CN1946778B - 酰化纤维素薄膜、偏振片和液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供酰化纤维素薄膜、使用该薄膜的偏振片以及视角特性变化较小的液晶显示器,其中所述酰化纤维素薄膜在薄膜平面内和与薄膜平面垂直的方向上都表现出优异的延迟值并且由于环境湿度所造成的延迟值变化较小。该酰化纤维素薄膜满足式(I)、(II)、(V)和(VI),其中Re(630)和Rth(630)在说明书中定义:(I)2.00≤DS2+DS3+DS6≤3.00;(II)DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315;(V)46≤Re(630)≤200;(VI)70≤Rth(630)≤350。
Description
技术领域
本发明涉及酰化纤维素薄膜以及使用该薄膜的偏振片和液晶显示器。
背景技术
液晶显示器由于具有许多优点而广泛用于个人电脑、移动装置的监视器和电视机,这些优点例如是它们能够在低电压和低消耗电功率下驱动以及它们允许减小厚度。至于这种液晶显示器的模式,已经提出了液晶在液晶元件内的排列状态各不相同的许多模式。迄今为止,其中从液晶元件的下基片到其上基片液晶分子以大约90度扭转状态排列的TN模式已经成为主模式。
一般,液晶显示器由液晶元件、光学补偿片材和偏振器构成。光学补偿片材用于防止图像着色或用于扩大视角,作为光学补偿片材,使用拉伸双折射薄膜或包括其上涂有液晶的透明薄膜的薄膜。例如,日本专利No.2,587,398公开了扩大视角的技术,将通过在三乙酰基纤维素薄膜上涂布盘状液晶并将该液晶取向和固定所获得的光学补偿片材应用于TN模式液晶元件来扩大视角。然而,对用于预期从各个角度观看的大型电视机的液晶显示器来说,视角依赖性的要求非常严格,使得即使上述技术仍然不能满足该要求。因此,已经研究了与TN模式不同的模式例如IPS(面内转换)模式、OCB(光学补偿弯曲)模式或VA(垂直排列)模式的液晶显示器。尤其,VA模式的液晶显示器显示高对比度,能够以相对高的收率生产,因此作为用于电视的液晶显示器吸引了人们的注意力。
与其它聚合物薄膜相比,酰化纤维素膜的特征在于它具有高光学各向同性(低延迟值)。因此,乙酸纤维素膜通常用于要求高光学各向同性的应用,例如用于偏振片的保护膜。
另一方面,用于液晶显示器的光学补偿片材(延迟膜)要求高光学各向异性(高延迟值)。尤其,用于VA的光学补偿片材要求30-300nm的平面内延迟(Re)和70-400nm的厚度方向上的延迟(Rth)。因此,具有高延迟值的合成薄膜,例如聚碳酸酯薄膜或聚砜薄膜通常用作光学补偿片材。
如上所述,在光学材料技术领域中,普遍接受的原则是,在聚合物薄膜需要光学各向异性(高延迟值)的情况下使用合成聚合物薄膜,而在需要光学各向同性的情况下使用乙酸纤维素薄膜。
EP 0 911 656A2推翻了常规的普遍接受的原则,公开了用于需要高光学各向异性的应用的具有足够高的延迟值的乙酸纤维素薄膜。在该文献中,为了使用三乙酸纤维素薄膜实现高延迟值,将具有至少2个芳环的芳族化合物,尤其具有1,3,5-三嗪环的化合物,加入到该薄膜中,并且将所形成的薄膜拉伸。
一般,三乙酸纤维素是难以拉伸的高分子材料,已知难以赋予该材料高双折射。在该文献中,通过在拉伸的同时使该添加剂取向能够获得大的双折射,因此实现了高延迟值。因为该薄膜还能够用作偏振片的保护膜,所以这提供了可以制备廉价的薄液晶显示器的优点。
JP-A-2002-71957公开了一种光学薄膜,其包含含有2-4个碳原子的酰基作为取代基并且同时满足式2.0≤A+B≤3.0和A<2.4的纤维素酯,其中A表示乙酰基的取代度和B表示丙酰基或丁酰基的取代度,并且该光学薄膜满足式0.0005≤Nx-Ny≤0.0050,其中Nx表示在590nm波长下的慢轴的折射率,Ny表示快轴的折射率。JP-A-2002-270442公开了在VA模式液晶显示器中使用的偏振片,其具有偏振器和光学双轴的混合脂肪酸纤维素酯薄膜,其中该光学双轴 的混合脂肪酸纤维素酯薄膜夹在液晶元件和偏振器之间。
在上述文献中描述的技术是有利的,因为它们能够提供又廉价又薄的液晶显示器。然而,近年来,需要高得多的延迟值,因此,必需增加延迟产生剂的量或提高拉伸比。然而,由于添加剂的渗出或在拉伸时断裂,难以实现所需的延迟值。还有,液晶显示器在许多情况下在各种条件下开始使用,通过上述技术获得的纤维素酯薄膜涉及它的光学补偿功能在这些条件下变化的问题。尤其,纤维素酯薄膜在层压到液晶元件上时受周围环境变化,尤其湿度变化的影响,其Re延迟值和Rth延迟值改变,导致其光学补偿能力的改变。希望解决这个问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供酰化纤维素薄膜,该薄膜在薄膜平面内和在与薄膜平面垂直的方向上表现出优异的延迟值,延迟值因环境湿度改变较小;还提供使用该薄膜的偏振片。
本发明的另一个目的是提供视角特性改变较小的液晶显示器。
这些目的通过下列手段来达到。
1.酰化纤维素薄膜,其包括具有纤维素的葡萄糖单元的酰化纤维素,其中该葡萄糖单元的羟基被具有2个或多个碳原子的酰基取代,
其中
DS2、DS3和DS6分别表示在所述葡萄糖单元的2、3和6位上的羟基被所述酰基取代的取代度,它们满足式(I)和(II),和
由式(III)和(IV)定义的Re(λ)和Rth(λ)满足式(V)和(VI):
(I)2.00≤DS2+DS3+DS6≤3.00
(II)DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315
(III)Re(λ)=(nx-ny)xd
(IV)Rth(λ)={(nx+ny)/2-nz)xd
(V)46≤Re(630)≤200
(VI)70≤Rth(630)≤350
其中Re(λ)是相对于λnm波长的光,在所述酰化纤维素薄膜的薄膜平面内的单位为nm的延迟值;
Rth(λ)是相对于λnm波长的光,在与所述酰化纤维素薄膜的薄膜平面垂直的方向上的单位为nm的延迟值;
nx是在所述薄膜平面的慢轴方向上的折射率;
ny是在所述薄膜平面的快轴方向上的折射率;
nz是在与所述薄膜平面垂直的方向上的折射率;和
d是所述酰化纤维素薄膜的厚度。
2.如第1项所述的酰化纤维素薄膜,其中Rth(λ)满足式(VII):
(VII)160≤Rth(630)≤350
3.如第1或2项所述的酰化纤维素薄膜,其中所述酰基是乙酰基。
4.如第1-3项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜包括含有杆状化合物和盘状化合物之一的延迟产生剂。
5.如第1-4项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜包括增塑剂、紫外线吸收剂和剥离促进剂中的至少一种。
6.如第1-5项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有40-110μm的厚度。
7.如第1-6项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有10-30wt%的添加剂量,该添加剂量以酰化纤维素的重量为基准。
8.根据第1-7项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有12nm或更小的ΔRe和32nm或更小的ΔRth,
其中ΔRe表示在25℃和10%RH下的一个Re值与在25℃和80%RH下的另一Re值之间的差,和
ΔRth表示在25℃和10%RH下的一个Rth值与在25℃和80%RH下的另一Rth值之间的差。
9.如第1-8项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜在25℃和80%RH下具有3.4%或更小的平衡水分含量。
10.如第1-9项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,以80μm的薄膜厚度计,所述薄膜具有400g/m2·24hr到2,300g/m2·24hr的透湿性,该透湿性在60℃和95%RH下测定24小时。
11.如第1-10项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,当在80℃和90%RH的条件下放置48小时的时候,所述薄膜的重量变化为0-5%。
12.如第1-11项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,当在60℃和90%RH的一种条件下与在90℃和3%RH的另一种条件下各放置24小时的时候,所述薄膜的尺寸变化为-2到+2%。
13.如第1-12项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有80-180℃的玻璃化转变温度Tg。
14.如第1-13项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有1,500-5,000MPa的弹性模量。
15.如第1-14项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有50×10-13cm2/达因或更小的光弹性系数。
16.如第1-14项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有0.01-2%的浊度。
17.如第1-14项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜包括具有0.2-1.5μm的二级平均粒度的二氧化硅颗粒。
18.如第1-17项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,其中在25℃和60%RH下的Re(630)和Rth(630)满足式(A)到(C):
(A)46≤Re(630)≤100
(B)Rth(630)=a-5.9Re(630)
(C)520≤a≤600。
19.如第1-18项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜,其中在25℃和60%RH下对于不同波长测定的Re和Rth满足式(D)和(E):
(D)0.90≤Rth(450)/Rth(550)≤1.10和0.90≤Rth(650)/Rth(550)≤1.10
(E)0.90≤Rth(450)/Rth(550)≤1.25和0.90≤Rth(650)/Rth(550)≤1.10
20.偏振片,其包括:
偏振器;和
包括如第1-19项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜的保护膜。
21.如第20项所述的偏振片,其满足式(a)到(d)中的至少一个:
(a)40.0≤TT≤45.0
(b)30.0≤PT≤40.0
(c)CT≤2.0
(d)95.0≤P
其中TT表示在25℃和60%RH下的单片透射率;
PT表示在25℃和60%RH下的平行透射率;
CT表示在25℃和60%RH下的交叉透射率;和
P表示在25℃和60%RH下的偏振度。
22.如第20和21项所述的偏振片,其满足式(e)到(g)中的至少一个:
(e)CT(380)≤2.0
(f)CT(410)≤1.0
(g)CT(700)≤0.5
其中CT(λ)表示在λnm波长下的交叉透射率。
23.如第20-22项的任何一项所述的偏振片,其满足式(j)和(k)中的至少一个:
(j)-6.0≤ΔCT≤6.0
(k)-10.0≤ΔP≤0.0
其中ΔCT和ΔP分别表示,在将偏振片在60℃和95%RH下放置500小时的试验中,交叉透射率和偏振度的变化;并且该变化表示通过从该试验后的测量值中减去该试验前的测量值所计算的值。
24.如第20-23项的任何一项所述的偏振片,其包括硬涂层、防眩光层和抗反射层中的至少一层。
25.如第20-24项的任何一项所述的偏振片,所述偏振片包装在防潮袋内,其中该防潮袋在25℃下具有43-70%RH的内部湿度。
26.如第20-24项的任何一项所述的偏振片,所述偏振片包装在防潮袋内,其中,当该偏振片在第二湿度下叠置在液晶元件上时,相对于第二湿度,该防潮袋的第一湿度在±15%RH的范围内。
27.液晶显示器,其包括:
OCB模式和VA模式的液晶元件;和
如第1-19项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜和如第20-26项的任何一项所述的偏振片中的至少一种。
28.如第27项所述的液晶显示器,其中所述液晶元件是VA模式的液晶元件,和
该液晶显示器含有仅一个如第1-19项的任何一项所述的酰化纤维素薄膜或仅一个如第20-26项的任何一项所述的偏振片。
29.如第27项所述的液晶显示器,其包括背光,
其中所述液晶元件是VA模式的液晶元件,和
所述酰化纤维素薄膜和所述偏振片中的至少一种是在所述液晶元件和所述背光之间。
本发明的优点
本发明的偏振片在薄膜平面内和在与薄膜平面垂直的方向上都显示出优异的延迟值。
还有,本发明的液晶显示器在视角特性上变化较小。
附图说明
图1是示出了在制备本发明的偏振片时叠置酰化纤维素薄膜的方法的示意图。
图2是示意性地示出了本发明的偏振片的截面结构的截面图。
图3是示意性地示出了本发明的偏振片的截面结构的截面图。
具体实施方式
以下详细说明本发明。
(酰化纤维素)
首先,详细说明在本发明中优选使用的酰化纤维素。通过β-1,4-键相互结合从而构成纤维素的葡萄糖单元在它的2-、3-和6-位上具有自由羟基。酰化纤维素是其中一部分或所有羟基被具有2个或多个碳原子的酰基酯化的聚合物。酰基的取代度是指在2-、3-或6-位上的纤维素的被酯化羟基的比例(当该羟基被100%酯化时,取代度是1)。
总取代度,即DS2+DS3+DS6,优选是2.00-3.00,更优选2.22-2.90,,尤其优选2.40-2.82。还有,DS6/(DS2+DS3+DS6)优选是0.320或更大,更优选0.322或更大,尤其优选0.324-0.340。这里,DS2表示在葡萄糖单元的2位上的羟基被酰基取代的取代度(下文还称之为“2位取代度”),DS3表示在葡萄糖单元的3位上的羟基被酰基取代的取代度(下文还称之为“3位取代度”),以及DS6表示在葡萄糖单元的6位上的羟基被酰基取代的取代度(下文还称之为“6位取代度”)。
用于本发明的酰化纤维素的酰基优选是乙酰基。至于用于本发明的酰化纤维素的酰基的类型,可以使用一种类型的酰基,或者可以使用两种或多种类型的酰基。在使用两种或多种类型的酰基的情况下, 它们中的一种优选是乙酰基。DSA+DSB的值(其中DSA表示在2-、3-和6-位上的羟基被乙酰基取代的取代度总和,DSB表示在2-、3-和6-位上的羟基被除了乙酰基之外的其它酰基取代的取代度总和)优选是2.2-2.86,尤其优选2.40-2.80。还有,DSB是1.50或更大,尤其优选1.70或更大。此外,6位上的羟基的取代度占DSB的28%或更大,更优选30%或更大,甚至更优选31%或更大,特别优选32%或更大。还有,举例来说,酰化纤维素薄膜的在酰化纤维素的6位上的DSA+DSB值为0.75或更大,优选0.80或更大,尤其0.85或更大。这些酰化纤维素薄膜能够提供具有良好溶解度的溶液,尤其是在无氯有机溶剂中具有良好溶解度的溶液。此外,能够制备具有低粘度和良好过滤性能的溶液。
在本发明的酰化纤维素中具有2个或多个碳原子的酰基不是特别限制的,可以是脂族基团或芳基。具有酰基的酰化纤维素的实例包括纤维素的烷基羰基酯,烯基羰基酯,芳族羰基酯和芳族烷基羰基酯,它们各自任选具有取代基团。酰基的优选实例包括乙酰基、丙酰基、丁酰基、庚酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二烷酰基、十三烷酰基、十四烷酰基、十六烷酰基、十八烷酰基、异丁酰基、叔丁酰基、环己烷基羰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基和肉桂酰基。在这些酰基当中,乙酰基、丙酰基、丁酰基、十二烷酰基、十八烷酰基、叔丁酰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基和肉桂酰基是更优选的,乙酰基、丙酰基和丁酰基是还更优选的,乙酰基是特别优选的。
(酰化纤维素的合成方法)
纤维素的合成方法的基本原理在Migita等的Mokuzai Kagaku,第180-190页(由Kyoritsu Shuppan在1968年出版)中有述。典型的合成方法是使用羧酸酐、乙酸和硫酸催化剂的液相乙酰化方法。具体地说,用适量的乙酸预处理纤维素原材料例如棉纤维绒或木浆,然后 将其添加到预先冷却的用于羧基化的混合溶液中,以酯化和合成完全的酰化纤维素(其中在2-、3-和6-位上的酰基取代度的总和几乎为3.00)。上述用于羧基化的混合溶液一般含有乙酸作为溶剂,羧酸酐作为酯化剂,以及硫酸作为催化剂。通常的做法是使用化学计量过量的羧酸酐,以与之反应的纤维素的量和存在于反应系统内的水的量的总和为基准计。在酰化反应完成之后,将中和剂的水溶液(例如钙、镁、铁、铝或锌的碳酸盐、乙酸盐或氧化物)加入到该反应溶液中,以便水解保留在反应系统内的过量的羧酸酐和中和一部分的酯化催化剂。随后,所形成的完全的酰化纤维素通过在少量的乙酰化反应催化剂(通常,剩余的硫酸)的存在下保持在50-90℃而皂化和老化,以便将完全的酰化纤维素转化为具有所需酰基取代度和所需聚合度的酰化纤维素。在获得所需酰化纤维素时,使用如上文所述的中和剂将在反应系统内保留的催化剂完全中和,或者将酰化纤维素溶液投入到水或稀硫酸中(或者将水或稀硫酸投入到该酰化纤维素溶液中),这样酰化纤维素被分离。将分离过的酰化纤维素洗涤并进行稳定化处理,从而获得酰化纤维素。
本发明的酰化纤维素薄膜优选是其中构成薄膜的聚合物组分包括主要具有上述定义的酰化纤维素的薄膜。这里使用的术语“主要”是指55wt%或更多的聚合物组分(优选70wt%或更多,更优选80wt%或更多)。作为生产薄膜的起始原料,优选使用酰化纤维素颗粒。90wt%或更多的所使用的颗粒具有优选0.5-5mm的粒度。还有,50wt%或更多的所使用的颗粒具有1-4mm的粒度。酰化纤维素颗粒具有尽可能球形的形状。
优选在本发明中使用的酰化纤维素具有200-700,优选250-550,更优选250-400,尤其优选250-350的粘度平均聚合度。平均聚合度可以通过Uda等人的特性粘度方法(Kazuo Uda&HideoSaito,Sen-i Gakkaishi,第1卷,第105-120页,1962)来测定。此外, JP-A-9-95538给出了关于这方面的详细说明。
较低分子组分的去除提高了平均分子量(聚合度),但与普通酰化纤维素相比降低了粘度,因此是有用的。含有较少量的低分子组分的酰化纤维素可以通过从以普通方式合成的酰化纤维素中除去低分子组分来获得。低分子组分的去除可以通过用适当的有机溶剂洗涤酰化纤维素来进行。另外,在制备含有较少量的低分子组分的酰化纤维素的情况下,优选将乙酰化反应中的硫酸催化剂的量调节至0.5-25重量份,以100重量份的纤维素为基准计。将硫酸催化剂的量调节至上述范围可以合成就分子量分布来说也优选(均匀分子量分布)的酰化纤维素。在用于制备本发明的酰化纤维素薄膜时,酰化纤维素具有优选2wt%或更少,更优选1wt%或更少,尤其0.7wt%或更少的水含量。一般,酰化纤维素含有水,并且其含量已知为2.5-5wt%。为了将水含量降低至上述优选水平,必须将酰化纤维素干燥。干燥方法不是特别限制的,只要可以将水含量调节至目的水平。
至于本发明的酰化纤维素的原棉和合成方法,Hatsumei KyokaiKokai Giho(Kogi No.2001-1745,2001年3月15日由Hatsumei Kyokai出版),第7-12页给出了详细的说明。
(添加剂)
取决于其在各个制备步骤中的最终用途,可以将各种添加剂(例如增塑剂、紫外线防止剂(紫外线吸收剂)、变质防止剂、延迟(光学各向异性)控制剂、细颗粒、剥离促进剂和红外线吸收剂)加入到本发明的酰化纤维素溶液中。这些添加剂可以为固态或油性状态。也就是说,对于它们的熔点或沸点没有特别限制。例如,可以将熔点20℃或更低的紫外线吸收剂与熔点20℃或更高的紫外线吸收剂混合,并且可以按类似方式混合增塑剂。这些内容例如在JP-A-2001-151901中有述。作为层离促进剂,可以列举柠檬酸乙酯。此外,红外线吸收 剂的实例例如在JP-A-2001-194522中有述。至于添加这些添加剂的阶段,它们可以在浓液制备步骤的任何阶段中添加。还可以另外提供添加这些添加剂的步骤,作为浓液制备方法中的最终调节步骤。此外,每一种材料的添加量不是特别限制的,只要它显示了它的功能。在酰化纤维素薄膜具有多层结构的情况下,这些层可以在添加剂的类型和量上彼此不同。这例如在JP-A-2001-151902中有述。这种技术是常规已知的。优选通过适当选择这些添加剂的类型和添加量,将玻璃化转变温度Tg调至80-180℃,将用张力试验机测定的弹性模量调至1,500-3,000MPa。
此外,优选使用在Hatsumei Kyokai Kokai Giho(Kogi No.2001-1745,2001年3月15日由Hatsumei Kyokai出版),第16页及以下中详细描述的材料。
(增塑剂)
本发明的薄膜优选含有增塑剂。所使用的增塑剂不是特别限制的,但优选使用疏水性超过酰化纤维素的那些增塑剂,例如磷酸酯(例如,磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、二磷酸甲苯酯、二磷酸辛酯,磷酸二苯基联苯酯、磷酸三辛基酯和磷酸三丁酯)、邻苯二甲酸酯(例如,邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二-2-乙基己基酯)以及在甘醇和酸之间的酯(例如甘油三乙酸酯、甘油三丁酸酯、甘醇酸丁基邻苯二甲酰基丁酯、甘醇酸乙基邻苯二甲酰基乙酯、甘醇酸甲基邻苯二甲酰基乙酯和甘醇酸丁基邻苯二甲酰基丁酯);它们可以单独或结合使用。增塑剂根据需要可以以其两种或多种的结合物使用。
(延迟产生剂)
在本发明中,可以使用含有至少两个芳环的化合物作为延迟产生剂,以便产生延迟值。每100重量份的聚合物中,延迟产生剂以0.05-20重量份,更优选0.1-10重量份,甚至更优选0.2-5重量份,最优选0.5-2重量份的量使用。两种或多种类型的延迟产生剂可以结合使用。
延迟产生剂在250-400nm的波长范围内具有最大吸收,并且优选在可见区基本上没有吸收。
在本说明书中,术语“芳环”包括芳族烃环和芳族杂环。
芳族烃环尤其优选是6元环(即,苯环)。
芳族杂环一般是不饱和杂环。芳族杂环优选是5元环,6元环或7元环,其中5元环和6元环是更优选的。芳族杂环一般具有最大数目的双键。作为杂原子,氮原子、氧原子和硫原子是优选的,其中氮原子是特别优选的。芳族杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、唑环、异唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱(furazane)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。
芳环的优选实例包括苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、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,其中1,3,5-三嗪环是特别优选使用的。具体地说,可以优选使用例如在JP-A-2001-166144中举例说明的那些化合物。
延迟产生剂带有的芳环的数目优选为2-20,更优选2-12,甚至更优选2-8,最优选2-6。
在两个芳环之间的连接关系可以分类为以下情况:(a)形成稠环,(b)通过单键彼此直接连接和(c)通过连接基相互连接(不形成螺键,因为这些环是芳环)。连接关系可以是(a)到(c)的任何一种。
在形成稠环的(a)情况下(由两个或多个芳环构成的稠环),它们的实例包括茚环、萘环、甘菊环、芴环、菲环、蒽环、苊环、亚联苯 基环、并四苯环、芘环、吲哚环、异吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、中氮茚环、苯并唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环、嘌呤环、吲唑环、色烯环、喹啉环、异喹啉环、喹嗪环、喹唑啉环、噌啉环、喹喔啉环、2,3-二氮杂萘环、蝶啶环、咔唑环、吖啶环、菲啶环、吩噻嗪环、吩噻环、吩嗪环和噻蒽环。在它们当中,萘环、甘菊环、吲哚环、苯并唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环和喹啉环是优选的。
在(b)情况下的单键优选是在两个芳环之间的键。两个芳环可以通过两个或多个单键相互连接,形成在这两个芳环之间的脂族或非芳族杂环。
在(c)情况下的连接基也优选连接于两个芳环的碳原子。连接基优选是亚烷基、亚烯基、亚炔基、-CO-、-O-、-NH-、-S-或它们的结合物。以下列举了连接基的实例,包括结合物。另外,以下实例的左右关系可以反过来。
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-
芳环和连接基可以具有取代基。
取代基的实例包括卤素原子(F、Cl、Br和I)、羟基、羧基、氰基、氨基、硝基、磺基、氨基甲酰基、氨磺酰基、脲基、烷基、烯基、炔基、脂族酰基、脂族酰氧基、烷氧基、烷氧基羰基、烷氧基羰基氨基、烷硫基、烷基磺酰基、脂族酰胺基、脂族亚磺酰胺基、脂族取代氨基、脂族取代氨基甲酰基、脂族取代氨磺酰基、脂族取代脲基和非芳族杂环基团。
烷基优选含有1-8个碳原子。链烷基比环烷基更优选,而直链烷基是特别优选的。烷基可以进一步具有取代基(例如羟基、羧基、烷氧基或烷基取代氨基)。烷基(包括取代烷基)的实例包括甲基、乙基、正丁基、正己基、2-羟乙基、4-羧基丁基、2-甲氧基乙基和2-二乙基氨基乙基。
烯基优选含有2-8个碳原子。链烯基比环烯基更优选,而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。
炔基优选具有2-8个碳原子。链炔基比环炔基更优选,而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。
脂族酰基优选含有1-10个碳原子。脂族酰基的实例包括乙酰基、丙酰基和丁酰基。
脂族酰氧基优选含有1-10个碳原子。脂族酰氧基的实例包括乙酰氧基。
烷氧基优选含有1-8个碳原子。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。
烷氧基羰基优选含有2-10个碳原子。烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基和乙氧基羰基。
烷氧基羰基氨基优选含有2-10个碳原子。烷氧基羰基氨基的实例包括甲氧基羰基氨基和乙氧基羰基氨基。
烷硫基优选含有1-12个碳原子。烷硫基的实例包括甲硫基、乙硫基和辛基硫基。
烷基磺酰基优选含有1-8个碳原子。烷基磺酰基的实例包括甲磺酰基和乙磺酰基。
脂族酰胺基优选含有1-10个碳原子。脂族酰胺基的实例包括乙酰胺基。
脂族亚磺酰胺基优选含有1-8个碳原子。脂族亚磺酰胺基的实例包括甲烷亚磺酰胺基,丁烷亚磺酰胺基和正辛烷亚磺酰胺基。
脂族取代氨基优选含有1-10个碳原子。脂族取代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含有2-10个碳原子。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优选含有1-8个碳原子。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。
脂族取代的脲基优选含有2-10个碳原子。脂族取代的脲基的实例包括甲基脲基。
非芳族杂环基团的实例包括哌啶子基和吗啉基。
延迟产生剂的分子量优选是300-800。
在本发明中,能够优选使用具有线性分子结构的杆状化合物以及具有1,3,5-三嗪环的化合物(或盘状化合物)。这里使用的术语“线性分子结构”是指当杆状化合物处于热力学最稳定结构时,该化合物的分子结构为线性的。热力学最稳定结构可以通过晶体的结构分析或分子轨道的计算来测定。例如,最大程度减少由该化合物产生的热的分 子结构可以通过使用分子轨道计算软件(例如由Fujitsu Co.,Ltd.制造的WinMOPAC2000)来测定。短语“分子结构为线性的”表示,在由上述计算确定的热力学最稳定的结构中,由分子结构的主链构成的角度为140°或更大。
作为具有至少两个芳环的杆状化合物,用下式(1)表示的那些化合物是优选的:
式(1):Ar1-L1-Ar2
在上式(1)中,Ar1和Ar2各自独立地表示芳族基团。
在本说明书中,芳族基团包括芳基(芳族烃基),取代芳基,芳族杂环基团和取代芳族杂环基团。
芳基和取代芳基比芳族杂环和取代芳族杂环更优选。芳族杂环基团中的杂环一般是不饱和的。芳族杂环基团优选是5、6或7元环,更优选5或6元环。芳族杂环基团一般具有最大数目的双键。作为杂原子,氮原子、氧原子或硫原子是优选的,氮原子或硫原子是更优选的。
芳族基团中的芳环的优选实例包括苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环和吡嗪环,其中苯环是特别优选的。
取代芳基和取代芳族杂环基团的取代基的实例包括卤素原子(F、Cl、Br或I)、羟基、羧基、氰基、烷基氨基(例如甲基氨基、乙基氨基、丁基氨基或二甲基氨基)、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-乙基氨基甲酰基或N,N-二甲基氨基甲酰基)、氨磺酰基、烷基氨磺酰基(例如,N-甲基氨磺酰基、N-乙基氨磺酰基或N,N-二甲基氨磺酰基)、脲基、烷基脲基(例如,N-甲基脲基、N,N-二甲基脲基或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、仲丁基、叔戊基、环己基或环戊基)、烯基(例如、乙烯基、烯丙基或己烯基)、 炔基(例如乙炔基或丁炔基)、酰基(甲酰基、乙酰基、丁酰基、己酰基或月桂酰基)、酰氧基(例如,乙酰氧基、丁酰氧基、己酰氧基或月桂酰氧基)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、庚氧基或辛氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、戊氧基羰基或庚氧基羰基)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基)、烷氧基羰基氨基(例如丁氧基羰基氨基或己氧基羰基氨基)、烷硫基(例如甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基、戊硫基、庚硫基或辛硫基)、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、庚基磺酰基或辛基磺酰基)、酰胺基(例如乙酰胺基、丁酰胺基、己酰胺基或月桂酰胺基)和非芳族杂环基团(例如吗啉基或哌嗪基(pirazinyl))。
在它们当中,卤素原子、氰基、羧基、羟基、氨基、烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧基羰基、烷氧基、烷硫基和烷基是优选的。
所述烷基氨基、烷氧基羰基、烷氧基和烷硫基的烷基部分以及所述烷基可以进一步具有取代基。所述烷基部分和烷基的取代基的实例包括卤素原子,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,烯基,炔基,酰基,酰氧基,烷氧基,芳氧基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,烷氧基羰基氨基,烷硫基,芳硫基,烷基磺酰基,酰胺基和非芳族杂环基团。作为所述烷基部分和烷基的取代基,卤素原子、羟基、氨基、烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧基羰基和烷氧基是优选的。
在式(1)中,L1表示选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、-O-、-CO-和包括它们的结合物的基团中的连接基。
亚烷基可以具有环状结构。作为环状亚烷基,亚环己基是优选的, 1,4-亚环己基是特别优选的。作为链亚烷基,直链亚烷基比枝化亚烷基更优选。
亚烷基优选具有1-20个碳原子,更优选1-15个碳原子,甚至更优选1-10个碳原子,进一步更优选1-8个碳原子,最优选1-6个碳原子。
作为亚烯基和亚炔基,具有链状结构的那些比具有环状结构的那些更优选,而具有直链结构的那些比具有枝化结构的那些更优选。
亚烯基和亚炔基优选具有2-10个碳原子,更优选2-8个碳原子,甚至更优选2-6个碳原子,进一步更优选2-4个碳原子,最优选2个碳原子(亚乙烯基或亚乙炔基)。
亚芳基优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,甚至更优选6-12个碳原子。
在式(1)的分子结构中,由将L1夹在中间的Ar1和Ar2形成的角度优选为140°或更大。
作为杆状化合物,用下式(2)表示的那些化合物是更优选的。
式(2):Ar1-L2-X-L3-Ar2
在上式(2)中,Ar1和Ar2各自独立地表示芳族基团。
芳族基团的定义和实例与式(1)中的Ar1和Ar2相同。
在式(2)中,L2和L3各自独立地表示选自亚烷基、-O-、-CO-和包括它们的结合物的基团中的二价连接基。
作为亚烷基,具有链状结构的亚烷基比具有环状结构的亚烷基更优选,其中具有直链结构的亚烷基比具有枝链结构的亚烷基更优选。
亚烷基优选具有1-10个碳原子,更优选1-8个碳原子,甚至更优选1-6个碳原子,进一步更优选1-4个碳原子,最优选1或2个碳原子(亚甲基或亚乙基)。
L2和L3各自尤其优选表示-O-CO-或-CO-O-。
在式(2)中,X表示1,4-亚环己基,亚乙烯基或亚乙炔基。
以下示出了用式(1)表示的化合物的具体例子。
具体实例(1)-(34)、(41)和(42)具有两个不对称碳原子;一个是在环己烷环的1位,另一个是在环己烷环的4位。然而,具体实例(1)、(4)-(34)、(41)和(42)具有对称内消旋型分子结构,因此,不存在光学异构体(旋光的),仅存在几何异构体(反式和顺式异构体)。以下示出了具体实例(1)的反式异构体(1-反式)和顺式异构体(1-顺式)。
如上所述,杆状化合物优选具有线性分子结构。因此,反式异构体比顺式异构体更优选。
具体实例(2)和(3)除了几何异构体以外还包括光学异构体(总共4种异构体)。至于几何异构体,反式异构体同样比顺式异构体更优选。至于光学异构体,没有优劣之分,可以使用任意的D-异构体、L-异构体和外消旋体。
在具体实例(43)-(45)中,位于中心的亚乙烯基键产生了反式异构体和顺式异构体。由于与以上所述相同的原因,反式异构体比顺式异构体更优选。
以下列举了其它优选的化合物。
作为溶液在紫外线吸收光谱中具有短于250nm的最大吸收波长(λmax)的两种或多种杆状化合物可以结合使用。
杆状化合物可以参照文献中所述方法来合成。文献的实例包括 Mol.Cryst.Liq.Cryst.,第53卷,第229页(1979);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,第89卷,第93页(1982);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,第145卷,第111页(1987);Mol.Cryst.Liq.Cryst.,第170卷,第43页(1989); J.Am.Chem.Soc.,第113卷,第1349页,(1991);J.Am.Chem.Soc.,第118卷,第5346页(1996);J.Am.Chem.Soc.,第92卷,第1582页(1970);J.Org.Chem.,第40卷,第420页(1975);以及Tetrahedron, 第48卷,第16号,第3437页(1992)。
延迟产生剂的添加量优选是基于聚合物的量的0.1-30wt%,更优选0.5-20wt%。
每100重量份的乙酸纤维素中,芳族化合物优选以0.01-20重量份使用。每100重量份的乙酸纤维素中,芳族化合物更优选以0.05-15重量份,甚至更优选0.1-10重量份使用。可以结合使用两种或多种所述化合物。
接下来,描述用于溶解本发明的酰化纤维素的有机溶剂。
(含氯溶剂)
在制备本发明的酰化纤维素溶液时,优选使用含氯有机溶剂作为主溶剂。在本发明中,对于含氯有机溶剂的类型不是特别限制的,只要它溶解酰化纤维素,并且所述溶液可以令人满意地流延和成膜。优选的含氯有机溶剂的实例包括二氯甲烷和氯仿,其中二氯甲烷是特别优选的。将其它有机溶剂与所述含氯有机溶剂混合不会引起特定问题。在这种情况下,必需使用至少50wt%的二氯甲烷。以下描述与含氯有机溶剂结合使用的无氯有机溶剂。也就是说,作为无氯有机溶剂,选自含有3-12个碳原子的酯、酮、醚、醇和烃类的那些溶剂是优选的。这些酯、酮、醚和醇可以具有环状结构。具有两种或多种酯、酮和醚官能团(即,-O-、-CO-和-COO-)的那些化合物也可以用作溶剂。还有,这些化合物可以同时具有其它官能团例如醇式羟基。对于具有两种或多种官能团的化合物来说,碳原子的数目应该是在具有一种官能团的化合物的碳原子数目范围内。具有3-12个碳原子的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。具有3-12个碳原子的酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮、二乙酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮和甲基环己酮。具有3-12个碳原子的醚的实例包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二烷、1,3-二氧戊环(dioxolan)、四氢呋喃、茴香醚和苯乙醚。具有两种或多种官能团的有机溶剂的实例包括乙酸-2-乙氧基乙基酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。
作为与含氯有机溶剂结合使用的醇,可以使用任何直链、枝化和环状醇,其中饱和脂族烃基醇是优选的。所述醇的实例包括甲醇、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。另外,还可以使用含氟醇作为所述醇。它的实例包括2-氟乙醇,2,2,2-三氟乙醇和2,2,3,3-四氟-1-丙醇。此外,烃类可以是直链、枝链或环状的。可以使用芳族烃和脂族烃的任何一种。脂族烃类可以是饱和或不饱和的。烃类的实例包括环己烷、己烷、苯、甲苯和二甲苯。
作为与本发明的优选主溶剂的含氯有机溶剂的结合物,列举了以下结合物,然而,它们不是限制性的。
·二氯甲烷/甲醇/乙醇/丁醇(80/10/5/5;重量份)
·二氯甲烷/丙酮/甲醇/丙醇(80/10/5/5;重量份)
·二氯甲烷/甲醇/丁醇/环己烷(80/10/5/5;重量份)
·二氯甲烷/甲基乙基酮/甲醇/丁醇(80/10/5/5;重量份)
·二氯甲烷/丙酮/甲基乙基酮/乙醇/异丙醇(75/8/5/5/7;重量份)
·二氯甲烷/环戊酮/甲醇/异丙醇(80/7/5/8;重量份)
·二氯甲烷/乙酸甲酯/丁醇(80/10/10;重量份)
·二氯甲烷/环己酮/甲醇/己烷(70/20/5/5;重量份)
·二氯甲烷/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(50/20/20/5/5;重量份)
·二氯甲烷/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇(70/20/5/5;重量份)
·二氯甲烷/丙酮/环戊酮/乙醇/异丁醇/环己烷(65/10/10/5/5/5;重量份)
·二氯甲烷/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(70/10/10/5/5;重量份)
·二氯甲烷/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷(65/10/10/5/5/5;重量份)
·二氯甲烷/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇(65/20/10/5;重量份)
·二氯甲烷/环戊酮/乙醇/丁醇(65/20/10/5;重量份)。
(无氯溶剂)
接下来,描述优选用于制备本发明的酰化纤维素溶液的无氯有机溶剂。在本发明中,对于无氯有机溶剂的类型不是特别限制的,只要它溶解酰化纤维素,并且该溶液可以令人满意地流延和成膜。作为在本发明中使用的无氯有机溶剂,选自具有3-12个碳原子的酯、酮和醚中的溶剂是优选的。所述酯、酮和醚可以具有环状结构。还可以使用具有两种或多种酯、酮和醚官能团(即,-O-、-CO-和-COO-)的那些化合物作为主溶剂。还有,所述化合物可以具有其它官能团例如醇式羟基。作为具有两种或多种官能团的主溶剂,碳原子的数目应该是在具有一种官能团的化合物的碳原子的数目范围内。具有3-12个碳原子的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。具有3-12个碳原子的酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮、二乙酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮和甲基环己酮。具有3-12个碳原子的醚的实例包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二烷、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、茴香醚和苯乙醚。具有两种或多种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。
根据上述各种观点来选择用于酰化纤维素的无氯有机溶剂,并且优选如下所示。也就是说,用于本发明的酰化纤维素的优选溶剂是三种或更多种彼此不同的溶剂的混合物。第一种溶剂是至少一种选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酮、二氧戊环和二烷或它们的混合溶液中的溶剂,第二种溶剂选自具有4-7个碳原子的酮和乙酰乙酸酯,而第三种溶剂选自具有1-10个碳原子的醇和烃,优选选自具有1-8个碳原子的醇。另外,在第一种溶剂为两种或多种溶剂的混合溶液的情况下,可以省去第二种溶剂。此外,第一种溶 剂优选是乙酸甲酯、丙酮、甲酸甲酯、甲酸乙酯或它们的混合物,而第二种溶剂优选是甲基乙基酮、环戊酮、环己酮、乙酰乙酸甲酯或它们的混合物。
第三种溶剂醇可以是直链、枝化或环状的。饱和脂族烃基醇是优选的。醇的羟基可以是伯、仲或叔羟基的任何一种。所述醇的实例包括甲醇、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。另外,还可以使用含氟醇作为所述醇。它的实例包括2-氟乙醇,2,2,2-三氟乙醇和2,2,3,3-四氟-1-丙醇。此外,烃类可以是直链、枝链或环状的。可以使用芳族烃和脂族烃的任何一种。脂族烃类可以是饱和或不饱和的。烃类的实例包括环己烷、己烷、苯、甲苯和二甲苯。用作第三种溶剂的这些醇和烃可以独立地使用或者可以是它们的两种或多种的混合物,并且不是特别限制的。优选作为第三种溶剂的具体醇化合物包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇和环己醇,而优选的具体烃化合物包括环己烷和己烷。尤其优选的是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇和1-丁醇。
由三种溶剂组成的混合溶剂优选含有20-95wt%的第一种溶剂,2-60wt%的第二种溶剂和2-30wt%的第三种溶剂。更优选地,该混合溶剂含有30-90wt%的第一种溶剂,3-50wt%的第二种溶剂和3-25wt%的第三种醇溶剂。尤其优选的是,该混合溶剂含有30-90wt%的第一种溶剂,3-30wt%的第二种溶剂和3-15wt%的第三种醇溶剂。另外,在第一种溶剂为混合溶液并且第二种溶剂被省去的情况下,该混合溶剂优选含有20-90wt%的第一种溶剂,20-90wt%的第二种溶剂和5-30wt%的第三种溶剂,更优选地,该混合溶剂含有30-86wt%的第一种溶剂和7-25wt%的第三种溶剂。在本发明中使用的无氯有机溶剂较详细描述在Hatsumei Kyokai Kokai Giho(KogiNo.2001-1745,2001年3月15日由Hatsumei Kyokai出版),第12-16页中。以下举例了优选的在本发明中使用的无氯有机溶剂的结合物, 然而,它们不是限制性的。
·乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丁醇(75/10/5/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丙醇(75/10/5/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/甲醇/丁醇/环己烷(75/10/5/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(81/8/7/4;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(82/10/4/4;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(80/10/4/6;重量份)
·乙酸甲酯/甲基乙基酮/甲醇/丁醇(80/10/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/甲基乙基酮/乙醇/异丙醇(75/8/5/5/7;重量份)
·乙酸甲酯/环戊酮/甲醇/异丙醇(80/7/5/8;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/丁醇(85/10/5;重量份)
·乙酸甲酯/环戊酮/丙酮/甲醇/丁醇(60/15/14/5/6;重量份)
·乙酸甲酯/环己酮/甲醇/己烷(70/20/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(50/20/20/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇(70/20/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/二烷/丙酮/甲醇/乙醇(60/20/10/5/5;重量份)
·乙酸甲酯/丙酮/环戊酮/乙醇/异丁醇/环己烷(65/10/10/5/5/5;重量份)
·甲酸甲酯/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇(50/20/20/5/5;重量份)
·甲酸甲酯/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷(65/10/10/5/5/5;重量份)
·丙酮/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇(65/20/10/5;重量份)
·丙酮/环戊酮/乙醇/丁醇(65/20/10/5;重量份)
·丙酮/1,3-二氧戊环/乙醇/丁醇(65/20/10/5;重量份)
·1,3-二氧戊环/环己酮/甲基乙基酮/甲醇/丁醇(55/20/10/5/5/5;重量份)。
此外,该酰化纤维素溶液可以通过以下方法来制备。
·通过使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇的混合物(81/8/7/4;重量份),并且在过滤和浓缩之后,另外添加2重量份的丁醇来制备酰化纤维素溶液。
·通过使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇的混合物(84/10/4/2;重量份),并且在过滤和浓缩之后,另外添加4重量份的丁醇来制备酰化纤维素溶液。
·通过使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇的混合物(84/10/6;重量份),并且在过滤和浓缩之后,另外添加5重量份的丁醇来制备酰化纤维素溶液。
(酰化纤维素溶液的性能)
本发明的酰化纤维素溶液优选是在有机溶剂中的10-30wt%溶液,更优选13-27wt%溶液,尤其优选15-25wt%溶液。为了将酰化纤维素的浓度调节到这种浓度水平,可以在溶解酰化纤维素的阶段获得该浓度水平,或者,通过下文所述的浓缩步骤可以将预先制备的较低浓度水平(例如9-14wt%)的溶液转化为较高浓度溶液。此外,通过添加各种添加剂可以将预先制备的较高浓度水平的酰化纤维素溶液转化为预定的较低浓度的酰化纤维素溶液。可以使用任何方法而不会有特定问题,只要将酰化纤维素的浓度调节至上述范围。
其次,与所述酰化纤维素溶液配方相同的有机溶剂中的0.1-5wt%稀溶液中的酰化纤维素聚集体的分子量优选是150,000-15,000,000,更优选180,000-9,000,000。该聚集体的分子量能够通过静态光散射法来测定。溶解酰化纤维素使得同时测定的惯性的平方半径(square radius of inertia)优选变为10-200nm,更优选20-200nm。还有,优选进行溶解,使得第二维里系数为-2×10-4到4×10-4的范围内,更优选-2×10-4到2×10-4。
以下给出了聚集体的分子量、惯性的平方半径和第二维里系数的 定义。它们通过根据以下方法使用静态光散射方法测定。虽然因为装置的原因测量在稀区域中进行,但通过测量获得的值反映了浓液在本发明的高浓度区域中的特性。首先,将所要测定的酰化纤维素溶解在浓液的溶剂中,分别制备0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%和0.4wt%的溶液。另外,为了防止吸收水分,所使用的酰化纤维素在称重之前在120℃干燥2小时,测量在25℃和10%RH下进行。溶解根据在制备该浓液时使用的方法(在常温下溶解的方法,在冷却下溶解的方法或在升温下溶解的方法)进行。随后,用0.2μm Teflon制过滤器过滤所形成的溶液和所使用的溶剂。这样过滤过的溶液的静态光散射使用光散射测定装置(DLS-700;由Otsuka Denshi K.K.制造)在25℃按10°间隔在30-140°的范围内测定。所得数据通过BERRY制图方法来分析。另外,作为该分析必需的折射率,使用由Abbé’s折光计系统测定的溶剂的折射率,通过差示折光计(DRM-1021;由Otsuka Denshi K.K.制造)使用用于光散射测量的溶剂和溶液测定折射率的浓度梯度(dn/dc)。
(浓液制备)
至于本发明的酰化纤维素溶液(浓液)的制备,该溶解方法不是特别限制的,溶解可以在室温进行,或者通过在冷却下溶解的方法或者在升温下溶解的方法,或者此外通过这些方法的结合来进行。至于这些方法,制备酰化纤维素溶液的方法例如在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中有述。将酰化纤维素溶解在有机溶剂中的这些方法能够适当地用于本发明,只要它们在本发明的范围内。在Katsumei Kyokai Kokai Giho(Kogi No. 2001-1745,2001年3月15日由Hatsumei Kyokai出版),第22-25页中给出了关于它们,尤其关于无氯溶剂体系的详细说明。此外,本发明的酰化纤维素浓液溶液通常如同样在Hatsumei Kyokai Kokai Giho(Kogi No.2001-1745,2001年3月15日由Hatsumei Kyokai出版),第25页中详细描述的进行浓缩和过滤。另外,在升温下溶解的情况下,溶解在大多数情况下在等于或高于所用有机溶剂的沸点的温度下进行。在该情况下,溶解在压力下进行。
本发明的酰化纤维素溶液具有分别在一定范围内的粘度和动态储能模量。使用流变仪(CLS500)和直径4cm/2°的钢锥(二者由TAInstruments Co.制造)测定1ml的样品溶液。通过采用振动梯级/温度斜坡(Oscillation Step/Temperature Ramp)在40℃到-10℃的范围内在2℃/min的条件下测量,从而测定在40℃的静态非牛顿粘度(n*;单位:Pa.s)和在-5℃的储能模量(G’;单位:Pa)。
另外,在开始测量之前,将样品溶液的温度保持在开始测量温度的恒定水平。在本发明中,在40℃的粘度优选是1-400Pa.s,更优选10-200Pa.s,而在15℃的动态储能模量优选是500Pa或更大,更优选100-1,000,000Pa。此外,在低温下的动态储能模量优选尽可能大。例如,在流延载体的温度为-5℃的情况下,在-5℃的动态储能模量优选是10,000-1,000,000Pa,而在载体的温度为-50℃的情况下,在-50℃的动态储能模量优选是10,000-5,000,000Pa。
如上文所述,酰化纤维素溶液的浓度特征在于能够获得高浓度的浓液。无需浓缩工序就能够获得具有优异稳定性的高浓度的酰化纤维素溶液。此外,还可以以低浓度溶解酰化纤维素,然后通过一些浓缩方式来浓缩。浓缩的方法不是特别限制的,但例如浓缩可以用以下方法来进行:在圆筒和圆筒内设有并且在圆周方向上旋转的叶片的外周的旋转轨迹之间引入低浓度溶液,产生与该溶液的温度差,从而蒸发溶剂并获得高浓度溶液的方法(例如,JP-A-4-259511);或者用喷嘴 将加热的低浓度溶液喷射到容器内,从而在该溶液从喷嘴行进到容器内壁的同时闪蒸掉溶剂,同时从该容器中排出溶剂蒸气和从底部排出高浓度溶液的方法(例如US专利Nos.2,541,012,2,858,229,4,414,341和4,504,355)。
在流延之前,优选用适合的过滤材料例如线网过滤该溶液,用于除去异物例如不溶性物质、灰尘和杂质。使用绝对过滤精度0.1-100μm的过滤器来过滤酰化纤维素溶液,其中绝对过滤精度0.5-25μm的过滤器是更优选使用的。过滤器的厚度优选是0.1-10mm,更优选0.2-2mm。在过滤时,施加的滤过压力优选为16kgf/cm2或更小,更优选12kgf/cm2或更小,甚至更优选10kgf/cm2或更小,尤其优选2kgf/cm2或更小。作为过滤材料,能够优选使用常规已知的材料,例如玻璃纤维,纤维素纤维,滤纸和含氟树脂(例如四氟乙烯树脂),尤其优选能够使用陶瓷和金属。刚好在成膜之前的酰化纤维素溶液的粘度可以是任何值,只要该溶液能够在成膜时流延,通常调节到10Pa.s到2,000Pa.s,更优选30Pa.s到1,000Pa.s,甚至更优选40Pa.s到500Pa.s的范围内。另外,成膜时的温度不是特别限制的,可以是在流延时的温度,但优选是-5到70℃,更优选-5到55℃。
(成膜)
以下描述使用该酰化纤维素溶液形成薄膜的方法。作为用于形成本发明的酰化纤维素薄膜的方法和装置,使用常规用于形成三乙酸纤维素薄膜的流延该溶液的成膜方法和用于流延该溶液的成膜装置。在溶解器(罐)中制备的浓液(酰化纤维素溶液)在储存罐中储存,并且除去在该浓液中含有的泡沫,以制备最终溶液。所形成的浓液通过一个浓液排放口用例如取决于转数能够将固定量的溶液精确输送至压力式模头的压力式固定输送齿轮泵排出,并通过压力式模头的一个狭缝将该溶液均匀地流延到在流延阶段提供的环状运输金属载体上, 并且在该金属载体几乎形成一个圆的剥离部位,从该金属载体剥离半干的浓液薄膜(还称为“幅状材料”)。所形成的幅状材料的两端用夹子夹住,并且该幅状材料在保持宽度的同时用拉幅机输送。随后,该幅状材料在干燥装置中用辊筒输送,以完成干燥,随后按预定长度卷取该幅状材料。取决于目的,改变在干燥装置中的拉幅机和辊筒的组合。在用于形成卤化银照相光增感材料或用于电子显示器的功能保护膜的溶液流延成膜方法中,常常另外提供涂布装置,用于表面处理该薄膜,以便形成例如附属层,抗静电层,抗光晕层和保护层。以下简单描述各个步骤,然而它们不是限制性的。
首先,通过溶剂流延方法将这样制备的酰化纤维素溶液(浓液)成形为酰化纤维素薄膜,其中将该浓液流延到转鼓或带子上,以蒸发掉溶剂,形成薄膜。在流延之前,将该浓液的浓度优选调至按固体计的5-40wt%。该转鼓或带子的表面优选具有镜面光洁度。将该浓液流延到具有优选30℃或更低的表面温度的转鼓或带子上。该金属载体的温度尤其优选是-10到20℃。此外,可以将在JP-A-2000-301555、JP-A-2000-301558、JP-A-7-32391、JP-A-3-1933 16、JP-A-5-86212、JP-A-62-37113、JP-A-2-276607、JP-A55-14201、JP-A-2-111511、JP-A-2-208650中所述的技术应用于本发明。
(多层流延)
酰化纤维素溶液可以作为单层溶液流延到平滑的带子或转鼓的金属载体上,或者可以流延两种或多种酰化纤维素溶液。在流延多种酰化纤维素溶液的情况下,所述溶液可以通过在金属载体运行的方向上按间隔分别提供的多个狭缝流延,以形成作为层压材料的薄膜。例如,可以应用JP-A-61-158414,JP-A-1-122419和JP-A-11-198285中所述的方法。还有,可以通过两个流延狭缝流延酰化纤维素溶液来成膜,这能够用例如在JP-B-60-27562,JP-A-61-94724,JP-A-61-947245, JP-A-61-104813,JP-A-61-158413和JP-A-6-136933中所述的方法进行。还有,可以采用JP-A-56-162617中所述的用低粘度的酰化纤维素溶液包封高粘度酰化纤维素溶液的料流并且以这种状态将该高粘度溶液和低粘度溶液共挤出的酰化纤维素薄膜流延方法。此外,如JP-A-61-94724和JP-A-61-94725中所述的,与内部溶液中相比,在外部溶液中引入更多量的醇组分的不良溶剂也是一个优选实施方案。或者,还可以使用两个流延狭缝,将通过用第一流延狭缝流延而在金属载体上形成的薄膜层离,然后通过第二狭缝二次流延到已经与该金属载体表面接触的那一侧上。该方法例如在JP-B-44-20235中有述。所要流延的溶液不是特别限制的,可以是相同的溶液或可以是不同的酰化纤维素溶液。为了赋予多个酰化纤维素层以不同功能,通过各个流延狭缝流延各个功能的酰化纤维素溶液就足够了。还可以与其它功能层(例如粘合层,含染料层,抗静电层,防光晕层,紫外线吸收层和偏振层)同时流延酰化纤维素溶液。
为了获得必要厚度的薄膜,常规的单层溶液要求作为高浓度、高粘性的酰化纤维素溶液挤出。在这种情况下,该酰化纤维素溶液具有低劣溶解度,已经形成固体,常常引起诸如溅污麻烦和平坦度低之类的问题。为了解决这些问题,可以通过多个流延狭缝将高粘度溶液同时挤出到金属载体上,这不仅用于提供具有改进平坦度和优异表面性能的薄膜,同时允许使用高浓度酰化纤维素溶液,因此干燥负载减小,生产速度提高。
在共流延的情况下,内部薄膜的厚度和外部薄膜的厚度不是特别限制的,但外部薄膜的厚度优选是整个厚度的1-50%,更优选2-30%。在共流延三层或更多层的情况下,外部薄膜的厚度被定义为与金属载体接触的层的厚度和与空气接触的层的厚度的总和。在共流延的情况下,可以通过共流延上述添加剂(例如增塑剂,紫外线吸收剂和消光剂)浓度各不相同的酰化纤维素溶液而形成层压结构的酰化纤 维素薄膜。例如,可以形成具有表层/芯层/表层的结构的酰化纤维素薄膜。例如,可以在表层中引入比芯层更多量的消光剂,或者仅仅在表层中引入消光剂。芯层可以比表层引入更多量的增塑剂和紫外线吸收剂,或者可以仅仅在芯层中引入增塑剂和紫外线吸收剂。还可以改变在芯层和表层之间的增塑剂和紫外线吸收剂的类型。例如,可以在表层中引入低挥发性的增塑剂和/或低挥发性紫外线吸收剂以及将增塑能力优异的增塑剂或紫外线吸收能力优异的紫外线吸收剂加入到芯层中。仅仅在金属载体侧的表层中引入剥离促进剂也是一个优选的实施方案。为了按照冷却转鼓方法通过冷却该金属载体来胶化溶液,还优选表层比芯层添加更多量的醇的不良溶剂。表层和芯层的Tg可以各不相同,优选的是,芯层的Tg低于表层的Tg。还有,在流延时,用于表层的含酰化纤维素的溶液的粘度可以不同于用于芯层的溶液的粘度,而用于表层的溶液的粘度优选小于用于芯层的溶液的粘度,虽然用于芯层的溶液的粘度可以小于用于表层的溶液的粘度。
(流延)
作为流延溶液的方法,有通过压力模头将预先制备的浓液均匀挤出到金属载体上的方法;使用刮刀的方法,其中流延到金属载体上的浓液的厚度立即用刮刀调节;以及使用逆转辊式涂布机的方法,其中厚度利用逆转辊来调节。使用压力模头的方法是优选的。压力模头包括衣架式模头类型和T形模头类型,它们的任何一种均是优选使用的。还有,可以通过各种常规已知的流延成膜方法使用非以上举例的三乙酸纤维素溶液制备乙酸纤维素薄膜。通过考虑所用溶剂的沸点差选择条件,可以获得与在各个专利文献中所述的相同效果。作为用于制备本发明的酰化纤维素薄膜的环状运输金属载体,可以使用具有通过镀铬获得的光泽整理过的表面的转鼓或具有通过表面抛光获得的光泽整理过的表面的不锈钢带(还可以称为“带子”)。作为用于制备 本发明的酰化纤维素薄膜的压力模头,可以在金属载体的上游区域提供一个、两个或多个模头,优选提供一个或两个模头。在提供两个或多个模头的情况下,可以按不同比例划分所要流延的浓液供给各个模头,并且该浓液可以使用多个精确固定输送齿轮泵按各自比例输送到各个模头。用于流延的酰化纤维素溶液的温度优选为-10到55℃,更优选25-50℃。在该情况下,温度在所有步骤中可以是相同的,或者可以在各个步骤中是不同的。在各个步骤的温度改变的情况下,刚好在流延之前温度在所需水平就足够了。
(干燥)
作为根据本发明的酰化纤维素薄膜的生产在金属载体上干燥浓液的方法,通常例如有一种将热空气施加于金属载体(转鼓或带)的表面,即,施加于在金属载体上形成的幅状材料的表面的方法;从转鼓或带的背面施加热空气的方法;,以及使用液体的热传导方法,其中将温度控制液体与转鼓或带的背面(浓液流延侧的相对面)接触,从而控制表面温度。将液体施加于带或转鼓的背面的热传导方法是优选的。在流延之前的金属载体的表面温度可以是任意温度,只要它低于浓液的溶剂的沸点。然而为了加速干燥和消除浓液在金属载体上的流动性,优选将该温度设定至比用于该浓液的溶剂中的沸点最低溶剂的沸点低1到10度的水平。然而,这不用于流延浓液在不干燥的情况下冷却和剥离的情况。
(拉伸处理)
可以通过拉伸处理来调节本发明的乙酸纤维素薄膜的延迟。此外,有一种在横向正性拉伸的方法,该方法例如在JP-A-62-115035,JP-A-4-152125,JP-A-4-284211,JP-A-4-298310和JP-A-11-48271中有述。为了获得酰化纤维素薄膜的高面内延迟值,将所生产的薄膜拉 伸。
薄膜的拉伸在常温或加热下进行。加热优选在等于或低于薄膜的玻璃化转变温度的温度下进行。薄膜的拉伸可以是纵向或横向上的单轴拉伸,或者可以是同时或按序双轴拉伸。拉伸进行1-200%,优选1-100%,尤其优选1-50%。至于光学薄膜的双折射,横向上的折射率优选大于纵向上的折射率。因此,优选在横向上拉伸更多。还有,拉伸处理可以在生产薄膜的步骤中进行,或者已形成的卷绕的原料薄膜可以进行拉伸。在前一情况下,拉伸可以在溶剂保留的状态下进行。可以优选在残留溶剂量为2-30%时进行拉伸。
本发明的成品(干燥)酰化纤维素薄膜的厚度根据最终用途变化,但通常是在5-500μm,优选20-300μm,更优选30-150μm,甚至更优选40-110μm的范围内。尤其,厚度优选是40-110μm,以便在VA液晶显示器中使用。厚度能够通过调节浓液中含有的固体的浓度、模头狭缝之间的间隙、模头挤出压力和金属载体的速度来调节,使得能够获得所需的厚度。这样获得的酰化纤维素薄膜的宽度优选是0.5-3m,更优选0.6-2.5m,甚至更优选0.8-2.2m。至于薄膜的长度,每卷优选卷绕长度100-10,000m,更优选500-7,000m,甚至更优选1,000-6,000m的薄膜。在将薄膜卷绕时,优选至少在一个边缘提供具有3-50mm,优选5-30mm的宽度和0.5-500μm,更优选1-200μm的高度的滚花。这可以是单面压制或双面压制。横向上的Re值的波动优选在±5nm,更优选±3nm的范围内。还有,Rth值的波动优选是在±10nm,更优选±5nm的范围内。此外,在纵向上的Re值的波动和在纵向上的Rth值的波动优选是在横向上的那些值的范围内。为了保持透明外观,浊度优选是0.01-2%。可以通过充分分散所加入的消光剂的细颗粒,从而减少附聚颗粒的数目来降低浊度,或者通过仅在表层中使用消光剂以减少消光剂的添加量来降低浊度。
(酰化纤维素薄膜的光学性能)
作为本发明的酰化纤维素薄膜的光学性能,优选的是,Re延迟值和Rth延迟值分别满足下式(V)和(VI),其中Re用式(III)来定义:Re(λ)=(nx-ny)x d,而Rth用式(IV)来定义:Rth(λ)={(nx+ny)/2-nz}xd,
(V)46nm≤Re(630)≤200nm
(VI)70nm≤Rth(630)≤350nm
(其中Re(λ)是在λnm的波长下在酰化纤维素薄膜的薄膜平面内的延迟值(单位:nm);Rth(λ)是在λnm的波长下在与薄膜平面垂直的方向上(厚度方向)的延迟值(单位:nm);nx是在薄膜平面内的慢轴方向上的折射率;ny表示在薄膜平面内在快轴方向上的折射率,nz表示在酰化纤维素薄膜的厚度方向上的折射率;和d表示酰化纤维素薄膜的厚度)。
Re(λ)可以采用KOBRA 21ADH(由Oji Keisokukiki K.K.制造)通过在薄膜的法线方向上用λnm波长的光照射薄膜来测定。还有,Rth(λ)能够根据三个延迟值,即Re(λ)、通过用面内慢轴作为倾斜轴在相对于薄膜的法线方向倾斜+40°的方向上用λnm的光照射该薄膜测定的延迟值以及通过用面内慢轴作为倾斜轴在相对于薄膜的法线方向倾斜-40°的方向上用λnm的光照射该薄膜测定的延迟值,通过输入1.48(平均折射率的假设值)和薄膜厚度来计算。
更优选地,Re和Rth满足下式(VII)和(VIII):
(VII)46nm≤Re(630)≤100nm
(VIII)160nm≤Rth(630)≤350nm。
对于使用仅一个光学薄膜和仅一个本发明的偏振片的VA型液晶显示器,除了式(VII)和(VIII)以外,优选还满足下式(IX)和(X):
(IX)Rth(630)=a-5.9Re(630)nm
(X)580≤a≤670nm。
式(IX)的直线的y截距a的最佳计算值为560nm,当该值向下偏离560时,VA液晶显示器的黑色亮度值增高。当该值向上偏离560时,取决于液晶显示器的视角的色调的改变增加。也就是说,发生了漏光,显示器不出现黑色。式(X)显示了可接受的a值范围。对于使用仅一个偏振片的VA型液晶显示装置,尤其优选的是,55nm≤Re(630)≤85nm和535nm≤a≤585nm。Re(630)和Rth(630)根据所使用的VA液晶显示装置的Δn·d值改变。例如,当VA液晶显示装置的Δn·d值为350nm时,最优选的Re(630)和Rth(630)分别是55-60和185-275。当VA液晶显示装置的Δn·d值为300nm时,最优选的Re(630)和Rth(630) 分别是60-65和160-240。
Re和Rth的光学特性值随湿度的变化、由于在升温下的时间推移导致的重量变化和尺寸变化而改变。优选将Re值和Rth值的变化减到最小。为了减小由于湿度变化造成的光学特性的改变,使用在6位上具有大的酰基取代度的酰化纤维素。还有,使用各种疏水性添加剂(例如增塑剂,延迟产生剂和紫外线吸收剂)来降低薄膜的透湿性或平衡水分含量。在60℃和95%RH的条件下24小时的透湿性优选为400-2,300g/m2。在25℃和80%RH的条件下测定的平衡水分含量优选为3.4%或更小。当在25℃的湿度从10%RH改变为80%RH时,光学特性的变化优选按Re值来说等于或小于12nm和按Rth值来说等于或小于32nm。疏水性添加剂的量优选是10-30wt%,更优选12-25wt%,尤其优选14.5-20wt%,以酰化纤维素的重量为基准计。当由于添加剂的挥发或分解而导致薄膜的重量或尺寸变化时,光学特性改变。因此,在80℃和90%RH下放置48小时之后的薄膜重量的变化优选为5%或更小。同样,在60℃和90%RH下放置24小时之后或者在90℃和3%RH下放置24小时之后的薄膜尺寸的变化优选为-2到+2%。还有,即使当薄膜的尺寸或重量有一定程度改变时,小的光弹性系数将减小光学特性的改变。因此,薄膜的光弹性系数优选为 50×10-13cm2/达因或更小。
(偏振片)
偏振片包括偏振器和两个透明保护膜,其中偏振片是在两个透明保护膜之间。本发明的酰化纤维素薄膜可以用作保护膜之一。作为另一保护膜,可以使用通常的乙酸纤维素薄膜。偏振器包括含碘的偏振器,使用二色性染料的含染料的偏振器和多烯型偏振器。含碘的偏振器和含染料的偏振器通常通过使用聚乙烯醇基薄膜来制备。在使用本发明的酰化纤维素薄膜作为偏振片的保护膜的情况下,制备偏振片的方法不是特别限制的,该偏振片可以通过常规方法来制备。有一种方法,该方法将所形成的酰化纤维素薄膜进行碱处理,将该薄膜叠置在偏振器的两侧上,所述偏振器已经通过使用完全皂化的聚乙烯醇水溶液在碘溶液中拉伸聚乙烯醇薄膜制得。代替碱处理,可以使用如在JP-A-6-94915和JP-A-6-118232中所述的易粘合处理。用于将保护膜的处理过的表面粘附于偏振器的粘合剂的实例包括聚乙烯醇基粘合剂类例如聚乙烯醇基粘合剂和聚乙烯醇缩丁醛基粘合剂,乙烯基胶乳例如丙烯酸丁酯基胶乳。所述偏振片由偏振器和用于保护偏振器的两面的保护膜和另外在偏振片一侧上的保护膜和在其另一侧上可分离膜构成。所述偏振片的保护膜和可分离膜用于在装运或检验产品时保护偏振片。在该情况下,叠置该偏振片的保护膜,用于保护偏振片的表面,并且在与将叠加于液晶板的侧相反的侧使用。还有,可分离膜用于覆盖层压于液晶板上的粘合层,并且在将叠加于液晶板的侧使用。
优选将本发明的酰化纤维素薄膜叠加在该偏振器上,使得偏振器的透射轴与本发明的酰化纤维素薄膜的慢轴一致。另外,通过在在偏振片的正交尼科耳位置下评价所制备的偏振片发现,在本发明的酰化纤维素薄膜的慢轴和吸收轴(以直角与透射轴相交的轴)之间的矩形 精度超过1度时,在该偏振片的正交尼科耳位置下的偏振性能降低许多,使得出现了光的滤过。在这种情况下,当这种偏振片与液晶元件结合时,不能获得足够的黑色水平或足够的对比度。因此,在本发明的酰化纤维素薄膜的主折射率nx方向和偏振片的透射轴的方向之间的偏差优选在1°之内,更优选在0.5°之内。
优选的是,根据本发明的偏振片满足下式(a)到(d)中的至少一个:
(a)40.0≤TT≤45.0
(b)30.0≤PT≤40.0
(c)CT≤2.0
(d)95.0≤P
其中TT表示在25℃和60%RH下的单片透射率;PT表示在25℃和60%RH下的平行透射率;CT表示在25℃和60%RH下的交叉透射率;P表示在25℃和60%RH下的偏振度。
甚至更优选的是,单片透射率TT、平行透射率PT、交叉透射率CT分别满足下列关系式:40.5≤TT≤45,32≤PT≤39和CT≤1.5,进一步更优选分别满足:41.0≤TT≤44.5,34≤PT≤39.0和CT≤1.3。偏振度优选是95.0%或更大,更优选96.0%或更大,甚至更优选97.0%或更大。
优选的是,根据本发明的偏振片满足下式(e)到(g)中的至少一个:
(e)CT(380)≤2.0
(f)CT(410)≤1.0
(g)CT(700)≤0.5
其中CT(λ)表示在λnm波长下的交叉透射率。
更优选的是,根据本发明的偏振片满足CT(380)≤1.95,CT(410)≤0.9和CT(700)≤0.49中的至少一个,甚至更优选的是,根据本发明的偏振片满足CT(380)≤1.90,CT(410)≤0.8和CT(700)≤0.48中的至少一个。
优选的是,本发明的偏振片满足下式(j)和(k)中的至少一个:
(j)-6.0≤ΔCT≤6.0
(k)-10.0≤ΔP≤0.0
其中ΔCT和ΔP分别表示,在将偏振片在60℃和95%RH下放置500小时的试验中,交叉透射率和偏振度的变化;以及该变化表示通过从试验后的测量值减去试验前的测量值所计算的值。
-5.8≤ΔCT≤5.8和-9.5≤ΔP≤0.0是更优选的,-5.6≤ΔCT≤5.6和-9.0≤ΔP≤0.0是甚至更优选的。
优选的是,本发明的偏振片满足下式(h)和(i)中的至少一个:
(h)-6.0≤ΔCT≤6.0
(i)-10.0≤ΔP≤0.0
其中ΔCT和ΔP分别表示,在将偏振片在60℃和90%RH下放置500小时的试验中,交叉透射率和偏振度的变化。
优选的是,本发明的偏振片满足下式(l)和(m)中的至少一个:
(j)-6.0≤ΔCT≤6.0
(k)-10.0≤ΔP≤0.0
其中ΔCT和ΔP分别表示,在将偏振片在80℃放置500小时的试验中,交叉透射率和偏振度的变化。
通过使用UV3100PC(由SHIMZDZU CORPORATION制造)在380-780nm的范围内测定偏振片的单片透射率TT、平行透射率PT和交叉透射率CT。TT、PT和CT的每一个都采用测量10次的平均值(在400-700nm范围内的平均值)。偏振片耐久性试验按两种模式进行,这两种模式包括(1)单独的偏振片和(2)用压敏粘合剂粘合于玻璃板的偏振片。为了单独测定偏振片,制备各自具有在两个偏振器之间插入的根据本发明的酰化纤维素薄膜的两个样品,并正交定位。在将偏振片粘合于玻璃板的模式中,制备两个样品(大约5cm×5cm),各自具有粘合于玻璃板的偏振片,使得根据本发明的酰化纤维素薄膜是在玻璃板侧。单片透射率通过将样品的薄膜侧对着光源来 测定。分别测定两个样品,平均值表示为单片透射率。
(防潮袋)
在本发明中,“防潮袋(已进行赋予防潮性能的处理的袋子)”按根据杯法(cup method)(JIS-Z208)测定的透湿性来规定。优选使用在40℃和90%RH或更小下具有30g/(m2·天)的透湿性的材料。当该袋的透湿性超过30g/(m2·天)时,该袋不能防止袋外部的环境湿度的影响。透湿性更优选为10g/(m2·天)或更小,最优选10g/(m2·天)或更小。
防潮袋的原料不是特别限制的,只要它具有上述水平的透湿性,可以使用已知的材料。(例如,参见“Hoso Zairyo Binran”(Shadan HojinNihon Hoso Gijutsu Kyokai(1995));和“Jinosei Hoso Nyumon”(21 SeikiHoso Kenkyukai,2002年2月28日(第一版,第一次印刷)。)在本发明中,具有低透湿性和轻重量的和容易处理的材料是理想的。复合材料例如包括其上真空沉积了硅石、氧化铝或陶瓷材料的塑料薄膜的薄膜和其上层压了铝箔的塑料薄膜的层压薄膜是特别优选使用的。铝箔的厚度不是特别限制的,只要袋内的湿度不根据环境湿度变化,优选为几μm到几百μm,更优选10μm到500μm。在本发明中使用的已制成防潮的袋内的湿度优选满足下列条件中的任一个:
在包封偏振片的状态下,在25℃下,为43%RH-70%RH,更优选45-65%RH,甚至更优选45-63%;和
与在将偏振片叠加到液晶面板上时的湿度相比,包封偏振片的袋内的湿度在±15%RH内。
(表面处理)
根据需要,本发明的酰化纤维素薄膜可以进行表面处理,以改进酰化纤维素薄膜和各个功能层(例如内涂层和衬里层)之间的粘合。例如,可以采用辉光放电处理,紫外线照射处理,电晕处理,火焰处 理,或用酸或碱处理。辉光放电处理可以是用在10-3到20托的低压气体的存在下产生的低温等离子体的处理,或者可以优选是在大气压下的等离子体处理。产生等离子体的气体是指可以在以上条件下被激发从而产生等离子体的气体,包括氩气、氦气、氖气、氪气(cripton)、氙气、氮气、氮气、二氧化碳、Flons例如四氟甲烷和它们的混合物。Hatsumei Kyokai Gokai Giho(Kogi No.2001-1745,2001年3月15日由Hatsumei Kyokai出版),第30-32页给出了详细的说明。另外,在近年来吸引了人们的注意力的大气压下的等离子体处理中,在10-1,000Kev下使用例如20-500Kgy的照射能,更优选地,在30-500Kev下使用20-300Kgy的照射能。在它们当中,碱皂化处理是特别优选的,并且作为酰化纤维素薄膜的表面处理是极其有效的。
碱皂化处理优选通过将酰化纤维素薄膜直接浸渍到盛有皂化溶液的罐中或通过将皂化溶液涂布于酰化纤维素薄膜上来进行。作为涂布方法,可以列举浸渍涂布法,幕涂法,挤出涂布法,刮条涂布法和挤出滑动涂布法。作为在碱皂化处理中使用的涂布溶液的溶剂,为皂化溶液赋予良好的润湿透明载体的性能的并且在透明载体的表面上不形成不平坦度和保持表面状态在良好条件下的那些溶剂是优选的。具体地说,醇类溶剂是优选的,异丙醇是特别优选的。还可以使用表面活性剂的水溶液作为溶剂。作为在碱皂化溶液中使用的碱,可溶于上述溶剂的碱是优选的,KOH和NaOH是更优选的。皂化涂布溶液的pH优选为10或更大,更优选12或更大。至于在用碱皂化时的反应条件,该皂化优选在室温下进行1秒到5分钟,更优选5秒到5分钟,尤其优选20秒到3分钟。在与碱皂化反应之后,皂化溶液涂布的表面优选用水或酸洗涤。
(抗反射层)
优选在透明保护膜上提供功能薄膜例如抗反射层,该透明保护膜 在液晶元件的相对侧提供。在本发明中,通过在透明保护膜上按序叠置至少光散射层和低折射率层所形成的抗反射层或通过在透明保护层上按序叠置中折射率层、高折射率层和低折射率层所形成的抗反射层是优选使用的。以下描述抗反射层的优选实例。
以下描述在透明保护膜上提供光散射层和低折射率层所形成的抗反射层的优选实施方案。
将消光颗粒分散于本发明的光散射层中,除了消光颗粒以外的在光散射层中的材料的折射率优选在1.50到2.00的范围内。低折射率层的折射率优选在1.35到1.49的范围内。在本发明中,光散射层具有防眩光功能和硬涂层功能,并且可以由单一层或多个层,例如2-4层构成。
优选设计抗反射层,使得表面不平坦度中的中心线平均粗糙度Ra为0.08-0.40μm,10点平均粗糙度Rz等于或低于10倍的Ra,平均峰谷距离Sm为1-100μm,突出物的高度与最深位置的标准偏差为0.5μm或更小,基于中心线的平均峰谷距离Sm的标准偏差为20μm或更小,以及具有0-5度的倾斜角的平面的比例为10%或更大,从而能够获得足够的减眩光能力和视觉上均匀的无光外观。
还有,至于在C光源下的反射光的色调,当a*值为-2到2,b* 值为-3到3和在380-780nm范围内的最小反射率与最大反射率的比率为0.5-0.99时,反射光的色调变为中性,因此,这些值是优选的。还有,当在C光源下透射光的b*值为0-3时,在应用于显示装置时白色部分的泛黄减小,因此这种值是优选的。
此外,当对在平面光源和本发明的抗反射薄膜之间插入了120μm×40μm晶格的薄膜测定的亮度分布的标准偏差为20或更小时,减小了可能在本发明的薄膜应用于高精度面板时可能发生的眩光缺陷,因此,这种标准偏差是优选的。
本发明的抗反射层优选具有以下光学特性:镜面反射率2.5%或 更小,透射比90%或更大和60度光泽度70%或更小,因为这种抗反射层可以降低外部光的反射和改进可见性。尤其,镜面反射率更优选为1%或更小,最优选0.5%或更小。通过将浊度值调至20-50%,将内部浊度/总浊度比调至0.3-1,将形成低折射率层之后的浊度值从高达光散射层的浊度值减低在15%的范围内,将0.5英寸梳宽度(comb width)的透射图像的清晰度调至20-50%,以及将垂直透射的光/与垂直线倾斜2度的透射光的比率调至1.5-5.0,能够降低高精度LCD面板上的眩光缺陷和字母的模糊,因此这种调节是优选的。
(低折射率层)
本发明的抗反射薄膜中的低折射率层的折射率为1.20-1.49,优选1.30-1.44。此外,就减小折射率来看,该低折射率层优选满足下式(IX):
(m/4)x0.7<n1d1<(m/4)x1.3
其中m表示正奇数,n1表示低折射率层的折射率,以及d1表示低折射率层的厚度(nm)。λ表示波长,并且是500-550nm的值。
以下描述形成本发明的低折射率层的材料。
本发明的低折射率层含有含氟聚合物作为具有低折射率的粘合剂。作为含氟聚合物,具有0.03-0.20的动摩擦系数,90-120°的与水的接触角和70°或更小的纯水的滑落角度并且可通过热或通过用电离辐射照射而交联的含氟聚合物是优选的。从固定于图像显示装置上的本发明的抗反射薄膜上剥离商购粘合带所需的剥离力优选尽可能小,因为能够容易地剥离粘合于其上的封条或便笺,并且优选是500gf或更小,更优选300gf或更小,最优选100gf或更小。还有,由微型硬度计测定的较高的表面硬度提供了不太容易出现瑕疵的表面,该表面硬度优选是0.3Gpa或更大,更优选0.5Gpa或更大。
用于低折射率层的含氟聚合物包括含全氟烷基的硅烷化合物的 (例如(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)三乙氧基硅烷)的水解产物和脱水缩合物,以及具有含氟单体单元和赋予交联能力的组成单元作为成分的含氟共聚物。
含氟单体的具体例子包括氟代烯烃类(例如氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、全氟辛基乙烯、六氟丙烯和全氟-2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)、(甲基)丙烯酸的部分或完全氟化的烷基酯衍生物(例如,Viscote 6FM(由Ossaka Yuki Kagaku生产)和M-2020(由Daikin生产))以及完全或部分氟化的乙烯基醚,其中全氟烯烃是优选的。鉴于折射率、溶解度、透明性和可获得性,六氟丙烯是特别优选的。
作为赋予交联能力的组成单元,可以举例通过由预先在分子内具有自交联官能团的单体例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或缩水甘油乙烯基醚的聚合所获得的组成单元,通过具有羧基、羟基、氨基或磺基的单体(例如,(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟甲基酯、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、丙烯酸烯丙酯、羟乙基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚、马来酸或巴豆酸)的聚合所获得的组成单元,以及通过高分子反应(例如,通过让氯丙烯酸作用于羟基)将可交联基团例如(甲基)丙烯酰基引入到这些组成单元中所获得的组成单元。
鉴于在溶剂中的溶解度和透明性能,除了上述含氟单体以外,还还可以适当地让无氟单体也和赋予交联能力的组成单元共聚。这种可共聚的单体单元不是特别限制的,它们的实例包括烯烃(例如乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯和偏二氯乙烯)、丙烯酸酯(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸-2-乙基己基酯)、甲基丙烯酸酯(例如,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯)、苯乙烯衍生物(例如苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯)、乙烯基醚(例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚和环己基乙烯基醚)、乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和肉桂酸乙烯酯)、丙烯酰胺类(例如N-叔丁基丙烯酰胺和N-环己基丙烯酰 胺)、甲基丙烯酰胺类和丙烯腈衍生物。
如在JP-A-10-25388和JP-A-10-147739中所述,可以适当将固化剂用于上述聚合物。
(光散射层)
提供光散射层,目的是改进由于表面散射和/或内部散射导致的光散射性能,以及赋予硬涂层性能,用于改进薄膜的抗划伤性。因此,它包括用来赋予硬涂层性能的粘合剂,用于赋予光散射能力的消光颗粒,根据需要的用于赋予高折射率、防止由于交联而收缩和提高强度的无机填料。
为了赋予硬涂层性能以及抑制卷曲的产生和抗脆性能的下降,光散射层的厚度优选是1-10μm,更优选1.2-6μm。
用于光散射层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,其中具有饱和烃链的聚合物是更优选的。还有,该粘合剂聚合物优选具有可交联结构。作为具有饱和烃链作为主链的粘合剂聚合物,烯键式不饱和单体的聚合物是优选的。作为具有饱和烃链作为主链和具有可交联结构的粘合剂聚合物,具有两个或多个烯键式不饱和基团的单体的聚合物(共聚物)是优选的。为了提高粘合剂聚合物的折射率,可以将芳族环或含有至少一个选自非氟卤素原子、硫原子、磷原子和氮原子中的原子的结构部分引入到单体结构中。
具有两个或多个烯键式不饱和基团的单体包括多元醇与(甲基)丙烯酸的酯(例如,二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸-1,4-环己烷酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基乙烷酯、四(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、丙烯酸-1,2,3- 环己烷四甲基酯、聚氨酯聚丙烯酸酯或聚酯聚丙烯酸酯)、它们的环氧乙烷改性的产物、乙烯基苯及其衍生物(例如1,4-二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲酸-2-丙烯酰基乙基酯或1,4-二乙烯基环己酮)、乙烯基砜(例如二乙烯基砜)、丙烯酰胺(例如亚甲基双丙烯酰胺)和甲基丙烯酰胺。这些单体可以作为两种或多种的结合物使用。
具有高折射率的单体的具体实例包括双(4-甲基丙烯酰基苯硫基)-硫,乙烯基萘,乙烯基苯基硫和4-甲基丙烯酰氧基苯基-4’-甲氧基苯基硫醚。这些单体还可以以两种或多种的结合物使用。
具有烯键式不饱和基团的单体的聚合可以通过用电离辐射照射或者在光自由基引发剂或热自由基引发剂的存在下加热来进行。
因此,抗反射层可以通过制备含有具有烯键式不饱和基团的单体、光自由基引发剂或热自由基引发剂、消光颗粒和无机填料的涂料溶液,将该涂料溶液涂布于透明载体上和通过用电离辐射照射或加热使单体聚合以固化该涂层来形成。作为光自由基引发剂等,可以使用已知的那些。
具有聚醚作为主链的聚合物优选是多官能环氧化合物的开环聚合产物。多官能环氧化合物的开环聚合能够通过用电离辐射照射或通过在光酸生成剂或热酸生成剂的存在下加热来进行。
因此,抗反射层可以通过制备含有多官能环氧化合物、光酸生成剂或热酸生成剂、消光颗粒和无机填料的涂料溶液,将该涂料溶液涂布于透明载体上和通过用电离辐射照射或加热使单体聚合以固化该涂层来形成。
代替或除了具有两个或多个烯键式不饱和基团的单体,还可以通过使用具有可交联官能团的单体将可交联官能团引入到聚合物中以及通过可交联基团的反应将可交联结构引入到粘合剂聚合物中。
可交联官能团的实例包括异氰酸基,环氧基,氮杂环丙烷基, 唑啉基团,醛基,羰基,肼基,羧基,羟甲基和活性亚甲基。还可以 使用乙烯基磺酸、酸酐、氰基丙烯酸酯衍生物、蜜胺、醚化羟甲基、酯、尿烷和金属醇盐例如四甲氧基硅烷作为引入可交联结构的单体。还可以使用由于分解反应而显示了交联能力的官能团,例如封端异氰酸基。也就是说,在本发明中,可交联官能团可以是不立即显出可交联功能但作为分解反应的结果而显出该功能的基团。
具有这种可交联官能团的粘合剂聚合物可以在涂布之后加热时形成交联结构。
光散射层含有用来赋予防眩光性能的消光颗粒,它们比填料颗粒大,具有1-10μm,优选1.5-7.0μm的平均粒度,它们的实例包括无机化合物的颗粒和树脂颗粒。
消光颗粒的具体的优选实例包括无机化合物的颗粒例如硅石颗粒和TiO2颗粒;和树脂颗粒例如丙烯酸树脂(acryl)颗粒,交联丙烯酸树脂颗粒,聚苯乙烯颗粒,交联苯乙烯颗粒,蜜胺树脂颗粒和苯胍胺树脂颗粒。在这些当中,交联苯乙烯颗粒、交联丙烯酸树脂颗粒、交联丙烯酸-苯乙烯颗粒和硅石颗粒是更优选的。关于消光颗粒的形状,可以使用球形颗粒和无定形颗粒的任何一种。
还有,可以结合使用两种或多种类型的粒度彼此不同的消光颗粒。具有较大粒度的消光颗粒能够赋予防眩光性能,而具有较小粒度的消光颗粒能够赋予其它光学性能。
此外,关于消光颗粒的粒度分布,单分散分布是最优选的,各个颗粒的粒度越接近相同的尺寸越是优选的。例如,在规定粒度比平均粒度大20%或更多的颗粒为粗颗粒的情况下,粗颗粒的数目占总颗粒数的比例优选是1%或更小,更优选0.1%或更小,甚至更优选0.01%或更小。具有这种粒度分布的消光颗粒能够通过在常规合成反应之后进行分级来获得。通过多次重复分级程序或加强分级程度,可以获得更优选的分布的消光剂。
将消光颗粒加入到光散射层中,使得消光颗粒在所形成的光散射 层中的量优选为10-1,000mg/m2,更优选100-700mg/m2。
消光颗粒的粒度分布通过库乐尔特颗粒计数器法来测定,所测定的分布被转化为颗粒数分布。
在光散射层中,除了消光颗粒以外,还优选加入包括至少一种选自钛、锆、铝、铟、锌、锡和锑中的金属的氧化物并且具有0.2μm或更小,优选0.1μm或更小,更优选0.06μm或更小的平均粒度的无机填料,以便提高该层的折射率。
还有,与之相反,优选在使用高折射率消光颗粒的光散射层中使用氧化硅,以便将该层的折射率保持在低水平和扩大消光颗粒和填料的折射率差。氧化硅的优选粒度与上述无机填料的粒度相同。
用于光散射层的无机填料的具体例子包括TiO2,ZrO2,Al2O3,In2O3,ZnO,SnO2,Sb2O3,ITO和SiO2。从提高折射率的观点来看,TiO2 和ZrO2是特别优选的。还优选的是,无机填料的表面进行硅烷偶联处理或钛偶联处理。具有能够与粘合剂反应的官能团的表面处理剂优选用于填料表面。
无机填料的添加量优选是基于光散射层总重量的10-90%,更优选20-80%,特别优选30-75%。
另外,这种填料的粒度充分小于光的波长,从而不引起散射,因此填料在粘合剂聚合物中的分散体表现象光学均匀物质一样。
用于光散射层的粘合剂和无机填料的混合物的本体折射率优选是1.48-2.00,更优选1.50-1.80。为了将折射率调节到上述范围,适当选择粘合剂和无机填料的类型和量就足够了。选择哪一种可以容易地通过实验预先得知。
为了通过消除光散射层的涂层不均匀性、干燥不均匀性和点缺陷而确保表面均匀性,在用于形成防眩光层的涂料组合物中加入含氟表面活性剂和聚硅氧烷基表面活性剂的任何一种或者它们二者。尤其,优选使用含氟表面活性剂,因为它能够提供去除抗反射薄膜的表面问 题(例如涂层不均匀性、干燥不均匀性和点缺陷)的效果。使用表面活性剂的目的是提高表面均匀性和赋予高速涂布的适应性,因此增加生产率。
接下来,在下面描述通过按序叠置中折射率层、高折射率层和低折射率层而在透明保护膜上形成的抗反射层。
包括其上按序形成了中折射率层、高折射率层和低折射率层(最外层)的层结构的基材的抗反射薄膜被描述为具有满足以下关系式的折射率:
高折射率层的折射率>中折射率层的折射率>透明载体的折射率>低折射率层的折射率。
可以在透明载体和中折射率层之间提供硬涂层。此外,该抗反射层可以包括中折射率硬涂层,高折射率层和低折射率层(例如,参见JP-A-8-122504,JP-A-8-110401,JP-A-10-300902,JP-A-2002-243906和JP-A-2000-111706)。还有,可以赋予每一层其它功能。例如,列举有防污低折射率层和抗静电高折射率层(例如JP-A-10-206603和JP-A-2002-243906)。
抗反射薄膜的浊度优选是5%或更小,更优选3%或更小。还有,薄膜的强度优选是H或更大,更优选2H或更大,最优选3H或更大,通过根据JIS K5400方法的铅笔硬度试验测定。
(高折射率层和中折射率层)
在抗反射薄膜中具有高折射率的层包括可固化薄膜,其至少含有具有高折射率的平均粒度100nm或更小的无机化合物的超细颗粒和基质粘合剂。
作为具有高折射率的无机化合物的细颗粒,可以列举具有1.65或更大,优选1.9或更大的折射率的化合物。它们的实例包括Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La和In的氧化物,以及含有这些金属原子的 复合氧化物。
作为制备这种超细颗粒的方法,可以列举用表面处理剂(例如,JP-A-11-295503,JP-A-11-153703和JP-A-2000-9908中所述的硅烷偶联剂;和JP-A-2001-310432中所述的阴离子化合物或有机金属偶联剂)处理颗粒表面的方法;形成芯/壳结构的方法,其中高折射率颗粒形成芯(JP-A-2001-1661-4);以及结合使用特定分散剂的方法(例如JP-A-11-153703,US专利No.6,210,858B 1和JP-A-2002-2776069)。
作为形成基质的材料,可以列举常规已知的热塑性树脂和可固化树脂薄膜。
此外,选自包含具有至少2个可自由基聚合基团和/或可阳离子聚合基团的多官能化合物的组合物和包含具有可水解基团的有机金属化合物及其部分缩合物的组合物中的至少一种组合物是优选的。例如,可以列举JP-A-2000-47004,JP-A-2001-315242,JP-A-2001-31871和JP-A-2001-296401中所述的那些。
还有,由金属醇盐的水解缩合物获得的含有胶态金属氧化物和金属醇盐的组合物所得到的可固化薄膜是优选的。例如,它在JP-A-2001-293818中有述。
高折射率层的折射率一般是1.70-2.20。高折射率层的厚度优选是5nm到10μm,更优选10nm到1μm。
调节中折射率层的折射率,使得它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是1.50-1.70。还有,该层的厚度优选是5nm到10μm,更优选10nm到1μm。
(低折射率层)
将低折射率层层压于高折射率层上。低折射率层的折射率为1.20-1.55,优选1.30-1.50。
优选将低折射率层作为具有抗划伤性和防污性能的最外层形成。 作为赋予抗划伤性的方式,有效的是将滑动性能赋予表面,并且可以使用常规已知的将聚硅氧烷或氟引入到薄膜层中的方法。
含氟化合物的折射率优选为1.35-1.50,更优选1.36-1.47。还有,含氟化合物优选是含有35-80wt%的氟原子和具有可交联或可聚合官能团的化合物。
它们的实例包括在JP-A-9-222503的段落(0018)到(0026),JP-A-11-38202的段落(0019)到(0030),JP-A-2001-40284的段落(0027)到(0028)和JP-A-2000-284102中所述的化合物。
聚硅氧烷化合物优选是具有聚硅氧烷结构和在高分子链中具有可固化官能团或可聚合官能团并且在薄膜中提供交联结构的化合物。它的实例包括活性聚硅氧烷(例如由Chisso Corp.生产的SILAPLANE)和在每一端具有硅烷醇基团的聚硅氧烷。
具有交联或可聚合基团的含氟和/或硅氧烷聚合物的交联或聚合反应优选与涂布含有聚合引发剂和增感剂的用于形成最外层的涂料组合物同时进行或在涂布之后进行。
还有,溶胶-凝胶固化膜是优选的,它通过在催化剂的存在下经由缩合反应固化有机金属化合物例如硅烷偶联剂和含有特定含氟基团的硅烷偶联剂来形成。
它的实例包括含有多氟烷基的硅烷化合物或部分水解的缩合物(JP-A-58-142958,JP-A-58-147483,JP-A-58-147484,JP-A-9-157582和JP-A-11-106704中所述的化合物),以及含有聚“全氟烷基醚”基团的含氟长链基团的甲硅烷基化合物(在JP-A-2000-117902,JP-A-2001-48590和JP-A-2002-53804中所述的化合物)。
除了上述添加剂以外,低折射率层能够含有填料,例如作为初级颗粒的平均粒度为1-150nm的低折射率无机化合物(例如,二氧化硅(硅石),含氟颗粒(氟化镁,氟化钙或氟化钡)和JP-A-11-3820的段落(0020)到(0038)中所述的有机细颗粒),硅烷偶联剂,滑动剂 (sliding agent)和表面活性剂。
在低折射率层位于最外层下的情况下,低折射率层可以通过气相方法(例如,真空沉积方法,溅射方法,离子电镀方法或等离子体CVD方法)来形成。涂布方法是优选的,因为它能够廉价地形成该层。
低折射率层的厚度优选是30-200nm,更优选50-150nm,最优选60-120nm。
(抗反射层的其它层)
此外,可以提供硬涂层、正向散射层、底漆层、抗静电层、内涂层和保护层。
(硬涂层)
硬涂层在透明载体的表面上提供,用于赋予其上有抗反射层的透明保护膜以物理强度。尤其优选的是,在透明载体和前述高折射率层之间提供硬涂层。硬涂层优选通过能够用光和/或热固化的化合物的交联反应或聚合反应来形成。作为可固化官能团,可光聚合官能团是优选的,含有可水解官能团的有机金属化合物优选是有机烷氧基甲硅烷基化合物。
这些化合物的具体例子与对于高折射率层举例的那些相同。
作为构成硬涂层的具体组合物,可以列举例如在JP-A-2002-144913,JP-A-2000-9908和WO 00/46617中所述的那些。
高折射率层还可以用作硬涂层。在这种情况下,优选通过使用用于高折射率层的技术在硬涂层中加入精细分散状态的细颗粒来形成该层。
该硬涂层可以含有平均粒度为0.2-10μm的颗粒,用作具有眩光减低功能(防眩光功能)的眩光减低层(下文所述的)。
硬涂层的厚度可以根据其用途来适当决定。硬涂层的厚度优选是0.2-10μm,更优选0.5-7μm。
硬涂层的强度优选是H或更大,更优选2H或更大,最优选3H或更大,通过根据JIS K5400方法的铅笔硬度试验测定。还有,在根据JIS K5400方法的锥度试验(taper test)后样品的磨损量越小越是优选的。
(抗静电层)
在提供抗静电层的情况下,优选赋予按体积电阻率计的10-8(Ωcm-3)的电导率。10-8(Ωcm-3)的体积电阻率能够通过使用吸湿物质、水溶性无机盐、某些类型的表面活性剂、阳离子聚合物、阴离子聚合物或胶态硅石来提供。然而,这些化合物是温度依赖的和湿度依赖的,使得它们涉及在低湿度环境下不能获得充分的电导率的问题。因此,金属氧化物优选作为导电层的材料。一些金属氧化物是有色的,因为它们在用作导电层的材料时将整个薄膜着色而不优选。形成无色金属氧化物的金属的实例包括Zn、Ti、Al、In、Si、Mg、Ba、Mo、W和V。优选使用含有这些金属氧化物作为主组分的金属氧化物。作为它们的具体例子,ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO3、V2O5和它们的复合氧化物是优选的,ZnO、TiO2和SnO2 是特别优选的。作为引入杂原子的方法的实例,添加Al或In到ZnO中,添加Sb、Nb或卤素元素到SnO2中以及添加Nb或TA到TiO2 中是有效的。此外,如在JP-B-59-6235中所述的,可以使用将金属氧化物沉积到其它晶体金属颗粒或纤维材料(例如二氧化钛)上所制备的材料。另外,虽然体积电阻率和表面电阻率是不同的物理值,不能简单地相互比较,但等于或小于大约10-10(Ω/□)的导电层的表面电阻率足以获得10-8(Ωcm-3)的电导率,而10-8(Ω/□)的表面电阻率是更优选的。导电层的表面电阻率必须对作为最外层形成的抗静电层测定,可以在本发明中所述的层压薄膜的形成过程中测定。
(液晶显示器)
本发明的酰化纤维素薄膜,包括该薄膜的光学补偿片材和使用该薄膜的偏振片能够用于液晶元件和各种显示模式的液晶显示器。已经提出了许多显示模式例如TN(扭转向列模式),IPS(面内转换模式),FLC(铁电液晶模式),AFLC(反铁电液晶模式),OCB(光学补偿弯曲模式),STN(超扭转向列模式),VA(垂直排列模式)和HAN(混合排列向列模式)。在这些当中,OCB模式和VA模式优选用于本发明。
OCB模式液晶显示器是使用弯曲排列模式液晶元件的液晶显示器,其中杆状液晶分子以基本上相反的方向(对称)在液晶元件的上部和下部之间排列。OCB模式液晶元件在US专利Nos.4,583,825和5,410,422中公开。因为杆状分子对称排列在液晶元件的上部和下部之间,所以弯曲模式液晶元件表现了自光学补偿功能。因此,该液晶模式还被称为OCB(光学补偿弯曲)液晶模式。该弯曲排列模式液晶显示器具有高响应速度的优点。
在VA模式液晶元件中,当不施加电压时,杆状液晶分子基本上垂直排列。
VA模式液晶元件包括(1)狭义上的VA模式的液晶元件,其中在不施加电压时杆状液晶分子基本上垂直排列,而在施加电压时基本上水平排列(JP-A-2-176625);(2)多域VA模式(MVA模式)液晶元件(如SID 97,Digest of Tech.Papers 28(1997),845所述的);(3)一种液晶元件,其中杆状液晶分子在不施加电压时基本上垂直排列,而在施加电压时以扭转多域排列方式排列(n-ASM-模式)(如NipponEkisho Toronkai,Yokoshu,58-59(1998)中所述的);(4)SURVAIVAL模式液晶元件(在LCD International 98中公开)。
VA模式液晶显示器包括液晶元件和两个偏振片,其中该液晶元 件设置在该两个偏振片之间。该液晶元件在两个电极基片之间载有液晶。在本发明的透射式液晶显示器的一个实施方案中,一个本发明的光学补偿片材设置在液晶元件和所述偏振片之一之间,或者两个光学补偿片材之一设置在液晶元件与一个偏振片之间,两个光学补偿片材中的另一个设置在液晶元件和另一个偏振片之间。
在本发明的透射式液晶显示器的另一个实施方案中,包含本发明的酰化纤维素薄膜的光学补偿片材设置在液晶元件和偏振器之间,作为偏振片的透明保护膜。该光学补偿片材可以用作仅偏振片之一的透明保护膜(在液晶元件和偏振器之间),或者可以用作两个偏振片中的每一个的透明保护膜(在液晶元件和偏振器之间)。在光学补偿片材仅用于偏振片之一的情况下,尤其优选使用该片材作为在背光侧偏振片的液晶侧的保护膜。本发明的酰化纤维素薄膜优选叠加于VA液晶元件侧。该保护膜可以是通常的酰化纤维素薄膜,优选比本发明的酰化纤维素薄膜更薄。厚度优选为40-80μm,可以列举商购的KC4UX2M(40μm;由Konica Opto K.K.制造),KC5UX(60μm;由Konica Opto K.K.制造)和TD80(80μm;由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造),但不限于这些。
实施例
以下参考实施例来具体说明本发明,然而,这些实施例不能解释为限制本发明。
(测量方法)
酰化纤维素薄膜的各种特性如下测定。
(延迟Re和Rth)
在25℃和60%RH下在恒湿器中放置24小时之后,使用He-Ne 激光器用偏振光椭圆率测量仪(M-150;由Nihon Bunko K.K.制造)测定酰化纤维素薄膜的Re。分别根据下式(2)和(3)计算在厚度方向上的延迟值(Rth)和在薄膜平面内的延迟值(Re):
式(2):Re=(nx-ny)xd
式(3):Rth={(nx+ny)/2-nz}xd
其中nx是在薄膜平面的x方向(慢轴方向)上的折射率;ny是在薄膜平面的y方向(快轴方向)上的折射率;nz是在与薄膜平面垂直的方向上的折射率;和d是薄膜的厚度(nm)。
还有,通过以下方式测定延迟值。Re(λ)采用KOBRA 21ADH(由Oji Keisokukiki K.K.制造)通过在薄膜的法线方向上用λnm波长的光照射薄膜来测定。还有,Rth(λ)能够根据三个延迟值,即Re(λ)、通过用面内慢轴作为倾斜轴在相对于薄膜的法线方向倾斜+40°的方向上用λnm的光照射该薄膜测定的延迟值以及通过用面内慢轴作为倾斜轴在相对于薄膜的法线方向倾斜-40°的方向上用λnm的光照射该薄膜测定的延迟值,通过输入1.48(平均折射率的假设值)和薄膜厚度来计算。用偏振光椭圆率测量仪测定的延迟值和用KOBRA 21ADH测定的延迟值基本上是相同的。
(水含量)
在将7mm×35mm样品在25℃和80%RH下湿度调节2小时之后,根据Karl Fischer’s方法采用水含量测定装置(由Hiranuma SangyoCo.,Ltd.制造)测定样品的水含量。该水含量通过将水的重量(g)除以样品的重量(g)来计算。
(透湿性)
样品的透湿性使用在JIS-Z 208方法(杯法)中所述的装置测定,其中测定在60℃和95%RH下24小时的湿传递量。
(热收缩比)
在将30mm×120mm样品在25℃和60%RH下湿度调节2小时之后,在样品的两个边缘按100mm间隔制作6mm孔,利用自动栓规(Shinto Kagaku)测定间隔的初始距离(L1),达到1/1000mm的精度。此外,在将样品于60℃和90%RH或90℃和3%RH下放置24小时以及再次在25℃和60%RH下放置2小时之后,测定冲孔间隔的距离(L2)。利用公式{(L1-L2)/L1}×100来测定热收缩比。
(玻璃化转变温度Tg)
将5mm×30mm薄膜样品在恒湿器中在25℃和60%RH下放置2小时或更久,然后用动态弹性粘度仪(Vibron DVA-225;由IT KeisokuSeigyo K.K.制造)在20mm的夹子间距、2℃/min的升温速率、30-200℃的测量温度范围和1Hz的频率下进行测量。当将储能弹性模量作为纵坐标(对数轴)和温度(℃)作为横坐标(线性轴)绘制曲线时,当储能模量弹性从固体区转变到玻璃化转变区时,观察到储能弹性模量的急剧下降。在固体区中能够绘制直线1,在玻璃化转变区中能够绘制直线2。直线1和2的交点是储能弹性模量急剧下降和在升高温度时薄膜开始变软以及转变到玻璃化转变区的温度,因此该温度被认为是玻璃化转变温度(Tg)(动态粘弹性)。
(弹性模量)
将10mm×200mm样品在恒湿器中在25℃和60%RH下放置2小时,使用张力试验仪(Strograph-R2;由Toyo Seiki制造)在100mm的初始样品长度和100mm/min的拉伸速率的条件下进行测量。由初始拉伸时的应力和伸长计算弹性模量。
(光弹性系数)
在纵向上对10mm×100mm薄膜样品施加拉伸应力,用偏振光椭圆率测量仪(M150;由Nihon Bunko K.K.制造)测定在该情况下的Re延迟,由延迟对应力的变化计算光弹性系数。
(浊度)
使用浊度计(HGM-2DP;由Suga Shikenki制造)根据JIS K6714方法在25℃和60%RH下测定40mm×80mm样品的浊度。
(实施例1)
1.酰化纤维素薄膜的制备
(1)酰化纤维素
制备表1所述的酰基取代度各不相同的酰化纤维素。酰化反应在40℃通过添加硫酸(7.8重量份/100重量份纤维素)和添加羧酸来进行。随后,通过调节硫酸催化剂的量、水量和熟化时间来调节总取代度和6位上的取代度。熟化在40℃进行。此外,通过用丙酮洗涤来除去酰化纤维素的低分子量组分。
(2)浓液的制备
按19wt%的固体含量,将表1中所述的酰化纤维素、增塑剂(磷酸三苯酯和磷酸联苯基二苯基酯的2∶1混合物)和以下结构的延迟产生剂投入到二氯甲烷/甲醇(87/13重量比)的混合溶剂中,随后在加热下搅拌,以便溶解。此时,同时添加0.05重量份的细颗粒[二氧化硅(初级粒度:20nm;莫氏硬度值:大约7)]、0.375重量份的紫外线吸收剂B(TINUVIN327;由Ciba Specialty Chemicals生产)和0.75重量份的紫外线吸收剂C(TINUVIN328;由Ciba Specialty Chemicals生产),在加热下搅拌。在表2中示出了所添加的增塑剂和延迟产生 剂的比例,按重量份/100重量份的酰化纤维素计。按照以下方式由这样制备的浓液制备薄膜F1到F10和F14到F17。
延迟产生剂:
还有,按照16.4wt%的固体含量,将在表1中描述的酰化纤维素CA3、增塑剂(磷酸三苯酯和磷酸联苯基二苯基酯的2∶1混合物)和以上结构式的延迟产生剂投入到乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇(81/8/7/4重量比)的混合溶剂中,随后搅拌以便溶胀。此时,同时添加0.05重量份的细颗粒(二氧化硅(初级粒度:20nm;莫氏硬度值:大约7)),0.04重量份的柠檬酸乙酯(单酯和二酯的1∶1混合物),并搅拌。在表2中示出了所添加的增塑剂和延迟产生剂的比例,按重量份/100重量份的酰化纤维素计。将该溶胀溶液冷却到-70℃,然后加热以在40℃溶解。将所形成的浓液过滤,进行急骤浓缩,以便将浓液中的固体浓度调至大约21%。按照以下方式由这样制备的浓液制备F11-F13的薄膜。
(流延)
每一种浓液都使用带式流延机流延。从带上剥离的具有25-35wt%的残留溶剂量的薄膜在宽度方向上拉伸,拉伸比为15-23%(表2),形成酰化纤维素薄膜。在拉幅机中,每一种薄膜在用热空 气干燥的同时在宽度方向上拉伸然后收缩大约5%。然后,将薄膜从拉幅机输送带转移到辊筒输送带上,进一步干燥,滚花和卷缠绕。作为拉伸比,在表2中示出了由在拉幅机的入口处的薄膜宽度和在拉幅机的出口处的薄膜宽度计算的值。用偏振光椭圆率测量仪(M-150;由Nihon Bunko K.K.制造)或KOBRA 21ADH(由Oji Keisokukiki K.K.制造),在25℃和60%RH下,对这样制备的酰化纤维素薄膜(光学补偿片材)测定在630nm波长下的Re延迟值和Rth延迟值。还有,对在恒湿器中在25℃和80%RH下放置2小时或更久之后的用聚硅氧烷夹在两块玻璃板之间的样品薄膜测定Re延迟值和Rth延迟值。分别地作为ΔRe和ΔRth示出了在630nm波长下在10%RH下测定的延迟值和在630nm波长下在80%RH下测定的延迟值之间的酰化纤维素薄膜的延迟值的变化(Re(10%RH)-Re(80%RH);Rth(10%RH)-Rth(80%RH))。
表1
原棉 编号 | 乙酰基 取代度 | 丙酰基 取代度 | 6位 取代度 | 6位取代度 /总取代度 | |
实施例 | CA1 | 2.849 | 0.000 | 0.934 | 0.328 |
实施例 | CA2 | 2.847 | 0.000 | 0.947 | 0.333 |
实施例 | CA3 | 2.785 | 0.000 | 0.910 | 0.327 |
实施例 | CA4 | 2.753 | 0.000 | 0.903 | 0.328 |
实施例 | CA5 | 2.745 | 0.000 | 0.882 | 0.321 |
实施例 | CA6 | 1.952 | 0.808 | 0.897 | 0.325 |
对比例 | CA7 | 2.751 | 0.000 | 0.844 | 0.307 |
总取代度是2位取代度、3位取代度和6位取代度的总和。还有,总取代度等于通过将乙酰基取代度加丙酰基取代度所获得的值。
表2
薄膜 号 | 原棉 编号 | 增塑剂 的添加 量(%) | 延迟产 生剂的 添加量 (%) | 拉伸 比 (%) | 拉幅机 温度 (℃) | 干燥后 的薄膜 厚度 (μm) | Re (nm) |
F1 | CA1 | 11.7 | 4.0 | 23 | 135 | 92 | 51 |
F2 | CA2 | 11.7 | 5.0 | 20 | 135 | 92 | 47 |
F3 | CA3 | 11.7 | 0.0 | 20 | 140 | 92 | 16 |
F4 | CA3 | 11.7 | 5.0 | 15 | 135 | 92 | 62 |
F5 | CA3 | 11.7 | 6.5 | 14 | 135 | 92 | 65 |
F6 | CA3 | 11.7 | 6.5 | 25 | 135 | 110 | 140 |
F7 | CA3 | 5.7 | 6.5 | 15 | 145 | 92 | 68 |
F8 | CA3 | 11.7 | 6.5 | 15 | 130 | 80 | 63 |
F9 | CA3 | 11.7 | 6.5 | 15 | 130 | 92 | 72 |
F10 | CA3 | 11.7 | 5.0 | 23 | 135 | 60 | 48 |
F11 | CA3 | 11.7 | 0.0 | 20 | 135 | 80 | 17 |
F12 | CA3 | 11.7 | 5.0 | 22 | 135 | 86 | 58 |
F13 | CA3 | 11.7 | 6.5 | 20 | 135 | 110 | 80 |
F14 | CA4 | 11.7 | 5.0 | 20 | 135 | 92 | 51 |
F15 | CA5 | 11.7 | 5.0 | 20 | 135 | 92 | 52 |
F16 | CA6 | 11.7 | 5.0 | 20 | 135 | 80 | 55 |
F17 | CA7 | 11.7 | 5.0 | 15 | 135 | 92 | 66 |
表2(续)
薄膜号 | Rth (nm) | ΔRe (nm) | ΔRth (nm) | 水含量 (%) | 透湿性 (g/m2/天) | Tg (℃) | 备注 |
F1 | 130 | 10.5 | 29.3 | 2.96 | 850 | 143 | 实施例 |
F2 | 211 | 10.3 | 28.7 | 2.94 | 854 | 143 | 实施例 |
F3 | 114 | 12.1 | 41.0 | 3.36 | 1500 | 145 | 对比例 |
F4 | 211 | 8.8 | 28.2 | 2.96 | 1144 | 142 | 实施例 |
F5 | 216 | 8.3 | 26.6 | 2.95 | 1037 | 142 | 实施例 |
F6 | 303 | 10.1 | 31.8 | 2.95 | 867 | 142 | 实施例 |
F7 | 274 | 8.4 | 29.1 | 2.95 | 1444 | 147 | 实施例 |
F8 | 223 | 8.2 | 26.4 | 2.95 | 1190 | 142 | 实施例 |
F9 | 256 | 8.5 | 26.5 | 2.95 | 1035 | 142 | 实施例 |
F10 | 132 | 7.5 | 24.6 | 2.96 | 1689 | 142 | 实施例 |
F11 | 155 | 10.3 | 44.2 | 3.36 | 1725 | 145 | 对比例 |
F12 | 275 | 10.2 | 27.9 | 2.96 | 1265 | 142 | 实施例 |
F13 | 298 | 11.5 | 26.8 | 2.95 | 954 | 142 | 实施例 |
F14 | 274 | 8.8 | 28.4 | 3.17 | 1127 | 142 | 实施例 |
F15 | 277 | 8.8 | 30.8 | 3.18 | 1130 | 142 | 实施例 |
F16 | 121 | 8.9 | 25.5 | 2.34 | 1420 | 138 | 实施例 |
F17 | 278 | 8.8 | 34.5 | 3.18 | 1136 | 141 | 对比例 |
还测定所制备的薄膜在25℃和80%RH下调节湿度之后的玻璃化转变温度(Tg)和水含量以及在60℃和95%RH下24小时的透湿性,结果在表2中示出。还有,所有薄膜具有0.1-0.9的浊度,1.0μm或更小的消光剂的二级平均粒度和4Gpa或更大的弹性模量,并且在80℃和90%RH下放置48小时时显示了0-3%的重量变化。在60℃和95%RH下和在90℃和5%RH下放置24小时时,尺寸变化为-1.2-0.2%。此外,所有样品具有50×10-13cm2/达因或更小的光弹性系数。
按照与表2中所示的F13相同的方式制备两种酰化纤维素薄膜,只是在干燥后一种薄膜的薄膜厚度为143μm,对应于F13的厚度的1.3倍,干燥后另一种薄膜的薄膜厚度为176μm,对应于F13厚度的1.6倍。这些薄膜的Re值近似地根据厚度增加,这些薄膜的Rth值近似地根据厚度增加,这些薄膜的透湿性与厚度大致呈反比。这些薄膜的ΔRe、ΔRth、玻璃化转变温度和水含量各自与F13相同,与薄膜厚度无关。
当用偏振光椭圆率测量仪(M-150;由Nihon Bunko K.K.制造)在25℃和60%RH下分别测定不同波长下的Re和Rth时,除了F3和F11以外的酰化纤维素薄膜满足0.90≤Rth(450)/Rth(550)≤1.10和0.90≤Rth(650)/Rth(550)≤1.10,以及0.90≤Rth(450)/Rth(550)≤1.25和0.90≤Rth(650)/Rth(550)≤1.10。F3和F11满足0.7≤Rth(450)/Rth(550)≤0.8和1.1≤Rth(650)/Rth(550)≤1.2,以及0.90≤Rth(450)/Rth(550)≤1.25和0.90≤Rth(650)/Rth(550)≤1.10。
(实施例2)
<2-2-1>
(偏振片-1的制备)
通过将碘吸附到拉伸过的聚乙烯醇薄膜上来制备偏振器。
使用聚乙烯基粘合剂将实施例1中制备的每一种酰化纤维素薄膜(F1-F17;对应于图1和2中的TAC1,图3中的TAC1-1或TAC1-2)叠置在偏振器的一侧上。另外,在以下条件下进行皂化处理。
制备1.5N氢氧化钠水溶液,保持在55℃。制备0.01N稀硫酸水溶液,保持在35℃。将所制备的酰化纤维素薄膜的每一种在氢氧化钠水溶液中浸渍2分钟,然后在水中浸渍从而充分洗掉该氢氧化钠水溶液。随后,将该薄膜在稀硫酸水溶液中浸渍1分钟,然后在水中浸渍从而充分洗去该稀硫酸水溶液。最后,将样品在120℃充分干燥。
对市购的三酰化纤维素薄膜(Fujitac TD80UF;由Fuji Photo FilmCo.,Ltd.制造;对应于图2中的功能薄膜TAC2,图3中的TAC2-1或2-2)进行皂化处理,使用聚乙烯基粘合剂将其叠置在偏振器的相对侧,随后在70℃下干燥10分钟或更长。
设置偏振器和酰化纤维素薄膜,使得偏振器的透射轴和实施例1中制备的酰化纤维素薄膜的慢轴彼此平行(图1)。设置偏振器和市购三酰化纤维素薄膜,使得偏振器的透射轴与市购酰化纤维素薄膜的慢轴以直角彼此相交。
将每一个这样制备的偏振片A1-A19(与光学补偿薄膜整合的偏振片,不具有图2所示的功能薄膜)的一部分原样放置到防潮袋内储存,它们的另一部分在25℃和60%RH下调节湿度2小时之后放置到防潮袋内。该防潮袋是包括聚对苯二甲酸乙二酯/铝/聚乙烯的层压结构的包封材料,具有0.01mg/m2(24小时)或更小的透湿性。
<2-2-1>
(用于光散射层的涂料溶液的制备)
50g的三丙烯酸季戊四醇酯和四丙烯酸季戊四醇酯的混合物(PETA;由Nihon Kayaku K.K.制备)用38.5g的甲苯稀释。此外,向其中添加2g的聚合引发剂(Irgacure 184;由Ciba SpecialtyChemistry生产),搅拌混合。通过涂布该溶液和用紫外线固化所形成的涂层具有1.51的折射率。
向该溶液进一步添加1.7g的已经用polytron分散器在10,000rpm下分散20分钟的平均粒度为3.5μm的交联聚苯乙烯颗粒(折射率:1.60;SX-350;由Soken Kagaku K.K.制造)的30%甲苯分散体和13.3g的平均粒度3.5μm的交联丙烯酸-苯乙烯颗粒(折射率:1.55;由SokenKagaku K.K.制造)的30%甲苯分散体,最后添加0.75g的含氟表面改性剂(FP-1)和10g的硅烷偶联剂(KBM-5103;由Shin-etsu Kagaku Kogyo K.K.生产),以制备完全的溶液。
每一种混合溶液用30μm聚丙烯制的过滤器过滤,制备用于光散射层的涂料溶液。
FP-1
m为大约36,n是6。
<2-2-2>
(用于低折射率层的涂料溶液的制备)
首先,如下所述制备溶胶溶液a。在设有搅拌器和回流冷凝器的反应器中,将120重量份的甲基乙基酮、100重量份的丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-5103,由SHIN-ETSU CHEMICAL Co.,Ltd.生产)和3重量份的二异丙氧基铝乙酰乙酸乙酯混合。在添加30重量份的离子交换水之后,该混合物在60℃反应4小时,然后冷却到室温,获得溶胶溶液a。它的重均分子量为1600,并且分子量为1000-20,000的组分占低聚物组分和高聚物组分的100%。当用气相色谱法分析时,没有残留起始丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
将13g的折射率1.42的可热交联的含氟聚合物(JN-7228;固体浓度:6%;由JSR生产),1.3g的硅石溶胶(硅石;在粒度上不同于MEK-ST的产品;平均粒度:45nm;固体浓度:30%;由Nissan KagakuK.K.制造),0.6g的所述溶胶溶液a,5g的甲基乙基酮和0.6g的环己酮加入到容器内,在搅拌该混合物之后,用孔径1μm的聚丙烯制过滤器过滤,制备用于低折射率层的涂料溶液。
<2-2-3>
(具有光散射层的透明保护膜01的制备)
将卷材形式的80μm厚的三乙酰纤维素薄膜(TAC-TD80U;由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造)展开,采用具有行数为180行/英寸和深度40μm的图案的直径50mm的微型凹印辊和刮刀,在凹印辊转数为30rpm和输送速度为30m/min的条件下,涂布功能层(光散射层)用的涂料溶液,在60℃干燥150秒之后,在用氮气吹扫的同时,该涂层用160W/cm空气冷却的金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制造)发出的具有400mW/cm2的照度和250mJ/cm2的照射量的紫外线照射,从而固化和形成6μm厚的功能层,随后将该薄膜卷取。
将其上已经涂布了功能层(光散射层)的三乙酰纤维素薄膜再次展开,采用具有行数为180行/英寸和深度40μm的图案的直径50mm的微型凹印辊和刮刀,在凹印辊转数为30rpm和输送速度为15m/min的条件下,涂布上述制备的低折射率层用的溶液,在120℃干燥8分钟之后,在用氮气吹扫的同时,该涂层用240W/cm空气冷却的金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制造)发出的具有400mW/cm2 的照度和900mJ/cm2的照射量的紫外线照射,从而固化和形成100nm厚的低折射率层,随后将该薄膜卷取(对应于图2中的功能薄膜和TAC2或图3中的TAC2-1)。
<2-3-1>
(偏振片-2的制备)
通过将碘吸附到拉伸过的聚乙烯醇薄膜上来制备偏振器。
所制备的具有光散射层的透明保护膜01进行如在<2-1-1>中所述的同样的皂化处理,并用聚乙烯基粘合剂将所制备的透明保护膜01叠置在该偏振器上,其中使薄膜01的无功能膜侧与该偏振器的一侧面对。
实施例1中制备的每一种酰化纤维素薄膜(F1-F17;对应于图 1中的TAC1)进行同样的皂化处理,并叠置于偏振器的对立侧,随后在70℃干燥10分钟或更久。(图2所示的构造是完整的)。
设置偏振器和酰化纤维素薄膜,使得偏振器的透射轴和实施例1中制备的酰化纤维素薄膜的慢轴彼此平行(图1)。设置偏振器和具有光散射层膜的透明保护膜01,使得偏振器的透射轴与具有光散射层的透明保护膜的慢轴以直角彼此相交。这样,制备了偏振片(B1-B19;如图2所示与功能膜和光学补偿薄膜整合)。与偏振片<2-1-1>的制备类似,每一种样品的一部分在25℃和60%RH下调节湿度2小时之后放置到防潮袋内,而它们的另一部分在没有调节湿度的情况下放置到防潮袋内。
通过将碘吸附到拉伸过的聚乙烯醇薄膜上来制备偏振器。
将其上未涂有功能层和在<2-2-3>中制备的具有光散射层的透明保护膜01的80μm厚的三乙酰纤维素薄膜(TAC-TD80U;由Fuji PhotoFilm Co.,Ltd.制造)进行如上所述的同样的皂化处理,并且如上所述使用聚乙烯基粘合剂叠置在偏振器上。这样,制备了偏振片(B0;如图2所示,与功能膜和光学补偿薄膜整合)。与偏振片<2-1-1>的制备类似,每一种样品的一部分在调节湿度之后放置到防潮袋内,而它们的另一部分在没有调节湿度的情况下放置到防潮袋内。
使用分光光度计(由Nihon Bunko K.K.制造)在380-780nm的波长范围内从功能膜侧测定在5°的入射角度下的光谱反射率。因此,在450-650nm范围内的积分球平均反射率被确定为2.3%。
<2-4-1>
(用于硬涂层的涂料溶液的制备)
向750.0重量份的三丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTA;由NihonKayaku K.K.生产)中添加270.0重量份的重均分子量3,000的聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯),730.0g的甲基乙基酮,500.0g的环己酮和50.0g 的光聚合引发剂(Irgacure 184;由Nihon Ciba Geigy K.K.生产),随后搅拌该混合物。所形成的混合物用孔径0.4μm的聚丙烯制的过滤器过滤,从而制备用于硬涂层的涂料溶液。
<2-4-2>
(二氧化钛细颗粒分散体的制备)
作为二氧化钛细颗粒,使用含有钴并且已经用氢氧化铝和氢氧化锆表面处理过的二氧化钛的细颗粒(MPT-129;由Ishihara Sangyo K.K.生产)。
向257.1g的所述颗粒中添加38.6g的以下分散剂和704.3g的环己酮,在dynomil中进行分散,以制备具有70nm的重均粒度的二氧化钛分散体。
<2-4-3>
(用于中折射率层的涂料溶液的制备)
将58.4g的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的光聚合引发剂(Irgacure 907),1.1g的光增感剂(Kayacure DETX;由Nihon Kayaku K.K.生产),482.4g的甲基乙基酮和1869.8g的环己酮加入到88.9g的上述二氧化钛分散体中,并且搅拌所形成的混合物。在充分搅拌之后,该混合物用孔径0.4μm的聚丙烯制的过滤器过滤,从而制备用于中折射率层的涂料溶液。
<2-4-4>
(用于高折射率层的涂料溶液的制备)
将47.9g的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的光聚合引发剂(Irgacure 907;由Nihon CibaGeygy生产),1.3g的光增感剂(Kayacure DETX;由Nihon Kayaku K.K. 生产),455.8g的甲基乙基酮和1427.8g的环己酮加入到586.8g的上述二氧化钛分散体中,并且搅拌所形成的混合物。所形成的混合物用孔径0.4μm的聚丙烯制的过滤器过滤,从而制备用于高折射率层的涂料溶液。
<2-4-5>
(用于低折射率层的涂料溶液的制备)
以7wt%的浓度将具有以下结构的共聚物溶于甲基异丁基酮中,并向其中添加3wt%(基于固体)的含末端甲基丙烯酸酯基的聚硅氧烷树脂X-22-164C(由Shin-Etsu Kagaku K.K.生产)和5wt%(基于固体)的光自由基产生剂Irgacure 907(商品名),以制备用于低折射率层的涂料溶液。
共聚物:
<2-4-6>
(具有抗反射层的透明保护膜02的制备)
使用凹印涂布机在80μm厚的三乙酰纤维素薄膜(TD-80UF;由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造)上涂布用于硬涂层的涂料溶液。在100℃干燥之后,使用160W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYEGRAPHICS Co.,Ltd.制造)向该涂层照射400mW/cm2的照度和300mJ/cm2的照射量的紫外线,同时用氮气吹扫,使得该气氛中的氧浓度保持在1.0vol%或更小的水平,从而固化该涂层。这样,形成了 8μm厚的硬涂层。
使用具有三个涂布站的凹印涂布机,在该硬涂层上连续施涂中折射率层的涂布溶液、高折射率层的涂布溶液和低折射率层的涂布溶液。
中折射率层的干燥在100℃进行2分钟。紫外线固化在用氮气吹扫的同时用180W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYEGRAPHICS Co.,Ltd.制造)在400mW/cm2的照度和400mJ/cm2的照射量下进行,使得该气氛中的氧浓度保持在1.0vol%或更小的水平。该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均在90℃进行1分钟,然后在100℃下进行1分钟,紫外线固化在用氮气吹扫的同时用240W/cm的空气冷却的金属卤化物灯(由EYE GRAPHICS Co.,Ltd.制造)在600mW/cm2的照度和600mJ/cm2的照射量下进行,使得该气氛围中的氧浓度保持在1.0vol%或更小的水平。
固化的高折射率层具有1.905的折射率和107nm的厚度,而低折射率层具有1.440的折射率和85nm的厚度。这样,制备了具有抗反射层的透明保护膜02(对应于图2中的功能膜和TAC2或图3所示的TAC2-1)。
<2-5-1>
(偏振片-3的制备)
按照与<2-3-1>相同的方式制备偏振片(C1-C19;与功能层和光学补偿薄膜(图2)整合),只是使用具有抗反射层的透明保护膜02代替具有光散射层的透明保护膜01。还有,以相同方式制备包括具有抗反射层的透明保护膜02、偏振器和其上未涂布功能层的80μm厚的三乙酰纤维素薄膜(TAC-TD80U;由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造)的偏振片(C0)。
使用分光光度计(由Nihon Bunko K.K.制造)在380-780nm的波长范围内从功能膜侧测定在5°的入射角度下的光谱反射率。这样,在450-650nm范围内的积分球平均反射率被确定为0.4%。
(实施例3)
(在面板上的安装)
(实施例3-1)
(在VA面板上的安装)(单片型)
制备图3所示的液晶显示器。也就是说,从观看侧(上方)按序叠置上部偏振片(包括TAC2-1(具有或不具有功能膜)、偏振器和TAC1-1)、VA模式液晶元件和下部偏振片(包括TAC-1-2,偏振器和TAC-2-2),此外,提供背光光源。在以下实施方案中,使用市购偏振片(HLC2-5618)作为上部偏振片,使用与光学补偿薄膜整合的偏振片作为下部偏振片。然而,反向设置的装置不涉及功能问题。然而,考虑到产量,用作下部偏振片的整合偏振片能够提供更高的产量(因为当用作上部偏振片时,必需在观看侧(上方)提供功能膜,这会导致产量下降)。因此,在优选实施方案中,使用整合的偏振片作为下部偏振片。
(液晶元件的制备)
通过将具有负介电常数各向异性的液晶材料(MLC 6608;由Merck制造)滴加到在保持3.6μm的液晶元件间隙(cell gap)的基片之间形成的空间中,并且密封该液晶元件从而在基片之间形成液晶层来制备液晶元件。将液晶层的延迟(即,液晶层厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的乘积,Δn·d)调至300nm。另外,液晶材料以垂直排列方式排列。
作为使用垂直排列型液晶元件的液晶显示器(图3)的上部偏振 片(观看者侧),使用市购超高对比度产品(例如HLC2-5618;由SanRitz制造)。作为下部偏振片(在背光侧),设置采用在实施例1中制备的光学补偿片材(F4、F5或F8)的在实施例2的<2-1-1>中制备的偏振片(A4、A5或A8),使得在实施例1中制备的酰化纤维素薄膜(对应于图3所示的TAC1-2)面向液晶侧。用粘合剂分别将上部偏振片和下部偏振片叠置于液晶元件上。该两个偏振片按正交尼科耳位置设置,其中上部偏振片的透射轴处于垂直方向上,而下部偏振片的透射轴处于水平方向上。作为用于制备液晶显示器的偏振片,对于每一种偏振片制备两个样品:一个在25℃和60%RH下湿度调节2小时之后以在防潮袋内密封的状态已经预先储存;另一个在没有湿度调节的情况下在袋内密封。
另外,使用市购产品作为上部偏振片,使用本发明的整合偏振片作为下部偏振片,当观察这样制备的液晶显示器时,结果发现在正面方向和视角方向上都实现了中性黑色显示。还有,通过使用测量仪(EZ-Contrast 160D;由ELDM Co.制造),在从黑色显示(L1)到白色显示(L8)的8个步骤中测定视角(其中当对比度比为10或更大时在黑色侧没有发生等级反转的范围)。
接下来,当屏幕在按基于屏幕的水平方向的方位角计的45°的方向上和在按基于屏幕的法线方向上的极角计60°的方向上显示黑色时,使用测量仪(EZ-Contrast 160D;由ELDM Co.制造)测定液晶显示屏的色调,以获得初始值。随后,将该面板在常温和常湿(大约25℃和60%RH,没有湿度控制)的室内放置1周,再次测量黑色显示时的色调。
视角和色调变化的测量结果在下表3中示出。所有实施例的样品显示了宽视角和较少的色调变化。在组装液晶显示器之前已经经过湿度调节的偏振片具有尤其较小的色调变化。
(实施例3-2)
作为使用上述垂直排列型液晶元件的液晶显示器(图3)中的下部偏振片,用粘合剂将通过使用每一种光学补偿片材(F4、F5或F8)在实施例2中制备的每一种偏振片(A4、A5或A8)叠置于液晶元件上;作为上部偏振片,用粘合剂层压在实施例2的<2-3-1>中制备的偏振片(B0)。这些偏振片按正交尼科耳位置设置,其中观看者侧的偏振片的透射轴处于垂直方向上,而背光侧的偏振片的透射轴处于水平方向上。在此时期,工作区进行空气调节,使得温度为20-25℃,湿度为50-70%RH。作为待使用的偏振片,使用在25℃和60%RH下湿度调节2小时之后已经在防潮袋内储存过的偏振片和未进行湿度调节已经在袋内储存过的偏振片,以制备液晶显示器。
观察这样制备的液晶显示器,结果显示,在正面方向和视角方向上实现了中性黑色显示。还有,与实施例3-1一样,测定视角和色调变化,结果在表3中示出。
(实施例3-3)
作为使用上述垂直排列型液晶元件的液晶显示器(图3)中的下部偏振片,用粘合剂将通过使用在实施例1中制备的每一种光学补偿片材(F4、F5或F8)在实施例2中制备的每一种偏振片(A4、A5或A8)叠置于液晶元件上;作为上部偏振片,用粘合剂层压在实施例2的<2-5-1>中制备的偏振片(C0)。这些偏振片按正交尼科耳位置设置,其中观看者侧的偏振片的透射轴处于垂直方向上,而背光侧的偏振片的透射轴处于水平方向上。在此时期,工作区进行空气调节,使得温度为20-25℃,湿度为50-70%RH。作为待使用的偏振片,使用在25℃和60%RH下湿度调节2小时之后已经在防潮袋内储存过的偏振片和未进行湿度调节已经在袋内储存过的偏振片,以制备液晶显示器。
观察这样制备的液晶显示器,结果显示,在正面方向和视角方向上实现了中性黑色显示。还有,与实施例3-1一样,测定视角和色调变化,结果在表3中示出。
(对比例3-1)
进行与实施例3-1相同的工序,只是使用A19、B19或C19作为实施例3-1中的下部偏振片。另外,这里使用的偏振片没有进行过湿度调节。
观察这样制备的液晶显示器,结果显示,在正面方向和视角方向上实现了中性黑色显示。还有,与实施例3-1一样,测定视角和色调变化,结果在表3中示出。
表3
(实施例3-4)
(在VA面板上的安装)(双片型)
制备图3所示的液晶显示器。也就是说,从观看侧(上方)按序叠置上部偏振片(包括TAC2-1(不具有功能膜)、偏振器和TAC1-1)、VA模式液晶元件和下部偏振片(包括TAC1-2、偏振器和TAC-2-2),此外,提供背光光源。
(液晶元件的制备)
通过将具有负介电常数各向异性的液晶材料(MLC 6608;由Merck制造)滴加到在保持3.6μm的液晶元件间隙的基片之间形成的空间中,并且密封该液晶元件从而在基片之间形成液晶层来制备液晶元件。将液晶层的延迟(即,液晶层厚度d(μm)和折射率各向异性Δn的乘积,Δn.d)调至300nm。另外,液晶材料以垂直排列方式排列。
作为使用垂直排列型液晶元件的液晶显示器(图3)的上部和下部偏振片,用粘合剂将采用在实施例1中制备的光学补偿片材(F1、F10或F16)在实施例2的<2-1-1>中制备的偏振片(A1、A10或A16)叠置于液晶元件上,其中一个偏振片在观看者侧,一个偏振片在背光侧,使得在实施例1中制备的酰化纤维素薄膜(对应于图3所示的TAC1-1和TAC1-2)面向液晶侧。在观看者侧的偏振片和在背光侧的偏振片按正交尼科耳位置设置,其中观看者侧的偏振片的透射轴处于垂直方向上,而背光侧的偏振片的透射轴处于水平方向上。此时,将工作区进行空气调节,使得温度为20-25℃,湿度为50-70%RH。作为用于制备液晶显示器的偏振片,对于每一种偏振片制备两个样品:一个在25℃和60%RH下湿度调节2小时之后已经以在防潮袋内密封的状态预先储存过;另一个在没有湿度调节的情况下已经以在袋内密封的状态储存过。
观察这样制备的液晶显示器,结果发现在正面方向和视角方向上 都实现了中性黑色显示。还有,通过使用测量仪(EZ-Contrast 160D;由ELDM Co.制造),在从黑色显示(L1)到白色显示(L8)的8个步骤中测定视角(其中当对比度比为10或更大时在黑色侧没有发生等级反转的范围)。
接下来,当显示屏在按基于屏幕的水平方向的方位角计的45°的方向上和在按基于屏幕的法线方向上的极角计60°的方向上显示黑色时,使用测量仪(EZ-Contrast 160D;由ELDM Co.制造)测定液晶显示屏的色调,以获得初始值。随后,将该面板在常温和常湿(大约25℃和60%RH,没有湿度控制)的室内放置1周,再次测量黑色显示时的色调。
视角和色调变化的测量结果在下表4中示出。所有实施例的样品显示了宽视角和较少的色调变化。在组装液晶显示器之前已经经过湿度调节的偏振片具有尤其较小的色调变化。
(对比例3-2)
作为使用垂直排列型液晶元件的液晶显示器(图3)中的上部和下部偏振片,用粘合剂将采用在对比例中制备的光学补偿片材(F3或F17)在实施例2的<2-1-1>中制备的偏振片(A3或A17)叠置于液晶元件上,其中一个偏振片在上方,一个偏振片在下方,使得在实施例1中制备的酰化纤维素薄膜(TAC1)面向液晶侧。上方的偏振片和下方的偏振片按正交尼科耳位置设置,其中上方的偏振片的透射轴处于垂直方向上,而下方的偏振片的透射轴处于水平方向上。
此时,工作区进行空气调节,使得温度为20-25℃,湿度为50-70%RH。另外,这里使用的偏振片没有经过湿度调节。
(对比例3-3)
作为使用垂直排列型液晶元件的液晶显示器(图3)中的下部偏 振片,用粘合剂将使用在实施例1中制备的光学补偿片材(F3或F17)在实施例2的<2-1-1>中制备的偏振片(A3或A17)叠置于液晶元件上;作为上部偏振片,用粘合剂将在实施例2的<2-3-1>中制备的偏振片(B3或B17)叠置于液晶元件上,使得在实施例1中制备的酰化纤维素薄膜(TAC1)面向液晶侧。在上方的偏振片和在下方的偏振片按正交尼科耳位置设置,其中上方的偏振片的透射轴处于垂直方向上,而下方的偏振片的透射轴处于水平方向上。
此时,工作区进行空气调节,使得温度为20-25℃,湿度为50-70%RH。另外,这里使用的偏振片没有经过湿度调节。
(对比例3-4)
作为使用垂直排列型液晶元件的液晶显示器(图3)中的下部偏振片,用粘合剂将使用在实施例1中制备的光学补偿片材(F3或F17)在实施例2的<2-1-1>中制备的偏振片(A3或A17)叠置于液晶元件上;作为上部偏振片,用粘合剂将在实施例2的<2-3-1>中制备的偏振片(C3或C17)层压于液晶元件上,使得在实施例1中制备的酰化纤维素薄膜(TAC1)面向液晶侧。在上方的偏振片和在下方的偏振片按正交尼科耳位置设置,其中上方的偏振片的透射轴处于垂直方向上,而下方的偏振片的透射轴处于水平方向上。
此时,工作区进行空气调节,使得温度为20-25℃,湿度为50-70%RH。另外,这里使用的偏振片没有经过湿度调节。
结果在表4中示出。与使用本发明的偏振片的情况比较,使用这些对比例的偏振片的样品具有色调的变化。
表4
对本领域技术人员显而易见的是,在不偏离本发明的主旨或范围的情况下,可以对本发明的所述优选实施方案做出许多调整和改造。因此,意味着本发明涵盖了与所附权利要求书和它们的等同物的范围一致的本发明的所有调整和改造。
本申请以分别于2004年2月25日和2004年6月14日提交的日本专利申请Nos.JP2004-49142和JP2004-175077为基础,它们的内容通过引用的方式加入本文。
工业应用性
根据本发明的偏振片可以用作液晶显示器,其视角特性变化较小。
Claims (28)
1.酰化纤维素薄膜,其包括具有纤维素的葡萄糖单元的酰化纤维素,其中该葡萄糖单元的羟基被具有2个或多个碳原子的酰基取代,所述薄膜具有0.01-2%的浊度;
其中
DS2、DS3和DS6分别表示在所述葡萄糖单元的2、3和6位上的羟基被所述酰基取代的取代度,它们满足式(I)和(II),和
由式(III)和(IV)定义的Re(λ)和Rth(λ)满足式(V)和(VI):
(I)2.00≤DS2+DS3+DS6≤3.00
(II)DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315
(III)Re(λ)=(nx-ny)x d
(IV)Rth(λ)={(nx+ny)/2-nz}x d
(V)46≤Re(630)≤200
(VI)70≤Rth(630)≤350
其中Re(λ)是相对于λnm波长的光,在所述酰化纤维素薄膜的薄膜平面内的单位为nm的延迟值;
Rth(λ)是相对于λnm波长的光,在与所述酰化纤维素薄膜的薄膜平面垂直的方向上的单位为nm的延迟值;
nx是在所述薄膜平面的慢轴方向上的折射率;
ny是在所述薄膜平面的快轴方向上的折射率;
nz是在与所述薄膜平面垂直的方向上的折射率;和
d是所述酰化纤维素薄膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,其中Rth(λ)满足式(VII):
(VII)160≤Rth(630)≤350 。
3.根据权利要求1或2所述的酰化纤维素薄膜,其中所述酰基是乙酰基。
4.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜包括含有杆状化合物和盘状化合物之一的延迟产生剂。
5.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜包括增塑剂、紫外线吸收剂和剥离促进剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有40-110μm的厚度。
7.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有10-30wt%的添加剂量,该添加剂量以酰化纤维素的重量为基准。
8.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有12nm或更小的ΔRe和32nm或更小的ΔRth,
其中ΔRe表示在25℃和10%RH下的一个Re值与在25℃和80%RH下的另一Re值之间的差,和
ΔRth表示在25℃和10%RH下的一个Rth值与在25℃和80%RH下的另一Rth值之间的差。
9.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜在25℃和80%RH下具有3.4%或更小的平衡水分含量。
10.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,以80μm的薄膜厚 度计,所述薄膜具有400g/m2·24hr到2,300g/m2·24hr的透湿性,该透湿性在60℃和95%RH下测定24小时。
11.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,当在80℃和90%RH的条件下放置48小时的时候,所述薄膜的重量变化为0-5%。
12.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,当在60℃和90%RH的一种条件下与在90℃和3%RH的另一种条件下各放置24小时的时候,所述薄膜的尺寸变化为-2到+2%。
13.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有80-180℃的玻璃化转变温度Tg。
14.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有1,500-5,000MPa的弹性模量。
15.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜具有50×10-13cm2/达因或更小的光弹性系数。
16.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,所述薄膜包括具有0.2-1.5μm的二级平均粒度的二氧化硅颗粒。
17.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,其中在25℃和60%RH下的Re(630)和Rth(630)满足式(A)到(C):
(A)46≤Re(630)≤100
(B)Rth(630)=a-5.9Re(630)
(C)520≤a≤600。
18.根据权利要求1所述的酰化纤维素薄膜,其中在25℃和60%RH下对于不同波长测定的Re和Rth满足式(D)和(E):
(D)0.90≤Rth(450)/Rth(550)≤1.10和0.90≤Rth(650)/Rth(550)≤1.10
(E)0.90≤Rth(450)/Rth(550)≤1.25和0.90≤Rth(650)/Rth(550)≤1.10。
19.偏振片,其包括:
偏振器;和
包括根据权利要求1-18的任何一项所述的酰化纤维素薄膜的保护膜。
20.根据权利要求19所述的偏振片,其满足式(a)到(d)中的至少一个:
(a)40.0≤TT≤45.0
(b)30.0≤PT≤40.0
(c)CT≤2.0
(d)95.0≤P
其中TT表示在25℃和60%RH下的单片透射率;
PT表示在25℃和60%RH下的平行透射率;
CT表示在25℃和60%RH下的交叉透射率;和
P表示在25℃和60%RH下的偏振度。
21.根据权利要求19或20所述的偏振片,其满足式(e)到(g)中的至少一个:
(e)CT(380)≤2.0
(f)CT(410)≤1.0
(g)CT(700)≤0.5
其中CT(λ)表示在λnm波长下的交叉透射率。
22.根据权利要求19所述的偏振片,其满足式(j)和(k)中的至少一个:
(j)-6.0≤ΔCT≤6.0
(k)-10.0≤ΔP≤0.0
其中ΔCT和ΔP分别表示,在将偏振片在60℃和95%RH下放置500小时的试验中,交叉透射率和偏振度的变化;并且该变化表示通过从该试验后的测量值中减去该试验前的测量值所计算的值。
23.根据权利要求19所述的偏振片,其包括硬涂层、防眩光层和抗反射层中的至少一层。
24.根据权利要求19所述的偏振片,所述偏振片包装在防潮袋内,其中该防潮袋在25℃下具有43-70%RH的内部湿度。
25.根据权利要求19所述的偏振片,所述偏振片包装在防潮袋内,其中,当该偏振片在第二湿度下叠置在液晶元件上时,相对于第二湿度,该防潮袋的第一湿度在±15%RH的范围内。
26.液晶显示器,其包括:
OCB模式或VA模式的液晶元件;和
根据权利要求1-18的任何一项所述的酰化纤维素薄膜和根据权利要求19-25的任何一项所述的偏振片中的至少一种。
27.根据权利要求26所述的液晶显示器,其中所述液晶元件是VA模式的液晶元件,和
该液晶显示器含有仅一个根据权利要求1-18的任何一项所述的酰化纤维素薄膜或仅一个根据权利要求19-25的任何一项所述的偏振片。
28.根据权利要求26所述的液晶显示器,其包括背光,
其中所述液晶元件是VA模式的液晶元件,和
所述酰化纤维素薄膜和所述偏振片中的至少一种是在所述液晶元件和所述背光之间。
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