專利名稱：光學(xué)補償性起偏器及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在形成液晶顯示裝置中的光學(xué)補償性起偏器，對比度極好并具有寬但不變色的視角易于觀測。
背景技術(shù)：
此前已知有光學(xué)補償性起偏器(“用于LCDs的起偏器和拉伸膜的改進”，顯示器和成象，1993，Vol.1，pp.257-264)。該光學(xué)補償性起偏器如下文所述。將碘或例如二色性染料的二色性物質(zhì)吸收到聚乙烯醇膜。然后拉伸膜。三乙?；w維素或類以物的保護層裝配在膜的相反表面上，從而制備起偏器。將具有雙折射特性的光學(xué)補償膜疊合在起偏器上，從而制造出光學(xué)補償起偏器。當(dāng)用這種方法生產(chǎn)出兩個光學(xué)補償性起偏器以正交偏光鏡的形式排列時，可以在寬視角范圍防止光泄漏。
也就是說，即使是沿著與以正交偏光鏡形式排列的每個起偏器垂直的直線方向傳輸?shù)?，傳輸光被抑制而達到約0％的在起偏器之間的透射率，仍存在如下問題，隨傾斜視角的增加光泄漏逐步增加，因為當(dāng)從偏移了光軸方向的方位以傾斜方向觀測時軸的視角不垂直，就不會達到0％的透射率。以正交偏光鏡形式的這種起偏器的排列方法，是在液晶顯示裝置中達到黑顯示的方法。然而，當(dāng)沿傾斜方向觀測時，在液晶顯示裝置中的使用這種起偏器存在對比度減小的問題，從而導(dǎo)致能見度的減小。因此提出防止這種光泄漏的光學(xué)補償性起偏器。然而，背景技術(shù)的光學(xué)補償性起偏器有經(jīng)光學(xué)補償性起偏器傳輸?shù)墓庾兩膯栴}。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人致力于變色問題的研究。結(jié)果是，證明只有特定波長的光可將背景技術(shù)光學(xué)補償性起偏器的傾斜方向透射率減小到約0％，但是具有其它波長的光使得光學(xué)補償性起偏器呈波長散射，使得延遲根據(jù)波長而改變，以致當(dāng)波長變得遠離預(yù)定波長時，透射率增加而引起變色。
因此，本發(fā)明的目的在于光學(xué)補償性起偏器，即使光學(xué)補償性起偏器以正交起偏器的形式排列，并以偏離光軸的方位傾斜地觀測，光學(xué)補償性起偏器幾乎不發(fā)生光泄漏和變色。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的光學(xué)補償性起偏器具有包括吸收型偏光元件和配置在吸收型偏光元件的相反側(cè)面上的透明保護層的起偏器，每個透明保護層呈不大于10nm的面內(nèi)延遲和30到70nm范圍內(nèi)的厚度方向延遲；疊加在起偏器一個表面或兩個相對的表面上的一個光學(xué)補償膜，使得每個光學(xué)補償膜的慢軸與起偏器的吸收軸垂直交叉，光學(xué)補償膜呈80到200nm范圍的面內(nèi)延遲和-0.2到0.2范圍的Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)，其中nz為沿表示光學(xué)補償膜的厚度方向的Z軸方向的折射率，nx為沿表示垂直于Z軸的平面的光學(xué)補償膜方向的X軸方向的折射率，ny為沿表示同時垂直于Z軸和X軸的光學(xué)補償膜方向的Y軸方向的折射率，且nx和ny滿足關(guān)系式nx＞ny。此外，所提供的液晶顯示裝置具有液晶元件；前面限定的并裝配在液晶元件相反表面中的一個或每個表面上的光學(xué)補償性起偏器。
根據(jù)本發(fā)明，前文提供了起偏器和光學(xué)補償膜之間的光軸關(guān)系，以及例如透明保護層延遲和光學(xué)補償膜延遲的各自特定光學(xué)特性。因為光學(xué)補償性起偏器幾乎不被波長散射影響，所以可獲得光學(xué)補償性起偏器，使得可抑制由光泄漏引起的變色。當(dāng)這種光學(xué)補償性起偏器以正交起偏器形式配置時，在對起偏器的光軸方向傾斜的方位，同時在沿起偏器的光軸方向的方位，可以減小光泄漏。另外，光學(xué)補償性起偏器可用作由光泄漏引起的變色很小的起偏器。當(dāng)使用光學(xué)補償性起偏器時，可以形成具有寬視角以及對比度和顯示質(zhì)量都極好的液晶顯示裝置。
從下面結(jié)合附圖的對優(yōu)選實施例的詳細說明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得明白。
附圖的簡要說明附圖中

圖1是用于說明本發(fā)明的實施例的視圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)補償性起偏器具有一起偏器和一個或兩個光學(xué)補償膜，所述光學(xué)補償膜層疊在起偏器的一個表面或兩個相對的表面上，使得每個光學(xué)補償膜的慢軸與起偏器的吸收軸垂直交叉。起偏器包括吸收型偏光元件，和設(shè)在吸收型偏光元件相對表面上的兩個透明保護層。每個透明保護層呈不大于10nm的面內(nèi)延遲和從30到70nm的范圍的厚度延遲。光學(xué)補償膜呈從80到200nm的范圍的面內(nèi)延遲和從-0.2到0.2的范圍的Nz。圖1表示光學(xué)補償性起偏器的實例。在圖1中，光學(xué)補償性器起偏器7包括吸收型偏光元件1、透明保護層2和3、光學(xué)補償膜4、和為某些場合需要而提供的膠合層5。起偏器6包括吸收型偏光元件1、和透明保護層2和3。
在說明書中，面內(nèi)延遲、厚度方向延遲和Nz分別解釋為(nx-ny)·d，{(nx+ny)/2-nz}·d和(nx-nz)/(nx-ny)，當(dāng)nz為沿表示光學(xué)補償膜厚度方向的Z軸方向的折射率，nx為沿表示在垂直于Z軸的平面的光學(xué)補償膜方向的X軸方向的折射率，ny為沿表示同時垂直于Z軸和X軸的光學(xué)補償膜方向的Y軸方向的折射率，d為每個透明保護膜或每個光學(xué)補償膜的厚度，nx和ny滿足關(guān)系式nx＞ny。
只要其滿足如下條件，任何適當(dāng)?shù)牟牧隙伎捎米魑招推庠?，?dāng)自然光射入材料時，材料具有透射線性偏振光且在垂直于線性偏振光的方向吸收光的特性。偏振度極好和透射率好而可足夠地獲得透射光的材料，可優(yōu)選地用作吸收型偏光元件。材料的實例包括通過將碘或諸如二角染料的二色物質(zhì)吸收到親水聚合物膜并拉伸膜獲得的膜，和例如脫水聚乙烯醇膜或脫去氯化氫的聚氯乙烯膜的多烯定向膜，這種偏光膜從由于減小厚度和增加柔性而改進性能的觀點來優(yōu)選。從在例如可見光范圍的寬波長范圍內(nèi)獲得線性偏振光的觀點來說，優(yōu)選地使用通過用例如吸收方法，用碘和/或例如偶氮染料、蒽醌染料或四嗪染料的二色染料，浸染例如聚乙烯醇或定形聚乙烯醇的聚合物的聚乙烯醇膜，并拉伸/定向膜而獲得的膜。特別是，可優(yōu)選地使用單軸拉伸的膜。
如圖1所示，設(shè)置在吸收型偏光元件1的相對表面上的透明保護層2和3用于保護吸收型偏光元件1。每個透明保護層2和3由呈不大于10nm面內(nèi)延遲和30到70nm范圍內(nèi)的厚度方向延遲的透明層構(gòu)成。優(yōu)選使用的透明層呈不大于8nm特別是不大于5nm的面內(nèi)延遲，和35到60nm范圍內(nèi)，特別是40到50nm范圍內(nèi)的厚度方向延遲。
任何適當(dāng)?shù)耐该鞑牧隙伎捎糜谛纬赏该鞅Ｗo層，而不需要特別的限制。聚合物通?？捎米魍该鞑牧?。可優(yōu)選地使用透明度極好的聚合物。另外，從抑制由于應(yīng)力的產(chǎn)生而造成延遲作用的變化的觀點來說，光彈系數(shù)小的透明材料為優(yōu)選的。聚合物的實例包括聚碳酸酯、聚烯丙基酯、聚砜、例如聚丙烯的聚烯烴、例如聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚萘亞甲基乙二醇酯的聚酯、聚乙烯醇聚合物、降冰片烯聚合物、丙烯酸聚合物、苯乙烯聚合物、纖維素聚合物、和從這些聚合物中選取的兩種或三種或多種聚合物的混合物。
可采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬擅總€透明保護膜，所述適當(dāng)?shù)姆椒槔缤ㄟ^粘合劑的透明膜疊合方法、膜的擠壓疊合方法或應(yīng)用聚合物液體的貼合和固化方法。透明保護層的面內(nèi)延遲和厚度方向延遲可在層形成過程中或用于形成層的膜生產(chǎn)過程中進行控制。作為選擇，可采用通過在層形成后加熱減小內(nèi)部變形的方法控制延遲。
可如圖1所示形成光學(xué)補償性起偏器，也就是，呈80到200nm范圍面內(nèi)延遲且-0.2到0.2范圍Nz的光學(xué)補償膜4層壓在起偏器的一個表面或兩個相對的表面上，使得光學(xué)補償膜4的慢軸與起偏器的吸收軸垂直交叉。這樣，生產(chǎn)出光學(xué)補償性起偏器。所用的光學(xué)補償膜優(yōu)選地呈100到160nm范圍，特別是120到150nm范圍的面內(nèi)延遲，和-0.1到0.1范圍的Nz。光透射率極好以及方向不勻度和延遲不勻度兩者都小的光學(xué)補償膜可優(yōu)選地用作光學(xué)補償膜。
任何適當(dāng)透明材料都可用于形成光學(xué)補償膜，而不需要特別限制。通常采用聚合物，可優(yōu)選地采用透明度極好的聚合物作為透明材料。從抑制由于應(yīng)力的產(chǎn)生而造成延遲變化的觀點來說，可優(yōu)選使用有小光彈系數(shù)的聚合物。聚合物的實例包括關(guān)于說明透明保護層的前面列出的材料。光學(xué)補償膜可通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬?，該適當(dāng)?shù)姆椒槔缋炀酆衔锬し椒?、聚合物液體的貼合和固化方法或這些方法的組合的方法。對于形成光學(xué)補償膜的方法沒有特別的限制。
例如單軸拉伸方法或雙軸拉伸方法的適當(dāng)?shù)睦旆椒捎米餍纬晒鈱W(xué)補償膜的膜拉伸方法。通常，可通過該拉伸方法獲得呈不大于0或不小于1的Nz的光學(xué)補償膜。附帶地說，在粘結(jié)到聚合物膜上并被加熱的熱縮膜的收縮力的作用下，通過拉伸聚合物膜控制聚合物膜厚度方向折射率的方法，或在獲得聚合物膜后，通過沿厚度方向?qū)酆衔锬な┘与妶隹刂凭酆衔锏姆较蛐?，拉伸聚合物膜的方法，可用于控制面?nèi)延遲和Nz。在這種情況下，當(dāng)用于形成待處理的膜的聚合物的種類、拉伸的條件、熱縮膜的種類、和施加的電壓變化時，延遲和Nz會發(fā)生變化。
在起偏器上疊加光學(xué)補償膜使得光學(xué)補償膜的慢軸與起偏器的吸收軸交叉的操作中，盡管考慮到工作效率兩軸不需要彼此完全垂直，兩軸彼此盡可能垂直交叉可得到好的補償效果。此時，光學(xué)補償膜的慢軸和起偏器的吸收軸基于相對于正面方向(方位角0)的觀測角。
從防止光軸的偏移和阻止例如灰塵的雜質(zhì)進入的觀點來說，優(yōu)選的將光學(xué)補償膜粘結(jié)疊合在起偏器上。例如通過透明粘合層粘合方法的適當(dāng)方法可用于粘結(jié)疊層。對于用于形成粘合層的粘合劑沒有特別的限制。從防止光學(xué)補償膜和起偏器各自的光學(xué)特性變化的觀點來說，可優(yōu)選地使用在不需要任何高溫處理就可硬化和干燥的粘合劑，可優(yōu)選使用不要求任何長時間硬化和干燥處理的粘合劑。在這方面，可優(yōu)選使用增粘劑或類似的。順便說，用于將光學(xué)補償膜和起偏器彼此粘合的粘結(jié)層沒有表示在圖1中。
例如丙烯酸系聚合物、硅酮聚合物、聚酯聚合物、聚胺脂聚合物、聚醚聚合物或合成橡膠聚合物的適當(dāng)?shù)木酆衔锟捎米髟稣硠?。特別是，從光學(xué)透明性、粘性和耐候性觀點來說，可優(yōu)選地使用由丙烯酸系聚合物制成的增粘劑。順便說，如圖1所示的粘結(jié)層5，按用于將光學(xué)補償性起偏器粘合到例如液晶元件的物體上的目的的需要，特別是膠粘層可設(shè)置在光學(xué)補償性起偏器的相對表面一個或每個表面上。當(dāng)膠粘層暴露時，膠粘層可優(yōu)選地暫時用分隔帶或類似物覆蓋，以防止膠粘層的表面被污染，直到膠粘層實際使用為止。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)補償性起偏器可用于形成液晶顯示裝置或用于各種目的。在光學(xué)補償性起偏器的實際應(yīng)用中，如對加固、耐熱性的改進和耐濕性的改進目的的需要，可配置例如樹脂涂層、樹脂疊層、抗反射層和抗眩光層的適當(dāng)光學(xué)層。
如圖1所示，液晶顯示裝置9可通過取代背景技術(shù)的起偏器，而在液晶元件8的相對表面一個或每個表面上裝配根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)補償性起偏器7，形成液晶顯示裝置9。對于液晶元件的種類和驅(qū)動液晶元件的方法沒有特別的限制。例如TN液晶元件、垂直排列元件、OCB元件或IPS元件的適當(dāng)元件都可用作液晶元件。
當(dāng)光學(xué)補償性起偏器有只在起偏器的一個表面配置的一個光學(xué)補償膜并將暴露于液晶元件時，起偏器和光學(xué)補償膜中的任何一個可放置在液晶元件側(cè)面，但考慮到顯示質(zhì)量，通常優(yōu)選地將光學(xué)補償膜配置在液晶元件側(cè)面。當(dāng)光學(xué)補償性起偏器將放置在液晶元件的相對表面上時，光學(xué)補償性起偏器可通過以正交起偏器(其中光學(xué)補償性起偏器的吸收軸彼此垂直)的形式配置。順便說，在液晶顯示裝置形成后，如工作需要，可使用可結(jié)合到液晶顯示裝置的例如延遲板、光漫射板和聚光片的各種光學(xué)元件，或如工作需要，這些光學(xué)元件可與光學(xué)補償性起偏器結(jié)合。
實例1在碘吸收到聚乙烯醇膜后，拉伸膜從而預(yù)備偏光膜。將呈8nm面內(nèi)延遲和45nm厚度方向延遲(對于550nm波長的光，該規(guī)則適用于下文)的三乙?；w維素膜通過粘合劑粘結(jié)到偏光膜的相對表面上，從而預(yù)備起偏器。由二軸拉伸的聚碳酸酯膜構(gòu)成并呈140nm面內(nèi)延遲和0Nz的光學(xué)補償膜，通過粘合劑層壓到起偏器的相對表面之一上，使得光學(xué)補償膜的慢軸與起偏器的吸收軸垂直交叉。這樣，獲得光學(xué)補償性起偏器。
比較實例1除了呈350nm面內(nèi)延遲和1Nz的單軸拉伸的聚碳酸酯膜用作光學(xué)補償膜并疊合到起偏器上，用與實例1相同的方式獲得光學(xué)補償性起偏器，使得光學(xué)補償膜的慢軸與起偏器的吸收軸平行。
比較實例2單獨使用與實例1相同的方式預(yù)備的起偏器，而不要任何光學(xué)補償膜疊合到其上。
鑒定試驗在實例1和比較實例1和2的每個中獲得的兩個(光學(xué)補償性)起偏器彼此粘在一起，使得兩板的吸收軸彼此垂直交叉。對帶有450nm、550nm和650nm波長的，沿相對兩板的法線70度傾斜角方向的光的透射率值，在沿相對兩板的光軸45度方位角的方向進行測量。順便說，在實例1和比較實例1的每個中，光學(xué)補償性起偏器彼此粘合，使得光學(xué)補償膜彼此面對。
測量結(jié)果如下列表格所示。
450nm 550nm 650nm實例1 0.1％ 0.1％ 0.5％比較實例1 1.3％ 0.5％ 2.4％比較實例2 3.0％ 3.7％ 3.7％盡管用一定程度的細節(jié)以其優(yōu)選的形式描述了本發(fā)明，應(yīng)明白，并在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，以優(yōu)選形式公開的內(nèi)容，可在結(jié)構(gòu)細節(jié)上和在元件的組合排列上變化。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)補償性起偏器，包括包括吸收型偏光元件和配置在所述吸收型偏光元件的相對側(cè)面上的透明保護層的起偏器，每個透明保護層呈不大于10nm的面內(nèi)延遲和30到70nm范圍內(nèi)的厚度方向延遲；和疊加在起偏器的相對表面中至少一個或每個表面上的至少一個光學(xué)補償膜，使得每個光學(xué)補償膜的慢軸與所述起偏器的吸收軸垂直交叉，所述光學(xué)補償膜呈80到200nm范圍的面內(nèi)延遲和-0.2到0.2范圍的Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)，其中nz為沿表示所述光學(xué)補償膜的厚度方向的Z軸方向的折射率，nx為沿表示垂直于所述Z軸的平面的所述光學(xué)補償膜方向的X軸方向的折射率，ny為沿表示同時垂直于所述Z軸和所述X軸的所述光學(xué)補償膜方向的Y軸方向的折射率，且nx和ny滿足關(guān)系式nx＞ny。
2.一種液晶顯示裝置，包括液晶元件；和根據(jù)權(quán)利要求1的并裝配在所述液晶元件相對表面中的至少一個表面上的一個光學(xué)補償性起偏器。
全文摘要
光學(xué)補償性起偏器具有起偏器和光學(xué)補償膜,起偏器包括吸收型偏光元件和配置在吸收型偏光元件的相對側(cè)面上的透明保護層,每個透明保護層呈不大于10nm的面內(nèi)延遲和30到70nm范圍內(nèi)的厚度方向延遲。光學(xué)補償膜疊加在起偏器的相對表面中一個或每個表面上,使得每個光學(xué)補償膜的慢軸與起偏器的吸收軸垂直交叉,光學(xué)補償膜呈80到200nm范圍的面內(nèi)延遲和－0.2到0.2范圍的Nz=(nx－nz)/(nx－ny),其中nz為沿表示光學(xué)補償膜的厚度方向的Z軸方向的折射率,nx為沿表示垂直于Z軸的平面的光學(xué)補償膜方向的X軸方向的折射率,ny為沿表示同時垂直于Z軸和X軸的光學(xué)補償膜方向的Y軸方向的折射率,且nx和ny滿足關(guān)系式nx>ny。
文檔編號G02F1/13363GK1374549SQ0210564
公開日2002年10月16日 申請日期2002年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月1日
發(fā)明者矢野周治, 梅本清司 申請人:日東電工株式會社