光学膜、偏振片和液晶显示器的制作方法

文档序号:2681922阅读:146来源:国知局
专利名称:光学膜、偏振片和液晶显示器的制作方法
技术领域
本发明涉及光学膜、偏振片和液晶显示器。更具体地说,本发明涉及一种2D/3D可转换的图像显示面板和2D/3D可转换的图像显示系统,它们可显示立体图像和2-维图像,并涉及一种用于所述图像显示面板的图案化延迟膜。
背景技术
在3D立体图像显示领域,立体观看投射的图像好像图像浮现并可以欣赏有力的图像,近来,随着3D电影为大众快速接受,3D立体图像在作为更近的屏幕的平板显示器上显示正开始受到很大关注。在相关领域,图像被肉眼立体看到的各种模式、或者使用观察立体图像的专用眼镜的各种模式在立体显示中已知,但是,与坐在电影院中欣赏3D电影的情形不同,从日常生活中可以移动状态下看到图像的角度,使用专用眼镜的模式受到关注。与此同时,用于平板显示器的3D图像的内容还不充足。为此,需要一种图像显示模式,其中在2D显示和3D显示之间的转换能够容易地实施,并且所述2D图像和3D立体图像都可以高质量地显示。作为满足这些需要的模式,特别注意到两种模式如快门眼镜模式(主动眼镜模式)和偏振眼镜模式(被动眼镜模式)。此外,在最近开发了高清晰度的平板显示器领域,认为通过这两种模式之外的任意模式都不可能在现有技术平板显示器上同时提供高质量3D立体图像并保持高清晰度。其中,从可以相对低成本广泛普及的角度出发还需要改善偏振眼镜模式。在偏振眼镜模式中,在显示器上显示左眼图像和右眼图像,从显示器发出的左眼的图像光和右眼的图像光,分别变成两种不同的偏振状态(例如,右圆偏振光和左圆偏振光),并且经由透射右圆偏振光的偏振片和透射左圆偏振光的偏振片组成的偏振眼镜观察显示器,由此获得立体效果(参见专利文献I)。此外,作为以偏振眼镜模式在显示器上显示左眼图像和右眼图像的方法,针对左眼图像和右眼图像已采用显示器的每一半显示一半原始图像的屏幕分区模式。作为屏幕分区模式,广泛采用逐行模式,并且这是一种分别在显示器的扫描行(下面也称之为行)的每个奇数行和偶数行上显示的模式,一半左眼图像(像素数减少至原始左眼图像的一半)相应于原始左眼图像的交替行,并且一半右眼图像(像素数减少至原始右眼图像的一半)相应于原始右眼图像的交替行。此外,作为从显示器发出的左眼的图像光和右眼的图像光分别分成两种不同偏振状态的方法,已广泛地采用粘附图
案化延迟膜的方法,其中不同延迟以重复带状图案化并相应于显示器上的线宽来设置。最近,就不同延迟以重复带状图案化且相应于图像显示器的线宽设置的图案化延迟膜而言,为了普及3D图像显示器还需要改善并降低制造成本。这里,作为图案化延迟膜的制造方法,已知有不同方法(参见专利文献I至5)。专利文献I公开了一种制备方法,包括使用将没有双折射的未拉伸的纤维素三乙酸酯(下面也称之为TAC)膜和具有延迟功能的用碘处理的拉伸的聚乙烯醇(下面也称之为PVA)膜叠在一起的偏振膜作为材料、在该偏振膜上涂布光致抗蚀剂、将具有延迟功能的该PVA膜的特定区域曝光、和用氢氧化钾溶液处理该区域以消除一部分区域的延迟功倉^:。专利文献2类似地公开了ー种制备方法,包括使用将没有双折射的未拉伸的TAC膜和用碘处理的拉伸的PVA膜叠在一起的偏振膜作为材料、在该偏振膜的PVA侧的特定区域提供抗蚀元件、和将该偏振膜浸溃在热水中以消除一部分区域的延迟功能,等等。专利文献3公开了ー种使用两片延迟为140nm的聚合物膜作为材料的方法。作为该文献的实施方式,公开了ー种源自在基底上的两片聚合物膜的具有两种不同双折射区域的光学膜的制备方法,包括在基底上层叠聚砜膜作为第一片延迟膜、在该聚砜膜的一部分区域提供抗蚀剂、进行蚀刻形成一部分图案、用作为第二片延迟膜的聚苯こ烯膜覆盖所述基底和所述图案化的聚砜膜、安装该第一片和第二片延迟膜以使它们的慢轴彼此垂直、仅在覆盖该基底的部分上提供抗蚀剂、和进行蚀刻。此外,在该文献第0043段,描述了其它聚碳酸酯、聚砜、多芳基化合物、聚醚砜、聚醚醚酮等可用作该聚合物膜。专利文献4公开了ー种制备方法,其中将专利文献3中的化学蚀刻处理变为用切块机的物理切割处理。此外,在专利文献4的第0079段,延迟膜材料的实例包括由通过在 单轴拉伸的膜中含有碘、二色性着色材料、顔料等的膜组成的H偏振膜、K偏振膜例如单轴拉伸的聚こ烯撑膜、在单轴取向的聚合物液晶膜中含有二色性着色材料等的膜,等。专利文献5公开了ー种方法,该方法使用含有具有可光致异构化的官能团的光致变色化合物(光致异构化材料)和与该化合物相互作用的聚合物的延迟膜作为材料。在该文献的一个实施方式中,就含有聚对苯ニ甲酸こニ醇酯和光致异构化材料的预处理片而言,使图案化为所需形状的具有光透过部分和光未透过部分的光掩膜与用于获得线偏振光的偏振片层叠,首先从其顶侧第一次用波长相应于光致异构化材料的紫外线照射,并且该延迟膜中紫外线透过的部分中的聚合物以偏振片的透射轴方向取向。接下来,移动光掩膜使得光透过部分和光未透过部分与前次相反,将偏振片的透射轴旋转90°,然后,第二次照射紫外线。延迟膜中前次紫外线未透过的部分中的聚合物以与前次相比旋转90°的偏振片的透射轴方向方向取向。而且,在该文献中,所用聚合物的实例包括与羟基羧酸、芳香族羧酸、芳香族ニ醇等缩聚的聚合物,或聚(甲基)丙烯酸共聚物,并且还描述了可以包括可聚合树脂。相关技术文献专利文献专利文献I :美国专利5,327,285专利文献2 :日本专利申请特开2001-59949专利文献3 :日本专利申请特开H10-161108专利文献4 :日本专利申请特开H10-160933专利文献5 :日本专利申请特开H10-15370
发明内容
发明要解决的问题通过本发明人阅读专利文献1-5,理解包括纤维素酰化物的图案化延迟膜的制备方法或显示性能,包括这些文献中所述或暗示的内容,迄今还不是众所周知。专利文献I和2描述了ー种使用纤维素酰化物-基TAC膜和PVA膜的层叠体制备延迟膜的方法,但是使用TAC膜作为没有双折射的保护膜(载体),并且仅在PVA膜的表面上进行处理以表现双折射及其一些区域的双折射的去除处理。为此,这些文献既未公开也未暗示去除用作保护膜的TAC膜的一部分的双折射的方式或精神,或者未公开对TAC膜本身表现双折射或形成图案的精确度。此外,专利文献3至5的方法不令人满意,包括从材料成本增加或加工工艺复杂化的角度,通过转变例如90°设置具有不同双折射的两种材料的慢轴,并在图案化之后蚀刻或物理切割不需要的部分。而且,可以理解专利文献1-5中的任意方法不适合连续成膜图案化延迟膜并且是一种不足的方法,并且需要进一步降低制造成本。因此,从制造成本的角度,迄今已知的具有彼此双折射不同的区域的图案化延迟膜不令人满意。 而且,当将具有彼此双折射不同的区域的图案化延迟膜安装在聚合物膜上时,很明显在3D显示器中观察到串扰,这是在板扭到ON之后相对成像间隔和像素随时间推移发生的错位(misalignment)产生的。而且,本发明者经过深入研究并发现该现象是由于聚合物膜的尺寸随面板温度上升而发生变化引起的。可以理解聚合物膜尺寸的变化导致由涂布层组成的图案化延迟的慢轴方向的变化,并因此,3D显示性能因串扰现象受损。因此,本发明的目的在于解决这些问题。即,本发明要解决的问题是提供随图案化延迟膜的载体的温度变化其尺寸变化小的光学膜。具体地说,优选通过控制聚合物的透湿度、控制添加剂的类型和量和/或控制聚合物的取向状态来调整和补偿热膨胀系数和湿度膨胀系数之间的平衡。—方面,如果热膨胀系数和湿度膨胀系数降低,那么将发生例如透明度和脆度劣化、比重增加等问题。因此,为了抑制这些问题发生并保持尺寸随温度变化的变化在低水平,优选如上所述调整热膨胀系数和湿度膨胀系数之间的平衡。解决问题的方式本发明者经过深入研究解决了上述问题,并且结果发现在特定方向的尺寸变化可以通过在一个方向拉伸由纤维素酰化物组成的膜并在一个方向降低热膨胀系数和湿度膨胀系数来抑制。上述问题可以通过以下方式解决。(I) 一种光学膜,包括含有透湿度为O. 5%或更大的聚合物的载体;和光学各向异性层,该层包括彼此具有不同双折射且对于每一行交替图案化的第一延迟区和第二延迟区。(2)如上面(I)所述的光学膜,其中所述聚合物是在其主链或侧链中具有选自羟基、酰胺、酰亚胺和酯的化学结构的聚合物。(3)如上面(I)或(2)所述的光学膜,其中所述聚合物是纤维素酯。(4)如上面(1)-(3)任一项所述的光学膜,其中图案的长边的方向与载体的音速最大的方向基本垂直。(5)如上面⑴-(4)任一项所述的光学膜,其中在与载体的音速最大的方向平行的方向,热膨胀系数α在5.0X10_6/°C-500X10_6/°C的范围并且湿度膨胀系数β在3. OX l(T6/%RH-5000 X 1(T6/%RH 的范围。(6)如上面(5)所述的光学膜,其中音速最大的方向的弹性模量(El)在5GPa-50GPa 的范围。(7)如上面(1)-(6)任一项所述的光学膜,其中所述载体被拉伸10%或更大。(8)如上面(7)所述的光学膜,其中所述载体是在传输方向进行拉伸、在与所述传输方向不一致的方向进行拉伸、或者以其组合进行拉伸的载体。
(9)如上面(1)-(8)任一项所述的光学膜,其中所述载体满足下式(I)式(I) I Re (550) |〈5 且 | Rth (550) |〈20其中Reひ)和RthU)分别代表在面内方向和膜厚度方向波长为入(单位nm)下的延迟值(单位nm)。(10)如上面(1)-(9)任一项所述的光学膜,其中图案化的光学各向异性层和所述载体的总Re (550)在110nm-165nm的范围,并且所述第一延迟区的慢轴与所述第二延迟区的慢轴基本垂直。(11) ー种偏振片,包括如上面(I)-(IO)任一项所述的光学膜;和起偏器,其中将所述光学膜和起偏器经粘合层层叠。(12) —种液晶显示器,包括—对基底,在其至少ー侧上有电极并且彼此相对设置;在这对基底之间的液晶层;和设置在光源侧的第一偏振片和设置在观看侧的第二偏振片,其间插入所述液晶层,每个偏振片包括起偏器和至少提供在所述起偏器的外侧的保护膜,至少提供在所述起偏器的外侧的保护膜,图像经包括起偏器和在第二偏振片的观看侧的至少ー个保护膜的第三偏振片被可视地识别,其中如上面(11)所述的偏振片是所述第二偏振片。发明效果根据本发明,可以提供一种随图案化延迟膜的载体的温度变化其尺寸变化小的光学膜。特别是,在3D可转换的图像显示面板中,当采用具有第一延迟区和第二延迟区的光学膜时,其中双折射彼此不同,并且其中所述第一延迟区和所述第二延迟区对于每一行交替图案化,在与图案垂直的方向收缩的发生导致面板的图像之间的错位,这造成串扰。然而,在本发明中可以有效地防止该现象。
具体实施例方式下面,详细描述本发明的具体实施方式
。下面所述构成要素的描述可以基于本发明的代表性实施方式,但是本发明并不限于这种实施方式。而且,在本说明书中,“-”或“至”用于是指包含该术语之前和之后所述的数值作为下限和上限。此外,在本说明书中,慢轴反转或者轴反转是指慢轴相对原始方向旋转约90°。在本说明书中,“平行”和“垂直”是指精确角度小于±10°的范围内。就该范围而言,与精确角度的误差优选小于±5°,更优选小于±2°。此外,“基本垂直”是指精确垂直角小于±20°的角度的范围内。就该范围而言,与精确角的误差优选小于±15°更优选小于±10°。而且,“慢轴”是指折射率最大的方向。而且,测定折射率时的波长是在λ =550nm的可见区的值,除非另有说明。在本说明书中,“偏振片”用作含义既包括长偏振片又包括偏振片切片(在本发明中,“切片”包括“冲孔”、“切断”等)至能够插入液晶显示器的偏振片的大小,除非另有特定排除。此外,在本说明书中,使用“起偏器”和“偏振片”作为不同含义,但是“偏振片”是指在“起偏器”的至少一侧上具有透明保护膜以保护起偏器的层压体。在本说明书中,Re(X)和Rth(X)分别代表波长为λ下的面内延迟和厚度方向的延迟。Re(A)是在膜的法线方向用波长为λ nm的入射光照射下用KOBRA 21ADH或WR(由Oji Scientific Instruments Co. , Ltd.制造)测定的。当待测定的膜以单轴或双轴折射率椭球表示时,Rth(A)用下面方法计算。
通过使用面内慢轴(由K0BRA21ADH或WR确定)作为倾斜轴(旋转轴)(当没有慢轴时,使用膜的任意面内方向作为旋转轴),相对膜的法线方向从该法线方向在一个方向以10°梯度增加至50°的角度从每个倾斜方向用波长为λ nm的入射光照射,测定总共六个点的ReU ),然后通过KOBRA 21ADH或WR基于测定的延迟值、平均折射率的假设值、和输入的膜厚度值计算RthU )。上面中,当以法线方向作为旋转轴,膜具有其中在相对于其面内慢轴某倾斜角处其延迟为O的方向时,在大于该倾斜角的倾斜角处的延迟值的符号变为负,然后用K0BRA21ADH 或 WR 计算。此外,当慢轴作为倾斜轴(旋转轴)时(当没有慢轴时,使用膜的任意面内方向作为旋转轴),可以从任意两个倾斜方向测定延迟值并由下式(A)和(B)基于这些值、平均折射率的假设值和输入的膜厚度值计算Rth。式⑷
■ ·
Re的=似—.ny X "^ 士X_±...............................................................
i{nysm(sin - (! ^2) + (nz cos(sm)}2cos {sin-1 (苎身)}
^nxnx狀
I上述Re( θ )代表从法线方向倾斜角度(Θ )的方向的延迟值。在式(A)中,nx代表面内慢轴方向的折射率,ny代表与nx垂直的面内方向的折射率,和nz代表与nx和ny垂直的方向的折射率。d是膜厚度。式(B)Rth= ((nx+ny)/2-nz) Xd在式⑶中,nx代表面内慢轴方向的折射率,ny代表与nx垂直的面内方向的折射率,和nz代表与nx和ny垂直的方向的折射率。d是膜厚度。当待测定的膜不能用单轴或双轴折射率椭球表示时,所谓的膜没有光轴,Rth(A)用下面方法计算。通过使用面内慢轴(由KOBRA 2IADH或WR确定)作为倾斜轴(旋转轴),相对膜的法线方向从-50°到+50°以10°梯度增量增加的角度从每个倾斜方向用波长为λ nm的^—个点的Re(入),然后通过KOBRA 21ADH或WR基于测定的延迟值、平均折射率的假设值、和输入的膜厚度值计算Rth (入)。在上述测定中,可以使用Polymer Handbook (John Wiley&Sons, Inc.)和各种光学膜目录中所述的值作为平均折射率的假设值。值还不知道的平均折射率可以通过Abbe折射仪測定。主要光学膜的平均折射率的值 描述如下纤维素酰化物(I. 48)、环烯烃聚合物(I. 52)、聚碳酸酯(I. 59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯こ烯(1.59)。通过输入这些平均折射率的假设值和膜厚度,KOBRA 2IADH或WR计算nx、ny和
nzo此外,在本说明书中,测定波长为550nm,除非另有特定排除。(光学膜)本发明的光学膜(下面也称之为本发明的膜)包括包含透湿度为0. 5%或更大的聚合物的载体;和光学各向异性层(下面也称之为图案化延迟层),它具有第一延迟区和第ニ延迟区,彼此的双折射不同,其中所述第一延迟区和所述第二延迟区对于每一行交替图案化。下面描述本发明的膜。[载体]本发明的光学材料的载体没有特别的限制,但是优选透湿度为0. 5%或更大的载体。具体地说,当用于圆偏振光或线偏振光眼镜模式的3D显示器时,该载体具有像素単元的图案化周期(patterring period),但是例如,当显示器被点亮时,显示器的表面温度随背光灯的热耗而上升并且载体的尺寸受其影响发生变化。因尺寸变化而引起像素错位,由此发生所谓的串扰,即左眼识别到右眼的图像并且右眼识别到左眼的图像。因此,就该载体而言,优选其尺寸的变化也得到抑制。此外,图案化时图案的纵向可以与载体的最大音速方向基本垂直,或者基本平行,但是从抑制尺寸变化的角度优选与该方向基本垂直。此外,从辊对辊可以容易地实现并且不易产生皱褶的角度,该方向优选彼此基本平行。<聚合物>本发明的载体包括透湿度为0. 5%或更大的聚合物。聚合物的透湿度可以通过将聚合物的化学结构调整至下面所述来控制,并且可以通过适当设定透湿度来控制膜的吸湿膨胀系数。透湿度和吸湿膨胀系数之间的关系通过膜内聚合物相互作用的強度来改变,例如,结晶度、分子量和扭结度,并因此,不能均匀地协调它们之间,但是,一般说来,随着通过增加如下所述聚合物的亲水性而增加透湿度,吸湿系数会增加。聚合物的透湿度调整至0. 5%或更大。透湿度优选为0. 7%,更优选I. 0%或更大。而且,其上限没有特别的限制,但是从实用性的角度,上限优选为10%或更小,更优选7. 0%或更小。用湿度测定设备和样品干燥设备“CA-03”和“VA-05” (由Mitsubishi ChemicalCorporation制造)通过Karl Fischer法作为测定透湿度的方法测定尺寸为7mmX35mm的膜样品。湿度的测定量(g)可以除以样品质量(g)得到水分含量。为与本发明有关的载体的构成要素的聚合物的实例包括纤维素酷、聚酯、聚碳酸酯、环烯烃聚合物、乙烯基聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺等。为了实现适当的水蒸汽渗透性,聚合物优选在其主链或侧链具有亲水结构例如羟基、酰胺、酰亚胺、酯等。聚合物优选是纤维素酯。作为聚合物,可以使用粉状或粒状,并且也可以使用造粒的聚合物。这些聚合物可以单独使用或者两种或更多种聚合物混合使用。此外,就作为本发明的光学膜的主要成分的聚合物而言,优选使用上述聚合物。这里,“作为主要成分的聚合物”当聚合物由单一聚合物组成时代表该单一聚合物·,并且当聚合物由多种聚合物组成时代表这些构成聚合物中质量分数最高的聚合物。此外,就透湿度而言,可以将透湿度小于O. 5%的聚合物与透湿度为O. 5%或更大的聚合物组合使用,并且甚至在这种情况下,载体的透湿度优选为O. 5%或更大。本发明所用的纤维素酰化物树脂没有特别的限制。作为酰化物原料的纤维素的实例包括棉绒、木浆(阔叶浆和针叶浆)等,并且可以使用由任意原料纤维素获得的纤维素酰化物。在一些情况下,也可以使用其混合物。对这些原料纤维素的详细描述可以在例如 “Lecture on Plastic Materials (17) Cellulose Resins,,(Maruzawa、Uda 撰写,TheNIKKAN KOGYO SHIMBUN, Ltd.于 1970 年出版)或者 Japan Institute of Invention andInnovation, Open Technical Report No. 2001-1745 (第 7-8 页)中找到。首先,详细描述优选用于本发明的纤维素酰化物。β -I, 4键合构成纤维素的葡萄糖单元在2-、3_和6-位含有自由羟基。纤维素酰化物是用具有两个或更多碳原子的酰基将这些羟基一部分或全部进一步酯化制得的聚合物。酰基取代度是指在纤维素的每个2_、
3-和6-位的酯化羟基的比例(100%酯化定义位取代度为I)。总酰基取代度,S卩,DS2+DS3+DS6优选为I. 5-3. O,更优选2. 0-3. O,甚至更优选2. 5-3. 0,并且尤其优选2. 7-2. 98。此外,从成膜性能的角度,在一些情况下,总酰基取代度优选为2. 80-2. 95,也尤其优选为2. 85-2. 90。这里,DS2是在葡萄糖单元的2-位的羟基用酰基取代的程度(下面也称之为“2-位的酰基取代度”)、DS3是在3-位的羟基用酰基取代的程度(下面也称之为“3-位的酰基取代度”)、DS6是在6-位的羟基用酰基取代的程度(下面也称之为“6-位的酰基取代度”)。而且,DS6/ (DS2+DS3+DS6)是6-位的酰基取代度与总酰基取代度之比,并且下面也称之为“6-位酰基取代的比例”。纤维素酯是纤维素和酸的酯。构成该酯的酸优选为有机酸,更优选羧酸,甚至更优选具有2-22个碳原子的脂肪酸,最优选具有2-4个碳原子的低级脂肪酸。纤维素酰化物是纤维素和羧酸的酯。在该纤维素酰化物中,存在于构成纤维素的葡萄糖单元的2-、3_和6-位上的羟基的氢原子中所有或者一部分用酰基取代。该酰基的实例包括例如,乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、新戊酰基、庚酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、十二烷酰基、十三烷酰基、十四烷酰基、十六烷酰基、十八烷酰基、环己烷碳酰基、油酰基、苯甲酰基、萘甲酰基和肉桂酰基。所述酰基基团优选为乙酰基、丙酰基、丁酰基、十二烷酰基、十八烷酰基、新戊酰基、油酰基、苯甲酰基、萘甲酰基和肉桂酰基,最优选乙酰基、丙酰基和丁酰基。所述纤维素酯可以仅是纤维素与多种酸的酯。而且,所述纤维素酰化物可以被不同的酰基基团取代。当将2_、3-和6-位的羟基用乙酰基取代的取代度的总和记为DSA并将2_、3_和6-位中的羟基用除こ酰基以外的取代基取代的取代度的总和记为DSB吋,DSA+DSB的值优选为I. 5-3. O,并且DSB的值更优选为0. 1-3. O。由于可以调整聚合物的透湿度,因此优选在该范围内的DSA和DSB的值。具体地说,透湿度可以随DSB增加而降低。S卩,从降低自然和环境载荷的角度,用于本发明的膜的纤维素酰化物树脂优选为
纤维素こ酸酷。此外,就DSB而言,6-位上羟基的取代基是28%或更大,6_位上羟基的取代基更优选是30%或更大,6-位上羟基的取代基甚至更优选是31%或更大,和6-位上羟基的取代基尤其优选是32%或更大。可以由该膜制备具有优选溶解度的溶液,特别是在非氯-基有机溶剂中,可以制成良好溶液。可以制成具有更低粘度和良好过滤性的溶液。
在酰基化纤维素时,当使用酸酐或酰氯作为酰基化剂时,使用有机酸,例如,こ酸、ニ氯甲烷等作为有机溶剂(其是反应溶剤)。至于催化剂,当酰基化剂是酸酐时,优选使用质子催化剂例如硫酸,并且当酰基化剂是酰氯(例如,CH3CH2COCl)时,使用碱性化合物。纤维素的混合脂肪酸酯的エ业上最常规的合成方法是用包含相应于こ酰基或其它酰基的脂肪酸(こ酸、丙酸、戊酸等)或其酸酐的混合有机酸组分将纤维素酰基化的方法。用于本发明的纤维素酯可以通过日本专利申请特开H10-45804中所述的方法合成。〈添加剤〉在本发明的载体中,可以将添加剂加入到聚合物组分中,并因此可以改变热膨胀系数和湿度膨胀系数之间的平衡。添加剂的分子量没有特别的限制,但是可以优选使用选自如下所述化合物的组的添加剤。根据添加的添加剤,湿度膨胀系数的降低可以大于热膨胀系数的上升,并且特别是当添加剂以30质量%的量添加时清楚地显示了该效果。为此,载体优选以30质量%-100质量%的量加入。(具有正固有双折射的化合物)优选本发明的光学膜包含具有正固有双折射的化合物。所述具有正固有双折射的化合物还包括已知为增塑剂、紫外线吸收剂等的化合物。通过包含所述具有正固有双折射的化合物使得在拉伸方向的Re的表现得到改善并是优选的。基于纤维素酰化物,具有正固有双折射的化合物的含量优选为I质量%_35质量%,更优选4质量%-30质量%,甚至更优选为10质量%-25质量%。(I)具有正固有双折射的增塑剂在本发明中,作为具有正固有双折射的化合物的增塑剂,可以广泛地采用下面聚合物添加剤。所述聚合物添加剂在该化合物中具有重复单元并优选具有700-10,000的数均分子量。在溶液流延法中,所述聚合物添加剂还具有提高溶剂的挥发速度的功能或者具有减少剩余溶剂量的功能。此外,从膜改性例如改善机械性能、赋予柔性、赋予吸水耐性、降低透湿度等的角度,显示了有用的效果。
在本发明中,具有正固有双折射的增塑剂的聚合物添加剂的数均分子量更优选为200-10, 000,甚至更优选200-5,000,并且尤其优选200-2,000。下面,参照其具体实例详细描述用于本发明的聚合物添加剂,但是用于本发明的具有正固有双折射的增塑剂的聚合物添加剂并不限于此。所述聚合物-基添加剂选自聚酯-基聚合物、聚醚-基聚合物、聚氨酯-基聚合物、其共聚物等,并且其中,优选脂肪族聚酯、芳香族聚酯和含有脂肪族残基和芳香族残基的聚酯的共聚物。(聚酯-基聚合物)所述用于本发明的聚酯-基聚合物是通过二羧酸组分与二醇组分反应获得的。优选,所述聚酯-基聚合物是通过将具有2-20个碳原子的的脂肪族二羧酸和具有8-20个碳原子的芳香族二羧酸的混合物与至少一种选自具有2-12个碳原子的脂肪族二醇、具有
4-20个碳原子的烷基醚二醇和具有6-20个碳原子的芳香族二醇的二醇反应获得的。反应产物的两端可以是反应物本身,但是所谓的封端可以通过与一元羧酸、一元醇或酚反应进行。从贮藏性等的角度,进行封端是有效的,这样使得特别是不含自由羧酸。用于本发明的聚酯-基聚合物的二羧酸优选为具有4-20个碳原子的脂肪族二羧酸残基或者具有8-20个碳原子的芳香族二羧酸残基。优选用于本发明的脂肪族二羧酸的实例包括草酸、丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸和1,4_环己烷二羧酸。此外,具有8-20个碳原子的芳香族二羧酸的实例包括邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、I, 5-萘二羧酸、I, 4-萘二羧酸、I, 8-萘二羧酸、2,8-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸
坐寸ο其中,优选的脂肪族二羧酸的实例包括丙二酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、壬二酸和1,4-环己烷二羧酸,并且芳香族二羧酸的实例包括邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5-萘二羧酸和1,4-萘二羧酸。尤其优选,脂肪族二羧酸组分的实例包括琥珀酸、戊二酸和己二酸,并且芳香族二羧酸的实例包括邻苯二甲酸、对苯二甲酸和间苯
二甲酸。在本发明中,更尤其优选,聚酯-基聚合物的二羧酸组分是使用对苯二甲酸和萘二羧酸的情况,更优选是使用对苯二甲酸的情况。用于作为高分子量添加剂的聚酯-基聚合物的二醇选自,例如,具有2-20个碳原子的脂肪族二醇、具有4-20个碳原子的烷基醚二醇和具有6-20个碳原子的含芳香族环的二醇。具有2-20个碳原子的脂肪族二醇的实例包括烷基二醇和脂环族二醇,并且例如,乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2- 丁二醇、1,3- 丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戍二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戍二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3- 二羟甲基庚烷)、2_正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(3,3- 二羟甲基庚烷)、3_甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基_1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十八烷二醇等。所述脂肪族二醇或者单独使用或者两种或更多种混合使用。优选的脂肪族二醇的实例包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2- 丁二醇、1,3-丁 ニ醇、2-甲基-1,3-丙 ニ醇、1,4-丁 ニ醇、1,5-戊 ニ醇、3-甲基-1,5-戊 ニ醇、1,6-己ニ醇、1,4-环己ニ醇和1,4-环己烷ニ甲醇,并且特别优选的脂肪族ニ醇的实例包括こニ醇、1,2-丙ニ醇、1,3-丙ニ醇、1,2-丁ニ醇、1,3-丁ニ醇、1,4-丁ニ醇、1,5-戊ニ醇、1,6-己ニ醇、1,4-环己ニ醇和1,4-环己烷ニ甲醇。在本发明中,更尤其优选,聚酯-基聚合物的ニ醇组分是使用こニ醇和丙ニ醇的情况,更优选是使用こニ醇的情況。具有4-20个碳原子的烷基醚ニ醇的实例优选包括聚四亚甲基醚ニ醇、聚こ烯醚ニ醇、聚丙烯醚ニ醇及其组合。其平均聚合度没有特别的限制,但是优选为2-20,更优选2-10,甚至更优选2-5,并且尤其优选2-4。常用的可商购获得的聚醚ニ醇的实例包括uarbowax Resins、Pluronics Resins 和 Niax Resins。具有6-20个碳原子的芳香族ニ醇的实例没有特别的限制,但是包括双酚A、1,2-轻基苯、1,3-轻基苯、1,4-轻基苯、1,4-苯ニ甲醇,并优选双酹A、l, 4-轻基苯和I, 4-苯ニ甲醇。 在本发明中,尤其优选用烷基基团或芳香族基团封端的化合物。对于防止高温高湿下一段时间之后降解,用任意疏水官能团保护末端是有效的,并且是用作推迟酯基水解的因素。为了防止聚酯-基聚合物的两端变成羧酸或0H,优选用一元醇残基或一元羧酸残基保护。这种情况下,作为一元醇,优选取代或未取代的具有1-30个碳原子的一元醇,并且其实例包括脂肪族醇类例如甲醇、こ醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、异己醇、环己醇、辛醇、异辛醇、2-こ基己醇、壬醇、异壬醇、叔壬醇、癸醇、十二烷醇、十六烷醇、十八烷醇、烯丙醇、油醇等,并且取代的醇类例如苄醇、3-苯基丙醇等。可以优选用于封端的醇的实例包括甲醇、こ醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、异戊醇、己醇、异己醇、环己醇、异辛醇、2-こ基己醇、异壬醇、油醇和苄醇,并且其具体实例包括甲醇、こ醇、丙醇、异丁醇、环己醇、2-こ基己醇、异壬醇和苄醇。此外,当使用一元羧酸残基封端时,用作一元羧酸残基的一元羧酸优选是取代或未取代的具有1-30个碳原子的一元羧酸。所述一元羧酸可以是脂肪族一元羧酸或含芳香族环的羧酸。脂肪族一元羧酸的优选实例包括こ酸、丙酸、丁酸、辛酸、己酸、癸酸、十二烷酸、硬脂酸和油酸,芳香族一元羧酸的实例包括苯甲酸、P-叔丁基苯甲酸、P-叔戊基苯甲酸、正甲苯甲酸、间甲苯甲酸、对甲苯甲酸、ニ甲基苯甲酸、こ基苯甲酸、正丙基苯甲酸、氨基苯甲酸和こ酰氧基苯甲酸。这些化合物可以单独使用或者可以两种或更多种混合使用。在本发明中,尤其优选聚酷-基聚合物的两端用こ酸和丙酸封端的情形,并且甚至更优选聚酯-基聚合物的两端用こ酸封端的情形。通过任意热熔融缩合法将ニ羧酸和ニ醇和/或通过任意典型方法用于其封端的一元羧酸或一元醇聚酯化或转酯化,或者通过这些酸和醇的酰氯的界面缩合法可以容易地合成本发明的这些聚合物添加剤。这些聚酷-基添加剂详细描述在Koichi Murai编辑的“Additive-Theory and Application”(第一版,第一次印刷,Saiwai Shobo 出版,1973年3月I日)。此外,可以使用日本专利申请特开H05-155809、H05-155810、H5-197073、2006-259494、H07-330670,2006-342227,2007-003679 等中所述的材料。
此外,作为可商购获得的产品,可以使用DIARY2007第55_27页中所述的Adekacizer (有多种产品例如Adekacizer P系列和Adekacizer PN系列)作为聚酷-基增塑剂(得自 ADEKA Co.,Ltd.)、和 Polymer-related Commodity List (2007)第 25 页中所述各种 Polylite 产品(由 Dainippon Ink&Chemicals, Inc.制造)、或者〃DICno Polymerkaishituzai〃 (2004 年 4 月 I 日出版.000VIII)第 2-5 页(2004)中所述的各种 Polycizers(由 Dainippon Ink&Chemicals, Inc.制造)。而且,可以购买一系列得自 CP Hall Co. , USA的 Plasthall P。苯甲酸基官能的聚醚可从 Velsicol Chemicals in Rosemont, Illinois以商品名BENZOFLEX(例如,BENZ0FLEX400,聚丙二醇二苯甲酸酯)商购获得。下面,描述可用于本发明的聚酯-基聚合物的具体实例,但是可用于本发明的聚酯-基聚合物并不限于此。化合物AA :乙二醇/对苯二甲酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端乙酸酯化形式(数均分子量I, 000) ο
PP-I :乙二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为2,500)PP-2 :1,3-丙二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,500)PP-3 :1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,300)PP-4 :1,3-丙二醇/乙二醇/己二酸(1/1/2摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 500)PP-5 :2-甲基-I. 3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 200)PP-6 :1,4- 丁二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,500)PP-7 :1,4-环己二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为800) -8:1,3_丙二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端丁基酯化形式(数均分子量为I, 300)PP-9 :1,3-丙二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端环己基酯化形式(数均分子量为1,500)PP-10 :乙二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端2-乙基己基酯化形式(数均分子量为3,000)PP-Il : 1,3_丙二醇/乙二醇/己二酸(1/1/2摩尔比)的缩合物的两端异壬基酯化形式(数均分子量为1,500)PP-12 :2_甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端丙基酯化形式(数均分子量为1,300)PP-13 :2_甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端2_乙基己基酯化形式(数均分子量为1,300)PP-14:2-甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端异壬基酯化形式(数均分子量为1,300)PP-15 :1,4- 丁二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端丁基酯化形式(数均分子量为1,800)PP-16 :乙二醇/对苯二甲酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为2,000)PP-17 :1,3_丙二醇/1,5-萘二羧酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 500)PP-18:2-甲基-1,3_丙二醇/间苯二甲酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为 1,200)PP-19:1,3-丙二醇/对苯二甲酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端苄基酯化形式(数均分子量为1,500)
PP-20:1,3-丙二醇/1,5-萘二羧酸的两端丙基酯化体(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,500)PP-21 :2-甲基-1,3-丙二醇/间苯二甲酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端丁基酯化形式(数均分子量为1,200)PP-22 聚(平均聚合度5)丙烯醚二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,800)PP-23 聚(平均聚合度3)乙烯醚二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 600)PP-24 聚(平均聚合度4)丙烯醚二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为2,200)PP-25:聚(平均聚合度为4)丙烯醚二醇/邻苯二甲酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,500)PP-26 聚(平均聚合度为5)丙烯醚二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端丁基酯化形式(数均分子量为1,900)PP-27 聚(平均聚合度为3)乙烯醚二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端2-乙基己基酯化形式(数均分子量为1,700)PP-28 聚(平均聚合度为4)丙烯醚二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端叔壬基酯化形式(数均分子量为1,300)PP-29 聚(平均聚合度为4)丙烯醚二醇/邻苯二甲酸(1/1摩尔比)的缩合物的两端丙基酯化形式(数均分子量为1,600)PP-30 :通过将1,3-丙二醇/琥珀酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 500)与三亚甲基二异氰酸酯(Imole)缩合获得的聚酯氨基甲酸酯化合物PP-31 :通过将1,3-丙二醇/戊二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 200)与四亚甲基二异氰酸酯(Imole)缩合获得的聚酯-氨基甲酸酯化合物PP-32 :通过将1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 000)与对亚苯基二异氰酸酯(Imole)缩合获得的聚酯-氨基甲酸酯化合物PP-33 :通过将1,3-丙二醇/乙二醇/己二酸(1/1/2摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,500)与甲代亚苯基二异氰酸酯(Imole)缩合获得的聚酯-氨基甲酸酯化合物PP-34 :通过将2-甲基-1,3-丙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,200)与间二甲苯二异氰酸酯(Imole)缩合获得的聚酯-氨基甲酸酯化合物PP-35 :通过将1,4- 丁二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为I, 500)与四亚甲基二异氰酸酯(Imole)缩合获得的聚氨酯化合物PP-40 乙二醇/己二酸(1/1摩尔比)的缩合物(数均分子量为1,000)PP-51 :聚丙烯酸异丙酯(数均分子量为1,300)
PP-52 :聚丙烯酸丁酯(数均分子量为1,300)PP-53 :聚甲基丙烯酸异丙酯(数均分子量为1,200)PP-54 聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸丁酯(摩尔比8/2、数均分子量为1,600)PP-55:聚(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸2-乙基己酯(摩尔比9/1、数均分子量为 1,600)PP-60 ■ 聚(乙酸乙烯酯)(数均分子量为2,400)在本发明中,在这些聚合物化合物中,优选使用已知为光学各向异性控制剂的化合物。所述光学各向异性控制剂描述在日本专利申请特开2005-104148。 此外,从轴反转的角度,优选将聚合物添加剂与总酰基取代度高的纤维素酰化物混合使用。在本发明中,作为具有正固有双折射的增塑剂,特别优选使用化合物AA,它也是一种光学各向异性控制剂。即使从与总酰基取代度高的纤维素酰化物组合的角度,也优选化合物AA。(2)具有正固有双折射的紫外线吸收剂从轴反转的角度,优选包括具有正固有双折射的紫外线吸收剂。具有正固有双折射的紫外线吸收剂的实例包括日本专利申请特开2009-262551中所述的紫外线吸收剂。下面,描述具有正固有双折射的紫外线吸收剂的具体实例,但是本发明并不限于下面的化合物。化合物AB:
权利要求
1.一种光学膜,包括 含有透湿度为O. 5%或更大的聚合物的载体;和 光学各向异性层,其包括彼此具有不同双折射且对于每一行交替图案化的第一延迟区和第二延迟区。
2.如权利要求I所述的光学膜,其中所述聚合物是在其主链或侧链中具有选自羟基、酰胺、酰亚胺和酯的化学结构的聚合物。
3.如权利要求I或2所述的光学膜,其中所述聚合物是纤维素酯。
4.如权利要求1-3任一项所述的光学膜,其中图案的长边的方向与载体的音速最大的方向基本垂直。
5.如权利要求1-4任一项所述的光学膜,其中在与载体的音速最大的方向平 行的方向,热膨胀系数α为5.0X10_7°C-500X10_6/°C并且湿度膨胀系数β为.3.OX 10_6/%RH-5000 X 10_6/%RH。
6.如权利要求5所述的光学膜,其中所述音速最大的方向的弹性模量(El)为5GPa-50GPa。
7.如权利要求1-6任一项所述的光学膜,其中所述载体被拉伸10%或更大。
8.如权利要求7所述的光学膜,其中所述载体是在传输方向进行拉伸、与所述传输方向不一致的方向进行拉伸、或者以其组合进行拉伸的载体。
9.如权利要求1-8任一项所述的光学膜,其中所述载体满足下式(I)式(I) I Re(550)I〈5 且 |Rth (550)|〈20 其中ReU)和Rth(X)分别代表波长为λ (单位nm)下在面内方向和膜厚度方向的延迟值(单位nm)。
10.如权利要求1-9任一项所述的光学膜,其中图案化的光学各向异性层和载体的总Re (550)为110nm-165nm,并且所述第一延迟区的慢轴与所述第二延迟区的慢轴基本垂直。
11.一种偏振片,包括 如权利要求1-10任一项所述的光学膜;和 起偏器, 其中所述光学膜和所述起偏器经粘合层层叠。
12.—种液晶显不器,包括 一对基底,在其至少一侧上有电极并且彼此相对设置; 在这对基底之间的液晶层;和 设置在光源侧的第一偏振片和设置在观看侧的第二偏振片,其间插入所述液晶层,每个偏振片包括起偏器和至少提供在所述起偏器的外侧的保护膜,至少提供在所述起偏器的外侧的保护膜, 图像经包括起偏器和在所述第二偏振片的观看侧的至少一个保护膜的第三偏振片被可视地识别, 其中如权利要求11所述的偏振片是所述第二偏振片。
全文摘要
提供了一种光学膜,随图案化延迟膜的载体的温度变化其尺寸变化小。该光学膜包括包含透湿度为0.5%或更大的聚合物的载体;第一延迟区和第二延迟区,其中它们的双折射彼此不同;和光学各向异性层,其中所述第一延迟区和所述第二延迟区对于每一行交替图案化。
文档编号G02F1/1335GK102859401SQ20118001986
公开日2013年1月2日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月19日
发明者矢内雄二郎, 佐多博晓, 中山元, 佐佐田泰行 申请人:富士胶片株式会社
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