CN104813222A - 光学膜 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种光学膜和包含该光学膜的显示设备。所述光学膜可布置于，例如，显示设备(如液晶显示器或有机发光显示器)的最外侧，或布置于在可视侧布置有偏光层的显示设备的所述偏光层的外侧。如上所述布置的膜可以克服，例如，当观看者佩带偏光太阳镜等观看图像时可能产生的亮度劣化问题。所述光学膜还可具有适合于上述用途的硬度。

Description

光学膜
技术领域
本申请涉及一种光学膜及其应用。
背景技术
显示设备(如液晶显示器(LCD)或有机发光显示器(OLED))可包括偏光层以控制光学特性或防止反射。例如，当用偏光太阳镜观看这样的显示设备时，根据所述设备中的偏光层与所述偏光太阳镜的偏光轴之间的关系，观看者看到的画面亮度会劣化，或在一些情况下可能会看不到图像。在专利文件1中，提出了一种显示设备的结构以解决上述问题。
在先技术文件
(专利文件1)韩国专利公开No.2009-0035940。
发明内容
[技术问题]
本申请致力于提供一种光学膜及其应用。
[技术方案]
本申请的一个方面提供一种示例性的光学膜，其可布置于在最外侧或可视侧包含有偏光层的显示设备的偏光层的外侧。除非另有特殊规定，此处所用术语“外侧”可意指显示设备显示图像的部分，例如，显示设备朝向查看所述显示设备的观看者的方向。另外，在这里，在所述可视侧上的偏光层可意指布置于最外侧的偏光层，也就是说，当所述显示设备包括至少两层偏光层时，离观看者最近的偏光层。另外，在这里，所述偏光层的外侧可意指所述偏光层朝向观看者的方向。
所述光学膜可包括液晶层。所述液晶层相对于在可见光区包括的波长范围内的至少一个波长可具有1/4相位延迟特性，即能够将入射的线性偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光，或将反向入射的圆偏振光或椭圆偏振光转换为线性偏振光的面内延迟。例如，所述液晶层可具有相对于约550nm波长的光测量的约80nm至200nm或90nm至150nm的面内延迟。所述具有如此延迟范围的液晶层布置于显示设备中，因而能够避免，例如，当观看者佩戴偏光太阳镜观看图像时，产生的亮度劣化问题。
此处所用的术语“面内延迟”为由公式1测得的值。
[公式1]
Rin＝d×(nx–ny)
在公式1中，Rin为面内延迟，d为所述液晶层的厚度，nx为在慢轴方向上的折射率，以及ny为在快轴方向上的折射率。
所述液晶层可以具有或可以不具有厚度方向延迟。例如，所述液晶层可以具有相对于550nm波长的光的约-20nm至20nm或-10nm至10nm的厚度方向延迟。
此处所用的术语“厚度方向延迟”为由公式2测得的值。
[公式2]
Rth＝d×(nz–ny)
在公式2中，Rth为厚度方向延迟，d为所述液晶层的厚度，nz为在厚度方向上的折射率，以及ny为在快轴方向上的折射率。
所述液晶层可以具有1H、2H、3H或4H或更高的表面硬度。所述液晶层的表面硬度可通过控制下文将描述的形成该液晶层的液晶组合物的成分而得到。所述具有上述表面硬度范围的液晶层适合在本申请中用以布置于所述最外侧。这里，所述表面硬度为根据ASTM D3363，以500g铅笔负荷和250mm/min的铅笔移动速率测得的铅笔硬度。所述表面硬度的上限没有特别的限定，但所述表面硬度可以是，例如，8H、7H或6H或更小。
所述液晶层可包括含有可聚合液晶材料的液晶组合物的固化层，所述可聚合液晶材料包含可聚合液晶化合物。此处所用的“液晶材料”为由下文将描述的可聚合液晶化合物形成的组分，例如，下述可聚合液晶化合物中的任意一种或至少两种的混合物。
可通过多种方法来控制所述液晶组合物的组分以使所述液晶层具有上述硬度。例如，如下文将描述的，所述液晶材料可包括预定比例或更多的多官能团可聚合液晶化合物，或可进一步包括具有能够与所述可聚合液晶化合物反应的官能团的化合物。或者，可控制所述液晶材料中的多官能团可聚合液晶化合物的比例，并可进一步包括具有能够与所述可聚合液晶化合物反应的官能团的化合物。
此处所用的术语“可聚合液晶化合物”可意指具有能够显示出液晶性的部分(例如，液晶元(mesogen)骨架)以及至少一种可聚合官能团的化合物。
为了保证适宜的硬度，所述液晶材料可仅由多官能团可聚合液晶化合物形成，或可包括适宜比例的多官能团可聚合液晶化合物和单官能团可聚合液晶化合物。
此处所用的术语“多官能团可聚合液晶化合物”可以是液晶化合物中的含有至少两个可聚合官能团的化合物。在一个实例中，所述多官能团可聚合液晶化合物可包括2至10、3至8、3至6、3至5、3至4、2或3个可聚合官能团。另外，此处所用的术语“单官能团可聚合液晶化合物”可意指液晶化合物中的含有一个可聚合官能团的化合物。
所述多官能团或单官能团可聚合液晶化合物可以是，例如，通式1所代表的化合物。在多官能团化合物的情况下，通式1中可包括至少两个可聚合官能团，以及在单官能团化合物的情况下，通式1中可包括一个可聚合官能团。
[通式1]
在通式1中，A为单键、-COO-或-OCO-，R1至R10各自独立地为氢、卤素、烷基、烷氧基、烷氧羰基、氰基、硝基、-O-Q-P、-OC(＝O)-O-Q-P或通式2的取代基。-O-Q-P取代的苯可通过连接R1至R5中的至少一对两个相邻取代基或R6至R10中的两个相邻取代基而形成。这里，Q为亚烷基或烷叉基，以及P为可聚合官能团，如烯基、环氧基、氰基、羧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
[通式2]
在通式2中，B为单键、-COO-或-OCO-，R11至R15各自独立地为氢、卤素、烷基、烷氧基、烷氧羰基、氰基、硝基、-O-Q-P或-OC(＝O)-O-Q-P。-O-Q-P取代的苯通过连接R11至R15中的一对相邻取代基而形成，且在这里，R11至R15中的至少一个为-O-Q-P。-O-Q-P取代的苯通过连接R11至R15中的一对相邻取代基而形成，且在这里，Q为亚烷基或烷叉基，以及P为可聚合官能团，如烯基、环氧基、氰基、羧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
在通式1和2中，通过连接两个相邻取代基形成-O-Q-P取代的苯，可指的是两个相邻取代基相互连接，因而形成-O-Q-P取代的萘骨架。
在通式2中，在B左侧的符号“-”可指B直接与通式1的苯相连。
在通式1和2中，术语“单键”指的是在表示为A或B的部分处没有原子。例如，在通式1中，当A为单键时，A两侧的苯可相互直接相连，从而形成联苯结构。
在通式1和2中，所述卤素可以是，例如，氯、溴或碘。
除非另有特殊规定，术语“烷基”可以是，例如，具有1至20、1至16、1至12、1至8或1至4个碳原子的直链或支链烷基，或具有3至20、3至16、或4至12个碳原子的环烷基。所述烷基可以非必须地由至少一个取代基取代。
除非另有特殊规定，术语“烷氧基”可以是，具有1至20、1至16、1至12、1至8或1至4个碳原子的烷氧基。所述烷氧基可以是直链、支链或环型。另外，所述烷氧基可以非必须地由至少一个取代基取代。
除非另有特殊规定，术语“亚烷基”或“烷叉基”可以是，具有1至12、4至10或6至9个碳原子的亚烷基或烷叉基。所述亚烷基或烷叉基可以是直链、支链或环型。另外，所述亚烷基或烷叉基可以非必须地由至少一个取代基取代。
另外，除非另有特殊规定，术语“烯基”可以是，具有2至20、2至16、2至12、2至8或2至4个碳原子的烯基。所述烯基可以是直链、支链或环型。另外，所述烯基可以非必须地由至少一个取代基取代。
另外，在通式1和2中，P可以是丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基，优选丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基，且更优选丙烯酰氧基。
在本说明书中，作为能够被特定官能团取代的取代基，可采用烷基、烷氧基、烯基、环氧基、氧代基团、氧杂环丁烷基(oxetanyl group)、硫醇基、氰基、羧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或芳基，但本申请不仅限于此。
在单官能团可聚合液晶化合物的情况下，-O-Q-P或含有所述-O-Q-P的通式2的残基(其中之一可能存在于通式1中)，可存在于R2、R3、R4、R7、R8或R9中的任一位置，且当存在所述通式2的残基时，所述-O-Q-P可存在于R12、R13或R14中的一个位置。另外，相互连接以构成-O-Q-P取代的苯的取代基可以是，例如，R3和R4，或R12和R13。
在多官能团可聚合液晶化合物(例如，双官能团或三或更多官能团可聚合液晶化合物)的情况下，-O-Q-P或含有-O-Q-P的通式2的残基可存在于R2、R3、R4、R7、R8或R9中的至少两个位置，且当存在所述通式2的残基时，所述-O-Q-P可存在于R12、R13或R14中的一个位置。作为三或更多官能团可聚合液晶化合物，例如，所述通式2的残基存在于R12、R13和R14中的任一位置，以及可采用-O-Q-P存在于R2、R3和R4中的一个或两个位置和R12、R13和R14中的一个或两个位置的可聚合液晶化合物。
在通式1的可聚合液晶化合物或通式2的残基中，除了-O-Q-P或通式2的残基以外的取代基，或除了相互连接以形成苯的取代基以外的取代基可以是，例如，氢、卤素、具有1至4个碳原子的直链或支链烷基、包含具有1至4个碳原子的直链或支链烷氧基的烷氧羰基、具有4至12个碳原子的环烷基、具有1至4个碳原子的烷氧基、氰基或硝基，以及在另一个实例中，可以是，氯、具有1至4个碳原子的直链或支链烷基、具有4至12个碳原子的环烷基、具有1至4个碳原子的烷氧基、包含具有1至4个碳原子的直链或支链烷氧基的烷氧羰基、或氰基。
在一个实例中，为了满足上述表面硬度，所述液晶材料可包括至少50％或更多的含量的所述多官能团可聚合液晶化合物。所述液晶材料中的多官能团可聚合液晶化合物的比例的上限不作特别的限定。例如，所述液晶材料中包含的所有可聚合液晶化合物可以都是多官能团可聚合液晶化合物。另外，考虑到加工性或取向性，可进一步包括单官能团可聚合液晶化合物，且当包含有单官能团可聚合液晶化合物时，所述液晶材料中的多官能团可聚合液晶化合物的比例可以是，例如，约50wt％至90wt％、50wt％至80wt％、50wt％至70wt％或50wt％至60wt％。
作为所述多官能团可聚合液晶化合物，采用通常具有两个可聚合官能团的双官能团可聚合液晶化合物。然而，考虑到确保表面硬度的有效性，作为所述多官能团可聚合液晶化合物，可采用具有至少3个可聚合官能团，例如，3至10、3至8或3至6个可聚合官能团的可聚合液晶化合物(下文中称为三或更多官能团可聚合液晶化合物)，或者可采用双官能团可聚合液晶化合物和三或更多官能团可聚合液晶化合物的混合物。当采用三或更多官能团可聚合液晶化合物时，所述三或更多官能团可聚合液晶化合物的比例不作特别的限定，但例如，可以是相对于液晶材料的8wt％或更多、8wt％至20wt％、8wt％至15wt％或10wt％至15wt％。如上所述，当采用三或更多官能团可聚合液晶化合物时，优选形成具有更高表面硬度的层，例如，2H或3H或更高的表面硬度的层。
在另一个实例中，为了确保表面硬度，所述液晶组合物可进一步包括反应性非液晶化合物。此处所用的术语“反应性非液晶化合物”可意指具有能够与所述可聚合液晶化合物的可聚合官能团反应的官能团的化合物。所述反应性化合物可以是，例如，不具有液晶性的非液晶化合物。所述反应性化合物可具有两个或更多、三个或更多、或四个或更多，且优选四个或更多个能够与所述可聚合官能团反应的官能团。所述反应性化合物中的官能团的上限不作特别的限定。然而，当有太多官能团时，可能会对液晶的取向性能有影响，因此，通常可存在10个或更少、8个或更少、或6个或更少个官能团。
所述反应性化合物可与所述可聚合液晶化合物反应以在形成液晶层的过程中控制所述液晶层的硬度。
作为可与所述可聚合官能团反应的官能团，例如，可采用可通过自由基反应与液晶化合物交联或聚合的官能团(包括烯类不饱和双键)。作为这样的官能团，可包括烯基、环氧基、氰基、羧基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基中的一种或至少两种。作为所述官能团，可采用乙烯基、烯丙基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基，或可采用丙烯酰基或甲基丙烯酰基，但本申请不仅限于此。
在一个实例中，所述反应性化合物可以是具有2个或更多、3个或更多、或4个或更多个能够与可聚合液晶化合物反应的官能团，且分子量或平均分子量为200至5000或200至1000的化合物。在这样的官能团数量和分子量或重均分子量的范围内，所述化合物可确保适宜的表面硬度而不会削弱所述液晶层的延迟特性。所述化合物的官能团通常可为10个或更少、8个或更少、或6个或更少。
作为所述反应性化合物，可采用多官能团丙烯酸酯，如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三甘油二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、三[2-(丙烯酰氧基)乙基]异氰脲酸酯、聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、甘油1,3-二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯(glycerol1,3-diglycerolate di(meth)acrylate)或三(丙二醇)甘油醇酸二丙烯酸酯(tri(propyleneglycol)glycerolate diacrylate)；(甲基)丙烯酸烯基酯，如(甲基)丙烯酸乙烯酯或(甲基)丙烯酸烯丙酯；烷氧基聚亚烷基二醇(甲基)丙烯酸酯，如丁氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯；琥珀酸丙烯酰氧基烷基酯，如单-2-(丙烯酰氧基)乙基琥珀酸酯；(甲基)丙烯酸(甲基)丙烯酰氧基烷基酯，如(甲基)丙烯酸3-(丙烯酰氧基)-2-羟基丙基酯；(甲基)丙烯酰胺或其衍生物，如(甲基)丙烯酰胺、双丙酮(甲基)丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺、N,N-(1,2-二羟基亚乙基)二丙烯酰胺、N,N-(1,2-二羟基亚乙基)二丙烯酰胺或N,N-亚甲基二(丙烯酰胺)；乙酰氨基丙烯酸烷基酯，如2-乙酰氨基丙烯酸甲酯；(甲基)丙烯酰氧基或烯基取代的三嗪，如1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪或2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪；环氧基取代的异氰脲酸酯，如三(2,3-环氧丙基)异氰脲酸酯；四氰基环氧烷烃(tetracyanoalkylene oxide)，如四氰基环氧乙烷(tetracyanoethylene oxide)；烯基取代的羧酸酯，如苯三甲酸三烯丙酯；己内酯(甲基)丙烯酰氧基烷基酯(caprolactone(meth)acryloyloxyalkyl ester)，如己内酯2-((甲基)丙烯酰氧基)乙基酯(caprolactone 2-((meth)acryloyloxy)ethyl ester)；马来酸(甲基)丙烯酰氧基烷基酯，如马来酸单-2-((甲基)丙烯酰氧基)乙基酯；多元羧酸，如1,2,3-三唑-4,5-二甲酸；烯基取代的烷二醇，如3-烯丙氧基-1,2-丙二醇；缩水甘油氧基苯基取代的烷烃，如双[4-(缩水甘油氧基)苯基]甲烷；烯基取代的二氧戊环化合物，如2-乙烯基-1,3-二氧戊环(2-vinyl-1,3-dioxalane)；或者聚(三聚氰胺-共-甲醛)，但本申请不仅限于此。此处所用的术语“(甲基)丙烯酰基”((meth)acryl)意指丙烯酰基(acryl)或甲基丙烯酰基(methacryl)。
所列举的反应性化合物可非必须地由至少一个取代基取代。
在一个实例中，作为反应性化合物，可采用多官能团丙烯酸酯。作为多官能团丙烯酸酯，可采用季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、三[2-(丙烯酰氧基)乙基]异氰脲酸酯或聚氨酯丙烯酸酯，但本申请不仅限于此。在这里，作为聚氨酯丙烯酸酯，可采用氰特(Cytec)公司商业化生产的商品名为EB1290、UP135、UP111或UP128的化合物。
例如，作为反应性化合物，可采用通式3或4所代表的化合物。
[通式3]
在通式3中，M为亚烷基或烷叉基，R1为氢或烷基。
[通式4]
在通式4中，Z可以是氧原子、氮原子、硫原子、亚烷基或烷叉基，R和Q可各自独立地为亚烷基或烷叉基，以及R1至R6可各自独立地为氢、卤素、烷基、烷氧基、烷氧羰基、氰基、硝基、(甲基)丙烯酰基或(甲基)丙烯酰氧基。然而，在通式4中，R1至R6中的两个或更多、三个或更多、四个或更多、五个或更多、或者全部为(甲基)丙烯酰基或(甲基)丙烯酰氧基。
通式3的M或通式4的R、Z和O处的亚烷基或烷叉基可以是具有1至20、1至16或3至16个碳原子的直链、支链或环状亚烷基或烷叉基，且可非必须地由至少一个取代基取代。另外，所述环状结构也可包括组合环状结构，如的两个环状结构稠合同时共享碳原子的结构，以及螺环结构。
在通式3和4中，关于卤素、烷基、烷氧基或烷氧羰基的细节可与关于通式1的描述相同。
当包含有所述反应性化合物时，所述液晶材料可以包含或可以不包含多官能团可聚合液晶化合物，但为了确保适宜的表面硬度，则可包含有多官能团可聚合液晶化合物。当包含有多官能团可聚合液晶化合物时，可在所述液晶材料中包含有约45wt％或更多比例的多官能团可聚合液晶化合物。所述多官能团可聚合液晶化合物的比例的上限不作特别的限定。例如，包含于所述液晶材料中的所有可聚合液晶化合物都可以是多官能团可聚合液晶化合物。当添加有单官能团可聚合液晶化合物时，所述液晶材料中的多官能团可聚合液晶化合物的比例可以是，例如，约45wt％至90wt％、45wt％至80wt％、45wt％至70wt％或45wt％至60wt％。
当包含有所述反应性化合物时，作为多官能团可聚合液晶化合物，可采用双官能团可聚合液晶化合物，或双官能团可聚合液晶化合物和三或更多官能团可聚合液晶化合物的混合物，且当采用三或更多官能团可聚合液晶化合物时，相对于所述液晶材料的重量，所述三或更多官能团可聚合液晶化合物的比例可以为，但不特别的限于，例如，8wt％或更多、8wt％至20wt％、8wt％至15wt％或10wt％至15wt％。
相对于100重量份的可聚合液晶材料，所述液晶组合物中可包含5重量份或更少、小于5重量份、4重量份或更少、或3.5重量份或更少比例的所述反应性化合物。当所述反应性非液晶化合物的比例过高时，可能会劣化液晶的取向性能。所述反应性非液晶化合物的比例的下限不作特别的限定，且可以是，例如，0.5重量份或1重量份。
包含有所述反应性非液晶化合物，或除所述非液晶化合物之外还包含有多官能团可聚合液晶化合物的液晶组合物，可适用于形成固化后具有2H或3H或更高表面硬度的层，并且特别地，包含有所述非液晶化合物和三或更多官能团可聚合液晶化合物的液晶组合物，可适用于形成具有3H或更高表面硬度的层。
除了上述组分之外，所述液晶组合物还可进一步以适宜比例包括可能对所述可聚合液晶组合物来说所需的非必须的添加剂，例如，表面活性剂、标记试剂、非可聚合液晶化合物或聚合引发剂，或下文将描述的抗静电剂。
液晶层可通过固化取向状态的所述液晶组合物而形成。因此，例如，所述可聚合液晶化合物可以以水平取向的状态包含于所述液晶层中。在一个实例中，可以以水平取向的状态聚合所述化合物。此处所用的术语“水平取向”可意指基于所述液晶层的平面，包含所述液晶化合物的液晶层的光轴具有约0度至25度、0度至15度、0度至10度、0度至5度、或0度的倾角的情况。
在一个实例中，所述液晶层可具有0.05至0.2、0.07至0.2、0.09至0.2或0.1至0.2的在面内慢轴方向的折射率与面内快轴方向的折射率之间的差。所述面内慢轴方向的折射率可意指在所述液晶层的平面上显示出最高折射率的方向上的折射率，而所述快轴方向的折射率可意指在所述液晶层的平面上显示出最低折射率的方向上的折射率。一般而言，在光学各向异性液晶层中，所述快轴和慢轴相互垂直形成。各个折射率可以是相对于550nm或589nm波长的光测得的折射率。所述折射率的差可以，例如采用Axomatrix公司生产的Axoscan，根据制造商手册而测定。所述液晶层也可具有约0.5μm至2.0μm或0.5μm至1.5μm的厚度。具有所述折射率与厚度关系的液晶层可实现适于要应用目的的相位延迟特性。
所述液晶层可进一步包括抗静电剂，以在需要时将方块电阻控制在下文所述的范围内。这样的抗静电剂可包含于所述液晶层中，例如，通过加入到所述液晶组合物中。作为所述抗静电剂，可采用各种抗静电剂而不受特别限制，只要所述抗静电剂与构成所述液晶层的其它组分具有适宜的相容性即可。
例如，可采用适宜的无机或有机盐作为所述抗静电剂。
包含于所述无机盐中的阳离子可以是碱金属阳离子或碱土金属阳离子。在此情况下，所述阳离子的具体例子可以是锂离子(Li+)、钠离子(Na+)、钾离子(K+)、铷离子(Rb+)、铯离子(Cs+)、铍离子(Be2+)、镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)、锶离子(Sr2+)和钡离子(Ba2+)中的一种或至少两种，且优选是锂离子(Li+)、钠离子(Na+)、钾离子(K+)、铯离子(Cs+)、铍离子(Be2+)、镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)和钡离子(Ba2+)中的一种或至少两种。考虑到离子稳定性和迁移率，可采用锂离子(Li+)，但本申请不仅限于此。
有机盐可包括鎓阳离子。此处所用的术语“鎓阳离子”可意指其中至少部分电荷极化至选自氮(N)、磷(P)和硫(S)中的至少一种原子上的带正电的离子。在本说明书中，所述鎓阳离子可以是环状或非环状的化合物，以及在环状化合物的情况下，可采用芳香族饱和或不饱和化合物。另外，在这里，在环状化合物的情况下，除了氮、磷或硫原子之外，还可包含至少一个杂原子(例如氧)。另外，所述环状或非环状的化合物可非必须地由取代基取代，所述取代基如氢、卤素、烷基或芳基。另外，在非环状化合物的情况下，可包含至少一个，优选至少四个取代基，以及在这里，所述取代基可以是环状或非环状取代基，或芳香族或非芳香族取代基。
在一个方面，所述鎓阳离子可包含氮原子，且可以是，例如，铵离子。在这里，所述铵离子可以是季铵离子或芳香铵离子。作为铵离子，可采用N-乙基-N,N-二甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵离子、N,N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵离子、N-乙基-N,N-二甲基-N-丙基铵离子、N-甲基-N,N,N-三辛基铵离子、N,N,N-三甲基-N-丙基铵离子、四丁基铵离子、四甲基铵离子、四己基铵离子或N-甲基-N,N,N-三丁基铵离子，但本申请不仅限于此。
作为芳香铵离子，可采用选自吡啶鎓、哒嗪鎓、嘧啶鎓、吡嗪鎓、咪唑鎓、吡唑鎓、噻唑鎓、噁唑鎓和三唑鎓中的至少一种，且特别地，可采用，例如，由具有4至16个碳原子的烷基取代的N-烷基吡啶鎓、由具有2至10个碳原子的烷基取代的1,3-烷基甲基咪唑鎓和由具有2至10个碳原子的烷基取代的1,2-二甲基-3-烷基咪唑鎓中的一种或至少两种，但本申请不仅限于此。
在所述抗静电剂中，在具有上述阳离子的无机或有机盐中包含的阴离子可以为，但不仅限于，选自氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、高氯酸根(ClO4 -)、氢氧根(OH-)、碳酸根(CO3 2-)、硝酸根(NO3 -)、磺酸根(SO4 -)、甲基苯磺酸根(CH3(C6H4)SO3 -)、对甲苯磺酸根(CH3C6H4SO3 -)、羧基苯磺酸根(COOH(C6H4)SO3 -)、三氟甲烷磺酸根(CF3SO2 -)、苯甲酸根(C6H5COO-)、乙酸根(CH3COO-)、三氟乙酸根(CF3COO-)、四氟硼酸根(BF4 -)、四苄基硼酸根(B(C6H5)4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)、三(五氟乙基)三氟磷酸根((P(C2F5)3F3 -)-)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺(N(SO2CF3)2 -)、双(五氟乙烷磺酰)亚胺(N(SOC2F5)2 -)、双(五氟乙烷碳酰)亚胺(N(COC2F5)2 -)、双(全氟丁烷磺酰)亚胺(N(SO2C4F9)2 -)、双(全氟丁烷碳酰)亚胺(N(COC4F9)2 -)、三(三氟甲烷磺酰)甲基化离子(C(SO2CF3)3 -)和三(三氟甲烷碳酰)甲基化离子(C(SO2CF3)3 -)中的至少一种。可采用基于酰亚胺的阴离子作为吸电子基团，并且当由具有优良疏水性的氟取代时提高离子稳定性。
所述液晶组合物中的抗静电剂的比例不作特别的限定，且可考虑到液晶层的光学特性和下文将描述的方块电阻的范围而适当地加以选择。
所述光学膜可进一步包括基层。所述光学膜可进一步包括基层和在上述基层上的取向层，且所述液晶层可存在于所述取向层上。所述基层可以是单层或多层结构。图1为显示了包含有基层10、取向层20和液晶层30的光学膜的图。
作为基层，例如，可采用玻璃基层或塑料基层。作为塑料基层，可采用，纤维素树脂，如三乙酰纤维素(TAC)或二乙酰纤维素(DAC)；环烯烃聚合物(COP)，如降冰片烯衍生物；丙烯酸树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚碳酸酯(PC)；聚烯烃，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)；聚乙烯醇(PVA)；聚醚砜(PES)；聚醚醚酮(PEEK)；聚醚酰亚胺(PEI)；聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚酰亚胺(PI)；聚砜(PSF)；或氟树脂。
所述基层，例如，塑料基层，可具有与所述液晶层相比更低的折射率。所述基层的示例性的折射率可以是约1.33至1.53。当所述基层具有与所述液晶层相比更低的折射率时，改善了亮度，避免了反射并改善了对比度。
所述基层的厚度不作特别的限定，且可根据所需的用途适当控制。
所述光学膜可进一步包括在所述基层与液晶层之间的取向层。所述取向层可以是在形成所述光学膜的过程中用于取向液晶化合物的层。作为所述取向层，可采用本领域公知的常规取向层，例如，通过压印方法形成的取向层、光取向层或摩擦取向层。所述取向层是非必须的组件，并且必要时，可在没有取向层的情况下通过直接摩擦或拉伸所述基层来提供取向特性。
在需要时，考虑到下文将描述的方块电阻的控制，可在所述取向层中包含抗静电剂。在此情况下所包含的抗静电剂的种类不作特别的限定，并且例如，可采用在上述液晶层中包含的种类。在不干扰所述取向层的取向特性的情况下，可适当地选择所述抗静电剂的比例。
在需要时，所述光学膜可包含抗静电层以控制方块电阻。这样的抗静电层可存在于，例如，所述液晶层上面，或所述基层上面或下面。例如，参照图1，所述抗静电层可存在于基层10与取向层20之间，基底层10的不具有取向层20的一个表面上，或液晶层30上。形成所述抗静电层的方法不作特别的限定，且包括，例如，涂布和固化含有可固化树脂和抗静电剂的组合物，或在所需位置上沉积所述抗静电剂。
作为所述可固化树脂，可采用常规的树脂，如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂或聚酯树脂，且为了加工方便，可采用紫外固化的丙烯酸粘合剂树脂。
另外，用以形成所述抗静电层的抗静电剂的种类不作特别的限定，并且例如，所述抗静电剂可以是无机盐或有机盐，或其它导电材料。
作为所述其它导电材料，可采用，金属，金属氧化物或合金材料，如锡掺杂的氧化铟(ITO)、锑掺杂的氧化锌(AZO)、锑掺杂的氧化锡(ATO)、SnO、RuO2、IrO2、金、银、镍、铜和钯；或者导电聚合物，如聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯撑(polyparaphenylene)、聚亚二烯(polydienylene)、聚苯乙炔(polyphenylene vinylene)、聚苯硫醚或聚氮化硫(polysulfurnitride)。作为所述导电材料，可采用这样的导电材料，其中在由聚合物所形成的核心的表面上沉积上述金属、金属氧化物或合金材料，从而形成壳体。
在形成所述抗静电层中，所述树脂和抗静电剂的混合比例，或所述抗静电层的厚度不作特别的限定，且可考虑到所需的方块电阻采用公知的方法。
所述光学膜可进一步包括偏光层。例如，当将所述光学膜应用于在可视侧需要有偏光层的显示设备时，这样的偏光层可作为可视侧的偏光层。
所述偏光层可布置于液晶层的上面或下面，并且图2显示了其中偏光层40布置于液晶层30的上面的示例性的光学膜的结构。
所述偏光层为能够从在若干方向上振动的入射光中提取在一个方向上振动的光的功能层，且只要偏光层提供上述功能，所述偏光层的种类就不作特别的限定。例如，作为所述偏光层，可采用常规的偏光片，如聚乙烯醇(PVA)偏光片。或者，在另一个实例中，作为所述偏光层，可采用溶致液晶(LLC)取向层或其中取向了含有可聚合液晶化合物和二向色性颜料的液晶组合物的涂布层。在需要时，这样的偏光层可以用适宜的压敏粘合剂或粘合剂粘附于所述液晶层或基层。
当包含有偏光层时，偏光层可布置为在所述偏光层的吸光轴与所述液晶层的光轴之间具有约40度至50度、42度至48度或45度的夹角。在这样的范围内，可适宜地实现所述光学膜的所需特性。
所述光学膜可具有，例如，约1012Ω或更少、1011Ω或更少、1010Ω或更少或者109Ω或更少的方块电阻。通常，包含液晶层的所述光学膜具有约1013Ω的高方块电阻，且当具有此范围内的方块电阻的所述层布置于最外侧时，可能因抗静电性能弱而损害产品。因此，可控制所述光学膜以具有在上述范围内的方块电阻，且可采用上述抗静电剂或抗静电层以实现此目的。
为了确保上述范围的方块电阻，所述光学膜可具有多种结构。例如，参照图1，所述光学膜可具有如下结构：其中将抗静电剂添加至液晶层30和/或取向层20中的结构，其中使抗静电层形成于取向层20与基层10之间的结构，或其中使抗静电层形成于取向层20与基层10之间且将抗静电剂添加至液晶层30和/或取向层20中的结构。
在这里，所述光学膜的方块电阻的下限不作特别的限定，且所述方块电阻可确定为，例如，在107Ω或更多或者108Ω或更多的范围内。
这样的光学膜可不受特别限定地制造。例如，可通过在基层上形成取向层，在所述取向层上涂布能够形成液晶层的液晶涂布溶液，然后聚合所述涂布溶液同时取向所述液晶涂布溶液来形成所述光学膜的液晶层。在这里，可通过以上述比例混合上述可聚合液晶化合物、反应性化合物和/或抗静电剂来制备所述液晶涂布溶液，且需要时，再混合其它添加剂，如聚合引发剂。因此，制备此液晶涂布溶液的方法是本领域公知的。
另外，可通过涂布和固化含有树脂和抗静电剂的上述涂布溶液，或在所需部分沉积所述抗静电剂来形成所述抗静电层。
例如，可通过在基层上形成聚酰亚胺的聚合物层，摩擦所述聚合物层或以可光取向化合物涂布所述聚合物层，并通过照射线性偏振光来进行取向，或进行压印(如纳米压印)来形成取向层。在本领域中，考虑到所需的取向方向，已知有多种形成所述取向层的方法。所述取向层可通过，例如，简单地摩擦所述基层来形成而不需形成独立的层。
在通过上述方法形成所述液晶层之后，需要时，可通过公知的方法另外附着或形成所述偏光层。
本申请的另一方面提供一种包含所述光学膜的显示设备。在这里，所述光学膜可布置于，例如，所述显示设备的最外侧。例如，当所述显示设备为包含有布置于可视侧的偏光层的显示设备时，所述光学膜可布置于所述偏光层的外侧，即朝向观看者。
应用了所述光学膜的显示设备不作特别的限定，并且例如，可以是包括VA、IPS、TN和OCB模式的各种LCD和OLED。
所述光学膜在所述显示设备中的位置和/或应用方法不作特别的限定，且可采用公知的方法。
例如，所述LCD可通常含有顺序设置的背光源、内偏光板、液晶面板和可视侧偏光板，以及所述光学膜可布置于所述可视侧偏光板的外侧。
所述OLED可通常含有光学膜，如四分之一波板(QWP)，以防止顺序布置的有机发光二极管和偏光板的外侧的反射，且所述光学膜可布置于所述偏光板的外侧。
因此，例如，所述显示设备可包含液晶面板或OLED，且进一步包含布置于所述液晶面板或OLED外侧的偏光层，以及所述光学膜可布置于所述偏光层的外侧。
所述光学膜的用途没有限定，以及例如，可以使用所述光学膜在各种模式的LCD或OLED中作为偏光板的保护膜，或延迟膜、视角补偿膜或亮度增强膜。
[有益效果]
本申请的光学膜可以布置在显示设备(如LCD或OLED)的最外侧，或布置于在可视侧布置有偏光层的显示设备的偏光层的外侧。如上所述布置的光学膜可以克服当观看者佩戴偏光太阳镜观看图像时产生的亮度的劣化。所述光学膜还具有适合于其用途的硬度。
附图说明
图1至2图示了所述光学膜的示意性实施方式
附图标记说明
40：偏光层
30：液晶层
20：取向层
10：基层
具体实施方式
下文中，将参照实施例和对比实施例对光学膜进行详述，但本申请的范围不仅限于下述实施例。
下文中，将参照实施例和对比实施例对光学膜进行详述，但本申请的范围不仅限于下述实施例。
1.表面硬度的测量
根据ASTM D3363，以500g铅笔负荷和250mm/min的铅笔移动速率测量在实施例和对比实施例中形成的液晶层的表面硬度。
2.延迟的测量
延迟是采用550nm或589nm波长的光来测量的。使用能够测量十六穆勒矩阵(Muller matrixes)的仪器，Axoscan(Axomatrix公司)，根据制造商手册对延迟膜的十六穆勒矩阵进行延迟测量，因而求得了延迟。
3.方块电阻的测量
采用方块电阻测量仪，HIRESTA-UP(MCP-HT450；三菱化学公司)根据制造商手册测量方块电阻。
4.取向特性的评价
实施例和对比实施例中的液晶的取向特性是通过将液晶层放置于两个吸光轴相互垂直的偏光片之间，并在光照射至一个表面时，观察液晶膜所表现的延迟及其均匀性来评价的。
实施例和对比实施例中所采用的可聚合液晶化合物和反应性非液晶化合物的结构如下。
可聚合液晶化合物
[化学式B]
[化学式D]
[化学式G]
反应性非液晶化合物
[化学式J]
[化学式K]
实施例1至4和对比实施例1至4
通过在980g环戊酮中溶解作为光反应性聚合物的20g 5-降冰片烯基-2-甲基-(4-甲氧基肉桂酸酯)，20g二季戊四醇六丙烯酸酯和作为光引发剂的5gIrgacure OXE02(Ciba-Geigy公司，瑞士)来制备用于形成取向层的涂布溶液，将所述涂布溶液涂布于三乙酰纤维素(TAC)膜上以使之具有干燥后约的厚度，并在70℃干燥箱中热风干燥2分钟，由此形成了层。接着，将具有所述层的TAC膜在一个方向上传送，并在采用高压汞灯(80w/cm)作为光源，以及线栅偏振板(Moxtek公司)对所述膜照射线性偏振紫外射线的同时以3m/min的速率曝光一次，由此得到取向特性。
随后，通过在甲苯中溶解由以下方法制备的混合物来制备具有约25重量％固体含量的用于形成液晶层的涂布溶液：在95重量份的通过以表1所示的组成比例混合可聚合液晶化合物而制备的混合物中混合5重量份的光引发剂(Irgacure 907，Ciba-Geigy公司(瑞士))，且在一些情况下还进一步混合反应性非液晶化合物。随后，在取向层上涂布所述涂布溶液以使之具有干燥后约1μm的厚度，然后在60℃干燥箱中热风干燥2分钟。接着，采用高压汞灯(80w/cm)以300mJ/cm2照射紫外光，固化所述涂布溶液，从而形成液晶层。由此，制得了光学膜。
[表1]
关于实施例和对比实施例评价物理特性的结果概述于表2中。
[表2]
实施例5
除了将抗静电剂(甲基丙烯酰基氯化胆碱，TCI)添加至可聚合液晶化合物和反应性非液晶化合物的混合物中以具有3重量％的浓度之外，通过与实施例1所述的相同工艺形成了光学膜。
实施例6
除了采用在一个表面上形成有由TDA制造的导电聚合物(AedotronTM)的涂布层的环烯烃聚合物(COP)膜来替代所述TAC膜之外，通过与实施例1所述的相同工艺形成了光学膜。
实施例7
除了采用在一个表面上形成有由TDA制造的导电聚合物(AedotronTM)的涂布层的COP膜来替代所述TAC膜之外，通过与实施例5所述的相同方法形成了光学膜。
实施例8
除了在用于取向层的涂布溶液的制备中采用以约10wt％的比例添加了由TDA制造的导电聚合物(AedotronTM)的涂布溶液之外，通过与实施例5所述的相同工艺制得了光学膜。
关于实施例5至8测量方块电阻的结果概述于表3中。
[表3]
实验实施例
当将实施例1至8和对比实施例1和2中制得的光学膜布置于常规LCD的可视侧偏振片上，以具有约45度的所述可视侧偏振片的吸光轴与液晶层的光轴(慢轴)之间的夹角时，在驱动所述LCD时将亮度计设置于一般偏光眼镜的背表面，测量亮度，且当存在实施例的光学膜时，未观察到亮度随着偏光眼镜的偏光轴的变化而显著变化。在对比实施例1和2的情况下，起先，获得了与实施例相似的结果，但结果证实，在使用中所述膜很容易因刮擦而损坏，因而随着时间的推移而降低性能。

Claims (20)

1.一种光学膜，其布置于显示设备的最外侧，或布置于在可视侧布置有偏光层的显示设备的所述偏光层的外侧，所述光学膜包括液晶层，所述液晶层相对于550nm波长的光具有80nm至200nm的面内延迟和1H或更高的表面硬度。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其中，相对于550nm波长的光，所述液晶层的厚度方向延迟为-20nm至20nm。
3.根据权利要求1所述的光学膜，所述光学膜的方块电阻为1012Ω或更小。
4.根据权利要求1所述的光学膜，其中，所述液晶层为液晶组合物的固化层，所述液晶组合物包含含有多官能团可聚合液晶化合物的可聚合液晶材料。
5.根据权利要求4所述的光学膜，其中，在可聚合液晶材料中的多官能团液晶化合物的重量比例为50wt％或更多。
6.根据权利要求5所述的光学膜，其中，所述多官能团液晶化合物包括具有两个可聚合官能团的液晶化合物和具有至少三个可聚合官能团的液晶化合物。
7.根据权利要求6所述的光学膜，其中，在所述液晶材料中具有至少三个可聚合官能团的液晶化合物的重量比例为8wt％或更多。
8.根据权利要求4所述的光学膜，其进一步包含非液晶化合物，所述非液晶化合物含有至少两个能够与所述可聚合液晶化合物反应的官能团。
9.根据权利要求4所述的光学膜，其中，所述液晶组合物进一步包含非液晶化合物，所述非液晶化合物具有至少四个能够与可聚合液晶化合物反应的官能团。
10.根据权利要求9所述的光学膜，其中，在所述可聚合液晶材料中的所述多官能团液晶化合物的重量比例为45wt％或更多。
11.根据权利要求9所述的光学膜，其中，所述非液晶化合物具有至少四个能够与所述可聚合液晶化合物反应的官能团，并具有200至5000或200至1000的分子量或重均分子量。
12.根据权利要求8所述的光学膜，其中，相对于100重量份的所述可聚合液晶材料，所述非液晶化合物的含量为5重量份。
13.根据权利要求1所述的光学膜，其进一步包括：
基层；以及
在所述基层的表面上形成的取向层，所述液晶层在所述取向层上。
14.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述取向层或所述液晶层具有抗静电剂。
15.根据权利要求1所述的光学膜，其进一步包括抗静电层。
16.根据权利要求13所述的光学膜，其中，所述取向层或所述液晶层中包含有抗静电剂，且所述基层与所述取向层之间进一步形成抗静电层。
17.根据权利要求1所述的光学膜，其进一步包括布置于所述液晶层上面或下面的偏光层。
18.根据权利要求17所述的光学膜，其中，所述偏光层的吸光轴与所述液晶层的光轴之间的夹角在40度至50度的范围内。
19.一种显示设备，其包含布置于最外侧的权利要求1所述的光学膜。
20.一种显示设备，其包含：
布置于可视侧的偏光层；以及
布置于所述偏光层的外侧的权利要求1所述的光学膜。
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