CN101321811B - 纤维素酰化物薄膜及其制备方法、纤维素衍生物薄膜及使用其的光学补偿薄膜、加有光学补偿薄膜的偏振片、偏振片和液晶显示装置 - Google Patents
纤维素酰化物薄膜及其制备方法、纤维素衍生物薄膜及使用其的光学补偿薄膜、加有光学补偿薄膜的偏振片、偏振片和液晶显示装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及纤维素酰化物薄膜及其制备方法、纤维素衍生物薄膜及使用其的光学补偿薄膜、加有光学补偿薄膜的偏振片、偏振片和液晶显示装置。具体涉及一种纤维素衍生物薄膜的制备方法,该方法包括:用溶剂流延法由包括满足下面条件(a)和(b)的纤维素衍生物的浓液形成薄膜:(a)纤维素的葡萄糖单元中包含的三个羟基中至少一个被下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基取代:表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2,其中αx、αy和αz如说明书中所定义;和(b)当Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基的取代度是PA时,并且Δα低于2.5×10-24cm3的取代基的取代度是PB时,PA和PB满足下面表达式(3)和(4):表达式(3):2PA+PB>3.0;和表达式(4):PA>0.2。
Description
技术领域
第一发明涉及一种纤维素酰化物薄膜,其中厚度方向的负延迟控制在大范围内并且没有产生因环境变化引起的薄膜缺陷,以及其制备方法和使用该纤维素酰化物薄膜的偏振片和液晶显示装置,具有高对比度并且即使长期使用也可以保持优异的可视性。
第二发明涉及一种可用于液晶显示装置的纤维素衍生物薄膜,和使用该纤维素衍生物薄膜的例如光学补偿薄膜、偏振片等的光学材料和液晶显示装置。
第三发明涉及一种液晶显示装置,特别是涉及一种所谓的面内切换(IPS)模式或边缘场(FFS)模式液晶显示装置,其通过对均匀取向的液晶分子施加常规交叉电场来显示。本发明还涉及一种加有光学补偿薄膜的偏振片,它对液晶显示装置,特别是面内切换(IPS)模式或边缘场(FFS)模式液晶显示装置的光学补偿有益。
背景技术
液晶显示装置用作空间占用小且能耗低的图像显示装置,其应用领域逐年变宽,并且主要广泛地使用TN模式。在该模式中,由于黑色显示时液晶相对基板上升,当在倾斜方向观察时产生因这种液晶分子引起的双折射,并发生漏光。针对该问题,通过使用由混合取向的液晶分子形成的薄膜来对液晶单元进行光学补偿,并且防止漏光的这种模式已投入实际使用。然而,即使使用液晶分子,在不引起问题的情况下使液晶单元完美地光学补偿极其难,并且由于不可避免地在图像下面区域产生对比度颠倒因而出现问题。
为了解决该问题,已提出其中使用对液晶施加交叉电场的所谓面内切换(IPS)模式、或者具有负介电各向异性的垂直取向液晶并通过板中形成的凸起或狭缝电极将该取向区分的垂直取向(VA)模式的液晶显示装置,并且它们已投入实际使用。按照这些模式,对呈现高亮度的液晶显示装置的需求快速增加,即使在要求高质量图像如电视机的市场中。
因此,黑色显示时在倾斜入射方向的反向角落产生的少量漏光(目前已不是问题)作为降低显示质量的原因。此外,光学补偿薄膜还需要对呈现高对比度和降低相差变化的光学补偿性能进行进一步的改进。
作为改进黑色显示的色调或视角的方式之一,还研究了在IPS模式中在液晶层和偏振片之间设置具有双折射的光学补偿材料。
已公开一种双折射介质,其中具有增加或降低在倾斜角处液晶层的延迟的补偿活性的光轴彼此垂直,该双折射介质放置在基板和偏振片之间以改善当从倾斜方向直接观察白色或中间色显示时的色彩(参见日本未审专利申请公开9-80424)。此外,提出一种使用含具有负的内禀双折射的苯乙烯基聚合物或盘状液晶化合物的光学补偿薄膜的方法(参见日本未审专利申请公开10-54982、日本未审专利申请公开11-202323和日本未审专利申请公开9-292522)、一种将双折射为正且光轴在薄膜内的薄膜与双折射为正且其光轴处于薄膜的法线方向的薄膜层压作为光学补偿薄膜的方法(参见日本未审专利申请公开11-133408)、一种使用延迟是波长的一半的双轴光学补偿薄片的方法(参见日本未审专利申请公开11-305217),和一种使用具有负延迟的薄膜作为偏振片的保护薄膜并在该薄膜表面提供具有正延迟的光学补偿层的方法(参见日本未审专利申请公开10-307291)。
最近,已提出一种具有高延迟值的光学补偿薄膜,其通过使用纤维素酰化物薄膜的可用于需要光学各向异性性能的应用中。由于这些薄膜中许多具有高拉伸放大率和延迟调节剂,因此可以在大范围内控制延迟。作为光轴处于薄膜的法线方向的纤维素酰化物薄膜,已提出一种将酰基取代度低的纤维素酰化物冷却的方法(参见日本未审专利申请公开2005-120352)。
此外,作为一种光学补偿手段,需要在薄膜厚度方向具有负延迟(Rth)的光学补偿薄膜,特别是,可用作偏振片的保护薄膜的纤维素酯薄膜。
在这一点上,例如,JP-A No.2005-120352提出一种通过适当选择制备条件(例如乙酸纤维素酯的取代度、溶解方法等)制备具有负Rth的纤维素酰化物薄膜的工艺。而且,JP-A No.2005-99191提出一种使用具有特定结构的化合物降低延迟的工艺。
发明内容
然而,由于这些提出的方法中许多是通过抵消液晶单元中液晶的双折射的各向异性来改善视角的方法,即使在补偿漏光的已知方法中,很难在不引起问题的情况下完美地对液晶单元进行光学补偿。在IPS模式液晶单元的光学补偿薄片中,其中将拉伸过的双折射聚合物薄膜用于光学补偿,难以在较大范围内控制厚度方向的负延迟并且需要使用多个薄膜。结果,该光学补偿薄片的厚度增加,因此对显示装置的薄化不利。此外,由于在拉伸薄膜的层合层中使用粘合层,该粘合层随温度或湿度变化而收缩,因此,有时发生诸如薄膜剥离或翘曲的缺陷。
第一发明用于解决上述问题。本发明的一个方面是提供一种纤维素衍生物薄膜,其中由于可以在大范围内控制厚度方向的负延迟因此不会产生因环境变化引起的薄膜中的缺陷,还提供其制备方法、以及使用该纤维素薄膜的偏振片和液晶显示装置,呈现高对比度,并且即使长期使用也可以保持优异的可视性。
第一发明如下。
一种纤维素衍生物薄膜的制备方法,该方法包括:
用溶剂流延法由包括满足下面条件(a)和(b)的纤维素衍生物的浓液形成薄膜:
(a)纤维素衍生物的至少一个羟基被下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基取代:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最大分量;
αy是极化张量对角线化之后获得的特征值中的第二大分量;和
αz是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最小分量;和
(b)当Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基的取代度是PA,并且Δα低于2.5×10-24cm3的取代基的取代度是PB时,PA和PB满足下面表达式(3)和(4):
表达式(3):2PA+PB>3.0;和
表达式(4):PA>0.2。
上面[1]所述的方法,还包括:在形成薄膜之后将该薄膜进行拉伸处理。
上面[1]或[2]所述的方法,
其中Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基是芳族酰基并且Δα低于2.5×10-24cm3的取代基是脂族酰基。
上面[3]所述的方法,
其中脂族酰基选自乙酰基、丙酰基和丁酰基,并且
芳族酰基的芳族环中的取代基选自卤原子、氰基、具有1-20个碳原子的烷基、具有1-20个碳原子的烷氧基、具有6-20个碳原子的芳基、具有6-20个碳原子的芳氧基、具有1-20个碳原子的酰基、具有1-20个碳原子的碳酰胺基、具有1-20个碳原子的磺酰胺基、和具有1-20个碳原子的酰脲基。
上面[1]-[4]任一所述的方法,
其中所述浓液包括至少一种延迟调节剂。
上面[5]所述的方法,
其中至少一种延迟调节剂是下式(1-1)代表的化合物:
其中Ar1、Ar2和Ar3各自独立地代表芳基或芳族杂环;
L1和L2各自独立地代表直接单键或二价连接基团;
n是3或更大的整数;和
多个Ar2和多个L2各自彼此相同或不同。
一种纤维素衍生物薄膜,由上面[1]-[6]任一所述的方法制得。
上面[7]所述的纤维素衍生物薄膜,满足下面表达式(A)和(B)的延迟;
20nm<|Re(630)|<300nm (A);和
-30nm>Rth(630)>-400nm (B)
其中Re(630)是薄膜在630nm的波长下的面内方向的延迟;和
Rth(630)是薄膜在630nm的波长下的厚度方向的延迟。
上面[7]或[8]所述的纤维素衍生物薄膜,还包括满足下面表达式(C)和(D)的延迟的光学各向异性层:
0nm<Re(546)<200nm (C)
0nm<|Rth(546)|<300nm (D)
其中Re(546)是薄膜在546nm的波长下的面内方向的延迟;和
Rth(546)是薄膜在546nm的波长下的厚度方向的延迟。
上面[9]所述的纤维素衍生物薄膜,
其中所述光学各向异性层包括盘状液晶层。
上面[9]所述的纤维素衍生物薄膜,
其中所述光学各向异性层包括棒状液晶层。
一种偏振片,包括:
起偏器;和
起偏器的至少一个保护薄膜,
其中至少一个保护薄膜中至少一个是上面[7]-[11]任一所述的纤维素衍生物薄膜。
上面[12]所述的偏振片,还包括硬涂层、防眩层和防反射层中的至少一种。
一种液晶显示装置,包括上面[7]-[13]任一所述的纤维素衍生物薄膜或者上面[12]或[13]任一所述的偏振片。
上面[14]所述的液晶显示装置,它是IPS模式液晶显示装置。
JP-A No.2005-120352的工艺具有诸如所得薄膜具有高平衡水分含量,并且当在高温和高湿下使用用该所得薄膜作为保护薄膜的偏振片时,偏振性能受损的问题,因此需要改进。
另一方面,JP-A No.2005-99191中所述的工艺提出一种使用具有芳族环但平直度低的特定乙酸纤维素酯化合物降低纤维素酰化物薄膜的延迟(即Re和Rth)的方法。然而,即使使用提出的该方法,Rth降低效果有限,因此Rth没有足够的负值,并且由于前述文献中所述的组合使用的化合物需要大量使用,因此存在例如制备期间在含这些化合物的薄膜表面渗出,并且因降低的弹性模量引起操作性降低的问题。
第二发明的一个目的是提供一种具有负Rth的纤维素衍生物薄膜,它可用作各种显示模式的光学补偿元件,还提供了一种用于制备在高温和高湿条件下具有优异耐用性的偏振片的纤维素衍生物薄膜。
第二发明的另一目的是提供一种使用该纤维素衍生物薄膜的光学补偿薄膜或偏振片,具有优异的视角性能和优异的耐用性,并提供了使用该偏振片的液晶显示装置。
本发明的发明者们经过深入研究。结果发现,通过组合使用具有一定取代基的纤维素衍生物和降低薄膜厚度方向的延迟Rth的化合物,由此最终完成本发明,可以提供有效地呈现所需负Rth的纤维素衍生物薄膜。本发明者们还发现,通过使用高度疏水的取代基作为该一定取代基,由此使得薄膜的平衡水分含量非常低,可以提供在高温高湿条件下具有改善的耐用性的偏振片。
因此,第二发明如下。
一种纤维素衍生物薄膜,包括:
含有下面等式(1)代表的极化度各向异性为2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素衍生物;以及
至少一种满足下面等式(11-1)的延迟调节剂:
等式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最大分量;
αy是极化张量对角线化之后获得的特征值中的第二大分量;和
αz是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最小分量;以及
等式(11-1):Rth(a)-Rth(0)/a≤-1.5,条件是0.01≤a≤30,
其中Rth(a)代表薄膜厚度为80μm的薄膜在589nm的波长下的Rth(nm),该薄膜包括:乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物;和相对100质量份的该纤维素酰化物,a质量份的所述至少一种延迟调节剂;
Rth(0)代表薄膜厚度为80μm的薄膜在589nm的波长下的Rth(nm),该薄膜包括:仅仅乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物,没有所述至少一种延迟调节剂;和
a代表相对100质量份的纤维素酰化物的所述至少一种延迟调节剂的质量份。
上面[16]所述的纤维素衍生物薄膜,其中所述至少一种延迟调节剂是下式(2-1)至(2-21)代表的任意化合物:
其中,在式(2-1)中,R11-R13各自独立地代表具有1-20个碳原子的脂族基团,该脂族基团可以被取代;且
R11-R13可以彼此相连形成环;
其中,在式(2-2)和(2-3)中,Z代表碳原子、氧原子、硫原子或-NR25-;
R25代表氢原子或烷基、含Z的5-或6-元环可以被取代;
Y21和Y22各自独立地代表分别具有1-20个碳原子的酯基、烷氧基羰基、酰胺基或氨甲酰基,并且Y21和Y22可以彼此相连形成环;
m代表1-5的整数;以及
n代表1-6的整数;
其中,在式(2-4)至(2-12)中,Y31-Y70各自独立地代表具有1-20个碳原子的酯基、具有1-20个碳原子的烷氧基羰基、具有1-20个碳原子的酰胺基、具有1-20个碳原子的氨甲酰基或羟基;
V31-V43各自独立地代表氢原子或具有1-20个碳原子的脂族基团;
L31-L80各自独立地代表具有0-40个原子和0-20个碳原子的饱和二价连接基团,其中表述“具有0个原子的L31-L80”表示存在于连接基团两端的基团直接形成单键,和
V31-V43和L31-L80可以被进一步取代;
其中,在式(2-13)中,R1代表烷基或芳基;
R2和R3各自独立地代表氢原子、烷基或芳基,R1、R2和R3的碳原子总数是10或更大;和
烷基和芳基分别可以被取代;
其中,在式(2-14)中,R4和R5各自独立地代表烷基或芳基;
R4和R5的碳原子总数是10或更大;和
烷基和芳基分别可以被取代;
其中,在式(2-15)中,R1代表取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
R2代表氢原子、取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
L1代表化合价为2-6的连接基团;和
n代表相应于L1的化合价的2-6的整数;
其中,在式(2-16)中,R1、R2和R3各自独立地代表氢原子或烷基;
X代表由一个或多个选自下面所示的第1组连接基团的基团形成的二价连接基团;和
Y代表氢原子、烷基、芳基或芳烷基;
第1组连接基团代表直接单键、-O-、-CO-、-NR4、亚烷基或亚芳基,其中R4代表氢原子、烷基、芳基或芳烷基;
其中,在式(2-17)中,Q1、Q2和Q3各自独立地代表5-或6-元环;
X代表B、C-R,其中R代表氢原子或取代基、N、P或P=O;
其中,在式(2-19)中,R1代表烷基或芳基;
R2和R3各自独立地代表氢原子、烷基或芳基;和
烷基和芳基可以被取代;和
其中,在式(2-21)中,R1、R2、R3和R4各自独立地代表氢原子、取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
X1、X2、X3和X4各自独立地代表由一个或多个选自下面基团的基团形成的二价连接基团:直接单键、-CO-和-NR5,其中R5代表取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
a、b、c和d各自是0或更大的整数,并且a+b+c+d是2或更大;和
Q1代表化合价为(a+b+c+d)的有机基团。
上面[16]或[17]所述的纤维素衍生物薄膜,
其中极化度各向异性为2.5×10-24cm3或更大的取代基是含芳族基的取代基。
上面[16]-[18]任一所述的纤维素衍生物薄膜,
其中极化度各向异性为2.5×10-24cm3或更大的取代基是芳族酰基。
上面[16]-[19]任一所述的纤维素衍生物薄膜,
其中该薄膜在25℃和80%RH下的平衡水分含量是3.0%或更小。
上面[16]-[20]任一所述的纤维素衍生物薄膜,
其中该薄膜的Rth(λ)满足下面等式(2):
等式(2):-600nm≤Rth(589)≤0nm,
其中Rth(λ)代表在λnm的波长下薄膜在薄膜厚度方向的延迟。
一种光学补偿薄膜,包括:
上面[16]-[21]任一所述的纤维素衍生物薄膜;和
提供在该纤维素衍生物薄膜上的光学各向异性层。
一种偏振片,包括:
偏振薄膜;和
设置在该偏振薄膜的两侧的至少两个透明保护薄膜,
其中所述至少两个透明保护薄膜中至少一个是上面[16]-[21]任一所述的纤维素衍生物薄膜或者上面[22]所述的光学补偿薄膜。
一种液晶显示装置,包括:
液晶单元;和
设置在液晶单元两侧的至少两个偏振片,
其中所述至少两个偏振片中至少一个是上面[23]所述的偏振片。
上面[24]所述的液晶显示装置,其中显示模式是VA模式。
上面[24]所述的液晶显示装置,其中显示模式是IPS模式。
由于提出的许多方法是通过抵消液晶单元内液晶的双折射的各向异性改善视角的方法,因此仍然存在当从倾斜方向观察该垂直偏振片时,不能令人满意地克服从由交叉偏振轴构成的垂直角滑动引起的漏光。而且,即使已知的补偿该漏光的方法中,在不引起问题的情况下极难完美地对液晶单元进行光学补偿。在IPS模式液晶单元的光学补偿薄片中,其中使用拉伸过的双折射聚合物薄膜进行光学补偿,需要使用多个薄膜。结果,光学补偿薄片的厚度增加,因此对显示装置的薄化是不利的。此外,由于在拉伸薄膜的层合层中使用粘合层,因此粘合层随温度或湿度变化而收缩,因此有时发生诸如薄膜剥离或翘曲的缺陷。
第三发明用于解决上述问题。第三发明的一个目的是提供一种构造简单并且显示质量以及视角特性改善的液晶显示装置。第三发明的另一目的是提供一种液晶显示装置,特别是提供一种有利于改善IPS-模式液晶显示装置的视角特性的加有光学补偿薄膜的偏振片。
解决上面问题的方式如下。
一种加有光学补偿薄膜的偏振片,包括:
(A)长偏振薄膜,具有与纵向平行的吸收轴;
(B)长第二相差薄膜,包括含有下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素酰化物薄膜,并且在厚度方向的延迟Rth为-300至-40nm和面内延迟Re为50nm或更小,其中光轴不包含在面内薄膜内;以及
(C)长第一相差薄膜,具有基本上与纵向垂直的慢轴,其中所述长第一相差薄膜插在所述长偏振薄膜和所述长第二相差薄膜之间:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中,αx、αy和αz各自是极化张量对角线化之后获得的特征值,并满足αx≥αy≥αz。
一种加有光学补偿薄膜的偏振片,依次包括以下(A)、(B)和(C):
(A)长偏振薄膜,具有与纵向平行的吸收轴;
(B)长第二相差薄膜,包括纤维素酰化物薄膜,所述纤维素酰化物薄膜包括下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基,并且在厚度方向的延迟Rth为-300至-40nm和面内延迟Re为50nm或更小,其中光轴不包含在面内薄膜内;以及
(C)长第一相差薄膜,具有基本上与纵向垂直的慢轴:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中,αx、αy和αz各自是极化张量对角线化之后获得的特征值,并满足αx≥αy≥αz。
上面[27]或[28]所述的加有光学补偿薄膜的偏振片,
其中所述长第一相差薄膜的Re是60-200nm且Nz值大于0.8并小于或等于1.5,其中Nz值由Nz=Rth/Re+0.5定义。
一种液晶显示装置,包括:
第一偏振薄膜;
第一相差区;
第二相差区;
含有液晶分子的液晶层;
液晶单元,包括一对基板,其中液晶层插在这对基板之间;以及
第二偏振薄膜,
其中在黑色显示下,所述液晶层中含有的液晶分子与这对基板表面平行地取向,和
其中所述第二相差区的厚度方向的延迟Rth是-300至-40nm。
上面[30]所述的液晶显示装置,
其中所述第一相差区的面内延迟Re为60-200nm且Nz值大于0.8并小于或等于1.5,其中Nz值由Nz=Rth/Re+0.5定义;
所述第二相差区的面内延迟Re为50nm或更小,并包括含有下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素酰化物薄膜;以及
所述第一偏振薄膜在黑色显示时具有与液晶分子的慢轴方向平行的透射轴:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中,αx、αy和αz各自是极化张量对角线化之后获得的特征值,并满足αx≥αy≥αz。
上面[30]或[31]所述的液晶显示装置,
其中第一偏振薄膜、第一相差区、第二相差区和液晶单元依次设置,且
其中所述第一相差区的慢轴与所述第一偏振薄膜的透射轴平行。
上面[30]或[31]所述的液晶显示装置,
其中第一偏振薄膜、第二相差区、第一相差区和液晶单元依次设置,且
其中所述第一相差区的慢轴与所述第一偏振薄膜的透射轴垂直。
上面[30]-[33]任一所述的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中至少设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜在厚度方向的延迟Rth是-40至40nm。
上面[30]-[34]任一所述的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中至少设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜在厚度方向的延迟Rth是-20至20nm。
上面[30]-[35]任一所述的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中至少设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜的厚度是60μm或更小。
上面[30]-[36]任一所述的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜是纤维素酰化物薄膜或降冰片烯基(norborne-based)薄膜。
上面[30]-[37]任一所述的液晶显示装置,
其中所述第一相差区或第二相差区与第一偏振薄膜相邻。
上面[30]-[38]任一所述的液晶显示装置,
其中所述第一相差区和所述第二相差区设置在与液晶单元的一对基板之中与观察侧相对的一侧的基板较近的位置,并且没有插入任何其它薄膜。
上面[27]-[29]任一所述的加有光学补偿薄膜的偏振片,
其中纤维素酰化物薄膜经过拉伸处理。
上面[27]-[29]和[40]任一所述的加有光学补偿薄膜的偏振片,
其中纤维素酰化物薄膜中极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基是芳族酰基。
上面[41]所述的加有光学补偿薄膜的偏振片,
其中纤维素酰化物薄膜中酰基的总取代度PA是2.4或更大至3.0或更小,且纤维素酰化物薄膜中芳族酰基的取代度是0.1或更大至1.0或更小。
上面[41]或[42]所述的加有光学补偿薄膜的偏振片,还包括至少一种能够降低Rth的化合物,其含量为纤维素酰化物的固体部分的0.01-30质量%。
上面[31]-[39]任一所述的液晶显示装置,
其中纤维素酰化物薄膜经过拉伸处理。
上面[30]-[39]和[44]任一所述的液晶显示装置,
其中纤维素酰化物薄膜中极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基是芳族酰基。
上面[45]所述的液晶显示装置,
其中纤维素酰化物薄膜中酰基的总取代度PA是2.4或更大至3.0或更小,且纤维素酰化物薄膜中芳族酰基的取代度是0.1或更大至1.0或更小。
上面[45]或[46]所述的液晶显示装置,还包括至少一种能够降低Rth的化合物,其含量为纤维素酰化物固体部分的0.01-30质量%。
附图说明
图1是描述本发明的实施例中所用的液晶显示装置的图;
图2是IPS模式液晶单元的示意图;
图3是显示本发明的液晶显示装置的一个实例的示意图;和
图4是显示本发明的液晶显示装置的另一实例的示意图,
其中1代表液晶元件像素区;2代表像素电极;3代表显示电极、4代表摩擦方向;5a、5b代表黑色显示期间液晶化合物的指向矢(director);6a、6b代表白色显示期间液晶化合物的指向矢;7a、7b、19a、19b代表偏振薄膜的保护薄膜;8、20代表偏振薄膜;9、21代表偏振薄膜的偏振透射轴;10代表第一相差区;11代表第一相差区的慢轴;12代表第二相差区;13、17代表基板;14、18代表摩擦处理方向;15代表液晶层;和16代表液晶层的慢轴方向。
具体实施方式
下面,详细描述第一发明。
第一发明涉及纤维素衍生物薄膜的制备方法,通过用溶剂流延法由含有满足下面条件(a)和(b)的纤维素衍生物的浓液形成薄膜,还涉及通过上面方法制得的纤维素衍生物薄膜。
(a)纤维素衍生物的至少一个羟基用下面数学式(1-1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基取代:
数学表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
(其中αx是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最大分量;αy是极化张量对角线化之后获得的特征值中的第二大分量;αz是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最小分量。)
(b)当上述Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基的取代度是PA,和Δα低于2.5×10-24cm3的取代基的取代度是PB时,上述PA和PB满足下面数学式(3)和(4)。
数学表达式(3):2PA+PB>3.0
数学表达式(4):PA>0.2
此外,由于纤维素的葡萄糖单元具有的羟基是3,PA和PB之间的关系基本上是PA+PB≤3。
(纤维素衍生物)
本发明特征在于将具有高极化度各向异性的取代基引入作为与所用纤维素衍生物的结构单元的β葡萄糖环中三个羟基偶联的取代基,并通过拉伸处理制备薄膜。取代β-葡萄糖环中羟基的具有高极化度各向异性的取代基在拉伸时与β葡萄糖环主链垂直,并在极化度各向异性变得在薄膜的厚度方向最大的方向取向。因此,可以获得折射率在薄膜的厚度方向最大的纤维素衍生物薄膜。即,在薄膜表面,可以获得在与拉伸垂直的方向而不是拉伸轴方向产生慢轴且容易产生厚度方向的延迟Rth的纤维素衍生物薄膜。
具体地说,在本发明中,通过引入具有高极化度各向异性的取代基,而且进一步,通过在一定范围内给予该取代基,可以获得具有所需光学性能的纤维素衍生物薄膜。这是指通过调节纤维素酰化物中具有高极化度各向异性Δα的取代基的取代度PA,以及具有低极化度各向异性Δα的取代基的取代度PB,使用所述纤维素酰化物可以广泛地改变面内方向或厚度方向的延迟Rth。
本发明的目的是获得厚度方向的延迟Rth为负值的纤维素衍生物薄膜。
经过检测,本发明者们发现,为了获得厚度方向的延迟Rth,优选增加上述PA,还发现面内延迟可能会超过所需范围并且PA太高时软化温度降低的问题。此外,当由溶液形成薄膜时,存在不能获得足够的溶解性的情形。
因此本发明者们认为PA和PB之间的平衡对获得所需光学特性和性能是重要的。结果,本发明者们发现通过使用具有满足2PA+PB>3.0的取代度的纤维素衍生物,使得薄膜在厚度方向的延迟Rth为负的,由此获得其它所需特性。
纤维素衍生物的取代度可以通过本发明所述的方法测定。此外,纤维素衍生物的取代度还可以通过下面方法测定。更具体地说,每一取代基的取代度可以通过如下测定:经过预处理使得在待测定的纤维素衍生物的残余羟基上引入与该纤维素衍生物的取代基不同的取代基,测定所得纤维素的C13-NMR谱,然后测定直接与纤维素衍生物的羟基偶联的羰基碳相应的信号强度比。
具体地,例如,在为含乙酰基和芳族酰基的纤维素衍生物的情况下,将丙酰基加入到残余羟基中作为预处理。作为加入丙酰基的方法,例如,可以进行Y.Tezuka,Y.Tsuchiya,Carbohydr.Res.,273,93(1995)中所述的公知方法。
在经过预处理的纤维素衍生物的C13-NMR谱中,由于观察到相应于乙酰基、丙酰基和芳族酰基的羰基碳的峰在不同位置,因此可以从每个峰强度测定取代度。
根据上述方法,可以获得是纤维素衍生物的结构单元的β-葡萄糖环的第二位、第三位和第六位的羟基取代的各自取代基的取代度。这是由于直接取代第二位、第三位,和第六位羟基的各自取代基的取代度的化学偏移彼此不同。
在本发明中,优选上述PA和PB具有同时满足下面表达式(3)和(4)的关系;
表达式(3):2PA+PB>3.0
表达式(4):0.2<PA(优选0.2<PA<3.0)
甚至更具体地说,按照上面的,为了获得优选的面内延迟Re、更优选的薄膜性能以及所需的厚度方向的延迟Rth,更优选同时满足下面表达式(3′)和(4′);
表达式(3′):2PA+PB>3.0
表达式(4′):0.2<PA<2.0
甚至更优选同时满足下面数学式(3″)和(4″)。
表达式(3″):2PA+PB>3.0
表达式(4″):0.2<PA<1.0
此外,为纤维素衍生物的结构单元的β-葡萄糖环的第二位、第三位和第六位的芳族酰基取代基的范围没有特别的限制,只要满足本发明的要求;但是为了得到负Rth,优选在β-葡萄糖环的第二位和第三位引入具有高极化度各向异性的取代基。假定第二和第三位的自由度比经β-葡萄糖环的碳原子引入取代基的第六位的低,并且引入的取代基易于在薄膜-厚度方向取向由此可以通过拉伸处理容易地在薄膜-厚度方向取向。第六位的芳族酰基的取代度优选是0-1.0,更优选0-0.8,最优选0-0.5。
(极化度各向异性)
如上,本发明的薄膜特征在于使用具有用极化度各向异性定义的特定取代基的纤维素酰化物。取代基的极化度各向异性是用Gaussian 03(Revision B.03,U.S.Gaussian Corporation software)计算的。
具体地说,极化度是通过用B3LYP/6-31G*水平(level)计算最佳化之后的取代基的结构用B3LYP/6-311+G**水平计算。然后,将所得极化张量对角线化,并使用对角线分量计算极化度各向异性。
数学表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
(其中αx是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最大分量;αy是极化张量对角线化之后获得的特征值中的第二大分量;αz是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最小分量。)
此外,在本发明的具有高极化度各向异性的取代基中,优选αx和αy在与纤维素酰化物主链垂直的方向取向,αz在与纤维素酰化物主链平行的方向取向。这里,当αx在薄膜的厚度方向取向并且αy在面内方向取向时,厚度方向的延迟Rth变为负值,因此是特别优选的。至于αx和αy的这种取向,假定受纤维素酰化物的吡喃葡萄糖环的取代基的取代位置的影响。
至于Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基,优选芳族酰基。
至于Δα小于2.5×10-24cm3的取代基,优选脂族酰基。
可以优选用于本发明的芳族酰基的实例包括下面所述的式(A)代表的基团。
首先,解释式(A)。这里,X是取代基,并且该取代基的实例包括卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、碳酰胺基、磺酰胺基、脲基、芳烷基、硝基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳烷基氧基羰基、氨甲酰基、氨磺酰基、酰基氧基、烯基、炔基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、烷氧基磺酰基、芳氧基磺酰基、烷基磺酰基氧基和芳氧基磺酰基、-S-R、-NH-CO-OR、-PH-R、-P(-R)2、-PH-O-R、-P(-R)(-O-R)、-P(-O-R)2、-PH(=O)-R-P(=O)(-R)2、-PH(=O)-O-R、-P(=O)(-R)(-O-R)、-P(=O)(-O-R)2、-O-PH(=O)-R、-O-P(=O)(-R)2-O-PH(=O)-O-R、-O-P(=O)(-R)(-O-R)、-O-P(=O)(-O-R)2、-NH-PH(=O)-R 、-NH-P(=O)(-R)(-O-R)、-NH-P(=O)(-O-R)2、-SiH2-R、-SiH(-R)2、-Si(-R)3、-O-SiH2-R、-O-SiH(-R)2和-O-Si(-R)3。上述R是脂族基团、芳族基团或杂环基团。取代基的数量优选是1-5,更优选1-4,甚至更优选1-3,最优选1-2。至于取代基,优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、碳酰胺基、磺酰胺基和脲基;更优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳氧基、酰基,和碳酰胺基;甚至更优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基,和芳氧基;最优选卤原子、烷基,和烷氧基。
上述卤原子包括氟原子、氯原子、溴原子和碘原子。上述烷基可以具有环结构或支链结构。烷基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12,甚至更优选1-6,最优选1-4。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基和2-乙基己基。上述烷氧基可以具有环结构或支链结构。烷氧基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12,甚至更优选1-6,最优选1-4。烷氧基还可以取代有另一烷氧基。烷氧基的实例包括甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、2-甲氧基-2-乙氧基乙氧基、丁氧基、己氧基和辛氧基。
芳基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。芳基的实例包括苯基和萘基。芳氧基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。芳氧基的实例包括苯氧基和萘氧基。酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。酰基的实例包括甲酰基、乙酰基和苯甲酰基。碳酰胺基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。碳酰胺基的实例包括乙酰胺和苯甲酰胺。磺酰胺基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。磺酰胺基的实例包括甲磺酰胺、苯磺酰胺和对甲苯磺酰胺。脲基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。酰脲基的实例包括(未取代的)脲基。
芳烷基的碳原子数优选是7-20,更优选7-12。芳烷基的实例包括苯偶酰、苯乙基和萘基甲基。烷氧基羰基的碳原子数优选是1-20,更优选2-12。烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基。芳氧基羰基的碳原子数优选是7-20,更优选7-12。芳氧基羰基的实例包括苯氧基羰基。芳烷基氧基羰基的碳原子数优选是8-20,更优选8-12。芳烷基氧基羰基的实例包括苯甲基氧基羰基。氨甲酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。氨甲酰基的实例包括(未取代的)氨甲酰基、和N-甲基氨甲酰基。氨磺酰基的碳原子数优选是小于20,更优选小于12。氨磺酰基的实例包括(未取代的)氨磺酰基、和N-甲基氨磺酰基。酰氧基的碳原子数优选是1-20,更优选2-12。酰基氧基的实例包括乙酰氧基、苯甲酰基氧基。
烯基的碳原子数优选是2-20,更优选2-12。烯基的实例包括乙烯基、烯丙基和异丙烯基。炔基的碳原子数优选是2-20,更优选2-12。炔基的实例包括噻吩基。炔基磺酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。烷基氧基磺酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳氧基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。烷基磺酰基氧基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳氧基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。
此外,在式(A)中,芳族环上取代的取代基X的数量(n)是0或1-5、优选1-3,尤其优选1或2。
而且,当芳族环上取代的取代基的数量是2或更大时,取代基可以彼此相同或不同,或者彼此偶联形成缩合多环化合物(例如,萘、茚、茚满、菲、喹啉、异喹啉、色烯、色满(苯并二氢吡喃)、酞嗪、吖啶、吲哚、二氢吲哚)。
此外,取代基优选选自卤原子、氰基、具有1-20个碳原子的烷基、具有1-20个碳原子的烷氧基、具有6-20个碳原子的芳基、具有6-20个碳原子的芳氧基、具有1-20个碳原子的酰基、具有1-20个碳原子的碳酰胺基、具有1-20个碳原子的磺酰胺基、和具有1-20个碳原子的酰脲基。
下式(A)代表的芳族酰基的具体实例如下,优选No.1、3、5、6、8、13、18、28,更优选No.1、3、6、13。
用于本发明的具有2-20个碳原子的脂族酰基的实例,具体地,包括乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基、新戊酰基、己酰基、辛酰基、月桂酰基、硬脂酰基,等,优选是乙酰基、丙酰基和丁酰基,尤其优选是乙酰基。在本发明中,上述脂族酰基包括具有附加取代基,该取代基例如是上述式(A)列举的X的实例。
接下来,芳族酰基取代纤维素的羟基的方法通常包括使用由芳族羧酸氯或芳族羧酸获得的对称酸酐和混合酸酐的方法。最优选的方法是使用由芳族羧酸获得的酸酐的方法(Journal of Applied Polymer Science,Vol.29,3981-3990(1984)description)。在上述方法中,芳族酰基的取代方法包括下面方法;(1)制备纤维素脂肪酸单酯或二酯之后,将上述式(A)代表的芳族酰基引入残余羟基;(2)使纤维素直接与脂肪羧酸和芳族羧酸的混合酸酐反应。前者中,纤维素脂肪酸酯或二酯的制备方法本身是本领域技术人员已知的方法,但是后者引入芳族酰基的反应随芳族酰基的类型不同而不同,但是反应可以在下面的反应条件下进行:反应温度优选0-100℃,更优选20-50℃,反应时间优选大于30分钟,更优选30-300分钟。此外,在使用混合酸酐的后一方法中,反应条件随混合酸酐的类型不同而不同,但是反应可以在下面条件下进行:反应温度优选0-100℃,更优选20-50℃,反应时间30-300分钟,更优选60-200分钟。两种反应都可以在没有溶剂或者在有溶剂的条件下进行,但是优选在溶剂中进行。作为溶剂,可以使用二氯甲烷、氯仿、二噁烷。
用于本发明的纤维素衍生物优选具有10-800的质量平均聚合度,更优选370-600。此外,用于本发明的纤维素衍生物优选具有1,000-230,000的数均分子量,更优选75,000-230,000,最优选78,000-230,000。而且,质量平均分子量小的纤维素衍生物可以用作添加剂,将聚合物混入三乙酸纤维素酯。据此,希望控制相差薄膜的延迟的波长色散。
用于本发明的纤维素衍生物可以由酸酐和酰基氯作为酰基化剂合成。当酰基化剂是酸酐时,使用有机酸(例如,乙酸)和二氯甲烷作为反应溶剂。使用质子催化剂例如硫酸作为催化剂物质。当酰基化剂是酰基氯时,使用碱性化合物作为催化剂。通过工业上最常规的合成方法,纤维素在含有相应于乙酰基或其它酰基的有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)、或其酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)的混合有机酸组分中酯化合成纤维素酯。
在该方法中,有许多情形,纤维素例如棉绒、木浆在有机酸例如乙酸中活化,然后在上面混合有机酸组分中用硫酸催化剂酯化。有机酸酐组分通常以比纤维素中存在的羟基量过量地使用。在该酯化过程中,进行纤维素主链β1→4-葡糖苷键的水解反应(解聚反应)以及酯化反应。当主链的水解反应提前时,纤维素酯的聚合度降低,由此纤维素酯薄膜的性能降低。考虑到所得纤维素酯的聚合度和分子量,因此优选是确定反应条件,例如反应温度。
重要的是将酯化反应过程的最高温度调整至低于50℃,以获得聚合度高的纤维素酯(分子量大)。优选最高温度调整至35-50℃,更优选37-47℃。优选反应温度是35℃或更高的条件,这是由于酯化反应顺利进行。优选反应温度低于50℃的条件,这是由于不会发生例如纤维素酯的聚合度降低的不便。
反应结束之后,抑制温度上升以停止反应,进一步可以抑制聚合度的降低,并且可以合成聚合度高的纤维素酯。更具体地说,反应之后,加入反应终止剂(例如,水、乙酸),未参与酯化反应的剩余的酸酐水解,得到相应的有机酸作为副产物。由于该水解反应强烈放热,因此反应设备的温度升高。如果反应终止剂的添加速度不太快的话,由于突然放热超过反应设备的冷却能力,纤维素主链的水解反应显著进行,因此,不会发生所得纤维素酯的聚合度降低的问题。此外,一部分催化剂在酯化反应期间与纤维素偶联,其大部分在加入反应终止剂期间与纤维素分离。如果反应终止剂的添加速度不太快的话,那么获得足够的反应时间使得催化物质与纤维素分离,很难产生一部分催化剂以偶联状态存在纤维素内的问题。至于一部分强酸催化剂偶联的纤维素酯,稳定性太差,以至于因产物干燥时的热而容易分解,并且聚合度降低。为此,在酯化反应之后,优选通过添加反应终止剂使反应停止,耗时优选4分钟或更长,更优选4-30分钟。此外,如果反应终止剂的添加时间小于30分钟,由于不会发生例如工业产率降低的问题,因此是优选的。
作为反应终止剂,使用通常将酸酐分解的水和醇。但是,在本发明中,为了防止对各种有机溶剂的溶解度低的三酯沉淀,优选使用水和有机酸的混合物作为反应终止剂。当在例如上面条件下进行酯化反应时,可以容易地合成具有质量平均聚合度是500或更高的高分子量的纤维素酯。
(面内延迟Re、厚度方向的延迟Rth)
Re(λ)是用自动双折射分析仪KOBRA-21ADH(由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)对在薄膜的法线方向波长[λ]nm的入射光测定的。Rth(λ)是用KOBRA-21ADH或WR基于通过将上述延迟值Re(λ)、、围绕面内慢轴(通过KOBRA 21ADH确定)作为倾斜轴(旋转轴)由相对薄膜法线方向以+40°倾斜的方向入射的波长λnm的光测定的延迟值、和围绕面内慢轴(通过KOBRA 21ADH确定)作为倾斜轴(旋转轴)由相对薄膜法线方向以-40°倾斜的方向入射的波长λnm的光测定的延迟值这三个延迟值相加所获得的延迟值、假设平均折射率、和进入的薄膜的厚度值而计算的。作为假设平均折射率,可以使用Polymer Handbook(JOHN WILEY & SONS,INC)和各种光学薄膜的目录中所列的值。如果平均折射率的值未知,可以用Abbe折射计测定。主要光学薄膜的平均折射率的值列举如下:纤维素酰化物(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)。当将假设平均折射率和厚度值输入KOBRA 21ADH时,计算nx、ny和nz。
本发明的纤维素衍生物薄膜尤其有益地用作具有IPS和ECB模式的液晶单元的IPS型液晶显示器和ECB型液晶显示器的光学补偿薄膜的载体、或者偏振片的保护薄膜。这些模式是不施加电压情况下液晶材料在黑色显示时几乎平行取向的实施方案,并且它使液晶分子在黑色显示时以与基板表面平行取向。因此,至于本发明的纤维素薄膜,优选厚度方向的折射率最大,结果,厚度方向的延将是负值。因此,本发明的面内方向的延迟和厚度方向的延迟优选范围是20nm<|Re(630)|<300nm、-30nm>Rth(630)>-400nm,更优选50nm<|Re(630)|<180nm、-50nm>Rth(630)>-300nm,尤其是80nm<|Re(630)|<150nm、-100nm>Rth>-200nm。
至于用于本发明的延迟调节剂,优选某些双折射率大、在薄膜内容易取向的化合物,即延迟表达潜能大的化合物。因此,在薄膜内加入棒状化合物或盘状化合物之后,经过拉伸处理,通过取向,可以广泛地调节延迟。特别是,当添加剂具有液晶性时,例如,当棒状液晶取向时,拉伸方向的双折射高,当将盘状液晶以与薄膜表面平行地取向时,面内方向的双折射高。当本发明的纤维素薄膜不包括延迟调节剂时,尤其是当使用芳族环酰基的取代度高的纤维素酰化物时,拉伸垂直方向(包括面内方向、厚度方向)的双折射升高。因此,为了获得面内延迟低和厚度方向的延迟是大的负值的条件,通过添加液晶性化合物,可以增加拉伸方向的双折射并且可以降低面内延迟。
(延迟调节剂)
在本发明中,优选使用下式(1-1)所示的延迟调节剂作为添加剂。描述了呈现纤维素衍生物薄膜的延迟的化合物。本发明人经过积极实验,使用分子的最大终端间距是2A或更高并且分子长轴/短轴比是2.0或更高的材料作为延迟调节剂,因此光学各向异性充分呈现并且Re或Rth上升。因此,使用在薄膜内取向的调节剂,容易产生薄膜在拉伸方向和与拉伸垂直的方向的折射率不同,并且拉伸方向的双折射可以容易地呈现。此外,本发明所示的分子的最大终端间距和分子长轴/短轴比,以计算分子结构的结果为基础,进行实验计算。在本发明中,优选加入下式(1-1)所示的化合物作为延迟调节剂。然而,至于本发明的效果,并不限于通过下面所示的结构的添加剂表达延迟。
相对100质量份的纤维素衍生物,用于本发明的延迟调节剂的优选添加量是0.01-20质量份,更优选0.1-15质量份,尤其优选1-10质量份,并且质量依赖,并且优选,特别优选质量。(本说明书中,质量比等于重量比。)此外,为了充分混入纤维素衍生物溶液,优选延迟调节剂能够与纤维素衍生物兼容并且化合物本身不结块。为了获得这种条件,例如,给出这样一种方法:通过将溶剂和调节剂混合搅拌制备调节剂溶液,然后将该调节剂溶液加入到少量单独制备的纤维素衍生物溶液中并混合,然后再将该混合物与主要纤维素衍生物浓液混合。然而本发明并不限于这种添加方法。
如上所述,优选本发明的纤维素衍生物薄膜包括至少一种下式(1-1)代表的化合物作为延迟调节剂。
其中Ar1、Ar2和Ar3各自独立地代表芳基或芳族杂环;L1和L2各自独立地代表直接单键或二价连接基团;且n是3或更大的整数,条件是Ar2和L2可以相同或不同。
接下来,更详细地描述式(1-1)代表的化合物。
在式(1-1)中,Ar1、Ar2和Ar3各自独立地代表芳基或芳族杂环;L1和L2各自独立地代表直接单键或二价连接基团;且n是3或更大的整数。Ar2和L2可以相同或不同。
Ar1、Ar2和Ar3代表的芳基优选是具有6-30个碳原子的芳基。它们可以是单环基团或者与其它环形成稠环。如果可能的话,这种芳基可以具有取代基并且取代基的实例包括下面所述的取代基T。
芳基的优选实例包括那些具有6-20个碳原子的,更优选6-12个碳原子的,例如苯基、p-甲基苯基和萘基。
Ar1、Ar2和Ar3代表的芳族杂环可以是具有至少一个选自氧原子、氮原子和硫原子的成员的任意杂环。其优选实例是具有至少一个选自氧原子、氮原子和硫原子的成员的5-或6-元芳族杂环。如果可能的话,这种杂环可以具有取代基并且取代基的实例包括下面所述的取代基T。
芳族杂环的具体实例包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、噁唑啉、噁唑、噁二唑、喹啉、异喹啉、酞嗪、萘啶(naphthylidine)、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲啶、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并三唑、四氮茚(tetrazaindene)、吡咯并三唑、吡唑并三唑等。芳族杂环的优选实例包括苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑和苯并三唑。
在式(1-1)中,L1和L2各自代表直接单键或二价连接基团。二价连接基团的优选实例包括-NR7-代表的基团(其中R7代表氢原子或可以具有取代基的烷基或芳基)、-SO2-、-CO-、亚烷基、取代的亚烷基、亚烯基、取代的亚烯基、亚炔基、-O-、-S-、-SO-和将这些二价基团中两种或多种组合获得的基团。其中,更优选-O-、-CO-、-SO2NR7-、-NR7SO2-、-CONR7-、-NR7CO-、-COO-、-OCO-和亚炔基。
在式(1-1)中,Ar2与L1和L2相连。当Ar2是亚苯基时,最优选L1-Ar2-L2和L2-Ar2-L2位于对位(1,4-位)。
n是3或更大的整数,优选3-7,更优选3-5。
在式(1-1)代表的化合物中,优选下式(1-2)代表的化合物。接下来,更详细地描述式(1-2)。
在式(1-2)中,R11、R12、R13、R14、R15、R16、R21、R22、R23和R24各自独立地代表氢原子或取代基;Ar2代表芳基或芳族杂环;L2和L3各自独立地代表直接单键或二价连接基团;且n是3或更大的整数,条件是Ar2和L2可以相同或不同。
Ar2、L2和n的实例与式(1-1)中的相同。L3代表直接单键或二价连接基团。二价连接基团的优选实例包括-NR7-代表的基团(其中R7代表氢原子或可以具有取代基的烷基或芳基)、亚烷基、取代的亚烷基、-O-和将这些二价基团中两种或多种组合获得的基团。其中,更优选-O-、-NR7-、-NR7SO2-和-NR7CO-。
R11、R12、R13、R14、R15和R16各自独立地代表氢原子或取代基。优选氢原子、烷基和芳基,更优选氢原子、具有1-4个碳原子的烷基(例如,甲基、乙基、丙基或异丙基)和具有6-12个碳原子的芳基(例如,苯基或萘基),更优选具有1-4个碳原子的烷基。
R21、R22、R23和R24各自独立地代表氢原子或取代基。优选氢原子、烷基、烷氧基和羟基,更优选氢原子、烷基(优选具有1-4个碳原子的,更优选甲基)。
接下来,描述上面所述的取代基T。
取代基T的优选实例包括卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子和碘原子)、烷基(优选具有1-30个碳原子的烷基例如甲基、乙基、n-丙基、异丙基、叔丁基、n-辛基和2-乙基己基)、环烷基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的环烷基例如环己基、环戊基和4-n-十二烷基环己基)、双环烷基(优选取代或未取代的具有5-30个碳原子的双环烷基、即,从具有5-30个碳原子的双环烷中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如双环[1,2,2]庚-2-基、双环[2,2,2]辛-3-基)、烯基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烯基例如乙烯基和烯丙基)、环烯基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的环烯基,即,从具有3-30个碳原子的环烯中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如2-环戊烯-1-基和2-环己烯-1-基)、双环烯基(取代或未取代的双环烯基,优选取代或未取代的具有5-30个碳原子的双环烯基,即,从具有一个双键的双环烯中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如双环[2,2,1]庚-2-烯-1-基和双环[2,2,2]辛-2-烯-4-基)、炔基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的炔基例如乙炔基和炔丙基)、芳基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基例如苯基、p-甲苯基和萘基)、杂环(优选从取代或未取代的和芳族或非芳族的5-或6-元杂环化合物除去一个氢原子之后剩下的一价基团,更优选具有3-30个碳原子的5-或6-元芳族杂环例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶基和2-苯并噻唑基)、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷氧基例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、n-辛氧基和2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基例如苯氧基、2-甲基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基和2-十四烷酰基氨基苯氧基)、甲硅烷基氧基(优选具有3-20个碳原子的甲硅烷基氧基例如三甲基甲硅烷基氧基和叔丁基二甲基甲硅烷基氧基)、杂环氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的杂环氧基例如1-苯基四唑-5-氧基和2-四氢吡喃基氧基)、酰基氧基(优选甲酰基氧基、取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷基羰基氧基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基羰基氧基例如甲酰基氧基、乙酰基氧基、新戊酰基氧基、硬脂酰基氧基、苯甲酰基氧基和p-甲氧基苯基羰基氧基)、氨甲酰基氧基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨甲酰基氧基例如N,N-二甲基氨甲酰基氧基、N,N-二乙基氨甲酰基氧基、吗啉基羰基氧基、N,N-二-n-辛基氨基羰基氧基和N-n-辛基氨甲酰基氧基)、烷氧基羰基氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷氧基羰基氧基例如甲氧基羰基氧基、乙氧基羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基和n-辛基羰基氧基)、芳氧基羰基氧基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子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和p-n-十六烷基氧基苯氧基羰基氧基)、氨基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的苯胺基例如氨基、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、取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基羰基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基羰基氨基例如甲酰基氨基、乙酰基氨基、新戊酰基氨基、月桂酰基氨基和苯甲酰基氨基)、氨基羰基氨基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨基羰基氨基例如氨甲酰基氨基、N,N-二甲基氨基羰基氨基、N,N-二乙基氨基羰基氨基和吗啉基羰基氨基)、烷氧基羰基氨基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子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、n-十八烷基氧基羰基氨基和N-甲基-甲氧基羰基氨基)、芳氧基羰基氨基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳氧基羰基氨基例如苯氧基羰基氨基、p-氯苯氧基羰基氨基和m-n-辛氧基苯氧基羰基氨基)、氨磺酰基氨基(优选取代或未取代的具有0-30个碳原子的氨磺酰基氨基例如氨磺酰基氨基、N,N-二甲基氨基磺酰基氨基和N-n-辛基氨基磺酰基氨基)、烷基-和芳基磺酰基氨基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基磺酰基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子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和p-甲基苯基磺酰基氨基)、巯基、烷硫基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷硫基例如甲硫基、乙硫基和n-十六烷基硫基)、芳硫基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳硫基例如苯硫基、p-氯苯硫基和m-甲氧基苯硫基)、杂环硫基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的杂环硫基例如2-苯并噻唑基硫基和1-苯基四唑-5-基硫基)、氨磺酰基(优选具有0-30个碳原子的氨磺酰基例如N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷基氧基丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基和N-(N′-苯基氨甲酰基)氨磺酰基)、磺基、烷基-和芳基亚磺酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基亚磺酰基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基亚磺酰基例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基亚磺酰基和p-甲基苯基亚磺酰基)、烷基-和芳基磺酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基磺酰基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基磺酰基例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基和p-甲基苯基磺酰基)、酰基(优选甲酰基、取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷基羰基和取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳基羰基例如乙酰基和新戊酰基苯甲酰基)、芳氧基羰基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳氧基羰基例如苯氧基羰基、o-氯苯氧基羰基、m-硝基苯氧基羰基和p-t-丁基苯氧基羰基);烷氧基羰基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷氧基羰基例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基和n-十八烷基氧基羰基)、氨甲酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨甲酰基例如氨甲酰基、N-甲基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基、N,N-二-n-辛基氨甲酰基和N-(甲基磺酰基)氨甲酰基)、芳基-和杂环偶氮基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基偶氮基和取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂环偶氮基例如苯基偶氮基、p-氯苯基偶氮基和5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、酰亚胺基(优选N-琥珀酰亚胺和N-邻苯二甲酰亚胺)、膦基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的膦基例如二甲基膦基、二苯基膦基和甲基苯氧基膦基)、氧膦基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基例如氧膦基、二辛氧基氧膦基和二乙氧基氧膦基)、氧膦基氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基氧基例如二苯氧基氧膦基氧基和二辛氧基氧膦基氧基)、氧膦基氨基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基氨基例如二甲氧基氧膦基氨基和二甲基氨基氧膦基氨基)和甲硅烷基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的甲硅烷基例如三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基和苯基二甲基甲硅烷基)。
在如上所述的取代基中,具有氢原子的取代基在除去该氢原子之后,还可以被上述取代基取代。这些官能团的实例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。其实例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。
当有两个或多个取代基时,这些取代基可以相同或不同。如果可能的话,这些取代基可以连在一起形成环。
接下来,通过具体实例更详细地描述式(1-1)和式(1-2)代表的化合物,尽管本发明并不限于这些具体实例。
而且,也优选下式(1-3)代表的化合物。
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地代表取代基;L1和L2各自独立地代表直接单键或二价连接基团;n和m各自独立地代表0-4的整数;以及p和q各自独立地代表0-3的整数。
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地代表氢原子或取代基。R1、R2、R3、R4、R5和R6可以相同或不同。取代基的优选实例包括卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子和碘原子)、烷基(优选具有1-30个碳原子的烷基例如甲基、乙基、n-丙基、异丙基、叔丁基、n-辛基和2-乙基己基)、环烷基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的环烷基例如环己基、环戊基和4-n-十二烷基环己基)、双环烷基(优选取代或未取代的具有5-30个碳原子的双环烷基、即,从具有5-30个碳原子的双环烷中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如双环[1,2,2]庚-2-基、双环[2,2,2]辛-3-基)、烯基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烯基例如乙烯基和烯丙基)、环烯基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的环烯基,即,从具有3-30个碳原子的环烯中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如2-环戊烯-1-基和2-环己烯-1-基)、双环烯基(取代或未取代的双环烯基,优选取代或未取代的具有5-30个碳原子的双环烯基,即,从具有一个双键的双环烯中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如双环[2,2,1]庚-2-烯-1-基和双环[2,2,2]辛-2-烯-4-基)、炔基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的炔基例如乙炔基和炔丙基)、芳基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基例如苯基、p-甲苯基和萘基)、杂环(优选从取代或未取代的和芳族或非芳族的5-或6-元杂环化合物除去一个氢原子之后剩下的一价基团,更优选具有3-30个碳原子的5-或6-元芳族杂环例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶基和2-苯并噻唑基)、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷氧基例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、n-辛氧基和2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基例如苯氧基、2-甲基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基和2-十四烷酰基氨基苯氧基)、甲硅烷基氧基(优选具有3-20个碳原子的甲硅烷基氧基例如三甲基甲硅烷基氧基和叔丁基二甲基甲硅烷基氧基)、杂环氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的杂环氧基例如1-苯基四唑-5-氧基和2-四氢吡喃基氧基)、酰基氧基(优选甲酰基氧基、取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷基羰基氧基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基羰基氧基例如甲酰基氧基、乙酰基氧基、新戊酰基氧基、硬脂酰基氧基、苯甲酰基氧基和p-甲氧基苯基羰基氧基)、氨甲酰基氧基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨甲酰基氧基例如N,N-二甲基氨甲酰基氧基、N,N-二乙基氨甲酰基氧基、吗啉基羰基氧基、N,N-二-n-辛基氨基羰基氧基和N-n-辛基氨甲酰基氧基)、烷氧基羰基氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷氧基羰基氧基例如甲氧基羰基氧基、乙氧基羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基和n-辛基羰基氧基)、芳氧基羰基氧基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子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和p-n-十六烷基氧基苯氧基羰基氧基)、氨基(优选氨基,取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的苯胺基例如氨基、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、取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基羰基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基羰基氨基例如甲酰基氨基、乙酰基氨基、新戊酰基氨基、月桂酰基氨基和苯甲酰基氨基)、氨基羰基氨基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨基羰基氨基例如氨甲酰基氨基、N,N-二甲基氨基羰基氨基、N,N-二乙基氨基羰基氨基和吗啉基羰基氨基)、烷氧基羰基氨基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子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、n-十八烷基氧基羰基氨基和N-甲基-甲氧基羰基氨基)、芳氧基羰基氨基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳氧基羰基氨基例如苯氧基羰基氨基、p-氯苯氧基羰基氨基和m-n-辛氧基苯氧基羰基氨基)、氨磺酰基氨基(优选取代或未取代的具有0-30个碳原子的氨磺酰基氨基例如氨磺酰基氨基、N,N-二甲基氨基磺酰基氨基和N-n-辛基氨基磺酰基氨基)、烷基-和芳基磺酰基氨基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基磺酰基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子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和p-甲基苯基磺酰基氨基)、巯基、烷硫基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷硫基例如甲硫基、乙硫基和n-十六烷基硫基)、芳硫基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳硫基例如苯硫基、p-氯苯硫基和m-甲氧基苯硫基)、杂环硫基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的杂环硫基例如2-苯并噻唑基硫基和1-苯基四唑-5-基硫基)、氨磺酰基(优选具有0-30个碳原子的氨磺酰基例如N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷基氧基丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基和N-(N′-苯基氨甲酰基)氨磺酰基)、磺基、烷基-和芳基亚磺酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基亚磺酰基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基亚磺酰基例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基亚磺酰基和p-甲基苯基亚磺酰基)、烷基-和芳基磺酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基磺酰基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基磺酰基例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基和p-甲基苯基磺酰基)、酰基(优选甲酰基、取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷基羰基和取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳基羰基例如乙酰基和新戊酰基苯甲酰基)、芳氧基羰基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳氧基羰基例如苯氧基羰基、o-氯苯氧基羰基、m-硝基苯氧基羰基和p-t-丁基苯氧基羰基);烷氧基羰基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷氧基羰基例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基和n-十八烷基氧基羰基)、氨甲酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨甲酰基例如氨甲酰基、N-甲基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基、N,N-二-n-辛基氨甲酰基和N-(甲基磺酰基)氨甲酰基)、芳基-和杂环偶氮基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基偶氮基和取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂环偶氮基例如苯基偶氮基、p-氯苯基偶氮基和5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、酰亚胺基(优选N-琥珀酰亚胺和N-邻苯二甲酰亚胺)、膦基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的膦基例如二甲基膦基、二苯基膦基和甲基苯氧基膦基)、氧膦基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基例如氧膦基、二辛氧基氧膦基和二乙氧基氧膦基)、氧膦基氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基氧基例如二苯氧基氧膦基氧基和二辛氧基氧膦基氧基)、氧膦基氨基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基氨基例如二甲氧基氧膦基氨基和二甲基氨基氧膦基氨基)和甲硅烷基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的甲硅烷基例如三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基和苯基二甲基甲硅烷基)。
在如上所述的取代基中,具有氢原子的取代基在除去该氢原子之后,还可以被上述取代基取代。这些官能团的实例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。其实例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。
其中,取代基的优选实例包括烷基、烷氧基、烷氧基羰基、酰基、烷氧基羰基氧基、环烷基、酰基氨基、氰基和卤原子。
当具有两个或多个取代基时,这些取代基可以相同或不同。如果可能的话,这些取代基可以连在一起形成环。
在式(1-3)中,L1和L2各自代表直接单键或二价连接基团。L1和L2可以相同或不同。二价连接基团的优选实例包括-NR7-代表的基团(其中R7代表氢原子或可以具有取代基的烷基或芳基)、-SO2-、-CO-、亚烷基、取代的亚烷基、亚烯基、取代的亚烯基、亚炔基、-O-、-S-、-SO-和将这些二价基团中两种或多种组合获得的基团。其中,更优选-O-、-CO-、-SO2NR7-、-NR7SO2-、-CONR7-、-NR7CO-、-COO-、-OCO-和亚炔基。作为取代基,可以使用取代基R1、R2、R3、R4、R5和R6引证的实例。
n和m各自独立地代表0-4的整数。当m和n各自是2或更大时,重复单元中的R1和R2可以相同或不同。p和q各自独立地代表0-3的整数。当p和q各自是2或更大时,重复单元中的R3和R4可以相同或不同。而且,R3和R5、以及R4和R6可以连在一起各自形成环。从控制延迟的角度,优选式(1-1)代表的化合物是对称化合物(即,与位于式(1-3)中心的环己烷的1-和4-位相连的基团具有相同结构)。
接下来,通过具体实例更详细地描述式(1-3)代表的化合物,尽管本发明并不限于这些具体实例。
而且,也优选下式(1-4)代表的化合物。
其中R1、R2、R3和R4各自独立地代表取代基;E1、E2、E3和E4各自独立地代表氧原子或硫原子;L1和L2各自独立地代表二价连接基团;n和m各自独立地代表0-4的整数;和p和q各自独立地代表0-10的整数。
R1和R2各自独立地代表取代基。取代基的优选实例包括卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子和碘原子)、烷基(优选具有1-30个碳原子的烷基例如甲基、乙基、n-丙基、异丙基、叔丁基、n-辛基和2-乙基己基)、环烷基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的环烷基例如环己基、环戊基和4-n-十二烷基环己基)、双环烷基(优选取代或未取代的具有5-30个碳原子的双环烷基、即,从具有5-30个碳原子的双环烷中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如双环[1,2,2]庚-2-基、双环[2,2,2]辛-3-基)、烯基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烯基例如乙烯基和烯丙基)、环烯基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的环烯基,即,从具有3-30个碳原子的环烯中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如2-环戊烯-1-基和2-环己烯-1-基)、双环烯基(取代或未取代的双环烯基,优选取代或未取代的具有5-30个碳原子的双环烯基,即,从具有一个双键的双环烯中除去一个氢原子之后剩下的一价基团例如双环[2,2,1]庚-2-烯-1-基和双环[2,2,2]辛-2-烯-4-基)、炔基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的炔基例如乙炔基和炔丙基)、芳基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基例如苯基、p-甲苯基和萘基)、杂环(优选从取代或未取代的和芳族或非芳族的5-或6-元杂环化合物除去一个氢原子之后剩下的一价基团,更优选具有3-30个碳原子的5-或6-元芳族杂环例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶基和2-苯并噻唑基)、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷氧基例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、n-辛氧基和2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基例如苯氧基、2-甲基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基和2-十四烷酰基氨基苯氧基)、甲硅烷基氧基(优选具有3-20个碳原子的甲硅烷基氧基例如三甲基甲硅烷基氧基和叔丁基二甲基甲硅烷基氧基)、杂环氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的杂环氧基例如1-苯基四唑-5-氧基和2-四氢吡喃基氧基)、酰基氧基(优选甲酰基氧基、取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷基羰基氧基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基羰基氧基例如甲酰基氧基、乙酰基氧基、新戊酰基氧基、硬脂酰基氧基、苯甲酰基氧基和p-甲氧基苯基羰基氧基)、氨甲酰基氧基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨甲酰基氧基例如N,N-二甲基氨甲酰基氧基、N,N-二乙基氨甲酰基氧基、吗啉基羰基氧基、N,N-二-n-辛基氨基羰基氧基和N-n-辛基氨甲酰基氧基)、烷氧基羰基氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷氧基羰基氧基例如甲氧基羰基氧基、乙氧基羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基和n-辛基羰基氧基)、芳氧基羰基氧基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子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和p-n-十六烷基氧基苯氧基羰基氧基)、氨基(优选氨基,取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的苯胺基例如氨基、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、取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基羰基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基羰基氨基例如甲酰基氨基、乙酰基氨基、新戊酰基氨基、月桂酰基氨基和苯甲酰基氨基)、氨基羰基氨基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨基羰基氨基例如氨甲酰基氨基、N,N-二甲基氨基羰基氨基、N,N-二乙基氨基羰基氨基和吗啉基羰基氨基)、烷氧基羰基氨基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子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、n-十八烷基氧基羰基氨基和N-甲基-甲氧基羰基氨基)、芳氧基羰基氨基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳氧基羰基氨基例如苯氧基羰基氨基、p-氯苯氧基羰基氨基和m-n-辛氧基苯氧基羰基氨基)、氨磺酰基氨基(优选取代或未取代的具有0-30个碳原子的氨磺酰基氨基例如氨磺酰基氨基、N,N-二甲基氨基磺酰基氨基和N-n-辛基氨基磺酰基氨基)、烷基-和芳基磺酰基氨基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基磺酰基氨基和取代或未取代的具有6-30个碳原子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和p-甲基苯基磺酰基氨基)、巯基、烷硫基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷硫基例如甲硫基、乙硫基和n-十六烷基硫基)、芳硫基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳硫基例如苯硫基、p-氯苯硫基和m-甲氧基苯硫基)、杂环硫基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的杂环硫基例如2-苯并噻唑基硫基和1-苯基四唑-5-基硫基)、氨磺酰基(优选具有0-30个碳原子的氨磺酰基例如N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷基氧基丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基和N-(N′-苯基氨甲酰基)氨磺酰基)、磺基、烷基-和芳基亚磺酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基亚磺酰基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基亚磺酰基例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基亚磺酰基和p-甲基苯基亚磺酰基)、烷基-和芳基磺酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的烷基磺酰基和取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基磺酰基例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基和p-甲基苯基磺酰基)、酰基(优选甲酰基、取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷基羰基和取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳基羰基例如乙酰基和新戊酰基苯甲酰基)、芳氧基羰基(优选取代或未取代的具有7-30个碳原子的芳氧基羰基例如苯氧基羰基、o-氯苯氧基羰基、m-硝基苯氧基羰基和p-t-丁基苯氧基羰基);烷氧基羰基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的烷氧基羰基例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基和n-十八烷基氧基羰基)、氨甲酰基(优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的氨甲酰基例如氨甲酰基、N-甲基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基、N,N-二-n-辛基氨甲酰基和N-(甲基磺酰基)氨甲酰基)、芳基-和杂环偶氮基(优选取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基偶氮基和取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂环偶氮基例如苯基偶氮基、p-氯苯基偶氮基和5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、酰亚胺基(优选N-琥珀酰亚胺和N-邻苯二甲酰亚胺)、膦基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的膦基例如二甲基膦基、二苯基膦基和甲基苯氧基膦基)、氧膦基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基例如氧膦基、二辛氧基氧膦基和二乙氧基氧膦基)、氧膦基氧基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基氧基例如二苯氧基氧膦基氧基和二辛氧基氧膦基氧基)、氧膦基氨基(优选取代或未取代的具有2-30个碳原子的氧膦基氨基例如二甲氧基氧膦基氨基和二甲基氨基氧膦基氨基)和甲硅烷基(优选取代或未取代的具有3-30个碳原子的甲硅烷基例如三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基和苯基二甲基甲硅烷基)。
在如上所述的取代基中,具有氢原子的取代基在除去该氢原子之后,还可以被上述取代基取代。这些官能团的实例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。其实例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。
其中,取代基的优选实例包括烷基、烷氧基、烷氧基羰基、酰基、烷氧基羰基氧基、环烷基、酰基氨基、氰基和卤原子。
当具有两个或多个取代基时,这些取代基可以相同或不同。如果可能的话,这些取代基可以连在一起形成环。
R3和R4各自独立地代表取代基。取代基的优选实例与上面有关R1和R2引证的相同。其中,取代基的尤其优选实例包括烷基、环烷基、双环烷基、烯基、环烯基、双环烯基、炔基、芳基、杂环、氨磺酰基、烷基-和芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基和氨甲酰基。取代基的更优选实例包括烷基、环烷基、烯基、芳基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基和氨甲酰基。
L1和L2各自代表二价连接基团。L1和L2可以相同或不同。
二价连接基团是除亚芳基之外的二价连接基团。其优选实例包括亚烷基、取代的亚烷基、亚烯基、取代的亚烯基、亚炔基和通过将这些二价基团中两种或多种组合获得的基团。当为由两种或多种基团组成的二价基团时,这些基团还可以经另一二价连接基团相连。该二价连接基团的实例包括-NR7-代表的基团(其中R7代表氢原子或可以具有取代基的烷基或芳基)、-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、-SO2NR7-、-NR7SO2-、-CONR7-、-NR7CO-、-COO-和-OCO-。作为取代基,可以使用取代基R1、R2、R3、R4、R5和R6引证的那些。
n和m各自独立地代表0-4的整数。当m和n各自是2或更大时,重复单元中的R1和R2可以相同或不同,p和q各自独立地代表1-10的整数。当p和q各自是2或更大时,重复单元中的E3和E4以及L1和L2可以相同或不同。从控制延迟的角度,优选式(1-4)代表的化合物是对称化合物或几乎对称化合物(即,与位于式(1-1)中心的环己烷的1-和4-位相连的基团具有相同或者接近相似的结构)。
接下来,参照具体实例更详细地描述式(1-4)代表的化合物,尽管本发明并不限于这些具体实例。
(化合物的添加方法)
另外,这些延迟调节剂可以单独使用以及两种或多种化合物以任意比例混合使用。而且,添加这些延迟调节剂的时间可以是浓液制备过程的任意时间、以及浓液制备过程结束时。
除了上述延迟调节剂之外,使用时,可以向本发明的纤维素衍生物中添加各种添加剂,例如,降低光学各向异性的化合物、增塑剂、除用于调节透射变化的紫外线吸收剂之外的紫外线吸收剂、降解抑制剂、颗粒、剥离促进剂等。而且,添加这些添加剂溶液的时间可以是浓液制备过程的任意步骤、棉溶解之后即刻和浓液制备过程结束时。
接下来,详细解释用于本发明的纤维素衍生物。
[纤维素衍生物组分的棉]
用于本发明的纤维素衍生物组分的纤维素的实例包括棉绒、木浆(硬木浆、软木浆),并且可以使用由任意纤维素获得的纤维素衍生物,并且可以混合使用。所用这些纤维素组分的详细描述,例如,描述在plastic materialIecture(17)cellulose resin(Marusawa & Uda ed,Nikkan Kogyo ShinbunLtd,1970 publication)和Japan Institute of Invention and Innovationinvention publication technique 2001-1745(page 7-page 8),但是本发明的纤维素衍生物薄膜没有特别的限制。
[纤维素衍生物的聚合度]
用于本发明的纤维素衍生物的聚合度以粘度平均聚合度计优选是10-500,更优选150-450,尤其优选180-400。当聚合度太高时,纤维素衍生物的浓液的粘度高,难以通过流延成膜。当聚合度太低时,制得的薄膜强度降低。平均聚合度可以通过Uda等的极限粘度法测定(Kazuo Uda,Hideo Saito,Society of Fiber Science and Technology,Japan,first issueVol.18,page 105-120,1962);细节描述在日本专利9-95538。
此外,用于本发明的纤维素衍生物的分子量分布优选通过凝胶渗透色谱法评价,并且优选多分散指数Mw/Mn(Mw是质量平均分子量、Mn是数均分子量)小,并且分子量分布窄。特别是,Mw/Mn的值优选是1.0-3.0,更优选1.0-2.0,最优选1.0-1.6。
当除去低分子组分时,平均分子量(聚合度)变高,但是与常用纤维素衍生物相比粘度变低,因此是有用的。具有少量低分子组分的纤维素衍生物可以通过从常规方法合成的纤维素中除去低分子组分获得。低分子组分的除去可以通过在合适有机溶剂中洗涤纤维素衍生物进行。此外,当制备具有少量低分子组分的纤维素衍生物时,相对100质量份的纤维素,优选将氧化反应时硫酸催化剂的量调整至0.5-25质量份。当硫酸催化剂的量在上述范围内时,即使就分子量分布而言,可以合成优选的(分子量分布均匀)纤维素衍生物。当将其用于制备本发明的纤维素时,纤维素衍生物的水分含量的百分比优选小于2质量%,更优选小于1质量%,尤其优选小于0.7质量%。通常,纤维素衍生物含有水,并且已知是2.5-5质量%。为了得到该水分含量百分比的纤维素衍生物,需要经过干燥,并且方法没有特别的限制,只要该方法得到所需水分含量百分比。至于本发明的这些纤维素,组分棉和合成方法描述在Japan Institute of Invention and Innovationinvention publication technique第7-12页(No.2001-1745,15th of March,2001 publication,Japan Institute of Invention and Innovation invention)。
本发明的纤维素可以单独使用或者可以两种或多种不同纤维素衍生物混合使用,只要取代基、取代度、聚合度、分子量分布在上述范围内。
[纤维素衍生物溶液的有机溶剂]
优选用溶剂流延法制备纤维素衍生物薄膜,并且使用在有机溶剂中溶解纤维素衍生物的溶液(浓液)。至于优选用作本发明主要溶剂的有机溶剂,优选选自具有3-20个碳原子的酯、酮、醚,和具有1-7个碳原子的卤代烃的溶剂。酯、酮和醚可以具有环结构。也可以使用具有两个或多个酯、酮和醚(即-O-、-CO-,和-COO-)中任意官能团的化合物作为主要溶剂,例如,可以具有其它官能团,例如,醇羟基。当主要溶剂具有两种或多种官能团时,碳原子的数量应在具有任一官能团的化合物的规定范围内。
至于本发明的纤维素衍生物薄膜,可以使用氯基卤代烃作为主要溶剂,并且如Japan Institute of Invention and Innovation invention publicationtechnique 2001-1745(page 12 to page 16)中所述,也可以使用非氯基溶剂作为主要溶剂,主要溶剂对本发明的纤维素酰化物薄膜没有特别的限制。
此外,包括溶解方法、本发明的纤维素衍生物溶液和薄膜的溶剂公开在下面专利中,并且是优选实施方案。例如,它们描述在例如日本未审专利申请2000-95876、12-95877、10-324774、8-152514、10-330538、9-95538、9-95557、10-235664、12-63534、11-21379、10-182853、10-278056、10-279702、10-323853、10-237186、11-60807、11-152342、11-292988、11-60752、11-60752的各自公报中。根据这些专利,描述了溶液性能和与其共存的共存材料(也是本发明的优选实施方案)、以及对本发明纤维素而言优选的溶剂。
[纤维素薄膜的制备方法]
[溶解法]
本发明的纤维素衍生物溶液(浓液)的制备可以在室温下进行,还可以冷却溶解法或高温溶解法以及它们的组合下进行,其中溶解法没有特别的限制。至于制备本发明的纤维素衍生物溶液的每一方法,以及溶解法中涉及的溶液浓缩、过滤,优选使用Japan Institute of Invention and Innovationinvention publication technique(No.2001-1745,15th of March,2001publication,Japan Institute of Invention and Innovation invention第22-25页中详细描述的制备方法。
(浓液的透光度)
纤维素衍生物溶液的浓液的透光度优选是85%或更大,更优选88%或更大,甚至更优选90%或更大。证实各种添加剂在本发明的纤维素浓液溶液中充分溶解。至于浓液透光度的具体计算方法,将浓液倒入1cm角的玻璃器皿中,在分光光度计(UV-3150,Shimadzu Corporation)中测定550nm的吸光度。预先测定仅有溶剂作为空白,然后以与空白的吸光度之比计算纤维素衍生物溶液的透光度。
[流延、拉伸、干燥、卷起方法]
接下来,描述使用本发明的纤维素衍生物溶液制备薄膜的方法。至于本发明的纤维素薄膜的制备方法和设备,使用常用于制备三乙酸纤维素酯薄膜的溶液流延薄膜制备方法和溶液流延薄膜制备设备。将经溶解器(罐)制得的浓液(纤维素衍生物溶液)贮藏在贮藏罐中,并将最终制得的浓液中所含的泡沫消泡。将浓液从浓液出口,经过例如,能够根据转数固定的量高精确地运送溶液的加压测定齿轮泵,送到压模,并从压模的帽(缝)均匀流延在循环运行的流延部件的金属载体上,并将未完全干燥的浓液薄膜(也称之为料片)从金属载体上来回运行的剥离点剥离。所得料片两端用夹子夹住并在宽度方向拉伸,然后通过干燥设备的辊组将所得薄膜自动运送,停止干燥之后通过卷起机卷起为预定长度卷。随目的改变拉幅机的干燥设备和辊组设备的组合。至于本发明的纤维素衍生物薄膜的主要用途、为光学元件的功能保护薄膜、和用于电子显示和卤化银感光材料的溶液流延薄膜制备方法,对于薄膜的表面构成例如底涂层、防静电层、防晕层、保护层,除了溶液流延薄膜制备设备之外,在许多情形下增加涂布器。这些详细描述在Japan Institute of Invention and Innovation invention publicationtechnique第25-30页(No.2001-1745,15th of March,2001 publication,Japan Institute of Invention and Innovation invention)并分类为例如流延(包括共流延)、金属板、干燥、剥离,并且可以优选用于本发明。
此外,纤维素衍生物的厚度根据其用途确定,没有限制,但是优选是10-200μm,更优选20-150μm,甚至更优选30-200μm,尤其优选30-100μm。
至于纤维素衍生物的宽度,可以根据其用途选择合适宽度,特别是液晶显示器的面板大小,而没有限制,但是优选是600-3000nm,更优选1,000-2,500nm,最优选1,300-2,300nm。
此外,本发明的拉伸处理没有特别的限制,但是,例如,可以使用下面方法之一或者二者:使用辊之间边缘速度不同赋予多个辊边缘速度不同,在运输方向拉伸薄膜的方法、薄膜端部用夹在夹住并在宽度方向拉伸的方法。至于拉伸倍数,优选1.03倍-2.00倍,更优选1.05倍-1.5倍,尤其优选1.10倍-1.25倍。
[纤维素薄膜性能评价]
(薄膜的雾度)
本发明的雾度优选是0.01-2.0%,更优选0.05-1.5%,甚至更优选0.1-1.0%,60%RH,其中作为光学薄膜,薄膜的透光度是重要的。雾度的测定是用本发明的纤维素衍生物薄膜样品40mm×80nm,在25℃,雾度仪(HGM-2DP,Suga测定仪)按照JIS K-6714测定的。
(对比度的测定)
作为对比度的评价方法,测定在全周角以极角60°在10个点测定黑色显示状态下液晶显示装置的平均亮度(单位:Cd/m2),并且测定10个点的百分比变化(=10个点的测定值/平均亮度(单位:%))的最大值和最小值的差值。因此,薄膜的平均亮度和亮度百分比变化越小说明对比度高和视角依赖性小。薄膜的平均亮度优选是小于0.4,更优选小于0.3,尤其优选小于0.25。此外,薄膜的百分比变化优选是小于30%,更优选小于25%,尤其优选小于20%。
(黑色亮度的测定)
作为黑色亮度的评价方法,使用随机以极角10°在屏幕进行10个点测定时的平均亮度(单位:Cd/m2)计算黑色亮度。黑色亮度优选是黑色亮度<0.25,更优选黑色亮度<0.20,尤其优选黑色亮度<0.18。
首先,简要描述本发明制得的纤维素衍生物薄膜的用途。本发明的薄膜尤其用作偏振片的保护薄膜、液晶显示装置的光学补偿薄膜(薄片)、反射型液晶装置的光学补偿薄膜、卤化银感光材料的载体。
[功能层]
薄膜的纤维素衍生物薄膜作为其应用用于光学领域和感光材料。特别是,优选光学应用是液晶显示装置,并且更优选液晶显示装置的构造是液晶单元(该液晶单元位于在两个电极基板之间)、两片偏振片(设置在液晶单元两侧)、以及至少一片光学补偿薄膜(设置在液晶单元和偏振片之间)。至于这些液晶显示装置,优选TN、IPS、FLC、AFLC、OCB、STN、ECB、VA和HAN。
此时,当本发明的纤维素衍生物用于上述光学应用时,提供各种功能层。这些功能层的实例包括例如,防静电层、固化树脂层(透明硬涂层)、防反射层、简易粘合层、防眩层、光学各向异性层、取向层、液晶层,等。纤维素衍生物薄膜可用于的这些功能层及其材料的实例包括表面活性剂、润滑剂、消光剂、防静电层、硬涂层,等,并详细描述在Japan Institute ofInvention and Innovation invention publication technique第32-45页(No.2001-1745,15th of March,2001 publication,Japan Institute ofInvention and Innovation invention)并且可优选用于本发明。
[光学各向异性层]
优选本发明的纤维素衍生物薄膜具有满足下面(C)和(D)的延迟的光学各向异性层。
0nm<Re(546)<400nm (C)
0nm<|Rth(546)|<400nm (D)
(其中Re(546)是薄膜在546nm的波长下的面内方向的延迟。或者Rth(546)是薄膜在546nm的波长下的厚度方向的延迟。)
优选
0nm<Re(546)<200nm (C′)
0nm<|Rth(546)|<300nm (D′)
至于获得每一上述延迟的光学各向异性层,优选盘状液晶层或棒状液晶层。
光学各向异性层没有特别的限制,只要它在满足上述光学性能的范围内,并使用适合的层满足Re(546)、Rth(546)。至于满足Re值、Rth值的光学各向异性层,例如可以优选使用层压其上进行取向处理的聚合物薄膜的方法或者液晶经过取向处理的方法。当为前者时,例如,可以将经拉伸取向处理过的聚合物薄膜通过粘合剂等粘附到纤维素衍生物薄膜上,并在经涂布法使纤维素衍生物薄膜提供有聚合物层之后,可以进行拉伸。聚合物的类型没有特别的限制,并且可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚砜、聚烯烃、纤维素酯,等。
当为后者时,液晶层没有特别的限制,但是优选使用盘状液晶层或棒状液晶层。除了可以使用盘状液晶层或棒状液晶层之外,如果需要的话,这些层可以包括取向控制剂。
优选液晶层的光轴与薄膜面基本上平行地取向。基本上平行地是指在薄膜面和光轴之间的角度在0°-20°的范围内。优选0°-10°的范围,优选0°-5°的范围。
盘状液晶没有特别的限制,只要它满足本发明所要求的范围内,但是例如,可以优选使用三亚苯基液晶。盘状液晶化合物描述在各种文献(C.Destrade等.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,Vol.71,page 111(1981);ChemicalSociety of Japan,quarterly chemistry general remarks,No.22,chemistryof liquid crystal,Chapter 5,Chapter 10 Section 2(1994);B.Kohne等.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang等.,J.Am.Chem.Soc,Vol.116,page 2655(1994))。关于盘状液晶化合物的聚合,描述在日本未审专利申请8-27284公报中。
至于盘状液晶化合物,优选具有能够通过聚合反应固定的可聚合基团。例如,可以想到液晶化合物的盘状核心与作为取代基的可聚合基团结合的结构,但是当液晶化合物的盘状核心直接与可聚合基团结合时,在聚合反应过程中难以保持取向状态。因此优选在盘状核心和聚合反应相关的基质之间具有连接基团的结构。就是说,优选具有可聚合基团的盘状液晶化合物是下式代表的化合物。
D(-L-P)n
其中D是盘状核心、L是二价连接基团、P是可聚合基团,以及n是4-12的整数。其中盘状核心(D)、二价连接基团(L)、和可聚合基团(P)的优选实例分别是日本未审专利申请2001-4837公报中描述的(D1)至(D15)、(L1)至(L25)、(P1)至(P18),并且可以优选使用该公报中所述的内容。此外,液晶化合物的盘状向列液晶相-固相转化温度,是优选70℃-300℃,更优选70℃-170℃。
至于棒状液晶,优选使用甲亚胺、氧化偶氮基、氰基联苯、氰基苯基酯、苯甲酸酯、环己烷羧酸苯基酯、氰基苯基环己烷、氰基取代的苯基嘧啶、烷氧基取代的苯基嘧啶、苯基二噁烷、二苯乙炔和烯基环己基苄腈。不仅可以使用例如上面所述的低分子液晶化合物,也可以使用高分子液晶化合物。至于棒状液晶,优选通过与盘状液晶相同的聚合反应固定取向。至于液晶化合物,优选使用具有经活性发光射线和电子辐射、热可以产生聚合反应和交联反应的部分结构的东西。该部分结构的数量优选是1-6,更优选1-3。作为可聚合棒状液晶化合物,可以使用Makromol.Chem.,Vol.190,page 2255(1989)、Advanced Materials vol.5,page 107(1993)、美国专利4683327说明书、5622648说明书、5770107说明书、国际公开WO95/22586公报、95/24455公报、97/00600公报、98/23580公报、98/52905公报、日本未审专利申请1-272551公报、6-16616公报、7-110469公报、11-80081公报、2001-328973公报、2004-240188公报、2005-99236公报、2005-99237公报、2005-121827公报、2002-30042公报中所述的化合物。
液晶层的取向控制方法没有特别的限制,因此可以使用已知方法例如摩擦处理、或者用偏振UV光照射并用热处理取向薄膜的方法。
[应用(偏振片)]
解释本发明的纤维素衍生物薄膜的应用。本发明的纤维素衍生物薄膜尤其用作偏振片保护薄膜用途。当将其用作偏振片保护薄膜时,偏振片的制备方法没有特别的限制,并且通过常规方法制得。有一种方法用碱处理所得纤维素薄膜,并用聚乙烯醇水溶液将聚乙烯醇薄膜粘附到在碘溶液中通过浸泡拉伸制得的起偏器的两侧。代替碱处理,可以使用日本未审专利申请6-94915、6-118232公报中所述的简易粘合处理。
用于粘附保护薄膜和起偏器处理过的面的粘合剂的实例包括,例如,聚乙烯醇粘合剂例如聚乙烯醇、聚乙烯基丁缩醛、乙烯基胶乳例如丙烯酸丁酯。
偏振片由保护起偏器及其两侧的保护薄膜组成,其中将另一保护薄膜粘附在偏振片一侧,并将分离薄膜粘附到偏振片的另一侧。保护薄膜和分离薄膜在偏振片运输时使用,以保护生产检测物品中的偏振片。为此,粘附保护薄膜以保护偏振片的表面,并在偏振片粘附到液晶的面的另一侧使用。此外,分离薄膜用于覆盖粘附到液晶板上的粘合层,并用于偏振片粘附到液晶板上的平面。
在液晶显示装置中,含有液晶的基板常常放置在两片偏振片之间,但是即使将采用本发明的纤维素薄膜的偏振片保护薄膜放置在任意位置,都获得优异的显示性能。具体地说,由于就在液晶显示装置的第一表面的显示侧的偏振片保护薄膜而言,提供透明硬涂层、防眩层、防反射层,等,优选将偏振片用于该部分。
(常规液晶显示装置的构造)
当将纤维素衍生物薄膜用作光学补偿薄膜时,由纤维素衍生物薄膜组成的偏振片的透射轴和光学补偿薄膜的慢轴可以任意角度放置。液晶显示装置具有这样结构:液晶单元(液晶单元设置有在两个电极基板之间)、两片偏振片(设置在液晶单元的两侧),以及至少一片光学补偿薄膜(设置在液晶单元和偏振片之间)。
液晶单元的液晶层通常是通过在两片基板之间放置间隔形成的空间中包封液晶形成的。传输电极层形成于基板上作为含导电材料的透明薄膜。在液晶单元中,还可以提供气体屏障层、硬涂层或底涂层(它用于传输电极层的粘合)(底涂层)。通常将这些层提供于基板上。液晶单元的基板通常具有50μm-2mm的厚度。
(液晶显示装置的类型)
本发明的纤维素衍生物薄膜可用于各种显示模式的液晶单元。建议各种显示模式例如TN(扭转向列)、IPS(面内切换)、FLC(铁电液晶)、AFLC(抗铁电液晶)、OCB(光学补偿弯曲)、STN(超扭转向列)、VA(垂直取向)、ECB(电控制双折射),和HAN(混合取向向列)。此外,还建议显示模式经取向并分开的显示模式。本发明的纤维素薄膜在任意显示模式的液晶显示装置中都是有效的,优选用于IPS模式的液晶显示装置。此外,它在透射型、反射型、半透射型的任意液晶显示装置中也是有效的。
(TN型液晶显示装置)
本发明的纤维素衍生物薄膜可用作具有TN模式的液晶单元的TN型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。就TN模式液晶单元和TN型液晶显示装置而言,是早就公知的。关于用于TN型液晶显示装置的光学补偿薄片,在各公报例如日本未审专利申请3-9325、6-148429、8-50206、9-26572有描述。此外,在文章Mori(Mori)等.(Jpn.J.Appl.Phys.Vol 36(1997)p.143和Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.1068)中有描述。
(STN型液晶显示器)
本发明的纤维素薄膜可用作具有STN模式的液晶单元的STN型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。在STN型液晶显示装置中,液晶单元内的棒状液晶分子通常转到90-360度的范围,并且棒状液晶分子的折射各向异性x元件间隙(d)的乘积(Δnd)在300-150nm的范围内。至于用于STN型液晶显示装置的光学补偿薄片,在日本未审专利申请2000-105316公报有描述。
(VA型液晶显示装置)
本发明的纤维素衍生物薄膜尤其优选用作具有VA模式的液晶单元的VA型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。优选用于VA型液晶显示装置的光学补偿的Re是0-150nm,和Rth是70-400nm。Re更优选是20-70nm。当将两片光学-各向异性聚合物薄膜用于VA型液晶显示装置时,优选薄膜的Rth是70-250nm。当将一片光学各向异性聚合物薄膜用于VA型液晶显示装置时,优选薄膜的Rth是150-400nm。VA型液晶显示装置可以是例如日本未审专利申请10-123576公报中所述的经取向和分开的方法。
(IPS型液晶显示装置和ECB型液晶显示装置)
本发明的纤维素衍生物薄膜尤其有益地用作IPS型液晶显示装置和ECB-型液晶显示装置的光学补偿薄膜薄片的载体,或者也作为偏振片的保护薄膜。这些模式是液晶材料在黑色显示时通常平行取向的实施方案,并且相对基板面平行取向,并且在不施加电压条件下黑色显示液晶分子。这些模式是在不施加电压条件下液晶材料在黑色显示时几乎平行取向的实施方案,并且使液晶分子与基片面平行取向以显示黑色。在这些实施方案中,使用本发明的纤维素衍生物薄膜的偏振片有利于改善色彩、扩大视角、改善对比度。在该实施方案中,优选在液晶单元上面和下面的上述偏振片的保护薄膜中,就放置在液晶单元和偏振片之间的保护薄膜而言(元件侧的保护薄膜),将使用本发明的纤维素衍生物薄膜的偏振片用于至少一侧。更优选,光学各向异性层放置在偏振片的保护薄膜和液晶单元之间,并优选放置的光学各向异性层的延迟值比液晶层的Δnd的值小2倍。
(OCB型液晶显示装置和HAN型液晶显示装置)
纤维素衍生物薄膜尤其有益地用作具有OCB模式的液晶单元的OCB型液晶显示装置或具有HAN模式的液晶单元的HAN型液晶显示装置的光学补偿薄膜薄片的载体。优选在用于OCB型液晶显示装置或HAN型液晶显示装置的光学补偿薄膜中,具有在光学补偿薄片的平面和法线方向都不是延迟的绝对值最小化的方向。用于OCB型液晶显示装置或HAN型液晶显示装置的光学补偿薄膜薄片的光学性能也通过设置光学各向异性层的光学性能、载体的光学性能以及光学各向异性层和载体的构造确定。至于用于OCB型液晶显示装置或HAN型液晶显示装置的光学补偿薄片,在日本未审专利申请9-197397公报有描述。此外,在文章Mori(Mori)等.(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38(1999)p.2837和Jpn有描述。
(反射液晶显示装置)
本发明的纤维素薄膜也有益地用作反射液晶显示装置例如TN-型、STN-型、HAN-型、GH(宾-主)型的光学补偿薄片。这些显示模式早已经为公知。至于TN型反射液晶显示装置,在各公报例如日本未审专利申请10-123478、WO9848320,和专利3022477有描述。至于用于反射型液晶显示装置的光学补偿薄片,描述在WO00/65384。
(其它液晶显示装置)
本发明的纤维素薄膜也有益地用作具有ASM(轴对称取向微单元)模式的液晶单元的ASM型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。在ASM模式的液晶单元中,特征在于单元的厚度用可调整位置的树脂间隔保持。其它性能与TN模式的液晶单元相似。至于ASM模式的液晶单元和ASM型液晶显示装置,描述在the article of Kume(Kume)等.(Kume等.,SID 98Digest 1089(1998))。
下面,详细描述第二发明。
在本说明书中,符号“-”用于指该符号之前和之后所述的数值包含在下限和上限的范围内。本文所用的术语“聚合反应”包括共聚反应。而且,本文所用的术语“在载体上”或“在取向薄膜”指既包括载体等的直接表面的情形,也包括载体等上提供的任意层(薄膜)的表面的情形。
下面,详细描述本发明的纤维素衍生物薄膜。
本发明的纤维素衍生物薄膜特征在于至少包括含有具特定极化度各向异性的取代基的纤维素衍生物、和一种或多种满足特定等式的延迟调节剂。
[纤维素衍生物]
首先,讨论用于本发明的纤维素衍生物薄膜的纤维素衍生物。
用于本发明的纤维素衍生物薄膜的纤维素衍生物是具有下面所述的极化度各向异性在特定范围内的取代基(具有大的极化度各向异性),作为与纤维素衍生物的组成单元的β-葡萄糖环上的三个羟基中至少一个相连的取代基的纤维素衍生物。尽管该详细机理不清楚,但是通过将具有大的极化度各向异性的取代基的纤维素衍生物与下面描述的延迟调节剂组合,取代基的极化度各向异性可以进一步分布到薄膜的薄膜厚度方向,结果,可以进一步降低薄膜的Rth。
详细描述本发明的具有特定大的极化度各向异性的取代基。
本发明的取代基的极化度可以用分子轨道方法或密度功能方法通过计算确定,并且本发明的纤维素衍生物薄膜具有下面等式(1)代表的极化度各向异性为2.5×10-24cm3或更大的取代基作为具有大的极化度各向异性的取代基。实际中,取代基的极化度各向异性优选是300×10-24cm3或更小。如果极化度各向异性小于2.5×10-24cm3,因取代基的极化度各向异性引起的Rth降低的效果不足。而且,为了获得Rth在所需负值范围内的薄膜,满足等式(11-1)的延迟调节剂的需要用量变得过大,因此薄膜的Tg降低,并存在制备适合性的问题,导致成本问题。如果极化度各向异性是300×10-24cm3或更小,将发生下列问题,诸如达到极化度各向异性的取代基的大小过大,导致纤维素衍生物的溶解度不足,并且所得薄膜的韧性不足,以致操作性变差的问题,这是优选的。取代基的极化度各向异性更优选是4.0×10-24cm3-300×10-24cm3,甚至更优选6.0×10-24cm3-300×10-24cm3,最优选8.0×10-24cm3-300×10-24cm3。
等式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最大分量;
αy是极化张量对角线化之后获得的特征值中的第二大分量;和
αz是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最小分量。
(取代基的极化度各向异性)
取代基的极化度各向异性是使用Gaussian 03(Revision B.03,Gaussian,INC.US的软件)计算。具体地说,首先使用最佳化至B3LYP/6-31G*的水平的结构在B3LYP/6-31 1+G**的水平下计算极化度,将所得极化张量对角线化,然后由该对角线分量计算极化度各向异性。在计算本发明的取代基的极化度各向异性时,与为纤维素衍生物的组成单元的β-葡萄糖环上的羟基相连的取代基,作为含有计算用羟基的氧原子的一部分结构,由此确定极化度各向异性。
而且,用于本发明的纤维素衍生物薄膜的纤维素衍生物优选具有高度疏水取代基。当使用具有疏水取代基的纤维素衍生物时,可以降低纤维素衍生物薄膜的平衡水分含量,并且当将该纤维素衍生物薄膜用于光学元件时,可以抑制在高温和高湿下特性的任何改变。至于疏水取代基,因纤维素的组成单元的β-葡萄糖环上的取代基水解得到的-OH部分的结构的logP值,优选是1.0或更大,更优选1.5或更大,甚至更优选2.0或更大。当含有log P值为1.0或更大的取代基时,高温和高湿下特性变化的抑制效果变得显著,并且较大log P值得到较大效果。也优选log P值小于或等于10。
至于具有高极化度的取代基,可以使用可与β-葡萄糖的羟基相连的任意取代基,并且其实例包括烷基氧基、芳氧基、烷基羰基氧基、芳基羰基氧基、烷基磷酸氧基、芳基磷酸酯氧基、烷基硼酸氧基、芳基硼酸氧基、烷基碳酸氧基、芳基碳酸氧基,等。高度疏水取代基可以列举有具有大的极化度的取代基所列的那些取代基。
从大的极化度各向异性和高疏水性的角度,本发明特别优选的取代基,可以是含芳族环的取代基,更优选芳族酰基等。
为了将薄膜的Rth降低至所需范围同时保持作为浓液在溶剂中的溶解度,并通过降低薄膜的平衡水分含量改善薄膜用作偏振片的保护薄膜时偏振片的耐用性,具有大极化度的取代基的取代度和高度疏水取代基(SB)的取代度优选是0.01-3.0,更优选0.1-2.7,甚至更优选0.3-2.5。
当使用本发明的纤维素衍生物通过溶液流延形成薄膜时,从溶解度和薄膜的可操作性的角度,为了流延薄膜的弹性模量在适当范围内,纤维素衍生物优选含有极化度各向异性小于2.5×10-24cm3的取代基作为与β-葡萄糖的羟基相连的取代基。极化度各向异性小于2.5×10-24cm3的取代基可以是能与β-葡萄糖的羟基相连的任意取代基,并且其优选实例包括烷基氧基、芳氧基、烷基羰基氧基、芳基羰基氧基、烷基磷酸氧基、芳基磷酸氧基、烷基硼酸氧基、芳基硼酸氧基、烷基碳酸氧基、芳基碳酸氧基等。优选脂族酰基,特别是乙酰基、丙酰基、丁酰基等,更优选乙酰基。相对具有大极化度的取代基的总取代度,具有小极化度各向异性的取代基的总取代度(SS)优选在满足下面表达式(S1)的范围内。更优选,总取代度在满足表达式(S2)的范围内,甚至更优选,在满足表达式(S3)的范围内。
表达式(S1):0≤SS≤3.0-SB
表达式(S2):1.0≤SS≤3.0-SB
表达式(S3):2.0≤SS≤3.0-SB
正如上面测定的,从大极化度各向异性和高疏水性的角度,本发明尤其优选的取代基可以列举有含芳族基团的取代基,更优选芳族酰基等。
至于本发明使用的纤维素衍生物,混合酸酯具有脂族酰基,并优选使用为具有大极化度各向异性的取代基的取代或未取代的芳族酰基。这里,取代或未取代的芳族酰基可以列举有下式(A)代表的基团:
首先,解释通式(A)。这里,X是取代基,并且该取代基的实例包括卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、碳酰胺基、磺酰胺基、脲基、芳烷基、硝基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳烷基氧基羰基、氨甲酰基、氨磺酰基、酰基氧基、烯基、炔基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、烷基氧基磺酰基、芳氧基磺酰基、烷基磺酰基氧基和芳氧基磺酰基、-S-R、-NH-CO-OR、-PH-R、-P(-R)2、-PH-O-R、-P(-R)(-O-R)、-P(O-R)2、-PH(=O)-R-P(=O)(-R)2、-PH(=O)-O-R、-P(=O)(-R)(-O-R)、-P(=O)(-O-R)2、-O-PH(=O)-R、-O-P(=O)(-R)2-O-PH(=O)-O-R、-O-P(=O)(-R)(-O-R)、-O-P(=O)(-O-R)2、-NH-PH(=O)-R、-NH-P(=O)(-R)(-O-R)、-NH-P(=O)(-O-R)2、-SiH2-R、-SiH(-R)2、-Si(-R)3、-O-SiH2-R、-O-SiH(-R)2和-O-Si(-R)3。上述R是脂族基团、芳族基团或杂环基团。取代基的数量优选是1-5,更优选1-4,甚至更优选1-3,最优选1-2。至于取代基,优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、碳酰胺基、磺酰胺基、和脲基,更优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳氧基、酰基、和碳酰胺基,最优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、和芳氧基,最优选卤原子、烷基、和烷氧基。
上述卤原子包括氟原子、氯原子、溴原子和碘原子。上述烷基可以具有环结构或支链结构。烷基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12,甚至更优选1-6,最优选1-4。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基和2-乙基己基。上述烷氧基可以具有环结构或支链结构。烷氧基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12,甚至更优选1-6,最优选1-4。烷氧基还可以取代有另一烷氧基。烷氧基的实例包括甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、2-甲氧基-2-乙氧基乙氧基、丁氧基、己氧基和辛氧基。
芳基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。芳基的实例包括苯基和萘基。芳氧基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。芳氧基的实例包括苯氧基和萘氧基。酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。酰基的实例包括甲酰基、乙酰基和苯甲酰基。碳酰胺基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。碳酰胺基的实例包括乙酰胺和苯甲酰胺。磺酰胺基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。磺酰胺基的实例包括甲磺酰胺、苯磺酰胺和对甲苯磺酰胺。脲基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。脲基的实例包括(未取代的)脲基。
芳烷基的碳原子数优选是7-20,更优选7-12。芳烷基的实例包括联苯酰、苯乙基和萘基甲基)。烷氧基羰基的碳原子数优选是1-20,更优选2-12。烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基。芳氧基羰基的碳原子数优选是7-20,更优选7-12。芳氧基羰基的实例包括苯氧基羰基。芳烷基氧基羰基的碳原子数优选是8-20,更优选8-12。芳烷基氧基羰基的实例包括苯甲基氧基羰基。氨甲酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。氨甲酰基的实例包括(未取代的)氨甲酰基,和N-甲基氨甲酰基。氨磺酰基的碳原子数优选是小于20,更优选小于12。氨磺酰基的实例包括(未取代的)氨磺酰基,和N-甲基氨磺酰基。酰氧基的碳原子数优选是1-20,更优选2-12。酰基氧基的实例包括乙酰氧基、苯甲酰基氧基。
烯基的碳原子数优选是2-20,更优选2-12。烯基的实例包括乙烯基、烯丙基和异丙烯基。炔基的碳原子数优选是2-20,更优选2-12。炔基的实例包括噻吩基。炔基磺酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。烷基氧基磺酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳氧基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。烷基磺酰基氧基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳氧基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。
接下来,至于本发明的纤维素混合酸酯中的脂肪酸酯残基,可以提及具有2-20个碳原子的脂族酰基,具体地说,乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基、新戊酰基、己酰基、辛酰基、月桂酰基、硬脂酰基等。优选乙酰基、丙酰基和丁酰基,特别优选乙酰基。根据本发明,脂族酰基还可以被取代,并且其取代基可以列举有上面所述的式(A)列举的作为X的那些。
而且,当由两个或多个取代芳族环的取代基时,它们可以彼此相同或不同,或者它们可以彼此相连形成稠合多环化合物(例如,萘、茚、茚满、菲、喹啉、异喹啉、色烯、色满(chromane)、酞嗪、吖啶、二氢吲哚,等)。
至于芳族酰基对纤维素的羟基的取代,通常可以提及使用得自芳族甲酰氯或芳族羧酸的对称酸酐、和混合酸酐的方法。尤其优选,可以提及使用得自芳族羧酸的酸酐的方法(描述在Journal of Applied Polymer Science,Vol.29、3981-3990(1984))。至于上述方法中本发明的纤维素混合酸酯化合物的制备方法,可以提及(1)首先制备纤维素脂肪酸单酯或二酯,然后向剩余羟基引入式(A)代表的芳族酰基的方法、(2)脂族羧酸和芳族羧酸的混合酸酐与纤维素直接反应的方法,等。在(1)的第一步,制备纤维素脂肪酸酯或二酯的方法本身是公知方法;然而,将芳族酰基进一步加入到酯或二酯的第二步反应,在优选0-100℃,更优选20-50℃的反应温度下,进行优选30分钟或更长,更优选30-300分钟的反应时间,尽管反应条件会随芳族酰基的类型而变化。而且,针对使用混合酸酐的后一方法,反应条件可以随混合酸酐的类型而变化,反应温度优选是0-100℃,更优选20-50℃,并且反应时间优选是30-300分钟,更优选60-200分钟。针对上述两种反应,该反应可以在没有溶剂或者在溶剂中进行,但是反应优选使用溶剂进行。可以使用的溶剂可以是二氯甲烷、氯仿、二噁烷等。
在为纤维素脂肪酸单酯的情况下,对于残余羟基,芳族酰基的取代度优选是0.01-2.0,更优选0.1-2.0,甚至更优选0.3-2.0。在为纤维素脂肪酸二酯的情况下,对于残余羟基,相同取代度优选是0.01-1.0,更优选0.1-1.0,甚至更优选0.3-1.0。下面显示式(A)代表的芳族酰基的具体实例,但是本发明并不限于此。其中优选No.1、3、5、6、8、13、18和28,更优选No.1、3、6和13。
用于本发明的纤维素衍生物优选具有350-800的质量平均聚合度,更优选具有370-600的质量平均聚合度。用于本发明的纤维素衍生物优选具有70,000-230,000的数均分子量,更优选具有75,000-230,000的数均分子量,最优选具有78,000-120,000的数均分子量。用于本发明的纤维素衍生物可以使用酸酐、酰基氯或卤化物作为酰基化剂、烷基化剂或芳基化剂合成。当使用酸酐作为酰基化剂时,使用有机酸(例如,乙酸)或二氯甲烷作为反应溶剂。至于催化剂,使用质子催化剂例如硫酸。当使用酰基氯作为酰基化剂时,使用碱性化合物作为催化剂。在从工业角度最常规的合成方法中,纤维素酯是通过用含有相应于乙酰基和另一酰基的有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)、或者例如酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)的混合有机酸组分酯化纤维素合成的。在一个加入烷基或芳基作为取代基的常规方法中,纤维素酯是通过在碱性溶液中溶解纤维素,然后将纤维素酯化成烷基卤化合物、芳基卤化合物等合成的。
在该方法中,有许多情形,纤维素例如棉绒、木浆在有机酸例如乙酸中活化,然后在上面混合有机酸组分中用硫酸催化剂酯化。有机酸酐组分通常以相对纤维素中存在的羟基量过量地使用。在该酯化过程中,进行纤维素主链β1→4-葡糖苷键的水解反应(解聚反应)以及酯化反应。当主链的水解反应提前时,纤维素酯的聚合度降低,由此纤维素酯薄膜的性能降低。考虑所得纤维素酯的聚合度和分子量,因此优选确定反应条件,例如反应温度。
重要的是调节酯化反应的最高温度低于50℃以获得聚合度高(分子量大)的纤维素酯。优选最高温度调整至35-50℃,更优选37-47℃。优选反应温度高于35℃的条件,这是由于酯化反应顺利进行。优选反应温度低于50℃的条件,这是由于不会发生诸如纤维素酯的聚合度降低的不便。
反应结束之后,抑制温度升高以终止反应,进一步可以抑制聚合度降低,并且可以合成聚合度高的纤维素酯。更具体地说,反应之后,加入反应终止剂(例如,水、乙酸),将未参与酯化反应的剩余的酸酐水解,得到相应的有机酸作为副产物。因该水解反应强烈放热,反应设备的温度升高。如果反应终止剂的添加速度不是太快的话,由于突然放热超过反应设备的冷却能力,纤维素主链的水解反应显著进行,因此,不会发生所得纤维素酯的聚合度降低的问题。此外,一部分催化剂在酯化反应期间与纤维素偶联,其大部分在加入反应终止剂期间与纤维素分离。如果反应终止剂的添加速度不是太快的话,可以获得足够的反应时间使得催化物质从纤维素分离,并且难以产生一部分催化剂以偶联状态存在纤维素内的问题。至于一部分强酸催化剂偶联的纤维素酯,稳定性太差,以至于因产物干燥时的热而易分解,并且聚合度降低。为此,在酯化反应之后,优选通过加入反应终止剂停止反应,耗时优选大于4分钟,更优选4-30分钟。此外,如果反应终止剂的添加时间小于30分钟,由于不会发生例如工业生产能力降低的问题,因此是优选的。
作为反应终止剂,使用通常将酸酐分解的水和醇。但是,在本发明中,为了防止对各种有机溶剂的溶解度低的三酯沉淀,优选使用水和有机酸的混合物作为反应终止剂。当在如上所述条件下进行酯化反应时,可以容易地合成质量平均聚合度是350-800的具有高分子量的纤维素酯。
[延迟调节剂]
用作本发明主要成分的延迟调节剂,是降低薄膜内薄膜厚度的延迟的化合物,并且是满足下面表达式(11-1)的化合物。
表达式(11-1):Rth(a)-Rth(0)/a≤-1.5
(前提是0.01≤a≤30)。
Rth(a):589nm的波长下包含乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物、和相对100质量份的纤维素酰化物,a质量份的延迟调节剂的80μm厚的薄膜的Rth(nm);
Rth(0):589nm的波长下仅包含乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物,没有延迟调节剂的80μm厚的薄膜的Rth(nm);和
a:相对100质量份的纤维素酰化物的延迟调节剂的质量份。
当使用满足上面表达式(11-1)的化合物作为延迟调节剂时,获得足够的降低Rth的效果,并且可以在不使用过量延迟调节剂的情况下制备呈现所需Rth的薄膜。
根据本发明,通过将具有大极化度各向异性(可以描述为“高极化度各向异性”)的取代基的纤维素衍生物与降低Rth的化合物组合,可以进一步降低Rth。
延迟调节剂更优选满足表达式(11-2),甚至更优选满足表达式(11-3):
表达式(11-2):Rth(a)-Rth(0)/a≤-2.0
表达式(11-3):Rth(a)-Rth(0)/a≤-2.5
(前提是0.01≤a≤30)。
用于本发明的延迟调节剂也优选这样的化合物,当将该化合物加入到乙酰基取代度为2.86的纤维素酰化物薄膜时,在589nm的波长下的Re满足下面表达式(10):
表达式(10):|Re(a)-Re(0)|/a≥1.0
Re(e):589nm的波长下包含乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物、和相对100质量份的该纤维素酰化物a质量份的延迟调节剂的80μm厚的薄膜的Re(nm);
Re(0):589nm的波长下仅包含乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物,没有延迟调节剂的80μm厚的薄膜的Re(nm)。
根据本发明,通过将具有大极化度各向异性(也可以描述为“高极化度各向异性”)的取代基的纤维素衍生物与延迟调节剂组合,可以进一步降低Rth。尽管进一步降低Rth的机理不清楚,但是假定使用与具有高极化度的纤维素衍生物上的取代基的兼容性高的延迟调节剂,成膜期间取代基的取向的自由度增加,随着在薄膜厚度方向取向的取代基的比例增加,因此,可以降低该薄膜的Rth。
作为可以有益地用于本发明的纤维素衍生物薄膜的延迟调节剂的实例,下面首先描述式(2-1)至(2-21)的化合物,但是本发明并不限于这些化合物。
其中R11-R13各自独立地代表具有1-20个碳原子的脂族基团,并且R11-R13也可以彼此相连形成环。
其中,在式(2-2)和(2-3)中,Z代表碳原子、氧原子、硫原子或-NR25-,其中R25代表氢原子或烷基;含Z的该5-或6-元环可以被取代;Y21和Y22各自独立地代表酯基、烷氧基羰基、酰胺基或氨甲酰基,分别具有1-20个碳原子,或者Y21和Y22可以彼此相连形成环;m代表1-5的整数;和n代表1-6的整数。
其中,在式(2-4)至(2-12)中,Y31-Y70各自独立地代表具有1-20个碳原子的酯基、具有1-20个碳原子的烷氧基羰基、具有1-20个碳原子的酰胺基、具有1-20个碳原子的氨甲酰基、或者羟基;V31-V43各自独立地代表氢原子或具有1-20个碳原子的脂族基团;L31-L80各自独立地代表具有0-40个原子,其中0-20个碳原子的饱和二价连接基团,其中描述“具有0个原子的L31-L80”是指在该连接基团两端的基团直接形成单键;并且V31-V43和L31-L80可以进一步被取代。
其中,在式(2-13)中,R1代表烷基或芳基;R2和R3各自独立地代表氢原子、烷基或芳基;R1、R2和R3的碳原子总数是10或更大;并且该烷基和芳基分别可以被取代;
其中,在式(2-14)中,R4和R5各自独立地代表烷基或芳基;R4和R5的碳原子总数是10或更大;并且该烷基和芳基分别可以被取代。
其中,在式(2-15)中,R1代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团;R2代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团;L1代表化合价为2-6的连接基团;和n代表相应于L1的化合价的2-6的整数。
其中,在式(2-16)中,R1、R2和R3各自独立地代表氢原子或烷基;X代表由一个或多个选自下面所示的第1组连接基团的基团形成的二价连接基团;和Y代表氢原子、烷基、芳基或芳烷基。
(第1组连接基团)
代表直接单键、-O-、-CO-、-NR4-、亚烷基或亚芳基,其中R4代表氢原子、烷基、芳基或芳烷基。
其中,在式(2-17)中,Q1、Q2和Q3各自独立地代表5-或6-元环;X代表B、C-R(其中R代表氢原子或取代基)、N、P或P=O。
式(2-17)代表的化合物可以优选列举有下式(2-18)代表的化合物:
其中,在式(2-18)中,X2代表B、C-R(其中R代表氢原子或取代基)、或者N;R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24、R25、R31、R32、R33、R34和R35各自独立地代表氢原子或取代基。
其中,在式(2-19)中,R1代表烷基或芳基、R2和R3各自独立地代表氢原子、烷基或芳基;并且该烷基和芳基可以被取代。
式(2-19)代表的化合物可以优选列举有下式(2-20)代表的化合物:
其中,在式(2-20)中,R4、R5和R6各自独立地代表烷基或芳基,其中烷基可以是直链、支链或环状,并且优选是具有1-20个碳原子的基团,更优选具有1-15个碳原子的基团,最优选具有1-12个碳原子的基团。至于环烷基,尤其优选环己基。芳基优选是具有6-36个碳原子的基团,更优选具有6-24个碳原子的基团。
其中,在式(2-21)中,R1、R2、R3和R4各自独立地代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团;X1、X2、X3和X4各自独立地代表由一个或多个选自下面的基团的基团形成的二价连接基团:直接单键、-CO-、和-NR5-(其中R5代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团);a、b、c和d各自是0或更大的整数,和a+b+c+d是2或更大;和Q1代表化合价为(a+b+c+d)的有机基团。
参照式(2-1)-(2-21)代表的化合物,下面显示有利地用于本发明的降低纤维素衍生物薄膜的光学各向异性的化合物的具体实例,但是本发明并不限于此。
描述式(2-1)的化合物。
在式(2-1)中R11-R13各自独立地代表具有1-20个碳原子的脂族基团,其中脂族基团可以被取代,并且R11-R13也可以彼此相连形成环。
详细描述R11-R13。R11-R13各自是具有优选1-20个碳原子的脂族基团,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且这里,脂族基团优选是脂族烃基,更优选烷基(包括直链、支链和环状烷基)、烯基或炔基。烷基的实例包括甲基、乙基、n-丙基、异丙基、n-丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、n-戊基、t-戊基、n-己基、n-辛基、癸基、十二烷基、二十烷基、2-乙基己基、环戊基、环己基、环庚基、2,6-二甲基环己基、4-t-丁基环己基、环戊基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、双环[2.2.2]辛-3-基等;烯基的实例包括乙烯基、烯丙基、异戊二烯基、香叶基、油烯基、2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基等;以及炔基的实例包括乙炔基、炔丙基等。
R11-R13代表的脂族基团可以被取代或未取代,并且取代基的实例包括卤原子(氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、烷基(包括直链、支链和环状烷基、双环烷基、和活性次甲基)、烯基、炔基、芳基、杂环基(无论该位置是否被取代)、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、杂环氧基羰基、氨甲酰基、N-酰基氨甲酰基、N-磺酰基氨甲酰基、N-氨甲酰基氨甲酰基、N-氨磺酰基氨甲酰基、咔唑基、羧基或其盐、草酰基、草氨酰基、氰基、carbonimidoyl、甲酰基、羟基、烷氧基(包括具有亚乙基氧基或亚丙基氧基重复单元的基团)、芳氧基、杂环氧基、酰基氧基、(烷氧基或芳氧基)羰基氧基、氨甲酰基氧基、磺酰基氧基、(烷基、芳基或杂环)氨基、氨基、酰基氨基、磺酰胺基、脲基、硫代脲基、酰亚胺基、(烷氧基或芳氧基)羰基氨基、氨磺酰基氨基、氨基脲基、胺基(ammonio group)、草氨酰基氨基、N-(烷基或芳基)磺酰基脲基、N-酰基脲基、N-酰基氨磺酰基氨基、含季氮原子的杂环基(例如,吡啶基、咪唑基、喹啉基、异喹啉基)、异氰基、亚氨基、(烷基或芳基)磺酰基、(烷基或芳基)亚磺酰基、磺基或其盐、氨磺酰基、N-酰基氨磺酰基、N-磺酰基氨磺酰基或其盐、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、甲硅烷基,等。
这些基团可以进一步组合形成复合取代基,并且这种取代基的实例包括乙氧基乙氧基乙基、羟基乙氧基乙基、乙氧基羰基乙基,等。而且,R11-R13可以含有磷酸酯基作为取代基,并且式(2-1)的化合物在相同分子内也可以含有多个磷酸酯基。
下面显示式(2-1)代表的化合物的实例(C-1至C-76),但是本发明并不限于这些。此外,log P的值是按照Crippen′s fragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))确定的。
其中R1-R3具有与式(2-1)的R11-R13相同的含义,并且具体实例由下面C-1至C-76显示。
描述式(2-2)和(2-3)的化合物。
在式(2-2)和(2-3)中,Z代表碳原子、氧原子、硫原子、或者-NR25-,其中R25代表氢原子或烷基。含Z的5-或6-元环可以被取代,并且多个取代基可以彼此相连形成环。含Z的该5-或6-元环的实例包括四氢呋喃、四氢吡喃、四氢噻吩、硫环己烷(thiane)、吡咯烷、哌啶、二氢吲哚、异二氢吲哚、色满、异色满、四氢-2-呋喃酮、四氢-2-吡喃酮、4-丁内酰胺、6-己内酰胺,等。
而且,含Z的5-或6-元环的实例包括内酯结构或内酰胺结构,即,在与Z相邻的碳上具有氧基的环酯或环酰胺结构。这种环酯或环酰胺结构的实例包括2-吡咯烷酮、2-哌啶酮、5-戊内酯(pentanolide)和6-己内酯(hexanolide)。
R25代表氢原子、或者具有优选1-20个碳原子的烷基(包括直链、支链和环烷基),更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子。R25代表的烷基的实例包括甲基、乙基、n-丙基、异丙基、n-丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、n-戊基、t-戊基、n-己基、n-辛基、癸基、十二烷基、二十烷基、2-乙基己基、环戊基、环己基、环庚基、2,6-二甲基环己基、4-叔丁基环己基、环戊基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、双环[2.2.2]辛-3-基,等。R25代表的烷基还可以被取代,并且取代基的实例包括上面列举的那些R11-R13上可以取代的基团。
Y21-Y22各自独立地代表酯基、烷氧基羰基、酰胺基或氨甲酰基。酯可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括乙酰氧基、乙基羰基氧基、丙基羰基氧基、n-丁基羰基氧基、异丁基羰基氧基、叔丁基羰基氧基、仲丁基羰基氧基、n-戊基羰基氧基、t-戊基羰基氧基、n-己基羰基氧基、环己基羰基氧基、1-乙基戊基羰基氧基、n-庚基羰基氧基、n-壬基羰基氧基、n-十一烷基羰基氧基、苯基羰基氧基、1-萘羰基氧基、2-萘羰基氧基、1-金刚烷羰基氧基,等。烷氧基羰基可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、n-丙基氧基羰基、异丙基氧基羰基、n-丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、异丁氧基羰基、仲丁氧基羰基、n-戊氧基羰基、t-戊氧基羰基、n-己氧基羰基、环己氧基羰基、2-乙基己氧基羰基、1-乙基丙氧基羰基、n-辛氧基羰基、3,7-二甲基-3-辛氧基羰基、3,5,5-三甲基己氧基羰基、4-t-丁基环己氧基羰基、2,4-二甲基戊基-3-氧基羰基、1-金刚烷氧基羰基、2-金刚烷氧基羰基、二环戊二烯基氧基羰基、n-癸氧基羰基、n-十二烷基氧基羰基、十四烷基氧基羰基、n-十六烷基氧基羰基,等。酰胺基可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括乙酰胺、乙基甲酰胺、n-丙基甲酰胺、异丙基甲酰胺、n-丁基甲酰胺、t-丁基甲酰胺、异丁基甲酰胺、仲丁基甲酰胺、n-戊基甲酰胺、t-戊基甲酰胺、n-己基甲酰胺、环己基甲酰胺、1-乙基戊基甲酰胺、1-乙基丙基甲酰胺、n-庚基甲酰胺、n-辛基甲酰胺、1-金刚烷甲酰胺、2-金刚烷甲酰胺、n-壬基甲酰胺、n-十二烷基甲酰胺、n-戊基甲酰胺、n-十六烷基甲酰胺,等。氨甲酰基可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括甲基氨甲酰基、二甲基氨甲酰基、乙基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、n-丙基氨甲酰基、异丙基氨甲酰基、n-丁基氨甲酰基、叔丁基氨甲酰基、异丁基氨甲酰基、仲丁基氨甲酰基、n-戊基氨甲酰基、t-戊基氨甲酰基、n-己基氨甲酰基、环己基氨甲酰基、2-乙基己基氨甲酰基、2-乙基丁基氨甲酰基、t-辛基氨甲酰基、n-庚基氨甲酰基、n-辛基氨甲酰基、1-金刚烷氨甲酰基、2-金刚烷氨甲酰基、n-癸基氨甲酰基、n-十二烷基氨甲酰基、n-十四烷基氨甲酰基、n-十六烷基氨甲酰基,等。Y21和Y22可以彼此相连形成环。Y21和Y22还可以被取代,并且取代基的实例包括上面列举的那些R11-R13上可以取代的基团。
下面描述式(2-2)或(2-3)代表的化合物的实例(C-201至C-231),但是本发明并不限于这些。此外,括号中所述的log P的值是按照Crippen′sfragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))测定的。
下面描述式(2-4)至(2-12)的化合物。
在式(2-4)至(2-12)中,Y31-Y70各自独立地代表酯基、烷氧基羰基、酰胺基、氨甲酰基或羟基,酯基可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括乙酰氧基、乙基羰基氧基、丙基羰基氧基、n-丁基羰基氧基、异丁基羰基氧基、叔丁基羰基氧基、仲丁基羰基氧基、n-戊基羰基氧基、t-戊基羰基氧基、n-己基羰基氧基、环己基羰基氧基、1-乙基戊基羰基氧基、n-庚基羰基氧基、n-壬基羰基氧基、n-十一烷基羰基氧基、苯基羰基氧基、1-萘羰基氧基、2-萘羰基氧基、1-金刚烷羰基氧基,等。烷氧基羰基可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、n-丙氧基羰基、异丙氧基羰基、n-丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、异丁氧基羰基、仲丁氧基羰基、n-戊氧基羰基、t-戊氧基羰基、n-己氧基羰基、环己氧基羰基、2-乙基己氧基羰基等、1-乙基丙氧基羰基、n-辛氧基羰基、3,7-二甲基-3-辛氧基羰基、3,5,5-三甲基己氧基羰基、4-t-丁基环己氧基羰基、2,4-二甲基戊基-3-氧基羰基、1-金刚烷氧基羰基、2-金刚烷氧基羰基、二环戊二烯基氧基羰基、n-癸氧基羰基、n-十二烷基氧基羰基、n-十四烷基氧基羰基、n-十六烷基氧基羰基,等。酰胺基可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括乙酰胺、乙基甲酰胺、n-丙基甲酰胺、异丙基甲酰胺、n-丁基甲酰胺、t-丁基甲酰胺、异丁基甲酰胺、仲丁基甲酰胺、n-戊基甲酰胺、t-戊基甲酰胺、n-己基甲酰胺、环己基甲酰胺、1-乙基戊基甲酰胺、1-乙基丙基甲酰胺、n-庚基甲酰胺、n-辛基甲酰胺、1-金刚烷甲酰胺、2-金刚烷甲酰胺、n-壬基甲酰胺、n-十二烷基甲酰胺、n-戊基甲酰胺、n-十六烷基甲酰胺,等。氨甲酰基可以具有优选1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,并且其实例包括甲基氨甲酰基、二甲基氨甲酰基、乙基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、n-丙基氨甲酰基、异丙基氨甲酰基、n-丁基氨甲酰基、叔丁基氨甲酰基、异丁基氨甲酰基、仲丁基氨甲酰基、n-戊基氨甲酰基、t-戊基氨甲酰基、n-己基氨甲酰基、环己基氨甲酰基、2-乙基己基氨甲酰基、2-乙基丁基氨甲酰基、t-辛基氨甲酰基、n-庚基氨甲酰基、n-辛基氨甲酰基、1-金刚烷氨甲酰基、2-金刚烷氨甲酰基、n-癸基氨甲酰基、n-十二烷基氨甲酰基、n-十四烷基氨甲酰基、n-十六烷基氨甲酰基,等。Y31-Y70还可以被取代,且取代基的实例包括上面列举的那些R11-R13上可以取代的基团。
V31-V43各自独立地代表氢原子、或者具有优选1-20个碳原子的脂族基团,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子。这里,脂族基团优选是脂族烃基,更优选烷基(包括直链、支链和环状烷基)、烯基或炔基。烷基的实例包括甲基、乙基、n-丙基、异丙基、n-丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、n-戊基、t-戊基、n-己基、n-辛基、癸基、十二烷基、二十烷基、2-乙基己基、环戊基、环己基、环庚基、2,6-二甲基环己基、4-t-丁基环己基、环戊基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、双环[2.2.2]辛-3-基等;烯基的实例包括乙烯基、烯丙基、异戊二烯基、香叶基、油烯基、2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基等;并且炔基的实例包括乙炔基、炔丙基等。V31-V43还可以被取代,并且取代基的实例包括上面列举的那些R11-R13上可以取代的基团。
L31-L80各自独立地代表具有0-40个原子,其中0-20个碳原子的饱和二价连接基团。这里,表述“具有0个原子的L31-L80”是指在该连接基团两端的基团直接形成单键。L31-L80的优选实例包括亚烷基(例如,亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基、甲基亚乙基、乙基亚乙基,等)、环二价基团(例如,顺-1,4-环亚己基、反-1,4-环亚己基、1,3-环亚戊基,等)、醚、硫醚、酯、酰胺、砜、亚砜、硫化物、磺酰胺、亚脲基、硫代亚脲基等。这些二价基团可以组合形成二价复合基团,以及该复合取代基的实例包括-(CH2)2O(CH2)2-、-(CH2)2O(CH2)2O(CH2)-、-(CH2)2S(CH2)2-、-(CH2)2O2C(CH2)2-,等。L31-L80还可以被取代,并且取代基的实例包括上面列举的那些R11-R13上可以取代的基团。
在式(2-4)至(2-12)中,Y31-Y70、V31-v43和L31-L80组合形成的化合物的优选实例包括柠檬酸酯类(例如,O-乙酰基柠檬酸三乙酯、O-乙酰基柠檬酸三丁酯、柠檬酸乙酰基三乙酯、柠檬酸乙酰基三丁酯、O-乙酰基柠檬酸三(乙氧基羰基亚甲基)酯,等)、油酸酯类(例如,油酸乙酯、油酸丁酯、油酸2-乙基己酯、油酸苯酯、油酸环己酯、油酸辛酯,等)、蓖麻油酸酯类(例如,乙酰基蓖麻油酸甲酯,等)、癸二酸酯类(例如,癸二酸二丁酯,等)、甘油羧酸酯类(例如,三醋精、三丁精,等)、乙醇酸酯类(例如,丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰基甲基乙醇酸酯、丙基邻苯二甲酰基丙基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰基丁基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰基辛基乙醇酸酯,等)、季戊四醇的羧酸酯类(例如,季戊四醇四乙酸酯、季戊四醇四丁酸酯,等)、二季戊四醇的羧酸酯类(例如,二季戊四醇六乙酸酯、二季戊四醇六丁酸酯、二季戊四醇四乙酸酯,等)、三羟甲基丙烷的羧酸酯类(三羟甲基丙烷三乙酸酯、三羟甲基丙烷二乙酸酯、三羟甲基丙烷单丙酸酯、三羟甲基丙烷三丙酸酯、三羟甲基丙烷三丁酸酯、三羟甲基丙烷三新戊酸酯、三羟甲基丙烷三(t-丁基乙酸酯)、三羟甲基丙烷二-2-乙基己酸酯、三羟甲基丙烷四-2-乙基己酸酯、三羟甲基丙烷二乙酸酯单辛酸酯、三羟甲基丙烷三辛酸酯、三羟甲基丙烷三(环己烷羧酸酯),等)、描述在JP-A No.11-246704的甘油酯类、描述在JP-A.No.2000-63560的二甘油酯类、描述在JP-A.No.11-92574的柠檬酸酯类、吡咯烷酮羧酸酯类(甲基2-吡咯烷酮-5-羧酸酯、乙基2-吡咯烷酮-5-羧酸酯、丁基2-吡咯烷酮-5-羧酸酯、2-乙基己基2-吡咯烷酮-5-羧酸酯)、环己烷二羧酸酯类(二丁基顺-1,2-环己烷二羧酸酯、二丁基反-1,2-环己烷二羧酸酯、二丁基顺-1,4-环己烷二羧酸酯、二丁基反-1,4-环己烷二羧酸酯,等)、木糖醇羧酸酯类(木糖醇五乙酸酯、木糖醇四乙酸酯、木糖醇五丙酸酯,等)。
下面描述式(2-4)至(2-12)代表的化合物的实例(C-401至C-448),但是本发明并不限于这些。此外,括号中所述的log P的值是按照Crippen’sfragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))测定的。
以下描述式(2-13)和(2-14)的化合物。
在式(2-13)中,R1代表烷基或芳基,并且R2和R3各自独立地代表氢原子、烷基或芳基。而且,R1、R2和R3的碳原子总数是10或更大,并且该烷基和芳基分别可以被取代。在式(2-14)中,R4和R5各自独立地代表烷基或芳基。R4和R5的碳原子总数是10或更大,并且该烷基和芳基分别可以被取代。
至于取代基,优选氟原子、烷基、芳基、烷氧基、砜基和磺酰胺基,尤其优选烷基、芳基、烷氧基、砜基和磺酰胺基。烷基可以是直链、支链或环状,并且可以是具有优选1-25个碳原子的基团,更优选6-25个碳原子,尤其优选6-20个碳原子(例如,甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、t-戊基、己基、环己基、庚基、辛基、双环辛基、壬基、金刚烷基、癸基、t-辛基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、五癸基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基)。芳基优选是具有6-30个碳原子的基团,尤其优选具有6-24个碳原子(例如,苯基、联苯基、三联苯基、萘基、联萘基、三苯基苯基)。
下面显示式(2-13)或式(2-14)代表的化合物的优选实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
描述式(2-15)代表的混合物。
在式(2-15)中,R1代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,且R2代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。至于取代基,可以提及下面所述的取代基T(下面,保持相同,除非另有说明)。L1代表化合价为2-6的连接基团。L1的化合价优选是2-4,更优选2或3。n代表相应于L1的化合价的2-6的整数,代表更优选2-4,尤其优选2或3。
一个化合物中所含的两个或多个R1和R2分别可以相同或不同。优选,它们相同。
式(2-15)的化合物优选是下式(2-15a)代表的化合物。
在式(2-15a)中,R4是取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。R4优选是取代或未取代的芳族基团,更优选未取代的芳族基团。R5是氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。R5优选是氢原子、或者取代或未取代的脂族基团,更优选氢原子。L2是由选自以下一个或多个基团形成的二价连接基团:-O-、-S-、-CO-、-NR3-(其中R3是氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团)、亚烷基和亚芳基。连接基团的组合没有特别的限制,但是优选选自-O-、-S-、-NR3-和亚烷基,尤其优选选自-O-、-S-和亚烷基。连接基团优选是包含两个或多个选自-O-、-S-和亚烷基的基团的连接基团。
取代或未取代的脂族基团可以是直链、支链或环状,并优选是具有1-25个碳原子的基团,更优选具有6-25个碳原子的基团,尤其优选具有6-20个碳原子的基团。脂族基团的具体实例包括甲基、乙基、n-丙基、异丙基、环丙基、n-丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、叔戊基、n-己基、环己基、n-庚基、n-辛基、双环辛基、金刚烷基、n-癸基、叔辛基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基,等。
芳族基团可以是芳族烃基或芳族杂环基,更优选,它是芳族烃基。芳族烃基优选是具有6-24个碳原子的基团,更优选具有6-12个碳原子的基团。为芳族烃基的具体实例的环的实例包括苯、萘、蒽、联苯基、三联苯等。芳族烃基尤其优选是苯、萘或联苯基。芳族杂环基优选是含有氧原子、氮原子或硫原子中至少一个的基团。杂环环的具体实例包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻二唑、噁唑啉、噁唑、噁二唑、喹啉、异喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并三唑、四氮茚,等。芳族杂环基尤其优选是吡啶、三嗪或喹啉。
而且,上述取代基T与下面讨论的式(2-21)具有相同的含义。
就式(2-15)代表的化合物而言,更有利地可以提及下式(2-15c)代表的化合物。
在式(2-15c)中,R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24和R25各自独立地代表氢原子或取代基,并且就该取代基而言,可以使用后面所述的取代基T。R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24和R25各自优选是烷基、烯基、炔基、芳基、氨基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰基氧基、酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、磺酰基氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、烷基硫基、芳基硫基、磺酰基、亚磺酰基、脲基、磷酸酰胺基、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1-30个碳原子,更优选1-12个碳原子,并具有杂原子例如氮原子、氧原子、或者硫原子;其具体实例包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基等),和甲硅烷基;更优选烷基、芳基、芳氧基羰基氨基、烷氧基和芳氧基;甚至更优选烷基、芳基和芳氧基羰基氨基。这些取代基还可以被取代,并且当有两个或多个取代基时,它们可以相同或不同。如果可能的话,它们可以彼此相连形成环。优选R11和R21、R12和R22、R13和R23、R14和R24、R15和R25分别相同。而且,优选R11-R25都是氢原子。
L3代表由至少一个选自以下的基团形成的二价连接基团:-O-、-S-、-CO-、-NR3-(其中R3代表氢原子、脂族基团或芳族基团)、亚烷基和亚芳基。连接基团的组合没有特别的限制,但是优选选自-O-、-S-、-NR3-和亚烷基,尤其优选选自-O-、-S-和亚烷基。
而且,连接基团更优选是含有两个或多个选自-O-、-S-和亚烷基的基团的连接基团。
下面显示式(2-15),尤其是式(2-15a)或式(2-15c),代表的化合物的优选实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
用于本发明的化合物都可以由现有化合物制备。式(2-15),尤其是式(2-15a)或(2-15c),代表的化合物,通常是通过磺酰氯和多功能胺之间的缩合反应获得的。
以下描述式(2-16)的化合物。
在式(2-16)中,优选R1、R2和R3各自独立地代表氢原子或具有1-5个碳原子的烷基(例如,甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、异戊基),尤其优选R1、R2和R3中至少一个是具有1-3个碳原子的烷基(例如,甲基、乙基、丙基、异丙基)。X优选是由选自以下一个或多个基团形成的二价连接基团:直接单键、-O-、-CO-、亚烷基(优选具有1-6个碳原子,更优选具有1-3个碳原子;例如,亚甲基、亚乙基、亚丙基)和亚芳基(优选具有6-24个碳原子,更优选具有6-12个碳原子;例如,亚苯基、亚联苯基、萘),尤其优选由选自以下一个或多个基团形成的二价连接基团:-O-、亚烷基和亚芳基。Y优选是氢原子、烷基(优选具有2-25个碳原子,更优选具有2-20个碳原子;例如,乙基、异丙基、1-丁基、己基、2-乙基己基、t-辛基、十二烷基、环己基、二环己基、金刚烷基)、芳基(优选具有6-24个碳原子,更优选具有6-18个碳原子;例如,苯基、联苯基、三联苯基、萘基)、或者芳烷基(优选具有7-30个碳原子,更优选7-20个碳原子;例如,苯基、甲苯基、叔丁基苯基、二苯基甲基、三苯基甲基),尤其优选烷基、芳基或芳烷基。至于-X-Y的组合,-X-Y的碳原子总数优选是0-40,更优选1-30,最优选1-25。
下面显示式(2-16)代表的化合物的优选实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
以下描述式(2-17)的化合物。
在式(2-17)中,Q1、Q2和Q3各自独立地代表5-或6-元环,并且各自可以是烃环或杂环环。而且,该环可以是单环,或者可以与其它环形成稠环。烃环优选是取代或未取代的环己烷环、取代或未取代的环戊烷环、或者芳族烃环,更优选芳族烃环。杂环环优选是含氧原子、氮原子或硫原子中至少一个的5-或6-元环。杂环环更优选是含氧原子、氮原子或硫原子中至少一个的芳族杂环环。
Q1、Q2和Q3各自优选是芳族烃环或芳族杂环环。优选芳族烃环(优选具有6-30个碳原子的单环或双环芳族烃环(例如,可以提及苯环、萘环),更优选具有6-20个碳原子的芳族烃环,甚至更优选具有6-12个碳原子的芳族烃环),更优选苯环。
芳族杂环环优选是含氧原子、氮原子或硫原子的芳族杂环环。杂环环的具体实例包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、噁唑啉、噁唑、噁二唑、喹啉、异喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并三唑、四氮茚等。芳族杂环环的优选实例是吡啶、三嗪和喹啉。更优选,Q1、Q2和Q3各自优选是芳族烃环,更优选苯环。Q1、Q2和Q3可以被取代,并且取代基可以列举有下面所述的取代基T。
X代表B、C-R(其中R代表氢原子或取代基)、N、P、或者P=O。X优选是B、C-R(其中R优选是芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰基氧基、酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、磺酰基氨基、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、或者羧基;更优选芳基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子;甚至更优选烷氧基或羟基;尤其优选羟基)、或者N。X更优选是C-R或N,尤其优选C-R。
式(2-17)代表的化合物可以优选列举有下式(2-18)代表的化合物。
式(2-18)
在式(2-18)中,X2代表B、C-R(其中R代表氢原子或取代基)、N、P、或者P=O;R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24、R25、R31、R32、R33、R34和R35各自独立地代表氢原子或取代基。
X2代表B、C-R(其中R代表氢原子或取代基)、N、P、或者P=O。x2优选是B、C-R(其中R优选是芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰基氧基、酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、磺酰基氨基、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、或者羧基;更优选芳基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子;甚至更优选烷氧基或羟基;尤其优选羟基)、N或P=O;更优选C-R或N;尤其优选C-R。
R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24、R25、R31、R32、R33、R34和R35各自独立地代表氢原子或取代基,并且就该取代基而言,可以使用下面所述的取代基T。R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24、R25、R31、R32、R33、R34和R35各自优选是烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰基氧基、酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、磺酰基氨基、氨磺酰基、氨甲酰基、烷基硫基、芳基硫基、磺酰基、亚磺酰基、脲基、磷酸酰胺基、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1-30个碳原子,更优选1-12个碳原子,并具有杂原子例如氮原子、氧原子或硫原子;其具体实例包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基,等)、或者甲硅烷基;更优选烷基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、或者芳氧基;甚至更优选烷基、芳基、或者烷氧基。
这些取代基还可以被取代。当有两个或多个取代基时,它们可以相同或不同。如果可能的话,它们可以彼此相连形成环。
下面描述上述取代基T。取代基T的实例包括烷基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子;其实例包括甲基、乙基、异丙基、叔丁基、n-辛基、n-癸基、n-十六烷基、环丙基、环戊基、环己基,等)、烯基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子;其实例包括乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基,等)、炔基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子;其实例包括炔丙基、3-戊炔基,等)、芳基(优选具有6-30个碳原子,更优选6-20个碳原子,尤其优选6-12个碳原子;其实例包括苯基、p-甲基苯基、萘基,等)、取代或未取代的氨基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-10个碳原子,尤其优选0-6个碳原子;其实例包括氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苯甲基氨基,等)、烷氧基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子;其实例包括甲氧基、乙氧基、丁氧基等)、芳氧基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子;其实例包括苯基氧基、2-萘基氧基,等)、酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、新戊酰基,等)、烷氧基羰基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子;其实例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基,等)、芳氧基羰基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-10个碳原子;其实例包括苯基氧基羰基等)、酰基氧基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子;其实例包括乙酰氧基、苯甲酰基氧基,等)、酰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子;其实例包括乙酰基氨基、苯甲酰基氨基,等)、烷氧基羰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子;其实例包括甲氧基羰基氨基等)、芳氧基羰基氨基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-12个碳原子;其实例包括苯基氧基羰基氨基等)、磺酰基氨基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;例如,甲磺酰基氨基、苯磺酰基氨基,等)、氨磺酰基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-16个碳原子,尤其优选具有0-12个碳原子;其实例包括氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基,等)、氨甲酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、苯基氨甲酰基,等)、烷基硫基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括甲硫基、乙硫基,等)、芳基硫基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子;其实例包括苯硫基等)、磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括甲磺酰基、甲苯磺酰基,等)、亚磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括甲亚磺酰基、苯亚磺酰基,等)、脲基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括脲基、甲基脲基、苯基脲基,等)、磷酸酰胺基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括二乙基磷酸酰胺、苯基磷酸酰胺,等)、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1-30个碳原子,更优选1-12个碳原子,并具有杂原子例如氮原子、氧原子、或者硫原子;具体实例包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基,等)、甲硅烷基(优选具有3-40个碳原子,更优选3-30个碳原子,尤其优选3-24个碳原子;其实例包括三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基,等),等。这些取代基还可以被取代。当有两个或多个取代基时,它们可以相同或不同。如果可能的话,它们可以彼此相连形成环。
下面显示式(2-17)或(2-18)代表的化合物的具体实例,但是本发明并不受下面具体实例的任意含义的限制。
以下描述式(2-19)的化合物。
在式(2-19)中,R1代表烷基或芳基;并且R2和R3独立地代表氢原子、烷基或芳基。该烷基和芳基可以被取代。
式(2-19)代表的化合物优选是下式(2-20)代表的化合物。
在式(2-20)中,R4、R5和R6各自独立地代表烷基或芳基。这里,烷基可以是直链、支链或环状,并且优选是具有1-20个碳原子的基团,更优选具有1-15个碳原子的基团,最优选具有1-12个碳原子的基团。环烷基尤其优选是环己基,并且芳基优选是具有6-36个碳原子的基团,更优选具有6-24个碳原子的基团。
上面所述的烷基和芳基可以被取代,并且就该取代基而言,优选卤原子(例如,氯、溴、氟和碘)、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰基氧基、磺酰基氨基、羟基、氰基、氨基、和酰基氨基;更优选卤原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、磺酰基氨基和酰基氨基;最优选烷基、芳基、磺酰基氨基、和酰基氨基。
下面显示式(2-19)或式(2-20)代表的化合物的优选实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
下面描述下式(2-21)代表的化合物。
在式(2-21)中,R1、R2、R3和R4各自代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。X1、X2、X3和X4各自代表含有一个或多个选自如下基团的二价连接基团:直接单键、-CO-、和-NR5-(其中R5代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团),a、b、c和d各自是0或更大的整数,且a+b+c+d是2或更大。Q1代表化合价为(a+b+c+d)的有机基团。
式(2-21)代表的化合物优选是下式(2-21a)至(2-21d)代表的化合物。
在式(2-21a)中,R11、R12、R13和R14各自代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。x11、X12、X13和X14各自代表由一个或多个选自下面的基团形成的二价连接基团:直接单键、-CO-和-NR5-(其中R5代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团),k、l、m和n各自是0或1,并且k+l+m+n是2、3或4。Q2代表化合价为2-4的有机基团。
式(2-21b)
R21-Y1-L1-Y2-R22
在式(2-21b)中,R21和R22各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。Y1和Y2各自代表-CONR23-或-NR24CO-(其中R23和R24各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团)。L1代表由一个或多个选自如下基团形成的二价有机基团:-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、-NR25-(其中R25代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团)、亚烷基和亚芳基)。
在式(2-21c)中,R31、R32、R33和R34各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。L2代表由一个或多个选自如下基团形成的二价有机基团:-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、-NR35-(其中R35代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团)、亚烷基和亚芳基。
在式(2-21d)、R51、R52、R53和R54各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团。L4代表由一个或多个选自如下基团形成的二价有机基团:-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、-NR55-(其中R55代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团)、亚烷基和亚芳基。
下面,更详细地描述式(2-21)代表的化合物。
在式(2-21)中,R1、R2、R3和R4各自代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中优选脂族基团。脂族基团可以是直链、支链或环状,并且更优选是环状。就脂族基团和芳族基团可以带有的取代基而言,可以提及下面所述的取代基T,但是优选未取代的基团。X1、X2、X3和X4各自代表由一个或多个选自由下面基团形成的二价连接基团:直接单键、-CO-、和-NR5-(其中R5代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中更优选未取代的基团和/或脂族基团)。X1、X2、X3和X4的组合没有特别的限制,但是更优选选自-CO-和-NR5-。a、b、c和d各自是0或更大的整数,并且a+b+c+d是2或更大,a+b+c+d优选是2-8,更优选2-6,甚至更优选2-4。Q1代表化合价为(a+b+c+d)的有机基团(不包括环基团)。Q1的化合价优选是2-8,更优选2-6,最优选2-4。有机基团是指由有机化合物形成的基团。
在式(2-21a)中,R11、R12、R13和R14各自代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中优选脂族基团。脂族基团可以是直链、支链或环状,并且更优选是环状。就脂族基团和芳族基团可以带有的取代基而言,可以提及下面所述的取代基T,但是优选未取代的基团。X11、X12、X13和X14各自代表由一个或多个选自下面的基团形成的二价连接基团:直接单键、-CO-、和-NR15-(其中R15代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中更优选未取代的基团和/或脂族基团)。X11、X12、X13和X14的组合没有特别的限制,但是更优选选自-CO-和-NR15-。k、l、m和n各自是0或1,并且k+l+m+n是2、3或4。Q1代表化合价为2-4的有机基团(不包括环基团)。Q1的化合价优选是2或3。
在式(2-21b)中,R21和R22各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中优选脂族基团。脂族基团可以是直链、支链或环状,并且更优选是环状。就脂族基团和芳族基团可以带有的取代基而言,可以提及下面所述的取代基T,但是优选未取代的基团。Y1和Y2各自独立地代表-CONR23-或-NR24CO-,并且R23和R24各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中更优选未取代的基团和/或脂族基团。L1代表由一个或多个选自以下基团形成的二价有机基团(不包括环基团):-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、-NR25-、亚烷基和亚芳基。L1的组合没有特别的限制,但是优选选自-O-、-S-、-NR25-和亚烷基,更优选选自-O-、-S-和亚烷基,最优选选自-O-、-S-和亚烷基。
在式(2-21c)中,R31、R32、R33和R34各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中优选脂族基团。脂族基团可以是直链、支链或环状,并且更优选是环状。就脂族基团和芳族基团可以带有的取代基而言,可以提及下面所述的取代基T,但是优选未取代的基团。L2代表由一个或多个选自如下基团形成的二价有机基团:-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、-NR35-(其中R35代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中更优选未取代的基团和/或脂族基团)、亚烷基和亚芳基。L2的组合没有特别的限制,但是优选选自-O-、-S-、-NR35-和亚烷基,更优选选自-O-、-S-和亚烷基,最优选选自-O-、-S-和亚烷基。
在式(2-21d)中,R51、R52、R53和R54各自代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中优选脂族基团。脂族基团可以是直链、支链或环状,并且更优选是环状。就脂族基团和芳族基团可以带有的取代基而言,可以提及下面所述的取代基T,但是优选未取代的基团。L4代表由一个或多个选自如下基团形成的二价有机基团:-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、-NR55-(其中R55代表取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中更优选未取代的基团和/或脂族基团)、亚烷基和亚芳基。L4的组合没有特别的限制,但是优选选自-O-、-S-、-NR55-和亚烷基,更优选选自-O-、-S-和亚烷基,最优选选自-O-、-S-和亚烷基。
下面,描述作为式(2-21)和式(2-21a)至(2-21d)的取代基提及的取代或未取代的脂族基团。脂族基团可以是直链、支链或环状,并优选是具有1-25个碳原子的基团,更优选具有6-25个碳原子的基团,尤其优选具有6-20个碳原子的基团。脂族基团的实例包括甲基、乙基、n-丙基、异丙基、环丙基、n-丁基、异丁基、叔丁基、异丙基、环丙基、n-丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、叔戊基、n-己基、环己基、n-庚基、n-辛基、双环辛基、金刚烷基、n-癸基、叔辛基、十二烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基,等。
下面,描述作为式(2-21)和式(2-21a)至(2-21d)的取代基提及的芳族基团。芳族基团可以是芳族烃基、或者芳族杂环基,并且更优选芳族烃基。芳族烃基优选具有6-24个碳原子,更优选6-12个碳原子。作为芳族烃基的具体实例的这些环的实例包括苯、萘、蒽、联苯基、三联苯基等的相应环基团。就芳族烃基而言,特别优选苯、萘和联苯基的相应基团。芳族杂环基优选含有氧原子、氮原子或硫原子中的至少一个。杂环环的具体实例包括下面的相应环:呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻二唑、噁唑啉、噁唑、噁二唑、喹啉、异喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并三唑、四氮茚等。芳族杂环基尤其优选是吡啶环、三嗪环、或者喹啉环。
而且,下面,详细描述上面所述各式的上述取代基T。
取代基T可以列举有烷基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子;其实例包括甲基、乙基、异丙基、叔丁基、n-辛基、n-癸基、n-十六烷基、环丙基、环戊基、环己基,等)、烯基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子;其实例包括乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基,等)、炔基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子;其实例包括炔丙基、3-戊炔基,等)、芳基(优选具有6-30个碳原子,更优选6-20个碳原子,尤其优选6-12个碳原子;其实例包括苯基、联苯基、萘基,等)、氨基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-10个碳原子,尤其优选0-6个碳原子;其实例包括氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苯甲基氨基,等)。
烷氧基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子;其实例包括甲氧基、乙氧基、丁氧基,等)、芳氧基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子;其实例包括苯基氧基、2-萘基氧基,等)、酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、新戊酰基,等)、烷氧基羰基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子;其实例包括甲氧基羰基、乙氧基羰基,等)、芳氧基羰基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-10个碳原子;其实例包括苯基氧基羰基等)、酰基氧基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子;其实例包括乙酰氧基、苯甲酰基氧基,等)、酰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子;其实例包括乙酰基氨基、苯甲酰基氨基,等)、烷氧基羰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子;其实例包括甲氧基羰基氨基等)、芳氧基羰基氨基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-12个碳原子;其实例包括苯基氧基羰基氨基等)、磺酰基氨基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括甲磺酰基氨基、苯磺酰基氨基,等)、氨磺酰基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-16个碳原子,尤其优选具有0-12个碳原子;其实例包括氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基,等)、氨甲酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、苯基氨甲酰基,等)、烷基硫基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括甲硫基、乙硫基,等)、芳基硫基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子;其实例包括苯硫基等)、磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括甲磺酰基、甲苯磺酰基,等)、亚磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括甲亚磺酰基、苯亚磺酰基,等)、脲基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括脲基、甲基脲基、苯基脲基,等)、磷酸酰胺基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子;其实例包括二乙基磷酸酰胺基、苯基磷酸酰胺基,等)、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1-30个碳原子,更优选1-12个碳原子,并具有杂原子例如氮原子、氧原子、或者硫原子;其具体实例包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基,等),和甲硅烷基(优选具有3-40个碳原子,更优选3-30个碳原子,尤其优选3-24个碳原子;其实例包括三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基,等),等。
这些取代基还可以被取代。当有两个或多个取代基时,它们可以相同或不同。如果可能的话,它们可以彼此相连形成环。
下面显示式(2-21)代表的化合物的优选实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
用于本发明的化合物都可以由现有化合物制得。式(2-21)或者式(2-21a)至(2-21d)任一代表的化合物例如通过羰基氯和胺之间的缩合反应获得。
(log P值)
在制备本发明的纤维素衍生物薄膜时,为了增加具有高极化度各向异性的取代基与延迟调节剂的兼容性,优选使用辛醇-水分配系数(log P值)为0-10的化合物作为延迟调节剂,并由此进一步增加薄膜厚度方向取向的薄膜内纤维素衍生物上取代基的比例。当log P值是10或更小时,与纤维素衍生物上的取代基的兼容性好,获得足够降低Rth的效果,并且不会产生薄膜模糊或者形成粉末的问题,因此是优选的。当log P值是0或更大时,亲水性不会变得过高,不会产生纤维素衍生物薄膜的耐水性受损的问题,因此是优选的。log P值更优选在1-6的范围内,尤其优选在1.5-5的范围内。
辛醇-水分配系数(log P值)的测定可以按照描述在Japan IndustrialStandards(JIS)Z7260-107(2000)中的摇瓶法进行。代替实际测定,辛醇-水分配系数(log P值)也可以通过计算化学法或经验法估计。就计算法而言,优选使用Crippen′s fragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))、Viswanadhan′s fragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989))、或者Broto′s fragmentation方法(Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.,19,71(1984))等,更优选使用Crippen′sfragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))。当化合物随测定方法或计算方法不同而显示不同log P值时,优选使用Crippen′sfragmentation方法确定化合物是否在本发明的范围内。
[延迟调节剂的物理性能]
如上所述,延迟调节剂可以含有或者不含芳族基团。延迟调节剂优选具有3000或更小的分子量,更优选150-3000的分子量,甚至更优选170-2000,尤其优选200-1000。在该范围内的分子量,延迟调节剂可以具有特定单体结构,或者可以具有将多个单体单元组合的低聚物结构、或者聚合物结构。延迟调节剂优选在25℃是液体,或者是熔点为25-250℃的固体,更优选在25℃为液体,或者是熔点为25-200℃的固体。也优选延迟调节剂在制备纤维素衍生物薄膜的浓液溶液的流延和干燥过程中不蒸发。
延迟调节剂的添加量优选是纤维素衍生物的0.01-30质量%,更优选1-25质量%,尤其优选3-20质量%。
延迟调节剂可以单独使用,或者可以两种或多种化合物以任意比的混合物使用。
延迟调节剂的添加时间可以是浓液制备过程的任意时间,并且可以是浓液制备过程结束时。
[其它延迟调节剂]
通过向纤维素衍生物中添加多元醇酯化合物、羧酸酯化合物、多环羧酸化合物或双酚衍生物也可以降低光学各向异性。即,这些化合物也是降低纤维素衍生物薄膜的光学各向异性的化合物,并且按照本发明,这些化合物可用作延迟调节剂。以式(2-1)至(2-21)代表的化合物相似的方式,这些化合物优选具有0-10的辛醇-水分配系数(log P值)。
下面将描述分别具有0-10的辛醇-水分配系数(log P值)的多元醇酯化合物、羧酸酯化合物、多环羧酸化合物和双酚衍生物的的具体实例。
(多元醇酯化合物)
适用于本发明的多元醇酯是化合价为2或更大的多元醇与一个或多个单羧酸的酯。多元醇酯化合物的实例可以包括下面,但是本发明并不限于此。
(多元醇)
多元醇的优选实例包括核糖醇、阿拉伯糖醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、二丁二醇、1,2,4-丁三醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、己三醇、半乳糖醇、甘露糖醇、3-甲基戊烷-1,3,5-三醇、频哪醇、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、木糖醇,等。特别优选三甘醇、四甘醇、二丙二醇、三丙二醇、山梨糖醇、三羟甲基丙烷和木糖醇。
(一元羧酸)
就优选的一元羧酸而言,可以使用已知的脂族一元羧酸、脂环族一元羧酸、芳族一元羧酸,等,没有特别的限制。从改善纤维素酰化物薄膜的透湿性、水分含量和保持性的角度,优选使用脂环族一元羧酸或芳族一元羧酸。
一元羧酸的优选实例包括以下,但是本发明并不限于这些。
就脂族一元羧酸而言,可以使用优选具有1-32个碳原子的直链或支链脂族酸。更优选使用具有1-20个碳原子的基团,尤其优选具有1-10个碳原子的基团。优选含有乙酸,这是由于它改善与纤维素酯的兼容性。也优选使用乙酸和其它一元羧酸的混合物,这是由于加入乙酸增加与纤维素酯的兼容性。
脂族一元羧酸的优选实例包括饱和脂肪酸例如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基己烷羧酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、十九烷酸、花生酸、二十二烷酸、二十四烷酸、二十六烷酸、二十七烷酸、二十九烷酸、三十烷酸、lacseric acid,等;和不饱和脂肪酸例如十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸,等。它们还可以再取代。
脂环族一元羧酸的优选实例包括环戊烷羧酸、环己烷羧酸、环辛烷羧酸及它们的衍生物。
芳族一元羧酸的优选实例包括苯甲酸;在苯甲酸的苯环中加入烷基的酸,例如甲苯酸;具有两个或多个苯环的芳族一元羧酸,例如联苯羧酸、萘羧酸和萘满羧酸,及它们的衍生物。特别优选苯甲酸。
用于本发明的多元醇脂中的羧酸可以单独使用或者可以两种或多种的混合物使用。此外,多元醇中的所有OH基团可以被酯化,或者一部分OH基团可以保持完整。优选,该多元醇酯优选在分子中含有3个或更多的芳族环或环烷基环。
就多元醇酯化合物而言,作为实例,可以列举下面的化合物。但是,本发明并不限于此。
(羧酸酯化合物)
就羧酸酯化合物而言,可以列举下面的化合物作为实例,但是本发明并不限于这些。具体地说,羧酸酯化合物的实例包括邻苯二甲酸酯类、柠檬酸酯类,等。邻苯二甲酸酯的实例包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二乙基己酯,等。柠檬酸酯的实例包括乙酰基柠檬酸三乙酯和乙酰基柠檬酸三丁酯。此外,也可以提及油酸丁酯、蓖麻醇酸甲基乙酰酯、癸二酸二丁酯、三乙酸甘油酯、三羟甲基丙烷三苯甲酸酯,等。为此也优选使用乙醇酸烷基邻苯二甲酰基烷基酯。乙醇酸烷基邻苯二甲酰基烷基酯中的烷基是1-8个碳原子的烷基。乙醇酸烷基邻苯二甲酰基烷基酯的实例包括乙醇酸甲基邻苯二甲酰基甲酯、乙醇酸乙基邻苯二甲酰基乙酯、乙醇酸丙基邻苯二甲酰基丙酯、乙醇酸丁基邻苯二甲酰基丁酯、乙醇酸辛基邻苯二甲酰基辛酯、乙醇酸甲基邻苯二甲酰基乙酯、乙醇酸乙基邻苯二甲酰基甲酯、乙醇酸乙基邻苯二甲酰基丙酯、乙醇酸丙基邻苯二甲酰基乙酯、乙醇酸甲基邻苯二甲酰基丙酯、乙醇酸甲基邻苯二甲酰基丁酯、乙醇酸乙基邻苯二甲酰基丁酯、乙醇酸丁基邻苯二甲酰基甲酯、乙醇酸丁基邻苯二甲酰基乙酯、乙醇酸丙基邻苯二甲酰基丁酯、乙醇酸丁基邻苯二甲酰基丙酯、乙醇酸甲基邻苯二甲酰基辛酯、乙醇酸乙基邻苯二甲酰基辛酯、乙醇酸辛基邻苯二甲酰基甲酯、乙醇酸辛基邻苯二甲酰基乙酯,等。优选使用乙醇酸甲基邻苯二甲酰基甲酯、乙醇酸乙基邻苯二甲酰基乙酯、乙醇酸丙基邻苯二甲酰基丙酯、乙醇酸丁基邻苯二甲酰基丁酯和乙醇酸辛基邻苯二甲酰基辛酯,并且尤其优选使用乙醇酸乙基邻苯二甲酰基乙酯。而且,这些乙醇酸烷基邻苯二甲酰基烷基酯可以两种或多种的混合物使用。
就羧酸酯化合物而言,可以列举下面的化合物作为实例,但是本发明并不限于此。
(多环羧酸化合物)
用于本发明的多环羧酸化合物优选是分子量为3000或更小的化合物,特别优选分子量为250-2000的化合物。至于环结构,环的大小没有特别的限制,但是优选由3-8个原子组成的环,特别优选该环是6-元环和/或5-元环。该环可以含有碳、氧、氮、硅或其它原子,并且该环中一部分键可以是不饱和键。例如,6-元环可以是苯环或环己烷环。本发明的化合物可以含有多个这种环结构;例如,该化合物可以在分子内具有任意的苯环和环己烷环,或者可以具有两个环己烷环,或者可以是萘的衍生物或蒽的衍生物等。更优选,该化合物优选是在分子内含有三个或更多这些环基团的化合物。也优选该环结构中至少一个键不是不饱和键。具体地说,典型实例是松香酸衍生物例如松香酸、脱氢松香酸、parastric acid等。下面显示这些化合物的化学式,但是本发明并不限于此。
在K-5中,R代表氢原子、取代或未取代的脂族基团、或者取代或未取代的芳族基团,其中优选脂族基团。脂族基团可以是直链、支链或环状,并且更优选是环状。此外,n可以是1或更大的整数。优选1≤n≤20,更优选1≤n≤10。
(双酚衍生物)
用于本发明的双酚衍生物优选具有10,000或更小的分子量,并且在该范围内,衍生物可以是单体、低聚物或聚合物。衍生物也可以是与其它聚合物的共聚物,或者可以在末端用反应性取代基改性。下面显示这些化合物的化学式,但是本发明并不限于此。
此外,在双酚衍生物的具体实例中,R1-R4各自代表氢原子、或者具有1-10个碳原子的烷基。l、m和n代表重复单元,并且各自优选是1-100的整数,更优选1-20的整数,尽管本发明并不限于此。相对100质量份的纤维素衍生物,分别具有0-10的log P值的混合多元酯化合物、羧酸酯化合物、多环羧酸化合物、和双酚衍生物的量,优选是0.1-30质量份,更优选1-20质量份。
[其它添加剂]
本发明的纤维素衍生物薄膜可以根据在相应的制备过程中的用途通过向纤维素衍生物薄膜中添加各种添加剂(例如,色散控制剂、紫外线防止剂、增塑剂、抗劣化剂、消光剂微粒、光学性能调节剂,等)制得,并且因此,下面描述这些添加剂。添加时间可以是浓液制备过程的任意时间,并且也可以使用在浓液制备过程结束时加入添加剂的制备过程。
(色散控制剂)
就本发明的纤维素衍生物薄膜而言,可以使用在250nm-400nm具有最大光谱吸收的化合物作为色散控制剂。
色散控制剂的λmax更优选是270nm-360nm。而且,400nm下的吸光度优选是0.20或更小,更优选0.10或更小。
当使用具有上面所述吸收特性的色散控制剂时,可以获得在整个可见光区具有高光学各向同性且没有着色的薄膜。
色散控制剂也可以起紫外线吸收剂的作用。
就色散控制剂而言,尤其优选使用下式(III)至(VII)代表的化合物。
其中Q1和Q2各自独立地代表芳族环;X代表取代基、Y代表氧原子、硫原子或氮原子;并且XY可以是氢原子。
其中,R1、R2、R3、R4和R5各自独立地是一价有机基团;并且R1、R2和R3中至少一个是未取代的支链或直链的总共具有10-20个碳原子的烷基。
其中R1、R2、R4和R5各自独立地是一价有机基团;和R6是支链烷基。
而且,如JP-A No.2003-315549中所述,也可以有利地使用式(VI)代表的化合物。
其中R0和R1各自独立地代表氢原子、具有1-25个碳原子的烷基、具有7-9个碳原子的苯基烷基、未取代或取代的带有1-4个碳原子的烷基的苯基、取代或未取代的氧基羰基、或者取代或未取代的氨基羰基;并且R2-R5和R19-R23各自独立地代表氢原子、或者取代或未取代的具有2-20个碳原子的烷基。
而且,例如,也可以使用氧基二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、水杨酸酯化合物、氰基丙烯酸酯化合物、镍络合盐化合物等作为色散控制剂。
就式(III)代表的化合物而言,例如,可以提及二苯甲酮化合物。
而且,下面列举苯并三唑化合物的具体实例,但是可用于本发明的苯并三唑化合物并不限于此。
可以提及2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′-(3″,4″,5″,6″-四氢邻苯二甲酰亚胺甲基)-5′-甲基苯基)苯并三唑、2,2-亚甲基双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并三唑-2-基)苯酚)、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2,4-二羟基二苯甲酮、2,2′-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮、双(2-甲氧基-4-羟基-5-苯甲酰基苯基甲烷)、(2,4-双-(n-辛基硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2-(2′-羟基-3′,5-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔戊基苯基)-5-氯苯并三唑、2,6-二-叔丁基-p-甲酚、季戊四醇基四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双-(n-辛基硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、N,N′-六亚甲基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)苯、三-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-异氰尿酸酯等。特别是,优选(2,4-双-(n-辛基硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2(2′-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、(2(2′-羟基-3′,5′-二-叔戊基苯基)-5-氯苯并三唑、2,6-二-叔丁基-p-甲酚、季戊四醇基四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],和三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]。同样,例如,可以混合使用肼金属减活剂例如N,N′-双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]肼等,和膦处理稳定剂例如三(2,4-二-叔丁基苯基)磷酸酯等。相对纤维素衍生物的重量比,这些化合物的添加量优选是1ppm-1.0%,更优选10-1000ppm。
式(VII)
Q1-Q2-OH
其中Q1代表1,3,5-三嗪环;并且Q2代表芳族环。
式(VII)代表的色散控制剂的更优选实例是下式(VII-A)代表的化合物。
在式(VII-A)中,更优选,R1代表具有1-18个碳原子的烷基;具有5-12个碳原子的环烷基;具有3-18个碳原子的烯基;苯基;具有1-18个碳原子的烷基且取代有苯基、OH、具有1-18个碳原子的烷氧基、具有5-12个碳原子的环烷氧基、具有3-18个碳原子的烯基氧基、卤原子、-COOH、-COOR4、-O-CO-R5、-O-CO-O-R6、-CO-NH2、-CO-NHR7、-CO-N(R7)(R8)、CN、NH2、NHR7、-N(R7)(R8)、-NH-CO-R5、苯氧基、取代有具有1-18个碳原子的烷基的苯氧基、烷氧基部分具有1-4个碳原子的苯基-烷氧基、具有6-15个碳原子的双环烷氧基、具有6-15个碳原子的双环烷基烷氧基、具有6-15个碳原子的双环烯基烷氧基、或者具有6-15个碳原子的三环烷氧基;具有5-12个碳原子的环烷基且取代有OH、具有1-4个碳原子的烷基、具有2-6个碳原子的烯基、或者-O-CO-R5;缩水甘油基;-CO-R9;或-SO2-R10;或者R1代表具有3-50个碳原子的,被一个或多个氧原子打断和/或用OH、苯氧基或具有7-18个碳原子的烷基苯氧基取代的烷基;或者R1代表下面定义之一:-A;-CH2-CH(XA)-CH2-O-R12;-CR13R′13-(CH2)m-X-A;-CH2-CH(OA)-R14;-CH2-CH(OH)-CH2-XA;
-CR15R′15-C(=CH2)-R″15;-CR13R′13-(CH2)m-CO-X-A-CR13R′13-(CH2)m-CO-O-CR15R′15-C(=CH2)-R″15和-CO-O-CR15R′15-C(=CH2)-R″15(其中A代表-CO-CR16=CH-RR17);基团R2各自独立地代表具有6-18个碳原子的烷基;具有2-6个碳原子的烯基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基COOR4;CN;-NH-CO-R5;卤原子;三氟甲基;或-O-R3;R3代表对R1给出的定义;R4代表具有1-18个碳原子的烷基;具有3-18个碳原子的烯基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;或者具有5-12个碳原子的环烷基;或者R4代表具有3-50个碳原子的烷基,它由一个或多个-O-、-NH-、-NR7-或-S-打断,并且可以取代有OH、具有7-18个碳原子的苯氧基或烷基苯氧基;R5代表H;具有1-18个碳原子的烷基;具有2-18个碳原子的烯基;具有5-12个碳原子的环烷基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;具有6-15个碳原子的双环烷基;具有6-15个碳原子的双环烯基;或者具有6-15个碳原子的三环烷基;R6代表H;具有1-18个碳原子的烷基、具有3-18个碳原子的烯基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;或者具有5-12个碳原子的环烷基;R7和R8各自独立地是具有1-12个碳原子的烷基;具有3-12个碳原子的烷氧基烷基;具有4-16个碳原子的二烷基氨基烷基;或者具有5-12个碳原子的环烷基;或者R7和R8一起代表具有3-9个碳原子的亚烷基;具有3-9个碳原子的氧化亚烷基;或者具有3-9个碳原子的氮杂亚烷基;R9代表具有1-18个碳原子的烷基;具有2-18个碳原子的烯基;苯基;具有5-12个碳原子的环烷基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;具有6-15个碳原子的双环烷基;具有6-15个碳原子的双环烷基烷基;具有6-15个碳原子的双环烯基;或者具有6-15个碳原子的三环烷基R10代表具有1-12个碳原子的烷基;苯基;萘基;或者具有7-14个碳原子的烷基苯基;基团R11各自独立地代表H;具有1-18个碳原子的烷基;具有3-6个碳原子的烯基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;卤原子;或者具有1-18个碳原子的烷氧基;R12代表具有1-18个碳原子的烷基;具有3-18个碳原子的烯基;苯基;取代有1-3个具有1-8个碳原子的烷基的苯基、具有1-8个碳原子的烷氧基、具有3-8个碳原子的烯基氧基、卤原子或三氟甲基;或者具有7-11个碳原子的苯基烷基;具有5-12个碳原子的环烷基;具有6-15个碳原子的三环烷基;具有6-15个碳原子的双环烷基;具有6-15个碳原子的双环烷基烷基;具有6-15个碳原子的双环烯基烷基;或者-CO-R5;或者R12代表具有3-50个碳原子的烷基,该烷基被一个或多个-O-、-NH-、-NR7-或-S-打断,并且可以取代有OH、具有7-18个碳原子的苯氧基或烷基苯氧基;R13和R′13各自独立地代表H、具有1-18个碳原子的烷基;或苯基;R14代表具有1-18个碳原子的烷基;具有3-12个碳原子的烷氧基烷基;苯基;烷基部分具有1-4个碳原子的苯基-烷基;R15、R′15和R″15各自独立地代表H或CH3;R16代表H;-CH2-COO-R4;具有1-17个碳原子的烷基;或者CN;R17代表H;-COOR4;具有1-17个碳原子的烷基;或者苯基;X代表-NH-;-NR7-;-O-;-NH-(CH2)p-NH-;或者-O-(CH2)q-NH-;指数m代表0-19的数值;n代表1-8的数值;p代表0-4的数值;和q代表2-4的数值;前提是在式(VII-A)中,R1、R2和R11中至少一个含有两个或多个碳原子。
进一步描述式(VII-A)代表的化合物。
基团R1-R10、R12-R14、R16和R17作为烷基是支链基团或支链烷基,并且其实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、n-丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基丁基、n-戊基、异戊基、1-甲基戊基、1,3-二甲基丁基、n-己基、1-甲基己基、n-庚基、异庚基、1,1,3,3-四甲基丁基、1-甲基庚基、3-甲基庚基、n-辛基、2-乙基己基、1,1,3-三甲基己基、1,1,3,3-四甲基戊基、壬基、癸基、十一烷基、1-甲基十一烷基、十二烷基、1,1,3,3,5,5-六甲基己基、三癸基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、或者十八烷基。
R1、R3-R9和R12作为具有5-12个碳原子的环烷基,例如,各自是环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环十一烷基或环十二烷基。优选环戊基、环己基、环辛基和环十二烷基。
R6、R9、R11和R12作为烯基具体地各自是烯丙基、异丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、异丁烯基、n-戊-2,4-二乙基、3-甲基丁-2-烯基、n-辛-2-烯基、n-十二-2-烯基、异十二烯基、n-十二-2-烯基、和n-十八-4-烯基。
该取代的烷基、环烷基或苯基具有1个或2个或更多取代基,并且在形成键的碳原子(在α-位上)或者在其它碳原子上可以具有取代基。在取代基与杂原子相连的情况下(例如,烷氧基),取代基的连接位置优选是α-位,并且取代的烷基优选具有2个或更多个碳原子,更优选3个或更多个碳原子。两个或更多个取代基优选与不同碳原子相连。
被-O-、-NH-、-NR7-或-S-打断的烷基可以是被一个或多个这些基团打断,在每种情况下,通常一个这样的基团插入到一个键中,并且形成杂-杂键合例如O-O、S-S、NH-NH等。在被打断的烷基进一步被取代的情况下,取代基通常不在杂原子的α-位。当在一个基团内形成两个或多个被-O-、-NH-、-NR7-或-S-打断的这样基团时,该基团通常相同。
芳基通常是芳族烃基,例如,苯基、联苯基、或者萘基,其中优选苯基和联苯基。芳烷基通常是取代有芳基,特别是苯基的烷基。因此,具有7-20个碳原子的芳烷基包括,例如,苯基、α-甲基苯基、苯基乙基、苯基丙基、苯基丁基、苯基戊基和苯基己基;和具有7-11个碳原子的苯基烷基优选是苯基、α-甲基苯基、或者α,α-二甲基苯基。
烷基苯基和烷基苯氧基分别是取代有烷基的苯基和苯氧基。
用作卤素取代基的卤原子是氟原子、氯原子、溴原子或碘原子,其中更优选氟原子或氯原子,尤其优选氯原子。
具有1-20个碳原子的亚烷基是,例如,亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基等。这里,烷基链可以是支链,例如异亚丙基。
具有4-12个碳原子的环烯基是,例如,2-环丁烯-2-基、2-环戊烯-2-基、2,4-环戊二烯-2-基、2-环己烯-1-基、2-环庚烯-1-基或2-环辛烯-1-基。
具有6-15个碳原子的双环烷基是,例如,冰片基、降冰片基或[2.2.2]双环辛基。优选冰片基和降冰片基,尤其优选冰片基和降冰片-2-基。
具有6-15个碳原子的双环烷氧基是,例如,冰片基氧基或降冰片-2-基氧基。
具有6-15个碳原子的双环烷基-烷基或-烷氧基是取代有双环烷基的烷基或烷氧基,其中碳原子总数是6-15个。其具体实例包括降冰片烷-2-甲基和降冰片基-2-甲氧基。。
具有6-15个碳原子的双环烯基是,例如,降冰片烯基或降冰片二烯基。优选降冰片烯基,尤其是降冰片-5-烯基。
具有6-15个碳原子的双环烯基烷氧基是具有双环烯基的烷氧基,其中碳原子的总数是6-15个,例如,降冰片-5-烯-2-甲氧基。
具有6-15个碳原子的三环烷基是,例如,1-金刚烷基或2-金刚烷基。优选1-金刚烷基。
具有6-15个碳原子的三环烷氧基是,例如,金刚烷基氧基。具有3-12个碳原子的杂芳基优选是吡啶基、嘧啶基、三嗪基、吡咯基、呋喃基、噻吩基或喹啉基。
式(VII-A)代表的化合物更优选是这样的:R1代表具有1-18个碳原子的烷基;具有5-12个碳原子的环烷基;具有3-12个碳原子的烯基;苯基;具有1-18个碳原子的烷基,取代有苯基、OH、具有1-18个碳原子的烷氧基、具有5-12个碳原子的环烷氧基、具有3-18个碳原子的烯基氧基、卤原子、-COOH、-COOR4、-O-CO-R5、-O-CO-O-R6、-CO-NH2、-CO-NHR7、-CO-N(R7)(R8)、CN、NH2、NHR7、-N(R7)(R8)、-NH-CO-R5、苯氧基、取代有具有1-18个碳原子的烷基的苯氧基、带有具有1-4个碳原子的烷基部分的苯基-烷氧基、冰片基氧基、降冰片-2-基氧基、降冰片基-2-甲氧基、降冰片-5-烯-2-甲氧基、或者金刚烷基氧基;具有5-12个碳原子的环烷基,取代有OH、具有1-4个碳原子的烷基、具有2-6个碳原子的烯基、和/或-O-CO-R5;缩水甘油基;-CO-R9、或者-SO2-R10;或者R1代表下列式代表的定义之一:-A;-CH2-CH(XA)-CH2-O-R12;-CR13R′13-(CH2)m-X-A;-CH2-CH(OA)-R14;-CH2-CH(OH)-CH2-XA;
-CR15R′15-C(=CH2)-R″15;-CR13R′13-(CH2)m-CO-X-A;-CR13R′13-(CH2)m-CO-O-CR15R′15-C(=CH2)-R″15,和-CO-O-CR15R′15-C(=CH2)-R″15(其中A代表-CO-CR16=CH-R17);基团R2各自代表具有6-18个碳原子的烷基;具有2-6个碳原子的烯基;苯基;-O-R3或-NH-CO-R5;和基团R3各自独立地代表R1所给的定义;R4代表具有1-18个碳原子的烷基;具有3-18个碳原子的烯基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;或者具有5-12个碳原子的环烷基;或者R4代表具有3-50个碳原子的烷基,它被一个或多个-O-、-NH-、-NR7-或-S-打断,并且可以取代有OH、苯氧基或具有7-18个碳原子的烷基苯氧基;R5代表H;具有1-18个碳原子的烷基;具有2-18个碳原子的烯基;具有5-12个碳原子的环烷基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;降冰片-2-基;降冰片-5-烯-2-基;或者金刚烷基;R6代表H;具有1-18个碳原子的烷基;具有3-18个碳原子的烯基;苯基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;或者具有5-12个碳原子的环烷基;R7和R8各自独立地代表具有1-12个碳原子的烷基;具有3-12个碳原子的烷氧基烷基;具有4-16个碳原子的二烷基氨基烷基;或者具有5-12个碳原子的环烷基;或者R7和R8一起代表具有3-9个碳原子的亚烷基、具有3-9个碳原子的氧杂亚烷基、或者具有3-9个碳原子的氮杂亚烷基;R9代表具有1-18个碳原子的烷基;具有2-18个碳原子的烯基;苯基;具有5-12个碳原子的环烷基;具有7-11个碳原子的苯基烷基;降冰片-2-基;降冰片-5-烯-2-基;或者金刚烷基R10代表具有1-12个碳原子的烷基;苯基;萘基;或者具有7-14个碳原子的烷基苯基;基团R11各自独立地代表H;具有1-18个碳原子的烷基;或者具有7-11个碳原子的苯基烷基;R12代表具有1-18个碳原子的烷基;具有3-18个碳原子的烯基;苯基;取代有1-3个具有1-8个碳原子的烷基的苯基、具有1-8个碳原子的烷氧基、具有3-8个碳原子的烯基氧基、卤原子或三氟甲基;或者具有7-11个碳原子的苯基烷基;具有5-12个碳原子的环烷基;1-金刚烷基2-金刚烷基;降冰片基;降冰片烷-2-甲基;或者-CO-R5;或者R12代表具有3-50个碳原子的烷基,它被一个或多个-O-、-NH-、-NR7-或-S-打断,并且可以取代有OH、具有7-18个碳原子的苯氧基或烷基苯氧基;R13和R′13各自独立地代表H;具有1-18个碳原子的烷基;或者苯基;R14代表具有1-18个碳原子的烷基;具有3-12个碳原子的烷氧基烷基;苯基;或者具有带1-4个碳原子的烷基部分的苯基-烷基;R15、R′15和R″15各自独立地代表H或CH3;R16代表H;-CH2-COO-R4;具有1-4个碳原子的烷基;或CN;R17代表H;-COOR4;具有1-17个碳原子的烷基;或者苯基;X代表-NH-;-NR7-;-O-;-NH-(CH2)p-NH-;或者-O-(CH2)q-NH-;并且指数m代表0-19的数;n代表1-8的数;p代表0-4的数;和q代表2-4的数。
式(VII)和(VII-A)代表的化合物可以通过常用方法获得,例如按照EP No.434608或者H.Brunetti和C.E.Luthi,Helv.Chim.Acta,55,1566(1972)中公开的方法,或者与其等价的方法,以已知化合物的相同方式向相应苯酚中Friedel-Crafts加成卤代三嗪。
接下来,下面显示式(VII)和(VII-A)代表的化合物的优选实例,但是可用于本发明的化合物并不限于这些具体实例。
表2-5
表2-6
化合物序号 | R3 | R1 |
UV-20 | -CH2CH(CH3)2 | -CH3 |
UV-21 | -CH2CH(CH3)2 | -C2H5 |
UV-22 | -CH2CH(CH3)2 | -CH2CH(CH3)2 |
UV-23 | n-己基 | -CH3 |
UV-24 | n-己基 | -C2H5 |
UV-25 | n-己基 | n-己基 |
UV-26 | -C7H15(-n) | -CH3 |
UV-27 | -C7H15(-n) | -C2H5 |
UV-28 | -C7H15(-n) | -C7H15(-n) |
UV-29 | -C8H17(-n) | -CH3 |
UV-30 | -C8H17(-n) | -C2H5 |
UV-31 | -CH2CH2CH(CH3)2 | -CH2CH2CH(CH3)2 |
UV-32 | -C5H11(-n) | -C5H11(-n) |
UV-33 | -C12H25(-n) | -C12H25(-n) |
UV-34 | -C16H37(-n) | -C2H5 |
UV-35 | -CH2-CO-O-C2H5 | -CH2-CO-O-C2H5 |
除此之外,可以使用Asahi Denka Co.提供的塑料添加剂总述中″Adeka Stab″的目录中所列的光稳定剂,也可以使用Ciba SpecialtyChemicals,INC.提供的Cinubin的产品信息中所列的光稳定剂和紫外线吸收剂,并且也可以使用Shipro Kasei Kaisha,Ltd.提供的目录中所列的SEESORB、SEENOX、SEETEC(都是商品名)等。也可以使用JohokuChemical Co.,Ltd.生产的紫外线吸收剂和抗氧化剂。也可以使用KyodoYakuhin Co.,Ltd.生产的VIOSORB(商品名),和Yoshitomi Yakuhin Corp.生产的紫外线吸收剂。
此外,如JP-A No.2001-187825中所述,也优选使用熔点为20℃或更低的苯并三唑-基紫外线吸收化合物,和在分子中具有酯基的紫外线吸收化合物,组合使用熔点为20℃或更低的紫外线吸收化合物和熔点高于20℃的紫外线吸收化合物,或者使用分配系数为9.2或更大的苯并三唑-基紫外线吸收剂。
其中,特别是,如果使用熔点为20℃或更低的紫外线吸收化合物、或者分配系数为9.2或更大的紫外线吸收剂,Rth值的色散降低效果得到强化,因此是优选的。分配系数更优选是9.3或更大。
根据本发明,作为色散控制剂,也优选使用具有这样光谱吸收谱的化合物:当使用在具有1cm长边的元件内包含以0.1g/liter的浓度在溶剂中溶解该化合物的样品测定光谱吸收谱时,与仅含溶剂的样品相比,透光率为50%的波长在392-420nm的范围内,并且具有作为紫外线吸收剂的功能;并且优选使用具有这样光谱吸收谱的化合物:前述波长在360-390nm的范围内,并且具有作为紫外线吸收剂的功能。
就本发明的纤维素衍生物薄膜而言,优选根据所需光学特性的色散调整色散控制剂的用量。根据所需光学特性的色散,相对100质量份的纤维素衍生物,色散控制剂的用量优选是0.1质量份-30质量份,更优选0.1质量份-25质量份,甚至更优选0.1质量份-20质量份。
而且,色散控制剂可以在制备纤维素衍生物的溶液混合物时预先加入,或者可以在预先制备纤维素衍生物浓液到流延期间的任意时间内加入。在后者情况下,在线加入和混合溶剂中溶解纤维素衍生物的浓液溶液、和溶解色散控制剂和少量纤维素衍生物的溶液,在线混合器例如优选使用静态混合器(由Toray Engineering Co.,Ltd.生产)、SWJ(Toray静态在线混合器,Hi-Mixer)等。向后面加入的色散控制剂中,可以同时加入消光剂,或者也可以加入添加剂例如延迟调节剂、增塑剂、抗劣化剂、剥离加速剂等。在使用在线混合器时,优选高浓度、高压下溶解,并且加压容器的类型没有特别的限制,只要容器可以经受预定压力,并且可以在高压下加热和搅拌。加压容器也适当地配备有测定量表例如气压计、温度计等。加压可以通过注入惰性气体例如氮气等进行,或者通过加热增加溶剂的蒸汽压进行。加热优选在外部进行,例如,夹套型加热器是容易的并且对于控温是优选的。加入溶剂之后的加热温度为所用溶剂的沸点或者更好,并且优选在溶剂不沸腾的温度下;例如,将温度适当调整至30-150℃的范围。而且,调整压力使得溶剂在调整的温度下不沸腾。溶解之后,从容器取出浓液同时冷却,或者通过泵等从容器取出溶液,然后通过热交换器等冷却,并将所得物用于成膜。这里,冷却温度可以降低至室温,但是考虑到浓液粘度降低,优选冷却浓液至比沸点低5-10℃的温度,并在该温度下进行流延。
[消光剂微粒]
优选本发明的纤维素衍生物薄膜含有微粒作为消光剂。用于本发明的微粒的实例包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、滑石、粘土、烧结高岭土、烧结硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙。从具有低浊度的角度优选含硅微粒,尤其优选二氧化硅。优选二氧化硅微粒的平均初级粒度为20nm或更小并且表观比重为70g/l或更大。更优选具有5-16nm的小平均初级粒度的微粒,这是由于由此可以降低所得薄膜的雾度。表观比重优选是90-200g/l或更大,更优选100-200g/l或更大。较高的表观比重可能会制备较高浓度的分散液,由此有利地改善雾度和聚集。
这些微粒通常形成平均粒度为0.1-3.0μm的次级颗粒,并且这些微粒在薄膜中以初级颗粒的聚集体存在,在薄膜表面提供0.1-3.0μm的不规则体。优选平均次级粒度是0.2μm-1.5μm,更优选0.4μm-1.2μm,最优选0.6μm-1.1μm。初级或次级粒度是通过在扫描电子显微镜下观察薄膜内的颗粒并将颗粒的圆周直径作为粒度确定的。观察不同位置的200个颗粒并将其平均值作为平均粒度。
作为二氧化硅的微粒,可以使用市售产品例如AEROSIL R972、R972V、R974、R812、200、200V、300、R202、OX50和TT600(都是由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造的)等。作为氧化锆的微粒,可以使用例如以商品名AEROSIL R976和R811销售的产品(都是由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造的)。
在这些产品中,特别优选AEROSIL 200V和AEROSIL R972V,这是由于它们是平均初级粒度为20nm或更小并且表观比重为70g/l或更大而且产生大大降低摩擦系数同时保持光学薄膜的浊度在低水平的效果的二氧化硅微粒。
根据本发明,为了获得具有小平均次级粒度的颗粒的纤维素衍生物薄膜,可以尝试几种制备微粒分散液的工艺。例如,在搅拌下将该微粒与溶剂混合预先制得微粒分散液,然后将该微粒分散液添加到少量单独制得的纤维素衍生物溶液中,并在搅拌下溶解其中。然后再将所得混合物与主要部分的纤维素衍生物溶液(浓液)混合。从获得高分散性的二氧化硅微粒同时引起很少二氧化硅微粒再聚集的角度,该方法是一种优选的制备方法。此外,还有一种方法,包括将少量纤维素酯加入到溶剂中,在搅拌下将其溶解,然后向所得溶液中加入微粒,用分散机分散微粒得到微粒添加剂溶液,然后用在线混合器将微粒添加剂溶液与浓液充分混合。尽管本发明并不限于这些方法,但是在二氧化硅微粒在溶剂等中混合和分散之后获得的二氧化硅的浓度优选是5-30质量%,更优选10-25质量%,最优选15-20质量%。优选较高的分散浓度,这是由于相应于该添加量的溶液浊度降低并由此改善雾度和聚集。在最终纤维素衍生物浓液中所含的消光剂微粒的量优选是每1m30.01-1.0g,更优选0.03-0.3g,最优选0.08-0.16g。相对100质量份的纤维素衍生物,消光剂微粒的混合量优选是0.01-2.0质量份,更优选0.01-1.0质量份。
可用作溶剂的低级醇的优选实例包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。除低级醇之外的溶剂没有特别的限制,但是优选使用在形成纤维素酯薄膜中所用的溶剂。
[增塑剂、抗劣化剂、脱模剂]
本发明的纤维素衍生物薄膜,除了色散控制剂之外,还可以包括各种添加剂(例如增塑剂、抗劣化剂、脱模剂、红外线吸收剂,等),它们可以是固体或油状物质。即,其沸点和熔点没有特别的限制。例如,在JP-A No.2001-151901等中描述了20℃或更低和20℃或更高的增塑剂的混合物。而且,例如在JP-A No.2001-194522中描述了红外线吸收剂。添加时间可以是浓液制备过程的任何时间,但是优选在该浓液制备过程的最后步骤添加添加剂。而且,每一添加剂的添加量没有特别的限制,只要呈现该功能,并且在纤维素衍生物薄膜是由多层形成的情况下,各层中添加剂的类型和添加量可以不同。这些是已知技术,并且描述在如JP-A No.2001-151902等中。就其细节而言,优选使用Technical Report of Japan Institute ofInvention and Innovation(Technical Publication No.2001-1745、pp.16-22,Mar.15,2001,Japan Institute of Invention and Innovation出版)中详细描述的材料。
[纤维素衍生物溶液的有机溶剂]
根据本发明,纤维素衍生物薄膜优选通过溶剂流延法生产,并且该薄膜是使用通过在有机溶剂中溶解纤维素衍生物制得的溶液(浓液)生产的。
根据本发明,为了加速在后面所述的流延过程中在金属载体上流延纤维素衍生物溶液形成的未干燥浓液薄膜的胶凝、改善薄膜的可剥离性、和增加制得的薄膜的弹性模量,纤维素衍生物溶液优选含有至少两种或多种醇溶剂作为溶解纤维素衍生物的有机溶剂。作为醇溶剂,可以使用具有1-8个碳原子的任意醇。而且,优选至少一种是具有3-8个碳原子的醇,更优选具有4-6个碳原子。醇在溶剂组合物中的含量可以是0.1和40%之间的任意量,更优选1.0-30%,甚至更优选2.0-20%。优选用作本发明的主要溶剂的有机溶剂优选是选自如下溶剂:分别具有3-12个碳原子的酯类、酮类和醚类、和具有1-7个碳原子的卤代烃。酯类、酮类和醚类可以具有环结构。也可以使用具有任意两个或多个酯、酮或醚的官能团(即,-O-、-CO-或-COO-)的化合物作为主要溶剂,并且这种化合物也可以具有其它官能团,例如醇羟基。当使用具有两种或多种官能团的主要溶剂时,这种溶剂的碳原子数如果在具有任意官能团的化合物定义的范围内是可以接受的。作为主要溶剂,优选使用氯化溶剂或乙酸酯类,更优选二氯甲烷或乙酸甲酯。
就本发明的纤维素衍生物薄膜而言,可以使用氯基卤代烃作为主要溶剂,或者如the Technical Report of Japan Institute of Invention andInnovation,Publication No.2001-1745,pp.12-16中所述,可以使用非氯基溶剂作为主要溶剂。
此外,在下面未审专利申请中以优选实施方案公开了本发明的纤维素衍生物溶液和薄膜的溶剂,包括溶解方法。它们是,例如,JP-A No.2000-95876、JP-A No.12-95877、JP-A No.10-324774、JP-A No.8-152514、JP-A No.10-330538、JP-A No.9-95538、JP-A No.9-95557、JP-A No.10-235664、JP-A No.12-63534、JP-A No.11-21379、JP-A No.10-182853、JP-A No.10-278056、JP-A No.10-279702、JP-A No.10-323853、JP-A No.10-237186、JP-A No.11-60807、JP-A No.11-152342、JP-A No.11-292988、JP-A No.11-60752、JP-A No.11-60752,等。这些文献不仅描述了本发明纤维素衍生物的优选溶剂,而且还描述了其溶液和共存的物质的性质,因此也构成本发明的优选实施方案。
[纤维素衍生物薄膜的制备方法]
[溶解法]
制备本发明的纤维素衍生物溶液(浓液)时,溶解方法没有特别的限制,并且可以在室温下、或通过冷却溶解法或高温溶解法、或其组合制得纤维素衍生物溶液。就本发明的纤维素衍生物溶液的制备方法、和与溶解相关的溶液浓缩和过滤方法而言,优选使用the Technical Report of JapanInstitute of Invention and Innovation(Technical Publication No.2001-1745,pp.22-25,published on Mar.15,2001,by Japan Institute ofInvention and Innovation)中详细描述的制备方法。
(浓液的透明度)
纤维素衍生物溶液具有优选85%或更高的浓液透明度,更优选88%或更高,更优选90%或更高。证实各种添加剂足以溶解在本发明的纤维素衍生物浓液中。就浓液透明度的具体计算方法而言,将浓液充满1cm边长的玻璃槽并用分光光度计(UV-3150,由Shimadzu Corp.制造)测定550nm下的吸光度。预先测定溶剂的吸光度作为空白,并由该溶液的吸光度与空白的吸光度之比计算纤维素衍生物溶液的透明度。
[流延、干燥和卷起方法]
接下来,描述使用本发明的纤维素衍生物溶液制备薄膜的方法。就本发明的纤维素衍生物薄膜的制备方法和设备而言,使用常用于制备三乙酸纤维素酯薄膜的溶液流延成膜方法和溶液流延成膜设备。首先,将溶解槽(罐)中制得的浓液(纤维素酰化物溶液)贮藏于原料槽中,在其中对浓液消泡并最终制得。然后,经可加压计量齿轮泵(例如,通过转速可高精度定量输送浓液)将浓液从浓液出口送到加压模具,并从加压模具的孔口(缝隙),将浓液均匀地流延到循环运行的流延装置在金属载体上。在金属载体完成接近一个完整旋转的剥离点,将未充分干燥的浓液薄膜(也称之为料片)从金属载体剥离。在所得料片两边用夹具固定保持宽度的同时,用拉幅机转移料片并干燥,然后将连续获得的料片机械运送到干燥设备的辊组以充分干燥,并用绕线机以预定长度卷起。拉幅机和干燥设备的辊的组合可以随目的而变化。在用于作为本发明的纤维素衍生物薄膜的主要应用的电子显示器的光学元件的功能保护薄膜的溶液流延法中,为了通过提供底涂层、防静电层、防眩层、保护层等的薄膜表面处理的目的,经常将涂布设备加到溶液流延成膜设备中。这些方法详细描述在the Technical Report ofJapanese Institute of Invention and Innovation,pp.25-30(No.2001-1745,published on March 15,2001,Japan Institute of Invention andInnovation),并分成流延(包括共流延)、金属载体、干燥、剥离等,因此可以优选将这些方法用于本发明。
金属载体通常这样构造,将安装在两个滚筒之间的循环带作为载体,或者滚筒本身用作循环载体。然而,从改善生产率的角度,使用将滚筒本身用作循环载体的构造,并且使用含有两种或多种醇基溶剂的溶剂纤维素衍生物溶液作为浓液溶液。而且,当滚筒的温度保持适当温度以加速料片的胶凝时,由此改善料片从载体的剥离性能,因此可以进一步改善生产率。
制得的纤维素衍生物薄膜的厚度优选是10-200μm,更优选20-150μm,甚至更优选30-100μm。
[高湿度处理之后薄膜的光学性能的变化]
至于本发明的纤维素衍生物薄膜随环境变化的光学性能的变化,优选在60℃和90%RH的环境下调理240小时的薄膜的Re(400)、Re(700)、Rth(400)和Rth(700)的变化是0nm-15nm,更优选0nm-12nm,甚至更优选0nm-10nm。
[高温处理之后薄膜的光学性能的变化]
优选在80℃下调理240小时的薄膜的Re(400)、Re(700)、Rth(400)和Rth(700)的变化是0nm-15nm,更优选0nm-12nm,甚至更优选0nm-10nm。
[薄膜热处理之后挥发的化合物的量]
就可以优选用于本发明的纤维素衍生物薄膜的在光谱吸收谱中在250nm-400nm的范围内具有最大值的化合物而言,优选80℃下调理240小时之后从薄膜挥发的该化合物的量是0%-30%,更优选0%-25%,甚至更优选0%-20%或更低。
而且,按照如下评价从薄膜挥发的化合物的量。将80℃下调理240小时的薄膜和未调理的薄膜分别溶解在溶剂中,并用高效液相色谱法检测该化合物。用化合物的峰面积通过下面的等式计算薄膜内残留的化合物的量。
挥发量(%)={(未处理产品中残留的化合物的量)-(处理产品中残留的化合物的量)}/(未处理产品中残留的化合物的量)×100
[薄膜的玻璃化转变温度Tg]
本发明的纤维素衍生物薄膜的玻璃化转变温度Tg优选是80-165℃。从耐热性的角度,Tg更优选是100-160℃,尤其优选110-150℃。玻璃化转变温度Tg是用本发明的纤维素衍生物薄膜的10mg样品,通过差示扫描量热计(例如,DSC2910,由T.A.Instrument制造)从室温到200℃以5℃/min的速度升温和降温,测定热量计算的。
[薄膜的雾度]
本发明的纤维素衍生物薄膜的雾度优选是0.0-2.0%,更优选0.0-1.5%,甚至更优选0.0-1.0%。作为光学薄膜的薄膜的透明度是重要的。雾度的测量是用切割成尺寸40mm×80mm的本发明的纤维素衍生物薄膜样品经雾度计(HGM-2DP,由Suga Test Instruments Co.,Ltd.制造)在25℃和60%RH下按照JIS K-6714测定的。
[延迟]
按照本说明书,纤维素衍生物薄膜(透明载体)的Re延迟值和Rth延迟值是基于以下计算的。Re(λ)和Rth(λ)分别代表在波长λ下的面内延迟和厚度方向的延迟。Re(λ)是使用KOBRA 21ADH(由Oji Scientific Instruments,Ltd.生产),通过从薄膜法线方向入射的λnm的波长下的光照射测定的。
Rth(λ)是使用KOBRA 21ADH,基于总共三个方向测定的延迟值、平均折射率的假定值、和输入的薄膜厚度值计算的。这三个延迟值例如上述Re(λ)、通过将慢轴(通过KOBRA 21ADH决定)作为倾斜轴(旋转轴)由相对薄膜法线方向以+40°倾斜的方向入射波长λnm的光测定的延迟值、和通过将慢轴作为倾斜轴(旋转轴)由相对薄膜法线方向以-40°倾斜的方向入射波长λnm的光测定的延迟值。而且,通过输入平均折射率的假定值1.48和薄膜厚度,KOBRA 21ADH计算nx、ny、nz和Rth。而且,就不能直接测定的波长下的延迟而言,通过用Cauthy等式在附近波长延迟值的曲线拟合,确定延迟值。
根据本发明,纤维素衍生物薄膜的Rth(589)是优选满足下面表达式(2)的值,更优选满足下面表达式(2-1),尤其优选满足下面表达式(2-2)。
表达式(2):-600nm≤Rth(589)≤0nm
表达式(2-1):-500nm≤Rth(589)≤-20nm
表达式(2-2):-400nm≤Rth(589)≤-40nm
其中Rth(λ)是波长为λnm下薄膜厚度方向的延迟。
本发明的发明人经过深入研究,结果发现当使用在波长250-400nm的紫外线区具有吸收的化合物时,所得薄膜不经受着色,并且可以控制薄膜的Re(λ)和Rth(λ)的色散,因此可以降低400nm和700nm的波长下的Re和Rth的差值,即,(Re(400)-Re(700))和(Rth(400)-Rth(700)),由此完成本发明。
[薄膜的Re和Rth的湿度依赖性]
本发明的纤维素衍生物薄膜的Re和Rth在湿度的作用下优选经过较小变化。具体地说,优选薄膜的正面延迟Re(λ)和薄膜厚度方向的延迟Rth(λ)(其中λ代表波长(nm))满足下面表达式(4)。
[表达式4]
(RthA)-(RthB)≤30nm,和(ReA)-(ReB)≤10nm
其中(RthA)代表25℃和10%RH下的Rth(589),和(RthB)代表25℃和80%RH下的Rth(589);而(ReA)代表25℃和10%RH下的Re(589),和(ReB)代表25℃和80%RH下的Re(589)。
而且,就Rth而言,(RthA)-(RthB)更优选是0-25nm,甚至更优选0-20nm,并且就Re而言,(ReA)-(ReB)更优选是0-8nm,甚至更优选0-5nm。
[薄膜的平衡水分含量]
当本发明的纤维素衍生物薄膜用作偏振片的保护薄膜时,为了充分改善偏振片在高温和高湿下的耐用性,不损坏与含水聚合物例如聚乙烯醇等的粘性,纤维素衍生物薄膜在25℃和80%RH下的平衡水分含量,无论薄膜厚度如何,优选是3.0%或更小,更优选0.1-3.0%,甚至更优选0.1-2.5%,尤其优选0.1-2.0%。通过将平衡水分含量控制在上述范围内,可以降低偏振片在高温和高湿下的偏振特性的改变。
平衡水分含量是通过如下测定的:将本发明的纤维素衍生物薄膜经过湿度调理,即:通过将尺寸7mm×35mm的样品在25℃和80%RH的条件下保留6小时或更长时间,然后从样品质量减去用湿度计和样品干燥器(CA-03和VA-05,都由Mitsubishi Chemical Corp.制造)按照Karl Fisher法测定获得的水分含量(g)。
[本发明的纤维素衍生物薄膜的评价]
通过以下测定进行本发明的纤维素衍生物薄膜的评价。
(透光度)
尺寸为20mm×70mm的样品的可见光(615nm)的透光度是在25℃和60%RH下使用透明度测定仪(AKA光电管比色计,KOTAKI,Ltd.)测定的。
(表面能)
本发明的纤维素衍生物薄膜的表面能可以通过下面方法测定。即,将样品水平放置在水平台上,并将一定量的水和二碘甲烷放置在该样品表面上。然后,在预定时间之后,测定水和二碘甲烷在样品表面上的接触角。表面能是由测定的接触角,按照Owens法确定的。
[纤维素衍生物薄膜的延迟的面内变化]
优选本发明的纤维素衍生物薄膜满足下面表达式。
|Re(MAX)-Re(MlN)|≤3和|Rth(MAX)-Rth(MIN)|≤5
其中Re(MAX)和Rth(MAX)是随意切成1m边长的薄膜的最大延迟值,并且Re(MIN)和Rth(MIN)分别是其最小值。
[薄膜的保持性]
要求本发明的纤维素衍生物薄膜对加入到薄膜内的各种化合物都有保持性。具体地说,当本发明的纤维素衍生物薄膜在80℃和90%RH的条件下静置48小时,薄膜的质量变化优选是0-5%,更优选0-3%,甚至更优选0-2%。
<保持性的评价>
将样±品切割成大小10cm×10cm,并在23℃和55%RH的环境下调理24小时,然后测定样品的质量。然后,将样品在80±5℃和90±10%RH的条件下静置48小时,然后轻轻擦拭调理之后样品的表面,并在23℃和55%RH静置1天,然后测定质量。通过下面方法计算保持性能。
保持性(质量%)={(静置之前的质量-静置之后的质量)/静置之前的质量}×100
[功能层]
本发明的纤维素衍生物薄膜用于光学应用和照相感光材料。特别是,光学应用优选是液晶显示装置,并且优选液晶显示装置具有包括如下的构造:在两片电极基板之间放置液晶形成的液晶单元、放置在液晶单元两侧的两片偏振片,和至少一片放置在液晶单元和偏振片之间的光学补偿薄膜(下面,也称之为光学补偿薄片)。这种液晶显示装置优选是TN、IPS、FLC、AFLC、OCB、STN、ECB、VA和HAN模式显示器,尤其优选IPS和VA模式显示器。
这里,当本发明的纤维素衍生物薄膜用于上述光学应用时,其上提供各种功能层。功能层包括,例如,防静电层、可固化树脂层(透明硬涂层)、防反射层、反向粘合层、防眩层、光学补偿层、取向层、液晶层,等。就这些可用于本发明的纤维素衍生物薄膜的功能层及其材料而言,可以提及表面活性剂、顺滑剂(gliding)、消光剂、防静电层、硬涂层等,它们详细描述在the Technical Report of Japan Institute of Invention and Innovation,Technology No.2001-1745(published on March 15,2001,JapanInstitute of Invention and Innovation),pp.32-45,并且可以有利地用于本发明。
[应用(偏振片)]
作为本发明的纤维素衍生物薄膜的应用,尤其可以提及偏振片的保护薄膜。
即,本发明的偏振片是一具有偏振薄膜和放置在该偏振薄膜的两侧的两片透明保护薄膜(保护薄膜)的偏振片,并且至少一个透明保护薄膜的特征在于通过在本发明的上述纤维素衍生物薄膜或纤维素酰化物衍生物薄膜上提供光学各向异性层制得的光学补偿薄膜。
偏振片包括偏振薄膜和保护该偏振薄膜两侧的保护薄膜,进一步包括粘附在偏振片的一侧的保护薄膜、和粘附在偏振片另一侧的隔离薄膜。保护薄膜和隔离薄膜用于偏振片运输、产品检测等时保护偏振片。这种情况下,为了保护偏振片的表面,保护薄膜与偏振片相连,并用在偏振片与液晶单元相连侧的相对侧。隔离薄膜用于覆盖与液晶单元相连的粘合层,并因此用在偏振片与液晶单元相连侧。就保护薄膜而言,可以使用本发明的纤维素衍生物薄膜。
偏振薄膜优选是涂布型偏振薄膜,其代表是Optiva,INC.的产品,或者是含有粘合剂、和碘或二色性染料的偏振薄膜。
偏振薄膜中的碘和二色性染料通过取向在粘合剂内呈现偏振特性。优选碘和二色性染料与粘合剂分子一起取向,或者二色性染料如在液晶内通过自组合机理在一个方向取向。
目前,常用偏振薄膜通常是通过将拉伸过的聚合物在碘或二色性染料的溶液浴中浸泡,以便碘或二色性染料渗透到粘合剂中得到的。常用偏振薄膜具有分散到距离聚合物表面约4μm的深度的碘或二色性染料(两侧总共约8μm)。因此,为了获得足够的偏振特性,要求偏振薄膜具有至少10μm的厚度。渗透度可以通过碘或二色性染料的溶液浓度、溶液浴的温度,和浸泡时间来控制。
偏振薄膜的粘合剂可以经过交联。就交联过的粘合剂而言,可以使用能够自交联的聚合物。含有带官能团或者通过向聚合物内加入官能团的聚合物的粘合剂可以经过光、热或pH变化诱导粘合剂分子之间的反应,由此形成偏振薄膜。
而且,也可以使用交联剂向聚合物内加入交联结构。交联结构可以用具有高反应性的化合物作为交联剂,通过将得自交联剂的连接基团加入到粘合剂中,并使粘合剂分子交联形成。
交联通常是通过在透明载体上施加含聚合物的涂布液、或者聚合物和交联剂的混合物,然后加热该涂布载体进行的。由于优选在最终产品阶段保证耐用性,因此交联处理可以在获得最终偏振片之前的任意阶段进行。
作为偏振薄膜的粘合剂,可自交联聚合物和通过交联剂交联的聚合物都可以使用。聚合物的实例包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯、明胶、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚乙烯基甲苯、氯磺酸化聚乙烯、硝基纤维素、氯化聚烯烃(例如,聚氯乙烯)、聚酯类、聚酰亚胺、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯类、及它们的共聚物(例如,丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/马来酰亚胺共聚物、苯乙烯/7烯基甲苯共聚物、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、乙烯/7酸乙烯酯共聚物)。优选水溶性聚合物(例如,聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶,和聚乙烯醇和改性聚乙烯醇),更优选明胶、聚乙烯醇和改性聚乙烯醇,最优选聚乙烯醇和改性聚乙烯醇。
聚乙烯醇和改性聚乙烯醇的皂化度优选是70-100%,更优选80-100%,最优选95-100%。聚乙烯醇的聚合度优选是100-5000。
改性聚乙烯醇是通过共聚改性、链转移改性或嵌段共聚改性向聚乙烯醇中加入改性基团获得的。在共聚改性中,可以加入COONa、Si(OH)3、N(CH3)3C1、C9H19COO、SO3Na、或者C12H25作为改性基团。在链转移改性中,可以加入COONa、SH或SC12H25作为改性基团。改性聚乙烯醇的聚合度优选是100-3000。改性聚乙烯醇公开在JP-A No.8-338913、JP-A No.9-152509和JP-A No.9-316127中。尤其优选皂化度为85-95%的未改性聚乙烯醇和烷基硫基-改性聚乙烯醇。
聚乙烯醇和改性聚乙烯醇可以两种或多种组合使用。
如果粘合剂的交联剂大量加入,可以改善防水性和耐热性。然而,如果以粘合剂为基础交联剂的添加量是50质量%或更大,那么碘或二色性染料的取向性受损。以粘合剂为基础,交联剂的添加量优选是0.1-20质量%,更优选0.5-15质量%。
直到交联反应结束之后,粘合剂含有一定量的未反应的交联剂。然而,留在粘合剂中的交联剂的量优选是1.0质量%或更小,更优选0.5质量%或更小。当粘合剂层含有超过1.0质量%的量的交联剂时,存在耐用性的问题。即,当将有大量残余交联剂的偏振薄膜放入液晶显示装置,并长时间使用或者在高温高湿环境下长时间贮藏时,偏振度会受损。交联剂的描述可以在美国再颁专利23297中找到。此外,也可以使用硼化合物(例如,硼酸、硼砂)作为交联剂。
作为二色性染料,使用偶氮染料、二苯乙烯染料、吡唑啉酮染料、三苯基甲烷染料、喹啉染料、噁嗪染料、三嗪染料或蒽醌染料。二色性染料优选是水溶性的。优选二色性染料具有亲水取代基(例如,磺基、氨基、羟基)。二色性染料的实例包括C.I.直接黄12、C.I.直接橙39、C.I.直接橙72、C.I.直接红39、C.I.直接红79、C.I.直接红81、C.I.直接红83、C.I.直接红89、C.I.直接紫48、C.I.直接蓝67、C.I.直接蓝90、C.I.直接绿59和C.I.酸红37。二色性染料的描述可以在下面文献中找到:JP-A No.1-161202、JP-ANo.1-172906、JP-A No.1-172907、JP-A No.1-183602、JP-A No.1-248105、JP-A No.1-265205和JP-A No.7-261024。二色性染料以游离酸、或碱金属盐、铵盐或胺盐的形式使用。通过混合两种或多种二色性染料,可以制得具有各种颜色的偏振薄膜。使用偏振轴垂直时呈现黑色的化合物(染料)的偏振薄膜、或者含有多种二色性分子的混合物以呈现黑色的偏振薄膜或偏振片具有优异的单片透光度和偏振比,并且是优选的。
根据本发明,使用UV3100PC(Shimadzu Corp.)测定偏振片的单片透光度、平行透光度和交叉透光度。在25℃和60%RH的条件下在380nm-780nm的范围内进行测定,并且就所有单片而言,平行和交叉透光度,分别使用10次测定的平均值。如下进行偏振片耐用性测定,使用两种形式的样品,例如(1)仅偏振片和(2)通过粘合剂与玻璃相连的偏振片。仅有偏振片的测定是使用通过组合夹在两个起偏器之间的光学补偿薄膜制得的两个垂直放置的相同样品进行的。与玻璃粘合形式的样品是通过将偏振片粘附到玻璃上使得光学补偿薄膜与玻璃相连,并制备两个这样的样品(约5cm×5cm)制得的。单片透光度的测定是通过将样品的薄膜侧调整至面对光源进行的。使用两个样品进行测定,并将平均值作为单片透光度。偏振特性,以单片透光度(TT)、平行透光度(PT)和交叉透光度(CT)的顺序显示,在40.0≤TT≤45.0、30.0≤PT≤40.0、CT≤2.0的范围内,更优选在40.2≤TT≤44.8、32.2≤PT≤39.5、CT≤1.6的范围内,甚至更优选41.0≤TT≤44.6、34≤PT≤39.1、CT≤1.3。
偏振度P是由这些透光度计算的,并且大偏振度P导致偏振片的高特性,这是由于垂直设置时漏光降低。偏振度P优选是95.0%或更高,更优选96.0%或更高,甚至更优选97.0%或更高。
至于本发明的偏振片,优选当波长λ下的交叉透光度称之为T(λ)时,T(380)、T(410)和T(700)满足下面表达式(e)至(g)中至少一个或多个。
(e)T(380)≤2.0
(f)T(410)≤1.0
(g)T(700)≤0.5
更优选T(380)≤1.95、T(410)≤0.9,和T(700)≤0.49,更优选T(380)≤1.90、T(410)≤0.8,和T(700)≤0.48。
至于本发明的偏振片,优选当偏振片在60℃和95%RH静置650小时时,交叉单片透光度的变化,ΔCT,和偏振度的变化,ΔP,满足下面表达式(h)和(i)中至少一个或多个。
(h)-0.6≤ΔCT≤0.6
(i)-0.3≤ΔP≤0.0
至于本发明的偏振片,优选当偏振片在80℃调理650小时时,交叉单片透光度的变化,ΔCT,和偏振度的变化,ΔP,满足下面表达式(l)和(m)中至少一个或多个。
(l)-0.6≤ΔCT≤0.6
(m)-0.3≤ΔP≤0.0
而且,在偏振片耐用性测定中,优选具有较小变化。
(液晶显示装置的构造)
液晶显示装置通常在两片偏振片之间安装有液晶单元;然而,本发明的纤维素衍生物薄膜可以具有优异的显示特性,无论位置如何。特别是,由于液晶显示装置的显示侧的最外表面的偏振片的保护薄膜上提供透明硬涂层、防眩层、防反射层等,因此尤其优选使用纤维素衍生物薄膜用于这些应用。
制备本发明的偏振片时,使用本发明的纤维素衍生物薄膜作为偏振薄膜的保护薄膜(偏振片的保护薄膜),需要改善与偏振薄膜粘合侧的最外侧(表面)和含有聚乙烯醇作为主要成分的偏振薄膜之间的粘性。如果粘性不足,那么加工性差或者耐用性不足,对于将要制备并适当用于液晶显示装置的面板的偏振片而言,长期使用之后的剥离会引起问题。就该粘合而言,可以使用粘合剂,并且粘合剂的组分可以列举有聚乙烯醇-基粘合剂例如聚乙烯醇、聚乙烯基丁缩醛等、或者乙烯基-基胶乳例如丙烯酸丁酯。考虑到粘性,可以考虑表面能作为指数。当为偏振薄膜的主要组分的聚乙烯醇的表面能、或者包括含有聚乙烯醇或乙烯基-基胶乳的粘合剂作为主要成分的粘合层的表面能、和粘合的保护薄膜的表面能彼此接近时,粘合的偏振片的粘合性、加工性和耐用性进一步提高。从这一点上,通过表面处理如亲水处理等调整与偏振片相连侧或粘合剂的表面能至所需范围,可以充够地赋予含聚乙烯醇作为主要成分的偏振薄膜的粘性。
由于本发明的纤维素衍生物薄膜通常含有降低光学各向异性的化合物、或者添加剂例如色散控制剂等,因此薄膜表面变得更疏水。因此,需要通过后面所述的亲水处理改善粘合性,以赋予偏振片加工性和耐用性。
成膜之后的薄膜的表面能,在进行任意表面处理例如亲水处理之前,由于使用如上所述的添加剂,因此是疏水的,因此,从薄膜的光学性能或机械性能的湿度依赖性、或者用于改善粘合性的处理的可行性的角度,该表面能优选是30mN/m-50mN/m,更优选40mN/m-48mN/m。如果处理之前的表面能小于30mN/m,则通过后面所述的亲水处理改善粘合性时需要大的能量,因此薄膜性能受损,或者与生产率的平衡差。如果处理之前的表面能大于50mN/m,薄膜本身的亲水性太高,并且薄膜的光学特性或机械性能的湿度依赖性太高,而带来问题。
聚乙烯醇表面的表面能是在60mN/m-80mN/m的范围内,这取决于组合使用的添加剂、干燥度或所用的粘合剂。因此,本发明的薄膜在表面处理例如后面所述的亲水处理之后,在与偏振薄膜相连的表面的表面能,优选是50mN/m-80mN/m,更优选60mN/m-75mN/m,甚至更优选65mN/m-75mN/m。
[表面处理例如亲水处理]
本发明的薄膜的表面的亲水处理可以通过已知方法进行。例如,可以提及通过电晕放电处理、辉光放电处理、紫外线照射处理、火焰处理、臭氧处理、酸处理、碱处理等修饰薄膜表面的方法。本文所用的辉光放电处理可以用10-3至20Torr(0.133-2660Pa)的低压气中产生的低温等离子体进行,或者也优选大气压下的等离子体处理。作为能够等离子体激发的气体,是在这些条件下激发的等离子体,可以提及氩、氦、氖、氪、氙、氮、二氧化碳、氟利昂(Freon)例如四氟甲烷、及它们的混合物。它们的详细描述可以在the Technical Report of Japan Institute of Invention andInnovation,Technology No.2001-1745(published on March 15,2001,Japan Institute of Invention and Innovation),pp.30-32找到,并且可以将这些气体有利地用于本发明。
[碱皂化处理]
其中,尤其优选碱皂化处理,它是纤维素衍生物薄膜极其有效的表面处理。处理方法如下。
(1)浸泡法
该方法包括在适当条件下通过在碱溶液中浸泡薄膜将与碱反应的薄膜所有表面皂化,并且考虑到成本,由于不需要特殊设备,因此优选该方法。碱溶液优选是氢氧化钠水溶液。浓度优选是0.5-3mol/l,尤其优选1-2mol/l。碱溶液的液温优选是25-70℃,尤其优选30-60℃。在碱溶液中浸泡之后,优选薄膜用水洗涤10分钟或者在稀酸中浸泡以中和碱组分,以便在薄膜表面不留碱组分。
皂化处理导致薄膜的两个表面亲水。使用偏振片的保护薄膜以便亲水表面与偏振薄膜相连。
亲水表面可以有效地改善与含聚乙烯醇作为主要成分的偏振薄膜的粘性。
同时,在浸泡法中,当保护薄膜上层压防-反射层时,重要的是在最小所需反应条件下进行反应,这是由于保护薄膜受到碱的破坏至主表面。当相对侧的主表面上载体的水的接触角用作碱对防-反射层产生的破坏的指数时,尤其是当载体是纤维素衍生物时,接触角优选是20°-50°,更优选30°-50°,甚至更优选40°-50°。在该范围内,对防-反射薄膜产生的破坏实际上没有带来任何损失,并且可以保持与偏振薄膜的粘性。
(2)碱溶液涂布法
作为避免上述浸泡法中对防-反射薄膜的破坏的方式,优选使用包括如下的碱溶液涂布法:在持有防-反射薄膜的主表面和在相对侧的主表面上在适当条件下涂布碱溶液、加热、洗涤和干燥所得物。碱溶液和该处理的描述可以在JP-A No.2002-82226和WO 02/46809找到。然而,由于需要涂布碱溶液的单独设备和工艺,因此从成本的角度,该方法没有浸泡法优选。
[等离子体处理]
本发明所用的等离子体处理可以包括真空辉光放电、大气压辉光放电等,并且除此之外,可以提及火焰等离子体处理等。为此,可以使用例如,JP-A No.6-123062、JP-A No.11-293011、JP-A No.11-5857等中所述的方法。
通过等离子体处理,通过在等离子体中处理薄膜表面,可以赋予塑料薄膜表面强亲水性。例如,该表面处理是将待赋予亲水性的薄膜放置在通过前述辉光放电产生等离子体的设备中彼此面对的电极之间,向该设备中加入能够等离子体激发的气体,并在电极之间施加高频电压,以使得气体等离子体激发并在电极之间产生辉光放电。其中,优选使用大气压辉光放电。
[电晕放电处理]
在表面处理方法中,电晕放电处理是最已知的方法,并且可以通过任意常规已知方法实现,例如,JP-B No.48-5043、JP-B No.47-51905、JP-BNo.47-28067、JP-B No.49-83767、JP-B No.51-41770、JP-B No.51-131576等中公开的方法。就用于电晕处理的电晕处理仪器而言,可以使用目前用作塑料薄膜等的表面改性装置的各种市售电晕处理仪器。其中,Softal Electronic GmbH的电晕处理仪器,具有多刀电极,包括多个电极并具有在电极之间送气体的结构,这样可以防止薄膜受热或者除去从薄膜表面产生的低分子量物质。因此,该仪器具有非常高的能量效率并且能够高效率地电晕处理,因此是本发明特别有用的电晕处理仪器。
为了将本发明的纤维素衍生物薄膜用作偏振片的保护薄膜等,需要将纤维素衍生物薄膜的至少一个表面的表面能调整至适当范围,因此,进行如上所述的表面处理。另一方面,当本发明的纤维素衍生物薄膜经过表面处理时,纤维素衍生物薄膜内所含的添加剂可能发生挥发/洗脱/分解,并且存在纤维素衍生物薄膜的光学特性、薄膜特性或耐用性会受损的危险。当发生挥发或洗脱时,处理系统还受污染,并且处理能力受损,因此不能连续进行处理。为此,需要抑制添加剂的量降低。相对处理之前添加剂的总量,添加剂的量因表面处理引起的改变优选是0.2%或更小,更优选0.1%或更小,甚至更优选0.01%或更小。
[应用(光学补偿薄膜)]
本发明的纤维素衍生物薄膜可用于各种应用,并且特别有效地用作液晶显示装置的光学补偿薄膜。
此外,光学补偿薄膜是指常用在液晶显示装置中用于补偿延迟的光学材料,并且可以与延迟板、光学补偿薄片等可相互替换。光学补偿薄膜具有双折射并且为了用于消除液晶显示装置的显示屏着色,或者改善视角特性。本发明的纤维素衍生物薄膜具有负Rth,并且其Rth(589)适当地在-600≤Rth≤0nm的范围内。而且,除了具有双折射之外,纤维素衍生物薄膜可以适当与光学各向异性层组合使用,因此,可以获得具有所需光学特性的光学补偿薄膜。
因此,当本发明的纤维素衍生物薄膜用作液晶显示装置的光学补偿薄膜时,组合使用的光学各向异性层的Re(589)和Rth(589)优选是这样的:Re(589)=0-200nm,和|Rth(589)|=0-400nm。在这些范围内,可以使用任意光学各向异性层。使用本发明的纤维素衍生物薄膜的液晶显示装置在液晶单元的光学特性或者驱动模式方面没有限制,并且可以根据光学补偿薄膜的需要,组合使用任意光学各向异性层。组合使用的光学各向异性层可以由含液晶化合物的组合物形成,或者可以由具有双折射的聚合物薄膜形成。
液晶化合物优选是盘状液晶化合物或棒状液晶化合物。
(盘状液晶化合物)
可用于本发明的盘状液晶化合物的实例包括各种文献中描述的化合物(C.Destrade等.,Mol.Cryst.Liq.Cryst,Vol.71,p.111(1981);ChemicalSociety of Japan,Quarterly Chemistry Review,No.22、Chemistry ofLiquid Crystals,Chapter 5,Chapter 10 Section 2(1994);B.Kohne等.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,p.1794(1985);J.Zhang等.,J.Am.Chem.Soc,Vol.116,p.2655(1994))。
在光学各向异性层中,盘状液晶分子优选以取向状态固定,最优选通过聚合反应固定。盘状液晶分子的聚合描述在JP-A No.8-27284。为了通过聚合反应固定盘状液晶分子,需要在盘状液晶分子的盘状核心连接可聚合基团作为取代基。然而,当可聚合基团直接与盘状核心相连时,聚合反应期间难以保持该取向状态。因此,将连接基团加入到盘状核心和可聚合基团之间。在JP-A No.2001-4387中公开了具有可聚合基团的盘状液晶分子。
(棒状液晶化合物)
可用于本发明的棒状液晶化合物的实例包括偶氮甲碱化合物、氧化偶氮基化合物、氰基联苯基化合物、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、氰基苯基环己烷化合物、氰基取代的苯基嘧啶化合物、烷氧基取代的苯基嘧啶化合物、苯基二噁烷化合物、二苯乙炔化合物,和烯基环己基苄腈化合物。除这些低分子量液晶化合物之外,也可以使用高分子量液晶化合物。
在光学各向异性层中,棒状液晶分子优选以取向状态固定,最优选通过聚合反应固定。可用于本发明的可聚合棒状液晶化合物的实例包括描述在下列文献的化合物:Makromol.Chem.,Vol.190,p.2255(1989)、Advanced Materials,Vol.5,p.107(1993)、美国专利4683327、美国专利5622648、美国专利5770107、WO 95/22586、WO 95/24455、WO97/00600、WO 98/23580、WO 98/52905、JP-A No.1-272551、JP-A No.6-16616、JP-A No.7-110469、JP-A No.11-80081、JP-A No.2001-328970,等。
(由聚合物薄膜形成的光学各向异性层)
光学各向异性层可以由聚合物薄膜形成。聚合物薄膜是由能够呈现光学各向异性的聚合物形成。聚合物的实例包括聚烯烃(例如,聚乙烯、聚丙烯,和降冰片烯聚合物)、聚碳酸酯、聚芳基化物、聚砜、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯类、聚丙烯酸酯类,和纤维素酯类(例如,三乙酸纤维素酯、纤维素二乙酸酯)。也可以使用这些聚合物的共聚物或聚合物混合物。
优选聚合物薄膜的光学各向异性是通过伸长处理例如拉伸获得的。拉伸优选是单轴拉伸或双轴拉伸。具体地说,优选利用两个或多个辊的转速不同的纵向单轴拉伸、或者在薄膜两边固定的将聚合物薄膜在宽度方向拉伸的拉幅机拉伸、或者组合这两种方法的双轴拉伸。从后面所述的光学补偿薄膜和偏振片的生产率的角度,更优选拉幅机拉伸或双轴拉伸。此外,也可以使用将两片或多片聚合物薄膜组合获得的整体光学性能,只要满足上面所述的条件。优选聚合物薄膜是通过溶剂流延法制得的,这样双折射的不规则降低。聚合物薄膜的厚度优选是20-500μm,最优选40-100μm。
[通过聚合物涂布形成光学各向异性层]
根据本发明,通过涂布聚合物形成光学各向异性层是通过在本发明的纤维素衍生物薄膜上铺展溶解在溶剂中的液态聚合物和干燥,并使所得层合物经过面内分子取向的处理进行的。因此,获得赋予所需光学性能的光学补偿薄膜。就分子取向处理而言,可以使用伸长处理、收缩处理、或者二者,但是从生产率和控制可行性的角度,优选拉伸处理。
聚合物没有特别的限制,并且可以使用一种或或两种或多种具有适当透光度的聚合物。其中,优选可以形成具有优异半透明度的薄膜的聚合物,透光度为75%或更大,尤其是85%或更大。同样从薄膜的稳定化质量制品的角度,可以优选使用呈现正双折射的在拉伸方向的延迟增加的固体聚合物。
而且,上面所述固体聚合物的实例包括聚酰胺或聚酯(例如,JP-W No.10-508048)、聚酰亚胺(例如,JP-W No.2000-511296)、聚醚酮或尤其是聚芳基醚酮(例如,JP-A No.2001-49110)、聚酰胺酰亚胺(例如,JP-A No.61-162512)、聚酯酰亚胺(例如,JP-A No.64-38472)等。为了形成双折射薄膜,这种固体聚合物可以单独使用或者作为两种或多种的混合物使用。固体聚合物的分子量没有特别的限制,但是通常从薄膜的加工性的角度,以重均分子量为基础,分子量是2,000-1,000,000,优选1,500-750,000,甚至更优选1,000-500,000。
形成聚合物薄膜时,根据需要各种添加剂可以混合,包括稳定剂、增塑剂、金属等。固体聚合物的液化可以通过加热和熔融热塑性固体聚合物、或者通过在溶剂中溶解固体聚合物而适当地进行。
铺展在纤维素衍生物薄膜上的聚合物(铺展层)的固化可以通过在前一熔融液化法中冷却铺展层进行,以及在后一溶液法中通过从铺展层中除去溶剂并干燥铺展层进行。就干燥方法而言,可以提及自然干燥(风干)法或通过加热法干燥中的一种或两种或多种,尤其是在40-200℃加热干燥、减压下干燥法等。从制备效率或抑制光学各向异性的产生的角度,优选涂布聚合物溶液的方法。
就上述的溶剂而言,可以使用一种或两种或多种适宜溶剂,例如,二氯甲烷、环己酮、三氯乙烯、四氯乙烷、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃等。从提供成膜用适宜的粘度的角度,优选溶液是通过相对100质量份的溶剂溶解2-100质量份的量的聚合物制得的,更优选5-50质量份,尤其优选10-40质量份。
液化聚合物的铺展可以通过适当成膜法进行,例如,旋涂、辊涂、流动涂布、印刷、浸涂、流延成膜、棒涂、流延例如凹版印刷、挤出等。其中,考虑到具有较小厚度薄膜不规则的成膜质量、取向变形的不规则等,可以优选使用流延法或溶液成膜法。特别是,优选通过共流延在纤维素衍生物薄膜上层压已在溶剂中溶解液化的聚合物形成薄膜。这种情况下,可以优选使用由芳族二酸酐和聚芳族二胺制得的溶于溶剂聚酰亚胺(参见JP-W NO.8-511812)。
本发明的液化聚合物、将其铺展在纤维素衍生物薄膜上、并使聚合物伸长或收缩的上述制备方法,控制了在纤维素衍生物薄膜上形成铺展层期间的Rth,并使层压物经过伸长或收缩,取向分子和控制Re。与同时控制Rth和Re的常规方法,例如双轴拉伸方法相比,这种作用分享方法可以获得较小拉伸比的目的,因此在设计和生产方面是有益的,这样容易获得具有优异Rth和Re特性或者每一光轴的优异精确度的双轴光学补偿薄膜。
上述分子取向处理可以作为薄膜的伸长处理和/或收缩处理进行,并且拉伸处理例如可以通过拉伸处理进行。拉伸处理可以通过施加包括相继方法或同时方法的双轴拉伸方法、和包括自由末端方法或固定末端方法的单轴拉伸方法中的一种或两种或多种进行。考虑到控制弯曲现象,优选单轴拉伸方法。
这里,拉伸处理的温度可以遵循常规,例如,温度通常在固体聚合物的玻璃化转变温度附近,或者高于玻璃化转变温度。而且,为了进一步降低本发明的拉伸过的纤维素衍生物薄膜的延迟,拉伸温度优选在纤维素衍生物薄膜的玻璃化转变温度Tg的附近,并且优选在(Tg-20)℃或更高的温度下拉伸,更优选在(Tg-10)℃或更高的温度,甚至更优选在Tg或更高。
以拉伸之后的薄膜长度与拉伸之前的薄膜长度之比计,拉伸比的优选范围优选是1.03-2.50,更优选1.04-2.20,甚至更优选1.05-1.80。如果拉伸比是1.05或更小,拉伸比不足以形成上述光学各向异性层。如果拉伸比是2.50或更高,在薄膜的耐用性试验之后卷曲或光学性能的变化增加。
同时,可以通过例如在基板上形成聚合物薄膜涂层并使用基板的与温度变化相关的尺寸变化产生收缩力等来进行收缩处理。这种情况下,可以使用赋予可热收缩的薄膜的收缩能力等的基板,并且为此,优选使用拉伸机等控制收缩比。
通过上述方法制得的双折射薄膜适当地用作改善液晶显示装置的视角特性的光学补偿薄膜,并且为了进一步降低液晶显示装置的厚度和提高因工艺数减少的产率,优选以直接与起偏器(偏振薄膜)相连作为偏振片的保护薄膜的形式使用。这里,由于需要以低成本和良好生产率提供使用光学补偿薄膜的偏振片,希望偏振片制备阶段的生产率更好并且成本更低。因此,本发明的光学补偿薄膜以与起偏器相连的形式使用使得光学各向异性层的面内Re的呈现方向是相对偏振片的吸收轴的直线方向。而且,通过纵向单轴拉伸制得具有含碘和pVA的常规构造的起偏器,并且起偏器的吸收轴成为纵向方向。而且,为了提供使用具有双折射薄膜的光学补偿薄膜的偏振片,最初需要以辊对辊模式一致的制备方法。由于这些因素,并且特别是从生产率的角度,就制备含有双折射薄膜的光学补偿薄膜的方法而言,优选在本发明的纤维素衍生物薄膜上层压含聚合物的铺展层之后进行伸长处理或收缩处理,这样铺展层中的聚合物在宽度方向取向,由此在宽度方向呈现Re。当将由此制得的卷状光学补偿薄膜用作起偏器的保护薄膜时,可以直接以辊对辊形式进行具有有效光学补偿功能的偏振片的制备。
这里,本发明的卷状薄膜是纵向长1m或更长并且在纵向卷3卷或更多的薄膜。术语辊对辊是指就卷状薄膜而言,在进行所有可能的处理过程中,例如成膜、层压/粘到另一卷膜上、表面处理、加热/冷却处理、和伸长处理/收缩处理,都保持卷状。特别是,从生产率、成本或可操作性的角度,优选以辊对辊模式进行处理。
所得双折射薄膜的Rth和Re的大小可以由固体聚合物的类型、铺展层的形成方法例如涂布液化产品的方法、铺展层的固化方法例如干燥条件、或含有形成的固体聚合物的光学补偿层的厚度来控制。用作光学补偿层的固体聚合物层的常规厚度是0.5-100μm,优选1-50μm,尤其优选2-20μm。
由该方法制得的双折射薄膜可以直接使用,或者可以用粘合剂粘附到其它薄膜上。
(液晶显示装置的构造)
如[功能层]节中所述,液晶显示装置优选具有如下构造:通过在两片电极基板之间加载液晶形成的液晶单元、设置在液晶单元两侧的两片偏振片、和设置在液晶单元和偏振片之间的至少一片光学补偿薄膜。当使用纤维素酰化物薄膜作为光学补偿薄膜时,偏振片的透射轴和含有纤维素酰化物薄膜的光学补偿薄膜的慢轴可以任意角设置。本发明的液晶显示装置是具有液晶单元和在液晶单元的两侧设置两片偏振片的液晶显示装置,并且特征在于至少一片偏振片是如上所述的本发明的偏振片。
液晶单元的液晶层经常是通过在其间夹有间隔物的两片基板之间形成的空隙中包封液晶形成的。透明电极层是含有导电材料的透明薄膜,并形成于基板上。在液晶单元中,也可以安装气体屏障层、硬涂层、或者底涂层(用于粘合透明电极层)。这些层通常安装在基板上。液晶单元的基板通常厚50μm-2mm。
(液晶显示装置的类型)
本发明的纤维素衍生物薄膜可用于各种显示模式的液晶单元。建议的各种显示模式例如TN(扭转向列)、IPS(面内切换)、FLC(铁电液晶)、AFLC(抗铁电液晶)、OCB(光学补偿弯曲)、STN(超扭转向列)、VA(垂直取向)、ECB(电控制双折射),和HAN(混合取向向列)。此外,也建议显示模式经取向并分开的显示模式。本发明的纤维素薄膜在任意显示模式的液晶显示装置中是有效的,并优选用于IPS模式的液晶显示装置。此外,在透射型、反射型、半透射型的任意液晶显示装置中是有效的。
(TN型液晶显示装置)
本发明的纤维素衍生物薄膜可用作具有TN模式的液晶单元的TN型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。就TN模式的液晶单元和TN型液晶显示装置而言,它已知很长时间了。至于用于TN型液晶显示装置的光学补偿薄片,在各公报例如日本未审专利申请号3-9325、6-148429、8-50206、9-26572中有描述。此外,在Mori(Mori)等(Jpn.J.Appl.Phys.Vol 36(1997)p.143和Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p.1068)的文章中有描述。
(STN型液晶显示装置)
本发明的纤维素薄膜可用作具有STN模式的液晶单元的STN型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。在STN型液晶显示装置中,液晶单元内的棒状液晶分子通常转到90-360度的范围,并且棒状液晶分子的折射各向异性x元件间隙(d)的乘积(Δnd)在300-150nm的范围内。至于用于STN型液晶显示装置的光学补偿薄片,在日本未审专利申请2000-105316公报有描述。
(VA型液晶显示装置)
本发明的纤维素衍生物薄膜尤其优选用作具有VA模式的液晶单元的VA型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。优选用于VA型液晶显示装置的光学补偿的Re是0-150nm,和Rth是70-400nm。Re更优选是20-70nm。当将两片光学-各向异性聚合物薄膜用于VA型液晶显示装置时,优选薄膜的Rth是70-250nm。当将一片光学各向异性聚合物薄膜用于VA型液晶显示装置时,优选薄膜的Rth是150-400nm。VA型液晶显示装置可以是经取向和分开的方法,例如日本未审专利申请10-123576公报中所述。
(IPS型液晶显示装置和ECB型液晶显示装置)
本发明的纤维素衍生物薄膜尤其有益地用作IPS型液晶显示装置和ECB-型液晶显示装置的光学补偿薄膜薄片的载体,或者也作为偏振片的保护薄膜。这些模式是液晶材料在黑色显示时通常平行取向的实施方案,并且相对基板面平行取向,并且在不施加电压条件下黑色显示液晶分子。这些模式是在不施加电压条件下液晶材料在黑色显示时几乎平行取向的实施方案,并且使液晶分子与基板面平行取向以显示黑色。在这些实施方案中,使用本发明的纤维素衍生物薄膜的偏振片有利于改善色彩、扩大视角、改善对比度。在该实施方案中,优选在液晶单元上面和下面的上述偏振片的保护薄膜中,就放置在液晶单元和偏振片之间的保护薄膜而言(元件侧的保护薄膜),将使用本发明的纤维素衍生物薄膜的偏振片用于至少一侧。更优选,光学各向异性层放置在保护薄膜和偏振片的液晶单元之间,并优选放置的光学各向异性层的延迟值比液晶层的Δnd的值小2倍。
(OCB型液晶显示装置和HAN型液晶显示装置)
纤维素衍生物薄膜尤其有益地用作具有OCB模式的液晶单元的OCB型液晶显示装置或具有HAN模式的液晶单元的HAN型液晶显示装置的光学补偿薄膜薄片的载体。优选在用于OCB型液晶显示装置或HAN型液晶显示装置的光学补偿薄膜中,具有在光学补偿薄片的面内和法线方向都不使延迟的绝对值最小化的方向。用于OCB型液晶显示装置或HAN型液晶显示装置的光学补偿薄膜薄片的光学性能也由光学各向异性层的光学性能、载体的光学性能以及光学各向异性层和载体的构造确定。至于用于OCB型液晶显示装置或HAN型液晶显示装置的光学补偿薄片,在日本未审专利申请9-197397公报有描述。此外,在文章Mori(Mori)等.(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38(1999)p.2837和Jpn有描述。
(反射型液晶显示装置)
本发明的纤维素薄膜也有益地用作反射型液晶显示装置例如TN-型、STN-型、HAN-型、GH(宾-主)型的光学补偿薄片。这些显示模式长期为公知。至于TN型反射液晶显示装置,在各公报例如日本未审专利申请10-123478、WO9848320、和专利3022477有描述。至于用于反射型液晶显示装置的光学补偿薄片,描述在WO00/65384。
(其它液晶显示装置)
本发明的纤维素薄膜也有益地用作具有ASM(轴对称取向微元件)模式的液晶单元的ASM型液晶显示装置的光学补偿薄片的载体。在ASM模式的液晶单元中,特征在于元件的厚度用可调整位置的树脂间隔物保持。其它性能与TN模式的液晶单元相似。至于ASM模式的液晶单元和ASM型液晶显示装置,描述在Kume(Kume)等.(Kume等.,SID 98 Digest 1089(1998))的文章中。
(自发光显示装置)
使用本发明的纤维素衍生物薄膜的光学补偿薄膜和偏振片可以提供至自发光型显示装置以改善视觉质量等。对自发光显示装置没有特别的限制。而且,其实例包括有机EL、PDP、FED等。当将具有在1/4波长下的Re的双折射薄膜用于自发光平板显示装置时,可以将线性偏振转变成辐射状偏振,由此形成防-反射过滤器。
形成液晶显示装置内的显示装置的元件可以通过层压集成或者可以处于分离状态。当形成显示装置时,可以适当安装适当的光学元件例如,菱镜阵列薄片、透镜阵列薄片、光漫射板、保护板等。也可以提供这些元件以通过在光学补偿薄膜上层压形成的光学元件的形式形成显示装置。
(硬涂薄膜、防眩薄膜、防-反射薄膜)
本发明的纤维素衍生物薄膜可以有益地通过应用硬涂薄膜、防眩薄膜或防-反射薄膜获益。为了改善平板显示器例如LCD、PDP、CRT、EL等的可视性,可以在本发明的纤维素衍生物薄膜的一侧或两侧提供硬涂层、防眩层和防-反射层中任意一种或所有种。这种防眩薄膜和防-反射薄膜的优选实施方案详细描述在the Technical Report of Japan Institute ofInvention and Innovation,Technology No.2001-1745(published onMarch 15,2001,Japan Institute of Invention and Innovation),pp.54-57,并且可以优选使用纤维素衍生物薄膜。
(照相薄膜载体)
而且,本发明的纤维素衍生物薄膜可用作卤化银照相感光材料的载体。就该工艺而言,彩色负片详细描述在JP-A No.2000-105445,并且优选使用本发明的纤维素衍生物薄膜。纤维素衍生物薄膜也可以优选用作彩色反相卤化银照相感光材料的载体,并且可以使用如JP-A NO.11-282119中所述的各种材料、规定和处理方法。
(透明基板)
由于本发明的纤维素衍生物薄膜具有优异的透明度,因此可以使用该薄膜作为液晶显示装置的液晶单元的玻璃基板的替代物,即,作为包封驱动液晶的透明基板。
包封液晶的透明基板要求具有优异的气体屏障性能,因此,如果需要的话,可以在本发明的纤维素衍生物薄膜的表面提供气体屏障层。对气体屏障层的形式或材料没有特别的限制,但是可以包括并适当使用在本发明的纤维素衍生物薄膜的至少一侧蒸汽沉积SiO2等的方法、或者提供具有相当高气体屏障性能的聚合物的涂层,例如二氯乙烯聚合物、乙烯醇聚合物等。
为了使用纤维素衍生物薄膜作为包封液晶的透明基板,可以提供透明电极以通过施加电压驱动液晶。对透明电极没有特别的限制,但是可以通过在本发明的纤维素衍生物薄膜的至少一侧层压金属薄膜、金属氧化物薄膜等来制备透明电极。其中,从透明度、导电性和机械性能的角度,优选金属氧化物薄膜,其中尤其可以优选使用主要含有氧化锡并含有2-15%氧化锌的氧化铟薄膜。这些工艺的细节例如公开在JP-A No.2001-125079、JP-A No.2000-227603等。
下面,详细描述第三发明。
下面,继续解释本发明的液晶显示装置及其组成元件的一个实施方案。在本说明书中,“-”所述的范围是指包括“-”之前和之后的数值作为最小值和最大值的范围。在本说明书中,Re(λ)和Rth(λ)分别是波长λ下的面内延迟和厚度方向的延迟。Re(λ)是用KOBRA-21ADH或WR(由OojiKeisokuki Co.,Ltd.生产)对波长[λ]nm的在薄膜法线方向的入射光测定的。
当待测定的薄膜可以用单轴或双轴折射率椭球表示时,Rth(λ)是用下面的方法计算的。Rth(λ)是用KOBRA-21ADH或WR以延迟值、假设平均折射率、和进入入的薄膜厚度值为基础计算的,通过首先相对薄膜的法线方向围绕面内慢轴(通过KOBRA 21ADH或WR决定)作为倾斜轴(旋转轴)(在没有慢轴的情况下,面内薄膜的随意位置是旋转轴),在从薄膜法线方向的一侧以每10°的倾斜直至50°的每一方向入射的波长λnm的光测定总共6个点的延迟值Re(λ)。
上面,当将面内慢轴看作旋转轴的条件下在与法线方向倾斜的角度薄膜具有延迟值为零的方向时,在大于上述倾斜角的倾斜角下的任意延迟值其符号变为负值,然后用KOBRA 21ADH或WR计算。
在将慢轴看作倾斜轴(旋转轴)(在没有慢轴的情况下,面内薄膜的随意方向是旋转轴)的条件下通过测定任意两个倾斜方向的延迟值,也可以基于测定的延迟值、假设平均折射率、和进入的薄膜的厚度值,按照下面数学式(10)和(20)计算Rth。
数学表达式(10)
上面Re(θ)代表从法线方向倾斜θ度的方向的延迟值。
在数学表达式(10)中,nx是在慢轴方向观察的面内折射率,ny是在nx的法线方向观察的面内折射率,和nz是在nx和ny的法线方向观察的折射率。
数学表达式(20)
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d
当测定的薄膜不能由单轴或双轴折射率椭球表示时,所谓没有光轴的薄膜,Rth(λ)是通过用下面方法计算的。Rth(λ)是用KOBRA-21ADH或WR以延迟值、假设平均折射率、和输入的薄膜厚度值为基础计算的,通过首先在依面内慢轴(通过KOBRA 21ADH或WR决定)作为倾斜轴(旋转轴)的条件下,,对从相对薄膜的法线方向-50°至50°每10°倾斜的每一方向的波长λnm的入射光测定总共11个点的延迟值Re(λ)。
在上述测定中,作为假设平均折射率,可以使用Polymer Handbook(JOHN WILEY & SONS,INC)中所列的值和各种光学薄膜的目录。如果平均折射率的值不清楚,可以用Abbe折射计测定。主要光学薄膜的平均折射率的值列举如下:纤维素酰化物(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)。当将假设平均折射率和厚度值输入KOBRA 21 ADH或WR时,计算nx、ny和nz。Nz,等于(nx-nz)/(nx-ny),是以计算的nx、ny和nz为基础计算的。
这里,作为假设平均折射率,可以使用Polymer Handbook(JOHNWILEY & SONS,INC)中所列的值和各种光学薄膜的目录。如果平均折射率的值不清楚,可以用Abbe折射计测定。主要光学薄膜的平均折射率的值列举如下:纤维素酰化物(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)。当将假设平均折射率和厚度值输入KOBRA 21 ADH或WR时,计算nx、ny和nz。
在将面内慢轴看作倾斜轴(旋转轴)的条件下,相对薄膜的法线方向,在倾斜20°的方向测定波长590nm的入射光的延迟大于Re时,Rth符号判断为正的,并且当该延迟小于Re时,判断为负的。在|Rth/Re|为9或更大的样品中,使用配备有可旋转座的偏振显微镜,在面内快轴看作倾斜轴(旋转轴)的条件下,相对薄膜的法线方向以40°倾斜的使用偏振片的色调板可以决定的样品的慢轴与薄膜表面平行时,判断它是正的,而当慢轴处于薄膜厚度方向时判断为负的。
在本说明书中,术语“平行”和“垂直”是指包括相对于精确角度在±10°之内的范围。与精确角度之差优选小于±5°,更优选小于±2°。术语“基本上垂直”是指包括比精确垂直角度相差在±20°之内的范围。与精确角度之差优选小于±15°,更优选小于±10°。“慢轴”是指折射率最大的方向。测定折射率的波长在可见光区是λ=590,除非另有说明。
在本说明书中,术语“偏振片”,除非另有说明,是指既包括偏振片的长的长度也包括切割成适合加入液晶装置的大小的偏振片(本说明书中所用的术语“切割”是指包括“冲压”和“剪切成”)。此外,本说明书中所用的术语“偏振片”与术语“偏振薄膜”不同,术语“偏振片”用于在至少一侧含有保护偏振薄膜的透明保护薄膜的任意层合体。
根据偏振片的吸收轴方向和透射轴方向,例如透光度可以用偏振光源使用分光光度计测定。即,通过改变偏振片的方位角方向测定透光度,并且当透光度最低时,取向与光源的偏振光垂直。在常规偏振片中,起偏器的拉伸方向是吸收轴,并且偏振片的长的长度的纵向是吸收轴.。
下面,参照附图详细解释本发明的实施方案。图2显示本发明的液晶显示装置的示例像素区的示意图。图3和4各自显示本发明的液晶显示装置的一个实施方案的示意图。
[液晶显示装置]
图3所示的液晶显示装置包括偏振薄膜8,20、第一相差区10、第二相差区12、一对基板13和17,和含有夹在基板之间的液晶层15的液晶单元。偏振薄膜8,20分别夹在保护薄膜7a和7b,以及19a和19b之间。
在图3所示的液晶显示装置中,液晶单元包括基板13和17,和夹在这些基板之间的液晶层15。就在透射模式内没有扭转结构的IPS-模式液晶单元而言,液晶层厚度,d(μm),和折射率各向异性,Δn,的最佳值是0.2-0.4μm。在该范围内,显示装置在白色状态下具有高亮度,并且在黑色状态下具有低亮度,因此可以获得具有高亮度和高对比度的设备。在液晶层15接触的基板13和17的表面上形成取向薄膜(未显示),由此液晶分子与基板表面基本上平行地取向并且液晶分子取向控制在沿施加于取向薄膜上的摩擦处理方向14和18,在没有电场的状态下或者在施加低电场的状态下,由此确定慢轴16的方向。在基板13和17的内表面上形成可对液晶分子施加场的电极(图3中未显示)。
图2示意性地显示了液晶层15的像素区内液晶分子的取向。图2是显示在相应于液晶层15的一个像素区的极小区域内液晶分子的取向的示意图,其中在基板13和17的内表面上形成取向薄膜的摩擦方向4并在可以对液晶分子施加场的基板13和17的内表面上形成电极2和3。当具有正介电各向异性的向列液晶用作场效应型液晶并进行主动驱动(activedriving)时,无场状态或者施加低场状态下液晶分子的取向方向是5a和5b。该状态显示黑色。当在像素电极2和显示电极3之间施加场时,液晶分子的取向变成方向6a和6b。通常,该状态显示白色。
用于本发明的液晶单元并不限于IPS-模式或FFS-模式,只要它是在黑色显示时液晶分子与上述一对基板的表面基本上平行取向的液晶显示装置,优选使用任意元件。实例包括铁电液晶显示装置、抗铁电液晶显示装置、和ECB型液晶显示装置。
回到图3,是第一偏振薄膜的偏振薄膜8的透射轴9,与是第二偏振薄膜的偏振薄膜20的透射轴21垂直。第一相差区10的慢轴11(第一相差薄膜)与偏振薄膜8的透射轴9平行取向(即,它与第一偏振薄膜8的吸收轴(未显示)垂直)。此外,黑色显示下偏振薄膜8的透射轴9与液晶层15内的液晶分子的慢轴16平行,即,在液晶黑色显示下第一相差区10的慢轴11与液晶层15的慢轴16平行。
图3所示的液晶显示装置是偏振薄膜8夹在两个保护薄膜7a和7b之间的构造,但是它可以是没有保护薄膜7b的构造。如果不设置保护薄膜7b,第一相差区10需要具有下面所述的特定光学性能以及用于保护偏振薄膜8的进一步的功能。如果设置保护薄膜7b,保护薄膜厚度方向的延迟Rth优选是-40至40nm,更优选是-20至20nm。此外,偏振薄膜20夹在两个保护薄膜19a和19b之间,但是接近液晶层15的保护薄膜19a可以没有。如果设置了保护薄膜19a,保护薄膜厚度方向的延迟Rth优选是-40至40nm,更优选-20至20nm。保护薄膜7b和19a优选是薄的薄膜,特别优选60μm或更小。
在图3所示的一个实施方案中,第一相差区10和第二相差区12(第二相差薄膜)可以基于液晶单元位置设置,或者在液晶单元和偏振薄膜的观察侧之间或者在液晶单元和偏振薄膜的背面之间,但是从产率的角度优选设置在液晶单元和偏振薄膜的背面之间。而且,优选第一相差区10和第二相差区12(第二相差薄膜)设置在接近液晶单元基板的位置,不插入任意其它薄膜。在任意实施方案中,对于图3的构造第二相差区的设置较接近液晶单元。这里,图3的水平方向是纵向。
图4显示了本发明的其它实施方案。在图4中,与图3相同的元件以相同数字显示并且省略详细解释。在图4所示的液晶显示装置中,第一相差区10和第二相差区12可以交替设置。在距离偏振薄膜8比第二相差区12远地设置第一相差区10,是指区域10在距离液晶单元较近地设置。而且,在图4所示的实施方案中,第一相差区10经过设置使得其慢轴11与偏振薄膜8的透射轴9垂直(即,它与第一偏振薄膜8的吸收轴(未显示)平行)。而且,黑色显示下偏振薄膜8的透射轴9与液晶层15内的液晶分子的慢轴16平行,因此,液晶黑色显示下第一相差区10的慢轴11与液晶层15的慢轴16垂直。
在图4所示的液晶显示装置中,如上,可以没有保护薄膜7b和保护薄膜19a。如果不设置保护薄膜7b,第二相差区12需要具有下面所述的特定光学性能和用于保护偏振薄膜8的功能。如果设置保护薄膜7b,保护薄膜厚度方向的延迟Rth优选是-40至40nm,更优选-20至20nm。此外,偏振薄膜20插在两个保护薄膜19a和19b之间,但是较接近液晶层15的保护薄膜19a可以没有。如果设置保护薄膜19a,保护薄膜厚度方向的延迟Rth优选是-40至40nm,更优选-20至20nm。保护薄膜7b和19a优选是薄的薄膜,并且特别优选是60μm或更小。
在图4所示的一个实施方案中,第一相差区和第二相差区可以基于液晶单元的位置设置,或者在液晶单元和偏振薄膜的观察侧之间或者在液晶单元和偏振薄膜的背面之间,但是从产率的角度优选设置在液晶单元和偏振薄膜的背面之间。而且,第一相差区10和第二相差区12(第二相差薄膜)优选设置在较接近液晶单元基板的位置,不插入任意其它薄膜。在任意实施方案中,对于图4的构造第一相差区的设置较接近液晶单元。这里,图4的水平方向是纵向。
在图3和4所示的实施方案中,第一相差区10具有60-200nm的面内延迟Re以及大于0.8以及小于或等于1.5的Nz值。第二相差区12具有50nm或更小的面内延迟Re和-300至-40nm的厚度方向的延迟Rth。通过控制纤维素酰化物的取代基的类型和酰基对羟基的取代度,并通过调节制备条件,含包括极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm-3或更大的取代基的纤维素酰化物的薄膜进一步满足第二相差区所需的光学性能。由于该薄膜满足偏振薄膜的保护薄膜所需的性能,因此在图3实施方案中,尽管没有保护薄膜7b,但是通过将偏振薄膜8、第一相差区10和第二相差区12制备成一个单元,即使薄膜置于苛刻环境例如高温或低湿条件下,也可以降低因偏振薄膜8劣化引起的显示特性降低。而且,在图4实施方案中,尽管没有保护薄膜7b,但是通过将偏振薄膜8和第二相差区12制备成一个单元,即使薄膜置于苛刻环境例如高温或低湿条件下,也可以降低因偏振薄膜8劣化引起的显示特性降低。
本发明的液晶显示装置并不限于图2-4所示的构造,还可以包括其它元件。例如,在液晶层和偏振薄膜之间可以设置滤色片。而且,可以对偏振薄膜的保护薄膜的表面施加防反射处理或硬涂处理。可以使用施加导电材料的构造元件。对透射模式而言,在背面可以设置具有光源的背光例如冷阳极或热阳极荧光管、发光二极管、场发射元件、或者电致发光元件。这种情况下,背光可以设置在图3和4的上侧或下侧,但是由于不需要与缺陷比例略高的防反射处理或防静电处理的偏振片一起放置,因此背光优选设置在图之下。在液晶层和背光之间也可以设置反射偏振片、扩散片(diffuser plate)、菱镜片、或者光学波导片。如上,本发明的液晶显示装置可以是反射模式,并且在这样的实施方案中,可以在观察侧设置单偏振片并且可以在液晶单元的下侧基板的背面或内面设置反射薄膜。在液晶单元的观察侧可以设置具有上面所述光源的正面光。
本发明的液晶显示装置包括图像直接型、图像投影型和光调制型。包括3个或2个终端半导体元件例如TFT或MIM的主动矩阵(active-matrix)液晶显示装置的实施方案特别有效。所谓的时分驱动的被动矩阵液晶显示装置的实施方案也与上述实施方案一样有效。
下面,详细解释用于本发明的液晶显示装置的各元件的优选光学性能、用于这些元件的材料、和制备方法。
[第一相差区]
在本发明中,第一相差区的面内延迟Re优选是60-200nm。为了有效地降低倾斜方向的漏光,第一相差区的Re优选是70-180nm,更优选90-160nm。而且,从与偏振片层压的角度公差、产率和对比度的角度,由Nz=Rth/Re+0.5定义的Nz优选大于0.8并小于或等于1.5,以便有效地降低倾斜方向的漏光。第一相差区的Nz优选是0.9-1.3,更优选0.95-1.2。这种光学性能通过常规已知方法例如后面所述的薄膜的拉伸处理或液晶层涂布就能达到。
第一相差区的材料和形式没有特别的限制。例如,可以使用任意薄膜例如含有双折射聚合物薄膜的相差薄膜、在透明载体上涂布高分子化合物之后经热处理的薄膜、和在透明载体上通过涂布或转移低分子或高分子液晶化合物形成的具有光学各向异性层的相差薄膜。而且,它们的每个都可以层压使用。
优选双折射和透明度的可控性优异并具有优异的耐热性和小的光弹性的双折射聚合物薄膜。这种情况下,所用的高分子材料没有特别的限制,只要它是能够赋予均匀单轴取向或双轴取向的高分子。优选通常已知并且能够通过溶液流延法或挤出模压法形成薄膜的材料,并且实例包括芳族聚合物例如聚碳酸酯聚合物、聚芳基化物聚合物、聚酯聚合物、聚砜聚合物等、聚烯烃例如聚丙烯等、纤维素酰化物,和两种或多种这些聚合物混合的聚合物。本发明的液晶显示装置包括第一相差区不含通过拉伸含脂环族结构的聚合物树脂薄膜得到的相差层的实施方案。
薄膜的双轴取向可以按照拉伸方法例如经辊纵向拉伸、经拉幅机在宽度方向拉伸、或者双轴拉伸,通过拉伸经适当方法如模压法或流延法制得的薄膜达到。该薄膜也可以通过面内方向单轴或双轴拉伸达到,并按照厚度方向拉伸的方法控制厚度方向的双折射。此外,该薄膜可以通过在高分子聚合物薄膜上粘合热收缩薄膜;并使在热引起的收缩力的作用下经过拉伸处理或/和收缩处理的聚合物薄膜取向获得(例如,日本未审专利申请公开5-157911、11-125716、2001-13324)。就上述通过辊的纵向拉伸法而言,可以采用适当加热方法例如使用热辊、加热该环境、或者这些方法的组合。就拉幅机的双轴拉伸法而言,可以采用适当方法例如按照完整拉幅方法的同时双轴拉伸方法、按照辊-拉幅方法的相继双轴拉伸方法,等,
此外,优选没有不均匀取向和不均匀相差的薄膜。其厚度可以根据相差等适当确定,但是一般说来,从薄化薄膜的角度,厚度优选是1-300μm,更优选10-200μm,甚至更优选20-150μm。
第一相差区可以是用基本上水平(均匀)取向的固定液晶分子形成的层(下面,有时称之为“光学各向异性层”)。术语“液晶分子基本上水平(均匀)取向”是指液晶分子的指向矢方向和层平面的平均角度在0-20°的范围内。液晶分子优选以取向状态固定,并优选通过聚合反应固定。液晶化合物的类型没有特别的限制,只要它满足上述光学性能。例如,可以使用在液晶状态下形成以向列取向的低分子液晶化合物然后通过光交联或热交联固定它获得的光学各向异性层、或者通过在液晶状态下形成以向列取向的高分子液晶化合物然后通过冷却固定该取向获得的光学各向异性层。在本发明中,尽管液晶化合物用于光学各向异性层,但是由于该层是通过聚合反应等固定化合物形成的,因此光学各向异性层在形成层之后不再显示其液晶性。
第一相差区可以是由含液晶化合物的组合物形成的光学各向异性层。作为液晶化合物,优选棒状液晶化合物。优选液晶化合物以向列取向状态固定,更优选该化合物通过聚合反应固定。棒状液晶化合物的优选实例包括偶氮甲碱类、氧化偶氮基类、氰基联苯基类、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、氰基苯基环己烷类;氰基取代的苯基嘧啶类、烷氧基取代的苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类,和烯基环己基苄腈类。除了这些低分子液晶化合物之外,也可以使用高分子液晶化合物。棒状液晶分子优选通过聚合反应以取向状态固定。液晶分子优选构成可以因活性光、电子束、热等引起聚合反应或交联反应的亚结构。亚结构的数量是1-6,并优选1-3。可聚合棒状液晶化合物的实例包括Makromol.Chem.,Vol.190,page 2255(1989)、Advanced Materials.Vol.5,page 107(1993)、美国专利4,683,327、5,622,648和5/770,107、国际公开(WO)95/22586、95/24455、97/00600、98/23580和98/52905、日本未审专利申请公开1-272551、6-16616、7-110469、11-80081,和2001-328973中公开的化合物。
光学各向异性层可以用含液晶化合物和,如果需要的话,聚合引发剂或任选组分的涂布液体涂布取向薄膜形成。作为用于制备涂布液的溶剂,优选使用有机溶剂,有机溶剂的实例包括酰胺(例如,N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例如,二甲基亚砜)、杂环化合物(例如,吡啶)、烃(例如,苯、己烷)、烷基卤(例如,氯仿、二氯甲烷)、酯(例如,乙酸甲酯、乙酸丁酯)、酮(例如,丙酮、甲基乙基酮)、和醚(例如,四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)。优选烷基卤和酮。可以将两种或多种有机溶剂组合使用。可以通过已知工艺施加涂布液体(例如,挤出涂布、直接凹版涂布、反凹版涂布和模涂)。光学各向异性层的厚度优选是0.5-100μm,更优选0.5-30μm。
取向液晶分子优选以取向状态通过聚合反应固定。聚合反应包括使用热聚合引发剂的热聚合反应和使用光聚合引发剂的光聚合反应,并且优选光聚合反应。光聚合引发剂的实例包括α-羰基化合物(公开在美国专利2,367,661和2,367,670的各自说明书中)、偶姻醚(公开在美国专利2,448,828的说明书)、α-烃取代的芳族偶姻化合物(公开在美国专利2,722,512的说明书)、多核醌化合物(公开在美国专利3/046,127和2,951,758的各自说明书)、三芳基咪唑二聚物和p-氨基苯基酮类的组合(公开在美国专利3/549,367的说明书)、吖啶和phenadine化合物(公开在日本未审专利申请公开60-105667和美国专利4,239,850的各自说明书)、和噁二唑化合物(公开在美国专利4,212,970的说明书)。光聚合引发剂的用量优选是涂布液体的固体部分的0.01-20质量%,更优选0.5-5质量%。液晶分子聚合反应的照射优选用紫外线照射。照射能优选是20-5,000mJ/cm2,更优选100-800mJ/cm2。照射可以在加热条件下进行以促进光聚合反应。在光学各向异性层上可以设置保护层。
除了液晶化合物之外,也可以使用增塑剂、表面活性剂或可聚合单体实现涂布薄膜的均匀性、涂布薄膜的强度、液晶分子的取向性等的改善。这些材料优选与液晶化合物兼容并且不防碍取向。
可聚合单体可以列举有可自由基聚合的或可阳离子聚合的化合物。优选,单体是具有多个官能团的可自由基聚合的化合物,并优选是能够与上述含可聚合基团的液晶化合物共聚合的化合物。实例包括日本未审专利申请公开2002-296423的说明书第[0018]-[0020]段公开的。相对液晶分子,该化合物的添加量通常是1-50质量%,优选5-30质量%。
表面活性剂可以列举有任意已知表面活性剂,特别是,优选氟-基表面活性剂。具体地说,实例包括日本未审专利申请公开2001-330725的说明书第[0028]-[0056]段公开的化合物、和日本未审专利申请公开2005-62673的说明书第[0069]-[0126]段公开的化合物。
与液晶化合物一起使用的聚合物优选是能够增加涂布液体粘性的聚合物。该聚合物的实例包括纤维素酯。纤维素酯的优选实例包括日本未审专利申请公开2000-155216的说明书第[0178]段公开的化合物。为了避免防碍液晶化合物的取向,相对液晶分子,该聚合物的添加量优选是0.1-10质量%,更优选0.1-8质量%。
[取向薄膜]
形成光学各向异性层时,优选使用取向薄膜以确定液晶分子的取向方向。取向薄膜通过以下提供:例如有机化合物(优选聚合物)的摩擦处理、倾斜蒸汽沉积无机化合物、形成具有微凹版的层、或者通过Langmuir-Blodgett(LB薄膜)方法沉积有机化合物(例如,ω-二十三酸、二十八烷基甲基氯化铵和硬脂酸甲酯)。取向薄膜优选通过聚合物的摩擦处理形成。摩擦处理是用纸或布在一个方向摩擦取向薄膜的表面几次进行的。优选使用均匀填充具有相似长度和宽度结构的布。一旦光学各向异性层的液晶分子在取向薄膜上以取向固定,可以保持液晶分子的取向状态,即使除去取向薄膜。即,取向薄膜在制备相差片使液晶分子取向的过程中是非常重要的,但是在制得的相差片中不是必需的。当在透明载体和光学各向异性层之间设置取向薄膜时,还可以在透明载体和取向薄膜之间设置底涂层(粘合层)。
[载体]
第一相差区可以在载体上形成。载体优选是透明的,具体地,优选具有80%或更大的透光率。载体优选是具有小波长色散的,具体地,优选具有小于1.2的Re400/Re700比。其中,优选聚合物薄膜。例如,使用包括含极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素酰化物的薄膜(为后面所述的第二相差区)作为载体,并且在其上,可以形成为第一相差区的光学各向异性层。载体优选具有小光学各向异性,并且面内延迟(Re)优选20nm或更小,更优选10nm或更小,最优选5nm或更小。
形成载体的聚合物薄膜的实例包括纤维素酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯酸酯,和聚甲基丙烯酸酯的薄膜。其中,优选纤维素酯薄膜,更优选乙酰基纤维素薄膜,再次优选三乙酰基纤维素薄膜。聚合物薄膜优选是通过溶液流延法形成的。透明载体的厚度优选是20-500μm,更优选40-200μm。为了改善透明基板和其上形成的层(粘合层、取向薄膜、或者相差层)之间的粘性,透明载体可以经过表面处理(例如,辉光放电处理、电晕放电处理、紫外线照射处理、或者火焰处理)。在透明载体上可以形成粘合层(底涂层)。就透明载体和长透明载体而言,为了改善加料步骤的滑动性(slide ability)或防止表面与卷起之后的背面粘合,优选在载体一侧通过涂布或共流延法形成含有平均粒径为约10-100nm、相对固体组分量为5-40重量%的无机颗粒的聚合物层。
光学各向异性层可以在临时载体上形成,然后可以将该光学各向异性层转移到为下面所述的第二相差区、含有包括极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素酰化物的薄膜上。而且,不限于单一光学各向异性层,可以层压多个光学各向异性层构成显示上述光学性能的第一相差区。此外,第一相差区可以由具有载体和光学各向异性层的整个层压体构成。
[第二相差区]
在本发明中,第二相差区的厚度-方向的延迟Rth为-200至-50nm,优选-180至-60nm,更优选-150至-70nm。第二相差区的面内延迟Re是50nm或更小,优选0-30nm,更优选0-10nm。
在本发明中,为了获得上述光学性能使得光轴不包含在薄膜平面,第二相差区优选包括高极化度各向异性的取代基作为与为纤维素酰化物的结构单元的β葡萄糖环的三个羟基偶联的取代基。通过在纤维素酰化物内加入具有高极化度各向异性的取代基,并控制其它取代基和取代度,可以获得薄膜厚度方向折射率最大的光学补偿薄膜。
(取代基的终端间距和极化度各向异性)
用于本发明的纤维素衍生物的取代基的终端间距和极化度各向异性是用Gaussian 03(Revision B.03,U.S.Gaussian Corporation software)计算的。用B3LYP/6-31G*水平计算结构最佳化之后,计算最远原子间的距离作为终端间距。就极化度各向异性而言,极化度是用B3LYP/6-311+G**水平通过用B3LYP/6-3IG*水平最佳化的结构计算的,所得极化张量经对角线化,并使用该对角线分量计算极化度各向异性。在计算本发明的取代基的终端间距和极化度各向异性时,通过具有羟基的氧原子的部分结构为基础的计算,找到与为纤维素衍生物的结构单元的β葡萄糖环内的羟基偶联的取代基。
用于本发明的纤维素衍生物的极化度各向异性由下面数学式(1)定义。
数学表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
(其中αx、αy、和αz各自是极化张量对角线化之后获得的特征值,并且αx≥αy≥αz)。
极化度各向异性涉及拉伸薄膜时与拉伸垂直的方向的折射率的呈现。即,其极化度各向异性低时,慢轴出现在拉伸方向,并且当其高时,慢轴出现在与拉伸垂直的方向。为了获得本发明的薄膜厚度方向的延迟为负值的光学补偿薄膜,优选较高的极化度各向异性,并优选是2.5×10-24cm3或更大,更优选3.5×10-24cm3或更大,尤其优选4.5×10-24cm3或更大。
本发明的优选纤维素衍生物优选是具有酰基脂肪酸基和取代或未取代的芳族酰基的混合酸酯。作为取代或未取代的芳族酰基,可以列举有下式(A)代表的基团:
首先,解释式(A)。这里,X是取代基,并且该取代基的实例包括卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、碳酰胺基、磺酰胺基、脲基、芳烷基、硝基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳烷基氧基羰基、氨甲酰基、氨磺酰基、酰基氧基、烯基、炔基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、烷基氧基磺酰基、芳氧基磺酰基、烷基磺酰基氧基和芳氧基磺酰基、-S-R、-NH-CO-OR、-PH-R、-P(-R)2、-PH-O-R、-P(-R)(-O-R)、-P(O-R)2、-PH(=O)-R-P(=O)(-R)2、-PH(=O)-O-R、-P(=O)(-R)(-O-R)、-P(=O)(-O-R)2、-O-PH(=O)-R、-O-P(=O)(-R)2-O-PH(=O)-O-R、-O-P(=O)(-R)(-O-R)、-O-P(=O)(-O-R)2、-NH-PH(=O)-R、-NH-P(=O)(-R)(-O-R)、-NH-P(=O)(-O-R)2、-SiH2-R、-SiH(-R)2、-Si(-R)3、-O-SiH2-R、-O-SiH(-R)2和-O-Si(-R)3。上述R是脂族基团、芳族基团或杂环基团。取代基的数量优选是1-5,更优选1-4,甚至更优选1-3,最优选1-2。至于取代基,优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、酰基、碳酰胺基、磺酰胺基和脲基,更优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基、芳氧基、酰基和碳酰胺基,甚至更优选卤原子、氰基、烷基、烷氧基和芳氧基,最优选卤原子、烷基和烷氧基。
上述卤原子包括氟原子、氯原子、溴原子和碘原子。上述烷基可以具有环结构或支链结构。烷基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12,甚至更优选1-6,最优选1-4。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基和2-乙基己基。上述烷氧基可以具有环结构或支链结构。烷氧基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12,甚至更优选1-6,最优选1-4。烷氧基还可以取代有另一烷氧基。烷氧基的实例包括甲氧基、乙氧基、2-甲氧基乙氧基、2-甲氧基-2-乙氧基乙氧基、丁氧基、己氧基和辛氧基。
芳基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。芳基的实例包括苯基和萘基。芳氧基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。芳氧基的实例包括苯氧基和萘氧基。酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。酰基的实例包括甲酰基、乙酰基和苯甲酰基。碳酰胺基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。碳酰胺基的实例包括乙酰胺和苯甲酰胺。磺酰胺基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。磺酰胺基的实例包括甲磺酰胺、苯磺酰胺和对甲苯磺酰胺。脲基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。脲基的实例包括(未取代的)脲基。
芳烷基的碳原子数优选是7-20,更优选7-12。芳烷基的实例包括联苯酰、苯乙基和萘基甲基)。烷氧基羰基的碳原子数优选是1-20,更优选2-12。烷氧基羰基的实例包括甲氧基羰基。芳氧基羰基的碳原子数优选是7-20,更优选7-12。芳氧基羰基的实例包括苯氧基羰基。芳烷基氧基羰基的碳原子数优选是8-20,更优选8-12。芳烷基氧基羰基的实例包括苯甲基氧基羰基。氨甲酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。氨甲酰基的实例包括(未取代的)氨甲酰基、和N-甲基氨甲酰基。氨磺酰基的碳原子数优选是小于20,更优选小于12。氨磺酰基的实例包括(未取代的)氨磺酰基、和N-甲基氨磺酰基。酰氧基的碳原子数优选是1-20,更优选2-12。酰氧基的实例包括乙酰氧基、苯甲酰基氧基。
烯基的碳原子数优选是2-20,更优选2-12。烯基的实例包括乙烯基、烯丙基和异丙烯基。炔基的碳原子数优选是2-20,更优选2-12。炔基的实例包括噻吩基。炔基磺酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。烷基氧基磺酰基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳氧基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。烷基磺酰基氧基的碳原子数优选是1-20,更优选1-12。芳氧基磺酰基的碳原子数优选是6-20,更优选6-12。
接下来,至于本发明的纤维素混合酸酯中的脂肪酸酯残基,脂族酰基具有2-20个碳原子,具体地说,可以提及乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基、新戊酰基、己酰基、辛酰基、月桂酰基、硬脂酰基等。优选乙酰基、丙酰基和丁酰基,尤其优选乙酰基。根据本发明,脂族酰基还可以被进一步取代,并且其取代基可以列举有上面式(A)中所列的那些。
此外,式(A)中芳族环取代的取代基X数量(n)是0或1-5,优选1-3,尤其优选1或2。
当芳族环取代的取代基的数量是2或更大时,它们可以彼此相同或不同,或者可以彼此组合形成稠合多环化合物(例如,萘、茚、茚满、菲、喹啉、异喹啉、色烯、色满、酞嗪、吖啶、吲哚、二氢吲哚,等)。式(A)代表的芳族酰基的具体实例如下面所述,并优选No.1、3、5、6、8、13、18、28,更优选No.1、3、6、13。
至于芳族酰基对纤维素的羟基的取代,通常可以提及使用得自芳族羧酸氯或芳族羧酸的对称酸酐、和混合酸酐的方法。尤其优选,可以提及使用得自芳族羧酸的酸酐的方法(描述在Journal of Applied Polymer Science,Vol.29,3981-3990(1984))。就上述方法中制备本发明的纤维素混合酸酯化合物的方法而言,可以提及:方法(1)首先制备纤维素脂肪酸单酯或二酯,然后向剩余羟基中加入式(A)代表的芳族酰基、方法(2)脂族羧酸和芳族羧酸的混合酸酐与纤维素直接反应,等。在(1)的第一步中,制备纤维素脂肪酸酯或二酯的方法本身是公知方法;然而,再向酯或二酯加入芳族酰基的第二步反应,是在优选0-100℃,更优选20-50℃的反应温度下持续优选30分钟或更长,更优选30-300分钟的反应时间进行的,尽管反应条件可以随芳族酰基的类型而变化。而且,就使用混合酸酐的后一方法而言,反应条件可以随混合酸酐的类型而变化,反应温度优选是0-100℃,更优选20-50℃,反应时间优选是30-300分钟,更优选60-200分钟。就上述两个反应而言,反应可以在没有溶剂或者在溶剂中进行。但是反应优选使用溶剂进行。能使用的溶剂可以是二氯甲烷、氯仿、二噁烷等。
当纤维素中100%的羟基被取代时,认为本发明的取代度是3.0。取代度可以通过酰基中羰基碳的C13-NMR峰强度获得。
在本发明中,当为纤维素脂肪酸单酯时,相对对剩余羟基,芳族酰基的取代度是2.0或更小,优选0.1-2.0,更优选0.1-1.0。当为纤维素脂肪酸二酯(二乙酸纤维素)时,对于剩余羟基,取代度是1.0或更小,优选0.1-1.0。纤维素酰化物的总取代度PA优选是2.4-3。
为了得到负Rth,优选将具有高极化度各向异性的取代基加入到β-葡萄糖环的第二位或第三位。假定第二位和第三位的自由度比经β-葡萄糖环的碳原子加入取代基的第六位的低,并且加入的取代基容易在薄膜厚度方向取向,并因此通过拉伸处理可以容易地在薄膜厚度方向取向。
下面,显示式(A)代表的芳族酰基的具体实例,但是本发明并不限于此。
用于本发明的纤维素衍生物优选具有350-800的质量平均聚合度,更优选具有370-600的质量平均聚合度。用于本发明的纤维素衍生物优选具有70,000-230,000的数均分子量,更优选具有75,000-230/000的数均分子量,最优选具有78,000-120,000的数均分子量。
用于本发明的纤维素衍生物可以是使用酸酐、酰基氯或卤化物作为酰基化剂、烷基化剂或芳基化剂合成。当使用酸酐作为酰基化剂时,使用有机酸(例如,乙酸)或二氯甲烷作为反应溶剂。就催化剂而言,使用质子催化剂例如硫酸。当使用酰基氯作为酰基化剂时,使用碱化合物作为催化剂。从工业角度在最常规的合成方法中,纤维素酯是通过用含有相应于乙酰基和另一酰基的有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)的混合有机酸组分、或者这种酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)酯化纤维素合成的。在加入烷基或芳基作为取代基的常规方法之一中,纤维素酯是在碱溶液中溶解纤维素,然后酯化纤维素成烷基卤化合物、芳基卤化合物等合成的。
在该方法中,有许多情形,纤维素例如棉绒、木浆在有机酸例如乙酸中活化,然后在上面这种混合有机酸组分中用硫酸催化剂酯化。有机酸酐组分通常相对纤维素中存在的羟基量过量地使用。在该酯化过程中,进行纤维素主链β1-4-葡糖苷键的水解反应(解聚反应)以及酯化反应。当主链的水解反应提前时,纤维素酯的聚合度降低,这样纤维素酯薄膜的性能降低。因此考虑所得纤维素酯的聚合度和分子量,优选确定反应条件例如反应温度。
重要的是将酯化反应过程的最高温度调整至低于50℃,以获得聚合度高(分子量大)的纤维素酯。优选将最高温度调整至35-50℃,更优选37-47℃。优选反应温度高于35℃的条件,这是由于酯化反应顺利进行。优选反应温度低于50℃的条件,这是由于不会发生纤维素酯的聚合度降低的不便。
反应结束之后,抑制温度升高以停止反应,进一步可以抑制聚合度的降低,并且可以合成聚合度高的纤维素酯。更具体地说,反应之后,加入反应终止剂(例如,水、乙酸),未参与酯化反应的剩余的酸酐水解,得到相应的有机酸作为副产物。反应设备的温度因该水解反应强放热而升高。如果反应终止剂的添加速度不太快的话,由于突然放热超过反应设备冷却的能力,纤维素主链的水解反应显著进行,因此,不会发生所得纤维素酯的聚合度降低的问题。此外,一部分催化剂在酯化反应期间与纤维素偶联,其大部分在加入反应终止剂期间从纤维素分离。如果反应终止剂的添加速度不太快的话,那么获得足够的反应时间使得催化物质从纤维素分离,并且难以产生一部分催化剂以偶联状态存在纤维素内的问题。至于一部分强酸催化剂偶联的纤维素酯,稳定性太差,以至于在产品干燥受热时容易分解,并且聚合度降低。为此,在酯化反应之后,优选通过添加反应终止剂使反应停止,耗时优选大于4分钟,更优选4-30分钟。此外,如果反应终止剂的添加时间小于30分钟,那么由于不会发生诸如工业生产率降低的问题,因此是优选的。
作为反应终止剂,使用通常将酸酐分解的水和醇。但是,在本发明中,为了防止对各种有机溶剂的溶解度低的三酯沉淀,优选使用水和有机酸的混合物作为反应终止剂。当在例如上面条件下进行酯化反应时,可以容易地合成质量平均聚合度高于500的高分子量的纤维素酯。
为了得到所需的厚度方向的延迟Rth,用于本发明的纤维素酰化物薄膜可以使用能够降低Rth的化合物(也称之为Rth降低剂)。能够降低Rth的化合物的含量是纤维素酰化物的固体部分的0.01-30质量%,优选0.1-25质量%,更优选0.1-20质量%。
与纤维素酰化物足够兼容的能够降低Rth的化合物和该化合物本身不是棒状或平面结构,是优选的。具体地说,当含有多个平面官能团例如芳族基团时,具有非平面状并且不在一个面内状的官能团的结构是优选的。就用于本发明的纤维素酰化物薄膜的制备方法而言,在能够控制薄膜内纤维素酰化物的面内和厚度方向取向并且能够降低光学各向异性的化合物中,优选辛醇-水分配系数(log P值)为0-7的化合物。log P值为7或更小的化合物与纤维素酰化物的兼容性优异并且几乎不引起薄膜模糊和破裂。log P值为0或更小的化合物具有合适的亲水性,并因此改善纤维素酰化物薄膜的防水性。log P值优选在1-6的范围内,尤其优选在1.5-5的范围内。
辛醇-水分配系数(log P值)的测定可以通过公开在JIS JapaneseIndustrial Standards Z 7260-107(2000)中的摇瓶法进行。代替实际测定,辛醇-水分配系数(log P值)也可以通过计算化学法或经验法估计。就计算法而言,优选使用Crippen′s fragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))、Viswanadhan′s fragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989));和Broto′s fragmentation方法(Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.,19,71(1984))等,更优选Crippen′s fragmentation方法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))。当某化合物根据测定方法或计算方法不同而显示不同log P值时,可以优选使用Crippen′sfragmentation方法确定化合物是否在本发明的范围内。
能够降低Rth的化合物可以含有或者不含芳族基团。能够降低光学各向异性的该化合物优选具有150或更大至3000或更小的分子量,更优选170或更大至2000或更小,尤其优选200或更低至1000或更小。如果分子量在上面范围内,该化合物可以具有特定单体结构,或者可以具有将多个单体单元连接的低聚物结构的聚合物结构。
能够降低Rth的化合物优选在25℃是液体,或者是熔点为25℃-250℃的固体,更优选在25℃为液体,或者是熔点为25℃-200℃的固体。能够降低光学各向异性的化合物优选在制备纤维素衍生物薄膜的浓液流延和干燥过程中不升华。
能够降低Rth的化合物可以单独使用,或者可以两种或多种化合物以任意比混合的混合物使用。能够降低光学各向异性的化合物的添加时间可以是浓液制备过程的任意时间,并且可以是浓液制备过程最后加入。
能够降低Rth的化合物中,该化合物在距离至少一侧表面的总薄膜厚度的10部分%的平均含量比是该化合物在纤维素酰化物薄膜中心部分的平均含量比的80-99%。本发明的该化合物的分布量(abundance),例如,可以根据日本未审专利申请公开8-57879中公开的使用红外线吸收光谱的方法通过测定表面和中心部分的该化合物的量获得。
下面,显示优选用于本发明的能够降低纤维素酰化物薄膜的光学各向异性的化合物的具体实例,但是本发明并不限于这些化合物。
在上面式(B)中,R11是烷基或芳基;和R12和R13各自独立地是氢原子、烷基、或者芳基。R11、R12和R13的总碳原子数尤其优选是10或更大。
上面烷基和芳基可以具有取代基,并且取代基的优选实例包括氟原子、烷基、芳基、烷氧基、砜基和磺酰胺基,尤其优选的实例包括烷基、芳基、烷氧基、砜基和磺酰胺基。
烷基可以是直链、支链或环状,并且优选具有1-25个碳原子,更优选6-25个碳原子,尤其优选6-20个碳原子(例如,甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、t-戊基、己基、环己基、庚基、辛基、双环辛基、壬基、金刚烷基、癸基、t-辛基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基,等)。
芳基优选具有6-30个碳原子,尤其优选6-24个碳原子(例如,苯基、联苯基、三联苯基、萘基、联萘基、三苯基苯基,等)。下面描述式(B)代表的化合物的优选实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
在上面式(C)中,R31是烷基或芳基,并且R32和R33各自独立地是氢原子、烷基、或者芳基。这里,烷基可以是直链、支链、或者环状,并且优选具有1-20个碳原子,更优选1-15个碳原子,最优选1-12个碳原子。作为环烷基,特别优选环己基。芳基优选具有6-36个碳原子,更优选6-24个碳原子。
上面烷基和芳基可以具有取代基,并且取代基的优选实例包括卤原子(例如,氯、溴、氟、碘,等)、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰基氧基、磺酰基氨基、羟基、氰基、氨基、和酰基氨基,更优选的实例包括卤原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、磺酰基氨基和酰基氨基,尤其优选的实例包括烷基、芳基、磺酰基氨基和酰基氨基。
下面,显示式(C)代表的化合物的优选实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
在本发明中,就所需的波长色散而言,可以使用波长色散调节剂。
优选用于本发明的波长色散调节剂的具体实例包括苯并三唑-基化合物、苯甲酮-基化合物、含氰基的化合物、氧化苯甲酮-基化合物、水杨酸酯-基化合物、络合镍-基化合物,等,但是本发明并不限于这些化合物。
作为苯并三唑-基化合物,可以优选使用式(101)代表的化合物作为本发明的波长色散调节剂。
式(101) Q1-Q2-OH
(其中Q1是含氮芳族杂环,并且Q2是芳族环)。
Q1是含氮芳族杂环,并优选5-至7-元含氮芳族杂环,更优选5-或6-元含氮芳族杂环。实例包括咪唑、吡唑、三唑、四唑、噻唑、噁唑、硒唑、苯并三唑、苯并噻唑、苯并噁唑、苯并硒唑、噻二唑、噁二唑、萘噁唑、氮杂苯并咪唑、嘌呤、吡啶、吡唑啉(pyrazon)、嘧啶、哒嗪、三嗪、三氮杂茚、四氮杂茚,等,更优选的实例是5-元含氮芳族杂环,具体是优选咪唑、吡唑、三唑、四唑、噻唑、噁唑、苯并三唑、苯并噻唑、苯并噁唑、噻二唑或噁二唑,特别优选的实例是苯并三唑。
Q1代表的含氮芳族杂环可以具有取代基,并且作为取代基,可以使用后面所述的取代基T。此外,当有多个取代基时,它们可以分别稠合进一步形成环。
Q2代表的芳族环可以是芳族烃环或芳族杂环。此外,它们可以是单环环,或者可以与另一环形成稠合环。
芳族烃环优选是(优选具有6-30个碳原子的单环或二环芳族烃环(例如,苯环、萘环,等),更优选具有6-20个碳原子的芳族烃环,甚至更优选具有6-12个碳原子的芳族烃环),更优选苯环。
芳族杂环优选是含氮原子或硫原子的芳族杂环。杂环的具体实例包括噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、噁唑啉、噁唑、噁二唑、喹啉、异喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并三唑、四氮茚,等。芳族杂环优选是吡啶、三嗪、或者喹啉。
Q2代表的芳族环优选是芳族烃环,更优选萘环或苯环,尤其优选苯环。Q2还可以具有取代基并且取代基优选是下面所述的取代基T。
取代基T的实例包括烷基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子,例如,甲基、乙基、异-丙基、叔丁基、n-辛基、n-癸基、n-十六烷基、环丙基、环戊基、环己基,等)、烯基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子,例如,乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基,等)、炔基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子,例如,炔丙基、3-戊炔基,等)、芳基(优选具有6-30个碳原子,更优选6-20个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯基、p-甲基苯基、萘基,等)、取代或未取代的氨基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-10个碳原子,尤其优选0-6个碳原子,例如,氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苯甲基氨基,等)、烷氧基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子,例如,甲氧基、乙氧基、丁氧基,等)、芳氧基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯基氧基、2-萘基氧基,等)、酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、新戊酰基,等)、烷氧基羰基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基,等)、芳氧基羰基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-10个碳原子,例如,苯基氧基羰基,等)、酰基氧基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子,例如,乙酰氧基、苯甲酰基氧基,等)、酰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子,例如,乙酰基氨基、苯甲酰基氨基,等)、烷氧基羰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子,例如,甲氧基羰基氨基,等)、芳氧基羰基氨基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-12个碳原子,例如,苯基氧基羰基氨基,等)、磺酰基氨基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲磺酰基氨基、苯磺酰基氨基,等)、氨磺酰基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-16个碳原子,尤其优选0-12个碳原子,例如,氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基,等)、氨甲酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、苯基氨甲酰基,等)、烷基硫基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲硫基、乙硫基,等)、芳基硫基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯硫基,等)、磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲磺酰基、甲苯磺酰基,等)、亚磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲亚磺酰基;苯亚磺酰基,等)、脲基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,脲基、甲基脲基、苯基脲基,等)、磷酸酰胺基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,二乙基磷酸酰胺、苯基磷酸酰胺,等)、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1-30个碳原子,更优选1-12个碳原子;杂原子的实例包括氮原子、氧原子,和硫原子;具体实例包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基,和苯并噻唑基),和甲硅烷基(优选具有3-40个碳原子,更优选3-30个碳原子,尤其优选3-24个碳原子,例如,三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基,等)。这些取代基各自还可以被取代。当有两个或多个取代基时,取代基可以相同或不同。如果可能的话,它们可以彼此组合形成环。
式(101)的化合物优选是下式(101-A)代表的化合物。
(其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地是氢原子或取代基。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地是氢原子或取代基,并且作为取代基,可以使用取代基T。取代基还可以被另一取代基取代,并且取代基可以彼此稠合形成环结构。
R1和R3各自优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、烷基、芳基、烷基氧基、芳氧基、或者卤原子,甚至更优选氢原子或具有1-12个碳原子的烷基,尤其优选具有1-12个碳原子的烷基(优选4-12个碳原子)。
R2和R4各自优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、烷基、芳基、烷基氧基、芳氧基、或者卤原子,甚至更优选氢原子或具有1-12个碳原子的烷基,尤其优选氢原子或甲基,最优选氢原子。
R5和R8各自优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、烷基、芳基、烷基氧基、芳氧基、或者卤原子,甚至更优选氢原子或具有1-12个碳原子的烷基,尤其优选氢原子或甲基,最优选氢原子。
R6和R7各自优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、烷基、芳基、烷基氧基、芳氧基、或者卤原子,甚至更优选氢原子或卤原子,尤其优选氢原子或氯原子。
式(101)的化合物更优选是下式(101-B)代表的化合物。
(其中R1、R3、R6和R7具有与式(101-A)中相同的含义并且优选范围也相同)。
下面列举式(101)代表的化合物的具体实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
这些苯并三唑-基化合物中,当制备不含分子量为320或更小的化合物的纤维素酰化物薄膜时,从保持性的角度证实是有益的。
作为是用于本发明的波长色散调节剂之一的苯甲酮-基化合物,优选使用下式(102)代表的化合物。
(在式(102)中,Q1和Q2各自独立地是芳族环。X是NR(R代表氢原子或取代基)、氧原子、或者硫原子)。
在式(102)中,Q1和Q2代表的芳族环可以是芳族烃环或芳族杂环。而且,该芳族环可以是单环环或者可以与另一环形成稠环。
Q1和Q2代表的芳族烃环优选是(优选具有6-30个碳原子的单环或二环芳族烃环(例如,苯环、萘环,等),更优选具有6-20个碳原子的芳族烃环,甚至更优选具有6-12个碳原子的芳族烃环),更优选苯环。
Q1和Q2代表的芳族杂环优选是含氧原子、氮原子和硫原子中至少一个的芳族杂环。杂环的具体实例包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、噁唑啉、噁唑、噁二唑、喹啉、异喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并三唑、四氮茚,等。芳族杂环优选是吡啶、三嗪、或者喹啉。
Q1和Q2代表的芳族环优选是芳族烃环,更优选具有6-10个碳原子的芳族烃环,甚至更优选取代或未取代的苯环。
Q1和Q2各自还可以具有取代基并且取代基优选是后面所述的取代基T,但是羧酸、磺酸和季铵盐不包含在该取代基中。如果可能的话,取代基可以彼此组合形成环结构。
X是NR(R代表氢原子或取代基。至于取代基,可以使用取代基T)、氧原子、或者硫原子,并且X优选是NR(R优选是酰基或磺酰基并且该取代基还可以被取代)或O,尤其优选O。
在式(102)中,取代基T的实例包括烷基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子,例如,甲基、乙基、异-丙基、叔丁基、n-辛基、n-癸基、n-十六烷基、环丙基、环戊基、环己基,等)、烯基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子,例如,乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基,等)、炔基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子,例如,炔丙基、3-戊炔基,等)、芳基(优选具有6-30个碳原子,更优选6-20个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯基、p-甲基苯基、萘基,等)、取代或未取代的氨基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-10个碳原子,尤其优选0-6个碳原子,例如,氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苯甲基氨基,等)、烷氧基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子,例如,甲氧基、乙氧基、丁氧基,等)、芳氧基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯基氧基、2-萘基氧基,等)、酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、新戊酰基,等)、烷氧基羰基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基,等)。芳氧基羰基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-10个碳原子,例如,苯基氧基羰基,等)、酰基氧基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子,例如,乙酰氧基、苯甲酰基氧基,等)、酰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子,例如,乙酰基氨基、苯甲酰基氨基,等)、烷氧基羰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子,例如,甲氧基羰基氨基,等)、芳氧基羰基氨基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-12个碳原子,例如,苯基氧基羰基氨基,等)、磺酰基氨基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲磺酰基氨基、苯磺酰基氨基,等)、氨磺酰基(优选具有0-20个碳原子,更优选具有0-16个碳原子,尤其优选具有0-12个碳原子,例如,氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基、氨甲酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、苯基氨甲酰基,等)、烷基硫基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲硫基、乙硫基,等)、芳基硫基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯硫基,等)、磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲磺酰基、甲苯磺酰基,等)、亚磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子、例如、甲亚磺酰基、苯亚磺酰基,等)、脲基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,脲基、甲基脲基、苯基脲基,等)、磷酸酰胺基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,二乙基磷酸酰胺、苯基磷酸酰胺,等)、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基团、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1-30个碳原子,更优选1-12个碳原子;杂原子的实例包括氮原子、氧原子,和硫原子;具体实例包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基,和苯并噻唑基),和甲硅烷基(优选具有3-40个碳原子,更优选3-30个碳原子,尤其优选3-24个碳原子,例如,三甲基甲硅烷基,三苯基甲硅烷基,等)。这些取代基各自还可以被取代。当有两个或多个取代基时,取代基可以是相同或不同。如果可能的话,它们可以彼此组合形成环。
式(102)的化合物优选是下式(102-A)代表的化合物。
(在式(102-A)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9各自独立地代表氢原子或取代基)。
在式(102-A)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9各自独立地代表氢原子或取代基,并且至于取代基,可以使用取代基T。而且,取代基还可以被另一取代基取代,并且取代基可以彼此稠合形成环结构。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9各自优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、烷基、芳基、烷基氧基、芳氧基、或者卤原子,甚至更优选氢原子或具有1-12个碳原子的烷基,尤其优选氢原子或甲基,最优选氢原子。
R2优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、具有1-20个碳原子的烷基、具有0-20个碳原子的氨基、具有1-12个碳原子的烷氧基、具有6-12个碳原子的芳氧基、或者羟基,甚至更优选具有1-20个碳原子的烷氧基,尤其优选具有1-12个碳原子的烷氧基。
R7优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、具有1-20个碳原子的烷基、具有0-20个碳原子的氨基、具有1-12个碳原子的烷氧基、具有6-12个碳原子的芳氧基、或者羟基,甚至更优选氢原子或具有1-20个碳原子的烷基(优选具有1-12个碳原子,更优选1-8个碳原子,甚至更优选甲基),尤其优选甲基或氢原子。
式(102)的化合物更优选是下式(102-B)代表的化合物。
(在式(102-B)中,R10是氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者取代或未取代的芳基)。
R10是氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或者取代或未取代的芳基,并且至于取代基,可以使用取代基T。
R10优选是取代或未取代的烷基,更优选具有5-20个碳原子的取代或未取代的烷基,甚至更优选具有5-12个碳原子的取代或未取代的烷基(列举有n-己基、2-乙基己基、n-辛基、n-癸基、n-十二烷基、苄基)。尤其优选具有6-12个碳原子的取代或未取代的烷基(2-乙基己基、n-辛基、n-癸基、n-十二烷基、苄基)。
式(102)代表的化合物可以通过日本未审专利申请公开11-12219中公开的已知方法合成。
下面,列举式(102)代表的化合物的具体实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
至于为用于本发明的波长色散调节剂之一的含氰基的化合物,优选使用下式(103)代表的化合物。
(在式(103)中,Q1和Q2各自独立地代表芳族环。X1和X2各自代表氢原子或取代基,并且它们中至少一个是氰基,另一个优选是羰基、磺酰基、或者芳族杂环)。Q1和Q2代表的芳族环可以是芳族烃环或芳族杂环。而且,该芳族环可以是单环环或者可以与其它环形成稠环。
芳族烃环优选是(优选具有6-30个碳原子的单环或二环芳族烃环(例如,苯环、萘环,等),更优选具有6-20个碳原子的芳族烃环,甚至更优选具有6-12个碳原子的芳族烃环),更优选苯环。
芳族杂环优选是含氮原子或硫原子的芳族杂环。杂环的具体实例包括噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、噁唑啉、噁唑、噁二唑、喹啉、异喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并三唑、四氮茚,等。芳族杂环优选是吡啶、三嗪、或者喹啉。
Q1和Q2代表的芳族环优选是芳族烃环,更优选苯环。
Q1和Q2各自还可以具有取代基并且取代基优选是下面所述的取代基T。取代基T的实例包括烷基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子,例如,甲基、乙基、异-丙基、叔丁基、n-辛基、n-癸基、n-十六烷基、环丙基、环戊基、环己基,等)、烯基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子,例如,乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基,等)、炔基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,尤其优选2-8个碳原子,例如,炔丙基、3-戊炔基,等)、芳基(优选具有6-30个碳原子,更优选6-20个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯基、p-甲基苯基、萘基,等)、取代或未取代的氨基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-10个碳原子,尤其优选0-6个碳原子,例如,氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苯甲基氨基,等)、烷氧基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,尤其优选1-8个碳原子,例如,甲氧基、乙氧基、丁氧基,等)、芳氧基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯基氧基、2-萘基氧基,等)、酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、新戊酰基,等)、烷氧基羰基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基,等)、芳氧基羰基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-10个碳原子,例如,苯基氧基羰基,等)、酰基氧基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子,例如,乙酰基氧基、苯甲酰基氧基,等)、酰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-10个碳原子,例如,乙酰基氨基、苯甲酰基氨基,等)、烷氧基羰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,尤其优选2-12个碳原子,例如,甲氧基羰基氨基,等)、芳氧基羰基氨基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,尤其优选7-12个碳原子,例如,苯基氧基羰基氨基,等)、磺酰基氨基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲磺酰基氨基、苯磺酰基氨基,等)、氨磺酰基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-16个碳原子,尤其优选0-12个碳原子,例如,氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基、苯基氨磺酰基,等)、氨甲酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,氨甲酰基、甲基氨甲酰基、二乙基氨甲酰基、苯基氨甲酰基,等)、烷基硫基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲硫基、乙硫基,等)、芳基硫基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,尤其优选6-12个碳原子,例如,苯硫基,等)、磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲磺酰基、甲苯磺酰基,等)、亚磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,甲亚磺酰基、苯亚磺酰基,等)、脲基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,脲基、甲基脲基、苯基脲基,等)、磷酸酰胺基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,尤其优选1-12个碳原子,例如,二乙基磷酸酰胺、苯基磷酸酰胺,等)、羟基、巯基、卤原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基、亚磺基、肼基、亚氨基、杂环基(优选具有1-30个碳原子,更优选1-12个碳原子;杂原子的实例包括氮原子、氧原子,和硫原子;具体实例包括咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基,和苯并噻唑基),和甲硅烷基(优选具有3-40个碳原子,更优选3-30个碳原子,尤其优选3-24个碳原子,例如,三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基,等)。这些取代基各自还可以被取代。当有两个或多个取代基时,取代基可以是相同或不同。如果可能的话,它们可以彼此连接形成环。
X1和X2各自代表氢原子或取代基,并且它们中至少一个是氰基,另一个优选是羰基、磺酰基、或者芳族杂环。至于X1和X2代表的取代基,可以使用取代基T。而且,X1和X2代表的取代基还可以被其它取代基取代,并且X1和X2可以稠合形成环结构。
X1和X2各自优选是氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基、或者芳族杂环,更优选氰基、羰基、磺酰基、或者芳族杂环,甚至更优选氰基或羰基,尤其优选氰基或烷氧基羰基(-C(=O)OR(R:具有1-20个碳原子的烷基、具有6-12个碳原子的芳基或它们的组合)。
式(103)的化合物优选是下式(103-A)代表的化合物。
(在式(103-A)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地代表氢原子或取代基。X1和X2具有与式(103)中相同的含义并且优选范围也相同)。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自独立地代表氢原子或取代基并且至于取代基,可以使用取代基T。取代基还可以被其它取代基取代,并且取代基可以彼此稠合形成环结构。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10各自优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、烷基、芳基、烷基氧基、芳氧基、或者卤原子,甚至更优选氢原子或具有1-12个碳原子的烷基,尤其优选氢原子或甲基,最优选氢原子。
R3和R8各自优选是氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基、或者卤原子,更优选氢原子、具有1-20个碳原子的烷基、具有0-20个碳原子的氨基、具有1-12个碳原子的烷氧基、或者具有6-12个碳原子的芳氧基,甚至更优选氢原子、具有1-12个碳原子的烷基或具有1-12个碳原子的烷氧基,尤其优选氢原子。
式(103)的化合物更优选是下式(103-B)代表的化合物。
(在式(103-B)中,R3和R8具有与式(103-A)中相同的含义并且优选范围也相同。X3代表氢原子或取代基。
X3代表氢原子或取代基并且至于取代基,可以使用取代基T。而且,如果可能的话,取代基可以被其它取代基取代。X3优选是氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基、或者芳族杂环,更优选氰基、羰基、磺酰基、或者芳族杂环,甚至更优选氰基或羰基,尤其优选氰基或烷氧基羰基(-C(=O)OR(R:具有1-20个碳原子的烷基、具有6-12个碳原子的芳基或它们的组合)。
式(103)的化合物甚至更优选是式(103-C)代表的化合物。
(在式(103-C)中,R3和R8具有与式(103-A)中相同的含义并且优选范围也相同。R21代表具有1-20个碳原子的烷基)。
当R3和R8都是氢原子时,R21优选是具有2-12个碳原子的烷基,更优选具有4-12个碳原子的烷基,甚至更优选具有6-12个碳原子的烷基,尤其优选n-辛基、叔辛基、2-乙基己基、n-癸基、或者n-十二烷基,最优选2-乙基己基。
当R3和R8不是氢时,R21优选是具有20或更小个碳原子的烷基并使式(103-C)代表的化合物具有300或更大的分子量。
式(103)代表的化合物可以通过Journal of American Chemical Society.Vol.63,page 3452(1941)中公开的方法合成。
下面列举式(103)代表的化合物的具体实例,但是本发明并不限于这些具体实例。
用于本发明的纤维素酰化物薄膜可以采用各种方法例如挤出法、溶液流延法,等以制成长膜。在薄膜模压之后,优选还经过拉伸处理以获得所需的光学性能。当按照溶液流延法制备薄膜时,浓液中可以包括添加剂例如增塑剂(优选添加量是纤维素酯的0.1-20质量%,下面相同)、改性剂(0.1-20质量%)、紫外线吸收剂(0.001-10质量%)、平均粒径为5-3000nm的细粒粉(0.001-5质量%)、氟-基表面活性剂(0.001-2质量%)、脱模剂(release agent)(0.0001-2质量%)、劣化抑制剂(0.0001-2质量%)、光学各向异性调节剂(0.1-15质量%)、红外线吸收剂(0.1-5质量%),等。薄膜的制备方法详细描述在Journal of Technical Disclosure.No.2001-1745(March 15,2001),并且可将其用于本发明。
所得纤维素酰化物薄膜可以适当地经过表面处理以改善纤维素酰化物层和任意其它层之间的粘性。表面处理的实例包括辉光放电处理、紫外线照射处理、电晕处理、火焰处理,和皂化处理(酸或碱处理),并且特别优选的处理是辉光放电处理和碱皂化处理。
如上,仅仅含有包括极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm-3或更大的取代基的纤维素酰化物的薄膜满足第二相差区所需的光学性能,但是本发明也包括包含其它双折射薄膜和相差薄膜的实施方案。
[偏振薄膜的保护薄膜]
偏振薄膜的保护薄膜优选在可见光区没有吸收,透光度为80%或更大,并且基于双折射的延迟小。具体地说,面内延迟Re优选是0-30nm,更优选0-15nm,最优选0-5nm。厚度方向的延迟Rth优选是-40至40nm,更优选-20至20nm,最优选-10-10nm。可以有利地使用具有这种光学性能的任意薄膜,并且从偏振薄膜的耐用性的角度,优选纤维素酰化物薄膜和降冰片烯基薄膜。作为降低纤维素酰化物薄膜的Rth的方法,可以列举有日本未审专利申请公开11-246704、2001-247717和日本专利申请2003-379975的说明书中公开的方法。此外,通过降低纤维素酰化物薄膜的厚度可以降低Rth。作为第一和第二偏振薄膜的保护薄膜的纤维素酰化物薄膜的厚度优选是10-100μm,更优选10-60μm,甚至更优选20-45μm。
[加有光学补偿薄膜的偏振片]
本发明涉及一种加有光学补偿薄膜的偏振片,它是通过将偏振薄膜和具有光学补偿功能的第一和第二相差薄膜结合而制得的。根据本发明的加有光学补偿薄膜的偏振片的用途,可以用简单构造改善液晶显示器的视角。此外,由于可以用包括辊对辊生产制成长膜、切成所需大小、并加入到液晶显示装置中的简单方法制备本发明的加有补偿薄膜的偏振片,因此有利于改善液晶显示装置的生产率。
本发明的加有光学补偿薄膜的偏振片的一个实施方案至少包括(A)具有与纵向平行的吸收轴的长偏振薄膜、(B)长第二相差薄膜,该薄膜具有包括极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm-3或更大的取代基的纤维素酰化物的薄膜、厚度方向的延迟Rth为-200至-50nm,并且面内延迟Re为50nm或更小,其中光轴不包含在面内薄膜内,和(C)具有基本上与纵向垂直的慢轴的长第-相差薄膜,它插在偏振薄膜和第二相差薄膜之间。本实施方案的加有补偿薄膜的偏振片具有相差薄膜,它们分别具有偏振薄膜的功能并且还满足第一相差区和第二相差区的光学性能。该实施方案的加有补偿薄膜的偏振片简单地固定偏振薄膜、第一相差薄膜和第二相差薄膜的光轴,并且例如,在通过辊对辊生产制成长膜并切成预定大小之后简单地用于液晶显示装置(例如,具有图3所示构造的液晶显示装置)。
本发明的加有光学补偿薄膜的偏振片的其它实施方案至少依次包括(A)具有与纵向平行的吸收轴的长偏振薄膜、(B)长第二相差薄膜,该薄膜具有包括极化度各向异性Δα是2.5×1024cm-3或更大的取代基的纤维素酰化物的薄膜、厚度方向的延迟Rth为-200至-50nm,并且面内延迟Re为50nm或更小,其中光轴不包含在面内薄膜内,和(C)具有基本上与纵向平行的慢轴的长第一相差薄膜。本实施方案的加有补偿薄膜的偏振片具有相差薄膜,它们分别具有偏振薄膜的功能并且还满足第一相差区和第二相差区的光学性能。该实施方案的加有补偿薄膜的偏振片简单地固定偏振薄膜、第一相差薄膜和第二相差薄膜的光轴,并且例如,在通过辊对辊生产制成长膜并切成预定大小之后简单地用于液晶显示装置(例如,具有图4所示构造的液晶显示装置)。
第一相差薄膜和第二相差薄膜与长形偏振薄膜层压。例如,在由含液晶化合物的组合物形成第一相差薄膜的实施方案中,通过如下可以制备长第一相差薄膜和第二相差薄膜的层压体:转移包括含有极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm-3或更大的取代基的纤维素酰化物的长薄膜;通过用取向薄膜组合物液体连续涂布表面形成取向薄膜;使该表面经过连续的摩擦处理;和用含液晶化合物的液体连续涂布该摩擦处理过的面。
由含液晶化合物的组合物形成的长第一相差薄膜的慢轴方向处于与薄膜纵向平行或垂直的方向。如上,在转移在长薄膜上形成的取向薄膜的同时进行连续的摩擦处理来使液晶化合物取向的情况下,根据液晶分子的取向与纵向平行还是垂直来适当选择取向薄膜的材料。就第一相差薄膜的慢轴与摩擦方向平行(即,与纵向平行)而言,可以使用聚乙烯醇-基取向薄膜。就第一相差薄膜的慢轴与摩擦方向垂直(即,与纵向垂直)而言,可以使用日本未审专利申请公开2002-98836第[0024]-[0210]段公开的垂直取向薄膜。使用碘的极其常用的偏振薄膜是通过连续纵向-单轴拉伸处理方法制得的,由此吸收轴与辊的纵向平行。因此,在通过辊对辊生产将经过纵向-单轴拉伸的普通长-偏振薄膜与长第一相差薄膜粘合,使得偏振薄膜的吸收轴与第一相差薄膜的慢轴垂直的情况下,优选使用上述垂直取向薄膜。
本发明的加有补偿薄膜的偏振片在与形成上述偏振薄膜的相差薄膜侧相对的表面上可以包括偏振薄膜的保护薄膜。此外,偏振薄膜的保护薄膜可以包括在偏振薄膜和上述相差薄膜之间,并且在这种情况下,优选基于保护薄膜的双折射的延迟较小,并且优选面内延迟Re和厚度方向的延迟Rth接近0nm。
实施例
下面,参照实施例更详细地解释第一本发明,但是第一本发明不限于下面具体实施例。
实施例1-1
<纤维素衍生物溶液的制备>
将表1-1-1和表1-1-2中所示的组合物倒入耐压混合槽中,并搅拌6小时将每一组分溶解制得纤维素衍生物溶液T-1-1至T-1-15。此外,取代的酰基的基团名称示于表1-1-1和表1-1-2中取代度部分的()。
表1-1-1纤维素酰化物溶液组分表(单位:质量份)
表1-1-2纤维素酰化物溶液组分表(单位:质量份)
表中编号(No.)相应于说明书的式(A)中芳族酰基的具体实例编号。乙酰基的Δα是0.91×10-24cm3,丁酰基的Δα是2.2×10-24cm3,丙酰基的Δα是1.4×10-24cm3,No.1的Δα是5.1×10-24cm3,No.13的Δα是7.1×10-24cm3。
TPP:磷酸三苯酯
BDP:联苯基二苯基磷酸酯
PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯(低聚物:分子量约9,000)
化合物α:
化合物β:
<添加剂液体溶液的制备>
将表1-2中所示的组合物倒入耐压混合槽中,并在39℃下搅拌溶解各组分,制得添加剂溶液U-1。
表1-2添加剂溶液组分表(单位:质量份)
<纤维素酰化物薄膜样品1001-1002的生产>
在耐压混合槽中,将477质量份的纤维素酰化物液体溶液T-1-1适当搅拌制得浓液。将制得的浓液在带流延机中流延到金属载体上,然后干燥,并将具有自载(self-supporting)性能的浓液流延薄膜从带上剥离。剥下的浓液薄膜的边缘用拉幅机夹住并经拉幅机拉伸以使薄膜宽度分别变成1.0-倍、1.1-倍,然后在薄膜用拉幅机夹住的同时干燥,制得厚度为80μm的纤维素酰化物薄膜样品1001、1002,纵向(流延向)的尺寸为100m,宽度方向为1.3m。
<纤维素酰化物薄膜样品1005-1006、1008-1016、1018-1020、1024、1025、*B、*C、*K、*L,和*N-*S的制备>
厚度为80μm的纤维素酰化物薄膜样品,以与纤维素酰化物薄膜样品1001的制备相同的方式制成纵向(流延方向)为100m、宽度方向为1.3m的纤维素酰化物薄膜样品1005-1006、1008-1016、1018-1020、1024、1025,只是根据表1-1-1、表1-1-2和表1-3相应地改变纤维素酰化物溶液,并且拉伸倍数示于表1-3。
<纤维素酰化物薄膜样品1007、1017和1021的制备>
厚度为80μm的纤维素酰化物薄膜样品,以与纤维素酰化物薄膜样品1001的制备相同的方式制成纵向(流延方向)为100m、宽度方向为1.3m的纤维素酰化物薄膜样品1007、1017、1021,只是用于浓液制备液的纤维素酰化物溶液根据表1-1-1、表1-1-2和表1-3相应地变为T-1-2、T-1-10、T-1-13,并且表1-2所示的添加剂溶液以1质量份对4质量份的纤维素酰化物溶液的比例添加,并且如表1-3所示给出拉伸倍数。
<纤维素酰化物薄膜样品*G的制备>
以与纤维素酰化物薄膜样品*C的制备方法相同的方式制成薄膜宽度为1.5m的纤维素酰化物薄膜样品*G,只是扩大在带流延机的金属载体上流延时所用模具的宽度。
<纤维素酰化物薄膜样品*H的制备>
将纤维素酰化物溶液*1放入耐压贮槽中,静置,然后通过具有泵、过滤器(过滤器直径:10μm)的送液泵送系统,使用800m宽专用模具流延到带流延机的金属载体上。在带流延机上干燥之后,将具有自载性能的流延薄膜从金属载体剥下,然后将浓液薄膜的边缘用拉幅机夹子夹住并在140℃的温度条件下在宽度方向进行1.08-倍的拉伸处理。拉伸之后,将薄膜从夹上分开,切掉薄膜两端夹子夹住部分,然后通过连续放置辊以运输薄膜的干燥区将薄膜在135℃下干燥。薄膜干燥之后,再将薄膜两端切掉制得宽680mm的薄膜,然后将长500m卷到芯上。以这种方式制得纤维素酰化物薄膜样品*H。卷起之后薄膜厚度为102μm。
<纤维素酰化物薄膜样品*I的制备>
以与纤维素酰化物薄膜样品1002相同的方式制成纵向(流延方向)长100m、宽度方向1.3m的纤维素酰化物薄膜样品*I,只是按照表1-1-1和表1-1-2,将浓液制备液所用的纤维素酰化物溶液相应地变为*2,得到60μm的厚度
<纤维素酰化物薄膜样品*J、*N的制备>
在纤维素酰化物薄膜样品1002的制备方法中,按照表1-1-1和表1-1-2,将浓液制备液所用的纤维素酰化物溶液相应地变为*3、*6,并通过相似方法只是使拉伸倍数为1.3-倍、厚度为40μm,制得纤维素酰化物薄膜样品*J、N,纵向(流延方向)100m、宽度方向1.3m。
<纤维素酰化物薄膜样品1003、1022、*D的制备>
在纤维素酰化物薄膜样品1001的制备方法中,通过相似方法,只是使拉伸倍数为1.2-倍,制得厚度为80μm的纤维素酰化物薄膜样品1003。此外,在纤维素酰化物薄膜样品1001的制备方法中,将纤维素酰化物溶液变为T-1-13,通过相似方法,只是使拉伸倍数为1.2-倍,制得厚度为80μm的纤维素酰化物薄膜样品1022。
而且,在纤维素酰化物薄膜样品1001的制备方法中,纤维素酰化物溶液变为*1,通过相似方法,只是使拉伸倍数为1.16-倍,厚度为150μm,制得纤维素酰化物薄膜样品*D。
在将上述薄膜1003、1002的表面皂化之后,向这些薄膜,用绕线棒涂布器以20ml/m2施加如下组成的取向薄膜涂布液。薄膜在60℃的热空气中干燥60秒钟,再在100℃的热空气中干燥120秒钟形成薄膜。接下来,对该形成的薄膜,以与薄膜的慢轴方向平行的方向进行摩擦处理获得取向薄膜。
取向薄膜涂布液的组成
下述的改性聚乙烯醇 10质量份
水 371质量份
甲醇 119质量份
戊二醛 0.5质量份
添加剂(下面列举的化合物1-1) 0.2质量份
改性聚乙烯醇
接下来,在取向薄膜上,用#3.4的绕线棒涂敷由1.8g的盘状液晶化合物(D1)、0.2g的氧化乙烯改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,由Osakaorganic chemical Industry Ltd.制造)和0.06g的光聚合引发剂(Irgacure907,由Ciba-geigy Co.,Ltd.制造)溶解在二氯甲烷中的溶液。将其粘附到金属框上,并在125℃的恒温浴中加热3分钟以使盘状液晶化合物取向。接下来,通过120W/cm高压汞蒸汽灯在100℃,照射30秒钟紫外线,使盘状液晶化合物交联形成光学各向异性层,然后静置于室温。以这种方式,制得纤维素酰化物薄膜样品1003、1022。光学各向异性层的Re(546)是1.1nm、Rth(546)是-230nm。
<纤维素酰化物薄膜样品1004、1023的制备>
在上述薄膜1003和1022经过皂化处理并形成取向薄膜之后,用#3.4的绕线棒涂敷如下溶液:1.8g的下面盘状液晶化合物(D1)、0.2g的氧化乙烯改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,由Osaka organic chemicalIndustry Ltd.制造)、0.06g的光聚合引发剂(Irgacure907,由Ciba-geigy Co.,Ltd.制造)、0.02g的增感剂(Kayacure DETX,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、0.0072g的空气界面侧垂直取向剂(氟-基聚合物,下面化合物p-15)溶解在3.9g的甲基乙基酮中。将其粘附到金属框上,并在125℃的恒温浴加热3分钟以使盘状液晶化合物取向。接下来,通过120W/cm高压汞蒸汽灯在100℃,照射紫外线30秒钟,使盘状液晶化合物交联形成光学各向异性层,然后静置于室温。以这种方式,制得纤维素酰化物薄膜样品1004、1023。光学各向异性层的Re(546)是3.4nm、Rth(546)是-130nm。
盘状液晶化合物
<纤维素酰化物薄膜样品*E的制备>
在纤维素酰化物薄膜样品1001的制备方法中,纤维素酰化物溶液变为*1,通过相似方法,只是使拉伸倍数为1.4-倍,拉伸之后薄膜厚度为60μm,制得纤维素酰化物薄膜。表面皂化处理之后,通过与纤维素酰化物薄膜1004相似的方法,只是用#3的绕线棒在取向薄膜上施加盘状液晶涂布液,提供光学各向异性层,制得纤维素酰化物薄膜样品*E。光学各向异性层的Re(546)是2.8nm、Rth(546)是-98nm。
<纤维素酰化物薄膜样品*A、*F的制备>
在纤维素酰化物薄膜样品1001的制备方法中,通过相似方法,只是使拉伸倍数为1.2-倍,制得厚度为80μm的薄膜*A。而且,纤维素酰化物溶液变为*1,通过相似方法,只是使拉伸倍数为1.2-倍,制得厚度为80μm的薄膜*F。
将上述薄膜的表面皂化之后,向这些薄膜,用绕线棒涂布器以20ml/m2施加下面组成的取向薄膜涂布液。薄膜在60℃的热空气中干燥60秒钟,再在100℃的热空气中干燥120秒钟形成薄膜。接下来,对该形成的薄膜,以与薄膜的慢轴方向平行的方向提供摩擦处理得到取向薄膜。
<取向薄膜涂布液的组成>
上述改性聚乙烯醇 10质量份
水 371质量份
甲醇 119质量份
戊二醛 0.5质量份
将下面组成的含棒状液晶化合物的涂布液施加到上面制得的取向薄膜上。薄膜的运输速度设定为20m/min。通过连续从室温加热至80℃的方法将溶剂干燥,然后用80℃的干燥区加热90秒钟,以使棒状液晶化合物取向。接下来,将薄膜的温度保持在60℃,并通过紫外线照射将液晶化合物的取向固定,形成光学各向异性层。光学各向异性层的Re(546)是0.5nm、Rth(546)是-265nm。
上述棒状液晶化合物(1-1) 100质量份
光聚合引发剂 3质量份
(Irgacure907,由Ciba-geigy Co.,Ltd.制造)
增感剂 1质量份
(Kayacure DETX,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)
下述氟-基聚合物 0.4质量份
下述吡啶盐 1质量份
甲基乙基酮 172质量份
氟-基聚合物
吡啶盐
<评价实验>
[面板(panel)评价]
实施例1-2
(IPS型液晶显示装置的实施评价)
使用实施例1-1制得的纤维素酰化物薄膜样品,进行IPS型液晶显示装置的实施评价并确定光学特性是否适宜。此外,在本实施例中,使用IPS型液晶,但是使用本发明的偏振片的应用并不限于该操作模式的液晶显示装置。
<碱皂化处理>
接下来,对各个制得的纤维素酰化物薄膜样品,进行碱皂化处理。至于皂化液,使用1.5mol/L的氢氧化钠水溶液,将薄膜样品在55℃浸泡2分钟。将其在室温水洗浴中洗涤,并用0.05mol/L的硫酸在30℃中和。再次将其在室温水洗浴中洗涤,再在100℃的热空气中干燥。以这种方式制得两个表面经过皂化处理的皂化过的光学补偿薄膜样品1001-1025。
<偏振片的制备>
使用在表面已经过皂化处理的上述光学补偿薄膜样品1001,进行偏振片的制备。因此,在已经过皂化处理的薄膜样品的一侧表面,分别以20ml/m2施加丙烯酸压敏粘合剂液体,并在100℃干燥5分钟,制得带粘合剂的薄膜样品。
接下来,将厚度80μm的卷状聚乙烯醇薄膜在碘水溶液中连续拉伸至5-倍,并干燥制得厚度30μm的起偏器。以使起偏器面对上述带有粘合剂的光学补偿薄膜样品1001未施加粘合剂一侧,粘附起偏器,而且,向起偏器的另一侧,粘附乙酸纤维素酯薄膜(FUJITAC TD80UF,由Fuji Photo FilmCo.,Ltd制造,Re(630)是3nm、Rth(630)是50nm),通过如上所述的相似方法,进行下面处理,碱皂化处理、粘合层的应用、和粘附到起偏器上,制得具有光学补偿薄膜1001的偏振片样品。
而且,对液晶单元的另一侧,使用商购偏振片(HLC-5618,由SanritzCorporation制造)。
使用上述制得的偏振片样品1001和商购偏振片,如图1所示,以使光学补偿薄膜面对各自液晶单元侧,制备以“偏振片样品1001+IPS型液晶单元+偏振片HLC-5618”的顺序夹持并固定的薄膜的显示装置。此时,使上面和下面的偏振片的透射轴处于垂直方向,并且上面的偏振片样品1001的透射轴处于与液晶单元分子的长轴平行的方向(即,光学补偿薄膜的慢轴处于与液晶单元分子的长轴垂直的方向)。至于液晶单元和电极-基片,过去用作lPS的本身就可以使用。液晶单元的取向是水平取向,且液晶具有正介电常数各向异性,使用并销售开发用于IPS液晶的产品。液晶单元的性能是:液晶的Δn:0.099,液晶层的元件间隙(cell gap):3.0μm,预倾角:5度,摩擦方向:基板上下都是75度。
类似地,对光学补偿薄膜样品1002-1015,以与上述偏振片样品1001相似的方法,制备偏振片,制得安装有IPS型液晶单元的显示装置。
实施例1-3
(IPS型液晶显示装置的实施评价)
使用实施例1-1制得的纤维素酰化物薄膜样品*D,进行IPS型液晶显示装置的实施评价并如下确定光学特性是否适宜。
(正面偏振片的制备)
接下来,将厚度75μm的卷状聚乙烯醇薄膜在碘水溶液中连续拉伸至5.1-倍,并干燥制得厚度28μm的起偏器。与实施例1-2相似,以使起偏器面对进行皂化处理的*D的光学各向异性层的相对侧,用聚乙烯醇粘合剂粘附起偏器,而且,向起偏器的另一侧,粘附类似地进行碱皂化处理的乙酸纤维素酯薄膜(FUJITAC TFY80UL,由Fuji Photo Film Co.,Ltd制造),制得具有光学补偿薄膜的偏振片。
将商购IPS液晶显示装置(由TOSHIBA CORPORATION 37Z1000制造)的面板的正面偏振片拆下,并通过粘合剂薄片将上面制得的正面偏振片粘附。使本发明制得的偏振片的吸收轴与拆下的产品的偏振片的吸收轴的方向一致。此外,在粘附之后,在50℃、5个大气压下进行高压釜处理。以这种方式制得使用光学补偿薄膜的IPS液晶单元。
实施例1-4
(IPS型液晶显示装置的实施评价)
使用实施例1-1制得的纤维素酰化物薄膜样品*E,进行lPS型液晶显示装置的实施评价并如下确定光学特性是否适宜。
(正面偏振片的保护薄膜的制备)
将250g的Desolite KZ-7869(紫外线硬化硬涂组合物,72质量%,由JSR(Co.,Ltd)制造)溶解在62g甲基乙基酮和88g的环己酮的混合溶剂中,制得硬涂层涂布液。
接下来,将91g的二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(DPHA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd制造)和199g的DesoliteKZ-7115、Desolite KZ-7161(ZrO2分散体液体,由JSR(Co.,Ltd)制造)溶解在52g的甲基乙基酮/环己酮=54/46质量%的混合溶剂中。向所得溶液中,加入10g的光聚合引发剂(Irgacure907,由Ciba-geigy Co.,Ltd.制造)。施加该溶液并用紫外线硬化的涂布薄膜的折射率是1.61。而且,向该溶液中加入29g的如下制得的分散体液体:将20g的平均粒径2.0μm的交联聚苯乙烯颗粒(SX-200H,由Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.制造)在80g的甲基乙基酮/环己酮=54/46质量%的混合溶剂中于高速Dispa中,在5/000rpm分散1小时,并搅拌,然后通过孔径30μm的聚丙烯过滤器过滤,制得防眩层的涂布液。
在商购乙酸纤维素酯薄膜(TF80UL,由Fuji Photo Film Co.,Ltd制造)上,用绕线棒涂布器施加上述硬涂层涂布液,并在120℃干燥,然后使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(由Eyegraphics Co.,Ltd.制造),用400/cm2照度和300mJ/cm2辐照度照射紫外线使得涂层硬化形成4μm厚度的硬涂层。在该薄膜上,用绕线棒涂布器施加上述防眩层涂布液,并在120℃、氧浓度小于0.01%的环境下干燥,然后使用160W/cm的气冷金属卤化物灯(由Eyegraphics Co.,Ltd.制造),用400/cm2照度和300mJ/cm2辐照度照射紫外线使得涂层硬化形成1.4μm厚度的硬涂层。
(正面偏振片的制备)
将厚度80μm的卷状聚乙烯醇薄膜在碘水溶液中连续拉伸至5-倍,并干燥制得厚度30μm的起偏器。与实施例1-3相似,以使起偏器面对进行皂化处理的*E的光学各向异性层的相对侧,用聚乙烯醇粘合剂粘附起偏器,而且,向起偏器的另一侧,将上面制得的保护薄膜皂化并粘附,使得起偏器面对防眩层的相对侧,制得具有光学补偿薄膜的偏振片。
(背面偏振片的制备)
与上述正面偏振片相似,制备起偏器,并在起偏器的一侧粘附经过皂化处理的低延迟薄膜(ZRF80s,由Fuji Photo Film Co.,Ltd制造.),并在另一侧,粘附经过皂化处理的乙酸纤维素酯薄膜(TF80UL,由Fuji Photo FilmCo.,Ltd制造.),制得背面偏振片。
将商购IPS液晶显示装置(由TOSHI BA CORPORATION制造,37Z1000)的面板的正面偏振片和背面偏振片拆下,并用粘合剂薄片粘附上述制备的正面偏振片和背面偏振片。使偏振片的吸收轴方向与拆下的产品的偏振片的吸收轴的方向一致,并与实施例1-3相似,进行高压釜处理。以这种方式制备使用光学补偿薄膜的IPS液晶单元。
<黑色显示的颜色变化>
用下面标准评价观察点从前方(极角0°/方位角0°)移到右上方(最大极角80°/方位角45°)时载有实施例1-2制得的纤维素酰化物薄膜的液晶显示装置黑色显示的颜色变化。
A:观察点从前方移到上方时,黑色色度没有变化的情形。
B:观察点从前方移到上方时,可以看到蓝色色度或红色色度的情形。
C:观察点从前方移到上方时,可以明显看到蓝色色度或红色色度的情形。
<对比度保持>
从实施例1-2制得的本发明的液晶显示装置的前方,用亮度计测定白色亮度和黑色亮度,并用二者之比,测定正面对比度(CRI)。
另一方面,代替本发明的纤维素酰化物薄膜样品,使用FUJITACTD80UF,类似地测定正面对比度(CRI)。并使用下式,测定对比度保持。
对比度保持=CRI/CRO×100(%)
<光学特性的评价>
至于制得的各个样品,通过说明书中所述的方法,进行Re(630)、Rth(630)的光学特性的评价。
<薄膜的Re、Rth的湿度依赖性>
至于本发明的纤维素薄膜的面内延迟Re和厚度方向的延迟Rth,优选随湿度的变化小。具体地说,优选在10%RH和25℃下的Rth值与80%RH和25℃下的Rth值之差ΔRth(=Rth10%RH-Rth80%RH)是0-25nm。更优选是0-40nm,甚至更优选0-35nm。
结果示于表1-3。
此外,至于面内延迟Re,慢轴显示在与拉伸方向平行的方向的情形下显示为正值,并且慢轴显示在与拉伸方向垂直的方向的情形下显示为负值。
*1:分类 *2:(直接添加)
*3:光学各向异性层 *4:取向薄膜
*5:涂布 *6:拉伸倍数
*7:(宽度方向) *8:湿度依赖性
*9:黑色显示时IPS面板评价 *10:颜色变化
*11:CR保持 PVA:改性PVA
Fo:式(Formula) PI:本发明
CE:对比实施例 St:棒状液晶
po:垂直取向
如表1-3所示,当本发明的具有高极化度各向异性的酰基的纤维素酰化物薄膜装入液晶显示装置时,由于片内延Rth为负值,因此获得几乎不显示黑色色度变化和高的正面对比度保持的结果。因此,控制高极化度各向异性的取代基的类型、和包括其它酰基(乙酰基、丙酰基、丁酰基灯)和羟基的取代度,以及添加或涂布显示光学各向异性的延迟调节剂,使得可以宽范围地控制延迟值。而且,使用本发明的纤维素酰化物薄膜,获得光学特性的湿度依赖性得到改善的结果,并且显示不仅可视性而且耐用性高。
下面,参照实施例进一步描述第二本发明,但是第二发明不受这些实施例的限制。
[实施例2-1]
<纤维素衍生物溶液的制备>
将表2-7中所述的各组分加入到耐压混合槽并搅拌6小时以溶解各组分。因此,制得纤维素衍生物溶液(下面,也称之为浓液)T-2-1至T-2-30。而且,表2-7的取代度栏中括号所述的术语代表取代酰基的基团名称,并且与基团名称相邻的括号中所述的术语代表通过说明书中所述的方法计算的基团的极化度各向异性。
表2-7纤维素衍生物溶液的组成(单位:质量份)
极化度各向异性的单位:×10-24cm3
TPP:磷酸三苯酯
BDP:联苯基二苯基磷酸酯
UVB-3:2-(2-羟基-3′,5′-二-叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑
UVB-7:2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔戊基苯基)-苯并三唑
Asaronyl:具有下面结构的取代基
<纤维素衍生物薄膜样品2001的制备>
将调理过的纤维素衍生物溶液T-2-1流延到带流延机中的金属载体上并干燥,然后从带上剥下具有自载性能的浓液流延薄膜。在用拉幅机夹住浓液薄膜的同时将剥离浓液薄膜干燥以保持薄膜宽度,然后将干燥薄膜卷到辊上。因此,制得厚度为80μm和宽度方向长1.3m的纤维素衍生物薄膜样品2001。
<纤维素衍生物薄膜样品2002-2030的制备>
以与纤维素衍生物薄膜样品2001的制备相同的方式制备厚度为80μm且各自宽度方向的长度如表2-8中所述的纤维素衍生物薄膜样品2002-2030,只是将制备浓液所用的纤维素衍生物溶液和添加剂溶液变为表2-8中所述的那些。
<纤维素衍生物薄膜样品2031的制备>
(纤维素衍生物溶液的制备)
在具有搅拌叶片并具有沿周围循环的冷却水的不锈钢溶解槽中,加入80.0质量份的二氯甲烷(主要溶剂)、10.0质量份的甲醇(第二溶剂)、5.0质量份的丁醇(第三溶剂)、2.4质量份的三羟甲基丙烷三乙酸酯(增塑剂)、UVB-3(0.2质量份)、UVB-7(0.2质量份),和0.2质量份的2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔戊基苯基)-5-氯苯并三唑(紫外线吸收剂C)。
在搅拌并分散各组分的同时,慢慢加入20质量份的乙酰基取代度为2.92的乙酸纤维素粉(片)。将乙酸纤维素粉加入该分散槽,并将槽内压力降低至1300Pa。使用沿离心搅拌轴具有溶解器型锚叶片并且中心轴以15m/sec(剪切应力5×104kgf/m/sec2)的转速搅拌的搅拌轴进行搅拌,,并且在1m/sec(剪切应力1×104kgf/m/sec2)的转速下搅拌30分钟。搅拌的初始温度是25℃,并且在冷却水流动的同时进行搅拌,使得达到的最终温度是35℃。然后,使高速搅拌轴停止,将具有锚叶片的搅拌轴的转速调整至0.5m/sec,然后搅拌100分钟使乙酸纤维素酯粉(片)溶胀。
所得不均匀的胶水状材料经轴中心部分加热至30℃的螺杆泵输送,并将泵从螺杆周围冷却,使得物料通过冷却部分至-75℃持续3分钟。使用在冰箱内冷却至-80℃的冷却剂进行冷却。在经螺杆泵输送的同时将冷却所得的溶液加热至35℃,并运输到不锈钢容器中。物料在50℃搅拌2小时形成均匀溶液,并经绝对过滤精度是2.5μm的过滤纸(FH025,Pall Corp.)过滤。所得纤维素衍生物溶液在运输管道内的加热和加压单元中加热加压至110℃和1MPa,并在常压(约0.1MPa)释放以挥发有机溶剂同时将溶液冷却。因此,获得浓液。
(纤维素衍生物薄膜的制备)
以与实施例2-1相同的方式在50℃通过流延过滤过的纤维素衍生物溶液制得具有表2-8中所述相同宽度方向的长度的厚度为80μm的纤维素衍生物薄膜,因此获得纤维素衍生物薄膜2031。
<表面处理>
接下来,使制得的薄膜样品2001经过如下表面处理。
制得的薄膜样品2001在1.5mol/L的氢氧化钠水溶液中于55℃浸泡2分钟。薄膜样品在洗涤浴中于室温洗涤,并用0.05mol/L硫酸于30℃中和。再将该薄膜样品在洗涤浴中于室温洗涤,并用100℃的热空气干燥。因此,获得纤维素衍生物薄膜表面经过碱皂化的样品。而且,制得的样品2002-2031也经过表面处理。
<光学特性的评价>
按照本说明书中所述的方法,使制得的各样品经过Re(589)和Rth(589)的光学特性的评价。结果示于表2-8。
<薄膜平衡水分含量的测定>
对于制得的各样品薄膜,按照本说明书中所述的方法测定薄膜在25℃和80%RH下的平衡水分含量。结果示于表2-8。
<偏振片的制备>
使用表面处理过的薄膜样品2001-2031,如下制备偏振片。即,在碘水溶液中将厚度为80μm的卷状聚乙烯醇薄膜连续拉伸5倍,并干燥获得偏振薄膜。提供两片制得的表面处理过的薄膜样品。在使各薄膜薄片的一侧(表面处理侧)面对偏振薄膜侧的同时,用聚乙烯醇粘合剂将该薄膜薄片粘附到偏振薄膜,使得偏振薄膜插在这些薄膜薄片之间,由此获得两侧用纤维素衍生物薄膜2001保护的偏振片。这里,两侧的纤维素衍生物薄膜样品2001经过粘合使得薄膜样品的慢轴与偏振薄膜的透射轴平行。还使用上面制得的表面处理过的薄膜样品2002-2031制备偏振片。
<偏振片样品的评价>
至于制得的偏振片样品,如下进行耐用性的评价。
<偏振片的耐用性的评价>
至于各制得的偏振片样品,通过确定偏振片在60℃和95%RH的条件下静置1300小时之前和之后获得的以正交尼科耳结构在400nm-700nm的透光度的平均值之差来评价偏振片的耐用性。
所得结果示于表2-8。
a)极化度各向异性的单位:×10-24cm3
b)当以与薄膜样品No.2031相同的方式制备仅由棉(乙酰基取代度=2.92)构成的薄膜时,Rth是10.0,Re是1.0。
由这些结果发现,通过组合具有高极化度各向异性的取代基的纤维素衍生物和满足表达式(11-1)的延迟调节剂制得的薄膜样品2016-2023和2026-2030,具有提高的降低Rth的效果,因此充分降低薄膜厚度方向的延迟(Rth)。而且,发现薄膜样品可以进一步降低平衡水分含量,并且当用作偏振片的保护薄膜时,薄膜样品可以抑制高温和高湿条件下的耐用性实验之后偏振度的降低,由此改善了偏振片耐用性。
[实施例2-2]
<偏振片集成型光学补偿薄膜样品2001的制备>
以与实施例2-1相同的方式使实施例2-1制得的纤维素衍生物薄膜样品2001的表面经过皂化,然后用绕线棒涂布器以20ml/m2的量将具有下面所述组成的取向薄膜涂布液施加到该薄膜上。涂布液用60℃的热空气干燥60秒钟,然后用100℃的热空气干燥120秒钟形成薄膜。接着,形成的薄膜在与薄膜慢轴方向平行的方向经过摩擦,由此形成取向薄膜。
(取向薄膜涂布液的组成)
下面显示的改性聚乙烯醇 10质量份
水 371质量份
甲醇 119质量份
戊二醛 0.5质量份
四甲基氟化铵 0.3质量份
改性聚乙烯醇
接下来,用#5.4绕线棒将如下制备的溶液施加到该取向薄膜上:将1.8g的下面所示的盘状液晶化合物、0.2g的氧化乙烯-改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,Osaka Organic Chemical Industry,Ltd.)、0.06g的光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba Geigy Chemical Corp.)、0.02g的增感剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、和0.01g的下面所示的空气界面侧的垂直取向剂(例证化合物P-6)溶解在3.9g的甲基乙基酮中。将所得物粘附到金属模具上并在恒温浴中于125℃加热3分钟以使盘状液晶化合物取向。接着,在90℃使用高压汞灯以120W/cm通过紫外线照射使盘状液晶化合物交联,然后冷却至室温形成盘状液晶延迟层。使用由纤维素衍生物薄膜样品2001形成的载体和由由此制得的盘状液晶延迟层形成的薄膜制备粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2001。
盘状液晶化合物
空气界面侧的垂直取向剂P-6
使用自动双折射仪(KOBRA-21 ADH,Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.),测定本发明的粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜2001的光入射角依赖性,并由此减去预先测定的纤维素衍生物薄膜样品2001引起的部分,计算仅盘状液晶延迟层的光学性能。发现Re是195nm、Rth是97nm、液晶的平均倾角是89.9°,因此,证实盘状液晶相对薄膜表面垂直取向。慢轴方向与取向层的摩擦方向平行。由此制得的盘状液晶延迟层是具有负折射各向异性并且其中光轴基本上处于与层表面平行的方向的延迟层。该盘状液晶延迟层被称为光学补偿层1。
以与实施例2-1相同的方式,通过诱导拉伸过的聚乙烯醇薄膜吸附碘制得偏振薄膜。以与实施例2-1相同的方式使粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2001的表面经过皂化,并使用聚乙烯醇粘合剂,将薄膜样品粘附到偏振薄膜的一侧使得纤维素衍生物薄膜面对偏振薄膜侧。偏振薄膜的透射轴和粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2001的慢轴(光学补偿层1的慢轴也与此一致)彼此垂直设置。而且,使市售乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)经过皂化处理,并使用聚乙烯醇粘合剂使该薄膜粘附到偏振薄膜的另一侧。因此,制得集成型光学补偿薄膜2001。
<偏振片集成型光学补偿薄膜样品2002-2031的制备>
以与偏振片集成型光学补偿薄膜样品2001的制备方法相同的方式制备偏振片集成型光学补偿薄膜2002-2031,只是用纤维素衍生物薄膜样品2002-2031替换纤维素衍生物薄膜样品2001。
<IPS模式液晶单元的制备>
在一片玻璃基板上,电极(图2中的数字2和3)设置使得相邻电极之间的距离是20μm,如图2所示,并在其上提供聚酰亚胺薄膜作为取向薄膜,其中施加摩擦处理。摩擦处理是在图2所示的数字4代表的方向进行的。在一片单独提供的玻璃基板的一侧表面上提供聚酰亚胺薄膜,并进行摩擦处理提供取向薄膜。将两片玻璃基板重叠并粘合,使取向薄膜彼此面对,使得基板之间的间隙(d)是3.9μm,并且两片玻璃基板的摩擦方向平行。接着,将折射率各向异性(Δn)为0.0769和介电各向异性(Δε)为+4.5的向列液晶组合物包封其间。液晶层的d·Δn值是300nm。
<IPS模式液晶显示装置的漏光的评价>
接下来,使用上面制得的偏振片集成型光学补偿薄膜制备液晶显示装置,并评价漏光。而且,将制得的长形状偏振片集成型光学补偿薄膜切成预定尺寸然后加入液晶显示装置。
使用粘合剂,将偏振片集成型光学补偿薄膜2001粘附到制得的IPS模式液晶单元的一侧,使得粘附的光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2001的慢轴与液晶单元的摩擦方向垂直(即,黑色显示期间光学补偿层1的慢轴与液晶单元中液晶分子的慢轴垂直),并使得盘状液晶延迟层的表面面对液晶单元侧。接着,将市售偏振片(HLC2-5618、Sanritz Corp.)以正交尼科耳构造粘附到IPS模式液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置2001。
就偏振片集成型光学补偿薄膜2002-2031而言,通过将该薄膜加入到IPS模式液晶显示装置制备液晶显示装置2002-2031。
<评价实验>
[面板评价]
<制得的液晶显示装置的视角依赖性的评价>
测定制得的液晶显示装置的透光度的视角依赖性。测定10°-80°从正面到倾斜方向的极角,并测定相对水平右手侧方向(0°)的10°-360°的方位角。发现由于漏光,黑色显示期间的亮度随正面方向的极角增加而增加,并且在接近70°的极角达到最大值。还发现随着由于黑色显示期间的亮度增加,对比度受损。因此,通过测定亮度LA和亮度LB评价对比度,亮度LA是在黑色显示期间在极角60°、从液晶单元的摩擦方向到左手侧方向旋转45°之后达到的方位角下测定的,并且亮度LB是在白色显示期间在极角60°、从液晶单元的摩擦方向到左手侧方向旋转45°之后达到的方位角下测定的,并以LA与LB之比确定漏光。结果示于表2-8。
(漏光)=LA/LB
<制得的液晶显示装置的耐用性的评价>
测定制得的液晶显示装置的屏幕中心的正面黑色亮度和耐用性实验之后的黑色亮度,并将通过时间间隔之前和之后黑色亮度之差相对时间间隔之前白色亮度的比例(%)作为耐用性实验之前和之后的黑色亮度的增加比来评价液晶显示装置的耐用性。评价结果示于表2-8。
(耐用性评价)=((时间间隔之后的黑色亮度)-(时间间隔之前的黑色亮度))/(时间间隔之前的白色亮度)
结果,发现当使用采用本发明的薄膜样品(薄膜样品2015-2023和2025-2030)作为偏振片的保护薄膜的偏振片的液晶显示装置时,由于高温高湿耐用性实验之后黑色亮度的增加得到抑制,可以获得具有优异的视角特性和优异的耐用性的液晶显示装置。
[实施例2-3]
<偏振片集成型光学补偿薄膜样品2001A的制备>
以与实施例2-1相同的方式,通过诱导拉伸过的聚乙烯醇薄膜吸附碘制得偏振薄膜。以与实施例2-1相同的方式使本发明的纤维素衍生物薄膜样品2001的表面经过皂化处理,然后使用聚乙烯醇粘合剂将该薄膜粘附到偏振薄膜的一侧。粘附纤维素衍生物薄膜样品2001使得薄膜样品的慢轴与偏振薄膜的透射轴平行。而且,使市售乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)经过皂化处理,并使用聚乙烯醇粘合剂粘附到偏振薄膜的另一侧,由此制得偏振片集成型光学补偿薄膜2001A。
<偏振片集成型光学补偿薄膜样品2002A-2031A的制备>
以与偏振片集成型光学补偿薄膜样品2001A的制备相同的方式制备偏振片集成型光学补偿薄膜2002A-2031A,只是用纤维素衍生物薄膜样品2002-2031替换纤维素衍生物薄膜样品2001。
<偏振片集成的光学补偿薄膜样品2003B的制备>
以与实施例2-1相同的方式使实施例2-1制得的纤维素衍生物薄膜样品2003的表面经过皂化处理,然后,用绕线棒涂布器以20ml/m2的量将具有下面组成的取向薄膜涂布液施加到该薄膜上。涂布液用60℃的热空气干燥60秒钟,然后用100℃的热空气干燥120秒钟形成薄膜。接着,形成的薄膜在与薄膜慢轴方向平行的方向经过摩擦,由此形成取向薄膜。
(取向薄膜涂布液的组成)
下面显示的改性聚乙烯醇 10质量份
水 371质量份
甲醇 119质量份
戊二醛 0.5质量份
四甲基氟化铵 0.3质量份
改性聚乙烯醇
接下来,用#5.4绕线棒将如下制备的溶液施加在取向薄膜上:将1.8g的下面所示的盘状液晶化合物、0.2g的氧化乙烯-改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,Osaka Organic Chemical Industry,Ltd.)、0.06g的光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba Geigy Chemical Corp.)、0.02g的增感剂(Kayacure-DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.)、和0.01g的下面所示的空气界面侧的垂直取向剂(例证化合物P-6)溶解在3.9g的甲基乙基酮中。将所得物粘附到金属模具上并在恒温浴中于125℃加热3分钟以使盘状液晶化合物取向。接着,在90℃使用高压汞灯以120W/cm通过紫外线照射使盘状液晶化合物交联,然后冷却至室温形成盘状液晶延迟层。使用由纤维素衍生物薄膜样品2003形成的载体和由由此制得的盘状液晶延迟层形成的薄膜制备粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2003B。
盘状液晶化合物
空气界面侧的垂直取向剂P-6
使用自动双折射仪(KOBRA-21 ADH,Oji Scientific Instruments Co.,Ltd.),测定本发明的粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜2003B的光入射角依赖性,并由此减去预先测定的纤维素衍生物薄膜样品2003B引起的部分,计算仅盘状液晶延迟层的光学性能。发现Re是191nm、Rth是-105nm、液晶的平均倾角是89.3°,因此,证实盘状液晶相对薄膜表面垂直取向。慢轴方向与取向层的摩擦方向平行。由此制得的盘状液晶延迟层是具有负折射各向异性并且其中光轴基本上处于与层表面平行的方向的延迟层。该盘状液晶延迟层被称为光学补偿层3B。
以与实施例2-1相同的方式,通过诱导拉伸过的聚乙烯醇薄膜吸附碘制得偏振薄膜。以与实施例2-1相同的方式使粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2003B的表面经过皂化,并使用聚乙烯醇粘合剂,将薄膜样品粘附到偏振薄膜的一侧使得纤维素衍生物薄膜面对偏振薄膜侧。偏振薄膜的透射轴和粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2003B的慢轴(光学补偿层3B的慢轴也与此一致)彼此垂直设置。而且,使市售乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)经过皂化处理,并使用聚乙烯醇粘合剂使该薄膜粘附到偏振薄膜的另一侧。因此,制得集成型光学补偿薄膜2003B。
<IPS模式液晶显示装置的漏光的评价>
接下来,使用上面制得的偏振片集成型光学补偿薄膜制备液晶显示装置,并评价漏光。而且,将制得的长形状偏振片集成型光学补偿薄膜切成预定尺寸然后加入液晶显示装置。
使用粘合剂,将偏振片集成型光学补偿薄膜2003B粘附到实施例2-2制得的lPS模式液晶单元的一侧,使得粘附光学各向异性层的纤维素衍生物薄膜样品2003的慢轴与液晶单元的摩擦方向垂直(即,黑色显示期间光学补偿层1的慢轴与液晶单元中液晶分子的慢轴垂直),并使得盘状液晶延迟层的表面面对液晶单元侧。接着,将偏振片集成型光学补偿薄膜2001A以正交尼科耳构造粘附到IPS模式液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置2001C。
就偏振片集成型光学补偿薄膜2002-2031而言,通过将该薄膜加入到IPS模式液晶显示装置制备液晶显示装置2002C-2031C。
<评价实验>
[面板评价]
<制得的液晶显示装置的视角依赖性的评价>
以与实施例2-2相同的方式测定漏光来评价对比度。结果示于表2-8。
(漏光)=LA/LB
<制得的液晶显示装置的耐用性的评价>
以与实施例2-2相同的方式测定黑色亮度的增加比例来评价液晶显示装置的耐用性。评价结果示于表2-8。
结果,发现当使用采用本发明的薄膜样品(薄膜样品2015-2023和2025-2030)作为偏振片的保护薄膜的偏振片的液晶显示装置时,由于高温高湿耐用性实验之后黑色亮度的增加得到抑制,可以获得具有优异的视角特性和优异的耐用性的液晶显示装置。
下面,参照实施例更详细地解释第三发明。这里,材料、试剂、物质量及其比例、操作等可以适当改变,除非它偏离第三发明的目的。因此,第三发明的范围不限于下面具体实施例。
<IPS-模式液晶单元的制备>
如图2所示,在一片玻璃基板上,间隔设置电极使得相邻电极(图2中的2和3)之间的距离是20μm。在其上设置聚酰亚胺薄膜作为取向薄膜并经过摩擦处理。摩擦处理是以图2所示的方向4进行的。而且,在一片单独制得的玻璃基板的表面上设置聚酰亚胺薄膜并经过摩擦处理形成取向薄膜。将两片玻璃基板以取向薄膜相对的方式层压并粘合,以使两个基板的摩擦方向反平行设置并且基板之间的间隙(d)保持3.9μm。接着,将折射率各向异性(Δn)为0.0769和正介电各向异性(Δε)为4.5的向列液晶组合物包封其间。液晶层的d·Δn值是300nm。
<铁电液晶单元的制备>
在ITO电极-玻璃基板上设置聚酰亚胺薄膜作为取向薄膜并经过摩擦处理。制备两片这样的基板,然后以取向薄膜相对的方式层压并粘合以使两个玻璃基板的摩擦方向平行设置并且基板之间的间隙(d)保持1.9μm。接着,将折射率各向异性(Δn)为0.15和固有偏振(Ps)为12nCcm-2的铁电液晶组合物包封其间。液晶层的d·Δn值是280nm。
<第一相差区1、第一相差区2、第一相差区3、第一相差区4和第一相差区5的制备>
将聚碳酸酯球粒溶解在二氯甲烷中,流延在金属带上,接着干燥获得厚度为80μm的聚碳酸酯薄膜。使用拉幅机在170℃的温度条件下在宽度方向单轴拉伸使聚碳酸酯薄膜经过宽度方向3.5%和4.5%的单轴拉伸,由此分别获得500m长第一相差区1和第一相差区2。然后,使厚度为80μm的该聚碳酸酯薄膜在170℃的温度条件下经过纵向3.5%和宽度方向1%的双轴拉伸,获得500m长第一相差区3。接着,使厚度为80μm的该聚碳酸酯薄膜在170℃的温度条件下经过纵向4.5%的单轴拉伸,获得500m长第一相差区4。将卷状的厚度为100μm的降冰片烯基聚合物薄膜(Alton,由JSR Corp.制造)在180℃的温度下于纵向连续拉伸,获得500m长第一相差区5。
<第一相差区7的制备>
用拉幅机在宽度方向单轴拉伸使市售降冰片烯基薄膜(商标′Zeonoah′,由Nippon Zeon Corp.制造)在170℃的温度条件下于宽度方向经过1.25-倍的拉伸处理,然后将夹子固定部分切掉并卷起,获得第一相差区7。
<第一相差区8的制造>
用拉幅机在145℃的温度条件下在宽度方向单轴拉伸使市售降冰片烯基薄膜(商标′Arton′,由JSR Corp.制造)于宽度方向经过1.27-倍的拉伸处理。这里,调整薄膜的转移张力使得纵向3%的收缩。拉伸处理之后,切掉夹子固定部分并卷起,获得第一相差区8。
<第一相差区9的制备>
以与日本未审专利申请公开2005-352138的实施例中公开的纤维素酰化物薄膜S6相同的方式制备第一相差区9。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定Re的光入射角依赖性。当计算光学性能时,第一相差区1的Re是100nm、Rth是50nm,和Nz是1.0;第一相差区2的Re是140nm、Rth是70nm,和Nz是1.0;并且第一相差区3的Re是80nm、Rth是80nm,和Nz是1.0,并且所有这些慢轴都与长薄膜的纵向成直角。第一相差区4的Re是140nm、Rth是70nm,和Nz是1.0;第一相差区5的Re是170nm、Rth是85nm,和Nz是1.0;第一相差区7的Re是93nm、Rth是133nm,和Nz是1.9;和第一相差区8的Re是102nm、Rth是123nm,和Nz是1.7,并证实所有这些慢轴与长薄膜的纵向平行。
《第二相差区和保护薄膜的制备》
按照下面,制备卷状第二相差区A至E。
(纤维素酰化物的制备)
按照下面方法合成表3-1中所述的不同类型和取代度的酰基的纤维素酰化物。按照上述方法测定极化度各向异性Δα。本发明的纤维素酰化物可以通过Aldrich制得的纤维素酰化物(乙酰基取代度:2.45)或Daicel制得的乙酸纤维素酯(乙酰基取代度:2.41(产品名:L-70)、2.14(产品名:LM-80))作为原料与相应酰基氯反应制得。
[合成实施例3-1:苦杏仁酸氯(Asaronic acid Chloride)的合成]
称量106.1g的苦杏仁酸(2,4,5-三甲氧基苯甲酸盐)和400ml的甲苯到配备有机械搅拌器、温度计、冷却管和滴液漏斗的1L三颈烧瓶中,然后在80℃搅拌。向其中慢慢滴加40.1ml的亚硫酰二氯,然后在80℃搅拌2小时。反应之后,使用抽吸器蒸发除去反应溶剂得到白色固体。向白色固体中加入300ml的己烷并激烈搅拌/分散,抽滤分离白色固体,用大量己烷洗涤3次。由此获得的白色固体在真空、60℃下干燥4小时获得目标苦杏仁酸氯白色粉。(115.3g,收率99%)。
[合成实施例3-2:纤维素酰化物3-1的合成]
称量40g的Aldrich生产的纤维素酰化物(乙酰基取代度:2.45)、46.0ml的吡啶、300ml的二氯甲烷到配备有机械搅拌器、温度计、冷却管和滴液漏斗的1L三颈烧瓶中,然后于室温下搅拌。向其中以粉状分份加入84.0g的苦杏仁酸氯,然后再在室温下搅拌6小时。反应之后,将反应液倒入4L的甲醇中同时剧烈搅拌以沉淀白-粉色(White-Peach)固体。白-粉色固体经抽吸过滤分离并用大量甲醇洗涤3次。由此获得的白-粉色固体在60℃干燥过夜,然后在真空、90℃下干燥6小时获得目标化合物,白-粉色粉末。就所得样品,进行取代度测定并由按照C13-NMR酰基中羰基碳的峰强度获得取代度。
[合成实施例3-3:纤维素酰化物3-2的合成]
称量40g的Aldrich生产的纤维素酰化物(乙酰基取代度:2.45)、46.0ml的吡啶、300ml的二氯甲烷到配备有机械搅拌器、温度计、冷却管和滴液漏斗的1L三颈烧瓶中,然后在室温下搅拌。向其中,慢慢滴加62.4mL的苯甲酰氯,然后再在室温下搅拌6小时。反应之后,将反应液倒入4L的甲醇中同时剧烈搅拌以沉淀白色固体。白色固体经抽吸过滤分离并用大量甲醇洗涤3次。由此获得的白色固体在60℃干燥过夜,然后在真空、90℃下干燥6小时获得白色粉末的目标化合物。以与合成实施例3-2相同的方式获得取代度。
[合成实施例3-4:纤维素酰化物3-3的合成]
称量40g的Daicel生产的纤维素酰化物(乙酰基取代度:2.41)、46.0ml的吡啶、300ml的二氯甲烷到配备有机械搅拌器、温度计、冷却管和滴液漏斗的1L三颈烧瓶中,然后在室温下搅拌。向其中慢慢滴加62.4ml的苯甲酰氯,然后再在室温下搅拌4小时。反应之后,将反应液倒入4L的甲醇中同时剧烈搅拌以沉淀白色固体。白色固体经抽吸过滤分离并用大量甲醇洗涤3次。由此获得的白色固体在60℃干燥过夜,然后在真空、90℃下干燥6小时获得白色粉末的目标化合物。
[合成实施例3-5:纤维素酰化物3-4的合成]
以与合成实施例3-4相同的方式获得白色粉末的纤维素酰化物3-4,只是苯甲酰氯在添加之后长时间搅拌。
表3-1
(第二相差区A的制备)
将合成实施例3-2的纤维素酰化物3-1在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并在加热搅拌下将各组分溶解,制得纤维素酰化物溶液。
二氯甲烷 261质量份
甲醇 39质量份
磷酸三苯酯 5.9质量份
联苯基二苯基磷酸酯 5.9质量份
纤维素酰化物3-1 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
使用400升具有搅拌翅并沿周边有冷却水循环的不锈钢混合槽。倒入上述溶剂和除纤维素酰化物之外的添加剂,搅拌,分散或溶解,然后一点一点地加入上述纤维素酰化物。倒入结束之后,所得物在室温下搅拌2小时,溶胀3小时,然后再搅拌。
使用沿离心搅拌轴具有溶解器型锚叶片并且中心轴以15m/sec的旋转速度(剪切应力5×104kgf/m/sec2)搅拌的搅拌轴进行搅拌,并在1m/sec的旋转速度下(剪切应力1×104kgf/m/sec2)搅拌。通过停止高速搅拌轴,并将具有锚叶片的搅拌轴的旋转速度调整至0.5m/sec进行溶胀。
由此获得的纤维素酰化物溶液经绝对过滤精度为0.01mm的过滤纸(#63,由Toyo Roshi,Ltd生产)过滤,再经绝对过滤精度是2.5μm的过滤纸(FH025,Pall Corp.)过滤获得纤维素酰化物溶液。
将上面纤维素酰化物溶液加热至30℃,并经流延geeser流延到带长60m的镜面不锈钢载体上(日本未审专利申请公开11-314233中公开)。辊装置上的流延点设定为18℃,并将其它支撑带的辊设定为温度35℃。总流延部分的空间温度设定为80℃。流延速度和涂布宽度分别是40m/min和140cm。
在流延部分下面50cm,将流延并旋转的纤维素酰化物薄膜从带上剥下,薄膜两端用拉幅机夹住。拉幅机部件在110℃运输同时逐渐使薄膜宽度变窄,从拉幅机上取下并使其为薄膜夹住时宽度的98%。将薄膜两端的夹住部分切掉之后,将薄膜通过含有多个传送辊的加热至135-140℃的干燥部分,并干燥直到残余溶剂量是0.2%或更小。以这种方式,获得薄膜厚度为90μm的长第二相差区A。
就所得第二相差区A,使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由OojiKeisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区B的制备)
将合成实施例3-3的纤维素酰化物3-2在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并通过加热搅拌溶解各组分制得纤维素酰化物溶液。材料的加入和搅拌是以与第二相差区A的制备相同的方式进行的。
二氯甲烷 285质量份
甲醇 15质量份
磷酸三苯酯 7.0质量份
联苯基二苯基磷酸酯 3.5质量份
纤维素酰化物3-2 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
以与第二相差区A的薄膜制备相同的方式制备第二相差区B,只是将上述纤维素酰化物溶液加热至30℃并且最终薄膜的厚度是43μm。就所得第二相差区B,使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由OOji KeisokukiCo.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区C的制备)
以与第二相差区B相同的方式制备第二相差区C,只是将第二相差区B中制得的纤维素酰化物溶液加热至30℃并且最终薄膜的厚度是65μm。就所得第二相差区C,使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由OojiKeisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区D的制备)
将合成实施例3-4的纤维素酰化物3-3在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并通过加热和搅拌将各组分溶解制得纤维素酰化物溶液。以与第二相差区A的制备相同的方式进行材料的添加和搅拌。
二氯甲烷 261质量份
甲醇 39质量份
下面所示的化合物 12.0质量份
纤维素酰化物3-3 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
以与第二相差区A的薄膜制备相同的方式制备第二相差区D,只是将上面纤维素酰化物溶液加热至30℃并且最终薄膜的厚度是45μm。就所得第二相差区D,使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji KeisokukiCo.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区E的制备)
合成实施例3-4的纤维素酰化物3-3在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并在加热搅拌下将各组分溶解,制得纤维素酰化物溶液。以与第二相差区A的制备相同的方式进行材料的添加和搅拌。
二氯甲烷 285质量份
甲醇 15质量份
乙基邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯 2.4质量份
磷酸三苯酯 9.0质量份
联苯基二苯基磷酸酯 5.9质量份
纤维素酰化物3-3 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
将上面纤维素酰化物溶液加热至30℃,并经流延geeser流延到带长60m的镜面不锈钢载体上。将辊装置上的流延点设定为20℃,并将其它支撑带的辊设定为温度35℃。总流延部分的空间温度设定为100℃。流延速度和涂布宽度分别是50m/min和140cm。
在流延部分下面50cm,将流延并旋转的纤维素酰化物薄膜从带上剥离,薄膜两端用拉幅机夹住。拉幅机部件在110℃运输同时保持薄膜宽度。从拉幅机上取下并将薄膜两端的夹住部分切掉之后,将薄膜通过含有多个传送辊并加热至135-145℃的干燥部分,并干燥直到残余溶剂量是0.1%或更小。干燥之后,将薄膜卷起成卷,由此获得薄膜厚度为80μm的长第二相差区E。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区F的制备)
将合成实施例3-5的纤维素酰化物3-4在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并搅拌溶解,制得纤维素酰化物溶液。
二氯甲烷 335质量份
磷酸三苯酯 7.9质量份
联苯基二苯基磷酸酯 3.8质量份
纤维素酰化物3-4 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
将上面纤维素酰化物溶液加热至30℃,并经宽度为800mm的流延geeser流延到镜面不锈钢载体上。辊装置上的流延点设定为20℃,并将其它支撑带的辊设定为温度30℃。总流延部分的空间温度设定为50℃。流延速度和涂布宽度分别是3m/min和80cm。
在流延部分下面50cm,将流延并旋转的纤维素酰化物薄膜从带上剥下,薄膜两端用拉幅机夹住。调整拉幅机模式以得到1.03-倍的薄膜宽度,并且拉幅机部件在110℃运输。从拉幅机上取下之后,将薄膜两端的夹住部分切掉,将薄膜通过含有多个传送辊并加热至135-145℃的干燥部分,并干燥直到残余溶剂量是0.1%或更小。干燥之后,将薄膜卷起成卷,由此获得薄膜厚度为115μm的长第二相差区F。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooii Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区G的制备)
以与第二相差区E相同的方式制得长第二相差区G,只是最终厚度是70μm并调整在拉幅机夹持之后保持薄膜宽度。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区H的制备)
合成实施例3-5的纤维素酰化物3-4在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并搅拌溶解,制得纤维素酰化物溶液。
二氯甲烷 291质量份
甲醇 44质量份
纤维素酰化物3-4 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
将上面纤维素酰化物溶液加热至30℃,并经宽度为800mm的流延geeser流延到镜面不锈钢载体上。辊装置上的流延点设定为22℃,并将其它支撑带的辊设定为温度30℃。总流延部分的空间温度设定为70℃。流延速度和涂布宽度分别是3m/min和80cm。
在流延部分下面50cm,将流延并旋转的纤维素酰化物薄膜从带上剥下,薄膜两端用拉幅机夹住。拉幅机部件在110℃运输同时保持薄膜宽度。从拉幅机上取下之后,将薄膜两端的夹住部分切掉,将薄膜通过含有多个传送辊并加热至135-145℃的干燥部分,并干燥直到残余溶剂量是0.1%或更小。干燥之后,将薄膜卷成卷,由此获得薄膜厚度为80μm的长第二相差区G。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区I的制备)
以与第二相差区H相同的方式制备长第二相差区I,只是最终厚度是50μm。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区J的制备)
以与第二相差区H相同的方式制备长第二相差区J,只是最终厚度是167μm。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区K的制备)
合成实施例3-5的纤维素酰化物3-4在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并搅拌溶解,制得纤维素酰化物溶液。
二氯甲烷 308质量份
甲醇 27质量份
磷酸三苯酯 3.8质量份
联苯基二苯基磷酸酯 1.9质量份
纤维素酰化物3-4 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
以与第二相差区H相同的方式制备长第二相差区K,只是最终薄膜的厚度是95μm。
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
(第二相差区L的制备)
合成实施例3-4的纤维素酰化物3-3在120℃干燥2小时,之后将下面所示的组合物倒入混合槽,并在加热搅拌下将各组分溶解,制得纤维素酰化物溶液。以与第二相差区A的制备相同的方式进行材料的添加和搅拌。
二氯甲烷 285质量份
甲醇 15质量份
磷酸三苯酯 10.0质量份
联苯基二苯基磷酸酯 5.0质量份
纤维素酰化物3-2 100质量份
二氧化硅颗粒 0.25质量份
以与第二相差区A的薄膜制备相同的方式制备第二相差区L,只是将上面纤维素酰化物溶液加热至30℃并且最终薄膜的厚度是50μm。就所得第二相差区L,使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji KeisokukiCo.,Ltd.生产)测定延迟的光入射角依赖性,并计算光学性能。结果示于表3-2。
表3-2
第二相差区,薄膜 | Re | Rth | 厚度 |
A | -3nm | -100nm | 90μm |
B | 0nm | -50nm | 43μm |
C | -2nm | -75nm | 65μm |
D | 0nm | -47nm | 45μm |
E | 0nm | 0nm | 80μm |
F | 0nm | -135nm | 115μm |
G | -3nm | -90nm | 70μm |
H | -4.5nm | -141nm | 80μm |
I | 0nm | -90nm | 50μm |
J | 0nm | -248nm | 167μm |
K | -1nm | -152nm | 95μm |
L | 1nm | -29nm | 50μm |
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-1的制备>
将厚度为80μm的卷状聚乙烯醇薄膜在碘水溶液中连续染色并且在运输方向拉伸至5-倍,并干燥获得长度为500m的长偏振薄膜。在该偏振薄膜的一面上,连续使用聚乙烯醇-基粘合剂,粘附经过皂化的三乙酸纤维素薄膜(Fujitac TD80UF,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上粘附皂化过的三乙酸纤维素薄膜(Fujitac TZ40UZ,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产,厚度:40μm,Re=1nm,Rth=35nm)。再使用粘合剂将上述第一相差区1连续粘附在T40UZ上。接着,使用粘合剂将上述第二相差区C连续粘附在第一相差区1侧,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-1。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区1的慢轴与薄膜纵向垂直。
该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-1从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-1的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行(与第一相差区1的慢轴垂直)。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-2的制备>
以与上面相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一个表面上,连续使用聚乙烯醇-基粘合剂,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上粘附皂化过的上述第二相差区E。再使用粘合剂将上述第一相差区2连续粘附在第二相差区E上。接着,使用粘合剂将上述薄膜A(第二相差区)连续粘附到第一相差区2侧,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-2。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区2的慢轴与薄膜纵向垂直。
该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-2从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-2的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-3的制备>
以与上面相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的两个表面上,连续粘附皂化过的Fujitac TD80UF。再用粘合剂将上述第一相差区3连续粘附到Fujitac TD80UF上。接着,使用粘合剂将第二相差区A和第二相差区B连续粘附到第一相差区3侧,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-3。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区的慢轴与薄膜纵向垂直。添加剂性能在A和B的Re和Rth的光学性能上得以实现,并且假定薄膜A和B的层压体的Re和Rth分别是-3nm和-150nm。
该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-3从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-3的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-4的制备>
以与上面相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一个表面上,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由FujiPhoto Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,连续粘附第二相差区B和第二相差区D。再用粘合剂将上述第一相差区5连续粘附到第二相差区D上,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-4。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区5的慢轴与薄膜纵向垂直。添加剂性能在第二相差区B和第二相差区D的Re和Rth的光学性能上实现,并且假设B和D的层压体的Re和Rth分别是0nm和-97nm。
该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-4从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-4的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-5的制备>
以与上面相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一个表面上,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由FujiPhoto Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,连续粘附第二相差区A。再用粘合剂将上述第一相差区4连续粘附到第二相差区A上,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-5。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区4的慢轴与薄膜纵向垂直。
该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-5从任意部分切割获得20片大小为20cm×20cm的偏振片3-5的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-6的制备>
(第一相差区6的形成)
薄膜A的表面经皂化,然后,在运输薄膜的同时,用绕线棒涂布器以20ml/m2的量在该薄膜上施加具有下面组成的取向薄膜涂布液。薄膜用60℃的热空气干燥60秒钟,再用100℃的热空气干燥120秒钟形成薄膜。接下来,形成的薄膜在与薄膜纵向平行的方向经过摩擦处理,由此形成取向薄膜。
取向薄膜涂布液的组成
下面所示的改性聚乙烯醇 10质量份
水 371质量份
甲醇 119质量份
戊二醛 0.5质量份
改性聚乙烯醇
上面取向薄膜用绕线棒涂布器连续涂布具有下面组成的涂布液。涂层在100℃加热1分钟,使棒状液晶分子取向,并且棒状液晶分子经紫外线照射聚合,从而固定取向状态。
第一相差区6的涂布液组成
下面所示的棒状液晶化合物 38.4质量%
下面所示的增感剂 0.38质量%
下面所示的光聚合引发剂 1.15质量%
下面所示的空气界面水平取向剂 0.06质量%
甲基乙基酮 60.0质量%
棒状液晶化合物
增感剂
光聚合引发剂
空气界面水平取向剂
使用自动双折射分析仪(KOBRA-21ADH,由Ooji Keisokuki Co.,Ltd.生产)测定形成第一相差区6的薄膜的Re的光入射角依赖性,并减去第二相差区A的引起的预定程度计算仅第一相差区6的光学性能。Re是137nm,Rth是69nm,Nz值是1.0,相对棒状液晶分子的长轴的层面的平均倾斜角是0°,并且取向与薄膜面平行。而且,棒状液晶分子经过取向使得长轴方向与卷状乙酸纤维素酯薄膜的纵向平行(即,第一相差区6的慢轴方向与卷状第二相差区A的纵向平行)。
以与上面相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一个表面上,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由FujiPhoto Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,连续粘附形成第一相差区6的第二相差区A,这种方式使得第二相差区A与偏振薄膜接触,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-6。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区的慢轴与薄膜纵向平行。
该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-6从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-6的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-7的制备>
以与上面相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜,只是宽度是650mm。在该偏振薄膜的一个表面上,将宽度切成680mm,并使用水溶性粘合剂,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由Fuji PhotoFilm Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,粘附第二相差区F,然后干燥。
而且,使用粘合剂将第一相差区8连续粘附到第二相差区F上,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-7。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区8的慢轴与薄膜纵向平行。
将该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-7从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-7的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-8的制备>
以与加有光学补偿薄膜的偏振片3-7相同的方式制备加有光学补偿薄膜的偏振片3-8,只是使用第二相差区G代替第二相差区F并使用第一相差区5代替第一相差区8。该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-8从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-8的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-9的制备>
以与加有光学补偿薄膜的偏振片3-7的制备相同的方式制备加有光学补偿薄膜的偏振片3-9,只是使用第二相差区H代替第二相差区F。该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-9从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-9的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-10的制备>
以与加有光学补偿薄膜的偏振片3-7的制备相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一个表面上,将宽度切成680mm,并使用水溶性粘合剂,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,粘附第二相差区I,然后干燥。
而且,使用粘合剂将市售相差薄膜(Pure-Ace WRF,由TeijinCHEMICALS LTD.生产)连续粘附到第二相差区I上,并制得长度为500m的长加有光学补偿薄膜的偏振片3-10。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行,并且第一相差区8的慢轴与薄膜纵向平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-11的制备>
以与加有光学补偿薄膜的偏振片3-7相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一个表面上,将宽度切成680mm,并使用水溶性粘合剂,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由FujiPhoto Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,粘附第二相差区J,然后干燥。
而且,将宽度切成680mm,使用水溶性粘合剂将皂化过的第一相差区9粘附到与第二相差区J的起偏器相对的表面上,然后干燥,制得长加有光学补偿薄膜的偏振片3-11。偏振薄膜的吸收轴与薄膜的纵向平行,并且第一相差区8的慢轴与薄膜纵向平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-12的制备>
以与加有光学补偿薄膜的偏振片3-7的制备相同的方式制备加有光学补偿薄膜的偏振片3-12,只是使用第二相差区K代替第二相差区F并使用第一相差区7代替第一相差区8。该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-12从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-12的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-13的制备>
以与加有光学补偿薄膜的偏振片3-1相同的方式获得长度为500m的偏振薄膜。使用水溶性粘合剂,在该偏振薄膜的一个表面上,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,粘附粘附第二相差区D,获得加有光学补偿薄膜的偏振片3-13。
<加有光学补偿薄膜的偏振片3-14的制备>
以与加有光学补偿薄膜的偏振片3-7相同的方式制备加有光学补偿薄膜的偏振片3-14,只是使用第二相差区L代替第二相差区F。该卷状的加有光学补偿薄膜的偏振片3-14从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的偏振片3-14的层压层。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<偏振片A的制备>
在碘水溶液中连续染色并且厚度为80μm的卷状聚乙烯醇薄膜在运输方向拉伸至5-倍,然后干燥获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的两面,用聚乙烯醇-基粘合剂连续粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TZ40UZ,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产,厚度:40μm,Re=1nm,Rth=35nm),制得长度为500m的偏振片A。
偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行。
卷状偏振片A从任意部分切割获得20片大小为20cm×20cm的偏振片A。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
<偏振片B的制备>
在碘水溶液中连续染色并且厚度为80μm的卷状聚乙烯醇薄膜在运输方向拉伸至5-倍,然后干燥获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一个表面上,使用聚乙烯醇-基粘合剂,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产),并在其另一面上,粘附薄膜E,制得长度为500m的偏振片B。偏振薄膜的吸收轴与薄膜纵向平行。
卷状偏振片B从任意部分切割获得50片大小为20cm×20cm的偏振片A。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。
[实施例3-1]
<液晶显示装置3-1的生产>
在制得的IPS-模式液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-1的层压层粘附,这种方式使得其吸收轴与液晶单元的摩擦方向垂直(黑色显示时液晶分子的慢轴方向),或者换句话说,透射轴与黑色显示时液晶分子的慢轴方向平行,并且还使得第二相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片A以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-1。
制备10个上述液晶显示装置3-1,并进行白色和黑色显示获得它们的正面方向的亮度比作为对比度。就不含相差板而仅粘附偏振片的液晶显示装置而言,对比度为90%或更小被认为是缺陷装置。10个液晶显示装置3-1产生的缺陷的数量是零。
而且,测定制得的液晶显示装置的漏光。就该测定而言,首先将上述IPS-模式液晶单元放置在暗室的荧光灯盒中,没有粘附偏振片,并用放置在1米远的亮度计测定从液晶单元的摩擦方向到左手侧方向45°的方位角方向和从液晶单元的法线方向60°的方向的亮度1。
接下来,将上述液晶显示装置3-1以相同方式放置在相同荧光灯盒上,并以相同方式在黑色显示条件下测定亮度2。将百分比显示的亮度2与亮度1之比作为漏光。10个没有缺陷的装置测定的漏光的平均值是0.09%。
[实施例3-2]
<液晶显示装置3-2的制备>
在制得的IPS-模式液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-2的层压层粘附,这种方式使得其吸收轴与液晶单元的摩擦方向垂直(黑色显示时液晶分子的慢轴方向),并且还使得第二相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片B以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-2。
制备10个上述液晶显示装置3-2。10个液晶显示装置3-2产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10台没有缺陷的装置的平均值是0.06%。
[实施例3-3]
<液晶显示装置3-3的制备>
在制得的IPS-模式液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-3的层压层粘附,这种方式使得其吸收轴与液晶单元的摩擦方向垂直(黑色显示时液晶分子的慢轴方向),并且还使得第二相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片B以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-3。
制备10个上述液晶显示装置3-3。10个液晶显示装置3-3产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10台没有缺陷的装置的平均值是0.06%。
[实施例3-4]
<液晶显示装置3-4的制备>
在制得的IPS-模式液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-4的层压层粘附,这种方式使得其吸收轴与液晶单元的摩擦方向垂直(黑色显示时液晶分子的慢轴方向),并且还使得第一相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片A以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-4。
制备10个上述液晶显示装置3-4。10个液晶显示装置3-4产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10个没有缺陷的装置的平均值是0.12%。
[实施例3-5]
<液晶显示装置3-5的制备>
在制得的IPS-模式液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-5的层压层粘附,这种方式使得其吸收轴与液晶单元的摩擦方向垂直(黑色显示时液晶分子的慢轴方向),并且还使得第一相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片B以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-5。
制备10个上述液晶显示装置3-5。10个液晶显示装置3-5产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10个没有缺陷的装置的平均值是0.05%。
[实施例3-6]
<液晶显示装置3-6的制备>
在制得的铁电液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-5的层压层粘附,这种方式使得当对液晶单元施加10V的直流电压时,其吸收轴与液晶分子的慢轴平行(这与黑色显示时液晶分子的慢轴方向垂直),并且还使得第一相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片B以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-6。
制备10个上述液晶显示装置3-6。10个液晶显示装置3-6产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10个没有缺陷的装置的平均值是0.06%。
[实施例3-7]
<液晶显示装置3-7的制备>
在制得的IPS-模式液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-6的层压层粘附,这种方式使得其吸收轴与液晶单元的摩擦方向垂直(黑色显示时液晶分子的慢轴方向),并且还使得第一相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片B以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-7。
制备10个上述液晶显示装置3-7。10个液晶显示装置3-7产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10个没有缺陷的装置的平均值是0.05%。
[参照实施例3-1]
<偏振片3-7的层压层的制备>
制得的为卷状的形成第一相差区6的薄膜A从任意部分切割获得10片大小为20cm×20cm的相差片16A。这里,进行切割使得一侧与第一相差区6的慢轴平行。
接着,将在碘水溶液中连续染色并且厚度为80μm的卷状聚乙烯醇薄膜在运输方向拉伸至5-倍,然后干燥获得长度为500m的偏振薄膜。在该偏振薄膜的一面上,粘附经过皂化的三乙酸纤维素酯薄膜(FujitacTD80UF,由Fuji Photo Film Co.,Ltd.生产),并切成20cm×20cm大小的10片。这里,切割进行使得一侧与偏振薄膜的吸收轴平行。相差片16A和偏振片粘附在一起,这种方式使得相差片16A的慢轴与偏振片的吸收轴平行并且薄膜A侧在偏振薄膜侧,得到偏振片3-7的层压层,并制备10片。
[实施例3-8]
<液晶显示装置3-8的制备>
在制得的IPS-模式液晶单元的一侧,将制得的偏振片3-7的层压层粘附,这种方式使得其吸收轴与液晶单元的摩擦方向垂直(黑色显示时液晶分子的慢轴方向),并且还使得第一相差区在液晶单元侧。接着,将上面制得的偏振片B以正交尼科耳取向粘附到液晶单元的另一侧。因此,制得液晶显示装置3-8。
制备10个上述液晶显示装置3-8,并且以与实施例3-1相同的方式测定产生的缺陷数量是3。当在向左60°倾斜方向从一定距离测定漏光时,7个没有缺陷的装置的平均值是0.11%。结果发现,在首先形成加入长光学补偿薄膜的偏振片然后切割制备的情况下比首先分别切割偏振片和相差片然后层压成层制备的情况下,产生的缺陷低得多。
[对比实施例3-1]
<液晶显示装置3-9的制备>
与实施例3-1相同,在制得的IPS-模式液晶单元的两侧,将切成20cm×20cm大小并且其一侧与偏振薄膜的吸收轴平行的市售偏振片(HLC2-5618,由SANRITZ CORPORATION生产)以正交尼科耳取向粘附。由此制备液晶显示装置3-9。
制备10个上述液晶显示装置3-9,并且以与实施例3-1相同方式测定产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10个没有缺陷的装置的平均值是0.55%。
[实施例3-9]
<液晶显示装置3-10的制备>
将市售IPS液晶显示装置(37Z1000,由TOSHIBA CORPORATION生产)中面板的正面侧的偏振片剥下,并使用粘合剂薄片将上面制得的加有光学补偿薄膜的偏振片3-7粘附,这种方式使得相差区在液晶单元侧。本发明制得的偏振片的吸收轴固定在剥离产品的偏振片的吸收轴的方向。粘附之后,产品在50℃和5个大气压下高压釜处理,并制得使用IPS液晶单元的液晶显示装置3-10。
制备10个上述液晶显示装置3-10。10个液晶显示装置3-10产生的缺陷的数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10个没有缺陷的装置的平均值是0.05%。
[实施例3-10]
<液晶显示装置3-11至3-15的制备>
以与液晶显示装置3-10相同的方式制备液晶显示装置3-11至3-15,只是使用加有光学补偿薄膜的偏振片3-8至3-12代替加有光学补偿薄膜的偏振片3-7。当以与液晶显示装置3-10的评价相同的方式测定产生的缺陷数量时,所有设备产生的缺陷的数量是零。当测定漏光时,液晶显示装置3-11和3-13是0.04%,液晶显示装置3-12和3-15是0.05%,并且液晶显示装置3-14是0.06%。
[实施例3-11]
<液晶显示装置3-16的制备>
将市售IPS液晶显示装置(37Z1000,由TOSHIBA CORPORATION生产)的面板的背面侧的偏振片剥下,并用粘合剂薄片将上面制得的加有光学补偿薄膜的偏振片3-13粘附,这种方式使得相差区在液晶单元侧。本发明制得的偏振片的吸收轴固定在剥下的产品的偏振片的吸收轴的方向。粘附之后,产品在50℃和5个大气压下经高压釜处理,并制得使用IPS液晶单元的液晶显示装置3-16。
制备10个上述液晶显示装置3-16。10个液晶显示装置3-16产生的缺陷数量是零。当以与实施例3-1相同的方式测定漏光时,10个没有缺陷的装置的平均值是0.07%。
[对比实施例3-2]
<液晶显示装置3-17的制备>
以与液晶显示装置3-10相同的方式制备液晶显示装置3-17,只是使用加有光学补偿薄膜的偏振片3-14代替加有光学补偿薄膜的偏振片3-7。当以与液晶显示装置3-10的评价相同的方式测定产生的缺陷数量时,产生的数量是1。当测定漏光时,它是0.49%。
工业实用性
根据第一本发明,可以提供一种纤维素衍生物薄膜,其中由于可以在宽范围内控制厚度方向的负延迟,因此不会产生因环境变化引起的薄膜缺陷,还可以提供其制备方法,和使用该纤维素薄膜、呈现高对比度、并且即使长期使用也可以保持优异可视性的偏振片和液晶显示装置。
根据第二本发明,可以提供一种呈现负Rth的纤维素衍生物薄膜。由于上述特性,本发明的纤维素衍生物薄膜可用作适宜于例如IPS模式液晶显示装置的延迟薄膜。该纤维素衍生物薄膜也可以与具有各种光学性能的其它光学薄膜组合使用,因此显著改善光学设计的自由度。而且,根据本发明,可以提供这样一种纤维素衍生物薄膜,它除了具有上述特性之外,在薄膜内水分含量低而且可用于制备在高温高湿条件下具有优异耐用性的偏振片。当将本发明的纤维素衍生物薄膜用作偏振片的保护薄膜的载体或者用于液晶显示装置的光学补偿薄膜时,可以提供在高温高湿条件下具有优异的视角性能或优异的耐用性的液晶显示装置。
根据第三发明的液晶显示装置,可以改善从倾斜方位角方向观察时因两片偏振片的吸收轴从90°滑动产生的对比度降低。
特别是,上述效果还可以根据包括至少第一偏振薄膜、第一相差区、第二相差区、液晶层插在一对基板之间的液晶单元、和第二偏振薄膜(其中液晶层的液晶分子在黑色显示时与这对基板的表面平行取向)的液晶显示装置进一步改善。第一相差区的面内延迟Re为60-200nm和Nz值大于0.8并小于或等于1.5,并且第二相差区的面内延迟Re为50nm或更小、厚度方向的延迟Rth为-200至-50nm,并使用含有极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm-3或更高的取代基的纤维素酰化物薄膜,并且第一偏振薄膜的透射轴在黑色显示时与液晶分子的慢轴方向平行。此外,通过Rth为40nm或更小的偏振薄膜的保护层还可以改善对比度。在本发明的加有光学补偿薄膜的偏振片中,第二相差薄膜提供有包括极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm-3或更大的取代基的纤维素酰化物。通过控制纤维素酰化物的取代基的类型和酰基对羟基的取代度,并通过调节制备条件,该薄膜甚至能满足第二相差区所需的光学性能。因此,根据该薄膜的用途,可以制备具有简单结构并且视角特性得到改善的液晶显示装置。而且,由于薄膜具有偏振薄膜的保护薄膜所需的性能,因此可以在偏振薄膜的表面上形成薄膜以起保护层的作用,并且可以制备具有简单结构而且视角特性得到改善的液晶显示装置。
将本申请要求享受外国优先权的各自和每个外国专利申请的整个内容通过引用加入本文,如完全阐述一样。
Claims (41)
1.一种纤维素衍生物薄膜的制备方法,该方法包括:
用溶剂流延法由包括满足下面条件(a)和(b)的纤维素衍生物的浓液形成薄膜:
(a)所述纤维素衍生物的至少一个羟基被下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基取代:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最大分量;
αy是极化张量对角线化之后获得的特征值中的第二大分量;和
αz是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最小分量;和
(b)当Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基的取代度是PA,并且Δα低于2.5×10-24cm3的取代基的取代度是PB时,PA和PB满足下面表达式(3)和(4):
表达式(3):2PA+PB>3.0;和
表达式(4):PA>0.2;
其中Δα是2.5×10-24cm3或更高的取代基是芳族酰基,并且Δα低于2.5×10-24cm3的取代基是脂族酰基。
2.如权利要求1的方法,还包括:在形成薄膜之后将该薄膜进行拉伸处理。
3.如权利要求1的方法,其中脂族酰基选自乙酰基、丙酰基和丁酰基,并且
芳族酰基的芳族环中的取代基选自卤原子、氰基、具有1-20个碳原子的烷基、具有1-20个碳原子的烷氧基、具有6-20个碳原子的芳基、具有6-20个碳原子的芳氧基、具有1-20个碳原子的酰基、具有1-20个碳原子的碳酰胺基、具有1-20个碳原子的磺酰胺基、和具有1-20个碳原子的酰脲基。
4.如权利要求1的方法,其中所述浓液包括至少一种延迟调节剂。
5.如权利要求4的方法,其中至少一种延迟调节剂是下式(1-1)代表的化合物:
式(1-1)
其中Ar1、Ar2和Ar3各自独立地代表芳基或芳族杂环;
L1和L2各自独立地代表直接单键或二价连接基团;
n是3或更大的整数;和
多个Ar2和多个L2各自彼此相同或不同。
6.一种纤维素衍生物薄膜,由权利要求1的方法制得。
7.如权利要求6的纤维素衍生物薄膜,满足下面表达式(A)和(B)的延迟;
20nm<|Re(630)|<300nm (A);和
-30nm>Rth(630)>-400nm (B)
其中Re(630)是薄膜在630nm的波长下的面内方向的延迟;和
Rth(630)是薄膜在630nm的波长下的厚度方向的延迟。
8.如权利要求6的纤维素衍生物薄膜,还包括满足下面表达式(C)和(D)的延迟的光学各向异性层:
0nm<Re(546)<200nm (C)
0nm<|Rth(546)|<300nm (D)
其中Re(546)是薄膜在546nm的波长下的面内方向的延迟;和
Rth(546)是薄膜在546nm的波长下的厚度方向的延迟。
9.如权利要求8的纤维素衍生物薄膜,其中所述光学各向异性层包括盘状液晶层。
10.如权利要求8的纤维素衍生物薄膜,其中所述光学各向异性层包括棒状液晶层。
11.一种偏振片,包括:
起偏器;和
起偏器的至少一个保护薄膜,
其中所述保护薄膜中至少一个是权利要求6的纤维素衍生物薄膜。
12.如权利要求11的偏振片,还包括硬涂层、防眩层和防反射层中的至少一种。
13.一种液晶显示装置,包括权利要求6的纤维素衍生物薄膜或者权利要求11的偏振片。
14.如权利要求13的液晶显示装置,它是IPS模式液晶显示装置。
15.一种纤维素衍生物薄膜,包括:含有下面等式(1)代表的极化度各向异性为2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素衍生物;其中极化度各向异性为2.5×10-24cm3或更大的取代基是芳族酰基;以及至少一种满足下面等式(11-1)的延迟调节剂:
等式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最大分量;
αy是极化张量对角线化之后获得的特征值中的第二大分量;和
αz是极化张量对角线化之后获得的特征值中的最小分量;以及
等式(11-1):Rth(a)-Rth(0)/a≤-1.5,条件是0.01≤a≤30,
其中Rth(a)代表薄膜厚度为80μm的薄膜在589nm的波长下的Rth(nm),该薄膜包括:乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物;和相对100质量份的该纤维素酰化物,a质量份的所述至少一种延迟调节剂;
Rth(0)代表薄膜厚度为80μm的薄膜在589nm的波长下的Rth(nm),该薄膜包括:仅仅乙酰基取代度为2.85的纤维素酰化物,没有所述至少一种延迟调节剂;和
a代表相对100质量份的纤维素酰化物的所述至少一种延迟调节剂的质量份。
16.如权利要求15的纤维素衍生物薄膜,其中所述至少一种延迟调节剂是下式(2-1)至(2-21)代表的任意化合物:
式(2-1)
其中,在式(2-1)中,R11-R13各自独立地代表具有1-20个碳原子的脂族基团,该脂族基团可以被取代;且
R11-R13可以彼此相连形成环;
式(2-2) 式(2-3)
其中,在式(2-2)和(2-3)中,Z代表碳原子、氧原子、硫原子或-NR25-;
R25代表氢原子或烷基,含Z的5-或6-元环可以被取代;
Y21和Y22各自独立地代表分别具有1-20个碳原子的酯基、烷氧基羰基、酰胺基或氨甲酰基,并且Y21和Y22可以彼此相连形成环;
m代表1-5的整数;以及
n代表1-6的整数;
其中,在式(2-4)至(2-12)中,Y31-Y70各自独立地代表具有1-20个碳原子的酯基、具有1-20个碳原子的烷氧基羰基、具有1-20个碳原子的酰胺基、具有1-20个碳原子的氨甲酰基或羟基;
V31-V43各自独立地代表氢原子或具有1-20个碳原子的脂族基团;
L31-L80各自独立地代表具有0-40个原子和0-20个碳原子的饱和二价连接基团,其中表述“具有0个原子的L31-L80”表示存在于连接基团两端的基团直接形成单键,和
V31-V43和L31-L80可以被进一步取代;
式(2-13)
其中,在式(2-13)中,R1代表烷基或芳基;
R2和R3各自独立地代表氢原子、烷基或芳基,R1、R2和R3的碳原子总数是10或更大;和
烷基和芳基分别可以被取代;
式(2-14)
其中,在式(2-14)中,R4和R5各自独立地代表烷基或芳基,R4和R5的碳原子总数是10或更大;以及
烷基和芳基分别可以被取代;
式(2-15)
其中,在式(2-15)中,R1代表取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
R2代表氢原子、取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
L1代表化合价为2-6的连接基团;以及
n代表相应于L1的化合价的2-6的整数;
式(2-16)
其中,在式(2-16)中,R1、R2和R3各自独立地代表氢原子或烷基;
X代表由一个或多个选自下面所示的第1组连接基团的基团形成的二价连接基团;和
Y代表氢原子、烷基、芳基或芳烷基;
第1组连接基团代表直接单键、-O-、-CO-、-NR4-、亚烷基或亚芳基,其中R4代表氢原子、烷基、芳基或芳烷基;
式(2-17)
其中,在式(2-17)中,Q1、Q2和Q3各自独立地代表5-或6-元环;
X代表B、C-R,其中R代表氢原子或取代基、N、P或P=O;
式(2-19)
其中,在式(2-19)中,R1代表烷基或芳基;
R2和R3各自独立地代表氢原子、烷基或芳基;和
烷基和芳基可以被取代;和
式(2-21)
其中,在式(2-21)中,R1、R2、R3和R4各自独立地代表氢原子、取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
X1、X2、X3和X4各自独立地代表由一个或多个选自下面基团的基团形成的二价连接基团:直接单键、-CO-和-NR5-,其中R5代表取代或未取代的脂族基团或者取代或未取代的芳族基团;
a、b、c和d各自是0或更大的整数,并且a+b+c+d是2或更大;和
Q1代表化合价为(a+b+c+d)的有机基团。
17.如权利要求15的纤维素衍生物薄膜,其中该薄膜在25℃和80%RH下的平衡水分含量是3.0%或更小。
18.如权利要求15的纤维素衍生物薄膜,其中该薄膜的Rth(λ)满足下面等式(2):
等式(2):-600nm≤Rth(589)≤0nm,
其中Rth(λ)代表在λnm的波长下薄膜在薄膜厚度方向的延迟。
19.一种光学补偿薄膜,包括:权利要求15的纤维素衍生物薄膜;和提供在该纤维素衍生物薄膜上的光学各向异性层。
20.一种偏振片,包括:
偏振薄膜;和
设置在该偏振薄膜的两侧的至少两个透明保护薄膜,
其中所述至少两个透明保护薄膜中至少一个是权利要求15的纤维素衍生物薄膜或者权利要求19的光学补偿薄膜。
21.一种液晶显示装置,包括:
液晶单元;和
设置在液晶单元两侧的至少两个偏振片,
其中所述至少两个偏振片中至少一个是权利要求20的偏振片。
22.如权利要求21的液晶显示装置,其中显示模式是VA模式。
23.如权利要求21的液晶显示装置,其中显示模式是IPS模式。
24.一种加有光学补偿薄膜的偏振片,包括:
(A)长偏振薄膜,具有与纵向平行的吸收轴;
(B)长第二相差薄膜,包括含有下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素酰化物薄膜,其中极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基是芳族酰基;并且在厚度方向的延迟Rth为-300至-40nm和面内延迟Re为50nm或更小,其中光轴不包含在面内薄膜内;以及
(C)长第一相差薄膜,具有基本上与纵向垂直的慢轴,其中所述长第一相差薄膜插在所述长偏振薄膜和所述长第二相差薄膜之间:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中,αx、αy和αz各自是极化张量对角线化之后获得的特征值,并满足αx≥αy≥αz。
25.一种加有光学补偿薄膜的偏振片,依次包括以下(A)、(B)和(C):
(A)长偏振薄膜,具有与纵向平行的吸收轴;
(B)长第二相差薄膜,包括含有下面表达式(1)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素酰化物薄膜,其中极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基是芳族酰基;并且在厚度方向的延迟Rth为-300至-40nm和面内延迟Re为50nm或更小,其中光轴不包含在面内薄膜内;以及
(C)长第一相差薄膜,具有基本上与纵向垂直的慢轴:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中,αx、αy和αz各自是极化张量对角线化之后获得的特征值,并满足αx≥αy≥αz。
26.如权利要求24或25的加有光学补偿薄膜的偏振片,其中所述长第一相差薄膜的Re是60-200nm且Nz值大于0.8并小于或等于1.5,其中Nz值由Nz=Rth/Re+0.5定义。
27.如权利要求24或25的加有光学补偿薄膜的偏振片,其中所述纤维素酰化物薄膜经过拉伸处理。
28.如权利要求24或25的加有光学补偿薄膜的偏振片,其中所述纤维素酰化物薄膜中酰基的总取代度PA是2.4或更大至3.0或更小,且纤维素酰化物薄膜中芳族酰基的取代度是0.1或更大至1.0或更小。
29.如权利要求24或25的加有的光学补偿薄膜的偏振片,还包括至少一种能够降低Rth的化合物,其含量为纤维素酰化物的固体部分的0.01-30质量%。
30.一种液晶显示装置,包括:
第一偏振薄膜;
第一相差区;
第二相差区;
含有液晶分子的液晶层;
液晶单元,包括一对基板,其中所述液晶层插在这对基板之间;以及
第二偏振薄膜,
其中在黑色显示下,所述液晶层中含有的液晶分子与这对基板表面平行地取向,和
其中所述第二相差区的厚度方向的延迟Rth是-300至-40nm;
其中所述第一相差区的面内延迟Re为70-180nm且Nz值大于0.8并小于或等于1.5,其中Nz值由Nz=Rth/Re+0.5定义;
所述第二相差区的面内延迟Re为50nm或更小,并包括含有下面表达式(I)代表的极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基的纤维素酰化物薄膜,其中极化度各向异性Δα是2.5×10-24cm3或更大的取代基是芳族酰基;以及
所述第一偏振薄膜在黑色显示时具有与液晶分子的慢轴方向平行的透射轴:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中,αx、αy和αz各自是极化张量对角线化之后获得的特征值,并满足αx≥αy≥αz。
31.如权利要求30的液晶显示装置,其中第一偏振薄膜、第一相差区、第二相差区和液晶单元依次设置,且
其中所述第一相差区的慢轴与所述第一偏振薄膜的透射轴平行。
32.如权利要求30的液晶显示装置,其中第一偏振薄膜、第二相差区、第一相差区和液晶单元依次设置,以及
其中所述第一相差区的慢轴与所述第一偏振薄膜的透射轴垂直。
33.如权利要求30的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中至少设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜在厚度方向的延迟Rth是-40至40nm。
34.如权利要求30的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中至少设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜在厚度方向的延迟Rth是-20至20nm。
35.如权利要求30的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中至少设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜的厚度是60μm或更小。
36.如权利要求30的液晶显示装置,还包括其间插入有所述第一偏振薄膜和所述第二偏振薄膜其中之一的一对保护薄膜,
其中这对保护薄膜中设置在距离液晶层比另一个近的保护薄膜是纤维素酰化物薄膜或降冰片烯基薄膜。
37.如权利要求30的液晶显示装置,其中所述第一相差区或第二相差区与所述第一偏振薄膜相邻。
38.如权利要求30的液晶显示装置,其中所述第一相差区和所述第二相差区设置在与液晶单元的一对基板之中与观察侧相对的一侧的基板较近的位置,并且没有插入任何其它薄膜。
39.如权利要求30的液晶显示装置,其中纤维素酰化物薄膜经过拉伸处理。
40.如权利要求30的液晶显示装置,其中所述纤维素酰化物薄膜中酰基的总取代度PA是2.4或更大至3.0或更小,且纤维素酰化物薄膜中芳族酰基的取代度是0.1或更大至1.0或更小。
41.如权利要求30的液晶显示装置,还包括至少一种能够降低Rth的化合物,其含量为纤维素酰化物固体部分的0.01-30质量%。
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