專利名稱：雙折射光學(xué)膜、使用該膜的橢圓起偏振片和使用該起偏振片的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙折射光學(xué)膜，使用該光學(xué)膜的橢圓起偏振片，和使用該帶有雙折射膜的橢圓起偏振片的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
通常，用于光學(xué)補(bǔ)償?shù)碾p折射膜是用膜拉伸技術(shù)制備的，這種雙折射膜被用于各種液晶顯示器。對(duì)于拉伸，例如JP3(1991)-33719A公開了輥張力拉伸、輥壓力拉伸和拉幅機(jī)單軸拉伸。JP3(1991)-24502A公開了在產(chǎn)生各向異性條件下進(jìn)行雙軸拉伸。關(guān)于制備雙折射膜的其它方法，例如JP8(1996)-511812A公開了一種將可溶性聚酰亞胺加工到膜中的方法以得到負(fù)(negative)單軸性。
通過采用上述或者其它膜拉伸技術(shù)，能夠賦予膜以諸如nx≥ny＞nz的光學(xué)性能(nx和ny表示膜平面上的主折光率，nz表示膜厚度方向上的折光率)。置于驅(qū)動(dòng)元件和偏振器之間的雙折射膜能夠用作液晶元件的視角補(bǔ)償膜，由此擴(kuò)大液晶顯示器的視角。
例如，雙軸雙折射膜可以在多區(qū)域垂直排列(VA)型液晶顯示器中，用作光學(xué)補(bǔ)償膜得到廣視角。這種雙軸雙折射膜一般是通過拉伸聚合物膜制成的。具體地說，例如通過在膜表面的兩個(gè)方向(x和y方向)拉伸制成，或者通過固定末端的單軸拉伸制成，即在橫向?qū)δみM(jìn)行拉伸，同時(shí)將膜縱向的一個(gè)末端固定(例如用拉幅機(jī)橫向拉伸)。
一般可以控制雙軸雙折射膜中的三維折光率nx、ny和nz。特別是，能夠控制平面延遲值Δnd和厚度方向上的延遲值Rth。Δnd和Rth通過下面等式表示，其中d表示雙折射膜的厚度。
Δnd＝(nx-ny)·dRth＝(nx-nz)·d例如，通過拉伸溫度、x和y方向上的拉伸比等能夠控制上述Δnd和Rth。具體地說，例如Δnd可以通過x方向與y方向上的拉伸比來控制，而Rth可以通過x方向與y方向上的拉伸程度來控制。Rth的形成對(duì)于雙軸雙折射膜特別重要。特別是，VA型液晶雙折射的補(bǔ)償大大依賴于Rth。
形成Rth時(shí)，如果雙折射膜的聚合物材料(例如聚碳酸酯)具有高的拉伸取向，那么不需要明顯增加x、y方向上的拉伸程度就能夠達(dá)到所需要的Rth。然而，由于該材料還將增加光彈性系數(shù)，因此當(dāng)由于起偏振片的尺寸變化或者類似情況而施加小的外力時(shí)，折光率容易發(fā)生改變。除此之外，在用這種膜組裝液晶顯示器時(shí)，由于施加熱或濕氣而引起的惡劣條件會(huì)使對(duì)比度部分地變差，這導(dǎo)致平面均勻性的明顯破壞。
由光彈性系數(shù)小的材料(例如聚降冰片烯基材料)制成的雙折射膜，即使受到外力，其雙折射也基本上沒有變化。即使在上述惡劣條件下，由這種膜組裝的液晶顯示器也不會(huì)損失顯示器的均勻性。然而，由于材料具有低的拉伸取向性，單片膜不能提供足夠的Rth。為了用這種膜達(dá)到所需的Rth，需要增加x、y方向上的拉伸比并使用多個(gè)延遲板(retardation plate)。這將降低Δnd和Rth的精度，由于弓形現(xiàn)象降低了光軸精度，增加了板的厚度并增加了費(fèi)用。
也就是說，任何一種常規(guī)技術(shù)都難以提供既有高的取向度(以便獲得所需的延遲值)又具有小的光彈性系數(shù)(以在施加熱和/或濕氣的耐用性測(cè)試過程中降低對(duì)比度的不規(guī)則性)的雙折射膜。
發(fā)明簡(jiǎn)介為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有提高的取向性和小的光彈性系數(shù)的雙折射光學(xué)膜。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜涉及一種含有至少兩種聚合物材料的雙折射光學(xué)膜，其中Cn和Wn乘積的加和滿足下面式(1)，并且該膜含有至少一種光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料和至少一種光彈性系數(shù)為負(fù)值的聚合物材料。
∑(Cn×Wn)≤20×10-8cm2/N (1)式(1)中，Cn表示每種聚合物材料的光彈性系數(shù)，Wn表示雙折射光學(xué)膜的聚合物材料總體積中每種聚合物材料的體積分?jǐn)?shù)。
深入研究雙折射膜的光彈性后，本發(fā)明人產(chǎn)生了將具有正光彈性系數(shù)的聚合物材料與負(fù)光彈性系數(shù)的聚合物材料在雙折射光學(xué)膜中組合使用的想法。進(jìn)一步研究后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雙折射光學(xué)膜中含有的聚合物材料滿足式(1)時(shí)，該膜整體上具有小的光彈性系數(shù)。此外，當(dāng)光學(xué)膜中含有至少一種光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料時(shí)，膜的取向性整體上能夠進(jìn)一步提高。另外，由于下述原因，通過加入一種負(fù)光彈性系數(shù)的聚合物材料就能夠容易地滿足上述式(1)，由此完成本發(fā)明。通過使用本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜，能夠得到既有光學(xué)補(bǔ)償又具有顯示均勻性的液晶顯示器。
本發(fā)明的光彈性系數(shù)指的是呈現(xiàn)光彈性效應(yīng)的材料的雙折射應(yīng)力依賴性系數(shù)，所述光彈性效應(yīng)的材料在受到外力時(shí)暫時(shí)變?yōu)楣鈱W(xué)異構(gòu)體并呈現(xiàn)雙折射，并在外力消失時(shí)恢復(fù)到原來狀態(tài)。換句話說，用下面式(i)表示平面雙折射Δnxy與光彈性系數(shù)之間的關(guān)系。因此，在施加外力時(shí)，就改變了光學(xué)膜的延遲值。
Δnxy＝C·σ (i)(C和·σ分別表示光彈性系數(shù)和應(yīng)力)。
在此，正光彈性系數(shù)聚合物表示上面式(i)中光彈性系數(shù)C的符號(hào)為正的聚合物。負(fù)光彈性系數(shù)聚合物表示上面式(i)中光彈性系數(shù)C的符號(hào)為負(fù)的聚合物。當(dāng)將正光彈性系數(shù)的聚合物材料與負(fù)光彈性系數(shù)的聚合物材料混合時(shí)，施加外力時(shí)出現(xiàn)的相差的方向?qū)⒋怪毕嘟徊⑾嗷サ窒?。由于這一作用，能夠降低光彈性系數(shù)。
附圖簡(jiǎn)介

圖1表示在對(duì)本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜的熱曝露測(cè)試中樣品上的亮度測(cè)量點(diǎn)。
發(fā)明詳述下面將詳細(xì)地描述本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜、使用該雙折射光學(xué)膜的橢圓起偏振片和使用它們的液晶顯示器。
本發(fā)明中，至少一種聚合物材料的光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N。該聚合物材料能夠?yàn)楸景l(fā)明的雙折射光學(xué)膜提供高的取向性。該聚合物材料的光彈性系數(shù)的優(yōu)選范圍為65×10-8cm2/N至300×10-8cm2/N，或者更優(yōu)選70×10-8cm2/N至200×10-8cm2/N。
為了評(píng)價(jià)本發(fā)明整個(gè)雙折射光學(xué)膜的光彈性系數(shù)，采用了Cn和Wn乘積的加和，即∑(Cn×Wn)。本文中，Cn和Wn分別表示每種聚合物材料的光彈性系數(shù)和體積分?jǐn)?shù)。當(dāng)∑(Cn×Wn)在式(1)的范圍內(nèi)時(shí)，即使裝有本發(fā)明雙折射光學(xué)膜的液晶顯示器處于不利條件(例如高溫和/或高濕條件)下，也能夠抑制對(duì)比度的不均勻性。例如，為了進(jìn)一步提高液晶顯示器的顯示均勻性，∑(Cn×Wn)優(yōu)選為-20×10-8cm2/N至20×10-8cm2/N，或者更優(yōu)選-15×10-8cm2/N至15×10-8cm2/N。
對(duì)于用于本發(fā)明雙折射光學(xué)膜中的負(fù)光彈性系數(shù)聚合物材料沒有特別限制，只要該聚合物材料具有負(fù)的光彈性系數(shù)和光學(xué)透明性就行。所述光彈性系數(shù)為，例如-40×10-8cm2/N至-0.1×10-8cm2/N。優(yōu)選，該范圍為-35×10-8cm2/N至-0.1×10-8cm2/N，更優(yōu)選-30×10-8cm2/N至-0.1×10-8cm2/N。
聚合物材料并不限于上述光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料和負(fù)光彈性系數(shù)聚合物材料，還可以使用不包括在這些聚合物材料中的正光彈性系數(shù)聚合物材料。對(duì)于正光彈性系數(shù)聚合物材料并沒有特別限制，只要其滿足∑(Cn×Wn)并具有光學(xué)透明性。
對(duì)本發(fā)明雙折射光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)并沒有特別限制?？梢允峭ㄟ^混合至少兩種聚合物材料制成的單層光學(xué)膜，或者是含有這種混合物的光學(xué)膜。另外，還可以是由聚合物層形成的層壓光學(xué)膜，每層聚合物可以含有一種或多種聚合物材料。當(dāng)本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜含有層壓體時(shí)，形成各層的聚合物材料可以含有與其它聚合物層相同的聚合物材料。
另外，例如，層壓體可以含有由光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料形成的聚合物層和由負(fù)光彈性系數(shù)聚合物材料形成的聚合物層。
優(yōu)選的是，在由光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料形成的聚合物層中，本發(fā)明雙折射光學(xué)膜的各向異性滿足nx≥ny＞nz，其中nx和ny分別表示平面上兩個(gè)方向的主折光率，nz表述層厚度方向上的折光率。包括其光學(xué)性能用nx≥ny＞nz表示的聚合物層的雙折射光學(xué)膜適合用于液晶元件的視角補(bǔ)償膜。
關(guān)于本發(fā)明雙折射光學(xué)膜的取向，在用光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料形成的聚合物層中，在用等式Δnxz＝(nx-nz)估算時(shí)，優(yōu)選Δnxz為0.005-0.1。當(dāng)Δnxz為0.005或更大時(shí)，例如不需要增加膜的厚度來達(dá)到足夠的Rth，因此限制了整個(gè)膜的光彈性系數(shù)。當(dāng)Δnxz為0.1或更低時(shí)，例如，能夠控制相差。Δnxz更優(yōu)選范圍是0.007-0.08，或者更優(yōu)選0.01-0.06。
對(duì)本發(fā)明雙折射光學(xué)膜的制備方法沒有特別限制。例如，可以通過在基膜或類似物上涂覆本發(fā)明的聚合物材料來制成。此時(shí)，可以加熱熔融聚合物材料。另外，可以溶解在溶劑中得到聚合物溶液，然后將溶液涂覆。從生產(chǎn)效率和光學(xué)各向異性的控制等方面考慮，優(yōu)選涂覆聚合物溶液。當(dāng)采用聚合物溶液時(shí)，從其粘度等角度看，優(yōu)選例如，每100重量份溶劑中含有5-50重量份，更優(yōu)選10-40重量份的聚合物材料。
在將聚合物溶液涂覆在基膜或類似物上的方法中，基膜可以用作本發(fā)明的聚合物層。例如，通過在基膜上涂覆聚合物溶液形成聚合物層，由此形成了兩層的層壓體。這樣，就不需要單獨(dú)使用基膜或類似物，這有助于降低費(fèi)用等。該方法從效率的角度看也是優(yōu)選的，這是由于可以省去成膜后諸如轉(zhuǎn)印或剝離這樣的一些步驟。
聚合物溶液的涂覆可以通過諸如旋涂、輥涂、流涂、印刷、浸涂、膜流動(dòng)擴(kuò)展、棒涂或凹版印刷等適當(dāng)方法進(jìn)行。
為了得到光各向異性，可以選擇多種方法來使聚合物材料取向。例如，涂覆通過在有機(jī)溶劑或類似物中溶解聚合物材料制成的聚合物溶液，隨后干燥以在厚度方向上取向(nx＞nz)?；蛘?，通過拉伸使聚合物材料取向。
拉伸優(yōu)選通過將聚合物溶液涂覆至可拉伸基膜上并拉伸基膜來進(jìn)行。拉伸方法的實(shí)例包括在縱向?qū)δみM(jìn)行單軸拉伸(自由末端縱向拉伸)、在橫向?qū)δみM(jìn)行單軸拉伸同時(shí)將膜在縱向上固定(固定末端橫向拉伸)和在縱向和橫向兩個(gè)方向上對(duì)膜進(jìn)行拉伸(雙軸拉伸)。
當(dāng)由本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜形成層壓體時(shí)，可拉伸基膜可以用作本發(fā)明的聚合物膜。例如，取向的雙層層壓體是通過將聚合物溶液涂覆在可拉伸聚合物材料上并按照上述方法拉伸得到的。此時(shí)，優(yōu)選的是，涂覆至基膜上的聚合物溶液中的聚合物的光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N。
當(dāng)本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜形成層壓體時(shí)，聚合物層可以直接按照上述方法層壓?；蛘?，可以將單獨(dú)制成的聚合物層用例如粘合劑、壓敏粘合劑或類似物直接或間接地粘合。
一般來講，本發(fā)明的雙折射膜厚度為10-500μm，優(yōu)選15-400μm，更優(yōu)選20-300μm。當(dāng)本發(fā)明的雙折射膜是用粘合劑或壓敏粘合劑制成的聚合物層的層壓體時(shí)，每層粘合劑或壓敏粘合劑的厚度一般為10nm至100μm，優(yōu)選20nm至70μm，更優(yōu)選30nm至50μm。
本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜可以容易地根據(jù)光彈性系數(shù)適當(dāng)選擇聚合物材料得到。例如，層壓體的雙折射光學(xué)膜可以這樣制成選擇光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料作為至少一個(gè)聚合物層，選擇負(fù)光彈性系數(shù)的聚合物材料作為至少一個(gè)聚合物層，再適當(dāng)選擇聚合物材料作為其它的聚合物層，并且形成的聚合物層的體積比滿足上面式(1)。
從拉伸等處理的效率角度看，優(yōu)選的是，用于本發(fā)明的聚合物材料應(yīng)當(dāng)是熱塑性的，并且其光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N。聚合物材料的實(shí)例包括聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞胺和聚酯酰亞胺。
作為聚合物材料的聚醚酮可以是，例如下面通式(1)表示的聚芳基醚酮，它公開在JP2001-49110A中。
上面化學(xué)式(1)中，X是取代基，q是取代基個(gè)數(shù)。例如，X是鹵原子、低級(jí)烷基、鹵代烷基、低級(jí)烷氧基、或鹵代烷氧基，當(dāng)有多個(gè)X時(shí)，它們可以相同或不同。
鹵原子例如可以是氟原子、溴原子、氯原子或碘原子，其中優(yōu)選氟原子。低級(jí)烷基優(yōu)選是C1-6低級(jí)直鏈烷基或C1-6低級(jí)支鏈烷基，更優(yōu)選C1-4直鏈或支鏈烷基。更具體地說，優(yōu)選為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基或叔丁基，特別優(yōu)選甲基或乙基。鹵代烷基可以是，例如上述低級(jí)烷基的鹵化物，例如三氟甲基。低級(jí)烷氧基優(yōu)選是C1-6的直鏈或支鏈烷氧基，更優(yōu)選C1-4直鏈或支鏈烷氧基。更具體地說，進(jìn)一步優(yōu)選為甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基，特別優(yōu)選甲氧基或乙氧基。鹵代烷氧基可以是，例如上述低級(jí)烷氧基的鹵化物，例如三氟甲氧基。
上述化學(xué)式(1)中，q為0-4的整數(shù)?；瘜W(xué)式(1)中，優(yōu)選q＝0，且與苯環(huán)兩端鍵合的羰基和醚氧原子處在對(duì)位。
還有，上述化學(xué)式(1)中，R1是下面化學(xué)式(2)表示的基團(tuán)，m是0或1。

上面化學(xué)式(2)中，X’是取代基，例如與化學(xué)式(1)中的X相同?；瘜W(xué)式(2)中，當(dāng)有多個(gè)X’時(shí)，它們可以相同或不同。q’表示X’上取代基的個(gè)數(shù)，其為0-4的整數(shù)，優(yōu)選q’＝0。另外，p是0或1。
化學(xué)式(2)中，R2是二價(jià)芳基。舉例說明，該二價(jià)芳基是鄰、間、或?qū)啽交?；或者衍生自萘、?lián)苯、蒽、鄰、間或?qū)θ?lián)苯、菲、氧芴、二苯醚或二苯砜的二價(jià)基團(tuán)。這些二價(jià)芳基中，直接鍵合到芳基上的氫原子可以被鹵原子、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基取代。其中，R2優(yōu)選是選自下面化學(xué)式(3)至(9)的芳基。
上面化學(xué)式(1)中，R1優(yōu)選下面化學(xué)式(10)表示的基團(tuán)，其中R2和p與上述化學(xué)式(2)的相同。
此外，化學(xué)式(1)中，n表示聚合度，例如2-5000，優(yōu)選5-500。聚合是由相同結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元或不同結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元組成的。后一種情況中，重復(fù)單元的聚合形式可以是嵌段聚合或無規(guī)聚合。
此外，優(yōu)選的是，化學(xué)式(1)表示的聚芳基醚酮的對(duì)四氟亞苯甲酰基一端是氟原子，氧化亞烷基一端是氫原子。這種聚芳基醚酮可以用下面化學(xué)式(11)表示。下面的化學(xué)式中，同化學(xué)式(1)一樣，n表示聚合度。
化學(xué)式(1)表示的聚芳基醚酮的具體實(shí)例可以包括下面化學(xué)式(12)至(15)表示的那些，其中同化學(xué)式(1)一樣，n表示聚合度。

除了上面聚合物之外，用作本發(fā)明的聚合物材料并且其光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚酰胺或聚酯可以是，例如JP10(1998)-508048A中公開的聚酰胺或聚酯，它們的重復(fù)單元可以用下面化學(xué)式(16)表示。
上面化學(xué)式(16)中，Y是O或NH。E可以是至少一個(gè)選自共價(jià)鍵、C2亞烷基、鹵代C2亞烷基、CH2基、C(CX3)2基(其中X是鹵原子或氫原子)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(R)2基和N(R)的基團(tuán)。上述R是至少一個(gè)C1-3烷基和鹵代C1-3烷基。上述E位于羰基官能團(tuán)或Y基團(tuán)的間位或?qū)ξ弧?br> 此外，上述化學(xué)式(16)中，A和B是取代基，t和z分別表示取代基的個(gè)數(shù)。另外，p是0-3的整數(shù)，q是1-3的整數(shù)，r是0-3的整數(shù)。
上述A選自，例如，氫原子、鹵原子、C1-3烷基、鹵代C1-3烷基、用OR表示的烷氧基(其中R是上面定義的基團(tuán))、芳基、通過鹵化的取代芳基、C1-9的烷氧基羰基、C1-9的烷基羰氧基、C1-12的芳氧基羰基、C1-12芳基羰氧基和它們的取代衍生物，C1-12芳基氨基甲酰基、C1-12的芳基羰基氨基和它們的取代衍生物。當(dāng)有多個(gè)A時(shí)，它們可以相同或不同。上述B選自，例如，鹵原子、C1-3烷基、鹵代C1-3烷基、苯基和取代苯基，當(dāng)有多個(gè)B時(shí)，它們可以相同或不同。取代苯基的苯環(huán)上的取代基可以是，例如鹵原子、C1-3烷基、鹵代C1-3烷基或它們的組合。t是0-4的整數(shù)，z是0-3的整數(shù)。
在上述化學(xué)式(16)表示的聚酰胺或聚酯的重復(fù)單元中，優(yōu)選下面化學(xué)式(17)表示的重復(fù)單元。
化學(xué)式(17)中，A、B和Y與化學(xué)式(16)中定義的相同，v是0-3的整數(shù)，優(yōu)選0-2的整數(shù)。盡管每個(gè)x和y是0或1，但是不能兩個(gè)都是0。
盡管對(duì)聚酰胺或聚酯的分子量沒有特別限制，但是重均分子量(Mw)的優(yōu)選范圍是20,000-500,000，更優(yōu)選50,000-200,000。當(dāng)重均分子量在該范圍內(nèi)時(shí)，得到足夠的強(qiáng)度。由此制成的光學(xué)膜不易由于拉伸、變形或類似過程引起裂縫。此外，由于聚酰胺或聚酯不凝膠化，因此它們極容易溶解在溶劑中。
JP2000-511296A中公開了一種可用于本發(fā)明的光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚酰亞胺。其含有9，9-二(氨基芳基)芴和芳族四羧酸二酐的縮聚物，還含有至少一種下面化學(xué)式(18)表示的重復(fù)單元。
上面化學(xué)式(18)中，R3-R6分別表示選自氫原子、鹵原子、苯基、用1-4個(gè)鹵原子或C1-10烷基取代的苯基和C1-10烷基的取代基。優(yōu)選的是，R3-R6分別表示選自鹵原子、苯基、用1-4個(gè)鹵原子或C1-10烷基取代的苯基和C1-10烷基的取代基。
上面化學(xué)式(18)中，舉例說明，D是C6-20的四價(jià)芳基，優(yōu)選的是均苯四酸基、多環(huán)芳基、多環(huán)芳基衍生物或下面化學(xué)式(19)表示的基團(tuán)。
上面化學(xué)式(19)中，舉例說明，J是共價(jià)鍵、C(R7)2基、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(C2H5)2基或NR8基。當(dāng)有多個(gè)J時(shí)，它們可以相同或不同。還有，w是1-10的整數(shù)，R7分別是氫原子或C(R9)3。R8是氫原子、具有1-20個(gè)碳原子的烷基或C6-20的芳基，當(dāng)有多個(gè)R8時(shí)，它們可以相同或不同。R9分別是氫原子、氟原子或氯原子。
上述多環(huán)芳基可以是，例如衍生自萘、芴、苯并芴或蒽的四價(jià)基團(tuán)。此外，上述多環(huán)芳基的取代衍生物可以是用至少一個(gè)下述基團(tuán)取代的上述多環(huán)芳基，這些基團(tuán)是，例如C1-10烷基、C1-10烷基的氟化衍生物和諸如F和Cl的鹵原子。
除了上面的聚合物之外，例如，還可以使用重復(fù)單元如下面化學(xué)式(20)或(21)所示的均聚物，或者重復(fù)單元如下面化學(xué)式(22)所示并公開在JP8(1996)-511812A中的聚酰亞胺?；瘜W(xué)式(22)所示的聚酰亞胺是化學(xué)式(20)所示的優(yōu)選形式。

在上面化學(xué)式(20)至(22)中，G和G’分別是選自，例如，共價(jià)鍵、CH2基、C(CH3)2基、C(CF3)2基、C(CX3)2基(其中X是鹵原子)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH2CH3)2基和N(CH3)基的基團(tuán)。
在上面化學(xué)式(20)和(22)中，L是取代基，d和e表示取代基個(gè)數(shù)。L是，例如鹵原子、C1-3烷基、鹵代C1-3烷基、苯基或取代苯基，當(dāng)有多個(gè)L時(shí)，它們可以相同或不同。上述取代苯基可以是，例如帶有至少一個(gè)選自鹵原子、C1-3烷基和鹵代C1-3烷基的取代基的取代苯基。還有，上述鹵原子可以是，例如氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。上述d是0-2的整數(shù)，e是0-3的整數(shù)。
上面化學(xué)式(20)至(22)中，Q是取代基，f表示其取代基個(gè)數(shù)。Q可以是，例如選自氫原子、鹵原子、烷基、取代烷基、硝基、氰基、硫烷基、烷氧基、芳基、取代芳基、烷酯基和取代烷酯基的原子或基團(tuán)，當(dāng)有多個(gè)Q時(shí)，它們可以相同或不同。上述鹵原子可以是氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。上述取代烷基可以是，例如鹵代烷基。還有，上述取代芳基可以是，例如鹵代芳基。此處，f是0-4的整數(shù)，g和h分別是0-3的整數(shù)和1-3的整數(shù)。此外，g和h優(yōu)選大于1。
上述化學(xué)式(21)中，R10和R11分別獨(dú)立地選自氫原子、鹵原子、苯基、取代苯基、烷基和取代烷基。特別優(yōu)選的是，R10和R11分別是鹵代烷基。
上述化學(xué)式(22)中，M1和M2可以相同或不同，例如為鹵原子、C1-3烷基、鹵代C1-3烷基、苯基或取代苯基。上述鹵原子可以是，例如氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。上述取代苯基可以是，例如帶有至少一個(gè)選自鹵原子、C1-3烷基和鹵代C1-3烷基的取代基的取代苯基。
聚酰亞胺的具體實(shí)例包括下面化學(xué)式(23)表示的聚酰亞胺。
此外，上述聚酰亞胺之外的聚酰亞胺可以是，例如通過酸二酐和二胺的適當(dāng)共聚獲得的具有不同于上述骨架的共聚物。
上述酸二酐可以是，例如芳族四羧酸二酐。所述芳族四羧酸二酐可以是，例如均苯四羧酸二酐、二苯酮四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、雜環(huán)芳族四羧酸二酐或2，2’-取代二苯基四羧酸二酐。
所述均苯四羧酸二酐可以是均苯四羧酸二酐、3，6-二苯基均苯四羧酸二酐、3，6-二(三氟甲基)均苯四羧酸二酐、3，6-二溴均苯四羧酸二酐或3，6-二氯均苯四羧酸二酐。所述二苯酮四羧酸二酐可以是3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐、2，3，3’，4’-二苯酮四羧酸二酐或2，2’，3，3’-二苯酮羧酸二酐。所述萘四羧酸二酐可以是2，3，6，7-萘-四羧酸二酐、1，2，5，6-萘-四羧酸二酐或2，6-二氯-萘-1，4，5，8-四羧酸二酐。所述雜環(huán)芳族四羧酸二酐可以是噻吩-2，3，4，5-四羧酸二酐、吡嗪-2，3，5，6-四羧酸二酐或吡啶-2，3，5，6-四羧酸二酐。所述2，2’-取代的二苯基四羧酸二酐可以是2，2’-二溴-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐、2，2’-二氯-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐、2，2’-二(三氟甲基)-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐。
芳族四羧酸二酐的其它實(shí)例可以包括3，3’，4，4’-二苯基四羧酸二酐、二(2，3-二羧基苯)甲烷二酐、二(2，5，6-三氟-3，4-二羧基苯基)甲烷二酐、2，2-二(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、4，4’-(3，4-二羧酸苯基)-2，2-二苯基丙烷二酐、二(3，4-二羧基苯基)醚二酐、4，4’-氧二鄰苯二甲酸二酐、二(3，4-二羧基苯基)砜二酐、(3，3’，4，4’-二苯基砜四羧酸二酐)、4，4’-[4，4’-亞異丙基-二(對(duì)亞苯基氧)]二(鄰苯二甲酸二酐)、N，N-(3，4-二羧酸苯基)-N-甲基胺二酐和二(3，4-二羧基苯基)二乙基硅烷二酐。
其中，優(yōu)選的芳族四羧酸二酐是2，2’-取代的二苯基四羧酸二酐，更優(yōu)選的是2，2’-二(三鹵甲基)-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐，進(jìn)一步優(yōu)選的是2，2’-二(三氟甲基)-4，4’，5，5’-二苯基四羧酸二酐。
舉例說明，上述二胺可以是芳族二胺。其具體實(shí)例包括苯二胺、二氨基二苯酮、萘二胺、雜環(huán)芳族二胺和其它芳族二胺。
舉例說明，苯二胺可以是選自下述化合物的二胺諸如鄰、間和對(duì)苯二胺的苯二胺、2，4-二氨基甲苯、1，4-二氨基-2-甲氧基苯、1，4-二氨基-2-苯基苯和1，3-二氨基-4-氯苯。二氨基二苯酮的實(shí)例包括2，2’-二氨基二苯酮和3，3’-二氨基二苯酮。舉例說明，萘二胺可以是1，8-二氨基萘或1，5-二氨基萘。雜環(huán)芳族二胺的實(shí)例包括2，6-二氨基吡啶，2，4-二氨基吡啶和2，4-二氨基-S-三嗪。
此外，除了上面的化合物之外，芳族二胺可以是4，4，-二氨基聯(lián)苯、4，4’-二氨基二苯基甲烷、4，4’-(9-亞芴基)-二苯胺、2，2，-二(三氟甲基)-4.4’-二氨基聯(lián)苯、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷、2，2，-二氯-4，4’-二氨基聯(lián)苯、2，2’，5，5’-四氯聯(lián)苯胺、2，2-二(4-氨基苯氧基苯基)丙烷、2，2-二(4-氨基苯基)丙烷、2，2-二(4-氨基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、4，4’-二氨基二苯基醚、3，4’-二氨基二苯基醚、1，3-二(3-氨基苯氧基)苯、1，3-二(4-氨基苯氧基)苯、1，4-二(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯、4，4’-二(3-氨基苯氧基)聯(lián)苯、2，2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、4，4’-二氨基二苯基硫醚或4，4’-二氨基二苯基砜。
盡管對(duì)這些聚酰亞胺的分子量沒有特別限制，但是優(yōu)選的是，重均分子量(Mw)為1,000-1,000,000，更優(yōu)選2,000-500,000。
對(duì)于用于本發(fā)明并且其光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料來說，可以單獨(dú)使用上述聚芳基醚酮、聚酰胺、聚酯、聚酰亞胺等，或者可以使用帶有不同的多官能團(tuán)的至少兩種聚合物的混合物，例如聚芳基醚酮和聚酰胺的混合物。
此外，聚合物溶液可以含有其它樹脂，只要聚合物的取向沒有明顯降低。舉例說明，這種樹脂可以是，通用樹脂、工程塑料、熱塑性樹脂和熱固性樹脂。
舉例說明，通用樹脂可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ABS樹脂、AS樹脂等。舉例說明，工程塑料可以是聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA尼龍)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等。舉例說明，熱塑性樹脂是聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚酮(PK)、聚酰亞胺(PI)、聚環(huán)己烷二甲醇對(duì)苯二甲酸酯(PCT)、多芳基化合物(PAR)、液晶聚合物(LCP)等。舉例說明，熱固性樹脂是環(huán)氧樹脂、酚醛清漆樹脂等。
當(dāng)上述其它樹脂被混入上述聚合物溶液時(shí)，盡管對(duì)混合比沒有特別限制，只要取向性沒有明顯降低就行，但是相對(duì)于聚合物的混合量為，例如0重量％-50重量％，優(yōu)選0重量％至30重量％。
聚合物材料溶液中，可以按需要混入各種已知的添加劑，例如穩(wěn)定劑、增塑劑、金屬等。
對(duì)聚合物溶液的溶劑沒有特別限制，只要能溶解聚合物就行，并根據(jù)聚合物的種類適當(dāng)選擇。其實(shí)例包括諸如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯和鄰二氯苯的鹵代烴，諸如苯酚和對(duì)氯苯酚的酚，諸如苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯和1，2-二甲氧基苯的芳烴，諸如丙酮、甲乙酮、甲異丁酮、環(huán)己酮、環(huán)戊酮、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮的酮基溶劑，諸如乙酸乙酯和乙酸丁酯的酯基溶劑，諸如叔丁醇、甘油、乙二醇、三乙二醇、乙二醇單甲基醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇、二丙二醇和2-甲基-2，4-戊二醇的醇基溶劑，諸如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺的酰胺基溶劑，諸如乙腈和丁腈的腈基溶劑，諸如乙醚、丁醚和四氫呋喃的醚基溶劑，或二硫化碳、乙基溶纖劑或丁基溶纖劑。這些溶劑可以單獨(dú)使用，或者兩種或多種組合使用。
從包括拉伸步驟等的制備方法角度看，優(yōu)選的是，用于本發(fā)明雙折射光學(xué)膜中的負(fù)光彈性系數(shù)聚合物材料是熱塑性的?？梢赃m當(dāng)選擇光彈性系數(shù)為負(fù)的聚合物材料。舉例說明，負(fù)光彈性系數(shù)的聚合物材料可以是聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、控制了脆性的苯乙烯基共聚物、丙烯酸共聚物、和乙烯-四環(huán)十二碳烯共聚物。
從包括拉伸步驟在內(nèi)的制備方法角度看，可以用于雙折射光學(xué)膜中并且不同于光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料的正光彈性系數(shù)聚合物材料優(yōu)選是熱塑性的。該正光彈性系數(shù)聚合物材料可以是諸如三乙?；w維素的乙酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醚砜樹脂、聚砜樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、丙烯酸樹脂、聚降冰片烯樹脂、纖維素樹脂、多芳基化合物樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚丙烯酸樹脂、側(cè)鏈帶有取代或未取代酰亞胺基團(tuán)的熱塑性樹脂和側(cè)鏈帶有取代或未取代苯基和腈基的熱塑性樹脂的混合物、和液晶聚合物。
當(dāng)本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜是通過用粘合劑或壓敏粘合劑層壓聚合物層制成的層壓體時(shí)，所述粘合劑或壓敏粘合劑可以在沒有任何特殊限制下進(jìn)行適當(dāng)選擇，其材料基于下述聚合物，例如選自丙烯酸聚合物、硅氧烷基聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醚、醋酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、改性聚烯烴、環(huán)氧樹脂基聚合物、氟基聚合物和基于天然橡膠或合成橡膠的聚合物。其中特別優(yōu)選具有優(yōu)異的光學(xué)透明性、耐候性和耐熱性，并且還要具有包括合適的濕潤(rùn)性、粘結(jié)性和粘性在內(nèi)的粘合劑性能的那些。
包括本發(fā)明雙折射光學(xué)膜和偏振器的層壓體可以用作橢圓起偏振片。
本發(fā)明的橢圓起偏振片可以這樣制成例如，1)在基膜上形成本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜，并通過粘合劑或壓敏粘合劑將其轉(zhuǎn)印層壓到偏振器或起偏振片上；2)在基膜上形成本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜，并通過粘合劑或壓敏粘合劑將其層壓到起偏振片上；3)利用基膜將本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜制成層壓體，利用它作為保護(hù)層，通過使用粘合劑或壓敏粘合劑將其層壓到另一個(gè)偏振器上；和4)利用偏振器作為基膜，并直接在偏振器上形成本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜。
盡管對(duì)粘合劑或壓敏粘合劑沒有特殊限制，但是可以使用基于丙烯酸物質(zhì)、聚硅氧烷、聚酯、聚氨酯、聚醚和橡膠的透明粘合劑或壓敏粘合劑。從防止光學(xué)膜的光學(xué)性能老化等方面考慮，優(yōu)選的是，不需要高溫、長(zhǎng)期固化或干燥處理的粘合劑或壓敏粘合劑。還優(yōu)選的粘合劑或壓敏粘合劑是，當(dāng)用于液晶顯示器或類似物中時(shí)，使用具有低的吸濕性和優(yōu)異的耐熱性的粘合劑或壓敏粘合劑，這是由于這樣的粘合劑或壓敏粘合劑有助于防止由于施加熱和濕氣而引起的起泡和剝離，防止液晶元件扭曲，并使其具有優(yōu)異的性能和耐用性。
盡管沒有特殊限制，但是起偏振片可以具有這樣一種基本結(jié)構(gòu)，其中透明保護(hù)膜作為保護(hù)層通過例如至少一粘合劑層層壓在起偏振片的至少一個(gè)表面上。
對(duì)偏振器沒有特殊限制，只要當(dāng)自然光進(jìn)入時(shí)，它能透射出線性的偏振光就行。合適的偏振器是這樣制成的以適當(dāng)?shù)捻樞蚝头绞?，將諸如聚乙烯醇或部分甲醛化的聚乙烯醇的乙烯醇基聚合物制成的膜進(jìn)行適當(dāng)處理，例如用包括碘或二色性染料的二色性物質(zhì)進(jìn)行染色處理、拉伸處理和交聯(lián)處理。還可以使用由聚烯取向膜制成的偏振膜，所述聚烯取向膜例如脫水聚乙烯醇和脫氯化氫聚氯乙烯。其中，優(yōu)選通過吸收碘或二色性染料并取向制成的聚乙烯醇基膜。特別優(yōu)選具有優(yōu)異的透光性和偏振度的膜。盡管對(duì)偏振器的厚度沒有限制，但是一般為1μm-80μm。
盡管對(duì)透明保護(hù)膜的材料沒有特殊限制，但是優(yōu)選的是，該膜是由具有優(yōu)異的透明性、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、防水性或類似性能的聚合物或類似材料制成的。舉例說明，該聚合物的實(shí)例包括乙酸酯樹脂、聚醚砜樹脂、聚砜樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、丙烯酸樹脂、聚降冰片烯樹脂、纖維素樹脂、多芳族化合物樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚丙烯酸樹脂、和側(cè)鏈帶有一個(gè)取代或未取代酰亞胺基團(tuán)的熱塑性樹脂和側(cè)鏈帶有一個(gè)取代或未取代苯基和腈基的熱塑性樹脂的混合物。乙酸酯樹脂的具體實(shí)例是三乙酰基纖維素?；旌蠠崴苄詷渲木唧w實(shí)例公開在JP2001-343529A(WO01/37007)。它是一種含有異丁烯和N-甲基馬來酰亞胺的交替共聚物和丙烯腈/苯乙烯共聚物的樹脂組合物?？紤]到偏振性、耐用性或類型性能，優(yōu)選表面經(jīng)過堿或類似物的皂化處理的三乙?；w維素膜。盡管對(duì)透明保護(hù)膜的厚度沒有特殊限制，但是從減小起偏振片厚度的角度看，厚度優(yōu)選不超過500μm。更優(yōu)選的是，厚度為5μm-300μm，進(jìn)一步優(yōu)選5μm-150μm。當(dāng)在偏振器的兩個(gè)表面上形成透明保護(hù)膜時(shí)，這兩個(gè)膜可以含有彼此不同的聚合物。
優(yōu)選保護(hù)層是無色的。更特別的是，用下面等式表示的膜厚度方向上的延遲值(Rth)優(yōu)選為-90nm至+75nm，更優(yōu)選-80nm至+60nm，特別優(yōu)選-70nm至+45nm。當(dāng)延遲值在-90nm至+75nm的范圍內(nèi)時(shí)，由于保護(hù)膜引起的起偏振片的色調(diào)(光色調(diào))就能夠充分解決。下面等式中，nx、ny和nz與上面描述的相同，d表示該膜的厚度。
Rth＝{[(nx+ny)/2]-nz}·d可以對(duì)透明保護(hù)膜進(jìn)行硬涂層處理、防反射處理、防粘處理、漫射和防眩光處理等，只要不影響本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。
硬涂層處理是為了防止起偏振片表面的劃傷，例如，是一種在透明保護(hù)膜表面上涂覆硬化涂層的處理，所述硬化涂層是由可固化樹脂在透明保護(hù)膜表面上形成的，并具有優(yōu)異的硬度和光滑性。舉例說明，可固化樹脂可以是聚硅氧烷基、聚氨酯基、丙烯酸和環(huán)氧基的紫外光固化樹脂。該處理可以用已知方法進(jìn)行。防反射處理是為了防止外面光在起偏振片表面上的反射，可以通過形成已知的防反射膜或類似方法進(jìn)行。防粘處理能夠防止相鄰層彼此粘連。舉例說明，漫射處理能夠漫射通過起偏振片的光線，以拓寬和補(bǔ)償視角。例如，防眩光處理能夠防止起偏振片表面反射的外部光線妨礙從起偏振片透出的光線的可視性。這些處理可以通過，例如在透明保護(hù)膜表面上提供微觀粗糙來進(jìn)行。這種微觀粗糙可以通過，例如噴砂或壓花使表面粗糙，或者在制備透明保護(hù)膜時(shí)在上述透明樹脂中混入透明細(xì)顆粒的方法進(jìn)行。
上述透明細(xì)顆?？梢允嵌趸琛⒀趸X、二氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等。除了上面的之外，還可以使用具有導(dǎo)電性的無機(jī)細(xì)顆?；虬ㄖT如交聯(lián)或未交聯(lián)的聚合物顆粒的有機(jī)細(xì)顆粒。透明細(xì)顆粒的平均粒徑為，例如0.5μm至20μm。盡管沒有特殊限制，但是一般來說，以100重量份上述透明樹脂計(jì)，透明細(xì)顆粒的混入比優(yōu)選為2-70重量份，更優(yōu)選5-50重量份。
混入了透明細(xì)顆粒的防眩光層本身可以作為透明保護(hù)層，或者作為涂層置于透明保護(hù)層表面上。此外，防眩光層還能夠用作漫射層。上述防反射層、防粘層、漫射層和防眩光層可以層壓在起偏振片上，作為與透明保護(hù)層分離的含有上述層的光學(xué)層。
例如，在沒有任何特殊限制的情況下，可以用合適的粘合劑將偏振器和透明保護(hù)膜彼此直接或間接地粘合在一起，所述粘合劑包括例如丙烯酸聚合物和基于乙烯醇的聚合物。優(yōu)選，所述粘合劑還含有基于乙烯醇聚合物的水溶性交聯(lián)劑，例如硼酸、硼砂、戊二醛、三聚氰胺和草酸，以得到在濕氣或熱的作用下不起皮并具有優(yōu)異的透光性和偏振度的起偏振片。粘合劑層可以通過，例如涂覆粘合劑的水溶液并干燥的方法形成。制備水溶液時(shí)，可以按照需要混入諸如酸的其它添加劑或催化劑。其中，從對(duì)PVA膜的優(yōu)異的粘合性角度看，優(yōu)選聚乙烯醇基粘合劑。
本發(fā)明雙折射光學(xué)膜和橢圓起偏振片可以與例如各種延遲片、漫射控制膜和亮度增強(qiáng)膜結(jié)合使用。舉例說明，延遲膜可以這樣制備單軸或雙軸拉伸聚合物、將聚合物進(jìn)行Z軸取向，或者在基膜上涂覆液晶聚合物。漫射控制膜可以利用漫射、散射和折射來控制視角，或者控制將影響清晰度的眩光和散射光。亮度增強(qiáng)膜可以包括λ/4片和膽甾醇型液晶的選擇型反射器，以及根據(jù)偏振方向采用各向異性散射器的散射膜。還可以結(jié)合使用線柵格(wiregrid)偏振器。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的光學(xué)膜或橢圓起偏振片被用于制造各種液晶顯示器或類似物。按照需要，還可以利用例如粘合劑或壓敏粘合劑進(jìn)一步層壓諸如起偏振片、反射器、半透過板(transflector)和亮度增強(qiáng)膜的其它光學(xué)層?？梢詫訅荷鲜鲆环N或幾種光學(xué)膜。
通過在本發(fā)明的橢圓起偏振片上額外地層壓反射器制成反射起偏振片。一般來講，為了使液晶顯示器反射來自觀眾側(cè)(顯示側(cè))的入射光，這種反射起偏振片被裝在液晶元件的背側(cè)。反射起偏振片具有一些優(yōu)點(diǎn)，例如省去了諸如背光(backlight)的光源組合，使液晶顯示器進(jìn)一步變薄。
反射起偏振片可以用任何已知方法制成，例如在橢圓起偏振片表面上形成金屬反射器或類似物。舉例說明，起偏振片的透明保護(hù)膜是按照需要通過使一個(gè)表面(外露表面)粗糙化的方法制成的。在該表面上，使用諸如鋁的反射性金屬箔或沉積膜以形成反射器。
反射性起偏振片的另一個(gè)實(shí)例包括帶有微觀粗糙表面的上述透明性保護(hù)膜，以及相當(dāng)于該微觀粗糙的反射層。具有微觀粗糙表面的反射層無規(guī)地漫射入射光，這樣就能夠防止方向性和眩光并控制色調(diào)的不規(guī)則性。
反射器可以采用任何常規(guī)的合適方法，在透明性保護(hù)膜一個(gè)表面上直接結(jié)合金屬形成，所述方法諸如真空沉積的沉積方法和諸如離子鍍和濺射的噴鍍方法。
上述反射性起偏振片是通過直接在橢圓形起偏振片的保護(hù)層上形成反射器制成的。另外，反射器還可以用作反射片，所述反射片是通過在類似于用作保護(hù)層的透明性保護(hù)膜的合適膜上形成反射層制成的。由于典型的反射器的反射層是由金屬制成的，因此優(yōu)選采用用膜、起偏振片或類似物涂覆的形式，以防止由于氧化而引起的反射率的降低，此外，將初始反射率長(zhǎng)期保持。
半透明起偏振片是通過將上述反射性起偏振片中的反射器用半反射板代替的方法得到的，例如，在反射器處反光和透光的半透明反射鏡。
一般，這種半透明起偏振片裝在液晶元件的背側(cè)。當(dāng)液晶顯示器在較亮環(huán)境中使用時(shí)，在裝有半透明起偏振片的液晶顯示器中，觀眾側(cè)(顯示側(cè))的入射光被反射以顯示圖象，而在較暗環(huán)境中，圖象是利用在半透明起偏振片背側(cè)的內(nèi)置光源(如背光)來顯示的。換句話說，半透明起偏振片能夠用于制成這樣一種液晶顯示器，它在亮的環(huán)境中為諸如背光的光源節(jié)約能量，而在較暗環(huán)境中則使用內(nèi)置光源。
亮度增強(qiáng)膜的合適實(shí)例選自電介質(zhì)的多層薄膜或具有各種折光各向異性的薄膜的多層層壓體(例如，商品名D-BEF，由3M公司制造)，它線性地傳送具有預(yù)定偏振軸的偏振光同時(shí)反射其它光；和膽甾醇液晶層，更具體地說是膽甾醇液晶聚合物的取向膜或固定在載體上的取向液晶層(例如，商品名PCF350，由NittoDenko Corporation制造，或商品名Transmax，由Merck and Co.，Inc.制造)，它反射順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的偏振光同時(shí)透射其它光。
含有至少兩層光學(xué)層的層壓體的光學(xué)元件可以通過以某一順序?qū)⒂糜谥苽湟壕э@示器或類似物的各層分別層壓的方法制成。由于預(yù)先層壓了的光學(xué)元件具有優(yōu)異的質(zhì)量穩(wěn)定性和組裝操作性，因此能夠提高制備液晶顯示器的效率。任何合適的粘合劑(例如壓敏粘合劑)都可以用于層壓起偏振片和光學(xué)層。粘合劑或壓敏粘合劑中可以含有散射光的微粒。根據(jù)需要也可以提供粘合劑或壓敏粘合劑層。
當(dāng)橢圓起偏振片表面上的粘合劑層或壓敏粘合劑層表面露出時(shí)，優(yōu)選的是，在使用壓敏粘合劑層前，將粘合劑層用分離器覆蓋，這樣可以防止污染。分離器可以這樣制成，按照需要，在諸如透明保護(hù)層的薄膜上涂一涂層，所述涂層包括至少一層含有聚硅氧烷、長(zhǎng)鏈烷基、氟、硫化鉬等剝離劑。
諸如雙折射光學(xué)膜、偏振器、透明保護(hù)層、粘合劑層或壓敏粘合劑層的上述層可以具有紫外光吸收能力，這可以通過使用諸如水楊酸鹽化合物、聯(lián)苯(benzophene)基化合物、苯并三唑化合物、氰基丙烯酸酯化合物、和鎳絡(luò)合物鹽化合物的紫外光吸收劑進(jìn)行處理來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜和橢圓起偏振片優(yōu)選地用于制造各種設(shè)備，例如液晶顯示器。例如，各種液晶顯示器例如反射型、半透明型或透明-反射型液晶顯示器可以這樣制成，將任何上述各種起偏振片或類似物裝在液晶元件的至少一個(gè)表面上。
當(dāng)將起偏振片或光學(xué)元件裝在液晶板的兩個(gè)表面上時(shí)，兩個(gè)表面上的起偏振片或光學(xué)膜可以相同或不同。此外，為了形成液晶顯示器，可以按照需要在適當(dāng)位置安裝棱鏡陣列板、透鏡陣列板、光學(xué)漫射器和諸如背光的合適元件。
本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜和橢圓起偏振片可以優(yōu)選地在各種液晶顯示器中用于光補(bǔ)償，它們可以優(yōu)選地作為垂直排列(VA)型液晶顯示器的視角補(bǔ)償膜，這種顯示器需要增加用于視角補(bǔ)償?shù)腞th值。本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜具有高的取向性，即使單獨(dú)使用時(shí)也能夠提供廣的視角。此外，本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜的延遲值波動(dòng)小，該波動(dòng)是在施加熱和/或濕氣的惡劣條件下，由于偏振器的尺寸變化或類似原因引起的外力產(chǎn)生的。結(jié)果，顯示設(shè)備對(duì)比度的不規(guī)則性明顯降低，保持了顯示質(zhì)量。
實(shí)施例下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例，盡管本發(fā)明并不限于實(shí)施例。延遲值和光彈性系數(shù)分別按照下述方法測(cè)試。
(延遲值)用自動(dòng)雙折射分析儀(商品名KOBRA-21ADH，由OjiScientific Instruments制造)測(cè)試波長(zhǎng)λ＝590時(shí)的延遲值。
(光彈性系數(shù))對(duì)光學(xué)膜施加應(yīng)力的同時(shí)測(cè)試其平面延遲值(Δnd)。將該值除以光學(xué)膜的厚度d得到Δn。通過計(jì)算各種應(yīng)力下對(duì)應(yīng)的Δn，畫出應(yīng)力-Δn曲線，其斜度定義為光彈性系數(shù)。
實(shí)施例1將聚酰亞胺溶解在乙酸乙酯中制成15重量％的溶液，所述聚酰亞胺的Mw＝133,000，它是由2，2-二(3，4-二羧酸苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)和2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基聯(lián)苯(PFMB或TFMB)合成的。將該溶液涂覆在120μm厚的熱塑性聚合物基膜上(商品名Acryplen，由Mitsubishi Rayon Co.Ltd制造)，接著在70℃下干燥，由此得到層壓雙折射光學(xué)膜，它具有nx＝ny＞nz的光學(xué)各向異性。測(cè)試時(shí)，聚合物基膜的光彈性系數(shù)為-3×10-8cm2/N，而6FDA-PFMB層(厚度d＝7μm)的光彈性系數(shù)為98×10-8cm2/N。因此，由此制成的雙折射光學(xué)膜，其∑(Cn×Wn)的計(jì)算值為2.6×10-8cm2/N，相同光學(xué)膜的光彈性系數(shù)的測(cè)量值為5×10-8cm2/N。6FDA-PFMB層中，Δnd為0.5nm，Rth為266nm，Δnxz(＝nx-nz)為0.038。
實(shí)施例2將實(shí)施例1的聚酰亞胺溶液涂覆在120μm厚的熱塑性聚合物基膜上(商品名Acryplen，由Mitsubishi Rayon Co.Ltd制造)，接著縱向上單軸拉伸6％，同時(shí)在100℃下干燥，由此得到層壓雙折射光學(xué)膜，它具有nx＞ny＞nz的光學(xué)各向異性。測(cè)試時(shí)，聚合物基膜的光彈性系數(shù)為-3×10-8cm2/N，厚度為119μm。6FDA-PFMB層的光彈性系數(shù)為98×10-8cm2/N，厚度為5.7μm。因此，由此制成的雙折射光學(xué)膜，其∑(Cn×Wn)的計(jì)算值為1.6×10-8cm2/N，相同光學(xué)膜的光彈性系數(shù)的測(cè)量值為3×10-8cm2/N。6FDA-PFMB層中，Δnd為53nm，Rth為245nm，Δnxz為0.043。
實(shí)施例3將實(shí)施例1的聚酰亞胺溶液和實(shí)施例1的熱塑性聚合物(商品名Acryplen，由Mitsubishi Rayon Co.Ltd制造的)以1∶8的比例溶解在甲基異丁基酮中，制成30重量％的聚合物混合物溶液。將該溶液涂覆在PET膜上，150℃下干燥，隨后從PET膜上剝離，得到厚度為50μm的雙折射光學(xué)膜。聚酰亞胺的光彈性系數(shù)為98×10-8cm2/N，熱塑性聚合物的光彈性系數(shù)為-3×10-8cm2/N。因此，所得雙折射光學(xué)膜的∑(Cn×Wn)為8.2×10-8cm2/N，相同光學(xué)膜的光彈性系數(shù)的測(cè)量值為10×10-8cm2/N，其中Δnd為2nm，Rth為190nm。
對(duì)比實(shí)施例1將聚碳酸酯膜(厚度60μm)165℃下縱向雙軸拉伸8％，橫向拉伸5％，得到具有光學(xué)各向異性nx＞ny＞nz的雙折射光學(xué)膜。該膜的光彈性系數(shù)為88×10-8cm2/N，其中d為52μm，Δnd為55nm，Rth為245nm，Δnxz為0.0047。
對(duì)比實(shí)施例2將100μm厚的膜(商品名ARTRON，由JSR Corporation制造)在175℃下固定末端橫向拉伸20％，由此得到具有光學(xué)各向異性nx＞ny＞nz的雙折射光學(xué)膜。該膜的光彈性系數(shù)為5×10-8cm2/N，其中d為83μm，Δnd為49nm，Rth為118nm，Δnxz為0.0014。
對(duì)比實(shí)施例3將120μm厚的Mitsubishi Rayon Co.，Ltd的產(chǎn)品在100℃下經(jīng)受60％的自由末端拉伸，由此得到具有光學(xué)各向異性nx＝ny＞nz的雙折射光學(xué)膜。該膜的光彈性系數(shù)為-3×10-8cm2/N，其中d為90μm，Δnd為53nm，Rth為1.2nm，Δnxz為1.3×10-5。
用壓敏粘合劑將由此制得的每個(gè)雙折射光學(xué)膜粘合到起偏振片(商品名SEG1245DU，由Nitto Denko Corporation制造)上，使光學(xué)膜的延遲軸和起偏振片的吸收軸垂直相交，由此制成橢圓起偏振片。將該橢圓起偏振片用于測(cè)量視角特性和熱曝露測(cè)試。
(視角特性測(cè)量)用壓敏粘合劑在市售VA型單元的一個(gè)表面上粘結(jié)橢圓起偏振片，使光學(xué)膜面向VA型單元，同時(shí)VA型單元的另一個(gè)表面單獨(dú)用壓敏粘合劑粘合起偏振片，使橢圓起偏振片和吸收軸彼此垂直相交，這樣就制成了液晶顯示器。用ELDIM制造的測(cè)試儀(商品名EZContrast)測(cè)量液晶顯示器的視角特性。視角特性評(píng)價(jià)如下當(dāng)多向?qū)Ρ榷葹?0或更大時(shí)視角特性被評(píng)為“A”，當(dāng)多向?qū)Ρ榷刃∮?0時(shí)視角特性被評(píng)為“B”。結(jié)果表示在下面表1中。
(熱曝露測(cè)試)用壓敏粘合劑在玻璃板(170mm×140mm)的一個(gè)表面上粘結(jié)每個(gè)橢圓起偏振片，使光學(xué)膜面向玻璃板，橢圓起偏振片的吸收軸與玻璃板的長(zhǎng)邊成45°角，同時(shí)在玻璃板的另一個(gè)表面上單獨(dú)用壓敏粘合劑粘結(jié)起偏振片，使橢圓起偏振片和吸收軸垂直相交。這樣就制成了用于熱曝露測(cè)試的樣品。將該樣品置于80℃恒溫箱中12小時(shí)。隨后，在樣品表面上設(shè)定的9個(gè)測(cè)量點(diǎn)上，用亮度計(jì)測(cè)量透光度。將該值用于下面等式(ii)中，計(jì)算熱曝露后顯示不規(guī)則性的值。如圖1所示，在樣品表面上設(shè)定9個(gè)用于熱曝露測(cè)試的測(cè)量點(diǎn)2。利用亮度計(jì)(商品名BM-5A，由TOPCON CORP制造)測(cè)量亮度。熱曝露測(cè)試的結(jié)果表示在下面表1中。
等式(ii)顯示不規(guī)則性＝{T(2)+T(4)+T(6)+T(8)}/4-{{T(1)+T(3)+T(5)+T(7)+T(9)}/5等式(ii)中，Tx表示測(cè)量點(diǎn)x的透光度，透光度是利用下面等式(iii)計(jì)算的。
等式(iii)透光度＝(熱曝露后樣品亮度/玻璃板自身亮度)×100(表1)

如上所述，本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜具有高的取向性和小的光彈性系數(shù)，使得延遲值易于控制，因此即使在惡劣條件下也能夠抑制延遲值的波動(dòng)，即該膜具有優(yōu)異的耐熱性和耐濕氣性。因此，本發(fā)明的雙折射光學(xué)膜適合用于補(bǔ)償各種液晶顯示模式的視角。含有雙折射光學(xué)膜的光學(xué)補(bǔ)償膜或光學(xué)補(bǔ)償橢圓起偏振片，即使施加熱和濕氣時(shí)，也具有優(yōu)異的顯示均勻性。此外，含有光學(xué)補(bǔ)償膜或光學(xué)補(bǔ)償橢圓起偏振片的液晶顯示器具有寬的視角，并減小了由于施加熱和濕氣而引起的對(duì)比度不規(guī)則性。
在不偏離本發(fā)明精神或基本特征的前提下，本發(fā)明可以其它具體方式予以實(shí)施。本申請(qǐng)中公開的實(shí)施方式，無論從哪一方面將都被認(rèn)為是說明性的而不是限定性的，本發(fā)明的范圍通過后面的權(quán)利要求指出而不是上面的描述，在權(quán)利要求含義和等價(jià)方式范圍內(nèi)的所有變化形式也要包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種雙折射光學(xué)膜，其包括至少兩種聚合物材料，其中Cn和Wn乘積的加和∑(Cn×Wn)滿足式(1)∑(Cn×Wn)≤20×10-8cm2/N (1)其中，Cn和Wn分別表示每種聚合物材料的光彈性系數(shù)和體積分?jǐn)?shù)，所述雙折射光學(xué)膜含有一種光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物和一種光彈性系數(shù)為負(fù)值的聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其中Cn和Wn乘積的加和∑(Cn×Wn)滿足式(2)-20×10-8cm2/N≤∑(Cn×Wn)≤20×10-8cm2/N(2)其中，Cn和Wn分別表示每種聚合物材料的光彈性系數(shù)和體積分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其包括由至少一種聚合物材料制成的至少兩個(gè)聚合物層的層壓體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的雙折射光學(xué)膜，其含有一層光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料的聚合物層和一層光彈性系數(shù)為負(fù)值的聚合物材料的聚合物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的雙折射光學(xué)膜，其中在光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料的聚合物層中，nx、ny和nz滿足式(3)和(4)nx≥ny＞nz (3)0.005≤(nx-nz)≤0.1 (4)其中，nx和ny表示聚合物層平面內(nèi)兩個(gè)方向上的主折光率，nz表示聚合物層厚度方向上的折光率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的雙折射光學(xué)膜，其包括通過對(duì)光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料膜進(jìn)行拉伸和取向而制成的聚合物層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其包括由至少兩種聚合物材料的混合物制成的單層聚合物層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其中至少一種聚合物材料是熱塑性的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其中光彈性系數(shù)至少為60×10-8cm2/N的聚合物材料是至少一種選自聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚醚酮、聚酰胺酰亞胺和聚酯酰亞胺的聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其中光彈性系數(shù)為負(fù)值的聚合物材料是至少一種選自聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、控制了脆性的苯乙烯基共聚物、丙烯酸共聚物和乙烯-四環(huán)十二碳烯共聚物的樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其還包括具有低于60×10-8cm2/N的正的光彈性系數(shù)的聚合物材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的雙折射光學(xué)膜，其中具有低于60×10-8cm2/N的正的光彈性系數(shù)的聚合物材料是至少一種選自下面的聚合物乙酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醚砜樹脂、聚砜樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、丙烯酸樹脂、聚降冰片烯樹脂、纖維素樹脂、多芳基化合物樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚丙烯酸樹脂、側(cè)鏈帶有取代或未取代的酰亞胺基團(tuán)的熱塑性樹脂和側(cè)鏈帶有取代或未取代的苯基和腈基的熱塑性樹脂的混合物、和液晶聚合物。
13.含有權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜和偏振器的橢圓起偏振片。
14.一種液晶顯示器，其包括液晶元件和權(quán)利要求1的雙折射光學(xué)膜，其中雙折射光學(xué)膜安裝在液晶元件的至少一個(gè)表面上。
15.一種液晶顯示器，其包括液晶元件和權(quán)利要求13的橢圓起偏振片，其中橢圓起偏振片安裝在液晶元件的至少一個(gè)表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙折射光學(xué)膜，其具有高取向性和小的光彈性系數(shù)，其高取向性使得所需延遲值易于實(shí)現(xiàn)。該雙折射光學(xué)膜包括至少兩種聚合物材料。Cn和Wn乘積的加和滿足式(1)∑(Cn×Wn)≤20×10
文檔編號(hào)G02B5/30GK1508607SQ20031012153
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者西小路祐一, 村上奈穗, 藤田時(shí)男, 吉見裕之, 之, 男, 穗, 西小路 一 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社