CN102197331A - 基于拉伸聚合物薄膜的光学补偿薄膜 - Google Patents

基于拉伸聚合物薄膜的光学补偿薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供了单轴向拉伸的聚合物薄膜，其具有适于用作液晶显示器(LCD)设备中的负A-板或二轴双折射板的折射率分布。这些波板可用于补偿各种模式的LCD，包括TN(扭转向列型)、VA(垂直校准型)、IPS(平面内切换型)和OCB(光学补偿弯曲)，中存在的相延迟，并且因此改善显示器的观看品质。

Description

基于拉伸聚合物薄膜的光学补偿薄膜
相关申请的交叉引用
本申请是2007年3月29日申请的美国专利申请系列号11/731,367的部分继续，其内容全部引入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及单轴向拉伸的聚合物薄膜，其具有适于用作液晶显示器(LCD)设备中的负A-板(negative A-plates)或二轴双折射板的折射率分布。这些波板可用于补偿各种模式的LCD，包括TN(扭转向列型)、VA(垂直校准型)、IPS(平面内切换型)和OCB(光学补偿弯曲)，中存在的相延迟，并且因此改善显示器的观看品质。
背景技术
观看-角度依赖性是液晶显示器(LCD)中已知的问题。只能在沿光法向入射的观看角的窄范围中获得高质量图像。观看的这种角度依赖性是由穿过LCD设备的光的相延迟所引起的。除液晶盒(liquid crystal cell)外，在LCD设备中一般地使用一对交叉偏光器(crossed polarizers)来引导光传播以便获得暗和亮状态。使用适当的设计，在法向入射时可以除去光，但在倾斜入射时漏光发生。仅仅考虑交叉偏光器，第一偏光器使离轴光的透射偏振态旋转一定角度，同时第二偏光器使吸收偏振态在相反方向中旋转另一角度。这导致在暗状态中由偏光器造成的不完全的消光。进一步，在LC盒中使用的液晶(LC)分子的双折射性质还可能引起离轴光的相延迟，这引起漏光。交叉偏光器和LC盒的功能的这些缺陷导致LC显示器中对比率和色稳定性的降低。
为改善显示器的观看品质，在本领域中已经开发了各种波板来补偿LCD设备中的组件所引起的相延迟。这些波板可以是单轴或二轴光学薄膜。单轴光学薄膜仅仅具有一个光轴——通常称为c-轴或异常轴。如果c-轴位于与薄膜表面正交的方向中，该波板被称为c-板。如果c-轴平行于薄膜表面，它被称为A-板。在单轴波板中，沿c-轴的折射率(异常折射率，ne )是最高的或最低的，同时全部其它垂直于c-轴的可能的轴具有同样相关的折射率(寻常折射率，no )。如果ne >no ，C-和A-板被分别称为正C-和A-板，然而如果ne <no ，它们是负C-和A-板。因此，单轴波板将满足以下关系：
● 正C-板：nz >nx =ny
● 负C-板：nz <nx =ny
● 正A-板：nx >ny =nz
● 负A-板：nx <ny =nz
其中，nx 和ny 表示平面内的折射率，和nz 表示厚度折射率。
如果波板具有与最高或最低折射率有关的轴并且与之垂直的轴具有彼此不同的相关的折射率，该波板被称为光学二轴的。二轴波板具有两个光轴，并且它具有nx ≠ny ≠nz 的关系。让平面内的折射率nx 为最高或最低的值，那么出现四种类型的二轴波板，其分别具有nx >ny >nz ，nx >nz >ny ，nx <ny <nz ，和nx <nz <ny 的折射率分布。满足nx >ny >nz 式的波板将具有正平面内的延迟值(Rin )和负厚度方向的延迟值(Rth )，然而满足nx <ny <nz 的波板将具有负Rin 和正Rth 。
负C-板一般地用于补偿TN-LCD(具有扭转向列型模式的LC盒的LCD)和VA-LCD(具有垂直校准型模式的LC盒的LCD)。在暗状态中，这两种模式中的棒状LC分子以垂直配向(homeotropic)方式排列(与薄膜表面正交)。结果，在暗状态中，LC盒起正C-板的作用并且因此需要负C-板来补偿相延迟。至于正C-板，其常常与正A-板结合使用以便补偿IPS-LCD(具有平面内切换型模式的LC盒的LCD)源自交叉偏光器、保护性TAC(三乙酰纤维素)薄膜和LC盒的相延迟。
负A-板可以与正A-板结合使用来补偿交叉偏光器的角度-依赖特征，如美国专利申请No.2006/0292372中公开的。它还可与各种的A和C板组合使用以便显示器的总补偿。负A-板特别地可用于补偿IPS-LCD，因为其的LC盒可以具有nx >ny =nz 的折射率分布，其基本上是正A-板。
二轴波板是令人感兴趣的，因为它们能够补偿平面内的延迟和厚度方向延迟。可以设计具有各种折射率分布的二轴光学薄膜来满足LCD设备中对特定的Rin 和Rth 补偿的需要。
在上述各种类型的补偿板中，负C-和正A-板是本领域中众所周知的。基于聚酰亚胺的聚合物薄膜通常用于负C-板，而基于聚碳酸酯或降冰片烯树脂的拉伸薄膜正在被用于正A-板。
相反地，正C-和负A-板是较少已知的，因为它们难以制造而获得期望的折射率分布。各种适于正C-板应用的溶液流延的聚合物薄膜已经公开在我们的美国专利申请，序列号11/731,142；11/731,284；11/731,285；11/731,366；和11/731,367(2007年3月29日申请，其全盘引入本文作为参考)中。
美国专利申请No.2006/0292372公开了基于表面活性的多环化合物的负A-板的组合物。
美国专利No.5,189,538公开了溶液流延的聚苯乙烯薄膜的单轴向拉伸。由溶液流延的聚苯乙烯薄膜在120℃以100%的拉伸比经受纵向单轴向拉伸。在拉伸后，发现折射率从(η TH 1.551, η MD 1.548, η TD 1.548)变化为(η TH 1.553, η MD 1.556, η TD 1.539)，其中η TH 是厚度方向的折射率(nz )，η MD 是拉伸(机器)方向的折射率(nx )，和η TD 是横向(宽度)方向的折射率(ny )。因此，聚苯乙烯薄膜的折射率分布在拉伸后从nx =ny <nz 变为nx >nz >ny ；在它们之中，拉伸方向中的折射率(nx )提高，而ny 降低。
美国专利No.6,184,957公开了具有负单轴性能的光学补偿片和与该片的平面平行的光轴的LCD，其中光学补偿片满足20nm≤(nx -ny )xd≤1000nm和0≤(nx -nz )xd≤200nm的条件。该专利还公开了光学补偿片可以通过单轴向拉伸聚苯乙烯聚合物(包括，例如，聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物和聚苯乙烯衍生物)来制备。在一个实例中，制备厚度为70μm的聚苯乙烯接枝共聚物薄膜。然后，在115℃单轴向拉伸薄膜1.9倍。报道了拉伸薄膜具有(nx -ny )×d=122nm的值。该现有技术进一步公开了具有负内在双折射性的聚合物适于这样的应用；然而在光学特性方面对那些聚合物没有进行区别。它也没有教导用于制备具有nx <ny =nz 的折射率分布的、显示出异常高的平面内的双折射率的聚合物薄膜的方法。
美国专利No.7,215,839公开了基于拉伸的聚降冰片烯薄膜的、具有nx >nz >ny 的折射分布的二轴薄膜组合物。需要可热收缩的聚合物来与聚降冰片烯一起拉伸而在厚度方向排列薄膜以便使nz 的值提高超过ny 。美国专利No.6,115,095公开了由二轴双折射率介质组成的补偿层，其具有垂直于LCD基材的最大的主折射率；没有给出二轴介质的化学组成。
发明内容
本发明提供了具有nx <ny ≤nz 的折射率分布的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其满足ny -nx >0.001的关系，其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率，其中薄膜由能溶液流延(solution cast)成具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系的正C板的聚合物制成。拉伸前的薄膜优选地通过溶液流延或熔体挤出或通过本领域已知的任何其它成膜技术来制备。
优选地，聚合物薄膜具有nx <ny =nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.001，更优选地ny -nx >0.002，>0.003，>0.004，>0.005，>0.006，>0.007，>0.008，>0.009，>0.010，>0.012，>0.015，>0.017，>0.02，>0.03，>0.04，>0.05，>0.06，>0.07，>0.08，>0.09，或>0.1。
优选地，聚合物薄膜具有nx <ny =nz 的折射率分布，并且ny -nx 在约0.001至约0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04，0.05，0.08，或0.1的范围内；或在约0.002至约0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04，0.05，0.08，或0.1的范围内；或在约0.003至约0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04，0.05，0.08，或0.1的范围内。
在优选实施方案中，聚合物薄膜为自立式(free standing)薄膜并且具有nx <ny =nz 的折射率分布，并且ny -nx 在约0.001至约0.002，0.003，0.004，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04，或0.05的范围内；或在约0.002至约0.003，0.004，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04，或0.05的范围内；或在约0.003至约0.004，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04，或0.05的范围内。
在另一优选的实施方案中，聚合物薄膜是在基材上沉积的涂层并且具有nx <ny =nz 的折射率分布，并且ny -nx 在约0.003至约0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内；或在约0.005至约0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内；或在约0.01至约0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内；或在0.02至约0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内。优选地，拉伸被施加到涂层和基材一起。
在一种实施方案中，聚合物薄膜是通过单轴向拉伸具有正双折射率的聚合物薄膜制备的，其满足以下的关系：nz >nx =ny 和nz -(nx +ny )/2>约0.002，优选地nz -(nx +ny )/2>约0.003，更优选地nz -(nx +ny )/2>约0.005，其中nx 和ny 表示平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
拉伸的聚合物薄膜的伸长比(被定义为比未拉伸的薄膜长的长度的百分比)可以是约2%至约200%。拉伸的聚合物薄膜的优选的伸长比可以在上述范围内的任何子范围中，例如，约5%至约10%，约10%至约20%，约20%至约30%，约30%至约50%，约50%至约100%，约100%至约150%，等等。
在优选实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约10%，30%，50%，80%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.05，0.06，0.07，0.08，或0.09至约0.1。
在另一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约10%，30%，50%，80%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，或0.03至约0.05。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约100%，150%，或200%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.05，0.06，0.07，0.08，或0.09至约0.1。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至100%，150%，或200%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，或0.03至约0.05。
在一种实施方案中，未拉伸的聚合物薄膜是通过溶液流延包括具有以下部分的聚合物的溶液制备的：
Figure 935162DEST_PATH_IMAGE001
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原(mesogen)，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链。
优选地，聚合物选自聚(硝基苯乙烯)，聚(溴苯乙烯)，聚(碘苯乙烯)，聚(4-甲基苯乙烯-共聚-硝基苯乙烯)，聚(氰基苯乙烯)，聚(乙烯基联苯)，聚(N-乙烯基-4-叔丁基邻苯二甲酰亚胺)，聚(2-乙烯基萘)，聚[2,5-双(对烷氧基苯基)苯乙烯]，和聚{2,5-双[5-(4-烷氧基苯基)-1,3,4-噁二唑]苯乙烯}。
更优选地，聚合物是聚(硝基苯乙烯)或聚(溴苯乙烯)。
在另一实施方案中，聚合物薄膜具有nx <ny <nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.002和nz -(nx +ny )/2>约0.001。优选地，薄膜是通过单轴向拉伸具有正双折射率的聚合物薄膜制备的，其满足以下的关系：nz >nx =ny 和nz -(nx +ny )/2>约0.001，大于0.002，或大于0.003，其中nx 和ny 表示平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
在另一实施方案中，聚合物薄膜具有nx <ny <nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.003和nz -(nx +ny )/2>0.0015，ny -nx >0.004和nz -(nx +ny )/2>0.002，ny -nx >0.010，0.015，或0.018和nz -(nx +ny )/2>0.01，或ny -nx >0.02，0.03或0.04和nz -(nx +ny )/2>0.02。
在另一实施方案中，聚合物薄膜具有nx <ny <nz 的折射率分布，并且ny -nx 在约0.002至约0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，或0.1的范围内，并且nz -(nx +ny )/2在约0.001至约0.005，0.010，0.015，0.020，0.025，0.03，0.035，0.04，0.045或0.05的范围内。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约10%，30%，50%，80%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 为约0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.05，0.06，0.07，0.08，或0.09至约0.1，并且nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.05。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约10%，30%，50%，80%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 为从约0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.05，并且nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.025。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至100%，150%，或200%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 为约0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.05，0.06，0.07，0.08，或0.09至约0.1，并且nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.05。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至100%，150%，或200%，和拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 为从约0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.05，并且nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.025。
优选地，未拉伸的聚合物薄膜是通过溶液流延包括具有以下部分的聚合物的溶液制备的：
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链。
优选地，聚合物选自聚(硝基苯乙烯)，聚(溴苯乙烯)，聚(碘苯乙烯)，聚(4-甲基苯乙烯-共聚-硝基苯乙烯)，聚(氰基苯乙烯)，聚(乙烯基联苯)，聚(N-乙烯基-4-叔丁基邻苯二甲酰亚胺)，聚(2-乙烯基萘)，聚[2,5-双(对烷氧基苯基)苯乙烯]，和聚{2,5-双[5-(4-烷氧基苯基)-1,3,4-噁二唑]苯乙烯}。
更优选地，聚合物是聚(溴苯乙烯)。
本发明还提供了用于制备LCD设备的延迟补偿(retardation compensation)用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
(a) 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 632039DEST_PATH_IMAGE003
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
(b) 施加聚合物溶液至基材并且使涂层干燥，
(c) 从基材移去干燥薄膜而得到聚合物薄膜，其具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系，并且
(d) 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至能够提供nx <ny =nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
本发明还提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
(a) 选择聚合物树脂，其结构包括以下的部分
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
(b) 通过熔体挤出或任何其它本领域已知的成膜技术将聚合物转化为薄膜，
(c) 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至能够提供nx <ny =nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
本发明还提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
i. 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 28572DEST_PATH_IMAGE005
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 施加聚合物溶液至基材来在基材上形成涂层，
iii. 在合适的温度单轴向拉伸涂层和基材至能够提供nx <ny =nz 的涂层的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
本发明还提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的二轴双折射板的方法，其包括以下的步骤：
(a) 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 851034DEST_PATH_IMAGE006
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
(b) 施加聚合物溶液至基材并且使涂层干燥，
(c) 从基材移去干燥薄膜而得到聚合物薄膜，其具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +nz )/2>约0.002的关系，并且
(d) 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至能够提供nx <ny <nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
在又一实施方案中，本发明提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的二轴双折射板的方法，其包括以下的步骤：
i. 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 118067DEST_PATH_IMAGE007
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 施加聚合物溶液至基材来在基材上形成涂层，
iii. 在合适的温度单轴向拉伸涂层和基材至能够提供nx <ny <nz 的涂层的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
在优选实施方案中，聚合物薄膜被拉伸至约2-200%，2-100%，2-50%，或2-30%的伸长比。
本发明还提供了根据以上所述的方法中的任一种制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜。
具体实施方式
本发明提供了具有nx <ny ≤nz 的折射率分布和异常高的平面内的双折射率值ny -nx 的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其可以通过单轴向拉伸聚合物薄膜获得，其中薄膜是由能够溶液流延成具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系的正C板的聚合物制备的。在拉伸期间，拉伸方向中的折射率(nx )降低并且在拉伸后ny (垂直于nx 的平面内的折射率)提高；nz 是厚度方向折射率。
(ny -nx )的高的值是令人期望的，因为根据下式，R=△n×d=(ny -nx )×d，其中d表示薄膜的厚度，较薄的薄膜可用于获得相位补偿(phase compensation)的相同的延迟(R)。较薄的薄膜又使得能够制造较薄的显示器。
在一种实施方案中，令人期望的平面内或平面外的双折射率值可以通过拉伸的低伸长比(例如2-30%)获得。这在以下方面是有利的：拉伸方法被简化并且所得的弹性薄膜较不易于松弛回去并且，因此，显示出改进的稳定性。本发明的另一个优点在于可以使用较低的温度进行拉伸以便获得令人期望的平面内和平面外的双折射率。虽然不意图受任何理论的限制，假想的是为获得具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系的溶液流延的正C板所要求的分子结构可以容易地通过拉伸为负A板所需要的分子取向来取向。
在本发明的一个实施方案中，提供了具有nx <ny =nz 的折射率分布，满足ny -nx >0.002的关系的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。优选地，ny -nx >0.004；更优选地，ny -nx >0.005。
优选地，聚合物薄膜具有nx <ny =nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.002，更优选地ny -nx >0.003，>0.004，>0.005，>0.006，>0.007，>0.008，>0.009，>0.010，>0.012，>0.015，>0.017，>0.02，>0.03，>0.04，>0.05，>0.06，>0.07，>0.08，>0.09，或>0.1。
优选地，聚合物薄膜具有nx <ny =nz 的折射率分布，并且ny -nx 为约0.001至约0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04，0.05，0.08，或0.1；或在约0.002至约0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04，0.05，0.08，或0.1的范围内；或在约0.003至约0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04，0.05，0.08，或0.1的范围内。
在优选实施方案中，聚合物薄膜是自立式薄膜并且具有nx <ny =nz 的折射率分布，并且ny -nx 在约0.001至约0.002，0.003，0.004，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04，或0.05的范围内；或在约0.002至约0.003，0.004，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04，或0.05的范围内；或在约0.003至约0.004，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04，或0.05的范围内。
在另一优选的实施方案中，聚合物薄膜是在基材上沉积的涂层并且具有nx <ny =nz 的折射率分布，并且ny -nx 在约0.003至约0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内；或在约0.005至约0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内；或在约0.01至约0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内；或在0.02至约0.03，0.04，0.05，0.06，0.08或0.1的范围内。优选地，拉伸被施加到涂层和基材一起。
在本发明的说明书中，术语“ny =nz ”表示不仅其中ny 完全等于nz 的情况，而且表示其中它们基本上相等的情况。
在另一实施方案中，本发明提供了单轴向拉伸的聚合物薄膜，其具有nx <ny <nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.002并且nz -(nx +ny )/2>约0.001，其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。优选地，ny -nx >0.003；更优选地，ny -nx >0.004。nz -(nx +ny )/2的优选值是>0.0015，更优选的>0.002。
在一种实施方案中，聚合物薄膜是通过单轴向拉伸具有正双折射率的聚合物薄膜制备的，其满足以下的关系：nz >nx =ny 和nz -(nx +ny )/2>约0.002，优选地nz -(nx +ny )/2>约0.003，更优选地nz -(nx +ny )/2>约0.005，其中nx 和ny 表示平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
拉伸的聚合物薄膜的伸长比(被定义为比未拉伸的薄膜长的长度的百分比)可以是约2%至约200%。拉伸的聚合物薄膜的优选的伸长比可以在上述范围内的任何子范围中，例如，约5%至约10%，约10%至约20%，约20%至约30%，约30%至约50%，约50%至约100%，约100%至约150%，等等。
在优选实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约5%并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001至约0.003。
在另一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约10%并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，或0.009至约0.01。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约25%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017至约0.02。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约40%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02至约0.025。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约60%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02至约0.03。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03至约0.04。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约120%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03至约0.05。
在又一优选的实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约200%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny =nz ，并且ny -nx 为约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03至约0.1。
在另一实施方案中，聚合物薄膜具有nx <ny <nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.002和nz -(nx +ny )/2>约0.001。优选地，薄膜是通过单轴向拉伸具有正双折射率的聚合物薄膜制备的，其满足以下的关系：nz >nx =ny 和nz -(nx +ny )/2>约0.001，大于0.002，或大于0.003，其中nx 和ny 表示平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
在另一实施方案中，聚合物薄膜具有nx <ny <nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.003和nz -(nx +ny )/2>0.0015，ny -nx >0.004和nz -(nx +ny )/2>0.002，ny -nx >0.010，0.015，或0.018和nz -(nx +ny )/2>0.01，或ny -nx >0.02，0.03或0.04和nz -(nx +ny )/2>0.02。
在另一实施方案中，聚合物薄膜具有nx <ny <nz 的折射率分布，并且ny -nx 在约0.002至约0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03，0.04或0.05的范围内，并且nz -(nx +ny )/2在约0.001至约0.015，0.020，或0.025的范围内。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约10%，20%，50%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，至约0.010并且nz -(nx +ny )/2约0.001至约0.01。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约25%，50%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017至约0.02并且nz -(nx +ny )/2约0.001至约0.015。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约40%，50%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03至约0.034并且nz -(nx +ny )/2约0.001至约0.02。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约60%，70%，或100%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03至约0.042并且nz -(nx +ny )/2约0.001至约0.025。
在又一实施方案中，拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约110%，并且拉伸的聚合物薄膜具有以下的折射率分布：nx <ny <nz ，其满足以下的关系：ny -nx 约0.001，0.002，0.003，0.004，0.005，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.015，0.017，0.02，0.03至约0.046并且nz -(nx +ny )/2约0.001至约0.027。未拉伸的聚合物薄膜可以通过溶液流延包括具有以下部分的聚合物的聚合物溶液制备：
Figure 254651DEST_PATH_IMAGE008
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链。聚合物可以根据描述于2007年3月29日申请的美国专利申请系列号11/731,367(其全盘引入本文作为参考)中的方法来制备。未拉伸的薄膜也可通过熔体挤出或任何其它本领域已知的成膜技术来制备。
未拉伸的聚合物薄膜可以通过溶液流延包括具有以下部分的聚合物的聚合物溶液制备：
Figure 923529DEST_PATH_IMAGE009
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团或卤素，并且OASU是光学各向异性的亚单元。共价键提供了在OASU和该聚合物骨架之间的直接连接，其它原子不沿着该共价键布置，这将使得OASU和该聚合物骨架之间的连接是间接的。
该聚合物薄膜可以是均聚物或者共聚物。该共聚物可以具有一个或多个部分，其含有通过至少一个共价键直接连接到该聚合物骨架上的OASU。本发明的说明适用于具有任何组合的部分的任何包含OASU的均聚物或者共聚物。如本文中使用的，术语“聚合物”指的是均聚物和共聚物。
上述聚合物的OASU可以是盘状，棒状(液晶原)，或者用提高双折射率的取代基(BES)取代的芳环(Ar)。在一种优选的实施方案中，OASU是垂直于该聚合物骨架取向的，并且该聚合物薄膜的正双折射率值随着OASU垂直度的增加而增加。
该聚合物薄膜可以是具有一个或多个部分的均聚物或者共聚物，该部分含有通过至少一个共价键直接连接到该聚合物骨架上的盘状基团(disk)。该共聚物在该聚合物骨架上可以具有下面通式的部分：
Figure 916893DEST_PATH_IMAGE010
其中R1 ，R2 ，R3 ，R4 ，R5 和R7 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团或卤素；其中R6 是氢原子、烷基、被取代的烷基、卤素、酯、酰胺、酮、醚、氰基、苯基、环氧、尿烷、脲或直接连接到烯键式不饱和单体的残基的骨架的光学各向异性的亚单元(OASU)。在一种实施方案中，R6 是不同的盘状基团。在另外一种实施方案中，R6 是苯环。该盘状基团还可以通过两个共价键连接到共聚物骨架上。
该盘状基团通常具有大于苯环的尺寸。该盘状基团通常是大体积的(bulky)。在一种实施方案中，该盘状基团具有稠环结构。“稠环”结构可以被理解为具有两个或者更多个单独的环，其是通过共享它们侧部中的至少一个来连接的。稠环中的每个单独的环可以是取代的或者未被取代的，并且优选是六-或者五-元环，其可以是全碳的或者杂环的。稠环中的单独的环可以是芳香族或者脂肪族的。优选的稠环中的单独的环包括但不限于，芳环和取代的芳环，内酰胺环和基于芳香族酰亚胺的环例如邻苯二甲酰亚胺和取代的邻苯二甲酰亚胺。该盘状基团在环境条件是稳定的，并因此适用于LCD的光学补偿薄膜中。
盘状基团代表性和示例性的例子包括但不限于萘，蒽，菲，并四苯，芘，并五苯，邻苯二甲酰亚胺，等等，如下面的化学结构所示：
Figure 858173DEST_PATH_IMAGE011
本领域技术人员将认可，包含具有盘状基团的部分的聚合物成分(polymer compositions)可以通过包含盘状基团的单体的聚合来制备，该单体具有直接连接到稠环的碳或者氮原子上的乙烯基基团。这样的具有可聚合的乙烯基基团的含盘状基团的单体包括但不限于下面的化合物：
Figure 595185DEST_PATH_IMAGE012
包含具有盘状基团的部分的聚合物成分也可以通过将包含盘状基团的单体与一种或多种烯键式不饱和单体进行共聚来制备。这样的可以用来与含盘状基团的单体进行共聚的烯键式不饱和单体包括但不限于下面的一种或多种：丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸异丁酯，丙烯酸乙基己基酯，甲基丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸2-乙基己基酯，异戊二烯，丙烯酸辛基酯，甲基丙烯酸辛基酯，丙烯酸异辛基酯，甲基丙烯酸异辛基酯，三丙烯酸三羟甲基丙基酯，苯乙烯，α-甲基苯乙烯，硝基苯乙烯，溴苯乙烯，碘苯乙烯，氰基苯乙烯，氯苯乙烯，4-叔丁基苯乙烯，4-甲基苯乙烯，乙烯基联苯，乙烯基联三苯(vinyl triphenyl)，乙烯基甲苯，氯甲基苯乙烯，丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，巴豆酸，马来酸酐，甲基丙烯酸缩水甘油酯，碳二酰亚胺甲基丙烯酸酯，巴豆酸C1-C18 烷基酯，马来酸二正丁基酯，马来酸二辛基酯，甲基丙烯酸烯丙基酯，马来酸二烯丙基酯，丙二酸二烯丙基酯，甲基丙烯酸甲氧基丁烯基酯，甲基丙烯酸异冰片基酯，甲基丙烯酸羟基丁烯基酯，(甲基)丙烯酸羟基乙基酯，(甲基)丙烯酸羟基丙基酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙基酯，丙烯酸乙酰乙酰氧基乙基酯，丙烯腈，氯乙烯，1,1-二氯乙烯，乙酸乙烯酯，乙烯基碳酸亚乙酯，环氧丁烯，3,4-二羟基丁烯，(甲基)丙烯酸羟基乙基酯，甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺，丁基丙烯酰胺，乙基丙烯酰胺，二丙酮丙烯酰胺，丁二烯，乙烯基酯单体，(甲基)丙烯酸乙烯基酯，(甲基)丙烯酸异丙烯基酯，环脂族环氧(甲基)丙烯酸酯，乙基甲酰胺，4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮，2,2-二甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环，3,4-二乙酰氧基-1-丁烯，和己二酸单乙烯基酯甲基丙烯酸叔丁基氨基乙基酯，甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯，甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯，N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酸2-叔丁基氨基乙基酯，丙烯酸N,N-二甲基氨基乙基酯，N-(2-甲基丙烯酰氧-乙基)亚乙基脲，和甲基丙烯酰胺-乙基亚乙基脲。另外的单体描述在The Brandon Associates，第2版，1992 Merrimack，N.H.，和描述在Polymers and Monomers，1966-1997目录，来自 Polyscience，Inc.，Warrington，Pa.，美国。
聚合可以通过本领域已知的方法来进行，例如本体，溶液，乳液或者悬浮聚合。反应可以是自由基、阳离子、阴离子、两性离子、齐格勒-纳塔或者原子转移自由基型的聚合。当期望特别高的分子量时，乳液聚合是优选的聚合方法。高分子量聚合物可以产生更好的薄膜质量和更高的正双折射率。
溶液薄膜流延可以用含有盘状基团的聚合物、包括含有盘状基团的聚合物与其它聚合物的混合物的聚合物溶液、或者含盘状基团的单体与其它单体的共聚物来进行，后两个是有利的，因为它们能够提高薄膜质量和降低成本。聚合物溶液可以进一步包含其它成分例如其它聚合物或者添加剂。
取决于具体的盘状基团结构和聚合物或者聚合物混合物成分，含盘状基团的聚合物可以溶解于例如甲苯，甲基异丁基酮(MIBK)，甲乙酮(MEK)，环戊酮，N,N-二甲基甲酰胺或者其混合物中。优选的溶剂是甲苯和MIBK。
在本发明的另一实施方案中，OASU是用提高双折射率的取代基(BES)取代的芳环(Ar)。BES也可以是在盘状基团或者液晶原 OASU上的取代基。Ar-BES也可以是用BES取代的稠合芳环。该Ar-BES可以通过一个共价键直接连接到该聚合物骨架上，因此该部分具有下面的通式：
Figure 118570DEST_PATH_IMAGE013
在该聚合物骨架中，其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团或卤素。Ar-BES还可以通过两个独立的共价键直接连接到该聚合物骨架上。该芳环的BES取代度至少是0.1，但是它也可以更高。所述的共价键可以是碳-碳或者碳-氮键。该含有Ar-BES的聚合物在400nm<λ<800nm的波长范围内具有大于0.002的正双折射率，而不需要进行热处理、光辐照或者拉伸。该含有Ar-BES的聚合物薄膜可以通过溶液流延来制造，并且能够在溶剂蒸发时形成平面外的各向异性的排列。该Ar-BES在400nm<λ<800nm的波长范围内优选具有大于0.005的正双折射率，更优选地，具有大于0.01的正双折射率。
该聚合物薄膜可以是均聚物或者共聚物，其具有一个或多个部分，该部分含有通过一个共价键直接连接到该聚合物骨架上的Ar-BES。该共聚物可以在聚合物骨架中具有下面通式结构的部分：
Figure 486098DEST_PATH_IMAGE014
其中R1 ，R2 ，R3 ，R4 ，R5 和R7 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团或卤素；其中R6 是氢原子、烷基、被取代的烷基、卤素、酯、酰胺、酮、醚、氰基、苯基、环氧、尿烷、脲或直接连接到烯键式不饱和单体的残基的骨架的光学各向异性的亚单元(OASU)。在一种实施方案中，R6 是不同的Ar-BES。在另外一种实施方案中，R6 是苯环。
BES在芳环上的取代度(DS)指的是在聚合物成分中，BES在一个芳环上的平均数。因此，当平均每个芳环被1个BES取代时，DS=1。当平均每个芳环被大于1个的BES取代时，DS也可以大于1。DS优选大于0.3，更优选大于0.5，和最优选大于0.7。BES的DS与聚合物的双折射率直接相关。因此，△n可以通过改变DS来操控。该聚合物的溶解性也会取决于DS，并因此进行优化。DS可以由本领域技术人员容易地操控，例如，通过调整BES的起始量。
在一种实施方案中，该包含Ar-BES的聚合物是聚(乙烯基芳烃)，即一种由芳环上的乙烯基基团进行聚合所形成的聚合物。该聚(乙烯基芳烃)还具有至少一个BES。带有BES的聚(乙烯基芳烃)有利地表现出特别高的双折射率值，能够溶解在多种有机溶剂中，并且能够用来通过溶液流延到基材上来制备光学补偿薄膜。本发明的聚(乙烯基芳烃)的溶解性和双折射率可以通过引入某些BES和通过调整该聚合物的芳环它们的取代度(DS)来进行控制。这是非常令人期望的，因为LCD器件典型地包含在多种溶剂中具有不同溶解性的多层材料和这样的层，该层仅仅能够用不溶解该特定层的聚合物溶液进行涂覆。因此，该控制聚合物的溶解性和双折射率的能力使得本发明的光学薄膜能够流延到用于LCD制作的特定层(或者基材)上，来在该器件中实现期望的层次序。
芳香族基团代表性和示例性的例子包括但不限于苯，联苯，萘，蒽，菲，并四苯，芘，并五苯，联三苯(triphenyl)等等。优选该芳环是苯，联苯或者萘。最优选该芳环是苯。
BES是这样的一种基团，其通常是大体积的和/或能够提高聚(乙烯基芳烃)上的盘状基团的芳环的极化率。聚合物可以在同一个聚合物分子的不同芳环上包含不同的BES基团或者在同一个芳环上包含不同的BES基团。BES代表性的和示例性的例子包括但不限于NO2 ，Br，I，CN和苯基。优选BES取代基是NO2 ，Br，I和CN。最优选，BES是NO2 或者Br。
在任何可用的位置上，BES可以连接到芳环例如苯，包括相对于乙烯部分的对位、邻位或者间位。聚合物成分也可以具有在不同的芳环上的不同位置的BES。在一种优选的实施方案中，BES处于乙烯部分的对位。BES也可以大部分处于对位，同时一些BES处于邻位和/或间位。
BES取代的芳香族聚合物的聚合物成分代表性的和示例性的例子包括但不限于聚(硝基苯乙烯)，聚(溴苯乙烯)，取代的聚(硝基苯乙烯)，取代的聚(溴苯乙烯)，硝基苯乙烯或者溴苯乙烯的共聚物，和取代的硝基苯乙烯或者溴苯乙烯的共聚物。
在本发明另外一种示例性的实施方案中，OASU是棒状的。在一种优选的实施方案中，该棒状结构是液晶原。该液晶原可以通过一个共价键(没有间隔基)直接连接到聚合物骨架上，因此该部分具有下面的通式：
在该聚合物骨架中，其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团或卤素。液晶原还可以通过两个独立的共价键直接连接到该聚合物骨架上。所述的共价键可以是碳-碳或者碳-氮化学键。液晶原优选在该液晶原的重心或者相邻的位置连接到该聚合物骨架，但是也可以在末端或者偏心位置进行连接。该含有液晶原的聚合物在400nm<λ<800nm的波长范围内具有大于0.002的正双折射率，而不需要进行热处理、光辐照或者拉伸。该含有液晶原的聚合物薄膜可以通过溶液流延来制造，并且能够在溶剂蒸发时形成平面外的各向异性的排列。在一种优选的实施方案中，在400nm<λ<800nm的波长范围内，正双折射率大于0.005，大于0.01，大于0.02或者大于0.03。在本发明中，该含有液晶原的聚合物通常被称作液晶原包壳的(mesogen-jacketed)聚合物(MJP)。本发明的MJP包括常规的液晶原包壳的液晶聚合物(MJLCP)以及被非液晶棒状基团所包壳的聚合物。
该聚合物薄膜可以是均聚物或者共聚物，其具有一个或多个部分，该部分含有通过至少一个共价键直接连接到该聚合物骨架上的液晶原。该共聚物可以在聚合物骨架中具有下面通式结构的部分：
其中R1 ，R2 ，R3 ，R4 ，R5 和R7 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团或卤素；其中R6 是氢原子、烷基、被取代的烷基、卤素、酯、酰胺、酮、醚、氰基、苯基、环氧、尿烷、脲或直接连接到烯键式不饱和单体的残基的骨架的光学各向异性的亚单元(OASU)。在一种实施方案中，R6 是不同的液晶原。液晶原也可以通过两个共价键连接到共聚物骨架上。
本发明的液晶原可以具有下面的通式：
其中，
A1 ，A2 和A3 各自独立地是芳香族或者环脂族的环。该环可以是全碳的或者杂环的，并且可以是未被取代的或者用下面的基团单-或者多-取代的：卤素，氰基或者硝基，或者具有1-8个碳原子的烷基，烷氧基，或者烷酰基基团。
1 ，Z2 和Z3 各自独立地是
Figure 900286DEST_PATH_IMAGE021
或者单键。
1 和R2 各自独立地是卤素，氰基，或者硝基基团，或者具有1-25个碳原子的烷基，烷氧基，或者烷酰基基团，或者具有—(Z2 -A3 )所给出的一个含义。
m是0，1或者2；n是1或者2。优选m是1或2；n是1或2；A2 是1,4-亚苯基；并且液晶原通过A2 连接到该聚合物骨架上。更优选m是2；n是2；A2 是1,4-亚苯基；并且液晶原通过A2 连接到该聚合物骨架上。
液晶原中的芳环代表性的和示例性的例子包括但不限于：
Figure 979100DEST_PATH_IMAGE022
液晶原中的环脂族环代表性的和示例性的例子包括但不限于：
Figure 414761DEST_PATH_IMAGE023
可以通过一个共价键连接到聚合物骨架上的液晶原代表性的和示例性的例子包括但不限于：
Figure 186408DEST_PATH_IMAGE024
这样的液晶原可以经由苯环上的碳原子或者三唑上的氮原子连接到聚合物骨架上。在一种优选的实施方案中，液晶原是经由中心1,4-亚苯基上的碳原子或者杂环上的氮原子连接到聚合物骨架上。
优选的带有液晶原的聚合物部分的代表性和示例性的例子包括但不限于下面的这些，其中m是1或者2，n是1或者2，A2 是1,4-亚苯基，和该液晶原通过A2 连接到聚合物骨架上：
Figure 19552DEST_PATH_IMAGE026
Figure 558986DEST_PATH_IMAGE027
优选的带有液晶原的聚合物部分的代表性和示例性的例子包括但不限于下面的这些，其中该液晶原具有m是2，n是2，A2 是1,4-亚苯基，和该液晶原通过A2 连接到聚合物骨架上：
Figure 501535DEST_PATH_IMAGE028
其中R1 ，R2 和R3 是氢原子，烷基基团或者卤素。
在本发明的一种示例性的实施方案中，一种光学薄膜是由于带有一个或多个液晶原部分的聚合物成分来溶液流延的，该液晶原具有m是2，n是2，A2 是1,4-亚苯基，并且通过A2 连接到聚合物骨架上。这种液晶原包壳的聚合物薄膜在大约300nm-大约350nm的波长具有吸收最大值，并且在400nm<λ<800nm内具有大于大约0.015的正双折射率。这样的聚合物部分代表性的和示例性的例子包括但不限于：
其中R1 ，R2 和R3 是氢原子，烷基基团或者卤素。
本发明的MJP可以通过液晶原单体的聚合来制备，该单体具有连接到它的一个环(优选芳环例如苯)上的乙烯基基团。该聚合可以通过本领域已知的方法例如本体，溶液，乳液或者悬浮聚合来进行。该反应可以是自由基、阳离子、阴离子、两性离子、齐格勒-纳塔或者原子转移自由基类型的聚合。参见Zhou，Q.F.，等人 Macromolecules，1987，20，第233页；Zhang，D.，等人，Macromolecules，1999，32，第5183页；Zhang，D.，等人，Macromolecule，1999，32，第4494页；和Chen，X.，等人，Macromolecules，2006，39，第517页。
适于本发明的具有可聚合的乙烯基基团的液晶原单体代表性的和示例性的例子包括但不限于：
Figure 484720DEST_PATH_IMAGE030
Figure 957290DEST_PATH_IMAGE031
适于本发明的具有可聚合的乙烯基基团的优选的液晶原单体代表性的和示例性的例子包括但不限于：
具有这些部分的聚合物在400nm<λ<800nm的波长范围内具有大于大约0.02的正双折射率。
本发明的MJP也可以通过具有一个乙烯基基团的液晶原单体与一种或多种烯键式不饱和单体进行共聚来制备。这样的可以用来与包含液晶原的单体进行共聚的烯键式不饱和单体代表性的和示例性的例子包括但不限于下面的一种或多种：丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸异丁酯，甲基丙烯酸异丁酯，丙烯酸乙基己基酯，甲基丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸2-乙基己基酯，异戊二烯，丙烯酸辛酯，甲基丙烯酸辛酯，丙烯酸异辛酯，甲基丙烯酸异辛酯，三丙烯酸三羟甲基丙基酯，苯乙烯，α-甲基苯乙烯，乙烯基萘，硝基苯乙烯，溴苯乙烯，碘苯乙烯，氰基苯乙烯，氯苯乙烯，4-叔丁基苯乙烯，乙烯基联苯，乙烯基联三苯，乙烯基甲苯，氯甲基苯乙烯，丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，巴豆酸，马来酸酐，甲基丙烯酸缩水甘油酯，碳二酰亚胺甲基丙烯酸酯，巴豆酸C1-C18 烷基酯，马来酸二正丁酯，α-或者β-乙烯基萘，马来酸二辛酯，甲基丙烯酸烯丙酯，马来酸二烯丙酯，丙二酸二烯丙酯，甲基丙烯酸甲氧基丁烯基酯，甲基丙烯酸异冰片基酯，甲基丙烯酸羟基丁烯基酯，(甲基)丙烯酸羟基乙基酯，(甲基)丙烯酸羟基丙基酯，甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙基酯，丙烯酸乙酰乙酰氧基乙基酯，丙烯腈，氯乙烯，1,1-二氯乙烯，乙酸乙烯酯，乙烯基碳酸亚乙酯，环氧丁烯，3,4-二羟基丁烯，(甲基)丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺，丁基丙烯酰胺，乙基丙烯酰胺，二丙酮丙烯酰胺，丁二烯，乙烯基酯单体，(甲基)丙烯酸乙烯酯，(甲基)丙烯酸异丙烯酯，环脂族环氧(甲基)丙烯酸酯，乙基甲酰胺，4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮，2,2-二甲基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环，3,4-二乙酰氧基-1-丁烯，和己二酸单乙烯酯甲基丙烯酸叔丁基氨基乙基酯，甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯，甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯，N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酸2-叔丁基氨基乙基酯，丙烯酸N,N-二甲基氨基乙基酯，N-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)亚乙基脲，和甲基丙烯酰胺-乙基亚乙基脲。另外的单体描述在The Brandon Associates，第2版，1992 Merrimack，N.H.，和描述在Polymers and Mo no mers，1966-1997目录，来自 Polyscience，Inc.，Warrington，Pa.，美国。
本领域技术人员将承认，MJP还可以如下来制备：首先合成官能化聚合物，然后将该聚合物随后与小分子反应来获得期望的液晶原结构。
溶液薄膜流延可以用MJP、包括MJP与其它聚合物的混合物的聚合物溶液、或者MJP的共聚物来进行，后两个是有利的，因为它们能够提高薄膜质量和降低成本。聚合物溶液可以进一步包含其它成分例如其它聚合物或者添加剂。本发明的MJP可溶于甲苯，甲基异丁基酮(MIBK)，甲乙酮(MEK)，环戊酮，N,N-二甲基甲酰胺或者其混合物中，这取决于该液晶原的结构。优选的溶剂是甲苯和MIBK。如上所述，光学薄膜可以通过本领域已知的方法例如诸如旋涂，由所形成的聚合物溶液流延到基材上。
在本发明的另外一种实施方案中，OASU通过两个独立的共价键直接连接到聚合物骨架上，因此该部分具有下面的通式：
Figure 933653DEST_PATH_IMAGE033
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团或卤素，并且OASU是一种光学各向异性的亚单元。
这样的具有通过两个独立的共价键直接连接到聚合物骨架的OASU的聚合物部分代表性的和示例性的例子包括但不限于：
Figure 157961DEST_PATH_IMAGE034
可以用来制备均聚物或者共聚物(其具有通过两个独立的共价键直接连接到聚合物骨架的OASU)的单体代表性的和示例性的例子包括但不限于：
具有含以上OASU的部分并且其可以溶液流延成具有大于0.002的正双折射率的薄膜的聚合物的实例已经公开在我们的美国专利申请，序列号11/731,142；11/731,284；11/731,285；11/731,366；和11/731,367(2007年3月29日申请，其全盘引入本文作为参考)中。优选的聚合物是聚(硝基苯乙烯)，聚(溴苯乙烯)，聚(碘苯乙烯)，聚(4-甲基苯乙烯-共聚-硝基苯乙烯)，聚(氰基苯乙烯)，聚(乙烯基联苯)，聚(N-乙烯基-4-叔丁基邻苯二甲酰亚胺)，聚(2-乙烯基萘)，聚[2,5-双(对烷氧基苯基)苯乙烯]，和聚{2,5-双[5-(4-烷氧基苯基)-1,3,4-噁二唑]苯乙烯}。最优选的聚合物是聚(硝基苯乙烯)和聚(溴苯乙烯)。
在优选实施方案中，聚合物薄膜是聚(硝基苯乙烯)。聚(硝基苯乙烯)可以具有在400nm<λ<800nm的波长范围内大于0.002的正双折射率。聚(硝基苯乙烯)可以具有硝基的大于0.3或者大于0.5的取代度。聚(硝基苯乙烯)可以具有一些对硝基或主要地具有对硝基。在一种实施方案中，聚(硝基苯乙烯)主要地具有对硝基和硝基的大于0.3或者大于0.5的取代度。
在另一优选的实施方案中，聚合物是聚(溴苯乙烯)。聚(溴苯乙烯)可以具有在400nm<λ<800nm的波长范围内大于0.002的正双折射率。聚(溴苯乙烯)可以具有溴代的大于0.3或者大于0.5的取代度。聚(溴苯乙烯)可以具有一些对溴代或主要地具有对溴代。在一种实施方案中，聚(溴苯乙烯)主要地具有对溴代和溴代的大于0.3或者大于0.5的取代度。
本领域技术人员将承认，聚(硝基苯乙烯)可以在HNO3和H2SO4的混合酸存在下，通过聚苯乙烯的硝化来制备，如下面的文献所公开的那样：Philippides，A.，等人，Polymer(1993)，34(16)，3509-13；Fernandez，M.J.，等人，Polymer Degradation and stability(1998)，60(2-3)，257-263；Cowie，J.M.G.等人，European Polymer Journal(1992)，28(2)，145-8；和Al-Najjar，Mohammed M等人，Polymer Engi ne ering and Science(1996)，36(16)，2083-2087。聚苯乙烯的硝化可以在下面的有机溶剂存在下进行：例如硝基苯，1,2-二氯乙烷，3-硝基甲苯，四氯化碳，氯仿，二氯甲烷，二硫化碳，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮或者其混合物。优选的溶剂是硝基苯和3：1混合的硝基苯和1,2-二氯乙烷。硝基苯乙烯的共聚物可以通过苯乙烯共聚物例如聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)，聚(苯乙烯-共聚-4-叔丁基苯乙烯)和聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)的硝化来制备。它们还可以通过硝基苯乙烯与其它烯键式不饱和单体例如甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈，4-叔丁基苯乙烯，4-甲基苯乙烯，丙烯酸丁酯和丙烯酸的共聚来制备。聚(硝基苯乙烯)还可以通过硝基苯乙烯单体的聚合来制备，如下面的文献所公开的那样：Philippides，A.等人，Polymer(1994)，35(8)，1759-63；和Jonquieres，A.等人，Polymer Bulletin( 柏林 )，(1994)，33(4)，389-95。三氟乙酸酐和三氟乙酸可以与硝酸一起用作硝化试剂。无机硝酸盐例如 NH4NO3，NaNO3，KNO3和AgNO3也可以与三氟乙酸酐一起用作硝化试剂，如Grivello，J.V.，J.Org.Chem.(1981)，46，3056-3060中所公开的那样。
本发明所制备的聚(硝基苯乙烯)聚合物在甲苯，甲基异丁基酮(MIBK)，甲乙酮(MEK)，环戊酮，N,N-二甲基甲酰胺或者其混合物中是可溶的，这取决于硝基基团的取代度。用于薄膜流延聚(硝基苯乙烯)的优选的溶剂是环戊酮，甲苯和MIBK或者其混合物。
本领域技术人员将认可，聚(溴苯乙烯)可以在溴和路易斯酸催化剂例如AlCl3 ，FeCl3，AlBr3，BF3，FeBr3，SbCl5，ZrCl4，Sb2O3等的存在下，通过聚苯乙烯的溴化来制备，如US专利 No.5677390和5532322所公开的那样，其在此以它们全部引入作为参考。它还可以通过将聚苯乙烯与正丁基锂-TMEDA络合物进行反应，随后用溴猝灭来制备，如Farrall，M.J.和Frechet，M.J.，Macromolecules，第12卷第426页(1979)中所公开的那样。类似于聚(硝基苯乙烯)，聚(溴苯乙烯)也可以通过溴苯乙烯单体的聚合来制备，如Farrall，M.J.和Frechet，M.J.，Macromolecules，第12卷第426页(1979)中所述。同样，溴苯乙烯的共聚物也可以如前述的用于聚(硝基苯乙烯)那样来制备。聚苯乙烯的溴化可以在下面的有机溶剂存在下进行：例如诸如1,2-二氯乙烷，硝基苯，3-硝基甲苯，四氯化碳，氯仿，二氯甲烷，二硫化碳，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮或者其混合物。优选的溶剂是1,2-二氯乙烷，四氯化碳和氯仿。
通过将一种或多种以上含OASU的聚合物溶解在溶剂中可以制备聚合物溶液。合适的溶剂包括甲苯，甲基异丁基酮，甲基乙基酮，环戊酮，氯仿，二氯甲烷，二氯乙烷，苯，氯苯，二甲苯，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基-2-吡咯烷酮，吡啶，二甲基亚砜，乙腈，环己酮，甲基戊基酮，乙酸乙酯，乙二醇一丁醚，四氢呋喃，其混合物等。优选的溶剂是甲苯，甲基异丁基酮(MIBK)，甲基乙基酮(MEK)，和环戊酮。
上述聚合物溶液可进一步包含其它成分如其它聚合物或添加剂。添加剂的实例包括增塑剂，紫外稳定剂，抗氧化剂，染料，和颜料。增塑剂可以是，例如，磷酸酯或羧酸酯，如磷酸三苯酯，磷酸三辛酯，磷酸三丁酯，邻苯二甲酸二甲酯，邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二辛酯等。
另外，聚合物溶液还可能包含无机细颗粒以便提高薄膜的拉伸或加工的机械性能。无机细颗粒的实例包括二氧化硅，氧化铝，氧化锌，二氧化钛，硅酸钙，硅酸镁，硅酸铝，磷酸钙等。颗粒可以是未处理的或可以是用有机化合物如烷氧基硅烷，硅氧烷，或烃表面-或化学-处理的。市售可得的二氧化硅的实例包括获自Degussa AG的AEROSIL 200, 300, 380, R805, R812, R816, R972, 和 R974。
未拉伸的聚合物薄膜于是可以通过使用本领域已知的方法如旋涂，喷涂，辊涂，幕涂，或浸涂将聚合物溶液施加到基材上来制备。合适的基材包括玻璃，金属，陶瓷，聚酯，聚碳酸酯，纤维素酯，聚丙烯酸酯，聚烯烃，环烯烃聚合物，聚氨酯等。使流延薄膜在环境条件下或者在受控条件下干燥以便溶剂蒸发。干燥的薄膜可以从基材取下而得到自立式薄膜。备选地，应当理解的是这种薄膜也可通过熔体挤出或通过任何其它本领域已知的成膜技术来制备。
这样获得的薄膜在合适的温度经受纵向单轴向拉伸至某一能够提供令人期望的折射率分布的拉伸比。拉伸方法可以通过使用任何合适的拉伸设备如辊拉伸或扩幅机进行。
在进一步的方面中，本发明提供一种LCD设备，其包括基于本发明的拉伸的聚合物薄膜的光学补偿薄膜。在另一方面中，所述LCD设备是IPS模式LCD。
在另一实施方案中，本发明提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
i. 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 690759DEST_PATH_IMAGE036
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 施加聚合物溶液至基材并且使涂层干燥，
iii. 从基材移去干燥薄膜而得到聚合物薄膜，其具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系，和
iv 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至能够提供nx <ny =nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
在另一实施方案中，本发明提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
i. 选择聚合物树脂，其结构包括以下的部分
Figure 103286DEST_PATH_IMAGE037
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 通过熔体挤出或任何其它本领域已知的成膜技术将聚合物转化为薄膜，
iii. 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至能够提供nx <ny =nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
在又一实施方案中，本发明提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的二轴双折射板的方法，其包括以下的步骤：
i. 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 131285DEST_PATH_IMAGE038
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 施加聚合物溶液至基材并且使涂层干燥，
iii. 从基材移去干燥薄膜而得到聚合物薄膜，其具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +nz )/2>约0.002的关系，和
iv. 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至能够提供nx <ny <nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且ny 是厚度折射率。
在又一实施方案中，本发明提供了用于制备LCD设备的延迟补偿用的二轴双折射板的方法，其包括以下的步骤：
i. 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 250551DEST_PATH_IMAGE039
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 施加聚合物溶液至基材来在基材上形成涂层，
iii. 在合适的温度单轴向拉伸涂层和基材至能够提供nx <ny <nz 的涂层的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且ny 是厚度折射率。
适于拉伸的温度可以在聚合物的Tg附近，可以是高于Tg约10-50℃，或可以是低于Tg约10-100℃。拉伸的优选温度为低于Tg约10-100℃。在优选实施方案中，适于拉伸的温度为高于聚合物的Tg约10℃。在更优选的实施方案中，适于拉伸的温度为低于聚合物的Tg约10℃。
备选地，在上述方法中，薄膜可以被拉伸，同时它仍然包含一些溶剂并且没有完全干燥(湿拉伸)。在这种情况下，可以使用较低的温度进行拉伸。还可以在下面使用载体来拉伸薄膜(例如在钢带上)；在这种情况下，可以使用更高的温度，例如，大约聚合物的Tg或高约10-30℃，进行拉伸。薄膜也可在没有从基材取下的情况下进行拉伸，如TAC薄膜。
在拉伸后薄膜的伸长比(伸长率)可以是2%-200%(被定义为比未拉伸的薄膜长的长度的百分比)。优选的伸长比是2-100%。
实施例
1. 制备聚(硝基苯乙烯)
在装备有机械搅拌器的三颈圆底烧瓶中将聚苯乙烯(22.9g)搅拌并溶于硝基苯(330mL)中。在30分钟内向搅拌的混合物中滴加由硝酸(35.6g)和浓硫酸(35.6g)构成的混合酸(硝基/苯乙烯当量比=1.8/1)。使混合物在室温下在氮气下反应总共24小时。所得的黄色混合物用水萃取若干次；有机相被分离并且随后沉淀到甲醇中而得到固体物质。固体被溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中并且再沉淀到甲醇中。所得的固体产物被过滤，反复地用甲醇洗涤，和在真空条件下干燥而得到略淡黄色的纤维状粉末(30.4g)。
2. 制备聚(硝基苯乙烯)薄膜
制备以上聚(硝基苯乙烯)/环戊酮的10%溶液并且通过下拉法(draw-down)施加到玻璃板上。使所得的涂层在室温下干燥24小时，得到尺寸为6cm×6cm和厚度为约80μm的薄膜。然后剥下薄膜并且切成10mm×5mm的条。
3. 聚(硝基苯乙烯)薄膜的拉伸
将实施例2中制备的聚(硝基苯乙烯)条安装在装备有环境舱的Instron®通用材料测试机上。然后分别地在130℃和140℃用50mm/min的牵伸速度单轴向拉伸薄膜至各种伸长比。通过在633nm下使用获自Metricon公司的棱镜耦合器(2010型)，测量各种伸长比下的拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz ，其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
表1：在各种伸长比下，130℃，拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz
Figure 440224DEST_PATH_IMAGE040
。
表2：在各种伸长比下，140℃，拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz
Figure DEST_PATH_IMAGE041
。
4. 聚(硝基苯乙烯)薄膜的拉伸
将实施例2中制备的聚(硝基苯乙烯)薄膜条安装在装备有环境舱的Instron®通用材料测试机上。然后分别地在115℃和125℃用50mm/min的牵伸速度单轴向拉伸薄膜至各种伸长比。通过在633nm下使用获自Metricon公司的棱镜耦合器(2010型)，测量各种伸长比下的拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz ，其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
表3：在各种伸长比下，115℃，拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz
Figure 524067DEST_PATH_IMAGE042
。
表4：在各种伸长比下，125℃，拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz
Figure DEST_PATH_IMAGE043
。
5. 制备聚(溴苯乙烯)
在1升装备有机械搅拌器、氮气入口和氮气出口的三颈圆底烧瓶中将聚苯乙烯(50.0g)(Mw 350,000；Aldrich)搅拌并且溶于1,2-二氯乙烷(500g)中。将氮气压力设置在0.2SCFH以便使气体流过反应器；通过经由试管至位于NaOH稀溶液以上的表面的气体进行反应期间产生的酸雾。在1小时内向搅拌的混合物中添加AlCl3 (1.0g)，随后滴加溴(111.0g)(Br/苯乙烯当量比，1.45/1)。使混合物在室温下在氮气下反应总共6小时。将所得的红色混合物倒入NaOH稀溶液中并且分离有机层，其随后沉淀到甲醇中而得到软固体物质。固体被溶解在环戊酮(约300g)中，再沉淀到甲醇中，分离沉淀物。在甲醇中搅拌纤维状固体数小时，过滤，反复用甲醇洗涤，在真空条件下干燥。收率：93g(略黄色)。Tg：149℃。
6. 制备聚(溴苯乙烯)薄膜
制备聚(溴苯乙烯)/环戊酮的10%溶液并且通过下拉法(draw-down)施加到玻璃板上。使所得的涂层在室温下干燥24小时，得到尺寸为6cm×6cm和厚度为约80μm的薄膜。然后剥下薄膜并且切成10mm×5mm的条。
7. 拉伸聚(溴苯乙烯)薄膜
将以上制备的聚(溴苯乙烯)薄膜条安装在装备有环境舱的Instron®通用材料测试机上。然后在110℃用50mm/min的牵伸速度单轴向拉伸薄膜至各种伸长比。通过在633nm下使用获自Metricon公司的棱镜耦合器(2010型)，测量各种伸长比下的拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz ，其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。以下收集数据。
表5：在各种伸长比下，拉伸薄膜的折射率nx ，ny ，和nz
Figure 90178DEST_PATH_IMAGE044
。

Claims (75)

1. 一种单轴向拉伸的聚合物薄膜，其具有nx <ny ≤nz 的折射率分布，满足ny -nx >0.001的关系，其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率，其中拉伸的聚合物薄膜是通过拉伸由能溶液流延成具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系的正C板的聚合物制成的未拉伸的聚合物薄膜制备的。
2. 权利要求1的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜是通过溶液流延或熔体挤出制备的。
3. 权利要求1的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其具有nx <ny =nz 的折射率分布，满足ny -nx >0.001的关系。
4. 权利要求3的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜具有正双折射率，其满足以下的关系：nz >nx =ny 和nz -(nx +ny )/2>约0.002。
5. 权利要求4的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜具有正双折射率nz -(nx +ny )/2大于0.003。
6. 权利要求4的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜具有正双折射率nz -(nx +ny )/2大于0.005。
7. 权利要求3的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其满足以下的关系：ny -nx >0.002。
8. 权利要求3的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其满足以下的关系：ny -nx >0.003。
9. 权利要求1的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中聚合物薄膜是自立式薄膜，并且其中所述聚合物薄膜具有约0.001至约0.05的ny -nx 。
10.权利要求9的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中ny -nx 为约0.002至约0.05。
11.权利要求10的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中ny -nx 为约0.003至约0.05。
12.权利要求11的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中ny -nx 为约0.004至约0.05。
13.权利要求1的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中所述聚合物薄膜是在基材上沉积的涂层，并且其中所述聚合物薄膜具有nx <ny =nz 的折射率分布，并且ny -nx 为约0.003至约0.1。
14.权利要求13的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中ny -nx 为约0.005至约0.1。
15.权利要求14的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中ny -nx 为约0.01至约0.1。
16.权利要求15的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中ny -nx 为约0.02至约0.1。
17.权利要求1的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约200%和拉伸的聚合物薄膜的ny-nx 为约0.001至约0.1。
18.权利要求17的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约200%和拉伸的聚合物薄膜的ny -nx 为约0.001至约0.05。
19.权利要求17的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约100%和拉伸的聚合物薄膜的ny-nx 为约0.001至约0.1。
20.权利要求19的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约100%和拉伸的聚合物薄膜的ny -nx 为约0.001至约0.05。
21.权利要求4的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜是通过溶液流延包括具有以下部分的聚合物的溶液制备的：
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链。
22.权利要求21的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中聚合物选自聚(硝基苯乙烯)，聚(溴苯乙烯)，聚(碘苯乙烯)，聚(4-甲基苯乙烯-共聚-硝基苯乙烯)，聚(氰基苯乙烯)，聚(乙烯基联苯)，聚(N-乙烯基-4-叔丁基邻苯二甲酰亚胺)，聚(2-乙烯基萘)，聚[2,5-双(对烷氧基苯基)苯乙烯]，和聚{2,5-双[5-(4-烷氧基苯基)-1,3,4-噁二唑]苯乙烯}。
23.权利要求21的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中聚合物是聚(硝基苯乙烯)或聚(溴苯乙烯)。
24.权利要求1的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其具有nx <ny <nz 的折射率分布，其满足以下的关系：ny -nx >0.002和nz -(nx +ny )/2>约0.001。
25.权利要求24的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中单轴向拉伸的薄膜是通过单轴向拉伸具有满足nz >nx =ny 和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系的正双折射率的未拉伸的聚合物薄膜制备的。
26.权利要求25的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜具有正双折射率nz -(nx +ny )/2大于0.003。
27.权利要求26的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜具有正双折射率nz -(nx +ny )/2大于0.004。
28.权利要求24的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其满足以下的关系：ny -nx >0.003和nz -(nx +ny )/2>0.0015。
29.权利要求28的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其满足以下的关系：ny -nx >0.004和nz -(nx +ny )/2>0.002。
30.权利要求24的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约200%，和拉伸的聚合物薄膜的ny -nx 为约0.002至约0.1和nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.05。
31.权利要求30的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约200%和拉伸的聚合物薄膜的ny -nx 为约0.002至约0.05和nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.025。
32.权利要求30的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约100%和拉伸的聚合物薄膜的ny -nx 为约0.002至约0.1和nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.05。
33.权利要求32的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中拉伸的聚合物薄膜的伸长比是约2%至约100%和拉伸的聚合物薄膜的ny -nx 为约0.002至约0.05和nz -(nx +ny )/2为约0.001至约0.025。
34.权利要求25的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中未拉伸的聚合物薄膜是通过溶液流延包括具有以下部分的聚合物的溶液制备的：
Figure 685173DEST_PATH_IMAGE002
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链。
35.权利要求34的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中聚合物选自聚(硝基苯乙烯)，聚(溴苯乙烯)，聚(碘苯乙烯)，聚(4-甲基苯乙烯-共聚-硝基苯乙烯)，聚(氰基苯乙烯)，聚(乙烯基联苯)，聚(N-乙烯基-4-叔丁基邻苯二甲酰亚胺)，聚(2-乙烯基萘)，聚[2,5-双(对烷氧基苯基)苯乙烯]，和聚{2,5-双[5-(4-烷氧基苯基)-1,3,4-噁二唑]苯乙烯}。
36.权利要求34的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中聚合物是聚(溴苯乙烯)。
37.一种LCD设备，其包括为权利要求1的单轴向拉伸的聚合物薄膜的延迟补偿薄膜。
38.权利要求37的LCD设备，其中该设备是IPS-LCD。
39.一种用于制备LCD设备的延迟补偿用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
i. 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 施加聚合物溶液至基材并且使涂层干燥，
iii. 从基材移去干燥薄膜而得到聚合物薄膜，其具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系，和
iv 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至足以提供nx <ny =nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
40.根据权利要求39的方法制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜。
41.一种用于制备LCD设备的延迟补偿用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
i. 选择聚合物树脂，其结构包括以下的部分
Figure 922436DEST_PATH_IMAGE004
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 将聚合物转化为薄膜，
iii. 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至足以提供nx <ny =nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
42.根据权利要求41的方法制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜。
43.权利要求39的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-200%的伸长比。
44.权利要求43的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-100%的伸长比。
45.权利要求44的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-50%的伸长比。
46.权利要求45的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-30%的伸长比。
47.根据权利要求43的方法制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜。
48.一种用于制备LCD设备的延迟补偿用的负A-板的方法，其包括以下的步骤：
i) 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 736808DEST_PATH_IMAGE005
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii) 施加聚合物溶液至基材来在所述基材上形成聚合物涂层，
iii) 在合适的温度单轴向拉伸涂层和基材至足以提供nx <ny =nz 的所述涂层的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
49.根据权利要求48的方法制备的单轴向拉伸的多层聚合物薄膜。
50.权利要求48的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-200%的伸长比。
51.权利要求50的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-100%的伸长比。
52.权利要求51的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-50%的伸长比。
53.权利要求52的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-30%的伸长比。
54.根据权利要求50的方法制备的单轴向拉伸的多层聚合物薄膜，其包括由涂层溶液形成的多层和基材的多层。
55.根据权利要求50制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中，基材随后被从多层聚合物薄膜除去。
56.一种用于制备LCD设备的延迟补偿用的二轴双折射板的方法，其包括以下的步骤：
i. 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 621588DEST_PATH_IMAGE006
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii. 施加聚合物溶液至基材并且使涂层干燥，
iii. 从基材移去干燥薄膜而得到聚合物薄膜，其具有nx =ny <nz 的折射率分布和nz -(nx +ny )/2>约0.002的关系，和
iv. 在合适的温度单轴向拉伸所得的聚合物薄膜至足以提供nx <ny <nz 的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
57.根据权利要求56的方法制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜。
58.权利要求56的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-200%的伸长比。
59.权利要求58的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-100%的伸长比。
60.权利要求59的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-50%的伸长比。
61.权利要求60的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-30%的伸长比。
62.根据权利要求58的方法制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜。
63.一种用于制备LCD设备的延迟补偿用的二轴双折射板的方法，其包括以下的步骤：
i) 制备聚合物溶液，其包括具有以下部分的聚合物
Figure 888621DEST_PATH_IMAGE007
其中R1 ，R2 和R3 各自独立地是氢原子，烷基，被取代的烷基基团，或卤素，其中OASU是光学各向异性的亚单元，其是被取代的芳基，盘状基团，或液晶原，并且其中OASU通过单个共价键连接到聚合物主链，
ii) 施加聚合物溶液至基材来在所述基材上形成聚合物涂层，
iii) 在合适的温度单轴向拉伸涂层和基材至足以提供nx <ny <nz 的所述涂层的折射率分布的伸长率，
其中nx 是与薄膜拉伸方向平行的平面内的折射率，ny 是垂直于nx 的平面内的折射率，并且nz 是厚度折射率。
64.根据权利要求63的方法制备的单轴向拉伸的多层聚合物薄膜。
65.权利要求63的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-200%的伸长比。
66.权利要求65的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-100%的伸长比。
67.权利要求66的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-50%的伸长比。
68.权利要求67的方法，其中聚合物涂层和基材被拉伸至约2-30%的伸长比。
69.根据权利要求65的方法制备的单轴向拉伸的多层聚合物薄膜，其包括由涂层溶液形成的多层和基材的多层。
70.根据权利要求65制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜，其中，基材随后被从多层聚合物薄膜除去。
71.权利要求41的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-200%的伸长比。
72.权利要求71的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-100%的伸长比。
73.权利要求72的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-50%的伸长比。
74.权利要求73的方法，其中聚合物薄膜被拉伸至约2-30%的伸长比。
75.根据权利要求71的方法制备的单轴向拉伸的聚合物薄膜。
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