光学补偿膜的制作方法
【专利摘要】根据本发明实施例的光学补偿膜包括：以倾斜配向方式设置的非液晶聚合物，其中所述光学补偿膜满足以下表达式（1）和（2）：（1）3[nm]<（nx-ny）×d；以及（2）5°<β，其中，在作为三维坐标系的平面方向轴的X-轴和Y-轴彼此垂直并且将在厚度方向上与所述X-轴和所述Y-轴垂直的轴定义为Z-轴时，nx和ny分别表示在所述光学补偿膜的XY-平面中的最大折射率和最小折射率，d表示膜厚度[nm]，并且β表示在用于提供所述最小折射率ny的方向与在所述光学补偿膜的YZ-平面中用于提供最大折射率nb的方向之间形成的角度。
【专利说明】光学补偿膜
[0001]本申请是申请号为201110094663.0的中国专利申请的分案申请，该中国专利申请的申请日为2011年4月7日，发明名称为“光学补偿膜”。
[0002]本申请根据U.S.C.第35条第119款要求享有于2005年4月9日递交的日本专利申请N0.2010-090063的优先权，在此以引用的方式结合其全部内容。
【技术领域】
[0003]本发明涉及光学补偿膜，使用所述光学补偿膜的集成有光学补偿膜的偏振板以及液晶显示装置。
【背景技术】
[0004]到目前为止，与CRT显示装置相比较，在沿倾斜方向观看液晶显示装置时，存在对比度降低、色调改变并且其视角特性不充分。因此，强烈期望视角特性的改善。液晶显示装置的视角特性主要由液晶单元的双折射对角度的依赖引起。例如，TN模式液晶显示装置有良好的显示响应速度和对比度以及高生产率，因而广泛用作包括诸如个人计算机和监视器的OA设备的各种装置的显示单元。然而，在TN模式液晶单元中，以相对于上下电极基板倾斜配向的方式设置液晶分子，并且因而存在视角依赖性变得更大的问题，例如，显示图像对比度取决于观看角度而改变以使图像区域上色(color)，从而降低了可视度。因此，强烈期望使用光学补偿膜补偿液晶单元的双折射(即，延迟)对角度的依赖性，以改善视角特性。
[0005]一种改善视角特性的方法是在TN模式液晶显示装置中使用倾斜配向类型光学补偿膜。已经报告的倾斜配向类型光学补偿膜的示例包括含有以倾斜配向方式设置在聚合物矩阵中的低分子液晶的光学补偿膜(日本专利N0.2565644)以及其中将配向膜形成在支撑体上并且将碟型液晶以倾斜配向方式设置在配向膜上以聚合为碟型液晶的光学补偿膜(日本专利N0.2802719)。然而，其中以倾斜配向方式设置液晶材料的上述TN模式光学补偿膜具有下列问题(日本专利申请特许公开N0.2000-105315)。例如，要求液晶材料的选择(例如基于空气界面中的表面能量差容易以倾斜配向方式设置的液晶材料的选择)以及液晶材料的倾斜角度的控制(例如使用表面活性剂控制倾斜角度)。配向基板是必要的，并且因而使制造方法复杂。各种控制因素繁多，并且因而难以调节倾斜角度和延迟。
[0006]在要使用液晶材料时，难于以高精确度单独控制液晶分子。因此，考虑到膜，存在发生液晶分子的配向波动并且造成偏振取消(cancellation)，从而降低液晶面板的对比度的问题。
[0007]与VA模式或IPS模式液晶显示装置不同，TN模式液晶显示装置包括偏振板，考虑到特性，提供所述偏振板以使得偏振器的吸收轴相对于液晶面板的横向方向具有45°或者135°的方向。在偏振板的尺寸在高温或者低温环境和/或高湿度环境中改变时，由于尺寸改变，应力施加到光学补偿膜，并且因而会发生变形。因此，发生光泄露而使亮度在液晶面板的水平方向和垂直方向上不均匀。这是关于外观一致性的问题。
【发明内容】
[0008]本发明被提出用以解决上述的传统问题。本发明的主要目的在于提供一种使用非液晶聚合物材料的新颖的倾斜配向类型光学补偿膜，其不同于使用传统液晶材料的倾斜配向类型光学补偿膜。本发明的更具体的目的在于提供一种使用非液晶聚合物材料的新颖的倾斜配向类型光学补偿膜，用于改善TN模式、OCB模式或者ECB模式的液晶显示装置的视角特性。
[0009]根据本发明实施例的光学补偿膜包括:以倾斜配向方式设置的非液晶聚合物，其中所述光学补偿膜满足以下表达式(I)和(2):
[0010](1)3 [nm] < (nx_ny)Xd;以及
[0011](2)5。<β ,
[0012]其中，在作为三维坐标系的平面方向轴的X-轴和Y-轴彼此垂直并且将在厚度方向上与所述X-轴和所述Y-轴垂直的轴定义为Z-轴时，ηχ和ny分别表示在所述光学补偿膜的XY-平面中的最大折射率和最小折射率，d表示膜厚度[nm]，并且β表示在用于提供所述最小折射率ny的方向与在所述光学补偿膜的YZ-平面中用于提供最大折射率nb的方向之间形成的角度。
[0013]根据本发明另一实施例的光学补偿膜包括:以倾斜配向方式设置的非液晶聚合物，其中，在作为三维坐标系的平面方向轴的X-轴和Y-轴彼此垂直并且将在厚度方向上与所述X-轴和所述Y-轴垂直的轴定义为Z-轴时，所述光学补偿膜包括在不与所述光学补偿膜的XY-平面、YZ-平面和ZX-平面中的任一平面平行的平面中的两个光轴。
[0014]在优选实施例中，所述光学补偿膜具有在0.0001到0.02范围内的双折射率Λ η。
[0015]在优选实施例中，所述光学补偿膜具有在lX10_12m2/N到9X10_V/N范围内的光弹性系数。
[0016]在优选实施例中,所述光学补偿膜满足nx>ny>nz以及nx>ny=nz的其中之一的折射率关系，其中nz表示在厚度方向上的折射率。
[0017]在优选实施例中，所述非液晶聚合物包括选自由以下构成的组中的至少一种聚合物:(甲基)丙烯酸聚合物、苯乙烯基聚合物、烯烃基聚合物、环烯烃基聚合物、聚芳酯基聚合物、聚碳酸酯基聚合物、聚砜基聚合物、聚氨酯基聚合物、聚酰亚胺基聚合物、聚酯基聚合物以及聚乙烯醇基聚合物。
[0018]根据本发明的另一方面，提供一种集成有光学补偿膜的偏振板。所述集成有光学补偿膜的偏振板包括:如上所述的光学补偿膜；以及与所述光学补偿膜相邻设置的偏振器。
[0019]在优选实施例中，所述光学补偿膜包括在与所述非液晶聚合物的倾斜方向垂直的方向上的配向轴。
[0020]在优选实施例中，所述光学补偿膜用作所述偏振器的保护膜。
[0021]根据本发明的再一方面，提供一种液晶显示装置。所述液晶显示装置包括:液晶单元；以及设置在所述液晶单元的至少一侧上的如上所述的光学补偿膜。
[0022]根据本发明另一实施例的液晶显示装置，包括:液晶单元；以及
[0023]设置在所述液晶单元的至少一侧上的如上所述的集成有光学补偿膜的偏振板。
[0024]在优选实施例中，所述液晶单元处于选自由TN模式、OCB模式和ECB模式组成的组中的驱动模式。
[0025]根据本发明，可以提供与使用传统液晶材料的倾斜配向类型光学补偿膜不同的，使用非液晶聚合物材料的新颖的倾斜配向类型光学补偿膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]在附图中:
[0027]图1A是示出平均倾斜角度的示意图；
[0028]图1B是示出平均倾斜角度的示意图；
[0029]图2是示出根据本发明优选实施例的集成有光学补偿膜的偏振板的示意性截面图；
[0030]图3是示出根据本发明优选实施例的液晶面板的示意性截面图；
[0031]图4A是示出根据示例I的液晶显示装置的对比度对视角的依赖性的对比度轮廓图并且图4B示出了液晶显示装置的外观一致性(uniformity)；
[0032]图5A是示出根据示例2的液晶显示装置的对比度对视角的依赖性的对比度轮廓图并且图5B示出了液晶显示装置的外观一致性；
[0033]图6A是示出根据示例3的液晶显示装置的对比度对视角的依赖性的对比度轮廓图并且图6B示出了液晶显示装置的外观一致性；
[0034]图7A是示出根据示例4的液晶显示装置的对比度对视角的依赖性的对比度轮廓图并且图7B示出了液晶显示装置的外观一致性；
[0035]图8A是示出根据示例5的液晶显示装置的对比度对视角的依赖性的对比度轮廓图并且图SB示出了液晶显示装置的外观一致性；以及
[0036]图9A是示出根据比较示例I的液晶显示装置的对比度对视角的依赖性的对比度轮廓图并且图9B示出了液晶显示装置的外观一致性。
【具体实施方式】
[0037]以下，描述本发明的优选实施例。然而，本发明并不限于这些实施例。
[0038](术语和符号的定义)
[0039]在此使用的术语和符号定义如下。
[0040](1)轴(父、丫和2)
[0041]在三维坐标系中，符号“X”表示沿平面的方向的轴，“Y”表示在平面上与X轴垂直的轴，并且“Z”表示在厚度方向(法线方向)上与X轴和Y轴垂直的轴。
[0042](2)折射率(nx、ny 和 nz)
[0043]符号ηχ表示沿着X轴的折射率，其是膜平面中的最大折射率。符号ny表示沿Y轴的折射率，其是膜平面中沿与“ηχ”方向垂直的方向的折射率。符号nz表示沿Z轴的折射率，其是沿厚度方向的折射率。
[0044](3)平面内延迟(Re)
[0045]除非以其它方式指明，平面内延迟(Re )是指在23 °C以及590nm波长处层(膜)的平面内延迟值。通过下面的表达式获得Re:Re= (nx-ny) Xd,其中d (nm)代表层(膜)的厚度。应注意，如在此所使用的，Re[X]是指在23°C以及λ nm波长处层(膜)的平面内延迟。[0046]( 4 )厚度方向延迟(Rth )
[0047]除非以其它方式指明，厚度方向延迟(Rth)是指在23°C以及590nm波长处层(膜)的厚度方向延迟值。通过下面的表达式获得Rth:Rth= (nx-nz) Xd,其中d (nm)代表层(膜)的厚度。应注意，如在此所使用的，Rth[X]是指在23°C以及ληπι波长处层(膜)的厚度方向延迟。
[0048](5) Nz 系数
[0049]通过下面的表达式获得Nz系数:Nz=Rth/Re。
[0050](6)折射率(na、nb 和 nc)
[0051]符号nb是在膜的YZ平面中的最大折射率，其是沿与“ηχ”方向垂直的方向(慢轴方向)的折射率，nc表示在膜的YZ平面中沿与“nb”方向垂直的方向的折射率，并且na表示沿与“nb”方向和“nc”方向垂直的方向(即“ηχ”方向)的折射率。
[0052](7)平均倾斜角度(β° )
[0053]平均倾斜角度β是考虑统计学的全部分子(例如非液晶聚合物分子)的倾斜配向角度的平均值。具体地说，平均倾斜角度β是位于厚度方向上的全部分子的平均倾斜配向角度(分子处于块(bulk)状态下)，如图1A和IB所示出的，其是在“nb”方向和“ny”方向之间形成的角度。
[0054]A.光学补偿膜
[0055]根据本发明的光学补偿膜包括以倾斜配向方式设置的非液晶聚合物，
[0056]并且满足下述的表达式(I)和(2)。
[0057](1)3[nm]< (nx-ny) Xd
[0058](2)5。<β
[0059]关于表达式(1)，“(nx-ny) Xd”(即光学补偿膜的平面内延迟值Re)可以例如等于或者大于5nm,优选地在IOnm到200nm的范围内，更加优选地在IOnm到160nm的范围内。关于表达式(2)，平均倾斜角度β可以例如等于或者大于10°，优选地在10°到70°的范围内，并且更加优选地在20°到60°的范围内。根据本发明中具有上述光学特性的光学补偿膜，在假定各自液晶分子的配向为总延迟时，用作具有正双轴各向异性的倾斜类型延迟板的液晶单元会在全部方位角处适当地受视角补偿影响。作为上述液晶单元的示例，优选是TN模式液晶单元。在本发明中，可以以预定角度以倾斜配向方式设置非液晶聚合物，或者可以以沿着厚度方向连续或者断续增加或者减少的角度以倾斜配向方式设置非液晶聚合物(所谓的混合配向)。优选地以预定角度以倾斜配向方式设置非液晶聚合物。
[0060]下面描述平均倾斜角度(β ° )的计算。如图1B所示，对分子在膜的厚度方向上的倾斜取平均以假定单个折射率椭圆体时，通过下述的表达式(I)表示相对于角度Θ的入射光测量的延迟值S。因此，例如，可以基于在沿与慢轴垂直的方向上-50°到+50°极角范围中以5°间隔测量的延迟值，通过下述的表达式(I)和(II)计算平均倾斜角度(β° )。在表达式中，na、nb和η。表示包括在膜中的部件的折射率，即在β =0的情况下膜的折射率nx、ny和nz,并且d表示膜厚度(nm)。
[0061]
【权利要求】
1.一种光学补偿膜，包括: 以倾斜配向方式设置的非液晶聚合物， 其中，(i )所述光学补偿膜满足以下表达式(I)和(2 ):
(1)3[nm] ( (nx-ny) Xd ;以及 (2)5。<β, 其中，在作为三维坐标系的平面方向轴的X-轴和Y-轴彼此垂直并且将在厚度方向上与所述X-轴和所述Y-轴垂直的轴定义为Z-轴时，ηχ和ny分别表示在所述光学补偿膜的XY-平面中的最大折射率和最小折射率，d表示膜厚度[nm]，并且β表示在用于提供所述最小折射率ny的方向与在所述光学补偿膜的YZ-平面中用于提供最大折射率nb的方向之间形成的角度， (ii)所述光学补偿膜在590nm波长具有介于0.0OOl到0.02的范围中的双折射率Λη， (iii)所述非液晶聚合物包括选自由以下组成的组中的至少一种聚合物:(甲基)丙烯酸聚合物、烯烃基聚合物、环烯烃基聚合物、聚芳酯基聚合物、聚碳酸酯基聚合物、以及聚氨酯基聚合物，并且 (iv)所述光学补偿膜的厚度介于20μ m到200 μ m的范围中。
2.根据权利要求1所述的光学补偿膜，其中，所述光学补偿膜具有介于IX10_12m2/N到9X10_nm2/N的范围中的光弹性系数。
3.根据权利要求1所述的光学补偿膜，其中，所述光学补偿膜满足nX>ny>nz以及nx>ny=nz的其中之一的折射率关系，其中，nz表示厚度方向上的折射率。
4.一种光学补偿膜，包括: 以倾斜配向方式设置的非液晶聚合物， 其中，(i)在作为三维坐标系的平面方向轴的X-轴和Y-轴彼此垂直并且将在厚度方向上与所述X-轴和所述Y-轴垂直的轴定义为Z-轴时，所述光学补偿膜包括在不与所述光学补偿膜的XY-平面、YZ-平面和ZX-平面中的任一平面平行的平面中的两个光轴， (ii)所述光学补偿膜在590nm波长具有介于0.0001到0.02范围中的双折射率Λη， (iii)所述非液晶聚合物包括选自由以下组成的组中的至少一种聚合物:(甲基)丙烯酸聚合物、烯烃基聚合物、环烯烃基聚合物、聚芳酯基聚合物、聚碳酸酯基聚合物、以及聚氨酯基聚合物，并且 (iv)所述光学补偿膜的厚度介于20μ m到200 μ m的范围中。
5.根据权利要求4所述的光学补偿膜，其中，所述光学补偿膜包括在与所述非液晶聚合物的倾斜方向垂直的方向上的配向轴。
6.根据权利要求4所述的光学补偿膜，其中，所述光学补偿膜具有介于IX10_12m2/N到9X10_nm2/N的范围中的光弹性系数。
7.根据权利要求4所述的光学补偿膜，其中，所述光学补偿膜满足nX>ny>nz以及nx>ny=nz的其中之一的折射率关系，其中，nz表示厚度方向上的折射率。
8.一种集成有光学补偿膜的偏振板，包括: 根据权利要求1所述的光学补偿膜；以及 与所述光学补偿膜相邻设置的偏振器。
9.根据权利要求8所述的集成有光学补偿膜的偏振板，其中，所述光学补偿膜用作用于所述偏振器的保护膜。
10.一种集成有光学补偿膜的偏振板，包括: 根据权利要求4所述的光学补偿膜；以及 与所述光学补偿膜相邻设置的偏振器。
11.根据权利要求10所述的集成有光学补偿膜的偏振板，其中，所述光学补偿膜用作用于所述偏振器的保护膜。
12.—种液晶显示装置,包括: 液晶单元；以及 根据权利要求1所述的光学补偿膜，设置在所述液晶单元的至少一侧上。
13.根据权利要求12所述的液晶显示装置，其中，所述液晶单元处于选自由TN模式、OCB模式和ECB模式组成的组中的驱动模式。
14.一种液晶显示装置,包括: 液晶单元；以及 根据权利要求4所述的光学补偿膜，设置在所述液晶单元的至少一侧上。
15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中，所述液晶单元处于选自由TN模式、OCB模式和ECB模式组成的组中的驱动模式。
16.—种液晶显示装置,包括: 液晶单元；以及 根据权利要求8所述的集成有光学补偿膜的偏振板，设置在所述液晶单元的至少一侧上。
17.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中，所述液晶单元处于选自由TN模式、OCB模式和ECB模式组成的组中的驱动模式。
【文档编号】G02B1/04GK103777267SQ201410053626
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2011年4月7日 优先权日:2010年4月9日
【发明者】村上奈穗, 河崎元子, 吉见裕之 申请人:日东电工株式会社