[发明专利]光学补偿膜

说明书

现有申请的交叉引用

本申请要求2007年11月20日提交的美国临时申请60/989,154的权益。

本发明总的涉及聚合物膜，特别是包含嵌段共聚物如乙烯基芳族单体和二烯(例如共轭二烯如1，3-丁二烯)的共聚物的聚合物膜。本发明具体涉及包含氢化的嵌段共聚物，优选基本氢化的嵌段共聚物，还更优选完全氢化的嵌段共聚物的聚合物膜。本发明更具体涉及这样的膜，而不论它们处于它们的未拉伸或未取向状态(例如作为熔融流延(cast))或者处于拉伸(单轴或双轴)状态。所述聚合物膜无论是拉伸(取向)的或未拉伸(未取向)的都具有实用性，例如用作液晶显示器(LCD)电视(TV)机、四分之一波片或其它一些显示器件的光学补偿原件的视角增广(viewing angle enhancement)。

技术人员可以用三个主要的正交折射率(refractive indice)nx、ny和nz描述光学各向异性膜，其中x和y分别在长度和宽度方面典型地限定膜平面(film plane)，z通常是指膜厚度。当nx超过ny或者ny超过nx时，特别是对于非常薄的膜(例如厚度小于250微米(μm))时，往往出现光学各向异性，但是当nz超过或者小于nx与ny中之一或两者时，也可能出现光学各向异性。

本文所用术语“双折射率(birefringence)”是指三个主要的正交折射率中的任意两者之差。在nx大于(＞)ny和ny等于(＝)nz的关系式中，膜平面上的双折射率或Δn＝nx-ny，且由y和z限定的平面上的Δn＝0。

技术人员还可以从延迟(retardation)或延迟值方面描述光学各向异性。膜的平面内延迟(R₀)可以由下式表示：R₀＝(nx-ny)d，其中d等于膜厚度。膜的平面外(例如厚度方向)延迟或R_th可以由下式表示：R_th＝(nx-nz)d或(((nx+ny)/2)-nz)d。

Kawahara等人的美国专利申请公布(USPAP)2006/0257078公开了包含拉伸聚合物膜的延迟膜，其中该聚合物膜包含基于降冰片烯的树脂。Kawahara等人提议：对于TN模式、VA模式、IPS模式、FFS模式或OCB模式的液晶元件的视角，拉伸膜适用于补偿。

本发明第一方面是聚合物膜，优选光学补偿膜，其具有在0.001至0.05范围内的双折射率、平面内延迟(R₀)在633nm波长时为25纳米(nm)至500nm范围内、以及在其未拉伸状态下的三个相互正交折射率nx、ny和nz，条件是这三个折射率中的一个折射率具有超过其它两个折射率的大小并构成慢轴，所述慢轴具有一致的方向，该方向从一个膜区域至另一个膜区的标准偏差在10度内。通过使用或参考基本无凝胶的膜区域确定慢轴一致性。

本发明第二方面为拉伸的聚合物膜，该膜包含具有结晶度在全部聚合物的0.5重量％至小于20重量％范围内的聚合物，并具有在633nm波长时在0.001至0.05范围内的双折射率和在25至500nm范围内的平面内延迟(R₀)。

本发明第一和第二方面的膜具有在各种终端用途应用上，尤其是光学应用上的实用性。典型的光学应用包括补偿膜以及起偏振膜、防眩膜、四分之一波片、抗反射膜和增亮膜(brightness-enhancingfilm)。

在标题为“液晶器件基础”的专著John Wiley & Sons，Ltd.(2006)中，Deng-Ke Yang和Shin-TsonWu讨论了光学双折射膜(birefringent film)的分类。他们用仅一个也称为“主光轴”的光学轴将单轴膜分类为各向异性双折射膜(birefringence film)。该主光轴等同于下述轴：沿着该轴方向单轴膜的折射率不同于沿着垂直于主光轴方向的基本均一的折射率。单轴膜典型地属于两种，即“a-片”和“c-片”中之一。a-片的主光轴平行于膜表面(即ny＝nz，但是ny和nz不同于nx)，而c-片的主光轴垂直于膜表面(即nx＝ny，但是nx和ny不同于nz)。根据非寻常折射率“ne”和寻常折射率“no”的相对值，技术人员可以进一步将a-片和c-片单轴膜两者细分为正膜或负膜。正a-片和c-片膜具有或者称为“慢轴”的光轴，其对应于上述三个相互正交折射率的最大值。负a-片和c-片膜具有或者称为“快轴”的光轴，其对应于上述三个相互正交折射率的最小值。单轴膜的其它类别，即“O-片”膜具有相对于膜表面倾斜的主光轴。