光学膜及使用该光学膜的显示装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种光学膜和包含该光学膜的显示装置。所述光学膜使用包含液晶化合物的第一光学各向异性层以及含有具有光反应性基团的重复单元的第二光学各向异性层制成，因此，在液晶取向优异的同时改进了光反应速率。
【专利说明】光学膜及使用该光学膜的显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光学膜及使用该光学膜的显示装置。更具体地，本发明涉及一种 具有优良的液晶取向和更好的光反应速率的光学膜，以及使用该光学膜的显示装置。
[0002] 本申请基于并要求于2012年5月11日提交的申请号为10-2012-0050423的韩国 专利申请和于2013年5月8日提交的申请号为10-2013-0052119的韩国专利申请的优先 权，它们的公开内容通过引用全部并入本文。
【背景技术】
[0003] 随着近来出现的大尺寸液晶显示屏以及它们的用途从便携装置（如移动电话、笔 记本电脑等）到家用器具（如挂壁式平板电视）的逐渐扩展，存在着对具有高清晰度和宽 视角的液晶显示屏的需求。特别地，单个像素独立驱动的TFT驱动薄膜晶体管液晶显示屏 (TFT-LCDs)在液晶响应速度、识别高清晰度动态图像上更加出色，因此越来越多地用在更 宽范围的应用中。
[0004] 为了用作薄膜晶体管液晶显示屏中的光学开关，在液晶盒的包含最内薄膜晶体管 的层上需要对液晶以限定的方向进行初始取向。为此，使用了液晶取向层。
[0005] 为了进行液晶取向，在透明玻璃上涂布如聚酰亚胺的耐热聚合物，以形成聚合物 取向层，然后使用缠绕有尼龙或人造丝织品摩擦布的旋转辊在高转速下对其进行摩擦工 艺，以取向液晶。
[0006] 然而，所述摩擦工艺在液晶取向层表面上留有机械擦痕，或产生强的静电，可能会 损坏薄膜晶体管。另外，来自摩擦布的细小纤维可能产生次品，对获得更高的产率造成障 碍。
[0007] 为了解决摩擦工艺的问题并实现产率方面的革新，已经得到一种使用光线（如紫 外光）辐照的液晶取向（下文称为"光取向"）方法。
[0008] 光取向是指这样的机制：使用线性偏振的紫外光辐照以使特定光反应性聚合物的 光反应基团参与光反应，最终使得该聚合物的主链在限定方向上取向止，以形成带有经取 向液晶的光聚合液晶取向层。
[0009]光取向的典型例子是由M.Schadt等（Jpn.J.Appl.Phys.，Vol31.，1992, 2155)、 DaeS.Kang等（美国专利第 5,464,669 号）和丫111^71^21111?)￥(办11.]\八卩卩1.?1178· Vol. 34, 1995,L1000)公开的基于光聚合的光取向。在这些专利和研究论文中使用的光取向 聚合物大多数是基于聚肉硅酸酯的聚合物，如聚（肉桂酸乙烯酯）（PVCN)或聚（甲氧基肉 桂酸乙烯酯）（PVMC)。对于聚合物的光取向来说，暴露于紫外光辐照的肉桂酸酯的双键参与 [2+2]环加成反应以形成环丁烷，该环丁烷提供各向异性以使液晶分子在一个方向取向，从 而诱导液晶取向。
[0010]除此之外，JP11-181127公开了一种聚合物以及包含该聚合物的取向层，其中，所 述聚合物在主链（如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等）上具有包含光反应基团（如肉桂酸酯） 的侧链。韩国专利早期公开第2002-0006819号也公开了包含基于聚甲基丙烯酰基聚合物 的取向层的用途。
[0011] 然而，这种用于取向层的常规光反应聚合物具有低热稳定性的聚合物主链，这样 就不希望地导致取向层的稳定性变差，或者在光反应性、液晶取向或取向速率上较差的性 质。例如，具有基于丙烯酰基主链的聚合物有低热稳定性，这导致取向层稳定性的巨大劣 化，同时具有属于主链上的光敏基团的聚合物不能迅速地对辐照在取向层上的偏振光做出 反应，从而劣化液晶取向或取向速率。这种液晶取向或取向速率的劣化引起工艺效率的降 低或者导致液晶显示屏的液晶取向不足，从而导致低二色比和差的对比度。
[0012] 另一方面，Bull.KoreanChem.Soc. 2002,Vol. 23, 957 公开了一种光反应聚合物， 其包含结合到偶氮基的重复单元作为重复单元的一部分。然而，这种光反应聚合物同样具 有差的取向以及低光反应速率，并且也导致液晶显示屏的低工艺效率和差的对比度。
【发明内容】
[0013] 技术问题
[0014] 为了解决现有技术的问题，本发明的一个目的是提供一种具有优良的液晶取向和 更好的光反应速率的光学膜。
[0015] 本发明的另一个目的是提供一种包含所述液晶膜的显示装置。
[0016] 技术方案
[0017] 为了实现本发明的目的，提供了一种光学膜，包含：含有至少一种由下式1所示的 液晶化合物的第一光学各向异性层；以及含有包含由下式2所示的重复单元的光反应聚合 物的第二光学各向异性层：
[0018] [式 1]
[0019] A1-Ar1-E1-Ar2-E2-Ar3-A2
[0020] 其中，Ar^Ar2和Ar3彼此相同或不同，且独立地为具有6至40个碳原子的亚芳基， 其中，所述亚芳基可以被C1-Cltl的烷基或卤素取代基取代；
[0021] EjPE2彼此相同或不同，且独立地为化学键、-C( = 0)_、-OC( = 0)_、-C( = 0) 〇-或C1-Cltl的亚烧基；以及
[0022] A1和A2彼此相同或不同，且独立地由下式Ia表示：
[0023] [式la]
[0024] -Gm-Jm-Lm-Mm-Nm-Qm
[0025] 其中，Gm、Lm和Nm彼此相同或不同，且独立地为化学键、-0-、-S-、-C(= 0)-、-C( = 0) 0-、-OC( = 0)-、-OC( = 0) 0-、-C( = 0)NR-、-NRC( = 0)-、-NRC( = 0)NR-、 -OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2S-,-SCF2-,-CH2- (CH2) 2->- (CH2) 3->- (CH2) 4-, -CF2CH2-、-CH2CF2-或-CF2CF2-,其中，R为氢或C1-Cltl 的亚烷基；
[0026] Jm和Mm彼此相同或不同，且独立地为化学键、C1-Cltl的亚烷基或C3-Cltl的亚环烃 基；以及
[0027] Qm为C1-Cltl的烧基、丙稀酸醋基、甲基丙稀酸醋基或环氧基；
[0028] [式 2]
[0029]
【权利要求】
1. 一种光学膜，包含： 含有至少一种由下式1所示的液晶化合物的第一光学各向异性层；W及 含有包含由下式2所示的重复单元的光反应聚合物的第二光学各向异性层： [式1] Ai--Arj-Ei-Ara-Ea-Arg- 其中，Ari、Ar2和Ars彼此相同或不同，且独立地为具有6至40个碳原子的亚芳基，其 中，所述亚芳基可W被Ci-Ci。的焼基或团素取代基取代； El和E2彼此相同或不同，且独立地为化学键、-C ( = 0)-、-OC ( = 0)-、-C( = 0)0-或 的亚焼基；W及 Ai和A2彼此相同或不同，且独立地由下式la表示： [式 la] -Gm-Jm-Lm-Mm-Nm-Qm 其中，Gm、Lm和Nm彼此相同或不同，且独立地为化学键、-0-、-S-、-C( = 0)-、-C(= 0) 0-、-OC ( = 0) -、-OC ( = 0) 0-、-C ( = 0) NR-、-NRC ( = 0) -、-NRC ( = 0) NR-、-0邸2-、-CH 20-、-SCH2-、-CH2S-、-CF20-、-0CF2-、-CF2S-、-SCF2"、-CH2-(甜2) 2-、-(甜2) 3-、-(甜2)广、-〔尸2甜2_、-〔 H2CF2-或-CF2CF2-，其中，R为氨或Ci-Ci。的亚焼基； 化和Mm彼此相同或不同，且独立地为化学键、Ci-Ci。的亚焼基或C3-C1。的亚环姪基拟 及 Qm为Ci-Ci。的焼基、丙帰酸醋基、甲基丙帰酸醋基或环氧基； [式2]
其中，n为50至5000的整数； P为0至4的整数；W及 Ri、R2、R3和R4中的至少一个为选自下式2a、2b和2c的基团， 在Ri、R2、Rs和R4中，除了式2a、化或2c的基团W外的其余基团彼此相同或不同，且独 立地选自氨、团素、取代或未取代的具有1至20个碳原子的焼基、取代或未取代的具有2至 20个碳原子的帰基、取代或未取代的具有3至12个碳原子的环姪基、取代或未取代的具有 6至40个碳原子的芳基、取代或未取代的具有7至15个碳原子的芳焼基、取代或未取代的 具有2至20个碳原子的快基，W及包含氧、氮、磯、硫、娃和测中的至少一个的非姪极性基 团， 当Rl、R2、Rs和R4不为氨、团素或非姪极性基团时，Ri和R2组合结合在一起，或者Rs和 R4组合结合在一起形成具有1至10个碳原子的焼叉基；或者Ri或R2与Rs或R4结合形成
饱和或不饱和的具有4至12个碳原子的脂肪环或具有6至24个碳原子的芳环， [式 2a]
其中，A选自化学键、取代或未取代的具有1至20个碳原子的亚焼基、撰基、駿基、醋基、 取代或未取代的具有6至40个碳原子的亚芳基，W及取代或未取代的具有6至40个碳原 子的亚杂芳基； B为化学键、氧、硫或-NH-; X为氧或硫； R9选自化学键、取代或未取代的具有1至20个碳原子的亚焼基、取代或未取代的具有 2至20个碳原子的亚帰基、取代或未取代的具有3至12个碳原子的亚环姪基、取代或未取 代的具有6至40个碳原子的亚芳基、取代或未取代的具有7至15个碳原子的芳亚焼基，和 取代或未取代的具有2至20个碳原子的亚快基；W及 Rio、Rii、Ri2、Ri3和Ri4中的至少一个为团素（F、C1、化或U， 其中，在Ri。、Rii、Ri2、Ri3和Ri4中，除团素W外的其余基团彼此相同或不同，且独立地选 自取代或未取代的具有1至20个碳原子的焼基、取代或未取代的具有1至20个碳原子的 焼氧基、取代或未取代的具有6至30个碳原子的芳氧基、取代或未取代的具有6至40个碳 原子的芳基、具有6至40个碳原子的具有14、15或16族的杂元素的杂芳基、取代或未取代 的具有6至40个碳原子的焼氧芳基，W及团素。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述非姪极性基团选自W下官能团： -ORe、-RsORe、-0C (0) ORe、-Rs〇C (0) ORe、-C (0) ORe、-RsC (0) 0Re、-C (0) Re、-RsC (0) Re、-0C (0) Re、-R5OC 做 Re、-化0) p-ORe、- (ORs) p-ORe、-C 做-0-C 做 Re、-RsC 做-0-C 做 Re、-SRe、-RsSRe、-85民6、-民苗5民6、-8 (二 0) R6、-RsS (二 0)民6、-民5〇 (二 S)馬-、-民5〇 (二 S) SRg、一R5SO3R6^ -SOgRe ^ "RsN
=C = S、-N = C = S、-NCO、-Rs-NCO、-CN、-RsCN、-NNC (=巧 Re、-RsNNC (=巧 Re、-N02、
其中，p独立地为1至10的整数； 咕彼此相同或不同，且独立地为直链或支链的具有1至20个碳原子的亚焼基，且由选
自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳 焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧 基的至少一个取代基取代或未取代； 直链或支链的具有2至20个碳原子的亚帰基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代 焼基、团代帰基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧 基、团代撰氧基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未 取代； 直链或支链的具有3至20个碳原子的亚快基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代 焼基、团代帰基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧 基、团代撰氧基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未 取代； 具有3至12个碳原子的亚环姪基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰 基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧 基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代； 具有6至40个碳原子的亚芳基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰基、 团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧基、 芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代； 具有1至20个碳原子的亚焼氧基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰 基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧 基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代；或者 具有1至20个碳原子的亚撰氧基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰 基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧 基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代；W及 Re、馬和Rs彼此相同或不同，且独立地选自氨、团素、直链或支链的具有1至20个碳 原子的焼基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰基、团代快基、芳基、团代芳 基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧基、芳氧基、团代芳氧基、甲 娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代； 直链或支链的具有2至20个碳原子的帰基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼 基、团代帰基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧 基、团代撰氧基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未 取代； 直链或支链的具有3至20个碳原子的快基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼 基、团代帰基、团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧 基、团代撰氧基、芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未 取代； 具有3至12个碳原子的环姪基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰基、 团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧基、 芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代； 具有6至40个碳原子的芳基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰基、团 代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧基、芳 氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代； 具有1至20个碳原子的焼氧基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰基、 团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧基、 芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代； 具有1至20个碳原子的撰氧基，且由选自团素、焼基、帰基、快基、团代焼基、团代帰基、 团代快基、芳基、团代芳基、芳焼基、团代芳焼基、焼氧基、团代焼氧基、撰氧基、团代撰氧基、 芳氧基、团代芳氧基、甲娃焼基和甲娃焼氧基的至少一个取代基取代或未取代。
3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述具有6至40个碳原子的具有14、15或16 族的杂元素的杂芳基，或者具有6至40个碳原子的芳基包含选自由下式所示化合物中的至 少一种：
其中，R' W、R' 11、R' 12、R' i3、R' 14、R' 15、R' ie、R' 17 和 R' 18 中的至少一个为
取代或未取代的具有1至20个碳原子的焼氧基，或取代或未取代的具有6至30个碳原子 的芳氧基；W及 除了所述取代或未取代的具有1至20个碳原子的焼氧基，或取代或未取代的具有6至 30个碳原子的芳氧基W外的其余基团独立地为取代或未取代的具有1至20个碳原子的焼 基、取代或未取代的具有1至20个碳原子的焼氧基、取代或未取代的具有6至30个碳原子 的芳氧基，或者取代或未取代的具有6至40个碳原子的芳基。
4. 根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述第二光学各向异性层包含一种组合物，所 述组合物包含；含有式2所示的重复单元的光反应聚合物、光活化剂、基于（甲基）丙帰酸 醋的化合物，W及光引发剂。
5. 根据权利要求4所述的光学膜，其中，基于所述组合物的总重量，所述光学膜包含50 至70wt%的含有式2所示重复单元的光反应聚合物；1至20wt%的光活化剂；20至40wt% 的基于（甲基）丙帰酸醋的化合物；W及1至15wt%的光引发剂。
6. 根据权利要求4所述的光学膜，其中，所述光活化剂包含选自2,4-己基-9H-喔 吨-9-丽、1-异丙基-9H-喔吨-9-丽、1，3-二氣-9H-喔吨-9-丽和2- H氣甲基-9H-喔 吨-9-丽的至少一种。
7. 根据权利要求4所述的光学膜，其中，所述基于（甲基）丙帰酸醋的化合物包含选自 季戊四醇H丙帰酸醋、H (2-丙帰醜氧基己基）异氯脈酸醋、H轻甲基丙焼H丙帰酸醋和二 季戊四醇六丙帰酸醋中的至少一种。
8. 根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述第一光学各向异性层进一步包含至少一 种基于单丙帰酸醋的化合物。
9. 根据权利要求8所述的光学膜，其中，所述基于单丙帰酸醋的化合物选自W下化合 物：
其中，z为2至12的整数。
10. -种显示装置，其包含如权利要求1所述的光学膜。
【文档编号】G02B5/02GK104428352SQ201380036196
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2012年5月11日
【发明者】洪美罗, 全成浩, 崔大胜, 徐庆昌, 柳东雨 申请人:Lg化学株式会社