一种光学延迟膜及其生产方法技术

本发明专利技术总的涉及有机化学领域，特别涉及用于液晶显示器的光学延迟膜。本发明专利技术提供了一种光学膜，所述光学膜包括具有前表面和后表面的基底，和位于所述基底的前表面上的至少一个固体光学延迟层。所述固体延迟层包括刚性棒状大分子，所述刚性棒状大分子包括n个具有结构通式Ⅰ的第一类型有机单元和k个具有结构通式Ⅱ的第二类型有机单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种光学延迟膜及其生产方法
本专利技术总的涉及有机化学领域，特别涉及用于液晶显示器的光学延迟膜。
技术介绍
在过去几年中，液晶显示器(LCD)技术已经取得了显著的进步。市场上出现了基于LCD面板的移动电话、手提电脑、监视器、电视机和甚至公共场合显示器。在不久的将来，LCD的市场有望保持增长并为研发者和生产者设定了新的任务。支持增长的关键因素之一是伴随着成本降低的产品质量的改进。LCD尺寸以对角线计已经超过100英寸，并且这样的LCD对光学元件的质量提出了更严格的规定。为了应用于具有高质量视感的大型显示器，延迟膜应当传递(deliver)非常小的颜色漂移并且能够在宽视角下提供更高的对比度。LCD技术仍然存在一些影响液晶显示器质量的缺点。所述缺点之一是在斜视角下的对比度下降。常规LCD的视角性能强烈依赖于偏振器的性能。通常LCD包括两个呈90°正交的二向色偏振器。然而，在斜视角下的所述二向色偏振器的轴线投影之间的角度会偏离90°，然后偏振器变成非正交的。随着离轴斜视角的增大，漏光增加。这导致了在沿着正交偏振器的平分线的宽视角下对比度很低。此外，置于正交偏振器之间的液晶单元使漏光更高。因此，现代技术要求发展基于具有可控性质的新材料的新的光学元件。特别地，现代视觉显示系统要求应用一种光学各向异性的双折射膜，所述双折射膜为用于单独的LCD模块的光学特性而进行优化。旨在用于光学各向异性的双折射膜的多种聚合物材料是本领域公知的。基于这些聚合物的光学膜通过单轴延伸获得光学各向异性。一种三乙酰纤维素在现代LCD偏振器中被广泛用作负C板。然而，它们的缺点是双折射率值低。因而，需要具有高延迟值的更薄的膜，以使显示器更便宜和明亮。除了无定形聚合物膜的延伸之外，其他的聚合物的取向(alignment)技术也是本领域公知的。热致液晶聚合物(LCP)可以提供以不同类型的双折射率表征的高度各向异性的膜。这种膜的制造包括在基底上涂布聚合物熔体或溶液；对于后一种情况，在执行所述涂布步骤之后进行溶剂的蒸发。还可以包括其他取向操作，比如施加电场，使用取向层或涂布到延伸的基底上。所述涂布的后处理设定在聚合物显示出液晶态的温度下并维持足以使聚合物分子定向的时间。单轴和双轴光学膜的生产的例子可以在多篇专利文献和科学出版物中找到。在Li等发表在Polymer，vol.38，no.13，第3223-3227页(1997)中的文章中，作者发现一些聚合物提供了完全独立于膜厚度的光学各向异性。他们描述了位于基底上的刚性链聚合物的特定的分子顺序。分子的指向矢(thedirectorofmolecules)优先地在基底平面上，且在平面上没有优先的方向。然而，所述方法存在技术缺陷。将溶液应用到热的基底上后，将温度控制在60℃以使溶剂稍微蒸发并将膜干燥60分钟。然后，将样品在真空干燥箱内于升高的温度150℃下干燥24小时，以除去任何残留溶剂。所述最后的步骤严格限制了产品的商业化，且不允许在LCD生产中使用塑料基底。T.Funaki等在Langmuir，vol.20，6518-6520(2004)中描述了水性溶液中的合成聚合电解质的剪切诱导的中间相组织。根据本领域公知的方法，通过界面缩聚反应制备聚(2，2′-二磺酰联苯胺对苯二酰胺)Poly(2，2′-disulfonylbenzidineterephtalamide(PBDT)。应用偏光显微镜方法，作者在浓度范围为2.8-5.0wt％的水性溶液中观察到向列相。广角X-射线衍射研究表明，在向列态中PBDT分子显示出的链间间隔d为0.30-0.34nm，该间隔不随浓度(2.8-5.0wt％)而改变。所述d值小于普通向列相聚合物的d值(0.41-0.45nm)，表明向列态中的PBDT棒尽管受到磺酸根阴离子的静电排斥作用，但在向列态中仍具有强的链间相互作用，从而形成束状结构。在2-2.8wt％的浓度范围内，观察到了剪切诱导的双折射(SIB)中间相。N.Sarkar和D.Kershner在JournalofAppliedPolymerScience，Vol.62，第393-408页(1996)描述了刚性棒状水溶性聚合物。作者提出将这些聚合物用于不同的应用场合，比如用于提高采收率(enhancedoilrecovery)。对于这些应用，必须采用能够在非常低的浓度下具有高粘度的水溶性剪切稳定的聚合物。众所周知，与常规用的柔性链聚合物比如水解聚丙烯酰胺类相比，刚性棒状聚合物可以在低分子量时具有高粘度。将磺化芳香二胺与芳香二酸酐、二酰氯或碳酰氯通过界面或溶液聚合反应制备新的磺化水溶性聚芳酰胺、聚脲和聚酰亚胺。这些聚合物中有些具有足够高的分子量(根据GPC数据为＜200000)，极高的特性粘度(～65dL/g)，且在盐溶液中开始转化成螺旋线圈状。这些聚合物已经在诸如水性溶液的浓缩、颗粒材料的絮凝和悬浮稳定以及利用流延膜进行膜分离的应用中进行评估。本专利技术提供了用于克服液晶显示器或其他应用的光学膜的上述缺陷的解决方案。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供了一种光学膜，所述光学膜包括具有前表面和后表面的基底，和位于所述基底前表面上的至少一个固体延迟层；所述固体延迟层包括刚性棒状的大分子，所述大分子包括n个具有结构通式|的第一类型有机单元和k个具有结构通式||的第二类型有机单元其中n在5-10,000范围内；k在5-10,000范围内；R1和R2为独立地选自包括-H、烷基、-(CH2)mSO3M、-(CH2)mSi(O-烷基)3、-CH2-芳基、-(CH2)mOH的组的侧基，其中m为从1到18的数，且在H为其中一个侧基的情况下，其在所述大分子的侧基总数中的分数不超过50％；M为选自包括H+、Na+、K+、Li+、Cs+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Pb2+、Zn2+、La3+、Al3+、Ce3+、Y3+、Yb3+、Gd3+、Zr4+和NH4-PQP+的组的平衡离子，其中Q选自包括直链和支链的(C1-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基(alkinyl)和(C6-C20)芳基烷基的组，且p为0，1，2，3或4。所述第一类型有机单元和所述第二类型有机单元以任何随机或有序的方式包含在所述刚性棒状大分子内。所述固体光学延迟层为负C型，其中所述刚性棒状大分子各向同性地定向在所述基底的平面上，且所述固体光学延迟层对可见光谱范围内的电磁辐射是基本透明的。在进一步方面，本专利技术提供一种生产光学膜的方法，包括如下步骤：a)制备刚性棒状大分子的各向同性溶液，所述刚性棒状大分子包括n个具有结构通式|的第一类型有机单元和k个具有结构通式||的第二类型有机单元其中n在5-10,000范围内；k在5-10,000范围内；R1和R2为独立地选自包括-H、烷基、-(CH2)mSO3M、-(CH2)mSi(O-烷基)3、-CH2-芳基、-(CH2)mOH的组的侧基，其中m为从1到18的数，且在H为其中一个侧基的情况下，其在所述大分子的侧基总数中的分数不超过50％；M为独立地选自下列包括H+、Na+、K+、Li+、Cs+和NH4-PQP+的组的平衡离子，其中Q独立地选自包括直链和支链的(C1-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.16 US 61/364,8771.一种光学膜，包括：具有前表面和后表面的基底，和位于所述基底前表面上的至少一个固体光学延迟层，其中所述固体光学延迟层包括刚性棒状大分子，所述刚性棒状大分子包括n个具有结构通式I的第一类型有机单元和k个具有结构通式II的第二类型有机单元其中n在5到10,000范围内，k在5到10,000范围内，R1为独立地选自包括-H、烷基、-(CH2)mSO3M、-(CH2)mSi(O-烷基)3、-CH2-芳基、-(CH2)mOH的组的侧基，R2为独立地选自包括烷基、-(CH2)mSO3M、-(CH2)mSi(O-烷基)3、-CH2-芳基、-(CH2)mOH的组的侧基，其中m为从1到18的数，且其中H的分数不超过所述大分子中侧基总数的50％，和其中M为选自包括H+、Na+、K+、Li+、Cs+和NH4-PQP+的组的平衡离子，其中Q选自包括直链和支链的C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基和C6-C20芳基烷基的组，p为0、1、2、3或4；其中所述第一类型有机单元和第二类型有机单元以随机或有序的方式包含在所述刚性棒状大分子中，其中所述刚性棒状大分子各向同性地定向在所述基底的平面上，所述固体光学延迟层为负C型，且所述固体光学延迟层对可见光谱范围内的电磁辐射是基本透明的。2.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述固体光学延迟层为具有两个对应基底平面上两个互相垂直方向的折射率nx和ny和一个沿所述基底平面的法线方向的折射率nz的单轴延迟层，其中所述折射率符合如下条件：nz＜nx＝ny。3.根据权利要求1-2任一项所述的光学膜，其中所述基底材料选自包括聚合物和玻璃的组。4.一种生产光学膜的方法，包括以下步骤：a)制备刚性棒状大分子的各向同性溶液，所述刚性棒状大分子包括n个具有结构通式I的第一类型有机单元和k个具有结构通式II的第二类型有机单元其中n在5到10,000范围内，k在5到10,000范围内，R1为独立地选自包括-H、烷基、-(CH2)mSO3M、-(CH2)mSi(O-烷基)3、-CH2-芳基、-(CH2)mOH的组的侧基，R2为独立地选自包括烷基、-(CH2)mSO3M、-(CH2)mSi(O-烷基)3、-CH2-芳基、-(CH2)mOH的组的侧基，其中m为从1到18的数，和其中H的分数不超过所述大分子中侧基总数的50％，且M为选自包括H+、Na+、K+、Li+、Cs+和NH4-PQP+的组的平衡离子，其中Q选自包括直链和支链的C1-C20烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基和C6-C20芳基烷基的组，p为0、1、2、3或4；其中所述第一类型有机单元和第二类型有机单元以随机或有序的方式包含在所述刚性棒状大分子中；b)将所述溶液的液体层涂布到基底上，其中所述刚性棒状大分子各向同性地定向于所述基底平面上，且所述液体层对可见光谱范围内的电磁辐射是基本透明的；和c)干燥以形成固体光学延迟层，其中所述干燥步骤中在不形成中间相的情况下，溶液粘度增加。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述有机单元的平衡离子M选自包括Na+、K+、Li+、Cs+、三乙铵和铵的组。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述基底材料选自包括聚合物和玻璃的组。7.根据权利要求4或5所述的方法，进一步包括在所述基底上涂布之前的预处理步骤。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预处理包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·卡拉蒂扬，
申请(专利权)人：克里斯奥普提克斯株式会社，
类型：
国别省市：