CN1504778A - 偏光片的制造方法、偏光片及采用偏光片的图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产偏光片的方法，包括步骤：将一对卷曲的保护片分别层压在起偏器的相对表面上，使得这对卷曲的保护片各自的卷曲方向相反，其中这对保护片的层压系数不大于60，以便防止偏光片产生卷曲。

Description

偏光片的制造方法、偏光片及采用偏光片的图像显示装置
技术领域
本申请基于日本专利申请No.2002-353560，该申请通过引用结合于本文中。
本发明涉及一种用于图像显示装置如液晶显示装置、有机场致发光(EL)显示装置或等离子显示器(PDP)的偏光片，特别是涉及一种用于液晶显示装置的偏光片。
背景技术
用于图像显示装置(尤其是液晶显示装置)的偏光片如下所述地进行生产。例如，在对聚乙烯醇(PVA)薄膜进行了染色处理、交联处理和拉伸处理之后，使薄膜干燥并层压在保护层之间，各保护层由透明保护膜如三乙酰纤维素(TAC)薄膜制成。在染色工艺中，采用二色性碘或二色性染料来对聚乙烯醇(PVA)薄膜染色。在交联工艺中，用硼酸、硼砂等对薄膜进行交联。在拉伸工艺中，对薄膜进行单轴拉伸。(染色、交联和拉伸工艺不必分开地进行。一些工艺可同时地进行。这些工艺的顺序并不受到特别的限制。)
顺便提及，优选采用初始未卷曲的保护片作为用于保护偏光片的各保护层。然而，当采用由材料如三乙酰纤维素(TAC)或聚碳酸酯制成的薄膜作为保护片时，薄膜通常都会或多或少地卷曲，这是因为薄膜是通过拉伸来生产的。如果偏光片卷曲得较大，在将偏光片粘合到面板上并使用时，由于作用在偏光片上的应力，光学特性如平面内光透射率就会产生局部差异。这会导致图像显示的不均匀。如果在偏光片的待粘合到液晶盒上的粘合表面相对于液晶盒下凹地卷曲的情况下将偏光片粘合到液晶盒上，那么在相互粘合的偏光片和液晶盒之间就会存在空隙。因此，无法使用偏光片。
迄今为止，可通过调节保护片的物理状态的方法来抑制上述卷曲(例如可见专利文献1)。然而，近年来需要有比以往更大尺寸的偏光片。由于偏光片的面积增大，侧边处的卷曲量也不可避免地增加。在偏光片的卷曲量增加的情况下，同样产生了因偏光片的卷曲而导致工作效率降低和多种光学特性产生平面内偏差的问题，这是因为很难将偏光片粘合到面板上。因此，一项重要的任务是更充分地抑制偏光片的卷曲。
[专利文献1]
未审查的日本专利出版物No.2002-258049
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于生产可降低偏光片卷曲的偏光片的方法，主要是一种生产能够降低在偏光片生产工艺中所产生的宽度方向上的卷曲、即偏光片的原材料片的宽度方向的卷曲的偏光片的方法，并提供一种由该生产方法所生产出的偏光片，以及采用了该偏光片的图像显示装置。
发明人进行了认真的调查以解决这一问题。结果，已经发现，上述目的可通过下述生产偏光片的方法来达到。因此，能够实现本发明。
本发明提供了一种用于生产偏光片的方法，其包括步骤：将一对卷曲的保护片分别层压在起偏器的相对表面上，使得这对卷曲的保护片的各自的卷曲方向相反。
最好，这对卷曲的保护片具有不大于60的层压系数L，层压系数L由下式给出：
L＝(a-b)/a×100
其中a和b是这对保护片各自的卷曲量，并假定a＞b。
本发明还提供了一种由基于层压系数L的生产方法所生产出的偏光片。本发明还提供了一种以上述方式生产出的具有层压在偏光片上的光学层的复合偏光片。本发明还提供了一种采用了至少一个这些偏光片的图像显示装置。
本发明还提供了一种偏光片，其包括起偏器和一对分别层压在起偏器的相对表面上的保护片，其中在将这对保护片从偏光片上分离出来时，它们的卷曲方向相反。
附图说明
在附图中：
图1A和1B是显示了根据本发明的在保护片被层压在起偏器的相对表面上时的卷曲方向的示意图和剖视图；
图2A和2B是显示了根据比较示例的在保护片被层压在起偏器的相对表面上时的卷曲方向的示意图和剖视图；
图3是显示了根据本发明的用于从保护片中得到卷曲量测量样件的方法的示意图；和
图4是显示了根据本发明的用于从偏光片中得到卷曲量测量样件的方法的示意图。
具体实施方式
根据本发明的偏光片基本上构造成使得保护片通过由乙烯醇聚合物等制成的适当粘合层而粘合到起偏器的一个或各相对的表面上，起偏器例如由含有二色性物质的聚乙烯醇薄膜制成。
起偏器通过膨胀工艺、染色工艺、交联工艺、拉伸工艺等来生产出。在膨胀工艺中，例如将聚乙烯醇薄膜浸入到水中并用水清洗，因而可以清除沉积在聚乙烯醇薄膜的表面上的脏物或防粘连剂。另外，使聚乙烯醇薄膜发生膨胀，因而可有效地防止不均匀性，例如不均匀的染色。在染色工艺中，在含有二色性物质、例如碘或染料如二色性染料的浴槽中对薄膜进行染色。在交联工艺中，薄膜在含有交联剂例如硼酸或硼砂的浴槽中进行交联。在拉伸工艺中，以一定的比例因子来拉伸薄膜，使薄膜为其原始长度的三倍到七倍。这些工艺的顺序并不受到特别的限制。一些工艺可同时地进行。例如，薄膜可在用碘进行染色之后进行拉伸，薄膜也可在用碘进行染色的同时进行拉伸，或者薄膜可在拉伸后用碘进行染色。薄膜甚至可在硼酸或碘化钾的水溶液或在水槽中进行拉伸。
可采用任何类型的材料来作为起偏器，并不受到任何特殊的限制。起偏器的材料的例子包括：亲水性的高分子薄膜，例如聚乙烯醇薄膜、局部缩甲醛化的聚乙烯醇薄膜或局部皂化的乙烯乙酸乙烯酯共聚物薄膜，其中薄膜在吸收了二色性物质如碘或二色性染料后被单轴地拉伸；以及多烯的定向膜，例如聚乙烯醇的脱水薄膜或聚氯乙烯的脱氯化氢薄膜。特别是，优选采用由聚乙烯醇薄膜和二色性物质如碘的组合所制成的起偏器。起偏器的厚度并不受到任何特殊的限制。一般来说，起偏器的厚度选择成处于5微米到80微米的范围内。
在需要时起偏器可含有硼酸、硫酸锌、氯化锌等。可将起偏器浸入到碘化钾等的水溶液中。
优选使用透明度、机械强度、热稳定性、防潮密封性和各向同性等均优良的材料作为用于形成设置在起偏器的一个或各相对表面上的保护片的材料。用于形成保护片的聚合物的例子包括：聚酯聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚邻苯二甲酸乙二醇酯；纤维素聚合物，例如二乙酰纤维素和三乙酰纤维素；丙烯酯聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯；苯乙烯聚合物，例如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)；以及聚碳酸酯聚合物。用于形成保护片的聚合物的例子还包括：聚烯烃聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、具有环结构或降冰片烯结构的聚烯烃，以及乙烯-丙烯共聚物；氯乙烯聚合物；酰胺聚合物，例如尼龙和芳香族聚酰胺；酰亚胺聚合物；砜聚合物；聚醚砜聚合物；聚醚醚酮聚合物；对聚苯硫聚合物；乙烯醇聚合物；1，1-二氯乙烯聚合物；乙烯基丁醛缩聚物；烯丙基化聚合物；聚甲醛聚合物；环氧聚合物；以及这些聚合物的共混物。保护片还可形成为固化层，该固化层由可用热固化的或可用紫外线固化的树脂制成，例如丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯酸-聚氨酯树脂、环氧树脂或硅树脂。在这些聚合物中特别优选纤维素聚合物。
也可采用在未审查的日本专利出版物No.2001-343529(WO01/37007)中介绍的聚合物膜作为保护片。例如，聚合物膜可由树脂组合物制成，该树脂组合物含有：(A)具有可取代的和/或不可取代的二酰亚胺基作为侧链的热塑性树脂，以及(B)具有可取代的和/或不可取代的苯基和腈基作为侧链的热塑性树脂。作为一个特定示例，可以采用一种树脂组合物的薄膜，该树脂组合物含有异丁烯和N-甲基马来酰亚胺的交替共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物。对于薄膜来说，可采用由树脂组合物的挤出混合产物制成的薄膜。
保护片的厚度并不受到任何特殊的限制。一般来说，保护片的厚度选择成不超过500微米，优选在1微米到300微米的范围内，最好在5微米到200微米的范围内。从偏光特性、耐用性等的观点出发，优选用碱或类似物质对保护膜的表面进行皂化。
同样，最好使保护片尽可能地无色。因此，最好使用这样一种透明的保护膜，其形成为使得薄膜厚度方向上的延迟处于-90毫微米到+75毫微米的范围内，该延迟由下式给出：
Rth＝[(nx+ny)/2-nz]·d
其中nx和ny是薄膜平面内的主折射率，nz是薄膜厚度方向上的折射率，和d是薄膜的厚度。
当使用形成为使得厚度方向上的延迟(Rth)处于从-90毫微米到+75毫微米的范围内的透明保护膜时，可以基本上消除因透明保护膜所引起的偏光片的着色(光学着色)。更优选的是，厚度方向上的延迟(Rth)选择成处于从-80毫微米到+60毫微米的范围内，最好处于从-70毫微米到+45毫微米的范围内。
可分别在起偏器的两相对表面上粘合具有不同特性的保护片。这些特性的例子包括厚度、材料、光透射比、弹性拉伸模量以及光学层的存在与否。这些特性并不限于这些例子。
在根据本发明的生产方法中，将在层压前的某一时间点时取出的两片卷曲的保护片样件分别层压在起偏器的相对表面上，使得保护片的卷曲方向如图1A或1B所示地相反。已经发现，如果将保护片分别层压在起偏器的相对表面上并使保护片的卷曲方向如图2A或2B所示地相同，那么在层压后偏光片的卷曲量与其中保护片分别层压在起偏器的相对表面上并且保护片的卷曲方向如图1A或1B所示地相反的情况相比就会变大。
图1A显示了两个保护片的突起的卷曲表面相互面对(卷曲方向是更接近于起偏器的方向)时的层压。图1B显示了两个保护片的下凹的卷曲表面相互面对(卷曲方向是远离起偏器的方向)时的层压。
各保护片的卷曲量如下所述地测量。如图3所示，从原始保护片20上冲出尺寸均为3毫米宽和35毫米长的五个样件21，使得各样件21的35毫米的长度取自于原始保护片20的宽度方向4上。在相对湿度为25±2％的环境条件下保存24小时之后，将各样件21从该环境条件下取出。在2分钟内将各样件21放在一个平表面上。在将各样件21的一端夹住5毫米的情况下测量从该平表面上抬起的空间距离。以上述方式对所有五个样件21进行测量，从而计算出五个测量值的平均值，将其作为保护片的卷曲量。
偏光片的卷曲量如下所述地测量。如图4所示，从偏光片的原材料片30的宽度方向4上冲出尺寸均为25平方厘米的三个样件31，使得原材料片30的吸收轴6与各样件31的各侧倾斜成45°角。将各样件31放在平表面上。在样件31的宽度方向4上的两个顶点处测量从该表面上抬起的空间距离。以与上述相同的方式对所有三个样件31进行测量，从而计算出六个测量值的平均值，将其作为偏光片的卷曲量。
根据层压系数L来评估如上所述的保护片的卷曲量，层压系数L由下式给出：
L＝(a-b)/a×100
其中a和b是这两个保护片各自的卷曲量，并假定a＞b。
虽然卷曲量大致上与保护片的长度成正比，然而层压系数L的确定与保护片的长度无关。在本发明中，层压系数L优选不大于60，最好不大于40。如果层压系数L大于60，偏光片的卷曲量就会增加，即使在采用根据本发明的层压方法时也是如此。
当偏光片被实际上切出之后，不必使用在测量卷曲量时所使用的抽取方法。也就是说，偏光片可被切成使得偏光片的各侧相对于吸收轴倾斜为从0°到180°的可选角度。
在实践中，根据本发明的偏光片可在将任何类型的光学层层压在偏光片上之后使用。如果满足所需的光学特性的话，那么光学层并不受到任何特殊的限制。例如，可对透明保护膜的未粘合起偏器的表面(即未设置粘合层的表面)进行硬涂覆处理、防反射处理或进行用于防粘附、漫射或防眩目的表面处理。例如，可采用在透明保护膜的表面上层压定向液晶层的方法，以实现补偿视角的目的。可采用光学膜例如反射片、半透射片、相位延迟器(包括波片(λ片)如半波片或四分之一波片)、视角补偿膜或用于形成液晶显示装置的亮度增强膜的层来作为光学层。或者，可采用这种光学膜的两个或多个层的叠层来作为光学层。特别是，优选使用由偏光片和反射片或半透射反射片的叠层所制成的反射式或半透射式偏光片，由偏光片和相位延迟器的叠层所制成的椭圆偏光片或圆偏光片，由偏光片和视角补偿层或膜的叠层所制成的宽视角偏光片，或者是由偏光片和亮度增强膜的叠层所制成的亮度增强型偏光片。可在将透明保护膜粘合到起偏器上之后或之前将光学层或光学膜层压到透明保护膜上。
可进行硬涂覆处理以防止偏光片的表面受到擦伤。例如，可通过这样的方法来实现硬涂覆处理，其中将例如可从适当的可用紫外线固化的树脂如丙烯酸树脂或硅树脂中得到的硬度、润滑性等性能均优良的固化膜添加到透明保护膜的表面上。进行防反射处理以防止偏光片的表面反射外部光。例如，可通过根据现有技术的形成防反射膜的方法来实现防反射处理。进行防粘附处理以防止偏光片紧密地粘附在相邻层上。
进行防眩目处理以防止经偏光片发出的光的可见度受到在偏光片表面上反射的外部光的干扰。例如，防眩目处理可通过这样一种技术来实现，其中通过适当的方法来使透明保护膜的表面具有细微的不规则结构，这些方法例如为采用喷砂或压印的表面粗糙化方法，或者是与透明微粒相混合的方法。例如，可采用平均颗粒尺寸为0.5微米到50微米的透明微粒来作为包含于透明保护膜中的微粒，以用于形成细微的不规则表面结构的。透明微粒的例子包括：可以导电的硅石、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化钙、氧化锑等的无机微粒；以及交联或非交联聚合物的有机微粒。在形成细微的不规则表面结构时，所用的微粒量相对于100重量份的透明树脂来说通常处于从约2重量份到约70重量份的范围内，最好处于从5重量份到50重量份的范围内，以用于形成细微的不规则表面结构。防眩目层还可用作漫射层(具有视角扩大功能等)，用于漫散透过偏光片的光以扩大视角等。
顺便提及，光学层如防反射层、防粘附层、漫射层或防眩目层可设置在透明保护膜本身上，或者设置为与透明保护膜分开的物体。
将起偏器和透明保护膜相互粘合的工艺并不受到任何特殊的限制。例如，粘合工艺可通过由烯类聚合物制成的粘合剂或者是至少由含有硼酸或硼砂、戊二醛或三聚氰胺和草酸的乙烯醇聚合物的含水交联剂制成的粘合剂来进行。粘合层可形成为所施加的水溶液的干燥层。水溶液可制备成使得如果需要的话可在水溶液中混合其它添加剂和催化剂，例如酸。
反射式偏光片是设有反射层的偏光片。例如，反射式偏光片可用于形成这样一种类型的液晶显示装置，其通过反射来自观看侧(显示侧)的入射光来进行显示。反射式偏光片具有这样的优点，即，由于不需要内置光源如背光单元，因此可以容易地实现液晶显示装置的厚度和尺寸的降低。反射式偏光片可用适当的方法来形成，例如如果需要的话可通过透明保护层等来在偏光片表面上提供金属等的反射层的方法。
作为一个特定示例，反射式偏光片可形成为使得可在无光泽的透明保护膜的表面上设置反光金属如铝的箔片或沉积薄膜，从而在透明保护膜上形成反射层。反射式偏光片还可形成为可在细微的不规则表面结构上形成具有细微不规则结构的反射层，其形成方式为将微粒与透明保护膜混合。具有细微不规则结构的反射层具有这样的优点，即，入射光被不规则的反射漫射以防止产生一定的方向性和眩目的外观，从而抑制了亮度和暗度的不均匀性。含有微粒的透明保护膜还具有这样的优点，即，入射光及其反射光在透过透明保护膜时发生漫射，从而更好地抑制了亮度和暗度的不均匀。具有与透明保护膜的细微不规则表面结构相对应的细微不规则结构的反射层可通过这样的技术来形成，其中通过适当的气相沉积或涂镀方法，例如真空气相沉积方法、离子镀方法或溅射方法来在透明保护膜的表面上直接设置金属。
作为在偏光片的透明保护膜上直接设置反射片的替代，可采用由符合透明薄膜的适当薄膜和设置在该适当薄膜上的反射层所构成的反射片来作为反射片。顺便提及，反射层通常由金属制成。因此，从防止因氧化而使反射率降低并因而使初始反射率具有较长的耐用性且避免单独设置保护层的观点出发，最好在反射层的反射表面上涂覆透明的保护膜或偏光片。
顺便提及，通过提供上述反射层作为半透射式反射层，例如能够反射一部分光和透射其余部分光的半透明反射镜，就可以得到半透射式偏光片。半透射式偏光片通常设置在液晶盒的后侧，从而能够形成这样一种类型的液晶显示装置，其中在相对较亮的环境下使用该液晶显示装置时，图像显示基于反射来自观看侧(显示侧)的入射光来进行，而在相对较暗的环境下使用该液晶显示装置时，图像显示基于使用设于半透射式偏光片后侧上的内置光源如背光单元来进行。也就是说，半透射式偏光片可有效地用于形成这样一种类型的液晶显示装置，在用于较亮环境时它可以节约光源如背光单元所消耗的能量，并且通过使用内置光源还可在相对较暗的环境下使用。
下面将介绍作为偏光片和相位延迟器的叠层的椭圆偏光片或圆偏光片。相位延迟器可用于将线偏振光转化为椭圆或圆偏振光，将椭圆或圆偏振光转化成线偏振光，或者改变线偏振光的偏振方向。特别是作为将线偏振光转化为椭圆或圆偏振光或者将椭圆或圆偏振光转化成线偏振光的相位延迟器，这里可使用所谓的四分之一波片(也称为λ/4片)。通常采用半波片(也称为λ/2片)来改变线偏振光的偏振方向。
椭圆偏光片可有效地用于补偿(或防止)因超扭曲向列型(STN)液晶显示装置的液晶层双折射所引起的着色(蓝色或黄色)，以便实现无着色的单色显示。优选使用能够控制三维折射率的那类椭圆偏光片，这是因为可以补偿(或防止)在倾斜地观看液晶显示装置的屏幕时所产生的着色。圆偏光片可有效地用于调节例如用于彩色图像显示的反射式液晶显示装置上的图像的色调。圆偏光片还具有防反射功能。
相位延迟器的例子包括：单轴或双轴拉伸的高分子材料的双折射薄膜；液晶聚合物的定向膜；以及设有由薄膜支撑的液晶聚合物的定向层的薄膜。例如，拉伸高分子材料的工艺可通过滚卷拉伸方法、长间隙对齐拉伸方法、拉幅机拉伸方法、管式拉伸方法等来进行。在单轴拉伸的情况下，拉伸比通常处于约1.1倍到约3倍的范围内。相位延迟器的厚度也不受到任何特殊的限制。一般来说，相位延迟器的厚度处于10微米到200微米的范围内，最好处于20微米到100微米的范围内。
高分子材料的例子包括：高分子物质，例如聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基乙烯基醚、聚丙烯酸羟乙基酯、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚碳酸酯、聚烯丙基化物、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、对聚苯硫、聚苯醚、聚烯丙基砜、聚乙烯醇、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、聚氯乙烯和纤维素聚合物；以及这些高分子物质的各种共聚物或三元共聚物、接枝共聚物和共混物。这些高分子材料在拉伸时形成了定向物质(拉伸薄膜)。
液晶聚合物的例子包括各种主链或侧链聚合物，其具有引入到其主链或侧链中以施加液晶取向特性的共轭线性原子团(刚性基团)。主链液晶聚合物的具体例子包括具有刚性基团通过间隔部分相连以具有挠曲特性的结构的聚合物，也就是说，向列型液晶聚酯聚合物、盘型聚合物和胆甾醇型聚合物。侧链液晶聚合物的具体例子包括这样的聚合物，其具有作为主链的聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯或聚丙二酸酯和作为侧链的通过共轭原子团的间隔部分相连的可产生向列型排列的对位取代的环状化合物单元。这些液晶聚合物中的每一种均可由这样的方法来生产，其中将液晶聚合物溶液铺开在形成于玻璃板或倾斜地沉积有二氧化硅的定向表面上的聚酰亚胺、聚乙烯醇等的薄膜的摩擦面上，然后进行加热。
相位延迟器可具有符合使用目的的适当延迟，这些目的例如为补偿因各种波片和液晶层的双折射所引起的着色、视角等。相位延迟器可由至少两种相位延迟器的叠层制成，以便控制光学特性如延迟。
提供了椭圆偏光片或反射式椭圆偏光片来作为采用至少一个偏光片或反射式偏光片和至少一个相位延迟器的适当组合的叠层。(反射式)椭圆偏光片以下述方式来形成，即在液晶显示装置的生产工艺中将至少一个(反射式)偏光片和至少一个相位延迟器连续并分开地层压和粘合在一起。或者，可预先提供(反射式)椭圆偏光片作为光学膜。作为光学膜而提供的(反射式)椭圆偏光片在层压加工中具有良好的质量稳定性和效率，因此它具有可提高液晶显示装置等的生产效率的优点。
视角补偿膜是提供用于拓宽视角的薄膜，以便能相对清晰地看见图像，即使在未垂直地而是稍稍倾斜地观看液晶显示装置的屏幕时也是如此。视角补偿相位延迟器的例子包括：相位延迟器；液晶聚合物等的定向膜；以及具有支撑于其上的液晶聚合物的定向层的透明衬底。虽然普通的相位延迟器由在平面内方向上被单轴地拉伸以具有双折射性的聚合物膜制成，然而用作视角补偿膜的相位延迟器可由在平面内方向上被双向地拉伸以具有双折射性的聚合物膜制成，或者由双向拉伸的薄膜如聚合物膜或在平面内方向上被单轴地拉伸并在厚度方向上进一步拉伸以具有双折射性且折射率在厚度方向上受控的梯度定向膜制成。梯度定向膜的例子包括：聚合物膜，其在将热收缩膜粘合到聚合物膜上之后在热收缩膜因加热而产生的收缩力作用下拉伸和/或收缩；以及倾斜定向的液晶聚合物膜。在介绍相位延迟器时列出的上述聚合物可用作用于形成作为视角补偿膜的相位延迟器的材料。从防止因视角变化的液晶盒延迟所引起的着色以及拓宽视角且具有良好可见性的观点出发，可以选择并使用适当的聚合物。
为了实现较宽的视角并具有良好的可见性，优选使用光学补偿相位延迟器，其形成为使得由三乙酰纤维素薄膜来支撑由液晶聚合物的定向层制成的、尤其是由盘型液晶聚合物的倾斜定向膜制成的光学各向异性层。
作为偏光片和亮度增强膜的叠层来提供的偏光片通常在被置于液晶盒的后侧上的状态下使用。亮度增强膜具有这样的特性，当自然光从液晶显示装置的背光单元中或通过后侧的反射而入射到亮度增强膜上时，该亮度增强膜可反射一部分光，例如具有预定偏振轴的线偏振光或具有预定方向的圆偏振光，但同时可透射过其余部分的光。作为偏光片和亮度增强膜的叠层来提供的偏光片还设置成使得在从光源如背光单元中发出的光入射在偏光片上时，具有预定偏振状态的一部分光被透射，而未具有该预定偏振状态的其它部分光不被透射而被反射。被亮度增强膜的表面所反射的光可通过设于亮度增强膜的后侧上的反射层而返回，使得这些光可再次入射到亮度增强膜上。结果，光可作为具有预定偏振状态的光而被部分地或完全地透射，从而实现了增加透过亮度增强膜的光的量。而且，可提供难以被起偏器吸收的偏振光来增加可用于液晶图像显示的光的量。这样就可以提高亮度。也就是说，如果从液晶盒后侧上的背光单元中发出的光入射在起偏器上而不使用亮度增强膜，那么透过起偏器的光很少，这是因为偏振方向与起偏器的偏振轴不重合的一大部分光被起偏器所吸收。也就是说，虽然透射光的量根据所用起偏器的性质而变化，然而通常有约50％的光被起偏器所吸收，减少了可用于液晶图像显示的光的量，因而使图像变暗。亮度增强膜不会透射具有偏振方向的将被起偏器吸收的光，也就是说，亮度增强膜只反射这类光一次。所反射的光通过设于亮度增强膜后侧的反射层而返回，因此光就再次入射在亮度增强膜上。在重复此操作时，在亮度增强膜和反射层之间反射和返回的光的偏振方向就被改变，以允许光透过起偏器。只有偏振方向可通过这种方式而改变的偏振光才提供给起偏器。因此，背光单元等所发出的光可有效地用于在液晶显示装置上进行图像显示，使得液晶显示装置的屏幕更亮。
可在亮度增强膜和反射层之间设置漫射片。由亮度增强膜所反射的偏振状态的光朝向反射层前进。设于亮度增强膜和反射层之间的漫射片使透过漫射片的光均匀地漫射，同时将偏振状态消除为非偏振状态。也就是说，偏振状态恢复到自然光状态。非偏振状态即自然光状态下的光朝向反射层前进，并被反射层反射。反射光再次透过漫射片，因此光再次入射在亮度增强膜上。该操作重复进行。当如上所述地提供用于从偏振状态恢复到其原始自然光状态的漫射片时，就可提供均匀亮度的屏幕，因此可以降低显示屏亮度的不均匀性，同时保持显示屏的亮度。这样就能够提供均匀亮度的显示屏，这是因为在提供了用于从偏振状态恢复到其原始自然光状态的漫射片时，初始入射光反射的重复次数存在适度的增加，并且漫射片还具有漫射功能。
适合使用的亮度增强膜的例子包括：具有可透射预定偏振轴的线偏振光但反射其余部分光的特性的薄膜，例如多层介电薄膜或具有折射率各向异性不同的层的多层薄膜；以及具有可反射左向圆偏振光或右向圆偏振光但透射其余部分光的特性的薄膜，例如胆甾醇型液晶聚合物的定向膜或其上支撑有胆甾醇型液晶聚合物的定向液晶层的薄膜。
因此，当透过可透射具有预定偏振轴的线偏振光的那类亮度增强膜的光入射在偏振轴与该预定偏振轴重合的偏光片上时，光可有效地透过偏光片，同时可抑制因偏光片所产生的吸收损耗。另一方面，在可以与胆甾醇型液晶层相同的方式透射圆偏振光的那类亮度增强膜中，虽然光可如其本身那样入射在起偏器上，然而从抑制吸收损耗的观点出发，最好应通过相位延迟器将圆偏振光转化为线偏振光，使得线偏振光可入射在偏光片上。顺便提及，当采用四分之一波片作为相位延迟器时，可将圆偏振光转化为线偏振光。
例如，通过将用作波长为550毫微米单色光的四分之一波片的延迟层和具有另一延迟特性的延迟层、例如用作半波片的延迟层层压在一起的方法，就可以得到一种相位延迟器，其可用作处于较宽波长范围如可见光波长范围内的四分之一波片。因此，设于偏光片和亮度增强膜之间的相位延迟器可包括一个延迟层，或者两个或多个延迟层。
顺便提及，当胆甾醇型液晶层形成为反射波长相互不同的两层或三层或多层组合式地层压在一起的排列结构时，可以得到作为能够反射较宽波长范围、例如可见光波长范围内的圆偏振光的层的胆甾醇型液晶层。结果，可以得到可在较宽波长范围内的透过胆甾醇型液晶的圆偏振光。
在本发明中，偏光片可形成为偏光片和两个或三个或多个光学层的叠层，其方式与偏振光分离式偏光片相同。因此，偏光片可以是反射式椭圆偏光片或半透射式椭圆偏光片，其由反射式偏光片或半透射式偏光片和相位延迟器的组合形成。
虽然作为偏光片和光学层的叠层的光学膜也可通过在液晶显示装置等的生产工艺中连续且分开地层压多个光学层的方法来形成，然而预先由层压所形成的光学膜具有优良的质量稳定性和装配操作效率等，并带来了可改善液晶显示装置等的生产工艺的优点。可采用适当的粘合装置如压敏粘合层来进行层压。当偏光片和另一光学层相互粘合时，可根据所需的延迟特性来设置它们的光学轴，以便形成适当的角度。
在本发明中，可在偏光片或层合光学元件上设置压敏粘合层，使得可通过压敏粘合层来将偏光片或层合光学元件粘合在另一部件例如液晶盒上。压敏粘合层并不受到任何特殊的限制。例如，根据相关的技术，压敏粘合层可由适当的压敏粘合剂如丙烯酸树脂来制成。从防止起泡现象和因吸湿而引起的剥落现象的观点出发，并且从防止因热膨胀系数之间的差异而引起的光学特性下降和液晶盒扭曲、因而形成具有高质量和优良耐用性的图像显示装置的观点出发，优选吸湿系数较低且耐热性优良的压敏粘合层。压敏粘合层可含有微粒以具有光漫射特性。可根据需要将压敏粘合层设在必要的表面上。例如，参考本发明中的由起偏器和至少一层保护膜构成的偏光片，在必要时可将压敏粘合层设置在保护层的一个或各个相对表面上。
当压敏粘合层暴露于该表面上，最好可用分隔物临时性地覆盖压敏粘合层以防止受到污染，直到将压敏粘合层投入实际使用为止。分隔物可通过下述方法形成，其中根据需要在符合透明保护膜的适当薄膜上设置适当释放剂的释放涂层，例如硅树脂释放剂、长链烷基释放剂，氟释放剂或硫化钼。
顺便提及，可通过适当的方法对用于形成偏光片和光学部件的各层例如起偏器、透明保护膜、光学层和压敏粘合层赋予可吸收紫外线的能力，该方法例如为用紫外线吸收剂对这些层进行处理的方法，紫外线吸收剂例如为水杨酸酯化合物、二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、氰基丙烯酸酯化合物或镍络盐化合物。
根据本发明的偏光片可优选用于形成图像显示装置，例如液晶显示装置、有机EL显示装置或PDP。
根据本发明的偏光片可优选用于形成各种装置，例如液晶显示显示装置。例如，偏光片可用于反射式、半透射式液晶显示装置，或者是在液晶盒的一个或各个相对表面上设置了偏光片的透射-反射双重液晶显示装置。液晶盒的衬底可以是塑料衬底或玻璃衬底。可随意地选择用于形成液晶显示装置的液晶盒。例如，可采用任何适当类型的液晶盒，例如以薄膜晶体管型液晶盒为代表的有源矩阵驱动型液晶盒，或者是以扭曲向列液晶盒或超扭曲向列液晶盒为代表的无源矩阵驱动型液晶盒。
当分别在液晶盒的相对表面上设置偏光片或光学部件时，偏光片或光学部件可以是相同的或不同的。为了形成液晶显示装置，可在适当的位置处设置适当部分如棱柱阵列片、棱镜阵列片、光漫射片和背光单元的一个或两个或多个层。
接着将介绍有机场致发光装置(有机EL显示装置)。一般来说，在有机EL显示装置中，在透明衬底上顺序地层压透明电极、有机发光层和金属电极，从而形成了发射极(有机场致发光发射极)。有机发光层由多种有机薄膜的叠层来提供。例如，已经知道了多种组合的构造，例如由三苯胺衍生物等制成的空穴注入层和由有机荧光固体物质如蒽制成的发光层所形成的叠层，由发光层和二萘嵌苯衍生物等制成的电子注入层所形成的叠层，以及由空穴注入层、发光层和电子注入层所形成的叠层。
有机EL显示装置根据下述原理来发光。当在透明电极和金属电极之间施加电压时，空穴和电子就注入到有机发光层中。在有机发光层中，这些空穴和电子重新结合以产生用于激励荧光物质的能量。当所激励的荧光物质恢复到其常态时，光就从荧光物质中发出。上述原理中的空穴-电子重新结合的机理与普通的二极管相同。从该事实中可以预计，电流和发光效率因相对于所施加电压的可矫性而具有很强的非线性。
在有机EL显示装置中，至少一个电极必须是透明的以透射由有机发光层所发出的光。一般来说，可采用由透明导电体例如氧化锡铟(IT0)制成的透明电极作为阳极。另一方面，重要的是采用逸出功较小的物质作为阴极，以便容易地进行电子注入以提高发光效率。一般来说，可采用由Mg-Ag、Al-Li等制成的金属电极来作为阴极。
在如上所述地构造的有机EL显示装置中，有机发光层形成为约10毫微米厚的非常薄的薄膜。因此，与透明电极一样，有机发光层可近乎完美地发出光。结果，在非发射操作时入射在透明衬底的表面上、穿过透明电极和有机发光层并被金属电极所反射的光将再次进入到透明衬底的表面侧。因此，当从外侧看去时，有机EL显示装置的显示表面看上去如镜面一样。
在包括具有通过施加电压来发光的有机发光层、设于有机发光层的前表面侧的透明电极以及设于有机发光层的后表面侧的金属电极的有机场致发光发射极的有机EL显示装置中，偏光片可设置在透明电极的前表面侧，而延迟膜可设置在透明电极和偏光片之间。
延迟膜和偏光片具有使来自外部并被金属电极反射的光产生偏振的功能。偏振功能可有效地防止从外部看到金属电极的镜面。特别是在延迟膜由四分之一波片构成且偏光片和相位延迟器之间的光的偏振方向角被调节成π/4时，金属电极的镜面被非常好地屏蔽住。
也就是说，只有入射在有机EL显示装置上的外部光的线偏振光分量透射过偏光片。一般来说，线偏振光通过延迟膜转化成椭圆偏振光。特别是在延迟膜由四分之一波片构成且偏光片和相位延迟器之间的光的偏振方向角被调节成π/4时，线偏振光可通过延迟膜而转化成圆偏振光。
圆偏振光透过透明衬底、透明电极和有机薄膜，然后被金属电极反射。反射光再次透过有机薄膜、透明电极并穿过透明衬底，然后再次被延迟膜转化成线偏振光。线偏振光无法透过偏光片，这是因为它与偏光片的偏振方向垂直。结果，金属电极的镜面被非常好地屏蔽住。
根据本发明，提供了一种如下所述的卷曲很小的偏光片和用于生产偏光片的方法。在将两个卷曲保护片层压到起偏器上之前测量两个卷曲保护片的卷曲方向和卷曲量。两个卷曲保护片分别层压在起偏器的相对表面上，使得两个卷曲保护片的卷曲方向相反。这样就可得到卷曲很小的偏光片。
下面将根据下述示例和比较示例来更具体地介绍本发明，然而本发明并不限于这些示例和比较示例。
示例1
在第一浴槽(含有碘和碘化钾的水溶液，30℃)中将聚乙烯醇(PVA)薄膜(由Kuraray有限公司制造，聚合度为2400)拉伸到三倍，然后在第二浴槽(含有硼酸和碘化钾的水溶液，55℃)中拉伸到总拉伸系数为6倍，从而得到起偏器。然后，通过PVA粘合剂将均由80微米厚的三乙酰纤维素(TAC)薄膜制成的两个保护片(保护片a和b)粘舍到起偏器的各自相对表面上，并使两个保护片的卷曲方向如图1A所示地相反。然后在50℃下对带有两个保护片的起偏器进行干燥5分钟。这样就生产出了偏光片。这种情况下的层压系数为60。结果，偏光片在层压后的卷曲量为8毫米。偏光片的卷曲很小。
示例2
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为40的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图1B所示地相反。结果，偏光片在层压后的卷曲量为4毫米。偏光片的卷曲很小。
示例3
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为30的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图1A所示地相反。结果，偏光片在层压后的卷曲量为2毫米。偏光片的卷曲非常小。
示例4
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为20的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图1A所示地相反。结果，偏光片在层压后的卷曲量为0毫米。偏光片的卷曲为零。
示例5
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为80的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图1A所示地相反。结果，偏光片在层压后的卷曲量为14毫米。偏光片的卷曲相对较小。
比较示例1
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为80的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图2A所示地相同。结果，偏光片在层压后的卷曲量为21毫米。偏光片的卷曲较明显。
比较示例2
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为60的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图2A所示地相同。结果，偏光片在层压后的卷曲量为23毫米。偏光片的卷曲较明显。
比较示例3
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为40的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图2A所示地相同。结果，偏光片在层压后的卷曲量为28毫米。偏光片的卷曲较明显。
比较示例4
以与示例1相同的方式来生产偏光片，不同之处在于，将层压系数为20的两个保护片粘合到起偏器的各自相对表面上，使得两个保护片的卷曲方向如图2B所示地相同。结果，偏光片在层压后的卷曲量为38毫米。偏光片的卷曲较明显。
(测量保护片的卷曲量的方法)
如下所述地测量各保护片的卷曲量。如图3所示，从原始保护片20上冲出尺寸均为3毫米宽和35毫米长的五个样件21，使得各样件21的35毫米的长度取自于原始保护片20的宽度方向4上。在相对湿度为25±2％的环境条件下保存24小时之后，将各样件21从该环境条件下取出。在2分钟内将各样件21放在一个平表面上。在将各样件21的一端夹住5毫米的情况下测量从该平表面上抬起的空间距离。以上述方式对所有五个样件21进行测量，因此计算出五个测量值的平均值，将其作为保护片的卷曲量。
(测量偏光片的卷曲量的方法)
偏光片的卷曲量如下地测量。如图4所示，从原始偏光片30的宽度方向4上冲出尺寸均为25平方厘米的三个样件31，使得原始偏光片30的吸收轴6与各样件31的各侧倾斜成45°角。将各样件31放在平表面上。在样件31的宽度方向4上的两个顶点处测量从该表面上抬起的空间距离。以上述方式对所有三个样件31进行测量，因此计算出六个测量值的平均值，将其作为偏光片的卷曲量。
                               表1
状态   层压方法   层压系数 保护片a的卷曲量(毫米) 保护片b的卷曲量(毫米) 偏光片的卷曲量(毫米)和评估
    示例1   图1A     60     1.0     0.4     8     ○
    示例2   图1B     40     1.0     0.6     4     ◎
    示例3   图1A     30     1.0     0.7     2     ◎
    示例4   图1A     20     0.5     0.4     0     ◎
    示例5   图1A     80     1.0     0.2     14     △
比较示例1   图2A     80     1.0     0.2     21     ×
比较示例2   图2A     60     1.0     0.4     23     ×
比较示例3   图2A     40     1.0     0.6     28     ×
比较示例4   图2B     20     1.0     0.8     38     ×
(偏光片的卷曲量的评估)
×：不小于15毫米
△：不小于10毫米但小于15毫米
○：不小于5毫米但小于10毫米
◎：小于5毫米
从表1中的结果中可以清楚，通过根据本发明的示例1到5所述的生产方法所生产出的层压偏光片的卷曲量很小。还可以理解，根据本发明的生产方法可以解决卷曲的问题。
如上所述，在根据本发明的偏光片的生产方法中，可以调节层压在起偏器的各个相对表面上的两个保护片的卷曲方向，以便抑制偏光片的卷曲量，从而提高在将偏光片粘合到面板上时的工作效率，并提高光学特性如平面内透射率的变化。此外，当降低与保护片的卷曲量有关的层压系数时，可以得到卷曲很小的偏光片。这就提供了一种通过本发明的生产方法所生产出的偏光片，以及采用了该偏光片的图像显示装置。

Claims (13)

1.一种用于生产偏光片的方法，包括步骤：将一对卷曲的保护片分别层压在起偏器的相对表面上，使得所述这对卷曲的保护片各自的卷曲方向相反。
2.根据权利要求1所述的生产偏光片的方法，其特征在于，所述这对卷曲的保护片具有不大于60的层压系数L，所述层压系数L由下式给出：
L＝(a-b)/a×100
其中a和b是所述这对保护片各自的卷曲量，并假定a＞b。
3.根据权利要求1所述的生产偏光片的方法，其特征在于，所述这对保护片的突起的卷曲表面相互面对。
4.根据权利要求1所述的生产偏光片的方法，其特征在于，所述这对保护片的下凹的卷曲表面相互面对。
5.根据权利要求2所述的生产偏光片的方法，其特征在于，所述层压系数L不大于40。
6.一种通过根据权利要求1所述的方法所生产出的偏光片。
7.一种复合偏光片，其包括根据权利要求6所述的偏光片和层压在所述偏光片上的光学层。
8.一种采用了至少一个根据权利要求1所述的偏光片的图像显示装置。
9.一种采用了至少一个根据权利要求7所述的复合偏光片的图像显示装置。
10.一种偏光片，其包括起偏器和分别层压在所述起偏器的相对表面上的一对保护片，其中，在将所述这对保护片从所述偏光片上分离出来时，所述这对保护片的卷曲方向相反。
11.一种复合偏光片，其包括根据权利要求10所述的偏光片和层压在所述偏光片上的光学层。
12.一种采用了至少一个根据权利要求10所述的偏光片的图像显示装置。
13.一种采用了至少一个根据权利要求11所述的复合偏光片的图像显示装置。
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