专利名称：光学膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学膜、一种反射偏光板以及一种显示器件。
背景技术：
亮度是表示光源的每单位面积亮度的物理特性及决定显示器件性能的参数。增强显示器件的亮度的代表性方法包括增加光源强度的方法及利用光学膜改善亮度的方法。例如，液晶显示器件(IXD)藉由传输由光源(如背光组件(BLU))发射的光通过面板而显示图像，其中，所述光源设置在液晶面板的下方部分。在此过程中，相当大量的从光源发射的光被连接着液晶面板的偏光板吸收，造成光的使用及亮度的效率降低。作为用于解决此问题的一个替代方法，设计了一种使用一种膜作为光学膜以改善亮度的方法，以向光源反射在由光源发出的光中未穿过偏光板的光，并重新利用该反射光。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种光学膜、一种反射偏光板以及一种显不器件。技术方案在本发明的一个示例性实施方式中，其提供了一种光学膜，其包括含有二向色性染料(dichroic dye)的各向异性层，所述二向色性染料能够形成溶致液晶(lyotropicliquid crystal，LLC)相，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段(anisotropically absorbing fragment)的光跃迁偶极矩(optical transition dipole moment)的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，上述二折射率之间的差的绝对值为0. 2以上。在本发明的另一个不例性实施方式中，其提供了一种反射偏光板，其包括偏光片；和各向异性层，所述各向异性层放置于所述偏光片的一侧，且包括能够形成溶致液晶相的二向色性染料，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值为0. 2以上。在本发明的另一个示例性实施方式中，其提供了一种显示器件，其包括所述光学膜或所述反射偏光板。技术效果例如，如，该光学膜可应用于反射偏光板，其可增强显示器件(如，液晶显示器件)的光利用效率并改善亮度。
图1显示出光跃迁偶极矩投影和各向异性层的光轴之间关系的示例性实施方式的示意图。图2至图4显示出光学膜的各种示例性实施方式的示意图。图5至图8显示出反射偏光板的各种示例性实施方式的示意图。图9显示出显示器件的示例性实施方式的示意图。图10至图12是显示出实施例和对比实施例的膜的亮度特性的图。附图标记1、2、3 :光学膜11、111、112 :各向异性层12 :基板或保护膜21、211、212 :硬质涂层4、5、6、7 :反射偏光板41 :偏光片61 :用于偏光片的保护膜62 :压敏粘合剂或粘合剂8 :液晶显示器81 :液晶面板82 :上偏光板83 :下偏光板84 :光源
具体实施例方式在一个实施方式中，本发明涉及一种光学膜，此光学膜包括含有二向色性染料(dichroic dye)的各向异性层，该二向色性染料能够形成溶致液晶(lyotropic liquidcrystal，LLC)相。在上文中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，上述二折射率之间的差的绝对值为O. 2以上。以下将更详尽地描述此光学膜。在一个实施方式中，该光学膜可用作亮度增强膜。在此使用的术语“亮度增强膜”是指可通过选择性透射或选择性反射入射光以增强光使用效率的功能膜。在本说明书中，用于定义“角度(angle)”的术语“竖直(vertical)”、“水平(horizontal)”、“垂直(perpendicular)” 或“平行(parallel)” 是指一构件对另一构件在一个角度范围内基本上竖直、水平、垂直、或平行，其中，所述的角度范围不会使预期的目的受到不利的影响。例如，上述术语可能包括在制造上的误差及变化。因此，该术语可包括，例如，约±15度的误差,优选为约± 10度的误差,更优选为约±5度的误差。在此使用的术语“溶致液晶(LLC)”是指在特定的组成或浓度范围内呈现液晶相的材料。在此使用的术语“二向色性染料(dichroic dye)”是指可在特定波长范围内对电磁辐射的各向异性吸收的物质，例如，可以是指能够在特定方向上相较于其他方向上吸收大量的光的物质。所述二向色性染料包括各向异性吸收片段。包含在光学膜的各向异性层中的二向色性染料，对于具有可见光范围内波长及偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长及偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，上述二折射率之间的差的绝对值为O. 2或以上,优选为O. 3或以上,更优选为大于O. 3。在此使用的术语“偏光轴”是指光线中电场的振动方向。以下，折射率之间的差的绝对值，或对应此绝对值的物理特性可简称为“折射率各向异性”。此外，在此使用的术语“可见光区”是指人眼可见的光的波长范围，例如，波长380nm至780nm的范围，优选约为波长400nm至700nm的范围；或含有上述波长的光。二向色性染料对于具有偏光轴的方向平行于其光跃迁偶极矩的光的折射率，和二向色性染料对于具有偏光轴的方向垂直于其光跃迁偶极矩的光的折射率，所述折射率彼此是不同的。在光学膜的各向异性层中包含了在可见光的整个波长中的上述折射率之间的差的绝对值为O. 2以上的二向色性染料。折射率各向异性的值可根据光的波长而变化，在各向异性层中的二向色性染料可相对于整个可见光区域具有O. 2以上的范围内的折射率各向异性。如果在至少一个各向异性层上，具有上述折射率各向异性的二向色性染料在适当的方向上取向，则该各向异性层可根据光的偏光轴而表现出选择性透射或反射入射光的功能。理论上虽然不局限，但二向色性染料通常具有相对较高的对于具有偏光轴的方向平行于其光跃迁偶极矩的光的折射率，和相对较低的对于具有偏光轴的方向垂直于其光跃迁偶极矩的光的折射率。如果折射率的差值(即折射率各向异性)落入上述的范围内，具有偏光轴平行于高折射率的轴的光线可因各向异性层通过全反射而反射，而具有偏光轴方向垂直于上述发生全反射的轴的光线可通过各向异性层透射。折射率各向异性的值越大，则通过该各向异性层可表现出越有效的选择性反射和透射的特性。因此，折射率各向异性的上限并无特别限制，但可为，例如2. 5以下。在一个实施方式中，该光跃迁偶极矩或在该各向异性层平面上该光跃迁偶极矩的投影可平行于该各向异性层或该二向色性染料分子的光轴。在此使用的术语，此各向异性层或二向色性染料分子的“光轴”是指在各向异性层的平面上的光选择方向。在一个实施方式中，各向异性层或二向色性染料分子的光轴可与用于形成各向异性层的涂布过程中涂布的方向重合。图1显示出一个示例性实施方式的示意图，其中，光跃迁偶极矩在各向异性层平面上的投影平行于各向异性层的光轴。如图1所示，如果光跃迁偶极矩为，例如，置于平行此各向异性层，则此光跃迁偶极矩可与其投影重合。在一个理想的实施方式中，此光跃迁偶极矩可平行于各向异性层或二向色性染料分子的光轴。在一个实施方式中，二向色性染料分子或分子的至少一个各向异性吸收片段可具有棒状，从而使光跃迁偶极矩及各项异性层的光轴设置为彼此平行。在光学膜中，二向色性染料能够形成稳定的溶致液晶相。因此，在一个实施方式中，各向异性层是通过将含有二向色性染料的组合物(以下，可以称为“溶致液晶组合物”)依照机械顺序取向而形成，例如，可通过以下方式实现施加剪切力或在楔入力的增加下使一表面与另一个表面分离，配置一层溶致液晶组合物在此之间，例如，可参照美国专利号5，739，296所公开的方法。
所述溶致液晶相，例如，可以基于低聚集程度的二向色性材料的单分子和/或分子组合(配合物)，以及基于二向色性材料的超分子配合物来形成。在一个实施方式中，二向色性染料可具有350nm至900nm,优选为350nm至600nm,且更优选为440nm至500nm的最大吸收波长。在此范围内，例如，此光学膜可在显示器件中表现出优异的性能。二向色性染料可具有300g/mol至900g/mol,优选450g/mol至800g/mol,且更优选600g/mol至900g/mol的分子量。在此范围内，此二向色性染料可表现出适当的吸收波长，并也会形成稳定的溶致液晶相。在本领域中已知的可形成溶致液晶相的二向色性染料中，可不受限制地使用任何种类的含有上述特性的二向色性染料作为本发明的二向色性染料。在一个实施方式中，各向异性层可以基于以下形成至少一种具有通式{色原 体} (-XiOlOn的二向色性阴离子染料的盐类(其中，色原体为染料发色团系统A为CO、SO2, OSO2或OPO (OlT) ;n为从I至10的数字Wi+为H+、Mh+和/或M。+，其中Mh+表示无机阳离子，例如下列所示的类型:NH:、Li+、Na+、K+、Cs+、l/2Mg2+、l/2Ca2+、l/2Ba2+、l/3Fe3+、l/2Ni2+、l/2Co2+等，M。+表示有机阳离子，例如下列所示的类型N-烷基吡啶鎗、N-烷基喹啉鐵(N-alkylchinolinium)、N-烧基咪唑啉鐵(N-alkylimidazolinium)、N-烧基噻唑啉鐵(N-alkylthiazolinium)、OH- (CH2-CH2O)n1-CH2CH2-NH3+ (其中，m 为 I 至 9)、RR，NH2+'RR’ R”NH+、RR’ R”R*N+、RR’ R”R*P+ (其中，R、R’、R”和R*各自独立地表示经取代或未经取代的烷基，例如下列所示CH3、C1C2H4、C2H5、C3H7、C4H9、C6H5CH2、或未经取代或经取代的苯基或杂芳基)、YH- (CH2-CH2Y) ,-CH2CH2 (其中，Y为O或NH，k为从O至10的数字));至少一种二向色性阴离子染料与表面活性阳离子和/或两性表面活性剂的组合，其通式为(Mi+O-X1-)n{色原体} (-XjO-SAIj) m (其中，Xj 为 CO、SO2、OSO2、ΟΡΟ (0-Μ+)；η 为从 O 至 9 的数字；m 为从I至4的数字；Mi+为H+、M；和/或Mh+、SAIj (以下，可称为“表面活性离子”)为SAC+和/或AmSAS (其中，SAC+为表面活性阳离子，以及AmSAS为两性表面活性物质)；至少一种二向色性阳离子染料与表面活性阴离子和/或两性表面活性剂的组合，其通式为(Mi+CTXiOn{色原体+}SAI (其中，η为从O至5的数字；SAI为SAA_和/或AmSAS，其中，SAA_为表面活性阴离子);至少一种二向色性阳离子染料与表面活性阴离子和/或两性表面活性剂的组合，其通式{色原体} (-Zi+RR’ R”SAIi)n (其中，ZiSN或P;R、R’和R”各自独立地为烷基或经取代的烷基CH3、ClC2H4, HOC2H4, C2H5, C3H7 JAIi为SAA_或AmSAS ；n为从I至4的数字；以及，色原体、SAA_和AmSAS与上文所述定义相同)；至少一种二向色性阴离子低聚物染料的盐类，其通式([{_ 色原体} (-XiCTMi+) J-LOq (其中，L 为(CH2)6、C6H4、C6H3G-C6H3G、C6H3G-Q-C6H3G,(其中，G 为 H、卤素、0Η、ΝΗ2、烷基，以及 Q 为 0、S、NH、CH2、C0NH、S02、NH-C0_NH、CH=CH、N=N或CH=N;n为从I至10的数字；q为从5至10的数字；以及，色原体、Xi和Mi与上文所述定义相同);和/或至少一种不含无机或亲水基团的不溶于水的二向色性染料。此染料可包括相同的离子基团，例如，-XiOMi^-XjO-SAIp-Xi+RR’ R”和/或Mi+,且同时可包括几种不同的离子基团和/或Mi+,其包括不含两个相同基团和/或阳离子的可能性。该离子基团，例如，-XiOMi' -XjO-SAIj和-Xi+RR’ R”可直接地与色原体的芳香环连接，和/或通过桥基-Q1- (CH2)p-(其中，Qi 为 S02NH、S02、C0NH、C0、0、S、NH*CH2，pSW I 至 10 的数字)连接。
在上文中，所述色原体可以是，例如，1，4，5，8-萘_、3，4，9，10-茈、3，4，9，10- 二并蒽酮-四羧酸发色团(3，4，9，10-anthanthr one-tetracarboxy lie acid chromophore)、偶氮染料发色团、氧化偶氮染料发色团、金属配合物染料发色团、偶氮甲碱染料发色团、苯乙烯染料发色团或聚甲炔染料发色团。在另一个实施方式中，所述色原体可以是选自以下的发色团至少一种二向色性染料或颜料，其选自由下列化合物单_、双_、三_、多偶氮-或氧化偶氮-染料；二苯乙烯、偶氮甲碱、硫代焦宁、焦宁、吖啶、蒽醌、芘酮(perinone)、靛蓝类(indigoid)、噁嗪、芳香基碳鎗、噻嗪、咕吨或吖嗪染料；双-和三-芳基甲烷的杂环衍生物、多环或金属配合物化合物、蒽酮的杂环衍生物或具有上述混合物结构的直接染料；活性染料；酸性染料；聚甲炔染料；花青染料；半菁染料(hemicyaninedye);瓮染料和分散染料。在光学膜的制备中，可以在上述二向色性有机染料中选择并使用适当类型的染料。对于上述类型的染料的制备，可使用例如，美国专利号5，007，942或5，340，504公开的二苯乙烯染料；美国专利号5，318，856公开的偶氮-及金属配合物染料；直接染料，如 C.1. Direct Yellowl2> C.1. Direct Yellow28> C.1. Direct Yellow44> C.1. DirectYellowl42> C.1. Direct 0range6> C.1. Direct 0range26> C.1. Direct 0range39、C.1. Direct 0range72> C.1. Direct 0rangel07> C.1. Direct Red2、C.1. Direct Red31、C.1. Direct Red79> C.1. Direct Red81、C.1. Direct Red240> C.1. Direct Red247、C.1.Direct Violet9> C.1.Direct Violet48> C.1.Direct Violet51> C.1.Direct Bluel、C.1.Direct Bluel5> C.1.Direct Blue71> C.1.Direct Blue78> C.1.Direct Blue98、C.1. Direct Bluel68、C.1. Direct Blue202、C.1. Direct Brownl06>C.1. Direct Brown223>或C.1. Direct Green85 ;活性染料，如C.1. Active YellowUC.1. Active Redl、C.1. ActiveRed6> C.1. Active Redl4> C.1. Active Red46> C.1. Active VioletK C.1. Active Blue9、或 C.1. Active BluelO ;酸性染料，如 C.1. Acid 0range63> C.1. Acid Red85、C.1. AcidRedl44、C.1. Acid Redl52、C.1. Acid Brown32, C.1. Acid Violet50、C.1. Acid Bluel8、C.1. Acid Blue44、C.1. Acid Blue61、C.1. Acid Bluel02、或 C.1. Acid Black21 ;或阳离子染料，如 C.1. Basic Redl2、Basic Brown (C.1. 33500)或 C.1. Basic Black。所述二向色性染料可使用，例如专利号W01999-31535或W02000-067069中公开的方法制备。在一个实施方式中，在各向异性层中包含的二向色性染料可以是如以下通式I所示的染料。通式I
权利要求
1.一种光学膜，其包括各向异性层，所述各向异性层包括能够形成溶致液晶相的二向色性染料，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值为0. 2以上。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光跃迁偶极矩或所述光跃迁偶极矩在所述各向异性层平面上的投影平行于所述二向色性染料或所述各向异性层的光轴。
3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光跃迁偶极矩平行于所述二向色性染料或所述各向异性层的光轴。
4.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料具有350nm至900nm的最大吸收波长。
5.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料具有300g/mol至900g/mol的分子量。
6.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料如以下通式I所示
7.根据权利要求6所述的光学膜，其中，所述盐类形式的部分为-SO3-M+或-C001T，其中M+表示无机阳离子。
8.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料如以下通式2所示
9.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述各向异性层包括第一各向异性层和第二各向异性层，所述第一各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有600nm至700nm的最大吸收波长的第一二向色性染料，所述第二各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有400nm至550nm的最大吸收波长的第二二向色性染料。
10.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光学膜进一步包括基板，且所述各向异性层在所述基板上形成。
11.根据权利要求10所述的光学膜，其中，所述基板对于550nm波长的光具有不小于1.4且小于1.59的折射率。
12.根据权利要求1所述的光学膜，其进一步包括在所述各向异性层上形成的硬质涂层。
13.根据权利要求12所述的光学膜，其中，所述硬质涂层对于550nm波长的光具有不小于1. 4且小于1. 59的折射率。
14.一种反射偏光板,其包括偏光片；和各向异性层，所述各向异性层放置于所述偏光片的一侧，且包括能够形成溶致液晶相的二向色性染料，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值为0. 2以上。
15.根据权利要求14所述的反射偏光板，其中，所述二向色性染料的光跃迁偶极矩或所述光跃迁偶极矩在所述各向异性层平面上的投影平行于所述偏光片的光吸收轴。
16.根据权利要求14所述的反射偏光板,其中，所述各向异性层包括第一各向异性层和第二各向异性层，所述第一各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有600nm至700nm的最大吸收波长的第一二向色性染料，所述第二各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有400nm至550nm的最大吸收波长的第二二向色性染料；并且,所述第一各向异性层相比于所述第二各向异性层更接近于所述偏光片放置。
17.根据权利要求14所述的反射偏光板，其中，所述偏光板进一步包括保护膜，且具有这样的结构所述偏光片、所述保护膜和所述各向异性层顺序放置。
18.根据权利要求17所述的反射偏光板，其进一步包括在所述各向异性层上相对于所述保护膜表面的另一表面上形成的硬质涂层。
19.根据权利要求15所述的反射偏光板，其中，所述偏光板进一步包括保护膜，且具有这样的结构所述偏光片、所述各向异性层和所述保护膜顺序放置。
20.一种显示器件，其包括权利要求1所述的光学膜或权利要求15所述的反射偏光板。
全文摘要
本发明涉及一种光学膜、一种反射偏光板和一种显示器件。例如，该光学膜可用于该反射偏光板中以改善例如液晶显示器等的显示器件的光使用效率和亮度。
文档编号G02F1/1335GK103026274SQ201180036138
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月25日 优先权日2010年7月23日
发明者张俊元, 李大熙, 朴文洙, 谢尔盖耶·别利亚夫 申请人:Lg化学株式会社