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聚合物膜、该膜的生产方法、和延迟膜、偏振片以及含有该膜的液晶显示装置

申请号 CN201110062994.6 申请日 2011-03-11 公开(公告)号 CN102190902A 公开(公告)日 2011-09-21
申请人 富士胶片株式会社; 发明人 龟江博子; 松藤明博; 加藤峻也;
摘要 本 发明 公开了一种 聚合物 膜,其包括至少一种作为其主要成分的聚合物,以及至少一种满足关系式(1)和(2)的化合物,且以所述至少一种聚合物的 质量 计所述化合物的含量为0.2-20质量%。λmax表示所述化合物的最大吸收 波长 (单位:nm),λ1/2(λmax<λ1/2)表示吸收强度为λmax下吸收强度1/2时的波长。(1)360nm≤λmax≤400nm(2)λ1/2-λmax≤20nm。
权利要求

1.一种聚合物膜,其包含:
至少一种作为其主要成分的聚合物,和
至少一种满足关系式(1)和(2)的化合物,并且以所述至少一种聚合物的质量计,所述化合物的含量为0.2-20质量%,并且
所述聚合物膜在λnm波长下的面内延迟Re(λ),以及在λnm波长下沿厚度方向的延迟Rth(λ)满足式(3)、(4)、(5)和(6):
(1)360nm≤λmax≤400nm
(2)λ1/2-λmax≤20nm
其中,λmax表示所述化合物的最大吸收波长(单位:nm),λ1/2(λmax<λ1/2)表示吸收强度为λmax下吸收强度1/2时的波长,
(3)Re(450)-Re(550)≤0nm
(4)Rth(450)-Rth(550)≥0nm
(5)60nm≤Re(550)≤100nm
(6)40nm≤Rth(550)≤80nm。
2.如权利要求1的聚合物膜,其满足式(3′)和(4′):
(3′)-150nm≤Re(450)-Re(550)≤0nm
(4′)150nm≥Rth(450)-Rth(550)≥0nm。
3.如权利要求1的聚合物膜,其满足式(3″)和(4″):
(3″)-50nm≤Re(450)-Re(550)≤-3nm
(4″)50nm≥Rth(450)-Rth(550)≥3nm。
4.如权利要求1的聚合物膜,其中,所述化合物是由式(I)表示的部花青化合物,并且所述化合物的λmax满足370nm≤λmax≤400nm:
1 7
其中N表示氮原子;和R 至R 各自表示氢原子或取代基。
1 2
5.如权利要求4的聚合物膜,其中,在式(1)中,R 和R 各自表示取代或未取代的烷
6 7
基,并且它们可以彼此连接形成包含氮原子的环;R 和R 各自表示哈米特取代基常数σp
6 7 3 4
至少为0.2的取代基,或者R 和R 彼此连接形成环状的活性亚甲基化合物结构;以及R、R
5
和R 是氢原子。
6.如权利要求1的聚合物膜,其中所述化合物是由式(Ia)表示的部花青化合物:
其中R11和R12各自表示烷基、芳基、氰基或-COOR13,或者它们彼此连接形成包含氮原子的环;R6和R7各自表示氰基、-COOR14或-SO2R15,或者它们彼此连接形成下列环状的活性亚
13 14 15
甲基结构(Ia-1)至(Ia-6)中的任一种;R 、R 和R 各自表示烷基、芳基或杂环基:
其中每个**表示基团在该位置连接至式(Ia);Ra和Rb各自表示氢原子或C1-C20烷基;
和X表示原子或者硫原子。
7.如权利要求6的聚合物膜,其中所述由式(Ia)表示的部花青化合物是由式(Ia-a)、(Ia-b)或(Ia-c)表示的化合物:
6a 7a 6b 7b 6c 7c 6 7
其中R 和R 、R 和R 、以及R 和R 分别与式(Ia)中的R 和R 具有相同的含义。
8.如权利要求1的聚合物膜,其中,所述化合物是由式(II)表示的苯并二硫醇化合物,并且所述化合物的λmax满足387nm≤λmax≤400nm:
21 26
其中S表示硫原子;R 至R 各自表示氢原子或取代基,并且任选地,它们彼此连接成环。
9.如权利要求1的聚合物膜,其中所述化合物是由式(IIa)表示的苯并二硫醇化合物:
31 32 33 34
其中R 和R 各自表示取代或未取代的烷基;R 和R 各自表示取代或未取代的烷基、
31 34
或者取代或未取代的烷氧基;条件是由R 至R 表示的烷基中的一个CH2和两个不彼此相邻的CH2可以被氧原子或硫原子替代。
10.如权利要求1的聚合物膜,其中所述聚合物是满足式(10)的酰化纤维素:
(10)2.70<SA+SB≤3.00
其中,SA表示乙酰基的取代度,SB表示除了乙酰基之外的其他酰基的取代度。
11.一种生产权利要求1的聚合物膜的方法,包括:
流延聚合物溶液以形成料片,所述聚合物溶液包含至少一种作为其主要成分的聚合物和至少一种满足关系式(1)和(2)的化合物,并且按所述聚合物的质量计所述化合物的含量为0.2-20质量%;
当剩余溶剂量为100-300质量%时,将在流延步骤中形成的料片沿纵向拉伸4-100%,以及
在拉伸步骤后,当料片的剩余挥发分含量为10-100%时,在料片表面温度为50-100℃下干燥料片:
(1)360nm≤λmax≤400nm
(2)λ1/2-λmax≤20nm
其中,λmax表示所述化合物的最大吸收波长(单位:nm),λ1/2(λmax<λ1/2)表示吸收强度为λmax下吸收强度1/2时的波长。
12.一种延迟膜,包含权利要求1的聚合物膜和置于其上的通过固化液晶组合物而形成的光学各向异性层。
13.一种偏振片,包含权利要求1的聚合物膜或权利要求12的延迟膜、以及偏振膜,其中,所述聚合物膜或延迟膜的面内慢轴与所述偏振膜的面内透射轴间的彼此平行。
14.一种液晶显示装置,其至少包含权利要求1的聚合物膜。
15.一种TN模式的液晶显示装置,其至少包含权利要求12的延迟膜。

说明书全文

聚合物膜、该膜的生产方法、和延迟膜、偏振片以及含有该

膜的液晶显示装置

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求享有2010年3月11日提交的日本专利申请No.2010-054064的优先权,在此通过引用将其全文并入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种聚合物膜,其可用作液晶显示装置等等的元件,还涉及该聚合物膜的生产方法。本发明也涉及一种延迟膜、一种偏振片以及含有该聚合物膜的液晶显示装置。

背景技术

[0004] 迄今为止,已经尝试过往用于液晶显示装置的光学膜中加入各种各样的添加剂以调节其光学性质。特别是,面内延迟Re呈现反波长色散特性且沿厚度方向延迟Rth呈现正常波长色散(regular wavelength dispersion)特性的双轴膜,可用作用于液晶显示装置的光学补偿膜;并且为了生产具有这种特性的膜,已经尝试往膜中加入UV吸收剂。例如,JP-A 2009-64007和2009-64006公开了一种透明的聚合物膜例如酰化纤维素膜等等,往这种膜中加入在300到380nm的波长范围内具有至少一个最大吸收值的化合物,其具有Re反波长色散(reversed wavelength dispersion)特性和Rth正常波长色散特性。 [0005] 发明概述
[0006] 然而,本发明人的研究表明,当将在300-380nm的UV范围内相对较长波长区域中具有最大吸收的化合物加入到聚合物膜时,则该膜通常会发黄,因此这成为作为要求高可见光透射率的显示设备的元件的障碍。
[0007] 本发明的一个目的是提供一种无变色(no coloration)且可用于液晶显 示装置中作为光学补偿膜的聚合物膜。
[0008] 本发明的另一个目的是提供一种无变色的聚合物膜,其面内延迟呈现反波长色散特性且沿厚度方向的延迟呈现正常波长色散特性。
[0009] 本发明的另一个目的是提供一种延迟膜、一种偏振片以及包含该聚合物膜的液晶显示装置。
[0010] 实现以上目的的手段如下。
[0011] [1]、一种聚合物膜包括
[0012] 至少一种作为其主要成分的聚合物,以及
[0013] 至少一种满足关系式(1)和(2)的化合物,其含量以所述至少一种聚合物的质量计为0.2-20质量%,并且
[0014] 所述聚合物膜在λnm波长下的面内延迟Re(λ)、以及在λnm波长下的沿厚度方向的延迟Rth(λ)满足式(3)、(4)、(5)和(6):
[0015] (1)360nm≤λmax≤400nm
[0016] (2)λ1/2-λmax≤20nm
[0017] 其中,λmax表示所述化合物的最大吸收波长(单位:nm),λ1/2(λmax<λ1/2)表示吸收强度为λmax下吸收强度1/2时的波长,
[0018] (3)Re(450)-Re(550)≤0nm
[0019] (4)Rth(450)-Rth(550)≥0nm
[0020] (5)60nm≤Re(550)≤100nm
[0021] (6)40nm≤Rth(550)≤80nm。
[0022] [2]、[1]中的聚合物膜,其满足式(3′)和(4′):
[0023] (3′)-150nm≤Re(450)-Re(550)≤0nm
[0024] (4′)150nm≥Rth(450)-Rth(550)≥0nm。
[0025] [3]、[1]中的聚合物膜,其满足式(3″)和(4″):
[0026] (3″)-50nm≤Re(450)-Re(550)≤-3nm
[0027] (4″)50nm≥Rth(450)-Rth(550)≥3nm。
[0028] [4]、[1]-[3]中任一项的聚合物膜,其中,所述化合物是由式(I)表示的部花青化合物,且所述化合物的λmax满足370nm≤λmax≤400nm:
[0029]
[0030] 其中N表示氮原子;且R1至R7各自表示氢原子或取代基。
[0031] [5]、[4]的聚合物膜,其中在式(1)中,R1和R2各自表示取代或未被取代的烷基,并且它们也可以彼此连接形成包含氮原子的环;R6和R7各自表示哈米特取代基常数σp至少为0.2的取代基,或者R6和R7可以彼此连接形成环状的活性亚甲基化合物结构;以及R3、R4和R5是氢原子。
[0032] [6]、[1]-[5]中任一项的聚合物膜,其中所述化合物是由式(Ia)表示的部花青化合物:
[0033]
[0034] 其中R11和R12各自表示烷基、芳基、氰基或-COOR13,或者它们彼此连接形成包含氮原子的环;R6和R7各自表示氰基、-COOR14或-SO2R15,或者它们彼此连接形成下列环状的活性亚甲基结构(Ia-1)至(Ia-6)中的任一种;R13、R14和R15各自表示烷基、芳基或杂环基: [0035]** a b
[0036] 其中每个 表示基团在该位置连接至式(Ia);R 和R 各自表示氢原子或C1-C20烷基;和X表示原子或者硫原子。
[0037] [7]、[6]的聚合物膜,其中所述由式(Ia)表示的部花青化合物是由式(Ia-a)、(Ia-b)或(Ia-c)表示的化合物:
[0038]
[0039] 其中R6a和R7a、R6b和R7b以及R6c和R7c分别与式(Ia)中的R6和R7具有相同的含义。
[0040] [8]、[1]-[4]中任一项的聚合物膜,其中,所述化合物是由式(II)表示的苯并二硫醇化合物,且所述化合物的λmax满足387nm≤λmax≤400nm:
[0041]21 26
[0042] 其中S表示硫原子;R 至R 各自表示氢原子或取代基,并且任选地,它们彼此连接成环。
[0043] [9]、[1]-[3]和[8]中任一项的聚合物膜,其中所述化合物是由式(IIa)表示的苯并二硫醇化合物:
[0044]
[0045] 其中R31和R32各自表示取代或未被取代的烷基;R33和R34各自表示取代或未被取31 34
代的烷基、或者取代或未被取代的烷氧基;条件是由R 至R 表示的烷基中的一个CH2和两个不彼此相邻的CH2可以被氧原子或硫原子替代。
[0046] [10]、[1]-[9]中任一项的聚合物膜,其中所述聚合物是满足式(10)的酰化纤维素
[0047] (10)2.70<SA+SB≤3.00
[0048] 其中,SA表示乙酰基的取代度,SB表示除了乙酰基之外的任何其他酰基的取代度。
[0049] [11]、一种生产[1]-[10]中任一项的聚合物膜的方法,包括:
[0050] 将包含至少一种作为其主要成分的聚合物和至少一种满足关系式(1)和(2)且含量按该聚合物的质量计为0.2-20质量%的化合物的聚合物溶液流延,以形成料片(web)。 [0051] 当剩余溶剂量为100-300质量%时,将在流延步骤中形成的料片沿纵向拉伸4-100%,以及
[0052] 在拉伸步骤后,当料片的剩余挥发分含量为10-100%时,在料片表面温度为50-100℃下干燥料片:
[0053] (1)360nm≤λmax≤400nm
[0054] (2)λ1/2-λmax≤20nm
[0055] 其中,λmax表示该化合物的最大吸收波长(单位:nm),λ1/2(λmax<λ1/2)表示吸收强度为λmax下吸收强度1/2时的波长。
[0056] [12]、一种延迟膜,包括[1]-[10]中任一项的聚合物膜以及置于该聚合物膜上的通过固化液晶组合物形成的光学各向异性层。
[0057] [13]、一种偏振片,包括[1]-[10]中任一项的聚合物膜或[12]的延迟膜以及偏振膜,其中,聚合物膜或延迟膜的面内慢轴与偏振膜的面内透射轴间的彼此平行。 [0058] [14]、一种液晶显示装置,其至少包含[1]-[10]中任一项的聚合物膜。 [0059] [15]、一种TN模式液晶显示装置,其至少包含[12]的延迟膜。附图说明
[0060] 图1是本发明的光学补偿膜的一个具体实施方式的示意性剖视图。
[0061] 图2是本发明的偏振片的一个具体实施方式的示意性剖视图。
[0062] 图3是本发明的液晶显示装置的一个具体实施方式的示意性剖视图。 [0063] 在图中,涉及的数字标注的意义如下:
[0064] 10延迟膜
[0065] 11光学各向异性
[0066] 12载体(本发明的聚合物膜)
[0067] 13偏振膜
[0068] 14保护膜
[0069] 15偏振片
[0070] 16液晶单元
[0071] 17TN模式液晶显示装置
[0072] 发明详述
[0073] 下文将详细描述本发明。在本说明书中,由术语“数字-另一数字”表示的数值范围是指落入表示该范围下限的前一数字至表示其上限的后一数字的范围。
[0074] 1。聚合物膜:
[0075] 本发明涉及一种聚合物膜,其包括至少一种作为其主要成分的聚合物,和至少一种满足以下关系式(1)和(2)且以聚合物的质量计含量为0.2-20质量%的化合物,其中,所述聚合物膜在λnm波长下的面内延迟Re(λ)以及在λnm波长下沿厚度方向的延迟Rth(λ)满足下式(3)和(4)。本发明的聚合物膜满足下式(3)和(4),也就是说,其面内延迟Re呈现反波长色散特性或者为与可见光区域中的波长无关的常数,以及其厚度方向延迟Rth呈现正常波长色散特性或者是与可见光区域中的波长无关的常数。
[0076] (1)360nm≤λmax≤400nm
[0077] (2)λ1/2-λmax≤20nm
[0078] 在式中,λmax表示化合物的最大吸收波长(单位:nm),λ1/2(λmax<λ1/2)表示吸收强度为λmax下吸收强度1/2时的波长。
[0079] (3)Re(450)-Re(550)≤0nm
[0080] (4)Rth(450)-Rth(550)≥0nm。
[0081] 具有反波长色散特性的Re和正常波长色散特性的Rth的延迟膜在采用任何模式(例如TN模式、VA模式和IPS模式)的液晶显示装置中都是有用的。特别是,当用于TN模式液晶显示装置时,所述延迟膜可以改善装置的视角特性。作为获得该光学特性的一种方法,有人提议向聚合物膜中加入UV吸收剂。然而,UV吸收剂会导致膜变色(特别是发黄),因此这阻碍了将这种膜作为显示装置的元件。根据本发明,提供一种不会变色且满足以上特性的聚合物膜。
[0082] 本发明的聚合物膜中,Re(450)-Re(550)(下文中,其可能被称为“ΔRe”)等于或小于0nm,且Rth(450)-Rth(550)(下文中,其可能被称为″ΔRth″)等于或大于0nm。ΔRe优选至多为-3nm,更优选至多为-5nm,进一步优选至多为-8nm;和ΔRth优选大于3nm,更优选至少为5nm,进一步优选至少为10nm。ΔRe和ΔRth的下限和上限并没有具体的定义;然而,考虑到生产性能等,通常,ΔRe至少为-150nm左右,而ΔRth至多为150nm左右。具体地说,所述膜满足以下式(3′)和(4′):
[0083] (3′)-150nm≤Re(450)-Re(550)≤0nm
[0084] (4′)150nm≥Rth(450)-Rth(550)≥0nm。
[0085] 在TN模式液晶显示装置使用这种膜的具体实施方式中,所述膜优选满足以下式(3″)和(4″):
[0086] (3″)-50nm≤Re(450)-Re(550)≤-3nm
[0087] (4″)50nm≥Rth(450)-Rth(550)≤3nm。
[0088] 本发明的聚合物膜的Re和Rth满足以下式(5)和(6):
[0089] (5)60nm≤Re(550)≤100nm
[0090] (6)40nm≤Rth(550)≤80nm。
[0091] 满足上述公式,则所述膜适于光学补偿并有助于扩大液晶显示装置特别是TN模式液晶显示装置的视角。Re优选满足下式(5′),以及Rth优选满足下式(6′): [0092] (5′)70nm≤Re(550)≤95nm
[0093] (6′)50nm≤Rth(550)≤75nm。
[0094] 本发明的聚合物膜的厚度也没有特别的限定。在使用所述膜作为液晶显示装置的元件的具体实施方式中,通常,厚度优选30-200μm左右,更优选30-100μm左右,进一步优选40-90μm左右。
[0095] 下文将详细描述用于生产本发明的聚合物膜的原料和方法。
[0096] 1-(1)聚合物(主要成分):
[0097] 本发明的聚合物膜包括作为其主要成分的至少一种聚合物。此处涉及的术语“包括作为主要成分”是指:当所述聚合物膜的原料是一种聚合物时,所述主要成分是该聚合物;而当所述原料是由两种以上的聚合物组成时,则含量最高的聚合物是主要成分。所述聚合物优选选自具有负内禀双折射的那些。优选地,所述聚合物是纤维素酯(例如三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、三丙酸纤维素、二乙酸纤维素),且更优选三醋酸纤维素。
[0098] 纤维素酯包括纤维素酯化合物、和以纤维素为原料生物地或化学地引入官能团而获得的具有酯取代的纤维素骨架的化合物,其中特别优选酰化纤维素。
[0099] 上述纤维素酯为纤维素与酸的酯。作为构成上述酯的酸,优选为有机酸、更优选为羧酸、进一步优选原子数2-22的脂肪酸、最优选碳原子数2-4的低级脂肪酸。 [0100] 上述酰化纤维素是纤维素与羧酸的酯。上述酰化纤维素中,存在于构成纤维素的葡萄糖单元的2位、3位和6位上的羟基的全部或一部分氢原子被酰基取代。酰基的例子包括乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、三甲基乙酰基、庚酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二烷酰基、十三烷酰基、十四烷酰基、十六烷酰基、十八烷酰基、环己烷羰基、油酰基、苯甲酰基、基羰基和肉桂酰基。所述酰基优选为乙酰基、丙酰基、丁酰基、十二烷酰基、十八烷酰基、三甲基乙酰基、油酰基、苯甲酰基、萘基羰基、肉桂酰基,最优选为乙酰基、丙酰基、丁酰基。
[0101] 所述纤维素酯还可以是纤维素与多种酸的酯。酰化纤维素还可以被多个酰基取代。
[0102] 将取代酰化纤维素中纤维素的羟基的乙酰基(碳原子数为2)的取代度设为SA,将取代纤维素的羟基的除了乙酰基之外的其他酰基(具体指碳原子数为3以上的酰基)的取代度设为SB。通过调整SA和SB,可以调节所述聚合物膜的光学特性。
[0103] 用于本发明的纤维素酯的由SA+SB表示的总取代度(全部酰化度)优选2.70≤SA+SB≤3.00、更优选2.88≤SA+SB≤3.00、进一步优选2.89≤SA+SB≤2.99、更加优选2.90≤SA+SB≤2.98、特别优选2.92≤SA+SB≤2.97。通过增大SA+SB,可以增大热处理后膜的Re,从而改善膜延迟的湿度依赖性。在酰化纤维素中纤维素的所有羟基都被酰基取代的情况下,由SA+SB表示的总取代度为3.0。
[0104] 通过控制SB,可以控制纤维素酯膜的延迟的湿度依赖性。通过增大SB,可以降低膜的延迟的湿度依赖性,且膜的熔点降低。当考虑到延迟的湿度依赖性和熔点降低之间的平衡时,则SB的范围优选为0<SB≤3.0、更优选为0<SB≤1.0、进一步优选为0.1≤SB≤0.7。
[0105] 纤维素酯可以通过公知的方法合成。
[0106] 例如,对于酰化纤维素的合成方法,在Nobuhiko Migita等、Wood Chemistry180-190页(Kyoritsu出版、1968年)中记载了其基本原理。一种酰化纤维素的代表性合成方法是利用羧酸酐-羧酸-硫酸催化剂进行的液相酰化法。具体地说,首先,利用适当量的醋酸等羧酸对毛纤维或木材纸浆等纤维素原料进行预处理后,投入到预先冷却了的酰化混合物中进行酯化,从而合成完全酰化的纤维素(2位、3位和6位的总酰基取代度大约为
3.00)。所述酰化混合物含有通常作为溶剂的羧酸、作为酯化剂的羧酸酐和作为催化剂的硫酸。另外,所述羧酸酐的用量通常是和与其反应的纤维素及体系内存在的分的总量相比的化学计量上的过剩量。
[0107] 接着,在酰化反应结束后,为了进行残留于体系内的过量羧酸酐的水解,添加水或含水醋酸。另外,为了部分中和酯化催化剂,还可以添加含有中和剂(例如、镁、或锌的碳酸盐、醋酸盐、氢氧化物或氧化物)的水溶液。进而,通过在少量的酰化反应催化剂(一般是残留的硫酸)的存在下将所得的完全酰化的纤维素保持在20-90℃,从而进行皂化熟化,从而将其转变为具有所需的酰化度和聚合度的酰化纤维素。在获得所需的酰化纤维素时,可以使用上述中和剂等完全地中和残留于体系内的催化剂,或者不中和所述催化剂而将酰化纤维素溶液投入到水或稀醋酸中(或者在酰化纤维素溶液中投入水或稀醋酸),从而分离酰化纤维素,通过洗涤和稳定化处理,可以获得目标物酰化纤维素。
[0108] 所述酰化纤维素的聚合度以粘度平均聚合度计优选为150-500、更优选为200-400、进一步优选为220-350。所述粘度平均聚合度可以按照宇田等 人的极限粘度法(宇田和夫、齐藤秀夫、纤维学会志、第18卷第1号、105-120页、1962年)的记载进行测定。
所述粘度平均聚合度的测定方法在JP-A9-95538中也有记载。
[0109] 低分子成分含量少的酰化纤维素虽然平均分子量(聚合度)高,但粘度的值低于通常的酰化纤维素。这种低分子成分含量少的酰化纤维素可以通过从利用通常方法合成的酰化纤维素中除去低分子成分而获得。低分子成分的除去可以通过利用适当的有机溶剂洗涤酰化纤维素而进行。还可以通过合成方法获得低分子成分少的酰化纤维素。合成低分子成分含量少的酰化纤维素时,优选将酰化反应中的硫酸催化剂量调整为相对于100质量份的纤维素为0.5-25质量份。调节所述硫酸催化剂的量为上述范围时,可以合成在分子量分布的方面也有利(即分子量分布均匀)的酰化纤维素。酰化纤维素的聚合度和分子量分布可以通过凝胶渗透色谱(GPC)等测定。
[0110] 对于纤维素酯的原料棉和合成方法,在发明协会公开技报(公技号2001-1745号、2001年3月15日发行、发明协会)7-12页中也有记载。
[0111] 所述聚合物可以是粉末或粒子状的,还可以是颗粒状的。所述聚合物的含水率优选为1.0质量%以下、更优选为0.7质量%以下、最优选为0.5质量%以下。所述含水率根据情况更优选为至多0.2质量%。所述聚合物的含水率不在优选范围内时,优选通过干燥空气或加热等将所述聚合物干燥后使用。
[0112] 1-(2)波长色散特性调节剂:
[0113] 本发明的聚合物膜包含至少一种满足下式(1)和(2)的化合物,其含量为组成所述膜的聚合物的质量的0.2-20%。所述化合物作为波长色散特性调节剂,且有助于呈现满足以上式(3)和(4)的光学特性。
[0114] (1)360nm≤λmax≤400nm
[0115] (2)λ1/2-λmax≤20nm
[0116] 其中,λmax表示化合物的最大吸收波长(单位:nm),λ1/2(λmax<λ1/2)表示吸收强度为λmax下吸收强度1/2时的波长。
[0117] 本发明人经过勤勉地研究,结果发现,当加入一种化合物,一种λmax满足上式(1)且具有满足上式(2)的陡的吸收峰的UV吸收剂,则可以获得满足上式(3)和(4)的聚合物膜,并且其不会变色(特别是不会变黄),从而完成 本发明。在迄今为止所提出的作为波长色散特性调节剂的那些化合物中,有些化合物在小于360nm UV范围内具有最大吸收波长λmax,而一些其他化合物的λmax大于400nm。当使用前一类化合物时,很难生产出满足上式(3)和(4)并且Re和Rth各自落入要求的范围内(例如,Re为60至100nm且Rth为40至80nm)的聚合物膜;而当使用后一类化合物时,所形成的聚合物膜会变色。此外,即使当使用最大吸收波长λmax满足上式(1)的化合物时,在所述化合物的吸收峰较宽的情况下,所获得的聚合物膜经常会变黄。在本发明中,使用满足上式(1)和(2)的化合物可以提供满足上式(3)和(4)且不会变色(特别是不会变黄)的聚合物膜。
[0118] λmax不包括小于等于300nm波长的吸收(例如,源于苯或萘骨架的吸收)。 [0119] 用于本发明中作为波长色散特性调节剂的化合物的种类没有特别的限定,满足上式(1)和(2)的全部化合物都可以使用。
[0120] 部花青化合物:
[0121] 可用于本发明的波长色散特性调节剂的例子包括由以下通式(I)表示的部花青化合物。在所述部花青化合物中,优选那些λmax满足370nm≤λmax≤400nm的化合物。与加入下文将提及的苯并二硫醇化合物的聚合物膜相比,更优选加入这种部花青化合物,因为更有效地改善聚合物膜的耐光性。在本说明书中,“耐光性(lightfastness)”是指加入化合物的聚合物膜的耐光性,且其是根据当加入所述化合物的聚合物膜暴露于光线下一定时间后,它的光学特性(光学补偿能)也不会变差的系数决定的。为此,术语“耐光性”应与化合物本身的耐光性区别开。在本说明书中,所有的“耐光性”都具有此含义。 [0122]
[0123] 式(I)中,N表示氮原子;R1至R7各自表示氢原子或取代基。式(I)中,优选所述取代基这样连接:纸面上的水平方向(左右方向)相当于分子的长轴方向。
[0124] R1至R7表示的取代基的例子包括卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、烷基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的烷基,例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正辛基、2-乙基己基);环烷基(优选3-30个碳原子更优选3-10个碳原子的取代或未取代的环烷基,例如,环己基、环戊基、4-正十二烷基环己基);二环烷基(优选5-30个碳原子更优选5-10个碳原子的取代或未取代的二环烷基,即通过从具有5-30个碳原子更优选5-10个碳原子的二环烷中除去一个氢原子而得到的单价基团,例如,二环[1.2.2]庚-2-基、二环[2.2.2]辛-3-基)、烯基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烯基,例如,乙烯基、烯丙基);环烯基(优选3-30个碳原子更优选3-10个碳原子的取代或未取代的环烯基,即通过从具有3-30个碳原子更优选3-10个碳原子的环烯烃中除去一个氢原子而得到的单价基团,例如,2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基)、二环烯基(取代或未取代的二环烯基,优选5-30个碳原子更优选5-10个碳原子的取代或未取代的二环烯基,即通过从具有一个双键的二环烯烃是除去一个氢原子而得到的单价基团,例如,二环[2.2.1]庚-2-烯-1-基、二环[2.2.2]辛-2-烯-4-基);炔基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的炔基,例如,乙炔基、炔丙基);芳基(优选6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基,例如,苯基、p-甲苯基、萘基);杂环基(优选通过从5-或6-元、取代或未取代的、芳香或非芳香杂环化合物中除去一个氢原子而得到的单价基团,优选3-30个碳原子更优选3-10个碳原子的5-或6-元芳香杂环基,例如,2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶基、2-苯并噻唑基);氰基;羟基;硝基;羧基;烷氧基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基,例如,甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、正辛氧基、2-甲氧基乙氧基);芳氧基(优选6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基,例如,苯氧基、2-甲基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四酰基基苯氧基);甲烷氧基(优选3-20个碳原子更优选3-10个碳原子的甲硅烷氧基,例如,三甲基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基);杂环氧基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的杂环氧基,例如,1-苯基四唑-5-氧基、2-四氢吡喃基氧基);酰氧基(优选甲酰氧基、2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氧基,6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氧基, 例如,乙酰氧基、新戊酰氧基、硬脂酰氧基、苯甲酰氧基、p-甲氧基苯基羰基氧基);氨基甲酰氧基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的氨基甲酰氧基,例如,N,N-二甲基氨基甲酰氧基、N,N-二乙基氨基甲酰氧基、吗啉基羰基氧基、N,N-二-正辛基氨基羰基氧基、N-正辛基氨基甲酰氧基);
烷氧基羰基氧基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基氧基,例如,甲氧基羰基氧基、乙氧基羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基、正辛基羰基氧基);芳氧基羰基氧基(优选7-30个碳原子更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基羰基氧基,例如,苯氧基羰基氧基、p-甲氧基苯氧基羰基氧基、p-正十六烷氧基苯氧基羰基氧基);
氨基(优选氨基、1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基氨基或6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的苯胺基,例如,甲基氨基、二甲基氨基、苯胺基、N-甲基-苯胺基和二苯基氨基);酰基氨基(优选甲酰基氨基、1-30个碳原子更优选
1-10个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氨基或6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氨基,例如,乙酰基氨基、新戊酰基氨基、月桂酰基氨基、苯甲酰基氨基);氨基羰基氨基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的氨基羰基氨基,例如,氨基甲酰基氨基、N,N-二甲基氨基羰基氨基、N,N-二乙基氨基羰基氨基、吗啉基羰基氨基);烷氧基羰基氨基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基氨基,例如,甲氧基羰基氨基、乙氧基羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、正十八烷氧基羰基氨基、N-甲基-甲氧基羰基氨基);芳氧基羰基氨基(优选7-30个碳原子更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基羰基氨基,例如,苯氧基羰基氨基、p-氯苯氧基羰基氨基、m-正辛氧基苯氧基羰基氨基);氨磺酰基氨基(优选0-30个碳原子更优选
0-10个碳原子的取代或未取代的氨磺酰基氨基,例如,氨磺酰基氨基、N,N-二甲基氨磺酰基氨基、N-正辛基氨磺酰基氨基);烷基磺酰基氨基和芳基磺酰基氨基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基磺酰基氨基或6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基磺酰基氨基,例如,甲基磺酰基氨基、丁基磺酰基氨基、苯基磺酰基氨基、2,3,5-三氯苯基磺酰基氨基、p-甲基苯基磺酰基氨基);巯基;烷硫基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷硫基,例如,甲硫基、乙硫基、正十六烷硫基);芳硫 基(优选6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳硫基,例如,苯硫基、p-氯苯硫基、m-甲氧基苯硫基);杂环硫基(优选2-30个碳原子更优选
2-10个碳原子的取代或未取代的杂环硫基,例如,2-苯并噻唑基硫基、1-苯基四唑-5-基硫基);氨磺酰基(优选0-30个碳原子更优选0-10个碳原子的取代或未取代的氨磺酰基,例如,N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷氧基丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基、N-(N’-苯基氨基甲酰基)氨磺酰基);磺基;烷基亚硫酰基和芳基亚硫酰基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基亚硫酰基或6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基亚硫酰基,例如,甲基亚硫酰基、乙基亚硫酰基、苯基亚硫酰基、p-甲基苯基亚硫酰基);烷基磺酰基和芳基磺酰基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的烷基磺酰基或6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基磺酰基,例如,甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基、p-甲基苯基磺酰基);酰基(优选甲酰基、2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷基羰基或7-30个碳原子更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳基羰基,例如,乙酰基、新戊酰基、苯甲酰基);芳氧基羰基(优选7-30个碳原子更优选7-10个碳原子的取代或未取代的芳氧基羰基,例如,苯氧基羰基、o-氯苯氧基羰基、m-硝基苯氧基羰基、p-叔丁基苯氧基羰基);烷氧基羰基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的烷氧基羰基,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基、正十八烷氧基羰基);氨基甲酰基(优选1-30个碳原子更优选1-10个碳原子的取代或未取代的氨基甲酰基,例如,氨基甲酰基、N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、N,N-二-正辛基氨基甲酰基、N-(甲基磺酰基)氨基甲酰基);芳基偶氮基和杂环偶氮基(优选6-30个碳原子更优选6-10个碳原子的取代或未取代的芳基偶氮基或3-30个碳原子更优选3-10个碳原子的取代或未取代的杂环偶氮基,例如,苯基偶氮基、p-氯苯基偶氮基、5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基);酰亚胺基(优选N-琥珀酰亚胺基、N-邻苯二甲酰亚胺基);膦基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的膦基,例如,二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基);氧膦基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的氧膦基,例如,氧膦基、二辛氧基氧膦基、二乙氧基氧膦基);氧膦基氧基(优选2-30个碳原子 更优选2-10个碳原子的取代或未取代的氧膦基氧基,例如,二苯氧基氧膦基氧基、二辛氧基氧膦基氧基);氧膦基氨基(优选2-30个碳原子更优选2-10个碳原子的取代或未取代的氧膦基氨基,例如,二甲氧基氧膦基氨基、二甲基氨基氧膦基氨基);甲硅烷基(优选
3-30个碳原子更优选3-10个碳原子的取代或未取代的甲硅烷基,例如,三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、苯基二甲基甲硅烷基)。
[0125] 在上述取代基中,具有氢原子的那些取代基通过除去氢原子可以被上述取代基中的任一种进一步取代。这种官能团的例子包括烷基羰基氨基磺酰基、芳基羰基氨基磺酰基、烷基磺酰基氨基羰基和芳基磺酰基氨基羰基。具体地说,它们包括甲基磺酰基氨基羰基、p-甲基苯基磺酰基氨基羰基、乙酰基氨基磺酰基和苯甲酰基氨基磺酰基。
[0126] 在上式(I)中,R1和R2各自为取代或未取代的烷基,并且R1和R2也可以彼此连接6 7 6
形成包括氮原子的环。R 和R 各自为哈米特取代基常数σp至少为0.2的取代基,或者R
7 3 4 5
和R 可以彼此连接形成环状活性亚甲基化合物结构;R、R 和R 优选为氢原子。 [0127] R1和R2表示的烷基优选是有1-20个碳原子(更优选1-10个碳原子,进一步优选
1-5个碳原子)的烷基,包括例如甲基、乙基、丙基等等。所述烷基可以是直链或支链的。所述烷基上任何位置都可以有取代基。所述取代基包括例如卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基(例如苯基、萘基)、氰基、羧基、烷氧羰基(例如甲氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)、取代或未取代的氨基甲酰基(例如氨基甲酰基、N-苯基氨基甲酰、N,N-二甲基氨基甲酰基)、烷羰基(例如乙酰基)、芳羰基(例如苯甲酰基)、硝基、取代或未取代的氨基(例如氨基、二甲氨基、苯胺基)、酰基氨基(例如乙酰胺、乙氧基羰基氨基)、氨磺酰基(例如甲基磺酰胺)、酰亚胺基(例如琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺)、亚氨基(例如亚苄基氨基)、羟基、烷氧基(例如甲氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰氧基(例如乙酰氧基)、烷基磺酰氧基(例如甲基磺酰氧基)、芳磺酰氧基(例如苯磺酰氧基)、磺基、取代或未取代的氨磺酰基(例如氨磺酰基、N-苯基氨磺酰基)、烷硫基(例如甲硫基)、芳硫基(例如苯硫基)、烷基磺酰基(例如甲基磺酰基)、芳基磺酰基(例如苯磺酰基)、杂环基(例如吡啶基、吗啉基)等等。所述取代基可以进一步被取代。在所述化合物具有多个取代基的情况下,取代基可以相同或者不同,或者所述取代 基也可以连接成环。
[0128] R1和R2可以彼此连接形成包含氮原子的环。所述环优选是饱和环,更优选是饱和的6-元环,进一步优选是哌啶环。
[0129] 优选地,R1和R2各自是取代的烷基,或者被氰基取代的烷基、烷氧羰基、苯基,或者它们彼此连接形成哌啶环。
[0130] R6和R7各自为哈米特取代基常数σp至少为0.2的取代基,或者R6和R7可以彼此连接成环。以下将描述哈米特取代基常数σp。哈米特方程是L.P.哈米特在1935为了定量讨论取代基对苯衍生物的反应性或平衡的影响而引入的经验法则,现在,其在本领域中广泛地被接受。由哈米特方程披露的取代基常数包括σp和σm,在很多通用的文献中都能找到这些数据。例如,在J.A.Dean″Lange″s Handbook of Chemistry″,Ver.12,1979(McGraw-Hill);″Field of Chemistry″,extra edition,No.122,pp.96-103,
1979(Nanko-do)和Chem.Rev.,1991,Vol.91,pp.165-195等中有详细的描述。本发明中的哈米特取代基常数σp至少为0.2的取代基是吸电子基团。所述取代基的σp优选至少为
0.25,更优选至少为0.3,更一步优选至少为0.35。
[0131] R6和R7的例子包括氰基(0.66)、羧基(-COOH:0.45)、烷氧羰基(-COOMe:0.45)、芳氧基羰基(-COOPh:0.44)、氨甲酰基(-CONH2:0.36)、烷基羰基(-COMe:0.50)、芳基羰基(-COPh:0.43)、烷基磺酰基(-SO2Me:0.72)、芳基磺酰基(-SO2Ph:0.68)等等。在本说明书中,Me表示甲基,Ph表示苯基。括号内的数据是代表性的取代基的σp值,引自Chem.,Rev.,1991,Vol.91,pp.165-195。
[0132] R6和R7可以彼此连接形成环状活性亚甲基化合物结构。“活性亚甲基化合物”是6 7
指各自具有夹在两个吸电子基之间的亚甲基(-CH2-)的一系列化合物。优选R 和R 连接的碳原子是活性亚甲基。
[0133] 上述部花青化合物中,优选以下通式(Ia)表示的化合物。
[0134]11 12 13
[0135] 式(Ia)中,R 和R 各自表示烷基、芳基、氰基或-COOR ,或者它们 彼此连接形6 7 14 15
成包含氮原子的环;R 和R 各自表示氰基、-COOR 或-SO2R ,或者它们彼此连接形成下列
13 14 15
环状的活性亚甲基结构(Ia-1)至(Ia-6)中的任一种;R 、R 和R 各自表示烷基、芳基或杂环基。
[0136]
[0137] 在式中,**表示基团在该位置连接至式(Ia);Ra和Rb各自表示氢原子或C1-C20(优选C1-C20,更优选C1-C5)烷基;和X表示氧原子或者硫原子。
[0138] R11和R12表示的烷基可以是未取代的或具有取代基。所述取代基的例子与R1和R2表示的取代基相同。所述烷基优选具有1-20个碳原子,更优选1-15个碳原子,进一步优选1-6个碳原子。
[0139] R11和R12表示的芳基可以是未取代的或者具有取代基。所述取代基的例子与R1和2
R 表示的取代基相同。所述芳基优选是苯基,更优选是未取代的苯基。
[0140] R11和R12表示的-COOR13中,R13优选是烷基,更优选未取代的烷基。所述烷基优选具有1-20个碳原子,更优选1-15个碳原子,进一步优选1-6个碳原子。
[0141] R11和R12彼此连接形成的环优选为饱和环,更优选饱和的6-元环,进一步优选哌啶环。
[0142] 优选地,R11和R12两个都是氰基或未取代的苯基,或者它们彼此连接形成哌啶环,更优选它们都是氰基或未取代的苯基。
[0143] 在R6和R7表示的-COOR14中,R14优选是烷基,更优选是未取代的烷基。所述烷基优选具有1-20个碳原子,更优选5-15个碳原子。
[0144] 在R6和R7表示的-SO2R15中,R15优选是芳基,更优选苯基。
[0145] R6和R7彼此连接形成的环状活性亚甲基结构的例子中,优选式(Ia-1)或(Ia-4)表示的结构,且更优选式(Ia-1)表示的结构。
[0146] 优选地,R6和R7中的至少一个是氰基,或者它们彼此连接形成上述环状活性亚甲基结构(Ia-1)至(Ia-6)中的任一种;更优选它们中的至少一个是氰基,或者它们彼此连接形成上述环状活性亚甲基结构(Ia-1)或(Ia-4),进一步优选它们两个都是氰基,或者它们彼此连接形成上述环状活性亚甲基结构 (Ia-1)或(Ia-4)。
[0147] 式(I)的部花青化合物的优选例子包括下式(Ia-a)、(Ia-b)和(Ia-c)的化合物。更优选下式(Ia-a)和(Ia-b)的化合物。
[0148]
[0149] 式中,R6a和R7a分别与R6和R7具有相同的含义,并且其优选范围与后者也是一样的。最重要的是,考虑到防止变色和确保耐光性,优选其上的取代基形成所述环状活性亚甲基结构(Ia-1)至(Ia-6)中的任一种的化合物。
[0150] 式中,R6b和R7b分别与R6和R7具有相同的意义,并且其优选范围与后者也是一样的。最重要的是,考虑到防止变色和确保耐光性,优选其上的取代基都是氰基或者形成所述环状活性亚甲基结构(Ia-1)至(Ia-6)中的任一种(更优选(Ia-1)或(Ia-4),进一步优选(Ia-1))的化合物。尤其优选两个取代基都是氰基的化合物。
[0151] 式中,R6c和R7c分别与R6和R7具有相同的意义,并且其优选范围与后者也是一样14 14
的。最重要的是,优选其上一个取代基是氰基且另一个取代基是-COOR (R 的定义和优选的范围与上述的一样)或者取代基形成所述环状活性亚甲基结构(Ia-1)至(Ia-6)中的任一种的化合物。
[0152] 然而,式(I)的化合物中,下式的化合物并不满足式(1),因为其吸收波长是短波长。
[0153]6 7 14 15
[0154] 上式(I)的化合物中,R 和R 中的一个是-COOR 而另一个是-SO2R 的化合物并不能有效地提高耐光性。
[0155] 可用于本发明的式(I)的化合物的例子显示如下,然而,本发明并不限于此。 [0156]
[0157] 苯并二硫醇化合物:
[0158] 可用于本发明的波长色散特性调节剂的其他例子包括以下通式(II)表示的苯并二硫醇化合物。在这些苯并二硫醇化合物中,优选使用那些λmax满足387nm≤λmax≤400nm的化合物。
[0159]
[0160] 式(II)中,S表示硫原子;R21至R26各自表示氢原子或取代基,并且如果可能的话,它们可以彼此连接形成环。式(II)中,优选取代基这样结合:纸面上的水平方向(左右方向)对应于分子的长轴方向。R21至R26表示的取代基的例子与式(I)中由R1至R7表示的取代基相同。
[0161] 优选R22和R23彼此连接成环,更优选它们连接形成二硫醇(dithiol)环。优选R26和R25各自表示哈米特取代基常数σp至少为0.2的取代基;以及所述取代基优选的例子与由R6和R7表示的取代基相同。
[0162] 在式(II)的苯并二硫醇(benzodithiol)化合物中,优选以下通式(IIa)表示的化合物:
[0163]
[0164] 式(IIa)中,R31和R32各自表示取代或未取代的烷基;R33和R34各自表示取代或未31 34
取代的烷基、取代或未取代的烷氧基。所述由R 至R 表示的取代或未取代的烷基、或者所述取代或未取代的烷氧基中的烷基链优选是C1-C20(优选C1-C15,更优选C1-C10)取代或未取代的烷基。所述烷基中一个CH2或两个或更多彼此不相邻的CH2可以被氧原子或硫原子替
1 7
代。所述烷基和烷氧基可以有取代基;所述取代基的例子与式(I)中R 至R 表示的取代基
31 32
相同。优选所述烷基上的取代基为烷氧基(例如C1-C10烷氧基)。R 和R 表示的烷基可以是直链或支链的,但考虑到化合物的波长色散特性调节能力和确保耐光性的化合物,其优选是直链的。考虑到相同的固定,更优选在其末端具有烷氧基取代基的化合物。 [0165] 可用于本发明的式(II)的化合物的例子显示如下,然而,本发明并不限于此。 [0166]
[0167] 可以往本发明的聚合物膜中仅加入一种满足上式(1)和(2)的化合物,也可以加入两种以上这样的化合物。按照作为所述膜主要成分的聚合物的质量计,加入的量优选为0.2-20质量%,更优选0.2-10质量%,进一步优选0.5-5质量%。满足式(1)和(2)的化合物的分子量没有特别的限定,但考虑到所述聚合物成分的膜可成形性,优选为100-5000,更优选150-3000,进一 步优选200-2000。
[0168] 1-(3)其他添加剂:
[0169] 除了满足式(1)和(2)的化合物之外,本发明的聚合物膜还可以包含任何其他添加剂。可用于本发明的其他添加剂的例子描述如下,然而本发明并不限于此。 [0170] 长波长色散特性调节剂:
[0171] 可以往本发明的聚合物膜中加入在700-1200nm的波长范围内具有最大吸收的化合物(长波长色散特性调节剂)。长波长-端的波长色散特性调节剂包括,例如,有机化合物如花青化合物、酞菁化合物、萘菁化合物、聚甲炔化合物、硫醇金属复合物、氨基硫酚金属复合物(aminothiophelate metal complexes)、亚铵(immonium)化合物、二亚铵(diimmonium)化合物、铵盐、吡喃 化合物、方酸(squarylium)化合物、吡咯并吡咯化合物、四萘嵌三苯(quaterylene)化合物、铬鎓(chroconium)化合物、三烯丙基甲烷化合物、奥盐化合物(azulenium compounds)、靛酚化合物、蒽醌化合物等等;以及无机化合物如铝盐等等。
[0172] 更具体地说,这些试剂的例子包括JP-A-6-256564和JP-A-2001-208913中描述的各种各样的化合物;JP-A-61-154888、JP-A-61-197281、JP-A-61-246091、JP-A-63-37991、JP-A-63-39388、JP-A-62-233288、JP-A-63-312889、JP-A-2-43269、JP-A-2-138382、JP-A-2-296885、JP-A-3-43461、JP-A-3-77840、JP-A-3-100066、JP-A-3-62878、JP-A-6-214113和JP-A-10-78509中描述酞菁或萘菁(naphthalocyanines)化合物;JP-A-58-56533、JP-A-62-54143、JP-A-2-4881、JP-A-4-45546、JP-A-2003-221523 和JP-A-2003-327865中描述的硫醇系金属络合物盐;JP-A-63-112593和JP-A-2001-89492中描述的氨基硫铁系(aminothioferrate-series)金属络合物;JP-A-2003-96040和JP-A-2003-327865中描述的二亚铵系化合物;JP-A-2002-286931和JP-A-2001-194522中描述的吡喃鎓系、方酸系(squarylium-series)化合物或铬鎓(croconium-series)化 合 物;以 及JP-A-61-291651、JP-A-61-291652、JP-A-62-15260、JP-A-62-132963、JP-A-1-129068和JP-A-1-172458中描述的蒽醌。
[0173] 可用于本发明的长波长色散特性调节剂的优选的例子包括,但不限于以下描述的化合物。
[0174] KAYASORB IRG-022和KAYASORB IRG-040(NIPPON KAYAKU Co.,LTD.);NIR-IM1、NIR-IM2、NIR-IM3 和 NIR-IM4(Nagase ChemteX Corporation);MIR-369(Yamanoto Chemicals Inc.);IR-301(YAMADA CHEMICALCO.,LTD.);SDA4428、SDA4927、SDA5688、SDA6104、SDA7611、SDA7775、SDA9800 和 SDG7047(H.W.SANDS),Projet830NP 和Projet900NP(Avecia);以及以下所示的IR-1和IR-2。式IR-1中PTS表示对甲基苯磺酸离子。
[0175]
[0176] 长波长-端的长波长色散特性调节剂的加入量基于主要成分聚合物的质量优选为0.001-2质量%左右,更优选0.002-1质量%左右,进一步优选0.01-0.5质量%左右。 [0177] 长波长-端的长波长色散特性调节剂的分子量优选为100-5000,更优选150-3000,进一步优选200-2000。
[0178] 增塑剂、光学各向异性调节剂:
[0179] 可以在本发明的聚合物膜中加入增塑剂(基于主要成分聚合物的质量-下文中也使用相同的含义,其加入量优选为0.01-10质量%)和光学各向异性调节剂(0.01-10质量%)。所述增塑剂和所述光学各向异性调节剂优选为分子量至多3000的有机化合物,更优选为同时具有疏水部和亲水部的化合物。 这些化合物由于在聚合物链中取向,因此会改变聚合物膜的延迟。而且,在酰化纤维素用作聚合物膜的主要成分的情况下,该化合物可以提高薄膜的疏水性、降低薄膜延迟的依赖于湿度的变化。
[0180] 作为增塑剂和光学各向异性调节剂,优选为具有1个以上芳香环、更优选具有2-15个芳香环、进一步优选具有3-10个芳香环的化合物。化合物中的芳香环以外的其他原子优选为与芳香环在同一平面上接近的配置,当化合物具有多个芳香环时,该多个芳香环彼此也优选是在同一平面上接近的配置。另外,为了选择性地提高聚合物膜的Rth,添加剂在薄膜中的真实状态优选为在特急件化合物中的芳香环平面与薄膜面平行。 [0181] 对于增塑剂和光学各向异性调节剂,一种添加剂或两种以上的添加剂可以单独使用或组合来使用。
[0182] 作为具有提高聚合物膜的Rth的增塑剂或光学各向异性调节剂,可以列举出JP-A2005-104148中的33-34页所记载的增塑剂,JP-A 2005-104148中的38-89页所记载的光学各向异性调节剂等。
[0183] 稳定剂:
[0184] 可以往所述聚合物膜加入稳定剂(其优选的加入量为0.0001-1质量%)以防止聚合物在成膜过程中的变色或热降解。所述稳定剂是一种能够防止聚合物本身离解和变性的化合物,并且选自抗氧化剂、自由基抑制剂、过氧化物离解剂、金属钝化剂、除酸剂和光稳定剂。在本发明中,可以使用这些稳定剂中的任何一种。在这些稳定剂中,本发明中优选使用抗氧化剂和自由剂抑制剂,更优选抗氧化剂。
[0185] 作为抗氧化剂,优选具有磷酸骨架的磷酸化合物、具有硫醚结构的含硫化合物、具有季戊四醇骨架结构的磷酸酯化合物、具有内酯结构的内酯化合物;以及作为自由基抑制剂,优选是具有羟基取代的芳环的酚类化合物、具有取代或未取代的氨基的胺化合物;作为过氧化物离解剂,优选酚类化合物、胺化合物;作为金属钝化剂,优选是具有酰胺键的酰胺化合物;作为除酸剂,优选是具有环氧基的环氧化合物;以及作为光稳定剂,优选是胺化合物。
[0186] 这些稳定剂中的一种或者多种不同类型可以单独使用或组合使用;或者也可以使用一个分子中具有两种以上不同功能的化合物。
[0187] 优选的,所述稳定剂在高温下的挥发性优选是非常低的。所述聚合物膜中优选含有至少一种分子量至少为500的稳定剂。所述稳定剂的分子量更优选为500-4000,进一步优选530-3500,更进一步优选550-3000。分子量至少为500的化合物的热挥发性比较低;并且分子量至多4000的化合物与酰化纤维素的互溶性好。
[0188] 作为稳定剂,可以使用商业产品。例如,优选使用具有季戊四醇骨架结构的磷酸酯抗氧化剂,如(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)新季戊四醇二亚磷酸 酯 (neopentanetetraylbis(2,6-di-t-butyl-4-methylphenyl)phosphite,ADEKA′s″Adekastab PEP-36″)等。
[0189] 此外,本发明的聚合物膜可以包含至少一种平均粒径为5-3000nm(0.001-1质量%)的微粒粉末、氟表面活性剂(0.001-1质量%)和脱模剂(0.0001-1质量%)。可以在所述膜的生产过程中加入液体或固体形态的这些添加剂。用于本发明的添加剂优选在膜生产的干燥步骤中是基本上不挥发的。这些添加剂的一种或者多种可以单独使用或组合使用。
[0190] 1-(4)聚合物膜的生产方法:
[0191] 本发明的聚合物膜的生产方法没有特别的限定。可以用各种各样的成膜方法例如溶液流延方法、熔融流延方法等来制备所述的聚合物膜。
[0192] 例如,在溶液流延方法中,可以使用包含上述聚合物、满足式(1)和(2)的化合物和任选其他各种添加剂的聚合物溶液来成膜。
[0193] 在熔融流延法中,通过加热含有所述聚合物、满足式(1)和(2)的化合物和任选其他各种添加剂的聚合物组合物制备得到熔融物,在载体上流延上述熔融物并冷却以在其上成膜。如果所述聚合物的熔点、或所述聚合物和其他各种添加剂的混合物的熔点低于这些成分的分解点并且高于成膜的拉伸温度,则可以使用熔融流延法。所述熔融流延法公开在例如JP-A2000-352620中。
[0194] 为了稳定地生产满足上式(3)至(6)的膜,优选使用溶液流延法并且通过以下湿法拉伸和结晶步骤成膜。按照溶液流延法生产本发明的聚合物膜的方法的一个例子包括以下步骤:
[0195] 流延步骤:将包含至少一种作为其主要成分的聚合物、和至少一种满足上述关系式(1)和(2)且按该聚合物的质量计含量为0.2-20质量%的化合物 的聚合物溶液流延,以形成料片。
[0196] 拉伸步骤:当剩余溶剂量为100-300质量%时,沿纵向将在流延步骤中形成的料片拉伸4-100%,以及
[0197] 干燥步骤:在拉伸步骤后,当料片的剩余挥发分含量为10-100%时,在料片表面温度为50-100℃下干燥所述料片。
[0198] 根据所述方法,可以稳定地生产满足上式(3)和(4)并且能够完全表达Re和Rth的聚合物膜。
[0199] 下文将具体地描述溶液流延法的工序。在下面的例子中,使用酰化纤维素作为主要聚合物成分。
[0200] (聚合物溶液的制备)
[0201] 在 本发 明 中,例 如 根据 JP-A 58-127737、61-106628、2-276830、4-259511、5-163301、9-95544、10-45950、10-95854、11-71463、11-302388、11-322946、11-322947、
11-323017、2000-53784、2000-273184和2000-273239中所述的方法制备聚合物溶液。具体地,将聚合物与溶剂混合、搅拌且溶胀,并任选对其进行冷却或加热以制备混合物,其后对其进行过滤以得到用于本发明的聚合物溶液。
[0202] 在本发明中,为了提高聚合物在所用溶剂中的溶解度,所述膜制备方法包括了冷却和/或加热聚合物和溶剂的混合物的步骤。
[0203] 在使用含卤素的有机溶剂的情况下,当冷却酰化纤维素和溶剂的混合物时,所述制备方法优选包括将所述混合物冷却至-100至10℃的步骤。此外,更优选的,此方法包括在冷却步骤之前,将所述体系在-10至39℃下溶胀的步骤,以及在冷却步骤之后,在0-39℃下对所述体系进行加热的步骤。
[0204] 在使用含卤素的有机溶剂的情况下,当加热酰化纤维素和溶剂的混合物时,所述制备方法优选包括根据下列方法(a)和(b)中的至少一种方法将酰化纤维素溶于溶剂中的步骤:
[0205] (a):在-10至39℃下对体系进行溶胀,并在0-39℃下对所得混合物进行加热。 [0206] (b):在-10至39℃下对体系进行溶胀,然后在0.2-30MPa压力下在40-240℃下对所得混合物进行加热,并在0-39℃对加热的混合物冷却。
[0207] 在使用不含卤素的有机溶剂的情况下,当冷却酰化纤维素和溶剂的混 合物时,所述制备方法优选包括在-100至-10℃下对混合物进行冷却的步骤。此外,制备方法优选包括在冷却步骤之前,将所述体系在-10至55℃下溶胀的步骤,以及在冷却步骤之后,在0-57℃下对所述体系进行加热的步骤。
[0208] 在使用含卤素的有机溶剂的情况下,当加热酰化纤维素和溶剂的混合物时,所述制备方法优选包括根据下列方法(c)和(d)中的至少一种方法将酰化纤维素溶于溶剂中的步骤。
[0209] (c):在-10至55℃下对体系进行溶胀,然后在0-57℃下对所得的混合物进行加热。
[0210] (d):在-10至55℃下对体系进行溶胀,然后在0.2-30MPa压力下在40-240℃下对所得的混合物进行加热,并在0-57℃下对加热的混合物进行冷却。
[0211] (形成料片)
[0212] 在本发明中,可以使用本发明的聚合物溶液通过溶液流延法成膜。在实施溶液流延法时,可以根据常规方法中使用任何已知设备。具体地,对在溶解器(容器)中制备的浓液(本发明的聚合物溶液)进行过滤,然后,储存在储存罐中时,脱气以得到最终的浓液。将所述浓液保持在30℃,通过计量压力齿轮例如根据其转速能够精确地供应预定量的浓液,借助于计量压力齿轮泵将浓液从储罐的浓液排放口供应至压力模具中,然后借助于压力模具的狭缝将浓液均匀流延到流延区的不断运转的金属载体上(浓液流延步骤)。接着,在金属载体几乎运行完整一圈之后到达的剥离点处,将湿的浓液膜(料片)从金属载体上剥离,传送至干燥区域,其中在利用辊传送的同时干燥膜。在JP-A 2005-104148的120-146页中也描述了溶液流延成膜方法中的流延步骤和干燥步骤,通过引用的方式将其并入到本发明中。
[0213] 在本发明中,用于形成料片的金属载体可以为金属带或金属圆筒。 [0214] (湿法拉伸步骤)
[0215] 在本发明的酰化纤维素的制备方法中,在传送的同时,在拉伸步骤中在纵向拉伸在流延步骤中形成的料片。在此步骤中,开始拉伸时料片中剩余溶剂量为100-300质量%。具体地说,在生产本发明的聚合物膜时,在其中剩余溶剂量还很大时,以湿法拉伸的方法来拉伸料片。
[0216] 在开始湿法拉伸时,酰化纤维素料片的残留溶剂量可由下式计算。 [0217] 残留溶剂量(质量%)={(M-N)/N}×100
[0218] 其中,M是指就在进入拉伸区域之前,所述酰化纤维素膜的质量;N是指在120℃干燥2小时后,就在进入拉伸区域之前所述酰化纤维素膜的质量。
[0219] 在湿法拉伸步骤中,考虑到被剥离的料片的条件的平衡、拉伸温度和拉伸时的拉伸比等,在开始拉伸时料片中残留溶剂量为150-300质量%,残留溶剂量优选为200-300质量%。在残留溶剂量小于150质量%时,在低拉伸温度下被拉伸的料片可能破裂。因此,拉伸温度必须高,并且如果这样,能量效率会降低。即使在使拉伸温度高时,以高拉伸比拉伸时料片也会破裂。此外,当残留溶剂量小于100质量%时,所述膜可能变硬且可能难以拉伸,因此膜不能具有期望的光学性能。当残留溶剂量大于300质量%时,则料片的剥离能力和拉伸能力(不起皱情况下的可操作性)以及料片的恢复性能可能大大降低。特别地,当残留溶剂量为200-300质量%时,拉伸时的拉伸比可能易于增加且可更有效地防止料片断开或破裂。
[0220] 可以通过改变所用聚合物溶液的浓度、金属载体的温度和速度、干燥空气的温度和气流以及干燥氛围中溶剂气体浓度等来合适地控制酰化纤维素料片中的残留溶剂量。 [0221] 在湿法拉伸步骤中,在传送的同时在纵向上拉伸所述料片。考虑到获得高拉伸比时防止料片断开或破裂,料片的拉伸比优选为5-100%,更优选15-50%。通过金属载体速度和剥离速度(剥离辊牵拉)的圆周速度差,可获得酰化纤维素料片在拉伸步骤中的拉伸比(伸长率)。例如,在使用具有两个压料辊的设备的情况中,使入口侧的压料辊的旋转速度比在出口侧的压料辊的旋转速度高,由此能够在纵向(长度方向)上有利地拉伸酰化纤维素膜。通过拉伸,能够控制膜的延迟的表达能力。
[0222] 根据下式能够计算本说明书中所指的“拉伸比(%)”。
[0223] 拉伸比(%)=100×{(拉伸后的长度)-(拉伸前的长度)}/(拉伸前的长度)。 [0224] 在湿法拉伸步骤中,被拉伸的料片的表面温度(拉伸温度)没有特别的限定。考虑到确保拉伸效率并减低挥发分的变化,温度优选为30℃或更低。拉伸步骤中料片的拉伸速度没有特别的限定。考虑到拉伸能力(不起皱的情况下的可操纵性),拉伸速度优选为1-1000%/分钟,更优选1-100%/分钟。 可以在一个阶段或在多个阶段中实现拉伸。此外,经过拉伸后的料片可以再沿垂直于纵向的方向(横向)拉伸。
[0225] 在湿法拉伸步骤之后,将料片随后传送至干燥(用于结晶)步骤。在干燥步骤中,在料片两面都夹住或固定的情况下干燥料片。
[0226] 干燥(结晶)步骤
[0227] 在上述步骤的湿法拉伸之后,随后干燥(结晶)料片。在开始干燥步骤时,料片中残留挥发分含量为10-100质量%,优选20-100质量%,并且平均表面温度为30-100℃。 [0228] 在满足上述特定的条件下,即使在低温下,分子在流延料片内的运动也足够,另外,在结晶条件下,影响结晶的分子数足够低并且对于结晶是足够的。因此在这种条件下甚至可以在低温下有效地进行料片的结晶。当挥发分含量高于上述范围时,分子运动可能足够但存在大量会影响结晶的分子,因此不能进行料片的结晶。当挥发分含量低于上述范围时,在低温下不能获得足够的分子运动。当表面温度低于上述范围时,分子运动不充分;但当温度高于上述范围时,分子运动可能太剧烈而不能进行结晶。
[0229] 优选地,在传送酰化纤维素膜(料片)的同时实现结晶处理。未对传送酰化纤维素膜的方法进行特殊限定。典型地,可以通过压料辊或抽吸式转筒或拉幅机夹子(通过拉幅机夹子膜在空气压力下漂浮和传送)来传送所述膜。优选通过针式拉幅机固定膜来传送膜的方法、以及由相互间隔较窄的多个传送辊来传送膜的方法。更优选通过针式拉幅机固定膜来传送膜的方法。
[0230] 具体地说,在通过针式拉幅机固定膜来传送膜的方法中,通过利用针式拉幅机固定酰化纤维素膜在线垂直于纵向上的两侧,并在控制固定料片一侧的拉幅机和固定料片另一侧的拉幅机之间的距离的同时,传送膜。通过适当限定拉幅机的轨道模式(rail pattern),可控制拉幅机与拉幅机之间的距离。通过以如上所述方式来控制拉幅机之间的距离,在将酰化纤维素膜的横向上的尺寸变化控制为所需水平的同时,能够在对酰化纤维素膜进行干燥。
[0231] 为了防止料片破裂或起皱或者为了防止传送料片失败,优选地,在针式拉幅机内部的针密度大且针式拉幅机外部的针密度小。
[0232] 在由相互间隔较窄的多个传送辊来传送膜的方法中,将酰化纤维素膜 引入安装在结晶区域内部的多个传送辊,并由这些辊传送,所述多个辊的安装方式要使得相邻的传送辊之间的间距为0.1cm-50cm。相邻的传送辊之间的间距是指,被传送的膜从离开一个传送辊至到达且绕着下一个传送辊之间的距离。通过将膜引入这种相互间隔较窄的传送辊组(所谓的密集辊),所述传送辊的保持能力在膜的横向上发挥作用,由此降低了膜在横向上的尺寸变化。根据这种方法,在拉幅机夹子(tenter clip)方法中会出现的横向膨胀不会发生,但是可使收缩最小化。
[0233] 传送速度通常为1-500m/分钟,优选5-300m/分钟,更优选10-200m/分钟,还更优选20-100m/分钟。当传送速度不低于最低限1m/分钟时,则所述方法对于确保足够的工业生产率有利;而当其不高于最高限500m/分钟时,由于在实际的结晶区域长度内完全实现了晶体生长,所述方法也是有利的。当传送速度提高时,可防止膜变色;当传送速度降低时,结晶区域的长度会降短。优选地,在结晶中,传送速度(压料辊和抽吸式转筒及其他装置的驱动速度决定传送速度)保持不变。
[0234] 为了防止料片自身起泡和防止料片粘附到拉幅机内的固定装置,优选通过拉幅机干燥器中的鼓式冷却单元将固定所述料片两侧的针冷却至低于所述料片起泡温度的温度,且将在所述料片由针固定的位置紧前方的针通过导管型冷却单元冷却至不高于浓液的0℃。
[0235] 结晶方法包括:例如将酰化纤维素膜传送通过温度为T的区域的方法;向被传送的酰化纤维素膜施加热空气的方法;利用热射线对被传送的酰化纤维素膜进行照射的方法;以及将酰化纤维素膜与受热辊相接触的方法。
[0236] 优选地,将被传送的酰化纤维素膜引导通过温度为T、往其中送入热风的区域的方法。所述方法的优点是可以对酰化纤维素膜均匀加热。所述区域内的温度保持在预设的恒定温度T,例如利用加热器加热该区域并利用温度传感器监测该区域。酰化纤维素膜在温度为T的区域内的传送长度可根据所制造的酰化纤维素膜的性质和膜的移动速度而变化;但是通常,优选进行长度设定,使得(传送长度)/(被传送的酰化纤维素膜的宽度)之比为
0.1-100,更优选0.5-50,还更优选1-20。在本说明书中,将所述比值称作纵横比。膜通过温度为T的区域的时间(结晶时间)通常为0.01-60分钟,优选0.03-10分钟,更优选0.05-5分钟。在所述范围内,薄膜具有优异的延迟表达且防止变色。
[0237] 为了防止因溶液流延方法中速度的增加或因拉幅机中料片的宽度增加而使得品质下降如平面性下降,在拉幅机中干燥料片时,空气速度为0.5-20(40)m/秒,在横向上的温度分布为10%内,且在料片的上方和下方之间的鼓风比(air volume ratio)为0.2-1。 [0238] 优选地,将料片用以如下方式喷出的干燥气体进行干燥,所述方式为:基于在干燥气体鼓风延伸方向上放置的薄膜表面上的风速分布的风速上限,使得上限和下限之差在20%以内。
[0239] 为了控制膜的Re和/或Rth,在本发明的生产方法中,在薄膜中的挥发分含量为10-300%的时候,在垂直于纵向的方向上拉伸或收缩所述膜。为了降低Re并增大Rth,优选拉伸薄膜;而另一方面,为了增大Re并降低Rth,优选收缩薄膜。
[0240] 通过在结晶中在垂直于纵向的方向上拉伸酰化纤维素膜,可以调节在慢轴方向上的膜性质(均一化)并且所述膜表面情况会更好。
[0241] 例如,在酰化纤维素膜的两侧都被用针式拉幅机固定住同时将其引入通过加热区域,因此所述膜同时在垂直于纵向的方向(横向)上被拉伸或收缩。
[0242] 所述膜在垂直于纵向的方向上的拉伸比通常为0.8-10倍,优选1.0-5倍,更优选1.1-3倍。拉伸速度优选为20-10000%/分钟,更优选40-1000%/分钟,进一步优选50-500%/分钟。
[0243] 当所述膜被收缩时,其收缩度优选为5-80%,更优选10-70%,进一步优选20-60%,最优选25-50%。可通过测量所述膜收缩前后的总宽度,根据以下公式计算横向收缩度。
[0244] 横向收缩度(%)=100×((收缩前总宽度-收缩后总宽度)/收缩前总宽度。 [0245] 在本发明的制造方法中,可以仅一次或多次实行结晶处理。“多次实行结晶处理”是指在先前的结晶处理之后,再次将薄膜设定至高于Tc且低于Tm0,并同时在该条件下传送薄膜,使薄膜再次结晶。在将薄膜进行多次结晶的情况中,优选地,在所有结晶处理之后,薄膜的拉伸比满足上述范围。优选地,在本发明的制造方法中,将结晶处理进行至多三次,更优选至多两次,最优选实行一次。
[0246] 上文中,描述了用于生产本发明的聚合物膜的方法,其包括溶液流延以形成料片的步骤,随后是湿式拉伸包含大量剩余溶剂的料片的步骤,以 及对最终获得的膜进行干燥(结晶)的步骤。根据本方法,可以稳定地生产满足上式(3)至(6)的聚合物膜。然而,通过选择要使用的添加剂,也可以生产满足上式(3)至(6)的聚合物膜。例如,根据包括以下步骤的方法也可以生产满足上式(3)至(6)的聚合物膜:干燥通过溶液流延形成的料片,然后干燥拉伸含很少量剩余溶剂的料片,其后对其进行加热。
[0247] (多层流延)
[0248] 可以将酰化纤维素溶液流延到充当金属载体的平滑带或圆筒上,以作为其上的单层溶液;或者可在其上流延用于2个以上层的多种酰化纤维素溶液。在流延多种酰化纤维素溶液的情况中,可通过在金属载体的纵向上间隔布置的多个流延口流延含酰化纤维素的溶液,从而形成多层以构成膜。例如,可使用在JP-A 61-158414、1-122419、11-198285中所述的方法。
[0249] 通过两个流延口可流延酰化纤维素溶液以形成膜。对此例如可使用在JP-B60-27562、JP-A 61-94724、61-947245、61-104813、61-158413、6-134933中所述的方法。
本文中也可使用如下的酰化纤维素膜的流延方法:用低粘度酰化纤维素溶液对高粘度酰化纤维素溶液流进行包封,并同时挤出高粘度和低粘度的酰化纤维素溶液,如同在JP-A
56-162617中所述的。还优选外部溶液含有比内部溶液更大量的不良溶剂醇成分的实施方式,如同在JP-A 61-94724和61-94725中所述的。可以按如下使用两个流延口:通过第一流延口在金属载体上形成膜,然后将其剥离,并在膜与金属载体接触侧,通过第二流延口流延另一种溶液以在其上形成另一个膜,例如,在JP-B 44-20235中所述的。流延的酰化纤维溶液可以是相同或不同的酰化纤维素溶液,没有特别的限制。为了使得多个酰化纤维素层具有各个功能,可通过相应的流延口,挤出与功能相对应的酰化纤维素溶液。可以将酰化纤维素溶液与任何其他功能层(例如粘合剂层、染料层、抗静电层、抗光晕层、UV吸收剂层、偏振层)共流延。
[0250] 为了获得所需的膜厚度,常规的单层液体要求挤出高浓度高粘度的酰化纤维素溶液,然而这常常会有问题,这是由于酰化纤维素溶液的稳定性差,经常会形成固体从而导致污点缺陷并且膜的光滑性差。为了解决所述问题,通过流延口流延多种酰化纤维素溶液,由此同时在金属载体上挤出高粘度溶液,因而可以形成具有较好及优异表面性能的膜,另外,使用这 种浓的酰化纤维素溶液能够减少干燥工作量并提高了膜的生产速度。 [0251] 在共流延中,未对外层和内层的厚度进行特殊限定,但优选地,所述外层的厚度占总厚度的1-50%,更优选2-30%。在三个以上层的共流延中,将与金属载体接触的层和空气侧的层的总厚度定义为外层厚度。在共流延中,对增塑剂、UV吸收剂、消光剂(mat agent)等的添加剂浓度彼此不同的酰化纤维素溶液进行共流延以制造多层的酰化纤维素膜。例如,能够形成具有外皮层/核心层/外皮层构造的酰化纤维素膜。例如在外皮层中可加入更多的消光剂,或者消光剂可以仅加到外皮层中。增塑剂和UV吸收剂在核心层中可以比在外皮层中加的多,或者可以仅加到核心层中。在核心层和外皮层之间,增塑剂和UV吸收剂的类型可以变化。例如低挥发分的增塑剂和/或UV吸收剂可以加到外皮层中,而可以向核心层中添加更强的增塑剂或UV吸收剂。还优选仅向金属载体一侧的外皮层中添加剥离促进剂的实施方式。为了通过冷却圆筒方法冷却金属载体而使得溶液胶凝,优选在外皮层中加入的不良溶剂醇可以多于核心层中的。外皮层和核心层的Tg可以不同,优选核心层的Tg比外皮层的Tg低。在流延形成层的含酰化纤维素的溶液的粘度方面,外皮层和核心层也可以不同。优选地,外皮层的粘度比核心层的粘度小;然而,核心层的粘度可以比外皮层的溶液的粘度小。
[0252] (在挥发分含量为0-10%时的拉伸)
[0253] 在本发明的生产方法中,可以在结晶处理之后拉伸酰化纤维素膜。在此阶段中,可以在TD(垂直于纵向的方向)拉伸膜,由此可以有效地降低最后获得的透明膜的延迟(特别是Re)的湿度依赖性。被拉伸的膜中的挥发分含量为0-10%,其温度优选为60-200℃,更优选90-140℃。当温度低于90℃时,拉伸将不足;但当高于200℃时,会出现渗出或汽化的其他问题。
[0254] 通常认为,TD拉伸被认为能够减少取向的无定形部分而不会移动晶体部分太多。因此,TD拉伸可以降低Re的湿度依赖性而不会明显改变Re,这使得可以调节Re的波长色散特性。考虑到有效地减少取向的无定形部分,优选在垂直于纵向的方向上进行TD拉伸。 [0255] 热处理之后的拉伸,可改善所得膜的湿度依赖性并能够调节薄膜延迟的波长色散特性。薄膜延迟的湿度依赖性和波长色散特性主要通过无定形部分和添加剂(波长色散特性调节剂)的取向来决定。另一方面,主要通过晶 体部分的取向来决定薄膜的慢轴方向和其Re和Rth的绝对值。现在,对拉伸之前薄膜的取向方向进行研究。在只进行结晶处理的薄膜中,在结晶处理步骤中,晶体部分、无定形部分和添加剂以纵向取向。本发明的特征在于,在结晶步骤之后在上述特定范围内拉伸薄膜;并且本发明人最新发现,在加热处理之后的拉伸中,无定形部分和添加剂的取向的变化速度比晶体部分的取向的变化速度高。也就是说,能够主要改变无定形部分和其他部分的取向,而不会明显移动晶体部分。根据本发明的生产方法,结晶处理之后的拉伸使得无定形部分和添加剂的取向垂直于晶体部分的取向,并可自由控制延迟的湿度依赖性和波长色散特性,而不改变慢轴的方向。 [0256] 对于TD拉伸,可使用上述在结晶处理中进行拉伸的方法。可以在一个阶段或多个阶段中进行所述TD拉伸。优选利用针式拉幅机来固定聚合物膜两侧,并在垂直于纵向的方向上扩展薄膜。
[0257] 可根据酰化纤维素膜所需要的延迟来适当确定TD拉伸中的拉伸比,优选为1-50%,更优选1-30%,更加优选1-5%。
[0258] 在结晶之后且TD拉伸之前,酰化纤维素膜的Re和Rth没有特别的限定。 [0259] 改善湿度依赖性降低了显示的湿度依赖性的波动,因此提高了显示稳定性。 [0260] (后干燥、处理)
[0261] 在从载体上剥离或者在拉幅机之后的干燥步骤中,酰化纤维膜的干燥温度优选为40-180℃,更优选70-150℃。为了进一步除去残留溶剂,在50-150℃下对所述膜进行干燥,且在这种情况下,优选地,利用温度逐渐变化的高温空气来蒸发掉残余溶剂。在JP-B5-17844中描述了所述方法。根据所使用的溶剂,可以改变干燥温度、干燥空气量和干燥时间,并可根据所用溶剂的种类和组合来适当选择。从生产具有良好尺寸稳定性的膜的观点看,在最终的膜中残留溶剂量优选至多为2质量%,更优选至多0.4质量%。 [0262] 关于残留溶剂在干燥过的膜中的量,在JP-A 2002-241511中描述如下:使在厚度为20-60μm的薄膜中,在绕卷中残留溶剂量至多为0.05质量%,以防止所述膜随时间变形、并使得所述膜具有光学各向同性,同时使所述膜抵抗刮擦并使得所述膜既不含气泡也不含不溶性固体。该专利公开了如 下优选实施方式:在横向上,残留溶剂量的最大值和最小值之差至多为0.02质量%,且残留溶剂量优选至多为0.04质量%,更优选至多0.02质量%;为此,干燥温度为100-150℃且干燥时间为5-30分钟。
[0263] 在不会引起添加剂渗出或蒸发的范围内,可以在约200℃左右对膜进行加工以进一步提高其结晶度。
[0264] 从流延到后干燥的过程可以在空气气氛或惰性气体气氛如氮气中进行。为了干燥,可使用远红外线,或者如同在JP-A 8-134336、8-259706和8-325388中使用微波来干燥。
[0265] JP-A 2002-283370描述了通过在干燥装置或热校正装置之前和/或之后的位置布置膜清洁装置来将灰尘和其他杂质从料片上除去的技术。作为清洁措施,该专利公布公开了振动法、高压鼓风法、抽吸法,以及火焰处理(电晕处理、等离子处理)法、使用胶粘辊的方法等。作为防止因任何其他杂质而进一步污染膜的优选实施方式,该专利公布公开了以下方法:在卷绕原始线芯缠卷(original wind tangent line)的位置处安装中和装置,其中设计所述中和装置,使得在卷取中能够通过放电器或强制充电器向其赋予反向电势,从而在再解卷原始缠卷中的充电电势小于±2KV,系统通过中和装置中和,由此强制充电电势可以在1-150Hz进行正/负交替转换,并利用能够产生电离空气的电离器或中和棒。 [0266] (表面处理)
[0267] 薄膜优选进行表面处理以改善其与其他功能层例如下文将论及的由液晶组合物形成的各向异性层、起偏器等等的粘合力。具体地说,表面处理包括电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、处理或紫外线照射处理。还优选提供底涂层。 [0268] 为了保证膜的表面光洁度,优选处理过程中的膜的温度不高于膜的Tg(玻璃态转化温度)。
[0269] 在将膜用作起偏器的透明保护膜的情况下并且在所述膜的主要成分聚合物是酰化纤维素的情况下,考虑到所述膜与偏振片的粘合力,尤其优选对所述酰化纤维素进行酸处理或碱处理,或者说,对酰化纤维素进行皂化。以下将描述碱性皂化的一个例子。 [0270] 碱性皂化处理可优选按照将膜的表面浸入碱溶液中、然后用酸溶液将 其中和、用水洗涤、然后干燥的周期来进行。
[0271] 碱溶液的实例包括氢氧化溶液和氢氧化钠溶液。其中碱溶液中氢氧根离子的当量浓度优选为0.1-3.0N,更优选0.5-2.0N。所述碱溶液的温度可优选为室温至90℃,更优选40-70℃。
[0272] 在表面处理之后,膜的表面能优选为55mN/m以上,更优选60mN/m-75mN/N。 [0273] 通过接触角法、湿加热法和吸收法可确定固体的表面能,如在″Basis and Application of Wetting Technology″(由Realize于1989年12月10日发表)中所述。接触角法可优选用于本发明中的酰化纤维素膜上。
[0274] 更具体地,将已知表面能的两种溶液分别滴在酰化纤维素膜上,其中在液滴表面与膜表面的相交点处在液滴和膜表面画的接触线之间的角度中,将含液滴侧的角度定义为接触角,通过计算可对膜的表面能进行估计。
[0275] 2.延迟膜:
[0276] 本发明涉及一种延迟膜,其包括本发明的聚合物膜和在其上形成的由液晶组合物形成的光学各向异性层。本发明的延迟膜可在液晶显示装置特别是TN模式液晶显示装置中用于光学补偿。
[0277] 图1为本发明的延迟膜的一个实施方案的示意性横截面视图。图1中的延迟膜10包括由液晶组合物形成的光学各向异性层11、支撑层11的本发明的聚合物膜12。在光学各向异性层11和聚合物膜12之间,在形成由液晶组合物组成的光学各向异性层11的过程中,可以设置用于控制液晶分子取向的取向膜。图1是示意性视图,因此,组成层的相对厚度不一定反映出实际的光学补偿膜中的层的相对厚度。这也适用于如下所述的图2和图3.[0278] 2-(1)载体(本发明的聚合物膜)
[0279] 在本发明的延迟膜中,本发明的聚合物膜用作下述的光学各向异性层的载体。在延迟膜在TN模式液晶显示装置中用于光学补偿的具体实施方式中,优选使用满足上式(3)和(4)并且其Re为60-100nm且Rth为40-80nm的聚合物膜。
[0280] 2-(2)光学各向异性层:
[0281] 本发明的延迟膜包括至少一个由液晶组合物形成的光学各向异性层。任选地,所述膜可以有两个或更多这样的层。在延迟膜在TN模式液晶显示装置中用于光学补偿的具体实施方式中,优选光学各向异性层的Re(550)为20-100nm,其没有Re(550)为0nm的方向,且其Re(550)的绝对值最小的方向既不在所述层的法线方向也不在面内方向。具有这种特性的光学各向异性层的一个例子是通过以混合取向状态固定液晶组合物而形成的光学各向异性层。特别优选的是通过以混合取向状态固定含盘状化合物的液晶组合物而形成的光学各向异性层。更优选,光学各向异性层的Re(550)为20-40nm。
[0282] 用于形成光学各向异性层的液晶组合物优选是能够形成向列相和近晶相的液晶组合物。根据其分子形状,液晶化合物通常可以分成棒状液晶化合物或盘状液晶化合物;在本发明中,可以使用任何形态的液晶化合物。盘状液晶化合物:
[0283] 作为用于形成光学各向异性层的盘状液晶化合物,优选是JP-A2006-76992中段落号[0012]以其后详述的通式(D1)的化合物。具体地说,优选用于本发明的是JP-A2006-76992中的段落号[0052]、JP-A 2007-2220中的段落号[0040]-[0063]所记载的化合物。这些化合物因为表现出高的双折射性,因此是优选的。在式(D1)的化合物中,优选那些表面出盘状液晶性的化合物,更优选那些表现出盘状向列相的化合物。
[0284] 盘状化合物优选的例子包括JP-A2005-301206中描述的那些化合物。棒状液晶化合物:
[0285] 可以使用棒状液晶化合物作为光学各向异性层的原料。
[0286] 为了满足光学各向异性层的必要的性质,优选使用至少两种不同类型的棒状液晶化合物。一种优选的组合是下面通式(X)的至少一种棒状液晶化合物和下面通式(XI)的至少一种棒状液晶化合物的组合:
[0287]101 104
[0288] 在所述式中,A和B各自代表芳族或脂族的烃环或杂环的基团;R -R 各自代表取代或未取代的含有C1-12(优选C3-7)亚烷基链的烷氧基、酰氧基、烷氧基羰基或烷氧基羰基a b c氧基;R、R 和R 各自代表取代基;x、y和z各自表示1-4的整数。
101 104
[0289] 在式中,在R -R 中的亚烷基链可以为直链或支链的。优选该链为直链。为了固101 104
化组合物,R -R 优选在其端部具有聚合基团;聚合基团的实例包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基等。
[0290] 在式(X)中,优选地,x和z为0且y是1;优选地,一个Rb为相对于氧代羰基或b酰氧基的间-或邻-位的取代基。R 优选为C1-12烷基(例如甲基)、卤素原子(例如氟原子)。
[0291] 在式(XI)中,优选地,A和B各自为亚苯基或环亚己基;优选地,A和B两者都是亚苯基、或它们中的一个为环亚己基且另一个为亚苯基。
[0292] 形成光学各向异性层的方法:
[0293] 将含有至少一种液晶化合物的组合物涂布在本发明的聚合物膜的表面上或涂布在聚合物膜上形成的取向膜的表面上,然后,将液晶化合物分子取向成期望的取向状态,通过聚合使组合物固化以由此固定取向状态来形成光学各向异性层。为了使光学各向异性层满足其不具有Re(550)为0nm的方向且其Re(550)的绝对值最小的方向既不在所述层的法线方向也不在面内方向的特征,优选地,将液晶化合物的分子(包括棒状和盘状两种分子)以混合取向状态固定。混合取向是指液晶分子指向矢的方向在层的厚度方向上连续变化。对于棒状分子,指向矢为长轴方向;对于盘状分子,指向 矢为圆盘面的法线方向。 [0294] 为了将液晶化合物的分子以所需的取向状态取向,并且为了改善组合物的涂布性和固化能力,组合物可含有至少一种添加剂。
[0295] 对于液晶化合物分子(尤其是棒状液晶化合物)的混合取向,可以添加能够控制在所述层的空气界面侧的取向的添加剂(下文中,可将其称作“空气界面取向调节剂”)。所述添加剂包括具有亲水性基团如氟代烷基或磺酰基的低分子量或高分子量化合物。在JPA2006-267171中描述了本文中可使用的空气界面取向调节剂的具体实例。 [0296] 当制备组合物的涂布液体并通过涂布这种液体来形成光学各向异性层时,可以向该液体中添加表面活性剂以改善涂布性。表面活性剂优选是含氟化合物,包括例如在JPA2001-330725的段落[0028]-[0056]中描述的化合物。还可以使用商业产品Megafac F780(由Dai-Nippon Ink制造)。
[0297] 而且,该组合物优选含有至少一种聚合引发剂。所述聚合引发剂可为热聚合引发剂或光聚合引发剂;就易于控制而言,优选光聚合引发剂。能够在光照射条件下产生自由基的光聚合引发剂的实例包括α-羰基化合物(在美国专利2367661和2367670中描述的那些)、偶姻醚(在美国专利2448828中所述的那些)、α-烃取代的芳族偶姻化合物(在美国专利2722512中所述的那些)、多核醌化合物(在美国专利3046127和2951758中所述的那些)、三芳基咪唑二聚体和对氨基苯基的组合(在美国专利3549367中所述的那些)、吖啶和吩嗪(phenadine)化合物(在JPA No.sho 60-105667和美国专利4239850中所述的那些)、 二唑化合物(在美国专利4212970中所述的那些)、苯乙酮型化合物、苯偶姻醚型化合物、苄基型化合物、二苯甲酮型化合物、噻吨酮型化合物。所述苯乙酮型化合物的实例包括例如2,2-二乙氧基苯乙酮、2-羟甲基-1-苯基丙烷-1-酮、4′-异丙基-2-羟基-2-甲基-苯丙酮、2-羟基-2-甲基-苯丙酮、对二甲基氨基丙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、对叔丁基三氯苯乙酮、和对叠氮苯亚甲基苯乙酮(p-azidobenzalacetophenone)。苄基型化合物的实例包括,例如苄基、苄基二甲基缩酮、苄基-β-甲氧基乙基缩和1-羟基环己基苯基酮。苯偶姻醚化合物的实例包括,例如苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻正丙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻正丁醚、和苯偶姻异丁醚。二苯甲酮型化合物的实例包括二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、Michler酮、4,4′-双二乙基氨基二苯甲酮和4,4′-二氯二苯甲酮。噻 吨酮型化合物的实例包括噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮和2,4-二乙基噻吨酮。在充当光敏自由基聚合引发剂的那些芳族酮中,根据硬化能力、保存稳定性和气味,更优选苯乙酮型化合物和苄基型化合物。此处可以使用一种或多种的这样的芳族酮作为感光的自由基聚合引发剂,根据期望的引发剂性能,可以单独使用或组合使用。
[0298] 为了提高敏感性,在聚合引发剂中还可加入敏化剂。所述敏化剂实例的是正丁胺、三乙胺、三正丁基膦和噻吨酮。
[0299] 可以以组合使用多种类型的光聚合引发剂。基于涂布液体的固体含量,在涂布液体中光聚合引发剂的量优选为0.01-20质量%,更优选0.5-5质量%。对于用于液晶化合物聚合的光照射,优选使用UV线进行。
[0300] 所述组合物可包含非液晶可聚合单体以及可聚合液晶化合物。所述可聚合单体的实例包括具有乙烯基、乙烯基氧、丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物。为了改善耐久性,可以使用具有两个以上可聚合基团的多官能单体如氧化乙烯-改性的三羟甲基丙烷丙烯酸酯。
[0301] 相对于液晶化合物的量,所述非液晶可聚合单体的量为小于等于约15质量%,更优选约0-10质量%。
[0302] 可以按如下制备光学各向异性层。将所述组合物制备为涂布液体,向本发明的聚合物膜上放置的取向层表面上施加涂布液体,随后干燥该组合物以从其中除去溶剂,从而使液晶分子取向。然后,通过聚合来固定取向,并且制备光学各向异性层。可以用于本发明的取向层的例子包括聚乙烯醇膜和聚酰亚胺膜。
[0303] 涂布方法可以是任意已知的方法:幕涂法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、缝涂布法、辊涂法、坡流涂布法(slide-coating,)、刮刀涂布法、凹版涂布法和绕线棒涂法。 [0304] 可以在加热下对涂布层进行干燥。在干燥时,当从涂布层中除去溶剂时,其中的液晶分子以优选的状态取向。
[0305] 接下来,利用UV光照射该层以进行聚合反应,然后固定取向状态以形成光学各向2 2 2
异性层。照射能优选为20mJ/cm-50J/cm,更优选100-800mJ/cm。可以在加热下进行光照射,以加速光聚合反应。
[0306] 光学各向异性层的厚度为0.1-10μm或0.5-5μm。
[0307] 3.偏振片
[0308] 本发明还涉及包括至少一种本发明的聚合物膜或本发明的延迟膜以及偏振膜的偏振片。当将本发明的偏振片加入液晶显示装置中时,优选将本发明的聚合物膜或延迟膜布置于液晶单元侧上。在含有本发明的延迟膜的实施方式中,优选将本发明的聚合物膜的背面(未形成光学各向异性层的面)作为载体粘到偏振膜的表面上。在任何实施方式中,优选将本发明的聚合物和偏振膜粘合,以使本发明的聚合物膜的面内慢轴与偏振膜的透射轴的间交叉角接近为0°。所述交叉角不需要严格地为0°,在生产中约±5°的误差是允许的,不会对本发明的效果产生任何影响,因此是可接受的。优选将保护膜如酰化纤维素膜等粘合到偏振膜的另一个表面上。
[0309] 图2显示了本发明的偏振片的一个实施方式的示意性横截面视图。图2中所示的偏振片15包含偏振膜13且在其表面上具有本发明的延迟膜10和用于保护偏振膜13的保护膜14。构成延迟膜10的载体12是本发明的聚合物膜,并且将其背面即未形成光学各向异性层11的那一面粘合到偏振膜13的表面上。在将偏振片15加入液晶显示装置的情况中,布置延迟膜10以面对液晶单元侧。尽管在图中未示出,但是图2的偏振片15可具有任意的其他功能层。例如可以在保护膜14上形成漫射层、防眩光层等。
[0310] 除了本发明的聚合物膜和延迟膜之外,构成本发明的偏振片的其他元件以及制备它们的各种材料将在以下描述。
[0311] 偏振膜
[0312] 偏振膜(起偏器)的实例包括碘基偏振膜、具有二色性染料的染料基偏振膜、和多烯基偏振膜,这些中的任一种均可用于本发明中。通常使用聚乙烯醇膜来制造碘基偏振膜和染料基偏振膜。
[0313] 保护膜
[0314] 作为粘合到偏振膜另一个表面上的保护膜,优选使用透明的聚合物膜。“透明”是指透光率至少为80%的膜。作为保护膜,优选是酰化纤维素膜和含聚烯烃的聚烯烃膜。在酰化纤维素膜中,优选是纤维素三乙酸酯膜。 在聚烯烃膜中,优选是含环状聚烯烃的聚降片烯膜。
[0315] 优选地,保护膜的厚度为20-500μm,更优选50-100μm。
[0316] 光散射膜
[0317] 本发明的偏振片可包含在偏振膜的一个表面上设置的光散射膜。所述光散射膜可以为单层膜或多层膜。多层膜的一个实例是包含透光膜和设置在该透光膜上的光散射层的光散射膜。当视角在垂直方向和水平方向倾斜时,光散射膜有助于改善视角特性。在显示侧上设置的偏振膜的外部安排抗反射膜的实施方式中,光散射膜展示了特别高的效果。光散射膜(或该膜中的光散射层)可由包含分散在粘合剂中的细颗粒的组合物形成。所述细颗粒可以为无机颗粒或有机颗粒。优选地,粘合剂和细颗粒的折射率之差为大约0.02-0.20。另外,光散射膜或该膜包含的光散射层还可具有硬涂层功能。关于可用于本发明中的光散射膜,可参考JPA No.hei 11-38208,其中具体限定了正面光散射系数;JPA No.2000-199809,其中将透明树脂和细颗粒的相对折射率具体限定在特定范围内;和JP-A-2002-107512,其中将雾度值限定为至少40%。
[0318] 制造偏振片的方法
[0319] 本发明的偏振片可制造成长偏振片。例如,使用本发明的聚合物膜作为长膜,在其表面上任选地施加用于形成取向膜的涂布液体,以在其上形成取向膜,随后,在其上连续施加用于形成光学各向异性层的涂布液体,并干燥以使得所形成的膜具有期望的取向状态,其后,通过光的照射,固定取向状态以形成光学各向异性层,从而生产本发明的长延迟膜。随后,可以将所述延迟膜一次性卷绕成卷。另外分别将长偏振膜和用于保护膜的长聚合物膜卷绕成卷,根据卷对卷的操作将它们粘合在一起以形成长偏振片。例如可以将所述长偏振片作为卷来运输和储存;在将其加入液晶显示装置中时,将其切割成预定的尺寸。本发明的偏振片的形状不限于长的产品,且此处描述的制造方法仅为一个实例。
[0320] 在制造本发明的聚合物膜中,当在纵向对其拉伸时,则可利用卷对卷制造偏振片,并且由于简化了制造过程和在将膜粘合至偏振膜时进一步提高了轴精确度,因而该实施方式是有利的。
[0321] 4.液晶显示装置:
[0322] 本发明的聚合物膜、延迟膜和偏振片可用于各种各样的液晶显示装置中。它们可用于透射型、反射型和半透射型液晶显示装置中的任何一种。满足上式(3)和(4)的本发明的聚合物膜是一种无色的聚合物膜,因此不会由于聚合物而导致任何不利的变色,并且可以改善液晶显示装置的视角性能。
[0323] 特别地,本发明的延迟膜在包含彼此相对地配置的一对基板且其中至少一个具有电极、以及包含夹在该对基板之间的向列液晶材料的液晶显示装置中是有效的,其中,在黑色显示水平时,所述向列液晶材料的液晶分子相对于该对基板的表面大致垂直地取向;本发明的延迟膜在扭曲向列(TN)式液晶显示装置中特别有效。特别地,本发明在透射型扭曲向列模式的液晶显示装置的实施方式中是有效的。
[0324] 在这种TN模式的液晶显示装置中,优选地,本发明的两个延迟膜以放置在中央的液晶单元来对称地配置,还优选地,本发明的偏振片作为上偏振片和下偏振片(目视侧与背光侧)以放置在中央的液晶单元来对称地配置。通常,TN模式的液晶单元的液晶层的厚度d(微米)与折射率各向异性Δn的乘积Δn·d通常为0.1-1.5μm左右。
[0325] 图3表示本发明的液晶显示装置的一实施方式、即TN模式液晶显示装置的剖面示意图。图3所示的液晶显示装置包括:TN模式液晶单元16和将该单元16夹持的对称地配置的两个本发明的偏振片15。液晶单元16具有由向列液晶材料形成的液晶层,以下述方式设计液晶层:在没有对其施加工作电压时呈扭曲的取向状态;以及在对其施加工作电压时,相对于基板面呈垂直取向状态。上下偏振片15与其偏振膜13的透射轴相互垂直地配置,因此,在没有施加工作电压时,从配置于下偏振片15背后的背光(没有图示)入射到液晶单元16的直线偏振光沿着液晶层的扭曲的取向旋转90°,通过上偏振片15的透射轴,从而成为白显示。另一方面,在施加工作电压时,入射到液晶单元16的直线偏振光在维持偏振光状态下直接通过,因此,被上偏振片15所遮光,从而成为黑显示。液晶单元16的上下配置的延迟膜10在黑显示时对倾斜方向产生的双折射性进行补偿。
[0326] 本发明优选实施方案的液晶显示装置:
[0327] 本发明的液晶显示装置优选为TN模式液晶显示装置,其包括:液晶单元以及配置在所述液晶单元的至少一侧上的偏振片,所述液晶单元包括红色、绿色和蓝色滤色器和分别对应于红色、绿色和蓝色滤色器的液晶层,并且所述液晶层具有满足关系式dR≥dG>dB或dR>dG≥dB的多间隙结构,以及所述偏振片包括偏振膜和置于该偏振膜的液晶单元一侧的本发明的光学补偿膜。具有所述结构,则液晶显示装置具有上述的本发明的有利效果,并可以防止在侧向出现白色偏移(white color shift)。包含具有这种多间隙结构的液晶单元的本发明的液晶显示装置的具体实施方式在下文中称为“本发明优选实施方式的液晶显示装置”。
[0328] 本发明优选实施方式的液晶显示装置具有置于液晶单元两侧的偏振片,其中,更优选,所述置于液晶单元两侧的偏振片各自包括本发明的光学补偿膜和保护层。 [0329] 本发明的优选实施方式的液晶显示装置中,液晶层具有多间隙结构,因此,根据对应于每个滤色器的液晶层的厚度,延迟会不同。从液晶层的总体上说,所述液晶层在较长的波长下具有较大的延迟,也就是说,其具有所谓的反波长色散特性延迟。
[0330] 当具有反波长色散特性延迟的液晶层与本发明的延迟膜结合在一起时,则在液晶显示装置的观看侧出射的光强度是与波长无关的常数;因此,所述装置具有上述的本发明的有利效果,并可以防止在侧向上出现白色偏移。本发明的优选实施方式的液晶显示装置的组成元件描述如下;然而,本发明不局限于以下具体实施方式。
[0331] 液晶单元包含红色、绿色和蓝色滤色器和分别对应于所述红色、绿色和蓝色滤色器的液晶层。液晶层优选夹在第一基板和第二基板之间。滤色器优选在第一基板上形成。在第二基板上,优选形成用于调节液晶的电学-光学性质的TFT元件和形成用于为主动元件(active element)提供信号(gate signal)的扫描线路以及用于为其提供源信号的信号线路。
[0332] 在本发明优选实施方式的液晶显示装置中,滤色器可以在第一基板或第二基板的任意侧上形成。
[0333] 用于本发明优选实施方式的液晶显示装置的滤色器可以是任何具有红色、绿色和蓝色滤色器的三原色滤色器。所述滤色器可以进一步具有其他颜色滤色器(深红色滤色器)。优选红色滤色器在400nm-480nm的波长范围 内具有最大透射率值,绿色滤色器在520nm-580nm的波长范围内具有最大透射率值,蓝色滤色器在590nm-780nm的波长范围内具有最大透射率值。每种颜色的最大透射率值优选至少为80%。
[0334] 滤色器的厚度可以适当选择。优选厚度为0.4-4.0μm,更优选0.7-3.5μm。作为滤色器的像素图案,可以使用条纹、赛克、三角形、状等任意的图案。 [0335] 在滤色器的像素部分,如果有要求,则可以在不同的滤色器之间的界面处安置黑色矩阵(black matrix),或者可以安置保护层以覆盖滤色器,或者在保护层上安置透明的导电膜。
[0336] 形成滤色器的颜色原料没有特别的限定,例如,可以使用染料和涂料。基于染料的滤色器在透明度和对比度方面是优异的,其特征在于具有许多光谱变化。另一方面,基于颜料的滤色器在耐热和耐光性方面是优异的。为了形成滤色器,例如,可以使用光刻法、蚀刻法、印刷法、电法、喷墨法和蒸汽蒸发法等。
[0337] 用于形成滤色器的颜色原料优选为颜料。可由有色树脂形成基于颜料的滤色器,所述有色树脂通过将颜料分散于粘合剂树脂如丙烯酸或聚酰亚胺树脂中来制备。所述颜料包括例如色度类名:颜料红177(绯红色淀)、颜料红168、颜料绿7(酞菁绿)、颜料绿36、颜料蓝15(酞菁蓝)、颜料蓝6、颜料黄83(偶氮黄)等等。为了调整色度,不同颜色的颜料可以混合或组合使用。
[0338] 关于颜料的分散状态,颜料的次级颗粒的平均粒径优选最多为0.2μm,更优选最多为0.1μm。所述次级颗粒是一些细微颜料颗粒(初级颗粒)的聚集体。具有这种分散状态的基于颜料的滤色器具有高的透射率并且对极化性具有很小的消极作用。 [0339] 关于与各滤色器对应的层的厚度,本发明的优选实施方式的液晶显示装置中的液晶层具有满足关系式dR≥dG>dB或dR>dG≥dB的多间隙结构。dR、dG和dB分别表示对应于红色、绿色和蓝色滤色器的液晶层的厚度。最优选地,与各个滤色器对应的液晶层的厚度满足dR>dG>dB。然而,当dR=dG且dG>dB时,具有重要影响的液晶显示装置中蓝色区域的漏光可以减少,因此这种类型的装置具有比较好的显示特性。当dG=dB且dR>dG时,类似地,这样的装置也较好。
[0340] (dR-dG)和(dG-dB)各自优选为0.1-1.5μm,更优选0.5-1.2μm。dR优选为2.8-7.9μm,dG为2.7-5.7μm,dB为2.6-5.6μm。
[0341] 在本发明的液晶显示装置中,为了在侧向进一步减小白色偏移,优选dR和dB满足0μm<dR-dB≤3.0μm。
[0342] 更优选,液晶层的多间隙结构满足0.2μm≤dR-dB≤3.0μm,进一步优选1.0μm≤dR-dB≤2.5μm。
[0343] 任何适当的方法都可以用于形成多间隙结构。优选通过分别改变红色、绿色和蓝色滤色器的厚度来形成多间隙结构。关于滤色器的厚度,优选三原色中的蓝色是最厚的,其次绿色也比较厚而红色是最薄的。当选择光刻法或蚀刻法时,可以通过增加或减小被涂布的有色树脂的量来改变滤色器的厚度。当选择电镀法或蒸汽蒸发法时,可以改变在电镀液中的浸渍时间或者蒸汽蒸发时间从而控制滤色器的厚度。
[0344] 在另一个方法中,可以通过在各个滤色器的第一基板侧上提供底涂层,并且改变与所述滤色器的颜色对应的底涂层的厚度来形成多间隙结构。在此外的另一个方法中,可以通过在各个滤色器的液晶层侧上提供外涂层,并改变与滤色器的颜色相对应的外涂层的厚度来形成多间隙结构。在这种方法中,所述外涂层也可以作为滤色器的保护层。 [0345] 各个滤色器的厚度可以相同或者也可以根据不同的颜色而不同。在这种情况下,可以适当地控制底涂层或外涂层的厚度来形成多间隙结构。用于本发明的优选实施方式的液晶显示装置的液晶单元可以同时具有底涂层和外涂层,或者也可以仅在红色、绿色和蓝色滤色器中的某些滤色器上具有底涂层和/或外涂层。
[0346] 用于形成底涂层和外涂层的原料优选具有优异的透光性和耐热性。所述原料包含例如聚酰亚胺树脂和UV可固化树脂如丙烯酸树脂和环氧树脂
[0347] 关于液晶层的延迟的波长色散特性,优选所述层具有反波长色散特性的延迟;并且这种类型的液晶层在减少蓝色区域中的漏光是有效的,所述蓝色区域漏光一直是导致显示特性退化的原因。
[0348] 5.测量方法
[0349] 下文中将描述用于测量各种性质如光学性质的方法
[0350] (1)Re和Rth
[0351] 本说明书中,Re(λ)、Rth(λ)分别表示波长λ下的面内延迟(nm)和厚度方向的延迟(nm)。Re(λ)是通过使用KOBRA 21ADH或WR(Oji Scientific Instruments生产)以薄膜法线方向向薄膜入射波长为λnm的光而测定的。
[0352] 当待分析的薄膜由单轴或双轴的折射率椭球表示时,通过以下的方法计算薄膜的Rth(λ)。
[0353] Rth(λ)如下算出:使用面内慢轴(通过KOBRA 21ADH决定)作为倾斜轴(旋转轴)(如果膜没有面内慢轴,则以面内的任意方向作为旋转轴),相对于样品薄膜的法线方向从0°至50°以10°间隔的六个方向入射波长为λnm的光,测定共计6个Re(λ)值,根据所测定的Re(λ)值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值,通过KOBRA 21ADH或WR计算Rth(λ)。
[0354] 上述中,当所分析的薄膜具有将面内慢轴作为旋转轴、在偏离法线方向的某种倾斜角度上延迟值为0的方向时,然后将比得到延迟为0的倾斜角度大的倾斜角度的延迟值变为负值,通过KOBRA 21ADH或WR计算薄膜的Rth(λ)。
[0355] 绕着作为薄膜倾斜轴(旋转轴)(薄膜没有慢轴时,则其旋转轴可以是薄膜面内方向中的任意方向)的慢轴,在任意所需的倾斜的2个方向测定延迟值,根据该值和平均折射率的估计值及输入的膜厚值,通过下式(1)和式(2)求出Rth:
[0356] (1):
[0357]
[0358] (2):
[0359]
[0360] Re(θ)表示从法线方向倾斜角度θ的方向上的延迟值。nx表示面内慢轴方向上的折射率,ny表示垂直于nx的面内方向上的折射率;nz表示垂直于nx和ny的方向上的折射率、d表示薄膜的厚度。
[0361] 当所测定的薄膜是不能用单轴或双轴的折射率椭球表示时,即当薄膜 没有光学轴时,通过以下的方法计算薄膜的Rth(λ):
[0362] 薄膜的Re(λ)如下算出:绕着作为面内倾斜轴(旋转轴)的慢轴(通过KOBRA21ADH或WR判断)、相对于薄膜法线方向以10°间隔从-50°至+50°的方向入射波长为λnm的光,测定11个点的延迟值,根据所测定的延迟值和平均折射率的估计值及输入的膜厚值,通过KOBRA 21ADH或WR计算薄膜的Rth(λ)。
[0363] 在上述测量方法中,作为平均折射率的估计(假设)值,可以使用例如“Polymer Handbook”(JOHN WILEY & SONS,INC.)中各种光学膜目录中记载的值。可以用Abbe折射计测量具有平均折射率未知的那些光学薄膜。一些主要的光学薄膜的平均折射率举例如下: [0364] 酰化纤维素(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯乙烯(1.59)。
[0365] 通过输入这些平均折射率的估计值和膜厚,KOBRA 21ADH或WR可以计算nx、ny和nz。基于由此算出的nx、ny和nz,进一步算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
[0366] 在本说明书中,除非另有说明,否则Re和Rth的测量波长是可见光区域内的λ=550nm。此外,在本说明书中,用数据、数值范围以及定性表述(例如“等于”、“相同”等)表示的光学性质可以这样解释:所述数据、数值范围或定性表述包括了对于液晶显示装置及其组成部分来说通常可以接受的误差范围。
[0367] (2)取代度
[0368] 通过测量纤维素中的羟基被乙酸和/或具有3-22个碳原子的脂肪酸取代结合的程度,来计算取代度。可根据ASTM:D-817-91中的方法来测量。实施例
[0369] 以下参考实施例更详细地说明本发明。以下实施例中的材料、试剂、用量、比例、处理或工艺的内容和顺序可以在不偏离本发明的精神内适当地变化或改变。因此,本发明的范围不应被解释为受限于以下实施例。
[0370] 1.生产聚合物膜:
[0371] 制备具有以下成分的酰化纤维素溶液A-1。
[0372]
[0373] *乙二醇/己二酸的缩合物(摩尔比为1/1)(数均分子量为1000))
[0374] 化合物AA(光学各向异性调节剂)
[0375]
[0376] 在30℃加热上述制备的酰化纤维素溶液A,并通过流延机流延至直径为3m的转筒的镜面不锈载体上。载体的表面温度设定为-5℃,且涂布宽度为200cm。全部流延区域中的空间温度设定为15℃。在流延区域终点前50cm处,从转筒上剥离经流延并旋转而成的酰化纤维素膜,其剩余溶剂量为约260%,然后用针式拉幅机(pin tenter)传送,并沿纵向以表1中所示的拉伸比拉伸。如下干燥所述膜,使得当剩余溶剂量为40%时薄膜表面温度可为80℃。此外,在140℃干燥20分钟以形成厚度为80微米的酰化纤维素膜。 [0377] 按以下方法确定膜的拉伸比(%):在膜上垂直于纵向的方向上每隔一定间隔做一标线,在拉伸步骤前后测量标线之间的距离。根据下式计算拉伸比。在实施例和对比例中,按相同的方法确定膜的拉伸比。
[0378] 拉伸比(%)=100×([(拉伸后标线之间的距离)-(拉伸前标线之间的距离)]/(拉伸前标线之间的距离)
[0379] 上述获得的醋酸纤维素薄膜的光学性质如下表1所示。膜生产中波长色散特性调节剂的加入量、λmax、λ1/2-λmax以及加入的化合物是否满足式(1)和(2)均在表1中示出(表1中“O”表示化合物满足该式,而“×”表示化合物不满足该式)
[0380] 2.生产延迟膜:
[0381] (1)醋酸纤维素薄膜的皂化:
[0382] 将上面得到的乙酸纤维素膜导引通过60℃的介电加热辊单元,使得膜的表面温度升至40℃。使用棒式涂布机,将具有下述组成的碱溶液施加至所述膜上,施加的量为14ml/2
m ;其后将其保持停留在蒸汽型远红外线加热器(Noritake Company制造)下,在110℃下
2
加热10秒钟。然后仍使用棒式涂布机,向其施加纯水,施加量为3ml/m。在该阶段内,膜的温度为40℃。接下来,使用喷注式涂布机(fountain coater),用水对其进行洗涤,并用气刀进行处理以脱水,该操作重复三次。随后在70℃的干燥区域中停留2秒并干燥。 [0383]
[0384] (2)形成取向膜:
[0385] 使用#14绕线棒涂布机,往皂化的乙酸纤维素膜的皂化表面上施加具有下述组成2
的用于形成取向膜的涂布液,施加量为24mL/m,并用100℃的热空气对其干燥120秒。所述取向膜的厚度为1.0μm。接下来,对所形成的膜在相对于膜的长度方向(纵向)为0°方向上进行摩擦。
[0386]
[0387] 改性聚乙烯醇:
[0388]
[0389] (3)形成光学各向异性层:
[0390] 利用绕线棒,在取向膜的摩擦表面上涂布具有下述组成的用于形成光学各向异性层的涂布液。然后,在130℃的恒温浴中将所述膜加热120秒,由此使盘状液晶化合物取向。接下来,使用160W/cm的高压汞灯,在80℃下利用UV射线对其照射40秒,以进行交联反应由此使所述盘状液晶化合物聚合。接下来,将其冷却至室温。在550nm波长下测得的所形成的光学各向异性层的Re及其厚度示于下表中。在该光学各向异性层中,所述盘状液晶化合物的分子以混合取向状态固定,所述层没有其Re(550)为0nm的方向,且所述层的Re(550)的绝对值最小的方向既不在所述层的法线方向也不在面内方向。这可以通过以下方法证明:在一侧以10°的间隔从薄膜法线方向逐步倾斜到50°方向上对薄膜施加550nm波长的光,在总共11个倾斜位置测量薄膜的延迟。基于平均折射率的估计值和输入的膜厚度,利用KOBRA 21ADH或WR对发现的薄膜延迟的数据进行处理,由此证明所述薄膜的光学特性。 [0391]
[0392] 化合物(1)
[0393]
[0394] 化合物(2)
[0395]
[0396]
[0397] 空气界面取向调节剂
[0398] 控制光学各向异性层的厚度使得面内延迟Re为28nm。光学各向异性层的厚度为约0.9μm-1.2μm。
[0399] 3.生产偏振片:
[0400] 通过将厚度为80μm的聚乙烯醇(PVA)膜浸入30℃碘浓度为0.05质量% 的碘水溶液中60秒,对聚乙烯醇膜进行染色,然后,在酸浓度为4质量%的硼酸水溶液中浸入的同时,在纵向上将其拉伸至原始长度的5倍,其后在50℃下干燥4分钟,从而提供厚度为20μm的偏振片。
[0401] 将在上面生产的酰化纤维素膜的光学膜的暴露表面(其表面未被光学各向异性层覆盖)浸入55℃的氢氧化钠水溶液(1.5mol/L)中,然后用水彻底清洗以除去氢氧化钠。接下来,将其浸入35℃的稀释的硫酸水溶液(0.005mol/L)中1分钟,然后浸入水中以完全除去稀释的硫酸水溶液。最后,在120℃下对所述试样进行彻底干燥。
[0402] 将以上述方式皂化的光学膜与已经也按上述相同方式皂化的商业酰化纤维素膜组合,将上述偏振膜夹在它们之间,利用聚乙烯醇粘合剂将它们粘合在一起,使得所述膜的皂化表面相互面对,由此制造具有图2中的层结构的偏振片。所述商业酰化纤维素膜为Fujitac TF80UL(由FUJIFILMCorporation制造)。在此处,偏振膜和在所述偏振膜两个表面上的保护膜全部制造成卷,因此,每卷的纵向相互平行,并将所述卷展开且连续粘合在一起。因此,偏振膜的吸收轴与光学膜卷的纵向(在成膜时的流延方向)平行。 [0403] 4.生产和评价TN模式的液晶显示装置:
[0404] 构造具有与图3中相同构造的TN模式的液晶显示装置。具体地,在具有TN模式的液晶单元(Nippon Acer的AL2216W)的液晶显示装置中,除去一对偏振片,并且代替它们的是,将上面制造的偏振片以使得其光学各向异性层面对液晶单元侧的方式,使用粘合剂将其每一个粘合到观察者侧和背光侧上。其中,所述两个偏振片被布置成使得观察者侧的偏振片的透射轴与背光侧的偏振片的透射轴垂直。以此方式,构造了TN模式的液晶显示装置。
[0405] 根据下述方法评价所生产的液晶显示装置:
[0406] 水平和垂直方向上视角特性的评价:
[0407] 使用测试仪EZ-Contrast 160D(由ELDIM制造)测量所生产的液晶显示装置从黑色显示水平(L1)时至白色显示水平(L8)时的视角;确定在80°极角的水平方向和垂直方向的对比度值(白色透射率/黑色透射率)的平均值。根 据下述标准评价该装置。 [0408] 5:至少50。
[0409] 4:从45至小于50。
[0410] 3:从35至小于45。
[0411] 2:从30至小于35。
[0412] 1:小于30。
[0413] 变黄评价:
[0414] 根据以下标准从视觉上检查所生产的液晶显示装置的变色度(变黄)。 [0415] ◎:未变黄。
[0416] ○:稍微变黄,但实际使用没有问题。
[0417] ×:变黄,使得实际使用中存在一定的问题。
[0418] 耐光性评价:
[0419] 将实施例1-7中的偏振片各自置于″Super Xenon Weather Meter SX75″(Suga2
Test Instruments生产)中,并用灯在150W/m 的条件下照射偏振片的保护膜(Fujitac TF80UL)侧200小时。随后,用与上述相同的方法将其用于生产TN模式液晶显示装置,并且按与上述相同的标准评价装置的视角特性。
[0420] 评价结果如下表所示。
[0421]
[0422]
[0423] 从表1所示的结果中可以看出,实施例1-12的TN模式液晶显示装置各自都含有加有满足上式(1)和(2)的化合物的本发明的聚合物膜,实施例1-12的装置都显示出优异的视角特性且基本上不变黄。特别是,实施例1和4中使用的聚合物膜在视角特性、抗变黄性和耐光性方面都非常优异。
[0424] 另一方面,对比例1-6的TN模式液晶显示装置各自含有加入了不满足上式(1)和/或(2)的UV吸收剂的聚合物膜,对比例1-6的装置在视角特性和/或抗变黄性方面都劣于实施例中的TN模式液晶显示装置。
[0425] 5.聚合物膜的拉伸:
[0426] 除了改变拉伸步骤中的拉伸条件且拉伸比由35%变为10%之外,按与实施例1相同的方法生产聚合物膜。所获得的聚合物膜具有负的ΔRe和正的ΔRth,也就是说,其该膜具有满足式(3)和(4)的光学特性。另一方面,聚合物膜的Re为16nm且其Rth为55nm。按与上述相同的方法在该聚合物膜上形成取向膜和光学各向异性层;按与上述相同的方法生产和评价偏振片和TN模式液晶显示装置。结果,与实施例1中类似,该装置不会变黄,但其视角特性没那么好(上述评价标准中的“2”)。从结果可以看出,当通过溶液流延生产膜并且当膜具有预定的剩余溶剂量时在纵向拉伸该膜,则拉伸对聚合物膜的Re和Rth有明显的影响。当拉伸步骤中的拉伸比大于15%时,可以稳定地生产Re和Rth均落入到期望的范围中的聚合物膜。
[0427] 另一方面,在不同的拉伸条件下以不同的拉伸比拉伸膜,则当拉伸比达到120%时膜会断裂。从该结果可以清楚看出,拉伸步骤中的拉伸比优选至多为100%。
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