CN1591114A - 移相板一体型偏光板及其制造方法以及液晶显示装置 - Google Patents

移相板一体型偏光板及其制造方法以及液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种均匀性良好，并整体呈现双轴定向性，且可在大范围设定双轴定向的光学特性的移相板一体型偏光板及其制造方法，并将其与液晶单元组合形成液晶显示装置。首先，在脱模薄膜6上，形成具有折射率异方性的涂层4。经过将该涂层4在偏光片1或向面内定向的透明树脂薄膜3上进行层叠的工程，及将偏光片1和透明树脂薄膜3或涂层4进行层叠的工程，而制作移相板一体型偏光板10。由透明树脂薄膜3和涂层4形成移相板2，其面内的延迟值(R0)在20nm以上，且厚度方向的延迟值(R′)大于40nm。将该移相板一体型偏光板与液晶单元进行组合，形成液晶显示装置。

Description

移相板一体型偏光板及其制造方法以及液晶显示装置
技术领域
本发明关于一种适合用于液晶显示装置的可视角特性的改良的移相板一体型偏光板及其制造方法。本发明也关系到利用该移相板一体型偏光板的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置(LCD)，从小型的到大显示容量的，可作为平面显示装置而得到广泛应用。但是，LCD具有从倾斜方向观察时对比度差，或因色调显示产生使明亮反转的色调反转等而使显示特性变差的可视角特性，迫切需要对其进改良。
近年，作为改良该可视角特性的LCD的方式，例如在日本专利早期公开的专利第2548979号公报(专利文献1)所示那样的垂直定向向列型液晶显示装置(VA-LCD)。已知VA-LCD如SID 97 DIGEST的第845~848页(非专利文献1)所示，藉由在液晶单元上下配置2张沿与薄膜面垂直的方向具有光学轴的负的单轴相位差薄膜，可得到更广的可视角特性，另外藉由在该LCD上再适用面内的延迟值约为50nm的具有正的折射率异方性的单轴定向性相位差薄膜，可更进一步地实现广可视角特性。这种使沿与薄膜面垂直的方向具有光学轴的负的单轴相位差薄膜和具有正的折射率异方性的单轴定向性相位差薄膜进行组合的移相板，可在整体上呈现出与双轴定向性相位差薄膜大致相同的光学特性。
另外，即使在VA-LCD以外，对90°扭转向列液晶显示装置也存在利用双轴定向性相位差薄膜改良可视角的方法。因此，迫切期望一种构成简单且具有能够适用于LCD程度的均匀性的双轴定向性的相位差薄膜。
已知双轴定向性的相位差薄膜可利用由热可塑性高分子构成的薄膜的双轴延伸而得到。作为用于双轴延伸的装置，有可将薄膜小片进行双轴延伸的测试装置、公知的包装用薄膜等的生产中所使用的连续的双轴延伸装置，但在测试装置中不能量产可适用于LCD程度的尺寸的相位差薄膜，另一方面，在连续的双轴延伸装置中，难以大面积实现可适用于LCD程度的延迟值的均匀性、滞相轴方向的均匀性和表面性(无伤痕)。而且，在利用公知的制造LCD用相位差薄膜的延伸装置时，尽管能够大面积得到足够的均匀性，但所得到的光学特性只是在一个双轴定向性被严格限定的范围内。
也已知藉由涂敷某种溶液或分散液，可形成呈现折射率异方性的层。例如，在日本专利早期公开的特开平7-191217号公报(专利文献2)中记述了将在有机溶媒中溶解了盘状液晶的涂敷液，在透明支持薄膜上进行涂敷，并将使该液晶倾斜定向且固定化的层作为光学异方组件的方法，另外还有将该光学异方组件配置在偏光片的至少一面上而形成椭圆偏光板的方法。在日本专利早期公开的特开平10-104428号公报(＝USP6,6060,183；专利文献3)中，记述了利用含有至少1种可在有机溶媒中进行分散的有机粘土复合物的层形成相位差薄膜的方法。在WO94/24191号公报(＝日本专利之特表平8-511812号公报；专利文献4)中，记述了将由可溶性聚酰亚胺溶液所调制的均匀聚合物·聚酰亚胺膜作为LCD的负的双折射层使用的方法。在WO96/11967号公报(＝日本专利之特表平10-508048号公报；专利文献5)中，记述了将呈现负的折射率异方性的由聚酰胺、聚酯、聚(酰胺-亚胺)或聚(酯-亚胺)构成的硬杆式聚合物所调制的负的双折射性薄膜用于LCD的方法。而且，在日本专利早期公开之特开平5-249457号公报(＝USP5,196,953；专利文献6)中，记述了将具有不同折射率的材料交互层叠的多层薄膜作为LCD的光学补偿层的方法。
另一方面，当将习知的双轴定向性相位差薄膜在LCD上搭载使用时，通常需要将在偏光片的两面粘贴有透明树脂薄膜的带保护层的偏光片，粘贴在该相位差薄膜上，所以存在LCD的厚度变厚，而且形成高成本的问题。
[专利文献1]专利第2548979号公报
[专利文献2]日本专利早期公开的特开平7-19127号公报
[专利文献3]日本专利早期公开的特开平10-104428号公报(＝USP6,6060,183)
[专利文献4]WO94/24191号公报(＝特表平8-511812号公报)
[专利文献5]WO96/11967号公报(＝特表平10-508048号公报)
[专利文献6]日本专利早期公开的特开平5-249457号公报(＝USP 5,196,953)
[非专利文献1]SID 97 DIGEST，p.845-848
本发明们为了开发一种即使为大面积物也均匀性良好而且光学特性的设定范围广的移相板，另外还开发一种将其与偏光片一体化的移相板一体型偏光板，进行了特意研究。在本发明人首先申请的日本专利特愿2003-90260号中，提出了藉由将向面内定向的透明树脂薄膜作为基板，并在其至少一面上设置至少一层具有折射率异方性的涂层，而使面内的延迟值呈现为一定值，且将由面内的滞相轴作为倾斜轴倾斜40度进行测定的延迟值和面内的延迟值所算出的薄膜厚度方向的延迟值呈现为一定值的迭层移相板，与偏光片一体化，从而形成移相板一体型偏光板的方法。
而且，本发明者们发现，在制作该移相板一体型偏光板时，藉由将具有折射率异方性的涂层预先形成在脱模薄膜上，并将其利用转印而在上述偏光片或上述透明树脂薄膜上进行层叠，与在向面内定向的透明树脂薄膜上直接形成涂层的情况相比，可得到不使该透明树脂薄膜的光轴精度下降，且作为成本优良的可视角补偿薄膜使用之移相板一体型偏光板。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于，提供一种均匀性良好，并整体呈现双轴定向性，且可在大范围设定双轴定向的光学特性的移相板一体型偏光板。本发明的另一目的在于，提供一种有利于制造该移相板一体型偏光板的方法。本发明还有一目的在于，利用该移相板一体型偏光板，提供一种可视角改良，且在厚度和成本方面有利的液晶显示装置。
即，如利用本发明，可提供一种使移相板在偏光片上进行层叠；该移相板由向面内定向的透明树脂薄膜和至少一层具有折射率异方性的涂层构成，面内的延迟值(R0)在20nm以上，且厚度方向的延迟值(R’)大于40nm；而且前述涂层是在脱模薄膜上形成以后，再转印到在前述偏光片的表面或前述透明树脂薄膜的表面上的移相板一体型偏光板。
如果在将向面内定向的透明树脂薄膜和至少一层具有折射率异方性的涂层所构成的移相板进行层叠的状态下进行准备，则其面内的延迟值(R0)可在该层叠的状态下直接求取，而且其厚度方向的延迟值(R’)可由在将该层叠移相板的面内的滞相轴作为倾斜轴倾斜40°的状态下所测定的延迟值(R40)，和进行层叠的状态下的面内的延迟值(R0)算出。R0也可由构成移相板的透明树脂薄膜及涂层的各个面内的延迟值(分别为R0B及R0C)求取，该移相板的R’也可分别由其构成部分即透明树脂薄膜及涂层的厚度方向的延迟值(分别为R’B及R’C)求取。这里，R’B及R’C分别关于透明树脂薄膜及涂层，可由在将面内的滞相轴作为倾斜轴并倾斜40°的状态下所测定的延迟值(分别为R40B及R40C)和面内的延迟值(R0B及R0C)算出。
在上述的移相板一体型偏光板中，向面内定向的透明树脂薄膜，其面内的延迟值(R0B)在20nm以上为佳。透明树脂薄膜可由聚碳酸酯系树脂、环状聚烯系树脂、纤维素系树脂等构成。
在上述移相板一体型偏光板中，具有折射率异方性的涂层可由例如液晶性化合物构成，或由使液晶化合物硬化的物质构成。而且，该具有折射率异方性的涂层也可由含有在有机溶媒中可分散的有机粘土复合物的层构成。这里，含有有机粘土复合物的层除了有机粘土复合物以外，还可含有粘合剂树脂例如氨基甲酸乙酯树脂。另外，该具有折射率异方性的涂层也可由可溶性聚酰亚胺溶液所调制的均匀聚合物·聚酰亚胺构成，或由呈现负的折射率异方性的含有利用聚酰胺、聚酯、聚(酰胺-亚胺)或聚(酯-亚胺)所形成的硬杆式聚合物的层构成。另外，该具有折射率异方性的涂层也可由使具有不同折射率的材料交互层叠的多层薄膜的层构成。
而且，如利用本发明，也可提供一种移相板一体型偏光板的制造方法，是一种制造在偏光片的表面上，使由向面内定向的透明树脂薄膜和至少一层具有折射率异方性的涂层所构成的移相板进行层叠的移相板一体型偏光板的方法；包括在脱模薄膜上形成前述涂层后，将该涂层在前述偏光片或前述透明树脂薄膜上进行层叠的工程、及将前述偏光片和构成前述移相板的透明树脂薄膜或涂层进行层叠的工程；以按照偏光片/透明树脂薄膜/涂层的顺序，或偏光片/涂层/透明树脂薄膜的顺序进行配置的形态而进行前述各工程。如利用该方法，可精度良好且廉价地制造前述移相板一体型偏光板。
该方法具体地说，可按照下述这样的顺序进行。即，首先在脱模薄膜上预先形成前述具有折射率异方性的涂层。然后，第一方法是藉由另外在偏光片上层叠向面内定向的透明树脂薄膜，接着在该透明树脂薄膜的与偏光片不接触的面上，将前述在脱膜薄膜上所形成的涂层进行层积，从而得到依照偏光片/透明树脂薄膜/涂层的顺序进行配置的移相板一体型偏光板。第二方法是藉由将在脱模薄膜上所形成的涂层，在向面内定向的透明树脂薄膜上进行层叠，接着在该透明树脂薄膜的与上述涂层不接触的面上层叠偏光片，从而得到依照偏光片/透明树脂薄膜/涂层的顺序进行配置的移相板一体型偏光板。第三方法是藉由将脱模薄膜上所形成的涂层在偏光片上进行层叠，接着在将该涂层上的脱模薄膜进行剥离后，在该涂层的与偏光片不接触的面上，层叠向面内定向的透明树脂薄膜，从而得到依照偏光片/涂层/透明树脂薄膜的顺序进行配置之移相板一体型偏光板。而且，第四方法是藉由将脱模薄膜上所形成的涂层，在向面内定向的透明树脂薄膜上进行层叠，接着在将该涂层上的脱模薄膜进行剥离后，在该涂层的与透明树脂薄膜不接触的面上层叠偏光片，从而得到依照偏光片/涂层/透明树脂薄膜的顺序进行配置的移相板一体型偏光板。
在这些所有的方法中，又以将向面内定向的透明树脂薄膜和具有折射率异方性的涂层通过粘着剂层进行层叠的为佳。
关于本发明的移相板一体型偏光板，可有效地应用于垂直定向(VA)、扭转向列(TN)、光学补偿弯曲(OCB)等各种模式的LCD可视角特性的改良。因此，如利用本发明，也可提供一种包括至少1张前述移相板一体型偏光板、液晶单元的液晶显示装置。届时，移相板一体型偏光板以其移相板侧与液晶单元相对的形态进行配置。
附图说明
图1是本发明的移相板一体型偏光板的具体的层构成的断面模式图。
图2是本发明的移相板一体型偏光板的具体制造方法的断面模式图。
图3是装入了移相板一体型偏光板的液晶显示装置的一个例子的断面模式图。
符号的说明
1：偏光片
2：移相板
3：向面内定向的透明树脂薄膜
4：具有折射率异方性的涂层
6：脱模薄膜
10：移相板一体型偏光板
20：液晶单元
21：前面侧透明电极
22：背面侧电极
23：液晶层
30：背光灯
具体实施方式
下面酌情参照所附加的附图对本发明进行详细的说明。在附图中，图1是关于本发明的移相板一体型偏光板的具体的层构成的断面模式图。图2为按阶段表示的本发明的移相板一体型偏光板的具体制造方法的断面模式图。图3为装入了本发明的移相板一体型偏光板的液晶显示装置的一个例子的断面模式图。
在本发明中，如图1(A)所示，在偏光片1上，将特定的层构成且呈现特定的光学特性的移相板2进行层叠，形成移相板一体型偏光板10。移相板2如图1(B)及(C)所示，由向面内定向的透明树脂薄膜3和具有折射率异方性的涂层4构成。涂层4既可由1层构成，也可由2层以上的多层构成。该由透明树脂薄膜3和涂层4构成的移相板2，如图1(B)所示，既可于透明树脂薄膜3侧在偏光片1上进行层叠，也如图1(C)所示，于涂层4侧在偏光片1上进行层叠。
偏光片1采用对特定振动方向的直线偏光具有选择性透过的即可。具体地说，可为将聚乙烯醇系等树脂薄膜作为基底，并在其中使二色性色素等进行定向的。作为二色性色素，典型地可采用碘或二色性染料。例如，在单轴延伸聚乙烯醇中使碘分子吸附定向的，和在单轴延伸聚乙烯醇中使偶氮系二色性染料吸附定向的等，可被作为偏光片1的例子。这些使二色性色素被吸附定向的聚乙烯醇系偏光片，具有吸收在二色性色素的定向方向上具有振动面的直线偏光，并透过在与其直交的方向上具有振动面的直线偏光的机能。
在移相板一体型偏光板10中，作为移相板2的基板的透明树脂薄膜3是向面内定向的，其面内延迟值(R0B)在20nm以上为佳。另外，为了有效地对VA-LCD、利用薄膜晶体管进行驱动的扭转向列液晶显示装置(TFT-TN-LCD)等的可视角进行补偿，也需要使透明薄膜3的面内延迟值(R0B)为20～160nm或可视光的2分之1波长附近的250～300nm。
作为透明树脂薄膜3，可使用例如聚碳酸酯系树脂、环状聚烯系树脂、纤维素系树脂等。特别是当将本发明的移相板一体型偏光板作为对对角14英寸(355mm)大小以上的大型LCD的可视角补偿薄膜使用时，如以利用粘着剂在液晶单元上进行粘贴配置的状态暴露于高温下，则因热产生的应力而使延迟值产生偏离，或在透过型LCD的情况下因热所产生的应力不均而使延迟值出现不稳定，有时会引起对比度的下降和显示的不均匀。当在这种应力条件下使用时，为了不使延迟值的均匀性低下，从变性或共聚合聚碳酸酯系树脂、环状聚烯系树脂、纤维素系树脂等中，选择光弹性系数的绝对值在10×10-13cm2/dyne以下的为佳。
这些透明树脂薄膜最好是采用利用溶剂浇铸法和残留应力的低精密挤压法等方法而将原反薄膜制膜，另外利用延伸等进行定向而付以必要的光学特性。在原反薄膜的制膜中，利用首先将例示的树脂在适当的溶剂中进行溶解，并将该溶液在不锈刚制的带状物或鼓状物或脱模薄膜(脱模处理后的聚乙烯对苯二酸酯薄膜等)的上面进行流延，干燥后从带状物、鼓状物或脱模薄膜上剥离膜制品的浇铸法进行制膜，由于可得到均匀性优良的原反薄膜，所以较佳。
作为定向方法，可采用将原反薄膜利用展幅机横向单轴延伸法和低倍率的轧辊间纵向单轴延伸法等进行延伸的方法、当利用溶剂浇铸进行制膜时，在从带状物、鼓状物或脱模薄膜上进行剥离的工程或干燥工程中，加以少许的应力而沿薄膜的流动方向进行单轴延伸的方法等。当作为移相板一体型偏光板10的移相板2的面内的延迟值(R0)，需要大约100nm以上的值时，采用将原反薄膜利用展幅机横向单轴延伸法和低倍率的轧辊间纵向单轴延伸法进行定向的方法较佳。另一方面，当R0需要比较小的值，为20nm～约100nm时，采用在原反薄膜的溶剂浇铸时或熔融挤出后的卷绕时进行单轴延伸的方法较佳。利用延伸所得到的定向，只要能得到必要的薄膜面内的延迟值(R0B)即可，既可为单轴定向性，也可带有利用展幅机横向延伸法所能给予的程度的少许的双轴定向性。
移相板一体型偏光板10的相位差板2是在这种向面内定向的透明树脂薄膜3上层叠具有折射率异方性的涂层4，并作为整体呈现双轴定向性的。即，该移相板2藉由在作为基材的透明树脂薄膜3上付以面内相位差，再将在厚度方向上具有负的折射率异方性的涂层4进行层叠，补充双轴定向性的不足部分，从而可在整体上呈现双轴定向性。
偏光片1和移相板2的轴角度，可根据应用它们的液晶单元种类，进行最佳地设定。根据液晶单元的种类，可使偏光片1的透过轴和移相板2的滞相轴以大致0°、大致90°或此间的适当角度进行配置。
在本发明中，采用将前述具有折射率异方性的涂层4，预先在脱模薄膜上形成后，再将其在偏光片1或透明树脂薄膜3上进行转印的方法。藉由采用这种方法，没有必要在偏光板上进行使涂层4干燥的工程，所以不会产生因热造成的偏光片的劣化和因干燥不足造成的涂层的不良状态，可有利地制造移相板一体型偏光板10。这里，所谓脱模薄膜，为施以使其表面上形成的层容易剥离的处理的薄膜，一般所销售的是在树脂薄膜的表面涂敷硅树脂和氟树脂等脱模剂而进行脱模处理的薄膜。
下面根据图2对利用本发明的移相板一体型偏光板的制造方法进行说明。首先，如图2(A)所示，预先在脱模薄膜6上形成涂层4。然后，将该涂层4在偏光片1或透明树脂薄膜3上进行转印，但届时可如上述那样有四种方法。
第一方法如图2(B)所示，将向面内定向的透明树脂薄膜3在偏光片1上进行层积。在这种情况下，接着将在图2(A)所示的脱模薄膜6上所形成的状态的涂层4，在透明树脂薄膜3的与偏光片1不接触的面上进行层积，如图2(F)所示，形成由偏光片1/透明树脂薄膜3/涂层4/脱模薄膜6的层构成形成的移相板一体型偏光板10。
第二方法如图2(C)所示，将利用同(A)在脱模薄膜6上所形成的涂层4，在向面内定向的透明树脂薄膜3上进行层积。接着，将偏光片1在该透明树脂薄膜3的与涂层4不接触的面上进行层积，如图2(F)所示，形成由偏光片1/透明树脂薄膜3/涂层4/脱模薄膜6的层构成形成的移相板一体型偏光板10。
由第一方法及第二方法制作的图2(F)所示的移相板一体型偏光板10，形成脱模薄膜6附着在涂层4上的状态，虽然也可剥离该脱模薄膜6，但如果一直保持这种状态进行流通直到向液晶单元等的层叠，则可作为涂层4的保护层发挥作用。
第三方法如图2(D)所示，将利用同(A)在脱模薄膜6上所形成的涂层4，在偏光片1上进行层积。接着，如同(D1)所示，从涂层4上剥离脱模薄膜6。然后，如同图(G)所示，在脱模薄膜6剥离后的涂层4的面上，即在涂层4的不与偏光片1接触的面上，将向面内定向的透明树脂薄膜3进行层叠，形成由偏光片1/涂层4/透明树脂薄膜3构成的移相板一体型偏光板10。
第四方法如图2(E)所示，将利用同(A)在脱模薄膜6上所形成的涂层4，在向面内定向的透明树脂薄膜3上进行层积。接着，如同(E1)所示，从涂层4上剥离脱模薄膜6。然后，如同图(G)所示，在脱模薄膜6剥离后的涂层4的面上，即在涂层4的不与透明树脂薄膜3接触的面上，将向偏光片1进行层叠，形成由偏光片1/涂层4/透明树脂薄膜3构成的移相板一体型偏光板10。
具有折射率异方性的涂层4只要为在厚度方向呈现负的折射率异方性的即可，并无特别地限定，但可使用例如下述这样的层。
·含有液晶性化合物或含有使液晶性化合物硬化的物质的层、
·如前述专利文献3(日本专利早期公开之特开平10-104428号公报＝USP6,060,183)所揭示的，至少含有1种可在有机溶媒中进行分散的有机粘土复合物的层、
·如前述专利文献4(WO94/24191号公报＝特表平8-511812号公报)所揭示的，由可溶性聚酰亚胺溶液所调制的均匀聚合物聚酰亚胺形成的层、
·如前述专利文献5(WO96/11967号公报＝特表平10-508048号公报)所揭示的，呈现负的折射率异方性的含有由聚酰胺、聚酯、聚(酰胺-亚胺)或聚(酯-亚胺)所形成的硬杆式聚合物的层、
·如前述专利文献6(日本专利早期公开之特开平5-249457号公报＝USP5,196,953)所揭示的，由将具有不同折射率的材料交互层叠的多层薄膜构成的层等。
作为涂层4，如采用含有液晶性化合物自身或使液晶性化合物硬化的物质的层，则为了在厚度方向上呈现负的折射率异方性，需要使液晶性化合物进行定向。定向的形态根据使用的液晶性化合物的种类而有所不同，例如在使用圆盘型液晶性化合物的情况下，采用使圆盘面朝上的各向同性定向，而且在使用棒状的向列型液晶性化合物的情况下，采用扭转270°以下的超扭转定向等，在沿厚度方向显示负的折射率异方性这一点上较佳。或者，藉由将在与具有透明树脂薄膜3的面内的折射率异方性的滞相轴正交的方向上，具有面内的滞相轴方向的均匀定向或混合定向的液晶层进行重合，也可得到必要的光学特性。使液晶性化合物进行定向的方法并不特别限定，可采用使用定向膜、摩擦、添加旋光成分、光照射等一般性的方法。另外，在使液晶性化合物定向后，可为了固定定向而使液晶性化合物硬化，或者在残留有液晶性的情况下而具有温度补偿等机能。
作为涂层4，当使用如前述专利文献3所揭示的，至少含有1种可在有机溶媒中进行分散的有机粘土复合物的层时，如制膜的脱模薄膜6为平板状，则有机粘土复合物的单位结晶层其层状构造与平板面平行，且面内的朝向随机地进行定向。因此，没有必要进行特别的定向处理，可呈现薄膜面内的折射率较薄膜厚度方向的折射率大的折射率构造。
在这里，有机粘土复合物如前述专利文献3所揭示的，为有机物和粘土矿物的复合物，具体地说，可为使具有层状构造的粘土矿物和有机化合物进行复合化的。作为具有层状构造的粘土矿物，可为蒙脱石族和膨润性云母等，可利用其阳离子交换能而与有机化合物进行复合化。其中，又以蒙脱石族因透明性优良，所以使用较佳。作为属于蒙脱石族的，可为例如锂蒙脱石、微晶高岭土、澎润土等和它们的置换物、衍生物及混合物等。其中又以化学合成的物质，在杂质少、透明性优良等方面较佳。特别是粒径控制得较小的合成锂蒙脱石，由于可抑制可视光线的散乱，所以使用较佳。
作为与粘土矿物被复合化的有机化合物，可为能够与粘土矿物的氧原子和氢氧基进行反应的化合物或可与交换性阳离子进行交换的离子性化合物等，虽然有机粘土复合物为可在有机溶媒中进行膨润或分散的即可，并无特别地限定，但具体可为含氮化合物等。作为含氮化合物，可为例如1级，2级或3级的胺、4级铵化合物、尿素、联氨等。其中，因阳离子交换容易等原因，又以使用4级铵化合物为佳。
在适当的有机粘土复合物的市场销售品中，有来自CO-OP Chemical(株)的以“Lucentight STN”和“Lucentight SPN”的商品名进行销售的合成蒙脱石和4级铵化合物的复合物等。
这种可在有机溶媒中分散的有机粘土复合物，从向脱模薄膜6上的涂层形成的容易性、光学特性的发现性和力学的特性等方面考虑，与形成粘合剂的树脂组合使用为佳。与有机粘土复合物并用的粘合剂，使用在甲苯、二甲苯、丙酮、醋酸乙酯等有机溶媒中进行溶解的为佳。另外，在将移相板一体型偏光板以对角15英寸(381mm)以上的大尺寸适用于液晶显示装置的情况下，为了得到必要的良好耐湿热性及操作性，最好具有疏水性。作为这种较佳的粘合剂，可为聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇缩甲醛这样的聚乙烯醇缩醛树脂、醋酸纤维素丁酸酯这样的纤维素系树脂、丙烯系树脂、异丁烯酸甲酯系树脂、氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂等。其中，从有机粘土复合物的分散性的观点出发，又以使用氨基甲酸乙酯树脂尤佳。这些树脂既可使用已经聚合完成的聚合物，也可利用单体的未聚合物在制膜工程中由热和紫外线等进行聚合。另外，也可将多个这种树脂混合使用。
作为适当的粘合剂的市场销售品，有电气化学工业(株)以“Denka丁缩醛#3000-K”的商品名销售的聚乙烯醇的聚醛变性树脂、东亚合成(株)以“单S1601”的商品名销售的以丁基丙烯酸酯为主体的丙烯树脂、新中村化学工业(株)以“Baner树脂MKV-115”的商品名销售的以双环戊基异丁烯酸甲酯为主体的异丁烯酸甲酯系树脂、住化BAYERURETHANE(株)以“SBU漆0866”的商品名销售的异佛尔酮二异氰酯盐基的氨基甲酸乙酯树脂等。
在有机溶媒中可分散的有机粘土复合物和粘合剂的比例，使前者：后者的重量比在1∶2～10∶1的范围，对由有机粘土复合物和粘合剂所构成的层的防裂纹等力学特性的提高较佳。有机粘土复合物在分散于有机溶媒中的状态下，被涂敷在脱模薄膜6上。同时当利用粘合剂时，该粘合剂也在有机溶媒中被分散或溶解。该分散液的固体浓度只要调制后的分散液在实用上没有问题的范围内不凝胶化或乳化即可，没有什么限制，但通常是使有机粘土复合物和粘合剂的总体固体浓度在3~15重量％程度的范围内使用。最佳固体浓度因有机粘土复合物和疏水性树脂各个的种类和两者的组成比而有所不同，所以在每种组成都设定。而且，也可添加用于提高在脱模薄膜6上进行制膜时的涂敷性的粘度调整剂、用于更加提高疏水性及/或耐久性的交联剂等各种添加剂。
作为涂层4，可使用如前述专利文献4所揭示的，由可溶性聚酰亚胺溶液所调制的均一聚合物·聚酰亚胺构成的层，或使用如前述专利文献5所揭示的，呈现负的折射率异方性的含有由聚酰胺、聚酯、聚(酰胺-亚胺)或聚(酯-亚胺)所形成之硬杆式聚合物的层。这些可溶性聚合物是藉由在脱模薄膜6上进行浇铸时，经自定向过程使主链在脱模薄膜表面上平行排列而呈现负的折射率异方性的，且除了改变涂层的厚度以外，藉由改变主链的线性及刚性也可调节折射率异方性的程度。
作为涂层4，当采用如前述专利文献6所揭示的，由将具有不同折射率的材料交互层叠的多层薄膜构成的层时，可将各个层的厚度及各个层的折射率依照该文献的揭示进行设计，以得到必要的负的折射率异方性。
将如以上所说明那样的涂层4在脱模薄膜6上形成，然后经将该涂层4在偏光片1或透明树脂3上进行层叠的工程，及将该偏光片1和构成移相板2的透明树脂薄膜3或涂层4进行层叠的工程，可制造本发明的移相板一体型偏光板10。涂层4向偏光片1或透明树脂薄膜3的层叠，及偏光片1和透明树脂薄膜3或涂层4的层叠，可使任一个首先进行，具体地说，可采用前面所示的四种方法。这些方法采用适当有效的即可，但不管采用哪一种方法，都必须不在脱模薄膜6上弹上油漆作业用液体，且不使脱模剂转移到涂层4上，另外在转印时不产生所谓的难分难舍问题，即在剥离脱模薄膜6时牵带涂层4的全部或一部分的现象。
将具有折射率异方性的涂层4形成在脱模薄膜6上的方法并不特别限定，可采用直接照相法、反向照相法、压铸涂敷法、刮刀式涂敷法、棒式涂敷法等众所周知的各种涂层法。其中，又以刮刀式涂敷法和不使用支承轧辊的压铸涂敷法等，因厚度精度优良，所以使用较佳。
涂层4的厚度并不特别限定，为能够以与透明树脂薄膜3的光学特性组合的形式，付以作为构成移相板一体型偏光板10的移相板2整体所必需的光学特性，特别是双轴性的厚度即可。换言之，所选择的涂层4的厚度，最终只要带来对作为移相板2所必需的光学特性，能够以透明树脂薄膜3的光学特性对不足的部分进行补充的光学特性即可。
构成移相板一体型偏光板10的移相板2所必需的双轴性及厚度方向的折射率异方性，因其用途而有所不同。双轴性及厚度方向的折射率异方性，由利用下式(I)所定义的厚度方向的延迟值(R’)表示，该值可由将面内的滞相轴作为倾斜轴并倾斜40度测定的延迟值(R40)和面内的延迟值(R0)算出。
R’＝[(nx+ny)/2-nz]×d  (I)
这里，nx：薄膜面内的滞相轴方向的折射率、
      ny：在薄膜面内与nx正交的方向的折射率、
      nz：薄膜厚度方向的折射率、
      d：薄膜厚度。
由式(I)所得之厚度方向的延迟值(R’)，可利用面内的延迟值(R0)、将面内的滞相轴作为倾斜轴并倾斜40度测定的延迟值(R40)、薄膜的厚度(d)及薄膜的平均折射率(n0)，从下式(II)~(IV)由计算机数值计算求nx、ny及nz，并将它们代入上式(I)而算出。
R0＝(nx-ny)×d  (II)
R40＝(nx-ny’)×d/cos(φ)  (III)
(nx+ny+nz)/3＝n0  (IV)
这里，
φ＝sin-1[sina(40°)/n0]
ny’＝ny×nz/[ny z×sin2(φ)+nz 2×cos2(φ)]1/2
如果准备向面内定向的透明树脂薄膜3和至少1层具有折射率异方性的涂层4进行层叠的状态的移相板2，则可利用上述方法，直接求取该层叠的状态的R’。该方法当然可适用于图2(C)和(E)所示的，在脱模薄膜6上形成涂层4，并将其在向面内定向的透明树脂薄膜3上进行层叠的场合，但即使为如同(B)和(D)所示的，首先向偏光片1进行透明树脂薄膜3或涂层4的层叠的场合，也可另外准备在透明树脂薄膜3上层叠涂层4的，并对该状态利用上述方法求取R’。
而且，移相板2的面内的延迟值(R0)也可由使其构成的透明树脂薄膜3的面内延迟值(R0B)及涂层4的面内延迟值(R0C)求得。同样，移相板2的厚度方向的延迟值(R’)也可分别关于使其构成的透明树脂薄膜3及涂层4，由在将面内的滞相轴作为倾斜轴并倾斜40°之状态下所测定的延迟值(R40B及R40C)和面内的延迟值(R0B及R0C)，依据上述所示的方法分别算出厚度方向的延迟值(R’B及R’C)，并由它们进行求取。即，如果将透明树脂薄膜3和涂层4以使两者面内的滞相轴平行的形态进行层叠，则在层叠的状态下的移相板2的R0为R0B及R0C的和，而如以使两者面内的滞相轴正交的形态进行层叠，则在层叠的状态下的移相板2的R0为R0B及R0C的差。不管是以何种轴角度进行层叠，在层叠的状态下的移相板2的R’，都为R’B及R’C的和。在涂层4面内的延迟值(R0B)非常小的情况下，例如在3nm以下时，事实上可以忽略该值，所以可不用特别考虑与透明树脂薄膜3的轴对合。
如对移相板2的面内及厚度方向的各延迟值进行说明，则可使例如其面内的延迟值(R0)为20~300nm程度的范围，而且厚度方向的延迟值(R’)为50~1,200nm程度的范围。R’为50~300nm左右较为有利。更具体地说，为了有效地补偿VA-LCD和TFT-TN-LCD等的可视角，最好使移相板2的R0为20~160nm，或为可视光的2分之1波长附近的250~300nm。在R0为20~160nm的情况下，R’最好为50~300nm，另外在由式(nx-nz)/(nx-ny)所定义的系数NZ(可表示R0和R’的平衡)大于3的情况下，能够非常有效地改善VA-LCD和OCB-LCD的可视角。另一方面，在移相板2的R0为可视光的2分之1波长附近的250~300nm的情况下，最好使R’为500~1,200nm。
在本发明中，在前面所说明的偏光片1，例如由聚乙烯醇系树脂构成的偏光片上，利用以上所说明的方法，将由向面内定向的透明树脂薄膜3及至少1层具有折射率异方性的涂层4构成的移相板2进行层叠，形成移相板一体型偏光板10。偏光片通常情况下因为直接使用前述那样的聚乙烯醇系树脂会使耐久性差，所以是以在其两面形成保护膜的带保护膜的偏光薄膜的形式进行流通，但在本发明中，省略移相板2进行层叠侧的保护膜，在偏光片1上，直接使构成上述移相板2的透明树脂薄膜3或涂层4通过粘着剂层被粘贴。作为此时的粘着剂层，可利用聚乙烯醇系等水溶液粘着剂和丙烯等粘着剂。
而且，在将具有折射率异方性的涂层4向透明树脂薄膜3进行粘贴时，以通过粘着剂层进行的为佳。粘着剂可使用将丙烯系聚合物、硅系聚合物、聚酯和聚氨基甲酸酯、聚醚等作为硬杆式聚合物。其中，选择使用象丙烯系粘着剂这样的，光学透明性优良，保持适当的润湿性和凝聚力，且与基底材料的粘着性也优良，另外还具有耐气候性和耐热性等，且在加热和加湿的条件下不会产生浮动和剥起等剥离问题的为佳。在丙烯系粘着剂中，将具有甲基，乙基，丁基等碳数目在20以下的烷基之(偏)丙烯酸的烷基酯、由(偏)丙烯酸和(偏)丙烯酸羟乙基等构成的含官能团丙烯酸系单体，在玻璃化温度较佳为25℃以下，更佳为0℃以下进行调配之重量平均分子量为10万以上的丙烯系共聚合物，作为基础聚合物是有用的。
本发明的移相板一体型偏光板10，依据需要也可与其它的相位差薄膜、扩散薄膜、反射板、半透过反射板等各种光学薄膜组合使用。在将该移相板一体型偏光板与其它的光学薄膜进行粘贴的情况下和向液晶单元粘贴的情况下，可利用丙烯系等的粘着剂。关于丙烯系粘着剂，与前面说明的相同。粘着剂的厚度通常为15~30μm左右。
在将本发明的移相板一体型偏光板10应用于液晶显示装置时，至少使用1张该移相板一体型偏光板10，与液晶单元组合即可。典型的是该移相板一体型偏光板10与液晶单元粘贴使用。以使该移相板一体型偏光板10的移相板2侧与液晶单元相对的形态，换言之，以使偏光板1成为距液晶单元远的一侧的形态，在液晶单元上进行粘贴。图3所示为使用2张该移相板一体型偏光板10，在液晶单元的正反面两侧进行配置的液晶显示装置的例子的断面模式图。
在图3中，液晶单元20为了转换透过光量而将液晶封入2张基板之间，并具有利用电压施加而使液晶的定向状态变化的机能。在2张基板的内侧，分别配置有前面侧透明电极21及背面侧电极22，且在它们之间挟持有液晶层23。虽然省略了图标，但液晶单元20除此以外，还具有用于使液晶层23定向的定向膜，如为彩色显示还具有滤色镜层等。
而且，在该图中，是在液晶单元20的表里两面，配置本发明的移相板一体型偏光板10、10，并在背面侧配置背光灯30，构成液晶显示装置40。2张移相板一体型偏光板10、10，分别使移相板2、2配置于液晶单元20侧。在如该图所示，于液晶单元20的两侧配置本发明的移相板一体型偏光板10、10的情况下，这2张移相板一体型偏光板10、10可使用移相板2的特性在单元20的两侧相等的，或者也可使用在单元20的两侧特性不同的。在液晶单元20和前面侧的移相板一体型偏光板10之间，而且在背光灯30和背面侧的移相板一体型偏光板10之间，有时也配置有扩散板等其它的光学组件。另外，也可废弃背光灯30，而在背面侧的移相板一体型偏光板10的背后配置反射板，形成反射型液晶显示装置。
虽然省略了图标，但也可将移相板一体型偏光板10在液晶单元20的一个面上，即在前面侧(光射出的观察侧)或背面侧(背光灯侧或背面侧)上进行配置。在这种情况下，通常是在液晶单元20的另一面上，配置在一般的聚乙烯醇系偏光片的一面或两面上粘贴有保护膜的直线偏光板，另外有时在该直线偏光板和液晶单元之间还配置有由一般的延伸树脂薄膜构成的移相板。
[实施例]
下面利用实施例对本发明进行更加详细的说明，但是本发明并不限定于这些例子。在例子中，表示含有量或使用量的％，只要没有特别说明都为重量基准。另外，在下面的例子中，涂层的形成所使用的材料如下所示。
(A)有机粘土复合物
商品名“Lucentight STN”：CO-OP Chemical(株)制，由合成蒙脱石和4级铵化合物的复合物构成，向高极性溶媒的分散性优良。
商品名“Lucentight SPN”：CO-OP Chemical(株)制，由合成蒙脱石和4级铵化合物的复合物构成，向非极性溶媒的分散性优良。
(B)粘合剂
商品名：“SBU漆0866”：住化BAYER URETHANE(株)制，异佛尔酮二异氰酯盐基的氨基甲酸乙酯树脂。
而且，样品的物性值测定及评价根据以下的方法进行。
(1)面内的延迟值
利用王子计测机器(株)制的“KOBRA-21ADH”，以波长559nm的单色光由旋转检测光子法进行测定。而且，以偏光片的一保护膜所使用的延伸薄膜面内的延迟值为R0B，涂层面内的延迟值为R0C，作为层叠有延伸薄膜和涂层的移相板整体的面内的延迟值(R0)，呈现为R0B和R0C的和到差之间的值。
(2)厚度方向的延迟值
利用面内的延迟值(R0)、将滞相轴作为倾斜轴并倾斜40度而进行测定的延迟值(R40)、薄膜的厚度(d)及薄膜的平均折射率(n0)，以前面所示的方法求nx、ny及nz，接着由前述式(I)计算R’。而且，以偏光片的一保护膜所使用的延伸薄膜的厚度方向的延迟值为R’B，涂层的厚度方向的延迟值为R’C，作为层叠有延伸薄膜和涂层的移相板整体的厚度方向的延迟值(R’)，呈现为R’B和R’C的和。
实施例1
(a)在单面粘贴有延伸薄膜的偏光板的制作
准备利用展幅机横向单轴延伸法被延伸的变性纤维素薄膜，并使R0B＝52nm，R’B＝135nm且厚80μm。另一方面，准备在单轴延伸聚乙烯醇薄膜上使碘吸附定向之厚20μm的偏光片，并在其一面上，将上述变性纤维素的延伸薄膜以其滞相轴与偏光片的透过轴平行的形态，通过聚乙烯醇系粘着剂进行粘贴，而在另一面上，将施以片面碱化处理的厚80μm的三醋酸纤维素薄膜，通过聚乙烯醇系粘着剂进行粘贴，形成偏光板。另外，在变性纤维素薄膜的外侧设置粘着剂层。
(b)涂层被转印的移相板一体型偏光板的制作
另外，调制由异佛尔酮二异氰酯盐基的氨基甲酸乙酯树脂漆“SBU漆0866”13.3％、有机粘土复合物“Lucentight STN”6.0％、有机粘土复合物“Lucentight SPN”2.0％、甲苯78.7％构成的油漆作业用液体。将该油漆作业用液体，在单面施以脱模处理的聚乙烯对苯二酸酯薄膜的脱模处理面上，以使干燥后的膜厚为4.5μm的形态而利用刮刀式涂敷机连续涂敷并进行干燥，形成R0C＝0.3nm、R’C＝50.2nm的涂层。另外，藉由将该涂层的开放面(与空气接触的面)，与先制作的偏光板的设置有粘着剂的面连续地进行粘贴，而制作移相板一体型偏光板。该例子的涂层由于R0C几乎为0，所以不用进行与变性纤维素延伸薄膜的轴对合。这里所得到的移相板一体型偏光板具有图1(B)所示的层构成，并形成在其偏光片1的外侧(在图中为上侧)，粘贴有由三醋酸纤维素构成的保护薄膜的状态。在该移相板一体型偏光板中，作为变性纤维素延伸薄膜和涂层的层叠体即移相板的光学特性，为R0＝52±0.3nm、R’＝185.2nm。
实施例2
与实施例1的(a)同样地，制作分别在一面粘贴变性纤维素的延伸薄膜，在另一面粘贴三醋酸纤维素薄膜，并在延伸薄膜的外侧设置粘着剂层之偏光板。另外，将与实施例1所使用的具有相同组成的油漆作业用液体，在单面施以脱模处理的聚乙烯对苯二酸酯薄膜的脱模处理面上，以使干燥后的膜厚为7.0μm的形态而利用刮刀式涂敷机连续涂敷并进行干燥，形成R0C＝0.4nm、R’C＝77.2nm的涂层。另外，藉由将该涂层的开放面(与空气接触的面)，与先制作的偏光板之设置有粘着剂的面连续地进行粘贴，而制作移相板一体型偏光板。在该例子中，也不用进行变性纤维素延伸薄膜和涂层的轴对合。这里所得到的移相板一体型偏光板也具有图1(B)所示的层构成，并形成在其偏光片1的外侧(在图中为上侧)，粘贴有由三醋酸纤维素构成的保护薄膜的状态。在该移相板一体型偏光板中，作为变性纤维素延伸薄膜和涂层的层叠体即移相板的光学特性，为R0＝52±0.4nm、R’＝212.2nm。
如果将由实施例1及实施例2所得到的移相板一体型偏光板，分别以使其移相板侧(在这些例子中为涂层侧)朝向液晶单元，例如垂直定向向列型液晶单元(VA单元)的形态，在其前面及/或背面进行配置，则能够得到可视角大的液晶显示装置。
如利用本发明，可精度良好且廉价地制造由习知的方法无法得到的，大面积且均匀性优良，并具有光学特性的设定范围广的双轴定向性的移相板一体型偏光板。由于该移相板一体型偏光板采用在偏光片的表面配置一定的移相板的构成，所以也可使整体的厚度变薄。装入了该移相板一体型偏光板的LCD，可视角被改良，而且在薄厚度化及低成本化方面也变得有利。

Claims (15)

1.一种移相板一体型偏光板，其特征在于：包括：
使移相板在偏光片的表面上进行层叠；
该移相板由向面内定向的透明树脂薄膜和至少一层具有折射率异方性的涂层构成，面内的延迟值(R0)在20nm以上，且厚度方向的延迟值(R’)大于40nm；
前述涂层是在脱模薄膜上形成以后，再转印到前述偏光片的表面或前述透明树脂薄膜的表面上。
2.如权利要求1所述的移相板一体型偏光板，其特征在于：
向面内定向的透明树脂薄膜，其面内的延迟值(R0B)在20nm以上。
3.如权利要求1所述的移相板一体型偏光板，其特征在于：
向面内定向的透明树脂薄膜由从聚碳酸酯系树脂、环状聚烯系树脂、纤维素系树脂中所选择的树脂制作。
4.如权利要求1中所述的移相板一体型偏光板，其特征在于：具有折射率异方性的涂层中的至少一层由液晶性化合物构成，或由使液晶化合物硬化的物质构成。
5.如权利要求1所述的移相板一体型偏光板，其特征在于：具有折射率异方性的涂层中的至少一层，由含有在有机溶媒中可分散的有机粘土复合物的层构成。
6.如权利要求5所述的移相板一体型偏光板，其特征在于：含有有机粘土复合物的层除了有机粘土复合物以外，还含有氨基甲酸乙酯树脂。
7.如权利要求1中的任一项所述的移相板一体型偏光板，其特征在于：具有折射率异方性的涂层中的至少一层，由可溶性聚酰亚胺溶液所调制的均一聚合物·聚酰亚胺构成，或由呈现负的折射率异方性的含有由从聚酰胺、聚酯、聚(酰胺—亚胺)及聚(酯—亚胺)形成的群中所挑选的硬杆式聚合物的层构成。
8.如权利要求1所述的移相板一体型偏光板，其特征在于：具有折射率异方性的涂层中的至少一层，由使具有不同折射率的材料交互层叠的多层薄膜的层构成。
9.一种移相板一体型偏光板的制造方法，是一种制造在偏光片的表面上，使由向面内定向的透明树脂薄膜和至少一层具有折射率异方性的涂层所构成的移相板进行层叠的移相板一体型偏光板的方法，包括：
在脱模薄膜上形成前述涂层后，将该涂层在前述偏光片或前述透明树脂薄膜上进行层叠的工序，及
将前述偏光片和构成前述移相板的透明树脂薄膜或涂层进行层叠的工序；
移相板一体型偏光板的制造方法的特征在于：
以按照偏光片/透明树脂薄膜/涂层的顺序，或偏光片/涂层/透明树脂薄膜的顺序进行配置的形态而进行前述各工序。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在脱模薄膜上形成至少1层具有折射率异方性的涂层，另外，在偏光片上层叠向面内定向的透明树脂薄膜，接着在该透明树脂薄膜的与偏光片不接触的面上，将前述在脱膜薄膜上所形成的涂层进行层积。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在脱模薄膜上形成至少1层具有折射率异方性的涂层，将该涂层在向面内定向的透明树脂薄膜上进行层叠，接着在该透明树脂薄膜的与该涂层不接触的面上层叠偏光片。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在脱模薄膜上形成至少1层具有折射率异方性的涂层，将该涂层在偏光片上进行层叠，接着在将该涂层上的脱模薄膜剥离后，在该涂层的与偏光片不接触的面上，层叠向面内定向的透明树脂薄膜。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在脱模薄膜上形成至少1层具有折射率异方性的涂层，将该涂层在向面内定向的透明树脂薄膜上进行层叠，接着在将该涂层上的脱模薄膜剥离后，在该涂层的与透明树脂薄膜不接触的面上层叠偏光片。
14.如权利要求9~13中的任一项所述的方法，其特征在于：向面内定向的透明树脂薄膜和具有折射率异方性的涂层通过粘着剂层进行层叠。
15.一种液晶显示装置，其特征在于：包括至少1张权利要求1~8中的任一项所述的移相板一体型偏光板、液晶单元。
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