多层光学补偿薄膜.pdf

本发明涉及包括至少一个光学各向异性第一层和至少一个光学各向异性第二层的光学补偿薄膜。第一层的折射率满足关系nx1≥ny1≥nz1。第二层包括玻璃转变温度高于160℃的无定型聚合物，并且第二层的折射率满足关系|nx2－ny2|＜0.001和nz2－(nx2+ny2)/2＞0.005。

1.  包括至少一个光学各向异性第一层和至少一个光学各向异性第二层的多层光学补偿薄膜，其中所述第一层满足关系：
nx₁≥ny₁≥nz₁，
其中所述第二层包括玻璃转变温度高于160℃的无定型聚合物，并且满足关系：
|nx₂-ny₂|＜0.001
nz₂-(nx₂+ny₂)/2＞0.005
其中nx₁、ny₁和nz₁分别为第一层在x、y和z方向的折射率，并且其中nx₂、ny₂和nz₂分别为第二层在x、y和z方向的折射率。

2.  权利要求1的薄膜，其中所述第一层和第二层与载体衬底邻接。

3.  权利要求1的薄膜，其中所述第一层和第二层邻接。

4.  权利要求1的薄膜，其进一步包括在第一层和第二层之间的中间层。

5.  权利要求2的薄膜，其中所述第一层和第二层与载体层邻接。

6.  权利要求1的薄膜，其中第一层为单光轴的，其中|ny₁-nz₁|＜0.001。

7.  权利要求1的薄膜，其中第一层为双光轴的，其中ny₁＞nz₁。

8.  权利要求1的薄膜，其中第一层为选自下组的材料：三乙酰纤维素(TAC)、二醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素(CAB)、环状聚烯烃、聚碳酸酯、聚磺酸酯、聚冰片烯、玻璃，以及其组合。

9.  权利要求1的薄膜，其中所述至少一个第一层的平面内延迟R_in为0-300纳米。

10.  权利要求1的薄膜，其中所述至少一个第一层的平面内延迟R_in为10-275纳米。

11.  权利要求1的薄膜，其中所述至少一个第一层的厚度为5-100微米。

12.  权利要求1的薄膜，其中所述至少一个第一层的厚度为20-100微米。

13.  权利要求1的薄膜，其中所述无定型聚合物的Δn_int和S均为负数，其中Δn_int为该无定型聚合物的内在双折射，S为该无定型聚合物的聚合物链段的有序参数。

14.  权利要求13的薄膜，其中-0.5＜S＜0。

15.  权利要求1的薄膜，其中非可见发色团在所述无定型聚合物的骨架之外。

16.  权利要求15的薄膜，其中所述无定型聚合物含有在骨架之外的乙烯基、羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、芳香族基团、砜或偶氮基。

17.  权利要求15的薄膜，其中非可见发色团包括羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、苯基、萘基、联苯基、双酚或噻吩基。

18.  权利要求15的薄膜，其中非可见发色团包括杂环或碳环芳香基。

19.  权利要求1的薄膜，其中所述无定型聚合物选自：(A)聚(4-乙烯基苯酚)、(B)聚(4-乙烯基联苯)、(C)聚(N-乙烯基咔唑)、(D)聚(甲基羧基苯基甲基丙烯酰胺)、(E)聚[(1-乙酰基吲唑-3-基羰基氧基)乙烯]、(F)聚(苯二酰亚氨基乙烯)、(G)聚(4-(1-羟基-1-甲基丙基)苯乙烯)、(H)聚(2-羟甲基苯乙烯)、(I)聚(2-二甲氨基羰基苯乙烯)、(J)聚(2-苯氨基羰基苯乙烯)、(K)聚(3-(4-联苯基)苯乙烯)、(L)聚(4-(4-联苯基)苯乙烯)、(M)聚(4-氰基苯基甲基丙烯酸酯)、(N)聚(2，6-二氯苯乙烯)、(O)聚(全氟苯乙烯)、(P)聚(2，4-二异丙基苯乙烯)、(Q)聚(2，5-二异丙基苯乙烯)和(R)聚(2，4，6-三甲基苯乙烯)或(S)两种或多种上述的共聚物。

20.  权利要求19的薄膜，其中第一层为选自下组的聚合物：三乙酰纤维素(TAC)、二醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素(CAB)、环状聚烯烃、聚碳酸酯、聚磺酸酯或聚冰片烯。

21.  权利要求1的薄膜，其中所述至少一个第二层的厚度小于30微米。

22.  权利要求1的薄膜，其中所述至少一个第二层的厚度小于20微米。

23.  权利要求1的薄膜，其中所述至少一个第二层的厚度小于10微米。

24.  权利要求1的薄膜，其中多层光学补偿薄膜的平面外延迟R_th大于20纳米。

25.  权利要求1的薄膜，其中多层光学补偿薄膜的平面外延迟R_th为30-300纳米。

26.  权利要求1的薄膜，其中多层光学补偿薄膜的平面外延迟R_th为40-200纳米。

27.  包括液晶元件、位于液晶元件相对侧上的第一和第二交叉偏振器和位于第一偏振器和液晶元件之间的至少一个多层光学补偿薄膜的液晶显示器(LC)，其中该多层光学补偿薄膜包括至少一个光学各向异性第一层和至少一个光学各向异性第二层，
其中所述第一层满足关系：
nx₁≥ny₁≥nz₁，
其中所述第二层包括玻璃转变温度高于160℃的无定型聚合物，并且满足关系：
|nx₂-ny₂|＜0.001
nz₂-(nx₂+ny₂)/2＞0.005
其中nx₁、ny₁和nz₁分别为第一层在x、y和z方向的折射率，并且其中nx₂、ny₂和nz₂分别为第二层在x、y和z方向的折射率。

28.  根据权利要求27的显示器，其中所述无定型聚合物选自：(A)聚(4-乙烯基苯酚)、(B)聚(4-乙烯基联苯)、(C)聚(N-乙烯基咔唑)、(D)聚(甲基羧基苯基甲基丙烯酰胺)、(E)聚[(1-乙酰基吲唑-3-基羰基氧基)乙烯]、(F)聚(苯二酰亚氨基乙烯)、(G)聚(4-(1-羟基-1-甲基丙基)苯乙烯)、(H)聚(2-羟甲基苯乙烯)、(I)聚(2-二甲氨基羰基苯乙烯)、(J)聚(2-苯氨基羰基苯乙烯)、(K)聚(3-(4-联苯基)苯乙烯)、(L)聚(4-(4-联苯基)苯乙烯)、(M)聚(4-氰基苯基甲基丙烯酸酯)、(N)聚(2，6-二氯苯乙烯)、(O)聚(全氟苯乙烯)、(P)聚(2，4-二异丙基苯乙烯)、(Q)聚(2，5-二异丙基苯乙烯)和(R)聚(2，4，6-三甲基苯乙烯)或(S)两种或多种上述的共聚物。

29.  根据权利要求28的显示器，其中第一层为选自下组的聚合物：三乙酰纤维素(TAC)、二醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素(CAB)、环状聚烯烃、聚碳酸酯、聚磺酸酯或聚冰片烯。

30.  根据权利要求27的显示器，其中液晶元件以平面内转换模式排列。

31.  根据权利要求27的显示器，进一步包括位于第二偏振器和元件之间的另一多层光学补偿薄膜。

32.  形成多层光学补偿膜的方法，其包括溶剂涂布至少一个第二层于至少一个第一层之上，
其中所述第一层满足关系：
nx₁≥ny₁≥nz₁，
其中所述第二层包括玻璃转变温度高于160℃的无定型聚合物，并且满足关系：
|nx₂-ny₂|＜0.001
nz₂-(nx₂+ny₂)/2＞0.005
其中nx₁、ny₁和nz₁分别为第一层在x、y和z方向的折射率，并且其中nx₂、ny₂和nz₂分别为第二层在x、y和z方向的折射率。

33.  权利要求32的方法，其中第2层直接涂布于第一层之上，使得第一和第二层是邻接的。

34.  权利要求32的方法，其中第二层涂布于在第一层之上形成的中间层上。

多层光学补偿薄膜
发明领域
本发明通常涉及光学补偿薄膜和含有光学补偿薄膜的液晶显示器。更具体而言，本发明涉及含有两个或多个光学各向异性层的光学补偿薄膜，并且涉及含有光学补偿薄膜的液晶显示器，以及形成这种光学补偿薄膜的方法。
发明背景
在液晶显示器(LCD)系统中，液晶元件通常位于起偏器和检偏器之间。通过偏振器偏振后的入射光通过液晶单元并受液晶材料中分子取向的影响，这种分子取向可通过施加到液晶元件两端的电压来改变。这种改变后的光进入检偏器。利用该原理，可以控制对从外部光源入射的光(包括环境光线)的透射。实现该控制所需的能量通常大大小于其他显示器类型，例如负射线管(CRT)中的发光材料所需的能量。因此，液晶技术用于大量电子成像装置，包括但不限于以轻重量、低功耗和长工作寿命为重要性能特征的数字式手表、计算器、便携式计算机和电子游戏机。LCD电视也正在快速替代CRT电视(CRT-TV)。LCD模式例如平面内转换(IPS)已知能够产生高对比度、高速响应和良好的色彩再现，使得LCD系统适用于电视应用。
对于电子显示来说，对比度、色彩再现和稳定的灰度强度是重要的质量属性。限制液晶显示器对比度的主要因素是光通过处于暗或“黑”像素状态的液晶元件或单元发生“泄漏”的倾向。另外，这种泄漏和液晶显示器的对比度也基于观看显示屏的角度。通常只有在以显示器法线方向为中心的很窄的视角内才能看到最佳对比度，并且当观察方向偏离显示器法线时最佳对比度快速减少。在彩色显示器中，泄漏问题不仅降低了对比度，还导致与色彩再现降低相关的色彩或色调偏移。这是大多数显示模式的共同问题。然而在IPS模式LCD中，液晶光轴在保持处于液晶单元平面内的同时改变它的方向。与例如扭曲向列显示(TN)的其它常规模式相比，这产生了更好的视角特性。
在LCD黑暗状态中导致光泄漏的一个因素是交叉偏振器的视角依赖性。此处“交叉偏振器”应当被理解为透射轴(或吸收轴)形成90±5°角的一对偏振器。这些偏振器为LCD显示应用中通常使用的吸收性二色性类型。只要光线以垂直于交叉偏振器平面的方向照射，几乎没有光可以通过交叉偏振器。然而当光传播方向偏离法线时发生大量光泄漏，其中在相对于偏振器透射轴的大极性视角和45°方位视角存在具有最大泄漏。这是由于透射轴和偏振器之间的有效角偏离了90°。
减少通过两个交叉偏振器泄漏的光的一个方式是在两个偏振器之间插入补偿器。如Chen等人所建议，用于偏振器的补偿器标称为A-板和C-板的组合(“Optimum film compensation modes for TN and VALCDs”，SID 98 Digest，第315-318页(1998))。
US 6,606,193中公开了使用分别具有0.15≤Nz≤0.35和0.65≤Nz≤0.85的两个双轴薄膜的补偿器，其中Nz定义为(nx-nz)/(nx-ny)，其中nx＞ny。此处，x和y位于层的平面中，并且z位于所述层的法线平面中。因此，折射δ数满足nx＞nz＞ny。两个双轴薄膜放置在LCD的一对交叉偏振器之间。两个双轴薄膜的快光轴(具有折射率ny的y轴方向)与一个偏振器的吸收轴平行放置。类似的技术公开在日本专利JP2001-350022中，其中使用两个双轴薄膜来抑制光泄漏的光谱依赖性。
在上述使用补偿薄膜的参考文献中，目标是降低交叉偏振器的透射轴(或吸收轴)形成的有效角的视角依赖性。使用这些技术可以增加例如IPS模式液晶显示器的对比度。
Saitoh等人(SID digest，1998，第706-709页)推荐了在IPS模式液晶显示器(IPS-LCD)中改善视角的方法。单个双轴补偿薄膜与IPS模式液晶元件和一对偏振器组合使用。该双轴补偿薄膜的慢轴方向平行于偏振器的射透轴方向和处于关状态的IPS模式液晶显示器的液晶光轴的方位角方向。一个偏振器的透射轴与另一偏振器的透射轴垂直。这种结构降低了通过交叉偏振器的光泄漏，并由此增加了IPS-LCD的对比度。
虽然已经提出了补偿薄膜技术，用于减少通过交叉偏振器或交叉偏振器和液晶元件(例如IPS模式液晶显示器)的组合中的光泄漏，但现有技术中没有提供产生这些补偿薄膜的廉价和/或简单方法。为运行Chen的方法，A和C板延迟的符号必须具有相同符号。本发明人提交的美国专利申请US2004002750并入此处作为参考，其公开了负C板的制备方法。然而没有简单方法以得到具有足够相位延迟的负A板。因此，用于补偿的负A板和C板的组合似乎不太可行。虽然正A板非常容易得到，而正C板却不容易得到。正C板可以由均匀并垂直对准的液晶聚合物制备。例如公开在US6261649中的可聚合液晶产生了垂直对准。然而液晶聚合物为高成本化合物，因此产生均匀对准的液晶是大规模生产中的重要障碍。即便是在小尺寸中也通常存在不均匀对准，这导致模糊外观。这种模糊导致补偿薄膜光透射性降低。为了保证液晶化合物的垂直对准，可聚合液晶还需要光聚合过程，这增加了额外的处理和成本。
双轴薄膜的使用还存在问题。US6606193和JP2001-350022中使用的双轴板都具有nx＞nz＞ny的性质。具有这种性质的薄膜不能轻易制备。标准制造方法(例如聚合物薄膜的拉伸)产生nx＞ny＞nz的薄膜。已经提议了几种方法提高nz以使得薄膜具有nx＞nz＞ny。US6606193教导了一种方法，其中热收缩基膜粘合到第二膜上。通过加热这种产品，基膜受热收缩从而在第二膜中产生更高的nz。其他方法是通过施加电场对准聚合物链段。外加电场将聚合物链段对准在膜的法线方向，并由此该方法实现了更高的nz值。然而，随后通常需要进行拉伸以控制所有三个折射率nx、ny和nz到其预定值，并且拉伸过程需要小心以在最终薄膜中维持nx＞nz＞ny。如果没有这种精细调节的拉伸，则仅能得到nx＞ny＞nz的薄膜。这种精细调节的方法不适于大量制造并可能危害薄膜光学性质的制备再现性。
因此这些问题产生了提供这样的多层光学补偿薄膜的需要，其可用于防止通过在黑暗或“黑色”状态中的LCD的光泄漏。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供了一种多层光学补偿薄膜，其包括至少一个光学各向异性第一层和至少一个光学各向异性第二层。第一层的折射率应当满足以下关系：nx₁≥ny₁≥nz₁。第二层包括玻璃转变温度高于160℃的无定型聚合物，并且第二层的折射率应当满足以下关系：|nx₂-ny₂|＜0.001且nz₂-(nx₂+ny₂)/2＞0.005。
根据本发明另一方面，上述多层光学补偿薄膜位于一对交叉偏振器中的一个或两者和液晶元件之间。
根据本发明再一方面，提供了形成上述多层光学补偿薄膜的方法。

附图简述
虽然说明书包括具体指出并且清楚限定了本发明主题的权利要求，但人们相信以下说明与附图结合时能够更好的理解本发明，其中：
图1表示光轴方位角和倾斜角θ的定义；
图2A和图2B分别表示相对于A和C板平面的光轴方向；
图3为厚度为d和附有x-y-z坐标体系的层的视图；
图4A和图4B分别为液晶垂直对准的示意图和无定型聚合物链随机平面内取向的示意图；
图5A、图5B和图5C为根据本发明实施方案的示范性补偿薄膜的截面图；
图6为根据本发明实施方案的液晶显示器的示意图；
图7A为表示极性和方位视角定义的示意图，图7B为极坐标图格式，图7C和图7D分别为具有和不具有补偿薄膜的LCD的等泄漏图。
发明详述
此处所述的补偿薄膜可用于改善液晶显示器(LCD)体系的图象质量和对比度。该补偿薄膜可使用不需要液晶聚合物或液晶聚合物的任何对准过程的简单方法制备。并且，这种补偿薄膜的制备不需要收缩薄膜、不需要施加电场来对准聚合物链段，也不需要随后的精细调节的拉伸过程。
参照图1-3，使用以下定义：
“x”、“y”和“z”定义相对于给定层的方向，其中x和y在层平面上彼此垂直，并且z为该层平面的法线。
“光轴”用图1的数字101表示并表示传播的光不经历双折射的方向。其方向通过方位角和倾斜角θ描述。如图1所示，倾斜角θ测量x-y面和光轴101之间的角度，并且方位角为x-y面相对于参考方向x的角度。
“开和关状态”指的是液晶显示器施加和不施加电压的状态。
“A板”和“C板”分别指图2A和图2B中所示的板。A板203通过条件角θ＝0°定义，亦即光轴201位于板203的平面。相反，C板204通过条件角θ＝90°定义，亦即光轴201垂直于板204的平面。每个板都可为正板或负板，这取决于组成材料的双折射符号。
“nx”、“ny”和“nz”分别为该层x、y和z方向的折射率。根据本领域公知的惯例，层中板的折射率nx≥ny。此后，nx₁、ny₁和nz₁作为第一层的折射率，nx₂、ny₂和nz₂作为第二层的折射率。
“单光轴的”指的是nx、ny和nz中的至少两个基本相等，亦即nx、ny和nz中至少两个的差的绝对值小于0.005。“双光轴的”指的是nx、ny和nz中没有任何一个与其它的基本相等。
聚合物的“内在双折射Δn_int”指的是通过(ne-no)定义的量，其中ne和no分别为聚合物的异常和正常折射率。内在双折射通过例如官能团的可极化性及其相对于聚合物链的键角的因素确定。层的折射率nx、ny和nz取决于层的制造工艺条件和层聚合物的Δn_int。
层的“平面外相位延迟，R_th”为[nz-(nx+ny)/2]d定义的量，其中d为图3所示层301的厚度。量[nz-(nx+ny)/2]定义为“平面外双折射，Δn_th”。如果nz＞(nx+ny)/2，则Δn_th和R_th为正。如果nz＜(nx+ny)/2，则Δn_th和R_th为负。在不限制本发明的前提下，Δn_th和R_th的值以后在入＝550纳米的波长给出。
层301的“平面内延迟R_in”由|nx-ny|d定义。在不限制本发明的前提下，R_in的值以后在入＝550纳米的波长给出。
“无定型”指的是缺少长程有序。因此在通过例如X射线衍射的方法测量时无定型聚合物没有显示出长程有序。
“发色团”指的是在光吸收中用作一个单元的原子或原子团(Modem Molecular Photochemistry，Nicholas J.Turro Editor，Benjamin/Cummings Publishing Co.，Menlo Park，CA(1978)第77页)。通常的发色团包括乙烯基、羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、芳香烃(亦即例如苯基、萘基、联苯基、噻吩基、双酚的杂芳香烃或碳环芳香烃)、砜或偶氮，或这些发色团的组合。不可见发色团为在λ＝400-700纳米范围之外具有最大吸收的发色团。
“邻接”指的是物体彼此接触。在邻接的两个层中，一个层与另一个直接接触。因此，如果聚合物层通过涂布形成在衬底上，则该衬底和聚合物层是邻接的。
现在将参考附图，其中会对本发明的各种元件给予数字标记并且其中将讨论本发明以使得本领域技术人员可以使用和实现本发明。
本发明实施方案的多层光学补偿薄膜包括第一和第二光学各向异性层。第一层满足关系(1)：
                 nx₁≥ny₁≥nz₁    (1)
并且第二层满足关系(2)和(3)：
                 |nx₂-ny₂|＜0.001    (2)
           Δn_th＝nz₂-(nx₂+ny₂)/2＞0.005  (3)
此外，第二层包括玻璃转变温度高于160℃的无定型聚合物。第一层和第二层优选是邻接的。
应当指出的是第一“层”和第二“层”各自可通过单一连续层构成，或通过多个满足上述条件的层构成。
第一和第二层的特征依次如下所述。
第一层具有满足关系(1)的折射率。在nx₁≥ny₁＝nz₁的情形下，第一层为单光轴的。光轴处于衬底的平面内，因此其为A板(图2A)。然而在大多数情形下，折射率满足nx₁＞ny₁＞nz₁并且第一层为双光轴的。在所有情况下，第一层物理上为薄膜的形式并由聚合物或玻璃组成。
用于第一层的材料的例子包括三乙酰纤维素(TAC)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、环状聚烯烃、聚碳酸酯、聚磺酸酯、聚冰片烯、本领域已知的其它聚合物、玻璃，以及其组合。这些材料可通过溶剂浇铸、加热挤出或US2003/0215608A1和US2003/0215582A1中公开的方法形成薄膜，上述专利引用于此作为参考，其中第一层将被溶剂涂布到移动的载体衬底上。如果必要的话，该薄膜可被拉伸以实现关系nx₁＞ny₁≥nz₁。如果第一层由具有正Δn_int的聚合物薄膜组成，层平面的折射率满足nx₁＞ny₁，其中“x”表示主要拉伸方向，并且“y”为垂直于x的方向。另一方面，具有负Δn_int聚合物薄膜得到nx₁＞ny₁，然而y为主要拉伸方向并且x垂直于y。通过拉伸聚合物材料，单独聚合物链链段主要定向到主要拉伸方向，由此增加该聚合物层的双折射。因为必需定向聚合物链段，所以拉伸在聚合物材料的玻璃转变温度Tg以上的温度进行。因此，聚合薄膜加热到Tg之上并拉伸。否则，随着用于拉伸而施加响应力被除去双折射消失。
另一方法是拉伸薄膜，同时把溶剂加入到薄膜内。薄膜浇铸后剩余的溶剂有效降低了聚合物的Tg，由此可能在室温下拉伸。使用这种方法，拉伸可在聚合物被溶剂浇铸成薄膜形式后立即进行。薄膜可单轴拉伸或双轴拉伸。在单轴拉伸中，薄膜仅仅在一个方向上拉伸。在双轴拉伸中，两个拉伸方向可以彼此垂直。具有更大拉伸的方向成为主要拉伸方向。
本发明并不限于特定拉伸机制或方法，只要拉伸薄膜具有足够均匀的折射率。
第一层的平面内延迟R_in优选0纳米＜R_in＜300纳米，更优选10纳米＜R_in＜275纳米。
第一层的厚度并不重要。然而过厚的层可能导致庞大的LCD组件，或者相反，如果第一层太薄，则补偿薄膜的处理比较麻烦。因此第一层的厚度优选为10-200微米，更优选为20-100微米。
现在转到第二层，关系(2)意味着光轴基本上为z方向并且与层平面垂直。并且如关系(3)所示，第二层的双折射为正。因此，第二层基本上为具有小平面内双折射0＜|nx₂-ny₂|＜0.001(关系(2))和大于0.005的正平面外双折射Δn_th(关系(3))的正C板(图2B)。
为了产生具有正平面外双折射Δn_th的第二层，使用具有负内在双折射Δn_int的无定型聚合物涂层。本领域普通技术人员公知，聚合物层的平面外双折射Δn_th通过Δn_th＝SΔn_int得到，其中S为聚合物链段的有序参数。因此为了产生正Δn_th，可能有两种组合：1)正S和正Δn_int或2)负S和负Δn_int。参照图4A，具有垂直取向(z方向)液晶401的常规方法属于第一种组合1)：正S(0≤S≤1)和正Δn_int。然而，这样使用液晶得到的层倾向于具有产生混浊的不对准区域。混浊降低了光的透射并因此不受欢迎。与常规方法相比，根据本发明实施方案第二层的正Δn_th由组合(2)负S和负Δn_int产生。参照图4B，无定型聚合物的聚合物链403在聚合物层的平面上随机取向。对于这种取向，聚合物链的有序参数S处于-0.5＜S＜0的范围。因此对于衬底上的无定型聚合物层，为了得到正Δn_th，需使用具有负Δn_int的聚合物。负值S必须足够大否则不能满足关系(3)。
这些聚合物的例子将包括在聚合物骨架外具有非可见光发色团的那些。这些非可见光发色团将包括乙烯基、羰基、酰胺、酰亚胺、酯、碳酸酯、砜、偶氮，以及芳香族杂环和碳环(例如苯基、萘基、联苯基、三联苯、苯酚、双酚A、和噻吩)。并且还可使用这些非可见光发色团的组合(亦即共聚物)。这些聚合物的例子以及其结构如下所示：
实例I：
聚(4-乙烯基联苯)

实例II：
聚(4-乙烯基苯酚)

实例III：
聚(N-乙烯基咔唑)

实例IV：
聚(甲基羧基苯基甲基丙烯酰胺)

实例V：
聚[(1-乙酰基吲唑-3-基羰基氧基)乙烯]

实例VI：
聚(苯二酰亚氨基乙烯)

实例VII：
聚(4-(1-羟基-1-甲基丙基)苯乙烯)

实例VIII：
聚(2-羟甲基苯乙烯)

实例IX：
聚(2-二甲氨基羰基苯乙烯)

实例X：
聚(2-苯氨基羰基苯乙烯)

实例XI：
聚(3-(4-联苯基)苯乙烯)

实例XII：
聚(4-(4-联苯基)苯乙烯)

另一重要因素是得到有限负值S。得到这种负S值的一种方式是溶剂涂布聚合物的玻璃转变温度大于160℃。这些聚合物在溶剂蒸发时没有足够的时间来松散从而将保持负S值。
由于聚合物链段的取向不受热力学控制，负S值在涂布和干燥期间实现。在检验各种具有负Δn_int的聚合物后，本发明人发现仅仅Tg高于160℃的无定型聚合物保持足够大的负值S。因此，只能从这些化合物中得到满足关系(2)和(3)的第二层。这些无定型聚合物在溶剂蒸发时没有足够的时间来松散从而保持足够大的负S值。涂层的厚度优选小于30微米，更优选小于20微米，并且最优选小于10微米。
在本发明实施方案的补偿薄膜中，可以包括另一额外的第一层。例如，粘合促进层可以位于第一层和第二层之间。尤其是在高温高湿环境中装配和使用LCD时，层间良好的粘合对于使用很关键。额外层的另一实例为阻止化学物质扩散的隔离层，该化学物质对第一层和第二层的光学性质具有不良影响。例如如果第一层为TAC膜时，该隔离层可以需要也可以不需要。TAC中通常含有低分子量增塑剂以改善机械性能。增塑剂通常迁移到第二层、降低聚合物取向状态并且降低Δn_th(由此降低R_th)。隔离层和/或粘合层可以位于第一层和第二层之间，或在由一个以上层形成的情形，位于两个第一层或两个第二层之间。在很多情况下，单个层可同时作为隔离层或粘合层。为了使两种作用最佳化，该层中可以含有两种或多种聚合物。例如，该层中可含有例如明胶的水溶性聚合物和例如聚酯离聚物的水可分散聚合物。或者，隔离层中可含有两种不同的水可分散聚合物，例如聚酯离聚物和聚氨酯。第二层将通过溶剂涂布直接施加到移动的载体上。
多层补偿薄膜的R_th优选大于20纳米，或更优选为30纳米-300纳米之间，或者最优选为40纳米-200纳米之间。多层补偿薄膜的厚度优选低于250微米，或者更优选低于200微米，并且最优选为20-100微米。
图5A、图5B和图5C表示根据本发明典型补偿薄膜的截面图。应当指出的是，附图中的尺寸并不与补偿薄膜的实际尺寸成比例。
在图5A所示的结构中，单个第二层501直接设置在单个第一层503上。在如图5B所示的补偿薄膜中，额外的第一层505(例如隔离层和/或粘合层)插入在第二层501和第一层503之间。图5C为第二层由设置在单个第一层503上的两个层501和507组成的结构。本领域熟练技术人员可以容易地设想到其它适于特殊应用的可能结构。
图6图解说明使用根据本发明实施方案的补偿薄膜的LCD601。图6中所示的相对尺寸可能不与LCD的实际尺寸成比例。LCD601包括一对具有形成90±5°角的透射轴(或相当的吸收轴)605和613的交叉偏振器603和611，液晶元件609和补偿薄膜607。补偿薄膜607邻接设置在液晶元件607上偏振器603的一侧。虽然没有显示，LCD601可能任选包括在偏振器611一侧的第二补偿薄膜。
与现有技术中的补偿薄膜相比，根据本发明的补偿薄膜可使用简单方法制备，其不需要使用液晶聚合物，也不需要使用液晶聚合物的对准过程。因此不会有混浊。也不涉及薄膜的收缩，不需要施加电场以对准聚合物链段，也不需要随后的精细调节的拉张过程。本发明还可使用nx＞ny≥nz的标准薄膜来代替难以得到的nx＞nz＞ny的薄膜。本发明补偿薄膜可使用多种简单方法制备，并适于大量生产。
以下特定实施例用于特别说明本发明，其不应视为对本发明的限制。
典型补偿薄膜的性能使用在黑暗状态中的LCD的等泄漏曲线以极坐标和方位视角测量。极坐标和方位视角根据图7A针对LCD701定义。观察者703从极坐标视角Φ和方位视角ξ所示的方向观察LCD701。光泄漏以在黑暗状态的LCD的％透射来测量。由于处于黑暗状态，对于较低的透射得到更高的性能。结果如图7B所示以极坐标图形式绘图。同心圆相应于不同的Φ(＝0°、20°、40°、60°和80°)并且径向线相应于ξ(0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°)。箭头705和707分别表示Φ和ξ增加方向。
实施例1：
图7C表示包括交叉偏振器和IPS模式液晶元件的LCD的等泄漏曲线。没有使用补偿薄膜。如果Φ高于50°，则在ξ＝45°、135°、225°和315°时泄漏超过1％或更高。因此，IPS-LCD的对比度在这些视角范围内显著降低。
实施例2：
图7D表示使用补偿薄膜时带有IPS模式液晶的交叉偏振器的等泄漏曲线。配置与图6中所示相同。补偿薄膜包括第一层和第二层。补偿薄膜的第一层为具有折射率nx₁＝1.5316、ny₁＝1.5307并且nz₁＝1.5306(使用偏振光椭圆计在λ＝550纳米测量，M2000V型号，J.A.Woollam公司)的拉伸环状聚烯烃。因此nx₁＞ny₁＞nz₁满足上述关系(1)。第一层的厚度为100微米。第二层通过用聚(N-乙烯基咔唑)(得自Acros Organics)溶液(甲苯中15％固体)涂布第一层形成。通过差示扫描量热法(DSC)发现该聚(N-咔唑)具有172℃的Tg。

第二层没有显示出任何长程有序的特征。因此该层被确定为由无定型聚合物组成。第二层的折射率测量为(使用偏振光椭圆计在λ＝550纳米测量，M2000V型号，J.A.Woollam公司)nx₂＝1.690、ny₂＝1.690并且nz₂＝1.710，这符合上述关系(2)和(3)。厚度为8.1微米。
与图7C比较，泄漏显著降低。令人惊讶的是，在全视角范围内(0°≤Φ≤180°，0°≤ξ≤360°)光泄漏小于0.1％。因此显著提高了IPS-LCD的对比度。