具有低双折射的三乙酸纤维素膜制造技术

本发明专利技术涉及由具有低羟基含量的三乙酸纤维素与特定增塑剂制成的膜。这些膜可以表现出低或零光学延迟值，使它们特别适用于光学用途，如在液晶显示器（LCD）中用作保护膜和补偿膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低双折射的三乙酸纤维素膜
本专利技术通常涉及由具有低羟基含量的三乙酸纤维素和特定增塑剂制得的膜，以及制造该膜的方法。这些膜可以表现出低双折射，使它们特别适用于光学应用，如在液晶显示器(LCD)中作为保护膜和补偿膜。
技术介绍
液晶显示器(IXD)行业在多种膜中使用纤维素酯，如三乙酸纤维素(CTA或TAC)、乙酸丙酸纤维素(CAP)和乙酸丁酸纤维素(CAB)。最值得注意的是它们与偏光片一起用作保护膜或补偿膜，如在US2009/0068381A1 (其全部内容经此引用并入本文)中所述。这些膜通常通过溶剂浇铸制得，随后层压到取向的碘化聚乙烯醇(PV0H或PVA)偏振膜的任一侧上以保护该PVOH层防止刮伤和水分进入，同时也提高了结构刚性。或者，如在补偿膜的情况下，它们可以与偏振片叠层层压或以其它方式包含在偏振片与液晶层之间。纤维素酯可以具有超过显示器膜中使用的其它材料，如环烯烃、聚碳酸酯、聚酰亚胺等等的许多性能优点。除了提供保护作用外，这些膜还可以在提高IX D的对比度、宽视角和色偏性能方面起作用。对于LCD中使用的一组典型的正交偏振片，沿着对角线存在显著的漏光(导致差的对比度)，特别是当视角增大时。已知可以使用各种光学膜组合来纠正或“补偿”这种漏光。这些膜必须具有一定的明确定义的双折射(或延迟)，所述双折射随所用液晶盒的类型而改变，因为液晶盒本身也导致一定程度的必须被纠正的不合意延迟。其中某些补偿膜比其它补偿膜更易制造，所以常常在性能与成本之间进行折衷。同样，虽然大部分补偿膜和保护膜通过溶剂浇铸制得，依然努力争取通过熔体挤出制造更多的膜。补偿膜和光学膜通常在双折射方面定量，双折射涉及折射率η。折射率对一般聚合物来说通常为1.4至1.8，对纤维素酯大致为1.46至1.50。对于给定材料，折射率越高，通过它传播的光的速度越慢。对于未取向的各向同性材料，折射率将是相同的，与进入的光波的偏振状态无关。当该材料成为取向的时，或以其它方式称为各向异性时，折射率变得依赖于材料的方向。对本专利技术来说，存在分别相应于加工方向(MD)、横向(TD)和厚度方向的三种关注的折射率，表示为nx、ny和nz。当材料变得更加各向异性时(例如通过拉伸材料),任意两种折射率之间的差异将增大。这种差异称为“双折射”。因为存在待选择的材料方向的许多组合，存在相应的不同的双折射值。最常见的两种，即平面双折射Ane和厚度双折射Anth,定义为:(Ia) Δ ne=nx - ny ;和(lb) Anth= [nz - (nx+ny)]/2。双折射Ane是在MD与TD之间相对平面对取向的量度，是无量纲的。相反，Anth给出了相对于平均平面取向的厚度方向取向的量度。通常用于表征光学膜的另一术语是光学延迟(R)。R简单地为双折射乘以所述膜的厚度(d)。由此，(2a) Re=Aned=(nx - ny)*d ;和(2b ) Rth= Δ nthd= [nz - (nx+ny)/2] *d。延迟是两个正交光波之间相对相位移的直接量度，并通常以纳米(nm)为单位。注意，Rth的定义随某些作者而不同，特别是关于+/_符号。也已知悉材料的双折射/延迟行为会发生变化。例如，大部分材料在拉伸时会沿拉伸方向表现出更高的折射率，垂直于拉伸方向表现出更低的折射率。这是因为，在分子水平上，折射率通常沿聚合物链的轴的方向上更高，而垂直于该链的方向上更低。这些材料通常称为“正双折射”，并代表大部分标准聚合物包括所有市售纤维素酯。另一有用的参数是“特性双折射”，其是材料的一种性质，并且是如果以所有链优选在一个方向上排列而完全拉伸该材料时将会发生的双折射的量度。存在两种其它非常罕见的材料类别，即“负双折射”和“零双折射”。负双折射聚合物在垂直于拉伸方向(相对于平行方向)表现出更高的折射率，因此具有负的特性双折射。已知某些苯乙烯和丙烯酸树脂因其相当庞大的侧链而具有负双折射行为。相反，零双折射是一种特殊情况，代表在拉伸时不显示双折射并由此具有零的特性双折射的材料。此类材料对光学应用是理想的，因为它们可以模塑、拉伸或在加工过程中以其它方式施加应力，而不表现出任何光学延迟或失真。此类材料也是极为罕见的。对补偿膜而言，为了彻底消除漏光，取决于所用的液晶盒的类型，必须以某些方式将它们结合。例如，Fundamentals of Liquid Crystal Displays (D.K.Yang 和S.T.ffu, Wiley, New Jersey, 2006,第208-237页)描述了对使用单轴板组合(双轴板也是有效的，但是在数学上更为复杂)的IPS (平面转换)、扭曲向列(TN)和VA (垂直排列)类型液晶盒的各种补偿方式。在IPS液晶盒的情况下，与常规三乙酸纤维素膜相比，低延迟膜对尽量减少漏光来说更为有效。例如，当背光通过一对具有两个常规三乙酸纤维素(TAC)膜(均具有Re=Onm和Rth=-40nm)的正交偏振片时，计算出的光透射等量线图显示沿着偏振片传输轴在45°处存在大约2.2%的漏光。另一方面，当背光通过一对具有两个零延迟TAC膜(均具有Re=Onm和Rth=Onm)的正交偏振片时，计算出的光透射等量线图显示沿着偏振片传输轴在45°处存在大约1.3%的最大漏光。由此，通过用两个零延迟TAC膜取代两个常规TAC膜，可以将漏光降低差不多一半。此外，使用纤维素酯基零延迟膜超越非纤维素酯基零延迟膜的优点之一是纤维素酯基膜非常好地粘接到PVA上。因此，目前的偏振片加工程序不会受到影响。不幸的是，典型的溶剂浇铸的三乙酸纤维素膜的Rth值通常为大约-20至_70nm。因此，在本领域需要提供具有更少延迟、优选零或接近零延迟的三乙酸纤维素膜以改善以IPS模式运行的IXD的补偿膜性能。本专利技术满足了这种需求以及由下面的说明书和所附权利要求变得显而易见的其它需求。专利技术概述已经令人惊讶地发现可以制备在厚度方向上具有低或零光学延迟的三乙酸纤维素膜。这些膜特别可用做IXD补偿膜。在一方面,本专利技术提供一种膜,包含:(a)具有2.8至2.95的乙酰基取代度(DS 的三乙酸纤维素；和(b)占该膜总重量的5~15%的增塑剂，所述增塑剂选自山梨糖醇六丙酸酯、木糖醇五乙酸酯、木糖醇五丙酸酯、三醋精、聚琥珀酸酯、丁基苯磺酰胺、樟脑、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯、聚己二酸酯、环氧化树脂酸辛酯、聚乙二醇、三(乙二醇)双(2-乙基己酸酯)及其混合物。该膜已经在100~140°C的温度下退火I分钟~小于60分钟。此外，该膜具有在589nm的波长下测量并标准化至60 μ m或更低的膜厚度时为_15~+15nm的在厚度方向上的光学延迟值(Rth)。在第二方面，本专利技术提供制造膜的方法。该方法包括以下步骤:(a)形成涂料，其包含:(i)具有2.8~2.95的乙酰基取代度(DS的三乙酸纤维素； (ii)选自山梨糖醇六丙酸酯、木糖醇五乙酸酯、木糖醇五丙酸酯、三醋精、聚琥珀酸酯、丁基苯磺酰胺、樟脑、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯、聚己二酸酯、环氧化树脂酸辛酯、聚乙二醇、三(乙二醇)双(2-乙基己酸酯)及其混合物的增塑剂；和(iii)溶剂；(b)将该涂料浇铸到表面上以形成湿膜；(c)从湿膜中蒸发至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
膜，包含：（a）具有2.8～2.95的乙酰基取代度（DS乙酰基）的三乙酸纤维素；和（b）该膜总重量的重量分数5～15%的增塑剂，所述增塑剂选自山梨糖醇六丙酸酯、木糖醇五乙酸酯、木糖醇五丙酸酯、三醋精、聚琥珀酸酯、丁基苯磺酰胺、樟脑、2,2,4?三甲基?1,3?戊二醇二异丁酸酯、聚己二酸酯、环氧化树脂酸辛酯、聚乙二醇、三(乙二醇)双(2?乙基己酸酯)及其混合物；其中该膜已经在100～140℃的温度下退火1分钟～小于60分钟，并且其中该膜具有在589nm的波长下测量并标准化至60μm或更低的膜厚度时为?15～+15nm的在厚度方向上的光学延迟值（Rth）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.15 US 13/160,7851.膜，包含: (a)具有2.8~2.95的乙酰基取代度(DS的三乙酸纤维素；和 (b)该膜总重量的重量分数5~15%的增塑剂，所述增塑剂选自山梨糖醇六丙酸酯、木糖醇五乙酸酯、木糖醇五丙酸酯、三醋精、聚琥珀酸酯、丁基苯磺酰胺、樟脑、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯、聚己二酸酯、环氧化树脂酸辛酯、聚乙二醇、三(乙二醇)双(2-乙基己酸酯)及其混合物； 其中该膜已经在100~140°C的温度下退火I分钟~小于60分钟，并且 其中该膜具有在589nm的波长下测量并标准化至60 μ m或更低的膜厚度时为_15~+15nm的在厚度方向上的光学延迟值(Rth)。2.如权利要求1所述的膜，其具有-10~+10的Rth。3.如权利要求1所述的膜，其具有-5~+5的Rth。4.如权利要求1所述的膜，其中该增塑剂是木糖醇五乙酸酯、三醋精、丁基苯磺酰胺、樟脑、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯、聚己二酸酯、环氧化树脂酸辛酯、聚乙二醇或三(乙二醇)双(2-乙基己酸酯)。5.偏振板，其包含如权利要求1所述的膜。6.液晶显示器，其包含如权利要求5所述的偏振板。7.偏振板，其包含如权利要求4所述的膜。8.液晶显示器，其包含 如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·尤金·达那逊，詹姆斯·柯林斯·曼恩，王斌，马库斯·大卫·谢尔比，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：
国别省市：