CN101918885A - 光学膜、该光学膜的制备方法以及包括该光学膜的液晶显示器 - Google Patents

光学膜、该光学膜的制备方法以及包括该光学膜的液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于液晶取向层的组合物、使用该组合物的液晶取向层的制备方法以及包括该液晶取向层的光学膜。更具体而言，根据本发明的用于液晶取向层的组合物包含可交联的功能性单体和光反应性聚合物，因此提高了通过使用用于液晶取向层的组合物制备的液晶取向层的热稳定性和耐久性。此外，当将该液晶取向层用于制备光学膜时，可以提高基板与液晶取向层之间以及液晶取向层与液晶膜之间的粘合强度。

Description

光学膜、该光学膜的制备方法以及包括该光学膜的液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种光学膜、该光学膜的制备方法以及包括该光学膜的液晶显示器。
本申请要求获得于2008年1月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号为10-2008-0005838的优先权，其公开的内容以引用的方式全部并入本文。
背景技术
一般而言，将光学膜(例如延迟膜和视角补偿膜)设置在偏光板与液晶盒之间，从而使液晶显示器(LCD)的颜色变化减少且视角增大以提高亮度。所述光学膜主要分为两种膜：一种为通过拉伸聚合物膜以得到光学各向异性而制备的拉伸膜，以及另一种为通过用聚合液晶化合物涂布塑料基板并通过UV辐照使该聚合液晶化合物固化而制备的液晶膜。特别地，根据液晶分子的形状，液晶膜可以大致分为棒状液晶和盘状液晶。其中，所述棒状液晶可以以多种形状(例如平面(planar)、垂直(homeotropic)、倾斜(titled)、斜展(splay)、胆甾醇型形状(cholesteric shape))取向，因此，与那些拉伸膜相比，由于它们的多种形状，其光学性质也是多样的且独特的。因而，如果用聚合液晶化合物直接涂布所述拉伸膜而得到多种液晶取向性，该液晶膜可以起到偏光片的保护膜和光学补偿膜的作用。
所述液晶膜通常通过如下步骤制备：将用于取向层的组合物(例如聚酰亚胺和聚乙烯醇)涂布塑料基板以形成取向层，以预定的方向摩擦取向层，然后用聚合液晶化合物涂布取向层。然而，当使用这种取向层时，由于在炎热和潮湿环境中取向层与液晶膜的粘合力不足，液晶膜可能会从取向层上剥离或会皱缩。此外，当使用摩擦法制备取向层时，存在的一些问题：由于在摩擦过程中与杂质接触可能会导致静电放电或者引起缺陷点(defect site)，以及摩擦织物可能产生细粉尘。
为了解决上述问题，已经开发出了包括非摩擦法的液晶取向方法。其中，有人提出了光取向法，其中液晶取向层是通过光辐照制备的。在这种情况下，用于液晶取向的光聚合取向材料的实例包括如下化合物：通过光二聚合反应制备的化合物，例如肉桂酸酯、香豆素和查耳酮；通过含有偶氮苯基的聚合物的光致异构化反应制备的化合物；和通过聚酰亚胺聚合物的光降解制备的化合物。然而，这些材料显示较差的热稳定性或光稳定性，以及由于副产物可能导致污染。
为了使用聚合液晶化合物制备延迟膜、视角补偿膜和亮度提高膜，取向层通常形成在塑料基板上。然而，即使使用了通过上述方法制备的用于取向层的组合物，其应用也受限于塑料基板的类型。
韩国公开专利第2002-0068195号描述了由基于聚甲基丙烯酸酯的聚合物组成的光取向层。然而，存在的问题在于：尽管长时间的光辐照，由于聚合物低的移动性，取向性或表面强度劣化。
发明内容
技术问题
因此，为了解决上述问题，本发明提供了一种光学膜、其制备方法以及包括该光学膜的液晶显示器，该光学膜包括：基板、液晶取向层和液晶膜，其中该光学膜在基板与液晶取向层之间以及液晶取向层与液晶膜之间的粘合强度方面是优异的。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种光学膜，其包括：
1)基于乙酰纤维素膜的基板；
2)通过使用包含以下组分的用于液晶取向层的组合物在基板上形成的液晶取向层：a)选自含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物、含有由下面化学式1表示单元的光反应性聚合物和含有由下面化学式2表示单元的光反应性聚合物中的一种或多种光反应性聚合物，b)可与所述光反应性聚合物交联的多官能团单体，c)光敏引发剂，和d)有机溶剂；以及
3)在所述液晶取向层上形成的液晶膜，
[化学式1]
Figure BPA00001184524800031
[化学式2]
Figure BPA00001184524800032
此外，本发明还提供了一种上述光学膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)将用于液晶取向层的组合物涂布在基于乙酰纤维素膜的基板上，并干燥形成涂层，然后辐照紫外线以形成液晶取向层，所述组合物包含：a)选自含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物、含有由下面化学式1表示单元的光反应性聚合物和含有由下面化学式2表示单元的光反应性聚合物中的一种或多种光反应性聚合物，b)可与所述光反应性聚合物交联的多官能团单体，c)光敏引发剂，和d)有机溶剂；以及
2)将液晶化合物溶液涂布在所述液晶取向层上，并干燥，然后在其上辐照紫外线，所述液晶化合物溶液包含：聚合液晶化合物、光敏引发剂和有机溶剂。
此外，本发明还提供了一种包括上述光学膜的液晶显示器。
有益效果
根据本发明的光学膜在基板与液晶取向层之间以及液晶取向层与液晶膜之间具有优异的粘合强度，因而提高了光学膜的耐久性。此外，在高温和高湿度条件下，所述液晶膜不会皱缩，或者不会从液晶取向层上分离。
附图说明
图1显示根据在本发明实施例1中制备的取向层上形成的平面取向的液晶膜的视角测定的相差分布；
图2显示根据在本发明实施例3中制备的取向层上形成的斜展取向的液晶膜的视角测定的相差分布；
图3显示在本发明实施例4中制备的取向层上形成的胆甾醇型取向的液晶膜的透光率。
具体实施方式
在下文中，将详细地描述本发明。
根据本发明的光学膜包括：1)基于乙酰纤维素膜的基板；2)通过使用包含以下组分的用于液晶取向层的组合物在所述基板上形成的液晶取向层：a)选自含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物、含有由化学式1表示单元的光反应性聚合物和含有由化学式2表示单元的光反应性聚合物中的一种或多种光反应性聚合物，b)可与所述光反应性聚合物交联的多官能团单体，c)光敏引发剂，和d)有机溶剂；以及3)在所述液晶取向层上形成的液晶膜。
在根据本发明的光学膜中，1)基于乙酰纤维素的膜为，但并不特别限于，在本领域中通常使用的基于乙酰纤维素的膜。其实例可以包括三乙酰纤维素(TAC)膜，但并不限于此。
在根据本发明的光学膜中，数均分子量为10,000至500,000的基于肉桂酸酯的光反应性聚合物优选用于2)用于液晶取向层的组合物中。
所述含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物可以包含由下面通式3表示的单元，
[通式3]
Figure BPA00001184524800041
其中，n为50至5,000，
R1和R2中的至少一个由下面的通式4表示，以及
另一个选自氢、卤素、含有1至20个碳原子的烷基和由下面通式4表示的基团中，
[通式4]
Figure BPA00001184524800051
其中，R3各自独立地选自氢、卤素、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基和烯丙氧基中。
所述含有肉桂酸酯基团的光反应性聚合物的实例可以包括选自聚降冰片烯肉桂酸酯、聚降冰片烯烷氧基肉桂酸酯(烷氧基含有1至20个碳原子)、聚降冰片烯丙烯酰氧基肉桂酸酯(polynorbornene allyloyloxycinnamate)、聚降冰片烯氟代肉桂酸酯、聚降冰片烯氯代肉桂酸酯和聚降冰片烯二肉桂酸酯中的任意一种或多种，但并不限于此。
在根据本发明的光学膜中，所述含有肉桂酸酯基团的光反应性聚合物更优选为由下面化学式5至10表示单元中的任意一种或多种。
[化学式5]
Figure BPA00001184524800052
[化学式6]
Figure BPA00001184524800053
[化学式7]
[化学式8]
Figure BPA00001184524800062
[化学式9]
Figure BPA00001184524800063
[化学式10]
Figure BPA00001184524800064
其中，n为50至5,000。
基于总的用于液晶取向层的组合物，所述光反应性聚合物的含量优选为0.1至20wt％，且更优选为0.1至10wt％。如果所述含量少于0.1wt％，涂层的厚度太薄而不能得到良好的取向层。如果所述含量大于20wt％，涂层的厚度太厚也不能得到良好的取向层。
在根据本发明的光学膜中，除了所述光反应性聚合物的二聚作用以外，在2)用于液晶取向层的组合物中的多官能团单体与所述光反应性聚合物一起使用以在UV辐照下诱导交联反应。
所述交联反应包括所述光反应性聚合物中的交联反应、光反应性聚合物与多官能团单体之间的交联反应和光反应性聚合物与液晶分子之间的交联反应。
当通过偏振UV辐照肉桂酸酯基团时，该基团沿着垂直于辐照的UV的偏振方向取向。然而，仅有一部分的肉桂酸酯基团反应，并且未反应的基团仍然保持不变。在本发明中，采用未反应的肉桂酸酯基团来提高基板与液晶取向层之间以及液晶取向层与液晶膜之间的粘合强度。也就是说，当加入所述光敏引发剂和多官能团单体时，在未反应的肉桂酸酯基团之间或肉桂酸酯基团与多官能团单体之间诱导交联反应，因而诱导与涂布在液晶取向层上的液晶分子的交联反应。
在此，术语“多官能团”应理解为含有2个以上的官能团。
所述官能团起到通过自由基引发交联反应和聚合反应的作用，可以使用任意官能团而不受限制，只要官能团包含碳-碳双键即可。例如，其代表性的实例可以包括丙烯酸酯基团，但并不限于此。
优选地，所述多官能团单体包括能够产生选自下面结构式中的自由基的官能团(碳-碳双键)。
Figure BPA00001184524800071
烯丙基               烯丙氧基               丙烯酰氧基               丙烯腈
所述多官能团单体的具体实例可以包括选自1，3，5-三丙烯酰基六氢-1，3，5-三嗪、2，4，6-三烯丙氧基-1，3，5-三嗪、三(2，3-环氧丙基)异氰脲酸酯、三[2-(丙烯酰氧基)乙基]异氰脲酸酯、四氰基环氧乙烷(tetracyanoethylene oxide)、1，3，5-苯三甲酸三烯丙酯、(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、2-乙酰胺丙烯酸甲酯、N-[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺、N，N-亚甲基双(丙烯酰胺)、N，N’-(1，2-二羟乙烯基)双丙烯酰胺、聚(三聚氰胺-共-甲醛)、丙烯酸-2-羧乙酯、丙烯酸羟丙酯、丁二酸单-2-(丙烯酰氧基)乙酯、丙烯酸乙烯酯、3-(丙烯酰氧基)-2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、1，3-二甘油醇酸二丙烯酸甘油酯、三(丙二醇)甘油醇酸二丙烯酸酯、二季戊四醇五-/六-丙烯酸酯、2-(2-氧-咪唑烷基)乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、己内酯-2-(甲基)丙烯酰氧基)乙基酯、单-2-((甲基)丙烯酰氧基)乙基苹果酸酯、1，2，3-***-4，5-二甲酸、3-烯丙氧基-1，2-丙二醇、双[4-(缩水甘油氧基)苯基]甲烷、2-乙烯基-1，3-二草烯中的一种或两种或更多种，但并不限于此。
特别地，所述多官能团单体优选为二季戊四醇六丙烯酸酯或三[2-(丙烯酰氧基)乙基]异氰脲酸酯，但并不限于此。
基于总的用于液晶取向层的组合物，所述多官能团单体的含量优选为0.1至20wt％，且更优选为0.1至5wt％。如果所述含量低于0.1wt％，不会发生额外的交联反应。如果所述含量大于20wt％，不能达到取向效果。
在根据本发明的光学膜中，在2)用于液晶取向层的组合物中可以使用任意光敏引发剂，只要该光敏引发剂能诱导自由基反应即可。特别地，所述光敏引发剂的实例可以包括基于α-羟基酮的光敏引发剂、基于α-氨基酮的光敏引发剂和基于苯甲酰甲酸酯(phenyl glyoxylate)的光敏引发剂，但并不限于此。
基于总的用于液晶取向层的组合物，所述光敏引发剂的含量优选为0.01至5wt％，且更优选为0.01至2wt％。如果所述含量低于0.01wt％，不会发生额外的交联反应。如果所述含量大于5wt％，取向效果会显著下降。
在根据本发明的光学膜中，在2)用于液晶取向层的组合物中的有机溶剂的实例可以包括选自如下溶剂中的一种或多种有机溶剂：基于醚的有机溶剂、基于芳香族的有机溶剂、基于卤素的有机溶剂、基于烯烃的有机溶剂和基于酮的有机溶剂，更具体而言，实例可以包括：环戊酮、氯苯、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、氯仿、γ-丁内酯或四氢呋喃，但并不限于此。
在根据本发明的光学膜中，3)液晶膜包含所述聚合液晶化合物。
所述聚合液晶化合物可以为向列型液晶或胆甾醇型液晶，由光引发其与周围的液晶分子聚合而形成液晶聚合物。
一般而言，在将所述聚合液晶化合物以各向同性相涂布在取向的塑料基板或取向层(其是通过将用于取向层的组合物涂布在塑料基板上形成的)上之后，在干燥和固化过程中，其显示由聚合引起的向向列型液晶或胆甾醇型液晶的相转变，因而液晶沿着特定的方向取向。因此，当将其它层层叠在其上时，取向没有变化。
在根据本发明的光学膜中，一种或多种含有丙烯酸酯基团且通过光反应可聚合的物质优选用作聚合液晶化合物。含有丙烯酸酯基团的物质的实例可以包括：在室温或高温下具有向列型或胆甾醇型的低分子量液晶，例如基于氰基联苯基的丙烯酸酯、基于氰基苯基环己烷的丙烯酸酯、基于氰基苯基酯的丙烯酸酯、基于苯基酯苯甲酸酯(phenyl ester benzoate)的丙烯酸酯、苯基嘧啶丙烯酸酯及其混合物。
根据本发明的光学膜可以具有光学各向异性，并且可以用作液晶显示器的延迟膜或偏光板保护膜。
此外，本发明还提供了一种上述光学膜的制备方法，该方法包括如下步骤：1)将用于液晶取向层的组合物涂布在基于乙酰纤维素膜的基板上，并干燥形成涂层，然后辐照紫外线以形成液晶取向层，所述组合物包含：a)选自含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物、含有由化学式1表示单元的光反应性聚合物和含有由化学式2表示单元的光反应性聚合物中的一种或多种光反应性聚合物，b)可与所述光反应性聚合物交联的多官能团单体，c)光敏引发剂，和d)有机溶剂；以及2)将液晶化合物溶液涂布在所述液晶取向层上，并干燥，然后在其上辐照紫外线，所述液晶化合物溶液包含：聚合液晶化合物、光敏引发剂和有机溶剂。
在根据本发明的光学膜的制备方法的步骤1)中，可以使用任意涂布方法，只要该方法在本领域中通常用于进行将用于液晶取向层的组合物涂布在基于乙酰纤维素膜的基板上即可，优选使用将所述组合物以800至
Figure BPA00001184524800091
的厚度涂布在基于乙酰纤维素膜的基板上的方法。
在步骤1)中，在将用于液晶取向层的组合物涂布在基于乙酰纤维素膜的基板上之后，可以在25至150℃下实施干燥步骤至少30秒以除去残留的溶剂。如果所述干燥温度低于25℃，基板干燥不充分，因而，由于残留的溶剂可能会产生污点或者使取向性能下降。如果干燥温度高于150℃，基板可能会变形。
在完成干燥步骤后，偏振紫外线以预定的方向辐照0.5秒以上以提供所需的取向方向，其中，组成所述液晶取向层的光反应性聚合物的UV-诱导发生二聚(环加成)以主要诱导以垂直于UV偏光板(线栅偏光板)的透光轴(transmission axis)的方向(吸收轴)进行的分子取向。因此，通过调节紫外线的偏振方向可以调节所述取向层的取向方向至所需的角度。因而，可以以相对于基板的任意方向调节将要涂布在液晶取向层上的聚合液晶化合物的光轴。
在根据本发明的光学膜的制备方法中，步骤2)中的液晶化合物溶液可以通过将所述聚合液晶化合物和光敏引发剂溶解在有机溶剂中而制备。在该液晶化合物溶液中，基于100重量份的总的液晶化合物溶液，该聚合液晶化合物的含量为，但不特别限于，优选为5至70重量份，且更优选为5至50重量份。如果该聚合液晶化合物的含量少于5重量份，可能产生污迹。如果该聚合液晶化合物的含量大于70重量份，由于较低的溶剂含量，该聚合液晶化合物可能会沉淀。
在所述液晶化合物溶液中，所述光敏引发剂的含量较低。在总的液晶化合物溶液中，基于100重量份的聚合液晶化合物，所述光敏引发剂的含量优选为3至10重量份。如果所述光敏引发剂的含量少于3重量份，在UV辐照下难以实现充分的固化。如果所述光敏引发剂的含量大于10重量份，该光敏引发剂可能会在液晶的取向中发生变化。
除了光敏引发剂之外，所述液晶化合物溶液还可以包含手性试剂、表面活性剂、聚合单体或者不影响液晶取向的聚合物。
用于制备液晶化合物溶液的有机溶剂的实例可以包括：卤代烃，例如氯仿、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯和氯苯；芳香烃，例如苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯和1，2-二甲氧基苯；酮，例如丙酮、甲乙酮、环己酮和环戊酮；醇，例如异丙醇和正丁醇；和溶纤剂，例如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂和丁基溶纤剂，但并不限于此。其可以单独使用或以混合物的形式使用。
在将所述液晶化合物溶液涂布在取向层之后，优选在25至120℃下实施干燥步骤至少1分钟。干燥温度在决定液晶的取向中起到重要的作用。如果不在上述范围内实施干燥步骤，液晶取向可能受到影响，并且可能产生污迹。
在干燥步骤后，使在取向层上取向的液晶层聚合并通过UV辐照固化，从而固定。此时，在吸收紫外区域的光线的光敏引发剂的存在下，实施通过聚合的固化步骤。可以在大气环境中或在无氧的氮气环境中实施UV辐照以提高反应效率。一般而言，可以使用强度为80w/cm以上的中压或高压汞UV灯或金属卤化物灯实施UV辐照。在UV辐照后，可以在基板与UV灯之间设置冷光镜或其它冷却器，从而使UV辐照后的液晶层的表面温度可以在液体结晶温度的范围内。
此外，本发明还提供了一种包括一层或多层上述光学膜的液晶显示器。
根据本发明的光学膜可以用作液晶显示器的光学补偿元件。其实例可以包括：延迟膜，例如STN(超扭曲相列)型LCD、TFT-TN(薄膜晶体管-扭曲相列)型LCD、VA(垂直取向)型LCD和IPS(面内切换)型LCD；1/2波长板；1/4波长板；反向波长分散性膜(inverse wavelength dispersion property film)；光学补偿膜；滤光片；包括偏光板的层叠膜；和偏光板补偿膜。
下面将详细描述包括一层或多层光学膜的液晶显示器。
在包括液晶盒、分别设置在该液晶盒两侧上的第一偏光板和第二偏光板的液晶显示器中，所述光学膜可以设置在所述液晶盒与第一偏光板和/或第二偏光板之间。也就是说，光学各向异性膜可以设置在第一偏光板和所述液晶盒之间，并且一层或多层光学膜可以设置在第二偏光板与所述液晶盒之间，或者第一偏光板与所述液晶盒之间以及第二偏光板与所述液晶盒之间。
所述第一偏光板和第二偏光板可以包括位于其一侧或两侧上的保护膜。内保护膜的实例可以包括，但不限于，三乙酰纤维素(TAC)膜、通过采用开环易位聚合(ROMP)制备的聚降冰片烯膜、通过采用开环的环状烯烃聚合物氢化制备的HROMP聚合物(开环易位聚合后，接着进行氢化)、聚酯膜和通过采用加成聚合制备的聚降冰片烯膜。此外，可以使用由透明聚合物材料制成的保护膜。然而，保护膜的实例并不限于此。
此外，本发明还提供了一种集成偏光板，其包括：偏光膜；和一层或多层根据本发明的光学膜，其作为保护膜且设置在偏光膜的一侧或两侧上。
如果根据本发明的光学膜设置成所述集成偏光板的保护膜，所述偏光膜可以与本发明的光学膜的基板或液晶膜接触。
如果根据本发明的光学膜仅设置在偏光膜的一侧上，相关领域已知的保护膜可以设置在其另一侧上。
所述偏光膜的实例可以包括其中含有碘或二色性染料且由聚乙烯醇(PVA)制成的膜。所述偏光膜可以通过将碘或二色性染料应用在PVA膜上制备。然而，所述偏光板的制备方法并不限于此。在本说明书中，所述偏光膜并不包括保护膜，而所述偏光板包括偏光膜和保护膜。
在本发明的集成偏光板中，通过使用相关领域已知的方法可以使保护膜与偏光膜相互结合。
例如，可以根据使用粘合剂的粘附法实施所述保护膜和偏光膜的结合。也就是说，通过使用辊涂布器、凹印涂布器、刮棒涂布器、板刀涂布器、毛细管涂布器等将粘合剂涂布在作为偏光膜的保护膜或作为偏光膜的PVA膜的表面上。在粘合剂完全干燥之前，使用热压或在常温下通过组合辊压制使保护膜和偏光膜相互结合。当使用热熔性粘合剂时，使用热压辊。
能够用于结合所述保护膜和偏光板的粘合剂的实例包括，但不限于，PVA粘合剂、聚氨酯粘合剂、环氧粘合剂、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)粘合剂或热熔性粘合剂中的一种或两种液体型粘合剂。如果使用聚氨酯粘合剂，优选使用采用脂肪族异氰酸酯化合物(光不会导致其变黄)制备的聚氨酯粘合剂。如果使用一种或两种液体型干燥的层叠粘合剂(laminate adhesive)或者对异氰酸酯和羟基具有相对较低的反应性的粘合剂，可以使用用如下溶剂稀释的溶液型粘合剂：乙酸酯溶剂、酮溶剂、醚溶剂或芳香族溶剂。在这种情况下，所述粘合剂优选具有5,000cps以下的低粘度。优选地，所述粘合剂具有优异的存储稳定性且在400至800nm的波长下具有90％以上的透光率。
可以使用任何粘合剂，只要该粘合剂具有所需的粘合强度即可。优选地，所述粘合剂在结合后通过热或紫外线充分固化，从而确保粘合剂中所需的机械强度，并且界面的粘合强度很大，从而使得只要粘附在膜的两侧中的任一侧上的粘合剂没有被毁坏就不会发生剥离。
所述粘合剂的具体实例可以包括：具有优异的光学透明度的天然橡胶、合成橡胶或弹性体，氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，聚乙烯烷基醚，聚丙烯酸酯，变性聚烯烃粘合剂和包含固化剂(例如异氰酸酯)的可固化粘合剂。
此外，本发明还提供了一种包括上述集成偏光板的液晶显示器。
如果根据本发明的液晶显示器包括上述集成偏光板，一层或多层根据本发明的光学膜可以额外地设置在所述偏光板与液晶盒之间。
实施例
在下文中，为更好地理解本发明，提供了优选的实施例。然而，这些实施例仅用于说明的目的，而本发明并不限于这些实施例。
<实施例1>
如在下表1中所示，将作为光反应性聚合物的5-降冰片烯-2-甲基-(4-甲氧基肉桂酸酯)、作为多官能团单体的二季戊四醇六丙烯酸酯和作为光敏引发剂的Irgacure 907(Swiss，Ciba-Geigy)分别以2wt％、2wt％和0.5wt％的浓度溶解在甲苯中。将根据上述组成制备的用于液晶取向层的组合物溶液涂布在厚度为80微米的乙酰纤维素基板上至干燥厚度为并在70℃的烘箱中用热风干燥2分钟以形成液晶取向层。
通过使用线栅偏光板(Moxtek)和80w/cm的高压汞灯以垂直于基板方向的偏振UV以3m/min速率使液晶取向层固化一次以提供取向性。
基于100重量份的总溶液，将95wt％的具有平面取向的聚合液晶化合物(Merck)和5wt％的作为光敏引发剂的Irgacure 907(Swiss，Ciba-Geigy)的混合固体以25重量份的固体浓度溶解在甲苯中以制备聚合液晶化合物溶液，其中，所述聚合液晶化合物是由基于氰基联苯基的丙烯酸酯、基于氰基苯基环己烷的丙烯酸酯和基于氰基苯基酯的丙烯酸酯组成。将所述聚合液晶化合物溶液涂布在液晶取向层上至干燥厚度为1微米，并在60℃的烘箱中用热风干燥2分钟，并使用80w/cm的高压汞灯通过非偏振的UV辐照固化以制备液晶膜。
因此，可以最终制备光学膜层叠板，其包括依次层叠的乙酰纤维素基板、在该基板上形成的液晶取向层和在该液晶取向层上形成的液晶膜。
根据ASTM标准(交叉切割测试法)评价层之间(即，乙酰纤维素基板与液晶取向层之间，以及液晶取向层与液晶膜之间)的粘合力，以及使用Axoscan(由Axomatrix制造)测定相差，从而评价在液晶取向层上形成的液晶膜的光学性能。
表1
<实施例2>
除了使用三[2-(丙烯酰氧基)乙基]异氰脲酸酯代替二季戊四醇六丙烯酸酯作为多官能团单体(如下面表2所示)之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
表2
<实施例3>
除了使用具有斜展取向的聚合液晶化合物(Merck)(其由基于氰基联苯基的丙烯酸酯、基于氰基苯基环己烷的丙烯酸酯和基于氰基苯基酯的丙烯酸酯组成)代替具有平面取向的聚合液晶化合物(其由基于氰基联苯基的丙烯酸酯、基于氰基苯基环己烷的丙烯酸酯和基于氰基苯基酯的丙烯酸酯组成)之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
<实施例4>
除了使用具有胆甾醇型取向的聚合液晶化合物(Merck)(其由基于氰基联苯基的丙烯酸酯、基于氰基苯基环己烷的丙烯酸酯、基于氰基苯基酯的丙烯酸酯、基于苯甲酸苯基酯的丙烯酸酯和基于苯基嘧啶的丙烯酸酯组成)代替具有平面取向的聚合液晶化合物(其由基于氰基联苯基的丙烯酸酯、基于氰基苯基环己烷的丙烯酸酯和基于氰基苯基酯的丙烯酸酯组成)之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
<实施例5>
除了在制备液晶取向层时使用以与基板方向成15度斜角的方向辐照偏振的紫外光之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
<实施例6>
除了在制备液晶取向层时使用以与基板方向成75度斜角的方向辐照偏振的紫外光之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
<实施例7>
除了使用5-降冰片烯-2-甲基-(4-氟代肉桂酸酯)代替5-降冰片烯-2-甲基-(4-甲氧基肉桂酸酯)作为光反应性聚合物之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
<实施例8>
除了使用5-降冰片烯-2-甲基-(4-烯丙氧基肉桂酸酯)(由化学式6表示的化合物)代替5-降冰片烯-2-甲基-(4-甲氧基肉桂酸酯)作为光反应性聚合物之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
<实施例9>
除了使用5-降冰片烯-2-甲基-肉桂酸酯(由化学式5表示的化合物)代替5-降冰片烯-2-甲基-(4-甲氧基肉桂酸酯)作为光反应性聚合物之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
<比较实施例1>
除了使用仅仅由5-降冰片烯-2-甲基-(4-甲氧基肉桂酸酯)组成而不含有多官能团单体和光敏引发剂的用于液晶取向层的组合物(如下面表3所示)之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
表3
Figure BPA00001184524800151
<比较实施例2>
除了使用5-降冰片烯-2-甲氧基-己基丙烯酸酯代替5-降冰片烯-2-甲基-(4-甲氧基肉桂酸酯)(如下面表4所示)之外，以与实施例1相同的方式制备液晶膜。
表4
Figure BPA00001184524800152
<平面取向的相差>
图1显示根据在实施例1中制备的取向层上形成的平面取向的液晶膜的视角测定的相差分布。如图1所示，其表明平面取向的液晶膜的相差根据视角均匀地分布。
<斜展取向的相差>
图2显示根据在实施例3中制备的取向层上形成的斜展取向的液晶膜的视角测定的相差分布。如图2所示，其表明斜展取向的液晶膜的相差根据视角均匀地分布。
<胆甾醇型取向的透光率>
图3显示在根据实施例4中制备的取向层上形成的胆甾醇取向的液晶膜的透光率。如图3所示，其表明胆甾醇型液晶根据各自波长取向。
<取向性和粘合性>
评价在实施例1至9和比较实施例1至2中制备的液晶膜的取向性、基板与取向层之间的粘合性以及取向层与液晶膜之间粘合性，其结果示于下面表5中。分别进行取向性的评价：完全没有取向(×)；具有轻微偏差的取向(△)；以及具有无偏差的取向(○)。根据ASTM标准通过以间距为1mm的线条样式(例如方格)交叉切割液晶膜的表面，并将玻璃纸带粘附在液晶膜上，然后从液晶膜上剥离时，确定液晶膜是否仍然粘附在基板上来测定粘合性。在此，级别(○)表示液晶膜完整地粘附在基板上；级别(×)表示液晶膜部分或完全从基板的方格上剥离。
表5
Figure BPA00001184524800161
<取向层的热稳定性>
将在实施例1至9以及比较实施例1和2中制备的光取向层在100℃的烘箱中放置48小时或更久。将聚合液晶化合物涂布在取向层上，并检测取向性和粘合性以确认取向层的热稳定性。其结果示于下面表6中。分别进行取向性的评价：完全没有取向(×)；具有轻微偏差的取向(△)；以及具有无偏差的取向(○)。根据ASTM标准通过以间距为1mm的线条样式(例如方格)交叉切割液晶膜的表面，并在将玻璃纸带粘附在液晶膜上，然后从液晶膜上剥离时，确定液晶膜是否仍然粘附在基板上来测定粘合性。在此，级别(○)表示液晶膜完整地粘附在基板上；级别(×)表示液晶膜部分或完全从基板的方格上剥离。
表6
Figure BPA00001184524800171
综上所述，当使用根据本发明的用于液晶取向层的组合物制备液晶取向层时，提高了液晶取向层的热稳定性和表面硬度，并提高了基板与液晶取向层之间以及液晶取向层与液晶膜之间的粘合强度，从而提高了光学膜的耐久性。因此，在高温和高湿度的条件下，所述液晶膜不会发生皱缩，或者不会从液晶取向层上剥离。

Claims (21)

1.一种光学膜，其包括：
1)基于乙酰纤维素膜的基板；
2)通过使用包含如下组分的用于液晶取向层的组合物在所述基板上形成的液晶取向层：a)选自含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物、含有由下面化学式1表示单元的光反应性聚合物和含有由下面化学式2表示单元的光反应性聚合物中的一种或多种光反应性聚合物，b)可与所述光反应性聚合物交联的多官能团单体，c)光敏引发剂，和d)有机溶剂；以及
3)在所述液晶取向层上形成的液晶膜，
[化学式1]
Figure FPA00001184524700011
[化学式2]
Figure FPA00001184524700012
2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述a)光反应性聚合物的数均分子量为10,000至500,000。
3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物包含由下面通式3表示的单元：
[通式3]
Figure FPA00001184524700021
其中，n为50至5,000，
R1和R2中的至少一个由下面的通式4表示，以及
另一个选自氢、卤素、含有1至20个碳原子的烷基和由下面通式4表示的基团中，
[通式4]
Figure FPA00001184524700022
其中，R3各自独立地选自氢、卤素、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基和烯丙氧基中。
4.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物包括选自聚降冰片烯肉桂酸酯；聚降冰片烯烷氧基肉桂酸酯，其中烷氧基含有1至20个碳原子；聚降冰片烯丙烯酰氧基肉桂酸酯；聚降冰片烯氟代肉桂酸酯；聚降冰片烯氯代肉桂酸酯；和聚降冰片烯二肉桂酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物包含选自由下面化学式5至10表示单元中的一种或多种：
[化学式5]
[化学式6]
Figure FPA00001184524700031
[化学式7]
Figure FPA00001184524700032
[化学式8]
Figure FPA00001184524700033
[化学式9]
Figure FPA00001184524700034
[化学式10]
Figure FPA00001184524700035
其中，n为50至5,000。
6.根据权利要求1所述的光学膜，其中，基于总的用于液晶取向层的组合物，所述a)光反应性聚合物的含量为0.1至20wt％。
7.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述b)多官能团单体包括能够产生选自下面结构式中的自由基的官能团：
烯丙基            烯丙氧基                丙烯酰氧基                  丙烯腈。
8.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述b)多官能团单体包括选自1，3，5-三丙烯酰基六氢-1，3，5-三嗪、2，4，6-三烯丙氧基-1，3，5-三嗪、三(2，3-环氧丙基)异氰脲酸酯、三[2-(丙烯酰氧基)乙基]异氰脲酸酯、四氰基环氧乙烷、1，3，5-苯三甲酸三烯丙酯、(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、2-乙酰胺丙烯酸甲酯、N-[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺、N，N-亚甲基双(丙烯酰胺)、N，N’-(1，2-二羟乙烯基)双丙烯酰胺、聚(三聚氰胺-共-甲醛)、丙烯酸-2-羧乙酯、丙烯酸羟丙酯、丁二酸单-2-(丙烯酰氧基)乙酯、丙烯酸乙烯酯、3-(丙烯酰氧基)-2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、1，3-二甘油醇酸二丙烯酸甘油酯、三(丙二醇)甘油醇酸二丙烯酸酯、二季戊四醇五-/六-丙烯酸酯、2-(2-氧-咪唑烷基)乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、己内酯-2-((甲基)丙烯酰氧基)乙基酯、单-2-((甲基)丙烯酰氧基)乙基苹果酸酯、1，2，3-***-4，5-二甲酸、3-烯丙氧基-1，2-丙二醇、双[4-(缩水甘油氧基)苯基]甲烷和2-乙烯基-1，3-二草烯中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的光学膜，其中，基于总的用于液晶取向层的组合物，所述b)多官能团单体的含量为0.1至20wt％。
10.根据权利要求1所述的光学膜，其中，基于总的用于液晶取向层的组合物，所述c)光敏引发剂的含量为0.01至5wt％。
11.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述d)有机溶剂包括选自基于醚的溶剂、基于芳香族的溶剂、基于卤素的溶剂、基于烯烃的溶剂和基于酮的溶剂中的一种或多种。
12.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述3)液晶膜包含向列型液晶或胆甾醇型液晶的聚合液晶化合物。
13.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述3)液晶膜包含选自基于氰基联苯基的丙烯酸酯、基于氰基苯基环己烷的丙烯酸酯、基于氰基苯基酯的丙烯酸酯、基于苯基酯苯甲酸酯的丙烯酸酯、苯基嘧啶丙烯酸酯及其混合物中的聚合液晶化合物。
14.一种光学膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)将用于液晶取向层的组合物涂布在基于乙酰纤维素膜的基板上，并干燥形成涂层，然后辐照紫外线以形成液晶取向层，所述组合物包含：a)选自含有肉桂酸酯基团的基于降冰片烯的光反应性聚合物、含有由化学式1表示单元的光反应性聚合物和含有由化学式2表示单元的光反应性聚合物中的一种或多种光反应性聚合物，b)可与所述光反应性聚合物交联的多官能团单体，c)光敏引发剂，和d)有机溶剂；以及
2)将液晶化合物溶液涂布在所述液晶取向层上，并干燥，然后在其上辐照紫外线，所述液晶化合物溶液包含：聚合液晶化合物、光敏引发剂和有机溶剂，
[化学式1]
Figure FPA00001184524700051
[化学式2]
Figure FPA00001184524700052
15.根据权利要求14所述的制备方法，其中，在步骤1)中形成的液晶取向层的厚度为800至
Figure FPA00001184524700061
16.根据权利要求14所述的制备方法，其中，基于100重量份的总的液晶化合物溶液，在步骤2)中的聚合液晶化合物的含量为5至70重量份。
17.根据权利要求14所述的制备方法，其中，在总液晶化合物溶液中，基于100重量份的聚合液晶化合物，在步骤2)中的光敏引发剂的含量为3至10重量份。
18.根据权利要求14所述的制备方法，其中，在步骤2)中的有机溶剂包括选自卤代烃、芳香烃、酮、醇和溶纤剂中的一种或多种。
19.一种包括一层或多层根据权利要求1至13中任一项所述的光学膜的液晶显示器。
20.一种集成偏光板，其包括：偏光膜；和一层或多层权利要求1至13中任一项所述的光学膜，其作为保护膜且位于所述偏光膜的一侧或两侧上。
21.一种包括权利要求20所述的集成偏光板的液晶显示器。
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