專利名稱：光學(xué)膜和使用該光學(xué)膜的偏振膜以及用于改善偏振膜視角的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示裝置的偏振膜和延遲膜。
背景技術(shù)：
用于液晶顯示裝置的基本光學(xué)組件的偏振膜是通過使用粘合劑將偏振元件設(shè)置在保護(hù)膜如表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜之間得到的。偏振元件通過，例如，單軸定向浸漬在水溶性二向色性染料或二向色性顏料例如溫的硼酸水溶液中的多碘化合物離子中的聚乙烯醇薄膜，并通過單軸定向聚乙烯醇膜后的脫水反應(yīng)形成聚烯結(jié)構(gòu)而得到。
然而，當(dāng)兩片這種偏振元件或者偏振膜被設(shè)置好以便各自的吸收光軸互相垂直時，因為通過入射方偏振元件或偏振膜的偏振光不能充分地被出射方偏振膜吸收，當(dāng)觀察點(diǎn)從前向傾斜到偏離各自軸方向的方向時，出現(xiàn)了漏光，所謂的偏振元件或偏振膜的視角依賴性問題。這種現(xiàn)象大大地影響了使用各種液晶單元例如垂直排列向列型(VA)、共面開關(guān)型(IPS)和彎曲向列型(OCB)的液晶顯示裝置的視角特性。

發(fā)明內(nèi)容
在為解決上述問題進(jìn)行的深入研究中，發(fā)明人根據(jù)新發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明，該新發(fā)現(xiàn)是，借助于光學(xué)膜和偏振膜，通過觀察點(diǎn)從前向到偏離各自吸收光軸方向的方向的傾斜產(chǎn)生的漏光能夠被降低，視角依賴性能夠得到改善，甚至改善視角的波長依賴性，該光學(xué)膜通過層壓至少一層第一延遲膜以及至少一層第二延遲膜進(jìn)行制備，該第一延遲膜具有平均共面折射率n0和在厚度方向的折射率ne，其中ne-n0＞0，第二延遲膜具有在顯示最大共面折射率方向的折射率nx，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny和在厚度方向的折射率nz，其中nx＞ny≥nz，該偏振膜通過層壓該光學(xué)膜以及偏振元件進(jìn)行制備，假設(shè)上述偏振膜與另一偏振元件或者與將所述另一偏振元件夾在兩個保護(hù)膜中間的偏振膜進(jìn)行設(shè)置，以便吸收光軸方向能夠互相垂直。
本發(fā)明提供依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光學(xué)膜，包括消色延遲膜和偏振元件，所述消色延遲膜具有表示最大折射率的共面折射率nx，與先前所述方向垂直的方向中的折射率ny，以及厚度方向上的折射率nz，其中nx＞ny且nz＞ny，所述消色延遲膜和偏振元件被層壓以使得所述消色延遲膜的最大折射率方向和所述偏振元件的吸收軸的方向一致。
所述消色延遲膜的Δna·da在550nm處為100到400nm，其中Δna＝nx-ny，而dy是所述膜的厚度。
所述消色延遲膜和偏振元件、以及一層保護(hù)膜是通過層壓制備。
所述保護(hù)膜是一種其主要成份為環(huán)烯聚合物，例如降莰烷衍生物的膜。
層壓制備一種偏振膜包括在三乙酸纖維素薄膜和所述消色延遲膜之間夾層所述偏振元件，其中所述三乙酸纖維素薄膜的表面經(jīng)過了堿處理。
在本發(fā)明的另一方面提供了一種用于改進(jìn)偏振元件視角的方法，其中消色延遲膜具有表示最大折射率的共面折射率nx，與先前所述方向垂直的方向中的折射率ny，以及厚度方向上的折射率nz，其中nx＞ny且nz＞ny，所述消色延遲膜被安排在兩個偏振元件之間，所述兩個偏振元件的吸收軸彼此垂直放置，通過這種方式，所述消色延遲膜的nx方向與所述偏振元件中一個元件的吸收軸的方向一致。
所述偏振元件中的任一元件是如權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)膜。
本發(fā)明還提供了一種液晶顯示設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)膜。


圖1所示為延遲膜；圖2為顯示常規(guī)的聚碳酸酯延遲膜的延遲量隨波長變化的曲線圖；
圖3為顯示理想的消色差延遲膜的延遲量隨波長變化的曲線圖；圖4所示為傾斜的光學(xué)膜的實(shí)施例；圖5所示為本發(fā)明用作光學(xué)膜的第二延遲膜的層壓結(jié)構(gòu)實(shí)施例；圖6所示為本發(fā)明的光學(xué)膜的另一實(shí)施例；圖7所示為本發(fā)明用作光學(xué)膜的第二延遲膜的層壓結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例；圖8所示為本發(fā)明光學(xué)膜的一個不同的實(shí)施例；圖9所示為本發(fā)明光學(xué)膜的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖10所示為本發(fā)明光學(xué)膜的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖11所示為本發(fā)明光學(xué)膜的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖12所示為本發(fā)明光學(xué)膜的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖13所示為本發(fā)明光學(xué)膜的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖14所示為本發(fā)明光學(xué)膜的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖15所示為本發(fā)明偏振膜的實(shí)施例；圖16所示為本發(fā)明偏振膜的另一實(shí)施例；圖17所示為本發(fā)明偏振膜的一個不同的實(shí)施例；圖18所示為本發(fā)明偏振膜的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖19所示為本發(fā)明偏振膜的結(jié)構(gòu)；圖20所示為本發(fā)明偏振膜的另一結(jié)構(gòu)；圖21所示為本發(fā)明偏振膜的一個不同結(jié)構(gòu)；圖22所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法的實(shí)施例；圖23所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法中的結(jié)構(gòu)；圖24所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法的一個不同的實(shí)施例；圖25所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法中的另一結(jié)構(gòu)；圖26為有關(guān)偏振膜視角依賴性的附圖；圖27所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖28所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法中的一個不同結(jié)構(gòu)；圖29所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法的一個進(jìn)一步不同的實(shí)施例；圖30所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法中的一個進(jìn)一步不同的結(jié)構(gòu)；
圖31所示為本發(fā)明用于改善偏振膜視角的方法中的一個進(jìn)一步不同的結(jié)構(gòu)；圖32所示為本發(fā)明偏振膜的一個不同結(jié)構(gòu)；圖33所示為本發(fā)明偏振膜的一個進(jìn)一步不同的結(jié)構(gòu)；圖34所示為本發(fā)明視角特性得到改善的液晶顯示裝置的實(shí)施例；圖35所示為視角特性得到改善的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)；圖36所示為視角特性得到改善的液晶顯示裝置的另一結(jié)構(gòu)；圖37所示為視角特性得到改善的液晶顯示裝置的另一實(shí)施例；圖38所示為視角特性得到改善的液晶顯示裝置的一個不同結(jié)構(gòu)；圖39所示為視角特性得到改善的液晶顯示裝置的一個不同結(jié)構(gòu)；圖40為顯示本發(fā)明實(shí)例1中所述的延遲量隨第一延遲膜傾斜度變化的曲線圖；圖41所示為實(shí)例4中所述的本發(fā)明液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)；圖42為顯示本發(fā)明實(shí)例5中所述的延遲量隨第一延遲膜傾斜度變化的曲線圖；圖43為顯示用于實(shí)例5的第二延遲膜的延遲值隨波長變化的曲線圖；圖44所示為比較實(shí)例3所述的液晶顯示裝置；圖45為顯示透過率隨實(shí)例和比較實(shí)例中所測的當(dāng)各吸收光軸互相垂直時，從偏離各吸收光軸45°方向以傾斜度50°的入射光的波長變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將根據(jù)所附圖例進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的光學(xué)膜包含有多層延遲膜的層壓結(jié)構(gòu)。在用于本發(fā)明的第一延遲膜中，由下面方程式(1)所決定的共面平均折射率n0和由下面方程式(2)所決定的厚度方向的折射率ne滿足關(guān)系式ne-n0＞0，其中，如圖1所示，在顯示最大共面折射率方向的折射率由nx表示，并且垂直于上述方向的折射率由ny表示。
n0＝(nx+ny)/2 (1)ne＝nz(2)nx與ny之間的差額較小較好，它們互相相等則更好。最好，對薄膜的dp與Δnp進(jìn)行調(diào)整以便作為其乘積的Δnp·dp得到調(diào)整以便使它最好為5到200nm，為10到100nm則更好，尤其為20到60nm，其中薄膜厚度用dp表示，并且Δnp被定義為ne-n0。這種延遲膜的實(shí)例包括聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚乙烯、環(huán)烯聚合物例如降莰烷衍生物，或者主要包含三乙酸纖維素、聯(lián)乙酰纖維素、聚烯烴、聚乙烯和聚乙烯醇的塑料薄膜，這些延遲膜在nx與ny方向進(jìn)行雙軸延伸，接著在nz方向延伸，這種延遲膜的實(shí)例或者是包含同向排列于薄膜平面的液晶化合物的薄膜。然而，由于nx與ny變得基本上互相相等，使用包含同向排列于薄膜平面的液晶化合物的薄膜是特別可取的。
垂直于用于本發(fā)明第一延遲膜的薄膜平面同向排列的液晶化合物的實(shí)例包括在一定溫度范圍顯示結(jié)晶性的熱致液晶化合物，以及在特定濃度范圍內(nèi)顯示液晶性能的溶致液晶化合物。為了能夠使熱致液晶化合物在一個寬的溫度范圍內(nèi)顯示結(jié)晶性，眾多液晶化合物被混合在一起。液晶化合物可以是低分子量化合物、高分子量化合物或者它們的混合物。為了固定其定向狀態(tài)，這些液晶化合物最好通過紫外光或熱進(jìn)行聚合或者交聯(lián)。液晶化合物最好具有可聚合基團(tuán)例如丙烯酰(異丁烯酰基)、環(huán)氧和乙烯基基團(tuán)，或者具有可交聯(lián)的功能基團(tuán)如氨基和羥基基團(tuán)。這些化合物的實(shí)例在WO97/44703和WO98/00475中有描述。這些化合物包括當(dāng)化合物層在經(jīng)摩擦處理的基片如用于生成扭曲向列型(TN)液晶單元的常規(guī)的聚酰亞胺取向排列層上形成時，以稍微傾斜的角度在取向排列層一側(cè)進(jìn)行水平定向(共面定向)，并且在空氣界面一側(cè)幾乎同向排列的液晶化合物；或者是當(dāng)化合物層在能使化合物幾乎同向排列的基片或者玻璃基片上形成時，定向排列的液晶化合物。包含容易同向排列于薄膜平面的液晶化合物的薄膜能夠通過使用這種液晶化合物和通過使用能夠使化合物同向排列于薄膜平面的取向排列層得到。當(dāng)這些化合物在聚合引發(fā)劑或交聯(lián)劑存在的條件下通過紫外光或熱進(jìn)行聚合或者交聯(lián)而保持取向排列狀態(tài)時，得到的光學(xué)各向異性膜能夠隨之后的溫度變化保持它們的取向排列狀態(tài)。
能夠使液晶化合物同向排列于薄膜平面的方法包括形成能使液晶化合物同向排列于基片薄膜的取向排列層，并且在取向排列層表面形成液晶化合物層。能進(jìn)行同向排列的取向排列層的實(shí)例包括具有支鏈如長鏈烷基基團(tuán)的聚酰亞胺薄膜；通過使用交聯(lián)劑如甲苯二異氰酸酯和1，6-己烷二異氰酸酯進(jìn)行丙烯酸聚合物的交聯(lián)得到的薄膜，該聚合物是通過進(jìn)行長鏈烷基丙烯酸脂(甲基丙烯酸酯)如n-丙烯酸丁酯(甲基丙烯酸丁酯)和n-己基丙烯酸脂(異丁烯酸酯)與具有功能基團(tuán)如2-羥乙基丙烯酸脂(異丁烯酸酯)的丙烯酸或丙烯酸脂(異丁烯酸酯)的共聚合反應(yīng)得到的；用硼酸處理的單軸延伸聚乙烯醇薄膜；以及在基片薄膜上形成并用硼酸處理的聚乙烯醇薄膜。這些薄膜進(jìn)行了摩擦處理。
當(dāng)液晶化合物自身能夠被單獨(dú)用于形成取向排列層上的液晶化合物層，液晶化合物層可以通過直接應(yīng)用液晶化合物到取向排列層上形成時，應(yīng)用該化合物作為溶液同樣也是可能的。只要溶液在應(yīng)用到取向排列層上具有好的可濕性，用于化合物應(yīng)用溶液的溶劑不進(jìn)行特別限定，并且液晶層的定向在干燥后不被干擾。溶劑的實(shí)例包括芳族烴如甲苯和二甲苯；醚類如茴香醚、二氧雜環(huán)乙烷和四氫呋喃；酮類如甲基異丙基酮、甲基亞乙基酮、環(huán)己酮、環(huán)戊酮、2-戊酮、-戊酮、2-己酮、3-己酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮和2，6-二甲基-4-庚酮；醇類如n-丁醇、2-丁醇、環(huán)己醇和異丙醇；纖維素溶劑類如甲基溶纖劑和乙酸甲基溶纖劑；以及酯類如乙酸乙酯、乙酸丁酯以及甲基乳酸酯，另外，溶劑是不限定于這些的。溶劑可以被單獨(dú)使用，或者作為它們的混合物使用。當(dāng)用于溶解液晶化合物的濃度隨著應(yīng)用后溶劑的加溶能力、基片薄膜上的溶劑的可濕性和厚度不同時，濃度按重量計算，最好為5到80％，為10到70％則更好。為了提高包含同向取向排列層的基片薄膜上的可濕性和應(yīng)用厚度的一致性，加入各種均化劑同樣也是可能的。只要液晶的取向排列不被干擾，任一均化劑是可以利用的。
當(dāng)在取向排列層上涂上液晶化合物的的方法不進(jìn)行特別限定時，因為涂層后液晶層的厚度影響到Δnp·dp的值，化合物最好盡量均勻地進(jìn)行涂層。涂層方法的實(shí)例包括顯微凹版照相涂層方法、凹版照相涂層方法、拉絲錠涂層方法、浸漬涂層方法、濺射涂層方法以及凹凸涂層方法。當(dāng)液晶化合物層的厚度隨定向液晶化合物的Δnp·dp期望值和Δnp值而不同時，厚度最好為0.05到20μm，為0.1到10μm則更好。
例如，液晶化合物層可以通過以下步驟形成應(yīng)用通過考慮具有能進(jìn)行薄膜平面上的同向排列的取向排列層的基片薄膜上的可溶性和可濕性來制備的液晶化合物溶液(如果必要的話，加入聚合引發(fā)劑或交聯(lián)劑以及均化劑)；使液晶化合物通過加熱干燥進(jìn)行同向排列；并且如果必要的話，用紫外光或熱進(jìn)行聚合或交聯(lián)反應(yīng)固定該定向?qū)印Ｍㄟ^考慮所用溶劑的類型，以及溫度依賴性的變化和液晶化合物取向排列的穩(wěn)定性，用于加熱干燥的條件，以及用紫外光或熱進(jìn)行聚合或交聯(lián)的條件被適當(dāng)?shù)卮_定。如上所述形成的液晶化合物層可以在剝除膜層后使用壓敏粘合(PSA)聯(lián)結(jié)到第二延遲膜，或者實(shí)際上，第一延遲膜可以被用來在具有取向排列層的第二延遲膜上直接形成，只要基片薄膜在這種情況下不會損害光學(xué)膜如本發(fā)明第二延遲膜的特性。
如圖1所示，用于本發(fā)明的第二延遲膜具有在薄膜平面中顯示最大折射率方向的折射率nx，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny以及在厚度方向的折射率nz，其中nx＞ny≥nz。當(dāng)?shù)诙舆t膜的厚度用d表示，在550nm處的(nx-ny)·d的值最好為100到700nm，為100到300nm則更好，尤其為100到200nm。這種延遲膜的實(shí)例包括包含聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜，以及環(huán)烯聚合物如降莰烷衍生物，或者主要包含三乙酸纖維素、聯(lián)乙酰纖維素、聚烯烴、聚乙烯或聚乙烯醇的塑料薄膜的通過單軸延伸制備的延遲膜，以及包含水平定向于薄膜平面的液晶化合物層的薄膜。主要包含聚碳酸酯的薄膜可能被使用，這是因為它在耐用性如潮濕和熱阻條件下非常出色，并且由于它作為超扭曲向列(STN)液晶顯示器的光學(xué)補(bǔ)償膜應(yīng)用非常廣泛，該薄膜很容易得到。主要包含聚乙烯醇的薄膜更為可取，這是由于它在能夠直接用作本發(fā)明光學(xué)膜的同時，通過硼酸處理它能使液晶化合物同向排列。在膜層平面具有基本平行的光軸并包含平行于薄膜平面取向排列的液晶化合物層的薄膜可以通過以下方式得到使用下文欲述的第三延遲膜作為基片薄膜，通過摩擦處理進(jìn)行取向排列處理；在進(jìn)行定向處理之后在薄膜平面上涂上液晶化合物溶液；通過加熱干燥形成液晶化合物層；并且當(dāng)液晶化合物水平排列于薄膜平面時，固定其取向排列。這樣的處理對于不用PSA或粘合劑粘合第三延遲膜和第二延遲膜而生成第三延遲膜和第二延遲膜的整體薄膜更為可取，并且對于通過減少本發(fā)明光學(xué)膜的厚度來簡化制作過程也是更為可取的。液晶化合物可以是低分子量化合物、高分子量化合物或者它們的混合物，并且為了固定其定向狀態(tài)，該化合物可以通過紫外光或熱進(jìn)行聚合或者交聯(lián)反應(yīng)。這種化合物的實(shí)例最好包括具有可聚合基團(tuán)如丙烯酰(異丁烯?；?基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)和乙烯基基團(tuán)的化合物，或者是具有可交聯(lián)的功能基團(tuán)如氨基基團(tuán)和羥基基團(tuán)的化合物，這些實(shí)例在日本專利申請公開No.2000-98133中被公開了。
用于本發(fā)明的第二延遲膜可以是消色差延遲膜，該延遲膜具有在顯示最大共面折射率方向的折射率nx，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny和在厚度方向的折射率nz，其中nx＞ny≥nz。術(shù)語“消色差”表示延遲作用具有小的波長依賴性。如圖2所示，當(dāng)延遲膜在常規(guī)聚碳酸酯薄膜的前向550nm處提供約1/4波長的延遲量，在短波一側(cè)波長短于550nm處的延遲量變得比1/4波長大，而在長波一側(cè)給定波長處的延遲量變得比1/4波長小。相比之下，如圖3所示，在理想的消色差延遲膜中，當(dāng)薄膜在其前向550nm處提供1/4波長的延遲量，延遲量在波長短于和長于550nm的兩側(cè)任意波長處變成1/4波長。當(dāng)用于本發(fā)明的消色差延遲膜的延遲量用nx-ny＝Δn表示，并且薄膜厚度用d表示，在薄膜前550nm處，Δn·d值為100到400nm，為120到150nm和240到300nm則更好。在理想消色差薄膜(例如，當(dāng)延遲量為波長的1/4時，提供在400nm處100nm的延遲量，在550nm處137.5nm的延遲量，在800nm處200nm的延遲量的延遲膜)中得到的與實(shí)際得到的在波長短于550nm的給定波長處的延遲量之間的差額最好在-50到50nm，為-30到30nm則更好，在波長長于550nm的給定波長處，最好為-80到80nm，為-60到60nm則更好。為了減少本發(fā)明所得偏振膜的視角改善效果的波長依賴性，使用這樣的消色差延遲膜是更為可取的。
本發(fā)明的消色差延遲膜可以通過單軸延伸具有消色差特性的物質(zhì)得到。這種物質(zhì)的實(shí)例是在日本專利申請公開No.2000-137116中有述的纖維素衍生物。由纖維素衍生物制成的薄膜表面用堿進(jìn)行處理，并且為了使聚酯衍生物薄膜能具有作為偏振元件保護(hù)膜的同樣功能，最好用聚乙烯醇粘合劑如聚乙烯醇水溶液將偏振元件與其他保護(hù)薄膜一起夾在纖維素衍生物之間。偏振元件是通過單軸定向浸漬在二向色性顏料如水溶性二向色性染料或溫的硼酸水溶液中的多碘化合物離子中的聚乙烯醇薄膜得到的。該薄膜可以通過對包含上述物質(zhì)的薄膜的單軸共面延伸進(jìn)行單軸定向。
本發(fā)明的光學(xué)膜是通過層壓至少一層第一延遲膜和至少一層第二延遲膜得到的。圖4所示為本發(fā)明通過層壓第一延遲膜2和第二延遲膜3得到的光學(xué)膜4。延遲膜可以用PSA或粘合劑進(jìn)行層壓，或者第一延遲膜可以通過取向排列層的插入在第二延遲膜上直接進(jìn)行層壓。當(dāng)?shù)谝谎舆t膜的nx與ny不相等時，薄膜最好進(jìn)行層壓以便第一延遲膜的nx方向與nx或ny方向取向排列。另外，本發(fā)明的光學(xué)膜5是通過使用兩層具有互相相等的nx、ny和nz的第二延遲膜3，層壓這些薄膜得到的，所以，如5圖所示，這兩層薄膜的nx方向互相排齊，并且，如圖6所示，第一延遲膜2在其上面進(jìn)行層壓。這種安排對減少本發(fā)明所得偏振膜的視角改善效果的波長依賴性是更為可取的。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝谎舆t膜2中的nx與ny不相等時，層壓延遲膜以便第一延遲膜的nx方向與第二延遲膜3的nx方向或ny方向取向排列是可取的。當(dāng)使用兩層第二延遲膜時，在兩層第二延遲膜之間，nx、ny與nz中的至少一項可以與其他的不同。在這樣的實(shí)例中，延遲膜6和延遲膜7被層壓，延遲膜6具有在顯示最大共面折射率方向的折射率nx1，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny1和在厚度方向的折射率nz1，其中nx1＞ny1≥nz1，延遲膜7具有在顯示最大共面折射率方向的折射率nx2，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny2和在厚度方向的折射率nz2，其中nx2＞ny2≥nz2，因此，如圖7所示，nx1與nx2方向互相垂直，并且，如圖8所示，第一延遲膜2在其上面被層壓以得到本發(fā)明的光學(xué)膜8。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝谎舆t膜的nx與ny不相等時，層壓延遲膜以便第一延遲膜的nx方向與第二延遲膜的nx1方向或ny1方向?qū)?zhǔn)排齊是更為可取的。
在本發(fā)明的光學(xué)膜中，除第一延遲膜和第二延遲膜之外，同樣也可以使用至少一層第三延遲膜。在用于本發(fā)明的第三延遲膜中，由方程式(1)決定的共面平均折射率n0和由方程式(2)所決定的厚度方向的折射率ne滿足關(guān)系式ne-n0＜0。nx與nx之間的差額較小較好。最好，當(dāng)薄膜厚度用dn表示，并且差額ne-n0用Δnn表示時，對dn與Δnn進(jìn)行調(diào)整以便作為Δnn與dn乘積的絕對值|Δnn·dn|最好為5到200nm，為10到150nm則更好，尤其是為10到100nm。這種延遲膜的實(shí)例包括通過在nx與ny方向單軸延伸三乙酸纖維素薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚醚砜、環(huán)烯聚合物如降莰烷衍生物，或者主要包含聚烯烴、聚乙烯和聚乙烯醇的塑料薄膜得到的延遲膜，以及包含取向排列膽甾型液晶的延遲膜。然而，因為三乙酸纖維素薄膜在廣泛用作偏振元件的保護(hù)膜時在透明度上是非常好的，通過使用它作為光學(xué)膜和偏振膜的整體膜，三乙酸纖維素薄膜對于使它能夠作為用于本發(fā)明的偏振膜保護(hù)膜和第三延遲膜兩者是特別可取的。
本發(fā)明具有第三延遲膜的光學(xué)膜實(shí)例包括，如圖9所示，通過層壓第一延遲膜2與附加層壓的第三延遲膜9得到的光學(xué)膜10，該第一延遲膜被層壓在第二延遲膜上，以及如圖10和11所示，層壓的順序被改變的光學(xué)膜11和12。如圖12所示，其他的實(shí)例包括本發(fā)明通過在兩層層壓過的第二延遲膜3上層壓第三延遲膜9以便薄膜的nx方向互相排列整齊，并接著在其上面層壓第一延遲膜2得到的光學(xué)膜13。如圖13所示，同樣，也可以通過顛倒第一延遲膜2和第二延遲膜9的層壓順序得到本發(fā)明的光學(xué)膜14。特別地，如圖13所示，因為偏振元件能夠直接地在第三延遲膜9一側(cè)與另一保護(hù)膜一起夾入，使用第三延遲膜9作為同樣用作偏振元件保護(hù)膜的薄膜是更為可取的。如果必要的話，用于本發(fā)明的延遲膜可以用PSA或粘合劑進(jìn)行層壓。最好，當(dāng)?shù)谝谎舆t膜2與第三對照薄膜9的nx和ny不相等時，第一延遲膜2和第三、第一延遲膜9被層壓以便前者的nx方向與后者的nx或ny方向取向?qū)R。
期望地，為了更加明顯地顯示本發(fā)明所得的視角改善效果，對各薄膜的Δnp·dp和|Δnp·dp|進(jìn)行調(diào)整以便組成本發(fā)明光學(xué)膜的每層第一延遲膜的Δnp·dp之和∑Δnp·dp與組成本發(fā)明光學(xué)膜的第三延遲膜的|Δnn·dn|之和∑|Δnn·dn|的差額的絕對值|(∑Δnp·dp-∑|Δnn·dp)|為5到100nm，為5到70nm則更好。
用于本發(fā)明的第四延遲膜具有消色差特性以及在顯示最大折射率方向的共面折射率nx，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny和在厚度方向的折射率nz，它們的關(guān)系為nx＞ny并且nz＞ny。當(dāng)Δna用Δna＝nx-ny表示，并且薄膜厚度用da表示時，用于本發(fā)明的第四延遲膜在薄膜前向550nm處的延遲量Δna·da為100到400nm，為120到150nm和240到300nm則更好。如圖3所示，在理想的消色差薄膜中得到的延遲量(例如，當(dāng)延遲量為波長的1/4時，提供在400nm處100nm的延遲量，在550nm處137.5nm的延遲量，以及在800nm處的200nm延遲量的延遲膜)與實(shí)際得到的在波長短于550nm的給定波長處的延遲量之間的差額最好為-50到50nm，為-30到30nm則更好，在波長長于550nm的給定波長處，最好為-80到80nm，為-60到60nm則更好。
用于本發(fā)明的第四延遲膜是通過，例如，延伸在共面方向和厚度方向兩個方向具有消色差特性的物質(zhì)得到的。這種物質(zhì)的實(shí)例包括在日本專利申請公開No.2000-137116和2000-81743中公開的纖維素衍生物，以及在日本專利申請公開No.2001-135622中有述的包含降莰烷鏈和苯乙烯鏈的共聚物組合物。由纖維素衍生物制成的薄膜是特別可取的，這是因為，通過用堿處理聚乙烯醇薄膜的表面層之后，用聚乙烯醇粘合劑如聚乙烯醇水溶液將偏振元件夾入纖維素薄膜和另一保護(hù)膜之間，它能同樣用作偏振元件的保護(hù)膜。偏振元件是通過單軸延伸浸漬在二向色性顏料如水溶性二向色性染料或溫的硼酸水溶液中的多碘化合物離子中的聚乙烯醇薄膜得到的。該薄膜可以通過在共面方向單軸延伸后用粘性滾筒對在厚度方向包含上述物質(zhì)的薄膜的兩面進(jìn)行延伸而進(jìn)行二軸定向；單軸延伸共面方向的薄膜，接著通過適當(dāng)?shù)卦谂c延伸方向相反的方向收縮薄膜使薄膜能夠在厚度方向定向；并且在共面方向進(jìn)行單軸延伸后，通過在厚度方向施加電場或磁場使薄膜在厚度方向定向。期望地，nx、ny和nz方向的定向度被控制以便以下式(3)表示的Nz系數(shù)最好為0.3到1，為0.5到0.8則更好。
Nz＝(Nx-Nz)/(Nx-Ny)(3)本發(fā)明的光學(xué)膜可以通過使用第四延遲膜，或者通過層壓第四延遲膜與第三延遲膜生成。圖14所示為本發(fā)明通過層壓第四延遲膜15和第三延遲膜9得到的光學(xué)膜16。
本發(fā)明的偏振膜可以通過結(jié)合由上所述生成的光學(xué)膜和偏振膜得到。例如，偏振元件可以通過單軸定向浸漬在二向色性顏料如二向色性染料或溫的硼酸水溶液中的多碘化合物離子中的聚乙烯醇薄膜得到，或者通過單軸延伸聚乙烯醇薄膜，接著通過脫水反應(yīng)形成多烯結(jié)構(gòu)得到。本發(fā)明偏振膜的實(shí)例包括如圖15所示的包含有第一延遲膜2、第二延遲膜3、偏振元件17以及保護(hù)膜18的偏振膜19；以及如圖16所示的包含有第一延遲膜2、第二延遲膜3、第三延遲膜9、偏振元件17以及保護(hù)膜18的偏振膜20。保護(hù)膜在具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度時，在透明度以及在偏振元件上的粘著性方面是非常出色的，它們的實(shí)例包括三乙酸纖維素薄膜和主要包含環(huán)烯聚合物如降莰烷衍生物的薄膜。作為保護(hù)薄膜的功能可以通過形成不具有光學(xué)各向異性的樹脂層如丙烯酸樹脂層得到。由于三乙酸纖維素薄膜在具有用于本發(fā)明的第三延遲膜功能的同時，適合被用作包含有聚乙烯醇的偏振元件的保護(hù)膜，因此它是特別可取的。三乙酸纖維素薄膜的表面建議在使用之前用堿進(jìn)行處理，這是因為，當(dāng)三乙酸纖維素薄膜的表面用堿處理時，為了夾入偏振元件，由聚乙烯醇薄膜組成的偏振元件的粘著性通過使用包含有聚乙烯醇水溶液的粘合劑得到改善。圖17所示為本發(fā)明包含第二延遲膜3、第一延遲膜2，以及插在表面層用堿處理的作為第三延遲膜的三乙酸纖維素薄膜21之間的偏振元件17的偏振膜22的實(shí)例。圖18所示為本發(fā)明包含兩層具有互相垂直的nx方向的第二延遲膜3、第一延遲膜2，以及插在表面層用堿處理的作為第三延遲膜的三乙酸纖維素薄膜21之間的偏振元件17的偏振膜23的另一實(shí)例。當(dāng)偏振元件被插在表面經(jīng)過簡單粘合處理后的作為保護(hù)膜的聚乙烯醇薄膜中間時，用水聯(lián)結(jié)包含有聚乙烯醇薄膜的偏振元件和保護(hù)膜是可能的。當(dāng)使用上述粘合劑，保護(hù)膜和偏振元件之間的粘著性不夠時，其他的粘合劑或PSA可以被使用。
本發(fā)明的偏振膜是通過層壓光學(xué)膜，偏振元件以及保護(hù)膜得到的。例如，如圖19所示，本發(fā)明示于圖17的偏振膜22能夠通過將偏振膜25層壓在本發(fā)明包含有被層壓的第一延遲膜2和延遲膜3的光學(xué)膜4上得到，其中，在偏振膜25中，偏振元件17被夾在第三延遲膜或者具有被堿處理表面的三乙酸纖維素薄膜21中間。在另一個例子中，如圖20所示，示于圖16的偏振膜20能夠通過層壓第一延遲膜2在第二延遲膜3上，接著層壓只將保護(hù)膜18聯(lián)結(jié)在偏振元件17一側(cè)的光學(xué)膜26在本發(fā)明包含被層壓的第三延遲膜9的光學(xué)膜10上得到。每個延遲膜和偏振元件可以同粘合劑或PSA進(jìn)行層壓。如圖19和20所示，薄膜進(jìn)行特別層壓以便偏振元件的吸收光軸24的方向與第二延遲膜3的nz方向取向排列。此外，當(dāng)圖19和20中各第一延遲膜2和第三延遲膜中的nx和ny互相不等時，第一，第二和第三延遲膜進(jìn)行更適當(dāng)?shù)膶訅阂员闼鼈兊膎x方向互相取向排列，使偏振元件吸收光軸24的方向與每一層的nx方向取向排列。如圖21所示，示于圖18的本發(fā)明偏振膜23能夠通過層壓兩層被層壓以便其nx方向互相垂直的第二延遲膜3和本發(fā)明包含第一延遲膜2的光學(xué)膜5，使用表面層用堿處理的三乙酸纖維素薄膜21作為第三延遲膜，并且使用將偏振元件17插在第三延遲膜中間的偏振膜25而得到。然而，層壓偏振元件和第二延遲膜，以便如圖21所示，在偏振元件17一側(cè)的第二延遲膜3的nx方向與偏振元件17的吸收光軸24的方向取向排列是可取的。此外，當(dāng)各第一延遲膜2和第三延遲膜21的nx和ny互相不等時，層壓第一、第二和第三延遲膜更為可取，這樣使得第一延遲膜2與第三延遲膜21的nx方向，以及在偏振元件一側(cè)的第二延遲膜3的nx方向互相取向排列，并且使得第一延遲膜2和第三延遲膜21的nx方向，以及在偏振元件一側(cè)的第二延遲膜3的nx方向和偏振元件吸收光軸24的方向互相取向排列。
視角對偏振膜的依賴性可以通過使用本發(fā)明上述所得的光學(xué)膜得到改善。如圖22所示，這個改善可以通過將本發(fā)明的光學(xué)膜4設(shè)置到兩個偏振膜25之間來達(dá)到，該偏振膜25將偏振元件17夾在表面層用堿處理的三乙酸纖維素薄膜21之間。三乙酸纖維素薄膜同樣用作第三延遲膜，該第三延遲膜被設(shè)置好以便它們的吸收光軸互相垂直。設(shè)置第二延遲膜3和偏振膜25更為可取，這樣使得如圖23所示，第二延遲膜3的nx方向與在第一延遲膜2一側(cè)的偏振膜25的吸收光軸24的方向取向排列。在另一個實(shí)例中，如同24所示，這個改善是通過將光學(xué)膜5設(shè)置在兩個偏振膜25之間得到的，該偏振膜25包含夾在表面層用堿處理的三乙酸纖維素薄膜21之間的偏振元件17，其中，三乙酸纖維素薄膜同樣也是第三延遲膜，該第三延遲膜被設(shè)置好以便它們的吸收光軸互相垂直。如圖25所示，設(shè)置第二延遲膜3和偏振膜25更為可取，這樣使得第二延遲膜3的nx方向與設(shè)置在第二延遲膜一側(cè)的偏振膜25的吸收光軸24的方向取向排列。如圖24所示，另一個偏振膜作為本發(fā)明偏振膜的一對組件的一個可以進(jìn)行構(gòu)造，以便偏振元件17被夾在表面層用堿處理作為第三延遲層的三乙酸纖維素薄膜21之間。位于第二延遲膜一側(cè)的第三延遲膜被考慮為本發(fā)明光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)之一，該第三延遲膜作為本發(fā)明偏振膜的一對組件的一個被用作另一個偏振膜。相應(yīng)地，，當(dāng)由方程式(1)決定的共面平均折射率n0和由方程式(2)所決定的厚度方向的折射率ne滿足關(guān)系式ne-n0＜0，并且薄膜厚度用dn表示，ne-n0的差額用Δnn表示時，最好對薄膜的dn與Δnn進(jìn)行調(diào)整以便作為Δnn與dn乘積的Δnn·dn的絕對值|Δnn·dn|最好為5到200nm，為10到150nm則更好，尤其為10到100nm。為了更加明顯地顯示改善本發(fā)明所得效果的視角，各薄膜的Δnp·dp和|Δnn·dn|值可以進(jìn)行調(diào)整以便各夾在偏振元件之間的第一延遲膜的Δnp·dp之和∑Δnp·dp與夾在偏振元件之間的第三延遲膜的|Δnn·dn|之和∑|Δnn·dn|的差額的絕對值|(∑Δnp·dp-∑|Δnn·dp|)|為5到100nm，為5到70nm則更好。如圖26所示，當(dāng)觀察的方向從偏振膜的前向傾斜到偏離吸收光軸不同角度27的方向(例如離開吸收光軸45°)，如上所述處理薄膜能夠使發(fā)生在觀察28方向的漏光大大地減少，由此使得偏振膜的視角依賴性得到改善。
偏振膜的視角依賴性能夠通過使用本發(fā)明的偏振膜得到改善。如圖27所示，偏振膜的視角依賴性同樣可以通過將另一偏振膜25設(shè)置在本發(fā)明包含在偏振膜29中的光學(xué)膜一側(cè)得到改善。如圖28所示，偏振膜最好經(jīng)過層壓以便偏振膜29的吸收光軸24的方向與包含在偏振膜29中的第二延遲膜3的nx方向取向排列。偏振膜的吸收光軸互相垂直。
如圖29所示，在另一實(shí)例中，視角依賴性同樣可以通過將另一偏振膜25設(shè)置在包含在本發(fā)明偏振膜23中的光學(xué)膜一側(cè)得到改善。如圖30所示，層壓偏振膜和延遲膜同樣也是非常可取的，這樣使得本發(fā)明偏振膜23的吸收光軸的方向與位于包含在偏振膜23中的偏振元件17一側(cè)的第二延遲膜3的nx方向取向排列。位于另一偏振膜25一側(cè)的包含在本發(fā)明偏振膜23中的第二延遲膜3的nx方向與該另一偏振元件25的吸收光軸24取向排列。偏振膜的吸收光軸的方向24同樣也是互相垂直的。
視角特性同樣可以通過單獨(dú)使用第四延遲膜或者使用本發(fā)明的包含與第三延遲膜進(jìn)行層壓的第四延遲膜的光學(xué)膜得到改善。如圖31所示，上述效果可以通過將第四延遲膜15設(shè)置在包含偏振元件17的兩個偏振膜25或者第三延遲膜之間以便它們的吸收光軸互相垂直而得到，該偏振元件17插在表面用堿處理的三乙酸纖維素薄膜21之間。第四延遲膜15最好進(jìn)行設(shè)置以便它的nx方向與其中一個偏振元件的吸收光軸方向24取向排列。如圖32和33所示，通過在一側(cè)使用本發(fā)明包含層壓過的第三延遲膜15、偏振元件17和保護(hù)膜18的偏振膜30或偏振膜31，并在另一側(cè)使用包含插在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜之間的偏振元件的另一偏振膜，偏振膜的視角特性同樣能夠通過設(shè)置這些偏振膜以便這些偏振膜的偏振元件的吸收光軸方向互相垂直而得到改善。偏振膜31包含有延遲膜15和具有插在表面用堿處理的三乙酸纖維素薄膜21之間的偏振元件17或者第三延遲膜的偏振膜。
液晶顯示裝置的視角特性能夠通過使用本發(fā)明如上所述得到的光學(xué)膜或偏振膜，或者通過使用偏振膜的視角依賴性已經(jīng)得到改善的液晶顯示裝置而得到改善。如圖34所示，這樣的液晶顯示裝置可以通過將偏振膜33設(shè)置在液晶單元32的一側(cè)，并將包含有插在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜之間的偏振元件的偏振膜25設(shè)置在該液晶單元另一側(cè)而得到，這樣使得各偏振膜的吸收光軸24的方向互相垂直。偏振膜和液晶單元可以用PSA進(jìn)行聯(lián)結(jié)。如圖35所示，在本發(fā)明液晶顯示裝置的另一實(shí)例中，本發(fā)明的偏振膜22被設(shè)置在液晶單元32的一側(cè)，偏振膜25被設(shè)置在該液晶單元的另一側(cè)，以便各偏振膜的吸收光軸的方向互相垂直。偏振膜25或者第三延遲膜包含有插在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜之間的偏振元件。液晶顯示裝置的視角特性同樣可以通過將液晶單元設(shè)置在從組成本發(fā)明偏振膜的偏振元件到位于偏振膜一側(cè)的第二延遲膜的任意膜之間得到改善。如圖36所示，在這樣的實(shí)例中，液晶單元32被夾在兩層第二延遲膜3之間，并且第二延遲膜進(jìn)行層壓以便第二延遲膜的nx方向在位于每一側(cè)的偏振元件的吸收光軸24的方向取向排列。這種結(jié)構(gòu)對于簡單并有效地生成偏振膜更為可取。也就是說，在偏振膜的生成過程中，延伸方向被設(shè)置成與吸收光軸的方向相等。在單軸延伸過程中，第二延遲膜和第四延遲膜的nx方向同樣可以被設(shè)置成與延伸方向相等。同樣，假設(shè)這些薄膜為持續(xù)成形的長條薄膜，當(dāng)?shù)谝缓偷谌舆t膜的nx方向在縱向取向排列，或者當(dāng)它們的nx和ny方向互相相等時，所有偏振元件以及第一、第二和第三延遲膜可以通過輥對輥(roll-to-roll process)過程進(jìn)行層壓。另一偏振元件和第二延遲膜同樣可以通過輥對輥過程進(jìn)行層壓。在本發(fā)明液晶顯示裝置的另一實(shí)例中，當(dāng)液晶單元32顯示某些視角依賴性時，為了改善液晶單元的視角依賴性，如圖37所示，補(bǔ)償膜34最好至少在液晶單元的一側(cè)進(jìn)行設(shè)置，或者如果必要的話在其兩側(cè)均進(jìn)行設(shè)置。另外，本發(fā)明的偏振膜33被設(shè)置在液晶單元的一側(cè)，并且包含有插在表面層用堿處理的三乙酸薄膜之間的偏振元件的偏振膜25被設(shè)置在液晶單元的另一側(cè)。這種安排使液晶單元以及偏振膜的視角特性能夠同時得到改善，由此大大地改善了液晶顯示裝置的視角特性。在本發(fā)明液晶顯示裝置的另一實(shí)例中，如圖38所示，偏振膜25和第四延遲膜15被層壓以便偏振膜的吸收光軸24的方向與第四延遲膜的nx方向取向排列。第四延遲膜被設(shè)置在液晶單元32的補(bǔ)償膜34一側(cè)，該液晶單元32包含薄膜34以補(bǔ)償液晶單元的視角依賴性，并且偏振膜25被設(shè)置在液晶單元32的相反一側(cè)以便偏振膜的吸收光軸24的方向互相取向排列。在本發(fā)明液晶顯示裝置的另一實(shí)例中，如圖39所示，本發(fā)明的偏振膜33與延遲膜35進(jìn)行層壓以便吸收光軸24的方向相對延遲膜的nx方向為大約45°，并且得到的圓二向色性薄膜37被層壓在具有反射層或反射膜的液晶單元36上。在該情況下，如圖39所示，為補(bǔ)償液晶單元，將薄膜34層壓在圓二向色性薄膜37與液晶單元36之間同樣也是可能的。用于圓偏振膜的延遲膜最好為所謂的1/4波片，該1/4波片對于550nm波長的光提供130nm到145nm的延遲量，為135到140nm則更好，該薄膜在可見光范圍的波長提供1/4波長的延遲作用則更為可取。該薄膜的一個較好的實(shí)例是消色差第二延遲膜，本發(fā)明消色差第二延遲膜與第一延遲膜進(jìn)行層壓的光學(xué)膜，或者是第四延遲膜。層壓過的具有大約1/4波長延遲作用的消色差延遲膜同樣可以被使用，其中，該層壓的消色差延遲膜是通過使用描述于日本專利申請No.3174367，Proc.Indian Acad，Sci，A41，130，137(1955)，以及SPIE VOL.307，Plarizers and Aoolication，120(1981)中的方法，層壓多個包含環(huán)烯聚合物如降莰烷衍生物的延遲膜和包含聚碳酸酯的示于圖2的非消色差延遲膜(最好，該薄膜具有折射率關(guān)系nx＞ny＞nz，并對nx、ny和nz方向的定向進(jìn)行控制以便由方程式(3)所定義的Nz系數(shù)最好為0.3到0.7，為0.4到0.6則更好)得到的。
用于本發(fā)明液晶顯示裝置的液晶單元的實(shí)例包括扭曲向列型(TN)、超扭曲向列型(STN)、垂直取向排列向列型(VA)、共面開關(guān)型(IPS)、彎曲向列型(OCB)、鐵磁型(SSF)、反鐵磁型(AF)液晶單元。使用這些液晶單元的液晶顯示裝置能夠被用為透射型、反射型和反射半透射型液晶顯示器。只有一個或兩個偏振膜可以用于反射型液晶顯示裝置，并且，在每種情況下，延遲膜的延遲作用依賴于延遲膜的視角特性而進(jìn)行調(diào)整。由于液晶單元自身的視角依賴性依賴于液晶單元的種類而被顯示出來，最好使用液晶單元自身的視角依賴性被補(bǔ)償?shù)囊壕卧．?dāng)為了補(bǔ)償液晶單元自己的視角依賴性，依賴于液晶單元的結(jié)構(gòu)而采取了各種方法時，使用具有混合取向排列(alignment)的混合液晶層的薄膜的補(bǔ)償方法已被用于TN液晶單元。在本領(lǐng)域熟知的方法中，VA液晶通過使用雙軸延伸的薄膜進(jìn)行補(bǔ)償，以便滿足關(guān)系ne-n0＜0，或者通過使用具有同向排列的混合液晶層的薄膜進(jìn)行補(bǔ)償。液晶顯示裝置的視角依賴性可以通過使用經(jīng)上述本領(lǐng)域中熟知的方法進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊壕卧?，以及在使用示于圖37、38和39中的用于補(bǔ)償液晶單元的視角依賴性的薄膜34時，通過本發(fā)明的方法使用本發(fā)明的光學(xué)膜或者本發(fā)明的偏振膜，而得到進(jìn)一步的改善。
實(shí)例本發(fā)明將根據(jù)實(shí)例和比較實(shí)例進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
(實(shí)例1)固體分?jǐn)?shù)濃度為20％的溶液是通過在300份重量的甲苯和100份重量的環(huán)己酮的混合溶劑中，溶解分別示于化學(xué)式(1)和(2)中的23.5份重量和70.5份重量的描述于WO97/44703的可紫外固化液晶化合物，以及6份重量的光聚合引發(fā)劑Irga-cure 907(Ciba Specialty Chemicals公司)的混合物進(jìn)行制備的。
(化學(xué)式1) (化學(xué)式2) 該溶液通過使用拉絲錠被應(yīng)用在由Polatechno公司制造的碘化物基偏振膜的偏振元件一側(cè)(硼酸鹽在具有1700聚合度和延伸后大約20μm厚度的聚乙烯醇中的含量為15％；聚乙烯醇薄膜通過使用聚乙烯醇粘合劑被聯(lián)結(jié)到作為保護(hù)膜的表面層用堿處理的三乙酸纖維素薄膜的一側(cè))。包含第一延遲膜的偏振膜通過在加熱去除溶劑后用高壓汞蒸汽燈(80w/cm)進(jìn)行紫外聚合得到。第一延遲膜具有1μm的厚度。為了確定第一延遲膜的光學(xué)特性，用涂PSA的玻璃片將第一延遲膜從偏振元件剝落，通過從薄膜表面傾斜引起的延遲量的變化用自動雙折射儀(由Oji Scientific Instruments制造的KOBRA-21ADH)進(jìn)行測量。結(jié)果如圖40所示。圖40顯示第一延遲膜同向排列于薄膜平面。當(dāng)平均共面折射率用n0表示，厚度方向的折射率用ne表示，并且厚度用dp表示，具有關(guān)系式ne-n0＝Δnp時，Δnp·dp值從傾斜引起的延遲值的變化被確定為39nm。然后，作為第二延遲膜的聚碳酸脂薄膜用PSA在偏振膜的第一延遲膜的表面進(jìn)行層壓，以便nx方向與偏振元件的吸收光軸方向取向排列，其中聚碳酸脂薄膜在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.5864，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.5844，在厚度方向的折射率nz為1.5841，厚度d為70μm，并且在550nm處的(nx-ny)·d為140nm。接著，包含有相同聚碳酸脂薄膜的第二延遲膜用PSA聯(lián)結(jié)在已聯(lián)結(jié)的第一延遲膜表面，以便nx方向與偏振元件吸收光軸的方向互相垂直，由此得到本發(fā)明的偏振膜。本發(fā)明的偏振膜和由Polatechno公司制造的碘化物基偏振膜用PSA進(jìn)行聯(lián)結(jié)以便偏振元件的吸收光軸互相垂直。碘化物基偏振膜的偏振元件的兩側(cè)均被夾入表面層用堿處理的三乙酸纖維素薄膜(在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz為1.49461，厚度d為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，在關(guān)系式(ne-n0)＝Δnn下，|Δnn·dn|為49nm)。|(Δnp·dp-|Δnn·dn|)|值為10nm。在具有正交吸收光軸的偏振膜每個偏振元件的前向，450、550或650nm處的透過率(正交透過率)，以及在偏離偏振膜每個偏振元件的吸收光軸45°方向傾斜50°的方向，450、550或650nm處的透過率(傾斜正交透過率)用分光光度計(由Shimadzu公司制造的UV-3100)進(jìn)行測量。結(jié)果如表1所示。每個偏振元件在偏離吸收光軸45°方向傾斜50°的方向，400到700nm的波長范圍的透過率(傾斜正交透過率)同樣用分光光度計(由Shimadzu公司制造的UV-3100)進(jìn)行測量。結(jié)果如圖45所示。
(實(shí)例2)本發(fā)明的偏振膜是用與實(shí)例1相同的方法得到的，除了一片偏振膜，或者聚碳酸脂薄膜，用PSA在用于實(shí)例1的偏振膜(Δnp·dp＝39nm)的第一延遲膜表面進(jìn)行層壓，以便nx方向與偏振元件的吸收光軸方向取向排列。第二延遲膜在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.5864，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.5844，在厚度方向的折射率nz為1.5841，厚度d為70μm，并且在550nm處的(nx-ny)·d為140nm。該偏振膜用PSA聯(lián)結(jié)到用于實(shí)例1的碘化物基偏振膜(由Polatechno公司制造)，以便偏振元件的吸收光軸互相垂直。該偏振膜包含有夾在用堿處理的三乙酸纖維素薄膜之間的偏振元件。所得偏振膜用與實(shí)例1相同的方法進(jìn)行評價。結(jié)果如圖45所示。
(實(shí)例3)通過與實(shí)例1相同的程序制備的第一延遲膜(Δnp·dp＝65nm)被聯(lián)結(jié)到第三延遲膜，或者一面具有粘性膜層并且表面層用堿進(jìn)行處理的三乙酸纖維素薄膜上，并將第一延遲膜從偏振元件上剝落下來。該三乙酸纖維素薄膜在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz(ne)為1.49461，厚度dn為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，在關(guān)系式ne-n0＝Δnn下，|Δnn·dnn|為49nm。然后，第二延遲膜，或者用于實(shí)例1的在550nm處(nx-ny)·d為140nm的聚碳酸脂薄膜，用PSA在被剝落的第三延遲膜和第二延遲膜層壓結(jié)構(gòu)的第一延遲膜一側(cè)進(jìn)行層壓，以便第二延遲膜的nx方向與第三延遲膜的nx方向取向排列。本發(fā)明的光學(xué)膜是通過用PSA將第二延遲膜，或者與上述相同的聚碳酸脂薄膜，聯(lián)結(jié)到前面被聯(lián)結(jié)的第二延遲膜一側(cè)得到的，以便第二延遲膜的nx方向互相垂直。然后，本發(fā)明的偏振膜通過用聚乙烯醇粘合劑聯(lián)結(jié)碘化物基偏振膜的偏振元件一側(cè)到本發(fā)明光學(xué)膜的三乙酸纖維素薄膜的堿處理過的表面層，以便偏振元件的吸收光軸方向與位于光學(xué)膜偏振元件一側(cè)的第二延遲膜的nx方向取向排列，該碘化物基偏振膜與一側(cè)表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜進(jìn)行聯(lián)結(jié)。該偏振膜用PSA聯(lián)結(jié)到碘化物基偏振膜(由Polatechno公司制造)，以便偏振膜的吸收光軸互相垂直。碘化物基偏振膜包含用于實(shí)例l的夾在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜(該三乙酸纖維素薄膜在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz(ne)為1.49461，厚度dn為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，在關(guān)系式ne-n0＝Δnn下，|Δnn·dnn|為49nm。)之間的偏振元件。位于偏振元件之間的一層第一延遲膜的Δnp·dp與兩層第三延遲膜的|Δnn·dnn|之和之間的差額的絕對值為33nm。該偏振膜與實(shí)例1一樣進(jìn)行評價。結(jié)果示于表1和圖45。
(實(shí)例4)固體分?jǐn)?shù)濃度為20％的溶液是通過在300份重量的甲苯和100份重量的環(huán)己酮的混合溶劑中，溶解分別示于化學(xué)式(3)、(4)和(5)中的39.2份重量、45.0份重量和9.8份重量的描述于WO98/00475的可紫外固化的液晶化合物，以及6份重量的光聚合引發(fā)劑Irga-cure 907(Ciba Specialty Chemicals公司)的混合物進(jìn)行制備的。
(化學(xué)式3) (化學(xué)式4) (化學(xué)式5) 第一延遲膜通過與實(shí)例1中相同的程序使用該溶液生成。第一延遲膜厚度為1.3μm。為了研究第一延遲膜的光學(xué)特性，用涂PSA的玻璃片將第一延遲膜從偏振元件剝落下來，發(fā)現(xiàn)第一延遲膜同向排列于薄膜表面。同樣，從傾斜引起的延遲作用的變化發(fā)現(xiàn)，當(dāng)平均共面折射率用n0表示，厚度方向的折射率用ne表示，并且厚度用dp表示時，在關(guān)系式ne-n0＝Δnp下，Δnp·dp值為65nm為35nm。第一延遲膜用PSA轉(zhuǎn)移到用于實(shí)例1的碘化物基偏振膜(由Polatechno公司制造)，接著用PSA聯(lián)結(jié)一片第二延遲膜，或者用于實(shí)例1的在550nm處(nx-ny)·d為140nm的聚碳酸脂薄膜，以便它的nx方向與偏振元件的吸收光軸的方向取向排列，由此得到本發(fā)明的偏振膜。碘化物基偏振膜包含夾在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜(在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz(ne)為1.49461，厚度dn為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，在關(guān)系式ne-n0＝Δnn下，|Δnn·dnn|為49nm。)之間的偏振元件。該偏振膜用PSA聯(lián)結(jié)到用于實(shí)例1的碘化物基偏振膜(由Polatechno公司制造)，以便偏振膜的吸收光軸互相垂直。碘化物基偏振膜包含夾在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜(在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz(ne)為1.49461，厚度dn為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，在關(guān)系式ne-n0＝Δnn下，|Δnn·dnn|為49nm。)之間的偏振元件。位于偏振元件之間的一層第一延遲膜的Δnp·dp與兩層第三延遲膜的|Δnn·dnn|之和之間的差額的絕對值為63nm。該偏振膜與實(shí)例1一樣進(jìn)行評價，結(jié)果示于表1和圖45。然后，本發(fā)明的液晶顯示裝置通過聯(lián)結(jié)上述偏振膜到可通過商業(yè)途徑得到的垂直排列向列型液晶單元上得到，使得形成圖41的結(jié)構(gòu)(在該結(jié)構(gòu)中，每一個偏振膜的吸收光軸經(jīng)過設(shè)置使得互相垂直)。隨后，液晶顯示裝置被放置在平面白色光源上，并且亮度在80°角的所有方向的分布通過使用視角議(由ELDIM公司制造的Ezcontrast 160R)進(jìn)行測量。在偏離偏振元件吸收光軸45°方向的區(qū)域里具有與中心亮度寬(2cd/cm2或更小)相同亮度的視角平均值，以及在所有方向的最大亮度示于表1。
(實(shí)例5)固體分?jǐn)?shù)濃度為20％的溶液是通過在300份重量的甲苯和100份重量的環(huán)己酮的混合溶劑中，溶解分別示于化學(xué)式(6)和(7)中的23.5份重量和70.5份重量的描述于WO97/44703的可紫外固化的液晶化合物，以及6份重量的光聚合引發(fā)劑Irga-cure 907(Ciba Specialty Chemicals公司)的混合物進(jìn)行制備的。
(化學(xué)式6) (化學(xué)式7) 該溶液通過使用拉絲錠被涂在由Polatechno公司制造的碘化物基偏振膜(硼酸在具有1700聚合度和延伸后大約20μm厚度的聚乙烯醇中的含量約為15％；表面層用堿處理的三乙酸纖維素薄膜用聚乙烯醇粘合劑在保護(hù)膜的一個表面進(jìn)行聯(lián)結(jié))上。包含有第一延遲膜的偏振膜通過在加熱除去溶劑后用高壓汞蒸汽燈(80W/cm)進(jìn)行照射而聚合液晶化合物得到。第一延遲膜具有1μm的厚度。為了研究第一延遲膜的光學(xué)特性，用涂PSA的玻璃片將第一延遲膜從偏振元件剝落下來，延遲膜傾斜于薄膜表面引起的延遲量的變化用自動雙折射儀(由Ohji Instruments公司制造的KOBRA-21ADH)進(jìn)行測量。結(jié)果示于圖42。圖42顯示第一延遲膜同向排列于薄膜表面。當(dāng)共面折射率用n0表示，厚度方向的折射率用ne表示，并且厚度用dp表示，具有關(guān)系式ne-n0＝Δnp時，由傾斜引起的延遲量變化決定的Δnp·dp值為65nm。如圖43所示，本發(fā)明的偏振膜是通過用PSA層壓消色差第二延遲膜得到的，這樣使得第二延遲膜的nx方向與偏振元件的吸收光軸方向取向排列(延遲作用的波長依賴性通過Cauchy方程式用Ohji Instruments公司制造的自動雙折射儀KOBRA-21ADH的測量值進(jìn)行計算，并且)。消色差第二延遲膜在顯示最大折射率方向的共面折射率nx為1.6286，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.6272，在厚度方向的折射率nz為1.6268(每一個折射率用Abbe折射計進(jìn)行測量)，厚度d為100μm，并且在550nm處的(nx-ny)·d為140nm。本發(fā)明的偏振膜用PSA聯(lián)結(jié)到碘化物基偏振膜(由Polatechno公司制造)，以便偏振元件的吸收光軸互相垂直。碘化物基偏振膜包含有夾在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜(在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz(ne)為1.49461，厚度dn為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，在關(guān)系式ne-n0＝Δnn下，|Δnn·dnn|為49nm)之間的偏振元件。|(Δnp·dnp-|Δnn·dnn|)|值為16nm。該偏振膜與實(shí)例1中一樣進(jìn)行評價。結(jié)果示于表1和圖45。
(實(shí)例6)本發(fā)明的偏振膜是通過用PSA將附加的一層用于實(shí)例5的第二延遲膜聯(lián)結(jié)到本發(fā)明與實(shí)例5中相同的偏振膜的第二延遲膜上，除了Δnp·dnp為80nm，這樣使得第二延遲膜的nx方向互相垂直。該偏振膜與實(shí)例1中一樣進(jìn)行評價。結(jié)果示于表1和圖45。
(實(shí)例7)固體分?jǐn)?shù)濃度為20％的溶液通過在300份重量的甲苯和100份重量的環(huán)己酮的混合溶劑中，溶解分別示于化學(xué)式(8)、(9)和(10)中的39.2份重量、45.0份重量和9.8份重量的描述于WO97/44703的可紫外固化的液晶化合物，以及6份重量的光聚合引發(fā)劑Irga-cure 907(Ciba Specialty Chemicals公司)的混合物進(jìn)行制備。
(化學(xué)式8) (化學(xué)式9) (化學(xué)式10) 該溶液通過使用顯微照相凹版涂鍍機(jī)被應(yīng)用在具有一層包含用甲苯二異氰酸脂進(jìn)行交聯(lián)的n-甲基丙烯酸丁酯、n-丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯以及2-羥乙基丙烯酸脂的共聚合丙烯酸聚合物的PET膜的薄膜表面。第一延遲膜通過在加熱除去溶劑后用高壓汞蒸汽燈(120W/cm)進(jìn)行照射而聚合液晶化合物進(jìn)行制備。為了研究第一延遲膜的光學(xué)特性，用涂PSA的玻璃片將第一延遲膜從包含被交聯(lián)的丙烯酸聚合物層的PET薄膜上剝落下來。通過與實(shí)例1中相同的測量表明第一延遲膜同向排列于薄膜表面。當(dāng)共面折射率用n0表示，厚度方向的折射率用ne表示，厚度用dp表示，并具有關(guān)系式ne-n0＝Δnp時，從傾斜引起的延遲量變化決定的Δnp·dp值為34nm。然后，第一延遲膜用PSA轉(zhuǎn)移到用于實(shí)例1的由Polatechno公司制造的碘化物基偏振膜上。該碘化物基偏振膜包含夾在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜(在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz(ne)為1.49461，厚度dn為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，并且在關(guān)系式ne-n0＝Δnn下，|Δnn·dnn|為49nm)之間的偏振元件。本發(fā)明的偏振膜是通過用PSA層壓實(shí)例5中使用的消色差第二延遲膜得到的，這樣使得它的nx方向與偏振元件的吸收光軸方向取向排列(延遲作用的波長依賴性用Cauchy方程式從用Ohji Instruments公司制造的自動雙折射儀KOBRA-21ADH測量的值進(jìn)行計算)。本發(fā)明的偏振膜用PSA聯(lián)結(jié)到由Polatechno公司制造的碘化物基偏振膜，以便偏振元件的吸收光軸互相垂直。該碘化物基偏振膜包含有夾在表面層用堿處理過的三乙酸纖維素薄膜(在顯示最大共面折射率方向的折射率nx為1.49522，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny為1.49517，在厚度方向的折射率nz(ne)為1.49461，厚度dn為80μm，平均共面折射率n0為1.49520，并且在關(guān)系式ne-n0＝Δnn下，|Δnn·dnn|為49nm)之間的偏振元件。位于偏振元件之間的一層第一延遲膜的Δnp·dp與兩層第三延遲膜的|Δnn·dnn|之和之間的差額的絕對值為63nm。該偏振膜與實(shí)例1中一樣進(jìn)行評價。結(jié)果示于表1和圖45。
比較實(shí)例(比較實(shí)例1)由Polatechno公司制造的包含用在實(shí)例1和2中的夾在具有用堿處理表面層的三乙酸纖維素薄膜之間的偏振元件的兩個碘化物基偏振膜用PSA進(jìn)行聯(lián)結(jié)，使得偏振元件的吸收光軸互相垂直。該偏振元件與實(shí)例1中一樣進(jìn)行評價。結(jié)果示于表1和圖45。
(比較實(shí)例2)由Polatechno公司制造的包含在元件一側(cè)具有表面層用堿處理的三乙酸纖維素薄膜的偏振元件的兩個碘化物基偏振膜用PSA進(jìn)行聯(lián)結(jié)，使得偏振元件的吸收光軸互相垂直，并且使得偏振元件的表面互相面對。該偏振元件與實(shí)例1中一樣進(jìn)行評價。結(jié)果示于表1和圖45。
(比較實(shí)例3)液晶單元是通過與實(shí)例4相同的程序?qū)⑵衲ぢ?lián)結(jié)到通過商業(yè)途徑可得到的向列型液晶單元上，以形成圖44中的結(jié)構(gòu)(偏振膜被設(shè)置以便它們的吸收光軸互相垂直)進(jìn)行制備的，除了用在比較實(shí)例1中的偏振膜被使用了。該液晶顯示單元與實(shí)例4中一樣進(jìn)行評價。結(jié)果示于表1。
表1

實(shí)例與比較實(shí)例中的結(jié)果顯示，通過使用本發(fā)明的偏振膜，當(dāng)觀察點(diǎn)從前向傾斜到偏離偏振元件吸收光軸方向的方向時，產(chǎn)生的漏光減少了，說明偏振膜的視角依賴性得到了改善。從實(shí)例1和2的比較，同樣顯而易見，視角改善效果的波長依賴性通過使用兩個第二延遲膜降低了，同樣說明視角依賴性在更寬的波長范圍得到了改善。實(shí)例5、6和7進(jìn)一步顯示視角改善效果的波長依賴性通過使用消色差延遲膜降低了，同樣說明視角依賴性在更寬的波長范圍得到了改善。此外，實(shí)例4和比較實(shí)例3的比較說明，與比較實(shí)例進(jìn)行比較，本發(fā)明的液晶顯示裝置具有更寬視角特性。
工業(yè)實(shí)用性偏振膜的視角依賴性能夠通過本發(fā)明的方法使用具有通過層壓至少一層第一延遲膜和至少一層第二延遲膜制備的光學(xué)膜的偏振膜得到改善，第一延遲膜具有平均共面折射率n0和在厚度方向的折射率ne，其中ne-n0＞0，第二延遲膜具有在顯示最大折射率方向的共面折射率nx，在垂直于剛才所述方向的方向上的折射率ny和在厚度方向的折射率nz，其中nx＞ny≥nz。使用本發(fā)明的光學(xué)膜和偏振膜的液晶顯示裝置通過本發(fā)明的方法改善液晶顯示裝置的視角特性同樣也是可能的。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)膜，包括消色延遲膜和偏振元件，所述消色延遲膜具有表示最大折射率的共面折射率nx，與先前所述方向垂直的方向中的折射率ny，以及厚度方向上的折射率nz，其中nx＞ny且nz＞ny，所述消色延遲膜和偏振元件被層壓以使得所述消色延遲膜的最大折射率方向和所述偏振元件的吸收軸的方向一致。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜，其特征在于，所述消色延遲膜的Δna·da在550nm處為100到400nm，其中Δna＝nx-ny，而dy是所述膜的厚度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)膜，其特征在于，所述消色延遲膜和偏振元件、以及一層保護(hù)膜是通過層壓制備。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)膜，其特征在于，所述保護(hù)膜是一種其主要成份為環(huán)烯聚合物，例如降莰烷衍生物的膜。
5.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)膜，其特征在于，層壓制備一種偏振膜包括在三乙酸纖維素薄膜和所述消色延遲膜之間夾層所述偏振元件，其中所述三乙酸纖維素薄膜的表面經(jīng)過了堿處理。
6.一種用于改進(jìn)偏振元件視角的方法，其中消色延遲膜具有表示最大折射率的共面折射率nx，與先前所述方向垂直的方向中的折射率ny，以及厚度方向上的折射率nz，其中nx＞ny且nz＞ny，所述消色延遲膜被安排在兩個偏振元件之間，所述兩個偏振元件的吸收軸彼此垂直放置，通過這種方式，所述消色延遲膜的nx方向與所述偏振元件中一個元件的吸收軸的方向一致。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述偏振元件中的任一元件是如權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)膜。
8.一種液晶顯示設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過層壓至少一層第一延遲膜(2)和至少一層第二延遲膜(3)制備的光學(xué)膜，該第一延遲膜(2)具有平均共面折射率n
文檔編號G02F1/1335GK1704816SQ20051008228
公開日2005年12月7日 申請日期2001年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者田中興一 申請人:日本化藥株式會社, 日商寶來科技股份有限公司