光学薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明总体涉及光学延迟薄膜。本发明可用作液晶显示(LCD)装置中的光学元件，特别是用作反射型和透射型两种类型的LCD的相移组件，以及用在应用光学延迟薄膜的其他科学【技术领域】例如建筑业、汽车产业、装饰行业。本发明提供了一种光学薄膜，其包括具有前后表面的基板和至少一层位于基板前表面上的固体光学延迟层。固体光学延迟层包含基于结构通式I的2,2’-二磺基-4,4’-联苯胺对苯二甲酰胺-间苯二甲酰胺共聚物或其盐的有机刚性棒状大分子。固体光学延迟层为对可见光谱范围内的电磁辐射基本透明的负C型或Ac型板。
【专利说明】光学薄膜
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请涉及2009年 12月 1 日提交的题目为"Organic Polymer Compound, Optical Film and Method"的第12/628, 398号美国专利申请，其全部公开内容在此通过引证的方式 纳入本说明书。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及光学延迟薄膜。本发明可用作液晶显示（IXD)装置中的光学元件，特 别是用作反射型和透射型两种类型的LCD的相移部件，以及用在应用光学延迟薄膜的任何 其他科学【技术领域】。
[0004] 发明背景
[0005] 液晶显示（LCD)技术在过去的几年里取得了显著的进步。基于LCD板的移动电话、 笔记本电脑、监视器、电视机甚至是公共显示器都出现在市场上。LCD市场预计在不久的将 来会继续保持增长并为研究者和制造商设定了新任务。关键的增长点有产品质量的改善和 成本的降低。
[0006] LCD对角线尺寸的增长已经超过100英寸，对光学部件的质量具有更强的限制。在 延迟薄膜的情况中，对于大显示器的高质量观看而言，需要非常小的色移和在宽的视角下 提供更高的对比度的能力。
[0007] 如今，IXD技术仍然存在一些缺点，这些缺点影响液晶显示器的质量，并且甚至使 竞争性技术例如等离子显示板（PDP)可行。缺点之一是在倾斜视角下对比度减小。在常规 的LCD中，视角性能强烈取决于偏振器的性能。常规的LCD包括两个90°交叉的二向色性 偏振器。然而，在倾斜视角下它们的轴投影之间的角度偏离90°，并且偏振器变成不交叉。 漏光随着离轴倾斜角的增加而增加。这导致了沿着交叉偏振器的二等分线的宽视角的对比 度较低。此外，由于置于交叉偏振器之间的液晶元件，漏光现象更严重。
[0008] 因此，技术的进步提出了开发基于具有可控性能的新材料的新光学元件的任务。 尤其是，在现代视觉显示系统中必需的光学元件为光学各向异性双折射薄膜，其在单独LCD 模块的光学特性上最优化。
[0009] 旨在用于制备光学各向异性双折射薄膜的各种各样的聚合物材料在现有技术中 已知。基于这些聚合物的光学薄膜通过单轴延伸获得光学各向异性。
[0010] 三乙酰纤维素薄膜在现代LCD偏振器中广泛用作负C板。然而，它们的缺点是双 折射值低。需要具有高延迟值的更薄的薄膜以使显示器更便宜且更轻。
[0011] 除了无定形聚合物薄膜的拉伸，其他的聚合物排列技术是本领域已知的。热致液 晶聚合物（LCP)能提供以各种类型的双折射为特征的高度各向异性薄膜。这种薄膜的制造 包括在基板上涂覆聚合物熔体或溶液，并且对于后者，涂覆步骤之后进行溶剂蒸发。也涉及 其他排列行为，例如施加电场，或者使用取向膜或者在拉伸基板上涂覆。涂层的后处理设 置在使施用的聚合物呈现液晶相的温度下，并且涂层的后处理的时间足以使聚合物分子取 向。单轴和双轴光学薄膜的制备的实例可见于本领域中的各种专利文件和科学出版物。
[0012] 在Li等人的Polymer，第38卷，编号38,第3223-3227页（1997)的文章中，作者 注意到一些聚合物具有光学各向异性，其极其不依赖于薄膜的厚度。他们描述了刚性链聚 合物在基板上的特定分子顺序。如图1(现有技术）所示，分子的指向优先在基板的平面内 并且在平面内不具有优先的方向。然而，所记载的方法具有技术性缺点。将溶液施于热的 基板上，并将样品在150°C_温的真空中干燥。
[0013] 合成聚电解质在水溶液中的剪切诱导中间相结构记载于T.Funaki等人的 Langmuir,第20卷，第6518-6520(2004)页中。根据本领域中已知的步骤通过界面缩聚反 应制备聚（2, 2-二磺酰基联苯胺对苯二甲酰胺）（PBDT)。利用偏光显微镜，作者在浓度范围 为2. 8-5. 0重量％的水溶液中观察到溶致型向列相。广角X射线衍射研究表明在向列状态 中，PBDT分子的链间距离d为0. 30-0. 34nm，所述链间距离为与浓度（2. 8-5. 0重量％ )无 关的常量。PBDT的d值比普通的向列型聚合物（0.41-0. 45nm)的d值小，这表明，尽管有磺 酸根阴离子的静电排斥作用，但在向列状态中的PBDT棒在向列状态中具有强烈的链间相 互作用以形成束状结构。
[0014] 许多刚性棒状水溶性聚合物记载于N. Sarkar和D. Kershner的Journal of Applied Polymer Science,第62卷，第393-408页（1996)中。作者建议在不同的应用例如 提高石油回收中使用这些聚合物。对于这些应用，具有在很低的浓度下具有高粘度的水溶 性的剪切稳定的聚合物是至关重要的。众所周知，刚性棒状聚合物在低分子量的情况下与 常规使用的柔性链聚合物例如水解聚丙烯酰胺相比具有高粘度。新的磺化的水溶性芳族聚 酰胺、聚脲以及聚酰亚胺通过磺化的芳族二胺与芳族二酐、二酰氯或光气的界面聚合或溶 液聚合反应而制备。这些聚合物中的一些具有足够高的分子量（根据GPC数据< 200000)、 极高的特性粘度（?65dL/g)，并且在盐溶液中显示出转换成螺旋线圈。
[0015] 本发明提供用于液晶显示或其他应用的光学薄膜的上述缺点的解决方案，并且公 开了一种光学薄膜，具体而言，一种基于水溶性刚性芯的聚合物和共聚物的单轴负C型板 和双轴Ac型板延迟层。
【发明内容】
[0016] 本发明提供一种光学薄膜，其包括具有前后表面的基板，和至少一层位于基板前 表面上的固体光学延迟层。固体光学延迟层包含基于结构通式I的2, 2'-二磺基-4, 4'-联 苯胺对苯二甲酰胺-间苯二甲酰胺共聚物或其盐和抗衡离子的有机刚性棒状大分子
[0017]
【权利要求】
1. 一种光学薄膜，其包括 具有如后表面的基板，和 至少一层位于基板前表面上的固体光学延迟层， 其中固体光学延迟层包括基于结构通式I的2, 2' -二磺基-4, 4' -联苯胺对苯二甲酰 胺-间苯二甲雨聚物1§&1盐和抗德?窗;1有和,刚丨牛棒状f 7A子.
其中P和q是刚性共聚物大分子中的有机单元的数目，其在5至1000的范围内，侧基 SOf提供了有机刚性棒状共聚物大分子或其盐在水性溶剂中的溶解性， 其中至少一种抗衡离子选自 H+、Na+、K+、Li+、Cs+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Sr 2+、Pb2+、Zn2+、La3+、 Ce3+、Y3+、Yb3+、Al3+、Gd 3+、Zr4+和NH4_kQk+，其中Q独立地选自直链或支化的（C1-C20)烷基、 (C2-C20)烯基、（C2-C20)炔基，及（C6-C20)芳基烷基，且k为0、1、2、3或4,并且 其中固体光学延迟层为对可见光谱范围内的电磁辐射基本透明的负C型或Ac型板。
2. 权利要求1的光学薄膜，还包括选自碱金属氢氧化物和碱金属盐的无机化合物。
3. 权利要求1至2任一项的光学薄膜，其中所述固体延迟层为单轴延迟层，其具有对应 于基板平面内的两个互相垂直方向的两个折射率（Ii j^Pny)和在基板平面的法线方向上的 一个折射率（nz)，并且其中折射率满足以下条件：n z〈nx = ny。
4. 权利要求1至2任一项的光学薄膜，其中所述固体延迟层为双轴延迟层，其具有对应 于基板平面内的两个互相垂直方向的两个折射率（Ii j^Pny)和在基板平面的法线方向上的 一个折射率并且其中折射率满足以下条件：η ζ〈η>χ。
5. 权利要求1至4任一项的光学薄膜，其中基板材料选自聚合物和玻璃。
6. 权利要求1至5任一项的光学薄膜，还包括至少一种在基板和固体光学延迟层之间 形成的夹层。
7. 权利要求6的光学薄膜，其中面向固体光学延迟层的夹层的表面为亲水性的。
8. 权利要求6的光学薄膜，其中面向固体光学延迟层的夹层的表面具有浮凸。
9. 权利要求6的光学薄膜，其中面向固体光学延迟层的夹层的表面具有纹理。
10. 权利要求6的光学薄膜，其中夹层是在基板和固体光学延迟层之间的平面层。
11. 权利要求1至10任一项的光学薄膜，其中基板的后表面进一步由防反射涂层或防 闪涂层覆盖。
12. 权利要求1至11任一项的光学薄膜，还包括在固体光学延迟层上形成的粘合剂透 明层。
13. 权利要求12的光学薄膜，还包括在粘合剂层上形成的保护层。
14. 权利要求1至13任一项的光学薄膜，其中基板为镜面反射板或漫反射板。
15. 权利要求1至13任一项的光学薄膜，其中基板为半透明镜面反射板或半透明漫反 射板。
16. 权利要求1至13任一项的光学薄膜，其中基板为反射式偏振片。
17. 权利要求1至13任一项的光学薄膜，其中基板透射率在可见光范围内不低于 90%。
18. 权利要求1至13任一项的光学薄膜，其中基板材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN)、聚氯乙烯（PVC)、聚碳酸酯（PC)、聚丙烯（PP)、聚乙烯 (PE)、聚酰亚胺（PI)，以及聚酯。
19. 权利要求1至13任一项的光学薄膜，其中固体光学延迟层的厚度延迟Rth在-210nm 至-320nm范围内，并且基板的特征在于面内延迟R。在30nm至45nm范围内且厚度延迟Rth 在_120nm至_230nm范围内。
【文档编号】C09K19/04GK104245884SQ201380019379
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年2月8日 优先权日:2012年2月10日
【发明者】A·拉扎雷夫 申请人:克莱索普提克斯株式会社