CN101432646A - 光学部件的双折射的波长依存性的补正方法、光学部件及使用它们得到的显示装置 - Google Patents

光学部件的双折射的波长依存性的补正方法、光学部件及使用它们得到的显示装置 Download PDF

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Abstract

光学部件(B)的双折射的波长依存性的补正方法,使用包含(共)聚合物(α)的薄膜(a),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。层叠体,通过以偏振膜-C-A-L-A-偏振膜的顺序或者偏振膜-L-A-C-A-偏振膜的顺序层叠偏振膜、相位差膜C(nx≥ny>nz)、相位差膜A(nx>ny≥nz或nz≥nx>ny)、液晶单元L,用相位差低的相位差膜就可得到高的对比度和宽的视角。

Description

光学部件的双折射的波长依存性的补正方法、光学部件及使用它们得到的显示装置
技术领域
本发明涉及各种光学部件具有的双折射的波长依存性的补正技术。
背景技术
近年来随着各种显示装置等的发展,相位差板、偏振板、防反射膜等各种光学部件的重要性正在增加。以液晶显示元件为例进行说明,液晶显示元件通过在液晶单元(cell)调整光的偏振状态,由偏振膜对该光进行过滤,从而控制显示的明暗,显示图像。
在此,通过液晶单元的光中包括不能用偏振膜过滤的圆偏振成分,显示的对比度有时会恶化。因此,广泛地进行:在通过液晶单元的光入射偏振膜之前使其通过相位差板,由此补正这样的圆偏振成分,改善液晶显示元件的对比度。
专利文献1(特开平4-284402号公报)中记载了有关相位差补偿片的技术,该相位差补偿片通过对以4-甲基-1-戊烯为主体的聚合物进行拉伸取向而得到。根据该专利文献记载的技术,会在宽的温度范围实现对比率高的良好的液晶显示。
另外,为了控制偏振等目的,多数光学部件积极地利用构成元件的材料的双折射。例如相位差板等就相当于这种情况。并且,对于没有积极地利用双折射的光学部件,由于偏振度高的光会透过等原因,构成元件的材料的双折射会对元件的性能产生影响。例如偏振板保护膜等就相当于这种情况。
专利文献2(特开2000-275433号公报)中记载了将聚甲基戊烯用作层叠在偏振膜上的偏振板保护膜的材料的技术。根据该专利文献,由于使用了聚甲基戊烯,与TAC(三醋酸纤维素)和PC(聚碳酸酯)相比,光弹性系数小,从而其双折射率没有变化,当将层叠了该材料的偏振板装入液晶显示器时,会得到色斑和对比度性能优异的显示。并且,与TAC相比,可以提供耐湿性、耐热性优异的偏振板。进而,与降冰片烯系树脂相比,在熔融成型时可以抑制碳化劣化物的生成,即使由挤出成型法进行成型也会得到外观品质优异的产品,从而可以生产率良好地进行制造。
在此,积极地利用构成元件的材料的双折射的情况和不积极地利用的情况中的任意一种情况,理想的都是将构成元件的材料的双折射控制、稳定在期望的值。
例如对于利用白光等宽波长区域的光的光学部件,光学部件的双折射的波长依存性成为问题。如果光学部件的双折射因波长产生大的变动,则在一个波长区域适宜工作的光学部件在其他波长区域会不能工作,其结果是难以在宽的波长区域使用光学部件。这样的问题对于使用可见光的大致整个区域的液晶显示器等显示元件影响特别大,有时会产生着色等不希望的显像。从而,双折射的大小相对于波长成为期望值,在实用上具有高的技术价值。
然而,构成光学部件的材料的双折射一般具有波长依存性,通常波长越短越会显示出大的双折射。因此,通过光学部件的光由2个以上波长构成时,光会受到各个波长所不同的双折射的影响。
例如在白光等宽波长区域使用相位差板时,从这样的双折射的波长依存性的观点来说,理想的是波长越短,由双折射产生的相位差越小。因此,针对使用波长越短越会显示小的双折射的薄膜来补正构成光学部件的材料的双折射的波长依存性的方法进行了研究。
然而,对于通常的光学材料,由于波长越短双折射越大,难以用1个薄膜实现这样的相位差板,从而不得不用2个以上薄膜来构成相位差板。因此,在结构的复杂化、成本高、光利用效率低等方面存在改善的余地。
例如作为双折射显示逆波长分散,即波长越短双折射越小的光学薄膜材料,有专利文献3~7中记载的树脂。
专利文献3(特开平10-68816号公报)中公开了以特定角度将1/4波长板和1/2波长板粘在一起,来用作波长越短由双折射产生的相位差越小的1/4波长板这样的技术。但是,就该技术来说,1/4波长板的结构变得复杂,在原料和制造成本方面是不利的,并且1/4波长板的厚度变大,从而使用该波长板的显示装置等的重量、厚度可能会过大。
为了实现结构更简单、波长越短由双折射产生的相位差越小的光学薄膜,提出了使用由纤维素醋酸酯(专利文献4(特开2000-137116号公报))、包含芴骨架的聚碳酸酯(专利文献5(特开2002-156528号公报))、苯乙烯聚合物的氢化物(专利文献6(国际公开第01/81957号小册子))等构成的光学薄膜。
另外,作为波长越短双折射越小的光学薄膜材料还有在专利文献7(国际公开第03/32060号小册子)中记载的树脂。然而,该文献记载的树脂在光学特性的稳定性方面存在改善的余地。
专利文献1:特开平4-284402号公报
专利文献2:特开2000-275433号公报
专利文献3:特开平10-68816号公报
专利文献4:特开2000-137116号公报
专利文献5:特开2002-156528号公报
专利文献6:国际公开第01/81957号小册子
专利文献7:国际公开第03/32060号小册子
专利文献8:特开昭59-206418号公报
专利文献9:特开平6-145248号公报
专利文献10:特开平9-268243号公报
专利文献11:特开平11-124479号公报
专利文献12:特开2004-177785号公报
专利文献13:特开2003-105022号公报
发明内容
然而,作为波长越短相位差越小的光学薄膜的材料所提出的上述各种树脂存在下述技术问题:光学特性因吸水性而不稳定,化学结构复杂、昂贵且制造繁杂,密度高,可能会增大显示元件等的重量,因为包含芳香环在废弃等时需要严格的处理等。这些问题期待着解决。
(本申请第一发明)
本申请第一发明涉及:
[1]光学部件(B)的双折射的波长依存性的补正方法,使用包含(共)聚合物(α)的薄膜(a),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
[2]根据[1]所述的方法,对所述光学部件(B)层叠所述薄膜(a),所述光学部件(B)和所述薄膜(a)的层叠体的双折射所产生的相位差(角度换算)的波长依存性小于单独所述光学部件(B)的波长依存性。
[3]根据[1]所述的方法,进一步使用偏振板(P),在所述光学部件(B)和所述偏振板(P)之间配置所述薄膜(a),并且在所述光学部件(B)和所述偏振板(P)之间实质上不存在所述薄膜(a)以外的、具有面内相位差的光学部件。
[4]根据[1]所述的方法,所述光学部件(B)为光透过性薄膜(b1)。
[5]根据[4]所述的方法,所述薄膜(a)和所述光透过性薄膜(b1)直接或通过粘接层被层叠。
[6]根据[4]或[5]所述的方法,所述光透过性薄膜(b1)为偏振板保护膜。
[7]根据[4]或[5]所述的方法,所述光透过性薄膜(b1)为相位差板。
[8]根据[4]或[5]所述的方法,所述光透过性薄膜(b1)为光学补偿膜。
[9]根据[1]所述的方法,所述光学部件(B)为液晶屏(b2)。
[10]根据[9]所述的方法,所述薄膜(a)和所述液晶屏(b2)直接或通过粘接层被层叠。
[11]根据[1]~[10]中任意一项所述的方法,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件。
|R550|<30(nm)
[12]根据[1]~[10]中任意一项所述的方法,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件。
30(nm)≤|R550|<300(nm)
[13]使用[1]~[12]中任意一项所述的方法得到的显示装置。
[14]光学部件,具有至少一层包含(共)聚合物(α)的薄膜(a),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
[15]根据[14]所述的光学部件,该光学部件为相位差板。
[16]椭圆偏振板或圆偏振板,包括[15]所述的光学部件和偏振板。
[17]根据[16]所述的椭圆偏振板或圆偏振板,进一步具有粘着性树脂层。
[18]根据[14]所述的光学部件,该光学部件为防反射膜、透明导电性基板、扩散片、聚光片、光学补偿膜或偏振板。
[19]根据[14]、[15]和[18]中任意一项所述的光学部件,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件。
|R550|<30(nm)
[20]根据[14]、[15]和[18]中任意一项所述的光学部件,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件。
30(nm)≤|R550|<300(nm)
[21]显示装置,具有[14]、[15]和[18]中任意一项所述的光学部件。
[22]光学薄膜,其为包含(共)聚合物(α)的薄膜,所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到,所述薄膜满足以下条件。
R(450)/R(590)≤0.95
上述式中,R(450)和R(590)分别表示在波长450nm和590nm的上述光学薄膜的面内相位差。
[23]根据[22]所述的光学薄膜,满足以下条件。
R(450)/R(590)≤0.85
[24]根据[22]或[23]所述的光学薄膜,进一步满足以下条件。
|R50(590)|≤200(nm)
上述式中,R50(590)表示在波长590nm、每50μm厚度的面内相位差。
[25]光学薄膜,其为包含有机高分子的光学薄膜,在波长590nm、每50μm厚度的面内相位差R50(590)满足以下条件(1-1),在波长450nm和590nm的面内相位差R(450)和R(590)满足以下条件(1-2)。
10nm≤|R50(590)|≤20nm(1-1)
R(450)/R(590)≤0.95(1-2)
[26]根据[25]所述的光学薄膜,其为包含(共)聚合物(α)的薄膜,所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
[27]根据[25]或[26]所述的光学薄膜,在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件。
|R550|<30(nm)
[28]根据[25]或[26]所述的光学薄膜,在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件。
30(nm)≤|R550|<300(nm)
[29]共聚物,其为4-甲基-1-戊烯和除所述4-甲基-1-戊烯以外的碳原子数10~14的α-烯烃的共聚物,由所述α-烯烃衍生的结构单元占全部该共聚物的比例为1mol%~9mol%。
[30]薄膜,包含[29]所述的共聚物。
[31]根据[30]所述的薄膜,在由熔融挤出成型法形成后通过拉伸取向而得到该薄膜。
[32]根据[30]或[31]所述的薄膜,被用于光学用途。
[33]根据[30]~[32]中任意一项所述的薄膜,该薄膜为相位差板。
[34]根据[33]所述的薄膜,所述相位差板每50μm厚度、在波长590nm的相位差R50(590)满足以下条件。
R50(590)≤-22nm
[35]根据[33]或[34]所述的薄膜,所述相位差板为满足以下特性的相位差膜。
R(450)/R(590)≤0.9
上述式中,R(450)和R(590)分别表示在波长450nm和590nm的上述相位差膜的面内相位差。
[36]根据[30]~[34]中任意一项所述的薄膜,该薄膜为偏振保护膜或光学补偿膜。
(本申请第二发明)
本申请第二发明涉及:
(1)层叠偏振板,在偏振镜(a)的一个面直接或间接地层叠含有高分子的薄膜(b),所述高分子具有由选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种衍生的结构单元;在所述偏振镜(a)的另一个面直接或间接地层叠含有具有由环状烯烃衍生的结构单元的高分子的薄膜(c);所述薄膜(b)在波长590nm的光程差R(590)满足下述式(2-1)的关系。
R(590)≥5(nm)(2-1)
(2)根据(1)所述的层叠偏振板,所述薄膜(b)在波长450nm的光程差R(450)和在波长590nm的光程差R(590)满足下述式(2-2)的关系。
R(450)/R(590)≤1(2-2)
(3)根据(1)所述的层叠偏振板,所述偏振镜(a)含有碘和/或双色性色素、以及聚乙烯醇树脂。
(4)液晶显示元件,具有(1)~(3)中任意一项所述的层叠偏振板和液晶单元。
(5)根据(4)所述的液晶显示元件,所述薄膜(b)以所述偏振镜(a)为基准配置在所述液晶单元侧。
(6)显示装置,具有(1)~(3)中任意一项所述的层叠偏振板和/或(4)或(5)所述的液晶显示元件。
(本申请第三发明)
本申请第三发明涉及:
[1]层叠体,其特征在于,具有第一和第二偏振膜,配置在所述第一和第二偏振膜之间的液晶单元L,以及配置在所述第一和第二偏振膜之间、包括至少2个相位差膜A和至少一个相位差膜C的多个相位差膜;
至少一个所述相位差膜C是与所述第一或第二偏振膜邻接配置的;
2个所述相位差膜A与所述液晶单元L以A、L、A的顺序配置;
所述相位差膜A满足下述式(3-1)和(3-2)中任意一个;
并且,所述相位差膜C满足下述式(3-3)。
nx>ny≥nz(3-1)
nz≥nx>ny(3-2)
nx≥ny>nz(3-3)
上述式(3-1)~(3-3)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
[2]根据[1]所述的层叠体,其特征在于,所述液晶单元L、所述相位差膜C和2个所述相位差膜A以C、A、L、A的顺序配置。
[3]根据[1]所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜包括2个所述相位差膜C,所述液晶单元L、2个所述相位差膜C和2个所述相位差膜A以C、A、L、A、C的顺序配置。
[4]根据[1]~[3]中任意一项所述的层叠体,其特征在于,至少一个所述相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系。
Re(450)/Re(550)<1(3-4)以及
Re(650)/Re(550)>1(3-5)
[5]根据[4]所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系。
0.70≤Re(450)/Re(550)<0.90
[6]根据[1]~[5]中任意一项所述的层叠体,其特征在于,至少一个所述相位差膜A在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值在下述范围内。
10nm≤|Re(550)|≤80nm
[7]根据[1]~[6]中任意一项所述的层叠体,其特征在于,至少一个所述相位差膜C在波长450nm、550nm和650nm的厚度方向相位差K(450)、K(550)和K(650)满足以下关系。
K(450)/K(550)≥1  (3-6)  以及
K(650)/K(550)≤1  (3-7)
[8]根据[1]~[7]中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A具有包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的层。
[9]液晶显示元件,其特征在于,具有[1]~[8]中任意一项所述的层叠体。
[10]相位差膜,其为用作[1]~[8]中任意一项所述的层叠体中的所述相位差膜A的相位差膜,其特征在于,满足上述式(3-1)和(3-2)中任意一个。
[11]根据[10]所述的相位差膜,其特征在于,在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值满足以下关系。
10nm≤|Re(550)|≤80nm
[12]根据[10]或[11]所述的相位差膜,其特征在于,包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物。
(本申请第四发明)
本申请第四发明涉及:
[1]层叠体,其特征在于,具有第一和第二偏振膜,配置在所述第一和第二偏振膜之间的液晶单元L,以及配置在所述第一和第二偏振膜之间且包括相位差膜A1、相位差膜A2和相位差膜C1的多个相位差膜;
所述相位差膜A1、所述相位差膜A2、所述相位差膜C1和所述液晶单元L以L、A1、C1、A2的顺序配置;
所述相位差膜A1和所述相位差膜A2分别独立地满足下述式(4-1)和(4-2)中任意一个;
并且,所述相位差膜C1满足下述式(4-3)。
nx>ny≥nz(4-1)
nz≥nx>ny(4-2)
nx≥ny>nz(4-3)
上述式(4-1)~(4-3)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
[2]根据[1]所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜进一步包括相位差膜C2;
所述相位差膜A1、所述相位差膜A2、所述相位差膜C1、所述相位差膜C2和所述液晶单元L以L、A1、C1、A2、C2的顺序配置;
所述相位差膜C2满足下述式(4-8)。
nz>nx≥ny(4-8)
[3]根据[1]或[2]所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A1或所述相位差膜A2在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系。
Re(450)/Re(550)<1   (4-4)   以及
Re(650)/Re(550)>1   (4-5)
[4]根据[1]~[3]中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A1或所述相位差膜A2在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值在下述范围内。
10nm≤|Re(550)|≤80nm
[5]根据[1]~[4]中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜C1或所述相位差膜C2在波长450nm、550nm和650nm的厚度方向相位差K(450)、K(550)和K(650)满足以下关系。
K(450)/K(550)≥1   (4-6)   以及
K(650)/K(550)≤1   (4-7)
[6]根据[1]~[5]中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A1或所述相位差膜A2具有包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的层。
[7]液晶显示元件,其特征在于,具有[1]~[6]中任意一项所述的层叠体。
[8]相位差膜,其为用作[1]~[6]中任意一项所述的层叠体中的所述相位差膜A1或相位差膜A2的相位差膜,其特征在于,满足上述式(4-1)和(4-2)中任意一个。
[9]根据[8]所述的相位差膜,其特征在于,在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值满足以下关系。
10nm≤|Re(550)|≤80nm
[10]根据[8]或[9]所述的相位差膜,其特征在于,包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物。
发明的有益效果
根据本申请第一发明,可以得到波长越短相位差越小的光学薄膜。
另外,根据本申请第一发明,可以提供以相位差板为代表的各种光学用途中显示充分的双折射、该双折射显示逆波长分散、与透明性等其他光学特性的平衡优异的材料及其用途。
附图说明
上述的目的及其他目的、特点和优点通过以下描述的优选实施方式及附随的下述附图会变得更加清楚。
图1为表示实施方式中的偏振板的结构的图。
图2为表示实施方式中的液晶显示装置的结构的图。
图3为表示实施例中包含4-甲基-1-戊烯的薄膜的相位差的波长依存性的图。
图4为表示实施方式中的层叠体的简要结构的截面图。
图5为表示实施方式中的层叠体的简要结构的截面图。
图6为表示实施方式中的液晶显示元件的简要结构的图。
图7为说明实施方式中的光补正方法的图。
图8为说明实施方式中的光补正方法的图。
图9为表示实施例中的层叠体的结构的斜视图。
图10为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图11为表示实施例中的层叠体的结构的斜视图。
图12为说明实施例中的光补正方法的图。
图13为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图14为表示实施例中的层叠体的结构的斜视图。
图15为表示实施例中的层叠体的相位差膜A的波长分散的图。
图16为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图17为表示实施例中的层叠体的相位差膜A的波长分散的图。
图18为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图19为说明实施例中的光补正方法的图。
图20为说明实施例中的光补正方法的图。
图21为说明现有的光补正方法的图。
图22为说明现有的光补正方法的图。
图23为说明现有的光补正方法的图。
图24为表示实施方式中的层叠体的简要结构的截面图。
图25为说明实施方式中的光补正方法的图。
图26为表示实施方式中的层叠体的简要结构的截面图。
图27为说明实施方式中的光补正方法的图。
图28为表示实施方式中的液晶显示元件的简要结构的图。
图29为表示实施例中的层叠体的结构的斜视图。
图30为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图31为表示实施例中的层叠体的结构的斜视图。
图32为说明实施例中的光补正方法的图。
图33为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图34为表示实施例中的层叠体的结构的斜视图。
图35为表示实施例中的层叠体的相位差膜A的波长分散的图。
图36为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图37为表示实施例中的层叠体的结构的斜视图。
图38为表示实施例中的层叠体的评价结果的图。
图39为说明现有的光补正方法的图。
图40为说明现有的光补正方法的图。
图41为说明现有的光补正方法的图。
图42为表示实施例中的薄膜的波长和相位差的绝对值的关系的图。
图43为表示实施例中的薄膜的波长和相位差的绝对值的关系的图。
符号说明
1 背光侧偏振膜
2 射出侧偏振膜
3 第一相位差膜C
4 第一相位差膜A
5 液晶单元
6 第二相位差膜A
7 第二相位差膜C
13 液晶单元
15 第一相位差膜C
101 保护膜
102 硬涂层
103 第2偏振板保护膜
104 偏振镜
105 第1偏振板保护膜
106 粘结层
107 剥离膜
114 偏振板
115 相位差板
116 光学补偿膜
117 液晶屏
118 相位差板
119 偏振板
120 背光单元
1100 层叠体
1120 层叠体
2110 层叠体
2120 层叠体
A 相位差膜
A1 相位差膜
A2 相位差膜
C 相位差膜
C1 相位差膜
C2 相位差膜
L 液晶单元
P1 偏振膜
P2 偏振膜
具体实施方式
以下说明本申请各发明的实施方式。
(本申请第一发明)
本申请第一发明的发明人深入研究的结果发现,包含特定的烯烃系(共)聚合物的薄膜具有期望的双折射的波长依存性,并且容易实现稳定性、低成本、轻量性和低环境负荷,有助于解决上述问题。
本申请第一发明中,没有特殊说明的情况,双折射和相位差分别为面内的双折射和相位差。
另外,本申请第一发明中,面内的相位差R和厚度方向的相位差Rth分别由下述式表示。
面内的相位差R=(nX-nY)·d
厚度方向的相位差Rth=|(nX+nY)/2-nZ|·d
在此,面内的折射率最大的方向设为X轴,面内垂直于X轴的方向设为Y轴,薄膜的厚度方向设为Z轴,各轴向的折射率分别设为nX、nY、nZ,薄膜的厚度设为d。另外,相位差的测定在23℃、相对湿度50%的条件下进行。
(第一实施方式)
本实施方式涉及双折射的波长依存性的补正方法。具体而言,使用包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)对光学部件(光学元件)(B)的双折射的波长依存性进行补正,所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
以下首先说明薄膜(a)及其制造方法、(共)聚合物(α)。
(薄膜(a))
上述补正方法中使用的薄膜(a)包含特定的(共)聚合物(α),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
在此,所谓“包含”的意思包括薄膜(a)的全部由(共)聚合物(α)构成的情况以及薄膜(a)的部分由(共)聚合物(α)构成的情况。从而,薄膜(a)可以包含、也可以不包含除(共)聚合物(α)以外的成分。
从进一步提高耐热性的角度考虑,薄膜(a)中(共)聚合物(α)的含量例如为20重量%以上,优选为50重量%以上。另外,薄膜(a)中(共)聚合物(α)的含量为100重量%以下,从进一步提高机械特性的角度考虑,优选为98重量%以下。
以下更具体地说明构成薄膜(a)的成分。
薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550例如满足以下条件。
|R550|<30(nm)
另外,薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550例如也可以满足以下条件。
30(nm)≤|R550|<300(nm)
((共)聚合物(α))
在薄膜(a)中使用的特定的(共)聚合物(α)为采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的聚合物。
该特定的烯烃系(共)聚合物(α)可以例示3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯或4-甲基-1-戊烯的均聚物或者它们相互的共聚物,还有与其他可共聚的单体例如苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等的共聚物,再有上述的聚合物间或者与其他热塑性树脂、合成橡胶的共混物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。
(共)聚合物(α)的结构单元中,源自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯的结构单元通常合计为20mol%~100mol%,优选为50mol%~100mol%,更优选为80mol%~100mol%。
源自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯或3-甲基-1-丁烯的结构单元的含量过多时,例如可能会机械特性较差;过少时,例如可能会耐热性较差、得不到期望的光学特性等。源自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯或3-甲基-1-丁烯的结构单元的含量处于上述范围内时,可以得到透明性、耐热性等各种特性的平衡优异的树脂,因此优选。
(共)聚合物(α)中优选4-甲基-1-戊烯(共)聚合物,因为透明性、剥离性等优异,适于与光学元件(光学部件)组合使用。另外,从耐热性优异、工艺的自由度、使用条件的自由度等角度考虑,优选3-甲基-1-戊烯(共)聚合物和3-甲基-1-丁烯(共)聚合物。
以下更具体地说明各共聚物。
(4-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
用作(共)聚合物(α)的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物具体为4-甲基-1-戊烯的均聚物,或者4-甲基-1-戊烯与乙烯或碳原子数3~20的其他α-烯烃例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十四碳烯、1-十八碳烯等的共聚物。
4-甲基-1-戊烯(共)聚合物通常含有85mol%以上、优选90mol%以上量的源自4-甲基-1-戊烯的结构单元。
构成4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的、源自4-甲基-1-戊烯以外的构成成分没有特别限制,可以适宜使用能够与4-甲基-1-戊烯共聚的各种单体,从获得的容易程度、共聚特性等角度考虑,可以优选使用乙烯或碳原子数3~20的α-烯烃。其中,为了更稳定地发挥在短波长得到小的相位差的特性,优选碳原子数7~20的α-烯烃,特别优选1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。
用作(共)聚合物(α)的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物根据ASTM D1238、在载荷5kg、温度260℃的条件测定的熔体流动速率(MFR)对应用途各有不同,但通常为1g/10分钟~50g/10分钟,优选为2g/10分钟~40g/10分钟,更优选为5g/10分钟~30g/10分钟。4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的熔体流动速率过小时,例如可能会难以进行熔融挤出成型;过大时,例如在熔融挤出成型时从T模挤出的树脂的流速快,从而在铸塑辊上可能会难以形成均一的膜厚。4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的熔体流动速率处于上述范围内时,薄膜成型性和得到的薄膜的外观良好。
另外,从进一步提高耐热性的角度考虑,4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的熔点例如为100℃以上,优选为150℃以上。从进一步提高熔融挤出成型时的成型性的角度考虑,4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的熔点例如为240℃以下,优选为200℃以下。
接着,对4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的制造方法进行说明。
4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的制造方法没有特别限制,可以使用齐格勒·纳塔催化剂、茂金属类催化剂等公知的催化剂进行制造。可以根据例如专利文献8(特开昭59-206418号公报)中记载的方法,在催化剂存在下聚合4-甲基-1-戊烯和上述的乙烯或α-烯烃来得到。
(3-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
用作(共)聚合物(α)的3-甲基-1-戊烯(共)聚合物为3-甲基-1-戊烯的均聚物或共聚物。共聚物的情况优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。
3-甲基-1-戊烯(共)聚合物可以根据以往公知的方法来制造,可以由例如专利文献9(特开平06-145248号公报)中记载的方法来制造。
(3-甲基-1-丁烯(共)聚合物)
用作(共)聚合物(α)的3-甲基-1-丁烯(共)聚合物为3-甲基-1-丁烯的均聚物或共聚物。共聚物的情况优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。
3-甲基-1-丁烯(共)聚合物可以根据以往公知的方法来制造,可以由例如专利文献9中记载的方法来制造。
((共)聚合物(α)以外构成薄膜(a)的成分)
本实施方式中使用的薄膜(a)可以包含除上述(共)聚合物(α)以外的各种成分。(共)聚合物(α)以外的成分可以是(共)聚合物(α)以外的各种树脂或各种橡胶。作为各种树脂特别优选透明性优异的树脂,可以使用例如环状烯烃(共)聚合物等各种聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、醋酸纤维素树脂、氟系树脂、聚酯、丙烯酸树脂等。作为各种橡胶可以使用烯烃系橡胶、苯乙烯系橡胶等。
另外,在本实施方式中使用的薄膜(a)中在不损害本申请第一发明的目的的范围下可以添加抗静电剂、抗氧化剂、耐热稳定剂、剥离剂、耐候稳定剂、防锈剂、增滑剂、成核剂、颜料、染料、无机填充剂(硅石等)等通常添加到聚烯烃来使用的各种配合剂、以及其他特殊配合剂。
(薄膜(a)的制造方法)
接着,对薄膜(a)的制造方法进行说明。
薄膜(a)例如通过形成上述的(共)聚合物(α)及根据需要引入的其他构成薄膜(a)的成分而得到。
更具体而言,薄膜(a)可以通过以往公知的方法适宜地制造,例如可以通过用V型搅拌机、螺条式搅拌机、亨舍尔混合机、滚筒式搅拌机将(共)聚合物(α)和其他成分进行混合的方法,或者用上述搅拌机混合后用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等进行熔融混炼并造粒或粉碎,接着由加压成型、挤出成型、吹塑成型等方法或溶液流延法等公知方法进行薄膜成型。为了效率更好地进行生产,优选溶液流延法、吹塑成型法和挤出成型法等。
另外,通过拉伸所得的薄膜,从光学方面可以将双折射、其角度依存性、其温度依存性等物性调整至期望值,还可以形成进而赋予了机械强度的薄膜。拉伸倍率可以根据期望的光学性质等适宜选择,例如为了更确实地得到均匀拉伸和期望的双折射,通常为1.5倍以上,优选为2倍以上。并且,为了容易进行制造加工,薄膜的拉伸倍率通常为10倍以下,优选为5倍以下。
另外,由熔融挤出成型法形成后,通过拉伸取向可以更有效、稳定地生产薄膜。进行熔融挤出成型的情况,具体而言,用单螺杆挤出机在规定的机筒温度和规定的铸塑辊温度进行成型后,由拉伸机在玻璃化温度(Tg)以上、200℃以下、优选180℃以下的温度以规定的拉伸速度进行拉伸成型,仅拉伸规定的倍率(优选5倍以下、特别优选3倍以下)。从不增加结晶度和结晶尺寸的角度考虑,优选拉伸倍率小的情况、拉伸速度大的情况。并且,拉伸可以由单轴拉伸、双轴拉伸等中任意一种来进行。从不增加结晶度和结晶尺寸的角度考虑,相比单轴拉伸更优选采用双轴拉伸。
此时,可以先在熔融挤出成型时制造出原版(原反)片状的薄膜后,重新向拉伸成型装置供给原版片,也可以连续地进行熔融挤出成型和拉伸成型。
另外,由熔融挤出成型得到薄膜的情况,可以在挤出机的辊间进行加压压缩,由此可以进一步提高得到的薄膜的透明性。
薄膜(a)的厚度可以根据使用目的、尤其是光学部件(B)的双折射及其波长依存性适宜设定,没有特别限制,但通常为10~200μm,优选为20~100μm。薄膜(a)的厚度过薄时,处理的容易性可能会降低;过厚时,可能会难以用辊进行处理、每个辊的长度变短等。如果薄膜(a)的厚度在上述范围,则薄膜的生产率优异,并且在薄膜成型时不会产生针孔等,另外还可得到充分的强度,从而优选。如上所述,通常最优先考虑光学的设计。
另外,薄膜的厚度没有特别的上限,也包括在本技术领域中以往称为“片”的膜。并且,优选为可用于光学用途程度的厚度。
接着,针对使用薄膜(a)补正光学部件(B)的双折射的波长依存性的方法进行说明。
(光学部件(B)的双折射的波长依存性的补正方法)
本实施方式中使用包含采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的(共)聚合物(α)的薄膜(a)来补正光学部件(B)的双折射的波长依存性。具体而言,层叠光学部件(B)和薄膜(a),调整层叠体的双折射的波长依存性,从而使光学部件(B)和薄膜(a)的层叠体的双折射的波长依存性比单独光学部件(B)的双折射的波长依存性更接近理想状态。也就是说,要接近双折射与波长成正比或者由双折射产生的相位差(角度换算)为一定而与波长无关的状态。
在此,所谓双折射的波长依存性是指在可见光区域双折射的大小根据波长而不同。双折射的波长依存性的大小具体地由在450nm的双折射的大小和在590nm的双折射的大小之差表示。
包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)如上所述双折射显示逆波长分散,因此通过本实施方式的方法,相对于单独使用光学部件(B)的情况,可以使双折射的波长依存性最佳化。
另外,在背景技术栏描述的专利文献1中采用了4-甲基-1-戊烯的聚合物对光学部件提高双折射特性,但是与本实施方式的方法在下述方面不同。
即,专利文献1是以除去STN液晶的双折射所引起的着色为目的的技术,但并没有着眼于其波长依存性。如该专利文献所述,仅仅层叠了具有双折射的正波长分散的STN液晶和对以4-甲基-1-戊烯为主体的聚合物拉伸取向的相位差补偿片两者,尽管在500~600nm的特定一点波长抵消了双折射,层叠体的双折射的波长依存性反而被扩大。因此,不能有效地补正双折射的波长依存性。
然而,本实施方式中层叠光学部件(B)和薄膜(a),调整层叠体的双折射的波长依存性。使用薄膜(a)使光学部件(B)的相位差(双折射)的波长依存性最佳化,可以在可见光的至少一部分区域稳定光学特性。例如使用包含聚碳酸酯、聚烯烃的光学补偿片时,通过补正与作为光学补偿对象的液晶单元间产生的相位差的波长分散的偏移,会进一步减小漏光,该方法的情况可以有效地使用具有双折射的逆波长分散的4-甲基-1-戊烯薄膜。
(光学部件(光学元件)(B))
在本实施方式中,成为其双折射的波长依存性的控制对象的光学部件(B)的种类、光学特性、材料等没有特别限制,可以使用具有双折射的各种光学部件。特别是光学部件(B)波长越短具有越大的双折射时,由于补正双折射的波长依存性的必要性高,实用上具有意义。在此,薄膜(a)和光学部件(B)的光轴所形成的角度没有特别限制,可以根据目的适宜地设定,例如光学部件(B)波长越短具有越大的双折射的情况,使进相轴间、迟相轴间一致时,可以有效地补正光学部件(B)的双折射的波长依存性。
另外,光学部件(B)波长越短具有越小的双折射的情况,通过组合薄膜(a)和光学部件(B)也可以补正光学部件(B)的双折射的波长依存性,通过适宜设定光轴间的角度也可以实用上有意义地进行使用。
如上所述,光学部件(B)的种类、光学特性、材料等没有特别限制,可以使用具有双折射的各种光学部件,但光学部件(B)特别优选波长越短具有越大的双折射。作为构成这种光学部件(B)的材料可举出环状烯烃(共)聚合物,以聚乙烯、聚丙烯为代表的(共)聚合物(α)以外的聚烯烃,聚碳酸酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,三醋酸纤维素,聚苯乙烯,丙烯酸类树脂等。其中,从透明性、稳定性、成本等角度考虑特别优选环状烯烃(共)聚合物和三醋酸纤维素。
以下说明光学部件(B)的具体例。
(光透过性薄膜(b1))
上述光学部件(B)的形状没有特别限制,但由于在实现大面积的光学部件、效率良好地生产大量的光学部件时有利,特别优选光学部件(B)为光透过性薄膜(b1)。
光透过性薄膜(b1)的厚度根据用途和期望的光学、机械性质适宜地确定,没有特别限制,但为了进一步提高可操作性,通常为0.01mm以上,优选为0.015mm以上,特别优选为0.02mm以上。另外,为了进一步降低例如重量、成本等,光透过性薄膜(b1)的厚度通常为5mm以下,优选为3mm以下,特别优选为1mm以下。光透过性薄膜(b1)可以通过熔融挤出法、溶液流延法等进行制造,但并不限于这些制造方法。
光透过性薄膜(b1)的用途没有特别限制。本实施方式中的双折射的波长依存性的补正方法可以适用于各种光学用的光透过性薄膜(b1)。作为优选的用途可举出例如相位差板、偏振板、光学补偿膜、防反射膜、透明导电性基板、扩散片、聚光片等,但并不限于这些。
本实施方式中,光学部件(B)为光透过性薄膜(b1)的情况,优选层叠使用包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)和光透过性薄膜(b1),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。从减少在层叠界面的光学损失、使结构简单化等角度考虑,薄膜(a)和光透过性薄膜(b1)优选直接层叠;从确保层叠的强度等角度考虑,薄膜(a)和光透过性薄膜(b1)优选通过粘接层而层叠。进行直接层叠的情况,为了提高密合性,优选使界面变得平滑。
通过粘接层进行层叠的情况,粘接层的材质没有特别限制,可以适宜使用光学损失小、粘接力和耐久性优异的各种粘接剂。可以优选使用聚烯烃系、丙烯酸系、氨酯系、环氧系、聚乙烯醇系、聚酯系等各种粘接剂,但并不限于这些。其中,聚烯烃系的粘接性树脂与采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的(共)聚合物(α)的粘接性优异,因此优选。
聚烯烃系的粘接性树脂的详细情况例如在专利文献10(特开平09-268243号公报)和专利文献11(特开平11-124479号公报)中进行了记载,本实施方式中也可以使用上述文献记载的树脂。
通过粘接层进行层叠时,可以在薄膜(a)和光透过性薄膜(b1)的一个或两个的表面进行等离子体处理、电晕放电处理、火焰处理、紫外线处理、底涂层涂布等易粘接处理。
另外,在薄膜(a)和光透过性薄膜(b1)之间可以存在1层或2层以上的粘接层以外的层。作为粘接层以外的层可举出反射层、防反射层、防眩层、硬涂层、抗静电层、气体阻隔层、透明导电层、相位差板、光学补偿膜、扩散板、聚光片、偏振板等,但并不限于这些。
(偏振板保护膜)
本实施方式中光透过性薄膜(b1)优选为偏振板保护膜。以下对其意义进行详细说明。
由双折射产生的相位差通常也可以用角度来表现。此时,用角度表现的相位差R1和单位为nm的相位差R2的换算式如下表示:
R1(度)=(R2(nm)/λ(nm))×360(度)
这里,λ为相位差测定波长。
偏振板用保护膜具有的相位差R1的大小会对偏振板的偏振度产生影响,例如使用液晶显示装置的情况会对液晶显示装置的对比度等画质产生影响。即,R2相对于使用的相位差测定波长经常为一定值的情况,越是位于短波长侧,R1会越大,从而短波长的情况下保护膜具有的相位差会使直线偏振板的偏振度恶化。因此,优选波长越短由该R2表示的相位差越小。例如如果说保护膜具有的相位差对偏振板的偏振度的影响在可见光范围内完全相同,则可以认为R2相对波长λ的变化优选接近波长λ的变化。这意味着优选波长越短由R2表示的相位差越小。但是,通常用作偏振板保护膜的由高分子材料构成的透明薄膜在短波长时一般均会R2变大或者顶多保持一定。
在此,如果适用本实施方式的波长依存性的补正方法,可以实现波长越短由R2表示的相位差越小,从而可以抑制保护膜具有的相位差使直线偏振板的偏振度恶化的现象,在实用上具有高的价值。即,光透过性薄膜(b1)为偏振板保护膜在实用上具有高的价值,其为本实施方式的特别优选的方式之一。
(偏振板(P))
本实施方式的方法中还可以进一步使用偏振板(P)。具体而言,形成如下结构:在光学部件(B)和偏振板(P)之间配置薄膜(a),并且在光学部件(B)和偏振板(P)之间实质上不存在薄膜(a)以外的、具有面内相位差的光学部件。这样,可以更确实地控制面内相位差。
图1表示将本实施方式的薄膜(a)适用于偏振板的例子。
该偏振板中依次层叠有保护表面的保护膜101、对偏振板赋予耐磨损性等的硬涂层102、第2偏振板保护膜103、偏振镜104、第1偏振板保护膜105、对其他元件发挥粘接层作用的粘结层106、保护粘结层106的剥离膜107。
在此,由于安装有偏振板的显示元件例如液晶显示元件的检查作业在附着有保护膜的状态进行,保护膜101可以适宜使用本实施方式中的薄膜(a)这样的光学特性优异的薄膜。由于第1偏振板保护膜105和第2偏振板保护膜103在保护偏振镜104的同时要求高的透明性,可以适宜使用本实施方式这样的光学特性优异的薄膜。剥离膜107是为了覆盖在显示元件形成时对该偏振板进一步层叠光学补偿膜、相位差膜(板)等用的粘结层106而设置,由于该偏振板的检查作业在附着有剥离膜107的状态下进行,可以适宜使用本实施方式这样的光学特性优异的薄膜。
(光学补偿膜)
本实施方式中光透过性薄膜(b1)也优选为光学补偿膜。与上述偏振板保护膜的情况相同,优选波长越短光学补偿膜的由R2表示的相位差越小。进而,与上述偏振板保护膜的情况相比,光学补偿膜由于使用双折射较大的材料,因此双折射的波长依存性也比较大。从而,由双折射的波长依存性产生的着色等不期望的现象也是更明显。
在此,如果适用本实施方式的波长依存性的补正方法,可以实现波长越短由R2表示的相位差越小,从而可以抑制光学补偿膜具有的双折射的波长依存性引起的着色现象等,在实用上具有高的价值。
即,光透过性薄膜(b1)为光学补偿膜在实用上具有高的价值,其为本实施方式的特别优选的实施方式之一。
另外,所谓光学补偿膜为使用例如液晶层、树脂等,通过在膜厚方向改变液晶等的扭曲度、角度而具有三维的光学补偿功能的薄膜,在概念上与相位差板部分重叠。
以下针对相位差板进行说明。
(相位差板)
本实施方式中光透过性薄膜(b1)也优选为相位差板。与上述偏振板保护膜的情况相同,优选波长越短相位差板的由R2表示的相位差越小。进而,与上述偏振板保护膜的情况相比,相位差板由于使用双折射较大的材料,因此双折射的波长依存性也比较大。从而,由双折射的波长依存性产生的着色等不期望的现象也是更明显。
在此,如果适用本实施方式的波长依存性的补正方法,可以实现波长越短由R2表示的相位差越小,从而可以抑制相位差板具有的双折射的波长依存性引起的着色现象等,在实用上具有高的价值。即,光透过性薄膜(b1)为相位差板在实用上具有高的价值,其为本实施方式的特别优选的方式之一。
(液晶屏(b2))
上述光学部件(B)的结构、形状、材料等没有特别限制,在本实施方式中光学部件(B)也优选为液晶屏(b2)。与上述偏振板保护膜的情况相同,优选波长越短液晶屏(b2)的由R2表示的相位差越小。进而,液晶屏(b2)由于液晶层必然具有双折射,因此双折射的波长依存性也比较大。从而,由双折射的波长依存性产生的着色等不期望的现象也是更明显。
在此,如果适用本实施方式的波长依存性的补正方法,可以实现波长越短由R2表示的相位差越小,从而可以抑制液晶层具有的双折射的波长依存性引起的着色现象等,在实用上具有高的价值。即,光学部件(B)为液晶屏(b2)在实用上具有高的价值,其为本实施方式的特别优选的实施方式之一。
本实施方式中,包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)和液晶屏(b2)优选直接或通过粘接层进行层叠。从减少在层叠界面的光学损失、使结构简单化等角度考虑,薄膜(a)和液晶屏(b2)优选直接层叠;从确保层叠的强度等角度考虑,薄膜(a)和液晶屏(b2)优选通过粘接层而层叠。层叠的详细情况与在包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)和光透过性薄膜(b1)的层叠中所说明的相同。
(显示装置)
本实施方式中的双折射的波长依存性的补正方法可以特别有效地适用于液晶显示器、EL显示器、触摸屏、场致发射显示器、LED等显示装置。显示装置一般采用利用偏振的各种光学部件(B),除此以外通常使用遍及整个可见光区域的宽波长区域的光,从而容易受到双折射的波长依存性的影响,特别强烈期望对其补正。从而,利用本实施方式中的双折射的波长依存性的补正方法的显示装置为本实施方式的特别优选的实施方式之一。
图2为表示作为这种显示装置的液晶显示装置的结构的一例的图。
在该液晶显示装置中依次层叠有偏振板114、相位差板115、光学补偿膜116、液晶屏117、相位差板118、偏振板119、背光单元120。
在此,作为偏振板114和偏振板119可以适宜采用如图1所示的适用了本实施方式的偏振板。作为光学补偿膜116可以使用多层结构的补偿膜,但也可以适宜使用直接适用了本实施方式的薄膜(a)的单层结构的补偿膜。
通过这样的结构,来自背光单元120的入射光被偏振板119偏振,仅透过直线偏振光,偏振光的位相被相位差板118一致化,并入射到液晶屏117。在液晶屏117形成输出图像,再现该图像的光就会产生并射出,该射出光被光学补偿膜116进行视角补偿,相位差被相位差板115一致化,再被偏振板114进行偏振,从而调整对比度。
(第二实施方式)
(光学部件(光学元件))
本实施方式涉及具有至少一层包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)的光学部件,所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。本实施方式中的(共)聚合物(α)和薄膜(a)的详细情况与第一实施方式中所说明的相同。
包含采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的(共)聚合物(α)的薄膜(a),是波长越短相位差越小的光学薄膜,并且是光学特性稳定、廉价、轻量且环境负荷小的光学薄膜,因此使用了该光学薄膜的光学部件在实用上具有高的价值。
本实施方式中的光学部件适宜具有至少一层薄膜(a),其他部件、层则可以具有也可以不具有。
薄膜(a)由于波长越短相位差越小,即使单独存在也可以使由双折射产生的相位差(角度换算)大致一定,而与波长无关。从而,由薄膜(a)单独构成的本实施方式中的光学部件例如可以在宽波段用作相位差一定的相位差板。在宽波段相位差一定的相位差板,以往不通过组合多个光学部件的复杂结构或者具有复杂化学结构的树脂是不能实现的。从而,由薄膜(a)单独构成的本实施方式中的光学部件与它们相比在实用上具有高的价值,其为本实施方式的优选的方式之一。
组合了薄膜(a)和其他部件、层的光学部件也是本实施方式的优选的实施方式之一。通过使其他部件、层担当各种光学功能,可以实现具有更复杂的光学功能的光学部件,因此在实用上具有高的价值。薄膜(a)以外的部件、层可以与第一实施方式中所说明的光学部件(B)相同,也可以不同。例如适宜层叠薄膜(a)和作为优选的光学部件(B)的相位差膜而得到的相位差板为本实施方式的优选的方式之一。
通过将本实施方式中的相位差板与偏振板层叠而得到的椭圆偏振板或者圆偏振板也可以在宽的波长区域生成椭圆偏振或者圆偏振,其为本实施方式的优选的方式之一。相位差板和偏振板可以通过粘着性树脂层进行层叠。并且,粘着性树脂层可以设置在相位差板的与偏振板相反侧的表面。粘着性树脂层的详细情况例如在专利文献12(特开2004-177785号公报)中进行了记载,在本实施方式中可以使用该文献中记载的粘着性树脂层。
由薄膜(a)单独构成的光学部件或者组合了薄膜(a)和其他部件、层的光学部件可以是防反射膜、波长选择性光反射膜、波长选择性低反射膜、透明导电性基板、扩散片、聚光片、相位差板、光学补偿膜、液晶屏基板、反射板、反透过反射板、散射板、带散射反射电极的基板、带透明电极的基板、带镜面反射电极的基板、防雾膜或者偏振板。这些光学部件具有比较简单的结构,同时双折射的波长依存性被补正成期望的状态,因此在实用上具有高的价值。
在本实施方式中,与第一实施方式同样,薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550例如也满足以下条件。
|R550|<30(nm)
另外,薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550例如也可以满足以下条件。
30(nm)≤|R550|<300(nm)
(显示装置)
本实施方式的光学部件可以特别有效地适用于液晶显示器、EL显示器、触摸屏、场致发射显示器、LED等显示装置。显示装置一般使用利用偏振的各种光学部件(B),除此以外通常使用遍及整个可见光区域的宽波长范围的光,因此容易受到双折射的波长依存性的影响,特别强烈地期望对其补正。从而,具有本实施方式中的光学部件的显示装置为本实施方式的特别优选的方式之一。
另外,本实施方式中的显示装置可以例如参照图2形成在前面所述的层叠结构。
根据以上的本实施方式,可以得到波长越短相位差越小、具有期望的双折射的波长依存性的光学薄膜。并且,可以得到吸湿等引起的光学特性的变化小、廉价、轻量且环境负荷小的光学薄膜。另外,通过使用该光学薄膜材料,可以简便地补正各种光学部件具有的双折射的波长依存性。由此,可以获得例如在实用上具有高的价值的双折射的波长依存性的补正方法、双折射的波长依存性被补正的各种光学部件以及色彩再现性等优异的显示装置。
(第三实施方式)
在以上实施方式中用作薄膜(a)的光学薄膜也可以形成以下的结构。
本实施方式中用作薄膜(a)的光学薄膜是包含采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的(共)聚合物(α)的薄膜。
另外,本实施方式的光学薄膜满足以下条件。
R(450)/R(590)≤0.95
上述式中,R(450)和R(590)分别表示在波长450nm和590nm的上述光学薄膜的面内相位差。
本实施方式中光学薄膜通过满足上述式,可以有效地补正相位差的波长分散。
另外,为了更有效地补正相位差的波长分散,光学薄膜优选满足以下条件。这样,可以更有效地进行补正。
R(450)/R(590)≤0.9
并且,基于上述观点更优选:
R(450)/R(590)≤0.85
这里,R(450)/R(590)的下限没有特别限制,但为了减小补正的误差,例如可以为0.2以上。
另外,本实施方式的光学薄膜还可以是满足以下条件的结构。由此,可以进一步以适于可操作性的膜厚,效率良好地补正相位差的波长分散。并且,如果是相同的膜厚波动的话,可以形成相位差值的波动更小的实用性高的光学薄膜。
|R50(590)|≤200nm
上述式中,R50(590)表示在波长590nm、每50μm厚度的面内相位差。
基于该观点,更期望的是,|R50(590)|为150nm以下,更优选为100nm以下,特别优选为50nm以下。
另外,上述R50(590)可以满足下述条件:1nm≤|R50(590)|,更优选为:3nm≤|R50(590)|。
另一方面,本实施方式的光学薄膜还可以是满足以下条件的结构。
|R50(590)|≤30nm
上述式中,R50(590)表示在波长590nm、每50μm厚度的面内相位差。
这里,|R50(590)|的下限没有特别限制,例如可以为上述范围。
另外,从得到补正所必需的充分的R50(590)的角度考虑,本实施方式的光学薄膜中优选(共)聚合物(α)为4-甲基-1-戊烯与4-甲基-1-戊烯以外的碳原子数10~14的α-烯烃的共聚物,且相对于全部共聚物由α-烯烃衍生的结构单元所占的比例为1mol%~9mol%。
(第四实施方式)
本实施方式涉及包含有机高分子的光学薄膜。
对于该薄膜,在波长590nm、每50μm厚度的面内相位差R50(590)满足以下条件(1-1),在波长450nm和590nm的面内相位差R(450)和R(590)满足以下条件(1-2)。
10nm≤|R50(590)|≤20nm(1-1)
R(450)/R(590)≤0.95(1-2)
根据本实施方式,通过满足上述(1-1)和(1-2),例如对于通过增加膜厚使薄膜本身具有一定程度的机械强度的部件,可以形成赋予了实用的相位差的相位差膜。另外,在使用例如STN方式的液晶单元等和例如包含聚碳酸酯、聚烯烃的光学补偿片时,通过补正与作为光学补偿对象的液晶单元之间产生的相位差的波长分散的偏移,在用于进一步减小漏光等用途时,可以提供相位差被精密控制的逆波长分散的相位差板,因此优选。
本实施方式的光学薄膜例如可以形成包含(共)聚合物(α)的结构,所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。使用这种材料时,可以形成在具有双折射的逆波长分散的同时,耐热性、轻量性、尺寸稳定性优异的光学薄膜。
本实施方式的光学薄膜在波长550nm的面内相位差R550优选满足以下条件。
|R550|<30(nm)
另一方面,本实施方式的光学薄膜在波长550nm的面内相位差R550优选满足以下条件。
30(nm)≤|R550|<300(nm)
然而,本申请第一发明的发明人经过锐意研究,结果发现主要包含聚4-甲基-1-戊烯的共聚物所构成的光学薄膜的双折射及其波长分散(波长依存性)基于构成共聚物的共聚单体的种类和含量会发生变动。因此,进一步的研究结果发现当共聚单体种类为碳原子数10~14的α-烯烃、且共聚物中的该α-烯烃的含量为1mol%~9mol%时,在光学用途会显示出充分的双折射,同时显示出适宜的逆波长分散。
以下实施方式中针对该结构进行具体的说明。
(第五实施方式)
本实施方式涉及主要包含聚4-甲基-1-戊烯的共聚物和使用该共聚物的薄膜。
(共聚物)
本实施方式中的共聚物为4-甲基-1-戊烯与4-甲基-1-戊烯以外的碳原子数10~14的α-烯烃的共聚物,相对于全部该共聚物的由α-烯烃衍生的结构单元所占的比例为1mol%~9mol%。
4-甲基-1-戊烯的聚合物的透明性、剥离性等优异,适合与光学部件(光学元件)组合使用,通过将4-甲基-1-戊烯与特定的共聚单体以特定比例进行共聚合,可以形成满足上述条件的结构,从而可以得到在光学用途显示充分的双折射、且双折射显示稳定的逆波长分散的共聚物。
在此,用作共聚单体的α-烯烃可以为直链状,也可以为支链状。α-烯烃的碳原子数为10~14,优选为10~12。α-烯烃的碳原子数在该范围时,可以得到在光学用途具有充分的双折射的共聚物。
作为碳原子数10~14的α-烯烃具体地可举出1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯。
其中,通过选择1-癸烯作为共聚单体,从光学用途的角度考虑可以得到具有特别优异的双折射的共聚物。
另外,由碳原子数10~14的α-烯烃衍生的结构单元通常为1mol%~9mol%,优选为2mol%~7mol%。由碳原子数10~14的α-烯烃衍生的结构单元在这样的范围时,可以得到用于光学用途时具有充分的耐热性、并且显示充分的双折射、双折射显示稳定且足够大的逆波长分散的共聚物。
这里,本实施方式中的共聚物例如可以仅以4-甲基-1-戊烯以外的碳原子数10~14的α-烯烃作为共聚成分。此时,相对于全部共聚物的4-甲基-1-戊烯和α-烯烃的共聚组成为:由4-甲基-1-戊烯衍生的结构单元为91mol%~99mol%,由α-烯烃衍生的结构单元为1mol%~9mol%。
另外,在不超出本申请第一发明的目的的范围,本实施方式中的共聚物也可以是使用4-甲基-1-戊烯和碳原子数10~14的α-烯烃以外的单体作为共聚成分而得到的聚合物。作为4-甲基-1-戊烯和碳原子数10~14的α-烯烃以外的单体可举出选自由除4-甲基-1-戊烯以外的碳原子数2~9的直链状或支链状的α-烯烃、碳原子数15~20的直链状或支链状的α-烯烃、各种环状烯烃、碳原子数4~20的二烯以及芳香族乙烯基化合物形成的组中的1种或2种以上的单体。由4-甲基-1-戊烯和碳原子数10~14的α-烯烃以外的单体衍生的结构单元的含量没有特别限制,可以在不超出本申请第一发明的目的的范围适宜使用,例如可以使用0.5mol%~2mol%。
另外,本实施方式的共聚物优选满足以下条件。
在萘烷中于135℃测定的特性粘度[η]为0.5dl/g~10dl/g;由DSC测定的熔点(Tm)为210℃~240℃;以及由DSC测定的熔融热量为20J/g~50J/g。
通过以特定组成包含特定的α-烯烃、并且形成满足上述条件的结构,容易具备分别在下面所示的实用上有益的特性。
本实施方式中,特性粘度的测定例如通过基于ASTM J1601的测定方法进行。
在萘烷中于135℃测定的特性粘度[η]例如为0.5dl/g~10dl/g,优选为1dl/g~5dl/g,更优选为1.5dl/g~5dl/g。特性粘度在这样的范围时,可以得到薄膜成型时加工性优异、机械强度充分的薄膜。
由DSC测定的熔点(Tm)例如为210℃~240℃,优选为220℃~240℃,更优选为225℃~235℃。Tm在这样的范围时,可以得到耐热性更充分的薄膜。
由DSC测定的熔融热量例如为20J/g~50J/g,优选为20J/g~45J/g,进一步优选为20J/g~40J/g。熔融热量在这样的范围时,可以得到耐热性更充分的薄膜。
另外,4-甲基-1-戊烯共聚物根据ASTM D1238、在载荷5kg、温度260℃的条件下测定的熔体流动速率(MFR)根据用途各有不同,但通常为1g/10分钟~50g/10分钟,优选为1g/10分钟~40g/10分钟,更优选为5g/10分钟~40g/10分钟的范围。这样,可以进一步提高薄膜成型性和得到的薄膜的外观。
接着,对4-甲基-1-戊烯共聚物的制造方法进行说明。
4-甲基-1-戊烯共聚物的制造方法没有特别限制,可以使用齐格勒·纳塔催化剂、茂金属系催化剂等公知的催化剂进行制造。可以根据例如专利文献8(特开昭59-206418号公报)、专利文献13(特开2003-105022号公报)中记载的方法,在催化剂存在下聚合4-甲基-1-戊烯和α-烯烃来得到。
得到的共聚物的用途没有特别限制,例如可以适宜地用作以用于光学部件的薄膜为代表的各种薄膜的材料。
以下针对使用了得到的共聚物的薄膜进行说明。
(薄膜)
本实施方式中的薄膜包含上述的4-甲基-1-戊烯共聚物,例如通过形成上述的4-甲基-1-戊烯共聚物而得到。
薄膜的形成方法没有特别限制,可以由例如加压成型、挤出成型、吹塑成型等方法或溶液流延法等公知方法进行成型。为了效率更好地进行生产,优选挤出成型法、吹塑成型法和溶液流延法等。
另外,为了效率更好、更稳定地进行生产,薄膜优选为在由熔融挤出成型法形成后进行拉伸取向而得到的薄膜。
通过拉伸薄膜,从光学方面来讲,可以将双折射、其角度依存性、其温度依存性等物性更精密地调整至期望值。并且,还可以形成赋予了机械强度的薄膜。拉伸倍率可以根据期望的光学性质等适宜选择,通常为1.5~10倍,优选为2~5倍。
进行熔融挤出成型的情况,具体而言,用单螺杆挤出机在规定的机筒温度和规定的铸塑辊温度进行成型后,由拉伸机在玻璃化温度(Tg)以上、200℃以下、优选180℃以下的温度以规定的拉伸速度进行拉伸成型,仅拉伸规定的倍率(优选5倍以下、特别优选3倍以下)。从不增加结晶度和结晶尺寸的角度考虑,优选拉伸倍率小的情况、拉伸速度大的情况。并且,拉伸可以由单轴拉伸、双轴拉伸等中任意一种来进行。从不增加结晶度和结晶尺寸的角度考虑,相比单轴拉伸更优选采用双轴拉伸。
此时,可以先在熔融挤出成型时制造出原版片状的薄膜后,重新向拉伸成型装置供给原版片,也可以连续地进行熔融挤出成型和拉伸成型。
另外,由熔融挤出成型得到薄膜的情况,可以在挤出机的辊间进行加压压缩,由此可以进一步提高得到的薄膜的透明性。
另外,本实施方式中的薄膜的厚度可以根据使用目的适宜设定,没有特别限制,但通常为10~200μm,优选为20~100μm。如果在上述范围,则薄膜的生产率更优异,并且在薄膜成型时不会产生针孔等,另外还可得到充分的强度,从而优选。
另外,薄膜的厚度没有特别的上限,也包括在本技术领域中以往称为“片”的膜。并且,优选为可用于光学用途程度的厚度。
本实施方式的薄膜由于在光学用途显示充分的双折射、且双折射稳定地显示充分的逆波长分散,可以适宜地用于光学用途。本实施方式的薄膜更具体而言可以适宜地用于透明光学薄膜,尤其是相位差板、偏振板保护膜(偏振保护膜)、剥离膜、保护膜、光学补偿膜等用途,本实施方式提供这些透明光学薄膜。另外,光学补偿膜可以是采用了本实施方式的薄膜的单层结构的补偿膜,也可以是组合了多个薄膜等的多层结构的补偿膜。这种薄膜可以优选用于液晶显示器、EL显示器、触摸屏、场致发射显示器、LED等各种显示元件。
另外,为了对于(用于显示器等用途的)宽波长区域的光进行均一的偏振状态的补正,本实施方式的薄膜优选构成为波长与双折射大致成比例。
另外,根据形成4-甲基-1-戊烯共聚物而得到的本实施方式的薄膜,具有期望的双折射的波长依存性,同时例如相比于显示逆波长分散的现有薄膜等可以形成吸水性低、光学特性稳定的结构。并且,相比于显示逆波长分散的现有薄膜等,还可以提供例如化学结构简单且可以廉价地制造、轻量且环境负荷小的光学薄膜。
本实施方式中薄膜为相位差板的情况,作为相位差板的薄膜的每50μm厚度、在波长590nm的相位差R50(590)优选满足以下条件。
R50(590)≤-22nm
R50(590)更优选为-24nm以下,进一步优选为-28nm以下。通过形成R50(590)满足上述条件的结构,即使在薄膜比较薄的状态下,也能够以与目的的关系来确保更充分的相位差,从而在薄型显示器等重视薄度的用途也可以实现相位差补偿等期望的功能,因此优选。优选R50(590)的绝对值大的情况,因为这样的话使用的自由度高,从而不存在特别的下限,例如可以为-300nm以上。
另外,薄膜的相位差的正负由其折射率椭圆体的折射率的状态决定。假定折射率椭圆体的主折射率为nx、ny、nz时,nx、ny在薄膜面内具有轴,nz在与薄膜面内垂直的方向具有轴。薄膜具有单轴性取向的情况,特定单轴的折射率大于其它二个折射率的情况称为具有正相位差的薄膜,小的情况称为具有负相位差的薄膜。
进而,该相位差板可以形成满足以下特性的结构。
R(450)/R(590)≤0.9
上述式中,R(450)和R(590)分别表示在波长450nm和590nm的相位差膜的面内相位差(光程差值)。
另外,R(450)/R(590)更优选为0.87以下,进一步优选为0.85以下。
这样,可以形成双折射显示更理想的逆波长分散的结构。因此,更适宜作为用于采用宽波长范围的光的显示器等的相位差板。
另外,相位差例如采用相位差测定装置、在23℃、相对湿度40%下进行测定。
另外,R(450)/R(590)的下限没有特别限制,但为了更稳定地控制由双折射产生的相位差,例如可以为0.60以上。
本实施方式中,为了在更长波长侧也得到良好的逆波长分散特性,R(650)/R(590)的值例如可以为1.04以上,优选为1.08以上。另外,上述式中R(650)表示在波长650nm的相位差膜的面内相位差(光程差值)。
另外,R(650)/R(590)的上限没有特别限制,但为了更稳定地控制由双折射产生的相位差,例如可以为1.20以下。
根据本实施方式,可以得到在以相位差板为代表的各种光学用途显示充分的双折射、该双折射显示逆波长分散、并且与透明性等其它光学特性的平衡优异的材料。
另外,本实施方式中的薄膜中除了上述的4-甲基-1-戊烯共聚物以外在不损害本申请第一发明的目的的范围也可以包含各种成分。4-甲基-1-戊烯共聚物以外的成分可以是4-甲基-1-戊烯共聚物以外的各种树脂或各种橡胶。作为各种树脂优选特别是透明性优异的树脂,可以使用例如环状烯烃(共)聚合物等各种聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、醋酸纤维素树脂、氟系树脂、聚酯、丙烯酸树脂等。作为各种橡胶可以使用烯烃系橡胶、苯乙烯系橡胶等。
另外,本实施方式中的薄膜中,在不损害本申请第一发明的目的的范围内可以添加抗静电剂、抗氧化剂、耐热稳定剂、剥离剂、耐候稳定剂、防锈剂、增滑剂、成核剂、颜料、染料、无机填充剂(硅石等)等通常添加于聚烯烃来使用的各种配合剂、以及其他特殊配合剂。
另外,本申请第一发明并不限于上述的实施方式和具体例,在不超出本发明目的的范围可以适宜地变更。
(本申请第二发明)
本申请第二发明涉及在偏振镜的一个面直接或间接地层叠了含有具有由4-甲基-1-戊烯等衍生的结构单元的高分子的薄膜、在另一个面直接或间接地层叠了含有具有由环状烯烃衍生的结构单元的高分子的薄膜这样的层叠偏振板。另外,本申请第二发明涉及具有该层叠偏振板的液晶显示元件。再者,本申请第二发明涉及具有上述层叠偏振板和/或液晶显示元件的显示装置。
近年来随着液晶显示元件等各种显示装置的发展,相位差板、偏振板等各种光学元件的重要性正在增加。以液晶显示元件为例进行说明,液晶显示元件通过在液晶单元调整光的偏振状态,由偏振膜对该光进行过滤,从而控制显示的明暗,显示图像。在此,通过液晶单元的光中包括不能用偏振膜过滤的圆偏振成分,有时会成为显示的对比度恶化的原因。因此,广泛地进行:在通过液晶单元的光入射偏振膜之前使其通过相位差板,由此补正圆偏振,改善液晶显示元件的对比度。
特开平8-43812号公报中公开了在偏振膜的两侧层叠了保护膜、该保护膜的至少一个同时具有相位差膜的功能的偏振膜。记载了作为保护膜可以适宜使用三醋酸纤维素(TAC)等纤维素系薄膜,作为兼作相位差膜的保护膜可以适宜使用包含热塑性降冰片烯系树脂的薄膜。
特开2000-275433号公报中公开了包含聚4-甲基-1-戊烯的偏振板保护膜。还公开了包含聚4-甲基-1-戊烯的偏振板保护膜可以降低双折射。
特开2002-221619号公报中公开了在偏振膜的一个面层叠环状烯烃树脂薄膜、在另一个面层叠水蒸气透过率在一定范围内的保护膜而形成的偏振膜。
然而,对于液晶显示元件等各种显示元件,为了降低成本和减少光学损失,强烈要求削减元件数量。偏振膜一般形成偏振板保护膜/偏振板/偏振板保护膜的层叠结构。在此,偏振板保护膜之一如果具有相位差板的功能,则不需要其他的相位差板,可以削减元件数量。
特开平8-43812号公报中记载的具有偏振板保护膜的偏振膜中至少一个保护膜还兼作相位差膜,所以可以削减元件数量。但是,得到的偏振膜的偏振度的稳定性还存在应改善之处。
特开2000-275433号公报中记载的偏振板保护膜虽然可以减小双折射,但是并没有提到通过调整偏振板保护膜的光程差来发挥相位差板的作用。进而,也没有这方面的暗示。从而,关于削减偏振板的元件数量存在应改善之处。
特开2002-221619号公报中记载的偏振板保护膜采用水蒸气透过性高的材料,但是并没有提到通过调整采用该材料形成的薄膜的光程差来发挥相位差板的作用。另外,所列举的水蒸气透过性高的材料也包括吸水性高的材料,得到的偏振膜的偏振度的稳定性还存在应改善之处。
因此,本申请第二发明的发明人等发现通过使用吸水性低、水蒸气透过性高的材料,形成偏振板保护膜,可显示出一定值以上的光程差,从而发现可使该偏振板保护膜同时发挥相位差板的功能,这样可以减少元件数量,并且可以提高得到的偏振板的偏振度的稳定性,由此完成了本申请第二发明。
根据本申请第二发明,可以提供能够减少元件数量同时能够提高得到的偏振板的偏振度的稳定性的偏振板。
以下更具体地说明本申请第二发明的实施方式。
本实施方式的层叠偏振板为如下层叠偏振板:在偏振镜(a)的一个面直接或间接地层叠含有高分子的薄膜(b),所述高分子具有由选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种衍生的结构单元;在所述偏振镜(a)的另一个面直接或间接地层叠含有具有由环状烯烃衍生的结构单元的高分子的薄膜(c)。
(1)偏振镜(a)
本实施方式使用的偏振镜(a)只要是具有偏振镜功能的器件就没有特别限制。
可举出例如具有下述偏振膜的偏振镜等:含有碘和/或双色性色素以及聚乙烯醇树脂的偏振膜,例如聚乙烯醇(PVA)·碘系偏振膜,在PVA系薄膜中吸附取向有双色性染料的染料系偏振膜,还有由PVA系薄膜诱发脱水反应、或者通过聚氯乙烯薄膜的脱盐酸反应而形成了多烯的多烯系偏振膜,由在分子内含有阳离子基团的改性PVA构成的PVA系薄膜的表面和/或内部含有双色性染料的偏振膜。
(2)薄膜(b)
本实施方式中作为偏振镜(a)的保护膜使用的薄膜(b)含有具有由选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种衍生的结构单元的高分子,在波长590nm的光程差R(590)满足下述式(2-1)的关系。
R(590)≥5(nm)    (2-1)
薄膜(b)通过满足式(2-1)的关系,可以使该薄膜发挥相位差板的功能。通过将这种薄膜层叠于偏振镜(a)而构成层叠偏振板,可以得到与以往相比减少了元件数量且简化了结构的偏振板,可以实现偏振板的成本降低以及光的利用效率的提高。
另外,使薄膜(b)作为在白光等宽波长区域使用的相位差板发挥作用的情况,优选波长越短双折射(产生的相位差)越小。基于这种观点,对于薄膜(b)来说,在波长450nm的光程差R(450)和在波长590nm的光程差R(590)优选满足下述式(2-2)的关系。
R(450)/R(590)≤1    (2-2)
由双折射产生的相位差通常也可以用角度来表现。此时,用角度表达的相位差R1和单位为nm的相位差R2的换算式如下表示:R1(度)=(R2(nm)/λ(nm))×360(度)(λ为相位差测定波长)。偏振镜(a)的用于保护的薄膜(b)具有的相位差R1的大小会对偏振镜(a)的偏振度产生影响,例如使用液晶显示装置的情况会对液晶显示装置的对比度等画质产生影响。即,R2相对于使用的相位差测定波长为恒定值的情况,也是越是位于短波长侧,R1会越大,从而短波长的情况下保护膜具有的相位差会使直线偏振的偏振镜(a)的偏振度恶化。即,优选波长越短由该R2表示的相位差越小。例如如果说薄膜(b)具有的相位差对偏振镜(a)的偏振度的影响在可见光范围内完全相同,则可以认为R2相对波长λ的变化优选接近波长λ的变化。这意味着优选波长越短由R2表示的相位差越小。但是,通常用作偏振板保护膜的由高分子材料构成的透明薄膜在短波长时一般均会R2变大或者顶多保持一定。
满足上述式(2-2)的关系的薄膜由于波长越短相位差越小,即使单独存在也可以使由双折射产生的相位差(角度换算)大致一定,而与波长无关。从而,满足这种关系的薄膜(b)可以单独在宽波段用作相位差(角度换算)一定的相位差板。在宽波段相位差(角度换算)一定的相位差板以往不通过组合多个光学部件的复杂结构或者吸水性高且光学性质不稳定的树脂或者具有复杂化学结构且昂贵的树脂是不能实现的。从而,使用满足上述(2-2)的关系的薄膜的情况,与以往具有相位差功能的偏振板保护膜相比在实用上具有高的价值。
这种薄膜(b)含有特定的(共)聚合物(α),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。在此,所谓“含有”的意思包括薄膜(b)的全部由(共)聚合物(α)构成的情况以及薄膜(b)的一部分由(共)聚合物(α)构成的情况。从而,薄膜(b)可以包含、也可以不包含除(共)聚合物(α)以外的成分。从有效地实现本申请第二发明的效果的角度考虑,期望的是,薄膜(b)中的(共)聚合物(α)的含量为20~100重量%,更优选为50~100重量%。
((共)聚合物(α))
在薄膜(b)中使用的特定的(共)聚合物(α)为采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的聚合物。该特定的烯烃系(共)聚合物(α)可以例示3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯或4-甲基-1-戊烯的均聚物或者它们相互的共聚物,还有与其他可共聚的单体例如苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等的共聚物,再有上述的聚合物间或者与其他热塑性树脂、合成橡胶的共混物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。(共)聚合物(α)的结构单元中,源自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯或3-甲基-1-丁烯的结构单元通常合计为20~100mol%,优选为50~100mol%,更优选为80~100mol%。源自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯或3-甲基-1-丁烯的结构单元的含量处于上述范围内时,可以得到透明性、耐热性等各种特性的平衡优异的树脂,因此优选。
(共)聚合物(α)中优选4-甲基-1-戊烯(共)聚合物,因为透明性、剥离性等优异,适于与光学元件组合使用。另外,从耐热性优异、工艺的自由度、使用条件的自由度等角度考虑,优选3-甲基-1-戊烯(共)聚合物和3-甲基-1-丁烯(共)聚合物。
(4-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
本申请第二发明中优选用作(共)聚合物(α)的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物具体为4-甲基-1-戊烯的均聚物,或者4-甲基-1-戊烯与乙烯或碳原子数3~20的其他α-烯烃例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十四碳烯、1-十八碳烯等的共聚物。本申请第二发明中优选使用的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物通常含有85mol%以上、优选90mol%以上量的源自4-甲基-1-戊烯的结构单元。构成4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的、源自4-甲基-1-戊烯以外的构成成分没有特别限制,可以适宜使用能够与4-甲基-1-戊烯共聚的各种单体,从获得的容易程度、共聚特性等角度考虑,可以优选使用乙烯或碳原子数3~20的α-烯烃。其中,优选碳原子数6~20的α-烯烃,特别优选1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。
本申请第二发明中优选使用的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物根据ASTMD1238、在载荷5kg、温度260℃的条件测定的熔体流动速率(MFR)对应用途各有不同,但通常为1~50g/10分钟,优选为2~40g/10分钟,更优选为5~30g/10分钟。4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的熔体流动速率处于上述范围内时,薄膜成型性和得到的薄膜的外观良好。另外,期望的是,熔点为100~240℃,优选在150~240℃的范围。
另外,这种4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的制造方法没有特别限制,可以通过以往公知的方法进行制造,例如特开昭59-206418号公报中所记载的,可以在催化剂存在下聚合4-甲基-1-戊烯和上述的乙烯或α-烯烃来得到。
(3-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
本申请第二发明中优选用作(共)聚合物(α)的3-甲基-1-戊烯(共)聚合物的优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。本申请第二发明中优选使用的3-甲基-1-戊烯(共)聚合物的制造方法没有特别限制,可以根据以往公知的方法适宜地制造,可以由例如特开平06-145248号公报中记载的方法来制造。
(3-甲基-1-丁烯(共)聚合物)
本申请第二发明中优选用作(共)聚合物(α)的3-甲基-1-丁烯(共)聚合物的优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。本申请第二发明中优选使用的3-甲基-1-丁烯(共)聚合物的制造方法没有特别限制,可以根据以往公知的方法适宜地制造,可以由例如特开平06-145248号公报中记载的方法来制造。
((共)聚合物(α)以外构成薄膜(b)的成分)
本申请第二发明中使用的薄膜(b)可以包含除上述(共)聚合物(α)以外的各种成分。(共)聚合物(α)以外的成分可以是(共)聚合物(α)以外的各种树脂或各种橡胶。作为各种树脂特别优选透明性优异的树脂,可以使用例如环状烯烃(共)聚合物等各种聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、醋酸纤维素树脂、氟系树脂、聚酯、丙烯酸树脂等。作为各种橡胶可以使用烯烃系橡胶、苯乙烯系橡胶等。另外,本申请第二发明中使用的薄膜(b)中在不损害本申请第二发明的目的的范围下可以添加抗静电剂、抗氧化剂、耐热稳定剂、剥离剂、耐候稳定剂、防锈剂、增滑剂、成核剂、颜料、染料、无机填充剂(硅石等)等通常添加用于聚烯烃的各种配合剂、以及其他特殊配合剂。
(薄膜(b)的制造方法)
本申请第二发明中使用的薄膜(b)的制造方法没有特别限制,例如可以通过用V型搅拌机、螺条式搅拌机、亨舍尔混合机、滚筒式搅拌机将(共)聚合物(α)和其他成分进行混合的方法,或者用上述搅拌机混合后用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等进行熔融混炼并造粒或粉碎,接着由加压成型、挤出成型、吹塑成型等方法或溶液流延法等公知方法进行薄膜成型。为了效率良好地进行生产,优选溶液流延法、吹塑成型法和挤出成型法等。
另外,通过拉伸得到的薄膜,从光学方面来讲,可以将双折射、其角度依存性等物性调整至期望值,进而还可以形成赋予了机械强度的薄膜。拉伸倍率可以根据期望的光学性质等适宜选择,但通常为1.3~10倍,优选为1.5~8倍。
薄膜(b)的厚度可以根据使用目的、尤其是薄膜(b)的双折射及其波长依存性适宜设定,没有特别限制,但通常为10~200μm,优选为20~100μm。如果在上述范围,则薄膜的生产率优异,并且在薄膜成型时不会产生针孔等,另外还可得到充分的强度,从而优选。如上所述,通常最优先考虑光学的设计。
(3)薄膜(c)
本实施方式中用作偏振镜(a)的保护膜的薄膜(c)含有具有由环状烯烃衍生的结构单元的高分子(环状烯烃(共)聚合物)。
即,薄膜(c)含有含脂环式结构聚合物。在此,所谓“含有”的意思包括了该薄膜的全部由该含脂环式结构聚合物构成的情况以及该薄膜的一部分由该含脂环式结构聚合物构成的情况。含脂环式结构聚合物的含量没有特别限制,但从光学均质性的角度考虑,通常为50~100重量%,优选为60~100重量%,更优选为70~100重量%。另外,该树脂以外的成分没有特别限制,例如从提高耐冲击性等角度考虑,可以添加烯烃系弹性体、苯乙烯系弹性体。另外,如后面所述,也可以使用其他的各种添加剂。
含脂环式结构聚合物在聚合物的重复单元中含有脂环式结构,主链和侧链的任意一个都可以具有脂环式结构。作为脂环式结构可举出环烷烃结构、环烯烃结构等,从热稳定性等角度考虑优选环烷烃结构。构成脂环式结构的碳原子数没有特别限制,但通常为4~30个,优选为5~20个,更优选为5~15个的范围,在这样的范围时可得到耐热性和柔软性优异的薄膜。含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元的比例可以根据使用目的适宜选择,但通常为20重量%以上,优选为40重量%以上,更优选为60重量%以上。含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元的比例如果充分,则耐热性优异,从而优选。另外,含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元以外的其余部分没有特别限制,可以根据使用目的适宜选择。
作为含有脂环式结构的聚合物树脂的具体例可举出:(1)降冰片烯系聚合物、(2)单环的环状烯烃系聚合物、(3)环状共轭二烯系聚合物、(4)乙烯基脂环式烃聚合物以及它们的加氢物等。其中,从尺寸稳定性、氧透过率、透湿度、耐热性、机械强度等角度考虑,优选降冰片烯系聚合物、乙烯基脂环式烃聚合物以及它们的加氢物等。
(1)降冰片烯系聚合物
作为降冰片烯系聚合物可举出降冰片烯系单体的开环聚合物、降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物、以及它们的加氢物、降冰片烯系单体的加成聚合物、降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成共聚物等。
对于降冰片烯系单体的开环聚合物的加氢物以及降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物的加氢物,其加氢率为99%以上时,透明性(尤其是初期黄变度低)、稳定性(尤其是长时间难以发生黄变)等优异,多数情况可以抑制凝胶的产生,因此优选。
其中,从容易得到期望的光程差的角度考虑,最优选降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成共聚物。
作为降冰片烯系单体可举出二环[2.2.1]-庚-2-烯(常用名:降冰片烯)、5-甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,5-二甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丁基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-辛基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-十八烷基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-亚乙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-亚甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-氰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲基-5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲基-5-乙氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基丙酸酯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基辛酸酯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酐、5-羟甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二(羟甲基)-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-羟基异丙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二羧基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酰亚胺、5-环戊基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-苯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、三环[4.3.12,5.01,6]-癸-3,7-二烯(常用名:二环戊二烯)、三环[4.3.12,5.01,6]-癸-3-烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3,7-二烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3,8-二烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3-烯、四环[7.4.110,13.01,9.02,7]-十三碳-2,4,6,11-四烯(也称为1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴,常用名:亚甲基四氢芴)、四环[8.4.111,14.01,10.03,8]-十四碳-3,5,7,12-11-四烯(也称为1,4-亚甲基-1,4,4a,5,10,10a-六氢蒽)、四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯(也称为四环十二碳烯)、8-甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-乙基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-亚甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-亚乙基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-乙烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-丙烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-甲氧羰基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-甲基-8-甲氧羰基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-羟甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-羧基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环戊基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环己基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环己烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-苯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、五环[6.5.11,8.13,6.02,7.09,13]-十五碳-3,10-二烯、五环[7.4.13,6.110,13.01,9.02,7]-十五碳-4,11-二烯等,但并不限于这些。这些降冰片烯系单体可以各自单独使用或者组合使用2种以上。
这些降冰片烯系单体的开环聚合物或者降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物可以在开环聚合催化剂的存在下聚合单体成分而得到。作为开环聚合催化剂可以使用例如由钌、铑、钯、锇、铱、铂等金属的卤化物和硝酸盐或乙酰丙酮化合物、以及还原剂构成的催化剂,或者由钛、钒、锆、钨、钼等金属的卤化物或者乙酰丙酮化合物和有机铝化合物构成的催化剂。聚合反应在溶剂中或非溶剂条件下、通常在-50℃~100℃的聚合温度、0~50kg/cm2的聚合压力下进行。作为能够与降冰片烯系单体开环共聚的其他单体可举出例如环己烯、环庚烯、环辛烯等单环的环状烯烃系单体等,但并不限于这些。
降冰片烯系单体的开环聚合物加氢物通常可以通过向上述开环聚合物的聚合溶液中加入加氢催化剂、对碳-碳不饱和键进行加氢而得到。作为加氢催化剂没有特别限制,通常使用不均一体系催化剂或均一体系催化剂。
降冰片烯系单体或者降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成(共)聚合物例如可以在溶剂中或非溶剂条件下、在由钛、锆或钒化合物和有机铝化合物构成的催化剂的存在下、通常在-50℃~100℃的聚合温度、0~50kg/cm2的聚合压力下使单体成分进行(共)聚合而得到。
作为能够与降冰片烯系单体共聚的其他单体可以使用例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等碳原子数2~20的α-烯烃;环丁烯、环戊烯、环己烯、3,4-二甲基环戊烯、3-甲基环己烯、2-(2-甲基丁基)-1-环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚等环烯烃;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等非共轭二烯等,但并不限于这些。其中优选α-烯烃,特别是乙烯。
这些能够与降冰片烯系单体共聚的其他单体可以单独使用或者组合2种以上而使用。对降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体进行加成共聚的情况,加成共聚物中源自降冰片烯系单体的结构单元与源自可共聚的其他单体的结构单元的比例适宜如下选择:以重量比计通常为30:70~99:1,优选为50:50~97:3,更优选为70:30~95:5的范围。
(2)单环的环状烯烃系聚合物
作为单环的环状烯烃系聚合物可以使用例如环己烯、环庚烯、环辛烯等单环的环状烯烃系单体的加成聚合物,但并不限于这些。
(3)环状共轭二烯系聚合物
作为环状共轭二烯系聚合物可以使用例如对环戊二烯、环己二烯等环状共轭二烯系单体进行1,2-或者1,4-加成聚合后的聚合物及其加氢物等,但并不限于这些。
降冰片烯系聚合物、单环的环状烯烃系聚合物或者环状共轭二烯系聚合物的分子量可以根据使用目的适宜选择,但是当环己烷溶液(聚合物树脂不溶解的情况为甲苯溶液)的凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量Mw通常为5,000~1,000,000,优选为8,000~800,000,更优选为10,000~500,000的范围时,成型体的机械强度和成型加工性高度平衡,所以适宜的情况多。
(4)乙烯基脂环式烃聚合物
作为乙烯基脂环式烃聚合物可以使用例如乙烯基环己烯、乙烯基环己烷等乙烯基脂环式烃系单体的聚合物及其加氢物,苯乙烯、α-甲基苯乙烯等乙烯基芳香族系单体的聚合物的芳香环部分的加氢物等。此时,也可以是乙烯基脂环式烃单体或乙烯基芳香族系单体和能够与这些单体共聚的其他单体的无规共聚物、嵌段共聚物等共聚物及其加氢物。作为嵌段共聚物可举出二嵌段、三嵌段或者三嵌段以上的多嵌段或倾斜嵌段共聚物等,没有特别限制。
乙烯基脂环式烃聚合物的分子量可以根据使用目的适宜选择,但是当环己烷溶液(聚合物树脂不溶解的情况为甲苯溶液)的凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量Mw通常为10,000~800,000,优选为15,000~500,000,更优选为20,000~300,000的范围时,成型体的机械强度和成型加工性高度平衡,所以适宜的情况多。
薄膜(C)中根据需要可以配合各种添加剂。作为添加剂可举出例如以三醋酸纤维素为代表的各种纤维素树脂等吸水率超过0.1%的各种树脂,还有例如抗氧化剂、耐光稳定剂、紫外线吸收剂等稳定剂、抗静电剂等,只要不损害本申请第二发明的目的就没有特别限制。
(薄膜(c)的制造方法)
关于薄膜(c)的制造方法没有特别限制,可以采用将树脂熔融并成型的熔融法以及将树脂溶解到溶剂中进行铸塑制膜的溶液流延法等,例如优选使用因不使用溶剂可有效地减少薄膜中的挥发性成分的含量的熔融法。与溶液流延法等相比,熔融法成本低,生产速度快,并且由于不使用溶剂而对环境的负荷也小,因此优选。作为熔融法存在有使用T模的方法和吹塑法等熔融挤出法、压延法、热压法、注射成型法等。其中,优选使用T模的熔融挤出法,因为厚度不均程度小,容易加工成20~500μm程度的膜厚,并且可以减小光程差的绝对值和其偏差。
熔融成型法的条件与用于具有同等程度Tg的聚碳酸酯树脂的条件大致相同。例如对于使用T模的熔融挤出法,优选如下条件:树脂温度在240~300℃程度、牵引辊的温度设定为100~150℃程度的比较高的温度,并且可缓慢冷却树脂。另外,为了减小分模线等表面缺陷,模具需要尽可能减少滞留部的结构,优选采用在模具的内部和唇部尽可能没有瑕疵的模具。另外,模具的内部和唇部根据需要对表面进行研磨,这样可以进一步提高表面精度。
在制造薄膜(c)时,可以不进行拉伸而直接使用由上述熔融法制作的薄膜,或者可以进行拉伸,例如单轴拉伸或双轴拉伸。如上所述薄膜(c)的光程差值没有特别限制,可以是光程差控制为特定值的薄膜和没有特别控制光程差的薄膜中的任意一个。另外,光程差控制为特定值的情况,可以控制成具有例如50nm以上的比较大的光程差,也可以控制成具有例如小于50nm的比较小的光程差、或者基本上接近零的极小的光程差。
在将薄膜(c)控制成具有比较大的光程差时,优选对薄膜进行拉伸。通过分子由拉伸进行取向,可以控制光程差。拉伸倍率通常为1.3~10倍,优选为1.5~8倍,在该范围成为规定的光程差即可。拉伸倍率过低的话,会导致光程差的绝对值不增加而无法成为规定值;过高的话,还会断裂。拉伸通常是在构成片的树脂的Tg~Tg+50℃、优选Tg~Tg+40℃的温度范围进行。拉伸温度过低时会断裂,过高时不会进行分子取向,从而可能会得不到期望的光程差。
另外,薄膜(c)可以发挥偏振镜(a)的保护膜的作用,其膜厚没有特别限制,但拉伸前的薄膜的膜厚优选为50~500μm程度。拉伸后的膜厚通常为10~200μm,优选为15~150μm,更优选为20~100μm。膜厚过小时难以对薄膜赋予充分的机械强度,另一方面,过大时难以抑制光学损失、树脂使用量,并且用作显示元件的情况难以节省空间。通过使膜厚在适当范围,可得到两者的平衡优异的保护膜。
另一方面,厚度不均程度越小越优选,期望的是,在整个面为±8%以内,优选为±6%以内,更优选为±4%以内。片的厚度不均程度大时,拉伸取向薄膜的光程差的波动可能会变大。
(4)层叠偏振板
本实施方式的层叠偏振板是在上述偏振镜(a)的一个面上直接或间接地层叠上述薄膜(b)、在偏振镜(a)的另一个面上直接或间接地层叠上述薄膜(c)的偏振板。
在此,所谓“直接或间接地层叠”的意思包括对偏振镜(a)直接层叠薄膜(b)或(c)的情况以及在薄膜(b)或(c)和偏振镜(a)之间夹有任意层而层叠的情况。
特开平8-43812号公报中记载的具有“环状烯烃(共)聚合物/聚乙烯醇/环状烯烃(共)聚合物”结构的偏振膜,由于环状烯烃(共)聚合物的吸湿性显著低,从而在包括各层的粘接、干燥工序等的制造工序中难以将包含在偏振膜中的水分充分地释放。因此,得到的偏振膜中的偏振膜含水率大,容易产生各层的粘接强度不足、由此引起的偏振度降低。
并且,特开平8-43812号公报中记载的具有“环状烯烃(共)聚合物/聚乙烯醇/三醋酸纤维素”结构的偏振膜,首先由于采用由夹持聚乙烯醇的不同的材料构成的薄膜,在制造工序中容易产生翘曲。进而,作为保护膜采用了吸水性高的三醋酸纤维素,由于该三醋酸纤维素吸水,尺寸会发生变化。这也是具有这样结构的偏振膜产生翘曲的原因。另外,三醋酸纤维素由于尺寸变动会产生光学特性的变动,从而有时偏振膜的偏振度还会降低。
另一方面,本实施方式中将包含具有低吸水性、高水蒸气透过性及高尺寸稳定性的4-甲基-1-戊烯等的薄膜用作了偏振镜(a)的一个面的保护膜。因此,对于使用了该薄膜的层叠偏振板来说,特别是在使用水系粘接剂的偏振板保护膜的用途时容易进行干燥。从而,与特开平8-43812号公报记载的偏振膜相比,难以产生粘接强度不足或翘曲的现象,可以提高偏振度的稳定性。
另外认为,与使用三醋酸纤维素作为一侧的保护膜的偏振板相比,在本实施方式的层叠偏振板中,由于包含4-甲基-1-戊烯等的薄膜、包含环状烯烃(共)聚合物的薄膜均为尺寸稳定性高的材料,所以尽管采用了由夹持聚乙烯醇的不同的材料构成的薄膜,也可以抑制翘曲。
如上所述,本实施方式的层叠偏振板通过采用包含4-甲基-1-戊烯等的薄膜作为保护膜,与现有的偏振板相比尺寸稳定性高,难以产生保护膜和偏振镜之间的粘接强度不足或翘曲的现象,可以提高偏振度的稳定性,是有用的。另外,通过使用将光程差调节在一定范围的薄膜作为保护膜,该保护膜可以兼作相位差板,从而可以削减元件数量。
本实施方式的液晶显示元件具有上述的层叠偏振板和液晶单元。
液晶单元通常具有在两片基板间夹入间隙形成的空间内封入液晶而形成的液晶层。该液晶单元上可以进一步设置形成在基板上、包含导电性物质的透明膜构成的透明电极层,设置成不使空气通过液晶层的气体阻隔层,赋予液晶单元耐杀伤性的硬涂层,用于透明电极层的粘接的底涂层等。
如上所述,层叠偏振板是在偏振镜(a)的一个面上直接或间接地层叠上述薄膜(b)、在上述偏振镜(a)的另一个面上直接或间接地层叠上述薄膜(c)的偏振板。
在此,层叠偏振板中,可以将薄膜(b)以偏振镜(a)为基准配置在液晶单元侧。通过这样的结构,光程差满足上述式(2-1)的条件时,可以省略液晶显示元件中以往所必需的额外的相位差板,或者即使采用额外的相位差板,有时也会产生其设计上的自由度提高等优选效果。进而,光程差满足上述式(2-2)的条件时,在液晶显示中采用的宽波长区域可以使由上述角度表示的相位差为一定。这对于以往来说不通过组合多个光学元件的复杂结构或者具有复杂化学结构的树脂是不能实现的,具有可以实现液晶显示元件的对比度的提高和色相变化的抑制这样的优点。
另外,本实施方式的显示装置是具有上述层叠偏振板和/或上述液晶显示元件的装置。即,本实施方式包括下述的方式:
(1)具有上述液晶显示元件的显示装置;
(2)具有上述层叠偏振板和上述液晶显示元件的显示装置;
(3)具有上述层叠偏振板的显示装置。
(1)的显示装置中除了上述液晶显示元件以外还包含光学补偿膜等。另外,(2)的显示装置中除了(1)的显示装置还包含层叠偏振板。另外,作为(3)的显示装置可举出包含有机EL元件的显示装置。
(本申请第三发明)
本申请第三发明涉及层叠体、相位差膜及使用该相位差膜的液晶显示元件。
液晶显示装置的基本结构为由2片偏振板P夹着液晶单元L。但是,液晶单元L由于具有独自的双折射及其角度依存性,会产生对比度的恶化、视角的降低等,并造成液晶显示装置的图像品质下降。因此,使用各种相位差膜对液晶单元L的双折射进行补正。
例如通过液晶单元的光中包括不能用偏振膜过滤的圆偏振成分,显示的对比度有时会恶化。因此,通过液晶单元的光入射偏振膜前使其通过相位基板,从而补正这样的圆偏振成分,改善液晶显示元件的对比度。
以下说明现有的光补正方法。
首先作为本申请第三发明的前提,针对正或负的双折射进行定义。
关于相位差膜A,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率时,且相位差膜A满足下述式(3-1)时,发挥所谓+A膜的功能,定义为具有正(+)的双折射。另外,相位差膜A满足下述式(3-2)时,发挥所谓-A膜的功能,定义为具有负(-)的双折射。
nx>ny≥nz  (3-1)
nz≥nx>ny  (3-2)
另外,关于相位差膜C,薄膜膜厚方向的折射率大于面内折射率时定义为具有正(+)的双折射,膜厚方向的折射率小于面内折射率时定义为具有负(-)的双折射,分别表示为相位差膜+C和相位差膜-C。C的意思包括+C和-C两种情况。
在上述的前提下现有的补正方法已知有以下三类:
(i)使用具有正的双折射的相位差膜+A和具有负的双折射的相位差膜-A的交叉A补正型;
(ii)使用-A-C、-C-A或者+A+C、+C+A的AC型补正;以及
(iii)以+A+C+A或-A-C-A的顺序配置的ACA型补正。
另外,关于(ii)的AC型补正,国际公开第03/032060号小册子也进行了记载。该文献是有关具有相位差膜的液晶显示元件的技术。该文献中公开了使用相位差膜A和相位差膜C,并以A、C、L的顺序对其进行配置的液晶显示元件。
参照图21对作为上述补正方法的一例的(i)+A-A型的现有补正方法进行说明。
图21中邻接背光侧偏振镜P1并具有负的双折射的相位差膜-A(第一相位差膜)A1的光学轴与背光侧偏振镜P1的吸收轴(图中的箭头方向)正交配置,进而相位差膜-C、液晶单元L以该顺序邻接配置。并且,邻接液晶单元L并具有正的双折射的相位差膜+A(第二相位差膜)A2与背光侧偏振镜P1的吸收轴一致而配置。关于屏射出侧偏振镜P2则配置成吸收轴与背光侧偏振镜P1的吸收轴正交。
参照庞加莱球表述(图22)对该方式下的偏振状态的变化进行说明。
图22中的T表示背光侧偏振镜P1的透过偏振轴方位,A表示屏射出侧偏振镜P2的吸收轴方位。垂直入射时θ=0°或者方位角φ=90°的整数倍时A和T的方位一致。因此,通过背光侧偏振镜P1的光全部被屏射出侧偏振镜P2吸收,没有发生漏光。
另一方面,以视角θ=60°、方位角φ=45°为例参照庞加莱球表示的图22说明斜视角下的状态。
在此,通过背光侧偏振镜P1的光的偏振状态为庞加莱球上与T相当的直线偏振。背光侧偏振镜P1的透过光透过第一相位差膜A1,从而以旋转中心轴A为中心反时针旋转60°,成为由点M表示的左旋椭圆偏振后,由接着通过的相位差膜C(-C)以S1轴为旋转中心轴进行旋转而到达V点,成为右旋椭圆偏振。进而,由接着通过的液晶单元L回到M点。接着,通过第二相位差膜A2,从而以T为旋转中心轴向左旋转60°而最终偏振状态回到A。该A点与屏射出侧偏振镜P2的吸收轴一致,因此该偏振的光会全部被吸收。这就是即使斜视角也可以减少漏光的原理。
以上介绍的现有补偿方法中代表性的方法的详细情况例如在Deng-KeYang,Shin-Tson Wu,Fundamentals of Liquid Crystal Devices,John & Wiley2006,p.213~234中进行了介绍。
然而,上述补正方法中相位差膜所要求的相位差比较大。对于这点参照图23进行说明。图23是为了更容易地理解图22在赤道上平面投影庞加莱球面上的轨迹的图。
图23中点A、T和M结成的三角形由于构成与视角无关的正三角形,由相位差膜A的旋转角度为60°。与该角度相当的相位差和该角度成比例,满足如下关系:旋转角度「=(2π/λ)Re。
从而,关于第一和第二相位差膜A所要求的相位差,在波长550nm为约90nm的面内相位差。
以上针对所谓的交叉A补正型(-A,+A)的补正方法进行了说明,也可以据此对上述的国际公开第03/032060号小册子记载的(ii)AC型补正方法进行说明。但是,AC型补正方法的情况相位差膜A所必需的相位差需要为140nm左右这样更大的相位差。
这样,国际公开第03/032060号小册子的配置的情况,相位差膜A需要具有例如140nm左右大小的相位差,在可用作相位差膜A的材料的自由度方面也存在改善的余地。另外,对于该文献记载的补正方法,由于相对方位角的对称性不一定充分,在充分确保液晶显示装置的视角方面也存在改善的余地。
本申请第三发明是鉴于上述情况而完成的,提供即使采用相位差比较小的薄膜的情况,也能够确保液晶屏在暗状态下的漏光降低、斜视角下的低漏光及宽视角的技术。
根据本申请第三发明,即使采用相位差比较小的薄膜的情况,也能够确保液晶屏在暗状态下的漏光降低、斜视角下的低漏光及宽视角。
下面参照附图对本申请第三发明的实施方式进行说明。另外,所有的附图中相同的构成要素赋予相同的符号,适当地省略说明。
(第一实施方式)
图4为表示本实施方式的层叠体的简要结构的截面图。
图4所示的层叠体1100具备第一和第二偏振膜(P1、P2)、配置在偏振膜P1和偏振膜P2间的液晶单元L以及配置在偏振膜P1和偏振膜P2间的包括至少2个相位差膜A(A1、A2)和至少1个相位差膜C的多个相位差膜。另外,在本实施方式及以下的实施方式中,关于2个偏振膜的配置为,例如使偏振膜P1为背光侧偏振膜,使偏振膜P2为屏射出侧偏振膜。
另外,本实施方式中例示了具有2个相位差膜A和1个相位差膜C的情况,但本实施方式及以下的实施方式中的层叠体可以包括合计3个以上的相位差膜A和相位差膜C。
并且,相位差膜A1和相位差膜A2也可以由同一材料构成,也可以由不同材料构成。
液晶单元由一对基板和在基板间夹持的液晶层构成。
层叠体1100中至少1个相位差膜C与P1或P2邻接而配置,并且2个相位差膜A和液晶单元L以A、L、A的顺序配置。
这里,所谓“邻接”并不限于现实物理地密合的情况,也可以在其间夹有实质上不具有相位差的层。另外,所谓“顺序配置”并不限于A、L、A现实物理地密合的情况,也可以在A-L间夹有实质上不具有相位差的层。
图4的事例中液晶单元L、相位差膜C和2个相位差膜A以C、A、L、A的顺序配置,更具体而言以P1、C、A1、L、A2、P2的顺序配置。
接着,说明相位差膜A和相位差膜C的结构。
首先针对相位差膜A进行说明。
(相位差膜A)
相位差膜A1和相位差膜A2满足下述式(3-1)和(3-2)中的任意一个。
nx>ny≥nz  (3-1)
nz≥nx>ny  (3-2)
上述式(3-1)和式(3-2)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
在此,相位差膜A满足上述式(3-1)时,发挥所谓的+A膜的功能;满足上述式(3-2)时,发挥所谓的-A膜的功能。
另外,相位差膜A在特定的波长范围可以具有波长越短由双折射产生的相位差越小的性质(逆波长分散)。具体而言,形成至少一个上述相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系的结构。
Re(450)/Re(550)<1    (3-4) 以及
Re(650)/Re(550)>1    (3-5)
另外,本申请第三发明中面内相位差Re和后述的厚度方向相位差K分别由下述式计算。下述式中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。另外,d为相位差膜的厚度。
Re=S(nx-ny)×d
K=[nz-(nx+ny)/2]×d
在此,S为用于区别正负的双折射的正弦,-A的情况采用-(负数),+A的情况采用+(正数)。
接着,说明相位差膜A的材料的具体例。
相位差膜A的材料只要是显示上述性质的材料没有特别限制,可举出例如采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的(共)聚合物(α)。可以相位差膜A的全部由(共)聚合物(α)构成,也可以相位差膜A的一部分由(共)聚合物(α)构成。另外,相位差膜A中的(共)聚合物(α)的含量例如为20重量%~100重量%,优选为50重量%~100重量%。
作为相位差膜A的材料更具体地可以例示3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯或4-甲基-1-戊烯的均聚物或者它们相互的共聚物,还有与其他可共聚的单体例如苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等的共聚物,再有上述的聚合物间或者与其他热塑性树脂、合成橡胶的共混物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。为了进一步提高树脂的透明性、耐热性等各种特性的平衡,(共)聚合物(α)的结构单元中源自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯或3-甲基-1-丁烯的结构单元通常合计为20mol%~100mol%,优选为50mol%~100mol%,更优选为80mol%~100mol%。
(共)聚合物(α)中优选4-甲基-1-戊烯(共)聚合物,因为透明性、剥离性等优异,适于与光学元件组合使用。另外,从耐热性优异、工艺的自由度、使用条件的自由度等角度考虑,优选3-甲基-1-戊烯(共)聚合物和3-甲基-1-丁烯(共)聚合物。以下更具体地说明各共聚物。
(4-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
4-甲基-1-戊烯(共)聚合物具体为4-甲基-1-戊烯的均聚物,或者4-甲基-1-戊烯与乙烯或碳原子数3~20的其他α-烯烃例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十四碳烯、1-十八碳烯等的共聚物。本申请第三发明中优选使用的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物通常含有85mol%以上、优选90mol%以上量的源自4-甲基-1-戊烯的结构单元。构成4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的、源自4-甲基-1-戊烯以外的构成成分没有特别限制,可以适宜使用能够与4-甲基-1-戊烯共聚的各种单体,从获得的容易程度、共聚特性等角度考虑,可以优选使用乙烯或碳原子数3~20的α-烯烃。其中,优选碳原子数7~20的α-烯烃,特别优选1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。
4-甲基-1-戊烯(共)聚合物根据ASTM D1238、在载荷5kg、温度260℃的条件测定的熔体流动速率(MFR)对应用途各有不同,但通常为1g/10分钟~50g/10分钟,优选为2g/10分钟~40g/10分钟,更优选为5g/10分钟~30g/10分钟的范围。4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的熔体流动速率处于上述范围内时,薄膜成型性和得到的薄膜的外观良好。另外,期望的是,熔点为100~240℃,优选在150~240℃的范围。
这种4-甲基-1-戊烯(共)聚合物可以通过以往公知的方法进行制造,例如特开昭59-206418号公报中所记载的,可以在催化剂存在下聚合4-甲基-1-戊烯和上述的乙烯或α-烯烃来得到。
(3-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
3-甲基-1-戊烯(共)聚合物的优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。本申请第三发明中优选使用的3-甲基-1-戊烯(共)聚合物可以根据以往公知的方法适宜地制造,可以由例如特开平06-145248号公报中记载的方法来制造。
(3-甲基-1-丁烯(共)聚合物)
3-甲基-1-丁烯(共)聚合物的优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。本申请第三发明中优选使用的3-甲基-1-丁烯(共)聚合物可以根据以往公知的方法适宜地制造,可以由例如特开平06-145248号公报中记载的方法来制造。
((共)聚合物(α)以外构成薄膜(a)的成分)
薄膜(a)可以包含除上述(共)聚合物(α)以外的各种成分。(共)聚合物(α)以外的成分可以是(共)聚合物(α)以外的各种树脂或各种橡胶。作为各种树脂特别优选透明性优异的树脂,可以使用例如环状烯烃(共)聚合物等各种聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、醋酸纤维素树脂、氟系树脂、聚酯、丙烯酸树脂等。作为各种橡胶可以使用烯烃系橡胶、苯乙烯系橡胶等。另外,本申请第三发明中使用的薄膜(a)中在不损害本申请第三发明的目的的范围内可以添加抗静电剂、抗氧化剂、耐热稳定剂、剥离剂、耐候稳定剂、防锈剂、增滑剂、成核剂、颜料、染料、无机填充剂(硅石等)等通常添加用于聚烯烃的各种配合剂、以及其他特殊配合剂。
(相位差膜A的制造方法)
相位差膜A可以根据以往公知的方法适宜地制作,例如可以通过用V型搅拌机、螺条式搅拌机、亨舍尔混合机、滚筒式搅拌机将(共)聚合物(α)和其他成分进行混合的方法,或者用上述搅拌机混合后用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等进行熔融混炼并造粒或粉碎,接着由加压成型、挤出成型、吹塑成型等方法或溶液流延法等公知方法进行薄膜成型。为了效率良好地进行生产,优选溶液流延法、吹塑成型法和挤出成型法等。
另外,通过拉伸得到的薄膜,从光学方面来讲可以将双折射、其角度依存性、其温度依存性等物性调整至期望值,进而还可以形成赋予了机械强度的薄膜。拉伸倍率可以根据期望的光学性质等适宜选择,但通常为1.5~10倍,优选为2~5倍。
相位差膜A的厚度没有特别限制,但通常为10μm~200μm,优选为20μm~100μm。通过在上述范围,可以进一步提高薄膜的生产率。并且,可以在薄膜成型时抑制针孔等的产生,并提高强度。
另外,作为相位差膜A的材料还可举出アペル(注册商标)、ゼオノア(注册商标)等。
本实施方式中更具体地优选相位差膜A具有包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物来形成的层。由此,例如可以提高相位差膜A的耐热性,降低制造成本,并且减小环境负荷。
接着,针对相位差膜C进行说明。
(相位差膜C)
相位差膜C满足下述式(3-3)。
nx≥ny>nz    (3-3)
上述式(3-3)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
另外,本实施方式中例如形成至少一个相位差膜C在波长450nm和550nm的厚度方向相位差K(450)和K(550)满足下述式(3-6)的结构。
K(450)/K(550)≥1    (3-6)
相位差膜C如上述式(3-3)所示仅在厚度方向具有相位差,发挥所谓的负C板的功能,从而有效地补正液晶的视角。
另外,本实施方式中相位差膜C满足上述式(3-6),显示通常的波长分散即波长越短由双折射产生的相位差越大的性质。
另外,相位差膜C可以形成如下结构:在波长450nm、550nm和650nm的厚度方向相位差K(450)、K(550)和K(650)除了上述式(3-6)以外还满足下述式(3-7)。这样,可以形成在更宽的波长范围显示通常的波长分散的结构,从而可以在更宽的波长范围稳定地补正。
K(650)/K(550)≤1    (3-7)
接着,说明相位差膜C的材料的具体例。
相位差膜C的材料只要是显示上述性质的材料就没有特别限制,可以使用例如国际公开第06/033414号小册子记载的材料。
更具体而言,相位差膜C的材料可举出含脂环式结构聚合物。可以相位差膜C的全部由该含脂环式结构聚合物构成,也可以该薄膜的一部分由该含脂环式结构聚合物构成。
含脂环式结构聚合物在聚合物的重复单元中含有脂环式结构,主链和侧链的任意一个都可以具有脂环式结构。作为脂环式结构可举出环烷烃结构、环烯烃结构等,从热稳定性等角度考虑优选环烷烃结构。构成脂环式结构的碳原子数没有特别限制,但通常为4~30个,优选为5~20个,更优选为5~15个的范围,在这样的范围时可得到耐热性和柔软性更优异的薄膜。含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元的比例可以根据使用目的适宜选择,但通常为20重量%以上,优选为40重量%以上,更优选为60重量%以上。含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元的比例过少时,耐热性可能会降低。另外,含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元以外的其余部分没有特别限制,可以根据使用目的适宜选择。
含脂环式结构聚合物的含量没有特别限制,但从光学均质性的角度考虑,通常为50重量%~100重量%,优选为60重量%~100重量%,更优选为70重量%~100重量%。另外,该树脂以外的成分没有特别限制,例如从提高耐冲击性等角度考虑,可以添加烯烃系弹性体、苯乙烯系弹性体。另外,如后面所述,也可以使用其他的各种添加剂。
作为含有脂环式结构的聚合物树脂的具体例可举出:(a)降冰片烯系聚合物、(b)单环的环状烯烃系聚合物、(c)环状共轭二烯系聚合物、(d)乙烯基脂环式烃聚合物以及它们的加氢物等。其中,从尺寸稳定性、氧透过率、透湿度、耐热性、机械强度等角度考虑,优选降冰片烯系聚合物、乙烯基脂环式烃聚合物以及它们的加氢物等。
(a)降冰片烯系聚合物
作为降冰片烯系聚合物可举出降冰片烯系单体的开环聚合物、降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物、以及它们的加氢物、降冰片烯系单体的加成聚合物、降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成共聚物等。
对于降冰片烯系单体的开环聚合物的加氢物以及降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物的加氢物,其加氢率为99%以上时,透明性(尤其是初期黄变度低)、稳定性(尤其是长时间难以发生黄变)等优异,多数情况可以抑制凝胶的产生,因此优选。
其中,从容易得到期望的光程差的角度考虑,最优选降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成共聚物。
作为降冰片烯系单体可举出二环[2.2.1]-庚-2-烯(常用名:降冰片烯)、5-甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,5-二甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丁基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-辛基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-十八烷基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-亚乙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-亚甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-氰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲基-5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲基-5-乙氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基丙酸酯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基辛酸酯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酐、5-羟甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二(羟甲基)-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-羟基异丙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二羧基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酰亚胺、5-环戊基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-苯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、三环[4.3.12,5.01,6]-癸-3,7-二烯(常用名:二环戊二烯)、三环[4.3.12,5.01,6]-癸-3-烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3,7-二烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3,8-二烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3-烯、四环[7.4.110,13.01,9.02,7]-十三碳-2,4,6,11-四烯(也称为1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴,常用名:亚甲基四氢芴)、四环[8.4.111,14.01,10.03,8]-十四碳-3,5,7,12-11-四烯(也称为1,4-亚甲基-1,4,4a,5,10,10a-六氢蒽)、四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯(也称为四环十二碳烯)、8-甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-乙基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-亚甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-亚乙基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-乙烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-丙烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-甲氧羰基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-甲基-8-甲氧羰基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-羟甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-羧基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环戊基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环己基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环己烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-苯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、五环[6.5.11,8.13,6.02,7.09,13]-十五碳-3,10-二烯、五环[7.4.13,6.110,13.01,9.02,7]-十五碳-4,11-二烯等,但并不限于这些。这些降冰片烯系单体可以各自单独使用或者组合使用2种以上。
这些降冰片烯系单体的开环聚合物或者降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物可以在开环聚合催化剂的存在下聚合单体成分而得到。作为开环聚合催化剂可以使用例如由钌、铑、钯、锇、铱、铂等金属的卤化物和硝酸盐或乙酰丙酮化合物、以及还原剂构成的催化剂,或者由钛、钒、锆、钨、钼等金属的卤化物或者乙酰丙酮化合物和有机铝化合物构成的催化剂。聚合反应在溶剂中或非溶剂条件下、通常在-50℃~100℃程度的聚合温度、0~50kg/cm2程度的聚合压力下进行。作为能够与降冰片烯系单体开环共聚的其他单体可举出例如环己烯、环庚烯、环辛烯等单环的环状烯烃系单体等,但并不限于这些。
降冰片烯系单体的开环聚合物加氢物通常可以通过向上述开环聚合物的聚合溶液中加入加氢催化剂、对碳-碳不饱和键进行加氢而得到。作为加氢催化剂没有特别限制,通常使用不均一体系催化剂或均一体系催化剂。
降冰片烯系单体或者降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成(共)聚合物,例如可以在溶剂中或非溶剂条件下、在由钛、锆或钒化合物和有机铝化合物构成的催化剂的存在下、通常在-50℃~100℃程度的聚合温度、0~50kg/cm2程度的聚合压力下使单体成分进行(共)聚合而得到。
作为能够与降冰片烯系单体共聚的其他单体可以使用例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等碳原子数2~20的α-烯烃;环丁烯、环戊烯、环己烯、3,4-二甲基环戊烯、3-甲基环己烯、2-(2-甲基丁基)-1-环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚等环烯烃;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等非共轭二烯等,但并不限于这些。其中优选α-烯烃,特别是乙烯。
这些能够与降冰片烯系单体共聚的其他单体可以单独使用或者组合2种以上而使用。对降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体进行加成共聚的情况,加成共聚物中源自降冰片烯系单体的结构单元与源自可共聚的其他单体的结构单元的比例适宜如下选择:以重量比计通常为30:70~99:1,优选为50:50~97:3,更优选为70:30~95:5的范围。
(b)单环的环状烯烃系聚合物
作为单环的环状烯烃系聚合物可以使用例如环己烯、环庚烯、环辛烯等单环的环状烯烃系单体的加成聚合物,但并不限于这些。
(c)环状共轭二烯系聚合物
作为环状共轭二烯系聚合物可以使用例如对环戊二烯、环己二烯等环状共轭二烯系单体进行1,2-或者1,4-加成聚合后的聚合物及其加氢物等,但并不限于这些。
用作相位差膜C的降冰片烯系聚合物、单环的环状烯烃系聚合物或者环状共轭二烯系聚合物的分子量可以根据使用目的适宜选择,但是当环己烷溶液(聚合物树脂不溶解的情况为甲苯溶液)的凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量Mw通常为5,000~1,000,000,优选为8,000~800,000,更优选为10,000~500,000的范围时,成型体的机械强度和成型加工性更加高度平衡,所以适宜的情况多。
(d)乙烯基脂环式烃聚合物
作为乙烯基脂环式烃聚合物可以使用例如乙烯基环己烯、乙烯基环己烷等乙烯基脂环式烃单体的聚合物及其加氢物,苯乙烯、α-甲基苯乙烯等乙烯基芳香族系单体的聚合物的芳香环部分的加氢物等。此时,也可以是乙烯基脂环式烃单体或乙烯基芳香族系单体和能够与这些单体共聚的其他单体的无规共聚物、嵌段共聚物等共聚物及其加氢物。作为嵌段共聚物可举出二嵌段、三嵌段或者三嵌段以上的多嵌段或倾斜嵌段共聚物等,没有特别限制。
用作相位差膜C的乙烯基脂环式烃聚合物的分子量可以根据使用目的适宜选择,但是当环己烷溶液(聚合物树脂不溶解的情况为甲苯溶液)的凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量Mw通常为10,000~800,000,优选为15,000~500,000,更优选为20,000~300,000的范围时,成型体的机械强度和成型加工性高度平衡,所以适宜的情况多。
相位差膜C中根据需要可以配合各种添加剂。作为添加剂可举出例如以三醋酸纤维素为代表的各种纤维素树脂等吸水率超过0.1%的各种树脂,还有例如抗氧化剂、耐光稳定剂、紫外线吸收剂等稳定剂、抗静电剂等。只要不损害本申请第三发明的目的就没有特别限制。
作为抗氧化剂可举出酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂等,其中优选酚系抗氧化剂,特别是烷基取代酚系抗氧化剂。通过配合这些抗氧化剂,不会使透明性、耐热性等降低,可以防止氧化劣化等引起的着色和强度降低。
作为紫外线吸收剂可举出二苯甲酮系紫外线吸收剂、苯并三唑系紫外线吸收剂等,其中从耐热性、低挥发性等角度考虑,优选2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(3,4,5,6-四氢邻苯二甲酰亚胺基甲基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚等。
作为耐光稳定剂可举出二苯甲酮系耐光稳定剂、苯并三唑系耐光稳定剂、受阻胺系耐光稳定剂等,本申请第三发明中,从透明性、耐着色性等角度考虑,优选使用受阻胺系耐光稳定剂。
这些抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐光稳定剂等可以各自单独使用,或者组合2种以上而使用。其配合量在不损害作为相位差膜C的功能的范围适宜选择。
另外,通过在比薄膜的玻璃化温度Tg低的温度、例如比Tg低10℃~30℃、优选比Tg低10℃~20℃的温度,在减压下、例如1Pa以下,或者在惰性气体氛围、例如氮气氛围下,对如上所述得到的相位差膜C进行加热处理,可以得到光程差稳定,且适于长时间稳定地补偿显示元件的视角的薄膜。
另外,作为相位差膜C的材料还可举出聚碳酸酯和环烯烃聚合物等。
接着,说明本实施方式的作用效果。
本实施方式中作为配置在偏振膜P1和偏振膜P2之间的相位差膜使用合计3个以上的上述相位差膜A和相位差膜C。而且,与P1或P2邻接配置相位差膜C,且以A、L、A的顺序配置2个相位差膜A和液晶单元L。由此,即使采用相位差比较小的薄膜作为相位差膜A或相位差膜C的情况,也可以减少暗状态下的漏光,得到高的对比度。并且,可以减少斜视角下的漏光,确保宽的视角。
在此,以国际公开第03/032060号小册子的结构为代表的现有光学补正方法中,由于1个相位差膜A所要求的相位差大,在用作相位差膜A的材料上存在一定的限制,并且由于整个层叠体的厚度存在限制,在层叠体中不能使用多个相位差膜A。
例如使用包含聚4-甲基-1-戊烯的(共)聚合物作为相位差膜A1或相位差膜A2的材料的情况,具有如下作为相位差膜A的优异特性:光弹性小,显示逆波长分散性(波长越短双折射越小),耐热性高,比较廉价,环境负荷也小等;另一方面,例如要得到超过90nm的比较大的相位差时,薄膜的厚度有时会增加至例如150μm程度以上。因此,要使用在背景技术中描述的国际公开第03/032060号小册子的配置那样的材料时,会关联到整个层叠体的厚度的增加。
相对于此,本实施方式中采用多个相位差膜A。根据本申请第三发明的发明人的研究,发现通过在液晶单元L的两侧配置相位差膜的同时使用2个相位差膜A,并形成C、A、L、A配置,可以有效改善对于方位角的对称性。通过该配置,可以确保良好的对称性,扩大层叠体的视角。另外,C、A、L、A配置并不限于C、A、L、A现实物理地密合的情况,也可以在C-A间、A-L间、L-A间夹有实质上不具有相位差的层。
但是,A、C、L、A配置中,相位差膜A依然需要具有例如90nm左右的比较大的相位差。
因此,本申请第三发明的发明人进一步研究的结果是,通过与P1或P2邻接配置相位差膜C,且以A、L、A的顺序配置2个相位差膜A和液晶单元L,即使1个相位差膜A的相位差比较小的情况也可以进行补正。通过该配置,可以获得国际公开第03/032060号小册子的情况得不到的良好对称性及扩大视角。
以下以使用相位差膜-A的情况为例、利用庞加莱球上的偏振状态的变化说明通过将相位差膜C配置成与偏振膜P1或P2邻接,且以A、L、A的顺序配置2个相位差膜A和液晶单元L,即使相位差低的相位差膜A也可得到高的对比度和宽的视角的理由。
图7为在赤道面投影了表示偏振状态的斯托克斯矢量的图。
图7中通过第一偏振膜P1时的偏振状态由庞加莱球赤道上的T表示。由于通过相位差膜-C,光移动至北极侧的V点,进而由于第一相位差膜-A(A1)以T为旋转中心右旋转仅转角α而移动至R点。接着,由于液晶单元L(+C相位差),光南下至Q点。进而,由于第二相位差膜-A(A2)旋转仅转角α,与A点一致。
这样,通过在V点的旋转半径大时使其旋转,即使小的旋转角度(相位差)移动距离也大,从而对于相位差小的相位差膜A最终也可以使偏振状态从T移动至A点。由于A点为射出侧偏振膜的吸收轴,所有的光完全被吸收,即使斜视角也可以减少漏光。
另外,本实施方式的结构所引起的对比度和视角的提高在后面的实施例中更具体地展示。
本实施方式中,像聚4-甲基-1-戊烯的(共)聚合物那样,将层叠体用于液晶显示元件的液晶屏的情况所适宜的50~80μm程度厚度的情况的相位差,例如即使30~50nm程度比较小的情况,也得到了足够高的对比度和宽的视角。因此,其为适于采用这样的材料的结构,可以兼顾整个装置的薄型化和装置特性的提高。
进而,本实施方式中相位差膜A1和相位差膜A2中的至少一个形成显示逆波长分散的结构,从而可以进一步减少彩色偏移。具体而言,通过相位差膜A1和相位差膜A2中至少一个形成满足上述式(3-4)和(3-5)的结构,可以在更宽的波长范围改善视角特性。
以下说明这点。
一般地广泛地使用具有140nm左右的相位差的相位差膜。例如为聚碳酸酯、环烯烃系的相位差膜等。
然而,对于这样的薄膜来说,具有波长越短相位差越大的所谓正波长分散性。发挥相位差的功能可以由所述式:旋转角度「=(2π/λ)Re来表达。由上述式可知,Re为一定值而与波长无关或为正波长分散的情况,旋转角度「会随着波长而增加。
因此,只不过对某特定波长改善了视角特性。也就是说,斜着看到显示黑色的液晶元件的情况,在特定波长的透过率降低,其视角扩大。然而,特定波长以外的透过率上升,发生漏光,从而在可看到着黑色这一点上存在改善的余地。
为了解决该问题,期望的是使用具有波长越短相位差越小这样的所谓逆波长分散特性的相位差膜。作为具有这样的逆波长分散性的薄膜已知有使用上述聚碳酸酯的相位差膜等。
然而,对于这些材料来说,光弹性系数大,或者相位差的绝对值小,因此在实用化时适用范围受到限制。
另外,作为光弹性系数小的相位差膜已知有环烯烃系相位差膜,但在得不到逆波长分散特性方面存在改善的余地。
相对于此,本实施方式中通过形成显示上述式(3-4)和式(3-5)的结构,基本上在可见光区域的眼睛感受强烈的光的范围得到逆波长分散,从而成为在显示器用途中重要波长的大致整个区域有益的相位差膜。
另外,在显示器用途中重要波长的大致整个区域(例如450nm~650nm)偏振状态的变换基本上一定,为了相位差膜形成更理想的结构,可以形成如下结构:相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系。
Re(450)/Re(550)<0.82 以及
Re(650)/Re(550)>1.12
还可以形成如下结构:相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系:0.70≤Re(450)/Re(550)<0.90。这样,相位差膜A可以形成在短波长侧显示过逆波长的结构。因此,可以更有效地抑制在短波长侧的彩色偏移。
进而,为了更有效地抑制在长波长侧的彩色偏移,相位差膜A优选形成在长波长侧显示过逆波长的结构,具体而言,相位差膜A可以形成满足下述式的结构。
1.10<Re(650)/Re(550)<1.20
另外,层叠体1100中至少一个相位差膜A在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值可以在下述范围内:10nm≤|Re(550)|≤80nm。此时,相位差膜A不必使用昂贵的含芴基聚碳酸酯等,可以由比较便宜、稳定、操作也容易的聚4-甲基-1-戊烯或其共聚物构成相位差膜A。
进而,层叠体1100中至少一个相位差膜A在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值可以在下述范围内:15nm≤|Re(550)|≤45nm。
如果是这样小的相位差,则由聚4-甲基-1-戊烯等相位差小的材料构成相位差膜A,可以进一步降低聚4-甲基-1-戊烯的拉伸倍率,从而不需要进行技术难度高的、高倍率下的聚4-甲基-1-戊烯的拉伸。因此,作为相位差膜A可以采用制造更容易的材料,可以提高整个层叠体1100的制造效率。
以下的实施方式中以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。另外,只要没有特别说明,关于第一实施方式的优选方式也可以适用作后面的实施方式中的优选方式。
(第二实施方式)
本实施方式是第一实施方式中的层叠体的变形例。
图5是表示本实施方式的层叠体的简要结构的截面图。
图5所示的层叠体1120的基本结构与图4所示的装置(第一实施方式)相同,但在层叠体1120中相位差膜包括2个相位差膜C(C1、C2),液晶单元L、2个相位差膜C和2个相位差膜A(A1、A2)以C1、A1、L、A2、C2的顺序进行配置。另外,该配置并不限于C1、A1、L、A2、C2现实物理地密合的情况,也可以在C1-A1间、A1-L间、L-A2间、A2-C2间夹有实质上不具有相位差的层。
该配置也可以得到与第一实施方式同样的作用效果。
进而,参照图8说明此时的偏振状态的变化。
通过第一偏振膜P1时的偏振状态由庞加莱球赤道上的T表示。由于通过相位差膜-C,光移动至北极侧的V1点,进而由于第一相位差膜A(A1)以T为旋转中心右旋转仅转角α1而移动至R1点。接着,由于液晶单元L(+C相位差),光南下至V2点。进而,由于第二相位差膜A(A2)以OA为旋转中心旋转仅转角α2而旋转至R2。最后由于第二相位差膜C(C2)可以使其与A点一致。
这样,通过使偏振状态的移动为夹着赤道面对称的移动,可以更进一步提高视角特性。
另外,层叠体1120中在液晶单元L的两侧从液晶单元L朝向偏振膜P,相位差膜以相位差膜A、相位差膜C的顺序配置。因此,除了图4所示的层叠体1100的情况,进一步由于第一和第二相位差膜A在庞加莱球上的旋转半径均大,从而可以进一步减小补正所必需的相位差膜A的相位差。因此,可以提高相位差膜A的材料选择的自由度。另外,由于可以进一步减小相位差膜A的膜厚,可以减小整个层叠体的厚度。
另外,由于形成夹着赤道、并且对于通过点A和点T间的中心的经线对称性良好的移动轨迹,还可以期待即使高视角漏光强度也低的优异特性。
另外,本实施方式中例如相位差膜中至少2个相位差膜A可以具有负的双折射。这样,可以大幅度地减小在暗状态的漏光强度。
另外,本实施方式中,通过相位差膜A1和相位差膜A2中至少一个形成显示逆波长分散的结构,也与第一实施方式同样可以进一步减小彩色偏移。
(第三实施方式)
本实施方式涉及具有上述实施方式记载的层叠体的液晶显示元件。以下以采用第二实施方式的层叠体的情况为例进行说明。
图6为表示本实施方式中的液晶显示元件结构的图。图6所示的液晶显示元件例如为透过型液晶显示元件,具有层叠体1100、背光、滤色镜、电压施加装置(未图示)等。
图6所示的液晶显示元件更具体地为从下面依次层叠灯、扩散板、棱镜片、辉度增加膜、偏振膜、相位差膜C、相位差膜A、玻璃板、取向膜、液晶、滤色镜、玻璃板、相位差膜A、相位差膜C、偏振膜和防眩&无反射层的结构。
液晶单元L例如为垂直取向(Vertical Aligned:VA)型。此时,在液晶单元L中的液晶层,不施加电压时液晶分子的长轴在相对液晶单元L的基板表面实质上垂直的方向取向。但是,液晶单元L并不限于VA型,例如还可以是IPS(In-Plane Switching)型等。
液晶单元L为VA型的情况,由于VA液晶与相位差膜+C相同,为了补正在斜视角产生的液晶的相位差必须使用至少1个相位差膜-C。如果将上述实施方式的层叠体的结构适用于VA型的液晶单元L,可以有效地利用该相位差膜-C的功能,具有可以省力化的优点。
背光与层叠体1100中的偏振膜P1或偏振膜P2对向配置,具有光源(灯)和导光板(扩散板、棱镜片)。
滤色镜配置在偏振膜P1或偏振膜P2和液晶单元L之间。
电压施加装置对设置在构成层叠体1100中的液晶单元L的基板上的电极施加电压。
另外,图6中例示了具有图5所示的层叠体1100(第二实施方式)的结构,但本实施方式的液晶显示元件也可以是具有图4所示的层叠体(第一实施方式)的结构。并且,液晶显示元件可以是透过型、反射型、半透过型中的任意一种。
另外,在本实施方式中,通过使相位差膜A中的至少一个形成显示逆波长分散的结构,也可以与第一实施方式同样进一步减少彩色偏移。
以上参照附图针对本申请第三发明的实施方式进行了描述,但这些是本申请第三发明的例示,也可以采用上述以外的各种结构。
(本申请第四发明)
本申请第四发明涉及层叠体、相位差膜及使用该相位差膜的液晶显示元件。
液晶显示元件的基本结构为由2个偏振板P夹持液晶单元L。但是,液晶单元L由于具有独自的双折射及其角度依存性,会产生对比度的恶化、视角的降低等,并造成液晶显示装置的图像品质下降。因此,使用各种相位差膜对液晶单元L的双折射进行补正。
例如通过液晶单元的光中包括不能用偏振膜过滤的圆偏振成分,显示的对比度有时会恶化。因此,通过液晶单元的光入射偏振膜前使其通过相位基板,从而补正这样的圆偏振成分,改善液晶显示元件的对比度。
以下说明现有的光补正方法。
首先作为本申请第四发明的前提针对正或负的双折射进行定义。
关于相位差膜A,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率时,且相位差膜A满足下述式(4-1)时,发挥所谓+A膜的功能,定义为具有正(+)的双折射。另外,相位差膜A满足下述式(4-2)时,发挥所谓-A膜的功能,定义为具有负(-)的双折射。
nx>ny≥nz    (4-1)
nz≥nx>ny    (4-2)
A的意思包括+A和-A两者。
另外,关于相位差膜C,薄膜膜厚方向的折射率大于面内折射率时定义为具有正(+)的双折射,膜厚方向的折射率小于面内折射率时定义为具有负(-)的双折射,分别表示为相位差膜+C和相位差膜-C。相位差膜C发挥+C膜的功能时,满足下述式(4-8)。并且,相位差膜C发挥-C膜的功能时,满足下述式(4-3)。
nx≥ny>nz    (4-3)
nz>nx≥ny    (4-8)
C的意思包括+C和-C两者。
在以上的前提下,以液晶单元L是垂直取向(Vertical Aligned:VA)型的情况、即液晶单元L是+C型的情况为例,现有的补正方法已知有以下三类:
(i)交叉A型补正;
(ii)AC型补正;以及
(iii)ACA型补正。
其中,上述(i)交叉A型补正是使用具有正的双折射的相位差膜+A和具有负的双折射的相位差膜-A的补正,其具体的配置为-A+L-C+A或者L-C-A+A(在这些配置中,L和-C互相接近,不考虑顺序,并且不考虑+A和-A的顺序)。
上述(ii)AC型补正的具体配置为-A-C+L、L-C-A、L-C+A+C或L-C+A(在这些配置中,L和-C互相接近,不考虑顺序)。
关于(ii)AC型补正,国际公开第03/032060号小册子中进行了记载。该文献是有关具有相位差膜的液晶显示元件的技术。该文献中记载了使用相位差膜A和相位差膜C,并以A、C、L等的顺序对其进行配置。
另外,对于上述(iii)ACA型补正,两侧的相位差膜A的内侧配置有液晶单元L,其具体的配置为+A+L-C+A和-A-C+L-A(在这些配置中,L和-C互相接近,不考虑顺序)以及-A-C+L-C-A和+A-C+L-C+A。
以下参照图39对作为上述补正方法的一例的上述(i)的补正方法进行说明。
图39中,邻接背光侧偏振镜P1并具有负的双折射的相位差膜-A(第一相位差膜A1)的光学轴与背光侧偏振镜P1的吸收轴(图中的箭头方向)正交配置,进而相位差膜-C、液晶单元L以该顺序邻接配置。并且,邻接液晶单元L并具有正的双折射的相位差膜+A(第二相位差膜A2)与背光侧偏振镜P1的吸收轴一致而配置。关于屏射出侧偏振镜P2配置成吸收轴与背光侧偏振镜P1的吸收轴正交。
参照庞加莱球表述(图40)对该方式下的偏振状态的变化进行说明。
图40中的T表示背光侧偏振镜P1的透过偏振轴方位,A表示屏射出侧偏振镜P2的吸收轴方位。垂直入射时θ=0°或者方位角φ=90°的整数倍时A和T的方位一致。因此,通过背光侧偏振镜P1的光全部被屏射出侧偏振镜P2吸收,没有发生漏光。
另一方面,以视角θ=60°、方位角φ=45°为例参照庞加莱球表示的图40说明斜视角下的状态。
在此,通过背光侧偏振镜P1的光的偏振状态为庞加莱球上与T相当的直线偏振。背光侧偏振镜P1的透过光透过第一相位差膜A1,从而以旋转中心轴A为中心反时针旋转60°,成为由点M表示的左旋椭圆偏振后,接着利用通过的相位差膜C(-C)以S1轴为旋转中心轴进行旋转而到达V点,成为右旋椭圆偏振。进而,利用通过的液晶单元L回到M点。接着,通过第二相位差膜A2,从而以T为旋转中心轴向左旋转60°而最终偏振状态回到A。该A点与屏射出侧偏振镜P2的吸收轴一致,因此该偏振的光会全部被吸收。这就是即使斜视角也可以减少漏光的原理。
以上介绍的现有补偿方法中代表性的方法的详细情况例如在Deng-KeYang,Shin-Tson Wu,Fundamentals of Liquid Crystal Devices,John Wiley &Sons Inc.,2006,p.213~234中进行了介绍。
然而,上述补正方法中相位差膜所要求的相位差比较大。对于这点参照图41进行说明。图41是为了更容易地理解图40在赤道上平面投影了庞加莱球面上的轨迹的图。
图41中点A、T和M结成的三角形由于构成与视角无关的正三角形,利用相位差膜A的旋转角度为60°。与该角度相当的相位差Re和该旋转角度「成比例,满足如下关系:旋转角度「=(2π/λ)Re。
从而,作为第一和第二相位差膜A所要求的相位差,在波长550nm就成为约90nm的面内相位差。
以上针对所谓的上述(i)的交叉A补正型(-A,+A)的补正方法进行了说明,也可以据此对上述的国际公开第03/032060号小册子记载的(ii)AC型补正方法进行说明。但是,AC型补正方法的情况,相位差膜A所必需的相位差需要为140nm左右这样更大的相位差。
这样,国际公开第03/032060号小册子的配置的情况,相位差膜A需要具有例如140nm左右大小的相位差,在可用作相位差膜A的材料的自由度方面也存在改善的余地。另外,对于该文献记载的补正方法,由于对于方位角的对称性不一定充分,在充分确保液晶显示装置的视角方面也存在改善的余地。
本申请第四发明是鉴于上述情况而完成的,提供即使采用相位差比较小的薄膜的情况,也能够确保液晶屏在暗状态下的漏光降低、斜视角下的低漏光及宽视角的技术。
根据本申请第四发明,即使采用相位差比较小的薄膜的情况,也能够确保液晶屏在暗状态下的漏光降低、斜视角下的低漏光及宽视角。
下面参照附图对本申请第四发明的实施方式进行更详细的说明。另外,所有的附图中相同的构成要素赋予相同的符号,适当地省略说明。
(第一实施方式)
图24为表示本实施方式的层叠体的简要结构的截面图。
图24所示的层叠体2110具备第一和第二偏振膜(P1、P2)、配置在偏振膜P1和偏振膜P2间的液晶单元L以及配置在偏振膜P1和偏振膜P2间的多个相位差膜。液晶单元L由一对基板和夹持在基板间的液晶层构成。在本实施方式及以下的实施方式中,关于2个偏振膜的配置例如使偏振膜P1为背光侧偏振膜,使偏振膜P2为屏射出侧偏振膜。
多个相位差膜包括多个相位差膜A(相位差膜A1、相位差膜A2)和相位差膜C。另外,图24中例示了具有2个相位差膜A和1个相位差膜C的结构,但如在第二实施方式以后所述的,层叠体可以进一步包含相位差膜A或相位差膜C。
层叠体2110中相位差膜A1、相位差膜A2、相位差膜C和液晶单元L以L、A1、C、A2的顺序配置。另外,该配置并不限于L、A1、C、A2的邻接部现实物理地密合的情况,也可以在L和A1间、A1和C间或C和A2间夹有实质上不具有相位差的层。
另外,图24中表示了以P1、L、A1、C、A2、P2的顺序配置的例子,但P1和P2也可以相反配置。
接着,说明相位差膜A和相位差膜C的结构。
首先针对相位差膜A进行说明。
(相位差膜A)
多个相位差膜A(相位差膜A1和A2)各自独立地满足下述式(4-1)和(4-2)中的任意一个。
nx>ny≥nz    (4-1)
nz≥nx>ny    (4-2)
上述式(4-1)和式(4-2)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
在此,相位差膜A满足上述式(4-1)时,发挥所谓的+A膜的功能;满足上述式(4-2)时,发挥所谓的-A膜的功能。
另外,相位差膜A1或A2在特定的波长范围可以具有波长越短由双折射产生的相位差越小的性质(逆波长分散)。具体而言,形成相位差膜A1或A2在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系的结构。
Re(450)/Re(550)<1    (4-4)  以及
Re(650)/Re(550)>1    (4-5)
另外,本申请第四发明中面内相位差Re和后述的厚度方向相位差K分别由下述式计算。下述式中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。另外,d为相位差膜的厚度。
Re=S(nx-ny)×d
K=[nz-(nx+ny)/2]×d
在此,S为区别正负的双折射用的正弦,-A的情况采用-(负数),+A的情况采用+(正数)。
接着,说明相位差膜A的材料的具体例。另外,相位差膜A1和A2的材料可以相同,也可以不同。
相位差膜A的材料只要是显示上述性质的材料没有特别限制,可举出例如采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到的(共)聚合物(α)。可以相位差膜A的全部由(共)聚合物(α)构成,也可以相位差膜A的一部分由(共)聚合物(α)构成。另外,相位差膜A中的(共)聚合物(α)的含量例如为20重量%~100重量%,优选为50重量%~100重量%。
作为相位差膜A的材料更具体地可以例示3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯或4-甲基-1-戊烯的均聚物或者它们相互的共聚物,还有与其他可共聚的单体例如苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等的共聚物,再有上述的聚合物间或者与其他热塑性树脂、合成橡胶的共混物、嵌段共聚物、接枝共聚物等。为了进一步提高树脂的透明性、耐热性等各种特性的平衡,(共)聚合物(α)的结构单元中源自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯或3-甲基-1-丁烯的结构单元通常合计为20mol%~100mol%,优选为50mol%~100mol%,更优选为80mol%~100mol%。
(共)聚合物(α)中优选4-甲基-1-戊烯(共)聚合物,因为透明性、剥离性等优异,适于与光学元件组合使用。另外,从耐热性优异、工艺的自由度、使用条件的自由度等角度考虑,优选3-甲基-1-戊烯(共)聚合物和3-甲基-1-丁烯(共)聚合物。以下更具体地说明各共聚物。
(4-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
4-甲基-1-戊烯(共)聚合物具体为4-甲基-1-戊烯的均聚物,或者4-甲基-1-戊烯与乙烯或碳原子数3~20的其他α-烯烃例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十四碳烯、1-十八碳烯等的共聚物。本申请第三发明中优选使用的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物通常含有85mol%以上、优选90mol%以上量的源自4-甲基-1-戊烯的结构单元。构成4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的、源自4-甲基-1-戊烯以外的构成成分没有特别限制,可以适宜使用能够与4-甲基-1-戊烯共聚的各种单体,从获得的容易程度、共聚特性等角度考虑,可以优选使用乙烯或碳原子数3~20的α-烯烃。其中,优选碳原子数7~20的α-烯烃,特别优选1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯和1-十八碳烯。
4-甲基-1-戊烯(共)聚合物根据ASTM D1238、在载荷5kg、温度260℃的条件测定的熔体流动速率(MFR)对应用途各有不同,但通常为1g/10分钟~50g/10分钟,优选为2g/10分钟~40g/10分钟,更优选为5g/10分钟~30g/10分钟的范围。4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的熔体流动速率处于上述范围内时,薄膜成型性和得到的薄膜的外观良好。另外,期望的是,熔点为100~240℃,优选在150~240℃的范围。
这种4-甲基-1-戊烯(共)聚合物可以通过以往公知的方法进行制造,例如特开昭59-206418号公报中所记载的,可以在催化剂存在下聚合4-甲基-1-戊烯和上述的乙烯或α-烯烃来得到。
(3-甲基-1-戊烯(共)聚合物)
3-甲基-1-戊烯(共)聚合物的优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。本申请第四发明中优选使用的3-甲基-1-戊烯(共)聚合物可以根据以往公知的方法适宜地制造,可以由例如特开平06-145248号公报中记载的方法来制造。
(3-甲基-1-丁烯(共)聚合物)
3-甲基-1-丁烯(共)聚合物的优选的共聚单体种类、共聚单体含量、MFR、熔点等与上述的4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的情况相同。本申请第四发明中优选使用的3-甲基-1-丁烯(共)聚合物可以根据以往公知的方法适宜地制造,可以由例如特开平06-145248号公报中记载的方法来制造。
((共)聚合物(α)以外构成相位差膜A的成分)
相位差膜A可以包含除上述(共)聚合物(α)以外的各种成分。(共)聚合物(α)以外的成分可以是(共)聚合物(α)以外的各种树脂或各种橡胶。作为各种树脂特别优选透明性优异的树脂,可以使用例如环状烯烃(共)聚合物等各种聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、醋酸纤维素树脂、氟系树脂、聚酯、丙烯酸树脂等。作为各种橡胶可以使用烯烃系橡胶、苯乙烯系橡胶等。另外,本申请第四发明中使用的相位差膜A中在不损害本申请第四发明的目的的范围下可以添加抗静电剂、抗氧化剂、耐热稳定剂、剥离剂、耐候稳定剂、防锈剂、增滑剂、成核剂、颜料、染料、无机填充剂(硅石等)等通常添加用于聚烯烃的各种配合剂、以及其他特殊配合剂。
(相位差膜A的制造方法)
相位差膜A可以根据以往公知的方法适宜地制作,例如可以通过用V型搅拌机、螺条式搅拌机、亨舍尔混合机、滚筒式搅拌机将(共)聚合物(α)和其他成分进行混合的方法,或者用上述搅拌机混合后用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、捏合机、班伯里混合机等进行熔融混炼并造粒或粉碎,接着由加压成型、挤出成型、吹塑成型等方法或溶液流延法等公知方法进行薄膜成型。为了效率良好地进行生产,优选溶液流延法、吹塑成型法和挤出成型法等。
另外,通过拉伸得到的薄膜,从光学方面来讲可以将双折射、其角度依存性、其温度依存性等物性调整至期望值,进而还可以形成赋予了机械强度的薄膜。拉伸倍率可以根据期望的光学性质等适宜选择,但通常为1.5~10倍,优选为2~5倍。
相位差膜A的厚度没有特别限制,但通常为10μm~200μm,优选为20μm~100μm。通过在上述范围,可以进一步提高薄膜的生产率。并且,可以在薄膜成型时抑制针孔等的产生,并提高强度。
另外,作为相位差膜A的材料还可举出アペル(注册商标)、ゼオノア(注册商标)等。
本实施方式中更具体地优选相位差膜A具有包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的层。由此,例如可以提高相位差膜A的耐热性,降低制造成本,并且减小环境负荷。
接着,针对相位差膜C进行说明。
(相位差膜C)
相位差膜C满足下述式(4-3)。
nx≥ny>nz    (4-3)
上述式(4-3)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
另外,本实施方式中形成至少一个相位差膜C在波长450nm、550nm和650nm的厚度方向相位差K(450)、K(550)和K(650)满足下述式(4-6)的结构。
K(450)/K(550)≥1    (4-6)
相位差膜C如上述式(4-3)所示仅在厚度方向具有相位差,发挥所谓的负C板的功能,从而有效地补正液晶的视角。
另外,相位差膜C满足上述式(4-6),显示通常的波长分散即波长越短由双折射产生的相位差越大的性质。
另外,相位差膜C可以形成如下结构:在波长450nm、550nm和650nm的厚度方向相位差K(450)、K(550)和K(650)除了上述式(4-6)以外还满足下述式(4-7)。这样,可以形成在更宽的波长范围显示通常的波长分散的结构,从而可以在更宽的波长范围稳定地补正。
K(650)/K(550)≤1    (4-7)
接着,说明相位差膜C的材料的具体例。
相位差膜C的材料只要是显示上述性质的材料就没有特别限制,可以使用例如国际公开第06/033414号小册子记载的材料。
更具体而言,作为相位差膜C的材料可举出含脂环式结构聚合物。可以相位差膜C的全部由该含脂环式结构聚合物构成,也可以该薄膜的一部分由该含脂环式结构聚合物构成。
含脂环式结构聚合物在聚合物的重复单元中含有脂环式结构,主链和侧链的任意一个都可以具有脂环式结构。作为脂环式结构可举出环烷烃结构、环烯烃结构等,从热稳定性等角度考虑优选环烷烃结构。构成脂环式结构的碳原子数没有特别限制,但通常为4~30个,优选为5~20个,更优选为5~15个的范围,在这样的范围时可得到耐热性和柔软性优异的薄膜。含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元的比例可以根据使用目的适宜选择,但通常为20重量%以上,优选为40重量%以上,更优选为60重量%以上。含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元的比例过少时,耐热性可能会降低。另外,含脂环式结构聚合物中具有脂环式结构的重复单元以外的其余部分没有特别限制,可以根据使用目的适宜选择。
含脂环式结构聚合物的含量没有特别限制,但从光学均质性的角度考虑,通常为50重量%~100重量%,优选为60重量%~100重量%,更优选为70重量%~100重量%。另外,该树脂以外的成分没有特别限制,例如从提高耐冲击性等角度考虑,可以添加烯烃系弹性体、苯乙烯系弹性体。另外,如后面所述,也可以使用其他的各种添加剂。
作为含有脂环式结构的聚合物树脂的具体例可举出:(a)降冰片烯系聚合物、(b)单环的环状烯烃系聚合物、(c)环状共轭二烯系聚合物、(d)乙烯基脂环式烃聚合物以及它们的加氢物等。其中,从尺寸稳定性、氧透过率、透湿度、耐热性、机械强度等角度考虑,优选降冰片烯系聚合物、乙烯基脂环式烃聚合物以及它们的加氢物等。
(a)降冰片烯系聚合物
作为降冰片烯系聚合物可举出降冰片烯系单体的开环聚合物、降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物、以及它们的加氢物、降冰片烯系单体的加成聚合物、降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成共聚物等。
对于降冰片烯系单体的开环聚合物的加氢物以及降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物的加氢物,其加氢率为99%以上时,透明性(尤其是初期黄变度低)、稳定性(尤其是长时间难以发生黄变)等优异,多数情况可以抑制凝胶的产生,因此优选。
其中,从容易得到期望的相位差的角度考虑,最优选降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成共聚物。
作为降冰片烯系单体可举出二环[2.2.1]-庚-2-烯(常用名:降冰片烯)、5-甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,5-二甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丁基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-辛基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-十八烷基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-亚乙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-亚甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-丙烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-氰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲基-5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-乙氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-甲基-5-乙氧羰基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基丙酸酯、二环[2.2.1]-庚-5-烯基-2-甲基辛酸酯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酐、5-羟甲基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二(羟甲基)-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-羟基异丙基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-2-烯、5,6-二羧基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、二环[2.2.1]-庚-2-烯-5,6-二羧酸酰亚胺、5-环戊基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-环己烯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、5-苯基-二环[2.2.1]-庚-2-烯、三环[4.3.12,5.01,6]-癸-3,7-二烯(常用名:二环戊二烯)、三环[4.3.12,5.01,6]-癸-3-烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3,7-二烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3,8-二烯、三环[4.4.12,5.01,6]-十一碳-3-烯、四环[7.4.110,13.01,9.02,7]-十三碳-2,4,6,11-四烯(也称为1,4-亚甲基-1,4,4a,9a-四氢芴,常用名:亚甲基四氢芴)、四环[8.4.111,14.01,10.03,8]-十四碳-3,5,7,12-11-四烯(也称为1,4-亚甲基-1,4,4a,5,10,10a-六氢蒽)、四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯(也称为四环十二碳烯)、8-甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-乙基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-亚甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-亚乙基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-乙烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-丙烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-甲氧羰基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-甲基-8-甲氧羰基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-羟甲基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-羧基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环戊基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环己基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-环己烯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、8-苯基-四环[4.4.12,5.17,10.0]-十二碳-3-烯、五环[6.5.11,8.13,6.02,7.09,13]-十五碳-3,10-二烯、五环[7.4.13,6.110,13.01,9.02,7]-十五碳-4,11-二烯等,但并不限于这些。这些降冰片烯系单体可以各自单独使用或者组合使用2种以上。
这些降冰片烯系单体的开环聚合物或者降冰片烯系单体和能够与其开环共聚的其他单体的开环共聚物可以在开环聚合催化剂的存在下聚合单体成分而得到。作为开环聚合催化剂可以使用例如由钌、铑、钯、锇、铱、铂等金属的卤化物和硝酸盐或乙酰丙酮化合物、以及还原剂构成的催化剂,或者由钛、钒、锆、钨、钼等金属的卤化物或者乙酰丙酮化合物和有机铝化合物构成的催化剂。聚合反应在溶剂中或非溶剂条件下、通常在-50℃~100℃程度的聚合温度、0~50kg/cm2程度的聚合压力下进行。作为能够与降冰片烯系单体开环共聚的其他单体可举出例如环己烯、环庚烯、环辛烯等单环的环状烯烃系单体等,但并不限于这些。
降冰片烯系单体的开环聚合物加氢物通常可以通过向上述开环聚合物的聚合溶液中加入加氢催化剂、对碳-碳不饱和键进行加氢而得到。作为加氢催化剂没有特别限制,通常使用不均一体系催化剂或均一体系催化剂。
降冰片烯系单体或者降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体的加成(共)聚合物例如可以在溶剂中或非溶剂条件下、在由钛、锆或钒化合物和有机铝化合物构成的催化剂的存在下、通常在-50℃~100℃程度的聚合温度、0~50kg/cm2程度的聚合压力下进行(共)聚合而得到。
作为能够与降冰片烯系单体共聚的其他单体可以使用例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等碳原子数2~20的α-烯烃;环丁烯、环戊烯、环己烯、3,4-二甲基环戊烯、3-甲基环己烯、2-(2-甲基丁基)-1-环己烯、环辛烯、3a,5,6,7a-四氢-4,7-亚甲基-1H-茚等环烯烃;1,4-己二烯、4-甲基-1,4-己二烯、5-甲基-1,4-己二烯、1,7-辛二烯等非共轭二烯等,但并不限于这些。其中优选α-烯烃,特别是乙烯。
这些能够与降冰片烯系单体共聚的其他单体可以单独使用或者组合2种以上而使用。对降冰片烯系单体和能够与其共聚的其他单体进行加成共聚的情况,加成共聚物中源自降冰片烯系单体的结构单元与源自可共聚的其他单体的结构单元的比例适宜如下选择:以重量比计通常为30:70~99:1,优选为50:50~97:3,更优选为70:30~95:5的范围。
(b)单环的环状烯烃系聚合物
作为单环的环状烯烃系聚合物可以使用例如环己烯、环庚烯、环辛烯等单环的环状烯烃系单体的加成聚合物,但并不限于这些。
(c)环状共轭二烯系聚合物
作为环状共轭二烯系聚合物可以使用例如对环戊二烯、环己二烯等环状共轭二烯系单体进行1,2-或者1,4-加成聚合后的聚合物及其加氢物,但并不限于这些。
用作相位差膜C的降冰片烯系聚合物、单环的环状烯烃系聚合物或者环状共轭二烯系聚合物的分子量可以根据使用目的适宜选择,环己烷溶液(聚合物树脂不溶解的情况为甲苯溶液)的凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量Mw通常为5,000~1,000,000,优选为8,000~800,000,更优选为10,000~500,000的范围,此时成型体的机械强度和成型加工性高度平衡,多数情况适宜。
(d)乙烯基脂环式烃聚合物
作为乙烯基脂环式烃聚合物可以使用例如乙烯基环己烯、乙烯基环己烷等乙烯基脂环式烃系单体的聚合物及其加氢物,苯乙烯、α-甲基苯乙烯等乙烯基芳香族系单体的聚合物的芳香环部分的加氢物等。此时,也可以是乙烯基脂环式烃单体或乙烯基芳香族系单体和能够与这些单体共聚的其他单体的无规共聚物、嵌段共聚物等共聚物及其加氢物。作为嵌段共聚物可举出二嵌段、三嵌段或者其以上的多嵌段或倾斜嵌段共聚物等,没有特别限制。
用作相位差膜C的乙烯基脂环式烃聚合物的分子量可以根据使用目的适宜选择,环己烷溶液(聚合物树脂不溶解的情况为甲苯溶液)的凝胶渗透色谱法测定的聚异戊二烯或聚苯乙烯换算的重均分子量Mw通常为10,000~800,000,优选为15,000~500,000,更优选为20,000~300,000的范围,此时成型体的机械强度和成型加工性高度平衡,多数情况适宜。
相位差膜C中根据需要可以配合各种添加剂。作为添加剂可举出例如以三醋酸纤维素为代表的各种纤维素树脂等吸水率超过0.1%的各种树脂,还有例如抗氧化剂、耐光稳定剂、紫外线吸收剂等稳定剂、抗静电剂等。只要不损害本申请第四发明的目的就没有特别限制。
作为抗氧化剂可举出酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂等,其中优选酚系抗氧化剂,特别是烷基取代酚系抗氧化剂。通过配合这些抗氧化剂,不会降低透明性、耐热性等,可以防止氧化劣化等引起的着色和强度降低。
作为紫外线吸收剂可举出二苯甲酮系紫外线吸收剂、苯并三唑系紫外线吸收剂等,其中从耐热性、低挥发性等角度考虑,优选2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基-6-(3,4,5,6-四氢邻苯二甲酰亚胺基甲基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚等。
作为耐光稳定剂可举出二苯甲酮系耐光稳定剂、苯并三唑系耐光稳定剂、受阻胺系耐光稳定剂等,本申请第四发明中,从透明性、耐着色性等角度考虑,优选使用受阻胺系耐光稳定剂。
这些抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐光稳定剂等可以各自单独使用,或者组合2种以上而使用。其配合量在不损害相位差膜C功能的范围适宜选择。
另外,通过在比薄膜的玻璃化温度Tg低的温度、例如低10℃~30℃、优选低10℃~20℃的温度,在减压下、例如1Pa以下,或者在惰性气体氛围、例如氮气氛围下,对如上所述得到的相位差膜C进行加热处理,可以得到光程差稳定,且适于长时间稳定地补偿显示元件的视角的薄膜。
另外,作为相位差膜C的材料还可举出聚碳酸酯和环烯烃聚合物等。
接着,说明本实施方式的作用效果。
本实施方式中作为配置在偏振膜P1和偏振膜P2之间的相位差膜使用多个相位差膜A(A1、A2)和相位差膜C。而且,以L、A1、C、A2的顺序配置这些相位差膜和液晶单元L。由此,即使采用相位差比较小的薄膜作为相位差膜A或相位差膜C的情况,也可以减少暗状态下的漏光,得到高的对比度。并且,可以减少斜视角下的漏光,确保宽的视角。
在此,以国际公开第03/032060号小册子的结构为代表的现有光学补正方法中,由于1个相位差膜A所要求的相位差大,在用作相位差膜A的材料上存在一定的限制,并且由于整个层叠体的厚度存在限制,在层叠体中不能使用多个相位差膜A。
例如使用包含聚4-甲基-1-戊烯的(共)聚合物作为相位差膜A1或相位差膜A2的材料的情况,具有如下作为相位差膜A的优异特性:光弹性小,显示逆波长分散性(波长越短双折射越小),耐热性高,比较廉价,环境负荷也小等;另一方面,例如要得到超过90nm的比较大的相位差时,薄膜的厚度有时会增加至例如150μm程度以上。因此,要使用背景技术中描述的国际公开第03/032060号小册子的配置那样的材料时,会关联到整个层叠体的厚度的增加。
相对于此,根据本申请第四发明的发明人的研究,发现通过形成L、A1、C、A2配置,可以有效改善对于方位角的对称性。通过该配置,可以确保良好的对称性,扩大层叠体的视角。
以下以使用负型相位差膜(相位差膜-A)作为相位差膜A1和A2的情况为例,说明通过形成L、A1、C、A2配置,即使采用相位差小的相位差膜A的情况也可得到高的对比度和宽的视角的理由。具体而言,参照图25所示的庞加莱球赤道上投影图来说明本实施方式的配置所引起的偏振状态的变化。
图25中光通过第一偏振膜P1时的偏振状态由庞加莱球赤道上的T表示。通过液晶单元L时,光的偏振状态移动至南半球侧的V点,进而由于通过第一相位差膜A1以点A为旋转中心左旋转仅转角α1而移动至R点。接着,由于相位差膜C(-C),北上直至Q点。进而,通过第二相位差膜A2时光以T为旋转中心右旋转仅转角α2。由此,可以使射出光与A点一致。由于A点为射出侧偏振镜P2的吸收轴方向,可以完全地吸收透过光。
这样,通过将透过液晶单元L后的相位差膜的配置设置成A、C、A配置,在V点的旋转半径VA大时使光旋转,即使小的旋转角度(相位差)移动距离也大,从而对于相位差小的相位差膜A最终也可以使偏振状态从T移动至A点。由于庞加莱球上的A点为射出侧偏振膜P2的吸收轴上的点,透过A2的的光完全被吸收。由此,对于层叠体2110即使斜视角也可以减小漏光。因此,黑色变浓,可以提高对比度。
另外,本实施方式的结构所引起的对比度和视角的提高在后面的实施例中更具体地展示。
另外,层叠体2110中相位差膜从液晶单元L朝向偏振膜P2并以相位差膜A、相位差膜C、相位差膜A的顺序配置。因此,与背景技术项中描述的AC型补正相比,通过导入相位差膜A2,对称性变得良好,从而可以改善高视角下的补正效果,提高视角特性。
本实施方式中,像聚4-甲基-1-戊烯的(共)聚合物那样,将层叠体用于液晶显示元件的液晶屏的情况所适宜的50μm~80μm程度厚度的情况的相位差,例如即使30nm以下比较小的情况,也得到了足够高的对比度和宽的视角。因此,其为适于采用这样的材料的结构,可以兼顾整个装置的薄型化和装置特性的提高。
进而,本实施方式中通过相位差膜A形成显示逆波长分散的结构,可以进一步减少彩色偏移。此时,具体而言,相位差膜A1和相位差膜A2中至少一个形成满足上述式(4-4)和(4-5)的结构。
以下说明这点。
一般地广泛地使用具有140nm左右的相位差的相位差膜。例如为聚碳酸酯、环烯烃系的相位差膜等。
然而,这样的薄膜具有波长越短相位差越大的所谓正波长分散性。发挥相位差的功能可以由上述式:旋转角度「=(2π/λ)Re来表达。由上述式可知,Re为一定值而与波长无关或正波长分散的情况,旋转角度「会随着波长而增加。
因此,只不过对某特定波长改善了视角特性。也就是说,斜着看到显示黑色的液晶元件的情况,在特定波长的透过率降低,其视角扩大。然而,特定波长以外的透过率上升,发生漏光,从而在看到黑色着色这一点存在改善的余地。
为了解决该问题,期望的是使用具有波长越短相位差越小这样的所谓逆波长分散特性的相位差膜。作为具有这样的逆波长分散性的薄膜已知有使用上述聚碳酸酯的相位差膜等。
然而,对于这些材料,光弹性系数大,或者相位差的绝对值小,因此在实用化时适用范围受到限制。
另外,作为光弹性系数小的相位差膜已知有环烯烃系相位差膜,但在得不到逆波长分散特性方面存在改善的余地。
相对于此,本实施方式中通过相位差膜A1或A2形成显示上述式(4-4)和式(4-5)的结构,基本上在可见光区域的眼睛感受强烈的光的范围得到逆波长分散,从而成为在显示器用途中重要波长的大致整个区域有益的相位差膜。
另外,在显示器用途中重要波长的大致整个区域(例如450nm~700nm)偏振状态的变换基本上一定,为了相位差膜形成更理想的结构,可以形成如下结构:相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系。
Re(450)/Re(550)<0.82  以及
Re(650)/Re(550)>1.12
还可以形成如下结构:相位差膜A1或A2在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系:0.70≤Re(450)/Re(550)<0.90。这样,相位差膜A可以形成在短波长侧显示过逆波长的结构。因此,可以更有效地抑制在短波长侧的彩色偏移。
进而,为了更有效地抑制在长波长侧的彩色偏移,相位差膜A优选形成在长波长侧显示过逆波长的结构,具体而言,相位差膜A可以形成满足下述式的结构。
1.05<Re(650)/Re(550)<1.20
另外,层叠体2110中相位差膜A1或A2在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值可以在下述范围内:10nm≤|Re(550)|≤80nm。此时,相位差膜A不必使用昂贵的含芴基聚碳酸酯等,可以由比较便宜、稳定、操作也容易的聚4-甲基-1-戊烯或其共聚物构成相位差膜A。
进而,层叠体2110中相位差膜A1或A2在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值可以在下述范围内:15nm≤|Re(550)|≤45nm。如果是这样小的相位差,则由聚4-甲基-1-戊烯等相位差小的材料构成相位差膜A,可以进一步降低聚4-甲基-1-戊烯的拉伸倍率,从而不需要进行技术难度高的、高倍率下的聚4-甲基-1-戊烯的拉伸。因此,作为相位差膜A可以采用制造更容易的材料,可以提高整个层叠体2110的制造效率。
另外,本实施方式中相位差膜A1和A2均可以具有负的双折射。这样,可以大幅度地减小在暗状态的漏光强度。
以下的实施方式中以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。另外,只要没有特别说明,关于第一实施方式的优选方式也可以适用作后面的实施方式中的优选方式。
(第二实施方式)
本实施方式是第一实施方式中的层叠体的变形例。
图26是表示本实施方式的层叠体的简要结构的截面图。
图26所示的层叠体2120的基本结构与图24所示的层叠体(第一实施方式)相同,但作为相位差膜C除了满足上述式(4-3)的相位差膜C1以外还包括满足下述式(4-8)的相位差膜C2。
nz>nx≥ny    (4-8)
相位差膜C2发挥+C型相位差膜的功能。关于相位差膜C1可以使用在第一实施方式中作为相位差膜C描述的薄膜。
另外,作为相位差膜C2的材料可举出例如在与液晶单元L具有相同的相位差的玻璃基板中将液晶垂直取向的VA取向液晶。
层叠体2120包括2个相位差膜C(C1、C2)和2个相位差膜A(A1、A2),液晶单元L、相位差膜A1和A2以及相位差膜C1和C2以L、A1、C1、A2、C2的顺序进行配置。另外,该配置并不限于L、A1、C1、A2、C2的邻接部现实物理地密合的情况,也可以在L和A1间、A1和C1间、C1和A2间、A2和C2间夹有实质上不具有相位差的层。
另外,图26中表示了以P1、L、A1、C、A2、C2、P2的顺序进行配置的例子,但P1和P2也可以相反配置。
该配置也可以得到与第一实施方式同样的作用效果。
图27是说明层叠体2120中的偏振状态的变化的图。图27是表示以视角θ=60°、方位角φ=45°为例的庞加莱球的图。
图27中通过第一偏振膜P1时的偏振状态由庞加莱球赤道上的T表示。由于通过液晶单元L,光移动至南半球侧的V1点,进而由于相位差膜A1以OA为旋转中心左旋转仅转角α1而移动至R1点。接着,由于相位差膜C1(-C),光北上至夹着R1和赤道而位于北半球侧的对称点V2。进而,由于相位差膜A2光以OT为旋转中心旋转仅转角α2,右旋转至R2。最后,由于相位差膜C2(+C),光南下至赤道,与作为偏振膜P2的吸收方向的A点一致。
这样,通过使偏振状态的移动为夹着赤道面对称的移动,即使视角大的情况也可以更进一步提高视角特性。
另外,层叠体2120中从液晶单元L朝向偏振膜P,相位差膜以相位差膜A、相位差膜C、相位差膜A、相位差膜C的顺序配置。因此,除了图24所示的层叠体2110的情况,进一步由于相位差膜A1和A2在庞加莱球上的旋转半径(点A-点V1和点T-点V2)均大,从而可以进一步减小补正所必需的相位差膜A的相位差。因此,可以提高相位差膜A的材料选择的自由度。另外,由于可以进一步减小相位差膜A的膜厚,可以减小整个层叠体的厚度。
这样,层叠体2120中偏振状态的轨迹在庞加莱球上夹着赤道,显示高的对称性,并且形成对于通过点A-点T间的中心的经线对称性也良好的移动轨迹,因此可以进一步期待即使高视角漏光强度也低的优异特性。
另外,本实施方式中例如相位差膜中相位差膜A1和相位差膜A2均可以具有负的双折射。这样,可以大幅度地减小在暗状态的漏光强度。
另外,本实施方式中,通过相位差膜A1和相位差膜A2中至少一个形成显示逆波长分散的结构,也与第一实施方式同样可以进一步减小彩色偏移。
(第三实施方式)
本实施方式涉及具有上述实施方式记载的层叠体的液晶显示元件。以下以采用第二实施方式的层叠体的情况为例进行说明。
图28为表示本实施方式中的液晶显示元件结构的图。图28所示的液晶显示元件例如为透过型液晶显示元件,具有层叠体2120、背光、滤色镜、电压施加装置(未图示)等。
图28所示的液晶显示元件更具体地为从下面依次层叠灯、扩散板、棱镜片、辉度增加膜、偏振膜、玻璃板、取向膜、液晶、滤色镜、玻璃板、相位差膜A、相位差膜C、相位差膜A、相位差膜C、偏振膜和防眩&无反射层的结构。层叠体2120由液晶、相位差膜A、相位差膜C、相位差膜A和相位差膜C构成。
液晶单元L例如为垂直取向(Vertical Aligned:VA)型。此时,在液晶单元L中的液晶层,不施加电压时液晶分子的长轴在相对液晶单元L的基板表面实质上垂直的方向取向。但是,液晶单元L并不限于VA型,例如还可以是IPS(In-Plane Switching)型等。
液晶单元L为VA型的情况,由于VA液晶与相位差膜+C相同,为了补正在斜视角产生的液晶的相位差必须使用至少1个相位差膜-C。如果将上述实施方式的层叠体的结构适用于VA型的液晶单元L,可以有效地利用该相位差膜-C的功能,具有可以省力化的优点。
背光与层叠体2120中的偏振膜P1或偏振膜P2对向配置,具有光源(灯)和导光板(扩散板、棱镜片)。
滤色镜配置在偏振膜P1或偏振膜P2和液晶单元L之间。
电压施加装置对设置在构成层叠体2120中的液晶单元L的基板上的电极施加电压。
另外,图28中例示了具有图26所示的层叠体2120(第二实施方式)的结构,但本实施方式的液晶显示元件也可以是具有图24所示的层叠体2110(第一实施方式)的结构。并且,液晶显示元件可以是透过型、反射型、半透过型中的任意一种。
另外,本实施方式中,通过相位差膜A中的至少一个形成显示逆波长分散的结构,也与第一实施方式同样可以进一步减少彩色偏移。
以上参照附图针对本申请第四发明的实施方式进行了描述,但这些是本申请第四发明的例示,也可以采用上述以外的各种结构。
本发明也可以为以下的方式。
(1-1)光学元件(B)的双折射的波长依存性的补正方法,使用包含(共)聚合物(α)的薄膜(a),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
(1-2)上述(1-1)所述的双折射的波长依存性的补正方法,所述光学元件(B)为光透过性的薄膜(b1)。
(1-3)上述(1-2)所述的双折射的波长依存性的补正方法,所述包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)和所述光透过性的薄膜(b1)直接或通过粘接层进行层叠。
(1-4)上述(1-2)或(1-3)所述的双折射的波长依存性的补正方法,所述光透过性的薄膜(b1)为偏振板保护膜。
(1-5)上述(1-2)或(1-3)所述的双折射的波长依存性的补正方法,所述光透过性的薄膜(b1)为相位差板。
(1-6)上述(1-2)或(1-3)所述的双折射的波长依存性的补正方法,所述光透过性的薄膜(b1)为光学补偿膜。
(1-7)上述(1-1)所述的双折射的波长依存性的补正方法,所述光学元件(B)为液晶屏(b2)。
(1-8)上述(1-7)所述的双折射的波长依存性的补正方法,所述包含(共)聚合物(α)的薄膜(a)和所述液晶屏(b2)直接或通过粘接层进行层叠。
(1-9)显示装置,采用了上述(1-1)~(1-8)中任意一项所述的双折射的波长依存性的补正方法。
(1-10)光学元件,具有至少一层包含(共)聚合物(α)的薄膜(a),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
(1-11)上述(1-10)所述的光学元件,其为相位差板。
(1-12)椭圆偏振板或圆偏振板,包括上述(1-11)的相位差板和偏振板。
(1-13)上述(1-12)所述的椭圆偏振板或圆偏振板,还具有粘着性树脂层。
(1-14)上述(1-10)所述的光学元件,其为防反射膜、透明导电性基板、扩散片、聚光片、光学补偿膜或偏振板。以及
(1-15)显示装置,具有上述(1-10)、(1-11)和(1-14)中任意一项所述的光学元件。
(2-1)共聚物,其为4-甲基-1-戊烯和除所述4-甲基-1-戊烯以外的碳原子数10~14的α-烯烃的共聚物,由所述α-烯烃衍生的结构单元占全部该共聚物的比例为1mol%~9mol%。
(2-2)薄膜,包含(2-1)所述的共聚物。
(2-3)根据(2-2)所述的薄膜,在由熔融挤出成型法形成后通过拉伸取向而得到该薄膜。
(2-4)根据(2-2)或(2-3)所述的薄膜,被用于光学用途。
(2-5)根据(2-2)~(2-4)中任意一项所述的薄膜,该薄膜为相位差板。
(2-6)根据(2-5)所述的薄膜,所述相位差板每50μm厚度、在波长590nm的相位差R50(590)满足以下条件。
R50(590)≤-22nm
(2-7)根据(2-5)或(2-6)所述的薄膜,所述相位差板为满足以下特性的相位差膜。
R(450)/R(590)≤0.9
上述式中,R(450)和R(590)分别表示在波长450nm和590nm的上述相位差膜的相位差。
(2-8)根据(2-2)~(2-5)中任意一项所述的薄膜,该薄膜为偏振保护膜或光学补偿膜。
实施例
以下参照实施例和比较例更具体地说明本发明。另外,本发明无论如何也不限于下面所示的实施例。
以下的实施例A1~A3、比较例A1~A2中薄膜的相位差使用大塚电子社制造的测定装置RETS-100进行测定。同一装置中,使用偏振光学系统进行样品通过后的偏振解析,从而求出样品的相位差(倾斜角0°时的相位差)。
(包含4-甲基-1-戊烯共聚物的λ/4板的制作)
使用作为由4-甲基-1-戊烯得到的共聚物的三井化学社制造TPX树脂(型号:MX020、MFR:23~30g/10min、折射率:1.463、熔点:230℃),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度300℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚640μm的薄膜。针对该薄膜测定了面内相位差的波长依存性,将其结果,以在波长550nm的相位差Re(550)为1进行标准化,并表示在图3中。
由图3可知,R(450)/R(590)=0.85。
接着,用拉伸机在薄膜的宽度方向(TD方向)将该薄膜拉伸2倍,从而制作膜厚320μm的单轴拉伸膜。调节拉伸温度,使得此时得到的单轴拉伸膜在波长589nm的面内相位差为λ/4(589nm/4=147nm),结果在拉伸温度180℃得到相位差148nm。
该薄膜在各波长的相位差表示在表1中。
另外,该薄膜的相位差如下所述。
在波长550nm的面内相位差:|R550|=132nm
R(450)/R(590)=0.6
R(450)和R(590)分别为在波长450nm和590nm的面内相位差。
在波长590nm的每50μm厚度的面内相位差:|R50(590)|=23nm
(包含环状聚烯烃的λ/4板的制作)
使用作为环状聚烯烃的三井化学社制造アペル树脂(型号:8008T、MFR:15g/10min、折射率:1.54、Tg:70℃),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度260℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚150μm的薄膜。
接着,用拉伸机在薄膜的宽度方向(TD方向)将该薄膜拉伸3倍,从而制作膜厚50μm的单轴拉伸膜。调节拉伸温度,使得此时得到的单轴拉伸膜在波长589nm的面内相位差为λ/4(589nm/4=147nm),结果在拉伸温度80℃得到相位差148nm。该薄膜在各波长的相位差表示在表1中。
(实施例A1)
准备2个偏振板,以透过轴成直角的方式进行重叠。接着,以各自迟相轴平行的方式重叠包含4-甲基-1-戊烯共聚物的λ/4板1张和包含环状聚烯烃的λ/4板1张来构成λ/2板,然后将其插入偏振板间,使得迟相轴相对于偏振板的透过轴成45°。将其放在平面光源上观察了透过光,结果是白色。本实施例中使用的λ/2板在各波长的相位差表示在表1中。
(比较例A1)
代替实施例A1的包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的λ/4板,插入包含环状聚烯烃的λ/4板。同样观察了透过光,结果是淡黄色。本比较例中使用的λ/2板在各波长的相位差表示在表1中。
(比较例A2)
代替实施例A1的包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的λ/4板,插入包含聚碳酸酯的λ/4板(帝人化成社制造、ピュアエ—ス品种T-138)。同样观察了透过光,结果是淡黄绿色。本比较例中使用的λ/2板在各波长的相位差表示在表1中。
表1
 
波长 656nm(nC) 589nm(nD) 486nm(nF)
包含4-甲基-1-戊烯的λ/4板 169nm 148nm 97nm
包含环状聚烯烃的λ/4板 148nm 148nm 149nm
包含聚碳酸酯的λ/4板 135nm 138nm 146nm
各波长的λ/2值(参考值) 328nm 295nm 243nm
实施例A1 317nm 296nm 246nm
比较例A1 295nm 296nm 297nm
比较例A2 283nm 286nm 294nm
(实施例A2)
使用4-甲基-1-戊烯的均聚物(MFR:40~50g/10min、折射率:1.463、Tg:238℃),用单螺杆挤出机(直径20mm)在机筒温度300℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚184μm的薄膜。
接着,用拉伸机在薄膜的流动方向(MD方向)在拉伸温度220℃将该薄膜拉伸6倍,从而制作膜厚31μm的单轴拉伸膜。
该薄膜在各波长的相位差的绝对值表示在图42中。另外,图中存在的“相位差”表示相位差的绝对值。
另外,该薄膜的相位差如下所述。
在波长550nm的面内相位差的绝对值:|R550|=16nm
R(450)/R(590)=0.69
R(450)和R(590)分别为在波长450nm和590nm的面内相位差。
在波长590nm的每50μm厚度的面内相位差的绝对值:|R50(590)|=27nm
该薄膜为波长越长由双折射产生的相位差的绝对值越大、适于补正光学元件的双折射的波长依存性的薄膜。
(实施例A3)
使用4-甲基-1-戊烯的均聚物(MFR:40~50g/10min、折射率:1.463、Tg:238℃),用单螺杆挤出机(直径20mm)在机筒温度300℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚184μm的薄膜。
接着,用拉伸机在薄膜的流动方向(MD方向)在拉伸温度160℃将该薄膜拉伸5倍,从而制作膜厚35μm的单轴拉伸膜。
该薄膜在各波长的相位差的绝对值表示在图43中。另外,图中存在的“相位差”表示相位差的绝对值。
另外,该薄膜的相位差如下所述。
在波长550nm的面内相位差的绝对值:|R550|=17nm
R(450)/R(590)=0.74
R(450)和R(590)分别为在波长450nm和590nm的面内相位差。
在波长590nm的每50μm厚度的面内相位差的绝对值:|R50(590)|=26nm
该薄膜为波长越长由双折射产生的相位差的绝对值越大、适于补正光学元件的双折射的波长依存性的薄膜。
在下面的实施例和参照例中用以下方法测定了得到的薄膜的各特性。
共聚物的组成:
关于4-甲基-1-戊烯、α-烯烃含量的定量化,是使用Varian社制造Mercury-400型核磁共振装置,在下述条件下测定。
溶剂:重苯/邻二氯苯混合溶剂
样品浓度:50~100g/l-solvent
脉冲重复时间:5.5秒
累积次数:6000~16000次
测定温度:120℃
通过在上述条件下测定的13C-NMR谱图,对4-甲基-1-戊烯和α-烯烃的组成进行定量。
共聚物的特性粘度[η]:使用移动粘度计(离合社制造、型号:VNR053U型),以将0.25~0.30g树脂溶解到25ml萘烷中的物质作为试样,根据ASTM
J1601在135℃测定比粘度,将其与浓度之比外推至浓度零而求出特性粘度[η]。
共聚物的熔点(Tm)和熔融热量:使用セイコ一电子社制造、DSC-220C在N2(氮气)氛围下进行测定。以50℃/分钟的升温速度从常温升温至270℃后保持5分钟,接着以10℃/分钟的降温速度降温至-50℃后保持5分钟。随后求出以10℃/分钟的升温速度升温至270℃时的吸热峰的温度。由吸热峰面积求出每单位重量的熔融热量。
薄膜的膜厚:使用千分尺进行测定。
薄膜的相位差:使用大塚电子社制造的测定装置RETS-100进行测定。同一装置中,使用偏振光学系统进行样品通过后的偏振解析,从而求出样品的相位差(倾斜角0°时的相位差)。
(实施例B1)
(固态钛催化剂成分的制备)
用于本实施例的聚4-甲基-1-戊烯树脂组合物的聚合的固态钛催化剂成分如下所述进行制备。
在130℃对750g无水氯化镁、2800g癸烷和3080g 2-乙基己醇进行加热反应而形成均匀溶液后,向该溶液中添加220ml 2-异丁基-2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷,进而在100℃搅拌混合1小时。这样得到的均匀溶液冷却至室温后,在搅拌下用45分钟将3000ml该均匀溶液全部滴入保持在-20℃的四氯化钛800ml中。滴加结束后,用4.5小时将该混合液的温度升高至110℃,达到110℃时添加5.2ml2-异丁基-2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷,由此在同一温度搅拌保持2小时。2小时的反应结束后利用热过滤采集固体部,用1000ml四氯化钛对该固体部进行再悬浊后,再次在110℃加热反应2小时。反应结束后,再次利用热过滤采集固体部,用90℃癸烷和己烷充分洗涤至洗液中检测不出游离的钛化合物。通过上述操作制备的固态钛催化剂成分以癸烷浆液形式保存,但为了调查催化剂组成,对其中的一部分进行了干燥。这样得到的催化剂成分的组成为:钛3.0质量%、镁17.0质量%、氯57质量%、2-异丁基-2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷18.8质量%及2-乙基己醇1.3质量%。
(4-甲基-1-戊烯共聚物的制造方法)
向内容积130升的聚合器中在室温加入100升癸烷、27kg4-甲基-1-戊烯、1300gダイヤレン124(三菱化学社制造、1-十二碳烯和1-十四碳烯的混合物)、6.75升氢、67.5mmol三乙基铝以及以钛原子换算为2.7mmol的预聚合了3-甲基-1-戊烯的催化剂,将聚合器内升温至60℃,保持该温度。聚合时间经过6小时后,从聚合器取出粉末,过滤后,用己烷洗涤,得到粉末状的聚4-甲基-1-戊烯共聚物。得到的聚合物的收量为26kg。
得到的共聚物中,源自共聚单体即ダイヤレン124的结构单元的含量为2.5mol%,特性粘度[η]为2.4dl/g,熔点为229℃,熔融热量为32.0J/g。
向由上述聚合得到的粉末状聚4-甲基-1-戊烯共聚物中添加以往公知的中和剂、酚系抗氧化剂并用亨舍尔混合机进行混合,使用挤出机在290℃进行熔融混炼而得到颗粒。得到的颗粒的熔体流动速率为29g/10分钟。
使用该颗粒、利用单螺杆挤出机(直径40mm)、在机筒温度300℃、铸塑辊温度30℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚150μm的薄膜。接着,用拉伸机在温度160℃在薄膜的宽度方向(TD方向)将该薄膜拉伸约3倍,从而制作膜厚50μm的单轴拉伸膜。
得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表2中。
(实施例B2)
使共聚单体为1-癸烯,根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为1.8mol%,特性粘度[η]为2.5dl/g,熔点为235℃,熔融热量为36.1dl/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表2中。
(实施例B3)
使共聚单体为1-癸烯,根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为3.5mol%,MFR为31g/10min,折射率(nD)为1.463,特性粘度[η]为2.6dl/g,熔点为231℃,熔融热量为31.9dl/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表2中。
(实施例B4)
使共聚单体为1-癸烯,根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为4.1mol%,特性粘度[η]为2.6dl/g,熔点为228℃,熔融热量为30.5J/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表2中。
(实施例B5)
使共聚单体为1-癸烯,根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为7.2mol%,特性粘度[η]为2.6dl/g,熔点为226℃,熔融热量为23.0dl/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表2中。
(实施例B6)
根据实施例B1制作不包含共聚单体的4-甲基-1-戊烯及使用其的厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,特性粘度[η]为2.0dl/g,熔点为240℃,熔融热量为45.1J/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表3中。
(实施例B7)
使共聚单体为1-辛烯,根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为5.0mol%,特性粘度[η]为2.4dl/g,熔点为231℃,熔融热量为38.1J/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表3中。
(实施例B8)
使共聚单体为1-辛烯,根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为10.0mol%,特性粘度[η]为2.2dl/g,熔点为220℃,熔融热量为32.9J/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表3中。
(实施例B9)
使共聚单体为ダイヤレン168(三菱化学社制造、1-十六碳烯和1-十八碳烯的混合物),根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为2.4mol%,特性粘度[η]为2.2dl/g,熔点为224℃,熔融热量为34.7J/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表3中。
(实施例B10)
使共聚单体为1-癸烯,根据实施例B1制作共聚物和厚度50μm的薄膜。
得到的共聚物中,共聚单体含量为15.0mol%,特性粘度[η]为2.5dl/g,熔点为209℃,熔融热量为2.5J/g。得到的单轴拉伸膜的光学特性的评价结果与共聚物组成一起表示在表3中。
表2
 
实施例B1 实施例B2 实施例B3 实施例B4 实施例B5
共聚单体 ダイヤレン124 1-癸烯 1-癸烯 1-癸烯 1-癸烯
含量(mol%) 2.5 1.8 3.5 4.1 7.2
特性粘度[η](dl/g) 2.4 2.5 2.6 2.6 2.6
DSC-Tm(℃) 229 235 231 228 226
熔融热量(J/g) 32.0 36.1 31.9 30.5 23.0
Re50(590) -24 -24 -25 -30 -28
R(450)/R(590) 0.85 0.76 0.80 0.82 0.83
R(650)/R(590) 1.08 1.08 1.05 1.04 1.04
表3
 
实施例B6 实施例B7 实施例B8 实施例B9 实施例B10
共聚单体 1-辛烯 1-辛烯 ダイヤレン168 1-癸烯
含量(mol%) 5.0 10.0 2.4 15.0
特性粘度[η](dl/g) 2.0 2.4 2.2 2.2 2.5
DSC-Tm(℃) 240 231 220 224 209
熔融热量(J/g) 45.1 38.1 32.9 34.7 2.5
Re50(590) -21 -20 -20 -19 -13
R(450)/R(590) 0.94 0.80 0.86 0.81 0.76
R(650)/R(590) 0.94 1.05 1.08 1.03 1.05
由表2所示的结果可知,实施例B1~B5的薄膜在590nm的相位差、R(450)/R(590)及耐热性的平衡均特别优异,均显示特别充分的双折射和逆波长分散特性。另外,实施例B1~B10的薄膜均具有对于光学用途来说充分的透明性。
另外,由表3可知,实施例B1~B5的薄膜与不包含α-烯烃的实施例B6的薄膜相比均得到更充分的双折射。
另外,实施例B1~B5的薄膜与α-烯烃的比例多的实施例B10的薄膜相比均得到了具有更充分的耐热性和双折射的薄膜。
另外,实施例B1~B5的薄膜与α-烯烃的碳原子数为8的实施例B7和实施例B8的薄膜相比均得到了更充分的双折射。
另外,实施例B1~B5的薄膜与α-烯烃的碳原子数为16和18的实施例B9相比均得到了更充分的双折射。
下面参照实施例和参照例更具体地说明本申请第二发明。另外,本申请第二发明无论如何也不限于以下所示的实施例。
(薄膜(A))
使用4-甲基-1-戊烯与碳原子数12和14的单体(摩尔比为碳原子数12:碳原子数14=50:50)的共聚物(摩尔比=95:5、MFR:27g/10min、熔点:230℃、玻璃化温度:15℃、平均折射率:1.46、吸水率:小于0.01%),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度300℃、铸塑辊温度30℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚200μm的薄膜。接着,用拉伸机在温度160℃进行纵向单轴拉伸,形成膜厚100μm的薄膜(A)。
(薄膜(B))
使用4-甲基-1-戊烯与碳原子数16和18的单体(摩尔比为碳原子数16:碳原子数18=50:50)的无规共聚物(摩尔比=94:6、MFR:22g/10min、熔点:230℃、玻璃化温度:10℃、平均折射率:1.46、吸水率:小于0.01%),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度300℃、铸塑辊温度30℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚200μm的薄膜。接着,用拉伸机在温度160℃进行纵向单轴拉伸,形成膜厚100μm的薄膜(B)。
(薄膜(C))
使用日本ゼオン制造的ゼオノア薄膜(商标:ZF14、膜厚100μm)作为薄膜(C)。
(薄膜(D))
使用富士胶卷制造的TAC薄膜(膜厚80μm)作为薄膜(D)。
(薄膜(E))
用拉伸机在温度150℃对日本ゼオン制造ゼオノア薄膜(商标:ZF14、膜厚100μm)进行纵向单轴拉伸,形成膜厚80μm的薄膜(E)。
(薄膜(F))
用拉伸机在温度180℃对帝人化成制造的聚碳酸酯薄膜(商品名:ピュアエ—ス、膜厚100μm)进行纵向单轴拉伸,形成膜厚80μm的薄膜(F)。
(薄膜(G))
使用4-甲基-1-戊烯与碳原子数12和14的单体(摩尔比为碳原子数12:碳原子数14=50:50)的共聚物(摩尔比=95:5、MFR:27g/10min、熔点:230℃、玻璃化温度:15℃、平均折射率:1.46、吸水率:小于0.01%),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度300℃、铸塑辊温度30℃的条件下进行熔融挤出成型,形成膜厚60μm的薄膜(G)。
(光程差的测定方法)
至于薄膜(A)~(G)在波长450nm、590nm的光程差R(450)和R(590),通过使用王子计测机器株式会社的相位差测定装置KOBRA,在测定波长450nm和590nm下以入射角0°对样品平面入射测定光来进行测定。另外,关于在60℃×90%相对湿度(RH)的恒温恒湿槽中放置240小时后薄膜的R(590)的变化,将小于5%记为AA,将5%以上记为CC。结果表示在表4中。
(吸水率的测定)
吸水率测定按照JIS K7209法进行。首先,在设置成50℃的送风式干燥机中干燥24小时,再在干燥器中冷却至室温,测定样品的重量(W1)。接着,在25℃的氛围下在纯水中浸渍24小时后用抹布小心地擦拭水,测定样品的重量(W2)。由上述重量W1和W2通过下述式求出吸水率。
吸水率(%)=(W2-W1)/W1×100
另外,测定在n=3下进行,以算术平均值为该树脂的吸水率。薄膜(A)~(G)的吸水率测定结果表示在表4中。
(密合力的测定)
密合力的测定通过东洋精机制作所万能试验机(ストログラフ),在样品宽度1cm、牵引速度100mm/min、牵引角度90°下进行测定。各保护膜和偏振镜膜的密合力测定结果表示在表5中。另外,将密合力为300g/cm以上的情况记为AA,将小于300g的情况记为CC。
(是否发生卷曲的检查)
在保护膜和偏振镜膜层叠后,检查是否发生卷曲。结果表示在表5中。
(偏振板漏光的大小)
使用2张实施例和参照例中制作的偏振板观察偏振板的漏光(溢光)。在此,将在平面光源上设置的2张偏振板分别配置成平行和正交尼科耳棱镜,从极角0°(法线方向)观察时的透过光量分别为100、0。随后,针对配置成正交尼科耳棱镜的1组偏振板,以上侧偏振板的变更轴为基准从方位角45°(右旋)、极角45°(极角0°为法线方向)测定透过光量。将透过光量超过2的情况记为漏光“大”,将2以下的情况记为漏光“小”。另外,在将2个偏振板配置成平行和正交尼科耳棱镜时薄膜的R(590)大的情况为内侧,R(590)小的情况为外侧。
结果表示在表5中。
(尺寸变化的测定)
对得到的层叠偏振板的纵向和横向分别放入宽度100mm的基准线,在60℃×90%RH的恒温恒湿槽中放置240小时,取出后马上测定上述基准线间距,由此求出尺寸变化。
(实施例C1)
使用聚氨酯系水性粘接剂(主剂:聚氨酯树脂(不挥发分35%)、固化剂:多异氰酸酯(不挥发分100%)、混合比(wt%)为主剂:固化剂=100:7)粘合上述薄膜(A)、作为偏振镜膜的含碘PVA膜及上述薄膜(C),形成包括薄膜(A)/偏振镜膜/薄膜(C)的层叠偏振板,接着在80℃干燥20分钟,在60℃干燥3天,制作层叠偏振板。
测定了上述层叠偏振板的密合力,结果为590g/cm,良好。
进而,将上述层叠偏振板在60℃×90%RH的恒温恒湿槽中放置240小时,但没有发生显眼的卷曲,尺寸变化也小于0.1%。
(实施例C2)
使用聚氨酯系水性粘接剂(主剂:聚氨酯树脂(不挥发分35%)、固化剂:多异氰酸酯(不挥发分100%)、混合比(wt%)为主剂:固化剂=100:7)粘合上述薄膜(B)、作为偏振镜膜的含碘PVA膜及上述薄膜(C),形成包括薄膜(B)/偏振镜膜/薄膜(C)的层叠偏振板,接着在80℃干燥20分钟,在60℃干燥3天,制作层叠偏振板。
测定了上述层叠偏振板的密合力,结果为650g/cm,良好。
进而,将上述层叠偏振板在60℃×90%RH的恒温恒湿槽中放置240小时,但没有发生显眼的卷曲,尺寸变化也小于0.1%。
(参照例C1)
使用聚氨酯系水性粘接剂(主剂:聚氨酯树脂(不挥发分35%)、固化剂:多异氰酸酯(不挥发分100%)、混合比(wt%)为主剂:固化剂=100:7)粘合上述薄膜(D)、作为偏振镜膜的含碘PVA膜及上述薄膜(E),形成包括薄膜(D)/偏振镜膜/薄膜(E)的层叠偏振板,接着在80℃干燥20分钟,在60℃干燥3天,制作层叠偏振板。
测定了上述层叠偏振板的密合力,结果为600g/cm,良好。但是,将上述层叠偏振板在60℃×90%RH的恒温恒湿槽中放置240小时的结果,发生了卷曲。这被认为是由于薄膜(D)的被考虑是吸水所引起的尺寸变化大于薄膜(E)的尺寸变化。
(参照例C2)
使用聚氨酯系水性粘接剂(主剂:聚氨酯树脂(不挥发分35%)、固化剂:多异氰酸酯(不挥发分100%)、混合比(wt%)为主剂:固化剂=100:7)粘合上述薄膜(C)、作为偏振镜膜的含碘PVA膜及上述薄膜(E),形成包括薄膜(C)/偏振镜膜/薄膜(E)的层叠偏振板,接着在80℃干燥20分钟,在60℃干燥3天,制作层叠偏振板。
测定了上述层叠偏振板的密合力,结果为小于50g/cm,较小,密合不良。原因是粘接剂没有充分干燥。
(参照例C3)
使用聚氨酯系水性粘接剂(主剂:聚氨酯树脂(不挥发分35%)、固化剂:多异氰酸酯(不挥发分100%)、混合比(wt%)为主剂:固化剂=100:7)粘合上述薄膜(D)、作为偏振镜膜的含碘PVA膜及上述薄膜(F),形成包括薄膜(D)/偏振镜膜/薄膜(F)的层叠偏振板,接着在80℃干燥20分钟,在60℃干燥3天,制作层叠偏振板。
测定了上述层叠偏振板的密合力,结果为610g/cm,良好。但是,将上述层叠偏振板在60℃×90%RH的恒温恒湿槽中放置240小时的结果,发生了卷曲。这被认为是由于薄膜(D)的被考虑是吸水所引起的尺寸变化大于薄膜(F)的尺寸变化。
(参照例C4)
使用聚氨酯系水性粘接剂(主剂:聚氨酯树脂(不挥发分35%)、固化剂:多异氰酸酯(不挥发分100%)、混合比(wt%)为主剂:固化剂=100:7)粘合上述薄膜(G)、作为偏振镜膜的含碘PVA膜及上述薄膜(C),形成包括薄膜(G)/偏振镜膜/薄膜(C)的层叠偏振板,接着在80℃干燥20分钟,在60℃干燥3天,制作层叠偏振板。
测定了上述层叠偏振板的密合力,结果为580g/cm,良好。
进而,将上述层叠偏振板在60℃×90%RH的恒温恒湿槽中放置240小时,没有发生显眼的卷曲,但观察偏振板的漏光的结果是漏光为“大”。另外,在此为了与实施例C1进行比较,使薄膜(G)为内侧。
由此,就薄膜(G)来说,要想兼顾相位差板的功能的话,光程差不充分,因而显示出在液晶显示元件中不能削减元件数量。
表4
 
薄膜 R(590) R(450)/R(590) 吸水率 恒温恒湿试验后R(590)的变化  
(A) 64nm 0.7 <0.01% AA
(B) 57nm 0.7 <0.01% AA
(C) 8nm 1.0 <0.01% AA
(D) 8nm 0.9 4.4% CC
(E) 59nm 1.0 <0.01% AA
(F) 63nm 1.2 0.2% CC
(G) 4nm 0.8 <0.01% AA
表5
 
密合力 恒温恒湿试验后的卷曲 偏振板的漏光大小
实施例C1 AA:590g/cm
实施例C2 AA:650g/cm
参照例C1 AA:600g/cm
参照例C2 CC:<50g/cm 由于密合力不足不能进行实验 同左
参照例C3 AA:610g/cm
参照例C4 AA:580g/cm
(实施例D1)
本实施例中制作-C、-A、L、-A配置的层叠体并进行评价。
图9是表示本实施例中的层叠体的结构的图。图9所示的层叠体中,从下方依次层叠背光侧偏振膜1、第一相位差膜C3、第一相位差膜A4、液晶单元(液晶层、LC)5、第二相位差膜A6和射出侧偏振膜2。图9中第一相位差膜A4和第二相位差膜A6均为满足上述式(3-2)的-A板,第一相位差膜C3为满足上述式(3-3)的-C板。
本实施例中,相对于正交的x-y轴位于薄膜面内、以薄膜垂直轴为z轴的观测坐标,背光侧偏振膜1的吸收轴方向与x轴一致,射出侧偏振膜2被配置成其吸收轴与y轴一致。
另外,图9和后述的图14中由箭头表示偏振膜的吸收轴方向。
另外,在背光侧偏振膜1上配置第一相位差膜C(-C板),作为第一相位差膜A(-A板)4的拉伸方向的光学轴方向(异常光折射率方向)配置成与x轴一致。
接着,配置被玻璃基板夹持的液晶单元5,第二相位差膜A(-A板)6的光学轴方向配置成与y轴一致,进而射出侧偏振膜2配置成其吸收轴与y轴一致。
作为背光侧偏振膜1和射出侧偏振膜2使用市售的碘系偏振膜(日东电工社制造:G1220DU)。另外,对于任意一个偏振膜,偏振膜的保护膜(TAC:三醋酸纤维素)由于会产生多余的相位差所以均取下使用。
另外,作为液晶单元5使用单元厚度3μm、K=310nm的VA液晶。
关于第一相位差膜C3,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物(dope)溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃双轴拉伸2倍,从而得到薄膜。得到的第一相位差膜C3在波长550nm的厚度方向双折射为K=-341nm。
另外,通过使用大塚电子社制造光程差测定装置(型号RETS-100)、利用旋转检光子法在样品平面以入射角0°入射测定光并进行测定,求出在波长550nm的相位差。
另外,第一相位差膜C3在波长450nm和650nm的厚度方向双折射为K(450)=-344nm以及K(650)=-340nm。
关于第一相位差膜A4和第二相位差膜A6,使用4-甲基-1-戊烯与碳原子数12和14的单体(关于摩尔比为碳原子数12:碳原子数14=50:50)的共聚物(摩尔比=95:5、MFR:27g/10min、熔点:230℃、玻璃化温度:15℃、平均折射率:1.46、吸水率:小于0.01%),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度300℃、铸塑辊温度30℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚200μm的薄膜。接着,用拉伸机在温度160℃进行纵向单轴拉伸,形成膜厚112μm的相位差膜A。
得到的相位差膜A为折射率在拉伸方向小的所谓负相位差膜A,在波长550nm的面内相位差Re=-30.6nm。
使用这些薄膜制作图9所示的层叠体(液晶屏),观测在波长550nm的暗状态下的视角依存性。结果表示在图10中。
另外,在图10和后述的图13、图16和图18中,视角θ表示自垂直入射时(θ=0°)的射出光角度的偏移。图中同心圆的中心为0°,各同心圆表示从中心向外侧θ=30°、θ=60°和θ=90°。
另外,在图10和后述的图13、图16和图18中,方位角φ表示相对于背光侧偏振膜1的吸收轴(φ=0°)的角度偏移。对于图中的直径方向的虚线,右端为φ=0°,反时针旋转22.5°刻度时φ增加。
由图10可知,对于得到的层叠体,即使斜视的状态透过率也为0.1%以下,可以有效地有利于高对比度化。
下面的实施例中以与实施例D1不同的地方为中心进行说明。
(实施例D2)
实施例D1所示的层叠体中使用了相位差膜-A作为相位差膜A,但不仅相位差膜-A、拉伸方向的折射率会变高的所谓具有正的双折射的相位差膜+A也可以实现C、A、L、A配置。图11为表示本实施例中使用满足上述式(3-1)的相位差膜+A实现的层叠体的结构的图。
如图11所示,实施例中制作-C、+A、L、+A配置的层叠体并进行评价。
图11所示的层叠体中的各部件的层叠顺序与图9(实施例D1)相同,但图11中在以下方面与实施例D1不同:第一相位差膜A(+A膜)4和第二相位差膜A6配置成与液晶单元5相邻接,第一相位差膜A4的由箭头表示的光学轴方向(异常光折射率轴方向)配置成与y轴一致,第二相位差膜A(+A膜)6的光学轴方向(异常光折射率轴)与x轴方向一致。
参照图12说明通过形成这样的配置,即使采用相位差膜+A的情况也可以进行轴补正的现象。图12中在斜视角θ=60°、φ=45°的通过第一偏振膜1的直线偏振的偏振状态由庞加莱球上的T表示。
由于通过相位差膜C(-C膜)3,光移动至更北极侧的V点,进而由于第一相位差膜A(+A膜)4以作为射出侧偏振膜2的吸收轴方向的A为旋转中心右旋仅转角α,移动至R点。接着,由于液晶单元5(+C相位差),南下至Q点。进而,由于第二相位差膜A(+A膜)6以T为旋转中心左旋仅转角α,使其与A点一致。可知通过形成这种配置可以进行轴补正。
本实施例中作为背光侧偏振膜1和射出侧偏振膜2使用市售的碘系偏振膜(日东电工社制造:G1220DU)。另外,对于任意一个偏振膜,偏振膜的保护膜(TAC:三醋酸纤维素)由于会产生多余的相位差所以均取下使用。
另外,作为液晶单元5使用单元厚度3μm、K=310nm的VA液晶。
关于第一相位差膜C(-C膜)3,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃双轴拉伸2倍,从而得到薄膜。得到的第一相位差膜C3在波长550nm的相位差通过使用大塚电子社制造光程差测定装置(型号RETS-100)、利用旋转检光子法在样品平面以入射角0°入射测定光并进行测定而求出,结果为K=-251nm。
关于第一相位差膜A和第二相位差膜A6,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃单轴拉伸2倍,从而得到薄膜。得到的相位差膜A在拉伸方向的折射率大于与其垂直的方向的折射率。并且,该相位差膜A为所谓正相位差膜A(+A),在波长550nm的面内相位差Re=+32.1nm。
使用这些薄膜制作图11所示的层叠体(液晶屏),观测在波长440nm的暗状态下的视角依存性。结果表示在图13中。
另外可知,得到的层叠体即使斜视的状态透过率也为0.08%以下,可以有效地有利于高对比度化。
(实施例D3)
本实施例中制作-C、-A、L、-A、-C配置的层叠体并进行评价。
图14是表示本实施例中的层叠体的结构的图。图14所示的层叠体中,从下方依次层叠背光侧偏振膜1、第一相位差膜C3、第一相位差膜A4、LC(液晶层、液晶单元)5、第二相位差膜A6、第二相位差膜C7和射出侧偏振膜2。图14中第一相位差膜A4和第二相位差膜A6均为-A板,第一相位差膜C3和第二相位差膜C7均为-C板。
本实施例中,相对于正交的x-y轴位于薄膜面内、以薄膜垂直轴为z轴的观测坐标,背光侧偏振膜1的吸收轴方向与x轴一致,射出侧偏振膜2被配置成其吸收轴与y轴一致。图14中由箭头表示偏振膜的吸收轴方向。
另外,在背光侧偏振膜1上配置第一相位差膜C(-C板),作为第一相位差膜A4(-A板)的拉伸方向的光学轴方向(异常光折射率方向)配置成与x轴一致。
接着,配置被玻璃基板夹持的液晶单元5,第二相位差膜A(-A板)6的光学轴方向配置成与y轴一致。进而,形成配置第二相位差膜C(-C板)7的结构。
作为背光侧偏振膜1和射出侧偏振膜2使用市售的碘系偏振膜(日东电工社制造:G1220DU)。另外,对于任意一个偏振膜,偏振膜的保护膜(TAC:三醋酸纤维素)由于会产生多余的相位差所以均取下使用。
另外,作为液晶单元5使用单元厚度3μm、K=310nm的VA液晶。
关于第一相位差膜C3,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃三轴拉伸2倍,从而得到薄膜。得到的薄膜在波长550nm的厚度方向双折射根据实施例D1测定的结果为K=-157nm。
关于第一相位差膜A4和第二相位差膜A6,使用在温度160℃单轴拉伸聚4-甲基-1-戊烯后的厚度92μm的薄膜。该薄膜为折射率在拉伸方向小的所谓负A相位差膜,在波长550nm的面内相位差Re=-24.7nm。本实施例中使用的相位差膜-A的面内相位差Re的波长依存性的测定结果表示在图15中。由图15可知,本实施例中使用的相位差膜-A显示波长越短相位差的绝对值越小的所谓逆波长分散性。
另外,得到的相位差膜-A显示逆波长分散性的数值为:
Re(450)/Re(550)=0.88
Re(650)/Re(550)=1.06
使用这些薄膜制作图14所示的层叠体(液晶屏),观测在波长550nm的暗状态下的视角依存性。结果表示在图16中。
另外可知,得到的层叠体即使斜视的状态透过率也为0.08%以下,可以有效地有利于高对比度化。
(实施例D4)
本实施例中对在与实施例D3相同的图14所示的层叠体中,作为相位差膜-A使用在实施例D3中使用的相位差膜-A的逆波长分散性更强的薄膜的实施例进行说明。
关于第一相位差膜A4和第二相位差膜A6,使用4-甲基-1-戊烯均聚物、利用单螺杆挤出机(直径40mm)、在机筒温度300℃、铸塑辊温度80℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚200μm的薄膜。接着,用拉伸机在温度160℃进行纵向单轴拉伸,形成膜厚95μm的相位差膜A。
测定得到的相位差膜-A的面内相位差Re的波长依存性。结果表示在图17中。由图17可知,显示波长越短相位差的绝对值越小的所谓逆波长分散性。
另外,得到的相位差膜-A显示逆波长分散性的数值为:
Re(450)/Re(550)=0.74
Re(650)/Re(550)=1.15
使用这样的相位差膜-A作为第一相位差膜A4和第二相位差膜A6,制作与图14同样的层叠体,观测在波长550nm的暗状态下的视角依存性。结果表示在图18中。
另外可知,本实施例中可以使暗状态下的透过光强度比实施例D3的情况进一步减少30%左右。
关于这样由理想的逆波长分散进一步增强逆波长分散性的情况下可改善的理由,比较理想的逆波长分散的情况(图19)和过逆波长分散的情况(图20)来说明庞加莱球状的偏振状态的变化。
图19将偏振状态的变化表示成庞加莱球状。
通过了背光侧偏振膜1的状态T为,波长450nm、550nm和650nm的光分别通过第一相位差膜C(-C板)3后,分别移动至V1、V2和V3点。
在此,因不同的波长在移动点产生偏移的理由是相位差膜-C显示相位差K不因波长而变化或者波长变短时K增加的所谓正波长分散。波长短的光(450nm)的情况,由于围绕S1轴的转角(2πK/λ)变大,偏移至北极侧(V1)。另外,波长长的650nm的光移动至V3。
接着,光通过第一相位差膜A(-A板)4。此时假定相位差膜-A具有理想的逆波长分散时,以T为中心的旋转角度α与波长无关而成一定角度,波长450nm、550nm和650nm的光分别旋转至R1、R2和R3。
然而,由于旋转半径因光的波长而不同,从而R1、R2和R3的经度产生偏移。
进而,光由于液晶单元5在经线上南下至Q点,并且由于第二相位差膜A(-A板)6以A点为中心进行旋转时,因为与在北半球的现象相同的理由,在U点的经线的偏移进一步扩大。因此,由于第二相位差膜C(-C板)7围绕S1轴进行旋转,但从作为射出侧偏振膜2的吸收轴的A点的偏移根据波长而扩大,透过率根据波长而不同,从而成为产生彩色偏移的原因。
另一方面,使相位差膜-A的逆波长分散特性成为比理想的逆波长分散性即Re(450nm)/Re(550nm)=0.82以及Re(650nm)/Re(550nm)=1.18更强的分散特性的情况,如图20所示,可以使通过第一相位差膜-A后的点R1、R2和R3的经线基本上一致。
同样可知,图20中在南半球侧的U经线位置的波长所引起的偏移被减小。因此,由于第二相位差膜C(-C板)7移动至赤道上时波长所引起的偏移会变得极小。
如上所述,本实施例中通过使用具有比理想的逆波长分散更强的逆波长分散性的相位差膜-A,可以实现彩色偏移进一步小的、视角特性优异的显示装置。
(实施例E1)
本实施例中制作L、-A、-C、-A配置的层叠体并进行评价。
图29是表示本实施例中的层叠体的结构的图。图29所示的层叠体中,从下方依次层叠背光侧偏振膜1、液晶单元(液晶层、LC)3、第一相位差膜A4、第一相位差膜C15、第二相位差膜A6和射出侧偏振膜2。图29中第一相位差膜A4和第二相位差膜A6均为满足上述式(4-2)的-A板,第一相位差膜C3为满足上述式(4-3)的-C板。
本实施例中,相对于正交的x-y轴位于薄膜面内、以薄膜垂直轴为z轴的观测坐标,背光侧偏振膜1的吸收轴方向与x轴一致,射出侧偏振膜2被配置成其吸收轴与y轴一致。
另外,图29中由箭头表示偏振膜的吸收轴方向。
另外,在背光侧偏振膜1上配置液晶单元(液晶层、LC)3,作为第一相位差膜A(-A板)4的拉伸方向的光学轴方向(异常光折射率方向)配置成与y轴一致。
接着,配置相位差膜C(-C)5,第二相位差膜A(-A板)6的光学轴方向配置成与x轴一致,进而射出侧偏振膜2配置成其吸收轴与y轴一致。
作为背光侧偏振膜1和射出侧偏振膜2使用市售的碘系偏振膜(日东电工社制造:G1220DU)。另外,对于任意一个偏振膜,偏振膜的保护膜(TAC:三醋酸纤维素)由于会产生多余的相位差所以均取下使用。
另外,作为液晶单元13使用单元厚度3μm、K=310nm的VA液晶。
关于第一相位差膜C15,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃双轴拉伸2倍,从而得到薄膜。得到的第一相位差膜C15在波长550nm的厚度方向双折射为K=-332nm。
另外,通过使用大塚电子社制造光程差测定装置(型号RETS-100)、利用旋转检光子法在样品平面以入射角0°入射测定光并进行测定,求出在波长550nm的相位差。
另外,第一相位差膜C15在波长450nm和650nm的厚度方向相位差为K(450)=-335nm以及K(650)=-330nm。
关于第一相位差膜A4和第二相位差膜A6,使用4-甲基-1-戊烯与碳原子数12和14的单体(关于摩尔比为碳原子数12:碳原子数14=50:50)的共聚物(摩尔比=95:5、MFR:27g/10min、熔点:230℃、玻璃化温度:15℃、平均折射率:1.46、吸水率:小于0.01%),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度300℃、铸塑辊温度30℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚200μm的薄膜。接着,用拉伸机在温度160℃进行纵向单轴拉伸,形成膜厚112μm的相位差膜A。
得到的相位差膜A成为折射率在拉伸方向小的所谓负相位差膜A,在波长550nm的面内相位差Re=-27.8nm。
使用这些薄膜制作图29所示的层叠体(液晶屏),观测在波长550nm的暗状态下的视角依存性。结果表示在图30中。另外,图30以及后述的图36和图38表示将仅背光的辉度记为1时由LC屏(无滤色镜)透过光引起的对于视角的相对辉度,如在圆内实线所示,在最大最小辉度值之间画有8条等辉度线。另外,在图30、图36和图38中,同心圆的半径方向的轴表示入射角θ。同心圆从距离圆的中心(θ=0°)以20°刻度表示,最外周的圆表示θ=80°。
另外,得到的层叠体即使斜视状态下等辉度曲线(isoluminance)也小于0.0012,从而可知能够有效地有利于高对比度化。
下面的实施例中以与实施例E1不同的地方为中心进行说明。
(实施例E2)
实施例E1所示的层叠体中使用了相位差膜-A作为相位差膜A,但不仅相位差膜-A、拉伸方向的折射率会变高的所谓具有正的双折射的相位差膜+A也可以实现L、A、C、A配置。图31为表示本实施例中使用满足上述式(4-1)的相位差膜+A实现的层叠体的结构的图。
如图31所示,实施例中制作L、+A、-C、+A配置的层叠体并进行评价。
图31所示的层叠体中的各部件的层叠顺序与图29(实施例E1)相同,但图31中以下方面与实施例E1不同:液晶单元13后在第一相位差膜A(+A膜)4和第二相位差膜A(+A膜)6之间夹入配置相位差膜C5,第一相位差膜A4的由箭头表示的光学轴方向(异常光折射率轴方向)配置成与x轴一致,第二相位差膜A(+A膜)6的光学轴方向(异常光折射率轴)也与x轴方向一致。
参照图32所示的庞加莱球赤道上投影图说明通过形成这样的配置,即使采用相位差膜+A的情况也可以进行轴补正的现象。图32中通过第一偏振膜1的直线偏振的偏振状态由庞加莱球上的T表示。
通过第一偏振膜1的直线偏振由于通过液晶单元13(等同于+C膜),偏振状态移动至南半球侧的V点,进而由于第一相位差膜A(+A膜)4以作为背光侧偏振膜2的吸收轴方向的T为旋转中心左旋仅转角α1,移动至R点。接着,由于相位差膜C(-C相位差),上升至Q点。进而,由于第二相位差膜A(+A膜)6以T为旋转中心左旋仅转角α2,从而可使其与A点一致,可知通过形成这种配置可以进行轴补正。
本实施例中作为背光侧偏振膜1和射出侧偏振膜2使用市售的碘系偏振膜(日东电工社制造:G1220DU)。另外,对于任意一个偏振膜,偏振膜的保护膜(TAC:三醋酸纤维素)由于会产生多余的相位差所以均取下使用。
另外,作为液晶单元13使用单元厚度3μm、K=310nm的VA液晶。
关于相位差膜C(-C膜)15,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃双轴拉伸4倍,从而得到薄膜。得到的薄膜C5在波长550nm的厚度方向相位差通过使用大塚电子社制造光程差测定装置(型号RETS-100)、利用旋转检光子法在样品平面以入射角0°入射测定光并进行测定而求出,结果为K=-261nm。
关于第一相位差膜A4和第二相位差膜A6,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃单轴拉伸4倍,从而得到薄膜。得到的相位差膜A在拉伸方向的折射率大于与其垂直的方向的折射率。并且,该相位差膜A成为所谓正相位差膜A(+A),在波长550nm的面内相位差Re=+30.3nm。
使用这些薄膜制作图31所示的层叠体(液晶屏),观测在波长550nm的暗状态下的透过率的视角依存性。将透过率0.08%十等分而表示的等高线图表示在图33中。
另外可知,得到的层叠体即使斜视的状态透过率也为0.08%以下,可以有效地有利于高对比度化。
(实施例E3)
本实施例中制作L、-A、-C、-A、+C配置的层叠体并进行评价。
图34是表示本实施例中的层叠体的结构的图。图34所示的层叠体中,从下方依次层叠背光侧偏振膜1、LC(液晶层、液晶单元)13、第一相位差膜A4、第一相位差膜C15、第二相位差膜A6、第二相位差膜C7和射出侧偏振膜2。图34中第一相位差膜A4和第二相位差膜A6均为满足上述式(4-2)的-A板,第一相位差膜C15为满足上述式(4-3)的-C板,第二相位差膜C7为满足上述式(4-8)的+C板。
本实施例中,相对于正交的x-y轴位于薄膜面内、以薄膜垂直轴为z轴的观测坐标,背光侧偏振膜1的吸收轴方向与x轴一致,射出侧偏振膜2被配置成其吸收轴与y轴一致。图34中由箭头表示偏振膜的吸收轴方向。
另外,在背光侧偏振膜1上配置被玻璃基板夹持的液晶单元13,作为第一相位差膜A4(-A板)的拉伸方向的光学轴方向(异常光折射率方向)配置成与y轴一致。
接着,配置第一相位差膜C15(-C板),第二相位差膜A(-A板)6的光学轴方向配置成与x轴一致。进而,形成配置第二相位差膜C(+C板)7的结构。
作为背光侧偏振膜1和射出侧偏振膜2使用市售的碘系偏振膜(日东电工社制造:G1220DU)。另外,对于任意一个偏振膜,偏振膜的保护膜(TAC:三醋酸纤维素)由于会产生多余的相位差所以均取下使用。
另外,作为液晶单元13使用单元厚度3μm、K=310nm的VA液晶。
关于第一相位差膜C15,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃双轴拉伸4倍,从而得到薄膜。得到的薄膜在波长550nm的厚度方向相位差根据实施例E1测定的结果为K=-660nm。
关于第二相位差膜C7,使用在2个玻璃基板间使液晶垂直取向的薄膜。厚度方向相位差K在波长550nm为K=310nm。
关于第一相位差膜A4和第二相位差膜A6,使用在温度160℃单轴拉伸聚4-甲基-1-戊烯后的厚度60μm的薄膜。该薄膜成为折射率在拉伸方向小的所谓负A相位差膜,在波长550nm的面内相位差Re=-16.4nm。本实施例中使用的相位差膜-A的面内相位差Re的波长依存性的测定结果表示在图35中。由图35可知,本实施例中使用的相位差膜-A显示波长越短相位差的绝对值越小的所谓逆波长分散性。
另外,得到的相位差膜-A显示逆波长分散性的数值为:
Re(450)/Re(550)=0.88
Re(650)/Re(550)=1.06
使用这些薄膜制作图34所示的层叠体(液晶屏),观测在波长550nm的暗状态下的视角依存性。测定得到的等辉度曲线isoluminas等高线图表示在图36中。
另外可知,得到的层叠体即使斜视的状态下等辉度曲线(isoluminas)也小于0.0005%,可以有效地有利于高对比度化。
(参照例E1)
本参照例中制作L、-A、-C配置的层叠体并进行评价。
图37是表示本参照例中的层叠体的结构的图。图37所示的层叠体中,从下方依次层叠背光侧偏振膜1、液晶单元(液晶层、LC)13、相位差膜A4、第一相位差膜C15和射出侧偏振膜2。图37中相位差膜A4为满足上述式(4-2)的-A板,第一相位差膜C15为满足上述式(4-3)的-C板。
本参照例中,相对于正交的x-y轴位于薄膜面内、以薄膜垂直轴为z轴的观测坐标,背光侧偏振膜1的吸收轴方向与x轴一致,射出侧偏振膜2被配置成其吸收轴与y轴一致。
另外,图37中由箭头表示偏振膜的吸收轴方向。
另外,在背光侧偏振膜1上配置被玻璃基板夹持的液晶单元13(+C板),作为相位差膜A(-A板)4的拉伸方向的光学轴方向(异常光折射率方向)配置成与y轴一致。
接着,配置相位差膜C(-C板),进而射出侧偏振膜2配置成其吸收轴与y轴一致。
作为背光侧偏振膜1和射出侧偏振膜2使用市售的碘系偏振膜(日东电工社制造:G1220DU)。另外,对于任意一个偏振膜,偏振膜的保护膜(TAC:三醋酸纤维素)由于会产生多余的相位差所以均取下使用。
另外,作为液晶单元13使用单元厚度3μm、K=310nm的VA液晶。
关于相位差膜C15,将JSR社制造ARTON熔融在二氯甲烷中,制作固体成分浓度18重量%的粘稠物溶液。由该粘稠物溶液制作铸塑膜,在180℃双轴拉伸2倍,从而得到薄膜。得到的相位差膜C15在波长550nm的厚度方向相位差为K=-295nm。
另外,通过使用大塚电子社制造光程差测定装置(型号RETS-100)、利用旋转检光子法在样品平面以入射角0°入射测定光并进行测定,求出在波长550nm的相位差。
另外,相位差膜C15在波长450nm和650nm的厚度方向相位差为K(450)=-298nm以及K(650)=-293nm。
关于相位差膜A4,使用4-甲基-1-戊烯与碳原子数12和14的单体(关于摩尔比为碳原子数12:碳原子数14=50:50)的共聚物(摩尔比=95:5、MFR:27g/10min、熔点:230℃、玻璃化温度:15℃、平均折射率:1.46、吸水率:小于0.01%),用单螺杆挤出机(直径40mm)在机筒温度300℃、铸塑辊温度30℃的条件下进行熔融挤出成型,制作膜厚200μm的薄膜。接着,用拉伸机在温度160℃进行纵向单轴拉伸,形成膜厚112μm的相位差膜A。
得到的相位差膜A成为折射率在拉伸方向小的所谓负相位差膜A,在波长550nm的面内相位差Re=-32nm。
使用这些薄膜制作图37所示的层叠体(液晶屏),观测在波长550nm的暗状态下的视角依存性。结果表示在图38中。
由图38可知,得到的层叠体在斜视状态下透过辉度的最大值为0.13%(0.0013)左右。另外可知,与本申请第四发明的实施例相比,在θ=60°以上的入射角下漏光强度根据方位角φ变化大。相应地存在视角变化所引起的彩色偏移也变大的问题。

Claims (65)

1.光学部件(B)的双折射的波长依存性的补正方法,使用包含(共)聚合物(α)的薄膜(a),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
2.根据权利要求1所述的方法,对所述光学部件(B)层叠所述薄膜(a),所述光学部件(B)和所述薄膜(a)的层叠体的双折射所产生的相位差(角度换算)的波长依存性小于所述光学部件(B)单独的波长依存性。
3.根据权利要求1所述的方法,进一步使用偏振板(P),在所述光学部件(B)和所述偏振板(P)之间配置所述薄膜(a),并且在所述光学部件(B)和所述偏振板(P)之间实质上不存在所述薄膜(a)以外的、具有面内相位差的光学部件。
4.根据权利要求1所述的方法,所述光学部件(B)为光透过性薄膜(b1)。
5.根据权利要求4所述的方法,所述薄膜(a)和所述光透过性薄膜(b1)直接或通过粘接层被层叠。
6.根据权利要求4或5所述的方法,所述光透过性薄膜(b1)为偏振板保护膜。
7.根据权利要求4或5所述的方法,所述光透过性薄膜(b1)为相位差板。
8.根据权利要求4或5所述的方法,所述光透过性薄膜(b1)为光学补偿膜。
9.根据权利要求1所述的方法,所述光学部件(B)为液晶屏(b2)。
10.根据权利要求9所述的方法,所述薄膜(a)和所述液晶屏(b2)直接或通过粘接层被层叠。
11.根据权利要求1~10中任意一项所述的方法,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件,
|R550|<30(nm)。
12.根据权利要求1~10中任意一项所述的方法,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件,
30(nm)≤|R550|<300(nm)。
13.使用权利要求1~12中任意一项所述的方法得到的显示装置。
14.光学部件,具有至少一层包含(共)聚合物(α)的薄膜(a),所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
15.根据权利要求14所述的光学部件,该光学部件为相位差板。
16.椭圆偏振板或圆偏振板,包括权利要求15所述的光学部件和偏振板。
17.根据权利要求16所述的椭圆偏振板或圆偏振板,进一步具有粘着性树脂层。
18.根据权利要求14所述的光学部件,该光学部件为防反射膜、透明导电性基板、扩散片、聚光片、光学补偿膜或偏振板。
19.根据权利要求14、15和18中任意一项所述的光学部件,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件,
|R550|<30(nm)。
20.根据权利要求14、15和18中任意一项所述的光学部件,所述薄膜(a)在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件,
30(nm)≤|R550|<300(nm)。
21.显示装置,具有权利要求14、15和18中任意一项所述的光学部件。
22.光学薄膜,其为包含(共)聚合物(α)的薄膜,所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到,所述薄膜满足以下条件,
R(450)/R(590)≤0.95
上述式中,R(450)和R(590)分别表示在波长450nm和590nm的所述光学薄膜的面内相位差。
23.根据权利要求22所述的光学薄膜,满足以下条件,
R(450)/R(590)≤0.85。
24.根据权利要求22或23所述的光学薄膜,进一步满足以下条件,
|R50(590)|≤200(nm)
上述式中,R50(590)表示在波长590nm、每50μm厚度的面内相位差。
25.光学薄膜,其为包含有机高分子的光学薄膜,在波长590nm、每50μm厚度的面内相位差R50(590)满足以下条件(1-1),在波长450nm和590nm的面内相位差R(450)和R(590)满足以下条件(1-2),
10nm≤|R50(590)|≤20nm(1-1)
R(450)/R(590)≤0.95(1-2)。
26.根据权利要求25所述的光学薄膜,其为包含(共)聚合物(α)的薄膜,所述(共)聚合物(α)采用选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种烯烃作为(共)聚合成分而得到。
27.根据权利要求25或26所述的光学薄膜,在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件,
|R550|<30(nm)。
28.根据权利要求25或26所述的光学薄膜,在波长550nm的面内相位差R550满足以下条件,
30(nm)≤|R550|<300(nm)。
29.共聚物,其为4-甲基-1-戊烯和除所述4-甲基-1-戊烯以外的碳原子数10~14的α-烯烃的共聚物,由所述α-烯烃衍生的结构单元占全部该共聚物的比例为1mol%~9mol%。
30.薄膜,包含权利要求29所述的共聚物。
31.根据权利要求30所述的薄膜,该薄膜是在由熔融挤出成型法形成后通过拉伸取向来得到。
32.根据权利要求30或31所述的薄膜,被用于光学用途。
33.根据权利要求30~32中任意一项所述的薄膜,该薄膜为相位差板。
34.根据权利要求33所述的薄膜,所述相位差板每50μm厚度的、在波长590nm的面内相位差R50(590)满足以下条件,
R50(590)≤-22nm。
35.根据权利要求33或34所述的薄膜,所述相位差板为满足以下特性的相位差膜,
R(450)/R(590)≤0.9
上述式中,R(450)和R(590)分别表示在波长450nm和590nm的上述相位差膜的面内相位差。
36.根据权利要求30~34中任意一项所述的薄膜,该薄膜为偏振保护膜或光学补偿膜。
37.层叠偏振板,在偏振镜(a)的一个面直接或间接地层叠有含有高分子的薄膜(b),所述高分子具有由选自4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯和3-甲基-1-丁烯中的至少一种衍生的结构单元;在所述偏振镜(a)的另一个面直接或间接地层叠有薄膜(c),该薄膜(c)含有具有由环状烯烃衍生的结构单元的高分子;所述薄膜(b)在波长590nm的光程差R(590)满足下述式(2-1)的关系,
R(590)≥5(nm)   (2-1)。
38.根据权利要求37所述的层叠偏振板,所述薄膜(b)在波长450nm的光程差R(450)和在波长590nm的光程差R(590)满足下述式(2-2)的关系,
R(450)/R(590)≤1      (2-2)。
39.根据权利要求37所述的层叠偏振板,所述偏振镜(a)含有碘和/或双色性色素、以及聚乙烯醇树脂。
40.液晶显示元件,具有权利要求37~39中任意一项所述的层叠偏振板和液晶单元。
41.根据权利要求40所述的液晶显示元件,所述薄膜(b)以所述偏振镜(a)为基准配置在所述液晶单元侧。
42.显示装置,具有权利要求37~39中任意一项所述的层叠偏振板和/或权利要求40或41所述的液晶显示元件。
43.层叠体,其特征在于,具有第一和第二偏振膜,配置在所述第一和第二偏振膜之间的液晶单元L,以及配置在所述第一和第二偏振膜之间的、包括至少两个相位差膜A和至少一个相位差膜C的多个相位差膜;
至少一个所述相位差膜C与所述第一或第二偏振膜邻接配置;
两个所述相位差膜A与所述液晶单元L以A、L、A的顺序配置;
所述相位差膜A满足下述式(3-1)和(3-2)中任意一个;
并且,所述相位差膜C满足下述式(3-3),
nx>ny≥nz (3-1)
nz≥nx>ny (3-2)
nx≥ny>nz (3-3)
上述式(3-1)~(3-3)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
44.根据权利要求43所述的层叠体,其特征在于,所述液晶单元L、所述相位差膜C和两个所述相位差膜A以C、A、L、A的顺序配置。
45.根据权利要求43所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜包括两个所述相位差膜C;所述液晶单元L、两个所述相位差膜C和两个所述相位差膜A以C、A、L、A、C的顺序配置。
46.根据权利要求43~45中任意一项所述的层叠体,其特征在于,至少一个所述相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系,
Re(450)/Re(550)<1     (3-4)以及
Re(650)/Re(550)>1     (3-5)。
47.根据权利要求46所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系,
70≤Re(450)/Re(550)<0.90。
48.根据权利要求43~47中任意一项所述的层叠体,其特征在于,至少一个所述相位差膜A在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值在下述范围内,
10nm≤|Re(550)|≤80nm。
49.根据权利要求43~48中任意一项所述的层叠体,其特征在于,至少一个所述相位差膜C在波长450nm、550nm和650nm的厚度方向相位差K(450)、K(550)和K(650)满足以下关系,
K(450)/K(550)≥1     (3-6)以及
K(650)/K(550)≤1     (3-7)。
50.根据权利要求43~49中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A具有包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的层。
51.液晶显示元件,其特征在于,具有权利要求43~50中任意一项所述的层叠体。
52.相位差膜,其为用作权利要求43~50中任意一项所述的层叠体中的所述相位差膜A的相位差膜,其特征在于,满足所述式(3-1)和(3-2)中任意一个。
53.根据权利要求52所述的相位差膜,其特征在于,在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值满足以下关系,
10nm≤|Re(550)|≤80nm。
54.根据权利要求52或53所述的相位差膜,其特征在于,包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物。
55.层叠体,其特征在于,具有第一和第二偏振膜,配置在所述第一和第二偏振膜之间的液晶单元L,以及配置在所述第一和第二偏振膜之间的、包括相位差膜A1、相位差膜A2和相位差膜C1的多个相位差膜;
所述相位差膜A1、所述相位差膜A2、所述相位差膜C1和所述液晶单元L以L、A1、C1、A2的顺序配置;
所述相位差膜A1和所述相位差膜A2分别独立地满足下述式(4-1)和(4-2)中任意一个;
并且,所述相位差膜C1满足下述式(4-3),
nx>ny≥nz  (4-1)
nz≥nx>ny  (4-2)
nx≥ny>nz  (4-3)
上述式(4-1)~(4-3)中,nx为相位差膜在面内的最大折射率,ny为该相位差膜在面内的与显示最大折射率方向正交的方位的折射率,nz为相位差膜的法线方向的折射率。
56.根据权利要求55所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜进一步包括相位差膜C2;
所述相位差膜A1、所述相位差膜A2、所述相位差膜C1、所述相位差膜C2和所述液晶单元L以L、A1、C1、A2、C2的顺序配置;
所述相位差膜C2满足下述式(4-8),
nz>nx≥ny V (4-8)。
57.根据权利要求55或56所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A1或所述相位差膜A2在波长450nm的面内相位差Re(450)、在波长550nm的面内相位差Re(550)及在波长650nm的面内相位差Re(650)满足以下关系,
Re(450)/Re(550)<1  (4-4)以及
Re(650)/Re(550)>1  (4-5)。
58.根据权利要求55~57中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A1或所述相位差膜A2在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值在下述范围内,
10nm≤|Re(550)|≤80nm。
59.根据权利要求55~58中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜C1或所述相位差膜C2在波长450nm、550nm和650nm的厚度方向相位差K(450)、K(550)和K(650)满足以下关系,
K(450)/K(550)≥1    (4-6)以及
K(650)/K(550)≤1    (4-7)。
60.根据权利要求55~59中任意一项所述的层叠体,其特征在于,所述相位差膜A1或所述相位差膜A2具有包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物的层。
61.液晶显示元件,其特征在于,具有权利要求55~60中任意一项所述的层叠体。
62.相位差膜,其为用作权利要求55~60中任意一项所述的层叠体中的所述相位差膜A1或相位差膜A2的相位差膜,其特征在于,满足所述式(4-1)和(4-2)中任意一个。
63.根据权利要求62所述的相位差膜,其特征在于,在波长550nm的面内相位差Re(550)的绝对值满足以下关系,
10nm≤|Re(550)|≤80nm。
64.根据权利要求62或63所述的相位差膜,其特征在于,包含4-甲基-1-戊烯(共)聚合物。
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