CN1417598A - 光学薄膜及其制造方法以及光学元件和图象显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供由聚芳醚酮制造的耐热性能优异，均一性高的具有负双折射值的光学薄膜的制造方法。而作为可补偿液晶显示的双折射性的结果，提供色调和视野角特性都是良好的光学元件和图象显示装置。制造含有聚芳醚酮的具有负双折射值的光学薄膜。此光学薄膜是在基板上涂布含有聚芳醚酮的溶液，然后将此涂布膜干燥而制造的。这样的光学薄膜，其负双折射值优选在例如0.001～0.6的范围内。

Description

光学薄膜及其制造方法以及 光学元件和图象显示装置
技术领域
本发明涉及作为各种光学薄膜适用的，显示出负的光学单轴性的光学薄膜的制造方法，以及具有这种光学薄膜的光学元件和图象显示装置。
现有技术
以STN(超扭转向列)-LCD(液晶显示)、TFT(薄膜晶体管)-LCD等为代表的液晶显示元件具有薄型、轻量、低电压驱动、低耗电等特征。因此，作为代替阴极射线管的高性能显示装置，广泛用于便携式电视机、数码相机、带液晶的摄象机等便携式电子器械、笔记本式个人电脑、液晶显示器等。这些液晶显示元件中的多数，由液晶晶胞的双折射性为起因的在显示上出现显色和对比度低下的问题、或者在视野角度上的问题，为了对此进行改善，通常装有由聚合物材料或液晶材料构成的双折射性光学薄膜。
现在，作为已经制造或开发了的双折射性光学薄膜，具有单轴性的双折射率结构。这种光学薄膜，分类为例如光轴在薄膜面内的和光轴在法线方向的两种，特别分成轴性是正的或负的两种。作为上述光轴在薄膜面内的薄膜，例如使用STN-LCD进行色补偿的光学薄膜，可作为一般的例子举出。而上述的色补偿用光学薄膜，通常可用聚合物薄膜牵伸处理的方法制造，已知在光学上呈现正的单轴性。
而作为上述光轴在薄膜法线方向上的薄膜，可以举出例如Harris等人和Ezzel等人由聚酰亚胺构成的在光学上呈现负的单轴性(在下面称作“具有负负折射值”)的光学薄膜。这样的薄膜，可以是例如通过在适当的基板上涂布聚合物溶液和干燥，再把上述聚合物进行面取向而制造的。如此制造的薄膜，可作为改良TFT-LCD的视野角的光学薄膜使用(参照USP-5,344,916、5,480,964、5,580,950和6,238,753)  。
发明公开
因此，本发明的目的是提供耐热性优异，均一性高，具有负折射值的新的光学薄膜。或者，进一步通过补偿液晶显示器的负折射性，提供色调和视野角特性良好的光学元件，以及使用其的液晶显示装置和有机EL显示装置等图像显示装置。
为了实现上述目的，本发明光学薄膜是含有聚芳醚酮的光学薄膜，其特征是具有负的双折射值。该光学薄膜耐热性优异，且均匀性优异，具有负的复折射值。在上述光学薄膜中，负双折射值优选在0.001～0.6的范围内。
在本发明的光学薄膜中，聚芳醚酮优选是在其主链的重复结构单元中至少具有一个氟原子的氟代聚芳醚酮。
在本发明的光学薄膜中，聚芳醚酮优选具有如下通式(1)的重复结构单元。
在上式中，F是氟原子，A是卤素原子、低级烷基或低级烷氧基，x或y是0～4的整数，m是0或1。n表示聚合度，R1是用通式(2)表示的基团。聚合度n例如是40～1000，优选50～900，更优选700～800。
Figure A0215021100072
在上式中，F是氟原子，A’是卤素原子、低级烷基或低级烷氧基，z和x’是0～4的整数，p是0或1，R2是二价的芳香族基团。
在上述聚芳醚酮中，优选具有通式(3)的重复结构单元。
Figure A0215021100081
在上式中，F是氟原子，x是0～4的整数，m是0或1。而n表示聚合度，R1与上述通式(1)相同。
上述聚芳醚酮在具有如上通式(1)或通式(3)的重复结构单元的情况下，在如上两式中的R1也可以是如下通式(4)表示的基团。
Figure A0215021100082
在上式中，F是氟原子，z是0～4的整数，p是0或1。R2是二价的芳香族基团。
在上述通式(2)或通式(4)中，二价的芳香族基团(R2)优选是选自如下通式(5)的至少一种基团。
Figure A0215021100083
式中，B是卤素原子、氢原子、碳原子数1～4的低级烷基或碳原子数1～4的低级烷氧基。
作为上述聚芳醚酮的具体的例子，也可以是例如具有如下通式(6)、(7)、(8)或(9)的重复结构单元的化合物。
Figure A0215021100091
因此，本发明的光学薄膜的制造方法，其特征在于，具有在基板上涂布含有聚芳醚酮的溶液的工序，将形成的涂膜进行干燥的工序。通过这样的方法，可提供容易控制折射率分布的，均一性高的，具有负双折射值的光学薄膜。
而本发明的视角补偿材料的特征在于含有上述本发明的光学薄膜。
本发明的光学元件是含有上述本发明光学薄膜的光学元件。特别是可以在含有其他光学薄膜，在上述其他光学薄膜至少一方的表面上层积上上述本发明的光学薄膜。
本发明的图象显示装置，其特征在于，具有上述本发明的光学薄膜、上述视角补偿材料或上述光学元件。
具体实施方式
本发明的光学薄膜，是一种含有聚芳醚酮的光学薄膜，是在薄膜的法线方向上具有光轴的负单轴性薄膜。所谓在薄膜的法线方向上具有光轴的负单轴性薄膜是光轴在z轴方向上的薄膜，其主折射率nx和ny几乎相同，而且nz满足小于nx和ny的关系的薄膜(称为负C薄膜)。
在本发明中，nx、ny和nz分别表示在x方向、y方向和z方向三个方向上各自的主折射率，x方向和y方向是互相垂直的薄膜面内的方向，z方向是薄膜厚度的方向。主折射率nx、ny和nz的值是大体上依存于使用的聚芳醚酮的结构、薄膜的厚度以及薄膜制造条件而决定的值。因此，通过调节它们的材料和膜厚、制造条件就能够适当地控制作为光学主要参数的厚度方向的延迟值。上述延迟值是在厚度方向的折射率和面内方向折射率的差(Δn)，即nx-ny(或者ny-hz)乘以膜厚d的积所得到的值。本发明的光学薄膜，其负双折射值Δn，即nx-ny(或ny-nz)的值，在例如0.001～0.6的范围内，优选在0.002～0.6的范围内，特别优选在0.004～0.6的范围内。如果上述折射率的差在0.001以上，例如是为了使在厚度方向上的延迟值是希望值，薄膜膜厚就没有必要加厚。因此，例如在附设在液晶显示元件上的时候，薄膜的厚度就不成问题。另外，如果上述折射率的差值在0.6以下，为了得到希望的延迟值来控制薄膜的厚度就更加容易。
在本发明的光学薄膜中，在厚度方向的延迟值，即用Δn×d(膜厚)所得到的值没有特别的限制，通常在10hm以上，2000nm以下，优选在30nm以上和1000nm以下，特别优选在30nm以上和500nm以下。如果上述值在10nm以上，就能够十分确保作为光学薄膜的机能。而如果上述值在2000nm以下，就能够充分避免在涂布膜制造时或其干燥时发生不均匀，作为上述不均匀的发生，其原因是这能够确保在薄膜厚度方向上延迟值的充分均一性。
本发明光学薄膜的厚度，在例如0.1μm以上和500μm以下，优选在0.3μm以上和200μm以下，特别优选在0.5μm以上和100μm以下。如果上述膜厚在0.1μm以上，就能够如上所述确保延迟值，因此可以确保作为光学薄膜的优异的机能。而如果上述膜厚在500μm以下，就能够保持膜厚的均一性。
具有如上所述光学参数的本发明光学薄膜，由聚芳醚酮形成。聚芳醚酮一般是透明的，由于具有高的玻璃化温度，可以得到高耐热性的光学薄膜。在本发明中的所谓聚芳醚酮，指的是在重复单元中具有醚键(-O-)和酮基(-C(＝O)-)，它们由芳基连接的化合物，用如下通式(1)表示。
Figure A0215021100111
在上式中，F是氟原子，A是卤素原子、低级烷基或低级烷氧基，x和y是0～4的整数，m是0或1。而n表示聚合度，R1是由通式(2)表示的基团。
在上式中，F是氟原子，A是卤素原子、低级烷基或低级烷氧基，z和x’是0～4的整数，p是0或1，R2是二价的芳香族基团。
其中，在上述通式(1)中，优选y＝0的化合物，更优选y＝0而且x’＝0的化合物。这样的聚芳醚酮具有如下通式(3)的重复结构单元，R1是如下通式(4)表示的基团。
Figure A0215021100121
在上式中，F是氟原子，x是0～4的整数，m是0或1。而n表示聚合度，R1与上式(1)同样。
Figure A0215021100122
在上式中，F是氟原子，z是0～4的整数，p是0或1，R2是二价的芳香族基团。
而在上述通式(2)和通式(4)中，二价的芳香族基团(R2)优选是选自如下通式(5)表示的至少一种基团。
在上式中，B是卤素原子、氢原子、碳原子数1～4的低级烷基或碳原子数1～4的低级烷氧基。
作为如此优选的聚芳醚酮的例子，可以举出用如下通式(6)、(7)、(8)或(9)表示的化合物。
Figure A0215021100131
本发明的光学薄膜可以由上述各种聚芳醚酮中的一种构成，用其中两种以上配合的掺混物构成也是可以的。由两种以上的上述重复单元构成的聚芳醚酮的共聚物也是可以的。或者，在不丧失聚芳醚酮的特性的范围内，进一步与其他树脂配合的掺混物也是可以的。作为上述的其他树脂，可以举出例如聚醚砜、聚醚、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚碳化二亚胺、聚烯烃、不同组成的聚醚酮等。
本发明的光学薄膜能够用例如在基板上涂布把上述聚芳醚酮溶解于溶剂形成的溶液，然后将形成的涂膜进行干燥的方法来制造。作为上述的溶剂，只要能够溶解上述聚芳醚酮就没有特别的限制，可以使用例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯化苯、邻二氯苯等卤代烃类、苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、间甲酚、邻甲酚、对甲酚等酚类、苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1，2-二甲氧基苯等芳烃类、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等酮类溶剂、醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯类溶剂、叔丁醇、甘油、乙二醇、三乙二醇、乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇、二丙二醇、2-甲基-2，4-戊二醇等醇类溶剂、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺类溶剂、乙腈、丁腈等腈类溶剂、二乙醚、二丁醚、四氢呋喃、二噁烷等醚类溶剂，或者二硫化碳、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等。这些溶剂可以使用一种，也可以两种以上混合使用。
在上述溶液中聚芳醚酮的浓度通常在0.5重量％以上和50重量％以下，优选在1重量％以上和40重量％以下，特别优选在2重量％以上和30重量％以下。在聚芳醚酮的溶液里可以在无损本发明效果的范围内添加例如表面活性剂、增塑剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、染料、颜料、增粘剂、填料等各种添加剂。
作为涂布含有上述聚芳醚酮溶液的基板，只要是能够和最终得到的光学薄膜是在光学上呈负单轴性薄膜构成基板，就没有特别的限制。作为具体的例子可以举出例如玻璃基板、塑料膜等塑料基板、不锈钢带或不锈钢鼓、铜箔等金属基板。其中由下面所述的和偏振片的贴合来考虑，优选塑料基板、不锈钢带或不锈钢鼓。可以把上述溶液直接涂布在偏振片上。
作为上述的塑料薄膜，可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚(4-甲基戍烯-1)等聚烯烃、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酮硫醚、聚醚砜、聚砜、聚亚苯基硫醚、聚亚苯基醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚芳酯、丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚丙烯、纤维素系塑料、环氧树脂、酚醛树脂等形成的薄膜。这样的塑料薄膜在光学上是各向同性还是各向异性都没有关系。在这些塑料薄膜中，从耐溶剂性和耐热性的观点出发，优选由聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯形成的各种薄膜。上述塑料薄膜的厚度，通常在10μm以上，优选在20μm以上，更优选在30μm以上。如果上述厚度在10μm以上，由于作为基板有足够的强度，所以在制造时可防止断裂等问题发生。
作为在上述基板上涂布聚芳醚酮溶液的方法没有特别的限制，可以例如采用在该领域中公知的方法。具体说来，可以举出旋转涂布法、辊涂法、印刷法、浸渍提升法、帘式淋涂法、绕线棒涂布法、刮浆刀涂布法、刮涂法、过度涂层法、照相凹版涂布法、微凹版涂布法、间接凹印法、刮刀涂布法、喷涂法等。按照希望薄膜的膜厚把上述聚芳醚酮溶液涂布在基板上，经过干燥就能够得到本发明的光学薄膜。
对干燥的条件没有特别的限制，例如可根据聚芳醚酮和溶剂的种类进行适当的选择。具体说来，干燥温度通常在40℃以上和400℃以下，优选在50℃以上和300℃以下，特别优选在60℃以上和200℃以下。薄膜的干燥可以在一定的温度下进行，也可以边逐段升温或边逐段降温时进行。干燥时间没有特别的限制，通常在10sec以上和30分钟以下，优选在30sec以上和25分钟以下，特别优选在1分钟以上和20分钟以下。
由以上的工序得到的本发明的光学薄膜，作为其使用的方式，例如如果薄膜自身具有自体支持性，就从上述基板上剥离，将其直接作为光学薄膜使用的各种用途中。而在没有自体支持性的情况下，例如如果上述基板是透明的，贴在此基板上的光学薄膜也是可以使用的。上述光学薄膜可以转贴到和上述基板不同的另一块基板上(在下面称为“第二块基板”)上，作为贴在第二块基板上的光学薄膜使用。薄膜的转贴可以在例如把在上述基板上形成的光学薄膜用粘合剂贴合以后到第二块基板上以后，从制造薄膜时使用的基板上剥离薄膜来进行。
在转贴时使用的上述第二基板没有特别的限制，可使用例如具有适当平面性的基板。具体说来，希望是透明的玻璃或塑料膜等。作为上述的透明塑料膜，可以举出例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚亚苯基硫醚、聚芳酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚烯烃、三乙酰纤维素、降冰片烯系树脂、环氧树脂等的薄膜。而上述第二基板在光学上优选是例如各向同性的，但根据光学薄膜的用途不同，是各向异性的也可以。作为具有这样的光学各向异性的第二基板，可以举出例如上述塑料膜经牵伸处理得到的相位差薄膜。液晶取向固定化的液晶薄膜、具有光散射性能的光散射薄膜、具有衍射能力的衍射薄膜或者偏光膜等都可以作为第二基板使用。
本发明的光学薄膜可以是单独的薄膜，而根据要求，可以和其他光学薄膜组合为层合体，用于各种光学用途，具体说可作为各种液晶显示元件的光学补偿材料等使用。作为上述其他光学薄膜，可以举出例如具有其它折射率结构的相位差薄膜、液晶薄膜、光散射薄膜、衍射薄膜、偏光薄膜等。例如在工业上制造的碘系或染料系偏光薄膜可以和本发明的光学薄膜进行组合。具体说来，在上述偏光薄膜的一面或者两面上层合上上述光学薄膜就可以形成具有补偿和调节液晶显示元件的双折射性的偏振片。在上述偏光薄膜的一面层合本发明光学薄膜的情况下，在上述偏光薄膜的另一面可以层合上通常的保护膜。在此所谓的液晶显示元件包括例如STN(超扭转向列)晶胞、TN(扭转向列)晶胞、IPS(平面内换向)晶胞、VA(垂直对中(Alighned))晶胞、OCB(光学对中双折射)晶胞、HAN(混合对中向列)晶胞、ASM(轴对称对中微晶胞)晶胞、强介电晶胞、反强介电晶胞以及对这些进行规则正向取向分割的晶胞、进行随机取向分割的各种晶胞。本发明的光学薄膜组成的液晶显示元件可以有单纯矩阵方式、使用TFT(薄膜晶体管)电极和TFD(薄膜偶极)电极的主动矩阵方式、等离子体寻址方式等各种驱动方式。
本发明的光学元件可以举出例如具有其它折射率结构的相位差薄膜、液晶薄膜、光散射薄膜、衍射薄膜、偏光薄膜等光学薄膜的一面或两面上层合了本发明光学薄膜的层合体。因此，作为这样的光学元件，除了如上所述的偏振片以外，可以是例如在上述偏振片上还层合了其他光学层的材料。作为上述光学层没有特别的限制，可以举出例如反射板、半透明板、相位差板(包括1/2或1/4波长的板)等形成液晶显示装置用的公知的光学层，这可以使用一层，也可以使用两层以上。特别优选在上述偏振片上再层合反射板或半透明反射板的反射型偏振片或半透明型偏振片，在偏振片上再层合相位差板的椭圆偏振片或圆偏振片，或者在偏振片上层合提高亮度薄膜的偏振片。
这样的光学元件根据需要也可以进行提高耐擦伤性、耐久性、耐气候性、耐湿热性、耐热性、耐湿性、透湿性、防止带电性、导电性、层间密合性、机械强度等赋予各种特性和功能的处理。也可以进行功能层的插入或层合等。
上述反射型偏振片一般在偏振片上设有反射层，可用于制造能够反射在观看侧(显示侧)的入射光的显示类液晶显示装置(反射型液晶显示装置)等。例如具有省略内藏的背光等光源、由此可使液晶显示装置薄型化等优点。上述反射型偏振片的制造，可以由例如在偏振片的一面配置由金属形成的反射层的方式等适当的方式进行。具体说来，例如根据需要，在用消光处理的透明保护膜的一面上配置由铝等反射性金属形成的箔或蒸镀膜来制造。
上述反射板可以用例如在与上述透明保护膜相适应的薄膜上设置反射层形成反射板来代替在上述偏振片上直接配置透明保护膜的方式。上述反射层通常是由金属制造的，其反射面优选在覆盖有透明保护膜或偏振片的状态下使用。由于进行了这样的覆盖，防止了由氧化造成的反射率降低，进而能够长期保持初始的反射率，而且避免了用另外的方法设置保护层，从这些方面看都是优异的。
另外，上述半透明型偏振片，是例如在偏振片上配置能够反射光线而且能够透过光线的半镜面等的半透明型反射层的偏振片。这种半透明型偏振片通常都设置在液晶晶胞的里侧，在比较明亮的环境下使用液晶显示装置的情况下，显示出由观察侧(显示侧)入射光反射出来的图象，在比较暗的环境中，可以形成使用在半透明型偏振片的背侧内藏的背灯等内藏光源显示图象类型的液晶显示装置。也就是说，上述半透明型偏振片，在明亮的环境下，可节约使用背灯等光源使用能量，在比较暗的环境下，可用来形成可使用内藏光源类型的液晶显示装置。
下面说明在上述偏振片上再层合相位差板形成的椭圆偏振片或圆偏振片。
上述相位差板通常是在把直线偏振光转变为椭圆偏振光或圆偏振光，或者把椭圆偏振光或圆偏振光转变为直线偏振光，或者改变直线偏振光的偏振方向时使用。特别是在把直线偏振光转变为椭圆偏振光或圆偏振光，或者把椭圆偏振光或圆偏振光转变为直线偏振光的情况下，作为相位差板，可以使用例如所谓1/4波长板(称为λ/4板)。而在改变直线偏振光的偏振方向时，作为相位差板可使用例如1/2波长板(称为λ/2板)。
上述椭圆偏振片，通常在超扭转向列(STN)型液晶显示装置的液晶层中补偿(防止)由双折射产生的显色(蓝或者黄)，在没有上述显色的黑白显示的情况下可有效地使用。特别是在椭圆偏振片中，是控制三次折射率的材料，可以补偿(防止)从与液晶显示装置画面倾斜的方向观看时产生的显色，所以是优选的。而上述圆偏振片，可以有效地在例如调整由显示图象颜色的反射型液晶显示装置的图象色调时使用，或者，具有防止反射功能。
作为上述相位差板，可以举出例如由聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯或其他聚烯烃、聚芳酯、聚酰胺、聚降冰片烯等聚合物形成的薄膜经牵伸处理得到的双折射性薄膜以及液晶聚合物的取向膜、在薄膜上支持液晶聚合物的取向层的材料等。上述相位差板可以是例如由各种波长板或液晶层的双折射产生的显色补偿、扩大视野角等视角补偿等为目的，根据使用的目的不同，可以是具有相位差的，也可以是两片以上的相位差板层合的具有控制相位差等光学特性的。
上述椭圆偏振片和反射型椭圆偏振片，通常是将偏振片或反射型偏振片与相位差板经过适当的组合层合而成。这样的由椭圆偏振片(反射型偏振片)和相位差板组合得到的椭圆偏振片可以在液晶显示装置的制造过程中通过依次一个个层合而形成。如上所述，被看成是预制的椭圆偏振片的光学薄膜，由于例如质量稳定性和层合的操作性等都优异，所以能够具有可提高液晶显示装置制造效率的优点。
上述偏振片和提高亮度的薄膜贴合而形成的偏振片，通常使用在液晶晶胞的内侧。上述提高亮度的薄膜，由液晶显示装置等的背光和来自内侧的反射作用，在自然光入射时，将具有确定偏光轴的直线偏振光或者确定方向的圆偏振光反射，显示出透过其他自然光的特性。将此提高亮度的薄膜与偏振片层合而形成的偏振片，由背光等光源来的光线入射时，在得到一定偏振状态的透过光的同时，把不能透过的上述一定偏振状态以外的光线反射回去。在此提高亮度薄膜表面上反射的光线，进一步在其后侧设置的反射层等介入反转，再次入射到上述提高亮度板上，其一部分或全部作为确定偏振状态的光线透过，在谋求增加透过上述提高亮度薄膜的光量的同时，还供给难以被偏振镜吸收的偏振光，由于力图增大可在液晶图象显示中利用的光量而提高了亮度。这就是说，在不使用提高亮度的薄膜时，在由背光等从液晶晶胞的内侧通过偏振镜的光线入射的情况下，具有与偏振镜的偏振轴不一致的偏振方向的光线几乎都被偏振镜吸收，不能通过偏振镜。这就是说，根据使用的偏振镜的特性不同，大约50％的光线被偏振镜吸收，这样，在液晶图象显示上利用的光量减少，图象就变暗。此提高亮度的薄膜，当具有被偏振镜吸收的偏振方向的光线不入射到偏振镜上时，一旦被被提高亮度的薄膜反射，再由于设置在其后侧的反射层等的介入反转，再次入射到提高亮度板上，在这两者之间反射、反转的光线的偏振方向，使得只透过具有能够通过偏振镜的偏振方向的偏振光，由于供给了偏振镜，能够将背光等的光线有效地用于液晶显示装置的图象显示上，这样就能够使画面更加明亮。
作为上述提高亮度的薄膜，可以使用如电介质的多层薄膜和具有折射率各向异性的薄膜的多层层合体之类的，显示出可以透过确定偏振轴的直线偏振光而反射其他光线特性的薄膜。另外，例如在薄膜基材上支持胆甾醇型液晶聚合物的取向膜及其取向液晶层之类的，例如显示出对左旋或右旋中的任何一种圆偏振光进行反射，而对其他光线具有透过性能的，也是适合于使用的。
因此，在如上所述的透过确定偏振轴的直线偏振光型的提高亮度薄膜中，此透过光线就在偏振片上以与偏振轴一致的形式入射，因此就抑制了由偏振片造成的吸收损失，同时能够更有效地透过。另外，在胆甾醇型液晶层之类的透过圆偏振光型的提高亮度薄膜中，可以原样入射到偏振镜上，由抑制吸收损失的角度看，此圆偏振光优选以相位差板的介入而直线偏振化，再入射到偏振片上。作为上述相位差板，例如如果使用1/4波长板，就可以把圆偏振光转变为直线偏振光。
在可见光等的很宽的波长范围内，作为发挥1/4波长板功能的相位差板，可以由对波长550nm的光线等单色光有1/4波长板功能的相位差层和显示出其他相位差特性的相位差层(例如具有1/2波长板功能的相位差层)层合而成。因此，在偏振片和提高亮度薄膜之间配置的相位差板，可以是一层，也可以是由两层以上的相位差层组成的材料。对于胆甾醇型液晶层，可以组合反射波长不同的层，由于两层或三层以上层合的结构，就可以在可见光领域等很宽的范围内得到透过的圆偏振光，或者基于此得到宽波长范围的透过圆偏振光。
上述偏振片，可以是例如把偏振片和两层或三层以上的光学层层合而形成的。因此，上述反射型偏振片或半透明型偏振片与相位差板组合而成的反射型椭圆偏振片或半透明型偏振片也是可以的。
可以在上述光学薄膜上层合视角补偿材料，特别是在偏振片上层合各种光学层，例如在液晶显示装置的制造过程中依次进行各层的层合，但预先层合的薄膜，由于质量稳定性和组装操作性好，能够提高液晶显示装置等的制造效率是有利之处。在层合时可以使用例如粘结层等适当的手段。在将上述偏振片和其他光学薄膜粘结时，例如其光轴可以按照目的相位差特性的不同而采用适当的配置角度。
在如上所述的偏振片和层合了至少一层偏振片的光学薄膜等光学元件的至少一面上设置上述光扩散性片材的情况下，在不设置上述光散射性片材的另外一面上，可以设置例如供粘合液晶晶胞等其他材料使用的粘合层。构成上述粘合层的粘合剂没有特别的限制，例如以丙烯酸类聚合物、聚硅氧烷类聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟橡胶等聚合物为基础的聚合物都是适合于使用的。特别是丙烯酸类粘合剂，其光学透明性优异，显示出适度的浸润性、凝集性和粘合性等粘合的特性，耐光性和耐热性都优异，因此是优选的。
而作为粘合层，除此以外，优选例如能够防止由于吸湿而产生发泡现象或剥离现象、防止由于热膨胀差产生的光学性能下降和液晶翘曲、进而从能够制造高质量耐久性优异的液晶显示装置的角度出发，优选吸湿率低、耐热性好的粘合层。
上述粘合层可以含有例如天然或合成的树脂类物质，特别是赋予粘合性的树脂，以及玻璃纤维、玻璃珠、金属粉、其他无机粉末组成的填料或颜料、着色剂、抗氧剂等以前公知的添加剂。而显示出含有微细颗粒的光散射性的粘合层也是可以的。
在上述偏振片、光学薄膜等上述光学元件上粘合层的配置没有特别的限制，可以以过去公知的适当方式进行。作为具体的例子，可以举出在由甲苯或醋酸酯等适当的溶剂单独或混合而形成的溶剂中，将基础聚合物或其组合物进行溶解或分散，调制出大约10～40重量％的粘合剂溶液，将其以流延或涂布等方式进行适当的展开，直接设置在上述光学元件上的方式，或者是以如上所述的方式在一个隔离层上形成粘合层，再将其转移到上述光学元件的方式等。上述粘合层可以是各层不同组成或不同种类的层的层合体。上述粘合层的厚度可根据使用的目的和粘合力等不同来决定，一般为1～500μm，优选为5～200μm，特别优选为10～100μm。
对于上述粘合层的露出面，在直到供实用以前，为了例如防止其污染的目的，优选虚覆盖一层隔离层。由此在通常的取放状态下，可防止接触上述粘合层。作为上述隔离层没有特别的限制，可以使用例如塑料薄膜、橡胶片、纸张、布、非织造布、网织品、发泡片、金属箔、这些材料的层合体等适当的薄膜，根据需要用聚硅氧烷系或长链烷基系、含氟系或硫化钼等适当的剥离剂进行涂层处理的过去公知的材料。
在本发明中，制造如上所述的光学元件的偏光薄膜或透明保护膜和光学层等，或者是粘合层的各层，可以用例如水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合盐系化合物等紫外线吸收剂进行处理使之具有吸收紫外线的性能。
设置有本发明视角补偿材料的光学元件可优选用于制造例如液晶显示装置等的各种显示装置。上述液晶显示装置可以用以前公知的方法制造。这就是说，上述液晶显示装置一般是把液晶晶胞和光学元件，必要时再加上照明系统的组成零件经过适当的组装，再加上驱动线路等而组成的，但除了使用本发明中的本发明光学薄膜或光学元件以外，没有特别的限制。对于液晶，可以使用例如TN型或STN型、π型的任何一种晶胞。
作为本发明的显示装置，可以制造在上述液晶晶胞的一侧或两侧上配置了光学元件的液晶显示装置、在照明系统上使用背光或反射板的装置等适当的液晶显示装置。在此情况下，按照本发明的光学元件可以配置在上述液晶晶胞的一侧或者两侧。在两侧设置光学元件的情况下，它们可以是相同的，也可以是不同的。再有，在制造液晶显示装置时，可以在适当的位置上配置一层或两层以上的例如散射板、抗眩光层、防止反射膜、保护板、棱柱阵列板、透镜阵列板、光散射板、背光等适当的零件。
本发明的光学薄膜、视角补偿材料以及光学元件，就象在液晶显示装置上使用一样，可以用于有机电致发光装置。
一般说来，有机电致发光装置(有机EL装置)，是在透明基板上依次层合了透明电极、有机发光层、金属电极得到的发光体(有机EL发光体)形成的。在此，有机发光层是各种有机薄膜的层合体，例如由三苯基胺衍生物等组成的正空穴注入层和蒽等荧光型有机固体组成的发光层的层合体，或者上述发光层和芘衍生物等组成的电子注入层的层合体，或者上述正空穴注入层、上述发光层和电子注入层等的层合体各种组合构成。
上述有机EL装置，通常由于在上述透明电极和上述金属电极上施加电压，在上述有机发光层中注入正空穴和电子，由这些正空穴和电子的再结合产生的能量激发荧光物质，受激的荧光物质返回到基态时就发射出光线，就是以这样的原理发光。所谓“途中再结合”的机理和一般的二极管一样，由此可以设想，对施加电压电流和荧光强度的整流性伴随着很强的非线性。
在有机EL装置中，为了取出在有机发光层上的发光，优选至少一方的电极是透明的，通常用氧化铟锡(ITO)等透明导体制造的透明电极作为阳极。另外，为了提高容易进行电子注入的发光效率，使用在阴极功函数小的物质是重要的，通常可以使用Mg-Ag、Al-Li等金属电极。
在如此构成的有机EL装置中，有机发光层通常由厚度大约10nm的极薄的膜组成。因此，和透明电极一样，有机发光层可以几乎完全透过光线。其结果，在非发光时从透明基板表面入射，通过透明电极和有机发光层在金属电极上反射的光线，再由透明基板的表面侧射出，在从外侧观察时，看到有机EL装置的显示面是镜面样的。
由施加电压而发光的上述有机发光层的表面侧设置了透明电极时，在包括了在上述有机发光层的内面侧设置了金属电极的有机EL发光体的有机EL装置中，可以在例如透明电极的表面侧设置偏振片，在这些透明电极和偏振片之间设置相位差板。
上述相位差板以及偏振片，由于对在金属电极上从外部入射而被反射的光线具有偏振的作用，由其偏振作用而具有从外部看不到金属电极的镜面的效果。特别是由1/4波长板构成相位差板，而且如果把偏振片和相位差板的偏振方向构成的角度调整为π/4，就能够完全遮蔽金属电极的镜面。
这就是说，入射到这样的有机EL装置的外部光线，只透过由偏振片造成的直线偏振光的成分。这样的直线偏振光由相位差板变成一般的椭圆偏振光，特别是相位差板是1/4波长板，而且偏振片和相位差板形成的偏振方向之间的角为π/4时就成为圆偏振光。
这样的圆偏振光，通常透过透明基板、透明电极和有机薄膜，在金属电极上反射，再透过有机薄膜、透明电极和透明基板，再在相位差板上变成直线偏振光。因此，此直线偏振光和偏振片的偏振方向成直角，就不能透过偏振片。其结果可以完全遮蔽金属电极的镜面。
实施例
举出下面的实施例以说明本发明，但本发明完全不限于这些实施例。如果没有特别说明。％意味着重量％。在各实施例中使用如下的各种分析方法。
(折射率的测定)
使用王子计测器公司制造的自动双折射率测定计(KOBRA 21ADH)，在590nm下测定折射率。
(膜厚测定)
使用アンリツ公司制造的K一351型数字式测微计测量。
(玻璃化温度(Tg))
使用精工仪表株式会社制造的DSC5200，按照JIS-K 7121进行测定。实施例1
在异丙醇中添加上述通式(6)表示的聚芳醚酮A(日本触媒株式会社制造)的5％甲苯溶液，使聚芳醚酮A再沉淀。将再沉淀得到的聚芳醚酮A溶解于甲苯，制成10％的聚合物溶液。将此聚合物溶液用旋转涂布法涂布在玻璃板上，在100℃下干燥15分钟，在上述玻璃基板上形成薄膜。测定此薄膜的膜厚d以及在面内厚度方向上的折射率(nx、ny、nz)，计算出双折射值Δn、厚度方向上的延迟值(Δn·d)。如下面表1所示，看到是光轴在薄膜的法线方向上，在光学上显示出负单轴性的薄膜。此薄膜的Tg是187℃，而在60℃下将此薄膜进行168小时的热处理，折射率也没有变化，显示出具有极高的耐热性。
在玻璃板上以层合的状态进行折射率的测定(不受玻璃板折射率的影响)。由玻璃板上剥离进行Tg的测定。
(实施例2)
将如上述通式(7)表示的聚芳醚酮B(日本触媒株式会社制造)溶解于甲苯，制备10％的聚合物溶液。用旋转涂布法把此聚合物溶液涂布在玻璃板上，在100℃下干燥15分钟，在上述玻璃基板上形成薄膜。然后测量此薄膜的膜厚d和面内厚度方向上的折射率(nx、ny、nz)，计算出双折射值Δn和厚度方向上的延迟值(Δn·d)。其结果如在下面表1中所示，看出成为光轴在薄膜的法线方向，显示出负单轴性。此薄膜的Tg是240℃，将此薄膜在60℃下进行168小时的热处理，折射率没有变化，显示出具有极高的耐热性。
在玻璃板上以层合的状态进行折射率的测定。由玻璃板上剥离进行Tg的测定。
(实施例3)
将如上述通式(8)表示的聚芳醚酮C(日本触媒株式会社制造)溶解于甲苯，制备10％的聚合物溶液。用旋转涂布法把此聚合物溶液涂布在玻璃板上，在100℃下干燥15分钟，在上述玻璃基板上形成薄膜。然后测量此薄膜的膜厚d和面内厚度方向上的折射率(nx、ny、nz)，计算出双折射值Δn和厚度方向上的延迟值(Δn·d)。其结果如在下面表1中所示，看出成为光轴在薄膜的法线方向，显示出负单轴性。此薄膜的Tg是182℃，显示出具有极高的耐热性。
(实施例4)
将如上述通式(9)表示的聚芳醚酮D(日本触媒株式会社制造)溶解于甲苯，制备10％的聚合物溶液。用旋转涂布法把此聚合物溶液涂布在玻璃板上，在100℃下干燥15分钟，在上述玻璃基板上形成薄膜。然后测量此薄膜的膜厚d和面内厚度方向上的折射率(nx、ny、nz)，计算出双折射值Δn和厚度方向上的延迟值(Δn·d)。其结果如在下面表1中所示，看出成为光轴在薄膜的法线方向，显示出负单轴性。此薄膜的Tg是180℃，显示出具有极高的耐热性。
                             (表1)
          实施例1     实施例2     实施例3     实施例4nx            1.55307     1.55176     1.60960     1.61343ny            1.55295     1.55152     1.60948     1.61327nz            1.53198     1.53472     1.59742     1.59129Δn           0.0210      0.0169      0.0121      0.0221膜厚d(μm)    3.3         2.0         7.0         5.2Δn·d        68.4        33.7        85.3        115.1
(实施例5)
除了使用厚度75μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作为基板以外，采用与实施例1相同的手法，在上述PET板上形成聚芳醚酮A的薄膜。然后在上述PET基板上的上述薄膜用丙烯酸系的粘合剂与厚度80μm的在光学上各向同性的三乙酰纤维素(TAC)薄膜贴合，然后去掉上述PET基板。如此得到聚芳醚酮A制造的薄膜，制造成依粘合层和TAC层的顺序层合的层合体。
(实施例6)
除了使用厚度75μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作为基板以外，采用与实施例2相同的手法，在上述PET板上形成聚芳醚酮B的薄膜。然后在上述PET基板上的上述薄膜用丙烯酸系的粘合剂与厚度80μm的在光学上各向同性的三乙酰纤维素(TAC)薄膜贴合，然后去掉上述PET基板。如此得到聚芳醚酮B制造的薄膜，制造成依粘合层和TAC层的顺序层合的层合体。
本发明的光学薄膜含有聚芳醚酮，由于是光轴在法线方向中并在光学上显示出负单轴性的薄膜，可以在例如视角补偿材料、相位差薄膜等各种光学用途中展开应用，在工业上是极其有用的。而按照本发明的光学薄膜的制造方法，能够制造出容易制造和控制折射率分布的，耐热性优异的，高度均一性的薄膜。再有，本发明的光学元件，由于含有上述光学薄膜，能够例如补偿液晶晶胞的双折射性，具有可提高带有这些液晶晶胞的图象显示装置的性能。

Claims (16)

1.一种光学薄膜，其特征在于，该光学薄膜是一种含有聚芳醚酮的光学薄膜，具有负的双折射值。
2.如权利要求1的光学薄膜，其中负双折射值在0.001～0.6的范围内。
3.如权利要求1或2的光学薄膜，其中聚芳醚酮是在主链的重复结构单元中具有至少一个氟原子的氟代聚芳醚酮。
4.如权利要求1～3中任意一项的光学薄膜，其中的聚芳醚酮具有如通式(1)的重复结构单元，
Figure A0215021100021
(式中，F是氟原子，A是卤素原子、低级烷基或低级烷氧基，x和y是0～4的整数，m是0或1。而n表示聚合度，R1是如通式(2)表示的基团)，
Figure A0215021100022
(式中，F是氟原子，A’是卤素原子、低级烷基或低级烷氧基，z和x’是0～4的整数，p是0或1，R2是二价的芳香族基团)。
5.如权利要求1～3中任意一项的光学薄膜，其中的聚芳醚酮具有如通式(3)表示的重复结构单元，
Figure A0215021100031
(式中，F是氟原子，x是0～4的整数，m是0或1。n表示聚合度，R1和上述通式(2)为相同基团)。
(式中，F是氟原子，A’是卤素原子，低级烷基或低级烷氧基，z和x’是0～4的整数，p是0或1，R2是2价芳族基团。)
6.如权利要求4或5的光学薄膜，其中在通式(1)或通式(3)中，R1是如通式(4)表示的基团，
Figure A0215021100033
(式中，F是氟原子，z是0～4的整数，p是0或1。R2是二价的芳香族基团)。
7.如权利要求4～6中任意一项的光学薄膜，其中在通式(2)和通式(4)中，二价的芳香族基团(R2)是选自通式(5)的至少一种的基团，
(式中，B是卤素原子、氢原子、碳原子数1～4的低级烷基或碳原子数1～4的低级烷氧基)。
8.如权利要求1或2的光学薄膜，其中的聚芳醚酮具有如通式(6)表示的重复结构单元。
Figure A0215021100042
9.如权利要求1或2的光学薄膜，其中的聚芳醚酮具有如通式(7)表示的重复结构单元。
Figure A0215021100043
10.如权利要求1或2的光学薄膜，其中的聚芳醚酮具有如通式(8)表示的重复结构单元。
11.如权利要求1或2的光学薄膜，其中的聚芳醚酮具有如通式(9)表示的重复结构单元。
Figure A0215021100052
12.如权利要求1～11中任意一项的光学薄膜的制造方法，其中该方法包括在基板上涂布含有聚芳醚酮的溶液的工序，以及将形成的涂布膜进行干燥的工序。
13.含有如权利要求1～11中任意一项的光学薄膜的视角补偿材料。
14.含有如权利要求1～11中任意一项的光学薄膜的光学元件。
15.如权利要求14的光学元件，进一步还含有其它的光学薄膜，在上述其他光学薄膜的至少一面上层合权利要求1～11任一项记载的光学薄膜。
16.具备权利要求1～11中任意一项的光学薄膜、权利要求13的视角补偿材料或权利要求14或15的光学元件的图象显示装置。
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