CN105408781A - 光学膜 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种光学膜及其用途。根据本申请，通过控制液晶层内的液晶化合物的取向状态，可获得单层，且可使得所述液晶层即使为较小的厚度，也能展现出所谓的反向波长色散特性。一种包含上述液晶层的光学膜可被用于各种各样的目的，例如，作为用于在显示设备，如LCD(液晶显示器)或OLED(有机电致发光器)中展现出光学调节特性或改善光学利用率的光学元件，或者用于实现立体图像或用于改善其质量的元件。

Description

光学膜
技术领域
本申请涉及一种光学膜、一种光学层压体以及一种显示设备。
背景技术
展现出光学各向异性的膜被用于各种各样的目的。这些膜可被用于的目的有：例如，调节液晶显示器(LCD)的光学性能，改善光利用效率，或者在有机电致发光器(OLED)中确保减反射性和可见度。此外，如上所述的膜可被用于产生立体图像，或者用于改善立体图像的质量
<现有技术文献>
专利文献1：日本专利公开第1996-321381号。
发明内容
[技术问题]
本申请的目的是提供一种光学膜、一种光学层压体以及一种显示设备。在本申请中，一个首要的目的在于提供一种光学膜，所述光学膜由于包含于被调整的所述光学膜中的液晶层中的液晶化合物的排列形式而具有所谓的反向波长色散，同时为单层膜。
[技术方案]
根据本发明的一个方面，提供了一种光学膜。示例性的光学膜可包含液晶层。所述液晶层包含扭曲向列液晶化合物，所述液晶化合物可在如上所述的配向状态下聚合，并形成所述液晶层。下文中，在本申请中，所述扭曲向列液晶化合物可被缩写为TN，包含所述TN的液晶层可被称为TN层。
就具有螺旋结构的TN(其中向列液晶化合物的光轴沿着虚拟的螺旋轴被扭曲以形成层并且配向)来说，所述TN与所谓的胆甾型液晶(CLC)层类似，但区别在于液晶化合物的扭曲角小于360度。在以上描述中，术语“液晶化合物的光轴”可指的是所述液晶化合物的方向。由于所述TN与所述CLC的差异，所述TN层的厚度小于螺距(pitch)。在以上描述中，术语“螺距”指的是所述TN完成360度旋转所需的距离。
为了描述所述TN的配向形式，首先，将结合图1来描述所述CLC的配向形式。
参照图1，所述CLC具有螺旋结构，其中，液晶化合物的光轴方向(图1中的n)沿着螺旋轴(图1中的X)被扭曲以形成层并且配向。在以上描述中，所述螺旋轴为根据所述CLC确定的虚拟的线。在所述CLC的结构中，液晶化合物的光轴完成360度旋转的距离(图1中的P)被称作“螺距”。
所述TN的配向形式与所述CLC的类似，但液晶层的厚度小于所述螺距(图1中的P)，因而所述液晶化合物的旋转角度小于360度。
所述TN层中的TN的扭曲角可以在50至300度的范围内。在本申请的实施方式中，术语“TN的扭曲角”指的是存在于所述TN层的最低部分的液晶化合物的光轴与存在于所述TN层的最高部分的液晶化合物的光轴之间的角度。此处所用术语“所述TN层的低部分或高部分”为定义相对位置关系的概念。即假设所述TN层的任意一个表面为低部分时，其相反的表面则被定义为高部分，在这里，当应用所述TN层时，被定义为所述低部分的表面可不一定位于较低的部分。在另外的实施方式中，所述扭曲角可以是60度以上、70度以上或75度以上。在另外的实施方式中，所述扭曲角可以是290度以下、280度以下、270度以下、260度以下、250度以下、240度以下、230度以下、220度以下、210度以下、200度以下、190度以下、180度以下、170度以下、160度以下、150度以下、140度以下、130度以下、120度或110度以下。
所述扭曲角可被适当地调整以适应于光学膜的用途的应用。
在本申请的实施方式中，所述TN层的配向可被进一步地调节以确保所需的效果。即在所述TN层中沿着螺旋轴旋转的液晶化合物的旋转角度(换句话说，所述TN层的最低部分处的液晶化合物的光轴与根据厚度而定的液晶化合物的光轴之间的角度的变化)可以是非线性的。将在以下进行描述的一个目的，换句话说，具有所谓的反向波长色散的液晶层可通过以上所述的配向形成。
例如，其中x轴为在所述TN层的低部分至高部分的方向上的厚度变化，以及y轴为存在于相应的厚度中的液晶化合物的光轴方向与存在于所述TN层的最低部分中的液晶化合物的光轴方向之间的角度的图形可以是非线性的图形。参照图2，当所述图形为线性的(201，图2)时，即当液晶化合物的旋转角度恒定地变化时，可能会不易于确保所需的效果。或者，当所述图形为非线性的(例如，202，图2)时，即当液晶化合物的旋转角度不定地变化时，则可确保所需的效果。具有如上所述的非线性图形的TN层可通过在制造过程中根据厚度将向列液晶化合物的扭曲力控制为不同来制造，这可通过调节以下将会被描述的手性试剂的浓度来进行。
为了实现所需的物理性能，本申请的一个实施方式中的TN层的图形可被表达为非线性图形，该非线性图形包含所述图形的斜率还会随着液晶层的厚度的增加(即随着x轴的数值的增加)而增加的部分。
本申请的实施方式中的TN层显示出如上所述的根据特定的配向的所谓的反向波长色散。在本申请的实施方式中，所述反向波长色散可指的是满足以下表达式1的状态。
[表达式1]
R(650)/R(550)>R(550)/R(550)>R(450)/R(550)
在表达式1中，R(650)为对于具有650nm的波长的光的液晶层的面内延迟，R(550)为对于具有550nm的波长的光的液晶层的面内延迟，以及R(450)为对于具有450nm的波长的光的液晶层的面内延迟。
在以上描述中，对于各个波长的面内延迟可由以下表达式2来确定。
[表达式2]
R(λ)＝d×(Nx-Ny)
在表达式2中，R(λ)为对于具有λnm的波长的光的TN层的面内延迟，d为所述TN层的厚度，Nx为在慢轴方向(换句话说，在平面内显示出最高的折射率的方向)上对于具有λnm的波长的光的折射率，Ny为在快轴方向(换句话说，在平面内垂直于所述慢轴的方向)上对于具有λnm的波长的光的折射率。
在表达式1中，R(450)/R(550)和R(650)/R(550)的具体范围不作特别的限定。在实施方式中，表达式1中，R(450)/R(550)可以在0.81至0.99、0.82至0.98、0.83至0.97、0.84至0.96、0.85至0.95、0.86至0.94、0.87至0.93、0.88至0.92或0.89至0.91的范围内。此外，R(650)/R(550)可以在1.01至1.19、1.02至1.18、1.03至1.17、1.04至1.16、1.05至1.15、1.06至1.14、1.07至1.13、1.08至1.12或1.09至1.11的范围内。在这范围内，可适当地确保所需的反向波长色散。
光学膜的TN层可具有1/4或1/2波长的相位延迟。在本申请中，术语“n波长的相位延迟”可指的是在至少一部分的波长内，能够使入射光延迟所述入射光的波长的n倍的特性。当TN层具有1/4波长的相位延迟时，对于具有550nm的波长的光的TN层的面内延迟可以在110至220nm，或140至170nm的范围内。此外，当TN层具有1/2波长的相位延迟时，对于具有550nm的波长的光的TN层的面内延迟可以在240至350nm，或250至340nm的范围内。
在一个示例性的光学膜中，可平行于TN层的厚度方向形成所述TN层的螺旋轴。术语“TN层的厚度方向”可指的是平行于以最短的距离连接所述TN层的最低部分与最高部分的虚拟的线的方向。在所述实施方式中，当所述光学膜额外包含以下将会被描述的基底材料层，且在所述基底材料层的一个表面上形成所述TN层时，所述TN层的厚度方向可以是平行于在垂直于所述基底材料层的形成了的所述TN层的所述表面的方向形成的虚拟的线的方向。此外，在本申请中，当采用术语，如“垂直”、“平行”、“正交”、“水平”等来定义角度时，这些术语的意思是在不损害所需的效果的范围内大体上“垂直”、“平行”、“正交”或“水平”。例如，这包括考虑到制造误差、偏差等的误差。例如，在个别情况下，可包括约±15度以内的误差、约±10度以内的误差或者约±5度以内的误差。
所述TN层可具有，例如，在0.1至10μm范围内的厚度。所述厚度的其它的较低的限度可以是0.5μm、1μm或1.5μm，以及所述厚度的其它的较高的限度可以是9μm、8μm、7μm、6μm、5μm或4μm。当所述TN层的厚度被控制在上述范围内时，则可光学调节延迟分布。
在所述实施方式中，所述TN层可包含液晶聚合物。在制备所述TN层的示例性方法中，涂布了包含聚合的液晶化合物和聚合的或非聚合的手性试剂的组合物，当由所述手性试剂引导所述液晶化合物的旋转时，所述组合物被聚合，因而形成了所述TN层。在这里，所述TN层可包含聚合的液晶聚合物。
示例性的TN层可包含聚合形式的以下通式1所表示的化合物。
[通式1]
通式1中，A为单键、–COO–或–OCO–，R1至R10分别独立地为氢、卤素、烷基、烷氧基、氰基、硝基、–O–Q–P或下式2的取代基，且R1至R10中的至少一个为–O–Q–P或以下通式2的取代基，其中，Q为亚烷基或烷叉基，以及P为烯基、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]
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、氰基、硝基或–O–Q–P，且R11至R15中的至少一个为–O–Q–P，其中，Q为亚烷基或烷叉基，以及P为烯基、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中B的左侧的“–”意指B直接与通式1的苯环键合。
通式1和通式2中的术语“单键”意指标记为A或B的部分处没有特定的原子。例如，当通式1的A为单键时，A两侧的苯环可直接相连以形成联苯结构。
通式1和通式2中，卤素的实例可包括氯、溴、碘等。
通式1和通式2中，所述烷基的实例可包括：具有1至20个碳数、1至16个碳数、1至12个碳数、1至8个碳数或1至4个碳数的直链或支链烷基，或具有3至20个碳数、3至16个碳数、或4至12个碳数的环烷基。此外，所述烷基可以任意地被至少一个取代基所取代。
通式1和通式2中，所述烷氧基的实例可包括：具有1至20个碳数、1至16个碳数、1至12个碳数、1至8个碳数或1至4个碳数的烷氧基。所述烷氧基可具有直链、支链或环形的结构。此外，所述烷氧基可以任意地被至少一个取代基所取代。
通式1和通式2中，所述亚烷基或烷叉基的实例可包括：具有1至12个碳数、4至10个碳数或6至9个碳数的亚烷基或烷叉基。所述亚烷基或烷叉基可具有直链、支链或环形的结构。此外，所述亚烷基或烷叉基可以任意地由至少一个取代基所取代。
通式1和通式2中，所述烯基的实例可包括：具有2至20个碳数、2至16个碳数、2至12个碳数、2至8个碳数或2至4个碳数的烯基。所述烯基可具有直链、支链或环形的结构。此外，所述烯基可以任意地被至少一个取代基所取代。
对于所述烷基、烷氧基、烯基、亚烷基或烷叉基的取代基的实例可包括：烷基、烷氧基、烯基、环氧基、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、芳基等，但并不仅限于此。
通式1和通式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，以及在另外的实施方式中，P可以是丙烯酰氧基。
通式1和通式2中，-O-Q-P或者通式2的残基(至少一个可以存在)可存在于R3、R8或R13的位置，例如，可以是一个或两个。此外，通式1中的化合物或通式2的残基中，除了-O-Q-P或通式2的残基之外的取代基可以是，例如，氢、卤素、具有1至4个碳数的直链或支链烷基、具有4至12个碳数的环烷基、氰基、具有4至12个碳数的烷氧基、氰基或硝基，优选为氯、具有1至4个碳数的直链或支链烷基、具有4至12个碳数的环烷基、具有1至4个碳数的烷氧基或氰基。
当可被包含于所述液晶层中的手性试剂不会损害向列的规整性，且引导产生所需的螺距时，则其可无需特别限定地被使用。用于在液晶中产生所述螺距的手性试剂需要包含至少在分子分子结构中的手性。所述手性试剂的实例可包括：具有一个或两个以上的不对称碳原子的化合物；含有在杂原子上的不对称点位的化合物，如手性胺、手性亚砜等；或者含有轴向不对称的、具有轴向不对称性的光学活性位置的化合物，如累积烯(cumulene)、联萘酚等。例如，所述手性试剂可以是具有1,500以下的分子量的低分子量化合物。作为所述手性试剂，可采用市售手性向列液晶，例如，购自Merck公司的手性掺杂剂液晶S-811(ChiralDopantLiquidCrystalS-811)、购自BASFSE的LC756等。
在所述实施方式中，所述光学膜可进一步包含基底材料层，且在所述基底层的一个表面上可形成所述TN层。
作为所述基底材料层，可采用透明基底材料层，如玻璃基底材料层、透明塑料基底材料层等。所述塑料基底材料层的实例可包括纤维素基底材料层，如二乙酰纤维素(DAC)或三乙酰纤维素(TAC)基底材料层；环烯烃聚合物(COP)基底材料层，如降冰片烯衍生物树脂基底材料层等；丙烯酸基底材料层，如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)基底材料层等；聚碳酸酯(PC)基底材料层；烯烃基底材料层，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)基底材料层等；聚乙烯醇(PVA)基底材料层；聚醚砜(PES)基底材料层；聚醚醚酮(PEEK)基底材料层；聚醚酰亚胺(PEI)基底材料层；聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基底材料层；聚酯基底材料层，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底材料层等；聚酰亚胺(PI)基底材料层；聚砜(PSF)基底材料层；聚芳酯(PAR)基底材料层或者氟树脂基底材料层等。所述基底材料层可以，例如，为薄板或薄膜的形状。
需要时，所述基底材料层可以接受各种各样的表面处理，如低反射处理、减反射处理、防眩光处理、高分辨率防眩处理等。
所述光学膜还可进一步包含配向层。术语“配向层”可指的是在形成所述液晶层的过程中用于提供或改善配向均匀性的层，或者展现出表面配向性能以使液晶的偶极配向的层。所述配向层可以是，例如，用于提供大量的图案化凹槽区域的树脂层；光学配向层；摩擦层，如摩擦的聚酰亚胺等。例如，如图4所示，当光学膜100包含基底材料层101时，则可在基底材料层101的表面处(例如，在基底材料层101与TN层103之间)形成配向层102。在一些情况下，无需形成单独的配向层，也可通过简单摩擦或拉伸所述基底材料层或向所述基底材料层的表面提供亲水性而采用向所述基底材料层提供配向性能的方法。例如，当所述基底材料层具有上述范围内的湿润角时，即使没有所述配向层，所述基底材料层也可具有在所需范围内的控制TN配向的性能。
根据本申请的另一个方面，提供了一种制造如上所述的光学膜的方法。该制造方法可包括，例如，对于包含向列液晶化合物、手性试剂和聚合引发剂的液晶涂布层，根据涂布层的厚度引导手性试剂的浓度变化；以及引导所述手性试剂的浓度变化的同时聚合所述向列液晶化合物。
所述液晶涂布层可通过涂布包含所述向列液晶化合物(例如，通式1的化合物)、手性试剂和聚合引发剂的涂布溶液(TN组合物)而形成。
所述TN组合物可以是通常包含至少一种溶剂的涂布组合物的一部分。所述涂布组合物可包含，例如，分散剂、抗氧化剂、抗臭氧剂等。另外，所述涂布组合物可包含各种各样的染料和颜料以根据需要吸收紫外线、红外线或可见光。在某些情况下，可适当地添加粘度调节剂，如增稠剂或填料。
可通过各种的液态涂布方法来施用所述TN组合物。在一些实施方式中，涂布后，所述TN组合物被聚合，或被转化为TN层。所述转化可通过以下来实现：蒸发溶剂并加热以配向所述TN材料；交联所述TN组合物；或者，例如，施加热量，如光化辐射；辐射光，如紫外线、可见光或红外线，以及辐射电子束，或它们的组合，或者包括通过使用类似的技术来固化所述TN组合物的各种技术。
在所述实施方式中，所述TN组合物可包含通式1的化合物、聚合引发剂和手性试剂。
作为所述聚合引发剂，例如，可采用通过热或光线生成自由基的自由基引发剂。所述自由基引发剂引发所述向列液晶化合物的聚合反应或交联，且可通过适当地选取本领域公知的常规组分而被使用，只要其与所述化合物不存在相容性的问题即可。作为所述自由基引发剂，例如，可采用选自2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、三芳基锍六氟锑酸盐、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)膦氧化物等的一种或至少两种，但所述自由基引发剂并不仅限于此。相对于100重量份的所述液晶化合物，所述TN组合物可以0.1至10重量份的比例包含所述自由基引发剂。所述液晶化合物的聚合反应和交联可被有效地引导，以及可通过控制如上所述的自由基引发剂的含量来防止由于所述聚合反应和交联后残留的引发剂而导致的物理性能的劣化。在本申请中，除非另有规定，否则单位“重量份”可指的是各个组分的重量比。
作为所述手性试剂，例如，可采用以上所述的类型的化合物。相对于100重量份的所述液晶化合物，TN组合物可以0.1至10重量份的比例包含所述手性试剂。如上所述，可通过控制手性试剂的含量来有效引导所述手性试剂的浓度梯度和所述液晶化合物的聚合反应。
如有必要，所述TN组合物可进一步包含溶剂。所述溶剂的实例可包括，例如，卤代烃类，如氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯等；芳烃类，如苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯等；醇类，如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮等；溶纤剂，如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等；醚类，如二乙二醇二甲醚(DEGDME)、二丙二醇二甲醚(DPGDME)等；等等。此外，所述溶剂的含量不作特别的限定，且可以考虑到涂布效率、干燥效率等而适当地选择。
此外，所述TN组合物可进一步包含表面活性剂。所述表面活性剂分散于液晶的表面上以使得所述表面平滑，并也可稳定所述液晶的配向，因而在形成所述TN层之后维持了膜的光滑表面，结果可改善外观的质量。
所述表面活性剂的实例可包括：基于氟碳化合物的表面活性剂和/或基于硅的表面活性剂。所述基于氟碳化合物的表面活性剂可包括：购自3M公司的FluoradFC4430TM、FluoradFC4432TM和FluoradFC4434TM，购自E.I.duPontdeNemoursandCompany的Zonyl，等等可被采用。作为所述基于硅的表面活性剂，可采用购自BYK-ChemieGmbH的BYKTM，等等。所述表面活性剂的含量不作特别的限定，但可考虑到涂布效率、干燥效率等而适当地选取。
应用上述的TN组合物并形成所述液晶涂布层之后，例如，可在引导所述手性试剂的浓度梯度的同时通过使所述液晶化合物聚合来形成所述TN层。
在所述实施方式中，所述TN层的形成可包括：通过以相对弱的紫外线辐照涂有所述TN组合物的层来形成所述手性试剂的浓度梯度，然后用相对强的紫外线辐照形成的具有浓度梯度的涂层，来使所述组合物的组分聚合。
当在预定的温度下以相对弱的紫外线辐照涂有所述TN组合物的层时，可沿着所述涂层内的预定的方向引导所述涂层内的手性试剂的浓度梯度(即所述手性试剂的浓度的变化)。在所述实施方式中，所述手性试剂的浓度梯度可沿着所述涂层的厚度方向形成。辐照紫外线以形成所述手性试剂的浓度梯度可在，例如，40至80℃、50至70℃或约60℃的温度下进行。此外，用紫外线辐照以形成所述浓度梯度可通过用UVA的波长、在约10mJ/cm2至500mJ/cm2范围的辐射强度下的紫外线辐照。为了更有效地形成所述浓度梯度，所述辐射强度可被调节到约50至400mJ/cm2、约50至300mJ/cm2、约50至200mJ/cm2、约50至150mJ/cm2或约75至125mJ/cm2的范围内。
形成所述浓度梯度之后，可通过用充足的紫外线辐照以使所述组合物的组分聚合来形成所述TN层。通过紫外线的辐照，所述液晶可被固定从而根据形成于所述涂层中的手性试剂的浓度梯度而具有不同的螺距，因而可形成TN区。所述强紫外线的条件不作特别的限定，只要充分地进行所述组合物的组分的聚合即可。在所述实施方式中，所述紫外线的辐照可通过在约0.5J/cm2至10J/cm2的辐射强度下辐照来进行。在这里，用于辐照的所述紫外线的波长不作特别的限定，只要充分地进行所述组合物的组分的聚合即可，例如，可辐照UVA至V的波长的光线。
在所述实施方式中，涂覆所述TN组合物的层可形成在合适的基底材料层上。
在所述实施方式中，涂覆所述TN组合物的层可形成于在所述基底材料层上形成的配向层上。
例如，可以采用形成聚合物层(如聚酰亚胺层等)，并摩擦、涂布光配向化合物，然后通过线性偏振光的辐照来配向处理的方法，或者压印法，如纳米压印法等来形成所述配向层。
包含如上所述的TN层的光学膜可以自身或与其它组件结合的方式被应用于各种各样的用途。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包含所述光学膜和其它组件的光学层压体。
以上所述的层压体，例如，可被应用于LCD、OLED等中，或者可被应用于实现立体图像或改善其质量。
在实施方式中，所述光学层压体可包含作为其它的组件的延迟膜。作为所述延迟膜，可根据目的选取各种的组件而无需特别的限定。作为所述延迟膜，例如，可采用作为所谓的半波板(HWP)、四分之一波板(QWP)等而众所周知的板件。所述延迟膜可以是通过拉伸而具有延迟的聚合物膜，或者液晶膜。
当所述光学层压体包含所述光学膜和所述延迟膜时，可根据应用目的而以多种方式设置所述光学膜的TN层的液晶的光轴和所述延迟膜的慢轴。
例如，在所述层压体中，所述延迟膜的慢轴与最接近所述延迟膜的位置处的向列液晶化合物的光轴之间的夹角可以在约5至90度或约10至70度的范围内。
在所述实施方式中，所述光学层压体可进一步包含偏光层。
以上所述的光学层压体，例如，可依序包含图4所示的偏光层401、延迟膜402和光学膜403。
在如上所述的结构中，偏光层401的光吸收轴与延迟膜402的慢轴之间的夹角可以在10至20度的范围内。此外，延迟膜402的慢轴与最接近光学膜403的TN层上的延迟膜的位置处的向列液晶化合物的光轴之间的夹角可以在8至16度的范围内。在如上所述的结构中，所述TN层的扭曲角可以在36至50度的范围内。具有如上所述的结构的光学层压体可被应用于各种各样的用途，例如，可被用作减反射偏光板等。
在另外的实施方式中，所述光学层压体可包含如图5所示的依序排列的偏光层401、光学膜403和延迟膜402。
在以上所述的关系中，偏光层401的光吸收轴与延迟膜402的慢轴可相互垂直或平行。
在以上描述中，当延迟膜402的慢轴与偏光层401的光吸收轴相互垂直，且最接近光学膜403的TN层上的延迟膜的液晶化合物的光轴与延迟膜402的慢轴之间的夹角可以在约50至70度或约55至67度的范围内。此外，在以上所述的情况下，所述TN层的扭曲角可以在约10至30度的范围内。
此外，在以上描述中，当延迟膜402的慢轴与偏光层401的光吸收轴相互平行时，最接近光学膜403的TN层上的延迟膜的液晶化合物的光轴与延迟膜402的慢轴之间的夹角可以在约15至35度或约17至32度的范围内。此外，在以上所述的情况下，所述TN层的扭曲角可以在约60至85度的范围内。具有如上所述的结构的光学层压体可被应用于各种各样的用途，例如，可被用作OLED的减反射偏光板等。
在另外的实施方式中，所述光学层压体可包含作为其它的组件的偏光层。在此情况下，可采用吸收偏光层或反射偏光层作为所述偏光层。可被用于上述情况中的所述吸收偏光层或反射偏光层的类型不作特别的限定。所述吸收偏光层的实例可包括聚乙烯醇(PVA)膜类型的公知的偏光层，以及所述反射偏光层的实例可包括用溶致液晶(LLC)或胆甾型液晶(CLC)制得的偏光膜，或作为所谓的双亮度增强膜(DBEF)或线栅偏振器(WGP)而众所周知的膜。
图6为示例性的光学层压体的截面图，显示了所述光学层压体包含偏光层601和设置于偏光层601的一个表面上的光学膜602的情况。在以上描述中，偏光层601可以是如上所述的吸收偏光层或反射偏光层。
在所述光学层压体包含所述偏光层的以上情况中，在所述光学膜中，最接近所述TN层中的偏光层的液晶化合物的光轴与偏光层的光吸收轴或光反射轴之间的夹角可以在5至15度的范围内或在95至105度的范围内。此外，在以上描述中，所述TN层的扭曲角可以在80至100度的范围内。
在另外的实施方式中，所述光学层压体可包含吸收偏光层和反射偏光层。图7图示了所述光学层压体的示例性结构，显示了吸收偏光层6011、反射偏光层6022和光学膜602依序排列的情况。不同于图7所示的结构，吸收偏光层6011可被放置于比反射偏光层6022更接近于光学膜602的位置。
在以上所述的情况下，所述吸收偏光层的光吸收轴与反射偏光层的光反射轴可相互平行。在此情况下，最接近所述TN层中的吸收偏光层或反射偏光层的液晶化合物的光轴与所述偏光层的光吸收轴或光反射轴之间的夹角可以在5至15度的范围内或在95至105度的范围内。此外，在以上描述中，所述TN层的扭曲角可以在80至100度的范围内。
具有以上所述的结构的光学层压体，例如，可被用作OLED或反射LCD中的减反射膜，或用作LCD中的亮度改善膜。
以上所述的光学层压体可通过采用压敏黏合剂或粘合剂来层压本申请的实施方式的光学膜与偏光层或延迟膜，或者通过在偏光层或延迟膜上直接涂布以上所述的TN组合物以形成涂布层，然后使所述涂布层聚合来制造。
根据本申请的另一个方面，提供了一种显示设备。示例性的显示设备可包含所述光学膜或光学层压体。
包含所述光学层压体的显示设备的具体类型不作特别的限定。所述设备可以是，例如，LCD、OLED等。
所述光学膜或光学层压体在所述显示设备中的排列形式不作特别的限定，例如，可采用公知的形式。例如，在所述设备中，当所述光学膜或光学层压体改变光线性能或被用于减反射作用时，所述光学膜或光学层压体可被放置于邻近所述显示设备的正面或OLED的反射电极层。此外，当所述光学膜或光学层压体在LCD等中被用作亮度改善膜时，所述光学膜或光学层压体可被放置于显示面板与光源之间。
[有益效果]
在本申请的实施方式中，控制所述液晶层中的液晶化合物的配向状态可使得即使形成薄的单层，所述液晶层也展现出所谓的反向波长色散。包含以上所述的液晶层的光学膜可在所述显示设备(如LCD、OLED等)中展现出光学调制，或者可被用于各种各样的目的，如能够改善光利用效率的光学元件，或用于实现立体图像和其质量改善的元件。
附图说明
图1为用于描述液晶化合物的配向的概念图形。
图2为用于描述液晶化合物的配向的概念图表。
图3为光学膜的示例性截面图。
图4至7为显示了光学层压体的各种结构的视图。
图8为比较实施例与对比实施例的反向波长色散的视图。
<附图标记>
101：基底材料层
102：配向层
103：TN层
201：线性图形
202：非线性图形
401、601：偏光层
402：延迟膜
403、602：光学膜
6011：吸收偏光层
6022：反射偏光层。
具体实施方式
下文中，将结合实施例和对比实施例详细地描述光学膜，但所述膜的范围并不仅限于以下实施例。
制备实施例，液晶组合物的制备
通过以下方法制备了液晶组合物。将购自Merck公司的众所周知地用于制备胆甾型液晶(CLC)的用途的反应性液晶元RM1230(不包括手性掺杂物的组合物)与RM1231(不包括手性掺杂物的组合物)以1:1的比例混合，然后与甲苯和环己酮的混合溶剂(混合重量比＝7:3(甲苯:环己酮))混合以形成约40wt％的固相份额。随后，相对于RM的固相份额，以3wt％混合作为自由基引发剂的在280至320nm的范围内具有最大吸收波长的光聚合引发剂(Irgacure907)，并相对于RM的固相份额，以0.4wt％还混合在360至400nm的范围内具有最大吸收波长的光聚合引发剂(DarocureTPO)。之后，在约60℃的温度下加热混合溶液1小时，然后充分冷却以制得均相溶液。
实施例1
在聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)膜的一个表面上形成公知的摩擦配向层之后，利用6号线锭以制得的组合物涂布所述配向层，然后在100℃下干燥约2分钟。然后，通过在约60℃的温度下利用紫外线辐照装置(TLK40W/10R，购自RoyalPhilipsElectronicsN.V.)以波长在350至400nm的范围内的紫外线辐照涂布层(辐照强度：约100mJ/cm2)来引导产生手性试剂的浓度梯度。之后，利用紫外线辐照装置(FusionUV，400W)以1mJ/cm2以上的强度的强紫外线辐照引导产生了浓度梯度的所述涂布层，以充分聚合RM从而形成具有约3μm的厚度的TN层。在采用光学偏光显微镜(购自LeicaMicrosystemsLtd.)的测定的结果中，所述TN层的扭曲角为约90度，并显示出了图2的202中所示的非线性特性。
对比实施例1
除了利用紫外线辐照装置(FusionUV，400W)以1mJ/cm2以上的强度的强紫外线辐照所述涂布层，以充分聚合RM从而形成具有约3μm的厚度的TN层，而没有在约60℃的温度下利用紫外线辐照装置(TLK40W/10R，购自RoyalPhilipsElectronicsN.V.)以波长在350至400nm的范围内的紫外线辐照所述涂布层的过程之外，以与实施例1的相同方式形成了液晶层。在采用光学偏光显微镜(购自LeicaMicrosystemsLtd.)的测定的结果中，所述TN层的扭曲角为约90度，并显示出了图2的201中所示的线性特性。
物理性能评价
利用Axoscan(购自Axometrics,Inc.)装置测定了各个实施例和对比实施例中制得的液晶膜的反向波长色散，其结果详列于图8中。如图8所示，尽管实施例和对比实施例的光学膜具有相同是扭曲角，但可确定显示了通过引导产生的浓度梯度的非线性图形的特征的实施例1的光学膜实现了所谓的反向波长色散，以及可确定对比实施例1的光学膜实现了正向波长色散。图8中，实施例的结果为R(650)/R(550)大于1的情况。此外，可确定实施例1的光学膜由于其反向波长色散而可被应用于要求1/4波长板或1/2波长板的各种各样的用途，以及展现出优良的性能。

Claims (20)

1.一种光学膜，其包含液晶层，
其中所述液晶层包含胆甾型配向的向列液晶化合物，其中所述液晶层的厚度小于所述胆甾型配向的向列液晶化合物的螺距，其中所述液晶层具有50至300度的扭曲角，以及其中所述液晶层满足以下表达式1：
[表达式1]
R(650)/R(550)>R(550)/R(550)>R(450)/R(550)
其中，R(650)为对于具有650nm的波长的光的液晶层的面内延迟值，R(550)为对于具有550nm的波长的光的液晶层的面内延迟值，以及R(450)为对于具有450nm的波长的光的液晶层的面内延迟值。
2.权利要求1所述的光学膜，其中，所述R(650)/R(550)在1.01至1.19的范围内，所述R(450)/R(550)在0.81至0.99的范围内。
3.权利要求1所述的光学膜，其中，x轴为所述液晶层的厚度，以及y轴为存在于相应的厚度中的液晶化合物的光轴方向与存在于所述液晶层的最低部分(x为0的位置)中的液晶化合物的光轴之间的角度的图形可被表达为非线性图形。
4.权利要求3所述的光学膜，其中，所述图形包含所述图形的斜率会随着所述液晶层的厚度的增加而增加的部分。
5.权利要求1所述的光学膜，其中，对于具有550nm的波长的光的所述液晶层的面内延迟可以在110至220nm的范围内，或在240至350nm的范围内。
6.权利要求1所述的光学膜，其中，所述液晶层具有0.1至10μm的厚度。
7.权利要求1所述的光学膜，其中，所述液晶层进一步包含手性试剂。
8.权利要求1所述的光学膜，其进一步包含形成于所述液晶层的一个表面上的基底材料层。
9.一种光学层压体，包含：
权利要求1所述的光学膜；以及
位于所述光学膜的一侧的延迟膜。
10.权利要求9所述的光学层压体，其中，所述延迟膜的慢轴与液晶层中最接近所述延迟膜的位置处的向列液晶化合物的光轴之间的夹角在5至90度的范围内。
11.权利要求9所述的光学层压体，其进一步包含偏光层。
12.权利要求9所述的光学层压体，其依序包含偏光层、延迟膜和光学膜，其中，所述偏光层的光吸收轴与所述延迟膜的慢轴之间的夹角在10至20度的范围内，且所述延迟膜的慢轴与所述光学膜的液晶层中的最接近延迟膜的位置处的向列液晶化合物的光轴之间的夹角在8至16度的范围内。
13.权利要求12所述的光学层压体，其中，所述液晶层的扭曲角在36至50度的范围内。
14.权利要求9所述的光学层压体，其依序包含偏光层、延迟膜和光学膜，其中，所述延迟膜的慢轴与所述偏光层的光吸收轴相互垂直，且所述光学膜的液晶层中的最接近延迟膜的液晶化合物的光轴与延迟膜的慢轴之间的夹角在50至70度的范围内。
15.权利要求14所述的光学层压体，其中，所述液晶层的扭曲角在10至30度的范围内。
16.权利要求9所述的光学层压体，其依序包含偏光层、延迟膜和光学膜，其中，所述延迟膜的慢轴与所述偏光层的光吸收轴之间相互平行，且所述光学膜的液晶层中的最接近延迟膜的液晶化合物的光轴与所述延迟膜的慢轴之间的夹角在15至35度的范围内。
17.权利要求16所述的光学层压体，其中，所述液晶层的扭曲角在60至85度的范围内。
18.一种制造权利要求1所述的光学膜的方法，包括：
对于包含向列液晶化合物、手性试剂和聚合引发剂的液晶涂布层，根据手性试剂的涂布层的厚度引导浓度的变化；以及
所述手性试剂的浓度变化被引导产生的同时聚合所述向列液晶化合物。
19.权利要求18所述的制造光学膜的方法，其中，引导浓度的变化和聚合液晶化合物的步骤包括：在40至80℃下以10mJ/cm2至500mJ/cm2的辐射强度用紫外线A区的紫外线辐照液晶涂布层的过程；以及用紫外线辐照具有所述手性试剂的浓度的变化的液晶涂布层。
20.一种包含权利要求1所述的光学膜或权利要求9所述的光学层压体的显示设备。
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