專利名稱：制備橢圓偏振片的方法及使用該橢圓偏振片的圖像顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橢圓偏振片以及涉及一種使用該橢圓偏振片的圖像顯示器。更具體而言，本發(fā)明涉及一種制備在斜向上具有優(yōu)異特性的寬帶和寬視角橢圓偏振片以及非常高效率的方法，以及涉及一種通過該方法獲得的橢圓偏振片，并且還涉及一種使用該橢圓偏振片的圖像顯示器。
背景技術(shù)：
每個具有偏振膜和延遲片組合的各種光學(xué)膜一般被用于各種圖像顯示器，例如液晶顯示器和場致發(fā)光(EL)顯示器，用以獲得光學(xué)補償。
通常，圓偏振片，一種類型的光學(xué)膜，可以通過將偏振膜和四分之一波片(以下稱作λ/4片)組合而制備。但是，λ/4片具有波長越短提供的延遲值越大的特性，即所謂的“正波長色散特性”，而且λ/4片一般具有較高的正波長色散特性。因此，λ/4片存在不能在一個寬波長范圍內(nèi)顯示出所需光學(xué)特性(例如λ/4片的功能)的問題。為了避免該問題，最近有人提出了一種具有波長越長提供的延遲值越大的波長色散特性的延遲片，即所謂“逆色散特性”的延遲片，例如改性纖維素基膜或者改性聚碳酸酯基膜。但是，這種膜存在成本問題。
目前，將具有正波長色散特性的λ/4片和波長越長提供的延遲值越大的延遲片或者半波片(以下稱作λ/2片)組合，以由此校正λ/4片的波長色散特性(例如，參見JP 3174367 B)。
在如上所述將偏振膜、λ/4片和λ/2片組合的情況下，必須調(diào)整各個光學(xué)軸的角度，即偏振膜吸收軸和各個延遲片的慢軸之間的角度。但是，各自由拉伸膜形成的偏振膜和延遲片的光學(xué)軸通常根據(jù)拉伸方向而變化。必須按照各個光學(xué)軸的方向切出各個膜并層壓起來，由此疊層，以使吸收軸和慢軸處于所需的角度。更具體而言，偏振膜的吸收軸一般和其拉伸方向平行，且延遲片的慢軸也和其拉伸方向平行。因此，為了以一定的角度層壓偏振膜和延遲片，例如吸收軸和慢軸之間的角度為45°，必須在和膜的縱向(拉伸方向)成45°的方向上切出所述膜之一。在切出了膜，然后如上所述附著的情況下，光學(xué)軸之間的角度可能隨每一個切出的膜而產(chǎn)生變化，例如，這可能導(dǎo)致每種產(chǎn)品之間存在質(zhì)量差異以及生產(chǎn)成本高且費時的問題。還存在的問題包括由切出膜造成的浪費增加，以及在制備大尺寸膜中的困難。
作為這些問題的對策，有人提出一種通過在斜向上拉伸偏振膜或延遲片等來調(diào)整拉伸方向的方法(例如，參見JP 2003-195037 A)。但是，該方法的問題在于難以進行調(diào)整。
此外，目前偏振膜的吸收軸和每個延遲片的慢軸之間的角度是針對每種產(chǎn)品而調(diào)整的，還沒有發(fā)現(xiàn)使角度最優(yōu)化的綜合方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述本發(fā)明是為了解決如上所述的常規(guī)問題而進行的，因而本發(fā)明的一個目的是提供一種制備寬帶寬視角的、在斜向上具有優(yōu)異特性的薄橢圓偏振片以及非常高效率的方法；一種通過該方法獲得的橢圓偏振片；和一種使用該橢圓偏振片的圖像顯示器。
本發(fā)明的發(fā)明人對偏振器的吸收軸和λ/4片及λ/2片的慢軸之間的關(guān)系進行了廣泛研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)吸收軸和各個慢軸之間的角度具有特定的關(guān)系時，可以獲得優(yōu)異的寬帶和寬視角特性，從而完成了本發(fā)明。
按照本發(fā)明的一個實施方案，一種制備橢圓偏振片的方法包括如下步驟對透明保護膜的一個表面進行取向處理；將液晶組合物涂敷在經(jīng)過取向處理的透明保護膜表面上；將液晶組合物中的液晶材料按照透明保護膜的取向方向取向，以形成第一雙折射層；將偏振器層壓在透明保護膜與經(jīng)過取向處理表面相反的表面上；并且將聚合物膜層壓在第一雙折射層的表面上，以形成第二雙折射層，其中橢圓偏振片具有下面的表達式(1)所表示的關(guān)系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)
表達式(1)中，α表示偏振器吸收軸和透明保護膜取向方向之間的角度，β表示偏振器吸收軸和第二雙折射層慢軸之間的角度。
在本發(fā)明的一個實施方案中，偏振器和上面形成了第一雙折射層的透明保護膜都是連續(xù)膜，并且偏振器和透明保護膜的長邊是在層壓偏振器步驟中被連續(xù)地附著在一起。
在本發(fā)明的另一實施方案中形成第二雙折射層的聚合物膜是連續(xù)膜；偏振器、上面形成了第一雙折射層的透明保護膜和聚合物膜的長邊是在形成第二雙折射層步驟中被連續(xù)附著在一起。
在本發(fā)明的再一個實施方案中，第一雙折射層和第二雙折射層是通過粘合層附著在一起的。
本發(fā)明的再一個實施方案中，取向處理是在和偏振器的吸收軸成+8°～+38°和-8°～-38°的方向上進行的。
本發(fā)明的再一個實施方案中，取向處理是至少一種選自如下處理中的處理摩擦處理，傾斜沉積方法，拉伸處理，光學(xué)取向處理，磁場取向處理和電場取向處理。
本發(fā)明的再一個實施方案中取向處理是摩擦處理；且摩擦處理是在透明保護膜表面上直接進行的。
本發(fā)明的再一個實施方案中，液晶組合物含有液晶單體和液晶聚合物中的至少一種。
本發(fā)明的再一個實施方案中液晶組合物還含有可聚合單體和可交聯(lián)單體中的至少一種；且取向液晶材料的步驟還包括聚合處理和交聯(lián)處理中的至少一種。
本發(fā)明的再一個實施方案中，液晶組合物還含有聚合引發(fā)劑和交聯(lián)劑中的至少一種。
本發(fā)明的再一個實施方案中，聚合處理和交聯(lián)處理中的至少一種是通過加熱和光輻照之一進行的。
本發(fā)明的再一個實施方案中，第一雙折射層是λ/2片。在本發(fā)明的另一實施方案中，第一雙折射層的面內(nèi)延遲為180～300nm。本發(fā)明的再一實施方案中，第二雙折射層是λ/4片。在本發(fā)明的另一實施方案中，第二雙折射層的面內(nèi)延遲為90～180nm。
本發(fā)明的再一個實施方案中，聚合物膜是拉伸膜。本發(fā)明的另一實施方案中，聚合物膜是在基本上垂直偏振器吸收軸的方向上拉伸的。
本發(fā)明的再一個實施方案中，透明保護膜包含至少一種選自纖維素基樹脂、聚酰亞胺基樹脂、聚乙烯醇基樹脂和玻璃狀聚合物中的聚合物。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種橢圓偏振片。該橢圓偏振片是通過上述制備方法制備的。在本發(fā)明的一個實施方案中，橢圓偏振片還包括另一光學(xué)層。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種圖像顯示器。該圖像顯示器包含上述的橢圓偏振片。在本發(fā)明的一個實施方案中，橢圓偏振片被安排在觀看者一側(cè)。
如上所述，按照本發(fā)明，可以在透明保護膜的取向處理中將第一雙折射層的慢軸設(shè)置在任一所需的方向，因此可以使用縱向拉伸的連續(xù)偏振膜(偏振器)(即，吸收軸位于縱向的膜)。換言之，可以將已經(jīng)在和其縱向成預(yù)定角度的方向上進行了取向處理的連續(xù)透明保護膜，和連續(xù)偏振膜(偏振器)連續(xù)地附著在一起，同時各自的縱向被安排在相同的方向上(通過所謂的卷裝進出(roll to roll))。因此，可以以非常高的生產(chǎn)效率獲得橢圓偏振片。按照本發(fā)明的方法，不需要為了層壓而相對于其縱向方向(拉伸方向)傾斜地切出透明保護膜或者偏振器。因此，光學(xué)軸的角度不隨著每個切出的膜而變化，從而對于每種產(chǎn)品而言，橢圓偏振膜在質(zhì)量上沒有差異。此外，沒有因切膜而產(chǎn)生的浪費，并且可以低成本地獲得橢圓偏振片，而且使大尺寸的偏振片制備變得容易。另外，按照本發(fā)明的一個實施方案，將在寬度方向上拉伸的并且其慢軸位于寬度方向上的聚合物膜用作形成第二雙折射層的聚合物膜。因此，可以連續(xù)地將偏振器和聚合物膜的長邊附著在一起，并且可以非常高生產(chǎn)效率地制備橢圓偏振片。將這樣獲得的橢圓偏振片進行最優(yōu)化，以具有滿足由下面的表達式表示的關(guān)系的α和β角2α+40°＜β＜2α+50°(其中α表示偏振器吸收軸和第一雙折射層(λ/2片)慢軸之間的角度，且β表示偏振器吸收軸和第二雙折射層(λ/4片)慢軸之間的角度)，從而提供一種具有寬帶和寬視角的圖像顯示器。該關(guān)系是全面包容的，不需要通過反復(fù)試驗根據(jù)產(chǎn)品而對層壓方向進行研究。即，該關(guān)系可用于偏振器、λ/2片和λ/4片的幾乎所有組合，從而獲得優(yōu)異的圓偏振特性。結(jié)果，可以將圓偏振特性的最優(yōu)化方法普遍化并簡化。


在附圖中圖1是本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的橢圓偏振片的示意性剖視圖；圖2是本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的橢圓偏振片的分解透視圖；圖3是顯示本發(fā)明制備橢圓偏振片的方法的一個實例中一個步驟的透視圖；圖4A和4B各為顯示本發(fā)明制備橢圓偏振片的方法的實例中另一步驟的透視圖；圖5是顯示本發(fā)明制備橢圓偏振片的方法的實例中另一步驟的示意圖；圖6是顯示本發(fā)明制備橢圓偏振片的方法的實例中又一步驟的示意圖；圖7A和7B各為顯示本發(fā)明制備橢圓偏振片的方法實施例中再一步驟的示意圖；和圖8是按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案用于液晶顯示器的一種液晶板的示意性剖視圖。
優(yōu)選實施方案描述A、橢圓偏振片A-1、橢圓偏振片的整體構(gòu)造圖1顯示了本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的橢圓偏振片的示意性剖視圖。橢圓偏振片10依次包括偏振器11、第一雙折射層12和第二雙折射層13。根據(jù)需要，在偏振器11和第一雙折射層12之間提供第一保護層14，在偏振器和第一保護層14相反的一側(cè)上提供第二保護層15。
第一雙折射層12可以充當(dāng)所謂的λ/2片。在本發(fā)明的說明書中，λ/2片指的是具有如下功能的延遲片將具有特定振動方向的線偏振光轉(zhuǎn)變成振動方向與其垂直的線偏振光，或者將右旋圓偏振光轉(zhuǎn)化成左旋圓偏振光(或者將左旋圓偏振光轉(zhuǎn)化成右旋圓偏振光)。第二雙折射層13可以充當(dāng)所謂的λ/4片。在本發(fā)明的說明書中，λ/4片指的是具有如下功能的延遲片將特定波長的線偏振光轉(zhuǎn)化成圓偏振光(或者將圓偏振光轉(zhuǎn)化成線偏振光)。
圖2是一個分解透視圖，用圖說明了構(gòu)成本發(fā)明優(yōu)選實施方案的橢圓偏振片各個層的光學(xué)軸。(圖2中，為了清楚起見，省略了第二保護層15)。層壓第一雙折射層12，以使其慢軸B和偏振器11的吸收軸A成預(yù)定的角度α。層壓第二雙折射層13，以使其慢軸C和偏振器11的吸收軸A成預(yù)定的角度β。慢軸是提供最大面內(nèi)折射系數(shù)的方向。
本發(fā)明中，角度α和β的關(guān)系由下面的表達式(1)表示2α+40°＜β＜2α+50°……(1)角度α和β之間的關(guān)系更優(yōu)選為2α+42°＜β＜2α+48°，特別優(yōu)選為2α+43°＜β＜2α+47°，且最優(yōu)選為β＝2α+45°。滿足這種關(guān)系的角度α和β提供具有優(yōu)異的圓偏振特性的偏振片。此外，該關(guān)系是全面包容的，不需要通過反復(fù)試驗根據(jù)產(chǎn)品而對層壓方向進行研究。即，該關(guān)系可用于偏振器、λ/2片和λ/4片的幾乎所有組合，從而獲得優(yōu)異的圓偏振特性。這種關(guān)系的發(fā)現(xiàn)是本發(fā)明的特征之一，并且是涉及圓偏振特性最優(yōu)化的技術(shù)領(lǐng)域中非常有用的成就。
α角優(yōu)選為+8°～+38°或者-8°～-38°，更優(yōu)選為+13°～+33°或者-13°～-33°，特別優(yōu)選為+19°～+29°或者-19°～-29°，尤其優(yōu)選為+21°～+27°或者-21°～-27°，且最優(yōu)選為+23°～+24°或者-23°～-24°。因此，在本發(fā)明最優(yōu)選實施方案(β＝2α+45°)中，β角優(yōu)選為+61°～+121°或者-31°～+29°，更優(yōu)選為+71°～+111°或者-21°～+19°，特別優(yōu)選為+83°～+103°或者-13°～+7°，尤其優(yōu)選為+87°～+99°或者-9°～+3°，最優(yōu)選為+91°～+93°或者-3°～-1°?？紤]到橢圓偏振片的制備程序(稍后描述)，特別優(yōu)選β角和偏振器的吸收軸基本上平行或者基本上垂直。在本發(fā)明的說明書中，短語“基本上平行”包括0°±3.0°的情況，優(yōu)選0°±1.0°，且更優(yōu)選0°±0.5°。短語“基本上垂直”包括90°±3.0°的情況，優(yōu)選90°±1.0°，更優(yōu)選90°±0.5°。
本發(fā)明橢圓偏振片的總厚度優(yōu)選為80～250μm，更優(yōu)選為110～220μm，最優(yōu)選為140～190μm。按照本發(fā)明制備橢圓偏振片的方法(稍后描述)，可以在不使用粘合劑的條件下層壓第一雙折射層。因此，可以將橢圓偏振片的總厚度減小到最小為常規(guī)橢圓偏振片的約1/4。結(jié)果，本發(fā)明的橢圓偏振片可以有助于極大地減小液晶顯示器的厚度。下面，將更加具體地描述構(gòu)成本發(fā)明橢圓偏振片的各層。
A-2、第一雙折射層如上所述，第一雙折射層12可以充當(dāng)所謂的λ/2片。第一雙折射層充當(dāng)λ/2片，從而適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)充當(dāng)λ/4片的第二雙折射層的波長色散特性的延遲(特別是在延遲離開λ/4的波長范圍內(nèi))。第一雙折射層在590nm波長處的面內(nèi)延遲(Δnd)優(yōu)選為180～300nm，更優(yōu)選為210～280nm，最優(yōu)選為230～240nm。面內(nèi)延遲(Δnd)由等式Δnd＝(nx-ny)×d決定。此處，nx表示慢軸方向的折射系數(shù)，且ny表示快軸方向(在同一平面內(nèi)垂直于慢軸的方向)的折射系數(shù)。d表示第一雙折射層的厚度。優(yōu)選第一雙折射層12的折射系數(shù)滿足nx＞ny＝nz。nz表示厚度方向上的折射系數(shù)。本發(fā)明中，等式“ny＝nz”不僅包括ny和nz完全相同的情況，還包括ny和nz基本上相等的情況。
設(shè)置第一雙折射層的厚度，以使其最合適地充當(dāng)λ/2片。換言之，設(shè)置其厚度，以提供所需的面內(nèi)延遲。更具體而言，該厚度優(yōu)選為0.5～5μm，更優(yōu)選1～4μm，最優(yōu)選1.5～3μm。
任何合適的材料，只要提供上述特性，就可以被用作形成第一雙折射層的材料。液晶材料是優(yōu)選的，以向列相作為液晶相的液晶材料(向列型液晶)則是更優(yōu)選的。與使用非液晶材料相比，使用液晶材料顯著增加了所得雙折射層的nx和ny之間的差別。結(jié)果，可以顯著減小雙折射層的厚度，以提供所需的面內(nèi)延遲。液晶材料的實例包括液晶聚合物和液晶單體。液晶材料的液晶性可以通過溶致機理或者熱致機理而顯現(xiàn)出來。此外，優(yōu)選液晶的取向狀態(tài)是均勻取向的。液晶聚合物或者液晶單體可以單獨使用或者組合使用。
例如，用作液晶材料的液晶單體優(yōu)選為可聚合單體和/或可交聯(lián)單體。如下所述，這是因為液晶單體的取向狀態(tài)可以通過液晶單體的聚合或者交聯(lián)而固定。例如，可以通過取向液晶單體，然后聚合或者交聯(lián)液晶單體來固定液晶單體的取向狀態(tài)。聚合物是通過聚合形成的，而三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是通過交聯(lián)形成的。聚合物和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)都不是液晶態(tài)的。因此，形成的第一雙折射層將不隨著溫度的改變而相變成液晶相、玻璃相或者晶體相，這種相變是液晶化合物特有的性質(zhì)。結(jié)果，第一雙折射層是具有優(yōu)異穩(wěn)定性的且不受溫度變化影響的雙折射層。
可以采用任何合適的液晶單體作為液晶單體。例如，使用在JP2002-533742 A(WO 00/37585)、EP 358208(US 5211877)、EP 66137(US4388453)、WO 93/22397、EP 0261712、DE 19504224、DE 4408171、GB2280445等中所述的可聚合液晶原(mesogenic)化合物等?？删酆弦壕г衔锞唧w實例包括獲自BASF Aktiengesellschaft的LC242(商品名)；獲自Merck & Co.，Inc.的E7(商品名)；和獲自Wacker-Chemie GmbH的LC-Silicore-CC3767(商品名)。
例如，優(yōu)選向列型液晶單體作為液晶單體，且其具體實例包括下面所示式(1)所表示的單體。液晶單體可以單獨使用或者組合其兩種或多種使用。
上面式(1)中，A1和A2各自表示可聚合的基團，且彼此可以相同或不同。A1和A2之一可以表示氫原子。每個X獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-C＝N-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-NR-CO-、-NR-、-O-CO-NR-、-NR-CO-O-、-CH2-O-或者-NR-CO-NR-。R表示H或者含1～4個碳原子的烷基。M表示液晶原(mesogen)基。
上面式(1)中，X彼此可以相同或不同，但是優(yōu)選是相同的。
在上面式(1)表示的單體中，優(yōu)選每個A2都位于A1的鄰位。
優(yōu)選A1和A2各自獨立地由下面所示的式(2)所表示，且優(yōu)選A1和A2表示相同的基團。
Z-X-(Sp)n(2)
上面式(2)中，Z表示可交聯(lián)的基團，X和上面式(1)中定義的相同。Sp表示由含1～30個碳原子的取代或未取代的直鏈或支鏈烷基組成的間隔基(spacer)。n表示0或1。Sp中的碳鏈可以被醚官能團中的氧、硫醚官能團中的硫、不相鄰的亞氨基、含1～4個碳原子的烷基亞氨基等所中斷。
上面式(2)中，優(yōu)選Z表示下面所示的式所表示的官能團中的任何一個。在下面所示的式中，R的實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基和叔丁基。
上面式(2)中，優(yōu)選Sp表示任何一個下面所示的式表示的結(jié)構(gòu)單元。下面的式中，優(yōu)選m表示1～3，且優(yōu)選p表示1～12。
上面式(1)中，M優(yōu)選由下面所示的式(3)表示。在下面所示的式(3)中，X和上面式(1)中定義的相同。例如，Q表示取代或未取代的直鏈或支鏈亞烷基，或者芳烴基團。例如，Q可以表示含1～12個碳原子的取代或未取代的直鏈或支鏈亞烷基。
在Q表示芳烴基團的情況下，優(yōu)選Q表示任何一個由下面的式所示的芳烴基團或者其取代的類似物。
上述式表示的芳烴基團的取代類似物，每一個在其每個芳環(huán)上都可以含有1～4個取代基，或者每個芳環(huán)或基團上含有1～2個取代基。取代基彼此可以相同或不同。取代基的實例包括含1～4個碳原子的烷基；硝基；鹵素基團，例如F、Cl、Br或I；苯基；和含1～4個碳原子的烷氧基。
液晶單體的具體實例包括由下面的式(4)～(19)所表示的單體
其中液晶單體表現(xiàn)出液晶性的溫度范圍根據(jù)液晶單體的類型而變化。更具體而言，溫度范圍優(yōu)選為40～120℃，更優(yōu)選為50～100℃，且最優(yōu)選為60～90℃。
A-3、第二雙折射層如上所述，第二雙折射層13可以充當(dāng)所謂的λ/4片。按照本發(fā)明，充當(dāng)λ/4片的第二雙折射層的波長色散特性可以通過充當(dāng)λ/2片的第一雙折射層的光學(xué)特性來修正，從而在一個寬的波長范圍內(nèi)顯示出滿意的圓偏振功能。第二雙折射層在590nm波長處的面內(nèi)延遲(Δnd)優(yōu)選為90～180nm，更優(yōu)選為90～150nm，且最優(yōu)選為105～135nm。第二雙折射層的Nz系數(shù)(＝(nx-nz)/(nx-ny))優(yōu)選為1.0～2.2，更優(yōu)選為1.2～2.0，且最優(yōu)選1.4～1.8。此外，優(yōu)選第二雙折射層13的折射系數(shù)滿足nx＞ny＞nz。
設(shè)置第二雙折射層的厚度，以使其最合適地充當(dāng)λ/4片。換言之，設(shè)置其厚度，以提供所需的面內(nèi)延遲。更具體而言，厚度優(yōu)選為10～100μm，更優(yōu)選為20～80μm，且最優(yōu)選為40～70μm。
第二雙折射層一般是通過對聚合物膜進行拉伸處理而形成的。通過適當(dāng)選擇聚合物類型、拉伸條件(例如拉伸溫度、拉伸比和拉伸方向)、拉伸方法等，可以獲得具有所需特性(例如折射系數(shù)曲線(profile)、面內(nèi)延遲、厚度方向延遲和Nz系數(shù))的第二雙折射層。更具體而言，拉伸溫度優(yōu)選為120～180℃，更優(yōu)選為140～170℃。拉伸比優(yōu)選為1.05～2.0倍，更優(yōu)選為1.3～1.6倍。拉伸方法的一個實例是橫向單軸拉伸。拉伸方向優(yōu)選為懷偏振器的吸收軸基本上垂直的方向(聚合物膜的寬度方向，即垂直于聚合物膜縱向的方向)。
可以采用任何合適的聚合物作為構(gòu)成聚合物膜的聚合物。聚合物的具體實例包括構(gòu)成正雙折射膜的聚合物，例如聚碳酸酯基聚合物、降冰片烯基聚合物、纖維素基聚合物、聚乙烯醇基聚合物和聚砜基聚合物。這些中，聚碳酸酯基聚合物和降冰片烯基聚合物是優(yōu)選的。
作為選擇，第二雙折射層由含有可聚合液晶和手性試劑的樹脂組合物形成的膜構(gòu)成?？删酆弦壕Ш褪中栽噭┟枋鲇贘P 2003-287623 A中，其結(jié)合在此作為參考。例如，將上述樹脂組合物涂敷到任一合適的襯底上，將它們整個加熱至可聚合液晶顯示出液晶態(tài)的溫度。因此，可聚合液晶通過手性試劑以扭曲狀態(tài)取向(更具體地，通過形成膽甾型結(jié)構(gòu))?？删酆弦壕б赃@種狀態(tài)聚合，從而得到具有固定膽甾型結(jié)構(gòu)的膜。調(diào)節(jié)在組合物中的手性試劑含量，以改變膽甾型結(jié)構(gòu)的扭曲度。結(jié)果，可以控制所得到的第二雙折射層的慢軸方向。這樣的膜是非常優(yōu)選的，因為可以在除和偏振器吸收軸成0°(平行)或者90°(垂直)以外的角度上設(shè)置慢軸的方向。
A-4、偏振器根據(jù)所用目的，可以采用任何合適的偏振器作為偏振器11。其實例包括通過將二色性物質(zhì)例如碘或者二色性染料吸附在親水性聚合物膜上并單軸拉伸該膜而制備的膜，所述的親水性聚合物膜例如聚乙烯醇基膜、部分縮甲醛化的聚乙烯醇基膜或者部分皂化的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物基膜；和聚烯基定向膜，例如聚乙烯醇基膜的脫水產(chǎn)物，或者聚氯乙烯基膜的脫氯產(chǎn)物。這些中，特別優(yōu)選通過將二色性物質(zhì)如碘吸附在聚乙烯醇基膜上并單軸拉伸該膜而制備的偏振器，因為該偏振器的偏振二色性高。對偏振器的厚度沒有特別限制，但是一般為約1～80μm。
通過將碘吸附在聚乙烯醇基膜上并單軸拉伸該膜而制備的偏振器而言可以通過如下方法制備，例如將聚乙烯醇基膜浸入至碘的水溶液中進行著色；且拉伸該膜至原來長度的3～7倍長度。根據(jù)需要，水溶液可以含有硼酸、硫酸鋅、氯化鋅等，或者可以將聚乙烯醇基膜浸入至碘化鉀等的水溶液中。此外，根據(jù)需要，可以在著色前用水浸泡和洗滌聚乙烯醇基膜。
用水洗滌聚乙烯醇基膜不僅可以除去膜表面的污染物或者防粘劑，還可以提供防止不均勻性的作用，例如防止因聚乙烯醇基膜溶脹而著色不均勻。膜的拉伸可以在該膜用碘著色后、在膜著色過程中、或者在該膜用碘著色之前進行。拉伸可以在硼酸或者碘化鉀水溶液中，或者在水浴中進行。
A-5、保護層第一保護層14和第二保護層15各自由可以用作偏振器的保護層的任何合適的膜形成。用作膜主要組分的材料的具體實例包括透明樹脂，例如纖維素基樹脂(例如三乙酰纖維素(TAC))，聚酯基樹脂，聚乙烯醇基樹脂，聚碳酸酯基樹脂，聚酰胺基樹脂，聚酰亞胺基樹脂，聚醚砜基樹脂，聚砜基樹脂，聚苯乙烯基樹脂，聚降冰片烯基樹脂，聚烯烴基樹脂，丙烯酸類樹脂和乙酸酯基樹脂。其另一個實例包括丙烯酸類的，氨基甲酸酯基的，丙烯酸氨基甲酸酯基的，環(huán)氧基或硅氧烷基的熱固性樹脂或者UV固化樹脂。其再一個實例包括玻璃狀聚合物，例如硅氧烷基聚合物。此外，還可以使用JP 2001-343529 A(WO 01/37007)中所述的聚合物膜。更具體而言，該膜是由一種樹脂組合物形成的，該樹脂組合物包含側(cè)鏈上含有取代或未取代酰亞胺基的熱塑性樹脂和在側(cè)鏈上含有取代或未取代苯基和腈基的熱塑性樹脂。其具體實例包括含異丁烯和N-甲基馬來酰亞胺交替共聚物以及丙烯腈/苯乙烯共聚物的樹脂組合物。聚合物膜可以是例如上述樹脂組合物的擠塑制品。這些中，TAC、聚酰亞胺基樹脂、聚乙烯醇基樹脂和玻璃狀聚合物是優(yōu)選的。
優(yōu)選保護層是透明的，并且沒有顏色。更具體而言，保護層厚度方向的延遲優(yōu)選為-90nm～+90nm，更優(yōu)選為-80nm～+80nm，最優(yōu)選為-70nm～+70nm。
只要可以獲得優(yōu)選的厚度方向延遲，保護層的厚度可以是任何合適的厚度。更具體而言，保護層的厚度優(yōu)選為1～100μm，更優(yōu)選為5～80μm，最優(yōu)選為10～50μm。厚度方向的延遲(Rth)是由等式Rth＝(nx-nz)×d確定的。
根據(jù)需要，可以對與偏振器的表面相反第二保護層的表面(即偏振片的最外部)進行硬涂處理、抗反射處理、防粘處理、防閃光處理等。
B、制備橢圓偏振片的方法按照本發(fā)明的一個實施方案，一種制備橢圓偏振片的方法包括如下步驟對透明保護膜(最終，保護層14)的一個表面進行取向處理；將液晶組合物涂敷在經(jīng)過取向處理的透明保護膜表面上；通過將液晶組合物中的液晶材料按照透明保護膜的取向方向取向，來形成第一雙折射層；將偏振器層壓在透明保護膜沒有經(jīng)過取向處理的表面上；且通過將聚合物膜層壓在第一雙折射層的表面上，來形成第二雙折射層，其中橢圓偏振片具有下面的表達式(1)所表示的關(guān)系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)表達式(1)中，α表示偏振器吸收軸和透明保護膜取向方向(即第一雙折射層的慢軸)之間的角度，且β表示偏振器吸收軸和第二雙折射層慢軸之間的角度。這種制備方法提供了例如圖1所示的橢圓偏振片。
根據(jù)目標(biāo)橢圓偏振片的層壓結(jié)構(gòu)，可以適當(dāng)改變上述步驟的次序和/或進行取向處理的膜。例如，層壓偏振器的步驟可以在任一雙折射層的形成或者層壓步驟之后進行。取向處理可以在透明保護膜上進行，也可以在任何合適的襯底上進行。在對襯底進行取向處理的情況下，可以根據(jù)橢圓偏振片所需的層壓結(jié)構(gòu)，將形成在襯底上的膜(更具體而言，第一雙折射層)以合適的次序轉(zhuǎn)移(層壓)。下面，給出的是每個步驟的描述。
B-1、透明保護膜的取向處理對透明保護膜(最終，保護層14)的一個表面進行取向處理，將含有預(yù)定液晶材料的涂敷液(液晶組合物)涂敷在該表面上，從而形成第一雙折射層12，如圖2所示，該層的慢軸和偏振器吸收軸成α角(形成第一雙折射層的步驟將在下面描述)。
可以采用任何合適的取向處理作為透明保護膜的取向處理。取向處理的具體實例包括機械取向處理、物理取向處理和化學(xué)取向處理。機械取向處理的具體實例包括摩擦處理和拉伸處理。物理取向處理的具體實例包括磁場取向處理和電場取向處理?；瘜W(xué)取向處理的具體實例包括傾斜沉積方法和光取向(photoalignment)處理。摩擦處理是優(yōu)選的。根據(jù)所用的目的，可以采用任何合適的條件作為各種取向處理的條件。
當(dāng)將透明保護膜和偏振器層壓在一起時，將取向處理的取向方向設(shè)置到與偏振器的吸收軸成預(yù)定角度的方向上。如下所述，取向方向基本上與第一雙折射層12的慢軸方向相同。因此，預(yù)定的角度優(yōu)選為+8°～+38°或者-8°～-38°，更優(yōu)選為+13°～+33°或者-13°～-33°，特別優(yōu)選為+19°～+29°或者-19°～-29°，尤其優(yōu)選為+21°～+27°或者-21°～-27°，最優(yōu)選為+23°～+24°或者-23°～-24°。
在與連續(xù)透明保護膜成預(yù)定角度的取向處理包括在連續(xù)透明保護膜縱向上進行的處理和在傾斜于縱向的方向(更具體而言，在預(yù)定角度的方向上)或者連續(xù)保護膜的垂直方向(寬度方向)上進行的處理。如上所述，偏振器是通過拉伸用二色性物質(zhì)著色的聚合物膜而制備的，且偏振器的吸收軸位于拉伸方向。為了大量制備偏振器，制備的是連續(xù)聚合物膜，并且在其縱向上連續(xù)拉伸。在將連續(xù)偏振器和連續(xù)透明保護膜附著在一起的情況下，其縱向位于偏振器的吸收軸方向。因此，為了提供在和偏振器吸收軸成預(yù)定角度的方向上具有取向能力的透明保護膜，需要在斜向上對透明保護膜進行取向處理。偏振器的吸收軸方向和連續(xù)膜(偏振器和透明保護膜)的縱向基本上是相同的，因此取向處理的方向可以和縱向成預(yù)定角度。同時，在取向處理是在透明保護膜的縱向或者寬度方向上進行的情況下，必須在斜向上切出透明保護膜，然后再層壓。結(jié)果，光學(xué)軸之間的角度可能隨著每個切出的膜而變化，這可能導(dǎo)致每種產(chǎn)品質(zhì)量上的差異，生產(chǎn)需要高成本和長時間，浪費增加，而且難以制備大尺寸的膜。
可以直接對透明保護膜進行取向處理。作為選擇，可以形成任何合適的取向?qū)?通常為硅烷偶合劑層、聚乙烯醇層或者聚酰亞胺層)，而且可以對取向?qū)舆M行取向處理。例如，優(yōu)選直接在透明保護膜表面上進行摩擦處理，因為在取向?qū)由线M行摩擦處理在形成取向?qū)訒r可能涉及如下不利情況。在取向?qū)邮蔷埘啺穼拥那闆r下(1)必須選擇不腐蝕透明保護膜的溶劑，從而造成了選擇形成取向?qū)拥慕M合物所用溶劑選擇上的困難；和(2)需要在高溫(例如，150～300°)下固化，從而可能制備出外觀不好的橢圓偏振片。在取向?qū)邮蔷垡蚁┐紝拥那闆r下，取向?qū)拥哪蜔嵝院头莱毙圆蛔?，在高溫和高濕環(huán)境中透明保護膜和取向?qū)涌赡苊撀?，由此可能使圖像模糊。在取向?qū)邮枪柰榕己蟿拥那闆r下，形成的液晶層(第一雙折射層)容易傾斜，因而可能制約所需正向單軸特性的實現(xiàn)。
B-2、涂敷液晶組合物形成第一雙折射層的步驟接著，將A-2部分中所述的含有液晶材料的涂敷液(液晶組合物)涂敷在經(jīng)過取向處理的透明保護膜上。然后，取向涂敷液中的液晶材料，形成第一雙折射層。更具體而言，可以制備所含液晶材料溶解或者分散在合適溶劑中的涂敷液，并可以將該涂敷液涂敷在經(jīng)過取向處理的透明保護膜表面上。取向液晶材料的步驟將在下面的B-3部分中描述。
可以溶解或者分散液晶材料的任何一種合適的溶劑都可以被采用作為溶劑?？梢园凑找壕Р牧系念愋偷冗m當(dāng)?shù)剡x擇所用的溶劑種類。溶劑的具體實例包括鹵代烴，例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、二氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯和鄰二氯苯；酚類，例如苯酚、對氯苯酚、鄰氯苯酚、間甲酚、鄰甲酚和對甲酚；芳烴，例如苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲基苯、甲氧基苯和1，2-二甲氧基苯；酮基溶劑，例如丙酮、甲基·乙基酮(MEK)、甲基·異丁基酮、環(huán)己酮、環(huán)戊酮、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮；酯基溶劑，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸丙酯；醇基溶劑，例如叔丁醇、甘油、1，2-亞乙基二醇、三甘醇、乙二醇一甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇、雙丙甘醇和2-甲基-2，4-戊二醇；酰胺基溶劑，例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；腈基溶劑，例如乙腈和丁腈；醚基溶劑，例如乙醚、二丁醚、四氫呋喃和二噁烷；和二硫化碳，乙基溶纖劑，丁基溶纖劑和乙基溶纖劑乙酸酯。這些中，甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲基苯、MEK、甲基·異丁基酮、環(huán)己酮、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯和乙基溶纖劑乙酸酯是優(yōu)選的。溶劑可以單獨使用或者組合其兩種或多種使用。
液晶組合物(涂敷液)中液晶材料的含量可以按照液晶材料種類、目標(biāo)層的厚度等來適當(dāng)確定。更具體而言，液晶材料的含量優(yōu)選為5～50重量％、更優(yōu)選10～40重量％，最優(yōu)選為15～30重量％。
根據(jù)需要，液晶組合物(涂敷液)還可以含有合適的添加劑。添加劑的具體實例包括聚合引發(fā)劑和交聯(lián)劑。當(dāng)使用液晶單體作為液晶材料時，特別優(yōu)選使用添加劑。聚合引發(fā)劑的具體實例包括過氧苯甲酰(BPO)和偶氮二異丁腈(AIBN)。交聯(lián)劑的具體實例包括異氰酸酯基交聯(lián)劑，環(huán)氧基交聯(lián)劑和金屬螯合型交聯(lián)劑。這樣的添加劑可以單獨使用或者組合其兩種和多種使用。其他添加劑的具體實例包括抗氧化劑，改性劑，表面活性劑，染料，顏料，脫色抑制劑和UV吸收劑。這樣的添加劑也可以單獨使用或者組合其兩種或多種使用?？寡趸瘎┑膶嵗ǚ踊衔?，胺基化合物，有機硫基化合物和膦基化合物。改性劑的實例包括二元醇類，硅氧烷類和醇類。表面活性劑的作用是，例如使光學(xué)膜(即將要形成的第一雙折射層)表面光滑。其具體實例包括硅氧烷基表面活性劑，丙烯酸類表面活性劑和氟基表面活性劑。
可以根據(jù)涂敷液的濃度、目標(biāo)層的厚度等適當(dāng)確定涂敷液的涂敷量。在涂敷液中液晶材料濃度為20重量％的情況下，每100cm2透明保護膜上的涂敷量優(yōu)選為0.03～1.17ml，更優(yōu)選為0.05～0.15ml，最優(yōu)選為0.08～0.12ml。
可以采用任何合適的涂敷方法，其具體實例包括輥涂、旋涂、繞線棒涂、浸涂、擠出、幕涂和噴涂。
B-3、取向液晶材料形成第一雙折射層的步驟接著，將形成第一雙折射層的液晶材料按照透明保護膜表面的取向方向取向。通過在液晶材料表現(xiàn)為液晶相的溫度下進行處理來取向液晶材料。該溫度可以根據(jù)所用液晶材料的類型而適當(dāng)確定。在這樣的溫度下進行處理使得液晶材料處于液晶狀態(tài)，并且使液晶材料按照透明保護膜表面的取向方向取向。因此，雙折射現(xiàn)象是在通過涂敷形成的層中產(chǎn)生的，從而形成第一雙折射層。
可以按照液晶材料的類型適當(dāng)確定處理溫度。更具體而言，處理溫度優(yōu)選為40～120℃，更優(yōu)選為50～100℃，最優(yōu)選為60～90℃。處理時間優(yōu)選大于等于30秒，更優(yōu)選大于等于1分鐘，特別優(yōu)選大于等于2分鐘，最優(yōu)選大于等于4分鐘。處理時間小于30秒可能使液晶態(tài)的液晶材料不足。同時，處理時間優(yōu)選小于等于10分鐘，更優(yōu)選小于等于8分鐘，最優(yōu)選小于等于7分鐘。處理時間超過10分鐘可能造成添加劑的升華。
在使用A-2部分中所述的液晶單體作為液晶材料的情況下，優(yōu)選對通過涂敷形成的層進行聚合處理或者交聯(lián)處理。聚合處理可以使液晶單體聚合，從而以聚合物分子的重復(fù)單元形式固定下來。交聯(lián)處理可以使液晶單體形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并作為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的一部分而固定下來。結(jié)果，液晶材料的取向狀態(tài)被固定。通過液晶單體聚合或者交聯(lián)形成的聚合物或者三維結(jié)構(gòu)是“非液晶”的。因此，形成的第一雙折射層將不通過溫度的改變而相變成液晶相、玻璃相或者晶體相，這種相變是液晶分子所特有的性質(zhì)。
聚合處理或者交聯(lián)處理的具體方法可以按照所用聚合引發(fā)劑或者交聯(lián)劑的類型而適當(dāng)?shù)剡x擇。例如，在使用光聚合引發(fā)劑或者光致交聯(lián)劑的情況下，可以進行光輻照。在使用UV聚合引發(fā)劑或者UV交聯(lián)劑的情況下，可以進行UV輻照。光或者UV光的輻照時間、輻照強度、輻照總量等可以按照液晶材料的類型、透明保護膜的類型、取向處理的類型、第一雙折射層所需的特性等而進行適當(dāng)設(shè)置。
進行這樣的取向處理是為了使液晶材料在透明保護膜的取向方向上取向。因此，形成的第一雙折射層的慢軸方向與透明保護膜的取向方向基本上相同。第一雙折射層慢軸方向和透明保護膜縱向所成的角度優(yōu)選為+8°～+38°或者-8°～-38°，更優(yōu)選為+13°～+33°或者-13°～-33°，特別優(yōu)選為+19°～+29°或者-19°～-29°，尤其優(yōu)選為+21°～+27°或者-21°～-27°，最優(yōu)選為+23°～+24°或者-23°～-24°。
B-4、層壓偏振器的步驟下一步，將偏振器層壓在透明保護膜上與經(jīng)過取向處理的表面相反的表面上。如上所述，在本發(fā)明制備方法中，偏振器的層壓是在合適的時間點進行的。例如，可以將偏振器預(yù)先層壓在透明保護膜上，可以在形成第一雙折射層之后進行層壓，或者可以在形成第二雙折射層之后進行層壓。
任何合適的層壓方法(例如粘合)都可以被采用作為層壓透明保護膜和偏振器的方法?？梢允褂萌魏魏线m的粘合劑或者壓敏粘合劑進行粘合?？梢园凑毡徽澄?即透明保護膜和偏振器)的類型適當(dāng)選擇粘合劑或者壓敏粘合劑的類型。粘合劑的具體實例包括丙烯酸類的、乙烯醇基的、硅氧烷基的、聚酯基的、聚氨酯基的和聚醚基的聚合物粘合劑；異氰酸酯基粘合劑；和橡膠基粘合劑。壓敏粘合劑的具體實例包括丙烯酸類的、乙烯醇基的、硅氧烷基的、聚酯基的、聚氨酯基的、聚醚基的、異氰酸酯基的和橡膠基的壓敏粘合劑。
對粘合劑或者壓敏粘合劑的厚度沒有特別的限制，但是優(yōu)選為10～200nm，更優(yōu)選為30～180nm，最優(yōu)選為50～150nm。
按照本發(fā)明的制備方法，在透明保護膜的取向處理中，可以將第一雙折射層的慢軸設(shè)置在所需的方向上。因此，可以使用縱向拉伸的連續(xù)偏振膜(偏振器)(即，吸收軸位于縱向上的膜)。換言之，可以連續(xù)地將已經(jīng)在和其縱向成預(yù)定角度上進行取向處理的連續(xù)透明保護膜和連續(xù)偏振膜(偏振器)附著在一起，同時它們各自的縱向被安排在相同方向上。因此，可以在非常高的生產(chǎn)效率下獲得橢圓偏振片。按照本發(fā)明的方法，不需要在傾斜于透明保護膜縱向(拉伸方向)的方向上切出用于層壓的透明保護膜。結(jié)果，每個切出的膜的光學(xué)軸角度都沒有變化，從而使每種產(chǎn)品在橢圓偏振膜質(zhì)量上沒有差異。此外，沒有由于切膜而造成的浪費，可以低成本地獲得橢圓偏振片，而且也容易制備大尺寸的偏振片。偏振器的吸收軸方向基本上和連續(xù)膜的縱向平行。
B-5、形成第二雙折射層的步驟下一步，在第一雙折射層的表面上形成第二雙折射層。通常，第二雙折射層是通過將A-3部分所述的聚合物膜層壓在第一雙折射層表面上而形成的。聚合物膜優(yōu)選為拉伸膜。更具體而言，該聚合物膜是如A-3部分所述的在寬度方向上拉伸的膜。該拉伸膜的慢軸位于寬度方向上，該慢軸基本上垂直于偏振器的吸收軸(縱向)。對層壓方法沒有特別限制，將任何一種合適的粘合劑或者壓敏粘合劑(例如B-4部分所述的粘合劑或者壓敏粘合劑)用于層壓。
作為選擇，如A-3部分所述，將含有可聚合液晶和手性試劑的樹脂組合物涂敷在任何合適的襯底上，將它們整個加熱至可聚合液晶表現(xiàn)出液晶態(tài)的溫度。因此，可聚合液晶是通過手性試劑以扭曲狀態(tài)取向的(更具體而言，通過形成膽甾型結(jié)構(gòu))?？删酆弦壕б赃@種狀態(tài)聚合，從而提供具有固定的膽甾型結(jié)構(gòu)的膜。將該膜從襯底上轉(zhuǎn)移到第一雙折射層的表面上，從而形成第二雙折射層13。
B-6、具體制備程序下面將參照圖3～7對本發(fā)明制備方法具體程序的一個實例進行描述。在圖3～7中，參考數(shù)字111、111’、112、113、114、115和116各自表示用于卷繞膜和/或形成各層的疊層的滾筒。
首先，制備連續(xù)聚合物膜作為偏振器的原材料，并如A-4部分所述的將其著色、拉伸等。將連續(xù)聚合物膜在縱向上連續(xù)拉伸。以這種方式，獲得吸收軸在如圖3透視圖所示的在縱向(拉伸方向箭頭A的方向)上的連續(xù)偏振器11。
同時，如圖4A透視圖所示，制備連續(xù)透明保護膜(最終，第一保護層)14，用摩擦輥120對該膜表面進行摩擦處理。此時，摩擦方向在與透明保護膜14縱向成預(yù)定角度的方向上，所述角度例如+23°～+24°或者-23°～-24°。接著，如圖4B透視圖所示，在已經(jīng)經(jīng)過如B-2和B-3部分所述的摩擦處理的透明保護膜14上，形成第一雙折射層12。第一雙折射層12含有沿著摩擦方向取向的液晶材料，并且其慢軸的方向位于與透明保護膜14摩擦方向基本上相同的方向上(箭頭的B方向)。
接著，如圖5的示意圖所示，將透明保護膜(最終，第二保護層)15、偏振器11以及透明保護膜(最終，保護層)14和第一雙折射層12的疊層121沿著箭頭方向傳送，并且用粘合劑等(未顯示)將它們附著在一起，同時將各自的縱向安排在相同方向上。圖5中，參考數(shù)字122表示用于將膜附著在一起的導(dǎo)輥(圖6中使用的也是相同的導(dǎo)輥)。
如圖6的示意圖所示，制備連續(xù)的第二雙折射層13，將連續(xù)的第二雙折射層13和疊層123(含有第二保護層15、偏振器11、保護層14和第一雙折射層12)沿著箭頭方向傳送，并用粘合劑等(未顯示)將它們附著在一起，同時將各自的縱向安排在相同方向上。如上所述，將第一雙折射層12的慢軸方向與膜的縱向(偏振器11的吸收軸)所成的角度設(shè)置為+23°～+24°或者-23°～-24°。由表達式β＝2α+45°表示的α和β之間的關(guān)系，得到β為91°～93°或者-3°～-1°。即，第二雙折射層13的慢軸可以基本上垂直于膜的縱向(偏振器11的吸收軸)。結(jié)果，可以使用已經(jīng)在垂直于縱向的方向上拉伸的普通拉伸的聚合物膜，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
在使用含有可聚合液晶和手性試劑的樹脂組合物作為第二雙折射層13的情況下，可以采用如圖7A和7B所示的程序。即，如圖7A的示意圖所示，制備疊層125(通過將第二雙折射層13涂敷在襯底26上而形成的)。將疊層125和疊層123(含有第二保護層15、偏振器11、保護層14和第一雙折射層12)沿著箭頭方向傳送，并用粘合劑等(未顯示)將它們附著在一起，同時將各自的縱向安排在相同方向上。最后，如圖7B所示，將襯底26從所附著的疊層上剝離。
如上所述，獲得本發(fā)明的橢圓偏振片10。
B-7、橢圓偏振片的其他組成部分本發(fā)明的橢圓偏振片還可以包括另一光學(xué)層。按照所用目的或者圖像顯示器的類型，可以將任何合適的光學(xué)層采用作為另一光學(xué)層。另一光學(xué)層的具體實例包括雙折射層(延遲膜)、液晶膜、光散射膜和衍射膜。
本發(fā)明的橢圓偏振片還可以包括粘附層，在橢圓偏振片至少一側(cè)作為最外層。包括作為最外層的粘附層便于橢圓偏振片和其他元件(例如液晶單元)的層壓，從而防止橢圓偏振片從其他元件上脫落。可以采用任何合適的材料作為用于粘附層的材料。該材料的具體實例包括B-4部分所述的那些材料?？紤]到防止由于吸濕而發(fā)泡或者剝落、光學(xué)特性下降和由于熱膨脹性差異而造成液晶單元彎曲等，優(yōu)選使用具有優(yōu)異防潮性和耐熱性的材料。
出于實際應(yīng)用目的，用合適的隔離片覆蓋粘附層表面，直至實際使用橢圓偏振片為止，以此來防止污染。例如，可以通過如下方法形成隔離片使用硅氧烷基的、長鏈烷基基的、氟基的或者硫化鉬的剝離劑，在任何合適的膜上提供剝離涂層。
可以通過用UV吸收劑，例如水楊酸基化合物，二苯甲酮基化合物、苯并三唑基化合物、氰基丙烯酸酯基化合物或者鎳配鹽基化合物來進行套處理等，使本發(fā)明橢圓偏振片的每一層都具有UV吸收性。
C、橢圓偏振片的用途本發(fā)明的橢圓偏振片可以合適地用于各種圖像顯示器(例如液晶顯示器和自發(fā)光顯示器)?？梢允褂脵E圓偏振片的圖像顯示器的具體實例包括液晶顯示器、EL顯示器、等離子體顯示器(PD)和場致發(fā)射顯示器(FED)。例如，用于液晶顯示器的本發(fā)明橢圓偏振片可用于視角補償。將本發(fā)明橢圓偏振片用于圓偏振模式的液晶顯示器，并且在均勻取向(homogeneousalignment)TN液晶顯示器、面內(nèi)開關(guān)(IPS)液晶顯示器和垂直取向(verticalalignment)(VA)液晶顯示器中特別有用。例如，用于EL顯示器的本發(fā)明橢圓偏振片可以用來防止電極反射。
D、圖像顯示器將液晶顯示器作為本發(fā)明圖像顯示器的一個實例進行描述。此處，將要描述的是用于液晶顯示器的液晶板?？梢愿鶕?jù)所用目的，使用任何合適的部分用于液晶顯示器除液晶板以外的部分。圖8是本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的液晶板的示意性剖視圖。液晶板100包括液晶單元20，安置在液晶單元20兩邊的延遲片30和30’；和安置在各個延遲板外側(cè)的偏振片10和10’。根據(jù)所用目的和液晶單元的取向方式，可以采用任何合適的延遲板作為延遲片30和30’。按照所使用的目的和液晶單元的取向模式，可以省略延遲片30和30’中的至少一個。偏振片10采用如A和B部分所述的本發(fā)明的橢圓偏振片。這樣安排偏振片(橢圓偏振片)10，使雙折射層12和13位于偏振器11和液晶單元20之間。偏振片10’采用任何合適的偏振片。通常這樣安排偏振片10和10’，使各個偏振器的吸收軸相互垂直。如圖8所示，優(yōu)選將本發(fā)明的橢圓偏振片10安排在本發(fā)明液晶顯示器(液晶顯示屏)的觀看者側(cè)(上邊)。液晶單元20包括一對玻璃襯底21和21’；和安排在襯底中間作為顯示介質(zhì)的液晶層22。一個襯底(有效矩陣襯底)21’配備有用于控制液晶電光特性的開關(guān)元件(通常為TFT)；和用于將門信號提供給開關(guān)元件的掃描線和用于向其提供源信號的信號線(元件和線沒有顯示)。另一個玻璃襯底(濾色片襯底)21配備有濾色片(未顯示)。也可以在有效矩陣襯底21’中提供濾色片?？梢酝ㄟ^隔離片(未顯示)來控制襯底21和21’之間的空間(單元間隙)。將由例如聚酰亞胺形成的取向?qū)?未顯示)提供在每個襯底21和21’與液晶層22接觸的一側(cè)上。
具體實施例方式
以下，將以實施例方式對本發(fā)明進行更詳細的描述。但是，本發(fā)明不限于這些實施例。實施例中測量特性的方法描述如下。
(1)延遲的測量用自動雙折射分析儀(Oji Scientific Instruments制備的自動雙折射分析儀(Automatic birefringence analyzer)KOBRA-31PR)測量樣品膜的折射系數(shù)nx、ny和nz，并計算面內(nèi)延遲Δnd和厚度方向延遲Rth。測量溫度為23℃，測量波長為590nm。
(2)厚度的測量通過使用Otsuka Electronics Co.，Ltd.制備的MCPD-2000，通過干涉厚度測量方法來測量第一雙折射層的厚度。其他各種膜的厚度是用直讀式厚度計測量的。
(3)透射率的測量將實施例1中獲得的相同橢圓偏振片附著在一起。用DOT-3(商品名，由Murakami Color Research Laboratory制備)測量附著樣品的透射率。橢圓偏振片的層壓結(jié)構(gòu)將在下面描述。
(4)對比率的測量將相同的橢圓偏振片疊加起來，并用背光照射。顯示白色圖像(偏振器吸收軸相互平行)和黑色圖像(偏振器吸收軸相互垂直)，并且使用“EZContrast 160D”(商品名，由ELDIM SA制備)在觀看者側(cè)從偏振器吸收軸的45°～-135°，以及法線的-60°～60°進行掃描。從白色圖像的Y值(YW)和黑色圖像的Y值(YB)計算斜向的對比率“YW/YB”。
(5)防潮性測試將獲得的橢圓偏振片在60℃和95％(RH)下放置500小時，視覺觀察其外觀。術(shù)語“好”指的是透明的橢圓偏振片，而術(shù)語“差”是指有模糊的橢圓偏振片。
(實施例1)I、如圖1所示的橢圓偏振片的制備I-a、透明保護膜的取向處理(取向襯底的制備)對透明保護膜進行取向處理，制備取向襯底(最終，保護層)。
襯底(1)～(8)在TAC膜(厚度為40μm)的表面上形成PVA膜(厚度為0.1μm)。然后，通過使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度對PVA表面進行摩擦，從而形成各個取向襯底。
襯底(9)和(10)通過使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度對TAC膜(厚度為40μm)進行摩擦，從而形成各個取向襯底。
襯底(11)和(12)將硅烷偶合劑(商品名KBM-503，獲自Shin-EtsuSilicones)涂敷在TAC膜(厚度為40μm)的表面上。通過使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度對硅烷偶合劑表面進行摩擦，從而形成各個取向襯底。
襯底(13)和(14)在TAC膜(厚度為40μm)的表面上形成PVA膜(厚度為0.1μm)。然后，通過使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度對PVA表面進行摩擦，從而形成各個取向襯底。表1集中顯示了各保護層的摩擦角度和厚度方向延遲。
表1

I-b、第一雙折射層的制備將10g顯示出向列液晶相的可聚合液晶(商品名Paliocolor LC242，獲自BASF Aktiengesellschaft)和0.5g可聚合液晶化合物的光聚合引發(fā)劑(商品名IRGACURE 907，獲自Giba Specialty Chemicals)溶解在40g甲苯中，從而制備出液晶組合物(涂敷液)。通過使用繞線棒刮涂器，將液晶組合物涂敷在如上所述制備的取向襯底上，將它們整個加熱，并在90℃干燥2分鐘，從而取向液晶。通過使用金屬鹵化物燈，用20mJ/cm2的光照射如此形成的液晶層，固化液晶層，從而形成每個第一雙折射層(1)～(5)。通過改變涂敷液的涂敷量來調(diào)節(jié)每個第一雙折射層的厚度和延遲。表2顯示了所形成的每個第一雙折射層的厚度和面內(nèi)延遲(nm)。
表2

I-c、第二雙折射層(I)的制備將聚碳酸酯膜(厚度為60μm)或者降冰片烯基膜(商品名Atron，獲處自JSR Corporation；厚度為60μm)在預(yù)定溫度下進行單軸拉伸，由此制備出每個第二雙折射層。表3顯示了所用膜的類型(聚碳酸酯膜用PC表示，降冰片烯膜用NB表示)、拉伸條件(例如拉伸方向)、β角(膜的慢軸與縱向所成的角度)以及將獲得的延遲。
表3

I-d、第二雙折射層(II)的制備將顯示出向列液晶相的可聚合液晶(商品名Paliocolor LC242，獲自BASF Aktiengesellschaft)、手性試劑(商品名Paliocolor LC756，獲自BASFAktiengesellschaft)和可聚合液晶化合物用的光聚合引發(fā)劑(商品名IRGACURE 907，獲自Giba Specialty Chemicals)以表4中所示的各自數(shù)量溶解在40g甲苯中，制備出液晶組合物(涂敷液)。同時，將聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂擠塑、在140℃橫向拉伸并在200℃重結(jié)晶，形成用作襯底的膜。用繞線棒刮涂器將涂敷液涂敷在襯底膜上，將它們整個加熱，并在90℃干燥2分鐘，從而取向液晶。通過使用金屬鹵化物燈，用1mJ/cm2的光照射這樣形成的液晶層，且固化液晶層，從而形成第二雙折射層用的各個膜c1～c3。表4集中顯示了原材料的數(shù)量和各個膜c1～c3的慢軸與偏振器的吸收軸所成的β角。
表4

I-e、橢圓偏振片的制備在含碘的水溶液中將聚乙烯醇膜著色，然后在含有硼酸的水溶液中在不同速度比率的輥之間單軸拉伸至6倍長度，從而獲得偏振器。以表5所示的組合使用保護層、第一雙折射層和第二雙折射層。將偏振器、保護層、第一雙折射層和第二雙折射層是通過圖3～圖7所示的制備方法進行層壓，從而獲得如圖1所示的各個橢圓偏振片A01～A21。
表5

(實施例2)將橢圓偏振片A01疊加在一起測量對比率。表5顯示橢圓偏振片具有由表達式β＝2α+44°所表示的關(guān)系。橢圓偏振片在所有方向中對比度為10的最小角度為40°，最大角度為50°。在實際使用中，在所有方向中對比度為10的最小角度為40°是優(yōu)選的水平。此外，最大和最小角度之差為10°是小的，這在實際使用中也是非常優(yōu)選的水平，因此，橢圓偏振片具有平衡的視覺特征。
(實施例3)將橢圓偏振片A21疊加在一起測量對比率。表5顯示橢圓偏振片具有由表達式β＝2α+49°所表示的關(guān)系。橢圓偏振片在所有方向中對比度為10的最小角度為40°，最大角度為60°，最大和最小角度之差為20°。在所有方向中對比度為10的最小角度為40°在實際使用中屬于優(yōu)選的水平。
(比較例1)將橢圓偏振片A11疊加在一起測量對比率。表5顯示橢圓偏振片具有由表達式β＝2α+64°所表示的關(guān)系。橢圓偏振片在所有方向中對比度為10的最小角度為30°，最大角度為50°，最大和最小角度之差為20°。在所有方向中對比度為10的最小角度為30°在實際使用中不是適合的水平。
(比較例2)將橢圓偏振片A13疊加在一起測量對比率。表5顯示橢圓偏振片具有由表達式β＝2α+24°所表示的關(guān)系。橢圓偏振片在所有方向中對比度為10的最小角度為30°，最大角度為50°，最大和最小角度之差為20°。在所有方向中對比度為10的最小角度為30°在實際使用中不是適合的水平。
(比較例3)將商購的偏振片(商品名TEG1465DU；獲自Nitto Denko Corporation；TAC保護層/偏振器/TAC保護層)切割成矩形，以使偏振器的吸收軸位于矩形的長邊方向。使用表3中的膜b1作為λ/2片，并切割成與切出的偏振片相同的形狀，以使膜b1的慢軸(拉伸方向)與偏振器的吸收軸方向成23°角。通過粘合劑將切出的偏振片和膜b1附著在一起，使它們各自的長邊和短邊處于相同方向，從而獲得疊層。接著，使用表3中的膜a3作為λ/4片，并切割成與切出的偏振片相同的形狀，以使膜a3的慢軸(拉伸方向)和偏振器的吸收軸方向成90°角。通過粘合劑將疊層和膜a3附著在一起，使它們各自的長邊和短邊處于相同方向，從而獲得橢圓偏振片。與橢圓偏振片A01～A21相比，這種橢圓偏振片的制備步驟更加復(fù)雜，其生產(chǎn)需要非常長的時間。該橢圓偏振片的厚度為236μm，透光率為0.04％。
(比較例4)橢圓偏振片的獲得方法和比較例3相同，只是使用表3中的膜b2作為λ/2片。與橢圓偏振片A01～A21相比，這種橢圓偏振片的制備步驟更加復(fù)雜，生產(chǎn)需要非常長的時間。該橢圓偏振片的厚度為244μm，透光率為0.32％。
(比較例5)橢圓偏振片的獲得方法和比較例3相同，只是使用表3中的膜a6作為λ/4片。與橢圓偏振片A01～A21相比，這種橢圓偏振片的制備步驟更加復(fù)雜，生產(chǎn)需要非常長的時間。該橢圓偏振片的厚度為239μm，透光率為0.50％。
(比較例6)橢圓偏振片的獲得方法和比較例3相同，只是使用表3中的膜a7作為λ/4片。與橢圓偏振片A01～A21相比，這種橢圓偏振片的制備步驟更加復(fù)雜，生產(chǎn)需要非常長的時間。該橢圓偏振片的厚度為250μm，透光率為0.34％。
(比較例7)橢圓偏振片的獲得方法和比較例4相同，只是使用表3中的膜a6作為λ/4片。與橢圓偏振片A01～A21相比，這種橢圓偏振片的制備步驟更加復(fù)雜，生產(chǎn)需要非常長的時間。該橢圓偏振片的厚度為248μm，透光率為0.67％。
(比較例8)
橢圓偏振片的獲得方法和比較例4相同，只是使用表3中的膜a7作為λ/4片。與橢圓偏振片A01～A21相比，這種橢圓偏振片的制備步驟更加復(fù)雜，生產(chǎn)需要非常長的時間。該橢圓偏振片的厚度為261μm，透光率為0.50％。
實施例1的結(jié)果顯示本發(fā)明的制備方法可以將所形成的連續(xù)透明保護膜和連續(xù)偏振器附著在一起，所述的透明保護膜膜含第一雙折射層，其慢軸位于所形成的斜向上，同時將它們各自的長邊安置在相同方向，即通過卷裝進出的方法，從而以非常高的生產(chǎn)效率提供橢圓偏振片。此外，實施例2和3以及比較例1和2的結(jié)果顯示本發(fā)明可以使偏振器吸收軸和第一雙折射層慢軸之間的角度α和偏振器吸收軸和第二雙折射層慢軸之間的角度β最優(yōu)化為由表達式2α+40°＜β＜2α+50°表示的關(guān)系，從而使本發(fā)明橢圓偏振片在所有方向中對比度為10的最小角度為40°，并且確保了實際使用的優(yōu)選水平。特別是在實施例2中，最大和最小角度之差被減小到10°，這提供了平衡的視覺特征，而且在實際使用中屬于非常優(yōu)選的水平。相反，其中角度α和β不滿足上述關(guān)系的比較例的結(jié)果顯示比較例的橢圓偏振片每個在所有方向中對比度為10的最小角度為30°，這種橢圓偏振片在實際使用中不是適合的水平。
本發(fā)明實施例的橢圓偏振片A01～A21和比較例3～8的橢圓偏振片之間的比較顯示實施例的橢圓偏振片比比較例的橢圓偏振片薄很多。因此，本發(fā)明的橢圓偏振片可以有助于減小圖像顯示器的厚度。實施例的橢圓偏振片A01～A21和比較例4～8的橢圓偏振片之間的比較顯示實施例的橢圓偏振片每一個都具有明顯低的透光率和低的漏光。
橢圓偏振片A15和A16與除橢圓偏振片A15和A16以外的橢圓偏振片在防潮性能上的比較顯示直接對透明保護膜表面進行摩擦處理顯著改善了防潮性(耐高溫性)。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不偏離本發(fā)明范圍和宗旨的情況下，有許多其他更改將是顯而易見的，而且容易實施。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，后附權(quán)利要求的范圍不受說明書中所描述的詳細內(nèi)容限制，而應(yīng)當(dāng)理解為范圍更寬。
權(quán)利要求
1.一種制備橢圓偏振片的方法，該方法包含如下步驟對透明保護膜的一個表面進行取向處理；將液晶組合物涂敷在經(jīng)過取向處理的透明保護膜表面上；將液晶組合物中的液晶材料按照透明保護膜的取向方向取向，以形成第一雙折射層；將偏振器層壓在透明保護膜與經(jīng)過取向處理的表面相反的表面上；和將聚合物膜層壓在第一雙折射層的表面上，形成第二雙折射層，其中橢圓偏振片具有下面的表達式(1)所表示的關(guān)系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)表達式(1)中，α表示偏振器吸收軸和透明保護膜取向方向之間的角度，β表示偏振器吸收軸和第二雙折射層慢軸之間的角度。
2.權(quán)利要求1的制備橢圓偏振片的方法，其中偏振器和上面形成了第一雙折射層的透明保護膜都包含連續(xù)膜；并且偏振器和透明保護膜的長邊在層壓偏振器步驟中被連續(xù)地附著在一起。
3.權(quán)利要求2的制備橢圓偏振片的方法，其中形成第二雙折射層的聚合物膜包含連續(xù)膜；并且偏振器、上面形成了第一雙折射層的透明保護膜和聚合物膜的長邊在形成第二雙折射層步驟被連續(xù)附著在一起。
4.權(quán)利要求1的制備橢圓偏振片的方法，其中取向處理是在和偏振器的吸收軸成+8°～+38°和-8°～-38°的方向上進行的。
5.權(quán)利要求1的制備橢圓偏振片的方法，其中取向處理是至少一種選自如下處理中的處理摩擦處理，傾斜沉積方法，拉伸處理，光學(xué)取向處理，磁場取向處理和電場取向處理。
6.權(quán)利要求5的制備橢圓偏振片的方法，其中取向處理包含摩擦處理；而且摩擦處理是在透明保護膜的表面上直接進行的。
7.權(quán)利要求1的制備橢圓偏振片的方法，其中液晶組合物包含液晶單體和液晶聚合物中的至少一種。
8.權(quán)利要求7的制備橢圓偏振片的方法，其中液晶組合物包含可聚合單體和可交聯(lián)單體中的至少一種；并且取向液晶材料的步驟還包含聚合處理和交聯(lián)處理中的至少一種。
9.權(quán)利要求8的制備橢圓偏振片的方法，其中液晶組合物還包含聚合引發(fā)劑和交聯(lián)劑中的至少一種。
10.權(quán)利要求9的制備橢圓偏振片的方法，其中聚合處理和交聯(lián)處理中的至少一種是通過加熱和光輻照之一進行的。
11.權(quán)利要求1的制備橢圓偏振片的方法，其中聚合物膜包含拉伸膜。
12.權(quán)利要求11的制備橢圓偏振片的方法，其中聚合物膜是在基本上垂直偏振器吸收軸的拉伸方向上拉伸的。
13.權(quán)利要求1的制備橢圓偏振片的方法，其中透明保護膜包含至少一種選自纖維素基樹脂、聚酰亞胺基樹脂、聚乙烯醇基樹脂和玻璃狀聚合物中的聚合物。
14.權(quán)利要求1的制備橢圓偏振片的方法，其中第一雙折射層和第二雙折射層是通過粘合層附著在一起的。
15.一種橢圓偏振片，其依次包含偏振器、第一雙折射層和第二雙折射層，該橢圓偏振片具有下面的表達式(1)所表示的關(guān)系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)表達式(1)中，α表示偏振器吸收軸和第一雙折射層慢軸之間的角度，β表示偏振器吸收軸和第二雙折射層慢軸之間的角度。
16.權(quán)利要求15的橢圓偏振片，其中第一雙折射層包括λ/2片。
17.權(quán)利要求16的橢圓偏振片，其中第二雙折射層包括λ/4片。
18.權(quán)利要求17的橢圓偏振片，其中第一雙折射層的面內(nèi)延遲為180～300nm。
19.權(quán)利要求18的橢圓偏振片，其中第二雙折射層的面內(nèi)延遲為90～180nm。
20.權(quán)利要求19的橢圓偏振片，該橢圓偏振片還包含另一光學(xué)層。
21.一種包含權(quán)利要求15的橢圓偏振片的圖像顯示器。
22.權(quán)利要求21的圖像顯示器，其中橢圓偏振片被安排在觀看者一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備在斜向上也具有優(yōu)異特性的寬帶和寬視角橢圓偏振片的方法和一種使用通過這種方法獲得的橢圓偏振片的圖像顯示器。本發(fā)明制備橢圓偏振片的方法包含如下步驟對透明保護膜的一個表面進行取向處理；通過將液晶組合物涂敷在經(jīng)過取向處理的透明保護膜表面上形成第一雙折射層；將偏振器層壓在透明保護膜和經(jīng)過取向處理的表面相反的表面上；通過將聚合物膜層壓在第一雙折射層的表面上形成第二雙折射層，其中橢圓偏振片具有下面的表達式(1)所表示的關(guān)系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)。表達式(1)中，α表示偏振器吸收軸和透明保護膜取向方向之間的角度，β表示偏振器吸收軸和第二雙折射層慢軸之間的角度。
文檔編號G02F1/1335GK1721893SQ200510082500
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者川本育郎, 梅本清司, 上條卓史 申請人:日東電工株式會社