CN1545629A - 具有纤维素酯薄膜、排列薄膜和包含具有固定排列的液晶分子的光学各向异性层的光学补偿薄片 - Google Patents
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Abstract
一光学补偿薄片,依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层。所述液晶分子的排列经固定。将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上以将该表面皂化。皂化的表面涂布有取向层的涂布液。
Description
技术领域
本发明涉及一种依次包含纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层并且其中液晶分子的排列固定的光学补偿薄片。本发明还涉及这种光学补偿薄片的制备方法。本发明还涉及使用这种光学补偿薄片的起偏振片和液晶显示器。
背景技术
一个液晶显示器通常包括液晶元件、起偏振片和光学补偿薄片(相位延迟器)。在透射式显示器中,将两个起偏振片放置在液晶元件的两侧,并将光学补偿薄片放置在元件与这两个起偏振片之一或每一个之间。另一方面,反射式显示器依次包括反射板、液晶元件、一个光学补偿薄片和一个起偏振片。
液晶元件包括一对基片、棒状液晶分子和电极层。棒状液晶分子位于这两个基片之间,并且电极层具有向该棒状液晶分子施加一电压的功能。根据棒状液晶分子在元件中的排列,已提出了各种显示器模型。透射式显示器模型的实例包括TN(扭转向列)型、IPS(面内转换)型、FLC(铁电液晶)型、OCB(光学补偿弯曲)型、STN(超扭转向列)型和VA(垂直排列)型。反射式模型的实例包括HAN(混合排列向列)型。
起偏振片通常包括一对透明保护薄膜和在它们之间提供的起偏振膜片。为了制备起偏振膜片,将聚乙烯醇薄膜用碘或二色性染料的水溶液浸泡,然后经单轴拉伸。
光学补偿薄片经常安装在各种液晶显示器中,从而防止显示的图象不希望地着色并扩大液晶元件的视角。作为光学补偿薄片,通常使用拉伸的双折射聚合物薄膜。
最近,代替拉伸的双折射聚合物薄膜,已提出一种包含透明载体及在其上提供的由液晶分子(特别是盘形(discotic)液晶分子)形成的光学各向异性层的光学补偿薄片。光学各向异性层是通过将液晶分子排列然后将该排列固定的步骤形成的。作为液晶分子,通常使用具有可聚合基团的液晶分子。为了固定该排列,将它们聚合。这些液晶分子具有大的双折射并具有各种排列形式,因此由这些液晶分子获得的光学补偿薄片具有不能由传统拉伸的双折射聚合物薄膜获得的特定光学特性。
根据液晶元件的光学特性,即,根据液晶元件的显示模型设计光学补偿薄片的光学特性。事实上,如果光学补偿薄片是用液晶分子(特别是盘形液晶分子)制成的话,可以根据液晶元件的显示模型实现各种光学特性。
根据各种显示模型的液晶元件已提出了使用盘形液晶分子的各种光学补偿薄片。例如,在日本专利临时公开号6(1994)-214116、美国专利号US 5,583,679、5,646,703和德国专利公开号3,911,620A1中描述了用于TN型的液晶元件的光学补偿薄片。在日本专利临时公开号10(1998)-54982中描述了用于IPS或FLC型的液晶元件的补偿薄片。在美国专利号US 5,805,253和国际专利申请号WO96/37804中描述了用于OCB或HAN型的补偿薄片。在日本专利临时公开号9(1997)-26572中描述了用于STN型的补偿薄片。在日本专利号2,866,372中描述了用于VA型的补偿薄片。
在包括透明载体和其上安装有由液晶分子形成的光学各向异性层的光学补偿薄片中,在载体和各向异性层之间提供有控制液晶分子排列的取向层。作为透明载体,优选使用纤维素酯薄膜。在制备光学补偿薄片时,必需在纤维素酯薄膜(透明载体)上紧密固定取向层(通常由聚乙烯醇制成的)。
然而,纤维素酯薄膜和聚乙烯醇(取向层的材料)之间的亲和力太差以致界面易于破裂或断裂,并因此在取向层上的光学各向异性层容易从薄膜(载体)上脱落。特别是当光学补偿薄片切割(或冲压出)至显示器的大小时,取向层(与光学各向异性层一起)经震动并由此经常部分从薄膜剥离。此时,剥离的取向层(和剥离的光学各向异性层)的碎片散布和尘起于薄膜上,因此在显示的图象中造成“不希望的亮点”。术语“不希望的亮点”意思是在液晶显示器的屏幕上不希望地闪光的缺陷。为了避免这些不希望的亮点(即,为了强化纤维素酯薄膜和取向层之间的粘合),已将纤维素酯薄膜浸泡在碱性溶液中以皂化薄膜表面或者在薄膜上提供由明胶制成的内涂层。日本专利临时公开号8(1996)-94838描述了纤维素酯薄膜的皂化处理。
发明概述
如果将纤维素酯薄膜浸泡在碱性溶液以便表面可以皂化至足够提高薄膜和取向层之间的粘合,那么不仅目标表面而且其背对表面将同时被皂化。因此,当由此处理的薄膜卷成卷时,上表面经常与卷的下表面粘连。此外,用于皂化的浸泡过程几乎不能与施加亲水材料(例如用于形成取向层的涂布液)的步骤同时进行,因此该浸泡过程必需与用于形成取向层的涂布单独地进行。结果,皂化处理相对昂贵些。
另一方面,为了在纤维素酯薄膜上提供明胶-内涂层以提高薄膜和取向层之间的粘合,通常使用用于形成内涂层的涂布液。该涂布液含有易于使纤维素酯溶胀的溶剂(例如,酮),并因此经常损害薄膜表面光滑度,尽管薄膜和取向层之间的粘合提高了。结果,在薄膜的纵向易于出现条纹不匀性,并因此造成显示不匀性,从而在将该薄膜用于液晶显示器时使显示的图象质量更差。
如上所述,纤维素酯薄膜和取向层之间的粘合有待进一步提高,这种提高不应带来其它的麻烦(例如,薄膜在卷中不粘连),同时薄膜表面应保持光滑。
本发明的一个目的是提供一种具有优异表面并且具有紧密固定在载体薄膜上的取向层的光学补偿薄片,其中取向层和载体之间的附着得到改善。
另外,本发明的另一目的是提供一种上面的补偿薄片的制备方法。
而且,本发明的又一目的是提供一种起偏振片,其中上面的补偿薄片与起偏振膜片成一体。
而且,本发明的再一目的是提供一种包含上面的补偿薄片并由此在避免显示的不匀性和不希望的亮点方面有所改善的液晶显示器。
本发明提供了一种光学补偿薄片,它依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上以将该表面皂化,并且其中皂化的表面涂布有取向层的涂布液。
本发明还提供了一种光学补偿薄片的制备方法,所述光学补偿薄片依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中该方法连续地包括步骤:将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上;洗涤该表面以除去碱性溶液;将取向层的涂布液涂布到该洗涤表面上;和将涂布液干燥以形成取向层。
本发明还提供了一种起偏振片,所述起偏振片包括两个透明保护薄膜和一个位于这两个保护薄膜之间的起偏振膜片,其中保护薄膜之一是一光学补偿薄片,所述光学补偿薄片依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上以将该表面皂化,并且其中皂化的表面涂布有取向层的涂布液。
本发明还提供了一种液晶显示器,所述液晶显示器具有两个起偏振片和一个位于这两个起偏振片之间的液晶元件,其中所述起偏振片包括两个透明保护薄膜和一个位于这两个保护薄膜之间的起偏振膜片,并且其中位于液晶元件和起偏振膜片之间的这两个保护薄膜中至少一个是一光学补偿薄片,所述光学补偿薄片依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上以将该表面皂化,并且其中皂化的表面涂布有取向层的涂布液。
在本说明书中,术语“基本上在45°”意思是视角在严格角度±5°的范围内。该公差优选小于±4°,更优选小于±3°,最优选小于±2°。术语“慢轴”意思是折射率最大的方向。术语“快轴”意思是折射率最小的方向。术语“透射轴”意思是透射比最大的方向。
本发明人已成功地提供了一种具有优异表面并且具有紧密固定在载体薄膜上的取向层的光学补偿薄片,其中取向层与载体薄膜之间的粘合得到改善。所述补偿薄片包括作为载体的纤维素酯薄膜,并且仅薄膜的一个表面选择性地皂化。为了选择性皂化,将一碱性溶液涂布到该薄膜的目标表面上。
由于皂化处理优选通过涂布过程进行,因此目标表面选择性地被皂化以便改善薄膜与取向层之间的粘合,并且不因此带来其它的麻烦,例如卷中薄膜粘连。此外,由于不需要提供明胶-内涂层,因此薄膜表面可以保持光滑。
而且,由于进行皂化所用的涂布过程花费相对短的时间,因此在涂敷用于形成取向层的涂布液之后可以连续地进行皂化过程。因此,光学补偿薄片的生产成本降低。
在生产补偿薄片与起偏振膜片成一体的起偏振片时,纤维素酯薄膜中面对起偏振膜片的表面也可以选择性地通过涂布过程皂化。这意味着可以省去传统的浸泡皂化处理并因此提高了生产率,从而降低了生产成本。
TN型的TFT液晶显示器经常配备有成一体的椭圆形起偏振片,其中包括液晶分子的光学补偿薄片的透明载体用作起偏振片的一个保护薄膜。该液晶显示器受热变形,并且在成像时易漏光。热变形改变了光学补偿薄片的光学特性,并因此造成漏光。特别地,具有羟基的聚合物的薄膜(例如纤维素酯薄膜)受环境条件的影响特别大。为了降低热变形引起的漏光,本发明人已发现降低光学补偿薄片的光弹性,特别是将纤维素酯薄膜减薄是有效的。
然而,本发明人还发现当通过涂布过程提供明胶-内涂层时薄的纤维素酯薄膜难以操作。
如果按照本发明的方法生产光学补偿薄片,那么不需要提供明胶-内涂层。因此,本发明的方法还有效地生产了具有优异平整度的薄光学补偿薄片。
而且,选择性皂化纤维素酯薄膜的一个表面的方法还有效地生产了起偏振膜片的保护薄膜。
发明详述
(纤维素酯薄膜的光学特性)
根据其上提供有最终光学补偿薄片的液晶元件的类型(种类)控制纤维素酯薄膜的光学特性。
如果需要纤维素酯薄膜具有光学各向异性,那么优选呈现高的延迟。
可以将薄膜拉伸以控制(增加)平面内的延迟值(Re延迟值)。
另一方面,沿厚度的延迟值(Rth延迟值)能够(1)通过加入延迟增加剂或(2)通过冷却溶解法而控制(增加)。如果纤维素酯薄膜是由醋酸纤维素酯制成时,Rth值可以通过平均醋酸含量(乙酰化度)控制。由于由此可以增加延迟值,因此该纤维素酯薄膜(传统上被认为是光学各向异性薄膜)可用作具有光学补偿功能的光学各向异性薄膜。事实上,由此制备的光学各向异性纤维素酯薄膜可以与其上提供的光学各向异性层配合对液晶元件进行光学补偿。
光学各向异性纤维素酯薄膜优选具有-50至50nm,更优选-20至20nm的Re延迟值。
各向异性纤维素酯薄膜的Rth延迟值优选是60-1,000nm。
平面内的延迟值(Re)是平面内的双折射和薄膜厚度的乘积,并且沿厚度的延迟值(Rth)是厚度方向的双折射与薄膜厚度的乘积。具体的Re值可以通过将入射光(例如,从He-Ne激光器[波长:632.8nm]发出的光线)垂直施加到薄膜表面上的测定获得,并且具体的Rth值可以通过入射光(例如,从He-Ne激光器[波长:632.8nm]发出的光线)倾斜施加到薄膜表面上的测定获得。在该测定中,使用偏振光椭圆率测量仪(例如,M-150,JASCO公司)获得数据,然后外推得到这些延迟值。
分别根据下式(1)和(2)计算平面内(Re)和沿厚度(Rth)的延迟值。
(1)Re=(nx-ny)×d
(2)Rth=[{(nx+ny)/2}-nz]×d。
在这些式中,nx是沿薄膜平面的慢轴的折光率,ny是沿薄膜平面的快轴的折光率,nz是薄膜厚度方向的折光率,并且d是以nm计的薄膜厚度。
(纤维素酯)
该纤维素酯优选具有200-700,更优选具有250-550,最优选具有250-350的(粘度平均)聚合度。粘度平均聚合度可以用Ostwald粘度计测定。由测定的具体粘度[η],根据式:DP=[η]/Km计算粘度平均聚合度DP,其中Km是常数6×10-4。
纤维素酯可以仅由新的薄片制得,但是优选将用过的纤维素酯薄膜的废物混合重新使用。废物的量是3-95重量%,优选6-80重量%,更优选10-70重量%。
作为纤维素酯,优选低级脂肪酸的纤维素酯。术语“低级脂肪酸”意思是具有6个或更少碳原子的脂肪酸。碳原子的数量优选是2(醋酸纤维素酯)、3(丙酸纤维素酯)或4(丁酸纤维素酯)。特别优选醋酸纤维素酯,并且混合脂肪酸的纤维素酯如醋酸丙酸纤维素酯和醋酸丁酸纤维素酯也是适宜的。
醋酸纤维素酯的平均醋酸含量(乙酰化度)优选是55.0-62.5%。考虑到薄膜性能,平均醋酸含量更优选58.0-62.5%。然而,平均醋酸含量为55.0-58.0%(优选57.0-58.0%)醋酸纤维素酯薄膜沿厚度呈现高的延迟值。
[延迟-增加剂]
可以将延迟-增加剂加入到纤维素酯薄膜中,以便增加沿厚度的延迟值。作为延迟-增加剂,可以使用具有其中包括至少两个芳环并且它们的构象不遭受位阻的分子结构的芳香化合物。
以100重量份的纤维素酯为基础,该芳香化合物以0.01-20重量份的量,优选以0.05-15重量份的量,更优选以0.1-10重量份的量加入。两种或多种芳香化合物可以混合使用。
术语“芳环”不仅可以是芳烃环而且可以是芳杂环。
作为芳烃环,特别优选六元环(即,苯环)。
芳香杂环通常不饱和。芳香杂环优选是五元、六元或七元环,更优选五元或六元环。芳香杂环通常具有尽可能多的双键。环中的杂原子优选是氮原子、硫原子或氧原子,更优选是氮原子。芳香杂环的实例包括呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、***环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环和1,3,5-三嗪环。
延迟-增加剂优选具有300-800的分子量。延迟-增加剂的沸点优选是260℃或更高。沸点可以通过可商购获得的设备(例如,TG/DTA100,SEIKO仪器公司)测定。
在日本专利临时公开号2000-111914、2000-275434和PCT/JP00/02619中描述了延迟-增加剂的具体实例。
(纤维素酯薄膜的制备)
本发明的纤维素酯薄膜优选根据溶剂浇铸法制备。在溶剂浇铸法中,使用聚合物溶于有机溶剂的溶液(涂布液)。有机溶剂优选含有选自以下的主要溶剂:具有3-12个碳原子的醚、具有3-12个碳原子的酮、具有3-12个碳原子的酯和具有1-7个碳原子的卤代烃。
该醚、酮或酯可以具有环结构。具有两个或多个醚、酮和酯官能团(-O-、-CO-和-COO-)的化合物也可用作该溶剂。有机溶剂可以具有其它官能团如醇羟基。如果溶剂是具有两个或多个官能团的化合物,碳原子数是任意上面的范围内。
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、1,4-二噁烷、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、茴香醚和苯***。
具有3-12个碳原子的酮的实例包括丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、二异丁基酮、环戊酮、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。
具有2个或多个官能团的化合物的实例包括乙酸2-乙氧基乙酯、2-甲氧基乙醇和2-丁氧基乙醇。
具有1-7个碳原子的代表性卤代烃是二氯甲烷。从工艺角度,可以没有问题地使用卤代烃如二氯甲烷。然而,考虑到全球环境和工作条件,有机溶剂优选基本上不含卤代烃。这意味着有机溶剂优选含有量小于5重量%(更优选小于2重量%)的卤代烃。还优选在最终薄膜中一点也没有卤代烃如二氯甲烷。
可以将两种或多种有机溶剂混合使用。特别优选使用至少3种不同溶剂的混合物。第一溶剂优选选自:具有3或4个碳原子的酮、具有3或4个碳原子的酯、及其混合物。第二溶剂优选选自:具有5-7个碳原子的酮、乙酰醋酸酯、及其混合物。第三溶剂优选选自:沸点为30-170℃的醇、沸点为30-170℃的烃、及其混合物。
可用作第一溶剂的酮和酯的实例包括丙酮、乙酸甲酯、甲酸甲酯和甲酸乙酯。
第二溶剂的实例包括环戊酮、环己酮和乙酰乙酸甲酯。
第三溶剂优选选自:沸点为30-170℃的醇、沸点为30-170℃的烃、及其混合物。该醇优选一元醇。该醇的烃部分可以具有直链结构、支链结构或环状结构。该醇的烃部分优选是饱和脂族烃。该醇可以是伯、仲或叔醇。醇的实例包括甲醇(沸点:64.65℃)、乙醇(沸点:78.325℃)、1-丙醇(沸点:97.15℃)、2-丙醇(沸点:82.4℃)、1-丁醇(沸点:117.9℃)、2-丁醇(沸点:99.5℃)、叔丁醇(沸点:82.45℃)、1-戊醇(沸点:137.5℃)、2-甲基-2-丁醇(沸点:101.9℃)和环己醇(沸点:161℃)。这些醇优选两种或多种混合使用。该烃可以具有直链结构、支链结构或环状结构。烃可以是饱和或不饱和的。烃的实例包括环己烷(沸点:80.7℃)、己烷(沸点:69℃)、苯(沸点:80.1℃)、甲苯(沸点:110.6℃)和二甲苯(沸点:138.4-144.4℃)。
上面三种不同溶剂的混合溶剂优选含有量分别为30-95重量%的第一溶剂、1-40重量%的第二溶剂和1-40重量%的第三溶剂。第一溶剂的含量更优选为40-90重量%,进一步优选为50-90重量%,最优选为50-85重量%。第二和第三溶剂各自的含量更优选是3-30重量%。涂布液中溶剂与纤维素酯的比例的实例如下:
纤维素酯/乙酸甲酯/环己酮/甲醇/乙醇=X/(70-X)/20/5/5(重量)、
纤维素酯/乙酸甲酯/甲基乙基酮/丙酮/甲醇/乙醇=X/(50-X)/20/20/5/5(重量)、
纤维素酯/丙酮/乙酰乙酸甲酯/乙醇=X/(75-X)/20/5(重量)、
纤维素酯/乙酸甲酯/环戊酮/甲醇/乙醇=X/(80-X)/10/5/5(重量)、
纤维素酯/乙酸甲酯/1,3-二氧戊环/甲醇/乙醇=X/(70-X)/20/5/5(重量)、
纤维素酯/乙酸甲酯/二噁烷/丙酮/甲醇/乙醇=X/(60-X)/20/10/5/5(重量)、和
纤维素酯/乙酸甲酯/1,3-二氧戊环/环己酮/甲基乙基酮/甲醇/乙醇=X/(55-X)/20/10/7.5/7.5(重量)。
在上面中,X代表以重量份计纤维素酯的量并且优选为10-25,更优选15-23。
除了上面的溶剂之外,形成纤维素酯薄膜的涂布液(纤维素酯溶液)可以含有以有机溶剂的总重量计量为10重量%或更少的氟代醇或二氯甲烷,以便提高薄膜的透明度并使纤维素酯更快溶于涂布液中。
氟代醇具有优选165℃或更低、更优选111℃或更低,最优选80℃或更低的沸点。氟代醇优选具有2-10个,更优选2-8个碳原子。氟代醇是可以具有取代基的含氟脂族醇。取代基的实例包括可以含有氟的脂族基团和芳香基团。
氟代醇的实例包括2-氟乙醇(沸点:103℃)、2,2,2-三氟乙醇(沸点:80℃)、2,2,3,3-四氟-1-丙醇(沸点:109℃)、1,3-二氟-2-丙醇(沸点:55℃)、1,1,1,3,3,3-六-2-甲基-2-丙醇(沸点:62℃)、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇(沸点:59℃)、2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇(沸点:80℃)、2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁醇(沸点:114℃)、2,2,3,3,4,4,4-七氟-1-丁醇(沸点:97℃)、五氟-叔丁醇(沸点:45℃)、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1-戊醇(沸点:142℃)、2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊二醇(沸点:111.5℃)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛醇(沸点:95℃)、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟-1-辛醇(沸点:165℃)、1-(五氟苯基)乙醇(沸点:82℃)和2,3,4,5,6-五氟苯甲醇(沸点:115℃)。可以将两种或多种氟代醇混合使用。
根据冷却溶解法或高温溶解法制备纤维素酯溶液(涂布液)。
下面解释冷却溶解法。
在冷却溶解法的第一阶段,将纤维素酯逐渐加入到主要溶剂中并在室温(-10至40℃)下搅拌。如果主要溶剂是由两种或多种溶剂组分组成的混合物时,可以将纤维素酯溶于该混合物中。或者,可以将纤维素酯溶于一种溶剂组分中,然后可以将其它溶剂组分加入以制备该混合物。例如,在纤维素酯用胶凝溶剂如醇溶胀之后,加入其它溶剂组分。如果是这样,可以防止纤维素酯不均匀溶解。从而制得有机溶剂和纤维素酯的混合物。
混合物中纤维素酯的量优选为10-40重量%,更优选为10-30重量%。可以将下面所述的各种添加剂加入到该混合物中。
然后将制备的混合物冷却至温度-100至-10℃,优选-80至-10℃,更优选-50至-20℃,最优选-50至-30℃。例如可以用干冰甲醇浴(-75℃)或者用冷乙二醇溶液(-30至-20℃)进行该冷却操作。通过该冷却操作,将混合物固化。对冷却速率没有特别的限制。如果以间歇操作进行该冷却操作,随着混合物温度的降低,其粘度逐渐增加。混合物越粘,冷却效率越差。因此,容纳混合物的罐必需具有这样优异的冷却效率,以致可以实现目标冷却温度。通过常用冷却设备可以短时间地获得目标冷却温度。
冷却速率优选是4℃/分钟或更快,更优选8℃/分钟或更快,最优选12℃/分钟或更快。冷却速率优选尽可能快。然而,该冷却速率的理论上限是10,000℃/秒,技术上限是1,000℃/秒,而实际上限是100℃/秒。该冷却速率意思是完成冷却步骤花费的单位时间内冷却步骤中温度的变化。温度的变化意思是开始冷却步骤时的温度与冷却步骤结束时的温度之差。
然后将该冷却过的混合物加热至温度0-200℃,优选0-150℃,更优选0-120℃,最优选0-50℃。通过加热操作,纤维素酯溶于有机溶剂。为了加热,可以将混合物于室温下静置或者可以将混合物在热浴中加热。
加热速率优选是4℃/分钟或更快,更优选8℃/分钟或更快,最优选12℃/分钟或更快。加热速率优选尽可能快。然而,该加热速率的理论上限是10,000℃/秒,技术上限是1,000℃/秒,并且实际上限是100℃/秒。该加热速率意思是完成加热步骤花费的单位时间内加热步骤中温度的变化。温度的变化意思是开始加热步骤时的温度与加热步骤结束时的温度之差。
加热操作可以在0.3-30Mpa的压力下进行。如果是这样,该操作可以在相对短的时间内结束。时间优选是0.5-60分钟,更优选0.5-2分钟。
这样便可以制得一均匀溶液。如果纤维素酯未充分溶解,可以重复该冷却和加热操作。通过肉眼观察可以判断纤维素酯是否充分溶解。
在冷却溶解法的过程中,优选使用密封容器防止冷却步骤中可能因露水冷凝引起的水污染。而且,混合物可以在高压下冷却并在减压下加热,以便可以缩短完成冷却和加热步骤花费的时间,并且因此优选使用耐压容器进行该高压和减压下的操作。
也可以根据高温溶解法制备纤维素酯溶液(涂布液)。
在高温溶解法中,将纤维素酯逐渐加入到主要溶剂中并在室温(-10至40℃)下搅拌。如果主要溶剂是由两种或多种溶剂组分组成的混合物时,可以将纤维素酯溶于该混合物中。或者,可以将纤维素酯溶于一种溶剂组分中,然后可以将其它溶剂组分加入以制备该纤维素酯混合物。例如,在纤维素酯用胶凝溶剂如醇溶胀之后,加入其它溶剂组分。如果是这样,可以防止纤维素酯不均匀溶解。
在制备该纤维素酯混合物之前,纤维素酯优选预先用混合有机溶剂或胶凝溶剂如醇溶胀。例如,将纤维素酯搅拌并逐渐加入到温度为-10至40℃的溶剂中。或者将纤维素酯用一种溶剂组分溶胀,然后将其它溶剂组分混合,从而制备均匀的溶胀混合物。纤维素酯可以用两种或多种溶剂组分溶胀,然后可以将其它溶剂组分混合制得该溶胀混合物。由此制得的溶胀混合物可以混合到主要溶剂中制得一混合溶液。
混合溶液优选含有40重量%或更低量的纤维素酯。考虑到形成薄膜时的干燥效率,纤维素酯的含量尽可能高。调整纤维素酯的含量,以便最终涂布液含有10-40重量%的量的纤维素酯。最终涂布液优选含有高浓度的纤维素酯。然而,如果含有太浓的纤维素酯,以致涂布液粘度增加,在形成薄膜时会产生麻烦。因此,最终涂布液中纤维素酯的含量优选是15-30重量%,更优选是17-25重量%。
在高温溶解法中,为了防止溶剂蒸发,使用一密封容器。而且,可以在减压或高压下进行该溶胀操作以缩短完成该操作的时间。为了在减压和高压下的该操作,使用耐压容器。
然后在0.2-30Mpa的高压下将由此获得的纤维素酯混合物加热到70-240℃(优选,80-22℃,更优选100-200℃,最优选100-190℃)。在高压下的该加热操作期间,优选将混合物搅拌。因此,获得纤维素酯均匀溶解的溶液。
对加热和升压方法没有特别的限制。例如,在将混合物倒入容器中之后,可以通过向容器中引入惰性气体,或者通过加热并蒸发溶剂以产生蒸汽压来升高容器内的压力。
容器优选从外面加热。例如,优选使用夹套加热器。或者,可以将用位于容器外面的板式加热器加热的液体通过围绕容器的管循环,从而将整个容器加热。
混合物优选用容器内提供的螺旋桨式混合器搅拌。螺旋桨的翼优选具有达到容器内壁的长度。而且,在翼的顶端,优选提供一擦除装置以擦除和更新附于内壁上的液体。
加热过的混合物必需冷却到溶剂组分中最低熔点以下的温度。为了冷却该混合物,可以将容器于室温下静置或者优选用冷却水冷却。
可以重复上面的加热和冷却操作以促进纤维素酯溶解。通过肉眼观察可以判断纤维素酯是否充分溶解。
在制备纤维素酯溶液时,容器可以填充有惰性气体如氮气。在成膜过程之前迅速对纤维素酯溶液的粘度加以调整以便可以将溶液浇铸形成薄膜,并且该粘度通常上是10-2,000ps·s,优选是30-400ps·s。如果溶液是根据高温溶解法于高压下制备的,使用密封容器防止溶剂蒸发。而且,可以在减压或高压下进行溶胀操作以缩短完成该操作的时间。为了在减压或高压下该操作,耐压容器或耐压生产线是必不可少的。
由如此制得的纤维素酯溶液形成薄膜。成膜操作可以根据常规溶剂浇铸法通过常规设备进行。
在成膜操作的第一阶段,将制得的涂布液(纤维素酯溶液)在储罐中沉淀以除去气泡。
然后将涂布液例如通过恒压齿轮泵送到压力模具,该齿轮泵可以以通过齿轮旋转精确控制的量运送涂布液。从压力模具将涂布液均匀浇铸到环形运行载体上。当载体运行几乎1转并出现释放点时,将半干涂布液薄膜(称之为“网幅”)剥离。网的两面用夹子把持以保持其宽度,并将网干燥,用拉幅机转移。然后通过缠绕机将网卷起预定长度。溶剂浇铸法的设备经常配备有涂布装置,由此在薄膜表面上提供附加层如替代层、防静电层、防电晕层和保护薄膜。下面将给出描述成膜操作的实例,但是它们决不限制本发明。
按照溶剂浇铸法,将制得的纤维素酯溶液(涂布液)浇铸到圆筒或带上,并将溶剂蒸发形成薄膜。涂布液的固体含量优选控制在10-40%。圆筒或带的表面优选预先被抛光成一面镜子。溶剂浇铸法的浇铸和干燥步骤描述于美国专利US 2,336,310、2,367,603、2,492,078、2,492,977、2,492,978、2,607,704、2,739,069、2,739,070、英国专利GB 640,731、736,892、日本专利临时公开号60(1985)-176834、60(1985)-203430和62(1987)-115035。圆筒或带的表面温度优选是10℃或更低。
涂布液可以单独地浇铸在载体如圆筒或带上,从而形成单层。或者,可以制备两种或多种涂布液,并且可以由它们形成两种或多种层以制备层状薄膜。
在将两种或多种纤维素酯溶液合作浇铸的情况下,两个或多个喷嘴沿载体的运行方向间隔排列,并从每一喷嘴将每一聚合物溶液浇铸形成层状薄膜(日本专利临时公开号61(1986)-158414、1(1989)-122419和11(1999)-198285)。或者,可以从两个喷嘴浇铸聚合物溶液以形成一薄膜(日本专利公开号60(1985)-27562、日本专利临时公开号61(1986)-94724、61(1986)-947245、61(1986)-104813、61(1986)-158413和6(1994)-134933)。而且,高粘合聚合物溶液流可以用低粘合聚合物溶液流包围以形成层状流,并且层状流中的高粘合和低粘合溶液可以同时挤出生产一薄膜(日本专利临时公开号56(1981)-162617)。
而且,可以采用日本专利公开号44(1969)-20235中公开的方法。在该公开的方法中,将涂布液从一个喷嘴浇铸到载体上形成一薄膜。从载体剥离之后,将形成的薄膜翻过来再次放到载体上。在由此呈现的薄膜表面(已与载体接触过)上,从另一喷嘴将另一涂布液浇铸以形成一薄膜。
所用纤维素酯溶液彼此可以相同或不同。每一形成的纤维素酯层的功能可以由从每一喷嘴挤出的每一相应溶液决定。
与纤维素酯层一起可以同时形成其它功能层(例如,粘合层、染料层、防静电层、防电晕层、UV吸收层、偏振层)。
在传统单层制备方法中,必需挤出具有这样高浓度和这样高粘度的纤维素酯溶液,以使最终薄膜可能具有目标厚度。因此,溶液经常不太稳定,以致固体含量沉积造成麻烦并影响平整度。为了避免该问题,本发明将多个浓溶液从喷嘴同时挤出到载体上。由此制得的厚薄膜具有优异的平整度。此外,由于使用浓溶液,薄膜易于干燥,以致生产率(特别是生产速度)可以提高。
(添加剂)
可以将增塑剂加入到涂布液中提高最终薄膜的机械强度或者缩短干燥时间。增塑剂例如是磷酸酯或碳酸酯。用作增塑剂的磷酸酯的实例包括磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三甲苯酯(TCP)。碳酸酯的典型实例是邻苯二甲酸酯和柠檬酸酯。邻苯二甲酸酯的实例包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)和邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)。柠檬酸酯的实例包括邻乙酰基柠檬酸三乙酯(OACTE)和邻乙酰基柠檬酸三丁酯(OACTB)。除了上面的之外,油酸丁酯、蓖麻油酸甲基乙酰酯、癸二酸二丁酯和各种苯三酸酯也可以使用。优选磷酸酯增塑剂(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)。特别优选DEP和EPP。
以纤维素酯的量为基础,增塑剂的含量优选是0.1-25重量%,更优选1-20重量%,最优选3-15重量%。
而且,可以将老化抑制剂(例如,氧化抑制剂、过氧化物分解剂、辐射抑制剂、金属失活剂、氧清除剂、胺)加入到纤维素酯薄膜中。在日本专利临时公开号3(1991)-199201、5(1993)-1907073、5(1993)-194789、5(1993)-271471和6(1994)-107854中描述了老化抑制剂。以涂布液的量为基础,老化抑制剂的含量优选是0.01-1重量%,更优选是0.01-0.2重量%。如果该含量小于0.01重量%,老化抑制剂的作用小。如果该含量大于1重量%,抑制剂经常泄漏(流出)出现在薄膜表面上。特别优选的老化抑制剂是丁基化羟基甲苯(BHT)和三苄基胺(TBA)。日本专利临时公开号7(1995)-11056描述了UV吸收剂。
平均醋酸含量为55.0-58.0的醋酸纤维素酯在制备的涂布液的稳定性和最终薄膜的性能方面比平均醋酸含量为58.0或更高的醋酸纤维素酯的要差。然而,这些缺陷可以用前述老化抑制剂,特别是丁基化羟基甲苯(BHT)基本上抵消。
(拉伸操作)
优选至少以与薄膜表面平行的一个方向将纤维素酯薄膜拉伸。优选,以纵向(MD)或者以横向(TD)将薄膜拉伸。该拉伸可以是纵向单轴、横向单轴、或其组合(即,多轴)。拉伸(伸展)比是1-2,优选1-1.8,更优选1-1.6。在拉伸之前即刻的薄膜含有量为0-50重量%的溶剂。为了纵向拉伸,溶剂的含量优选在0-10重量%,更优选在0-5重量%。为了横向拉伸,溶剂的含量优选是5-45重量%,更优选10-40重量%。
(1)纵向拉伸
可以通过间隔排列的两个啮合辊系列进行纵向拉伸。使出口附近的齿轮比入口附近的齿轮旋转快些,以便纵向拉伸薄膜。拉伸速度优选是50-1,000%/分钟,更优选80-800%/分钟,最优选100-700%/分钟。薄膜拉伸时的温度(本文后面称之为“拉伸温度”)优选是Tg(薄膜的玻璃化温度)-120℃至Tg+50℃,更优选Tg-110℃至Tg+30℃。为了加热薄膜,可以将薄膜与加热辊接触,在恒温浴中拉伸,或者暴露于IR或卤素加热器。这些加热装置可以组合使用。
为了防止薄膜皱缩,在拉伸之前优选将薄膜预热并在拉伸之后逐渐冷却。薄膜可以逐步或者连续预热。在逐步预热时,薄膜被加热并在室温和拉伸温度之间的一个或多个温度下保持1秒钟-3分钟,然后加热至拉伸温度。在连续预热时,薄膜以10-1,000℃/分钟的速度从室温连续加热至拉伸温度。还优选将这些预热方法组合。拉伸之后的热薄膜逐渐从拉伸温度冷却到室温。薄膜可以逐步或者连续冷却。在逐步冷却时,薄膜被冷却并在拉伸温度和室温之间的一个或多个温度下保持1秒钟-3分钟,然后冷却至室温。在连续冷却时,薄膜以-10至-1,000℃/分钟的速度从拉伸温度连续冷却至室温。还优选将这些冷却方法组合。而且,为了改善薄膜表面,薄膜优选经受拉伸比为0-10%的附加拉伸。相反,也优选以0-10%的比例释放薄膜。
(2)横向拉伸
为了横向拉伸薄膜,可以用附在薄膜两边的夹子使薄膜变宽。拉伸速度优选是5-300%/分钟,更优选10-200%/分钟,最优选15-150%/分钟。拉伸温度优选是Tg(薄膜的玻璃化温度)-120℃至Tg+50℃,更优选Tg-110℃至Tg+30℃。为了加热薄膜,薄膜优选在恒温浴中拉伸(拉幅机法)。薄膜可以在一个拉伸温度或者两个或多个温度下进行拉伸。为了在两个或多个温度下拉伸薄膜,将拉幅机分成分别设定拉伸温度的两个或多个部分。
为了防止薄膜皱缩,在拉伸之前优选将薄膜预热并在拉伸之后逐渐冷却。薄膜可以逐步或者连续预热。在逐步预热时,薄膜被加热并在室温和拉伸温度之间的一个或多个温度下保持1秒钟-3分钟,然后加热至拉伸温度。在连续预热时,薄膜以10-1,000℃/分钟的速度从室温连续加热至拉伸温度。还优选将这些预热方法组合。拉伸之后的热薄膜逐渐从拉伸温度冷却到室温。薄膜可以逐步或者连续冷却。在逐步冷却时,薄膜被冷却并在拉伸温度和室温之间的一个或多个温度下保持1秒钟-3分钟,然后冷却至室温。在连续冷却时,薄膜以-10至-1,000℃/分钟的速度从拉伸温度连续冷却至室温。还优选将这些冷却方法组合。而且,为了改善薄膜表面,薄膜优选经受拉伸比为0-10%的附加拉伸。相反,也优选以0-10%的比例释放薄膜。
(薄膜尺寸)
薄膜厚度优选是20-500μm,更优选20-300μm,进一步优选30-200μm,最优选35-150μm。宽度优选是0.4-4m,更优选0.5-3m,最优选0.6-2m。在薄膜的每一边缘附近,优选提供一压花。压花位置优选在离边缘5-30mm,优选7-20mm的区域。压花高度优选为10-100μm,更优选20-80μm。为了形成压花,将薄膜从其上面或下面或上面下面一起压制。
(皂化处理)
将一碱性溶液涂敷到纤维素酯薄膜的一个表面上以便仅待提供取向层的该表面上可以选择性地皂化。作为该涂布方法,可以采用已知方法如浸涂、幕帘涂布、挤出涂布、棒涂和E型涂布。如果采用浸涂,在表面浸泡到碱性溶液中之前将相对表面(不皂化的)盖住。
碱性溶液(皂化用的涂布液)的溶剂优选对纤维素酯薄膜的浸润性优异,并且优选几乎不使表面膨胀(即,几乎不使薄膜表面粗糙)。作为溶剂,优选醇类。特别是,优选具有1-5个碳原子的一元醇或二元醇。醇的实例包括乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇和乙二醇。特别优选的醇是异丙醇。可以将两种或多种醇混合使用。溶剂可以含有0-50重量%,优选0-30重量%,更优选0-15重量%的量的水。可以使用表面活性剂的水溶液作为溶剂。
优选将可溶于上面溶剂中的碱用于该溶液中。作为碱,特别优选KOH和NaOH。碱性溶液具有优选10或更高,更优选12或更高的pH值。
为了充分皂化,使表面保持用碱性溶液涂布1秒钟-5分钟,更优选2秒钟-1分钟,最优选3秒钟-30秒钟。然后优选用水洗涤表面,并干燥。薄膜皂化时的温度优选是10-80℃,更优选15-60℃,最优选20-40℃。
在本发明中,纤维素酯薄膜优选在氧气减少的环境下皂化。该环境中的氧气浓度是0-18%,优选0-15%,更优选0-10%。如果在这种环境下施加碱性溶液,可以控制薄膜的表面性能,从而提高与取向层的粘合。该环境中除了氧气之外的气体组分优选是惰性气体。惰性气体的实例包括氮、氦和氩。特别优选氮气。
薄膜皂化之后,用洗涤液将碱性溶液洗涤掉。洗涤液的温度优选是30-80℃,更优选是35-70℃,最优选是40-65℃。涂布有碱性溶液的纤维素酯薄膜可以浸泡在洗涤液浴中,或者可以将洗涤液喷雾到薄膜上。洗涤液可以是水,并且可以含有0-50%(优选0-20%)的其它溶剂。溶剂的实例包括具有5个或更少的碳原子的醇类。特别优选洗涤液是纯水。洗涤之后,薄膜在40-200℃,优选50-150℃,更优选60-120℃下干燥。
薄膜表面皂化之后连续地,可以后面所述的方式提供取向层。根据本发明,仅纤维素酯薄膜的一个表面可以选择性地皂化。因此,即使在皂化表面上提供取向层的薄膜卷起成卷,取向层的表面决不粘在下表面(未提供取向层的表面)上。
(纤维素酯薄膜的表面性能)
通过施加碱性溶液皂化减少了“不希望的亮点”或“显示的不匀度”。然而,本发明人已发现,为了确保避免“不希望的亮点”,必需控制皂化薄膜表面的表面性能。换句话说,即使薄膜表面经过皂化,在没有控制表面性能的情况下“不希望的亮点”不能完全减少。而且,也发现,如果长时间使用包含具有性能未加以控制的皂化表面的薄膜的液晶显示器,在显示的图象中经常观察到“雾”。
术语“不希望的亮点”意思是液晶显示器的屏幕上闪光的缺陷,因此当显示暗图象时容易观察到该缺陷。根据本发明人的研究,亮点是由附着在取向层上或者光学各向异性层上的粉尘引起的。还发现该粉尘是在光学补偿薄片经切割(或冲压出)至显示器大小时形成的。由于切割或冲压出薄片时的震动,取向层(与光学各向异性层一起)轻轻从薄膜剥离形成粉尘。
术语“雾”意思是屏幕上的模糊缺陷,因此当显示白色图象时它们容易观察到。这些雾在显示器生产之后即刻几乎不出现,但是经常在显示器用了一段时间之后出现。根据本发明人的研究,纤维素酯薄膜(用作光学补偿薄片的)中所含的低分子量化合物(例如,增塑剂)长时间逐渐沉积在取向层和光学各向异性层之间的界面上引起这些雾。还发现,在薄膜涂布有碱性溶液的情况下比在薄膜浸泡在碱性溶液浴中用于皂化的情况下更易于引起雾。
还发现,如果通过涂布皂化的表面满足以下条件(1)-(5)中至少一种(优选,两种或多种),那么不仅涂布皂化的优点完全具有(例如,表面可以保持光滑),而且当该光学补偿薄片用于液晶显示器时可以避免不希望的亮点,不会引起雾。
防止经涂布皂化的纤维素酯薄膜“不希望的亮点”和“雾”的表面条件如下:
(1)表面上的皂化深度为0.010-0.8μm(优选0.020-0.6μm,更优选0.040-0.4μm);
(2)在该表面上,C=O与C-O的化学键数量之比(C=O/C-O)是0-0.6(优选0-0.55,更优选0-0.5),同时C-C与C-O之比(C-C/C-O)是0.45-0.75(优选0.5-0.7,更优选0.5-0.65);
(3)如果纤维素酯薄膜含有含磷化合物作为增塑剂,那么该表面上元素O与C之比(O/C)是0.62-0.75(优选0.63-0.73,更优选0.64-0.71),同时P与C之比(P/C)是0.007-0.015(优选0.008-0.0145,更优选0.009-0.014);
(4)与水的接触角是20°-55°(优选25°-50°,更优选30°-45°);和
(5)如果纤维素酯薄膜由醋酸纤维素酯制成,那么该表面上的乙酰基取代度是1.8-2.7(优选1.85-2.5,更优选1.9-2.4)。
还不清楚地知道满足上面条件的表面为什么就没有不希望的亮点和雾,但是假设如下。
如果皂化深度太深,位于表面附近的纤维素酯的主链被切断,这样分子量降低使得机械强度受损,并因此降低了薄膜与取向层之间的粘合。而且,由于薄膜表面过度(和深度)皂化,大量低分子量化合物(例如,增塑剂)露出并沉淀在表面上。该低分子量化合物还长时间露出在取向层的表面上,从而引起雾。
另一方面,如果皂化深度太浅,薄膜皂化不充分,以致薄膜和取向层之间的粘合降低。而且,由于皂化深度极其浅,因此位于表面附近的少量低分子量化合物趋于露出并长时间地沉淀在取向层的表面上。
对涂布皂化的条件加以控制,以便纤维素酯薄膜可以满足上面的表面条件。在18%或更低的低氧环境下用碱性溶液涂布薄膜以及在30℃-80℃的温度下用液体(优选,热水)洗去该碱性溶液是非常重要的。后面将详细描述皂化过程和光学补偿薄片的生产过程。
(表面性能的评价)
纤维素酯薄膜的表面性能描述如下。
(1)薄膜表面的皂化深度
在薄膜表面经受离子蚀刻时,根据光电子能谱法(XPS)测定对用于皂化的碱所特有的元素量。由所得蚀刻时间,以标准样品的数据为基础计算皂化深度。
(标准样品的制备)
向10重量份的三乙酰纤维素中加入5重量份的胶体二氧化硅。将所得混合物溶于90重量份二氯甲烷和10重量份甲醇的混合溶剂中。将该溶液涂敷到纤维素酯薄膜(例如,可商购获得的薄膜,Fujitac)以形成具有约0.2μm厚(干燥条件)的层。将该层干燥之后,通过厚度仪再次测定其厚度,以μm计确定其厚度(t)。由此制得一标准样品。
(计算皂化深度)
通过光电子能谱仪(ESCA750,Shimadzu Seisakusho Ltd.,加速电压:2kV,加速电流:20mA)在5×10-4Pa的氩气环境下将该标准样品蚀刻。在蚀刻2分钟时,测定Si-2p的信号。重复测定,并确定该信号强度减弱到最初测定的1/10所需的总蚀刻时间(T)。由t/T(μm/分钟),确定蚀刻速度。以此为基础,计算测定样品的皂化深度。
(测定样品的表面上的皂化深度)
将纤维素酯薄膜涂布碱性溶液皂化。在留在表面上的碱性溶液用过滤纸擦拭之后即刻,将薄膜用液氮冷冻,然后冻干以将渗透到薄膜内的碱固定。以与标准样品相同的方式,将由此处理的薄膜在饰刻同时进行XPS测定以评价其皂化深度。在XPS中测定的元素是对碱特异性的。即,如果使用NaOH或KOH皂化,那么分别测定Na或K的信号。在蚀刻进行2分钟的同时,测定该信号。重复该测定,并确定该信号强度减弱到最初测定的1/10所需的总蚀刻时间。由t/T(μm/分钟),确定蚀刻速度。以此蚀刻时间为基础,计算测定样品的皂化深度。
(2)存在于薄膜表面上的化学键C=O/C-O和C-C/C-O的比例皂化、洗涤和干燥之后,用光电子能谱仪(ESCA750,ShimadzuSeisakusho Ltd.)对纤维素酯薄膜进行XPS测定。由所得光谱,通过以下步骤评定C=O/C-O和C-C/C-O的比例。
i)在295-280eV的键能范围内测定指定为C1s的光谱。
ii)在该光谱内,画出在295-293eV的范围内最低点和282-280eV的范围内最低点相连的直线以确定基线。
iii)由C1s光谱中最大强度(以基线为基础)估计C-O的量,这是由于给出最大强度的键能是相应于C-O的。
比C-O的键能高2.1eV的位置相应于C=O,因此在该键能的强度代表C=O的量。
比C-O的键能低1.4eV的位置相应于C-C,因此在该键能的强度代表C-C的量。
由这样获得的强度,评定存在于薄膜表面上的化学键C=O/C-O和C-C/C-O的比例。
(3)存在于薄膜表面上的元素O/C和P/C的比例
皂化、洗涤和干燥之后,用光电子能谱仪(ESCA750,ShimadzuSeisakusho Ltd.)对纤维素酯薄膜进行XPS测定。由所得光谱,通过以下步骤评定比例O/C和P/C。
i)在295-280eV的键能范围内测定指定为C1s的光谱。在该测定的光谱中,画出在295-293eV的范围内最低点和282-280eV的范围内最低点相连的直线以确定基线,并测定由基线和光谱包围的面积以确定值X(cps·eV)。
ii)在540-526eV的键能范围内测定指定为O1s的另一光谱。在该测定的光谱中,画出在540-538eV的范围内最低点和528-526eV的范围内最低点相连的直线以确定基线,并测定由基线和光谱包围的面积。然后将测定的面积值除以离子化横截面(2.85)以确定值Y(cps·eV)。
iii)在145-125eV的键能范围内测定指定为P2p的又一光谱。在该测定的光谱中,画出在143-141eV的范围内最低点和129-127eV的范围内最低点相连的直线以确定基线,并测定由基线和光谱包围的面积。然后将测定的面积值除以离子化横截面(1.25)以确定值Z(cps·eV)。
iv)最后,计算比例Y/X和Z/X以分别评价元素O/C和P/C的比例。
(4)与水的接触角
皂化、洗涤和干燥之后,在25℃(温度)和60%(湿度)的条件下将该纤维素酯薄膜静置3小时。然后通过接触角仪(CA-A,KYOWAINTERFACE SCIENCE CO.,LTD.)测定与水的接触角。
(5)薄膜表面的醋酸含量
根据ATR-IR法,通过以下步骤测定薄膜表面的醋酸含量。
i)皂化、洗涤和干燥之后,对该纤维素酯薄膜进行ATR-IR测定,其中通过Ge棱镜将入射角控制在45°。
ii)在所得IR光谱中,画出在1,450-1,550cm-1的范围内最小吸收点和在1,350-1,300cm-1的范围内最小吸收点相连的直线以确定基线,并测定在1,360±20cm-1的范围内的吸收强度(以基线为基础)以确定最大吸收I。另一方面,画出在1,200-1,100cm-1的范围内最小吸收点与在900-800cm-1的范围内最小吸收点相连的直线以确定基线,并测定在1,150±20cm-1的范围内的吸收强度以确定最大吸收i。然后计算I/i之比。
iii)最后,假定当醋酸含量是0和3时I/i比分别是0.5和4.7,醋酸含量与I/i之间的关系接近线性,从而由上面获得I/i评价薄膜表面上的醋酸含量。
(取向层)
取向层的实例包括一经受摩擦处理的有机化合物(优选聚合物)层、一无机化合物的倾斜沉积层、和一具有微槽的层。而且,可以使用根据Langmuir-Blodgett工艺(LB工艺)由ω-二十三碳酸、氯化二十八烷基二甲基铵或硬脂酸甲酯形成的组合薄膜作为取向层。此外,可以使用通过施加电场或磁场将介电材料取向制备的层作为取向层。特别优选经过摩擦处理的聚合物层。摩擦处理是通过用纸或布沿一定方向将层的表面摩擦几次进行的。
根据液晶元件的显示方式选择形成取向层用的聚合物。例如,就棒状液晶分子基本上垂直排列的液晶元件(例如,VA、OCB或HAN型的元件)而言,聚合物经过选择以便取向层可以基本上水平地排列光学各向异性层中的液晶分子。相反,如果元件中大多数棒状液晶分子基本上水平排列(例如,STN型的元件),聚合物经过选择以便取向层可以基本上垂直排列光学各向异性层中的液晶分子。就大多数棒状液晶分子基本上倾斜排列的元件(例如,TN型元件)而言,聚合物经过选择以便取向层可以基本上倾斜排列光学各向异性层中的液晶分子。
聚合物的实例描述在前面提到的公开文献中,其中根据各种类型的显示器的液晶元件提出使用盘形液晶分子的各种光学补偿薄片。
聚合物可以经过交联以增强取向层。例如,加入交联基团,然后使之反应从而将聚合物交联。日本专利临时公开号8(1996)-338913描述了形成取向层用的聚合物的交联。
取向层的厚度优选是0.01-5μm,更优选0.05-1μm。
(光学各向异性层)
光学各向异性层由液晶分子形成。
作为液晶分子,优选棒状或盘形分子。特别优选盘形液晶分子。
棒状液晶化合物的实例包括甲亚氨类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己羧酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代的苯基嘧啶类、烷氧基取代的苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类和链烯基环己基苄腈类。不仅可以使用象上面的低分子量液晶化合物,而且可以使用聚合物液晶化合物。这些聚合物液晶化合物包含相应于如上面的低分子量液晶化合物的侧链。日本专利临时公开号5(1993)-53016公开了一种使用聚合物液晶化合物的光学补偿薄片。
盘形液晶化合物在各种出版物中有描述(例如,C.Destrade等,Mol.Cryst.第71卷第111页(1981);″Chemistry of Liquid crystal(Japanese)″,Kagaku-Sosetsu,22(1994),第5和10章(第2节);B.Kohn等,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,第1794页(1985);和J.Zhang等,J.Am.Chem.Soc.第116卷第2655页(1994))。日本专利临时公开号8(1996)-27284描述了盘形液晶的聚合。
可聚合基团应与盘形化合物的盘形核芯相连引起聚合反应并由此固定盘形液晶分子。然而,如果可聚合基团直接与盘形核芯相连,那么在聚合反应时难以保持该排列。因此,在盘形核芯和可聚合基团之间加入一连接基团。因此,具有可聚合基团的盘形液晶化合物优选是由下式(I)所代表。
(I) D(-L-P)n
其中D是盘形核芯;L是二价连接基团;P是可聚合基团;并且n是4-12的整数。
盘形核芯(D)的实例示于下。在这些实例中,LP(或PL)意思是二价连接基团(L)和可聚合基团(P)的组合。
在式(I)中,二价连接基团(L)优选选自亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-及其组合。L更优选是包括至少两个选自以下的二价基团的二价连接基团:亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-和-S-。L最优选是包括至少两个选自以下的二价基团的二价连接基团:亚烷基、亚烯基、亚芳基、-CO-和-O-。亚烷基优选具有1-12个碳原子。亚烯基优选具有2-12个碳原子。亚芳基优选具有6-10个碳原子。亚烷基、亚烯基和亚芳基可以具有取代基(例如,烷基、卤原子、氰基、烷氧基、酰氧基)。
二价连接基团(L)的实例示于下。在这些实例中,左侧与盘形核芯(D)相连,右侧与可聚合基团(P)相连。AL意思是亚烷基或亚烯基。AR意思是亚芳基。
L1: -AL-CO-O-AL-
L2: -AL-CO-O-AL-O-
L3: -AL-CO-O-AL-O-AL-
L4: -AL-CO-O-AL-O-CO-
L5: -CO-AR-O-AL-
L6: -CO-AR-O-AL-O-
L7: -CO-AR-O-AL-O-CO-
L8: -CO-NH-AL-
L9: -NH-AL-O-
L10: -NH-AL-O-CO-
L11: -O-AL-
L12: -O-AL-O-
L13: -O-AL-O-CO-
L14: -O-AL-O-CO-NH-AL-
L15: -O-AL-S-AL-
L16: -O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-
L17: -O-CO-AR-O-AL-CO-
L18: -O-CO-AR-O-AL-O-CO-
L19: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-
L20: -O-CO-AR-O-AL-O-ALO-AL-O-CO-
L21: -S-AL-
L22: -S-AL-O-
L23: -S-AL-O-CO-
L24: -S-AL-S-AL-
L25: -S-AR-AL-
为了补偿棒状液晶分子以扭转排列取向的元件(例如,STN型的元件),优选盘形液晶分子也以扭转排列取向。如果上面的AL(亚烷基或亚烯基)具有不对称碳,盘形液晶分子可以在扭转排列中螺旋取向。或者,也可以在扭转排列中使这些盘形分子螺旋地取向以将具有不对称碳的光学活性化合物(即,手性试剂)加入到光学各向异性层中。
根据聚合反应确定式(I)中的可聚合基团(P)。可聚合基团(P)的实例示于下。
可聚合基团(P)优选是不饱和可聚合基团(P1-P7)、环氧基团(P8)或吖丙啶基团(aziridyl)(P9),更优选是不饱和可聚合基团,最优选是烯基不饱和基团(P1-P6)。
在式(I)中,n是4-12的整数,它是根据盘形核心(D)的化学结构确定的。L和P的4-12个组合可以彼此不同。然而,这些组合优选相同。
可以将两种或多种盘形液晶化合物混合使用。例如,可以将前述可聚合的盘形液晶化合物和不能聚合的液晶化合物混合使用。
不能聚合的盘形液晶化合物优选是前述可聚合的液晶化合物中的可聚合基团用氢原子或烷基取代的化合物。换句话说,不能聚合的盘形液晶化合物优选由下式(II)代表。
(II) D(-L-R)n
其中D是盘形核芯;L是二价连接基团;R是氢原子或烷基;并且n是4-12的整数。
式(II)中的盘形核芯(D)的实例与上面所示的相同,只是LP(或PL)被LR(或RL)替换。式(II)中的二价连接基团(L)的实例也与上面所示的相同。
烷基R优选具有1-40个碳原子,更优选具有1-30个碳原子。链烷基比环状的优选,并且尤其优选直链烷基。R特别优选氢原子或具有1-30个碳原子的直链烷基。
为了提供光学各向异性层,将含有液晶分子、以下聚合引发剂和选择性存在的添加剂(例如,增塑剂、单体、表面活性剂、纤维素酯、1,3,5-三嗪化合物、手性试剂)的涂布液涂敷到取向层上。
作为制备涂布液用的溶剂,优选有机溶剂。有机溶剂的实例包括酰胺类(例如,N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜类(例如,二甲亚砜)、杂环化合物(例如,吡啶)、烃类(例如,苯、己烷)、卤代烷烃(例如,氯仿、二氯甲烷)、酯类(例如,乙酸甲酯、乙酸丁酯)、酮类(例如,丙酮、甲基乙基酮)、和醚类(例如,四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)。优选卤代烷烃和酮。优选将两种或多种有机溶剂混合使用。
按照已知方法(例如,挤出涂布、正凹版涂布、反凹版涂布、浸涂)涂敷涂布液。
这些液晶分子优选基本上均匀地排列。更优选,这些分子在保持均匀排列的同时被固定。最优选,将均匀排列的分子聚合固定。
该聚合反应可以分成用热聚合引发剂的热反应和用光聚合引发剂的光反应。优选光聚合反应。
光聚合引发剂的实例包括α-羰基化合物(描述于美国专利US2,367,661、2,367,670)、偶姻醚类(描述于美国专利US 2,448,828)、α-烃取代的偶姻化合物(描述于美国专利US 2,722,512)、多环醌化合物(描述于美国专利US 2,951,758、3,046,127)、三芳基咪唑类和对氨基苯基酮类的组合(描述于美国专利US 3,549,367)、吖啶或吩嗪化合物(描述于日本专利临时公开号60(1985)-105667和美国专利US4,239,850)和噁二唑化合物(描述于美国专利US 4,212,970)。
以涂布液的固体含量为基础,光聚合引发剂的量优选是0.01-20重量%,更优选是0.5-5重量%。
光聚合用的光辐照优选用紫外线进行。
曝光能优选是20-50,000mJ/cm2,更优选是100-800mJ/cm2。可以在进行光辐照,同时使层受热以加速光聚合反应。
光学各向异性层的厚度优选是0.1-10μm,更优选0.5-5μm,最优选1-5μm。然而,就一些模型的液晶元件而言,可以提供厚的光学各向异性层(厚度:3-10μm)。
如上所述,根据液晶元件的显示方式确定液晶分子如何排列在光学各向异性层中。通过所用液晶化合物的种类、提供的取向层的种类、和加入的添加剂(例如,增塑剂、粘合剂、表面活性剂)来控制液晶分子在光学各向异性层中如何排列。
(光学补偿薄片的表面处理)
在光学补偿薄片与起偏振膜片成一体生产起偏振片的情况下,薄片中面对膜片的表面可以经受表面处理以提高薄片与膜片之间的粘合。这种表面处理的实例包括电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、酸处理、碱处理和紫外线(UV)处理。
在电晕或辉光放电处理中,将光学补偿薄片的表面暴露放电。该放电处理可以通过可商购获得的放电处理设备进行。
该放电处理优选在有水蒸气的情况下进行。以总压力为基础,水蒸气的分压优选是10-100%,更优选是40-90%。在该放电处理之前,优选将纤维素酯薄膜预热。预热温度优选是50℃或更高,更优选70℃或更高,最优选80℃或更高。温度上限是纤维素酯薄膜的玻璃化点。
在真空度优选为0.005-20Torr,更优选为0.02-2Torr下进行辉光放电处理。进行辉光放电处理的电压优选为500-5,000V,更优选为500-3,000V。辉光放电的频率优选是50Hz-20MHz,更优选是1KHz-1MHz。辉光放电的强度优选是0.01-5KV·A·min/m2,更优选是优选是0.15-1KV·A·min/m2。
在放电处理结束之后,优选即刻将光学补偿薄片冷却。
在进行火焰处理时,重要的是控制气体(天然气、丙烷气)和空气的混合比。气体/空气的体积比优选是1/13-1/21,更优选是1/14-1/20。施加到纤维素酯薄膜的热量优选是1-50kcal/m2。薄膜优选经定位以便薄膜和内焰顶部之间的缝隙可以是4cm或更低。
为了进行酸或碱处理,将光学补偿薄片分别浸泡到酸或碱水溶液中。
酸处理用的酸优选是无机酸如盐酸、硫酸或硝酸。碱处理用的碱优选是碱金属的氢氧化物如氢氧化钠或氢氧化钾。浸泡时间优选是30秒钟-10分钟。在溶液中浸泡之后,薄膜用水洗涤。
特别优选,酸或碱处理是以与纤维素酯薄膜面对取向层的表面相同的处理方式通过涂布操作进行的。
在紫外线(UV)处理时,光学补偿薄片中面向起偏振膜片暴露于紫外线射线下。
紫外线的波长优选是220-380nm。曝光能优选是20-10,000mJ/cm2,更优选是50-2,000mJ/cm2,最优选是100-1,500mJ/cm2。
(透明保护薄膜)
作为起偏振片的透明保护薄膜,使用聚合物薄膜。术语“透明”意思是聚合物薄膜具有80%或更高的透光率。透明保护薄膜通常是由纤维素酯,优选乙酰纤维素制成的。纤维素酯薄膜优选按照溶剂浇铸法形成。保护薄膜的厚度优选是20-500μm,更优选50-200μm。
为了提高与起偏振膜片的粘合,保护薄膜优选经受一种或多种的前述各种表面处理。在进行皂化处理时,优选通过涂布进行该处理。
(起偏振片)
起偏振片包括一对透明保护薄膜和在它们之间提供的起偏振膜片。起偏振膜片是例如吸附碘或二色性染料的亲水聚合物(例如,部分皂化的乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物、部分甲醛化的聚乙烯醇、聚乙烯醇)的拉伸薄膜。或者,经过处理排列多烯烃的塑料薄膜(例如,聚氯乙烯薄膜)也可用作起偏振膜片。
如果本发明的光学补偿薄片用作起偏振片中的一个透明保护薄膜,可以生产优异的(椭圆形)起偏振片。光学补偿薄片优选这样放置,薄片的慢轴可以平均以3°或更小的角度取向于起偏振膜片的透射轴。该角度更优选是2°或更小,最优选是1°或更小。
在起偏振膜片和含有液晶分子的光学补偿薄片层压制成椭圆形起偏振片的情况下,补偿薄片可用作一个透明保护薄膜。由此制得的椭圆形起偏振片具有层状结构,其中透明保护薄膜、起偏振膜片、透明载体和包含液晶分子的光学各向异性层依次层压。载体和各向异性层构成光学补偿薄片。由于通常想要液晶显示器尽可能薄且重量轻,因此优选减少构成显示器的元件数量。从该角度,优选将一膜两用的起偏振片(即,补偿薄片不仅光学地补偿所显示的图象,而且起保护薄膜的作用)用于液晶显示器。此外,由减少的元件构成的液晶显示器可以通过减少的层压步骤生产。因此,可以减少生产步骤中的麻烦。日本专利临时公开号7(1995)-191217、8(1996)-21996和8(1996)-94838描述了一体化椭圆形起偏振片,其中一个薄膜不仅起保护起偏振膜片的保护薄膜的作用,而且起包含液晶分子的光学补偿薄片的载体的作用。
TN型的TFT液晶显示器经常配备有前述的一体化椭圆形起偏振片,其中包含液晶分子的光学补偿薄片的透明载体起到起偏振片的保护薄膜的作用。该液晶显示器热变形,并且所呈图象易于漏光。
热变形改变了光学补偿薄片的光学特性,并因此造成漏光。特别地,具有羟基的聚合物薄膜(例如纤维素酯薄膜)受环境条件的影响非常大。为了减少因热变形引起的漏光,本发明人已发现,降低光学补偿薄片的光弹性,特别是薄化纤维素酯薄膜是有效的。
然而,本发明人还发现,当通过涂布操作提供明胶-内涂层时薄的纤维素酯薄膜难以操作。
如果按照本发明的方法生产光学补偿薄片,那么不需要提供明胶-内涂层。因此,本发明的方法也有效地生产具有优异平整度的光学补偿薄片。
(环状起偏振片)
如果将该光学补偿薄片用作λ/4板,可以生产环状起偏振片。在这种情况下,将光学补偿薄片层压在起偏振膜片上以便薄片平面中的慢轴可以与膜片的起偏振轴基本上呈45°角。术语“基本上以45°的角”意思是角度在40°-50°的范围内。该角度优选在41°-49°的范围内,更优选在42°-48°的范围内。
(液晶显示器)
本发明的光学补偿薄片或包含本发明该薄片的起偏振片有益地用于液晶显示器,特别是透射型液晶显示器。
透射型液晶显示器包括一对起偏振片和它们之间放置的液晶元件。该液晶元件包括一对电极基片和在它们之间提供的液晶分子。
本发明的光学补偿薄片放置在该元件和起偏振片之一或每一个之间。
本发明的起偏振片用作这对起偏振片中的一个或每一个。在这种情况下,本发明的起偏振片的补偿薄片面向液晶元件放置。
本发明的光学补偿薄片或起偏振片特别有益地用于具有TN型、VA型和OCB型的液晶元件的液晶显示器。
在TN型的液晶元件中,在不施加电压时棒状液晶分子基本上水平地排列,并以60-120°的扭转角扭转排列地取向。TN型的液晶元件广泛地用于彩色TFT液晶显示器,并因此描述在许多出版物中。
在VA型的液晶元件中,在不施加电压时棒状液晶分子基本上垂直地排列。
VA型的液晶元件包括一些类型:(1)狭义的VA型液晶元件(描述于日本专利临时公开号2(1990)-176625),其中在不施加电压时棒状液晶分子基本上垂直地排列,并且当施加电压时这些分子基本上水平地排列;(2)MVA型的液晶元件(描述于SID97,Digest of tech.Papers,28(1997),845),其中VA型改进成为多域型以便扩大视角;(3)n-ASM型的液晶元件(描述于Abstracts of Japanese Forum of LiquuidCrystal(日本液晶研讨会摘要)(用日语撰写),(1998),第58-59页),其中当不施加电压时棒状液晶分子基本上垂直地排列,并且当施加电压时这些分子基本上以扭转多域排列取向;和(4)SURVAIVAL型的元件(出现在98年国际LCD中)。
OCB型的液晶元件是弯曲排列型的液晶元件,在上面部分的棒状液晶分子和在下面部分的基本上反向(对称)排列。具有弯曲排列型的液晶元件的液晶显示器公开在美国专利US 4,583,825和5,410,422。由于上面部分的棒状液晶分子和下面部分的棒状液晶分子对称排列,因此弯曲排列型的液晶元件具有自光学补偿功能。因此,该类型称之为OCB(光学补偿弯曲)型。由于上面部分的棒状液晶分子和下面部分的棒状液晶分子对称排列,因此弯曲排列模型的液晶显示器具有快速响应的优点。
(反射型液晶显示器)
本发明的光学补偿薄片还有益地用于反射型液晶显示器。在这种情况下,该补偿薄片优选用作下面作为实施例解释的液晶显示器中的λ/4板。本发明的环状起偏振片可用作λ/4板或起偏振膜片。
反射型液晶显示器包括依次层压的下基片、反射电极、下取向层、液晶层、上取向层、透明电极、上基片、λ/4板和起偏振膜片。
下基片和反射电极组合构成反射板。下取向层与上取向层组合构成液晶元件。λ/4板可以放置在反射板和起偏振膜片之间的任何位置。
为了显示彩色图象,另外提供滤色器层。该滤色器优选放置在反射电极和下取向层之间,或者放置在上取向层和透明电极之间。
代替反射电极,可以将另一透明电极与反射板组合使用。反射板优选是一金属板。如果反射板具有一光滑表面,那么与该表面法线平行的射线经常主要被反射从而给出小的视角。因此,反射板的表面优选制得粗糙的表面(如日本专利275,620中所述)。或者,可以在起偏振膜片的一个表面(元件侧或空气侧)上提供一光漫射薄膜。
液晶优选是TN(扭转向列)型、STN(超扭转向列)型、或HAN(混合排列向列)型。
TN型的液晶元件具有优选在40-100°的范围内,更优选在50-90°的范围内,最优选在60-80°的范围内的扭转角。液晶层的折射各向异性(Δn)和厚度(d)的乘积(Δn·d)优选是在0.1-0.5μm的范围内,更优选是在0.2-0.4μm的范围内。
STN型的液晶元件具有优选在180-360°的范围内,更优选在220-270°的范围内的扭转角。液晶层的折射各向异性(Δn)和厚度(d)的乘积(Δn·d)优选是在0.3-1.2μm的范围内,更优选是在0.5-1.0μm的范围内。
在HAN型的液晶元件中,优选液晶分子基本上垂直排列在一个基片上并且在另一基片上的预倾斜角在0-45°的范围内。液晶层的折射各向异性(Δn)和厚度(d)的乘积(Δn·d)优选是在0.1-1.0μm的范围内,更优选是在0.3-0.8μm的范围内。垂直排列有液晶分子的基片可以在透明电极侧或者在反射板侧。
反射型液晶显示器可以是宾-主型的显示器。
反射型的宾-主显示器包括依次层压的下基片、使这些层绝缘的有机薄膜、金属反射板、λ/4板、下透明电极、下取向层、液晶层、上取向层、上透明电极、光漫射薄膜、上基片和防反射薄膜。在下基片和使这些层绝缘的有机薄膜之间提供一TFT。
代替提供光漫射薄膜,可以使反射板的表面粗糙化,从而赋予该板光漫射功能。防反射薄膜优选具有防闪光功能以及防反射功能。
[实施例1]
(纤维素酯薄膜的制备)
将以下组分放置在一混合槽中,然后加热并搅拌溶解。因此,制得一醋酸纤维素酯溶液。
醋酸纤维素酯溶液的组分
醋酸纤维素酯(醋酸含量:60.9%) 100重量份
磷酸三苯酯 7.8重量份
联苯基二苯基磷酸酯 3.9重量份
二氯甲烷 300重量份
甲醇 54重量份
1-丁醇 11重量份
在另一混合槽中,放置以下组分,加热并搅拌溶解。由此制得延迟-增加剂溶液。
延迟-增加剂溶液的组分
2-羟基-4-苯甲基氧基二苯酮 12重量份
2,4-苯甲基氧基二苯酮 4重量份
二氯甲烷 80重量份
甲醇 20重量份
制得的延迟-增加剂溶液以22重量份的量加入到474重量份的醋酸纤维素酯溶液中,并充分搅拌混合。由此制得的涂布液以100重量份醋酸纤维素酯为基础含有3重量份的延迟-增加剂。
将该涂布液从一喷嘴浇铸到在0℃下冷却的转筒上。当溶剂含量达到70重量%时将形成的薄膜剥离,并将薄膜的两边用针链拉幅机固定。当薄膜经设定以便拉伸比在侧面方向(与机器垂直)可以保持3%,将薄膜干燥直到溶剂含量达到3-5重量%。然后将薄膜转移并在配备有许多滚筒的加热设备中进一步干燥。在高于120℃的温度(这是玻璃化温度)下沿机器方向的拉伸比基本上是0%。为了将薄膜剥离时沿机器方向将薄膜拉伸4%,在与机器垂直的方向的拉伸比是沿机器的总拉伸比的0.75倍。因此,生产厚度为107μm的醋酸纤维素酯薄膜(CA-1)。
测定生产的薄膜的延迟,发现Rth和Re分别是80nm和11nm。
(取向层的皂化处理和成型)
用1.5N KOH-异丙醇溶液以25ml/m2的量涂布该醋酸纤维素酯薄膜(CA-1),并在25℃下干燥5秒钟。然后将薄膜的涂布表面用流水洗涤10秒钟,并在25℃下用风吹干。
在由此处理的表面上,将以下涂布液以28ml/m2的量通过#16金属丝棒涂器涂敷。涂敷的溶液用热空气于60℃下干燥60秒钟,然后用热空气于90℃下进一步干燥150秒钟。
对所形成的层进行摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-1的纵向平行。
取向层的涂布液
下面所示变性聚乙烯醇 20重量份
水 360重量份
甲醇 120重量份
戊二醛(交联剂) 0.5重量份
(变性聚乙烯醇)
(形成光学各向异性层)
将以下盘形液晶涂布液通过#4金属丝棒涂器涂敷,并在恒温器中于125℃下加热3分钟以排列盘形液晶分子。由此处理的表面然后用从高压汞灯以500mJ/cm2的曝光能发出的紫外线照射,然后冷却至室温。因此,生产一光学补偿薄片KS-1。
盘形液晶涂布液
以下盘形液晶DLC-A 9.1重量份
氧化乙烯变性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360, 0.9重量份
Osaka Organic Chemicals Co.,Ltd.)
醋酸丁酸纤维素酯(CAB-531-0.2,Eastman Chemical) 0.2重量份
醋酸丁酸纤维素酯(CAB-531-1,Eastman Chemical) 0.05重量份
光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy) 3.0重量份
增感剂(Kayacure DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.) 0.1重量份
甲基乙基酮 25.9重量份
(盘形液晶DLC-A)
形成的光学各向异性层厚度为1.8μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-1的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角是18.0°,延迟值Rth和Re分别是160nm和33nm。而且,光学补偿薄片KS-1夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。结果列于表1。
将补偿薄片KS-1的光学各向异性层侧的表面用丙烯酸粘合剂层压在玻璃板上,并在90℃下静置20小时。该丙烯酸粘合剂与下面实施例中安装液晶显示器时所用的相同,并且玻璃板与下面实施例中液晶元件中所用的相同。然后从玻璃板垂直地将补偿薄片剥离,并且观察该板的裸露表面以评价补偿薄片的光学各向异性层保留多少量,由此评价其粘合。在此观察的基础上,将粘合分成0(保留大量各向异性层)至5(各向异性层一点都没有保留)的5个等级。结果列于表1。
[实施例2]
(纤维素酯薄膜的制备)
使用三层浇铸模具。内层涂布液是实施例1中制备的醋酸纤维素酯涂布液,外层涂布液是以与实施例1相同的方式制备的稀释涂布液,只是溶剂的量增加10%。将这些涂布液同时浇铸在金属载体上。将形成的薄膜剥离,并干燥制备三层醋酸纤维素酯薄膜(内层厚度∶每一外层厚度=8∶1)。将薄膜逐步干燥:70℃下干燥3分钟,再在130℃下干燥5分钟,然后将其从载体剥离。然后将剥离的薄膜于160℃下进一步干燥30分钟以将溶剂蒸发。因此,制得一醋酸纤维素酯薄膜(CA-2)。
测定生产的薄膜的延迟,发现Rth和Re分别是80nm和11nm。
(取向层的皂化处理和成型)
以与实施例1相同的方式将醋酸纤维素酯薄膜(CA-2)皂化并提供一取向层。将该取向层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-2的纵向平行。
(形成光学各向异性层)
以与实施例1相同的方式在醋酸纤维素酯薄膜CA-2的取向层上形成光学各向异性层,从而生产光学补偿薄片KS-2。
形成的光学各向异性层厚度为1.8μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-2的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角是18.0°,延迟值Rth和Re分别是160nm和33nm。而且,光学补偿薄片KS-2夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。也与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表1。
[实施例3]
(纤维素酯薄膜的制备)
制备由以下组分组成的三醋酸纤维素酯。将下面所示的溶剂预先混合,然后将三醋酸纤维素酯粉(平均粒径:2mm)逐渐加入到混合溶剂中并搅拌。将混合物在室温(25℃)下静置3小时。
醋酸纤维素酯溶液的组分
醋酸纤维素酯(醋酸含量:60.9%) 100重量份
磷酸三苯酯 7.8重量份
联苯基二苯基磷酸酯 3.9重量份
2-羟基-4-苯甲基氧基二苯酮 2.25重量份
2,4-苯甲基氧基二苯酮 0.75重量份
乙酸甲酯 282重量份
环戊酮 118重量份
甲醇 29重量份
乙醇 29重量份
将制得的该涂布液浇铸到在0℃下冷却的转筒上。当溶剂含量达到70重量%时将形成的薄膜剥离,并将薄膜的两边用针链拉幅机固定。夹持以便拉伸比在侧面方向(与机器垂直)可以保持3%的同时,将薄膜干燥直到溶剂含量达到3-5重量%。然后将薄膜转移并在配备有许多滚筒的加热设备中进一步干燥。在高于120℃的温度(这是玻璃化温度)下沿机器方向的拉伸比基本上是0%。为了将薄膜剥离时沿机器方向将薄膜拉伸4%,在与机器垂直的方向的拉伸比是沿机器的总拉伸比的0.75倍。因此,生产厚度为107μm的醋酸纤维素酯薄膜(CA-3)。
测定生产的薄膜的延迟,发现Rth和Re分别是80nm和11nm。
(取向层的皂化处理和成型)
以与实施例1相同的方式将醋酸纤维素酯薄膜(CA-3)皂化并提供一取向层。将该取向层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-3的纵向平行。
(形成光学各向异性层)
以与实施例1相同的方式在醋酸纤维素酯薄膜CA-3的取向层上形成光学各向异性层,从而生产光学补偿薄片KS-3。
形成的光学各向异性层厚度为1.8μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-3的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角是18.0°,延迟值Rth和Re分别是160nm和33nm。而且,光学补偿薄片KS-3夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。也与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表1。
[对比实施例1]
(纤维素酯薄膜的制备)
在实施例1制备的醋酸纤维素酯薄膜CA-1上,以28ml/m2的量涂敷明胶-内涂层的以下涂布液。然后将该涂布液干燥形成明胶-内涂层。由此制得一醋酸纤维素酯薄膜CA-4。
明胶-内涂层的涂布液
明胶 5.42重量份
甲醛 1.39重量份
水杨酸 1.6重量份
丙酮 391重量份
甲醇 158重量份
二氯甲烷 406重量份
水 12重量份
(取向层的成型)
在醋酸纤维素酯薄膜(CA-4)上,将实施例1中用于取向层的涂布液以28ml/m2的量通过#16金属丝棒涂器涂敷。涂敷的溶液用热空气于60℃下干燥60秒钟,然后用热空气于90℃下进一步干燥150秒钟。
将该形成的层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-4的纵向平行。
(形成光学各向异性层)
以与实施例1相同的方式在醋酸纤维素酯薄膜CA-4的取向层上形成光学各向异性层,从而生产光学补偿薄片KS-4。
形成的光学各向异性层厚度为1.8μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-4的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角是18.0°,延迟值Rth和Re分别是160nm和33nm。而且,光学补偿薄片KS-4夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。也与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表1。
表1
薄膜 条纹不匀度* 粘合
实施例1 KS-1 B 5
实施例2 KS-2 A 5
实施例3 KS-3 B 5
对比实施例1 KS-4 C 5
(备注)
*条纹不匀度等级:
A:未观察到(如果10个人观察,他们中没有一个可以注意到不匀度),
B:略微观察到(如果10个人观察,他们中有1-5个可以注意到不匀度),和
C:明显观察到(如果10个人观察,他们中有6个或更多可以注意到不匀度)。
[实施例4]
(起偏振片的制备)
将实施例1中制备的光学补偿薄片KS-1在1.5N NaOH水溶液(55℃)中浸泡2分钟,用0.5N硫酸中和,用流水洗涤,并干燥。
在该补偿薄片KS-1的醋酸纤维素酯薄膜(CA-1)侧的表面上,用聚乙烯醇粘合剂层压一起偏振膜片(吸附碘的拉伸聚乙烯醇薄膜)。
在该补偿薄片KS-1的相对面上,用聚乙烯醇粘合剂将一皂化的可商购获得的醋酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)层压。该起偏振膜片这样放置,使得该膜片的透射轴可以与补偿薄片KS-1的慢轴垂直。由此制得一起偏振片P-1。
[实施例5]
(起偏振片的制备)
重复实施例4的步骤,只是使用实施例2中制备的光学补偿薄片KS-2,从而制备起偏振片P-2。
[实施例6]
(起偏振片的制备)
重复实施例4的步骤,只是使用实施例3中制备的光学补偿薄片KS-3,从而制备起偏振片P-3。
[对比实施例2]
(起偏振片的制备)
重复实施例4的步骤,只是使用对比实施例1中制备的光学补偿薄片KS-4,从而制备起偏振片P-4。
[实施例7]
从具有TN型的液晶元件的可商购获得的液晶显示器(6E-A3,Sharp公司)上取下一对起偏振片。代替取下的元件,用一粘合剂将实施例4中制备的起偏振片P-1层压在该液晶元件的每一面(背光面和观察者面每一面)上,以便光学补偿薄片KS-1可以在液晶元件面上。该起偏振片这样放置,使得观察者面上平面的透射轴可以与背光面上平面的透射轴垂直。
当显示黑(L1)到白(L8)8种色调中每一种时,通过测定装置(EZ-Contrast 160D,ELDIM)测定制得的液晶显示器的视角。该视角是通过在没有颠倒黑色的情况下赋予10或更高的对比率的角度范围表示的。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表2。
[实施例8]
重复实施例7的步骤,只是使用实施例5中制备的起偏振片(P-2),从而制备一液晶显示器。
以与实施例7相同的方式测定制得的显示器的视角。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表2。
[实施例9]
重复实施例7的步骤,只是使用实施例6中制备的起偏振片P-3,从而制备一液晶显示器。
以与实施例7相同的方式测定制得的显示器的视角。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表2。
[对比实施例3]
重复实施例7的步骤,只是使用对比实施例2中制备的起偏振片P-4,从而制备一液晶显示器。
以与实施例7相同的方式测定制得的显示器的视角。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表2。
表2
液晶显示器 视角 不匀度*
向上 向下 左右
实施例7 65° 35° 140° B
实施例8 65° 35° 140° A
实施例9 65° 35° 140° B
对比实施例3 65° 35° 140° C
(备注)
*不匀度等级:
A:未观察到(如果10个人观察,他们中没有一个可以注意到不匀度),
B:略微观察到(如果10个人观察,他们中有1-5个可以注意到不匀度),和
C:明显观察到(如果10个人观察,他们中有6个或更多可以注意到不匀度)。
[实施例10]
(光学补偿薄片的制备)
将以下组分放置在一混合槽中,然后加热并搅拌溶解。由此制得一醋酸纤维素酯溶液。
醋酸纤维素酯溶液的组分
醋酸纤维素酯(醋酸含量:60.9%) 100重量份
磷酸三苯酯(增塑剂) 7.8重量份
联苯基二苯基磷酸酯(增塑剂) 3.9重量份
二氯甲烷(第一溶剂) 336重量份
甲醇(第二溶剂) 29重量份
在另一混合槽中,放置16重量份的以下延迟-增加剂、80重量份的二氯甲烷和20重量份的甲醇,加热并搅拌溶解。由此制得一延迟-增加剂溶液。
延迟-增加剂
制得的醋酸纤维素酯溶液和延迟-增加剂溶液分别以474重量份和21重量份的量混合,并充分搅拌制得一涂布液。涂布液中延迟-增加剂的含量以100重量份醋酸纤维素酯为基础是2.8重量份。
将制得的该涂布液浇铸到一成膜带上。当剩余溶剂达到50重量%时,将形成的薄膜从带上剥离并干燥。当剩余溶剂达到40重量%时,该薄膜于130℃下以20%的拉伸比通过拉幅机进行横向拉伸。在保持拉伸宽度的情况下薄膜在130℃下保持30秒钟,然后从夹子释放。因此制得醋酸纤维素酯薄膜CA-5(厚度:95μm)。
测定生产的薄膜的延迟,发现Rth和Re分别是110nm和20nm。
(取向层的皂化处理和成型)
用1.5N KOH-异丙醇溶液以25ml/m2的量涂布该醋酸纤维素酯薄膜(CA-5),并在25℃下干燥5秒钟。然后将薄膜的涂布表面用流水洗涤10秒钟,并在25℃下用风吹干。
在由此处理的表面上,将以下涂布液以21ml/m2的量通过#12金属丝棒涂器涂敷。涂敷的溶液用热空气于120℃下干燥120秒钟。
将该形成的层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-5的纵向平行。
取向层的涂布液
下面所示聚合物材料 4重量份
水 280重量份
甲醇 120重量份
三乙胺 5.6重量份
(聚合物材料)
(形成光学各向异性层)
将以下盘形液晶涂布液通过#3金属丝棒涂器涂敷到形成的取向层上,并在恒温器中于90℃下加热2分钟以排列盘形液晶分子。由此处理的表面然后用从高压汞灯以250mJ/cm2的曝光能发出的紫外线照射,然后冷却至室温。因此,生产一光学补偿薄片KS-5。
盘形液晶涂布液
下面所示液晶LC-A 80.0重量份
下面所示平行排列试剂 0.24重量份
醋酸丁酸纤维素酯(CAB-531-0.2,Eastman Chemical) 0.16重量份
光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy) 2.4重量份
增感剂(Kayacure DETX,Nippon Kayaku Co.,Ltd.) 0.8重量份
甲基乙基酮 1095.8重量份
R:-O-(CH2)4-O-CO-CH=CH2
形成的光学各向异性层厚度为0.4μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-5的延迟,由此发现延迟值Re是45nm,并且棒状液晶分子水平排列。而且,光学补偿薄片KS-5夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。还以与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表3。
[对比实施例4]
(纤维素酯薄膜的制备)
在实施例10制备的醋酸纤维素酯薄膜CA-5上,以与对比实施例1相同的方式形成一明胶-内涂层,从而制得一醋酸纤维素酯薄膜CA-6。
(取向层的的皂化处理和成型)
在醋酸纤维素酯薄膜CA-6的明胶-内涂层上,以与实施例10相同的方式形成一取向层。然后将该形成的取向层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-6的纵向平行。
(形成光学各向异性层)
以与实施例10相同的方式在醋酸纤维素酯薄膜CA-6的取向层上形成光学各向异性层,从而生产光学补偿薄片KS-6。
形成的光学各向异性层厚度为0.4μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-6的延迟,由此发现延迟值Re是45nm,并且棒状液晶分子水平排列。而且,光学补偿薄片KS-6夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。还以与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表3。
[实施例11]
(形成光学各向异性层)
将实施例1中制备的醋酸纤维素酯薄膜(CA-1)的皂化表面上形成的取向层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜的慢轴成45°。
将实施例1中使用的盘形液晶涂布液通过#3金属丝棒涂器涂敷到形成的取向层上,并在恒温器中于125℃下加热3分钟以排列盘形液晶分子。由此处理的表面然后用从高压汞灯以500mJ/cm2的曝光能发出的紫外线照射,然后冷却至室温。由此生产一光学补偿薄片KS-7。
形成的光学各向异性层厚度为1.8μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-7的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角是18.0°,延迟值Rth和Re分别是160nm和38nm。而且,光学补偿薄片KS-7夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。还以与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表3。
[对比实施例5]
(形成光学各向异性层)
将对比实施例1中制备的醋酸纤维素酯薄膜(CA-4)的明胶-内涂层上形成的取向层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜的慢轴成45°。
以与实施例11相同的方式形成光学各向异性层,从而生产一光学补偿薄片KS-8。
形成的光学各向异性层厚度为0.4μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-8的延迟,由此发现延迟值Re是45nm,并且棒状液晶分子水平排列。而且,光学补偿薄片KS-8夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。还以与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表3。
表3
薄膜 条纹不匀度* 粘合
实施例10 KS-5 B 5
对比实施例4 KS-6 C 5
实施例11 KS-7 B 5
对比实施例5 KS-8 C 5
(备注)
*条纹不匀度等级:
B:略微观察到(如果10个人观察,他们中有1-5个可以注意到不匀度),和
C:明显观察到(如果10个人观察,他们中有6个或更多可以注意到不匀度)。
[实施例12]
(起偏振片的制备)
将实施例10和11中制备的光学补偿薄片KS-5和KS-7分别在1.5N NaOH水溶液(55℃)中浸泡2分钟,用0.5N硫酸中和,用流水洗涤,并干燥。
在补偿薄片KS-5的醋酸纤维素酯薄膜(CA-5)侧的表面上,用聚乙烯醇粘合剂层压一起偏振膜片(吸附碘的拉伸聚乙烯醇薄膜)。而且,将薄片KS-5的光学各向异性层侧的表面和补偿薄片KS-7的醋酸纤维素酯薄膜(CA-1)侧的表面用聚乙烯醇粘合剂层压。
在该补偿薄片的相对面上,用聚乙烯醇粘合剂将一皂化的可商购获得的醋酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)层压。该起偏振膜片这样放置,使得该膜片的透射轴可以与补偿薄片KS-5的慢轴垂直并且可以与补偿薄片KS-7的慢轴成45°。因此,制得一起偏振片P-5。
[对比实施例6]
(起偏振片的制备)
重复实施例12的步骤,只是分别使用对比实施例4和5中制备的光学补偿薄片KS-6和KS-8,制得起偏振片P-6。
[实施例13]
在具有ITO电极的玻璃板上,提供一聚酰亚胺的取向层并经受摩擦处理。重复该步骤制备两个基片,并将这两个基片面对面安装以便摩擦方向可以平行并且间隙可以是6μm。在它们之间,加入一具有0.1396的Δn的液晶(ZLI1132,Merck & Co.,Inc.),制得一弯曲排列的液晶元件。
将实施例12中制备的起偏振片P-5层压在该液晶元件的每一面上,以便每一面中光学各向异性层可以面对元件基片并且元件的摩擦方向和光学各向异性层可以反平行。
当显示黑(L1)到白(L8)8种色调中每一种时,通过测定装置(EZ-Contrast 160D,ELDIM)测定制得的液晶显示器的视角。该视角是通过在没有颠倒黑色的情况下赋予10或更高的对比率的角度范围表示的。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表4。
[对比实施例7]
重复实施例13的步骤,只是使用对比实施例6中制备的起偏振片(P-6),从而制备一液晶显示器。
以与实施例13相同的方式测定制得的显示器的视角。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表4。
表4
液晶显示器 视角
上下 左右 不匀度*
实施例13 160° 160° B
对比实施例7 160° 160° C
(备注)
*不匀度等级:
B:略微观察到(如果10个人观察,他们中有1-5个可以注意到不匀度),和
C:明显观察到(如果10个人观察,他们中有6个或更多可以注意到不匀度)。
[实施例14]
(纤维素酯薄膜的制备)
将以下组分放置在一混合槽中,然后加热并搅拌溶解。因此,制得一醋酸纤维素酯溶液。
醋酸纤维素酯溶液的组分
醋酸纤维素酯(醋酸含量:60.9%) 100重量份
磷酸三苯酯 7.8重量份
联苯基二苯基磷酸酯 3.9重量份
二氯甲烷 300重量份
甲醇 54重量份
1-丁醇 11重量份
在另一混合槽中,放置以下组分,加热并搅拌溶解。因此,制得延迟-增加剂溶液。
延迟-增加剂溶液的组分
实施例10中所用的延迟-增加剂 16重量份
二氯甲烷 80重量份
甲醇 20重量份
制得的延迟-增加剂溶液以22重量份的量加入到479重量份的醋酸纤维素酯溶液中,并充分搅拌混合。由此制得的涂布液以100重量份醋酸纤维素酯为基础含有3重量份的延迟-增加剂。
将制得的该涂布液浇铸到一成膜带上。在40℃下将所形成的薄膜在成膜带上干燥1分钟。从成膜带剥离之后,进一步将薄膜干燥制得醋酸纤维素酯薄膜CA-9(厚度:40μm),其中溶剂含量保持在0.3重量%。
测定生产的薄膜CA-9的延迟,发现Rth和Re分别是40nm和7nm。
(取向层的皂化处理和成型)
以与实施例1中相同的方式将醋酸纤维素酯薄膜(CA-9)皂化并提供取向层。将该取向层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-9的纵向平行。
(形成光学各向异性层)
制得以下液晶聚酯(EPE01)以8重量%的量溶于四氯乙烷的溶液。按照旋涂法将该溶液涂布在醋酸纤维素酯薄膜CA-9的取向层上。除去溶剂之后,将该薄膜于190℃下加热20分钟,然后用空气冷却以固定液晶聚酯的排列。由此制得一光学补偿薄片KS-9。
(EPE01)
(与每一重复单元相连的下标代表每一单元的摩尔比。)
形成的光学各向异性层厚度为1.55μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-9的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角是42°,延迟值Re是43nm。
而且,光学补偿薄片KS-9夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。以与实施例1中相同的方式评价其粘合。结果列于表5。
[对比实施例8]
(纤维素酯薄膜的制备)
在实施例13制备的醋酸纤维素酯薄膜CA-9上,以与对比实施例1相同的方式形成明胶-内涂层,从而制得一醋酸纤维素酯薄膜CA-10。
(取向层的成型)
在醋酸纤维素酯薄膜CA-10的明胶-内涂层上,以与实施例1中相同的方式形成取向层。然后将形成的取向层经受摩擦处理,其中摩擦方向与薄膜CA-10的纵向平行。
(形成光学各向异性层)
以与实施例14相同的方式在醋酸纤维素酯薄膜CA-10的取向层上形成光学各向异性层,从而生产光学补偿薄片KS-10。
形成的光学各向异性层厚度为1.55μm。沿取向层的摩擦方向测定光学补偿薄片KS-10的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角是42°,延迟值Re是43nm。
而且,光学补偿薄片KS-10夹在一对起偏振片之间以交叉尼科耳放置,并且观察是否产生条纹不匀度。也与实施例1相同的方式评价其粘合。结果列于表5。
表5
薄膜 条纹不匀度* 粘合
实施例14 KS-9 B 5
对比实施例8 KS-10 C 5
(备注)
*条纹不匀度等级:
B:略微观察到(如果10个人观察,他们中有1-5个可以注意到不匀度),和
C:明显观察到(如果10个人观察,他们中有6个或更多可以注意到不匀度)。
[实施例15]
(起偏振片的制备)
重复实施例4的步骤,只是使用实施例14中制备的光学补偿薄片KS-9,从而制备起偏振片P-7。
[对比实施例9]
(起偏振片的制备)
重复实施例4的步骤,只是使用对比实施例8中制备的光学补偿薄片KS-10,从而制备起偏振片P-8。
[实施例16]
重复实施例7的步骤,只是使用实施例15中制备的起偏振片P-7,从而制备一液晶显示器。
以与实施例7中相同的方式测定制得的显示器的视角。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表6。
[对比实施例10]
重复实施例7的步骤,只是使用对比实施例9中制备的起偏振片P-8,从而制备一液晶显示器。
以与实施例7相同的方式测定制得的显示器的视角。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时是否观察到显示不匀度。结果列于表6。
表6
液晶显示器 视角 不匀度*
向上 向下 左右
实施例16 45° 60° 140° B
对比实施例10 45° 60° 140° C
(备注)
*不匀度等级:
B:略微观察到(如果10个人观察,他们中有1-5个可以注意到不匀度),和
C:明显观察到(如果10个人观察,他们中有6个或更多可以注意到不匀度)。
[实施例17]
(纤维素酯薄膜-1的制备)
由实施例1中制备的涂布液,按照以下方法(a)和(b)各自制备一醋酸纤维素酯薄膜。
(a)形成单层薄膜(醋酸纤维素酯薄膜CA-11的制备)
将该涂布液从一喷嘴浇铸到在0℃下冷却的转筒上。当溶剂含量达到70重量%时将形成的薄膜剥离,并将薄膜的两边用针链拉幅机固定。夹持以便拉伸比在侧面方向(与机器垂直)可以保持3%的同时,将薄膜干燥直到溶剂含量达到3-5重量%。然后将薄膜转移并在配备有许多滚筒的加热设备中进一步干燥。在高于120℃的温度(这是玻璃化温度)下沿机器方向的拉伸比基本上是0%。为了将薄膜剥离时沿机器方向将薄膜拉伸4%,在与机器垂直的方向的拉伸比是沿机器的总拉伸比的0.75倍。从而制得厚度为107μm的醋酸纤维素酯薄膜(CA-11)。
(b)形成多层薄膜(纤维素酯薄膜CA-12的制备)
使用三层浇铸模具。内层涂布液是实施例1中制备的醋酸纤维素酯涂布液,外层是以与实施例1相同的方式制备的稀释涂布液,只是溶剂的量增加10%。将这些涂布液同时从模具浇铸在金属载体上。以与上面成膜(a)相同的方式对所形成的薄膜进行处理,从而制得一厚度为107μm的醋酸纤维素酯薄膜(CA-12)。
由每一制得的薄膜,将两边区域从边缘向内修剪15cm。在这些边缘附近提供压花(高:50μm,宽:1cm)。由此制得一醋酸纤维素酯薄膜(宽:1.5m,长:3,000m)。将修剪时产生的薄膜废物粉碎并与原始醋酸纤维素酯混合重新使用。(以醋酸纤维素酯总量为基础,重新使用的醋酸纤维素酯的含量是30重量%)。
(醋酸纤维素酯薄膜-2的制备:CA-13)
将实施例3中制备的涂布液从一喷嘴浇铸到在0℃下冷却的转筒上。当溶剂含量达到70重量%时将形成的薄膜剥离,并将薄膜的两边用针链拉幅机固定。夹持以便拉伸比在侧面方向(与机器垂直)可以保持3%的同时,将薄膜干燥直到溶剂含量达到3-5重量%。然后将薄膜转移并在配备有许多滚筒的加热设备中进一步干燥。在高于120℃的温度(这是玻璃化温度)下沿机器方向的拉伸比基本上是0%。为了将薄膜剥离时沿机器方向将薄膜拉伸4%,在与机器垂直的方向的拉伸比是沿机器的总拉伸比的0.75倍。由此制得厚度为107μm的醋酸纤维素酯薄膜(CA-13)。
(皂化处理)
用1.5N KOH水溶液(碱性溶液)以25ml/m2的量涂布每一制得的薄膜(CA-11至CA-13)的一个表面,并在25℃下保持5秒钟皂化。然后将碱性溶液用流水洗涤10秒钟,并在25℃下用风吹干该洗涤表面。皂化处理的条件如环境中的氧气浓度、KOH溶液的溶剂组分、以及流水(洗涤水)的温度列于表7。由此制得用于下述光学补偿薄片17-1至17-9的醋酸纤维素酯薄膜。测定每一醋酸纤维素酯薄膜的表面性能,并将结果列于表7。
(取向层的形成)
在每一制得的醋酸纤维素酯薄膜的皂化表面上,以与实施例1中相同的方式提供一取向层。
(形成光学各向异性层)
以与实施例1中相同的方式在每一醋酸纤维素酯薄膜的取向层上形成一光学各向异性层,从而制得光学补偿薄片17-1至17-9。
形成的每一光学各向异性层厚度为1.8μm。沿取向层的摩擦方向测定每一光学补偿薄片(17-1至17-9)的延迟,由此发现光轴的平均倾斜角在17°-19°的范围内,延迟值Rth和Re分别在150-170nm和31-35nm的范围内。
在每一补偿薄片的光学各向异性层上,用剃刀雕刻监测图案(由以5mm的间隔画的5条侧线和5条垂直线组成)。控制刻痕深度以便不切割薄片,但是达到醋酸纤维素酯薄膜的表面。然后用丙烯酸粘合剂将每一光学补偿薄片层压到一玻璃板上以便每一薄片的光学各向异性层侧的表面可以与玻璃板接触。丙烯酸粘合剂与以下实施例中安装液晶显示器所用的相同,并且玻璃板也与以下实施例中液晶元件中所用的相同。将由此制得的每一样品在90℃下静置20小时。然后从玻璃板垂直地将每一样品的补偿薄片剥离,并且观察该板的裸露表面以评价每一补偿薄片的光学各向异性层保留多少量,由此评价其粘合。由于补偿薄片的表面的刻痕,因此该粘合试验比实施例1中的更严格并因此更适宜评价施胶耐性。在25℃(温度)、10%RH(湿度)和25℃(温度)、60%RH(湿度)的每一条件下进行试验。尽管薄片实际上是在后一条件下施胶的,但是在前一条件下进行试验以评价薄片在更苛刻条件下的耐性。以剥离面积的百分比(%)评价其粘合。结果列于表7。
(起偏振片的制备)
将所有光学补偿薄片在1.5N NaOH水溶液(55℃)中浸泡2分钟,用0.5N硫酸中和,用流水洗涤,并干燥。
在每一补偿薄片的醋酸纤维素酯薄膜侧的表面上,用聚乙烯醇粘合剂层压一起偏振膜片(吸附碘的拉伸聚乙烯醇薄膜)。放置时,起偏振膜片的慢轴要与补偿薄片的慢轴垂直。
在每一补偿薄片的相对面上,用聚乙烯醇粘合剂将一皂化的可商购获得的醋酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)层压。由此制得一包括每一光学补偿薄片的起偏振片。
(液晶显示器的制备)
从具有TN型的液晶元件的可商购获得的液晶显示器(6E-A3,Sharp公司)上取下一对起偏振片。代替取下的元件,用一粘合剂将制得的每一起偏振片层压在该液晶元件的两面(背光面和观察者面)上,以便该光学补偿薄片可以在液晶元件面上。该起偏振片这样放置(以O型),使得观察者面上平面的透射轴可以与背光面上平面的透射轴相垂直。
当显示黑(L1)到白(L8)8种色调中每一种时,通过测定装置(EZ-Contrast 160D,ELDIM)测定制得的液晶显示器的视角。该视角是通过在没有颠倒黑色的情况下赋予10或更高的对比率的角度范围表示的。而且,通过肉眼证实当显示暗色图象时观察到多少不希望的亮点。在制备这些显示器之前,每一补偿薄片在25℃(温度)、10%RH(湿度)和25℃(温度)、60%RH(湿度)的每一条件下施胶。尽管实际上是在后一条件下施胶的,但是在前一条件下也对薄片进行施胶试验以评估其在更苛刻条件下可能出现的麻烦。
同样在制备这些显示器之前,将所有这些制得的起偏振片在80℃下放置30天(长时间货架期的试验)。此外,它们还在适宜条件,即50℃下放置30天。用每一起偏振片,制备液晶显示器。制得的每一显示器都具有白色图象,通过肉眼观察证实显示的图象雾化多少。根据以显示图象的总面积为基础的雾化面积的百分比(%)评价这些雾。结果列于表7。
表7
透明载体 拉伸 皂化条件
比 溶剂(重量%) 氧浓度 洗涤水的温度
17-1 CA-11 1 IPA(100) 3% 60℃
17-2 CA-11 1 IPA(100) 0% 40℃
17-3 CA-12 1 IPA(100) 6% 50℃
17-4 CA-12 1 IPA(100) 18% 30℃
17-5 CA-13 1 IPA/水(90/10) 12% 70℃
17-6 CA-13 1 IPA/EtOH/水 9% 80℃
(70/25/5)
17-7 CA-11 1 IPA(100) 5% 55℃
17-8 CA-11 1 IPA(100) 20% 60℃
17-9 CA-11 1 IPA(100) 3% 25℃
(备注)
IPA:异丙醇
EtOH:乙醇
表7(续)
表面性能
皂化深度 表面的 C=O/ C-C/ O/C P/C 接触
乙酰取 C-O C-O 角
代度
17-1 0.20μm 2.0 0.0 0.55 0.67 0.012 35°
17-2 0.33μm 2.3 0.4 0.62 0.65 0.013 42°
17-3 0.45μm 1.9 0.3 0.46 0.70 0.008 30°
17-4 0.02μm 2.7 0.6 0.73 0.62 0.010 54°
17-5 0.07μm 2.5 0.5 0.68 0.64 0.014 47°
17-6 0.75μm 1.8 0.2 0.61 0.74 0.015 22°
17-7 0.15μm 2.1 0.1 0.51 0.64 0.015 32°
17-8 0.008μm 2.8 0.8 0.78 0.60 0.006 59°
17-9 0.90μm 1.7 0.9 0.41 0.78 0.017 18°
表7(续)
粘合
液 晶 显 示 器
各向异性层的 不希望的亮点 雾化面积的比
剥离面积 例
(试验条件)
(施胶条件)
(贮藏条件)
视角
25℃ 25℃ 25℃ 25℃ 80℃ 50℃ 向上 向下 左右
10%R 60%R 10%R 60%R 30天 30天
H H H H
17-1 0 0 0 0 0 0 66° 36° 140°
17-2 0 0 0 0 0 0 65° 34° 140°
17-3 0 0 0 0 0 0 64° 35° 140°
17-4 2 0 0 0 0 0 66° 35° 140°
17-5 0 0 0 0 0 0 65° 35° 142°
17-6 4 0 0 0 0 0 64° 35° 139°
17-7 0 0 0 0 0 0 65° 36° 141°
17-8 15 3 23 3 11 3 61° 30° 130°
17-9 22 5 46 5 14 5 60° 30° 130°
[实施例18]
(纤维素酯薄膜的制备)
制备由以下组分组成的涂布液。将每一组分逐渐加入并在以下混合溶剂中充分搅拌,在室温(25℃)下静置3小时以使醋酸纤维素酯溶胀。将所得溶胀混合物放置在一配备有回流冷凝器的混合槽中,在50℃下搅拌溶解。
醋酸纤维素酯溶液的组分
醋酸纤维素酯(醋酸含量:59%) 120重量份
磷酸三苯酯 9.36重量份
联苯基二苯基磷酸酯 4.68重量份
二氯甲烷(第一溶剂) 704重量份
甲醇(第二溶剂) 61.2重量份
实施例10中所用的延迟-增加剂 1.20重量份
制得的溶液(涂布液)通过滤纸(No.244,Azumi Filter Paper Co.)和法兰绒过滤器过滤,然后通过恒压齿轮泵送到压力模中。从该压力模,用带浇铸机(有效长度:6m)将该涂布液浇铸到0℃下冷却的带上,以便所得薄膜在干燥和拉伸之后可以具有表8中所述的各种厚度。带上的浇铸涂布液用空气吹2秒钟干燥,直到挥发组分的含量降至50重量%。将形成的薄膜从带上剥离,并逐步干燥:在100℃下干燥3分钟,在130℃下干燥5分钟和在160℃下干燥5分钟,以蒸发溶剂,同时使其自由皱缩。当剩余溶剂的含量达到1%或更低时,将两边区域从边缘向内修剪15cm。而且,在这些边缘附近提供压花(高:50μm,宽:1cm)。由此制得一未拉伸的醋酸纤维素酯薄膜CA-14(宽:1.8m,长:3,000m)。将修剪时产生的薄膜废物粉碎并与原始醋酸纤维素酯混合重新使用。(以醋酸纤维素酯总量为基础,重新使用的醋酸纤维素酯的含量是30重量%)。
(纵向拉伸)
将制得的醋酸纤维素酯薄膜(CA-14)修剪使其宽度为90cm,然后依次连续与4个在50℃、80℃、110℃和130℃下加热的预热辊(直径:30cm)接触。由此预热之后,将薄膜送入130℃下的恒温设备中。然后用恒温设备中间隔放置的一对压料辊将该薄膜拉伸。每一压料辊包括一涂布有硬铬的不锈钢辊(直径:15cm)和一覆盖有橡胶的压料辊(直径:5cm)。在每一压料辊中,薄膜被夹持在这些辊中进行传送。调整这些压料辊之间的间隔以便辊中心之间的距离可以是90cm。这些压料辊以不同速度旋转以便薄膜可以所需拉伸比拉伸。制得的醋酸纤维素酯薄膜(CA-14)因此以表8中所示的每一拉伸比被拉伸,从而制得每一薄膜。入口的传送速度是8米/分钟。在该恒温设备中拉伸之后,将薄膜依次连续与4个在110℃、90℃、70℃和50℃下加热的冷却辊(直径:30cm)接触,从而逐渐冷却。
(取向层和光学各向异性层的皂化处理和成型)
用1.5N KOH水溶液(碱性溶液)以25ml/m2的量涂布每一制得的薄膜的一个表面,并在25℃下保持5秒钟皂化。然后将碱性溶液用流水洗涤10秒钟,并在25℃下用风吹干该洗涤表面。皂化处理的条件如环境中的氧气浓度、KOH溶液的溶剂组分、以及流水(洗涤水)的温度列于表8。由此制得用于下述光学补偿薄片18-1至18-5的醋酸纤维素酯薄膜。测定每一醋酸纤维素酯薄膜的表面性能,并将结果列于表8。
在每一制得的醋酸纤维素酯薄膜的皂化表面上,以与实施例17中相同的方式提供一取向层和光学各向异性层。由此制得光学补偿薄片18-1至18-5。
以与实施例17中相同的方式制备测定所有薄片的粘合用的样品并进行评价。结果列于表8。
(环状起偏振片的制备)
将所有制得的光学补偿薄片在1.5N NaOH水溶液(55℃)中浸泡2分钟,用0.5N硫酸中和,用流水洗涤,并干燥。
在每一补偿薄片的醋酸纤维素酯薄膜侧的表面上,用聚乙烯醇粘合剂层压一起偏振膜片(吸附碘的拉伸聚乙烯醇薄膜)。放置时,使起偏振膜片的透射轴与补偿薄片的慢轴成45°。由此制得包括每一光学补偿薄片的环状起偏振片。
(反射型液晶显示器的制备)
制备具有ITO电极的玻璃基片和配备有铝反射电极并具有细微粗糙化表面的另一玻璃基片。在每一玻璃基片的电极上,形成聚酰亚胺取向层(SE-7992,Nissan Chemical Industries Ltd.)并经受摩擦处理。将这些基片层压以便这些聚酰亚胺取向层可以彼此相对,并且在这些基片之间***2.5μm的衬垫。这些基片的放置要使得取向层的摩擦方向可以117°的角度交叉。向这些基片之间的间隙中注入液晶化合物(MLC-6252,Merck)形成液晶层。由此生产TN型的液晶元件(扭转角:63°,Δnd:198nm)。
用粘合剂将上面制得的每一环状起偏振片层压在具有ITO电极的玻璃基片上,还在其上层压一具有AR-处理过的表面的保护薄膜。由此制得一包括每一起偏振片的反射型液晶显示器。
向每一由此制得的反射型显示器施加1kHz的方波电压。然后用肉眼观察显示器,由此证实得到中性灰色图象,在白色模式(1.5V)或黑色模式(4.5V)中都没有不希望的着色。而且,当显示器显示暗色图象时,在暗室中数一数在边长为10cm的正方形内观察到多少不希望的亮点。结果示于表8。不希望的亮点的数量优选为3个或更少,并且补偿薄片18-1至18-3没有不希望的亮点。
还通过一仪器(EZ-Contrast 160D,ELDIM)测定反射亮度的对比率,并由此发现前面对比率是23。
给出对比率为3的视角示于表8。在所有补偿薄片18-1至18-3中,它不低于120°(上下)或者不低于120°(左右)。另一方面,薄片18-4和18-5在所有方向的视角约为60°或更低。
在制备这些显示器之前,将所有制得的起偏振片在80℃下放置30天(长时间货架期的试验)。独立地,它们还在适宜条件,即50℃下放置30天。用每一起偏振片,制备液晶显示器。制得的每一显示器都具有白色图象,通过肉眼观察证实显示的图象雾化多少。根据以显示图象的总面积为基础的雾化面积的百分比(%)评价这些雾。结果列于表8。
(宾-主型液晶显示器的制备)
在具有ITO透明电极的玻璃基片上,涂敷用于形成垂直取向层的聚合物溶液(LQ-1800,Hitachi-Du Pont Microsystems Co.,Ltd.),干燥并经受摩擦处理。
将上面制得的环状起偏振片作为λ/4板用粘合剂层压在一沉积铝的玻璃基片(反射板)上。在该λ/4板上,溅射形成SIO层,进一步在其上提供ITO透明电极。而且在其上,涂敷用于形成垂直取向层的聚合物溶液(LQ-1800,Hitachi-Du Pont Microsystems Co.,Ltd.),干燥并以与该λ/4板的慢轴成45°角经受摩擦处理。
将上面制得的两个基片层压,以便这些取向层可以彼此面对面并且以便这些取向层的摩擦方向可以反平行,并且在这些基片之间***7.6μm的衬垫。向这些基片之间的间隙中,按照真空注入法注入由2.0重量%二色性染料(NKX-1366,Japan Photosensitive Dyes Co.,Ltd.)和98.0重量%液晶化合物(ZLI-2806,Merck)组成的混合物,从而形成液晶层。由此制得包括每一环状起偏振片的宾-主型的液晶显示器。
在每一制得的反射型宾-主型液晶显示器中的ITO电极之间施加1kHz的方波电压。在白色模式(1V)或黑色模式(10V)中测定包括补偿薄片18-1至18-3的显示器的透射比,发现分别是65%和6%。因此,在白色模式(1V)中的图象和黑色模式(10V)中的图象之间的透射比(对比率)是11∶1。测定给出对比率为2∶1的视角,发现在上下和左右两个方向为120°或更高。而且,在包括补偿薄片18-1至18-3的显示器给出的图象中没有观察到不希望的亮度。另一方面,包括薄片18-4和18-5的显示器使得图象分别具有23和36个不希望的亮度。还测定了改变电压时的透射比,由此证实在透射比-电压曲线中没有出现滞后现象。
表8
皂化条件
透明载 拉伸 厚度 溶剂 氧浓 洗涤水
体 比 (重量%) 度 的温度
18-1 CA-14 1.5 70μm IPA(100) 3% 60℃
18-2 CA-14 1.4 40μm IPA/水(90/10) 0% 40℃
18-3 CA-14 1.6 140μm IPA/EtOH(75/25) 6% 50℃
18-4 CA-14 1.5 70μm IPA(100) 18% 30℃
18-5 CA-14 1.5 70μm IPA(100) 3% 25℃
(备注)
IPA:异丙醇
EtOH:乙醇
表8(续)
表面性能
皂化深度 表面的 C=O/ C-C/ O/C P/C 接触
乙酰取 C-O C-O 角
代度
18-1 0.22μm 2.0 0.0 0.53 0.67 0.011 36°
18-2 0.31μm 2.2 0.4 0.60 0.64 0.013 40°
18-3 0.14μm 1.9 0.3 0.48 0.69 0.009 31°
18-4 0.007μm 2.9 0.8 0.79 0.59 0.005 60°
18-5 0.92μm 1.6 0.9 0.40 0.79 0.019 16°
表8(续)
粘合
液 晶 显 示 器
各向异性层 环状起偏振 不希望的亮点 雾化面积的
的剥离面积 片(视角) 比例
(试验条件)
方向
(施胶条件)
(贮藏条件)
25℃ 25℃ 上下 左右 25℃ 25℃ 80℃ 50℃
10% 60% 10% 60% 30天 30天
RH RH RH RH
18-1 0 0 133° 122° 0 0 0 0
18-2 0 0 136° 120° 0 0 0 0
18-3 0 0 130° 126° 0 0 0 0
18-4 19 4 61° 55° 29 4 11 3
18-5 28 6 57° 60° 49 6 15 5
[实施例19]
(光学补偿薄片的制备)
将以下组分放置在一混合槽中,然后加热并搅拌溶解。由此制得一醋酸纤维素酯溶液。以醋酸纤维素酯的总量为基础重新使用的醋酸纤维素酯的含量是30重量%。
醋酸纤维素酯溶液的组分
醋酸纤维素酯(醋酸含量:60.9%) 100重量份
磷酸三苯酯(增塑剂) 7.8重量份
联苯基二苯基磷酸酯(增塑剂) 3.9重量份
二氯甲烷(第一溶剂) 300重量份
甲醇(第二溶剂) 54重量份
1-丁醇 11重量份
在另一混合槽中,放置16重量份的实施例10中所用的延迟-增加剂、80重量份的二氯甲烷和20重量份的甲醇,加热并搅拌溶解。由此制得一延迟-增加剂溶液。
制得的延迟-增加剂溶液以25重量份的量加入到474重量份的醋酸纤维素酯溶液,并充分搅拌混合。由此制得的涂布液中以100重量份醋酸纤维素酯为基础含有3.5重量份的延迟-增加剂。
将制得的该涂布液浇铸到一成膜带上。将带上浇铸的涂布液在100℃加热之后,将形成的薄膜剥离制得醋酸纤维素酯薄膜CA-15(宽:1.8m,厚:130μm),其中溶剂的保留量是30重量%。薄膜不卷起,但是薄膜两端用卡盘夹持并通过拉幅机以如下方式侧面拉伸。
首先,将薄膜于预热区在130℃下预热30秒钟。然后在130℃下以1.25的拉伸比侧面拉伸30秒钟,并通过加宽拉幅机进一步拉伸,以便拉伸比可以是表9中所示的每一值。将每一拉伸比下拉伸的每一薄膜在130℃下经受30秒钟的热处理,同时使拉幅机变窄,以便拉伸比可以减少2%(即,使拉幅机的宽度可以是拉伸比×0.98)。将薄膜从卡盘释放之后,将薄膜的两边修剪。然后将修剪后的薄膜通过辊转移到160℃下加热的干燥区,在其中薄膜经干燥直到剩余溶剂的含量达到2重量%或更低。以与实施例17中相同的方式将薄膜的每一面压花之后,将薄膜卷成卷。
(取向层和光学各向异性层的皂化处理和成型)
用1.5N KOH水溶液(碱性溶液)以25ml/m2的量涂布每一制得的醋酸纤维素酯薄膜的一个表面,并在25℃下持续皂化5秒钟。然后用流水洗涤10秒钟,将碱性溶液洗去,并将洗涤的表面在25℃下用风吹干。皂化处理的条件如环境中的氧气浓度、KOH溶液的溶剂组分、以及流水(洗涤水)的温度列于表9。由此制得用于下述光学补偿薄片19-1至19-5的醋酸纤维素酯薄膜。测定每一醋酸纤维素酯薄膜的表面性能,并将结果列于表9。
在每一制得的醋酸纤维素酯薄膜的皂化表面上,以与实施例17中相同的方式提供一取向层和光学各向异性层。由此制得光学补偿薄片19-1至19-5。
以与实施例17中相同的方式制得用于测定所有薄片粘合的样品。结果列于表9。
(起偏振片的制备)
将所有光学补偿薄片在1.5N NaOH水溶液(55℃)中浸泡2分钟,用0.5N硫酸中和,用流水洗涤,并干燥。
在每一补偿薄片的醋酸纤维素酯薄膜侧的表面上,用聚乙烯醇粘合剂层压一起偏振膜片(吸附碘的拉伸聚乙烯醇薄膜)。放置起偏振膜片时,使其透射轴与补偿薄片的慢轴平行。膜片的透射轴与补偿薄片的慢轴之间的角度平均是0.5°。
用聚乙烯醇粘合剂将一在与补偿薄片19-1相同的条件下皂化的可商购获得的醋酸纤维素酯薄膜(Fujitac TD80UF,Fuji Photo Film Co.,Ltd.)层压在每一补偿薄片的相对面上。由此制得一包括每一光学补偿薄片的起偏振片。
(液晶显示器-1的制备)
从具有包含垂直排列的液晶分子的液晶元件的可商购获得的液晶显示器(VL-1530S,Fujitsu有限公司)上取下一对起偏振片和一对光学补偿薄片。代替取下的元件,用一粘合剂将制得的每一起偏振片层压在该液晶元件的每一面上,以便该光学补偿薄片可以在液晶元件面上。将该起偏振片放置在观察者面上以便透射轴可以是上下方向,而将该起偏振片放置在背光面上以便透射轴可以是左右方向。因此,这些起偏振片以交叉尼科耳位置排列。
对每一制得的液晶显示器,通过测定装置(EZ-Contrast 160D,ELDIM)测定在垂直(上下)或水平(左右)方向提供10∶1的对比率的最小视角。将这些结果列于表9。而且,当显示器显示暗色图象时,在暗室数出看到多少不希望的亮点。将这些结果也列于表9。
在制备这些显示器之前,将所有这些制得的起偏振片在80℃下放置30天(长时间货架期的试验)。独立地,它们还在适宜条件,即50℃下放置30天。用每一起偏振片,制备液晶显示器。尽管制得的每一显示器都具有白色图象,但是通过肉眼观察证实显示的图象雾化多少。根据以显示图象的总面积为基础的雾化面积的百分比(%)评价这些雾。结果列于表9。
(液晶显示器-2的制备)
从具有TN型的液晶元件的可商购获得的液晶显示器(6E-A3,Sharp公司)上取下一对起偏振片。代替取下的元件,用一粘合剂将制得的每一起偏振片层压在该液晶元件的每一面(背光面和观察者面每一面)上,以便该光学补偿薄片可以在液晶元件面上。该起偏振片这样放置(以O型),使得观察者面上平面的透射轴可以与背光面上平面的透射轴垂直。
对每一制得的液晶显示器,通过测定装置(EZ-Contrast 160D,ELDIM)测定在垂直(上下)或水平(左右)方向提供10∶1的对比率的最小视角。将这些结果列于表9。而且,当显示器显示暗色图象时,在暗室数出看到多少不希望的亮度。将这些结果也列于表9。
在制备这些显示器之前,将所有这些制得的起偏振片在80℃下放置30天(长时间货架期的试验)。独立地,它们还在适宜条件,即50℃下放置30天。用每一起偏振片,制备液晶显示器。尽管制得的每一显示器都具有白色图象,但是通过肉眼观察证实显示的图象雾化多少。根据以显示图象的总面积为基础的雾化面积的百分比(%)评价这些雾。结果列于表9。
[显示的不匀度的评价]
用肉眼观察通过实施例17-19中制备的液晶显示器提供的图象。结果,没有观察到因薄膜粗糙引起的不匀度,由此证实本发明的光学补偿薄片具有足以用于液晶显示器的光滑表面。
表9
透明载体 拉伸 皂化条件
比 溶剂(重量%) 氧浓度 洗涤水的温度
19-1 CA-15 1.22 IPA(100) 2% 55℃
19-2 CA-15 1.15 IPA/水(95/5) 0% 45℃
19-3 CA-15 1.30 IPA/EtOH/水 4% 60℃
(80/15/5)
19-4 CA-15 1.22 IPA(100) 21% 60℃
19-5 CA-15 1.22 IPA(100) 3% 18℃
(备注)
IPA:异丙醇
EtOH:乙醇
表9(续)
表面性能
皂化深度 表面的 C=O/ C-C/ O/C P/C 接触
乙酰取 C-O C-O 角
代度
19-1 0.14μm 2.1 0.0 0.55 0.66 0.011 36°
19-2 0.26μm 2.2 0.2 0.60 0.63 0.013 44°
19-3 0.21μm 1.8 0.1 0.49 0.70 0.008 30°
19-4 0.006μm 2.9 0.9 0.81 0.59 0.005 61°
19-5 0.98μm 1.5 0.8 0.37 0.80 0.019 16°
表9(续)
粘合
液 晶 显 示 器-1
各向异性层的剥离 不希望的亮点 雾化面积的
面积 比例
(试验条件)
(施胶条件)
(贮藏条件)
视角
25℃ 25℃ 25℃ 25℃ 80℃ 50℃
10%RH 60%RH 10%RH 60%RH 30天 30天
19-1 0 0 0 0 0 0 158°
19-2 0 0 0 0 0 0 162°
19-3 0 0 0 0 0 0 155°
19-4 19 3 22 3 16 3 79°
19-5 29 4 42 4 14 3 77°
表9(续)
液 晶 显 示 器-2
不希望的亮点 雾
施胶条件
贮藏条件
视角
25℃ 25℃ 80℃ 50℃
10%RH 60%RH 30天 30天
19-1 0 0 0 0 100°
19-2 0 0 0 0 110°
19-3 0 0 0 0 105°
19-4 28 4 12 2 70°
19-5 40 5 16 3 65°
Claims (23)
1、一种光学补偿薄片,依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上以将该表面皂化,并且其中皂化的表面涂布有取向层的涂布液。
2、如权利要求1所述的光学补偿薄片,其中碱性溶液含有醇作为溶剂。
3、如权利要求2所述的光学补偿薄片,其中所述醇是异丙醇。
4、如权利要求1所述的光学补偿薄片,其中皂化表面具有0.01-0.8μm的皂化深度。
5、如权利要求1所述的光学补偿薄片,其中皂化表面上C=O/C-O的化学键之比是0-0.6,并且C-C/C-O的化学键之比是0.45-0.75。
6、如权利要求1所述的光学补偿薄片,其中纤维素酯薄膜含有磷化合物作为增塑剂,并且皂化表面上O/C的元素比是0.62-0.75,并且P/C的元素比是0.007-0.016。
7、如权利要求1所述的光学补偿薄片,其中皂化表面与水的接触角是20°-57°。
8、如权利要求1所述的光学补偿薄片,其中纤维素酯薄膜是醋酸纤维素酯薄膜。
9、如权利要求8所述的光学补偿薄片,其中皂化表面上的乙酰基取代度是1.8-2.7。
10、如权利要求8所述的光学补偿薄片,其中醋酸纤维素酯薄膜是通过同时浇铸两种或多种醋酸纤维素酯溶液制得的薄膜。
11、如权利要求8所述的光学补偿薄片,其中醋酸纤维素酯薄膜是由含有除卤代烃之外的溶剂的醋酸纤维素酯溶液制得的薄膜。
12、如权利要求1所述的光学补偿薄片,其中纤维素酯薄膜是至少在一个方向拉伸比为1-2的薄膜。
13、一种光学补偿薄片的制备方法,所述光学补偿薄片依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中该方法连续地包括步骤:将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上;洗涤该表面以除去碱性溶液;将取向层的涂布液涂布到该洗涤表面上;和将涂布液干燥以形成取向层。
14、如权利要求13所述的方法,其中在氧浓度为18%或更低的环境下将碱性溶液涂布到表面上。
15、如权利要求13所述的方法,其中表面用30-80℃下加热的水洗涤。
16、如权利要求13所述的方法,其中该方法还包括步骤:在将取向层的涂布液干燥步骤之后形成包含液晶分子的光学各向异性层;和将液晶分子的排列固定。
17、如权利要求13所述的方法,其中碱性溶液含有醇作为溶剂。
18、如权利要求17所述的方法,其中醇是异丙醇。
19、一种起偏振片,所述起偏振片包括两个透明保护薄膜和一个位于这两个保护薄膜之间的起偏振膜片,其中保护薄膜之一是一光学补偿薄片,所述光学补偿薄片依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上以将该表面皂化,并且其中皂化的表面涂布有取向层的涂布液。
20、如权利要求19所述的起偏振片,其中起偏振膜片有一透射轴,所述光学补偿薄片具有一平均方向的慢轴,并且所述透射轴和所述平均方向之间的角度绝对值基本上是3°或更小。
21、如权利要求19所述的起偏振片,其中起偏振膜片有一透射轴,所述光学补偿薄片具有一平均方向的慢轴,并且所述透射轴和所述平均方向之间的角度绝对值基本上是45°。
22、一种液晶显示器,所述液晶显示器具有两个起偏振片和一个位于这两个起偏振片之间的液晶元件,其中所述起偏振片包括两个透明保护薄膜和一个位于这两个保护薄膜之间的起偏振膜片,并且其中位于液晶元件和起偏振膜片之间的这两个保护薄膜中至少一个是一光学补偿薄片,所述光学补偿薄片依次包括纤维素酯薄膜、取向层和由液晶分子形成的光学各向异性层,所述液晶分子的排列经固定,其中将一碱性溶液涂布到纤维素酯薄膜的表面上以将该表面皂化,并且其中皂化的表面涂布有取向层的涂布液。
23、如权利要求22所述的液晶显示器,其中起偏振膜片有一透射轴,所述光学补偿薄片具有一平均方向的慢轴,并且所述透射轴和所述平均方向之间的角度绝对值基本上是3°或更小。
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Effective date of registration: 20070420 Address after: Tokyo, Japan Patentee after: Fuji Film Corp. Address before: Kanagawa Patentee before: Fuji Film Corp. |
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Granted publication date: 20060301 |
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