一种具有反向波长色散的多层光学补偿膜制造技术

本申请公开了一种多层光学补偿膜，包含第一层和第二层，所述第一层包含正C‑波片材料，所述第二层包含聚酰亚胺、聚合物组分和树脂，以及含有所述聚合物组分的溶液。该光学补偿膜具有反向波长色散，它能够提供消色差(或宽带)延迟补偿。所述光学膜可用于光学器件，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种具有反向波长色散的多层光学补偿膜相关申请的交叉引用本申请要求于2017年4月17日提交的美国临时专利申请No.62/486,207和2016年8月12日提交的美国临时专利申请No.62/374,247的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种具有正面外延迟的宽视角光学补偿膜。本专利技术尤其涉及一种具有反向波长色散的多层光学膜，它能够提供消色差(或宽带)延迟补偿。本专利技术的光学膜可用于光学器件，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、3D显示器、光开关或需要受控光管理的波导。
技术介绍
已知在现有技术的光学补偿领域中，光的相位延迟是根据波长的变化而变化，从而产生色移。在设计光学器件时，可以考虑补偿膜的这种波长依赖性(或色散)特性，从而减少色移。波长色散曲线相对于具有正向或负向延迟的补偿膜被称为是“正向的”(或“合适的”)或“反向的”。正向延迟的补偿膜(正A-波片或正C-波片)具有一条相位延迟值随波长缩短而递增的正向曲线，或者一条相位延迟值随波长缩短而递减的反向曲线。负向延迟的补偿膜(负A-波片或负C-波片)具有一条相位延迟值随波长缩短而递减的正向取向，或一条相位延迟值随波长缩短而递增的反向曲线。图1示出了这些曲线的示例性形状。通常根据波片的折射率分布对其进行命名：正C-波片：nx＝ny<nz；负C-波片：nx＝ny>nz正A-波片：nx>ny＝nz；负A-波片：nx<ny＝nz其中，nx和ny表示面内折射率，nz表示厚度折射率。C-波片和A-波片是单轴双折射波片。当nx、ny和nz均不相等，波片也可以是双轴双折射的；这种波片通常称为双轴膜。A-波片的面内延迟(Re)等于波长的四分之一(λ/4)时，A-波片被称为四分之一波片(QWP)。同样，A-波片的面内延迟(Re)等于波长的二分之一(λ/2)时，A-波片被称为半波片(QWP)。一个理想的消色差QWP能够在每个波长下将入射偏正光延迟λ/4。为了实现这种理想的消色差QWP，QWP的波长色散必须被反向并满足以下方程式：Re(450)/Re(550)＝0.818且Re(650)/Re(550)＝1.182，其中Re(450)、Re(550)和Re(650)分别是光波长为450nm、550nm和650nm时的面内延迟。消色差(或宽带)波片是非常可取的，因为它可以在每个波长下以相同的方式引导光，产生最佳的观看质量。然而，普通波片呈正向色散曲线，这不适用于宽频波片应用。与正A-波片类似，具有反向波长色散曲线的正C-波片在宽频应用中也是可取的。这种C-波片可满足以下方程式：Rth(450)/Rth(550)＝0.818且Rth(650)/Rth(550)＝1.182，其中Rth(450)、Rth(550)和Rth(650)分别是光波长为450nm、550nm和650nm时的面外延迟。因此，需要一种相对于面外延迟具有反向波长色散特性的正C-波片。A-波片通常用在液晶显示器(LCD)中作为补偿膜，以改善视角。它们还可以用于OLED(有机发光二极管)显示设备中。例如，QWP可以与线性偏振器一起使用，以在OLED器件中提供圆偏振器，以减少由OLED反射的环境光线，从而改善观看质量。这些应用通常利用A-波片提供的面内延迟来进行面内相移补偿。例如，与C-波片组合的A-波片在减少正交偏振器在倾斜视角下的漏光现象上特别有用。然而，A-波片也呈负面外延迟Rth，其由方程式Rth＝[nz-(nx+ny)/2]×d所定义，并具有一个由其取向而产生的Re/2的绝对值。当在光学器件中需要负Rth时，该特性可能是有益的。例如，在垂直排列(VA)模式的LCD中，LC盒中的液晶分子以垂直方式排列，从而导致正延迟。因此，A-波片可在VA-LCD提供除了面内补偿之外的面外补偿。然而，在其它设备中，例如面内开关(IPS)模式的LCD和OLED显示器，在A-波片中呈现的Rth是不可取的，因为它会产生离轴光线的相移并导致漏光。因此，本领域还需要提供一种具有减少的面外延迟的正面内延迟器，以改善显示器的视角和对比度。通过结合使用正C-波片与正A波片，可以实现面外延迟的减少。此外，最理想的是，正C-波片具有反向波长色散特性，以实现消色差补偿。
技术实现思路
在本文公开的实施例中，多层光学补偿膜包含：(a)一第一层，包含正C-波片材料，和(b)一第二层，包含聚酰亚胺，其中所述多层光学补偿膜具有满足0.7<R(450)/R(550)<1且1<R(650)/R(550)<1.25的正面外延迟，其中R(450)、R(550)和R(650)分别是光波长为450nm、550nm和650nm的面外延迟，并且其中所述正C-波片材料是一种能够在光波长为400nm至800nm的范围内提供大于0.015的正面外双折射率的材料。在本文公开的某些实施例中，提供了一种多层光学补偿膜，包含：(a)一苯乙烯类含氟聚合物膜，和(b)一聚酰亚胺膜，其中所述多层光学补偿膜具有满足0.7<R(450)/R(550)<1且1<R(650)/R(550)<1.25的正面外延迟，其中R(450)、R(550)和R(650)分别是光波长为450nm、550nm和650nm的面外延迟，并且其中R1、R2和R3各自独立地为氢原子、烷基、取代的烷基或卤素，其中R1、R2和R3中的至少一个为氟原子。通过溶液浇铸聚合物溶液来制备苯乙烯类含氟聚合物膜(a)，所述聚合物溶液包含具有以下苯乙烯类部分的苯乙烯类含氟聚合物：其中R1、R2和R3各自独立地为氢原子、烷基、取代的烷基或卤素，其中R1、R2和R3中的至少一个为氟原子，并且其中R各自独立地为苯乙烯环上的取代基，其中n是0至5的整数，表示苯乙烯环上取代基的数目。在一个实施例中，所述苯乙烯类含氟聚合物是具有苯乙烯类部分的硝化苯乙烯类含氟聚合物：其中R1、R2和R3各自独立地为氢原子、烷基、取代的烷基或卤素，其中R1、R2和R3中的至少一个为氟原子，并且其中n为1至5的整数，表示苯乙烯环上的硝基的数目。通过溶液浇铸含有聚酰亚胺的聚合物溶液来制备聚酰亚胺膜(b)。本专利技术中使用的聚酰亚胺包含刚性的棒状基团，所述刚性的棒状基团能够在溶液浇铸到基材上时形成面外取向。在本文所述的其它实施例中，多层光学补偿膜包含：(a)一苯乙烯类含氟聚合物膜，和(b)一聚酰亚胺膜，其中所述多层光学补偿膜具有满足0.98<R(450)/R(550)<1.02且0.98<R(650)/R(550)<1.02的正面外延迟，其中R(450)、R(550)和R(650)分别是光波长为450nm、550nm和650nm的面外延迟。在某些其它实施例中，提供了聚合物树脂。所述树脂具有以下部分：其中R1、R2和R3各自独立地为氢原子、烷基、取代的烷基或卤素，其中R1、R2和R3中的至少一个为氟原子，其中R各自独立地为苯乙烯环上的取代基，其中n是0至5的整数，表示苯乙烯环上取代基的数目。在某些实施例中，R是硝基。在某些实施例中，聚合物树脂包含(上述)苯乙烯类含氟聚合物和聚酰亚胺的混合物或共聚物。在本专利技术的其他实施例中，提供了聚合物溶液。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层光学补偿膜包含：一第一层，包含正C‑波片材料，和一第二层，包含聚酰亚胺，其中所述多层光学补偿膜组合物具有满足0.7

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.12 US 62/374,247;2017.04.17 US 62/486,2071.一种多层光学补偿膜包含：一第一层，包含正C-波片材料，和一第二层，包含聚酰亚胺，其中所述多层光学补偿膜组合物具有满足0.7<R(450)/R(550)<1且1<R(650)/R(550)<1.25的正面外延迟，其中R(450)、R(550)和R(650)分别是光波长为450nm、550nm和650nm的面外延迟，并且其中所述正C-波片材料是一种能够在光波长为400nm至800nm的范围内提供大于0.015的正面外双折射率的材料。2.根据权利要求1所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述正C-波片材料选自由以下组成的组：液晶分子、聚丙烯酸酯、聚酯、纤维素酯、液晶原夹套聚合物、苯乙烯类聚合物、苯乙烯类含氟聚合物和乙烯基芳族含氟聚合物，及其组合物。3.根据权利要求1所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述正C波片材料在波长为400nm至800nm的范围内具有大于0.02的正面外双折射率。4.根据权利要求1所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述第一层是苯乙烯类含氟聚合物膜，所述第二层是聚酰亚胺膜。5.根据权利要求1所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述正面外延迟满足0.8<R(450)/R(550)<0.9且1.01<R(650)/R(550)<1.2。6.根据权利要求4所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述苯乙烯类含氟聚合物是聚(α,β,β-三氟苯乙烯)。7.根据权利要求4所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述苯乙烯类含氟聚合物是具有苯乙烯类部分的硝化苯乙烯类含氟聚合物：其中R1、R2和R3各自独立地为氢原子、烷基、取代的烷基或卤素，并且其中R1、R2和R3中的至少一个为氟原子，并且其中n为1至5的整数，表示苯乙烯环上的硝基数。8.根据权利要求7所述的多次光学补偿膜，其特征在于，所述硝化的苯乙烯类含氟聚合物是硝化的聚(α,β,β-三氟苯乙烯)，所述硝化的聚(α,β,β-三氟苯乙烯)在苯乙烯环上的硝基的平均取代度约为0.2至1。9.根据权利要求4所述的多层光学补偿膜，其特征在于，通过溶液浇铸含有聚酰亚胺的聚合物溶液来制备所述聚酰亚胺膜。10.根据权利要求9所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述聚酰亚胺是包含芳族二酐与芳族二胺的组分的反应产物。11.根据权利要求10所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述芳族二酐选自如下所示的均苯四甲酸二酐(PMDA)(2)、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)(3)、4,4'-(六氟异亚丙基)-二邻苯二甲酸酐(6FDA)(4)、4,4'-(乙炔-1,2-二基)二邻苯二甲酸酐(EDDPA)(5)、4,4'-联萘-1,1',8,8'-四甲酸二酐(BNDA)(6)和1,4,5,8-萘-四甲酸二酐(NDA)(7)：及其组合物。12.根据权利要求10所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述芳族二胺选自如下所示的2,4-二氨基均三甲苯(DAM)(8)、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(PFMB)(9)、1,5-萘二胺(DAN)(10)、[1,1'-联萘]-5,5'-二胺(DABN)(11)、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺(2,6-DETDA)(12)、3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺(2,4-DETDA)(13)，和4,4'-(9-亚芴基)二苯胺)(FRDA)(14)：及其组合物。13.根据权利要求10所述的多层光学补偿膜，其特征在于，所述芳族二酐选自4,4'-(六氟异亚丙基)-二邻苯二甲酸酐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，王佩瑶，张东，郭少明，艾伦·菲利普斯，胡朗，郑晓亮，李文涛，邓榴，法兰克·哈里斯，泰德·格姆洛斯，
申请(专利权)人：阿克隆聚合物系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US