光学薄膜、光学补偿薄膜、偏振片以及液晶显示装置的制作方法

专利名称：光学薄膜、光学补偿薄膜、偏振片以及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于液晶显示装置的光学薄膜和光学材料如光学补偿薄膜或偏振片，以及使用该光学薄膜的液晶显示装置。
背景技术：
由于各种的优点如低压驱动、低耗电量以及紧密和薄结构的可能性，液晶显示装置广泛地用于个人电脑和可携带设备的监视器，以及用于电视机。尽管对于这样的液晶显示装置已提出了取决于液晶元件内液晶分子的各种模式，但主要还是使用TN模式，其中，液晶分子由液晶元件的下侧基材至上侧基材扭曲约90度。
通常，液晶显示装置由液晶元件、光学补偿片和偏振器组成。光学补偿片用于清除图像上的着色或扩大视角，并且将涂有液晶材料的、拉伸的双折射薄膜或透明薄膜用于该用途。例如，JP-A-62-210423披露了通过将光学补偿薄膜施加至TN-模式液晶元件上而扩大视角的技术，所述光学补偿薄膜通过在三乙酰纤维素薄膜上涂布盘状液晶，使该液晶成为取向状态并使该取向状态固定而形成。然而，具有大图像尺寸并且预期用于从各种不同角度观看的电视用途的液晶显示装置涉及就图像视角依赖性而言严格的要求，甚至于上述方法也不能够满足这种要求。为此，业已对采用不同于TN模式的液晶显示装置进行了研究，所述模式如IPS(板内切换)模式、OCB(光学补偿弯曲)模式和VA(垂直取向)模式。特别是，由于高对比度和比较高的产量，供电视使用的VA模式引起了人们的注意。
然而，尽管在面板的垂直方向上能够显示几乎完全的黑色，但当从倾斜方向观看面板时VA模式将导致漏光，因此，造成了有限的视角。为了避免这样的缺陷，已提出了通过在液晶层和至少一个偏振片之间设置具有折射率各向异性的延迟片，其中，在薄膜厚度方向的折射率比面内方向的折射率要小得多(例如JP-A-62-210423)。另外还提出了通过结合使用具有正单轴折射率各向异性的第一延迟片和具有负折射率各向异性的第二延迟片而减少漏光，其中，在薄膜厚度方向的折射率比面内的折射率要小得多(例如日本专利3027805)。另外还提出了通过使用在薄膜的三维方向折射率彼此各不相同的光学双轴向延迟片而改进VA模式液晶显示装置的视角特性(例如，日本专利3330574)。
另一方面，在IPS模式中，在黑色显示状态以对角线倾斜入射方向的轻微漏光也被认为是显示品质差的一个原因。为了改善黑色显示状态的显示色彩和视角，另外还考虑在IPS模式中，在液晶层和偏振片之间提供具有双折射特性的光学补偿材料。例如业已披露当从倾斜方向观察白色显示或半色调的显示时，图像的着色可通过在基材和偏振片之间设置双折射介质而得以改善，所述介质具有相互垂直的光轴并且能够对倾斜位置液晶层的延迟的改变进行补偿(参见JP-A-9-80424)。另外还披露了如下方法(1)使用由苯乙烯聚合物或盘状液晶化合物形成的具有负内禀双折射的光学补偿薄膜的方法(参见JP-A-10-54982、JP-A-11-202323和JP-A-9-292522)；(2)将具有正双折射和在薄膜平面内具有光轴的薄膜和具有正双折射和在薄膜的垂直方向具有光轴的薄膜作为光学补偿薄膜组合的方法(参见JP-A-11-133408)；(3)使用具有半波长延迟的双轴向光学补偿片的方法(参见JP-A-11-305217)；以及(4)使用具有负延迟的作为偏振片的保护薄膜薄膜，并为所述薄膜的表面提供具有正延迟的光学补偿层的方法(参见JP-A-10-307291)。另外还在一项发明中披露了其使用Nz为0.4-0.6且面内延迟为200-350nm的延迟薄膜，由此抑制了当从倾斜方向观察直角设置的偏振片时所经历的、由于正交关系偏振轴的交叉角的偏差所造成的漏光(参见JP-A-2004-4642)。
然而，上述方法仅仅对于一定波长范围的光线减少漏光(例如，约550nm的绿光)，而没有考虑到其它波长范围光线的漏光(例如，约450nm的蓝光和约650nm的红光)。因此，尚未解决所谓的色移现象，其中，当从倾斜方向观察时黑色显示是带蓝色或带红色的。

发明内容
本发明说明性的、非限制性的实施方案的目的在于提供一种在宽范围内具有高对比度并且能够抑制色移(当从倾斜方向观察时的色移)的光学薄膜，并提供一种光学材料，如光学补偿薄膜或偏振片以及使用所述光学薄膜的液晶显示装置。
上述目的可通过如下手段得以实现。
1.一种其延迟满足关系式(1)-(3)的光学薄膜(1)0≤Re(550)≤10；(2)-25≤Rth(550)≤25；和(3)|I|+|II|+|III|+|IV|＞0.5(nm)，其中I＝Re(450)-Re(550)；II＝Re(650)-Re(550)；III＝Rth(450)-Rth(550)；和IV＝Rth(650)-Rth(550)，式中，Re(450)、Re(550)和Re(650)为分别利用450nm、550nm和650nm波长的光线测量的面内延迟；而Rth(450)、Rth(550)和Rth(650)为分别利用450nm、550nm、650nm波长的光线测量的光学薄膜厚度方向上的延迟。
2.根据项目1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-A)至(7-A)(4-A)-50≤I≤0；(5-A)0≤II≤50；(6-A)-50≤III＜0；和(7-A)0＜IV≤50。
3.根据项目1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-B)至(7-B)(4-B)-50≤I＜0；(5-B)0＜II≤50；(6-B)0≤III≤50；和(7-B)-50≤IV≤0。
4.根据项目1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-C)至(7-C)(4-C)0≤I≤50；(5-C)-50≤II≤0；(6-C)0＜III≤50；和(7-C)-50≤IV＜0。
5.根据项目1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-D)至(7-D)(4-D)0＜I≤50；(5-D)-50≤II＜0；(6-D)-50≤III≤0；和(7-D)0≤IV≤50。
6.根据项目1-5中任一项的光学薄膜，其由酰化纤维素形成，所述酰化纤维素为光学薄膜的原料聚合物。
7.根据项目6的光学补偿薄膜，其中，酰化纤维素具有酰基取代基，该酰基取代基主要仅是乙酰基，并且该酰基取代基的总取代度为2.56-3.00。
8.根据项目6的光学补偿薄膜，其中，酰化纤维素具有酰基取代基，该酰基取代基主要是乙酰基、丙酰基和丁酰基中的至少两种，并且该酰基取代基的总取代度为2.50-3.00。
9.根据项目1-8中任一项的光学薄膜，其包含能够在满足关系式(8)和(9)的范围内使Rth(550)下降的化合物(8)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-1.0；和(9)0.01≤A≤30，其中Rth(A)意指包含A％的所述能够使Rth(550)下降的化合物的光学薄膜在550nm处的Rth(nm)；Rth(0)意指不包含所述能够使Rth(550)下降的化合物的光学薄膜在550nm处的Rth(nm)；和A意指相对于取作100的光学薄膜的原料聚合物的重量，所述能够使Rth(550)下降的化合物的重量％。
10.根据项目1-9的光学补偿薄膜，其包含在满足关系式(11)和(12)的范围内能够使ΔRth增加的化合物，ΔRth由关系式(10)表示(10)ΔRth＝Rth(450)-Rth(650)；(11)(ΔRth(B)-ΔRth(0))/B≥1.0；和(12)0.01≤B≤30，其中ΔRth(B)意指包含B％的所述能够使ΔRth增加的化合物的光学薄膜的ΔRth(nm)；ΔRth(0)意指不包含所述能够使ΔRth增加的化合物的光学薄膜的ΔRth(nm)；B意指相对于取作100的光学薄膜的原料聚合物的重量，所述能够使ΔRth增加的化合物的重量％。
11.根据项目1-10的光学薄膜，其厚度为20-200μm。
12.一种光学补偿薄膜，包括根据项目1-11中任一项的光学薄膜，和满足关系式(13)和(14)的光学各向异性层(13)0≤Re≤400；和(14)-400≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内的波长的光线进行测量的。
13.根据项目12的光学补偿薄膜，其中，光学各向异性层包含盘状液晶。
14.根据项目12或13的光学补偿薄膜，其中，光学各向异性层包含胆甾醇型液晶。
15.根据项目12-14中任一项的光学补偿薄膜，其中，光学各向异性层包含棒-状液晶。
16.根据项目12-15中任一项的光学补偿薄膜，其中，光学各向异性层包含聚合物膜。
17.根据项目12-16中任一项的光学补偿薄膜，其中，构成光学各向异性层的聚合物化合物包含至少一种选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚芳基醚酮的聚合物材料。
18.一种偏振片，包括偏振器，和根据项目1-11中任一项的光学薄膜或根据项目12-17中任一项的光学补偿薄膜。
19.一种液晶显示装置，包括根据项目1-11中任一项的光学薄膜，根据项目12-17中任一项的至少一种光学补偿薄膜或根据项目18的偏振片。
20.一种液晶显示装置，包括根据项目1-11中任一项的光学薄膜，根据项目12-17中任一项的至少一种光学补偿薄膜或根据项目18的偏振片；以及满足关系式(15)和(16)的光学各向异性层(15)0≤Re≤400；和
(16)-400≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内的波长的光线进行测量的。
21.根据项目20的液晶显示装置，其中，光学各向异性层包含盘状液晶。
22.根据项目20或21的液晶显示装置，其中，光学各向异性层包含胆甾醇型液晶。
23.根据项目20-22中任一项的液晶显示装置，其中，光学各向异性层包含棒状液晶。
24.根据项目20-23中任一项的液晶显示装置，其中，光学各向异性层包含聚合物膜。
25.根据项目20-24中任一项的液晶显示装置，其中，构成光学各向异性层的聚合物化合物包含至少一种选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚芳基醚酮的聚合物材料。
26.根据项目19-25中任一项的液晶显示装置，其另外还包括液晶元件，所述液晶元件包含在液晶显示装置的黑色显示状态以垂直取向、平行取向和弯曲取向中的一种进行取向的液晶分子。
27.根据项目26的液晶显示装置，其中，液晶分子在黑色显示状态时以垂直取向的方式取向，并且所述液晶显示装置包括光学各向异性层，所述光学各向异性层包括满足关系式(17)和(18)的层(17)10≤Re≤150；和(18)50≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内的波长的光线进行测量的。
28.根据项目26的液晶显示装置，其中，液晶分子在黑色显示状态时以平行取向的方式取向，并且所述液晶显示装置包括光学各向异性层，所述光学各向异性层包括满足关系式(19)至(22)中任一个的层(19)100≤Re≤400和-50≤Rth≤50；(20)0≤Re≤20和-400≤Rth≤-50；(21)60≤Re≤200和20≤Rth≤120；和(22)30≤Re≤150和100≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内的波长的光线进行测量的。
29.根据项目26的液晶显示装置，其中，液晶分子在黑色显示状态时以弯曲取向的方式取向，并且所述液晶显示装置包括光学各向异性层，所述光学各向异性层包括含盘状液晶化合物的层。


在参考了本发明的举例性实施方案之后，本发明的特征将更为清楚，其将在附图中进行简要说明，其中图1是显示背景技术的液晶显示装置的实例的示图。
图2是显示背景技术的液晶显示装置的实例的示图。
图3是显示背景技术的液晶显示装置的实例的示图。
图4是用来说明背景技术的液晶显示装置中入射光的偏振状态变化的庞加莱偏振球的示图。
图5是显示本发明液晶显示装置实施例的示图。
图6是用来说明本发明的液晶显示装置中入射光的偏振状态变化的庞加莱偏振球的示图。
图7是显示用于本发明的光学薄膜的实施例的光学特性的曲线图；图8是用来说明偏振状态的庞加莱偏振球的示图；图9是显示酰化纤维素的酰基取代度和光学薄膜Rth之间关系的实施例的曲线图；
图10是显示Rth降低剂的浓度和光学薄膜Rth之间关系的实施例的曲线图；图11是显示与波长相关的分散调节剂的浓度和ΔRth之间关系的实施例的曲线图；图12是用来说明本发明的液晶显示装置中入射光的偏振状态变化的庞加莱偏振球的示图(实施例11中的IPS-1)；和图13是用来说明本发明的液晶显示装置中入射光的偏振状态变化的庞加莱偏振球的示图(实施例11中的IPS-2)。
举例性实施方案的详细说明尽管在下面将参考举例性实施方案对本发明进行描述，但这些举例性实施方案以及改进方案并不对本发明构成限定。
通过对材料和生产方法的适当选择，本发明的举例性实施方案能够独立地控制光学补偿薄膜面内延迟和厚度方向延迟的与波长相关的分散，并且能够确定光学最佳值，由此能够在液晶显示元件的黑色显示状态时在所有波长下进行视角补偿。更具体地说，就原料而言，可以对聚合物原料、以及用于控制光学特性的添加剂的种类和用量进行选择。因此，本发明举例性实施方案的液晶显示装置在黑色显示状态在倾斜方向的漏光得到改善，在宽视角范围内的对比度得以明显改善。另外，在整个可见光波长范围内，在黑色显示状态时能够抑制倾斜方向的漏光的所述液晶显示装置，对黑色显示状态的色差具有显著的改善，其依赖于视角并且一直是现有技术中的一个不足之处。
在下文中，将参考附图对本发明的举例性实施方案进行说明。本发明的一个方面是对所有液晶模式均是有效的，与液晶显示装置的驱动系统无关，不过，图1作为例子示出了阐明普通VA模式的液晶显示装置结构的示图。VA模式的液晶显示装置包括包含液晶层的液晶元件3和偏振片1、2，其中，在液晶层中，在不施加电压时即黑色显示状态时液晶垂直基材表面取向，偏振片设置成使液晶元件3夹在其中间并且其透射轴方向(图1中由条纹表示)彼此垂直。在图1中，假定光线从偏振片1侧进入。当在不施加电压时光线沿Z-轴进入时，由偏振片1透射的光线将通过液晶元件3透射，与此同时保持线性偏振状态，并由偏振片2完全拦截。结果，能够显示高对比度的图像。
然而，如图2所示，在倾斜的入射光的情况下，情况将变得不一样。在光线由不同于Z轴方向的倾斜方向，即相对于偏振片1、2的偏振方向倾斜的方向(所谓的离-轴线方向)进入时，在通过液晶元件3的垂直取向的液晶层时，入射光将受倾斜方向上的延迟影响，从而使偏振态发生改变。另外，偏振片1和2的表观透射轴将偏离正交关系。由于这两个因素，倾斜、离-轴线方向的入射光不被偏振片2完全拦截，从而引起了黑色显示状态的漏光，由此使对比度下降。
现在对极角和方位角定义如下。极角意指与薄膜表面法线方向的倾斜角，即图1和2中与z-轴的倾斜角，例如，薄膜表面的法线方向是极角等于0度的方向。方位角意指由正x-轴逆时针测量的方向，例如，x-轴正向的方位角等于0度，而y-轴正向的方位角等于90度。上述倾斜的离-轴线方向意指极角不等于零的情况，并且主要是表示方位角为45度、135度、225度或315度的情况。
图3是说明普通液晶显示装置中偏振光的作用的结构的示图。除包括图1所示的构造以外，由图3所示的构造包括液晶元件3和偏振片1之间的光学补偿薄膜4。在这种结构的VA模式的液晶显示装置中，光学补偿薄膜4通常具有在550nm波长下的Re(550)为约20-100nm，并且Rth(550)为约100-300nm。另外，当由正折射率各向异性的材料制备光学补偿薄膜4时，它通常满足如下条件Re(450)≥Re(550)≥Re(650)，并且Rth(450)≥Rth(550)≥Rth(650)，因此，波长越短Re和Rth将越大。
图4通过庞加莱偏振球说明了图3所示的补偿机理。庞加莱偏振球是描述偏振态的三-维图，其中，所述球中赤道位置表示线性偏振光线。光线在45度方位角和34度极角的方向传播。在图4中，S2-轴为自上而下垂直穿透图平面的轴，并且图4示出了S2-轴的正面的庞加莱偏振球的示意图。在平面表示的图4中，偏振态改变前后位置的变化由图中所示的线性箭头表示，但通过液晶层或光学补偿薄膜带来的偏振态的改变，通过根据光学特性确定的绕特定轴的特定角度的旋转，表示在实际的庞加莱偏振球上。
在通过图3中的偏振片1之后，入射光的偏振态相应于图4中的点(i)，并且被图3中偏振片2的吸收轴所拦截的偏振态相应于图4中的点(ii)。在现有的VA-模式液晶显示装置中，倾斜的离-轴线方向的漏光是由于点(i)和(ii)彼此发生位移这样的事实所造成的。光学补偿薄膜通常被用来改变从点(i)至点(ii)的入射光的偏振态，包括在液晶层中的偏振态的变化。由于液晶元件3的液晶层展示出正的折射率各向异性并且是垂直取向的，因此，由于穿过液晶层所引起的入射光的偏振态的改变通过图4中向下的箭头或绕S1-轴的旋转在庞加莱偏振球上显示。
绕S1-轴的旋转角与液晶层倾斜方向的有效延迟Δn’d’除以光线的波长λ所得的值Δn’d’/λ成比例，因此，在不同的波长R、G和B中旋转角将不同。因此，在旋转之后，波长R、G和B中任一个的光线将由点(ii)发生移动。这样移动的波长的光线不被偏振片2所拦截，因此产生了漏光现象。由于由R、G和B的总和来确定光线的色彩，因此，特定波长的漏光将导致R、G和B总和中比例的改变，从而造成色移。当从倾斜方向观察液晶显示装置时，将观察到作为“色移”的这种现象。
在本发明说明书中，光线R、G和B分别为R-650nm的波长，G-550nm的波长，和B-450nm的波长。尽管这些波长可能不一定必需表示光线或R、G和B，但对于定义提供本发明的效果的光学特性被认为是合适的。
如上所述，当由正折射率各向异性的材料制备光学补偿薄膜4时，通常满足如下条件Re(450)≥Re(550)≥Re(650)，和Rth(450)≥Rth(550)≥Rth(650)，因此，波长越短Re和Rth将越大；结果是，当从倾斜方向观察液晶显示装置时，波长越短有效的延迟将变得越大(R≤G≤B)。由于距离点(i)的位移量取决于这种有效延迟的幅度，因此，位移量变为R≤G≤B，使这三个点相互不匹配。
另外，关于通过液晶元件时光线偏振态的改变，由于液晶元件的液晶分子通常具有正的内禀双折射并且在较短波长时Re和Rth较大，因此，当从倾斜方向观察液晶显示装置时，有效的延迟对于较短波长将变得较大。因此，距点(ii)的位移对于较短波长将变得较大，并且R、G和B的光线将呈现如图4所示的位置关系。
因此，根据本发明的一个方面，将光学薄膜5用于匹配在点(ii)处R、G和B的位置。图5是说明本发明效果的结构的实施例的示图。将本发明的光学薄膜5设置在液晶元件3和偏振片2之间，但这样的位置在本发明中并不是特别限制的。
图6是利用庞加莱偏振球解释图5所示结构的补偿机理的示图。光学薄膜5的插入使得R、G和B的光线能够在基本上相同的点处匹配。更具体地说，对于以倾斜方向进入、对于各波长而言相位延迟轴和延迟各不相同的、波长R、G和B的光线，能够进行光学补偿。更具体地说，在R、G和B中，波长R(650nm)相对于点(ii)处于右上方的位置，并且在光学薄膜5中，相对于点(ii)的左下方位移需要正的Re(650)和负的Rth(650)。同样地，由于波长G(550nm)不必从点(ii)处偏移，因此，Re(550)和Rth(550)可以同时为零。另外，波长B(450nm)相对于点(ii)处于左下方的位置，并且在光学薄膜5中，相对于点(ii)的右上方位移需要负的Re(450)和正的Rth(450)。在具有所述光学特性的光学薄膜5中，Re和Rth的波长相关性示于图7中。
在普通液晶显示装置的光学补偿中，上面的讨论可应用于中心波长G(550nm)与点(ii)匹配但波长R和B与该点不匹配的所有情况。图8是在庞加莱偏振球的点(ii)周围区域的放大示图，其中点1-9偏移点(ii)；并且表1示出了对于这些点1-9相对于点(ii)偏移的光学薄膜5所需的性能。在图8和表1中，点5与点(ii)相同。
表1

在波长R、G和B中，波长G(550nm)与目标点5匹配但波长R和B不能与点5相匹配的情况可分成表2中的(1)-(8)八种情况(在图8中使用点1-9)，并且这些情况可分成四类A＝(1)和(2)，B＝(3)和(4)，C＝(5)和(6)，以及D＝(7)和(8)(参见表2)。光学薄膜5所需的Re和Rth值由表1获得，并且Re和Rth的波长相关性概述于表3中。
表2

表3
在上面的描述中，示出了这样的情况，其中在波长R、G和B中，中心波长G(550nm)变成理想点(ii)，Re(550)和Rth(550)均为零；但在实际的液晶显示装置中，可能难以实现Re(550)和Rth(550)均完全为零的情况。尽管希望Re(550)和Rth(550)都尽可能为零，但本发明人发现，当Re(550)和Rth(550)处于接近零的范围并且色移是容许时，本发明的光学薄膜将具有如下光学性能0≤Re(550)≤10nm和-25≤Rth(550)≤25(nm)，优选的是，0≤Re(550)≤5nm和-15≤Rth(550)≤15(nm)。
因此，根据本发明的一个方面，通过使用选自表3中分类的A、B、C和D波长相关的光学薄膜，可以使在液晶显示装置出射侧在偏振片的前面分离的波长R、G和B重合，从而避免漏光。因此，在任何液晶模式中或在具有任何光学材料或任何光学部件的结构中，通过选自表3中分类的A、B、C和D的Re和Rth的波长相关性，本发明的光学薄膜能够用来防止由倾斜方向观察到的色移。因此，本发明的范围并不局限于液晶层的显示模式，并且本发明能够应用于具有任何显示模式液晶层的液晶显示装置，所述显示模式如VA模式、IPS模式、OCB模式、TN模式或ECB模式。
本发明光学薄膜的特征在于其延迟满足关系式(1)至(3)(1)0≤Re(550)≤10；(2)-25≤Rth(550)≤25；和(3)|I|+|II|+|III|+|IV|＞0.5(nm)其中I＝Re(450)-Re(550)；II＝Re(650)-Re(550)；III＝Rth(450)-Rth(550)；和IV＝Rth(650)-Rth(550)。
如上所述，在本发明的光学薄膜中，关系式(1)和(2)表示Re(550)和Rth(550)尽可能接近零。关系式(3)表示，为了使R、G和B在液晶显示装置上匹配，Re和Rth需要适当的波长相关性。不满足关系式(3)的光学性能的薄膜就Re和Rth而言其波长相关性不够，并且当从倾斜方向观察液晶显示装置时发现不能够使色移减少。
关系式(3)优选为|I|+|II|+|III|+|IV|＞2.0(nm)，更优选为|I|+|II|+|III|+|IV|＞4.0(nm)。
如上所述，本发明的光学薄膜可分成A、B、C和D四类，其分别具有如下光学性能。
在本发明的光学薄膜中，属于A类的光学薄膜满足上述关系式(1)至(3)，并且优选满足如下关系式(4-A)至(7-A)(4-A)-50≤I≤0；(5-A)0≤II≤50；(6-A)-50≤III＜0；和(7-A)0＜IV≤50，更为优选的是(4-A’)-25≤I≤0；(5-A’)0≤II≤25；(6-A’)-25≤III＜0；和(7-A’)0＜IV≤25。
在本发明的光学薄膜中，属于B类的光学薄膜满足上述关系式(1)至(3)，并且优选满足如下关系式(4-B)至(7-B)(4-B)-50≤I＜0；(5-B)0＜II≤50；(6-B)0≤III≤50；和(7-B)-50≤IV≤0，
更为优选的是(4-B’)-25≤I≤0；(5-B’)0≤II≤25；(6-B’)0≤III＜25；和(7-B’)-25＜IV≤0。
在本发明的光学薄膜中，属于C类的光学薄膜满足上述关系式(1)至(3)，并且优选满足如下关系式(4-C)至(7-C)(4-C)0≤I≤50；(5-C)-50≤II≤0；(6-C)0＜III≤50；和(7-C)-50≤IV＜0，更为优选的是(4-C’)0≤I≤25；(5-C’)-25≤II≤0；(6-C’)0＜III≤25；和(7-C’)-25≤IV＜0。
在本发明的光学薄膜中，属于D类的光学薄膜满足上述关系式(1)至(3)，并且优选满足如下关系式(4-D)至(7-D)(4-D)0＜I≤50；(5-D)-50≤II＜0；(6-D)-50≤III≤0；和(7-D)0≤IV≤50，更为优选的是(4-D’)10≤I≤50；(5-D’)-50≤II≤-10；(6-D’)-50≤III≤-30；和(7-D’)30≤IV≤50。
(延迟及其与波长相关的分散)在本说明书中，Re(λ)和Rth(λ)分别表示在波长λ时面内延迟和厚度方向上的延迟。借助将波长为λ的光线以薄膜表面垂直方向引入，可在KOBRA 21ADH(由Oji Scientific Instruments Ltd.制造)仪器中测量Re(λ)。通过在11点处测量Re(λ)(其中，相对于薄膜表面的法线方向，以10度的间隔，在-50度至+50度的倾斜角范围内引入波长为λ的光线)，将面内相位-延迟轴(由KOBRA 21ADH判断)取作倾斜轴(旋转轴)，并基于如此测得的延迟值、假定的平均折射率和所进入的薄膜的厚度由KOBRA 21ADH进行计算，可获得Rth(λ)值。在IPS模式的情况下，通过在6点测量Re(λ)(其中，相对于法线方向，以10度的间隔，在薄膜表面的垂直方向至50度的倾斜角范围内引入波长为λnm的光线)，将面内相位-延迟轴(由KOBRA 21ADH判断)取作倾斜轴(旋转轴)(在没有相位-延迟轴的情况下，将薄膜平面内的任意方向取作旋转轴)，并基于如此测得的延迟值、假定的平均折射率和所进入的薄膜的厚度由KOBRA 21ADH进行计算，可获得Rth(λ)值。另外，将相位-延迟轴取作倾斜轴(旋转轴)(在没有相位-延迟轴的情况下，将薄膜平面内的任意方向取作旋转轴)，还可以在两个任意方向测量延迟值，并且可以根据如此测量的值、假定的平均折射率和所进入的薄膜的厚度，根据如下等式(1)和(2)计算Rth值。假定的平均折射率可由聚合物手册(John Wiley & Sons，Inc.)得到，或由各种光学薄膜的目录值而获得。如果还不知道的话，平均折射率可通过用阿贝折射仪测量来获得。主要光学薄膜的平均折射率的例子如下酰化纤维素为1.48、环烯烃聚合物为1.52、聚碳酸酯为1.59、聚甲基丙烯酸甲酯为1.49和聚苯乙烯为1.59。KOBRA 21ADH基于这样假定的平均折射率和薄膜厚度计算nx、ny和nz，并且还基于如此计算得到的nx、ny和nz计算Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)。
Re(θ)=[nx-ny×nz{nysin(sin-1(sin(-θ)nx))}2+{nzcos(sin-1(sin(-θ)nx))}2]×dcos{sin-1(sin(-θ)nx)}---(1)]]>注释Re(θ)表示与垂直方向成θ度倾斜的方向上的延迟。
Rth＝((nx+ny)/2-nz)×d (2)在等式(1)和(2)中，d表示薄膜厚度。
(用于光学薄膜的材料)构成本发明光学薄膜的材料优选为在光学性能、透明度、机械强度、热稳定性、水分屏蔽性能、各向同性等方面令人满意的聚合物，并且可以是Re和Rth在满足上述光学性能的范围内的任何材料。所述聚合物的例子包括聚碳酸酯型聚合物、聚酯聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸类聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯聚合物如聚苯乙烯或丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)。例子进一步包括聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯、聚烯烃聚合物如乙烯-丙烯共聚物、氯乙烯-基聚合物、酰胺-基聚合物如尼龙或芳族聚酰胺、酰亚胺-基聚合物、砜-基聚合物、聚醚砜型聚合物、聚醚醚酮型聚合物、聚苯硫醚型聚合物、偏二氯乙烯-基聚合物、乙烯醇-基聚合物、乙烯基丁缩醛-基聚合物、烯丙基聚合物、聚氧乙烯型聚合物、环氧聚合物、及其聚合物混合物。
另外，作为构成本发明光学薄膜的材料，可优选使用热塑性降冰片烯树脂，如由Nippon Zeon Ltd.制造的Zeonex或Zeonor，或由JSRCorp.制造的Arton。
另外，作为构成本发明光学薄膜的材料，特别优选的是采用已作为用于偏振片的透明保护膜使用的纤维素-基聚合物(在下文中称之为酰化纤维素)。酰化纤维素代表性的例子包括三乙酰纤维素。在下文将详细描述酰化纤维素。
(用于酰化纤维素的原料棉)用于酰化纤维素(其用于本发明的光学薄膜)的原料纤维素包括棉短绒和木浆(阔叶木浆或针叶木浆)，并且由任何原料纤维素获得的酰化纤维素最终可以以多种类型的混合物使用。例如在PlasticZairyo Koza(17)，纤维素纤维(Marusawa & Uda，Nikkan KogyoShimbun，1970)中，和在日本发明创新协会(Japan Institute ofInvention and Innovation)的Journal of Technicai Disclosure2001-1745(第7-8页)中，详细地描述了所述的原料纤维素；并且在对于酰化纤维素薄膜没有特别限制的情况下可以使用在其中描述的任何纤维素。
(酰化纤维素的取代度)在下文将解释由上述纤维素生产的酰化纤维素。通过用取代基使纤维素的羟基酰化而获得酰化纤维素，所述取代基可以是包含两个碳原子的乙酰基至包含22个碳原子的取代基中的任一个。在纤维素羟基的取代度方面，酰化纤维素没有特别的限制，但取代度可通过测量并计算在纤维素的羟基上取代的乙酸和/或包含3-22个碳原子的脂肪酸的键合度而获得。所述测量可以根据ASTM D-817-91来进行。
在酰化纤维素中，如上所述，对纤维素羟基的取代度并没有特别的限制，但优选在2.50-3.00，更优选为2.56-3.00，更为优选为2.75-3.00。较高的酰基取代度能够降低薄膜的光学各向异性。
在纤维素的羟基上取代的乙酸和/或包含3-22个碳原子的脂肪酸中，包含2-22个碳原子的酰基可以是脂族基或芳基，并且可以是一个基团或多个基团的混合物。其例子包括纤维素的烷基羰基酯、烯基羰基酯、芳族羰基酯或芳族烷基羰基酯，其每一个另外还可以有取代基。所述酰基优选的例子包括乙酰基、丙酰基、丁酰基、庚酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二酰基、十三酰基、十四烷酰基、十六酰基、十八烷酰基、异-丁酰基、叔-丁酰基、环己酰基、油酰基、苯甲酰基、萘酰基和肉桂酰基。在这些酰基中，优选乙酰基、丙酰基、丁酰基、十二酰基、十八烷酰基、叔-丁酰基、油酰基、苯甲酰基、萘酰基和肉桂酰基，更优选的是乙酰基、丙酰基和丁酰基。
作为本发明人深入研究的结果，业已发现，在纤维素羟基上的酰基取代基主要是选自乙酰基、丙酰基和丁酰基中的至少两种的情况下，当总取代度在2.50-3.00的范围内时，能够降低酰化纤维素薄膜的光学各向异性。所述酰基取代度更优选为2.60-3.00，更为优选为2.65-3.00。
(酰化纤维素的聚合度)有利地用于本发明的酰化纤维素，其聚合度，即粘均聚合度为180-700；并且在醋酸纤维素的情况下，粘均聚合度更优选的是180-550，更为优选的是180-400，特别优选为180-350。过高的聚合度将增加酰化纤维素涂布液的粘度，由此使通过流延法的薄膜制备变得困难。另外，过低的聚合度将降低所制得薄膜的强度。通过Uda等人建议的限制粘度法(Kazuo Uda and Hideo Saito，J.of Soc.ofFiber Science and Technology，第18卷，第1册，第105-120页，1962)，能够测量平均聚合度，所述方法详述于JP-A-9-95538中。由酰化纤维素制备的本发明的光学薄膜能够显示出令人特别满意的性能，其中所述酰化纤维素中，酰基取代基主要仅由乙酰基组成并且平均聚合度为180-550。
在有利地用于本发明的酰化纤维素中，通过凝胶渗透色谱法对分子量分布进行评估，并且优选的是具有小分散指数Mw/Mn(Mw重均分子量，Mn数均分子量)的窄的分布，其范围优选为2.0-4.0，更优选为2.0-3.5，最优选为2.3-3.3。
尽管平均分子量(聚合度)增加，由于低分子组分在普通酰化纤维素中将使粘度下降，因此，将其去除将是有效的。通过从普通方法合成的酰化纤维素中除去低分子组分，可以获得减少了低分子组分的酰化纤维素。通过用适当的有机溶剂对酰化纤维素进行洗涤，可以除去低分子组分。在生产具有减少了低分子组分的酰化纤维素的情况下，在酰化反应中硫酸催化剂的用量优选调整至相对于100重量份纤维素为0.5-25重量份。以上述范围的用量使用的硫酸催化剂能够合成其分子量分布也是优选的酰化纤维素(具有均匀的分子量分布)。在制备酰化纤维素时，其水含量优选为2重量％或更少，更优选为1重量％或更少，特别优选为0.7重量％或更少。酰化纤维素通常包含水，含量通常为2.5-5重量％。为了实现本发明中上述的水含量，干燥是必需的，并且可以通过任何方法来进行干燥，只要能够获得所希望的水含量。对于用于本发明的酰化纤维素，原料棉和合成方法详细描述于日本发明和创新协会的Joural of Technical Disclosure(No.2001-1745，2001年3月15日出版，JIII)(第7-12页)中。
取代基、取代度、聚合度和分子量分布均在上述范围内的酰化纤维素可以单独使用或以两种或更多种不同酰化纤维素的混合物使用。
(光学薄膜的添加剂)在制备本发明光学薄膜的溶液中，根据各制备步骤的目的，可以添加各种添加剂(如用于减少光学各向异性的化合物、用于增加光学各向异性的化合物、用于调节与波长相关的分散的制剂、紫外线吸收剂、增塑剂、抗老化剂、微粒和光学特性调节剂)，并且所述添加剂将在下面解释。另外，可以在涂布液制备过程的任何时间进行添加，或在涂布液制备过程的最后调整步骤之后添加剂添加步骤添加。
(用于降低Rth的化合物)
在能够满足关系式(8)和(9)的范围内，本发明的光学薄膜优选包含至少一种能够降低薄膜厚度方向延迟Rth(550)的化合物(所述化合物在下文称之为Rth降低剂)。
(8)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-1.0；和(9)0.01≤A≤30，更优选的是，关系式(8)和(9)如下所示(8’)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-2.0；和(9’)0.01≤A≤20，并且更为优选的是如下所示(8”)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-3.0；和(9”)0.01≤A≤15，其中Rth(A)意指包含A％的能够使Rth(550)下降的化合物的光学薄膜在550nm处的Rth(nm)；Rth(0)意指不包含能够使Rth(550)下降的化合物的光学薄膜在550nm处的Rth(nm)；和A意指相对于取作100的光学薄膜的原料聚合物的重量，能够使Rth(550)下降的化合物的重量％。
(Rth降低剂的结构特性)下面将说明本发明光学薄膜中的Rth降低剂的结构和作用。为了充分降低光学各向异性并使Re和Rth均接近于零，优选的是使用能够抑制光学薄膜中的高分子聚合物在面内方向和厚度方向取向的化合物。另外优选的是，用于降低光学各向异性的化合物是与高分子聚合物相互充分可溶的，并且优选在化合物本身内不含棒-状结构或平面结构。更具体地说，当所述化合物具有多个平面官能团如芳基时，这种官能团优选不位于共面上而是以非平面结构提供。
Rth降低剂可以包括或不包括芳基。另外，Rth降低剂的分子量优选为150-3,000，更优选为170-2,000，特别优选为200-1,000。在所述分子量范围内，其可具有特定的单体结构、或低聚物结构或其中结合多个所述单体单元的聚合物结构。
(logP值)在制备本发明的光学薄膜中，在将亲水聚合物如酰化纤维素用作原料的情况下，作为用于抑制薄膜内高分子聚合物在面内方向和厚度方向取向的Rth降低剂，优选使用辛醇-水分配系数(logP值)在0-7范围内的化合物。LogP值为7或更小的化合物显示出了与高分子聚合物优异的互溶性，因此不会造成薄膜中白色混浊或灰蒙蒙的表面这样的缺陷。另外，logP值为0或更大的化合物不会变得过度亲水，因此不会造成醋酸纤维素薄膜抗水性变差这样的缺陷。更优选的是，logP值在1-6的范围内，特别优选为1.5-5。
辛醇-水分配系数(logP值)可通过描述于JIS Z-7260-107(2000)中的烧瓶振荡法来测量。另外，代替实际测量，通过化学计算法或经验方法可估算辛醇-水分配系数(logP值)。优选的计算方法包括Crippen’s fragmentation method{J.Chem.Inf.Comput.Sci.，vol.27，p.21(1987)}，Viswanadhan’s fragmentation method{J.Chem.lnf.Comput.Sci.，vol.29，p.163(1989)}，和Broto’sfragmentation method{Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor.，vol.19，p.71(1984)}，在这些方法中，更为优选的是Crippen’sfragmentation method。当化合物借助测量方法和计算方法化合物显示出不同的logP值时，这样的化合物是否落在本发明的范围内通过Crippen’s fragmentation method来判断。
(Rth降低剂的物理性能)
Rth降低剂优选是在25℃时为液体或熔点为25-250℃的固体，更优选的是在25℃为液体或熔点为25-200℃的固体。另外，Rth降低剂优选不会在制备高分子聚合物薄膜时的涂布液流延步骤和干燥步骤中蒸发。
Rth降低剂的添加量优选为高分子聚合物的0.01-30重量％，更优选为0.05-25重量％，特别优选为0.1-20重量％。
Rth降低剂可以单独使用或以两种或更多种以任意比例的混合物的形式使用。Rth降低剂可以在涂布液制备过程中的任何步骤添加，或在涂布液制备过程结束时添加。
对于所述Rth降低剂，可以有利地使用披露于JP-A-2005-139304中的化合物。其中，优选的是下面结构式(1)表示的化合物，其将在下面进行说明结构式(1) 在结构式(1)中，R11表示烷基或芳基；R12和R13各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。特别优选的是，R11、R12和R13总计包含10个或更多个碳原子，并且烷基或芳基另外还可以有取代基。
所述取代基优选为氟原子、烷基、芳基、烷氧基、砜基或氨磺酰基，特别优选的是烷基、芳基、烷氧基、砜基或氨磺酰基。
烷基可以是线性、支链或环状的，并且优选包含1-25个碳原子，更优选包含6-25个碳原子，特别优选包含6-20个碳原子(如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、叔戊基、己基、环己基、庚基、辛基、二环辛基、壬基、金刚烷基、癸基、叔辛基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基或二癸基)。
芳基优选包含6-30个碳原子，特别优选包含6-24个碳原子(如苯基、联苯基、三联苯基、萘基、联萘基或三联苯基苯基)。由结构式(1)表示的化合物的优选例子如下所示，但本发明并不局限于这些例子。



Rth降低剂的其它例子包括由结构式(2)表示的化合物结构式(2) 在结构式(2)中，R21表示烷基或芳基；并且R22和R23各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。所述烷基可以是线性、支链或环状的，并且优选包含1-20个碳原子，更优选包含1-15个碳原子，最为优选的是包含1-12个碳原子。特别优选的环状烷基是环己基。芳基优选包含6-36个碳原子，更优选包含6-24个碳原子。另外优选的是，R21、R22总计包含10个或更多个碳原子，并且烷基或芳基另外还可以有取代基。
烷基或芳基可以具有取代基，并且所述取代基优选为卤原子(如氯、溴、氟或碘)、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、酰氧基、磺酰氨基、羟基、氰基、氨基或酰氨基，更优选的是卤原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、磺酰氨基或酰氨基，特别优选的是烷基、芳基、磺酰氨基或酰氨基。
由结构式(2)表示的化合物的优选例子如下所示，但本发明并不局限于这些例子。





(与波长相关的分散调节剂)在较短波长侧增加光学各向异性的情况下，在满足关系式(11)和(12)范围内，本发明的光学薄膜优选包含至少一种能够增加ΔRth的化合物，所述ΔRth由下面关系式(10)表示(所述化合物在下文中称之为与波长相关的分散调节剂)。尽管取决于用作光学薄膜原料的聚合物的种类和与其它添加剂如Rth降低剂的组合，但在较短波长侧(在上表3中的B类或C类)增加Rth的情况下，优选的是，相对于用于薄膜的原料聚合物的单位用量增加与波长相关的分散调节剂的用量。另一方面，在较短波长侧(在上表3中的A类或D类)降低Rth的情况下，优选的是减少与波长相关的分散调节剂的用量，或者不使用与波长相关的分散调节剂。
(10)ΔRth＝Rth(450)-Rth(650)；(11)(ΔRth(B)-ΔRth(0))/B≥1.0；和(12)0.01≤B≤30。
更优选的是，关系式(11)和(12)如下所示(11’)(ΔRth(B)-ΔRth(0))/B≥5.0；和(12’)0.05≤B≤20，并且更为优选的是如下所示(11”)(ΔRth(B)-ΔRth(0))/B≥10.0；和(12”)0.1≤B≤10，其中ΔRth(B)意指包含B％的能够使ΔRth增加的化合物的光学薄膜的ΔRth(nm)；ΔRth(0)意指不包含能够使ΔRth增加的化合物的光学薄膜的ΔRth；和B意指相对于取作100的光学薄膜的原料聚合物的重量，能够使ΔRth增加的化合物的重量％。
作为与波长相关的分散调节剂，优选使用至少一种在200-400nm紫外区内具有吸收的化合物。在200-400nm紫外区内具有吸收的化合物其显示出这样的与波长相关的分散特性与在较长波长侧相比，在较短波长侧的吸光率更大。当这样的化合物各向同性地存在于光学薄膜内时，与在吸光率的与波长相关的分散一样，在较短波长侧，化合物本身双折射的与波长相关的分散以及光学特性估计将更大。
因此，在200-400nm紫外区具有吸收并且被认为在较短波长侧化合物本身的光学特性的与波长相关的分散更大的上述化合物，能够调节光学薄膜光学特性的与波长相关的分散。为此，要求用于调节与波长相关的分散的化合物与薄膜的原料聚合物相互充分可溶。在这样的化合物中，在紫外区的吸收范围优选为200-400nm，更优选为220-395nm，更为优选为240-390nm。
在用于电视、笔记本式个人计算机或移动终端的近来的液晶显示装置中，要求在其中使用的光学部件具有高的透射率，以便利用较低的电源获得较高的亮度。考虑到这种情况，要求添加至光学薄膜中的与波长相关的分散调节剂具有令人满意的光谱透射率。在本发明的光学薄膜中，优选的是，在380nm波长其光谱透射率为45-95％，在350nm波长其光谱透射率为10％或更低。
考虑到挥发性，有利地用于本发明的、上述与波长相关的分散调节剂的分子量优选为250-1,000，更优选为260-800，更为优选为270-800，并且特别优选为300-800。在这种分子量范围内，其可具有特定的单体结构，或低聚物结构或其中结合多个所述单体单元的聚合物结构。
有利地用于本发明的、上述与波长相关的分散调节剂的用量相对于薄膜原料聚合物优选为0.01-30重量％，更优选为0.1-20重量％，特别优选为0.2-10重量％。
(与波长相关的分散调节剂的添加方法)与波长相关的分散调节剂可以单独使用或以两种或更多种以任意比例的混合物的形式使用。与波长相关的分散调节剂可以在涂布液制备过程的任何步骤中添加，或在涂布液制备过程结束时添加。
有利地用于本发明的、与波长相关的分散调节剂的具体例子包括苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物、包含氰基的化合物、羟二苯甲酮化合物、水杨酸盐酯化合物和镍络合盐化合物，但本发明并不局限于这些化合物。
在苯并三唑化合物中，由下面结构式(3)表示的那些化合物优选用作本发明的与波长相关的分散调节剂结构式(3)Q31-Q32-OH式中Q31表示含氮芳族杂环；而Q32表示芳族环。
Q31表示含氮芳族杂环，优选5-员至7-员含氮芳族杂环，更优选5-员至6-员含氮芳族杂环，如咪唑、吡唑(pyrrazole)、三唑、四唑、噻唑、唑、硒唑、苯并三唑、苯并噻唑、苯并唑、苯并硒唑、噻二唑、二唑、萘噻唑、萘唑、氮杂苯并咪唑、嘌呤、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、三氮杂茚或四氮杂茚；更优选的是5-员含氮芳族杂环，如咪唑、吡唑、三唑、四唑、噻唑、唑、苯并三唑、苯并噻唑、苯并唑、噻二唑或二唑；特别优选的是苯并三唑。
由Q31表示的含氮芳族杂环另外还可以有取代基，可使用的是随后将说明的取代基T。另外，当存在多个取代基时，它们可以相互稠合另外形成环。
由Q32表示的芳族环可以是芳烃环或芳族杂环。另外，所述环可以是单环，或可以与另外的环构成稠环。芳烃环优选是含6-30个碳原子的单环或双环的芳烃环(如苯环或萘环)，更优选的是含6-20个碳原子的芳烃环，更为优选的是含6-12个碳原子的芳烃环，最优选的是苯环。
芳族杂环优选是含氮原子或硫原子的芳族杂环。杂环的具体例子包括噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、唑啉、唑、二唑、喹啉、异喹啉、2，3-二氮杂萘、naphthylidine、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并唑、苯并噻唑、苯并三唑和四氮杂茚。芳族杂环优选是吡啶、三嗪或喹啉。
由Q32表示的芳族环优选是芳烃环，更优选是萘环或苯环，特别优选是苯环。Q32另外可以有取代基，优选的是如下所示的取代基T。
取代基T的例子包括烷基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-12个碳原子，特别优选具有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、环己基)、链烯基(优选具有2-20个碳原子，更优选具有2-12个碳原子，特别优选具有2-8个碳原子，例如，乙烯基、烯丙基、2-丁烯基或3-戊烯基)、链炔基(优选具有2-20个碳原子，更优选具有2-12个碳原子，特别优选具有2-8个碳原子，例如，propalgyl或3-戊炔基)、芳基(优选具有6-30个碳原子，更优选具有6-20个碳原子，特别优选具有6-12个碳原子，例如，苯基、对-甲苯基或萘基)、取代或未取代的氨基(优选具有0-20个碳原子，更优选具有0-10个碳原子，特别优选具有0-6个碳原子，例如，氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基或二苄氨基)、烷氧基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-12个碳原子，特别优选具有1-8个碳原子，例如甲氧基、乙氧基或丁氧基)、芳氧基(优选包含6-20个碳原子，更优选包含6-16个碳原子，特别优选包含6-12个碳原子，如苯氧基或2-萘氧基)、酰基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，乙酰基、苯甲酰基、甲酰基或新戊酰基)、烷氧羰基(优选具有2-20个碳原子，更优选具有2-16个碳原子，特别优选具有2-12个碳原子，例如，甲氧羰基或乙氧羰基)、芳氧羰基(优选具有7-20个碳原子，更优选具有7-16个碳原子，特别优选具有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，更优选具有2-16个碳原子，特别优选具有2-10个碳原子，例如，乙酰氧基或苯甲酰氧基)、酰氨基(优选具有2-20个碳原子，更优选具有2-16个碳原子，特别优选具有2-10个碳原子，例如，乙酰氨基或苯甲酰氨基)、烷氧羰氨基(优选具有2-20个碳原子，更优选具有2-16个碳原子，特别优选具有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，更优选具有7-16个碳原子，特别优选具有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，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，甲磺酰氨基或苯磺酰氨基)、氨磺酰基(优选具有0-20个碳原子，更优选具有0-16个碳原子，特别优选具有0-12个碳原子，例如，氨磺酰基、甲基氨磺酰基、二甲基氨磺酰基或苯氨磺酰基)、氨基甲酰基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、二乙基氨基甲酰基或苯氨基甲酰基)、烷基硫(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，甲基硫或乙基硫)、芳硫基(优选具有6-20个碳原子，更优选具有6-16个碳原子，特别优选具有6-12个碳原子，例如，苯硫基)、磺酰基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，甲磺酰基或甲苯磺酰基)、亚磺酰基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，甲亚磺酰基或苯亚磺酰基)、脲基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，脲基、甲脲基或苯脲基)、磷酸酰胺基(优选具有1-20个碳原子，更优选具有1-16个碳原子，特别优选具有1-12个碳原子，例如，二乙基磷酸酰胺基或苯基磷酸酰胺基)、羟基、巯基、卤素原子(如氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、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，更优选具有1-12个碳原子，并且包含作为杂原子的氮原子、氧原子或硫原子，如咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、哌啶基、吗啉基、苯并唑基、苯并咪唑基或苯并噻唑基)、以及甲硅烷基(优选具有3-40个碳原子，更优选具有3-30个碳原子，特别优选具有3-24个碳原子，例如三甲基甲硅烷基、三苯甲硅烷基)。这些取代基另外还可以被取代。另外，当存在两个或更多个取代基时，它们相互间可以相同或不同。另外，如果可能的话，它们还可以相互连接形成环。
结构式(3)的化合物优选由下面结构式(3-1)表示。
结构式(3-1) 在结构式(3-1)中，R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37和R38各自独立地表示氢原子或上述取代基T适用的取代基。另外，这些取代基还可以被另外的取代基取代，并且这些取代基可以相互稠合形成环状结构。
R31和R33各自优选为氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选为氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子；更为优选的是氢原子或含1-12个碳原子的烷基；特别优选的是含1-12个碳原子(优选含4-12个碳原子)的烷基。
R32和R34各自优选为氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子；更为优选的是氢原子或含1-12个碳原子的烷基；特别优选的是氢原子或甲基；最优选的是氢原子。
R35和R38各自优选为氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子；更为优选的是氢原子或含1-12个碳原子的烷基；特别优选的是氢原子或甲基；最优选的是氢原子。
R36和R37各自优选为氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子；更为优选的是氢原子或卤原子；特别优选的是氢原子或氯原子。
更为优选的是，结构式(3)的化合物由下面结构式(3-2)表示。
结构式(3-2) 在该结构式中，R31、R33、R36和R37与结构式(3-1)中的R31、R33、R36和R37具有相同的含义和相同的优选范围。
由结构式(3)表示的化合物的具体例子如下所示，但本发明并不局限于这些例子。

在作为例子在上面引用的三唑化合物中，分子量为320或更高的那些化合物在存贮性方面是有利的，并且优选用于制备本发明的光学薄膜。
另外，二苯甲酮化合物是用于本发明的与波长相关的分散调节剂之一，它优选为结构式(4)表示的化合物。
结构式(4) 在该结构式中，Q41和Q42各自独立地表示芳族环；并且X41表示NR41(R41表示氢原子或取代基)、氧原子或硫原子。
由Q41和Q42表示的芳族环可以是芳烃环或芳族杂环。另外，所述环可以是单环，或可以与另外的环构成稠环。
由Q41和Q42表示的芳烃环优选是含6-30个碳原子的单环或双环的芳烃环(如苯环或萘环)，更优选的是含6-20个碳原子的芳烃环，更为优选的是含6-12个碳原子的芳烃环，更优选的是苯环。
由Q41和Q42表示的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芳族杂环。杂环的具体例子包括呋喃、吡咯、噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、唑啉、唑、二唑、喹啉、异喹啉、2，3-二氮杂萘、1，5-二氮杂萘、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并唑、苯并噻唑、苯并三唑和四氮杂茚。芳族杂环优选的是吡啶、三嗪或喹啉。
由Q41和Q42表示的芳族环优选是芳烃环，更优选是含6-10个碳原子的芳烃环，更为优选的是取代或未取代的苯环。
Q41和Q42另外还可以有取代基，其优选是上述的取代基T，但所述取代基不包括羧酸、磺酸或季铵盐。另外当可能时，取代基可以彼此连接形成环状结构。
X41表示NR42(R42表示氢原子或上述取代基T适用的取代基)、氧原子或硫原子，并且X41优选为NR42(R42优选为酰基或磺酰基，并且这样的取代基另外还可以被取代)或氧，特别优选的是氧。
由结构式(4)表示的化合物优选是由下面结构式(4-1)表示的那些化合物。
结构式(4-1) 在该结构式中，R411、R412、R413、R414、R415、R416、R417、R418和R419各自独立地表示氢原子或上述取代基T适用的取代基。另外这些取代基另外还可以被另外取代基取代，或者可以相互稠合形成环状结构。
R411、R413、R414、R415、R416、R418和R419优选各自为氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子；更为优选的是氢原子或含1-12个碳原子的烷基；特别优选的是氢原子或甲基；最优选的是氢原子。
R412优选是氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、含1-20个碳原子的烷基、含0-20个碳原子的氨基、含1-12个碳原子的烷氧基、含6-12个碳原子的芳氧基或羟基；更为优选的是含1-20个碳原子的烷氧基；特别优选的是含1-12个碳原子的烷氧基。
R417优选是氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、含1-20个碳原子的烷基、含0-20个碳原子的氨基、含1-12个碳原子的烷氧基、含6-12个碳原子的芳氧基或羟基；更为优选的是氢原子或含1-20个碳原子的烷基(优选含1-12个碳原子，更优选含1-8个碳原子，更为优选的是甲基)，特别优选的是甲基或氢原子。
由结构式(4)表示的化合物更优选是由下面结构式(4-2)表示的那些化合物。
结构式(4-2) 在该结构式中，R420表示氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、或取代或未取代的芳基，并且上述取代基T适用作所述取代基。R420优选表示取代或未取代的烷基，更优选为含5-20个碳原子的、取代或未取代的烷基，更为优选的是含5-12个碳原子的、取代或未取代的烷基(如正己基、2-乙基己基、正辛基、正癸基、正十二烷基或苯甲基)，特别优选的是含6-12个碳原子的、取代或未取代的烷基(如2-乙基己基、正辛基、正癸基、正十二烷基或苯甲基)。
由结构式(4)表示的化合物可以通过描述于JP-A-11-12219中的已知的方法来合成。
由结构式(4)表示的化合物的具体例子如下所示，但本发明并不局限于这些具体的例子。

另外，含氰基的化合物是用于本发明的、与波长相关的分散调节剂之一，它优选为结构式(5)表示的化合物。
结构式(5)
在该结构式中，Q51和Q52各自独立地表示芳族环；并且X51和X52各自表示氢原子或取代基，并且至少两者之一表示氰基、羰基、磺酰基或芳族杂环。由Q51和Q52表示的芳族环可以是芳烃环或芳族杂环。另外，所述环可以是单环，或可以与另外的环构成稠环。
芳烃环优选是含6-30个碳原子的单环或双环的芳烃环(如苯环或萘环)，更优选的是含6-20个碳原子的芳烃环，更为优选的是含6-12个碳原子的芳烃环，更优选的是苯环。
芳族杂环优选是含氮原子或硫原子的芳族杂环。杂环的具体例子包括噻吩、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、哒嗪、三唑、三嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、噻唑啉、噻唑、噻二唑、唑啉、唑、二唑、喹啉、异喹啉、2，3-二氮杂萘、1，5-二氮杂萘、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、吖啶、菲咯啉、吩嗪、四唑、苯并咪唑、苯并唑、苯并噻唑、苯并三唑和四氮杂茚。芳族杂环优选的是吡啶、三嗪或喹啉。
由Q51和Q52表示的芳族环优选是芳烃环，更优选是苯环。Q51和Q52另外还可以有取代基，其优选是上述的取代基T。
X51和X52表示氢原子或取代基，并且至少两者之一是氰基、羰基、磺酰基或芳族杂环。上述取代基T可适用于由X51和X52表示的取代基。另外，由X51和X52表示的取代基还可以被另外的取代基取代，并且X51和X52可以相互稠合形成环状结构。
X51和X52各自优选为氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基或芳族杂环，更优选为氰基、羰基、磺酰基或芳族杂环，更为优选的是氰基或羰基，特别优选的是氰基或烷氧羰基{C(＝O)}OR51(R51是含1-20个碳原子的烷基、含6-12个碳原子的芳基或其组合)}。
由结构式(5)表示的化合物优选是由下面结构式(5-1)表示的那些化合物。
结构式(5-1) 在该结构式中，R511、R512、R513、R514、R515、R516、R517、R518、R519和R520各自独立地表示氢原子或上述取代基T适用的取代基。另外，这些取代基还可以被另外的取代基取代，或者可以相互稠合形成环状结构。X511和X512与结构式(5)中的X51和X52具有相同的含义。
R511、R512、R514、R515、R516、R517、R519和R520各自优选是氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基或卤原子；更为优选的是氢原子或含1-12个碳原子的烷基；特别优选的是氢原子或甲基；最优选的是氢原子。
R513和R518各自优选是氢原子、烷基、链烯基、链炔基、芳基、取代或未取代的氨基、烷氧基、芳氧基、羟基或卤原子；更优选的是氢原子、含1-20个碳原子的烷基、含0-20个碳原子的氨基、含1-12个碳原子的烷氧基、含6-12个碳原子的芳氧基、或者羰基；更为优选的是氢原子、含1-12个碳原子的烷基、或含1-12个碳原子的烷氧基；特别优选的是氢原子。
由结构式(5)表示的化合物更优选是由下面结构式(5-2)表示的那些化合物。
结构式(5-2) 在该结构式中，R513和R518与结构式(5-1)中的R513和R518具有相同的含义和相同的优选范围。X513表示氢原子或上述取代基T可适用并且如果可能的话还可以被另外的取代基进一步取代的取代基。
X513表示氢原子或上述取代基T可适用并且如果可能的话还可以被另外的取代基进一步取代的取代基。X513优选表示氢原子、烷基、芳基、氰基、硝基、羰基、磺酰基或芳族杂环，更优选为氰基、羰基、磺酰基或芳族杂环，更为优选的是氰基或羰基，特别优选的是氰基或烷氧羰基{C(＝0)}0R52(R52是含1-20个碳原子的烷基、含6-12个碳原子的芳基、或其组合)}。
由结构式(5)表示的化合物更优选是由下面结构式(5-3)表示的那些化合物。
结构式(5-3)
在该结构式中，R513和R518与结构式(5-1)中的R513和R518具有相同的含义和相同的优选范围。R52表示包含1-20碳原子的烷基。在R513和R518均为氢原子的情况下，R52优选为含2-12个碳原子的烷基，更优选为含4-12个碳原子的烷基，更为优选的是含6-12个碳原子的烷基，特别优选的是辛基、叔辛基、2-乙基己基、正癸基或正十二烷基，最优选的是2-乙基己基。
在R513和R518为除氢原子以外的基团的情况下，R52优选为提供分子量为300或更高的结构式为(5-3)化合物的烷基，并且包含20或更少的碳原子。
在本发明中，由结构式(5)表示的化合物可通过描述于J.Am.Chem.Soc.(63，p.3452(1941))中的方法来合成。
由结构式(5)表示的化合物的具体例子如下所示，但本发明并不局限于这些具体的例子。



本发明的光学薄膜可以包含上述降低Rth(550)的化合物和增加由关系式(10)表示的ΔRth的化合物中的至少一种ΔRth＝Rth(450)-Rth(650) (10)。
(用于聚合物溶液的有机溶剂)在本发明中，对光学薄膜的生产方法并没有特别的限制。可使用任何已知的方法，包括熔膜成型方法或溶液膜成型方法。由聚合物形成的光学薄膜优选通过溶剂流延法来生产，其中，通过将原料聚合物溶解于有机溶剂中而制得的溶液(涂布液)来生产所述薄膜。在本发明中优选用作主要溶剂的有机溶剂优选选自包含3-12个碳原子的酯、酮或醚、以及含1-7个碳原子的卤代烃。酯、酮和醚可以有环状结构。另外，还可以将在两个或更多个单元中具有酯、酮或醚官能团(即-O-，-CO-或-COO-)中任一种的化合物用作主要溶剂，并且它还可以有另外的官能团如醇羟基。在为有两种或更多种官能团的主要溶剂的情况下，所述溶剂的碳原子数可以在为具有所述官能团中任一种的化合物而限定的范围内。
对于本发明的光学薄膜，含氯卤代烃可以用作主要溶剂，或者如日本发明和创新协会的Laid-open Technical Report 2001-1745(第12-16页)中所述，可以将无氯溶剂用作主要溶剂，并且对本发明的光学薄膜没有特别的限制。
另外，用于聚合物溶液和可用于本发明的光学薄膜的薄膜的溶剂(也包括溶剂法)描述于如下专利文献中并构成了优选的实施方案。这些文献包括例如JP-A-2000-95876、JP-A-12-95877、JP-A-10-324774、JP-A-8-152514、JP-A-10-330538、JP-A-9-95538、JP-A-9-95557、JP-A-10-235664、JP-A-12-63534、JP-A-11-21379、JP-A-10-182853、JP-A-10-278056、JP-A-10-279702、JP-A-10-323853、JP-A-10-237186、JP-A-11-60807、JP-A-11-152342、JP-A-11-292988、JP-A-11-60752和JP-A-11-60752。这些参考文献不仅包括对优选用于本发明聚合物的溶剂的说明，而且还包括对溶剂和共存物质的物理性质的说明，因此，也提供了在本发明中优选的实施方案。
(光学薄膜的生产方法)(溶解步骤)本发明聚合物溶液(涂布液)的制备对溶解方法没有特别的限制，并且可以在室温下进行，或者通过冷却溶解法、高温溶解法或其组合来进行。对于与溶解步骤有关的本发明中聚合物溶液的制备以及溶液浓缩步骤和过滤步骤，可以有利地采用详述于日本发明和创新协会的Laid-open Technical Report(2001-1745，2001年3月15日出版，第22-25页)中的生产方法。
(涂布液溶液的透明度)本发明的聚合物溶液(涂布液)的透明度优选为85％或更高，更优选为88％或更高，更为优选的是90％或更高。在本发明中，业已证实，各种添加剂充分溶解于聚合物涂布液中。为计算涂布液的透明度，将涂布液注入1平方厘米的玻璃比色槽中，并通过分光光度计(UV-3150，由Shimadzu Corp.制造)测量550nm下的吸光率。作为空白试验事先对溶剂进行了测量，因此聚合物溶液的透明度由相对于空白吸光率的比率计算得到。
(流延、干燥和缠绕步骤)随后将解释利用本发明聚合物溶液的薄膜生产方法。作为本发明光学薄膜的生产方法和设备，优选采用用来生产三醋酸纤维素薄膜的、利用溶液流延的薄膜生产方法和利用溶液流延的薄膜生产设备。所述方法的优选实施方案将在下面进行说明。
将在溶解器(罐)中制得的涂布液(聚合物溶液)储存于贮存罐中，并通过消除涂布液中含有的气泡而进行最后的准备。由涂布液出口，将所述涂布液输送至加压模头例如通过加压恒定-速率齿轮泵，所述泵能够通过旋转高精度地以恒定速率供料。由加压模头的孔(缝隙)，均匀地将涂布液流延至运行的环状金属支承部件上，并在金属支承部件约一个循环之后于剥离点从该金属支承部件上剥离半干的涂布液薄膜(也称之为基料)。所获得的基料通过夹子在其两端固定，然后在保持的宽度下通过在拉幅机中输送而进行干燥，再借助于干燥装置中利用辊输送而进行干燥，最后通过卷绕器以预定的长度进行卷取。拉幅机和干燥装置中辊的组合可根据用途进行改变。在涂布液薄膜以薄膜形式从金属支承部件上剥离之后，可以提供薄膜的拉伸步骤。在这种情况下，还可能通过适当地调节拉伸温度和拉伸放大率，对薄膜的光学性能的波长相关性进行调节。在利用溶液流延用来生产作为电子显示装置光学器件的功能性保护膜(本发明的光学薄膜的主要目的)、以及用来生产卤化银照相材料的薄膜成形方法中，除提供利用溶液流延的薄膜成形装置以外，常常提供涂布装置以便在所述薄膜的表面上形成底涂层、抗静电层、防光晕层、保护层等。这些内容详述于日本发明和创新协会的Laid-open Technical Report(2001-1745，2001年3月15日出版，第22-25页)中，在流延(包括共-流延)、金属支承部件、干燥、剥离等的项目下，并且可以有利地用于本发明。
本发明的光学薄膜的薄膜厚度优选为20-200μm，更优选为30-160μm，更为优选为40-120μm。
(叠置型光学补偿薄膜)本发明的光学薄膜可以用满足如下关系式(13)和(14)的光学各向异性层叠置(13)0≤Re≤400；和(14)-400≤Rth≤400，并且优选的是(13’)0≤Re≤300；和(14’)-300≤Rth≤300。
在关系式(13)和(14)中，Re和Rth分别为面内延迟(单位nm)和厚度方向上的延迟(单位nm)，其通过具有在可见光区域内的任意波长的光线进行测量。所述测量波长优选为400-700nm，更优选为450-650nm，最优选为500-600nm。
在本发明中，满足关系式(13)和(14)的光学各向异性层并不局限于单层结构，它可以是多层的层状结构。在所述层状结构的实施方案中，各层的材料不必相同，例如，使用盘状液晶、胆甾醇型液晶或棒-状液晶的光学各向异性层可以单独使用或组合使用。另外，还可以使用聚合物薄膜和液晶化合物的光学各向异性层的叠置部件。在这样的层状结构的实施方案中，考虑到厚度，包括通过涂布而形成的层的涂布型层状部件优于拉伸的高分子薄膜的叠置部件。
(由液晶化合物形成的光学补偿薄膜)在制备满足上述(13)和(14)的光学各向异性层时，并且在使用用于制备所述光学各向异性层的液晶化合物的情况下，由于液晶化合物包括各种取向状态，因此，通过将液晶化合物固定在特定的取向状态而制备的光学各向异性层可以通过单层或多层的层状部件表现出希望的光学性能。因此，光学各向异性层可以采用由基材和在其上形成的一层或更多层光学各向异性层而形成的实施方案。在这样的实施方案中，整个光学各向异性层的延迟可以通过光学各向异性层的光学各向异性来调整。根据其分子形状，液晶化合物分成盘状液晶、胆甾醇型液晶和棒-状液晶。每一种均包括低分子型和高分子型，其中每一种均可使用。
(由聚合物薄膜形成的光学各向异性层)正如上面所描述的那样，可由聚合物薄膜形成光学各向异性层。该聚合物薄膜由能够显示出光学各向异性的聚合物组成。这样的聚合物的例子包括聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯或降冰片烯型聚合物)、聚碳酸酯、聚烯丙酯、聚砜、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和纤维素酯(例如三醋酸纤维素或纤维素二醋酸酯)。另外，共聚物或这些聚合物的混合物也可以使用。
聚合物膜的光学各向异性优选通过拉伸而获得。优选通过单轴向拉伸方法或双轴向拉伸方法进行拉伸。具体地说，优选利用两个或更多个辊的圆周速度差的纵向单轴向拉伸，固定聚合物薄膜的两端并在横向进行拉伸的拉幅机拉伸，或通过它们的组合的双轴向拉伸。另外还可以以使两个或更多个薄膜的全部光学性能满足上述条件的方式使用两个或更多个聚合物薄膜。优选的是，通过溶剂流延法生产聚合物薄膜，以便减小双折射的不均匀性。聚合物膜的厚度优选为20-500μm，最优选为40-100μm。
另外，有利地采用以下形成构成光学各向异性层的聚合物薄膜的方法通过使用至少一种选自聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚烯丙基醚酮的聚合物材料，将该聚合物材料溶解于溶剂中而制得的溶液涂布至基材上，然后对溶剂进行干燥以形成薄膜。在这种情况下，另外还可以有利地使用这样的方法对聚合物薄膜和基底材料进行层合，然后一起进行拉伸从而表现出作为光学各向异性层的光学各向异性，并且本发明的光学薄膜优选用作基底材料。另外还优选的是，在另一基底材料上制备聚合物薄膜，然后从该基底材料上剥离该聚合物，并作为光学各向异性层使其与本发明的光学薄膜粘合。这样的方法能够降低聚合物薄膜的厚度，所述厚度优选为50μm或更小，更优选为1-20μm。
(表面处理)在某些情况下，为了在光学薄膜和功能层(例如底涂层和背层)之间取得改善的粘附力，本发明的光学薄膜可以经过表面处理。例如，可通过辉光放电处理、紫外线照射处理、电晕处理、火焰处理、或酸或碱处理而进行表面处理。辉光放电处理可利用在10-3-20托低压气体中产生的低温等离子体来进行，或者还可通过在大气压力下的等离子体处理而有利地进行。等离子体激发气体意指在上述条件下能够激发等离子体的气体，并且可为氩、氦、氖、氪、氙、氮、二氧化碳、氟化气体如四氟甲烷或其混合物。这些物质的细节详细地描述于日本发明和创新协会的Laid-open Technical Report(2001-1745，2001年3月15日，JIII，第30-32页)中，并且可以有利地用于本发明。
(通过碱皂化处理的薄膜表面的接触角)在将本发明的光学薄膜用作偏振片的透明保护膜的情况下，有效的表面处理是碱皂化处理。在这种情况下，在碱皂化处理后的薄膜表面的接触角优选为55度或更小，更优选为50度或更小，更为优选的是45度或更小。接触角可通过将直径为3mm的水滴滴至碱皂化处理后的薄膜表面上，并测量由薄膜表面和水滴形成的角度这样的普通方法来估算；并且接触角能够用作亲水性的评价。
(偏振片)本发明的光学薄膜优选用作偏振片的保护膜。在用作偏振片的保护膜的情况下，在生产方法中对偏振片并没有特别的限制，并且可通过普通的生产方法来制备。例如，有这样一种已知的方法对所获得的光学薄膜进行碱处理；并利用完全皂化的聚乙烯醇的水溶液，将所述光学薄膜粘结至偏振器的两侧上，所述偏振器是通过将聚乙烯醇薄膜浸渍于碘溶液中并进行拉伸而制得的。代替碱处理，还可以采用描述于JP-A-6-94915和6-118232中的粘附促进处理。
用于使保护膜的处理过的表面和偏振器粘附所使用的粘合剂例如可以是聚乙烯醇-型粘合剂如聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛、或者乙烯基乳胶如丙烯酸丁酯。
偏振片由偏振器和用于保护其两面的保护膜组成，并且保护膜和分色片可以分别地粘结在所述偏振片的一侧和另一侧。保护膜和分色片用于在偏振片的运输或成品检验时对其进行保护。在这种情况下，为了保护偏振片的表面，将保护膜粘结至偏振片粘结至液晶面板的相对侧；与此同时，采用分色片来覆盖粘结至液晶面板上的粘合剂层，所述粘合剂层在粘结至液晶面板的偏振片的一侧上。
液晶显示装置通常包括在两个偏振片之间包含液晶的基材，并且可以将利用本发明光学薄膜的偏振片保护薄膜用于任何位置。就在所有可见光波长范围内取得光学补偿的本发明而言，在液晶元件侧将本发明的光学薄膜用作偏振片保护薄膜是有效的并且是优选的。
(带有光学补偿薄膜的偏振片)在将本发明的光学薄膜用作光学补偿薄膜的情况下，例如在本发明光学薄膜的一个面上涂布或粘着光学各向异性层的情况下，可以将该光学补偿薄膜用粘合剂粘至偏振片(所述偏振片已通过在偏振器的两侧粘附保护膜而制备)上，或者在其没有用光学各向异性层进行涂布或进行粘附的本发明的光学薄膜一侧上进行表面处理，然后将这样的光学薄膜直接粘附至偏振器上。在这种情况下，在生产方法中，例如对聚乙烯醇-基偏振片没有特别的限制并且可以通过普通的方法来制备。例如，可以使用这样的方法通过碱皂化处理、等离子体处理或电晕放电处理，使光学薄膜的表面经受表面改性，并且将这样的光学薄膜施加至通过在碘溶液中浸渍和拉伸聚乙烯醇薄膜(PVA)而制得的偏振器的两个面上。
(功能层)在将本发明的光学薄膜用作液晶显示装置中偏振片的保护膜的情况下，可以在表面上提供各种功能层。所述层包括例如，用于液晶层的固化树脂层(透明硬膜层)、防眩层、抗反射层、粘着促进层、光学补偿层、取向层以及抗静电层。其中可应用本发明光学薄膜的这些功能层，以及用于其的物质包括例如表面活性剂、润滑剂、消光剂、抗静电层和硬膜层，这些内容详细描述于日本发明和创新协会的Journal of Technical Disclosure(No.2001-1745，2001年3月15日出版，第32-35页)中，并且可有利地用于本发明。
(液晶显示装置)本发明的液晶显示装置由光学薄膜(光学补偿薄膜)、液晶元件和偏振器组合而成。光学薄膜(光学补偿薄膜)、液晶元件和偏振片优选紧密接触，并且为了这样的紧密接触可以使用已知的粘性材料或粘合材料。
本发明的光学薄膜和光学补偿薄膜或利用所述薄膜的偏振片可以应用于各种显示方式的液晶显示装置上。业已提出的代表性显示模式包括VA(垂直取向)、IPS(板内切换)、TN(扭曲向列)、OCB(光学补偿弯曲)、STN(超级扭曲向列)、ECB(电控制的双折射)、FLC(铁电液晶)、AFLC(抗-铁电液晶)和HAN(混合取向向列)。另外还提出了利用上述显示方式的取向划分(alignment division)的显示模式。由本发明的光学薄膜所获得的效果特别是在大图像尺寸液晶显示装置中是十分出色的，因此，特别优选的是在大-尺寸电视中使用的VA模式、IPS模式或OCB模式的液晶显示装置中利用本发明的光学薄膜。
本发明的光学薄膜优选用于液晶分子在黑色显示状态垂直取向的显示模式，如VA模式；液晶分子在黑色显示状态下平行取向的显示模式，如IPS或FFS模式；以及液晶分子弯曲取向的OCB模式。
例如，在液晶显示装置中利用本发明的光学薄膜、光学补偿薄膜和偏振片中至少之一的情况下，该液晶显示装置可以包括至少一光学各向异性层。所述光学各向异性层优选满足以下关系式(15)和(16)(15)0≤Re≤400；和(16)-400≤Rth≤400。
在关系式(15)和(16)中，Re和Rth分别为面内延迟(单位nm)和厚度方向上的延迟(单位nm)，其通过具有在可见光区域内的任意波长的光线进行测量。所述测量波长优选为400-700nm，更优选为450-650nm，最优选为500-600nm。
光学各向异性层并不局限于单层结构，其可具有通过层合多层而形成的层状结构。在所述层状结构的实施方案中，各层的材料不必相同，例如，使用盘状液晶、胆甾醇型液晶或棒-状液晶的光学各向异性层可以单独使用或组合使用。另外，还可以使用聚合物薄膜和液晶化合物的光学各向异性层的层合部件。在这样的层状结构的实施方案中，考虑到厚度，包括通过涂布而形成的层的涂布型层状部件优选是拉伸过的聚合物薄膜的层合部件。
光学各向异性层可以是在层合光学补偿薄膜的解释中引用的那些层。
当液晶显示装置包括液晶分子在黑色显示状态下垂直取向的液晶元件时，为了获得在倾斜方向几乎没有漏光和色移的视角特性，所述装置优选包括至少一层满足10≤Re≤150和50≤Rth≤400的光学各向异性层。所述光学各向异性层更优选的是满足20≤Re≤120和60≤Rth≤350，最优选的是满足30≤Re≤100和80≤Rth≤300。
当液晶显示装置包括液晶分子在黑色显示状态下平行取向的液晶元件时，为了获得在倾斜方向几乎没有漏光和色移的视角特性，所述装置优选包括满足关系式(19)-(22)中任一项的至少一层光学各向异性层。本发明液晶显示装置的更优选的实施方案包括满足关系式(20)的光学各向异性层和满足关系式(21)的光学各向异性层。更为优选的实施方案包括满足关系式(20)的光学各向异性层和满足关系式(22)的光学各向异性层(19)100≤Re≤400和-50≤Rth≤50；(20)0≤Re≤20和-400≤Rth≤-50；(21)60≤Re≤200和20≤Rth≤120；(22)30≤Re≤150和100≤Rth≤400。
当液晶显示装置包括液晶分子在黑色显示状态下弯曲取向的液晶元件时，为了获得在倾斜方向几乎没有漏光和色移的视角特性，所述装置优选包括含盘状液晶化合物的至少一层光学各向异性层。盘状液晶化合物的取向状态优选是这样的相对于光学各向异性层的表面其盘面是倾斜的；更优选的是所述倾斜的角度沿光学各向异性层厚度方向发生改变的混合取向状态。
在各光学各向异性层中，Re和Rth分别为面内延迟(单位nm)和厚度方向上的延迟(单位nm)，其通过具体可见光区域内的任意波长的光线进行测量。所述测量波长优选为400-700nm，更优选为450-650nm，最优选为500-600nm。
具体实施例方式
实施例下面将通过实施例更为详细地对本发明进行描述，但本发明并不局限于这些实施例。
在实施本发明中，作为对原料选择的参考，在将酰化纤维素用作聚合物材料的情况下，业已发现，较大的酰基取代度对于减少延迟是有效的。作为三醋酸纤维素酰基取代度的函数的Rth(550)示于图9中。
另外，在本发明中，业已发现，作为对本发明光学薄膜光学特性进行控制的添加剂之一，较大量的Rth降低剂对于减少薄膜的延迟是有效的。作为化合物119的用量的函数的Rth(550)示于图10中。
另外，在本发明中，业已发现，作为对本发明光学薄膜光学特性进行控制的添加剂之一，较大量的与波长相关的分散调节剂对于增加薄膜的ΔRth是有效的。作为化合物UV102的用量的函数的Rth(550)示于图11中。
在本发明的光学薄膜中，对于控制光学特性而言，对聚合物材料的种类、添加剂的种类和用量进行适当选择。图9-11示出的仅仅是实施例，并且其效果例如根据材料的组合是可变的，而且这些概念用作制备光学薄膜的设计原则。
在本实施例中，表示为Rth降低剂和与波长相关的分散调节剂的化合物是描述于说明书中的那些物质。
(实施例1)(酰化纤维素溶液CA-1的制备)将如下组分装入混合罐中，搅拌溶解各组分，从而获得酰化纤维素溶液CA-1。
(酰化纤维素溶液CA-1的组成)Ac取代度为2.92的酰化纤维素100.0重量份Rth降低剂化合物119 14.0重量份二氯甲烷(第一溶剂)402.0重量份甲醇(第二溶剂)60.0重量份
(消光剂溶液MT-1的制备)搅拌下使20重量份平均粒度为16nm的二氧化硅微粒(AEROSILR972，由Nippon Aerosil Co.制造)和80重量份的甲醇充分混合30分钟，从而获得二氧化硅微粒分散体。将该分散体与如下组分一起加入分散器中，并搅拌30分钟或更长时间以溶解所述组分，由此获得消光剂溶液MT-1。
(消光剂溶液MT-1的组成)平均粒度为16nm的二氧化硅微粒的分散体 10.0重量份二氯甲烷(第一溶剂) 76.3重量份甲醇(第二溶剂) 3.4重量份酰化纤维素溶液CA-1 10.3重量份(添加剂溶液的制备)将如下组分加入混合罐中并加热搅拌以溶解所述各组分，由此获得添加剂溶液AD-1。
(添加剂溶液AD-1的组成)与波长相关的分散调节剂UV-208 7.6重量份二氯甲烷(第一溶剂) 58.4重量份甲醇(第二溶剂) 8.7重量份酰化纤维素溶液CA-1 12.8重量份(光学薄膜试样001的制备)在分别进行过滤之后，将94.6重量份的酰化纤维素溶液CA-1、1.3重量份的消光剂溶液MT-1和2.3重量份添加剂溶液AD-1进行混合，并通过带式流延机进行流延。在上述组分中，Rth降低剂和与波长相关的分散调节剂相对于酰化纤维素其重量比率分别为14.0％和1.0％。从带上剥离残余溶剂量为30％、所制备的薄膜，并在135℃干燥20分钟，从而获得酰化纤维素薄膜。所制得的光学薄膜001的残余溶剂量为0.2％且薄膜厚度为80μm。
在25℃和60％RH的环境下对所制得的薄膜进行2小时或更长时间的水分调整，并在25℃和60％RH的环境下，用450nm、550nm和650nm的波长，利用自动双折射仪KOBRA 21ADH(由Oji ScientificInstruments Ltd.制造)进行三-维双折射测量，从而通过在不同倾斜角的Re测量而获得面内延迟Re和厚度方向上的延迟Rth，由此获得示于表4中的光学特性。
(实施例2)用与实施例1相同的方式获得光学薄膜002，其厚度为80μm并且光学特性如表4所示，所不同的是，将实施例1中酰化纤维素溶液CA-1中化合物119的量变成12.0重量份，并将添加剂溶液AD-1中UV-208的量变成3.0重量份。
(实施例3)用与实施例1相同的方式获得光学薄膜003，其厚度为80μm并且光学特性如表4所示，所不同的是，将实施例1中酰化纤维素溶液CA-1中化合物119的量变成10.0重量份，并将添加剂溶液AD-1中UV-208的量变成1.5重量份。
(实施例4)用与实施例1相同的方法获得光学薄膜004，其厚度为80μm并且光学特性如表4所示，所不同的是，将实施例1中添加剂溶液AD-1中的UV-208变成UV-20。
(实施例5)用与实施例1相同的方法获得光学薄膜005，其厚度为80μm并且光学特性如表4所示，所不同的是，将实施例1中添加剂溶液AD-1中的UV-208变成UV-3。
(实施例6)用与实施例1相同的方式获得光学薄膜006，其厚度为80μm并且光学特性如表4所示，所不同的是，将实施例1中酰化纤维素溶液CA-1中化合物119的量变成16.0重量份，并将添加剂溶液AD-1中UV-208变成UV-3且将UV-3的量变成15.2重量份。
(实施例7)用与实施例1相同的方法获得光学薄膜007，其厚度为80μm并且光学特性如表4所示，所不同的是，将实施例6中添加剂溶液中的UV-3的量变成12.2重量份。
(实施例8)用与实施例1相同的方式获得光学薄膜008，其厚度为80μm并且光学特性如表4所示，所不同的是，将实施例1中酰化纤维素溶液CA-1中化合物119的量变成12.0重量份，并将添加剂溶液AD-1中的UV-208变成UV-102并将UV-102的量变成9.1重量份。
(对比例1)作为对比例，准备市售的酰化纤维素薄膜FUJITAC TD80UL(薄膜厚度80μm，由Fuji Photo Film Co.制造)。薄膜的光学特性如表4所示。
(对比例2)作为对比例，准备市售的环烯烃薄膜Zeonor ZF-14(薄膜厚度100μm，由Nippon Zeon Ltd.制造)。薄膜的光学特性如表4所示。
表4

(实施例9)(偏振片的加工)(偏振片的制备)使本发明光学薄膜001的表面经受碱皂化处理。将其浸入55℃的、1.5N的氢氧化钠水溶液中为时2分钟，然后在室温的水洗涤槽中进行清洗，并用30℃的、0.1N的硫酸进行中和。再次在室温的水洗涤槽中进行清洗，并利用100℃的热空气进行干燥。然后，在碘的水溶液中将厚度为80μm的卷筒聚乙烯醇薄膜连续拉伸5倍并干燥，从而获得厚度为20μm的偏振薄膜。制备碱-皂化的光学薄膜001和类似地碱-皂化的FUJITAC TD80UL(由Fuji Photo Film Co.制造)，并将3％的聚乙烯醇水溶液(PVA-117H，由Kuraray Co.制造)用作粘合剂，与在其间的偏振薄膜，以碱-皂化表面在偏振薄膜侧的方式进行粘结，由此获得了由光学薄膜001和TD80UL构成偏振薄膜保护薄膜的偏振片101。以光学薄膜001和TD80UL的相位延迟轴和偏振薄膜吸收轴平行的方式进行粘结。同样地，利用本发明的光学薄膜002-008来制备偏振片，其在下文中将称之为偏振片102-108。这些偏振片具有足够的偏振能力。
另外，以类似的方式使用对比例1的TD80UL制备偏振片201。偏振片201是在两侧被TD80UL保护的偏振片。另外，作为表面处理，使对比例2的Zeonor薄膜ZF-14经受电晕放电处理而不是碱皂化处理，或进行类似的处理，从而获得偏振片202。这些偏振片201、202具有足够的偏振能力。
(实施例10)(安装在VA面板上)根据在液晶显示装置上使用的光学补偿薄膜的光学特性的类型，用如下A-D四类对在VA面板上的安装进行评估。
(A类)通过在VA模式液晶显示装置上的安装而对本发明的光学薄膜进行评估。在取下前后偏振片和延迟片之后，将VA-模式的液晶电视(LC-20C5，由Sharp Inc.制造)用作安装用的液晶元件。用与实施例9相同的方式制备偏振薄膜。利用聚乙烯醇-基粘合剂，将表面经受皂化处理的光学补偿薄膜4-A粘结至偏振薄膜的表面上，并将表面经受皂化处理的三醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UL，由Fuji Photo FilmCo.制造)粘结至所述偏振薄膜的另一表面上，由此获得偏振片4-A。光学补偿薄膜4-A的光学特性列于表5中。在图5所示的结构中，将偏振片4-A用作光学补偿薄膜4和偏振片1，上述VA-模式液晶元件用作液晶元件3，并且将实施例9中制备的偏振片101用作光学薄膜5和偏振片2，并利用粘性粘合剂材料将这些材料粘结在一起。以偏振片4-A的光学补偿薄膜4-A设置在液晶元件侧，并且偏振片101的光学薄膜001设置在液晶元件侧的方式进行粘结。另外，以光学补偿薄膜4-A的相位延迟轴与偏振片1的吸收轴相垂直的方式进行粘结。另外，还借助将实施例9中获得的偏振片102、和使用对比例1和2的偏振片201和202中的每一个与示于表5中的光学补偿薄膜4-A进行组合粘结而进行安装。
表5

(B类)在类似于实施例10的结构(A类)中，通过使用偏振片103、104、201或202替代偏振片101，并用示于表6中光学特性的光学补偿薄膜4-B替代光学补偿薄膜4-A来进行安装。
表6

(C类)在类似于实施例10的结构(A类)中，通过使用偏振片105、106、201或202替代偏振片101，并用示于表7中光学特性的光学补偿薄膜4-C替代光学补偿薄膜4-A来进行安装。
表7

(D类)在类似于实施例10的结构(A类)中，通过使用偏振片107、108、201或202替代偏振片101，并用示于表8中光学特性的光学补偿薄膜4-D替代光学补偿薄膜4-A来进行安装。
表8

以如下方式制备示于表5-8中的光学补偿薄膜4-A、4-B、4-C和4-D。
(光学补偿薄膜的制备)(酰化纤维素溶液CA-2的制备)将如下组分加入混合罐中，并搅拌以溶解所述组分，由此获得酰化纤维素溶液CA-2。
(酰化纤维素溶液CA-2的组成)Ac取代度为2.81的酰化纤维素 100.0重量份TPP(磷酸三苯酯) 7.8重量份BDP(磷酸联苯二苯基酯)3.9重量份二氯甲烷(第一溶剂) 402.0重量份甲醇(第二溶剂) 60.0重量份(消光剂溶液MT-2的制备)使20重量份平均粒度为16nm的二氧化硅微粒(AEROSIL R972，由Nippon Aerosil Co.制造)和80重量份的甲醇在搅拌下充分混合30分钟，从而获得二氧化硅微粒分散体。将该分散体与如下组分一起加入分散器中，并搅拌30分钟或更长时间以溶解所述各组分，由此获得消光剂溶液MT-2。
(消光剂溶液MT-2的组成)平均粒度为16nm的二氧化硅微粒的分散体 10.0重量份二氯甲烷(第一溶剂)76.3重量份甲醇(第二溶剂)3.4重量份酰化纤维素溶液CA-210.3重量份(添加剂溶液的制备)将如下组分加入混合罐中并加热搅拌以溶解所述各组分，由此获得添加剂溶液AD-2。
(添加剂溶液AD-2的组成)如下的延迟表示剂X 11.5重量份二氯甲烷(第一溶剂)58.4重量份甲醇(第二溶剂)8.7重量份酰化纤维素溶液CA-212.8重量份延迟表示剂X (酰化纤维素薄膜试样401的制备)在分别进行过滤之后，将94.6重量份酰化纤维素溶液CA-2、1.3重量份消光剂溶液MT-2和2.3重量份添加剂溶液AD-2进行混合，并通过带式流延机进行流延。在上述组分中，延迟表示剂相对于酰化纤维素的重量比率为1.0％。从带上剥离残余溶剂量为30％、所制备的薄膜，并在140℃下干燥40分钟，从而获得酰化纤维素薄膜。所制得的光学薄膜401的残余溶剂量为0.2％且薄膜厚度为140μm。
(光学补偿薄膜4-A的制备)将上面获得的酰化纤维素薄膜401输送至拉伸装置，其中包括借助一定结构的拉幅机在横向对连续的基料薄膜进行拉伸，在所述结构中，拉幅机夹子的纵向间距在薄膜固定和输送的过程中变得更窄，并且在将薄膜温度设定在180℃之后和通过加热区30秒之后开始拉伸，以便借助拉幅机夹子在纵向以0.72倍使松驰状态下的薄膜收缩和在横向以1.23倍对薄膜进行拉伸，由此获得在拉伸之后厚度为182μm的光学补偿薄膜4-A。
(光学补偿薄膜4-B的制备)用与光学补偿薄膜4-A相同的制备方式进行制备，所不同的是，在酰化纤维素溶液CA-2的组分中，Ac取代度为2.81的醋酸纤维素被Ac取代度为2.92的醋酸纤维素替代，由此获得了酰化纤维素薄膜试样402。使用类似于制备光学补偿薄膜4-A的方法，从而获得了光学补偿薄膜4-B。
(光学补偿薄膜4-C的制备)用与光学补偿薄膜4-A相同的制备方式进行制备，所不同的是，在酰化纤维素溶液CA-2的组分中，Ac取代度为2.81的醋酸纤维素被Ac取代度为2.86的醋酸纤维素替代，由此获得了酰化纤维素薄膜试样403。借助纵向1.2倍、横向1.1倍对薄膜进行固定的双轴向拉伸，所述拉伸在将薄膜温度设置在180℃之后和薄膜通过加热区之后30秒钟开始进行，由此获得拉伸后厚度为180μm的光学补偿薄膜4-C。
(光学补偿薄膜4-D的制备)用与制备光学补偿薄膜4-A相同的方式进行制备，所不同的是，在添加剂溶液AD-2的组分中，延迟表示化合物X的量由11.5重量份变成8.6重量份，由此获得了酰化纤维素薄膜试样404。借助纵向1.2倍、横向1.1倍对薄膜进行固定的双轴向拉伸，所述拉伸在将薄膜温度设置在180℃之后和薄膜通过加热区之后30秒钟开始进行，由此获得拉伸后厚度为180μm的光学补偿薄膜4-D。
(面板的视角-相关色彩的评估)将在上面(A类)-(D类)中制备的、安装好的每一个VA-模式面板用作示于图5中结构的液晶显示装置，其中背光在偏振片1一侧提供，并且对于每个试样，色移是在黑色图像显示状态45度方位角和60极角的倾斜方向测得的。结果列于表4中。在色彩评估中，没有任何色移(淡黄色的或微红色的)的情况用(+)来表示，而在60度极角观察到色移但当极角从60度减小至30度时色移消失的情况用(±)来表示，并且在任何极角下均观察到色移的情况用(-)来表示。结果列于表4中。在利用本发明的光学薄膜001-008的实施例中制备的任何试样，当在倾斜方向进行观察时既没有色移也没有漏光。另一方面，在利用对比例1和2的薄膜的液晶面板中，当从倾斜方向观察时观察到了漏光，并且证实了漏光中的着色(微淡红色)。这是因为在对比例1中TD80UL的光学特性Re、Rth，特别是Rth大的绝对值不能提供足够的光学补偿。另外，在对比例2中的Zeonor ZF-14与本发明的光学薄膜相比缺乏波长相关性，因此，在通过如示于图6的液晶元件之后，波长R、G和B的偏振光将移动至不同的位置，因而不能够用示于图5中的光学薄膜5匹配。另外还在白色图像显示状态下进行测量，以便确定相对于黑色显示状态的对比度，并且业已证实，本发明的光学薄膜具有优异的对比度。
根据上文，业已证实的是，具有所希望的Re和Rth的本发明的光学薄膜能够在宽范围内抑制色移并且具有高的对比度，并且还证实，利用所述光学薄膜的偏振片和液晶显示装置具有优异的性能。
(实施例11)(在IPS面板上安装)在图2所示的结构中，将实施例9制备的偏振片108用作偏振片1，实施例9中制备的偏振片201用作偏振片2，市售IPS-模式的液晶元件用作液晶元件3，并利用粘性粘合剂材料将这些材料粘结在一起从而制备液晶显示装置(IPS-1)。在所述操作中，在偏振片108的光学薄膜008一侧粘结液晶元件。另外，使上下偏振片的透射轴彼此垂直，并使上偏振片的透射轴与液晶元件的分子长轴的方向平行(即光学补偿层的相位延迟轴和液晶元件的分子长轴的方向彼此垂直)。液晶元件、电极和基材可以是现有IPS模式中使用的那些材料。液晶元件是水平取向的，而液晶是正介电各向异性的。作为例子，可以有利地使用从市售IPS-模式液晶电视(TH-32LX500，由Matsushita ElectricIndustrial Co.制造)中移去偏振片和其它部件而获得的液晶元件。
作为对比例，将实施例9中制备的偏振片201用作偏振片1和2，并将市售IPS-模式液晶元件用作液晶元件3，并利用粘性粘合剂材料将其进行粘结，用示于图2的结构制备液晶显示装置(IPS-2)。
在如此制备的液晶显示装置IPS-1和IPS-2上，用类似于实施例10的评估方法并且在与所述装置正向成45度方位角和60度极角的方向对黑色显示状态下的漏光比率进行测量。结果列于表4中。采用使用本发明光学薄膜的偏振片108的液晶显示装置IPS-1，在倾斜方向观察时几乎没有漏光并且没有色移；而采用用对比例1光学薄膜的偏振片201的液晶显示装置IPS-2既有漏光也有色移。另外还发现，IPS-1在对比的的视角性能方面也是十分优异的。
如图12和13，在庞加莱偏振球上表示实施例11和对比例。在图12中，T入射表示在偏振片1一侧的入射光，P出射表示在偏振片2一侧的出射光。由于出射光的理想点为A出射，因此，P出射和A出射之间的间距越小就越接近理想状态。所述间距相当于在黑色显示状态下的漏光。在图13中，由T入射至P1的位移是由用于偏振片201的、对比例的薄膜的延迟所引起的。另外，由P1至P2的位移是由液晶元件的延迟所引起的绕A出射的弧线。另外，由P2至P出射的位移是由用于偏振片2的、对比例的薄膜的延迟所引起的。另一方面，在图12中，T入射至P1的位移很少，这是因为本发明的光学薄膜108的延迟很小的缘故。由于这样的事实，由P1至P2的位移具有较小的弧线半径，因此，P出射和A出射之间的间距与图13的情况相比将变得更小。该事实另外还解释了在使用本发明光学薄膜时更少漏光的原因。
(实施例12)(光学补偿薄膜5-A的制备)用与实施例10相同的方式制备含有酰化纤维素的溶液。将100重量份的酰化纤维素溶液CA-2和1.3重量份的消光剂溶液MT-2混合，并以延迟表示剂X相对于100重量份的醋酸纤维素为6重量份的方式混合添加剂溶液AD-2，由此获得形成薄膜的涂布液。
利用带宽2m长为65m的流延机流延所获得的涂布液。在130℃的条件下，通过拉伸放大率为20％的拉幅机对残余溶剂量为15重量％的薄膜进行横向拉伸；在拉伸后于50℃保持宽度30秒钟，然后解开夹子以获得醋酸纤维素薄膜。拉伸之后，对薄膜进一步干燥至残余溶剂量低于0.1重量％，由此获得醋酸纤维素薄膜(T1)。所使用的酰化纤维素的Tg为140℃。
使制备的薄膜通过温度为60℃的感应加热辊，使薄膜的表面温度升高至40℃，然后以14ml/m2的涂布量，用如下组分的碱溶液通过棒涂布机进行涂布，再在蒸汽-型远红外加热器(由Noritake Company制造)下于110℃加热放置10秒钟，并再次以3ml/m2的涂布量通过棒涂布机用纯水进行涂布。在该状态下，薄膜的温度为40℃。然后通过喷注式涂布机对其进行水洗，并通过气刀除去水分，重复三个循环，再在70℃的干燥区内放置2秒钟而进行干燥。以此方式，使醋酸纤维素薄膜的表面经受皂化处理。
(碱溶液的组成)氢氧化钾4.7重量份水 15.7重量份异丙醇 64.8重量份丙二醇 14.9重量份C16H33O(CH2CH2O)10H(表面活性剂) 1.0重量份所获得的醋酸纤维素薄膜T1的宽度为1340mm、厚度为88μm。用自动双折射仪KOBRA 21ADH(由Oji Scientific Instruments Ltd.制造)来测量所制备的醋酸纤维素薄膜(T1)的光学特性。在590nm时，面内延迟(Re)为60nm，而厚度方向上的延迟(Rth)为190nm。
在光学各向异性层中，相位延迟轴的平均方向基本上与薄膜的纵向垂直。
利用#14绕线棒，在如此制备的连续基料醋酸纤维素薄膜(T1)的皂化表面上，连续涂布如下组分的取向薄膜涂布液。取向薄膜通过用60℃的热空气干燥60秒钟并用100℃的热空气干燥120秒钟而形成。
(取向薄膜涂布液的组成)如下的改性聚乙烯醇 10重量份水 371重量份甲醇119重量份戊二醛 0.5重量份改性聚乙烯醇 利用#5.0绕线棒，在所制备的取向薄膜上，连续涂布包含棒-状液晶化合物的、如下组分的涂布液。所述薄膜以20m/min的速度输送。在从室温至80℃的连续加热步骤中除去溶剂，并再在80℃的干燥区中进行90秒钟的加热，由此使棒-状液晶化合物取向。随后，使薄膜在60℃保温，并通过紫外线照射而使液晶化合物的取向状态固定，从而获得了光学各向异性层B1。然后，将制备的薄膜浸在1.5mol/L的氢氧化钠水溶液(55℃)中2分钟，然后浸入水中以充分地洗掉氢氧化钠。然后，将其浸入35℃的5mmol/L的硫酸水溶液中为时1分钟，再浸入水中以便充分地洗掉硫酸的稀水溶液。最后在120℃对试样进行充分干燥。以此方式，制备了光学补偿薄膜5-A，其中，光学各向异性层B1层合在醋酸纤维素薄膜T1上。
(包含棒-状液晶化合物的涂布液的组成)如下的棒-状液晶化合物(I)100重量份光致聚合引发剂 3重量份(Irgacure 907；由Ciba-Geigy Ltd.制造)增感剂 1重量份(Kayacure DETX，由Nippon Kayaku Co.，Ltd.制造)如下的氟化聚合物0.4重量份如下的吡啶嗡盐 1重量份甲基乙基酮 172重量份棒-状液晶化合物(I) 氟化聚合物 吡啶嗡盐 从所制备的光学补偿薄膜5-A上仅剥离含棒-状液晶化合物的光学各向异性层B1，并利用自动双折射仪KOBRA 21ADH(由OjiScientific Instruments Ltd.制造)对光学特性进行测量。在590nm下的测量中，单独的光学各向异性层B1的Re为0nm并且Rth为-260nm。另外还证实的是，形成了其中棒状液晶分子基本上与薄膜表面垂直取向的光学各向异性层。
(光学补偿薄膜5-B的制备)通过丙烯酸类粘性粘合剂层，将热-可收缩薄膜粘结至聚碳酸酯薄膜的两个表面上，然后在加热下利用拉伸装置进行拉伸以使热-可收缩薄膜收缩，再剥离所述热-可收缩薄膜。以此方式制得了Re为268nm、Rth为1nm且厚度为60μm的光学补偿薄膜5-B。
(光学补偿薄膜5-C的制备)通过丙烯酸类粘性粘合剂层，将热-可收缩薄膜粘结至Arton薄膜(由JSR Corp.制造)的两个表面上，然后在加热下利用拉伸装置进行拉伸以使热-可收缩薄膜收缩，再剥离所述热-可收缩薄膜。以此方式制得了Re为195nm、Rth为-20nm且厚度为135μm的光学补偿薄膜5-C。
(光学补偿薄膜5-D的制备)对Arton薄膜(由JSR Corp.制造)进行单轴向拉伸，从而获得Re为170nm，Rth为85nm且厚度为70μm的薄膜A1。
对Arton薄膜A1的表面进行电晕处理，并以上面所述相同的方式在其上形成取向薄膜。然后，利用含上述棒-状液晶化合物的涂布液形成光学各向异性层B2。单独的光学各向异性层B2的Re为0nm、Rth为-135nm。另外还证实的是，形成了其中棒状液晶分子基本上与薄膜表面垂直取向的光学各向异性层。以此方式，制备了光学补偿薄膜5-D，其中，光学各向异性层B2层合在Arton薄膜A1上。
(偏振片5-A的制备)用与实施例9相同的方式制备偏振薄膜。将不带光学各向异性层B1的所制备的光学补偿薄膜5-A的表面(即醋酸纤维素薄膜T1的背面)粘结至该偏振薄膜表面上，同时，利用聚乙烯醇-基粘合剂，使具有皂化表面的三醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UL，由Fuji Photo FilmCo.制造)粘结至另一面上，由此制得了偏振片5-A。在该操作中，偏振薄膜的吸收轴和醋酸纤维素薄膜T1的相位延迟轴彼此垂直。
(偏振片5-B的制备)利用丙烯酸类粘性粘合剂将上面制得的光学补偿薄膜5-B和实施例9的偏振片104粘合。在该操作中，使偏振薄膜的吸收轴和光学补偿薄膜5-B的相位延迟轴彼此平行。以此方式制得了带有光学补偿薄膜的偏振片5-B。
(偏振片5-C的制备)用与实施例9相同的方式制备偏振薄膜。利用聚乙烯醇-基粘合剂，将具有皂化表面的三醋酸纤维素薄膜(FUJITAC T40UZ，由FujiPhoto Film Co.制造，Re＝1nm，Rth＝35nm，厚度为40μm)粘结至所述偏振薄膜的两个表面上，由此制得了偏振片301。
利用丙烯酸类粘性粘合剂将上面制得的光学补偿薄膜5-C和偏振片301粘合。在该操作中，使偏振薄膜的吸收轴和光学补偿薄膜5-C的相位延迟轴彼此垂直。以此方式制得了带有光学补偿薄膜的偏振片5-C。
(偏振片5-D的制备)利用丙烯酸类粘性粘合剂将上面制得的光学补偿薄膜5-D和偏振片301粘合。在该操作中，将包含在光学补偿薄膜5-D中的光学各向异性层B2设置在偏振片301一侧，并使偏振薄膜的吸收轴和光学补偿薄膜5-D的相位延迟轴彼此平行。以此方式制得了带有光学补偿薄膜的偏振片5-D。
(在IPS面板上的安装评估)根据在液晶显示装置上使用的光学补偿薄膜的光学特性的种类，用如下A-D四类对在IPS面板上的安装进行评估。
(A类)在图5所示的结构中，将偏振片5-A用作光学补偿薄膜4和偏振片1，IPS液晶元件用作液晶元件3，并且将实施例9中制备的偏振片104用作光学薄膜5和偏振片2，并利用粘性粘合剂材料将这些材料粘结在一起。以偏振片5-A的光学补偿薄膜5-A设置在液晶元件侧，并且偏振片104的光学薄膜004设置在液晶元件侧的方式进行粘结。另外，使上下偏振片的吸收轴彼此垂直，并使下偏振片的吸收轴与液晶元件的分子长轴的方向垂直(即光学补偿薄膜5-A的相位延迟轴与液晶元件的分子长轴的方向平行)。从液晶电视TH-32LX500(由MatsushitaElectric Industrial Co.制造)中取出液晶元件，并在取出提供在观看侧和背光侧的偏振片和光学薄膜之后，用作液晶元件3。在该液晶元件中，在不施加电压时和在黑色显示状态下，液晶分子在玻璃基材之间基本上平行取向，其中相位延迟轴平行于成像表面。另外，使用每个在实施例9中获得的使用对比例1、2的光学薄膜的偏振片，来替代本发明的光学薄膜，进行类似层状结构的安装。
(B类)在图5所示的结构中，将偏振片5-B用作光学补偿薄膜4和偏振片1，IPS液晶元件用作液晶元件3，并且将实施例9中制备的偏振片104用作光学薄膜5和偏振片2，并利用粘性粘合剂材料将这些材料粘结在一起。以偏振片5-B的光学补偿薄膜5-B设置在液晶元件侧，并且偏振片104的光学薄膜004设置在液晶元件侧的方式进行粘结。另外，使上下偏振片的吸收轴彼此垂直，并使下偏振片的吸收轴与液晶元件的分子长轴的方向垂直(即光学补偿薄膜5-B的相位延迟轴与液晶元件的分子长轴的方向垂直)。与A类中一样，所使用的液晶元件为平行取向的元件。另外，使用每个在实施例9中获得的使用对比例1、2的光学薄膜的偏振片，来替代本发明的光学薄膜，进行类似层状结构的安装。
(C类)在图5所示的结构中，将偏振片5-C用作光学补偿薄膜4和偏振片1，IPS液晶元件用作液晶元件3，并且将实施例9中制备的偏振片104用作光学薄膜5和偏振片2，并利用粘性粘合剂材料将这些材料粘结在一起。以偏振片5-C的光学补偿薄膜5-C设置在液晶元件侧，并且偏振片104的光学薄膜004设置在液晶元件侧的方式进行粘结。另外，使上下偏振片的吸收轴彼此垂直，并使下偏振片的吸收轴与液晶元件的分子长轴的方向垂直(即光学补偿薄膜5-C的相位延迟轴与液晶元件的分子长轴的方向平行)。与A类中一样，所使用的液晶元件为平行取向的元件。另外，使用每个在实施例9中获得的使用对比例1、2光学薄膜的偏振片，来替代本发明的光学薄膜，进行类似层状结构的安装。
(D类)在图5所示的结构中，将偏振片5-D用作光学补偿薄膜4和偏振片1，IPS液晶元件用作液晶元件3，并且将实施例9中制备的偏振片104用作光学薄膜5和偏振片2，并利用粘性粘合剂材料将这些材料粘结在一起。以偏振片5-D的光学补偿薄膜5-D设置在液晶元件侧，并且偏振片104的光学薄膜004设置在液晶元件侧的方式进行粘结。另外，使上下偏振片的吸收轴彼此垂直，并使下偏振片的吸收轴与液晶元件的分子长轴的方向垂直(即光学补偿薄膜5-D的相位延迟轴与液晶元件的分子长轴的方向垂直)。与A类中一样，所使用的液晶元件为平行取向的元件。另外，使用每个利用对比例1、2的光学薄膜的偏振片，以及实施例9中获得的偏振片，来替代本发明的光学薄膜，进行类似层状结构的安装。
在如此制备的液晶显示装置中，在与所述装置正向成45度方位角和60度极角的方向对黑色显示状态下的漏光比率和色移进行评估。结果列于表4中。采用偏振片104(利用本发明的光学薄膜)的液晶显示装置当从倾斜方向进行观察时没有色移并且几乎没有漏光，而采用偏振片(利用对比例1、2的光学薄膜)的液晶显示装置有很大的色移和大的漏光现象。
(实施例13)(在OCB面板上安装的评估)利用JP-A-10-48420实施例1中描述的液晶显示装置、JP-A-9-26572实施例1中描述的包含盘状液晶分子的光学各向异性层，通过涂布聚乙烯醇而形成的取向薄膜，以及JP-A-2000-154261的图10-15中描述的OCB-模式液晶显示装置，对实施例1中获得的本发明的光学薄膜001进行评估；结果，在视角-相关对比度方向提供了令人满意的性能，且在如实施例10的评估中获得了令人满意的色移结果。在类似的评估中，相比于本发明的光学薄膜，对比例1、2的光学薄膜性能较差。结果列于表4中。
正如上文所解释的那样，本发明的光学薄膜，以及光学补偿薄膜和利用所述薄膜的偏振片是能够抑制色移并在宽视角范围内提供高对比度的光学薄膜。
对于本领域熟练技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围下，相对于本发明所述的实施方案还能够进行各种改进和变更。因此，本发明旨在覆盖与所附权利要求书的范围相一致的本发明的所有改进和变更，及其等同物。
本申请要求基于日本专利申请JP2005-262304和JP2006-63026(申请日分别为2005年9月9日和2006年3月8日)的优先权，在此以引用的方式将其内容加入本文。
权利要求
1.一种其延迟满足关系式(1)-(3)的光学薄膜(1)0≤Re(550)≤10；(2)-25≤Rth(550)≤25；和(3)|I|+|II|+|III|+|IV|＞0.5(nm)，其中I＝Re(450)-Re(550)；II＝Re(650)-Re(550)；III＝Rth(450)-Rth(550)；和IV＝Rth(650)-Rth(550)，式中，Re(450)、Re(550)和Re(650)为分别利用450nm、550nm和650nm波长的光线测量的面内延迟；而Rth(450)、Rth(550)和Rth(650)为分别利用450nm、550nm、650nm波长的光线测量的所述光学薄膜厚度方向上的延迟。
2.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-A)至(7-A)(4-A)-50≤I≤0；(5-A)0≤II≤50；(6-A)-50≤III＜0；和(7-A)0＜IV≤50。
3.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-B)至(7-B)(4-B)-50≤I＜0；(5-B)0＜II≤50；(6-B)0≤III≤50；和(7-B)-50≤IV≤0。
4.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-C)至(7-C)(4-C)0≤I≤50；(5-C)-50≤II≤0；(6-C)0＜III≤50；和(7-C)-50≤IV＜0。
5.根据权利要求1所述的光学薄膜，其中I、II、III和IV满足关系式(4-D)至(7-D)(4-D)0＜I≤50；(5-D)-50≤II＜0；(6-D)-50≤III≤0；和(7-D)0≤IV≤50。
6.根据权利要求1的光学薄膜，其由酰化纤维素形成，所述酰化纤维素为所述光学薄膜的原料聚合物。
7.根据权利要求6的光学薄膜，其中，所述酰化纤维素具有酰基取代基，该酰基取代基主要仅是乙酰基，并且所述酰基取代基的总取代度为2.56-3.00。
8.根据权利要求6的光学薄膜，其中，所述酰化纤维素具有酰基取代基，该酰基取代基主要是选自乙酰基、丙酰基和丁酰基中的至少两种，并且所述酰基取代基的总取代度为2.50-3.00。
9.根据权利要求1的光学薄膜，其包含能够在满足关系式(8)和(9)的范围内使Rth(550)下降的化合物(8)(Rth(A)-Rth(0))/A≤-1.0；和(9)0.01≤A≤30，其中Rth(A)意指包含A％的所述能够使Rth(550)下降的化合物的所述光学薄膜在550nm处的Rth(nm)；Rth(0)意指不包含所述能够使Rth(550)下降的化合物的所述光学薄膜在550nm处的Rth(nm)；和A意指相对于取作100的所述光学薄膜的原料聚合物的重量，所述能够使Rth(550)下降的化合物的重量％。
10.根据权利要求1的光学薄膜，其包含在满足关系式(11)和(12)的范围内能够使ΔRth增加的化合物，ΔRth由关系式(10)表示(10)ΔRth＝Rth(450)-Rth(650)；(11)(ΔRth(B)-ΔRth(0))/B≥1.0；和(12)0.01≤B≤30，其中ΔRth(B)意指包含B％的所述能够使ΔRth增加的化合物的所述光学薄膜的ΔRth(nm)；ΔRth(0)意指不包含所述能够使ΔRth增加的化合物的所述光学薄膜的ΔRth(nm)；B意指相对于取作100的所述光学薄膜的原料聚合物的重量，所述能够使ΔRth增加的化合物的重量％。
11.根据权利要求1的光学薄膜，其厚度为20-200μm。
12.一种光学补偿薄膜，包括根据权利要求1的光学薄膜；和满足关系式(13)和(14)的光学各向异性层(13)0≤Re≤400；和(14)-400≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为所述光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内波长的光线进行测量的。
13.一种偏振片，包含偏振器；和根据权利要求1的光学薄膜。
14.一种包含根据权利要求1的光学薄膜的液晶显示装置。
15.一种液晶显示装置，包括根据权利要求1的光学薄膜；和满足关系式(15)和(16)的光学各向异性层(15)0≤Re≤400；和(16)-400≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为所述光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内的波长的光线进行测量的。
16.根据权利要求14的液晶显示装置，其另外还包括液晶元件，所述液晶元件包含在所述液晶显示装置的黑色显示状态以垂直取向、平行取向和弯曲取向中的一种进行取向的液晶分子。
17.根据权利要求16的液晶显示装置，其中，所述液晶分子在所述黑色显示状态时以垂直取向的方式取向，并且所述液晶显示装置包括光学各向异性层，所述光学各向异性层包括满足关系式(17)和(18)的层(17)10≤Re≤150；和(18)50≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为所述光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内波长的光线进行测量的。
18.根据权利要求16的液晶显示装置，其中，所述液晶分子在所述黑色显示状态时以平行取向的方式取向，并且所述液晶显示装置包括光学各向异性层，所述光学各向异性层包括满足关系式(19)至(22)中任一个的层(19)100≤Re≤400和-50≤Rth≤50；(20)0≤Re≤20和-400≤Rth≤-50；(21)60≤Re≤200和20≤Rth≤120；和(22)30≤Re≤150和100≤Rth≤400，其中，Re和Rth分别为所述光学各向异性层的面内延迟和厚度方向上的延迟，它们是利用具有在可见光区域内的波长的光线进行测量的。
19.根据权利要求16的液晶显示装置，其中，所述液晶分子在所述黑色显示状态时以弯曲取向的方式取向，并且所述液晶显示装置包括光学各向异性层，所述光学各向异性层包括含盘状液晶化合物的层。
全文摘要
本发明提供一种光学薄膜，并且其具有满足关系式(1)－(3)的延迟(1)0≤Re(550)≤10；(2)－25≤Rth(550)≤25；和(3)|I|+|II|+|III|+|IV|＞0.5(nm)，其中I＝Re(450)－Re(550)；II＝Re(650)－Re(550)；III＝Rth(450)－Rth(550)；和IV＝Rth(650)－Rth(550)，式中，Re(450)、Re(550)和Re(650)为分别利用450nm、550nm和650nm波长的光线测量的面内延迟；而Rth(450)、Rth(550)和Rth(650)为分别利用450nm、550nm、650nm波长的光线测量的所述光学薄膜厚度方向上的延迟。
文档编号G02F1/13GK1967288SQ20061015172
公开日2007年5月23日 申请日期2006年9月8日 优先权日2005年9月9日
发明者中山元, 远山浩史, 高桥勇太 申请人:富士胶片株式会社