CN103026274A

CN103026274A - 光学膜

Info

Publication number: CN103026274A
Application number: CN2011800361381A
Authority: CN
Inventors: 张俊元; 李大熙; 朴文洙; 谢尔盖耶·别利亚夫
Original assignee: LG Chemical Co Ltd
Current assignee: LG Corp
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: JP2016128910A; TWI440701B; JP2013532845A; US20120075568A1; US9316769B2; JP6318426B2; KR101621992B1; TW201221632A; WO2012011792A3; CN103026274B; KR20120010212A; WO2012011792A2

Abstract

本发明涉及一种光学膜、一种反射偏光板和一种显示器件。例如，该光学膜可用于该反射偏光板中以改善例如液晶显示器等的显示器件的光使用效率和亮度。

Description

光学膜

技术领域

本发明涉及一种光学膜、一种反射偏光板以及一种显示器件。

背景技术

亮度是表示光源的每单位面积亮度的物理特性及决定显示器件性能的参数。增强显示器件的亮度的代表性方法包括增加光源强度的方法及利用光学膜改善亮度的方法。

例如，液晶显示器件（LCD）藉由传输由光源（如背光组件（BLU））发射的光通过面板而显示图像，其中，所述光源设置在液晶面板的下方部分。在此过程中，相当大量的从光源发射的光被连接着液晶面板的偏光板吸收，造成光的使用及亮度的效率降低。作为用于解决此问题的一个替代方法，设计了一种使用一种膜作为光学膜以改善亮度的方法，以向光源反射在由光源发出的光中未穿过偏光板的光，并重新利用该反射光。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种光学膜、一种反射偏光板以及一种显示器件。

技术方案

在本发明的一个示例性实施方式中，其提供了一种光学膜，其包括含有二向色性染料（dichroic dye）的各向异性层，所述二向色性染料能够形成溶致液晶（lyotropic liquid crystal，LLC）相，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段（anisotropically absorbing fragment）的光跃迁偶极矩（optical transition dipolemoment）的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，上述二折射率之间的差的绝对值为0.2以上。

在本发明的另一个示例性实施方式中，其提供了一种反射偏光板，其包括偏光片；和各向异性层，所述各向异性层放置于所述偏光片的一侧，且包括能够形成溶致液晶相的二向色性染料，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值为0.2以上。

在本发明的另一个示例性实施方式中，其提供了一种显示器件，其包括所述光学膜或所述反射偏光板。

技术效果

例如，如，该光学膜可应用于反射偏光板，其可增强显示器件（如，液晶显示器件）的光利用效率并改善亮度。

附图说明

图1显示出光跃迁偶极矩投影和各向异性层的光轴之间关系的示例性实施方式的示意图。

图2至图4显示出光学膜的各种示例性实施方式的示意图。

图5至图8显示出反射偏光板的各种示例性实施方式的示意图。

图9显示出显示器件的示例性实施方式的示意图。

图10至图12是显示出实施例和对比实施例的膜的亮度特性的图。

附图标记

1、2、3：光学膜

11、111、112：各向异性层

12：基板或保护膜

21、211、212：硬质涂层

4、5、6、7：反射偏光板

41：偏光片

61：用于偏光片的保护膜

62：压敏粘合剂或粘合剂

8：液晶显示器

81：液晶面板

82：上偏光板

83：下偏光板

84：光源

具体实施方式

在一个实施方式中，本发明涉及一种光学膜，此光学膜包括含有二向色性染料（dichroic dye）的各向异性层，该二向色性染料能够形成溶致液晶（lyotropic liquid crystal，LLC）相。在上文中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，上述二折射率之间的差的绝对值为0.2以上。

以下将更详尽地描述此光学膜。

在一个实施方式中，该光学膜可用作亮度增强膜。在此使用的术语“亮度增强膜”是指可通过选择性透射或选择性反射入射光以增强光使用效率的功能膜。

在本说明书中，用于定义“角度（angle）”的术语“竖直（vertical）”、“水平（horizontal）”、“垂直（perpendicular）”或“平行（parallel）”是指一构件对另一构件在一个角度范围内基本上竖直、水平、垂直、或平行，其中，所述的角度范围不会使预期的目的受到不利的影响。例如，上述术语可能包括在制造上的误差及变化。因此，该术语可包括，例如，约±15度的误差，优选为约±10度的误差，更优选为约±5度的误差。

在此使用的术语“溶致液晶（LLC）”是指在特定的组成或浓度范围内呈现液晶相的材料。

在此使用的术语“二向色性染料（dichroic dye）”是指可在特定波长范围内对电磁辐射的各向异性吸收的物质，例如，可以是指能够在特定方向上相较于其他方向上吸收大量的光的物质。

所述二向色性染料包括各向异性吸收片段。包含在光学膜的各向异性层中的二向色性染料，对于具有可见光范围内波长及偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长及偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，上述二折射率之间的差的绝对值为0.2或以上，优选为0.3或以上，更优选为大于0.3。在此使用的术语“偏光轴”是指光线中电场的振动方向。以下，折射率之间的差的绝对值，或对应此绝对值的物理特性可简称为“折射率各向异性”。此外，在此使用的术语“可见光区”是指人眼可见的光的波长范围，例如，波长380nm至780nm的范围，优选约为波长400nm至700nm的范围；或含有上述波长的光。二向色性染料对于具有偏光轴的方向平行于其光跃迁偶极矩的光的折射率，和二向色性染料对于具有偏光轴的方向垂直于其光跃迁偶极矩的光的折射率，所述折射率彼此是不同的。在光学膜的各向异性层中包含了在可见光的整个波长中的上述折射率之间的差的绝对值为0.2以上的二向色性染料。折射率各向异性的值可根据光的波长而变化，在各向异性层中的二向色性染料可相对于整个可见光区域具有0.2以上的范围内的折射率各向异性。如果在至少一个各向异性层上，具有上述折射率各向异性的二向色性染料在适当的方向上取向，则该各向异性层可根据光的偏光轴而表现出选择性透射或反射入射光的功能。理论上虽然不局限，但二向色性染料通常具有相对较高的对于具有偏光轴的方向平行于其光跃迁偶极矩的光的折射率，和相对较低的对于具有偏光轴的方向垂直于其光跃迁偶极矩的光的折射率。如果折射率的差值（即折射率各向异性）落入上述的范围内，具有偏光轴平行于高折射率的轴的光线可因各向异性层通过全反射而反射，而具有偏光轴方向垂直于上述发生全反射的轴的光线可通过各向异性层透射。折射率各向异性的值越大，则通过该各向异性层可表现出越有效的选择性反射和透射的特性。因此，折射率各向异性的上限并无特别限制，但可为，例如2.5以下。

在一个实施方式中，该光跃迁偶极矩或在该各向异性层平面上该光跃迁偶极矩的投影可平行于该各向异性层或该二向色性染料分子的光轴。在此使用的术语，此各向异性层或二向色性染料分子的“光轴”是指在各向异性层的平面上的光选择方向。在一个实施方式中，各向异性层或二向色性染料分子的光轴可与用于形成各向异性层的涂布过程中涂布的方向重合。图1显示出一个示例性实施方式的示意图，其中，光跃迁偶极矩在各向异性层平面上的投影平行于各向异性层的光轴。如图1所示，如果光跃迁偶极矩为，例如，置于平行此各向异性层，则此光跃迁偶极矩可与其投影重合。在一个理想的实施方式中，此光跃迁偶极矩可平行于各向异性层或二向色性染料分子的光轴。

在一个实施方式中，二向色性染料分子或分子的至少一个各向异性吸收片段可具有棒状，从而使光跃迁偶极矩及各项异性层的光轴设置为彼此平行。

在光学膜中，二向色性染料能够形成稳定的溶致液晶相。因此，在一个实施方式中，各向异性层是通过将含有二向色性染料的组合物（以下，可以称为“溶致液晶组合物”）依照机械顺序取向而形成，例如，可通过以下方式实现：施加剪切力或在楔入力的增加下使一表面与另一个表面分离，配置一层溶致液晶组合物在此之间，例如，可参照美国专利号5,739,296所公开的方法。

所述溶致液晶相，例如，可以基于低聚集程度的二向色性材料的单分子和/或分子组合（配合物），以及基于二向色性材料的超分子配合物来形成。

在一个实施方式中，二向色性染料可具有350nm至900nm，优选为350nm至600nm，且更优选为440nm至500nm的最大吸收波长。在此范围内，例如，此光学膜可在显示器件中表现出优异的性能。

二向色性染料可具有300g/mol至900g/mol，优选450g/mol至800g/mol，且更优选600g/mol至900g/mol的分子量。在此范围内，此二向色性染料可表现出适当的吸收波长，并也会形成稳定的溶致液晶相。

在本领域中已知的可形成溶致液晶相的二向色性染料中，可不受限制地使用任何种类的含有上述特性的二向色性染料作为本发明的二向色性染料。

在一个实施方式中，各向异性层可以基于以下形成：至少一种具有通式{色原体}（-X_iO^-M_i ⁺）_n的二向色性阴离子染料的盐类（其中，色原体为染料发色团系统；X_i为CO、SO₂、OSO₂或OPO（O^-M⁺）；n为从1至10的数字；M_i ⁺为H⁺、M_H ⁺和/或M_o ⁺，其中M_H ⁺表示无机阳离子，例如下列所示的类型：NH₄ ⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Cs⁺、1/2Mg²⁺、1/2Ca²⁺、1/2Ba²⁺、1/3Fe³⁺、1/2Ni²⁺、1/2Co²⁺等，M_o ⁺表示有机阳离子，例如下列所示的类型：N-烷基吡啶鎓、N-烷基喹啉鎓（N-alkylchinolinium）、N-烷基咪唑啉鎓（N-alkylimidazolinium）、N-烷基噻唑啉鎓（N-alkylthiazolinium）、OH-（CH₂-CH₂O）_m-CH₂CH₂-NH₃ ⁺（其中，m为1至9）、RR’NH₂ ⁺、RR’R”NH⁺、RR’R”R*N⁺、RR’R”R*P⁺（其中，R、R’、R”和R*各自独立地表示经取代或未经取代的烷基，例如下列所示：CH₃、ClC₂H₄、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉、C₆H₅CH₂、或未经取代或经取代的苯基或杂芳基）、YH-（CH₂-CH₂Y）_k-CH₂CH₂（其中，Y为O或NH，k为从0至10的数字））；至少一种二向色性阴离子染料与表面活性阳离子和/或两性表面活性剂的组合，其通式为：（Mi⁺O-X_i-）_n{色原体}（-X_jO-SAIj）_m（其中，X_j为CO、SO₂、OSO₂、OPO（O-M⁺）；n为从0至9的数字；m为从1至4的数字；Mi⁺为H⁺、M_o ⁺和/或M_H ⁺、SAI_j（以下，可称为“表面活性离子”）为SAC⁺和/或AmSAS（其中，SAC⁺为表面活性阳离子，以及AmSAS为两性表面活性物质）；至少一种二向色性阳离子染料与表面活性阴离子和/或两性表面活性剂的组合，其通式为：（M_i ⁺O^-X_i ^-）_n{色原体⁺}SAI（其中，n为从0至5的数字；SAI为SAA^-和/或AmSAS，其中，SAA^-为表面活性阴离子）；至少一种二向色性阳离子染料与表面活性阴离子和/或两性表面活性剂的组合，其通式：{色原体}（-Z_i ⁺RR’R”SAI_i）_n（其中，Z_i为N或P；R、R’和R”各自独立地为烷基或经取代的烷基：CH₃、ClC₂H₄、HOC₂H₄、C₂H₅、C₃H₇；SAI_i为SAA^-或AmSAS；n为从1至4的数字；以及，色原体、SAA^-和AmSAS与上文所述定义相同）；至少一种二向色性阴离子低聚物染料的盐类，其通式：（[{-色原体}（-X_iO^-M_i ⁺）_n]-Li^-）_q（其中，L为（CH₂）₆、C₆H₄、C₆H₃G-C₆H₃G、C₆H3G-Q-C₆H₃G，（其中，G为H、卤素、OH、NH₂、烷基，以及Q为O、S、NH、CH₂、CONH、SO₂、NH-CO-NH、CH=CH、N=N或CH=N；n为从1至10的数字；q为从5至10的数字；以及，色原体、X_i和M_i与上文所述定义相同）；和/或至少一种不含无机或亲水基团的不溶于水的二向色性染料。此染料可包括相同的离子基团，例如，-X_iOM_i ⁺、-X_jO-SAI_j、-X_i ⁺RR’R”和/或M_i ⁺，且同时可包括几种不同的离子基团和/或M_i ⁺，其包括不含两个相同基团和/或阳离子的可能性。该离子基团，例如，-X_iOM_i ⁺、-X_jO-SAI_j和-X_i ⁺RR’R”可直接地与色原体的芳香环连接，和/或通过桥基-Q_i-（CH₂）_p-（其中，Q_i为SO₂NH、SO₂、CONH、CO、O、S、NH或CH₂，p为从1至10的数字）连接。

在上文中，所述色原体可以是，例如，1，4，5，8-萘-、3,4,9,10-苝、3，4，9，10-二并蒽酮-四羧酸发色团（3,4,9,10-anthanthr one-tetracarboxy lie acidchromophore）、偶氮染料发色团、氧化偶氮染料发色团、金属配合物染料发色团、偶氮甲碱染料发色团、苯乙烯染料发色团或聚甲炔染料发色团。在另一个实施方式中，所述色原体可以是选自以下的发色团：至少一种二向色性染料或颜料，其选自由下列化合物：单-、双-、三-、多偶氮-或氧化偶氮-染料；二苯乙烯、偶氮甲碱、硫代焦宁、焦宁、吖啶、蒽醌、芘酮（perinone）、靛蓝类（indigoid）、噁嗪、芳香基碳鎓、噻嗪、呫吨或吖嗪染料；双-和三-芳基甲烷的杂环衍生物、多环或金属配合物化合物、蒽酮的杂环衍生物或具有上述混合物结构的直接染料；活性染料；酸性染料；聚甲炔染料；花青染料；半菁染料（hemicyanine dye）；瓮染料和分散染料。

在光学膜的制备中，可以在上述二向色性有机染料中选择并使用适当类型的染料。

对于上述类型的染料的制备，可使用例如，美国专利号5,007,942或5,340,504公开的二苯乙烯染料；美国专利号5,318,856公开的偶氮-及金属配合物染料；直接染料，如C.I.Direct Yellow12、C.I.Direct Yellow28、C.I.DirectYellow44、C.I.Direct Yellow142、C.I.Direct Orange6、C.I.Direct Orange26、C.I.Direct Orange39、C.I.Direct Orange72、C.I.Direct Orange107、C.I.DirectRed2、C.I.Direct Red31、C.I.Direct Red79、C.I.Direct Red81、C.I.Direct Red240、C.I.Direct Red247、C.I.Direct Violet9、C.I.Direct Violet48、C.I.DirectViolet51、C.I.Direct Bluel、C.I.Direct Blue15、C.I.Direct Blue71、C.I.DirectBlue78、C.I.Direct Blue98、C.I.Direct Blue168、C.I.Direct Blue202、C.I.Direct Brown106、C.I.Direct Brown223、或C.I.Direct Green85；活性染料，如C.I.Active Yellow1、C.I.Active Red1、C.I.Active Red6、C.I.Active Red14、C.I.Active Red46、C.I.Active Violet1、C.I.Active Blue9、或C.I.Active Blue10；酸性染料，如C.I.Acid Orange63、C.I.Acid Red85、C.I.Acid Red144、C.I.Acid Red152、C.I.Acid Brown32、C.I.Acid Violet50、C.I.Acid Blue18、C.I.Acid Blue44、C.I.Acid Blue61、C.I.Acid Blue102、或C.I.Acid Black21；或阳离子染料，如C.I.Basic Red12、Basic Brown（C.I.33500）或C.I.BasicBlack。

所述二向色性染料可使用，例如专利号WO1999-31535或WO2000-067069中公开的方法制备。

在一个实施方式中，在各向异性层中包含的二向色性染料可以是如以下通式1所示的染料。

通式1

在通式1中，Q为染料发色团系统，A为单键、具有1至12个碳原子的亚烷基（alkylene group）、具有1至12个碳原子的烷叉基（alkylidene group）、-SO₂NH-T-、-SO₂-T-、-CONH-T-、-CO-T-、-O-T-、-S-T-或-NH-T-，其中，T为具有1至10个碳原子的亚烷基或烷叉基；R是盐形式的部分（moiety）；以及，n为从1至10范围内的数字，其代表键接至Q的A-R基团的数目。

在通式1中，如上所述，所述染料发色团系统可以是，例如，具有350nm至900nm，优选350nm至600nm，且更优选440nm至500nm的最大吸收波长的染料发色团系统。此外，所述染料发色团系统可以是具有300g/mol至900g/mol，优选450g/mol至800g/mol，且更优选600g/mol至900g/mol的分子量的发色团。

在通式1中，术语“单键”是指没有原子位于“A”所示的位置上，即Q和R直接地键接。A可以优选地为单键、具有1至8个碳原子数的亚烷基，或具有1至8个碳原子的烷叉基，更优选地为单键、具有1至4个碳原子数的亚烷基，或具有1至4个碳原子的烷叉基，且更优选地为单键。

此外，在通式1中的盐形式的部分可以是，例如，在上述二向色性染料中包含的部分（moieties），如-X_iO^-M_i ⁺，且优选为-SO₃ ^-M⁺或-COO^-M⁺。在上文中，M⁺可以是H⁺；无机阳离子，如NH₄ ⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Cs⁺、1/2Mg²⁺、1/2Ca²⁺、1/2Ba²⁺、1/3Fe³⁺、1/2Ni²⁺or1/2Co²⁺；N-烷基吡啶鎓、N-烷基喹啉鎓、N-烷基咪唑啉鎓、N-烷基噻唑啉鎓、OH-(CH₂-CH₂O)_m-CH₂CH₂-NH₃ ⁺（其中，m为1至9）、RR’NH₂ ⁺、RR’R”NH⁺、RR’R”R*N⁺、RR’R”R*P⁺（其中，R、R’、R”和R*各自独立地为经取代或未经取代的烷基，例如，CH₃、ClC₂H₄、C₂H₅、C₃H₇、C₄H₉或C₆H₅CH₂；或经取代或未经取代的苯基或杂芳基）；或YH-(CH₂-CH₂Y)_k-CH₂CH₂（其中，Y为O或NH，且k为0至10）。M⁺可以优选为无机阳离子，更优选为Li⁺、Na⁺、K⁺或Cs⁺，且更优选地为Na⁺或Li⁺。

在通式1中，n优选为从1至5，更优选地为从1至3的范围内。

通式1的二向色性染料可更优选地为由以下通式2所示的化合物。

通式2

在通式2中，-U-为-N=N-或-O-(CH₂)-(CHOH)-(CH₂)-O-，X独立地为具有6至18个碳原子的芳基或具有6至18个环元原子（ring-membered atoms）的杂芳基；R如通式1中所定义；R₁表示羟基、具有1至12个碳原子的烷氧基、具有1至12个碳原子的卤代烷基（halloalkyl group）、氧代基团（oxogroup）或-N=N-Ph，其中，Ph为未经取代或由具有1至12个碳原子的烷氧基取代的苯基；l和m各自独立地为1或2，其表示X取代的R的数目；以及，p和q各自独立地为0至2，其表示X取代的R₁的数目。

在上文中，包含在杂芳基的环元原子中的杂原子可为，例如，N或O，且优选为N。此外，在杂芳基的环元原子中的杂原子的数目可为，例如，1至5，优选为1至3，且更优选为1至2的范围内。

在通式2中，-U-可优选地为-N=N-；X可优选地为具有6至12个碳原子的芳基或具有6至12个环元原子的杂芳基，且更优选地为具有6至12个碳原子的芳基；R₁可优选为羟基、具有1至8个碳原子的烷氧基、具有1至8个碳原子的卤代烷基、氧代基团或-N=N-Ph（其中，Ph为未经取代或由至少一个具有1至8个碳原子的烷氧基取代的苯基）；且更优选为羟基、具有1至4个碳原子的烷氧基、具有1至4个碳原子的卤代烷基、氧代基团或-N=N-Ph（其中，Ph为未经取代或由至少一个具有1至4个碳原子的烷氧基取代的苯基）；l和m各自独立地为1；且p和q各自独立地为0或1。

如果使用上述的染料，则能够调节二向色性染料分子的疏水性-亲水性平衡，这是除了染料纯度外的对于形成溶致液晶相以及对于基于二向色性染料的溶致液晶组合物的胶体化学特性（包括结构及流变性质）的变化的一个非常重要的参数。溶解度及疏水性-亲水性平衡的变化能够调节溶致液晶相的类型和形成过程，这因此影响着分子序化的程度及由此经过溶致液晶组合物在基板表面沉积并去除溶剂之后的各向异性层的极化参数（polarizationparameter）。

在染料具有两个以上的离子基团的情况下，可有效地调节染料和溶致液晶组合物的特性。在此情况下，可以使用至少两个不同的阳离子，且每个阳离子提供不同的特性。例如，通过阳离子Li⁺、三乙醇铵阳离子和四丁基铵阳离子的组合，可用来基于结合程度低的单一分子和/或分子染料组合（配合物）制备溶致液晶组合物；其中，所述阳离子Li⁺可供提高溶解度，所述三乙醇铵阳离子可降低染料分子的聚集程度，以及所述四丁基铵阳离子可供稳定溶致液晶相。如果染料具有线性分子结构，可通过形成各向异性层而促进向列型溶致液晶相的形成及提供更高程度的取向，因此，可提供电磁辐射的更有效的选择性反射与透射。

此外，多价阳离子，如1/2Mg²⁺、1/2Ca²⁺或1/2Ba²⁺的添加，可增加分子配合物的聚集程度，以及促使具有高度聚集，例如，聚集程度大于50的超分子配合物的溶致液晶相的形成，且多价阳离子的溶解度可由使用表面活性离子而增加。

溶致液晶组合物可以由选自适当染料的水、水-有机、及有机溶液的至少一种得到，所述溶液通过逐渐增加稀释溶液的浓度（如，利用蒸发或薄膜超过滤），或通过将干染料溶解于适当的溶剂（水、水和醇的混合物、偶极性非质子溶剂，如DMFA（二甲基甲酰胺）或DMSO（二甲亚砜）、溶纤剂、乙酸乙酯和可与水溶混的其他溶剂）中而达所需的浓度，在该浓度下，染料分子或超分子配合物不可能出现随机相互位置，且它们必须形成有序化液晶状态。在溶致液晶组合物中的染料浓度可以是约0.5wt%至约30wt%，优选为约0.5wt%至约20wt%，且更优选为约0.5wt%至约15wt%。

为了调节溶致液晶的胶体化学特性，该组合物可进一步包括至少一种添加剂或改性剂，如非离子化（non-ionogenic）和/或离子化（ionogenic）表面活性剂、粘合剂和成膜反应剂（聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其醚类、聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷和聚乙二醇、聚丙二醇及其共聚物、纤维素的乙基-和羟丙基醚、羧甲基纤维素钠盐等），以及溶剂。该组合物可进一步包括选自酰胺系列的水溶添加剂，例如，二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、磷酸的烷基酰胺（alkylamide ofphosphoric acid）、尿素及其N-取代衍生物、N-烷基吡咯烷酮、双氰胺及其混合物、以及酰胺类与二醇类的混合物。使用适当的添加剂不仅可增加组合物的稳定性，还可调节染料分子聚集的过程以及由此调节溶致液晶相形成的过程。因此，水溶添加剂的添加可供制备基于单一染料分子的溶致液晶组合物。

因此，各向异性层可进一步额外包括不超过50wt%的不同种类的改性剂，例如，光稳定剂和/或各种类型的疏水性及/或亲水性聚合物，包括液晶、硅树脂（silicone），和/或增塑剂，和/或涂漆（lacquer），和/或非离子化和/或离子化表面活性剂。

为形成各向异性层，可以使用公知的方法在基板表面上沉积具有区域取向的溶致液晶组合物，例如，美国专利号5,739,296公开的方法。在外部取向作用影响下，该溶致液晶组合物会得到宏观取向，其中，在染料分子光跃迁偶极矩或其向异性吸收片段可均匀地相对一方向取向，该方向可通过机械取向或通过表面各向异性，或通过磁场和电磁场的影响而预先决定。在固化过程（通过去除溶剂或降低温度）中，由于结晶作用分子取向不仅良好地保持，而且还增加了。

在另一个实施方式中，在剪切力的作用下溶致液晶组合物在基板表面上的取向可以通过使用铸模（die）或刮刀沉积溶致液晶组合物而实现，其中，该刮刀可为刀型刀片或圆柱型刀片。基于包含不同阳离子的染料以制备各向异性层的方法之一可提供利用钡、钙或镁的氯化物溶液形成层的方式。通过此方式，可得到同时包含锂、钠、钾、铵、乙醇铵、烷基铵、钡、钙或镁等的阳离子的各向异性层。

在一个实施方式中，各向异性层可形成多层结构。在此情况下，在每一层中包含的二向色性染料可具有不同的最大吸收波长。因此，此各向异性层可对于较宽波段波长的光表现出选择性的透射及反射特性。在一个实施方式中，此各向异性层包括第一各向异性层和第二各向异性层，所述第一各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有600nm至700nm的最大吸收波长的第一二向色性染料，所述第二各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有400nm至550nm的最大吸收波长的第二二向色性染料。在各向异性层形成为多层结构的情况下，在各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩或其投影与光轴之间的关系可如上文所述而加以控制。此外，此各向异性层可具有包含至少三层的多层结构。

在一个实施方式中，各向异性层可具有10nm至500nm，且优选为10nm至300nm的厚度。在此厚度范围内，该各向异性层可表现有效的选择性光透射和反射特性。如上所述，当各向异性层包括多层时，多层的厚度和在上述范围内。

在一个实施方式中，膜可进一步包括基板，且该各向异性层可形成于该基板上。图2显示出膜1的示例性实施方式的示意图，其中，各向异性层11形成于基板12上。

可使用光学透明的基板作为所述基板。此外，例如，在根据偏光轴的选择性透射及反射性能方面，可使用对于550nm波长的光，具有不小于1.4且小于1.59，优选为1.4至1.55，且更优选地为1.45至1.55的折射率的基板作为基板。在一个实施方式中，可使用光学透明性塑料膜或片或玻璃作为所述基板。塑料膜或片的例子可包括纤维素膜或片，如双乙酰纤维素（DAC）或三乙酰纤维素（TAC）膜或片；环烯烃共聚物（COP）膜或片，如降冰片烯衍生物树脂膜或片；丙烯酸系（acryl）膜或片，如聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）膜或片；聚碳酸酯（PC）膜或片；烯烃膜或片，如聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）膜或片；聚乙烯醇（PVA）膜或片；聚醚砜（PES）膜或片；聚醚醚酮（PEEK）膜或片；聚醚酰亚胺（PEI）膜或片；聚萘二甲酸乙二酯（PEN）膜或片；聚酯膜或片，如聚对苯二甲酸乙二酯（PET）膜或片；聚酰亚胺（PI）膜或片；聚砜（PSF）膜或片；聚芳酯（PAR）膜或片或氟树脂膜或片。一般而言，可以使用纤维素膜或片、聚酯膜或片、或丙烯酸系膜或片作为塑料膜或片，然而优选为TAC膜或片，但并不限于此。所述基板的厚度可调整为，例如，20μm至150μm的范围内。

此外，光学膜可进一步包括在各向异性层上形成的硬质涂层。此硬质涂层由呈现光学各向同性的材料形成。在一个实施方式中，在根据偏光轴的选择性透射及反射性能方面，此硬质涂层可具有不小于1.4且小于1.59，优选为1.4至1.55，且更优选为1.45至1.55的折射率。图3显示出膜2的示例性实施方式的示意图，其中，硬质涂层21在图2中的膜1的各向异性层11上形成。此外，图4显示出膜3的示例性实施方式的另一示意图，其中，各向异性层111和112形成为多层结构，且硬质涂层211和212在各向异性层111及112之间形成或在各向异性层111和112上形成。

例如，此硬质涂层可适当地选自并由本领域公知的呈现光学各向同性并具有在上述范围内的折射率的材料形成。例如，此硬质涂层可通过使用UV-固化树脂组合物或热固化树脂组合物形成，具体而言，可通过使用丙烯酸树脂组合物、聚氨酯树脂组合物（urethane resin composition）、三聚氰胺树脂组合物、含有机硅酸盐化合物的组合物、含有硅树脂的组合物、或至少两个上述组合物的组合而形成。此硬质涂层的厚度可选自，如50nm至200nm的范围。

在另一个实施方式中，反射偏光板包括偏光片；以及如上所述的各向异性层，即包含可形成溶致液晶相的二向色性染料的各向异性层。在上文中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长及偏光轴的方向垂直于该二向色性染料各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值为0.2以上。此外，该各向异性层可在偏光片的一个表面上沉积。

关于反射偏光板的各向异性层的详细叙述以与上文所述相同的方式应用。

可使用本领预公知的常规偏光片作为本发明的偏光片。例如，可以使用经碘化合物或有机染料染色的拉伸聚合物膜，如聚乙烯醇膜作为该偏光片。这一偏光片一般具有光透射轴和垂直于该透射轴的光吸收轴。此外，用于偏光片的保护膜（如本领域公知的TAC片）可以，例如附着在该偏光片的一面或两面。

在该反射偏光板中，在各向异性层中包含的二向色性染料的光跃迁偶极矩或光跃迁偶极矩在各向异性层上的投影可平行于偏光片的光吸收轴。

此反射偏光板可进一步包括保护膜，且此保护膜可在该偏光片和该各向异性层之间形成、或在该各向异性层相对于该偏光片的表面的另一表面上形成。例如，可使用与用作光学膜的基板相同种类的膜或片作为此保护膜。

图5显示出反射偏光板的示例性实施方式的示意图。该反射偏光板可进一步包括保护膜，且具有偏光片41、保护膜12和各向异性层11顺序地形成的结构。如图5所示，所述反射偏光板可进一步包括在该各向异性层11上相对于该保护膜12的表面的另一表面上形成的硬质涂层21。在此情况下，该硬质涂层21可为，例如，如上述光学膜中所提及的相同种类的硬质涂层。

图6显示出反射偏光板的结构的另一示例性实施方式的示意图。该反射偏光板可进一步包括保护膜12，且具有偏光片41、各向异性层11和保护膜12顺序地形成的结构。

此反射偏光板也可具有如图7或8所示的结构。图7和图8显示出使用压敏粘合剂或粘合剂62将含有各向异性层的光学膜附着在形成于偏光片41的一个表面上的用于偏光片的保护膜61上。

在此情况下，用于附着光学膜的粘合剂或压敏粘合剂的种类没有特别限制，可不受限制地使用本领域公知的常规粘合剂。

在一个实施方式中，在包含于反射偏光板中的各向异性层具有如上所述的多层结构的情况下，在该多层结构中，含有具相对较长的最大吸收波长的二向色性染料的层可优选地设置于接近偏光片的位置上。例如，如果该各向异性层包括含有第一二向色性染料（其能够形成溶致液晶相且具有600nm至700nm的最大吸收波长）的第一各向异性层以及含有第二二向色性染料（其能够形成溶致液晶相且具有400nm至550nm的最大吸收波长）的第二各向异性层，则第一各向异性层相较于第二各向异性层可设置在较接近偏光片的位置上。

在另一个实施方式中，提供了包括上述光学膜或反射偏光板的显示器件。

在一个实施方式中，该显示器件可为液晶显示器。如图9所示，例如，该液晶显示器8可配置为包括具有附着在其上、下部分的偏光板82和83的液晶面板81；以及，在该液晶面板81的下方偏光板83的下方部分形成的光源84。在此结构中，例如，当显示器件中包含光学膜时，该膜可设置在下方偏光板83和光源84之间。此外，当在显示器件中包含反射偏光板时，此反射偏光板可包括在显示器件中代替下方偏光板83。在此情况下，反射偏光板的偏光片可相对于各向异性层设置于较接近液晶面板的位置。

在如此配置的结构中，反射偏光板或光学膜的各向异性层可透射由光源84发射出的部分光，例如，具有偏光轴方向平行于上方偏光板82的光吸收轴的光，将这部分光发送至该偏光片，而其他的光，例如，具有偏光轴方向平行于上方偏光板82的光透射轴的光，可被反射回至光源84。此反射光可被反射并向上传送。此外，当反射光再次反射时，反射光的偏振特性改变了。然后，此反射光可再次入射到反射偏光板83，由此改善了显示器件的亮度特性。

该显示器件的特定类型、结构、和组件并无特别地限制，但包括该反射偏光板或光学膜的显示器件可应用于本领域中公知的所有内容中。

实施例

以下，本发明将参考实施例和对比实施例详细描述。然而，本发明不限于这些实施例。

实施例1

溶致液晶组合物（涂布溶液）的制备

使用二向色性染料制备溶致液晶组合物，通过将本领预中公知的DirectYellow12染料中的阳离子从Na⁺换为Li⁺而制备该二向色性染料以作为可形成稳定的溶致液晶相的二向色性染料。阳离子被Li⁺取代的二向色性染料的折射率各向异性的最小值，即，对于具有可见光范围内波长及偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长及偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值的最小值为0.3。此二向色性染料在波长约530nm处显示最大折射率各向异性，其最大折射率各向异性为约1.8。此二向色性染料的折射率各向异性使用椭圆偏光仪（Ellipsometer）测量。此二向色性染料溶解于蒸馏水中至约1wt%的浓度，且将乙二醇溶于上述溶液中以制备溶致液晶组合物。

各向异性层的形成

将上述溶致液晶组合物在适当的剪切力下涂布在TAC膜（在550nm波长的折射率：约1.48，厚度：80μm）的一个表面上，厚度约为200nm，并在100℃下干燥2分钟以形成各向异性层。

反射偏光片的制备

将在其上已形成各向异性层的TAC膜附着在聚乙烯醇偏光片上以制备反射偏光板。将它们如此附着：以使得该偏光片的光吸收轴放置于平行于形成各向异性层过程中的涂布方向。然后，将制备的反射偏光板放置于液晶显示器的液晶面板的一个表面上，并评价该液晶显示器的亮度特性。在上文中，该反射偏光板放置于液晶面板的一个表面上，光从光源入射到该表面上。在此情况下，各向异性层相比于偏光片放置在更接近于光源的位置。亮度特性的评价结果如图10所示。上述亮度特性的评价是使用EZ-对比设备（EX-contrast equipment）（Eldim）根据制造商手册进行的。

实施例2

除了将形成在TAC膜上的各向异性层附着于聚乙烯醇偏光片以外，以与实施例1相同的方式制备反射偏光板，且以与实施例1相同的方式评价其亮度特性。结果如图11所示。

对比实施例1

对于如在实施例1中使用的相同的聚乙烯醇偏光片，其上未形成各向异性层，以与实施例1相同的方式评价其亮度特性。结果如图12所示。

Claims

1.一种光学膜，其包括各向异性层，所述各向异性层包括能够形成溶致液晶相的二向色性染料，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值为0.2以上。

2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光跃迁偶极矩或所述光跃迁偶极矩在所述各向异性层平面上的投影平行于所述二向色性染料或所述各向异性层的光轴。

3.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光跃迁偶极矩平行于所述二向色性染料或所述各向异性层的光轴。

4.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料具有350nm至900nm的最大吸收波长。

5.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料具有300g/mol至900g/mol的分子量。

6.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料如以下通式1所示：

通式1

其中，Q为染料发色团系统，A为单键、具有1至12个碳原子的亚烷基、具有1至12个碳原子的烷叉基、-SO₂NH-T-、-SO₂-T-、-CONH-T-、-CO-T-、-O-T-、-S-T-或-NH-T-；其中，T为具有1至10个碳原子的亚烷基或烷叉基；R为盐类形式的部分；且n为从1至10范围内的数字，其代表键接至Q的A-R基团的数目。

7.根据权利要求6所述的光学膜，其中，所述盐类形式的部分为-SO₃ ^-M⁺或-COO^-M⁺，其中M⁺表示无机阳离子。

8.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述二向色性染料如以下通式2所示：

通式2

其中，-U-为-N=N-或-O-(CH₂)-(CHOH)-(CH₂)-O-，X独立地为具有6至18个碳原子的芳基或具有6至18个环元原子的杂芳基；R为盐类形式的部分；R₁表示羟基、具有1至12个碳原子的烷氧基、具有1至12个碳原子的卤代烷基、氧代基团或-N=N-Ph，其中，Ph为未经取代或由至少一个具有1至12个碳原子的烷氧基取代的苯基；l和m各自独立地为1或2，其表示X取代的R的数目；以及，p和q各自独立地为0至2，其表示X取代的R₁的数目。

9.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述各向异性层包括第一各向异性层和第二各向异性层，所述第一各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有600nm至700nm的最大吸收波长的第一二向色性染料，所述第二各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有400nm至550nm的最大吸收波长的第二二向色性染料。

10.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述光学膜进一步包括基板，且所述各向异性层在所述基板上形成。

11.根据权利要求10所述的光学膜，其中，所述基板对于550nm波长的光具有不小于1.4且小于1.59的折射率。

12.根据权利要求1所述的光学膜，其进一步包括在所述各向异性层上形成的硬质涂层。

13.根据权利要求12所述的光学膜，其中，所述硬质涂层对于550nm波长的光具有不小于1.4且小于1.59的折射率。

14.一种反射偏光板，其包括偏光片；和各向异性层，所述各向异性层放置于所述偏光片的一侧，且包括能够形成溶致液晶相的二向色性染料，其中，对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向平行于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，以及对于具有可见光范围内波长且偏光轴的方向垂直于该二向色性染料的各向异性吸收片段的光跃迁偶极矩的光的折射率，此二折射率之间的差的绝对值为0.2以上。

15.根据权利要求14所述的反射偏光板，其中，所述二向色性染料的光跃迁偶极矩或所述光跃迁偶极矩在所述各向异性层平面上的投影平行于所述偏光片的光吸收轴。

16.根据权利要求14所述的反射偏光板，其中，所述各向异性层包括第一各向异性层和第二各向异性层，所述第一各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有600nm至700nm的最大吸收波长的第一二向色性染料，所述第二各向异性层包含能够形成溶致液晶相且具有400nm至550nm的最大吸收波长的第二二向色性染料；并且，所述第一各向异性层相比于所述第二各向异性层更接近于所述偏光片放置。

17.根据权利要求14所述的反射偏光板，其中，所述偏光板进一步包括保护膜，且具有这样的结构：所述偏光片、所述保护膜和所述各向异性层顺序放置。

18.根据权利要求17所述的反射偏光板，其进一步包括在所述各向异性层上相对于所述保护膜表面的另一表面上形成的硬质涂层。

19.根据权利要求15所述的反射偏光板，其中，所述偏光板进一步包括保护膜，且具有这样的结构：所述偏光片、所述各向异性层和所述保护膜顺序放置。

20.一种显示器件，其包括权利要求1所述的光学膜或权利要求15所述的反射偏光板。