专利名称：椭圆偏光板、其制法和使用该椭圆偏光板的图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种椭圆偏光板、其制造方法和使用该椭圆偏光板的图像显示装置。更具体地说，本发明涉及一种具有宽频带和宽视角的非常薄的椭圆偏光板、其简单制法和使用该椭圆偏光板的图像显示装置。
背景技术：
各自具有组合的偏光膜和相位差板的各种光学膜通常用于各种图像显示装置中，例如液晶显示装置和电致发光显示器(EL)，从而得到光学补偿。
通常，属于上述光学膜之一的圆偏光板可以通过组合偏光膜和λ/4板来制造。但是，λ/4板具有波长越短、其所提供的相位差值越大的特性，即所谓的“正波长色散特性”，因此，λ/4板通常具有高的正波长色散特性。因此，λ/4板的问题在于其不能在宽的波长范围内显示出所需的光学特性(例如，作为λ/4板的功能)。为避免这一问题，近年来提出了一种相位差板，其具有波长越长、所提供的相位差值越大的波长色散特性，即所谓的“反波长色散特性”，例如聚降冰片烯类膜或改性聚碳酸酯类膜。但是，这样的膜存在成本问题。
目前，将具有正波长色散特性的λ/4板与例如波长越长、所提供的相位差值越大的相位差板或λ/2板相结合，从而校正λ/4板的波长色散特性(例如，参见JP3174367B)。
在如上所述结合偏光膜、λ/4板和λ/2板的情况下，各光学轴的角度，即，偏光膜的吸收轴与各相位差板的慢轴之间的角度必须进行调整。但是，各自由拉伸膜形成的偏光膜和相位差板的光学轴通常取决于拉伸方向。各个膜必须根据各自光学轴的方向进行切割和层积，从而使得膜的吸收轴和慢轴成所需角度。更具体地说，偏光膜的吸收轴通常与其拉伸方向平行，而相位差板的慢轴也与其拉伸方向平行。因此，为使偏光膜与相位差板以吸收轴与慢轴之间成45°的角度进行层积，必须将上述膜之一以相对于该膜纵向(拉伸方向)45°的方向切割。在膜如上所述进行切割然后粘附的情况下，例如，光学轴之间的角度可以相对于切割膜而变化。这种变化可能会导致产品质量变化的问题以及生产成本高和耗时长的问题。进一步的问题还包括由于切割膜而造成的废品增加和难以制造大型膜的问题。
为解决这些问题，提出了一种通过斜向拉伸偏光膜或相位差板等来调节拉伸方向的方法(例如，参见JP2003-195037A)。但是，这种方法的问题在于难以调节。
此外，近年来对于减少图像显示装置厚度的需要日益增长。随着这种需要的增长，对于减少例如圆偏光板之类的光学膜的厚度的需要也在增加。
发明内容
为解决上述传统问题而完成本发明，因此本发明的目的是提供一种具有宽频带和宽视角的非常薄的椭圆偏光板、制造这种偏光板的简单方法和使用该椭圆偏光板的图像显示装置。
本发明的发明人对椭圆偏光板的特性进行了深入的研究，并且发现上述目标可以通过以下方式获得将液晶材料涂覆到特定基板上，转移所形成的双折射层，随后形成具有优异光学特性的非常薄的λ/4板。由此，发明人完成本发明。
本发明的椭圆偏光板依次包括偏光片、在偏光片一侧形成的保护层、用作λ/2板的第一双折射层和用作λ/4板的第二双折射层。在椭圆偏光板中，第一双折射层和第二双折射层各自使用液晶材料形成。
根据本发明的一个优选实施方式，第一双折射层的厚度为0.5到5μm。而且，第二双折射层的厚度为0.3到3μm。
根据本发明的一个优选实施方式，第一双折射层的慢轴相对于偏光片的吸收轴限定为+8°到+38°和-8°到-38°的一个角度。根据本发明的一个优选实施方式，偏光片的吸收轴和第二双折射层的慢轴基本彼此垂直。
本发明的另一个方面提供了一种制造椭圆偏光板的方法。该方法包括如下步骤对透明保护膜(T)的表面进行配向处理；在经过配向处理的透明保护膜(T)的表面上形成第一双折射层；将偏光片层积在透明保护膜(T)的表面上；并且在第一双折射层的表面层积第二双折射层。在该方法中，偏光片和第一双折射层配置在透明保护膜(T)的相反侧。
根据本发明的一个优选实施方式，透明保护膜(T)、第一双折射层、偏光片和第二双折射层为连续膜，并且透明保护膜(T)、第一双折射层、偏光片和第二双折射层的长侧粘附在一起进行层积。根据本发明的一个优选实施方式，形成第一双折射层的步骤包括如下步骤涂覆含有液晶材料的涂覆液；并且对所涂覆的液晶材料在该液晶材料显示液晶相的温度下进行处理而使其配向。根据本发明的另一个优选实施方式，液晶材料包括聚合性单体和交联性单体的至少一种，并且使液晶材料配向的步骤进一步包括进行聚合处理和交联处理中的至少一种的步骤。根据本发明的又一个优选实施方式，聚合处理和交联处理中的至少一种通过加热和光照射中的一种进行。
根据本发明的一个优选实施方式，层积第二双折射层的步骤包括如下步骤将含有液晶材料的涂覆液涂覆到基板上；对所涂覆的液晶材料在该液晶材料显示液晶相的温度下进行处理，从而在基板上形成第二双折射层；并且将基板上形成的第二双折射层转移到第一双折射层的表面。根据一个优选实施方式，基板是在宽度方向具有配向轴的连续膜。根据本发明的另一个优选实施方式，基板的配向轴与配向轴平均方向之间的偏差小于或等于±1°。根据本发明的又一个优选实施方式，基板是通过拉伸处理和重结晶处理获得的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。根据本发明的一个优选实施方式，基板在其表面不进行配向处理的情况下，用于涂覆涂覆液的步骤。
根据本发明的另一个方面，提供了一种图像显示装置。该图像显示装置包括上述椭圆偏光板。
如上所述，根据本发明，第一双折射层和第二双折射层各自由液晶材料形成，与第一双折射层和第二双折射层各自由拉伸聚合膜的情况相比，明显提高了nx和ny之间的差异。因此，用于为用作λ/2板的第一双折射层提供所需的面内相位差的第一双折射层的厚度与传统相比明显减少，并且用于为用作λ/4板的第二双折射层提供所需的面内相位差的第二双折射层的厚度与传统相比明显减少。因此，本发明的椭圆偏光板和传统的椭圆偏光板相比，厚度明显减少，并且可以极大地有助于图像显示装置的厚度减少。而且，在本发明的椭圆偏光板中，第一双折射层和第二双折射层的液晶材料的配向均通过聚合或交联而固定，因此本发明的椭圆偏光板和传统的椭圆偏光板相比，具有相当优异的耐热性。因此，本发明的椭圆偏光板的特别效果在于其光学特性甚至在高温环境中(例如在车辆中使用)也不会下降。
图1是根据本发明优选实施方式的椭圆偏光板的截面示意图；图2是根据本发明优选实施方式的椭圆偏光板的分解透视图；图3是显示了根据本发明的制造椭圆偏光板的方法的例子中的一个步骤的透视图；图4A和4B是显示了根据本发明的制造椭圆偏光板的方法的例子中的另一个步骤的透视图；图5是显示了根据本发明的制造椭圆偏光板的方法的例子中的又一个步骤的示意图；图6A和6B是显示了根据本发明的制造椭圆偏光板的方法的例子中的再一个步骤的示意图；图7是显示根据本发明的制造椭圆偏光板的方法的例子中的再又一个步骤的示意图；图8是根据本发明优选实施方式的用于液晶显示装置的液晶面板的截面示意图；和图9A和9B是说明VA模式的液晶分子的配向状态的截面示意图。
附图标记10椭圆偏光板11偏光片12保护层13第一双折射层
14第二双折射层15第二保护层20液晶单元100液晶面板具体实施方式
A.椭圆偏光板A-1.椭圆偏光板的整体结构图1是根据本发明的一个优选实施方式的椭圆偏光板的截面示意图；图2是说明形成图1的椭圆偏光板的各层的光学轴的分解透视图。如图1所示，椭圆偏光板10包括偏光片11、保护层(透明保护膜)12、第一双折射层(光学补偿层)13和第二双折射层(光学补偿层)14。在实际应用中，本发明的椭圆偏光板可以在偏光片没有层积保护层(透明保护膜)12的一侧包括第二保护层(透明保护膜)15。
第一双折射层13可以用作所谓的λ/2板。在本发明的说明书中，λ/2板指的是具有将具有特定振动方向的线性偏振光转变为振动方向与其垂直的线性偏振光、或将右旋圆偏振光转变为左旋圆偏振光(或将左旋圆偏振光转变为右旋圆偏振光)的功能的板。第二双折射层14可以用作所谓的λ/4板。在本发明的说明书中，λ/4板指的是具有将具有特定波长的线性偏振光转变为圆偏振光(或将圆偏振光转变为线性偏振光)的功能的板。
图2是解释形成根据本发明优选实施方式的椭圆偏光板的各层的光学轴的分解透视图(在图2中，为清楚起见，省略了第二保护层15)。将第一双折射层13层积为使其慢轴B限定为与偏光片11的吸收轴A成预定角度α。优选角度α为+8°到+38°或者-8°到-38°，更优选+13°到+33°或者-13°到-33°，特别优选+19°到+29°或者-19°到-29°，尤其优选+21°到+27°或者-21°到-27°，最优选+23°到+24°或者-23°到-24°。第一双折射层和偏光片以上述角度α层积，从而提供具有优异的圆偏振性能的偏光板。如图2所示，将第二双折射层14层积为使其慢轴C基本垂直于偏光片11的吸收轴A。在本发明的说明书中，短语“基本垂直”包括角度为90°±2.0°的情况，优选90°±1.0°，更优选90°±0.5°。
优选本发明的椭圆偏光板的总厚度为80到200μm，更优选90到130μm，最优选100到120μm。根据本发明，第一双折射层和第二双折射层各自由液晶材料形成(下文描述)。因此，使得第一双折射层可以用作λ/2板的第一双折射层的厚度与传统的相比明显减少，而且使得第二双折射层可以用作λ/4板的第二双折射层的厚度与传统的相比明显减少。因此，本发明的椭圆偏光板的厚度最多可以明显地减少到传统椭圆偏光板总厚度的大约1/4，极大地有助于减少图像显示装置的厚度。下文中，将详细描述形成本发明的椭圆偏光板的各层。
A-2.第一双折射层如上所述，第一双折射层13可以用作所谓的λ/2板。第一双折射层用作λ/2板，从而适当地调节用作λ/4板的第二双折射层的波长色散特性的相位差(特别是，相位差为超出λ/4的波长范围)。优选波长为590nm时的第一双折射层的面内相位差(Δnd)为185到305nm，更优选205到285nm，最优选220到270nm。面内相位差(Δnd)可以通过表达式Δnd＝(nx-ny)×d来确定。在该表达式中，nx表示提供最大面内折射率的方向(即，慢轴方向)的折射率，ny表示垂直于慢轴的方向的面内折射率。d表示第一双折射层的厚度。优选第一双折射层13的折射率分布为nx＞ny＝nz。在本发明的说明书中，表达式“ny＝nz”不仅包括ny与nz完全相等的情况，也包括ny与nz基本相等的情况。在本发明的说明书中，短语“基本相等”包括在实际使用中nx和ny的不同不会对椭圆偏光板的整体偏振特性产生影响的情况。
第一双折射层的厚度设定为使其最适合用作λ≥2板。即，其厚度设定为能提供所需的面内相位差。更具体地说，优选厚度为0.5到5μm，更优选1到4μm，最优选1.5到3μm。
只要能提供上述特性，任意适合的材料可以用作形成第一双折射层的材料。优选液晶材料，更优选具有向列相作为液晶相的液晶材料(向列型液晶)。可以使用的液晶材料的例子包括液晶聚合物和液晶单体。液晶材料的液晶度可通过溶致机制或热致机制获得。而且，优选液晶的配向状态为均匀配向。
优选用于液晶材料的液晶单体为，例如，聚合性单体和/或交联性单体。如下所述，这是因为液晶材料的配向状态能够通过聚合或交联聚合性单体或交联性单体而固定。例如，液晶材料的配向状态能够通过使液晶单体配向，并且随后聚合或交联该液晶单体(聚合性单体或交联性单体)而固定。聚合物通过聚合作用形成，并且三维网状结构通过交联形成。但是，聚合物和三维网状结构并不是液晶。因此，所形成的第一双折射层不会因液晶化合物所特有的温度改变而相转变为液晶相、玻璃相或结晶相。因此，第一双折射层是具有优异稳定性并且不受温度改变影响的双折射层。
任意适合的液晶单体可以用作液晶单体。例如，使用JP2002-533742A(WO00/37585)、EP358208(US5211877)、EP66137(US4388453)、WO93/22397、EP0261712、DE19504224、DE4408171、GB2280445等中描述的聚合性液晶原(mesogenic)化合物等。液晶原化合物的具体例子包括购买自BSAF集团公司的LC242(商品名)、购买自Merck公司的E7(商品名)和购买自Wacker-ChemieGmbH公司的LC-Silicone-CC3767(商品名)。
例如，优选向列型液晶单体作为液晶单体，其具体例子包括下式(1)所表示的单体。液晶单体可以单独使用，或者两种或多种组合使用。
在上式(1)中，A1和A2各自表示聚合基团，并且可以彼此相同或不同。A1和A2中的一个可以表示氢。每个X独立地表示单键、-O-、-S-、-C＝N-、-O-CO-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-NR-CO-、-NR-、-O-CO-NR-、-NR-CO-O-、-CH2-O-或-NR-CO-NR-。R表示氢或者具有1至4个碳原子的烷基。M表示液晶原基团。
上式(1)中，多个X可以彼此相同或不同，但优选相同。
上式(1)所表示的单体中，优选每个A2均位于A1的邻位。
优选A1和A2各自独立地用下式(2)表示，优选A1和A2表示相同基团。
Z-X-(Sp)n…(2)在上式(2)中，Z表示交联基团，X与上式(1)的定义相同。Sp表示由具有1至30个碳原子的取代的或非取代的直链或者支链的烷基所构成的间隔基。n表示0或1。Sp中的碳链可以被醚官能团中的氧、硫醚官能团中的硫、不相邻的亚氨基、具有1至4个碳原子的烷基亚氨基等中断。
在上式(2)中，优选Z表示下式所表示的官能团中的任意一种。在下式中，R的例子包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
H2C=CH-，HC≡C-， 在上式(2)中，优选Sp表示下式所表示的结构单元的任意一种。在下式中，优选m表示1到3，并且优选p表示1到12。
-(HC2)p-，-(CH2CH2O)mCH2CH2-，-CH2CH2SCH2CH2-，-CH2CH2NHCH2CH2-， 在上式(1)中，优选M用下式(3)表示。在下式(3)中，X与上式(1)定义相同。例如，Q表示取代或非取代的直链或支链的亚烷基或者芳香烃基。例如，Q可以表示具有1至12个碳原子的取代或非取代的直链或支链的亚烷基。
在Q表示芳香烃基的情况下，优选Q表示下式中任意一个所表示的芳香烃基或者其取代类似物。
上式所表示的芳香烃基的取代类似物可以各自在每个芳香环上具有1到4个取代基，或者每个芳香环或芳香烃基上具有1到2个取代基。取代基可以彼此相同或不同。取代基的例子包括具有1至4个碳原子的烷基；硝基；卤素，例如氟、氯、溴或碘；苯基；以及具有1至4个碳原子的烷氧基。
液晶单体的具体例子包括下式(4)到(19)所表示的单体。
液晶单体显示出液晶度的温度范围根据液晶单体的类型而变化。更具体地说，优选温度范围为40到120°，更优选50到100°，最优选60到90°。
A-3.第二双折射层如上所述，第二双折射层14可以用作所谓的λ/4板。根据本发明，用作λ/4板的第二双折射层的波长色散特性通过用作λ/2板的第一双折射层的光学特性进行修正，从而在宽波长范围内显示出圆偏振功能。优选波长为590nm时的第二双折射层的面内相位差(Δnd)为60到180nm，更优选80到160nm，最优选100到140nm。而且，优选第二双折射层14的折射率分布为nx＞ny＝nz。
第二双折射层的厚度设定为使得第二双折射层最适合用作λ/4板。即，其厚度可以设定为提供所需的面内相位差。更具体地说，优选其厚度为0.3到3μm，更优选0.5到2.5μm，最优选0.8到2μm。实现这样的非常薄的第二双折射层(λ/4板)是本发明的一个特征。例如，本发明的椭圆偏光板可以实现厚度为由传统拉伸膜形成的λ/4板厚度的大约1/20到1/200的λ/4板(第二双折射层)，传统拉伸膜的厚度大约为60μm。
只要能够获得上述特性，任意适合的材料可以用于形成第二双折射层所使用的材料。优选液晶材料，因为和传统的拉伸聚合物膜(例如降冰片烯类树脂或聚碳酸酯类树脂)相比，nx和ny之间的差明显增大，从而明显减少用于为λ/4板提供所需面内相位差的第二双折射层的厚度。用于第一双折射层的相同材料可以用作液晶材料。液晶材料在上述A-2部分详细描述。
A-4.偏光片根据目的，可以采用任意适合的偏光片作为偏光片11。其例子包括通过在例如聚乙烯醇类膜、部分缩甲醛化的聚乙烯醇类膜或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物类膜之类的亲水性聚合物膜上吸附例如碘或二色性物质并且对该膜进行单轴拉伸而制备的膜；以及例如聚乙烯醇类膜的脱水产物或聚氯乙烯类膜的脱氯产物之类的聚烯类取向膜。其中，由于其高偏振二色性，特别优选通过在聚乙烯醇类膜上吸附例如碘的二色性物质并且对该膜进行单轴拉伸而制备的偏光片。偏光片的厚度没有特别限制，但是通常为大约1到80μm。
通过在聚乙烯醇类膜上吸附碘并且对该膜进行单轴拉伸而制备的偏光片可以如下生产，例如将聚乙烯醇类膜浸入碘的水溶液以进行染色；并且将该膜拉伸到原始长度的3到7倍。根据需要，水溶液可以含有硼酸、硫酸锌、氯化锌等，或者聚乙烯醇类膜可以浸入碘化钾等的水溶液中。而且，根据需要，可以将聚乙烯醇类膜在水中浸润和清洗。
用水清洗聚乙烯醇类膜不仅可以除去膜表面的污物或洗去防粘剂，还可以通过使聚乙烯醇类膜膨胀以防止例如不均匀染色等的不均匀性。可以在用碘对膜进行染色的过程之后、之中或之前对该膜进行拉伸。拉伸可以在硼酸或碘化钾的水溶液中或水浴中进行。
A-5.保护膜保护层12和第二保护层15各自由任意适合用作偏光板保护层的膜形成。优选该膜是透明保护膜。用作该膜的主要成分的材料的具体例子包括透明树脂，例如纤维素类树脂(例如三乙酰基纤维素(TAC))、聚酯类树脂、聚乙烯醇类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚醚砜类树脂、聚砜类树脂、聚苯乙烯类树脂、聚降冰片烯类树脂、聚烯烃类树脂、丙烯酸树脂以及醋酸酯类树脂。其另外的例子包括丙烯酸、氨基甲酸乙酯类、丙烯酸氨基甲酸乙酯类、环氧类或者聚硅氧烷类热固化型树脂或者紫外线固化树脂。其进一步的例子包括玻璃状聚合物，例如硅氧烷类聚合物。而且，也可以使用JP2001-343529 A(WO 01/37007)中描述的聚合物膜。具体地说，该膜是由含有在侧链上具有取代或非取代的酰亚胺基团的热塑性树脂和在侧链上具有取代或非取代的苯基和腈基的热塑性树脂的树脂组合物构成的。其具体例子包括含有异丁烯和N-甲基马来酰亚胺交替共聚物、以及丙烯腈/苯乙烯共聚物的树脂组合物。例如，聚合物膜可以是上述树脂组合物的挤出制品。其中，优选TAC、聚酰亚胺类树脂、聚乙烯醇类树脂和玻璃状聚合物，最优选TAC。
优选保护层透明无色。具体地说，优选保护层厚度方向的相位差Rth为-90nm到+90nm，更优选-80nm到+80nm，最优选-70nm到+70nm。厚度方向的相位差Rth可以通过表达式Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×2来确定。
只要能够得到优选的厚度方向的相位差，保护层可以具有任意适合的厚度。具体地说，优选保护层的厚度小于或等于5nm，更优选小于或等于1nm，进一步优选1到500μm，最优选5到150μm。
根据需要，位于偏光片表面相反侧的第二保护层15的表面(即，椭圆偏光板的最外侧部分)可以进行硬膜处理、抗反射处理、防粘处理、防眩处理等。
B.制造椭圆偏光板的方法根据本发明优选实施方式的制造椭圆偏光板的方法包括如下步骤对透明保护膜(T)的表面进行配向处理；在经过配向处理的透明保护膜(T)的表面形成第一双折射层；在透明保护膜(T)的表面层积偏光片；并且在第一双折射层的表面层积第二双折射层。在该方法中，偏光片和第一双折射层配置在透明保护膜(T)的相反侧。这样的制造方法提供的椭圆偏光板如图1或2所示。步骤的顺序和/或进行配向处理的膜可以根据目的而适当改变。例如，层积偏光片的步骤可以在形成任意一种双折射层的步骤之后进行，或者在层积任意一种双折射层之后进行。而且，例如透明保护膜可以进行配向处理或者任意适合的基板可以进行配向处理。在基板进行配向处理的情况中，在基板上形成的膜(具体地说，第一双折射层)根据所需的椭圆偏光板的层积结构，按照合适的顺序转移(层积)。在下文中，将对各个步骤详细描述。
B-1.透明保护膜的配向处理对透明保护膜(T)(最终为保护层12)的表面进行配向处理，并且将含有预定液晶材料的涂覆液涂覆到表面上，从而形成如图2所示的第一双折射层13，第一双折射层的慢轴与偏光片11的吸收轴之间的角度为α(下面描述形成第一双折射层的步骤)。
任意适合的配向处理可以用作透明保护膜(T)的配向处理。配向处理的具体例子包括摩擦处理、倾斜淀积方法(oblique deposition)、拉伸处理、光配向处理、磁场配向处理和电场配向处理。优选摩擦处理。根据目的，任意合适的条件可以用作各种配向处理的条件。
配向处理的配向方向指的是当层积透明保护膜(T)和偏光片时，与偏光片的吸收轴成预定角度的方向。配向方向基本上与下文所述的形成的第一双折射层13的慢轴B为同一方向。因此，优选预定角度为+8°到+38°或者-8°到-38°，更优选+13°到+33°或者-13°到-33°，特别优选+19°到+29°或者-19°到-29°，尤其优选+21°到+27°或者-21°到-27°，最优选+23°到+24°或者-23°到-24°。
如上所述，以与连续透明保护膜(T)成预定角度进行的配向处理包括在连续透明保护膜(T)的纵向进行的处理和在相对于连续透明保护膜(T)的纵向或与其垂直的方向(宽度方向)来说倾斜的方向(具体的说，上述这种预定角度的方向)进行的处理。偏光片是通过拉伸如上所述用二色性物质染色的聚合物膜而制造的，并且该偏光片在拉伸方向具有吸收轴。为了大规模制造偏光片，制备连续的聚合物膜并且在纵轴连续拉伸。在连续的偏光片和连续的透明保护膜(T)粘附在一起的情况下，其纵轴在偏光片的吸收轴方向。因此，为使透明保护膜(T)在与偏光片的吸收轴成预定角度的方向配向，希望在斜向对透明保护膜进行配向处理。偏光片的吸收轴方向和连续膜的纵轴方向(偏光片和连续的透明保护膜(T))基本相同，因此配向处理的方向可以与纵轴成上述预定角度。同时，当处理在透明保护膜的纵向或宽度方向进行的情况下，该透明保护膜必须斜向切割，然后进行层积。因此，光学轴之间的角度通过切割膜而改变。该变化可能导致产品质量变化、生产成本高、耗时长、废品增加以及制造大型膜的困难。
透明保护膜(T)的表面可以直接进行配向处理。或者，形成任意合适的配向膜(典型地，聚酰亚胺层或聚乙烯醇层)，并且该配向膜可以进行配向处理。
B-2.涂覆形成第一双折射层的液晶组合物的步骤接下来，将如A-2部分所述的含有液晶材料的涂覆液(液晶组合物)涂覆到经过配向处理的透明保护膜(T)的表面。随后，使涂覆液中的液晶材料配向以形成第一双折射层。更具体地说，可以制备液晶材料溶解或分散在合适的溶剂中的涂覆液，并且将涂覆液涂覆到经过配向处理的透明保护膜(T)的表面。使液晶材料配向的步骤在下面B-3部分描述。
可以溶解或分散液晶材料的任意适合的溶剂可用作溶剂。可以根据液晶材料的类型等适当选择所使用的溶剂类型。溶剂的具体例子包括卤代烃，例如氯仿、二氯甲烷(dichloromethane)、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、二氯甲烷(methylene chloride)、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯和邻二氯苯；酚类，例如苯酚、对氯酚、邻氯酚、间甲酚、邻甲酚和对甲酚；芳香烃，例如苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、甲氧基苯和1，2-二甲氧基苯；酮类溶剂，例如丙酮、甲基乙基酮(MEK)、甲基异丙基酮、环己酮、环戊酮、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮；酯类溶剂，例如醋酸乙酯、醋酸丁酯和醋酸丙酯；醇类溶剂，例如叔丁醇、甘油、乙二醇、三甘醇、乙二醇一甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇、二丙二醇和2-甲基-2，4-戊二醇；酰胺类溶剂，例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；腈类溶剂，例如乙腈和丁腈；醚类溶剂，例如二乙醚、二丁醚、四氢呋喃和二氧杂环己烷；以及二硫化碳、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂和乙基溶纤剂醋酸酯(ethyl cellosolve acetate)。其中，优选甲苯、二甲苯、均三甲苯、MEK、甲基异丙基酮、环己酮、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸丙酯和乙基溶纤剂醋酸酯。溶剂可以单独使用，或者其中两种或多种组合使用。
可以根据液晶材料的类型、目标层的厚度等适当确定液晶组合物(涂覆液)中的液晶材料的含量。更具体地说，优选液晶材料的含量为5到50wt％，更优选10到40wt％，最优选15到30wt％。
根据需要，液晶组合物(涂覆液)可以进一步含有任意适合的添加剂。添加剂的具体例子包括聚合引发剂和交联剂。当液晶单体用作液晶材料时，特别优选使用添加剂。聚合引发剂的具体例子包括过氧苯甲酰(BPO)和偶氮二异丁腈(AIBN)。交联剂的具体例子包括异氰酸酯(盐)类交联剂、环氧类交联剂和金属螯合物交联剂。这样的添加剂可以单独使用，或者其中两种或多种组合使用。其他添加剂的具体例子包括抗氧化剂、改性剂、表面活性剂、染料、颜料、退色抑制剂以及紫外线吸收剂。这些添加剂也可以单独使用，或其中两种或多种组合使用。抗氧化剂的例子包括酚类化合物、胺类化合物、有机硫类化合物和磷化氢类化合物。改性剂的例子包括二醇类、聚硅氧烷类和醇类。例如，表面活性剂用于使光学膜(即，所形成的第一双折射层)的表面光滑。其具体例子包括聚硅氧烷类表面活性剂、丙烯酸表面活性剂和氟类表面活性剂。
可以根据涂覆液的浓度、目标层的厚度等适当确定涂覆液的涂覆量。在涂覆液中的液晶材料的浓度为20wt％的情况下，优选每100cm2的透明保护膜(T)上的涂覆量为0.03到0.17ml，更优选0.05到0.15ml，最优选0.08到0.12ml。
可以使用任意适合的涂覆方法，其具体例子包括辊涂、旋涂、缄锭涂、浸涂、挤出、凹版涂和喷涂。
B-3.使形成第一双折射层的液晶材料配向的步骤接下来，根据透明保护膜(T)表面的配向方向，使形成第一双折射层的液晶材料配向。该液晶材料通过在液晶材料显示液晶相的温度下，根据所使用的液晶材料的类型进行处理而配向。在这样的温度下进行处理使得液晶材料处于液晶状态，并且该液晶材料根据透明保护膜(T)表面的配向方向而配向。因此，在经过涂覆形成的层上发生双折射，从而形成第一双折射层。
如上所述，处理温度可以根据液晶材料的类型任意确定。具体地说，优选处理温度为40到120℃，更优选50到100℃，最优选60到90℃。优选处理时间大于或等于30秒，更优选大于或等于1分钟，特别优选大于或等于2分钟，最优选大于或等于4分钟。处理时间少于30秒使得液晶材料的液晶状态不充分。同时，优选处理时间小于或等于10分钟，更优选小于或等于8分钟，最优选小于或等于7分钟。处理时间超过10分钟会导致添加剂的升华。
如A-2部分所述的液晶单体(聚合性单体或交联性单体)用作液晶材料的情况下，优选对通过涂覆形成的层进行聚合处理或者交联处理。聚合处理使得液晶单体聚合并且固定成为聚合物分子的重复单元。交联处理使得液晶单体形成三维网状结构并且固定成为网状结构的一部分。因此，液晶材料的配向状态被固定。通过液晶单体的聚合或交联所形成的聚合物或者三维结构为“非液晶”。因此，所形成的第一双折射层不会因液晶分子所特有的温度改变而相转变为液晶相、玻璃相或结晶相。由此，可以不受温度变化影响并且具有优异的稳定性的第一双折射层。
可以根据所使用的聚合引发剂或交联剂的类型适当选择聚合处理或交联处理的具体程序。例如，在使用光致聚合引发剂或光致交联剂的情况下，可以进行光照射。在使用紫外线聚合引发剂或者紫外线交联剂的情况下，可以进行紫外照射。在使用基于热的聚合引发剂或交联剂的情况下，可以进行加热。光或紫外光的照射时间、照射强度、照射总量等可以根据液晶材料的类型、透明保护膜(T)的类型、配向处理的类型、第一双折射层的所需特性等适当设定。加热温度、加热时间等可以按照同样的方式任意设定。
进行这样的配向处理，从而在透明保护膜(T)的配向方向使液晶材料配向。因此，所形成的第一双折射层的慢轴B的方向与透明保护膜(T)的配向方向基本相同。第一双折射层的慢轴B的方向与透明保护膜(T)的纵轴之间的角度优选为+8°到+38°或者-8°到-38°，更优选+13°到+33°或者-13°到-33°，特别优选+19°到+29°或者-19°到-29°，尤其优选+21°到+27°或者-21°到-27°，最优选+23°到+24°或者-23°到-24°。
B-4.层积偏光片的步骤偏光片层积在透明保护膜(T)的表面。如上所述，在本发明的制造方法中，偏光片的层积可以在任意适合的时间点进行。例如，偏光片可以提前在透明保护膜(T)上层积、可以在形成第一双折射层之后层积、或者可以在形成第二双折射层之后层积。
任意适合的层积方法(例如粘合)可以用作层积透明保护膜(T)和偏光片的方法。粘合可以通过使用任意适合的粘合剂或者压敏粘合剂进行。可以根据被粘物(即，透明保护膜和偏光片)的类型适当选择粘合剂或者压敏粘合剂的类型。粘合剂的具体例子包括丙烯酸类聚合物粘合剂、乙烯醇类聚合物粘合剂、聚硅氧烷类聚合物粘合剂、聚酯类聚合物粘合剂、聚氨酯类聚合物粘合剂和聚醚类聚合物粘合剂；异氰酸类粘合剂；以及橡胶类粘合剂。压敏粘合剂的具体例子包括丙烯酸类压敏粘合剂、乙烯醇类压敏粘合剂、聚硅氧烷类压敏粘合剂、聚酯类压敏粘合剂、聚氨酯类压敏粘合剂、聚醚类压敏粘合剂、异氰酸类压敏粘合剂和橡胶类压敏粘合剂。
粘合剂或者压敏粘合剂的厚度没有特别限制，但是优选10到200nm，更优选30到180nm，最优选50到150nm。
根据本发明的制造方法，第一双折射层的慢轴可以在透明保护膜(T)的配向处理中设置。因此，可以使用纵向拉伸的连续偏光膜(偏光片)(即，纵向具有吸收轴的膜)。换句话说，可以将相对于其纵向以预定角度进行配向处理的连续透明保护膜(T)和连续偏光膜(偏光片)连续地粘附在一起，粘附时使得其各自的纵向为同方向(所谓的辊对辊(roll to roll))。由此，可以以非常高的生产效率获得椭圆偏光板。根据本发明的方法，透明保护膜不需要相对于其纵向方向(拉伸方向)进行斜向切割来进行层积。因此，光学轴的角度不会通过切割膜而改变，从而使得椭圆偏光板没有产品质量差异。而且，不会因切割膜而产生废品，并且可以以低成本得到椭圆偏光板和有利于制造大型偏光板。
要注意的是，偏光片吸收轴的方向和连续膜的纵向基本平行。在本发明的说明书中，短语“基本平行”包括纵向和吸收轴方向形成0°±10°的角度的情况，优选为0°±5°，更优选为0°±3°。
B-5.层积第二双折射层的步骤第二双折射层层积在第一双折射层的表面上。下面描述层积第二双折射层的步骤的详细过程。首先，将含有用于形成第二双折射层的液晶材料的涂覆液涂覆到基板上，并且使液晶材料在基板上配向。液晶材料的配向是通过在液晶材料显示液晶相的温度下，根据所使用的液晶材料的类型来处理而进行的。通过进行这样的温度处理，液晶材料转变成液晶态，并且液晶材料根据基板表面的配向方向而配向。因此，在通过涂覆形成的层内产生双折射，从而形成第二双折射层。在上述B-2和B-3部分详细描述了涂覆液的涂覆和液晶材料的配向处理。但是，第二双折射层的厚度为第一双折射层厚度的大约一半，因此涂覆量也减少到大约一半。具体地说，优选每单位面积(100cm2)基板的涂覆量为0.02到0.08ml，更优选0.03到0.07ml，最优选0.04到0.06ml。
只要能够获得本发明的合适的第二双折射层，任意适合的基板可以用于基板。优选基板为通过拉伸处理和重结晶处理获得的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。具体地说，使PET树脂形成挤出膜，拉伸并且重结晶，从而获得基板。拉伸方法优选为横向单轴拉伸或纵向和横向双轴拉伸。在纵向和横向双轴拉伸中，优选横向拉伸比大于纵向拉伸比。这种方法提供在宽度方向具有配向轴的基板。当在基板上形成聚酰亚胺层或聚乙烯醇层之后，对其进行拉伸。优选拉伸温度为120到160℃，拉伸比优选为2到7倍。拉伸方向根据所需的第二双折射层的慢轴方向而设定。在本发明中，第一双折射层的慢轴设定为相对于偏光片吸收轴(连续膜的纵向)的任意适合的斜向。这里，在第一双折射层的慢轴方向设定为与偏光片吸收轴成23°到24°的情况下，第二双折射层的慢轴仅仅需要基本垂直于偏光片的吸收轴。慢轴方向与基板配向轴的方向(用于形成第二双折射层的液晶材料的配向方向)一致，基板的配向轴的方向与拉伸方向一致。因此，基板的拉伸只需要在宽度方向进行(宽度方向垂直于纵向的方向垂直于偏光片吸收轴的方向)。因此，第二双折射层不需要进行冲压以配向慢轴方向，并且可以通过辊对辊的方式进行粘附，从而进一步提高了生产效率。优选重结晶温度为150到250℃。重结晶在这样的温度范围内进行，从而使PET分子的方向设定为相同方向，并且提供配向轴偏差非常小的基板。优选基板的厚度为20到100μm，更优选30到90μm，最优选30到80μm。基板的厚度处于上述范围内，因此其所提供的强度在层积步骤中良好地支撑非常薄的第二双折射层，并且提供适当保持的操作性，例如滑动性或辊移动性(roll traveling)。
如上所述，特定的拉伸处理和重结晶处理可以组合进行，从而提供配向轴偏差非常小的基板。具体地说，相对于配向轴的平均方向，所获得的基板配向轴的偏差小于或等于±1°，更优选小于或等于±0.5°。可以使用这样的基板，从而省略基板表面的配向处理(例如摩擦处理、倾斜淀积方法、拉伸处理、光配向处理、磁场配向处理和电场配向处理)。由此，以非常优异的生产效率制造非常薄的椭圆偏光板。通过使用可以省略配向处理的基板来形成第二双折射层是本发明的一个明显特征。这样的基板可以购买自东丽(Toray)工业株式会社和三菱聚酯膜株式会社(Mitsubishi Polyester Film Corporation)。
接下来，将基板上形成的第二双折射层转移到第一双折射层的表面。转移方法没有特别限制，例如，基板上支撑的第二双折射层通过粘合剂粘附到第一双折射层上。粘合剂的典型例子为固化型粘合剂。固化型粘合剂的典型例子包括光固化型粘合剂，例如紫外光固化型粘合剂；湿固化型粘合剂(moistsetting adhesive)；和热固化型粘合剂。热固化型粘合剂的具体例子包括由环氧树脂、异氰酸酯树脂或者聚酰亚胺树脂等形成的热固化型树脂类粘合剂。湿固化型粘合剂的具体例子包括异氰酸酯树脂类湿固化型粘合剂。优选湿固化型粘合剂(特别是异氰酸酯树脂类湿固化型粘合剂)。湿固化型粘合剂通过与空气中的水气、吸附在被粘物表面上的水、羟基或羧基等的活性氢基团反应而固化。因此，可以涂覆粘合剂，随后将其静置以自然固化，并且具有优异的可操作性。而且，由于湿固化型粘合剂不需要加热固化，所以第一双折射层和第二双折射层在粘附(粘合)过程中不用加热。因此，不会发生热收缩，所以即使在本发明的第一双折射层和第二双折射层各自厚度非常小的情况下，也能够明显地防止在层积等过程中发生开裂。要注意的是，异氰酸酯树脂类粘合剂是聚异氰酸酯和聚氨酯树脂粘合剂的通用术语。
例如，可以使用市售的粘合剂用做固化型粘合剂，或者将不同的固化型粘合树脂溶解或分散在溶剂中以制备固化型树脂粘合剂溶液(或分散液)。在制备溶液(或分散液)情况下，优选溶液中的固化型树脂的比例为固体含量的10到80wt％，更优选20到65wt％，特别优选25到65wt％，最优选30到50wt％。根据固化型树脂的类型，可以使用任意适合的溶剂作为溶剂，其具体例子包括醋酸乙酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲苯和二甲苯。可以单独使用一种类型的溶剂，或组合使用两种或多种类型的溶剂。
根据目的适当设定粘合剂的涂覆量。例如，优选每单位面积(cm2)第一双折射层和第二双折射层的涂覆量为0.3到3ml，更优选0.5到2ml，最优选1到2ml。涂覆后，粘合剂中的溶剂根据需要而通过自然干燥或加热干燥而蒸发。优选所获得的粘合层厚度为0.1到20μm，更优选0.5到15μm，最优选1到10μm。优选粘合层的显微硬度为0.1到0.5GPa，更优选0.2到0.5GPa，最优选0.3到0.4GPa。已知显微硬度与维氏硬度相互关联，因此显微硬度能够转化成维氏硬度。显微硬度可以通过使用NEC公司生产的薄膜硬度测量仪(商品名，例如，MH4000或者MHA-400)，从压痕深度和压陷负荷来计算。
最后，将基板从第二双折射层上剥离，从而结束第一双折射层和第二双折射层的层积。由此，获得本发明的椭圆偏光板。
B-6.具体制造过程本发明的制造方法的具体过程的例子参照图3到7描述。在图3到7中，参考数字111、111’、112、112’、115和116各自表示用于碾压形成各层的膜和/或层积体的辊。
首先，如A-4部分所述制备连续聚合物膜作为偏光片的原料，并且染色，拉伸等。纵向连续拉伸连续聚合物膜。因此，如图3的透视图所示，得到纵向(拉伸方向箭头A的方向)具有吸收轴的连续偏光片11。
同时，如图4A的透视图所示，制备连续透明保护膜12(最终为第一保护层)，并且使用摩擦辊120对膜表面进行摩擦处理。此时，摩擦方向是与透明保护膜12的纵向不同的方向，例如与其成+23°到+24°或-23°到-24°的角度。随后，如图4B的透视图所示，如B-2和B-3所述，在经过摩擦处理的透明保护膜12上形成第一双折射层13。第一双折射层的液晶材料沿着摩擦方向配向，并且其慢轴方向基本与透明保护膜12的摩擦方向一致(箭头B的方向)。
接下来，如图5的示意图所示，透明保护膜15(最终为第二保护层)、偏光片11和透明保护膜12(最终为保护层)的层积体121和第一双折射层13按照箭头的方向传送，并且使用粘合剂等(未显示)粘附在一起，使得其各自纵向为相同方向。在图5中，参考数字122表示将膜粘附在一起的导引辊(同样适用于图6和图7)。
如图6A的示意图所示，制备连续层积体125(基板26支撑着第二双折射层14)。该层积体和层积体123(第二保护层(透明保护膜)15、偏光片11、保护层(透明保护膜)12和第一双折射层13)按照箭头方向传送，并且使用粘合剂等(未显示)粘附在一起，使得其各自纵向为相同方向。如上所述，当第一双折射层13的慢轴方向(α角度)设定为与膜的纵向(偏光片11的吸收轴)成+23°到+24°或-23°到-24°的角度时，第二双折射层14的慢轴基本垂直于膜的纵向(偏光片11的吸收轴)。因此，通过辊对辊方式而将非常薄的第一和第二双折射层粘附在一起，从而明显提高生产效率。
最终，如图6B所示，将基板26剥离，从而提供本发明的椭圆偏光板10。
下面将描述本发明的制造方法的具体过程的另一个例子。
如上所述，如图3的透视图所示，制造连续偏光片11。
同时，如图4A的透视图所示，制备连续透明保护膜(最终为第一保护层)12，膜表面用摩擦辊120进行摩擦处理。此时，摩擦方向是与透明保护膜12的纵向不同的方向，例如与其成+23°到+24°或-23°到-24°的角度。
接下来，如图7的示意图所示，第二透明保护膜(最终为第二保护层)15、偏光片11和透明保护膜(最终为保护层)12按照箭头的方向传送，并且使用粘合剂等(未显示)粘附在一起，使得其各自的纵向为相同方向。同时，将经过摩擦处理的透明保护膜12这样处理传送使与经过摩擦处理的表面相对的表面面对偏光品11。由此，可以获得第二保护层(透明保护膜)15/偏光片11/保护层(透明保护膜)12的层积体126。
随后，如上述B-2和B-3部分所述，在经过摩擦处理的保护层(透明保护膜)12的表面上形成第一双折射层13。第一双折射层13的液晶材料沿着摩擦方向配向，并且其慢轴方向基本与保护层(透明保护膜)12的摩擦方向相同。由此，获得第二保护层(透明保护膜)15/偏光片11/保护层(透明保护膜)12/第一双折射层13的层积体123。
如图6A的示意图所示，制备连续层积体125(基板26支撑着第二双折射层14)。该层积体与层积体123(第二保护层(透明保护膜)15、偏光片11、保护层(透明保护膜)12和第一双折射层13的层积体)按照箭头方向传送，并且使用粘合剂等(未显示)粘附在一起，使得其各自的纵向为相同方向。如上所述，当第一双折射层13的慢轴方向(α角度)设定为与膜的纵向(偏光片11的吸收轴)成+23°到+24°或-23°到-24°的角度时，第二双折射层14的慢轴基本垂直于膜的纵向(偏光片11的吸收轴)。
最终，如图6B所示，将基板26剥离，从而提供本发明的椭圆偏光板10。
下面描述本发明的制造方法的具体过程的又-个例子。
如上所述和如图3的透视图所示，制备连续偏光片11。
接下来，如图7的示意图所示，将第二透明保护膜(最终为第二保护层)15、偏光片11和透明保护膜(最终为保护层)12按照箭头方向传送，并且使用粘合剂等(未显示)粘附在一起，使得其各自的纵向为相同方向。由此，可以获得第二保护层(透明保护膜)15/偏光片11/保护层(透明保护膜)12的层积体126。
接下来，如上所述，使用摩擦辊(未显示)对透明保护膜12的表面(与偏光片11相反的一侧)进行摩擦处理。此时，摩擦方向是与透明保护膜12的纵向不同的方向，例如与其成+23°到+24°或-23°到-24°的角度。
然后，如上述B-2和B-3部分所示，在经过摩擦处理的保护层(透明保护膜)12的表面形成(未显示)第一双折射层13。第一双折射层13中含有沿摩擦方向配向的液晶材料，并且其慢轴方向基本上与保护层(透明保护膜)12的摩擦方向相同。由此，可以获得第二保护层(透明保护膜)15/偏光片11/保护层(透明保护膜)12/第一双折射层13的层积体123。
如图6A的示意图所示，制备连续的层积体125(基板26支撑着第二双折射层14)。该层积体与层积体123(第二保护层(透明保护膜)15、偏光片11、保护层(透明保护膜)12和第一双折射层13的层积体)一起沿箭头方向传送，并且使用粘合剂等(未显示)粘附在一起，使得其各自的纵向为相同方向。如上所述，当第一双折射层13的慢轴方向(角度α)设定为与膜的纵向(偏光片11的吸收轴)成+23°到+24°或-23°到-24°的角度时，第二双折射层的慢轴可以基本上垂直于膜的纵向(偏光片的吸收轴)。
最后如6B所示，剥离基板26，从而得到本发明的椭圆偏光板10。
B-7.椭圆偏光板的其它组分本发明的椭圆偏光板可以进一步包括其它光学层。根据目的或者图像显示器的类型，可以采用任意适合的光学层作为其他光学层。其他光学层的具体例子包括双折射层(相位差膜)、液晶膜、光散射膜以及衍射膜。
本发明的椭圆偏光板可以在至少一侧进一步包括胶粘层作为最外层。包括胶粘层作为最外层使得椭圆偏光板与其他元件(例如液晶单元)的层积变得容易，从而可以防止椭圆偏光板从其他元件上剥离。任意适合的材料可以用作胶粘层的材料。该材料的具体例子包括B-4部分所述的那些。考虑到预防由于吸潮、光学性能的退化以及由于热膨胀的差异导致的液晶单元的变形等所引起的起泡或者剥离，优选使用具有良好的防潮性和耐热性的材料。
为了实用目的，胶粘层的表面覆盖有适合的隔离物，直到实际使用椭圆偏光板为止，从而可以防止污染。隔离物可以通过使用例如聚硅氧烷类、长链烷基类、氟类或者硫化钼隔离剂在任意适合的膜上提供释放涂层而形成。
本发明的椭圆偏光板的每一层都可以通过用例如水杨酸类化合物、二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、丙烯腈类化合物或者镍的络盐类化合物等紫外吸收剂处理等而具有紫外吸收性能。
C.椭圆偏光板的使用本发明的椭圆偏光板可以适用于各种图像显示装置(例如液晶显示装置和自发光显示器)。可以使用椭圆偏光板的图像显示器的具体例子包括液晶显示器、EL显示器、等离子体显示器(PD)和场致发射显示器(FFD)。例如，用于液晶显示器的本发明的椭圆偏光板可用于视角补偿。本发明的椭圆偏光板用于圆偏振模式的液晶显示器，特别是对均匀配向的TN液晶显示器、面内切换(IPS)液晶显示器和垂直配向(VA)液晶显示器有用。例如，本发明的椭圆偏光板用于EL显示器，对于防止电极反射有用。
D.图像显示装置液晶显示装置将作为本发明的图像显示装置的例子进行描述。在这里，还将描述用于液晶显示装置的液晶面板。根据目的，除了液晶面板外，可以采用任意适合的构成用于液晶显示装置的构成。图8是根据本发明优选实施方式的液晶面板的截面示意图。液晶面板100包括液晶单元20、配置在液晶单元20两侧的相位差板30和30’、以及配置在各相位差板外侧的偏光片10和10’。根据目的和液晶单元的配向模式，任意适合的相位差板可以用作相位差板30和30’。根据目的和液晶单元的配向模式，可以省略相位差板30和30’中的至少一个。偏光板10使用A和B部分所述的本发明的椭圆偏光板。偏光板(椭圆偏光板)10配置为使得双折射层13和14位于偏光片11和液晶单元20之间。偏光板10’使用任意适合的偏光板(优选偏光板10’使用A和B部分所述的本发明的椭圆偏光板)。偏光板10和10’通常配置为使得各偏光片的吸收轴彼此垂直。如图8所示，优选本发明的椭圆偏光板10配置在本发明的液晶显示装置(液晶面板)的观看侧(上端)。液晶单元20包括一对玻璃基板21和21’、以及配置在基板之间作为显示介质的液晶层22。一个基板(主动矩阵基板)21’配置有用于控制液晶电光特性的开关元件(通常为TFT)、以及用于为开关元件提供门信号的扫描线和用于为开关元件提供源信号的信号线(元件和线未显示)。另一个玻璃基板(滤色片基板)21配置有滤色片(未显示)。滤色片也可以配备在主动矩阵基板21′中。基板21和21′之间的距离(单元间隙)通过隔离物(未显示)来控制。由例如聚酰亚胺形成的配向层(未显示)配置在与液晶层22相接触的各基板21和21′的一侧上。
例如，下面描述VA模式的显示机制。图9A和9B各自是说明VA模式的液晶分子的配向状态的截面示意图。如图9A所示，在不施加电压的情况下，液晶分子垂直于基板21和21’的表面配向。这种垂直配向可以通过将具有负介电各向异性的向列型液晶配置在其上各自形成有垂直配向膜(未显示)的基板之间而形成。穿过处于这种状态的偏光板10’的线性偏振光从一个基板21’的表面进入液晶层22，并且沿着垂直配向的液晶分子的纵轴前进。液晶分子的纵轴方向没有双折射发生，因此入射光在不改变偏振方向的情况下前进，并且被偏振轴垂直于偏光板10’的偏光板10吸收。因此，在不施加电压的情况下获得暗显示(通常的黑色模式)。如图9B所示，在电极之间施加电压的情况下，液晶分子的长轴平行于基板表面配向。对于进入处于这种状态中的液晶层22的线性偏振光，液晶分子显示双折射，并且入射光的偏振状态根据液晶分子的倾角而改变。例如，在施加预先确定的最大电压的情况下，穿过液晶层22的光，例如，其偏振方向旋转90°成为线性偏振光并且穿过偏光板10，从而提供亮显示。在不施加电压的情况下，通过配向抑制力回复到暗显示的状态。液晶分子的倾角可以通过改变所施加的电压来控制，以便改变来自偏光板10的透射光的强度，从而提供分级显示。
下文中，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。但是，本发明不局限于实施例。下面描述实施例中测量性能的方法。
(1)相位差的测量用自动双折射分析仪(王子(Oji)科学仪器株式会社制造的自动折射分析仪KOBRA-31PR)测量样品膜的折射率nx、ny和nz，并且计算面内相位差Δnd和厚度方向的相位差Rth。测量温度为23℃，测量波长为590nm。
(2)厚度的测量使用大塚电子株式会社制造的MCPD-2000通过干涉厚度测量法来测量第一和第二双折射层各自的厚度。各种其它膜各自的厚度用千分尺(dial gauge)测量。
(3)透射率的测量将实施例1获得的相同的椭圆偏光板粘附在一起。使用“DOT-3”(商品名，村上色彩技术研究所制造)测定所粘附的样品的透射率。
(4)对比度的测量同样的椭圆偏光板叠加并且用背光照射。显示白色图像(偏光片的吸收轴彼此平行)和黑色图像(偏光片的吸收轴彼此垂直)，使用“EZContrast 160D”(商品名，ELDIM SA公司制造)相对于观看侧的偏光片吸收轴以45°到135°的方向和相对于法线方向从-60°到60°进行扫描。从白色图像的Y值(YW)和黑色图像的Y值(YB)计算斜向对比度“YW/YB”。
(实施例1)I.透明保护膜的配向处理(配向基板的制备)对透明保护膜进行配向处理，从而制备配向基板(最终保护层12)。
基板(1)到(8)在TAC膜(厚度为40μm)的表面形成PVA膜(厚度为0.1μm)。随后，使用摩擦布料对PVA膜的表面以下表所示的摩擦角进行摩擦，从而形成各配向基板。
基板(9)和(10)使用摩擦布料对TAC膜(厚度为40μm)以下表所示的摩擦角进行摩擦，从而形成各配向基板。
基板(11)和(12)将硅烷偶联剂(KBM-503，商品名；购买自信越(Shin-Etsu)聚硅氧烷公司)涂覆到TAC膜(厚度为40μm)的表面。使用摩擦布料对TAC膜的表面以下表所示的摩擦角进行摩擦，从而形成各配向基板。
基板(13)和(14)在TAC膜(厚度为40μm)表面形成PVA膜(厚度为0.1μm)。随后，使用摩擦布料对TAC膜的表面以下表所示的摩擦角进行摩擦，从而形成各配向基板。表1集中显示了各保护层的摩擦角和厚度方向的相位差。
表1 II.制备第一双折射层将10g表现出向列型液晶相的聚合性液晶(液晶单体)(PaliocolorLC242，商品名；购买自BASF集团公司)和3g用于聚合性液晶化合物的光聚合引发剂(IRGACURE907，商品名；购买自汽巴(Ciba)特种化学品公司)溶解于40g甲苯，从而制备液晶涂覆液。使用棒涂布器将该液晶组合物涂覆到如上所述制备的配向基板上，并且将其在90℃下整体加热干燥2分钟，从而使液晶配向。使用金属卤化物灯用1mJ/cm2的光来照射由此形成的液晶层，然后该液晶的聚合性液晶发生聚合使得液晶层的配向固化，从而形成各第一双折射层(1)到(3)。改变液晶涂覆液的涂覆量来调节各第一双折射层的厚度和相位差。下表显示了形成的第一双折射层各自的厚度和面内相位差值(nm)。
表2第一双折射层
III.制备第二双折射层III-a.制备基板制备在宽度方向具有配向轴的聚对苯二甲酸乙二醇酯辊(宽度为4m)，其相对于配向轴平均方向的配向轴偏差小于或等于±1°。
III-b.形成第二双折射层第二双折射层(21)到(23)按照与II部分相同的方式形成。改变液晶涂覆液的涂覆量调节各第二双折射层的厚度和相位差。下表显示所形成的第二双折射层各自的厚度和面内相位差值(nm)。
表3第二双折射层
IV.制造椭圆偏光板聚乙烯醇膜在含碘水溶液中染色，随后在含有硼酸的水溶液中在不同速率比的辊之间单轴拉伸到6倍长度，从而获得偏光片。如下表所示，组合使用第一双折射层和第二双折射层。偏光片、保护层、第一双折射层和第二双折射层通过如图3到7所示的制造过程进行层积，从而获得如图1所示的各椭圆偏光板A01到A18。
表4 (实施例2)重叠椭圆偏光板A03以测量对比度。对于该椭圆偏光板，当对比度为10时，在所有方向上最小角度为40°，最大角度为50°，最大与最小角度的差值为10°。在实际使用中，当对比度为10时，最小角度为40°为优选水平。而且，最大与最小角度之间的差值只有10°，在实际使用中也为非常优选的水平，因此椭圆偏光板具有平衡的视觉特性。
(实施例3)重叠椭圆偏光板A09以测量对比度。对于该椭圆偏光板，当对比度为10时，在所有方向上最小角度为40°，最大角度为60°，最大与最小角度的差值为20°。在实际使用中，当对比度为10时，最小角度为40°为优选水平。
工业实用性本发明的椭圆偏光板可以适用于各种图像显示装置(例如，液晶显示装置和自发光显示装置)。
权利要求
1.一种椭圆偏光板，其依次包括偏光片、在该偏光片一侧形成的保护层、用作λ/2板的第一双折射层和用作λ/4板的第二双折射层，其中所述第一双折射层和第二双折射层各自使用液晶材料形成。
2.根据权利要求1所述的椭圆偏光板，其中所述第一双折射层的厚度为0.5到5μm。
3.根据权利要求1或2所述的椭圆偏光板，其中所述第二双折射层的厚度为0.3到3μm。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的椭圆偏光板，其中所述第一双折射层的慢轴相对于所述偏光片的吸收轴，规定为+8°到+38°和-8°到-38°的一个角度。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的椭圆偏光板，其中所述偏光片的吸收轴和所述第二双折射层的慢轴彼此基本垂直。
6.一种制造椭圆偏光板的方法，该方法包括以下步骤对透明保护膜(T)的表面进行配向处理；在经过配向处理的透明保护膜(T)的表面形成第一双折射层；在透明保护膜(T)的表面层积偏光片；和在第一双折射层的表面层积第二双折射层，其中，所述偏光片和所述第一双折射层配置在所述透明保护膜(T)的相反侧。
7.根据权利要求6所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述透明保护膜(T)、第一双折射层、偏光片和第二双折射层包括连续膜；并且所述透明保护膜(T)、第一双折射层、偏光片和第二双折射层的长侧粘附在一起以进行层积。
8.根据权利要求6或7所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述形成第一双折射层的步骤包括如下步骤涂覆含有液晶材料的涂覆液；并且使所涂覆的液晶材料在该液晶材料表现出液晶相的温度下进行处理并配向。
9.根据权利要求8所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述液晶材料包括聚合性单体和交联性单体中的至少一种；并且所述使液晶材料配向的步骤进一步包括进行聚合处理和交联处理中的至少一种步骤。
10.根据权利要求9所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述聚合处理和交联处理中的至少一种是通过加热和光照射中的一种而进行的。
11.根据权利要求6到10中任意一项所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述层积第二双折射层的步骤包括如下步骤将含有液晶材料的涂覆液涂覆到基板上；使所涂覆的液晶材料在该液晶材料表现出液晶相的温度下进行处理并在该基板上形成第二双折射层；并且将该基板上形成的第二双折射层转移到所述第一双折射层的表面。
12.根据权利要求11所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述基板包括在其宽度方向具有配向轴的连续膜。
13.根据权利要求11或12所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述基板的配向轴相对于该配向轴平均方向之间的偏差小于或等于±1°。
14.根据权利要求11到13中任意一项所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述基板包括通过拉伸处理和重结晶处理而获得的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
15.根据权利要求11到14中任意一项所述的制造椭圆偏光板的方法，其中所述基板在不对其表面进行配向处理的情况下，用于涂覆所述涂覆液的步骤。
16.一种图像显示装置，其包括根据权利要求1到5中任意一项所述的椭圆偏光板。
全文摘要
本发明提供了一种具有宽频带和宽视角的非常薄的椭圆偏光板、其简单制法、以及使用椭圆偏光板的图像显示装置。本发明的椭圆偏光板包括偏光片、在偏光片一侧形成的保护层、用作λ/2板的第一双折射层和用作λ/4板的第二双折射层。在椭圆偏光板中，第一双折射层和第二双折射层各自通过使用液晶材料而形成。优选第一双折射层的厚度为0.5到5μm，第二双折射层的厚度为0.3到3μm。
文档编号G02B5/30GK1918491SQ200580004700
公开日2007年2月21日 申请日期2005年11月7日 优先权日2004年12月14日
发明者川本育郎, 梅本清司 申请人:日东电工株式会社