專利名稱：雙折射薄膜的制備方法以及使用該雙折射薄膜的光學(xué)膜和圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙折射薄膜的制備方法，以及使用該雙折射薄膜的光學(xué)膜和各種圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
在各種圖像顯示裝置如液晶顯示裝置中，雙折射薄膜通常用于為了改善顯示特性的如解決著色或增大視角的目的。一般，通過單軸或雙軸拉伸聚合物薄膜以調(diào)整該聚合物薄膜的雙折射或相位差而制備上述雙折射薄膜。
在將上述雙折射薄膜和偏振薄膜一起用于液晶顯示裝置的情形中，通常有必要排列該雙折射薄膜和偏振薄膜以使該雙折射薄膜的慢軸與偏振薄膜的透射軸平行。一般，雙折射薄膜慢軸的方向與薄膜拉伸方向一致，而偏振薄膜透射軸的方向垂直于薄膜拉伸方向。
然而，以上述方式排列雙折射薄膜和偏振薄膜涉及如下生產(chǎn)中的問題。即當(dāng)通過工業(yè)的方法拉伸聚合物薄膜時(shí)，該聚合物薄膜通常在長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)從而在經(jīng)受拉伸處理時(shí)被纏繞在輥上。當(dāng)如上所述已各自被纏繞至輥上的雙折射薄膜和偏振薄膜彼此貼合時(shí)，通過將它們?cè)倮p繞在輥上并且使它們彼此貼合時(shí)的狀態(tài)是各自薄膜的長(zhǎng)度方向在相同的方向，從而可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的貼合。因此，為了排列這些薄膜使得所述透射軸和慢軸彼此平行以及連續(xù)貼合它們，有必要使偏振薄膜在長(zhǎng)度方向被拉伸而雙折射薄膜在寬度方向被拉伸。也就是說，為了使偏振薄膜透射軸的方向(即與拉伸方向垂直的方向)和雙折射薄膜慢軸的方向(即拉伸方向)是各自薄膜的寬度方向，需要在寬度方向拉伸該雙折射薄膜。然而，如果在寬度方向連續(xù)拉伸聚合物薄膜以制備雙折射薄膜，會(huì)出現(xiàn)所謂的彎曲現(xiàn)象，使得在薄膜面內(nèi)的取向軸具有扇形形狀。因此，難以獲得通過在寬度方向拉伸聚合物薄膜的在取向軸、雙折射和相位差的均一性。
在這一方面，作為在寬度方向拉伸聚合物薄膜的方法，有一種已采用的方法是將在寬度方向已被拉伸的聚合物薄膜經(jīng)受緩和處理以使其寬度恢復(fù)至原有的寬度，由此改善在寬度方向(拉伸方向)慢軸中的均一性。然而，由于聚合物薄膜通常是在基質(zhì)上直接形成，然后與基質(zhì)一起被拉伸，因此該方法會(huì)受基質(zhì)物理特性的改變的影響。而且，根據(jù)聚合物薄膜的類型，不能充分實(shí)現(xiàn)緩和效果。因此，根據(jù)本方法，難以通過工業(yè)過程穩(wěn)定地制備均勻的雙折射薄膜。而且盡管試圖在拉伸后通過冷卻聚合物薄膜而抑制彎曲現(xiàn)象，還是不可能完全避免彎曲現(xiàn)象(非專利文件1)。另外，還公開了一種方法，其中聚合物薄膜形成于其上的基質(zhì)夾在拉幅機(jī)的夾具之間并處于松弛的狀態(tài)，然后該基質(zhì)被熱收縮(專利文件1)。然而，本方法的問題在于所用的基質(zhì)限于熱可收縮的基質(zhì)，而且如果基質(zhì)太厚，當(dāng)松弛基質(zhì)時(shí)，可能形成褶皺，由此難以穩(wěn)定地松弛基質(zhì)。除了上述的方法外，還公開的一些方法中確定了進(jìn)行薄膜拉伸的條件，如將拉伸的薄膜的寬度設(shè)為拉伸比的平方根的方法(專利文件2)，確定了由于在長(zhǎng)度方向拉伸導(dǎo)致薄膜在寬度方向收縮的方法(專利文件3)，和拉伸的薄膜經(jīng)受熱松弛處理的方法(專利文件4)。然而，從工業(yè)的角度，難以根據(jù)這些方法穩(wěn)定地制備雙折射薄膜。
非專利文件1T.Yamada et al.Intn.Polym.Process.，Vo.X，Issue4,334-340(1995)專利文件1JP 6(1994)-51116A專利文件2JP 3(1991)-23405A
專利文件3JP 2(1990)-191904A專利文件4JP 5(1993)-249316A發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的問題基于如前所述，本發(fā)明的目的是提供通過在寬度方向拉伸聚合物薄膜而制備雙折射薄膜的方法，由此可以制備具有優(yōu)異的外觀和在光學(xué)特性上具有優(yōu)異的均勻性，并且雙折射率、相位差和取向軸角度的變化得以抑制的雙折射薄膜。
解決問題的方法為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制備雙折射薄膜的方法的特征在于在拉伸聚合物薄膜的步驟中，聚合物薄膜在寬度方向被拉伸的同時(shí)在長(zhǎng)度方向(與寬度方向垂直的方向)被收縮，并假定聚合物薄膜在被拉伸前在寬度方向和長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度為1，拉伸后的聚合物薄膜在寬度方向的長(zhǎng)度改變率(STD)和收縮后的聚合物薄膜在長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度改變率(SMD)滿足由下式(1)所示的關(guān)系(1/STD)1/2≤SMD＜1(1)。
發(fā)明效果通過使聚合物薄膜在寬度方向被拉伸的同時(shí)在長(zhǎng)度方向被收縮，并設(shè)定在寬度方向的拉伸度和在長(zhǎng)度方向的收縮度從而滿足由如上所述式(1)的條件，可以有效地獲得具有優(yōu)異外觀的和優(yōu)異的光學(xué)特性的雙折射薄膜，所述優(yōu)異的光學(xué)特性是在面內(nèi)方向和在厚度方向的折射率得以精確控制，以及雙折射率、相位差和取向軸，尤其是在寬度方向的取向軸精度均一。由上述制備方法獲得的雙折射薄膜由于其特性可以提高各種圖像顯示裝置如液晶顯示裝置的顯示特性。另外，可以如上所述將該雙折射薄膜連續(xù)貼合于偏振薄膜上。因此從工業(yè)的角度該雙折射薄膜非常有用。
需要指出的是本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究最新提出了如下想法將聚合物薄膜在寬度方向被拉伸的同時(shí)在長(zhǎng)度方向被收縮，并設(shè)定進(jìn)行拉伸和收縮的條件使之滿足如上所述的式(1)。更具體的說，本發(fā)明的發(fā)明人比較了由在寬度方向的傳統(tǒng)拉伸導(dǎo)致的聚合物薄膜的形變和由在長(zhǎng)度方向的傳統(tǒng)拉伸導(dǎo)致的聚合物薄膜的形變，并側(cè)重于如下表1所示的這些形變所具有的特征。表1示出了聚合物薄膜在三維方向(即長(zhǎng)度方向、寬度方向和厚度方向)的改變率。在表1中給出了假定在拉伸前聚合物薄膜的寬度、長(zhǎng)度和厚度為“1”所獲得的改變率的值，STD代表在寬度方向的改變率，SMD代表在長(zhǎng)度方向的改變率。即本發(fā)明的發(fā)明從側(cè)重于如表1所示的事實(shí)，在寬度方向的傳統(tǒng)拉伸不會(huì)引起在長(zhǎng)度方向的形變，這可能是發(fā)生彎曲現(xiàn)象的一個(gè)原因，而在長(zhǎng)度方向的傳統(tǒng)拉伸通常很容易造成在寬度方向和厚度方向的形變?；谝陨习l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
表1

具體實(shí)施方式
如上所述，本發(fā)明制備雙折射薄膜的方法的特征在于在拉伸聚合物薄膜的步驟中，聚合物薄膜在寬度方向被拉伸的同時(shí)在長(zhǎng)度方向被收縮，并假定聚合物薄膜在被拉伸前在寬度方向和在長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度為1，拉伸后的聚合物薄膜在寬度方向的長(zhǎng)度改變率(STD)和收縮后的聚合物薄膜在長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度改變率(SMD)滿足下式(1)。在本發(fā)明中，在為長(zhǎng)方形聚合物薄膜的情形下，長(zhǎng)度方向是指沿著該方向聚合物薄膜兩端的距離更長(zhǎng)的方向，而寬度方向是指與長(zhǎng)度方向垂直的方向。另一方面，在為正方形聚合物薄膜的情形下，只需要滿足上述兩個(gè)方向彼此垂直。
(1/STD)1/2≤SMD＜1(1)當(dāng)“SMD＝1”時(shí)，即聚合物薄膜在長(zhǎng)度方向的尺寸不發(fā)生變化時(shí)，不能解決產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象的問題。另一方面，當(dāng)(1/STD)1/2＞SMD時(shí)，聚合物薄膜在寬度方向會(huì)形成褶皺，由此造成外觀上的問題。
在式(1)中，優(yōu)選SMD＝(1/STD)1/2。而且特別優(yōu)選SMD小于0.99，更優(yōu)選在0.85-0.95的范圍，尤其優(yōu)選在0.88-0.93的范圍。而且在式(1)中，(1/STD)1/2優(yōu)選小于0.99，更優(yōu)選在0.85-0.95的范圍，尤其優(yōu)選在0.88-0.93的范圍，從而STD優(yōu)選小于1.5，更優(yōu)選不小于1.01且小于1.5，尤其優(yōu)選在1.1-1.3的范圍內(nèi)。更具體地說，當(dāng)STD是1.2時(shí)，SMD優(yōu)選在0.9-0.92的范圍內(nèi)，而當(dāng)STD是1.3時(shí)，SMD優(yōu)選在0.86-0.90的范圍內(nèi)。當(dāng)滿足本發(fā)明的優(yōu)選條件，即如式(1)中SMD＝(1/STD)1/2的條件時(shí)，聚合物薄膜在三維方向的改變率如下所示在長(zhǎng)度方向?yàn)镾MD＝(1/STD)1/2，在寬度方向?yàn)镾TD，在厚度方向?yàn)?1/STD)1/2。
上述同時(shí)進(jìn)行的拉伸處理和收縮處理可以直接對(duì)聚合物薄膜進(jìn)行。或者，可以將聚合物薄膜安置于基質(zhì)上，然后將基質(zhì)經(jīng)受拉伸處理和收縮處理，由此間接地處理聚合物薄膜?；?qū)⒒|(zhì)和聚合物薄膜的層合物同時(shí)經(jīng)受拉伸處理和收縮處理。
對(duì)聚合物薄膜沒有特別的限制，可以是由常規(guī)已知的作為用于形成雙折射薄膜的材料的聚合物形成的薄膜。該聚合物的實(shí)例包括聚碳酸酯、聚烯丙基酯(polyalylate)、聚砜、聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)和聚萘二甲酸乙二酯、聚醚砜、聚乙烯醇、聚烯烴如聚乙烯和聚丙烯、纖維素-基聚合物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚偏1，1-二氯乙烯、聚酰胺、降冰片烯-基聚合物、和包含異丁烯和N-甲基順丁烯二酰亞胺的交替共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物。
優(yōu)選聚合物薄膜是光學(xué)透明的，其光透射比優(yōu)選不小于85％，更優(yōu)選為90％。而且，優(yōu)選在取向的不均勻性較小。
當(dāng)將聚合物薄膜直接形成于基質(zhì)上時(shí)，優(yōu)選使用如下所列的非液晶聚合物。根據(jù)非液晶聚合物自身的特性，可以僅通過將其涂布于基質(zhì)上而形成具有光學(xué)負(fù)單軸性(“nx＞ny”和“ny＞nz”)的雙折射薄膜，而不論基質(zhì)的取向性質(zhì)。而且，通過拉伸由此所獲的雙折射薄膜，可以改變雙折射薄膜的光學(xué)特性使之具有負(fù)雙軸性(“nx＞ny＞nz”)。相應(yīng)的，可以更容易地調(diào)節(jié)雙折射率和相位差，另外，所用的基質(zhì)并不限于取向基質(zhì)。需要指出的是nx，ny和nz各自代表在聚合物薄膜X軸方向(即，慢軸方向)，Y軸方向和Z軸方向的折射率，其中X軸方向?yàn)榫酆衔锩鎯?nèi)具有最大折射率的軸方向，Y軸方向?yàn)樵撁鎯?nèi)與X軸方向垂直的軸方向，而Z軸方向?yàn)榕cX軸和Y軸垂直的厚度方向。
非液晶聚合物優(yōu)選為聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚芳基醚酮、聚酰胺酰亞胺、聚酯酰亞胺等，因?yàn)樗鼈兙哂袃?yōu)異的熱阻性、化學(xué)耐性、透明性和硬度?？梢詥为?dú)使用這些聚合物之一或具有不同功能團(tuán)的兩種和多種聚合物的混合物，如聚芳基醚酮和聚酰胺的混合物。其中因?yàn)榭梢垣@得高雙折射性尤其優(yōu)選聚酰亞胺等。
對(duì)上述聚合物的分子量沒有特別的限制，但是其重均分子量(Mw)優(yōu)選為1,000-1,000,000，更優(yōu)選2,000-500,000。
作為聚酰亞胺，優(yōu)選使用具有高面內(nèi)取向和可溶于有機(jī)溶劑的聚酰亞胺。例如可以使用9，9-二(氨基芳基)芴和芳香的四羧酸二酐的縮聚物(參見JP2000-511296 A)，更具體的說，可以使用包含至少一個(gè)由以下分子式(1)所示的重復(fù)單元的聚合物。
在上述分子式(1)中，R3-R6是至少一個(gè)獨(dú)立地選自于氫、鹵素、苯基、被1-4個(gè)鹵素原子或C1-10的烷基取代的苯基、和C1-10的烷基的取代基。優(yōu)選R3-R6是至少一個(gè)獨(dú)立地選自于氫、苯基、被1-4個(gè)鹵素原子或C1-10的烷基取代的苯基、和C1-10的烷基的取代基。
在上述分子式(1)中，Z是C6-20的四價(jià)的芳香基團(tuán)，并優(yōu)選是1，2，4，5-苯四酸基團(tuán)、多環(huán)芳香基團(tuán)、多環(huán)芳香基團(tuán)的衍生物、或由以下分子式(2)所示的基團(tuán)。
在以上分子式2中，Z’是共價(jià)鍵、C(R7)2基團(tuán)、CO基團(tuán)、O原子、S原子、SO2基團(tuán)、Si(C2H5)2基團(tuán)或NR8基團(tuán)。當(dāng)有多個(gè)Z’時(shí)，它們可以相同或不同。而且，w是從1-10的整數(shù)。R7獨(dú)立的是氫或C(R9)3。R8是氫、具有1至約20個(gè)碳原子的烷基或C6-20的芳基，并且當(dāng)有多個(gè)R8時(shí)，它們可以相同或不同。R9獨(dú)立的是氫、氟或氯。
上述多環(huán)的芳香基團(tuán)可以是選自萘、芴、苯并芴或蒽的四價(jià)基團(tuán)。另外，上述的多環(huán)的芳香基團(tuán)的衍生物可以是被至少一個(gè)選自如C1-10的烷基基團(tuán)、及其氟代衍生物、和鹵素如F和Cl的基團(tuán)取代的上述多環(huán)的芳香基團(tuán)。
除了以上所述，可以使用具有以下通式(3)或(4)所示的重復(fù)單元的均聚物或具有以下通式(5)所示的重復(fù)單元的聚酰亞胺，如JP8(1996)-511812A中所述。由下式(5)所示的聚酰亞胺優(yōu)選是由式(3)所示的均聚物形式。
[化學(xué)分子式4] 在上述通式(3)-(5)中，G和G’各自是獨(dú)立地選自于二價(jià)鍵、CH2基團(tuán)、C(CH3)2基團(tuán)、C(CF3)2基團(tuán)、C(CX3)2基團(tuán)(其中，X是鹵素)、CO基團(tuán)、O原子、S原子、SO2基團(tuán)、Si(CH2CH3)2基團(tuán)和N(CH3)基團(tuán)的基團(tuán)，G和G’可以相同或不同。
在上述分子式(3)至(5)中，L是取代基，d和e代表其中取代基的數(shù)目。L例如是鹵素、C1-3的烷基、鹵代的C1-3的烷基、苯基或取代的苯基，當(dāng)有多個(gè)L時(shí)，它們可以相同或不同。上述取代的苯基可以是具有至少一個(gè)選自于鹵素、C1-3的烷基和鹵代的C1-3的烷基的取代基的取代的苯基。另外上述的鹵素可以是如氟、氯、溴或碘。d是從0-2的整數(shù)，e是從0-3的整數(shù)。
在上述分子式(3)-(5)中，Q是取代基，f代表其中取代基的數(shù)目。Q可以是原子或選自于氫、鹵素、烷基、取代的烷基、硝基、氰基、硫代烷基、烷氧基、芳基、取代的芳基、烷基酯基和取代的烷基酯基的基團(tuán)。當(dāng)有多個(gè)Q時(shí)，它們可以相同或不同。上述鹵素可以是氟、氯、溴或碘。上述取代的烷基可以是鹵代的烷基。另外上述取代的芳基可以是鹵代的芳基。f是從0至4的整數(shù)，g和h各自是從0至3的整數(shù)和從1至3的整數(shù)。另外，優(yōu)選g和h大于1。
在上述分子式(4)中，R10和R11是獨(dú)立地選自于氫、鹵素、苯基、取代的苯基、烷基和取代的烷基的基團(tuán)。尤其優(yōu)選R10和R11獨(dú)立地是鹵代的烷基。
在上述分子式(5)中，M1和M2可以是相同或不同，如鹵素、C1-3的烷基、鹵代的C1-3的烷基、苯基或取代的苯基。上述的鹵素可以是如氟、氯、溴或碘。上述取代的苯基可以是具有至少一個(gè)選自于鹵素、C1-3的烷基和鹵代的C1-3的烷基的取代基的取代的苯基。
由分子式(3)所示的聚酰亞胺的特定的實(shí)例包括由以下分子式(6)所示的聚酰亞胺。
而且，上述聚酰亞胺可以是通過合適地共聚合除上述骨架(重復(fù)單元)之外的酸二酐和聯(lián)氨而獲得的共聚物。
上述的酸二酐可以是例如芳香的四羧酸二酐。該芳香的四羧酸二酐可以是如1，2，4，5-苯四酸二酐、二苯酮四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、雜環(huán)芳香四羧酸二酐或2，2’-取代的二苯基四羧酸二酐。
1，2，4，5-苯四酸二酐可以是1，2，4，5-苯四酸二酐、3，6-二苯基-1，2，4，5-苯四酸二酐、3，6-二(三氟甲基)-1，2，4，5-苯四酸二酐、3，6-二溴-1，2，4，5-苯四酸二酐或3，6-二氯-1，2，4，5-苯四酸二酐。二苯酮四羧酸二酐可以是例如3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐、2，3，3’，4’-二苯酮四羧酸二酐或2，2’，3，3’-二苯酮四羧酸二酐。萘四羧酸二酐可以是例如2，3，6，7-萘四羧酸二酐、1，2，5，6-萘四羧酸二酐或2，6-二氯-萘-1，4，5，8-四羧酸二酐。雜環(huán)芳香四羧酸二酐可以是例如噻吩-2，3，4，5-四羧酸二酐、吡嗪-2，3，5，6-四羧酸二酐或吡啶-2，3，5，6-四羧酸二酐。2，2’-取代的二苯基四羧酸二酐可以是例如2，2’-二溴-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐、2，2’-二氯-4，4’5，5’-二苯基四羧酸二酐或2，2’-二(三氟甲基)-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐。
芳香的四羧酸二酐的其它實(shí)例還包括3，3’，4，4’-二苯基四羧酸二酐、二(2，3-二羧基苯基)甲烷二酐、二(2，5，6-三氟-3，4-二羧基苯基)甲烷二酐、2，2-二(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、4，4’-二(3，4-二羧基苯基)-2，2’-二苯基丙烷二酐、二(3，4-二羧基苯基)醚二酐、4，4’-氧苯二酸氫二酐、二(3，4-二羧基苯基)硫酸二酐、3，3’，4，4’-二苯基砜四羧酸二酐、4，4’-[4，4’-異亞丙基-二(對(duì)亞苯基氧)二(苯酸氫二酐)、N，N-(3，4-二羧基苯基)-N-甲基氨二酐和二(3，4-二羧酸苯基)二乙基硅烷二酐。
在如上所述中，芳香四羧酸二酐優(yōu)選是2，2’-取代的二苯基四羧酸二酐，更優(yōu)選的是2，2’-二(三鹵甲基)-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐，并進(jìn)一步優(yōu)選是2，2’-二(三氟甲基)-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐。
上述的聯(lián)氨可以是芳香二氨。其具體實(shí)例包括苯二氨、二氨二苯酮、萘二氨、雜環(huán)芳香二氨和其它的芳香二氨。
上述的苯二氨可以選自苯二氨如鄰、間和對(duì)苯二氨，2，4-二氨甲苯，1，4-二氨-2-甲氧苯，1，4-二氨-2-聯(lián)苯和1，3-二氨-4-氯苯。二氨苯二酮的實(shí)例可以包括2，2’-二氨苯二酮和3，3’-二氨苯二酮。萘二氨可以是1，8-二氨萘或1，5-二氨萘。雜環(huán)芳香二氨的實(shí)例可以包括2，6-二氨吡啶、2，4-二氨吡啶和2，4-二氨-S-三嗪。
另外，除了上述之外，芳香二氨可以是4，4’-二氨二苯，4，4’-二氨二苯甲烷、4，4’-(9-亞芴基)-雙苯胺、2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨二苯、3，3’-二氯-4，4’-二氨二苯甲烷、2，2’-二氯-4，4’-二氨二苯、2，2’，5，5’-四氯聯(lián)苯胺、2，2’-二(4-氨基苯氧基苯基)丙烷、2，2-二(4-氨基苯基)丙烷、2，2-二(4-氨基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、4，4’-二氨二苯醚、3，4’-二氨二苯醚、1，3-二(3-氨基苯氧基)苯、1，3-二(4-氨基苯氧基)苯、1，4-二(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-二(4-氨基苯氧基)二苯、4，4’-二(3-氨基苯氧基)二苯、2，2-二[4-4(氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、4，4’-二氨二苯硫醚或4，4’-二氨二苯砜。
聚醚酮作為形成雙折射膜的材料可以是由以下通式(7)所示的聚芳基醚酮，參見JP2001-49110A。
在上述分子式(7)中，X是取代基，q是其中取代基的數(shù)目。X例如可以是鹵素原子、低級(jí)烷基、鹵代的烷基、低級(jí)烷氧基或鹵代的烷氧基，當(dāng)有多個(gè)X時(shí)，它們可以相同或不同。
鹵素原子例如可以是氟原子、溴原子、氯原子或碘原子，其中，優(yōu)選氟原子。低級(jí)烷基優(yōu)選是C1-6的直鏈或支鏈的低級(jí)烷基，更優(yōu)選是C1-4的直鏈或支鏈的烷基。更具體的說，優(yōu)選是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基或叔丁基，尤其優(yōu)選是甲基或乙基。鹵代的烷基可以是上述低級(jí)烷基的鹵化物，如三氟甲基。低級(jí)烷氧基可以優(yōu)選是C1-6的直鏈或支鏈的烷氧基，更優(yōu)選是C1-4的直鏈或支鏈的烷氧基。更具體的說，優(yōu)選是甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基。尤其優(yōu)選甲氧基或乙氧基。鹵代的烷氧基可以是上述低級(jí)烷氧基的鹵化物，如三氟甲氧基。
在上述分子式(7)中，q是從0至4的整數(shù)，在分子式(7)中，優(yōu)選q＝0，并且羰基和醚的氧原子以對(duì)位鍵于苯環(huán)的兩端。
另外，在上述分子式(7)中，R’是由下述分子式(8)所示的基團(tuán)，m是整數(shù)0或1。
在上述分子式(8)中，X’是取代基并且與在分子式(7)中的X相同。在分子式(8)中，當(dāng)有多個(gè)X’時(shí)，它們可以相同或不同。q’代表在X’中取代基的數(shù)目，并且為從0至4的整數(shù)，優(yōu)選q’＝0。另外，p是整數(shù)0或1。
在分子式(8)中，R2是二價(jià)芳香基團(tuán)。該二價(jià)芳香基團(tuán)可以是鄰、間或?qū)Φ膩啽交鶊F(tuán)或選自于萘，二苯，蒽，鄰、間或?qū)Φ娜?lián)苯，菲、氧芴、二苯基醚或二苯基砜的二價(jià)基團(tuán)。在這些二價(jià)芳香基團(tuán)中，直接鍵合于芳基的氫可以被鹵素原子、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基取代。其中，R2優(yōu)選是選自包括如下分子式(9)至(15)的基團(tuán)的芳香基團(tuán)。
在上述分子式(7)中，R1優(yōu)選是由以下分子式(16)所代表的基團(tuán)，其中R2和p與在上述分子式(8)中的相同。
另外，在分子式(7)中，n代表聚合度，從2至5000，優(yōu)選從5至500。該聚合可以包括具有相同結(jié)構(gòu)或不同結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元。在后述例子中，重復(fù)單元的聚合形式可以是嵌段聚合或無規(guī)聚合。
而且，優(yōu)選在由分子式(7)所示的聚芳基醚酮的對(duì)四氟亞苯甲?；鶄?cè)末端是氟，和其氧化烯基側(cè)末端是氫原子。上述聚芳基醚酮可以由以下通式(17)表示。在以下分子式中，n代表如分子式(7)中所述的聚合度。
由分子式(7)所示的聚芳基醚酮的具體實(shí)例可以包括由以下分子式(18)至(21)所示的那些，其中n代表如分子式(7)中所述的聚合度。
[化學(xué)分子式14] [化學(xué)分子式15] 除了以上所述，作為用于形成雙折射薄膜材料的聚酰胺或聚醚可以是如JP10(1998)-508048 A中所述的聚酰胺或聚醚，它們的重復(fù)單元可以由以下通式(22)所示。
在以上分子式(22)中，Y是O或NH。E是例如至少一個(gè)選自共價(jià)鍵、C2亞烷基、鹵代C2亞烷基、CH2基團(tuán)、C(CX3)2基團(tuán)(其中X是鹵素或氫)、CO基團(tuán)、O原子、S原子、SO2基團(tuán)、Si(R)2基團(tuán)和N(R)基團(tuán)的基團(tuán)，E可以相同或不同。在上述E中，R是C1-3的烷基和鹵代的C1-3的烷基中的至少一種，并且相對(duì)于羰基或Y基團(tuán)位于間位或?qū)ξ弧?br> 而且，在上述分子式(22)中，A和A’是取代基，t和z各自代表其中取代基的數(shù)目。另外，p是從0至3的整數(shù)，q是從1至3的整數(shù)和r是從0至3的整數(shù)。
上述A選自氫、鹵素、C1-3的烷基、鹵代的C1-3的烷基、由OR所示的烷氧基(其中R是由上定義的基團(tuán))、芳基、鹵代反應(yīng)取代的芳基、C1-9的烷氧羰基、C1-9的烷基羰基氧基、C1-12芳氧基羰基、C1-12芳基羰基氧基及其取代衍生物、C1-12芳基氨基甲?；?、和C1-12芳基羰基氨基及其取代衍生物。當(dāng)有多個(gè)A時(shí)，它們可以相同或不同。上述A’選自鹵素、C1-3的烷基、鹵代的C1-3的烷基、苯基和取代的苯基，當(dāng)有多個(gè)A’時(shí)，它們可以相同或不同。在取代的苯基的苯環(huán)上的取代基可以是鹵素、C1-3的烷基、鹵代的C1-3的烷基，或者它們的混合物。t是從0至4的整數(shù)，z是從0至3的整數(shù)。
在由以上分子式(22)所示的聚酰胺或聚醚的重復(fù)單元中，優(yōu)選由下式(23)代表的重復(fù)單元。
在分子式(23)中，A，A’和Y是由分子式(22)定義的那些，v是從0至3的整數(shù)，優(yōu)選是從0至2的整數(shù)。盡管x和y各自是0或1，但它們不能同時(shí)為0。
另一方面，作為基質(zhì)，優(yōu)選可以被拉伸或收縮的光學(xué)透明的聚合物薄膜。從實(shí)用性的角度，尤其優(yōu)選當(dāng)拉伸時(shí)不會(huì)引起相位差的聚合物薄膜。進(jìn)一步，尤其優(yōu)選具有優(yōu)異透明度的聚合物薄膜作為基質(zhì)是因?yàn)樵摶|(zhì)和在其上形成的雙折射薄膜的層合物可以用作光學(xué)膜。另外，為了使得在長(zhǎng)度方向的上述收縮可以平滑地進(jìn)行，優(yōu)選將預(yù)先拉伸的薄膜、熱可收縮的薄膜等作為基質(zhì)，并且用于形成上述基質(zhì)的材料優(yōu)選是熱固性樹脂。
用于形成基質(zhì)的材料的具體實(shí)例包括聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯和聚(4-甲基-1-戊烯，聚酰亞胺，聚酰胺酰亞胺，聚酰胺，聚醚酰亞胺，聚醚醚酮，聚酮硫醚，聚醚砜，聚砜，聚苯硫，聚苯醚，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯，聚萘二甲酸乙二酯，聚縮醛，聚碳酸酯，聚烯丙基酯，丙烯酸類樹脂，聚乙烯醇，聚丙烯，纖維素-基塑料，環(huán)氧樹脂，酚樹脂，乙酸酯樹脂如三乙酰纖維素(TAC)，聚醚樹脂，丙烯酸類樹脂，聚降冰片烯樹脂，纖維素樹脂，聚苯乙烯樹脂，聚乙烯醇樹脂，聚氯乙烯樹脂，聚偏1，1-二氯乙烯樹脂，聚丙烯酸類樹脂，以及它們的混合物。另外，也可以使用液晶聚合物等。其中，考慮到耐溶劑性和熱阻性，優(yōu)選聚丙烯，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，聚萘二甲酸乙二酯等。另外，用于形成基質(zhì)的材料可以是側(cè)鏈具有取代或未取代的亞氨基的熱塑性樹脂和側(cè)鏈具有取代或未取代的苯基和腈基的熱塑性樹脂的混合物，參見JP2001-343529 A(WO01/37007)。該混合物的具體實(shí)例包括含有異丁烯和N-甲基馬來酰亞胺的交替共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物的樹脂組合物。在這些材料中，優(yōu)選側(cè)鏈具有取代或未取代的亞氨基的熱塑性樹脂和側(cè)鏈具有取代或未取代的苯基和腈基的熱塑性樹脂的混合物。
接下來，舉例描述本發(fā)明雙折射薄膜的制備方法。
首先，提供待拉伸和收縮的聚合物薄膜。對(duì)該聚合物薄膜的厚度沒有特別的限制，可以根據(jù)雙折射薄膜所希望的相位差，聚合物薄膜的材料等合適地確定。一般，聚合物薄膜的厚度在5-500μm，優(yōu)選10-350μm，更優(yōu)選20-200μm。如果聚合物薄膜的厚度在上述范圍內(nèi)，該薄膜可以具有足夠的強(qiáng)度從而可以避免在拉伸和收縮中的斷裂。而且，對(duì)該聚合物薄膜在長(zhǎng)度方向和寬度方向的長(zhǎng)度沒有特別的限制，可以根據(jù)所用拉幅機(jī)的大小等合適地確定。
在對(duì)聚合物薄膜在寬度方向進(jìn)行拉伸的同時(shí)在長(zhǎng)度方向進(jìn)行收縮從而滿足式(1)的條件。可以通過使用雙軸拉幅機(jī)進(jìn)行寬度方向的拉伸和長(zhǎng)度方向的收縮。更具體的說，可以使用高性能的薄膜機(jī)(thinfilm machine)(商品名“FITZ”)，由Ichikin，Ltd.生產(chǎn)，其可以同時(shí)進(jìn)行拉伸和收縮。根據(jù)該機(jī)器，在機(jī)器方向(薄膜的長(zhǎng)度方向＝薄膜在機(jī)器中的運(yùn)行方向)的拉伸比和在縱向的拉伸比(寬度方向＝與薄膜運(yùn)行方向垂直的方向)可以根據(jù)需要設(shè)定，并且機(jī)器方向(長(zhǎng)度方向)的收縮比可以根據(jù)需要設(shè)定。因此，該機(jī)器可以在所需的條件下同時(shí)進(jìn)行拉伸和收縮。另外，可以使用雙軸拉伸機(jī)通過合適地組合常用的控制方法來控制在寬度方向的拉伸比，所述控制方法如軌道寬度控制法、縮放比控制法，和其中控制通過線性發(fā)動(dòng)機(jī)而運(yùn)行的薄膜的速率和通過改變夾住薄膜端部的夾具的距離而控制在長(zhǎng)度方向的薄膜的長(zhǎng)度的方法。
對(duì)進(jìn)行拉伸和收縮的溫度沒有特別的限制，可以根據(jù)所用聚合物薄膜的種類合適地確定。然而，優(yōu)選根據(jù)聚合物薄膜的玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)設(shè)定該溫度。優(yōu)選該溫度在玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)的±30℃的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)的±20℃的范圍內(nèi)，尤其優(yōu)選在玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)的±10℃的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述的制備方法，可以從該聚合物薄膜獲得本發(fā)明的雙折射薄膜。該雙折射薄膜具有優(yōu)異的性能均一性，如雙折射性，相位差，和取向軸的均一性，尤其是在寬度方向的這些性能的均一性。需要指出的是，盡管雙折射薄膜的雙折射和相位差的值隨所用聚合物薄膜的材料，拉伸比等變化，但由此制得的滿足由上述式(1)所示的條件的雙折射薄膜獲得了優(yōu)異的雙折射和相位差的均一性，而不論該雙折射和相位差的數(shù)量級(jí)。
在該雙折射薄膜中，面內(nèi)相位差“(nx-ny)d”的精度，即相位差的變化優(yōu)選在-9％至+9％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在-8％至+8％的范圍內(nèi)，尤其優(yōu)選在-7％至+7％的范圍內(nèi)。另一方面，在厚度方向的相位差“(nx-nz)d”的精度優(yōu)選在-7％至+7％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在-6％至+6％的范圍內(nèi)，尤其優(yōu)選在-5％至+5％的范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^如下方法測(cè)定各自的相位差的精度。首先，各自在7個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得在面內(nèi)和在厚度方向的相位差值，這些值對(duì)應(yīng)于將雙折射薄膜的寬度均分為八個(gè)部分并且在長(zhǎng)度方向距薄膜各端的距離相同的七個(gè)點(diǎn)。分別計(jì)算所測(cè)得的面內(nèi)相位差值和厚度方向的相位差值的平均值。然后，分別假定這些平均值是100％，計(jì)算面內(nèi)相位差的平均值與各個(gè)所測(cè)的面內(nèi)相位差值的差值以及在厚度方向的相位差的平均值與各個(gè)所測(cè)的厚度方向的相位差值的差值，并將其作為面內(nèi)相位差和厚度方向相位差的精度(％)。
在本發(fā)明的雙折射薄膜中，優(yōu)選在X軸方向(慢軸方向)的取向軸角度的變化不大于5°，更優(yōu)選不大于4°。根據(jù)上述方法，控制軸向角度的變化在上述范圍，這樣可以改善折射率的均一性。需要指出的是取向軸角度是指在慢軸中的變化，并且可以通過自動(dòng)雙折射分析儀(商品名KOBRA-21ADH，由Oji Scientific Instruments生產(chǎn))進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，當(dāng)按照與對(duì)上述相位差的測(cè)量相同的方法在多個(gè)點(diǎn)(七個(gè)點(diǎn))測(cè)量取向軸角度時(shí)，該變化可以表示為最大測(cè)量值與最小測(cè)量值的差值。在本發(fā)明中，將具有較大的改變率的寬度方向視為慢軸方向。
雙折射薄膜的厚度根據(jù)所用聚合物薄膜的厚度、拉伸比等改變，但一般在5-500μm的范圍，優(yōu)選為10-350μm，更優(yōu)選20-200μm。
雙折射薄膜的制備方法并不限于上述方法。雙折射薄膜可以將上述由非液晶聚合物制成的聚合物薄膜形成與基質(zhì)之上，然后將該層合物同時(shí)經(jīng)受拉伸處理和收縮處理。在這種情形下，基質(zhì)和聚合物薄膜的層合物可以同時(shí)經(jīng)受如后所述的拉伸和收縮，或者僅將層合物中的基質(zhì)經(jīng)受拉伸和收縮，由此間接地處理聚合物薄膜。另外，可以在將聚合物薄膜從基質(zhì)上剝離后，僅處理聚合物薄膜。
以下將描述直接在基質(zhì)上形成聚合物薄膜的實(shí)例。首先，將用于形成聚合物薄膜的材料分散或溶解于溶劑中以制備涂布溶液。對(duì)在涂布溶液中的材料的濃度沒有特別的限制，但優(yōu)選是0.5重量％-50重量％，更優(yōu)選是1重量％-40重量％，尤其優(yōu)選2重量％-30重量％，從而使涂布溶液具有的粘度可以使得溶液容易地被涂布。具體的說，當(dāng)所述材料是非液晶聚合物時(shí)，加入的聚合物的量?jī)?yōu)選是相對(duì)于100重量份的溶劑，5-50重量份，更優(yōu)選10-40重量份。
對(duì)于溶劑沒有特別的限制。溶劑可以根據(jù)聚合物薄膜材料的類型合適地確定。然而，優(yōu)選使用能溶解該材料而不會(huì)腐蝕基質(zhì)的溶劑。其具體實(shí)例包括鹵代烴如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯和間二氯苯，酚如苯酚和對(duì)氯酚，芳香烴如苯、甲苯、二甲苯、甲氧苯和1，2-二甲氧基苯，酮-基溶劑如乙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、環(huán)戊酮、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮，醚-基溶劑如乙酸乙酯和乙酸丁酯，醇-基溶劑如叔丁基醇、甘油、乙二醇、三甘醇、乙二醇單甲基醚、二乙二醇二甲基醚、丙二醇、二丙二醇和2-甲基-2，4-戊二醇，酰胺-基溶劑如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺，腈-基溶劑如乙腈和丁腈，醚-基溶劑如二乙基醚、二丁基醚和四氫呋喃，和二硫化碳、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑和硫酸。這些溶劑可以單獨(dú)使用或以兩種或多種混合物的形式使用。
在涂布溶液中，還可以根據(jù)需要摻入各種添加劑如表面活性劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、金屬等等。
而且，涂布溶液還可以包含其它樹脂，只要該材料的取向性質(zhì)不會(huì)顯著下降。上述樹脂可以是一般用途的樹脂、工程樹脂、熱塑性樹脂和熱固性樹脂。
一般用途的樹脂可以是例如聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，ABS樹脂，AS樹脂等。工程樹脂可以是例如聚乙酸酯(POM)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA尼龍)，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)等。熱塑性樹脂可以是例如聚苯硫(PPS)，聚醚砜(PES)，聚酮(PK)，聚酰亞胺(PI)，聚對(duì)苯二甲酸環(huán)己烷二甲醇酯(PCT)，聚多芳基化合物(PAR)，液晶聚合物(LCP)等等。熱固性樹脂可以是例如環(huán)氧樹脂，線型酚醛樹脂等。當(dāng)將上述其它樹脂摻入如上所述的涂布溶液中時(shí)，摻入量為相對(duì)于該材料，0重量％-50重量％，優(yōu)選為0重量％-30重量％。
接下來，將制備的涂布溶液涂布于基質(zhì)的表面上以形成該材料的涂布層。在基質(zhì)上涂布涂布溶液的方法包括旋涂、輥涂、印刷、浸漬、幕涂、繞線棒涂布、刮涂法、刮刀涂布、模具涂布、凹版印刷涂布、微凹版涂布、補(bǔ)償凹版涂布、凸端涂布(lip coating)和噴涂。在涂布時(shí)，根據(jù)需要可以疊加聚合物層。
對(duì)基質(zhì)的厚度沒有特別的限制，但一般為10μm或更大，優(yōu)選為10-200μm，更優(yōu)選20-150μm，尤其優(yōu)選30-100μm。當(dāng)基質(zhì)的厚度為10μm或更大時(shí)，基質(zhì)在后述的拉伸和收縮處理時(shí)具有足夠的強(qiáng)度，從而可以有效地抑制在拉伸和收縮處理中的不均一性等的發(fā)生。另一方面，優(yōu)選基質(zhì)具有的厚度為200μm或更小，因?yàn)樵摾焯幚砜梢栽诤线m的張力下進(jìn)行。
然后，將形成于基質(zhì)上的涂布層干燥。通過干燥該涂布層，硬化在基質(zhì)上的聚合物薄膜，由此在基質(zhì)上直接形成聚合物薄膜。
對(duì)干燥方法沒有特別的限制，可以是空氣干燥或熱干燥。干燥條件可以根據(jù)材料的種類，溶劑的種類等合適地確定，但干燥溫度為40-250℃，優(yōu)選為50-200℃。涂布層可以在固定的溫度下干燥。另外也可以在干燥步驟中逐漸升高或降低溫度。盡管對(duì)干燥時(shí)間沒有特別的限制，可以是從10秒至60分，優(yōu)選從30秒至30分。
干燥后在聚合物薄膜中殘留的聚合物溶液的溶劑量?jī)?yōu)選不大于5％，更優(yōu)選不大于2％，甚至更優(yōu)選不大于0.2％，因?yàn)榫酆衔锉∧さ墓鈱W(xué)特性會(huì)隨時(shí)間與殘留溶劑量成比例改變。
對(duì)形成于基質(zhì)上的聚合物薄膜的厚度沒有特別的限制。然而，一般，該聚合物薄膜的厚度優(yōu)選設(shè)定為0.5-10μm，更優(yōu)選為1-8μm，尤其優(yōu)選為1-7μm。
接下來，將形成于基質(zhì)上的聚合物薄膜在上述條件下同時(shí)經(jīng)受拉伸處理和收縮處理。在這種情形下，可以僅直接拉伸和收縮聚合物薄膜，或拉伸和收縮基質(zhì)和聚合物薄膜的層合物。尤其基于以下原因，優(yōu)選僅處理基質(zhì)。當(dāng)僅拉伸和收縮基質(zhì)時(shí)，拉伸和收縮基質(zhì)可以間接地拉伸和收縮形成于基質(zhì)上的聚合物薄膜。一般，相對(duì)于單層而不是層合物，可以容易地進(jìn)行均勻的處理。因此，當(dāng)如上所述僅處理基質(zhì)時(shí)，可以均勻地拉伸和收縮基質(zhì)，這樣可以使得基質(zhì)上的聚合物薄膜得到均勻的拉伸和收縮。另外，也可以在將聚合物薄膜從基質(zhì)上剝離之后僅處理聚合物薄膜。
當(dāng)如上所述在基質(zhì)上形成本發(fā)明的雙折射薄膜后，可以使用該雙折射薄膜和基質(zhì)的層合物，或者將雙折射薄膜從基質(zhì)上剝離下來作為單層使用。從基質(zhì)(在此稱為“第一基質(zhì)”)上剝離雙折射薄膜后，可以將該雙折射薄膜再次層合(轉(zhuǎn)移)至另一基質(zhì)(在此稱為“第二基質(zhì)”)上，通過粘合劑層該基質(zhì)不會(huì)影響雙折射薄膜的光學(xué)特性。
對(duì)所述第二基質(zhì)沒有特別的限制，只要它具有合適的平直度。其優(yōu)選的實(shí)例包括透明的和光學(xué)各向同性的玻璃和聚合物薄膜。該聚合物薄膜可以由以下物質(zhì)制得，如聚甲基丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚醚砜，聚苯硫，聚烯丙基酯，非晶態(tài)聚烯烴，TAC，環(huán)氧樹脂，和含有如上所述的異丁烯/N-甲基馬來酰胺共聚物和丙烯腈/苯乙烯共聚物的樹脂組合物。其中，優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚烯丙基酯，TAC，聚醚砜，含有異丁烯/N-甲基馬來酰胺共聚物和丙烯腈/苯乙烯共聚物的樹脂組合物等。第二基質(zhì)根據(jù)其用途可以是光學(xué)各向異性的。作為光學(xué)各向異性基質(zhì)，可以使用通過拉伸由聚碳酸酯聚苯乙烯、降冰片烯-基樹脂等制成的聚合物薄膜而獲得的相位差薄膜，偏振薄膜等。
對(duì)于如上所述當(dāng)轉(zhuǎn)移雙折射薄膜時(shí)所用的粘合劑層，只要求該粘合劑層可以用于光學(xué)用途?？梢允褂没诒┧犷愇镔|(zhì)、環(huán)氧、聚氨酯等的粘合劑或壓敏粘合劑形成該粘合劑層。
接下來，本發(fā)明的光學(xué)膜僅需要滿足包括本發(fā)明的如上所述的雙折射薄膜，并且對(duì)其結(jié)構(gòu)沒有特別的限制，也即不論上述基質(zhì)是否包括于其中。
優(yōu)選，本發(fā)明的光學(xué)膜還包括壓敏粘合劑層作為最外層。這樣可以有利于本發(fā)明的光學(xué)膜與其它元件如其它光學(xué)層和液晶元件的粘合，因此可以防止本發(fā)明的光學(xué)膜脫落。該壓敏粘合劑層可以提供于本發(fā)明的光學(xué)膜的一個(gè)或兩個(gè)表面上。
對(duì)用于形成壓敏粘合劑層的材料沒有特別的限制。用于形成壓敏粘合劑層的材料包括基于丙烯酸類物質(zhì)、硅酮、聚酯和橡膠的壓敏粘合劑?？梢栽谶@些材料中摻入細(xì)顆粒以形成具有光散射性能的粘合劑層。其中，優(yōu)選具有優(yōu)異的防水和熱阻性的材料。當(dāng)將具有上述特性的材料形成的壓敏粘合劑層用于液晶顯示裝置時(shí)，該液晶顯示裝置具有高質(zhì)量和優(yōu)異的耐用性，因?yàn)槠淇梢员苊庥晌畬?dǎo)致的起泡和剝落，由熱擴(kuò)散等差異造成的光學(xué)特性的下降、液晶元件的翹曲等。
本發(fā)明的光學(xué)膜可以如上所述僅包括本發(fā)明的雙折射薄膜，或者可以根據(jù)需要是本發(fā)明的雙折射薄膜和一個(gè)或多個(gè)其他光學(xué)元件的層合物。對(duì)其它的光學(xué)元件沒有特別的限制，其實(shí)例包括其它雙折射薄膜、其它相位差薄膜、液晶薄膜、光散射薄膜、透鏡片、衍射薄膜和偏振片。
當(dāng)本發(fā)明的光學(xué)膜包括偏振片時(shí)，該偏振片可以僅包括偏振器或還包括在該偏振器的一個(gè)或兩個(gè)表面上的透明保護(hù)層。
本發(fā)明的光學(xué)膜優(yōu)選可以用于形成各種設(shè)備如液晶顯示裝置。本發(fā)明的光學(xué)膜可以安置于液晶元件的至少一個(gè)表面上以形成用于液晶顯示裝置的液晶面板。對(duì)安置光學(xué)膜的方法沒有特別的限制，可以以與包括傳統(tǒng)的雙折射薄膜的光學(xué)膜安置的方法相同的方法安置。
用于形成液晶顯示裝置的液晶元件可以任意的選擇?？梢允褂没钚曰|(zhì)驅(qū)動(dòng)型的各種液晶元件如薄膜晶體管或MIM，IPS驅(qū)動(dòng)型的液晶元件，等離子體尋址型的液晶元件，和由扭曲向列型和超扭曲向列型代表的簡(jiǎn)單基質(zhì)驅(qū)動(dòng)型的液晶元件。該液晶元件的具體實(shí)例包括STN(超扭曲向列)元件，TN(扭曲向列)元件，IPS(面內(nèi)轉(zhuǎn)換)元件，VA(垂直向列)元件，OCB(光學(xué)控制雙折射)元件，HAN(混合取向向列)元件，ASM(軸向?qū)ΨQ取向微元件)元件，鐵電元件，反鐵電元件，以及對(duì)稱取向分布或無規(guī)取向分布的元件。
包括本發(fā)明的光學(xué)膜的液晶顯示裝置可以是包括背面光系統(tǒng)的透射型，包括反射片的反射型，或投影型。
本發(fā)明的光學(xué)膜不僅可用于上述液晶顯示裝置而且可以用于自發(fā)射光裝置，如有機(jī)電致發(fā)光(EL)裝置，PDP和FED。在這種情形下，對(duì)該自發(fā)射光裝置的構(gòu)造沒有特別的限制，只要用本發(fā)明的光學(xué)膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)膜。
在此及后，將以實(shí)施例和對(duì)比例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。需要指出的是在下述實(shí)施例和對(duì)比例中提及的雙折射薄膜的各種特性采用以下方法測(cè)量。
(雙折射率、相位差和軸向角度分布的測(cè)量)采用自動(dòng)雙折射分析器(商品名KOBRA-21ADH；由OjiScientific Instruments生產(chǎn))測(cè)量在波長(zhǎng)為590nm處的雙折射率、相位差和軸向角度分布。
(薄膜厚度的測(cè)量)采用自動(dòng)多光度系統(tǒng)(商品名MCPD-2000；由Otsuka ElectronicsCo.，Ltd.生產(chǎn))測(cè)量雙折射薄膜的厚度。
實(shí)施例1采用高性能的薄膜機(jī)(商品名“FITZ”，由Ichikin，Ltd.生產(chǎn))，將具有厚度為68μm、寬度為330mm的未拉伸的聚碳酸酯薄膜(由KanekaCorporation生產(chǎn))在寬度方向連續(xù)拉伸的同時(shí)在長(zhǎng)度方向被收縮，從而形成雙折射薄膜。需要指出的是上述處理在160℃的溫度下進(jìn)行，從而使得在寬度方向的STD是1.2而在長(zhǎng)度方向的SMD是0.93。(1/STD)1/2的值是0.913，從而滿足式(1)的條件。對(duì)于該雙折射薄膜，采用上述方法測(cè)量在寬度方向的取向軸角度的變化、面內(nèi)相位差(Δnd＝(nx-ny)·d)及其變化、在厚度方向的相位差(Δnd＝(nx-nz)·d)及其變化，并且可以視覺觀察褶皺和裂紋的發(fā)生。結(jié)果示于下表2中。在表2中，取向軸角度的變化表示在七個(gè)測(cè)量點(diǎn)所獲的測(cè)量值中最大測(cè)量值與最小測(cè)量值之差。需要指出的是，nx，ny和nz各自代表在雙折射薄膜內(nèi)X軸方向(慢軸方向)，Y軸方向和Z軸方向的折射率，其中X軸方向?yàn)殡p折射薄膜平面內(nèi)具有最大折射率的軸方向，Y軸方向?yàn)樵撈矫鎯?nèi)與X軸方向垂直的軸方向，和Z軸方向?yàn)榕cX軸和Y軸垂直的厚度方向，d代表雙折射薄膜的厚度。
對(duì)比例1采用與實(shí)施例1相同的方法制備雙折射薄膜，除了將未拉伸的聚碳酸酯薄膜單軸拉伸以使在寬度方向的STD為1.2，且在長(zhǎng)度方向不進(jìn)行收縮。另外，采用與實(shí)施例1中相同的方法對(duì)所獲得的雙折射薄膜測(cè)量其特性。結(jié)果如下表2所示。在該對(duì)比例中，SMD＝1。
對(duì)比例2采用與實(shí)施例1相同的方法制備雙折射薄膜，除了將在寬度方向的STD設(shè)為1.2，而長(zhǎng)度方向的SMD設(shè)為0.9，從而(1/STD)1/2為0.913。另外，采用與實(shí)施例1相同的方法對(duì)所獲得的雙折射薄膜測(cè)量其特性。結(jié)果如下表2所示。在該雙折射薄膜中，(1/STD)1/2＞SMD。
實(shí)施例2將2，2’-二(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)和2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基二苯(PFMB)合成具有由下式(6)代表的重復(fù)單元的聚酰亞胺(Mw＝120,000)作為形成聚合物薄膜的材料。然后將該聚酰亞胺溶于MIBK中制備20重量％的聚酰亞胺溶液。將由此獲得的聚酰亞胺溶液通過刮刀涂布連續(xù)涂布于TAC薄膜(商品名TF80UL，由Fuji Photo Film Co.，Ltd.生產(chǎn))(寬400mm，厚40μm)上。將該聚酰亞胺涂布層在120℃下干燥2分鐘，從而形成具有厚度為6.0μm的聚酰亞胺薄膜。該聚酰亞胺薄膜具有光學(xué)單軸性(nx＝ny＞nz)，面內(nèi)相位差為0.4nm，厚度方向的相位差為248nm。而且將基質(zhì)與聚合物薄膜的層合物在寬度方向連續(xù)拉伸的同時(shí)在長(zhǎng)度方向收縮，從而形成雙折射薄膜，需要指出的是上述處理在160℃溫度下進(jìn)行，從而寬度方向的STD為1.1而長(zhǎng)度方向的SMD為0.97，(1/STD)1/2的值為0.953，從而滿足上式(1)的條件。需要指出的是上述在寬度方向的拉伸和在長(zhǎng)度方向的收縮基本不引起基質(zhì)中的相位差。關(guān)于該雙折射薄膜，采用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)量其特性。結(jié)果如下表2所示。
對(duì)比例3采用與實(shí)施例2中相同的方法制備雙折射薄膜，除了對(duì)層合物進(jìn)行單軸拉伸以使在寬度方向的STD為1.1，而在長(zhǎng)度方向不進(jìn)行收縮。另外，采用與實(shí)施例2相同的方法測(cè)量所獲雙折射薄膜的特性，結(jié)果如下表2所示。在該對(duì)比例中，SMD＝1。
對(duì)比例4采用與實(shí)施例2中相同的方法制備雙折射薄膜，除了將在寬度方向的STD設(shè)為1.1而在長(zhǎng)度方向的SMD設(shè)為0.9，從而(1/STD)1/2為0.913。另外，采用與實(shí)施例2相同的方法測(cè)量所獲雙折射薄膜的特性。結(jié)果如下表2所示。在該雙折射薄膜中(1/STD)1/2＞SMD。
表2

如表2所示，對(duì)實(shí)施例1中的雙折射薄膜進(jìn)行的拉伸和收縮使之滿足式(1)所示的條件，該雙折射薄膜中的取向軸角度、Δnd和Rth的改變顯著小于對(duì)比例1中僅在寬度方向進(jìn)行拉伸的雙折射薄膜的相應(yīng)值。而且，盡管同時(shí)對(duì)對(duì)比例2的雙折射薄膜進(jìn)行拉伸和收縮，但其不滿足式(1)代表的條件，在寬度方向形成褶皺。作為對(duì)照，實(shí)施例1的雙折射薄膜的優(yōu)點(diǎn)不僅在于抑制了Δnd和Rth的改變而且可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的外觀。另一方面，關(guān)于以基質(zhì)和聚酰亞胺薄膜層合物的形式形成的實(shí)施例2中的雙折射薄膜，由于進(jìn)行拉伸和收縮使之滿足式(1)所示的條件，取向軸角度、Δnd和Rth的變化顯著低于僅在寬度方向進(jìn)行拉伸的對(duì)比例3的雙折射薄膜的相應(yīng)值。而且，盡管同時(shí)對(duì)比例4的雙折射薄膜進(jìn)行拉伸和收縮，但其不滿足式(1)代表的條件，在寬度方向形成褶皺。作為對(duì)照，實(shí)施例2的雙折射薄膜的優(yōu)點(diǎn)不僅在于抑制了Δnd和Rth的變化而且可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的外觀?；谶@些結(jié)果，可以說本發(fā)明的方法制備了不僅具有優(yōu)異的外觀而且具有優(yōu)異的光學(xué)特性均一性，如取向軸角度變化、面內(nèi)相位差變化、厚度方向相位差變化等得以抑制的雙折射薄膜。上述雙折射薄膜有助于提高各種圖像顯示裝置如液晶顯示裝置的顯示特性。而且，因?yàn)榧词巩?dāng)在寬度方向拉伸聚合物薄膜時(shí)，本發(fā)明的方法也獲得具有優(yōu)異外觀和優(yōu)異光學(xué)特性的雙折射薄膜，所以當(dāng)將該雙折射薄膜和偏振薄膜彼此連續(xù)貼合以使該雙折射薄膜的透射軸處于與上述偏振薄膜的慢軸平行的狀態(tài)下，本發(fā)明的方法極其有用。
工業(yè)實(shí)用性如上具體所述，通過在寬度方向拉伸和在長(zhǎng)度方向收縮使聚合物薄膜滿足由式(1)代表的條件，可以獲得具有優(yōu)異外觀和雙折射率和面內(nèi)方向以及厚度方向的相位差均一的光學(xué)特性的雙折射薄膜。具有所述優(yōu)異光學(xué)特性的雙折射薄膜可以合適地用于各種光學(xué)膜，如當(dāng)將其用于各種圖像顯示裝置如液晶顯示裝置時(shí)，它可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的顯示特性。
權(quán)利要求
1.雙折射薄膜的制備方法，包括拉伸聚合物薄膜的步驟，其中，在所述拉伸聚合物薄膜的步驟中，在寬度方向拉伸該聚合物薄膜的同時(shí)在長(zhǎng)度方向收縮該聚合物薄膜，并假定在被拉伸前所述聚合物薄膜在寬度方向和長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度是1，由于所述拉伸導(dǎo)致的聚合物薄膜在寬度方向的長(zhǎng)度改變率(STD)和由于所述收縮導(dǎo)致的聚合物薄膜在長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度改變率(SMD)滿足下式(1)代表的關(guān)系(1/STD)1/2≤SMD＜1 (1)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中STD和SMD滿足由下式代表的關(guān)系(1/STD)1/2＝SMD。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中SMD小于0.99。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中(1/STD)1/2小于0.99。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中STD是1.2，SMD在0.9-0.92的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中STD是1.3，SMD在0.86-0.90的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其中，在將所述聚合物薄膜直接形成于基質(zhì)上之后，使聚合物薄膜同時(shí)經(jīng)受所述的拉伸處理和收縮處理。
8.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其中，使基質(zhì)同時(shí)經(jīng)受拉伸處理和收縮處理，從而拉伸和收縮在所述基質(zhì)上的聚合物薄膜。
9.根據(jù)如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法制備的雙折射薄膜。
10.包含如權(quán)利要求9所述的雙折射薄膜的光學(xué)膜。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)膜，還包括偏振器。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)膜，還包括透明保護(hù)薄膜，所述透明保護(hù)薄膜安置于所述偏振器的至少一個(gè)表面上。
13.包含如權(quán)利要求10-12任一項(xiàng)所述的光學(xué)膜的液晶面板，其中所述光學(xué)膜安置于液晶元件的至少一個(gè)表面上。
14.包含如權(quán)利要求13所述的液晶面板的液晶顯示裝置。
15.包含如權(quán)利要求10-12任一項(xiàng)所述的光學(xué)膜的圖像顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有優(yōu)異的面內(nèi)相位差、在厚度方向的相位差和取向軸均一性的雙折射薄膜。所述雙折射薄膜如下制備在拉伸聚合物薄膜的過程中，在寬度方向拉伸該聚合物薄膜的同時(shí)在長(zhǎng)度方向收縮該聚合物薄膜，并假定所述聚合物薄膜在被拉伸前在寬度方向和長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度為1，由于所述拉伸導(dǎo)致的聚合物薄膜在寬度方向的長(zhǎng)度改變率(STD)和由于所述收縮導(dǎo)致的聚合物薄膜在長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度改變率(SMD)符合下式(1)，(1/STD)
文檔編號(hào)G02F1/13GK1791817SQ20048001371
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者石橋邦昭, 土本一喜, 吉見裕之 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社