增塑剂和光学膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有有利的光学性能的增塑剂物质（有机磷酸酯），并涉及包含至少一种该类物质的光学膜，特别是用于偏光膜的保护膜，和用于液晶显示器的光学补偿膜。此外，本发明还涉及具有所述类型的补偿膜的液晶显示器，涉及制造所述光学膜、补偿膜、偏光膜和液晶显示器的方法，涉及以下描述的增塑剂作为用于液晶显示器的光学膜和补偿膜的添加剂的用途，并涉及其他的发明主题。
【专利说明】增塑剂和光学膜
[0001]本发明涉及具有有利的光学性能的增塑剂物质(有机磷酸酯)，并涉及包含至少一种该类型的物质的光学膜，特别是用于偏光膜的保护膜，和用于液晶显示器的光学补偿膜。此外，本发明还涉及具有所述类型的补偿膜的液晶显示器，涉及制造所述光学膜、补偿膜、偏光膜和液晶显示器的方法，涉及以下描述的增塑剂作为用于液晶显示器的光学膜和补偿膜的添加剂的用途，并涉及其他下文中一目了然的发明主题。
[0002]有机磷酸酯通常用于制备塑料。文献EP463467已经描述了这类磷酸酯。它们经常用于制备热塑性塑料(PVC)。已知磷酸三苯酯也可以用作乙酸纤维素膜(TAC)的增塑剂。
[0003]文献W02007/023430中定义了用于医学诊断方法中的具有任何期望的取代基的三联苯化合物。根据本发明的三联苯基磷酸酯是迄今未知的。
[0004]为了改善对比度的视角依赖性并减少在更大的观测角时的色移(Farbverschiebung),在IXD (液晶显示器)中光学补偿膜用在偏光膜和液晶盒之间。这些膜具有特定的光学延迟性，并匹配相应的IXD技术(TN、VA、IPS等)。已知基于反应性(即可聚合的)介晶(RM)的取向层的补偿膜，其被施加到支持膜(通常由TAC=三乙酰纤维素构成)上，然后层合到偏光膜上。此外，直接将盘状分子引入到TAC膜中，并且通过拉伸TAC膜实现特定的光学延迟作用。这些TAC膜直接用作偏光片的TAC保护膜，所述偏光片通常由用碘浸溃并拉伸的PVA膜和两个TAC保护膜组成。在文献US6，778，242中也提到了用于基于TAC的光学膜中的棒状分子，其中这些含有至少两个芳族环体系。
[0005]以下也用术语“IXD”表示液晶显示器。IXD是本领域技术人员已知的。商业上常见的电视机、台式监视器、膝上型电脑或者笔记本电脑通常含有基于液晶技术的屏幕。这里，背光被偏光滤光器以线性方式偏振，通过例如根据所期望的亮度使光的偏振平面旋转的液晶层，并再次通过第二偏振滤光器离开。连同驱动电子设备、滤色器和玻璃板一起，这些组件形成了所谓的“面板”。`
[0006]TFT (薄膜晶体管)表示目前在台式监视器和笔记本电脑中常见的并且其中每个像素通过本身的晶体管寻址的LCD面板的有源矩阵的变体。与此相反，无源矩阵显示器仅在边缘处具有电子控制元件，各个像素被逐行和逐列进行切换。因此，它们在影像显示方面明显迟缓，并且由于其较低的电流消耗而主要用于小型设备中，如移动电话、便携式数字视频设备或MP3播放器。与此同时经常同义地使用术语IXD和TFT监视器，尽管严格来说是有所不同的。
[0007]面板类型基本上通过在液晶盒的基板之间的液晶的配向类型来区分。在TN(扭曲向列型)面板中，液晶分子在不存在电场的情况下平行于基板的表面配向，其中它们的垂直于表面方向上的优先方向具有螺旋形的扭转，并在施加电压时垂直于所施加的电场的表面配向。在面内切换(IPS)的情况下，液晶分子平行于基板表面配向，但无扭转。
[0008]VA (垂直配向)面板中的液晶分子在无电场状态下基本上垂直于基板表面配向，并具有负介电各向异性，从而使得当在基板之间施加电场时它们沿着平行于表面的方向重新取向。由于没有施加电压的情况下VA面板不允许光通过，因此它们实现了深黑色以及由此对比度值非常高。VA面板特别以短的切换时间而著称，使得在本发明的范畴内它们和它们的制造是优选的。
[0009]大多数显示器的共同特点是，它们具有至少一个光学补偿膜以增大视角。
[0010]其可以由例如纤维素酰化物，特别是纤维素C1-C7-烷酸酯(Z-C1-C7-A),例如醋酸纤维素和/或丙酸纤维素(例如CAP)或优选醋酸纤维素(三乙酰基纤维素，TAC)作为基础构成。纤维素酰化物膜相对于垂直于膜表面的轴(具有相对低的延迟)通常是光学各向同性的。然而，为了能够用作光学补偿膜，它必须显示光学各向异性并优选显示高的延迟性(=光学延迟)。除了拉伸的双折射合成聚合物材料之外，也已经提出包含盘状分子的各向异性层，其是通过使盘状分子配向及随后以经取向的形式将其固定来制备的。US6，559，912和US2003/0218709描述了具有例如基于1，3，5-三嗪的盘状分子，或者具有含可聚合基团的液晶的醋酸纤维素膜。
[0011]US6, 778，242描述了包含含至少两个芳族环体系的棒状或盘状液晶分子的基于TAC膜的补偿膜。EP2218763A2描述了包含具有两个或两个以上的环并且仅仅一个芳族环的化合物的补偿膜。发现一些物质具有良好的延迟性和足够的稳定性。然而，这些材料在TAC膜中的浓度是有限的。因此，这些液晶材料的光学效应对于某些需要更大的延迟性的应用(或对于更薄的膜)是不足的。
[0012]另一个提出的问题是，当膜厚度减小时TAC保护膜的延迟性改变，其中为了显示器应用应使膜的延迟性保持恒定。因为延迟性(特别是膜的Rth值)与膜厚度成比例地变化，所以在较薄的膜的情况下该值下降。可以使用根据本发明的增塑剂补偿这种变化，由此可以调节得特定的Rth值。
[0013]此外，如上面已经指出的，存在大量不同的IXD体系，从而可能难以使膜适应所期望的条件。因此可以想到 ，将仅一个膜或者两个或更多个膜用于补偿，以及分别根据厚度和其它要求使该补偿膜的性质如厚度和质量等适应于特定的LCD的要求。
[0014]在膜平面方向上光学补偿膜的光学延迟Ro (所谓的“面内”延迟，通常也称为Re )和在膜厚度方向上的Rth (所谓的“面外”延迟)对于本领域技术人员来说是熟悉的，并定义如下。
[0015]Ro和Rth的合适值的调节取决于每种情况下使用的液晶盒的类型和盒寻址时由此所获得的偏振状态的变化。
[0016]对于显示图像的常见显示器的类型，诸如TN (扭曲向列型)、STN (超扭曲向列)、VA(垂直配向)、IPS (面内切换)，要求用于校正的不同延迟值。
[0017]此外已经发现，在现有技术中提出的TAC膜通常不具有足够的色散(Dispersion)(双折射或延迟对于光波长的依赖性)，特别是在VA-LCD的情况下这将导致对比度劣化，尤其是在大视角(即与垂直于显示器的观察方向偏差较大的情况下)时。
[0018]鉴于上述困难，本发明的任务是找到能够准确调节延迟值Ro (=Re)和Rth并具有这些值的高的耐久性的补偿膜，其中所使用的添加剂不但在生产过程中而且在最终产品中均具有良好的相容性，并且不会引起任何着色或浑浊，并且利用所述补偿膜所需的光学性质可通过适当的措施如拉伸，例如在可用的厚度和是否可以仅使用一种补偿膜代替两种补偿膜的问题的方面，灵活地适用于所期望的显示器。如果所使用的物质在大的浓度范围内是相容的，则可以通过使用的添加剂的浓度以及通过专门匹配的后处理改变延迟值，这将产生针对应用情况的高灵活性。[0019]此外，补偿膜应具有匹配的光学色散，并且尤其是在VA-1XD的情况下，即使是在大视角下也能实现高对比度。
[0020]现已发现，使用某些化合物可以实现在任务描述中所述的一个至所有的目标。
[0021]在本发明范畴内，开发了基于磷酸酯(参见式I)的特定增塑剂材料，与标准的增塑剂(例如TPP，三苯基膦酸酯)相比其提供更大的延迟性。作为增塑剂它们具有优异的性能。此外，它们获得了作为调节延迟值和/或光学色散的助剂的光学效果。
[0022]通过将这些效果结合在单个添加剂中可以较低的添加剂总浓度获得所期望的效果。换句话说，采用相同的添加剂浓度在所期望的性能的情况下可以实现更为显著的效果(柔软性、光学延迟/色散等)。
[0023]由此塑化作用可以与延迟性的提高相结合，并且可以适应延迟膜的补偿特性。由此，通过代替和/或与已经开发的用于补偿膜的材料(例如液晶材料)组合，使得能够制造更薄和/或更高折射率的补偿膜。
[0024]当然还可以采用根据本发明的物质以例如在聚合物膜中达到特定的延迟特性，如调节获得常用TAC膜的Rth值。这里以较低浓度使用所述材料。
[0025]通过膜的拉伸还可以诱导膜中所谓的“面内延迟”(Ro)，这对于某些应用是需要的，以实现最佳的光学补偿。
[0026]特别地已经发现，根据本发明的增塑剂特别适合作为用于补偿膜中的TAC膜的添加剂。已经发现，这些化合物表现出非常好的延迟性能和足够的稳定性(温度/湿度储藏测试)。同时，它们非常适合作为增塑剂。
`[0027]此外已经发现，当用于TAC膜中时这些化合物表现出在延迟性的波长依赖性色散方面的变化。由此可以实现TAC膜或补偿膜的匹配的色散，这可以有助于VA-LCD的角度依赖性对比度的增加。
[0028]本发明的第一个主题涉及式I的化合物:
[0029]
【权利要求】
1.式I的化合物:
2.根据权利要求1所述的式I的化合物，特征在于m是2。
3.根据权利要求1或2所述的式I的化合物，特征在于R2和R3表示基团-A1-R1,其中R1和A1如在权利要求1中定义。
4.包含一种或更多种式I的化合物的光学膜:
5.如权利要求4所述的光学膜，特征在于式I的化合物的重量比为0.l-20wt%，基于所述膜的总重计。
6.根据权利要求4或5所述的光学膜，特征在于它是基于纤维素酰化物的光学补偿膜。
7.根据权利要求4至6的一项或多项的光学膜，特征在于它具有20-150μπι的厚度。
8.根据权利要求4至7的一项或多项的光学膜，特征在于它具有Onm到70nm的“面内”延迟值Ro和-30nm至_800nm的“面外”延迟值Rth，其中Ro表示在所述光学膜的平面方向上的延迟值，而Rth表示在所述光学膜的厚度方向上的延迟值。
9.一种或多种根据权利要求1至3任一项所述的式I的化合物的用途，作为用于制造光学膜的添加剂。
10.制造根据权利要求4至8的一项或多项的光学膜的方法，其特征在于将至少一种式I的化合物与所述膜的起始材料混合，并将其成形为膜。
11.偏光膜，其特征在于，它具有至少一个由根据权利要求4至8的一项或多项的光学膜组成的光学补偿膜或保护膜。
12.液晶显示器 ，其具有至少一个根据权利要求4至8或11的一项或多项的光学膜或偏光膜。
【文档编号】C07F9/12GK103732600SQ201280018526
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年3月19日 优先权日:2011年4月15日
【发明者】B·菲尔布兰茨, B·里杰, D·鲍鲁斯, L·利曹 申请人:默克专利股份有限公司