椭圆偏振片及图像显示装置的制作方法

专利名称：椭圆偏振片及图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对层叠了相位差薄膜的光学薄膜和偏振镜进行层叠的椭圆偏振片。另外，本发明还涉及使用了上述椭圆偏振片的液晶显示装置、有机EL(电致发光)显示装置、PDP等图像显示装置。特别是，本发明的椭圆偏振片适用于横向电场方式(IPS模式)的有源矩阵型的液晶显示装置中。
背景技术：
以往，作为液晶显示装置，主要使用在彼此对置的基板之间使具有正的介电常数各向异性的液晶进行扭转水平取向的所谓TN模式的液晶显示装置。但是，在TN模式中，在驱动特性方面，即使想要进行黑色显示，也会因基板附近的液晶分子引起双折射，结果也会产生光漏泄，难以进行完全的黑色显示。相对于此，横向电场方式的液晶显示装置在像素电极与共通电极之间的液晶基板上形成平行的电场、进行像素显示，与在基板上形成垂直的电场的TN模式方式等相比，完全地黑色显示是可能的，可以得到宽的视角。
但是，尽管在以往的横向电场方式的有源矩阵型液晶显示装置中可以在面板法线方向上进行几乎完全的黑色显示，但在从偏离法线方向的方向观察面板的情况下，在偏离配置于液晶单元上下的偏振片的光轴方向的方向上，发生在偏振片的特性上无法避免的光漏泄，结果是视角变窄、对比度降低。另外，从斜向观察时，光的光程变长，液晶层的表观的延迟(retardation)发生变化。所以，如果改变视角，则透过的光的波长发生变化，可见画面的颜色发生变化，根据观察方向不同，而产生色移。
公开有用于在这样的横向电场方式的液晶显示装置中抑制依赖于视角的对比度的降低或改善色移的各种提议(专利文献1、专利文献2)。例如，在专利文献1中，提出了在液晶层与夹持该液晶层的一对偏振片之间，夹隔具有光学各向异性的补偿层的技术。该技术在改善色移方面有效，但抑制对比度的降低方面不充分。另外，在专利文献2中，提出了在液晶层与夹持该液晶层的一对偏振片之间，夹隔第1和第2相位差板的技术。记载了该技术在抑制对比度的降低以及改善色移方面有效，但需要更高的改善效果。
专利文献1特开平11-133408号公报专利文献2特开2001-242462号公报发明内容本发明的目的在于，提供一种层叠了相位差薄膜和偏振镜的椭圆偏振片，其特征在于，在应用于横向电场方式的有源矩阵型液晶显示装置时，能够抑制宽视角中的对比度的降低，而且色移的改善效果高。
另外，本发明的目的还在于，提供使用了上述椭圆偏振片的图像显示装置。特别是提供能够抑制宽视角中的对比度的降低而且色移的改善效果高的横向电场方式的有源矩阵型液晶显示装置。
本发明人等为了解决上述课题而进行了潜心研究，其结果发现利用下述所示的椭圆偏振片可以实现上述目的，以至完成本发明。
即，本发明涉及一种椭圆偏振片，其特征在于，由如下所述的相位差薄膜A和如下所述的相位差薄膜B层叠而成的光学薄膜在偏振镜的一侧，以相位差薄膜A的滞相轴与偏振镜的吸收轴正交的方式层叠，其中相位差薄膜A由含有环状聚烯烃树脂的热塑性高分子构成，当面内的折射率为最大的方向为X轴、与X轴垂直的方向为Y轴、厚度方向为Z轴、各轴方向的折射率分别为nx、ny、nz时，具有单向取向的正的折射率各向异性(nx＞nynz)；相位差薄膜B被固定为垂直取向(Homeotropicalignement)，当面内的折射率为最大的方向为X轴、与X轴垂直的方向为Y轴、厚度方向为Z轴、各轴方向的折射率分别为nx1、ny1、nz1时，具有正的折射率各向异性(nz1＞nx1ny1)。
在上述本发明的椭圆偏振片中层叠有相位差薄膜A和相位差薄膜B。相位差薄膜A具有单向取向的正的折射率各向异性所产生的补偿功能，相位差薄膜B还可以控制厚度方向的相位差。这样，能够抑制基于由视角的变化而产生的偏振镜的轴变化的对比度的降低，能够改善色移，可以补偿宽视角。
另外，相位差薄膜A含有环状聚烯烃树脂。环状聚烯烃树脂的光弹性模量小，特别是在用于横向电场方式(IPS模式)等大型面板时，能够抑制在拉伸应力或耐久性试验等中容易发生的不均。
另外，本发明的椭圆偏振片的相位差薄膜A的滞相轴与偏振镜的吸收轴正交层叠。在得到高的对比度方面优选如上所述的正交配置。
另外，层叠了相位差薄膜A和相位差薄膜B的光学薄膜被层叠在偏振镜上，光学薄膜兼作保护薄膜，所以可以实现薄型、轻量化，能够抑制对比度的降低，还可以改善色移，故优选。
从可以抑制宽视角中的对比度的降低而且色移的改善效果的角度出发，优选上述椭圆偏振片按照偏振镜、相位差薄膜A、相位差薄膜B的顺序层叠而形成光学薄膜。
在上述椭圆偏振片中，作为上述相位差薄膜A，优选使用含有降冰片烯系树脂的薄膜。含有降冰片烯系树脂的薄膜在高温、高温高湿条件下的耐久性出色等的角度出发，优选。
在上述椭圆偏振片中，为了抑制宽视角下的对比度的降低和色移，相位差薄膜B优选为，厚度方向的相位差{((nx1+ny1)/2)-nz1}×d(厚度nm)为-500nm～-10nm。上述相位差薄膜B的厚度方向的相位差更优选为-300nm～-30nm。进而优选为-200nm～-50nm。
在上述椭圆偏振片中，相位差薄膜B只要具有上述折射率，可以没有特别限制使用，优选含有侧链型液晶聚合物的薄膜。另外，作为相位差板丙醚B的材料，可以例示为拉伸方向的面内的折射率变小的材料、即所谓的负的光学材料。作为这样的材料，可以举出苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂等。
在上述椭圆偏振片中，作为相位差薄膜A，可以使用λ/4板。
进而，本发明还涉及一种图像显示装置，其特征在于，层叠有上述椭圆偏振片。作为图像显示装置，优选用于液晶显示装置，特别优选用于驱动模式为横向电场方式(IPS)模式的有源矩阵型的液晶显示装置。使用了该椭圆偏振片的液晶显示装置等的图像显示装置可以实现宽视角化，而且从斜侧观察显示画面时还可以抑制对比度的降低，可以改善色移。
液晶显示装置可以通过代替以往的偏振片，将本发明的椭圆偏振片配置于液晶单元的一侧或两侧而形成。对本发明的椭圆偏振片相对液晶单元的配置，没有特别限制，从显示质量上来看，优选使层叠了相位差薄膜A和相位差薄膜B的光学薄膜位于液晶单元侧(即上述光学薄膜在偏振镜与液晶单元之间)，在液晶显示装置中，在配置于正交尼科尔棱镜的偏振镜之间，配置上述光学薄膜。另外，在有机EL显示装置中，椭圆偏振片被配置于金属电极，但上述偏振镜优选层叠于离液晶单元或金属电极最远的位置。


图1是本发明的椭圆偏振片的截面图和概念图的一个方式。
图2是本发明的椭圆偏振片的截面图和概念图的一个方式。
图3是本发明的液晶显示装置的概念图的一个方式。
图4是比较例的液晶显示装置的概念图的一个方式。
图中，A满足nx＞nynz的相位差薄膜，B满足nz1＞nx1ny1的相位差薄膜，1a偏振镜，2光学薄膜，LC液晶单元。
具体实施例方式
以下一边参照图1和图2，一边说明本发明的椭圆偏振片。如图1和图2所示，本发明的椭圆偏振片中，层叠了相位差薄膜A和相位差薄膜B的光学薄膜2被层叠于偏振镜1a的一面。另外，如图1和图2所示，可以在偏振镜1a的另一侧层叠保护薄膜1b。将其作为偏振片1表示。上述光学薄膜2兼作偏振镜1a的保护薄膜。另外，本发明的椭圆偏振片被层叠为相位差薄膜A的滞相轴与偏振镜1a的吸收轴正交。
在图1和图2所示的椭圆偏振片中，对上述光学薄膜2相对偏振镜1a的层叠顺序没有特别限制，但在被安装于液晶显示装置中时，从抑制对比度的降低和色移的角度出发，优选从如图1所示的偏振镜1a开始，按照相位差薄膜A、相位差薄膜B的顺序层叠。此外，在图1和图2中，偏振镜1a、相位差薄膜A、相位差薄膜B借助粘合剂层或胶粘剂层层叠。粘合剂层或胶粘剂层可以是1层或2层以上的重叠形式。
使用的相位差薄膜A是如下的薄膜，即，当将薄膜面内的折射率为最大的方向设为X轴、与X轴垂直的方向设为Y轴、薄膜的厚度方向设为Z轴、各轴方向的折射率分别设为nx、ny、nz时，满足nx＞nynz。即，在三维折射率椭圆体中使用的是，一个方向的主轴的折射率大于其它2个方向的折射率、光学上显示正的单向性的材料。
相位差薄膜A可以通过将由含有环状聚烯烃树脂的热塑性高分子构成的聚合物薄膜在面方向进行单向或双向拉伸处理得到。作为环状聚烯烃树脂，例如可以例示为降冰片烯系树脂。
作为降冰片烯系树脂，例如可以举出(1)降冰片烯系单体的开环(共)聚合物、进而对其进行马来酸加成、环戊二烯加成等而得到的聚合物改性物，进而对这些进行加氢而得到的树脂；(2)使降冰片烯系单体进行加成聚合而得到的树脂；(3)使降冰片烯系单体与乙烯或α-烯烃等烯烃系单体进行加成型共聚合而得到的树脂等。聚合方法和加氢方法可以利用通常的方法进行。
作为上述降冰片烯系单体，例如可以举出降冰片烯、及其烷基和/或亚烷基取代物，例如5-甲基-2-降冰片烯、5-二甲基-2-降冰片烯、5-乙基-2-降冰片烯、5-丁基-2-降冰片烯、5-亚乙基-2-降冰片烯等的卤素等的极性基取代物；二环戊二烯、2，3-二氢二环戊二烯等；二甲桥八氢萘、其烷基和/或亚烷基取代物以及卤素等极性基取代物，例如，6-甲基-1，45，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢萘、6-乙基-1，45，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢萘、6-亚乙基-1，45，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢萘、6-氯-1，45，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢萘、6-氰基-1，45，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢萘、6-吡啶基-1，45，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢萘、6-甲氧基羧基-1，45，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢萘等；二环戊二烯的3～4聚体，例如可以举出4，95，8-二甲桥-3a，4，4a，5，8，8a，9，9a-八氢-1H-芴、4，115，106，9-三甲桥3a，4，4a，5，5a，6，9，9a，10，10a，11，11a-十二氢-1H-环戊二烯蒽等。
在不损坏本发明的目的的范围内，上述降冰片烯系树脂可以并用可以开环聚合的其它环烯烃类。作为这样的环烯烃的具体例子，例如可以举出环戊烯、环辛烯、5，6-二氢二环戊二烯等具有1个反应性的双键的化合物。
上述降冰片烯系树脂是通过利用甲苯溶剂的凝胶渗透色谱(GPC)法测定的数均分子量(Mn)为25,000～200,000、优选为30,000～100,000、更优选为40,000～80,000的范围。数均分子量如果在上述范围内，可以实现在机械强度方面出色、溶解性、模塑性、流延的可操作性好的目的。
在上述降冰片烯系树脂为向降冰片烯系单体的开环共聚物加氢得到的情况下，从耐热劣化性、耐光劣化性等的角度出发，通常使用加氢率为90％以上的物质。优选为95％以上。更优选为99％以上。
作为含有上述降冰片烯系树脂的薄膜的具体例子，例如可以举出日本ゼォン公司制的ゼォノァ薄膜或JSR公司制的ァ一トン薄膜等。
在抑制对比度降低、改善色移方面考虑，相位差薄膜A的正面相位差((nx-ny)×d(厚度nm))为50～210nm是有效的。上述正面相位差优选为70nm以上，进而80nm以上，进而90nm以上。另外，上述正面相位差优选为200nm以下，更优选190nm以下。对相位差薄膜A的厚度(d)没有特别限制，优选为1～200μm，进而优选为2～100μm。
相位差薄膜B被固定为垂直取向，当将面内的折射率为最大的方向设为X轴、与X轴垂直的方向设为Y轴、厚度方向设为Z轴、各轴方向的折射率分别为nx1、ny1、nz1时，使用的是满足正的折射率各向异性(nz1＞nx1ny1)的薄膜。相位差薄膜B例如可以通过利用垂直取向剂使液晶材料取向而得到。作为可以使其垂直取向的液晶化合物，例如已知向列型液晶化合物。关于这种液晶化合物的取向技术的概述，例如在化学综述44(表面的改良，日本化学会编，156～163页)中有记载。
另外，作为上述液晶材料，例如可以利用具有正的折射率各向异性的、含有含液晶性片断侧链的单体单元(a)和含非液晶性片断侧链的单体单元(b)的侧链型液晶聚合物形成。上述侧链型液晶聚合物即使不使用垂直取向膜也可以实现液晶聚合物的垂直取向。
上述单体单元(a)是包含具有向列型液晶性的侧链的单元，例如可以举出通式(a)[化1] (其中，R1表示氢原子或甲基，a表示1～6的正的整数，X1表示-CO2-基或-OCO-基，R2表示氰基、碳原子数1～6的烷氧基、氟基或碳原子数1～6的烷基，b和c表示1或2的整数。)表示的单体单元。
另外，单体单元(b)为具有直链状侧链的单元，例如可以举出通式(b)[化2] (其中，R3表示氢原子或甲基、R4表示碳原子数1～22的烷基、碳原子数1～22的氟代烷基或通式(b1)[化3] 其中，d表示1～6的正的整数，R5表示碳原子数1～6的烷基。)表示的单体单元。
另外，单体单元(a)与单体单元(b)的比例不被特别限制，根据单体单元的种类而不同，但如果单体单元(b)的比例过多，侧链型液晶聚合物不显示液晶单畴取向性，所以优选(b)/{(a)+(b)}＝0.01～0.8(摩尔比)。特别更优选0.1～0.5。
另外，作为可以形成垂直取向液晶薄膜的液晶聚合物，可以举出含有含上述液晶性片断侧链的单体单元(a)和含具有脂环族环状结构的液晶性片断侧链的单体单元(c)的侧链型液晶聚合物。
上述单体单元(c)是具有向列型液晶性的侧链的单元，例如可以举出通式(c)[化4] (其中，R6表示氢原子或甲基，h表示1～6的正的整数，X2表示-CO2-基或-OCO-基，e和g表示1或2的整数，f表示0～2的整数，R7表示氰基、碳原子数1～12的烷基。)表示的单体单元。
另外，单体单元(a)与单体单元(c)的比例不被特别限制，根据单体单元的种类而不同，但单体单元(c)的比例如果过多，侧链型液晶聚合物不显示液晶单畴取向性，所以优选(c)/{(a)+(c)}＝0.01～0.8(摩尔比)。特别更优选0.1～0.6。
可以形成相位差薄膜B的液晶聚合物不限于具有上述例示的单体单元的液晶聚合物，另外上述例示单体单元还可以适当组合。
上述侧链型液晶聚合物的重均分子量(GPC)优选为2千～10万。通过将重均分子量调整在这种范围内，可以发挥作为液晶聚合物的性能。侧链型液晶聚合物的重均分子量如果过少，有取向层的成膜性缺乏的倾向，所以重均分子量更优选为2.5千以上。另一方面，重均分子量如果过多，则有作为液晶的取向性缺乏、难以形成均一的取向状态的倾向，所以重均分子量更优选为5万以下。
此外，上述例示的侧链型液晶聚合物可以通过共聚合对应上述单体单元(a)、单体单元(b)、单体单元(c)的丙烯酸系单体或甲基丙烯酸系单体来调制。此外，对应单体单元(a)、单体单元(b)、单体单元(c)的单体可以通过公知的方法合成。共聚物的调制例如可以基于游离基聚合方式、阳离子聚合方式、阴离子聚合方式等通例的丙烯酸系单体等的聚合方式进行。此外，适用游离基聚合方式的情况下，可以使用各种聚合引发剂，但其中优选使用偶氮双异丁腈或过氧化二苯甲酰等分解温度不高而且也不低的以中间温度分解的聚合引发剂。
在上述侧链型液晶聚合物中可以配合光聚合性液晶化合物而作为液晶性组合物使用。光聚合性液晶化合物是至少具有1个作为光聚合性官能团的例如丙烯酰基或甲基丙烯酰基等不饱和双键的液晶性化合物，偏向使用向列型液晶性的液晶性化合物。作为这种光聚合性液晶化合物，可以例示成为上述单体单元(a)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。作为光聚合性液晶化合物，为了提高耐久性，优选具有2个以上光聚合性官能团。作为这样的光聚合性液晶化合物，例如可以例示下述化学式5[化5] (式中，R表示氢原子或甲基，A和D彼此独立，表示1，4-亚苯基或1，4-亚环己基，X彼此独立，表示-COO-基、-OCO基-或-O基-，B表示1，4-亚苯基、1，4-亚环己基、4，4’-亚联苯基或4，4’-二亚环已基，m和n彼此独立，表示2～6的整数。)表示的交联型向列性液晶单体等。另外，作为光聚合性液晶化合物，可以例示为将上述化5中的末端的“H2C＝CR-CO2-”取代为乙烯基醚基或环氧基的化合物，或将“-(CH2)m-”和/或“-(CH2)n-”取代为“-(CH2)3-C*H(CH3)-(CH2)2-”或“-(CH2)2-C*H(CH3)-(CH2)3-”的化合物。
上述光聚合性液晶化合物，通过热处理，作为液晶状态例如使其表现向列型液晶层，与侧链型液晶聚合物一起发生垂直取向，然后，通过聚合或交联光聚合性液晶化合物，可以使垂直取向液晶薄膜的耐久性提高。
液晶性组合物中的光聚合性液晶化合物与侧链型液晶聚合物的比例不被特别限制，可以考虑得到的垂直取向液晶薄膜的耐久性等适当决定，但通常优选光聚合性液晶化合物∶侧链型液晶聚合物(重量比)＝0.1∶1～30∶1左右，特别优选0.5∶1～20∶1，进而优选1∶1～10∶1。
在上述液晶性组合物中，通常含有光聚合引发剂。可以没有特别限制地使用各种光聚合引发剂。作为光聚合引发剂，例如可以例示为汽巴特殊化学公司制的Irgacure907、Irgacure184、Irgacure651、Irgacure369等。光聚合引发剂的添加量，可以考虑光聚合液晶化合物的种类、液晶性组合物的配合比等，在不扰乱液晶性组合物的垂直取向性的程度下加入。通常，相对光聚合性液晶化合物100重量份，优选为0.5～30重量份左右。特别优选为3重量份以上。
相位差薄膜B的制作是通过在基板上涂敷垂直取向性侧链型液晶聚合物，接着在该侧链型液晶聚合物为液晶状态下，使其垂直取向，在维持该取向状态下固定化而进行的。另外，在使用含有上述侧链型液晶聚合物和光聚合性液晶化合物而成的垂直取向液晶性组合物的情况下，是通过将其涂敷在基板上之后，接着在使该液晶性组合物为液晶状态下，使其垂直取向，在维持其取向状态的状态下光照射而进行的。
涂敷上述侧链型液晶聚合物和液晶性组合物的基板可以为玻璃基板、金属箔、塑料板或塑料薄膜的任意形状。塑料薄膜只要在取向的温度下不发生变化即可，没有特别限制，例如可以举出由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系聚合物，二乙酸纤维素、三乙酸纤维素等纤维素系聚合物，聚碳酸酯系聚合物，聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物等透明聚合物构成的薄膜。也可以不在基板上设置垂直取向膜。基板的厚度通常为10～1000μm左右。
在基板上涂敷上述侧链型液晶聚合物或液晶性组合物的方法，可以举出使用将该侧链型液晶聚合物或液晶性组合物溶解于溶剂中的溶液的溶液涂敷方法，或使该液晶聚合物或液晶性组合物熔融的熔融涂敷方法，其中，优选利用溶液涂敷方法，在支撑基板上涂敷侧链型液晶聚合物或液晶性组合物的溶液的方法。
作为在基板上涂敷使用上述溶剂将其调整到需要的浓度的侧链型液晶聚合物或液晶性组合物的溶液的方法，例如，可以采用辊涂法、照相凹板式涂敷法、旋涂法、棒涂法等。涂敷之后，除去溶剂，在基板上形成液晶聚合物层或液晶性组合物层。除去溶剂的条件不被特别限制，可以大致除去溶剂，只要液晶聚合物层或液晶性组合物层不发生流动或者流落即可。通常，利用在室温下的干燥、在干燥炉中的干燥、在热板上的加热等除去溶剂。在这些涂敷方法中，本发明采用的照相凹板式涂敷法，从容易均匀地大面积涂敷的角度来看，优选。
接着，使支撑基板上形成的侧链型液晶聚合物层或液晶性组合物层为液晶状态，使其垂直取向。例如，进行热处理，使侧链型液晶聚合物或液晶性组合物在液晶温度范围，在液晶状态下，使其垂直取向。作为热处理方法，可以用与上述干燥方法相同的方法进行。热处理温度，根据使用的侧链型液晶聚合物或液晶性组合物与支撑基板的种类而不同，所以不能一概而论，通常在60～300℃、优选70～200℃的范围内进行。另外，热处理时间，根据热处理温度和使用的侧链型液晶聚合物或液晶性组合物或者基板的种类而不同，不能一概而论，通常在10秒～2小时、优选20秒～30分钟的范围选择。比10秒短时，垂直取向形成可能不会充分地进行。在这些取向温度、其处理时间中，本发明从可操作性、批量化生产的角度出发，本发明优选取向温度80～150℃，其处理时间进行30秒～10分钟左右。
在热处理结束之后，进行冷却操作。作为冷却操作，可以通过将热处理后的垂直取向液晶薄膜从热处理操作中的加热环境取出到室温中来进行。另外，又可以进行空冷、水冷等强制冷却。通过将上述侧链型液晶聚合物的垂直取向层冷却至侧链型液晶聚合物的玻璃化温度以下，使取向固定化。
液晶性组合物时，对已被这样固定化的垂直取向液晶取向层进行光照射，使光聚合性液晶化合物聚合或交联，固定化光聚合性液晶化合物，得到耐久性提高的垂直取向液晶薄膜层。光照射例如通过紫外线照射进行。为了充分地促进反应，紫外线照射条件优选为惰性气体气氛中。通常具有代表性的是使用约80～160mW/cm2的照度的高压汞紫外灯。又可以使用メタハラィドUV灯或白炽灯等其它种灯。此外，利用冷光镜、水冷和其它冷却或加快线速度等处理，将照射紫外线时的液晶层表面温度适当调整在液晶温度范围内。
这样，生成侧链型液晶聚合物或液晶性组合物的薄膜，通过维持取向性的状态下固定化，得到相位差薄膜B。对本发明的垂直取向液晶薄膜的厚度没有特别限制，已被涂敷的由上述侧链型液晶聚合物构成的垂直取向液晶薄膜层的厚度优选为0.3～200μm左右，进而优选为0.5～200μm。如果在0.3μm以下，膜厚度过薄，所以难以控制厚度。超过200μm时，安装于图像显示装置时，有上下左右的视角被扩大的方位，另一方面相反，有时发生变窄的方位。相位差薄膜B可以从基板剥离，或不从基板剥离使用。
相位差薄膜A与相位差薄膜B的层叠可以使用粘合剂层或胶粘剂层。对形成粘合剂层或胶粘剂层的材料没有特别限制，例如可以适宜选择使用以丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟系或橡胶系等聚合物作为原料聚合物的材料。特别优选使用丙烯酸系粘合剂之类的光学上透明性出色、显示适当的润湿性和凝集性和胶粘性的粘合特性、耐气候性、耐热性等出色的粘合剂。
粘合剂层或胶粘剂层的形成可以利用适当的方式进行。作为其例子，例如可以举出在由甲苯或醋酸乙酯等适当的溶剂的单独或混合物构成的溶剂中，溶解或分散原料聚合物或其组合物，调制10～40重量％左右的溶液，利用流延方式或涂敷方式等适当的展开方式，在上述基板或液晶薄膜上直接附设该溶液的方式，或者按照上述在隔离件上形成粘合剂层或胶粘剂层，将其转印到上述液晶层上的方式等。
另外，在粘合剂层或胶粘剂层中，例如也可以含有天然或合成树脂类、特别是增粘性树脂或由玻璃纤维、玻璃珠、金属粉、其它的无机粉末等构成的填充剂、颜料、着色剂、抗氧化剂等添加剂。另外也可以含有微粒而赋予光扩散性。
粘合剂层或胶粘剂层的厚度可以根据使用目的或粘接力等而适当确定，一般为1～500μm，优选5～200μm，特别优选10～100μm。
对于粘合剂层或胶粘剂层的露出面，在供于实用前为了防止其污染等，可以临时粘贴隔离件覆盖。由此可以防止在通常的操作状态下与粘合剂层或胶粘剂层接触的现象。作为隔离件，在满足上述的厚度条件的基础上，例如可以使用根据需要用硅酮系或长链烷基系、氟系或硫化钼等适宜剥离剂对塑料薄膜、橡胶片、纸、布、无纺布、网状物、发泡片材或金属箔、它们的层叠体等适宜的薄片体进行涂敷处理后的材料等以往常用的适宜的隔离件。
还有，也可以在上述光学薄膜、粘合剂层或胶粘剂层等各层上，利用例如用水杨酸酯系化合物或苯酚(benzophenol)系化合物、苯并三唑系化合物或氰基丙烯酸酯系化合物、镍配位化合物系化合物等紫外线吸收剂进行处理的方式等方式，使之具有紫外线吸收能力等。
对偏振镜没有特别限制，可以使用各种偏振镜。作为偏振镜，例如可以举出，在聚乙烯醇系薄膜、部分甲缩醛化聚乙烯醇系薄膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物系部分皂化薄膜等亲水性高分子薄膜上，吸附碘或二色性染料等二色性物质并单向拉伸的材料；聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯系取向薄膜等。其中，优选的是拉伸聚乙烯醇系薄膜、吸附·取向二色性材料(碘、染料)而成的偏振镜。对偏振镜的厚度没有特别的限定，但是通常为约5～80μm左右。
将聚乙烯醇系薄膜用碘染色并经单向拉伸而成的偏振镜，例如，可以通过将聚乙烯醇浸渍于碘的水溶液进行染色后，拉伸至原长度的3～7倍来制作。根据需要，也可以浸渍于硼酸或碘化钾等的水溶液中。此外，根据需要，也可以在染色前将聚乙烯醇系薄膜浸渍于水中水洗。通过水洗聚乙烯醇系薄膜，除了可以洗去聚乙烯醇系薄膜表面上的污物和防粘连剂之外，还可以通过使聚乙烯醇系薄膜溶胀，防止染色斑等不均匀现象。拉伸既可以在用碘染色之后进行，也可以一边染色一边进行拉伸，或者也可以在拉伸之后用碘进行染色。也可以在硼酸或碘化钾等的水溶液中或水浴中进行拉伸。
在偏振镜的一侧层叠上述光学薄膜(相位差薄膜A或相位差薄膜B)，在另一侧通常具有保护薄膜。保护薄膜优选通常作为偏振镜的保护薄膜使用并在透明性、机械强度、热稳定性、水分屏蔽性、各向同性等各方面具有良好性质的材料。作为上述保护薄膜的材料，例如，可以举例为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系聚合物；二乙酰纤维素或三乙酰纤维素等纤维素系聚合物；聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物；聚苯乙烯或丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物；聚碳酸酯系聚合物等。此外，作为形成上述透明保护薄膜的聚合物的例子，还可以举例为如聚乙烯、聚丙烯、具有环状或降冰片烯结构的聚烯烃，乙烯-丙烯共聚物之类的聚烯烃系聚合物；氯乙烯系聚合物；尼龙或芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物；酰亚胺系聚合物；砜系聚合物；聚醚砜系聚合物；聚醚-醚酮系聚合物；聚苯硫醚系聚合物；乙烯基醇系聚合物，偏氯乙烯系聚合物；聚乙烯醇缩丁醛系聚合物；烯丙基化物系聚合物；聚甲醛系聚合物；环氧系聚合物；或者上述聚合物的混合物等。还可以举出使丙烯酸系、氨基甲酸酯系、丙烯酸氨基甲酸酯系、环氧系、硅酮系等热固型、紫外线固化型树脂等薄膜化的保护薄膜等。
此外，可以举出在特开2001-343529号公报(WO 01/37007)中记载的聚合物薄膜，例如包含(A)在侧链具有取代和/或未取代亚氨基的热塑性树脂、和(B)在侧链具有取代和/或未取代苯基和腈基的热塑性树脂的树脂组合物。作为具体实例，可以举例为含有由异丁烯和N-甲基马来酰亚胺组成的交替共聚物及丙烯腈-苯乙烯共聚物的树脂组合物的薄膜。作为薄膜可以使用由树脂组合物的混合挤出制品等构成的薄膜。
从偏振特性和耐久性的观点来看，可以特别优选使用的透明薄膜是已用碱等对表面实施皂化处理的三乙酰纤维素薄膜。透明薄膜的厚度可以适当决定，但从强度或处理性等操作性、薄层性等观点来看，一般为10～500μm左右。更优选为20～300μm，进而更优选30～200μm。
另外，保护薄膜最好不要着色。因此，优选使用用Rth＝[(nx+ny)/2-nz]·d(其中，nx、ny是薄膜平面内的主折射率，nz是薄膜厚度方向的折射率，d是薄膜厚度)表示的薄膜厚度方向的相位差值为-90nm～+75nm的保护薄膜。通过使用该厚度方向的相位差值(Rth)为-90nm～+75nm的保护薄膜，可以大致消除由保护薄膜引起的偏振片的着色(光学着色)。厚度方向相位差值(Rth)进一步优选为-80nm～+60nm，特别优选为-70nm～+45nm。
在上述偏振镜和保护薄膜通过水系胶粘剂等粘附。作为水系胶粘剂，可以例示聚乙烯醇系胶粘剂、明胶系胶粘剂、乙烯基系胶乳系、水系聚氨酯、水系聚酯等。
作为上述保护薄膜，可以进行硬涂层或防反射处理、防粘连处理、以扩散或防眩为目的的处理。
实施硬涂层处理的目的是防止偏振片的表面损坏等，例如可以通过在透明保护薄膜的表面上附加由丙烯酸系及硅酮系等适当的紫外线固化型树脂构成的硬度、滑动特性等良好的固化被膜的方法等形成。实施防反射处理的目的是防止在偏振片表面的外光的反射，可以通过形成基于以往的防反射薄膜等来完成。此外，实施防粘连处理的目的是防止与相邻层的粘附。
另外，实施防眩处理的目的是防止外光在偏振片表面反射而干扰偏振片透射光的辨识性，例如，可以通过采用喷砂方式或压纹加工方式的粗表面化方式以及配合透明微粒的方式等适当的方式，向保护薄膜表面赋予微细凹凸结构来形成。作为在上述表面微细凹凸结构的形成中含有的微粒，例如，可以使用平均粒径为0.5～50μm的由氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等组成的具有导电性的无机系微粒、由交联或者未交联的聚合物等组成的有机微粒等透明微粒。当形成表面微细凹凸结构时，微粒的使用量相对于100重量份形成表面微细凹凸结构的透明树脂，通常为2～50重量份左右，优选5～25重量份。防眩层也可以兼当用于将偏振片透射光扩散而扩大视角等的扩散层(视角扩大功能等)。
还有，上述防反射层、防粘连层、扩散层和防眩层等除了可以设置在透明保护薄膜自身上以外，还可以作为与透明保护薄膜分开配置的另一光学层设置。
本发明的椭圆偏振片优选用于IPS模式的液晶显示装置中。IPS模式的液晶显示装置包括如下的液晶单元，即该液晶单元包括夹持液晶层的一对基板、在上述一对基板的一方形成的电极组、被夹持在上述基板间的具有电介质各向异性的液晶组成物质层、在上述一对基板的对向形成并用于将上述液晶组成物质的分子配列排列成规定方向的取向控制层、和用于向上述电极组施加驱动电压的驱动机构。上述电极组具有被配置为对上述取向控制层和上述液晶组成物质层的界面，主要施加平行电场之类的配列结构。
本发明的椭圆偏振片被配置在液晶单元的辨识侧、入射侧的至少一方。图3是将图1的椭圆偏振片配置于辨识侧的情况。如图3所示，椭圆偏振片优选将光学薄膜2作为液晶单元LC侧。在图3中，在配置了椭圆偏振片的液晶单元4的相反侧(光入射侧)配置偏振片1’。被配置在液晶单元LC的基板的两侧的偏振片1’的吸收轴与椭圆偏振片(偏振片1)的吸收轴被配置为正交状态。作为偏振片1’，通常使用在偏振镜1a的两侧层叠保护薄膜1b的偏振片。
上述图3的液晶显示装置为液晶单元的一个例子，本发明的椭圆偏振片可以适用于其它各种液晶显示装置。
实施例以下举出实施例，对本发明的一个方式进行说明，但本发明不被实施例所限定。
此外，各光学薄膜的折射率、相位差是利用自动双折射测定装置(王子计测仪器株式会社制，自动双折射计KOBRA21ADH)，测定薄膜面内与厚度方向的λ＝590nm下主折射率nx、ny、nz的特性来实施的。
参考例(偏振镜)在温水中浸渍聚乙烯醇薄膜，使其溶胀，然后在碘/碘化钾水溶液中染色，接着在硼酸水溶液中进行单向拉伸处理，得到偏振镜。对于该偏振镜利用分光光度计，检测单体透过率、平行透过率以及正交透过率，结果透过率为43.5％、偏光度为99.9％。
实施例1(相位差薄膜A)在170℃下，将厚度100μm的降冰片烯系未拉伸薄膜(JSR公司制的ァ一トン薄膜)单向拉伸至1.3倍。得到的拉伸薄膜厚度80μm、正面相位差100nm。得到的拉伸薄膜具有单向拉伸的正的折射率各向异性(nx＞nynz)。
(相位差薄膜B) 调制将上述化6(式中的数字表示单体单元的摩尔％，为了方便用嵌段共聚物表示)表示的侧链型液晶聚合物5重量份、显示向列型液晶相的聚合性液晶(Paliocolor LC242，BASF制)20重量份以及相对上述聚合性液晶3重量份的光引发剂(Irgacure 907Chiba Specialty chemicals公司制)溶解于环己醇75重量份的溶液。接着，利用棒涂器，在日本ゼォン公司的ゼォノァ薄膜上，涂布该溶液，在100℃下，干燥取向10分钟之后，照射紫外线使其固化，从而得到厚度1.0μm的垂直取向液晶薄膜层。测定该样品的光学相位差(从相对样品表面垂直或斜向入射测定光)的结果，正面相位差大致为0，另外通过随着测定光的入射角度的增加，相位差增加，来确认得到了垂直取向。垂直取向液晶薄膜层的厚度方向相位差为一100nm。
(椭圆偏振片)在参考例中得到的偏振镜的一面，借助聚乙烯醇系胶粘剂，粘接厚度80μm、正面相位差6nm、厚度方向的相位差60nm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜，形成透明保护层。在该偏振镜的另一面，借助聚乙烯醇系胶粘剂，以偏振镜的吸收轴与相位差薄膜A的滞相轴正交的方式粘接，在其上，借助丙烯酸系粘合剂，贴合相位差薄膜B。然后，剥离ゼォノァ薄膜，得到椭圆偏振片。
实施例2(相位差薄膜A)在170℃下，将厚度100μm的降冰片烯系未拉伸薄膜(JSR公司制的ァ一トン薄膜)单向拉伸至1.4倍。得到的拉伸薄膜厚度70μm、正面相位差180nm。得到的拉伸薄膜具有已单向拉伸的正的折射率各向异性(nx＞nynz)。
(相位差薄膜B)在实施例1中，除了使垂直取向液晶薄膜层的厚度为0.5μm以外，与实施例1一样地得到垂直取向液晶薄膜层。垂直取向液晶薄膜层的厚度方向相位差为-50nm。
(椭圆偏振片)在实施例1中，除了作为相位差薄膜A、相位差薄膜B使用在上述得到的以外，与实施例1一样地得到椭圆偏振片。
实施例3(相位差薄膜A)在175℃下，将厚度100μm的降冰片烯系未拉伸薄膜(JSR公司制的ァ一トン薄膜)单向拉伸至1.35倍。得到的拉伸薄膜厚度75μm、正面相位差140nm。得到的拉伸薄膜具有单向拉伸的正的折射率各向异性(nx＞nynz)。
(相位差薄膜B)在实施例1中，除了使垂直取向液晶薄膜层的厚度为1.3μm以外，与实施例1一样地得到垂直取向液晶薄膜层。垂直取向液晶薄膜层的厚度方向相位差为-130nm。
(椭圆偏振片)在实施例1中，除了作为相位差薄膜A、相位差薄膜B使用在上述得到的以外，与实施例1一样地得到椭圆偏振片。
比较例1在参考例中得到的偏振镜的一面，借助聚乙烯醇系胶粘剂，粘接厚度80μm、正面相位差6nm、厚度方向的相位差60nm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜，形成透明保护层。在该偏振镜的另一面，借助聚乙烯醇系胶粘剂，粘接厚度80μm、正面相位差6nm、厚度方向的相位差60nm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜，得到偏振片。
比较例2
在参考例中得到的偏振镜的一面，借助聚乙烯醇系胶粘剂，粘接厚度40μm、正面相位差3nm、厚度方向的相位差40nm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜，形成透明保护层。在该偏振镜的另一面，借助聚乙烯醇系胶粘剂，粘接厚度40μm、正面相位差3nm、厚度方向的相位差40nm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜，得到偏振片。
比较例3(相位差薄膜A’)在175℃下，将厚度80μm的聚碳酸酯薄膜单向拉伸至1.3倍。得到的拉伸薄膜厚度50μm、正面相位差300nm。得到的拉伸薄膜具有单向拉伸的正的折射率各向异性(nx＞nynz)。
(相位差薄膜B)在实施例1中，除了使垂直取向液晶薄膜层的厚度为3.0μm以外，与实施例1一样地得到垂直取向液晶薄膜层。垂直取向液晶薄膜层的厚度方向相位差为-300nm。
(椭圆偏振片)在实施例1中，除了代替相位差薄膜A，作为相位差薄膜A’、相位差薄膜B使用在上述得到的以外，与实施例1一样地得到椭圆偏振片。
(评价)对在上述得到的椭圆偏振片或偏振片进行下述评价。结果表示在表1。
(视角)实施例1～3中得到的椭圆偏振片如图3所示，配置于IPS模式的液晶单元的辨识侧。如图4所示，在比较例1、2中得到的偏振片被配置于IPS模式的液晶单元的辨识侧。代替实施例1中使用的椭圆偏振片，使用了比较例3中得到的椭圆偏振片。另一方面，在入射侧(背光灯侧)配置了在比较例1中得到的偏振片。
使上述液晶显示装置显示白色图像、黑色图像，利用ELDIM公司制的EZcontrast160D，测定上下、左右、对角45°-225°、对角135°-315°方向上的XYZ显示系中的Y值、x值、y值。将此时的对比度(Y值(白色图像)/Y值(黑色图像))的值为25度以上的角度作为视角。
(贴合应力引起的不均)利用丙烯酸系粘合剂(20μm)，使用辊(roller)，在碱玻璃上，贴合在上述得到的椭圆偏振片或偏振片(400mm×300mm)使其成为正交尼科尔棱镜。照射背光灯之后，机图以下的基准目视确认贴合后的应力引起的不均。
○不能确认漏光。
×能确认漏光。
(加热耐久性)利用丙烯酸系粘合剂(20μm)，使用辊(roller)，在碱玻璃上，压接在上述得到的椭圆偏振片或偏振片(300mm×200mm)使其成为正交尼科尔棱镜，然后利用50℃、5个大气压、15分钟的压热处理，除去气泡。进而照射背光灯之后，基于以下的基准目视确认80℃的环境下投入100小时后的周边不均。
○不能确认漏光。
×能确认漏光。
表1

产业上的可利用性本发明的椭圆偏振片适用于液晶显示装置、有机EL(电致发光)显示装置、PDP等图像显示装置。特别是本发明的椭圆偏振片优选用于横向电场方式(IPS模式)的有源矩阵型液晶显示装置。
权利要求
1.一种椭圆偏振片，其特征在于，如下所述的相位差薄膜A和如下所述的相位差薄膜B层叠而形成的光学薄膜，在偏振镜的一侧，以相位差薄膜A的滞相轴与偏振镜的吸收轴正交的方式层叠，所述相位差薄膜A由含有环状聚烯烃树脂的热塑性高分子构成，在将面内的折射率为最大的方向设为X轴、与X轴垂直的方向设为Y轴、厚度方向设为Z轴、各轴方向的折射率分别设为nx、ny、nz时，其具有单向取向的正的折射率各向异性(nx＞nynz)；所述相位差薄膜B被固定为垂直取向，在将面内的折射率为最大的方向设为X轴、与X轴垂直的方向设为Y轴、厚度方向设为Z轴、各轴方向的折射率分别设为nx1、ny1、nz1时，其具有正的折射率各向异性(nz1＞nx1ny1)。
2.根据权利要求1所述的椭圆偏振片，其特征在于，从偏振镜开始，按照相位差薄膜A、相位差薄膜B的顺序层叠有光学薄膜。
3.根据权利要求1所述的椭圆偏振片，其特征在于，所述相位差薄膜A是含有降冰片烯系树脂的薄膜。
4.根据权利要求1所述的椭圆偏振片，其特征在于，相位差薄膜B的厚度方向的相位差{((nx1+ny1)/2)-nz1}×d(厚度nm)为-500nm～-10nm。
5.根据权利要求1所述的椭圆偏振片，其特征在于，相位差薄膜B为含有侧链型液晶聚合物的薄膜。
6.根据权利要求1所述的椭圆偏振片，其特征在于，相位差薄膜A为λ/4板。
7.一种图像显示装置，其特征在于，层叠有权利要求1～6中任意一项所述的椭圆偏振片。
8.一种液晶显示装置，其特征在于，层叠有权利要求1～6中任意一项所述的椭圆偏振片。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，驱动模式为横向电场方式(IPS模式)。
全文摘要
本发明提供一种椭圆偏振片，其特征在于，由如下所述的相位差薄膜A和如下所述的相位差薄膜B层叠而成的光学薄膜在偏振镜的一侧，以相位差薄膜A的滞相轴与偏振镜的吸收轴正交的方式层叠，其中相位差薄膜A由含有环状聚烯烃树脂的热塑性高分子构成，在将面内的折射率为最大的方向设为X轴、与X轴垂直的方向设为Y轴、厚度方向设为Z轴、各轴方向的折射率分别设为nx、ny、nz时，具有单向拉伸的正的折射率各向异性(nx＞ny≒nz)；相位差薄膜B被固定为垂直取向，在将面内的折射率为最大的方向设为X轴、与X轴垂直的方向设为Y轴、厚度方向设为Z轴、各轴方向的折射率分别为nx
文档编号G02F1/13GK1942790SQ20058001169
公开日2007年4月4日 申请日期2005年4月5日 优先权日2004年5月26日
发明者矢野周治, 河合雅之, 木下亮儿 申请人:日东电工株式会社