專利名稱：具有相位延遲器的偏振膜片和包括該偏振膜片的液晶顯示設(shè)備的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及具有相位延遲器的偏振膜片，用于有效地改善液晶顯示設(shè)備的視角。另外，本發(fā)明也涉及包括所述具有相位延遲器的偏振膜片的液晶顯示設(shè)備。
相關(guān)技術(shù)的描述液晶顯示設(shè)備(以下有時稱為“LCD”)被廣泛地用作從小尺寸到大尺寸的平面顯示設(shè)備。然而，LCD具有這樣的視角特性，即以傾斜的角度觀察時，顯示的對比度降低或發(fā)生灰度反轉(zhuǎn)，其意味著在灰度顯示中發(fā)生亮度反轉(zhuǎn)。因此，強烈的希望改善這些特性。
最近，在日本專利No.2548979中公開的垂直排列的向列型液晶顯示設(shè)備(VA-LCD)被發(fā)展為改善視角特性的LCD系統(tǒng)。如在SID 97文摘845-848頁中描述的，在液晶單元的上下表面都提供光軸垂直于膜平面方向的兩個負(fù)單軸相位延遲器膜，對于VA-LCD獲得寬視角是可能的。此外，還知道對LCD應(yīng)用具有正雙折射各向異性的單軸相位延遲膜可以達(dá)到進(jìn)一步的寬視角特性，該膜的面內(nèi)(in-plane)延遲值大約為50nm。這樣的相位延遲器，其中光軸垂直于膜平面方向的兩個負(fù)單軸相位延遲器膜與具有正雙折射各向異性的單軸相位延遲器膜結(jié)合，總體上與雙軸取向的相位延遲膜有相似的光學(xué)特性。
此外，對于改善除VA-LCD之外的視角特性的方法也是已知的，即雙軸取向的相位延遲膜應(yīng)用于90°扭曲向列液晶顯示設(shè)備。因此，對于LCD適用的雙軸定向的相位延遲器膜需要具有簡單的結(jié)構(gòu)和具有延遲值或者慢軸方向的足夠的均勻性。
已知可以通過雙軸拉伸由熱塑性聚合物構(gòu)成的膜來得到雙軸取向的相位延遲膜。已經(jīng)知道用于雙軸拉伸一小片膜的實驗設(shè)備和通常用于制造包裝膜等的連續(xù)雙軸拉伸設(shè)備可以用于雙軸拉伸的設(shè)備。然而，這樣的實驗設(shè)備不能生產(chǎn)具有足夠大尺寸，在數(shù)量上適用于LCD的相位延遲膜。另一方面，對于這樣的連續(xù)雙軸拉伸設(shè)備要達(dá)到延遲值的均勻性，慢軸方向的均勻性，和在大面積內(nèi)適用于LCD的表面質(zhì)量(沒有劃痕)是困難的。此外，盡管用于生產(chǎn)LCD用的相位延遲膜的傳統(tǒng)拉伸設(shè)備可以得到在大面積內(nèi)的足夠的均勻性，但是得到的光學(xué)特性僅具有非常有限的雙軸定向范圍。
也已知一些種類的具有分散劑的涂敷溶液或液體形成具有雙折射各向異性的層。例如，USP 6,060,183公開了由包括至少一種可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘上化合物的層構(gòu)成的相位延遲膜。WO94/24191公開了由可溶的聚酰亞胺溶液制備的均聚物膜用作LCD的負(fù)雙折射層。WO96/11967公開了由剛性棒狀聚合物制備的負(fù)雙折射膜用于LCD，其中所述聚合物由具有負(fù)雙折射各向異性的聚酰胺，聚酯，聚(酰胺-酰亞胺)，或聚(酯-酰亞胺)構(gòu)成。此外，USP 5,196,953公開了不同折射率的物質(zhì)交替層壓的多層薄膜用作光學(xué)補償層。
另一方面，在傳統(tǒng)的雙軸取向相位延遲膜用于LCD的情況中，通常在相位延遲膜上層壓具有保護(hù)層的偏振膜片是必要的，該保護(hù)層是連接在偏振器的兩個表面的透明樹脂薄膜。這導(dǎo)致LCD更厚以及增加了它的成本。
為了發(fā)展甚至在具有大面積的LCD中具有極好的均勻性和具有寬范圍光學(xué)特性的相位延遲器，以及進(jìn)一步發(fā)展具有相位延遲器的偏振膜片和包括該偏振膜片的偏振器，本發(fā)明者進(jìn)行了深入的研究。作為結(jié)果，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)達(dá)到必要的光學(xué)特性是可能的，這通過發(fā)展層壓的相位延遲器來達(dá)到，該延遲器包括透明薄膜基底和層壓在基底的至少一個表面上的至少一層具有雙折射各向異性的涂敷層，其中層壓的相位延遲器的面內(nèi)延遲值(R0)在具體的范圍內(nèi)，基于通過在平面內(nèi)環(huán)繞(around)慢軸傾斜40°測量的延遲值(R40)和面內(nèi)延遲值(R0)計算的厚度方向上的延遲值(R’)處于具體的范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在偏振器上結(jié)合該層壓的相位延遲器可以提供具有相位延遲器的偏振膜片，該偏振膜片能夠用作具有低成本的視角補償膜，這樣完成本發(fā)明。
因此，本發(fā)明提供具有相位延遲器的偏振膜片，該偏振膜片總體上有極好的均勻性和雙軸定向，并進(jìn)一步能夠設(shè)定寬范圍的雙軸定向光學(xué)特性。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供具有相位延遲器的偏振膜片，該偏振膜片能夠甚至在大面積內(nèi)得到均勻的光學(xué)特性。此外，本發(fā)明使用該具有相位延遲器的偏振膜片提供具有得到改善的視角、薄的厚度和低成本的液晶顯示設(shè)備。
發(fā)明簡述本發(fā)明提供具有相位延遲器的偏振膜片，其包括偏振器和相位延遲器，該延遲器包括透明薄膜基底和在基底至少一側(cè)上具有雙折射各向異性的至少一個涂敷層，其中相位延遲器的面內(nèi)延遲值(R0)不少于20nm，通過在平面內(nèi)環(huán)繞慢軸傾斜40°計算的延遲值(R40)和基于面內(nèi)延遲值(R0)計算的厚度方向上的延遲值(R’)大于40nm，其中相位延遲器在偏振器的至少一側(cè)上。
在上述的具有相位延遲器的偏振膜片中，具有雙折射各向異性的涂敷層可以包括液晶成分或者由液晶成分固化的成分。此外，具有雙折射各向異性的涂敷層也可以包括可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘土化合物的層。此外，具有雙折射各向異性的涂敷層也可以包括從可溶的聚酰亞胺溶液中制備的酰亞胺均聚物，或者包括具有負(fù)雙折射各向異性的剛性棒狀聚合物的層，該聚合物從由聚酰胺，聚酯，聚(酰胺-酰亞胺)，聚(酯-酰亞胺)構(gòu)成的組中選擇。此外，具有雙折射各向異性的涂敷層也可以包括多層薄層，其中不同折射率的物質(zhì)交替層壓。
上述的具有相位延遲器的偏振膜片被有效地用來改善LCD中不同模式的視角特性，例如垂直排列(VA)，扭曲向列(TN)，或者光學(xué)補償雙折射(OCB)。因此，本發(fā)明也提供具有至少一個上述的具有相位延遲器的偏振膜片和液晶單元的液晶顯示設(shè)備。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述以下的敘述將描述本發(fā)明。在本發(fā)明中，具有相位延遲器的偏振膜片包括相位延遲器，其有特殊的層狀結(jié)構(gòu)和特殊的光學(xué)特性以及處于偏振器的至少一個表面上。偏振器可以是選擇性地透過線性偏振的具體振動方向的偏振器。例如，可以使用二色性物質(zhì)被定向在作為基底的聚乙烯醇薄膜中的偏振器。典型地，碘或二色性染料可以用作二色性物質(zhì)。例如，碘分子被吸收定向在單軸拉伸的聚乙烯醇中的偏振器，或偶氮基二色性染料被吸收定向在單軸拉伸的聚乙烯醇中的偏振器，可以用該偏振器。這種二色性物質(zhì)被吸收定向的聚乙烯醇偏振器吸收振動平面在二色性物質(zhì)的定向方向的線性偏振，并通過振動平面垂直于上述方向的線性偏振。
在根據(jù)本發(fā)明的具有相位延遲器的偏振膜片中，優(yōu)選用作相位延遲器基底的透明樹脂薄膜有在平面內(nèi)的定向，以及優(yōu)選它的面內(nèi)延遲值(稱作R0B)不少于20nm。此外，為了有效地補償VA-LCD或是通過薄膜晶體管驅(qū)動的扭曲向列液晶顯示設(shè)備(TFT-TN-LCD)的視角，基底的面內(nèi)延遲值(R0B)可能要求在20-160nm的范圍內(nèi)，或在250-300nm的范圍內(nèi)，大約為可見光波長的一半。
基底的透明樹脂薄膜包括聚碳酸脂，環(huán)聚烯烴，纖維素等薄膜。在根據(jù)本發(fā)明的具有相位延遲器的偏振膜片被用作具有14英寸(355mm)對角線屏幕的大尺寸LCD的視角補償膜的情況中，當(dāng)高溫使用具有用粘合劑連接到液晶單元的相位延遲器的偏振膜片時，延遲值可能由于熱量引起的應(yīng)力而偏離。此外，在半透明型LCD的情況中，通過背光熱量引起的不均勻應(yīng)力可能產(chǎn)生不均勻的延遲值。這樣的偏離或不均勻性引起低對比度或不均勻的顯示。當(dāng)具有相位延遲器的偏振膜片在這樣的應(yīng)力下使用時，為了防止延遲值均勻性的損壞，優(yōu)選改性聚碳酸脂或聚碳酸脂共聚物，環(huán)聚烯烴，纖維素等用作透明樹脂基底，其中這些物質(zhì)的光彈性系數(shù)絕對值不超過10×10-13cm2/達(dá)因。
生產(chǎn)透明樹脂薄膜的優(yōu)選方法包括例如拉伸通過溶劑澆注方法形成的材料膜的方法，有低殘余應(yīng)力的精確擠壓方法等，以便透明樹脂薄膜具有要求的光學(xué)特性。材料膜的優(yōu)選生產(chǎn)方法包括溶劑澆注方法。在溶劑澆注方法中，首先，上述樹脂溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，然后澆注該溶液并在帶子、不銹鋼圓筒或例如受到釋放處理的聚(對苯二甲酸亞乙酯)膜的釋放膜上延伸，然后使其干燥，通過從帶子、圓筒、或釋放膜中釋放而生產(chǎn)出薄膜。因此，可以得到有極好的均勻性的材料膜。
拉伸材料膜的方法包括使用拉幅機(jī)的橫向單軸拉伸方法，低放大率的中間滾筒縱向單軸拉伸方法，或在從帶子，圓筒，或釋放膜中釋放膜的過程中，或在溶劑澆注方法期間的干燥過程中，以有輕微應(yīng)力的薄膜流向單軸拉伸膜的方法。當(dāng)具有相位延遲器的偏振膜片中相位延遲器要求的面內(nèi)延遲值(稱作R0)不少于100nm時，優(yōu)選材料膜通過使用拉幅機(jī)的橫向單軸拉伸方法或中間滾筒縱向單軸拉伸方法定向。另一方面，當(dāng)要求的值R0為大約20-100nm時，優(yōu)選使用材料膜的擠壓過程后在溶劑澆注過程或卷繞過程中單軸拉伸材料膜的方法。通過拉伸來執(zhí)行定向度以便得到膜平面中要求的延遲值(R0B)，但這沒有明確地限制。定向可以是單軸定向，或雙軸定向，其通過使用拉幅機(jī)的橫向單軸拉伸方法得到。
通過在上述的透明樹脂薄膜上層壓具有雙折射各向異性的涂敷層，得到根據(jù)本發(fā)明具有相位延遲器的偏振膜片中的相位延遲器，該延遲器總體上有雙軸取向。在優(yōu)選實施例中，作為基底物質(zhì)的透明樹脂薄膜有面內(nèi)延遲的差異，層壓沿著厚度方向具有負(fù)雙折射各向異性的涂敷層以便補償雙軸定向的缺乏，因此具有相位延遲器的偏振膜片總體上有雙軸定向。
沿著厚度方向具有負(fù)雙折射各向異性的層可以用作具有雙折射各向異性的涂覆層。例如，可以包括以下物質(zhì)-包括液晶成分或由液晶成分固化的成分的層，-包括至少一種可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘土化合物的層，例如在USP6,060,183中公開的成分，該專利在此引為參考，-從可溶的聚酰亞胺溶液中制備的聚酰亞胺均聚物層，例如在WO 94/24191中公開的層，該專利在此引為參考，-包括剛性棒狀聚合物的層，該聚合物由具有負(fù)雙折射各向異性的聚酰胺，聚酯，聚(酰胺-酰亞胺)，或者聚(酯-酰亞胺)構(gòu)成，例如在WO 96/11967中公開的層，該專利引為參考，-由多層薄層構(gòu)成的層，其中不同折射率的物質(zhì)交替地層壓，例如在USP5,196,953中公開的層，該專利在此引為參考，等等。
當(dāng)包括液晶成分或從液晶成分固化的成分的層用作涂敷層時，使液晶成分定向是必要的以便涂敷層沿著厚度方向有負(fù)雙折射各向異性。定向的形態(tài)取決于液晶成分的類型。例如，當(dāng)使用迪斯科(discotic)液晶成分時，優(yōu)選盤(disc)面向上定向的均勻垂直(homeotropic)對準(zhǔn)，并且根據(jù)層具有沿著厚度方向的負(fù)雙折射各向異性的觀點，當(dāng)使用棒狀向列液晶成分時，優(yōu)選扭曲不少于270°的超扭曲對準(zhǔn)。此外，通過層壓均勻垂直對準(zhǔn)或混合對準(zhǔn)的液晶層，其中平面內(nèi)慢軸的方向垂直于用作基底的透明樹脂薄膜平面內(nèi)雙折射各向異性的慢軸，得到要求的光學(xué)特性是可能的。用于定向液晶成分的方法沒有明確限制，包括典型的方法例如定向膜的使用，摩擦，手性摻雜劑的添加，或光照射外殼。進(jìn)一步，為了固定定向，液晶成分可以在其被定向后固化，或者可以保持介晶性以便提供溫度補償?shù)取?br> 在包括至少一種可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘土化合物的層，例如在USP6,060,184中公開的成分用作涂敷層的情況中，當(dāng)基底形成在平板中時，有機(jī)粘上化合物單晶體層的層結(jié)構(gòu)被平行于平板的平面定向，并且它在平面內(nèi)的定向是任意的。因此，得到下述結(jié)構(gòu)是有可能的，即膜平面內(nèi)的折射率高于沿著沒有特殊定向處理膜厚度方向的折射率。
有機(jī)粘土化合物是有機(jī)化合物和粘土礦物的合成物質(zhì)，如在USP 6,060,183中公開的成分，例如，有機(jī)粘土化合物可以是通過混合有層結(jié)構(gòu)的粘土礦物和有機(jī)化合物的有機(jī)粘土化合物。有層結(jié)構(gòu)的粘土礦物包括蒙脫石類或可膨脹的云母，粘土可以通過它的陽離子可交換性與有機(jī)化合物混合。以其的極好透明度的觀點，優(yōu)選使用蒙脫石類。蒙脫石類包括鋰蒙脫石，蒙脫土，鵬潤土和它們的代替化合物，衍生物和其中的混合物。根據(jù)它的低雜質(zhì)含量和它的透明度上的優(yōu)越性的觀點，在這些物質(zhì)中，優(yōu)選通過化學(xué)合成法制備的粘土用于相位延遲器。根據(jù)抑制可見光散射的觀點，優(yōu)選使用粒子直徑被控制到很小的合成鋰蒙脫石。
能夠與氧原子或粘土礦物的羥基反應(yīng)的化合物，或能與粘土礦物的可交換陽離子交換的離子化合物可以用作與粘土礦物混合的有機(jī)化合物。這并不是特別限定，只要允許有機(jī)粘土化合物膨脹或分散在有機(jī)溶劑中即可，優(yōu)選使用包含氮的化合物。包含氮的化合物包括第一、第二、第三、或第四銨基化合物，尿素，聯(lián)氨等。特別地，根據(jù)容易地可交換陽離子的觀點，優(yōu)選使用第四銨基化合物。
由Co-op Chemical Co.，Ltd制造的，商品名分別為“Lucentite STN”，“Lucentite SPN”，合成鋰蒙脫石和第四銨基化合物的合成物質(zhì)等可以用作市場上可得到的有機(jī)粘土化合物。
根據(jù)在基底上形成涂敷層的簡易性、光學(xué)特性、機(jī)械特性等表現(xiàn)的觀點，優(yōu)選這樣的可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘土化合物與疏水性樹脂一起使用?？煞稚⒃谟袡C(jī)溶劑中有低極性的樹脂例如苯，甲苯，二甲苯優(yōu)選用作疏水性樹脂。此外，為了得到優(yōu)選的對濕度和熱量的抗力以及處理的容易，當(dāng)有相位延遲器的偏振膜片應(yīng)用于屏幕對角線不少于15英寸(381mm)的大尺寸液晶顯示設(shè)備時，優(yōu)選有強烈的疏水性和對透明樹脂基底有強粘附力的樹脂。優(yōu)選的疏水性樹脂包括聚乙烯醇縮乙醛，例如聚乙烯醇縮丁醛，聚乙烯醇縮甲醛；纖維素樹脂例如醋酸丁酸纖維素；丙烯酸樹脂；meta-丙烯酸樹脂；等等，特別地，優(yōu)選丙烯酸丁酯類樹脂和dicyclopentanyl acrylate類樹脂。樹脂可以預(yù)先聚合，或可以在層形成的過程中通過例如熱固化或紫外線固化的方法以單體或低聚物聚合。此外，可以一起使用兩種或多種樹脂。
疏水性樹脂包括聚乙烯醇的醛改性樹脂，商品名為“Denka Butyral #3000-K”，由Denki Kagaku Kogyo Co.，Ltd.制造，主要包含丙烯酸丁酯的丙烯酸樹脂，商品名為“Aron S1601”，由Toagosei Co.，Ltd.制造，主要包含dicyclopentanyl acrylat的meta-丙烯酸樹脂，商品名為“Banaresin MKV-115”，由Shin-Nakamura ChemicalCo.，Ltd.制造，等等。
根據(jù)改善機(jī)械特性以便防止包括有機(jī)粘土化合物和疏水性樹脂的層裂縫的觀點，可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘土化合物和疏水性樹脂的優(yōu)選比率為從1∶2到10∶1，做為前者后者的重量比率。可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘土化合物被應(yīng)用到透明樹脂薄膜基底上。當(dāng)一起使用疏水性樹脂時，疏水性樹脂分散或溶解在有機(jī)溶劑中。有機(jī)粘土化合物和疏水性樹脂的總固體成分的濃度通常為從3到15％(重量)，然而，在分散液體中固體成分的濃度沒有限制，只要制備的分散液體在一段日子內(nèi)不膠凝或變得混濁。由于最適當(dāng)?shù)墓腆w成分的濃度取決于有機(jī)粘土化合物和疏水性樹脂的種類和成分比率，因此根據(jù)每個成分才能確定。此外，可以在基底上形成膜的過程中添加改善應(yīng)用特性的各種添加劑例如粘性調(diào)整劑，并添加進(jìn)一步改善疏水特性和/或耐久性的交聯(lián)試劑。
由可溶的聚酰亞胺溶液制備的聚酰亞胺均聚物層，例如在WO 94/24191中公開的層，或包括剛性棒狀聚合物的層，該聚合物由具有負(fù)雙折射各向異性的聚酰胺，聚酯，聚(酰胺-酰亞胺)，或者聚(酯-酰亞胺)構(gòu)成，例如在WO 96/11967中公開的層，可以用作涂敷層。這些種類的可溶聚合物的主鏈在通過在基底薄膜上澆注可溶聚合物的方法的自定向過程后平行于基底薄膜表面對準(zhǔn)，并且這些種類的可溶聚合物顯示出負(fù)雙折射各向異性。因此，不僅通過改變涂敷層的厚度而且通過改變主鏈線的特性或主鏈的剛性，可以調(diào)整負(fù)雙折射各向異性的度。
當(dāng)由多層薄層構(gòu)成的層用作涂敷層時，其中不同折射率的物質(zhì)交替地層壓，例如在USP 5,196,953中公開的層每層的厚度和折射率可以為了得到根據(jù)該US專利要求的負(fù)雙折射各向異性而設(shè)計。
在本發(fā)明中，根據(jù)進(jìn)一步改善有雙折射各向異性的涂敷層和透明基底之間的密切接觸的觀點。上述層壓在透明薄膜基底上具有雙折射各向異性的涂敷層被用作具有相位延遲器的偏振膜片的相位延遲器部分，結(jié)合層可以設(shè)在透明基底上，或可以在透明基底的表面上進(jìn)行表面處理，用于結(jié)合層的樹脂沒有限制，只要有雙折射各向異性的涂敷層可以被均勻應(yīng)用到設(shè)在基底上的結(jié)合層上，結(jié)合層可以改善它們之間的密切接觸。用于結(jié)合層的樹脂包括聚氨酯樹脂，丙烯酸樹脂，meta-丙烯酸樹脂，等等。表面處理也沒有限制，只要有雙折射各向異性的涂敷層可以被均勻應(yīng)用到基底上，涂敷層和基底之間的密切接觸可以得到改善。表面處理包括電暈處理等。
在透明樹脂基底上形成有雙折射各向異性的涂敷層的方法，和如果設(shè)有結(jié)合層，在透明樹脂基底上形成結(jié)合層的方法沒有限制?？梢允褂酶鞣N已知的涂敷方法例如直接照相凹板方法，反轉(zhuǎn)照相凹板方法，口模式涂布方法，圓點(comma)涂布方法，模具涂布方法。特別地，優(yōu)選使用圓點涂布方法，和不使用支承輥的模具涂布方法，等等，因為它們有高精度的厚度。
對涂敷層的厚度沒有限制，只要能達(dá)到要求的光學(xué)特性，特別是通過結(jié)合作為基底的透明樹脂薄膜的光學(xué)特性，可以實現(xiàn)雙軸特性，其中該基底是有相位延遲器的偏振膜片的相位延遲器總體的一部分。換句話說，可以選擇涂敷層的厚度以便有光學(xué)特性來補償對于相位延遲器要求的總光學(xué)特性的光學(xué)特性和透明薄膜的光學(xué)特性之間的差異。
對于具有相位延遲器的偏振膜片的相位延遲器部分要求的沿著厚度方向的雙軸特性和雙折射各向異性取決于它的應(yīng)用。雙軸特性和雙折射各向異性通過沿著厚度方向的延遲值(R’)來表示，其中該延遲值通過下述公式(I)限定。如稍后所述，基于通過平面內(nèi)環(huán)繞慢軸傾斜40°測量的延遲值(R40)和面內(nèi)延遲值(R0)計算該值，R’＝[((nx+ny)/2)-nz]×d (I)其中nx是膜平面內(nèi)慢軸方向的折射率，ny是膜平面內(nèi)垂直于nx方向的折射率，nz是沿著厚度方向的折射率，d是膜厚度。
例如，具有相位延遲器的偏振膜片的相位延遲器部分的面內(nèi)延遲值(R0)可以在大約20-300nm的范圍內(nèi)，沿著厚度方向的延遲值(R’)可以落在大約20-1200nm的范圍內(nèi)。優(yōu)選沿著厚度方向的延遲值(R’)大約為50-300nm。更詳細(xì)地，為了有效地補償VA-LCD，或TFT-TN-LCD的視角，優(yōu)選具有相位延遲器的偏振膜片的相位延遲器的面內(nèi)延遲值(R0)為20-160nm，或250-300nm，其大約是可見光波長的一半。當(dāng)相位延遲器的面內(nèi)延遲值(R0)為20-160nm時，優(yōu)選沿著厚度方向的延遲值(R’)為50-300nm。此外，優(yōu)選由(nx-nz)/(nx-ny)限定的系數(shù)Nz(表示R0和R’間的平衡)大于3，因為這可以有效地改善VA-LCD，或TFT-TN-LCD的視角。另一方面，當(dāng)以上的相位延遲器的面內(nèi)延遲值(R0)為250-300nm，其大約是可見光波長的一半時，優(yōu)選沿著厚度方向的延遲值(R’)為500-1200nm。
在本發(fā)明中，如上所述的通過在透明樹脂薄膜上層壓有雙折射各向異性的涂敷層產(chǎn)生的相位延遲器，連接到包括例如如上所述的聚乙烯醇偏振器的偏振器，來產(chǎn)生具有相位延遲器的偏振膜片。由于如上所述的聚乙烯醇偏振器在耐久性上較差，因此偏振膜片通常涂覆有保護(hù)層，例如，在透明薄膜的兩側(cè)表面都涂敷保護(hù)層。然而，在本發(fā)明中，相位延遲器通過粘合層直接連接到偏振器，因此在連接有相位延遲器一側(cè)的保護(hù)層被省略。因此，具有相位延遲器的偏振得到的膜較薄。在這種情況下，水溶粘合劑例如聚乙烯醇，或粘合劑例如丙烯酸樹脂可以用作粘合層。
在偏振器和相位延遲器的層壓中，偏振器可以被層壓到基底表面和相位延遲器的涂敷層表面的任一表面。當(dāng)與液晶單元結(jié)合時，考慮到它們之間連接的容易或視角，可以使用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。例如，在纖維素樹脂用作相位延遲器中的基底薄膜的情況中，由于基底側(cè)和聚乙烯醇偏振器可以通過水溶粘合劑聚乙烯醇連接，因此具有相位延遲器的偏振膜片的厚度薄是有利的。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的具有相位延遲器的偏振膜片應(yīng)用到LCD時，至少一個具有相位延遲器的偏振膜片與液晶單元結(jié)合。典型地，該具有相位延遲器的偏振膜片通過層壓在液晶單元上使用。通常，連接具有相位延遲器的偏振膜片以便相位延遲器的一側(cè)面對液晶單元，換句話說，以便偏振器設(shè)在遠(yuǎn)離液晶單元的一側(cè)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的具有相位延遲器的偏振膜片設(shè)在液晶單元的兩側(cè)表面時，相位延遲器部分可能有相同特性或不同的特性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的具有相位延遲器的偏振膜片可以與其它相位延遲器膜或各種光學(xué)膜例如漫射膜、反射膜、透反膜結(jié)合使用。當(dāng)該具有相位延遲器的偏振膜片與其它光學(xué)膜或液晶單元連接時，可以使用粘合劑例如丙烯酸樹脂。粘合劑的厚度通常大約為15到30μm。
實施例以下將以實施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，然而，應(yīng)該理解下述實施例是把本發(fā)明的技術(shù)想法給出一具體形式的例證，本發(fā)明并不特別地局限于以下描述。在實施例中，“％”表示將被使用的基于重量的含量或數(shù)量，除非特別說明。用于形成以下示出的實施例中涂敷層的物質(zhì)如下，(A)有機(jī)粘土組合物商品名“Lucentite STN”由Co-op Chemical Co.，Ltd制造的物質(zhì)，由合成的鋰蒙脫石化合物和第四銨基化合物構(gòu)成，有極好的在高極性溶劑中分散的特性。
商品名“Lucentite SPN”由Co-op Chemical Co.，Ltd制造的物質(zhì)，由合成的鋰蒙脫石化合物和第四銨基化合物構(gòu)成，有極好的在無極性溶劑中分散的特性。
(B)疏水性樹脂商品名“Aron S1601”由Toagosei Co.，Ltd.制造的物質(zhì)，屬于丙烯酸樹脂，其主要包含來源于丙烯酸丁酯的重復(fù)單元。
商品名“Banaresin MKV-115”由Shin-Nakamura Chemical Co.，Ltd.制造的物質(zhì)，屬于meta-丙烯酸樹脂，其主要包含來源于dicyclopentanyl acrylate的重復(fù)單元。
此外，用于樣品的物理性質(zhì)測量和評價的方法如下實行。
(1)面內(nèi)延遲值(R0)通過使用由Oji Scientific Instruments Ltd制造的“KOBRA-21ADH”旋轉(zhuǎn)偏振器的方法，以波長為559nm的單色光來測量該值。
(2)沿厚度方向的延遲值(R’)通過由計算機(jī)基于以下有面內(nèi)延遲值(R0)的公式(II)-(IV)處理的計算得到nx，ny，和nz，通過對于作為傾斜軸的慢軸傾斜40°測量的延遲值(R40)，膜厚度(d)，和膜平均折射率(n0)，然后基于公式(I)計算出沿厚度方向的延遲值(R’)?；妆∧さ拿鎯?nèi)延遲值是R0B，基底薄膜厚度方向的延遲值是R’B，涂敷層的面內(nèi)延遲值是R0C，涂敷層厚度方向的延遲值是R’C，相位延遲器總體上的面內(nèi)延遲值是R0，和相位延遲器總體上厚度方向的延遲值是R’。
R’＝[(nx+ny)/2-nz]×d(I)R0＝(nx-ny)×d(II)
R40＝(nx-ny’)×d/cos(φ) (III)(nx+ny+nz)/3＝n0(IV)其中，φ＝sin-1[sin(40°)/n0]ny’＝ny×nz/[ny2×sin2(φ)+nz2×cos2(φ)]1/2實施例1通過中間滾筒單軸拉伸方法拉伸厚度為120μm的纖維素改性聚合物膜，得到R0B＝40nm，R’B＝130nm的基底薄膜?；妆∧さ谋砻嬖?0W/m2/分鐘的條件下受到電暈處理。包含1.5％的“Aron S1601”丙烯酸樹脂，1.5％的BanaresinMKV-115”meta-丙烯酸樹脂，6.75％的“Lucentite STN”有機(jī)粘土化合物，2.25％的“Lucentite SPN”有機(jī)粘土化合物，70.4％的甲苯，和17.6％的二氯甲烷的分散液體在之后通過圓點涂布機(jī)連續(xù)應(yīng)用，以便干燥后涂層的厚度為7.5μm。這樣，層壓R0C＝0nm，和R’C＝80nm的涂敷層。得到的相位延遲器的光學(xué)特性為R0＝40nm，和R’＝220nm。
在一個表面上有丙烯酸粘合劑的聚對苯二甲酸乙二醇酯保護(hù)膜通過粘合劑側(cè)連接到相位延遲器的涂敷層。隨后，該有保護(hù)膜的相位延遲器被浸入2N(當(dāng)量濃度)的氫氧化鉀溶液中一分鐘，沒有提供保護(hù)膜的一側(cè)表面受到皂化處理，用純水洗5分鐘，然后干燥。同時，通過單軸拉伸聚乙烯醇，而后通過吸收和定向碘制備偏振器。受到皂化處理的相位延遲器的基底表面連接到有聚乙烯醇水溶液粘合劑的該聚乙烯醇膜偏振器的一個表面。此時，受到皂化處理的三乙酸纖維素膜(商品名，“Konica TAC KC80CA”由Konica，Inc制造)相似地連接到有上述相同粘合劑的偏振器的另一個表面。然后生產(chǎn)出具有相位延遲器的偏振膜片。
當(dāng)?shù)玫降木哂邢辔谎舆t器的偏振膜片通過相位延遲器側(cè)的粘合劑連接到液晶單元的前表面和/或后表面時，得到寬視角的LCD。
根據(jù)本發(fā)明，可以容易地生產(chǎn)具有相位延遲器的偏振膜片，其中該偏振膜片具有不能由傳統(tǒng)方法得到的大面積內(nèi)的均勻性，并具有寬設(shè)定范圍光學(xué)特性的雙軸定向，因此，改善LCD的視角成為可能。由于預(yù)定的相位延遲器設(shè)在具有相位延遲器的該偏振膜片中偏振器的表面，因此總體上厚度可以很薄。因此，這可以允許LCD很薄，且成本可以更低。
權(quán)利要求
1.一種具有相位延遲器的偏振膜片，包括偏振器；和相位延遲器，該延遲器包括透明樹脂薄膜基底和至少一層在基底至少一個表面上的具有雙折射各向異性的涂敷層，其中該相位延遲器的面內(nèi)延遲值(R0)不少于20nm，并且基于通過在平面內(nèi)環(huán)繞慢軸傾斜40°測量的延遲值(R40)和面內(nèi)延遲值(R0)計算的沿該薄膜厚度方向的延遲值(R’)大于40nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的具有相位延遲器的偏振膜片，其中透明樹脂薄膜基底其有在該薄膜平面內(nèi)的取向，并且該基底的面內(nèi)延遲值(R0B)不少于20nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的具有相位延遲器的偏振膜片，其中透明樹脂薄膜基底從聚碳酸脂樹脂，環(huán)聚烯烴樹脂，和纖維素樹脂構(gòu)成的組中選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的具有相位延遲器的偏振膜片，其中具有雙折射各向異性的涂敷層包括液晶成分或者由液晶成分固化的成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的具有相位延遲器的偏振膜片，其中具有雙折射各向異性的涂敷層包括可分散在有機(jī)溶劑中的有機(jī)粘土化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的具有相位延遲器的偏振膜片，其中該包括有機(jī)粘土化合物的涂敷層進(jìn)一步包括疏水性樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的具有相位延遲器的偏振膜片，其中具有雙折射各向異性的涂敷層包括聚酰亞胺均聚物，或者包括剛性棒狀聚合物層，該聚合物從由具有負(fù)雙折射各向異性的聚酰胺，聚酯，聚(酰胺-酰亞胺)，聚(酯-酰亞胺)構(gòu)成的組中選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的具有相位延遲器的偏振膜片，其中具有雙折射各向異性的涂敷層包括多層薄層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求的具有相位延遲器的偏振膜片，其中該相位延遲器具有從20到300nm的面內(nèi)延遲值(R0)，和從50到300nm的沿厚度方向的延遲值(R’)， 其基于通過在平面內(nèi)環(huán)繞慢軸傾斜40°測量的延遲值(R40)和面內(nèi)延遲值(R0)計算。
10.一種液晶顯示設(shè)備，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1的具有相位延遲器的偏振膜片和液晶單元。
全文摘要
本發(fā)明提供具有相位延遲器的偏振膜片，該偏振膜片總體上有極好的均勻性和雙軸定向，并進(jìn)一步能夠設(shè)定雙軸定向光學(xué)特性的寬范圍，以及提供應(yīng)用該具有相位延遲器的偏振膜片的液晶顯示設(shè)備。具有相位延遲器的偏振膜片包括偏振器；和相位延遲器，該延遲器包括透明樹脂薄膜基底和在基底至少一個表面上至少一層具有雙折射各向異性的涂敷層。該相位延遲器的面內(nèi)延遲值(R
文檔編號G02B5/30GK1550796SQ20041003528
公開日2004年12月1日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者清水朗子 申請人:住友化學(xué)工業(yè)株式會社