专利名称：多层光学补偿器,显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于液晶显示器的多层光学补偿器，其包括表现出特定双折射特性的第一和第二层，其中在所有第二层和所有其他第一层之间的第一层是阻止有机溶剂在上述其他第一层与第二层之间扩散的阻挡层。本发明还提供一种LC显示器及制造这种补偿器的方法。
背景技术：
由于独特的物理特性和阻燃性，三醋酸纤维素(TAC，还称作三乙酸纤维素)膜商业上已经用于光刻工业。TAC膜还是用作液晶显示器中使用的偏振器的覆盖片的优选聚合物膜。因为其极低的面内双折射，其是该用途的优选材料。其面外双折射也较小(但不是零)，并用于给LCD提供一些光学补偿。
内在双折射描述了分子级别的材料的基本定向。其直接与材料的分子结构(键角度、旋转自由度、存在芳基与否等)有关。内在双折射不受制造宏观物体的工艺条件(温度、应力、压力)的影响。
晶体和液晶材料具有方便的特性，即当它们组装成宏观制品时，它们的内在双折射本身被表现得相当完美。经常如此制造晶体和液晶分子的层，即制品中所有的液晶分子都彼此有序排列，因而保持它们的基本定向。当制造无定形聚合物材料的层时就不是这样。通过制造工艺可较大地修改它们的内在双折射。因而，实际制品的测量的双折射是内在双折射和制造工艺的结果。因为我们处理的就是这种无定形聚合物材料，所以下面的定义指的是这种测量的双折射，并不是内在双折射。
面内双折射是指nx和ny的差，其中x和y位于层的平面内，nx总是定义为较大的折射率，ny定义为较小的折射率，并与nx垂直。使用的标记惯例是nx-ny，且总是正值。
面外双折射是指nz与nx和ny平均值之间的差，其中x和y位于层的面内，z位于该层法线的平面内。使用的标记惯例是nz-[(nx+ny)/2]。TAC一般具有负的面内双折射，因为其nz小于nx和ny。
面内延迟(Re)是指面内双折射和层厚(t)的乘积。因而Re＝t(nx-ny)。
面外延迟(Rth)是指面外双折射和层厚(t)的乘积。因而Tth＝t(nz-[(nx+ny)/2])。
合成聚合物膜(例如聚碳酸酯或聚砜)经常用于提高由TAC提供的最小光学补偿。这些合成聚合物膜通过粘结剂层压粘附到显示器的其他部分。
一般在光学材料领域中，合成聚合物膜用作光学各向异性膜(具有较高的延迟值)，而TAC膜用作光学各向同性膜(具有较低的延迟值)。
欧洲专利申请第0911656A2和日本专利申请公开2000/275434A都描述了一种具有较高延迟的TAC膜。TAC用作光学补偿片的支撑物，所述光学补偿片包括TAC支撑物和含有盘状液晶分子的光学各向异性层。通过三种方法(包括这三种方法的组合)使TAC膜获得了较高的延迟1)给TAC膜添加特定的芳香族小分子(即三苯撑)，2)在浇铸膜之前冷却TAC溶液，3)拉伸TAC膜。添加特定的芳香族分子具有问题，即其导致这些分子“渗出”TAC膜。此外在本发明的实施例中，需要非常长的时间(超过一个小时)来干燥这种TAC膜。这些时间不能适应辊对辊的工艺。
除了TAC膜之外，较高各向异性的盘状液晶层还需要特定的对准技术并需要紫外辐射来交联该单体层。
U.S.公开专利申请2001/0026338A1描述了一种不需要较高各向异性盘状层的具有较高延迟的单一TAC膜。通过在拉伸TAC膜之后将具有两个或多个芳族基团的分子结合进TAC膜，使该TAC膜获得了较高的延迟。没有这种拉伸，与常规的TAC膜相比，该TAC膜不能证明有任何提高的延迟。使用这种拉伸，增加了面内和面外延迟。通过该方法不能独立控制这两个正交的延迟。
日本公开专利申请JP1999-95208描述了一种具有光学补偿器(具有较高延迟)的液晶显示器，所述光学补偿器通过单轴拉伸高聚合物膜来制备。这种聚合物包括聚酯、聚碳酸酯、或聚砜。该拉伸步骤对于获得理想的光学特性是很重要的。这种拉伸同时影响了面内和面外延迟。通过该方法不能独立控制这两个正交的延迟。此外，通过该方法制造均匀的光学补偿器被描述成是很困难的。
该申请还描述了一种补偿器，其中发明人在TAC支撑物顶部涂覆的聚合粘结剂中使用可剥落的无机粘土材料。该层中可剥落的无机粘土材料是光学活性层，不是聚合物粘结剂。
日本公开专利申请JP2001-194668描述了一种通过层压已经拉伸过的聚碳酸酯膜制造的补偿器。该方法不仅需要进行层压(具有一定困难)，而且还需要对两种不同类型聚碳酸酯的两个独立拉伸。层压步骤还需要这两种膜彼此按顺序排列且它们的光学轴要彼此正交。
U.S.专利US5344916，US5480964和US5580950描述了用于LCD的补偿膜。然而它们没有提到需要阻挡层来控制卷曲和提高粘附力。
所需要解决的问题是提供一种多层光学补偿器，其很容易制造，提供了所需的面内和面外延迟度，其在各层之间具有出色的粘附力，且不具有使用有机溶剂涂覆溶液导致的卷曲。
发明概述本发明提供了一种用于LC单元的多层补偿器聚合物膜，其包括具有不低于-0.005的面外双折射的两个或多个第一层和具有低于-0.005的面外双折射的一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括具有充分厚度的选定的聚合物材料，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中至少一个的面外延迟(Rth)低于-20nm，其中(a)存在第一层，其与第二层相邻且在所有第二层和所有其他第一层之间；(b)至少一个第二层或一个其他第一层是由有机溶剂涂覆的层；和(c)所述相邻的第一层包含足量水溶性的或水分散性的聚合物，从而阻止有机溶剂在其他第一层与第二层之间扩散。
本发明的多层光学补偿器很容易制造，其提供了所需的面内和面外补偿度，其在各层之间具有出色的粘附力，且不具有使用有机溶剂涂覆溶液导致的卷曲。
附图简述
图1是作为本发明实施方案的具有3层的多层补偿器的横截面图；图2是作为本发明实施方案的具有4层的多层补偿器的横截面图；图3是作为本发明实施方案的具有5层的多层补偿器的横截面图；图4a是作为本发明实施方案的具有一个补偿膜的液晶显示器的分解图；图4b是作为本发明实施方案的具有两个补偿膜的液晶显示器的分解图。
发明详述上面概要地描述了本发明。
在一个实施方案中，本发明提供了一种用于LC单元的多层补偿器聚合物膜，其包括具有不低于-0.005的面外双折射的两个或多个第一层和具有低于-0.005的面外双折射的一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括具有充分厚度的选定的聚合物材料，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中的至少一个的面外延迟(Rth)低于-20nm，其中(a)存在第一层，其与第二层相邻且在所有第二层和所有其他第一层之间；(b)至少一个第二层或一个其他第一层是由有机溶剂涂覆的层；和(c)所述相邻的第一层包含足量水溶性的或水分散性的聚合物，从而阻止有机溶剂在其他第一层与第二层之间扩散。
本发明还提供了一种用于LC单元的多层补偿器，其包括一个或多个第一层和一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括选定的聚合物材料，其中每个第二层都包括在骨架中含有非可见光生色团基团的聚合物并具有180℃以上的Tg，其中每个第一层都不包括这种聚合物，所述层具有足够厚度，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中的至少一个的面外延迟(Rth)低于-20nm。
与无定形聚合物具有180℃以上Tg的第二层相反，第一层包括具有小于180℃的Tg的无定形聚合物，并在骨架中包含生色团基团。生色团定义为在光吸收中作为一个单位使用的原子或原子组。(ModernMolecular Photochemistry Nicholas J.Turro Editor，Benjamin/Cummings Publishing Co.，Menlo Park，CA(1978)Pg11)。典型的生色团基团包括乙烯基、羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、芳族基团(即苯基、萘基、联苯、噻吩、双酚)、砜和偶氮或这些生色团的组合。非可见光生色团是在400-700nm范围之外具有最大吸收的生色团。
无定形聚合物材料用于本发明的光学补偿器。各种技术可将有序(晶体、液晶)材料与无定形材料区分开。对于本领域熟练技术人员来说可以选择X-射线衍射、差示扫描量热法和偏振光学显微镜方法作为所述技术。第一层材料理想地适于溶剂浇铸或涂覆，如TAC、其它纤维素酯、聚碳酸酯和环状聚烯烃。
TAC膜的制造是公知的，包括下列工艺。依照下面常规的方法制备TAC溶液(涂布漆)。在常规的方法中，在不小于0℃的温度(室温或较高温度)时执行所述方法。使用一般溶剂浇铸方法中使用的装置，通过公知涂布漆制备工艺来制备所述溶液。作为所述溶剂，在该方法中一般使用卤代烃(尤其是二氯甲烷)。如此调整TAC的量，即在所制备的溶液中醋酸纤维素的含量为10到40wt％，一般为10到30wt％。可以给有机(主)溶剂加入添加剂(下面描述)。
将涂布漆浇铸在鼓或带上，将溶剂蒸发从而形成膜。在浇铸涂布漆之前，一般如此调整涂布漆的浓度，即涂布漆的固体含量为18到35wt％。鼓或带的表面一般被抛光，从而提供镜平面。在U.S.专利2,336,310、2,367,603、2,492,078、2,492,977、2,492,978、2,607,704、2,739,069、2,739070，英国专利640,731、736,892，日本专利公开45(1970)-4554、49(1974)-5614，日本专利临时公开60(1985)-176834、60(1985)-203430和62(1987)-115035中描述了溶剂浇铸方法的浇铸和干燥步骤。
可以给醋酸纤维素加入增塑剂，从而提高膜的机械强度。增塑剂具有另一个功能，即缩短干燥工艺的时间。磷酸酯和羧酸酯(如邻苯二甲酸酯和柠檬酸酯)通常用作增塑剂。磷酸酯的例子包括磷酸三苯脂(TPP)和磷酸三甲苯酯(TCP)。邻苯二甲酸酯的例子包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)和邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)。柠檬酸酯的例子包括柠檬酸邻乙酰基三乙酯(OACTE)和柠檬酸邻乙酰基三丁酯(OACTB)。
其它羧酸酯的例子包括油酸丁酯、甲基乙酰基蓖麻醇酸酯、癸二酸二丁酯和各种偏苯三酸酯。优选邻苯二甲酸酯增塑剂(DMP，DEP，DBP，DOP，DPP，DEHP)，特别优选DEP和DPP。基于醋酸纤维素的量，增塑剂的量一般为0.1到25wt％，合适地为1到20wt％，理想地为3到15wt％。
还可以给醋酸纤维素膜加入稳定剂(如，抗氧化剂，过氧化物分解剂，自由基抑制剂，金属钝化剂，氧清除剂，胺)。在日本专利临时公开3(1991)-199201，5(1993)-1907073，5(1993)-194789，5(1993)-271471和6(1994)-107854中描述了这些稳定剂。基于溶液(涂布漆)的量，退化抑制剂的量为0.01到1wt％，一般为0.01到0.2wt％。如果量小于0.01wt％，则退化抑制剂几乎没有效果。另一方面，如果量大于1wt％，则退化抑制剂经常会渗出到膜表面上。特别优选的退化抑制剂的例子包括丁酸化的羟基甲苯(BHT)和三苯甲基胺(TBA)。
有机溶剂是除了水之外的液体。其一般包括芳香或烷基烃、醇，酯，酮，醛和前述物质的卤代类似物。其适宜地包括醋酸乙酯，醋酸丙酯，醋酸丁酯，丙酮，甲基乙基酮，甲苯，二甲苯，环戊酮，环己酮和二氯甲烷。上面有机溶剂的组合证明也是有效的。这些有机溶剂的残余量一般保留在补偿器的层中。保留在补偿器中的量依赖于下述因素，如溶剂的蒸汽压力，适当的扩散常数，层厚度，温度和干燥时间。通过如顶空气相色谱法这样的技术以大约5mg/米2的最小检测限可检测有机溶剂的这些残余量，并用作需要阻挡层的指示。
TAC膜的厚度小于140nm，一般为70到115μm，理想是40到100μm。
在醋酸纤维素膜用作偏振片的透明保护膜的情形中，膜表面一般经过表面处理。表面处理的例子包括电晕放电处理，辉光放电处理，火焰处理，酸处理，碱处理和紫外线辐射处理。优选酸处理或碱处理。酸处理或碱处理可用作醋酸纤维素膜的皂化处理。
特别优选碱处理。碱处理使用含水碱溶液。所述碱一般是碱金属的氢氧化物，如氢氧化钠或氢氧化钾。含水碱溶液具有一般大于10的pH值。醋酸纤维素膜的至少一个表面浸入含水碱溶液中，一般为1到300秒，理想的是5到240秒。一般在25到70℃，理想地在35到60℃下进行碱处理。在碱处理之后，一般用水清洗醋酸纤维素膜。
通过上述工艺形成的第一层膜一般具有0到5nm的面内延迟(Re)。为了在第一层中产生较大的Re(＞5nm)，可使用任何可利用的方法，然而最常用的方法是拉伸。当拉伸聚合物时，独立的聚合物链片段基本在主要拉伸方向上定位，因而增加了聚合物层的面内双折射。这一般在聚合物的玻璃转换温度以上进行。因而，聚合物膜被加热到Tg以上并拉伸。另一个方法是向膜内引入溶剂的同时拉伸所述膜。在该方法中，在Tg以上拉伸湿的浇铸膜。换句话说，通过溶剂塑化来降低膜的Tg，而不是在Tg以上不存在溶剂而加热干的膜。如在背景部分中提到的，给拉伸的膜加入特定的小分子来提高Re。可单轴或双轴拉伸该第一膜。在单轴拉伸中，在一个方向上拉伸所述膜。在双轴拉伸中，两个拉伸方向一般彼此垂直。第一层具有不低于-0.01的面外双折射，多层补偿器的第一层是这样的，即该多层补偿器的整体面内双折射(Re)为0到300nm。
依照本发明，与第二层相邻且位于所有第二层与所有其它第一层之间的第一层是阻挡层，其阻止了有机溶剂在其它第一层与第二层之间的扩散。如上所述，阻挡层一般施用于第一层，如TAC膜。阻挡层包括这样的聚合物，其具有较小或没有面外双折射且是水溶性的或水分散性的。适于用在本发明阻挡层中的水溶性聚合物包括聚乙烯醇及其共聚物、明胶、明胶衍生物、酪蛋白、琼脂、海藻酸钠、淀粉、包含丙烯酸的聚合物、包含马来酐的聚合物、亲水的纤维素酯如羧甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素和聚丙烯酰胺。适宜的水分散性聚合物包括聚酯，特别是聚酯离聚物、聚氨酯和具有亲水官能团的乳胶聚合物，如包含(甲基)丙烯酸的聚合物、包含马来酐的聚合物、包含衣康酸的聚合物、包含苯乙烯磺酸的聚合物，等等。
为了使阻挡层特性以及与相邻层的粘附力最佳，阻挡层一般包含两种或多种聚合物。例如，阻挡层包含水溶性的聚合物如明胶，和水分散性的聚合物如聚酯离聚物。可选择地，阻挡层包含两种不同的水分散性聚合物，如聚酯离聚物和聚氨酯。
使用公知的方法，如添加交联剂，如异氰酸酯、醛、乙烯基砜材料，乙烯亚胺和三聚氰胺树脂，或通过将干燥的层暴露于光化辐射来使阻挡层交联。
一般以干涂层重量为50和6000mg/m2，优选100和1000mg/m2施加阻挡层。干涂层重量小于35mg/m2的阻挡层对于阻止有机溶剂从连续的层渗透到其它第一层如TAC膜是不够的。
可通过公知的涂覆技术从水中涂覆阻挡层。使用常规的技术来干燥。当明胶用在阻挡层中时，如果在将其涂覆到支撑物上后冷却到5到20℃之间，可观察到额外的改善。
可以给阻挡层加入添加物，如表面活性剂或流变改性剂，从而提高涂覆质量、粘附力和层的其它特性。
第二层一般是溶剂涂覆到阻挡层上。该溶剂涂覆一般通过旋涂、漏斗涂覆(hopper coating)、照相凹板式涂覆、绕线式刮涂或其它本领域熟练技术人员公知的涂覆方法来完成。
由含有这样的聚合物的溶液涂覆第二层，其通过溶剂涂覆而获得更负的面外双折射。为了产生负的面外双折射(负的面外延迟)，使用在骨架中含有非可见光生色团基团，如乙烯基、羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、砜、偶氮和芳族基团(即苯基、萘基、联苯、双酚A)的聚合物，如聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚噻吩。还可以给该第二层添加填料和非聚合物分子。
理想地，在第二层中使用的聚合物在骨架之外不具有生色团。这种在骨架之外具有生色团的不希望的聚合物的例子是拥有芴基团的多芳基化合物。
无定形聚合物材料用于本发明的第二层。各种技术可将有序排列(晶体，液晶)的材料与无定形材料区分开。本领域熟练技术人员可以选择X-射线衍射、差示扫描量热法和偏振光学显微镜方法。
第二层中使用的聚合物的玻璃转换温度(Tg)是很重要的，其应该在180℃以上，从而获得理想的结果。
可通过各种技术合成第二层中使用的聚合物缩合、加成、阴离子、阳离子或其它可能使用的公知的合成方法。
第二层的厚度小于30μm。一般为0.1μm到20μm。合适地为1.0μm到10μm。理想地为2μm到8μm。
多层补偿器的组合厚度为小于115μm。一般为20μm到105μm。理想地为40μm到100μm。
第二层应该具有足够的厚度，从而第二层的面外延迟低于-20nm。一般为-600到-40。合适地为-500到-60。理想地为-400到-80。
本发明还提供了一种形成用于LC显示器的补偿器聚合物膜的方法，所述补偿器聚合物膜包括具有不低于-0.005的面外双折射的两个或多个第一层和具有低于-0.005的面外双折射的一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括具有充分厚度的选定的聚合物材料，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中的至少一个的面外延迟(Rth)低于-20nm，其中(a)由有机涂覆溶剂涂覆上述层中的至少一个；(b)涂覆相邻的第一和第二层，从而将任何其它的第一层与任何其它的第二层分离；和(c)所述相邻的第一层或第二层至少之一包含足量水溶性的或水分散性的聚合物，从而阻止有机溶剂在相邻的层之间扩散。
下面通过附图更加详细地描述本发明。
图1显示了依照本发明的多层补偿器5的横截面示意图。该补偿器包括具有低面外双折射的聚合物层10、具有低面外双折射的且还用作阻挡层的聚合物层15、和与阻挡层15相邻的且具有高面外双折射的聚合物层20，层10，15和20的组合面内延迟(Re)为0到300nm，层20的面外延迟(Rth)低于-20nm。
图2显示了依照本发明的另一个多层补偿器6的横截面示意图。该补偿器包括具有低面外双折射的聚合物层10、具有低面外双折射的且还用作阻挡层的聚合物层15、具有高面外双折射的聚合物层20、具有低面外双折射的且还用作阻挡层的聚合物层25、和具有低面外双折射的聚合物层30，其中阻挡层15与层10和20相邻，阻挡层25与层20和30相邻，层10，15，20，25和30的组合面内延迟(Re)为0到300nm，层20的面外延迟(Rth)低于-20nm。层10和30的组成可以相同或不同。此外，阻挡层15和25的组成可以相同或不同。
图3显示了依照本发明的另一个多层补偿器7的横截面示意图。该补偿器包括具有低面外双折射的聚合物层10、具有低面外双折射的且还用作阻挡层的聚合物层15、具有高面外双折射的聚合物层20、具有低面外双折射的且还用作阻挡层的聚合物层25、和具有高面外双折射的聚合物层40，其中阻挡层15与层10和20相邻，阻挡层25与层10和40相邻，层10，15，20，25和40的组合面内延迟(Re)为0到300nm，层20和40的组合面外延迟(Rth)低于-20nm。层20和40的组成可以相同或不同。此外，阻挡层15和25的组成可以相同或不同。合适地，为了提供对称的多层补偿器，层20和40具有相同的组成和厚度。本领域熟练技术人员可以想到更复杂的结构。
图4A显示了示意性液晶显示器700，其中在液晶单元600的一侧上设置有单个补偿膜300。500是偏振器，550是第二偏振器。偏振器500和550的透射轴彼此形成90°±10°的角。它们的透射轴相对于液晶单元600的角表示为0°和90°。然而，根据液晶显示器700的种类，其他角也是可能的，这对于本领域熟练技术人员来说是很明显的。注意到，600是具有液晶的电力切换的液晶单元，所述液晶限定在两块玻璃板之间。
图4B显示了另一个示意性的液晶显示器700，其中在液晶单元(600)的两侧上设置有两个补偿膜300。500是偏振器，550是第二偏振器。偏振器500和550的透射轴彼此形成90°±10°的角。它们的透射轴相对于液晶单元600的角表示为0°和90°。然而，根据液晶显示器700的种类，其他角也是可能的，这对于本领域熟练技术人员来说是很明显的。注意到，600是具有液晶的电力切换的液晶单元，所述液晶限定在两块玻璃板之间。
与现有技术相比，本发明的实施方案不需要拉伸所述膜，不需要使用昂贵的液晶分子，不需要膜层压(因而减少了引入灰尘或由层压粘结剂引入不希望的光学延迟的可能性)，在相对薄的(＜115μm)结构中提供了提高的光学补偿，且很容易制造。作为进一步的特征，控制Re是第一层的主要职责，控制Rth是第二层的主要职责。在现有技术中，Re和Rth通常结合在一起，很难独立控制。本发明的实施方案还提供了一种补偿器，其在各层之间具有出色的粘附力，且没有有机溶剂引起的卷曲。
通过下面实践本发明的非限制性实施例进一步解释本发明。
实施例使用任何合适的或方便的工艺来制备这里使用的芳族聚酯。这里使用的步骤使用在Condensation Polymers中由P.W.Morgan描述的步骤By Interfacial and Solution Methods，Interscience，New York City，N.Y.(1965)。
聚合物A(合成)在10℃下向搅拌着的在甲基乙基酮(100mL)中的4，4’-六氟异亚丙基联苯酚(23.53g，0.07摩尔)、4，4’-(2-降冰片亚烷基(norbornylidene))双酚(8.4g，0.03摩尔)和三乙胺(22.3g，0.22摩尔)的混合物中加入甲基乙基酮(60mL)中的对苯二酰氯(18.27g，0.09摩尔)和间苯二酰氯(2.04g，0.01摩尔)的溶液。加入之后，使温度升高到室温，并在氮气环境中搅拌4个小时，在该时间过程中三乙胺氢氯化物以凝胶形式沉积，溶液变得粘稠。然后所述溶液用甲苯(160mL)稀释并用稀的盐酸清洗(200mL2％的酸)，随后用水(200mL)清洗三次。然后在强烈搅拌下将溶液倒入异丙醇中，沉积出白色珠状聚合物，将其收集并在50℃时在真空状态下干燥24个小时。通过差示扫描量热法测得该聚合物的玻璃转换温度为265℃。
其中x＝90，y＝10a＝70，b＝30聚(4，4’-六氟异亚丙基-双酚-共-4，4’-(2-降冰片亚烷基)双酚)对苯二甲酸酯-共-间苯二酸酯。
聚合物A阻挡层A(形成)将Sancure898(聚氨酯，以30％的固体分散在水中，B.F.GoodrichCorp)与Eastek1100(聚酯离聚物，以33％的固体分散在水中，EastmanChemical Corp)和额外的水结合，从而产生具有总共20％的固体的溶液。这两个聚合物的比使得所述20％的固体的溶液产生的干涂层中80％是Sancure898，20％是Eastek1100。
阻挡层B(形成)将明胶(牛的)和聚(乙烯亚胺)(Mica A-131-X，Mica Corp)与水结合，从而产生具有总共3％的固体的溶液。这两个聚合物的比使得所述3％的固体的溶液产生的干涂层中95％是明胶，5％是聚(乙烯亚胺)。
对比例1将聚合物A的溶液(在醋酸丙酯中9％的固体)涂覆到TAC卷材(web)上。这包括下述步骤解绕TAC卷材、将TAC卷材暴露于电晕放电处理(CDT，1200瓦特，100英尺/分钟)、涂覆聚合物溶液(使用狭缝漏斗)、和充分干燥(85℃)，从而移除大部分醋酸丙酯。这些步骤以辊对辊的连续工艺进行。还可以使用旋涂和其他涂覆方法。生产的TAC/聚酯结构的光学透明膜具有下列特性。用偏振光椭圆率测量仪(model M2000V，J.A.Woollam Co.)在550nm波长下测量Re，Rth和聚酯层厚度。
对比例2将阻挡层溶液(阻挡层B制剂，在水中3％的固体)涂覆到TAC卷材上。这包括下述步骤解绕TAC卷材、将TAC卷材暴露于电晕放电处理(CDT，1200瓦特，100英尺/分钟)、涂覆阻挡层A溶液(使用狭缝漏斗)、和充分干燥(85℃)，从而移除大部分水。在相同的机器上使用第二狭缝漏斗，将聚合物A(醋酸丙酯中13％的固体)涂覆到现在已干燥的阻挡层上。紧随该第二涂覆步骤后进行充分的干燥(85℃)，因而移除大部分的醋酸丙酯。这些步骤以辊对辊的连续工艺进行。还可以使用旋涂和其他涂覆方法。生产的TAC/阻挡层/聚酯结构的光学透明膜具有下列特性。用偏振光椭圆率测量仪(modelM2000V，J.A.Woollam Co.)在550nm波长下测量Re，Rth和聚酯层厚度。
实施例1将阻挡层溶液(阻挡层A制剂，在水中20％的固体)涂覆到TAC卷材上。这包括下述步骤解绕TAC卷材、将TAC卷材暴露于电晕放电处理(CDT，1200瓦特，100英尺/分钟)、涂覆阻挡层A溶液(使用狭缝漏斗)、和充分干燥(85℃)，从而移除大部分水。在相同的机器上使用第二狭缝漏斗，将聚合物A(醋酸丙酯中9％的固体)涂覆到现在已干燥的阻挡层上。紧随该第二涂覆步骤后进行充分的干燥(85℃)，因而移除大部分的醋酸丙酯。这些步骤以辊对辊的连续工艺进行。还可以使用旋涂和其他涂覆方法。产生的TAC/阻挡层/聚酯结构的光学透明膜具有下列特性。用偏振光椭圆率测量仪(model M2000V，J.A.Woollam Co.)在550nm波长下测量Re，Rth和聚酯层厚度。
对相同取样的样品(涂覆后在室温条件下三天)进行粘附力和卷曲测量。如下测量粘附力将TAC卷材上的涂覆层划开并在划开区域上放置高粘性粘结带。将所述带从样品上迅速移除，移下的划开区域的量就是粘附力的测量结果。如下测量卷曲在平坦表面上放置10英寸乘10英寸的样品并测量沿着宽度方向样品边缘升高的高度，单位毫米。(严重的溶剂导致的卷曲使得样品卷起形成圆筒或管，没有获得边缘升高高度)。实施例1和对比例的结果显示在表1中。
表1
表1中的结果清楚地显示了，没有阻挡层的样品(对比例1)具有不可接受的卷曲和粘附力，具有阻挡层的样品(对比例2)控制了卷曲，有效改善了面外延迟的形成(保持了面外双折射)但不具有粘附力，具有阻挡层的样品(实施例1)减小了卷曲，提高了粘附力并有效改善了面外延迟的形成(保持了面外双折射)。
5依照本发明的补偿器6依照本发明的补偿器7依照本发明的补偿器10 具有低面外双折射的第一聚合物层15 具有低面外双折射并用作阻挡层的第二聚合物层20 具有高面外双折射的第三聚合物层25 具有低面外双折射并用作阻挡层的第四聚合物层30 具有低面外双折射的第五聚合物层40 具有高低面外双折射的第五聚合物层300 依照本发明的补偿器500 偏振器550 偏振器600 液晶单元700 液晶显示器
权利要求
1.一种用于LC单元的多层补偿器聚合物膜，其包括具有不低于-0.005的面外双折射的两个或多个第一层和具有低于-0.005的面外双折射的一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括具有充分厚度的选定的聚合物材料，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中的至少一个的面外延迟(Rth)低于-20nm，其中(a)存在第一层，其与第二层相邻且在所有第二层和所有其他第一层之间；(b)至少一个第二层或一个其他第一层是由有机溶剂涂覆的层；和(c)所述相邻的第一层包含足量水溶性的或水分散性的聚合物，从而阻止有机溶剂在其他第一层与第二层之间扩散。
2.根据权利要求1所述的补偿器，其中在上述各层的至少一个中含有有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的补偿器，所述有机溶剂包括选自下列的一种物质芳族或烷基烃、醇、酯、酮、醛和前述物质卤代的类似物。
4.根据权利要求1所述的补偿器，所述有机溶剂包括选自下列的一种物质醋酸乙酯，醋酸丙酯，醋酸丁酯，丙酮，甲基乙基酮，甲苯，二甲苯，环戊酮，环己酮和二氯甲烷。
5.根据权利要求1所述的补偿器，其中所述一个或多个第一层的每一个都具有不低于-0.005的面外双折射。
6.根据权利要求1所述的补偿器，其中所述一个或多个第二层的每一个都具有低于-0.005的面外双折射。
7.根据权利要求1所述的补偿器，其中至少两个第一层是相邻的。
8.根据权利要求1所述的补偿器，其中所有第一和第二层都是相邻的。
9.根据权利要求1所述的补偿器，其中组合的第二层具有小于30微米的厚度。
10.根据权利要求1所述的补偿器，其中组合的第二层具有0.1到20微米的厚度。
11.根据权利要求1所述的补偿器，其中组合的第二层具有1.0到10微米的厚度。
12.根据权利要求1所述的补偿器，其中组合的第二层具有2到8微米的厚度。
13.根据权利要求1所述的补偿器，其中所述补偿器的组合的第一和第二层的厚度小于115微米。
14.根据权利要求1所述的补偿器，其中所述补偿器的组合的第一和第二层的厚度为20到105微米。
15.根据权利要求1所述的补偿器，其中所述补偿器的组合的第一和第二层的厚度为40到100微米。
16.根据权利要求1所述的补偿器，其中至少一个第二层的Rth为-20nm或更低。
17.根据权利要求1所述的补偿器，其中至少一个第二层的Rth为-40nm到-600nm。
18.根据权利要求1所述的补偿器，其中至少一个第二层的Rth为-60nm到-500nm。
19.根据权利要求1所述的补偿器，其中第二层包括在骨架中含有非可见光生色团基团的聚合物且第二层具有180℃以上的Tg。
20.根据权利要求1所述的补偿器，其中聚合物的Tg在180℃以上。
21.根据权利要求20所述的补偿器，其中第二层包括在骨架中含有乙烯基、羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、芳族基团、砜或偶氮基团的聚合物。
22.根据权利要求20所述的补偿器，其中非可见光生色团基团包括羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、苯基、萘基、联苯、双酚、或噻吩基团。
23.根据权利要求1所述的补偿器，其中第二层包括1)聚(4，4’-六氟异亚丙基-双酚)对苯二甲酸酯-共-间苯二酸酯、2)聚(4，4’-六氢-4，7-亚甲基茚满-5-亚基双酚)对苯二甲酸酯、3)聚(4，4’-异亚丙基-2，2’，6，6’-四氯双酚)对苯二甲酸酯-共-间苯二酸酯、4)聚(4，4’-六氟异亚丙基)-双酚-共-(2-降冰片亚烷基)-双酚对苯二甲酸酯、5)聚(4，4’-六氢-4，7-亚甲基茚满-5-亚基)-双酚-共-(4，4’-异亚丙基-2，2’，6，6’-四溴)-双酚对苯二甲酸酯、或6)聚(4，4’-异亚丙基-双酚-共-4，4’-(2-降冰片亚烷基)双酚)对苯二甲酸酯-共-间苯二酸酯、或前述物质的共聚物。
24.根据权利要求1所述的补偿器，其中第二层包括聚(4，4’-六氟异亚丙基-双酚-共-4，4’-(2-降冰片亚烷基)双酚)对苯二甲酸酯-共-间苯二酸酯或它的共聚物。
25.根据权利要求1所述的补偿器，其中第一层包括除在骨架中具有非可见光生色团基团的聚合物之外的聚合物，其具有180℃以上的Tg。
26.根据权利要求20所述的补偿器，其中第二层包括在骨架中具有非可见光生团基团且在骨架之外不具有生色团的聚合物。
27.根据权利要求1所述的补偿器，其中一个第一层包括纤维素酯、聚碳酸酯、环状聚烯烃或含有芴基团的多芳基化合物。
28.根据权利要求1所述的补偿器，其中一个第一层包括三醋酸纤维素(TAC)。
29.一种用于LC单元的多层补偿器，其包括一个或多个第一层和一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括选定的聚合物材料，其中每个第二层都包括在骨架中含有非可见光生色团基团的聚合物并具有180℃以上的Tg，其中每个第一层都不包括这种聚合物，所述层具有足够厚度，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中的至少一个的面外延迟(Rth)低于-20nm。
30.一种包含液晶显示单元的液晶(LC)显示器，在所述单元每个侧面上设置有正交的偏振器和至少一个权利要求1所述的补偿器。
31.一种液晶(LC)显示器，其包含液晶显示单元、在所述单元每个侧面上设置的正交的偏振器和至少一个权利要求2所述的补偿器。
32.一种液晶(LC)显示器，其包含液晶显示单元、在所述单元每个侧面上设置的正交的偏振器和至少一个权利要求29所述的补偿器。
33.根据权利要求29所述的显示器，其中液晶单元是垂直对准或扭转向列单元。
34.根据权利要求29所述的显示器，其使用面内切换。
35.一种形成用于LC显示器的补偿器聚合物膜的方法，所述补偿器聚合物膜包括具有不低于-0.005的面外双折射的两个或多个第一层和具有低于-0.005的面外双折射的一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括具有充分厚度的选定的聚合物材料，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中的至少一个的面外延迟(Rth)低于-20nm，其中(a)由有机涂覆溶剂涂覆上述层中的至少一个；(b)涂覆相邻的第一和第二层，从而将任何其它的第一层与任何其它的第二层分离；和(c)所述相邻的第一层或第二层至少之一包含从水施用并且其量足以阻止有机溶剂在相邻的层之间扩散的聚合物。
36.根据权利要求35所述的方法，其中在上述层中的至少一个中含有有机溶剂。
37.根据权利要求35所述的方法，其中所述有机溶剂包括选自下列的一种物质芳族或烷基烃、醇、酯、酮、醛和前述物质卤代的类似物。
38.根据权利要求35所述的方法，其中所述有机溶剂包括选自下列的一种物质醋酸乙酯，醋酸丙酯，醋酸丁酯，丙酮，甲基乙基酮，甲苯，二甲苯，环戊酮，环己酮和二氯甲烷。
39.根据权利要求35所述的方法，其中所述相邻的第一层或第二层至少之一包含由水涂覆的并且其量足以阻止有机溶剂在相邻的层之间扩散的聚合物。
全文摘要
公开了一种用于LC单元的特定多层补偿器聚合物膜，其包括具有不低于－0.005的面外双折射的两个或多个第一层和具有低于－0.005的面外双折射的一个或多个第二层，其中第二层是无定形的且包括具有充分厚度的选定的聚合物材料，从而补偿器的整体面内延迟(Re)为0到300nm，所述一个或多个第二层中的至少一个的面外延迟(Rth)低于－20nm。
文档编号B32B23/08GK1898595SQ200480038667
公开日2007年1月17日 申请日期2004年12月9日 优先权日2003年12月23日
发明者J·F·埃尔曼, C·C·安德逊, D·马朱姆达, M·奈尔, R·K·约恩科斯基 申请人:伊斯曼柯达公司