本發(fā)明涉及一種具有負光彈性常數的聚合物組合物。

背景技術：

lcd裝置包含如下形成的lc(液晶)盒：配置一對透明襯底，其中透明電極面向彼此提供；隨后將液晶圍封在這對襯底之間。lcd裝置已經廣泛用于便攜式電話、便攜式信息終端等，其中期望亮度增強和圖像顯示品質改進，以及使得lcd裝置更輕且更薄。當lcd裝置(如智能手機和平板電腦)在完全黑暗的狀態(tài)下使用時，容易發(fā)生漏光，特別是拐角周圍和邊緣。一個重要的導致原因懷疑是lc盒中的薄玻璃在應力誘導下發(fā)生雙折射。由于座架結構附接到顯示器上或由于內部顯示器結構，因此液晶顯示器的一部分可能經歷應力。一般來說，玻璃具有正光彈性常數，或cp。因此，為了補償玻璃襯底的壓力誘導型雙折射，需要具有負cp值的材料作為補償膜。小分子(如反芪)作為摻雜劑在聚合材料(例如聚(甲基丙烯酸甲酯))中用于改變cp的用途已經揭露于h.shafiee等人，《國際光學工程學會會刊(proc.spie)》，2010，第7599卷，75990u中。然而，這個參考文獻僅教導了cp的正向變化。

技術實現要素：

本發(fā)明提供了摻雜的聚(2-乙烯基吡啶)(p2vp)。摻雜的p2vp包含2wt％到30wt％的摻雜劑，所述摻雜劑是c9-c25脂族多環(huán)化合物。

本發(fā)明進一步提供摻雜的聚(2-乙烯基吡啶)(p2vp)，其包含2wt％到30wt％的式(ii)摻雜劑

其中g表示1-5個選自由氟和氯組成的群組的取代基。

具體實施方式

除非另外規(guī)定，否則百分比是重量百分比(wt％)且溫度是℃。除非另外規(guī)定，否則操作在室溫(20-25℃)下進行。如本文中所用，術語“聚(2-乙烯基吡啶)”意指包含至少50wt％2-乙烯基吡啶聚合單元、優(yōu)選至少60wt％、優(yōu)選至少70wt％、優(yōu)選至少80wt％、優(yōu)選至少90wt％、優(yōu)選至少95wt％、優(yōu)選至少98wt％2-乙烯基吡啶聚合單元的聚合物或共聚物。

光彈性效應誘導雙折射率是根據材料的光彈性常數(cp)和施加到材料的應力的量(σ)來確定。光彈性常數如下測定：計算應力誘導的雙折射率與在所施加應力僅誘導材料發(fā)生較小程度彈性變形的條件下施加到玻璃狀材料的應力量值的比率。一種材料的光彈性雙折射率不同于那種材料的本征雙折射率(δn0)。本征雙折射率是指一種材料當完全在一個方向上定向(例如通過在一個方向上單向拉伸材料)時所展現的雙折射的量。正本征雙折射率材料在所述材料完全定向所沿的x方向上的折射率(nx)大于在另外兩個方向(y和z)上的折射率ny和nz，其中x、y、z代表彼此間相互正交的三個不同方向。反之，負本征雙折射率材料在所述材料完全定向所沿的x方向上的折射率小于在另外兩個方向y和z上的折射率。正本征雙折射率類型的材料總是傾向于正光彈性類型，而對于負雙折射率類型的材料來說，其可以是負光彈性類型或正光彈性類型。

光彈性常數是各種材料的本征特性且可以具有正值或負值。因此，材料分成兩類：一類具有正光彈性常數且另一類具有負光彈性常數。當具有正光彈性常數的材料沿著x方向經受較小程度的單向拉伸應力時，所述材料傾向于展現正雙折射率(即，nx>ny)。反之，當具有負光彈性常數的材料沿著x方向經受較小程度的單向拉伸應力時，所述材料將展現負雙折射率(即，nx<ny)。

延遲是薄片材料的雙折射率的一種度量。其定義為薄片的δn與厚度的乘積，其中δn是nx與ny之間的差值的絕對值。

優(yōu)選的是，c9-c25脂肪族多環(huán)化合物僅含有碳、氫和氧原子；優(yōu)選不超過六個氧原子，優(yōu)選不超過四個。優(yōu)選的是，c9-c25脂肪族多環(huán)化合物是橋連多環(huán)化合物，優(yōu)選雙環(huán)、三環(huán)或四環(huán)化合物；這些化合物可以被烷基、烷氧基或羥基(優(yōu)選甲基和/或羥基)取代；或其可以未被取代。優(yōu)選的是，脂肪族多環(huán)化合物具有10到20個碳原子。優(yōu)選的是，c9-c25脂肪族多環(huán)化合物包含鍵結到c2-c8非環(huán)狀脂肪族取代基的c6-c20脂肪族多環(huán)取代基。優(yōu)選的是，c2-c8非環(huán)狀脂肪族取代基包含一到四個氧原子；優(yōu)選至少兩個、優(yōu)選不超過三個。優(yōu)選的是，非環(huán)狀脂肪族取代基具有三到六個碳原子。優(yōu)選的是，非環(huán)狀脂肪族取代基具有至少一個酯基。優(yōu)選的是，脂肪族多環(huán)取代基通過酯氧鍵結到非環(huán)狀脂肪族取代基。優(yōu)選的是，脂肪族多環(huán)取代基具有8到12個碳原子。優(yōu)選的是，脂肪族多環(huán)取代基是橋連多環(huán)取代基，優(yōu)選雙環(huán)、三環(huán)或四環(huán)取代基。優(yōu)選的是，c9-c25脂肪族多環(huán)化合物是式(i)化合物

其中r¹是氫或甲基且r²是未被取代的或具有丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯取代基的c6-c20脂肪族多環(huán)取代基。優(yōu)選的是，r²是c7-c15脂肪族多環(huán)取代基；優(yōu)選的是，r²是c8-c12脂肪族多環(huán)取代基。優(yōu)選的是，r²是橋連多環(huán)取代基；優(yōu)選雙環(huán)、三環(huán)或四環(huán)取代基。優(yōu)選的r²結構包括例如金剛烷、雙環(huán)[2,2,1]烷烴、雙環(huán)[2,2,2]烷烴、雙環(huán)[2,1,1]烷烴；這些結構可以被烷基、烷氧基或羥基(優(yōu)選甲基和/或羥基)取代。特別優(yōu)選金剛烷和雙環(huán)[2,2,1]烷烴。優(yōu)選的是，r¹是甲基。優(yōu)選的是，r²未被取代。

優(yōu)選的是，式(ii)中的g表示1-3個、優(yōu)選2-3個取代基。優(yōu)選的是，取代基選自由氟和氯組成的群組。

優(yōu)選的是，摻雜的p2vp是通過將p2vp與式(i)或(ii)化合物在適合溶劑中混合來制備以供使用。根據特定摻雜劑的溶解性，可以使用單一溶劑或溶劑混合物來溶解所摻混的材料。優(yōu)選的是，所摻雜p2vp溶液的含固量是在10-50wt％范圍內。可以將溶液澆鑄到剝離型襯底(如剝離型紙)上的獨立膜上或工業(yè)上眾所周知的連續(xù)澆鑄帶上。還可以將所摻雜的p2vp溶液直接涂覆到襯底(例如光學膜或薄片或玻璃襯底)上作為用于增強光學特性的涂層。然后優(yōu)選在真空下，將所摻雜p2vp的濕涂層或濕膜烘烤足以產生基本上均一膜的時間。優(yōu)選條件是50到100℃的溫度和5到30小時的時間。

優(yōu)選的是，所摻雜聚合物中的摻雜劑的含量按所摻雜聚合物的總重量計是大于5wt％，優(yōu)選至少8wt％，優(yōu)選至少10wt％，優(yōu)選至少12wt％；優(yōu)選不超過30wt％，優(yōu)選不超過25wt％。

可以通過使用所屬領域中眾所周知的任何適合涂布方法將根據本發(fā)明的所摻雜p2vp直接涂布到液晶盒的玻璃襯底上。舉例來說，所摻雜的p2vp可以通過浸涂、旋涂或槽模涂布法涂布到玻璃上。槽模涂布法因其涂布區(qū)域、涂布厚度和均一性相對容易控制而更優(yōu)選。必要時，可以任選地將助粘劑并入涂層配方中以賦予涂層對lc盒的優(yōu)良粘附性。玻璃襯底還可以用助粘劑進行表面改性以進一步改進所摻雜p2vp材料對玻璃的粘附性。所摻雜p2vp層的厚度的優(yōu)選范圍是小于100μm，更優(yōu)選小于50μm，甚至更優(yōu)選小于25μm；優(yōu)選大于5μm，優(yōu)選大于10μm。當此類所摻雜p2vp層的厚度大于100μm時，其不宜用作以較薄為消費者偏好的電子裝置。反之，當此類所摻雜p2vp層的厚度小于5μm時，薄涂層在玻璃襯底發(fā)生變形時賦予玻璃襯底光學補償的作用有限。

玻璃片厚度的優(yōu)選范圍是0.1mm到0.7mm，優(yōu)選0.2mm到0.5mm。當玻璃襯底的厚度大于0.7mm時，光學涂層的作用可能不夠強且這還將增加裝置的厚度。當玻璃襯底小于0.1mm時，其物理硬度就裝置制造來說有問題。

實例

三種不同聚合物聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚(2-乙烯基吡啶)(p2vp)和聚(4-乙烯基吡啶)(p4vp)經小分子摻雜劑摻雜以制備復合物系統(tǒng)。所測試的小分子包括以下：2-萘酚(用2-np表示)、3-苯基苯酚(用3-pp表示)、反芪(用t-芪表示)、3,4,5-三氟苯甲酸(用tfba表示)、3,4,5-三氟苯基乙酸(用tfpaa表示)、氰基苯甲酸(用cnba表示)、4-甲基-聯(lián)苯-2-甲腈(用4m2bcn表示)、2-氟-6-苯氧基苯甲腈(用fphbn表示)、1-羥基甲基丙烯酸3-金剛烷酯(用hama表示)、1-羥基甲基丙烯酸3-金剛烷基甲酯(用mhama表示)和甲基丙烯酸異冰片烷酯(用iboma表示)。

復合物系統(tǒng)的獨立膜如下制備：首先將所摻混的配制物和對照物(不含摻雜劑的聚合物)澆鑄到經聚(二甲基硅氧烷)或pdms預處理(刷涂層)的玻璃襯底上。然后將所涂樣品在75℃、在真空下烘烤至少4小時，然后將膜剝離用于光學表征。通過測量平面內膜延遲、同時向樣品試樣施加單軸向拉伸應力來進行光彈性測量。將聚合物膜切成約1”x3”(2.54x7.62cm)片段且安裝在單軸向拉伸伸展臺上，所述伸展臺附接到exicor150at雙折射率測量系統(tǒng)(hindsinstruments)。在546納米(nm)波長下測量膜的光學延遲與外施力的關系。手動地控制力且通過連接到樣品安裝握把之一的omegadfg41-rs力變換器來測量力。外施力在0-15牛頓的范圍內。光彈性常數或應力光學系數cp是根據應力對雙折射率曲線的斜率計算。不同復合物系統(tǒng)的cp測量結果示于下表中。

表1.由具有不同添加劑的p2vp制成的膜的光彈性特性

由25wt％乳酸乙酯溶液制備的膜

表2.由具有不同添加劑的p4vp制成的膜的光彈性特性

由25wt％乳酸乙酯溶液制備的膜

表3.由具有不同添加劑的pmma制成的膜的光彈性特性

pmma和經3-pp、2-np、反芪、4m2bcn、hama摻雜的pmma皆在苯甲醚中制備成25wt％溶液。經tfpaa、cnba、tfba摻雜的pmma皆用苯甲醚和乳酸乙酯的混合溶劑(比率為70/30)制備成25wt％溶液。

通過改變添加劑裝載量來進一步研究p2vp-tfba和p2vp-hama系統(tǒng)。通過將聚合物和添加劑溶解于乳酸乙酯中而將兩種小分子添加劑按5wt％、10wt％、15wt％和20wt％的含量摻雜到p2vp基質聚合物中，以獲得具有25wt％含固量的摻混溶液。制備獨立膜且以此前段落中所述的相同方式表征。下表表明了復合物系統(tǒng)的cp結果與添加劑裝載量的關系。在所有情況下，通過摻雜基質聚合物來獲得負cp。還清楚地表明，cp的量值容易通過改變添加劑裝載量來調節(jié)，其中較高的摻雜劑裝載量通常導致復合物系統(tǒng)具有較大的負cp值。