相位差膜与其形成方法技术

本发明专利技术涉及一种相位差膜及其形成方法，该相位差膜可应用于薄膜晶体管液晶显示器的视角补偿。本发明专利技术的相位差膜是通过一次涂布液晶组合物而制备出的内镶正Ａ型的负Ｃ型相位差膜，并且该相位差膜具有整体上净负Ｃ型对称性的光学特性。本发明专利技术形成相位差膜的方法具有容易制造的好处。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及一种液晶组合物及其制备方法，更特别涉及将此组合物应用于垂直排列型液晶显示器(VA-LCD)的内镶正A型的负C型光学异向涂层的制作。
技术介绍
为改善LCD在大视角所产生的诸如对比下降、灰阶稳定性、灰阶反转、以及色偏等等问题，可采用光学相位差膜或光学补偿膜。 早期LCD的光学相位差膜是经过单轴方向或双轴方向拉伸的高分子塑料基板。由于所用的高分子材料的光学双折射值太低，通常需制备出很厚的薄膜才能得到适用的相位差值(相位差值(R)＝双折射(Δn)×薄膜厚度(d))。此外，由于拉伸设备十分昂贵以及三维方向的折射率(nx，ny，nz)的控制不易，所以良率一直很低。 为提升光学双折射特性值，以及制备配合LCD液晶盒内具有正光学双折射值棒形分子排列的光学异向涂层以应用于相位差膜，日本富士照相胶卷股份有限公司(Fuji Photo film，Ltd)首先开发出TN-及STN-用并且是以碟形液晶分子制备的相位差膜，并将其命名为广视角膜(wide-view film)。如美国专利U.S.Pat.No.5,583,679中所公开，广视角膜是由三层结构组合而成，最底层为透明高分子基材，中间层为可使表面的液晶分子取向的取向层，以及最上层的光学异向层(optically anisotropic layer)。光学异向层内含混成排列(hybrid-aligned)的光可聚合型碟形液晶分子。由于碟形液晶分子的固有的负光学双折射特性，可抵消液晶盒内具有正光学双折射特性的棒形分子。此外广视角膜的制备是以涂布为主，不需额外的拉伸程序，所以十分适合制备出薄型的相位差板，并可以工业惯用的卷对卷式来大量生产。 目前随着液晶盒内的分子排列设计多样化，许多以棒形液晶分子材料所开发的具有单光轴光学异向涂层的相位差膜也被大量制造，包括正C型(positiveC(+C)，其中光学异向涂层内部棒形液晶分子形成与薄膜表面垂直方向排列，并且具有三轴方向折射率关系为nx～ny＜nz)、正A型(positiveA(+A)，其中光学异向涂层内部棒形液晶分子形成与薄膜表面平行方向排列，并且具有三轴方向折射率关系为nx＞ny～nz)、胆甾型或负C型(cholesteric or negative C(-C)，其中光学异向涂层内部棒形液晶分子形成螺旋排列且螺旋轴方向与薄膜表面垂直，并且具有三轴方向折射率关系为nx～ny＞nz)、O型(其中光学异向涂层内部棒形液晶分子形成分子长轴方向与薄膜表面方向成一特定倾斜角度排列)、扭曲向列型(twisted nematic，其中光学异向涂层内部棒形液晶分子形成扭曲排列并且具有扭曲角度介于180°～250°)、混成向列型(hybrid nematic，其中光学异向涂层内部棒形液晶分子形成分子长轴方向与薄膜表面方向成一连续倾斜角度排列并且具有倾斜角度介于30°～60°)等。先前的文献也公开这些光学异向涂层可单独或结合使用，以便补偿各种不同的液晶盒的视角性能。举例来说，扭曲向列型光学异向涂层一直被用来补偿STN-LCD的色变(coloration)及提高对比(参考SID’95Digest，567；SID’01Digest，452)。混成向列型光学异向涂层因为具有与TN-和ECB-LCD液晶盒内液晶分子相似的对称分子排列，所以能提升视角性能(参考SID’02Digest，762；SID’05Digest，742)。由于正C型光学异向涂层内部的棒形液晶分子的排列方向与薄膜表面垂直，所以可作为IPS-LCD及圆偏极VA-LCD的视角补偿膜(参考SID’07Digest，1555)。 此外胆甾型或负C型光学异向涂层可以改进VA-LCD的视角性能。因为在VA-LCD液晶盒内，棒形液晶分子在不驱动的状态下为垂直排列，类似于正C型光学异向涂层(本身即有正相位差值而有补偿效果)。不过对于典型4-μm厚的VA-LCD液晶盒而言，过多的正相位差值会导致过度补偿，所以往往需要胆甾型或负C型光学异向涂层提供负相位差值才能抵消正相位差值，从而得到最适状况的暗态。另外美国专利U.S.Pat.No.6,141,075、世界专利WO01/20393及WO 01/20394已公开VA-及TN-LCD的视角补偿应该需要正型及负型光学异向涂层混合搭配使用，同时建议负型光学异向涂层应为负C型光学相位差膜。美国专利U.S.Pat.No.6,141,075及6,281,956也建议除了采用一正型及一负型光学异向涂层各一片来对VA-LCD做视角补偿，也可以改用一或两片双轴延伸的塑料板如三醋酸纤维素(简称TAC)来补偿VA-LCD做视角。不过一般而言，拉伸后的TAC薄膜的光学双折射十分低，往往需要数十或数百微米的薄膜厚度才能产生足够的相位差值。另一方面，TAC的侧部方向拉伸的挤出及铸造成膜技术十分困难，因此大量制造不易而且良率也低。不过世界专利WO 01/20393也公开了，负型光学异向涂层应选择胆甾型，这种型态的光学异向涂层是由光可聚合型的胆甾型液晶分子(UV-photo-polymerizable cholesteric liquid crystal，简称为UV-CLC)来制成，并具有短螺距(＜200nm，小于可见光波长)的螺旋排列。此专利也指出相较于双轴延伸的塑料板，由UV-CLC所制得的负C型光学异向涂层不仅具有较高的光学双折射，也有比较薄的薄膜厚度，而且能以工业惯用的卷对卷式涂布制备工艺大量生产。 纯粹由UV-CLC所制得的负C型光学异向涂层，其薄膜厚度约为1～5μm，因此其相位差值主要是取决于所用液晶材料光学双折射值(Δn)。目前棒形液晶分子的Δn约为0.1～0.16左右，而碟形分子的Δn约为0.1～0.3，况且光可聚合型的碟形液晶分子需要耗时的多合成步骤，而且碟形分子的取向以及室温型向列型碟形液晶也不易制备，所以如何提高UV-CLC制得的负C型光学相位差膜的相位差值则成为UV-CLC材料配方设计的重点。另一方面，世界专利WO01/20393也进一步公开，VA-及TN-LCD的视角补偿通常需要正A型及负C型光学异向涂层混合搭配使用，方能得到最适的暗态状况，但是现有的正A型及负℃型光学异向涂层都是分开制备，然后各自粘贴于LCD内上、下偏光板上；或者先制备出一正A型光学异向涂层，然后在其表面上直接涂上一胆甾型液晶分子，以形成另一负C型光学异向涂层。不过正A型与负C型光学异向涂层必需经过两次涂布制备，涂布不易均匀而且中间会有一空气间隙。此外，受制于下层正A型光学异向涂层的表面取向能力，上层的负C型光学异向涂层容易形成白雾的外观，降低了穿透度。因此是否可以调整UV-CLC组成配方，使得UV-CLC涂料能够经过一次涂布后，所形成的干膜同时具备正A型及负C型光学相位差特征，且正A型光学异向涂层直接接触该负C型光学异向涂层，也是研究开发的重点技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种相位差膜，其可通过一次涂布液晶组合物即制备出内镶正A型的负C型相位差膜，并且具有整体上净负C型对称性的光学特性。如此所形成的正A型光学异向涂层与该负C型光学异向涂层间没有间隙。 本专利技术的另一目的在于提供形成上述相位差膜的方法，可通过一次涂布即制备出内镶正A型的负C型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位差膜，包括：一已取向的基板；以及一光学异向涂层，位于该取向基板上；其中该光学异向涂层包括一光可聚合型的胆甾型液晶组合物以及一长方形板状小分子；其中该光可聚合型的胆甾型液晶组合物包括：（ａ）非手性的光可聚合型棒形液晶分子；（ｂ）手性化合物；（ｃ）光引发剂；（ｄ）非离子型表面活性剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴清茂，吴明宗，黄国栋，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]