CN100363762C - 光学膜、其制造方法及使用这种光学膜的图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学膜，其包括基材和双折射层的层叠，并且在基材和双折射层之间的粘合性方面是优异的。通过如下方法在基材上形成双折射层：在基材上涂覆双折射层的材料，从而形成涂覆膜；拉伸/收缩基材，从而拉伸/收缩涂覆膜；并且固体涂覆膜材料。所述材料事先分散或溶解在溶剂中，并且以溶液形式涂覆，其中溶剂对基材表现出溶解性，并且在涂覆步骤中，溶剂渗入基材内部分中，从而获得基材和双折射层之间粘合性优异的光学膜。

Description

光学膜、其制造方法及使用这种光学膜的图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种光学膜、其制造方法，以及使用这种光学膜的图像显示装置。
背景技术
传统上，各种延迟板已经被用于各种液晶显示器中的光学补偿。延迟板的一个实例是光学双轴延迟板，并且一般通过类似于滚轴拉伸、滚压机拉伸和拉幅机横向单轴拉伸的任何各种聚合物膜拉伸方法(例如参阅JP3(1991)-33719 A)，或者通过双轴拉伸提供各向异性的方法(例如参阅JP3(1991)-24502 A)来制造。其它的实例包括组合使用具有正光学各向异性的单轴拉伸聚合物膜和具有负光学各向异性并且面内延迟小的双轴聚合物膜(例如参阅JP4(1992)-194820A)的延迟板，以及不是通过上述拉伸形成的，而是通过在基底上加工聚酰亚胺成膜，提供源于聚酰亚胺自身性质的负单轴性而形成的延迟板(例如参阅JP8(1996)-511812 A)。
根据上述拉膜技术等，可以使所形成的拉伸膜例如具有nx＞ny＞nz的负双轴光学性质。此处，nx、ny和nz分别表示拉伸膜中在X轴、Y轴和Z轴方向上的折射率。X轴方向是表示膜平面内最大折射率的方向，Y轴方向是在平面内垂直于X轴方向的方向，并且Z轴方向是厚度方向并且垂直于X和Y轴方向。当配置在液晶元件和液晶显示器的偏光片之间时，具有上述光学性质的延迟膜可以加宽液晶显示的视角，因此可以用作液晶元件的视角补偿膜。
发明内容
表现出光学性质的延迟膜可以根据其强度和可加工性而例如在基底上形成，并且以层叠在基底的状态来使用。但是，这种层叠型延迟膜具有下面描述的一些问题。例如，尽管这种层叠延迟膜包括在基底上形成的双折射层，但是基材和双折射层之间的粘合性在许多情况下是不足的，因此在加热条件、加湿条件、冷却条件等情况下双折射层可能剥离。结果，在将层叠延迟膜装配到例如液晶显示器的图像显示装置中的情况下，上述剥离会引起光学扭曲并且降低显示质量。
因此，基于上述考虑，本发明的一个目的是提供一种其基材和双折射层之间的粘合性优异的光学膜。
为了实现上述目的，制造本发明的光学膜的方法是制造包括基材和双折射层的光学膜的方法，所述方法包括：在基材上将用于形成涂覆膜的材料涂覆成双折射层的步骤；以及固化基材上的涂覆膜，形成双折射层的步骤。为了制备要涂覆的溶液，材料被事先分散或者溶解在溶剂中，并且溶剂对基材表现出溶解性。
按照这种方式，使用对基材表现出溶解性的溶剂来制备用于形成双折射层的涂覆溶液，并且将由此制备的溶液涂覆到基材上，以使溶液中的溶剂渗入基材的表面。作为溶剂渗入基材部分的结果，改善了基材和在基材上形成的双折射层之间的粘合性。本发明的发明人首次发现以这种方式可以改善粘合性。认为由于下列原因，作为溶剂渗透的结果，通过所述方法可以改善基材和双折射层之间的粘合性。即，1)基材的表面被溶剂部分溶解并粗糙化，因此增加了与双折射层的接触面积，从而改善了粘合性；2)由于基材的溶解，基材的分子排列改变，因此改善了与双折射层的粘合性；或3)基材表面被溶剂溶化，从而在基材和双折射层之间形成了相容层(基材组分、溶剂和双折射层材料混合的层)，改善了粘合性。由于基材和双折射层之间优异的粘合性，当根据本发明制造的光学膜用于例如液晶显示器等的图像显示装置时，可以提供一些在传统技术中不能获得的效应，即防止光学扭曲并且提供有利的可视性。
接下来，本发明的光学膜包括基材和双折射层的层叠，并且可以根据本发明的制造方法来制造。因为所述光学膜在基材和双折射层之间的粘合性方面是优异的，所以举例来说当用于液晶显示器时，其可以防止光学扭曲并且提高可视性。因此，可以优选地将其用于任何类型的图像显示装置，例如液晶显示器和自发光显示器。
附图说明
图1是表示根据本发明的双折射层中光学轴向的透视图。
图2是根据本发明的光学膜的一个实例的截面图。
图3是根据本发明的光学膜的另一个实例的截面图。
图4是根据本发明的液晶面板的一个实例的截面图。
具体实施方式
如上所述，制造本发明的光学膜的方法包括在基材上涂覆双折射层材料以形成涂覆膜的步骤；以及固化基材上的所述涂覆膜，从而形成双折射层的步骤，其中为了制备要涂覆在基材上的溶液，材料被分散或者溶解在溶剂中，并且所用的溶剂对基材表现出溶解性。
根据本发明的制造方法可以进一步包括拉伸或收缩基材，从而拉伸或收缩基材上的涂覆膜或固化的双折射层的步骤。
在本发明中，“拉伸基材，从而拉伸涂覆膜或固化的双折射层”意指仅拉伸基材，从而拉伸基材上的涂覆膜或固化的双折射层。这种表述还表示一起拉伸基材和涂覆膜或双折射层的层叠物。拉伸/收缩步骤可以在固化涂覆膜的同时实施，或者可以在固化步骤后对双折射层实施。
尽管没有特别限制，但是双折射层的材料优选是非液晶材料，更具体地说是非液晶的聚合物。举例来说不同于液晶材料的情况，通过使用非液晶材料，不管基材的配向如何，所形成的膜可以通过其自身的性质表现出光学负单轴性(nx＞nz)，(ny＞nz)。因此，基底不局限于配向(alignment)的基底，而是举例来说可以是非配向的基底。即，不同于使用液晶材料的情况，不需要为了提供双折射性而在表面上形成配向膜或层叠物。
对于非液晶聚合物，举例来说考虑到优异的耐热性、耐化学品性、透明度和刚性，优选例如聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚芳醚酮、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺的聚合物。任何这些聚合物都可以单独使用，或者可以作为至少两种具有不同官能团的聚合物的混合物来使用，例如聚芳醚酮和聚酰胺的混合物。在这些聚合物中，举例来说对于双折射性而言，聚酰亚胺是特别优选的。
聚合物的分子量没有特别限制，但是举例来说重均分子量(MW)优选在10,000至400,000的范围内，更优选在30,000至400,000的范围内，并且特别优选在50,000至200,000的范围内。重均分子量可以通过凝胶渗透色谱(GPC)，举例来说使用聚环氧乙烷作为标准样品，并且用DMF(N，N-二甲基甲酰胺)作为溶剂来测定。因为双折射Δn和下面提到的涂覆溶液的粘度随着分子量的增加而升高，所以为了获得高的Δn，MW优选为30,000或更高，并且为了提供便于涂覆的粘度，优选在50,000至200,000的范围内。
作为聚酰亚胺，优选使用高面内配向并且在有机溶剂中可溶的聚酰亚胺。举例来说，可以使用在JP 2000-511296A中公开的9，9-双(氨芳基)芴和芳香四羧酸二酐的缩聚聚合物，并且更具体地说是包含至少一个由下面化学式(1)表示的重复单元的聚合物。
在上面的化学式(1)中，R3至R6每个都是至少一个独立选自氢、卤素、苯基、由1至4个卤原子或C1-10烷基取代的苯基、以及C1-10烷基的取代基。优选，R3至R6每个都是至少一个独立选自卤素、苯基、由1至4个卤原子或C1-10烷基取代的苯基、以及C1-10烷基的取代基。
在上面的化学式(1)中，举例来说，Z是C6-20四价芳香基团，并且优选是均苯四酸基团、多环芳香基团、多环芳香基团的衍生物、或者由下面化学式(2)表示的基团：
Figure C20048001002900082
在上面的化学式(2)中，举例来说，Z’是共价键、C(R7)2基团、CO基团、O原子、S原子、SO2基团、Si(C2H5)2基团或NR8基团。当有多个Z’时，它们可以相同或者不同。另外，w是从1至10的整数。R7独立地是氢或C(R9)3。R8是氢、C1-20烷基或C6-20芳基，并且当有多个R8时，它们可以相同或者不同。R9独立地是氢、氟或氯。
上述多环芳香基团举例来说可以是衍生于萘、芴、苯并芴或蒽的四价基团。此外，上述多环芳香基团的取代衍生物可以是用至少一个选自例如C1-10烷基、其氟代衍生物和例如F和Cl的卤素中的基团取代的上述多环芳香基团。
除上述以外，举例来说可以使用在JP8(1996)-511812 A中公开的重复单元由下面的化学式(3)或(4)表示的均聚物，或者重复单元由下面的化学式(5)表示的聚酰亚胺。下面的化学式(5)表示的聚酰亚胺是由下面化学式(3)表示的均聚物的优选型式。
Figure C20048001002900091
在上述化学式(3)至(5)中，G和G’每个都是独立选自例如共价键、CH2基团、C(CH3)2基团、C(CF3)2基团、C(CX3)2基团(其中X是卤素)、CO基团、O原子、S原子、SO2基团、Si(CH2CH3)2基团和N(CH3)基团中的基团，并且G和G’可以是相同或者不同的。
在上述化学式(3)至(5)中，L是取代基，并且d和e表示其中取代基的数目。举例来说，L是卤素、C1-3烷基、卤代的C1-3烷基、苯基或取代的苯基，并且当有多个L时，它们可以是相同或者不同的。举例来说，上述取代的苯基可以是具有至少一个选自卤素、C1-3烷基和卤代的C1-3烷基中的取代基的取代苯基。另外，上述卤素举例来说可以是氟、氯、溴和碘。d是从0至2的整数，并且e是从0至3的整数。
在上述化学式(3)至(5)中，Q是取代基，并且f表示其中取代基的数目。举例来说，Q可以是选自氢、卤素、烷基、取代烷基、硝基、氰基、硫烷基、烷氧基、芳基、取代芳基、烷基酯基和取代的烷基酯基中的原子或基团；并且当有多个Q时，它们可以相同或者不同的。上述卤素举例来说可以是氟、氯、溴和碘。上述取代烷基举例来说可以是卤代的烷基。另外，上述取代芳基举例来说可以是卤代的芳基。f是从0至4的整数，并且g和h分别是从0至3的整数和从1至3的整数。此外，优选g和h大于1。
在上述化学式(4)中，R10和R11每个都是独立选自氢、卤素、苯基、取代苯基、烷基和取代烷基中的基团。
在上述化学式(5)中，M1和M2可以是相同或者不同的，并且举例来说是卤素、C1-3烷基、卤代的C1-3烷基、苯基或取代苯基。上述卤素举例来说可以是氟、氯、溴和碘。上述取代苯基举例来说可以是具有至少一个选自卤素、C1-3烷基和卤代的C1-3烷基中的取代基的取代苯基。
化学式(3)表示的聚酰亚胺的具体实例包括由下面化学式(6)表示聚酰亚胺。
另外，上述聚酰亚胺可以是举例来说通过除了上述适当的骨架(重复单元)外，共聚合酸的二酐和二胺获得的共聚物。
上述酸的二酐举例来说可以是芳香四羧酸二酐。芳香四羧酸二酐举例来说可以是均苯四酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、杂环芳香四羧酸二酐或2，2’-取代的联苯四羧酸二酐。
均苯四酸二酐举例来说可以是均苯四酸二酐、3，6-二苯基均苯四酸二酐、3，6-双(三氟甲基)-均苯四酸二酐、3，6-二溴均苯四酸二酐或3，6-二氯均苯四酸二酐。二苯甲酮四羧酸二酐举例来说可以是3，3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸二酐、2，3，3’，4’-二苯甲酮四羧酸二酐或2，2’，3，3’-二苯甲酮四羧酸二酐。萘四羧酸二酐举例来说可以是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。杂环芳香四羧酸二酐举例来说可以是噻吩-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。2，2’-取代的联苯四羧酸二酐举例来说可以是2，2’-二溴-4，4’，5，5’-联苯四羧酸二酐、2，2’-二氯-4，4’，5，5’-联苯四羧酸二酐或2，2’-双(三氟甲基)-4，4’，5，5’-联苯四羧酸二酐。
芳香四羧酸二酐的其它实例可包括3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、双(2，3-二羧苯基)甲烷二酐、双(2，5，6-三氟-3，4二羧苯基)甲烷二酐、2，2-双(3，4-二羧苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、4，4’-双(3，4-二羧苯基)-2，2-二苯丙烷二酐、双(3，4-二羧苯基)醚二酐、4，4’氧联二邻苯二甲酸二酐、双(3，4-二羧苯基)磺酸二酐、3，3’，4，4’-二苯砜四羧酸二酐、4，4’-[4，4’-异亚丙基-二(对-亚苯氧基)]双(邻苯二甲酸二酐)、N，N-(3，4-二羧苯基)-N-甲基胺二酐及双(3，4-二羧苯基)二乙基硅烷二酐。
在上述化合物中，芳香四羧酸二酐优选是2，2’-取代的联苯四羧酸二酐，更优选是2，2’-双(三卤代甲基)-4，4’，5，5’-联苯四羧酸二酐，更进一步优选是2，2’-双(三氟甲基)-4，4’，5，5’-联苯四羧酸二酐。
上述二胺举例来说可以是芳香二胺。其具体的实例包括苯二胺、二氨基二苯甲酮、萘二胺、杂环芳香二胺和其它芳香二胺。
苯二胺举例来说可以是选自例如邻-、间-、对-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-氯苯中的二胺。二氨基二苯甲酮的实例可以包括2，2’-二氨基二苯甲酮和3，3’-二氨基二苯甲酮。萘二胺举例来说可以是1，8-二氨基萘或1，5-二氨基萘。杂环芳香二胺的实例可以包括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，除了上述化合物以外，芳香二胺可以是4，4’-二氨基联苯、4，4’-二氨基二苯甲烷、4，4’-(9-亚芴基)-4，4’-双苯胺、2，2’-双(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯甲烷、2，2’-二氯-4，4’-二氨基联苯、2，2’，5，5’-四氯联苯胺、2，2-双(4-氨基苯氧基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、4，4’-二氨基二苯醚、3，4’-二氨基二苯醚、1，3-双(3-氨基苯氧基)苯、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、4，4’-双(3-氨基苯氧基)联苯、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、4，4’-二氨基二苯硫醚或4，4’-二氨基二苯砜。
聚醚酮举例来说可以是在JP 2001-49110 A中公开的由下面化学式(7)表示的聚芳醚酮。
Figure C20048001002900121
在上述化学式(7)中，X是取代基，并且q是其中取代基的数目。X举例来说是卤素原子、低级烷基、卤代烷基、低级烷氧基或卤代烷氧基，并且当有多个X时，它们可以相同或者不同。
卤素原子举例来说可以是氟原子、溴原子、氯原子或碘原子，其中氟原子是优选的。举例来说，低级烷基优选是C1-6低级直链或支链烷基，并且更优选是C1-4低级直链或支链烷基。更具体地说，优选是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基，并且特别优选是甲基或乙基。卤代烷基举例来说可以是上述低级烷基的卤化物，例如三氟甲基。举例来说，低级烷氧基优选是C1-6低级直链或支链烷氧基，并且更优选是C1-4低级直链或支链烷氧基。更具体地说，优选是甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基，并且特别优选是甲氧基或乙氧基。卤代烷氧基举例来说可以是上述低级烷氧基的卤化物，例如三氟甲基氧。
在上述化学式(7)中，q是从0至4的整数。在化学式(7)中，优选q＝0，并且在对位存在与苯环两端连接的羰基和醚的氧原子。
另外，在上述化学式(7)中，R1是由下面化学式(8)表示的基团，并且m是从0或1的整数。
Figure C20048001002900131
在上述化学式(8)中，X’是取代基，并且例如与化学式(7)中的X相同。在化学式(8)中，当有多个X’时，它们可以相同或者不同。q′表示X’中取代基的数目，并且是从0至4的整数，优选q’＝0。另外，p是0或1的整数。
在化学式(8)中，R2是二价芳香基团。该二价芳香基团举例来说是邻-、间-或对-亚苯基，或者衍生于萘、联苯、蒽的二价基团、邻-、间-或对-三苯基、菲、二苯并呋喃、联苯醚或联苯砜。在这些二价芳香基团中，直接与芳香基团连接的氢可以用卤素原子、低级烷基或低级烷氧基取代。其中，R2优选是选自由下面(9)至(15)结构式表示的芳香基团。
在上述化学式(7)中，R1优选是由下面化学式(16)表示的基团，其中R2和p与上述化学式(8)中相同。
Figure C20048001002900141
此外，在化学式(7)中，n表示聚合度，例如从2至5000，并且优选从5至500。聚合可以由具有相同结构或不同结构的重复单元组成。在后者情况中，重复单元的聚合形式可以是嵌段聚合或无规聚合。
另外，优选由化学式(7)表示的聚芳基醚酮的对-四氟亚苯甲酰基侧端是氟，并且其氧亚烷基侧端是氢原子。这种聚芳基醚酮可以由下面的通式(17)表示。在下面的结构式中，n与化学式(7)中一样表示聚合度。
Figure C20048001002900142
由化学式(7)表示的聚芳基醚酮的具体实例可以包括那些由下面化学式(18)至(21)表示的化合物，其中n与化学式(7)中一样表示聚合度。
Figure C20048001002900151
除了上述以外，聚酰胺或聚酯举例来说可以是JP H10(1998)-508048 A中描述的聚酰胺或聚酯，并且它们的重复单元可以由下面的通式(22)表示。
Figure C20048001002900152
在上面的化学式(22)中，Y是O或NH。E举例来说是至少一个选自共价键、C2亚烷基、卤代的C2亚烷基、CH2基团、C(CX3)2基团(其中X是卤素或氢)、CO基团、O原子、S原子、SO2基团、Si(R)2基团和N(R)基团中的基团，并且多个E可以相同或者不同。在上述E中，R是C1-3烷基或卤代C1-3烷基的至少之一，并且位于羰基官能团或Y基团的邻位或对位。
此外，在上述化学式(22)中，A和A’是取代基，并且t和z分别表示其中取代基的数目。另外，p是从0至3的，q是从1至3的整数，并且r是从0至3的整数。
上述A选自例如由氢、卤素、C1-3烷基、卤代C1-3烷基、由OR表示的烷氧基(其中R是上面定义的基团)、芳基、卤代的芳基、C1-9烷氧基羰基、C1-9烷基羰基氧基、C1-12芳氧基羰基、C1-12芳基羰基氧基及其取代的衍生物、C1-12芳基氨基甲酰基、C1-12芳基羰基氨基及其取代的衍生物组成的组中。当有多个A时，它们可以相同或者不同。上述A’选自例如由卤素、C1-3烷基、卤代C1-3烷基、苯基和取代的苯基组成的组中，并且当有多个A’时，它们可以相同或者不同。取代苯基的苯环上的取代基举例来说可以是卤素、C1-3烷基、卤代C1-3烷基或者它们的组合。t是从0至4的整数，并且z是从0至3的整数。
在由上面化学式(22)表示的聚酰胺或聚酯的重复单元中，由下面通式(23)表示的重复单元是优选的。
Figure C20048001002900161
在化学式(23)中，A、A’和Y如化学式(22)中定义，并且v是从0至3的整数，优选是从0至2的整数。尽管每个x和y都是0或1，但是它们不全为0。
优选基材由透明聚合物制成，从而可以用作包括双折射层的层叠物。尽管关于透明的聚合物没有特别限制，但是因为热塑性树脂适于如下所述的拉伸和收缩处理，所以热塑性树脂是优选的。具体的实例包括例如三乙酰纤维素(TAC)的醋酸酯树脂、聚酯树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、聚降冰片烯树脂、纤维素树脂、聚芳基化合物树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂、聚丙烯酸树脂，以及它们的混合物。另外，还可以使用液晶聚合物等。JP2001-343529 A(WO 01/37007)中描述的材料的其它实例是包含侧链具有取代或未取代的亚氨基的热塑性树脂和侧链具有取代或未取代的苯基和腈基的热塑性树脂的混合物，更具体地说是包含异丁烯和N-亚甲基马来酰亚胺的交替共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物的树脂组合物。其中，对于材料特别优选的是使用所述材料形成的透明膜的双折射变成较低的值。具体地说，上述侧链具有取代或未取代的亚氨基的热塑性树脂和侧链具有取代或未取代的苯基和硝酰基的热塑性树脂的混合物是优选的。
基材可以是单层或者多层的层叠物。当基材是层叠物时，取决于其目的，例如强度、耐热性和双折射层粘合性的改善，其可以由一种或多种聚合物层组成。
如上所述，因为由非液晶聚合物组成的双折射层根据聚合物的选择性表现出光学单轴性，所以在形成步骤中不需要使用基材的配向。因此，配向的基材和未配向的基材都可以用作基材。基材可以具有由双折射引起的相位差，但是相位差并不是一个必要的性质。具有由双折射效应引起的相位差的基材的实例包括拉伸膜。拉伸膜可以具有例如在厚度方向上可控的折射率。折射率举例来说可以通过将聚合物膜粘附到热收缩的膜上，并且随后热拉伸来控制。
当基材由于双折射表现出相位差时，举例来说基材的双折射Δn(b)和基材上形成的双折射层的双折射Δn(a)优选满足下面的条件关系(II)。
Δn(a)＞Δn(b)×10    (II)
基材优选的实例包括具有低玻璃化转变温度(Tg)的基材、具有高弹性模量的基材、具有热膨胀系数等于或大于双折射层的基材、具有高热导率的基材、具有高宽厚比的基材、薄的基材等。
本发明的光学膜举例来说可以通过下面的方法来制造。
首先，将用于双折射层的材料分散或溶解在溶剂中，从而制备出溶液(涂覆溶液)。
在本发明中，因为溶剂必须在形成涂覆膜的后续步骤中渗入基材中，所以必须选择对基材具有溶解性的溶剂。溶剂的类型没有特别限制，只要根据基材的类型(基材材料的种类)来确定，并且所述溶剂可以溶解和/或分散双折射层的材料就行。
所述溶剂的实例包括卤代烃，例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯和邻二氯苯；酚，例如苯酚和对氯苯酚；芳香烃，例如苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯和1，2-二甲氧基苯；酮系溶剂，例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮；酯系溶剂，例如醋酸乙酯和醋酸丁酯；醇系溶剂，例如叔丁醇、甘油、乙二醇、三甘醇、乙二醇单甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇、二缩二丙二醇和2-甲基-2，4-戊二醇；酰胺系溶剂，例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；腈系溶剂，例如乙腈和丁腈；醚系溶剂，例如乙醚、丁醚和四氢呋喃；或者二硫化碳、乙基溶纤剂或丁基溶纤剂。这些溶剂可以单独使用或者两种或多种组合使用。
基材和溶剂组合的具体实例如下。当基材的透明聚合物是TAC时，举例来说可以使用醋酸乙酯、环己酮、环戊酮、丙酮等作为溶剂。当基材的透明聚合物至少是异丁烯和N-亚甲基马来酰亚胺的共聚物，或者丙烯腈-苯乙烯共聚物时，举例来说可以使用甲基异丁基酮、甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、丙酮等。
尽管涂覆溶液中双折射层的材料的浓度没有特别限制，但是相对于100份重量溶剂，所述浓度优选在5至50重量份的范围内，并且更优选在10至40重量份的范围内。在材料是非液晶聚合物的具体实例中，聚合物的添加量相对于100份重量溶剂优选在5至50重量份的范围内，并且更优选在10至40重量份的范围内。
在涂覆溶液中，可以按需要进一步混合各种添加剂，例如稳定剂、增塑剂、金属等。
另外，只要含量不会显著降低材料的配向等，涂覆溶液可以包括其它树脂。这种树脂举例来说可以是用于一般目的用途的树脂、工程塑料、热塑性树脂和热固性树脂。
用于一般目的用途的树脂举例来说可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ABS树脂、AS树脂等。工程塑料举例来说可以是聚醋酸酯(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA：尼龙)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等。热塑性树脂举例来说可以是聚苯硫(PPS)、聚醚砜(PES)、聚酮(PK)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)、聚芳基化合物(PAR)、液晶聚合物(LCP)等。热固性树脂举例来说可以是环氧树脂、酚醛清漆树脂等。
当在涂覆溶液中混合添加剂树脂等时，与聚合物材料的混合百分数举例来说从0至50％重量，并且优选从0至30％重量。
接下来，在基材表面上涂覆所制备的涂覆溶液，从而形成材料的涂覆膜。此时，涂覆溶液中的溶剂渗过基材的表面。作为溶液渗透的结果，渗透溶剂的基材部分改变了其状态。下文中，将渗透了溶剂的部分称作基材中的‘溶剂渗透层’。
溶剂渗透层的厚度根据基材和溶剂的组合等而变化。举例来说，相对于双折射层的厚度(D(a))，优选D(y)＞D(a)×0.01，其中基材中的溶剂渗透层的厚度是D(y)。当满足D(y)＞D(a)×0.01的关系时，对基材和双折射层间的界面可以提供足够的粘合性。更优选，从充分地维持基材的耐用性来看，厚度是D(a)×0.5＞D(y)＞D(a)×0.01。更优选D(a)×0.3＞D(y)＞D(a)×0.01。具体地说，例如当双折射层的厚度为6微米时，优选溶剂渗透层的厚度为0.06至3微米，并且更优选为0.06至1.8微米。此处，溶剂渗透层的厚度不必是均匀的，而是可以是不均匀的。
举例来说，涂覆溶液的方法选自旋涂、辊涂、流涂、印刷、浸涂、流动铺展、棒涂和凹版印刷。在涂覆中，如果需要可以使用叠加聚合物层的方法。
尽管基材的厚度没有特别限制，但是在涂覆膜形成后实施下述拉伸的情况中，其厚度举例来说在10至200微米的范围内，或者优选在20至150微米的范围内，并且特别优选在30至100微米的范围内。
随后，固化基材上的涂覆膜，发展双折射，从而形成双折射层。固化可以通过干燥涂覆膜来实施。即，当按照这种方式固化基材上的涂覆膜时，不管基材的配向如何，例如聚酰亚胺的非液晶聚合物将通过其自身的性质表现出nx＞nz，ny＞nz的光学性质，并且结果由聚合物组成的双折射层表现出光学负单轴性。
干燥方法没有特别限制，但是举例来说可以是空气干燥或者加热干燥。其条件举例来说可以适当地根据双折射层的材料及溶剂的种类来确定。举例来说，其温度通常是40℃至300℃，优选50℃至250℃，并且进一步优选是60℃至200℃。涂覆的表面在恒温下干燥，或者通过逐渐上升/降低温度来干燥。干燥时间也没有特别限制，但是其通常为10秒至30分钟，优选30秒至25分钟，并且进一步优选从1分钟至20分钟。
基材上形成的双折射层的厚度没有特别限制，但是举例来说其在0.5至40微米的范围内，优选在1至20微米的范围内，并且更优选在1至10微米的范围内。
涂覆膜中残留的聚合物溶液的溶剂在热处理后会与含量成正比地随着时间改变层叠光学膜的光学性质。因此，溶剂的量举例来说优选为5％或更低，更优选2％或更低，并进一步优选0.2％或更低。
在本发明中，如上所述，可以进一步拉伸双折射层。本发明光学膜的光学性质可以进一步通过拉伸来改变。
具体地说，在基材上形成了光学单轴双折射层后，进一步与拉伸基材上的双折射层一起拉伸基材。通过按照这种方式在面内的一个方向上拉伸双折射层，如上所述表现出光学单轴性的双折射层进一步发展其在面内的折射率差异，从而表现出光学双轴性(nx＞ny＞nz)。
双折射层的拉伸不局限于所述方法。尽管其还可以通过一起拉伸基材和双折射层的层叠来实施，但是由于下面的原因优选只拉伸基材。当只拉伸基材时，由于作为拉伸的结果在基材中产生的张力，基材上的双折射层被直接拉伸。因为一般来说与拉伸层叠物的情况相比，可以更均匀地拉伸单层，所以如上所述作为只拉伸基材的结果，可以均匀地拉伸基材上的涂覆膜。
拉伸方法没有特别限制。拉伸方法的实例包括在纵向单轴向拉伸膜(自由端纵向拉伸)，在横向单轴向拉伸膜而在纵向上固定膜(固定端横向拉伸)，以及在纵向和横向都拉伸膜(顺序或同时双轴向拉伸)。
拉伸条件没有特别限制，但是可以根据基材和双折射层的材料种类等来适当地确定。具体地说，拉伸率优选大于1并且不大于5，并且更优选其大于1并不大于4，并且特别优选大于1并不大于3。
代替实施上述拉伸，还可以使用基材的收缩在基材上形成表现出负双轴性的双折射层。具体地说在所述方法中，直接在面内一个方向上表现出收缩性质的基材上形成光学单轴性双折射层，从而在基材收缩时收缩双折射层。根据所述方法，如上所述在基材上形成的双折射层与基材的收缩一起相似地收缩。因此，双折射层进一步在面内具有折射率差异，从而表现出光学双轴性(nx＞ny＞nz)。
通过在涂覆材料前固定基材的一端并且在面内一个方向上拉伸，可以提供基材的收缩性质。通过事先如上所述拉伸，在拉伸方向相反的方向中产生收缩力。使用这种面内基材收缩的差异来在面内向双折射层提供折射差异(面内延迟)。
尽管没有特别限制，拉伸前基材的厚度举例来说在从10至200微米的范围内，优选从20至150微米的范围内，并且特别优选从30至100微米的范围内。只要在拉伸的基材上形成的双折射层表现出光学双轴性(nx＞ny＞hz)，拉伸率没有特别限制。
向基材提供收缩性质的方法不局限于所述实例。举例来说可选地，可以通过干燥基材而不固定，在所有方位中提供收缩性质。所述方法的其它方法包括：1)在至少一个方向中固定并且在其余方向上控制收缩；2)于在线连续制造时通过拉幅机固定控制收缩；3)事先伸展基材，从而通过干燥增加收缩率；4)在干燥步骤前拉伸基材，从而固化-收缩基材；及5)在干燥步骤期间/后拉伸基材。
接下来，在具有收缩性质的基材上如上所述形成双折射层。并且加热使基材收缩。随着基材的收缩，基材上的双折射层也收缩，从而双折射层将表现出负的双轴性。尽管加热条件可以根据材料的种类等来适当地确定而没有任何特别的限制，但是举例来说加热温度在25℃至300℃的范围内，优选50℃至200℃，并且特别优选60℃至180℃。
当基材接受如上所述的任何拉伸或收缩附加步骤时，可以在拉伸/收缩步骤中同时实施固化涂覆膜的步骤。即，可以在固化步骤后对所形成的双折射层实施拉伸/收缩步骤，或者在对涂覆膜实施的固化步骤中包括拉伸/收缩步骤。
通过本发明方法制造的光学膜不局限于上述表现出光学单轴性或双轴性的光学膜。只要在所述方法中使用对基材具有溶解性的溶液，它就还可以是由具有倾斜配向的材料组成的光学膜等。
所述方法制造的本发明的光学膜具有直接在基材上形成的双折射层，并且如上所述溶剂渗入基材中，从而形成溶剂渗透层，因而提供在基材和双折射层之间具有优异粘合性的膜。因此，当所述膜用于图像显示装置等时，其可以以宽的视角提供优异的对比度，并且还可以提供抑制光学扭曲并且改善显示质量的作用。
本发明的光学膜具有基材和在基材上形成的双折射层，并且在基材的双折射层侧上形成溶剂渗透层。所述溶剂渗透层举例来说可以视觉或者使用SEM(扫描电子显微镜)或者TEM(透射电子显微镜)来观察。举例来说，在用SEM等观察中，在没有渗透溶剂的基材部分(L)、渗透了溶剂的基材部分(即溶剂渗透层：M)和双折射层(N)之间分别可以发现界面。这表明基材部分(L)和双折射层(N)之间的层是溶剂渗透层(M)。一般来说，可以视觉观察到界面。当对界面的视觉观察不确定时，为了精确可以使用剖面IR。
在本发明的光学膜中，优选双折射层和基材满足下面所有条件(I)至(III)：
Δn(a)＞Δn(b)×10    (I)
1＜(nx-nz)/(nx-ny)    (II)
0.0005≤Δn(a)≤0.5   (III)
在上述条件(I)至(III)中，Δn(a)表示双折射层(a)的双折射，并且Δn(b)表示基材的双折射。它们分别由下面的公式表示。在公式和上述条件(II)中，nx、ny和nz分别表示双折射层(a)中X-、Y-和Z-轴上的折射率，并且nx’、ny’和nz’分别表示基材(b)中X-、Y-和Z-轴上的折射率。X轴表示双折射层(a)和基材中具有最大折射率的轴方向，Y轴表示在面内与X轴垂直的轴方向，并且Z轴表示垂直于X轴和Y轴的厚度方向。
Δn(a)＝[(nx+ny)/2]-nz
Δn(b)＝[(nx’+ny’)/2]-nz’
举例来说，在图1的示意图中用箭头表示双折射层10中折射率(nx、ny、nz)的光学轴方向。折射率nx、ny和nz如上所述。
在本发明的光学膜中，因为一般在双折射层中实施光学补偿，所以优选满足条件(I)，以至于基材的双折射不会妨碍光学补偿。此外，为了提供具有优异视觉补偿和显示特性的光学膜，优选Δn(a)和Δn(b)之间的关系为例如Δn(a)＞Δn(b)×15，并且更优选Δn(a)＞Δn(b)×20。
举例来说，通过在本发明的制造方法中选择基材和双折射层的材料，可以满足条件(I)。优选在所述方法中，举例来说选择可以形成具有较高双折射的双折射层的材料，而选择当形成膜时具有较低双折射的材料组成的基材。
在本发明的光学膜中，优选双折射层满足条件(II)。当本发明的光学膜满足条件1＜(nx-nz)/(nx-ny)时，厚度方向中的双折射变得大于膜的面内双折射，因此例如在光学补偿液晶元件方面光学膜将具有优异的功能。优选1＜(nx-nz)/(nx-ny)≤100。当该值为100或更小时，例如在本发明的光学膜用于液晶显示器的情况中，可以获得足够的对比度并且可以进一步改善视角特性。此外，对于优异的光学补偿，(nx-nz)/(nx-ny)的值优选在1＜(nx-nz)/(nx-ny)≤80的范围内，并且更优选在1＜(nx-hz)/(nx-ny)≤50的范围内。在用于垂直配向(VA)模式液晶显示器时，特别优选1＜(nx-nz)/(nx-ny)≤30。
在本发明中，优选双折射层(a)满足条件(III)。当Δn(a)为0.0005或更大时，可以进一步降低光学膜的厚度，并且当其为0.5或更低时，可以更容易地控制光学膜的延迟。更优选折射率是0.005≤Δn(a)≤0.2，并且特别优选0.02≤Δn(a)≤0.15。
在本发明中，双折射层的厚度没有特别限制，因为可以降低液晶显示器的厚度并且可以提供具有优异的视角补偿功能以及均匀的相位差的光学膜，所以厚度在上述范围内。相似地，可以根据用途等适当地确定基材的厚度，并且如上所述可以从强度和降低膜厚考虑来确定所述厚度。
双折射层可以层叠在基材的任一表面或两个表面上，而层叠物可以包括一层或多层。
另外，优选本发明的光学膜进一步具有压敏粘合层作为最外层。压敏粘合层有助于本发明的光学膜对其它光学层或者其它元件，例如液晶元件的粘合，并且还可以防止本发明的光学膜的脱落。压敏粘合层可以是光学膜的最外层之一，或者可以作为最外层层叠在两个表面上。当在两个表面上配置压敏粘合层时，它们可以是相同类型或者可以在组成和类型上彼此不同。
压敏粘合层的厚度举例来说可以根据光学膜的结构等来适当地确定。通常，厚度为1至500纳米。
优选压敏粘合层的材料具有优异的光学透明度、适当的可湿性和例如粘结性和粘合性的粘贴特性。对于具体的实例，可以基于例如丙烯酸聚合物、乙烯醇基聚合物、硅酮基聚合物、聚酯、聚氨酯、聚醚和合成橡胶的聚合物来适当地制备压敏粘合层。
此外，从防止发泡或者由于吸湿引起的剥离、防止光学性质的降低和由于热膨胀系数的差异引起的液晶元件的翘曲，以及形成具有高质量和优异耐用性的图像显示装置方面来说，具有低吸湿系数和优异耐热性的材料是优选的。还可以结合细的颗粒，从而形成表现出光扩散性质的压敏粘合层。
为了形成压敏粘合层，可以通过展开的方法，例如流动铺展和涂覆而直接在膜的预定表面上施用粘贴材料的溶液或熔化物。可选地，可以按照相同的方式在下面所述的分隔层上形成压敏粘合层，并且转移到膜的预定表面上。
可以按照公知的方法适当地控制压敏粘合层的粘贴特性。例如，基于压敏粘合层的基础聚合物的组成或分子量、交联体系、交联官能团的含量，以及混合的交联剂含量来调节交联度和分子量。
在暴露作为光学膜的最外层形成的压敏粘合层的表面的情况中，优选用分隔层覆盖表面。这就可以防止压敏粘合层被污染直至使用压敏粘合层时。分隔层举例来说可以按照需要通过给例如上述透明膜的适当的膜提供至少一个隔离涂层，例如硅酮基隔离剂、长链烷基基隔离剂、氟基隔离剂或硫化钼隔离剂来形成。
本发明的光学膜用于光学补偿元件，特别是视觉补偿元件。本发明的光学膜可以仅由基材和双折射层的层叠物(下文还称作‘层叠双折射膜’)组成，或者可以根据目的和需要，与层叠双折射膜一起包括任何其它的光学元件。对于其它的光学元件，可以使用各种元件，例如偏振膜(偏光片)而没有特别限制。
本发明的光学膜的实例包括除了层叠双折射膜外具有偏光片的层叠偏光片。
只要光学膜包括层叠双折射膜，光学膜(层叠偏光片)的结构没有特别限制，并且其实例表示在图2或图3中。图2和3是表示本发明各个光学膜的截面图，并且相同的元件用相同的符号表示。本发明的光学膜不局限于下面的结构，而是可以包括任何其它的光学元件。
图2所示的光学膜(层叠偏光片)20具有层叠双折射膜1、偏光片2和两个透明保护层3，并且透明保护层3分别层叠在偏光片2的两个表面上，并且层叠双折射膜1进一步层叠在透明保护层3之一上。因为层叠双折射膜1是如上所述的双折射层和基材的层叠物，所以任一表面都可以面向透明保护层3。
可以在该图中所示的偏光片的两个表面上层叠透明保护层。可选地，可以在任一表面上层叠透明保护层。在于两个表面上层叠的情况中，举例来说透明保护层的种类可以相同或不同。
图3中所示的光学膜(层叠偏光片)30具有层叠双折射膜1(基材和双折射层的层叠物)、偏光片2和透明保护膜3，其中层叠双折射膜1和透明保护膜3分别层叠在偏光片2的两个表面上。
因为层叠双折射膜1是如上所述的基材和双折射层的层叠物，所以其任一表面都可以面向偏光片。举例来说，因为层叠双折射膜1的基材可以在层叠偏光片30中起着透明保护层的作用，所以优选层叠双折射膜1的基材面面向偏光片2。即，代替在偏光片的两个表面上层叠透明保护层，在偏光片的一个表面上层叠透明保护层，而在另一个表面上层叠层叠的双折射膜以便面向基材，以至于基材在偏光片的另一面上起着透明保护层的作用。因此，可以进一步降低偏光片的厚度。
偏光片没有特别限制，但是举例来说可以是通过吸附例如碘或二色性染料的二色性材料而染色，接着交联、拉伸并干燥所制备的膜。其中，在自然光进入时可以线性地穿过偏振光的膜，更具体地说具有优异透光率和偏振度的膜是优选的。吸附二色性材料的聚合物膜的实例包括亲水的聚合物膜，例如聚乙烯醇(PVA)基膜、部分缩甲醛化的PVA基膜、基于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的部分皂化的膜和纤维素基膜。除了上述以外，举例来说可以使用多烯烃配向膜，例如脱水的PVA和脱盐酸的聚氯乙烯。其中，PVA基膜是优选的。另外，偏振膜的厚度一般从1至80微米，尽管不局限于这一范围。
保护层没有特别限制，而可以是传统上公知的透明膜。举例来说，具有优异透明度、机械强度、热稳定性、湿气屏蔽性质和各性同性的透明保护膜是优选的。这种透明保护层的材料的具体实例可以包括纤维素基树脂，例如纤维素三醋酸酯，以及基于聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚苯乙烯、聚降冰片烯、聚烯烃、丙烯酸物质、醋酸酯等的透明树脂。也可以使用基于丙烯酸物质、氨基甲酸乙酯、丙烯酸氨基甲酸乙酯、环氧、硅酮等的热固性树脂或紫外固化树脂。其中，考虑到偏振性质和耐用性，表面用碱等皂化的TAC膜是优选的。
保护层的其它实例是在JP 2001-343529 A(WO 01/37007)中描述的聚合物膜。所用的聚合物材料可以是包含侧链具有取代或未取代的亚氨基的热塑性树脂和侧链具有取代或未取代的苯基和腈基的热塑性树脂的组合物，例如，包含异丁烯和N-亚甲基马来酰亚胺的交替共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物的树脂组合物。可选地，可以通过挤出所述树脂组合物来形成聚合物膜。
优选保护层是无色的。更具体地说，由下面条件表示的膜在其厚度方向中的延迟值(Rth)优选从-90纳米至+75纳米，更优选从-80纳米至+60纳米，特别优选从-70纳米至+45纳米。当延迟值在从-90纳米至+75纳米的范围内时，可以充分地解决由于保护膜引起的偏光片的颜色(光学颜色)。在下面的等式中，nx、ny和nz都与上述相同，并且d表示该膜的厚度。
Rth＝[{(nx+ny)/2}-nz]·d
透明保护层可以进一步具有光学补偿功能。对于这种具有光学补偿功能的透明保护层，举例来说可以使用用于防止基于液晶元件中的延迟的视角变化所引起的显色，或者用于增宽优选的视角的公知层。具体的实例包括通过单轴向或双轴向拉伸上述透明树脂所获得的各种膜、液晶聚合物的配向膜等，以及通过在透明基材上提供液晶聚合物的配向层而获得的层叠物。其中，因为可以获得具有优异可视性的宽的视角，所以液晶聚合物的配向膜是优选的。特别优选的是通过用上述三醋酸纤维素膜等支撑光学补偿层而获得的光学补偿延迟板，其中光学补偿层由盘状或向列液晶聚合物的倾斜配向层组成。所述光学补偿延迟板可以是商购产品，例如Fuji Photo Film Co.Ltd.制造的“WV膜”。可选地，可以通过层叠两层或多层光学延迟膜和三醋酸纤维素膜等的膜载体，从而控制例如延迟的光学性质来制备光学补偿延迟板。
透明保护层的厚度没有特别限制，而是可以根据延迟或保护强度来适当地确定。通常，厚度不大于500微米，优选从5至300微米，并且更优选从5至150微米。
透明保护层可以通过公知的方法来适当地形成，例如用上述各种透明树脂涂覆偏振膜的方法，或者在偏振膜上层叠透明树脂膜、光学补偿延迟板等的方法，或者可以是商购产品。
透明保护层举例来说可以进一步接受硬涂覆处理、抗反射处理、防粘处理、扩散和防眩处理等。硬涂覆处理旨向于防止偏光片表面上划痕，并且举例来说是向透明保护膜上提供由可固化树脂组成并且具有优异硬度和平滑度的硬化涂层的处理。可固化的树脂举例来说可以是硅酮基、聚氨酯基、丙烯酸和环氧基紫外固化树脂。可以通过公知的方法实施处理。防粘处理旨向防止相邻层彼此粘贴。抗反射处理旨向防止外部光在偏光片上的反射，并且可以通过形成公知的抗反射膜等来实施。
防眩处理旨向防止由于外部光在偏光片表面上的反射而妨碍透过偏光片的光的可见性。举例来说，防眩处理可以通过公知方法在透明保护膜的表面上提供细微的粗糙来实施。这种细微的粗糙举例来说可以通过喷砂或压花而粗糙化表面，或者通过在形成透明保护层时，在上述透明树脂中混合入透明的细颗粒来提供。
上述透明的细颗粒可以是氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等。除了上述以外，还可以使用具有电导性的无机细颗粒，或者包含例如交联或未交联聚合物颗粒的有机细颗粒。透明细颗粒的平均粒径举例来说是从0.5至20微米，但是没有特别限制。通常，透明细颗粒的混合比相对于100重量份上述透明树脂优选为从2至70重量份，并且更优选从5至50重量份，但是没有特别限制。
可以使用混合了透明细颗粒的防眩层作为透明保护层自身，或者作为施用到透明保护层表面上的涂层等提供。此外，防眩层还起着扩散透过偏光片的光的扩散层的作用，从而加宽了视角(即视觉补偿功能)。
上述抗反射层、防粘层、扩散层和防眩层可以与透明保护层分开层叠在偏光片上，作为包含这些层的光学层片。
层叠这些元件(层叠的双折射膜、偏光片、透明保护层等)的方法没有特别限制，并且可以是传统的方法。通常，可以使用上述粘合剂和压敏粘合层，并且其种类可以根据上述元件和偏光片来适当地确定。粘合剂举例来说可以是基于丙烯酸物质、乙烯醇、硅酮、聚酯、聚氨酯或聚醚的聚合物粘合剂，或者橡胶基粘合剂。还可以使用包含乙烯醇基聚合物的水溶性交联剂，例如戊二醛、蜜胺和草酸的粘合剂或橡胶粘合剂。上述压敏粘合层和粘合剂甚至在暴露于例如湿气和热下时也不容易剥落，并且具有优异的透光率和偏振度。更具体地说，当偏光片是PVA基粘合剂时，考虑到粘合处理的稳定性，这些压敏粘合层和粘合剂优选是PVA基粘合剂。这些压敏粘合层和粘合剂可以直接施用到偏光片和透明保护层的表面上，或者在其表面上配置由压敏粘合层或粘合剂组成的带或片层。此外，当作为水溶液制备这些压敏粘合层和粘合剂时，举例来说按需要可以混合其它添加剂或催化剂，例如酸催化剂。在施用粘合剂的情况中，可以在粘合剂的水溶液中进一步混合其它添加剂或催化剂，例如酸催化剂。粘合剂层的厚度没有特别限制，但是举例来说可以是1至500纳米，优选10至300纳米，并且更优选20至100纳米。可以用任何传统上公知的方法来使用例如丙烯酸聚合物或乙烯醇基聚合物的粘合剂而没有特别限制。可选地，粘合剂可以包含水溶性PVA基聚合物的交联剂，例如戊二醛、蜜胺和草酸。这些粘合剂甚至在湿度或热的影响下也很难剥落，并且它们在光学透明度和偏振度方面是优异的。举例来说，这些粘合剂可以作为水溶液涂覆到各组分的表面上并且在使用前干燥。在水溶液中，举例来说可以按需要混合其它添加剂和例如酸的催化剂。其中，对于粘合剂而言，考虑到与PVA膜的优异粘合性，PVA基粘合剂是优选的。
本发明的光学膜不仅可以包括上述偏光片，而且可以包括任何传统上公知的用于形成图像显示装置的光学层，例如偏光片、分隔双折射膜、任何种类的延迟板、扩散控制膜、亮度增强膜、液晶膜、散光膜、衍射膜、反射层，以及半透明反射层。这些光学层可以单独使用或者至少两层组合使用。这种光学层可以作为单层提供，或者可以层叠至少两层光学层。
延迟板举例来说可以是通过单轴向或双轴向拉伸聚合物、使聚合物接受Z轴配向，或者涂覆液晶聚合物而获得的膜。扩散控制膜可以使用利用扩散、散射和折射来控制视角，或者控制影响清晰度的眩目和散射光的膜。亮度增强膜可以包括四分之一波长板(λ/4板)和胆甾醇型液晶的选择性反射膜，以及根据偏振方向使用各向异性散射的散射膜。另外，举例来说光学膜可以和线栅偏光片组合。
在本发明的光学膜是上述除了由基材和双折射层组成的层叠物(层叠双折射膜)外还进一步包括偏光片的层叠偏光片的情况中，优选使用偏光片作为进一步包括上述光学膜并且具有光学补偿功能的集成偏光片。这种集成偏光片举例来说可以配置在液晶元件的表面上，从而适当地用于各种图像显示装置。
下面将说明集成偏光片。
首先，将说明反射偏光片或半透明反射偏光片的实例。反射偏光片通过在本发明的偏光片上进一步层叠反射层来制备，半透明反射偏光片通过在本发明的偏光片上层叠半透明反射层来制备。
通常，为了使液晶显示器(反射型液晶显示器)从可见面(显示面)反射入射光，将这种反射偏光片配置在液晶元件的背面。反射偏光片有一些优点，例如可以省略装配光源，例如背灯，并且可以使液晶显示器进一步变薄。
反射偏光片可以按照任何公知的方法，例如在具有某种弹性模量的偏光片的一个表面上形成金属反射层等来形成。更具体地说，其一个实例是通过按照需要使偏光片的透明保护层的一个表面(暴露的表面)粗糙化，并且对表面提供包含例如铝的反射金属的沉积膜或金属箔而形成的偏光片。
反射偏光片的另一个实例通过在由于包含在各种透明树脂中的微颗粒而具有细微粗糙的表面的透明保护层上形成相应于所述细微粗糙的反射层来制备。具有细微粗糙表面的反射层不规则地扩散入射光线，以至于可以防止方向性和晃眼，并且可以控制色调的不规则性。反射层可以通过任何传统和适当的方法，包括沉积和电镀，例如真空沉积、离子镀和溅射，直接在透明保护层的粗糙表面上粘附金属箔或金属沉积膜来形成。
如上所述，可以直接在偏光片的透明保护层上形成反射层。可选地，反射层可以用作通过在与透明保护膜相似的适当膜上提供反射层而形成的反射片。因为反射器的典型反射层由金属组成，所以优选以如下状态使用：反射层的反射表面覆盖有膜、偏光片等，从而防止由于氧化而反射比降低，此外，长期维持初始反射比，并且避免单独形成透明保护层。
半透明偏光片通过用半透明反射层代替上述偏光片中的反射层来提供，并且举例来说是在反射层反射并传播光的半透明反射镜。
通常，这种半透明偏光片配置在液晶元件的背面。在包括半透明偏光片的液晶显示器中，当在较亮的环境中使用液晶显示器时，反射来自可见侧(显示侧)的入射光以显示图像，而在较暗的环境中，使用半透明偏光片背面上的内置光源，例如背灯来显示图像。换句话说，半透明偏光片可以用来形成可在亮的环境下节省光源，例如背灯能量，而在较暗的环境中可以使用内置光源的液晶显示器。
下面的说明是关于通过在本发明的偏光片上进一步层叠亮度增强膜而制备的偏光片的实例。
亮度增强膜的适当实例没有特别限制，而是可以选自介电体的多层薄膜，或者线性传播具有预定偏振轴的偏振光而反射其它光的具有变化的折射各向异性的薄膜多层层叠。这种亮度增强膜的实例包括3M公司制造的商标名“D-BE”。另外，可以使用胆甾醇型液晶层，更具体地说胆甾醇型液晶聚合物的配向膜或者固定到支持膜上的配向液晶层作为亮度增强膜。这种亮度增强膜顺时针或者逆时针反射圆形偏振光而传播其它光。这种亮度增强膜的实例包括Nitto Denko公司制造的商标名“PCF 350”和Merck and Co.，Inc制造的商标名“Transmax”。
除了由基材和双折射层组成的层叠(层叠双折射膜)外，上述各种集成偏光片可以进一步包括两层或多层光学层。
当层叠两层或多层光学层时，举例来说通过以制造液晶显示器等的某种顺序分别层叠层的方法来形成层叠物。但是，因其优异的质量稳定性、组装可操作性等，可以通过使用事先已经层叠的光学元件来改善制造液晶显示器的效率。可以使用任何适当的粘合剂，例如上述的压敏粘合剂层来层叠。
举例来说，作为用紫外吸收剂，例如水杨酸盐化合物、二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、氰基丙烯酸酯化合物以及镍配合物盐化合物处理的结果，组成本发明光学膜的各组分(层叠双折射膜和其它光学层)可以具有紫外吸收能力。
如上所述，本发明的光学膜可以优选地用于形成各种装置，例如液晶显示器。举例来说，为了形成在例如透射型、反射型，或者透射-反射型液晶显示器中使用的液晶面板，在液晶元件的至少一个表面上布置本发明的光学膜。
组成液晶显示器的液晶元件可以选自适当的例如由薄膜晶体管代表的活性矩阵驱动型、由扭曲向列和超扭曲向列型代表的简单矩阵驱动型元件。具体地说，可以应用于各种元件，例如STN(超扭曲向列型)元件、TN(扭曲向列型)元件、IPS(面内切换(In-Plane Switching))元件、VA(垂直配向)元件、OCB(光学补偿双折射)元件、HAN(混合准直向列)元件、ASAM(轴对称准直微池)元件、铁电-反铁电元件、以及那些接受系统准直-划分(alignment-division)的元件或那些接受自由准直-划分的元件。其中，因为本发明的光学膜和偏光片对于VA(垂直配向)元件的光学补偿是特别优异的，所以特别优选地使用它们作为VA模式液晶显示器的视角补偿膜。
通常，液晶元件由相对的液晶元件基底和注入基底之间间隔的液晶组成。液晶元件基底可以由玻璃、塑料等制成而没有特别限制。塑料基底的材料可以选自传统上公知的材料而没有特别限制。
当在液晶元件的两个表面上都安置偏光片或光学膜时，它们可以相同或不同。另外，为了形成液晶显示器，可以在适当的位置安置一层或多层适当的元件，例如棱镜阵列片、透镜阵列片、光学扩散器和背灯。
只要包括液晶板并且使用本发明的液晶板，本发明的液晶显示器没有特别限制。当包括光源时，优选光源是能够有效使用光能的发射偏振光的平面光源，但是没有特别限制。
图4是表示本发明液晶板一个实例的截面图。如图所示，液晶板40具有液晶元件21、层叠双折射膜1、偏光片2和透明保护层3，其中层叠双折射膜1层叠在液晶元件21的一个表面上，而偏光片2和透明保护层3依次层叠在层叠双折射膜1的另一个表面上。通过将液晶保持在两个液晶元件基底(未显示)之间来配置液晶元件。如上所述，层叠双折射膜1是基材和双折射层的层叠物，其中双折射层侧面向液晶元件21，而基材侧面向偏光片2。
本发明的液晶显示器可以另外在可见侧包括例如扩散板、防眩层、抗反射膜、保护层和保护板。可选地，可以在液晶板的液晶元件和偏光片之间适当地放置补偿延迟板等。
本发明的光学膜不仅可以在上述液晶显示器中使用，而且举例来说可以在自发光显示器，例如有机电致发光(EL)显示器、PDP和FED中使用。当在自发光平面显示器中使用时，举例来说为了获得圆形偏振光，本发明的光学膜中双折射层的面内延迟Δnd设置为λ/4，因此其可以用于抗反射滤光器。
下面是包含本发明光学膜的EL显示器的具体说明。本发明的EL显示器是具有本发明光学膜的装置，并且可以是有机EL或无机EL显示器。
在最近的EL显示器中，为了防止黑色状态中电极的反射，建议使用例如偏光器和偏光片的光学膜以及λ/44板。当从EL显示器中发出线性偏振光、圆形偏振光或椭圆偏振光时，本发明的光学膜是尤其有用的。当甚至在前面方向中发射自然光的情况中，倾斜的光束被部分偏振时，本发明的光学膜也是尤其有用的。
首先，下面将解释典型的有机EL显示器。通常，这种有机EL显示器具有通过依次在透明基底上层叠透明电极、有机发光体层和金属电极而制备的发光体(有机EL发光体)。有机发光体层是各种有机薄膜的层叠物。其实例包括各种组合，例如由三苯胺衍生物等组成的空穴注入层和由荧光有机固体，例如蒽组成的发光层的层叠物；发光层和由二萘嵌苯衍生物等组成的电子注入层的层叠物；以及空穴注入层、发光层和电子注入层的层叠物。
通常，有机EL显示器根据下面的原理发光：向阳极和阴极施加电压，以至于将空穴和电子注入有机发光层，通过这些空穴和电子的重新键合而产生的能量激发荧光物质，并且激发的荧光物质当其返回基态时发光。所述过程期间，这些空穴和电子的重新键合机理与普通二极管是相似的。这表明电流和发光强度相对于施加的电压表现出很大的非线性，伴随着整流现象。
有机EL显示器需要至少一个电极是透明的，从而获得有机发光层的发光。通常，例如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料的透明电极用作阳极。使用对阴极具有小阻抗的物质对于方便电子注入，从而提高发光效率是有效的，通常可以使用例如Mg-Al和Al-Li的金属电极。
在如上所述结构的有机EL显示器中，优选有机发光层通常由例如约10纳米的极薄的膜组成，以至于有机发光层可以像透明电极一样基本上传播所有的光。结果，当该层没有照亮时，从透明基底的表面进入并且通过透明电极和有机发光层的光束在金属电极上反射，以至于再次到达透明基底的表面上。因而，当从外部观察时，有机EL显示器的显示表面像镜子一样。
举例来说，包括有机EL发光体的本发明的有机EL显示器在有机发光层的表面一侧上具有透明电极，在有机发光层的背面具有金属电极。在有机EL显示器中，优选在透明电极的表面上安置本发明的光学膜，此外在偏光片和EL元件之间安置λ/4板。如上所述，通过安置本发明光学膜而获得的有机EL显示器可以抑制外部反射并改善可见性。更优选在透明电极和光学膜之间安置延迟板。
延迟板和光学膜(例如层叠偏光片)举例来说偏振从外部进入的光线，并且通过金属电极反射，因此偏振具有不能从外部看见金属电极镜面的作用。特别地，通过形成具有四分之一波长板的延迟板并且调节通过延迟板和偏光片的偏振方向形成的角度为π/4，可以完全阻断金属电极的镜面。即，偏光片仅传播进入有机EL显示器的外部光线中的线性偏振光部分。通常，线性偏振光被延迟板改变成椭圆偏振光。当延迟板是四分之一波长板并且角度为π/4时，光变成圆形偏振光。
这种圆形偏振光举例来说通过透明基底、透明电极和有机薄膜。在被金属电极反射后，光再次通过有机薄膜、透明电极和透明基底，并且在延迟板上变成线性偏振光。另外，因为线性偏振光以直角穿过偏光片的偏振方向，所以它不能通过偏光片。因此，如上所述，完全阻断了金属电极的镜面。
实施例
下面是参照实施例和对比例的本发明的进一步说明。应当指出本发明不局限于这些实施例。光学膜的性质按照下面的方法来测试。
(延迟值的测定)
使用延迟计(Oji Scientific Instruments制造，商标名：KOBRA21ADH)测定延迟值。
(折光指数)
使用Oii Scientific Instruments制造的KOBRA21ADH测定590纳米处的折光指数。
(膜厚测量)
使用Anritsu制造的DIGITAL MICROMETER K-351C(商标名)测量厚度。
(实施例1)
从2，2-双(3，4-二羧苯基)六氟丙烷二酐和2，2’-双(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯合成由下述化学式表示的分子量MW)为110,000的聚酰亚胺，并且溶解在乙酸乙酯中，制备出20％重量的聚酰亚胺溶液。关于聚酰亚胺等的制备，参阅F.Li等在“Polymer”40(1999)4571-4583中的说明。通过在175℃下的固定端横向拉伸，将厚度为80微米的三乙酰纤维素(TAC)膜在横向上拉伸至原始长度的1.3倍，从而获得厚度为78微米的拉伸TAC膜。用聚酰亚胺溶液涂覆如此拉伸的TAC膜，在150℃下热处理10分钟，从而获得光学膜。所述光学膜包括厚度为78微米、Δn(b)为约0.0006的完全透明且平直拉伸的TAC膜(基材(b))；层叠在透明膜(b)上的厚度为6微米、Δn(a)为约0.045的聚酰亚胺膜(双折射层(a))。所述光学膜包括具有光学性质nx＞ny＞nz的双折射层。
Figure C20048001002900371
(实施例2)
在甲基异丁基酮中溶解由下述图(18)表示的分子量(MW)为110,000的聚醚酮(商标名：PolyetherketoneA，由Nippon Shokubai Co.Ltd.制造)，从而制备出20％重量的清漆。将所述清漆涂覆到如实施例1中的拉伸TAC膜上，并且在150℃下干燥20分钟，得到光学膜。所述光学膜包括厚度为78微米、Δn(b)为约0.0006的完全透明且平直拉伸的TAC膜(透明膜(b))，以及层叠在透明膜(b)上的厚度为4微米、Δn(a)为约0.038的聚醚酮膜(双折射层(a))。所述光学膜包括具有光学性质nx＞ny＞nz的双折射层。
Figure C20048001002900381
(实施例3)
从4，4’-双(3，4-二羧苯基)-2，2-二苯基丙烷二酐和2，2’-二氯-4，4’-二氨基联苯合成聚酰亚胺(MW＝30,000)，并且溶解在环戊酮中，制备出20％重量的聚酰亚胺溶液。所述溶液被涂覆在厚度为80微米的未拉伸的TAC膜上，在130℃下干燥5分钟，并且在150℃下通过纵向单轴拉伸将其拉伸至原始长度的1.1倍，从而获得光学膜。所述光学膜包括厚度为78微米、Δn(b)为约0.0006的完全透明且平直的TAC膜(透明膜(b))，以及层叠在透明膜(b)上的厚度为5微米、Δn(a)为约0.025的聚酰亚胺膜(双折射层(a))。所述光学膜包括具有光学性质nx＞ny＞nz的双折射层。
(实施例4)
从2，2-双(3，4-二羧苯基)六氟丙烷二酐和2，2’-双(三氟甲基)-4，4’-二氨基联苯合成聚酰亚胺(MW＝100,000)，并且溶解在DMAC(二甲基乙酰胺)中，制备出20％重量的聚酰亚胺溶液。所述溶液被涂覆在厚度为80微米的未拉伸的TAC膜上，在150℃下干燥5分钟，并且在150℃下通过纵向单轴拉伸将其拉伸至原始长度的1.1倍，从而获得光学膜。所述光学膜包括厚度为78微米、Δn(b)为约0.0006的完全透明且平直的TAC膜(透明膜(b))，以及层叠在透明膜(b)上的厚度为6微米、Δn(a)为约0.039的聚酰亚胺膜(双折射层(a))。所述光学膜包括具有光学性质nx＞ny＞nz的双折射层。
(实施例5)
75重量份从异丁烯和N-亚甲基马来酰亚胺合成的交替共聚物(含有50％摩尔N-亚甲基马来酰亚胺)和25重量份含28％重量丙烯腈的丙烯腈-苯乙烯共聚物被溶解在二氯甲烷中，从而制备出固体浓度为15％重量的聚合物溶液。该聚合物溶液被流延到配置在玻璃板上的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜上，并且在室温下放置60分钟。剥离在PET膜上形成的聚合物膜，在100℃下干燥10分钟，进一步在140℃下干燥10分钟，再在160℃干燥30分钟，从而获得透明膜(b)。所述膜具有1纳米的面内延迟值(Δnd＝(nx-ny)·d)，并且在厚度方向上的延迟值(Rth＝(nx-nz)·d)为2纳米。
如此获得的透明膜(b)用如实施例1中的聚酰亚胺溶液来涂覆，并且在100℃下干燥5分钟，并且在130℃下通过纵向单轴拉伸将其拉伸至原始长度的1.1倍，得到光学膜。所述光学膜包括厚度为40微米、Δn(b)为约0.001的完全透明且平直的混合聚合物膜(透明膜(b))，以及层叠在透明膜(b)上的厚度为6微米、Δn(a)为约0.035的聚酰亚胺膜(双折射层(a))。所述光学膜包括具有光学性质nx＞ny＞nz的双折射层。
(实施例6)
如实施例1的聚酰亚胺被溶解在甲基异丁基酮中，从而制备出25％重量的聚酰亚胺溶液。所述聚酰亚胺溶液被涂覆到如实施例5的透明膜(b)上，在135℃下干燥5分钟，并且通过纵向单轴拉伸将其拉伸至原始长度的1.1倍。如此获得的光学膜包括厚度为40微米，Δn(b)为约0.0006的完全透明且平直的透明膜(b)，以及层叠在基材(b)上的厚度为10微米，Δn(a)为约0.027的聚酰亚胺膜(双折射层(a))。所述光学膜包括具有光学性质nx＞ny＞nz的双折射层。
(对比例1)
除了使用厚度为75微米的PET膜外，拉伸基材并且按照实施例1形成双折射层。如此获得的光学膜包括厚度为75微米、Δn(b)为约0.0006的完全透明且平直的拉伸PET膜(基材(b))，以及层叠在透明膜(b)上的厚度为6微米、Δn(a)为约0.045的聚酰亚胺膜(双折射层(a))。所述光学膜包括具有光学性质nx＞ny＞nz的双折射层。
对于每种在实施例1-6和对比例1中如此获得的光学膜，测量双折射层的面内延迟(Δnd)和厚度方向延迟(Rth)，以及由下面等式表示的Nz。
Δnd＝(nx-ny)×d
Rth＝(nx-nz)×d
Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)
为了测量溶剂渗透层的厚度D(y)，通过SEM(商标名：HF2000，Hitachi Ltd.制造)观察各个光学膜的剖面。
通过实施基于JIS K 5400 8.5.1规则的试验来评价每种光学膜基材和双折射层之间的粘合性，并且基于所述规则进行评价。在根据规则从0至10(每2点)的评价中，圆圈表示10点，三角表示8或6点，‘X’表示6点以下。
结果显示在下面的表1中。还显示了各个实施例和对比例中使用的涂覆溶液的粘度。
表1
M<sub>W</sub> 溶液粘度(P·S) Δb Δa Δnd(nm) Rth(nm) Nz(nm) 粘合性 D(a)(nm) D(y)(nm)
  实施例1   110,000     4   0.0006  0.045     135     270     2.0   10‘o’     6   0.06
  实施例2   110,000     4   0.0006  0.038     100     150     1.5   10‘o’     4   0.04
  实施例3 30,000 7 0.0006 0.025 50 125 2.5 10‘o’ 5 0.05
  实施例4 100,000 1 0.0006 0.039 100 235 2.4 10‘o’ 6 0.60
  实施例5 110,000 8 0.001 0.035 80 210 2.6 10‘o’ 6 2.4
  实施例6   110,000     4   0.0006  0.027     60     270     2.3   10‘o’     10   5.0
  对比例1 110,000 4 0.0006 0.045 30 270 2.0 0‘x’ 6 0
如表1所示，各个实施例的所有光学膜都具有溶剂渗透层，并且它们在基材和双折射层之间的粘合性方面是优异的。相反，在对比例的光学膜中没有发现溶剂渗透层，并且基材和双折射层之间的粘合性是差的。
工业应用性
如上所述，根据本发明制造光学膜的方法，可以获得在基材和双折射层之间的粘合性优异的光学膜。因为当应用于液晶显示器时，不会光学扭曲并且提供了优选的可见性，所以如此获得的光学膜是有用的。

Claims (5)

1.一种制造包括基材和双折射层的相位差板的方法，该方法包括：
在所述基材上涂覆所述双折射层的形成材料以形成涂覆膜的步骤；以及
固化所述基材上的涂覆膜以形成所述双折射层的步骤，
其中在所述涂覆步骤中涂覆在所述基材上的形成材料是通过将所述材料分散或溶解在溶剂中来制备为涂覆溶液，且
所用溶剂对所述基材表现出溶解性；
所述基材的材料包括三乙酰纤维素；
所述溶剂为乙酸乙酯或二甲基乙酰胺；
其中，所述双折射层和所述基材满足下面所有条件(I)至(III)：
Δn(a)＞Δn(b)×10    (I)
1＜(nx-nz)/(nx-ny)    (II)
0.0005≤Δn(a)≤0.5   (III)
在所述条件(I)～(III)中，Δn(a)表示所述双折射层的双折射率，并且Δn(b)表示所述基材的双折射率，它们分别由下面的公式表示，并且在这些公式和上述条件(II)中，nx、ny和nz分别表示所述双折射层中X-、Y-和Z-轴方向上的折射率，nx’、ny’和nz’分别表示所述基材中X-、Y-和Z-轴方向上的折射率；所述X轴方向表示所述双折射层和所述基材的面内具有最大折射率的轴方向，所述Y轴方向表示在所述面内与X轴垂直的轴方向，并且所述Z轴方向表示垂直于所述X轴和所述Y轴的厚度方向，
Δn(a)＝[(nx+ny)/2]-nz
Δn(b)＝[(nx’+ny’)/2]-nz’。
2.根据权利要求1的方法，其进一步包括在固化步骤之前或之后拉伸或收缩所述基材以拉伸或收缩所述基材上的涂覆膜或双折射层的步骤。
3.根据权利要求1的方法，其中所述双折射层的形成材料包括非液晶聚合物。
4.根据权利要求3的方法，其中所述非液晶聚合物是至少一种选自以下组中的聚合物：聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚芳醚酮、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺。
5.根据权利要求1的方法，其中D(y)相对D(a)满足下面的条件：
D(y)＞D(a)×0.01
其中，D(a)表示所述双折射层的厚度，并且D(y)表示所述溶剂渗入所述基材中的厚度。
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