[发明专利]含磷酸三苯酯的三乙酸纤维素基体上产生光学薄膜的方法

说明书

本发明涉及含磷酸三苯酯的三乙酸纤维素基体上产生光学薄膜的方法。更具体地说，本发明涉及一种使用高分子液晶聚合物取向来制备供补偿或调节相位差或旋光能力的光学功能薄膜的方法；涉及由所述方法制得的光学功能膜；以及使用所述光学功能膜制得的液晶显示器。

人们正在研究那些利用单体或者高分子液晶材料相差片、旋光器、选波反光器(selective wave reflector)等的光学功能膜。这种光学功能膜在结构上由各向同性的透明材料所制成基体和层叠于该基体上的高分子液晶材料组成。

至于基体，使用的是残余相差小的薄玻璃片或薄塑料片，例如三乙酸纤维素薄膜。液晶材料本身通常在将层叠之前通过本身摩擦而在基体上取向，或者在基体上覆盖例如由聚酰亚胺制成的取向薄膜并予以摩擦。

基体上层叠单体或者高分子液晶材料的方法，通常使用浇注溶液，而且在此情况下，液晶材料经加热到高于其透明化温度(Tc)、接着冷却到介于玻璃化转变温度(Tg)与透明化温度之间的温度而取向。

可用于层压液晶材料的基体，是直接经本身摩擦可使之取向的基体，例如三乙酸纤维素薄膜，以及那些另行覆以聚酰亚胺所制取向薄膜的基体。若将这二类基体加以比较，则直接经本身摩擦而不使用任何取向薄膜的基体具有较好的生产率而且成本低廉。此外，倘若诸如三乙酸纤维素薄膜之类基体的耐热温度低于取向薄膜的烘焙温度，则覆以取向薄膜如聚酰亚胺薄膜的基体不能使用。

另一方面，就用作光学功能膜而言，需要基体高度透明，并且残余相差尽可能地少。可满足这些条件的材料包括玻璃和三乙酸纤维素，但考虑到耐冲击性能和减少薄膜重量，则首选塑料膜，如三乙酸纤维素薄膜。

在三乙酸纤维素基体上制造液晶聚合物和由其所制薄膜的方法，已公开于US 5,688,436中。所公开的方法包括在二氯甲烷中溶解一种液晶低聚物和一种光聚合引发剂，接着将该溶液涂布于三乙酸纤维素基体上。在一个实施例中，使用甲苯代替二氯甲烷作溶剂。由于基体的耐溶剂性对获得高透明度和光学各向同性特别重要，PCT专利申请WO 98/04017中公开了发现一种在三乙酸纤维素基体上产生光学薄膜时用于液晶材料用的改性浇注溶剂，即 茴香醚。

尽管三乙酸纤维素非常适于作透明基体，但其相对坚挺性妨碍了它在许多应用场合的运用。此外，当基体经受弯曲应力时，三乙酸纤维素基体还有断裂倾向。为避免这些缺点起见，将三苯基磷酸酯作为增塑剂加到三乙酸纤维素中。然而，尽管含有三苯基磷酸酯的三乙酸纤维素在实践上用作为光学薄膜有其优点，但在制造光学薄膜的方法方面其应用会引起一些困难。使用含有三苯基磷酸酯的三乙酸纤维素基体时产生的主要问题是得到光散射薄膜。据信，这一现象系液晶材料因少量三苯基磷酸酯从三乙酸纤维素中萃取出来而产生相分离之故。使用常用溶剂如茴香醚时，总可觉察到有规律的这种散射。另一种常用溶剂二氯甲烷，因其沸点低，而且因其对三乙酸纤维素基体的表面有影响，故而不能用于工业生产过程。

本发明的一个目的是要解决此问题，也即提供一种在基体上制造光学功能薄膜的方法，所述基体以含有三苯基磷酸酯的三乙酸纤维素为主要成分，它不需要任何取向薄膜且成本低廉，生产率优良，而且该基体中对基体的平滑性及液晶材料的取向不被溶剂削弱。本发明的另一个目的是要提供一种由所述制造方法制得的光学功能薄膜和一种使用所述光学功能薄膜的液晶显示器。

现已出乎预料地发现，人们有可能经溶液浇注法，制得含有液晶材料、层叠在含三苯基磷酸酯的三乙酸纤维素基体上的光学功能薄膜，该薄膜经取向后不存在任何溶剂对基体产生的任何缺陷，而且液晶材料取向一致，也即使用一种在含三苯基磷酸酯的三乙酸纤维素基体上制造光学功能薄膜的方法，该方法包括的步骤为：(a)经涂布一种由液晶材料溶于浇注溶剂所成、溶液参数d(T)＞6，优选＞8.6，且0≤d(Hb)＜2.2，优选0≤d(Hb)≤2.0的溶液，将液晶材料涂于三乙酸纤维素上；(b)除去溶剂，以及(c)使液晶材料取向。尽管三苯基磷酸酯可溶于这些溶剂，然而值得注意的是，该增塑剂在取向过程中并不以诸如产生相分离之类问题的量从基体中萃取出来。本发明还涉及一种制造光学功能薄膜的方法，该方法包括的步骤为：经浇注液晶材料溶于本发明溶剂所成的溶液，将液晶材料层叠在摩擦过的、含有三苯基磷酸酯的三乙酸纤维素薄膜上，然后使之取向。