光學膜、光學補償膜、起偏振板、液晶顯示單元和自發光顯示單元的製作方法
2023-05-14 08:56:51
專利名稱:光學膜、光學補償膜、起偏振板、液晶顯示單元和自發光顯示單元的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種液晶顯示單元中用的光學膜。本發明還涉及光學材料如光學補償膜,使用它的起偏振板以及顯示單元。
背景技術:
由於纖維素醯化物膜具有優異的韌性和阻燃性,其已被用於照相支撐體和各種光學材料中。近年來,特別是纖維素醯化物膜經常用作液晶顯示單元的光學透明膜。由於高光學透明度和高光學各向同性的原因,纖維素醯化物膜優選用作利用偏振的單元如液晶顯示單元的光學材料。因此,纖維素醯化物膜已被用作光學補償膜支撐體,從而補償從一定角度觀看的顯示(觀察角補償)。
偏光板是構成液晶顯示單元的元件之一,通過將保護起偏振器的膜粘合到起偏振器的至少一側而構成。通常,通過用碘或二色性染料使拉伸的聚乙烯醇(PVA)基膜染色得到起偏振器。作用保護起偏振器的膜,在許多情況下使用與PVA可直接粘合的纖維素醯化物膜,特別是三乙醯基纖維素膜。這種保護起偏振器的膜光學各向同性優異,並且起偏振板的特性很大程度上取決於保護起偏振器的膜的光學特性。
在目前使用的液晶顯示單元中,強烈需要改進觀察角特性。因此,用作保護起偏振器的膜的光學透明膜,光學補償膜支撐體等應該是光學各向同性的。為達到光學各向同性,重要的是雙折射和光學膜厚度的積所代表的延遲值較小。為提高從一定角度觀看的顯示,特別需要不僅降低延遲值(Re),而且需要降低膜厚度方向的延遲值(Rth)。更具體而言,在評估光學透明膜的光學性能時,需要測量的平面Re是較小值,且即使測量角變化時Re也沒有變化。
為解決此問題,迫切要求進一步改進纖維素醯化物膜,通過降低其光學各向異性,在與PVA粘合時具有有利的性能。更具體而言,優選的光學各向同性的光學透明膜是纖維素醯化物膜,其延遲值Re幾乎是0,並且延遲角變化較小(即,Rth也幾乎是0)。
在製備纖維素醯化物膜的過程中,實際上是加入被稱作是增塑劑的化合物來改進成膜性能。增塑劑的例子包括磷酸三酯,如磷酸三苯基酯和磷酸聯苯基二苯基酯和鄰苯二甲酸酯(參見,例如,PurasuchikkuZairyo Koza,Vol.17,Nikkan Kogyo Shinbun,Ltd.,Senisokei Jushi,121頁(1970))。已知的是這些增塑劑中的一些具有降低纖維素醯化物膜光學各向異性的作用。例如,特定脂肪酸酯已被公開(參見,例如,JP-A-2001-247717)。然而,這些已知的化合物僅能不充分地降低纖維素醯化物膜的光學各向異性。
作為近年來製備液晶顯示單元中所用的雙軸光學補償膜的方法,已經提出的方法包括在支撐材料上鋪展溶解在溶劑(載體)中的液化的固體聚合物,乾燥,對由這樣固化的物質構成的透明膜(nx=ny或nxny]]>)進行拉伸處理或收縮處理或二者,從而使平面內的分子取向,提供特性nx>ny>nz。在此方法中,如上所述僅降低光學各向異性是不充分的。也就是說,需要膜即使在拉伸處理或收縮處理處也沒有表現出光學各向異性(參見JP-A-2003-315541,JP-A-2003-344856,JP-A-2004-46097和JP-A-2004-78203)。
發明內容
本發明的第一目的是提供一種光學膜,其具有低光學各向異性(Re,Rth)並基本上是光學各向同性的。也想要提供一種光學膜,其在光學各向異性(Re,Rth)的波長分散較小,並且即使在拉伸或收縮後也表現出低的光學各向異性(Re,Rth)。
本發明的第二目的是提供光學材料,如使用具有低光學各向異性和波長低分散的光學膜構成的光學補償膜和起偏振板,和使用它的液晶顯示單元和自發光顯示單元。
(1)一種光學膜,其Re(λ)和Rth(λ)滿足下式0≤Re(590)≤10|Rth(590)|≤25其中Re(λ)是波長λmn下的平面延遲值(按nm計);和Rth(λ)是波長λmn下的膜厚度方向延遲值(按nm計)。
(2)如上述(1)所述的光學膜,其中光學膜滿足下式(IX)(IX)|ReMAX-ReMIN|≤3和|RthMAX-RthMIN|≤5其中ReMAX和RthMAX是隨機切下的1m2膜片的最大延遲值(按nm計);ReMIN和RthMIN是其最小延遲值(按nm計)。
(3)如上述(1)或(2)所述的光學膜,其中在拉伸或收縮15%或更大後,Re和Rth中的至少一個表現出0~20nm的變化。
(4)如上述(1)~(3)中任一項所述的光學膜,其中在拉伸或收縮0%或更大但小於15%後,Re和Rth中的至少一個表現出0~10nm的變化。
(5)如上述(1)~(4)中任一項所述的光學膜,其滿足下式(IV)(IV)|Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35。
(6)如上述(1)~(5)中任一項所述的光學膜,其中光學膜包括纖維素醯化物,纖維素醯化物的醯基取代基均是乙醯基,其總取代度為2.50~3.00,其平均聚合度為180~700。
(7)如上述(1)~(5)中任一項所述的光學膜,其中光學膜包括滿足全部下式(SE-1)~(SE-3)的纖維素醯化物(SE-1)2.50≤SA+SB≤3.00(SE-2)0≤SA≤2.5(SE-3)0.5≤SB≤3.00。
其中,SA是乙醯基的取代度;和SB是具有3~22個碳原子的取代的醯基的取代度。
(8)如上述(1)~(5)中任一項所述的光學膜,其中光學膜包括降冰片烯聚合物。
(9)如上述(1)~(8)中任一項所述的光學膜,其光彈性係數為25×10-13cm2/dyne或更小。
(10)如上述(1)~(9)中任一項所述的光學膜,其中光學膜的鹼-皂化的表面接觸角是55°或更小。
(11)一種光學補償膜,其中Re(590)為0~200nm和|Rth(590)|為0~400nm的光學各向異性層層壓到如上述(1)~(10)中任一項所述的光學膜上。
(12)如上述(11)所述的光學補償膜,其中光學各向異性層包括聚合物膜。
(13)如上述(12)所述的光學補償膜,其製備如下在如上述(1)~(10)中任一項所述的光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物,使得到的包括固化物質的透明膜(nxny)]]>和光學膜的疊層進行拉伸處理和/或收縮處理。
(14)如上述(13)所述的光學補償膜,其中拉伸處理和/或收縮處理在高於固體聚合物和光學膜的玻璃化轉變溫度的溫度下進行。
(15)如上述(13)或(14)所述的光學補償膜,其製備如下在光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物之前,使光學膜進行拉伸處理和/或收縮處理,在光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物,使得到的包括固化物質的透明膜(nxny)]]>和光學膜的疊層進行拉伸處理和/或收縮處理。
(16)如上述(13)~(15)中任一項所述的光學補償膜,其中對包括透明膜和光學膜的疊層進行的拉伸處理和/或收縮處理在光學膜中殘餘溶劑含量為1.5質量%(wt.%)或更小的狀態下進行。
17.如上述(13)~(15)中任一項所述的光學補償膜,其中在光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物之前,對光學膜進行的拉伸處理和/或收縮處理在光學膜中殘餘溶劑含量為1.5質量%或更大但不超過70質量%的狀態下進行。
(18)如上述(13)~(17)中任一項所述的光學補償膜,其中在拉伸處理和/或收縮處理後,包括透明膜和光學膜的疊層的透明膜和光學膜中的殘餘溶劑含量為1.5質量%或更小。
(19)如上述(12)~(18)中任一項所述的光學補償膜,其中聚合物膜和固體聚合物是至少一種選自聚醯胺,聚醯亞胺,聚酯,聚醚酮,聚芳基醚酮,聚醯胺醯亞胺和聚酯醯亞胺的成分。
(20)如上述(11)~(19)中任一項所述的光學補償膜,其中光學各向異性層由表現出負雙折射率的聚合物形成。
(21)一種起偏振板,其中至少一種選自如上述(1)~(10)中任一項所述的光學膜和如上述(11)~(20)中任一項所述的光學補償膜的膜用作起偏振器的至少一個保護膜。
(22)一種液晶顯示單元,其中使用如上述(1)~(10)中任一項所述的光學膜,如上述(11)~(20)中任一項所述的光學補償膜或如上述(21)所述的起偏振板。
(23)如上述(22)所述的液晶顯示單元,其中使用VA型的。
(24)一種自發光顯示單元,其中使用如上述(1)~(10)中任一項所述的光學膜,如上述(11)~(20)中任一項所述的光學補償膜或如上述(21)所述的起偏振板。
根據本發明,可以提供一種具有低光學各向異性和波長低分散性的光學膜。此外,通過使用本發明的光學膜作為光學補償膜的支撐體,光學補償膜本身可以表現出光學性能。此外,通過使用本發明的光學膜作為起偏振板的保護膜,可以改進起偏振板的光學特性。通過在顯示單元如液晶顯示單元中使用這些起偏振板和光學補償膜,可以改進觀察角特性,並減小面的不均勻性。
具體實施例方式
接下來,詳細說明本發明的光學膜。
本發明的光學膜其特徵在於Re(λ)和Rth(λ)滿足下式0≤Re(590)≤10和|Rth(590)|≤25其中Re(λ)是波長λmn下的平面延遲值(按nm計);和Rth(λ)是波長λmn下的膜厚度方向延遲值(按nm計)。
關於本發明光學膜的延遲值,優選的是0≤Re(590)≤5和|Rth(590)|≤10,更優選0≤Re(590)≤2和|Rth(590)|≤3。
通過將光學膜的延遲值控制在上述範圍內,可以減小顏色變化隨觀察角的變化。
本發明的光學膜使用聚合物材料構成。聚合物材料的例子包括乙酸酯聚合物,聚醚碸,聚碸,聚碳酸酯,聚降冰片烯,聚烯烴,丙烯酸類聚合物,纖維素樹脂,多芳基化物,聚苯乙烯,聚乙烯醇,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,液晶聚合物,和丙烯酸類熱固性和UV-固化樹脂,氨基甲酸酯類,丙烯醯氨基甲酸酯類,環氧類,矽樹脂類等。纖維素醯化物是特別優選的。
在本發明中用於合成纖維素醯化物的原料纖維素的例子包括棉絨和木漿(硬木漿和軟木漿)。可以從任何纖維素材料得到纖維素醯化物,在某些情況下也可以使用混合物。這些原料棉詳細記載在例如Purasuchikku Zairyo Koza(17),Senisokei Jushi(Marusawa和Uda,TheNikkan Kogyo Shinbun,Ltd.,1970)和Japan Institute of Invention andInnovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745,7~8頁中。即,可以使用其中報導的纖維素材料,對本發明纖維素醯化物膜的材料沒有特別限制。
下面,闡明從上述纖維素材料製備的本發明纖維素醯化物膜。在本發明的纖維素醯化物中,纖維素中的羥基被醯化。作為取代基,可以使用具有2~22個碳原子的醯基。在本發明的纖維素醯化物中,纖維素中羥基的取代度沒有特別限制。可以通過測量取代纖維素中羥基的乙酸或具有3~22個碳原子的脂肪酸的結合程度並通過計算來確定取代度。可以根據ASTM D-817-91進行測量。
如上所述,在本發明的纖維素醯化物中,纖維素中羥基的取代度沒有特別限制。優選的是醯基對羥基的取代度為2.50~3.00,更優選2.75~3.00,更優選2.85~3.00。
在取代纖維素中羥基的乙酸或具有3~22個碳原子的脂肪酸中,具有2~22個碳原子的醯基可以是脂肪族基團或烯丙基,沒有限制。可以使用單個基團或兩個或更多個基團的混合物。可以使用例如纖維素的烷基羰基酯,烯基羰基酯,芳香羰基酯和芳香烷基羰基酯,每一種任選地具有另外的取代基。醯基的優選例子包括乙醯基,丙醯基,丁醯基,庚醯基,己醯基,辛醯基,癸醯基,十二烷醯基,十三烷醯基,十四烷醯基,十六烷醯基,十八烷醯基,異丁醯基,叔丁醯基,環己烷羰基,油醯基,苯甲醯基,萘基羰基和肉桂醯基。其中,乙醯基,丙醯基,丁醯基,十二烷醯基,十八烷醯基,叔丁醯基,油醯基,苯甲醯基,萘基羰基,肉桂醯基是優選的,乙醯基,丙醯基和丁醯基是更優選的。
在醯基取代基不限於乙醯基的情況下,本發明中還優選的是使用滿足全部下式(SE-1)~(SE-3)的纖維素醯化物。
式(SE-1)2.50≤SA+SB≤3.00式(SE-2)0≤SA≤2.5式(SE-3)0.5≤SB≤3.00。
在上式(SE-1)~(SE-3)中,SA是乙醯基的取代度;和SB是具有3~22個碳原子的取代的醯基的取代度。
本文中,術語″乙醯基的取代度″指在纖維素2-,3-和6-位的醯化比之和(即,取代度1表明100%醯化)。在本發明中,優選的是2.75≤SA+SB≤3.00,更優選2.85≤SA+SB≤2.97。關於SA,還優選的是0≤SA≤2.20,更優選0≤SA≤2.0。關於SB,還優選的是0.80≤SB≤2.97,更優選1.25≤SB≤2.97。儘管在本發明中沒有特別限制纖維素2-,3-和6-位的羥基取代度,但6-位的羥基取代度優選是0.7或更大,更優選0.8或更大,更優選0.85或更大。由於這種結構,不僅可以防止因電子束照射引起的纖維素醯化物降解,還可以提高溶解度以及耐溼性和耐熱性。
在本發明的纖維素醯化物中,取代基B所代表的具有3~22個碳原子的醯基可以是脂肪族醯基或芳香族醯基。在本發明纖維素醯化物中的醯基是脂肪族醯基的情況下,其優選具有3~18個碳原子,更優選3~12個碳原子,更優選3~8個碳原子。這種脂肪族醯基的例子包括烷基羰基,烯基羰基和炔基羰基。在本發明的纖維素醯化物中醯基是芳香族醯基的情況下,其優選具有6~22個碳原子,更優選6~18個碳原子,更優選6~12個碳原子。
這些醯基中的每一個可以具有取代基。醯基的優選例子包括丙醯基,丁醯基,丁醯基,庚醯基,己醯基,辛醯基,癸醯基,十二烷醯基,十三烷醯基,十四烷醯基,十六烷醯基,十八烷醯基,異丁醯基,叔丁醯基,環己烷羰基,油醯基,苯甲醯基,萘羰基,鄰苯二甲醯基和肉桂醯基。其中,丙醯基,丁醯基,十二烷醯基,十八烷醯基,叔丁醯基,油醯基,苯甲醯基,萘基羰基和肉桂醯基是優選的,乙醯基,丙醯基和丁醯基是更優選的。
滿足式(SE-1)~(SE-3)的本發明纖維素醯化物的優選例子包括纖維素丙酸酯,纖維素乙酸酯丙酸酯,纖維素乙酸酯丁酸酯,纖維素丙酸酯丁酸酯,纖維素乙酸酯丙酸酯丁酸酯,纖維素乙酸酯己酸酯,纖維素乙酸酯辛酸酯,纖維素乙酸酯環己酸酯,纖維素乙酸酯癸酸酯,纖維素乙酸酯金剛烷羧酸酯,纖維素乙酸酸硫酸酯,纖維素乙酸酯氨基甲酸酯,纖維素丙酸酯硫酸酯,纖維素乙酸酯丙酸酯硫酸酯,纖維素乙酸酯鄰苯二甲酸酯等。更優選例子包括纖維素丙酸酯,纖維素乙酸酯,纖維素丁酸酯,纖維素乙酸酯丁酸酯,纖維素丙酸酯丁酸酯,纖維素乙酸酯己酸酯,纖維素乙酸酯辛酸酯等。其更優選例子包括纖維素丙酸酯,纖維素丁酸酯,纖維素乙酸酯丙酸酯和纖維素乙酸酯丁酸酯。在這種情況下,乙醯基和具有3個或更多個碳原子的醯基的取代度分別落入上述範圍內。可以根據取代度得到所需的特性(特別是光學特性)。
本發明的發明人進行了廣泛研究,發現當取代纖維素中羥基的上述醯基取代基包括基本上選自乙醯基,丙醯基和丁醯基的至少兩種,並且總取代度為2.50~3.00時,可以降低纖維素醯化物膜的光學各向異性。醯基取代度優選為2.75~3.00,更優選2.85~3.00。
本發明纖維素醯化物的聚合度(以粘度-平均聚合度表達)優選為180~700。在纖維素乙酸酯中,聚合度優選為180~550,更優選180~400,特別優選180~350。在聚合度過高的情況下,纖維素醯化物的濃液具有高粘度,因此,幾乎不能通過澆鑄形成膜。可以通過限制粘度方法(Kazuo Uda Hideo Saito,SFN-I GAKKAISHI,Vol.18,No.1,105-120頁,1962)測量平均聚合度。此方法更詳細地記載在JP-A-9-95538中。
通過凝膠滲透色譜分析本發明纖維素醯化物的分子量分布。較小的多分散性指數Mw/Mn(Mw重均分子量,Mn數均分子量)和較窄的分子量分布是優選的。更具體而言,Mw/Mn優選為1.0~3.0,更優選1.0~2.0,最優選1.0~1.6。
當除去低分子量成分時,平均分子量(聚合度)增大,但粘度低於通常纖維素醯化物,從而可以使用。通過從用常規方法合成的纖維素醯化物中除去低分子量成分可以得到含有少量低分子量成分的纖維素醯化物。可以通過用適合的有機溶劑洗滌纖維素醯化物來除去低分子量成分。在製備含有較少低分子量成分的纖維素醯化物的情況下,優選的是將乙醯化中硫酸催化劑的量控制到0.5~25質量份/100質量份纖維素醯化物。從有利於分子量分布的角度考慮(即,具有均勻的分子量分布),通過將硫酸催化劑的量控制在上述範圍內,可以合成纖維素醯化物。在製造本發明的纖維素醯化物過程中,水含量比優選是2質量%或更小,更優選1質量%或更小,特別優選0.7質量%或更小。通常,纖維素醯化物含有水,已知的是水含量比為2.5~5質量%。為調節本發明中纖維素醯化物的水含量比,需要乾燥纖維素醯化物。乾燥方法沒有特別限制,只要能達到所需的水含量比。為了得到用於本發明的纖維素醯化物,可使用詳細記載在Japan Institute of Invention and InnovationJournal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,JapanInstitute of Invention and Innovation),7~12頁中的原料棉和合成方法。作為本發明的纖維素醯化物,還可以使用兩種或更多種纖維素醯化物的混合物,只要這些纖維素醯化物滿足上述取代基,取代度,聚合度,分子量分布等的需求。
在本發明中,優選使用僅包括乙醯基作為醯基取代基、總取代度為2.50~3.00和平均聚合度為180~700的纖維素醯化物。
可以根據目的在生產的各步驟中向本發明的纖維素醯化物溶液中,加入各種添加劑(例如,降低光學各向異性的化合物,波長分散調節劑,UV-阻斷劑,增塑劑,抗降解劑,細粒子,光學特性-控制劑等)。下面,說明這些添加劑。這些添加劑可以在製備濃液的步驟中加入。可選擇地,在製備濃液的最終步驟中進行加入添加劑的步驟。
下面,說明降低光學膜特別是纖維素醯化物膜光學各向異性的化合物。本發明的發明人進行了廣泛研究,通過使用抑制纖維素醯化物在膜平面和膜厚度方向的取向的化合物,充分降低了光學各向異性,從而將Re降低到0,將Rth降低到接近於0。為此,有利的是使用降低光學各向異性的化合物,其與纖維素醯化物充分相容,並且其本身具有棒狀結構或平面結構。在具有多個平面官能團如芳香基團的情況下,更具體而言,不是在一個平面中具有這些官能團的非平面結構是有利的。
作為降低纖維素醯化物膜光學各向異性的化合物的例子,可以使用下式(1)~(19)所代表的化合物。
式(1) 在上式中,R11~R13每一個獨立地代表具有1~20個碳原子的脂肪族基團。R11~R13可以鍵合到一起形成環。
式(2) 式(3) 在式(2)和(3)中,Z代表碳原子,氧原子,硫原子或-NR25-,其中R25代表氫原子或烷基。含有Z的5-或6-元環可以具有取代基。Y21和Y22每一個獨立地代表具有1~20個碳原子的酯基團,烷氧基羰基,醯氨基或氨基甲醯基。Y21和Y22可以鍵合到一起形成環。m是1~5的整數,n是1~6的整數。
在式(4)~(12)中,Y31~Y70每一個獨立地代表具有1~20個碳原子的酯基團,具有1~20個碳原子烷氧基羰基,具有1~20個碳原子的醯氨基,具有1~20個碳原子的氨基甲醯基或羥基。V31~V43每一個獨立地代表氫原子或具有1~20個碳原子的脂肪族基團。L31~L80每一個獨立地代表具有0~40原子、包括0~20個碳原子的二價飽和連接基團。具有0個原子的L31~L80指位於連接基團兩端的基團直接形成單鍵。V31~V43和L31~L80還可以具有取代基。
式(13) 在上式中,R1代表烷基或芳基。R2和R3每一個獨立地代表氫原子,烷基或芳基。R1,R2和R3總共具有10個或更多個碳原子,這些基團中的每一個可以具有取代基。
式(14) 在上式中,R4和R5每一個獨立地代表烷基或芳基。R4和R5總共具有10個或更多個碳原子,這些基團中的每一個可以具有取代基。
式(15) 在上式中,R1,R2和R3每一個獨立地代表氫原子或烷基。X代表由選自連接基團的組1的一個或更多個基團形成的二價連接基團。Y代表烷基,芳基或芳烷基。(連接基團的組1)單鍵,-O-,-CO-,-NR4-,亞烷基和亞芳基,其中R4代表氫原子,烷基,芳基或芳烷基。
式(16) 在上式中,Q1,Q2和Q3每一個獨立地代表5-或6-元環。X代表B,C-R(其中R代表氫原子或取代基),N,P或P=O。
式(17)
在上式中,X2代表B,C-R(其中R代表氫原子或取代基)或N。R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35每一個代表氫原子或取代基。
式(18) 在上式中,R1代表烷基或芳基。R2和R3每一個獨立地代表氫原子,烷基或芳基。烷基和芳基可以具有取代基。
式(18)所代表的化合物的優選例子是式(19)所代表的化合物。
式(19) 在上式(19)中,R4,R5和R6每一個獨立地代表烷基或芳基。烷基可以是直鏈、支鏈或環烷基。烷基優選具有1~20,更優選1~15,最優選1~12個碳原子。作為環烷基,環己基是特別優選的。芳基優選具有6~36,更優選6~24個碳原子。
上述烷基和芳基還可以具有取代基。優選取代基的例子包括滷原子(例如,氯,溴,氟和碘),烷基,芳基,烷氧基,芳氧基,醯基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,醯氧基,磺醯基氨基,羥基,氰基,氨基和醯基氨基。其更優選例子包括滷原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基,磺醯基氨基和醯基氨基。其特別優選例子包括烷基,芳基,磺醯基氨基和醯基氨基。
本發明的光學膜可以通過熱熔作為聚合物材料的上述熱塑性聚合物樹脂、然後成膜來製備。可選擇地,可以使用其中聚合物均勻溶解的溶液通過溶液成膜法(溶劑澆鑄方法)來製備。在熱熔成膜的情況下,可以在熱熔步驟中加入各種添加劑(例如,降低光學各向異性的化合物,波長分散調節劑,UV-阻斷劑,增塑劑,抗降解劑,細粒子,光學特性-控制劑等)。另一方面,在從溶液製備光學膜的情況下,可以根據目的在生產的各步驟中將各種添加劑(例如,降低光學各向異性的化合物,波長分散調節劑,UV-阻斷劑,增塑劑,抗降解劑,細粒子,光學特性-控制劑等)加到聚合物溶液(下面稱作濃液)中。下面,說明這些添加劑。這些添加劑可以在製備濃液的步驟中加入。可選擇地,在製備濃液的最終步驟中進行加入添加劑的步驟。
本發明光學膜的一個特徵在於,含有至少一種下式(i)所代表的化合物,能夠將膜厚度方向的延遲值Rth降低到滿足下式(ii)和(iii)的範圍(i)Rth=((nx+ny)/2-nz)×d(ii)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-1.0(iii)0.1≤A≤30。
關於上式(ii)和(iii),優選的是(ii)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-2.0和(iii)0.1≤A≤25,更優選(ii)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-3.0和(iii)0.1≤A≤20。
在上式中,Rth(A)是含有A%的能夠降低Rth的化合物的膜的Rth(nm);Rth(0)是不含有能夠降低Rth的化合物的膜的Rth(nm);A是用作膜材料的聚合物質量為100時化合物的質量(%)。
(LogP值)為製備光學膜,特別是本發明的纖維素醯化物膜,從防止膜中纖維素醯化物在膜平面和膜厚度方向取向從而降低光學各向異性的化合物中優選使用辛醇-水分配係數(logP值)為0~7的化合物。logP值超過7的化合物與纖維素醯化物的相容性較差,因此經常使膜混濁或起霧。logP值小於0的化合物具有高親水性,有時會破壞纖維素醯化物膜的耐水性。更優選的是logP值為1~6,特別優選1.5~5。
辛醇-水分配係數(logP值)可根據JIS Z7260-107(2000)用燒瓶振動方法測量。還可以不用實際測量而是用計算或經驗方法估計辛醇-水分配係數(logP值)。作為計算方法,優選使用Crippen裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987)),Viswanadhan裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989)),Broto裂解法(Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.,19,71(1984))等。更優選使用Crippen裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))。在通過測量方法測定的化合物的logP值不同於其計算值時,有利的是使用Crippen裂解法判斷化合物是否落入所需的範圍內。
降低光學各向異性的化合物可以含有芳香基團或不含。優選的是降低光學各向異性的化合物分子量為150或更大,但不超過3000,更優選170或更大但不超過2000,更優選200或更大但不超過1000。只要分子量落入此範圍,化合物可以具有特定單體結構或者由多個單體單元連接在一起構成的低聚物或聚合物結構。
優選的是降低光學各向異性的化合物在25℃下是液體或熔點為25~250℃的固體。更優選的化合物在25℃下是液體或熔點為25~200℃的固體。還優選的是降低光學各向異性的化合物在形成纖維素醯化物膜的濃液澆鑄和乾燥過程中不蒸發。
按固體纖維素醯化物含量計,降低光學各向異性的化合物的優選加入量為0.01~30質量%,更優選1~25質量%,特別優選5~20質量%。
可以使用單一化合物作為降低光學各向異性的化合物。可選擇地,可以使用任意比的兩種或更多種化合物的混合物。
降低光學各向異性的化合物可以在製備濃液的任何步驟中加入。可以在濃液製備的最終步驟加入。
降低光學各向異性的化合物從至少一側表面開始到相應於膜總厚度10%的部分的平均含量為纖維素醯化物膜中心處化合物平均含量的80~99%。可以通過使用例如記載在JP-A-8-57879中的紅外線光譜法定量測量在表面上和中心處的化合物,來測定化合物含量。
下面,說明本發明中所用的降低纖維素醯化物膜光學各向異性的化合物的具體例子,但本發明不限於這些化合物。
首先,說明式(1)的化合物。
在式(1)中,R11~R13每一個獨立地代表具有1~20個碳原子的脂肪族基團。R11~R13可以鍵合到一起形成環。
下面,更詳細地說明R11~R13。R11~R13每一個獨立地代表具有1~20,優選1~16,更優選1~12個碳原子的脂肪族基團。本文中術語″脂肪族基團″優選指脂肪族烴基,更優選烷基(包括直鏈、支鏈和環烷基),烯基或炔基。烷基的例子包括甲基,乙基,正丙基,異丙基,正丁基,異丁基,仲丁基,叔丁基,正戊基,叔戊基,正己基,正辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-乙基己基,環戊基,環己基,環庚基,2,6-二甲基環己基,4-叔丁基環己基,環戊基,1-金剛烷基,2-金剛烷基,雙環[2.2.2]辛烷-3-基等。烯基的例子包括乙烯基,烯丙基,異戊二烯基,香葉基,油基,2-環戊烯-1-基,2-環己烯-1-基等。炔基的例子包括乙炔基和炔丙基等。
R11~R13所代表的脂肪族基團可以是取代的。取代基的例子包括滷原子(例如,氯,溴,氟和碘),烷基(包括直鏈、支鏈和環烷基,雙環烷基和活性次甲基),烯基,炔基,芳基,雜環基(在任何取代位置),醯基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,雜環氧羰基,氨基甲醯基,N-醯基氨基甲醯基,N-磺醯基氨基甲醯基,N-氨基甲醯基氨基甲醯基,N-氨磺醯基氨基甲醯基,咔唑基團,羧基或其鹽,草醯基團,草氨醯基團,氰基,碳亞醯氨基,甲醯基,羥基,烷氧基(包括亞乙基氧基團或亞丙基氧基團重複單元),芳氧基,雜環氧基團,醯氧基,(烷氧基或芳氧基)羰氧基,氨基甲醯氧基,磺醯氧基,氨基,(烷基,芳基或雜環)氨基,醯基氨基,磺醯氨基,脲基,硫脲基,亞醯氨基,(烷氧基或芳氧基)羰基氨基,氨磺醯基氨基,氨基脲基團,氨溶基團,草氨醯氨基,N-(烷基或芳基)磺醯基脲基,N-醯基脲基,N-醯基氨磺醯基,具有季銨化氮原子的雜環基(例如,吡啶鎓基團,咪唑啉鎓基團,喹啉鎓基團和異喹啉鎓基團),異氰基,亞氨基,(烷基或芳基)磺醯基,(烷基或芳基)亞磺醯基團,磺酸基或其鹽,氨磺醯基,N-醯基氨磺醯基,N-磺醯基氨磺醯基或其鹽,膦基,氧膦基,氧膦基氧基團,氧膦基氨基,甲矽烷基等。
此外,這些基團可以組合到一起形成複合取代基。這種取代基的例子包括乙氧基乙氧基乙基,羥基乙氧基乙基,乙氧基羰基乙基等。R11~R13還可以具有磷酸酯基團作為取代基。式(1)的化合物每個分子可以具有多個磷酸酯基團。
接下來,說明式(2)和(3)的化合物。
在式(2)和(3)中,Z代表碳原子,氧原子,硫原子或-NR25,其中R25代表氫原子或烷基。含有Z的5-或6-元環可以具有取代基。多個取代基可以鍵合到一起形成環。含有Z的5-或6-元環的例子包括四氫呋喃,四氫吡喃,四氫噻吩,硫雜環己烷(thiane),吡咯烷,哌啶,吲哚啉,異吲哚啉,四氫-2-呋喃酮,四氫-2-吡喃酮,4-丁烷內醯胺,6-己醇內醯胺等。
含有Z的5-或6-元環包括內酯結構或內醯胺結構,即在與Z相鄰的碳原子上具有氧基團的環酯或環醯胺結構。這種環酯或環醯胺結構的例子包括2-吡咯烷酮,2-哌啶酮,5-戊內酯(pentanolide)和6-己內酯(hexanolide)。
R25代表氫原子或優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子的烷基(包括直鏈、支鏈和環烷基)。R25所代表的烷基的例子包括甲基,乙基,正丙基,異丙基,正丁基,異丁基,仲丁基,叔丁基,正戊基,叔戊基,正己基,正辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-乙基己基,環戊基,環己基,環庚基,2,6-二甲基環己基,4-叔丁基環己基,環戊基,1-金剛烷基,2-金剛烷基,雙環[2.2.2]辛烷-3-基等。R25所代表的烷基可以是取代的。作為取代基的例子,可以使用對R11~R13取代基的例子所述的那些。
Y21和Y22每一個獨立地代表酯基團,烷氧基羰基,醯氨基或氨基甲醯基。酯基團優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括乙醯氧基,乙基羰氧基,丙基羰氧基,正丁基羰氧基,異丁基羰氧基,叔丁基羰氧基,仲丁基羰氧基,正戊基羰氧基,叔戊基羰氧基,正己基羰氧基,環己基羰氧基,1-乙基戊基羰氧基,正庚基羰氧基,正壬基羰氧基,正十一烷基羰氧基,苄基羰氧基,1-萘羰氧基,2-萘羰氧基,1-金剛烷羰氧基等。烷氧基羰基優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括甲氧基羰基,乙氧基羰基,正丙氧基羰基,異丙氧基羰基,正丁氧基羰基,叔丁氧基羰基,異丁氧基羰基,仲丁氧基羰基,正戊氧基羰基,叔戊氧基羰基,正己氧基羰基,環己氧基羰基,2-乙基己氧基羰基,1-乙基丙氧基羰基,正辛氧基羰基,3,7-二甲基-3-辛氧基羰基,3,5,5-三甲基己氧基羰基,4-叔丁基環己氧基羰基,2,4-二甲基戊基-3-氧羰基,1-金剛烷氧羰基,2-金剛烷氧羰基,二環戊二烯基氧羰基,正癸氧基羰基,正十二烷基氧羰基,正十四烷基氧羰基,正十六烷基氧羰基等。醯氨基優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括乙醯氨基,乙基醯氨基,正丙基醯氨基,異丙基醯氨基,正丁基醯氨基,叔丁基醯氨基,異丁基醯氨基,仲丁基醯氨基,正戊基醯氨基,叔戊基醯氨基,正己基醯氨基,環己基醯氨基,1-乙基戊基醯氨基,1-乙基丙基醯氨基,正庚基醯氨基,正辛基醯氨基,1-金剛烷醯氨基,2-金剛烷醯氨基,正壬基醯氨基,正十二烷基醯氨基,正戊烷醯氨基,正十六烷基醯氨基等。氨基甲醯基優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括甲基氨基甲醯基,二甲基氨基甲醯基,乙基氨基甲醯基,二乙基氨基甲醯基,正丙基氨基甲醯基,異丙基氨基甲醯基,正丁基氨基甲醯基,叔丁基氨基甲醯基,異丁基氨基甲醯基,仲丁基氨基甲醯基,正戊基氨基甲醯基,叔戊基氨基甲醯基,正己基氨基甲醯基,環己基氨基甲醯基,2-乙基己基氨基甲醯基,2-乙基丁基氨基甲醯基,叔辛基氨基甲醯基,正庚基氨基甲醯基,正辛基氨基甲醯基,1-金剛烷氨基甲醯基,2-金剛烷氨基甲醯基,正癸基氨基甲醯基,正十二烷基氨基甲醯基,正十四烷基氨基甲醯基,正十六烷基氨基甲醯基等。Y21和Y22可以鍵合到一起形成環。Y21和Y22還可以具有取代基。作為取代基的例子,可以使用對R11~R13取代基的例子所述的那些。m為1~5,n為1~6。
接下來,說明式(4)~(12)的化合物。
在式(4)~(12)中,Y31~Y70每一個獨立地代表酯基團,烷氧基羰基,醯氨基,氨基甲醯基或羥基。酯基團優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括乙醯氧基,乙基羰氧基,丙基羰氧基,正丁基羰氧基,異丁基羰氧基,叔丁基羰氧基,仲丁基羰氧基,正戊基羰氧基,叔戊基羰氧基,正己基羰氧基,環己基羰氧基,1-乙基戊基羰氧基,正庚基羰氧基,正壬基羰氧基,正十一烷基羰氧基,苄基羰氧基,1-萘羰氧基,2-萘羰氧基,1-金剛烷羰氧基等。烷氧基羰基優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括甲氧基羰基,乙氧基羰基,正丙氧基羰基,異丙氧基羰基,正丁氧基羰基,叔丁氧基羰基,異丁氧基羰基,仲丁氧基羰基,正戊氧基羰基,叔戊氧基羰基,正己氧基羰基,環己氧基羰基,2-乙基己氧基羰基,1-乙基丙氧基羰基,正辛氧基羰基,3,7-二甲基-3-辛氧基羰基,3,5,5-三甲基己氧基羰基,4-叔丁基環己氧基羰基,2,4-二甲基戊基-3-氧羰基,1-金剛烷氧羰基,2-金剛烷氧羰基,二環戊二烯基氧羰基,正癸基氧羰基,正十二烷基氧羰基,正十四烷基氧羰基,正十六烷基氧羰基等。醯氨基優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括乙醯氨基,乙基醯氨基,正丙基醯氨基,異丙基醯氨基,正丁基醯氨基,叔丁基醯氨基,異丁基醯氨基,仲丁基醯氨基,正戊基醯氨基,叔戊基醯氨基,正己基醯氨基,環己基醯氨基,1-乙基戊基醯氨基,1-乙基丙基醯氨基,正庚基醯氨基,正辛基醯氨基,1-金剛烷醯氨基,2-金剛烷醯氨基,正壬基醯氨基,正十二烷基醯氨基,正戊烷醯氨基,正十六烷基醯氨基等。氨基甲醯基優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子。其例子包括甲基氨基甲醯基,二甲基氨基甲醯基,乙基氨基甲醯基,二乙基氨基甲醯基,正丙基氨基甲醯基,異丙基氨基甲醯基,正丁基氨基甲醯基,叔丁基氨基甲醯基,異丁基氨基甲醯基,仲丁基氨基甲醯基,正戊基氨基甲醯基,叔戊基氨基甲醯基,正己基氨基甲醯基,環己基氨基甲醯基,2-乙基己基氨基甲醯基,2-乙基丁基氨基甲醯基,叔辛基氨基甲醯基,正庚基氨基甲醯基,正辛基氨基甲醯基,1-金剛烷氨基甲醯基,2-金剛烷氨基甲醯基,正癸基氨基甲醯基,正十二烷基氨基甲醯基,正十四烷基氨基甲醯基,正十六烷基氨基甲醯基等。Y31~Y70還可以具有取代基。作為取代基的例子,可以使用對R11~R13取代基的例子所述的那些。
V31~V43每一個獨立地代表具有1~20,優選1~16,更優選1~12個碳原子的脂肪族基團。本文中術語″脂肪族基團″優選指脂肪族烴基,更優選烷基(包括直鏈、支鏈和環烷基),烯基或炔基。烷基的例子包括甲基,乙基,正丙基,異丙基,正丁基,異丁基,仲丁基,叔丁基,正戊基,叔戊基,正己基,正辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-乙基己基,環戊基,環己基,環庚基,2,6-二甲基環己基,4-叔丁基環己基,環戊基,1-金剛烷基,2-金剛烷基,雙環[2.2.2]辛烷-3-基等。烯基的例子包括乙烯基,烯丙基,異戊二烯基,香葉基,油基,2-環戊烯-1-基,2-環己烯-1-基等。炔基的例子包括乙炔基和炔丙基等。V31~V43還可以具有取代基。作為取代基的例子,可以使用對R11~R13取代基的例子所述的那些。
L31~L80每一個獨立地代表具有0~40原子、包括0~20個碳原子的二價飽和連接基團。具有0個原子的L31~L80指位於連接基團兩端的基團直接形成單鍵。L31~L80的優選例子包括亞烷基(例如,亞甲基,亞乙基,亞丙基,三亞甲基,四亞甲基,五亞甲基,六亞甲基,甲基亞乙基,乙基亞乙基等),環二價基團(例如,順式-1,4-環亞己基,反式-1,4-環亞己基,1,3-環亞戊基等),醚,硫醚,酯,醯胺,碸,亞碸,硫化物,磺胺,ureilene,thioureilene等。這些二價基團可以鍵合到一起形成二價複合基團。這種複合取代基的例子包括-(CH2)2O(CH2)2-,-(CH2)2O(CH2)O(CH2)-,-(CH2)2S(CH2)2-,-(CH2)2O2C(CH2)2-等。L31~L80還可以具有取代基。作為取代基的例子,可以使用對R11~R13取代基的例子所述的那些。
在式(4)~(12)中通過組合Y31~Y70,V31~V43和L31~L80形成的化合物的優選例子包括檸檬酸酯(例如,三乙基o-乙醯基檸檬酸酯,三丁基o-乙醯基檸檬酸酯,乙醯基三乙基檸檬酸酯,乙醯基三丁基檸檬酸酯,三(乙基氧羰基亞甲基)o-乙醯基檸檬酸酯等),油酸酯(例如,乙基油酸酯,丁基油酸酯,2-乙基己基油酸酯,苯基油酸酯,環己基油酸酯,辛基油酸酯等),蓖麻油酸酯(例如,甲基乙醯基蓖麻油酸酯等),癸二酸酯(例如,二丁基癸二酸酯等),甘油羧酸酯(例如,甘油乙酸酯,甘油丁酸酯等),乙醇酸酯(例如,丁基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯,乙基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯,甲基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯,丁基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯,甲基鄰苯二甲醯基甲基乙醇酸酯,丙基鄰苯二甲醯基丙基乙醇酸酯,丁基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯,辛基鄰苯二甲醯基辛基乙醇酸酯等),季戊四醇羧酸酯(例如,季戊四醇四乙酸酯,季戊四醇四丁酸酯等),二季戊四醇羧酸酯(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),三羥甲基丙烷羧酸酯(例如,三羥甲基丙烷三乙酸酯,三羥甲基丙烷二乙酸酯單丙酸酯,三羥甲基丙烷三丙酸酯,三羥甲基丙烷三丁酸酯,三羥甲基丙烷三戊酸酯,三羥甲基丙烷三(叔丁基乙酸酯),三羥甲基丙烷二-2-乙基己酸酯,三羥甲基丙烷四-2-乙基己酸酯,三羥甲基丙烷二乙酸酯單辛酸酯,三羥甲基丙烷三辛酸酯,三羥甲基丙烷三(環己烷羧酸酯)等),記載在JP-A-11-246704中的甘油酯,記載在JP-A-2000-63560中的二甘油酯,記載在JP-A-11-92574中的檸檬酸酯,吡咯烷酮羧酸酯(2-吡咯烷酮-5-羧酸甲基酯,2-吡咯烷酮-5-羧酸乙基酯,2-吡咯烷酮-5-羧酸丁基酯,2-吡咯烷酮-5-羧酸2-乙基己基酯),環己烷二羧酸酯(順式-1,2-環己烷二羧酸二丁基酯,反式-1,2-環己烷二羧酸二丁基酯,順式-1,4-環己烷二羧酸二丁基酯,反式-1,4-環己烷二羧酸二丁基酯等),木糖醇羧酸酯(木糖醇五乙酸酯,木糖醇四乙酸酯,木糖醇五丙酸酯等)等。
接下來,列舉出本發明中所用的式(1)~(12)所代表的化合物的例子,但本發明不限於此。化合物(C-1~C-76)是式(1)化合物的例子,化合物(C-201~C-231和C-401~C-448)是式(2)~(12)化合物的例子。表中所示或括號中給出的logP值是通過Crippen裂解法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))測定的。
在上式中,R1~R3與上式(1)中的R11~R13具有相同含義,其具體例子由下面化合物C-1~C-76所示。
下面,說明式(13)和(14)的化合物。
在上式(13)中,R1代表烷基或芳基。R2和R3每一個獨立地代表氫原子,烷基或芳基。特別優選的是R1,R2和R3中碳原子總和為10或更大。在式(14)中,R4和R5每一個獨立地代表烷基或芳基。R4和R5中碳原子總和為10或更大。烷基和芳基可以具有取代基。優選取代基的例子包括氟原子,烷基,芳基,烷氧基,碸基團和磺醯氨基。其中,烷基,芳基,烷氧基,碸基團和磺醯氨基是特別優選的。烷基可以是直鏈、支鏈或環狀。優選的是烷基具有1~25個碳原子,更優選6~25,特別優選6~20個碳原子(例如,甲基,乙基,丙基,異丙基,丁基,異丁基,叔丁基,戊基,異戊基,叔戊基,己基,環己基,庚基,辛基,雙環辛基,壬基,金剛烷基,癸基,叔辛基,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,十九烷基和二十烷基)。芳基優選具有6~30個碳原子,更優選6~24個碳原子(例如,苯基,聯苯基,三聯苯基,萘基,聯萘基和三苯基苯基)。接下來,列出式(13)或式(14)所代表的化合物的優選例子,但本發明不限於這些具體例子。
接下來,說明式(15)所代表的化合物。
式(15) 在上式(15)中,R1,R2和R3每一個獨立地代表氫原子或烷基。作為烷基,具有1~5個碳原子的烷基(例如,甲基,乙基,丙基,異丙基,丁基,戊基或異戊基)是優選的。特別優選的是R1,R2和R3中的至少一個是具有1~3個碳原子的烷基(例如,甲基,乙基,丙基或異丙基)。X優選代表由選自單鍵,-O-,-CO-,-NR4-(其中R4代表氫原子,烷基,芳基或芳烷基),亞烷基(優選具有1~6個碳原子,更優選1~3個碳原子,如亞甲基,亞乙基或亞丙基),或亞芳基(優選具有6~24個碳原子,更優選6~12個碳原子,如亞苯基,聯亞苯基或亞萘基)的一個或更多個基團形成的二價連接基團。由選自-O-,亞烷基和亞芳基的一個或更多個基團形成的二價連接基團也是優選的。Y優選代表氫原子,烷基(優選具有2~25個碳原子,更優選2~20個碳原子,如乙基,異丙基,叔丁基,己基,2-乙基己基,叔辛基,十二烷基,環己基,二環己基或金剛烷基),芳基(優選具有6~24個碳原子,更優選6~18個碳原子,如苯基,聯苯基或萘基),或芳烷基(優選具有7~30個碳原子,更優選7~20個碳原子,如苄基,甲苯基,叔丁基苯基,二苯基甲基或三苯基甲基)。烷基,芳基或芳烷基是更優選的。關於組合-X-Y,優選的是-X-Y中的碳原子總和為0~40,更優選1~30,最優選1~25。接下來,列出式(14)所代表的化合物的優選例子,但本發明不限於這些具體例子。
下面,說明式(16)的化合物。
Q1,Q2和Q3每一個獨立地代表5-或6-元環,可以是烴環或雜環。這種環可以是單環或與另外的環一起形成稠環。烴環的優選例子包括取代或未取代的環己烷環,取代或未取代的環戊烷環和芳香烴環,更優選芳香烴環。雜環的優選例子包括具有氧,氮和硫原子中的至少一種的5-和6-元環。作為雜環,具有氧,氮和硫原子中的至少一種的芳香雜環是更優選的。
Q1,Q2和Q3的優選例子包括芳香烴環和芳香雜環。芳香烴環的優選例子包括具有6~30個碳原子的單環和雙環芳香烴環(例如苯環,萘環等),具有6~20個碳原子的芳香烴環是更優選的,具有6~12個碳原子的芳香烴環是更優選的,苯環是更優選的。
作為芳香雜環,具有氧原子,氮原子或硫原子的芳香雜環是優選的。雜環的具體例子包括呋喃,吡咯,噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,噠嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,唑啉,唑,二唑,喹啉,異喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯並咪唑,苯並唑,苯並噻唑,苯並三唑,四氮茚等。芳香雜環的優選例子包括吡啶,三嗪和喹啉。優選的是Q1,Q2和Q3是芳香烴環,更優選苯環。Q1,Q2和Q3可以具有取代基,取代基的例子包括下面將說明的取代基T。
X代表B,C-R(其中R代表氫原子或取代基),N,P或P=O。X的優選例子包括B,C-R(其中R優選代表芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,醯基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,醯氧基,醯基氨基,烷氧基羰基氨基,芳氧基羰基氨基,磺醯基氨基,羥基,巰基,滷原子如氟原子,氯原子,溴原子或碘原子,和羧基,更優選芳基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子,更優選烷氧基或羥基,特別優選羥基),和N。C-R是特別優選的。
式(16)化合物的優選例子是下式(17)所代表的化合物。
式(17) 在上式中,X2代表B,C-R(其中R代表氫原子或取代基),或N。R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35每一個代表氫原子或取代基。
X代表B,C-R(其中R代表氫原子或取代基),N,P或P=O。X的優選例子包括B,C-R(其中R優選代表芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,醯基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,醯氧基,醯基氨基,烷氧基羰基氨基,芳氧基羰基氨基,磺醯基氨基,羥基,巰基,滷原子如氟原子,氯原子,溴原子或碘原子,和羧基,更優選芳基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子,更優選烷氧基或羥基,特別優選羥基),N和P=O。C-R和N是更優選的,C-R是特別優選的。
R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35每一個代表氫原子或取代基。作為取代基的例子,可以使用下面將說明的取代基T。R11,R12,R13,R14,R15,R21,R22,R23,R24,R25,R31,R32,R33,R34和R35的優選例子包括烷基,烯基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,醯基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,醯氧基,醯基氨基,烷氧基羰基氨基,芳氧基羰基氨基,磺醯基氨基,氨磺醯基,氨基甲醯基,烷基硫,芳基硫,磺醯基,亞硫醯基,脲基,磷醯氨基,羥基,巰基,滷原子如氟原子,氯原子,溴原子和碘原子,氰基,磺酸基,羧基,硝基,羥肟酸酯基團(hydroxamate),亞磺基,肼基,亞氨基,雜環基(優選具有1~30個碳原子,更優選1~12個碳原子,並具有例如氮原子,氧原子或硫原子作為雜原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,嗎啉基,苯並唑基,苯並咪唑基和苯並噻唑基)和甲矽烷基。其更優選例子包括烷基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基和芳氧基。其中,烷基,芳基和烷氧基是特別優選的。
這些取代基可以被進一步取代。在具有兩個或更多個取代基的情況下,取代基可以相同或不同。如果可能,這些取代基可以鍵合形成環。
下面,說明上述取代基T。取代基T的例子包括烷基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲基,乙基,異丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,環丙基,環戊基和環己基),烯基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(優選具有6~30個碳原子,更優選6~20個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基,對-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~10個碳原子,特別優選0~6個碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如乙醯基,苯甲醯基,甲醯基和新戊醯基),烷氧基羰基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~10個碳原子,如苯氧羰基),醯氧基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯氧基和苯甲醯氧基),醯基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯基氨基和苯甲醯基氨基),烷氧基羰基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~12個碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺醯基氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷磺醯基氨基和苯磺醯基氨基),氨磺醯基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~16個碳原子,特別優選0~12個碳原子,如氨磺醯基,甲基氨磺醯基,二甲基氨磺醯基和苯基氨磺醯基),氨基甲醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如氨基甲醯基,甲基氨基甲醯基,二乙基氨基甲醯基和苯基氨基甲醯基),烷基硫(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基硫),磺醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲磺醯基和甲苯磺醯基),亞硫醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷亞硫醯基和苯亞硫醯基),脲基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷醯氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如二乙基磷醯氨基和苯基磷醯氨基),羥基,巰基,滷原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羥肟酸酯基團,亞磺基,肼基,亞氨基,雜環基(優選具有1~30個碳原子,更優選1~12個碳原子,並具有氮原子,氧原子或硫原子作為雜原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,嗎啉基,苯並唑基,苯並咪唑基和苯並噻唑基),甲矽烷基(優選具有3~40個碳原子,更優選3~30個碳原子,特別優選3~24個碳原子,如三甲基甲矽烷基和三苯基甲矽烷基)等。這些取代基可以被進一步取代。在具有兩個或更多個取代基的情況下,取代基可以相同或不同。如果可能,這些取代基可以鍵合到一起形成環。
接下來,結合具體例子更詳細地說明式(16)代表的化合物。然而,應該理解本發明不限於這些具體例子。
接下來,說明式(16)或式(19)代表的化合物的優選例子。然而,應該理解本發明不限於這些具體例子。
本發明的發明人進行了廣泛研究,發現通過向纖維素醯化物中加入辛醇-水分配係數(LogP值)為0~7的多元醇酯化合物,羧酸酯化合物,多環羧酸化合物或雙酚衍生物可以降低光學各向異性。
接下來,列出辛醇-水分配係數(logP值)為0~7的多元醇酯化合物,羧酸酯化合物,多環羧酸化合物或雙酚衍生物的例子。
(多元醇酯化合物)多元醇酯化合物二元醇或更高級醇與一個或更多個一元羧酸的酯。接下來,列出多元醇酯化合物的例子,但本發明不限於這些具體例子。
(多元醇)多元醇的優選例子包括核糖醇,阿拉伯醇,乙二醇,二乙二醇,三乙二醇,四乙二醇,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-丁烷三醇,1,5-戊烷二醇,1,6-己烷二醇,己烷三醇,半乳糖醇,甘露醇,3-甲基戊烷-1,3,5-三醇,頻哪醇,山梨糖醇,三羥甲基丙烷,三羥甲基乙烷,木糖醇等。其特別優選例子是三乙二醇,四乙二醇,二丙二醇,三丙二醇,山梨糖醇,三羥甲基丙烷和木糖醇。
(一元羧酸)作為多元醇酯中的一元羧酸,可以使用公知的脂肪族一元羧酸,脂環族一元羧酸,芳香族一元羧酸等,沒有特別限制。從提高蒸汽透過率,水份含量和纖維素醯化物膜的保持力的角度來看,優選的是使用脂環族一元羧酸或芳香族一元羧酸。
接下來,列出一元羧酸的優選例子,但本發明不限於此。
作為脂肪族一元羧酸,優選使用具有1~32個碳原子,更優選1~20個碳原子,特別優選1~10個碳原子的直鏈或支鏈脂肪酸。優選的是使用乙酸,以改進與纖維素酯的相容性。還優選的是使用乙酸與其他一元羧酸的混合物。
脂肪族一元羧酸的優選例子包括飽和脂肪酸,如乙酸,丙酸,丁酸,戊酸,己酸,庚酸,壬酸,辛酸,2-乙基-己烷羧酸,十一烷酸,月桂酸,十三烷酸,肉豆蔻酸,十五烷酸,棕櫚酸,十七烷酸,硬脂酸,十九烷酸,二十烷酸,山嵛酸,木蠟酸,二十六烷酸,二十七烷酸,褐煤酸,三十烷酸和三十二烷酸,不飽和脂肪酸,如十一碳烯酸,油酸,山梨酸,亞油酸,亞麻酸和花生四烯酸等。這些脂肪酸可以具有取代基。
脂環族一元羧酸的優選例子包括環戊烷羧酸,環己烷羧酸,環辛烷羧酸和其衍生物。
芳香族一元羧酸的優選例子包括苯甲酸,具有引入苯環中的烷基的苯甲酸衍生物,如甲苯甲酸,具有兩個或更多個苯環的芳香族一元羧酸,如聯苯基羧酸,萘羧酸和四氫化萘羧酸和其衍生物。其中,苯甲酸是優選的。
在多元醇酯中,可以使用羧酸或兩種或更多種羧酸的混合物。多元醇中的OH基團可以被全部酯化。可選擇地,其中一些可以保持為-OH基團。優選的是多元醇酯的每個分子中具有三個或更多個芳香環或環烷基環。
下面,列出多元醇酯化合物的例子,但本發明不限於此。
(羧酸酯化合物)接下來,列出羧酸酯化合物的例子。然而,本發明不限於此。即,其具體例子包括鄰苯二甲酸酯,檸檬酸酯等。鄰苯二甲酸酯的例子包括鄰苯二甲酸二甲基酯,鄰苯二甲酸二乙基酯,鄰苯二甲酸二環己基酯,鄰苯二甲酸二辛基酯,鄰苯二甲酸二乙基己基酯等。檸檬酸酯的例子包括乙醯基三乙基檸檬酸酯和乙醯基三丁基檸檬酸酯。此外,可以使用油酸丁基酯,甲基乙醯基licinolate,癸二酸二丁基酯,乙酸甘油酯,三羥甲基丙烷三苯甲酸酯等。此外,為此目的優選使用烷基鄰苯二甲醯基烷基乙醇酸酯。烷基鄰苯二甲醯基烷基乙醇酸酯中的烷基是具有1~8個碳原子的烷基。烷基鄰苯二甲醯基烷基乙醇酸酯的例子包括甲基鄰苯二甲醯基甲基乙醇酸酯,乙基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯,丙基鄰苯二甲醯基丙基乙醇酸酯,丁基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯,辛基鄰苯二甲醯基辛基乙醇酸酯,甲基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯,乙基鄰苯二甲醯基甲基乙醇酸酯,乙基鄰苯二甲醯基丙基乙醇酸酯,丙基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯,甲基鄰苯二甲醯基丙基乙醇酸酯,甲基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯,乙基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯,丁基鄰苯二甲醯基甲基乙醇酸酯,丁基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯,丙基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯,丁基鄰苯二甲醯基丙基乙醇酸酯,甲基鄰苯二甲醯基辛基乙醇酸酯,乙基鄰苯二甲醯基辛基乙醇酸酯,辛基鄰苯二甲醯基甲基乙醇酸酯,甲基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯等。優選的是使用甲基鄰苯二甲醯基甲基乙醇酸酯,乙基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯,丙基鄰苯二甲醯基丙基乙醇酸酯,丁基鄰苯二甲醯基丁基乙醇酸酯或辛基鄰苯二甲醯基辛基乙醇酸酯。乙基鄰苯二甲醯基乙基乙醇酸酯是特別優選的。還可以使用這些烷基鄰苯二甲醯基烷基乙醇酸酯中的兩種或更多種的混合物。
接下來,列出羧酸酯化合物的例子。然而,本發明不限於此。
(多環羧酸化合物)優選的是本發明中所用的多環羧酸化合物分子量為3000或更小,更優選250~2000。關於環結構,優選的是由3~8個原子構成的環,6-元環和/或5-元環是更優選的,但環大小沒有特別限制。這些環還可以含有碳,氧,氮,矽或其他原子。環可以具有不飽和鍵作為它的一部分。例如,6-元環可以是苯環或環己烷環。本發明中所用的化合物具有多個這些環結構。即,可以使用在一個分子中具有苯環和環己烷環的化合物,具有兩個環己烷環的化合物,萘衍生物,蒽衍生物等。更優選的是使用每個分子中具有三個或更多個這種環結構的化合物。還優選的是至少一個環結構沒有不飽和鍵。其典型例子包括松香酸和松香酸衍生物,如二氫松香酸和長葉松酸。接下來,列出這些化合物的通式,但本發明不限於此。
(雙酚衍生物)本發明中所用的雙酚衍生物優選分子量為10000或更小。可以使用此範圍內的單體,低聚物或聚合物。此外,可以使用與另一種聚合物或在末端用反應性取代基改性的化合物的共聚物。接下來,列出羧酸酯化合物的例子。然而,本發明不限於此。
在上述雙酚衍生物的具體例子中,R1~R4每一個代表氫原子或1~10個碳原子的烷基。l,m和n每一個代表相應重複單元的數量。優選的是l,m和n每個是1~100,更優選1~20的整數,但本發明不限於此。
接下來,說明降低本發明纖維素醯化物膜波長分散的化合物。本發明的發明人進行了廣泛研究,通過加入0.01~30質量%(按固體纖維素醯化物含量計)的在200~400nm的紫外線區域具有吸收並能夠降低膜的|Re(400)-Re(700)|和|Rth(400)-Rth(700)|的至少一種化合物,可以調節纖維素醯化物膜的波長分散Re和Rth。其加入水平為0.1~30質量%,從而調節了Re和Rth波長。
本發明的光學膜特別是纖維素醯化物膜優選滿足下式(IV)(IV) |Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35。
關於上式,優選的是|Re(400)-Re(700)|≤5和|Rth(400)-Rth(700)|≤25,更優選|Re(400)-Re(700)|≤3和|Rth(400)-Rth(700)|≤20。
通常,纖維素醯化物膜的Re和Rth值在長波長側比短波長側更大。因此,需要擴大在短波長側相對較小的Re和Rth值,來使波長分散平滑。另一方面,在200~400nm的紫外線區域吸收的化合物具有波長分散特性,其中長波長側的吸光率比短波長側大。當這種化合物本身以各向同性形式存在於纖維素醯化物膜中時,與吸光率的波長分散相似,雙折射性看起來在短波長側更大,並因而波長分散Re和Rth在短波長側更大。
通過使用在200~400nm的紫外線區域吸收並且如上所述在短波長側表現出更大波長分散Re和Rth的化合物,可以調節纖維素醯化物膜的波長分散。為此,需要用於調節波長分散的化合物與纖維素醯化物充分均勻地相容。這種化合物在紫外線區域中的吸收區優選為200~400nm,更優選220~395nm,更優選240~390nm。
近年來,液晶顯示單元用在電視機、膝上型電腦、行動電話等中需要具有優異透射率光學元件,從而可以在較小電力下增大亮度。在加入在200~400nm的紫外線區域具有吸收並能夠降低纖維素醯化物膜的|Re(400)-Re(700)|和|Rth(400)-Rth(700)|的化合物的情況下,從這一觀點考慮,需要此化合物具有優異的光譜透射率。在本發明的纖維素醯化物膜中,優選的是波長380nm下的光譜透射率為45%或更大但不超過95%,波長350nm下的光譜透射率為10%或更少。
從蒸發性能的觀點考慮,上述本發明優選使用的波長分散調節劑的分子量優選為250~1000,更優選260~800,更優選270~800,特別優選300~800。只要分子量落入該範圍,可以使用具有特定單體結構或者由多個單體單元連接在一起構成的低聚物或聚合物結構。
優選的是波長分散調節劑在製造纖維素醯化物膜時的濃液澆鑄和乾燥過程中不蒸發。
(化合物的加入水平)按固體纖維素醯化物含量計,本發明優選使用的波長分散調節劑的優選加入量為0.01~30質量%,更優選0.1~20質量%,特別優選0.2~10質量%。
(加入化合物的方法)作為波長分散調節劑,可以使用單一化合物。可選擇地,可以使用任意比的兩種或更多種化合物的混合物。
波長分散調節劑可以在製備濃液的任何步驟中加入。可以在濃液製備的最終步驟加入。
本發明中優選使用的波長分散調節劑的具體例子包括苯並三唑化合物,二苯甲酮化合物,含氰基化合物,氧代二苯甲酮化合物,水楊酸酯化合物,鎳絡合鹽化合物等,但本發明不限於這些化合物。
作為苯並三唑化合物,式(101)所代表的那些優選用作本發明的波長分散調節劑。
式(101)Q1-Q2-OH在上式中,Q1代表含氮芳香雜環,Q2代表芳環。
Q1代表含氮芳香雜環,優選5-~7-元含氮芳香雜環,更優選5-或6-元含氮芳香雜環,如咪唑,吡唑,三唑,四唑,噻唑,唑,硒唑,苯並三唑,苯並噻唑,苯並唑,苯並硒唑,噻二唑,二唑,萘並噻唑,萘並唑,氮雜苯並咪唑,嘌呤,吡啶,吡嗪,嘧啶,噠嗪,三嗪,三氮茚,四氮茚等。更優選,Q1代表5-元含氮芳香雜環,如咪唑,吡唑,三唑,四唑,噻唑,唑,苯並三唑,苯並噻唑,苯並唑,噻二唑或二唑,苯並三唑是特別優選的。
Q1所代表的含氮芳香雜環可以具有取代基,取代基的例子包括下面將說明的取代基T。在具有多個取代基的情況下,這些取代基可以稠合到一起形成另外的環。
Q2所代表的芳環可以是芳香烴環或芳香雜環。其可以是單環或其與另外的環一起形成稠環。
芳香烴環的優選例子包括具有6~30個碳原子的單環或雙環芳香烴環(例如苯環,萘環等),更優選具有6~20個碳原子的芳香烴環,更優選具有6~12個碳原子的芳香烴環。苯環是最優選的。
芳香雜環的優選例子包括含有氮原子或含有硫原子的芳香雜環。雜環的具體例子包括噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,噠嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,唑啉,唑,二唑,喹啉,異喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯並咪唑,苯並唑,苯並噻唑,苯並三唑,四氮茚等。芳香雜環的優選例子包括吡啶,三嗪和喹啉。
Q2所代表的芳環優選是芳香烴環,更優選萘環或苯環,特別優選苯環。Q2可以具有取代基,取代基的例子包括下面將說明的取代基T。
取代基T的例子包括烷基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲基,乙基,異丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,環丙基,環戊基和環己基),烯基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(優選具有6~30個碳原子,更優選6~20個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基,對-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~10個碳原子,特別優選0~6個碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如乙醯基,苯甲醯基,甲醯基和新戊醯基),烷氧基羰基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~10個碳原子,如苯氧基羰基),醯氧基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯氧基和苯甲醯氧基),醯基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯基氨基和苯甲醯基氨基),烷氧基羰基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~12個碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺醯基氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷磺醯基氨基和苯磺醯基氨基),氨磺醯基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~16個碳原子,特別優選0~12個碳原子,如氨磺醯基,甲基氨磺醯基,二甲基氨磺醯基和苯基氨磺醯基),氨基甲醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如氨基甲醯基,甲基氨基甲醯基,二乙基氨基甲醯基和苯基氨基甲醯基),烷基硫(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基硫),磺醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲磺醯基和甲苯磺醯基),亞硫醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷亞硫醯基和苯亞硫醯基),脲基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷醯氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如二乙基磷醯氨基和苯基磷醯氨基),羥基,巰基,滷原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羥肟酸酯基團,亞磺基,肼基,亞氨基,雜環基(優選具有1~30個碳原子,更優選1~12個碳原子,並具有氮原子,氧原子或硫原子作為雜原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,嗎啉基,苯並唑基,苯並咪唑基和苯並噻唑基),甲矽烷基(優選具有3~40個碳原子,更優選3~30個碳原子,特別優選3~24個碳原子,如三甲基甲矽烷基和三苯基甲矽烷基)等。這些取代基可以被進一步取代。在具有兩個或更多個取代基的情況下,取代基可以相同或不同。如果可能,這些取代基可以鍵合到一起形成環。
作為式(101)所代表的化合物,下式(101-A)所代表的化合物是優選的。
式(101-A) 在上式中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7和R8每一個獨立地代表氫原子或取代基。
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7和R8每一個獨立地代表氫原子或取代基。作為取代基,可以使用上述取代基T。這些取代基可以被另外取代基進一步取代,取代基可以稠合到一起形成環結構。
R1和R3優選每一個代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,烷基,芳基,芳氧基或滷原子,更優選氫原子或具有1~12個碳原子的烷基,特別優選具有1~12(優選4~12)個碳原子的烷基。
R2和R4優選每一個代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或滷原子,更優選氫原子或具有1~12個碳原子的烷基,特別優選氫原子或甲基,最優選氫原子。
R5和R8優選每一個代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或滷原子,更優選氫原子或具有1~12個碳原子的烷基,特別優選氫原子或甲基,最優選氫原子。
R6和R7優選每一個代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或滷原子,更優選氫原子或滷原子,特別優選氫原子或氯原子。
作為式(101)所代表的化合物,下式(101-B)所代表的化合物也是優選的。
式(101-B) 在上式中,R1,R3,R6和R7與式(101-A)中定義的具有相同含義。其優選範圍也相同。
接下來,列出式(101)所代表的化合物的優選例子,但本發明不限於這些具體例子。
經證實,從保持力的角度來看,在上述苯並三唑化合物中,含有分子量為320或更小的苯並三唑化合物的本發明纖維素醯化物膜是有利的。
作為在本發明中使用的波長分散調節劑之一的二苯甲酮化合物,優選的是使用下式(102)所代表的化合物。
在上式中,Q1,Q2和Q3每一個獨立地代表芳環。X代表NR(其中R代表氫原子或取代基)。
Q1和Q2所代表的芳環可以是芳香烴環或芳香雜環。它們可以是單環或與另外的環一起形成稠環。
Q1和Q2所代表的芳香烴環優選例子包括具有6~30個碳原子的單環或雙環芳香烴環(例如苯環,萘環等),更優選具有6~20個碳原子的芳香烴環,更優選具有6~12個碳原子的芳香烴環。苯環是最優選的。
Q1和Q2所代表的芳香雜環的優選例子包括含有氧,氮和硫原子中的至少一種的芳香雜環。雜環的具體例子包括呋喃,吡咯,噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,噠嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,唑啉,唑,二唑,喹啉,異喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯並咪唑,苯並唑,苯並噻唑,苯並三唑,四氮茚等。芳香雜環的優選例子包括吡啶,三嗪和喹啉。
Q1和Q2所代表的芳環優選是芳香烴環,更優選具有6~10個碳原子的芳香烴環,更優選取代或未取代的苯環。
Q1和Q2可以具有取代基,取代基的例子包括下面將說明的取代基T,只要這種取代基不含有羧酸,磺酸或季銨鹽。如果可能,取代基可以鍵合到一起形成環結構。
X代表NR(其中R代表氫原子或取代基,包括下面將說明的取代基T),氧原子或硫原子。優選的是,X是NR(其中R優選代表醯基或磺醯基,這種取代基還可以具有取代基)或氧原子。氧原子是特別優選的。
取代基T的例子包括烷基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲基,乙基,異丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,環丙基,環戊基和環己基),烯基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(優選具有6~30個碳原子,更優選6~20個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基,對-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~10個碳原子,特別優選0~6個碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如乙醯基,苯甲醯基,甲醯基和新戊醯基),烷氧基羰基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~10個碳原子,如苯氧羰基),醯氧基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯氧基和苯甲醯氧基),醯基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯基氨基和苯甲醯基氨基),烷氧基羰基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~12個碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺醯基氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷磺醯基氨基和苯磺醯基氨基),氨磺醯基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~16個碳原子,特別優選0~12個碳原子,如氨磺醯基,甲基氨磺醯基,二甲基氨磺醯基和苯基氨磺醯基),氨基甲醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如氨基甲醯基,甲基氨基甲醯基,二乙基氨基甲醯基和苯基氨基甲醯基),烷基硫(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基硫),磺醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲磺醯基和甲苯磺醯基),亞硫醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷亞硫醯基和苯亞硫醯基),脲基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷醯氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如二乙基磷醯氨基和苯基磷醯氨基),羥基,巰基,滷原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羥肟酸酯基團,亞磺基,肼基,亞氨基,雜環基(優選具有1~30個碳原子,更優選1~12個碳原子,並具有氮原子,氧原子或硫原子作為雜原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,嗎啉基,苯並唑基,苯並咪唑基和苯並噻唑基),甲矽烷基(優選具有3~40個碳原子,更優選3~30個碳原子,特別優選3~24個碳原子,如三甲基甲矽烷基和三苯基甲矽烷基)等。這些取代基可以被進一步取代。在具有兩個或更多個取代基的情況下,取代基可以相同或不同。如果可能,這些取代基可以鍵合形成環。
作為式(102)所代表的化合物,下式(102-A)所代表的化合物是優選的。
式(102-A) 在上式中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8和R9每一個獨立地代表氫原子或取代基。
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8和R9每一個獨立地代表氫原子或取代基。作為取代基,可以使用上述取代基T。這些取代基可以被另外取代基進一步取代,取代基可以稠合到一起形成環結構。
R1,R3,R4,R5,R6,R8和R9優選每一個代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或滷原子,更優選氫原子或具有1~12個碳原子的烷基,特別優選氫原子或甲基。氫原子是最優選的。
R2優選代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,具有1~20個碳原子的烷基,具有0~20個碳原子的氨基,具有1~12個碳原子的烷氧基,具有6~12個碳原子的芳氧基或羥基,更優選具有1~20個碳原子的烷氧基,特別優選具有1~12個碳原子的烷氧基。
R7優選代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,具有1~20個碳原子的烷基,具有0~20個碳原子的氨基,具有1~12個碳原子的烷氧基,具有6~12個碳原子的芳氧基或羥基,更優選氫原子或具有1~20個碳原子的烷基(優選1~12個碳原子,更優選1~8個碳原子,更優選甲基)。甲基或氫原子是特別優選的。
作為式(102)所代表的化合物,下式(102-B)所代表的化合物也是優選的。
式(102-B) 在上式中,R10代表氫原子,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取代或未取代的芳基。
R10代表氫原子,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取代或未取代的芳基。作為取代基,可以使用上述取代基T。
R10優選代表取代或未取代的烷基,更優選取代或未取代的具有5~20個碳原子的烷基,更優選取代或未取代的具有5~12個碳原子的烷基(例如,正己基,2-乙基己基,正辛基,正癸基,正十二烷基或苄基),特別優選取代或未取代的具有5~12個碳原子的烷基(例如,2-乙基己基,正辛基,正癸基,正十二烷基或苄基)。
式(102)所代表的化合物可以用JP-A-11-12219記載的公知方法合成。
接下來,列出式(102)所代表的化合物的具體例子,但本發明不限於這些具體例子。
在本發明中,還可以使用含氰基化合物作為波長分散調節劑。作為含氰基化合物,式(103)所代表的化合物是優選的。
式(103) 在上式中,Q1和Q2每一個獨立地代表芳環。X1和X2每一個代表氫原子或取代基,只要其中至少一個代表氰基,羰基,磺醯基或芳香雜環。
Q1和Q2所代表的芳環可以是芳香烴環或芳香雜環。它們可以是單環或與另外的環一起形成稠環。
芳香烴環的優選例子包括具有6~30個碳原子的單環或雙環芳香烴環(例如苯環,萘環等),更優選具有6~20個碳原子的芳香烴環,更優選具有6~12個碳原子的芳香烴環。苯環是最優選的。
芳香雜環的優選例子包括含有氮原子或硫原子的芳香雜環。雜環的具體例子包括噻吩,咪唑,吡唑,吡啶,吡嗪,噠嗪,三唑,三嗪,吲哚,吲唑,嘌呤,噻唑啉,噻唑,噻二唑,唑啉,唑,二唑,喹啉,異喹啉,酞嗪,萘啶,喹喔啉,喹唑啉,噌啉,蝶啶,吖啶,菲啶,吩嗪,四唑,苯並咪唑,苯並唑,苯並噻唑,苯並三唑,四氮茚等。芳香雜環的優選例子包括吡啶,三嗪和喹啉。
Q1和Q2所代表的芳環優選是芳香烴環,更優選苯環。
Q1和Q2可以具有取代基,取代基的例子包括下面將說明的取代基T。取代基T的例子包括烷基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲基,乙基,異丙基,叔丁基,正辛基,正癸基,正十六烷基,環丙基,環戊基和環己基),烯基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如乙烯基,烯丙基,2-丁烯基和仲-戊烯基),炔基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~12個碳原子,特別優選2~8個碳原子,如炔丙基和3-戊炔基),芳基(優選具有6~30個碳原子,更優選6~20個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基,對-甲基苯基和萘基),取代或未取代的氨基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~10個碳原子,特別優選0~6個碳原子,如氨基,甲基氨基,二甲基氨基,二乙基氨基和二苄基氨基),烷氧基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~12個碳原子,特別優選1~8個碳原子,如甲氧基,乙氧基和丁氧基),芳氧基(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯氧基和2-萘氧基),醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如乙醯基,苯甲醯基,甲醯基和新戊醯基),烷氧基羰基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基和乙氧基羰基),芳氧基羰基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~10個碳原子,如苯氧羰基),醯氧基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯氧基和苯甲醯氧基),醯基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~10個碳原子,如乙醯基氨基和苯甲醯基氨基),烷氧基羰基氨基(優選具有2~20個碳原子,更優選2~16個碳原子,特別優選2~12個碳原子,如甲氧基羰基氨基),芳氧基羰基氨基(優選具有7~20個碳原子,更優選7~16個碳原子,特別優選7~12個碳原子,如苯氧基羰基氨基),磺醯基氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷磺醯基氨基和苯磺醯基氨基),氨磺醯基(優選具有0~20個碳原子,更優選0~16個碳原子,特別優選0~12個碳原子,如氨磺醯基,甲基氨磺醯基,二甲基氨磺醯基和苯基氨磺醯基),氨基甲醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如氨基甲醯基,甲基氨基甲醯基,二乙基氨基甲醯基和苯基氨基甲醯基),烷基硫(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲基硫和乙基硫),芳基硫(優選具有6~20個碳原子,更優選6~16個碳原子,特別優選6~12個碳原子,如苯基硫),磺醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲磺醯基和甲苯磺醯基),亞硫醯基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如甲烷亞硫醯基和苯亞硫醯基),脲基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如脲基,甲基脲基和苯基脲基),磷醯氨基(優選具有1~20個碳原子,更優選1~16個碳原子,特別優選1~12個碳原子,如二乙基磷醯氨基和苯基磷醯氨基),羥基,巰基,滷原子(例如,氟原子,氯原子,溴原子和碘原子),氰基,磺酸基,羧基,硝基,羥肟酸酯基團,亞磺基,肼基,亞氨基;雜環基(優選具有1~30個碳原子,更優選1~12個碳原子,並具有氮原子,氧原子或硫原子作為雜原子,如咪唑基,吡啶基,喹啉基,呋喃基,哌啶基,嗎啉基,苯並唑基,苯並咪唑基和苯並噻唑基),甲矽烷基(優選具有3~40個碳原子,更優選3~30個碳原子,特別優選3~24個碳原子,如三甲基甲矽烷基和三苯基甲矽烷基)等。這些取代基可以被進一步取代。在具有兩個或更多個取代基的情況下,取代基可以相同或不同。如果可能,這些取代基可以鍵合到一起形成環。
X1和X2每一個代表氫原子或取代基,只要其中至少一個代表氰基,羰基,磺醯基或芳香雜環。X1和X2所代表的取代基可以是上述取代基T。X1和X2所代表的取代基可以被另一個取代基取代。X1和X2可以稠合到一起形成環結構。
X1和X2的優選例子包括氫原子,烷基,芳基,氰基,硝基,羰基,磺醯基和芳香雜環,更優選氰基,羰基,磺醯基和芳香雜環,更優選氰基和羰基,特別優選氰基和烷氧基羰基(-C(=O)OR,其中R代表具有1~20個碳原子的烷基,具有6~12個碳原子的芳基或其組合)。
作為式(103)所代表的化合物,下式(103-A)所代表的化合物是優選的。
式(103-A) 在上式中,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9和R10每一個獨立地代表氫原子或取代基。X1和X2與式(20)具有相同含義,其優選範圍也相同。
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9和R10每一個獨立地代表氫原子或取代基。作為取代基,可以使用上述取代基T。這些取代基可以被另外取代基進一步取代,取代基可以稠合到一起形成環結構。
R1,R2,R4,R5,R6,R7,R9和R10優選每一個代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,烷基,芳基,烷氧基,芳氧基或滷原子,更優選氫原子或具有1~12個碳原子的烷基,特別優選氫原子或甲基。氫原子是最優選的。
R3和R8優選每一個代表氫原子,烷基,烯基,炔基,芳基,取代或未取代的氨基,烷氧基,芳氧基,羥基或滷原子。更優選代表氫原子,具有1~20個碳原子的烷基,具有0~20個碳原子的氨基,具有1~12個碳原子的烷氧基,具有6~12個碳原子的芳氧基或羥基,更優選氫原子,具有1~12個碳原子的烷基或具有1~12個碳原子的烷氧基,特別優選氫原子。
作為式(103)所代表的化合物,下式(103-B)所代表的化合物也是優選的。
式(103-B) 在上式中,R3和R8與式(103-A)具有相同含義,其優選範圍也相同。X3代表氫原子或取代基。
X3代表氫原子或取代基,上述取代基T可以用作取代基。如果可能,其可以被另一個取代基進一步取代。X3優選代表氫原子,烷基,芳基,氰基,硝基,羰基,磺醯基或芳香雜環,更優選氰基或羰基,特別優選氰基或烷氧基羰基(-C(=O)CR,其中R代表具有1~20個碳原子的烷基,具有6~12個碳原子的芳基或其組合)。
作為式(103)所代表的化合物,下式(103-C)所代表的化合物也是優選的。
式(103-C) 在上式中,R3和R8與(103-A)式具有相同含義,其優選範圍也相同。R21代表具有1~20個碳原子的烷基。
在R3和R8都是氫原子的情況下,R21優選代表具有2~12個碳原子的烷基,更優選具有4~12個碳原子的烷基,更優選具有6~12個碳原子的烷基,特別優選正辛基,叔辛基,2-乙基己基,正癸基或正十二烷基。2-乙基己基是最優選的。
在R3和R8都不是氫原子的情況下,R21優選代表具有不超過20個碳原子的烷基,使得式(103-C)的化合物分子量為300或更大。
式(103)所代表的化合物可以通過記載在Journal of AmericaChemical Society,Vol.63,3452頁(1941)中的方法合成。
接下來,列出式(103)所代表的化合物的具體例子,但本發明不限於這些具體例子。
[細粒子消光劑]本發明的光學膜特別是纖維素醯化物膜優選含有細粒子作為消光劑。纖維素醯化物膜中所用細粒子的例子包括二氧化矽,二氧化鈦,氧化鋁,氧化鋯,碳酸鈣,滑石,粘土,煅燒高嶺土,煅燒矽酸鈣,水合矽酸鈣,矽酸鋁,矽酸鎂和磷酸鈣。含有矽的細粒子是優選的,因為濁度低。二氧化矽是特別優選的。優選的二氧化矽細粒子平均一級粒度為20nm或更小,表觀比重為70g/升或更大。平均一級粒度為5~16nm的細粒子是更優選的,因為得到的膜的濁度可以降低。表觀比重優選是90~200g/升或更大,更優選100~200g/升或更大。較高表觀比重可以製備具有較高濃度的分散體,從而改進濁度和聚集性。
這些細粒子形成平均二級粒度為0.1~3.0μm的聚集體。在膜中,這些細粒子以一級粒子的聚集體形式出現,在膜表面上形成0.1~3.0μm高的粗糙度。二級平均粒徑優選是0.2~1.5μm,更優選0.4~1.2μm,最優選0.6~1.1μm。通過掃描電子顯微鏡觀察膜中的粒子,粒子外切圓的直徑被定義成粒徑,從而測定一級或二級粒度。觀察不同位置的200個粒子,其平均值稱作平均粒度。
作為二氧化矽細粒子,可以使用市售產品,如AEROSIL R972,R972V,R974,R812,200,200V,300,R202,OX50和TT600(全部是由NIPPON AEROSIL製造)。作為氧化鋯細粒子,可以使用以商品名例如AEROSIL R976或R811(均由NIPPON AEROSIL製造)市售的產品。
在這些產品中,AEROSIL 200V和AEROSIL R972是特別優選的,因為它們是平均一級粒度為20nm或更小和表觀比重為70g/升或更大的二氧化矽細粒子,在保持光學膜低濁度的同時可高效地降低摩擦係數。
在本發明中,為得到含有具有較小平均二級粒度的粒子的纖維素醯化物膜,在製備細粒子的分散體時,使用了幾種技術。例如,攪拌下混合溶劑和細粒子,首先製備細粒子的分散體。然後,將得到的細粒子分散體加到少量已經單獨製備的纖維素醯化物溶液中,然後攪拌下溶解。然後,將得到的溶液與主要纖維素醯化物濃液進一步混合。這種製備方法是優選的,其中二氧化矽細粒子的分散性高,並且二氧化矽細粒子幾乎不發生再聚集。在另一種方法中,包括將少量纖維素酯加到溶劑中,攪拌下溶解,向其中加入細粒子,用分散器分散,得到細粒子添加劑的溶液,用在線混合機將細粒子添加劑的溶液與濃液充分混合。儘管本發明不限於這些方法,但在二氧化矽細粒子在例如溶劑中混合併分散時,二氧化矽的濃度優選是5~30質量%,更優選10~25質量%,最優選15~20質量%。較高分散體濃度是優選的,因為溶液濁度較低,從而改進濁度和聚集性。纖維素醯化物在濃液中的最終含量優選是0.01~1.0g/m2,更優選0.03~0.3g/m2,最優選0.08~0.16g/m2。
用作溶劑的低級醇的優選例子包括甲基醇,乙基醇,丙基醇,異丙基醇和丁基醇。低級醇之外的溶劑沒有特別限制,但在形成纖維素酯膜時所用的溶劑是優選使用的。
除了上述降低光學各向異性的化合物和波長分散調節劑之外,本發明的光學膜特別是纖維素醯化物膜可以含有在製備的各階段根據不同目的加入的各種添加劑(例如,增塑劑,紫外線阻斷劑,抗降解劑,剝離促進劑和紅外線吸收劑)。這些添加劑可以是固體物質或油狀物質。即,沒有特別限制熔點或沸點。例如,可以使用熔點為20℃或更低的紫外線吸收劑與熔點為20℃或更高的另一種紫外線吸收劑的混合物。相似地,可以使用例如在JP-A-2001-151901中記載的增塑劑的混合物。紅外線吸收染料的例子記載在例如JP-A-2001-194522中。儘管這些添加劑可以在濃液製備的任何階段加入,但是加入添加劑的製備步驟可以是濃液製備過程的最終步驟。各種材料的加入水平沒有特別限制,只要能夠實現所需的效果。此外,在多層纖維素膜的情況下,各層可以含有不同種類不同量的添加劑。這些技術是常規公知的,例如記載在JP-A-2001-151902中。此外,關於添加劑,任選使用詳細記載在JapanInstitute of Invention and Innovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),16~22頁中的物質。
在用作本發明的光學膜的纖維素醯化物膜中,按纖維素醯化物的質量計,分子量為3000或更小的化合物的含量總和優選為5~45%,更優選10~40%,更優選15~30%。如上所述,這些化合物包括降低光學各向異性的化合物,波長分散調節劑,紫外線阻斷劑,增塑劑,抗降解劑,細粒子,剝離促進劑,紅外線吸收劑等。優選的是這些化合物的分子量為3000或更小,更優選2000或更小,更優選1000或更小。在這些化合物的總含量小於5%的情況下,纖維素醯化物本身的性能被明顯表達,產生的問題是光學性能和物理強度經常隨溫度和溼度的變化而變化。在這些化合物的總含量超過45%的情況下,化合物不再與纖維素醯化物相容。因此,經常使這些化合物沉降,從而膜變得混濁(即,從膜中流出)。
優選通過溶劑澆鑄方法得到本發明的纖維素醯化物膜。即,使用溶解在有機溶劑中的纖維素醯化物溶液(濃液)得到膜。作為在本發明中用作主要溶劑的有機溶劑的優選例子,優選使用選自具有3~12個碳原子的酯,酮,醚,醇和烴以及具有1~7個碳原子的滷代烴的溶劑。這些酯,酮,醚和醇可以具有環結構。作為主要溶劑還可以使用具有兩種或更多種官能團(即,-O-,-CO-和-COO-)的酯,酮和醚的化合物,同時這些化合物可以具有另外的官能團,如醇羥基。在主要溶劑具有兩種或更多種官能團時,其碳原子數落入上述對具有一個官能團的化合物限定的範圍內。
如上所述,本發明的纖維素醯化物膜可以包括作為主要溶劑的氯基滷代烴或無氯有機溶劑,這記載在Japan Institute of Invention andInnovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(12~16頁中。本發明不限於此。
本發明的纖維素醯化物溶液和膜用的其他溶劑和溶解方法公開在下述專利中,並是優選的實施方案例如,JP-A-2000-95876,JP-A-12-95877,JP-A-10-324774,JP-A-8-152514,JP-A-10-330538,JP-A-9-95538,JP-A-9-95557,JP-A-10-235664,JP-A-12-63534,JP-A-11-21379,JP-A-10-182853,JP-A-10-278056,JP-A-10-279702,JP-A-10-323853,JP-A-10-237816,JP-A-11-60807,JP-A-11-152342,JP-A-11-292988,JP-A-11-60752等。根據這些專利,不僅報導了優選的溶劑,而且報導了其溶液性能和共存的物質,從而是本發明的優選實施方案。
[溶解步驟]在製備本發明纖維素醯化物溶液(濃液)時,用任意方法溶解纖維素醯化物,沒有限制,即室溫溶解,冷卻溶解,熱溶解或其組合。關於製備本發明的纖維素醯化物溶液,溶解和過濾時的溶液濃度,優選使用記載在例如Japan Institute of Invention and Innovation Journal ofTechnical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute ofInvention and Innovation),22~25頁中的方法。
(濃液的透明度)優選的是本發明纖維素醯化物溶液的濃液透明度為85%或更高,更優選88%或更高,更優選90%或更高。在本發明中,已經證實各種添加劑充分地溶解在纖維素醯化物濃液溶液中。實際中通過將濃液倒進玻璃室(1cm×1cm)中,用分光光度計(UV-3150,Shimadzu製造)測量550nm下的吸光率,單獨測量溶劑作為空白,然後根據與空白吸光率的比計算透明度,從而測定濃液透明度。
接下來,闡述通過使用纖維素醯化物溶液進行成膜的方法。關於用於本發明的成膜方法和裝置,可以使用常規用於形成纖維素三乙酸酯膜的溶劑澆鑄成膜方法和溶劑澆鑄成膜裝置。將在溶解機(釜)中製備的濃液(纖維素醯化物溶液)貯存在貯存釜中,消泡後,對濃液進行最終製備。然後從濃液排出口放出濃液,並通過例如恆壓泵(從而根據轉速以恆定速率高精度地供應濃液)加到加壓模具中。從加壓模具的管套(狹縫),濃液均勻澆鑄到澆鑄部件中連續運轉的金屬支撐體上。在金屬支撐體幾乎是圓形的剝離點處,從金屬支撐體上剝離半乾的濃液膜(也稱作料片)。夾住得到的料片的兩端,保持寬度為恆定水平,用伸幅機傳輸,從而乾燥。然後用乾燥裝置的輥傳輸,從而完成乾燥,用卷取機卷取預定長度。伸幅機和乾燥裝置的輥的組合可以根據目的變化。在用於製造電子顯示器或滷化銀感光材料用的功能保護膜的溶劑澆鑄成膜方法中(即,本發明的纖維素醯化物膜的主要用途),除了溶劑澆鑄成膜裝置之外,還經常使用塗布器,從而通過提供例如底塗層,抗靜電層,抗暈光層或保護層加工膜表面。這些層詳細記載在Japan Institute ofInvention and Innovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),25~30頁中。該文獻中所述的技術優選用於本發明中,包括澆鑄(包括共澆鑄),金屬支撐體,乾燥,剝離等。
本發明的光學膜可以通過取向處理含有無機化合物晶粒的透明聚合物樹脂材料得到,其中晶粒粒度小於光波長,在偏振後保持各向同性或形態上的各向同性,記載在JP-A-2001020891中。作為聚合物樹脂材料,可以使用降冰片烯衍生物的開環聚合物。作為無機化合物晶粒,可以使用細氧化矽晶粒等。
本發明的光學膜優選地滿足下式(IX)。
(IX) |ReMAX-ReMIN|≤3和|RthMAX-RthMIN|≤5其中ReMAX和RthMAX是隨機切下的1m2膜片的最大延遲值(按nm計);ReMIN和RthMIN是其最小延遲值(按nm計),都在波長590nm下測量的。
通過調節光學膜平面內的光學各向異性分布,可以有效地防止顯示不均勻。關於上述範圍,更優選的是|ReMAX-ReMIN|≤1和|RthMAX-RthMIN|≤3。
為實現某些目的將本發明的光學膜拉伸或收縮。優選的是光學膜即使在拉伸或收縮後也保持低光學各向異性。即,優選的是在拉伸或收縮15%或更大後,與拉伸或收縮之前的水平相比,本發明光學膜的Re和Rth中的至少一個表現出不超過20nm(590nm下測量),更優選不超過10nm,更優選不超過5%的變化。還優選的是在拉伸或收縮0%或更大但小於15%後,與拉伸或收縮之前的水平相比,Re和Rth中的至少一個表現出不超過10nm,更優選不超過5nm,更優選不超過2nm的變化。還優選的是在拉伸或收縮時表現的慢軸方向具有角度0~90°,其中平行於拉伸方向的方向作為0°。
[膜的璃化轉變溫度Tg]本發明光學膜的玻璃化轉變溫度Tg優選為80~165℃。從耐熱性的角度考慮,Tg優選為100~160℃,更優選110~150℃。通過將本發明膜的樣品(10mg)以速度5℃/min從室溫加熱到200℃,並用差示掃描量熱計(DSC 2910,T.A.Instrument製造)測量熱量,從而計算玻璃化轉變溫度Tg。
本發明光學膜的濁度優選為0.01~2.0%,更優選0.05~1.5%,更優選0.1~1.0%。膜的透明度是光學膜的重要因子。根據JIS K-6714定義的方法在25℃和60%RH下使用濁度計(HGM-2DP,SUGA SHIKENKI製造),使用本發明膜的樣品(40mm×80mm)測量濁度。
優選的是本發明的光學膜特別是纖維素醯化物膜的平面延遲值Re和膜厚度方向延遲值Rth隨溼度變化較小。更具體而言,優選的是在25℃和10%RH下的Rth(590)和在25℃和80%RH下的Rth(590)之間的差ΔRth(590)(即ΔRth(590)=Rth10%RH-Rth80%RH)為0~50nm,更優選0~40nm,更優選0~35nm。
在使用起偏振板保護膜的情況下,為避免使與水溶性聚合物(例如,聚乙烯醇)的粘合性變差,本發明的光學膜特別是纖維素醯化物膜在25℃和80%RH下的平衡水份含量為0~4%,更優選0.1~3.5%,特別優選1~3%,而不管膜厚度如何。不希望平衡水份含量為4%或更大,因為在使用光學補償膜支撐體的情況下,膜延遲過度依賴於溼度變化。
使用本發明纖維素醯化物膜的樣品(7mm×35mm),水含量測量計和樣品乾燥器(CA-03,VA-05,均由MITSUBISHI CHEMICAL CO.製造),通過Karl Fischer方法測量水份含量。水含量(g)除以樣品重(g)。
優選的是,根據JIS Z0208所定義的方法在溫度60℃和溼度95%RH下測量的本發明光學膜的蒸汽透過率為400~2000g/m2·24h(換算為80μm膜厚度),更優選500~1800g/m2·24h,更優選600~1600g/m2·24h。在蒸汽透過率超過2000g/m2·24h的情況下,膜Re和Rth的溼度相關性絕對值經常超過0.5nm/%RH。在層壓光學各向異性層至本發明光學膜上得到光學補償膜時,這是不希望發生的,因為膜Re和Rth的溼度相關性絕對值也經常超過0.5nm/%RH。當在液晶顯示單元中光學補償片或起偏振板具有這種膜時,存在著諸如色調變化或觀察角降低的問題。另一方面,在膜的蒸汽透過率小於400g/m2·24h的情況下,膜抑制粘合劑的乾燥,從而當與起偏振板等的兩個面粘合時引起粘合失效的問題。
蒸汽透過率隨纖維素醯化物膜的膜厚度增大而減小,和隨膜厚度減小而增大。因此必須通過假設標準膜厚度為80μm,換算任何樣品的蒸汽透過率。膜厚度計算如下(換算為膜厚度80μm的蒸汽透過率=測量的蒸汽透過率×測量的膜厚度(μm)/80μm)。
可以根據記載在Kobunshi no Bussei II(Kobunshi Jikken Koza 4,Kyoritsu Shuppan),285-294頁Joki Toka Ryo no Sokutei(Shituryo Ho,Ondokei Ho,Jokiatsu Ho,Kyuchaku Ho)的方法測量蒸汽透過率。本發明光學膜的樣品(直徑70mm)在25℃和90%RH下和在60℃和95%RH下分別調節24小時。然後根據JIS Z-0208所定義的方法使用蒸汽透過測試機(KK-709007,TOYO SEIKI SEIKSAKUSHO Ltd.製造)測量水份含量/單位面積(g/m2),然後計算(蒸汽透過率=調節後的質量-調節前的質量)。
關於光學膜特別是本發明的纖維素醯化物膜的尺寸穩定性,優選的是在60℃和90%RH下靜置24小時(高溼)和在90℃和5%RH下靜置24小時(高溫)的情況下,膜尺寸變化率為5%或更少,更優選0.3%或更少,更優選0.15%或更少。
實際中通過製備兩個纖維素醯化物膜樣品(30mm×120mm),將樣品在25℃和60%RH下調節24小時,使用自動衝孔器(SHINTOSCIENTIFIC Co.,Ltd.製造)在每個樣品的兩端以100mm間距穿孔(直徑6mm)(L0原始穿孔間隔),從而測量尺寸變化率。接下來,一個樣品在60℃和90%RH下處理24小時,測量穿孔間隔(L1)。單獨地,另一個樣品在90℃和6%RH下處理24小時,然後測量穿孔間隔(L2)。每次測量精確到最小水平1/1000mm。通過計算在60℃和90%RH(高溼)={|L0-L1|/L0}×100下的尺寸變化率和在90℃和5%RH(高溫)={|L0-L2|/L0}×100下的尺寸變化率來測定尺寸變化率比。
(彈性模量)本發明光學膜的彈性模量優選為200~500kgf/mm2,更優選240~470kgf/mm2,更優選270~440kgf/mm2。實際中通過使用多用拉伸試驗機STM T50BP(TOYO BALDWIN)在23℃和70%RH的氣氛中測量以拉伸速度10%/min拉伸0.5%時的應力,來測定彈性模量。
(光彈性係數]本發明光學膜的光彈性係數優選是25×10-13cm2/dyne(25×10-12Pa)或更小,更優選10×10-13cm2/dyne(25×10-12Pa)或更小,更優選5×10-13cm2/dyne(25×10-12Pa)或更小。實際中通過在縱向對膜樣品(12mm×120mm)施加拉伸應力,並用偏振光橢圓率測量儀(M150,JASCOENGINEERING製造)測量延遲,從而測量光彈性係數。然後根據因應力引起的延遲變化計算光彈性係數。通過將膜的光彈性係數控制在上述範圍內,可以減小因溫度和溼度引起的顯示單元變化造成的顯示不均勻。
使用下述測量方法評估本發明的光學膜。
(平面延遲值Re和膜厚度方向延遲值Rth)在將樣品(30mm×40mm)在25℃和60%RH下調節2小時後,使用自動雙折射計KOBRA 21 ADH(OJI KEISOKU KIKI製造)通過在法線方向上入射的λ波長的光來測量Re(λ)。通過使用假設的平均折射率1.48和基於在三個方向測量的延遲值(即,上述Re(λ))的膜厚度測定Rth(λ),其是使用平面的慢軸作為傾斜角,通過在與法線方向(0°)傾斜0°和40°的方向上由入射的λ波長的光測量的延遲值。除非另有所述,本文中Re和Rth是在波長590nm下測量的值。
(透射率)使用透明度測試儀(AKA光電管比色計,KOTAKI SEISAKUSHO製造),在25℃和60%RH下測量樣品(20mm×70mm)的可見光(615nm)透射率。
(光譜特性)使用分光光度計(U-3210,HITACHI,Ltd.製造)在25℃和60%RH下測量樣品(13mm×40mm)在波長300~450nm下的透射率。傾斜寬度測定為(72%的波長-5%的波長)。限定波長由(傾斜寬度/2)+5%的波長來表示。吸收端以透射率0.4%時的波長表達。因此,評估380nm和350nm時的透射率。
關於本發明光學膜的表面性狀,優選的是根據JIS B0601-1994的膜表面峰和谷的算術平均粗糙度(Ra)不超過0.1μm,最大高度(Ry)不超過0.5μm。更優選的是算術平均粗糙度(Ra)不超過0.05μm,最大高度(Ry)不超過0.2μm。可以使用原子力顯微鏡(AFM)評估膜表面上的峰和谷。
[捲曲]本發明光學膜在寬度方向的捲曲度優選為-10/m~+10/m。當本發明光學膜在寬度方向的捲曲度超出上述範圍時,存在在表面處理、形成光學各向異性層的摩擦處理、形成取向膜、或形成和粘合光學各向異性層的過程中有時發生處理連續片形式的膜和膜切割的麻煩,下面將進行說明。在這種情況下,此外,膜在膜邊緣或中心與運輸輥發生強接觸,經常引起汙染。因此,大量的灰塵和碎片粘附至膜。因此,在層壓光學各向異性層產生光學補償膜時,有時會觀察到超過容許頻率水平的嚴重缺陷點和塗布條。有利的是將捲曲度調節到上述範圍內,因為可以降低在光學各向異性層形成中經常觀察到的色斑缺陷,並避免粘合至起偏振器時產生的氣泡。
捲曲度可以根據American National Standard Institute(ANSI/ASCPH 1.29-1985)中規定的測量方法進行測量。
(撕裂強度)優選的是,本發明的光學膜(膜厚度20~80μm)根據JIS K7128-21998(Elmendorf撕裂強度測試)的測試方法測定的撕裂強度為2g或更大,更優選5~25g,更優選6~25g。換算為60μm膜厚度時,優選的是撕裂強度為8g或更大,更優選8~15g。實際中可以通過將樣品片(50mm×64mm)在25℃和65%RH下調節2小時,然後用輕載荷撕裂強度測試機處理,來進行測量。
在製造本發明的光學膜中,乾燥優選在將光學膜中殘餘的溶劑量控制到0.01~1.5質量%,更優選0.01~1.0質量%的條件下進行。通過將本發明光學膜中殘餘的溶劑量調節到小於1.5質量%,可以防止捲曲。優選的是殘餘的溶劑量為1.0質量%或更小。這似乎主要是由於通過減小上述溶劑澆鑄方法的成膜步驟中殘餘溶劑量而減輕自由沉降的事實所造成的。然而,這不適用於拉伸或收縮膜的情況。在拉伸或收縮過程中殘餘的溶劑量將單獨討論。本文中,膜中殘餘的溶劑量(質量%)按完全除去溶劑的乾燥膜的質量計。通過對樣品(7mm×35mm)進行氣相色譜(GC-18A,Shimadzu製造)從而量化殘餘的溶劑,來測量殘餘的溶劑量(質量%)。
優選的是將本發明光學膜的溼度膨脹係數控制到30×10-5/%RH或更小,更優選15×10-5/%RH,更優選10×10-5/%RH。儘管溼度膨脹係數越小越好,但通常不超過1.0×10-5/%RH。溼度膨脹係數指在恆定溫度時因相對溼度變化引起的樣品長度變化。通過適當地控制溼度膨脹係數,可以防止用作光學補償膜支撐體的本發明光學膜因透射率類幀樣(frame-like)增大引起的漏光(即,失真),同時保持光學補償膜的光學補償性能。
需要時,本發明的光學膜可以進行表面處理,從而可以增強與各功能層(例如,底塗層和背層)的粘合。作為表面處理,可以使用輝光放電處理,紫外線照射處理,電暈放電處理,火焰處理和酸或鹼處理。本文中輝光放電處理可以是在10-3~20Torr的低壓氣體中的低溫等離子體或大氣壓力下的等離子體處理。等離子體激發氣體是指在上述條件下被激發的等離子體的氣體,其例子包括氬,氦,氖,氪,氙,氮,二氧化碳,氯氟碳化物如四氟甲烷,和其混合物。優選在本發明中使用的這些氣體詳細記載在Japan Institute of Invention and InnovationJournal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,JapanInstitute of Invention and Innovation),30~32頁中。
鹼皂化處理可用作表面處理本發明的光學膜,特別是用作起偏振板透明保護膜的纖維素醯化物膜的一種有效方式。在這種情況下,從粘合的角度考慮,鹼-皂化的膜表面其接觸角優選55°或更小,更優選50°或更小,更優選45°或更小。使用常規方法通過測定接觸角來評估親水性/疏水性,包括在鹼-皂化的膜表面上滴3mm直徑的水滴,並測量膜表面和水滴間的角。
本發明的光學膜用於光學目的和光敏材料。關於光學目的,特別優選用在液晶顯示單元中,更優選用在這樣的液晶顯示單元中,其包括具有置於一對電極基板間液晶的液晶晶元,設在晶元兩側的兩個起偏振器和至少一個位於液晶晶元和起偏振器之間的光學補償膜。這種液晶顯示單元的優選例子包括TN,IPS,FLC,AFLC,OCB,STN,ECB,VA和HAN。
在本發明的光學膜用於上述光學目的的情況下,實踐中已經形成了各種功能層,例如,抗靜電層,硬化樹脂層(透明硬塗層),抗反射層,粘合促進層,抗閃光層,光學補償層,取向層,液晶層等。作為用於本發明光學膜中的這些功能層和材料的例子,可以使用表面活性劑,滑動劑,消光劑,抗靜電層,硬塗層等,這些詳細記載在Japan Instituteof Invention and Innovation Journal of Technical DisclosureNo.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),32~45頁中,並且優選用於本發明中。
本發明的光學膜適用於各種目的。特別有效地是本發明的光學膜用作液晶顯示單元的光學補償膜。光學補償膜指通常用在液晶顯示單元中補償位相差的光學材料。即,其起到位相差板,光學補償片等的作用。由於具有雙折射性能,光學補償膜用於減小液晶顯示單元顯示屏的著色或改進觀察角特性。本發明的光學膜在Re(590)和Rth(590)方面具有較小的光學各向異性(即0≤Re(590)≤10和|Rth(590)|≤25)和較小的波長分散(即,|Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35)。因此,當與具有雙折射的光學各向異性層一起使用時,完全可以獲得光學各向異性層的光學性能,而沒有表現出任何不需要的各向異性。
因此,在使用本發明的光學膜作為液晶顯示單元中光學補償膜的情況下,有利的是,一起使用的光學各向異性層其Re(590)為0~200nm和|Rth(590)|為0~400nm。可以使用任何光學各向異性層,只要Re(590)和Rth(590)是在上述範圍內。
在具有本發明光學膜的液晶顯示單元中,可以使用光學補償膜中需要的任何光學各向異性層,沒有因液晶晶元的光學性能或驅動系統帶來特別限制。可以一起使用的光學各向異性層可以由含有液晶化合物或雙折射聚合物膜的組合物構成。本發明中有利的是從由具有負雙折射的聚合物膜形成光學各向異性層。
作為上述液晶化合物,盤狀液晶化合物或棒狀液晶化合物是優選的。
(盤狀液晶化合物)本發明中所用的盤狀液晶化合物的例子包括各種文獻中記載的化合物(C.Destrade等人,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,111頁(1981);Nihon Kagaku-kai編著,Kikan Kagaku Sosetsu,No.22,Ekisho noKagaku,第5章,第10章(2)(1994);B.Kohne等人,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,1794頁(1985);和J.Zhang等人,J.Am.Chem.Soc.,Vol.116,2655頁(1994))。
在光學各相異性層中,優選的是,盤狀液晶分子固定在取向態,最優選通過聚合反應固定。盤狀液晶分子的聚合記載在JP-A-8-27284中。為通過聚合固定盤狀液晶分子,需要使作為取代基的可聚合基團與盤狀液晶分子的盤中心結合。然而,當可聚合的基團與盤中心直接結合時,在聚合中幾乎不能保持固定態。因此,連接基團被引入盤中心和可聚合的基團之間。具有可聚合基團的盤狀液晶分子公開在JP-A-2001-4387中。
(棒狀液晶化合物)本發明中所用的棒狀液晶化合物的例子包括偶氮次甲基,氧化偶氮類(azoxys),氰基聯苯基,氰基苯基酯,苯甲酸酯,環己烷羧酸苯基酯,氰基苯基環己烷,氰基-取代的苯基嘧啶,烷氧基-取代的苯基嘧啶,苯基二氧雜環己環,二芳基取代乙炔類(tolans)和烯基環己基苯甲腈。除了這些低分子量液晶化合物之外,還可以使用高分子量液晶化合物。
在光學補償層中,優選的是,棒狀液晶分子固定在取向態,最優選通過聚合固定。本發明中所用的可聚合棒狀液晶化合物的例子包括記載在Makromol.Chem.,vol.190,255頁(1989),Advanced Materials,Vol.5,107頁(1993),US專利4683327,US專利5622648,US專利5770107,WO 95/22586,WO 95/24455,WO 97/00600,WO 98/23580,WO 98/52905,JP-A-1-272551,JP-A-6-16616,JP-A-7-110469,JP-A-11-80081和JP-A-2001-328973中的化合物。
(由聚合物膜構成的光學各向異性層)如上所述,光學各向異性層可以由聚合物膜構成。在這種情況下,聚合物膜包括能夠表現出光學各向異性的聚合物。這種共聚物的例子包括聚烯烴(例如,聚乙烯,聚丙烯和聚降冰片烯聚合物),聚碳酸酯,聚烯丙酯,聚碸,聚乙烯醇,聚甲基丙烯酸酯,聚丙烯酸酯,纖維素酯(例如,纖維素三乙酸酯和纖維素二乙酸酯),聚芳基醚酮,聚醚酮,聚醯胺,聚酯,聚醯亞胺,聚醯胺醯亞胺和聚酯醯亞胺。還可以使用這些聚合物的共聚物或聚合物混合物。更具體而言,可以使用記載在JP-A-2004-4474,JP-A-61-162512和JP-A-64-38472中的聚醯胺和聚酯醯亞胺。
優選的是通過拉伸和/或收縮聚合物膜得到聚合物膜的光學各向異性。單軸或雙軸拉伸是優選的。更具體而言,優選使用利用兩個或更多個輥之間的圓周速度差的縱向單軸拉伸,在兩側夾住聚合物膜的同時在寬度方向用伸幅機拉伸,或組合它們的雙軸拉伸。也可以層壓兩個或更多個聚合物膜,從而複合膜作為整體其光學性能滿足上述要求。為最小化雙折射的不均勻,優選的是用溶劑澆鑄方法製造聚合物膜。聚合物膜的厚度優選為20~500μm,最優選40~100μm。
在本發明中,在本發明的光學膜上(鋪展)塗布液化的固體聚合物,然後固定在其上得到透明膜,然後進行取向處理得到具有性能nx>ny>nz(其中nx和ny每一個代表平面折射率,nz代表厚度方向折射率。nx是沿膜平面慢軸的折射率;ny是沿垂直於膜平面慢軸方向的折射率)的光學補償膜(雙折射膜),從而形成光學各向異性層。分子取向處理後,本發明的光學膜沒有表現出光學各向異性,因此形成均勻的雙軸膜,從而易於光學設計等。
形成雙折射膜的固體聚合物沒有特別限制,可以使用具有適合光透射性能的一種或更多種聚合物。優選使用能夠形成具有有利的光透射性能的膜的聚合物,即,光透射率為75%或更大,更優選85%或更大。
固體聚合物的例子包括聚醯胺,聚醯亞胺,聚酯和聚醚酮。其中,聚芳基醚酮,聚醯胺醯亞胺和聚酯醯亞胺是優選的。為形成雙折射膜,可以使用這些固體聚合物中的一種或其兩種或更多種的混合物。儘管固體聚合物的分子量沒有特別限制,但從例如膜形成的處理性能的角度考慮,通常有利的是其重均分子量為1000~100000,更優選1500~750000,更優選2000~500000。
用作光學補償膜的光學各向異性層的透明膜(雙折射膜)可以按下述過程形成液化固體聚合物,鋪展,然後固定如此鋪展的層。在形成透明膜時,需要時可以將各種添加劑如穩定劑,增塑劑或金屬加到液化的固體聚合物中。可以用適合的方法液化固體聚合物,例如,加熱熔融熱塑性固體聚合物,或在溶劑中溶解固體聚合物得到溶液。
可通過冷卻鋪展的層(在使用熔融液體的情況下)或通過從鋪展的層除去溶劑並乾燥(在使用溶液的後種情況下),來固定鋪展層。可以適合地使用自然乾燥(風乾),加熱乾燥(特別是在40~200℃下),真空乾燥等中的一種或更多種方法進行乾燥。從製造效率和防止發生光學各向異性的角度考慮,有利的是使用塗布聚合物溶液的方法。除了通過上述冷卻或乾燥進行固定之外,可以根據形成光學各向異性層所用的聚合物類型使用聚合固定。
作為上述溶劑,可以使用適當地選自二氯甲烷,環己酮,三氯乙烯,四氯乙烷,N-甲基吡咯烷酮,四氫呋喃等中的一種或多種。從適於膜形成的粘度考慮,優選通過在100質量份溶劑中溶解2~100質量份,更優選5~50質量份,更優選10~40質量份的固體聚合物來製備溶液。
通過使用適合的成膜方法如旋塗,輥塗,流動塗布,印刷,浸塗,澆鑄成膜,澆鑄如杆塗和凹版印刷,擠壓等,可以使液化的固體聚合物鋪展。從大量製造厚度和取向上較小不均勻的膜的角度考慮,優選使用溶液成膜方法,如澆鑄方法。在這種情況下,有利的是使用從芳香二酸酐和芳香聚二胺製備並在溶劑中溶解的聚醯亞胺(國際專利申請511812/1996)。
通過使分子在透明膜平面取向可以使本發明的光學補償膜具有作為光學補償膜(雙折射膜)的特性nx>ny>nz。也就是說,在通過鋪展上述液化物質的透明膜-形成過程中得到的透明膜表現出特性nxny,]]>即Re0nm]]>在本發明中,即在透明膜-形成過程中控制nz,此外,通過使分子在透明膜平面取向來控制nx和ny。由於提供功能的這種體系,與同時控制Rz和Re的現有方法例如雙軸拉伸方法相比在較低拉伸速率下可以實現所需目的。因此,由於nx>ny>nz,有利的是可以得到具有優異Rz和Re特性和光學軸精度的雙軸折射膜。
可以通過拉伸和/或收縮膜進行透明膜平面中的分子取向處理。作為拉伸方法,可以使用適合地選自雙軸拉伸方法如連續拉伸和同時拉伸和單軸拉伸方法如自由端拉伸和固定端拉伸中的一種或多種方法。從防止彎曲現象出現的角度考慮,單軸拉伸方法是優選的。拉伸溫度可以根據常規方法測定。通常,可以使用接近於構成透明膜和光學補償膜並用作支撐體的固體聚合物玻璃化轉變溫度的溫度,更優選溫度不低於玻璃化轉變溫度。
另一方面,可以通過例如在基材上進行透明膜的塗布和成膜,然後利用基材因溫度變化等引起的尺寸變化引起收縮,從而進行收縮。在這種情況下,還可以使用具有收縮能力的基材,如熱收縮膜。有利的是使用例如拉伸機來控制收縮率。
優選的是收縮中使用的支撐體被初步拉伸。可以通過常用方法進行拉伸。當用作支撐體的本發明光學膜含有小於1.5質量%的殘餘溶劑時,有利的是在不低於玻璃化轉變溫度的溫度下進行拉伸。另一方面,在殘餘的溶劑量為1.5質量%或更大時,優選的是在30℃~160℃,更優選70℃~150℃,特別優選85℃~150℃下進行拉伸。當殘餘的溶劑量為1.5質量%或更大時,在較低溫度下進行拉伸是有利的。在這種情況下,優選的是在用作支撐體的本發明光學膜中殘餘的溶劑量為1.5質量%或更大但不超過70質量%,更優選30質量%或更大但不超過60質量%的條件下進行拉伸。
包括透明膜和光學膜的迭層優選在光學膜中殘餘的溶劑量為1.5質量%或更小,更優選0.5質量%或更小,特別優選0.2質量%或更小的狀態下進行拉伸和/或收縮。
在完成拉伸和/或收縮後,構成光學補償膜的透明膜和光學膜中殘餘的溶劑量優選是1.5質量%或更小,更優選0.5質量%或更小,更優選0.2質量%或更小,因為膜的光學特性與光學補償膜中殘餘的溶劑量成比例變化。
(拉伸方法)可以通過記載在例如,JP-A-62-115035,JP-A-4-152125,JP-A-4-284211,JP-A-4-298310和JP-A-11-48271中的方法進行拉伸。在室溫或加熱下拉伸膜。優選的是加熱溫度不高於膜的玻璃化轉變溫度。可以單軸或雙軸拉伸膜。拉伸可以在乾燥過程中進行。特別有效地是在仍有殘餘溶劑時進行拉伸。可以通過例如控制轉送輥速度,使膜捲曲速度超過抽提速度,從而拉伸膜。可選擇地,可以在用伸幅機保持膜寬度的同時通過逐漸加寬膜來拉伸膜。也可以在完成乾燥後使用拉伸機拉伸膜(優選用長拉伸機單軸拉伸)。可以在一個階段或多個階段中(即,多階段拉伸)進行拉伸。在多階段拉伸時,各階段拉伸速率的積應落入所述範圍內。
優選的是使用熱輥和/或輻射熱源(IR加熱器等),在熱氣流中進行拉伸。為提高溫度均勻性,可以使用恆溫器。在用輥單軸拉伸的情況下,L/W比(其中L代表輥間距離,W代表膜寬度)優選為2.0~5.0。
可以根據所用固體聚合物類型、形成鋪展層的方法(例如,液化物質的塗布方法)、鋪展層的固定方法(例如,乾燥條件)、形成的透明膜的厚度等控制如此得到的雙折射膜的Rth和Re。通常,透明膜的厚度為0.5~100μm,更優選1~50μm,特別優選2~20μm。
形成的雙折射膜可以直接使用,或使用例如壓敏粘合劑與另一種膜粘合再使用。
接下來,說明本發明光學膜的用途。
本發明的光學膜特別適於用作起偏振板的保護膜。在由纖維素醯化物構成的本發明光學膜的情況下,光學膜特別有用。這是因為纖維素醯化物膜通常作用起偏振板中的保護膜。使用本發明的光學膜作為起偏振板保護膜的情況下,使用通常所用的方法構造起偏振板,沒有特別限制。常用方法包括用鹼處理得到的纖維素醯化物膜,然後使用完全皂化的聚乙烯醇水溶液與起偏振器的兩個表面粘合,而起偏振器是通過在碘溶液中浸漬聚乙烯醇膜並拉伸構造成的。作為對鹼處理的選擇,可以使用在JP-A-6-94915或JP-A-6-118232中記載的促進粘合的處理。
用於使保護膜的處理表面與起偏振器粘合的粘合劑的例子包括聚乙烯醇基粘合劑,如聚乙烯醇和聚乙烯基丁縮醛,乙烯基乳膠,如丁基丙烯酸酯等。
起偏振板由起偏振器和保護其兩面的保護膜構成。還可以在相反表面具有單獨的膜。使用保護膜和單獨的膜是為了在運輸或檢測產品和其他步驟中保護起偏振板。在這種情況下,用於保護起偏振板表面的保護膜被粘合到將與液晶板粘合的表面相對的表面上。另一方面,單獨膜用於覆蓋與液晶板粘合的粘合劑層,並粘合到將與液晶板粘合的起偏振板表面上。
在液晶顯示單元中,含有液晶的基板通常置於兩個起偏振板間。包括本發明光學膜的起偏振板用的保護膜可以在任何位置實現優異的顯示特性。特別優選的是用作起偏振板用的保護膜,其中起偏振板用的保護膜作為液晶顯示單元顯示側的最外層,因為其中形成有透明硬塗層,抗閃光層,抗反射層等。通過粘合本發明光學補償膜的光學膜側(即,支撐體)作為起偏振板的保護膜,其也可用作光學補償片。
(常用液晶顯示單元的結構)在使用光學膜作為光學補償膜支撐體的情況下,起偏振器的透射軸和光學補償膜的慢軸可以成任意角度。液晶顯示單元包括置於一對電極基板間的具有液晶的液晶晶元,設在晶元兩側的兩個起偏振器和至少一個位於液晶晶元和起偏振器之間的光學補償膜。
通常通過將液晶封裝在由插在兩個基板間的隔板形成的空間中,來構造液晶晶元的液晶層。透明電極層是含有導電物質的透明膜。液晶晶元還可以具有氣體阻擋層,硬塗層或下塗層(用於粘合透明電極層)。這些層通常形成在基板上。液晶晶元基板的厚度通常為50μm~2mm。
(液晶顯示單元類型)本發明的光學膜可以在各種顯示模式的液晶顯示單元中使用。已經提出了各種顯示模式,例如,TN(扭曲向列),IPS(平面切換),FLC(鐵電液晶),AFLC(反鐵電液晶),OCB(光學補償彎曲),STN(超扭曲向列),VA(垂直排列),ECB(電控雙折射)和HAN(混合排列向列)模式。還提出了通過分割上述顯示模式的取向得到的顯示模式。本發明的光學膜可有效地用在這些顯示模式的液晶顯示單元中。在透射,反射和半透射型的液晶顯示單元中也是有效的。
(TN型液晶顯示單元)本發明的光學膜可以在具有TN模式液晶晶元的TN型液晶顯示單元中用作光學補償片的支撐體。TN模式的液晶晶元和TN型的液晶顯示單元長期以來是已知的。TN型液晶顯示單元中所用的光學補償片記載在JP-A-3-9325,JP-A-6-148429,JP-A-8-50206和JP-A-9-26572中,並由Mori等人在Jpn.J.Appl.Phys.,vol.36(1997),143頁和Jpn.J.Appl.Phys.,vol.36(1997),1068頁中報導。
(STN型的液晶顯示單元)本發明的光學膜可以在具有STN模式的液晶晶元的STN型液晶顯示單元中用作光學補償片的支撐體。通常,STN型液晶顯示單元的液晶晶元中的棒狀液晶分子扭曲90~360°,和棒狀液晶分子的折射各向異性(Δn)和晶元間隙(d)的積(Δnd)為300~1500nm。STN型液晶顯示單元中所用的光學補償片記載在JP-A-2000-105316中。
(VA型的液晶顯示單元)本發明的光學膜可以在具有VA模式的液晶晶元的VA型液晶顯示單元中用作光學補償片的支撐體。優選的是將VA型液晶顯示單元中所用的光學補償片的Re延遲值和Rth延遲值分別控制到0~150nm和70~400nm。更優選的是將Re延遲值控制到20~70nm。在VA型液晶顯示單元中使用兩個光學各向異性聚合物膜的情況下,膜的Rth延遲值優選為70~250nm。在VA型液晶顯示單元中使用一個光學各向異性聚合物膜的情況下,膜的Rth延遲值優選為150~400nm。在例如,JP-A-10-123576中記載的分割取向系統中也可以使用VA型液晶顯示單元。
(IPS型的液晶顯示單元和ECB型的液晶顯示單元)本發明的光學膜特別優選在具有IPS模式的液晶晶元的IPS型液晶顯示單元中或在具有ECB模式的液晶晶元的ECB型液晶顯示單元中用作光學補償片的支撐體,或用作起偏振板的保護膜。在這些模式中,在黑顯示中,液晶材料幾乎平行取向。即,在未施加電壓時液晶分子平行於基板平面取向,從而產生黑顯示。在這些模式中,具有本發明光學膜的起偏振板有助於擴大觀察角和改進對比度。在這些模式中,優選的是將設置在起偏振板保護膜和液晶晶元間的光學各向異性層的延遲值控制到不超過Δnd的兩倍。還優選的是將Rth絕對值|Rth|調節到不超過25nm,更優選不超過20nm,更優選不超過15nm。因此,本發明的光學膜被有利地使用。
(OCB型的液晶顯示單元和HAN型的液晶顯示單元)本發明的光學膜也優選在具有OBC模式的液晶晶元的OCB型液晶顯示單元中或在具有HAN模式的液晶晶元的HAN型液晶顯示單元中用作光學補償片的支撐體。優選的是OCB型液晶顯示單元或HAN型液晶顯示單元中用的光學補償片在光學補償片平面或法線方向都不具有提供最小絕對延遲值的方向。OCB型液晶顯示單元或HAN型液晶顯示單元中用的光學補償片的光學性能根據光學各向異性層的光學性能,支撐體的光學性能以及光學各向異性層和支撐體的結構來確定。OCB型液晶顯示單元或HAN型液晶顯示單元中用的光學補償片記載在JP-A-9-197397中,並由Mori等人在Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.38(1999),2837頁中報導。
(反射型液晶顯示單元)
本發明的光學膜也可以在反射型液晶顯示單元如TN型,STN型,HAN型和GH(客體-主體)型中用作光學補償片的支撐體。這些顯示模式長期以來是已知的。TN反射型的液晶顯示單元記載在JP-A-10-123478,WO 9848320和日本專利3022477中,反射型液晶顯示單元中用的光學補償片記載在WO 00-65384中。
(其他液晶顯示單元)本發明的光學膜可以在具有ASM模式的液晶晶元的ASM(軸對稱排列微胞)型液晶顯示單元中用作光學補償片的支撐體。ASM模式液晶晶元的特徵是通過放置樹脂隔板可以控制不同位置的晶元厚度。其他性能與TN模式的液晶晶元相同。ASM模式的液晶晶元和ASM型的液晶顯示單元由Kume等人在SID 98 Digest 1089(1998)中報導。
(自發光顯示單元)本發明的光學元件(例如,雙折射膜和光學補償片)也可以有助於在自發光顯示單元中改進顯示質量。這種自發光顯示單元沒有特別限制,其例子包括有機EL,PDP和FED。通過在自發光型的平板顯示中使用1/4波長Re的雙折射膜,線性偏振轉化成圓偏振,得到抗反射過濾器。
在上述系統中,構成顯示單元如液晶顯示單元的元件通過層壓集成或分離。在構造顯示單元的過程中,可以提供適合的光學元件,例如稜鏡陣列板,透鏡陣列板,光擴散板或保護板等。在構造顯示單元的過程中,這些元件也可以層壓到雙折射膜上光學元件的形式使用。
(硬塗布膜,抗閃光膜和抗反射膜)此外,本發明的光學膜適用於硬塗布膜,抗閃光膜和抗反射膜。為改進平板顯示器如LCD,PDP,CRT或EL的可視性,可以在本發明光學膜的一個或兩個表面上形成硬塗層,抗閃光層和抗反射層中的一種或全部。這些抗閃光和抗反射膜的優選實施方案詳細記載在JapanInstitute of Invention and Innovation Journal of Technical Disclosure No.2001-1745(2001.03.15,Japan Institute of Invention and Innovation),54~57頁中,本發明的光學膜也適於這種用途。
(透明基板)由於具有接近0的光學各向異性和高透明度,本發明的光學膜適於在液晶顯示單元中用作液晶玻璃基板用的基板(即,其中封裝驅動液晶的透明基板)。
由於其中封裝驅動液晶的透明基板應具有優異的阻擋氣體的性能,因此在需要時可以在本發明的光學膜表面上形成氣體阻擋層。儘管沒有限制氣體阻擋層的形式或材料,但可以通過在本發明光學膜的至少一個表面上沉積SiO2或用等離子體處理來形成。可選擇地,還可以形成具有相對高氣體阻擋性能的聚合物塗層,例如乙烯基醇聚合物的偏二氯乙烯聚合物。可以使用選自它們的適合方法。
在用作其中封裝驅動液晶的透明基板時,可以設置驅動液晶的透明電極。儘管透明電極沒有特別限制,但可以通過在本發明光學膜的至少一個表面上層壓金屬膜,金屬氧化物膜等形成。從透明度,導電性和機械特性的角度考慮,金屬氧化物膜是優選的。其中,優選使用由含有氧化錫的氧化銦作為主要成分以及2~15%的氧化鋅構成的薄膜。這些技術公開在例如JP-A-2001-125079和JP-A-2000-227603中。
實施例(製造纖維素乙酸酯膜)將下示組合物加到混合槽中,加熱下攪拌,從而溶解各成分,得到纖維素乙酸酯溶液A。
纖維素乙酸酯溶液A的組成
取代度為2.85的纖維素乙酸酯 100質量份三苯基磷酸酯(增塑劑) 7.8質量份聯苯基二苯基磷酸酯(增塑劑)3.9質量份二氯甲烷(第一溶劑)300質量份甲醇(第二溶劑)54質量份1-丁醇11質量份將以下組合物加到另一混合槽中,加熱下攪拌,溶解各成分,得到添加劑溶液B-1~B-4。
表添加劑溶液的組成
製造纖維素乙酸酯膜樣品1
向477質量份纖維素乙酸酯溶液A中,加入40質量份的添加劑溶液B-1,充分攪拌得到的混合物得到濃液。從澆鑄埠,將濃液澆鑄在冷卻到0℃的滾筒上。在溶劑含量為70質量%時剝離濃液,用針板伸幅機(JP-A-4-1009中圖3所示)在兩側固定膜,乾燥至溶劑含量為3~5質量%,同時保持間隔,使得橫向方向(垂直於機器方向)的拉伸比為3%。接下來,在加熱輥間通過進一步乾燥,得到80μm厚的纖維素乙酸酯膜樣品1。
製造纖維素乙酸酯膜樣品2~4和101~103
按纖維素乙酸酯膜樣品1的製備方法,但使用表2所列的添加劑溶液和取代度來製造纖維素乙酸酯膜樣品2~4和比較樣品101~103。
(製備纖維素乙酸酯溶液Z)平均乙醯化度為2.93的纖維素乙酸酯 100.0質量份二氯甲烷(第一溶劑) 517.6質量份甲醇(第二溶劑) 77.3質量份平均粒度16nm的氧化矽粒子(AEROSIL R972,NIPPONAEROSIL Co.,Ltd. 0.13質量份降低光學各向異性的化合物(A-19) 11.7質量份波長分散調節劑(UV-102) 1.2質量份檸檬酸酯0.01質量份(製造纖維素乙酸酯膜樣品401)使用帶式澆鑄機澆鑄上述纖維素乙酸酯溶液Z。當殘餘的溶劑量達到約60質量%時,從帶上剝離溶液,並在135℃下乾燥20分鐘,得到纖維素乙酸酯膜。這樣得到的纖維素乙酸酯膜含有0.15質量%的殘餘溶劑,厚度為80μm。
(製造纖維素乙酸酯膜樣品402)使用帶式澆鑄機澆鑄上述纖維素乙酸酯溶液Z。當殘餘的溶劑量達到約60質量%時,從帶上剝離溶液,用針板伸幅機在兩側固定膜,在120℃下乾燥40分鐘,同時保持間隔,使得橫向方向(垂直於機器方向)的拉伸比為25%。這樣得到的纖維素乙酸酯膜含有0.15質量%的殘餘溶劑,厚度為80μm。
通過超聲波照射,將碳酸鈣的細針狀晶體(Maruo Calcium Co.,Ltd.製造)均勻分散在THF中。進一步加入Arton球(JSR製造)作為聚合物,攪拌溶解約24小時。關於混合比,使用Arton四倍量的四氫呋喃,按Arton計碳酸鈣的用量為1.3wt%。使用刮刀塗布器將得到的聚合物溶液在玻璃板上鋪展,蒸發溶劑。從玻璃板上剝離膜樣品(厚度約80μm),在80℃下乾燥1小時,得到降冰片烯聚合物樣品201。
按製造纖維素乙酸酯膜樣品401的方式,但在130℃下乾燥15分鐘,來製造含有10質量%殘餘溶劑的纖維素乙酸酯膜樣品501。
表2總結了這些樣品的光學特性等。
使用多用測試機Tensilon(ORIENTEC,Co.製造),在拉伸溫度160℃,拉伸速度4cm/min和拉伸比1.15倍下,進行單軸拉伸。拉伸完成後,用橢圓率測量儀測量延遲。
在樣品402的情況下,通過在170℃下處理30分鐘收縮15%。
按製造本發明纖維素乙酸酯膜樣品401的方式,但使用下述纖維素醯化物SEF-1,纖維素醯化物SEF-2和纖維素醯化物SEF-3代替纖維素乙酸酯和加入20.0質量份的光學各向異性-降低化合物I-1代替A-19,來製造本發明的樣品601,602和603。結果可以得到比纖維素乙酸酯膜樣品401優異的特性。表2表明了結果。
(纖維素醯化物SEF-1)以從棉得到的纖維素為原料,合成纖維素醯化物SEF-1。纖維素醯化物SEF-1是一種粉末,乙醯基取代度為1.20,丁醯基取代度為1.50,總取代度為2.70,粘度-平均聚合度為280,水份含量為0.2質量%,6質量%二氯甲烷溶液中的粘度為235mPa·s,平均粒度1.5mm和標準偏差0.6mm。在固體纖維素乙酸酯中,含有不超過0.1質量%的殘餘乙酸和不超過0.1質量%的殘餘丁酸,85ppm Ca,30ppm Mg和0.3ppmFe。此外,含有換算成硫酸鹽的130ppm的硫。6-位的乙醯基取代度為0.40,和6-位的丁醯基取代度為0.48。重均分子量/數均分子量比(通過GPC測定)為2.6。
(纖維素醯化物SEF-2)纖維素醯化物SEF-2是一種粉末,乙醯基取代度為2.58,丁醯基取代度為1.30,總取代度為2.88,粘度-平均聚合度為365,水份含量為0.2質量%,6質量%二氯甲烷溶液中的粘度為290mPa·s,平均粒度1.4mm和標準偏差0.6mm。
(纖維素醯化物SEF-3)纖維素醯化物SEF-3是一種粉末,乙醯基取代度為1.00,丙醯基取代度為1.85,總取代度為2.85,粘度-平均聚合度為280,水份含量為0.19質量%,6質量%二氯甲烷溶液中的粘度為105mPa·s,平均粒度1.5mm和標準偏差0.4mm。
表2
*cm2/dyne=10Pa
(形成光學各向異性層)直接拉伸法
將從2,2′-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯苯合成的聚醯亞胺的15質量%的環己酮溶液塗布到上述製得的纖維素乙酸酯膜樣品1上。在100℃下乾燥10分鐘後,得到的透明膜含有7質量%的殘餘溶劑,厚度為6μm,Rth為240nm和Re為0。隨後,得到的膜在160℃下與膜樣品1一起在縱向方向單軸拉伸15%,得到Re為55nm,Rth為238nm和nx>ny>nz的光學補償膜1A。
(起偏振板的結構)使用聚乙烯醇基粘合劑將具有光學膜樣品和層壓到其上的光學各向異性層的樣品1A與起偏振器粘合,起偏振器置於纖維素膜側。此外,用聚乙烯醇基粘合劑將市售纖維素乙酸酯膜(Fujitak TD80UF,FujiPhoto Film Co.,Ltd.製造;Re 3nm,Rth 50nm)粘合到起偏振器的另一側。從而,構造成起偏振板1B。
此外,通過用聚乙烯醇基粘合劑將市售纖維素乙酸酯膜(FujitakTD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.製造;Re 3nm,Rth 50nm)粘合到起偏振器兩側構造成起偏振板301B。
(VA型液晶顯示單元上的安裝評價)垂直取向的液晶晶元的結構
向3質量%的聚乙烯醇水溶液中,加入1質量%的十八烷基二甲基氯化銨(偶聯劑)。將混合物旋轉塗布到帶有ITO電極的玻璃基板上,在160℃下加熱。接下來,摩擦得到垂直取向的膜。在兩個玻璃基板的彼此相反方向進行摩擦處理。玻璃板彼此相對,晶元間隙(d)約為4.3μm。將主要包括酯和乙烷(Δn0.06)的液晶化合物倒入晶元間隙中,得到垂直取向的液晶晶元。積Δnd是260nm。
使用壓敏添加劑使上述起偏振板1B與液晶晶元粘合,使得雙折射膜位於液晶晶元側。此外,使用壓敏添加劑使起偏振板301B與液晶晶元的另一側粘合,使得相對的起偏振板和吸收軸相互成直角。因此,構造成VA型液晶顯示單元。
此外,按相同方式但使用纖維素乙酸酯膜樣品2~4,401,601,602,603,降冰片烯聚合物樣品201和比較用的纖維素乙酸酯膜樣品101~103構造光學補償膜和起偏振板,並安裝在VA型液晶顯示單元上。
此外,按光學補償膜1A的結構,分別構造在光學膜和透明膜中含有2質量%的殘餘溶劑的光學補償膜501A。此外,將光學補償膜501A加工成起偏振板,按相同方式安裝到VA型液晶顯示單元上。
此外,使用樣品501按光學補償膜501A的結構,但在140℃下乾燥5分鐘或20分鐘,構造分別含有1.5質量%和0.5質量%的殘餘溶劑的光學補償膜502A和503A。耐久性試驗(在60℃和90%RH下處理100小時後),觀察這些樣品中的顯示不均勻性。因此,殘餘溶劑含量為0.5質量%和1.5質量%的樣品表現出容許範圍的不均勻性,而2.0質量%的樣品表現出超過容許範圍的不均勻性。
收縮方法
加工纖維素乙酸酯膜樣品401在170℃下將纖維素乙酸酯膜樣品401拉伸25%。接下來,將從2,2′-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯苯合成的聚醯亞胺的15質量%的環己酮溶液塗布在拉伸的膜上。在100℃下乾燥10分鐘後,得到的透明膜含有7質量%的殘餘溶劑,厚度為6μm,Rth為240nm和Re為5。隨後,在170℃下處理得到的膜,收縮15%,得到Re=63nm,Rth=240nm和nx>ny>nz的光學補償膜401B。
將得到的光學補償膜加工成起偏振板,並按與纖維素乙酸酯膜樣品1相同的方式分別安裝到VA型液晶顯示單元上。
加工纖維素乙酸酯膜樣品402將從2,2′-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯苯合成的聚醯亞胺的15質量%的環己酮溶液塗布在纖維素乙酸酯膜樣品402上。在100℃下乾燥10分鐘後,得到的透明膜含有7質量%的殘餘溶劑,厚度為6μm,Rth為230nm和Re為5。隨後,在170℃下處理得到的膜,收縮15%,得到Re=60nm,Rth=235nm和nx>ny>nz的光學補償膜402A。
將得到的光學補償膜加工成起偏振板,並按與纖維素乙酸酯膜樣品1相同的方式安裝到VA型液晶顯示單元上。
在按下述改變拉伸光學各向異性層的條件時,按相同方式構造起偏振板,並構造VA型液晶顯示單元。
其他拉伸條件
5%拉伸條件在形成光學各向異性層的過程中,得到的透明膜厚度為7μm,Rth為230nm和Re為0。然後在150℃下與纖維素乙酸酯膜樣品1一起在縱向方向單軸拉伸5%,得到Re=58nm,Rth=246nm和nx>ny>nz的光學各向異性層。
0%拉伸條件在0%拉伸條件下,纖維素乙酸酯膜樣品、降冰片烯聚合物樣品都表現為Re=0,因此不能得到所需的膜。
110℃拉伸條件儘管嘗試在110℃下拉伸纖維素乙酸酯膜樣品1~4,但由於拉伸溫度低於膜的Tg,因此膜出現細微裂紋,不能得到所需的膜。
形成光學各向異性層轉移方法
將從2,2′-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷和2,2′-雙(三氟甲基)-4,4′-二氨基聯苯合成的聚醯亞胺的15質量%的環己酮溶液塗布在纖維素乙酸酯膜樣品1上。在100℃下乾燥10分鐘後,得到的透明膜含有7質量%的殘餘溶劑,厚度為6μm,Rth為240nm和Re為0。隨後,得到的膜在160℃下與膜樣品1一起在縱向方向單軸拉伸15%。
此外,用聚醯亞胺單軸拉伸的膜塗布的面與未位伸的樣品1粘合(其一面上粘合有壓敏材料),然後僅剝離拉伸的樣品1。因此,將拉伸的聚醯亞胺層轉移到未拉伸的樣品1上,從而得到具有Re=55nm,Rth=240nm和nx>ny>nz的光學各向異性層的光學補償膜。通過使用得到的光學補償膜,構造起偏振板和構造VA型液晶顯示單元。
評價測試 位相差膜的評價和測量構造的液晶顯示單元的漏光
測量這樣構造的每個液晶顯示單元的觀察角相關性。從正面方向到傾斜方向以10°間距測量直到80°的仰角。使用水平方向(0°)作為標準,以10°間距測量直到360°的方位角。因此,證實隨著從正面方向的仰角增大,黑顯示中的漏光亮度增大,並在仰角70°時達到最大。還發現隨黑顯示透射率增大對比度變差。因此,基於正面方向中黑顯示透射率和60°仰角時的最大漏光,評估觀察角特性。
在耐久性測試中,在60℃和90%RH下處理100小時後觀察顯示不均勻性。不均勻主要出現在四個角處。
表3總結了得到的結果。
應該理解,本發明的樣品在轉移方法得到的液晶顯示中具有有利的觀察角特性,並在平板上有較小的不均勻性。此外,這些樣品在拉伸後有較小的延遲,因此保持有利的觀察角特性和即使在沒有轉移步驟時在平板上也表現出較小的不均勻性。
評價顯示特性變化A優異,觀察角特性差異極小。
B良好,觀察角特性略有差異。
C觀察角特性略有差異。
D觀察角特性差異較大。
評價顯示不均勻性A優異,不均勻性極小。
B良好,略微不均勻。
C略微不均勻。
D嚴重不均勻。
表3
*(a)代表光學各向異性層的拉伸或收縮比。
*(b)代表光學膜支撐體拉伸或收縮後表現出的Re/Rth。
本申請基於2004年5月18日提交的日本專利申請JP2004-148329,2005年1月14日提交的日本專利申請JP 2005-8202和2005年3月18日提交的日本專利申請JP 2005-79296,在此將它們的全部內容引入作為參考,就象是已經詳細說明。
權利要求
1.一種光學膜,其Re(λ)和Rth(λ)滿足以下兩式0≤Re(590)≤10|Rth(590)|≤25其中Re(λ)是波長λmn下的平面延遲值(nm);和Rth(λ)是波長λmn下的膜厚度方向延遲值(nm)。
2.如權利要求1所述的光學膜,其中光學膜滿足下式(IX)(IX)|ReMAX-ReMIN|≤3和|RthMAX-RthMIN|≤5其中ReMAX和RthMAX是隨機切下的1m2膜片的最大延遲值(nm);ReMIN和RthMIN是其最小延遲值(nm)。
3.如權利要求1所述的光學膜,其中在拉伸或收縮15%或更大後,Re和Rth中的至少一個表現出0~20nm的變化。
4.如權利要求1所述的光學膜,其中在拉伸或收縮0%或更大但小於15%後,Re和Rth中的至少一個表現出0~10nm的變化。
5.如權利要求1所述的光學膜,其滿足下式(IV)(IV)|Re(400)-Re(700)|≤10和|Rth(400)-Rth(700)|≤35。
6.如權利要求1所述的光學膜,其中光學膜包括纖維素醯化物,纖維素醯化物的醯基取代基均是乙醯基,其總取代度為2.50~3.00,其平均聚合度為180~700。
7.如權利要求1所述的光學膜,其中光學膜包括滿足全部下式(SE-1)~(SE-3)的纖維素醯化物(SE-1) 2.50≤SA+SB≤3.00(SE-2) 0≤SA≤2.5(SE-3)0.5≤SB≤3.00。其中,SA是乙醯基的取代度;和SB是具有3~22個碳原子的取代的醯基的取代度。
8.如權利要求1所述的光學膜,其中光學膜包括降冰片烯聚合物。
9.如權利要求1所述的光學膜,其光彈性係數為25×10-13cm2/dyne或更小。
10.如權利要求1所述的光學膜,其中光學膜的鹼-皂化的表面接觸角是55°或更小。
11.一種光學補償膜,包括Re(590)為0~200nm和|Rth(590)|為0~400nm的光學各向異性層;和如權利要求1所述的光學膜。
12.如權利要求11所述的光學補償膜,其中光學各向異性層包括聚合物膜。
13.如權利要求12所述的光學補償膜,其製備如下在如權利要求1所述的光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物形成疊層,該疊層包括由液化的固體聚合物的固化物質構成的具有關係nxny]]>的透明膜和光學膜,使該疊層進行拉伸處理和收縮處理中的至少一種,其中nx代表沿膜平面慢軸的折射率,ny代表沿垂直於膜平面慢軸的方向的折射率。
14.如權利要求13所述的光學補償膜,其中拉伸處理和收縮處理中的至少一種在高於固體聚合物和光學膜的玻璃化轉變溫度的溫度下進行。
15.如權利要求13所述的光學補償膜,其製備如下在光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物之前,使光學膜進行拉伸處理和收縮處理中的至少一種;在光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物;和鋪展和固定後,使包括由液化的固體聚合物的固化物質構成的具有關係nxny]]>的透明膜和光學膜的疊層進行拉伸處理和收縮處理中的至少一種。
16.如權利要求13所述的光學補償膜,其中對疊層進行的拉伸處理和收縮處理中的至少一種在光學膜中殘餘溶劑含量為1.5質量%或更小的狀態下進行。
17.如權利要求13所述的光學補償膜,其中在光學膜上鋪展和固定液化的固體聚合物之前,對光學膜進行的拉伸處理和收縮處理中的至少一種在光學膜中殘餘溶劑含量為1.5~70質量%的狀態下進行。
18.如權利要求13所述的光學補償膜,其中在拉伸處理和收縮處理中的至少一種後,疊層的透明膜和光學膜中殘餘溶劑含量為1.5質量%或更小。
19.如權利要求12所述的光學補償膜,其中聚合物膜和固體聚合物中的至少一種包括選自聚醯胺,聚醯亞胺,聚酯,聚醚酮,聚芳基醚酮,聚醯胺醯亞胺和聚酯醯亞胺中的至少一種成分。
20.如權利要求11所述的光學補償膜,其中光學各向異性層包括表現出負雙折射率的聚合物。
21.一種起偏振板,包括至少一種選自如權利要求1所述的光學膜和如權利要求11所述的光學補償膜的膜,和起偏振器。
22.一種液晶顯示單元,包括如權利要求1所述的光學膜,如權利要求11所述的光學補償膜或如權利要求21所述的起偏振板。
23.如權利要求22所述的液晶顯示單元,其是VA型液晶顯示單元。
24.一種自發光顯示單元,包括如權利要求1所述的光學膜,如權利要求11所述的光學補償膜或如權利要求21所述的起偏振板。
全文摘要
一種光學膜,其Re(λ)和Rth(λ)滿足以下兩式0≤Re
文檔編號H05B33/14GK1957272SQ20058001604
公開日2007年5月2日 申請日期2005年5月18日 優先權日2004年5月18日
發明者二村惠朗, 中山元, 西浦陽介, 伊藤忠, 椋木康雄 申請人:富士膠片株式會社