CN101251614A - 层叠相位差薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供透明性、耐热性及机械特性优良、波长分散特性良好且光弹性系数小的层叠相位差薄膜，以及在液晶显示装置中能够实现良好的对比度、宽的可见角的层叠相位差薄膜。一种层叠相位差薄膜，其特征在于，将A薄膜和B薄膜以其迟相轴相互垂直的方式粘接而构成，且满足下式(1)～(4)，其中，A薄膜为对具有正光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成，B薄膜为对具有负光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成；β≤20×10－12Pa－1 (1)；50μm≤dA+dB≤180μm (2)；15μm≤dA≤50μm (3)；R(450)＜R(550)＜R(650) (4)。
Description
技术领域
本发明涉及透明性、耐热性、机械特性以及光学特性优良且适合用于液晶显示装置的层叠相位差薄膜。
背景技术
在液晶显示器中，相位差薄膜是为了改变起偏了的光成分的相对相位而使用的双折射性薄膜。在液晶显示器中，为了得到鲜明且精细的图像，要求双折射层的整个面具有光学均匀性，同时要求随着温度或者湿度等环境的变化其光学特性不会变化，以及要求双折射的值在整个波长范围中均适用于该液晶显示装置。
作为相位差薄膜，一直以来使用对聚乙烯醇树脂、三乙酰基纤维素，聚碳酸酯树脂等高分子薄膜加以延伸定向的物质。但是，这些材料的光弹性系数大，微小的应力即可引起光感度(延迟)的变化，因此具有光学均匀性恶化的问题。另外，这些材料的耐热性或者耐湿热性也未必很充分，尤其用于车载用液晶显示器的情况下，由于预测在苛刻条件下使用，所以希望进行改善。
然而，近几年，作为透明性树脂材料，提出了环状烯烃的单聚物(或者其加氢物)、环状烯烃和环状烯烃以外的烯烃共聚的环状烯烃类共聚物(或者其加氢物)等。
这些聚合物具有低双折射性、低吸湿性、高耐热性等特征，正进行作为光学材料的开发。有报告称这些聚合物的光弹性系数比较小，所以光学均匀性高，且对环境的变化也能够维持稳定的光学特性。在专利文献1中，公开了使用了热塑性饱和降冰片烯类树脂片的液晶显示器用相位差板。
但是，即使使用这样的环状烯烃类聚合物，也是对光学特性的波长分散特性并不充分的物质，结果，液晶显示的色调没有得到充分的改善。
作为改善这种光学特性的波长分散特性的方法，提出了将光学特性不同的两种聚合物加以混合的方法、向聚合物中混合具有折射率异向性的棒状无机分子的方法、粘接并延伸光学特性不同的两种薄膜的方法、对两种以上相位差薄膜交叉编织光轴(延伸轴)而使用的方法、将相位差大且相位差的波长分散性低的薄膜和相位差小且相位差的波长分散性大的薄膜沿着其迟相轴相互垂直的方向粘接的方法等。
在专利文献2中，揭示了将混合了聚碳酸酯树脂和聚苯乙烯树脂的延伸薄膜层叠的方法或者将该混合了的延伸薄膜和降冰片烯类聚合物的延伸薄膜层叠的方法。但是，这些层叠薄膜的聚碳酸酯树脂和聚苯乙烯树脂间的相溶性差，具有混合物的光学特性出现不均等问题。
在专利文献3中，揭示了在聚合物薄膜中分散了具有折射率异向性的棒状无机物的延伸薄膜。但是，虽然波长分散性得到了改善了，薄膜的光弹性系数却没有得到改善。
在专利文献4中揭示了交叉两种相位差薄膜的光轴(延伸轴)来得到1/2波长板或者1/4波长板的方法。具体来说，该方法是将两张以上的聚碳酸酯树脂制相位差薄膜沿着其迟相轴既不是相互垂直也不是相互平行的方向加以组合的方法，具有光弹性系数变高的缺点。
在专利文献5中，揭示了将相位差的值大且相位差的波长分散性低(不论波长，相位差的值大致一定)的薄膜和相位差的值小且相位差的波长分散性大(波长和相位差的值是大的反比例关系)的薄膜沿着其迟相轴相互垂直的方向粘接的方法。在该方法中，尽管提供了显示质量良好的光学薄膜，但是层叠薄膜的光弹性系数变大，微小的应力即可引起相位差的变化，具有光学均匀性不好的问题。
【专利文献1】JP特开平04-245202号公报，
【专利文献2】JP特开2005-031626号公报
【专利文献3】JP特开2005-227427号公报
【专利文献4】JP特开平05-100114号公报
【专利文献5】JP特开2002-303723号公报
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种层叠相位差薄膜，该层叠相位差薄膜的透明性、耐热性及机械特性优良，波长分散特性良好(显示出满足下式(4)的逆波长分散特性)且光弹性系数小。
本发明第二目的在于提供一种层叠相位差薄膜，该层叠相位差薄膜在液晶显示装置中能够实现良好的对比度、宽的可见角。
本发明人为了达成上述目的，进行了悉心研究的结果，发现以以下方式构成的层叠相位差薄膜极其有效，由此完成了本发明，其中，所述层叠相位差薄膜是将对由具有特定厚度且具有正光弹性系数的聚合物构成的薄膜进行单轴延伸而成的相位差薄膜和对由具有特定厚度且具有负光弹性系数的聚合物构成的薄膜进行单轴延伸而成的相位差薄膜，以其迟相轴互相垂直的方式而层叠的层叠相位差薄膜。
即，根据本发明，提供如下技术方案：
1.一种层叠相位差薄膜，其特征在于，将A薄膜和B薄膜以其迟相轴相互垂直的方式粘接而构成，且满足下式(1)～(4)，其中，A薄膜为对具有正光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成，B薄膜为对具有负光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成；
β≤20×10-12Pa-1 (1)
50μm≤dA+dB≤180μm (2)
15μm≤dA≤50μm (3)
R(450)＜R(550)＜R(650) (4)
(其中，β是层叠薄膜的光弹性系数(Pa-1)，dA以及dB分别是A薄膜的膜厚(μm)以及B薄膜的膜厚(μm)，R(450)、R(550)以及R(650)分别表示层叠相位差薄膜在波长450nm、550nm以及650nm时的的面内相位差。)
2.如上述1记载的层叠相位差薄膜，其中，上述A薄膜以及B薄膜进一步满足下式(5)～(8)；
Ra(550)＜Rb(550) (5)
Ra(450)＞Ra(550)＞Ra(650) (6)
Rb(450)＞Rb(550)＞Rb(650) (7)
Rb(450)-Ra(450)＜Rb(550)-Ra(550)
＜Rb(650)-Ra(650) (8)
(其中，Ra(450)、Ra(550)以及Ra(650)分别表示A薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差，Rb(450)、Rb(550)以及Rb(650)分别表示B薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差。)
3.如上述1或2记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有正光弹性系数的聚合物的光弹性系数为20×10-12～120×10-12Pa-1，具有负光弹性系数的聚合物的光弹性系数为-20×10-12～-5×10-12Pa-1。
4.如上述1～3中任意一项记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有正光弹性系数的聚合物为从聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚砜树脂以及聚醚砜树脂组成的群中选择的至少一种树脂。
5.如上述4记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有正光弹性系数的聚合物为聚碳酸酯树脂。
6.如上述1～5中任意一项记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有负光弹性系数的聚合物为环状环烯烃类聚合物。
7.如上述6记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有负光弹性系数的聚合物为降冰片烯类环烯烃和乙烯化合物的共聚物。
8.如上述1～7中任意一项记载的层叠相位差薄膜，其中，上述A薄膜的膜厚(dA)和上述B薄膜的膜厚(dB)之间的关系式满足下式(9)；
3dA≤dB≤12dA (9)。
9.一种层叠偏振板，其包括上述1～8中任意一项所述的层叠相位差薄膜。
10.一种液晶显示装置，其在液晶单元的至少一个表面上，配置了上述1～8中任意一项记载的层叠相位差薄膜或者上述9记载的层叠偏振板。
附图说明
图1是表示本发明的A薄膜和B薄膜的波长分散特性之一例的图。
图2是表示本发明的层叠相位差薄膜的波长分散特性之一例的图。
其中，附图标记说明如下：
1.薄膜B5的位相差：波长分散依赖性
2.层叠薄膜的位相差
3.薄膜A4的位相差：波长分散依赖性
4.理想的相位差：波长分散依赖性
5.实施例5记载的层叠相位差薄膜的相位差：波长分散依赖性
具体实施方式
以下详细说明本发明。
本发明的层叠相位差薄膜，其特征在于将A薄膜和B薄膜以其迟相轴相互垂直的方式粘接而构成，且满足下式(1)～(4)为特征的层叠相位差薄膜，其中，A薄膜为对具有正光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成的薄膜，B薄膜为对具有负光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成的薄膜；
β≤20×10-12Pa-1 (1)
50μm≤dA+dB≤180μm (2)
15μm≤dA≤50μm (3)
R(450)＜R(550)＜R(650) (4)
(其中，β是层叠薄膜的光弹性系数(Pa-1)，dA以及dB分别是A薄膜的膜厚(μm)以及B薄膜的膜厚(μm)，R(450)、R(550)以及R(650)分别表示层叠相位差薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差。)
在此，当张力施加方向上的折射率为na、与张力垂直方向上的折射率为nb、薄膜的截面积为S、施加在薄膜上的张力为F时，光弹性系数β可表示为(na-nb)×S/F。光弹性系数β可以通过以下方法求出，即准备宽度为1cm、长度为6cm的层叠薄膜，用椭圆偏震计(JASCO公司制造、商品名为M-220)测量该薄膜的无负荷状态下的相位差、1N、2N、3N负荷时的波长550nm光的相位差，并计算(相位差)×(薄膜宽度)/(负荷)而求出光弹性系数β。层叠相位差薄膜的光弹性系数β为20×10-12Pa-1以下，优选为10×10-12Pa-1以下，更优选为5×10-12Pa-1以下。其下限优选为0×10-12Pa-1。若光弹性系数β超过20×10-12Pa-1，则在粘接时或者因其后的温度变化产生的应力引起相位差的变化，无法实现目标相位差，故不优选。
该层叠相位差薄膜满足上述式(4)。通过满足式(4)，该层叠相位差薄膜几乎可以在整个波长范围内实现目的相位差。已知对聚合物加以延伸而成的相位差薄膜的相位差一般近似满足于式a+b/λ2+c/λ4+d/λ6(a，b，c，d为比例常数，λ为测定波长)，在波长450nm到650nm范围内，相位差单调增加或者单调减少。因此，通过测定450nm和550nm的相位差，确定满足R(450)＜R(550)，即可知满足R(450)＜R(550)＜R(650)。
上述A薄膜，是对具有正光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成的薄膜。作为具有正光弹性系数的聚合物，可以举出在分子主链上具有芳香族环的化合物，可以举出由聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚砜树脂以及聚醚砜树脂组成的群中选择的至少一种树脂。
该具有正光弹性系数的聚合物的光弹性系数的优选范围为20×10-12Pa-1～120×10-12Pa-1，更优选的范围是30×10-12Pa-1～100×10-12Pa-1。若光弹性系数超过120×10-12Pa-1，则用于抵消它的、由具有负光弹性系数的聚合物构成的薄膜的层有必要加厚，导致层叠薄膜变厚。光弹性系数不足20×10-12Pa-1的聚合物则难以发现相位差，或者相位差的波长依赖性变小。
上述B薄膜，是对具有负光弹性系数的聚合物加以延伸定向而成的薄膜。作为具有负光弹性系数的聚合物，可以举出具有刚直脂环式结构的环状烯烃类聚合物，在分子侧链上具有芳香族环，平均来看延伸时芳香族环相对于分子主链垂直的聚苯乙烯等。
该具有负光弹性系数的聚合物的光弹性系数的优选范围为-20×10-12Pa-1～-5×10-12Pa-1，更优选的范围为-15×10-12Pa-1～-6×10-12Pa-1。若光弹性系数超过-5×10-12Pa-1，则为了抵消由具有正光弹性系数的聚合物构成的薄膜的光弹性，有必要加厚由该具有负光弹性系数的聚合物构成的薄膜层。当光弹性系数不足-20×10-12Pa-1时，相位差的波长依赖性变大，层叠相位差薄膜的相位差的波长依赖性的控制变得困难。
另外，上述A薄膜以及B薄膜进一步优选满足下式(5)～(8)：
Ra(550)＜Rb(550) (5)
Ra(450)＞Ra(550)＞Ra(650) (6)
Rb(450)＞Rb(550)＞Rb(650) (7)
Rb(450)-Ra(450)＜Rb(550)-Ra(550)
＜Rb(650)-Ra(650) (8)
(其中，Ra(450)、Ra(550)以及Ra(650)分别表示A薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差，Rb(450)、Rb(550)以及Rb(650)分别表示B薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差。)
通过满足上述式(5)～(8)，本发明的层叠相位差薄膜能够满足良好的目标波长分散性(式(4)表示的逆波长分散特性)，故优选。
作为具有正光弹性系数的聚合物，从耐热性、相位差的波长依赖性等观点出发，可以将聚碳酸酯树脂作为优选的树脂举出。聚碳酸酯树脂的光弹性系数根据所使用的双酚化合物不同取各种各样的值，但当以典型的2，2-双-4-羟基苯基丙烷为原料的聚碳酸酯树脂时，其光弹性系数为75×10-12Pa-1。
作为具有负光弹性系数的聚合物，从耐热性、发现相位差的容易度、相位差的波长依赖性等观点出发，可以将环状烯烃类聚合物作为优选的树脂举出。尤其是从光弹性系数的绝对值大的方面考虑，优选降冰片烯类环烯烃和乙烯化合物的共聚物。环状环烯烃类聚合物的光弹性系数根据树脂的种类不同而不同，但在-5×10-12～-10×10-12Pa-1的范围。
具有正光弹性系数的A薄膜的膜厚(dA)和具有负光弹性系数的B薄膜的膜厚(dB)的厚度比，可根据所允许的层叠薄膜的光弹性系数或者厚度、层叠薄膜所要求的相位差及其波长依赖性、所示用的树脂的种类(光弹性系数或者发现相位差的容易度)的不同而不同，但是，例如当A薄膜为由聚碳酸酯树脂构成的薄膜，B薄膜为由环状环烯烃构成的薄膜时，优选在3dA≤dB≤12dA的范围，更优选在4dA≤dB≤10dA的范围。若B薄膜的厚度不足A薄膜厚度的3倍，则通过层叠，无法充分达到抵消A薄膜的光弹性系数的效果，在安装、使用薄膜时，产生热不均(粘接、使用薄膜时，由于层叠薄膜和粘附剂的热膨胀系数不同，所以尤其在薄膜的四角产生应力，四角的相位差不同于初期目标相位差的现象)。若B薄膜的厚度超过A薄膜厚度的12倍，则B薄膜的光弹性系数的影响变强，层叠薄膜的光弹性系数反而负向加大。另外，减薄A薄膜的厚度，又有技术上的制约，所以从结果来看层叠薄膜的厚度变厚。
接着，说明本发明的层叠相位差薄膜的制造方法之一例。
首先，准备上述A薄膜(以下称为相位差薄膜A)。相位差薄膜A，可通过对采用公知方法形成的薄膜向其纵向或者横向进行单轴延伸而得到，所述公知方法包括如挤出成型、压延法、溶剂浇注法、薄膜流延法等。对具体的延伸方法没有特别的限制，可以适当使用公知的方法，例如可以举出轧辊法纵向延伸、展幅机横向延伸、在薄膜的MD方向上进行单轴延伸的自由端纵向延伸、固定薄膜的MD方向的同时在TD方向上进行单轴延伸的固定端横向延伸等。
接着，准备上述B薄膜(以下称为相位差薄膜B)。相位差薄膜B也可以与相位差薄膜A相同地，可通过对采用公知方法形成的薄膜向其纵向或者横向进行单轴延伸而得到。所述公知方法包括如挤出成型、压延法、溶剂浇注法、薄膜流延法等。
上述相位差薄膜A、B的延伸倍率根据延伸方法的不同而不同，但通常相对于未延伸的薄膜A、B的长度，优选延伸5～400％，更优选延伸10～200％。
对上述未延伸薄膜A、B进行延伸的温度，可以根据所使用薄膜的玻璃转变点(Tg)或者薄膜中添加物的种类等适当选择。延伸上述未延伸薄膜的温度例如为80～220℃，优选为100～200℃。尤其优选在Tg～Tg+10℃的范围内进行。若在不足Tg的温度下进行延伸，则容易产生薄膜的破断等。若在超过Tg+10℃的温度下进行延伸，则难以发现延伸薄膜的相位差。
上述未延伸薄膜A、B的延伸温度、延伸方向、延伸倍率、延伸方法可以相同，也可以不相同。
在本发明中，可以采用分别对未延伸薄膜A、B进行延伸后粘接的方法。若在粘接未延伸薄膜A和未延伸薄膜B后实施延伸，则薄膜之间的粘接性恶化，故不优选。分别延伸未延伸薄膜A、B后粘接的方法中，由于可将各未延伸薄膜的延伸温度、延伸方向、延伸倍率、延伸方法不受另一方薄膜的限制而进行选择，所以在聚合物选择的范围、薄膜厚度设定、相位差的控制等方面有利。
相位差薄膜A和相位差薄膜B的粘接可以使用黏接剂(粘着剤)或者粘接剂(接着剤)来进行。作为用于此粘接的黏接剂或者粘接剂，例如可以举出丙烯酸类、乙烯醇类、硅胶类、聚酯类、聚氨酯类系、聚醚类等的聚合物制粘接剂或者橡胶类粘接剂等。
本发明的层叠相位差薄膜可以以单独该层叠相位差薄膜的形式或者根据需要与其他光学薄膜等加以组合的层叠体形式利用于各种光学用途中，具体来说可以作为各种液晶显示元件的光学补偿部件等利用。作为一个例子，通过将工业制造的碘类或染料类的偏振板(或偏振镜)和本发明层叠相位差薄膜加以组合，可以作为具有补偿、调整液晶显示元件的双折射性的作用的层叠偏振板。
对与本发明的层叠相位差薄膜任意组合而使用的偏振板没有特别的限定，其基本结构是在偏振镜的单侧或者两侧层叠了保护层(薄膜)的偏振板。
作为上述偏振镜(偏振薄膜)，没有特别的限制，例如可以使用通过公知方法，在各种薄膜上吸附并染色碘或者双色性染料等双色性物质，并通过交联、延伸、干燥而制备的物质等。其中，优选当入射自然光时透过直线偏振的薄膜，优选光透过率或者偏振度优良的物质。作为吸附上述双色性物质的各种薄膜，例如可以举出聚乙烯醇(PVA)类薄膜、部分缩甲醛化PVA类薄膜、乙烯·醋酸乙烯共聚物类部分皂化薄膜、纤维素类薄膜等亲水性高分子薄膜等，除此之外，还可以使用例如PVA的脱水处理物或者聚氯乙烯的脱酸碱处理物等的多烯烃定向薄膜等。其中优选吸附定向了碘或者双色性染料的PVA类薄膜。另外，上述偏振薄膜的厚度通常为1～80μm的范围，但并不限于此。
作为上述保护层(薄膜)，可以使用以往公知的透明薄膜，但优选透明性、机械强度、热稳定性、防水性、各向同性等优良的物质。作为这种透明保护层材质的具体例子，可以举出三乙酰基纤维素等的纤维素类树脂；或聚酯类、聚碳酸酯类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚醚砜类、聚砜类、聚苯乙烯类、聚降冰片烯类、聚烯烃类、丙烯酸类、乙酸酯类等的透明树脂；侧链具有取代酰亚胺基或者非取代酰亚胺基的热塑性树脂与侧链具有取代苯基或者非取代苯基和腈基的热可塑性树脂的混合物；液晶聚合物等。另外，还可以举出上述丙烯酸类、聚氨酯类、丙烯酸聚氨酯类、环氧类、硅树脂类等的热固型树脂或者紫外线固化型树脂等。其中，从偏振特性或者耐久性的方面出发，优选用碱等对表面进行皂化处理的TAC薄膜。
上述透明薄膜的厚度可以根据相位差或保护强度等适当地决定，例如为500μm以下，优选为5～300μm、更优选为5～150μm的范围。
上述透明保护层例如可以通过以往公知的方法适当地形成，也可以使用市售品，其中，所述公知的方法包括在偏振薄膜上涂敷各种透明树脂的方法、在偏振板上层叠上述透明树脂制薄膜或者上述光学补偿相位差板等的方法等。
层叠相位差薄膜、偏振镜、透明保护层等的各构成物彼此间的层叠方法可以按照以往公知的方法进行。一般来说，能够使用与上述相同的黏接剂或者粘接剂等，其种类可以根据上述各构成物的材质等适当决定。
要求如上所述的黏接剂、粘接剂例如具有即使受湿度或者热的影响也难以剥离，且要求光透过率或偏振度优良的性能。具体来说，当上述偏振镜为PVA类薄膜时，从粘接处理的稳定性等观点出发，优选PVA类粘接剂。这些粘接剂或者黏接剂可以直接涂敷于偏振镜或者透明保护层的表面上，也可以将由上述粘接剂或者黏接剂构成的胶带或者薄板施于表面。另外，作为水溶液制备的情况下，也可以根据需要，混合其他添加剂或者酸等催化剂。
另外，在涂敷上述粘接剂的情况下，也可以在上述粘接剂水溶液中混合添加剂或者酸等催化剂。对这种粘接剂的厚度没有特别的限制，例如为1μm～500μm，优选为10μm～300μm，更优选为20μm～100μm。
本发明所述层叠偏振板可以适用于各种液晶显示装置的构成中，但在适用时，可以根据需要，通过胶粘层或者粘着层，层叠一层或者两层以上的反射板、半透过反射板、增亮膜等光学层。
接着，说明反射型偏振板或者半透过反射型偏振板之一例。反射型偏振板在本发明的层叠偏振板上进一步层叠有反射板，半透过反射型偏振板在本发明的层叠偏振板上进一步层叠有半透过反射板。
上述反射型偏振板通常配置在液晶单元的内侧，能够适用于反射来自可视侧(显示侧)的入射光而显示的类型的液晶显示装置(反射型液晶显示装置)等中。这种反射型偏振板能够省略用于从背面照射的光源的内置，所以具有可使液晶显示装置薄型化等优点。
上述反射型偏振板已知在偏振板的单面形成由金属等构成的反射板的方法，可以由以往公知的方法来制造。具体来说，作为其一例，可以举出根据需要凹凸状处理偏振板的单面，在其上设置由铝等反射性金属构成的金属箔或者蒸镀膜，由此作为反射板形成的反射型偏振板。
另一方面，上述半透过反射型偏振板是在上述反射型偏振板中，用半透过型反射板代替反射板的偏振板。作为半透过型反射板，例如可以举出由反射层反射光且透过光的半透半返镜等。
上述半透过反射型偏振板通常设置在液晶单元的内侧，当在比较明亮的环境下使用液晶显示装置等时，反射来自可视侧(显示侧)的入射光来显示图像，另一方面，在比较暗的环境下，使用内装在半透过反射型偏振板背侧的背光灯等的内装光源来显示图像，能够适用于可在明暗两种环境下使用的液晶显示装置等。
另外，本发明的层叠相位差薄膜能够与各种相位差板、扩散控制薄膜、增亮膜等组合使用。作为相位差板可以举出对聚合物进行单轴延伸的相位差板、双轴延伸的相位差板、Z轴定向处理的相位差板、涂敷了液晶性高分子的相位差板等。扩散控制薄膜可以使用利用了用于控制可见角的扩散、散射、折射的薄膜、或者利用了控制与解析度相关的眩光、散射光等的扩散、散射、折射的薄膜等。增亮膜可以使用采用了胆留醇型液晶的选择反射和λ/4板的增亮膜、或者利用了偏振方向引起的异向性散射的散射薄膜等。也可以与线栅(Wire-Grid)型偏振镜组合使用。
例举在本发明的层叠相位差薄膜或者层叠偏振板等上进一步层叠了增亮膜的相位差薄膜或者层叠偏振板等的一例。
作为上述增亮膜，可以使用电介体的多层薄膜、或者折射率异向性不同的薄膜的多层层叠体等的具有透过规定偏振轴的直线偏振光、而反射其他光的特性的薄膜等。作为这样的增亮膜的市售品，已知有3M公司制造的商品名【D-BEF】等。另外，还可以使用将胆留醇液晶层，尤其是将胆留醇液晶聚合物的定向薄膜、或者其定向液晶层支撑在薄膜基材上的薄膜等。他们具有反射左右一方的圆偏振光，而透过其他光的特性，作为市售品，已知有日东电工公司制造的商品名【PCF350】、Merck公司制造的商品名【Transmax】等。
如上所述，层叠了两层以上光学层的光学部件，可在液晶显示装置等的制造过程中，按照依次分别层叠的方式制作，若作为事先层叠好的光学部件使用时，品质的稳定性或组装操作性优良，具有能够提高液晶显示装置等的制造效率的优点。另外，作为该层叠方法，可以使用如上所述同样的粘接层等的各种粘接方法。
从容易层叠到液晶单元等的其他部件方面考虑，优选本发明的相位差薄膜或者层叠偏振板等进一步具有黏接剂层或者粘接剂层。这些可以设置在上述相位差薄膜或者层叠偏振板的单面或者两面上。作为上述粘着层的材料，可以使用丙烯酸类系聚合物等以往公知的材料，尤其是，从防止吸湿引起的发泡或者剥离、或者防止由热膨胀差等引起的光学特性的降低或液晶单元的反翘、进而考虑到形成高品质且耐久性优良的液晶显示装置等方面出发，优选使用吸湿率低且耐热性优良的粘着层。另外，也可以使用含有微粒而具有光扩散性的粘着层等。在上述光学薄膜或者层叠偏振板等的表面上施加粘着剂层的方法，可以按照如下所示的方法进行，即，通过流延或者涂布等方式，在上述光学薄膜或者层叠偏振板等的面上，直接添加各种粘着材料的溶液或者熔融液来形成粘着剂层的方法；或者在分离器上实施粘着剂层，将其移着在上述相位差薄膜或者层叠偏振板等表面的方式等。
另外，构成上述相位差薄膜或者层叠偏振板的偏振镜或者透明保护薄膜、粘着(胶粘)剂层等各层，例如可以通过用水杨酸酯类化合物或者二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物或者氰基丙烯酸酯类化合物、镍络盐类化合物等紫外线吸收剂进行表面处理的方式而具有紫外线吸收能力等。
本发明的相位差薄膜或者层叠偏振板，由于其VA(Vertical Aligned)单元的光学补偿非常优秀，所以最适合作为VA模式的液晶显示装置用视觉补偿薄膜而使用。
上述液晶单元通常是在对置的液晶单元基板的间隙上夹着液晶的结构，作为上述液晶单元基板，可以使用玻璃基板或者塑料基板。另外，作为上述塑料基板的材质，没有特别的限制，可以适用以往公知的材料。
另外，本发明的相位差薄膜或者层叠偏振板的用途不限于如上所述的液晶显示装置中，也可以适用于有机电致发光(EL)显示器、等离子显示器(PD)、电场发射平面(FED：Field Emission Display)显示器等的自发光型显示装置中。在用于自发光型显示装置时，例如通过将本发明的相位差薄膜的双折射层的面内相位差值Δnd设定为λ/4，能够得到圆偏振光，所以能够作为反射防止滤光片利用。
近几年，在EL显示装置中，为了防止黑屏状态下来自电极的反射，提出了例如将偏振镜或者偏振板等光学薄膜与λ/4板一同使用的方法。本发明的层叠偏振板或者相位差薄膜，特别是非常有用于从EL层发光直线偏振光、圆偏振光或者椭圆偏振光中的任意偏振光时，或者虽然正面方向上发出自然光，但倾斜方向上的出射光则处于部分偏振的情况等。
该有机EL显示装置，例如含有在有机发光层的表面侧具有透明电极、在里面侧具有不透明金属电机的有机EL发光体的有机EL显示装置中，优选在上述透明电极的表面配置本发明的相位差薄膜或者层叠偏振板。进一步优选将λ/4板配置在偏振板和EL元件之间。这样，通过配置本发明的相位差薄膜，能够抑制外界的反射，得到可视性高的有机EL显示装置。另外，在上述透明电极和相位差薄膜之间，优选进一步配制相位差板。
实施例
以下，采用实施例以及比较例，具体说明本发明，但是本发明并不限于以下实施例。另外，用以下方法评价薄膜特性。
(1)面内的相位差(R)
面内的相位差(R)采用相位差仪(王子计测机器公司制造、商品名KOBRA21ADH)测定。另外，波长分散α由波长550nm下测定的薄膜的相位差R(550)和波长450nm下测定的薄膜的相位差R(450)表示成：
α＝R(450)/R(550)
(2)光弹性系数(β)
准备宽度为1cm、长度为6cm的层叠薄膜，用椭圆偏振计(JASCO公司制造，商品名M-220)，测定该薄膜的无负荷状态下的相位差，1N、2N、3N负荷时的波长550nm光的相位差，并计算(相位差)×(薄膜宽度)/(负荷)，由此得出光弹性系数。
(3)薄膜厚度
采用自记分光光度计(大冢电子(株)制造、商品名MCPD-2000)，在波长700～900nm下，通过光干涉法，测定薄膜厚度。
实施例1
(薄膜A1)
将聚碳酸酯树脂(帝人化成(株)制造、AD-5503)溶解在二氯甲烷中，通过流延法制膜，得到厚度为35μm的聚碳酸酯树脂流延薄膜。在151℃下，对该薄膜向自由端纵向以1.3倍进行单轴延伸，得到在波长550nm光中的Re为262nm、薄膜厚度为30μm的相位差薄膜A1。测定用于制备相位差薄膜A1的聚碳酸酯树脂流延薄膜以及相位差薄膜A1的光弹性系数，发现在延伸前后均为75×10-12Pa-1。
(薄膜B1)
接着，在143℃下，对膜厚为170μm的开环聚合型聚降冰片烯(日本ZEON(株)制造、ZEONOR)薄膜在自由端纵向以2.0倍进行单轴延伸，来制造折射率的波长分散比上述相位差薄膜A1小、在波长550nm光中的Re为400nm、膜厚为120μm的相位差薄膜B1。测定用于制备相位差薄膜B1的聚降冰片烯薄膜以及相位差薄膜B1的光弹性系数，发现延伸前后均为-5.3×10-12Pa-1。
(层叠)
将上述相位差薄膜A1和相位差薄膜B1，以其迟相轴构成的角度为90度的方式，通过粘着剂胶粘层叠而得到面内相位差为138nm的层叠相位差薄膜。该层叠相位差薄膜的光弹性系数为12×10-12Pa-1，α为0.93。
实施例2以及3
采用表1所示的相位差薄膜，与实施例1相同地制作层叠相位差薄膜。将所得到的层叠薄膜的特性表示在表2中。
实施例4
(薄膜B4)
在143℃下，对熔融挤出共聚型聚降冰片烯树脂(DAICEL化学工业(株)制、TOPAS)而制成的厚度为170μm的薄膜，在自由端纵向以2.0倍进行单轴延伸，得到在波长550nm光中的Re为400nm、薄膜厚度为120μm的相位差薄膜B4。测定用于制备相位差薄膜B4的聚降冰片烯薄膜以及相位差薄膜B4的光弹性系数，发现延伸前后均为-7.8×10-12Pa-1。
(层叠)
将该相位差薄膜B4和上述相位差薄膜A1，以与实施例1相同的方法，制作成层叠相位差薄膜。将所得到的层叠相位差薄膜的特性表示在表2中。
实施例5以及比较例1～2
采用表1所示的相位差薄膜，用与实施例1相同的方法，制作层叠相位差薄膜。将所得到的层叠相位差薄膜的特性表示在表2中。
比较例3
对表1所示的共聚型聚降冰片烯树脂薄膜进行延伸的相位差薄膜，将其特性表示在表2中。
液晶显示装置中的评价
(i)液晶显示装置的可见角特性(对比度)的评价
通过丙烯酸类粘接剂层(厚度为20μm)粘接实施例1～5以及比较例1～3所得到的相位差薄膜和偏振板(商品名：SEG1425DU、日东电工社制造)，从而得到层叠偏振板。将这些层叠偏振板和偏振板(商品名：SEG1425DU、日东电工社制造)，以偏振板彼此之间的迟相轴相互垂直的方式，配制在VA型液晶单元的两面，从而得到液晶显示装置。另外，层叠偏振板被配置成相位差薄膜与上述液晶液晶单元连接，并配置在上述液晶单元的背面侧。接着测定所得到的液晶显示装置的上下、左右、对角(45°～225°)、对角(135°～315°)的各方向上的对比度比(Co)≥10的可见角。对比度比表示上述液晶显示装置中白色图像以及黑色图像，通过装置(商品名Ezcontrast 160 D：ELDIM社制造)，对显示画面的正面、上下左右，测定在可见角0～70°中的XYZ显示系的Y值。然后，从白色图像中的Y值(YW)和黑色图像中的Y值(YB)，计算出各可见角中的对比度比(YW/YB)。将全方位的对比度比为10以上的表示成【○】，不足10的则表示为【×】。将其结果示于表2中。
(ii)液晶显示装置的防止着色(色调)的评价
目测如上所述而得到的液晶显示装置，并用以下方式进行评价。将其结果示于表2中。
◎完全没有着色。
○发现有一些着色，但实用上无问题。
×发现无法满足实用程度的着色。
(iii)高温环境下的光照不均(热不均)的评价
在80℃环境下，将上述液晶显示装置放置30分钟后，取出至23℃环境下，并测定刚刚取出后的对比度比。将在整个画面范围内能够实现对比度比20以上的表示为◎，在整个画面范围内能够实现对比度比10以上的表示为○，在画面的四角等一部分部位上不能实现对比度比10以上的则表示为×。将其结果示于表2中。
如表2所述，本发明的层叠相位差薄膜能够实现组装了该薄膜的液晶显示装置的良好的对比度、广可见角、防止着色以及宽的谐调维持温度范围。
表1
| 项目 | PC | |||||||
| 种类 | 延伸倍率 | 薄膜厚度(μm) | R(550)(nm) | α | β(10-12Pa-1) | |||
| 延伸前 | 延伸后 | |||||||
| 实施例1 | A1 | AD-5503 | 1.30 | 35 | 30 | 262 | 1.07 | 75 |
| 实施例2 | A2 | AD-5503 | 1.25 | 34 | 30 | 212 | 1.07 | 75 |
| 实施例3 | A3 | AD-5503 | 1.40 | 36 | 30 | 362 | 1.07 | 75 |
| 实施例4 | A1 | AD-5503 | 1.30 | 35 | 30 | 262 | 1.07 | 75 |
| 实施例5 | A4 | AD-5503 | 1.25 | 23 | 20 | 162 | 1.07 | 75 |
| 比较例1 | A5 | AD-5503 | 1.20 | 55 | 50 | 362 | 1.07 | 75 |
| 比较例2 | A6 | AD-5503 | 1.40 | 60 | 50 | 612 | 1.07 | 75 |
| 比较例3 | - | |||||||
表1(续)
| 项目 | APO | |||||||
| 种类 | 延伸倍率 | 薄膜厚度(μm) | R(550)(nm) | α | β(10-12Pa-1) | |||
| 延伸前 | 延伸后 | |||||||
| 实施例1 | B1 | 开环聚合型 | 2.0 | 170 | 120 | 400 | 1.02 | -5.3 |
| 实施例2 | B2 | 开环聚合型 | 2.4 | 140 | 90 | 350 | 1.02 | -5.3 |
| 实施例3 | B3 | 开环聚合型 | 2.2 | 180 | 120 | 500 | 1.02 | -5.3 |
| 实施例4 | B4 | 共聚型 | 2.0 | 170 | 120 | 400 | 1.02 | -7.8 |
| 实施例5 | B5 | 共聚型 | 1.7 | 155 | 120 | 300 | 1.02 | -7.8 |
| 比较例1 | B6 | 开环聚合型 | 2.6 | 160 | 100 | 500 | 1.02 | -5.3 |
| 比较例2 | B7 | 开环聚合型 | 3.6 | 190 | 100 | 750 | 1.02 | -5.3 |
| 比较例3 | B8 | 共聚型 | 1.4 | 120 | 100 | 138 | 1.02 | -7.8 |
表2
| 项目 | 层叠薄膜 | 显示特性 | |||||
| 膜厚(μm) | R(550)(nm) | α | β(10-12Pa-1) | 对比度 | 色调 | 热不均 | |
| 实施例1 | 155 | 138 | 0.93 | 12 | ○ | ○ | ○ |
| 实施例2 | 125 | 138 | 0.95 | 16 | ○ | ○ | ○ |
| 实施列3 | 155 | 138 | 0.89 | 12 | ○ | ○ | ○ |
| 实施列4 | 155 | 138 | 0.93 | 10 | ○ | ○ | ◎ |
| 实施例5 | 155 | 138 | 0.96 | 5 | ○ | ○ | ◎ |
| 比较例1 | 145 | 138 | 0.89 | 23 | ○ | ○ | × |
| 比较例2 | 155 | 138 | 0.81 | 23 | ○ | ○ | × |
| 比较例3 | 100 | 138 | 1.02 | -7.8 | ○ | × | ○ |
发明效果
本发明的层叠相位差薄膜能够实现组装了该薄膜的液晶显示装置的良好的对比度、广可见角、防止着色、可用温度范围，其达到的工业效果显著。
Claims (10)
1.一种层叠相位差薄膜，其特征在于，将A薄膜和B薄膜以其迟相轴相互垂直的方式粘接而构成，且满足下式(1)～(4)，其中，A薄膜为对具有正光弹性系数的聚合物加以延伸定向而形成，B薄膜为对具有负光弹性系数的聚合物加以延伸定向而形成；
β≤20×10-12Pa-1 (1)
50μm≤dA+dB≤180μm (2)
15μm≤dA≤50μm (3)
R(450)＜R(550)＜R(650) (4)
其中，β是层叠薄膜的光弹性系数，dA以及dB分别是A薄膜的膜厚以及B薄膜的膜厚，R(450)、R(550)以及R(650)分别表示层叠相位差薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差。
2.如权利要求1记载的层叠相位差薄膜，其中，上述A薄膜以及B薄膜进一步满足下式(5)～(8)；
Ra(550)＜Rb(550) (5)
Ra(450)＞Ra(550)＞Ra(650) (6)
Rb(450)＞Rb(550)＞Rb(650) (7)
Rb(450)-Ra(450)＜Rb(550)-Ra(550)
＜Rb(650)-Ra(650) (8)
其中，Ra(450)、Ra(550)以及Ra(650)分别表示A薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差，Rb(450)、Rb(550)以及Rb(650)分别表示B薄膜在波长为450nm、550nm以及650nm时的面内相位差。
3.如权利要求1或2记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有正光弹性系数的聚合物的光弹性系数为20×10-12～120×10-12Pa-1，具有负光弹性系数的聚合物的光弹性系数为-20×10-12～-5×10-12Pa-1。
4.如权利要求1～3中任意一项记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有正光弹性系数的聚合物为从聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚砜树脂以及聚醚砜树脂组成的群中选择的至少一种树脂。
5.如权利要求4记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有正光弹性系数的聚合物为聚碳酸酯树脂。
6.如权利要求1～5中任意一项记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有负光弹性系数的聚合物为环状烯烃类聚合物。
7.如权利要求6记载的层叠相位差薄膜，其中，上述具有负光弹性系数的聚合物为降冰片烯类环烯烃和乙烯化合物的共聚物。
8.如权利要求1～7中任意一项记载的层叠相位差薄膜，其中，上述A薄膜的膜厚dA和上述B薄膜的膜厚dB间的关系式满足下式(9)；
3dA≤dB≤12dA (9)。
9.一种层叠偏振板，其包含权利要求1～8中任意一项所述的层叠相位差薄膜。
10.一种液晶显示装置，其在液晶单元的至少一个表面上，配置了权利要求1～8中任意一项记载的层叠相位差薄膜或者权利要求9记载的层叠偏振板。
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