專利名稱：多層光學(xué)補償薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光學(xué)補償薄膜和含有光學(xué)補償薄膜的液晶顯示器。更具體而言，本發(fā)明涉及含有兩個或多個光學(xué)各向異性層的光學(xué)補償薄膜，并且涉及含有光學(xué)補償薄膜的液晶顯示器，以及形成這種光學(xué)補償薄膜的方法。
背景技術(shù)：
在液晶顯示器(LCD)系統(tǒng)中，液晶元件通常位于起偏器和檢偏器之間。通過偏振器偏振后的入射光通過液晶單元并受液晶材料中分子取向的影響，這種分子取向可通過施加到液晶元件兩端的電壓來改變。這種改變后的光進入檢偏器。利用該原理，可以控制對從外部光源入射的光(包括環(huán)境光線)的透射。實現(xiàn)該控制所需的能量通常大大小于其他顯示器類型，例如負射線管(CRT)中的發(fā)光材料所需的能量。因此，液晶技術(shù)用于大量電子成像裝置，包括但不限于以輕重量、低功耗和長工作壽命為重要性能特征的數(shù)字式手表、計算器、便攜式計算機和電子游戲機。LCD電視也正在快速替代CRT電視(CRT-TV)。LCD模式例如平面內(nèi)轉(zhuǎn)換(IPS)已知能夠產(chǎn)生高對比度、高速響應(yīng)和良好的色彩再現(xiàn)，使得LCD系統(tǒng)適用于電視應(yīng)用。
對于電子顯示來說，對比度、色彩再現(xiàn)和穩(wěn)定的灰度強度是重要的質(zhì)量屬性。限制液晶顯示器對比度的主要因素是光通過處于暗或“黑”像素狀態(tài)的液晶元件或單元發(fā)生“泄漏”的傾向。另外，這種泄漏和液晶顯示器的對比度也基于觀看顯示屏的角度。通常只有在以顯示器法線方向為中心的很窄的視角內(nèi)才能看到最佳對比度，并且當(dāng)觀察方向偏離顯示器法線時最佳對比度快速減少。在彩色顯示器中，泄漏問題不僅降低了對比度，還導(dǎo)致與色彩再現(xiàn)降低相關(guān)的色彩或色調(diào)偏移。這是大多數(shù)顯示模式的共同問題。然而在IPS模式LCD中，液晶光軸在保持處于液晶單元平面內(nèi)的同時改變它的方向。與例如扭曲向列顯示(TN)的其它常規(guī)模式相比，這產(chǎn)生了更好的視角特性。
在LCD黑暗狀態(tài)中導(dǎo)致光泄漏的一個因素是交叉偏振器的視角依賴性。此處“交叉偏振器”應(yīng)當(dāng)被理解為透射軸(或吸收軸)形成90±5°角的一對偏振器。這些偏振器為LCD顯示應(yīng)用中通常使用的吸收性二色性類型。只要光線以垂直于交叉偏振器平面的方向照射，幾乎沒有光可以通過交叉偏振器。然而當(dāng)光傳播方向偏離法線時發(fā)生大量光泄漏，其中在相對于偏振器透射軸的大極性視角和45°方位視角存在具有最大泄漏。這是由于透射軸和偏振器之間的有效角偏離了90°。
減少通過兩個交叉偏振器泄漏的光的一個方式是在兩個偏振器之間插入補償器。如Chen等人所建議，用于偏振器的補償器標稱為A-板和C-板的組合(“Optimum film compensation modes for TN and VALCDs”，SID 98 Digest，第315-318頁(1998))。
US 6,606,193中公開了使用分別具有0.15≤Nz≤0.35和0.65≤Nz≤0.85的兩個雙軸薄膜的補償器，其中Nz定義為(nx-nz)/(nx-ny)，其中nx＞ny。此處，x和y位于層的平面中，并且z位于所述層的法線平面中。因此，折射δ數(shù)滿足nx＞nz＞ny。兩個雙軸薄膜放置在LCD的一對交叉偏振器之間。兩個雙軸薄膜的快光軸(具有折射率ny的y軸方向)與一個偏振器的吸收軸平行放置。類似的技術(shù)公開在日本專利JP2001-350022中，其中使用兩個雙軸薄膜來抑制光泄漏的光譜依賴性。
在上述使用補償薄膜的參考文獻中，目標是降低交叉偏振器的透射軸(或吸收軸)形成的有效角的視角依賴性。使用這些技術(shù)可以增加例如IPS模式液晶顯示器的對比度。
Saitoh等人(SID digest，1998，第706-709頁)推薦了在IPS模式液晶顯示器(IPS-LCD)中改善視角的方法。單個雙軸補償薄膜與IPS模式液晶元件和一對偏振器組合使用。該雙軸補償薄膜的慢軸方向平行于偏振器的射透軸方向和處于關(guān)狀態(tài)的IPS模式液晶顯示器的液晶光軸的方位角方向。一個偏振器的透射軸與另一偏振器的透射軸垂直。這種結(jié)構(gòu)降低了通過交叉偏振器的光泄漏，并由此增加了IPS-LCD的對比度。
雖然已經(jīng)提出了補償薄膜技術(shù)，用于減少通過交叉偏振器或交叉偏振器和液晶元件(例如IPS模式液晶顯示器)的組合中的光泄漏，但現(xiàn)有技術(shù)中沒有提供產(chǎn)生這些補償薄膜的廉價和/或簡單方法。為運行Chen的方法，A和C板延遲的符號必須具有相同符號。本發(fā)明人提交的美國專利申請US2004002750并入此處作為參考，其公開了負C板的制備方法。然而沒有簡單方法以得到具有足夠相位延遲的負A板。因此，用于補償?shù)呢揂板和C板的組合似乎不太可行。雖然正A板非常容易得到，而正C板卻不容易得到。正C板可以由均勻并垂直對準的液晶聚合物制備。例如公開在US6261649中的可聚合液晶產(chǎn)生了垂直對準。然而液晶聚合物為高成本化合物，因此產(chǎn)生均勻?qū)实囊壕谴笠?guī)模生產(chǎn)中的重要障礙。即便是在小尺寸中也通常存在不均勻?qū)?，這導(dǎo)致模糊外觀。這種模糊導(dǎo)致補償薄膜光透射性降低。為了保證液晶化合物的垂直對準，可聚合液晶還需要光聚合過程，這增加了額外的處理和成本。
雙軸薄膜的使用還存在問題。US6606193和JP2001-350022中使用的雙軸板都具有nx＞nz＞ny的性質(zhì)。具有這種性質(zhì)的薄膜不能輕易制備。標準制造方法(例如聚合物薄膜的拉伸)產(chǎn)生nx＞ny＞nz的薄膜。已經(jīng)提議了幾種方法提高nz以使得薄膜具有nx＞nz＞ny。US6606193教導(dǎo)了一種方法，其中熱收縮基膜粘合到第二膜上。通過加熱這種產(chǎn)品，基膜受熱收縮從而在第二膜中產(chǎn)生更高的nz。其他方法是通過施加電場對準聚合物鏈段。外加電場將聚合物鏈段對準在膜的法線方向，并由此該方法實現(xiàn)了更高的nz值。然而，隨后通常需要進行拉伸以控制所有三個折射率nx、ny和nz到其預(yù)定值，并且拉伸過程需要小心以在最終薄膜中維持nx＞nz＞ny。如果沒有這種精細調(diào)節(jié)的拉伸，則僅能得到nx＞ny＞nz的薄膜。這種精細調(diào)節(jié)的方法不適于大量制造并可能危害薄膜光學(xué)性質(zhì)的制備再現(xiàn)性。
因此這些問題產(chǎn)生了提供這樣的多層光學(xué)補償薄膜的需要，其可用于防止通過在黑暗或“黑色”狀態(tài)中的LCD的光泄漏。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多層光學(xué)補償薄膜，其包括至少一個光學(xué)各向異性第一層和至少一個光學(xué)各向異性第二層。第一層的折射率應(yīng)當(dāng)滿足以下關(guān)系nx1≥ny1≥nz1。第二層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于160℃的無定型聚合物，并且第二層的折射率應(yīng)當(dāng)滿足以下關(guān)系|nx2-ny2|＜0.001且nz2-(nx2+ny2)/2＞0.005。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，上述多層光學(xué)補償薄膜位于一對交叉偏振器中的一個或兩者和液晶元件之間。
根據(jù)本發(fā)明再一方面，提供了形成上述多層光學(xué)補償薄膜的方法。
附圖簡述雖然說明書包括具體指出并且清楚限定了本發(fā)明主題的權(quán)利要求，但人們相信以下說明與附圖結(jié)合時能夠更好的理解本發(fā)明，其中

圖1表示光軸方位角和傾斜角θ的定義；圖2A和圖2B分別表示相對于A和C板平面的光軸方向；圖3為厚度為d和附有x-y-z坐標體系的層的視圖；圖4A和圖4B分別為液晶垂直對準的示意圖和無定型聚合物鏈隨機平面內(nèi)取向的示意圖；圖5A、圖5B和圖5C為根據(jù)本發(fā)明實施方案的示范性補償薄膜的截面圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明實施方案的液晶顯示器的示意圖；圖7A為表示極性和方位視角定義的示意圖，圖7B為極坐標圖格式，圖7C和圖7D分別為具有和不具有補償薄膜的LCD的等泄漏圖。
發(fā)明詳述此處所述的補償薄膜可用于改善液晶顯示器(LCD)體系的圖象質(zhì)量和對比度。該補償薄膜可使用不需要液晶聚合物或液晶聚合物的任何對準過程的簡單方法制備。并且，這種補償薄膜的制備不需要收縮薄膜、不需要施加電場來對準聚合物鏈段，也不需要隨后的精細調(diào)節(jié)的拉伸過程。
參照圖1-3，使用以下定義“x”、“y”和“z”定義相對于給定層的方向，其中x和y在層平面上彼此垂直，并且z為該層平面的法線。
“光軸”用圖1的數(shù)字101表示并表示傳播的光不經(jīng)歷雙折射的方向。其方向通過方位角和傾斜角θ描述。如圖1所示，傾斜角θ測量x-y面和光軸101之間的角度，并且方位角為x-y面相對于參考方向x的角度。
“開和關(guān)狀態(tài)”指的是液晶顯示器施加和不施加電壓的狀態(tài)。
“A板”和“C板”分別指圖2A和圖2B中所示的板。A板203通過條件角θ＝0°定義，亦即光軸201位于板203的平面。相反，C板204通過條件角θ＝90°定義，亦即光軸201垂直于板204的平面。每個板都可為正板或負板，這取決于組成材料的雙折射符號。
“nx”、“ny”和“nz”分別為該層x、y和z方向的折射率。根據(jù)本領(lǐng)域公知的慣例，層中板的折射率nx≥ny。此后，nx1、ny1和nz1作為第一層的折射率，nx2、ny2和nz2作為第二層的折射率。
“單光軸的”指的是nx、ny和nz中的至少兩個基本相等，亦即nx、ny和nz中至少兩個的差的絕對值小于0.005?！半p光軸的”指的是nx、ny和nz中沒有任何一個與其它的基本相等。
聚合物的“內(nèi)在雙折射Δnint”指的是通過(ne-no)定義的量，其中ne和no分別為聚合物的異常和正常折射率。內(nèi)在雙折射通過例如官能團的可極化性及其相對于聚合物鏈的鍵角的因素確定。層的折射率nx、ny和nz取決于層的制造工藝條件和層聚合物的Δnint。
層的“平面外相位延遲，Rth”為[nz-(nx+ny)/2]d定義的量，其中d為圖3所示層301的厚度。量[nz-(nx+ny)/2]定義為“平面外雙折射，Δnth”。如果nz＞(nx+ny)/2，則Δnth和Rth為正。如果nz＜(nx+ny)/2，則Δnth和Rth為負。在不限制本發(fā)明的前提下，Δnth和Rth的值以后在入＝550納米的波長給出。
層301的“平面內(nèi)延遲Rin”由|nx-ny|d定義。在不限制本發(fā)明的前提下，Rin的值以后在入＝550納米的波長給出。
“無定型”指的是缺少長程有序。因此在通過例如X射線衍射的方法測量時無定型聚合物沒有顯示出長程有序。
“發(fā)色團”指的是在光吸收中用作一個單元的原子或原子團(Modem Molecular Photochemistry，Nicholas J.Turro Editor，Benjamin/Cummings Publishing Co.，Menlo Park，CA(1978)第77頁)。通常的發(fā)色團包括乙烯基、羰基、酰胺、酰亞胺、酯、碳酸酯、芳香烴(亦即例如苯基、萘基、聯(lián)苯基、噻吩基、雙酚的雜芳香烴或碳環(huán)芳香烴)、砜或偶氮，或這些發(fā)色團的組合。不可見發(fā)色團為在λ＝400-700納米范圍之外具有最大吸收的發(fā)色團。
“鄰接”指的是物體彼此接觸。在鄰接的兩個層中，一個層與另一個直接接觸。因此，如果聚合物層通過涂布形成在襯底上，則該襯底和聚合物層是鄰接的。
現(xiàn)在將參考附圖，其中會對本發(fā)明的各種元件給予數(shù)字標記并且其中將討論本發(fā)明以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以使用和實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明實施方案的多層光學(xué)補償薄膜包括第一和第二光學(xué)各向異性層。第一層滿足關(guān)系(1)nx1≥ny1≥nz1(1)并且第二層滿足關(guān)系(2)和(3)|nx2-ny2|＜0.001(2)Δnth＝nz2-(nx2+ny2)/2＞0.005 (3)此外，第二層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于160℃的無定型聚合物。第一層和第二層優(yōu)選是鄰接的。
應(yīng)當(dāng)指出的是第一“層”和第二“層”各自可通過單一連續(xù)層構(gòu)成，或通過多個滿足上述條件的層構(gòu)成。
第一和第二層的特征依次如下所述。
第一層具有滿足關(guān)系(1)的折射率。在nx1≥ny1＝nz1的情形下，第一層為單光軸的。光軸處于襯底的平面內(nèi)，因此其為A板(圖2A)。然而在大多數(shù)情形下，折射率滿足nx1＞ny1＞nz1并且第一層為雙光軸的。在所有情況下，第一層物理上為薄膜的形式并由聚合物或玻璃組成。
用于第一層的材料的例子包括三乙酰纖維素(TAC)、醋酸丁酸纖維素(CAB)、環(huán)狀聚烯烴、聚碳酸酯、聚磺酸酯、聚冰片烯、本領(lǐng)域已知的其它聚合物、玻璃，以及其組合。這些材料可通過溶劑澆鑄、加熱擠出或US2003/0215608A1和US2003/0215582A1中公開的方法形成薄膜，上述專利引用于此作為參考，其中第一層將被溶劑涂布到移動的載體襯底上。如果必要的話，該薄膜可被拉伸以實現(xiàn)關(guān)系nx1＞ny1≥nz1。如果第一層由具有正Δnint的聚合物薄膜組成，層平面的折射率滿足nx1＞ny1，其中“x”表示主要拉伸方向，并且“y”為垂直于x的方向。另一方面，具有負Δnint聚合物薄膜得到nx1＞ny1，然而y為主要拉伸方向并且x垂直于y。通過拉伸聚合物材料，單獨聚合物鏈鏈段主要定向到主要拉伸方向，由此增加該聚合物層的雙折射。因為必需定向聚合物鏈段，所以拉伸在聚合物材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg以上的溫度進行。因此，聚合薄膜加熱到Tg之上并拉伸。否則，隨著用于拉伸而施加響應(yīng)力被除去雙折射消失。
另一方法是拉伸薄膜，同時把溶劑加入到薄膜內(nèi)。薄膜澆鑄后剩余的溶劑有效降低了聚合物的Tg，由此可能在室溫下拉伸。使用這種方法，拉伸可在聚合物被溶劑澆鑄成薄膜形式后立即進行。薄膜可單軸拉伸或雙軸拉伸。在單軸拉伸中，薄膜僅僅在一個方向上拉伸。在雙軸拉伸中，兩個拉伸方向可以彼此垂直。具有更大拉伸的方向成為主要拉伸方向。
本發(fā)明并不限于特定拉伸機制或方法，只要拉伸薄膜具有足夠均勻的折射率。
第一層的平面內(nèi)延遲Rin優(yōu)選0納米＜Rin＜300納米，更優(yōu)選10納米＜Rin＜275納米。
第一層的厚度并不重要。然而過厚的層可能導(dǎo)致龐大的LCD組件，或者相反，如果第一層太薄，則補償薄膜的處理比較麻煩。因此第一層的厚度優(yōu)選為10-200微米，更優(yōu)選為20-100微米。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第二層，關(guān)系(2)意味著光軸基本上為z方向并且與層平面垂直。并且如關(guān)系(3)所示，第二層的雙折射為正。因此，第二層基本上為具有小平面內(nèi)雙折射0＜|nx2-ny2|＜0.001(關(guān)系(2))和大于0.005的正平面外雙折射Δnth(關(guān)系(3))的正C板(圖2B)。
為了產(chǎn)生具有正平面外雙折射Δnth的第二層，使用具有負內(nèi)在雙折射Δnint的無定型聚合物涂層。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知，聚合物層的平面外雙折射Δnth通過Δnth＝SΔnint得到，其中S為聚合物鏈段的有序參數(shù)。因此為了產(chǎn)生正Δnth，可能有兩種組合1)正S和正Δnint或2)負S和負Δnint。參照圖4A，具有垂直取向(z方向)液晶401的常規(guī)方法屬于第一種組合1)正S(0≤S≤1)和正Δnint。然而，這樣使用液晶得到的層傾向于具有產(chǎn)生混濁的不對準區(qū)域?；鞚峤档土斯獾耐干洳⒁虼瞬皇軞g迎。與常規(guī)方法相比，根據(jù)本發(fā)明實施方案第二層的正Δnth由組合(2)負S和負Δnint產(chǎn)生。參照圖4B，無定型聚合物的聚合物鏈403在聚合物層的平面上隨機取向。對于這種取向，聚合物鏈的有序參數(shù)S處于-0.5＜S＜0的范圍。因此對于襯底上的無定型聚合物層，為了得到正Δnth，需使用具有負Δnint的聚合物。負值S必須足夠大否則不能滿足關(guān)系(3)。
這些聚合物的例子將包括在聚合物骨架外具有非可見光發(fā)色團的那些。這些非可見光發(fā)色團將包括乙烯基、羰基、酰胺、酰亞胺、酯、碳酸酯、砜、偶氮，以及芳香族雜環(huán)和碳環(huán)(例如苯基、萘基、聯(lián)苯基、三聯(lián)苯、苯酚、雙酚A、和噻吩)。并且還可使用這些非可見光發(fā)色團的組合(亦即共聚物)。這些聚合物的例子以及其結(jié)構(gòu)如下所示實例I聚(4-乙烯基聯(lián)苯) 實例II聚(4-乙烯基苯酚) 實例III聚(N-乙烯基咔唑)
實例IV聚(甲基羧基苯基甲基丙烯酰胺) 實例V聚[(1-乙?；胚?3-基羰基氧基)乙烯] 實例VI聚(苯二酰亞氨基乙烯)
實例VII聚(4-(1-羥基-1-甲基丙基)苯乙烯) 實例VIII聚(2-羥甲基苯乙烯) 實例IX聚(2-二甲氨基羰基苯乙烯) 實例X聚(2-苯氨基羰基苯乙烯)
實例XI聚(3-(4-聯(lián)苯基)苯乙烯) 實例XII聚(4-(4-聯(lián)苯基)苯乙烯) 另一重要因素是得到有限負值S。得到這種負S值的一種方式是溶劑涂布聚合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度大于160℃。這些聚合物在溶劑蒸發(fā)時沒有足夠的時間來松散從而將保持負S值。
由于聚合物鏈段的取向不受熱力學(xué)控制，負S值在涂布和干燥期間實現(xiàn)。在檢驗各種具有負Δnint的聚合物后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)僅僅Tg高于160℃的無定型聚合物保持足夠大的負值S。因此，只能從這些化合物中得到滿足關(guān)系(2)和(3)的第二層。這些無定型聚合物在溶劑蒸發(fā)時沒有足夠的時間來松散從而保持足夠大的負S值。涂層的厚度優(yōu)選小于30微米，更優(yōu)選小于20微米，并且最優(yōu)選小于10微米。
在本發(fā)明實施方案的補償薄膜中，可以包括另一額外的第一層。例如，粘合促進層可以位于第一層和第二層之間。尤其是在高溫高濕環(huán)境中裝配和使用LCD時，層間良好的粘合對于使用很關(guān)鍵。額外層的另一實例為阻止化學(xué)物質(zhì)擴散的隔離層，該化學(xué)物質(zhì)對第一層和第二層的光學(xué)性質(zhì)具有不良影響。例如如果第一層為TAC膜時，該隔離層可以需要也可以不需要。TAC中通常含有低分子量增塑劑以改善機械性能。增塑劑通常遷移到第二層、降低聚合物取向狀態(tài)并且降低Δnth(由此降低Rth)。隔離層和/或粘合層可以位于第一層和第二層之間，或在由一個以上層形成的情形，位于兩個第一層或兩個第二層之間。在很多情況下，單個層可同時作為隔離層或粘合層。為了使兩種作用最佳化，該層中可以含有兩種或多種聚合物。例如，該層中可含有例如明膠的水溶性聚合物和例如聚酯離聚物的水可分散聚合物?；蛘撸綦x層中可含有兩種不同的水可分散聚合物，例如聚酯離聚物和聚氨酯。第二層將通過溶劑涂布直接施加到移動的載體上。
多層補償薄膜的Rth優(yōu)選大于20納米，或更優(yōu)選為30納米-300納米之間，或者最優(yōu)選為40納米-200納米之間。多層補償薄膜的厚度優(yōu)選低于250微米，或者更優(yōu)選低于200微米，并且最優(yōu)選為20-100微米。
圖5A、圖5B和圖5C表示根據(jù)本發(fā)明典型補償薄膜的截面圖。應(yīng)當(dāng)指出的是，附圖中的尺寸并不與補償薄膜的實際尺寸成比例。
在圖5A所示的結(jié)構(gòu)中，單個第二層501直接設(shè)置在單個第一層503上。在如圖5B所示的補償薄膜中，額外的第一層505(例如隔離層和/或粘合層)插入在第二層501和第一層503之間。圖5C為第二層由設(shè)置在單個第一層503上的兩個層501和507組成的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以容易地設(shè)想到其它適于特殊應(yīng)用的可能結(jié)構(gòu)。
圖6圖解說明使用根據(jù)本發(fā)明實施方案的補償薄膜的LCD601。圖6中所示的相對尺寸可能不與LCD的實際尺寸成比例。LCD601包括一對具有形成90±5°角的透射軸(或相當(dāng)?shù)奈蛰S)605和613的交叉偏振器603和611，液晶元件609和補償薄膜607。補償薄膜607鄰接設(shè)置在液晶元件607上偏振器603的一側(cè)。雖然沒有顯示，LCD601可能任選包括在偏振器611一側(cè)的第二補償薄膜。
與現(xiàn)有技術(shù)中的補償薄膜相比，根據(jù)本發(fā)明的補償薄膜可使用簡單方法制備，其不需要使用液晶聚合物，也不需要使用液晶聚合物的對準過程。因此不會有混濁。也不涉及薄膜的收縮，不需要施加電場以對準聚合物鏈段，也不需要隨后的精細調(diào)節(jié)的拉張過程。本發(fā)明還可使用nx＞ny≥nz的標準薄膜來代替難以得到的nx＞nz＞ny的薄膜。本發(fā)明補償薄膜可使用多種簡單方法制備，并適于大量生產(chǎn)。
以下特定實施例用于特別說明本發(fā)明，其不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。
典型補償薄膜的性能使用在黑暗狀態(tài)中的LCD的等泄漏曲線以極坐標和方位視角測量。極坐標和方位視角根據(jù)圖7A針對LCD701定義。觀察者703從極坐標視角Φ和方位視角ξ所示的方向觀察LCD701。光泄漏以在黑暗狀態(tài)的LCD的％透射來測量。由于處于黑暗狀態(tài)，對于較低的透射得到更高的性能。結(jié)果如圖7B所示以極坐標圖形式繪圖。同心圓相應(yīng)于不同的Φ(＝0°、20°、40°、60°和80°)并且徑向線相應(yīng)于ξ(0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°)。箭頭705和707分別表示Φ和ξ增加方向。
實施例1圖7C表示包括交叉偏振器和IPS模式液晶元件的LCD的等泄漏曲線。沒有使用補償薄膜。如果Φ高于50°，則在ξ＝45°、135°、225°和315°時泄漏超過1％或更高。因此，IPS-LCD的對比度在這些視角范圍內(nèi)顯著降低。
實施例2圖7D表示使用補償薄膜時帶有IPS模式液晶的交叉偏振器的等泄漏曲線。配置與圖6中所示相同。補償薄膜包括第一層和第二層。補償薄膜的第一層為具有折射率nx1＝1.5316、ny1＝1.5307并且nz1＝1.5306(使用偏振光橢圓計在λ＝550納米測量，M2000V型號，J.A.Woollam公司)的拉伸環(huán)狀聚烯烴。因此nx1＞ny1＞nz1滿足上述關(guān)系(1)。第一層的厚度為100微米。第二層通過用聚(N-乙烯基咔唑)(得自Acros Organics)溶液(甲苯中15％固體)涂布第一層形成。通過差示掃描量熱法(DSC)發(fā)現(xiàn)該聚(N-咔唑)具有172℃的Tg。
第二層沒有顯示出任何長程有序的特征。因此該層被確定為由無定型聚合物組成。第二層的折射率測量為(使用偏振光橢圓計在λ＝550納米測量，M2000V型號，J.A.Woollam公司)nx2＝1.690、ny2＝1.690并且nz2＝1.710，這符合上述關(guān)系(2)和(3)。厚度為8.1微米。
與圖7C比較，泄漏顯著降低。令人驚訝的是，在全視角范圍內(nèi)(0°≤Φ≤180°，0°≤ξ≤360°)光泄漏小于0.1％。因此顯著提高了IPS-LCD的對比度。
權(quán)利要求
1.包括至少一個光學(xué)各向異性第一層和至少一個光學(xué)各向異性第二層的多層光學(xué)補償薄膜，其中所述第一層滿足關(guān)系nx1≥ny1≥nz1，其中所述第二層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于160℃的無定型聚合物，并且滿足關(guān)系|nx2-ny2|＜0.001nz2-(nx2+ny2)/2＞0.005其中nx1、ny1和nz1分別為第一層在x、y和z方向的折射率，并且其中nx2、ny2和nz2分別為第二層在x、y和z方向的折射率。
2.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述第一層和第二層與載體襯底鄰接。
3.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述第一層和第二層鄰接。
4.權(quán)利要求1的薄膜，其進一步包括在第一層和第二層之間的中間層。
5.權(quán)利要求2的薄膜，其中所述第一層和第二層與載體層鄰接。
6.權(quán)利要求1的薄膜，其中第一層為單光軸的，其中|ny1-nz1|＜0.001。
7.權(quán)利要求1的薄膜，其中第一層為雙光軸的，其中ny1＞nz1。
8.權(quán)利要求1的薄膜，其中第一層為選自下組的材料三乙酰纖維素(TAC)、二醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素(CAB)、環(huán)狀聚烯烴、聚碳酸酯、聚磺酸酯、聚冰片烯、玻璃，以及其組合。
9.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述至少一個第一層的平面內(nèi)延遲Rin為0-300納米。
10.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述至少一個第一層的平面內(nèi)延遲Rin為10-275納米。
11.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述至少一個第一層的厚度為5-100微米。
12.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述至少一個第一層的厚度為20-100微米。
13.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述無定型聚合物的Δnint和S均為負數(shù)，其中Δnint為該無定型聚合物的內(nèi)在雙折射，S為該無定型聚合物的聚合物鏈段的有序參數(shù)。
14.權(quán)利要求13的薄膜，其中-0.5＜S＜0。
15.權(quán)利要求1的薄膜，其中非可見發(fā)色團在所述無定型聚合物的骨架之外。
16.權(quán)利要求15的薄膜，其中所述無定型聚合物含有在骨架之外的乙烯基、羰基、酰胺、酰亞胺、酯、碳酸酯、芳香族基團、砜或偶氮基。
17.權(quán)利要求15的薄膜，其中非可見發(fā)色團包括羰基、酰胺、酰亞胺、酯、碳酸酯、苯基、萘基、聯(lián)苯基、雙酚或噻吩基。
18.權(quán)利要求15的薄膜，其中非可見發(fā)色團包括雜環(huán)或碳環(huán)芳香基。
19.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述無定型聚合物選自(A)聚(4-乙烯基苯酚)、(B)聚(4-乙烯基聯(lián)苯)、(C)聚(N-乙烯基咔唑)、(D)聚(甲基羧基苯基甲基丙烯酰胺)、(E)聚[(1-乙?；胚?3-基羰基氧基)乙烯]、(F)聚(苯二酰亞氨基乙烯)、(G)聚(4-(1-羥基-1-甲基丙基)苯乙烯)、(H)聚(2-羥甲基苯乙烯)、(I)聚(2-二甲氨基羰基苯乙烯)、(J)聚(2-苯氨基羰基苯乙烯)、(K)聚(3-(4-聯(lián)苯基)苯乙烯)、(L)聚(4-(4-聯(lián)苯基)苯乙烯)、(M)聚(4-氰基苯基甲基丙烯酸酯)、(N)聚(2，6-二氯苯乙烯)、(O)聚(全氟苯乙烯)、(P)聚(2，4-二異丙基苯乙烯)、(Q)聚(2，5-二異丙基苯乙烯)和(R)聚(2，4，6-三甲基苯乙烯)或(S)兩種或多種上述的共聚物。
20.權(quán)利要求19的薄膜，其中第一層為選自下組的聚合物三乙酰纖維素(TAC)、二醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素(CAB)、環(huán)狀聚烯烴、聚碳酸酯、聚磺酸酯或聚冰片烯。
21.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述至少一個第二層的厚度小于30微米。
22.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述至少一個第二層的厚度小于20微米。
23.權(quán)利要求1的薄膜，其中所述至少一個第二層的厚度小于10微米。
24.權(quán)利要求1的薄膜，其中多層光學(xué)補償薄膜的平面外延遲Rth大于20納米。
25.權(quán)利要求1的薄膜，其中多層光學(xué)補償薄膜的平面外延遲Rth為30-300納米。
26.權(quán)利要求1的薄膜，其中多層光學(xué)補償薄膜的平面外延遲Rth為40-200納米。
27.包括液晶元件、位于液晶元件相對側(cè)上的第一和第二交叉偏振器和位于第一偏振器和液晶元件之間的至少一個多層光學(xué)補償薄膜的液晶顯示器(LC)，其中該多層光學(xué)補償薄膜包括至少一個光學(xué)各向異性第一層和至少一個光學(xué)各向異性第二層，其中所述第一層滿足關(guān)系nx1≥ny1≥nz1，其中所述第二層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于160℃的無定型聚合物，并且滿足關(guān)系|nx2-ny2|＜0.001nz2-(nx2+ny2)/2＞0.005其中nx1、ny1和nz1分別為第一層在x、y和z方向的折射率，并且其中nx2、ny2和nz2分別為第二層在x、y和z方向的折射率。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示器，其中所述無定型聚合物選自(A)聚(4-乙烯基苯酚)、(B)聚(4-乙烯基聯(lián)苯)、(C)聚(N-乙烯基咔唑)、(D)聚(甲基羧基苯基甲基丙烯酰胺)、(E)聚[(1-乙?；胚?3-基羰基氧基)乙烯]、(F)聚(苯二酰亞氨基乙烯)、(G)聚(4-(1-羥基-1-甲基丙基)苯乙烯)、(H)聚(2-羥甲基苯乙烯)、(I)聚(2-二甲氨基羰基苯乙烯)、(J)聚(2-苯氨基羰基苯乙烯)、(K)聚(3-(4-聯(lián)苯基)苯乙烯)、(L)聚(4-(4-聯(lián)苯基)苯乙烯)、(M)聚(4-氰基苯基甲基丙烯酸酯)、(N)聚(2，6-二氯苯乙烯)、(O)聚(全氟苯乙烯)、(P)聚(2，4-二異丙基苯乙烯)、(Q)聚(2，5-二異丙基苯乙烯)和(R)聚(2，4，6-三甲基苯乙烯)或(S)兩種或多種上述的共聚物。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的顯示器，其中第一層為選自下組的聚合物三乙酰纖維素(TAC)、二醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素(CAB)、環(huán)狀聚烯烴、聚碳酸酯、聚磺酸酯或聚冰片烯。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示器，其中液晶元件以平面內(nèi)轉(zhuǎn)換模式排列。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示器，進一步包括位于第二偏振器和元件之間的另一多層光學(xué)補償薄膜。
32.形成多層光學(xué)補償膜的方法，其包括溶劑涂布至少一個第二層于至少一個第一層之上，其中所述第一層滿足關(guān)系nx1≥ny1≥nz1，其中所述第二層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于160℃的無定型聚合物，并且滿足關(guān)系|nx2-ny2|＜0.001nz2-(nx2+ny2)/2＞0.005其中nx1、ny1和nz1分別為第一層在x、y和z方向的折射率，并且其中nx2、ny2和nz2分別為第二層在x、y和z方向的折射率。
33.權(quán)利要求32的方法，其中第2層直接涂布于第一層之上，使得第一和第二層是鄰接的。
34.權(quán)利要求32的方法，其中第二層涂布于在第一層之上形成的中間層上。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括至少一個光學(xué)各向異性第一層和至少一個光學(xué)各向異性第二層的光學(xué)補償薄膜。第一層的折射率滿足關(guān)系nx
文檔編號G02B5/30GK1973242SQ200580017556
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者T·伊施卡瓦, J·F·埃爾曼, D·M·特加登 申請人:日東電工株式會社