專利名稱：光漫射板、光學(xué)元件和液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光漫射板，該光漫射板能對(duì)線偏振光進(jìn)行各向異性的散射并且在散射方向上具有優(yōu)良的漫射特性，適用于提高液晶顯示器等的清晰度、亮度等。而且，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用所述光漫射板的光學(xué)元件。
希望上述光漫射板能提供一種處于難以被偏振板吸收的狀態(tài)的線偏振光以減小吸收損失，從而提高液晶顯示器的亮度。希望使用這種方法可以解決下述傳統(tǒng)問(wèn)題由于其中使用了膽甾醇型液晶層和1/4波長(zhǎng)板的傳統(tǒng)型吸收損失減小系統(tǒng)中的膽甾醇型液晶的大波長(zhǎng)依賴性而產(chǎn)生的問(wèn)題，特別是，從傾斜方向透射的光是彩色的并且這些光漫射板不能被應(yīng)用于反射型液晶顯示器等問(wèn)題。然而，在上述傳統(tǒng)型光漫射板中存在下述這些問(wèn)題生產(chǎn)中的困難，以及在應(yīng)用于液晶顯示器中時(shí)由于不好的功能穩(wěn)定性造成在實(shí)際使用中難以操作等。
關(guān)于能解決上述問(wèn)題的光漫射板，提出了一種應(yīng)用雙折射薄膜的光漫射板，該雙折射薄膜包含處于分散狀態(tài)并具有不同雙折射特性的微疇(JP-A 2000-187105)。雖然解決了上述問(wèn)題并應(yīng)用該光漫射板開發(fā)出了優(yōu)良的偏振特性，但還需要進(jìn)一步改善偏振特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光漫射板，該光漫射板易于制造并具有突出的熱和化學(xué)穩(wěn)定性并且有優(yōu)良的實(shí)用性或優(yōu)良的偏振特性，其中，雖然由于提供偏振板吸收損失減小的線偏振光而使亮度增加，但很少引起彩色問(wèn)題，并且該光漫射板適用于反射型液晶顯示器等。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光學(xué)元件以及一種應(yīng)用上述光漫射板的液晶顯示器。
為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)人認(rèn)真進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如下所述，達(dá)到了上述目的，并且通過(guò)應(yīng)用使用側(cè)鏈型液晶共聚物作為雙折射薄膜中以分散狀態(tài)存在的微疇的光漫射板而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及一種光漫射板，該光漫射板包含雙折射薄膜以及雙折射薄膜中具有與雙折射薄膜不同的雙折射特性并以分散狀態(tài)存在的微疇，該微疇包含側(cè)鏈型液晶聚合物，該聚合物包括一個(gè)含有液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(a)以及一個(gè)含有非液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(b)，并且在與線偏振光之透射率最大的軸向相垂直的方向中，雙折射薄膜和微疇之間的折射率差異(Δn1)是0.03或更大，而在透射率最大的軸向中，折射率差異(Δn2)是Δn1的80％或更少。
因?yàn)槲牶桶稚⑽牭碾p折射薄膜是用聚合物材料形成的，并且成型材料具有良好的處理特性，所以很容易用本發(fā)明的光漫射板來(lái)制造雙折射薄膜。由于成型材料具有熱和化學(xué)穩(wěn)定性，所以它會(huì)形成穩(wěn)定的光學(xué)功能并在實(shí)用過(guò)程中表現(xiàn)出良好性能。而且，線偏振光在保持良好的偏振狀態(tài)的同時(shí)沿著線偏振光的透射率最大的軸向(Δn2方向)透射，且線偏振光在與基于雙折射薄膜和微疇之間的折射率差異Δn1的上述Δn2方向垂直的方向(Δn1方向)上被散射，結(jié)果偏振狀態(tài)被解除或消除。
并且，由于側(cè)鏈型液晶共聚物包含單體單元(b)，從而能提供比只使用單獨(dú)由單體單元(a)構(gòu)成的側(cè)鏈型液晶聚合物時(shí)獲得的雙折射特性更小的雙折射特性。因此，由于側(cè)鏈型液晶共聚物的雙折射特性可以被控制為需要的雙折射數(shù)值，從而能制造出具有顯著雙折射特性的光漫射板。
在上述光漫射板中，優(yōu)選地微疇被分布成由相位分離造成的分散狀態(tài)，且微疇在Δn1方向(垂直于上述軸向的方向)上的長(zhǎng)度為0.05-500μm。
可以使用一層上述光漫射板，也可以使用疊壓狀態(tài)的兩層或更多層從而使上層和下層的Δn1方向能相互平行以便提高偏振特性。
并且，本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件包含至少一種從偏振板和延遲板以及上述光漫射板中選出的一個(gè)疊壓層。
在上述光學(xué)元件中，希望偏振板的透射軸和光漫射板的Δn2方向(上述軸向)具有相互平行的關(guān)系。
當(dāng)偏振板被形成光漫射板從而透射軸與上述Δn2方向平行時(shí)，在Δn2方向具有透射度的線偏振光有效地透過(guò)偏振板而在上述Δn1方向具有透射度的線偏振光被散射，并且偏振方向被改變。因此，由于線偏振光變得含有在Δn2方向上具有透射度的線偏振光成分，所以該成分的光通過(guò)偏振板透射。
并且，本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，該顯示器在液晶盒的一側(cè)或兩側(cè)具有上述光漫射板或上述光學(xué)元件。
當(dāng)應(yīng)用上述偏振板時(shí)，提高了被透射的線偏振光的量并同時(shí)減少了吸收損失，還能提高透射型液晶顯示器等的亮度。而且，很少引起在膽甾醇型液晶中由于高波長(zhǎng)依賴性而可能產(chǎn)生的彩色問(wèn)題。另外，上述偏振板也易于應(yīng)用在反射型液晶顯示器等之中，并能穩(wěn)定地獲得具有突出亮度和清晰度的液晶顯示器。
圖5是其它液晶顯示器的實(shí)施例的剖面圖。
具體的實(shí)施方式本發(fā)明的光漫射板包括以分散狀態(tài)包含在雙折射薄膜中且與雙折射薄膜具有不同的雙折射特性的微疇，該微疇包含側(cè)鏈型液晶聚合物，該聚合物包括一個(gè)含有液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(a)以及一個(gè)含有非液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(b)，在與線偏振光之透射率最大的軸向相垂直的方向中，上述雙折射薄膜和微疇之間的折射率差異(Δn1)是0.03或更大，而在透射率最大的軸向中，折射率差異(Δn2)是上述Δn1的80％或更少。
本發(fā)明光漫射板的實(shí)施例如

圖1和圖2所示。標(biāo)記1表示光漫射板，標(biāo)記10表示把光漫射板1疊壓在一起的疊壓式光漫射板。每個(gè)光漫射板都是一個(gè)包含微疇e的雙折射薄膜，這些微疇e呈分散狀態(tài)并且彼此具有不同的雙折射特性。另外，標(biāo)記2b表示疊壓式光漫射板之間的粘合層，2a是含有粘合物的粘合層，而21是暫時(shí)覆蓋粘合層的隔板。
通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃毂景l(fā)明的光漫射板，例如，如下所述由兩種聚合物的混合物制成薄膜，這兩種聚合物是用作雙折射薄膜原料的一種或兩種或更多原料聚合物以及用作微疇的一種或兩種或更多上述正單軸液晶聚合物，接著，通過(guò)拉伸處理使該薄膜準(zhǔn)直，從而得到形成于雙折射薄膜中并與雙折射薄膜具有不同雙折射特性的液晶聚合物的微疇。
合適的透明聚合物就可以用作上述原料聚合物，這里并沒(méi)有特別的限制。至于聚合物的實(shí)施例，例如，可以采用類似聚對(duì)苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯這樣的聚酯系列聚合物；類似聚苯乙烯或丙烯腈苯乙烯共聚物(AS樹脂)這樣的苯乙烯系列聚合物；類似包括聚乙烯、聚丙烯、環(huán)鏈、或降冰片烯結(jié)構(gòu)的聚烯烴或乙烯丙烯共聚物這樣的烯烴系列聚合物；碳酸酯系列聚合物；類似聚異丁烯酸甲酯這樣的丙烯酸類樹脂聚合物；氯乙烯系列聚合物；類似二乙酸纖維素或三乙酸纖維素這樣的纖維素系列聚合物；類似尼龍或芳族聚酰胺這樣的酰胺系列聚合物；酰亞胺系列聚合物；砜系列聚合物；聚醚砜系列聚合物；聚醚醚酮系列聚合物；聚苯硫系列聚合物；乙烯醇系列聚合物；偏二氯乙烯系列聚合物；乙烯基丁醛系列聚合物；烯丙基化物系列聚合物；和聚甲醛系列聚合物；或上述聚合物的混合物。首先，優(yōu)選包含碳?xì)浠衔锏木酆衔铮撎細(xì)浠衔锊缓魏稳珲セ?、醚基和碳酸酯基這樣的極性基。
另一方面，關(guān)于正單軸液晶聚合物，例如，可以采用包括一個(gè)含有液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(a)以及一個(gè)含有非液晶片側(cè)鏈的單體單元(b)的側(cè)鏈型液晶共聚物。
關(guān)于上述單體單元(a)中的碎片側(cè)鏈，例如，可以采用一種側(cè)鏈，這種側(cè)鏈具有由通式(1)-Y-Z-A表示的側(cè)鏈部分(其中，Y代表一個(gè)從主鏈伸出的聚亞甲基鏈或聚甲醛鏈，而Z代表對(duì)位取代環(huán)狀化合物)。
在上述通式(1)中，Y代表產(chǎn)生柔韌性的間隔基團(tuán)，并包含聚亞甲基鏈-(CH2)p-或聚甲醛鏈-(CH2CH2O)q-。p和q的重復(fù)基團(tuán)個(gè)數(shù)適當(dāng)?shù)厝Q于與之相連的內(nèi)消旋配合基Z的化學(xué)結(jié)構(gòu)等，并且p通常是一個(gè)0至20之間的整數(shù)，優(yōu)選2至12之間的一個(gè)整數(shù)，而q是一個(gè)0至10之間的整數(shù)，優(yōu)選1至4之間的一個(gè)整數(shù)。
至于形成用于控制折射率的雙折射薄膜的優(yōu)選間隔基團(tuán)Y，例如，可以采用次乙基、丙烯基、亞丁基、戊二烯亞戊基、己烯基、辛烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十八碳烯基、乙氧基乙烯、以及甲氧基丁烯等。
Z是對(duì)位取代環(huán)狀化合物，用作產(chǎn)生液晶排列的內(nèi)消旋配合基，至于對(duì)位取代芳香單元和對(duì)位取代環(huán)己基環(huán)狀單元的實(shí)施例，例如，可以采用化合物類型、偶氮次甲基類型、偶氮類型、氧化偶氮基類型、酯類型、二苯乙炔類型、苯基類型、聯(lián)苯基類型、苯基環(huán)己基類型以及二環(huán)己基類型。
至于形成用于控制折射率的雙折射薄膜的優(yōu)選對(duì)位取代環(huán)狀化合物Z，可以采用由下面的[分子式1]表示的化合物。 (其中m是1或2)。在上述分子式中，間隔基團(tuán)Y和內(nèi)消旋配合基Z可以通過(guò)醚鏈(即-O-)聯(lián)結(jié)起來(lái)。而且，形成對(duì)位取代環(huán)狀化合物的苯基中的一個(gè)或兩個(gè)氫可以由鹵素取代，而在該例中優(yōu)選鹵素氯或氟。
而且，在對(duì)位取代環(huán)狀化合物Z的相對(duì)位置中的終端取代基A可以是合適的基團(tuán)，例如，可以采用氰基、烷基、烯基、烷氧基、氧雜烷基、鹵代基和鹵烷基、鹵代烯基、以及一個(gè)或多個(gè)氫被氟或氯取代了的鹵烷基。
所以，上述側(cè)鏈型液晶共聚物可以是在室溫或更高溫度下顯示出熱塑性和適當(dāng)排列(例如絲狀相和層狀相)的共聚物。
在上述單體單元(a)中的碎片側(cè)鏈中，優(yōu)選地，至少一個(gè)選自烷氧基、氰基、氟代基和烷基中的取代基位于與碎片側(cè)鏈的分子長(zhǎng)軸平行的方向(對(duì)稱地)。
關(guān)于上述單體單元(a)，例如，可以采用由通式(a)[分子式2]代表的單體單元作為優(yōu)選實(shí)施例。 (其中，R1代表氫原子或甲基；a代表1至6之間的一個(gè)正整數(shù)；X1代表-CO2-基或-OCO-基；R2代表氰基、具有1至6個(gè)碳的烷氧基、氟代基、或具有1至6個(gè)碳的烷基；而b和c分別代表整數(shù)1或2)。
而且，上述單體單元(b)中的碎片側(cè)鏈優(yōu)選地至少具有一個(gè)選自烷基、氟代烷基和烷氧基中的取代基。應(yīng)用具有包含這種取代基的碎片側(cè)鏈的單體單元，從而能對(duì)折射率特性和雙折射特性進(jìn)行控制。
關(guān)于上述單體單元(b)，例如，可以采用由通式(b)[分子式3]代表的單體單元。

(其中，R3代表氫原子或甲基；R4代表具有1至22個(gè)碳的烷基、具有1至22個(gè)碳的氟代烷基、或是由通式(c)[分子式4]代表的取代基)。 (其中，d代表1至6之間的一個(gè)正整數(shù)，而R5代表具有1至6個(gè)碳的烷基)。在控制折射率特性和雙折射特性時(shí)，優(yōu)選具有這種線性側(cè)鏈并由通式(b)代表的單體單元。普通的光線折射率可以被降低，同時(shí)可以通過(guò)提高由通式(b)代表的單體單元的百分比來(lái)降低雙折射。
沒(méi)有特別限定單體單元(a)和單體單元(b)的百分比。該百分比應(yīng)根據(jù)單體單元的種類而有所不同，單體單元的優(yōu)選百分比是(b)/{(a)+(b)}＝0.01至0.8(摩爾比)，因?yàn)閱误w單元(b)之百分比的增加削弱了側(cè)鏈型液晶聚合物的雙折射特性。而且，側(cè)鏈型液晶聚合物的平均分子量?jī)?yōu)選為2000至100000。另外，可以通過(guò)使相應(yīng)于上述示例單體單元的丙烯酸樹脂系列單體或間丙烯?；?methacryl)系列單體共聚來(lái)預(yù)制側(cè)鏈型液晶共聚物，該共聚物包括由作為單體單元(a)和單體單元(b)的[分子式2]和[分子式3]所表示的單體單元。
對(duì)于上述描述中的側(cè)鏈型液晶共聚物，舉出聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯的例子來(lái)作為形成主鏈的框架結(jié)構(gòu)，可以用合適的鏈結(jié)合(例如線形、支化、或環(huán)狀)形成本發(fā)明的主鏈。例如，可以采用聚α鹵代丙烯酸酯、聚α氰基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚酰胺、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚醚、聚酰亞胺、以及聚硅氧烷。
在上述方法中，原料聚合物和所述側(cè)鏈型液晶聚合物優(yōu)選地被用于導(dǎo)致相位分離的結(jié)合中，以便光漫射板中形成的微疇能具有優(yōu)良的分散能力和分布特性。因而通過(guò)那些相容性的結(jié)合可以控制分散能力和分布特性。應(yīng)用適當(dāng)方法可以達(dá)到相位分離，例如，通過(guò)使具有相互非相容性的原料在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙?，和通過(guò)在加熱及熔融狀態(tài)下使原料混合。
另外，在上述拉伸準(zhǔn)直處理方法中，當(dāng)形成包含上述處于分散狀態(tài)的微疇的雙折射薄膜時(shí)，可以以適宜的拉伸溫度和拉伸比形成目標(biāo)雙折射拉伸薄膜。而且上述原料聚合物具有各向異性聚合物，該各向異性聚合物根據(jù)拉伸方向歸類為基于折射率變化特性的正和負(fù)，并且不論是正的還是負(fù)的各向異性聚合物都可以用于本發(fā)明。
可以應(yīng)用適當(dāng)方法來(lái)預(yù)制接受準(zhǔn)直處理的目標(biāo)薄膜，例如鑄造方法、擠出模塑方法、注塑方法、以及滾壓成型方法、流鹽鑄模方法。而且，可以應(yīng)用一種用熱處理或紫外線輻射的輻射處理使經(jīng)研制的單體聚合的方法制造薄膜。
優(yōu)選一種方法，其中在某種適當(dāng)?shù)娜軇┲蓄A(yù)制原料聚合物和液晶聚合物的混合溶液，接著應(yīng)用鑄造方法或流鹽鑄模方法把混合溶液制成薄膜，優(yōu)選這種方法是因?yàn)樵谠摲椒ㄖ?，以分散狀態(tài)包含在雙折射薄膜中的微疇會(huì)具有更好的均勻分布狀態(tài)。當(dāng)應(yīng)用這種方法時(shí)，微疇的大小和分布狀態(tài)等會(huì)受例如溶劑種類、混合溶液的粘性、以及混合溶液發(fā)展層的干燥率這樣的因素的控制。降低混合溶液的粘性的方法和增加混合溶液發(fā)展層的干燥率等方法有助于使微疇的大小顯著減小。
可以適應(yīng)地確定進(jìn)行準(zhǔn)直處理的薄膜的厚度，并且，該厚度通常為1μm至3mm，優(yōu)選為5μm至1mm，考慮到準(zhǔn)直處理的容易度等問(wèn)題，更加優(yōu)選為10至500μm。另外，當(dāng)形成薄膜時(shí)，可以向其中摻入例如分散劑、表面活性劑、UV吸收劑、色調(diào)調(diào)節(jié)劑、阻燃劑、脫模劑、以及抗氧化劑這樣的適當(dāng)?shù)奶砑觿?br> 可以應(yīng)用一種或更多種下述適宜的方法進(jìn)行準(zhǔn)直處理，這些方法可以通過(guò)準(zhǔn)直來(lái)控制折射率一種在單軸或雙軸以及順序雙軸或Z軸方向上進(jìn)行拉伸處理及滾壓處理的方法；一種方法，其中在等于或大于玻璃轉(zhuǎn)變溫度或液晶轉(zhuǎn)變溫度時(shí)對(duì)原料施加電場(chǎng)或磁場(chǎng)，接著立即冷卻以使排列固定；一種方法，其中在形成薄膜時(shí)使原料流動(dòng)并準(zhǔn)直；以及一種方法，其中側(cè)鏈型液晶共聚物依據(jù)各向同性聚合物準(zhǔn)直的小角度進(jìn)行自準(zhǔn)直。所以，含有處于分散狀態(tài)的微疇的雙折射薄膜可以是拉伸過(guò)的薄膜或是未被拉伸過(guò)的薄膜。另外，雖然在拉伸薄膜的情況下可以使用脆性聚合物作為原料聚合物，但特別希望用具有良好拉伸性的聚合物來(lái)作原料聚合物。
本發(fā)明的光漫射板包含雙折射薄膜，該薄膜含有上述處于分散狀態(tài)的微疇，并且，用上述光漫射板的原料聚合物作為組成成分的雙折射薄膜部分與用側(cè)鏈型液晶共聚物作為組成成分的微疇之間的折射率差異(Δn1)在與線偏振光之透射率最大的軸向相垂直的方向中是0.03或更大，而在透射率最大的軸向中，折射率差異(Δn2)被控制在上述Δn1的80％或更少。通過(guò)給定這種折射率差異，可以維持在Δn1方向(垂直于上述軸向的方向)上的顯著散射狀態(tài)和Δn2方向(上述軸向)上的顯著偏振狀態(tài)。
當(dāng)考慮到偏振狀態(tài)依據(jù)散射而變化或消失時(shí)。在Δn1方向上折射率的異差(Δn1)優(yōu)選為0.04至1，特別是0.045至0.5之間適當(dāng)?shù)拇髷?shù)值。另一方面，為了維持偏振狀態(tài)，在Δn2方向上的折射率差異(Δn2)最好為小數(shù)值，優(yōu)選為0.03或更小，更優(yōu)選為0.02或更小，還更加優(yōu)選為0.01或更小。
所以，也可以把上述準(zhǔn)直處理確定為如下操作使上述雙折射薄膜部分與微疇之間在Δn1方向上的折射率差異增大的操作、使Δn2方向上的折射率差異減小的操作、或同時(shí)進(jìn)行這兩種操作。
為了實(shí)現(xiàn)上述的均勻散射效果等，可以使上述光漫射板中的微疇盡可能均勻地分散并分布在雙折射薄膜中。由于微疇的大小(特別是Δn1方向、散射方向中的長(zhǎng)度)與反向散射(反射)或波長(zhǎng)依賴性有關(guān)，所以微疇在Δn1方向上的長(zhǎng)度最好盡可能地小，并且，考慮到對(duì)反向散射進(jìn)行控制，這個(gè)長(zhǎng)度優(yōu)選為幾個(gè)微米的數(shù)量級(jí)。
另一方面，考慮到反向散射產(chǎn)生和增長(zhǎng)，希望在Δn1方向上的微疇的直徑能具有可以產(chǎn)生瑞利散射的大小。為了產(chǎn)生瑞利散射，希望微疇的直徑足以小至光的波長(zhǎng)。另一方面，出于控制散射光的波長(zhǎng)依賴性這一點(diǎn)，優(yōu)選微疇在Δn1方向上的大小盡可能地大，所以它與上述反向散射的控制方法是對(duì)抗性(antagonistic)的關(guān)系。
在上述反向散射和波長(zhǎng)依賴性等的假定之下，為了各種問(wèn)題，例如增加光的利用率、防止由波長(zhǎng)依賴性引起的色度、通過(guò)微疇的檢視來(lái)防止對(duì)清晰顯示的抑制、以及進(jìn)一步增加薄膜生產(chǎn)率和薄膜拉伸性，微疇的優(yōu)選大小，特別是在Δn1方向上的長(zhǎng)度為0.05至500μm，更優(yōu)選為0.1至250μm，還更加優(yōu)選為1至100μm。另外，雖然微疇通常以疇的狀態(tài)存在于雙折射薄膜中，但是對(duì)于Δn2方向上的長(zhǎng)度沒(méi)有特別限制。
如上所述，本發(fā)明的光漫射板在Δn1方向上和Δn2方向上的雙折射特性具有各向異性，而線偏振光受控于振蕩平面的差異。光漫射板中的微疇所占的百分比取決于Δn1方向上的散射特性等，該百分比是0.1至70重量％，優(yōu)選為0.5至50重量％，更加優(yōu)選為1至30重量％。
如圖1所示，本發(fā)明的光漫射板可以包括單層的雙折射薄膜，該薄膜包含處于分散狀態(tài)中并具有不同折射特性的微疇，如圖2所示，也可以包括疊壓式多層光漫射板1。應(yīng)用這種疊壓方法來(lái)說(shuō)明除增加厚度外的累積散射效果，當(dāng)與偏振板結(jié)合時(shí)，可以方便地得到大量穿過(guò)偏振板的透射光而不是反射損失。
雖然通過(guò)光漫射板在Δn1方向上或Δn2方向上以任意的對(duì)準(zhǔn)角度疊壓可以構(gòu)成疊壓體，但是當(dāng)要求增加散射效果時(shí)，上下層最好被疊壓成它們的Δn1方向具有相互平行的關(guān)系。光漫射板的疊壓個(gè)數(shù)可以適當(dāng)?shù)卮_定為兩個(gè)或更多個(gè)。
而且，每個(gè)要被疊壓的光漫射板的Δn1和Δn2可以彼此相等或不等。另外，在Δn1方向等的上下層之間的關(guān)系最好盡可能平行，但允許由于工作失誤造成的間隙。并且，當(dāng)Δn1方向等有差異時(shí)，采用平均方向。
疊壓復(fù)合層中的每個(gè)光漫射板可以不經(jīng)任何處理地堆疊在一起，但最好通過(guò)粘合層等粘合，以防止Δn1方向等可能發(fā)生的移動(dòng)或可能進(jìn)入各界面的一些異物等。粘合時(shí)可以使用例如高熔融型和壓敏粘合型這種合適的膠合劑。為了減少反射損失，優(yōu)選與光漫射板的折射率差異盡可能小的粘合層，也可以用原料聚合物本身或形成微疇的側(cè)鏈型液晶聚合物來(lái)進(jìn)行粘合。
本發(fā)明的光漫射板(能有效應(yīng)用顯示線偏振光之透射率和散射特性的特性)可以應(yīng)用于，例如，各種用途，比如偏振放大板、顏色控制面板、偏振光分離板、顯示特性控制板、液晶顯示器屏幕、以及偏振光輔助板。
在上述偏振放大板中，在偏振板的入射光一側(cè)設(shè)置具有弱反向散射和強(qiáng)光散射特性的光漫射板，應(yīng)用該散射特性(Δn1方向)使偏振方向改變。從而，增加了大量在Δn2方向透射的線偏振光，并希望偏振度和光的利用率有所提高。而且，顏色控制面板放大藍(lán)色疇的偏振而目的在于彩色平衡，同時(shí)通過(guò)在低藍(lán)色透射率的反射型液晶顯示器表面上設(shè)置具有高波長(zhǎng)依賴性的光漫射板來(lái)防止顯示器變黃。
在偏振分離板中，在瑞利散射附近表現(xiàn)出散射的光漫射板設(shè)置在導(dǎo)光板和偏振板之間，在消除反向散射光的偏振后，光通過(guò)位于光引導(dǎo)板底部的反射層等再次被導(dǎo)入偏振板中。應(yīng)用上述結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)會(huì)提高在Δn2方向透射的線偏振光的量，并且會(huì)提高偏振度和光的利用率。
通過(guò)在液晶盒和位于觀察面的偏振板之間設(shè)置具有少許反向散射和高渾濁度各向異性(high haze anisotropy)的光漫射板，顯示特性控制板用于使白色顯示被散射而使黑色顯示被透射從而改進(jìn)畫面的對(duì)比度和清晰度的目的。應(yīng)用光漫射板作為有選擇地透射入射光中特定線偏振光的屏幕，液晶顯示器屏幕目的在于提高對(duì)比度。通過(guò)在偏振板和顯示器內(nèi)部的光源之間設(shè)置具有高渾濁度各向異性的光漫射板，偏振光輔助板用于控制偏振板對(duì)入射光的吸收并防止偏振板溫度升高的目的。
所以，在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的光漫射板也可以用作包含疊壓材料的光學(xué)元件，在該疊壓材料中光漫射板被設(shè)置在適當(dāng)光學(xué)部件(例如偏振板和/或延遲板)的一側(cè)或兩側(cè)。圖3表示一個(gè)實(shí)施例。標(biāo)記3是一個(gè)光學(xué)部件。該疊壓層可以不經(jīng)任何處理地堆疊在一起，也可以通過(guò)粘合層等粘合在一起。關(guān)于粘合層，可以使用在每個(gè)上述光漫射板的疊壓中所用的粘合層。
對(duì)上述疊壓中所用的光學(xué)部件沒(méi)有特別限制，例如，可以使用合適的部件，比如偏振板、延遲板、例如光導(dǎo)板這種背光板、反射板、包括多層薄膜的偏振光分離板等、以及液晶盒。而且，類似偏振板和延遲板這樣的光學(xué)部件可以是各種類型。
也就是說(shuō)，關(guān)于偏振板，可以使用各種類型，比如吸收型、反射型、和散射型；關(guān)于延遲板，在本發(fā)明中可以使用各種類型，比如1/4波長(zhǎng)板、半波長(zhǎng)板、單軸和雙軸拉伸薄膜類型、和還在厚度方向中準(zhǔn)直的傾斜準(zhǔn)直薄膜類型、液晶聚合物類型以及把上述類型疊壓起來(lái)的類型。
關(guān)于上述偏振板的實(shí)施例，可以應(yīng)用聚乙烯醇系列薄膜；部分成型聚乙烯醇系列薄膜；吸收型偏振板，其中可以疇吸收的二向色性物質(zhì)(例如碘和二向色性染料)。如乙烯/乙烯樹脂乙酸共聚物系列聚合物的部分皂化薄膜這樣的親水聚合物薄膜且隨后被拉伸；類似聚乙烯醇的干燥化合物這樣的聚烯準(zhǔn)直薄膜；或聚氯乙烯的脫氫氯的化合物(dehydrochlorinated compound of polyvinyl chloride)等。
并且，在偏振板上預(yù)制包含塑料覆蓋層的透明保護(hù)層和薄膜的疊壓層等，以便保持上述偏振薄膜一側(cè)或兩側(cè)的防水性。另外，可以應(yīng)用在表面上具有良好凹凸結(jié)構(gòu)的偏振板，其中包含透明保護(hù)層中的具有0.5-20μm平均顆粒大小的透明小顆粒，例如由下列材料制成的可以具有導(dǎo)電性的無(wú)機(jī)小顆粒硅石、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等，以及交連或非交連聚合物。
另一方面，關(guān)于延遲板的實(shí)施例，可以應(yīng)用包含如上述雙折射薄膜的實(shí)施例中所示的原料聚合物的拉伸薄膜、液晶聚合物、以及幾乎所有包含扭轉(zhuǎn)準(zhǔn)直液晶聚合物的延遲板等。另外，關(guān)于光導(dǎo)板的實(shí)施例，可以應(yīng)用這樣的光導(dǎo)板其中的光源，例如像陰極射線管(冷或熱型)這樣的線性光源、發(fā)光二極管和EL被設(shè)置在透明樹脂板這一側(cè)，并采用這種結(jié)構(gòu)其中通過(guò)漫射、反射、折射、阻擋等動(dòng)作使在板內(nèi)部傳輸?shù)墓鈴臉渲宓囊粋?cè)發(fā)出。
當(dāng)組裝包含光導(dǎo)板的光學(xué)元件時(shí)，如果需要得到一個(gè)合適的組裝體，就在光導(dǎo)板的預(yù)定位置(例如上端或下端以及橫向側(cè))設(shè)置一個(gè)或多個(gè)輔助裝置，所述輔助裝置例如用于控制光的發(fā)射方向等且包含棱鏡片的棱鏡矩陣層、用于得到均勻光輻射的漫射板、和用于把發(fā)出的光從光源引導(dǎo)至光導(dǎo)板這一側(cè)的線性光源支架。
形成本發(fā)明光學(xué)元件的疊壓層可以是包含一種光學(xué)部件的疊壓層，也可以是包含兩種或多種光學(xué)部件的疊壓層。而且，例如，在本發(fā)明的疊壓層中，可以把同種光學(xué)部件(例如延遲板)的兩層或多層疊壓在一起，在這種情況下，作為延遲板等的光學(xué)部件可以具有相同或不同的特性。至于光學(xué)元件中所用的光漫射板，可以在疊壓層的一個(gè)或兩個(gè)外表面上或者在疊壓層的外部或內(nèi)部的適當(dāng)位置上(例如構(gòu)成疊壓層的光學(xué)部件的一側(cè)或兩側(cè)上)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)板。
當(dāng)光學(xué)元件包含偏振板時(shí)，為了有效地應(yīng)用光漫射板的透射及散射特性，最好設(shè)置光漫射板以便Δn2方向能與偏振板的透射軸平行。這種平行關(guān)系可以相應(yīng)地用于疊壓上述雙折射薄膜的情況。在具有這種結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件中，由偏振板吸收的線偏振光會(huì)通過(guò)光漫射板的Δn1方向散射。所以，這樣一種光學(xué)元件最好能用于偏振放大板、偏振分離板、上述液晶顯示器屏幕及上述偏振輔助板等。
另外，關(guān)于構(gòu)成光學(xué)元件的偏振板，為了提高亮度或?qū)Ρ榷?，?yīng)用具有高偏振度的偏振板(例如包含上述二向色性的物質(zhì)的吸收型偏振板等)，特別是具有40％或更高透射率并具有95.0％或更大、最好是99％或更大偏振度的偏振板。
由于本發(fā)明的光漫射板和光學(xué)元件具有上述特點(diǎn)，所以它們可以被優(yōu)選地用來(lái)形成液晶顯示器。圖4和圖5表示了液晶顯示器的一個(gè)實(shí)施例。標(biāo)記4表示偏振板，5表示液晶盒，6表示漫反射板，7表示光導(dǎo)板，71表示反射層，72表示光源，而8表示用于使觀看光線漫射的光漫射板。
上述圖4表示反射型液晶顯示器。設(shè)置光漫射板1使得Δn2方向能與處于觀察面的偏振板4外側(cè)上的偏振板的透射軸相平行。另一方面，圖5表示透射型液晶顯示器。光漫射板1被設(shè)置在形成背光的光導(dǎo)板7和處于觀察面背面的偏振板4之間從而使Δn2方向能與偏振板的透射軸相平行。
通常，幾個(gè)組合部件，例如偏振板、液晶盒、反射板或背光板，如果需要，還有其它光學(xué)部件被適當(dāng)?shù)嘏c驅(qū)動(dòng)電路組裝在一起，從而形成液晶顯示器。在本發(fā)明中，除了使用上述光漫射板或光學(xué)元件的這一點(diǎn)之外，并沒(méi)有特別的限制，并且可以用傳統(tǒng)方法來(lái)組裝本發(fā)明的液晶顯示器。所以，當(dāng)組裝液晶顯示器時(shí)，可以適當(dāng)?shù)貥?gòu)成合適的光學(xué)部件，例如位于觀察面的的偏振板上的光漫射板、抗閃層、抗反射薄膜、保護(hù)層、保護(hù)板、以及位于液晶盒和觀察面的偏振板之間的補(bǔ)償片。
如上所述，使用上述補(bǔ)償片以便補(bǔ)償雙折射波長(zhǎng)依賴性等并改進(jìn)清晰度，該補(bǔ)償片被設(shè)置在觀察面和/或背光側(cè)的偏振板與液晶盒等之間。另外，關(guān)于補(bǔ)償片，可以依據(jù)波長(zhǎng)區(qū)域等來(lái)使用類似上述延遲板這樣的適當(dāng)部件。而且，補(bǔ)償片可以包含兩層或更多層延遲層。
在上述情況中，被作為一個(gè)單元來(lái)考慮的一層或兩層或更多層光漫射板或光學(xué)元件可以設(shè)置在液晶盒一側(cè)或兩側(cè)的合適位置上。在被構(gòu)造得使光漫射板的Δn2方向與偏振板的透射軸相互平行的液晶顯示器中，一層或兩層或更多層光漫射板可以，例如，設(shè)置在反射型液晶顯示器中偏振板特別是觀察面偏振板的入射光一側(cè)，或者設(shè)置在透射型液晶顯示器中觀察面背面的偏振板和背光之間的適當(dāng)位置。另外，這里的適當(dāng)位置是指希望由偏振板吸收的線偏振光的偏振通過(guò)散射而被轉(zhuǎn)換的位置。
另外，當(dāng)設(shè)置上述光漫射板時(shí)，如上所述，可以使用光漫射板作為與相鄰的光學(xué)部件等疊壓并結(jié)合的光學(xué)元件。而且，在液晶顯示器中，最好通過(guò)如本發(fā)明上述光漫射板的例子中的粘合層把各結(jié)合元件粘附并結(jié)合起來(lái)。
光漫射板的折射率差異(Δn1)為0.108，而折射率差異(Δn2)為0.010。
另外，通過(guò)在上述降冰片烯系列樹脂中以兩倍拉伸比而得到的薄膜在Δn1方向上的折射率為1.512，而Δn2方向上的折射率為1.510。而且，側(cè)鏈型液晶聚合物在Δn1方向上的折射率(非常光線折射率)為1.620，而Δn2方向上的折射率(普通光線折射率)為1.520。
使用由Atago公司制造的阿貝折射率測(cè)定儀1T型分別對(duì)各單個(gè)薄膜進(jìn)行了折射率的測(cè)量。未經(jīng)任何預(yù)處理地對(duì)降冰片烯系列樹脂進(jìn)行了測(cè)量。在N甲基pyrolidone中聚酰亞胺的20％溶液在2000rpm的條件下在玻璃基質(zhì)上旋轉(zhuǎn)涂覆10秒鐘并在300℃下加熱1小時(shí)之后，對(duì)涂覆基質(zhì)進(jìn)行磨擦處理以形成準(zhǔn)直薄膜。因而，在環(huán)己酮(26重量％)中的側(cè)鏈型液晶聚合物的溶液被旋轉(zhuǎn)涂覆在上述準(zhǔn)直層上之后，在160℃下對(duì)涂覆基質(zhì)加熱而形成用于測(cè)量的準(zhǔn)直側(cè)鏈型液晶聚合物。實(shí)施例2兩個(gè)根據(jù)實(shí)施例1制造出的雙折射薄膜通過(guò)厚度為20μm的丙烯酸樹脂系列粘合層被疊壓并粘附在一起，從而薄膜的Δn2方向相當(dāng)于得到光漫射板。
表1

表1的結(jié)果表明，得到了具有偏振功能的光漫射板(實(shí)施例1和2)。還表明，雖然雙折射薄膜被疊壓起來(lái)并且因此由于反射損失而減少了總光透射率(實(shí)施例1和2)，但是在與偏振板相結(jié)合的情況下增加了多于反射損失的總光透射率的數(shù)量，并通過(guò)由偏振板吸收的線偏振光的散射而迅速地改善透過(guò)偏振板的線偏振光(實(shí)施例3)。從改變了入射光方向的實(shí)施例3中的對(duì)比結(jié)果中可以看出，與只使用偏振板的情形(41％)相比，通過(guò)從光漫射板這一側(cè)射入光而提高了總光透射率。
并且，相比較于使用由單個(gè)單體單元構(gòu)成的側(cè)鏈型液晶聚合物的情形(對(duì)比實(shí)施例1)，在使用側(cè)鏈型液晶共聚物的情形(實(shí)施例1)中，總光透射率的提高程度更加顯著。這種結(jié)果表明，使用本發(fā)明的側(cè)鏈型液晶共聚物作為構(gòu)成具有偏振功能的光漫射板的液晶聚合物，可以改善偏振特性。評(píng)估測(cè)定2當(dāng)使用亮度測(cè)定儀對(duì)處于顯示狀態(tài)中的在實(shí)施例4中得到的液晶顯示器的亮度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，證實(shí)與只使用偏振板的情形相比，亮度有很大提高。
權(quán)利要求
1.一種光漫射板，包含雙折射薄膜以及雙折射薄膜中具有與雙折射薄膜不同的雙折射特性并以分散狀態(tài)存在的微疇，該微疇包含側(cè)鏈型液晶聚合物，該聚合物包括一個(gè)含有液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(a)以及一個(gè)含有非液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(b)，并且在與線偏振光之透射率最大的軸向相垂直的方向中，雙折射薄膜和微疇之間的折射率差異(Δn1)是0.03或更大，而在透射率最大的軸向中，折射率差異(Δn2)是Δn1的80％或更少。
2.如權(quán)利要求1所述的光漫射板，其中微疇被分布成由相位分離造成的分散狀態(tài)，且微疇在Δn1方向(垂直于上述軸向的方向)上的長(zhǎng)度為0.05-500μm。
3.一種光漫射板，其中兩層或多層如權(quán)利要求1或2所述的光漫射板被疊壓起來(lái)，從而使上層和下層的Δn1方向能具有相互平行的關(guān)系。
4.一種光學(xué)元件，包含至少一種從偏振板和延遲板以及如權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)所述的光漫射板中選出的一個(gè)疊壓層。
5.一種如權(quán)利要求4所述的光學(xué)元件，偏振板的透射軸和光漫射板的Δn2方向(上述軸向)具有相互平行的關(guān)系。
6.一種液晶顯示器，在液晶盒的一側(cè)或兩側(cè)上包含如權(quán)利要求1-3所述的光漫射板或權(quán)利要求4或5所述的光學(xué)元件。
全文摘要
一種光漫射板,能對(duì)線偏振光進(jìn)行各向異性的散射并且在散射方向上具有優(yōu)良的漫射特性,適用于提高液晶顯示器的清晰度、亮度,該光漫射板包含雙折射薄膜以及雙折射薄膜中具有與雙折射薄膜不同的雙折射特性并以分散狀態(tài)存在的微疇,該微疇包含側(cè)鏈型液晶聚合物,該聚合物包括一個(gè)含有液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(a)以及一個(gè)含有非液晶碎片側(cè)鏈的單體單元(b),并且在與線偏振光之透射率最大的軸向相垂直的方向中,雙折射薄膜和微疇之間的折射率差異(Δn1)是0.03或更大,而在透射率最大的軸向中,折射率差異(Δn2)是Δn1的80%或更少。
文檔編號(hào)G09F9/00GK1366192SQ02101688
公開日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2002年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者中西貞裕, 宮武稔, 中野秀作, 望月周 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社