光学各向异性膜 |
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| 申请号 | CN201380043608.6 | 申请日 | 2013-08-21 | 公开(公告)号 | CN104583848B | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | LG化学株式会社; | 发明人 | 李圣经; 柳东雨; 全成浩; 崔大胜; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种光学 各向异性 膜和一种包含该 光学各向异性 膜的光学器件，在所述光学各向异性膜中，使用光取向层可以更有效地取向 液晶 层的液晶，并且可以显示出卓越的液晶取向 稳定性 和液晶层和光取向层之间良好的相互作用。所述光学各向异性膜包括：具有0.01‑0.35的由预定等式定义的极性(P)的 基板 ；光取向层，其在所述基板上形成且包含其中至少一部分光反应基团被光学取向的光取向 聚合物 ，并且该光取向层的P为0.02‑0.28；和在所述光取向层上形成的液晶层。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光学各向异性膜，其包括： |
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| 说明书全文 | 光学各向异性膜技术领域[0001] 本发明涉及一种光学各向异性膜。更具体地，本发明涉及一种光学各向异性膜，其中，利用光取向层，液晶层的液晶可以更有效地取向，并且可以显示出液晶取向的卓越稳定性以及所述液晶层和光取向层之间高度的相互作用，还涉及一种包括该光学各向异性膜的光学器件。 背景技术[0002] 随着近来液晶显示器的尺寸渐增的趋势，它们的应用从个人设备(如移动电话或笔记本电脑)扩展到家用电器(如壁挂电视)。因此，液晶显示器需要具有高清晰度、高品质和广视角。具体地，由于通过TFT驱动的薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)允许各个像素独立地运转，液晶的响应速率变得极高，使得可以实现高清晰度视频图像。据此，TFT-LCD具有各种不同的应用。 [0003] 为了使TFT-LCD的液晶起到光学开关的作用，液晶必须在位于显示器元件的的TFT层上最内的位置以预定方向初始取向。为此，使用取向层。特别地，目前通过如紫外光的光定向取向层的光取向法被广泛讨论。 [0004] 通常对这种光取向来说，含有光取向聚合物的光取向层在液晶层下形成，然后用线性偏振的紫外光照射以便发生光反应。因此，发生了其中在预定方向上排列光取向聚合物的主链的光取向，并且由此取向的光取向层对在位于其上的液晶层中含有的取向液晶产生影响。 [0005] 因此，怀着利用光取向法更有效地取向液晶层的液晶的目的，单独的光取向层应该显示出卓越的取向能力，并且此外，在所述光取向层和所述液晶层之间需要高度的相互作用。此外，取向的液晶应该显示卓越的取向稳定性。 发明内容[0006] 技术问题 [0007] 因此，本发明提供一种光学各向异性膜，其中，液晶层的液晶可以利用光取向层更有效地取向，并且可以显示出液晶取向的卓越稳定性和所述液晶层和所述光取向层之间优异的相互作用。 [0008] 此外，本发明提供一种光学器件，其包括所述光学各向异性膜。 [0009] 技术方案 [0010] 本发明提供一种光学各向异性膜，其包括具有0.01至0.35的如以下等式1定义的P(极性)的基板；在所述基板上形成并且包括光取向聚合物的光取向层，在所述光取向聚合物中至少一部分光反应基团被光学取向，该光取向层具有0.02至0.28的如以下等式1定义的P(极性)；以及在所述光取向层上形成的液晶层。 [0011] [等式1] [0012] P(极性)＝IFT(s,P)/IFT(s) [0013] 其中，IFT(s,P)和IFT(s)是通过将在基板或光取向层的表面放置10μl水滴和4μl二碘甲烷滴而测量的水滴和二碘甲烷滴的接触值代入Owens-Wendt-Rabel-Kaelble等式中获得的值。 [0014] 此外，本发明提供一种包括所述光学各向异性膜的光学器件。 [0015] 下面，根据本发明的实施方式，将给出光学各向异性膜和光学器件的详细说明。 [0016] 根据本发明的实施方式，提供一种光学各向异性膜，其包括0.01至0.35的如以下等式1定义的P(极性)的基板；在所述基板上形成并包括光取向聚合物的光取向层，在所述光取向聚合物中至少一部分光反应基团被光学取向，该光取向层具有0.02至0.28的如以下等式1定义的P(极性)；以及在所述光取向层上形成的液晶层。 [0017] [等式1] [0018] P(极性)＝IFT(s,P)/IFT(s) [0019] 其中，IFT(s,P)和IFT(s)是通过将在基板或光取向层的表面放置10μl水滴和4μl二碘甲烷滴而测量的水滴和二碘甲烷滴的接触值代入Owens-Wendt-Rabel-Kaelble等式中获得的值。 [0020] 由本发明的发明人进行的全面研究导致如下发现：光取向层光取向后的表面能是最佳，由此，所述光取向层能够使位于其上的液晶层的液晶分子更有效地取向，并且可以更稳定地保持液晶层的液晶分子的良好取向，并且所述表面能(具体的，由等式1定义的P(极性))也是最佳的，因此进一步增强所述光取向层和所述液晶层之间的相互作用，并且因此在液晶层中的液晶分子可以更有效地取向，并且所述取向的液晶分子可以进一步显示出改善的取向稳定性。 [0021] 如由等式1表示，P(极性)可以推导为通过将在基板或光取向层的表面上的水滴和二碘甲烷滴的接触角代入Owens-Wendt-Rabel-Kaelble等式中而测定的IFT(s,P)和IFT(s)的比率。如此，水滴和二碘甲烷滴的接触角可以在范围从大约15至25℃的室温下通过在基板或光取向层的表面放置大约10μl水滴和大约4μl二碘甲烷滴来测量(例如，柔和地形成各液滴并放置在基板或光取向层的表面上)，然后使用如固着液滴法的方法测量在基板或光取向层的表面和各液滴之间接触的角度。可以使用液滴形状分析仪(Drop Shape Analyzer)(DSA；例如，以DSA 100的商标售卖)测量所述接触角。当以该方法测量水滴和二碘甲烷滴的接触角时，将测量的值代入Owens-Wendt-Rabel-Kaelble等式中，以此计算基板或光取向层的表面的IFT(s,P)和IFT(s)的值，并且基板或光取向层的P(极性)可以推导为这些值的比率。 [0022] 所述P(极性)值可显示基板或光取向层的表面的极性的程度。由于基板和光取向层的P(极性)是最佳的，在液晶层下的结构(即，基板和光取向层)的表面能变得最佳，因此进一步增强所述液晶层和所述光取向层之间的相互作用。即，其中光取向的光取向聚合物与液晶分子之间的更强的相互作用可以导致液晶取向的卓越特性和稳定性。 [0023] 液晶层下的结构的最佳表面能可以通过结合具有大约0.01至0.35的P(极性)的基板和具有大约0.02至0.28的适当P(极性)的光取向层来实现。更具体地，当应用具有大约0.01至0.03的P(极性)的基板时，可以与具有大约0.06至0.28的P(极性)的光取向层结合，因此实现最佳表面能。或者，当应用具有大约0.30至0.35的P(极性)的基板时，可以与具有大约0.02至0.2的P(极性)的光取向层结合，并且因此可导致最佳表面能。因此，在液晶层下包括基板和光取向层的结构的表面能被最佳化，因此显示出如上述的液晶取向的卓越特性和稳定性。 [0025] 以下是根据本发明的实施方式的光学各向异性膜的说明，以便获得基板和光取向层的最佳P(极性)值。 [0027] 例如，基于纤维素的基板，如TAC基板，可具有大约0.30至0.35或大约0.31至0.32的P(极性)。当使用这种基于纤维素的基板时，光取向层的P(极性)可以通过适当使用光取向聚合物或稍后将描述的粘合剂化合物，或者以适当比例混合光取向聚合物和粘合剂化合物来调整到大约0.02至0.2，因此实现如上所述的最佳表面能。 [0028] 或者，环烯烃聚合物或共聚物基板或者PET基板可具有大约0.01至0.03或大约0.01至0.02的P(极性)。当使用这种基板时，光取向层的P(极性)可以通过适当使用光取向聚合物或粘合剂化合物，或以适当比例混合光取向聚合物和粘合剂化合物来调整到大约 0.06至0.28，因此实现如上所述的最佳表面能。对于环烯烃聚合物或共聚物基板或者PET基板，在获得适当P(极性)的方面，特别有用的是环烯烃共聚物(COP)基板。 [0029] 如上所述，由于表面能的最佳化，根据本发明的实施方式的光学各向异性膜可显示出液晶取向的卓越特性和稳定性。 [0030] 与此同时，为了使光取向层显示大约0.02至0.28的适当P(极性)，光取向层可包括具有以下化学式1或2的重复单元的光取向聚合物： [0031] [0032] 在化学式1和2中， [0033] n是50至5,000， [0034] p是0至4的整数， [0035] R1、R2、R3和R4中的至少一个选自以下化学式1a至1e中的基团，以及其他可以彼此相同或不同，以及各自独立地为：选自氢、卤素、取代或未取代的C1～C20烷基、取代或未取代的C2～C20链烯基、取代或未取代的C5～C12环烷基、取代或未取代的C6～C40芳基、取代或未取代的C7～C15芳烷基、取代或未取代的C2～C20炔基；和含有选自氧、氮、磷、硫、硅和硼中的至少一种元素的非烃(hydrocarbonaceous)的极性基团中的极性官能团， [0036] [化学式1a] [0037] [0038] [化学式1b] [0039] [0040] [化学式1c] [0041] [0042] [化学式1d] [0043] [0044] [化学式1e] [0045] [0046] 在化学式1a至1e中， [0047] n1是0至4的整数，n2是0至5的整数，以及l是0或1， [0048] A是取代或未取代的C1～C20亚烷基、羰基、羧基、取代或未取代的C6～C40亚芳基、或单键， [0049] B选自单键、取代或未取代的C1～C20亚烷基、羰基、羧基、酯、取代或未取代的C1～C10亚烷氧基、取代或未取代的C6～C40亚芳基，和取代或未取代的C6～C40亚杂芳基，[0050] D和D’各自独立地选自单键、氧、取代或未取代的C1～C20亚烷基、取代或未取代的C3～C12亚环烷基，和取代或未取代的C1～C20亚烷基氧(alkyleneoxide)， [0051] E是单键、取代或未取代的C1～C20亚烷基，或者取代或未取代的C6～C40亚芳基氧， [0052] X是氧或硫， [0053] Y和Z各自独立地是氢，或者取代或未取代的C1～C20烷基， [0054] P选自单键、取代或未取代的C1～C20亚烷基、羰基、取代或未取代的C2～C20亚链烯基、取代或未取代的C3～C12亚环烷基、取代或未取代的C6～C40亚芳基、取代或未取代的C7～C15亚芳烷基、取代或未取代的C2～C20亚炔基，和取代或未取代的C4～C8亚环烷基，[0055] R10、R11、R12、R13和R14彼此相同或不同，并且各自独立地选自氢；卤素；取代或未取代的C1～C20烷基；取代或未取代的C4～C8环烷基；取代或未取代的C1～C20烷氧基；取代或未取代的C6～C30芳氧基；取代或未取代的C6～C40芳基；取代或未取代的C6～C40芳烷基；含有第14族、15族或16族的杂元素的C6～C40杂芳基；取代或未取代的C6～C40烷氧基芳基； 氰基；腈；硝基和羟基，以及 [0056] R15是一个或两个取代基，其各自独立地选自氢；卤素；氰基；取代或未取代的C1～C20烷基；取代或未取代的C1～C20烷氧基；取代或未取代的C6～C30芳氧基；取代或未取代的C6～C40芳基；含有第14族、第15族或第16族的杂元素的C6～C40杂芳基；和取代或未取代的C6～C40烷氧基芳基。 [0057] 配置所述光取向聚合物以便基于降冰片烯的主链与至少一种光反应基团结合，例如，基于肉桂酸酯的官能团、基于查耳酮的官能团、基于偶氮的官能团或基于香豆素的官能团，并且，由于光反应基团连接至基于降冰片烯的主链末端的结构，以及光反应基团的种类和结构，光取向聚合物可显示卓越的光取向能力，并且可以获得范围从大约0.02至0.28的光取向层的适当P(极性)。 [0058] 例如，在应用具有大约0.30至0.35或大约0.31至0.32的P(极性)的基于纤维素的基板(如TAC)的情况下，有用的是配置光取向聚合物，以便包括烷氧基或烷氧基芳基的大官能团连接至光反应基团的末端，例如，其中化学式1a至1e的光反应基团中的R10至R14中的至少一个表示取代或未取代的C1～C20烷氧基，或取代或未取代的C6～C40烷氧基芳基的光取向聚合物。更具体地，所述光取向聚合物可以是仅由具有化学式1a的光反应基团的化学式1的单一重复单元组成的均聚物，其中在所述化学式1a中的末端苯环的位置4，即，R14，表示C1～C5烷氧基，如甲氧基。因此，较容易适当地调整光取向层的P(极性)到大约0.02至0.2。 [0059] 或者，在应用具有大约0.01至0.03或大约0.01至0.02的P(极性)的COC或COP基板或者PET基板的情况下，有用的是配置光取向聚合物，以便包括卤素或芳烷基的大官能团连接至光反应基团的末端，例如，其中在化学式1a至1e的光反应基团中的R10至R14中的至少一个表示卤素、卤素取代的C1～C20烷基，或取代或未取代的C6～C40芳烷基的光取向聚合物。更具体地，所述光取向聚合物可以是仅由具有化学式1a的光反应基团的化学式1的单一重复单元组成的均聚物，其中在所述化学式1a中的末端苯环的位置4，即，R14，表示卤素，如氟，D和D’是单键，并且l是0(其中在化学式1a的光反应基团和化学式1的主链之间没有连接物)。因此，较容易适当地调整光取向层的P(极性)至大约0.06至0.28。 [0060] 因此，实现了在液晶层下的结构的最佳表面能，并且因此根据本发明的实施方式的光学各向异性膜可显示液晶取向的卓越特性和稳定性。 [0061] 与此同时，具有化学式1或2的重复单元的光取向聚合物的范例可包括在韩国专利第1002763号、第0789247号、第0671753号、第0982394号、第0946552号和第0955569号中公开的那些聚合物，以及在韩国专利申请公布第2009-0037740号、第2009-0047720号和第2012-0044883号的那些聚合物，其可以由本领域的技术人员通过在这些文件中公开的方法容易地制备。 [0062] 在化学式1和2的重复单元中，非烃的极性基团可以选自以下官能团，并且除此之外，可表示多种极性官能团， [0063] -OR6、-OC(O)OR6、-R5OC(O)OR6、-C(O)OR6、-R5C(O)OR6、-C(O)R6、-R5C(O)R6、-OC(O)R6、-R5OC(O)R6、-(R5O)k-OR6、-(OR5)k-OR6、-C(O)-O-C(O)R6、-R5C(O)-O-C(O)R6、-SR6、-R5SR6、-SSR6、-R5SSR6、-S(＝O)R6、-R5S(＝O)R6、-R5C(＝S)R6-、-R5C(＝S)SR6、-R5SO3R6、-SO3R6、-R5N＝C＝S、-N＝C＝S、-NCO、-R5-NCO、-CN、-R5CN、-NNC(＝S)R6、-R5NNC(＝S)R6、-NO2、-R5NO2、 [0064] [0065] [0066] [0067] 在上述极性官能团中，R5基团是彼此相同或不同的，并且各自独立地是未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C1～C20直链或支链亚烷基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C2～C20直链或支链亚链烯基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C3～C20直链或支链亚炔基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C3～C12亚环烷基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C6～C40亚芳基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C1～C20亚烷氧基；或者未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C1～C20亚羰基氧基，并且R6、R7和R8是彼此相同或不同的，并且各自独立地是氢；卤素；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C1～C20直链或支链烷基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C2～C20直链或支链链烯基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C3～C20直链或支链炔基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C3～C12环烷基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C6～C40芳基；未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C1～C20烷氧基；或者未取代或者被选自卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基和甲硅烷氧基中的至少一种取代基取代的C1～C20羰基氧基，并且k各自独立地是1至10的整数。 [0068] 此外，在化学式1和2的重复单元中，含有第14族、第15族或第16族的杂元素的C6～C40杂芳基，或C6～C40芳基可包括，但不局限于，选自以下官能团中的至少一种： [0069] [0070] [0071] 在以上化学式中，R'10、R'11、R'12、R'13、R'14、R'15、R'16、R'17和R'18中的至少一种是取代或未取代的C1～C20烷氧基，或者取代或未取代的C6～C30芳氧基，并且其他彼此是相同或不同的，并且各自独立地是取代或未取代的C1～C20烷基、取代或未取代的C1～C20烷氧基、取代或未取代的C6～C30芳氧基，或者取代或未取代的C6～C40芳基。 [0072] 光取向聚合物可以是由化学式1或2的单一重复单元组成的均聚物或者具有两种或更多种重复单元的共聚物。 [0073] 在如上的光取向聚合物的结构中，可以如下定义单个取代基： [0074] 在此使用的，术语“烷基”指1至20个碳原子、优选1至10个碳原子并且更优选1至6个碳原子的直链或支链饱和单价烃基。如稍后将描述的，所述烷基不但可以包括那些未取代的而且可以包括进一步被预定取代基取代的那些烷基。烷基的范例可包括甲基、乙基、丙基、2-丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、十二烷基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、碘代甲基、溴甲基等。 [0075] 术语“链烯基”指具有至少一个碳-碳双键的，2至20个碳原子、优选2至10个碳原子并且更优选2至6个碳原子的直链或支链饱和单价烃基。所述链烯基可以通过包括碳-碳双键的碳原子连接或者通过饱和碳原子连接。如稍后将描述的，所述链烯基不但可以包括那些未取代的而且可以包括进一步用预定取代基取代的那些链烯基。链烯基的范例可包括乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、戊烯基、5-己烯基、十二碳烯基等。 [0076] 术语“环烷基”指3至12个环碳原子的饱和或不饱和非芳香单价单环、双环或三环烃基，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步用预定取代基取代的那些环烷基。其范例可包括环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己烯基、环庚基、环辛基、十氢萘基、金刚烷基、降冰片烷基(即，二环[2,2,1]庚-5-烯基)等。 [0077] 术语“芳基”指具有6至40个环原子并且优选6至12个环原子的单价单环、双环或三环芳香烃基，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步用预定取代基取代的那些芳基。芳基的范例可包括苯基、萘基、芴基等。 [0078] 术语“烷氧基芳基”指以上定义的芳基中的至少一个氢原子被烷氧基取代的芳基。烷氧基芳基的范例可包括甲氧基苯基、乙氧基苯基、丙氧基苯基、丁氧基苯基、戊氧基苯基、己氧基苯基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、甲氧二苯基、甲氧萘基、甲氧芴基、甲氧蒽基等。 [0079] 术语“芳烷基”指以上定义的烷基中的至少一个氢原子被芳基取代的烷基，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步用预定取代基取代的那些芳烷基。其范例可包括苯甲基、二苯甲基、三苯甲基等。 [0080] 术语“炔基”指具有至少一个碳碳三键的2至20个碳原子、优选2至10个碳原子并且更优选2至6个碳原子的直链或支链单价烃基。所述炔基可以通过包括碳-碳三键的碳原子或通过饱和碳原子来连接。如稍后将描述的，所述炔基可以包括进一步被预定取代基取代的那些炔基。其范例可包括乙炔、丙炔等。 [0081] 术语“亚烷基”指1至20个碳原子、优选1至10个碳原子并且更优选1至6个碳原子的直链或支链饱和二价烃基。如稍后将描述的，所述亚烷基可以包括进一步被预定取代基取代的那些亚烷基。亚烷基的范例可包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚己基等。 [0082] 术语“亚链烯基”指有至少一个碳-碳双键的，2至20个碳原子、优选2至10个碳原子并且更优选2至6个碳原子的直链或支链二价烃基。所述亚链烯基可以通过包括碳-碳双键的碳原子和/或通过饱和碳原子来连接，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步被预定取代基取代的那些亚链烯基。 [0083] 术语“亚环烷基”指3至12个环碳原子的饱和或不饱和非芳香二价单环、双环或三环烃基，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步被预定取代基取代的那些亚环烷基。其范例可包括亚环丙烷基、亚环丁烷基等。 [0084] 术语“亚芳基”指具有6至20个环原子并且优选6至12个环原子的二价单环、双环或三环芳香烃基，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步被预定取代基取代的那些亚芳基。所述芳香基仅含有碳原子。亚芳基的范例可包括亚苯基等。 [0085] 术语“亚芳烷基”指以上定义的烷基中的至少一个的氢原子被芳基取代的二价基团，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步被预定取代基取代的那些亚芳烷基。其范例可包括亚苯甲基等。 [0086] 术语“亚炔基”指具有至少一个碳-碳三键的，2至20个碳原子、优选2至10个碳原子并且更优选2至6个碳原子的直链或支链二价烃基。所述亚炔基可以通过包括碳-碳三键的碳原子或通过饱和碳原子来连接，并且如稍后将描述的，其可以包括进一步被预定取代基取代的那些亚炔基。其范例可包括亚乙炔基、亚丙炔基等。 [0087] 被取代或未被取代的上述取代基指不但包括这些各取代基自身而且包括进一步被预定取代基取代的那些取代基。在此，用于进一步取代各取代基的取代基的范例可包括卤素、烷基、链烯基、炔基、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、芳基、卤代芳基、芳烷基、卤代芳烷基、烷氧基、卤代烷氧基、羰基氧基、卤代羰基氧基、芳氧基、卤代芳氧基、甲硅烷基、甲硅烷氧基等。 [0088] 如上所述，如在与多种光取向聚合物相关的多种文件中所公开，制备光取向聚合物的方法为本领域的技术人员所熟知。 [0089] 例如，在光取向聚合物具有化学式1的重复单元的情况下，在包含具有第10族过渡金属的预催化剂和助催化剂的催化剂组合物存在下，其可以通过使化学式1a’的单体经过加聚来制备，因此形成化学式1的重复单元： [0090] [化学式1a’] [0091] [0092] 在化学式1a’中，p、R1、R2、R3和R4与化学式1中所定义的一样。 [0093] 此外，在光取向聚合物具有化学式2的重复单元的情况下，在包含具有第4族、第6族或第8族过渡金属的预催化剂和助催化剂的催化剂组合物存在下，其可以通过使化学式1a’的单体经过开环加聚来制备，因此形成化学式2的重复单元。或者，在包含具有第4族、第 6族或第8族过渡金属的预催化剂和助催化剂的催化剂组合物存在下，具有化学式2的重复单元的光取向聚合物可以通过使作为单体的降冰片烯(烷基)醇(如，降冰片烯甲醇)经过开环加聚来制备，因此形成具有五元环的开环聚合物，然后把光反应基团引入所述开环聚合物。如此，可以通过使开环聚合物与具有对应于化学式1a至1e的光反应基团的羧酸化合物或酰基氯化合物经过缩合来进行光反应基团的引入。 [0094] 在开环聚合步骤中，当在化学式1a’的单体中含有的降冰片烯环的双键上加入氢时，可以进行开环反应，并且进一步，可以发生聚合，由此制备化学式2的重复单元和包含该重复单元的光反应聚合物。 [0095] 用于制备光取向聚合物的具体的制备方法和反应条件为本领域中的技术人员所熟知，而因此可以省略其说明。 [0096] 除光取向聚合物之外，根据上述实施方式的光学各向异性膜可进一步包括粘合剂化合物的固化产物，以及所述粘合剂化合物的固化产物可以是通过光固化包含双官能团或更多官能团丙烯酸酯化合物的粘合剂化合物而获得的交联聚合物。 [0097] 如此，所述粘合剂化合物可以选自季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)和它们中的两种或多种的混合物。 [0098] 此外，在光学各向异性膜中含有所述粘合剂化合物的固化产物的情况下，在光取向层中，可以以大约2:0至2:3或大约2:1至2:3的重量比包含所述光取向聚合物和所述粘合剂化合物的固化产物。当更多官能团的基于丙烯酸酯的粘合剂化合物以关于光取向聚合物的适当重量比应用时，可以更有效地获得具有适当P(极性)(例如大约0.02至0.28)的光取向层。 [0099] 例如，在应用具有大约0.30至0.35或大约0.31至0.32的P(极性)的基于纤维素的基板(如TAC)的情况下，DPHA和PETA的混合物可以适当用作粘合剂化合物，并且更特别有益的是DPHA和PETA以大约2:1至1:2或大约1:1的重量比混合。此外，在光取向层中可以以大约2:0至2:3或大约2:1至2:3的重量比含有所述光取向聚合物和所述粘合剂化合物的固化产物。因此，较容易适当地调整光取向层的P(极性)到大约0.02至0.2。 [0100] 或者，在应用具有大约0.01至0.03或大约0.01至0.02的P(极性)的COC或COP基板或者PET基板的情况下，DPHA可以适当地用作粘合剂化合物。此外，在光取向层中可以以大约2:0至2:3或大约2:1至2:2的重量比含有所述光取向聚合物和所述粘合剂化合物的固化产物。据此，可以更容易地获得对应于基板的适当P(极性)的光取向层的适当P(极性)，例如，大约0.06至0.28。 [0101] 最终，在液晶层下的结构的表面能是最佳化的，并且因此根据实施方式的光学各向异性膜可显示出液晶取向的卓越特性和稳定性。 [0102] 与此同时，在光取向层上的液晶层可包括任一被认为对光学各向异性膜有益的那些液晶化合物，而无特别限制。考虑到关于光取向聚合物的更高相互作用，所述液晶层可包括由以下化学式3表示的液晶化合物： [0103] [化学式3] [0104] [0105] 在化学式3中，P是包括丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基或环氧基的可聚合基团，R20是氢或C1～C6烷基，并且n是1至10的整数。 [0106] 包括基板、光取向层和液晶层的光学各向异性膜示意性地示于图1中。在光学各向异性膜中，光取向层可以通过如下方法形成：在基板上涂布由光取向聚合物、粘合剂化合物和任选的光引发剂和有机溶剂组成的光取向层组合物，以及任选地干燥在在涂布的组合物中包含的溶剂和在涂布的组合物上照射紫外光。 [0107] 如此，所述光引发剂可以是任一已知引发和促进紫外光固化的引发剂，以及例如，可以使用商标名为Irgacure 907或819的引发剂。 [0108] 如上所述可以用来溶解单一组分的有机溶剂可以选自甲苯、苯甲醚、氯苯、二氯乙烷、环己烷、环戊烷、丙二醇甲基醚醋酸酯和它们中的两种或多种的混合物。除此之外，可以使用任一溶剂，只要单一组分可依据其种类有效地溶解在其中以便其可涂布于基板。 [0109] 在基板上涂布包括如上的单一组分的光取向层组合物，并且任选地，移除有机溶剂，在其后用紫外光照射涂布的组合物。在此情况下，与光取向聚合物连接的至少一部分或所有光反应基团可以光学取向，并且可以发生粘合剂化合物的紫外光聚合和/或固化。最终，可以在基板上形成包括其中至少一部分光反应基团被光学取向的光取向聚合物和任选的粘合剂化合物的固化产物的光取向层。如此，在预定基板上涂布适当重量比的光取向聚合物和粘合剂化合物，而由此，如上所述，所述基板和光取向层可分别显示适当P(极性)值。 [0110] 关于在形成光取向层的方法中涂布组合物，溶液的浓度、溶剂的种类和涂布方法可以依据光取向聚合物的种类、粘合剂化合物和光引发剂测定。使用由辊涂、旋涂、印刷、喷墨或狭缝喷涂例示的涂布方法，可以在基板的表面上适当地涂布光取向层组合物。 [0112] 关于照射紫外光，可以在干燥的涂层上照射波长范围大约150至450nm的偏振紫外光。如此，照射紫外光的强度可依据光取向聚合物的种类或连接到其上的光反应基团变化，并且可以应用大约50mJ/cm2至10J/cm2，并优选大约500mJ/cm2至5J/cm2的能量。 [0113] 因此形成的光取向层可具有大约10至1000nm或大约30至1000nm的厚度。 [0114] 在形成光取向层之后，使用典型的方法在光取向层上可以形成所述液晶层，并且在液晶层中含有的液晶分子可以使用光取向层取向。因此，可以制造根据本发明的实施方式的光学各向异性膜，并且该光学各向异性膜具有在液晶层下的结构的最佳表面能，并且因此可显露液晶取向的卓越特性和稳定性。 [0116] 有益效果 [0117] 根据本发明的实施方式，配置所述光学各向异性膜使得利用光取向层可以更有效地取向液晶层的液晶，并且可以显示出液晶取向的卓越稳定性以及液晶层和光取向层之间良好的相互作用。由于其卓越的取向特性，所述光学各向异性膜优选应用于在光学器件中使用的液晶取向膜、滤光片、相位差膜、有图案的相位差膜、偏振片或偏振光发射器。附图说明 [0118] 图1示意地显示包括基板、光取向层和液晶层的根据本发明的实施方式的光学各向异性膜。 具体实施方式[0119] 可以通过以下所述用于说明，而不能解释为限制本发明范围的实施例来获得对本发明的更好的理解。 [0120] 实施例1至3和对比实施例1：光学各向异性膜的形成 [0121] 使用2.5wt％的聚[4-(1-苯基全氟庚氧基)-肉桂酸酯-5-降冰片烯]作为光取向聚合物，并且使用多官能团丙烯酸化合物(季戊四醇三烯酸酯(PETA))作为粘合剂化合物使得光取向聚合物与粘合剂化合物的重量比是2:0、2:1、2:2和2:4。连同光取向聚合物和粘合剂化合物一起，在甲苯溶剂中溶解0.1wt％的光引发剂(Irgacure 907，购自Ciba)，并且使用棒涂法在TAC膜涂布所得的溶液至大约100nm的厚度，在80℃下干燥2分钟，然后用UV-B的偏振紫外光以1J/cm2的剂量照射，由此形成实施例1至3和对比实施例1的光学各向异性膜。 [0122] 实施例4至6和对比实施例2：光学各向异性膜的形成 [0123] 除COP膜代替TAC膜用作基板之外，以与实施例1至3和对比实施例1相同的方式形成实施例4至6和对比实施例2的光学各向异性膜。 [0124] 实施例7至9和对比实施例3：光学各向异性膜的形成 [0125] 除COC膜代替TAC膜用作基板之外，以与实施例1至3和对比实施例1相同的方式形成实施例7至9和对比实施例3的光学各向异性膜。 [0126] 实施例10至12和对比实施例4：光学各向异性膜的形成 [0127] 除PET膜代替TAC膜用作基板之外，以与实施例1至3和对比实施例1相同的方式形成实施例10至12和对比实施例4的光学各向异性膜。 [0128] 实施例13至15和对比实施例5：光学各向异性膜的形成 [0129] 除聚[4-(4-甲基酮苄氧基)-肉桂酸酯-5-降冰片烯]代替聚[4-(1-苯基全氟庚氧基)-肉桂酸酯-5-降冰片烯]用作光取向聚合物之外，以与实施例1至3和对比实施例1相同的方式形成实施例13至15和对比实施例5的光学各向异性膜。 [0130] 实施例16至18和对比实施例6：光学各向异性膜的形成 [0131] 除COP膜代替TAC膜用作为基板之外，以与实施例13至15和对比实施例5相同的方式形成实施例16至18和对比实施例6的光学各向异性膜。 [0132] 实施例19至21和对比实施例7：光学各向异性膜的形成 [0133] 除COC膜代替TAC膜用作基板之外，以与实施例13至15和对比实施例5相同的方式形成实施例19至21和对比实施例7的光学各向异性膜。 [0134] 实施例22至24和对比实施例8：光学各向异性膜的形成 [0135] 除PET膜代替TAC膜作为基板之外，以与实施例13至15和对比实施例5相同的方式形成实施例22至24和对比实施例8的光学各向异性膜。 [0136] 实施例25至27和对比实施例9：光学各向异性膜的形成 [0137] 除聚[(3,4-二氟)-肉桂酸酯-2-甲基5-降冰片烯]代替聚[4-(1-苯基全氟庚氧基)-肉桂酸酯-5-降冰片烯]用作光取向聚合物之外，以与实施例1至3和对比实施例1相同的方式形成实施例25至27和对比实施例9的光学各向异性膜。 [0138] 实施例28至30和对比实施例10：光学各向异性膜的形成 [0139] 除COP膜代替TAC膜用作基板之外，以与实施例25至27和对比实施例9相同的方式形成实施例28至30和对比实施例10的光学各向异性膜。 [0140] 实施例31至33和对比实施例11：光学各向异性膜的形成 [0141] 除COC膜代替TAC膜用作基板之外，以与实施例25至27和对比实施例9相同的方式形成实施例31至33和对比实施例11的光学各向异性膜。 [0142] 实施例34至36和对比实施例12：光学各向异性膜的形成 [0143] 除PET膜代替TAC膜用作基板之外，以与实施例25至27和对比实施例9相同的方式形成实施例34至36和对比实施例12的光学各向异性膜。 [0144] 实施例37：光学各向异性膜的形成 [0145] 2.0wt％的聚[4-氟-肉桂酸酯-5-降冰片烯]用作光取向聚合物，并且多官能团丙烯酸化合物(PETA)用作粘合剂化合物使得光取向聚合物与粘合剂化合物的重量比是2:2。连同光取向聚合物和粘合剂化合物一起，在环戊酮(CPO)溶剂中溶解0.1wt％的光引发剂(Irgacure 907，购自Ciba)，并且使用棒涂法在COP膜上涂布所得的溶液至大约100nm的厚度，在80℃下干燥2分钟，然后用UV-B的偏振紫外光以1J/cm2的剂量照射，由此形成实施例 37的光学各向异性膜。 [0146] 实施例38：光学各向异性膜的形成 [0147] 2.0wt％的聚[4-甲氧基-肉桂酸酯-5-降冰片烯]用作光取向聚合物，并且多官能团丙烯酸化合物(以重量比1:1混合的PETA和DPHA的混合物)用作粘合剂化合物使得光取向聚合物与粘合剂化合物的重量比是2:1。连同光取向聚合物和粘合剂化合物一起，在甲苯溶剂中溶解0.1wt％的光引发剂(Irgacure 907，购自Ciba)，并且使用棒涂法在TAC膜上涂布所得的溶液至大约100nm的厚度，在80℃下干燥2分钟，然后用UV-B的偏振紫外光以1J/cm2的剂量照射，由此形成实施例38的光学各向异性膜。 [0148] 测试实施例1：P(极性)的测量和计算 [0149] 在实施例1至38和对比实施例1至12的光学各向异性膜中，基板和光取向层的P(极性)值按照如下测定。 [0150] 在大约25℃的室温下，在基板和光取向层的表面放置大约10μl水滴和大约4μl二碘甲烷滴(即，柔和地形成各个液滴并放置在基板或光取向层的表面)，在这之后，使用固着液滴法测量在基板或光取向层的表面与各个液滴之间的接触的角度，以此推导水滴和二碘甲烷滴的接触角的测量值。如此，使用液滴形状分析仪(DSA 100)测量所述接触角。 [0151] 所述推导的水滴和二碘甲烷滴的接触角被代入Owens-Wendt-Rabel-Kaelble等式中，以此计算基板或光取向层的表面的IFT(s,P)和IFT(s)的值。基于等式1的P(极性)＝IFT(s,P)/IFT(s)计算基板或光取向层的表面的P(极性)值。这些P(极性)值在下表1至3中汇总。 [0152] 实验实施例2：取向性的评估 [0153] A-板的液晶涂布在实施例1至38和对比实施例1至12的各光学各向异性膜的光取向层上，在60℃下干燥2分钟，然后用紫外光以50mJ照射并因此固化。此外，在偏振板之间插入膜并测量取向的程度。取向的程度通过1至5的整数来评估，并且基于以下标准当接近5时被判定为卓越的。取向性评估的结果在下表1至3中汇总。 [0154] 5.优秀的取向性； [0155] 4.良好的取向性； [0156] 3.观察到取向性但实际使用时差； [0157] 2.几乎无取向性； [0158] 1.无取向性； [0159] [表1] [0160] 基板 基板的P(极性) 光取向层的P(极性) 取向性 实施例1 TAC 0.32 0.04 5 实施例2 TAC 0.32 0.1 5 实施例3 TAC 0.32 0.13 5 对比实施例1 TAC 0.32 0.22 2 实施例4 COP 0.01 0.08 4 实施例5 COP 0.01 0.14 5 实施例6 COP 0.01 0.22 4 对比实施例2 COP 0.01 0.29 1 实施例7 COC 0.01 0.09 4 实施例8 COC 0.01 0.12 5 实施例9 COC 0.01 0.23 4 对比实施例3 COC 0.01 0.29 2 实施例10 PET 0.03 0.09 4 实施例11 PET 0.03 0.1 5 实施例12 PET 0.03 0.2 4 对比实施例4 PET 0.03 0.32 1 [0161] [表2] [0162] [0163] [0164] [表3] [0165] [0166] [0167] 如表1至3明显可见，包括具有适当P(极性值)的基板和光取向层的实施例1至38的光学各向异性膜显示出卓越的取向性。具体的，实施例37和38的光学各向异性膜显露出最大的取向性。 [0168] 但是，包括没有落入适合基板P(极性)范围的光取向层的对比实施例1至12的光学各向异性膜显示出差的取向性。 |
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