CN111574812B - 一种基于共聚酯材料的光学补偿膜、其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于共聚酯的光学补偿膜、其制备方法和应用，该膜以非结晶性共聚酯为原料制备得到；所述非结晶性共聚酯具有式1结构；所述光学补偿膜具有近似平波长色散；所述光学补偿膜的平均厚度为10～150μm，透光率在88％以上，雾度在2％以下。本发明该光学补偿膜具有光学性能优异、位相差不均小、近平波长色散和延迟值可调等优点，可起到提高LCD显示器对比度、改善色偏、增大视角等作用。并且，该膜与线偏振片层叠组成具有抗反射功能的圆偏光片，可用于增强OLED显示器显示对比度。本发明该产品有望大面积使用在LCD及OLED屏幕上，且大大降低显示面板的成本。
Description
技术领域
本发明属于功能光学膜制备技术领域，具体包括利用非结晶性共聚酯材料制备一种具有优异光学性能的光学补偿膜，即一种基于共聚酯材料的光学补偿膜、其制备方法和应用
背景技术
随着信息时代的持续发展，人机交互显得越来越重要，通过视觉获取的信息量是巨大的，用户对于显示面板的要求也越来越高。在目前主流的液晶显示器(LCD)以及有机发光二极管(OLED)中，为了改善诸如对比度下降、色偏、外界反射光等问题，提高显示效果，需要加入光学补偿膜或者加入圆偏振片(线偏振片和四分之一波长补偿膜组成)。
图1示出了市场上主流液晶显示装置的典型结构，如图1所示，从背光源出来的光依次通过下偏光片3、液晶盒2和上偏光片1，上偏光片包括光学保护膜11、聚乙烯醇膜12、兼有保护作用的光学补偿膜13，下偏光片包括兼有保护作用的光学补偿膜31、聚乙烯醇膜32、光学保护膜33。通常情况下，一片液晶面板中至少需要1到2片光学补偿膜，改变光的偏振状态，防止出现漏光、色偏，还可以扩大观察视角。图2示出了现有有机发光二极管显示装置的典型结构，其包括OLED面板5(其中包括基板、阴极、阳极等)、圆偏光片4；圆偏光片4细分为偏光片41和四分之一波长补偿膜42。该偏光片的吸收轴与四分之一波长补偿膜的光轴成45度，这样外界光经过偏光片成为线偏振光，经过光学补偿膜后变成圆偏振光。之后，经过玻璃基板的反射，圆偏振光的偏振态发生反转，再次经过偏光片时不能透出，排除了外界环境光的干扰，进而实现高对比度显示。
可见，无论是在LCD还是OLED显示器件，光学补偿膜都起到了十分重要的作用。比较通用的光学补偿膜包括四分之一波片和二分之一波片，其它特定延迟值的补偿膜需要根据特定使用场景而定。
目前，一般使用三醋酸纤维素(TAC)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃聚合物(COP或COC)等材料制备光学补偿膜。光学补偿膜制备方法主要包括：拉伸工艺和液晶涂布工艺。相比较来说，拉伸工艺比液晶涂布工艺简单，当然也存在一些问题，例如光学薄膜的色散性问题。最好的光学补偿膜要求逆波长色散(光学延迟值不随波长增加而增加)，或者要求低一点，也需要平波长色散(光学延迟值不随波长变化而发生变化)。但是通常情况下，上述材料制备的光学薄膜属于正波长色散(光学延迟值随波长增加而减少)，不能在整个光学波段内的每一个波长处都达到相同的补偿效果，因而很容易产生色偏问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种基于共聚酯的光学补偿膜、其制备方法和应用，本发明提供的光学补偿膜的波长色散接近于平波长色散，具有优异的光学性能，利于在LCD及OLED等中的应用。
本发明提供一种基于共聚酯的光学补偿膜，其以非结晶性共聚酯为原料制备得到；所述非结晶性共聚酯具有式1结构：
所述光学补偿膜具有近似平波长色散；
所述光学补偿膜的平均厚度为10～150μm，透光率在88％以上，雾度在2％以下。
优选地，所述光学补偿膜的平均厚度为20～100μm，透光率在90％以上，雾度在1％以下。
进一步优选地，所述光学补偿膜透光率大于92％，雾度小于0.5％。
优选地，所述光学补偿膜以参考波长550nm的延迟值：70nm<Re<400nm、30nm<Rth<200nm，延迟值误差±5nm；Nz系数的范围0.95<Nz<1.1。
优选地，所述光学补偿膜使用的共聚酯原料玻璃化转变温度Tg在100℃以上。
本发明实施例提供如前文所述的光学补偿膜的制备方法，包括以下步骤：
将式1所示的非结晶性共聚酯进行熔融流延加工，得到初始流延膜；
将所述初始流延膜依次进行拉伸和松弛热处理，得到光学补偿膜。
优选地，所述拉伸温度为共聚酯原料Tg～Tg+50℃。
本发明提供如前文所述的光学补偿膜在VA和TN模式下液晶盒的光学延迟补偿中的应用。
本发明提供如前文所述的光学补偿膜作为λ/4膜在3D器件、LCD或OLED中的应用。
本发明提供如前文所述的光学补偿膜作为λ/2膜在逆波长色散四分之一补偿板或LCD中的应用。
与现有技术相比，本发明提供了一种利用基于式1所示共聚酯材料的光学补偿膜，具体来说，就是一种近似平波长色散的光学补偿膜，其延迟值随拉伸参数可调，可制备通用的λ/2波片和λ/4波片等，一些需要特殊延迟值补偿的液晶盒，也可以按其需求定制。此外，本发明中具体的制备流程包括熔融流延工艺、拉伸及后处理工艺。本发明该光学补偿膜具有光学性能优异、位相差不均小、近平波长色散和延迟值可调等优点，可起到提高LCD显示器对比度、改善色偏、增大视角等作用。并且，该膜与线偏振片层叠组成具有抗反射功能的圆偏光片，可用于增强OLED显示器显示对比度。本发明该产品有望大面积使用在LCD及OLED屏幕上，且大大降低显示面板的成本。
附图说明
图1为典型的VA和TN模式的LCD面板示意图；
图2为典型的OLED面板是示意图；
图3为折射率椭球示意图；
图4为本发明实施例1-8在拉伸及后续热处理过程中的工程应力随时间的变化图；
图5为本发明实施例9-12在拉伸及后续热处理过程中的工程应力随时间的变化图；
图6为本发明实施例1-8中面内延迟值的光学测量结果；
图7为本发明实施例1-8中面外延迟值的光学测量结果；
图8为本发明实施例1-8中Nz系数的光学测量结果；
图9为本发明实施例9-12中面内延迟值的光学测量结果；
图10为本发明实施例9-12中面外延迟值的光学测量结果；
图11为本发明实施例9-12中Nz系数的光学测量结果；
图12为本发明实施例中制备的λ/4波片的测试结果；
图13为本发明实施例的面内延迟值和面外延迟值随拉伸工艺参数中拉伸比变化的汇总结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于共聚酯的光学补偿膜，其以非结晶性共聚酯为原料制备得到；所述非结晶性共聚酯具有式1结构：
所述光学补偿膜具有近似平波长色散；
所述光学补偿膜的平均厚度为10～150μm，透光率在88％以上，雾度在2％以下。
目前的光学膜材料都有一定的缺点，比如，三醋酸纤维素(TAC)材料的吸湿性较大，当显示面板使用在室外，水下等恶劣的场合时，其显示效果及寿命则会大大降低。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固有双折射值小，难以达到需要的延迟值。环烯烃共聚酯材料价格相对昂贵，且产能有限，一般只能用在高端的显示面板中，难以大规模推广。
为了解决上述原料及制备工艺的问题，本发明开发出一种基于式1所示共聚酯材料的光学补偿膜，其具有光学性能优异、位相差不均小、近似平波长色散和延迟值可调及成本较低等优点，可用于LCD显示器中对液晶盒的光学补偿，起到提高LCD显示器对比度、改善色偏、增大视角的作用；该膜与线偏振片层叠组成具有抗反射功能的圆偏光片，可用于增强OLED显示器的显示对比度。
本发明使用式1所示的非结晶性共聚酯材料，制备了具有优异光学性能的光学补偿膜，具体来说，就是一种近似平波长色散的光学补偿膜，其延迟值随拉伸参数可调，可制备通用的λ/2波片和λ/4波片等，一些需要特殊延迟值补偿的液晶盒也可以按其需求定制。
在本发明中，所述的非结晶性共聚酯的分子式如式1所示，可称为聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG，可购买于伊斯曼公司)。该制备原料是一种非结晶性共聚酯，使用苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)两种共聚二醇单体共聚而成；共聚单体中1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的摩尔比例在50％左右时，共聚酯原料完全不能结晶，成为非结晶性材料，其光学性能十分优异。本发明实施例对聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯的来源并无特殊限制，采用市售产品即可。
在本发明中，光学延迟值包括面内延迟值Re和面外延迟值Rth，还有表示两者之间相对关系的Nz系数；下面，结合图3所示的折射率椭球对这三个参数进行解释。在折射率椭球中，nx、ny和nz代表x、y、z三个方向的折射率，通常情况下，nx指的是拉伸方向的折射率，如果是双轴拉伸的话，一般指拉伸力比较大的那个方向的折射率；ny指的是垂直于拉伸方向的折射率，如果是双轴拉伸的话，一般指拉伸力比较小的那个方向的折射率，nz指的是厚度方向的折射。
面内延迟值Re＝(nx-ny)×d，d是薄膜的厚度，也即面内延迟值＝面内双折射×厚度；面外延迟值Rth＝[(nx+ny)/2-nz]×d，面外延迟值与三个方向的折射率以及厚度都有关系。在光学补偿膜中，面内延迟值Re和面外延迟值Rth是除透光率和雾度之外最重要的两个参数，在保证透光率和雾度都能满足光学膜要求的情况下，延迟值进一步达到标准就有了大规模应用的前提条件，面内延迟值Re和面外延迟值Rth的实际值根据其使用场景而定。
系数Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)＝Rth/Re+0.5，Nz系数表示面内延迟值Re和面外延迟值Rth的相对关系；在一些液晶面板中，只要求补偿其面内双折射，面外双折射不需要补偿，这时就要求Nz系数越接近0.5越好，当Nz系数超过1.5时，在安装于液晶面板时视角明显降低。
光学补偿膜的波长色散性是十分重要的一个参数，在人们观看显示屏时，其本质是在观看显示面板所发出的不同波长的光，当补偿膜对于不同波长处的光补偿效果有差异时，观察者就会看到色偏现象，这对于显示效果非常不利。通常的光学补偿膜都是由正波长色散材料制备，其光学延迟值随波长增加而减少，因此不能在每一个波长处都实现相同的光学补偿。光学补偿膜最好是用平波长色散材料，其延迟值基本不随波长变化而变化，或者最优选是用逆波长色散材料，其延迟值随波长增加而增加，因此能够在每一个波长处都得到相同的光学补偿。
波长色散性用延迟值的比值表示，以测试波长550nm处为参考，Re(450)/Re(550)、Re(650)/Re(550)、Rth(450)/Rth(550)和Rth(650)/Rth(550)，Re(450)、Re(550)、Re(650)、Rth(450)、Rth(550)和Rth(650)分别表示测试波长450nm、550nm、650nm下的面内延迟值和面外延迟值，最优选的逆波长色散材料Re(450)/Re(550)和Rth(450)/Rth(550)的值在0.8附近、Re(650)/Re(550)和Rth(650)/Rth(550)的值在1.2附近。
在本发明实施例中的一系列光学补偿膜，面内延迟值Re从70nm到420nm不等(以测量波长550nm处计)，优选70nm<Re<400nm；面外延迟值Rth从30nm到240nm不等(以测量波长550nm处计)，优选30nm<Rth<200nm。同时，这些光学补偿膜的Nz系数在0.95到1.1之间，随加工参数不同有轻微变化，其波长色散接近于平波长色散。本发明该补偿膜具有近似平波长色散，即：Re(450)/Re(550)≈Re(650)/Re(550)≈1、Rth(450)/Rth(550)≈Rth(650)/Rth(550)≈1。并且，该补偿膜的延迟值误差±5nm。
在没有影响本发明的效果下，本发明对于该光学补偿膜的厚度没有特别的限制。根据当前显示市场的要求，所述光学补偿膜的平均厚度通常为10～150μm，更优选为20～100μm；当薄膜的厚度超低时，例如低于10μm时，样品的均匀性将难以保证，薄膜容易出现褶皱，同时薄膜的力学强度会下降。特别的，本发明优选厚度下限为30μm。另一方面，如果偏振片保护膜的厚度超过100μm时，将会大大增加整个偏光板的厚度，不满足目前显示面板的整体轻薄化趋势，本发明因此也不优选。
为了减小因厚度误差带来的延迟值的变化，从而导致不同区域偏振态的变化不一致而影响显示效果，本发明从上述角度出发，该光学补偿膜厚度均匀性优选为5％以下，进一步优选为4％以下，特别优选为3％以下。
对于本发明所使用的共聚酯聚合物原料，首先需要满足作为光学膜使用的基本条件：透光率一般要求在88％以上，优选透光率在90％以上，最优选透光率在92％以上；雾度一般要求在2％以下，优选雾度在1％以下，最优选雾度在0.5％以下。在本发明优选的实施例中，该补偿膜的平均厚度为20～100μm，透光率在90％以上，雾度在1％以下；优选透光率大于92％，雾度小于0.5％。
此外，从双折射方面来说，本发明优选固有双折射在10-4～10-1，更优选固有双折射在10-3～10-2。现有某些材料的固有双折射(理论上可达到的最大双折射值)太小，作为光学补偿膜使用，达不到需求的延迟值，可能还需要加入延迟增强剂才可以。还有从加工性能方面考虑，优选工艺流程简单、易加工的材料，从上述几个方面考虑，本发明的光学补偿膜使用聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯树脂(PCTG)制造，该树脂是非结晶性材料，光学性能、力学性能、加工性能十分优异，并且其成本较低。
作为优选，该补偿膜使用的共聚酯原料玻璃化转变温度Tg在100℃以上，例如100～120℃(DSC测试，升温速度10℃/min)，耐热性优异。
基于上述描述，本发明实施例提出了使用聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG)制备成光学补偿膜的方法，其中，聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯光学性能优异，透光率92％以上，雾度0.5％以下，基本上可以和目前光学性能最好的补偿膜相媲美，而且可以使用熔融挤出的方法进行加工，与三醋酸纤维素(TAC)溶液流延的方法相比，本发明方法效率更高，也不存在涉及溶剂回收等环保问题，后续的拉伸加工可以直接将拉伸生产线置于熔融流延生产线之后，实现连续化生产。
具体地，如前文所述的光学补偿膜的制备方法包括以下步骤：
将式1所示的非结晶性共聚酯进行熔融流延加工，得到初始流延膜；
将所述初始流延膜依次进行拉伸和松弛热处理，得到光学补偿膜。
本方案的基本思想就是，先将聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG)进行熔融流延加工，制备出初始流延膜，然后通过薄膜拉伸及后处理工艺，使聚合物膜中的分子链沿某一方向取向并固定下来，使拉伸之后的薄膜产生各向异性；只要合理控制拉伸参数，理论上本发明可以得到所需的任意位相差的光学补偿膜，但同时不能完全达到或超过固有双折射(理论上能够达到的最大双折射值)。
在本发明的实施例中，所述熔融流延加工的工艺具体包括：干燥前处理以及熔融流延成膜。本发明实施例将聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯树脂(PCTG)颗粒烘干，采用单螺杆或双螺杆挤出机挤出，在高于其玻璃化转变温度以上进行热处理，得到表面平整光滑、厚度均一的初始流延膜。
具体而言，本发明不限制干燥前处理的形式，可使用热风干燥或真空烘箱干燥。作为优选，本发明将聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯树脂(PCTG)颗粒的水含量降低至500ppm以下；为了保证后续熔融挤出过程稳定且聚酯不会降解，更优选将共聚酯颗粒水含量降至200ppm以下。所述的干燥温度优选为玻璃化转变温度以上到软化温度以下，本发明实施例使用的干燥温度为120℃～180℃，优选为140℃～170℃。所述的干燥时间优选6小时以上，当然时间越长含水量更低；在干燥过程中一小时至少翻料一次，以保证充分干燥，使树脂颗粒不能成团且水分含量达到要求。
本发明实施例将上述干燥后的共聚酯粒料通过挤出机熔融挤出，这里不限制使用何种形式的挤出机，熔融挤出可以使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出以及基于它们的各种衍生的挤出机。
本发明以常规的单螺杆挤出机为例，具体而言，就非结晶性树脂来说，加料段温度为Tf±30℃(Tf为聚合物的粘流温度)，压缩段温度为Tf～Tf+35℃，均化段温度为Tf～Tf+35℃；口模温度为Tf～Tf+30℃；更优选加料段温度为Tf±20℃，压缩段温度为Tf～Tf+15℃，均化段温度为Tf+15～Tf+30℃；口模温度为Tf+15～Tf+30℃。因为加料段温度如果低于Tf，那么单螺杆挤出机将不能提供足够的向前的推动力使物料进入压缩段；如果加料段温度高于Tf+30℃，那么共聚酯颗粒会因为温度过高而在加料段融化，无法进入压缩段。压缩段温度如果低于Tf，那么物料在压缩段不能完全塑化；如果温度高于Tf+35℃，那么很容易熔体破裂，导致前段压力不稳。并且，对于均化段与口模温度同理。
在熔体挤出成膜之后到收卷之间，本发明实施例还必须经过一个短暂的热处理阶段。该热处理可以直接在热辊上进行，利用高低温循环装置通入温度恒定的介质，介质可以为水、油等，不做特别限制，能满足热处理条件即可。在口模与收卷辊之间的热处理辊会对口模流出流延膜进行热处理，热处理温度一般在玻璃化温度(Tg)以上，优选Tg～Tg+50℃，更优选Tg+10℃～Tg+30℃。
对于薄膜拉伸及后处理工艺，本发明实施例的光学补偿膜可使用单向拉伸工艺，具体可使用自制单向薄膜拉伸机，使得到的初始流延膜在单向薄膜拉伸机中被两边两个夹具夹住，两个夹具被电机带动，可控制拉伸速度；同时在夹具上安装有力学传感器，可同步检测在拉伸过程中膜的受力大小。本发明实施例中整个装置采用热风加热，可使薄膜受到均匀的热效应，保证薄膜温度均一。
具体而言，为了使聚合物膜发生稳定的拉伸形变，本发明实施例中的拉伸温度优选为共聚酯原料Tg～Tg+50℃，更优选为Tg+10℃～Tg+30℃。此外，所述拉伸的速度优选为0.1mm/s～20mm/s，更优选为1mm/s～5mm/s。
本发明实施例对于流延以及拉伸工艺进行了深入探索，得到了基于共聚酯原料制备高性能光学补偿膜的最佳工艺条件。例如，所述拉伸温度为120～130℃，拉伸比在1.02～1.2之间；热处理时间为280s～300s。
本发明使用非结晶性共聚酯材料，通过熔融挤出和单轴拉伸及后处理的方法制备了光学补偿膜。使用该方法制备的光学补偿膜具有光学性能优异、位相差不均小、近平波长色散和延迟值可调的优点，利于应用。
其中，本发明可以通过调节拉伸工艺中的参数，使光学薄膜的双折射在一定的范围内可调，因此光学补偿膜的延迟值在一定范围内是可调的。进一步地，本发明可根据具体应用场景定制膜产品，包括λ/4波片和λ/2波片，其它特定延迟值的补偿膜需要根据其特定使用场景而定(如液晶盒的厚度、类型等)。
在本发明的一些实施例中，如前文所述的光学补偿膜可用于补偿在VA(垂直取向型)和TN(扭转向列型)模式下液晶盒的光学延迟。
在本发明的另一些实施例中，如前文所述的光学补偿膜作为λ/4膜使用，所述λ/4膜是构成圆偏振片的部件之一，可用于3D眼镜等3D器件、LCD显示中对于液晶层的光学补偿，以及用于OLED外部的抗反射以提高显示对比度。或者，所述的光学补偿膜作为λ/2膜使用，可以与λ/4膜以75°和15°层叠成具有宽波域补偿的逆波长色散λ/4补偿板，也可以直接用于对于LCD显示中的光学补偿，主要也可以改变线偏振光的偏振方向。
为了进一步理解本发明，使用实施例和比较例对本发明做更具体的说明，但本发明不限定于下面的实施例。还有，通过下面的方法对各种参数或特性进行测量。
1.薄膜厚度
使用螺旋测微器(桂林广陆数字测控有限公司)测量薄膜厚度。
2.平均折射率
使用阿贝折射仪(商品名NAR-1T；日本ATAGO)测量薄膜的平均折射率。
3.延迟值及其它光学参数
使用位相差仪(商品名RETS-100L；大塚电子株式会社制)测量面内延迟值Re和面外延迟值Rth，其它诸如Nz系数，波长色散性等光学参数都可以由测试数据计算得到。
实施例1
将式1所示的非结晶性共聚酯(PCTG，伊斯曼公司，Tg＝119℃)按表1所示参数进行熔融流延加工，得到初始流延膜；
使用自制单向薄膜拉伸机(参考专利CN103063689A、CN 203275319U)，将所述的流延膜拉伸为厚度为110μm的膜，然后进行热处理，得到基于共聚酯的光学补偿膜。
其中，拉伸温度为125℃、拉伸比(拉伸后的长度L与拉伸前的长度L0之比定义为拉伸比)为1.02、拉伸速度为1mm/s、热处理时间为280s，拉伸后回缩20％；各加工参数汇总在表2中。
用螺旋测微器测定薄膜厚度d，使用位相差仪测量每一个波长处的面内延迟值Re和面外延迟值Rth，其它诸如Nz系数，波长色散性参数(Re(450)/Re(550)、Re(650)/Re(550)、Rth(450)/Rth(550)和Rth(650)/Rth(550))等光学参数都可以由测量数据计算得到。测试结果汇总在表3中。
实施例2
除了拉伸比设定为1.04不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例3
除了拉伸比设定为1.06不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例4
除了拉伸比设定为1.08不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例5
除了拉伸比设定为1.10不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例6
除了拉伸比设定为1.12不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例7
除了拉伸比设定为1.16不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例8
除了拉伸比设定为1.20不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例9
除了拉伸温度设定为120℃、拉伸比设定为1.10不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例10
除了拉伸温度设定为130℃、拉伸比为1.10不同于实施例1以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例11
除了拉伸比为1.10、拉伸速度设定为5mm/s以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
实施例12
除了拉伸比为1.10、拉伸之后热处理时间设定为15s以外，采用与实施例1相同的方法制备光学补偿膜，测试结果显示在表3中。
因为以上所有制备的光学补偿膜的厚度均不同，为了方便比较，把所有薄膜的厚度归一化到100μm处进行比较。
上述所有实施例的实验条件以及制备的光学补偿膜的厚度如下表2所示。
图4和图5是拉伸及后处理过程中的工程应力(薄膜受到的力/薄膜横截面积)随时间的变化，可以看出在这个拉伸温度范围内(120℃～130℃)，拉伸过程中工程应力一直没有超过1MPa(120℃稍大于1MPa)，而且经过后续的松弛热处理过后，工程应力几乎趋近于0，显示了非常微弱的内应力积累，说明选择的温度范围十分合适。
图6、图7和图8是实施例的光学测量结果，从图6、图7可以看出，随拉伸比增加，Re从69.77nm增加到288.94nm(以550nm测量波长处计)，Rth从38.70nm增加到150.52nm，从图8处可以看出Nz系数始终在1附近(拉伸比为1.10时可能偏离较大一些)。
从表3中的波长色散性统计结果来看，所制备的光学补偿膜的Re和Rth的波长色散性接近于平波长色散，波长色散性参数Re(450)/Re550、Re(650)/Re(550)、Rth(450)/Rth(550)和Rth(650)/Rth(550)的值都在1附近，随拉伸比变化不大。同时对比实施例9-12来看，随温度和拉伸速度影响也不大，通常情况下，波长色散性只与树脂原料的本身性质有关，说明本发明所涉及的共聚酯树脂原料是一种很好的平波长色散材料。
同时通过对比实施例9-12的实验结果图9、图10、图11，从图9、图10可以看出，温度和热处理时间对于延迟值的影响非常显著，而拉伸速度的影响可以忽略(在当前速度范围内)。
图12中展示了制备的λ/4波片的光学延迟值，图12中，Re(550)＝139nm，Rth(550)＝73nm，是实施例4所得光学补偿膜的光学测量结果，厚度102μm。
对所有实施例的Re和Rth(以550nm波长处计)与拉伸比的结果进行比较，如图13所示，可以发现规律十分明显，延迟值Re和Rth基本随单向拉伸比线性增长，经过线性拟合，可以发现在该拉伸条件下，面内延迟值Re≈1351×拉伸倍数-1312、面外延迟值Rth≈696×拉伸倍数-675.6。有了这个线性规律公式，就可以根据需要，再综合考虑厚度和拉伸参数影响因素，定制所需的光学补偿膜。
由以上实施例可知，本发明提供的基于式1所示共聚酯材料的光学补偿膜是一种近似平波长色散的光学补偿膜，其延迟值随拉伸参数可调，可制备通用的λ/2波片和λ/4波片等，利于解决现有显示面板容易出现的色偏等问题。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种光学补偿膜的制备方法，包括以下步骤：
将式1所示的非结晶性共聚酯进行熔融流延加工，得到初始流延膜；
将所述初始流延膜依次进行单轴拉伸和松弛热处理，得到光学补偿膜；
所述光学补偿膜的平均厚度为10～150μm，透光率在88％以上，雾度在2％以下；所述光学补偿膜具有近似平波长色散。
2.根据权利要求1所述的光学补偿膜的制备方法，其特征在于，所述光学补偿膜的平均厚度为20～100μm，透光率在90％以上，雾度在1％以下。
3.根据权利要求2所述的光学补偿膜的制备方法，其特征在于，所述光学补偿膜透光率大于92％，雾度小于0.5％。
4.根据权利要求1所述的光学补偿膜的制备方法，其特征在于，所述光学补偿膜以参考波长550nm的延迟值：70nm<Re<400nm、30nm<Rth<200nm，延迟值误差±5nm；Nz系数的范围0.95<Nz<1.1。
5.根据权利要求1～4任一项所述的光学补偿膜的制备方法，其特征在于，所述光学补偿膜使用的共聚酯原料玻璃化转变温度Tg在100℃以上。
6.根据权利要求5所述的光学补偿膜的制备方法，其特征在于，所述拉伸温度为共聚酯原料Tg～Tg+50℃。
7.如权利要求1～6任一项所述制备方法制备的光学补偿膜在VA和TN模式下液晶盒的光学延迟补偿中的应用。
8.如权利要求1～6任一项所述制备方法制备的光学补偿膜作为λ/4膜在3D器件、LCD或OLED中的应用。
9.如权利要求1～6任一项所述制备方法制备的光学补偿膜作为λ/2膜在逆波长色散四分之一补偿板或LCD中的应用。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20230413 Address after: 230026 Jinzhai Road, Baohe District, Hefei, Anhui Province, No. 96 Patentee after: University of Science and Technology of China Patentee after: Li Liangbin Patentee after: Meng Lingpu Patentee after: Zhang Wenwen Patentee after: Chen Wei Address before: 230026 Jinzhai Road, Baohe District, Hefei, Anhui Province, No. 96 Patentee before: University of Science and Technology of China |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20231020 Address after: Room 204-A5, Embedded R&D Building, No. 5089 Wangjiang West Road, High tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230000 Patentee after: Hefei Zhongke Youcai Technology Co.,Ltd. Address before: 230000 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui Province Patentee before: Li Liangbin Patentee before: Meng Lingpu Patentee before: Zhang Wenwen Patentee before: Chen Wei Effective date of registration: 20231020 Address after: 230000 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui Province Patentee after: Li Liangbin Patentee after: Meng Lingpu Patentee after: Zhang Wenwen Patentee after: Chen Wei Address before: 230026 Jinzhai Road, Baohe District, Hefei, Anhui Province, No. 96 Patentee before: University of Science and Technology of China Patentee before: Li Liangbin Patentee before: Meng Lingpu Patentee before: Zhang Wenwen Patentee before: Chen Wei |