制备椭圆偏振片的方法及使用该椭圆偏振片的图像显示器的制作方法

专利名称：制备椭圆偏振片的方法及使用该椭圆偏振片的图像显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种椭圆偏振片以及涉及一种使用该椭圆偏振片的图像显示器。更具体而言，本发明涉及一种制备在斜向上具有优异特性的宽带和宽视角椭圆偏振片以及非常高效率的方法，以及涉及一种通过该方法获得的椭圆偏振片，并且还涉及一种使用该椭圆偏振片的图像显示器。
背景技术：
每个具有偏振膜和延迟片组合的各种光学膜一般被用于各种图像显示器，例如液晶显示器和场致发光(EL)显示器，用以获得光学补偿。
通常，圆偏振片，一种类型的光学膜，可以通过将偏振膜和四分之一波片(以下称作λ/4片)组合而制备。但是，λ/4片具有波长越短提供的延迟值越大的特性，即所谓的“正波长色散特性”，而且λ/4片一般具有较高的正波长色散特性。因此，λ/4片存在不能在一个宽波长范围内显示出所需光学特性(例如λ/4片的功能)的问题。为了避免该问题，最近有人提出了一种具有波长越长提供的延迟值越大的波长色散特性的延迟片，即所谓“逆色散特性”的延迟片，例如改性纤维素基膜或者改性聚碳酸酯基膜。但是，这种膜存在成本问题。
目前，将具有正波长色散特性的λ/4片和波长越长提供的延迟值越大的延迟片或者半波片(以下称作λ/2片)组合，以由此校正λ/4片的波长色散特性(例如，参见JP 3174367 B)。
在如上所述将偏振膜、λ/4片和λ/2片组合的情况下，必须调整各个光学轴的角度，即偏振膜吸收轴和各个延迟片的慢轴之间的角度。但是，各自由拉伸膜形成的偏振膜和延迟片的光学轴通常根据拉伸方向而变化。必须按照各个光学轴的方向切出各个膜并层压起来，由此叠层，以使吸收轴和慢轴处于所需的角度。更具体而言，偏振膜的吸收轴一般和其拉伸方向平行，且延迟片的慢轴也和其拉伸方向平行。因此，为了以一定的角度层压偏振膜和延迟片，例如吸收轴和慢轴之间的角度为45°，必须在和膜的纵向(拉伸方向)成45°的方向上切出所述膜之一。在切出了膜，然后如上所述附着的情况下，光学轴之间的角度可能随每一个切出的膜而产生变化，例如，这可能导致每种产品之间存在质量差异以及生产成本高且费时的问题。还存在的问题包括由切出膜造成的浪费增加，以及在制备大尺寸膜中的困难。
作为这些问题的对策，有人提出一种通过在斜向上拉伸偏振膜或延迟片等来调整拉伸方向的方法(例如，参见JP 2003-195037 A)。但是，该方法的问题在于难以进行调整。
此外，目前偏振膜的吸收轴和每个延迟片的慢轴之间的角度是针对每种产品而调整的，还没有发现使角度最优化的综合方法。

发明内容
发明概述本发明是为了解决如上所述的常规问题而进行的，因而本发明的一个目的是提供一种制备宽带宽视角的、在斜向上具有优异特性的薄椭圆偏振片以及非常高效率的方法；一种通过该方法获得的椭圆偏振片；和一种使用该椭圆偏振片的图像显示器。
本发明的发明人对偏振器的吸收轴和λ/4片及λ/2片的慢轴之间的关系进行了广泛研究，结果发现当吸收轴和各个慢轴之间的角度具有特定的关系时，可以获得优异的宽带和宽视角特性，从而完成了本发明。
按照本发明的一个实施方案，一种制备椭圆偏振片的方法包括如下步骤对透明保护膜的一个表面进行取向处理；将液晶组合物涂敷在经过取向处理的透明保护膜表面上；将液晶组合物中的液晶材料按照透明保护膜的取向方向取向，以形成第一双折射层；将偏振器层压在透明保护膜与经过取向处理表面相反的表面上；并且将聚合物膜层压在第一双折射层的表面上，以形成第二双折射层，其中椭圆偏振片具有下面的表达式(1)所表示的关系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)
表达式(1)中，α表示偏振器吸收轴和透明保护膜取向方向之间的角度，β表示偏振器吸收轴和第二双折射层慢轴之间的角度。
在本发明的一个实施方案中，偏振器和上面形成了第一双折射层的透明保护膜都是连续膜，并且偏振器和透明保护膜的长边是在层压偏振器步骤中被连续地附着在一起。
在本发明的另一实施方案中形成第二双折射层的聚合物膜是连续膜；偏振器、上面形成了第一双折射层的透明保护膜和聚合物膜的长边是在形成第二双折射层步骤中被连续附着在一起。
在本发明的再一个实施方案中，第一双折射层和第二双折射层是通过粘合层附着在一起的。
本发明的再一个实施方案中，取向处理是在和偏振器的吸收轴成+8°～+38°和-8°～-38°的方向上进行的。
本发明的再一个实施方案中，取向处理是至少一种选自如下处理中的处理摩擦处理，倾斜沉积方法，拉伸处理，光学取向处理，磁场取向处理和电场取向处理。
本发明的再一个实施方案中取向处理是摩擦处理；且摩擦处理是在透明保护膜表面上直接进行的。
本发明的再一个实施方案中，液晶组合物含有液晶单体和液晶聚合物中的至少一种。
本发明的再一个实施方案中液晶组合物还含有可聚合单体和可交联单体中的至少一种；且取向液晶材料的步骤还包括聚合处理和交联处理中的至少一种。
本发明的再一个实施方案中，液晶组合物还含有聚合引发剂和交联剂中的至少一种。
本发明的再一个实施方案中，聚合处理和交联处理中的至少一种是通过加热和光辐照之一进行的。
本发明的再一个实施方案中，第一双折射层是λ/2片。在本发明的另一实施方案中，第一双折射层的面内延迟为180～300nm。本发明的再一实施方案中，第二双折射层是λ/4片。在本发明的另一实施方案中，第二双折射层的面内延迟为90～180nm。
本发明的再一个实施方案中，聚合物膜是拉伸膜。本发明的另一实施方案中，聚合物膜是在基本上垂直偏振器吸收轴的方向上拉伸的。
本发明的再一个实施方案中，透明保护膜包含至少一种选自纤维素基树脂、聚酰亚胺基树脂、聚乙烯醇基树脂和玻璃状聚合物中的聚合物。
按照本发明的另一方面，提供一种椭圆偏振片。该椭圆偏振片是通过上述制备方法制备的。在本发明的一个实施方案中，椭圆偏振片还包括另一光学层。
按照本发明的另一方面，提供一种图像显示器。该图像显示器包含上述的椭圆偏振片。在本发明的一个实施方案中，椭圆偏振片被安排在观看者一侧。
如上所述，按照本发明，可以在透明保护膜的取向处理中将第一双折射层的慢轴设置在任一所需的方向，因此可以使用纵向拉伸的连续偏振膜(偏振器)(即，吸收轴位于纵向的膜)。换言之，可以将已经在和其纵向成预定角度的方向上进行了取向处理的连续透明保护膜，和连续偏振膜(偏振器)连续地附着在一起，同时各自的纵向被安排在相同的方向上(通过所谓的卷装进出(roll to roll))。因此，可以以非常高的生产效率获得椭圆偏振片。按照本发明的方法，不需要为了层压而相对于其纵向方向(拉伸方向)倾斜地切出透明保护膜或者偏振器。因此，光学轴的角度不随着每个切出的膜而变化，从而对于每种产品而言，椭圆偏振膜在质量上没有差异。此外，没有因切膜而产生的浪费，并且可以低成本地获得椭圆偏振片，而且使大尺寸的偏振片制备变得容易。另外，按照本发明的一个实施方案，将在宽度方向上拉伸的并且其慢轴位于宽度方向上的聚合物膜用作形成第二双折射层的聚合物膜。因此，可以连续地将偏振器和聚合物膜的长边附着在一起，并且可以非常高生产效率地制备椭圆偏振片。将这样获得的椭圆偏振片进行最优化，以具有满足由下面的表达式表示的关系的α和β角2α+40°＜β＜2α+50°(其中α表示偏振器吸收轴和第一双折射层(λ/2片)慢轴之间的角度，且β表示偏振器吸收轴和第二双折射层(λ/4片)慢轴之间的角度)，从而提供一种具有宽带和宽视角的图像显示器。该关系是全面包容的，不需要通过反复试验根据产品而对层压方向进行研究。即，该关系可用于偏振器、λ/2片和λ/4片的几乎所有组合，从而获得优异的圆偏振特性。结果，可以将圆偏振特性的最优化方法普遍化并简化。


在附图中图1是本发明一个优选实施方案的椭圆偏振片的示意性剖视图；图2是本发明一个优选实施方案的椭圆偏振片的分解透视图；图3是显示本发明制备椭圆偏振片的方法的一个实例中一个步骤的透视图；图4A和4B各为显示本发明制备椭圆偏振片的方法的实例中另一步骤的透视图；图5是显示本发明制备椭圆偏振片的方法的实例中另一步骤的示意图；图6是显示本发明制备椭圆偏振片的方法的实例中又一步骤的示意图；图7A和7B各为显示本发明制备椭圆偏振片的方法实施例中再一步骤的示意图；和图8是按照本发明一个优选实施方案用于液晶显示器的一种液晶板的示意性剖视图。
优选实施方案描述A、椭圆偏振片A-1、椭圆偏振片的整体构造图1显示了本发明一个优选实施方案的椭圆偏振片的示意性剖视图。椭圆偏振片10依次包括偏振器11、第一双折射层12和第二双折射层13。根据需要，在偏振器11和第一双折射层12之间提供第一保护层14，在偏振器和第一保护层14相反的一侧上提供第二保护层15。
第一双折射层12可以充当所谓的λ/2片。在本发明的说明书中，λ/2片指的是具有如下功能的延迟片将具有特定振动方向的线偏振光转变成振动方向与其垂直的线偏振光，或者将右旋圆偏振光转化成左旋圆偏振光(或者将左旋圆偏振光转化成右旋圆偏振光)。第二双折射层13可以充当所谓的λ/4片。在本发明的说明书中，λ/4片指的是具有如下功能的延迟片将特定波长的线偏振光转化成圆偏振光(或者将圆偏振光转化成线偏振光)。
图2是一个分解透视图，用图说明了构成本发明优选实施方案的椭圆偏振片各个层的光学轴。(图2中，为了清楚起见，省略了第二保护层15)。层压第一双折射层12，以使其慢轴B和偏振器11的吸收轴A成预定的角度α。层压第二双折射层13，以使其慢轴C和偏振器11的吸收轴A成预定的角度β。慢轴是提供最大面内折射系数的方向。
本发明中，角度α和β的关系由下面的表达式(1)表示2α+40°＜β＜2α+50°……(1)角度α和β之间的关系更优选为2α+42°＜β＜2α+48°，特别优选为2α+43°＜β＜2α+47°，且最优选为β＝2α+45°。满足这种关系的角度α和β提供具有优异的圆偏振特性的偏振片。此外，该关系是全面包容的，不需要通过反复试验根据产品而对层压方向进行研究。即，该关系可用于偏振器、λ/2片和λ/4片的几乎所有组合，从而获得优异的圆偏振特性。这种关系的发现是本发明的特征之一，并且是涉及圆偏振特性最优化的技术领域中非常有用的成就。
α角优选为+8°～+38°或者-8°～-38°，更优选为+13°～+33°或者-13°～-33°，特别优选为+19°～+29°或者-19°～-29°，尤其优选为+21°～+27°或者-21°～-27°，且最优选为+23°～+24°或者-23°～-24°。因此，在本发明最优选实施方案(β＝2α+45°)中，β角优选为+61°～+121°或者-31°～+29°，更优选为+71°～+111°或者-21°～+19°，特别优选为+83°～+103°或者-13°～+7°，尤其优选为+87°～+99°或者-9°～+3°，最优选为+91°～+93°或者-3°～-1°。考虑到椭圆偏振片的制备程序(稍后描述)，特别优选β角和偏振器的吸收轴基本上平行或者基本上垂直。在本发明的说明书中，短语“基本上平行”包括0°±3.0°的情况，优选0°±1.0°，且更优选0°±0.5°。短语“基本上垂直”包括90°±3.0°的情况，优选90°±1.0°，更优选90°±0.5°。
本发明椭圆偏振片的总厚度优选为80～250μm，更优选为110～220μm，最优选为140～190μm。按照本发明制备椭圆偏振片的方法(稍后描述)，可以在不使用粘合剂的条件下层压第一双折射层。因此，可以将椭圆偏振片的总厚度减小到最小为常规椭圆偏振片的约1/4。结果，本发明的椭圆偏振片可以有助于极大地减小液晶显示器的厚度。下面，将更加具体地描述构成本发明椭圆偏振片的各层。
A-2、第一双折射层如上所述，第一双折射层12可以充当所谓的λ/2片。第一双折射层充当λ/2片，从而适当地调节充当λ/4片的第二双折射层的波长色散特性的延迟(特别是在延迟离开λ/4的波长范围内)。第一双折射层在590nm波长处的面内延迟(Δnd)优选为180～300nm，更优选为210～280nm，最优选为230～240nm。面内延迟(Δnd)由等式Δnd＝(nx-ny)×d决定。此处，nx表示慢轴方向的折射系数，且ny表示快轴方向(在同一平面内垂直于慢轴的方向)的折射系数。d表示第一双折射层的厚度。优选第一双折射层12的折射系数满足nx＞ny＝nz。nz表示厚度方向上的折射系数。本发明中，等式“ny＝nz”不仅包括ny和nz完全相同的情况，还包括ny和nz基本上相等的情况。
设置第一双折射层的厚度，以使其最合适地充当λ/2片。换言之，设置其厚度，以提供所需的面内延迟。更具体而言，该厚度优选为0.5～5μm，更优选1～4μm，最优选1.5～3μm。
任何合适的材料，只要提供上述特性，就可以被用作形成第一双折射层的材料。液晶材料是优选的，以向列相作为液晶相的液晶材料(向列型液晶)则是更优选的。与使用非液晶材料相比，使用液晶材料显著增加了所得双折射层的nx和ny之间的差别。结果，可以显著减小双折射层的厚度，以提供所需的面内延迟。液晶材料的实例包括液晶聚合物和液晶单体。液晶材料的液晶性可以通过溶致机理或者热致机理而显现出来。此外，优选液晶的取向状态是均匀取向的。液晶聚合物或者液晶单体可以单独使用或者组合使用。
例如，用作液晶材料的液晶单体优选为可聚合单体和/或可交联单体。如下所述，这是因为液晶单体的取向状态可以通过液晶单体的聚合或者交联而固定。例如，可以通过取向液晶单体，然后聚合或者交联液晶单体来固定液晶单体的取向状态。聚合物是通过聚合形成的，而三维网状结构是通过交联形成的。聚合物和三维网状结构都不是液晶态的。因此，形成的第一双折射层将不随着温度的改变而相变成液晶相、玻璃相或者晶体相，这种相变是液晶化合物特有的性质。结果，第一双折射层是具有优异稳定性的且不受温度变化影响的双折射层。
可以采用任何合适的液晶单体作为液晶单体。例如，使用在JP2002-533742 A(WO 00/37585)、EP 358208(US 5211877)、EP 66137(US4388453)、WO 93/22397、EP 0261712、DE 19504224、DE 4408171、GB2280445等中所述的可聚合液晶原(mesogenic)化合物等。可聚合液晶原化合物具体实例包括获自BASF Aktiengesellschaft的LC242(商品名)；获自Merck & Co.，Inc.的E7(商品名)；和获自Wacker-Chemie GmbH的LC-Silicore-CC3767(商品名)。
例如，优选向列型液晶单体作为液晶单体，且其具体实例包括下面所示式(1)所表示的单体。液晶单体可以单独使用或者组合其两种或多种使用。
上面式(1)中，A1和A2各自表示可聚合的基团，且彼此可以相同或不同。A1和A2之一可以表示氢原子。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-或者-NR-CO-NR-。R表示H或者含1～4个碳原子的烷基。M表示液晶原(mesogen)基。
上面式(1)中，X彼此可以相同或不同，但是优选是相同的。
在上面式(1)表示的单体中，优选每个A2都位于A1的邻位。
优选A1和A2各自独立地由下面所示的式(2)所表示，且优选A1和A2表示相同的基团。
Z-X-(Sp)n(2)
上面式(2)中，Z表示可交联的基团，X和上面式(1)中定义的相同。Sp表示由含1～30个碳原子的取代或未取代的直链或支链烷基组成的间隔基(spacer)。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、含1～4个碳原子的烷基亚氨基等所中断。
上面式(2)中，优选Z表示下面所示的式所表示的官能团中的任何一个。在下面所示的式中，R的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
上面式(2)中，优选Sp表示任何一个下面所示的式表示的结构单元。下面的式中，优选m表示1～3，且优选p表示1～12。
上面式(1)中，M优选由下面所示的式(3)表示。在下面所示的式(3)中，X和上面式(1)中定义的相同。例如，Q表示取代或未取代的直链或支链亚烷基，或者芳烃基团。例如，Q可以表示含1～12个碳原子的取代或未取代的直链或支链亚烷基。
在Q表示芳烃基团的情况下，优选Q表示任何一个由下面的式所示的芳烃基团或者其取代的类似物。
上述式表示的芳烃基团的取代类似物，每一个在其每个芳环上都可以含有1～4个取代基，或者每个芳环或基团上含有1～2个取代基。取代基彼此可以相同或不同。取代基的实例包括含1～4个碳原子的烷基；硝基；卤素基团，例如F、Cl、Br或I；苯基；和含1～4个碳原子的烷氧基。
液晶单体的具体实例包括由下面的式(4)～(19)所表示的单体
其中液晶单体表现出液晶性的温度范围根据液晶单体的类型而变化。更具体而言，温度范围优选为40～120℃，更优选为50～100℃，且最优选为60～90℃。
A-3、第二双折射层如上所述，第二双折射层13可以充当所谓的λ/4片。按照本发明，充当λ/4片的第二双折射层的波长色散特性可以通过充当λ/2片的第一双折射层的光学特性来修正，从而在一个宽的波长范围内显示出满意的圆偏振功能。第二双折射层在590nm波长处的面内延迟(Δnd)优选为90～180nm，更优选为90～150nm，且最优选为105～135nm。第二双折射层的Nz系数(＝(nx-nz)/(nx-ny))优选为1.0～2.2，更优选为1.2～2.0，且最优选1.4～1.8。此外，优选第二双折射层13的折射系数满足nx＞ny＞nz。
设置第二双折射层的厚度，以使其最合适地充当λ/4片。换言之，设置其厚度，以提供所需的面内延迟。更具体而言，厚度优选为10～100μm，更优选为20～80μm，且最优选为40～70μm。
第二双折射层一般是通过对聚合物膜进行拉伸处理而形成的。通过适当选择聚合物类型、拉伸条件(例如拉伸温度、拉伸比和拉伸方向)、拉伸方法等，可以获得具有所需特性(例如折射系数曲线(profile)、面内延迟、厚度方向延迟和Nz系数)的第二双折射层。更具体而言，拉伸温度优选为120～180℃，更优选为140～170℃。拉伸比优选为1.05～2.0倍，更优选为1.3～1.6倍。拉伸方法的一个实例是横向单轴拉伸。拉伸方向优选为怀偏振器的吸收轴基本上垂直的方向(聚合物膜的宽度方向，即垂直于聚合物膜纵向的方向)。
可以采用任何合适的聚合物作为构成聚合物膜的聚合物。聚合物的具体实例包括构成正双折射膜的聚合物，例如聚碳酸酯基聚合物、降冰片烯基聚合物、纤维素基聚合物、聚乙烯醇基聚合物和聚砜基聚合物。这些中，聚碳酸酯基聚合物和降冰片烯基聚合物是优选的。
作为选择，第二双折射层由含有可聚合液晶和手性试剂的树脂组合物形成的膜构成。可聚合液晶和手性试剂描述于JP 2003-287623 A中，其结合在此作为参考。例如，将上述树脂组合物涂敷到任一合适的衬底上，将它们整个加热至可聚合液晶显示出液晶态的温度。因此，可聚合液晶通过手性试剂以扭曲状态取向(更具体地，通过形成胆甾型结构)。可聚合液晶以这种状态聚合，从而得到具有固定胆甾型结构的膜。调节在组合物中的手性试剂含量，以改变胆甾型结构的扭曲度。结果，可以控制所得到的第二双折射层的慢轴方向。这样的膜是非常优选的，因为可以在除和偏振器吸收轴成0°(平行)或者90°(垂直)以外的角度上设置慢轴的方向。
A-4、偏振器根据所用目的，可以采用任何合适的偏振器作为偏振器11。其实例包括通过将二色性物质例如碘或者二色性染料吸附在亲水性聚合物膜上并单轴拉伸该膜而制备的膜，所述的亲水性聚合物膜例如聚乙烯醇基膜、部分缩甲醛化的聚乙烯醇基膜或者部分皂化的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物基膜；和聚烯基定向膜，例如聚乙烯醇基膜的脱水产物，或者聚氯乙烯基膜的脱氯产物。这些中，特别优选通过将二色性物质如碘吸附在聚乙烯醇基膜上并单轴拉伸该膜而制备的偏振器，因为该偏振器的偏振二色性高。对偏振器的厚度没有特别限制，但是一般为约1～80μm。
通过将碘吸附在聚乙烯醇基膜上并单轴拉伸该膜而制备的偏振器而言可以通过如下方法制备，例如将聚乙烯醇基膜浸入至碘的水溶液中进行着色；且拉伸该膜至原来长度的3～7倍长度。根据需要，水溶液可以含有硼酸、硫酸锌、氯化锌等，或者可以将聚乙烯醇基膜浸入至碘化钾等的水溶液中。此外，根据需要，可以在着色前用水浸泡和洗涤聚乙烯醇基膜。
用水洗涤聚乙烯醇基膜不仅可以除去膜表面的污染物或者防粘剂，还可以提供防止不均匀性的作用，例如防止因聚乙烯醇基膜溶胀而着色不均匀。膜的拉伸可以在该膜用碘着色后、在膜着色过程中、或者在该膜用碘着色之前进行。拉伸可以在硼酸或者碘化钾水溶液中，或者在水浴中进行。
A-5、保护层第一保护层14和第二保护层15各自由可以用作偏振器的保护层的任何合适的膜形成。用作膜主要组分的材料的具体实例包括透明树脂，例如纤维素基树脂(例如三乙酰纤维素(TAC))，聚酯基树脂，聚乙烯醇基树脂，聚碳酸酯基树脂，聚酰胺基树脂，聚酰亚胺基树脂，聚醚砜基树脂，聚砜基树脂，聚苯乙烯基树脂，聚降冰片烯基树脂，聚烯烃基树脂，丙烯酸类树脂和乙酸酯基树脂。其另一个实例包括丙烯酸类的，氨基甲酸酯基的，丙烯酸氨基甲酸酯基的，环氧基或硅氧烷基的热固性树脂或者UV固化树脂。其再一个实例包括玻璃状聚合物，例如硅氧烷基聚合物。此外，还可以使用JP 2001-343529 A(WO 01/37007)中所述的聚合物膜。更具体而言，该膜是由一种树脂组合物形成的，该树脂组合物包含侧链上含有取代或未取代酰亚胺基的热塑性树脂和在侧链上含有取代或未取代苯基和腈基的热塑性树脂。其具体实例包括含异丁烯和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。聚合物膜可以是例如上述树脂组合物的挤塑制品。这些中，TAC、聚酰亚胺基树脂、聚乙烯醇基树脂和玻璃状聚合物是优选的。
优选保护层是透明的，并且没有颜色。更具体而言，保护层厚度方向的延迟优选为-90nm～+90nm，更优选为-80nm～+80nm，最优选为-70nm～+70nm。
只要可以获得优选的厚度方向延迟，保护层的厚度可以是任何合适的厚度。更具体而言，保护层的厚度优选为1～100μm，更优选为5～80μm，最优选为10～50μm。厚度方向的延迟(Rth)是由等式Rth＝(nx-nz)×d确定的。
根据需要，可以对与偏振器的表面相反第二保护层的表面(即偏振片的最外部)进行硬涂处理、抗反射处理、防粘处理、防闪光处理等。
B、制备椭圆偏振片的方法按照本发明的一个实施方案，一种制备椭圆偏振片的方法包括如下步骤对透明保护膜(最终，保护层14)的一个表面进行取向处理；将液晶组合物涂敷在经过取向处理的透明保护膜表面上；通过将液晶组合物中的液晶材料按照透明保护膜的取向方向取向，来形成第一双折射层；将偏振器层压在透明保护膜没有经过取向处理的表面上；且通过将聚合物膜层压在第一双折射层的表面上，来形成第二双折射层，其中椭圆偏振片具有下面的表达式(1)所表示的关系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)表达式(1)中，α表示偏振器吸收轴和透明保护膜取向方向(即第一双折射层的慢轴)之间的角度，且β表示偏振器吸收轴和第二双折射层慢轴之间的角度。这种制备方法提供了例如图1所示的椭圆偏振片。
根据目标椭圆偏振片的层压结构，可以适当改变上述步骤的次序和/或进行取向处理的膜。例如，层压偏振器的步骤可以在任一双折射层的形成或者层压步骤之后进行。取向处理可以在透明保护膜上进行，也可以在任何合适的衬底上进行。在对衬底进行取向处理的情况下，可以根据椭圆偏振片所需的层压结构，将形成在衬底上的膜(更具体而言，第一双折射层)以合适的次序转移(层压)。下面，给出的是每个步骤的描述。
B-1、透明保护膜的取向处理对透明保护膜(最终，保护层14)的一个表面进行取向处理，将含有预定液晶材料的涂敷液(液晶组合物)涂敷在该表面上，从而形成第一双折射层12，如图2所示，该层的慢轴和偏振器吸收轴成α角(形成第一双折射层的步骤将在下面描述)。
可以采用任何合适的取向处理作为透明保护膜的取向处理。取向处理的具体实例包括机械取向处理、物理取向处理和化学取向处理。机械取向处理的具体实例包括摩擦处理和拉伸处理。物理取向处理的具体实例包括磁场取向处理和电场取向处理。化学取向处理的具体实例包括倾斜沉积方法和光取向(photoalignment)处理。摩擦处理是优选的。根据所用的目的，可以采用任何合适的条件作为各种取向处理的条件。
当将透明保护膜和偏振器层压在一起时，将取向处理的取向方向设置到与偏振器的吸收轴成预定角度的方向上。如下所述，取向方向基本上与第一双折射层12的慢轴方向相同。因此，预定的角度优选为+8°～+38°或者-8°～-38°，更优选为+13°～+33°或者-13°～-33°，特别优选为+19°～+29°或者-19°～-29°，尤其优选为+21°～+27°或者-21°～-27°，最优选为+23°～+24°或者-23°～-24°。
在与连续透明保护膜成预定角度的取向处理包括在连续透明保护膜纵向上进行的处理和在倾斜于纵向的方向(更具体而言，在预定角度的方向上)或者连续保护膜的垂直方向(宽度方向)上进行的处理。如上所述，偏振器是通过拉伸用二色性物质着色的聚合物膜而制备的，且偏振器的吸收轴位于拉伸方向。为了大量制备偏振器，制备的是连续聚合物膜，并且在其纵向上连续拉伸。在将连续偏振器和连续透明保护膜附着在一起的情况下，其纵向位于偏振器的吸收轴方向。因此，为了提供在和偏振器吸收轴成预定角度的方向上具有取向能力的透明保护膜，需要在斜向上对透明保护膜进行取向处理。偏振器的吸收轴方向和连续膜(偏振器和透明保护膜)的纵向基本上是相同的，因此取向处理的方向可以和纵向成预定角度。同时，在取向处理是在透明保护膜的纵向或者宽度方向上进行的情况下，必须在斜向上切出透明保护膜，然后再层压。结果，光学轴之间的角度可能随着每个切出的膜而变化，这可能导致每种产品质量上的差异，生产需要高成本和长时间，浪费增加，而且难以制备大尺寸的膜。
可以直接对透明保护膜进行取向处理。作为选择，可以形成任何合适的取向层(通常为硅烷偶合剂层、聚乙烯醇层或者聚酰亚胺层)，而且可以对取向层进行取向处理。例如，优选直接在透明保护膜表面上进行摩擦处理，因为在取向层上进行摩擦处理在形成取向层时可能涉及如下不利情况。在取向层是聚酰亚胺层的情况下(1)必须选择不腐蚀透明保护膜的溶剂，从而造成了选择形成取向层的组合物所用溶剂选择上的困难；和(2)需要在高温(例如，150～300°)下固化，从而可能制备出外观不好的椭圆偏振片。在取向层是聚乙烯醇层的情况下，取向层的耐热性和防潮性不足，在高温和高湿环境中透明保护膜和取向层可能脱落，由此可能使图像模糊。在取向层是硅烷偶合剂层的情况下，形成的液晶层(第一双折射层)容易倾斜，因而可能制约所需正向单轴特性的实现。
B-2、涂敷液晶组合物形成第一双折射层的步骤接着，将A-2部分中所述的含有液晶材料的涂敷液(液晶组合物)涂敷在经过取向处理的透明保护膜上。然后，取向涂敷液中的液晶材料，形成第一双折射层。更具体而言，可以制备所含液晶材料溶解或者分散在合适溶剂中的涂敷液，并可以将该涂敷液涂敷在经过取向处理的透明保护膜表面上。取向液晶材料的步骤将在下面的B-3部分中描述。
可以溶解或者分散液晶材料的任何一种合适的溶剂都可以被采用作为溶剂。可以按照液晶材料的类型等适当地选择所用的溶剂种类。溶剂的具体实例包括卤代烃，例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、二氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯和邻二氯苯；酚类，例如苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、间甲酚、邻甲酚和对甲酚；芳烃，例如苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲基苯、甲氧基苯和1，2-二甲氧基苯；酮基溶剂，例如丙酮、甲基·乙基酮(MEK)、甲基·异丁基酮、环己酮、环戊酮、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮；酯基溶剂，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸丙酯；醇基溶剂，例如叔丁醇、甘油、1，2-亚乙基二醇、三甘醇、乙二醇一甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇、双丙甘醇和2-甲基-2，4-戊二醇；酰胺基溶剂，例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；腈基溶剂，例如乙腈和丁腈；醚基溶剂，例如乙醚、二丁醚、四氢呋喃和二噁烷；和二硫化碳，乙基溶纤剂，丁基溶纤剂和乙基溶纤剂乙酸酯。这些中，甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲基苯、MEK、甲基·异丁基酮、环己酮、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯和乙基溶纤剂乙酸酯是优选的。溶剂可以单独使用或者组合其两种或多种使用。
液晶组合物(涂敷液)中液晶材料的含量可以按照液晶材料种类、目标层的厚度等来适当确定。更具体而言，液晶材料的含量优选为5～50重量％、更优选10～40重量％，最优选为15～30重量％。
根据需要，液晶组合物(涂敷液)还可以含有合适的添加剂。添加剂的具体实例包括聚合引发剂和交联剂。当使用液晶单体作为液晶材料时，特别优选使用添加剂。聚合引发剂的具体实例包括过氧苯甲酰(BPO)和偶氮二异丁腈(AIBN)。交联剂的具体实例包括异氰酸酯基交联剂，环氧基交联剂和金属螯合型交联剂。这样的添加剂可以单独使用或者组合其两种和多种使用。其他添加剂的具体实例包括抗氧化剂，改性剂，表面活性剂，染料，颜料，脱色抑制剂和UV吸收剂。这样的添加剂也可以单独使用或者组合其两种或多种使用。抗氧化剂的实例包括酚基化合物，胺基化合物，有机硫基化合物和膦基化合物。改性剂的实例包括二元醇类，硅氧烷类和醇类。表面活性剂的作用是，例如使光学膜(即将要形成的第一双折射层)表面光滑。其具体实例包括硅氧烷基表面活性剂，丙烯酸类表面活性剂和氟基表面活性剂。
可以根据涂敷液的浓度、目标层的厚度等适当确定涂敷液的涂敷量。在涂敷液中液晶材料浓度为20重量％的情况下，每100cm2透明保护膜上的涂敷量优选为0.03～1.17ml，更优选为0.05～0.15ml，最优选为0.08～0.12ml。
可以采用任何合适的涂敷方法，其具体实例包括辊涂、旋涂、绕线棒涂、浸涂、挤出、幕涂和喷涂。
B-3、取向液晶材料形成第一双折射层的步骤接着，将形成第一双折射层的液晶材料按照透明保护膜表面的取向方向取向。通过在液晶材料表现为液晶相的温度下进行处理来取向液晶材料。该温度可以根据所用液晶材料的类型而适当确定。在这样的温度下进行处理使得液晶材料处于液晶状态，并且使液晶材料按照透明保护膜表面的取向方向取向。因此，双折射现象是在通过涂敷形成的层中产生的，从而形成第一双折射层。
可以按照液晶材料的类型适当确定处理温度。更具体而言，处理温度优选为40～120℃，更优选为50～100℃，最优选为60～90℃。处理时间优选大于等于30秒，更优选大于等于1分钟，特别优选大于等于2分钟，最优选大于等于4分钟。处理时间小于30秒可能使液晶态的液晶材料不足。同时，处理时间优选小于等于10分钟，更优选小于等于8分钟，最优选小于等于7分钟。处理时间超过10分钟可能造成添加剂的升华。
在使用A-2部分中所述的液晶单体作为液晶材料的情况下，优选对通过涂敷形成的层进行聚合处理或者交联处理。聚合处理可以使液晶单体聚合，从而以聚合物分子的重复单元形式固定下来。交联处理可以使液晶单体形成三维网状结构并作为网状结构的一部分而固定下来。结果，液晶材料的取向状态被固定。通过液晶单体聚合或者交联形成的聚合物或者三维结构是“非液晶”的。因此，形成的第一双折射层将不通过温度的改变而相变成液晶相、玻璃相或者晶体相，这种相变是液晶分子所特有的性质。
聚合处理或者交联处理的具体方法可以按照所用聚合引发剂或者交联剂的类型而适当地选择。例如，在使用光聚合引发剂或者光致交联剂的情况下，可以进行光辐照。在使用UV聚合引发剂或者UV交联剂的情况下，可以进行UV辐照。光或者UV光的辐照时间、辐照强度、辐照总量等可以按照液晶材料的类型、透明保护膜的类型、取向处理的类型、第一双折射层所需的特性等而进行适当设置。
进行这样的取向处理是为了使液晶材料在透明保护膜的取向方向上取向。因此，形成的第一双折射层的慢轴方向与透明保护膜的取向方向基本上相同。第一双折射层慢轴方向和透明保护膜纵向所成的角度优选为+8°～+38°或者-8°～-38°，更优选为+13°～+33°或者-13°～-33°，特别优选为+19°～+29°或者-19°～-29°，尤其优选为+21°～+27°或者-21°～-27°，最优选为+23°～+24°或者-23°～-24°。
B-4、层压偏振器的步骤下一步，将偏振器层压在透明保护膜上与经过取向处理的表面相反的表面上。如上所述，在本发明制备方法中，偏振器的层压是在合适的时间点进行的。例如，可以将偏振器预先层压在透明保护膜上，可以在形成第一双折射层之后进行层压，或者可以在形成第二双折射层之后进行层压。
任何合适的层压方法(例如粘合)都可以被采用作为层压透明保护膜和偏振器的方法。可以使用任何合适的粘合剂或者压敏粘合剂进行粘合。可以按照被粘物(即透明保护膜和偏振器)的类型适当选择粘合剂或者压敏粘合剂的类型。粘合剂的具体实例包括丙烯酸类的、乙烯醇基的、硅氧烷基的、聚酯基的、聚氨酯基的和聚醚基的聚合物粘合剂；异氰酸酯基粘合剂；和橡胶基粘合剂。压敏粘合剂的具体实例包括丙烯酸类的、乙烯醇基的、硅氧烷基的、聚酯基的、聚氨酯基的、聚醚基的、异氰酸酯基的和橡胶基的压敏粘合剂。
对粘合剂或者压敏粘合剂的厚度没有特别的限制，但是优选为10～200nm，更优选为30～180nm，最优选为50～150nm。
按照本发明的制备方法，在透明保护膜的取向处理中，可以将第一双折射层的慢轴设置在所需的方向上。因此，可以使用纵向拉伸的连续偏振膜(偏振器)(即，吸收轴位于纵向上的膜)。换言之，可以连续地将已经在和其纵向成预定角度上进行取向处理的连续透明保护膜和连续偏振膜(偏振器)附着在一起，同时它们各自的纵向被安排在相同方向上。因此，可以在非常高的生产效率下获得椭圆偏振片。按照本发明的方法，不需要在倾斜于透明保护膜纵向(拉伸方向)的方向上切出用于层压的透明保护膜。结果，每个切出的膜的光学轴角度都没有变化，从而使每种产品在椭圆偏振膜质量上没有差异。此外，没有由于切膜而造成的浪费，可以低成本地获得椭圆偏振片，而且也容易制备大尺寸的偏振片。偏振器的吸收轴方向基本上和连续膜的纵向平行。
B-5、形成第二双折射层的步骤下一步，在第一双折射层的表面上形成第二双折射层。通常，第二双折射层是通过将A-3部分所述的聚合物膜层压在第一双折射层表面上而形成的。聚合物膜优选为拉伸膜。更具体而言，该聚合物膜是如A-3部分所述的在宽度方向上拉伸的膜。该拉伸膜的慢轴位于宽度方向上，该慢轴基本上垂直于偏振器的吸收轴(纵向)。对层压方法没有特别限制，将任何一种合适的粘合剂或者压敏粘合剂(例如B-4部分所述的粘合剂或者压敏粘合剂)用于层压。
作为选择，如A-3部分所述，将含有可聚合液晶和手性试剂的树脂组合物涂敷在任何合适的衬底上，将它们整个加热至可聚合液晶表现出液晶态的温度。因此，可聚合液晶是通过手性试剂以扭曲状态取向的(更具体而言，通过形成胆甾型结构)。可聚合液晶以这种状态聚合，从而提供具有固定的胆甾型结构的膜。将该膜从衬底上转移到第一双折射层的表面上，从而形成第二双折射层13。
B-6、具体制备程序下面将参照图3～7对本发明制备方法具体程序的一个实例进行描述。在图3～7中，参考数字111、111’、112、113、114、115和116各自表示用于卷绕膜和/或形成各层的叠层的滚筒。
首先，制备连续聚合物膜作为偏振器的原材料，并如A-4部分所述的将其着色、拉伸等。将连续聚合物膜在纵向上连续拉伸。以这种方式，获得吸收轴在如图3透视图所示的在纵向(拉伸方向箭头A的方向)上的连续偏振器11。
同时，如图4A透视图所示，制备连续透明保护膜(最终，第一保护层)14，用摩擦辊120对该膜表面进行摩擦处理。此时，摩擦方向在与透明保护膜14纵向成预定角度的方向上，所述角度例如+23°～+24°或者-23°～-24°。接着，如图4B透视图所示，在已经经过如B-2和B-3部分所述的摩擦处理的透明保护膜14上，形成第一双折射层12。第一双折射层12含有沿着摩擦方向取向的液晶材料，并且其慢轴的方向位于与透明保护膜14摩擦方向基本上相同的方向上(箭头的B方向)。
接着，如图5的示意图所示，将透明保护膜(最终，第二保护层)15、偏振器11以及透明保护膜(最终，保护层)14和第一双折射层12的叠层121沿着箭头方向传送，并且用粘合剂等(未显示)将它们附着在一起，同时将各自的纵向安排在相同方向上。图5中，参考数字122表示用于将膜附着在一起的导辊(图6中使用的也是相同的导辊)。
如图6的示意图所示，制备连续的第二双折射层13，将连续的第二双折射层13和叠层123(含有第二保护层15、偏振器11、保护层14和第一双折射层12)沿着箭头方向传送，并用粘合剂等(未显示)将它们附着在一起，同时将各自的纵向安排在相同方向上。如上所述，将第一双折射层12的慢轴方向与膜的纵向(偏振器11的吸收轴)所成的角度设置为+23°～+24°或者-23°～-24°。由表达式β＝2α+45°表示的α和β之间的关系，得到β为91°～93°或者-3°～-1°。即，第二双折射层13的慢轴可以基本上垂直于膜的纵向(偏振器11的吸收轴)。结果，可以使用已经在垂直于纵向的方向上拉伸的普通拉伸的聚合物膜，从而显著降低生产成本。
在使用含有可聚合液晶和手性试剂的树脂组合物作为第二双折射层13的情况下，可以采用如图7A和7B所示的程序。即，如图7A的示意图所示，制备叠层125(通过将第二双折射层13涂敷在衬底26上而形成的)。将叠层125和叠层123(含有第二保护层15、偏振器11、保护层14和第一双折射层12)沿着箭头方向传送，并用粘合剂等(未显示)将它们附着在一起，同时将各自的纵向安排在相同方向上。最后，如图7B所示，将衬底26从所附着的叠层上剥离。
如上所述，获得本发明的椭圆偏振片10。
B-7、椭圆偏振片的其他组成部分本发明的椭圆偏振片还可以包括另一光学层。按照所用目的或者图像显示器的类型，可以将任何合适的光学层采用作为另一光学层。另一光学层的具体实例包括双折射层(延迟膜)、液晶膜、光散射膜和衍射膜。
本发明的椭圆偏振片还可以包括粘附层，在椭圆偏振片至少一侧作为最外层。包括作为最外层的粘附层便于椭圆偏振片和其他元件(例如液晶单元)的层压，从而防止椭圆偏振片从其他元件上脱落。可以采用任何合适的材料作为用于粘附层的材料。该材料的具体实例包括B-4部分所述的那些材料。考虑到防止由于吸湿而发泡或者剥落、光学特性下降和由于热膨胀性差异而造成液晶单元弯曲等，优选使用具有优异防潮性和耐热性的材料。
出于实际应用目的，用合适的隔离片覆盖粘附层表面，直至实际使用椭圆偏振片为止，以此来防止污染。例如，可以通过如下方法形成隔离片使用硅氧烷基的、长链烷基基的、氟基的或者硫化钼的剥离剂，在任何合适的膜上提供剥离涂层。
可以通过用UV吸收剂，例如水杨酸基化合物，二苯甲酮基化合物、苯并三唑基化合物、氰基丙烯酸酯基化合物或者镍配盐基化合物来进行套处理等，使本发明椭圆偏振片的每一层都具有UV吸收性。
C、椭圆偏振片的用途本发明的椭圆偏振片可以合适地用于各种图像显示器(例如液晶显示器和自发光显示器)。可以使用椭圆偏振片的图像显示器的具体实例包括液晶显示器、EL显示器、等离子体显示器(PD)和场致发射显示器(FED)。例如，用于液晶显示器的本发明椭圆偏振片可用于视角补偿。将本发明椭圆偏振片用于圆偏振模式的液晶显示器，并且在均匀取向(homogeneousalignment)TN液晶显示器、面内开关(IPS)液晶显示器和垂直取向(verticalalignment)(VA)液晶显示器中特别有用。例如，用于EL显示器的本发明椭圆偏振片可以用来防止电极反射。
D、图像显示器将液晶显示器作为本发明图像显示器的一个实例进行描述。此处，将要描述的是用于液晶显示器的液晶板。可以根据所用目的，使用任何合适的部分用于液晶显示器除液晶板以外的部分。图8是本发明一个优选实施方案的液晶板的示意性剖视图。液晶板100包括液晶单元20，安置在液晶单元20两边的延迟片30和30’；和安置在各个延迟板外侧的偏振片10和10’。根据所用目的和液晶单元的取向方式，可以采用任何合适的延迟板作为延迟片30和30’。按照所使用的目的和液晶单元的取向模式，可以省略延迟片30和30’中的至少一个。偏振片10采用如A和B部分所述的本发明的椭圆偏振片。这样安排偏振片(椭圆偏振片)10，使双折射层12和13位于偏振器11和液晶单元20之间。偏振片10’采用任何合适的偏振片。通常这样安排偏振片10和10’，使各个偏振器的吸收轴相互垂直。如图8所示，优选将本发明的椭圆偏振片10安排在本发明液晶显示器(液晶显示屏)的观看者侧(上边)。液晶单元20包括一对玻璃衬底21和21’；和安排在衬底中间作为显示介质的液晶层22。一个衬底(有效矩阵衬底)21’配备有用于控制液晶电光特性的开关元件(通常为TFT)；和用于将门信号提供给开关元件的扫描线和用于向其提供源信号的信号线(元件和线没有显示)。另一个玻璃衬底(滤色片衬底)21配备有滤色片(未显示)。也可以在有效矩阵衬底21’中提供滤色片。可以通过隔离片(未显示)来控制衬底21和21’之间的空间(单元间隙)。将由例如聚酰亚胺形成的取向层(未显示)提供在每个衬底21和21’与液晶层22接触的一侧上。
具体实施例方式
以下，将以实施例方式对本发明进行更详细的描述。但是，本发明不限于这些实施例。实施例中测量特性的方法描述如下。
(1)延迟的测量用自动双折射分析仪(Oji Scientific Instruments制备的自动双折射分析仪(Automatic birefringence analyzer)KOBRA-31PR)测量样品膜的折射系数nx、ny和nz，并计算面内延迟Δnd和厚度方向延迟Rth。测量温度为23℃，测量波长为590nm。
(2)厚度的测量通过使用Otsuka Electronics Co.，Ltd.制备的MCPD-2000，通过干涉厚度测量方法来测量第一双折射层的厚度。其他各种膜的厚度是用直读式厚度计测量的。
(3)透射率的测量将实施例1中获得的相同椭圆偏振片附着在一起。用DOT-3(商品名，由Murakami Color Research Laboratory制备)测量附着样品的透射率。椭圆偏振片的层压结构将在下面描述。
(4)对比率的测量将相同的椭圆偏振片叠加起来，并用背光照射。显示白色图像(偏振器吸收轴相互平行)和黑色图像(偏振器吸收轴相互垂直)，并且使用“EZContrast 160D”(商品名，由ELDIM SA制备)在观看者侧从偏振器吸收轴的45°～-135°，以及法线的-60°～60°进行扫描。从白色图像的Y值(YW)和黑色图像的Y值(YB)计算斜向的对比率“YW/YB”。
(5)防潮性测试将获得的椭圆偏振片在60℃和95％(RH)下放置500小时，视觉观察其外观。术语“好”指的是透明的椭圆偏振片，而术语“差”是指有模糊的椭圆偏振片。
(实施例1)I、如图1所示的椭圆偏振片的制备I-a、透明保护膜的取向处理(取向衬底的制备)对透明保护膜进行取向处理，制备取向衬底(最终，保护层)。
衬底(1)～(8)在TAC膜(厚度为40μm)的表面上形成PVA膜(厚度为0.1μm)。然后，通过使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度对PVA表面进行摩擦，从而形成各个取向衬底。
衬底(9)和(10)通过使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度对TAC膜(厚度为40μm)进行摩擦，从而形成各个取向衬底。
衬底(11)和(12)将硅烷偶合剂(商品名KBM-503，获自Shin-EtsuSilicones)涂敷在TAC膜(厚度为40μm)的表面上。通过使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度对硅烷偶合剂表面进行摩擦，从而形成各个取向衬底。
衬底(13)和(14)在TAC膜(厚度为40μm)的表面上形成PVA膜(厚度为0.1μm)。然后，通过使用摩擦布，以表1所示的摩擦角度对PVA表面进行摩擦，从而形成各个取向衬底。表1集中显示了各保护层的摩擦角度和厚度方向延迟。
表1

I-b、第一双折射层的制备将10g显示出向列液晶相的可聚合液晶(商品名Paliocolor LC242，获自BASF Aktiengesellschaft)和0.5g可聚合液晶化合物的光聚合引发剂(商品名IRGACURE 907，获自Giba Specialty Chemicals)溶解在40g甲苯中，从而制备出液晶组合物(涂敷液)。通过使用绕线棒刮涂器，将液晶组合物涂敷在如上所述制备的取向衬底上，将它们整个加热，并在90℃干燥2分钟，从而取向液晶。通过使用金属卤化物灯，用20mJ/cm2的光照射如此形成的液晶层，固化液晶层，从而形成每个第一双折射层(1)～(5)。通过改变涂敷液的涂敷量来调节每个第一双折射层的厚度和延迟。表2显示了所形成的每个第一双折射层的厚度和面内延迟(nm)。
表2

I-c、第二双折射层(I)的制备将聚碳酸酯膜(厚度为60μm)或者降冰片烯基膜(商品名Atron，获处自JSR Corporation；厚度为60μm)在预定温度下进行单轴拉伸，由此制备出每个第二双折射层。表3显示了所用膜的类型(聚碳酸酯膜用PC表示，降冰片烯膜用NB表示)、拉伸条件(例如拉伸方向)、β角(膜的慢轴与纵向所成的角度)以及将获得的延迟。
表3

I-d、第二双折射层(II)的制备将显示出向列液晶相的可聚合液晶(商品名Paliocolor LC242，获自BASF Aktiengesellschaft)、手性试剂(商品名Paliocolor LC756，获自BASFAktiengesellschaft)和可聚合液晶化合物用的光聚合引发剂(商品名IRGACURE 907，获自Giba Specialty Chemicals)以表4中所示的各自数量溶解在40g甲苯中，制备出液晶组合物(涂敷液)。同时，将聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂挤塑、在140℃横向拉伸并在200℃重结晶，形成用作衬底的膜。用绕线棒刮涂器将涂敷液涂敷在衬底膜上，将它们整个加热，并在90℃干燥2分钟，从而取向液晶。通过使用金属卤化物灯，用1mJ/cm2的光照射这样形成的液晶层，且固化液晶层，从而形成第二双折射层用的各个膜c1～c3。表4集中显示了原材料的数量和各个膜c1～c3的慢轴与偏振器的吸收轴所成的β角。
表4

I-e、椭圆偏振片的制备在含碘的水溶液中将聚乙烯醇膜着色，然后在含有硼酸的水溶液中在不同速度比率的辊之间单轴拉伸至6倍长度，从而获得偏振器。以表5所示的组合使用保护层、第一双折射层和第二双折射层。将偏振器、保护层、第一双折射层和第二双折射层是通过图3～图7所示的制备方法进行层压，从而获得如图1所示的各个椭圆偏振片A01～A21。
表5

(实施例2)将椭圆偏振片A01叠加在一起测量对比率。表5显示椭圆偏振片具有由表达式β＝2α+44°所表示的关系。椭圆偏振片在所有方向中对比度为10的最小角度为40°，最大角度为50°。在实际使用中，在所有方向中对比度为10的最小角度为40°是优选的水平。此外，最大和最小角度之差为10°是小的，这在实际使用中也是非常优选的水平，因此，椭圆偏振片具有平衡的视觉特征。
(实施例3)将椭圆偏振片A21叠加在一起测量对比率。表5显示椭圆偏振片具有由表达式β＝2α+49°所表示的关系。椭圆偏振片在所有方向中对比度为10的最小角度为40°，最大角度为60°，最大和最小角度之差为20°。在所有方向中对比度为10的最小角度为40°在实际使用中属于优选的水平。
(比较例1)将椭圆偏振片A11叠加在一起测量对比率。表5显示椭圆偏振片具有由表达式β＝2α+64°所表示的关系。椭圆偏振片在所有方向中对比度为10的最小角度为30°，最大角度为50°，最大和最小角度之差为20°。在所有方向中对比度为10的最小角度为30°在实际使用中不是适合的水平。
(比较例2)将椭圆偏振片A13叠加在一起测量对比率。表5显示椭圆偏振片具有由表达式β＝2α+24°所表示的关系。椭圆偏振片在所有方向中对比度为10的最小角度为30°，最大角度为50°，最大和最小角度之差为20°。在所有方向中对比度为10的最小角度为30°在实际使用中不是适合的水平。
(比较例3)将商购的偏振片(商品名TEG1465DU；获自Nitto Denko Corporation；TAC保护层/偏振器/TAC保护层)切割成矩形，以使偏振器的吸收轴位于矩形的长边方向。使用表3中的膜b1作为λ/2片，并切割成与切出的偏振片相同的形状，以使膜b1的慢轴(拉伸方向)与偏振器的吸收轴方向成23°角。通过粘合剂将切出的偏振片和膜b1附着在一起，使它们各自的长边和短边处于相同方向，从而获得叠层。接着，使用表3中的膜a3作为λ/4片，并切割成与切出的偏振片相同的形状，以使膜a3的慢轴(拉伸方向)和偏振器的吸收轴方向成90°角。通过粘合剂将叠层和膜a3附着在一起，使它们各自的长边和短边处于相同方向，从而获得椭圆偏振片。与椭圆偏振片A01～A21相比，这种椭圆偏振片的制备步骤更加复杂，其生产需要非常长的时间。该椭圆偏振片的厚度为236μm，透光率为0.04％。
(比较例4)椭圆偏振片的获得方法和比较例3相同，只是使用表3中的膜b2作为λ/2片。与椭圆偏振片A01～A21相比，这种椭圆偏振片的制备步骤更加复杂，生产需要非常长的时间。该椭圆偏振片的厚度为244μm，透光率为0.32％。
(比较例5)椭圆偏振片的获得方法和比较例3相同，只是使用表3中的膜a6作为λ/4片。与椭圆偏振片A01～A21相比，这种椭圆偏振片的制备步骤更加复杂，生产需要非常长的时间。该椭圆偏振片的厚度为239μm，透光率为0.50％。
(比较例6)椭圆偏振片的获得方法和比较例3相同，只是使用表3中的膜a7作为λ/4片。与椭圆偏振片A01～A21相比，这种椭圆偏振片的制备步骤更加复杂，生产需要非常长的时间。该椭圆偏振片的厚度为250μm，透光率为0.34％。
(比较例7)椭圆偏振片的获得方法和比较例4相同，只是使用表3中的膜a6作为λ/4片。与椭圆偏振片A01～A21相比，这种椭圆偏振片的制备步骤更加复杂，生产需要非常长的时间。该椭圆偏振片的厚度为248μm，透光率为0.67％。
(比较例8)
椭圆偏振片的获得方法和比较例4相同，只是使用表3中的膜a7作为λ/4片。与椭圆偏振片A01～A21相比，这种椭圆偏振片的制备步骤更加复杂，生产需要非常长的时间。该椭圆偏振片的厚度为261μm，透光率为0.50％。
实施例1的结果显示本发明的制备方法可以将所形成的连续透明保护膜和连续偏振器附着在一起，所述的透明保护膜膜含第一双折射层，其慢轴位于所形成的斜向上，同时将它们各自的长边安置在相同方向，即通过卷装进出的方法，从而以非常高的生产效率提供椭圆偏振片。此外，实施例2和3以及比较例1和2的结果显示本发明可以使偏振器吸收轴和第一双折射层慢轴之间的角度α和偏振器吸收轴和第二双折射层慢轴之间的角度β最优化为由表达式2α+40°＜β＜2α+50°表示的关系，从而使本发明椭圆偏振片在所有方向中对比度为10的最小角度为40°，并且确保了实际使用的优选水平。特别是在实施例2中，最大和最小角度之差被减小到10°，这提供了平衡的视觉特征，而且在实际使用中属于非常优选的水平。相反，其中角度α和β不满足上述关系的比较例的结果显示比较例的椭圆偏振片每个在所有方向中对比度为10的最小角度为30°，这种椭圆偏振片在实际使用中不是适合的水平。
本发明实施例的椭圆偏振片A01～A21和比较例3～8的椭圆偏振片之间的比较显示实施例的椭圆偏振片比比较例的椭圆偏振片薄很多。因此，本发明的椭圆偏振片可以有助于减小图像显示器的厚度。实施例的椭圆偏振片A01～A21和比较例4～8的椭圆偏振片之间的比较显示实施例的椭圆偏振片每一个都具有明显低的透光率和低的漏光。
椭圆偏振片A15和A16与除椭圆偏振片A15和A16以外的椭圆偏振片在防潮性能上的比较显示直接对透明保护膜表面进行摩擦处理显著改善了防潮性(耐高温性)。
对于本领域的技术人员而言，在不偏离本发明范围和宗旨的情况下，有许多其他更改将是显而易见的，而且容易实施。因此，应当理解的是，后附权利要求的范围不受说明书中所描述的详细内容限制，而应当理解为范围更宽。
权利要求
1.一种制备椭圆偏振片的方法，该方法包含如下步骤对透明保护膜的一个表面进行取向处理；将液晶组合物涂敷在经过取向处理的透明保护膜表面上；将液晶组合物中的液晶材料按照透明保护膜的取向方向取向，以形成第一双折射层；将偏振器层压在透明保护膜与经过取向处理的表面相反的表面上；和将聚合物膜层压在第一双折射层的表面上，形成第二双折射层，其中椭圆偏振片具有下面的表达式(1)所表示的关系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)表达式(1)中，α表示偏振器吸收轴和透明保护膜取向方向之间的角度，β表示偏振器吸收轴和第二双折射层慢轴之间的角度。
2.权利要求1的制备椭圆偏振片的方法，其中偏振器和上面形成了第一双折射层的透明保护膜都包含连续膜；并且偏振器和透明保护膜的长边在层压偏振器步骤中被连续地附着在一起。
3.权利要求2的制备椭圆偏振片的方法，其中形成第二双折射层的聚合物膜包含连续膜；并且偏振器、上面形成了第一双折射层的透明保护膜和聚合物膜的长边在形成第二双折射层步骤被连续附着在一起。
4.权利要求1的制备椭圆偏振片的方法，其中取向处理是在和偏振器的吸收轴成+8°～+38°和-8°～-38°的方向上进行的。
5.权利要求1的制备椭圆偏振片的方法，其中取向处理是至少一种选自如下处理中的处理摩擦处理，倾斜沉积方法，拉伸处理，光学取向处理，磁场取向处理和电场取向处理。
6.权利要求5的制备椭圆偏振片的方法，其中取向处理包含摩擦处理；而且摩擦处理是在透明保护膜的表面上直接进行的。
7.权利要求1的制备椭圆偏振片的方法，其中液晶组合物包含液晶单体和液晶聚合物中的至少一种。
8.权利要求7的制备椭圆偏振片的方法，其中液晶组合物包含可聚合单体和可交联单体中的至少一种；并且取向液晶材料的步骤还包含聚合处理和交联处理中的至少一种。
9.权利要求8的制备椭圆偏振片的方法，其中液晶组合物还包含聚合引发剂和交联剂中的至少一种。
10.权利要求9的制备椭圆偏振片的方法，其中聚合处理和交联处理中的至少一种是通过加热和光辐照之一进行的。
11.权利要求1的制备椭圆偏振片的方法，其中聚合物膜包含拉伸膜。
12.权利要求11的制备椭圆偏振片的方法，其中聚合物膜是在基本上垂直偏振器吸收轴的拉伸方向上拉伸的。
13.权利要求1的制备椭圆偏振片的方法，其中透明保护膜包含至少一种选自纤维素基树脂、聚酰亚胺基树脂、聚乙烯醇基树脂和玻璃状聚合物中的聚合物。
14.权利要求1的制备椭圆偏振片的方法，其中第一双折射层和第二双折射层是通过粘合层附着在一起的。
15.一种椭圆偏振片，其依次包含偏振器、第一双折射层和第二双折射层，该椭圆偏振片具有下面的表达式(1)所表示的关系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)表达式(1)中，α表示偏振器吸收轴和第一双折射层慢轴之间的角度，β表示偏振器吸收轴和第二双折射层慢轴之间的角度。
16.权利要求15的椭圆偏振片，其中第一双折射层包括λ/2片。
17.权利要求16的椭圆偏振片，其中第二双折射层包括λ/4片。
18.权利要求17的椭圆偏振片，其中第一双折射层的面内延迟为180～300nm。
19.权利要求18的椭圆偏振片，其中第二双折射层的面内延迟为90～180nm。
20.权利要求19的椭圆偏振片，该椭圆偏振片还包含另一光学层。
21.一种包含权利要求15的椭圆偏振片的图像显示器。
22.权利要求21的图像显示器，其中椭圆偏振片被安排在观看者一侧。
全文摘要
本发明提供一种制备在斜向上也具有优异特性的宽带和宽视角椭圆偏振片的方法和一种使用通过这种方法获得的椭圆偏振片的图像显示器。本发明制备椭圆偏振片的方法包含如下步骤对透明保护膜的一个表面进行取向处理；通过将液晶组合物涂敷在经过取向处理的透明保护膜表面上形成第一双折射层；将偏振器层压在透明保护膜和经过取向处理的表面相反的表面上；通过将聚合物膜层压在第一双折射层的表面上形成第二双折射层，其中椭圆偏振片具有下面的表达式(1)所表示的关系2α+40°＜β＜2α+50°……(1)。表达式(1)中，α表示偏振器吸收轴和透明保护膜取向方向之间的角度，β表示偏振器吸收轴和第二双折射层慢轴之间的角度。
文档编号G02F1/1335GK1721893SQ200510082500
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月5日 优先权日2004年7月5日
发明者川本育郎, 梅本清司, 上条卓史 申请人:日东电工株式会社