50 | 50 | 360 | 360 | 360 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 4.3 | 4.1 | 147 | 对比 |
33 | 40 | 50 | 60 | 360 | 360 | 360 | 0.80 | 1.20 | 0.80 | 1.20 | 3.8 | 3.9 | 100 | 发明 |
35 | 40 | 50 | 60 | 335 | 360 | 385 | 0.80 | 1.20 | 0.86 | 1.12 | 4.4 | 4 | 106 | 发明 |
色差是相对于膜No.33的显示性能作为100表示的。该数字越小,则色差越小。
实施例4
[具有防反射性能的保护膜的制备(膜25)]
(光散射层涂料溶液的制备)
用38.5g甲苯稀释50g三丙烯酸季戊四醇与四丙烯酸酯与季戊四醇的混合物(PETA,由NIPPON KAYAKU CO.,LTD.生产)。此外,向该溶液中加热2g聚合引发剂(Irgacure 184,由Ciba Specialty ChemicalsCo.,Ltd.生产)。然后搅拌该混合物。涂布这样获得的溶液,然后进行紫外线固化来获得折射率为1.51的涂层。
然后,向该溶液中加入1.7g由平均粒径为3.5μm的颗粒交联聚苯乙烯(折射率:1.60;SX-350,由Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.生产)经过polytron分散机以10,000rpm分散20分钟所形成的30%甲苯悬浮液,和13.3g由平均粒径为3.5μm的颗粒交联丙烯苯乙烯(折射率:1.55,由Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.生产)的30%甲苯悬浮液。最后,向该混合物中加入0.75g氟基表面改性剂(FP-1)和10g硅烷偶联剂(KBM-5103,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产)来获得完成的溶液。
然后通过孔径为30μm的聚丙烯过滤器过滤上述混合物来制备光散射层涂料溶液。
(低折射率层涂料溶液的制备)
首先,以下面的方式制备溶胶。详细而言,将120份甲基乙基酮,100份丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KBM-5103,由Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd生产)和3份乙基乙酰乙酸二异丙氧基铝倒入安装了搅拌器和回流冷凝管的反应容器中来制备混合物。然后向该混合物中加入30份去离子水。使该混合物在60℃下反应4个小时,然后使其冷却到室温来获得溶胶a。该溶胶的质均分子量为1,600。分子量为1,000-20,000的成分在低聚物成分中的比例为100%。该溶胶的气相色谱显示没有留下原料丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
通过搅拌,使13g折射率为1.42的热可交联含氟聚合物(JN-7228,固含量:6%,由JSR Co.,Ltd.生产),1.3g氧化硅溶胶(具有不同于MEK-ST的粒径的二氧化硅;平均粒径:45nm;固含量:30%,由NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.生产),0.6g这样制备的溶胶,5g甲基乙基酮和0.6g环己酮混合。然后通过孔径为1μm的聚丙烯过滤器过滤该溶液来制备低折射率层涂料溶液。
(具有防反射层的透明保护膜的制备)
使用具有180线/英寸的直径为50mm并且深度为40μm的微凹版印刷辊和刮刀,将上述用于功能层(光散射层)的涂料溶液涂敷在从凹版印刷旋转速度为30rpm并且运送速度为30m/min的辊上松开的厚度为80μm的三乙酰纤维素膜上。将该涂布膜在60℃下干燥150秒,在空气被氮气清洗的气氛中,用从输出率为160W/cm的空气冷却金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS CO.,LTD.生产)以400mW/cm2的光照度和250mJ/em2剂量放出的紫外线对其进行辐射,使得涂层被固化形成厚度为6μm的功能膜。然后将该膜卷起来。
使用具有180线/英寸的直径为50mm并且深度为40μm的微凹版印刷辊和刮刀,将这样制备的用于低折射率层的涂料溶液涂敷在从凹版印刷旋转速度为30rpm并且运送速度为15m/min的辊上松开的具有该功能层(散光层)的三乙酰纤维素膜上。将该涂布膜在120℃下干燥150秒,然后在140℃下干燥8分钟。在空气被氮气清洗的气氛中,用从输出率为240W/cm的空气冷却金属卤化物灯(由EYE GRAPHICSCO.,LTD.生产)以400mW/cm2的光照度和900mJ/cm2剂量放出的紫外线对该膜进行辐射,来形成厚度为100nm的低折射率层。然后将该膜卷起来来制备具有防反射性能的保护膜(膜25)。
[具有防反射性能的保护膜26]
(硬涂层涂料溶液的制备)
向750.0质量份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA,由NIPPONKAYAKU CO.,LTD.生产)中加入270.0质量份质均分子量为3,000-7,000的聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯),730.0g甲基乙基酮,500.0g环己酮和50.0g光聚合引发剂(Irgacure 184,由Ciba Geigy Japan Inc.生产)。搅拌该混合物。然后用孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤该混合物来制备硬涂层涂料溶液。
(颗粒状二氧化钛悬浮液的制备)
作为颗粒状二氧化钛,在这里使用的是被氢氧化铝和氢氧化锆表面处理的含有钴的颗粒二氧化钛(MPT-129,由ISHIHARA SANGYOKAISHA,LTD.生产)。
然后向27.1g颗粒二氧化钛中加入38.6g下面的分散剂和704.3g环己酮。然后使用dinomill分散该混合物来制备质均粒径为70nm的二氧化钛颗粒的悬浮液。
(中折射率层涂料溶液的制备)
向88.9g上述的二氧化钛颗粒悬浮液中,加入58.4g五丙烯酸二季戊四醇酯和六丙烯酸二季戊四醇酯的混合物(DPHA),3.1g光聚合引发剂(Irgacure 907),1.1g光敏剂(Kayacure DETX,由NIPPONKAYAKU CO.,LTD.生产),482.4g甲基乙基酮和1,869.8g环己酮。然后搅拌该混合物。充分搅拌该混合物,然后用孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤该混合物来制备中折射率层涂料溶液。
(高折射率层涂料溶液的制备)
向586.8g上述的二氧化钛颗粒悬浮液中,加入47.9g五丙烯酸二季戊四醇酯和六丙烯酸二季戊四醇酯的混合物(DPHA),4.0g光聚合引发剂(Irgacure 907),1.3g光敏剂(Kayacure DETX,由NIPPONKAYAKU CO.,LTD.生产),455.8g甲基乙基酮和1,427.8g环己酮。然后搅拌该混合物。充分搅拌该混合物,然后用孔径为0.4μm的聚丙烯过滤器过滤该混合物来制备高折射率层涂料溶液。
(低折射率层涂料溶液的制备)
将具有下列结构的共聚物(P-1)溶解于甲基异丁基酮中,使其浓度达到7质量%。然后分别以基于固含量3质量%和5质量%的量,向该溶液中加入甲基丙烯酸酯封端的硅树脂X-22-164C(由Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.生产)和光自由基生成体Irgacure 907(商品名),来制备低折射率层。
共聚物(P-1)
(比例50∶50是以mol计的)
(具有防反射层的透明保护膜的制备)
使用微凹版印刷涂布器,将硬涂层涂料溶液涂敷在厚度为80μm的三乙酰纤维素膜上(Fujitack TD80U,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产)。将该涂布膜在100℃下干燥,然后在空气被氮气清洗达到1.0vol%的氧气含量的气氛中,用从输出率为160W/cm的空气冷却金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS CO.,LTD.生产)以400mW/cm2的光照度和300mJ/cm2剂量放出的紫外线对其进行辐射,使得涂层被固化形成厚度为8μm的硬涂层。
使用具有三个涂布站的凹版印刷涂布器连续将中折射率层涂料溶液,高折射率层涂料溶液和低折射率层涂料溶液涂布在该硬涂层上。
中折射率层的干燥条件是100℃和2分钟。关于紫外线固化条件,用氮气清洗该气氛中的空气使得氧气浓度达到1.0vol%。在该大气中,紫外线是由输出率为180W/cm的空气冷却金属卤化物灯(由EYEGRAPHICS CO.,LTD.生产)以400mW/cm2的光照度和300mJ/cm2剂量放出的。这样固化的中折射率层具有1.630的折射率和67nm的厚度。
高折射率层和低折射率层的干燥条件是90℃和1分钟接下来是100℃和1分钟。关于紫外线固化条件,用氮气清洗该气氛中的空气使得氧气浓度达到1.0vol%。在该大气中,紫外线是由输出率为240W/cm的空气冷却金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS CO.,LTD.生产)以600mW/cm2的光照度和600mJ/cm2剂量放出的。
这样固化的高折射率层具有1.905的折射率和107nm的厚度并且这样固化的低折射率层具有1.440的折射率和85nm的厚度。这样,就制备了具有防反射层的透明保护膜(膜26)。
除了用上述膜25和26代替TD80U以外,进行实施例1的偏光板制备方法。然后以与实施例1相同的方式评价这些试样中每一个的色差。
即使在具有硬涂层和防反射层的保护膜上,也能显著地发挥本发明的效果。
实施例5
(酰化纤维素膜的形成)
(1)酰化纤维素
向作为原料的纤维素中加入作为催化剂的硫酸。然后向该混合物中加入羧酸酐作为酰基取代基的原材料来引起乙酰化反应。此后,对该反应产物进行中和,皂化和熟化来制备酰化纤维素。在该程序中,适当地调整催化剂的量,羧酸酐的种类和量,中和试剂的加入量,水的加入量,反应温度和熟化温度来制备具有不同种类的酰基,取代度,毛体积比重和聚合度的酰化纤维素。
在这样制备的酰化纤维素中,取代度为2.79并且DS6/(DS2+DS3+DS6)为0.332的那些被用来制备具有下列配方的浓液。
(2)浓液的制备
<1-1>酰化纤维素溶液
将下列成分倒入混合槽中,然后在那里对它们进行搅拌10分钟来制备被加热到90℃的溶液,然后用平均孔径为34μm的过滤纸和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器来对它们进行过滤。
酰化纤维素溶液 | |
酰化纤维素磷酸三苯酯联苯基磷酸二苯酯二氯甲烷甲醇 | 100.0质量份8.0质量份4.0质量份403.0质量份65.0质量份 |
<1-2>消光剂悬浮液
接下来,将这样制备的含有酰化纤维素溶液的下列组合物倒入分散器中来制备消光剂悬浮液。
消光剂悬浮液 | |
平均粒径为16nm的颗粒二氧化硅(“AerosilR972”,由Nippon Aerosil Co.,Ltd.生产)二氯甲烷甲醇酰化纤维素溶液 | 2.0质量份72.4质量份10.8质量份10.3质量份 |
<1-3>延迟展开剂(retardation developer)溶液
接下来,将在上面制备的含有酰化纤维素溶液的下列组合物倒入混合槽中,然后在这里一边搅拌一边加热来制备作为延迟展开剂溶液A的溶液。
延迟展开剂溶液 | |
延迟展开剂A二氯甲烷甲醇酰化纤维素溶液 | 15.0质量份58.3质量份8.7质量份12.8质量份 |
将100质量份的上述酰化纤维素溶液,1.35质量份消光剂悬浮液,和使得延迟展开剂A在该酰化纤维素膜中的量为4.5质量份的量的延迟展开剂溶液混合,来制备成膜浓液。
延迟展开剂A
(流延)
使用玻璃片流延装置来流延上述浓液。用温度为70℃的热空气干燥这样流延的浓液6分钟,然后将其从玻璃片上剥离。然后将这样形成的膜固定到机架上。用温度为100℃的热空气干燥该膜10分钟,然后用温度为140℃的热空气干燥20分钟来制备厚度为100μm的酰化纤维素膜。
然后在表5中所列的条件下在它的四边被双轴拉伸装置(由ToyoSeiki Seisaku-Sho,Ltd.生产)夹住的同时,使这样获得的膜经过拉伸和收缩。拉伸和收缩是在一般条件下进行的。详细而言,在这些步骤之前在各个实施例中指定的供给空气温度下预热该膜2分钟。此后,在相同的供给空气温度下在TD方向拉伸该膜并且在MD方向松弛该膜。在这些步骤结束后,在该膜被夹子夹住的同时,用流动空气来对其冷却5分钟。表中的MD表明在玻璃片上流延的过程中的流延方向。TD表示垂直于MD的横向方向。将这样获得的膜分别用作膜51-55。
<波长在450nm,550nm和650nm处膜的Re和Rth>
通过前面所描述的方法使用KOBRA 21ADH(由Ouji ScientificInstruments Co.,Ltd.生产),在450nm,550nm和650nm的波长处测量这些膜中每一个膜的Re和Rth。
结果列在表4中。可以从下面的表4中看出,通过包括拉伸步骤和收缩步骤的制备方法能够实现本发明Re变化系数为5%或更少并且Rth变化系数为10%或更少的酰化纤维素膜。另外很明显,为本发明的要求的关系式(A)-(D)被满足了。
表4
薄膜No. | %牵引比 | %收缩因子 | S/S温度*1 | 乙酰取代度 | 丙酰取代度 | 丁酰取代度 | Re(450) | Re(550) | Re(650) | Rth(450) | Rth(550) | Rth(650) |
51 | 33 | 10 | 175 | 2.83 | 0 | 0 | 29 | 45 | 61 | 177 | 165 | 158 |
52 | 33 | - | 175 | 2.83 | 0 | 0 | 40 | 44 | 50 | 168 | 160 | 157 |
53 | - | 10 | 175 | 2.83 | 0 | 0 | 38 | 40 | 42 | 164 | 159 | 153 |
54 | 33 | 10 | 165 | 1.9 | 0.8 | 0 | 34 | 50 | 64 | 180 | 170 | 160 |
55 | 33 | 10 | 145 | 2 | 0 | 0.7 | 36 | 51 | 67 | 183 | 172 | 162 |
*1:收缩/收缩温度
*2:Re变化系数
*3:Rth变化系数
(续)
薄膜No. | (A) | (B) | (C) | (D) | Rev.c.*2 | Rthv.c.*3 | 备注 |
51 | 0.64 | 1.36 | 0.60 | 1.42 | 3.8 | 7.6 | 发明 |
52 | 0.91 | 1.14 | 0.87 | 1.16 | 6.3 | 14.5 | 对比 |
53 | 0.95 | 1.05 | 0.92 | 1.09 | 7.8 | 13.5 | 对比 |
54 | 0.68 | 1.28 | 0.64 | 1.36 | 3.5 | 5.5 | 发明 |
55 | 0.71 | 1.31 | 0.66 | 1.39 | 3.6 | 5.7 | 发明 |
实施例6
以10cc/m2的速度将1.0N的氢氧化钾溶液(溶剂:水/异丙醇/丙二醇=69.2质量份/15质量份/15.8质量份)涂敷到在实施例5中制备的酰化纤维素膜51-55上,然后将其在约40℃下保持30秒。此后,从该涂布膜上擦除碱性溶液。用纯净水洗涤该涂布膜。然后用空气刮浆刀的空气吹走涂布膜上的水滴。此后,将该涂布膜在100℃下干燥18秒。
然后测量该膜被碱处理过的表面与纯净水的接触角。结果是40°。
(配向膜的制备)
使用#16线棒涂布器,以28ml/m2的速度将具有下列配方的配向膜涂料溶液涂敷在该膜被碱处理的表面上。然后用60℃的热空气干燥该涂布膜60秒,然后用90℃的热空气对其干燥150秒来形成配向膜。
配向膜涂料溶液的配方 | |
下面所示的改性聚乙烯醇水甲醇戊二醛(交联剂)柠檬酸酯(AS3,由Sankyo Chemical IndustryCo.,Ltd.生产) | 10质量份371质量份119质量份0.5质量份0.35质量份 |
改性聚乙烯醇
(摩擦)
在用以650rpm旋转的磨擦辊(直径:300mm)以20m/min的速度运送的同时,对其上形成了配向膜的透明支撑物的配向膜表面进行摩擦。对摩擦辊进行排列使得摩擦是以偏离纵轴方向45°角进行的。摩擦辊与透明支撑物的接触长度为18mm。
(光学各向异性层的形成)
使35.03kg下面的盘状液晶化合物,4.35kg环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷丙烯酸酯(V#360,由OSAKA ORGANIC CHEMICALINDUSTRY LTD.生产),0.35kg乙酸丁酸纤维素(CAB531-1,由Eastman Chemical Co.,Ltd.),1.31kg光聚合引发剂(Irgacure 907,由Ciba Geigy Inc.生产)和0.47kg增敏剂(Kayacure DETX,由NIPPONKAYAKU CO.,LTD.生产)溶解于102kg甲基乙基酮中。向这样制备的溶液中加入0.1kg含氟脂族基团共聚物(Megafac F780,由DAINIPPONINK AND CHEMICALS,INCORPORATED)来制备涂料溶液。使用与膜的运送方向相同的方向以391rpm旋转的#3.2线棒,将这样制备的涂料溶液连续涂覆在以20m/min的速度运送的膜配向膜膜表面上。
盘状液晶化合物
将该膜从室温连续加热到100℃以便将溶剂完全除去。此后,在130℃的干燥区中干燥该膜90秒,使得盘状液晶化合物层表面上的风速达到2.5m/sec来使该盘状液晶化合物配向。接下来,将该膜运送到80℃的干燥区中然后在那里用紫外线辐射器(紫外灯:输出:160W/cm;发射波长:1.6m)发射的光照度为600Mwd紫外线照射该膜使该膜的表面温度保持在约100℃,以便进行交联反应来使盘状液晶化合物配向固定。在此之后,将该膜冷却到室温并且在那里将其圆柱形地卷起来形成卷。这样,就制备了成卷的光学补偿膜。
然后在127℃的膜表面温度下测量该光学各向异性层的粘度。结果是695cp。对于光学各向异性层的粘度的测量,通过加热的E型粘度仪测量与光学各向异性层具有相同配方的液晶层(不包括溶剂)。
将这样制备的成卷的光学补偿膜部分地切开来制备用于测量光学性能的试样。在546nm的波长处测量的光学各向异性层的延迟值为35nm。在光学各向异性层中盘状液晶化合物的盘状表面与支撑物的表面的角度(倾斜角)显示了该层深度方向上的连续变化并且平均为28°。此外,从该试样上仅仅将该光学各向异性层剥离下来。然后测量这样剥离的光学各向异性层的分子对称轴的平均方向。结果是,分子对称轴的平均方向相对于该光学补偿膜的纵向是45°。
(在OCB面板上的安装评价)
以与实施例1相同的方式将这些酰化纤维素膜试样加工成偏光板。
<液晶显示装置上的安装评价>
(弯曲排列的液晶元件的制备)
将聚酰亚胺作为配向膜提供于具有ITO电极的玻璃基体上。对该配向膜进行摩擦。将两片这样获得的玻璃基体以使这两片的摩擦方向相互平行的排列相互层合。将元件间隙预先确定为4.7μm。然后向该元件间隙中注入Δn为0.1396的液晶化合物“ZLI1132”(由Melc Co.,Ltd.生产)来制备弯曲排列的液晶元件。
将两片在上面制备的偏光板相互层合,其中将上述弯曲排列元件介于它们之间。进行排列使得这样形成的膜与元件基体相反,并且使液晶元件的摩擦方向与相对于该液晶元件的其它光学各向异性层的摩擦方向不是相互平行的。
对该液晶元件施加55Hz的矩形电压。该液晶元件具有通过对白显示2V和对黑显示5V所达到的常规的白模式。通过施加使前透射最小的电压,例如,黑电压,确定了在前面观察到的显出的颜色,以及在0°-90°的方位角和60°的极角方向上以视野角度观察到的显出的色差Δx。结果列在下面的表5中。这些结果是根据下面的等级表示的。在黑显示过程中的色差(Δx:在0°-90°的方位角的最大值)
E:少于0.02
G:0.02-0.04
F:0.04-0.06
P:0.06或更多
表5
偏光板No. | 所使用的薄膜No. | Δx | %D.R.*1 | %S.F.*2 | S/S温度*3 | 乙烯取代度*4 | 丙酰取代度*5 | 丁酰取代度*6 | Re(450) | Re(550) | Re(650) | Rth(450) | Rth(550) | Rth(650) |
61 | 51 | E | 33 | 10 | 175 | 2.83 | 0 | 0 | 29 | 45 | 61 | 177 | 165 | 158 |
62 | 52 | P | 33 | - | 175 | 2.83 | 0 | 0 | 40 | 44 | 50 | 168 | 160 | 157 |
63 | 53 | F | - | 10 | 175 | 2.83 | 0 | 0 | 38 | 40 | 42 | 164 | 159 | 153 |
64 | 54 | E | 33 | 10 | 165 | 1.9 | 0.8 | 0 | 34 | 50 | 64 | 180 | 170 | 160 |
65 | 55 | E | 33 | 10 | 145 | 2 | 0 | 0.7 | 36 | 51 | 67 | 183 | 172 | 162 |
(续)
偏光板No. | (A) | (B) | (C) | (D) | Re vc*7 | Rth vc*8 | Re.*9 |
61 | 0.64 | 1.36 | 0.60 | 1.42 | 3.8 | 7.6 | 发明 |
62 | 0.91 | 1.14 | 0.87 | 1.16 | 6.3 | 14.5 | 对比 |
63 | 0.95 | 1.05 | 0.92 | 1.09 | 7.8 | 13.5 | 对比 |
64 | 0.68 | 1.28 | 0.64 | 1.36 | 3.5 | 5.5 | 发明 |
65 | 0.71 | 1.31 | 0.66 | 1.39 | 3.6 | 5.7 | 发明 |
*1:%牵引比
*2:收缩因子
*3:拉伸/收缩温度
*4:乙酰取代度
*5:丙酰取代度
*6:丁酰取代度
*7:Re变化系数
*8:Rth变化系数
*9:备注
注意:Re和Rth值是在支撑物上测量的。
在图5中可以看出,本发明的膜的使用,使得有可能获得具有小色差变化的高保真度液晶显示装置。
本发明是基于发明人的深入研究所获得的知识做出的。在本发明中,适当地选择材料和生产方法来相互独立地控制光学树脂膜的面内延迟和厚度方向延迟的波长色散。这样能够确定光学树脂膜的最佳光学值,允许液晶元件,尤其是VA模式在整个波长范围内在黑状态下的视野角度补偿。结果是,本发明的液晶显示装置在黑显示过程中在倾斜方向受到漏光的影响,从而显示了显著提高的视野角度对比度。此外,本发明的液晶显示装置能够在可见光波长范围内基本上抑制黑显示过程中倾斜方向上的漏光,从而表现出在黑显示过程中依赖于视野角度的色差的极大降低,这是迄今为止所要解决的一个问题。相应地,本发明能够提供在宽范围上表现出高对比度并且能够抑制色差的光学树脂膜,以及包括该光学树脂膜的偏光板和液晶显示装置。
在此,将在本申请中要求了国外优先权的每一个外国专利申请的全部公开内容并入作为参考,就如同将其在此全文阐述一样。
Claims (8)
1、一种光学树脂膜,其具有满足延迟要求(A)-(D)的
Re(λ) 和Rth(λ),并且具有5%或更少的面内宽度方向延迟(Re)变化系数和10%或更少的厚度方向延迟(Rth)变化系数:
(A)0.1<Re(450)/Re(550)<0.95
(B)1.03<Re(650)/Re(550)<1.93
(C)0.4<(Re/Rth(450))/(Re/Rth(550)))<0.95
(D)1.05<(Re/Rth(650))/(Re/Rth(550))<1.9
其中,Re(λ)表示对于波长为λnm的光,该光学树脂膜的面内延迟值;
Rth(λ)表示对于波长为λnm的光,该光学树脂膜厚度方向的延迟值;并且
Re/Rth(λ)表示对于波长为λnm的光,该光学树脂膜的面内延迟值与厚度方向延迟值的比率(单位:nm)。
2、根据权利要求1所述的光学树脂膜,其包括酰化纤维素膜。
3、根据权利要求1所述的光学树脂膜,其包括选自于由增塑剂、紫外线吸收剂、剥离促进剂、染料和消光剂组成的组中的至少一种。
4、根据权利要求1所述的光学树脂膜,其包括至少一种包括棒状化合物或盘状化合物的延迟展开剂。
5、一种偏光板,其包括:
具有聚乙烯醇的偏光器;和
提供于该偏光器两侧上的
至少两个保护膜,
其中该至少两个保护膜中至少一个是根据权利要求1所述的光学树脂膜。
6、根据权利要求5所述的偏光板,其进一步包括提供于所述至少两个保护膜中一个膜表面上的选自于由硬涂层、防眩层和防反射层构成的组中的至少一个层。
7、根据权利要求5所述的偏光板,其进一步包括提供于所述至少两个保护膜中至少一个膜上的光学各向异性层。
8、一种包括根据权利要求5所述的偏光板的液晶显示装置。
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