CN101034178A

CN101034178A - 光学补偿膜的制造方法

Info

Publication number: CN101034178A
Application number: CN 200610056775
Authority: CN
Inventors: 李光荣; 王丹青; 曾盈达; 庄毓蕙
Original assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; Optimax Technology Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2007-09-12

Abstract

本发明提供一种不需利用常规技术的复杂延伸步骤、精密控制延伸倍率及方向等制造方法，而能够以低成本、简单制造过程、利用涂布方式而得到一种不含氟的双苯环结构PI光学补偿负C板、以及可作为TFT－LCD视角补偿膜用的具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜。

Description

光学补偿膜的制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学补偿膜以及该光学补偿膜的制造方法。具体而言，本发明涉及一种可以低成本、简单制造过程、利用涂布方式得到的一种不含氟的双苯环结构PI光学补偿负C板，以及可作为TFT-LCD视角补偿膜用的具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜。

背景技术

液晶显示器(LCD)是利用液晶分子旋转偏光方向与双折射率的特性来达到显示明暗的效果，随着观赏者角度不同，显示品质有所不同。随着液晶显示器大型化的发展，提升视角的广度就越发显得重要。

虽然近年来有许多新的改善视角的技术被提出来，例如(1)光学补偿膜(Optical Compensation Film)法；(2)多区域垂直取向(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)法；(3)平面切换(In PlaneSwitching，IPS)法等等，这些拓宽液晶显示器视角技术中的方法(2)、(3)由于涉及复杂的液晶盒制造过程，而且绝大多数还是需要添加光学补偿膜以获得更佳的视角，故并不普及。然而，方法(1)的光学补偿膜法由于制作容易、只需增贴光学补偿膜即可、且不影响传统LCD的制造过程，因此光学补偿膜一直被广泛地使用在改善LCD的视角问题上，目前广视角液晶显示器的制作也多以“光学补偿膜法”为主。

一般而言，常规的光学补偿膜，按照光轴分布情形区分主要有(a)C板(C-plate)；(b)具有旋转结构的光学补偿膜；(c)具有双轴光学性质的光学补偿膜；以及(d)碟状液晶光学补偿膜等数种。通常，光学补偿膜可分为正型及负型两种。通常使用这两种光学补偿膜时都是分别将其贴附于液晶面板上。正型光学补偿膜是利用棒状分子或聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)以及聚碳酸酯(PC)等高分子通过拉伸而制成，其主要用来降低液晶面板的操作电压。另一方面，负型光学补偿膜则主要是由聚酰亚胺(PI)或是碟状液晶制成，其主要用来改善显示器的视角。

典型的C板型光学补偿膜具有nx＝ny＞nz的光学特性，因为这种C板型光学补偿膜的nx＝ny，所以不会影响液晶显示器在垂直方向上的显示品质；又由于具有恰巧与棒状液晶分子的正双折射率相反的负双折射率特性，所以适合用来补偿液晶组件中垂直于基材排列的液晶分子所产生的漏光问题，以增加TN与垂直显示模式的视角。

常规的相位差膜多以TAC、PC、COP等高分子膜通过拉伸而得(例如，日本特开平3-33719号专利公报、特开平3-24502号专利公报、特开平4-194820号专利公报、美国第2004-0046272号专利公开、日本特开平15-255102号专利公报、特开平13-215332号专利公报、特开平10-045917号专利公报、特开平1-132625号专利公报、特开平1-132626号专利公报、特开平2-133413号专利公报、特开昭63-218726号专利公报、特开昭61-115912号专利公报等)。对于可供作为负C板(negative C-plate)的聚合物材料，曾有人公开一种在主链具有平面苯基的聚酰亚胺(例如，美国第5344916号专利、美国第5395918号专利、美国第5480964号专利、美国第5580950号专利、美国第6074709号专利、美国第6303743号专利、日本特表平8-511812、第WO2003/071319号专利公报、第WO2004/011970号专利公报、第WO2004/028110号专利公报、日本第2003/009568号专利公报)。由于具有负C板的特性，可应用于STN、TN、IPS、VA、OCB、ASM的LCD以增加视角。

在这些材料中，醋酸纤维素薄膜因为吸水率高，所以在形状稳定性及粘附性上会发生问题，又由于低分子量位阻化合物的含量较高，在与环烯烃聚合物相比较时，其耐久性不佳。此外，具有这种芳香族位阻化合物的树脂，还会因为可见光的吸收而有较大的波长分散特性。

此外，碟状液晶不能单独使用，而需要在透明基板上精密涂布最多数微米厚的涂层。除了涂布过程的成本外，碟状液晶较大的双折射也因在涂层厚度上差异小，以致造成较大的相位差，此外，诸如残留在涂布薄膜表面上或在碟状液晶溶液中的灰尘之类的污染物，也可能造成光学瑕疵。

因此，对于准备作为补偿薄膜而含有芳香族化合物的聚合物材料而言，因为相位差视波长而有相当大的变化，所以应考虑波长分散特性的补偿。也就是说，对于光学补偿接近550nm，即使含有该材料的补偿薄膜已经过最佳化处理，因而能获得最高光学效率的光学补偿，仍因其它波长的光学补偿不符合要求，以致可能产生着色问题。该问题使得显示器的色彩难以控制。

本发明鉴于这些问题，以提供一种不具有上述现有技术缺点、又可作为TFT-LCD的视角补偿膜用的具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜，以及一种光学补偿膜的制造方法作为目标。

发明内容

发明人刻意地就解决上述现有技术缺点的可行方法重复地进行研究，结果发现使用以下构成的具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜、及光学补偿膜的制造方法可以解决上述的问题，从而完成了本发明。

也就是说，本发明提供：

(1)一种光学补偿膜的制造方法，包括将不含氟的双苯环结构溶解在溶剂中以形成溶液；将该溶液涂布于基板上；通过升温过程将该溶液干燥，以形成具有5μm至25μm厚度的双折射的负C板的光学补偿膜。

(2)如上述(1)所记载的光学补偿膜的制造方法，其中该双苯环结构为聚酰亚胺(PI)。

(3)如上述(1)所记载的光学补偿膜的制造方法，其中该溶剂为从卤代烷化合物、芳香族化合物、环酮类化合物、醚类化合物、酮类化合物及它们的混合物中选出的至少一种。

(4)如上述(3)所记载的光学补偿膜的制造方法，其中该卤代烷化合物为从二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷和四氯乙烷中选出的至少一种。

(5)如上述(3)所记载的光学补偿膜的制造方法，其中该芳香族化合物为甲苯。

(6)如上述(3)所记载的光学补偿膜的制造方法，其中该环酮类化合物为环戊酮或环己酮。

(7)如上述(3)所记载的光学补偿膜的制造方法，其中该醚类化合物为四氢呋喃(THF)。

(8)如上述(3)所记载的光学补偿膜的制造方法，其中该酮类化合物为从丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、甲基异丙基酮(MIPK)、1-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基亚砜(DMSO)中选出的至少一种。

(9)一种具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜，其通过如上述(1)所记载的光学补偿膜的制造方法制造得到。

(10)如上述(9)所记载的光学补偿膜，其是可应用于光电平面显示器的功能性光学薄膜。

(11)如上述(9)所记载的光学补偿膜，其可应用于STN、TN、IPS、VA、OCB、ASM型LCD中以增加视角。

根据本发明，可以不利用常规技术所需的复杂的延伸步骤、精密控制延伸倍率及方向等制造方法，而仅以低成本、简单制造过程、利用涂布方式而得到一种不含氟的双苯环结构PI光学补偿负C板、以及可作为TFT-LCD视角补偿膜用的具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜。

附图说明

图1为显示根据本发明的方法在实施例中所得到的光学补偿膜的厚度与Rth间的关系曲线图。

图2为显示根据本发明的方法在实施例中所得到的光学补偿膜的厚度与nx-nz间的关系曲线图。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜、以及光学补偿膜的制造方法。

依照本发明的光学补偿膜的制造方法，可依所需性质以任意比例将不含氟的双苯环结构PI均匀溶解在溶剂中，再将所得到的溶液以涂布方式涂布于基板上，利用烘箱以阶段式或连续式升温予以干燥，而形成溶剂残留量不大于1％的厚度为约数μm至十几μm的薄膜，其中该薄膜是一种具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜。

可使用于本发明的溶剂并没有特别地限定，举例来说，例如其可以是卤代烷化合物、芳香族化合物、环酮类化合物、醚类化合物、酮类化合物或它们的混合物；它们可以单独使用，也可以组合2种或更多种来使用。

可使用于本发明的卤代烷化合物溶剂并没有特别地限定，举例来说，例如其可以是二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷或它们的混合物；它们可以单独使用，也可以组合2种或更多种来使用。

可使用于本发明的芳香族化合物溶剂并没有特别地限定，举例来说，例如甲苯等。可使用于本发明的环酮类化合物溶剂并没有特别地限定，举例来说，例如其可以是环戊酮、环己酮或它们的混合物；它们可以单独使用，也可以组合2种或更多种来使用。

可使用于本发明的醚类化合物溶剂并没有特别地限定，举例来说，例如四氢呋喃(THF)等。可使用于本发明的酮类化合物溶剂并没有特别地限定，举例来说，例如其可以是丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、甲基异丙基酮(MIPK)、1-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)或它们的混合物；它们可以单独使用，也可以组合2种或更多种来使用。

依照本发明的光学补偿膜的制造方法，只要将不含氟的双苯环结构PI依所需性质以任意比例均匀溶解在上述所列举的溶剂中，再将该溶液以涂布方式涂布于基板上形成约数μm至十几μm的薄膜，然后利用烘箱以阶段式或连续式升温，将前述方法制得的湿膜干燥至溶剂残留量不大于1％的阶段，即可以制得一种可应用于光电平面显示器的功能性光学薄膜，尤其可应用于STN、TN、IPS、VA、OCB、ASM型LCD中以增加视角。

可以使用于本发明的涂布方式并没有特别地限定，举例来说，例如可以采用辊涂法、旋涂法、刮刀涂布法等，只要在不损及本发明效果的范围内，能形成均匀光学薄膜的方法都可以采用。

以下例示本发明的实施例，但是本发明不仅限定于这些实施例。另外，实施例中所进行的评价，是通过利用以下的试验步骤和标准进行评价。

以环戊酮作为溶剂，于常温下充分搅拌而配制成20％的聚酰亚胺(PI)涂料，并测量这样得到的20％聚酰亚胺涂料的粘度值(25℃)。

然后，于室温下，以不同尺寸的刮刀将如上得到的20％聚酰亚胺涂料分别涂布于玻璃上，涂布面积约10×20cm²，然后将其置于烘箱静置10min，依次以80℃/30min、120℃/30min、160℃/30min、200℃/2hr的升温流程进行干燥后，再将该经干燥完成的聚酰亚胺薄膜/玻璃置于水中约10min，将聚酰亚胺薄膜与玻璃分离而得到聚酰亚胺薄膜。

接着，使用下述的试验仪器，按照下列的方法对所得到的聚酰亚胺薄膜进行雾度值等各项基本光学性质的评价。结果如图1、图2所示。

-折光计

使用DR-M2折光计，利用589nm波长的滤片，测量得到聚酰亚胺薄膜在589nm下的折射率。

-雾度计

使用NDH 2000雾度计，测量聚酰亚胺薄膜(4×4cm²)前，先进行空白校正，再放入待测聚酰亚胺薄膜，以求得雾度值。

-光学厚度计

使用光学厚度计(ETA-STC)，输入聚酰亚胺薄膜的折射率，利用光反射原理测量出聚酰亚胺薄膜的厚度。

-光学双折射分析仪

使用光学双折射分析仪(KOBRA-21ADH)测量，首先将大小为4×4cm²的聚酰亚胺薄膜放入测量位置，输入聚酰亚胺薄膜的厚度，于-50°至50°的角度范围内以10°为间隔对聚酰亚胺薄膜进行测量，完成后再输入聚酰亚胺薄膜的折射率，进而得到面内相位差(R0)、面内相位差(Rth)、x方向折射率(nx)、y方向折射率(ny)、z方向折射率(nz)。

-分光光度计

使用日立U-4100分光光度计进行测量，首先将大小为4x4cm²的聚酰亚胺薄膜放入分光光度计中的测量位置，于380nm到700nm的范围内进行扫描，从而得到聚酰亚胺薄膜于可见光550nm波长处的透光率。

符号对照表

PI 聚酰亚胺

BBT 不含氟的脂肪族/双苯环A

BIBB2 不含氟的脂肪族/双苯环B

BIBB1 不含氟的脂肪族/双苯环B

根据本发明，将聚酰亚胺均匀混合在溶剂中之后，利用涂布方式，直接涂布于玻璃或其它基板上形成约数μm至十几μm的薄膜，即可制备不含氟的双苯环结构聚酰亚胺光学补偿负C板；由于该薄膜为具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜，因而可作为TFT-LCD的视角补偿膜用。

另外，根据本发明，可以不利用常规技术所需的复杂的延伸步骤、精密控制延伸倍率及方向等制造方法，而仅以低成本、简单制造过程、利用涂布方式而得到一种不含氟的双苯环结构PI光学补偿负C板、以及可作为TFT-LCD、STN、TN、IPS、VA、OCB、ASM型LCD的视角补偿膜用的具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜。

Claims

1.一种光学补偿膜的制造方法，包括将不含氟的双苯环结构溶解在溶剂中以形成溶液；将该溶液涂布于基板上；通过升温过程将该溶液干燥，以形成具有5μm至25μm厚度的双折射的负C板的光学补偿膜。

2.根据权利要求1所述的光学补偿膜的制造方法，其中该双苯环结构为聚酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的光学补偿膜的制造方法，其中该溶剂为从卤代烷化合物、芳香族化合物、环酮类化合物、醚类化合物、酮类化合物及它们的混合物中选出的至少一种。

4.根据权利要求3所述的光学补偿膜的制造方法，其中该卤代烷化合物为从二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷和四氯乙烷中选出的至少一种。

5.根据权利要求3所述的光学补偿膜的制造方法，其中该芳香族化合物为甲苯。

6.根据权利要求3所述的光学补偿膜的制造方法，其中该环酮类化合物为环戊酮或环己酮。

7.根据权利要求3所述的光学补偿膜的制造方法，其中该醚类化合物为四氢呋喃。

8.根据权利要求3所述的光学补偿膜的制造方法，其中该酮类化合物为从丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲基异丙基酮、1-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中选出的至少一种。

9.一种具有负双折射率特性的负C板的光学补偿膜，其通过权利要求1所述的光学补偿膜的制造方法制造得到。

10.根据权利要求9所述的光学补偿膜，其可应用于STN、TN、IPS、VA、OCB、ASM型LCD中以增加视角。