CN101408633B - 层合光学膜、偏振片和液晶显示装置 - Google Patents

层合光学膜、偏振片和液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及层合光学膜，其包括第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上垂直于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(1)，-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm关系式(1)其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上平行于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(2)，且-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm关系式(2)其中所述膜作为整体其面内延迟值Re满足30nm≤Re≤500nm，其中ΔRe1表示由关于第一光学各向异性层的“Re1(80％的RH时)-Re1(50％的RH时)”计算得出的值，且ΔRe2表示由关于第二光学各向异性层的“Re2(80％的RH时)-Re2(50％的RH时)”计算得出的值。本发明还涉及包括所述层合光学膜的偏振片和使用该偏振片的液晶显示装置。

Description

层合光学膜、偏振片和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及层合光学膜、包括该层合光学膜的偏振片和使用该偏振片的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置装备有具有光学各向异性的光学膜(相位差膜)，比如用于扩大视角。液晶显示装置的透射率可通过调节这些光学膜的光学性质(例如，面内延迟值)而控制；因此，存在拓宽光学膜的光学性质范围的需求。
因此，通过光学膜的层叠而拓宽光学膜的光学性质的范围。
由于这类光学膜由透明聚合物膜制成，它们很容易受湿度影响。因此，当湿度变化时，它们的光学性质也可能变化。如果光学膜的光学性质变化，则液晶显示装置的显示质量也会变化，因而是成问题的。
特别是当多个光学膜铺在别的光学膜之上时，随着光学膜数目的增加，存在湿度的变化引起的光学性质的变化会造成更大影响的问题。
此外，近年来，液晶显示装置已经用于汽车导航系统和车辆的显示单元例如仪表板中，强烈要求面对使用环境比如湿度条件变化时这些显示装置较为耐用。因此，特别是希望提供相对湿度变化较为耐用的光学膜。
例如，日本专利申请早期公开(JP-A)No.2006-39211公开了通过将两相位差片的尺寸变化方向设置为直角来降低由于尺寸变化引起的光学性质变化的技术。
这类的相位差片(光学膜)可能因为湿度变化而发生光学性质变化，即便它们不发生尺寸变化。在这种情况下，JP-A No.2006-39211中描述的技术因为不能降低光学性质的变化而是存在问题的。
发明内容
本发明的目的是提供层合光学膜，该层合光学膜可以降低层合光学膜作为整体在其厚度方向上的光学性质值的变化，即便其各层在它们的厚度方向的光学性质值由于湿度变化而变化；包括该层合光学膜的偏振片；和使用该偏振片的液晶显示装置。
解决上述问题的方法如下。
<1>层合光学膜，其包含第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，其中当第一光学各向异性层的慢轴(slow phase axis)基本上垂直于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(1)
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm关系式(1)
其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上平行于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(2)，且
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm关系式(2)
其中所述层合光学膜作为整体其面内延迟值Re满足30nm≤Re≤500nm，
其中ΔRe1表示由关于第一光学各向异性层的“Re1(80％的相对湿度时)-Re1(50％的相对湿度时)”计算得出的值，且ΔRe2表示由关于第二光学各向异性层的“Re2(80％的相对湿度时)-Re2(50％的相对湿度时)”计算得出的值。
<2>根据<1>的层合光学膜，其中第一光学各向异性层的Rth1和第二光学各向异性层的Rth2满足关系式(3)和(4)中的一个，且
ΔRth1≥0nm且ΔRth2≤0nm    (3)
ΔRth1<0nm且ΔRth2>0nm      (4)
其中所述层合光学膜作为整体其在厚度方向上的延迟值Rth满足50nm≤Rth≤500nm，
其中ΔRth1表示通过计算关于第一光学各向异性层的表达式Rth1(在80％的相对湿度)-Rth1(在50％的相对湿度)所获得的值，而ΔRth2表示通过计算关于第二光学各向异性层的表达式Rth2(在80％的相对湿度)-Rth2(在50％的相对湿度)所获得的值。
<3>根据<1>或<2>任意一项的层合光学膜，其中当第一光学各向异性层和第二光学各向异性层均为卷的形式时，可以通过卷对卷(roll-to-roll)工艺将两者粘在一起。
<4>根据<1>到<3>任意一项的层合光学膜，其进一步包含第三光学各向异性层，其中第三光学各向异性层由杂化取向的盘状液晶层形成。
<5>根据<4>的层合光学膜，其中在形成第三光学各向异性层时，摩擦方向相对于第一光学各向异性层的慢轴和第二光学各向异性层的慢轴以40°到50°的角度倾斜。
<6>偏振片，其包含根据<1>到<5>任意一项的层合光学膜和偏振器。
<7>液晶显示装置，其包含根据<6>的偏振片和液晶元件。
<8>根据<7>的液晶显示装置，其中液晶元件是OCB模式的液晶元件。
根据本发明，可以解决现有技术中存在的问题，并提供层合光学膜，该层合光学膜可以降低层合光学膜作为整体的光学性质值的变化，即便其各层的光学性质值由于湿度变化而变化；包括该层合光学膜的偏振片；和使用该偏振片的液晶显示装置。
附图说明
图1是显示关系式(1)的图表。
图2是显示关系式(2)的图表。
图3是显示关系式(3)和(4)的图表。
发明详述
下面详细说明本发明的层合光学膜、偏振片和液晶显示装置。在本发明的具体实施方案的说明中，术语“平行的”、“垂直的”和“垂直地(竖直地)”均包括小于5°的角度误差。角度误差优选为小于4°，更优选为小于3°。
至于角度，符号“+”表示顺时针方向，符号“-”表示逆时针方向。
术语“慢轴”表示折射率具有最大值的方向。除非另有说明，与折射率相关的测量波长均在可见光区(λ＝550nm)。
在本发明的具体实施方案的说明中，测量目标(膜)的面内延迟值Re(Re1和Re2)由下面显示的等式(I)定义，并通过使波长为λnm的光束进入膜法线方向，使用相位差测量仪器KOBRA-21ADH或KOBRA-WR(由Oji Scientific Instruments制造)测量。在选择测量波长(λnm)时，可人工替换波长选择滤波器，或可根据程序转换其测量值等等。
Re＝(nx-ny)×d      等式(I)
在等式(I)中，“nx”和“ny”分别表示测量目标面内慢轴方向的折射率和快轴(advanced phase axis)方向的折射率；“d”表示测量目标的厚度。
当待测膜可由单轴或双轴指数椭球表示时，厚度方向的延迟值Rth根据下列方法计算。
Re在总共六点测量，通过使波长为λnm的光束进入设置在相对于膜法线方向以10°为间隔在各侧远至50°的不同的角度的倾斜方向，以膜的面内慢轴(由KOBRA-21ADH或KOBRA-WR判定)作为倾斜轴(旋转轴)(当没有慢轴时，以膜平面内的任意方向作为旋转轴)；然后通过KOBRA-21ADH或KOBRA-WR基于测得的延迟值、平均折射率的设定值和已输入的膜厚度值计算Rth。
至于前述事项，就其中平面内的慢轴充当旋转轴且在相对于膜法线方向的特定的倾斜角存在延迟值为零的方向的膜而言，为在大于该特定倾斜角的倾斜角的延迟值赋予负号，然后通过KOBRA-21ADH或KOBRA-WR计算Rth。
另外，若慢轴充当倾斜轴(旋转轴)(当不存在慢轴时，膜平面内的任意方向充当旋转轴)，延迟值可根据两个任意的倾斜方向测量，则Rth可通过下面的等式(A)和(II)，基于那些延迟值、平均折射率的设定值和已输入的膜厚度值而计算。
Re ( &theta; ) = [ nx - ny &times; nz { ny sin ( sin - 2 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) } 2 + ( nz cos ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) ) ) 2 ] &times; d cos ( sin - 1 ( sin ( - &theta; ) nx ) )
等式(A)
在等式(A)中，Re(θ)表示沿着和法线方向成θ角度倾斜的方向的延迟值。
同样在等式(A)中，“nx”表示在平面内沿着慢轴方向的折射率，“ny”表示沿着垂直于和平面内的“nx”相关的方向的方向的折射率，而“nz”表示沿着垂直于和“nx”和“ny”相关的方向的方向的折射率。
Rth＝((nx+ny)/2-nz)×d 等式(II)
当待测膜不能由单轴或双轴指数椭球表示时，换言之，当膜没有光轴时，Rth根据下列方法计算。
Re在总共十一点测量，通过使波长为λnm的光束进入设置在相对于膜法线方向从-50°到50°以10°的间隔的不同角度的倾斜方向，以平面内的慢轴(由KOBRA-21ADH或KOBRA-WR判定)充当倾斜轴(旋转轴)；则Rth通过KOBRA-21ADH或KOBRA-WR基于测得的延迟值、平均折射率的设定值和已输入的膜厚度值而计算。
至于测量，平均折射率的设定值可选自在Polymer Handbook(JohnWiley & Sons，Inc)中或光学膜目录中提到的相应值。如果光学膜的平均折射率的值未知，它可使用阿贝折射仪测量。主要的光学膜的平均折射率的值举例显示如下：纤维素酰化物(1.48)、环烯聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。在平均折射率的设定值和膜厚度值输入后，KOBRA-21ADH或KOBRA-WR计算nx、ny和nz。基于算得的nx、ny和nz，可计算Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)。
[层合光学膜]
层合光学膜至少包括两个光学各向异性层。
在本发明中，光学各向异性层中的一个称为“第一光学各向异性层”，光学各向异性层中的另一个称为“第二光学各向异性层”。
第一光学各向异性层和第二光学各向异性层在它们的平面内均具有慢轴。
这里，第一光学各向异性层的面内延迟值由Re1表示，第二光学各向异性层的面内延迟值由Re2表示。
其中第一和第二光学各向异性层铺在彼此顶部的层合光学膜的面内延迟值由Re表示。
至于本发明的层合光学膜，所述层合光学膜作为整体的面内延迟值Re满足30nm≤Re≤500nm，即使当光学各向异性层的光学性质值(Re1和Re2)由于湿度条件的变化而变化，所述层合光学膜作为整体的面内延迟值(Re)也不发生变化而偏离其初始值。
第一光学各向异性层沿其厚度方向的延迟值通过Rth1表示，第二光学各向异性层沿其厚度方向的延迟值通过Rth2表示。
其中第一和第二光学各向异性层铺在彼此顶部的层合光学膜沿其厚度方向的延迟值通过Rth表示。
至于本发明的层合光学膜，所述层合光学膜作为整体沿其厚度方向的延迟值Rth满足50nm≤Rths≤500nm，即使当光学各向异性层的光学性质值(Rth1和Rth2)由于湿度条件的变化而变化，所述层合光学膜作为整体沿其厚度方向的延迟值(Rth)也不发生变化而偏离其初始值。
下面通过给出具体实施方案一、具体实施方案二和具体实施方案三以具体的方式来说明本发明的层合光学膜的结构。
<具体实施方式一>
具体实施方案一的层合光学膜至少包括第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，第一光学各向异性层和第二光学各向异性层彼此层叠使得第一光学各向异性层的平面内的慢轴基本上垂直于第二光学各向异性层的平面内的慢轴。
当第一光学各向异性层和第二光学各向异性层如此放置时，第一光学各向异性层引起的相位差和第二光学各向异性层引起的相位差相互抵消。
这里，第一光学各向异性层在50％的相对湿度的Re1由Re1(50％RH)表示，第一光学各向异性层在80％的相对湿度的Re1通过Re1(80％RH)表示。
同样地，第二光学各向异性层在50％的相对湿度的Re2由Re2(50％RH)表示，第二光学各向异性层在80％的相对湿度的Re2由Re2(8O％RH)表示。
表达式Re1(80％RH)-Re1(50％RH)由ΔRe1表示，表达式Re2(80％RH)-Re2(50％RH)由ΔRe2表示。
慢轴按照上述设置的第一和第二光学各向异性层满足下面显示的关系式(1)。
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm关系式(1)
这里，关系式(1)的细节通过结合图1来说明。图1是显示关系式(1)的图表，其中纵轴表示ΔRe1，横轴表示ΔRe2。
关系式(1)相当于图1中显示的夹在直线ΔRe1-ΔRe2＝10(通过数字1表示)和直线ΔRe1-ΔRe2＝-10(通过数字2表示)之间的区域。
本具体实施方案的层合光学膜包括分别具有该区域中表示的ΔRe1和ΔRe2的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层。
通过设置满足上面的关系式(1)的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，本具体实施方案的层合光学膜可防止层合光学膜作为整体的面内延迟值(Re)发生变化而偏离其初始值，即使当第一光学各向异性层的Re1和第二光学各向异性层的Re2由于湿度条件的变化而变化。
例如，当选择满足上面的关系式(1)同时满足ΔRe1>0和ΔRe2>0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使当光学各向异性层的Re1和Re2由于层合光学膜的湿度的变化(上升)而变化(增大)，Re1的增大和Re2的增大彼此抵消。
同时，当选择满足上面的关系式(1)同时满足Re1<0和Re2<0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使当光学各向异性层的Re1和Re2由于层合光学膜的湿度的变化(上升)而变化(减小)，Re1的减小和Re2的减小彼此抵消。
另外，当选择满足上面的关系式(1)同时满足ΔRe1<0和ΔRe2>0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，当层合光学膜的湿度变化(上升)时，第一光学各向异性层的Re1减小，第二光学各向异性层的Re2增大。
在本具体实施方案的层合光学膜中，包括慢轴彼此垂直设置的第一和第二光学各向异性层，尽管Re1的减小和Re2的增大不彼此抵消，减小和增大对层合光学膜作为整体的Re的影响是容许的，只要第一和第二光学各向异性层满足上面的关系式(1)。
同时，当选择满足上面的关系式(1)同时满足ΔRe1>0和ΔRe2<0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，当层合光学膜的湿度变化(上升)时，第一光学各向异性层的Re1增大，第二光学各向异性层的Re2减小。
在本具体实施方案的层合光学膜中，包括慢轴彼此垂直设置的第一和第二光学各向异性层，尽管Re1的增大和Re2的减小不彼此抵消，增大和减小对层合光学膜作为整体的Re的影响是容许的，只要第一和第二光学各向异性层满足上面的关系式(1)。
另外，当选择满足ΔRe1＝0和ΔRe2＝0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使当层合光学膜的湿度变化时，光学各向异性层的面内延迟值也不变化，因此层合光学膜作为整体的Re也不变化。
<具体实施方案二>
具体实施方案二的层合光学膜至少包括第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，第一光学各向异性层和第二光学各向异性层彼此层叠使得第一光学各向异性层的面内慢轴基本上平行于第二光学各向异性层的面内慢轴。
当第一光学各向异性层和第二光学各向异性层如此放置时，第一光学各向异性层引起的相位差和第二光学各向异性层引起的相位差可加在一起。
慢轴按照上述设置的第一和第二光学各向异性层满足下面显示的关系式(2)。
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm 关系式(2)
关系式(2)中的ΔRe1和ΔRe2的定义和具体实施方案一中的相同。
这里，关系式(2)的细节通过结合图2来说明。图2是显示关系式(2)的图表，其中纵轴表示ΔRe1，横轴表示ΔRe2。
关系式(2)相当于图2中显示的夹在直线ΔRe1+ΔRe2＝10(通过数字11表示)和直线ΔRe1+ΔRe2＝-10(通过数字12表示)之间的区域。
本具体实施方案的层合光学膜包括分别具有该区域中表示的ΔRe1和ΔRe2的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层。
通过设置满足上面的关系式(2)的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，本具体实施方案的层合光学膜可防止作为整体的层合光学膜的面内延迟值(Re)发生变化而偏离其初始值，即使当第一光学各向异性层的Re1和第二光学各向异性层的Re2由于湿度条件的变化而变化。
例如，当选择满足上面的关系式(2)并且满足ΔRe1<0和ΔRe2>0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使由于层合光学膜的湿度的变化(上升)引起第一光学各向异性层的Re1减小和第二光学各向异性层的Re2增大，Re1的减小和Re2的增大相互抵消。
同时，当选择满足上面的关系式(2)并且满足ΔRe1>0和ΔRe2<0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使由于层合光学膜的湿度的变化(上升)引起第一光学各向异性层的Re1增大和第二光学各向异性层的Re2减小，Re1的增大和Re2的减小相互抵消。
另外，当选择满足上面的关系式(2)同时满足ΔRe1>0和ΔRe2>0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，当层合光学膜的湿度变化(上升)时，光学各向异性层的Re1和Re2增大。
在本具体实施方案的层合光学膜中，包括慢轴彼此平行设置的第一和第二光学各向异性层，尽管Re1的增大和Re2的增大不相互抵消，这些增大对层合光学膜作为整体的Re的影响是容许的，只要第一和第二光学各向异性层满足上面的关系式(2)。
同时，当选择满足上面的关系式(2)同时满足ΔRe1<0和ΔRe2<0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，当层合光学膜的湿度变化(上升)时，光学各向异性层的Re1和Re2减小。
在本具体实施方案的层合光学膜中，包括慢轴彼此平行设置的第一和第二光学各向异性层，尽管Re1的减小和Re2的减小不相互抵消，这些减小对层合光学膜作为整体的Re的影响是容许的，只要第一和第二光学各向异性层满足上面的关系式(2)。
另外，当选择满足的第ΔRe1＝0和ΔRe2＝0的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使当层合光学膜的湿度变化时，光学各向异性层的面内延迟值也不变化，因此层合光学膜作为整体的Re也不变化。
<具体实施方案三>
具体实施方案三的层合光学膜至少包括第一光学各向异性层和第二光学各向异性层。
这里，第一光学各向异性层在50％的相对湿度的Rth1由Rth1(50％RH)表示，第一光学各向异性层在80％的相对湿度的Rth1由Rth1(80％RH)表示。
同样地，第二光学各向异性层在50％的相对湿度的Rth2由Rth2(50％RH)表示，第二光学各向异性层在80％的相对湿度的Rth2由Rth2(80％RH)表示。
表达式Rth1(80％RH)-Rth1(50％RH)由ΔRth1表示，表达式Rth2(80％RH)-Rth2(50％RH)由ΔRth2表示。
本具体实施方案的层合光学膜满足下面显示的关系式(3)或关系式(4)。
ΔRth1≥0nm且ΔRth2≤0nm   (3)
ΔRth1<0nm且ΔRth2>0nm     (4)
至于本具体实施方案的层合光学膜，层合光学膜作为整体沿其厚度方向的延迟值Rth满足50nm≤Rths≤500nm。
具体地，关于本具体实施方案的层合光学膜，层合光学膜作为整体沿其厚度方向的延迟值Rth满足50nm≤Rth≤500nm，即使当光学各向异性层的光学性质值(Rth1和Rth2)由于湿度条件的变化而变化，层合光学膜作为整体沿其厚度方向的延迟值(Rth)也不发生变化而偏离其初始值。
这里，关系式(3)的细节通过结合图3来说明。图3是显示关系式(3)的图表，其中纵轴表示ΔRth1，横轴表示ΔRth2。
关系式(3)相当于图3中显示的区域3(通过数字3表示)，关系式(4)相当于区域4(通过数字4表示)。
本具体实施方案的层合光学膜包括分别具有区域3或者区域4中表示的ΔRth1和ΔRth2的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层。
通过设置满足上面的关系式(3)或关系式(4)的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，本具体实施方案的层合光学膜可防止层合光学膜作为整体沿其厚度方向的延迟值(Rth)发生变化而偏离其初始值，即使当第一光学各向异性层的Rth1和第二光学各向异性层的Rth2由于湿度条件的变化而变化。
例如，当选择满足上面的关系式(3)的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使由于湿度的变化(上升)引起第一光学各向异性层的Rth1减小和第二光学各向异性层的Rth2增大，Rth1的减小和Rth2的增大相互抵消。
同时，当选择满足上面的关系式(4)的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层时，即使由于湿度的变化(上升)引起第一光学各向异性层的Rth1增大和第二光学各向异性层的Rth2减小，Rth1的增大和Rth2的减小相互抵消。
(层合光学膜的制造)
制造构成本发明的层合光学膜的第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，从已知材料中作适当的选择以满足上面的关系式(1)到(4)的至少任意一项。
例如，可以使用由已知的以纤维素酯(比如纤维素乙酸酯和纤维素二乙酸酯)、降冰片烯聚合物和丙烯酸聚合物(比如聚甲基丙烯酸甲酯)为例的聚合物形成的光学膜。
也可使用由市售的以降冰片烯聚合物(比如ARTON(注册商标)和ZEONEX(注册商标))为例的聚合物形成的光学膜。
例如，关于具体实施方案一的层合光学膜，选择允许第一和第二光学各向异性层的光学性质值(Re1和Re2)均随着湿度变化而增大或减小的材料是合意的。在具体实施方案一中，这样的材料的选择可以抵消由湿度变化引起的光学各向异性层的光学性质的变化。
同时，关于具体实施方案二的层合光学膜，选择允许一个光学各向异性层的光学性质值(比如Re1)和另一个光学各向异性层的光学性质值(比如Re2)随着湿度变化而分别增大和减小的材料是合意的。在具体实施方案二中，这样的材料的选择可以抵消由湿度变化引起的光学各向异性层的光学性质的变化。
(第三光学各向异性层)
本发明的层合光学膜可进一步包括第三光学各向异性层。第三光学各向异性层优选为液晶化合物形成的光学各向异性层。
[棒状液晶化合物]
可用于本发明的棒状液晶化合物的适当的实例包括甲亚胺类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代的苯基嘧啶类、烷氧基取代的苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类和烯基环己基苯并腈类。
棒状液晶化合物的实例还包括金属络合物。进一步，还可使用重复单位中含有棒状液晶化合物的液晶聚合物。换言之，棒状液晶化合物可以与(液晶)聚合物连接。
棒状液晶化合物描述于“Kikan Kagaku Sosetsu(Quarterly Review ofChemistry Quarterly Review of Chemistry)，第22卷(Chemistry of LiquidCrystal)，1994，第4，7和11章，日本化学会，和＂No.142Committee of JapanSociety for the Promotion of Science编写的Liquid Crystal Device Handbook＂中的3章。
本发明使用的棒状液晶化合物的双折射率优选在0.001到0.7的范围内。
棒状液晶化合物优选包含可聚合基团以便固定其取向状态。对于可聚合基团，不饱和的可聚合基团或环氧基是合适的，优选为不饱和的可聚合基团，尤其优选为乙烯基不饱和可聚合基团。
[盘状液晶化合物]
盘状液晶化合物的实例包括在C.Destrade等的研究报告，“Mol.Cryst.”，第71卷，第111页(1981)中公开的苯衍生物；在C.Destrade等的研究报告，“Mol.Cryst.”，第122卷，第141页(1985)和“Physics left，A”，第78卷，第82页(1990)中公开的三苄基苯衍生物；在B.Kohne等的研究报告，“Angew.Chem.”，第96卷，第70页(1984)中公开的环己烷衍生物和在J.M.Lehn等的研究报告，“J.Chem.Commun.”，第1,794页(1985)、J.Zhang等的研究报告，“J.Am.Chem.Soc.”，第116卷，第2,655页(1994)中公开的氮杂冠醚基和苯乙炔基大环化合物。
上述盘状液晶化合物的实例包括包含位于分子中心的核和在核上径向布置的直链烷基、烷氧基或取代的苯甲酰氧基作为核的侧链的液晶化合物。盘状液晶化合物优选是其分子或分子聚集体具有旋转对称性并因此可以按需要定向膜的化合物。
当第三光学各向异性层由盘状液晶化合物形成时，最终包含于第三光学各向异性层中的化合物不需要显示液晶性。
例如，当第三光学各向异性层通过使用具有通过热或光起反应的基团的低分子量盘状液晶化合物形成时，通过热或光使该基团反应使得低分子量盘状液晶化合物聚合或交联并增大分子量，则包含于第三光学各向异性层中的化合物可能缺乏液晶性。
盘状液晶化合物的合适的实例描述于JP-A No.08-50206、JP-A No.2006-76992的段落[0052]、和JP-A No.2007-2220的段落[0040]到[0063]中。
例如，由下面的通式(DI)和(DII)表示的化合物适合于盘状液晶化合物因为它们显示较高的双折射率。
在这些由下面的通式(DI)和(DII)表示的化合物中，显示盘状液晶性的化合物为优选，且显示盘状向列相(nematic phase)的化合物尤为优选。
Figure G2008101617446D00131
            通式(DI)
在通式(DI)中，R1、R2和R3各自独立地表示由下面的通式(DI-R)表示的基团。
<通式(DI-R>
*-(-L21-Q2)n1-L22-L23-Q1
在通式(DI-R)中，符号“*”表示该基团键合至通式(DI)中的H1到H3中的任何一侧的位置，L21表示单键或二价连接基，Q2表示具有至少一个环状结构的二价基团，n1表示0到4的整数，L22表示选自**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-S-、**-NH-、**-SO2-、**-CH2-、**-CH＝CH-和**-C≡C-的二价连接基，符号“**”表示二价连接基键合至Q2侧的位置，L23表示选自-O-、-S-、-C(＝O)-、-SO2-、-NH-、-CH2-、-CH＝CH-、C≡C-和它们的组合的二价连接基，Q1表示氢原子或可聚合基团(当可聚合基团含有氢原子时，氢基可被取代基取代)。当n1为2或更大时，多个-L21-Q2可以相同或不同。
H1、H2和H3各自独立地表示由下面的通式(DI-A)表示的连接基或由下面的通式(DI-B)表示的连接基。
<通式(DI-A>
Figure G2008101617446D00141
在通式(DI-A)中，YA1和YA2各自独立地表示次甲基或氮原子。优选地，YA1和YA2中的至少一个为氮原子，更优选地，YA1和YA2均为氮原子。XA表示氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基，优选为氧原子。符号“*”表示连接基键合至上面的通式(DI)中的L1到L3的任意一侧的位置，符号“**”表示连接基键合至上面的通式(DI)中的R1到R3的任意一侧的位置。
<通式(DI-B>
Figure G2008101617446D00142
在通式(DI-B)中，YB1和YB2各自独立地表示次甲基或氮原子。优选地，YB1和YB2中的至少一个为氮原子，更优选地，YB1和YB2均为氮原子。XB表示氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基，优选为氧原子。符号“*”表示连接基键合至上面的通式(DI)中的L1到L3的任意一侧的位置，符号“**”表示连接基键合至上面的通式(DI)中的R1到R3的任意一侧的位置。
L1、L2和L3各自独立地表示单键或二价连接基。
Y11、Y12和Y13各自独立地表示次甲基或氮原子。
Figure G2008101617446D00151
通式(DII)
在通式(DII)中，LQ(或QL)表示二价连接基(L)和可聚合基团(Q)的组合。合意地，二价连接基(L)是选自烯基、亚链烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-、-S-和它们的组合的二价连接基。
更合意地，二价连接基(L)是通过组合至少两个选自烯基、亚芳基、-CO-、-NH-、-O-和-S-的二价基团而形成的二价连接基。
最合意地，二价连接基(L)是通过组合至少两个选自烯基、亚芳基、-CO-和-O-的二价基团而形成的二价连接基。
烯基优选具有1到12个碳原子。亚链烯基优选具有2到12个碳原子。亚芳基优选具有6到10个碳原子。
可聚合基团(Q)根据聚合反应的种类而定。可聚合基团(Q)优选为不饱和的可聚合基团或环氧基，尤其是不饱和的可聚合基团，更尤其是乙烯基不饱和可聚合基团。
另外，L和Q的多个组合可以彼此不同，但优选为相同。
盘状液晶化合物的合适的实例包括描述于JP-A No.2005-301206的化合物。
第三光学各向异性层优选通过下列方法形成：将含有至少一种液晶化合物的组合物置于表面(例如，取向膜表面)上，使液晶化合物处于所需的取向状态，通过聚合使分子硬化，由此固定取向状态。所固定的取向状态优选为混合取向状态。混合取向状态指的是液晶分子的取向(director)方向沿厚度方向连续变化。就棒状分子而言，取向面向主轴(major axis)方向。就盘状分子而言，取向面向垂直于盘状表面的方向。
为了使液晶化合物的分子处于所需的取向状态并改良该组合物的涂布性能或固化性能，该组合物可含有一种或多种添加剂。
为使液晶化合物(尤其是棒状液晶化合物)的分子以杂化的方式取向，可加入能够控制层的空气界面侧的取向的添加剂(下称“空气界面取向控制剂”)。该添加剂的实例包括含有亲水基比如氟化烷基和磺酰基的低分子量和高分子量化合物。此处可以使用的空气界面取向控制剂的具体的实例包括描述于JP-A No.2006-267171的化合物。
当将所述组合物制备成涂布溶液时，第三光学各向异性层通过涂布该涂布溶液而形成，可加入表面活性剂以便改良涂布溶液的涂布性能。对于表面活性剂，氟基化合物为优选，其具体的实例包括描述于JP-A No.2001-330725中的段落[0028]到[0056]中的化合物。同时，也可使用市售产品比如“MEGAFAC F780”(由Dainippon Ink And Chemicals，Incorporated制造)。
同时，所述组合物优选包含聚合引发剂。聚合引发剂可以是热聚合引发剂或光致聚合引发剂；然而，光致聚合引发剂为优选，因为比如它可以容易地控制。在光的作用下产生自由基的光致聚合引发剂的合适的实例包括α-羰基化合物(如US Patent Nos.2,367,661和2,367,670的说明书所述)、偶姻醚(如US Patent No.2,448,828的说明书所述)、α-烃取代的芳香偶姻化合物(如US Patent No.2,722,512的说明书所述)、多核苯醌化合物(如USPatent Nos.3,046,127和2,951,758的说明书所述)、三芳基咪唑二聚物和对氨基苯甲酮的组合(如US Patent No.3,549,367的说明书所述)、吖啶和吩嗪化合物(如JP-A No.60-105667和US Patent No.4,239,850所述)、噁二唑化合物(如US Patent No.4,212,970所述)、苯乙酮化合物、安息香醚化合物、苯甲基化合物、二苯甲酮化合物和噻吨酮化合物。苯乙酮化合物的实例包括2，2-二乙氧基苯乙酮、2-羟基甲基-1-苯基丙-1-酮、4′-异丙基-2-羟基-2-甲基-丙苯酮、2-羟基-2-甲基-丙苯酮、对二甲基氨基丙酮、对叔丁基二氯苯乙酮、对叔丁基三氯苯乙酮和对叠氮基苯亚甲基苯乙酮。苯甲基化合物的实例包括苯甲基、苯甲基二甲基缩酮、苯甲基-β-甲氧基乙基乙缩醛和1-羟基环己基苯甲酮。安息香醚化合物的实例包括安息香、安息香甲醚、苯偶姻乙醚、安息香正丙醚、安息香异丙醚、安息香正丁醚和安息香异丁醚。二苯甲酮化合物的实例包括二苯甲酮、邻苯甲酰甲基苯甲酸酯、Michler酮、4，4′-双二乙基氨基二苯甲酮和4，4′-二氯二苯甲酮。噻吨酮化合物的实例包括噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮和2，4-二乙基噻吨酮。在由这样的芳香酮制成的光敏自由基聚合引发剂中，苯乙酮化合物和苯甲基化合物因其固化性能、储存稳定性和气味尤为优选。由这样的芳香酮制成的光敏自由基聚合引发剂均可单独使用或根据所需的性能将两种或多种组合使用。
同时，出于增强灵敏度的目的，敏化剂可以和聚合引发剂组合使用。敏化剂的实例包括正丁胺、三乙胺、三正丁膦和噻吨酮。
光致聚合引发剂可由多个光致聚合引发剂组成。至于光致聚合引发剂的用量，光致聚合引发剂优选占有涂布溶液的固体含量的0.01质量％到20质量％，更优选为0.5质量％到5质量％。在用于液晶化合物的聚合的光线照射中，优选使用紫外线。
除可聚合的液晶化合物之外，所述组合物可含有非液晶可聚合单体。对于可聚合单体，具有乙烯基、乙烯氧基、丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物是合适的。应当说明的是，使用具有两个或多个活性官能团的可聚合多官能单体，比如环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷丙烯酸酯，是有利的，因为可以改良耐久性。
由于非液晶可聚合单体是非液晶成分，其相对于液晶化合物的量最好为少于15质量％，优选在0质量％到约10质量％的范围内。
第三光学各向异性层可形成如下：将所述组合物制成涂布溶液的形式，将涂布溶液涂布在，比如形成于支持体上的取向膜的表面上，使涂布溶液干燥以便除去溶剂，并使液晶化合物的分子取向，然后分子通过聚合而固化。
涂布涂布溶液的方法的实例包括已知的涂布法比如帘涂法、浸涂法、旋涂法、印刷法、喷涂法、槽涂法、辊涂法、滑涂法、刮涂法、凹版涂布法和绕线棒涂布法。
在涂膜被干燥时，可将其加热。所需的取向状态通过在涂膜被干燥以除去溶剂的同时使涂膜中的液晶化合物的分子取向而获得。
然后，通过紫外线照射等进行聚合以便固定取向状态，由此形成光学各向异性层。在聚合的光线照射中，优选使用紫外线。照射能量优选为20mJ/cm2到50J/cm2，更优选为100mJ/cm2到800mJ/cm2。光线照射可在加热条件下进行以加速光致聚合。
第三光学各向异性层的厚度没有特别限制，可根据预定的用途作适当的选择；然而它优选为0.1μm到10μm，更优选为0.5μm到5μm。
通过利用取向膜形成第三光学各向异性层是合意的。在此可利用的取向膜的实例包括聚乙烯醇膜和聚酰亚胺膜。
(取向膜)
当本发明的层合光学膜包括第三光学各向异性层时，在第三光学各向异性层与其上放置了第三光学各向异性层的第二光学各向异性层(第一光学各向异性层)之间形成取向膜是合意的。
在本发明中，取向膜优选为交联聚合物形成的层。
用于取向膜的聚合物可以是本身可交联的聚合物，或通过交联剂交联的聚合物。
取向膜可如下形成：通过光、热、pH变化等使具有官能团的聚合物或已将官能团引入其中的聚合物彼此反应，或者，使用高活性的化合物的交联剂，并在聚合物之间引入衍生于交联剂的键合基团以便交联聚合物。
一般地，由交联聚合物制成的取向膜可通过将含有聚合物或聚合物和交联剂的混合物的涂布溶液涂布在第二光学各向异性层上，然后对涂布溶液加热等等而形成。
在后面提到的摩擦步骤中，优选增大交联度以减少取向膜上的粉末(dust)的形成。从1中减去交联后剩下的交联剂的量(Ma)和加入涂布溶液中的交联剂的量(Mb)的比值获得的值(1-(Ma/Mb))定义为交联度，交联度优选为50％到100％，更优选为65％到100％，最优选为75％到100％。
在本发明中，用于取向膜的聚合物可以是本身可交联的聚合物，或通过交联剂交联的聚合物。另外，也可使用兼具这样的性能的聚合物。
聚合物的实例包括聚合物比如聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、聚乙烯醇、改性的聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、苯乙烯乙烯基甲苯共聚物、氯磺化聚乙烯、硝化纤维素、聚氯乙烯、氯化聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯酯-氯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、羧甲基纤维素、聚乙烯、聚丙烯和聚碳酸酯；和化合物比如硅烷偶联剂。
聚合物的合适的实例包括水溶性聚合物比如聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇；尤其是明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇；更尤其是聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇。
在聚合物中，聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇为优选。聚乙烯醇的皂化度为，比如70％到100％，一般为80％到100％，优选为85％到95％。
其聚合度优选在100到3,000的范围内。改性的聚乙烯醇的实例包括聚乙烯醇的改性产物比如那些经过共聚的(比如COONa、Si(OH)3、N(CH3)3·Cl、C9H19COO、SO3Na、C12H25等作为改性基团引入)、那些经过链转移的(比如COONa、SH、C12H25等作为改性基团引入)，和那些经过嵌段共聚的(比如COOH、CONH2、COOR、C6H5等作为改性基团引入)。
其聚合度优选在100到3,000的范围内。在这些化合物中，优选皂化程度为80％到100％的未改性的和改性的聚乙烯醇，本发明优选皂化程度为85％到95％的未改性的和烷硫基改性的聚乙烯醇。
对于用于取向膜的改性的聚乙烯醇，聚乙烯醇和由下面的通式(2)表示的化合物之间的反应产物是合适的。在下面的通式(2)中，R1表示未被取代的烷基，或被丙烯酰基、甲基丙烯酰基或环氧基取代的烷基；W表示卤素原子、烷基或烷氧基；X表示形成活性酯、酸酐或酰卤所需的原子团；1表示0或1；n表示0到4的整数。
Figure G2008101617446D00191
                                            通式(2)
同样，对于用于取向膜的改性的聚乙烯醇，聚乙烯醇和由下面的通式(3)表示的化合物之间的反应产物同样是合适的。在下面的通式(3)中，X1表示形成活性酯、酸酐或酰卤所需的原子团；m表示2到24的整数。
Figure G2008101617446D00192
                                             通式(3)
所使用的和由下面的通式(2)和(3)表示的化合物反应的聚乙烯醇的实例包括未改性的聚乙烯醇；和聚乙烯醇的改性产物比如那些经过共聚的，那些经过链转移的和那些经过嵌段共聚的。
具体的改性的聚乙烯醇的合适的实例详述于JP-ANo.08-338913。
当亲水聚合物比如聚乙烯醇用于取向膜时，考虑到膜硬度而控制含水率是合意的，且含水率优选控制为0.4％到2.5％，更优选为0.6％到1.6％。含水率可用市售的根据Karl Fischer方法设计的含水率测量器测量。
另外，取向膜优选具有10μm或更小的厚度。
[制造层合光学膜的方法]
当本发明的层合光学膜是根据具体实施方案一或具体实施方案二的层合光学膜时，层合光学膜通过粘合第一光学各向异性层和第二光学各向异性层使得它们的慢轴彼此之间基本上垂直或基本上平行放置而制造。
各个光学各向异性层的慢轴的方向设置，将光学各向异性层粘合在一起的方法等等，可适当地选自已知的方法。
例如，本发明的层合光学膜可通过将卷式的第一光学各向异性层和卷式的第二光学各向异性层，通过卷对卷工艺粘合在一起而制造。
因此，本发明的层合光学膜可利用现存的生产设施而制造，因此该层合光学膜可以较低的成本大量生产。
[偏振片]
偏振片至少包括本发明的层合光学膜和偏振器，进一步根据需要包括其他成分。
(偏振器)
偏振器优选为涂布型偏振器，以Optiva Inc.生产的产品为代表，或由结合件(binder)和碘或二色性颜料(pigment)组成的偏振器。
碘和二色性颜料通过在结合件中被取向而显示偏振性能。碘和二色性颜料优选沿着结合件分子取向；或者，二色性颜料优选通过二色性颜料的自组织而沿着一个方向取向，这可比作液晶的自组织。
一般地，目前市售的偏振器通过将拉伸的聚合物浸入置于水浴(bath)中的含有碘或二色性颜料的溶液中，并使碘或二色性颜料渗入结合件而制造。
同样，市售的偏振器中，碘或二色性颜料在远离聚合物表面大致4μm的位置(相对于两边总共大约为8μm)扩散；因此，为了获得足够的偏振性能，偏振器需要具有至少10μm的厚度。渗透度可以通过调节含有碘或二色性颜料的溶液的浓度、水浴温度、或浸入时间而控制。
因此，如上所述，结合件的厚度的下限优选为10μm。至于厚度的上限，就防止偏振片用于液晶显示装置时产生的漏光而言，则越小越好。具体地，厚度的上限优选为小于或等于目前市售的偏振片的厚度(大约30μm)，更优选为小于或等于25μm，进一步优选为小于或等于20μm。当它小于或等于20μm时，没有在17英寸液晶显示装置中观察到漏光。
偏振器可通过交联结合件而形成。关于偏振器的结合件，可使用本身可交联的聚合物。偏振器可形成如下：具有官能团的聚合物或引入了官能团的聚合物通过借助于光、热或pH变化使那些官能团共同反应而交联。
同时，可使用交联剂在聚合物中引入交联结构。偏振器可形成如下：使用高活性化合物的交联剂，将衍生自交联剂的键合基团引入结合件之间以便交联结合件。
一般地，交联可通过将含有可交联聚合物或聚合物和交联剂的混合物涂布在支持体上，然后加热涂布溶液而进行。由于只需要在产品的制造完成前确保耐久性，聚合物可在制造偏振片的过程中的任何阶段进行交联。
如上所述，用于偏振器的结合件可以是本身可交联的聚合物，或通过交联剂交联的聚合物。
聚合物的实例包括聚合物比如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯、聚乙烯醇、改性的聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚乙烯甲苯、氯磺化聚乙烯、硝化纤维素、氯化聚烯烃(例如，聚氯乙烯)、聚酯、聚酰亚胺、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、和它们的共聚物(例如，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、乙酸乙烯酯-氯乙烯共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)。硅烷偶联剂可用作聚合物。
聚合物的合适的实例包括水溶性聚合物比如聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇；尤其是明胶、聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇；更尤其是聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇。
聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇的皂化度优选为70％到100％，更优选为80％到100％，最优选为95％到100％。聚乙烯醇的聚合度优选为100到5,000。
改性的聚乙烯醇通过借助于基于共聚的改性、基于链转移的改性或基于嵌段共聚的改性将改性基团引入聚乙烯醇而获得。在基于共聚的改性中，可引入COONa、Si(OH)3、N(CH3)3·Cl、C9H19COO、SO3Na和C12H25作为改性基团。在基于链转移的改性中，可引入COONa、SH和SC12H25作为改性基团。
改性的聚乙烯醇的聚合度优选为100到3,000。改性的聚乙烯醇描述于JP-ANos.08-338913，09-152509和09-316127。
同样，皂化度为85％到95％的未改性的和烷硫基改性的聚乙烯醇尤为优选。
进一步，各个聚乙烯醇和改性的聚乙烯醇可两种或多种组合使用。
交联剂描述于US Reissue Patent No.23,297的说明书中，这些交联剂同样可用于本发明。同样，硼化合物(例如，硼酸和硼砂)在此可用作交联剂。
当结合件的交联剂大量加入时，可改良偏振器对热量和湿度的抗性。然而，如果加入相对于结合件的50质量％或更多的交联剂，碘或二色性颜料的取向性能则降低。加入的交联剂的量优选为相对于结合件的0.1质量％到20质量％，更优选为0.5质量％到15质量％。
即使在交联反应结束后，结合件在某种程度上含有未反应的交联剂。然而，值得说明的是，结合件中的残留的交联剂的量优选为1.0质量％或更少，更优选为0.5质量％或更少。
当结合件中的残留的交联剂的量大于1.0质量％时，可能产生有关耐久性的问题。具体地，当含有大量残留的交联剂的偏振器安装在液晶显示装置中并长期使用或长期放置在高温高湿环境中时，偏振度可能减少。
偶氮颜料、均二苯乙烯颜料、吡唑啉酮颜料、三苯甲烷颜料、喹啉颜料、恶嗪颜料、噻嗪颜料或蒽醌颜料用作二色性颜料。二色性颜料优选为可溶于水。另外，二色性颜料优选具有亲水的取代基(比如磺基、胺基或羟基)。
二色性颜料的实例包括C.I.Direct Yellow12、C.I.Direct Orange39、C.I.Direct Orange72、C.I.Direct Red39、C.I.Direct Red79、C.I.Direct Red81、C.I.Direct Red83、C.I.Direct Red89、C.I.Direct Violet48、C.I.Direct Blue67、C.I.Direct Blue90、C.I.Direct Green59和C.I.Acid Red37。
二色性颜料描述于JP-A Nos.01-161202、01-172906、01-172907、01-183602、01-248105、01-265205和07-261024。
游离酸，或比如碱金属盐、铵盐或胺盐的盐用作二色性颜料。两种或多种二色性颜料的组合可以制造具有多种色调(hue)的偏振器。就单片透射率和偏振率而言，使用当偏振轴放置成彼此垂直时变成黑色的化合物(颜料)的偏振器；或包括多种二色分子变成黑色的偏振器或偏振片均为优选。
在由结合件形成的膜已沿着偏振器的纵向(MD方向)拉伸后，偏振器优选用碘或二色染料染色。
就拉伸过程而言，拉伸率优选为2.5到30.0，更优选为3.0到10.0。结合件可通过在空气中的干拉伸而拉伸。
同时，结合件可通过浸入水中进行湿拉伸。干拉伸涉及的拉伸率优选为2.5到5.0，而湿拉伸涉及的拉伸率优选为3.0到10.0。
拉伸步骤可在多个独立的场合下进行。在多个独立的场合下进行使得即使在较高的拉伸率下也可实现均匀拉伸。
拉伸前，可小规模地进行横向或纵向拉伸(达到可以防止横向收缩的程度)。拉伸可通过分别在为结合件的左侧设计的过程和为结合件的右侧设计的过程中，进行基于双轴拉伸的拉幅机拉伸而进行。双轴拉伸类似于普通的膜制造中所进行的。
在偏振器的两个表面上放置保护膜并使用部分的本发明的卷式光学膜作为一个表面的保护膜是合意的。
例如，保护膜、偏振器、第三光学各向异性层、第二光学各向异性层和第一光学各向异性层最好按此顺序依次铺设，或者保护膜、偏振器、第三光学各向异性层、第二光学各向异性层、取向膜和第一光学各向异性层按此顺序依次铺设。
然而，本发明偏振片的结构并不限于这些结构；例如，偏振器和在表面侧的第一光学各向异性层可粘合在一起。它们可通过粘合剂粘合在一起，粘合剂的实例包括聚乙烯醇树脂(包括乙酰乙酰基、磺酸基、羧基和氧化烯基改性的聚乙烯醇)和硼化合物含水溶液。其中，聚乙烯醇树脂为优选。
干燥后的粘合层的厚度优选在0.01μm到10μm的范围内，更优选在0.05μm到5μm的范围内。
当本发明偏振片用于液晶显示装置时，在可见侧的表面上设置防反射层是合意的，该防反射层还可起到偏振器的可见侧上的保护层的作用。
考虑到降低液晶显示装置的视角的变化引起的变色，防反射层的内部雾度最好大于或等于50％。前面所述的具体的合适的实例描述于JP-ANos.2001-33783、2001-343646和2002-328228。
为了增大液晶显示装置的对比度，偏振器的透射率优选为较高，并且偏振度优选为较高。
对于具有550nm的波长的光，本发明的偏振器的透射率优选在30％到50％的范围内，更优选在35％到50％的范围内，最优选在40％到50％的范围内。
对于具有550nm的波长的光，偏振度优选在90％到100％的范围内，更优选在95％到100％的范围内，最优选在99％到100％的范围内。
[制造偏振片的方法]
偏振片可通过根据已知的方法将偏振器粘合到层合光学膜上而制造。
[液晶显示装置]
液晶显示装置至少包括偏振片和液晶元件。
本发明中的层合光学膜和使用层合光学膜的偏振片可有利地用于在没有光学膜时显示黑白存在问题的液晶显示装置，比如双折射模式的液晶显示装置，尤其是OCB液晶显示装置和ECB反射型液晶显示装置。
透射型液晶显示装置包括液晶元件和置于液晶元件两侧的两个偏振片。液晶元件在两个电极基底之间支持(bear)液晶。
至于光学膜，一个光学膜置于液晶元件和其中一个偏振片之间；或者，两个光学膜置于液晶元件和两个偏振片之间。
使用OCB模式的液晶元件的液晶显示装置是使用弯曲取向模式的液晶元件的液晶显示装置，其中位于液晶元件上部和液晶元件下部的棒状液晶分子基本上反方向取向(对称地)，如US Patent Nos.4,583,825和5,410,422的说明书所披露的。由于位于液晶元件上部和位于液晶元件下部的棒状液晶分子对称取向，弯曲取向模式的液晶元件具有光学自我补偿性能。
基于这个原因，这个液晶模式还被称为“OCB(光学补偿弯曲)液晶模式”。由于其较高的响应性，弯曲取向模式的液晶显示装置是有利的。
此外，OCB液晶模式使得高速响应驱动成为可能，因此它优选和场序列驱动模式相组合。
当不施加电压时用于本发明的液晶显示装置的液晶元件的Δnd值(当液晶元件中的液晶材料被取向，但不向液晶层施加电压)优选为大于或等于800且小于1,200。
实施例
下面说明本发明的实施例；然而，应当说明的是，本发明不以任何方式受限于这些实施例。
[光学膜1到3的制造]
光学膜1到3通过下面的制造方法而制造。
<TACA的制造>
《纤维素乙酸酯溶液A的制备》
将下列成分注入混合容器中，然后在加热的同时搅拌以溶解其成分，由此制备纤维素乙酸酯溶液A。
[纤维素乙酸酯溶液A的组成]
·具有60.9％的乙酰化度的纤维素乙酸酯      100质量份
·磷酸三苯酯                              7.8质量份
·磷酸联苯二苯酯                          3.9质量份
·二氯甲烷                                300质量份
·甲醇                                    45质量份
在另一个混合容器中倒入4质量份的具有60.9％的醋化度的纤维素乙酸酯(棉绒(linter))、25质量份的下列延迟增大剂、0.5质量份的微细二氧化硅颗粒(平均粒径：20nm)、80质量份的二氯甲烷和20质量份的甲醇，然后在加热下搅拌，由此制得延迟增大剂溶液。
Figure G2008101617446D00261
延迟增大剂
在410质量份的纤维素乙酸酯溶液A中，混入35质量份的延迟增大剂溶液，然后充分搅拌该混合物，由此制得浓液。调节延迟增大剂和纤维素乙酸酯的质量比以获得所需的光学性质。
<TAC B的制备>
在470质量份的纤维素乙酸酯溶液A中，混入19质量份的延迟增大剂溶液，然后充分搅拌该混合物，由此制得浓液。调节延迟增大剂和纤维素乙酸酯的质量比以获得所需的光学性质。
<TAC C的制备>
《纤维素乙酸酯溶液C的制备》
使用下列纤维素乙酸酯C。将纤维素乙酸酯C加热至120℃并就此干燥使得含水率变成0.5质量％或更少，然后使用20质量份的纤维素酰化物A。
1)纤维素乙酸酯C
使用具有2.86的取代度的纤维素乙酸酯的粉末。至于纤维素乙酸酯C，粘均聚合度为300，乙酰基在六位的取代度为0.89，丙酮提取物的量为7质量％，重均分子量和数均分子量的比值为2.3，含水率为0.2质量％，在6％二氯甲烷溶液中的粘度为305mPa·s，残留的乙酸的量为0.1质量％或更少，Ca含量为65ppm，Mg含量为26ppm，铁含量为0.8ppm，硫酸离子含量为18ppm，黄色指数为1.9，游离的乙酸的量为47ppm。粉末具有1.5mm的平均粒径，其标准偏差为0.5mm。
2)溶剂
使用下列溶剂A。溶剂的含水率为0.2质量％或更少。
·溶剂A
二氯甲烷/甲醇/丁醇＝83质量份/15质量份/2质量份
3)添加剂
使用下列添加剂A。
·添加剂A
微细二氧化硅颗粒(粒径：20nm，莫氏硬度：大约7)   (0.08质量份)
具有下列结构的延迟增大剂                        (0.8质量份)
Figure G2008101617446D00271
4)溶解
按照下列溶解步骤A进行溶胀和溶解。
·溶解步骤A
将溶剂A和添加剂A注入不锈钢制成的400升的溶解容器中，其具有搅拌浆叶，周围有冷却水循环；然后，在搅拌和分散溶剂和添加剂的同时，逐渐加入纤维素乙酸酯。纤维素乙酸酯注入容器后，在室温下搅拌各组分2小时并溶胀3小时，然后再次搅拌各组分，由此获得纤维素乙酸酯溶液。
对于搅拌，可使用在15m/秒的圆周速度(剪应力：5×104kgf/m/秒2(4.9×105N/m/秒2))下进行搅拌的溶解器型离心搅拌轴，和中心轴上具有锚翼(anchor wing)且在1m/秒的圆周速度(剪应力：1×104kgf/m/秒2(9.8×104N/m/秒2))下进行搅拌的搅拌轴。至于溶胀，停用高速搅拌轴，并将具有锚翼的搅拌轴的圆周速度设为0.5m/秒。
在容器内将溶胀溶液加热至50℃，并进一步在2MPa的压力下加热至90℃以完全溶解纤维素酰化物。加热花费的时间为15分钟。在该情况下，对于暴露于高温环境下的过滤器、外罩(housing)和管子，使用由哈司特镍合金(hastelloy)制成并具有优异的耐腐蚀性的过滤器、外罩和管子，所述过滤器、外罩和管子还具有夹套以散布用于贮热和加热的热介质。
然后，将温度降至36℃，由此获得纤维素乙酸酯溶液。
5)过滤
用具有10μm的绝对过滤精度的滤纸(#63，由Thyo Roshi Kaisha，Ltd.制造)过滤获得的纤维素乙酸酯溶液，并进一步用具有2.5μm的绝对过滤精度的烧结金属过滤器(FH025，由Pall Corporation制造)过滤，由此获得聚合物溶液。
(膜的制备)
使用下列膜制备步骤A。
·膜制备步骤A
将聚合物溶液加热至30℃，然后通过浇铸喷头(geyser)浇铸在不锈钢镜面支持体上，所述支持体为具有3m的直径的辊筒。支持体的温度设为-5℃，浇铸速度设为100m/分钟，涂布宽度设为200cm。作为整体浇铸部分的空间温度设为15℃。然后已浇铸的纤维素乙酸酯膜经翻转后在远离浇铸部分边缘50cm的处从辊筒上移除，将销扩幅机(pin tenters)附着在纤维素乙酸酯膜的两端。将通过销扩幅机固定的纤维素乙酸酯膜输运到干燥区。作为初始干燥，将具有45℃的干燥空气吹在纤维素乙酸酯膜上。然后，在110℃干燥5分钟并进一步在140℃干燥10分钟，由此获得纤维素乙酸酯的透明膜。
然后，按照上述方法制备的纤维素乙酸酯膜经过下列额外的拉伸步骤，热处理和拉伸步骤A或B，和再拉伸步骤。
(额外拉伸)
获得的纤维素乙酸酯膜进行下列额外拉伸步骤A。
至于测量膜的额外拉伸率的方法，用标线(gauge lines)以固定间隔在垂直于膜的输运方向的方向标记膜，在热处理前后测量标线之间的距离，额外拉伸率按照下列等式计算。
膜的额外拉伸率(％)＝100×(热处理后的标线间距-热处理前的标线间距)/热处理前的标线间距
·额外拉伸步骤A
使用加热区置于两个夹辊(nip rolls)之间的装置拉伸按照上述方法制备的纤维素乙酸酯膜。通过调节夹辊的圆周速度来控制拉伸率，拉伸率设为1.2。长宽比(aspect ration)(夹辊间距/底宽(base width))调至3.3，膜进入加热区之前的基础温度设为25℃，加热区的温度设为160℃，膜在加热区加热1分钟。
(热处理和拉伸)
·热处理和拉伸步骤A(沿移动方向拉伸)
使用加热区置于两个夹辊之间的装置，沿输输运方向拉伸获得的膜。长宽比(夹辊间距/底宽)调至3.3，膜进入加热区之前的基础温度设为25℃，加热区的温度设为240℃。获得的膜具有2,600m的长度并绕成卷的形式。
·热处理和拉伸步骤B(沿宽度方向拉伸)
用拉幅机夹子牢牢地固定获得的膜的两端，然后在加热区内，沿着垂直于输运方向的方向拉伸膜。加热区的温度设为240℃。
(再拉伸)
然后，经过热处理的膜的两端用拉幅机夹子牢牢地固定，然后在加热区内，沿着垂直于输运方向的方向拉伸膜。加热区的温度设为160℃，拉伸率设为15％。至于测量膜的拉伸率的方法，沿着平行于膜的输运方向的方向用标线以固定间隔标记膜，在拉伸前后测量标线间距，拉伸率由下列等式计算。
膜的拉伸率(％)＝100×(拉伸后的标线间距-拉伸前的标线间距)/拉伸前的标线间距
(各个光学膜的慢轴和光学性质设置)
当慢轴位于卷(卷式的光学膜)的移动方向时，光学膜沿着卷的移动方向拉伸。光学膜的面内延迟值(Re1和Re2)通过适当地设置拉伸率而调节。
当慢轴位于卷(卷式的光学膜)的宽度方向时，光学膜沿着卷的宽度方向拉伸。Re1和Re2通过适当地设置拉伸率而调节。
拉伸率调至大约1.00到1.40的范围。
光学膜沿其厚度方向的延迟值(Rth1和Rth2)通过使用能够在厚度方向显示相延迟的材料并调节材料的加入量而调至所需的值。
[光学膜A的制备]
光学膜A(COC A)通过拉伸ARTON(注册商标)膜(由JSR Corporation制造)以得到所需的光学性质而获得。
[实施例1到5和比较实施例1和2]
<层合光学膜>
至于实施例1到5和比较实施例1和2的层合光学膜，选择第一和第二光学各向异性层使得层合光学膜的光学性质值Re和Rth分别变成45nm和320nm。下面具体说明这些层合光学膜。
(当慢轴垂直时)
在实施例1、3和5和比较实施例2中，第一光学各向异性层和第二光学各向异性层按照卷对卷工艺彼此层叠，使得它们的慢轴彼此垂直。
至于各个实施例和比较实施例2，第一光学各向异性层的光学性质值(初始性质值，在50％的相对湿度)Re1和Rth1分别为10nm和90nm，第二光学各向异性层的光学性质值Re2和Rth2分别为55nm和230nm。
(当慢轴平行时)
在实施例2和4和比较实施例1中，第一光学各向异性层和第二光学各向异性层按照卷对卷工艺彼此层叠，使得它们的慢轴彼此平行。
至于各个实施例和比较实施例1，第一光学各向异性层的光学性质值(初始性质值，在50％的相对湿度)Re1和Rth1分别为10nm和90nm，第二光学各向异性层的光学性质值Re1和Rth1分别为35nm和230nm。
层合光学膜通过按照下列方法为具有第一和第二光学各向异性层的实施例1到5和比较实施例1和2的层合光学膜提供第三光学各向异性层而获得。
(皂化过程)
将1.5N氢氧化钾的异丙醇溶液以25ml/m2的比率涂布在各个层合光学膜在第二光学各向异性层侧的表面，然后置于25℃5秒钟。然后，用流动的水清洗该溶液10秒钟，用具有25℃的空气吹扫以干燥膜的表面。由此，仅层合光学膜在第二光学各向异性层侧的表面被皂化。
(取向膜的形成)
用#14绕线棒涂布机将具有下列成分的取向膜涂布溶液以24ml/m2的比率涂布在各个皂化的层合光学膜的一个表面上。然后，用具有60℃的温度的热空气干燥取向膜涂布溶液60秒钟并进一步用具有90℃的温度的热空气干燥150秒，由此在各个层合光学膜的第二光学各向异性层上形成膜。
然后，沿着和第二光学各向异性层的慢轴成45°的角度的方向，对形成的膜进行摩擦处理，由此形成取向膜。
[取向膜涂布溶液的成分]
·下列改性的聚乙烯醇     10质量份
·水                     371质量份
·甲醇                   119质量份
·戊二醛(交联剂)         0.5质量份
Figure G2008101617446D00311
改性的聚乙烯醇
(第三光学各向异性层)
通过将91质量份的下列盘状液晶化合物、9质量份的环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(v#360，由Osaka Organic Chemical Industry Ltd.制造)、0.5质量份的乙酸丁酸纤维素(CAB531-1，由Eastman ChemicalCompany制造)、3质量份的光致聚合引发剂(IRGACURE907，由NihonCiba-Geigy K.K制造)和1质量份的敏化剂(KAYAOURE DETX，由NipponKayaku Co.，Ltd.制造)溶解在204.0质量份的甲基乙基酮中制备涂布溶液。
使用#3.2绕线棒以5.52ml/m2的比率将涂布溶液涂布在取向膜上。将带有涂布溶液的取向膜附着在金属框上，并在具有130℃的温度的恒温浴中加热2分钟以使盘状液晶化合物取向。
然后，用120W/cm的高压汞蒸汽灯在90℃用紫外线照射带有涂布溶液的取向膜4分钟，以使盘状液晶化合物聚合。然后，将带有涂布溶液的取向膜自然冷却至室温。由此形成第三光学各向异性层，并获得层合光学膜。各个层合光学膜的细节一起显示于表1。
Figure G2008101617446D00321
盘状液晶化合物
<实施例1到5和比较实施例1和2的偏振片>
按照下列方法在各个层合光学膜上形成偏振器以制备实施例1到5和比较实施例1和2的偏振片。
(偏振器的制备)
将碘吸附到拉伸的聚乙烯醇膜中以制备偏振膜(偏振器)。
(实施例1到5和比较实施例1和2的偏振片的制备)
使用聚乙烯醇基粘合剂将偏振膜附着在各个层合光学膜的第一光学各向异性层侧。
进一步，使用聚乙烯醇基粘合剂将经过和皂化过程类似的处理的市售三醋酸纤维素膜(FUJITAC TDBOUF，由FUJIFILM Corporation制造)附着在偏振膜上。由此获得实施例1到5和比较实施例1和2的偏振片。
<实施例1到5和比较实施例1和2的液晶显示装置>
使用偏振片制备实施例1到5和比较实施例1和2的液晶显示装置。
(实施例1到5和比较实施例1和2的弯曲取向液晶元件的制备)
制备均装有ITO电极的两个玻璃基底。提供聚酰亚胺膜作为两个玻璃基底上的取向膜，该取向膜经过摩擦处理。使两个玻璃基底彼此正对使得它们的摩擦方向互相平行，液晶元件的厚度设为7.2μm。将Δn为0.1396的液晶化合物(ZLI1132，由Merck Ltd制造)注入液晶元件间隙中。由此制得实施例1到5和比较实施例1和2的具有弯曲取向的液晶元件。
(实施例1到5和比较实施例1和2的液晶显示装置的制备)
液晶显示装置通过组合液晶元件和一对偏振片而制备。
至于液晶元件和该对偏振片的放置，偏振片的第三光学各向异性层面对液晶元件的基底，互相正对的液晶元件的摩擦方向和第三光学各向异性层的摩擦方向彼此反向平行。
偏振片附着在不同的透明基底的可见侧和背光侧上，其间夹有制得的液晶元件。
偏振片的第三光学各向异性层面对透明基底，互相正对的液晶元件的摩擦方向和第三光学各向异性层的摩擦方向彼此反向平行，由此制得液晶元件的尺寸为20英寸的液晶显示装置。按照这种方法制备实施例1到5和比较实施例1和2的液晶显示装置。
<液晶显示装置的评价(视角的评价)>
实施例1到5和比较实施例1和2的液晶显示装置的视角按照下列方法评价。
在25℃的温度和50％的相对湿度的条件下，将各个制得的液晶显示装置置于背光下，通过55Hz矩形波将电压施加在弯曲取向液晶元件上。
调节电压时，用光度计(BM-5，由Topcon Corporation制造)测量黑色亮度(正面亮度)最小时的电压。
然后，用光度计以相似的方式测量平面中心的黑色亮度和白色亮度(正面亮度)，并测量各个液晶显示装置的对比视角。
然后，在25℃的温度和80％的相对湿度条件下以相似的方式测量各个液晶显示装置的对比视角(contrast viewing angle)。
评价视角是否因湿度的变化而变化。结果显示于表2。在表2中，A表示视角完全不变，B表示视角几乎不变，C表示视角发生变化。
Figure G2008101617446D00351
表2
 
|ΔRe1-ΔRe2| |ΔRe1+ΔRe2| |ΔRth1+ΔRth2| 视角变化(50％RH→80％RH)
实施例1 2 - 30 B
比较实施例1 - 12 20 C
实施例2 - 5 12 B
实施例3 5 - 12 B
实施例4 - 4 28 B
比较实施例2 12 - 28 C
实施例5 - 2 10 A
根据表1和2中的结果，发现以下结论。
实施例1和3是光学各向异性层的慢轴彼此垂直(竖直)放置的情形，且满足上面的关系式(1)。对于这些实施例，发现即使当相对湿度从50％变化到80％，视角的变化减小。
同时，比较实施例2是光学各向异性层的慢轴彼此垂直(竖直)的情形，但不满足上面的关系式(1)。对于该比较实施例，发现当相对湿度变化时，视角变化。
实施例2，4和5是光学各向异性层的慢轴彼此平行放置的情形，且满足上面的关系式(2)。对于这些实施例，发现即使当相对湿度从50％变化到80％，视角的变化降低。
同时，比较实施例1是光学各向异性层的慢轴彼此平行的情形，但不满足上面的关系式(2)。对于该比较实施例，发现当相对湿度变化时，视角变化。
应当说明的是，具体对于实施例5，当满足上面的关系式(2)时，同样满足上面的关系式(3)。换言之，对于实施例5的层合光学膜，发现当相对湿度从50％变化到80％，厚度方向的延迟值Rth降低，其视角变化的减小最多。

Claims (8)

1.层合光学膜，其包含：
第一光学各向异性层，和
第二光学各向异性层，
其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上垂直于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(1)，
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm  关系式(1)
其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上平行于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(2)，且
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm  关系式(2)
其中所述层合光学膜作为整体其面内延迟值Re满足30nm≤Re≤500nm，
其中ΔRe1表示通过计算关于第一光学各向异性层的表达式Re1(80％的相对湿度时)-Re1(50％的相对湿度时)得出的值，且ΔRe2表示通过计算关于第二光学各向异性层的表达式Re2(80％的相对湿度时)-Re2(50％的相对湿度时)得出的值。
2.根据权利要求1的层合光学膜，其中第一光学各向异性层的Rth1和第二光学各向异性层的Rth2满足关系式(3)和(4)中的一个，且
ΔRth1≥0nm且ΔRth2≤0nm  (3)
ΔRth1＜0nm且ΔRth2＞0nm  (4)
其中所述层合光学膜作为整体其在厚度方向上的延迟值Rth满足50nm≤Rth≤500nm，
其中ΔRth1表示通过计算关于第一光学各向异性层的表达式Rth1(在80％的相对湿度)-Rth1(在50％的相对湿度)所获得的值，而ΔRth2表示通过计算关于第二光学各向异性层的表达式Rth2(在80％的相对湿度)-Rth2(在50％的相对湿度)所获得的值。
3.根据权利要求1的层合光学膜，其中当第一光学各向异性层和第二光学各向异性层均为卷的形式时，可以通过卷对卷工艺将两者粘在一起。
4.根据权利要求1的层合光学膜，其进一步包含第三光学各向异性层，其中该第三光学各向异性层由杂化取向的盘状液晶层形成，并且其中，所述第三光学各向异性层、所述第二光学各向异性层和所述第一光学各向异性层按此顺序铺设。
5.根据权利要求4的层合光学膜，其中在形成第三光学各向异性层时，摩擦方向相对于第一光学各向异性层的慢轴和第二光学各向异性层的慢轴以40°到50°的角度倾斜。
6.偏振片，其包含：
层合光学膜，和
偏振器，
其中层合光学膜包含第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，
其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上垂直于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(1)，
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm  关系式(1)
其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上平行于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(2)，且
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm  关系式(2)
其中所述层合光学膜作为整体其面内延迟值Re满足30nm≤Re≤500nm，
其中ΔRe1表示通过计算关于第一光学各向异性层的表达式Re1(80％的相对湿度时)-Re1(在50％的相对湿度时)而获得的值，且ΔRe2表示通过计算关于第二光学各向异性层的表达式Re2(80％的相对湿度时)-Re2(在50％的相对湿度时)而获得的值。
7.液晶显示装置，其包含：
包含层合光学膜和偏振器的偏振片，和
液晶元件，
其中层合光学膜包含第一光学各向异性层和第二光学各向异性层，
其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上垂直于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(1)，
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm  关系式(1)
其中当第一光学各向异性层的慢轴基本上平行于第二光学各向异性层的慢轴时满足关系式(2)，且
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm  关系式(2)
其中所述层合光学膜作为整体其面内延迟值Re满足30nm≤Re≤500nm，
其中ΔRe1表示通过计算关于第一光学各向异性层的表达式Re1(在80％的相对湿度时)-Re1(在50％的相对湿度时)而获得的值，且ΔRe2表示通过计算关于第二光学各向异性层的表达式Re2(80％的相对湿度时)-Re2(在50％的相对湿度时)而获得的值。
8.根据权利要求7的液晶显示装置，其中液晶元件为光学补偿弯曲模式的液晶元件。
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