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CN101273293A - 偏振片和液晶显示装置 - Google Patents

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CN101273293A
CN101273293A CNA2006800355375A CN200680035537A CN101273293A CN 101273293 A CN101273293 A CN 101273293A CN A2006800355375 A CNA2006800355375 A CN A2006800355375A CN 200680035537 A CN200680035537 A CN 200680035537A CN 101273293 A CN101273293 A CN 101273293A
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film
liquid crystal
polaroid
cellulose acylate
diaphragm
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Abstract

本发明公开了一种偏振片,其包含至少一个保护膜;和偏振膜,其中位于液晶元件侧的所述保护膜的Re(λ)和Rth(λ)满足45nm≤Re(590)≤65nm且150nm≤Rth(590)≤240nm,并且当偏振片位于正交位置时,位于正交位置的偏振片的色调a*和色调b*满足式-1.0≤a*≤2.0和-1.0≤b*≤2.0(其中Re(λ)表示波长为λnm时的面内延迟值(单位:nm),Rth(λ)表示沿着膜厚度方向的延迟值(单位:nm))。

Description

偏振片和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及在变化视角的情况下降低液晶显示装置在黑色显示(blackdisplay)下的色彩偏移的偏振片,以及使用所述偏振片的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置由于其可在低压操作,电力消耗小以及可以减小厚度等多种优势而广泛用作个人电脑或移动装置及电视机的显示器。对于这种液晶显示装置,已经提出了多种模式的液晶显示装置,它们在液晶元件内的液晶分子的取向状态互不相同。TN模式是迄今为止的主要模式,其中分子处于从液晶元件的下方基质向上方基质扭转约90°朝的取向状态。
液晶显示装置一般由液晶元件、光学补偿片和偏振器(polarizer)组成。光学补偿片用于去除图像色彩或用于扩大视角,拉伸的双折射膜或包含上面涂有液晶的透明膜的膜可用作光学补偿片。
日本专利No.2,587,398公开了通过在TN模式液晶显示元件上应用光学补偿片,从而扩大视角的技术,所述光学补偿片是通过把碟状液晶涂在三乙酰纤维素膜上,使液晶定向并固定该定向而制得。用于电视机的液晶显示装置的尺寸较大并且预期会在多角度下观看,对视角依赖的要求苛刻,即使是上述技术也不能满足这个苛刻的要求。因此,还研究了和TN模式液晶显示装置不同的液晶显示装置,比如IPS(面内转换(In-Plane Switching))模式、OCB(光学补偿弯曲)模式或VA(竖直取向)模式的液晶显示装置。特别地,VA模式液晶显示装置具有高的对比度,并可以以高产率生产,因此被当作电视用液晶显示装置。
现在,相比于其它聚合物膜,纤维素酰化物膜具有特殊的性能,其具有高的光学各向同性(低延迟值)。因此,它通常用于要求光学各向同性的应用(比如偏振片)中。
另一方面,用于液晶显示装置的光学补偿片(延迟膜)要求具有光学各向异性(高延迟值)。特别地,用于VA模式的光学补偿片要求具有30-200nm的面内延迟(Re)和70-400nm的厚度方向延迟(Rth)。因此,通常用具有高延迟值的合成聚合物膜(如聚碳酸酯膜或聚砜膜)作为光学补偿片。如上所述,在光学材料领域,一般原则是当聚合物膜需要光学各向异性(高延迟值)时使用合成聚合物膜,当需要光学各向同性(低延迟值)时使用纤维素酰化物膜。
与该一般原则相反,JP-A-2001-249223提出了具有足够高延迟值而可应用于要求光学各向异性的应用的乙酸纤维素膜。在该文献中,为了使三乙酸纤维素具有高延迟值,向其加入了具有至少2个芳环的芳香族化合物,尤其是具有1,3,5-三嗪环的化合物,继之以拉伸处理。一般认为三乙酸纤维素是难以拉伸以增大其双折射率的高分子材料。然而在该文献中,通过在拉伸处理的同时使添加剂取向增大了双折射率,从而实现了高延迟值。该膜的优点在于:由于它还可作为偏振片的保护膜,它可以提供廉价且薄的液晶显示装置。
发明内容
JP-A-2001-249223公开了可以通过使用由Re值在20nm-70nm的范围内且Rth值在70nm-400nm的范围内的乙酸纤维素膜组成的光学补偿片获得宽的视角,但是没有公开减少黑色显示下从液晶元件的法线方向观看和从其它倾斜方向观看之间的色泽(tint)差异(色彩偏移)的技术。
近年来,关于液晶显示装置,对改善显示的色彩和以对比度定义的视角的要求越来越大。
本发明的目标在于提供具有宽的视角,并减少黑色显示下的色彩偏移的偏振片,以及使用所述偏振片的液晶显示装置,该装置能够提供宽的视角并减少黑色显示下的色彩偏移。
为了获得宽的视角并同时减少黑色显示下的色彩偏移,通常研究如何通过控制设置于液晶元件侧上的偏振片的保护膜的Re值和Rth值来实现。然而,仅通过控制这两个参数对减少色彩偏移还没有获得足够的改善。
经过深入的研究,本发明人出人意料地发现为了提供具有宽的视角并减少黑色显示下色彩偏移的液晶显示装置,可以通过控制位于液晶元件侧的偏振片的保护膜的Re值和Rth值处于最佳范围内,并且在当偏振器按照正交位置布置时把偏振器的色调(hue)控制在最佳范围内,以及把液晶显示装置的背光的色温控制在最佳范围内。也就是说,本发明涉及偏振片和具有下列组成的液晶显示装置,由此可以实现本发明的上述目标。
(1)、偏振片,其包含:
至少一个保护膜;和
偏振膜,
其中位于液晶元件侧的保护膜的Re(λ)和Rth(λ)满足下列数式(I)和(II),
其中当所述偏振片布置成正交位置时,布置成正交位置的偏振片的色调a*和色调b*满足下列数式(III)和(IV):
数式(I):45nm≤Re(590)≤65nm
数式(II):150nm≤Rth(590)≤240nm
数式(IH):-1.0≤a*≤2.0
数式(IV):-1.0≤b*≤2.0
其中Re(λ)表示波长为λnm时的面内延迟值(单位:nm),且
Rth(λ)表示沿着膜厚度方向的延迟值(单位:nm)。
(2)、上述(1)所述的偏振片,其具有41%或更高的单片透射率(single platetransmission),35%或更高的平行透射率(parallel transmission),0.02%或更低的正交透射率,以及99.93%或更高的偏振度。
(3)、上述(1)或(2)所述的偏振片,其中位于液晶元件侧的保护膜的Re(λ)和Rth(λ)满足下列数式(V)-(VIII):
数式(V):1.0Re(480)/Re(550)≤1.1
数式(VI):0.9≤Re(630)/Re(550)≤1.0
数式(VII):1.0≤Rth(480)/Rth(550)≤1.1
数式(VIII):0.9≤Rth(630)/Rth(550)≤1.0。
(4)、上述(1)-(3)任何一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜为包含纤维素酰化物的纤维素酰化物膜,所述纤维素酰化物通过将组成纤维素的葡萄糖单元的羟基用含有2个或更多个碳原子的酰基取代而获得,并满足下列式(IX)和(X):
(IX):2.0≤DS2+DS3+DS6≤3.0
(X):DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315
其中,DS2表示葡萄糖单元的2位的羟基被酰基取代的取代度;
DS3表示葡萄糖单元的3位的羟基被酰基取代的取代度;并且
DS6表示葡萄糖单元的6位的羟基被酰基取代的取代度。
(5)、上述(4)所述的偏振片,其中所述酰基为乙酰基。
(6)、上述(1)-(3)任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜是含有纤维素酰化物作为主要聚合物成分的纤维素酰化物膜,所述纤维素酰化物是纤维素的混合脂肪酸酯,其中所述纤维素的羟基被乙酰基和具有3个或更多碳原子的酰基取代,并且,
其中乙酰基的取代度A和具有3个或更多碳原子的酰基的取代度B满足下列数式(XI)和(XII):
数式(XI):2.0≤A+B≤3.0
数式(XII):0<B。
(7)、上述(6)所述的偏振片,其中所述具有3个或更多碳原子的酰基为丁酰基。
(8)、上述(6)所述的偏振片,其中所述具有3个或更多碳原子的酰基为丙酰基。
(9)、上述(6)-(8)任意一项所述的偏振片,其中在纤维素6位的羟基的取代度为0.75或更高。
(10)、上述(1)-(3)任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜为包含环状聚烯烃的膜。
(11)、上述(1)-(10)任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜含有增塑剂、紫外线吸收剂、剥离促进剂(peeling accelerator)、染料和消光剂(matt agent)中的至少一种。
(12)、上述(1)-(11)任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜含有一种或多种棒状或碟状化合物作为延迟增大剂。
(13)、上述(1)-(12)任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜是由单层组成的膜。
(14)、液晶显示装置,其包含:
液晶元件;和
分别位于液晶元件两侧呈正交位置的一对偏振片,
其中,所述一对偏振片中的至少一个是上述(1)-(13)任一项所述的偏振片。
(15)、上述(14)所述的液晶显示装置,其中背光的色温在8000-10000K。
(16)、上述(14)或(15)所述的液晶显示装置,其中所述液晶元件为竖直取向模式(vertically aligned mode)。
附图说明
图1是表示在制备本发明的偏振片时,粘贴纤维素酰化物膜的方法的示意图;
图2是表示本发明的偏振片的剖面结构的剖视示意图;以及
图3是表示本发明的偏振片的剖面结构的剖视示意图。
具体实施方式
下面将对本发明作详细的描述。另外,当数值表示物理值或特征值时,本发明中使用的″(数值1)至(数值2)″的描述指的是″(数值1)至(数值2)(含端值)″。另外,在本说明书中,″(甲基)丙烯酰″的描述指的是″至少为丙烯酰和甲基丙烯酰的一种″。这一点也适用于″(甲基)丙烯酸脂″和″(甲基)丙烯酸″。
本发明的发明人发现上述问题可以通过下述方法解决:在当偏振片位于正交位置时,把位于液晶元件侧的保护膜的Re值和Rth值以及把偏振片的色调控制在下述范围内。
也就是说,本发明的特征在于位于液晶侧的保护膜的Re(λ)和Rth(λ)满足下列数式(I)和(II),并且偏振片的色调a*和色调b*满足下列数式(III)和(IV):
数式(I):45nm≤Re(590)≤65nm
数式(II):150nm≤Rth(590)≤240nm
数式(III):-1.0≤a*≤2.0
数式(IV):-1.0≤b*≤2.0
其中Re(λ)表示波长为λnm时的面内延迟值(单位:nm),且Rth(λ)表示沿着膜厚度方向的延迟值(单位:nm)。
经过深入研究,本发明人发现了下列事实,从而基于这些发现实现了本发明。
(1)当Re(590)和Rth(590)超出上述数式(I)和(II)指定的范围时,视角严重减小。
(2)当Re(590)<45nm和/或Rth(590)<150nm时,从相对于液晶元件的法线方向以一定的倾斜角观察到的色泽在黑色显示下严重偏红。当Re(590)>65nm和/或Rth(590)>240nm时,从相对于液晶元件的法线方向以一定的倾斜角观察到的色泽在黑色显示下严重偏蓝。
(3)关于数式(III),当a*<-1.0时,偏振器产生更偏绿的色调,而当a*>2.0时,其产生更偏红的色调。关于数式(IV),当b*<-1.0时,偏振器产生更偏蓝的色调,当b*>2.0时,其产生更偏黄的色调。
偏振片的单片透射率和平行透射率是影响白色显示下的亮度的特征。本发明的发明人进一步的研究表明为了获得高的亮度,单片透射率优选为41%或更高,更优选为42%或更高,平行透射率优选为35%或更高,更优选为36%或更高。
另外,偏振片的正交透射率是影响黑色显示下的亮度的特征,为了获得好的黑色显示或高的对比度,正交透射率优选为0.02%或更小,更优选为0.01%或更小。
位于液晶元件侧的保护膜的Re(λ)和Rth(λ)的波长分布是影响照色显示下从相对于液晶元件的法线方向的倾斜方向观察到的色泽的特征,并且已经发现所述特征优选满足下列式(V)-(VIII):
数式(V):1.0Re(480)/Re(550)≤1.1
数式(VI):0.9≤Re(630)/Re(550)≤1.0
数式(VII):1.0≤Rth(480)/Rth(550)≤1.1
数式(VIII):0.9≤Rth(630)/Rth(550)≤1.0。
保护膜的Re值和Rth值可通过调整用于保护膜的纤维素酰化物的取代度、加入到纤维素酰化物膜中的延迟增大剂的种类和数量、纤维素酰化物膜的干燥温度和干燥时间、纤维素酰化物膜的拉伸率和拉伸温度以及拉伸时的剩余溶剂量来控制。下面描述各个因素的优选范围和优选控制方法。
首先,下面详细描述用于本发明的能够显示大的光学各向异性的纤维素酰化物。在本发明中,不同的两种或多种纤维素酰化物可以混合使用。在纤维素酰化物膜作为保护膜布置于偏振片的液晶元件侧时,其优选满足下列式(IX)和(X):
(IX):2.0≤DS2+DS3+DS6≤3.0
(X):DS6/(DS2+DS3+DS6)≥0.315。
(其中,DS2表示葡萄糖单元的2位的羟基被酰基取代的取代度;DS3表示葡萄糖单元的3位的羟基被酰基取代的取代度;DS6表示葡萄糖单元的6位的羟基被酰基取代的取代度。)
满足上述式(IX)和(X)可以提高在溶剂中的溶解度,并降低光学各向异性的湿度依赖性。
尽管DS2+DS3+DS6的和较小时可以提供较大的光学各向异性,但当湿度变化时会引起大的光学各向异性变化,因此所述的和太小时实际上是有问题的。另一方面,DS2+DS3+DS6的和较大时提供较小的光学各向异性,尽管降低了光学各向异性的湿度依赖性。因此,为了同时获得足够的光学各向异性和足够的光学各向异性的湿度依赖性,DS2+DS3+DS6的和优选为2.2-2.9,更优选为2.4-2.85。
为了抑制光学各向异性随着湿度的变化的变化,而不破坏光学各向异性的发生,优选进一步将DS6/(DS2+DS3+DS6)调整为0.315或更高,更优选为0.318或更高。
上述具体的纤维素酰化物可以是纤维素的混合脂肪酸酯的纤维素酰化物,其中纤维素的羟基被乙酰基和具有3个或更多碳原子的酰基取代,乙酰基的取代度A和具有3个或更多碳原子的酰基的取代度B满足下列数式(XIII)和(XIIV):
数式(XIII):2.0≤A+B≤3.0
数式(XIIV):0<B。
通过β-1,4键互相连接的葡萄糖单元组成在2、3和6位具有自由羟基的纤维素。纤维素酰化物是用酰基部分或全部酯化这些羟基获得的聚合物。酰基取代度指的是在纤维素2、3和6位酯化的纤维素的羟基的比例(100%酯化的取代度为1)。
在本发明中,如上述数式(XIII)所示,羟基的取代度A和取代度B的和(A+B)优选为2.0-3.0,更优选为2.2-2.9,特别优选为2.40-2.85。另外,如上述数式(XIIV)所示,取代度B优选为大于0,更优选为0.6或更高。
当(A+B)小于2.0时,亲水性过强,易于受到周围湿度的影响。此外,对于B,优选为28%或更高的B相应于6位羟基的取代基,该比例更优选为30%或更高,进一步优选为31%或更高,特别优选为32%或更高。
更进一步,在纤维素的6位的取代度A和B的和优选为0.75或更高,更优选为0.80或更高,特别优选为0.85或更高。用于制备具有良好的溶解性和良好可滤过性的膜的溶液可由这样的纤维素酰化物制备,其允许使用无氯有机溶剂制备好的溶液。此外,可以制备具有低粘度和良好可滤过性的溶液。
所述具有3个或更多碳原子的酰基(B)没有特殊限制,可以是脂肪烃基或芳香烃基。具有酰基(B)的纤维素酰化物的实例包括纤维素的烷羰酯、烯羰酯、芳香羰酯和芳香烷羰酯,它们还可以进一步含有取代基。优选的酰基B的实例包括丙酰基、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、环己烷羰基、油酰基、苯甲酰基、萘羰基和肉桂酰基。其中,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、萘羰基和肉桂酰基为优选。特别优选的是丙酰基和丁酰基。对于丙酰基,取代度B优选为1.3或更高。
作为混合脂肪酸纤维素酰化物,具体举例有乙酸丙酸纤维素和乙酸丁酸纤维素。
[合成纤维素酰化物的方法]
合成纤维素酰化物的方法的基本原理在Migita et al.,Mokuzai Kagaku,pp.180-190(Kyoritsu Shuppan,1968)中有描述。典型的合成方法是使用羧酸酐-乙酸-硫酸催化剂的液相乙酰化方法。
在制备纤维素酰化物中,用适量的乙酸预处理纤维素原料(如棉纤维绒(cotton fiber linter)或木浆),然后加入到预先冷却的用于羧基化的混合溶液中进行酯化,从而合成完整的纤维素酰化物(其中在2、3和6位的酰基取代度的和约为3.00)。
用于羧基化的混合溶液一般包括乙酸作为溶剂,羧酸酐作为酯化剂,以及硫酸作为催化剂。基于与羧酸酐反应的系统内纤维素的量和水分的量的总和,羧酸酐通常以化学计量过量使用。酯化反应完成后,将中和剂(例如,钙、镁、铁、铝或锌的碳酸盐、醋酸酯或氧化物)的水溶液加入其中,以水解留在系统内的过量的羧酸酐并中和部分酯化催化剂。
然后,将如此获得的完整的纤维素酰化物在少量乙酰化反应催化剂(一般为剩余的硫酸)的存在下保持于50-90℃下,使之皂化和熟化(ripen),以将酰基取代度和纤维素酰化物的聚合度调节至所需的水平。在得到所需的纤维素酰化物时,用中和剂(例如上述的中和剂)中和留在系统中的催化剂,或者不中和,将纤维素酰化物溶液投入水或者稀硫酸中(或者把水或者稀硫酸投入纤维素酰化物溶液中)以分离纤维素酰化物,然后清洗并进行稳定化处理,从而得到特定的纤维素酰化物。
关于上述纤维素酰化物膜,构成所述膜的聚合物成分优选实质上由所述特定的纤维素酰化物构成。
此处使用的术语″实质上″指的是上述聚合物成分为纤维素酰化物总量的55质量%或更高(优选为70质量%或更高,更优选为80质量%或更高)(在本说明书中,质量比等于重量比)。
纤维素酰化物优选以颗粒的形式使用。90质量%或更多的备用颗粒优选具有0.5-5mm的粒径。另外,50质量%或更多的备用颗粒优选具有1-4mm.的粒径。纤维素酰化物颗粒优选尽可能为球形的形状。
优选用于本发明的纤维素酰化物的聚合度以粘均聚合度表示优选为200-700,更优选为250-550,进一步优选为250-400,特别优选为250-350。平均聚合度可由Uda等的极限粘度(limiting viscosity)法(Kazuo Uda & HideoSaito;Sen′i Gakkaishi,vol.18,No.1,pp.105-120,1962)测量。此外,JP-A-9-95538给出了详细描述。
与一般的纤维素酰化物相比,低分子量成分的去除增大了平均分子质量(聚合度),但是降低了粘度。因此,对于上述纤维素酰化物,除去低分子量组分的纤维素酰化物是可用的。
这种含有较少量低分子量成分的纤维素酰化物可通过从常用方法制造的纤维素酰化物中除去低分子量成分而得到。可通过用合适的有机溶剂清洗纤维素酰化物来除去低分子量成分。此外,在制备含有较少量低分子量成分的纤维素酰化物的情况中,优选将乙酰化反应中的硫酸催化剂的量调整至每100质量份的纤维素酰化物含0.5-25质量份。当硫酸催化剂的量调整至上述范围时,就可以合成同样具有良好分子质量分布(具有均匀的分子重量分布)的纤维素酰化物。
在使用纤维素酰化物制备膜的情况中,其含水量优选为2质量%或更少,更优选为1质量%或更少,特别优选为0.7质量%或更少。纤维素酰化物一般含水,含水量公知为2.5-5质量%。在本发明中,要求干燥膜以便将纤维素酰化物的含水量调节至上述优选范围以内的水平。干燥方法没有特殊限制,只要可将含水量调节至所需的水平。
至于原棉(raw cotton)和纤维素酰化物的合成方法,可以使用HatsumeiKyokai Kokai Giho,Kogi No.2001-1745(由Hatsumei Kyokai于2001年3月15日出版),pp.7-12中详细描述的原棉和合成方法。
本发明的纤维素酰化膜可通过使用特定的纤维素酰化物的溶液和有机溶剂中的添加剂(有必要的话)形成膜而获得。
[添加剂]
本发明在纤维素酰化物溶液中使用的添加剂的实例包括增塑剂、紫外线吸收剂、防变质剂、延迟(光学各向异性)增大剂、延迟(光学各向异性)减小剂、细颗粒、剥离促进剂和红外线吸收剂。在本发明中,优选使用延迟增大剂。另外,优选使用增塑剂、紫外线吸收剂和剥离促进剂中的至少一种。
它们可以是固体或油状(oily)材料。也就是说,它们不受熔点或沸点的特别限制。比如,可以混合使用熔点为20℃或更低的紫外线吸收剂和熔点为20℃或更高的紫外线吸收剂。同样地,增塑剂也可以混合使用。上述描述在比如JP-A-2001-151901中已经给出。
对于紫外线吸收剂,任伺种类的紫外线吸收剂都可根据目的选用。水杨酸盐系列、二苯甲酮系列、苯并三唑系列、苯甲酸盐系列、氰基丙烯酸盐系列和镍复盐系列紫外线吸收剂均可使用。其中,优选二苯甲酮系列、苯并三唑系列和水杨酸盐系列的紫外线吸收剂。
二苯甲酮系列的紫外线吸收剂的实例包括2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-乙酰氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2-二羟基-4,4′-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正-辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮和2-羟基-4-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基)丙氧基二苯甲酮。
苯并三唑系列的紫外线吸收剂的实例包括2(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2(2′-羟基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑、2(2′-羟基-3′,5′-二叔戊苯基)苯并三唑、2(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑和2(2′-羟基-5′-叔辛苯基)苯并三唑。
水杨酸酯系列紫外线吸收剂的实例包括水杨酸苯酯、对-辛基苯基水杨酸酯和对-叔丁基苯基水杨酸酯。
在这些紫外线吸收剂的实例中,特别优选2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2′-二羟基-4,4′-甲氧基二苯甲酮、2(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2(2′-羟基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑、2(2′-羟基-3′,5′-二叔戊基苯基)苯并三唑和2(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑。
优选使用多种吸收波长彼此不同的紫外线吸收剂的混合物,因为在宽的波长范围可以获得高的屏蔽效应。作为液晶的紫外线吸收剂,分别从防止液晶变质和液晶显示装置性能的角度来看,优选对波长为370nm或更短的紫外线的吸收能力优异,且对波长为400nm或更长的可见光的吸收较少的紫外线吸收剂。特别优选的紫外线吸收剂为前述的苯并三唑系列化合物、二苯甲酮系列化合物和水杨酸酯系列化合物。其中,优选苯并三唑系列化合物,因为它们引起纤维素着色较少,而纤维素着色是不必要的。
另外,对于紫外线吸收剂,那些在JP-A-60-235852、JP-A-3-199201、JP-A-5-1907073、JP-A-5-194789、JP-A-5-271471、JP-A-6-107854、JP-A-6-118233、JP-A-6-148430、JP-A-7-11056、JP-A-7-11055、JP-A-7-11056、JP-A-8-29619、JP-A-8-239509和JP-A-2000-204173中描述的化合物也可以使用。
紫外线吸收剂的加入量优选为0.001-5质量%,更优选为0.01-1质量%。优选等于或高于0.001质量%的加入量,因为添加剂可以完全发挥其效果,并且优选等于或小于5质量%的加入量,因为膜表面的紫外线吸收剂的析出会受到抑制。
紫外线吸收剂可以在纤维素酰化物溶解的同时加入,或溶解后加入到浓液(dope)中。特别的,优选在流延前即刻使用静态混合器(static mixer)加入紫外线吸收剂溶液的实施方案,因为这样便于光谱吸收特性的调整。
[防变质剂]
防变质剂可以防止三乙酸纤维素等变质和分解。作为防变质剂,举例有丁胺、受阻胺化合物(JP-A-8-325537)、胍化合物(JP-A-5-271471)、苯并三唑系列紫外线吸收剂(JP-A-6-235819)和二苯甲酮系列紫外线吸收剂(JP-A-6-118233)。
作为增塑剂,优选磷酸酯和羧酸酯。增塑剂更优选为选自磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲酚二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸联苯二苯酯(BDP)、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)、邻苯二甲酸二乙基己基酯(DEHP)、三乙基O-乙酰柠檬酸酯(OACTE)、乙酰柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯、油酸丁酯、乙酰蓖麻酸甲酯、癸二酸二丁酯、三乙酸甘油酯、三丁酸甘油酯、丁基邻苯二甲酰丁基羟乙酸酯(butylphthalylbutyl glycolate)、乙基邻苯二甲酰乙基羟乙酸酯、甲基邻苯二甲酰乙基羟乙酸酯(methylphthalylethyl glycolate)和丁基邻苯二甲酰丁基羟乙酸酯。此外,增塑剂优选为(二)季戊四醇酯、甘油酯和一缩二甘油酯。
对于剥离促进剂的实例,举例有柠檬酸乙酯。此外,红外线吸收剂在比如JP-A-2001-194522中有描述。
至于加入添加剂的阶段,可以在浓液制备步骤的任何阶段加入,或者,可选地,加入添加剂的步骤可以补充在浓液制备的最后阶段之后。此外,各种材料的加入量没有特别限制,只要可以获得其功能。另外,当纤维素酰化物膜具有多层结构时,各层的添加剂的种类和加入量可以不同。比如,JP-A-2001-151902给出了相关描述,这属于常规的已知技术。优选通过选择添加剂的种类和数量,将纤维素酰化物膜的玻璃化转变点Tg(通过动态粘弹性测量机″Vibron DVA-225″(由IT Keisoku Seigyo K.K制造)测量)调节至70-150℃,并将纤维素酰化物膜的弹性模数(通过拉力试验机″Storograph-R2″(由K.K.Toyo Seiki Seisakusho制造)测量)调节至1500-4000MPa。玻璃化转变点Tg更优选为80-135℃,弹性模数更优选为1500-3000MPa。也就是说,从偏振片的加工性能和对组装液晶显示装置的方法的适应性的角度看,本发明使用的纤维素酰化物膜的玻璃化转变点Tg和弹性模数优选分别在上述范围内。
至于添加剂,可以适当地使用Hatsumei Kyokai Kokai Giho,Kogi No.2001-1745(由Hatsumei Kyokai于2001年3月15日出版),p.16及以下中描述的那些。
(延迟增大剂)
在本发明中,在大幅增大光学各向异性以实现优选的延迟值的情况中,优选使用延迟增大剂。
对于本发明使用的延迟增大剂,可以举例那些包含棒状或碟状化合物的延迟增大剂。
对于棒状或碟状化合物,可以使用那些含有至少两个芳环的棒状或碟状化合物。
包含棒状化合物的延迟增大剂的加入量优选为每100质量份的包含纤维素酰化物的聚合物成分含0.1-30质量份,更优选为0.5-20质量份。
碟状延迟增大剂的用量对于每100质量份的包含纤维素酰化物的聚合物成分,优选为0.1-30质量份,更优选为0.5-20质量份,特别优选为3-10质量份。
当需要特别大的Rth延迟时,优选使用碟状化合物,因为它的Rth延迟增大能力比棒状化合物更优异。
两种或更多种延迟增大剂可以组合使用。
包含棒状或碟状化合物的延迟增大剂优选在波长为250-400nm的波长范围内具有最大吸收,并优选在可见光区基本没有吸收。
(碟状化合物)
下面将描述碟状化合物。
对于碟状化合物,可以使用具有最少两个芳环的化合物。
此处使用的术语″芳环″除了芳烃环还有芳香杂环。
芳烃环特别优选6元环(即,苯环)。一般说来,芳香杂环是不饱和的杂环。芳香杂环优选为5、6或7元环,更优选5或6元环。
芳香杂环一般具有最多的双键。
关于杂原子,优选氮原子、氧原子和硫原子,特别优选氮原子。芳香杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环和1,3,5-三嗪环。对于芳环,优选苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环、吡嗪环和1,3,5-三嗪,特别优选使用1,3,5-三嗪环。具体地,优选使用比如JP-A-2001-166144中公开的化合物作为碟状化合物。
碟状化合物具有的芳环数目优选为2-20,更优选为2-12,进一步优选为2-8,最优选为2-6。
两个芳环的键合关系可分类为:(a)形成稠环系的情况,(b)两个芳环通过单键直接相连的情况,和(c)两个芳环通过连接基团互相连接的情况(由于两个环均为芳环因此不能形成螺接(spiro-union))。所述键合关系可以是(a)-(c)的任何一种。
稠环系(a)(含有两个或多个芳环的稠环系)的实例包括茚环、萘环、甘菊环、芴环、菲环、蒽环、苊烯环、联苯撑环、并四苯环、芘环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、中氮茚环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环、嘌呤环、吲唑环、苯并吡喃环、喹啉环、异喹啉环、喹嗪环、喹唑啉并环、肉啉环、喹喔啉环、酞嗪环、蝶啶环、咔唑环、吖啶环、菲啶环、氧杂蒽环、吩嗪环、吩噻嗪环、吩噁噻(phenoxathine)环、吩噁嗪环和噻蒽环。其中,优选萘环、甘菊环、吲哚环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环和喹啉环。
单键(b)优选为两个芳香环的碳原子之间的键。两个芳环可通过两个或更多个单键互相连接以形成脂环或在两个芳环间形成非芳香杂环。
连接基团(c)优选也为连接两个芳环的碳原子的基团。所述连接基团优选为亚烷基、亚烯基、亚炔基、-CO-、-O-、-NH-、-S-或它们的组合。
包含组合的连接基团的实例显示如下。另外,在每个连接基团的实例中,右侧和左侧的关系可以互换。
c1:-CO-O-
c2:-CO-NH-
c3:-亚烷基-O-
c4:-NH-CO-NH-
c5:-NH-CO-O-
c6:-O-CO-O
c7:-O-亚烷基-O-
c8:-CO-亚烯基-
c9:-CO-亚烯基-NH-
c10:-CO-亚烯基-O-
c11:-亚烷基-CO-O-亚烷基-O-CO-亚烷基-
c12:-O-亚烷基-CO-O-亚烷基-O-CO-亚烷基-O-
c13:-O-CO-亚烷基-CO-O-
c14:-NH-CO-亚烯基-
c15:-O-CO-亚烯基-
芳环和连接基团可以有取代基。
取代基的实例包括卤素原子(F、Cl、Br或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、脂肪族酰基、脂肪族酰氧基、烷氧基、烷氧羰基、烷氧羰基氨基、烷硫基、烷基磺酰基、脂肪族胺基、脂肪族亚磺酰氨基、脂肪族取代的氨基、脂肪族取代的氨基甲酰基、脂肪族取代的氨磺酰基、脂肪族取代的脲基和非芳香杂环基。
烷基优选具有1-8个碳原子。链烷基比环烷基更为优选,特别优选直链烷基。所述烷基可以进一步具有取代基(例如,羟基、羧基、烷氧基或烷基取代的氨基)。所述烷基(包括取代的烷基)的实例包括甲基、乙基、正丁基、正己基、2-羟基乙基、4-羧基丁基、2-甲氧基乙基和2-二乙氨基乙基。
烯基优选具有2-8个碳原子。链烯基比环烯基更为优选,特别优选直链烯基。所述烯基可以进一步含有取代基。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。链炔基比环炔基更为优选,特别优选直链炔基。所述炔基可以进一步含有取代基。炔基的实例包括乙炔基、1-丁炔基和1-己炔基。
脂肪族酰基优选具有1-10个碳原子。脂肪族酰基的实例包括乙酰基、丙酰基和丁酰基。
脂肪族酰氧基优选具有1-10个碳原子。脂肪族酰氧基的实例包括乙酰氧基。
烷氧基优选具有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(包括取代的烷氧基)的实例包括甲氧基、乙氧基、丁氧基和甲氧乙氧基。
烷氧羰基优选具有2-10个碳原子。烷氧羰基的实例包括甲氧羰基和乙氧羰基。
烷氧羰基氨基优选具有2-10个碳原子。烷氧羰基氨基的实例包括甲氧基羰基氨基和乙氧基羰基氨基。
烷硫基优选具有1-12个碳原子。烷硫基的实例包括甲硫基、乙硫基和辛硫基。
烷基磺酰基优选具有1-8个碳原子。烷基磺酰基的实例包括甲基磺酰基和乙基磺酰基。
脂肪族胺基优选具有1-10个碳原子。所述胺基的实例包括乙酰胺基。
脂肪族亚磺酰氨基优选具有1-8个碳原子。所述亚磺酰氨基的实例包括甲基亚磺酰氨(methanesuolfonamido)基、丁基亚磺酰氨基和正辛基亚磺酰氨基。
脂肪族取代的氨基优选具有1-10个碳原子。脂肪族取代的氨基的实例包括二甲氨基、二乙氨基和2-羧基乙氨基。
脂肪族取代的氨基甲酰基优选具有2-10个碳原子。脂肪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。
脂肪族取代的氨磺酰基优选具有1-8个碳原子。脂肪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。
脂肪族取代的脲基优选具有2-10个碳原子。脂肪族取代的脲基的实例包括甲基脲基。
非芳香杂环的实例包括哌啶基和吗啉代(morpholino)基。
包含碟状化合物的延迟增大剂的分子量优选为300-800。
在本发明中,具有线性分子结构的棒状化合物和上述碟状化合物一样也可优选使用。
此处使用的表述″线性分子结构″指的是棒状化合物的分子结构在热力学最稳定结构中是线性的。热力学最稳定结构可通过晶体结构分析或计算分子轨道而确定。比如,可通过使用分子轨道计算软件(比如,由Fujitsu K.K.制造的″WinMOPAC2000″)进行分子轨道计算,以确定化合物的生成热最小的分子结构。此处使用的表述″分子结构是线性的″指的是在如上所述可以计算的热力学最稳定结构时,由分子结构的主链形成的角度为140°或更大。
对于棒状化合物,优选至少含有两个芳环的化合物。至少含有两个芳环的棒状化合物优选为由下列结构式(1)表示的化合物:
结构式(1):Ar1-L1-Ar2
在上述结构式(1)中,Ar1和Ar2各自独立地表示芳香基。
在本说明书中,芳香基包括芳基(芳香烃基)、取代的芳基、芳香杂环基和取代的芳香杂环基。芳基和取代的芳基比芳香杂环基和取代的芳香杂环基更为优选。
芳香杂环基的芳环通常是不饱和的。芳香杂环优选为5、6或7元环,更优选为5或6元环。芳香杂环一般具有最多的双键数。对于杂原子,优选氮原子、氧原子或硫原子,更优选氮原子或硫原子。
对于芳香基的芳环,优选苯环、呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、三唑环、吡啶环、嘧啶环和吡嗪环,特别优选苯环。
取代的芳基和取代的芳香杂环基的取代基的实例包括卤素原子(F、Cl、Br或I)、羟基、羧基、氰基、氨基、烷氨基(例如甲氨基、乙氨基、丁氨基或二甲氨基)、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-甲脲基、N,N-二甲脲基或N,N,N-三甲脲基)、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(例如甲酰基、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)、烷氧羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、丁氧羰基、戊氧羰基或庚氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)、烷氧羰基氨基(例如丁氧羰基氨基或己氧羰基氨基)、烷硫基(例如甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基、戊硫基、庚硫基或辛硫基)、芳硫基(例如苯硫基)、烷基磺酰基(例如甲磺酰基、乙磺酰基、丙磺酰基、丁磺酰基、戊磺酰基、庚磺酰基或辛磺酰基)、胺基(例如乙酰胺基、丁酰氨基、己酰胺基或月桂酰胺基)和非芳香杂环基(例如吗啉代基或吡嗪基)。
作为取代的芳基和取代的芳香杂环基的取代基,优选卤素原子、氰基、羧基、羟基、氨基、烷基取代的氨基、酰基、酰氧基、胺基、烷氧羰基、烷氧基、烷硫基和烷基。
烷氨基、烷氧羰基、烷氧基、烷硫基和烷基的烷基部分可以进一步具有取代基。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、酰氨基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、芳氧羰基、烷氧羰基氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、胺基和非芳香杂环基。作为烷基部分和烷基的取代基,优选酰基、酰氧基、酰胺基、烷氧羰基和烷氧基。
在前述结构式(1)中,L1是二价的连接基团,其选自亚烷基、亚烯基、亚炔基、-O-、-CO-及它们的组合。
亚烷基可以具有环状结构。作为环状的亚烷基,优选亚环己基,特别优选1,4-亚环己基。作为链亚烷基,直链亚烷基比具有支链的亚烷基更为优选。亚烷基优选具有1-20个碳原子,更优选具有1-15个碳原子,进一步优选具有1-10个碳原子,更进一步优选具有1-8个碳原子,最优选具有1-6个碳原子。
与具有环状结构相比,亚烯基和亚炔基更优选具有链状结构,而与具有支链结构相比,亚烯基和亚炔基更优选具有直链结构。亚烯基和亚炔基优选具有2-10个碳原子,更优选为2-8个碳原子,进一步优选为2-6个碳原子,更进一步优选为2-4个碳原子,最优选为2个碳原子(1,2-亚乙烯基或亚乙炔基)。
亚芳香基优选具有6-20个碳原子,更优选为6-16个碳原子,进一步优选为6-12个碳原子。
在结构式(1)的分子结构中,Ar1和Ar2形成的角度优选为140°或更大。
作为棒状化合物,更为优选由下列结构式(2)表示的化合物:
结构式(2):Ar1-L2-X-L3-Ar3
在上述结构式(2)中,Ar1和Ar2各自独立地表示芳香基。
芳香基的定义和实例和结构式(1)中的Ar1和Ar2的相同。在上述结构式(2)中,L2和L3各自独立地表示选自亚烷基、-O-、-CO-及它们的组合的二价基团。
与具有环状结构相比,亚烷基更优选具有链状结构,而与具有支链结构相比,亚烷基更优选具有直链结构。亚烷基优选具有1-10个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,进一步优选具有1-6个碳原子,更进一步优选具有1-4个碳原子,最优选具有1或2个碳原子(亚甲基或亚乙基)。
L2和L3特别优选为-O-CO-或-CO-O-。
在结构式(2)中,X表示1,4-亚环己基、1,2-亚乙烯基或亚乙炔基。
作为由结构式(1)或(2)代表的化合物的具体实例,JP-A-2004-109657的[化合物1]-[化合物11]描述了示例性化合物。
其它的优选化合物如下所示。
Figure A20068003553700261
两种或更多种棒状化合物可以组合使用,所述棒状化合物溶液在紫外线吸收光谱中的最大吸收波长(λmax)为250nm或更小。
棒状化合物可以按照文献描述的方法合成。
上述文献的实例包括Mol Cryst.Liq.Cryst.,53,229(1979);ibid.,89,93(1982);ibid.,145,111(1987);ibid.,170,43(1989);J.Am.Chem.Soc.,113,1349(1991);ibid.,118,5346(1996);ibid,92,1582(1970);J.Org.Chem.,40,420(1975);及Tetrahedron,48,No.16,p.3437(1992)。
[消光剂细颗粒]
优选在本发明纤维素酰化物膜中加入细颗粒作为消光剂。二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、滑石粉、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水化硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙的细颗粒可用作本发明中使用的细颗粒。优选含硅的细颗粒,因为它们可以降低浊度,特别优选二氧化硅。
对于二氧化硅的细颗粒,优选那些初级平均粒径为20nm或更小且表观比重为70g/L或更高的颗粒。更优选那些初级平均粒径小至5-16nm的颗粒,因为它们可以降低得到的膜的雾度(haze value)。表观比重优选为90-200g/L或更高,更优选为100-200g/L或更高。较高的表观比重可以制备浓度更大的分散体,可以降低浑浊并防止形成团聚体,因此是优选的。
当使用上述二氧化硅的细颗粒时,其用量优选为每100质量份的包含纤维素酰化物的聚合物成分含有0.01-0.3质量份二氧化硅细颗粒。
这些细颗粒通常形成平均粒径为0.1-3.0μm的次级颗粒,但是在膜中,它们以初级颗粒团聚体的形式存在,在膜表面形成0.1-3.0μm的不均匀度。次级颗粒的平均粒径优选为0.2μm-1.5μm,更优选为0.4μm-1.2μm,最优选为0.6μm-1.1μm。当平均粒径大于1.5μm时,会产生过强的雾度,并且当平均粒径小于0.2μm时,获得的防止吱吱声(squeak)的效果减弱。
对于细颗粒的初级颗粒和次级颗粒的粒径,用扫描电子显微镜观察膜中的颗粒,将外切每个颗粒的圆的直径作为粒径。另外,关于平均粒径,观察不同部分的200个颗粒,取直径的平均值作为平均粒径。
对于二氧化硅的细颗粒,可以使用市售产品,比如″AEROSIL″R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50和TT600(这些由NipponAerosil K.K.制造)。氧化锆的细颗粒可以通过商品名比如″AEROSIL″R976和R811(由Nippon Aerosil K.K.制造)在市场上购得并可以使用。
其中,特别优选″AEROSIL 200V″和″AEROSIL R972V″,因为它们是初级颗粒的平均粒径为20nm或更小且表观比重为70g/L或更高的二氧化硅细颗粒,并且在保持膜的混浊度在较低水平的同时显示了降低摩擦系数的效果。
在本发明中,为了获得含有次级颗粒的平均粒径小的颗粒的纤维素酰化物膜,有几种制备细颗粒分散体的方法可以考虑。比如,有这样一种方法,预先通过搅拌将溶剂和细颗粒混合以制备细颗粒的分散体,将该细颗粒分散体加入到少量另外单独制备的纤维素酰化物溶液中,搅拌使其混合,并将得到的混合物和主要的纤维素酰化物浓液(dope solution)混合。该方法是优选的制备方法,因为获得的二氧化硅细颗粒的分散性好且二氧化硅细颗粒难以再次聚集成团。此外,还有这样一种方法,在溶剂中加入少量的纤维素酯,搅拌溶解后,向其中加入细颗粒,并在分散器(dispersing machine)中进行分散操作以制备用于加入细颗粒的溶液,然后在连续式混合器(in-line mixer)中将该溶液和浓液溶液充分混合。本发明并不局限于这些方法。与分散用的溶剂混合后,二氧化硅的浓度优选为5-30质量%,更优选为10-25质量%,最优选为15-20质量%。
较高的分散体浓度可以降低具有特定加入量的溶液的混浊度并减少浑浊以及团聚体的形成,因此是优选的。在最终的纤维素酰化物浓液中的消光剂的加入量优选为0.01-1.0g/m2,更优选为0.03-0.3g/m2,最优选为0.08-0.16g/m2
对于使用的溶剂,举例有低级醇,优选为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇。至于低级醇之外的其它溶剂,没有特别的限制,但优选使用用于形成纤维素酯膜的溶剂。
下面将描述本发明溶解纤维素酰化物的有机溶剂。
在本发明中,可以使用含有含氯有机溶剂作为主要成分的含氯溶剂和不含含氯有机溶剂的无氯溶剂中的任何一种。
[含氯溶剂]
在制备本发明维素酰化物溶液时,优选使用含氯有机溶剂作为主要溶剂。含氯有机溶剂的种类没有特别限制,只要它可以溶解纤维素酰化物并允许流延(casting)和涂膜(filming)。这样的含氯有机溶剂优选为二氯甲烷和氯仿,特别优选二氯甲烷。它在和含氯有机溶剂之外的其它有机溶剂混合时不会引起任何特殊问题。在此情况下,二氯甲烷有必要按照基于有机溶剂总质量的至少50质量%的量使用。
下面将描述和含氯有机溶剂组合用于本发明中的其它有机溶剂。
也就是说,对于其它有机溶剂,优选那些选自含有3-12个碳原子的酯、酮、醚、醇和烃的溶剂。酯、酮、醚和醇可以具有环状结构。含有两种或更多种醚、酮和酯(即,-O-、-CO-和-COO-)的官能团的化合物也可用作溶剂。它们还可以同时含有其它的官能团(如羟基)。对于具有两种或更多种官能团的溶剂,只要其中一种官能团的碳原子数目在上述范围内即可。含有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。含有含有3-12个碳原子的酮的实例包括丙酮、甲乙酮、二乙基甲酮、二异丙基甲酮、环戊酮、环己酮和甲基环己酮。含有3-12个碳原子的醚的实例包括二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、苯甲醚和苯乙醚。具有两种或更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。
与含氯有机溶剂组合使用的醇可以是直链的、支链的或环状的,优选饱和脂肪烃。醇的羟基可以是伯羟基到叔羟基的任何一种。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,也可以使用含氟醇。其实例包括2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇和2,2,3,3-四氟-1-丙醇。此外,烃可以是直链的、支链的或环状的。芳香烃和脂肪烃均可以使用。脂肪烃可以是饱和的或不饱和的。烃的实例包括环己烷、己烷、苯、甲苯和二甲苯。
含氯有机溶剂和其它有机溶剂的组合的实例举例如下,但绝不仅限于此。
二氯甲烷/甲醇/乙醇/丁醇=80/10/5/5(质量份)
二氯甲烷/丙酮/甲醇/丙醇=80/10/5/5(质量份)
二氯甲烷/甲醇/丁醇/环己烷=80/10/5/5(质量份)
二氯甲烷/甲乙酮/甲醇/丁醇=80/10/5/5(质量份)
二氯甲烷/丙酮/甲乙酮/乙醇/异丙醇=75/8/5/5/7(质量份)
二氯甲烷/环戊酮/甲醇/异丙醇=80/7/5/8(质量份)
二氯甲烷/乙酸甲酯/丁醇=80/10/10(质量份)
二氯甲烷/环己酮/甲醇/己烷=70/20/5/5(质量份)
二氯甲烷/甲乙酮/丙酮/甲醇/乙醇=50/20/20/5/5(质量份)
二氯甲烷/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇=70/20/5/5(质量份)
二氯甲烷/二氧六环/丙酮/甲醇/乙醇=60/20/10/5/5(质量份)
二氯甲烷/丙酮/环戊酮/乙醇/异丙醇/环己烷=65/10/10/5/5/5(质量份)
二氯甲烷/丁酮/丙酮/甲醇/乙醇=70/10/10/5/5(质量份)
二氯甲烷/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷=65/10/5/5/5(质量份)
二氯甲烷/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇=65/20/10/5(质量份)
二氯甲烷/环戊酮/乙醇/丁醇=65/20/10/5(质量份)
[无氯溶剂]
下面将描述优选用于制备本发明优选使用的纤维素酰化物溶液的无氯有机溶剂。在本发明中,无氯有机溶剂的种类没有特别限制,只要它可以溶解纤维素酰化物并且允许流延和涂膜。对于在本发明中使用的无氯有机溶剂,优选那些选自含有3-12个碳原子的酯、酮和醚的溶剂。所述酯、酮和醚可以具有环状结构。具有有两种或多种醚、酮和酯(比如,-O-、-CO-和-COO-)的官能团的化合物也可用作主要溶剂。它们可以含有其它官能团(如羟基)。对于具有两种或多种官能团的主溶剂,只要其中一种官能团的碳原子数目在上述范围内即可。含有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。含有3-12个碳原子的酮的实例包括丙酮、甲乙酮、二乙基甲酮、二异丙基甲酮、环戊酮、环己酮、甲基环己酮和乙酰乙酸甲酯。含有3-12个碳原子的醚的实例包括二异丙醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、苯甲醚和苯乙醚。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。
用于纤维素酰化物的无氯有机溶剂选自上述多种溶剂,优选为如下所述。
也就是说,作为无氯溶剂,优选含有上述无氯有机溶剂作为主要溶剂的混合溶剂。这样的混合溶剂是三种或更多种彼此不同的溶剂的混合溶剂,其中第一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、二氧戊环和二氧六环或它们的混合物的溶剂,第二溶剂选自具有4-7个碳原子的酮和乙酰乙酸酯;第三溶剂选自含有1-10个碳原子的醇和烃,更优选为选自含有1-8个碳原子的醇。另外,当第一溶剂是两种或更多种溶剂的混合液体时,第二溶剂可以省略。第一溶剂更优选为乙酸甲酯、丙酮、甲酸甲酯、甲酸乙酯或它们的混合物,第二溶剂优选为甲乙酮、环戊酮、环己酮或乙酰乙酸甲酯或它们的混合溶剂。
第三溶剂醇的烃链可以是直链的、支链的或环状的,优选为饱和脂肪烃链。醇的羟基可以是伯羟基到叔羟基的任何一种。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,作为醇,也可以使用烃链中的部分或所有氢原子被氟原子取代的含氟醇。其实例包括2-氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇和2,2,3,3-四氟-1-丙醇。
此外,所述烃可以是直链的、支链的或环状的。可以使用芳香烃和脂肪烃中的任何一种。脂肪烃可以是饱和的或不饱和的。烃的实例包括环己烷、己烷、苯、甲苯和二甲苯。
这些第三溶剂醇可以单独使用或两种或更多种混合使用,没有特别限制。作为第三溶剂,优选的醇的具体实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇和环己醇,并且优选的烃的具体实例包括环己烷和己烷,特别优选甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇和1-丁醇。
至于所述三种溶剂在混合溶剂中的混合比,第一溶剂优选以20-95质量%的含量存在,第二溶剂优选以2-60质量%的含量存在,第三溶剂优选以2-30质量%的含量存在。更优选的,第一溶剂以30-90质量%的含量存在,第二溶剂优选以3-50质量%的含量存在,第三溶剂优选以3-25质量%的含量存在。特别优选的,第一溶剂以30-90质量%的含量存在,第二溶剂优选以3-30质量%的含量存在,第三溶剂优选以3-15质量%的含量存在。
本发明中使用的无氯有机溶剂在Hatsumei Kyokai Kokai Giho,Kogi-No.2001-1745(由Hatsumei Kyokai于2001年3月15日出版),pp.12-16中有详细的描述。
优选的无氯有机溶剂的组合举例如下,但这不以任何形式限制本发明。
乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丁醇=75/10/5/5/5(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/丙醇=75/10/5/5/5(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/甲醇/乙醇/环己烷=75/10/5/5/5(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=81/8/7/4(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=82/10/4/4(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=80/10/4/6(质量份)
乙酸甲酯/甲乙酮/甲醇/丁醇=80/10/5/5(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/甲乙酮/乙醇/异丙醇=75/8/10/5/7(质量份)
乙酸甲酯/环戊酮/甲醇/异丙醇=80/7/5/8(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/丁醇=85/10/5(质量份)
乙酸甲酯/环戊酮/丙酮/甲醇/乙醇/丁醇=60/15/14/5/6(质量份)
乙酸甲酯/环己酮/甲醇/己烷=70/20/5/5(质量份)
乙酸甲酯/甲乙酮/丙酮/甲醇/乙醇=50/20/20/5/5(质量份)
乙酸甲酯/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇=70/20/5/5(质量份)
乙酸甲酯/二氧六环/丙酮/甲醇/乙醇=60/20/10/5/5(质量份)
乙酸甲酯/丙酮/环戊酮/乙醇/异丙醇/环己烷=65/10/10/5/5/5(质量份)
甲酸甲酯/甲乙酮/丙酮/甲醇/乙醇=50/20/20/5/5(质量份)
甲酸甲酯/丙酮/乙酸乙酯/乙醇/丁醇/己烷=65/10/5/5/5(质量份)
丙酮/乙酰乙酸甲酯/甲醇/乙醇=65/20/10/5(质量份)
丙酮/环戊酮/乙醇/丁醇=65/20/10/5(质量份)
丙酮/1,3-二氧戊环/乙醇/丁醇=65/20/10/5(质量份)
1,3-二氧戊环/环己酮/甲乙酮/乙醇/丁醇=55/20/10/5/5/5(质量份)
此外,也可以使用通过下列方法制备的纤维素酰化物溶液。
制备纤维素酰化物溶液的方法,使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=81/8/7/4(质量份)的混合溶剂,制得的溶液经过过滤和浓缩后,另外加入2质量份的丁醇。
制备纤维素酰化物溶液的方法,使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇/丁醇=84/10/4/2(质量份)的混合溶剂,制得的溶液经过过滤和浓缩后,另外加入4质量份的丁醇。
制备纤维素酰化物溶液的方法,使用乙酸甲酯/丙酮/乙醇=84/10/6(质量份)的混合溶剂,制得的溶液经过过滤和浓缩后,另外加入5质量份的丁醇。
除本发明的无氯有机溶剂外,可以基于所有有机溶剂的量,向用于本发明的浓液中加入10质量%或更少的二氯甲烷。
(纤维素酰化物溶液的特性性能)
从膜通过流延形成的适应性来看,纤维素酰化物溶液优选为通过在10-30质量%的浓度范围的有机溶剂中溶解纤维素酰化物制备的溶液,更优选为13-27质量%的浓度范围,特别优选为15-25质量%的浓度范围。为了将纤维素酰化物溶液的浓度调节至所述范围内的水平,可在溶解阶段将浓度调节至预定的水平,或预先制备低浓度(比如,9-14质量%)的溶液,然后按照下述方法在浓缩阶段将浓度调节至预定的高水平。此外,在预先制备高浓度的纤维素酰化物溶液之后,可以向其中加入多种添加剂以降低浓度,从而制备具有预定低浓度的纤维素酰化物溶液。这些方法中的任何一种都不会在进行过程中产生特殊问题,以提供本发明浓度的纤维素酰化物溶液。
其次,在本发明中,从在溶剂中的溶解度的观点看,纤维素酰化物的稀溶液中的纤维素酰化物缔合分子的分子质量优选为150,000-9,000,000,所述纤维素酰化物的稀溶液是通过将与浓液溶液具有相同配方的有机混合溶剂中的纤维素酰化物的浓度调节至0.1-5质量%得到的。缔合分子的分子质量更优选为180,000-9,000,000。该缔合分子的分子质量可通过静态光散射法确定。优选进行分子的溶解,以使同时测定的惯性半径变成10-200nm,更优选为20-200nm。此外,优选进行溶解,以使第二维里系数(the second virialcoefficient)变为-2×10-4到+4×10-4,更优选为-2×10-4到+2×10-4
这里,缔合分子的分子质量、惯性平方半径和第二维里系数的定义描述如下。这些根据静态光散射法按照下列方式进行测量。尽管为使设备方便,在较稀的区域进行测量,但测量值反映了本发明浓液在高浓度区域的性质。
首先,将纤维素酰化物溶于用于浓液的溶剂,从而制备浓度为0.1质量%的溶液、0.2质量%的溶液、0.3质量%的溶液、0.4质量%的溶液。另外,为避免样品吸收水分,使用在120℃干燥2小时的样品在25℃和10%RH时称量纤维素酰化物。溶解方法按照在溶解浓液时使用的方法(常温溶解法、冷却溶解法或高温溶解法)进行。随后,将这些溶液和溶剂通过0.2μm的特氟龙制成(Teflon-made)的过滤器过滤。然后,在25℃使用光散射测量仪器″DLS-700″(由OTSUKA ELECTRONICS CO.,LTD.制造)从30°至140°以10°为间隔对每一份这样过滤后的溶液进行静态光散射测量。按照BERRY绘图法分析这样获得的数据。另外,由于该分析需要折射率,溶剂的折射率用阿贝折射仪确定,折射率的浓度梯度(dn/dc)用示差折射仪″DRM-1021″(由OTSUKA ELECTRONICS CO.,LTD.制造)使用用于测量光散射的溶剂和溶液测量。
[浓液的制备]
下面将描述用于流延和涂膜纤维素酰化物的溶液(浓液)的制备。
溶解纤维素酰化物的方法没有特别限制,溶解可通过室温溶解法、冷却溶解法、高温溶解法或它们的组合进行。至于溶解,使用比如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-4-259511、JP-A-2000-273184、JP-A-11-323017及JP-A-11-302388描述的方法作为制备纤维素酰化物溶液的方法。
在这些将纤维素酰化物溶解于有机溶剂的方法中,可以适当地使用本发明范围内的技术。Hatsumei Kyokai Kokai Giho Kogi No.2001-1745(由Hatsumei Kyokai于2001年3月15日出版),pp.22-25给出了关于这些的详细描述,尤其是无氯溶剂体系,可以按照其中描述的方法进行溶解。此外,对于本发明的纤维素酰化物的浓液,通常对溶液进行浓缩和过滤,相似地Hatsumei Kyokai Kokai Giho Kogi No.2001-1745(由Hatsumei Kyokai于2001年3月15日出版),p.25给出了详细描述;另外,当在高温下溶解时,在大多数情况下溶解过程在高于有机溶剂沸点的温度下进行,在此情况下,该过程在压力下进行。
纤维素酰化物溶液优选分别具有下述范围内的粘度和动态贮存弹性模量(dynamic storage modulus of elasticity),用于促进流延。这些通过使用流变仪″CLS 500″中的直径为4cm/2°的″Steel Cone″(均由TA Instruments制造)用1mL的样品溶液测得。至于测量条件,通过在40℃到-10℃的范围内,按照振荡步阶(Oscillation Step)/温度斜坡(Temperature Ramp)以2°/分钟的变化速率进行测量,测定40℃时的静态非牛顿粘度n*(Pa·s)和-5℃时的贮存弹性模量G′(Pa)。另外,在测量开始之前,将样品溶液保持在测量温度下直到溶液温度恒定。
在本发明中,在40℃时的粘度优选为1-400Pa·s,更优选为10-200Pa·s,并且在15℃时动态贮存弹性模量优选为500Pa或更高,更优选为100-1,000,000Pa。此外,在低温时动态贮存弹性模量越大,越为优选。比如,当流延的支撑体为-5℃时,-5℃时动态贮存弹性模量优选为10,000-1,000,000Pa,当支撑体在-50℃时,-50℃时动态贮存弹性模量优选为10,000-5,000,000Pa。
在本发明中,使用上述特定的纤维素酰化物可以获得高浓缩的浓液。也就是说,不需要特殊的浓缩程序就可以获得具有优异稳定性的高浓缩的纤维素酰化物溶液。还可以首先以低浓度溶解纤维素酰化物以促进溶解,然后用浓缩方法浓缩溶液。浓缩方法没有特别限制,但是浓缩可以通过下述方法进行:当施加不同于溶液温度的温度时,向旋转叶片的壳体和旋转轨迹之间引入低浓度溶液,旋转叶片设置在壳体上并沿外围方向旋转,这样在蒸发溶剂的同时得到高度浓缩的溶液(例如,JP-A-4-259511)的方法,或者将加热的低浓度溶液通过喷嘴吹入容器中,从而在溶液从喷嘴到容器的内壁的过程中使溶剂闪蒸,同时从容器中除去溶剂蒸汽并从容器底部排出高度浓缩的溶液的方法(例如,美国专利No.2,541,012、2,858,229、4,414,341和4,504,355)。
优选使用过滤器部件如(丝网(a wire gauze)或法兰绒(flannel))在流延前过滤溶液以除去不溶物、灰尘和杂质。在过滤纤维素酰化物溶液时,优选使用绝对过滤精度为0.1-100μm的过滤器,更优选使用绝对过滤精度为0.5-25μm的过滤器。过滤器的厚度优选为0.1-10mm,更优选为0.2-2mm。在此情况下,优选在1.6MPa或更低的过滤压力下进行过滤,更优选为1.2MPa或更低,进一步优选为1.0MPa或更低,特别优选为0.2MPa或更低。作于过滤器部件,可以优选使用常规已知的材料(如玻璃纤维、纤维素纤维、滤纸和含氟树脂如四氟乙烯树脂)。特别地,优选使用陶瓷和金属。在形成膜之前即刻,纤维素酰化物溶液的粘度在成膜时可以流延的范围内,通常调节至优选为10Pa·s-2,000Pa·s的范围内,更优选为30Pa·s-1000Pa·s的范围内,进一步优选为40Pa·s-500Pa·s的范围内。另外,在该阶段的温度没有特别限制,只要在该温度下可以流延,但优选为-5到+70℃,更优选为-5到55℃。
(膜的形成)
本发明的纤维素酰化物膜可以通过使用上述纤维素酰化物溶液(浓液)成膜获得。关于成膜方法和该方法的设备,可以使用通常用于制备三乙酸纤维素膜的通过流延溶液成膜的方法和通过流延溶液成膜的设备。将在溶解器(容器)中制备的浓液(纤维素酰化物溶液)储存于储存容器中,以除去用于制备最终浓液的浓液中含有的泡沫。浓液从浓液排出口排出,经过量测量(quantity-measuring)齿轮泵进入压力式模具,所述量测量齿轮泵能够通过控制旋转数而高精度地输运定量液体的量,并将浓液均匀地流延在持续运转的位于流延区域的金属支撑体上,在金属支撑体大致转一周(makes around)的剥离点,半干燥的浓液膜(也称为网幅)从金属支撑体上剥离。得到的网幅由夹子夹住其两边,由拉幅机输运以在保持宽度的条件下使其干燥,随后由干燥设备的辊组输运以完成干燥,之后用绕卷机以预定的长度绕卷该网幅。拉幅机和辊组的组合根据目的不同而变化。在通过溶液流延形成电子显示的功能性保护膜的方法中,除了溶液流延成膜机之外,常常设置涂布设备,以进行膜的表面处理(如形成底涂层、抗静电层、消晕层或保护层)。下面将对各个制备步骤作简单描述,但绝不以此为限制。
在通过溶剂流延法制备纤维素酰化物膜时,首先将制得的纤维素酰化物溶液(浓液)流延在辊筒(drum)或带子(band)上以蒸发溶剂并成膜。流延前的浓液的浓度优选调节至固体含量为5-40质量%。辊筒或带子的表面优选经过镜面抛光。优选使用在表面温度为30℃或更低的辊筒或带子上流延的方法。特别地,金属支撑体的温度优选在-10到20℃的范围内。此外,在本发明中,可以使用JP-A-2000-301555、JP-A-2000-301558、JP-A-07-032391、JP-A-03-193316、JP-A-5-086212、JP-A-62-037113、JP-A-02-276607、JP-A-55-014201、JP-A-02-111511和JP-A-02-208650中描述的方法。
[多层流延]
纤维素酰化物溶液可以单层流延在平滑的带子或辊筒的金属支撑体上,或者将两种或更多种纤维素酰化物溶液流延在其上。在流延两种或更多种纤维素酰化物溶液时,含有纤维素酰化物的溶液分别通过多个间隔设置在金属支撑体移动方向的流延狭缝流延,从而将一层层叠在另一层上形成膜。比如,可以使用JP-A-61-158414、JP-A-1-122419和JP-A-11-198285中描述的方法。另外,可以通过两个流延狭缝流延纤维素酰化物溶液以形成膜。这可以按照JP-B-60-27562、JP-A-61-94724、JP-A-61-947245、JP-A-61-104813、JP-A-61-158413和JP-A-6-134933中描述的方法进行。此外,可以使用JP-A-56-162617中描述的纤维素酰化物膜流延方法,其中一股较高粘度的纤维素酰化物溶液液流被较低粘度的纤维素酰化物溶液包围,并同时挤出较高粘度纤维素酰化物溶液和较低粘度纤维素酰化物溶液。此外,JP-A-61-94724和JP-A-61-94725中描述的外侧溶液中含有的醇的不良溶剂含量高于内侧溶液的实施方案也是优选的实施方案。更进一步,包含多个层的膜可通过使用两个流延狭缝制备,剥离在金属支撑体上通过第一个流延狭缝流延形成的膜,并在膜和金属支撑体表面接触的一侧上进行第二次流延。比如,JP-B-44-20235中描述了一种方法。待流延的多个纤维素酰化物溶液可以是同一种溶液或不同种纤维素酰化物溶液,因此并没有特殊限制。为了使多个纤维素酰化物层具有功能,可以通过各流延狭缝分别挤出具有相应功能的纤维素酰化物溶液。也可以在流延纤维素酰化物溶液的同时流延其它功能层(例如,粘合层、染色层、抗静电层、消晕层、紫外线吸收层和偏振层)。
对于常规的单层溶液,有必要挤出具有高浓度和高粘度的纤维素酰化物溶液,以形成具有必要的厚度的膜。在此情况下,纤维素酰化物溶液的稳定性容易劣化,且会形成固体引起晶种问题(seeding trouble)或使平面性能劣化,从而引起很多问题。作为解决这些问题的方法,可以通过流延狭缝流延多种纤维素酰化物溶液,以在金属支撑体上同时挤出多种高粘度溶液。从而改善了平面性能以制备具有优异表面状态的膜,此外,使用浓的纤维素酰化物溶液可以降低干燥负荷并加快制膜速度。
在共流延(co-casting)的情况中,内层的厚度和外层的厚度没有特别限制,但外层的厚度优选为整个膜厚度的10-50%,更优选为2-30%。当共流延三层或更多层时,与金属支撑体接触的层的厚度和与空气接触的层的厚度的和定义为外层厚度。在共流延的情况中,添加剂(如增塑剂、紫外线吸收剂或消光剂)的浓度彼此不同的纤维素酰化物溶液可以共流延以形成层叠结构的纤维素酰化物膜。比如,可以形成具有表层/夹芯层/表层结构的纤维素酰化物膜。比如,可在表层加入更多的消光剂或只在表层加入。可以在夹芯层中加入比表层中更多的增塑剂和紫外线吸收剂,或只在夹芯层中加入。还可以改变夹芯层和表层之间的增塑剂或紫外线吸收剂的种类。比如,可以在表层中加入低挥发性增塑剂和紫外线吸收剂的至少一种,并在夹芯层中加入具有优异增塑性能的增塑剂或具有优异紫外线吸收性能的紫外线吸收剂。此外,只在金属支撑体侧的表层中加入剥离促进剂是优选的实施方式。更进一步,为了通过冷却辊筒法冷却金属支撑体以使溶液凝胶化,还优选在表层中加入比夹芯层中更大量的醇的不良溶剂。表层和夹芯层的Tg可以彼此不同,夹芯层的Tg优选低于表层的Tg。此外,含纤维素酰化物溶液的粘度在流延表层时的浓度可以和流延夹芯层时的不同。用于表层的溶液的粘度优选小于夹芯层的粘度,但用于夹芯层的溶液的粘度可以小于表层的粘度。
[流延方法]
对于流延方法,举例有通过压力模具将制得的浓液均匀地挤出到金属支撑体上的方法;使用刮刀调节流延在金属支撑体上的浓液膜的浓度的刮片法;以及用反向旋转的辊调节的逆转辊式涂布机(reverse roll coater)法;其中优选压力模具法。压力模具包括涂布悬挂型模具(coat hunger type die)和T型模具(T-die type die),两者均为优选。除了上述方法外,各种常规已知的通过流延三乙酸纤维素溶液成膜的方法均可使用。可在考虑所使用的溶剂的沸点的差别下通过选择各自的条件取得和各官方公报的描述相同的效果。
对于用于本发明纤维素酰化物膜的制备的持续运转的金属支撑体,可以使用通过镀铬使其表面呈镜面抛光的辊筒或通过表面摩擦呈镜面抛光的不锈钢带(也称带子)。至于使用的压力模具的数目,可在金属支撑体上设置一个或多个模具,优选为一个或两个模具。当设置两个或多个模具时,各待流延浓液的量可根据各模具有所变化,且浓液可以按照各自的速率通过多个精确的量测量齿轮泵供给各个模具。用于流延的纤维素酰化物溶液的温度优选为-10到55℃,更优选为25到50℃。在此情况下,各阶段的溶液温度可以相同,也可以不同。当温度不同时,只要在流延前即刻的温度是所需的温度即可。
(干燥)
对于纤维素酰化物膜的制备过程中金属支撑体上浓液的干燥,通常有从金属支撑体(辊筒或带)的表面(即金属支撑体上的网幅的表面)施加热风(hot blast)的方法;从辊筒或带的背面施加热风的方法;及使温度受控的液体接触带或辊筒的背面(该侧与浓液流延面相对),通过热传导加热辊筒或带子,从而控制表面温度的背面-液体-传导法,其中优选背面-液体-传导法。流延前,金属支撑体的表面温度可在任何水平,只要它等于或低于用于浓液的溶剂的沸点。然而,为了促进干燥和去除金属支撑体上的流动性,所述温度优选设在低于所使用的溶剂中沸点最低的溶剂的沸点1-10℃的水平。另外,这种方法不适用于不经干燥即冷却和剥离流延的浓液的情况。
纤维素酰化物膜的Re值和Rth值可通过控制金属支撑体(其上流延浓液膜)的温度和应用于流延在金属支撑体上的浓液膜的干燥气流的温度和量得到调节。特别地,Rth值受到金属支撑体上的干燥条件的强烈影响。当金属支撑体的温度升高或当用于浓液膜的干燥气流的温度和量增大时,即当给予浓液膜的热量增多时,Rth值降低。另一方面,当热量减少时,Rth值增大。特别地,流延开始和膜的剥离之间的前半段时期的干燥条件极大地影响Rth值。
(拉伸处理)
本发明的纤维素酰化物膜的延迟可通过拉伸处理来调节。此外,可以使用比如JP-A-62-115035、JP-A-4-152125、JP-A-4-284211、JP-A-4-298310和JP-A-11-48271中描述的横向主动拉伸(actively stretching)的方法。对制得的膜进行拉伸以获得高的纤维素酰化物膜面内延迟值。
膜的拉伸在常温或加热条件下进行。加热温度优选从膜拉伸时的表观玻璃化转变温度Tg到Tg+20℃。膜的拉伸可以是纵向的或横向的单轴拉伸,或者同时的或连续的双轴向拉伸。纵向拉伸以0.1-50%的拉伸率进行,优选为1-10%,特别优选为2-5%。横向拉伸以3-100%的拉伸率进行,优选为10-50%,特别优选为20-40%。至于双折射,优选为膜在宽度方向的折射率大于纵向折射率。因此,优选为横向的拉伸率大于纵向折射率。另外,拉伸处理可在成膜过程中进行,或对成膜后绕卷的粗膜(raw film wound)进行拉伸处理。在前一种情况下,拉伸可在含有剩余溶剂的状态下进行。优选的拉伸可在剩余溶剂的含量为2-40质量%时进行。
为了降低宽度方向的面内慢轴的不均匀度,优选在横向拉伸后设置松弛步骤。在松弛步骤中,优选将松弛后的膜宽度调节至松弛前的膜宽度的100-70%(松弛率:0-30%)。松弛步骤中的温度优选为从表观玻璃化转变温度Tg-10℃到Tg+20℃。松弛步骤中的剩余溶剂的量优选控制在2-20%的范围内。
这里,拉伸步骤中的膜的表观Tg通过将含有剩余溶剂的膜密封在铝盘中,在示差扫描热量计(DSC)下从25℃以20℃/分钟的速率加热至150℃并测定吸热曲线测得。
干燥后获得的本发明的纤维素酰化物膜的厚度根据其最终用途而变化,优选在5-500μm的范围内,更优选为20-300μm,特别优选为30-150μm。对于用于光学用途的膜,特别是用于VA模式液晶显示装置,其厚度优选为40-110μm。对膜厚的调节可通过调节浓液中含有的固体的浓度、模具喷嘴中狭缝和狭缝的间距、用于从模具挤出的压力和金属支撑体的运行速度来进行,以获得所需的厚度。由此获得的纤维素酰化物膜的宽度优选为0.5-3m,更优选为0.6-2.5m,进一步优选为0.8-2.2m。至于膜的长度,优选以100-10000m/辊卷绕,更优选为500-7000m/辊,进一步优选为1000-6000m/辊。将膜卷绕完(winding up)时,优选在至少一端设置滚花(knurling),所述滚花宽度优选为3-50mm,更优选为5-30mm,高度优选为0.5-500μm,更优选为1-200μm。这可以是单面印制或双面印制。
(环烯烃型聚合物)
此外,作为保护膜,可以使用环烯烃型聚合物替代纤维素酰化物。
(环状聚烯烃型树脂)
根据本发明,此处使用的术语″环状聚烯烃型树脂″指的是具有环状聚烯烃结构的聚合物树脂,此外,根据该本发明,″环状聚烯烃型树脂″也称为″环状聚烯烃″。
用于本发明的含有环状烯烃结构的聚合物树脂的实例包括(1)降冰片烯型聚合物、(2)单环环烯烃聚合物、(3)环状共轭二烯聚合物、(4)乙烯基脂环烃聚合物,以及(1)-(4)描述的聚合物的氢化物。优选用于本发明的聚合物树脂指的是含有至少一种由下式(II)表示的重复单元的加(共)聚物环状聚烯烃,如果需要,进一步含有至少一种由下式(I)表示的重复单元的加(共)聚物环状聚烯烃,并且也可优选使用含有至少一种由式(III)表示的环状重复单元的开环(共)聚合物。
式(I):
Figure A20068003553700411
式(II):
Figure A20068003553700412
式(III):
Figure A20068003553700413
式中,m表示0-4的整数;
R1-R6各表示具有1-10个氢原子或碳原子的烃基;
X1-X3、Y1-Y3各表示氢原子、具有1-10个碳原子的烃基、卤素原子、或卤素原子取代的具有1-10个碳原子的烃基、-(CH2)nCOOR11、-(CH2)nOCOR12、-(CH2)nNCO、-(CH2)nNO2、-(CH2)nCN、-(CH2)nCONR13R14、-(CH2)nNR13R14、-(CH2)nOZ、-(CH2)nW或由X1和Y1、X2和Y2或X3和Y3组成的(-CO)2O或(-CO)2NR15,其中R11、R12、R13、R14和R15各表示氢原子或具有1-20个碳原子的烃基;Z表示烃基或卤素取代的烃基;W表示SiR16 pD3-p(R16表示具有1-10个碳原子的烃基;D表示卤素原子、-OCOR16或-OR16;p表示0-3的整数);以及
n表示0-10的整数。
通过引入具有较大极性的X1-X3和Y1-Y3的各取代基的官能团,光学膜在厚度方向的延迟(Rth)可以更大,从而使面内延迟(Re)的显示性能(exhibitionproperty)更大。Re的显示性能大的膜可以在膜制作过程中通过拉伸具有较大的Re值。
对于降冰片烯型加(共)聚物,可以使用JP-A No.10-7732、JP-W No.2002-504184、美国专利No.2004229157A1或WO 2004/070463A1中描述的。它们可以通过降冰片烯型多环不饱和化合物互相加聚得到。此外,如果需要,降冰片烯型多环不饱和化合物可以和共轭二烯(如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯或异戊二烯);非共轭二烯(如乙叉基降冰片烯;线性二烯化合物(如丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酐、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、顺丁烯二酰亚胺、醋酸乙烯酯或氯乙烯)加聚。至于这些降冰片烯型加(共)聚物,可以使用市售的。具体的,它们可从Mitsui Chemicals,Inc.以商品名″Apel″购买,具有不同的玻璃化转变温度(Tg),如APL8008T(Tg:70℃)、APL6013T(Tg:125℃)或APL6015T(Tg:145℃)。丸状的如TOPAS8007、TOPAS6013和TOPAS6015可从Polyplastics Co.,Ltd.购买。此外,Appear3000可从Promerus LLC购买。
至于氢化降冰片烯型聚合物,如JP-ANo.1-240517、7-196736、60-26024、62-19801和2003-1159767或2004-309979中所述的,可以使用那些通过先加聚或易位开环聚合多环不饱和化合物,然后将得到的聚合物氢化制备的聚合物。在本发明使用的降冰片烯型聚合物中,R5和R6均优选为氢原子或-CH3,X3和Y3均优选为氢原子、Cl或-COOCH3,除这些基团外的其它基团可适当选择。对于这些降冰片烯型树脂,可以使用那些市售的。具体地,它们可从JSR Corp.以Arton G或Arton F的商品名,以及从Zeon Corp.以Zeonor ZF14或ZF16、Zeonex 250或Zeonex 280的商品名购买。这些产品都可以使用。
至于本发明使用的多环聚烯烃型树脂,用凝胶渗透色谱法(GPC)测得的以聚苯乙烯分子量计的质量平均分子量(Mw)优选在5,000-1,000,000的范围内,更优选在10,000-500,000的范围内,进一步优选在50,000-300,000的范围内。此外,分子量分布(Mw/Mn Mn表示通过GPC测得的数均分子量)优选为10或更小,更优选为5.0或更小,进一步优选为3.0或更小。玻璃化转变温度(Tg:通过DSC测得)优选在50-350℃的范围内,更优选在80-330℃的范围内,进一步优选在100-300℃的范围内。
对于光学补偿片,还已知在作为基底材料的聚合物膜上形成具有两层或多层的制品,其中包括含有液晶或非液晶聚合物层的光学各向异性层。具体地,可以提到在乙酸纤维素膜上形成聚酰亚胺层,然后拉伸得到的光学补偿片(参见JP-A No.2004-4474)或在乙酸纤维素膜上形成胆甾醇型液晶层的光学补偿片(参见日本特開No.2660601和JP-A No.2003-287622)。这些各具有两层或更多层的光学补偿片通过在基底材料上施加光学各向异性层或通过在基底材料上通过粘附层转移单独形成的各向异性层形成。
当通过涂布在基底材料上形成光学各向异性层时,为了提高光学各向异性层和基底材料之间的粘附性,使用能够适当溶解基底材料的表面的有机溶剂作为光学各向异性层的溶剂。在这种情况下,由于基底材料和光学各向异性层之间的接触面不平坦且受干扰,散射有时变大。
此外,当光学各向异性层通过粘附剂转移到基底材料上后,有时会产生由粘附层产生的散射或如此转移后的光学各向异性层中产生的细裂纹产生的散射。
由于如上所述的这样的光学各向异性层的散射允许光线(light)沿着倾斜于液晶显示装置的法线方向的方向前进,并在液晶装置的黑色显示状态下在面板的法线方向(面板正面)散射,面板正面的黑色亮度增大。即,面板正面的对比度降低。
当根据本发明的只含有一层的光学补偿片用作偏振片的保护膜时,由于不会产生如上所述的散射,在面板正面上黑色亮度低,且面板正面的对比度可以增大。因此,优选使用只含一(单)层的光学保护片作为偏振片的保护膜。
在本说明书中,Reλ和Rthλ分别表示面内延迟和沿厚度的延迟。Reλ可通过使用自动双折射仪(比如KOBRA 21ADH(由Ohji Measurement Co.,Ltd.制造)),使波长为λnm的入射光照射在膜的法线方向上测得。Rthλ可由自动双折射仪(比如KOBRA 21ADH)根据如下三个参数计算得到:通过用λnm的入射光从-50到+50°每10°地改变入射角照射,以膜的法线方向作为0°且以面内慢轴(由自动双折射仪,比如KOBRA 21ADH测定)作为倾斜轴(旋转轴)测得的延迟值、用波长为λnm的入射光以距离膜的法线-40°的倾斜方向照射,以面内慢轴作为倾斜轴(旋转轴)测得的延迟值、平均折射率的设定值(assumedvalue)和输入的膜厚度。这里,关于平均折射率的设定值,可以使用PolymerHandbook(John Wiley & Sons,Inc.)和各种光学膜的目录中描述的。至于平均折射率未知的膜,可通过阿贝折射仪测量获知。主要的膜的平均折射率值说明如下。
纤维素酰化物(1.48)、环烯聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯乙烯(1.59)。
nx、ny和nz通过将这些设定的平均折射率值和膜的厚度输入到KOBRA21ADH中计算得到。可由这样算得的nx、ny和nz进一步计算得到Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
Re(590)值沿着全宽度的不均匀度优选在±5nm以内,更优选在±3nm以内。Rth(590)值的不均匀度优选在±10nm以内,更优选在±5nm以内。另外,Re值和Rth值在纵向的不均匀度优选为在宽度方向上的不均匀度以内。
位于本发明使用的液晶元件侧的保护膜的面内慢轴的角度波动优选在相对于卷膜(roll film)的标准方向(standard direction)-2°到+2°的范围内,更优选在-1°到+1°的范围内,最优选在-0.5°到+0.5°的范围内。这里,当位于液晶元件侧的保护膜经过纵向拉伸时所述标准方向指的是卷膜的纵向或当经过横向拉伸时,所述标准方向指的是卷膜的横向。
另外,对于位于本发明使用的液晶元件侧的保护膜,考虑到减小液晶显示装置的色彩随着时间流逝的改变,在25℃和10%RH时的Re值和在25℃和80%RH时的Re值之间的差ΔRe(=Re10%-Re80%)优选为0-10nm;在25℃和10%RH时的Rth值和在25℃和80%RH时的Rth值的差ΔRth(=Rth10%-Rth80%)优选为0-30nm。
此外,考虑到减小液晶显示装置的色调随着时间流逝的改变,位于本发明使用的液晶元件侧的保护膜优选在25℃和80%RH时具有3.2%或更低的平衡含湿量(equilibrium moisture content)。
含湿量根据Karl Fischer的方法,使用含湿量测量设备和样品干燥设备(″CA-03″和″VA-05″;均由Mitsubishi Kagaku K.K制造)及位于液晶元件侧的7mm×35mm的保护膜的样品测量。含湿量通过将样品中的水量(g)除以样品的质量(g)计算。
此外,考虑到减小液晶显示装置的色调随着时间流逝的改变,位于本发明使用的液晶元件侧的保护膜在60℃、95%RH和24小时(转换为膜厚度为80μm的值)优选具有小于1800g/m2·24hr的透湿性。
透湿性随着厚度的增大而减小,但随着厚度的减小而增大。因此,有必要设置标准膜厚度,使人能够相对于具有任何厚度的样品转化厚度。膜厚度按照下式转换:转换后的膜厚度为80μm的透湿性=测得的透湿性×测得的膜厚度μm/80μm)。
作为测量透湿性的方法,可以使用Kobunshi No Bussei II,(KobunshiJikken Koza 4;Kyoritsu Shuppa),pp.285-294中描述的方法:渗透的水汽量的测量(测量质量的方法、使用温度计的方法、测量蒸气压的方法及测量吸收量的方法)。
在玻璃化转变温度的测量中,将位于液晶元件侧的5mm×30mm的保护膜样品(未拉伸)置于25℃和60%RH的条件下2小时或更长,使用动态粘弹性测量装置(Vibron DVA-225,由IT Keisoku Seigyo K.K.制造)以20mm的夹子-夹子距离、2℃/分钟的升温速率、30℃到200℃的测量温度范围和1Hz的频率进行测量。以弹性的贮存模量作为对数纵座标,并以温度(℃)作为线性横坐标绘制数据图。当膜样品从固体区移到玻璃化转变区时,观察到的弹性的贮存模量突减(sharp reduction)时的温度测定如下。即,在固态区画出线1,在玻璃化转变区画出线2,线1和线2的交点即相应于在升温时弹性的贮存模量突减,且膜开始软化并开始转移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)。
在测量弹性模量时,将位于本发明使用的液晶元件侧的10mm×150mm的保护膜置于25℃和和60%RH的条件下2小时,使用张力试验机(tensiletester)(由Toyo Seiki制造的Strograph-R2)在100mm的夹具(chuck)-夹具距离及25℃的温度下以10mm/分钟的牵引速度进行测量。
由吸湿引起的膨胀系数通过借助针规(pin gauge)测量置于25°℃和80%RH的条件下2小时或更长的膜的尺寸值L80,以及借助针规测量置于25℃和10%RH的条件下2小时或更长的膜的尺寸值L10,按照下列数式测定:
(L10-L80)/(80%RH-10%RH)×1000000
位于本发明使用的液晶元件侧的保护膜优选具有0.01%-2%范围内的雾度。这里,雾度可按照下列方式测量。
位于本发明液晶元件样品侧的40mm×80mm的保护膜的雾度在25℃和60%RH下按照JIS K-6714使用雾度计(HGM-2DP;由SUGA TESTINSTRUMENTS CO.,Ltd.制造)测量。
此外,当位于本发明使用的液晶元件侧的保护膜可以在80℃和90%RH的条件下保持48小时时,所述保护膜优选发生0-5质量%范围内的质量改变。
更进一步,当位于本发明使用的液晶元件侧的保护膜可以在60℃和95%RH的条件下和可以在90℃和5%RH的条件下保持24小时时,所述保护膜优选发生0-5%范围内的小的尺寸变化。
考虑到减小液晶显示装置的色调随着时间的流逝的改变,光学弹性系数优选为50×10-13cm2/达因(5×10-11m2/N)或更低。
至于具体的测量方法,对位于液晶元件侧的10mm×100mm保护膜样品的纵向施加拉伸应力,使用椭偏仪(M150;由Nihon Bunko K.K.制造)测量膜的延迟。从对应力的延迟的变化量计算得到光学弹性系数。
(偏振片)
下面将描述本发明的偏振片。
本发明的偏振片中至少一片上述纤维素酰化物膜或本发明的环状聚烯烃膜用作偏振器的保护膜。此外,所述保护膜可以是环状聚烯烃树脂膜,但是,用乙酸纤维素膜作为代表保护膜的实例将在后文描述。
偏振片通常包含偏振器和位于偏振器各侧的两个透明保护膜。在本发明中,本发明使用的纤维素酰化物膜用作所述保护膜的至少一个。对于其它的保护膜,可以使用本发明使用的纤维素酰化物膜或普通的纤维素酰化物膜。偏振片的卷曲可通过调节位于液晶元件侧的保护膜和位于液晶元件对侧的保护膜的厚度、弹性模量和由吸湿引起的膨胀系数之间的关系得到控制。
对于偏振膜的偏振器,举例有含碘偏振器和含染料偏振器。含碘偏振器和含染料偏振器通常使用聚乙烯醇系列的膜制备。当在偏振片中使用本发明使用的纤维素酰化物膜作为保护膜时,制备偏振片的方法没有特别限制,且偏振片可以按照通常使用的方法制备。比如,碱处理得到的纤维素酰化物膜,并在偏振器的两侧层叠膜,所述偏振器是通过在碘溶液中用完全皂化的聚乙烯醇的水溶液浸渍拉伸聚乙烯醇膜制备的。可以按照JP-A-6-94915和JP-A-6-118232所述进行简单的粘附处理(sticking treatment)代替碱处理。对于使处理后的保护膜表面和偏振器彼此粘附的粘附剂,举例有聚乙烯醇系列粘附剂(如聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛)、乙烯基系列乳胶(如丙烯酸丁酯)。偏振片由偏振器和保护偏振器两侧的保护膜组成。此外,保护膜可在偏振片的一侧层叠,并可在对侧层叠另外的膜以组成偏振片。
所述保护膜和另外的膜用于在运输偏振片和检查产品时保护偏振片。在此情况下,保护膜用于保护偏振片表面的目的,且被用于偏振片层叠有液晶元件的一侧的对侧。此外,所述另外的膜用于覆盖粘合层,所述粘合层用于将偏振片层叠至液晶元件,且被用于偏振片层叠有液晶元件的一侧。
对于将本发明纤维素酰化物膜层叠在偏振器上的方式,优选层叠后使得偏振器的透射轴与本发明纤维素酰化物膜(图1中的TAC)的慢轴重合,如显示层叠纤维素酰化物膜的方式的示意图1所示。如上所述,可将纤维素乙酸酯保护膜替换为环状聚烯烃树脂保护膜。在这种情况下,优选通过进行下述表面处理来层叠偏振器。
另外,对于在正交尼科耳位置下制备的偏振片,如果本发明的纤维素酰化物膜的慢轴以大于1°的准确度以直角与偏振器的吸收轴交叉(与透射轴成直角交叉的轴),由于偏振性能在正交尼科耳位置下裂化产生漏光,导致与液晶元件结合时不能获得足够的黑色水平(black level)或足够的对比度。因此本发明纤维素膜的慢轴的方向和偏振片的透射轴的方向之间的偏差优选在1°以内,更优选在0.5°以内。
本发明的偏振片在正交尼科耳位置下的色调a*和色调b*分别调节至-1.0≤a*≤2.0和-1.0≤b*≤2.0,更优选为-0.5≤a*≤1.5和-0.5≤b*≤1.5,以便将液晶显示器在黑色显示下的色调控制在适当的范围内。
通过优化制备偏振器的条件可以将偏振片的色调控制在上述范围内。
偏振片的色调a*和b*通过用分光光度计在可见光区测量偏振片的光谱透射率,将获得的光谱透射率乘以颜色匹配函数(color matching function)以确定X、Y和Z三个激发值,并根据CIE1976的L*a*b*色空间的定义进行测定。Irosaigen Kogaku No Kiso(K.K.Kornasha)中给出了详细描述。
具体的,在下列测量条件下用分光光度计UV-3100(由Shimadzu Corp.制造)在颜色测量模式下测量透光度,以计算偏振片的色调。
测量波长范围:780-380nm
扫描速率:中档速度;狭缝宽度:2.0nm
样品间距(pitch):1.0nm
光源:光源C;视角:2°。
这里,两个偏振片的布置使得位于一个偏振片的元件侧的保护膜朝向位于另一个偏振片的元件侧的保护膜,且两个偏振片的透射轴相互成直角相交,因此偏振片的透射轴相对于分光光度计样品室的法线方向(光栅槽(grating grooves)的方向)成45°的角度。
偏振片的单片透光度、平行透光度和正交透光度可用分光光度计按照与偏振片的色调的测量相同的方式测量。具体地,在下列条件下用分光光度计UV-3100(由Shimadzu Corp.制造)测量透光度。
测量波长范围:780-380nm
扫描速率:中档速度;狭缝宽度:2.0nm
样品间距(pitch):1.0nm。
这里,偏振片的透射轴排列在相对于分光光度计的样品室的法线方向(光栅槽方向)成45°的角度。
[表面处理]
在一些情况下,本发明使用的纤维素酰化物膜或环状聚烯烃膜可以经过表面处理,以改善纤维素酰化物膜或环状聚烯烃膜与各种功能层(例如底涂层和背层)之间的粘附。作为表面处理,可以使用辉光放电处理、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在10-3-20托的低压气体下进行的低温等离子体处理,或者可以是在大气压下的等离子体处理。形成等离子体的气体指的是在上述条件下形成等离子体的气体,包括氩、氦、氖、氪、氙、氮、二氧化碳、氟里昂(如四氟化碳)及它们的混合物。这些在Hatsumei Kyokai Kokai Giho、Kogi No.2001-1745(由Hatsumei Kyokai出版于2001年3月15日),pp.30-32中有详细描述。另外,在大气压下的等离子体处理近年来很常见,其在10-1,000Kev下使用20-500Kgy的照射能量,更优选在30-500Kev下使用20-300Kgy的照射能量。在这些处理方法中,特别优选碱皂化处理,它对于纤维素酰化物膜表面处理非常有效。
碱皂化处理优选按照下述方法进行:直接在皂化溶液的容器中浸渍纤维素酰化物膜的方法,或将皂化溶液涂布在纤维素酰化物膜上的方法。涂布法的实例包括浸渍涂布法、淋涂法、挤出涂布法、棒式涂布法和E型涂布法。
对于用于碱皂化处理的涂布液的溶剂,优选选择具有良好湿润性并能保持表面状态良好,且不会在纤维素酰化物膜的表面上形成不均匀的溶剂。特别地,优选醇系列溶剂,特别优选异丙醇。另外,表面活性剂的水溶液可用作溶剂。作为碱皂化的涂布液的碱,优选能溶解上述溶剂的碱,更优选KOH和NaOH。皂化反应的涂布液的pH优选为10或更高,更优选为12或更高。至于碱皂化时的反应条件,反应优选在室温下进行1秒-3分钟,更优选进行5秒-5分钟,特别优选进行20秒-3分钟。碱皂化反应之后,优选用水清洗涂有皂化溶液的表面,或用酸和水连续清洗。
本发明的偏振片优选在位于偏振片另一侧的保护膜的表面上具有硬涂层、防眩光层和抗反射层中的至少一种。也就是说,如示意性显示了本发明的偏振片的截面结构的图2所示,在液晶显示装置中使用偏振片时,优选在位于液晶元件的对侧的保护膜(TAC2)上设置功能膜(比如抗反射膜)。作为这种功能膜,优选设置硬涂层、防眩光层和抗反射层中的至少一种。另外,这些层并非必须作为单独的层设置,比如,抗反射层或硬涂层也可以具有防眩光功能,并可以用作防眩光、抗反射层。
[抗反射层]
在本发明中,优选在偏振片的保护膜上设置至少包含按光散射层和低折射率层的顺序层叠的抗反射层,或包含按中折射率层、高折射率层和低折射率层的顺序层叠的抗反射层。下面将描述其优选的实施方案。另外,在前一个构成中,镜面反射率变为1%或更高,该膜被称作低反射(LR)膜。在后一个构成中,镜面反射率可以降低至0.5%或更低,该膜被称作抗反射(AR)膜。
下面将描述在偏振片的保护膜上通过设置光散射层和低折射率层形成抗反射膜的优选实施方案。
光散射层优选在其中含有分散的消光颗粒。在光散射层中除消光颗粒以外的其它材料的折射率优选在1.50-2.00的范围内,低折射率层的折射率优选在1.20-1.49的范围内。在本发明中,光散射层兼具防眩光性能和硬涂层性能,可以包含单层或多层,比如2-4层。
抗反射层的纵断面(surface profile)的设计优选使得中心线粗糙度Ra介于0.08-0.40μm之间,10点平均粗糙度Rz(10-point average roughness Rz)等于或小于Ra的10倍,平均峰-谷距离Sm介于1-100μm之间,峰到达最深的谷之间的高度的标准偏差为0.5μm或更小,以中心线为标准的平均峰-谷距离Sm的标准偏差为20μm或更小,倾斜角为0-5°的平面占10%或更高,用眼睛观察时可以获得足够的防眩光性能和均匀的消光外观(matt appearance)。
当光源C下的反射光的色泽(color tint)在380nm和780nm之间的a*值为-2到2,b*值为-3到3且最小反射率和最大反射率的比值为0.5-0.99时,反射光具有中性色泽(neutral color tint),因此优选这样的层。进一步,当透射光在光源C下的b*值调节至0-3时,使用该膜的显示装置显示白色时的黄色色泽(yellowish tint)可以得到降低,因此优选这样的层。更进一步,当在面光源(a plane light source)和抗反射膜之间插入120μm×40μm的网格(lattice),在膜上测得的亮度分布的标准偏差为20或更低,在使用本发明膜的情况下可以降低眩光,得到非常好的面板(panel),因此优选这样的层。
本发明使用的抗反射层的光学特性优选为镜面反射率为2.5或更低,透光率为90%或更高,且60°表面光泽度(60°surface gloss)为70%或更低,可以抑制外部光线的反射并改善可视性(viewability)。特别地,镜面反射率更优选为1%或更小,最优选为0.5%或更小。抗反射层优选具有20%-50%的雾度,0.3-1的内部雾度/总雾度比值,从光散射层的形成到低折射率层的形成的雾度的减少在15%以内,在0.5mm的光学梳状宽度(optical comb width)中的透射图像差异(transmitted image distinctness)为20%-50%,且垂直透射光/从垂直方向倾斜2°的光的透射率为1.5-5.0,可以在非常好的LCD面板上防止眩光并减少字母的模糊度(unsharpness)。
(低折射率层)
本发明使用的低折射率层的折射率优选为1.20-1.49,更优选为1.30-1.44。此外,考虑到降低反射率,低折射率层优选满足下列数式(XVII):
数式(XVII):(m/4)×0.7<nldl<(m/4)×1.3
在该数式中,m表示正奇数,nl表示低折射率层的反射率,dl表示低折射率层的厚度(nm)。另外,λ表示波长且是在500-550nm范围内的值。
形成低折射率层的材料描述如下。
所述低折射率层优选含有含氟聚合物作为低折射率粘合剂。作为含氟聚合物,优选动摩擦系数为0.03-0.20,对水的接触角为90-120°,纯水降落角(pure water-dropping angle)为70°或更小,且能够通过加热或电离辐射交联的含氟聚合物。在图像显示装置上设置本发明的偏振片的情况中,剥离市售胶带(adhesive tape)所需的较小的剥离力使得粘附其上的封条(seal)或便条(memo)的剥离更容易,因此是优选的。当使用拉力试验机测量时,这样的剥离力优选为500gf或更低,更优选为300gf(2.94N)或更低,最优选为100gf(0.98N)或更低。用显微硬度试验仪测量的较高的表面硬度使得可划伤表面(scratchable surface)较少,表面硬度优选为0.3GPa或更高,更优选为0.5GPa或更高。
作为用于低折射率层的含氟聚合物,举例有含全氟化烷基的硅烷化合物的水解产物和脱水缩合物(比如,(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)-三乙氧基硅烷)和含有含氟单体单元和给予交联反应性的组成单元的含氟共聚物。
含氟单体的具体的实例包括氟烯烃(例如,氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、全氟辛基乙烯、六氟丙烯和全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧)、(甲基)丙烯酸的部分或完全氟化的烷基酯衍生物[例如,″Viscoat 6FM″(由Osaka OrganicChemical Industry Ltd.制造)和″M-2020″(由Daikin Kogyo K.K.制造)]及部分或完全氟化的乙烯醚,其中优选全氟烯烃。考虑到折射率、溶解度、透明度和可获得性,特别优选六氟丙烯。
作为给予交联反应性的组成单元,举例有通过分子内部具有自交联官能团的单体(比如(甲基)丙烯酸缩水甘油脂或缩水甘油乙烯醚)的聚合反应获得的组成单元,通过具有羧基、羟基、氨基或磺基的单体(比如,(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟烷酯、丙烯酸烯丙酯、羟乙基乙烯醚、羟丁基乙烯醚、马来酸或巴豆酸)的聚合获得的组成单元,及在上述组成单元中通过高分子反应引入可交联基团(比如(甲基)丙烯酰基)(比如,通过使丙烯酰氯和羟基反应实现引入)获得的组成单元。
考虑到在溶剂中的溶解度和膜的透明度,除含氟单体单元和给予交联反应性的组成单元之外,可以适当地共聚合不含氟原子的单体。组合使用的单体单元没有特别限制,其实例包括烯烃(比如,乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯和偏二氯乙烯)、丙烯酸脂(比如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和2-乙基己基丙烯酸酯)、甲基丙烯酸酯(比如,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(比如,苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯)、乙烯醚(比如,甲基乙烯醚、乙基乙烯醚和环己基乙烯醚)、乙烯酯(比如,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和肉桂酸乙烯酯)、丙烯酰胺(比如,N-叔丁基丙烯酰胺和N-环己基丙烯酰胺)、甲基丙烯酰胺和丙烯腈衍生物。
如JP-A-10-25388和JP-A-10-147739所述,固化剂可以适当地和上述聚合物组合使用。
(光散射层)
形成光散射层的目的是通过表面散射和内散射使膜具有光散射性能,以及硬涂层性能,从而改善膜的耐划伤性。因此,它通过加入粘合剂以给予硬涂层性能,加入消光颗粒以给予光散射性能,以及如果需要,加入无机填料以增大折射率,防止交联引起的收缩并增大强度。这样获得的光散射层还起到防眩光层的作用,因此偏振片同时具有防眩光层。
光散射层的厚度优选为1-10μm,更优选为1.2-6μm以赋予硬涂层性能。当光散射层的厚度太小时,造成硬性不足,但是,当厚度太大时,造成抗卷曲性劣化或脆性裂化,因此工作适应性变得不足。
作为光散射层的粘合剂,优选具有饱和烃链或聚醚链作为主链的聚合物,更优选具有饱和烃链作为主链的聚合物。另外,所述粘合剂聚合物优选具有交联结构。作为具有饱和烃链作为主链的粘合剂聚合物,优选烯属不饱和单体的聚合物。作为具有饱和烃链作为主链且具有交联结构的粘合剂聚合物,优选具有两种或更多种烯属不饱和基团的单体的(共)聚合物。为了使粘合剂聚合物具有高折射率,还可以选择在其结构内具有芳环或至少一个选自除氟原子外的卤素原子、硫原子、磷原子和氮原子的原子的单体。
作为具有两种或更多种烯属不饱和基团的单体,举例有多元醇和(甲基)丙烯酸之间的酯(比如,乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己烷二丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,2,3-环己烷四甲基丙烯酸酯、聚氨酯聚丙烯酸酯和聚丙烯酸酯聚酯)、环氧乙烷-改性的上述产品、酯、乙烯基苯和它们的衍生物(例如,1,4-二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲酸-2-丙烯酰乙酯和1,4-二乙烯基环己酮)、乙烯砜(例如二乙烯砜)、丙烯酰胺(例如亚甲基双丙烯酰胺)和甲基丙烯酰胺。这些单体可以两种或更多种组合使用。
高折射率单体的具体实例包括硫化双(4-甲基丙烯酰苯硫基)、乙烯萘、硫化乙烯苯和4-甲基丙烯酰氧基苯基-4′-甲氧基苯基硫醚。这些单体也可以两种或更多种组合使用。
这些具有烯属不饱和基团的单体的聚合可通过电离辐射照射或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,抗反射膜可通过制备含有烯属不饱和基团的单体、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布液,将涂布液涂布在保护膜上之后,通过由电离辐射或热引起的聚合反应进行聚合来形成。作为光自由基引发剂,可以使用已知的光自由基引发剂。
具有聚醚作为主链的聚合物优选为多官能的环氧化合物的开环聚合物。多官能的环氧化合物的开环聚合反应可通过电离辐射照射或在光致酸发生剂(photo acid generator)或热致酸发生剂(heat acid generator)的存在下加热进行。因此,抗反射膜可通过制备含有多官能的环氧化合物、光致酸发生剂或热致酸发生剂、消光颗粒和无机填料的涂布液,将涂布液涂布在保护膜上之后,通过由电离辐射或热引起的聚合反应进行聚合来固化以形成。
还可以使用具有可交联官能团的单体代替具有两种或更多种烯属不饱和基团的单体或两者共同使用,从而在聚合物中引入可交联官能团并通过可交联官能团的反应在粘合剂聚合物中引入交联结构。
可交联官能团的实例包括异氰酸基、环氧基、氮丙啶基、噁唑啉基、醛基、羰基、联亚氨基、羧基、羟甲基和活性亚甲基。乙烯基磺酸、酸酐、氰基丙烯酸酯衍生物、三聚氰胺、醚化羟甲基、酯、尿烷和金属醇化物(比如四甲氧基硅烷)也可以用作引入交联结构的单体。还可以使用分解反应后显示可交联性的官能团(比如阻断异氰酸基(blocked isocyanato group))。也就是说,在本发明中,可交联官能团可以是并不直接显示可交联性但是在其分解后能够显示可交联性的基团。
这些具有可交联官能团的粘合剂聚合物可以在涂布之后通过加热形成交联结构。
消光颗粒的平均粒径为1-10μm,优选为1.5-7.0μm,大于填料颗粒,加入光散射层中以给予防眩光性能。消光颗粒的优选的具体实例包括无机化合物颗粒(比如二氧化硅微粒和TiO2颗粒);以及树脂颗粒(比如丙烯酸颗粒(acryl particles)、交联丙烯酸颗粒、聚苯乙烯颗粒、交联聚苯乙烯颗粒、密胺树脂颗粒和苯代三聚氰胺树脂颗粒)。其中,优选交联苯乙烯颗粒、交联丙烯酸颗粒、交联丙烯酸苯乙烯(acrylstyrene)颗粒和二氧化硅颗粒。至于消光颗粒的形状,可以使用球状颗粒和无定形颗粒中的任何一种。
此外,至于消光颗粒的粒径分布,最优选单分散分布,且单个颗粒的粒径优选尽可能彼此接近。比如,基于总颗粒数,定义为粒径大于平均粒径20%或更高的颗粒的粗颗粒在数量上的比例优选为1%或更低,更优选为0.1%或更低,进一步优选为0.01%或更低。具有这样的粒径分布的消光颗粒可通过在通常的合成反应后进行筛分而获得。具有更优选的分布的消光剂可通过增加筛分的次数或通过加强筛分的程度而获得。
将消光颗粒加入光散射层中,以使消光颗粒在形成的光散射层中的量为10-1,000mg/m2,更优选为100-700mg/m2。消光颗粒的粒径分布按照库尔特计数器法测量,然后将测得的分布转换成颗粒数分布。
为了增大层的折射率,光散射层优选在消光颗粒之外还含有无机填料,其包含至少一种选自钛、锆、铝、铟、锌、锡和锑的金属的氧化物,且平均粒径为0.2μm或更小,优选为0.1μm或更小,更优选为0.06μm或更小。
相反,为了增大因为消光颗粒的折射率差别,还优选在使用高折射率消光颗粒的光散射层中使用二氧化硅,以保持该层的折射率在较低的水平。至于优选的粒径,与无机填料相同。
在光散射层中使用的无机填料的具体实例包括TiO2、ZrO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO和SiO2,为了增大折射率,特别优选TiO2和ZrO2。无机填料的表面优选经过硅烷偶联处理或钛偶联处理。优选使用具有能够与粘合剂物质和填料表面反应的官能团的表面处理剂。
基于光散射层的总质量,无机填料的加入量优选为10-90%,更优选为20-80%,尤其优选为30-75%。
另外,由于这样的填料的粒径足够小于光波长,它不会引起散射,且填料分散在粘合剂聚合物中的分散体起光学均匀物质的作用。
光散射层的粘合剂和无机填料的混合物的体积折射率(bulk refractiveindex)优选为1.50-2.00,更优选为1.51-1.80。为了将折射率调节至上述范围,可以适当地选择粘合剂和无机填料的种类和数量。预先经过实验即可容易地知道适当的选择。
形成光散射层的涂布组合物含有含氟型或有机硅型或上述两者的表面活性剂,特别是为了保证表面均匀性,避免涂布不均匀、干燥不均匀和点缺陷。特别地,优选使用含氟表面活性剂,因为它在较少的用量下显示出消除本发明抗反射膜的缺陷(比如涂布不均匀、干燥不均匀和点缺陷)的效果。目的在于在增强表面(enhancing surface)的同时,通过赋予高速的涂布适应性以提高产率。
其次,下面将描述通过在保护膜(AR膜)上按顺序层叠中折射率层、高折射率层和低折射率层而形成的抗反射层。
形成于保护层上且具有层状结构的抗反射层的折射率设计为满足下列关系,所述层状结构至少按顺序设有中折射率层、高折射率层和低折射率层(最外层):
高折射率层的折射率>中折射率层的折射率>保护膜的折射率>低折射率层的折射率。
还可以在保护膜和中折射率层之间设置硬涂层。此外,AR膜可以包含中折射率层、硬涂层、高折射率层和低折射率层。举例有比如在JP-A-8-122504、JP-A-8-110401、JP-A-10-300902、JP-A-2002-243906和JP-A-2000-111706中描述的抗反射层。
此外,各层可以具有其它功能。比如,举例有防着色(stain-proof)的低折射率层和抗静电的高折射率层(例如,JP-A-10-206603和JP-A-2002-243906)。
抗反射层的雾度优选为5%或更小,更优选为3%或更小。另外,在按照JIS K-5400的铅笔硬度测试中,膜的表面强度优选为H或更高,更优选为2H或更高,最优选为3H或更高。
(高折射率层和中折射率层)
在抗反射膜中具有高折射率的层包含至少含有高折射率的平均粒径为100nm或更小的无机化合物细颗粒固化膜和基质粘合剂。
高折射率的无机化合物细颗粒包括折射率为1.65或更高的无机化合物,更优选折射率为1.9或更高的无机化合物。比如,举例有Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La和In的氧化物及含有这些金属原子的复合氧化物。
为了获得这样的细颗粒,举例有用表面处理剂处理颗粒表面的技术(比如,在JP-A-11-295503、JP-A-11-153703和JP-A-2000-9908中描述的硅烷偶联剂;在JP-A-2001-310432中描述的阴离子化合物或有机金属化合物偶联剂);形成以高折射率的颗粒作为内核的核-壳结构的技术(JP-A-2001-166104)以及组合使用具体的分散剂的技术(比如,JP-A-11-153703、美国专利No.6,210,858和JP-A-2002-277609)。
作为形成基质(matrix)的材料,举例有常规已知的热塑性树脂和可固化树脂膜。
作为更优选的材料,举例有选自含有具有2个或多个可聚合基团(自由基可聚合和阳离子可聚合中的至少一种)的多官能化合物的组合物、含有具有可水解基团的有机金属化合物的组合物和含有它们的部分缩合物的组合物中的至少一种组合物。比如,举例有在JP-A-2000-47004、JP-A-2001-315242、JP-A-2001-31871和JP-A-2001-296401中描述的化合物。
另外,优选由金属醇化物和金属醇化物组合物的水解缩合物获得的胶状金属氧化物得到的可固化膜,这在比如JP-A-2001-293818中有描述。
高折射率层的折射率优选为1.70-2.20。高折射率层的厚度优选为5nm-10μm,更优选为10nm-1μm。
将中折射率层的折射率调节至介于低折射率层和高折射率层的折射率之间的值。中折射率层的折射率优选为1.50-1.70。此外,厚度优选为5nm-10μm,更优选为10nm-1μm。
(低折射率层)
低折射率层按照顺序层叠在高折射率层上。低折射率层的折射率优选为1.20-1.55,更优选为1.30-1.50。
低折射率层优选作为具有防划伤和防着色性能的最外层。作为显著改善耐划伤性的方法,使表面具有滑动性能是有效的,可以使用常规已知的方法(比如引入有机硅或氟)。
作为含氟化合物,优选含有35-80质量%的氟原子和可交联或可聚合官能团的化合物。比如,举例有在JP-A-9-222503,[0018]-[0026]段、JP-A-11-38202,[0019]-[0030]段、JP-A-2001-40284,[0027]-[0028]段和JP-A-2000-2841-2中描述的化合物。
含氟化合物的折射率优选为1.35-1.50,更优选为1.36-1.47。
作为有机硅化合物,优选具有聚硅氧烷结构且具有可固化官能团,或在高分子链上具有可聚合官能团的化合物,所述可聚合官能团用于在膜中形成交联结构。比如,举例有反应性有机硅(例如,由Chisso Corporation制造的″SILAPLANE″)和两端均具有硅醇基团的聚硅氧烷(JP-A-11-258403)。
含氟聚合物和具有可交联或可聚合基团的硅氧烷聚合物的交联反应和聚合反应中的至少一种优选通过在涂布涂布成分以形成包含聚合引发剂和敏化剂从而形成低折射率层的最外层的同时或之后用光照射或加热进行。
还优选通过在有催化剂共存的条件下,在有机金属化合物(比如硅烷偶联剂)和具有特定的含氟烃基的硅烷偶联剂间进行缩合反应获得的溶胶/凝胶固化膜。比如,举例有具有聚氟代烷基的硅烷化合物或其部分水解产物(JP-A-58-142958、JP-A-58-147483、JP-A-58-147484、JP-A-59-157582和JP-A-11-106704)、及具有聚(全氟烃基醚)基团的甲硅烷化合物(JP-A-2000-117902、JP-A-2001-48590和JP-A-2002-53804),所述聚(全氟烃基醚)基团是含氟长链基团。
除上述添加剂之外,低折射率层可以含有填料(比如,初级粒径为1-150nm的低折射率无机化合物(比如二氧化硅(硅石))和含氟颗粒(例如,氟化镁、氟化钙和氟化钡)和在JP-A-11-3820,[0020]-[0038]段中描述的有机细颗粒)、硅烷偶联剂、滑动剂和表面活性剂。
当低折射率层位于最外层下面时,低折射率层可通过气相法形成(例如,真空沉积法、溅射法、离子电镀法或等离子体CVD法)。优选涂布法,因为其生产成本低。
低折射率层的厚度优选为30-200nm,更优选为50-150nm,最优选为60-120nm。
(硬涂层)
硬涂层设置于保护膜的表面上,以使其上设有抗反射层的保护膜具有机械强度。特别优选将硬涂层设置于透明支撑体和高折射率层之间。硬涂层优选通过光-可固化和/或热-可固化化合物的交联反应或聚合反应形成。作为可固化化合物中的可固化官能团,优选光可聚合的官能团。此外,还优选具有可水解官能团的有机金属化合物或有机烷氧基甲硅烷化合物。
作为这些化合物的具体实例,举例有与高折射率层所举例的那些一样的化合物。
作为组成硬涂层的具体的组合物,举例有在JP-A-2002-144913、JP-A-2000-9908和WO00/46617的小册子中描述的那些。
高折射率层还可以起到硬涂层的作用。在此情况下,优选使用对高折射率层所描述的技术,通过在硬涂层中以细分散状态加入细颗粒而形成该层。
硬涂层的厚度可以根据用途适当地设计。硬涂层的厚度优选为0.2-10μm,更优选为0.5-7μm。
在按照JIS K-5400的铅笔硬度测试中,硬涂层的表面强度优选为H或更高,更优选为2H或更高,最优选为3H或更高。另外,在根据JIS K-5400的翼片试验(Taber test)后,试验样品的磨蚀量越小越优选。
(抗反射层的其它层)
此外,可以设置正向散射层、底层(primer layer)、抗静电层、衬底层和保护层。
(抗静电层)
当设置抗静电层时,以体电阻率(volume resistivity)计,优选具有10-8(Ωcm-3)或更小的传导率。可以通过使用吸湿性物质、水溶性无机盐、某些种类的表面活性剂、阳离子聚合物、阴离子聚合物或胶态氧化硅使之具有10-8(Ωcm-3)的体电阻率。但是,存在着传导率对温度和湿度的依赖性大和在低湿度下不能获得足够传导率的问题。因此,优选金属氧化物作为导电层的材料。有些金属氧化物是有色的,使用这样的金属氧化物作为导电层材料会引起整个膜的着色,因此并不优选。作为形成无色金属氧化物的金属,举例有Zn、Ti、Sn、Al、In、Si、Mg、Ba、Mo、W和V。优选使用含有它们作为主要成分的金属氧化物。
作为金属氧化物的具体实例,优选ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、In2O3、SiO2、MgO、BaO、MoO3、WO3、V2O5和它们的复合氧化物,其中特别优选ZnO、TiO2和SnO2。作为含有掺杂原子的实例,在ZnO中加入Al和In,在SnO2中加入Sb、Nb和卤素元素,在TiO2中加入Nb和Ta是有效的。
此外,如JP-B-59-6235中所述,可以使用将金属氧化物沉积在其它晶体金属颗粒或纤维状材料(例如二氧化钛)上获得的材料。另外,体电阻率和表面电阻率是不同的物理性能且不能彼此简单对比。然而,为了保证10-8(Ωcm-3)或更小的体积电阻率的传导率,抗静电层应具有10-10(Ω/□)的表面电阻率,更优选为10-8(Ω/□)或更小的表面电阻率。抗静电层的表面电阻率必须在该层组成最外层时测量,并可在形成层叠膜的过程中测量。
(液晶显示装置)
本发明的液晶显示装置包括具有至少一个本发明的偏振片的液晶显示装置(第一实施方案);VA模式、OCB模式或TN模式的液晶显示装置,其中本发明的任何偏振片用于元件的上侧和下侧(第二实施方案);及VA模式液晶显示装置,其中本发明的任何偏振片仅用于元件的背光侧(第三实施方案)。图2是显示第二实施方案的简图,并且第三实施方案相当于在图2中本发明的偏振片仅用在光源侧的情况。
也就是说,本发明纤维素酰化物膜有利地用作光学补偿片。另外,使用本发明纤维素酰化物膜的偏振片有利地用于液晶显示装置中。本发明的偏振片可用于各种显示模式的液晶元件。已经提出了多种显示模式(比如TN(扭曲向列)、IPS(面内转换)、FLC(铁电液晶)、AFLC(反铁电液晶)、OCB(光学补偿弯曲)、STN(超扭曲向列)、VA(竖直取向)和HAN(混合取向向列))。其中,VA模式和OCB模式特别适合于使用偏振片。
在VA模式液晶元件中,棒状液晶分子在没有施加电压时基本垂直取向。
VA模式液晶元件包括(1)狭义上的VA模式液晶元件,其中棒状的液晶分子在没有施加电压时基本垂直取向,且当施加电压时基本水平取向(JP-A-2-176625),此外,(2)液晶元件(MVA模式),其中VA模式改性为多畴(multi-domain)以便扩大视角(在SID97,Digest of tech.Papers,28(1997),p.845中有描述),(3)液晶元件(n-ASM模式或CPA模式),其中棒状的液晶分子在没有施加电压时基本垂直取向,且当施加电压时扭曲多畴(twistedmulti-domain)取向(在Abstracts of Japanese Forum of Liquid Crystal(日文),(1998),pp.58-59中有描述)及(4)SURVAIVAL模式的液晶元件(在LCDInternational 98上提出)。
作为VA模式的液晶显示装置,举例有包含液晶元件(VA模式元件)和两个各设置于所述液晶元件两侧的偏振片(具有TAC1、偏振器和TAC2的偏振片)的装置,如图3所示。所述液晶元件在两个电极基体之间具有液晶支撑体,但没有特别表示出来。
在本发明透射式液晶显示装置的一个实施方案中,本发明的纤维素酰化物膜用作光学补偿片。在液晶元件和一个偏振片之间可设置一片光学偏振片,或在液晶元件和各个偏振片之间设置两片光学偏振片。在设置一个光学补偿片的情况中,图3显示的TAC1中的一个可用市售的纤维素酰化物膜代替。
在本发明透射式液晶显示装置的另一个实施方案中,本发明的纤维素酰化物膜用作偏振片中的保护膜,并位于液晶元件和偏振器之间。上述纤维素酰化物膜可在一个偏振片中仅用作保护膜(在液晶元件和偏振器之间)或可在两个偏振片中用作两个保护膜(在液晶元件和偏振器之间)。在液晶元件上的层叠优选用本发明的纤维素酰化物膜(TAC1)在VA元件侧进行。当在一个偏振片中仅使用上述纤维素酰化物膜作为保护膜(在液晶元件和偏振器之间)时,偏振片可以是上偏振片(在观察侧)或下偏振片(在背光侧),均不会引起功能上的问题。然而,当偏振器用作上偏振片时,必须在观察侧(上侧)设置功能膜,这可能会降低产率。因此,偏振片常常用作下偏振片,是更优选的实施方案。
液晶显示装置的第二实施方案为其中本发明的偏振片同时形成光源侧的偏振片和观察侧的偏振片,如图3所示。
图3中的保护膜(TAC2)可以是市售纤维素酰化物膜,且优选比本发明的纤维素酰化物膜薄。比如,厚度优选为40-80μm。其实例包括市售的KC4UX2M(由Konica Opto,Inc.制造;40μm)、KC4UX2M(由Konica Opto,Inc.制造;60μm)和TD80UL(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造;80μm),但这些实例没有限制性。
实施例
下面将根据实施例对本发明作更详细的描述,但实施例并不以任何方式限制本发明。
[实施例1:使用带式流延机(band casting machine)形成纤维素酰化物膜(膜1-7)]
(1)纤维素酰化物
制备如表格1所示的具有各种酰基和不同取代度的纤维素酰化物。通过加入硫酸(7.8重量份每100重量份的纤维素)作为催化剂和羧酸作为酰基取代基的原料,在40℃下进行反应以进行酰化反应。在这种情况下,酰基的种类和取代度通过调整羧酸的种类和量得到控制。酰化作用后,在40℃下进行熟化(ripening)。另外,用丙酮清洗以除去纤维素酰化物的低分子量成分。另外,在表格中,CAB是乙酸丁酸纤维素(酰基包含乙酰基和丁酰基的纤维素酯衍生物)的缩写,CAP是乙酸丙酸纤维素(酰基包含乙酰基和丙酰基的纤维素酯衍生物)的缩写,CTA指的是三乙酸纤维素(酰基仅包含乙酰基的纤维素酯衍生物)。
(2)溶解
在搅拌下将表1描述的纤维素酰化物、增塑剂(TPP:磷酸三苯酯;BDP:磷酸联苯酯)、紫外线吸收剂(UV1:2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)苯并三唑;UV2:2-(2′-羟基-3′,5′-二-戊基苯基)-5-氯苯并三唑)及下列延迟增大剂(RP2)加入到二氯甲醇/甲醇(质量比87/13)的混合溶剂中,使得纤维素酰化物的浓度变为15质量%,然后在搅拌下加热溶解。在此情况下,向每100重量份的纤维素酰化物中同时加入0.05重量份的消光剂细颗粒(AEROSIL R972;由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)和0.0009重量份的染料(染料1),然后在搅拌下加热。表1中的加入量为相对于每100重量份的纤维素酰化物的重量份。
延迟增大剂(RP1)
Figure A20068003553700631
(RP2)
Figure A20068003553700632
(染料1)
Figure A20068003553700633
流延
使用带式流延机流延上述各浓液。从带子上剥离各膜,剩余溶剂量为25-35质量%,剥离后和拉幅机前在Tg到Tg+10℃的范围内的拉伸温度下以0.5%-5%(见表1)的拉伸率纵向拉伸各膜,然后使用拉幅机以0%-30%的拉伸率横向拉伸(见表1),横向拉伸后即刻,膜以0-10%的收缩率横向收缩,将膜从拉幅机中释放,从而形成纤维素酰化物膜。拉伸率显示于表1中。对于由此制备的纤维素酰化物膜(光学补偿片),波长为480nm、550nm、590nm和630nm时的Re延迟值和Rth延迟值在25℃和60%RH时使用KOBRA 21ADH(Ohji Measurement Co.,Ltd.)测量。这样得到的结果显示于表1中。对于本发明的膜,计算Rth(λ)时平均折射率取1.48。
对于本实施例中得到的所有膜,雾度介于0.1-0.9,消光剂的次级颗粒的平均粒径为1.0μm或更小,在置于80℃和90%RH的条件下48小时后的质量改变介于0-3质量%。另外,在置于60℃和95%RH或90℃和5%RH的条件下48小时后的尺寸变化为0-4.5%。此外,各样品的光弹性系数为50×10-13cm2/达因(5×10-11m2/N)或更小。
[实施例2:2层构造的保护膜(膜8)的制备]
将由2,2′-二(3,4-二羟基苯基)六氟丙烷和2,2’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯合成的聚酰亚胺溶于环己酮中,从而制备15质量%的溶液。将由此制备的聚酰亚胺溶液用于″FUJI TAC TD80UL″(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造)上作为基底膜,使得干燥后的膜厚度达到3.5μm,在150℃干燥5分钟,通过使用拉幅机在150℃的环境下在宽度方向拉伸13%,然后在宽度方向松弛2%,在卷起(roll-up)部分前夹住两端,使卷膜(roll film)具有1474mm的宽度和3800m的长度,然后卷起(rolled up),从而获得膜8。膜8的厚度为75μm。膜8的Re延迟值和Rth延迟值通过使用KOBRA 2IADH(Oji ScientificInstruments制造)在波长为480nm、550nm、590nm和630nm在25℃60%RH下测得。得到的结果显示在表1中。Rth(λ)在将根据本发明的膜的平均折射率定义为1.58时算得。在本实施例中获得的膜的雾度为1.5。
[实施例3:含有环状聚烯烃的保护膜的制备(膜9)]
<环状聚烯烃聚合物P-1的制备>
将100重量份的纯化甲苯和100重量份的甲基降冰片烯羧酸酯放入反应釜中。然后,将25mmol%(相对于单体质量)的溶于甲苯的己酸乙酯-Ni、0.225mol%(相对于单体质量)的三(五氟苯基)硼和0.25mol%(相对于单体质量)的三乙基铝放入反应釜中,然后在室温下搅拌使之反应18小时。该反应终止后,将得到的反应混合物中加入过量的乙醇中,从而生成聚合物沉淀。提纯该沉淀,将得到的聚合物(P-1)在65℃下真空干燥24小时。
将下述成分放入混合槽中混合,从而将各成分溶解于其中。用平均孔径为34μm的纸过滤器和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器过滤得到的溶液。
环状聚烯烃溶液D-1
环状聚烯烃P-1        150重量份
二氯甲烷             380重量份
甲醇                 70重量份
然后,将下述含有由此制备的环状聚烯烃溶液的组合物加入分散器中,从而制备细颗粒分散体。
细颗粒分散体M-1
平均粒径为16nm的二氧化硅微粒(Aerosil R972;可从Nippon AerosilCo.,Ltd.购得)           2重量份
二氯甲烷             73重量份
甲醇                 10重量份
环状聚烯烃溶液D-1    10重量份
将100重量份的上述环状聚烯烃溶液D-1和1.35重量份的细颗粒分散体M-1彼此混合,以制备制膜浓液。
用带式流延机流延由此制备的制膜浓液。然后从金属支撑体上的网幅表面吹热风。热风的温度为140℃,热风的量为200m3/分钟。当膜的剩余溶剂量为43质量%时,将其从带子上剥离,在140℃的拉伸温度下使用拉幅机在宽度方向以10%的拉伸率拉伸,然后在宽度方向松弛2%,从而制成环状聚烯烃膜。在卷起部分前,夹住其两端,从而获得宽度为2000mm且长度为4000m的膜。然后卷起由此获得的膜作为卷膜9。
使用KOBRA 21ADH(Oji Scientific Instruments制造)在波长为480nm、550nm、590nm和630nm在25℃60%RH测量膜10的Re延迟值和Rth延迟值。得到的结果显示在表1中。Rth(λ)在将根据本发明的膜的平均折射率定义为1.51时算得。在本实施例中获得的膜的雾度为0.5。
[实施例4:含有环状聚烯烃的保护膜(膜10)的制备]
将下述组合物放入混合槽中混合,从而将各成分溶解于其中。用平均孔径为34μm的纸过滤器和平均孔径为10μm的烧结金属过滤器过滤得到的溶液。
环状聚烯烃溶液D-2
环状聚烯烃:Appear 3000(由Promerus LLC制造)100重量份
二氯甲烷         380重量份
甲醇             70重量份
然后,将下述含有由此制备的环状聚烯烃溶液的组合物加入分散器中,从而制备细颗粒分散体M-2。
细颗粒分散体M-2
平均粒径为16nm的二氧化硅微粒(Aerosil R972;可从Nippon AerosilCo.,Ltd.购得)         2重量份
二氯甲烷           73重量份
甲醇               10重量份
环状聚乙烯溶液D-2  10重量份
将100重量份的上述环状聚烯烃溶液D-2和1.35重量份的细颗粒分散体M-2彼此混合,以制备制膜浓液。
用带式流延机流延由此制备的制膜浓液。然后从金属支撑体上的网幅表面吹热风。热风的温度为140℃,热风的量为200m3/分钟。当膜的剩余溶剂量为38质量%时,将其从带子上剥离,在140℃的拉伸温度下用拉幅机在宽度方向以15%的拉伸率拉伸,然后在宽度方向松弛2%,从而制成环状聚烯烃膜。在卷起部分前,夹住其两端,从而获得宽度为2000mm且长度为4000m的膜。然后卷起由此获得的膜作为卷膜10。
使用KOBRA 21ADH(Oji Scientific Instruments制造)在波长为480nm、550nm、590nm和630nm在25℃60%RH测量膜10的Re延迟值和Rth延迟值。得到的结果显示在表1中。Rth(λ)在将根据本发明的膜的平均折射率定义为1.51时算得。在本实施例中获得的膜的雾度为0.6。
[实施例5:具有抗反射性能的保护膜(保护膜1)的制备]
(光散射层的涂布液的制备)
用38.5g甲苯稀释50g的季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯(PETA;由Nippon Kayaku制造)的混合物。另外,将2g聚合引发剂(Irgacure184;由Ciba Specialty Chemicals制造)加入其中,搅拌该混合物。通过涂布该溶液并通过紫外线固化获得的涂布膜的折射率为1.51。
此外,向该溶液中加入1.7g平均粒径为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%的甲苯分散体和13.3g平均粒径为3.5μm的交联丙烯酰-苯乙烯颗粒(折射率:1.55;由Soken KagakuK.K.制造)的30%的甲苯分散体,在polytron分散器中以10,000rpm分散20分钟。最后,将0.75g含氟表面改性剂(FP-1)和10g硅烷偶联剂(KBM-5103;由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)加入其中以完成溶液制备(completesolution)。
用孔径大小为30μm的聚丙烯制备的过滤器过滤上述混合溶液,以制备用于形成光散射层的涂布液。
<含氟表面改性剂(FP-1)>
Figure A20068003553700671
[用于形成低折射率层的涂布液的制备]
首先,按照下列方式制备溶胶溶液。在装有搅拌器和回流冷凝器的反应容器中加入120份的甲乙酮、100份的丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM5103;由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)和3份的二异丙氧基铝乙酰乙酸乙酯,混合后,加入30份的去离子水,然后在60℃反应4小时。将反应混合物冷却至室温以获得溶胶溶液a。重均分子量为1600,其中低聚物成分以上的成份中,分子量为1,000-20,000的成分占100%。另外,气相色谱分析显示绝无起始的丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷剩余。
将13g的折射率为1.42的热可交联含氟聚合物(JN-7228;固体含量:6%;由JSR制造)、1.3g的氧化硅溶胶(硅石;除粒径外和MEK-ST相同;平均粒径:45nm;固相含量:30%;由Nissan Kagaku K.K.制造)、0.6g的上述溶胶溶液a、5g的甲乙酮和0.6g的环己酮混合,搅拌后,用孔径为1μm的聚丙烯制成的过滤器过滤,从而制备用于形成低折射率层的涂布液。
(具有抗反射层的透明保护膜的制备)
将80μm厚的三乙酰纤维素膜(FUJI TAC TDY80UL;由Fuji Photo FilmCo.,Ltd.制造)从辊中卷开(wound off),在凹版辊旋转数为30rpm且输运速度为30m/分钟的条件下,将用于形成功能层(光散射层)的涂布液用直径为50mm且具有180线/英寸的凹版图案和40μm深度的微型凹版辊和刮片(doctor blade)涂布在其上。在60℃下干燥150秒后,在氮气吹扫下,通过使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(由EYEGRAPHICS Co.,Ltd.制造)在400mW/cm2的照度和250mJ/cm2的照射量的紫外线照射下固化所述涂布层。从而形成6μm厚的功能层并将其卷拢(wound up)。
再次卷开上面设有功能层(光散射层)的三乙酰纤维素膜,在凹版辊旋转数为30rpm且输运速度为15m/分钟的条件下,用直径为50mm且具有180线/英寸的凹版图案和40μm深度的微型凹版辊和刮片将上述制备的用于形成低折射率层的涂布液涂布在膜上涂布了光散射层的一侧。在120℃下干燥150秒后在140℃干燥8分钟后,在氮气吹扫下,通过使用240W/cm的气冷金属卤化物灯(由EYEGRAPHICS Co.,Ltd.制造)在400mW/cm2的照度和900mJ/cm2的照射量的紫外线照射下固化所述涂布层。从而形成100nm厚的功能层并将其卷拢,以制备具有抗反射层的保护膜(保护膜1)。
[实施例6]
(偏振片的制备)
在30℃下将80μm厚的聚乙烯醇(PVA)膜浸泡在2质量%的碘化钾的水溶液中60秒以染色,然后纵向拉伸至起始长度的5倍,同时在4质量%的硼酸的水溶液中浸泡60秒,然后在50℃干燥4分钟从而获得20μm厚的偏振膜A。
同样,在30℃将80μm厚的聚乙烯醇(PVA)膜浸泡在12质量%的碘化钾的水溶液中60秒以染色,然后在浸泡在4质量%的硼酸的水溶液中60秒的同时纵向拉伸至起始长度的5倍,然后在50℃干燥4分钟,从而获得20μm厚的偏振膜B。
将实施例1和2中制备的显示在表1中的保护膜和市售Fuji TACTDY80UL纤维素酰化物膜(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造)浸泡在1.5mol/升、55℃的氢氧化钠水溶液中,然后用水好好清洗以洗掉氢氧化钠。之后,将它们浸泡在0.005mol/升、35℃的稀硫酸水溶液中1分钟,然后浸泡在水中以充分洗掉稀硫酸水溶液。最后在120℃下充分干燥各样品。
将偏振膜用聚乙烯醇型粘附剂粘夹在实施例1-3中经过皂化处理并制备的保护膜的组合和表2所示的市售纤维素酰化物Fuji TAC TDY80UL中间,从而获得偏振片1-11。
在与实施例1相同的方式制备的偏振器的一侧,用聚乙烯醇型粘附剂将市售纤维素酰化物膜Fuji TAC TDY80UL(由Fuji Photo Film Co.,Ltd.制造)粘在上面,并且在其另一侧,用丙烯酸粘附剂DD624(由Nogawa Chemical Co.,Ltd.制造)分别将实施例3和4中制备的膜9和10粘在上面,从而分别获得偏振片12和13。
在此情况下,偏振膜和粘在偏振膜各侧的保护膜以辊的形式制备,因此卷膜的纵向彼此平行,这样连续地将一个层叠在另一个上。另外,如图1所示,由于保护膜位于元件侧上,偏振器的透射轴平行于实施例1-4制备的光学补偿片的慢轴。
在上述制备的偏振片的元件侧的表面施用丙烯酸粘附剂,并且将另外的膜粘在粘附层上。在元件侧的对侧粘上保护膜。
[实施例7]
使用分光光度计(由Nihon Bunko K.K.制造)在380-780nm的范围内测量入射角为5°的光谱反射率(spectral reflectance)。对于使用保护膜1的偏振片9和10,测得在450-650nm范围内的积分球平均反射率(integratingsphere-average reflectance)为2.3%,所述保护膜1是具有抗反射层的透明保护膜。这里,反射率在从具有抗反射层的透明保护膜上剥离了保护膜后测得。
表1A
Figure A20068003553700691
表1B
表1C
Figure A20068003553700721
表2
  偏振片   元件侧   偏振膜   元件侧对侧
  偏振片1   膜1   A   TDY80UL
  偏振片2   膜2   A   TDY80UL
  偏振片3   膜3   A   TDY80UL
  偏振片4   膜4   A   TDY80UL
  偏振片5   膜5   A   TDY80UL
  偏振片6   膜6   A   TDY80UL
  偏振片7   膜7   A   TDY80UL
  偏振片8   膜1   B   TDY80UL
  偏振片9   保护膜1   A   TDY80UL
  偏振片10   保护膜1   B   TDY80UL
  偏振片11   膜8   A   TDY80UL
  偏振片12   膜9   A   TDY80UL
  偏振片13   膜10   A   TDY80UL
[实施例8]
剥离位于VA模式液晶电视机(LC-32AD5;由Sharp Corp.制造)的表面侧和背面侧的偏振片和延迟片,将实施例3制备的偏振片1-13按照表3所示的组合粘在那里。在此情况下,偏振片的布置使得观察侧的偏振片的吸收轴位于面板的水平方向,背光侧的偏振片的吸收轴位于面板的垂直方向,粘性表面朝向液晶元件。此外,液晶显示装置LCD7中的冷阴极射线管用色温为12000K的背光替代。
剥离保护膜后,在暗室中使用测量仪(EZ-Contrast 160D;由ELDIM制造)测量在黑色显示和白色显示下的亮度和色度,然后根据得到的数据计算色彩偏移和对比度,结果显示于表3中。在黑色显示下的色彩偏移和视角描述如下。另外,色度是CIE色度空间的x-y坐标值。
[在极角方向的黑色色彩偏移]
在0-80°的极角之间,当视角从液晶元件的法线方向倾斜到一对偏振片(方位角:45°)的透射轴的中心线方向时,在黑色显示下色度的变化,Δxθ和Δyθ,优选总能满足下列数式(XXIII)和(XXIV)。
数式(XXIII):0≤Δxθ≤0.1
数式(XXIV):0≤Δyθ≤0.1
在上式中,Δxθ=xθ-Δxθ0、Δyθ=yθ-Δyθ0,(xθ0,yθ0)表示在黑色显示下在液晶元件的法线方向上测得的色度,(xθ,yθ)表示在黑色显示下,在从液晶元件的法线方向到一对偏振片的中心线方向倾斜θ度的极角的方向上测得的色度。
[在方位角方向的黑色色彩偏移]
在0-360°的方位角之间,当色度通过将视角由液晶元件的法线方向倾斜60°至观察侧的偏振片的吸收轴,并由此方向以法线为中心旋转360°测量时,色度的变化,
Figure A20068003553700741
Figure A20068003553700742
优选总能满足下列数式(XXV)和(XXVI)。
数式(XXV):
Figure A20068003553700743
数式(XXVI):
Figure A20068003553700744
在上式中,
Figure A20068003553700745
Figure A20068003553700746
Figure A20068003553700747
表示将视角由给出黑色背景的液晶元件的法线方向倾斜60°至观察侧的偏振片的吸收轴时测得的色度,
Figure A20068003553700748
表示将视角由给出黑色背景的液晶元件的法线方向倾斜60°至观察侧的偏振片的吸收轴,并使倾斜的视角以法线为中心旋转
Figure A20068003553700749
的方位角时测得的色度。
[视角]
在45°的方位角和60°的极角时较大的对比度意味着较宽的视角。
[光照下的黑色背景的观察]
在日光荧光灯的照明下,在液晶显示装置的表面的辐照度(irradiance)为150(lx)的环境下,从45°的方位角和60°的极角方向观察黑色背景状态下的液晶显示装置,以观察屏幕的亮度和显示的颜色。由此获得的结果显示于表3中。
如表3所示,液晶显示装置LCD1-LCD5和LCD10-LCD12使用了满足本发明关于延迟特性的条件的偏振片,色调a*和b*在方位角和极角方向上的色彩偏移较小,即使在明亮的房间里在装置的屏幕的黑色显示部分也能给出足够的暗黑色和足够的视角对比度。另一方面,在比较实施例的液晶显示装置中,尽管有些显示装置满足了部分特性,但没有满足所有上述特性的显示装置。
Figure A20068003553700751
工业实用性
本发明的偏振片兼具在黑色显示下扩大视角和减小色彩偏移的优点。
此外,本发明的液晶显示装置可以在黑色显示下扩大视角并减少色彩偏移。
本申请中要求了外国优先权的权益的各个外国专利申请的全部公开在此以引用的方式并入,作为参考。

Claims (16)

1、偏振片,其包含:
至少一个保护膜;和
偏振膜,
其中位于液晶元件侧的保护膜的Re(λ)和Rth(λ)满足下列数式(I)和(II),并且
其中当所述偏振片布置成正交位置时,布置成正交位置的偏振片的色调a*和色调b*满足下列数式(III)和(IV):
数式(I):45nm≤Re590≤65nm
数式(II):150nm≤Rth590≤240nm
数式(III):-1.0≤a*≤2.0
数式(IV):-1.0≤b*≤2.0
其中Re(λ)表示波长为λnm时的面内延迟值(单位:nm);且
Rth(λ)表示沿着膜厚度方向的延迟值(单位:nm)。
2、权利要求1所述的偏振片,其具有41%或更高的单片透射率、35%或更高的平行透射率、0.02%或更低的正交透射率以及99.93%或更高的偏振度。
3、权利要求1或2所述的偏振片,其中位于液晶元件侧的保护膜的Re(λ)和Rth(λ)满足下列数式(V)-(VIII):
数式(V):1.0≤Re(480)/Re(550)≤1.1
数式(VI):0.9≤Re(630)/Re(550)≤1.0
数式(VII):1.0≤Rth(480)/Rth(550)≤1.1
数式(VIII):0.9≤Rth(630)/Rth(550)≤1.0。
4、权利要求1-3任何一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜为包含纤维素酰化物的纤维素酰化物膜,所述纤维素酰化物通过将组成纤维素的葡萄糖单元的羟基用含有2个或更多个碳原子的酰基取代而获得,并满足下列式(IX)和(X):
(IX):2.0≤DS2+DS3+DS6≤3.0
(X):DS6/DS2+DS3+DS6≥0.315
其中,DS2表示葡萄糖单元的2位的羟基被酰基取代的取代度;
DS3表示葡萄糖单元的3位的羟基被酰基取代的取代度;并且
DS6表示葡萄糖单元的6位的羟基被酰基取代的取代度。
5、权利要求4所述的偏振片,其中所述酰基为乙酰基。
6、权利要求1-3任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜是含有纤维素酰化物作为主要聚合物成分的纤维素酰化物膜,所述纤维素酰化物是纤维素的混合脂肪酸酯,其中所述纤维素的羟基被乙酰基和含有3个或更多碳原子的酰基取代,并且,
其中乙酰基的取代度A和含有3个或更多碳原子的酰基的取代度B满足下列数式(XI)和(XII):
数式(XI):2.0≤A+B≤3.0
数式(XII):0<B。
7、权利要求6所述的偏振片,其中所述含有3个或更多碳原子的酰基为丁酰基。
8、权利要求6所述的偏振片,其中所述含有3个或更多碳原子的酰基为丙酰基。
9、权利要求6-8任意一项所述的偏振片,其中在纤维素6位的羟基的取代度为0.75或更高。
10、权利要求1-3任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜为包含环状聚烯烃的膜。
11、权利要求1-10任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜含有增塑剂、紫外线吸收剂、剥离促进剂、染料和消光剂中的至少一种。
12、权利要求1-11任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜含有一种或多种棒状或碟状化合物作为延迟增大剂。
13、权利要求1-12任意一项所述的偏振片,其中位于液晶侧的保护膜是由单层组成的膜。
14、液晶显示装置,其包含:
液晶元件;和
分别位于液晶元件两侧呈正交位置的一对偏振片,
其中,所述一对偏振片中的至少一个是权利要求1-13任一项所述的偏振片。
15、权利要求14所述的液晶显示装置,其中背光的色温在8000-10000K之间。
16、权利要求14或15所述的液晶显示装置,其中所述液晶元件为竖直取向模式。
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