专利名称：光漫射板、光学元件和液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光漫射板，该光漫射板能对线偏振光进行各向异性的散射并且在散射方向上具有优良的漫射特性，适用于提高液晶显示器等的清晰度、亮度等。而且，本发明涉及一种应用所述光漫射板的光学元件。
希望上述光漫射板能提供一种处于难以被偏振板吸收的状态的线偏振光以减小吸收损失，从而提高液晶显示器的亮度。希望使用这种方法可以解决下述传统问题由于其中使用了胆甾醇型液晶层和1/4波长板的传统型吸收损失减小系统中的胆甾醇型液晶的大波长依赖性而产生的问题，特别是，从倾斜方向透射的光是彩色的并且这些光漫射板不能被应用于反射型液晶显示器等问题。然而，在上述传统型光漫射板中存在下述这些问题生产中的困难，以及在应用于液晶显示器中时由于不好的功能稳定性造成在实际使用中难以操作等。
关于能解决上述问题的光漫射板，提出了一种应用双折射薄膜的光漫射板，该双折射薄膜包含处于分散状态并具有不同双折射特性的微畴(JP-A 2000-187105)。虽然解决了上述问题并应用该光漫射板开发出了优良的偏振特性，但还需要进一步改善偏振特性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种光漫射板，该光漫射板易于制造并具有突出的热和化学稳定性并且有优良的实用性或优良的偏振特性，其中，虽然由于提供偏振板吸收损失减小的线偏振光而使亮度增加，但很少引起彩色问题，并且该光漫射板适用于反射型液晶显示器等。本发明的另一个目的是提供一种光学元件以及一种应用上述光漫射板的液晶显示器。
为了解决上述问题，本申请人认真进行重复实验，结果发现，如下所述，达到了上述目的，并且通过应用使用侧链型液晶共聚物作为双折射薄膜中以分散状态存在的微畴的光漫射板而实现了本发明。
即，本发明涉及一种光漫射板，该光漫射板包含双折射薄膜以及双折射薄膜中具有与双折射薄膜不同的双折射特性并以分散状态存在的微畴，该微畴包含侧链型液晶聚合物，该聚合物包括一个含有液晶碎片侧链的单体单元(a)以及一个含有非液晶碎片侧链的单体单元(b)，并且在与线偏振光之透射率最大的轴向相垂直的方向中，双折射薄膜和微畴之间的折射率差异(Δn1)是0.03或更大，而在透射率最大的轴向中，折射率差异(Δn2)是Δn1的80％或更少。
因为微畴和包含分散微畴的双折射薄膜是用聚合物材料形成的，并且成型材料具有良好的处理特性，所以很容易用本发明的光漫射板来制造双折射薄膜。由于成型材料具有热和化学稳定性，所以它会形成稳定的光学功能并在实用过程中表现出良好性能。而且，线偏振光在保持良好的偏振状态的同时沿着线偏振光的透射率最大的轴向(Δn2方向)透射，且线偏振光在与基于双折射薄膜和微畴之间的折射率差异Δn1的上述Δn2方向垂直的方向(Δn1方向)上被散射，结果偏振状态被解除或消除。
并且，由于侧链型液晶共聚物包含单体单元(b)，从而能提供比只使用单独由单体单元(a)构成的侧链型液晶聚合物时获得的双折射特性更小的双折射特性。因此，由于侧链型液晶共聚物的双折射特性可以被控制为需要的双折射数值，从而能制造出具有显著双折射特性的光漫射板。
在上述光漫射板中，优选地微畴被分布成由相位分离造成的分散状态，且微畴在Δn1方向(垂直于上述轴向的方向)上的长度为0.05-500μm。
可以使用一层上述光漫射板，也可以使用叠压状态的两层或更多层从而使上层和下层的Δn1方向能相互平行以便提高偏振特性。
并且，本发明涉及一种光学元件，该光学元件包含至少一种从偏振板和延迟板以及上述光漫射板中选出的一个叠压层。
在上述光学元件中，希望偏振板的透射轴和光漫射板的Δn2方向(上述轴向)具有相互平行的关系。
当偏振板被形成光漫射板从而透射轴与上述Δn2方向平行时，在Δn2方向具有透射度的线偏振光有效地透过偏振板而在上述Δn1方向具有透射度的线偏振光被散射，并且偏振方向被改变。因此，由于线偏振光变得含有在Δn2方向上具有透射度的线偏振光成分，所以该成分的光通过偏振板透射。
并且，本发明涉及一种液晶显示器，该显示器在液晶盒的一侧或两侧具有上述光漫射板或上述光学元件。
当应用上述偏振板时，提高了被透射的线偏振光的量并同时减少了吸收损失，还能提高透射型液晶显示器等的亮度。而且，很少引起在胆甾醇型液晶中由于高波长依赖性而可能产生的彩色问题。另外，上述偏振板也易于应用在反射型液晶显示器等之中，并能稳定地获得具有突出亮度和清晰度的液晶显示器。
图5是其它液晶显示器的实施例的剖面图。
具体的实施方式本发明的光漫射板包括以分散状态包含在双折射薄膜中且与双折射薄膜具有不同的双折射特性的微畴，该微畴包含侧链型液晶聚合物，该聚合物包括一个含有液晶碎片侧链的单体单元(a)以及一个含有非液晶碎片侧链的单体单元(b)，在与线偏振光之透射率最大的轴向相垂直的方向中，上述双折射薄膜和微畴之间的折射率差异(Δn1)是0.03或更大，而在透射率最大的轴向中，折射率差异(Δn2)是上述Δn1的80％或更少。
本发明光漫射板的实施例如
图1和图2所示。标记1表示光漫射板，标记10表示把光漫射板1叠压在一起的叠压式光漫射板。每个光漫射板都是一个包含微畴e的双折射薄膜，这些微畴e呈分散状态并且彼此具有不同的双折射特性。另外，标记2b表示叠压式光漫射板之间的粘合层，2a是含有粘合物的粘合层，而21是暂时覆盖粘合层的隔板。
通过适当的方法制造本发明的光漫射板，例如，如下所述由两种聚合物的混合物制成薄膜，这两种聚合物是用作双折射薄膜原料的一种或两种或更多原料聚合物以及用作微畴的一种或两种或更多上述正单轴液晶聚合物，接着，通过拉伸处理使该薄膜准直，从而得到形成于双折射薄膜中并与双折射薄膜具有不同双折射特性的液晶聚合物的微畴。
合适的透明聚合物就可以用作上述原料聚合物，这里并没有特别的限制。至于聚合物的实施例，例如，可以采用类似聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯这样的聚酯系列聚合物；类似聚苯乙烯或丙烯腈苯乙烯共聚物(AS树脂)这样的苯乙烯系列聚合物；类似包括聚乙烯、聚丙烯、环链、或降冰片烯结构的聚烯烃或乙烯丙烯共聚物这样的烯烃系列聚合物；碳酸酯系列聚合物；类似聚异丁烯酸甲酯这样的丙烯酸类树脂聚合物；氯乙烯系列聚合物；类似二乙酸纤维素或三乙酸纤维素这样的纤维素系列聚合物；类似尼龙或芳族聚酰胺这样的酰胺系列聚合物；酰亚胺系列聚合物；砜系列聚合物；聚醚砜系列聚合物；聚醚醚酮系列聚合物；聚苯硫系列聚合物；乙烯醇系列聚合物；偏二氯乙烯系列聚合物；乙烯基丁醛系列聚合物；烯丙基化物系列聚合物；和聚甲醛系列聚合物；或上述聚合物的混合物。首先，优选包含碳氢化合物的聚合物，该碳氢化合物不含任何如酯基、醚基和碳酸酯基这样的极性基。
另一方面，关于正单轴液晶聚合物，例如，可以采用包括一个含有液晶碎片侧链的单体单元(a)以及一个含有非液晶片侧链的单体单元(b)的侧链型液晶共聚物。
关于上述单体单元(a)中的碎片侧链，例如，可以采用一种侧链，这种侧链具有由通式(1)-Y-Z-A表示的侧链部分(其中，Y代表一个从主链伸出的聚亚甲基链或聚甲醛链，而Z代表对位取代环状化合物)。
在上述通式(1)中，Y代表产生柔韧性的间隔基团，并包含聚亚甲基链-(CH2)p-或聚甲醛链-(CH2CH2O)q-。p和q的重复基团个数适当地取决于与之相连的内消旋配合基Z的化学结构等，并且p通常是一个0至20之间的整数，优选2至12之间的一个整数，而q是一个0至10之间的整数，优选1至4之间的一个整数。
至于形成用于控制折射率的双折射薄膜的优选间隔基团Y，例如，可以采用次乙基、丙烯基、亚丁基、戊二烯亚戊基、己烯基、辛烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十八碳烯基、乙氧基乙烯、以及甲氧基丁烯等。
Z是对位取代环状化合物，用作产生液晶排列的内消旋配合基，至于对位取代芳香单元和对位取代环己基环状单元的实施例，例如，可以采用化合物类型、偶氮次甲基类型、偶氮类型、氧化偶氮基类型、酯类型、二苯乙炔类型、苯基类型、联苯基类型、苯基环己基类型以及二环己基类型。
至于形成用于控制折射率的双折射薄膜的优选对位取代环状化合物Z，可以采用由下面的[分子式1]表示的化合物。 (其中m是1或2)。在上述分子式中，间隔基团Y和内消旋配合基Z可以通过醚链(即-O-)联结起来。而且，形成对位取代环状化合物的苯基中的一个或两个氢可以由卤素取代，而在该例中优选卤素氯或氟。
而且，在对位取代环状化合物Z的相对位置中的终端取代基A可以是合适的基团，例如，可以采用氰基、烷基、烯基、烷氧基、氧杂烷基、卤代基和卤烷基、卤代烯基、以及一个或多个氢被氟或氯取代了的卤烷基。
所以，上述侧链型液晶共聚物可以是在室温或更高温度下显示出热塑性和适当排列(例如丝状相和层状相)的共聚物。
在上述单体单元(a)中的碎片侧链中，优选地，至少一个选自烷氧基、氰基、氟代基和烷基中的取代基位于与碎片侧链的分子长轴平行的方向(对称地)。
关于上述单体单元(a)，例如，可以采用由通式(a)[分子式2]代表的单体单元作为优选实施例。 (其中，R1代表氢原子或甲基；a代表1至6之间的一个正整数；X1代表-CO2-基或-OCO-基；R2代表氰基、具有1至6个碳的烷氧基、氟代基、或具有1至6个碳的烷基；而b和c分别代表整数1或2)。
而且，上述单体单元(b)中的碎片侧链优选地至少具有一个选自烷基、氟代烷基和烷氧基中的取代基。应用具有包含这种取代基的碎片侧链的单体单元，从而能对折射率特性和双折射特性进行控制。
关于上述单体单元(b)，例如，可以采用由通式(b)[分子式3]代表的单体单元。
(其中，R3代表氢原子或甲基；R4代表具有1至22个碳的烷基、具有1至22个碳的氟代烷基、或是由通式(c)[分子式4]代表的取代基)。 (其中，d代表1至6之间的一个正整数，而R5代表具有1至6个碳的烷基)。在控制折射率特性和双折射特性时，优选具有这种线性侧链并由通式(b)代表的单体单元。普通的光线折射率可以被降低，同时可以通过提高由通式(b)代表的单体单元的百分比来降低双折射。
没有特别限定单体单元(a)和单体单元(b)的百分比。该百分比应根据单体单元的种类而有所不同，单体单元的优选百分比是(b)/{(a)+(b)}＝0.01至0.8(摩尔比)，因为单体单元(b)之百分比的增加削弱了侧链型液晶聚合物的双折射特性。而且，侧链型液晶聚合物的平均分子量优选为2000至100000。另外，可以通过使相应于上述示例单体单元的丙烯酸树脂系列单体或间丙烯酰基(methacryl)系列单体共聚来预制侧链型液晶共聚物，该共聚物包括由作为单体单元(a)和单体单元(b)的[分子式2]和[分子式3]所表示的单体单元。
对于上述描述中的侧链型液晶共聚物，举出聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯的例子来作为形成主链的框架结构，可以用合适的链结合(例如线形、支化、或环状)形成本发明的主链。例如，可以采用聚α卤代丙烯酸酯、聚α氰基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚酰胺、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚醚、聚酰亚胺、以及聚硅氧烷。
在上述方法中，原料聚合物和所述侧链型液晶聚合物优选地被用于导致相位分离的结合中，以便光漫射板中形成的微畴能具有优良的分散能力和分布特性。因而通过那些相容性的结合可以控制分散能力和分布特性。应用适当方法可以达到相位分离，例如，通过使具有相互非相容性的原料在适当的溶剂中溶解，和通过在加热及熔融状态下使原料混合。
另外，在上述拉伸准直处理方法中，当形成包含上述处于分散状态的微畴的双折射薄膜时，可以以适宜的拉伸温度和拉伸比形成目标双折射拉伸薄膜。而且上述原料聚合物具有各向异性聚合物，该各向异性聚合物根据拉伸方向归类为基于折射率变化特性的正和负，并且不论是正的还是负的各向异性聚合物都可以用于本发明。
可以应用适当方法来预制接受准直处理的目标薄膜，例如铸造方法、挤出模塑方法、注塑方法、以及滚压成型方法、流盐铸模方法。而且，可以应用一种用热处理或紫外线辐射的辐射处理使经研制的单体聚合的方法制造薄膜。
优选一种方法，其中在某种适当的溶剂中预制原料聚合物和液晶聚合物的混合溶液，接着应用铸造方法或流盐铸模方法把混合溶液制成薄膜，优选这种方法是因为在该方法中，以分散状态包含在双折射薄膜中的微畴会具有更好的均匀分布状态。当应用这种方法时，微畴的大小和分布状态等会受例如溶剂种类、混合溶液的粘性、以及混合溶液发展层的干燥率这样的因素的控制。降低混合溶液的粘性的方法和增加混合溶液发展层的干燥率等方法有助于使微畴的大小显著减小。
可以适应地确定进行准直处理的薄膜的厚度，并且，该厚度通常为1μm至3mm，优选为5μm至1mm，考虑到准直处理的容易度等问题，更加优选为10至500μm。另外，当形成薄膜时，可以向其中掺入例如分散剂、表面活性剂、UV吸收剂、色调调节剂、阻燃剂、脱模剂、以及抗氧化剂这样的适当的添加剂。
可以应用一种或更多种下述适宜的方法进行准直处理，这些方法可以通过准直来控制折射率一种在单轴或双轴以及顺序双轴或Z轴方向上进行拉伸处理及滚压处理的方法；一种方法，其中在等于或大于玻璃转变温度或液晶转变温度时对原料施加电场或磁场，接着立即冷却以使排列固定；一种方法，其中在形成薄膜时使原料流动并准直；以及一种方法，其中侧链型液晶共聚物依据各向同性聚合物准直的小角度进行自准直。所以，含有处于分散状态的微畴的双折射薄膜可以是拉伸过的薄膜或是未被拉伸过的薄膜。另外，虽然在拉伸薄膜的情况下可以使用脆性聚合物作为原料聚合物，但特别希望用具有良好拉伸性的聚合物来作原料聚合物。
本发明的光漫射板包含双折射薄膜，该薄膜含有上述处于分散状态的微畴，并且，用上述光漫射板的原料聚合物作为组成成分的双折射薄膜部分与用侧链型液晶共聚物作为组成成分的微畴之间的折射率差异(Δn1)在与线偏振光之透射率最大的轴向相垂直的方向中是0.03或更大，而在透射率最大的轴向中，折射率差异(Δn2)被控制在上述Δn1的80％或更少。通过给定这种折射率差异，可以维持在Δn1方向(垂直于上述轴向的方向)上的显著散射状态和Δn2方向(上述轴向)上的显著偏振状态。
当考虑到偏振状态依据散射而变化或消失时。在Δn1方向上折射率的异差(Δn1)优选为0.04至1，特别是0.045至0.5之间适当的大数值。另一方面，为了维持偏振状态，在Δn2方向上的折射率差异(Δn2)最好为小数值，优选为0.03或更小，更优选为0.02或更小，还更加优选为0.01或更小。
所以，也可以把上述准直处理确定为如下操作使上述双折射薄膜部分与微畴之间在Δn1方向上的折射率差异增大的操作、使Δn2方向上的折射率差异减小的操作、或同时进行这两种操作。
为了实现上述的均匀散射效果等，可以使上述光漫射板中的微畴尽可能均匀地分散并分布在双折射薄膜中。由于微畴的大小(特别是Δn1方向、散射方向中的长度)与反向散射(反射)或波长依赖性有关，所以微畴在Δn1方向上的长度最好尽可能地小，并且，考虑到对反向散射进行控制，这个长度优选为几个微米的数量级。
另一方面，考虑到反向散射产生和增长，希望在Δn1方向上的微畴的直径能具有可以产生瑞利散射的大小。为了产生瑞利散射，希望微畴的直径足以小至光的波长。另一方面，出于控制散射光的波长依赖性这一点，优选微畴在Δn1方向上的大小尽可能地大，所以它与上述反向散射的控制方法是对抗性(antagonistic)的关系。
在上述反向散射和波长依赖性等的假定之下，为了各种问题，例如增加光的利用率、防止由波长依赖性引起的色度、通过微畴的检视来防止对清晰显示的抑制、以及进一步增加薄膜生产率和薄膜拉伸性，微畴的优选大小，特别是在Δn1方向上的长度为0.05至500μm，更优选为0.1至250μm，还更加优选为1至100μm。另外，虽然微畴通常以畴的状态存在于双折射薄膜中，但是对于Δn2方向上的长度没有特别限制。
如上所述，本发明的光漫射板在Δn1方向上和Δn2方向上的双折射特性具有各向异性，而线偏振光受控于振荡平面的差异。光漫射板中的微畴所占的百分比取决于Δn1方向上的散射特性等，该百分比是0.1至70重量％，优选为0.5至50重量％，更加优选为1至30重量％。
如图1所示，本发明的光漫射板可以包括单层的双折射薄膜，该薄膜包含处于分散状态中并具有不同折射特性的微畴，如图2所示，也可以包括叠压式多层光漫射板1。应用这种叠压方法来说明除增加厚度外的累积散射效果，当与偏振板结合时，可以方便地得到大量穿过偏振板的透射光而不是反射损失。
虽然通过光漫射板在Δn1方向上或Δn2方向上以任意的对准角度叠压可以构成叠压体，但是当要求增加散射效果时，上下层最好被叠压成它们的Δn1方向具有相互平行的关系。光漫射板的叠压个数可以适当地确定为两个或更多个。
而且，每个要被叠压的光漫射板的Δn1和Δn2可以彼此相等或不等。另外，在Δn1方向等的上下层之间的关系最好尽可能平行，但允许由于工作失误造成的间隙。并且，当Δn1方向等有差异时，采用平均方向。
叠压复合层中的每个光漫射板可以不经任何处理地堆叠在一起，但最好通过粘合层等粘合，以防止Δn1方向等可能发生的移动或可能进入各界面的一些异物等。粘合时可以使用例如高熔融型和压敏粘合型这种合适的胶合剂。为了减少反射损失，优选与光漫射板的折射率差异尽可能小的粘合层，也可以用原料聚合物本身或形成微畴的侧链型液晶聚合物来进行粘合。
本发明的光漫射板(能有效应用显示线偏振光之透射率和散射特性的特性)可以应用于，例如，各种用途，比如偏振放大板、颜色控制面板、偏振光分离板、显示特性控制板、液晶显示器屏幕、以及偏振光辅助板。
在上述偏振放大板中，在偏振板的入射光一侧设置具有弱反向散射和强光散射特性的光漫射板，应用该散射特性(Δn1方向)使偏振方向改变。从而，增加了大量在Δn2方向透射的线偏振光，并希望偏振度和光的利用率有所提高。而且，颜色控制面板放大蓝色畴的偏振而目的在于彩色平衡，同时通过在低蓝色透射率的反射型液晶显示器表面上设置具有高波长依赖性的光漫射板来防止显示器变黄。
在偏振分离板中，在瑞利散射附近表现出散射的光漫射板设置在导光板和偏振板之间，在消除反向散射光的偏振后，光通过位于光引导板底部的反射层等再次被导入偏振板中。应用上述结构，预计会提高在Δn2方向透射的线偏振光的量，并且会提高偏振度和光的利用率。
通过在液晶盒和位于观察面的偏振板之间设置具有少许反向散射和高浑浊度各向异性(high haze anisotropy)的光漫射板，显示特性控制板用于使白色显示被散射而使黑色显示被透射从而改进画面的对比度和清晰度的目的。应用光漫射板作为有选择地透射入射光中特定线偏振光的屏幕，液晶显示器屏幕目的在于提高对比度。通过在偏振板和显示器内部的光源之间设置具有高浑浊度各向异性的光漫射板，偏振光辅助板用于控制偏振板对入射光的吸收并防止偏振板温度升高的目的。
所以，在实际应用中，本发明的光漫射板也可以用作包含叠压材料的光学元件，在该叠压材料中光漫射板被设置在适当光学部件(例如偏振板和/或延迟板)的一侧或两侧。图3表示一个实施例。标记3是一个光学部件。该叠压层可以不经任何处理地堆叠在一起，也可以通过粘合层等粘合在一起。关于粘合层，可以使用在每个上述光漫射板的叠压中所用的粘合层。
对上述叠压中所用的光学部件没有特别限制，例如，可以使用合适的部件，比如偏振板、延迟板、例如光导板这种背光板、反射板、包括多层薄膜的偏振光分离板等、以及液晶盒。而且，类似偏振板和延迟板这样的光学部件可以是各种类型。
也就是说，关于偏振板，可以使用各种类型，比如吸收型、反射型、和散射型；关于延迟板，在本发明中可以使用各种类型，比如1/4波长板、半波长板、单轴和双轴拉伸薄膜类型、和还在厚度方向中准直的倾斜准直薄膜类型、液晶聚合物类型以及把上述类型叠压起来的类型。
关于上述偏振板的实施例，可以应用聚乙烯醇系列薄膜；部分成型聚乙烯醇系列薄膜；吸收型偏振板，其中可以畴吸收的二向色性物质(例如碘和二向色性染料)。如乙烯/乙烯树脂乙酸共聚物系列聚合物的部分皂化薄膜这样的亲水聚合物薄膜且随后被拉伸；类似聚乙烯醇的干燥化合物这样的聚烯准直薄膜；或聚氯乙烯的脱氢氯的化合物(dehydrochlorinated compound of polyvinyl chloride)等。
并且，在偏振板上预制包含塑料覆盖层的透明保护层和薄膜的叠压层等，以便保持上述偏振薄膜一侧或两侧的防水性。另外，可以应用在表面上具有良好凹凸结构的偏振板，其中包含透明保护层中的具有0.5-20μm平均颗粒大小的透明小颗粒，例如由下列材料制成的可以具有导电性的无机小颗粒硅石、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等，以及交连或非交连聚合物。
另一方面，关于延迟板的实施例，可以应用包含如上述双折射薄膜的实施例中所示的原料聚合物的拉伸薄膜、液晶聚合物、以及几乎所有包含扭转准直液晶聚合物的延迟板等。另外，关于光导板的实施例，可以应用这样的光导板其中的光源，例如像阴极射线管(冷或热型)这样的线性光源、发光二极管和EL被设置在透明树脂板这一侧，并采用这种结构其中通过漫射、反射、折射、阻挡等动作使在板内部传输的光从树脂板的一侧发出。
当组装包含光导板的光学元件时，如果需要得到一个合适的组装体，就在光导板的预定位置(例如上端或下端以及横向侧)设置一个或多个辅助装置，所述辅助装置例如用于控制光的发射方向等且包含棱镜片的棱镜矩阵层、用于得到均匀光辐射的漫射板、和用于把发出的光从光源引导至光导板这一侧的线性光源支架。
形成本发明光学元件的叠压层可以是包含一种光学部件的叠压层，也可以是包含两种或多种光学部件的叠压层。而且，例如，在本发明的叠压层中，可以把同种光学部件(例如延迟板)的两层或多层叠压在一起，在这种情况下，作为延迟板等的光学部件可以具有相同或不同的特性。至于光学元件中所用的光漫射板，可以在叠压层的一个或两个外表面上或者在叠压层的外部或内部的适当位置上(例如构成叠压层的光学部件的一侧或两侧上)设置一个或多个板。
当光学元件包含偏振板时，为了有效地应用光漫射板的透射及散射特性，最好设置光漫射板以便Δn2方向能与偏振板的透射轴平行。这种平行关系可以相应地用于叠压上述双折射薄膜的情况。在具有这种结构的光学元件中，由偏振板吸收的线偏振光会通过光漫射板的Δn1方向散射。所以，这样一种光学元件最好能用于偏振放大板、偏振分离板、上述液晶显示器屏幕及上述偏振辅助板等。
另外，关于构成光学元件的偏振板，为了提高亮度或对比度，应用具有高偏振度的偏振板(例如包含上述二向色性的物质的吸收型偏振板等)，特别是具有40％或更高透射率并具有95.0％或更大、最好是99％或更大偏振度的偏振板。
由于本发明的光漫射板和光学元件具有上述特点，所以它们可以被优选地用来形成液晶显示器。图4和图5表示了液晶显示器的一个实施例。标记4表示偏振板，5表示液晶盒，6表示漫反射板，7表示光导板，71表示反射层，72表示光源，而8表示用于使观看光线漫射的光漫射板。
上述图4表示反射型液晶显示器。设置光漫射板1使得Δn2方向能与处于观察面的偏振板4外侧上的偏振板的透射轴相平行。另一方面，图5表示透射型液晶显示器。光漫射板1被设置在形成背光的光导板7和处于观察面背面的偏振板4之间从而使Δn2方向能与偏振板的透射轴相平行。
通常，几个组合部件，例如偏振板、液晶盒、反射板或背光板，如果需要，还有其它光学部件被适当地与驱动电路组装在一起，从而形成液晶显示器。在本发明中，除了使用上述光漫射板或光学元件的这一点之外，并没有特别的限制，并且可以用传统方法来组装本发明的液晶显示器。所以，当组装液晶显示器时，可以适当地构成合适的光学部件，例如位于观察面的的偏振板上的光漫射板、抗闪层、抗反射薄膜、保护层、保护板、以及位于液晶盒和观察面的偏振板之间的补偿片。
如上所述，使用上述补偿片以便补偿双折射波长依赖性等并改进清晰度，该补偿片被设置在观察面和/或背光侧的偏振板与液晶盒等之间。另外，关于补偿片，可以依据波长区域等来使用类似上述延迟板这样的适当部件。而且，补偿片可以包含两层或更多层延迟层。
在上述情况中，被作为一个单元来考虑的一层或两层或更多层光漫射板或光学元件可以设置在液晶盒一侧或两侧的合适位置上。在被构造得使光漫射板的Δn2方向与偏振板的透射轴相互平行的液晶显示器中，一层或两层或更多层光漫射板可以，例如，设置在反射型液晶显示器中偏振板特别是观察面偏振板的入射光一侧，或者设置在透射型液晶显示器中观察面背面的偏振板和背光之间的适当位置。另外，这里的适当位置是指希望由偏振板吸收的线偏振光的偏振通过散射而被转换的位置。
另外，当设置上述光漫射板时，如上所述，可以使用光漫射板作为与相邻的光学部件等叠压并结合的光学元件。而且，在液晶显示器中，最好通过如本发明上述光漫射板的例子中的粘合层把各结合元件粘附并结合起来。
光漫射板的折射率差异(Δn1)为0.108，而折射率差异(Δn2)为0.010。
另外，通过在上述降冰片烯系列树脂中以两倍拉伸比而得到的薄膜在Δn1方向上的折射率为1.512，而Δn2方向上的折射率为1.510。而且，侧链型液晶聚合物在Δn1方向上的折射率(非常光线折射率)为1.620，而Δn2方向上的折射率(普通光线折射率)为1.520。
使用由Atago公司制造的阿贝折射率测定仪1T型分别对各单个薄膜进行了折射率的测量。未经任何预处理地对降冰片烯系列树脂进行了测量。在N甲基pyrolidone中聚酰亚胺的20％溶液在2000rpm的条件下在玻璃基质上旋转涂覆10秒钟并在300℃下加热1小时之后，对涂覆基质进行磨擦处理以形成准直薄膜。因而，在环己酮(26重量％)中的侧链型液晶聚合物的溶液被旋转涂覆在上述准直层上之后，在160℃下对涂覆基质加热而形成用于测量的准直侧链型液晶聚合物。实施例2两个根据实施例1制造出的双折射薄膜通过厚度为20μm的丙烯酸树脂系列粘合层被叠压并粘附在一起，从而薄膜的Δn2方向相当于得到光漫射板。
表1
表1的结果表明，得到了具有偏振功能的光漫射板(实施例1和2)。还表明，虽然双折射薄膜被叠压起来并且因此由于反射损失而减少了总光透射率(实施例1和2)，但是在与偏振板相结合的情况下增加了多于反射损失的总光透射率的数量，并通过由偏振板吸收的线偏振光的散射而迅速地改善透过偏振板的线偏振光(实施例3)。从改变了入射光方向的实施例3中的对比结果中可以看出，与只使用偏振板的情形(41％)相比，通过从光漫射板这一侧射入光而提高了总光透射率。
并且，相比较于使用由单个单体单元构成的侧链型液晶聚合物的情形(对比实施例1)，在使用侧链型液晶共聚物的情形(实施例1)中，总光透射率的提高程度更加显著。这种结果表明，使用本发明的侧链型液晶共聚物作为构成具有偏振功能的光漫射板的液晶聚合物，可以改善偏振特性。评估测定2当使用亮度测定仪对处于显示状态中的在实施例4中得到的液晶显示器的亮度进行测量时，证实与只使用偏振板的情形相比，亮度有很大提高。
权利要求
1.一种光漫射板，包含双折射薄膜以及双折射薄膜中具有与双折射薄膜不同的双折射特性并以分散状态存在的微畴，该微畴包含侧链型液晶聚合物，该聚合物包括一个含有液晶碎片侧链的单体单元(a)以及一个含有非液晶碎片侧链的单体单元(b)，并且在与线偏振光之透射率最大的轴向相垂直的方向中，双折射薄膜和微畴之间的折射率差异(Δn1)是0.03或更大，而在透射率最大的轴向中，折射率差异(Δn2)是Δn1的80％或更少。
2.如权利要求1所述的光漫射板，其中微畴被分布成由相位分离造成的分散状态，且微畴在Δn1方向(垂直于上述轴向的方向)上的长度为0.05-500μm。
3.一种光漫射板，其中两层或多层如权利要求1或2所述的光漫射板被叠压起来，从而使上层和下层的Δn1方向能具有相互平行的关系。
4.一种光学元件，包含至少一种从偏振板和延迟板以及如权利要求1-3中任何一个所述的光漫射板中选出的一个叠压层。
5.一种如权利要求4所述的光学元件，偏振板的透射轴和光漫射板的Δn2方向(上述轴向)具有相互平行的关系。
6.一种液晶显示器，在液晶盒的一侧或两侧上包含如权利要求1-3所述的光漫射板或权利要求4或5所述的光学元件。
全文摘要
一种光漫射板,能对线偏振光进行各向异性的散射并且在散射方向上具有优良的漫射特性,适用于提高液晶显示器的清晰度、亮度,该光漫射板包含双折射薄膜以及双折射薄膜中具有与双折射薄膜不同的双折射特性并以分散状态存在的微畴,该微畴包含侧链型液晶聚合物,该聚合物包括一个含有液晶碎片侧链的单体单元(a)以及一个含有非液晶碎片侧链的单体单元(b),并且在与线偏振光之透射率最大的轴向相垂直的方向中,双折射薄膜和微畴之间的折射率差异(Δn1)是0.03或更大,而在透射率最大的轴向中,折射率差异(Δn2)是Δn1的80%或更少。
文档编号G09F9/00GK1366192SQ02101688
公开日2002年8月28日 申请日期2002年1月16日 优先权日2001年1月16日
发明者中西贞裕, 宫武稔, 中野秀作, 望月周 申请人:日东电工株式会社