CN111954835B - 延迟膜、包括其的偏光板和包括其的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及延迟膜、包括其的偏光板和包括其的液晶显示装置,所述延迟膜包含组合物或其固化产物,所述组合物包含:玻璃化转变温度(Tg)为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂;包含苯乙烯单体的延迟调节剂;以及基于三嗪的双折射调节剂,其中基于100重量份的所述基于丙烯酸酯的树脂,所述基于三嗪的双折射调节剂以大于5重量份且为15重量份或更小的量包含在内。

Description

延迟膜、包括其的偏光板和包括其的液晶显示装置
技术领域
本申请要求于2018年4月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0044904号的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及延迟膜、包括其的偏光板和包括其的液晶显示装置。
背景技术
近来,随着光学技术的发展,替代现有技术中的阴极射线管的利用各种系统的显示装置例如等离子体显示面板(plasma display panel,PDP)、液晶显示器(liquidcrystal display,LCD)和有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)被提出并进入市场。近来,这些显示装置所需的特性趋于变得高度先进,因此,应用于显示装置的外围部件(例如,光学膜)所需的特性也趋于高度先进。特别地,随着近来的显示装置变得更薄更轻并且其屏幕面积增大,更宽的视角、更高的对比度、抑制图像色调根据视角的变化、以及屏幕显示的均匀性变成特别重要的问题。
延迟膜是出于改善视角、显示品质等的目的而在显示装置中使用的光学膜,并且可以根据波长色散特性分为具有正向波长色散特性、平坦波长色散特性和反向波长色散特性的延迟膜。具有正向波长色散特性的延迟膜意指具有所产生的延迟值随着入射光的波长增加而降低的特性的延迟膜;具有平坦波长色散特性的延迟膜意指具有不论入射光的波长如何,都产生相似的延迟值的特性的延迟膜;以及具有反向波长色散特性的延迟膜意指具有所产生的延迟值随着入射光的波长增加也增加的特性的延迟膜。
迄今为止开发的大多数延迟膜具有正向波长色散特性或平坦波长色散特性,并且在具有正向波长色散特性或平坦波长色散特性的延迟膜的情况下,相位延迟的程度在光波长变化时改变,使得存在难以获得均匀的颜色或视觉感的问题。相反,当延迟膜具有反向波长色散特性时,相位延迟值随着光波长增加也增加,使得具有反向波长色散特性的延迟膜由于可以在相对宽的光波长带中实现相对均匀的相位延迟而受到关注。
然而,由于波长色散特性是取决于用于延迟膜的材料而固有地表现出的特性,因此需要寻找新的原料以便用一个膜制造具有反向波长色散特性的延迟膜,这实际上并不容易。因此,在现有技术中,已经提出通过使用粘合剂或粘结剂将具有不同波长色散特性的两个或更多个延迟膜层合来制造具有反向波长色散特性的延迟膜的方法、通过将具有正延迟值的树脂和具有负延迟值的树脂共挤出以形成层合体并拉伸该层合体来制造具有反向波长色散特性的延迟膜的方法等。
然而,第一种方法的问题在于,当待层合的两个延迟膜的光轴没有精确设置时,不会表现出反向波长色散特性,使得很难制造具有反向波长色散特性的延迟膜;第二种方法的问题在于,当形成各层的树脂的玻璃化转变温度不相似时,树脂不能适当地拉伸,使得可用的树脂受到限制。
此外,其中波长色散特性被改善为反向波长色散或平坦波长色散的延迟膜的问题在于玻璃化转变温度显著降低,从而耐热性弱。
因此,需要开发容易制造并且在耐热性方面优异的能够实现反向波长/平坦波长色散特性的延迟膜。
(现有技术文献)
韩国专利申请特许公开第2005-0101743号
发明内容
技术问题
本发明致力于提供延迟膜、包括其的偏光板和包括其的液晶显示装置。
技术方案
本申请的一个示例性实施方案提供了延迟膜,其包含组合物或其固化产物,所述组合物包含:玻璃化转变温度(Tg)为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂;包含苯乙烯单体的延迟调节剂;以及基于三嗪的双折射调节剂,其中基于100重量份的基于丙烯酸酯的树脂,基于三嗪的双折射调节剂以大于5重量份且15重量份或更小的量包含在内。
本申请的另一个示例性实施方案提供了偏光板,其包括:起偏振器;和一个或更多个根据本申请的一个示例性实施方案的延迟膜。
本申请的又一个示例性实施方案提供了液晶显示装置,其包括:液晶单元;设置在液晶单元的上部上的上偏光板;设置在液晶单元的下部上的下偏光板;和设置在下偏光板的下部上的背光单元,其中上偏光板和下偏光板中的至少一者包括:起偏振器;和设置在起偏振器的一个表面上的根据本申请的一个示例性实施方案的延迟膜。
有益效果
根据本发明的延迟膜包含:玻璃化转变温度(Tg)为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂;包含苯乙烯单体的延迟调节剂;和特定含量的基于三嗪的双折射调节剂,从而提供耐热性优异的延迟膜。
此外,根据本发明的延迟膜通过使用特定含量的基于三嗪的双折射调节剂以利用与基于丙烯酸酯的树脂的折射率差异来改变波长色散特性,可以实现反向波长/平坦波长色散特性,并且本发明的延迟膜具有随着光波长增加,相位延迟值增加的反向波长色散特性,从而在宽的光波长带中产生相对均匀的相位延迟程度。因此,当将本发明的延迟膜应用于偏光板或显示装置时,与现有技术相比,该延迟膜可以实现优异的颜色、视觉感和光学特性。
附图说明
图1是示出根据本申请的一个示例性实施方案的偏光板的层合体结构的图。
图2是示出根据本申请的一个示例性实施方案的偏光板的层合体结构的图。
图3是示出根据本申请的一个示例性实施方案的液晶显示装置的图。
<附图标记说明>
101:延迟膜
102:起偏振器
103:偏光板
104:起偏振器保护膜(延迟膜)
105:粘结剂层(粘合剂层)
10:液晶单元
11:上偏光板
12:下偏光板
13:保护膜
14:背光单元
具体实施方式
在下文中,将描述本发明的优选的示例性实施方案。然而,本发明的示例性实施方案可以被修改成各种其他形式,并且本发明的范围不限于下面将描述的示例性实施方案。此外,提供本发明的示例性实施方案以向本领域普通技术人员更详细地解释本发明。
本申请的一个示例性实施方案提供了延迟膜,其包含组合物或其固化产物,所述组合物包含:玻璃化转变温度(Tg)为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂;包含苯乙烯单体的延迟调节剂;以及基于三嗪的双折射调节剂,其中基于100重量份的基于丙烯酸酯的树脂,基于三嗪的双折射调节剂以大于5重量份且15重量份或更小的量包含在内。
在本说明书中,使用由METTLER Instrument Corporation制造的差示扫描量热仪(DSC)设备测量玻璃化转变温度,关于测量方法,将3mg至20mg的待测量树脂放入铝坩埚中,将树脂以10℃/分钟的加热速率从30℃熔融至250℃并再次冷却至30℃,然后将树脂以10℃/分钟的加热速率再次熔融至200℃。在这种情况下,用METTLER InstrumentCorporation制造的DSC设备在第二熔融过程中测量树脂的热改变比热行为的温度范围内的中间点,并且将该值测量为玻璃化转变温度的值。
在本申请的一个示例性实施方案中,玻璃化转变温度为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂可以包括重均分子量为100,000g/mol至5,000,000g/mol的基于(甲基)丙烯酸酯的树脂。
重均分子量是其中分子量不均匀并且使用任一种聚合物材料的分子量作为参照的平均分子量中的一者,并且是通过用重量分数对具有分子量分布的聚合物化合物的组分分子种类的分子量进行平均获得的值。
重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)分析来测量。
在本说明书中,(甲基)丙烯酸酯意味着包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯二者。基于(甲基)丙烯酸酯的树脂可以为例如基于(甲基)丙烯酸酯的单体与含可交联官能团的单体的共聚物。
基于(甲基)丙烯酸酯的单体没有特别限制,但是其实例包括(甲基)丙烯酸烷基酯,更具体地,基于(甲基)丙烯酸酯的单体为包含具有1至12个碳原子的烷基的单体,并且可以包括以下中的一者或两者或更多者:(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯和(甲基)丙烯酸癸酯。
含可交联官能团的单体没有特别限制,但是可以包括例如含羟基的单体、含羧基的单体和含氮的单体中的一者或两者或更多者。
含羟基的单体的实例包括(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙二醇酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙二醇酯等。
含羧基的单体的实例包括(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙酸、3-(甲基)丙烯酰氧基丙酸、4-(甲基)丙烯酰氧基丁酸、丙烯酸二聚物、衣康酸、马来酸、马来酸酐等。
含氮的单体的实例可以包括(甲基)丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺等。
从改善其他功能性例如相容性的观点出发,也可以另外使乙酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一者与基于(甲基)丙烯酸酯的树脂共聚。
在本申请的一个示例性实施方案中,玻璃化转变温度为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂可以在丙烯酸酯分子链中具有选自N-取代的马来酰亚胺结构、内酯环结构和戊二酰亚胺结构中的一种或更多种单体。
在玻璃化转变温度为120℃更高的基于丙烯酸酯的树脂中,N-取代的马来酰亚胺结构、内酯环结构和戊二酰亚胺结构可以通过核磁共振(NMR)测量来确定。
在本申请的一个示例性实施方案中,N-取代的马来酰亚胺结构可以为N-苯基马来酰亚胺(PMI)。
在丙烯酸酯分子链中具有所述单体意味着基于100重量份的丙烯酸类树脂,以1重量份至40重量份,优选地5重量份至30重量份,更优选地5重量份至20重量份的量包含所述单体,并且当在丙烯酸酯分子链中包含所述单体时,可以形成共聚物。
共聚物是指通过使两种或更多种不同的单元聚合而获得的制品,并且在共聚物中,两种或更多种单元可以不规则或规则地排列。
共聚物可以为具有其中单体无任何规则地彼此混合的形式的无规共聚物、其中重复以恒定间隔对准的嵌段的嵌段共聚物、或具有其中单体交替地重复和聚合的形式的交替共聚物,并且根据本申请的一个示例性实施方案的玻璃化转变温度为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂可以为无规共聚物、嵌段共聚物或交替共聚物。
在本申请的一个示例性实施方案中,玻璃化转变温度为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂可以为内酯-甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate,MMA)、马来酰亚胺-MMA或戊二酰亚胺-MMA。
在本申请的一个示例性实施方案中,基于丙烯酸酯的树脂的玻璃化转变温度可以为120℃或更高,优选125℃或更高且150℃或更低,优选145℃或更低。
在本申请的一个示例性实施方案中,包含苯乙烯单体的延迟调节剂可以是苯乙烯-丙烯腈(styrene-acrylonitrile,SAN)。
当单独使用苯乙烯作为延迟调节剂时,不会表现出与基于丙烯酸酯的树脂的相容性,但是通过使用其中苯乙烯与丙烯腈一起被使用的苯乙烯-丙烯腈(SAN),与基于丙烯酸酯的树脂的相容性可以是足够的。
在本申请的一个示例性实施方案中,基于100重量份的基于丙烯酸酯的树脂,延迟调节剂可以以15重量份至80重量份的量包含在内。
在另一个示例性实施方案中,基于100重量份的基于丙烯酸酯的树脂,延迟调节剂可以以20重量份至80重量份,优选地30重量份至75重量份的量包含在内。
当延迟调节剂包含在上述范围内时,延迟膜具有能够通过将波长色散特性改变为适当的范围来实现反向波长/平坦波长色散特性的特征。此外,当延迟调节剂的含量超过上述范围内的重量份时,延迟膜组合物的玻璃化转变温度降低,这可能导致耐热性劣化的缺点。
本申请的一个示例性实施方案提供了延迟膜,其中基于100重量份的基于丙烯酸酯的树脂,基于三嗪的双折射调节剂以大于5重量份且15重量份或更小的量包含在内。
在另一个示例性实施方案中,基于100重量份的基于丙烯酸酯的树脂,基于三嗪的双折射调节剂可以以5.5重量份至14重量份,优选地6.5重量份至13重量份的量包含在内。
在本申请中,延迟膜中包含的基于三嗪的双折射调节剂不是出于阻挡UV的一般目的而使用,而是出于通过利用与丙烯酸类树脂的折射率差异来改变波长色散特性的目的使用。
当基于三嗪的双折射调节剂包含在上述含量范围内时,延迟膜的波长色散特性降低至1.0或更小,使得延迟膜具有可以在一般的正向色散中实现平坦/反向色散并且光学特性优异的特征。延迟膜的缺点在于,当基于三嗪的双折射调节剂的重量份小于上述范围时,波长色散特性不会具有平坦色散/反向色散,而是具有正向色散,当基于三嗪的双折射调节剂的重量份大于上述范围时,延迟的表现小,使得难以表现出足够的延迟。
在本申请的一个示例性实施方案中,作为基于三嗪的双折射调节剂,可以使用2-羟基苯基-均-三嗪衍生物(2-hydroxyphenyl-s-triazine derivative),其具体实例包括由BASF SE制造的Tinuvin 1600、Tinuvin 460、Tinuvin 477、Tinuvin 479和Tinuvin 1577和/或由ADEKA Corporation制造的LA-F70和LA46等,但不限于此。
在本申请的一个示例性实施方案中,基于三嗪的双折射调节剂可以由下式1表示。
[式1]
Figure GDA0003558956660000071
在式1中,
L1至L3彼此相同或不同,并且各自独立地为直接键;经取代或未经取代的亚芳基;或者经取代或未经取代的亚杂芳基,
Z1至Z3彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;羟基;经取代或未经取代的烷氧基;经取代或未经取代的烷基;经取代或未经取代的芳基;或者经取代或未经取代的杂芳基,
a、b和c彼此相同或不同,并且各自独立地为1至3的整数,
p、q和r彼此相同或不同,并且各自独立地为1至5的整数,并且当a、b、c、p、q和r为2或更大的整数时,括号中的两个或更多个取代基彼此相同或不同。
取代基的实例将在下面描述,但不限于此。
在本说明书中,术语“经取代或未经取代的”意指未经取代或经选自以下的一个或更多个取代基取代:烷氧基;烷基;芳基;和杂环基,或者未经取代或经以上例示的取代基中的两个或更多个取代基相连的取代基取代。例如,“两个或更多个取代基相连的取代基”可以为联苯基。也就是说,联苯基也可以是芳基,并且可以被解释为两个苯基相连的取代基。
在本说明书中,烷基可以为直链的或支链的,并且其碳原子数没有特别限制,但优选为1至40。根据一个示例性实施方案,烷基的碳原子数为1至20。根据另一个示例性实施方案,烷基的碳原子数为1至10。根据又一个示例性实施方案,烷基的碳原子数为1至6。烷基的具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、4-甲基己基、5-甲基己基等,但不限于此。
在本说明书中,烷氧基可以为直链的、支链的或环状的。烷氧基的碳原子数没有特别限制,但优选为1至40。其具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基(isopropoxy)、异丙基氧基(i-propyloxy)、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基、苄氧基、对甲基苄氧基等,但不限于此。
包含烷基、烷氧基和本说明书中描述的其他烷基部分的取代基包括直链形式和支链形式二者。
在本说明书中,芳基没有特别限制,但优选地具有6至60个碳原子,并且可以为单环芳基或多环芳基。根据一个示例性实施方案,芳基的碳原子数为6至30。根据一个示例性实施方案,芳基的碳原子数为6至20。单环芳基的实例包括苯基、联苯基、三联苯基等,但不限于此。多环芳基的实例包括萘基、蒽基、菲基、芘基、
Figure GDA0003558956660000091
基、三亚苯基、/>
Figure GDA0003558956660000092
基、芴基等,但不限于此。
在本说明书中,杂环基为包含N、O、P、S、Si和Se中一者或更多者作为杂原子的杂环基,并且其碳原子数没有特别限制,但优选为1至60。根据一个示例性实施方案,杂环基的碳原子数为1至30。杂环基的实例包括吡啶基、吡咯基、嘧啶基、哒嗪基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、
Figure GDA0003558956660000093
唑基、异/>
Figure GDA0003558956660000094
唑基、噻唑基、异噻唑基、三唑基、/>
Figure GDA0003558956660000095
二唑基、噻二唑基、二噻唑基、四唑基、吡喃基、噻喃基、吡嗪基、/>
Figure GDA0003558956660000096
嗪基、噻嗪基、二氧杂环己烯基(dioxynyl)、三嗪基、四嗪基、喹啉基(quinolinyl)、异喹啉基、喹啉基(quinolyl)、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、吖啶基、呫吨基、菲啶基、二氮杂萘基、三氮杂茚基、吲哚基、二氢吲哚基、吲嗪基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、苯并噻唑基、苯并/>
Figure GDA0003558956660000097
唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并咔唑基、吲哚并咔唑基、茚并咔唑基、吩嗪基、咪唑并吡啶基、吩/>
Figure GDA0003558956660000098
嗪基、菲啶基、菲咯啉基、吩噻嗪基、咪唑并吡啶基、咪唑并菲啶基、苯并咪唑并喹唑啉基、苯并咪唑并菲啶基等,但不限于此。
在本说明书中,对杂环基的上述描述可以应用于杂芳基,不同之处在于杂芳基是芳族的。
在本说明书中,对芳基的上述描述可以应用于亚芳基,不同之处在于亚芳基是二价的。
在本申请的一个示例性实施方案中,L1至L3可以为直接键;或者经取代或未经取代的具有6至60个碳原子的亚芳基。
在另一个示例性实施方案中,L1至L3可以为直接键;或者经取代或未经取代的具有6至40个碳原子的亚芳基。
在又一个示例性实施方案中,L1至L3可以为直接键;或亚苯基。
在本申请的一个示例性实施方案中,Z1至Z3可以为氢;羟基;经取代或未经取代的具有6至60个碳原子的芳基;或者经取代或未经取代的烷氧基。
在另一个示例性实施方案中,Z1至Z3可以为氢;羟基;经取代或未经取代的具有6至40个碳原子的芳基;或者经取代或未经取代的烷氧基。
在又一个示例性实施方案中,Z1至Z3可以为氢;羟基;具有6至40个碳原子的芳基;或者未经取代或经具有1至40个碳原子的烷基取代的烷氧基。
在又一个示例性实施方案中,Z1至Z3可以为氢;羟基;苯基;或者未经取代或经具有1至10个碳原子的支化烷基取代的烷氧基。
在本申请的一个示例性实施方案中,式1可以由下式2表示。
[式2]
Figure GDA0003558956660000101
在式2中,Z1至Z3、p、q和r的限定与式1中的限定相同。
在本申请的一个示例性实施方案中,Z1至Z3中的至少一者可以为经取代或未经取代的芳基。
特别地,与Z1至Z3中的至少一者不具有苯基的情况相比,Z1至Z3中的至少一者具有苯基的情况具有更显著表现出的双折射差异,并且由于基于三嗪的双折射调节剂之间的结构差异,即使当以过量的量包含其中Z1至Z3不具有苯基的基于三嗪的双折射调节剂时,其效果也表现为低水平。
特别地,在本申请的一个示例性实施方案中,当将由BASF SE制造的Tinuvin 1600(2-羟基苯基-均-三嗪衍生物)用作基于三嗪的双折射调节剂时,与相似含量相比,最显著地表现出改善波长色散特性的效果,这可能由结构差异所引起的双折射差异所引起。
根据本申请的玻璃化转变温度为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂、包含苯乙烯单体的延迟调节剂、以及基于三嗪的双折射调节剂的含量和组分可以通过核磁共振(NMR)和气相色谱(GC)分析来确定。
本申请的一个示例性实施方案提供了延迟膜,其中基于三嗪的双折射调节剂在200nm至400nm的波长区域中的二色性值满足以下方程式1。
[方程式1]
Figure GDA0003558956660000111
在方程式1中,
αe为非常射线的消光系数,以及
α0为寻常射线的消光系数。
在本发明中,非常射线的消光系数αe和寻常射线的消光系数α0可以通过测量包含基于三嗪的双折射调节剂的膜的偏振光透射率来计算。例如,在通过将偏光板附接至透射率测量装置(例如,Hitachi,Ltd.制造的U-3310等)的光源来产生偏振光之后,通过使偏振光穿过样品膜来测量寻常射线的透射率To,然后通过使偏振光在样品膜旋转90°的状态下穿过样品膜来测量非常射线的透射率Te。然后,可以通过分别用测得的寻常射线和非常射线的透射率代入以下方程式来计算寻常射线和非常射线的消光系数。
-Log T=αbc
(T:透射率,α:消光系数,b:样品厚度,以及c:基于三嗪的双折射调节剂的浓度)
在本申请的一个示例性实施方案中,延迟膜提供了满足以下方程式2和方程式3的延迟膜。
[方程式2]
0.7≤Rin(450)/Rin(550)≤1.0
[方程式3]
1.0≤Rin(650)/Rin(550)≤1.1
在方程式2和方程式3中,
Rin(λ)为在λnm的波长下在面内方向上的延迟并且值为(nx-ny)xd,
nx为延迟膜表面在慢轴方向上的折射率,
ny为延迟膜表面在快轴方向上的折射率,以及
d为延迟膜的厚度。
在方程式2和方程式3中,Rin(λ)通过测量在λnm的波长下在面内方向上的延迟而获得,并且为使用由Axometrics,Inc.制造的Axoscan测量的值。即,在方程式2和方程式3中,Rin(450)、Rin(550)和Rin(650)分别意指在450nm、550nm和650nm下在面内方向上的延迟值。
如在对方程式2和方程式3的前述解释中所见,在各波长下在面内方向上的延迟为由慢轴方向上的折射率与快轴方向上的折射率之差和延迟膜的厚度确定的值。慢轴和快轴根据延迟膜的聚合物链的取向方向确定,将聚合物链的取向变大的方向称为慢轴,并且在各波长下光穿过需要长时间,使得将延迟时延最大的方向称为慢轴。快轴是与慢轴相反的概念,将聚合物链的取向变小的方向称为快轴,并且在各波长下光穿过需要短时间,使得将延迟时延最小的方向称为快轴。
在方程式2中,可以将在550nm波长下在面内方向上的延迟称为Rin(550),并且可以将在450nm波长下在面内方向上的延迟称为Rin(450)。作为两个波长下的延迟比的Rin(450)/Rin(550)变为1或更小的情况表示反向波长色散,Rin(450)/Rin(550)为1的情况表示平坦波长色散,并且Rin(450)/Rin(550)的值大于1的情况表示正向波长色散。
可以看出,当Rin(650)/Rin(550)具有方程式3的范围时,方程式3也以与方程式2中相同的方式表示反向波长色散/平坦波长色散。
此外,在本申请的一个示例性实施方案中,延迟膜提供了满足以下方程式4和方程式5的延迟膜。
[方程式4]
0nm≤Rin(550)≤300nm
[方程式5]
40nm≤Rth(550)≤300nm
在方程式4和方程式5中,
Rin(550)为在550nm波长下在面内方向上的延迟并且值为(nx-ny)xd,
Rth(550)为在550nm波长下在厚度方向上的延迟并且值为{nz-(nx+ny)/2}xd,
nx为延迟膜表面在慢轴方向上的折射率,
ny为延迟膜表面在快轴方向上的折射率,
nz为延迟膜在厚度方向上的折射率,以及
d为延迟膜的厚度。
在方程式4和方程式5中,Rin(λ)通过测量在λnm波长下在面内方向上的延迟而获得,并且为使用由Axometrics,Inc.制造的Axoscan测量的值。此外,Rth(λ)为在λnm波长下在厚度方向上的延迟,通过用AxoScan设备测量厚度方向上的折射率而获得,并且为由与面内方向上的折射率的平均值的差值和厚度确定的值。
在本申请的一个示例性实施方案中,延迟膜的厚度可以为10μm至100μm。
在另一个示例性实施方案中,延迟膜的厚度可以为10μm至100μm,优选为15μm至95μm,并且更优选为15μm至80μm。
如在方程式2至方程式5中所见,延迟值根据延迟膜的厚度而改变,并且在本申请中,当延迟膜的厚度具有上述范围时,延迟膜具有平坦色散/反向色散。
在本申请的一个示例性实施方案中,延迟膜的组合物的玻璃化转变温度可以为115℃或更高。
组合物的玻璃化转变温度为115℃或更高的事实意指包含玻璃化转变温度(Tg)为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂、包含苯乙烯单体的延迟调节剂和基于三嗪的双折射调节剂的组合物的玻璃化转变温度,并且其测量方法与上述的方法相同。
在本申请的一个示例性实施方案中,延迟膜的组合物的玻璃化转变温度可以为115℃或更高,优选为118℃或更高。
在本申请的一个示例性实施方案中,延迟膜的组合物的玻璃化转变温度可以为150℃或更低,优选为130℃或更低。
根据本申请的延迟膜包含玻璃化转变温度为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂,使得组合物的玻璃化转变温度值可以保持上述范围,并且所得延迟膜具有耐热性优异的特性。
本申请的一个示例性实施方案提供了波长色散特性为0.1至1.0的延迟膜。
在另一个示例性实施方案中,延迟膜的波长色散特性可以为0.1至1.0,优选为0.6至1.0。
同时,用于制造具有上述特性的本发明的延迟膜的方法没有特别限制,并且可以通过制备组合物,然后使其膜成型,并拉伸膜的方法来制造本发明的延迟膜。
组合物例如通过使用任何适当的混合器(例如万能混合器)将膜原材料预共混,然后挤出捏合所获得的混合物来制备。在这种情况下,在挤出捏合时使用的混合器没有特别限制,并且可以使用任何适当的混合器,例如挤出机如单螺杆挤出机和双螺杆挤出机、或者压力捏合机。
膜成型方法的实例包括任何适当的膜成型方法,例如溶液浇铸法(溶液流延法)、熔体挤出法、压延法、和压缩成型法。在这些膜成型方法中,优选溶液浇铸法(溶液流延法)和熔体挤出法。
溶液浇铸法(溶液流延法)中使用的溶剂的实例包括:芳族烃,例如苯、甲苯、和二甲苯;脂族烃,例如环己烷和十氢化萘;酯,例如乙酸乙酯和乙酸丁酯;酮,例如丙酮、甲基乙基酮、和甲基异丁基酮;醇,例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、和丁基溶纤剂;醚,例如四氢呋喃和二
Figure GDA0003558956660000141
烷;卤代烃,例如二氯甲烷、氯仿、和四氯化碳;二甲基甲酰胺;二甲基亚砜;等等。这些溶剂可以单独使用或者以其两者或更多者的组合使用。
用于进行溶液浇铸法(溶液流延法)的设备的实例包括鼓型流延机、带型流延机、旋涂机等。同时,熔体挤出法的实例包括T模法、吹胀法等。成型温度可以为150℃至350℃、或200℃至300℃。
当通过T模法使膜成型时,将T模安装在公知的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机的前端部上,并将以膜形式挤出的膜卷绕,从而获得卷状膜。
在通过前述过程形成膜之后,拉伸膜。对于拉伸过程,可以单独进行机器方向(MD)上的拉伸和横向方向(TD)上的拉伸,并且也可以全部进行。此外,当机器方向上的拉伸和横向方向上的拉伸均进行时,可以首先进行任一拉伸,然后也可以进行另一拉伸,并且可以在两个方向上同时进行拉伸。此外,拉伸也可以在一步中进行,也可以通过多步进行。在机器方向上的拉伸的情况下,可以进行通过辊之间的速度差进行拉伸,并且在横向方向上的拉伸的情况下,可以使用拉幅机。拉幅机的轨道起始角度通常在10°以内,使得在横向方向上的拉伸期间发生的弯曲现象受到抑制,并且光轴的角度规则地受到控制。即使当通过多步进行横向方向上的拉伸时,也可以获得抑制弯曲的效果。
优选的是,拉伸温度在作为膜原材料的组合物的玻璃化转变温度附近的范围内,并且当将组合物的玻璃化转变温度定义为Tg时,拉伸温度在以下范围内:优选地,(Tg-30℃)至(Tg+100℃),更优选地,(Tg-20℃)至(Tg+80℃),甚至更优选地,(Tg-5℃)至(Tg+20℃)。当拉伸温度低于(Tg-30℃)时,存在可能无法获得足够的拉伸比的问题。反之,当拉伸温度高于(Tg+100℃)时,存在发生树脂组合物的流动,并因此可能无法进行稳定拉伸的问题。
此外,在本申请的一个示例性实施方案中,基于拉伸方向上的长度,膜的拉伸时的拉伸比可以为1.05倍至10倍。
此外,可以拉伸膜,使得基于基础膜的总拉伸面积,总拉伸比变为1.1倍或更大、1.2倍或更大、或者1.5倍或更大,并且25倍或更小、10倍或更小、或者7倍或更小。当拉伸比小于1.1倍时,可能无法足够地实现拉伸效果,而当拉伸比大于25倍时,膜层可能开裂。
在拉伸之前,还可以进行干燥组合物的过程,以使施加有组合物的表面平坦化并使组合物中包含的溶剂挥发。
为了使延迟膜的光学各向同性或机械特性稳定,可以在拉伸处理之后对延迟膜进行热处理(退火)等。用于热处理的条件没有特别限制,并且可以采用本发明的领域中普通技术人员已知的任何适当的条件。
上述的本发明的延迟膜应用于偏光板和/或液晶显示装置,并因此可以有益地使用。在本申请的一个示例性实施方案中,本发明提供了偏光板,所述偏光板包括:起偏振器;和一个或更多个根据本申请的延迟膜。
图1是示出根据本申请的一个示例性实施方案的偏光板103的层合体结构的图。具体地,偏光板103具有其中层合有起偏振器102和设置在起偏振器的一个表面上的延迟膜101的结构。
在本申请的一个示例性实施方案中,起偏振器没有特别限制,并且使用本领域中公知的起偏振器,例如由包含碘或二色性染料的聚乙烯醇(PVA)构成的膜。
起偏振器表现出能够从在各个方向上振动的入射光中仅提取在一个方向上振动的光的特性。该特性可以通过在高的张力下拉伸吸附有碘的聚乙烯醇(PVA)来实现。例如,更具体地,可以通过以下步骤形成起偏振器:通过将PVA膜浸入水溶液中来使PVA膜溶胀的步骤,用赋予经溶胀的PVA膜偏振特性的二色性物质对经溶胀的PVA膜进行染色的步骤,通过拉伸经染色的PVA膜来使二色性染料物质与拉伸方向平行排列的拉伸步骤,以及对经历拉伸步骤的PVA膜的颜色进行校正的颜色校正步骤。然而,本发明的偏光板不限于此。
在本申请的一个示例性实施方案中,起偏振器和延迟膜可以用粘结剂或粘合剂粘合,并且可用的粘结剂或粘合剂没有特别限制,只要该粘结剂或粘合剂在本领域中是已知的即可。其实例包括基于水的粘结剂、一种液体型或两种液体型基于聚乙烯醇(PVA)的粘结剂、基于聚氨酯的粘结剂、基于环氧基的粘结剂、基于苯乙烯丁二烯橡胶(基于SBR)的粘结剂、热熔体型粘结剂等,但本发明不限于这些实例。
延迟膜可以直接附接至起偏振器的一个表面或两个表面上。此外,延迟膜可以附接至现有技术中的偏光板的保护膜上,其中保护膜附接至起偏振器的两个表面上,并因此延迟膜可以有益地用作延迟膜。
当延迟膜直接附接至起偏振器的一个表面或两个表面上时,例如,其结构可以为上保护膜/起偏振器/延迟膜或者延迟膜/起偏振器/下保护膜。附接方法可以通过以下方法进行:使用辊涂机、凹版涂覆机、棒涂机、刮涂机、毛细管涂覆机、微室刮刀涂覆机等用底漆涂覆延迟膜或起偏振器的表面,通过滴注法在其上喷洒粘结剂,然后用层合辊加热并层合包括延迟膜和起偏振器的层合体的方法;通过在室温下压缩层合体来层合层合体的方法;或者对层合体进行UV固化的方法。
图2是示出根据本申请的一个示例性实施方案的偏光板的层合体结构的图。具体地,偏光板103可以具有其中按此顺序层合有起偏振器保护膜104/粘结剂层(粘合剂层)105/延迟膜101/起偏振器102/起偏振器保护膜104的结构,并且起偏振器保护膜可以包括根据本申请的延迟膜。
如图2所示,可以确定,根据本申请的一个示例性实施方案的延迟膜在与起偏振器接触的同时被定位,并且其主要目的是将面板的功能改善为表现出延迟的功能,而不是阻挡和吸收UV射线的目的。
本申请的一个示例性实施方案提供了偏光板,其中起偏振器保护膜附接至起偏振器的一个表面上,并且根据本申请的延迟膜附接至起偏振器的与其上附接有起偏振器保护膜的表面相反的表面上。
在本申请的一个示例性实施方案中,在偏光板中,起偏振器保护膜可以粘结至延迟膜的与接触起偏振器的表面相反的表面上,并且可以通过粘结剂层(粘合剂层)粘结。
在本申请的一个示例性实施方案中,起偏振器保护膜可由以下中的任一者或更多者构成:基于环烯烃聚合物(COP)的膜、丙烯酸类膜、基于三乙酰纤维素(TAC)的膜、基于环烯烃共聚物(COC)的膜、基于聚降冰片烯(PNB)的膜、和基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的膜。
本申请的一个示例性实施方案提供了包括偏光板的液晶显示装置。
此外,本申请的一个示例性实施方案提供了液晶显示装置,所述液晶显示装置包括:液晶单元;设置在液晶单元的上部上的上偏光板;设置在液晶单元的下部上的下偏光板;和设置在下偏光板的下部上的背光单元,其中上偏光板和下偏光板中的至少一者包括:起偏振器;和设置在起偏振器的一个表面上的根据本申请的一个示例性实施方案的延迟膜。
本申请的一个示例性实施方案提供了液晶显示装置,其中上偏光板包括:起偏振器;和延迟膜,并且延迟膜设置成面向液晶单元。
本申请的一个示例性实施方案提供了液晶显示装置,其中下偏光板包括:起偏振器;和延迟膜,并且延迟膜设置成面向背光单元。
上偏光板包括起偏振器和延迟膜并且延迟膜设置成面向液晶单元的构造意指,上偏光板包括:起偏振器;和延迟膜,并且在这种情况下,延迟膜设置在液晶显示装置中的朝向液晶单元的方向上,并且具体地意指,液晶显示装置具有其中按此顺序层合有背光单元/下偏光板/液晶单元/延迟膜/起偏振器的结构。
下偏光板包括起偏振器和延迟膜并且延迟膜设置成面向背光单元的构造意指,下偏光板包括:起偏振器;和延迟膜,并且在这种情况下,延迟膜设置在液晶显示装置中的朝向背光单元的方向上,并且具体地意指,液晶显示装置具有其中按此顺序层合有背光单元/延迟膜/起偏振器/液晶单元/上偏光板的结构。
在根据本申请的液晶显示装置中,当上偏光板的延迟膜设置成面向液晶单元,或者下偏光板的延迟膜设置成面向背光单元时,延迟膜中包含的基于三嗪的双折射调节剂的主要目的可以是将面板的功能改善为表现出延迟的功能,而不是吸收UV射线的主要功能。
背光单元包括从液晶面板的后表面发射光的光源,并且光源的类型没有特别限制,并且可以使用用于LCD的一般光源,例如CCFL、HCFL、或LED。
图3是示出根据本申请的一个示例性实施方案的液晶显示装置的图。具体地,液晶显示装置可以具有这样的结构:其中上偏光板11和下偏光板12可以分别层合在液晶单元10的两个表面上,并且保护膜13层合在接近背光单元14的下偏光板12的与接触液晶单元10的表面相反的表面上。可以使用根据本申请的一个示例性实施方案的偏光板作为上偏光板11和下偏光板12,并且优选地,可以使用根据本申请的一个示例性实施方案的偏光板作为下偏光板12。
关于保护膜的内容与上述起偏振器保护膜的内容相同。
具体实施方式
在下文中,将通过本发明的具体实施例更详细地描述本发明的操作和效果。然而,这些实施例仅作为本发明的实例而呈现,并且本发明的权利范围不由此限定。
<实施例>
组合物的制备
下表1中示出了用作本申请的实施例和比较例的组合物的组分和重量比。
[表1]
Figure GDA0003558956660000191
在表1中,使用BASF SE制造的Tinuvin1600或ADEKA Corporation制造的LA-F70作为基于三嗪的双折射调节剂。通过在下表2中的条件下拉伸具有表1中的组成和重量比的组合物来制造延迟膜。
[表2]
拉伸温度 拉伸比(MD/TD)
实施例1 Tg+8℃ 1.35/3.5
实施例2 Tg+9℃ 1.35/3.5
实施例3 Tg+9℃ 1.35/3.45
实施例4 Tg+9℃ 1.35/3.45
实施例5 Tg+9℃ 1.35/3.5
比较例1 Tg+9℃ 1.35/3.45
比较例2 Tg+9℃ 1.35/3.45
比较例3 Tg+9℃ 1.35/3.45
比较例4 Tg+9℃ 1.35/3.45
比较例5 Tg+8℃ 1.35/3.5
比较例6 Tg+4℃ 1.4/3.48
测量实施例1至5和比较例1至6中的延迟膜的膜物理特性和耐热性的结果示于下表3中。
[表3]
Figure GDA0003558956660000201
如表3中可见,可以确定,在实施例1至5中每一者的情况下,通过使用具有高玻璃化转变温度的基于丙烯酸酯的树脂并向其中添加恒定含量或更多的UV吸收剂,获得了这样的延迟膜,其具有高的玻璃化转变温度,由于高的玻璃化转变温度而具有优异的耐热性,并且具有反向波长色散。
相比之下,可以确定,在表3的比较例1和2中的每一者的情况下,通过使用具有低玻璃化转变温度的一般聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为基于丙烯酸酯的树脂,并且不向其中放入基于三嗪的双折射调节剂,耐热性由于低玻璃化转变温度而不足,并且波长色散特性也表现出正向波长色散。
可以看出,表3的比较例3和4为这样的情况,其中使用具有低玻璃化转变温度的PMMA并放入足够量的基于三嗪的双折射调节剂,并且波长色散特性表现出反向波长色散,这是良好的,但是耐热性由于低玻璃化转变温度而劣化。
可以确定,表3的比较例5和6为这样的情况,其中通过使用具有高玻璃化转变温度的丙烯酸类树脂,玻璃化转变温度高,但基于三嗪的双折射调节剂的含量不足,并且表现出1.0或更大的波长色散特性,因此表现出正向波长色散而不是反向波长色散/平坦波长色散。
特别地,可以确定,表3的实施例1至4为使用BASF SE制造的Tinuvin1600作为基于三嗪的双折射调节剂的情况,分子中的苯环数高(对应于本申请的式1中的Z1至Z3中的至少一者为苯基的情况),因此,拉伸过程中的双折射差异特别优异。即,可以看出,在表3的实施例5中,在实施例5中使用了更高含量的基于三嗪的双折射调节剂,以表现出与添加BASF SE制造的Tinuvin1600作为基于三嗪的双折射调节剂的情况相似的效果。这由两种基于三嗪的双折射调节剂之间的结构差异所引起。
作为参考,在表3中,RD450意指Rin(450)/Rin(550)的值,RD650为意指Rin(650)/Rin(550)的值,并且Rin(λ)通过测量在λnm波长下在面内方向上的延迟来获得并且为使用Axometrics,Inc.制造的Axoscan测量的值。

Claims (11)

1.一种延迟膜,包含组合物或其固化产物,所述组合物包含:
玻璃化转变温度为120℃或更高的基于丙烯酸酯的树脂;
包含苯乙烯单体的延迟调节剂;和
基于三嗪的双折射调节剂,
其中基于100重量份的所述基于丙烯酸酯的树脂,所述基于三嗪的双折射调节剂以大于5.5重量份且为15重量份或更小的量包含在内,
其中玻璃化转变温度为120℃或更高的所述基于丙烯酸酯的树脂在丙烯酸酯分子链中具有选自N-取代的马来酰亚胺结构、内酯环结构和戊二酰亚胺结构中的一种或更多种单体,
其中所述延迟调节剂是苯乙烯-丙烯腈,其中基于100重量份的所述基于丙烯酸酯的树脂,所述延迟调节剂以30重量份至75重量份的量包含在内,
其中所述延迟膜满足以下方程式2和方程式3:
[方程式2]
0.7≤Rin(450)/Rin(550)≤1.0
[方程式3]
1.0≤Rin(650)/Rin(550)≤1.1
在方程式2和方程式3中,
Rin(λ)是在λnm的波长下在面内方向上的延迟并且值为(nx-ny)x d,
nx是延迟膜表面在慢轴方向上的折射率,
ny是所述延迟膜表面在快轴方向上的折射率,以及
d是所述延迟膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的延迟膜,其中所述基于三嗪的双折射调节剂在200nm至400nm的波长区域内的二色性值满足以下方程式1:
[方程式1]
Figure FDF0000024045550000011
在方程式1中,
αe为非常射线的消光系数,以及
α0为寻常射线的消光系数。
3.根据权利要求1所述的延迟膜,其中所述延迟膜满足以下方程式4和方程式5:
[方程式4]
0nm≤Rin(550)≤300nm
[方程式5]
40nm≤Rth(550)≤300nm
在方程式4和方程式5中,
Rin(550)是在550nm的波长下在面内方向上的延迟并且值为(nx-ny)x d,
Rth(550)是在550nm的波长下在厚度方向上的延迟并且值为{nz-(nx+ny)/2}x d,
nx是延迟膜表面在慢轴方向上的折射率,
ny是所述延迟膜表面在快轴方向上的折射率,
nz是所述延迟膜在厚度方向上的折射率,以及
d是所述延迟膜的厚度。
4.根据权利要求1所述的延迟膜,其中所述延迟膜的厚度为10μm至100μm。
5.根据权利要求1所述的延迟膜,其中所述组合物的玻璃化转变温度为115℃或更高。
6.根据权利要求1所述的延迟膜,其中所述延迟膜的波长色散特性为0.1至1.0。
7.一种偏光板,包括:
起偏振器;和
一个或更多个根据权利要求1至6中任一项所述的延迟膜。
8.根据权利要求7所述的偏光板,其中所述起偏振器的一个表面上附接有起偏振器保护膜,以及
所述延迟膜附接至所述起偏振器的与其上附接有所述起偏振器保护膜的表面相反的表面上。
9.一种液晶显示装置,包括:
液晶单元;
设置在所述液晶单元的上部上的上偏光板;
设置在所述液晶单元的下部上的下偏光板;和
设置在所述下偏光板的下部上的背光单元,
其中所述上偏光板和所述下偏光板中的至少一者包括:起偏振器;和设置在所述起偏振器的一个表面上的根据权利要求1至6中任一项所述的延迟膜。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置,其中所述上偏光板包括:所述起偏振器;和所述延迟膜,以及
所述延迟膜设置成面向所述液晶单元。
11.根据权利要求9所述的液晶显示装置,其中所述下偏光板包括:所述起偏振器;和所述延迟膜,以及
所述延迟膜设置成面向所述背光单元。
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