專利名稱：相位差薄膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)選用于圖象顯示裝置，例如液晶顯示裝置(LCD)等的相位差薄膜及其制造方法。
背景技術(shù)：
相位差薄膜(也稱之為光學(xué)補(bǔ)償薄膜，補(bǔ)償薄片等)是在通過光學(xué)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的液晶顯示裝置等圖象顯示裝置的對(duì)比度提高和視角擴(kuò)大的重要部件。
近來，在使用上述相位差薄膜進(jìn)行的光學(xué)補(bǔ)償中，為得到更高度的補(bǔ)償，已有使光軸方向不同的多層相重疊的技術(shù)提出。例如，尤其是為了補(bǔ)償航空設(shè)備用的LCD的視角，已經(jīng)報(bào)道了放入A-片相位差薄膜和O-片相位差薄膜是有效的(參見美國(guó)專利US6266114)。此外，還提出了通過A-片、O-片、C-片層疊的組合，對(duì)LCD的視角進(jìn)行補(bǔ)償(參見美國(guó)專利US5504603)。此外，還提出了通過光取向膜層疊由液晶性化合物構(gòu)成的補(bǔ)償層(相位差層)而成的補(bǔ)償薄片(相位差薄膜)(例如參照特開2002-14223號(hào)公報(bào))。另外，上述A-片、C-片和O-片之中的任一個(gè)均是具有所謂的單軸性的光學(xué)各向異性的層。上述A-片的光軸存在于其面內(nèi)的方向上，其光學(xué)特性滿足下述式(I)時(shí)，稱之為正的A-片，而滿足下述式(II)時(shí)，稱之為負(fù)的A-片。
nx＞ny＝nz (I)nx＜ny＝nz (II)此外，上述C-片的光軸存在于與其面內(nèi)方向垂直的厚度方向上，其光學(xué)特性滿足下述式(III)時(shí)，稱之為正的C-片，而滿足下述式(IV)時(shí)，稱之為負(fù)的C-片。
nx＝ny＜nz (III)nx＝ny＞nz (IV)在上述式(I)-(IV)中，nx、ny和nz表示上述層中的X軸、Y軸和Z軸方向的折射率。然而，上述X軸和Y軸的任一個(gè)均是在上述層的面內(nèi)中顯示出最大折射率的軸方向，另一個(gè)是與該軸垂直的上述面內(nèi)的軸方向。Z軸表示與上述X軸和Y軸垂直的厚度方向。另外，在上述O-片中，當(dāng)從面內(nèi)方向和Z軸方向(與面內(nèi)方向垂直的厚度方向)看時(shí)，光軸方向是傾斜的。
為使上述多層重疊，可以考慮使用多個(gè)相位差薄膜的方法和在單一的相位差膜上使上述多層層疊的方法，為使液晶顯示裝置薄型化，優(yōu)選后一種方法。對(duì)于相位差薄膜，有通過拉伸而使之具有折射率各向異性的拉伸薄膜和在薄膜上涂覆液晶性化合物并取向后得到的涂覆薄膜等，可以在單一的相位差薄膜上層疊上述多層的是涂覆薄膜。近年來，強(qiáng)烈要求液晶顯示裝置更薄型化和高性能，尤其是含有光學(xué)各向異性層和一層或多層的相位差層的涂覆薄膜的開發(fā)受到關(guān)注。
在上述涂覆薄膜中，為形成含有液晶性化合物的相位差層，必須將上述液晶性化合物取向?yàn)槟硞€(gè)特定的軸方向。作為這樣的方法，有使用取向膜的方法(例如參照特開2002-14233號(hào)公報(bào))和使用取向基板的方法。
使用取向膜的方法的概要是例如如下所述。即，首先，準(zhǔn)備在其上形成了光學(xué)各向異性層的基材。作為該基材，例如，使用透明且光學(xué)各向同性的高分子薄膜等。然后，在上述光學(xué)各向異性層上涂覆取向膜形成用溶液，形成平滑的膜。再在該膜上進(jìn)行研磨處理和光照射等，從而賦予液晶取向控制力，形成取向膜。之后，在該取向膜上，涂覆液晶性化合物的溶液或熔融的液晶性化合物，形成相位差層。在層疊兩層或更多層的相位差層時(shí)，在相位差層上進(jìn)一步涂覆取向膜形成用溶液，之后重復(fù)與上述相同的操作，從而形成取向膜和相位差層。
該方法在每次形成各個(gè)相位差層時(shí)，都必須進(jìn)行形成取向膜的工序，也必須每次都進(jìn)行研磨處理和光照射等處理。因此，材料和制造工序數(shù)必須較多，這會(huì)增加成本。此外，通常光學(xué)各向異性層由高分子化合物構(gòu)成，容易被取向膜形成用溶液中所含的有機(jī)溶劑浸蝕。因此，即使涂覆取向膜形成用溶液，也有如下的擔(dān)心上述液體會(huì)滲透到光學(xué)各向異性層中，而無法實(shí)現(xiàn)作為取向膜的功能。
另一方面，使用取向基板的方法的概要是如下所述。即，首先，準(zhǔn)備具有光學(xué)各向異性的取向基板。然后，在其上涂覆液晶性化合物的溶液或熔融的液晶性化合物等，形成相位差層。另一方面，準(zhǔn)備在其上形成了光學(xué)各向異性層的基材。作為該基材，例如使用透明且光學(xué)各向同性的高分子薄膜等。然后，在上述光學(xué)各向異性層上涂覆粘接劑。接著，使上述相位差層和上述粘接劑貼合后，除去上述取向基板(以下，有時(shí)將該操作稱為“轉(zhuǎn)印”)。在層疊兩層或更多層的相位差層時(shí)，在相位差層上進(jìn)一步涂覆粘接劑，再在其上進(jìn)一步轉(zhuǎn)印另外制作的相位差層。
然而，上述方法在每次形成相位差層時(shí)，都必須進(jìn)行在取向基板上涂覆液晶性化合物的工序和轉(zhuǎn)印的工序，相位差薄膜的制造方法復(fù)雜，因此成本較高。此外，對(duì)于每一個(gè)相位差層都必須準(zhǔn)備取向性不同的取向基板，因而材料成本進(jìn)一步增加。另外，作為取向基板，通常從成本等的觀點(diǎn)出發(fā)，使用拉伸塑料薄膜例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等，但存在難以任意控制液晶性化合物的取向的問題。
如上所述，使用取向膜和取向基板的方法存在制造工序數(shù)多，材料成本也會(huì)增加的問題。此外，取向膜和粘接劑等從相位差薄膜的光學(xué)性能的觀點(diǎn)出發(fā)是不需要的，為實(shí)現(xiàn)薄型化，優(yōu)選盡可能地省去。
迄今為止，已經(jīng)多次報(bào)道了不使用取向膜和取向基板對(duì)液晶進(jìn)行取向的技術(shù)，尤其是使用偏振紫外線光的方法(例如，參見特表2002-517605號(hào)公報(bào)，以及川月等，Jpn.J.Appl.Phys.，2002，Vol.41，p.198-200)。例如，公開了使用直線光聚合性聚合物和光聚合性液晶單體的混合物，制備液晶取向?qū)拥姆椒?。該方法中，首先在玻璃片上涂覆上述混合物，然后照射偏振紫外線光，而使上述聚合物聚合。另外，如果通過非偏振光的紫外線使上述液晶單體固化，就可以在上述偏振紫外線光的偏振光面上得到具有平行取向的液晶取向?qū)?參見特表2002-517605號(hào)公報(bào))。此外，還有用偏振紫外線光照射光反應(yīng)性液晶聚合物和液晶單體的混合物，之后進(jìn)行熱處理，從而得到液晶取向?qū)拥姆椒?參見川月等，Jpn.J.Appl.Phys.，2002，Vol.41，p.198-200)。
然而，這些例子中的液晶取向?qū)泳诓Ａ壬蠁为?dú)形成，無法制備為薄膜上的相位差層。此外，上述液晶取向?qū)泳詥螌有纬?，無法示出在光學(xué)各向異性層上形成相位差層的例子和重復(fù)形成兩層或更多層相位差層的例子。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以高精度地控制相位差層的取向方向，且制造成本低的相位差薄膜及其制造方法。
為解決上述課題，本發(fā)明的相位差薄膜包含光學(xué)各向異性層和相位差層，上述相位差層包含取向了的液晶性化合物，其特征在于，上述相位差層被直接層疊在上述光學(xué)各向異性層上。


圖1是實(shí)施例1的相位差薄膜的縱剖面圖。
圖2是示意性地表示實(shí)施例1中的偏振紫外線光的照射狀態(tài)的圖。
圖3是實(shí)施例2的相位差薄膜的透視圖。
圖4是比較例1的相位差薄膜的縱剖面圖。
圖5是比較例2的相位差薄膜的透視圖。
圖6是分析偏振的示意圖。
圖7是表示實(shí)施例1的相位差薄膜中的相位差和選通角(對(duì)應(yīng)日文為あおり角；gate angle)的關(guān)系的圖。
圖8是表示實(shí)施例2的相位差薄膜中的相位差和選通角的關(guān)系的圖。
圖9是表示比較例1的相位差薄膜中的相位差和選通角的關(guān)系的圖。
圖10是表示比較例2的相位差薄膜中的相位差和選通角的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
接下來，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
由于本發(fā)明的相位差薄膜是不用取向膜和粘接劑、而直接在光學(xué)各向異性層上層疊相位差層得到，因此可以節(jié)約取向膜和粘接劑的材料成本。此外，由于不使用取向膜和粘接劑等，可以實(shí)現(xiàn)薄型化。另外，本發(fā)明中，將光學(xué)各向異性層中，直接層疊在另一層光學(xué)各向異性層上并含有取向了的液晶性化合物的層稱之為“相位差層”。
本發(fā)明的相位差層以上述的光學(xué)各向異性層和相位差層為主要結(jié)構(gòu)單元。首先，對(duì)上述相位差層進(jìn)行說明。
在本發(fā)明的相位差薄膜中，上述相位差層并不限于一層，還可以存在多層。各相位差層優(yōu)選在其間不隔著取向膜和粘接劑等而直接進(jìn)行層疊。對(duì)相位差層的數(shù)量沒有特別的限定，可以根據(jù)裝載有相位差薄膜的液晶顯示裝置的液晶單元等進(jìn)行適宜選擇。
對(duì)上述相位差層中所含的液晶性化合物沒有特別的限定，例如可以使用棒狀液晶性化合物、平板狀液晶性化合物及它們的聚合物等。此外，這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用，也可以將二種或者更多種混合使用，當(dāng)它們是聚合物時(shí)，則可以是均聚物，也可以是雜聚物(共聚物)。上述聚合物可以殘留有液晶性，還可以通過聚合和交聯(lián)去除液晶性。上述液晶性化合物優(yōu)選具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其取向狀態(tài)通過上述交聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)固定化，對(duì)熱是穩(wěn)定的。因此，由于取向性良好，沒有取向缺陷，優(yōu)選含有向列型液晶性化合物。
作為上述液晶性化合物，具體的說，可以使用甲亞氨類、氧化偶氮類、氰基聯(lián)苯類、氰基苯基酯類、苯甲酸酯類、環(huán)己烷羧酸苯基酯類、氰基苯基環(huán)己烷類、氰基取代的苯基嘧啶類、烷氧基取代的苯基嘧啶類、苯基二噁烷類、二苯乙炔類、鏈烯基環(huán)己基苯甲腈類等液晶性化合物以及它們的聚合物等。
對(duì)上述液晶性化合物的取向方向沒有特別的限定，可以進(jìn)行適宜設(shè)定以得到最合適的光學(xué)補(bǔ)償。例如，為了在扭轉(zhuǎn)向列(TN)型液晶顯示裝置和OCB型液晶顯示裝置的液晶單元中得到良好的視野各特性，上述取向方向相對(duì)于上述光學(xué)各向異性層的面方向優(yōu)選是傾斜的。作為該取向狀態(tài)，例如，是所謂的均向傾斜取向和混合取向等。其中，從顯示特性和容易制造等觀點(diǎn)出發(fā)，上述液晶性化合物的選通角度優(yōu)選是隨著上述相位差層的厚度方向的位置連續(xù)變化的混合取向。此外，為得到良好的視角，上述液晶性化合物的取向方向矢量中的上述光學(xué)各向異性層的面方向的矢量成分優(yōu)選與上述光學(xué)各向異性層的光軸正交。上述液晶性化合物的取向方向根據(jù)上述相位差層的厚度方向的位置不同而不同的取向狀態(tài)，除上述混合取向外，還可以是所謂的手性向列型(chiral nametic)取向等。為了在VA型液晶顯示裝置中得到良好的視角補(bǔ)償，優(yōu)選手性向列型取向等。除此之外，也可以根據(jù)圖象顯示裝置的種類等適宜選擇優(yōu)選的取向狀態(tài)，例如可以使用所謂的均勻排列取向(homogenous alignment)和垂直排列取向(hometropic alignment)。
由于容易保持上述液晶性化合物的取向方向，上述相位差層優(yōu)選還含有取向了的聚合物。對(duì)上述液晶性化合物和上述聚合物的比例沒有特別的限定，該比例根據(jù)這些物質(zhì)種類而有所不同，可以根據(jù)上述相位差層的性能和易于制造等進(jìn)行適宜選擇。此外，上述相位差層還可以在不損害其性能的范圍內(nèi)，適宜含有上述液晶性化合物和上述聚合物以外的物質(zhì)。
此外，對(duì)上述相位差層的光學(xué)特性沒有特別的限定，可以進(jìn)行適宜設(shè)定以得到最適合的光學(xué)補(bǔ)償，例如，優(yōu)選具有正的單軸性的折射率各向異性。
接下來，對(duì)上述光學(xué)各向異性層進(jìn)行說明。
對(duì)上述光學(xué)各向異性層沒有特別的限定，可以根據(jù)使用本發(fā)明的相位差薄膜的圖象顯示裝置的種類和液晶顯示元件的液晶單元等進(jìn)行適宜選擇，例如，可以選擇為高分子化合物構(gòu)成的拉伸薄膜或涂覆膜等。上述涂覆膜例如在透明且光學(xué)各向同性的高分子薄膜等上形成后使用。
對(duì)上述拉伸薄膜沒有特別的限定，優(yōu)選含有熱塑性高分子，上述熱塑性高分子可以單獨(dú)使用，也可以將二種或更多種組合使用。作為上述熱塑性高分子，例如可以使用聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯等)、聚降冰片烯系聚合物、聚酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚芳酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、纖維素酯及它們的共聚物等。此外，可以是特開2001-343529號(hào)公報(bào)(WO01/37007)中所述的聚合物薄膜。作為該聚合物材料，可以使用含有在側(cè)鏈上具有取代或未取代的酰亞胺基的熱塑性樹脂和在側(cè)鏈上具有取代或未取代的苯基的熱塑性樹脂的樹脂組合物，例如可以是含有異丁烯和N-甲基馬來酰亞胺構(gòu)成的交替共聚物，和丙烯腈·苯乙烯共聚物的樹脂組合物。另外，上述聚合物薄膜例如還可以是上述樹脂組合物的擠壓成形物。
作為形成上述涂覆膜的材料，例如可以使用各種高分子化合物和液晶性化合物等，其可以單獨(dú)使用，也可以將二種或更多種混合使用。對(duì)上述液晶性化合物的種類和其取向狀態(tài)等沒有特別的限定，例如與上述相位差層相同。此外，對(duì)上述高分子化合物沒有特別的限定，例如可以使用聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚(醚酮)、聚(酰胺-酰亞胺)和聚(酯-酰亞胺)等。另外，其中，聚(醚酮)、聚(酰胺-酰亞胺)和聚(酯-酰亞胺)分別是指含有醚鍵和羰基的高分子化合物、含有酰胺鍵和酰亞胺鍵的高分子化合物、和含有酯鍵和酰亞胺鍵的高分子化合物。以下，對(duì)這些高分子化合物進(jìn)行更具體的說明。
作為上述聚酰亞胺，例如是面內(nèi)取向性高且可溶于有機(jī)溶劑的聚酰亞胺、例如在特表2000-511296號(hào)公報(bào)中所公開的9，9-二(氨基芳基)芴和芳香族四羧酸二酐的縮聚物，具體的說，是含有1個(gè)或多個(gè)下述式(1)所示的重復(fù)單元的聚合物。
上述式(1)中，R3-R6分別獨(dú)立地是選自氫、鹵素、苯基、被1-4個(gè)鹵素原子或C1-10烷基取代的苯基和C1-10的烷基之中的至少一種取代基。R3-R6優(yōu)選分別獨(dú)立地選自鹵素、苯基、被1-4個(gè)鹵素原子或C1-10烷基取代的苯基和C1-10的烷基之中的至少一種取代基。
上述式(1)中，Z例如是C6-20的4價(jià)芳香族基團(tuán)，優(yōu)選為均苯四酸基、多環(huán)芳香族基團(tuán)、多環(huán)芳香族基團(tuán)的衍生物或下述式(2)所表示的基團(tuán)。
上述式(2)中，Z’例如是共價(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)Z’時(shí)，它們分別是相同或不相同的。此外，w表示1-10的整數(shù)。R7分別獨(dú)立地是氫或C(R9)3。R8是氫、碳原子數(shù)為1-約20的烷基或C6-20的芳基，當(dāng)有多個(gè)R8時(shí)，它們分別是相同或不相同的。R9分別獨(dú)立地是氫、氟或氯。
作為上述多環(huán)芳香族基團(tuán)，例如是衍生自萘、芴、苯并芴或蒽的4價(jià)的基團(tuán)。此外，作為上述多環(huán)芳香族基團(tuán)的取代衍生物，例如是選自C1-10的烷基、其氟代衍生物和F、Cl等鹵素之中的至少一種基團(tuán)取代的上述多環(huán)芳香族基團(tuán)。
除此之外，例如還可以是特表平8-511812號(hào)公報(bào)中所述的重復(fù)單元是下述通式(3)或(4)所示的均聚物、重復(fù)單元是下述通式(5)所示的聚酰亞胺等。另外，下述式(5)的聚酰亞胺是下述式(3)的均聚物的優(yōu)選方案。
上述通式(3)-(5)中，G和G’表示各自獨(dú)立地選自例如共價(jià)鍵、CH2基、C(CH3)2基、C(CF3)2基、C(CX3)2基(其中，X是鹵素。)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(CH2CH3)2基和N(CH3)基之中的基團(tuán)，分別相同或者不相同。
上述式(3)和(5)中，L是取代基，d和e表示取代數(shù)。L例如是鹵素、C1-3烷基、C1-3鹵代的烷基、苯基或取代的苯基，當(dāng)有多個(gè)L時(shí)，它們分別是相同或不相同的。作為上述取代的苯基，例如可以是具有選自鹵素、C1-3烷基、C1-3鹵代的烷基之中的至少一種取代基的取代的苯基。此外，作為上述鹵素，例如可以是氟、氯、溴或碘。d是0-2的整數(shù)，e是0-3的整數(shù)。
上述式(3)-(5)中，Q是取代基，f表示其取代數(shù)。作為Q，例如可以是選自氫、鹵素、烷基、取代的烷基、硝基、氰基、硫代烷基、烷氧基、芳基、取代的芳基、烷基酯基和取代的烷基酯基中的原子或基團(tuán)，當(dāng)有多個(gè)Q時(shí)，它們分別是相同或不相同。作為上述鹵素，例如可以是氟、氯、溴或碘。作為上述取代的烷基，例如是鹵代烷基。此外，作為上述取代的芳基，例如可以是鹵代的芳基。f是0-4的整數(shù)，g和h分別是0-3和1-3的整數(shù)。此外，g和h優(yōu)選大于1。
上述式(4)中，R10和R11分別獨(dú)立地是選自氫、鹵素、苯基、取代的苯基、烷基和取代的烷基的基團(tuán)。其中，R10和R11優(yōu)選分別獨(dú)立地是鹵代烷基。
上述式(5)中，M1和M2是相同或者不同的，例如是鹵素、C1-3烷基、C1-3鹵代的烷基、苯基或取代的苯基。作為上述鹵素，例如可以是氟、氯、溴或碘。此外，作為上述取代的苯基，例如可以是具有選自鹵素、C1-3烷基、C1-3鹵代的烷基之中的至少一種取代基的取代的苯基。
這些聚酰亞胺中，例如，特別優(yōu)選使2，2-二(3，4-二羧基苯基)-六氟丙烷二酐和2，2-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基聯(lián)苯反應(yīng)而得到聚酰胺基酸、再進(jìn)行酰亞胺化而得到的聚酰亞胺，即下述式(6)所表示的聚酰亞胺。
另外，對(duì)該聚酰亞胺的酰亞胺率沒有特別的限定，可以是較高的程度，理想的是100％，上述式(1)-(6)是表示酰亞胺化率為100％的狀態(tài)的通式。
作為上述聚酰亞胺，其它的是US5071997、US5480964和特表平10-508048號(hào)公報(bào)中所述的聚酰亞胺。此外，例如是將除上述骨架(重復(fù)單元)以外的酸二酐和二胺進(jìn)行適當(dāng)共聚合得到的共聚物。
作為上述酸二酐，例如可以是芳香族四羧酸二酐。作為上述芳香族四羧酸二酐，例如是均苯四酸二酐、二苯酮四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、雜環(huán)芳香族四羧酸二酐、2，2’-取代的聯(lián)苯四羧酸二酐等。
作為上述均苯四酸二酐，例如可以是均苯四酸二酐、3，6-二苯基均苯四酸二酐、3，6-二(三氟甲基)均苯四酸二酐、3，6-二溴均苯四酸二酐、3，6-二氯均苯四酸二酐等。作為上述二苯酮四羧酸二酐，例如可以是3，3’，4，4’-二苯酮四羧酸二酐、2，3，3’，4’-二苯酮四羧酸二酐、2，2’，3，3’-二苯酮四羧酸二酐等。作為上述萘四羧酸二酐，例如可以是2，3，6，7-萘四羧酸二酐、1，2，5，6-萘四羧酸二酐、2，6-二氯-1，4，5，8-萘四羧酸二酐等。作為上述雜環(huán)芳香族四羧酸二酐，例如可以是噻吩-2，3，4，5-四羧酸二酐、吡嗪-2，3，5，6-四羧酸二酐、吡啶-2，3，5，6-四羧酸二酐等。作為上述2，2’-取代的聯(lián)苯四羧酸二酐，例如可以是2，2’-二溴-4，4’，5，5’-聯(lián)苯四羧酸二酐、2，2’-二氯-4，4’，5，5’-聯(lián)苯四羧酸二酐、2，2’-二(三氟甲基)-4，4’，5，5’-聯(lián)苯四羧酸二酐等。
此外，作為上述芳香族四羧酸二酐的其它例子，可以是3，3’，4，4’-聯(lián)苯四羧酸二酐、二(2，3-二羧基苯基)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’-(3，4-二羧基苯基)-2，2-二苯基丙烷二酐、二(3，4-二羧基苯基)醚二酐、4，4’-氧聯(lián)二苯二甲酸二酐、二(3，4-二羧基苯基)磺酸二酐、(3，3’，4，4’-二苯砜四羧酸二酐)、4，4’-[4，4’-亞異丙基-二(p-亞苯氧基)]二(鄰苯二甲酸酐)、N，N-(3，4-二羧基苯基)-N-甲基胺二酐、二(3，4-二羧基苯基)二乙基硅烷二酐等。
其中，作為上述芳香族四羧酸二酐、優(yōu)選2，2’-取代的聯(lián)苯四羧酸二酐，更優(yōu)選2，2’-二(三鹵代甲基)-4，4’，5，5’-聯(lián)苯四羧酸二酐，進(jìn)一步優(yōu)選2，2’-二(三氟甲基)-4，4’，5，5’-聯(lián)苯四羧酸二酐。
作為上述二胺，例如是芳香族二胺，作為具體例子，可以是苯二胺、二氨基二苯酮、萘二胺、雜環(huán)芳香族二胺和其它的芳香族二胺。
作為上述苯二胺，例如可以是選自o-、m-和p-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-氯苯之類的苯二胺所組成的組的二胺。作為上述二氨基二苯酮的例子，可以是2，2’-二氨基二苯酮和3，3’-二氨基二苯酮等。作為上述萘二胺，例如是1，8-二氨基萘和1，5-二氨基萘等。作為上述雜環(huán)芳香族二胺的例子，可以是2，6-二氨基吡啶、2，4-二氨基吡啶和2，4-二氨基-S-三嗪等。
此外，作為上述芳香族二胺，除此之外，還可以是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、4，4’-二氨基二苯砜等。
作為上述聚醚酮，例如可以是特開2001-49110號(hào)公報(bào)中所述的，由下述通式(7)所表示的聚芳基醚酮。
上述式(7)中，X表示取代基，q表示其取代數(shù)。X例如是鹵素原子、低級(jí)烷基、鹵代烷基、低級(jí)烷氧基或鹵代烷氧基，當(dāng)X有多個(gè)時(shí)，它們分別相同或不相同。
作為上述鹵素原子，例如可以是氟原子、溴原子、氯原子和碘原子，其中，優(yōu)選氟原子。作為上述低級(jí)烷基，例如優(yōu)選C1-6的具有直鏈或支鏈的低級(jí)烷基，更優(yōu)選C1-4的直鏈或支鏈的烷基。具體的說，優(yōu)選甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基和叔丁基，更優(yōu)選的是甲基和乙基。作為上述鹵代烷基，例如可以是三氟甲基等上述低級(jí)烷基的鹵代物。作為上述低級(jí)烷氧基，例如優(yōu)選C1-6的具有直鏈或支鏈的烷氧基，更優(yōu)選C1-4的直鏈或支鏈的烷氧基。具體的說，進(jìn)一步優(yōu)選是甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基，特別優(yōu)選是甲氧基和乙氧基。作為上述鹵代烷氧基，例如可以是三氟甲氧基等上述低級(jí)烷氧基的鹵代物。
上述式(7)中，q是0-4的整數(shù)。在上述式(7)中，優(yōu)選q＝0，且苯環(huán)兩端結(jié)合的羧基和醚的氧原子互相存在于對(duì)位。
此外，上述式(7)中，R1是下述式(8)表示的基團(tuán)，m是0或1的整數(shù)。
上述式(8)中，X’表示取代基，例如與上述式(7)中X相同。在上述式(8)中，當(dāng)X’有多個(gè)時(shí)，它們分別是相同或不相同的。q’表示上述X’的取代數(shù)，為0-4的整數(shù)，優(yōu)選q’＝0。此外，p是0或1的整數(shù)。
上述式(8)中，R2表示2價(jià)的芳香族基團(tuán)。作為該2價(jià)的芳香族基團(tuán)，例如是衍生自o-、m-或p-亞苯基或萘、聯(lián)苯、蒽、o-、m-或p-三聯(lián)苯、菲、氧芴、聯(lián)苯基醚或聯(lián)苯基砜的2價(jià)的基團(tuán)。在這些2價(jià)的芳香族基團(tuán)中，與芳香族直接相連的氫還可以被鹵素原子、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基取代。其中，作為上述R2，優(yōu)選選自下述式(9)-(15)之中的芳香族基團(tuán)。
上述式(7)中，作為上述R1，優(yōu)選由下述式(16)所表示的基團(tuán)，在下述式(16)中，R2和p與上述式(8)具有相同的定義。
此外，上述式(7)中，n表示聚合度，例如為2-5000的范圍，優(yōu)選是5-500的范圍。此外，該聚合可以是由相同結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元構(gòu)成，也可以是由不同結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元構(gòu)成。如果是后者，重復(fù)單元的聚合方式可以是嵌段聚合，也可以是無規(guī)聚合。
此外，上述式(7)所表示的聚芳基醚酮的末端，優(yōu)選在p-四氟亞苯甲?；鶄?cè)是氟，在氧化烯基側(cè)是氫，這樣的聚芳基醚酮可以通過下述式(17)表示。另外，下述式中，n表示與上述(7)相同的聚合度。
作為上述式(7)表示的聚芳基醚酮的具體例，可以是下述式(18)-(21)表示的物質(zhì)，在下述各式中，n表示與上述(7)相同的聚合度。
作為上述聚芳基醚酮，除此之外，還可以優(yōu)選使用特開2001-64226號(hào)公報(bào)中所述的含氟聚芳基醚酮等。
此外，作為聚酰胺或聚酯，例如可以是特表平10-508048號(hào)公報(bào)中所述的聚酰胺和聚酯，它們的重復(fù)單元例如可以由下述通式(22)表示。
上述式(22)中，Y是O或NH。此外，E例如是選自共價(jià)鍵、C2亞烷基、鹵代C2亞烷基、CH2基、C(CX3)2基(其中，X是鹵素或氫)、CO基、O原子、S原子、SO2基、Si(R)2基和N(R)基中的至少一種的基團(tuán)，分別是相同或者不相同的。上述E中，R是C1-3烷基和C1-3鹵代烷基的至少一種，位于相對(duì)于羰基官能團(tuán)或Y基團(tuán)的間位或?qū)ξ弧?br> 此外，上述式(22)中，A和A’是取代基，t和z表示各自的取代數(shù)。此外，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例如是選自氫、鹵素、C1-3烷基、C1-3鹵代烷基、OR(其中，R如上定義)所表示的烷氧基、芳基、通過鹵代等取代的芳基、C1-9烷氧基羰基、C1-9烷基羰基氧基、C1-12芳基氧基羰基、C1-12芳基羰基氧基及其取代的衍生物、C1-12芳基氨基甲?；⒁约癈1-12芳基羰基氧基及其取代的衍生物，在A有多個(gè)時(shí)，它們分別是相同或不相同的。上述A’例如是選自鹵素、C1-3烷基、C1-3鹵代烷基、苯基和取代苯基，在A’有多個(gè)時(shí)，它們分別是相同或不相同的。作為上述取代苯基的苯環(huán)上的取代基，例如可以是鹵素、C1-3烷基、C1-3鹵代烷基及它們的組合。上述t是0-4的整數(shù)，上述z是0-3的整數(shù)。
上述式(22)表示的聚酰胺或聚酯的重復(fù)單元中，優(yōu)選是下述通式(23)表示的單元。
上述式(23)中，A，A’和Y是按上述式(22)所定義的，v是0-3的整數(shù)，優(yōu)選0-2的整數(shù)。x和y分別是0-1，但不能全為0。
從可以實(shí)現(xiàn)薄膜化，也就是減小厚度等觀點(diǎn)出發(fā)，上述光學(xué)各向異性層優(yōu)選含有液晶性化合物。此外，為了可以實(shí)現(xiàn)薄膜化且雙軸性的光學(xué)各向異性，優(yōu)選含有聚酰亞胺。
對(duì)上述光學(xué)各向異性層的光學(xué)特性沒有特別的限定，可以是單軸性或雙軸性，根據(jù)相位差薄膜的使用目的，可以進(jìn)行適宜設(shè)定，以得到最佳的效果。例如，為了在垂直取向型(VA型)液晶顯示裝置的液晶單元中實(shí)現(xiàn)良好的視角補(bǔ)償，優(yōu)選具有負(fù)的單軸性的折射率各向異性。作為另一個(gè)例子，為了補(bǔ)償從傾斜的方向的偏振器的軸的偏移，上述光學(xué)各向異性層優(yōu)選具有雙軸性的折射率各向異性。
此外，上述光學(xué)各向異性層優(yōu)選在透明基材上形成。對(duì)上述透明基材的材料沒有特別的限定，例如可以使用高分子薄膜等。對(duì)可以用于上述高分子薄膜的聚合物也沒有特別的限定，例如優(yōu)選聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系聚合物、二乙酰基纖維素、三乙?；w維素等纖維素系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯、丙烯腈·苯乙烯共聚物(AS樹脂)等苯乙烯系聚合物、雙酚A·碳酸共聚物等聚碳酸酯系聚合物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯·丙烯共聚物等直鏈或者支鏈聚烯烴、聚降冰片烯等含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的聚烯烴、氯乙烯類聚合物、尼龍、芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物、酰亞胺系聚合物、砜系聚合物、聚醚砜系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚苯硫醚系聚合物、乙烯醇系聚合物、偏二氯乙烯系聚合物、乙烯基丁醛系縮聚物、聚芳酯系聚合物、聚甲醛系聚合物和環(huán)氧系聚合物，這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用，還可以將兩種或更多種組合使用。此外，還可以優(yōu)選使用上述特開2001-343529號(hào)公報(bào)(WO01/37007)中記載的聚合物薄膜等。
另外，本發(fā)明的相位差薄膜還可以按照任意的方法制造，優(yōu)選通過以下說明的本發(fā)明的制造方法制造。
(相位差薄膜的制造方法)以下，對(duì)本發(fā)明的相位差薄膜的制造方法進(jìn)行說明。
本發(fā)明的相位差薄膜的制造方法包含在光學(xué)各向異性層上涂覆含有液晶性化合物和在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物的溶液的工序，干燥所述溶液以形成相位差層的前體層的工序，和在所述前體層表面上照射偏振紫外線光的工序。
在使用取向膜的現(xiàn)有的制造方法中，使用含有在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物的溶液作為取向膜形成用溶液，而使用含有液晶性化合物的溶液作為相位差層形成用液。在該方法中，將上述取向膜形成用溶液涂覆在光學(xué)各向異性層上，使之干燥后，用偏振紫外線光照射而形成取向膜，接著在其上涂覆上述相位差層形成用液，使之干燥而形成相位差層。然而，如上所述，取向膜形成用溶液有時(shí)會(huì)滲入光學(xué)各向異性層中，從而無法實(shí)現(xiàn)取向膜的功能。
在本發(fā)明中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在光學(xué)各向異性層中涂覆同時(shí)含有液晶性化合物和在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物的溶液時(shí)，與涂覆僅含上述聚合物而不含上述液晶性化合物的溶液的情況相比，可以容易發(fā)揮液晶取向能力。因此，在本發(fā)明的制造方法中，干燥上述溶液從而形成相位差層的前體層，在其表面上通過照射偏振紫外線光，可以形成高精度地控制了取向方向的相位差層。
根據(jù)該制造方法，不使用取向膜、取向基板、粘接劑等，就可以在光學(xué)各向異性層上形成相位差層，因此可以降低材料成本。此外，由于取向膜的形成工序和相位差層的轉(zhuǎn)印工序不是必須的，因此能相應(yīng)地減少其分制造工序數(shù)目，且提高了制造效率并因此進(jìn)一步降低成本。
上述本發(fā)明相位差薄膜的制造方法優(yōu)選進(jìn)一步包含使上述液晶性化合物交聯(lián)的工序。對(duì)交聯(lián)的方法沒有特別的限定，可以是光交聯(lián)或熱交聯(lián)，但由于反應(yīng)性高或容易控制的理由，優(yōu)選通過非偏振紫外線光交聯(lián)的方法。通過用非偏振紫外線光照射上述前體層表面，可以交聯(lián)上述液晶性化合物。
形成上述相位差層后，如果再按相同的方法在該層上形成相位差層，就可以不使用取向膜和取向基板。而在上述相位差層上再直接層疊一層相位差層。還可以再重復(fù)相同的方法，層疊任意層的相位差層。
本發(fā)明的相位差薄膜的制造方法，更具體的說，例如可以按照以下方法進(jìn)行。然而，其僅是本發(fā)明制造方法的一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明并不局限于此。
即，首先，制作光學(xué)各向異性層。為得到上述拉伸薄膜狀的光學(xué)各向異性層，例如按以下方法進(jìn)行。首先，通過對(duì)上述熱塑性高分子等高分子化合物施以擠壓成形法和流延制膜等，從而形成高分子薄膜。之后，當(dāng)通過輥法縱拉伸等對(duì)該高分子薄膜進(jìn)行處理時(shí)，就可以得到具有單軸性的折射率各向異性的薄膜狀光學(xué)各向異性層，而當(dāng)通過拉幅機(jī)橫拉伸或二軸拉伸進(jìn)行處理時(shí)，得到具有雙軸性的拉伸率各向異性的薄膜狀光學(xué)各向異性層。
為得到上述涂覆膜狀的光學(xué)各向異性層，例如按以下方法進(jìn)行。首先，準(zhǔn)備基材。作為該基材，例如優(yōu)選塑料基材等，且優(yōu)選透明基材，例如光學(xué)各向同性的高分子薄膜等。對(duì)可以用于該高分子薄膜的聚合物沒有特別的限定，但優(yōu)選的例子是如前所述。另一方面，將上述聚酰亞胺等高分子化合物溶解于溶劑中，制備溶液。對(duì)溶劑沒有特別的限定，只要其可以溶解上述高分子化合物就行，例如可以使用乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯和己內(nèi)酯等酯，丙酮、甲乙酮、甲基丙基酮、甲基異丙基酮、甲基異丁基酮、二乙酮、環(huán)戊酮、環(huán)己酮和甲基環(huán)己酮等酮，甲苯等烴，這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用、或?qū)煞N或更多種組合使用。
接著，在上述基材上涂覆上述溶液，當(dāng)通過加熱等進(jìn)行干燥，就得到厚度方向的相位差(Rth)滿足nx＝ny＞nz的涂覆膜，也就是具有負(fù)的單軸性的折射率各向異性的光學(xué)各向異性層。之后，使該光學(xué)各向異性層與基材一起進(jìn)行拉伸或收縮等，通過這些方法賦予平面內(nèi)的分子取向，從而得到具有nx＞ny＞nz(或ny＞nx＞nz)特性的涂覆膜，也就是具有雙軸性的光學(xué)各向異性層。其中，對(duì)涂覆方法沒有特別的限定，可以適宜使用旋轉(zhuǎn)涂覆法、輥涂法、流涂法、印刷法、浸涂法、流延制膜法、棒式涂覆法(barcoat)、照相凹版印刷法等進(jìn)行。
另外，在本發(fā)明中，nx、ny和nz表示各種薄膜、光學(xué)各向異性層、相位差層等中的X軸、Y軸和Z軸方向的折射率。但是，上述X軸和Y軸的任一個(gè)是在上述薄膜或者層的面內(nèi)顯示出最大折射率的方向，另一個(gè)是與該軸垂直的上述面內(nèi)的軸方向。此外，Z軸表示與上述X軸、Y軸垂直的厚度方向。
然后，在上述光學(xué)各向異性層上形成相位差層。即，首先，制備含有液晶性化合物和在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物的溶液。對(duì)上述液晶性化合物和上述聚合物的混合比例沒有特別的限定，該比例根據(jù)物質(zhì)種類的不同而有所不同，例如以質(zhì)量比計(jì)為9∶1-1∶1，優(yōu)選為5∶1-3∶1。
對(duì)其中可以使用的液晶性化合物沒有特別的限定，只要可以進(jìn)行涂覆就行，例如是上述各液晶性化合物以及它們的聚合物等。
此外，對(duì)上述聚合物沒有特別的限定，只要在分子鏈中含有在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)就行，可以適宜使用根據(jù)目的而添加的聚合物。作為上述官能團(tuán)，例如相對(duì)于偏振紫外線光發(fā)生二聚反應(yīng)的肉桂?；?、香豆素基、芳基丙烯酰芳烴基(查耳酮基)和發(fā)生光異構(gòu)化反應(yīng)的偶氮基等。
然后，在上述光學(xué)各向異性層上涂覆該溶液，使之干燥從而形成相位差層的前體層。之后，照射偏振紫外線光，使上述聚合物發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)使上述液晶性化合物取向。
其中，上述液晶性化合物的取向方向可以通過變換所照射的偏振紫外線光的入射角度而進(jìn)行任意地控制。例如，在彎曲取向的OCB類型的液晶單元用的視角補(bǔ)償中，需要如下的取向形態(tài)，即與上述光學(xué)各向異性層的正的各向異性光軸正交的方式排列液晶，且在上述相位差層的厚度方向上液晶是傾斜的。在這種情況下，上述偏振紫外線光的偏振面相對(duì)于上述光學(xué)各向異性層的正的各向異性光軸是正交或者平行的，且射入角度相對(duì)于相位差層平面是傾斜的。另外，在這種情況下，上述光學(xué)各向異性層例如可以是顯示出正的單軸性的A-片相位差特性的光學(xué)各向異性層，和同時(shí)具有A-片和負(fù)的C-片成分特性的雙軸性光學(xué)各向異性層。
此外，根據(jù)需要，通過加熱和光照射等處理使上述液晶性化合物等交聯(lián)，從而形成相位差層。
另外，在相位差層含有液晶性化合物的聚合物的情況下，可以從制備溶液開始使用聚合物，或者可以首先制備單體的溶液，通過加熱和光照射等處理使單體交聯(lián)的同時(shí)進(jìn)行聚合。
如上所述可以制造本發(fā)明的相位差薄膜，然而本發(fā)明并不局限于此。例如，在制得含有液晶性化合物的光學(xué)各向異性層的情況下，可以按照與形成上述相位差層同樣的方法形成上述光學(xué)各向異性層。
(光學(xué)元件和圖象顯示裝置)接下來，對(duì)使用了本發(fā)明的相位差薄膜的光學(xué)元件和圖象顯示裝置進(jìn)行說明。
本發(fā)明的光學(xué)元件含有本發(fā)明的相位差薄膜和偏振器。對(duì)除此之外的結(jié)構(gòu)單元沒有特別的限定。為保護(hù)上述偏振器以及抑制上述光學(xué)元件的變形，還含有透明保護(hù)薄膜，上述透明保護(hù)薄膜優(yōu)選被夾持在上述相位差薄膜和上述偏振器之間。例如，在偏振器上層疊透明保護(hù)薄膜得到偏振片，再在該偏振片上層疊本發(fā)明的相位差薄膜，從而可以制得本發(fā)明的光學(xué)元件。此外，本發(fā)明的光學(xué)元件還可以適宜含有除這些偏振器和透明保護(hù)薄膜以外的任意的構(gòu)成要件。以下，對(duì)本發(fā)明光學(xué)元件的各構(gòu)成要件進(jìn)行更具體的說明。
作為上述偏振器，沒有特別的限定，但由于拉伸了的聚合物薄膜容易獲得良好的光學(xué)特性，因此是優(yōu)選的。例如可以使用如下的方法制得的薄膜通過現(xiàn)有公知的方法，使各種薄膜吸附碘或二向色性染料等二向色性物質(zhì)等進(jìn)行染色，交聯(lián)、拉伸、干燥，從而制得的薄膜。特別地，優(yōu)選當(dāng)入射自然光時(shí)能透過直線偏振光的薄膜，優(yōu)選光透過率和偏振度優(yōu)異的薄膜。作為吸附上述二向色性的物質(zhì)的各種薄膜，例如，可以是聚乙烯醇(PVA)類薄膜、部分甲醛化的PVA系薄膜、乙烯·乙酸乙烯共聚物系部分皂化薄膜、纖維素系薄膜等親水性高分子薄膜等，除此之外，例如，還可以使用PVA的脫水處理物和聚氯乙烯的脫鹽酸處理物等聚烯取向薄膜等。其中，由于聚乙烯醇系偏振薄膜容易獲得良好的光學(xué)特性，因此是優(yōu)選的。此外，上述偏振器的厚度例如為1-80μm的范圍，對(duì)其沒有特別的限定。
作為上述透明保護(hù)薄膜，沒有特別的限定，可以使用現(xiàn)有公知的透明薄膜，例如，優(yōu)選透明性、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、水分阻斷性、各向同性等優(yōu)異的透明保護(hù)薄膜。作為該透明保護(hù)薄膜材料的具體例子，可以是三乙?；w維素(TAC)等纖維素系樹脂、聚酯系、聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚酰亞胺系、聚醚砜系、聚砜系、聚苯乙烯系、聚降冰片烯系、聚烯烴系、丙烯酸系、乙酸酯系等透明樹脂等。此外，還可以時(shí)丙烯酸系、尿烷系、丙烯酸尿烷系、環(huán)氧系、硅氧烷系等熱固性樹脂或紫外線固化性樹脂等。其中，從偏振特性和耐久性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選表面被堿等皂化處理的TAC薄膜。此外，還可以優(yōu)選使用上述特開2001-343529號(hào)公報(bào)(WO01/37007)中記載的聚合物薄膜等。
此外，上述透明保護(hù)薄膜，例如優(yōu)選沒有著色的薄膜。具體的說，薄膜厚度方向的相位差值(Rth)優(yōu)選為-90nm-+75nm的范圍，更優(yōu)選為-80nm-+60nm，特別優(yōu)選為-70nm-+45nm的范圍。如果上述相位差值為-90nm-+75nm的范圍，可以完全消除由于保護(hù)薄膜引起的著色(光學(xué)著色)。但是，這時(shí)的Rth如下述式(V)所示。另外，在下述式中，nx、ny和nz如上定義，d表示上述透明保護(hù)薄膜的膜厚度。
Rth＝[{(nx+ny)/2}-nz]×d (V)
對(duì)上述透明保護(hù)薄膜的厚度沒有特別的限定，例如可以根據(jù)相位差和保護(hù)強(qiáng)度等適宜決定，通常為500μm或以下，優(yōu)選為5-300μm，更優(yōu)選為5-150μm的范圍。
上述透明保護(hù)薄膜例如可以通過在偏振器上涂覆上述各種透明樹脂的方法、在上述偏振器上層疊上述透明樹脂薄膜的方法等現(xiàn)有公知的方法適宜形成，或者也可以使用市售品。此外，在本發(fā)明的相位差薄膜含有透明基材時(shí)，上述透明基材還可以同時(shí)兼作上述透明保護(hù)薄膜。
此外，上述透明保護(hù)薄膜，例如還可以是實(shí)施了加硬涂層處理、防反射處理、旨在防粘連、漫射和防眩光等的處理的薄膜。上述的加硬涂層處理旨在防止表面劃傷，例如，在上述透明保護(hù)薄膜的表面上，形成由固化型樹脂構(gòu)成的、硬度和光滑性優(yōu)異的硬化涂膜的處理。作為上述固化型樹脂，例如可以使用硅氧烷系、尿烷系、丙烯酸系、環(huán)氧系等紫外線固化型樹脂等，上述處理可以按照現(xiàn)有公知的方法進(jìn)行。防粘連旨在防止與相鄰層的粘接。上述的防反射處理旨在在偏振片的表面上防止外光的反射，可以通過形成現(xiàn)有公知的防反射層來進(jìn)行。
上述防眩光處理旨在防止由外光反射所引起的對(duì)透過光的視認(rèn)障礙等，例如，可以通過如下的方法進(jìn)行按照現(xiàn)有公知的方法，在上述透明保護(hù)薄膜的表面上形成微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)。作為這樣的凹凸結(jié)構(gòu)的形成方法，例如，可以是通過噴砂法和壓花處理等進(jìn)行粗面化的方式、和在上述透明樹脂中混合透明微粒，從而形成上述透明保護(hù)薄膜的方式等。
作為上述透明微粒，例如可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等，除此之外，還可以使用具有導(dǎo)電性的無機(jī)微粒、和交聯(lián)或者未交聯(lián)的聚合物顆粒狀物等構(gòu)成的有機(jī)微粒等。對(duì)上述透明微粒的平均粒徑?jīng)]有特別的限定，例如為0.5-20μm的范圍。此外，對(duì)上述透明微粒的混合比例沒有特別的限定，通常每100質(zhì)量份上述透明樹脂，優(yōu)選為2-70質(zhì)量份的范圍，更優(yōu)選為5-50質(zhì)量份的范圍。
混合了上述透明微粒的防眩光層，例如還可以用作透明保護(hù)薄膜，此外，還可以在透明保護(hù)薄膜上形成涂覆層等。另外，由于上述防眩光層可以兼作用于漫射透過光而擴(kuò)大視角的漫射層(視覺補(bǔ)償功能等)。
另外，上述防反射層、防粘連層、防眩光層等還可以和上述透明保護(hù)薄膜分開，例如，作為設(shè)置了這些層的薄片等構(gòu)成的光學(xué)層，層疊在偏振片上。
此外，上述偏振片還可以包含其它的光學(xué)層，例如，反射片、半透過反射片、亮度提高薄膜等在液晶顯示裝置等的形成中使用的現(xiàn)有公知的各種光學(xué)層。這些光學(xué)層可以使用一種，也可以將二種或更多種組合使用，此外，可以是一層，也可以層疊兩層或更多層。以下，對(duì)這樣的一體型偏振片進(jìn)行說明。
首先，對(duì)反射型偏振片或者半透過反射型偏振片的一個(gè)例子進(jìn)行說明。上述反射型偏振片是在上述偏振器和透明保護(hù)薄膜上再層疊反射片而制得的，而上述半透過反射片是在上述偏振器和透明保護(hù)薄膜上再層疊半透過反射片而制得的。
上述反射型偏振片例如設(shè)置在液晶單元的內(nèi)側(cè)，可以用于通過反射目視側(cè)(顯示側(cè))的入射光而進(jìn)行顯示的類型的液晶顯示裝置中。這樣的反射型偏振片例如由于省去了內(nèi)嵌背面光等光源，具有可以使液晶顯示裝置薄型化等優(yōu)點(diǎn)。
上述反射型偏振片例如可以通過在顯示出一定彈性模量的偏振片的一面上，形成金屬等構(gòu)成的反射片的方法等現(xiàn)有公知的方法制備。具體的說，例如，可以是根據(jù)需要對(duì)上述偏振片中透明保護(hù)薄膜的一面(露出面)進(jìn)行褪光處理，在上述面上形成由鋁等反射性金屬構(gòu)成的金屬箔和形成了作為反射片的沉積膜(蒸鍍膜)作為反射片的反射型偏振片等。
此外，還可以是如下的反射型偏振片如前所述，使各種透明樹脂中含有微粒而在表面上形成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)，在該透明保護(hù)薄膜上形成了反映該微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的反射片。其表面是微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的反射片例如具有如下優(yōu)點(diǎn)通過漫反射入射光使其漫射、從而可防止定向性或晃眼現(xiàn)象，并可以抑制明暗不均的斑點(diǎn)。這樣的反射片，例如可以通過真空沉積方式、離子鍍方式、濺射方式等沉積方式和電鍍方式等現(xiàn)有公知的方法，直接在上述透明薄膜的凹凸表面上作為述金屬箔和金屬沉積膜形成。
此外，還可以使用在上述透明保護(hù)薄膜那樣的適當(dāng)?shù)谋∧ど显O(shè)置有反射層的反射薄片作為反射板，以代替在上述的偏振片的透明保護(hù)薄膜上直接形成上述反射片的方式。上述反射片中的上述反射層通常由金屬構(gòu)成，因此，例如從防止由于氧化引起的反射率降低、進(jìn)而從長(zhǎng)期維持初期反射率和避免另外形成透明薄膜等方面考慮，其使用方式優(yōu)選為上述反射層的反射面被上述薄膜和偏振片等被覆的狀態(tài)。
另一方面，上述半透過型偏振片是在上述反射型偏振片中具有半透過型反射片以代替反射片。作為上述半透過型反射片，例如，可以是以反射層反射光線并能透過光線的半透鏡等。
上述半透過型偏振片例如設(shè)置在液晶單元的里側(cè)，可以用于如下類型的液晶顯示裝置等中在比較亮的氛圍下使用液晶顯示裝置的情況下，通過反射來自目視側(cè)(顯示側(cè))的入射光而顯示圖象，在比較暗的氛圍中，通過使用半透過型偏振片的后側(cè)內(nèi)嵌的背照光等內(nèi)嵌光源而顯示圖象。即，上述半透過型偏振片在明亮的氛圍下，可以節(jié)約背照光等光源使用的能量，另一方面，即使在比較暗的氛圍中，也可以用于通過采用上述內(nèi)嵌光源而能夠使用的類型的液晶顯示裝置等的形成中。
接下來，對(duì)上述偏振器和透明保護(hù)薄膜中層疊進(jìn)一步提高亮度的薄膜的偏振片的一個(gè)例子進(jìn)行說明。
作為上述亮度提高薄膜，沒有特別的限定，例如還可以使用電介質(zhì)的多層薄膜、和與折射率各向異性不同的薄膜的多層層疊體之類的顯示出可以透過特定偏振軸的直線偏振光，但反射其它光線特性的物質(zhì)。作為這樣的亮度提高薄膜，例如是3M公司生產(chǎn)的商品名“D-BEF”等。此外，可以使用膽脂醇液晶層、尤其是膽脂醇液晶聚合物的取向薄膜、和在薄膜基材上負(fù)載該液晶層的物質(zhì)等。這些物質(zhì)顯示出反射左旋或者右旋的任意一種的圓偏振光，但透過其它光線的特性，例如是日東電工公司生產(chǎn)的商品名“PCF350”，Merck公司生產(chǎn)的商品名“Transmax”等。
對(duì)本發(fā)明光學(xué)元件的制造方法沒有特別的限定，可以通過現(xiàn)有公知的方法制造，例如通過粘合劑和粘接劑等的層對(duì)各構(gòu)成要件之間進(jìn)行層疊的方法進(jìn)行制造。對(duì)上述粘合劑和粘接劑等的種類沒有特別的限定，可以根據(jù)上述各構(gòu)成要件的材料等進(jìn)行適宜決定。例如是丙烯酸系、乙烯醇系、硅氧烷系、聚酯系、聚氨酯系、聚醚系等聚合物制粘接劑和橡膠系粘接劑等。另外，在本發(fā)明中，在所謂的“粘接劑”和“粘合劑”之間沒有明確的區(qū)別，粘接劑中被粘接物質(zhì)的剝離和再粘接比較容易的被稱為“粘合劑”。上述粘合劑和粘接劑等例如即使受到溫度和熱的影響也很難剝離，光透過率和偏振度也優(yōu)異。具體的說，在上述偏振器是PVA系薄膜的情況下，例如從粘接處理穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選PVA系粘接劑。這樣的粘合劑和粘接劑例如還可以直接涂覆在偏振器和透明保護(hù)薄膜的表面上，還可以在上述表面上設(shè)置由上述粘接劑和粘合劑構(gòu)成的膠帶和薄片之類的層。此外，例如在作為水溶液進(jìn)行制備的情況下，根據(jù)需要，還可以混合其它添加劑和酸等催化劑。另外，在涂覆上述粘接劑的情況下，例如，在上述粘接劑水溶液中，還可以混合其它的添加劑和酸等催化劑。對(duì)這樣的粘接層的厚度沒有特別的限定，例如是1nm-500nm，優(yōu)選為10nm-300nm，更優(yōu)選為20nm-100nm。
形成以上的本發(fā)明光學(xué)元件的偏振器、透明保護(hù)薄膜、光學(xué)層、粘合劑層等各層例如可以使用水楊酸酯系化合物、二苯酮系化合物、苯并三唑系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、鎳絡(luò)合鹽系化合物等紫外線吸收劑進(jìn)行適宜處理，從而具有紫外線吸收能力。
作為本發(fā)明光學(xué)元件的形態(tài)的具體例，例如是在偏振器的任一面上粘接本發(fā)明的相位差薄膜的形態(tài)。對(duì)這樣的光學(xué)元件的制造方法沒有特別的限定，例如，可以根據(jù)包含如下工序的方法進(jìn)行制造準(zhǔn)備根據(jù)本發(fā)明的方法制造的相位差薄膜和偏振器，在上述相位差薄膜和上述偏振器的至少之一上涂覆粘接劑的工序、干燥上述粘接劑的工序、通過上述粘接劑涂覆面使上述相位差薄膜和上述偏振器貼合的工序。干燥上述粘接劑的工序根據(jù)粘接劑種類等，可以在使上述相位差薄膜和上述偏振器貼合之前進(jìn)行，也可以在貼合后進(jìn)行?；蛘叽嫱扛舱辰觿┖筚N合，還可以通過在滴下粘接劑或其溶液的同時(shí)貼合，之后進(jìn)行干燥進(jìn)行制造。
此外，作為本發(fā)明光學(xué)元件的形態(tài)的另一個(gè)例子，可以是，在偏振器的一面或者兩面，優(yōu)選是兩面上粘接了透明保護(hù)薄膜的偏振片，通過粘接層與本發(fā)明的相位差薄膜貼合的形態(tài)。對(duì)這樣的光學(xué)元件的制造方法沒有特別的限定，例如可以根據(jù)包含如下工序的制造方法制造，準(zhǔn)備根據(jù)上述本發(fā)明的制造方法制造的相位差薄膜和粘接了透明保護(hù)薄膜的偏振片，在上述相位差薄膜和上述透明保護(hù)薄膜的至少之一上涂覆粘接劑的工序、干燥上述粘接劑的工序、通過上述粘接劑涂覆面使上述相位差薄膜和上述透明保護(hù)薄膜貼合的工序。干燥上述粘接劑的工序根據(jù)粘接劑種類等，可以在使上述相位差薄膜和上述透明保護(hù)薄膜貼合之前進(jìn)行，也可以在貼合后進(jìn)行。
本發(fā)明的光學(xué)元件例如在液晶顯示裝置等的制造過程中，還可以通過在液晶單元表面等上按順序分別層疊各構(gòu)成要件的方式制造。然而，預(yù)先層疊上述各構(gòu)成要件，形成本發(fā)明的光學(xué)元件后，提供給液晶顯示裝置的制造中的方法，由于例如在質(zhì)量的穩(wěn)定性和裝配作業(yè)性等上優(yōu)異，可以提高液晶顯示裝置等的制造效率這些優(yōu)點(diǎn)，因此是優(yōu)選的。
由于本發(fā)明的光學(xué)元件容易層疊在液晶單元等其它部件上，因此在其外側(cè)的一面或者兩面上，優(yōu)選進(jìn)一步包含上述的粘合劑層和粘接劑層。上述粘合劑層等例如可以是單層體，還可以是層疊體。作為上述層疊體，例如還可以使用組合了不同組分和不同種類的單層的層疊體。此外，設(shè)置在上述光學(xué)元件的兩面時(shí)，例如，可以分別是相同的粘合劑層，也可以是不同組成和不同種類的粘合劑層。這樣設(shè)置在上述光學(xué)元件中的粘合劑層等的表面暴露出來時(shí)，直至上述粘合劑層提供給實(shí)際使用時(shí)，為防止污染等，優(yōu)選通過隔板等覆蓋上述表面。這樣的隔板，可以通過在適當(dāng)?shù)谋∧ど细鶕?jù)需要設(shè)置由硅氧烷、長(zhǎng)鏈烷烴類、氟類、硫化鉬等剝離劑所產(chǎn)生的剝離薄片的方法形成。對(duì)上述薄膜的材料沒有特別的限定，例如，可以使用與上述透明保護(hù)薄膜同樣的材料。
對(duì)本發(fā)明的光學(xué)元件的使用方法沒有特別的限定，例如，設(shè)置在液晶單元表面上等，適合用于各種圖象顯示裝置中。
接下來，對(duì)本發(fā)明的圖象顯示裝置進(jìn)行說明。本發(fā)明的圖象顯示裝置是包含本發(fā)明的相位差薄膜或上述本發(fā)明的光學(xué)元件的圖象顯示裝置。除此之外，對(duì)本發(fā)明的圖象顯示裝置沒有特別的限定，其制造方法、結(jié)構(gòu)、使用方法等是任意的，可以適宜使用現(xiàn)有公知的方式。
對(duì)本發(fā)明的圖象顯示裝置的種類沒有特別的限定，例如優(yōu)選液晶顯示裝置。例如，在液晶單元的一面?zhèn)然蛘邇擅鎮(zhèn)仍O(shè)置本發(fā)明的相位差薄膜和光學(xué)元件，從而形成液晶板，可以用于反射型和半透過型、或透過·反射兩用型等液晶顯示裝置中。形成上述液晶顯示裝置的上述液晶單元的種類可以任意選擇，例如可以使用代表薄膜晶體管型的主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)型的液晶單元、代表扭轉(zhuǎn)向列和超扭轉(zhuǎn)向列型的單純矩陣驅(qū)動(dòng)型的液晶單元等各種類型的液晶單元。
上述液晶單元通常是在對(duì)向的液晶單元基板的縫隙內(nèi)注入液晶的結(jié)構(gòu)。作為上述液晶單元基板，沒有特別的限定，例如可以使用玻璃基板和塑料基板。另外，作為上述塑料基板的材料，沒有特別的限定，可以是現(xiàn)有公知的材料。
此外，本發(fā)明的光學(xué)元件可以設(shè)置在液晶單元的一面上，也可以設(shè)置在兩面上，在液晶單元的兩面上設(shè)置上述光學(xué)元件等部件的情況下，這些元件可以是相同種類，也可以是不同的。此外，在制造液晶顯示裝置時(shí)，例如，可以在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一層、或兩層或更多層的棱鏡陣列薄片和透鏡陣列薄片、光漫射板、背照光等適當(dāng)部件。
對(duì)本發(fā)明的液晶顯示裝置中的液晶板的結(jié)構(gòu)沒有特別的限定，例如包括液晶單元、本發(fā)明的相位差薄膜、偏振器和透明保護(hù)薄膜，優(yōu)選在上述液晶單元的一面上依次層疊上述相位差薄膜、上述偏振器和上述透明保護(hù)薄膜。此外，當(dāng)上述本發(fā)明的相位差薄膜中的雙折射層(光學(xué)各向異性層和相位差層)在透明基材上形成時(shí)，對(duì)其的設(shè)置沒有特別的限定，例如，將上述雙折射層側(cè)設(shè)置為面對(duì)上述液晶單元，將上述透明基材側(cè)設(shè)置為面對(duì)上述偏振器。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置進(jìn)一步包括光源的情況下，對(duì)其光源沒有特別的限定，例如由于能夠有效使用光的能量，例如發(fā)射偏振光的平面光源是優(yōu)選的。
此外，本發(fā)明的圖象顯示裝置不局限于上述的液晶顯示裝置，例如還可以是優(yōu)選有機(jī)電致發(fā)光(EL)顯示器、等離子顯示器(PD)、FED(場(chǎng)致發(fā)光顯示器Field Emission Display)等自發(fā)光型顯示裝置。在用于自發(fā)光型平面顯示器的情況下，例如，通過將本發(fā)明的相位差薄膜的光學(xué)各向異性層的面內(nèi)相位差值設(shè)置為λ/4，能夠得到圓偏振光，因此可以作為防止反射濾鏡使用。
以下，對(duì)本發(fā)明的電致發(fā)光(EL)顯示裝置進(jìn)行說明。本發(fā)明的EL顯示裝置是具有本發(fā)明的相位差薄膜或光學(xué)元件的顯示裝置，該EL顯示裝置還可以是有機(jī)EL顯示裝置和無機(jī)EL顯示裝置的任一種。
近年來，即使在EL顯示裝置中，為防止從黑暗狀態(tài)下的電極發(fā)生的反射，例如，提出了將偏振器和偏振片等的光學(xué)薄膜同λ/4板一起使用。本發(fā)明的相位差薄膜和光學(xué)元件尤其是非常適用于從EL層發(fā)出直線偏振光、圓偏振光或橢圓偏振光的任一種偏振光的情況，或者從正面方向發(fā)出自然光或者部分傾斜的方向的發(fā)射光的情況等。
首先，對(duì)通常的有機(jī)EL顯示裝置進(jìn)行說明。上述有機(jī)EL裝置顯示裝置包含通常在透明基板上依次層疊透明電極(陽(yáng)極)、有機(jī)發(fā)光層和金屬電極(陰極)而形成的發(fā)光體(有機(jī)EL發(fā)光體)。上述有機(jī)發(fā)光層是各種有機(jī)薄膜的層疊體，例如是由三苯胺衍生物等制成的空穴注入層和由蒽等熒光性有機(jī)固體制成的發(fā)光層的層疊體、或者這樣的發(fā)光層和二萘嵌苯衍生物等制成的電子注入層的層疊體，或者上述空穴注入層、發(fā)光層和電子注入層的層疊體等各種組合的結(jié)構(gòu)。
這樣的有機(jī)EL顯示裝置的發(fā)光原理是如下所述。即，其發(fā)光原理為在上述陽(yáng)極和陰極之間施加電壓，從而向上述有機(jī)發(fā)光層中注入空穴和電子，由上述空穴和電子再結(jié)合從而產(chǎn)生能量。此外，通過該能量激發(fā)熒光物質(zhì)，上述熒光物質(zhì)在返回到基底狀態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)射出光。上述空穴和電子的再結(jié)合的機(jī)理與一般的二極管相同，電流與發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)于外加電壓，隨著整流性呈現(xiàn)強(qiáng)的非線形性。
在上述有機(jī)EL裝置中，為了射出上述有機(jī)發(fā)光層中發(fā)出的光，必須有至少一個(gè)電極是透明的，因此，通常使用氧化銦錫(ITO)等透明導(dǎo)電體形成的透明電極作為陽(yáng)極。另一方面，從容易注入電子以提高發(fā)光效率的方面來說，重要的是在陰極使用功函數(shù)小的物質(zhì)，通常使用Mg-Ag、Al-Li等金屬電極。
在具有這樣的結(jié)構(gòu)的有機(jī)EL顯示裝置中，上述有機(jī)發(fā)光層優(yōu)選由厚度為10nm左右的極薄的膜形成。因此有機(jī)發(fā)光層也與透明電極一樣，光幾乎可以完全透過。結(jié)果在不發(fā)光時(shí)，從上述透明基板的表面射入、透過透明電極和有機(jī)發(fā)光層并在金屬電極上反射的光，再次從上述透明基板的表面?zhèn)壬涑觯虼藦耐獠磕恳晻r(shí)，有機(jī)EL顯示裝置的顯示面看上去象鏡面一樣。
對(duì)于本發(fā)明的有機(jī)EL顯示裝置，優(yōu)選的是，例如在上述透明電極的表面上設(shè)置本發(fā)明的相位差薄膜或光學(xué)元件。通過具有這樣的構(gòu)成，得到了顯示出具有能夠抑制外界反射，提高目視性的效果的有機(jī)EL顯示裝置。例如，含有上述相位差薄膜和偏振片的本發(fā)明的光學(xué)元件，由于對(duì)從外部射入并在金屬電極上反射而產(chǎn)生的光具有偏振作用，通過該偏振作用，具有不能從外部辨認(rèn)出上述金屬電極的鏡面的效果。尤其是本發(fā)明的相位差薄膜為1/4波長(zhǎng)板，且將上述偏振片和上述相位差薄膜的偏振方向的夾角調(diào)整為π/4時(shí)，可以完全遮蔽上述金屬電極的鏡面。即，射入至該有機(jī)EL顯示裝置中的外部光通過上述偏振片而僅能透過直線偏振光成分。該直線偏振光通過上述相位差薄膜，通常變?yōu)闄E圓偏振光，特別是在上述相位差薄膜為1/4波長(zhǎng)板且上述夾角為π/4時(shí)，變?yōu)閳A偏振光。
該圓偏振光例如透過透明基板、透明電極、有機(jī)薄膜，被金屬電極反射后再透過有機(jī)薄膜、透明電極、透明基板，由上述相位差薄膜再次變?yōu)橹本€偏振光。此外，由于該直線偏振光與上述偏振片的偏振方向正交，因此不能透過上述偏振片，結(jié)果如上所述，可以完全遮蔽金屬電極的鏡面。
(實(shí)施例)接下來，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。在以下的實(shí)施例中，首先制備顯示出負(fù)的單軸性C-片特性的光學(xué)各向異性層或同時(shí)具有正的A-片和C-片成分的雙軸性光學(xué)各向異性層，再在該層上形成傾斜取向的相位差層，從而制造相位差薄膜。
(實(shí)施例1)在圖1中示出了由本實(shí)施例制造的相位差薄膜的剖面圖。如圖所示，該相位差薄膜1由透明基材10、光學(xué)各向異性層11和相位差層13依次層疊得到，通過透明基材10和光學(xué)各向異性層11形成帶有基材的各向異性層12。
該相位差薄膜1按以下步驟制造。即，首先，準(zhǔn)備厚度為約80μm的三乙?；w維素(TAC)基材，將其作為透明基材10。
然后，制備帶有基材的各向異性層12。即，首先，準(zhǔn)備聚酰亞胺的15重量％的溶液。聚酰亞胺使用2，2’-二(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷(6FDA)和2，2’-二(三氟甲基)-4，4’-二氨基聯(lián)苯(PFMB)的共聚物，溶劑使用甲基異丁基酮(MIBK)。之后，將該聚酰亞胺溶液涂覆在透明基材10上，在130℃下加熱干燥1分鐘。形成顯示出負(fù)的單軸性C-片特性的厚度為約6μm的光學(xué)各向異性層11，從而制成帶有基材的各向異性層12。
另一方面，制備作為相位差層13的原料的涂覆液。即，混合3.75g在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物(光聚合性聚合物)的環(huán)戊酮溶液(Vantico公司制，商品名LPP/F301CP)與5g紫外線聚合性向列型液晶性化合物的環(huán)戊酮溶液(Vantico公司制，商品名LCP/CB483CP)，再在其中添加0.01g光引發(fā)劑(Ciba Specialty Products公司制，商品名Irgacure 907)，攪拌10分鐘，制成涂覆液。
然后，在光學(xué)各向異性層11的表面上，按1500rpm的旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)涂覆上述涂覆液。將其在130℃的氛圍下加熱干燥20分鐘，形成相位差層的前體層。依次層疊透明基材10、光學(xué)各向異性層11和上述前體層，從而得到層疊體。將該層疊體放置在70℃的電熱板上，使上述前體層在上，用照度為6mW/cm2的偏振紫外線光照射3分鐘，使上述光聚合型聚合物取向。在圖2中，示意性地示出了該偏振紫外線光照射時(shí)的側(cè)面圖。如圖所示，將上述層疊體21放置在電熱板22上，從正上方照射偏振紫外線光23。這時(shí)，使電熱板22傾斜，使得相對(duì)于層疊體21表面的偏振紫外線光23的射入角度變?yōu)?0°。另外，射入角度α是與層疊體21垂直的面與偏振紫外線光23的射入方向所形成的角度，例如層疊體21水平時(shí)，α＝0°。此外，偏振紫外線光23照射后，將層疊體21在室溫環(huán)境下放置3分鐘，之后用非偏振紫外線光照射，使上述液晶性化合物進(jìn)行光交聯(lián)，使上述前體層轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔徊顚?3，制得相位差薄膜1。
另外，使用偏振光顯微鏡觀察本實(shí)施例中制造的相位差薄膜1。具體的說，在設(shè)置在偏振光顯微鏡中的上側(cè)偏振片和下側(cè)偏振片為正交的狀態(tài)時(shí)下進(jìn)行觀察。結(jié)果，在相位差薄膜的制造階段照射的偏振紫外線光23的偏振方向與偏振顯微鏡的上下偏振片的任一個(gè)的偏振軸平行時(shí)，光的透過量最少。由該結(jié)果可以確認(rèn)，上述相位差薄膜1的光軸投影至薄膜平面上的軸方向與偏振紫外線光23的偏振方向一致。
(實(shí)施例2)在圖3中，示出了由本實(shí)施例制造的相位差薄膜的透視圖。如圖所示，該相位差薄膜2由以下兩部分構(gòu)成由透明基材10A和光學(xué)各向異性層11A構(gòu)成的帶有基材的各向異性層12A、以及相位差層13A。圖中，箭頭I是帶有基材的各向異性層12A的拉伸軸方向，箭頭II是照射至相位差層13A的偏振紫外線光的偏振軸方向，兩者正交。
該相位差薄膜2按如下方法制造。即，首先，按與實(shí)施例1同樣的方法制作帶有基材的各向異性層，在150℃下，通過對(duì)其自由端進(jìn)行單軸拉伸，將其拉伸10％，得到同時(shí)具有正的A-片和C-片成分的帶有基材的光學(xué)各向異性層12A。之后，除按偏振紫外線光照射的偏振方向與帶有基材的各向異性層12A的拉伸軸呈直角的方式進(jìn)行照射之外，與上述實(shí)施例1進(jìn)行同樣的操作，形成傾斜取向的相位差層13A，得到相位差薄膜2。
(比較例1)在圖4中，示出了由本比較例制造的相位差薄膜的剖面圖。如圖所示，該相位差薄膜3由透明基材10、光學(xué)各向異性層11、取向膜14和相位差層15依次層疊得到，通過透明基材10和光學(xué)各向異性層11形成帶有基材的各向異性層12。
該相位差薄膜3按以下步驟制造。即，首先，帶有基材的各向異性層12按與實(shí)施例1同樣的方法制備。然后，在光學(xué)各向異性層11的表面，以3000rpm的旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)涂覆在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物的2％的環(huán)戊酮溶液(Vantico公司制，商品名LPP/F301CP)，在130℃下加熱干燥10分鐘。之后，使該層疊體的涂覆面朝上，射入角度α＝30°，照射時(shí)間為1秒以外，按照與實(shí)施例1和圖2中說明的相同的方法照射偏振紫外線光(照度6mW/cm2)，形成液晶傾斜取向的光取向膜14。
另一方面，制備作為相位差層15的原料的涂覆液。即，在5g紫外線聚合性向列型液晶性化合物的環(huán)戊酮溶液(Vantico公司制，商品名LCP/CB483CP)中，添加0.01g光引發(fā)劑(Ciba Specialty Products公司制，商品名Irgacure 907)，攪拌10分鐘，得到涂覆液。
然后，在取向膜14上，按1500rpm的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)涂覆上述涂覆液，將其在110℃下加熱干燥3分鐘。將其在室溫氛圍下放置層疊體3分鐘后，在上述前體層上照射非偏振紫外線光，使上述液晶性化合物進(jìn)行光交聯(lián)，形成相位差層15，從而制得相位差薄膜3。
(比較例2)在圖5中，示出了由本比較例制造的相位差薄膜的透視圖。如圖所示，該相位差薄膜4由以下三部分構(gòu)成由透明基材10A和光學(xué)各向異性層11A構(gòu)成的帶有基材的各向異性層12A、取向膜14和相位差層15A。圖中，箭頭I是帶有基材的各向異性層12A的拉伸軸方向，箭頭II是照射至相位差層15A的偏振紫外線光的偏振軸方向，兩者正交。
該相位差薄膜4按以下方法制造。即，首先，按與實(shí)施例2同樣的方法制備帶有基材的各向異性層12A，接著，除在光學(xué)各向異性層11A上，按偏振紫外線光的偏振方向與光學(xué)各向異性層12A的拉伸軸呈直角的方式進(jìn)行照射以外，按與比較例1同樣的方法形成取向膜14。之后，按照與比較例1相同的方法形成相位差層15A，得到相位差薄膜4。
(偏振分析)使用橢圓偏光計(jì)(日本分光株式會(huì)社產(chǎn)，商品名M220型自動(dòng)波長(zhǎng)掃描型橢圓偏光計(jì))，對(duì)實(shí)施例1-2和比較例1-2中制造的相位差薄膜的各相位差層和光學(xué)各向異性層進(jìn)行偏振分析。
在進(jìn)行偏振分析之前，首先，將實(shí)施例1-2和比較例1-2中的相位差層13、13A、15和15A以及光學(xué)各向異性層11和11A分別轉(zhuǎn)印至玻璃基板上，從而將這些層從相位差薄膜等上分離，制備測(cè)定用(偏振分析用)試樣。具體的如下所示。即，在轉(zhuǎn)印上述各相位差層時(shí)，首先，準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的相位差薄膜和玻璃基板。然后，在該玻璃基板上涂覆粘接劑(日東電工株式會(huì)社丙烯酸粘接劑)，使該涂覆面與上述相位差薄膜的相位差層表面密合。之后，剝離上述相位差薄膜的基材和光學(xué)各向異性層，通過僅在上述玻璃基板上殘留上述相位差層而完成轉(zhuǎn)印，得到所需的測(cè)定用試樣。此外，上述各光學(xué)各向異性層的轉(zhuǎn)印，除使用不含有相位差層的帶有基材的各向異性層代替上述相位差薄膜以外，按與上述各相位差層的轉(zhuǎn)印相同的步驟進(jìn)行。
此外，使用表面形成測(cè)定器(小坂研究所株式會(huì)社產(chǎn)，商品名SurfcorderET4000)，分別測(cè)定上述各層的厚度。具體的說，首先準(zhǔn)備在其表面上具有作為厚度測(cè)定對(duì)象的層的試樣，然后剝離上述層的一部分，將使用上述表面形狀測(cè)定器測(cè)定的該剝離部分和未剝離部分的厚度差而得到的測(cè)定值作為厚度。
之后，使用上述測(cè)定用(偏振分析用)試樣進(jìn)行偏振分析。以下，參照?qǐng)D6的示意圖，對(duì)上述偏振分析的概要進(jìn)行說明。圖6A是示意性地表示上述偏振分析的透視圖。圖6B是俯視圖。
首先，對(duì)圖6所示的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖中，61是測(cè)定用試樣。63是入射光，其入射方向與試樣61的面垂直。軸X-X’是與相位差薄膜制造時(shí)照射的偏振紫外線光的偏振軸正交的軸。即，在實(shí)施例2和比較例2中，軸X-X’與光學(xué)各向異性層的拉伸軸平行。此外，62表示以軸X-X’為中心軸，僅將試樣61旋轉(zhuǎn)角度β時(shí)的狀態(tài)。另外，為簡(jiǎn)略起見，所示的試樣61和62省略了厚度。
偏振分析的概要如下所述。即，首先，設(shè)置測(cè)定用試樣61，使得其面與入射光63的入射方向垂直。此外，將入射光63照射至試樣61上，測(cè)定相位差R(nm)。在試樣61中，上述相位差R由下述式(VI)表示。
R＝(nx-ny)×d (VI)其中，d是作為測(cè)定對(duì)象的層(相位差層等)的厚度(nm)。測(cè)定方法如上所述。此外，平均折射率(nx+ny+nz)/3分別測(cè)定，由該測(cè)定結(jié)果、上述厚度d和相位差R分別計(jì)算出nx、ny和nz。其中，nx、ny和nz的定義如上所述。然而，將與軸X-X’平行方向的軸作為Y軸，將在試樣61的面內(nèi)與Y軸垂直的方向的軸作為X軸。Z軸是與入射光63的入射方向平行的軸。
接下來，以軸X-X’為中心，僅將試樣61以任意的角度β旋轉(zhuǎn)。將該角度β作為“選通角”。之后，測(cè)定在該狀態(tài)的試樣62中的相位差R(nm)。在試樣62中，R、nx’、ny’和d的關(guān)系由下述式(VII)和(VIII)表示。
Δn＝nx’-ny’ (VII)R＝Δnd (VIII)式中，nx’是試樣62中的上述X軸方向的折射率，ny’是試樣62中的上述Y軸方向的折射率，d與上述式(VI)相同。
接下來，改變選通角β，同時(shí)測(cè)定各狀態(tài)中的相位差R。由于X軸和Y的方向固定，如果選通角β，根據(jù)作為測(cè)定對(duì)象的層的光學(xué)各向異性，Δn和R也發(fā)生改變。
如上所述，對(duì)上述各相位差層和光學(xué)各向異性層，使選通角從-60°改變至60°，測(cè)定各個(gè)選通角下的上述相位差R，將選通角和相位差的相關(guān)關(guān)系作圖。在圖7-10中，分別表示出就實(shí)施例1-2和比較例1-2所得到的結(jié)果。另外，對(duì)于光學(xué)各向異性層來說，比較例1的層與實(shí)施例1，比較例2的層與實(shí)施例2分別是相同的，因此，對(duì)光學(xué)各項(xiàng)異性層僅以實(shí)施例的結(jié)果歸納表示出來。
如圖7可以看出，實(shí)施例1的光學(xué)各向異性層11在選通角β＝0°時(shí)的相位差約為0nm，并且顯示出以選通角β＝0°為中心的對(duì)稱的變化。此外，光學(xué)各向異性層11的nx、ny和nz分別是1.560、1.559和1.518。與之相對(duì)，在相同的實(shí)施例1的相位差層13中，在選通角β＝0°時(shí)的相位差不為0nm，并且以選通角β＝0°為中心的變化是不對(duì)稱的。因此，光學(xué)各向異性層11是負(fù)的C-片，在光學(xué)各向異性層11上形成的相位差層13被確認(rèn)為是向列型液晶被傾斜取向的O-片。
此外，如圖8可以看出，實(shí)施例2的光學(xué)各向異性層11A顯示出以選通角β＝0°為中心的對(duì)稱的變化，并且在選通角β＝0°時(shí)的相位差向正側(cè)突出。此外，nx、ny和nz分別是1.555、1.564和1.520。與之相對(duì)，在相同的實(shí)施例2的相位差層13A中，以選通角β＝0°為中心的變化是不對(duì)稱的。由該結(jié)果，可以確認(rèn)單軸拉伸的光學(xué)各向異性層11A具有同時(shí)具有正的A-片成分和負(fù)的C-片成分的二軸性各向異性。此外，相位差層13A被確認(rèn)為具有與拉伸軸正交的方位角的方向，并且是與厚度方向傾斜的O-片。
此外，如圖9所示，比較例1的相位差薄膜的相位差層15在選通角β＝0°時(shí)的相位差約為0nm，并且顯示出以選通角β＝0°為中心的對(duì)稱的相位差變化。由該結(jié)果可以確認(rèn)，取向膜14上的相位差層15不具有面內(nèi)各向異性和傾斜取向性。
此外，如圖10所示，比較例2的相位差薄膜的相位差層15A顯示出以選通角β＝0°為中心的對(duì)稱的相位差變化。由該結(jié)果可以確認(rèn)，取向膜14A上的相位差層15A不具有傾斜取向性。
由以上的測(cè)定結(jié)果可以看出，在實(shí)施例中，可以在不使用取向膜和取向基板等的情況下，直接在光學(xué)各向異性層上層疊相位差層以制造相位差薄膜。與之相對(duì)，在比較例中發(fā)現(xiàn)，盡管隔著取向膜在光學(xué)各向異性層上形成相位差層，但取向膜無法實(shí)現(xiàn)其取向功能，結(jié)果相位差層還無法發(fā)揮出其本身的光學(xué)補(bǔ)償功能。
如以上說明所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種可以高精度控制相位差層的取向方向，且制造成本低的相位差薄膜及其制造方法。本發(fā)明的相位差薄膜是通過不使用取向膜和粘接劑，而直接在光學(xué)各向異性層上層疊相位差層得到，因此可以節(jié)約取向膜和粘接劑的材料成本。此外由于不使用取向膜和粘接劑等，可以提高相位差薄膜的光學(xué)性能并實(shí)現(xiàn)薄型化。根據(jù)本發(fā)明的相位差薄膜的制造方法，由于不使用取向膜、取向基板、粘接劑等，而在光學(xué)各向異性層上形成相位差層，所以可以降低材料成本。此外，由于不需要取向膜的形成工序和相位差層的轉(zhuǎn)印工序，因此減少了其分制造工序，提高了制造效率，并因此進(jìn)一步降低了成本。
權(quán)利要求
1.一種相位差薄膜，其包含光學(xué)各向異性層和相位差層，所述相位差層包含取向了的液晶性化合物，其特征在于，所述相位差層被直接層疊在所述光學(xué)各向異性層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述相位差層進(jìn)一步包含取向了的聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述液晶性化合物的取向方向相對(duì)于所述光學(xué)各向異性層的面方向是傾斜的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述液晶性化合物的取向方向根據(jù)所述相位差層的厚度方向的位置的不同而不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述液晶性化合物的取向方向矢量中的所述光學(xué)各向異性層的面方向的矢量成分與所述光學(xué)各向異性層的光軸正交。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述相位差層具有正的單軸性的折射率各向異性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述液晶性化合物具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述液晶性化合物包含向列型液晶性化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述光學(xué)各向異性層具有負(fù)的單軸性的折射率各向異性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述光學(xué)各向異性層具有雙軸性的折射率各向異性。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述光學(xué)各向異性層含有液晶性化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述光學(xué)各向異性層含有聚酰亞胺。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位差薄膜，其中，所述光學(xué)各向異性層被形成在透明基材上。
14.一種光學(xué)元件，其包含權(quán)利要求1所述的相位差薄膜和偏振器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其進(jìn)一步包含透明保護(hù)薄膜，所述透明保護(hù)薄膜被夾持在所述相位差薄膜和所述偏振器之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其中，所述偏振器是拉伸了的聚合物薄膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其中，所述偏振器是聚乙烯醇系偏振薄膜。
18.包含權(quán)利要求1所述的相位差薄膜或權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件的圖象顯示裝置。
19.一種相位差薄膜的制造方法，該方法包含在光學(xué)各向異性層上涂覆含有液晶性化合物和在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物的溶液的工序，干燥所述溶液以形成相位差層的前體層的工序，和在所述前體層表面上照射偏振紫外線光的工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的相位差薄膜的制造方法，其進(jìn)一步包含使所述液晶性化合物交聯(lián)的工序。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的相位差薄膜的制造方法，其進(jìn)一步包含在所述前體層表面上照射非偏振紫外線光的工序。
22.一種光學(xué)元件的制造方法，該方法包含準(zhǔn)備由權(quán)利要求19所述的制造方法制造的相位差薄膜和偏振器、在所述相位差薄膜和所述偏振器的至少之一上涂覆粘接劑的工序，干燥所述粘接劑的工序，和通過所述粘接劑涂覆面使所述相位差薄膜和所述偏振器貼合的工序。
23.一種光學(xué)元件的制造方法，該方法包含準(zhǔn)備由權(quán)利要求19所述的制造方法制造的相位差薄膜和粘接了透明保護(hù)薄膜的偏振器、在所述相位差薄膜和所述透明保護(hù)薄膜的至少之一上涂覆粘接劑的工序，干燥所述粘接劑的工序，和通過所述粘接劑涂覆面使所述相位差薄膜和所述透明保護(hù)薄膜貼合的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高精度地控制了相位差層的取向方向，且制造成本低的相位差薄膜及其制造方法。參照?qǐng)D1進(jìn)行說明準(zhǔn)備在透明基材(10)上層疊光學(xué)各向異性層(11)得到的帶有基材的各向異性層(12)。然后，在光學(xué)各向異性層(11)上，涂覆含有在偏振紫外線光下發(fā)生反應(yīng)的聚合物和液晶性化合物的溶液，干燥。之后用偏振紫外線光照射，對(duì)上述液晶性化合物進(jìn)行取向，再根據(jù)需要，用非偏振紫外線光照射，交聯(lián)上述液晶性化合物，從而在上述光學(xué)各向異性層(11)上直接形成相位差層(13)，制得相位差薄膜(1)。
文檔編號(hào)H01L51/50GK1748159SQ200480003448
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月3日
發(fā)明者首藤俊介, 小林弘明, 松永卓也 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社