CN101080454A - 酰化纤维素膜、酰化纤维素膜的制备方法、偏振片和液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种酰化纤维素膜,其包括具有特定量的至少一种延迟提升剂,该延迟提升剂具有特定的棒状极化率各向异性或者特定的平面极化率各向异性、以及特定的分子末端之间的距离;本发明还涉及制备此类膜的方法;以及使用此类膜的偏振片和液晶显示器。
Description
技术领域
本发明涉及一种酰化纤维素膜、制备酰化纤维素膜的方法、以及使用此酰化纤维素膜的偏振片和显示器。
背景技术
液晶显示器作为需要低电能消耗和小空间的图像显示设备正在逐年拓展用途。图像具有大的视角依赖性是液晶显示器一大缺陷,但是例如具有高可视角的VA模式和IPS模式的液晶模式最近几年已经付诸实际使用。结果,对液晶显示器的需要也快速扩展到需要高可视角的市场如电视上。
在这种趋势下,需要用于液晶显示器的光学补偿膜具有更宽的延迟范围。制备表现出延迟、由此使酰化纤维素膜同时具有偏振片保护膜和延迟膜两种功能的酰化纤维素膜的方法可以大大简化具有光学补偿功能的偏振片的制备过程,所以已经研究了许多方法。
为了给酰化纤维素膜赋予延迟,使用具有低酰化度的酰化纤维素的方法、以及添加具有特殊形状的化合物的方法是已知的。后一种方法因为仅通过添加一定量的添加剂就可以控制延迟,因此可以容易地按照意愿来制备延迟不同的各种膜,所以尤其有利,在JP-A-2003-344655(本文使用的术语“JP-A”指“未经审查而公开的日本专利申请”)中公开了使用盘状化合物的方法,以及在JP-A-2002-363343中公开了使用棒状化合物的方法。
发明内容
但是,尽管使用这些方法可以获得某些效果,但是当需要更高的延迟时必须使用大量的添加剂,由此引起了延迟的表现和渗出的防止难以两全的问题。此外,另一个缺点是面内延迟变得不均匀。
本发明的一个目的是提供一种不发生表面失效如渗出、并且具有均匀且高的延迟的酰化纤维素膜。
本发明的另一个目的是提供一种不发生表面失效如渗出、具有高的延迟并且面内延迟均匀的酰化纤维素膜。
本发明的再一个目的是提供一种具有高的可视角和高显示级别的液晶显示器,其中使用了使用所述酰化纤维素膜的偏振片。
本发明人已经发现通过向酰化纤维素膜中添加量为0.1-30质量%的分别具有极化率各向异性、并且分子末端之间的距离在一定范围内的延迟提升剂,可以大大表现出延迟,而不会引起表面失效如渗出。(在本说明书中,质量%和质量份分别相当于重量%和重量份)。还已经发现所述延迟提升剂的取向度显著增加,所以可以通过在特定的条件下拉伸包含该延迟提升剂的酰化纤维素膜而很大并且均匀地表现出延迟。已经基于这些知识实现了本发明。
即,本发明的一个方面涉及以下酰化纤维素膜。
(1)一种酰化纤维素膜,其包括:
酰化纤维素;以及
至少一种延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,
其中所述至少一种延迟提升剂具有的由以下表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量;并且αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
(2)一种酰化纤维素膜,其包括:
酰化纤维素;以及
至少一种延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,
其中所述至少一种延迟提升剂具有的由表达式(2)表示的平面极化率各向异性为300×10-25cm3-1,500×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm:
表达式(2):Δα=(αx+αy)/2-αz
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量;并且αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
(3)一种酰化纤维素膜,其包括:
酰化纤维素;
至少一种第一延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,及
至少一种第二延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,
其中所述至少一种第一延迟提升剂具有的由以下表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm;至少一种第二延迟提升剂具有的由以下表达式(2)表示的平面极化率各向异性300×10-25cm3-1,500×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm:
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
表达式(2):Δα=(αx+αy)/2-αz
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量;并且αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
(4)如上面(1)-(3)之一所述的酰化纤维素膜,其具有满足以下关系的Re和Rth:
20≤Re≤200
70≤Rth≤400
1≤Rth/Re≤10
其中Re表示590nm波长下的面内延迟;并且Rth表示590nm波长下的厚度方向的延迟。
(5)如上面(1)、(3)和(4)之一所述的酰化纤维素膜,
其中具有由表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的所述至少一种延迟提升剂是由式(1)表示的化合物:
式(1):
Ar1-L1-X-L2-Ar2
其中Ar1和Ar2各自独立地表示芳基或芳族杂环;L1和L2各自独立地表示-C(=O)O-或-C(=O)NR-(其中R表示氢原子或者烷基);并且X表示式(2)或(3):
式(2):
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地表示氢原子或者取代基;且
式(3)
其中R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18各自独立地表示氢原子或者取代基。
(6)如(1)、(3)和(4)之一所述的酰化纤维素膜,
其中具有由表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的所述至少一种延迟提升剂是由下式(4)表示的化合物:
式(4):
其中R2-1、R4-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;R11-1和R13-1各自独立地表示氢原子或烷基;L1-1和L2-1各自独立地表示单键或者二价连接基团;Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环;Ar2-1表示亚芳基或者芳族杂环;n-1表示至少为3的整数;并且均以数目n-1存在的L2-1和Ar1-1可以是相同或者不同的,条件是R11-1和R13-1彼此不同,并且由R13-1表示的烷基不含杂原子。
(7)如(1)、(3)和(4)之一所述的酰化纤维素膜,
其中具有由表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的所述至少一种延迟提升剂是由下式(5)表示的化合物:
式(5):
其中L1和L2各自独立地表示单键或者二价连接基团;R1和R2各自独立地表示氢原子或取代基;R3和R4各自独立地表示取代基;n表示0-4的整数,当n为2或更大时,多个R3可以是相同或者不同的,并且如果可能,其可以一起连接而形成环;m表示0-4的整数,当m为2或更大时,存在的多个R3可以是相同或者不同的,并且如果可能,其可以一起连接而形成环;X1表示1-5的整数,并且当X1为2或更大时,存在的多个(R4)m可以是相同或者不同的;并且R41表示氢原子或取代基。
(8)如上面(2)、(3)和(4)之一所述的酰化纤维素膜,
其中具有由表达式(2)表示的平面极化率各向异性为300×10-25cm3-1,500×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的所述至少一种延迟提升剂是由下式(6)表示的化合物:
式(6):
其中,R21、R22和R23各自独立地表示烷基、烯基、芳环基或者杂环基。
(9)一种制备如上面(1)-(8)之一所述的酰化纤维素膜的方法,所述方法包括:
在3-200%的拉伸倍率下以每分钟100%或更低的拉伸速率拉伸所述酰化纤维素膜;及
以最大拉伸倍率为50-99%的拉伸倍率保持拉伸过的酰化纤维素膜1-120秒钟。
(10)如上面(1)-(8)之一所述的酰化纤维素膜,其通过如上面(9)中所述的方法来制备。
(11)一种偏振片,其包括:
起偏器;及
布置在所述起偏器两侧上的至少两片保护膜,
其中所述至少两片保护膜的至少一片是如上面(1)-(8)和(10)中之一所述的酰化纤维素膜。
(12)如上面(11)中所述的偏振片,其还包括在所述至少两片保护膜的至少一侧上的光学各向异性层。
(13)如上面(11)中所述的偏振片,
其中在所述至少两片保护膜的至少一侧上布置延迟膜。
(14)一种液晶显示器,其包括:
液晶元件;及
布置在所述液晶元件两侧上的两片偏振片,
其中所述两片偏振片中的至少一片是如上面(11)-(13)中所述的偏振片。
附图说明
图1A和1B是包括本发明的偏振片和功能性光学膜的复合结构的实例;
图2是使用了本发明的偏振片的液晶显示器的实例;且
图3是显示了本发明的液晶显示器的实例的典型图,
其中1、1a、1b表示保护膜;2表示起偏器;3表示功能性光学膜;4表示粘合层;5表示偏振片;6表示上偏振片;7表示上偏振片吸收轴;8表示上光学各向异性层;9表示上光学各向异性层的取向控制方向;10表示液晶元件上的电极衬底;11表示上衬底的取向控制方向;12表示液晶分子;13表示液晶元件下方的电极衬底;14表示下衬底的取向控制方向;15表示下光学各向异性层;16表示下光学各向异性层的取向控制方向;17表示下偏振片;18表示下偏振片吸收轴;30表示上侧偏振片;31表示VA模式液晶元件;32表示下侧偏振片;33表示酰化纤维素膜;以及34表示起偏器。
具体实施方式
<酰化纤维素膜>
[延迟提升剂]
首先描述用于本发明中的酰化纤维素。
本发明中的延迟提升剂分子末端之间的距离需要为2-10nm。当所述末端间的距离小于最低界限时,延迟提升剂难以沿酰化纤维素的分子链取向,从而延迟提升剂的极化率各向异性难以反映到延迟上。另一方面,当延迟提升剂分子末端之间的距离太长而超过最小上限时,延迟提升剂难以与酰化纤维素兼容,结果容易引起例如发生渗出的问题。延迟提升剂分子末端之间的距离优选为2.5-8nm。
通过使用分子轨道方法或者密度泛函方法的计算,可以从最优的分子结构中发现所述末端间的距离。
用于本发明的延迟提升剂分成两大组。第一组是包含具有棒状极化率各向异性分子的类型,第二组是包含具有高平面极化率各向异性分子的类型。
[包含具有棒状极化率各向异性的分子的延迟提升剂]
首先,详细解释包含具有棒状极化率各向异性的分子的延迟提升剂。
通过使用分子轨道方法或者密度泛函方法的计算,可以得到分子极化率。由以下表达式(1)表示的棒状极化率的各向异性应该为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3是必要的。当所述棒状极化率各向异性小于下限时,酰化纤维素的延迟表现是小的。另一方面,当棒状极化率各向异性太大而超过上限时,延迟提升剂与酰化纤维素的相容性劣化,结果容易引起例如发生延迟提升剂渗出的问题。延迟提升剂的棒状极化率各向异性优选为350×10-25cm3-1,500×10-25cm3。
表达式(1):Δα=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量(即,极化率张量成对角线后获得的特征值的第二大分量);αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
对于具有的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm的延迟提升剂,由以下式(1)表示的化合物是尤其优选的。
以下将详细说明由式(1)表示的化合物。
式(1):
Ar1-L1-X-L2-Ar2
在前述式(1)中,Ar1和Ar2各自独立地表示芳基或芳族杂环;L1和L2各自独立地表示-C(=O)O-或-C(=O)NR-;R表示氢原子或者烷基;并且X表示以下式(2)或(3):
式(2):
在前述式(2)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地表示氢原子或者取代基。
式(3)
在前述式(3)中,R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18各自独立地表示氢原子或者取代基。
在前述式(1)中,Ar1和Ar2各自独立地表示芳基或芳族杂环。作为由Ar1和Ar2表示的芳基,具有6-30个碳原子的芳基是优选的。所述芳基可以是单环,或者可以与其它环形成稠环。此外,如果可能,所述芳基可以具有取代基。作为该取代基,可以使用后面描述的取代基T。
在式(1)中,由Ar1和Ar2表示的芳基更优选是具有6-20个碳原子,尤其优选具有6-12碳原子的芳基。其实例包括苯基、对甲基苯基和萘基。
在式(1)中,作为由Ar1和Ar2表示的芳族杂环,可以使用包含氧原子、氮原子和硫原子中至少之一的任意芳族杂环。芳族杂环优选是包含氧原子、氮原子和硫原子中至少之一的5-元或6-元芳族杂环。此外,如果可能,该芳族杂环可以具有取代基。作为该取代基,可以使用后面描述的取代基T。
在式(1)中,由Ar1和Ar2表示的芳族杂环的具体实例包括呋喃环基团、吡咯环基团、噻吩环基团、咪唑环基团、吡唑环基团、吡啶环基团、吡嗪环基团、哒嗪环基团、***环基团、三嗪环基团、吲哚环基团、吲唑环基团、嘌呤环基团、噻唑啉环基团、噻唑环基团、噻二唑环基团、噁唑啉环基团、噁唑环基团、噁二唑环基团、喹啉环基团、异喹啉环基团、酞嗪环基团、萘啶(naphthylidine)环基团、喹喔啉环基团、喹唑啉环基团、噌啉环基团、蝶啶环基团、吖啶环基团、菲咯啉环基团、吩嗪基团、四唑环基团、苯并咪唑环基团、苯并噁唑环基团、苯并噻唑环基团、苯并***环基团、四氮杂茚(tetrazaindene)环基团、吡咯***环基团和吡唑***环基团。所述芳族杂环优选苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环和苯并***环基团。
在式(1)中,L1和L2各自独立地表示-C(=O)O-或-C(=O)NR-(其中R表示氢原子或者烷基),这两者相似地是优选的。
由R表示的烷基优选是具有1-6个碳原子的烷基,更优选具有1-4个碳原子的烷基。此外,R优选表示氢原子或者甲基,尤其优选氢原子。
在式(2)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地表示氢原子或者取代基。作为该取代基,可以使用后面描述的取代基T。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8每个优选是氢原子、烷基、氨基、烷氧基、羟基、或者卤素原子;更优选是氢原子、具有1-4个碳原子的烷基、具有1-4个碳原子的烷氧基、羟基、或者卤素原子;再优选是氢原子、甲基、甲氧基、羟基、氯原子、或者氟原子;尤其优选氢原子或氟原子;最优选氢原子。
在式(3)中,R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18各自独立地表示氢原子或者取代基。作为该取代基,可以使用后面描述的取代基T。
R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18每个优选是氢原子、烷基、氨基、烷氧基、羟基、或者卤素原子;更优选是氢原子、具有1-4个碳原子的烷基、具有1-4个碳原子的烷氧基、羟基、或者卤素原子;再优选氢原子、甲基、甲氧基、羟基、氯原子、或者氟原子;尤其优选氢原子或氟原子;最优选氢原子。
在式(1)中,以下式(1-1)是优选的。
式(1-1)
在前述式(1-1)中,R111、R112、R113、R114、R115、R116、R117、R118、R119和R120各自独立地表示氢原子或者取代基;并且L1、L2和X分别与式(1)中同义,并且优选范围也是相同的。
R111和R116各自独立地表示氢原子或者取代基。R111和R116每个优选是烷基、烷氧基、氨基或羟基;更优选是具有1-4个碳原子的烷基或具有1-12个碳原子的烷氧基;再优选烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选1-8个碳原子,再优选1-6个碳原子,并且尤其优选1-4个碳原子);并且尤其优选甲氧基。
R112和R117各自独立地表示氢原子或者取代基。R112和R117每个优选是氢原子、烷基、烷氧基、氨基、或羟基;更优选是氢原子、烷基、或烷氧基;再优选氢原子、烷基(具有1-4个碳原子,更优选甲基)、或者烷氧基(具有1-12个碳原子,更优选1-8个碳原子,再优选1-6个碳原子,并且尤其优选1-4个碳原子);并且尤其优选氢原子、甲基或甲氧基。
R113和R118各自独立地表示氢原子或者取代基。R113和R118每个优选是氢原子、烷基、烷氧基、氨基、或羟基;更优选是烷基或烷氧基;尤其优选烷氧基(具有1-12个碳原子,更优选1-8个碳原子,再优选1-6个碳原子,并且尤其优选1-4个碳原子);最优选正丙氧基、乙氧基或甲氧基。
R114和R119各自独立地表示氢原子或者取代基。R114和R119每个优选是氢原子、烷基、烷氧基、氨基、或羟基;更优选是氢原子、具有1-4个碳原子的烷基、或具有1-12个碳原子的烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选1-8个碳原子,再优选1-6个碳原子,并且尤其优选1-4个碳原子);尤其优选氢原子、具有1-4个碳原子的烷基、或具有1-4个碳原子的烷氧基;最优选氢原子、甲基或甲氧基。
R115和R120各自独立地表示氢原子或者取代基。R115和R120每个优选是氢原子、烷基、烷氧基、氨基、或羟基;更优选是氢原子、烷基或烷氧基;再优选氢原子、烷基(具有1-4个碳原子,更优选甲基)、或者烷氧基(具有1-12个碳原子,更优选1-8个碳原子,再优选1-6个碳原子,并且尤其优选1-4个碳原了);并且尤其优选氢原子、甲基或甲氧基。
在式(1)中,以下式(1-2)是更优选的。
式(1-2)
在前述式(1-2)中,R111、R112、R114、R115、R116、R117、R118、R119、R120、L1、L2和X分别与式(1-1)中同义,并且优选范围也是相同的。R121表示具有1-12个碳原子的烷基。
在式(1-2)中,R121表示具有1-12个碳原子的烷基。由R121表示的烷基可以是直链或支链的,还可以具有取代基。所述烷基优选表示具有1-12个碳原子的烷基;更优选具有1-8个碳原子的烷基;再优选具有1-6个碳原子的烷基;并且尤其优选具有1-4个碳原子的烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基)。
在式(1)中,以下式(1-3)是再更优选的。
式(1-3)
在前述式(1-3)中,R112、R114、R115、R116、R117、R118、R119、R120、R121、L1、L2和X分别与式(1-2)中同义,并且优选范围也是相同的。R122表示氢原子或者具有1-4个碳原子的烷基。
R122表示氢原子或者具有1-4个碳原子的烷基;优选氢原子或者具有1-3个碳原子的烷基;更优选氢原子、甲基或者乙基;再更优选氢原子或甲基;并且特别优选甲基。
在式(1)中,以下式(1-4)是尤其优选的。
式(1-4)
在前述式(1-4)中,R112、R115、R116、R117、R118、R119、R120、R121、R122、L1、L2和X分别与式(1-3)中同义,并且优选范围也是相同的。R123表示具有1-4个碳原子的烷基。
R123表示具有1-4个碳原子的烷基;优选具有1-3个碳原子的烷基;更优选甲基或者乙基;并且再更优选甲基。
以下将描述前述取代基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,并且尤其优选1-8个碳原子;例如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基和环己基)、烯基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,并且尤其优选2-8个碳原子;例如乙烯基、烯丙基、2-丁烯基和3-戊烯基)、炔基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-12个碳原子,并且尤其优选2-8个碳原子;例如炔丙基和3-戊炔基)、芳基(优选具有6-30个碳原子,更优选6-20个碳原子,并且尤其优选6-12个碳原子;例如苯基、对甲苯基和萘基)、取代的或者未取代的氨基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-10个碳原子,并且尤其优选0-6个碳原子;例如氨基、甲氨基、二甲氨基、二乙氨基和二苄基氨基)、烷氧基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-12个碳原子,并且尤其优选1-8个碳原子;例如甲氧基、乙氧基和丁氧基)、芳氧基(芳氧基具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,并且尤其优选6-12个碳原子;例如苯氧基和2-萘氧基)、酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如乙酰基、苯甲酰基、甲酰基和新戊酰基)、烷氧羰基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,并且尤其优选2-12个碳原子;例如甲氧羰基和乙氧羰基)、芳氧羰基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,并且尤其优选7-10个碳原子;例如苯氧羰基)、酰氧基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,并且尤其优选2-10个碳原子;例如乙酰氧基和苯甲酰氧基)、酰氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,并且尤其优选2-10个碳原子;例如乙酰氨基和苯甲酰氨基)、烷氧羰基氨基(优选具有2-20个碳原子,更优选2-16个碳原子,并且尤其优选2-12个碳原子;例如甲氧羰基氨基)、芳氧羰基氨基(优选具有7-20个碳原子,更优选7-16个碳原子,并且尤其优选7-12个碳原子;例如苯氧羰基氨基)、磺酰氨基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如甲磺酰氨基和苯磺酰氨基)、氨磺酰基(优选具有0-20个碳原子,更优选0-16个碳原子,并且尤其优选0-12个碳原子;例如氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基和苯基氨磺酰基)、氨基甲酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、二乙基氨基甲酰基和苯基氨基甲酰基)、烷硫基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如甲硫基和乙硫基)、芳硫基(优选具有6-20个碳原子,更优选6-16个碳原子,并且尤其优选6-12个碳原子;例如苯硫基)、磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如甲磺酰基和甲苯磺酰基)、亚磺酰基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如甲亚磺酰基和苯亚磺酰基)、脲基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如脲基、甲脲基和苯基脲基)、磷酸酰胺基(优选具有1-20个碳原子,更优选1-16个碳原子,并且尤其优选1-12个碳原子;例如二乙基磷酸酰胺基和苯基磷酸酰胺基)、羟基、巯基、卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子和碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、异羟肟酸基、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、硫原子;杂环基的实例包括咪唑基、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)、以及甲硅烷基(优选具有3-40个碳原子,更优选3-30个碳原子,并且尤其优选3-24个碳原子;例如三甲基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基)。这些取代基可以被进一步取代。
此外,当存在两个或更多个取代基时,这些取代基可以是相同或者不同的。另外,如果可能,所述取代基可以一起形成环。
以下给出了由式(1)表示的化合物的具体实例,但是应当理解本发明根本不局限于这些具体的实例。
通过取代的苯甲酸与苯酚或者苯胺衍生物之间的普通酯化反应或者酰胺化反应,可以合成本发明的式(1)-(1-4)表示的化合物,并且可以使用任意反应,只要它是形成酯键的反应即可。其实例包括使取代的苯甲酸进行官能团转化形成酰基卤,然后与苯酚或者苯胺衍生物缩合的方法,以及使用缩合剂或催化剂,使取代的苯甲酸与苯酚或者苯胺衍生物脱水并缩合的方法。
当考虑制备过程等时,使取代的苯甲酸进行官能团转化而形成酰基卤,然后与苯酚或者苯胺衍生物缩合的方法是优选的。
作为反应溶剂,可以使用烃系溶剂(优选甲苯和二甲苯)、醚系溶剂(优选二甲醚、四氢呋喃和二噁烷)、酮系溶剂、酯系溶剂、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等。这些溶剂可以单独使用或者以其几种的混合物使用。其中,甲苯、乙腈、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺作为反应溶剂是优选的。
反应温度优选为0-150℃,更优选为0-100℃,再优选为0-90℃,并且尤其优选为20-90℃。
优选在本发明中不使用碱。当使用碱时,可以使用任何的有机碱和无机碱,有机碱为优选。其实例包括吡啶和三烷基胺(优选三乙胺和乙基二异丙基胺)。
作为具有的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2000×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的本发明的延迟提升剂,由以下式(4)表示的化合物是特别优选的。
以下将详细说明由下式(4)表示的化合物。
式(4):
(在式(4)中,R2-1、R4-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;R11-1和R13-1各自独立地表示氢原子或烷基;L1-1和L2-1各自独立地表示单键或者二价连接基团。Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环;Ar2-1表示亚芳基或者芳族杂环;n-1表示至少为3的整数,并且L2-1和Ar1-1均以n-1的数目存在时可以是相同或者不同的。但是,R11-1和R13-1是彼此不同的,并且由R13-1表示的烷基不含杂原子。)
在式(4)中,R2-1、R4-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;可以使用后面所描述的取代基T2。
作为R2-1,优选提及氢原子、烷基、烷氧基、氨基和羟基;更优选提及氢原子、烷基和烷氧基,并且再更优选提及氢原子、烷基(优选具有1-4个碳原子,更优选甲基)、以及烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选1-8个碳原子,再更优选1-6个碳原子,并且特别优选1-4个碳原子)。特别优选的基团是氢原子、甲基和甲氧基,最优选是氢原子。
作为R4-1,提及氢原子或给电子基团,更优选提及氢原子、烷基、烷氧基、氨基和羟基;再更优选提及氢原子、具有1-4个碳原子的烷基、具有1-12个碳原子的烷氧基(优选具有1-8个碳原子,更优选具有1-6个碳原子,并且再更优选具有1-4个碳原子),特别优选提及氢原子、具有1-4个碳原子的烷基和具有1-4个碳原子的烷氧基,最优选是氢原子和甲氧基。
作为R5-1,氢原子、卤素原子、烷基、烷氧基、氨基和羟基是优选的;氢原子、烷基和烷氧基是更优选的;氢原子、烷基(优选具有1-4个碳原子,更优选甲基)和烷氧基(优选具有1-12个碳原子,更优选具有1-8个碳原子,再更优选具有1-6个碳原子,并且特别更优选具有1-4个碳原子)是再更优选的。特别优选的基团是氢原子、甲基和甲氧基。最优选的是氢原子。
R11-1和R13-1各自独立地表示氢原子或烷基,R11-1和R13-1彼此不同,并且由R13-1表示的烷基不包含任何杂原子。此处的杂环原子表示除氢原子和碳原子以外的原子,例如氧原子、氮原子、硫原子、磷、硅、卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子和碘原子)、硼等。
由R11-1和R13-1表示的烷基是直链、支链或者环状的,并且表示取代的或者未取代的烷基。优选提及具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基、具有3-30个碳原子的取代或未取代的环烷基、具有5-30个碳原子的取代或未取代的双环烷基(即通过从具有5-30个碳原子的双环烷烃中除去一个氢原子获得的单价基团)、以及三环结构等,包括再更大数目的环状结构。
作为由R11-1和R13-1表示的烷基的优选实例,提及甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、叔辛基、2-乙基己基、正壬基、1,1,3-三甲基己基、正癸基、2-己基癸基、环己基、环庚基、2-己烯基团、油烯基、亚麻基等。另外,作为环烷基,可以提及环己基、环戊基和4-正十二烷基环己基。作为双环烷基,可以提供双环[1,2,2]庚烷-2-基、双环[2,2,2]辛烷-3-基等。
作为R11-1,更优选的是氢原子、甲基、乙基、正丙基和异丙基,特别优选的是氢原子和甲基,最优选的是甲基。
作为R13-1特别优选的是具有两个或更多碳原子的烷基,并且再更优选的是包含3或者更多个碳原子的烷基。
在下文中,参照具体的实例说明由R13-1表示的烷基,但是本发明根本不局限于以下的具体实例。
在上面的实例中,#表示氧原子键合的位置。
Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环,其中重复单元中的多个Ar1-1可以全部相同或不同。Ar2-1表示芳基或者芳族杂环。
在式(4)中,作为由Ar1-1表示的亚芳基,优选的是具有6-30个碳原子的亚芳基,该亚芳基可以包含单个的环,或者可以与再另一个环形成稠环。此外,如果可能,所述亚芳基可以具有取代基,该取代基可以使用后面所描述的取代基T2。作为由Ar1-1表示的亚芳基,优选提及那些具有6-20个碳原子、更优选那些具有6-12个碳原子的基团,例如亚苯基、对甲基亚苯基、亚萘基等。
在式(4)中,由Ar2-1表示的芳基优选是具有6-30个碳原子的芳基,该芳基可以是单环,或者与再另一个环形成稠环。此外,如果可能,亚芳基可以具有取代基,该取代基可以使用后面所描述的取代基T2。作为由Ar2-1表示的芳基,优选提及具有6-20个碳原子的那些基团,更优选具有6-12个碳原子的那些基团,例如亚苯基、对甲基亚苯基、亚萘基等。
在式(4)中,由Ar1-1和Ar2-1表示的杂环芳基优选是那些包含氧原子、氮原子和硫原子中至少之一的基团,更优选包含氧原子、氮原子和硫原子中至少之一的5-元或6-元芳族杂环。另外,如果可能,所述环可以具有取代基,该取代基可以使用后面所描述的取代基T2。
由Ar1-1和Ar2-1表示的芳族杂环的具体实例包括呋喃环、吡咯环、噻吩环、咪唑环、吡唑环、吡啶环、吡嗪环、哒嗪环、***环、三嗪环、吲哚环、吲唑环、嘌呤环、噻唑啉环、噻唑环、噻二唑环、噁唑啉环、噁唑环、噁二唑环、喹啉环、异喹啉环、酞嗪环、萘啶环、喹喔啉环、喹唑啉环、噌啉环、蝶啶环、吖啶环、菲咯啉环、吩嗪、四唑环、苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环环、苯并***环、四氮杂茚环、吡咯***环和吡唑***环等。芳族杂环优选的是苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环和苯并***环。其中,优选的芳族杂环是苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环和苯并***环。
在式(4)中,L1-1和L2-1各自独立地表示单键或二价连接基团。L1-1和L2-1可以是相同或不同的。重复单元中的L2-1可以是相同或不同的。
优选的二价连接基团包括-O-、-NR1-1-(其中R1-1表示氢原子,或者可以具有取代基的烷基或芳基)、-CO-、-SO2-、-S-、亚烷基、取代的亚烷基、亚烯基、取代的亚烯基、亚炔基、以及通过结合两种或者多种这些二价基团获得的基团。其中,更优选的基团是-O-、-NR-、-CO-、-SO2NR1-1-、-NR1-1SO2-、-CONR1-1-、-NR1-1CO-、-COO-、-OCO-和亚炔基。R1-1优选表示氢原子。
在由本发明中式(4)表示的化合物中,Ar1-1与L1-1和L2-1连接,由此使得当Ar1-1是亚苯基时,相互处于对位关系(1,4-位)的-L1-1-Ar1-1-L2-1-和-L2-1-Ar1-1-L2-1-是最优选的。
在式(4)中,n-1表示3或者更大的整数,优选3-7,更优选3-7,并且再更优选3-6的整数。
在上述式(4)的化合物中,可以特别优选地使用由以下式(4-2)或(4-3)表示的那些化合物。
式(4-2)
(在式(4-2)中,R2-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;R11-1和R13-1各自独立地表示氢原子或烷基;并且L1-1和L2-1各自独立地表示单键或者二价连接基团。Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环,Ar2-1表示芳基或者芳族杂环;n-1表示至少为3的整数,并且L2-1和Ar1-1均以n-1的数目存在时可以是相同或者不同的。但是,R11-1和R13-1是彼此不同的,并且由R13-1表示的烷基不含杂原子。)
在式(4-2)中,R2-1、R5-1、R11-1和R13-1每个与式(4)中具有相同的意义,并且它们的优选范围也是相同的。此外,L1-1、L2-1、Ar1-1和Ar2-1每个具有与式(4)中相同的意义,并且它们的优选范围也是相同的。
式(4-3)
(在式(4-3)中,R2-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;R11-1、R13-1和R14-1各自独立地表示氢原子或烷基;并且L1-1和L2-1各自独立地表示单键或者二价连接基团。Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环,Ar2-1表示芳基或者芳族杂环;n-1表示至少为3的整数,并且多个L2-1和Ar1-1均以n-1的数目存在时可以分别是相同或者不同的。但是,R11-1和R13-1是彼此不同的,并且由R13-1表示的烷基不含杂原子。)
在式(4-3)中,R2-1、R5-1、R11-1和R13-1每个与式(4)中具有相同的意义,并且它们的优选范围也是相同的。L1-1、L2-1、Ar1-1和Ar2-1每个具有与式(4)中相同的意义,并且它们的优选范围也是相同的。
R14-1表示氢原子或烷基,就烷基而言,优选使用那些作为R11-1和R13-1的优选实例所表示的那些基团。R14-1更优选表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基,再更优选表示氢原子或具有1-3个碳原子的烷基,最优选甲基。R13-1和R14-1可以是相同或者不同的,但是最优选两者都是甲基。
此外,由式(4-4)和(4-5)表示的化合物也是优选的。
式(4-4)
(在式(4-4)中,R2-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;R11-1和R13-1各自独立地表示氢原子或烷基;并且L1-1和L2-1各自独立地表示单键或者二价连接基团。Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环;n-1表示至少为3的整数,并且多个L1-1和Ar1-1均以n-1的数目存在时可以分别是相同或者不同的。但是,R11-1和R13-1是彼此不同的,并且由R13-1表示的烷基不含杂原子。)
在式(4-4)中,R2-1、R5-1、R11-1、R13-1、L1-1、L2-1、Ar1-1和n-1每个具有与式(4)中相同的意义,并且它们的优选范围也是相同的。
式(4-5)
(在式(4-5)中,R2-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;R11-1、R13-1和R14-1各自独立地表示氢原子或烷基;并且L1-1和L2-1各自独立地表示单键或者二价连接基团。Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环,n-1表示至少为3的整数,并且多个L1-1和Ar2-1均以n-1的数目存在时可以分别是相同或者不同的。但是,R11-1和R13-1是彼此不同的,并且由R13-1表示的烷基不含杂原子。)
在式(4-5)中,R2-1、R5-1、R11-1、R13-1、L1-1、L2-1、Ar1-1和n-1每个具有与式(4)中相同的意义,并且它们的优选范围也是相同的。
R14-1具有与式(4-3)中相同的意义,并且它们的优选范围也是相同的。
在下文中,解释上述取代基T2。
举例来说,取代基T2优选表示卤素原子(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、正丙基、异丙基、叔丁基、正辛基或2-乙基己基)、环烷基(优选具有3-30个碳原子的取代或未取代的环烷基;例如环己基、环戊基或4-正十二烷基环己基)、双环烷基(优选具有5-30个碳原子的取代或未取代的双环烷基,例如双环[1,2,2]庚烷-2-基、双环[2,2,2]辛烷-3-基)、烯基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的烯基;例如乙烯基或烯丙基)、环烯基(优选具有3-30个碳原子的取代或未取代的环烯基,即通过从具有3-30个碳原子的环烷烃中除去一个氢原子而获得的单价基团,例如2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基)、双环烯基(取代或未取代的双环烯基,优选具有5-30个碳原子的取代或未取代的双环烯基,即通过从具有一个双键的双环烷烯中除去一个氢原子而获得的单价基团,例如双环[2,2,1]庚-2-烯-1-基、双环[2,2,2]辛-2-烯-4-基)、炔基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的炔基;例如乙炔基、炔丙基)、芳基(优选具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基;例如苯基、对甲苯基和萘基)、杂环基(优选通过从取代或未取代的5-元或6-元芳族或非芳族杂环化合物,更优选具有3-30个碳原子的5-元或6-元芳族杂环化合物中除去一个氢原子而获得的单价基团;例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶炔(pyrimidynyl)基、2-苯并噻唑基)、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷氧基;例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、正辛氧基和2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(优选具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳氧基;例如苯氧基、2-甲基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四烷酰氨基苯氧基)、甲硅烷氧基(优选具有3-20个碳原子的取代或未取代的甲硅烷氧基;例如三甲基甲硅烷氧基和叔丁基二甲基甲硅烷氧基)、杂环氧基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的杂环氧基;例如1-苯基四唑-5-氧基、2-四羟基吡喃氧基)、酰氧基(优选甲酰氧基,具有2-30个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氧基,以及具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氧基;例如甲酰氧基、乙酰氧基、新戊酰氧基、硬脂酰氧基、苯甲酰氧基、对甲氧基苯基羰基氧基)、氨基甲酰氧基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的氨基甲酰氧基;例如N,N-二甲基氨基甲酰氧基、N,N-二乙基氨基甲酰氧基、吗啉羰基氨基、N,N-二正辛氨基羰基氨基和N-正辛氨基甲酰氧基)、烷氧羰基氧基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的烷氧羰基氧基;例如甲氧羰基氧基、乙氧羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基和正辛羰基氧基)、芳氧羰基氧基(优选具有7-30个碳原子的取代或未取代的芳氧羰基氧基;例如苯氧羰基氧基、对甲氧基苯氧羰基氧基和对正十六烷氧苯氧基羰基氧基)、氨基(优选氨基,具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷氨基和具有6-30个碳原子的取代或未取代的苯胺基;例如氨基、甲氨基、二甲氨基、苯胺基、N-甲基苯胺基和二苯基氨基)、酰氨基(优选甲酰氨基、具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氨基、及具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氨基;例如甲酰氨基、乙酰氨基、新戊酰氨基、月桂酰氨基和苯甲酰氨基)、氨基羰基氨基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的氨基羰基氨基;例如氨基甲酰氨基,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羰基氨基)、烷氧羰基氨基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的烷氧羰基氨基;例如甲氧羰基氨基、乙氧羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、正十八烷氧基羰基氨基、N-甲基-甲氧羰基氨基)、芳氧羰基氨基(优选具有7-30个碳原子的取代或未取代的芳氧羰基氨基;例如苯氧羰基氨基、对氯苯氧羰基氨基、间正辛氧基苯氧羰基氨基)、氨磺酰氨基(优选具有0-30个碳原子的取代或未取代的氨磺酰氨基;例如氨磺酰氨基、N,N-二甲基氨基磺酰氨基和N-正辛氨基磺酰氨基)、烷基和芳基磺酰氨基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基磺酰氨基,以及具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基磺酰氨基;例如甲磺酰氨基、丁磺酰氧基、苯磺酰氨基、2,3,5-三氯苯磺酰氨基、对甲苯磺酰氨基)、巯基和烷硫基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷硫基;例如甲硫基、乙硫基和正十六烷硫基)、芳硫基(优选具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳硫基;例如苯硫基、对氯苯硫基和间甲氧基苯硫基)、杂环硫基团(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的杂环硫基团;例如2-苯并噻唑硫基、1-苯四唑-5-基硫基)、氨磺酰基(优选具有0-30个碳原子的取代或未取代的氨磺酰基;例如N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷氧丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基、N-(N’-苯基氨基甲酰基)氨磺酰基)、磺基、烷基和芳基亚磺酰基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基亚磺酰基和具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基亚磺酰基;例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基亚磺酰基和对甲基苯基亚磺酰基)、烷基和芳基磺酰基(优选具有1-30个碳原子的取代或末取代的烷基磺酰基和具有6-30个碳原了的取代或未取代的芳基磺酰基;例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基、对甲基苯基磺酰基)、酰基(优选甲酰基、具有2-30个碳原子的取代或者未取代的烷基酰基、以及具有7-30个碳原子的取代或者未取代的芳基酰基;例如乙酰基和新戊酰苯甲酰基)、芳氧羰基(优选具有7-30个碳原子的取代或者未取代的芳氧羰基;例如苯氧羰基、邻氯苯氧羰基、间硝基苯氧羰基和对叔丁基苯氧羰基)、烷氧羰基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的烷氧羰基;例如甲氧羰基、乙氧羰基、叔丁氧羰基和正十八烷氧基羰基)、氨基甲酰基(优选具有1-30个碳原子的取代或者未取代的氨基甲酰基;例如氨基甲酰基、N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、N,N-二正辛基氨基甲酰基和N-(甲磺酰基)氨基甲酰基)、芳基和杂环偶氮基(优选具有6-30个碳原子的取代或者未取代的芳基偶氮基、具有3-30个碳原子的取代或者未取代的杂环偶氮基;例如苯偶氮基、对氯苯偶氮基和5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、酰亚胺基(优选N-琥珀酰亚胺基和N-邻苯二甲酰亚胺基)、膦基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的膦基;例如二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基)、氧膦基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的氧膦基;例如氧膦基、二辛氧基氧膦基和二乙氧基氧膦基)、氧膦氧基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的氧膦氧基;例如二苯氧基氧膦氧基和二辛氧基氧膦氧基)、氧膦氨基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的氧膦氨基;例如二甲氧基氧膦氨基和二甲基氨基氧膦氨基)、甲硅烷基(优选具有3-30个碳原子的取代或者未取代的甲硅烷基;例如三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基和苯基二甲基甲硅烷基)。
在上述取代基中,至于那些具有氢原子的基团,可以从中除去氢原子并且再用上述基团取代。此类官能团有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。作为那些官能团的具体实例,有甲基磺酰氨基羰基、对甲基苯基磺酰氨基羰基、乙酰氨基磺酰基和苯甲酰氨基磺酰基。
另外,在存在两个或更多个取代基的情况下,它们可以相同或者不同。此外,如果可能,它们可以一起连接而形成环。
作为由式(4-4)或(4-5)表示的化合物,优选其中R11-1是甲基,R2-1和R3-1都是氢原子、R13是具有3或更多个碳原子的烷基,L1-1和L2-1每个是单键、-O-、-CO-、-NR-、-SO2NR-、-NRSO2、-CONR-、-NRCO-、-COO-、-OCO-和亚炔基(其中R表示氢原子、可以具有取代基的烷基或芳基,优选R是氢原子)、Ar1-1是亚芳基且可以提及其中n-1是3-6的基团。
以下参照具体的实例对由下式(4)表示的化合物给出详细的说明。但是本发明根本不局限于以下的具体实例。
由式(4)表示的化合物可以在作为原材料的取代苯甲酸合成后,通过使这种取代过的苯甲酸进行与苯酚衍生物或者苯胺衍生物的普通酯化反应或者形成酰胺的反应来合成,只要反应可以形成酯键或者酰胺键即可,可以采用任意类型的反应。例如,可以提及的包括借助于官能团转化使取代过的苯甲酸转化成酰基卤后,与苯酚衍生物或者苯胺衍生物缩合的一种方法,以及包括使用缩合剂或催化剂使取代的苯甲酸和苯酚或者苯胺衍生物脱水并缩合的一种方法等。
作为由下式(4)表示的化合物的制备方法,考虑到生产成本等,优选在借助于官能团转化使取代的苯甲酸转化成酰基卤后,与苯酚衍生物或者苯胺衍生物缩合的方法。
在制备由下式(4)表示的化合物的方法中,可以使用烃溶剂(优选提及甲苯和二甲苯等)、醚溶剂(优选得到甲醚、四氢呋喃和二噁烷等)、酮溶剂、酯溶剂、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等作为反应溶剂。这些溶剂可以单独使用或者混合其几种来使用。并且,上述溶剂优选的是甲苯、乙腈、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺。
就反应温度而言,0-150℃的范围是优选的,0-100℃的范围是更优选的,并且20-90℃的范围是特别优选的。
对于本发明的反应,优选不使用碱。在使用碱的情况下,可以使用有机碱和无机碱中任何一种。但是有机碱是优选的,例如吡啶和三烷基胺(优选提及三乙胺和乙基二异丙基胺等)。
可以通过公知的方法合成由式(4-4)或(4-5)表示的化合物。例如,在n-1为4的化合物的情况下,使具有由式(7)表示的以下结构的原料化合物与具有例如羟基、氨基等的反应部分的衍生物反应,产生由式(8)表示的以下中间体。然后,通过用具有由式(9)表示的以下结构的化合物的一个分子连接这种中间体的两个分子,可以获得想要的化合物。但是,在本发明中想要的化合物的合成实例不局限于此。
式(7)
(在该式中,A1-1表示反应性基团,例如羟基、卤素原子等,R11-1、R2-1、R13-1和R5-1与前面已经提到的相同,并且R4-1是氢原子或者由上述OR14-1表示的取代基。)
式(8)
(在该式中,A’1-1表示反应基团,例如羧基等,并且R11-1、R2-1、R13-1、R4-1、R5-1、Ar1-1和L1-1与前面已经提到的相同。)
式(9)
B1-1-Ar2-1-L2-1-Ar2-1-B’1-1
(在该式中,B1-1和B’1-1表示反应基团,例如羟基、氨基等,并且Ar2-1和L2-1每个均与前面提到的Ar1-1和L2-1具有相同的含义)。但是,本发明化合物的合成方法不局限于上面的方法。
对于具有棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm的本发明的延迟提升剂,由以下式(5)表示的化合物是特别优选的。
以下给出由式(5)表示的化合物的详细说明。
式(5):
在式(5)中,L1和L2各自独立地表示单键或者二价连接基团。
所述二价连接基团的具体实例例如包括由-NR8-(其中R8表示氢原子、可以具有取代基的烷基、或者可以具有取代基的芳基,氢原子为优选)、-SO2-、-CO-、取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的亚烯基、亚炔基、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基、-O-、-S-、-SO-表示的基团,和结合两个或更多个这些基团获得的基团。更优选地,L1和L2各自独立地表示单键、-NR8-、-O-或-S-,并且再更优选单键或-NR8-,最优选-NR8-。
在式(5)中,R1和R2各自独立地表示氢原子或者取代基。可以使用以下的基团作为所述取代基的实例。
所述取代基表示卤素原子(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、正丙基、异丙基、叔丁基、正辛基或2-乙基己基)、环烷基(优选具有3-30个碳原子的取代或未取代的环烷基;例如环己基、环戊基或4-正十二烷基环己基)、双环烷基(优选具有5-30个碳原子的取代或未取代的双环烷基,即通过从具有5-30个碳原子的双环烷烃中除去一个氢原子所获得的基团,例如双环[1,2,2]庚烷-2-基、双环[2,2,2]辛烷-3-基)、烯基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的烯基;例如乙烯基或烯丙基)、环烯基(优选具有3-30个碳原子的取代或未取代的环烯基,即通过从具有3-30个碳原子的环烷烃中除去一个氢原子而获得的单价基团,例如2-环戊烯-1-基、2-环己烯-1-基)、双环烯基(取代或未取代的双环烯基,优选具有5-30个碳原子的取代或未取代的双环烯基,即通过从具有一个双键的双环烷烯中除去一个氢原子而获得的单价基团,例如双环[2,2,1]庚-2-烯-1-基、双环[2,2,2]辛-2-烯-4-基)、炔基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的炔基;例如乙炔基、炔丙基)、芳基(优选具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基;例如苯基、对甲苯基和萘基)、杂环基(优选通过从取代或未取代的5-元或6-元芳族或非芳族杂环化合物、更优选具有3-30个碳原子的5-元或6-元芳族杂环化合物中除去一个氢原子而获得的单价基团;例如2-呋喃基、2-噻吩基、2-嘧啶炔基、2-苯并噻唑基)、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷氧基;例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、正辛氧基和2-甲氧基乙氧基)、芳氧基(优选具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳氧基;例如苯氧基、2-甲基苯氧基、4-叔丁基苯氧基、3-硝基苯氧基、2-十四烷酰氨基苯氧基)、甲硅烷氧基(优选具有3-20个碳原子的取代或未取代的甲硅烷氧基;例如三甲基甲硅烷氧基和叔丁基二甲基甲硅烷氧基)、杂环氧基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的杂环氧基;例如1-苯基四唑-5-氧基、2-四氢吡喃氧基)、酰氧基(优选甲酰氧基,具有2-30个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氧基,以及具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氧基;例如甲酰氧基、乙酰氧基、新戊酰氧基、硬脂酰氧基、苯甲酰氧基、对甲氧基苯基羰基氧基)、氨基甲酰氧基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的氨基甲酰氧基;例如N,N-二甲基氨基甲酰氧基、N,N-二乙基氨基甲酰氧基、吗啉羰基氨基、N,N-二正辛氨基羰基氨基和N-正辛氨基甲酰氧基)、烷氧羰基氧基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的烷氧羰基氧基;例如甲氧羰基氧基、乙氧羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基和正辛羰基氧基)、芳氧羰基氧基(优选具有7-30个碳原子的取代或未取代的芳氧羰基氧基;例如苯氧羰基氧基、对甲氧基苯氧羰基氧基和对正十六烷氧苯氧基羰基氧基)、氨基(优选氨基、具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷氨基和具有6-30个碳原子的取代或未取代的苯胺基;例如氨基、甲氨基、二甲氨基、苯胺基、N-甲基苯胺基和二苯基氨基)、酰氨基(优选甲酰氨基、具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基羰基氨基、及具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基羰基氨基;例如甲酰氨基、乙酰氨基、新戊酰氨基、月桂酰氨基和苯甲酰氨基)、氨基羰基氨基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的氨基羰基氨基;例如氨基甲酰氨基,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羰基氨基)、烷氧羰基氨基(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的烷氧羰基氨基;例如甲氧羰基氨基、乙氧羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、正十八烷氧基羰基氨基、N-甲基-甲氧羰基氨基)、芳氧羰基氨基(优选具有7-30个碳原子的取代或未取代的芳氧羰基氨基;例如苯氧羰基氨基、对氯苯氧羰基氨基、间正辛氧基苯氧羰基氨基)、氨磺酰氨基(优选具有0-30个碳原子的取代或未取代的氨磺酰氨基;例如氨磺酰氨基、N,N-二甲基氨基磺酰氨基和N-正辛氨基磺酰氨基)、烷基和芳基磺酰氨基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基磺酰氨基,以及具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基磺酰氨基;例如甲磺酰氨基、丁磺酰氧基、苯磺酰氨基、2,3,5-三氯苯磺酰氨基、对甲苯磺酰氨基)、巯基和烷硫基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷硫基;例如甲硫基、乙硫基和正十六烷硫基)、芳硫基(优选具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳硫基;例如苯硫基、对氯苯硫基和间甲氧基苯硫基)、杂环硫基团(优选具有2-30个碳原子的取代或未取代的杂环硫基团;例如2-苯并噻唑硫基、1-苯四唑-5-基硫基)、氨磺酰基(优选具有0-30个碳原子的取代或未取代的氨磺酰基;例如N-乙基氨磺酰基、N-(3-十二烷氧丙基)氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、N-乙酰基氨磺酰基、N-苯甲酰基氨磺酰基、N-(N’-苯基氨基甲酰基)氨磺酰基)、磺基、烷基和芳基亚磺酰基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基亚磺酰基和具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基亚磺酰基;例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、苯基亚磺酰基和对甲基苯基亚磺酰基)、烷基和芳基磺酰基(优选具有1-30个碳原子的取代或未取代的烷基磺酰基和具有6-30个碳原子的取代或未取代的芳基磺酰基;例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、苯基磺酰基、对甲基苯基磺酰基)、酰基(优选甲酰基、具有2-30个碳原子的取代或者未取代的烷基酰基、以及具有7-30个碳原子的取代或者未取代的芳基酰基;例如乙酰基和新戊酰苯甲酰基)、芳氧羰基(优选具有7-30个碳原子的取代或者未取代的芳氧羰基;例如苯氧羰基、邻氯苯氧羰基、间硝基苯氧羰基和对叔丁基苯氧羰基)、烷氧羰基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的烷氧羰基;例如甲氧羰基、乙氧羰基、叔丁氧羰基和正十八烷氧基羰基)、氨基甲酰基(优选具有1-30个碳原子的取代或者未取代的氨基甲酰基;例如氨基甲酰基、N-甲基氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、N,N-二正辛基氨基甲酰基和N-(甲磺酰基)氨基甲酰基)、芳基和杂环偶氮基(优选具有6-30个碳原子的取代或者未取代的芳基偶氮基、具有3-30个碳原子的取代或者未取代的杂环偶氮基;例如苯偶氮基、对氯苯偶氮基和5-乙硫基-1,3,4-噻二唑-2-基偶氮基)、酰亚胺基(优选N-琥珀酰亚胺基和N-邻苯二甲酰亚胺基)、膦基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的膦基;例如二甲基膦基、二苯基膦基、甲基苯氧基膦基)、氧膦基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的氧膦基;例如氧膦基、二辛氧基氧膦基和二乙氧基氧膦基)、氧膦氧基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的氧膦氧基;例如二苯氧基氧膦氧基和二辛氧基氧膦氧基)、氧膦氨基(优选具有2-30个碳原子的取代或者未取代的氧膦氨基;例如二甲氧基氧膦氨基和二甲基氨基氧膦氨基)、以及甲硅烷基(优选具有3-30个碳原子的取代或者未取代的甲硅烷基;例如三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基和苯基二甲基甲硅烷基)。
在上述取代基中,就那些具有氢原子的基团而言,可以从中除去氢原子并且再用上述基团取代。此类官能团有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。作为那些官能团的具体实例,有甲基磺酰氨基羰基、对甲基苯基磺酰氨基羰基、乙酰氨基磺酰基和苯甲酰氨基磺酰基。
R1和R2每个优选是氯原子、烷基、烯基、芳基、杂环基、羟基、羧基、烷氧基、芳氧基、酰氧基和氨基。更优选地,它们每个是氯原子、烷基、芳基、羟基和氨基。
在式(5)中,R3和R4各自独立地表示取代基。作为取代基,可以提及对R1和R2枚举的实例。
R3优选是卤素原子、烷基、氰基、羟基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、烷氧羰基氧基、氨基和酰氨基,更优选是卤素原子、烷基、氰基、羟基、烷氧基、酰氧基和烷氧羰基氧基。
R4优选是卤素原子、烷基、烯基、炔基、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、氨基甲酰氧基、烷氧羰基氧基、芳氧羰基氧基、氨基、酰氨基、烷氧羰基氨基、芳氧羰基氨基、氨磺酰氨基、烷基和芳基磺酰氨基、巯基、烷硫基、芳硫基和氨磺酰基,更优选是卤素原子、烷基、氰基、羟基、烷氧基、酰氧基和烷氧羰基氧基。
在式(5)中,n表示0-4的整数;当n是2或更大时,存在的多个R3可以是彼此相同或不同的,并且如果可能,可以一起连接而形成环。n优选是0-2的整数,更优选是0。
在式(5)中,m表示0-4的整数,当n为2或更大时,存在的多个R3可以是相同或者不同的,并且如果可能,可以一起连接而形成环。m优选表示0-3的整数。
在式(5)中,X1表示1-5的整数,并且当X1为2或更大时,存在的多个(R4)m可以是相同或者不同的。X1优选是1-3的整数,更优选是1或2。
在式(5)中,R41表示氢原子或取代基。作为取代基,提及了为R1和R2枚举的实例。优选地,所述取代基是卤素原子、烷基、氰基、羟基、烷氧基、芳基、烷氧羰基、酰氧基或烷氧羰基氧基。
式(5)是优选由式(5-2)表示的化合物。
式(5-2)
在式(5-2)中,L3表示单键或者二价连接基团。作为L3的实例,提及了为L1和L2枚举的那些实例,并且它们的优选范围也与L1和L2的范围相同。
在式(5-2)中,R5表示氢原子或取代基。作为R5的实例,提及了为R1和R2枚举的那些实例,并且它们的优选范围也与R1和R2的范围相同。
在式(5-2)中,R6和R7各自独立地表示取代基。作为R6和R7的实例,提及了为R4枚举的那些实例,并且它们的优选范围也与R4的范围相同。
在式(5-2)中,j和k各自独立地表示0-4的整数。j和k每个优选是0-3的整数。当j是2或更大时,存在的多个R7可以是相同或者不同的,并且如果可能,可以一起连接而形成环。当k是2或更大时,存在的多个R6可以是相同或者不同的,并且如果可能,可以一起连接而形成环。
在式(5-2)中,X2表示1-5的整数。当X2为2或更大时,存在的多个(R7)j可以是相同或者不同的。X2优选是1-3的整数,更优选是1或2。
在式(5-2)中,R71表示氢原子或取代基。作为R71的实例,提到了为R41枚举的那些实例,并且它们的优选范围也与R41的范围相同。
在式(5-2)中,X3表示1-5的整数。当X3为2或更大时,存在的多个(R6)k可以是相同或者不同的。X3优选是1-3的整数,更优选是1或2。
在式(5-2)中,R61表示氢原子或取代基。作为R61的实例,提到了为R41枚举的那些实例,并且它们的优选范围也与R41的范围相同。
以下,引用具体实例来详细说明本发明组合物包含的至少一种的由式(5)表示的化合物。但是,本发明根本不局限于以下的具体实例。参照每种以下的化合物,只要不另外指出,括号()中的数字作为示例化合物(X)给出。
此处,Ra、Rb和Rc每个都是由下表1-1中所表示的基团。
表1
示例化合物 | Ra | Rb | Re |
(1) | R-1 | R-1 | R-1 |
(2) | R-1 | R-1 | R-13 |
(3) | R-1 | R-1 | R-14 |
(4) | R-1 | R-1 | R-15 |
(5) | R-1 | R-1 | R-16 |
(6) | R-1 | R-1 | R-17 |
(7) | R-1 | R-1 | R-19 |
(8) | R-1 | R-1 | R-21 |
(9) | R-2 | R-2 | R-2 |
(10) | R-3 | R-3 | R-3 |
(11) | R-4 | R-4 | R-4 |
(12) | R-4 | R-4 | R-13 |
(13) | R-4 | R-4 | R-14 |
(14) | R-4 | R-4 | R-16 |
(15) | R-5 | R-5 | R-5 |
(16) | R-6 | R-6 | R-13 |
(17) | R-6 | R-6 | R-15 |
(18) | R-6 | R-6 | R-16 |
(19) | R-7 | R-7 | R-7 |
(20) | R-8 | R-8 | R-8 |
(21) | R-9 | R-9 | R-9 |
(22) | R-9 | R-9 | R-19 |
(23) | R-10 | R-10 | R-10 |
(24) | R-11 | R-11 | R-11 |
(25) | R-11 | R-11 | R-14 |
(26) | R-11 | R-11 | R-17 |
(27) | R-12 | R-12 | R-12 |
(28) | R-6 | R-20 | R-20 |
(29) | R-22 | R-22 | R-1 |
(30) | R-23 | R-23 | R-1 |
(31) | R-22 | R-23 | R-1 |
(32) | R-23 | R-16 | R-1 |
(33) | R-1 | R-11 | R-14 |
此处,表1中R-1至R-23的基团如下所示。
在本发明中,需要使用至少一种包含具有棒状极化率各向异性的分子的延迟提升剂,其量为基于酰化纤维素的0.1-30质量%,优选0.5-20质量%,更优选1-15质量%,并且尤其优选1-10质量%。当使用两种延迟提升剂时,优选其总量满足上述范围。
[包含具有高平面极化率各向异性的分子的延迟提升剂]
接下来,详细解释分子具有高平面极化率各向异性的延迟提升剂。包含具有高平面极化率各向异性的分子的延迟提升剂可以通过由固定形式的氢键或者共轭键来相互连接具有高度平面性质的化合物如芳环的平面分子构象来获得。
分子的极化率可以通过分子轨道方法或者密度泛函方法计算得到。由以下表达式(2)表示的平面极化率的各向异性应该为300×10-25cm3-1,500×10-25cm3是必要的。当所述平面极化率各向异性小于下限时,酰化纤维素的延迟表现较小,从而不是优选的。另一方面,当平面极化率各向异性太大而超过上限时,延迟提升剂与酰化纤维素的相容性劣化,结果容易引起例如发生延迟提升剂渗出的问题。所述延迟提升剂的平面极化率各向异性优选为350×10-25cm3-1,500×10-25cm3。
表达式(2):Δα=(αx+αy)/2-αz
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量(极化率张量成对角线后获得的特征值的第二大成分);并且αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
作为用于本发明的平面极化率各向异性为300×10-25cm3-1,500×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的延迟提升剂,由以下式(6)表示的化合物是特别优选的。
式(6):
其中R21、R22和R23每个表示烷基、烯基、芳环基团或者杂环基。
以下详细说明由下式(6)表示的化合物。
如上所述,R21、R22和R23每个表示烷基、烯基、芳环基团或者杂环基,更优选芳环基团或者杂环基。由R21、R22和R23表示的芳环基团或者杂环基可以具有取代基。取代基的实例包括卤素原子、羟基、氰基、硝基、羧基、烷基、烯基、芳基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、酰氧基、烷氧羰基、烯氧羰基、芳氧羰基、氨磺酰基、烷基取代的氨磺酰基、烯基取代的氨磺酰基、芳基取代的氨磺酰基、亚磺酰氨基、氨基甲酰基、烷基取代的氨基甲酰基、烯基取代的氨基甲酰基、芳基取代的氨基甲酰基、酰氨基、烷基硫基、烯基硫基、芳基硫基和酰基。
当R21、R22和R23每个表示杂环基时,优选所述杂环具有芳香性。具有芳香性的杂环基通常是不饱和的杂环,优选具有最多个双键的杂环。所述杂环优先是5-、6-或7-元环,更优选5-或6-元环,最优选是6-元环。杂环的杂原子优选是氮原子、硫原子或氧原子,尤其优选氮原子。作为具有芳香性的杂环,吡啶环(作为杂环基,2-吡啶基或4-吡啶基)是尤其优选的。杂环基可以具有取代基。杂环基的取代基的实例与上述取代基的实例相同。这些取代基可以进一步用上面的取代基取代。
以下显示了由下式(6)表示的化合物的优选实例,但是不应解释为本发明局限于这些具体的实例。
在本发明中,需要使用至少一种包含具有高平面极化率各向异性的分子的延迟提升剂,其量为基于酰化纤维素的0.1-30质量%,优选0.5-20质量%,更优选1-15质量%,并且尤其优选1-10质量%。当使用两种延迟提升剂时,优选其总量满足上述范围。
特别优选为组合使用具有棒状极化率各向异性分子的延迟提升剂和具有高平面极化率各向异性分子的延迟提升剂来更有效地限制延迟提升剂的渗出。当组合使用它们时,优选总用量满足与使用一种时情况相同的数值范围。这些延迟提升剂的混合比优选为每1质量份具有棒状极化率各向异性分子的延迟提升剂0.01-100质量份、更优选0.1-10质量份具有高平面极化率各向异性分子的延迟提升剂。
[酰化纤维素]
以下将说明用于本发明中的酰化纤维素。
酰化纤维素的取代度指在纤维素组成单元(经历β1→4苷键合的葡萄糖基团)处存在的三个羟基的酰化比例。可以通过测量每单位重量纤维素组成单元中结合的脂肪酸的量来计算取代度。根据ASTM-D817-91实施这种测量方法。
本发明中的酰化纤维素优选是酰化度为2.6-3.0的酰化纤维素。酰化度更优选为2.7-2.95。
此外,作为本发明中的另一种优选的酰化纤维素,优选使用具有乙酰基及含有3或4个碳原子的酰基、且酰化度为2-2.9的混合脂肪酸酯。酰化度更优选为2.2-2.85,最优选为2.5-2.8。乙酰化度优选低于2.5,更优选低于1.9。
6-位酰化度与总酰化度的比例优选为0.25或更高,更优选0.3或更高。
用于本发明的酰化纤维素的重均聚合度为350-800,更优选370-600。用于本发明的酰化纤维素的数均分子量70,000-230,000,更优选75,000-230,000,最优选78,000-120,000。
本发明中的酰化纤维素可以通过使用酸酐或酰氯作为酰化试剂来合成。当酰化试剂是酸酐时,使用有机酸(例如乙酸)或二氯甲烷作为反应溶剂。使用例如硫酸的质子催化剂作为催化剂。当酰化试剂是酰氯时,使用碱性化合物作为催化剂。在从工业角度来看,在最普通的合成方法中,用包含与乙酰基和其它酰基相应的有机酸(例如乙酸、丙酸和丁酸)的混合有机酸组分或者它们的酸酐(例如乙酸酐、丙酸酐和丁酸酐)来酯化纤维素,从而合成纤维素酯。
在该方法中,用例如乙酸的有机酸活化例如棉绒和木浆的纤维素,然后在许多情况下在硫酸催化剂的存在下使用前述有机酸组分的混合液体使纤维素酯化。相对纤维素中存在的羟基一般使用过量的有机酸酐组分。在这种酯化处理中,除了酯化反应外,还进行了纤维素主链(β1→4苷键)的水解反应(解聚反应)。当主链的水解反应进行时,纤维素酯的聚合度降低,从而使得所制备的纤维素酯的物理性质降低。为此,优选在考虑要获得的纤维素酯的聚合度和分子量下确定反应条件,例如反应温度。
为了获得具有高聚合度(高分子量)的纤维素酯,调节酯化反应步骤中的最大温度不高于50℃是重要的。优选将最大温度调节至35-50℃,更优选37-47℃。当反应温度高于35℃时,酯化反应可以平稳地进行。当反应温度不高于50℃时,反应不会伴随着例如纤维素酯聚合度降低的缺点。
在酯化反应后,通过停止反应同时抑制温度上升,可以进一步抑制聚合度的降低,并且可以合成出具有高聚合度的纤维素酯。即,当在反应完成后向反应***中添加反应终止剂(例如水和乙酸)时,对酯化反应没有贡献的过量酸酐水解,形成相应的有机酸作为副产物。这种水解反应伴随着剧烈的放热,使得反应容器中的温度增加。当反应终止剂的添加速率不太高时,不会引起发生超过反应容器冷却能力的突然放热而促进纤维素主链的水解反应,从而降低要获得的纤维素酯的聚合度的问题。此外,在酯化反应期间一部分催化剂与纤维素偶联,并且它们的大部分在添加反应终止剂期间从纤维素中离解。当反应终止剂的添加速率不太高时,充分保证了离解催化剂的反应时间,所以难以发生一部分催化剂仍处于与纤维素偶联的状态的问题。其中强酸催化剂部分偶联的纤维素酯稳定性是非常不好的,所以它容易被干燥产物时等的热量分解,导致聚合度的降低。为此,优选在酯化反应后,优选在4分钟或更长,更优选4-30分钟的时间内添加反应终止剂而终止反应。顺便提及,当反应终止剂的添加时间小于30分钟时,优选不会降低工业生产率。
一般,使用能够分解酸酐的水或醇作为反应终止剂。但是,在本发明中,为了避免在许多有机溶剂中具有低溶解度的三酯沉积,优选使用水和有机酸的混合物作为反应终止剂。当在上述条件下进行酯化反应时,可以容易地合成出重均聚合度为500或以上的高分子量纤维素酯。
<紫外线吸收剂>
除了上述延迟提升剂外,本发明的酰化纤维素膜还可以包含紫外线吸收剂。
作为紫外线吸收剂,例如可以枚举羟二苯酮系化合物、苯并***系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯酮系化合物、氰基丙烯酸树脂系化合物和镍络合物盐系化合物。其中,着色低的苯并***系化合物是优选的。另外,优选使用如JP-A-10-182621和JP-A-8-337574中所述的紫外线吸收剂,及如JP-A-6-148430中所述的高分子量紫外线吸收剂。在使用本发明的酰化纤维素膜作为偏振片保护膜的情况下,就紫外线吸收剂而言,从防止起偏器或者液晶劣化的角度考虑,对于波长不大于370nm的紫外线具有优异吸收能力且对可见光吸收较低的物质、以及从液晶显示器性质的角度考虑,对400nm或更大波长的可见光具有低吸收的物质是优选的。
用于本发明的苯并***系紫外线吸收剂的具体实例包括2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并***、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)苯并***、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)苯并***、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并***、2-(2′-羟基-3′-(3″,4″,5″,6″-四氢苯二酰亚氨甲基)-5′-甲基苯基)苯并***、2,2-亚甲基-双(4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-6-(2H-苯并***-2-基)苯酚)、2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并***、2-(2H-苯并***-2-基)-6-(直链或侧链癸基)-4-甲酚、以及辛基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并***-2-基)苯基]丙酸酯和2-乙基己基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并***-2-基)苯基]丙酸酯的混合物。但是,不应解释为本发明局限于此。
另外,可以优选使用可商购的产品,例如TINUVIN 109、TINUVIN 171、TINUVIN 326和TINUVIN 328(所有均由Ciba Speciality Chemicals制造)。
紫外线吸收剂的添加量优选为基于所述酰化纤维素的0.1质量%-10质量%。
[酰化纤维素膜的制备]
本发明中的酰化纤维素膜可以根据溶剂浇铸方法制备。在溶剂浇铸方法中,使用酰化纤维素溶解在有机溶剂中的溶液(浓液)制备所述膜。
有机溶剂优选包括选自具有3-12个碳原子的醚、具有3-12个碳原子的酮、具有3-12个碳原子的酯以及具有1-6个碳原子的卤代烃的溶剂。
所述醚、酮和酯每个可以具有环状结构。还可以使用包含醚、酮和酯(即-O-、-CO-和-COO-)中任意两个或更多个官能团的化合物作为有机溶剂。有机溶剂可以包含其它官能团,例如醇羟基。在使用包含两个或更多个官能团的有机溶剂的情况下,优选其碳原子的数量落在前述包含任意官能团的溶剂的碳原子数目的优选范围内。
具有3-12个碳原子的醚的实例包括二异丙基醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、苯甲醚和苯***。
具有3-12个碳原子的酮的实例包括丙酮、丁酮、二乙酮、二异丁酮、环己酮和甲基环己酮。
具有3-12个碳原子的酯的实例包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸戊酯。
包含两个或更多个官能团的有机溶剂的实例包括2-乙酸乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。
卤代烃的碳原子数优选为1或2,更优选为1。卤代烃的卤素优选是氯。用卤素取代的卤代烃的氢原子的比例优选为25-75摩尔%,更优选为30-70摩尔%,再更优选为35-65摩尔%,最优选40-60摩尔%。二氯甲烷是代表性的卤代烃。
可以使用两种或更多种有机溶剂的混合物。
酰化纤维素溶液可以通过一般方法,包括在0℃或更高(常温或高温)的温度下进行处理来制备。可以根据浓液的制备方法和在通常溶剂浇铸方法中的装置进行溶液的制备。顺便提及,在一般方法的情况下,优选使用卤代烃(特别是二氯甲烷)作为有机溶剂。
优选调整酰化纤维素的量,使得它在所得溶液中包含10-40质量%的量。酰化纤维素的量更优选为10-30质量%。可以在有机溶剂(主要溶剂)中添加后面所描述的任意添加剂。
可以通过在常温(0-40℃)下搅拌酰化纤维素和有机溶剂来制备溶剂。可以在增压和加热的条件下搅拌高浓度的溶液。具体地说,将酰化纤维素和有机溶剂放在压力容器中,密闭容器后,在压力下搅拌混合物,同时在从常温下溶剂的沸点至溶剂不沸腾的温度范围内的温度下加热。加热温度通常为40℃或更高,优选60-200℃,更优选80-110℃。
各组分可以先粗略地混合,然后放在容器中。或者将它们连续地放入容器中。容器必须构造成可以实现搅拌。可以通过注入惰性气体例如氮气来给容器加压。此外,可以利用由于加热而导致的溶剂蒸气压的增加。或者可以在闭合容器后,在施压下添加各种组分。
在加热的情况下,优选从容器外面进行加热。例如,可以使用夹套型加热装置。此外,可以通过在容器外面提供片式加热器、用管道输送并且循环液体来加热整个容器。
优选在容器内部提供搅拌桨叶并且用该搅拌桨叶来进行搅拌。作为搅拌桨叶,长度达到容器壁附近的桨叶是优选的。优选提供刮刀来更新容器壁上的液膜。
所述容器可以配备测量仪器,例如压力计和温度计。将各种组分溶解在容器内的溶剂中。冷却所制备的浓液,然后从容器中将其取出,或者将其从容器中取出,再用热交换器等冷却。
还可以通过在冷却下的溶解方法来制备溶液。根据冷却下的溶解方法,甚至可以在通过通常的溶解方法几乎难以在其中溶解酰化纤维素的有机溶剂中溶解酰化纤维素。顺便提及,冷却下的溶解方法具有甚至通过使用由通常的溶解方法就能够在其中溶解酰化纤维素的溶剂也能够快速获得均匀溶液的作用。
在冷却下的溶解方法中,首先在逐步搅拌下于室温中将酰化纤维素加入有机溶剂中。优选调整酰化纤维素的量,使得混合物中包含量为10-40质量%的酰化纤维素。酰化纤维素的量更优选为10-30质量%。另外,可以在混合物中添加如后面所描述的任意添加剂。
接下来,冷却混合物至-100~-10℃(优选-80~-10℃,更优选-50~-20℃,最优选-50~-30℃)。例如,可以在干冰-甲醇浴(-75℃)或者冷的二甘醇溶液(-30~-20℃)中进行冷却。通过冷却,酰化纤维素和有机溶剂的混合物固化。
冷却速率优选为4℃/min或更快,更优选为8℃/min或更快,最优选12℃/min或更快。优选冷却速率尽可能快。但是,10,000℃/sec是理论上的最小上限,1,000℃/sec是技术上的最小上限,而100℃/sec是实用的最小上限。顺便提及,冷却速率是通过冷却开始时的温度与最终冷却温度之间的差除以从冷却开始达到最终冷却温度所需的时间而获得的值。
另外,当加热固体至0-200℃(优选0-150℃,更优选0-120℃,最优选0-50℃)时,酰化纤维素在有机溶剂中溶解。可以通过使其保持在室温或者通过在热浴中加热来实现升温。加热速率优选为4℃/min或更快,更优选为8℃/min或更快,最优选12℃/min或更快。优选加热速率尽可能快。但是,10,000℃/sec是理论上的最小上限,1,000℃/sec是技术上的最小上限,而100℃/sec是实用的最小上限。顺便提及,加热速率是通过加热开始时的温度与最终加热温度间的差除以从加热开始达到最终加热温度所需的时间而获得的值。
由此而获得均匀的溶液。顺便提及,在溶解不够好的情况下,可以重复所述冷却或加热操作。仅通过视觉观察溶液的外观来判断溶解是否不够好。
在冷却下的溶解方法中,为了避免冷却时由于露冷凝而结合水,希望使用密封的容器。此外,在所述冷却或加热操作中,当在冷却时进行加压或者在加热时进行减压时,可以缩短溶解时间。在进行加压或减压中,优选使用耐压(pressure light)容器。
顺便提及,在通过冷却下的溶解方法在乙酸甲酯中溶解20质量%的醋酸纤维素溶液(乙酰化度:60.9%,粘均聚合度:299)中,根据差示扫描量热计(DSC)的测量,在33℃附近存在溶胶态和凝胶态间的假相变温度,并且溶液在不高于该温度的温度下变成均匀的凝胶态。因此,必须将溶液维持在该假相变温度或更高温度,优选凝胶相变温度加大约10℃的温度下。但是,该假相变温度根据醋酸纤维素的乙酰化度、粘均聚合度和溶液浓度以及要使用的有机溶剂变化。
根据溶剂浇铸方法,从已制备的酰化纤维素溶液(浓液)制备酰化纤维素膜。优选向所述浓液中添加延迟提升剂。将该浓液浇铸至鼓或带上,并且蒸发溶剂形成薄膜。优选在浇铸前调整浓液的浓度,使得固含量为18-35%。优选将鼓或带的表面抛光成镜面状态。优选在不高于10℃的表面温度下将浓液浇铸到鼓或带上。
例如,在US 2,336,310、2,367,603、2,492,078、2,492,977、2,492,978、2,607,704、2,739,069和2,739,070、BP 640,731和736,892、JP-B-45-4554(此处使用的术语“JP-B”指“审查过的日本专利申请”)、JP-B-49-5614、JP-A-60-176834、JP-A-60-203430和JP-A-62-115035中描述了溶剂浇铸方法中的干燥方法。可以通过鼓空气或者例如氮气的惰性气体来进行鼓或带上的干燥。
从鼓或带上剥离所得的膜,并且通过温度从100到160℃连续改变的高温空气干燥,从而可以使残留的溶剂蒸发。在JP-B-5-17844中描述了这种方法。根据该方法,可以缩短浇铸直至剥离的时间。为了实施这种方法,需要在浇铸时的鼓或带的表面温度下使浓液凝胶化。
使用所制备的酰化纤维素溶液(浓液),浇铸两层或更多层,由此就可以形成薄膜。在此情况下,优选通过溶剂浇铸方法制备酰化纤维素膜。将浓液浇铸到鼓或带上,并且蒸发溶剂形成薄膜。优选在浇铸前调整浓液的浓度,使得固含量落在10-40质量%的范围内。优选使鼓或带的表面抛光成镜面状态。
在浇铸两层或更多层的多种酰化纤维素溶液的情况下,可以通过分别从在载体前进方向上以一定间隔提供的能够浇铸多种酰化纤维素溶液的多个浇铸喷嘴中浇铸包含酰化纤维素的溶液来制备薄膜,同时层叠。例如,可以使用如在JP-A-61-158414、JP-A-1-122419和JP-A-11-198285中公开的方法。还可以通过从两个浇铸喷嘴中浇铸酰化纤维素溶液来形成薄膜。例如,可以使用如在JP-B-60-27562、JP-A-61-94724、JP-A-61-947245、JP-A-61-104813、JP-A-61-158413和JP-A-6-134933中公开的方法。还可以使用如JP-A-56-162617中所述的方法,其包括流动高粘度酰化纤维素溶液与低粘度酰化纤维素溶液,并且同时挤出该高粘度和低粘度酰化纤维素溶液的酰化纤维素膜的浇铸方法。
此外,可以通过使用两个浇铸喷嘴的方法来制备薄膜,将从第一浇铸喷嘴模制到载体上的膜剥离,并且在与载体表面接触的侧面上进行第二次浇铸。例如,可以举例的有如JP-B-44-20235中所述的方法。
作为待浇铸的酰化纤维素溶液,可以使用相同的溶液,或者可以使用不同的酰化纤维素溶液。为了给多层酰化纤维素层赋予功能,可以从各个浇铸喷嘴中挤出适于每种功能的酰化纤维素溶液。另外,本发明的酰化纤维素溶液可以与其它功能层(例如粘合层、染料层、防静电层、防晕层、紫外线吸收层和偏振层)同时浇铸。
根据传统的单层溶液,为了获得所需的膜厚,需要挤出高浓度的高粘酰化纤维素溶液。在此情况下,经常发生由于酰化纤维素溶液不良的稳定性而产生固体,由此引起喷溅或平整度失效的问题。作为克服此类问题的方法,通过从浇铸喷嘴浇铸多种酰化纤维素溶液,可以同时将高粘度溶液挤出到载体上,这样不仅改善了平整度且可以制备平面薄膜,而且通过使用浓的酰化纤维素溶液还可以实现干燥负载的降低,所以可以提高膜的生产速度。
可以向酰化纤维素膜中添加防劣化剂(例如抗氧化剂、过氧化物分解剂、自由基抑制剂、金属失活剂、除酸剂、胺等)。在JP-A-3-199201、JP-A-5-197073、JP-A-5-194789、JP-A-5-271471和JP-A-6-107854中公开了防劣化剂。防劣化剂的添加量优选为待制备溶液(浓液)的0.01-1质量%,更优选0.01-0.2质量%。当添加量为0.01质量%或更多时,可充分地表现出防劣化剂的作用,并且这是优选的。当添加量为1质量%或更小时,不太会发生防劣化剂渗出(泄漏)到膜表面上,并且是优选的。作为防劣化剂尤其优选的实例,举例来说有丁基化羟基甲苯(BHT)和三苄胺。
可以在空气气氛或如氮气的惰性气体气氛中进行从浇铸直至干燥后的步骤。作为用来生产本发明中的酰化纤维素膜的卷绕机,可以使用通常使用的卷绕机。可以通过如恒定张力法、恒定转矩法、渐变张力法和具有固定内应力的程序张力控制法的卷绕方法来卷绕酰化纤维素膜。
[酰化纤维素膜的各种特性]
[酰化纤维素膜的厚度]
本发明的酰化纤维素膜的厚度优选为10-200μm,更优选20-150μm,最优选30-100μm。
[酰化纤维素膜的含水量]
可以通过在固定的温度和相对湿度下测量平衡的含水量来评价酰化纤维素膜的含水量。通过使样品在固定的温度和相对湿度下保持24小时后,由卡尔-费歇尔方法测量已经达到平衡状态的样品的水含量,并且将水含量(g)除以样品质量(g)来确定平衡含水量。
本发明的酰化纤维素膜的含水量在25℃和80%的RH下优选不大于5.0质量%,更优选不大于4.3质量%,最优选不大于3.8质量%。
<水蒸汽渗透率>
水蒸汽渗透性通过测量每个样品的水蒸汽渗透率来确定,根据如JISZ0208中所述的方法来计算每1m2面积24小时蒸发的水含量(g)。水蒸汽渗透率是与偏振片耐用性密切相关的薄膜的物理性质,通过降低水蒸汽渗透率,可以改善偏振片的耐用性。本发明的酰化纤维素膜的水蒸汽渗透率优选为200g/m2-1,700g/m2,更优选为500g/m2-1,400g/m2。
<皂化处理>
通过使其进行碱性皂化处理以赋予与聚乙烯醇的粘附性,可以使用本发明的酰化纤维素膜作为偏振片的保护膜。
优选通过循环地将膜表面浸在碱性溶液中、用酸性溶液中和、用水洗涤、然后干燥来进行酰化纤维素膜的碱皂化处理。
所述碱溶液的实例包括氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液。氢氧离子的当量浓度优选在0.1-5.0mol/L,更优选在0.5-4.0mol/L的范围内。碱溶液的温度优选在从室温至90℃,更优选40-70℃的范围内。
[拉伸处理]
进行了拉伸处理的本发明的酰化纤维素膜可以优选地用作偏振片的保护膜。通过进行拉伸处理可以给酰化纤维素膜赋予所希望的延迟,并且还可以提供作为延迟膜的功能。酰化纤维素膜的拉伸方向可以是横向或者纵向。
例如,在JP-A-62-115035、JP-A-4-152125、JP-A-4-284211、JP-A-4-298310和JP-A-11-48271中公开了横向拉伸的方法。
膜的拉伸在常温下或者在加热条件下进行。加热温度优选不高于膜的玻璃化转变温度。可以在干燥过程期间拉伸膜,这种方法在残留溶剂的情况尤其有效。在纵向拉伸的情况下,例如通过调整膜输送辊速率并且使卷绕速率比剥离速率快来拉伸膜。在横向拉伸的情况下,还可以通过输送膜、同时通过拉幅机保持其宽度并且逐步加宽拉幅机宽度来拉伸膜。在干燥后,还可以使用拉幅机来拉伸膜(优选使用纵向拉伸机单轴向拉伸)。
膜的拉伸倍率(相对拉伸前膜的伸长百分数)优选为3-200%,更优选5-150%。拉伸速率优选为1-100%/min,更优选为5-80%/min,最优选为10-60%/min。
本发明中的酰化纤维素膜优选通过在拉伸至最大拉伸倍率后,在小于该最大拉伸倍率的拉伸倍率下(松驰过程)保持规定时间的方法来制备。松驰过程中的拉伸倍率优选为最大拉伸倍率的50-99%,更优选70-97%,最优选90-95%。松驰时间优选为1-120秒,更优选为5-100秒。
通过如上规定松驰过程中拉伸倍率和时间的各自范围,改善了延迟提升剂的取向程度,从而可以获得高延迟且面内延迟波动小的酰化纤维素膜。因为本发明中的延迟提升剂分子末端之间的距离较长,使取向条件转变为平衡条件需要花费时间,所以通过控制拉伸速率和松驰过程的取向条件的方法尤其有效。
[膜的延迟]
在本发明说明书中,Reλ和Rthλ分别表示在λnm的波长下的面内延迟和厚度方向上的延迟。Reλ通过使λnm波长的光在膜的法线方向入射,采用KOBRA 21ADH(由Oji Scientific Instruments制造)来测量。Rthλ通过用KOBRA 21ADH在总共三个方向上来对前述Reλ进行测量为基础来计算延迟值,如通过使λnm波长的光从相对膜的法向方向倾斜+40°的方向入射,同时使面内慢轴(由KOBRA 21ADH判断)用作倾斜轴(旋转轴)来测量的延迟值,以及如通过使λnm波长的光从相对膜的法向方向-40°的方向入射,同时使面内慢轴用作倾斜轴(旋转轴)来测量的延迟值。
此处,作为平均折射率的有效值,可以使用在Polymer Handbook(JohnWiley&Sons,Inc.)和各种光学膜类似物中描述的值。当平均折射率值未知时,可以通过阿贝折射率仪来测量。
以下枚举主要光学膜的平均折射率值。
即,枚举酰化纤维素(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯乙烯(1.59)。通过输入平均折射率值和膜厚的有效值,由KOBRA 21ADH计算nx(成膜方向中的折射率)、ny(横向上的折射率)和nz(厚度方向上的折射率)。
本发明的酰化纤维素膜的Re590优选为20-200nm,更优选30-150nm,最优选60-120nm。Rth590优选为50-400nm,更优选70-400nm,再更优选100-300nm,最优选150-250nm。
此外,Rth590/Re590比例优选为1-10,更优选为2-8。
可以使用涂有光学各向异性层的具有上面延迟值的酰化纤维素膜作为OCB模式和TN模式的光学补偿膜。
[酰化纤维素膜的光弹性]
本发明的酰化纤维素的光弹性系数优选为60×10-8cm2/N或更低,更优选为20×10-8cm2/N。可以用偏振光椭圆测量仪得到光弹性系数。
[酰化纤维素膜的玻璃化转变温度]
本发明的酰化纤维素的玻璃化转变温度优选为120℃或更高,更优选140℃或更高。玻璃化转变温度是使用差示扫描量热计(DSC)以10℃/min的升温速率下测量的源于玻璃化转变的膜的基线开始改变时的温度和膜返回该基线时的温度的平均值而获得的值。
<偏振片>
[偏振片的构成]
首先,将描述构成本发明的偏振片的保护膜和起偏器。
除了起偏器和保护膜以外,本发明的偏振片可以具有粘合层、隔离膜和保护膜作为构成元件。
(1)保护膜
本发明的偏振片在起偏器的两侧上总共具有两片保护膜,并且至少一片保护膜是本发明的酰化纤维素膜。此外,优选所述两片保护膜的至少一片也具有延迟膜的功能。当在液晶显示器中使用本发明的偏振片时,优选要布置在液晶元件两侧上的两片偏振片中至少一片是本发明的偏振片。
优选用于本发明的保护膜是由降冰片烯树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯丙基酸酯(polyallylate)、聚砜、酰化纤维素等制得的聚合物膜。最优选用于本发明的保护膜是酰化纤维素膜。
(2)起偏器
本发明的起偏器优选由聚乙烯醇(PVA)和二色性分子构成。还可以使用如在JP-A-11-248937中描述的使PVA或聚氯乙烯脱水或脱氯,形成多烯结构并且使其取向而获得的聚亚乙烯基系起偏器。
PVA是从聚乙酸乙烯酯皂化获得的聚合物原材料,并且可以包含可与乙酸乙烯酯聚合的组分,例如不饱和羧酸、不饱和磺酸、烯烃和乙烯基醚。此外,可以使用包含乙酰乙酰基、磺酸基、羧基、氧化烯等的改性PVA。
尽管PVA的皂化程度没有特别限制,但是从溶解性等角度考虑其优选为80-100%摩尔,并且尤其优选90-100%摩尔。此外,尽管PVA的聚合度没有特别限制,但是它优选为1,000-10,000,并且尤其优选1,500-5,000。
如在日本专利第2,978,219号中所述,为了改善耐用性,PVA的间同立构规整度优选为55%或更大。但是,如日本专利第3,317,494号中所述,还可以优选使用间同立构规整度为45-52.5%的PVA。
优选在PVA膜形成后,引入二向色性分子来构建起偏器。作为制备PVA膜的方法,一般优选使用浇铸溶解在水或有机溶剂中的PVA系树脂的原料溶液来形成膜的方法。原料溶液中聚乙烯醇系树脂的浓度通常为5-20质量%。通过使该原料溶液成膜,可以产生膜厚为100-200μm的PVA膜。可以参照日本专利第3,342,516、JP-A-09-328593、JP-A-2001-302817和JP-A-2002-144401号进行PVA膜的制备。
尽管PVA膜的结晶度没有特别限制,但是可以使用如日本专利第3,251,073号中所述平均结晶度(Xc)为50-75质量%的PVA膜。如日本专利第JP-A-2002-236214号中所述的结晶度不大于38%的PVA膜也可以用来降低面内色调散射(hue scatter)。
优选PVA膜的双折射(Δn)是小的。可以优选使用如日本专利第3,342,516号中所述的双折射不大于1.0×10-3的PVA膜。但是,如在JP-A-2002-228835中所述,为了获得高的偏振度,同时避免在拉伸PVA膜时切割,可以将所述PVA膜的双折射调节至0.002-0.01,并且如在JP-A-2002-060505中所述,可以将[(nx+ny)/2-nz]的值调整成0.0003-0.1。PVA膜的(面内)延迟优选为0nm-100nm,更优选为0nm-50nm。此外,PVA膜的Rth(膜厚方向上)优选为0nm-500nm,更优选为0nm-300nm。
除此之外,对于本发明的偏振片,可以优选使用具有如日本专利第3,021,494号中所述的1,2-乙二醇结合量的PVA膜;如JP-A-2001-316492中所述的5μm或更大的光学杂质的数量不大于每100cm2500个的PVA膜;如JP-A-2002-030163中所述的在膜TD方向上热水切割温度不大于1.5℃下具有不匀性的PVA膜,和从进一步与1-100质量份三羟基至六羟基多元醇如甘油混合而获得的PVA膜;以及如在JP-A-06-289225中所述的从具有15质量%或更多增塑剂与其混合的PVA溶液成膜而获得的PVA膜。
尽管拉伸前PVA膜的膜厚没有特别限制,但是从膜保持的稳定性和拉伸均匀性角度,其优选为1μm-1mm,并且尤其优选20-200μm。可以使用如JP-A-2002-236212中所述的、在水中拉伸4-6倍时产生的应力变成10N或更低的PVA薄膜。
可以优选使用高阶碘离子例如I3 -和I5 -或者二向色性染料作为二向色性分子。在本发明中,尤其优选使用高阶碘离子。高阶碘离子可以通过将PVA浸在碘溶解于碘化钾水溶液和/或硼酸水溶液中的溶液中,从而吸附并且取向PVA来形成,如在Henkohan-no-Oyo(Application of Polarizing Plate),由Ryo Nagata编并且由CMC Publishing有限公司出版和Kogyo Zairyo(Industrial Materials),第28卷,第7期,第39-45页中所述。
当使用二向色性染料作为二向色性分子时,偶氮系染料是优选的,并且双偶氮系染料和三偶氮系染料尤其优选。作为二向色性染料,水溶性二向色性染料是优选的。为此,优选向二向色性分子中引入亲水取代基(例如磺酸基、氨基和羟基),并将其用作游离酸或者碱金属盐、铵盐或者胺盐。
此类二向色性染料的具体实例包括联苯胺系二向色性染料(例如C.I.直接红37、刚果红(C.I.直接红28)、C.I.直接紫12、C.I.直接蓝90、C.I.直接蓝22、C.I.直接蓝1、C.I.直接蓝151和C.I.直接绿1);二苯脲系二向色性染料(例如C.I.直接黄44、C.I.直接红23和C.I.直接红79);二苯乙烯系二向色性染料(例如C.I.直接黄12);二萘胺系二向色性染料(例如C.I.直接红31);以及J-酸系二向色性染料(例如C.I.直接红81、C.I.直接紫9和C.I.直接蓝78)。
除此之外,优选还可以使用C.I.直接黄8、C.I.直接黄28、C.I.直接黄86、C.I.直接黄87、C.I.直接黄142、C.I.直接橙26、C.I.直接橙39、C.I.直接橙72、C.I.直接橙106、C.I.直接橙107、C.I.直接红2、C.I.直接红39、C.I.直接红83、C.I.直接红89、C.I.直接红240、C.I.直接红242、C.I.直接红247、C.I.直接紫48、C.I.直接紫51、C.I.直接紫98、C.I.直接蓝15、C.I.直接蓝67、C.I.直接蓝71、C.I.直接蓝98、C.I.直接蓝168、C.I.直接蓝202、C.I.直接蓝236、C.I.直接蓝249、C.I.直接蓝270、C.I.直接绿59、C.I.直接绿85、C.I.直接棕44、C.I.直接棕106、C.I.直接棕195、C.I.直接棕210、C.I.直接棕223、C.I.直接棕224、C.I.直接黑1、C.I.直接黑17、C.I.直接黑19、C.I.直接黑54等;如JP-A-62-70802、JP-A-1-161202、JP-A-1-172906、JP-A-1-172907、JP-A-1-183602、JP-A-1-248105、JP-A-1-265205和JP-A-7-261024中所述的二向色性染料等。为了制备具有大量色调的二向色性分子,可以掺混两种或更多种这些二向色性染料。当使用二向色性染料时,如JP-A-2002-082222中所述,吸附厚度可以是4μm或者更大。
一般将二向色性分子相对构成膜基质的聚乙烯醇共聚物的含量调节至0.01-5质量%的范围内。当二向色性分子的含量不低于最大下限时,可以获得良好的偏振度,同时当它不高于最低上限时,不会引起例如单板透光度降低的问题,从而是优选的。
起偏器的膜厚优选为5-40μm,更优选为10-30μm。还优选起偏器的厚度与后面描述的保护膜的厚度的比例落在0.01≤DA(起偏器的厚度)/DB(保护膜的厚度)≤0.16(在JP-A-2002-174727中公开)范围内。
尽管保护膜的慢轴和起偏器的吸收轴之间的交角可以是任意值,但是它优选是平行的或者45±20°的方位。
[偏振片的制备步骤]
在下文中,将说明本发明中的偏振片的制备步骤。
本发明中的偏振片的制备步骤优选包括PVA膜的溶胀步骤、染色步骤、膜硬化步骤、拉伸步骤、干燥步骤、保护膜的粘附步骤以及粘附步骤后的干燥步骤。染色步骤、膜硬化步骤和拉伸步骤的顺序可以任意改变,并且可以结合并且同时进行一些步骤。此外,如在日本专利第3331615号中所述,优选可以在膜硬化步骤后进行水洗。
在本发明中,尤其优选依次连续进行PVA膜的溶胀步骤、染色步骤、膜硬化步骤、拉伸步骤、干燥步骤、保护膜的粘附步骤以及粘附步骤后的干燥步骤。此外,可以在上述步骤期间或者之后提供在线平面条件检查步骤。
优选只用水进行PVA膜的溶胀步骤。但是,如JP-A-10-153709中所公开,为了在生产线上稳定偏振片的光学性能和避免其基础材料产生起皱,还可以通过用硼酸水溶液膨胀偏振片的基础材料来控制偏振片基础材料的溶胀度。
此外,可以任意确定溶胀步骤的温度和时间,并且分别优选为10-60℃及5-2,000秒。
作为PVA膜的染色步骤,可以使用如JP-A-2002-86554中所公开的方法。此外,作为染色方法,不仅可以使用浸渍方法,而且可以使用任意方法,例如涂敷或喷射碘或者染料溶液。另外,如JP-A-2002-290025中所公开的,还可以使用通过控制碘的浓度、染色浴的温度和在搅拌浴中的溶液时在浴中的拉伸倍率来实现染色的方法。
当使用高阶碘离子作为二向色性分子时,为了获得具有高对比度的偏振片,优选在染色步骤中使用碘溶解在碘化钾水溶液中的溶液。在此情况下,优选碘-碘化钾水溶液的碘含量在0.05-20克/升,更优选0.5-2克/升的范围内,碘化钾的含量优选在3-200克/升,更优选30-120克/升的范围内,并且碘与碘化钾的质量比优选在1/1-2,000,更优选1/30-120的范围内。染色时间优选为10-1,200秒,更优选为30-600秒,并且溶液温度优选为10-60℃,更优选20-50℃。
此外,如日本专利第3145747号中所述,可以向染色溶液中添加例如硼酸和硼砂的硼化合物。
在PVA膜的膜硬化步骤中,优选对于PVA膜通过在交联剂溶液中浸渍膜或者在膜上涂敷所述溶液来使其包含交联剂。此外,如JP-A-11-52130中所述,还可以分开进行膜硬化步骤。
作为交联剂,可以使用如在美国再颁发专利第232,897号中所述的交联剂。如日本专利第3,357,109号中所述,为了改善尺寸稳定性,可以使用多羟基醛作为交联剂。其中,最优选使用硼酸。
当使用硼酸作为膜硬化步骤中使用的交联剂时,可以在硼酸-碘化钾水溶液中添加金属离子。氯化锌作为金属离子是优选的。但是,如JP-A-2000-35512中所述,还可以使用卤化锌如碘化锌和锌盐如硫酸锌和乙酸锌代替氯化锌。
在本发明中,优选制备向其中添加了氯化锌的硼酸-碘化钾水溶液,并且在其中浸渍PVA膜来实现膜的硬化。硼酸的量优选为1-100克/升,更优选为10-80克/升,碘化钾的量优选为1-120克/升,更优选5-100克/升,氧化锌的量优选为0.01-10克/升,更优选为0.02-8克/升,膜硬化时间优选为10-1,200秒,更优选30-600秒,并且溶液温度优选为10-60℃,更优选20-50℃。
作为拉伸步骤,可以优选使用如美国专利第2,454,515号中公开的纵向单轴向拉伸***或者如JP-A-2002-86554中公开的拉幅机***。拉伸倍率优选为2-12倍,更优选3-10倍。此外,为了制备本发明中的偏振片,还优选如JP-A-2002-040256中所公开,拉伸倍率、原始膜的厚度和起偏器的厚度之间的关系符合[(粘附保护膜后的起偏器的厚度)/(原始膜的厚度)×(总拉伸倍率)>0.17];并且如JP-A-2002-040247中所公开,离开最后浴器时起偏器宽度和粘附保护膜时起偏器宽度间的关系符合[0.80≤(粘附保护膜时起偏器的宽度)/(离开最后浴器时起偏器的宽度)≤0.95]。
作为PVA膜的干燥步骤,可以使用由JP-A-2002-86554已知的方法。温度范围优选为30-100℃,并且干燥时间优选为30秒-60分钟。此外,还优选进行如在日本专利第3148513号所公开的在水中脱色温度为50℃或以上的热处理,以及如JP-A-07-325215和JP-A-07-325218中所公开的在控制温度和相对湿度的气氛中进行老化。
保护膜的粘附步骤是在已经离开干燥步骤的前述起偏器的两个表面上粘附两片保护膜的步骤。优选使用就在粘附前加入粘合剂溶液,并且通过一对辊叠置并且粘附起偏器和保护膜的方法。此外,如JP-A-2001-296426和JP-A-2002-86554中所述,为了抑制由于起偏器的拉伸引起的记录槽状的不规则,优选调节粘附时起偏器的含水量。在本发明中,优选使用0.1%-30%的含水量。
起偏器和保护膜间的粘合剂没有特别限制。其实例包括PVA系树脂(包括包含乙酰乙酰基、磺酸基团、羧基、氧化烯等的改性PVA)和硼化合物水溶液。其中,PVA系树脂是优选的。干燥后粘合层的厚度优选为0.01-5μm,并且尤其优选为0.05-3μm。
此外,为了改善起偏器和保护膜间的粘合强度,优选对保护膜进行表面处理,然后提供附着性。尽管表面处理方法没有特别限制,但是其实例包括例如使用碱溶液的皂化方法和电晕处理方法的已知方法。此外,在表面处理后,可以提供容易粘合的层,例如胶凝化底涂层。如JP-A-2002-267839中所述,保护膜表面和水之间的接触角优选不大于50°。
粘附后的干燥条件符合如JP-A-2002-86554中所述的方法。但是,温度范围优选为30℃-100℃,并且干燥时间优选为30秒-60分钟。此外,优选进行如JP-A-07-325220中所述在控制温度和相对湿度的气氛中的老化。
至于起偏器中的元素含量,优选碘、硼、钾和锌的含量分别为0.1-3.0g/m2、0.1-5.0g/m2、0.1-2.00g/m2和0-2.00g/m2。此外,如JP-A-2001-166143中所述,起偏器中的钾含量可以不大于0.2质量%;并且如JP-A-2000-035512中所述,起偏器中的锌含量可以为0.04质量%-0.5质量%。
如日本专利第3,323,255号中所述,为了提高偏振片的尺寸稳定性,还可以在染色步骤、拉伸步骤和膜硬化步骤中的任一个步骤中添加并使用有机钛化合物和/或有机锆化合物,从而使其包含选自有机钛化合物和有机锆化合物中的至少一种化合物。此外,为了调节偏振片的色调,可以添加二向色性染料。
[偏振片的特性]
(1)透光度和偏振度
由以下的表达式(3)定义的本发明偏振片的单板透光度优选为42.5%-49.5%,更优选42.8%-49.0%。由以下的表达式(4)定义的偏振度优选在99.900%-99.999%,更优选99.940%-99.995%的范围内。平行透光度优选在36%-42%的范围内,而交叉透光度优选在0.001%-0.05%的范围内。由以下的表达式(5)定义的二向色性比例优选为48-1,215,更优选53-525。
基于JIS Z-8701,由以下的表达式(3)来定义前述透光度。
表达式(3):
T=K∫S(λ)y(λ)τ(λ)dλ
在上面的表达式中,K、S(λ)、y(λ)、τ(λ)如下:
S(λ):在彩色显示器中使用的标准光的光谱分布
y(λ):XYZ色标***(CIE 1931色标***)中的配色函数
τ(λ):光谱透射率
由以下的表达式(4)来定义本发明中偏振片的偏振度。
表达式(4):
碘浓度和单板透光度可以在如JP-A-2002-258051中所公开的范围内。
如JP-A-2001-083328和JP-A-2002-022950中所公开,平行透光度的波长依赖性可能是小的。当将偏振片置于正交尼科尔棱镜结构中时,光学特性可能在如JP-A-2001-091736中公开的范围内;而平行透光度和交叉透光度之间的关系可能在如JP-A-2002-174728中公开的范围内。
如JP-A-2002-221618中所公开的,在420nm-700nm的光波长下每隔10nm的平行透光度的标准偏差可以是3或更小,而在420nm-700nm的光波长下每隔10nm的(平行透光度)/(交叉透光度)的最小值可以为300或更大。
还优选使得在440nm波长下偏振片的平行透光度和交叉透光度、在550nm波长下偏振片的平行透光度和交叉透光度、以及在610nm波长下偏振片的平行透光度和交叉透光度可以在如JP-A-2002-258042和JP-A-2002-258043中所公开的范围内。
(2)色调
优选通过使用如CIE均匀知觉空间推荐的L*a*b*色标***中的明度指数L*和色彩指数a*和b*来评价本发明偏振片的色调。
使用前述XYZ色标***的X、Y和Z,由以下的表达式(6)定义L*、a*和b*。
表达式(6):
在上面的表达式中,X0、Y0和Z0分别表示照明光源的三激励值;并且在标准光C的情况下,X0=98.072、Y0=100且Z0=118.225,在标准光D65的情况下,X0=95.045、Y0=100和Z0=108.892。
单个偏振片的a*优选在-2.5-0.2,更优选-2.0-0的范围内。单个偏振片的b*优选在1.5-5,更优选2-4.5的范围内。两个偏振片的平行透射光的a*优选在-4.0-0,更优选-3.5-0.5的范围内。两个偏振片的平行透射光的b*优选在2.0-8,更优选2.5-7的范围内。两个偏振片的交叉透射光的a*优选在-0.5-1.0,更优选0-2的范围内。两个偏振片的交叉透射光的b*优选在-2.0-2,更优选-1.5-0.5的范围内。
可以通过从前述X、Y和Z计算的色度坐标(x,y)评价色调。例如,优选使两个偏振片的平行透射光的色度坐标(xp,yp)和两个偏振片的交叉透射光的色度坐标(xc,yc)分别落在如JP-A-2002-214436、JP-A-2001-166136和JP-A-2002-169024中所公开的范围内,或者使色调和吸光度间的关系落在如JP-A-2001-311827中所公开的范围内。
(3)视角特性
在将偏振片置于正交尼科尔棱镜结构中并且入射550nm波长的光时,当入射垂直光、并且使光从相对法线呈40°角的偏振轴呈45°的方位角入射时,还优选使透光率和xy色度差分别落在如JP-A-2001-166135和JP-A-2001-166137中公开的范围内。此外,还优选如JP-A-10-068817中所公开,调整位于正交尼科尔棱镜结构中的偏振片叠层垂直方向上的透光率T0和从叠层法线倾斜60°的方向上的透光率T60的比例(T60/T0)不大于10,000;如JP-A-2002-139625中所公开,当使自然光以从法线到80°仰角的任意角度入射到偏振片中时,调整其520-640nm的透射光谱波长范围中20nm波长区域内透射光的透光度差异不大于6%;并且如JP-A-08-248201中所公开的,调整膜上间距1cm的任意位置中透射光的亮度差不大于30%。
(4)耐用性
(4-1)湿热耐用性
如JP-A-2001-116922中所公开,优选在60℃和90%RH的气氛中保持500小时的情况下,透光率和偏振度的每一种在保持前后的变化率在绝对值的基础上不大于3%。特别优选在绝对值的基础上透光率的变化率不大于2%,并且偏振度的变化率不大于1.0%。还优选如JP-A-07-077608中所公开的,在80℃且90%RH的气氛中保持300小时后,偏振度为95%或更大,并且单板透光度为38%或更大。
(4-2)干燥耐用性
还优选在80℃的干气氛中保持500小时的情况下,透光率和偏振度的每一种在保持前后的变化率在绝对值的基础上不大于3%。特别地,在绝对值的基础上透光率的变化率不大于2%,并且偏振度的变化率不大于1.0%,更优选不大于0.1%。
(4-3)其它耐用性
另外,可以优选在80℃下保持2小时后,调整收缩率不大于0.5%,如JP-A-06-167611中所公开;调整在使偏振片叠层置于正交尼科尔棱镜结构中之后,在69℃的气氛中保持750小时的玻璃板两个表面上的x值和y值,使之落在如JP-A-10-068818中所公开的范围内;以及调整在80℃和90%RH的气氛中保持200小时后拉曼光谱105cm-1和157cm-1的光谱强度比的变化,使其落在如JP-A-08-094834和JP-A-09-197127中所公开的范围内。
(5)取向度
当PVA的取向度较高时,获得了良好的偏振性能。通过例如偏振拉曼散射和偏振FT-IR测量计算的序参数优选在0.2-1.0的范围内。此外,可以优选地使起偏器整个无定形区的高分子段的取向系数与占据分子取向系数(0.75或更大)之间的差值调整为至少0.15,如JP-A-59-133509中所公开;并且使起偏器无定形区的取向系数调整成0.65-0.85,或者使高阶碘离子例如I3-和I5-的取向度相对于序参数值而言调整为0.8-1.0,如JP-A-04-204907中所公开。
(6)其它特性
另外,可以优选地使得当在80℃下加热30分钟时,每单位宽度吸收轴方向上的收缩力调整为4.0N/cm或更小,如JP-A-2002-006133中所公开;在使偏振片在70℃的加热条件下保持120小时的情况下,使偏振片吸收轴方向上的尺寸变化率和偏振片偏振轴方向上的尺寸变化率都调整为落在±0.6%的范围内,如JP-A-2002-236213中所公开;以及调整偏振片的含水量为3质量%或更低,如JP-A-2002-090546中所公开。另外,可以优选地使得基于中心线平均粗糙度在垂直于拉伸轴方向上的表面粗糙度调整为0.04μm或更低,如JP-A-2000-249832中所公开;使透射轴方向上的折射率n0调整为大于1.6,如JP-A-10-268294中所公开;以及调整偏振片厚度和保护膜厚度间的关系,使其落在如JP-A-10-111411中所公开的范围内。
[偏振片的功能化]
优选使用本发明的偏振片作为用于LCD的视角扩大膜、用于反射型LCD的延迟膜(例如,λ/4板)、用于改善显示器可视性的防反射膜、亮度提高膜、或者与具有功能层如硬涂层、前向散射层和防眩层的光学膜复合的功能化偏振片。
图1A和1B中显示了与前述功能性光学膜复合的本发明偏振片的组成实例。
作为偏振片5一侧上的保护膜,功能性光学膜3和起偏器2可以借助图1A中未显示的粘合层彼此粘结;功能性光学膜3可以借助粘合层4(图1B)与起偏器2两个表面上具有保护膜1a和1b的偏振片5粘结。在前者情况下,对于一侧的保护膜1可以使用任意的保护膜,优选将光学功能层借助于粘合层粘附到本发明的酰化纤维素膜上,以作为另一侧的保护膜,中间是起偏器2,从而构成如图1A中所示的功能性光学膜3。还优选使各层例如功能层和保护膜之间的剥离强度调整为4.0N/25mm或更大,如JP-A-2002-311238中所公开。优选将该功能性光学膜置于液晶组件的一侧上或者所述液晶组件的对侧上,即显示侧或者背光侧,这取决于所需的功能。
以下将说明用作与本发明的偏振片进行复合的功能性光学膜。
(1)视角扩大膜
本发明的偏振片可以与视角扩大膜组合使用,如在例如TN(扭曲向列)、IPS(面内开关)、OCB(弯曲补偿带)、VA(垂直排列)和ECB(电控双折射)模式的显示模式中所建议的。
作为用于TN模式的视角扩大膜,优选结合并且使用WV膜(由FujiPhoto Film有限公司制造),如在Journal of Printing Science and Technology,第36卷,第3期(1999),第40-44页;2002年8月的Monthly Display发行物,第20-24页;JP-A-4-229828、JP-A-6-75115、JP-A-6-214116、JP-A-8-50206等中所述。
用于TN模式的视角扩大膜的优选结构是在前述透明聚合物膜上依次具有取向层和光学各向异性层的膜。所述视角扩大膜可以借助粘合剂粘附到偏振片上并且使用。但是,从实现厚度降低的角度来说,尤其优选的是使用视角扩大膜,同时用作起偏器的一片保护膜,如在SID′00 Dig.,第551页(2000)中所述。
所述取向层可以通过例如摩擦处理有机化合物(优选聚合物)、倾斜蒸气沉积无机化合物以及形成具有微沟槽的层的措施来提供。另外,由赋予电场、赋予磁场、或者照射光来产生取向功能的取向层是已知的。但是,例如由摩擦处理聚合物形成的取向层是尤其优选的。优选通过用纸或者布在固定的方向上摩擦聚合物层表面几次来进行摩擦处理。优选起偏器的摩擦方向和吸收轴基本上彼此平行。至于取向层中使用的聚合物种类,可以优选使用聚酰亚胺、聚乙烯醇、如JP-A-9-152509中所述的包含可聚合基团的聚合物等。取向层的厚度优选为0.01-5μm,更优选为0.05-2μm。
优选所述光学各向异性层包含液晶化合物。尤其优选用于本发明的液晶化合物是盘状化合物(盘状液晶)。盘状液晶分子具有存在盘状核部分和从其径向伸展的侧链的结构。为了赋予随时间的稳定性,还优选进一步引入通过热、光等能够引起反应的基团。JP-A-8-50206中描述了前述盘状液晶的优选实例。
以下所示为盘状液晶分子的实例。
盘状液晶分子基本上与膜平面平行地取向,其具有相对于取向层附近摩擦方向的预倾角,并且在对面的空气表面侧中,盘状液晶分子保持直立,并且以相对于该平面基本上垂直的形式取向。整个盘状液晶层采取混合取向,通过这种层结构可以实现TN模式的TFT-LCD的视角扩大。
前述光学各向异性层通常通过在取向层上涂敷盘状化合物和其它化合物(另外例如可聚合的单体和光聚合引发剂)溶解在溶剂中的溶液、干燥、加热至形成盘状向列相的温度、在紫外光照射下或者通过其它方法进行聚合,然后冷却的方法来获得。本发明中使用的盘状液晶化合物的盘状向列液晶相-固相转变温度优选为70-300℃,尤其优选70-170℃。
此外,作为加入前述光学各向异性层中的盘状化合物的其它化合物,只要它与该盘状化合物具有相容性,并且可以给液晶盘状化合物赋予优选的倾角变化或者不妨碍取向,可以使用任何化合物。其中,可以枚举可聚合的单体(例如包含乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰基、或者甲基丙烯酰基的化合物)、用于空气界面侧取向控制的添加剂(例如含氟的三嗪化合物)和聚合物(例如醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、羟丙基纤维素和醋酸丁酸纤维素)。一般以相对盘状化合物0.1-50质量%,优选0.1-30质量%的添加量使用此类化合物。
光学各向异性层的厚度优选为0.1-10μm,更优选为0.5-5μm。
视角扩大膜的优选实施方案由酰化纤维素膜作为透明基础材料膜、在其上面提供的取向层、以及在所述取向层上形成的由盘状液晶组成的光学各向异性层构成,其中在用紫外光照射时光学各向异性层交联。
此外,除了上述以外,在视角扩大膜结合本发明的偏振片的情况下,例如可以优选地在与板表面正交的方向上层叠具有对双折射表现出各向异性的光学轴的延迟板,如JP-A-07-198942中所述;以及使保护膜的尺寸变化率基本上等于光学各向异性层的尺寸变化率,如JP-A-2002-258052中所述。此外,可以优选地使粘附到视角扩大膜上的偏振片的含水量调整成不大于2.4%,如JP-A-12-258632中所述;以及使视角扩大膜和水之间的接触角调整为不大于70°,如JP-A-2002-267839中所述。
用于IPS模式液晶元件的视角扩大膜被用于光学补偿与基础材料表面平行取向的液晶分子,并且改善在不加电场的状态下黑色显示状态时偏振片正交透射的视角特性。在IPS模式中,黑色显示揭示了不加电场的状态,并且一对上和下偏振片的透射轴彼此正交。但是,当倾斜观察时,透射轴的交叉角不是90°,并且产生光泄漏,从而导致对比度降低。当本发明的偏振片用于IPS模式液晶元件时,为了降低光泄漏,优选与面内延迟接近0且厚度方向上具有延迟的视角扩大膜组合使用,如JP-A-10-54982中所述。
用于OCB模式的液晶元件的视角扩大膜被用于光学补偿通过施加电场在液晶层中央垂直取向、以及在基础材料界面附近倾斜取向的液晶分子,并且改善黑色显示的视角特性。当本发明的偏振片用于OCB模式的液晶元件时,优选其与其中盘状液晶化合物混合取向的视角扩大膜组合使用,如美国专利第5,805,253号中所述。
用于VA模式液晶元件的视角扩大膜改善了在不加电场的状态下液晶分子与基础材料表面垂直取向状态的黑色显示的视角特性。该视角扩大膜优选与以下膜组合使用:如US 2,866,372所述面内延迟接近0且具有厚度方向上延迟的膜、盘状化合物平行基础材料取向的膜、层叠具有相同面内延迟值的拉伸膜并且布置成慢轴彼此正交的膜、或者为了防止倾斜方向上偏振片交叉透光度的劣化而由棒状化合物如液晶分子形成的膜的叠层。
(2)延迟膜
优选本发明的偏振片具有延迟层。作为本发明中的延迟层,λ/4板是优选的,并且当本发明的偏振片与λ/4板层叠时,它可以用作圆形偏振片。圆形偏振片具有将入射光转化成圆形偏振光的功能,其优选用于反射型液晶显示器、半透射型液晶显示器、或者有机EL元件。
为了获得可见光波长范围中的基本上完全圆形的偏振光,优选本发明中使用的λ/4板是具有可见光波长范围中基本上1/4波长延迟(Re)的延迟膜。“可见光波长范围中基本上1/4波长延迟”意指满足如下关系的范围:其中在400-700nm波长中,波长越长,延迟越大,在450nm的波长下测量的延迟值(Re450)为80-125nm,而在590nm的波长下测量的延迟值(Re590)为120-160nm。[(Re590-Re450)≥5nm]是更优选的,并且[(Re590-Re450)≥10nm]是尤其优选的。
只要满足前述条件,对本发明中使用的λ/4板就没有特别限制。其实例包括已知的λ/4板,例如JP-A-5-27118、JP-A-10-68816和JP-A-10-90521中描述的通过层叠多种聚合物膜而获得的λ/4板;诸如WO 00/65384和WO00/26705中所描述的从拉伸单聚合物膜而获得的λ/4板;以及诸如JP-A-2000-284126和JP-A-2002-31717中所描述的在聚合物膜上具有至少一层光学各向异性层的λ/4板。此外,可以将聚合物膜的慢轴方向和光学各向异性层的取向方向布置成适应液晶元件的任意方向。
在圆形偏振片中,尽管λ/4板的慢轴和前述起偏器的透射轴可以以任意角度彼此交叉,但是它们优选以45°±20°范围内的角度彼此交叉。但是,λ/4板的慢轴和前述起偏器的透射轴可以以在前面范围以外的角度彼此交叉。
当通过层叠λ/4板和λ/2板来构建λ/4板时,优选按照λ/4板和λ/2板的面内慢轴与偏振片透射轴之间的角度分别为75°和15°的方式粘附两个板。
(3)防反射膜
本发明的偏振片可以与防反射膜组合使用。可以使用其中只赋予单一层由低折射率原材料如氟系聚合物制得的反射率大约1.5%的膜、或者使用薄膜多层干涉,使得反射率不大于1%的膜中的任何一种作为防反射膜。在本发明中,优选使用包括上面层叠了低折射率层和至少一层折射率高于该低折射率层(即高折射率层和中折射率层)的层的透明载体结构。还可以优选使用如Nitto Giho,第38卷,第1期,2000年5月,第26-28页和JP-A-2002-301783中所描述的防反射膜。
每一层的折射率满足以下的关系:(高折射率层的折射率)>(中折射率层的折射率)>(透明载体的折射率)>(低折射率层的折射率)
作为防反射膜中待使用的透明载体,可以优选使用在前述起偏器中使用的透明聚合物膜。
(低折射率层)
低折射率层的折射率为1.20-1.55,并且优选为1.30-1.50。低折射率层优选用作具有抗划性或防污性质的最外层。为了改善抗划性,优选通过使用包含硅氧烷基团或氟的原料来赋与表面以光滑性。
例如,作为所述含氟化合物,可以优选地使用如JP-A-9-222503中第[0018]-[0026]段;JP-A-11-38202中第[0019]-[0030]段;JP-A-2001-40284中第[0027]-[0028]段以及JP-A-2000-284102中所描述的化合物。
含硅氧烷化合物优选是具有聚硅氧烷结构的化合物,它们的有用实例包括反应性的硅氧烷(例如SILAPLANE(由Chisso Corporation制造)),以及在它们的两端包含硅烷醇基团的聚硅氧烷(JP-A-11-258403)。有机金属化合物例如硅烷偶联剂和包含特定含氟烃基的硅烷偶联剂可以在催化剂的存在下通过缩聚反应来固化(例如,在JP-A-58-142958、JP-A-58-147483、JP-A-58-147484、JP-A-9-157582、JP-A-11-106704、JP-A-2000-117902、JP-A-2001-48590和JP-A-2002-53804中所描述的化合物)。
在低折射率层中,优选可以包含填料(例如平均初级粒子尺寸为1-150nm的低折射率无机化合物,例如二氧化硅(硅石)和含氟颗粒(例如氟化镁、氟化钾和氟化钡)以及如JP-A-11-3820第[0020]-[0038]段中所述的有机细颗粒)、硅烷偶联剂、润滑剂、表面活性剂等作为除前述化合物以外的添加剂。
尽管低折射率层可以通过气相方法(例如真空气相沉积法、溅射法、离子植入法和等离子体CVD法)形成,但是从低廉的生产成本考虑,通过涂敷方法形成低折射率层是优选的。涂敷方法可以优选地使用浸涂方法、气刀涂敷法、幕涂法、辊涂法、线棒涂敷法、凹版涂敷法和微型凹版涂敷法。
低折射率层的膜厚优选为30-200nm,更优选50-150nm,最优选60-120nm。
(中折射率层和高折射率层)
优选中折射率层和高折射率层的每一种通过在基质材料中分散平均粒径不大于100nm的高折射率无机化合物超细颗粒来构建。作为所述高折射率的无机化合物超细颗粒,可以优选使用折射率为1.65或更大的无机化合物,例如Ti、Zn、Sb、Sn、Zr、Ce、Ta、La、In等的氧化物以及包含这些金属原子的复合氧化物。
此类超细颗粒可以用于例如用表面处理剂处理颗粒表面的实施方案的实施方案中(例如在JP-A-11-295503、JP-A-11-153703和JP-A-2000-9908中所描述的硅烷偶联剂;以及如在JP-A-2001-310432中所描述的阴离子化合物或者有机金属偶联剂)、采用使用高折射率颗粒作为核的核-壳结构(如JP-A-2000-166104中所述)的实施方案中、以及联合使用特定分散剂(例如在JP-A-11-153703、US6,210,858B1和JP-A-2002-2776069中所述)的实施方案中。
可以使用传统上已知的热塑性树脂和可固化的树脂膜等作为基质材料。还可以使用如在JP-A-2000-47004、JP-A-2001-315242、JP-A-2001-31871、JP-A-2001-296401等中描述的多官能团材料;以及如JP-A-2001-293818等中所述的从金属烷氧基化物中获得的可固化膜。
高折射率层的折射率优选为1.70-2.20。高折射率层的厚度优选为5nm-10μm,更优选为10nm-1μm。
调节中折射率层的折射率,使其为介于低折射率层折射率和高折射率层折射率之间的值。中折射率层的折射率优选为1.50-1.70。
防反射膜的浊度优选不大于5%,更优选不大于3%。此外,通过根据JIS K5400的铅笔硬度试验,膜强度优选为H或更大,更优选2H或更大,最优选3H或更大。
(4)亮度提高膜
本发明的偏振片可以与亮度提高膜组合使用。亮度提高膜具有分离圆形偏振光和线性偏振光的功能,布置在偏振片和背光之间,并且向后反射或者向后散射一侧的圆形偏振光和线性偏振光。当已经再次从背光部分反射的光部分改变偏振状态并且再次进入亮度提高膜和偏振片中时,其部分透过。因此,通过重复此过程,可提高了光的使用率,并且前面的亮度大约提高1.4倍。作为所述亮度提高膜,各向异性的反射***和各向异性的散射***是已知的,并且它们全部都可以与本发明的偏振片结合。
至于各向异性的反射***,以多种方式层叠单轴向拉伸的膜和未拉伸的膜,从而使拉伸方向上的折射率差变大,因而具有反射率和透光度各向异性的亮度提高膜是已知的。已知有使用介质反射镜原理的多层膜***(如WO 95/17691、WO 95/17692和WO 95/17699中所述)和胆甾醇型液晶***(如在EP 606,940A2和JP-A-8-271731中所述)。在本发明中,DBEF-E、DBEF-D和DBEF-M(其全部由3M制造)都可以优选地用作使用介质反射镜原理的多层***的亮度提高膜,而NIPOCS(Nitto Denko公司制造)则可以优选地用作胆甾醇型液晶***的亮度提高膜。就NIPOCS来说,此处可以参考Nitto Giho,第38卷,第1期,2000年5月,第19-21页等。
此外,优选本发明的偏振片与通过混合正内在双折射聚合物和负内在双折射聚合物,并且单轴向拉伸该混合物而获得的各向异性散射***的亮度提高膜组合使用,如WO 97/32223、WO 97/32224、WO 97/32225、WO97/32226、JP-A-9-274108和JP-A-11-174231中所述。作为各向异性散射***的亮度提高膜,DRPF-H(由3M制造)是优选的。
优选将本发明的偏振片和亮度提高膜用于借助粘合剂将两者彼此粘附的实施方案中,或用于使偏振片的一侧保护膜用作亮度提高膜的集成体中。
(5)其它功能性光学膜
同样优选本发明的偏振片还与具备硬涂层、前向散射层、防眩层、阻气层、润滑层、防静电层、底涂层、保护层等的功能性光学膜结合使用。此外,还优选使用这种与前述防反射膜中的防反射层或者相同层中视角补偿膜中的光学各向异性层等相互复合的功能层。此类功能层可以提供在起偏器侧和起偏器对表面(更接近空气一侧的表面)中的任一个表面或者两个表面上并且使用。
(5-1)硬涂层
为了赋予动态强度,例如抗划性,优选使本发明的偏振片与具有在透明载体的表面上提供的硬涂层的功能性光学膜结合。当向前述防反射膜涂敷此类硬涂层并且使用时,尤其优选在透明载体和高折射率层之间提供硬涂层。
优选通过可由光和/或热固化的化合物的交联反应或者聚合反应来形成硬涂层。作为可固化的官能团,可光聚合的官能团是优选的,就含可水解的官能团的有机金属化合物而言,有机烷氧基甲硅烷基化合物是优选的。硬涂层的具体结构组成可以优选地使用例如在JP-A-2002-144913、JP-A-2000-9908和WO 0/46617中所述的组成。
硬涂层的膜厚优选为0.2-100μm。
通过根据JIS K5400的铅笔硬度试验,硬涂层的强度优选为H或更大,更优选2H或更大,最优选3H或更大。此外,优选在根据JIS K5400的Taber试验中试验前和后试样的磨损量尽可能小。
作为形成硬涂层的材料,可以使用含烯键式不饱和基团的化合物和含可开环聚合的基团的化合物。可以单独或者组合使用这些化合物。含烯键式不饱和基团的化合物的优选实例包括多醇的多丙烯酸酯类(例如二丙烯酸乙二醇酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、四丙烯酸二三羟甲基丙烷酯、三丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯、五丙烯酸二季戊四醇酯和六丙烯酸二季戊四醇酯);环氧丙烯酸酯类(例如双酚A二缩水甘油醚的二丙烯酸酯和己二醇二缩水甘油醚的二丙烯酸酯);以及通过多异氰酸酯与含羟基的丙烯酸酯例如羟乙基丙烯酸酯的反应获得的尿烷丙烯酸酯类。此外,商购的产品可以枚举EB-600、EB-40、EB-140、EB-1150、EB-1290K、IRR214、EB-2220、TMPTA和TMPTMA(全部由Daicel-UCB有限公司制造);UV-630和UV-1700B(全部由Nippon Synthetic Chemical Industry有限公司制造)等。
此外,含可开环聚合基团的化合物的优选实例包括缩水甘油醚(例如乙二醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三缩水甘油三羟乙基氰尿酸酯、山梨醇四缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、甲酚酚醛清漆树脂的多缩水甘油醚和苯酚酚醛清漆树脂的多缩水甘油醚);脂环族环氧类(例如CELLOXIDE 2021P、CELLOXIDE 2081、EPOLEAD GT-301、EPOLEADGT-401和EHPE3150CE(全部由Daicel Chemical Industries有限公司制造)以及苯酚酚醛清漆树脂的多环己基环氧甲醚);以及氧杂环丁烷类(例如OXT-121、OXT-221、OX-SQ和PNOX-1009(全部由Toagosei有限公司制造))。除此之外,在硬涂层中可以使用(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的聚合物或者(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和可共聚合单体的共聚物。
为了降低硬涂层的硬化和收缩量,改善与基础材料的附着力,并且降低本发明的硬涂层处理过的物品的卷曲,优选在所述硬涂层中添加交联的细颗粒,例如硅、钛、锆、铝等的氧化物细颗粒和有机细颗粒(例如聚乙烯、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷等的交联颗粒以及SBR、NBR的交联橡胶细颗粒等)。此类交联细颗粒的平均粒径优选为1nm-20,000nm。此外,交联细颗粒的形状没有特别限制,而所述形状的实例包括球形、棒形、针形和管形。细颗粒的添加量优选不大于硬化后硬涂层的60体积%,更优选不大于40体积%。
在添加前述无机细颗粒的情况下,因为无机细颗粒一般与粘结剂聚合物的相容性不好,所以优选对无机细颗粒进行用表面处理剂的表面处理,表面处理剂包含例如硅、铝和钛的金属并且具有例如醇化物基、羧基、磺酸基和膦酸基的官能团。
优选使用热或者有源能量射线来硬化硬涂层。首先,更优选使用有源能量射线,例如辐射、γ射线、α射线、电子束和紫外线。考虑到稳定性和生产率,使用电子束或紫外线为尤其优选。在由热进行硬化的情况下,考虑塑料自身的耐热性,加热温度优选不高于140℃,更优选不高于100℃。
(5-2)前向散射层
在液晶显示器中使用本发明的偏振片的情况下,前向散射层被用来改善上下左右方向的视角特性(色调和亮度分布)。在本发明中,在粘结剂中分散具有不同折射率的细颗粒的结构是优选的。例如,可以使用如JP-A-11-38208中所述指定的前向散射系数的结构;使透明树脂和细颗粒间的相对折射率落在如JP-A-2000-199809中所述的指定范围内的结构;以及如JP-A-2002-107512中所述指定浊度值为40%或更大的结构。为了控制浊度的视角特性,本发明的偏振片还可以优选与如Sumitomo Chemical Co.Ltd的技术报告“Photo-functional Films”第31-39页上所述的“LUMISTRY”结合使用。
(5-3)防眩层
防眩层用来散射反射的光线从而防眩。通过在液晶显示器的大部分外表面(显示侧)上形成不规则物来获得防眩功能。具有防眩功能的光学膜的浊度优选为3-30%,更优选5-20%,最优选7-20%。
作为在膜表面上形成不规则物的方法,例如可以优选地使用添加细颗粒从而在膜表面上形成不规则物的方法(例如参见JP-A-2000-271878);添加少量(0.1-50质量%)相对大的颗粒(粒径:0.05-2μm)来形成具有不规则表面的膜的方法(例如参见JP-A-2000-281410、JP-A-2000-95893、JP-A-2001-100004和JP-A-2001-281407);向膜表面上物理转移不规则形状的方法等(例如在JP-A-63-278839、JP-A-11-183710和JP-A-2000-275401中所述的压印方法)。
(使用偏振片的液晶显示器)
接下来,将说明使用本发明的偏振片的液晶显示器。
图2是使用本发明的偏振片的液晶显示器的一个实例。
如图2中所示的液晶显示器具有液晶元件(10-13),以及布置成插在液晶元件(10-13)之间的上偏振片6及下偏振片7。尽管在图2中将偏振片插在起偏器和一对透明保护膜之间,但是该偏振片是作为集成的偏振片而显示的,并且省略了其详细结构。液晶元件包括由上基底10和下基底13及插在其间的液晶分子12形成的液晶层。根据实施ON/OFF显示的液晶分子的取向状态的差异,液晶元件分成许多显示模式,例如TN(扭曲向列)、IPS(面内开关)、OCB(弯曲补偿带)、VA(垂直排列)和ECB(电控双折射)模式。本发明的偏振片可以在***示模式中使用,与透射类型或反射类型无关。
在这些显示模式中,OCB模式或者VA模式是优选的。
取向膜(未显示)在与液晶分子12接触的基底10和13每个的表面(以下有时称作“内表面”)上形成,并且通过施加到该取向膜上的摩擦处理等来控制液晶分子12在不加电场状态下或者施加低电场状态下的取向。此外,在基底10和13的每个内表面上形成能够向由液晶分子12组成的液晶层施加电场的透明电极(未显示)。
TN模式摩擦的实施方式是使摩擦方向在上基底和下基底上彼此交叉,并且可以由摩擦强度和次数控制倾角的大小。通过涂敷聚酰亚胺膜然后焙烧它来形成取向膜。液晶层的扭曲角大小由上和下基底上摩擦方向的交角和添加到液晶材料中的手性试剂确定。为了使扭曲角可以变成90°,添加螺矩大约60μm的手性试剂。
顺便提及,在笔记本PC和PC监视器以及TV液晶显示器的情况下,扭曲角设置在90°附近(85°-95°),而在用作反射型显示器例如移动电话的情况下设置为0-70℃。此外,在IPS模式或ECB模式中,扭曲角为0°。在IPS模式中,仅在下基底13上布置电极,并且施加与基底表面平行的电场。另外在OCB模式中,不存在扭曲角,而倾角变大;在VA模式中,液晶分子12垂直于上基底和下基底取向。
此处,液晶层厚度(d)和各向异性变化(Δn)的乘积(Δnd)的大小在白色显示时改变亮度。为此,为了获得最大亮度,在每种显示模式下设置其范围。
一般而言,通过实施层叠,使得上偏振片6的吸收轴7和下偏振片17的吸收轴18之间的交叉角基本上正交,从而获得高的对比度。在液晶元件中,上偏振片6的吸收轴7和上基底10的摩擦方向之间的交叉角根据液晶显示模式变化。在TN模式和IPS模式中,通常将所述交叉角设置成平行或者垂直。在OCB模式和ECB模式中,通常将交叉角设置为45°。但是,为了调节显示颜色的色调或视角,最佳值在每种显示模式中是不同的,因此交叉角不局限于前述范围。
使用本发明偏振片的液晶显示器不局限于如图2中所示的结构,而是可以包含其它元件。例如,可以在液晶元件和起偏器之间布置滤色片。此外,可以单独地在液晶元件和偏振板之间布置如前面所述的视角扩大滤光片8和15。偏振片6和17及视角扩大膜8和15可以布置成层叠状态地,如用粘合剂粘附,或者布置成所谓的集成椭圆偏振片,其中液晶元件侧上的一侧保护膜用于扩大视角。
此外,在使用本发明偏振片作为透射型的液晶显示器情况下,可以在背侧中布置冷阴极或热阴极、荧光管,或者使用荧光二极管、场发射元件或者电致发光元件作为光源的背光。另外,使用本发明偏振片的液晶显示器可以是反射型的。在此情况下,可以只在观察侧布置一个偏振片,并在液晶元件的背面或者液晶元件下基底的内表面上布置反射膜。当然,可以在液晶元件的观察侧中提供使用前述光源的前灯。
实施例
将参照实施例和合成实施例说明本发明,但是本发明不局限于此。
[延迟提升剂的合成]
合成实施例1
示例化合物(A-1)的合成
向配备了搅拌器、加料器、回流冷凝管和温度计的1,000ml容量的反应容器中加入40.1g(189mmol)的2,4,5-三甲氧基苯甲酸、16.75g(90mmol)的4,4′-二羟基-联苯、200ml甲苯和2ml二甲基甲酰胺,并且在70℃下加热反应混合物。此后,向其中缓慢滴加23.6g(198mmol)的亚硫酰氯,并且在搅拌下于70℃加热混合物2.5小时。然后,将反应溶液冷却至室温,并且加入300ml甲醇。过滤回收沉淀的晶体,由此得到白色晶体的48.4g(收率:94%)目标化合物。顺便提及,由1H-NMR(400MHz)确定该化合物。
1H-NMR(CDCl3):δ3.93(s,6H),3.95(s,6H),3.99(s,6H),6.58(s,2H),7.28(d,4H),7.62(m,6H)
所得化合物熔点为227-229℃。
合成实施例2
示例化合物(A-2)的合成
向与合成实施例1中所用相同的反应容器中加入34g(160mmol)的2,4,5-三甲氧基苯甲酸、15g(73mmol)的4,4′-二羟基-3-氟代联苯、110ml甲苯和1.6ml二甲基甲酰胺,并且在70℃下加热反应混合物。此后,向其中缓慢滴加20.9g(176mmol)的亚硫酰氯,并且在搅拌下于70℃加热混合物2.5小时。然后,将反应溶液冷却至室温,并且加入300ml甲醇。过滤回收沉淀的晶体,由此得到白色晶体的37g(收率:86%)目标化合物。顺便提及,由1H-NMR(400MHz)确定该化合物。
1H-NMR(CDCl3):δ3.93(s,6H),3.95(s,6H),4.00(s,6H),6.59(s,2H),7.26-7.45(m,5H),7.63(m,4H)
所得化合物熔点为197-199℃。
合成实施例3
示例化合物(A-3)的合成
向与合成实施例1中所用相同的反应容器中加入23.3g(110mmol)的2,4,5-三甲氧基苯甲酸、15g(50mmol)的4,4′-二羟基-3-氯代联苯、75ml甲苯和1.1ml二甲基甲酰胺,并且在70℃下加热反应混合物。此后,向其中缓慢滴加14.4g(121mmol)的亚硫酰氯,并且在搅拌下于80℃加热混合物2.5小时。然后,将反应溶液冷却至室温,并且加入250ml甲醇。过滤回收沉淀的晶体,由此得到白色晶体的26g(收率:85%)目标化合物。顺便提及,由1H-NMR(400MHz)确定该化合物。
1H-NMR(CDCl3):δ3.90-4.00(m,18H),6.59(s,2H),7.26-7.70(m,9H)
所得化合物熔点为168-170℃。
合成实施例4
示例化合物(A-4)的合成
向与合成实施例1中所用相同的反应容器中加入30.3g(143mmol)的2,4,5-三甲氧基苯甲酸、15g(65mmol)的4,4′-二羟基-3-甲基联苯、100ml甲苯和1.4ml二甲基甲酰胺,并且在70℃下加热反应混合物。此后,向其中缓慢滴加18.7g(157mmol)的亚硫酰氯,并且在搅拌下于70℃加热混合物2.5小时。然后,将反应溶液冷却至室温,并且加入300ml甲醇。过滤回收沉淀的晶体,由此得到白色晶体的27.4g(收率:72%)目标化合物。顺便提及,由1H-NMR(400MHz)确定该化合物。
1H-NMR(CDCl3):δ2.31(s,3H),3.95(s,6H),4.00(s,6H),6.60(s,2H),7.10(m,2H),7.27(m,3H),7.40(m,2H),7.63(d,2H)
质谱:m/z 589(M+H)+
所得化合物熔点为188-189℃。
合成实施例5
示例化合物(A-6)的合成
向与合成实施例1中所用相同的反应容器中加入5.72g(26.9mmol)的2,4,5-三甲氧基苯甲酸、3.5g(27mmol)的二异丙基乙胺和20ml四氢呋喃,并且用冰水冷却反应混合物。此后,向其中缓慢滴加3.1g(27mmol)的甲磺酰氯,滴加后在室温下搅拌混合物2小时,然后用冰水冷却。向所述反应溶液中缓慢滴加事先制备的包含已经溶解在40ml四氢呋喃中的2.9g(13.7mmol)的双(4-羟基苯基)乙炔和3.5g(27mmol)的二异丙基乙胺的溶液。在滴加完成后,在室温下搅拌反应溶液3小时,以及在50℃下搅拌1小时。然后,向其中加入160ml水。过滤回收所得的晶体,并且用100ml甲醇重结晶。过滤回收沉淀的晶体,由此得到白色晶体的3.0g(收率:19%)目标化合物。顺便提及,由1H-NMR(400MHz)和质谱分析确定该化合物。
1H-NMR(CDCl3):δ3.93(s,6H),3.95(s,6H),3.99(s,6H),6.57(s,2H),7.24(m,4H),7.58(m,6H)
质谱:m/z 599(M+H)+
所得化合物熔点为201-203℃。
合成实施例6
示例化合物(A-7)的合成
(6-1)2,4,5-三甲氧基苯甲酸-4-乙炔基N-酰基苯胺的合成
向与合成实施例1中所用相同的反应容器中加入21.2g(100mmol)的2,4,5-三甲氧基苯甲酸、12.9g(100mmol)的二异丙基乙胺和126ml四氢呋喃,并且用冰水冷却反应混合物。此后,向其中缓慢滴加11.4g(100mmol)的甲磺酰氯,滴加后在室温下搅拌混合物2小时,然后用冰水冷却。向反应溶液中缓慢滴加事先制备的包含已经溶解在42ml四氢呋喃中的11.7g(100mmol)的4-乙基苯胺和12.9g(100mmol)的二异丙基乙胺的溶液。在滴加完成后,在室温下搅拌反应溶液6小时。然后,向其中加入200ml乙酸乙酯,然后依次用水、饱和碳酸氢钠水溶液、0.5摩尔/升盐酸水溶液和饱和盐水洗涤有机相。向有机相中加入硫酸钠,并且使反应混合物脱水。过滤出硫酸钠,并且减压蒸出有机溶剂。接下来,添加350ml甲醇,并且重结晶混合物。过滤回收沉淀的晶体,由此得到白色晶体的15.0g(收率:48%)目标化合物。
(6-2)示例化合物(A-7)的合成
向与合成实施例1中所用相同的反应容器中加入3.1g(10mmol)在上面步骤(6-1)中获得的2,4,5-三甲氧基苯甲酸-4-乙炔基N-酰基苯胺、4.1g(10mmol)的2,4,5-三甲氧基苯甲酸-4-靛苯、5.56g(40mmol)的三乙胺和15ml四氢呋喃,并且在氮气气氛中于室温搅拌反应混合物。此后,添加22.8mg(0.12mmol)的氯化亚铜、131mg(0.5mmol)的三苯基膦和70mg(0.1mmol)的三苯基膦二氯化钯,并且在加热下于60℃搅拌混合物3小时。然后,将反应溶液冷却至室温并加入200ml水。过滤所得的晶体并且用100ml甲醇重结晶,由此得到淡黄色晶体的5.6g(收率:94%)目标化合物。顺便提及,由1H-NMR(400MHz)确定该化合物。
1H-NMR(DMSO-d6):δ3.92(s,3H),3.93(s,3H),4.05(m,9H),4.15(s,3H),6.96(br,2H),7.46(d,2H),7.55(s,1H),7.62(s,1H),7.69(d,2H),7.76(d,2H),7.98(d,2H),10.30(s,1H)
所得化合物熔点为216-218℃。
[酰化纤维素膜的制备]
实施例1-1
酰化纤维素膜(CAF 1)的制备:
[酰化纤维素溶液的制备]
将以下的组成放入混合罐中,并且搅拌以溶解每种组分,从而制备出酰化纤维素溶液。
酰化纤维素溶液的组成:
醋酸纤维素(CA-1)-乙酰化度:2.8 100.0质量份
增塑剂:磷酸三苯酯 6.0质量份
增塑剂:磷酸二苯酯 3.0质量份
二氯甲烷(第一溶剂) 402.0质量份
甲醇(第二溶剂) 60.0质量份
消光剂溶液的制备:
将以下的组成放入分散器中,并且搅拌以溶解每种组分,从而制备出消光剂溶液。
消光剂溶液的组成:
平均粒径为20nm的二氧化硅颗粒 2.0质量份
“AEROSIL R972”,由Nippon Aerosil有限公司制造
二氯甲烷(第一溶剂) 75.0质量份
甲醇(第二溶剂) 12.7质量份
酰化纤维素溶液 10.0重量份
[延迟提升剂溶液的制备]
将以下的组成放入混合罐中,并且在加热下搅拌以溶解每种组分,从而制备出延迟提升剂溶液。
延迟提升剂溶液的组成:
延迟提升剂(A-1) 20.0质量份
二氯甲烷(第一溶剂) 58.4质量份
甲醇(第二溶剂) 8.7质量份
酰化纤维素溶液 12.8重量份
在过滤出94.3质量份上述酰化纤维素溶液、1.3重量份消光剂溶液和4.4质量份所述延迟提升剂溶液后,混合各组分并且用带式浇铸机浇铸。从带上取下残余溶剂量为35质量%的所得薄片(web),并且用拉幅机于140℃下以30%/min的拉伸速率侧向拉伸至25%拉伸倍率的程度,以及拉伸至23%拉伸倍率的程度,然后在140℃下保持30秒。随后,取下夹具,并且将所得膜于140℃下干燥40分钟,得到酰化纤维素膜(CAF 1)。所得酰化纤维素膜残余溶剂量为0.2质量%,膜厚为80μm。
实施例1-2至1-15及比较例1-1和1-2
酰化纤维素膜(CAF 2-15和CAFR 1和2)的制备
除了如以下表2中所示改变酰化纤维素的种类、延迟提升剂的种类和添加量、拉伸倍率、拉伸速率、松驰过程的拉伸倍率和时间外,按照与实施例1-1中相同的方法制备酰化纤维素膜CAF 2-15及CAFR 1和2。
表2
实施例号 | 酰化纤维素膜 | ||||||||
膜号 | 酰化纤维素的种类 | 延迟提升剂 | 最大拉伸倍率(%) | 拉伸速率(%/min) | 松驰过程 | ||||
种类 | 添加量*(质量%) | 拉伸倍率(%) | 与最大拉伸倍率的比(%) | 时间(秒) | |||||
实施例1-1 | CAF1 | CA-1 | A-1 | 5.3 | 25 | 30 | 23 | 92 | 30 |
实施例1-2 | CAF2 | CA-1 | B-1 | 4.2 | 10 | 40 | 9 | 90 | 25 |
实施例1-3 | CAF3 | CA-1 | A-4 | 4.8 | 32 | 50 | 28 | 88 | 15 |
实施例1-4 | CAF4 | CA-1 | A-1/A-7 | 2.4/2.5 | 26 | 60 | 24 | 92 | 40 |
实施例1-5 | CAF5 | CA-2 | A-1/A-7 | 2.0/2.5 | 37 | 20 | 34 | 92 | 50 |
实施例1-6 | CAF6 | CA-3 | A-1/A-7 | 2.0/2.5 | 55 | 60 | 45 | 82 | 45 |
实施例1-7 | CAF7 | CA-4 | A-1 | 2.5 | 23 | 10 | 18 | 78 | 25 |
实施例1-8 | CAF8 | CA-2 | A-7 | 2.7 | 34 | 30 | 30 | 88 | 35 |
实施例1-9 | CAF9 | CA-1 | A-1/B-1 | 1.2/4.2 | 8 | 10 | 7 | 88 | 15 |
实施例1-10 | CAF10 | CA-1 | A-1 | 5.3 | 25 | 120 | 23 | 92 | 30 |
实施例1-11 | CAF11 | CA-1 | A-1 | 5.3 | 25 | 30 | 25 | 100 | 5 |
实施例1-12 | CAF12 | CA-1 | A-1 | 5.3 | 25 | 120 | 25 | 100 | 5 |
实施例1-13 | CAF13 | CA-1 | A-1/A-7 | 4.0/4.5 | 25 | 30 | 23 | 91 | 30 |
实施例1-14 | CAF14 | CA-1 | A106 | 2.4 | 25 | 30 | 23 | 92 | 30 |
实施例1-15 | CAF15 | CA-1 | 示例化合物(15) | 1.8 | 25 | 30 | 23 | 92 | 30 |
比较例1-1 | CAFR1 | CA-5 | 化合物(I-2)*2 | 8.5 | 25 | 30 | 23 | 92 | 30 |
比较例1-2 | CAFR2 | CA-2 | 化合物(10)*3 | 5.1 | 25 | 30 | 23 | 92 | 30 |
添加量*:基于酰化纤维素的质量%
在以下表3中详细地示出了表2中的酰化纤维素和延迟提升剂的细节。按照以下方式测量延迟提升剂分子末端之间的距离和极化率各向异性。
[分子末端之间的距离和极化率各向异性]
用“Gaussian 03”(Rev.B.03)(由Gaussian,U.S.A.生产的软件)计算分子末端之间距离和极化率各向异性。用通过B3LYP/6-3IG*基组计算结构优化后最远原子间的距离来计算所述末端间距。通过使用B3LYP/6-3IG*基组最优化的结构,通过B3LYP/6-311+G**的极化率计算来计算极化率,从而获得极化率各向异性,并且在使所得极化率张量成为对角线后从对角元素计算。
表3
酰化纤维素 | ||||
号 | 酰基取代度 | 乙酰化度 | 丙酰化度 | 丁酰化度 |
CA-1 | 2.80 | 2.80 | - | - |
CA-2 | 2.70 | 1.80 | 0.9 | - |
CA-3 | 2.40 | 1.80 | - | 0.6 |
CA-4 | 2.86 | 2.86 | - | - |
CA-5 | 2.87 | 2.87 | - | - |
延迟提升剂 | |||
号 | 分子末端间距离 | 棒状极化率各向异性(×10-25cm3) | 平面极化率各向异性(×10-25cm3) |
A-1 | 2.62 | 404 | 301 |
A-4 | 2.63 | 382 | 299 |
A-7 | 2.89 | 642 | 441 |
B-1 | 2.03 | 392 | 784 |
A-106 | 46.1 | 1158 | 865 |
示例化合物(15) | 49.6 | 1387 | 1123 |
化合物(I-2)*2 | 1.64 | 171 | 316 |
化合物(10)*3 | 2.93 | 266 | 162 |
在以上表2和3中,化合物(I-2)*2和(10)*3分别为JP-A-2003-344655中的示例化合物(I-2)和JP-A-2002-363343中的示例化合物(10),并且具有以下所示的结构。
以上表2和3中,示例化合物(15)是上表1中的示例化合物(15)。
化合物(I-2)(在JP-A-2003-344655中示范的):
化合物(10)(在JP-A-2003-344655中示范)
[膜光学特性的测量]
在25℃、60%RH下,使用双折射计“KOBRA21ADH”(由Oji ScientificInstruments制造)进行测量,Re和Rth在横向中11个点测量。测量波长为590nm。
[延迟提升剂的渗出]
根据以下的标准评价延迟提升剂的渗出。
A:整个膜根本不发生渗出。
B:发生渗出的区域占不到2%的面积比。
C:发生渗出的区域占2%或更大且不到5%的面积比。
D:发生渗出的区域占5%或更大的面积比。
在以下的表4中显示了所制备的酰化纤维素膜的评价结果。
表4
实施例号 | 膜号 | 延迟值 | 渗出 | ||||
横向中的中央区域 | 横向中11个点的标准偏差 | 横向中中央区域的Rth/Re比 | |||||
Re(nm) | Rth(nm) | Re(nm) | Rth(nm) | ||||
实施例1-1 | 1 | 88 | 200 | 3.2 | 8 | 2.3 | B |
实施例1-2 | 2 | 45 | 245 | 1.6 | 5 | 5.4 | C |
实施例1-3 | 3 | 76 | 185 | 2.9 | 7 | 2.4 | B |
实施例1-4 | 4 | 75 | 235 | 2.4 | 6 | 3.1 | B |
实施例1-5 | 5 | 94 | 185 | 2.7 | 7 | 2.0 | B |
实施例1-6 | 6 | 102 | 174 | 4.0 | 8 | 1.7 | B |
实施例1-7 | 7 | 40 | 140 | 2.2 | 5 | 3.5 | B |
实施例1-8 | 8 | 52 | 130 | 3.0 | 7 | 2.5 | B |
实施例1-9 | 9 | 42 | 255 | 2.0 | 6 | 6.1 | A |
实施例1-10 | 10 | 73 | 182 | 5.2 | 12 | 2.5 | B |
实施例1-11 | 11 | 85 | 198 | 6.9 | 14 | 2.3 | B |
实施例1-12 | 12 | 74 | 181 | 7.1 | 15 | 2.4 | B |
实施例1-13 | 13 | 120 | 267 | 5.8 | 10 | 2.2 | B |
实施例1-14 | 13 | 75 | 193 | 2.8 | 8 | 2.6 | B |
实施例1-15 | 14 | 72 | 191 | 2.7 | 8 | 2.7 | B |
比较例1-1 | 14 | 51 | 225 | 5.4 | 10 | 4.4 | D |
比较例1-2 | 15 | 45 | 150 | 5.3 | 11 | 3.3 | D |
从表4中的结果可以看出,本发明的酰化纤维素膜CAF 1-15延迟表现高并且渗出少。此外,与CAF 10-13相比,用特定范围的拉伸倍率、拉伸速率和时间制备的酰化纤维素膜CAF 1-9、14和15面内波动较小。另外,通过混合棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3、并且分子末端之间距离为2-10nm的延迟提升剂与平面极化率各向异性为300×10-25cm3-1,500×10-25cm3、并且分子末端之间距离为2-10nm的延迟提升剂,可以进一步有效地限制渗出(CAF 9)。
[偏振片的制备]
实施例11-1
[酰化纤维素膜的皂化处理]
将在实施例1-1中制备的酰化纤维素膜(CAF 1)在55℃1.3摩尔/升的氢氧化钠水溶液浸泡2分钟,在室温下的水洗浴中洗涤,然后在30℃下用0.05摩尔/升的硫酸中和、再在室温下水洗浴中洗涤,并且用100℃的热空干燥。如此皂化酰化纤维素膜(CAF 1)的表面。
按照相同的条件皂化商购的三醋酸纤维素膜(FUJITAC TD80UF,由Fuji Photo Film有限公司制造),并将其用来制备以下的偏振片样品。
[偏振片的制备]
使碘被吸收到拉伸过的聚乙烯醇膜上来制备起偏器。使用聚乙烯醇系的粘合剂将酰化纤维素膜(CAF 1)粘附到起偏器的一侧上。将起偏器的透射轴和酰化纤维素膜的慢轴布置成彼此平行。
另外,使用聚乙烯醇系粘合剂将已经皂化处理过的FUJITAC TD80UF粘附到起偏器的对侧上。如此制备出偏振片(P 1-1)。
实施例11-2至11-15和比较例11-1和11-2
按照与上面对酰化纤维素膜(CAF 2-15)及(CAFR 1和2)相同的方法制备偏振片(P 1-2至1-15)及(PR 1-1和1-2)。以下表5中所示为由此得到的偏振片的结构。
表5
实施例号 | 偏振片 | 保护膜1 | 保护膜2* | |
酰化纤维素膜 | ||||
制备 | 号 | |||
实施例11-1 | P1-1 | 实施例1-1 | CAF1 | ″TD80UF″ |
实施例11-2 | P1-2 | 实施例1-2 | CAF2 | ″TD80UF″ |
实施例11-3 | P1-3 | 实施例1-3 | CAF3 | ″TD80UF″ |
实施例11-4 | P1-4 | 实施例1-4 | CAF4 | ″TD80UF″ |
实施例11-5 | P1-5 | 实施例1-5 | CAF5 | ″TD80UF″ |
实施例11-6 | P1-6 | 实施例1-6 | CAF6 | ″TD80UF″ |
实施例11-7 | P1-7 | 实施例1-7 | CAF7 | ″TD80UF″ |
实施例11-8 | P1-8 | 实施例1-8 | CAF8 | ″TD80UF″ |
实施例11-9 | P1-9 | 实施例1-9 | CAF9 | ″TD80UF″ |
实施例11-10 | P1-10 | 实施例1-10 | CAF10 | ″TD80UF″ |
实施例11-11 | P1-11 | 实施例1-11 | CAF 11 | ″TD80UF″ |
实施例11-12 | P1-12 | 实施例1-12 | CAF12 | ″TD80UF″ |
比较例11-1 | PR1-1 | 比较例1-1 | CARF 1 | ″TD80UF″ |
比较例11-2 | PR1-2 | 比较例1-2 | CARF2 | ″TD80UF″ |
保护膜2*:FUJITAC TD808F(由Fuji Photo Film有限公司制造)
实施例21-1
[VA液晶显示器1的制备和评价]
[液晶元件的制备]
向100重量份3质量%的聚乙烯醇水溶液中加入1质量份十八烷基二甲基氯化铵(偶联剂)。将该溶液旋涂到具有ITO电极的玻璃基底上,并且通过在160℃下的加热而进行处理,然后进行摩擦处理,从而形成垂直取向的膜。使两个玻璃基底彼此面对,以使元件间隙(d)达到5μm。将主要包含酯和乙烷的液晶化合物(Δn:0.08)倒入该元件间隙中,制备出垂直取向液晶元件。Δn和d的乘积为400nm。
事先在25℃60%RH下调节在实施例11-7中制备的偏振片(P1-7)的湿度,然后包裹在防湿袋中并且保持3天。防湿袋由聚对苯二甲酸乙二酯/铝/聚乙烯的层叠而制得,并且袋子的渗湿率为1×10-5g/m2·天或更低。
在25℃60%RH的气氛下取出偏振片7,并且用粘合片将其粘附到上面制备的垂直取向液晶元件的两侧上,从而制备出液晶显示器。
按照与在[偏振片特性]中描述的方法相同的方法评价如此制备的液晶显示器。使用本发明偏振片(P1-7)的液晶显示器在色调视角方面是宽的,并且是优选的。
实施例21-2
[VA液晶显示器2的制备和评价]
制备图3中的液晶显示器。从观察者一侧(上侧)层叠上偏振片、VA模式液晶元件(上基底、液晶层、下基底)、下侧偏振片,并且进一步布置背光光源。在以下的实施例中,将商购的偏振片“HLC2-5618”(由Sanritz公司制造)用于上侧偏振片,同时将本发明的偏振片用于下侧偏振片。
[液晶元件的制备]
通过在基底间逐滴倒入具有负介质常数各向异性(“MLC 6608”,由日本Merck有限公司制造)的液晶材料,并且将其密封在基底间形成液晶层来制备元件间隙为3.6μm的液晶元件。使液晶层的延迟(即液晶层的厚度d(μm)与折射率各向异性Δn的乘积Δn·d)为300nm。垂直取向液晶材料。
将商购的超高对比度产品“HLC2-5618”(由Sanritz公司制造)用于使用垂直取向液晶元件的液晶显示器(图3)的上侧偏振片30,并且将在实施例11-1中制备的偏振片(P1-1)用于下侧偏振片32。使用粘合剂将偏振片的每片膜粘附到VA模式元件31的观察者一侧和背光一侧,使得本发明的酰化纤维素膜(CAF 1)与液晶元件的侧面接触。将该偏振片置于正交尼科尔棱镜结构中,使得观察者一侧上偏振片的透射轴变成上下方向,而背光侧偏振片上的透射轴变成左右方向。
已经证实使用本发明偏振片的液晶显示器的对比度可视角度较宽,并且具有优越的显示等级。
实施例12
[偏振片的制备]
[光学补偿片的制备]
(酰化纤维素膜的皂化处理)
以5.2ml/m2的涂敷量将以下所示的组合物涂敷到在实施例1-9中制备的酰化纤维素膜(CAF 9)上,并且在60℃下干燥10秒。用流水洗涤膜表面10秒钟,并且用25℃的空气鼓风干燥膜表面。
皂化溶液的组成:
异丙醇 818质量份
水 167质量份
丙二醇 167质量份
“EMALEX”(由NihonEmulsion公司制备) 10质量份
氢氧化钾 67质量份
(取向膜的制备)
用#14号线棒涂敷器以24ml/m2的涂敷量将具有以下所示组成的涂敷溶液涂敷到进行了皂化处理的酰化纤维素膜(CAF 9)上。用60℃的热空气干燥涂层60秒,再用90℃的空气干燥150秒。
随后,在相对于拉伸方向(几乎与慢轴一致)呈45°角的方向上对所制备的酰化纤维素膜(CAF9)进行摩擦处理。
取向膜的组成:
具有以下所示结构的改性聚乙烯醇 20质量份
水 360质量份
甲醇 120质量份
戊二醛(交联剂) 1.0质量份
改性的聚乙烯醇
[光学各向异性层的制备]
用#3号线棒涂敷器,以5.2ml/m2的涂敷量在取向膜上涂敷涂敷溶液,该涂敷溶液包含其中溶解了91质量份具有以下所示结构的盘状化合物的214.2质量份丁酮、9质量份环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯“V#360”(由OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY有限公司制造)、1.5质量份醋酸丁酸纤维素“CAB 531-1”(由Eastman Chemical Japan有限公司制造)、3质量份光聚合引发剂“Irgacure 907”(由Ciba Geigy制造)、以及1质量份敏化剂“Kayacure DETX”(由Nippon Kayaku有限公司制造)。在金属框上拉伸该膜,并且在130℃的恒温箱中加热2分钟,从而使所述盘状化合物取向。随后,通过用高压汞灯在90℃下以120W/cm的剂量紫外线照射1分钟来聚合所述盘状化合物。此后,使层冷却直至室温。如此就形成了光学各向异性层,从而获得了光学补偿片(WV2-2)。
(光学补偿片的皂化处理)
按照与实施例11-1中相同的方法进行皂化处理。
[偏振片的制备]
(起偏器的制备)
使碘吸附到拉伸的聚乙烯醇膜上来制备起偏器。使用聚乙烯醇系粘合剂将上面制备的光学补偿片(WV2-2)的酰化纤维素膜(CAF 9)一侧粘附到起偏器一侧上,使酰化纤维素膜(CAF 9)的慢轴与起偏器的透射轴变为平行。
按照与实施例11-1中相同的方法,对商购的三醋酸纤维素膜(FUJITACTD80UF,由Fuji Photo Film制造)进行皂化处理,并且使用聚乙烯醇系粘合剂将所述膜粘附到起偏器的对侧(未粘附光学补偿片的一侧)上。由此形成了椭圆偏振片(P2-1)。
实施例22
[液晶显示器的制备]
[弯曲取向的液晶元件的制备]
在具有ITO电极的玻璃基底上形成聚酰亚胺膜,以作为取向膜,并且对该取向膜进行摩擦处理。使所得的两片玻璃基底排列成彼此面对并且元件间隙设置为5.7μm。将Δn为0.1396的液晶化合物“ZLI 1132”(由日本Merck有限公司制造)倒入该元件间隙中,从而制备出弯曲取向的液晶元件。
[液晶显示器的制备]
粘附两片椭圆偏振片(P2-1),中间是所制备的弯曲取向的液晶元件。使偏振片的光学各向异性层排列成面对元件基底,并且将液晶元件的摩擦方向和面向液晶元件的光学各向异性层的摩擦方向布置成反平行。
已经证实使用本发明偏振片的液晶显示器的对比度可视角度是宽的,其具有很少的点缺陷,并且显示出优异的图像。
工业应用
本发明可以提供不会发生表面失效如渗出、并且具有所需延迟的酰化纤维素膜。此外,通过在液晶显示器中使用包含本发明酰化纤维素膜的偏振片,本发明可以提供具有高可视角和高质量显示的液晶显示器。
已经在本申请中要求了其外国优先权的权益的每个外来专利申请的全部内容通过引用而结合在此,如所完全阐述的。
Claims (14)
1.一种酰化纤维素膜,其包括:
酰化纤维素;以及
至少一种延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,
其中所述至少一种延迟提升剂具有的由以下表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm:
表达式(1):△α=αx-(αy+αz)/2
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量;并且αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
2.一种酰化纤维素膜,其包括:
酰化纤维素;以及
至少一种延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,
其中所述至少一种延迟提升剂具有的由以下表达式(2)表示的平面极化率各向异性为300×10-25cm3-1,500×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm:
表达式(2):△α=(αx+αy)/2-αz
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量;并且αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
3.一种酰化纤维素膜,其包括:
酰化纤维素;
至少一种第一延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,及
至少一种第二延迟提升剂,其量为基于所述酰化纤维素的0.1-30质量%,
其中所述至少一种第一延迟提升剂具有的由以下表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm;所述至少一种第二延迟提升剂具有的由以下表达式(2)表示的平面极化率各向异性为300×10-25cm3-1,500×10-25cm3,并且分子末端之间的距离为2-10nm:
表达式(1):△α=αx-(αy+αz)/2
表达式(2):△α=(αx+αy)/2-αz
其中αx是极化率张量成对角线后获得的特征值的最大分量;αy是仅次于极化率张量成对角线后获得的特征值最大分量的分量;并且αz是极化率张量成对角线后获得的特征值的最小分量。
4.权利要求1-3之一的酰化纤维素膜,其具有满足以下关系的Re和Rth:
20≤Re≤200
70≤Rth≤400
1≤Rth/Re≤10
其中Re表示在波长为590nm时的面内延迟;Rth表示在波长为590nm时的厚度方向上的延迟。
5.权利要求1、3和4之一的酰化纤维素膜,
其中具有的由表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的所述至少一种延迟提升剂是由下式(1)表示的化合物:
式(1):
Ar1-L1-X-L2-Ar2
其中Ar1和Ar2各自独立地表示芳基或芳族杂环;L1和L2各自独立地表示-C(=O)O-或-C(=O)NR-(其中R表示氢原子或者烷基);并且X表示式(2)或(3):
式(2):
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8各自独立地表示氢原子或者取代基;且
式(3):
其中R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18各自独立地表示氢原子或者取代基。
6.权利要求1、3和4之一的酰化纤维素膜,
其中具有的由表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的所述至少一种延迟提升剂是由下式(4)表示的化合物:
式(4):
其中R2-1、R4-1和R5-1各自独立地表示氢原子或取代基;R11-1和R13-1各自独立地表示氢原子或烷基;L1-1和L2-1各自独立地表示单键或者二价连接基团;Ar1-1表示亚芳基或者芳族杂环;Ar2-1表示亚芳基或者芳族杂环;n-1表示至少为3的整数;并且均以数目n-1存在的L2-1和Ar1-1可以是相同或者不同的,条件是R11-1和R13-1彼此不同,并且由R13-1表示的烷基不含杂原子。
7.权利要求1、3和4之一的酰化纤维素膜,
其中具有的由表达式(1)表示的棒状极化率各向异性为300×10-25cm3-2,000×10-25cm3、并且分子末端之间的距离为2-10nm的所述至少一种延迟提升剂是由下式(5)表示的化合物:
式(5):
其中L1和L2各自独立地表示单键或者二价连接基团;R1和R2各自独立地表示氢原子或取代基;R3和R4各自独立地表示取代基;n表示0-4的整数,当n为2或更大时,多个R3可以是相同或者不同的,并且如果可能,其可以一起连接而形成环;m表示0-4的整数,当m为2或更大时,存在的多个R3可以是相同或者不同的,并且如果可能,其可以一起连接而形成环;X1表示1-5的整数,当X1为2或更大时,存在的多个(R4)m可以是相同或者不同的;并且R41表示氢原子或取代基。
9.一种制备权利要求1-8之一的酰化纤维素膜的方法,该方法包括:
在3-200%的拉伸倍率下,以每分钟100%或更低的拉伸速率拉伸所述酰化纤维素膜;及
以最大拉伸倍率为50-99%的拉伸倍率保持拉伸过的酰化纤维素膜1-120秒钟。
10.权利要求1-8之一的酰化纤维素膜,其是通过权利要求9的方法制备的。
11.一种偏振片,其包括:
起偏器;及
布置在所述起偏器两侧上的至少两片保护膜,
其中所述至少两片保护膜的至少一片是权利要求1-8和10之一的酰化纤维素膜。
12.权利要求11的偏振片,其还包括在所述至少两片保护膜的至少一侧上的光学各向异性层。
13.权利要求11的偏振片,
其中在所述至少两片保护膜的至少一侧上布置延迟膜。
14.一种液晶显示器,其包括:
液晶元件;及
布置在所述液晶元件两侧上的两片偏振片,
其中所述两片偏振片中的至少一片是权利要求11-13之一的偏振片。
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